JPH11348266A

JPH11348266A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11348266A
Application number: JP16083398A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Mochizuki; 規弘望月
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性表面波を用いるノズルレスインクジェッ
ト方式において、エネルギー効率を高めるとともに弾性
表面波への反射波の干渉を防ぐ。【解決手段】弾性表面波伝播体1に、櫛形電極2と整合
回路3とからなる一方向弾性表面波発生手段4が設けてあ
る。櫛形電極2は３つに分割され、各構成部分21,22,23
に、整合回路3から位相が１２０°ずつずれた駆動信号
が供給される。櫛形電極２の１本目と４本目の櫛歯部21
a,21bとからなる構成部分21に位相０度、２本目と５本
目の櫛歯部22a,22bとからなる構成部分22に位相１２０
度、３本目と６本目の櫛歯部23a,23bとからなる構成部
分23に位相２４０度の駆動信号が供給される。櫛歯部３
本分の周期が入力信号の波長（λ）と一致するか整数倍
であると、矢印Ａ方向には、各櫛歯部で励振される弾性
表面波が加算されて伝搬する。矢印Ｂ方向には、各櫛歯
部で励振される弾性表面波が打ち消し合う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ファク
シミリ、複写機などに用いられる画像形成装置、特に、
微細なインク滴を吐出して記録紙に付着させ画像を形成
するインクジェット方式の画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェット方式の画像形成装
置としては、ヒータによりインクを加熱してインク中に
気泡（バブル）を発生させ、この気泡発生の圧力により
インクをノズルやスリットから吐出させるバブルジェッ
ト方式や、ピエゾ素子（圧電素子）のバルク振動による
圧力を利用してインクを吐出させるピエゾジェット方式
を採用したものがあり、また、この中には、絶えずイン
ク吐出を続けるコンティュアス型と、必要に応じてイン
ク吐出を行なうオンデマンド型とがある。近年では、こ
のようなインクジェット方式の画像形成装置が、広く商
品化されて普及しているとともに、画質向上のための技
術的改良が続けられている。

【０００３】インクジェット方式の画像形成を行なう上
で、細かい画素ドットを形成して画質を向上させるため
に、ノズルやヒータまたはピエゾ素子を微細化すること
が求められている。そのために、画像形成装置の製造工
程において微細な加工が必要であり、具体的には、微細
になるほど、各ノズルに対応して設けられている、ドラ
イバの実装やヒータやピエゾ素子へのエネルギー供給手
段の形成が難しくなる。また、ノズルが微細であると、
インクにより目詰まりの問題を引き起こし易いという問
題がある。このように、高密度で長尺マルチ化した画像
形成装置（印字ヘッド）を形成することは困難である。

【０００４】そこで、近年では、ノズルレスのインクジ
ェット方式が提案されている。たとえば、電子情報通信
学会技術研究報告のＵＳ８９−５１、Ｐ４１−４６に発
表された「ＳＡＷストリーミング現象の解明とその応
用」（塩川祥子ほか）には、弾性表面波をインク中に発
生させてインクを飛翔させる基本現象の確認が報告され
ており、この現象を応用したノズルレスインクジェット
方式が、特開平２−２６９０５８号公報や特開平４−１
８９１４５号公報に開示されている。このような、弾性
表面波エネルギーを用いてインクを飛翔させる方式の画
像形成装置は、弾性体の表面に集中した弾性波エネルギ
ーを高効率で吸収してインクの飛翔エネルギーを得るこ
とができるため、ピエゾ素子のバルク振動を利用するも
のに比較して、入力パワーの点で有利である。また、微
細なヒーターやピエゾ素子の加工が不必要で、現状の通
常の技術レベルにより容易に行ない得る微細電極パター
ニング工程によって、マルチヘッドの画像形成装置（印
字ヘッド）が形成できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例において、
電気エネルギーを弾性表面波エネルギーに変換するため
の弾性表面波発生手段は、弾性表面波を電極の両側に伝
搬させる構造である。しかし、通常の画像形成装置は片
側にのみインク吐出用のスリットが設けられており、そ
れ以外の方向に向ってインクを加圧しても、その加圧エ
ネルギーはインク吐出に寄与することなく無駄に浪費さ
れる。すなわち、弾性表面波に変換されるエネルギーの
半分は、スリットと反対側に伝播される弾性表面波の発
生に寄与するため、インク吐出の観点からみると無駄に
なってしまう。その上、スリットとは反対の方向に伝搬
した弾性表面波が、素子端面などで反射すると、所望の
弾性表面波よりも遅れて弾性発生手段付近やスリット付
近に到達した反射波が、本来の弾性表面波（スリット側
に伝播してインク吐出に寄与する弾性表面波）に干渉し
て、インクの飛翔特性に影響を及ぼし飛翔制御を困難に
するという問題点があった。

【０００６】そこで本発明の目的は、弾性表面波を用い
るノズルレスインクジェット方式において、エネルギー
効率を高めるとともに弾性表面波への反射波の干渉を防
ぐ画像形成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、インク
に弾性表面波を生じさせてスリットからインク滴を吐出
して、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置におい
て、一定の方向に弾性表面波を発生する一方向弾性表面
波発生手段を含むことにある。

【０００８】この構成によると、インク吐出に寄与する
弾性表面波のみを生じさせることができるので、エネル
ギー効率がよくなる。そして、エネルギー効率がよくな
ることに伴って、消費電力を低減することができる。ま
た、不要な表面波が生じないので、不要波が干渉するこ
と等によりインク吐出特性が乱れることはない。

【０００９】前記一方向弾性表面波発生手段が、櫛形電
極と、前記櫛形電極に駆動信号を供給する整合回路とを
含み、前記櫛形電極がＮ個（Ｎは正の整数）の構成部分
からなり、前記整合回路が、前記各構成部分に実質的に
（３６０／Ｎ）度ずつ位相のずれた駆動信号を供給する
ことが好ましい。特に、前記櫛形電極が３つの構成部分
からなり、前記整合回路が、前記各構成部分に実質的に
１２０度ずつ位相のずれた駆動信号を供給することが好
ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施形態の画像形成
装置を示す構成図、図２は第１の実施形態の画像形成装
置による画像形成工程を示す概略図である。

【００１２】本実施形態の画像形成装置（印字ヘッド）
は、弾性表面波伝播体１と、一方向弾性表面波発生手段
４とからなる。一方向弾性表面波発生手段４は、弾性表
面波伝播体１の表面に形成されている櫛形電極（ＩＤ
Ｔ）２と、整合回路３とからなる。

【００１３】弾性表面波伝播体１は圧電素子からなり、
具体的には、１２８度ＹカットＸ伝播あるいはＹ軸カッ
トＺ伝播のＬｉＮｂＯ₃またはＬｉＴａＯ₃や、水晶（Ｓ
ｉＯ ₂）などの圧電性単結晶や、ピエゾ素子（ＰＺＴ）
などの圧電性セラミクスや、ガラスの上にＺｎＯなどの
圧電体膜が設けられたものからなる。

【００１４】弾性表面波伝播体１の表面上に設けられて
いる櫛形電極２は、３つの構成部分２１，２２，２３に
分割されている。そのうちの構成部分２１と２２とは互
いに対向する位置に設けられており、構成部分２３は構
成部分２２を平行移動させた位置にあり、ワイヤ２ｄに
よって構成部分２２をまたぐことによって、３つの構成
部分２１，２２，２３は絶縁されている。すなわち、図
１に示すように、後述する弾性表面波の進行方向（矢印
Ａ方向）に垂直な櫛歯部２１ａ，２２ａ，２３ａ，２１
ｂ，２２ｂ，２３ｂが６本並んで配置されており、後述
するスリット６側から見て１番目の櫛歯部２１ａと４番
目の櫛歯部２１ｂとが連結されて構成部分２１が構成さ
れており、２番目の櫛歯部２２ａと５番目の櫛歯部２２
ｂとが連結されて構成部分２２が構成されており、３番
目の櫛歯部２３ａと６番目の櫛歯部２３ｂとが連結され
て構成部分２３が構成されている。

【００１５】この櫛形電極２は、整合回路３に接続され
ている。すなわち、整合回路の３つの出力端子が、櫛形
電極２の３つの構成部分２１，２２，２３にそれぞれ接
続されている。

【００１６】弾性表面波伝播体１の前端面には、スリッ
ト６が形成されており、弾性表面波伝播体１の下方に
は、インクを貯蔵可能なインク溜り９が設けられてい
る。インク溜り９中に貯えられたインクは、浸透圧によ
りスリット６に供給される。スリット６は、一方向弾性
表面波発生手段４と対向する位置に設けられている。

【００１７】図２に示すように、この画像形成装置は、
プラテンローラ１１上に位置する記録媒体（記録紙１
０）と、スリット６とが対向するように配設されてい
る。記録紙１０は、不図示のステッピングモータにより
回転駆動されるプラテンローラ１１により搬送される。

【００１８】次に本実施形態の具体的な画像形成方法お
よび作用について説明する。

【００１９】画像形成のためのインク吐出を行なう時に
は、整合回路３の３つの出力端子から、位相が実質的に
１２０°ずつずれた駆動信号を、櫛形電極２の構成部分
２１，２２，２３にそれぞれ供給する。構成部分２１に
供給される駆動信号を０度とすると、構成部分２２に供
給される駆動信号は１２０度、構成部分２３に供給され
る駆動信号は２４０度と表される。なお、この駆動信号
の周波数は、櫛形電極２の電極間隔に応じて設定されて
いる。

【００２０】こうして櫛形電極２に適当な周波数の駆動
信号が印加されると、弾性表面波が励振される。弾性表
面波は、スリット６方向（矢印Ａ方向）に伝搬し、スリ
ット６内に位置するインク５に注入される。スリット６
において、注入された弾性表面波エネルギーによりイン
ク５が矢印１２（図２参照）方向に吐出し、記録紙１０
上に印字される。

【００２１】櫛形電極２は６本の櫛歯部２１ａ，２２
ａ，２３ａ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂが並んで配置され
た構成であり、１本目の櫛歯部２１ａと４本目の櫛歯部
２１ｂに同位相（０度）、２本目の櫛歯部２２ａと５本
目の櫛歯部２２ｂに同位相（１２０度）、３本目の櫛歯
部２３ａと６本目の櫛歯部２３ｂに同位相（２４０度）
の駆動信号が供給される。すなわち、櫛歯部２１ａ，２
２ａ，２３ａ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは２本おきに同
位相となっているので、櫛歯部３本分の距離（周期）が
入力信号の波長（λ）と一致するか整数倍であると、矢
印Ａの方向には、各櫛歯部で励振される弾性表面波が同
位相で加算されて伝搬する。一方、矢印Ｂの方向には、
各櫛歯部で励振される弾性表面波が打ち消し合って伝搬
しないようになる。こうして、弾性表面波は矢印Ａの方
向にのみ伝搬する。

【００２２】本実施形態では、図示しない搬送手段によ
ってこの画像記録装置を記録紙10の幅方向に搬送しなが
ら、前記の通り、適宜インクを記録紙１０に吐出して１
ライン分の画像形成を行なう。この間は記録紙１０は静
止している。１ラインの画像形成が終了すると、不図示
のステッピングモータが作動してプラテンローラ１１が
回転し、記録紙１０が矢印１３方向に１ライン分だけ移
動する。そして、次ラインの画像形成動作が行なえる状
態となる。この１ライン毎の画像形成動作と記録紙１０
の移動とが交互に繰り返されて、記録紙１０への画像形
成が行われる。

【００２３】前記の通り、本実施形態によると、矢印Ａ
の方向にのみ弾性表面波が伝搬するため、エネルギー効
率が高くなり消費電力が低減できる。また、矢印Ｂの方
向には弾性表面波が伝搬しない（あるいは非常に小さく
抑えられる）ので、矢印Ｂの方向の端面などによる反射
波がなくなり、不要な干渉等がなくなるので、インクの
飛翔制御が容易に正確にできる。このように本実施形態
では、整合回路３として１２０度位相器を用いることに
より一方向にのみ弾性表面波が生じる一方向弾性表面波
発生手段４が構成されている。しかし、本発明はこの構
成に限られるものではなく、一方向のみに弾性表面波を
伝搬する一方向弾性表面波発生手段を有するものであれ
ば、その詳細な構成は特に限定されず、様々な構成とす
ることが可能である。

【００２４】図３には、本発明の第２の実施形態を示し
ている。本実施形態は、第１の実施形態と同様な構成の
画像形成装置を複数並べて配設した構成である。本実施
形態では、各一方向電極および整合回路がそれぞれ独立
して動作し、所望の画像形成のために各スリットのうち
必要に応じて選択的にインク吐出を行なうように、選択
的に一方向電極が駆動される。これによって、複数画素
を同時に印字できるので、画像形成の高速化が可能であ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明によると、簡易な構成で製造も容
易な高密度かつ安定性の良好な表面弾性波を用いた画像
記録装置において、表面弾性波発生のためのエネルギー
を効率よくインク吐出のために利用できる。そのため、
消費電力の低減が可能である。また、不要波が発生しな
いので、インク飛翔制御を容易かつ正確にすることがで
き、不要波を吸収するような部材が不要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の画像形成装置の概略
斜視図である。

【図２】第１の実施形態の画像形成装置による画像形成
状態を示す概略斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態の画像形成装置の概略
斜視図である。

【符号の説明】

１弾性表面波伝搬体２櫛形電極３整合回路４一方向弾性表面波発生手段５インク６スリット９インク溜り１０記録紙（記録媒体）１１プラテンローラ１２，１３矢印２１，２２，２３櫛歯電極の構成部分２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ
櫛歯部Ａ，Ｂ矢印

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクに弾性表面波を生じさせてスリッ
トからインク滴を吐出して、記録媒体上に画像を形成す
る画像形成装置であって、一定の方向に弾性表面波を発生する一方向弾性表面波発
生手段を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記一方向弾性表面波発生手段が、櫛形
電極と、前記櫛形電極に駆動信号を供給する整合回路と
を含み、前記櫛形電極がＮ個（Ｎは正の整数）の構成部分からな
り、前記整合回路が、前記各構成部分に実質的に（３６
０／Ｎ）度ずつ位相のずれた駆動信号を供給する請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記櫛形電極が３つの構成部分からな
り、前記整合回路が、前記各構成部分に実質的に１２０
度ずつ位相のずれた駆動信号を供給する請求項２に記載
の画像形成装置。