(57)【要約】【課題】インクジェット記録装置において、インクミストを飛翔させるにあたっての印加電圧を低減させ、また印字品質を向上させる。【解決手段】インク自由表面の集束点Ｘで励起された超音波励起メニスカス１１の近傍に表面張力波の反射板１６を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させることによりインク微粒子の噴射を効果的に行なうように構成する。さらに、超音波集束点と表面張力波の反射板との距離を変えることによって、インク微粒子１５の発生量の制御を可能とする。また、表面張力波の反射板に反射部と非反射部のパターンを形成し、その割合を変えることによって、インク微粒子の発生量の制御を可能とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク自由表面に集束する超音波ビームの圧力でインク液面から霧状化したインクを飛翔させ記録媒体上に付着させる超音波インクジェット記録装置であって、
インク自由表面の集束点で励起されたメニスカスの近傍に表面張力波の反射板を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させることによりインク微粒子の噴射を効果的に行なうように構成するとともに、
超音波集束点と表面張力波の反射板との距離を変えることによって、インク微粒子発生量の制御を可能とするように構成したことを特徴とする超音波インクジェット記録装置。
【請求項２】
インク自由表面に集束する超音波ビームの圧力でインク液面から霧状化したインクを飛翔させ記録媒体上に付着させるインクジェット記録装置であって、
インク自由表面の集束点で励起されたメニスカスの近傍に表面張力波の反射板を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させることによりインク微粒子の噴射を効果的に行なうように構成するとともに、
表面張力波の反射板に反射部と非反射部のパターンを形成し、その割合を変えることによって、インク微粒子の発生量の制御を可能とすることを特徴とする超音波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、インク自由表面に集束する超音波ビームの圧力によりインク液面から霧状化したインクを飛翔させて記録媒体上に付着させることにより画像を形成する超音波インクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インク自由表面に集束する超音波ビームの圧力により、インクの液面から霧状化したインクを飛翔させ、記録媒体上に付着させることにより画像形成する超音波インクジェット記録装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０８３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の超音波インクジェット記録装置によれば、インクミストを液面から飛翔させるには高出力の超音波が必要であった。
【０００５】
このため、この種の超音波インクジェット記録装置において、インク自由表面の集束点に励起されるメニスカスの近傍に、表面張力波の反射板を設置し、その反射波によって、超音波集束点の液面振幅を増大させることにより、インク微粒子の噴射に要するエネルギーを効率よく行なえるようにすることが考えられている。
【０００６】
しかしながら、このような構成においても、インクに集束超音波を放射し、その集束点近傍のインクを放出させる際に、非常に微細なインク粒子を得られる一方、そのインク放出のために過大な音圧が必要とされ、エネルギー効率が悪いという問題を生じてしまう。更に、より高画質な画像を得る為には、エネルギー効率を変えずに濃度変調を可能とする手段が必要であった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インクミストを飛翔させるにあたっての印加電圧を低減させ、また印字品質を向上させ、さらにインク微粒子を安定して発生させ、また優れた階調表現が可能となる超音波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】
【０００８】
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）に係る超音波インクジェット記録装置は、インク自由表面に集束する超音波ビームの圧力でインク液面から霧状化したインクを飛翔させ記録媒体上に付着させるにあたって、インク自由表面の集束点で励起されたメニスカスの近傍に表面張力波の反射板を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させることによりインク微粒子の噴射を効果的に行なうように構成するとともに、超音波集束点と表面張力波の反射板との距離を変えることによって、インク微粒子発生量の制御を可能とするように構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明（請求項２記載の発明）に係る超音波インクジェット記録装置は、インク自由表面に集束する超音波ビームの圧力でインク液面から霧状化したインクを飛翔させ記録媒体上に付着させるにあたって、インク自由表面の集束点で励起されたメニスカスの近傍に表面張力波の反射板を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させることによりインク微粒子の噴射を効果的に行なうように構成するとともに、表面張力波の反射板に反射部と非反射部のパターンを形成し、その割合を変えることによってインク微粒子の発生量の制御を可能とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明に係る超音波インクジェット記録装置によれば、インク自由表面の集束点で励起されたメニスカスの近傍に表面張力波の反射板を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させ、さらに超音波集束点と表面張力波の反射板との距離を変えるように構成しているから、インク微粒子の噴射を効果的に行なえ、しかもその印加電圧を低減することができ、またそのインク微粒子の発生量を任意に制御することができる等の利点がある。
【００１１】
また、本発明によれば、インク自由表面の集束点で励起されたメニスカスの近傍に表面張力波の反射板を設け、さらに表面張力波の反射板に反射部と非反射部のパターンを形成し、その割合を変えることにより、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させてインク微粒子の噴射を効果的に行なえるとともに、表面張力波の反射板の反射部と非反射部とにより、インク微粒子の発生量の制御を所要の状態とすることができる等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１ないし図４は本発明に係る超音波インクジェット記録装置の一実施形態を示す。
ここで、この超音波インクジェット記録装置では、印刷用紙が搬送ベルトによって印字部へと送られ、印字部において画像データ応じて、各色の超音波印字ヘッドから霧状のインク微粒子が噴射され、印刷用紙に付着することによって目的の画像が得られるように構成されるが、その概略は、従来から一般に知られている通りであり、詳細な説明は省略する。
【００１３】
このような超音波インクジェット記録装置における超音波印字ヘッドの概略を、図１（ａ），（ｂ）に示す。
すなわち、超音波印字ヘッド１はインク噴射素子８が必要数配列された構成となっている。
【００１４】
このようなインク噴射素子８の具体的な構造を、図２に示す。
すなわち、インクは図示しないインクタンクからインク供給口１０を通ってインク槽１２に満たされ、その自由表面は液面保持板１３の高さに保持されている。
インク槽１２の底面には集束型超音波発振子９が設けられており、ここから駆動周波数ｆ0、駆動波数ｎ、駆動周期Ｔb、音圧Ｐの超音波が放射され、インク自由表面上の点Ｘに集束している。
【００１５】
この集束点Ｘでは、超音波により超音波励起メニスカス１１が励起され、周期Ｔbで上下に振動を繰り返している。
ここで、駆動周期Ｔbは短すぎると、超音波励起メニスカス１１の振動が追従できなくなり、不規則な振動を引き起こし、大径インク滴が飛散するなどして、画像劣化を招く可能性があるため、駆動周期Ｔbはインクの物性によって決まるメニスカス振動の固有値に予めマッチングさせておく。
【００１６】
また、集束点Ｘに励起される超音波励起メニスカス１１は放射音圧Ｐを変化させると、それに応じて大きさも変わり、同時にインク微粒子の発生状況も変化する。
なお、１４は制御電極、１５はインク微粒子群、１６は表面張力波反射板である。
【００１７】
本発明によれば、インク自由表面の集束点Ｘで励起された超音波励起メニスカス１１の近傍に表面張力波反射板１６を設け、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させることにより、インク微粒子群１５の噴射を効果的に行なえるように構成している。
すなわち、インク自由表面の超音波集束点Ｘ、即ち、超音波励起メニスカス１１の近傍に、メニスカス振動によって生じる表面張力波を反射する表面張力波反射板１６を設置することにより、ここで反射された表面張力波によって超音波集束点の液面振幅が増大され、インク微粒子噴射が促進されるのである。
【００１８】
さらに、本発明によれば、超音波集束点Ｘと表面張力波反射板１６との距離Ｌを変えることによって、インク微粒子群１５の発生量の制御を可能とするように構成している。
【００１９】
そして、このような構成によれば、インク微粒子群１５の噴射を効果的に行なえ、しかもその印加電圧を低減することができ、またそのインク微粒子の発生量を任意に制御することができる等の利点がある。
【００２０】
ここで、図３は表面張力波反射板１６を、インク液面に対して上下させることにより、超音波励起メニスカス１１の頂部から表面張力波反射板１６の反射面までの距離Ｌを調整した場合を示している。
そして、このように変化させた距離Ｌとインク微粒子群１５の発生量との関係を、図４に示しており、これによりインク微粒子群１５の発生量を所望の状態に変化させて制御することができるのである。
【００２１】
図５ないし図８は本発明に係る超音波インクジェット記録装置の別の実施形態を示す。
この実施形態では、上述した実施形態での階段状の表面張力波反射板１６に代えて、図５、図７に示す平板状の表面張力波反射板１７を用いている。
【００２２】
この表面張力波反射板１７の反射面は、図７に示すように、表面張力波反射部と表面張力波非反射部とからなる反射／非反射パターン形成面となっている。
【００２３】
そして、このような表面張力波反射板１７を上下に動かすことにより、図６（ａ），（ｂ），（ｃ）から明らかなように、反射部と非反射部との割合が変化することになる。
このように変化する反射部と非反射部との割合とインク微粒子群１５の発生量との関係は、図８に示す通りである。
【００２４】
すなわち、このような構成によれば、表面張力波反射板１７に反射部と非反射部のパターンを形成し、その割合を変えることにより、その反射波によって超音波集束点の液面振幅を増大させてインク微粒子群１５の噴射を効果的に行なえるとともに、表面張力波反射板１７の反射部と非反射部とにより、インク微粒子群１５の発生量の制御を所要の状態とすることができるのである。
【００２５】
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、超音波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】
【００２６】
【図１】本発明に係る超音波インクジェット記録装置の一実施形態を示し、（ａ），（ｂ）は超音波印字ヘッドの概略図である。
【図２】本発明に係る超音波インクジェット記録装置の一実施形態を示す超音波印字ヘッドにおけるインク噴射素子の概略構成図である。
【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図２での表面張力波反射板の動きを説明するための図である。
【図４】メニスカスと反射板反射面との距離とインク微粒子の発生量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る超音波インクジェット記録装置の別の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図５での表面張力波反射板の動きを説明するための図である。
【図７】図５、図６の表面張力反射板の反射面を示す図である。
【図８】反射部Ｘの割合とインク微粒子の発生量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１…超音波印字ヘッド、８…インク噴射素子、９…集束型超音波発振子、１０…インク供給口、１１…超音波励起メニスカス、１２…インク槽、１３…液面保持板、１４…制御電極、１５…インク微粒子群、１６，１７…表面張力波反射板。
【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】
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【図８】
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