(57)【要約】【課題】  ヘッド構造を比較的単純に構成するとともに、その高密度化を図り、また物理的機構を少なくし、印刷速度の高速化や印字画素の高密度化を図り、しかもフルカラー化を図ることが簡単に行えるインクジェット記録装置を得る。【解決手段】  収束超音波によりインク液面より液滴を飛翔させて記録を行うインクジェット記録装置において、収束超音波の伝搬途中に超音波シャッタ用バブル２１を設ける。これを適時に開閉することにより、選択的に液面への超音波の伝達を遮断し、液面からの液滴飛翔を制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収束超音波によりインク液面より液滴を飛翔させて記録を行うインクジェット記録装置において、
収束超音波の伝搬途中に超音波遮断用シャッタを設け、
これを適時に開閉することにより、選択的に液面への超音波の伝達を遮断し、液面からの液滴飛翔を制御するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１記載のインクジェット記録装置において、
前記超音波遮断用シャッタは、伝搬路に対向して配設されたヒータ素子のヒータ面からの気泡の面発泡により液材内の伝搬超音波を遮断するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェット記録装置において、
前記ヒータ素子は超音波収束解像度よりも低い低解像度配列で、液滴飛翔エリアをブロック単位の開口を形成することで液滴飛翔を制御するように構成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
インク液面をもつインク収容部と超音波発生素子群を配設する収容部とは、超音波伝搬材料として音響インピーダンスの近い材料で構成されるとともに、前記条件の隔壁材で分離されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項４記載のインクジェット記録装置において、
隔壁材として、超音波発生伝搬に最適な伝搬液材を使用する構成としたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
アレー状圧電素子群で構成される超音波発生部と、超音波シャッタ部とインク収容部との３構成部で成り立つととともに、
前記インク収容部の液滴飛翔部は、アレー状圧電素子群の方向に隔壁の無い、スリット状の開口部にて形成されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項７】
超音波発生素子をアレー状に配設し、収束超音波を時分割的に走査する構成のインクジェット記録装置において、
前記アレーヘッドを、複数色に対応した複数列のアレーヘッド構成とし、フルカラー記録を行うことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項８】
請求項７記載のインクジェット記録装置において、
各色ごとに配列されたアレー状ヘッドは、各色順次に液滴飛翔を行い、
他の色ヘッドは、前記超音波シャッタで閉状態に制御されることにより、選択的に色ごとの記録を行う線順次記録方式のカラー記録であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、
カラー記録を行う構成において、前記インク収容部は、４つの独立したスリットと、色ごとに開閉制御される超音波シャッタ素子群をもち、
収束超音波発生素子部は、各色インク配列部と各色シャッタ部の下部に配設されるとともに、その駆動、配設は各色共通の一配列であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク液を液滴化して被記録媒体上に飛翔させることにより画像を記録するインクミストを飛翔させて記録用紙に印字を行うインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のインクジェット記録装置として、種々の形式、構造をもつものが提案されている。
たとえば、画像信号に応じて超音波振動を生じさせ、インク層の微小部分に超音波エネルギを付与することにより、局所的に帯電インクミストを発生させて、記録印字を行うようにしたインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
すなわち、特許文献１には、超音波を液面付近に収束させ、インク霧滴発生とガイド電極による帯電化の条件で電界飛翔させる音響インクジェット方式が開示されている。しかし、この特許文献１では、飛翔させる液滴ごとにガイドノズルが必要で、高密度化が難しいという問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献２には、ライン型の音響スリットジェット方式として呼ばれるものが提案されており、これは個別のドットごとのノズルやインク流路の隔壁を必要としない、いわゆるノズルレスの方式であるため、ラインヘッド化する上での大きな障害であった目詰まりの防止と復旧に対して有効である。
【０００５】
さらに、この特許文献２では、複数の圧電素子の超音波印加タイミングに時間差をつけ、あたかも音響レンズのようにライン方向で超音波を重ね合わせ収束させることも可能となっている。
【０００６】
また、この特許文献２では、所定の解像度を得るために、それよりも低解像度なアレー素子の重ね合わせ収束を利用するため実装素子数は従来のインクジェット方式のノズル数よりも大幅に削減できるという利点を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−８５９４８号公報
【特許文献２】特開平１１−９１０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した特許文献２のライン型音響スリットジェット方式であっても、ラインヘッド化した場合、数千セグメントの圧電素子を必要とし、さらにフルカラー化を実現するためには、少なくとも４本のラインヘッドが必要となり、圧電素子数は１万素子を越える実装となり、カラー化に対して、大きな解決すべき課題があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ヘッド構造を比較的単純に構成するとともに、その高密度化を図り、また物理的機構を少なくし、印刷速度の高速化や印字画素の高密度化を図り、しかもフルカラー化に対応することが簡単に行えるインクジェット記録装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、収束超音波によりインク液面より液滴を飛翔させて記録を行うインクジェット記録装置において、収束超音波の伝搬途中に超音波遮断用シャッタを設け、これを適時に開閉することにより、選択的に液面への超音波の伝達を遮断し、液面からの液滴飛翔を制御するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明（請求項２記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項１記載のインクジェット記録装置において、前記超音波遮断用シャッタは、伝搬路に対向して配設されたヒータ素子のヒータ面からの気泡の面発泡により液材内の伝搬超音波を遮断するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明（請求項３記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項２記載のインクジェット記録装置において、前記ヒータ素子は超音波収束解像度よりも低い低解像度配列で、液滴飛翔エリアをブロック単位の開口を形成することで液滴飛翔を制御するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明（請求項４記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、インク液面をもつインク収容部と超音波発生素子群を配設する収容部とは、超音波伝搬材料として音響インピーダンスの近い材料で構成されるとともに、前記条件の隔壁材で分離されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明（請求項５記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項４記載のインクジェット記録装置において、隔壁材として、超音波発生伝搬に最適な伝搬液材を使用する構成としたことを特徴とする。
【００１５】
本発明（請求項６記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、アレー状圧電素子群で構成される超音波発生部と、超音波シャッタ部とインク収容部との３構成部で成り立つととともに、前記インク収容部の液滴飛翔部は、アレー状圧電素子群の方向に隔壁の無い、スリット状の開口部にて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明（請求項７記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、超音波発生素子をアレー状に配設し、収束超音波を時分割的に走査する構成のインクジェット記録装置において、前記アレーヘッドを、複数色に対応した複数列のアレーヘッド構成とし、フルカラー記録を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明（請求項８記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項７記載のインクジェット記録装置において、各色ごとに配列されたアレー状ヘッドは、各色順次に液滴飛翔を行い、他の色ヘッドは、前記超音波シャッタで閉状態に制御されることにより、選択的に色ごとの記録を行う線順次記録方式のカラー記録であることを特徴とする。
【００１８】
本発明（請求項９記載の発明）に係るインクジェット記録装置は、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置において、カラー記録を行う構成において、前記インク収容部は、４つの独立したスリットと、色ごとに開閉制御される超音波シャッタ素子群をもち、収束超音波発生素子部は、各色インク配列部と各色シャッタ部の下部に配設されるとともに、その駆動、配設は各色共通の一配列であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明に係るインクジェット記録装置によれば、収束超音波の伝搬途中に設けた超音波遮断用シャッタを適時に開閉し、選択的に液面への超音波の伝達を遮断し、液面からの液滴飛翔を制御するように構成しているため、従来のような高密度化に対する不具合を一掃することが可能で、ヘッド構造が比較的単純になり、物理的機構が少なく印刷速度の高速化や印字画素の高密度化が図り易く、コスト的にも安価にできる等の優れた効果を奏する。
【００２０】
特に、このような本発明装置によるヘッド構造では、フルカラー化にあたっての高密度化に対しての効果を発揮し得るという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１ないし図３は本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態を示す。
これらの図において、符号１２は全体がユニット状に形成されたカラーインクジェットヘッドであり、このカラーインクジェットヘッド１２は、スリット状ノズル１４を、受像担持体１３に対向する面に有している。
【００２２】
ここで、この実施形態では、カラー化を行えるヘッドであって、４色のインクに対応したスリットノズル１４を備えている。すなわち、フルカラー印字では、通常、減法混色の三原色であるイエロー（黄色）、マゼンタ（赤色染料名）及びシアン（緑味のある青色）の３色のインクを用い、必要に応じて、文字や画像の黒色部分に専用されるブラック（黒）を加えた４色のインクを用いて行なわれるもので、これに対応している。
【００２３】
なお、このようなカラーインクジェットヘッド１２は、インク滴の噴出し孔がスリット形状であるから、従来のような目詰まり問題は防止できるものである。
また、後述する通り、このようなインクジェットヘッド１２は、低密度ヒータ素子駆動、アレー圧電素子集束超音波発生駆動であるから、ヘッド部の高密度化や低電力駆動、印字高速化などといった効果を発揮させ得るものである。
【００２４】
前記カラーインクジェットヘッド１２は、図２または図３に示すような構成となっている。
これを簡単に説明すると、図中１４はスリットノズル、１５はインクチャンバ、１７は超音波発生素子群であり、また２２は超音波伝搬液材である。
【００２５】
本発明によれば、上述した超音波発生素子群１７からの収束超音波によりインク液面より液滴を飛翔させて記録を行うにあたって、収束超音波の伝搬途中に超音波遮断用シャッタ（超音波シャッタ用バブル２１）を設け、これを適時に開閉することにより、選択的に液面への超音波の伝達を遮断し、液面からの液滴飛翔を制御するように構成したところを特徴としている。
【００２６】
すなわち、前記超音波遮断用シャッタ（超音波シャッタ用バブル２１）は、図２（ａ）に示すように、伝搬路に対向して配設されたヒータ素子群１６の任意のヒータ素子のヒータ面からの気泡（バブル）の面発泡により液材内の伝搬超音波を遮断するように構成されている。
このようにして得られた超音波シャッタ用バブル２１により、超音波発生素子群１７からの収束超音波を遮る構成である。
【００２７】
ここで、図中２０は超音波、ヒータ駆動部であり、これから送出されるヒータ駆動パルス１８で前記ヒータ素子群１６が制御され、超音波駆動パルス１９で超音波発生素子群１７が制御され、これによって非印字部位では、超音波伝搬液材２２中に超音波シャッタ用バブル２１が生成され、また印字部位では突出インク滴２３が得られるものである。
【００２８】
ここで、上述したヒータ素子群１６は超音波収束解像度よりも低い低解像度配列で、液滴飛翔エリアをブロック単位の開口を形成することで液滴飛翔を制御するように構成されている。
【００２９】
また、インク液面をもつインク収容部（インクチャンバ１５）と超音波発生素子群１７を配設する収容部とは、超音波伝搬材料として音響インピーダンスの近い材料で構成されるとともに、前記条件の隔壁材となる超音波発生伝搬に最適な伝搬液材からなる超音波伝搬液材２２で分離されている。
【００３０】
以上の説明から明らかなように、カラーインクジェットヘッド１２は、アレー状圧電素子群で構成される超音波発生部（超音波発生素子群１７や超音波伝搬液材２２等による）と、超音波シャッタ部（ヒータ素子群１６や超音波シャッタ用バブル２１による）とインク収容部（インクチャンバ１５）との３構成部で構成されている。
ここで、インク収容部の液滴飛翔部は、アレー状圧電素子群の方向に隔壁の無い、スリット状の開口部（スリットノズル１４）にて形成されていることは言うまでもない。
【００３１】
このような構成による本発明によるカラーインクジェットヘッド１２によれば、上記スリットノズル１４の印字必要部位からの突出インク滴２３の飛翔を行わせることができ、印字不要部位ではシャッタ（超音波シャッタ用バブル２１）で適切かつ確実に遮蔽されて突出インク滴２３の飛翔をなくすことができるから、印字画素の高密度化が図れ、また印字速度の高速化も可能となるのである。これは、図３において、超音波シャッタ用バブル２１がある部分（ＯＮ時）と、符号２１ｂを付したバブルがない部分（ＯＦＦ時）との比較から容易に理解される。
【００３２】
図４（ａ）は従来のサーマルインクジェットノズルの配置と本発明によるヒータ／セグメント配置との配列を比較したものである。
また、同図（ｂ）は複数のアレーユニットが配置される場合の位置関係を示す図である。
【００３３】
ここで、同図（ｂ）中、３０Ａ，３０Ｂは圧電素子アレーユニットであり、図中Ｃで示す寸法分だけ重なり合って配列されている。
【００３４】
図５は従来のサーマルインクジェット方式と本発明方式での（ａ）実装部品解像度比較、（ｂ）Ａ４縦ラインヘッド、４列によるフルカラー記録の場合での比較である。そして、これらの表から明らかなように、本発明方式による利点は明白である。
【００３５】
図６、図７は上述したような超音波発生素子をアレー状に配設し、収束超音波を時分割的に走査する構成のインクジェット記録装置において、アレーヘッド１２を、複数色に対応した複数列のアレーヘッド構成とし、フルカラー記録を行うようにした場合を示す。
【００３６】
そして、各色ごとに配列されたカラーインクジェットヘッド１２は、各色順次に液滴飛翔を行い、他の色ヘッドは、前記超音波シャッタ（超音波シャッタ用バブル２１）で閉状態に制御されることにより、選択的に色ごとの記録、いわゆる線順次記録方式のカラー記録を行うようになっている。
【００３７】
ここで、上述したカラーインクジェットヘッド１２でカラー記録を行う構成では、前記インク収容部は、４つの独立したスリットと、色ごとに開閉制御される超音波シャッタ用バブル２１をもつとともに、超音波発生素子群１７は、各色インク配列部と各色シャッタ部の下部に配設されているが、その駆動、配設は各色共通の一配列である。
なお、図７中波線部分が、選択ドットである。
【００３８】
図８は本発明装置を適用したフルカラー記録用のヘッド部において、超音波発生素子群１７を４色全てに対応した状態で配置するとともに、各色の各セグメントにおいて前記シャッタとなる超音波シャッタ用バブル２１を適宜発生させたり、発生させなかったりすることで、各色の制御を行うようにしてもよい。
このようにすれば、カラーインクジェットヘッド１２の構成の簡素化をより一層達成させることができる。
【００３９】
図９は上述した図８の構造のヘッドにおいてのフルカラーの１ライン走査にあたってのシーケンスを示すものであり、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫのスリットに対応する駆動パルスの制御と、ヒータ素子群１６を制御するヒータ駆動パルスによるシャッタ（超音波シャッタ用バブル２１）の制御とを、適宜所要の状態で行えばよいことが確認できる。
【００４０】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、インクジェット記録装置を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態を示し、特徴とするカラーインクジェット方式によるインクジェットヘッドの概略斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１のカラーインクジェットヘッドにおいてインク飛翔ＯＦＦ時の状態を説明するための概略断面図およびその概略側面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は図１のカラーインクジェットヘッドにおいてインク飛翔ＯＮ時の状態を説明するための概略断面図およびその概略側面図である。
【図４】（ａ）はサーマルインクジェットノズルと本発明によるヒータ／セグメント配置とを示す図、（ｂ）は本発明装置でのアレーの配列を示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は従来のサーマルインクジェット方式と本発明方式とを比較した表である。
【図６】本発明に係るインクジェット記録装置をフルカラー化した際のヘッドの概略図である。
【図７】図６に対応する正面図である。
【図８】本発明に係るインクジェット記録装置をフルカラー化した際のヘッドの別例を示す概略図である。
【図９】図８のインクジェットヘッドにおいて、カラー１ライン走査シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１２…カラーインクジェットヘッド、１３…受像担持体、１４…スリットノズル、１５…インクチャンバ、１６…ヒータ素子群、１７…超音波発生素子群、１８…ヒータ駆動パルス、１９…超音波駆動パルス、２０…超音波、ヒータ駆動部、２１…超音波シャッタ用バブル、２２…超音波伝搬液材、２３…突出インク滴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009274329.tif 000009
【図８】
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【図９】
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