JPH07266606A - 印字ヘッドへの超音波振動付与装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、超音波振動子で発生した超音波
振動を効率よく印字ヘッドに伝達できる印字ヘッドへの
超音波振動付与装置を提供することを目的とする。 【構成】 印字ヘッドに超音波振動を付与する印字ヘッ
ドへの超音波振動付与装置において、超音波振動子１２
０と、超音波振動子１２０から発生した超音波振動を伝
達する超音波振動伝達部材１３０とを備え、超音波振動
伝達部材１３０は、超音波振動子１２０が載置されて固
定される振動子固定部１３１と、振動子固定部１３１の
外縁のうち、超音波振動子１２０から強く出力される指
向の異なる超音波振動が伝達される複数部分から外方に
のびかつ先端部がマトリクス状電極部に向かってのびて
印字ヘッド１００に固定される複数の振動伝達用突条１
３２とを備えていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パウダージェット画
像形成装置の印字ヘッドに超音波振動を付与する印字ヘ
ッドへの超音波振動付与装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、図４に示すようなパウダー
ジェット画像形成装置を既に開発している。このパウダ
ージェット画像形成装置は、所定の極性、たとえば負極
性に帯電されたトナーの通過を制御する印字ヘッド２
と、トナーを印字ヘッド２に供給するためのトナー供給
ローラ１と、記録紙Ｐを印字ヘッド２がわに導くための
記録紙搬送ローラ３と、記録紙Ｐに転写されたトナーを
記録紙Ｐに定着させるための定着ローラ４とを備えてい
る。

【０００３】印字ヘッド２は、図５に示すように、絶縁
基板２０、絶縁基板２０の記録紙搬送方向（矢印Ａで示
す方向）の前後両端部に設けられた枠部材３１、３２
と、絶縁基板２０の記録紙搬送方向後半部に形成された
マトリクス状電極部４０と、絶縁基板２０上の記録紙搬
送方向前半部に設けられた超音波振動発生源５０とから
構成されている。

【０００４】マトリクス状電極部４０は、図６および図
７に示すように、絶縁基板２０のトナー供給ローラ１が
わの表面に形成された複数の第１電極２１と、絶縁基板
２０の記録紙搬送ローラ３がわの表面に形成された複数
の第２電極２２とを備えている。複数の第１電極２１お
よび複数の第２電極２２によって、マトリクス状電極部
が構成されている。各第１電極２１と各第２電極２２と
の各交点位置には、印字ヘッド２を貫通するトナー通過
孔２３が開けられている。

【０００５】各第１電極２１には、オン電圧（たとえば
−１００Ｖ）およびオフ電圧（たとえば＋３００Ｖ）と
が選択的に印加される。各第２電極２２には、オン電圧
（たとえば０Ｖ）およびオフ電圧（たとえば−２００
Ｖ）とが選択的に印加される。図８は、各第１電極２１
の印加電圧Ｖ１−０〜Ｖ１−７の変化を示している。図
８に示すように、各第１電極２１はダイナミックスキャ
ン制御され、所定単位時間間隔で印加電圧が順次オンさ
れる。そして、第１電極２１および第２電極２２の両方
の印加電圧がオン電圧のときのみ、それらの交点にある
トナー挿通孔２３をトナーが通過しドット印字が行われ
る。

【０００６】記録紙Ｐは、記録紙搬送ローラ３によっ
て、第１電極２１と直角方向にかつ第１電極２１のダイ
ナミックスキャンによる制御が進む方向（図５および図
６に矢印Ａで示す方向）に搬送される。記録紙搬送ロー
ラ３には、＋５００Ｖの電圧が印加されている。トナー
供給ローラ１は接地されており、その表面電位は０Ｖで
ある。

【０００７】超音波振動発生源５０は、トナー挿通孔２
３にトナーが目詰まりするのを防止したり、トナー挿通
孔２３にトナーをスムーズに通過させるために、印字ヘ
ッド２に超音波振動を与えるものである。超音波振動発
生源５０は、４つの超音波振動子５０ａから構成されて
いる。各超音波振動子５０ａの振動周波数は、約３００
〜５００ＫＨｚ程度である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、印字ヘッド
２に、超音波振動子５０ａを用いて、一定の周波数の振
動を与えると、定在波が生じる。この定在波の発生メカ
ニズについて説明する。今、超音波振動の発生源（加振
点）が図９（ａ）に示すように、ＡとＢの２ケ所にある
とすると、各加振点Ａ、Ｂからの振動は点Ｃに伝達され
る。このとき、Ａ、Ｃ間の距離と、Ｂ、Ｃ間の距離とに
差があると、両加振点Ａ、Ｂにおける発振が同位相であ
ったとしても、点Ｃに伝達された時点で、各加振点Ａ、
Ｂからの振動には位相差が生じる。

【０００９】この位相差が図９（ｂ）の振動Ａ１と振動
Ｂ２のように、１８０度であると、同図の振動（Ａ１＋
Ｂ２）のように、振動は互いに打ち消される。したがっ
て、この場合には、定在波の節の部分が点Ｃにあたるこ
とになる。各加振点Ａ、Ｂからの振動の点Ｃでの位相差
が、図９（ｂ）の振動Ａ１と振動Ｂ１のように、０度
（同位相）であると、同図の振動（Ａ１＋Ｂ１）のよう
に、振動は互いに強められる。したがって、この場合に
は、定在波の腹の部分が点Ｃにあたることになる。

【００１０】実際の印字ヘッド２上では、２つの振動の
合成ではなく、印字ヘッド２の端面での反射波も含ん
だ、多数の振動が合成されて、定在波が発生する。

【００１１】このように、超音波振動子５０ａによって
印字ヘッド２に定在波が発生すると、印字ヘッド２のマ
トリクス状電極部４０において、振動の強い場所と、振
動の弱い場所とが生じる。振動の強い場所では、トナー
の制御がスムーズに行われるが、振動の弱い場所では、
トナーの制御が正常に行われなくなる。この結果、振動
の弱い場所では、画像濃度が低下したり、最悪の場合、
トナーがトナー挿通孔を通過できない状態に陥ることが
ある。

【００１２】そこで、本出願人は、図１０に示すような
超音波振動付与装置６０を開発した。図１０に示されて
いる印字ヘッド１００では、絶縁基板２０の記録紙搬送
方向（矢印Ａで示す方向）の後半部にマトリクス状電極
部４０が形成されている。マトリクス状電極部４０の構
成は、図５に示したものと同じであるので、その説明を
省略する。

【００１３】超音波振動付与装置６０は、超音波振動発
生源７０と、超音波振動発生源７０から発生した振動を
印字ヘッド１００に伝達するための平面から見て矩形の
超音波振動伝達板８０とからなる。超音波振動伝達板８
０の記録紙搬送方向後端部に櫛歯状突起８１が形成され
ている。超音波振動伝達板８０の記録紙搬送方向前端部
には上方に突出した振動反射部８２が前縁全体にわたっ
て一体的に形成されている。

【００１４】超音波振動伝達板８０上面の櫛形状突起８
１と振動反射部８２との間に、超音波振動発生源７０が
固定されている。超音波振動発生源７０は、記録紙搬送
方向Ａと直角な方向に１直線状に並べられた４つの矩形
の超音波振動子７０ａから構成されている。そして、櫛
歯状突起８１の先端がマトリクス状電極部４０を向くよ
うにして櫛歯状突起８１の先端部が絶縁基板２０の記録
紙搬送方向前端部上に載せられて絶縁基板２０上面に固
定されている。

【００１５】超音波振動発生源７０から発生した超音波
振動は、超音波振動伝達板８０の櫛歯状突起８１を伝っ
て印字ヘッド１００に伝達される。したがって、各櫛歯
状突起８１の先端からマトリクス状電極部４０に向かっ
て出力される超音波振動の伝達範囲は狭くなる。このた
め、各櫛歯状突起８１から出力された超音波振動は、隣
の櫛歯状突起８１から出力された超音波振動とは多少干
渉するが、それ以外の他の櫛歯状突起８１から出力され
た超音波振動と干渉することなく、マトリクス状電極部
４０に伝達される。

【００１６】上記超音波振動付与装置６０で用いられて
いるような矩形の超音波振動子７０ａにおいては、各辺
に直角な方向に超音波振動が強く出力される。このた
め、上記超音波振動付与装置６０の超音波振動伝達板８
０においては、超音波振動子５０ａの一辺から出力され
る超音波振動を印字ヘッド１００に効率良く伝達できる
が、他の３辺から出力される超音波振動を印字ヘッド１
００に効率良く伝達できないので、超音波伝達効率がよ
くないという問題がある。

【００１７】この発明は、超音波振動子で発生した超音
波振動を効率よく印字ヘッドに伝達できる印字ヘッドへ
の超音波振動付与装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明による印字ヘッ
ドへの超音波振動付与装置は、絶縁基板の一方の表面に
形成されかつ記録紙搬送方向に直交する方向にのびた１
または複数本の第１電極と、絶縁基板の他方の表面に形
成された複数本の第２電極とによってマトリクス状電極
部が形成されており、第１電極と第２電極の各交点に現
像剤挿通孔が開けられている印字ヘッドに、超音波振動
を付与する印字ヘッドへの超音波振動付与装置におい
て、超音波振動子と、超音波振動子から発生した超音波
振動を伝達する超音波振動伝達部材とを備え、超音波振
動伝達部材は、超音波振動子が載置されて固定される振
動子固定部と、振動子固定部の外縁のうち、超音波振動
子から強く出力される指向の異なる超音波振動が伝達さ
れる複数部分から外方にのびかつ先端部がマトリクス状
電極部に向かってのびて印字ヘッドに固定される複数の
振動伝達用突条とを備えていることを特徴とする。

【００１９】超音波振動子が円板状である場合には、超
音波振動伝達部材としては、たとえば、超音波振動子が
載置されて固定される円形の振動子固定部と、振動子固
定部の周縁から半径方向にのびたのちマトリクス状電極
部に向かってのびて先端部が印字ヘッドに固定される複
数の振動伝達用突条とを備えたものが用いられる。

【００２０】超音波振動子が矩形板状である場合には、
超音波振動伝達部材としては、たとえば、超音波振動子
が載置されて固定される矩形の振動子固定部と、振動子
固定部の１辺から振動子固定部の外方にのびたのちマト
リクス状電極部に向かってのびて先端部が印字ヘッドに
固定される複数の第１振動伝達用突状と、振動子固定部
の他の１辺から振動子固定部の外方にのびたのちマトリ
クス状電極部に向かってのびて先端部が印字ヘッドに固
定される複数の第２振動伝達用突状とからなるものが用
いられる。

【００２１】

【作用】この発明による印字ヘッドへの超音波振動付与
装置においては、超音波振動伝達部材は、超音波振動子
が載置されて固定される振動子固定部と、振動子固定部
の外縁のうち、超音波振動子から強く出力される指向の
異なる超音波振動が伝達される複数部分から外方にのび
かつ先端部がマトリクス状電極部に向かってのびて印字
ヘッドに固定される複数の振動伝達用突条とを備えてい
る。したがって、超音波振動伝達部材の振動伝達用突状
によって、超音波振動子から強く出力される指向の異な
る複数の超音波振動が印字ヘッドに伝達される。

【００２２】

【実施例】以下、図１〜図３を参照して、この発明の実
施例について説明する。

【００２３】図１は、印字ヘッドに取り付けられる超音
波振動付与装置を示している。

【００２４】図１に示されている印字ヘッド１００で
は、絶縁基板２０の記録紙搬送方向（矢印Ａで示す方
向）の後半部にマトリクス状電極部４０が形成されてな
る。マトリクス状電極部４０の構成は、図５に示したマ
トリクス状電極部４０と同じであるので、その説明を省
略する。印字ヘッド１００の記録紙搬送方向Ａと直交す
る方向に並んで複数の超音波振動付与装置１１０が配置
され、印字ヘッド１００の記録紙搬送方向前端部に、各
超音波振動付与装置１１０が固定されている。

【００２５】超音波振動伝達部材１１０は、超音波振動
子１２０と超音波振動子１２０から発生した超音波振動
を印字ヘッド１００に伝達するための超音波振動伝達部
材１３０とを備えている。超音波振動子１２０として
は、平面からみて円形のものが用いられている。具体的
には、超音波振動子１２０としては、厚さ１．０ｍｍ、
直径５．０ｍｍで、共振周波数４００ＫＨｚのものが用
いられる。このような超音波振動子１２０の指向性は、
３６０°にわたってほぼ均一である。つまり、超音波振
動子１２０からは放射状にほぼ均一の大きさの超音波振
動が出力される。

【００２６】超音波振動伝達部材１３０は、超音波振動
子１２０が載置されて固定される平面から見て円形の振
動子固定部１３１と、振動子固定部１３１の周縁におけ
る印字ヘッド１００がわの半分の範囲内の異なる位置か
らのびかつ幅および厚さが等しい複数の振動伝達用突条
１３２からなる。

【００２７】各振動伝達用突条１３２は振動子固定部１
３１の周縁から半径方向にのびたのちマトリクス状電極
部に向かってのびている。そして、各振動伝達用突条１
３２の先端部が櫛歯形になるように揃えられた状態で、
各振動伝達用突条１３２の先端部が印字ヘッド１００の
上面に固定されている。

【００２８】このような超音波振動伝達部材１３０は、
たとえば、厚さ１．０ｍｍのアルミニウム板、ステンレ
ス板等の金属板を、ワイヤー放電加工、レーザ加工、エ
ッチング加工またはプレス加工することにより製造され
る。

【００２９】超音波振動子１２０からは、強さが均一な
超音波振動が放射状に出力される。超音波振動子１２０
から放射状に出力された超音波振動は、超音波振動伝達
部材１３０の振動伝達用突条１３２によって印字ヘッド
１００に伝達され、マトリクス状電極部４０に送られ
る。したがって、この超音波振動付与装置１１０では、
超音波振動子１２０から放射状にかつ均一に出力された
超音波振動の約半分を、効率良く印字ヘッド１００のマ
トリクス状電極部４０に伝達することができる。このた
め、超音波振動子１２０から発生した超音波振動を印字
ヘッド１００に効率良く伝達できる。

【００３０】このように、振動伝達効率が高いので、図
１０の超音波振動付与装置６０を用いた場合に比べて、
全振動子の総体積を少なくすることができ、コストの低
廉化が図れる。さらに、超音波振動伝達部材１３０の各
振動伝達用突条１３２から出力される超音波振動の強さ
が一定であり、かつその進行方向は振動伝達用突条１３
２の先端の向く方向となるので、各振動伝達用突条１３
２から出力された超音波振動の干渉はわずかであるた
め、マトリクス状電極部４０の全てのトナー挿通孔２３
付近の振動を均一にできる。

【００３１】なお、上記実施例では、振動伝達用突条１
３２は、振動子固定部１３１の周縁の半分の範囲にしか
形成されていないが、振動子固定部１３１の周縁全体に
振動伝達用突条を形成するようにしてもよい。

【００３２】図２は、他の超音波振動付与装置を示して
いる。

【００３３】図２には、１つの超音波振動付与装置１４
０しか図示されていないが、実際は、印字ヘッド１００
の記録紙搬送方向Ａと直交する方向に複数の超音波振動
付与装置１４０が並んで配置され、印字ヘッド１００の
絶縁基板２０の記録紙搬送方向前端部に各超音波振動付
与装置１４０が固定されている。

【００３４】超音波振動伝達部材１４０は、超音波振動
子１５０と超音波振動子１５０から発生した超音波振動
を印字ヘッド１００に伝達するための超音波振動伝達部
材１６０とを備えている。超音波振動子１５０として
は、平面からみて矩形のものが用いられている。このよ
うな超音波振動子１５０では、超音波振動子１５０の各
辺から各辺に直角な方向に超音波振動が出力される。

【００３５】超音波振動伝達部材１６０は、超音波振動
子１５０が載置されて固定される平面から見て矩形の振
動子固定部１６１と、振動子固定部１６１の印字ヘッド
１００から見て前側の辺から前方にのびた櫛歯状の第１
振動伝達用突条１６２と、振動子固定部１６１の印字ヘ
ッド１００から見て後側の辺から後方にのび、屈曲され
て先端部が前方にのびた櫛歯状の第２振動伝達用突条１
６３からなる。第１振動伝達用突条１６２の先端部の間
隔と、第２振動伝達用突条１６３の先端部の間隔とは等
しい。

【００３６】第１振動伝達用突条１６２の先端部と第２
振動伝達用突条１６３の先端部とは交互に配されてい
る。そして、第１振動伝達用突条１６２の先端部と第２
振動伝達用突条１６３の先端部が印字ヘッド１００の絶
縁基板２０上に載せられて固定されている。超音波振動
伝達部材１６０の材料としては、アルミニウム、ステン
レス等が用いられる。

【００３７】上記超音波振動付与装置１４０は、たとえ
ば、次のようにして製造される。まず、厚さ１．０ｍｍ
のアルミニウム板をエッチング加工またはプレス加工す
ることにより、図３に示す超音波振動伝達部材１６０の
展開形状部材１６０ａを得る。この展開形状部材１６０
ａは、超音波振動子１５０が載置されて固定される平面
から見て矩形の振動子固定部１６１と、振動子固定部１
６１の前辺から前方にのびた第１振動伝達用突条１６２
と、振動子固定部１６１の後辺から後方にのびた第２振
動伝達用突条１６３とを備えている。

【００３８】次に、図３の展開形状部材１６０ａの振動
子固定部１６１に超音波振動子１５０が固定された後、
第２振動伝達用突条１６３を屈曲させて、その先端部を
第１振動伝達用突条１６２と交互に配置させる。この場
合、隣合う第１振動伝達用突条１６２と第２振動伝達用
突条１６３との隙間は一定にされる。これにより、超音
波振動付与装置１４０が得られる。この後、図２に示す
ように、第１振動伝達用突条１６２の先端部と第２振動
伝達用突条１６３の先端部を印字ヘッド１００の絶縁基
板２０上に載せて固定する。

【００３９】上記実施例の超音波振動付与装置１４０で
は、超音波振動子１５０の前辺および後辺から出力され
る超音波振動を、効率良く印字ヘッド１００に伝達する
ことができる。このため、図１０の超音波振動付与装置
６０に比べて、超音波振動子１５０から発生した超音波
振動を印字ヘッド１００に効率良く伝達できる。このよ
うに、振動伝達効率が高いので、図１０の超音波振動付
与装置６０を用いる場合に比べて、全振動子の総体積を
少なくすることができ、コストの低廉化が図れる。さら
に、超音波振動伝達部材１６０の各振動伝達用突条１６
２、１６３から出力される超音波振動の強さが一定とな
るので、マトリクス状電極部４０の全てのトナー挿通孔
２３付近の振動を均一にできる。

【００４０】また、上記超音波振動伝達部材１６０の隣
合う第１振動伝達用突条１６２と第２振動伝達用突条１
６３との隙間を、図１０の従来例で用いられている超音
波振動伝達板８０の隣合う櫛歯状突起８１の間の隙間と
等しくする場合、上記超音波振動伝達部材１６０では、
第１振動伝達用突条１６２どうしの隙間および第２振動
伝達用突条１６３どうしの隙間を、従来例の超音波振動
伝達板８０の隣合う櫛歯状突起８１の隙間にくらべて大
幅に広げることができ、量産に適したプレス加工、エッ
チング加工によって製造することが可能となる。

【００４１】なお、上記実施例では、振動伝達用突条１
６２、１６３は、振動子固定部１６１の前辺および後辺
に形成されているが、振動子固定部１６１の４辺のうち
２辺以上の辺に振動伝達用突条が形成されていればよ
く、振動伝達用突条が形成される辺は上記実施例に限ら
れない。

【００４２】他の好適な例としては、超音波振動子とし
て平面からみて正方形のものとして用い、超音波振動伝
達部材として平面からみて正方形の振動子固定部と、振
動子固定部の印字ヘッドのマトリクス状電極部に近い前
側の辺と、左右両側の辺とに、振動伝達用突条が形成さ
れたものが挙げられる。

【００４３】

【発明の効果】この発明によれば、超音波振動子で発生
した超音波振動を効率よく印字ヘッドに伝達できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】印字ヘッドに超音波振動伝達部材が取り付けら
れている状態を示す平面図である。

【図２】他の超音波振動伝達部材を示す斜視図である。

【図３】図２の超音波振動伝達部材の展開形状部材を示
す平面図である。

【図４】パウダージェット画像形成装置の概略構成を示
す構成図である。

【図５】従来の印字ヘッドを示す概略斜視図である。

【図６】図５のマトリクス状電極部を示す平面図であ
る。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。

【図８】第１電極への印加電圧の変化を示すタイムチャ
ートである。

【図９】定在波のメカニズムを説明するための説明図で
ある。

【図１０】本出願人がすでに開発している超音波振動伝
達部材を示す斜視図である。

【符号の説明】

２０ 絶縁基板 ２１ 第１電極 ２２ 第２電極 ２３ トナー挿通孔 ４０ マトリクス状電極部 １００ 印字ヘッド １１０ 超音波振動付与装置 １２０ 超音波振動子 １３０ 超音波振動伝達部材 １３１ 振動子固定部 １３２ 振動伝達用突条 １４０ 超音波振動付与装置 １５０ 超音波振動子 １６０ 超音波振動伝達部材 １６１ 振動子固定部 １６２ 第１振動伝達用突条 １６３ 第２振動伝達用突条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉村 英樹 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板の一方の表面に形成されかつ記
   録紙搬送方向に直交する方向にのびた１または複数本の
   第１電極と、絶縁基板の他方の表面に形成された複数本
   の第２電極とによってマトリクス状電極部が形成されて
   おり、第１電極と第２電極の各交点に現像剤挿通孔が開
   けられている印字ヘッドに、超音波振動を付与する印字
   ヘッドへの超音波振動付与装置において、 超音波振動子と、超音波振動子から発生した超音波振動
   を伝達する超音波振動伝達部材とを備え、 超音波振動伝達部材は、超音波振動子が載置されて固定
   される振動子固定部と、振動子固定部の外縁のうち、超
   音波振動子から強く出力される指向の異なる超音波振動
   が伝達される複数部分から外方にのびかつ先端部がマト
   リクス状電極部に向かってのびて印字ヘッドに固定され
   る複数の振動伝達用突条とを備えていることを特徴とす
   る印字ヘッドへの超音波振動付与装置。
2. 【請求項２】 上記超音波振動子が円板状であり、上記
   超音波振動伝達部材は、超音波振動子が載置されて固定
   される円形の振動子固定部と、振動子固定部の周縁から
   半径方向にのびたのちマトリクス状電極部に向かっての
   びて先端部が印字ヘッドに固定される複数の振動伝達用
   突条とを備えていることを特徴とする請求項１記載の印
   字ヘッドへの超音波振動付与装置。
3. 【請求項３】 上記超音波振動子が矩形板状であり、上
   記超音波振動伝達部材は、超音波振動子が載置されて固
   定される矩形の振動子固定部と、振動子固定部の１辺か
   ら振動子固定部の外方にのびたのちマトリクス状電極部
   に向かってのびて先端部が印字ヘッドに固定される複数
   の第１振動伝達用突状と、振動子固定部の他の１辺から
   振動子固定部の外方にのびたのちマトリクス状電極部に
   向かってのびて先端部が印字ヘッドに固定される複数の
   第２振動伝達用突状とからなることを特徴とする印字ヘ
   ッドへの超音波振動付与装置。