JPS6285948A - インクミスト記録方式ならびにこれを用いた画像記録装置 - Google Patents

インクミスト記録方式ならびにこれを用いた画像記録装置

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JPS6285948A
JPS6285948A JP60226251A JP22625185A JPS6285948A JP S6285948 A JPS6285948 A JP S6285948A JP 60226251 A JP60226251 A JP 60226251A JP 22625185 A JP22625185 A JP 22625185A JP S6285948 A JPS6285948 A JP S6285948A
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JP
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ultrasonic
ink layer
recording
ink
electric field
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JP60226251A
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Kikuichi Sakurai
桜井 菊一
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2/065Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field involving the preliminary making of ink protuberances
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、インクミスト流を用いたノンインノくクト1
リンティング技術に関するものである。
(従来技術とその問題点) 従来インクミストを用いて記録媒体上に所望の記録を行
う技術として複写、インクミストを用いたインクジェッ
トなどがある。これらの記録技術に全搬的に静電気力を
用いるものである、つまり記録に用いるインクミストを
蕾電させ、これも逆極性をもつ静電潜像に矛七ンカによ
って静電吸着させるもの又は静電偏向によって撰択的に
記録媒体に記録するものである。具体的にに米国特許第
2573143号及び第2577894号が良く知られ
ている。これらの技術ではインク微粒子となって空気流
にのってコロナ帯電器を通過することにより、所望の値
に帯電される。次にこの帯電インクミストは偏向電界制
御部によって静電的な偏向制御を受け、記録媒体へ吸着
又はガターへの回収が行われる。ここでのインクミスト
の偏向の程度に電界の強さによって制御可能である。こ
のように画像信号に応じて偏向をうけたインクミストは
オリフィスを通過して記録媒体に付着する。
この技術に非記録的にガター内にたまったインクを回収
する機構及び、インクミストを空気流にのせるためのポ
ンプ機構が必要である。さらにインクミストを空気流と
混合するため、すスト濃度が低下し最高記録濃度の低下
が避けられない。
記録濃度を改善した技術として米国特許第576407
が開示されている。超音波霧化器によって与えられたイ
ンクミストと空気流−こよってエアロゾル・ジェットを
形成する。このエアロゾル・ジェット上。小ノズルを通
加した時のインク粒子の慣性力によって集束させられる
ため、濃度な印刷線が得られるとされている。更にエア
ロゾル・ジェットの変調に、エアロゾル流の流路を真空
源と空気供給源を用いて変更することによって実現して
いる。しかしながら、超音波霧化器によって発生させた
インクミストを間接的に集束させるため、高い記録濃度
を必要とする場合、記録速度の低下をもたらす。さらに
前記の流体力学的変調法は。
真空ポンプ及び非記録時のインクミスト回収系を必要と
するため、装を構成が複数となりマルチノズル化、高速
化が困難である。
(発明の目的) 本発明は前述の如き欠点を改善した新規な発明であり、
その目的は高速、高鮮細な中間調画像記録が行え、かつ
装置構成が簡単で信顆性の高いオンディマント型インク
ミスト記碌が実現できる。
インクミスト記録方式ならびにこれを用いた画像記録装
置を提供することにある。
(問題を解決するための手段) 前述の問題点を解決するためには、本発明が提供する第
一の発明であるインクミスト記録方式は画信号に応じて
超音波振動を行わせる微細な超音波振動針の先端より、
インク層表面近傍の定められた微小部分に対して超音波
エネルギーを付与して、前記微小部分より前記画信号に
応じて局所的に帯電インクミストを発生させるとともに
、前記微小部分を含むインク層表面と記録媒体との間f
こ加速電界を、印加し、前記帯電インクミストを静電力
により加速して、前記記録媒体に選択的に付着させて記
@を行なう事を特徴とするものであり。
第2の発明である画像記録装置は、第1の発明の方法を
用いた記録装置である。すなわち(*)悼) 画信号を
発生する信号源と、前記信号源と接続され前記画信号に
応じて超音波エネルギーを発生する超音波エネルギー発
生手段と、前記超音波エネルギー発生手段に接続され前
記超音波エネルギーを集束させる集束手段と、前記集束
手段に接続され前記超音波エネルギーを伝達するための
超音波振動針と、前記超音波振動針の先端を記録インク
層中の表面近傍に保持する手段と、前記超音波機動針先
端より前記インク層表面に微小間隔を常に一定に保持す
るための記録インク層保持手段と、該記録インク層保持
手段の前面に位置し、記録媒体を所定の位置に保持する
背面@極と、該背面電極と前記インク層の間に加速電界
を印加するための電界印加手段とから構成され、前記背
面電極と前記インク層との間に加速電界を印加しながら
1画信号に従って前記超音波振動針近傍のインク層表面
より局部的に帯電インクミスト流を発生させ、前記加速
電界に基ずく静電力により、帯電インクミスト流を前記
記録媒体面に前記11g号に応じて吸着させて記録を行
うことを特徴とする画像記録装量である。
(作用) 超音波エネルギー発生手段によって発生させた超音波エ
ネルギーは超音波集束手段に伝達される。
超音波集束手段に超音波の振動を増幅し、かつエネルギ
ーを微小な点に集束できるので、超音波振動針番こ効率
良くエネルギー伝達ができる。前記超音波集束手段に接
続され、集束された超音波エネルギーを受けとる超音波
振動針は超音波エネルギーを減衰させずにインク層中心
伝達する超音波振動針の先端はインク層の表面付近に設
定されており、伝達されてきた前記超音波エネルギーは
、この先端よりインク層中へ放射される。この時放射さ
れた前記超音波エネルギーに、前記超音波振動針先端前
方のインク層表面に、高調波によるパラメトリック増幅
効果、集束された高周波超音波エネルギーによる直進流
及び前記超音波振動斜先端面でのキヤとチージョンによ
り、微細なインクミスト流を発生させる。超音波エネル
ギーを前記超音波振動針先端の微小面積に集束させるの
で、非常に微小で高濃度のインクミスト流を発生できる
発生したインクミスト流に、記録媒体に付層する間に空
気外乱により拡散するので、帯電手段によりインクミス
ト流を帯電させ、インクミスト流の拡散性を抑えて背面
電極上の記録媒体上に静電的に吸着させる。これによっ
て高解像記録が可能となる。又前記超音波振動針により
インクミスト流を発生させるため、精密で微小口径のノ
ズルが不用であって、ホコリ、インク乾燥による目詰り
防止機構が不用であり、信頼性を向上できる、更に前記
超音波エネルギー発生手段を制御し、超音波エネルギー
の発生、1iをかえることにより1発生するインクミス
トtを変調できるので、記録ドツトの面積を変えずに記
録ドツトの濃度変調ができ中間調記録が可能となる。
更に、超音波エネルギー発生手段に与える信号を制御す
るか又は帯電インクミスト流をインク層前面に有るイン
クノズル部に設けた制御を極を用いて前記帯電インクミ
スト流を制御すること(こより、オンデマンド動作が可
能となり、インク回収系、加速空気流系が不用となるの
で、装置構成を簡略化できる。
(実施列) 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。第1図は第1の発明による実施例を断面図で示し
たものである。
超音波振動針104の超音波発生面105はインク層表
面106より数百ミクロンの位置に設定する。超音波振
動針104に電歪素子磁歪索子であり、本実施例ではP
ZT素子を用いた。超音波振動針104の動作周波数に
40KHzより十数MHz 程度であるが周波数が高い
程発生するインクミスト粒径を小さくできる。本実施例
では周波数を100KHzとした時数ミクロンのインク
ミスト粒8得た。又超音波振動針104は直径300ミ
クロンの円rtJmをしている。上のインク層より発生
したインクミストi帯電及び電界発生源103によって
帯電する。インク層102に用いるインクは油性及び水
性のいずれでも良い。ここで得られたインクミスト流の
直径は記録斜lO5の直径とほぼ同8度の1300ミク
ロンであった。帯電したインクミスト10トは、電界発
生源103の平行電界によって、外部空気流等による拡
散をせずに、背面電極に牧引される。インク層102表
面と背面電極間距離は数100  ミクロン−数ミ’J
程度である。又前記電界の強さはlKV;/frm程度
必要である。本実施例では超音波振動針104と背面電
極100との間の印加電圧を約500V−記録ギヤ、プ
を約0.5 mmとした・第 2図は@2の発明における巣1の実施例である。画信号
源214により制御された信号源205により超音波発
生手段201を粗動する。
超音波発生手段201としてPZT積層アクチュエータ
を用いた絶縁I’d 202に超音波集束手段203と
超音波発生手段201とを電気的に分離するもので熱硬
化性エホキシ樹脂を数百ミクロン塗布したものである。
超音波集束手段203に1/4 1N長共像用ユニカル
ホーンを用いたユニカルホーンの素材として5US30
4を用いたが、鉄。
ジュラルミン及び、アルミニウム、チタン、ニッケル、
クロム、鉄等の合金振幅増巾率をK、共類周波数8f、
コニカルホーン内での音速をCとすると、コニカルホー
ン全1cln。
tav kl= ((K−1)” kl)/((k/り
” K+(K−1)2)より求められる。ただしkは波
長でありに=2πf/C で与えられる。又奈幅増巾率には、コニカルホーンの両
端の面積比の平方根で与えられる。本実施例では伝佑媒
体円での音速c = s、oxio虫凶ec。
K=5  f=100磨1zを用いたのでホーン全長l
はfJ3いとなった。
超音vlt、集束手段203によって集束された超音波
エネルギーに、この集束手段203の一端に接合された
超音波ワイヤ204に伝えられる。超音波エネルギー伝
達手段204としては、皆ill損失の少ない材料を用
いた細線からなるいわゆる超音波ワイヤーを用いた。素
材は、アルミニウム、鉄、クロム、ニッケル及びチタン
より構成さ九る合金を用い、ワイヤ径は、記録画素と同
程度又はそれ以下でなければならない。
本実施例でに約300ミクロンの直径のものを用いた。
又前記超音波伝達手段の先端前面を記録インク層中の所
定の位ttこ保持する手段として、f響インピーダンス
が水に近い言置ゴムを用いた。
前記超音波エネルギーは超音波ワイヤを疎密波として伝
搬して行くが、半波長ごと(こ撮巾の腹と節が交互に発
生する。本実施例で4’!f=100幻社C= 5Xl
O(1%’secだから波長(入)l’j:5Cmaな
る。
本実施例でに、超音波ワイヤ2()4の長さを1波長と
し、これを撮動の腹で超音波集束手段203と接合する
ので、超音波振動子204の中間が撮動の節に、又イン
ク層207内の先端部が撮動の腹になる。この超音波撮
動子204中の撮動の節を音響弾性体206と固定板2
13によって固定する。インク/’i!207は約半波
長分の厚さを有し超皆波蚕拗針204の先端がインクj
a 207表面から数100ミクロンの位置になるよう
に調整されている又インク層表面から記録媒体212ま
での距離は数100ミクロンとした、 超音波ワイヤ204と対向して位置する背′面電極には
、帯電、インクミスト流を静電的に吸着させるための記
録電界発生源209が接続され、又超音波を勤針204
iこに、インクミスト流帯電用の直流バイアス電源2す
8カニ接続さ4ている。記録電界はマイナス数bv直流
バイアス電源208に数百■でφする。
第3図は第2の発明の2番目の実施例である。
超音波増巾素子として2段ステップホーンを用いた点、
インク帯電′#江極310を設けて、インクミスト流の
帯電及び静電吸着を帯電記録!#によって行う以外は、
第2図の実施例と同じである。
画像信号源316によって超音波18号源304を制御
し、超音波発生手段301を駆動する。
超音波発生手段301より発生させた超音波エネルギー
に超音波集束手段302Iこより集中され超音波振動針
307によりインクJ偕308中に放射さit、インク
ミスト流311を発生する。なお超音波&動針として超
音波ワイヤを用いたインクミスト流311はインク帯電
を極3101こよって帯電され、背面′a極314との
間の静電界ζこよって記録媒体3131こ吸着する。ノ
ズル&309上のノズル径は、超音波エネルギー掻動針
307の直径と同じか又は数百ミクロン大きい程度であ
る。
本実施例では500ミクロンの直径のノズルに帯電1他
310を設Qすた。背面電6314とノズル板309と
の距離に数百ミクロンであり、この時帯を電圧はIKV
〜5KV程度である。また前記超音波伝達手段の先端前
面をインク層308中の助走の位置に保持する手段とし
て、音響コム306を用いた。
第4図は第3の実施例をマルチ化した実施例である。超
音波ワイヤの長さは半波長のN(i数)倍とする。この
時節の個数もN個でき6P、W!J2図の実施例と同様
に超音波ワイヤの先端から1つ目の節を音響ゴム405
で固定する。インクミスト流帯tはミスト帯1fj電極
407によつ−て共通に帯電する。絶縁層408と背面
電極との距離を数1OOiクロンに設定した時、帯電記
録電源413の電圧は1〜2KVである、 (発明の効果) 以上詳述した通り1本発8A#こよれは、ρj速鮮細な
中間調記録が行え、かつ装[P成が簡単で、信頼性の高
いオンディマント型インクミスト記録が可能となる。
4、  cd−簡単な説明 第1図は第!の発明の原理を示す断面図p4造図。
第2図、第3図及び第4図に、第2の発明1こおける第
1〜第3の実施例を説明するための断面構造図である。
図において 100・・・・・・背面電極  lot・・・・・・帯
電インクシフト102・・・・−・インク層  103
・・・・・・帯電及び加速電界発生源  104・−・
・・・超音波振動針  105・・・・・・超音波発生
面  201・・−・−・超音波発生手段  202・
・・・・・絶縁層  203・・・・・・超音波集束手
段  204・・・・・・超音波振動針  205・・
・・−・信号源  206・・・・・・音響ゴム  2
07・・・・・・インク層  208・・・・・・直流
バイアス電源  209・・・・・・記録電界発生源2
10・・・・・・帯電インクミスト流  211・・・
・・・背面電極  212・・・・・・記録媒体  2
13・・・・・・固定板214・・・・・・画信号源 
 301・・・・・・超音波発生手段302・・・・・
・超音波集束手段  304・・・・・・超音波信号源
305・・・・・・固定板  306・・・・・・音響
ゴム  307・・・・・・超音波ワイヤ  308・
・・・・・インク層  309・・・・・・ノズル板 
 310・・・・・・インク帯xi極311・・・・・
・インクミスト流  312・・・・・・帯電記録電源
  313・・・・・・記録媒体  314・・・・・
・背面電極315・・・・・・絶縁層  316・・・
・・・画信号源  401a〜401e・・・・・七号
源  402a〜402e・・・・・・超音波エネルギ
ー発生手段  403a〜403e・・・・・・超音波
ワイヤ  404・・・・・・固定板  405・・・
・・・音響ゴム406・・・・・・インク層  407
・・・・・・ミスト帯電電極408・・・・・・絶縁層
  409・−・・・・帯電インクミスト410・・・
・・・帯電インクミスl−411・・・・・・記録媒体
412・・・・・・背面1!極  413・・・・・・
帯電記録電源414・・・・・・画信号源である。
オ l 口 第2囮 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)画像信号に応じて超音波振動を行わせる微細な超
    音波振動針の先端より、インク層表面近傍の定められた
    微小部分に対して超音波エネルギを付与して、前記微小
    部分より前記画信号に応じて局所的に帯電インクミスト
    を発生させるとともに前記微小部分を含むインク層表面
    と記録媒体との間に加速電界を印加し、前記帯電インク
    ミストを静電力により加速して、前記記録媒体に選択的
    に付着させて記録を行なう事を特徴とするインクミスト
    記録方式。
  2. (2)画信号を発生する信号源と、前記信号源と接続さ
    れ前記画信号に応じて超音波エネルギーを発生する超音
    波エネルギー発生手段と、前記超音波エネルギー発生手
    段に接続され前記超音波エネルギーを集束させる集束手
    段と、前記集束手段に接続され前記超音波エネルギーを
    伝達するための超音波振動針と、前記超音波振動針の先
    端を記録インク層中の表面近傍に保持する手段と、前記
    超音波振動針先端より前記インク層表面に微小間隔を常
    に一定保持するための記録インク層保持手段と、該記録
    インク層保持手段の前面に位置し、記録媒体を所定の位
    置に保持する背面電極と該背面電極と前記インク層の間
    に加速電界を印加するための電界印加手段とから構成さ
    れ、前記背面電極と前記インク層との間に加速電界を印
    加しながら、画信号に従って前記超音波振動針近傍のイ
    ンク層表面より局部的に帯電インクミスト流を発生させ
    、前記加速電界に基ずく静電力により、帯電インクミス
    ト流を前記記録媒体表面に前記画信号に応じて吸着させ
    て記録を行うことを特徴とする画像記録装置。
JP60226251A 1985-10-11 1985-10-11 インクミスト記録方式ならびにこれを用いた画像記録装置 Pending JPS6285948A (ja)

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