(57)【要約】【課題】  簡単な構成により高密度化を図れ、表面弾性波（ＳＡＷ）の制御を所要の状態で行い、高速化が可能な表面弾性波によるインクミスト記録装置を得る。【解決手段】  表面弾性波（ＳＡＷ）を発生・伝播させる圧電素子材２表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段１と、その下流側の同一伝播材上に付与されたインク薄層３−１と、そのインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群４で構成されたインクミスト形成手段を備える。櫛型電極手段より発射された表面弾性波がインク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近のインク層に集中させ、突起先端より、液滴生成、飛翔を行わせるように構成されている。【選択図】      図２
2009262412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面弾性波（ＳＡＷ）を発生・伝播させる圧電素子材表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段と、その下流側の同一伝播材上に付与されたインク薄層と、そのインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群で構成されたインクミスト形成手段を備え、
前記櫛型電極手段より発射された表面弾性波が前記インク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近のインク層に集中させ、前記突起先端より、液滴生成、飛翔を行わせるように構成されていることを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項２】
表面弾性波（ＳＡＷ）伝播材表面上に、大型の共通櫛型電極（ＩＤＴ）手段を設け、この共通櫛型電極手段より発射された一様な表面弾性波を下流側に設けたインク薄層中に配置した突起状アレー部に音響波として入射する手段を備え、
前記突起状アレー部は、画像信号に個別に対応して付勢される個別信号電極が接続された個別の孤立電極が個々に形成された突起部であり、
表面弾性波の入射タイミングに合わせて、個別電極が付勢され、対向電極との間に電極幅で液柱（メニスカス）が形成され、選択的にインクミストを飛翔させるように構成されていることを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、
前記櫛型電極、インク供給手段および突起状アレー電極手段を、圧電素子材料表面上に一体で形成するとともに、インクミストを発生させる手段を一体化させ、
複数色ごとの装置として並列配置して、同時駆動させることによりフルカラー記録を行うように構成したことを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項４】
表面弾性波を発生・伝播させる圧電素子材表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段と、その下流側の同一伝播材上に付与された液体トナーインク薄層と、その液体トナーインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群で構成された液滴化トナーインク飛翔形成手段を備え、
前記櫛型電極手段より発射された表面弾性波（ＳＡＷ）が前記液体トナーインク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近の非現像部液体トナーインク層を通過させ、インク表面に集中させることにより、前記突起先端より、液体トナーを液滴化生成し、飛翔を行わせるように構成されていることを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項５】
表面弾性波（ＳＡＷ）伝播材表面上に、大型の共通櫛型電極（ＩＤＴ）手段を設け、櫛型電極手段より発射された一様な表面弾性波を下流側に設けたインク薄層中に配置した突起状アレー部に音響波として入射する手段を備え、
前記突起状アレー部は、画像信号に個別に対応して付勢される個別信号電極が接続された、個別の孤立電極が個々に形成された突起部であり、
表面弾性波の入射タイミングに合わせて、個別電極幅毎に液体トナー滴を選択飛翔させるため、非画像部は個別電極に電圧が付与されることにより、対向電極との間に電極幅で液体トナー現像塊が形成され、非動作・非伝播部となり、
個別電極電圧ＯＦＦ部は音響波が伝播通過することにより、選択的にインクミストを飛翔させるように構成されていることを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、
前記ＩＤＴ，液体トナーインク供給手段、突起状アレー電極手段を一体で圧電素子材料表面上に形成し、液体トナーインクミストを発生させる手段を一体化させ、
複数色ごとの装置として並列配置し、同時駆動させることにより、フルカラー記録を行うように構成したことを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項７】
表面弾性波（ＳＡＷ）を発生・伝播させる圧電素子材表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段と、その下流側の同一伝播材上に付与されたインク薄層と、そのインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群と、インクミスト飛翔方向にスリット状の対向電極配置とで構成されたインクミスト飛翔形成手段を備え、
前記櫛型電極手段より発射された表面弾性波が前記インク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近のインク層に集中させ、前記突起先端より、対向スリット電極を通過して液滴生成、飛翔を行わせるように構成されていることを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項８】
表面弾性波（ＳＡＷ）伝播材表面上に、大型の共通櫛型電極（ＩＤＴ）手段を設け、この共通櫛型電極手段より発射された一様な表面弾性波を下流側に設けたインク薄層中に配置した突起状アレー部に音響波として入射する手段を備え、
前記突起状アレー部は、画像信号に個別に対応して付勢される個別信号電極が接続された個別の孤立電極が個々に形成された突起部であり、
対向電極との間に電圧が付勢されるタイミングで突起周辺にインク薄層がメニスカス状に上昇形成され、表面弾性波からの縦波音響波によりメニスカスが振動し、インクミストが生起されるとともに、電界中より前記荷電化されたインクミストを形成できることにより、電界にそって、選択的にインクミストを飛翔・記録するように構成されていることを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、
前記櫛型電極手段，インク供給手段、突起状アレー電極手段を、圧電素子材料表面上に一体で形成し、インクミストを発生させる手段を一体化させ、
複数色ごとの装置として並列配置し、同時駆動させることによりフルカラー記録を行うように構成したことを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、
前記個別電極駆動は各書込み時間Ｔｗ内で、印加時間可変制御することにより，諧調記録を行うことを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、
前記個別電極への電圧印加は、各Ｔｗ後に個別電極上のチャージ電荷を除去するための逆電圧印加時間を設けるようにしたリフレッシュシーケンスにて印字記録を行えるように構成したことを特徴とする表面弾性波によるインクミスト記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面弾性波（ＳＡＷ；Surface Acoustic Wave）をインク滴飛翔の駆動源とする表面弾性波によるインクミスト記録装置（いわゆるインクミストプリンタ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面弾性波をインク滴飛翔の駆動源とするインクジェットプリンタヘッドが提案されている。これは表面弾性波の伝搬面上に液体を付加し、表面弾性波をその液体中に放射させ、その励振出力を大きくすることにより、液体が微小粒子となって飛翔する現象を利用したものである。
【０００３】
これらの従来装置のなかで、ノズルレス方式は大きく分けて、画素ごとに櫛歯状電極（ＩＤＴ：Inter Digital Transducer）を１つ設ける場合（例えば、特許文献１参照）と、駆動源として大きな１つのＩＤＴと画素制御用の小さなＩＤＴを設ける場合（例えば、特許文献２参照）に分類される。
【０００４】
すなわち、特許文献１の装置は、個別ＩＤＴ１が画像信号に対応して付勢され、個々のＩＤＴより表面弾性波（ＳＡＷ）が出射される方式であり、ＳＡＷ発生・伝播材である圧電材の下流側端部にはインク供給部が配置されている。そして、その下方よりインクが供給され、端部上端で上流より伝播されてきたＳＡＷがインク層に突入し、既定の角度方向に、インク滴を飛翔させるように構成されている。
【０００５】
この方式では、個別ＩＤＴが画像解像度個数分必要であることと、インク供給端と伝播材端との高精度な配置が必要となっている。
【０００６】
また、特許文献２の装置は、インク飛翔に必要な表面弾性波のエネルギが容易に確保できるような構成配置をもつ。ここで、共通の大型ＩＤＴでは、印字駆動ライン時間ごとに定期的にＳＡＷを発生させている。その下流には、個別ＩＤＴが画素解像度分の個数で配置されており、信号に応じてＯＮ／ＯＦＦし、前記上流からのＳＡＷを通過、遮断させる機能を有している。
【０００７】
この方式では、高いエネルギのＳＡＷを使うことができる利点を有しているが、個別ＩＤＴを画素分必要なことより複雑な構成が必要となっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１９３５９２号公報
【特許文献２】特開平４−１８９１４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したような特許文献１，２のような従来のインクミスト記録装置では、ＩＤＴの交差幅は３波長以上必要と言われており、画素ごとにＩＤＴを１つ持つ場合はこれがネックとなって、高密度化に制限がある。
【００１０】
そして、駆動源として大きな１つのＩＤＴと画素制御用の小さなＩＤＴを設ける場合も、画素制御用のＩＤＴの交差幅の最小値に制限があり、これに伴い高密度化に制限が付く。
【００１１】
一般に、圧電材として電気機械結合係数の大きなＬｉＮｂＯ3が使用されているが、これの音速は約４０００ｍ／秒であり、５０ＭＨｚの高速で動作させても、波長は８０μｍとなる
【００１２】
よって、交差幅３波長のＩＤＴを考えると、２４０μｍピッチ以上となり、これでは１００ｄｐｉ相当のプリントヘッドしか実現できないという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、きわめて簡単な構成により高密度化を図れ、しかも表面弾性波（ＳＡＷ）の制御を所要の状態で行い、高速化を図ることが可能となる表面弾性波によるインクミス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】
【００１４】
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）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、表面弾性波（ＳＡＷ）を発生・伝播させる圧電素子材表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段と、その下流側の同一伝播材上に付与されたインク薄層と、そのインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群で構成されたインクミスト形成手段を備え、前記櫛型電極手段より発射された表面弾性波が前記インク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近のインク層に集中させ、前記突起先端より、液滴生成、飛翔を行わせるように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明（請求項２記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、表面弾性波（ＳＡＷ）伝播材表面上に、大型の共通櫛型電極（ＩＤＴ）手段を設け、この共通櫛型電極手段より発射された一様な表面弾性波を下流側に設けたインク薄層中に配置した突起状アレー部に音響波として入射する手段を備え、前記突起状アレー部は、画像信号に個別に対応して付勢される個別信号電極が接続された個別の孤立電極が個々に形成された突起部であり、表面弾性波の入射タイミングに合わせて、個別電極が付勢され、対向電極との間に電極幅で液柱（メニスカス）が形成され、選択的にインクミストを飛翔させるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明（請求項３記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、請求項１または請求項２記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、前記櫛型電極、インク供給手段および突起状アレー電極手段を、圧電素子材料表面上に一体で形成するとともに、インクミストを発生させる手段を一体化させ、複数色ごとの装置として並列配置して、同時駆動させることによりフルカラー記録を行うように構成したことを特徴とする。
【００１７】
本発明（請求項４記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、表面弾性波を発生・伝播させる圧電素子材表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段と、その下流側の同一伝播材上に付与された液体トナーインク薄層と、その液体トナーインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群で構成された液滴化トナーインク飛翔形成手段を備え、前記櫛型電極手段より発射された表面弾性波（ＳＡＷ）が前記液体トナーインク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近の非現像部液体トナーインク層を通過させ、インク表面に集中させることにより、前記突起先端より、液体トナーを液滴化生成し、飛翔を行わせるように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明（請求項５記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、表面弾性波（ＳＡＷ）伝播材表面上に、大型の共通櫛型電極（ＩＤＴ）手段を設け、櫛型電極手段より発射された一様な表面弾性波を下流側に設けたインク薄層中に配置した突起状アレー部に音響波として入射する手段を備え、前記突起状アレー部は、画像信号に個別に対応して付勢される個別信号電極が接続された、個別の孤立電極が個々に形成された突起部であり、表面弾性波の入射タイミングに合わせて、個別電極幅毎に液体トナー滴を選択飛翔させるため、非画像部は個別電極に電圧が付与されることにより、対向電極との間に電極幅で液体トナー現像塊が形成され、非動作・非伝播部となり、個別電極電圧ＯＦＦ部は音響波が伝播通過することにより、選択的にインクミストを飛翔させるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明（請求項６記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、請求項４または請求項５記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、前記ＩＤＴ，液体トナーインク供給手段、突起状アレー電極手段を一体で圧電素子材料表面上に形成し、液体トナーインクミストを発生させる手段を一体化させ、複数色ごとの装置として並列配置し、同時駆動させることにより、フルカラー記録を行うように構成したことを特徴とする。
【００２０】
本発明（請求項７記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、表面弾性波（ＳＡＷ）を発生・伝播させる圧電素子材表面上に、櫛型電極（ＩＤＴ）手段と、その下流側の同一伝播材上に付与されたインク薄層と、そのインク薄層中の伝播材表面部に配置された突起状アレー群と、インクミスト飛翔方向にスリット状の対向電極配置とで構成されたインクミスト飛翔形成手段を備え、前記櫛型電極手段より発射された表面弾性波が前記インク薄層中に入射されて、音響波に変換された縦波を、突起先端部付近のインク層に集中させ、前記突起先端より、対向スリット電極を通過して液滴生成、飛翔を行わせるように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明（請求項８記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、表面弾性波（ＳＡＷ）伝播材表面上に、大型の共通櫛型電極（ＩＤＴ）手段を設け、この共通櫛型電極手段より発射された一様な表面弾性波を下流側に設けたインク薄層中に配置した突起状アレー部に音響波として入射する手段を備え、前記突起状アレー部は、画像信号に個別に対応して付勢される個別信号電極が接続された個別の孤立電極が個々に形成された突起部であり、対向電極との間に電圧が付勢されるタイミングで突起周辺にインク薄層がメニスカス状に上昇形成され、表面弾性波からの縦波音響波によりメニスカスが振動し、インクミストが生起されるとともに、電界中より前記荷電化されたインクミストを形成できることにより、電界にそって、選択的にインクミストを飛翔・記録するように構成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明（請求項９記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、請求項７または請求項８記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、前記櫛型電極手段，インク供給手段、突起状アレー電極手段を、圧電素子材料表面上に一体で形成し、インクミストを発生させる手段を一体化させ、複数色ごとの装置として並列配置し、同時駆動させることによりフルカラー記録を行うように構成したことを特徴とする。
【００２３】
本発明（請求項１０記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、前記個別電極駆動は各書込み時間Ｔｗ内で、印加時間可変制御することにより，諧調記録を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明（請求項１１記載の発明）に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置は、請求項７ないし請求項９のいずれか１項に記載の表面弾性波によるインクミスト記録装置において、前記個別電極への電圧印加は、各Ｔｗ後に個別電極上のチャージ電荷を除去するための逆電圧印加時間を設けるようにしたリフレッシュシーケンスにて印字記録を行えるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置によれば、突起状電極の突起先端部付近のインク層に集中させ、突起先端より、液滴生成、飛翔を行わせるようにしているから、液滴飛翔位置を正確に確定でき、かつ集中させることにより、強力なインクジェット飛翔が可能となるという優れた効果がある。
また、本発明によれば、伝播材表面に突起状飛翔部を形成することにより、小型簡易な構成となるという利点がある。
【００２６】
さらに、本発明によれば、突起状飛翔部に電極を設けることにより、液滴化が可能となり、従来のノズルは不要となり、ノズルレスプリンタを実現することができる。
また、本発明によれば、複数色ごとの装置として並列配置し、同時駆動させるようにしているから、小型簡易なインク飛翔装置が実現し、並列制御が可能となり、フルカラーインク記録装置を実現することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、液体トナーインクを用いることにより、上述した種々の効果をより一層発揮させることができる。
さらに、本発明によれば、突起状飛翔部に電極を設け、荷電性液体トナーを画像信号に対応して、電極間にＯＮ−ＯＦＦ現像させて吸着保持させることにより、非画像部電極部は弾性波を遮蔽させることとなり、選択的に突起飛翔部に音響波を導くことが可能となる。液滴飛翔を画素単位でＯＮ／ＯＦＦ制御できるあらたな方式を提案できるという利点がある。
【００２８】
また、本発明によれば、インクミスト飛翔方向にスリット状の対向電極を配置した構造を採用しているから、上述した種々の作用効果をより一層発揮させることができる。
さらに、本発明によれば、突起状飛翔部に電極を設けることにより、液滴化、荷電化が可能となり、従来のノズルは不要となる、静電吸引型ノズルレスプリンタを実現できる。
【００２９】
また、本発明によれば、個別電極への印加時間制御が可能なため、高諧調制御が実現でき、フルカラー記録が可能となるという利点がある。
さらに、本発明によれば、個別電極上の蓄積電荷を除去するリフレッシュ回路を設けたことにより、繰り返し時間を高速化でき、フルカラー印字記録を高速化が可能となるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１および図２は本発明に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置の一実施形態を示すものであり、これらの図において、符号１Ａは櫛型電極（ＩＤＴ：Inter Digital Transducer）、２は基板、３はインク供給部、４は突起状電極（ジャンプ台）、５は対向電極である。
【００３１】
前記基板２は、印字有効幅を超えた幅を有する板状伝播材であり、この伝播材２には、ＬｉＮｂＯ3の１２８°Ｙカット圧電結晶板が用いられている。その伝播面表面には表面弾性波（ＳＡＷ）を励振することができる多数の対をなす櫛型電極１（ＩＤＴ）がフォトリソグラフィ法等によって形成されている。
【００３２】
ここで、このＩＤＴ１の構成を詳述すると、図３（ａ）に示すように、櫛型電極１Ａはペアの電極群にて構成されている。そのペア電極の交差する幅をＷ，ペア電極ピッチをＤとすると、そのＩＤＴ１に高周波電圧を印加したときの最適な駆動条件、すなわち圧電材からなる基板２の表面からペア電極方向に表面弾性波（ＳＡＷ）が励振されるための最適条件は、Ｄ＝λ／２（λは圧電材基板２の音速をＶとすれば、共振周波数ｆresとして、λ＝Ｖ／ｆres）である。
【００３３】
この実施形態では、ＬｉＮｂＯ3の音速が約４０００ｍ／ｓとし、共振周波数を５０ＭＨｚとすべく、電極ピッチＤはλ＝８０μｍより、４０μｍとしている。すなわち、電極線幅２０、空隙２０の割合とした。また、ＷはＡ４縦紙を記録対照とした場合、有効印字幅はアレーヘッドタイプでは、２００ｍｍ幅必要となる。この実施形態では、一インチのアレーヘッドを想定しており、印字幅２５．４ｍｍを一周期で印字するため、ＩＤＴ１の交差幅は３０ｍｍ、伝播材の幅は４０ｍｍとした。また、ＩＤＴ対数は内部抵抗、駆動周波数、圧電材の基板２の機械結合係数などから所望の最適対数が決定される。ここでは、３２対としている。
【００３４】
また、突起状電極４は、図３（ｂ）に示すように、突起状個別電極４Ａ群を構成している。突起部は三角形状の場合で、斜面部に個別電極が信号電極制御部４Ｂと結線され、画像信号に応じて、電圧が印加される配置となっている。
【００３５】
図１（ａ）においてＩＤＴ１Ａの下流側に、対向電極５、突起状電極４、およびインク供給部３が配設されている本発明装置の液滴飛翔原理を、図１（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図１（ｂ）において、圧電材（ＬｉＮｂＯ3）による基板２の表面にＩＤＴ１Ａが形成されている。
今、共振周波数５０ＭＨｚにて励振した時、矢印方向に表面弾性波（ＳＡＷ）が発生、伝播する。インク供給部３より供給された薄層インク３−１は対向電極５の領域まで、薄層として充満している。共通電極表面（金電極）は親水性をもつため、水性インク材は電極近傍で強い吸着性をもち、それ以上は広がらない特性となっている。
【００３７】
今、ＳＡＷがそのインク薄層の境界部に侵入したとき、ＳＡＷはそこからインク内部へ漏洩し、縦波弾性波となる。
そして、この縦波弾性波はインク層内を伝播し、直近に配設されている突起状電極４へ到達する。
【００３８】
漏洩波の進入角度Θは、Ｖ0を伝播材の表面弾性波の速度、Ｖ1をインク内の弾性波の速度とした時、Θ＝ｓｉｎ-1（Ｖ1/Ｖ0）で表される角度へ進入する。
すなわち、突起状電極４が、インク薄層中をΘの角度で進行してきた弾性波を効率よく捕らえ、ジャンプ台となる構成とした時、個々の突起状アレー部の突起頂点に対応した液滴が最後にインクの表面張力に打ち勝ち、前記音響弾性波エネルギに対応した飛び出し速度をもって、気中に液滴（ミスト）として飛翔してゆくことになる。
【００３９】
さらに、選択的に液滴飛翔させる方法の説明を、図２（ａ），（ｂ）にて説明する。
図２（ａ）は本発明装置におけるメニスカス動作を示し、記録動作ＯＦＦ時の状態説明図である。また、この図中左方上流部にＩＤＴ１Ａ，対向電極５，突起状個別電極４Ａ，薄層インク３−１，インク収納壁７が配設されている。
【００４０】
突起状個別電極４Ａは個別に信号線と接続され、信号電極制御部４Ｂの画像信号に対応して、所定の電圧が印加されるようになっている。そして、このＯＦＦ時はインク層は均一面をもつ薄層状態でインク収納壁７内に充満するよう調整されている。
【００４１】
図２（ｂ）において、共通電極（対向電極）５はＩＤＴ（櫛型電極）１Ａと同様に、フォトリソグラフィ技術にて結晶表面上に作成されている。
その電極長さは図１（ａ）の実施態様では、１インチサイズヘッドではＩＤＴと同様の３０ｍｍとする。電極幅は液滴形成を６００ｄｐｉにて行うため、その解像度レベルの幅とし、８０μｍとする。これはＳＡＷ波長の一波長分である。さらに、併設されて、突起状個別電極４Ａがλ分間隙を介して配置されている。
【００４２】
また、突起状電極４の形状は、インク薄層厚と同等の高さが望ましく、本例では、１００μｍ高さとしている。
さらに、斜面には個別電極が同様の処方にて形成されており、電極幅１λ分にて形成している。
【００４３】
図４（ａ），（ｂ）に突起状個別電極４Ａの構成例を示すが、三角形状、角柱形状でもよく、両電極間に集中電界が形成されるような配置が望ましい。
【００４４】
また、図２（ｂ）では、駆動制御部で画像信号に応じて各突起状電極４が付勢状態となり、個々の電極対に集中電界が発生する。この電界に対応して、誘電体でもあるインク層は内部分極し、電界に応じた液柱上昇（メニスカス）が形成される。このメニスカス形成に同期して、ＩＤＴ１Ａより励振伝播してきたＳＡＷがインク内に漏洩し、メニスカス部に到達することにより、インクメニスカス先端部に弾性波が集中し、音響エネルギに対応して、液滴、ミスト化が実現する。その方向はほぼΘに対応した角度方向であり、インク収納部にはその位置には開口（スリット）を設けることにより、液滴は気中へ飛翔させることができる。
【００４５】
次に、他の実施形態での構成例にて液滴飛翔を実現させる説明を行う。
図５（ａ），（ｂ）は、本発明の別の実施形態を示すものであり、この実施形態では、圧電素子材の表面部に全てのインク飛翔手段を形成し、簡易化した例である。
すなわち、インク供給部３が伝播材（ＬｉＮｂＯ3）上に配置され、インクを下部電極間に供給している。
【００４６】
この図５（ａ）は、電極間には電圧が印加されないＯＦＦ時であるため、インク端部はその表面張力にて上電極（共通対向電極５）と下電極（分割信号電極４Ａ）との電極間（間隙Ｄ）で挟まれ、図のように定在している。
【００４７】
ここでの平行電極に挟まれた誘電体液滴が受ける力を計算すると、
Ｆ＝Ａ＊（ε−１）Ｖ2
（Ａ：電極間隙Ｄと電極内進入位置の係数、Ｖ：印加電圧、ε：インク誘電率）なる力を電極下流側に引き込む力として発生させることができる。この力により、個別電極ごとにインクのメニスカス動作が起こり、その電極ごとのメニスカス形成に対応して、同期したＩＤＴからのＳＡＷがインク液中に弾性波として伝播し、先端部に集中したタイミングで一気に液滴、ミスト化が達成されるのである。
【００４８】
すなわち、図５（ｂ）はこの実施形態でのメニスカス動作時の状態図である。
ここでは、電極間に印加された電圧によりメニスカス形成が発生し、漏洩弾性波が同期してメニスカス先端部に集中到達し、液滴飛翔が起こっている。
【００４９】
図６は上述した図２、図５等で動作説明をした構成を複数並列し、前記インク層を各色ごとに収納・配置したフルカラーインクミスト記録装置の構成例である。
同図中、各ユニットからカラー画像信号に対応し、付勢された各色ごとのインクミストは前記Θの角度でそろって同角度方向に飛翔制御されている。そのための条件は前記Θ条件、構成寸法のもと実現している。
【００５０】
ここで、上述した実施形態では、インク供給部３からのインクによりインクミストを生成、飛翔させるように構成したが、ここに液体トナーインクを採用するように構成してもよい。
すなわち、インク供給部３として、液体トナーインク供給部３を用い、この液体トナーインク供給部３から供給される薄層液体トナーインク３−１を、液滴化トナーインク３−２による液滴（ミスト）が飛翔してゆく原理は、前述した図１（ｂ）で説明した液滴飛翔原理とほぼ同等である。
【００５１】
図７（ａ），（ｂ）は液体トナーインクを採用した場合において、前述した図２（ａ），（ｂ）に対応する動作説明図であり、図２と同一または相当する部分には、同一番号を付している。
すなわち、図７（ａ）において、記録飛翔動作ＯＮ時の状態説明であり、図中左方上流部にＩＤＴ１Ａ，対向電極５，突起状個別電極４Ａ，薄層液体トナーインク３−１，液体トナーインク収納壁７が配設されている。
突起状個別電極４Ａは個別に信号線と接続され、信号電極制御部４Ｂの画像信号に対応して、スイッチがＯＦＦされるようになっている。
【００５２】
この状態は、電極間に電界が生じておらず、液体トナー薄層に入射したＳＡＷは所定の変換則より、液体内部に漏洩縦波波として伝播進行する。そのまま、その縦波は突起部４上に沿って液体トナーインク表面に進行し、上部開口スリット部７Ａ界面にて、その音響波圧と界面の表面張力圧との拮抗をやぶり、所定方向に液滴生成し、飛翔してゆく。
また、図７（ｂ）のＯＦＦ時は液体トナーインク層は均一面をもつ薄層状態で収納壁内に充満するようになっている。
【００５３】
次に、この実施形態での特徴である液体トナー採用の理由を説明する。
すなわち、この実施形態で使用される液体トナーインクは、数ミクロン径の顔料色素を高抵抗分散材（石油系炭化水素液商品名アイソパーＧ，Ｈ）に分散されており、この状態では、該顔料色素表面は電離状態となり、いわゆるゼータ電位なる荷電状態を保持することが知られている。
【００５４】
このゼータ電位の荷電状態で分散する液体トナーインクに対して、ＩＤＴ１Ａより励振伝播してきたＳＡＷが液体トナーインク内に漏洩進行すると同期して、前記両電極間に電界が励起されると、その電界に沿って前記荷電液体トナーが両電極間に塊として付着形成される。この部位の液体トナーは電極間に強力に保持されているため、進行する縦波をその部位で遮蔽することが可能となる。
【００５５】
以上のＯＮ−ＯＦＦ動作で、不動の液体トナー群と流動性ある液体トナー部を電界動作にて選択的に形成することができ、電極ＯＦＦ部の液体トナーを飛翔させることができるのである。
【００５６】
図８（ａ），（ｂ）は、上述した実施形態の変形例を示すものであり、同図（ａ）は圧電素子材の表面部に全ての液体トナー飛翔手段を形成した例である。
液体トナーインク供給部３が伝播材（ＬｉＮｂＯ3）上に配置され、インクを下部電極間に供給している。
【００５７】
今、電極間には電圧が印加されないＯＦＦ時であるため、両電極間には電界が無く、液体トナーは自由分散状態であり、液面が突起部近傍まで均一に充満している。したがって、上述した図７（ａ）での動作と同様に液内進行縦波波を突起部液面まで伝播させることとなり、電極幅での液滴飛翔を生成することができる。
【００５８】
また、同図（ｂ）のように液滴飛翔ＯＦＦ時には、電極間に印加された電圧により電界が両電極間に発生するが、上述した図７（ｂ）での場合に比べ、この実施形態での電極構成が平行電極形状となっているため、Ｅ＝Ｖ／ｄなる強力で均一な電界を作成することが可能であり、その電極間ｄに液体トナーが強力に保持されることにより、進行してくる縦波音響波を遮蔽することが可能となる。
【００５９】
図９は液体トナーインクを採用したときの突起状個別電極を、前述した図３（ｂ）に対応して形成した図である。
図中４Ａが突起状個別電極群を表し、突起部は三角形状の場合で、斜面部に個別電極が信号電極制御部（ＯＮ／ＯＦＦスイッチ）４Ｂと結線され、画像信号に応じて、電圧が印加される配置となっている。
【００６０】
今、画像信号に対応して、非画像部電極部に電圧Ｖが印加される。図中３Ｂが電圧ＯＮ時のトナー現像状態であり、電極上に強力にトナー層が形成されている。従って、左方より伝播してきた縦波はＯＦＦ時非現像状態の３Ａ部のみを通過させることができるようになる。
この選択動作により、画像に対応したトナー液滴を形成飛翔させることができることとなるのである。
【００６１】
図１０および図１１は本発明に係るインクミスト記録装置の他の実施形態を示すものであり、これらの図において前述した実施形態と同一または相当する部分には同一番号を付して詳細な説明は省略する。
【００６２】
ここで、基板２は、印字有効幅を超えた幅を有する板状伝播材で、この基板２には、ＬｉＮｂＯ3の１２８°Ｙカット圧電結晶板が用いられている。その伝播面表面には表面弾性波（ＳＡＷ）を励振することのできる多数の対をなす櫛型電極１（ＩＤＴ）がフォトリソグラフィ方等によって形成されている。
【００６３】
図１０（ａ）において、ＩＤＴ１Ａの下流側には、液層保持部５、突起状電極４、スリット電極部６およびインク供給部３が配設されている
【００６４】
このような本発明装置の液滴飛翔原理を、図１０（ｂ）で詳しく説明する。
すなわち、圧電材（ＬｉＮｂＯ3）２表面にＩＤＴ１Ａが形成されている。
今、共振周波数５０ＭＨｚにて励振した時、矢印方向に表面弾性波（ＳＡＷ）が発生、伝播する。図中インク供給部３より供給された薄層インク３−１は液層保持部５の領域までインク層として充満している。液層保持部５は、液層は封止しＳＡＷは通過できるように、適度な圧力または界面性を持たせている。
【００６５】
そして、今、ＳＡＷがそのインク薄層の境界部に侵入したとき、ＳＡＷはそこからインク内部へ漏洩し、縦波弾性波となる。
この縦波弾性波はインク層内を伝播し、直近に配設されている、突起状個別電極４Ａへ到達する。
【００６６】
漏洩波（一般にLeaky SAWと言われている。）の進入角度ΘはＶ0を伝播材の表面弾性波の速度、Ｖ1をインク内の弾性波の速度とした時、Θ＝sin-1（Ｖ1/Ｖ0）で表される角度で進入し、進行する。
インク液中を進行した縦波弾性波は、液滴表面に到達した時、その音響放射力がインクの表面張力に打ち勝つほどのエネルギを持つ時、前記音響弾性波エネルギに対応した、飛び出し速度をもって、気中に液滴（ミスト）として飛翔してゆくことになる。
【００６７】
すなわち、前記突起状個別電極４Ａがインク薄層中をΘの角度で進行してきた弾性波を効率よく捕らえ、インクミスト出射位置となる構成とした時、個々の突起状アレー部周辺から発生したミストが所定の飛翔速度、角度をもたせることにより、高精度なインク記録が実現することとなる。
【００６８】
その実現法として、図に示すように、対向位置にスリット電極部６−１，６−２を配設し、突起状個別電極４Ａ間に強力な電界を付勢し、個別電極部側面を電界吸引力により、インク薄層が上昇してゆくインクメニスカスを形成させる。
【００６９】
タイミングを同期して、上流よりＳＡＷから変換された縦波弾性波が液中を伝播し、個別電極部４Ａに到達させることにより、前記メニスカス位置で５０ＭＨｚの超音波弾性波振動が生起し、結果大量な荷電ミストを発生させることが可能となる。
【００７０】
荷電ミストとは、本方式で推奨されるインク液材として、絶縁性分散材として、アイソパーＨなどの炭化水素系分散液、荷電性色素顔料とが分散しているインク液剤が前記突起電極部にて超音波振動によりミスト化する際に、ミスト液滴内に、荷電性顔料色素が分散している微小液滴状態をミストという。前記荷電ミストは、電界方向に加速度を付与され、飛翔させることができることにより、高精度なミスト記録が可能となる。
【００７１】
さらに、選択的に液滴飛翔させる方法の説明を、図１１（ａ），（ｂ）にて説明する。
図１１（ａ）は記録動作ＯＦＦ時の状態説明である。
同図中、左方上流部にＩＤＴ１Ａ，液層保持部５，突起状個別電極４Ａ，インク層３−１，インク収納壁７、および突起状個別電極４Ａに対向した位置にスリット電極部６−１、６−２が配設されている。
【００７２】
突起状個別電極４Ａは個別に信号線と接続され、信号電極制御部４Ｂの画像信号に対応して、所定の電圧が印加されるようになっている。
ＯＦＦ時は薄層インク３−１は均一平面をもつ薄層状態で収納壁内に充満するよう調整されている。
【００７３】
図１１（ｂ）のＯＮ動作時には、駆動制御部で画像信号に応じて各個別電極が付勢状態となり、個々の電極対に集中電界が発生する。この電界に対応して、誘電体でもあるインク層は内部誘導分極し、電界に応じた液柱上昇（メニスカス）が形成される。
【００７４】
すなわち、この図１１（ｂ）にそのメニスカス状態を示すが、突起電極部側面を、このメニスカス状態のインク薄層が形成されており、ＩＤＴ１Ａより励振伝播してきたＳＡＷが突起電極部側面のインク薄層内に漏洩し、そのインクメニスカス先端部に弾性波が集中し、音響エネルギに対応して、液滴、ミスト化が実現する。その方向はほぼΘに対応した角度方向であり、インク収納部にはその位置には開口（スリット）対向電極をもうけることにより、液滴はその電界方向にそって、加速度を得手集中的に気中へ飛翔させることができることとなる。
【００７５】
図１２（ａ），（ｂ）；（ｃ），（ｄ）は諧調制御方式を実現する駆動回路とそのタイミングチャートである。
同図中（ａ）は飛翔電極部の等価回路であり、突起状個別電極４Ａとスリット電極部６とで静電容量Ｃを形成すべく、信号電極制御部４Ｃより電圧印加されている構成を示している。その電圧印加のタイミングシーケンスを同図（ｂ）のシーケンス図で説明する。
【００７６】
ＳＡＷ励振電圧は、この実施形態例では、５０ＭＨｚの交流駆動であるが、図のように、５０ｋＨｚのバースト周期でＩライン走査周期Ｔｗで連続的に印加されている。この基本周期に同期して、突起状個別電極４Ａの各電極（ＳＥＧ−１，ＳＥＧ−２，・・・・）は、記録信号に対応して、信号電極制御部４Ｃにより電圧が付勢されるようタイミングが取られている。
【００７７】
また、前記駆動回路において、図１２（ｃ）のように個別電極上にチャージされた電荷を効果的に除去させるため、同図（ａ）のように接地処理するのではなく、積極的に逆電圧を付与するように配置している。
【００７８】
このような駆動回路の動作処理をリフレッシュ回路とし、同図（ａ）の如く、基本的にはＩライン走査終了時かならず接地処理し、蓄積電荷除去処理シーケンスを設けたものに対し、さらに効果を発現するため、逆電圧印加処理を施す手法も合わせて、リフレッシュ回路と特徴づける本回路処理により、静電誘導効果は高速、高精度に適用することが可能となっている。
【００７９】
換言すれば、図１２の（ａ），（ｂ）、同図（ｃ），（ｄ）は諧調記録の手法を説明するものである。すなわち、諧調記録をミスト液滴の飛翔量で諧調制御するものであるが、その飛翔量を制御するものが、個別電極への印加時間であるとし、本発明の諧調記録を個別電極への印加時間量制御により実現するものである。
【００８０】
図１２（ｂ）、図１２（ｄ）が諧調記録シーケンスを説明するもので、各個別電極（ＳＥＧ−１，ＳＥＧ−２，・・）はＩラインより、Ｔｗの書き込み時間を１００％、７５％、５０％と駆動時間を可変することにより、インク飛翔量を可変制御するものである。
すなわち、同図（ｂ）は諧調駆動＋リフレッシュ（接地）、同図（ｄ）は諧調駆動＋リフレッシュ（逆電圧）のそれぞれの駆動シーケンスを表している。
【００８１】
そして、以上の構成によれば、ＳＡＷ弾性波駆動と、個別電極選択駆動により、高諧調、高速、高精度なインクミスト飛翔が実現可能となるのである。
【００８２】
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、表面弾性波によるインクミス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】
【００８３】
【図１】（ａ）は本発明に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置の一実施形態を示す概略構成図、（ｂ）はその液滴飛翔原理を説明する説明図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１のインクミスト記録装置の動作を説明するための説明図である。
【図３】（ａ）は櫛型電極構造を示す図、（ｂ）は突起状個別電極を示す図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は突起形状の個別電極の例を示す図である。
【図５】本発明に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置の別の実施形態を示し、（ａ），（ｂ）はメニスカス動作などの動作状態を説明するための図である。
【図６】図２等で動作説明をした装置を複数並設したフルカラーインクミスト記録装置の例を示す図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は液体トナーインクを採用した場合において、前述した図２（ａ），（ｂ）に対応する動作説明図である。
【図８】図７の変形例を示し、（ａ），（ｂ）はその動作説明図である。
【図９】液体トナーインクを採用したときの突起状個別電極を、前述した図３（ｂ）に対応して形成した図である。
【図１０】（ａ）は本発明に係る表面弾性波によるインクミスト記録装置の他の実施形態を示す概略構成図、（ｂ）はその液滴飛翔原理を説明する説明図である。
【図１１】（ａ），（ｂ）は図１０のインクミスト記録装置の動作を説明するための説明図である。
【図１２】（ａ）は本発明装置の駆動回路図、（ｂ）はそのタイムチャート、（ｃ）は別の駆動回路図、（ｄ）はそのタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１，１Ａ…櫛型電極（ＩＤＴ）、２…基板（圧電材）、３…インク供給部（液体トナーインク供給部）、３−２…インクミスト、４…突起状電極（ミスト出射突起部）、５…対向電極（共通対向電極、液層保持部）、６（６−１，６−２）…スリット電極部、７…インク収納壁（液体トナーインク収納壁）。
【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】
2009262412.tif 000009
【図８】
2009262412.tif 000010
【図９】
2009262412.tif 000011
【図１０】
2009262412.tif 000012
【図１１】
2009262412.tif 000013
【図１２】
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