JP7154766B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルよりインクを噴出することで印字を行うインクジェット記録装置に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開平１０－２６４４１０号公報）がある。特許文献１には、インクを貯蔵するインク容器と、インク容器から記録ヘッドにインクを供給する供給ポンプと、記録ヘッドからインク容器にインクを回収する回収ポンプと、インク容器と記録ヘッドを結ぶインク供給路と回収路を備え、記録ヘッドには前記供給ポンプによって供給されるインクをインク粒子として噴出するノズルと、インク粒子を帯電させる帯電電極と、帯電したインクを静電界によって偏向させる偏向電極と、及び使用されなかったインクを捕集するガターを有する構成のインクジェット記録装置において、回収ポンプを前記記録ヘッド内に設け、ガターで捕集されたインクの帯電量を測定し、その帯電量測定結果に基づき、回収ポンプでの回収量を変化させる手段を有する構成が開示されている。

また、特許文献２（特開２０１０－１２７１０号公報）がある。特許文献２には、印字用インクを保持するインク容器と、インク容器から配管経路を介してインクを吸引してインク吐出ノズルに加圧供給する供給ポンプと、供給ポンプとインク吐出ノズルの間に配置されて配管経路内のインク圧力を調整する減圧弁とを備えたインクジェット記録装置において、減圧弁は弁体と弁座とを有し、弁体と弁座とを接離させて配管経路内のインクの流量を調節して配管経路内の圧力を調節するとともに、弁体と弁座との当接部に圧縮復元性を持つシール部材を備えた構成が開示されている。

特開平１０－２６４４１０号公報 特開２０１０－１２７１０号公報

特許文献１、及び、特許文献２に記載された、いわゆるコンティニュアス方式のインクジェット記録装置においては、インク粒子は、帯電電極により印字内容に応じて荷電され、偏向電極間の静電偏向場を通過する時に飛行方向が変えられて印字に使用される。一方、帯電電極で荷電されなかったインク粒子は偏向電極で偏向されず直進してガターに受け取られ、インク回収ポンプの吸引力によりインク回収経路内を通り、インク容器に戻って再利用するといった循環する機構となっている。

そして、ガターには、帯電電極からインク粒子に荷電するのに最適なタイミングを検出するための位相探索を行う位相センサが設置されている。このようなガターに設置された位相センサは、帯電電極とガターとの間に距離ができてしまう為に、インク粒子の飛行時間の分だけ、位相センサでの検出結果を帯電電極の荷電タイミングにフィードバックするのに時間がかかってしまう。その為、環境温度変化時や高速印字対応時など、インク粒子化が不安定になりやすい使用条件では、安定した印字品質を確保することが難しくなる場合があった。

また、インク粒子に荷電された電荷は、偏向電極の電界でガター飛び越えないように微弱な電荷量となっているため、顧客使用環境によっては、ノイズの影響で位相センサでの電荷量検出が難しくなり、誤検出してしまう場合があった。

本発明の目的は、位相探索結果の信頼性を高めて、安定した印字品質を確保することができるインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明は、上記背景技術及び課題に鑑み、その一例を挙げるならば、印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、インク容器に接続され、加圧供給されたインクが吐出されるノズルと、ノズルから吐出されたインク粒子を帯電させる帯電電極と、帯電電極に帯電させる帯電信号を発生する帯電信号発生部と、帯電電極で帯電されたインク粒子を偏向する偏向電極と、印字に使用されないインクを回収するガターと、全体の動作を制御する制御部とを備えたインクジェット記録装置であって、帯電電極と偏向電極の間でインク粒子の帯電による電荷量を検出する第１の電荷検出手段と、ガター内に流れるインクの電荷量を検出する第２の電荷検出手段とを有するように構成する。

本発明によれば、位相探索結果の信頼性を高めて、安定した印字品質を確保することができるインクジェット記録装置を提供することができる。

実施例１におけるインクジェット記録装置の経路構成図である。 実施例１におけるインクジェット記録装置の構成ブロック図である。 実施例１における励振信号と位相探索用帯電電圧の位相関係を示すタイムチャートである。 実施例１における正常時とインク粒子化が悪い場合の位相検出データのサンプルを示す図である。 実施例１における異常時の位相検出データを示す図である。 実施例１における正常時の位相検出とインク粒子飛行速度測定時の検出データを示す図である。 実施例１におけるインク粒子飛行速度測定時の検出データを示す図である。 実施例１におけるインク圧力調整後のインク粒子飛行速度測定時の検出データを示す図である。 実施例１におけるインク粒子化状態検出及びインク粒子化最適化制御フロー図である。 実施例２における印字ヘッドの外観斜視図である。 実施例２における印字ヘッドの構成図である。 図１１におけるセンサＡ部及びその付近の構成を拡大した図である。 図１１におけるセンサＢ部及びその付近の構成を拡大した図である。 実施例３におけるインクジェット記録装置の調圧弁の構成を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１は、本実施例におけるインクジェット記録装置４００の全体の経路構成を示す図である。図１において、インクジェット記録装置４００は、本体１と、外部に印字ヘッド２を備え、本体１と印字ヘッド２は導管４にて接続されている。

まず、本実施例におけるインクジェット記録装置４００のインク供給経路について説明する。図１において、本体１には、循環するインク７Ａを保持する主インク容器１８が備えられており、主インク容器１８には、主インク容器１８内の液体が内部に保持されるのに適正な量である基準液面レベルに達しているか否かを検知する液面センサ４６が備えられている。

主インク容器１８は、主インク容器１８内のインク７Ａの粘度を把握するために、経路２０１を介して粘度測定器４３に接続されている。粘度測定器４３は経路２０２を介して経路の開閉を行う電磁弁（供給用）３４に接続されており、電磁弁（供給用）３４は経路２０３を介してインク７Ａを吸引、圧送するために使用されるポンプ（供給用）２４に接続されている。そして、ポンプ（供給用）２４は経路２０４を介してインク７Ａ中に混入している異物を除去するフィルタ（供給用）２８に接続されている。

フィルタ（供給用）２８は、経路２０５を介してポンプ（供給用）２４から圧送されたインク７Ａを印字するために適正な圧力に調整する調圧弁３３に接続されており、調圧弁３３は経路２０６を介してノズルに供給されるインク７Ａの圧力を測定する圧力センサ３１が備えられている。圧力センサ３１は、導管４内を通る経路２０７を介して印字ヘッド２内に備えられ、必要に応じてノズル８に供給するインク７Ａを加温するヒーター４４に接続されている。ヒーター４４は、経路２０８を介してノズル８にインク７Ａを供給するかどうかを制御するための切替弁４２に接続されている。

切替弁４２は、経路２０９を介して、インク７Ａを吐出する吐出口を備えたノズル８に接続されている。なお、切替弁４２は三方型電磁弁であり、切替弁４２にはインク供給用の経路２０８と洗浄用の経路２３７が接続されており、ノズル８にインクと溶剤の供給を切り替えることができる。ノズル８吐出口の直進方向には、インク粒子７Ｃに所定の電荷量を付加するための帯電電極１１、飛翔するインク粒子７Ｃの帯電量（電荷量）を非接触の状態で測定するための第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１、印字に使用するインク粒子７Ｃを偏向させるための偏向電極１２、及び、印字に使用されないために帯電、偏向されずに直進的に飛翔するインク粒子７Ｃを捕捉するためのガター１４が配置されている。

次に、インク回収経路について説明する。図１において、ガター１４は、経路２１１を介して回収したインクの帯電量（電荷量）を測定するための第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９に接続されている。第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、導管４内を通る経路２１２を介して本体１内に配置されているインク中に混入している異物を除去するフィルタ（回収用）２９と接続されており、フィルタ（回収用）２９は、経路２１３を介して経路の開閉を行う電磁弁（回収用）３５に接続されている。

電磁弁（回収用）３５は、経路２１４を介してガター１４により捕捉されたインク粒子７Ｃを吸引するポンプ（回収用）２５と接続されている。ポンプ（回収用）２５は、経路２１５を介して主インク容器１８と接続されている。また、主インク容器１８は、排気経路２１７と接続されていて、排気経路２１７は本体１外部と連通した構成をとっている。

次に、インク補給経路について説明する。図１において、本体１には、補充用のインクを保持する補助インク容器１９が備えられており、補助インク容器１９は、経路２２１を介して経路の開閉を行う電磁弁３６に接続されている。そして、電磁弁３６は経路２２２を介して、インク供給経路２０３と接続された合流経路２２３に接続されている。

次に、インク循環経路について説明する。印字ヘッド２内に備えられたノズル８には、インク供給用の経路２０９の他に導管４内を通る経路２２５を介して本体１内に備えられ、流路の開閉を行う電磁弁３７に接続されている。電磁弁３７は、経路２２６を介してノズル８からのインクの吸引を行うポンプ（循環用）２６に接続されている。そして、ポンプ（循環用）２６は、経路２２７を介して、インク回収経路２１５に接続された合流経路２２８に接続された構成となっている。

次に、溶剤補給経路について説明する。図１において、本体１には、溶剤補給用の溶剤を保持する溶剤容器２０が備えられており、溶剤容器２０は、経路２３１を介して溶剤を吸引、圧送するために使用されるポンプ（溶剤用）２７に接続されている。ポンプ（溶剤用）２７は、経路２３２を介して流路の開閉を行うために電磁弁（溶剤用）３８に接続されており、電磁弁（溶剤用）３８は、経路２３３を介して主インク容器１８と接続されている。

次に、洗浄経路について説明する。図１において、ポンプ（溶剤用）２７は、経路２３２にある分岐経路２３５及び経路２３６を介して、流路の開閉を行うための電磁弁（洗浄用）３９に接続されている。そして、電磁弁（洗浄用）３９は、経路２３７を介してノズル８に洗浄のための溶剤を送るかどうかを制御するための切替弁４２に接続された構成となっている。

次に、本実施例におけるインクジェット記録装置４００の機能構成について説明する。図２は、本実施例におけるインクジェット記録装置４００の機能ブロック図である。図２において、３２０は、インクジェット記録装置４００全体を制御する制御部であるマイクロプロセッシングユニット（以下、ＭＰＵという）である。３２１はバスラインであり、ＭＰＵ３２０のデータ信号、アドレス信号およびコントロール信号を伝送する。３２２は、ＭＰＵ３２０が動作するのに必要な制御用プログラムおよびデータを記憶する読み出し専用のメモリ（ＲＯＭ）である。３２３は、ＭＰＵ３２０がプログラム実行中に必要となるデータを一時的に記憶する書き換え可能なメモリ（ＲＡＭ）である。３２４は、印字内容や設定値等を入力する入力パネル、３２５は、入力されたデータおよび印字内容等を表示する表示装置であり、この入力パネル３２４と表示装置３２５は、液晶表示画面の表面に透明なタッチスイッチを重合したタッチ入力式表示パネルを使用する。

インクジェット記録装置４００は、主インク容器１８と、インク７Ａを吐出するノズル８と、主インク容器１８とノズル８を接続したインク供給経路２０１～２０９とを備える。そして、インク供給ポンプ２４によって加圧して供給されるインク７Ａをノズル８からインク柱７Ｂ状に噴出し、その先端が分離してインク粒子７Ｃとなる位置を包囲するように帯電電極１１を備える。そして、帯電して飛行するインク粒子７Ｃの中で微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄの帯電量を非接触で測定するための第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１を備えている。

更に、インクジェット記録装置４００は、帯電して飛行するインク粒子７Ｃを帯電量に応じて偏向して被印字物（不図示）に差し向けて印字する偏向電界を発生する偏向電極１２（図２は、１２Ｂがグランド電極、１２Ａがプラス電極である）する。また、印字に使用しなかったインク粒子７Ｃを捕捉するガター１４と、このガター１４で捕捉したインク粒子の中で微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄの帯電量に応じた位相検出信号を発生する第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９を備えている。そして、ガター１４で捕捉したインク７Ｅを主インク容器１８に回収するインク回収ポンプ２５と、ガター１４と主インク容器１８とを接続したインク回収経路２１１～２１５とを備えている。

そして、更に、インクジェット記録装置４００は、ノズル８から噴射したインク柱７Ｂからインク粒子７Ｃに分離するタイミングに規則性をもたせるためにノズル８に内蔵した電歪素子９（不図示）を励振する励振電圧発生回路３４１を有する。また、印字用帯電信号発生回路３５２および位相探索用帯電信号発生回路３５１を有し、それらから出力されるデジタル信号形態の帯電信号をアナログ形態の電圧信号に変換するＤ／Ａコンバータ３５３と、Ｄ／Ａコンバータ３５３から出力されるアナログ信号形態の電圧信号を増幅して帯電電極１１に印加する帯電電圧を発生する増幅回路３５４を有する。なお、印字用帯電信号発生回路３５２と位相探索用帯電信号発生回路３５１を設ける構成に替えて、印字用帯電信号発生回路３５２のみを用いて制御部による帯電量制御によって実現するようにしてもよい。また、インクジェット記録装置４００は、偏向電極１２に印加する偏向電圧を発生する偏向電圧発生回路３４２を備える。

また、インクジェット記録装置４００は、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１から出力するアナログ信号形態の位相検出信号を増幅する増幅回路３６３と、増幅された位相検出信号を入力して帯電良否を判定する位相判定回路Ａ３６１と、増幅された位相検出信号を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／ＤコンバータＡ３６２を備える。

更に、インクジェット記録装置４００は、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９から出力するアナログ信号形態の位相検出信号を増幅する増幅回路３７３と、増幅された位相検出信号を入力して帯電良否を判定する位相判定回路Ｂ３７１と、増幅された位相検出信号を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／ＤコンバータＢ３７２を備える。

次に、図２において、インクジェット記録装置４００のインク供給経路２０１～２０９には、主インク容器１８からノズル８に供給するためのインク７Ａのインク粘度を測定するために設置された粘度測定器４３と、インク供給ポンプ２４から圧送されるインク７Ａを印字するにあたって最適なインク圧力に調整するために設置された調圧弁３３と、調圧弁３３で調整されたノズル８に供給されるインク圧力を確認するための圧力センサ３１と、ノズル８から吐出されるインク７Ａを印字するにあたって最適なインク温度に加温するためのヒーター４４とを備えている。

ここで、粘度測定器４３は、内部に粘度測定用温度センサ４３Ａ（不図示）を備えており、インク７Ａの粘度測定結果と、粘度測定時の温度を照らし合わせることで、インク７Ａのインク濃度を算出することが可能となっている。粘度測定器４３で測定したインク粘度測定結果は、粘度測定回路３３１及びＭＰＵ３２０で制御されるようになっており、インク粘度が高いと判断された場合は溶剤容器２０から溶剤を補給してインク７Ａを希釈し、インク粘度が低いと判断された場合はインク７Ａを濃縮するようなインク粘度制御を行う。

また、圧力センサ３１は、圧力測定結果を圧力検出回路３３４及びＭＰＵ３２０で圧力測定結果を伝達するようになっており、ＭＰＵ３２０及び圧力調整制御回路３３３は、最適な圧力になるように調圧弁３３を調整するような指示を出す。その為、ノズル８に供給されるインク７Ａのインク圧力は、一定の範囲に制御され、インクジェット記録装置４００の印字結果が安定する。

そして、印字ヘッド２は、ノズル８付近の温度を把握するために印字環境測定用温度センサ（不図示）を備えており、ヒーター４４は、内部に加温制御用温度センサ（不図示）を備えている。そして、ヒーター４４は、印字測定用温度センサの温度測定結果及び加温制御用温度センサの温度測定結果から決められた、ヒーター制御回路３３５の制御指示内容を反映し、インク７Ａの加温制御を行う。

このように、インクジェット記録装置４００は、安定した印字制御を行うために、インク７Ａのインク粘度（又はインク濃度）、インク圧力、インク温度を制御するような構成をとっている。

このように構成したインクジェット記録装置４００におけるＭＰＵ３２０は、バスライン３２１を介してポンプ駆動回路３３２を制御してインク供給ポンプ２４とインク回収ポンプ２５を運転することにより、主インク容器１８内のインク７Ａを、吸引、加圧してノズル８に供給する。これによりノズル８からインク柱７Ｂ状に噴出させ、ガター１４で捕捉したインク粒子７Ｃを外気と共に吸引して主インク容器１８に回収する。この主インク容器１８では、回収されたインク７Ａは容器下部に溜まり、外気は溶剤成分が溶け込んだ状態で気体２１となって容器上部を通過して、排気経路２１７を通過して本体１の外部に排出される。

そして、ノズル８から噴出するインク柱７Ｂは、その先端が分離してインク粒子７Ｃとなる。インク柱７Ｂの先端がインク粒子７Ｃに分離するタイミングは、励振電圧発生回路３４１によって励振電圧を発生してノズル８の電歪素子を励振してインク柱７Ｂを振動させることにより、励振電圧に対して所定の位相に規制することができる。

インク粒子７Ｃの帯電量は、インク柱７Ｂの先端からからインク粒子７Ｃが分離するときにインク柱７Ｂが帯電電極１１の電位によって帯電している帯電量に比例する。印字用帯電信号発生回路３５２は、インク柱７Ｂの先端がインク粒子７Ｃに分離するときにインク粒子７Ｃを所定の位置に偏向するために必要な帯電量となるように帯電電極１１に帯電電圧を印加するための印字用帯電信号を発生する。

印字用帯電信号に基づいて発生した帯電電圧に応じて帯電したインク粒子７Ｃは、偏向電極１２の間を飛行する間に静電偏向されて被印字物（不図示）の目的の位置に付着する。帯電しなかったインク粒子７Ｃは、直進してガター１４に捕捉されて回収される。

ＭＰＵ３２０は、適正な位相関係のタイミングで印字用帯電電圧を発生するための位相探索を実行する。

次に、本実施例におけるインクジェット記録装置４００の位相探索方法について説明する。図３は、励振信号と位相探索用帯電電圧の位相関係を示すタイムチャートである。図３において、（ａ）は、帯電電圧印加タイミングを検出する例として、粒子化の基準となる励振信号であり、（ｂ）は、励振信号の1周期を拡大した図であり、（ｃ）は、励振信号の1周期を８分割し、各位相から始まる半周期分の帯電信号を印加する場合の各位相における帯電波形である。

インクジェット記録装置４００においては、最適な帯電電圧印加タイミングを検出するために、印字を行なっていない状態（印字と印字のインターバル等）において、粒子化の基準となる励振信号に対し、帯電位相をずらしてガター１４を飛び越えない程度の帯電電圧を印加し、各位相での微少な帯電電荷５８の電荷量を検出している。つまり、位相探索用帯電電圧を発生して位相探索を行っている。

この位相探索のための位相探索用帯電電圧を発生するために、位相探索用帯電信号発生回路３５１は、励振電圧に対する位相を変えた複数種類の位相探索用帯電電圧を発生するための帯電信号を発生する。この位相探索用帯電電圧は、この帯電電圧で帯電したインク粒子７Ｄがガター１４を飛び越えない（ガター１４で捕捉できる）程度の偏向量となるような大きさとし、この帯電電圧で帯電したインク粒子７Ｄの微少な帯電電荷５８の帯電量に応じて第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１から出力される位相検出信号を増幅回路３６３を介して位相判定回路Ａ３６１およびＡ／ＤコンバータＡ３６２に入力する。

増幅回路３６３から出力する位相検出信号の波形は、例えば、図４の（ａ）～（ｃ）に示すように変化する。インクジェット記録装置４００が正常な状態にあるときには、位相検出信号の波形は、位相探索用帯電電圧の発生位相の変更に伴って図４（ａ）に示すように変化する。

位相判定回路Ａ３６１は、このような位相検出信号を入力し、入力した各位相の位相検出信号をスレッショルドレベルと比較して２値化して、スレッシュドレベルを超えたものを「１」、超えないものを「０」と判定して、ＭＰＵ３２０に入力する。ＭＰＵ３２０は、２値化された位相検出信号が「０」から「１」になった位相をインク粒子７Ｃを帯電させる帯電電圧発生に最適な位相であると判断し、その位相でその後の印字用帯電電圧を発生するように印字用帯電信号を発生する。

次に、本実施例におけるインクジェット記録装置４００の第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果について、図４～図７を用いて説明する。図４は、正常時とインク粒子化が悪い場合の位相検出データのサンプルを示し、図５は、異常が発生した場合の運転状態での検出結果を示し、図６は、正常時の位相検出とインク粒子飛行速度測定時の検出データを示す図であり、図７は、図６のＭ部の経過時間のスケールを拡大してインク粒子飛行速度測定時の検出データを示している。

図４では、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定するようになっており、図４（ａ）では、スレッシュドレベルを超える位相（判定結果：１）が４位相分（３～５位相程度であれば正常な状態と言える）を検出している。このような状態が、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果であれば、インク粒子７Ｃのインク粒子形状は良好であり、帯電電極１１からの荷電も正常に出来ていると言える。また、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果であれば、インク粒子７Ｃはガター１４により正常に捕捉することが出来ていることが分かる。

図４（ｂ）では、スレッショルドレベルを超えているもの（判定結果：１）は１位相だけであり、全体的に検出値が小さくなっている。このような状態が、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果であれば、インク粒子７Ｃのインク粒子形状は悪くなっており、帯電電極１１からの荷電が正常に出来ていないと言える。また、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果であれば、センサ出力があるのでインク粒子７Ｃはガター１４により正常に捕捉することが出来ていることが分かる。それに加えて、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９との結果を照らし合わせることで、より正確にインク粒子７Ｃのインク粒子化の状態や、帯電電極１１での荷電のタイミングを把握することが出来るようになる。

図４（ｃ）では、スレッショルドレベルを超えているもの（判定結果：１）は０位相となっており、微小な帯電電荷５８を検出できていない状態となっている。このような状態が、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果であれば、インク粒子７Ｃが第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の上部を通過していない（例えば、ノズル８からインク粒子７Ｃが噴出していない）ような、異常な状態になっている可能性が想定できる。また、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果であれば、インク粒子７Ｃはガター１４により捕捉することが出来ていないことが分かる。

次に、異常が発生した場合の運転状態の検出結果の例について、図５を用いて説明する。図５では、帯電電極１１の帯電タイミングと、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果と、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果について、それぞれ経過時間（各位相での測定時間ごと）での検出結果を並べて示している。例えば、経過時間が「２」の場合には、帯電電極１１の帯電制御時の位相は「３」となっており、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１のセンサＡでの検出結果（判定結果）は「１」となっており、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９のセンサＢでの検出結果（判定結果）も「１」と同じ判定結果となっている。このように、経過時間「１～９」までは、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で同じ判定結果を示しており、２つのセンサで確認することで、位相探索結果の信頼性が高いと言える。

次に、図５において、経過時間「１０～１２」では、位相センサ第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１のセンサＡでの検出結果（判定結果）は「１」となっているが、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９のセンサＢでの検出結果（判定結果）は「０」となり、異なる判定結果となっている。このような場合、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、経過時間「９」以前と同様に正常な検出状態となっていることから、インク粒子化については問題ないことが分かる。つまり、この状態は、インク粒子化は正常だが、インク粒子７Ｃがガター１４で捕捉していないような状態である可能性が高いことを示している。この検出結果を基に、ＭＰＵ３２０は、表示装置３２５に異常状態を示すように指示して、作業者に異常状態を連絡するようにしている。

次に、インク粒子飛行速度の測定方法について、図６～図７を用いて説明する。図６では、帯電電極１１の帯電タイミングと、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果と、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果について、それぞれ経過時間（位相毎）での検出結果を並べて示している。ここで、経過時間（位相毎）「１～１４」及び「１８～３２」では、帯電電極１１は帯電電極１１での荷電のタイミングを把握するために、インク粒子７Ｃに位相探索用の電荷を加えるために、「帯電制御時の位相」に示した「０～７」の計８位相でタイミングをずらしながら１０［Ｖ］の電圧をかける。そして、帯電電極１１で印加するタイミングによって、インク粒子７Ｃには異なる電荷が帯電するようになっており、インク粒子７Ｃにどの程度の電荷を印加することができたかについて第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で検出することが出来る。そして、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１で検出した結果を「センサＡの出力」、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で検出した結果を「センサＢの出力」と表示している。

図６では、帯電制御時の位相が「４」のタイミングで印加した場合に、最も第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９での検出値が大きく、帯電電極１１で帯電させるのに最適なタイミングであると言える。

また、本実施例では、インク粒子７Ｃの飛行速度についても測定することが可能となっており、図６では経過時間（位相毎）の「１５、１６、１７」の部分で行っていて、この時の帯電制御時の位相を「Ａ、Ｂ、Ｃ」とした。経過時間（位相毎）の「１５」のタイミングでは一旦、帯電電極１１での１０［Ｖ］の印加を停止するようにしており、経過時間（位相毎）の「１６」のタイミングでインク粒子７Ｃに印加するのに最適なタイミング（例えば位相「４」）にて帯電電極１１で１０［Ｖ］を印加する。そして、経過時間（位相毎）の「１７」のタイミングでの帯電電極１１での印加を停止するようにしている。このように、経過時間（位相毎）の「１５、１７」で帯電電極１１でのインク粒子７Ｃへの印加を停止することにより、経過時間（位相毎）の「１６」での帯電したインク粒子７Ｃが、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で検出する時間の測定精度を高めることを可能にしている。

次に、図７は、図６の経過時間（位相毎）の「１５～１７」の部分を四角枠で囲ったＭ部を、経過時間のスケールを拡大して示しており、帯電電極１１の帯電タイミングと、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果と、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果について、それぞれ経過時間での検出結果を並べて示している。図７において、例えば、経過時間が「２」のタイミングで、帯電電極１１は印字に用いないインク粒子７Ｄに、偏向電極１２の作成する偏向電界によってガター１４を飛び出さない程度の電圧である１０[Ｖ]を印加する。そして、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１では、経過時間「３」のタイミングで微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄの通過を検出する、そして更に、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、経過時間「９」のタイミングで微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄがガター１４に着弾したことを検出したことを示している。

そして、帯電電極１１でインク粒子７Ｄを帯電してから第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で検出するまでの時間を比較してみることとする。そこで、例えば、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で電荷を検出しているタイミングで比較してみると、帯電電極１１でインク粒子７Ｄに印加するタイミングは経過時間「２」の時であり、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出しているタイミングは経過時間「３」の時となっている為、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１については、経過時間「１（＝３－２）」で検出できていることになる。それに対して、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で検出しているタイミングは経過時間「９」の時となっている為、位相センサＡ６９については、帯電電極１１でインク粒子７Ｄを帯電してから、経過時間「７（＝９－２）」で検出できることが分かる。

つまり、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出結果を基に帯電電極１１の荷電タイミングを決定するようにすれば、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果を基にする場合と比較して、荷電タイミングを決めるための位相探索時間を約１／７に短縮することが可能となる。つまり、帯電電極１１による位相探索用帯電信号を出した時間から、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１による位相判定までの時間を大幅に短縮することが可能であるため、高速印字などの使用条件では、印字間隔を短くすることが出来るようになるため、大きなメリットとなる。また更に、インク柱７Ｂからインク粒子７Ｃへのインク粒子化の状態が変化し易い温度変化時などの場合には、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１を使用することにより、早期に最適な荷電タイミングを検出することが可能となるため、より安定した印字品質を確保することが出来る。

また、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９との検出時間の差を確認することで、インク粒子７Ｄの飛行速度を算出することが可能となる。印字するにあたって最適なインク粒子化形状については、インク粒子７Ｃの飛行速度からある程度推定することが可能であるため、インク粒子７Ｃの飛行速度をＭＰＵ３２０にフィードバックし、調圧弁３３によるインク圧力制御や、粘度測定器４３によるインク粘度制御、ヒーター４４による加温制御、励振電圧発生回路３４１による励振電圧制御、などを実施するような構成にしてもよい。

図８は、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９により、インク粒子７Ｄの飛行速度算出結果から調圧弁３３を調整して、ノズル８に供給しているインクの圧力を調整した後の検出結果を示している。図８においては、帯電電極１１でインク粒子７Ｄは経過時間「８２」のタイミングで印加するようになっており、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１での検出しているタイミングは経過時間「８３」の時、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で検出しているタイミングは経過時間「８８」の時となっている為、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９については、帯電電極１１でインク粒子７Ｄを帯電してから、経過時間「６（＝８８－８２）」で検出できることが分かる。このように、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出結果から、印字品質が良好となる様な条件に、インク圧力を調整（インク圧力制御）する事が可能となる。

本実施例のインクジェット記録装置４００においては、短時間でのインク圧力変化（例えば、ポンプ（供給用）２４の故障によるインク圧力低下）については、図５を用いて説明したような位相探索信号、又は、圧力センサ３１により検出することが可能となる。

その為、上記で述べたようなインク粒子７Ｄ飛行速度を検出することでのインク圧力調整制御については、長時間での継時的なインク圧力変化（例えば、環境温度が変化することでインク粘度が変化することによる、インク圧力変動）に対応できるようになっていれば良い。そのような、インク粒子７Ｄ飛行速度の検出は、印字対象物への印字を行う間、例えば、印字対象物への印字が完了して、次の印字対象物への印字が開始される前までのインターバル、に実施する。

次に、本実施例におけるインクジェット記録装置４００における位相探索と、帯電異常判定、最適なインク粒子化の制御方法についてのＭＰＵ３２０の制御処理について、図９を用いて説明する。図９は、インク粒子化タイミングの位相探索およびインク粒子化不安定状態から対処までの制御フロー図である。

図９において、まず、ステップＳ８０１は、使用者が入力パネル３２４を操作して運転開始を指示したことにより、ノズル８から粒子化されたインク７Ｃ噴出が開始された状態を示している。

ステップＳ８０２は、位相探索を行なうための位相探索用電圧を発生するように位相探索信号発生回路３５１に指示する。

ステップＳ８０３は、位相探索用電圧を発生しているときに第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９から出力される検出信号をデジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／ＤコンバータＢ３７２から取得し、Ａ／ＤコンバータＢ３７２から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路Ｂ３７１から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ８０４は、ステップＳ８０３で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が１位相以上あるかどうかを確認する。１位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（ガター１４にインク粒子７Ｃが入っている）と判断され、ステップＳ８２１へ進む。もし「１」が０位相の場合は、「ＮＯ」（ガター１４にインク粒子７Ｃが入っていない）と判断され、ステップＳ８１１に進む。

ステップＳ８１１では、ガター１４にインク粒子７Ｃが入っていないと判断されたため、装置周囲のインク汚れを低減するために、ノズル８からのインク噴出を停止する動作を指示する。

ステップＳ８１２は、異常発生を表示装置３２５に表示し、使用者に連絡を行なう。そして、ステップＳ８１３は、ノズル８からのインク噴出が停止した状態になっている。インクジェット記録装置４００は、作業者により異常状態を修復され、次の動作指示がされるまで、この状態を維持する。

次に、ステップＳ８２１は、ノズル８から粒子化されたインク７Ｃが噴出されており、インク粒子７Ｃがガター１４Ｂから回収されている状態を示している。

ステップＳ８２２は、位相探索用電圧を発生しているときに第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１から出力される検出信号をデジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／ＤコンバータＡ３６２から取得し、Ａ／ＤコンバータＡ３６２から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路Ａ３６１から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ８２３は、ステップＳ８２３で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が３位相以上あるかどうかを確認する。３位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（インク粒子化形状が良いため、インク粒子７Ｃへの帯電状態が良好）と判断され、ステップＳ８３１へと進む。もし「１」が２位相以下の場合は、「ＮＯ」（インク粒子化形状が悪いため、インク粒子７Ｃへの帯電状態が悪い）と判断され、ステップＳ８４１に進む。

ステップＳ８３１は、インク粒子７Ｃについて、正常なインク粒子化及び位相探索が行なわれていると判断されたため、印字可能状態であることを示す。この後、ステップＳ８２１に戻り、ステップＳ８２１～Ｓ８３１を繰り返すことで経時的な帯電タイミングの変化を監視する。

次に、ステップＳ８４１は、インク粒子７Ｃのインク粒子化形状に影響を与える励振電圧を調整して、最適なインク粒子化形状が得られるように励振電圧発生回路３４１に指示する。

ステップＳ８４２は、位相探索用電圧を発生しているときに第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１から出力される検出信号をデジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／ＤコンバータＡ３６２から取得し、Ａ／ＤコンバータＡ３６２から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路Ａ３６１から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ８４３は、ステップＳ８４２で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が３位相以上あるかどうかを確認する。３位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（インク粒子化形状が良いため、インク粒子７Ｃへの帯電状態が良好）と判断され、ステップＳ８３１へと進む。もし「１」が２位相以下の場合は、「ＮＯ」（インク粒子化形状が悪いため、インク粒子７Ｃへの帯電状態が悪い）と判断され、ステップＳ８５１に進む。

次に、ステップＳ８５１は、圧力センサ３１と接続された圧力検出回路３３４からの情報を基に、ＭＰＵ３２０にてインク粒子化に必要なインク圧力を推定して、圧力調整制御回路３３３に指示する。ＭＰＵ３２０は、圧力センサ３１の情報だけでは無く、粘度測定器４３の測定結果や、ヒーター４４の制御内容、印字環境測定用温度センサ５０Ａ（不図示）、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の微少電荷検出タイミングの差異、等の情報について考慮しても良い。

ステップＳ８５２は、位相探索用電圧を発生しているときに第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１から出力される検出信号をデジタル信号形態に変換した位相検出データをＡ／ＤコンバータＡ３６２から取得し、Ａ／ＤコンバータＡ３６２から取得した位相検出データを所定の値（スレッショルドレベル）と比較して２値化する。この２値化データは、位相判定回路Ａ３６１から入力するように構成しても良い。ここで、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定する。

ステップＳ８５３は、ステップＳ８５２で２値化したもので１周期（８位相）のうち「１」と判定されたものの数をカウントし、「１」が３位相以上あるかどうかを確認する。３位相以上ある場合は、「ＹＥＳ」（インク粒子化形状が良いため、インク粒子７Ｃへの帯電状態が良好）と判断され、ステップＳ８３１へと進む。もし「１」が２位相以下の場合は、「ＮＯ」（インク粒子化形状が悪いため、インク粒子７Ｃへの帯電状態が悪い）と判断され、ステップＳ８６１に進む。

ステップＳ８６１は、インク粒子７Ｃについて、正常なインク粒子化及び位相探索が行なわれていないと判断されたため、印字不可能な状態であることを作業者に知らせるために、確認メッセージ（又は、警報メッセージ）を表示する。但し、ステップＳ８６１については、ノズル８からのインク噴出は正常に行うことが可能であるため、インク噴出については継続した状態となっている。

ステップＳ８６２は、ＭＰＵ３２０からヒーター制御回路３３５又は粘度測定回路３３１に制御指示を出すことで、インク粒子７Ｃを正常なインク粒子化及び位相探査が可能となるように、ヒーター４４による加温制御、又はインク粘度制御を実施する。そして、一定時間経過後に、ステップＳ８２１に戻り、ステップＳ８２２を実施することで、インク粒子７Ｃについて、正常なインク粒子化及び位相探査が出来ているかの確認を行う。

なお、本実施例では、スレッショルドレベルを超えるものを「１」、超えないものを「０」と判定するとした制御フローを説明したが、スレッショルドレベルを超えるものを「０」、超えないものを「１」として定義し、制御しても構わない。

以上のように本実施例によれば、帯電電極１１と偏向電極１２の間に第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１を設けたことで、インク粒子７Ｃへの帯電タイミングを短い時間で検出することが可能となるため、より早く最適なタイミングでインク粒子７Ｃを帯電させることが可能となる。また更に、ガター１４の２次側に第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９を設置したことで、インク粒子７Ｃがガター１４で捕捉できているかを検出することが可能となる。すなわち、２つの位相センサ（第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９）を備えたことにより、使用環境が変化した場合でも早期に最適なタイミングでのインク粒子７Ｃへの帯電制御が可能となり、位相探索結果の信頼性を高めて、安定した印字品質を確保することができ、また、ガター１４でのインク粒子７Ｃの捕捉状態を把握することが可能となるインクジェット記録装置を提供することができる。

図１０は、本実施例における印字ヘッドの外観斜視図である。図１０において、（ａ）は、印字ヘッド２の外観斜視図を示し、（ｂ）は、ヘッドカバー５１を外した状態の印字ヘッド２の斜視図である。

図１０において、印字ヘッド２は、ヘッドベース５０と、本体１と印字ヘッド２を接続した導管４と、ヘッドベース５０に設置された部品を保護する目的で組み付けられたヘッド裏カバー５３と、ヘッドベース５０に設置されたヒーター４４と切替弁４２を保護する目的で組み付けられた保護カバー５２と、ノズルベース７１と、ガターベース７２と、印字に使用するインク粒子が通過するためのスリット５１Ａを形成して、ノズルベース７１を覆うように組み付けられたヘッドカバー５１とを備えている。このような、ヘッドカバー５１が組み付けられた状態であれば、ノズルベース７１とヘッドカバー５１で囲われた空間は、メンテナンス時の衝撃等から保護される。このヘッドカバー５１で囲われた部品については、日常作業する作業員がメンテナンスする空間となっており、また、ヘッドベース５０と保護カバー５２で囲まれた内部エリアと、ヘッドベース５０とヘッド裏カバー５３で囲まれた内部エリアが、いわゆるサービス員がメンテナンスするエリアとなっている。

そして、ノズルベース７１には、インク柱７Ｂを吐出するためのノズル８と、ノズル８から吐出されたインクビームを中心として並行かつ対称に配置された帯電電極１１と、インクビームと接触しない程度の距離に配置された第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１と、インクビームの飛行方向で帯電電極１１の２次側に配置された２枚（グランド電極１２Ｂ及びプラス電極１２Ａ）で１セットの偏向電極１２とが備え付けられている。そして更に、ガターベース７２には、インクビームの飛行方向で偏向電極１２の２次側に配置されており、インクビームと同軸上に印字に使用しないインク粒子７Ｃを捕捉するための穴を形成したガター１４が備え付けられている。また、ノズル８には、耐溶剤性のあるＰＴＦＥ材で形成された、供給チューブ７５と、循環チューブ７６が接続されている。

次に、図１１～図１３を用いて、本実施例における印字ヘッドの詳細部分について説明する。図１１は、本実施例における印字ヘッド２の構成を示した断面図であり、図１２は、図１１のＡ部（第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の周囲）の拡大図を示し、図１３は、図１１のＢ部（第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の周囲）の拡大図を示している。

図１１～図１３において、ノズル８は、ノズルベース７１上に形成されたノズル固定部７１Ａを介して固定され、帯電電極１１は、ノズルベース７１上に形成された固定部７１Ｂを介して固定され、偏向電極１２は、ノズルベース７１上に形成された固定部７１Ｃを介して固定される。ノズルベース７１上に形成されたノズル固定部７１Ａ、帯電電極固定部７１Ｂ、偏向電極固定部７１Ｃは、ノズルベース７１の表面から段差を設けており、電気的に繋がり難くなるように沿面距離をかせぐような構成となっている。

そして、ノズルベース７１は、円筒状に形成された位相センサＡ固定部７１Ｄと、位相センサＡの挿入作業性及び組み付け時の位置ずれが起こり難いように形成した位相センサ挿入穴部７１Ｆとを備えている。また、ノズルベース７１は、位相センサＡ固定部７１Ｄの先端に位相センサＡカバー６２が組み付けられており、ノズルベース７１に形成された凹部７１Ｅと、位相センサＡカバー６２に形成された側壁凸部６２Ａとが勘合することにより、固定される。ここで、ノズルベース７１は、耐溶剤性のある樹脂材料である例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）で樹脂成型により作成され、位相センサＡカバー６２は、絶縁体であって、材料は例えばポリプロピレン（ＰＰ）で生成されており、ノズルベース７１を金型にインサートした後に液状の樹脂を流し込むいわゆるインサート樹脂成型により作成される。なお、位相センサＡとインクビーム（インク粒子７Ｃ）の飛行経路とはなるべく近いほうがセンサの感度は上がるので、位相センサＡカバー６２は、薄いほうが良く薄膜絶縁体であることが望ましい。

また、ノズルベース７１は、ノズル８や帯電電極１１、及び偏向電極１２を配置している面とは反対の面と、位相センサＡ挿入穴部７１Ｆの面について、表面に導電塗装を施している。これにより、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、偏向電極１２や帯電電極１１が発する電圧によるノイズの影響を低減できる。

ノズルベース７１の位相センサＡ挿入穴部７１Ｆには、円柱形状の第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１が組み付けられており、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、スポンジ、ゴム部材、バネ等の弾性部材６３と、固定ネジ６５によりノズルベース７１に組み付けられたセンサＡ固定部材６４により、固定される。

次に、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の詳細構成について説明する。第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、円柱形状の中心に微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄが通過すると信号を出力する中央導線６１Ａを形成し、中央導線６１Ａの外周に絶縁部材６１Ｂを形成し、外周にノイズ除去の目的のための外周導電部材６１Ｃを形成する構成となっている。また更に、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の中央導線６１Ａは、中央導線６１Ａで検出した電荷の信号を伝達するための信号線Ａ６６に電気的に接続されており、信号線６６には、位相センサ基板７７に接続するためのコネクタＢ６６Ａが組み付けられている。位相センサ基板７７は、基板固定部５０Ｂを介してヘッドベース５０に組み付けられている。また更に、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の外周導電部材６１Ｃは、電気的に０Ｖが維持されるようにＧＮＤ電位に接続されたＧＮＤ線６７が組み付けられており、ＧＮＤ線６７には、位相センサ基板７７に接続するためのコネクタＣ６７Ａが組み付けられている。

ここで、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、弾性部材６３により位相センサＡカバー６２に押し付けられように設置されているため、微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄとの距離精度を安定させることを可能にしている。また、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄとの距離を中心軸に対する位置精度については、位相センサＡ固定部７１Ｄの形状により確保する。これにより、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１は、微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄとの位置精度を確保し、安定した位相探索を可能にしている。

センサＡ固定部材６４には、信号線６６を通過させるための電線用穴Ａ６４Ａと、ＧＮＤ線６７を通過させるための電線用穴Ｂ６４Ｂを形成している。また、信号線６６のコネクタＢ６６Ａ、及びＧＮＤ線６７のコネクタＣ６７Ｃは、取り外し及び再取り付けが可能な構成となっており、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の組立及び交換作業性の向上を図っている。また更に、位相センサ基板７７には、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の検出信号を本体１に伝達するために、コネクタＡ７７Ａを介してハーネス７７Ｂに接続されている。ハーネス７７Ｂは、導管４の内側を通り本体１の内部に接続されている。

次に、ガター１４は、例えばステンレス（ＳＵＳ）材料のパイプを曲げて生成されており、樹脂（例えば材質はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ））で生成されたガターベース７２にインサート成型により組み付けられて一体構成の部品となっている。ガターベース７２は、ヘッドベース５０の側壁部５０Ｃに組み付けられており、ガターベース７２の内部には、ガター１４内部の流路と接続されたガターベース内流路７２Ａを形成する。ガターベース内流路７２Ａは、ガター１４で捕捉した微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄの電荷を検出するための第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９と接続されており、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、ガターベース７２との接続部から外部にインク７Ｆが漏れていかないように、ガターベース７２に形成されたガターベース溝７２Ｂにはめ込まれたＯリング７３により、シールする。

第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、回収チューブ７４に接続されており、ガター１４で捕捉されたインク粒子７Ｃ及び７Ｄ及び７Ｅは、ガター１４の内壁に着弾すると、図示した回収経路のインク７Ｆのような状態となり、ポンプ（回収用）２５の吸引力を利用して内壁を伝って本体１の方向に向かって第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の方向に流れていき、更に本体１内の主インク容器１８に回収される。なお、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、インク粒子のガター１４への着弾位置よりもインクが回収される流れの下流側に設置されている。これにより、比較的にスペースのある部分に第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９を配置できるという利点がある。

また、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、耐溶剤性があり且つ導電性がある材料（例えばステンレス（ＳＵＳ））で作成されており、また、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９は、微少な帯電電荷５８を検出した場合に信号を伝達するために信号線Ｂ７０に電気的に接続されており、信号線７０には、位相センサ基板７７に接続するための取り付け及び取り外しが可能なコネクタＤ７０Ａが組み付けられている。

インクジェット記録装置４００に使用されるインク７Ａは、インク組成物質として導電材を使用している。ガター１４に捕捉された回収経路のインク７Ｆは、経路内の内壁を伝って第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９まで電気的に繋がった状態となっている。そのため、微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄがガター１４の内壁に着弾すると同時に、微少な帯電電荷５８は、回収経路のインク７Ｆに沿って流れて、第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９に到達した後に信号として検出される。

本実施例のインクジェット記録装置４００では、ノズル８から噴出したインク柱７Ｂが切断するタイミングで、印字に使用しないインク粒子７Ｃについて、帯電電極１１により微少な帯電電荷５８を荷電された微少な電荷を帯びたインク粒子７Ｄと、無帯電のインク粒子７Ｅを交互に作成するようにしている。それにより、微少な帯電電荷５８の帯電電極１１による荷電精度を向上することが可能となり、また更に、帯電電極１１にて荷電するタイミングで発生する可能性のある第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１のノイズの影響を低減させることが可能となる。

また、本実施例のインクジェット記録装置４００では、帯電電極１１で荷電したタイミングから、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１で微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄの電荷を検出するタイミングを把握することが可能となるため、帯電電極１１から第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１までの距離（図１１で図示したＬ１）をもとに、インク粒子７Ｃの飛行速度を算出することが可能となる。また更に、インクジェット記録装置４００では、微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄが、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１を通過したタイミングと、ガター１４の内壁に着弾したタイミングを検出することが可能となるために、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１からガター１４内壁のインク粒子７Ｃの着弾位置の距離（図１１で図示したＬ２）をもとに、インク粒子７Ｃの飛行速度を算出することについても可能となる。

インク粒子７Ｃの飛行速度は、着弾インク粒子の飛行軌跡に影響を与えるため、各条件ごとに決められたインク粒子７Ｃの飛行速度になるように調整した方が、インクジェット記録装置４００の印字品質が良くなる。その為、インクジェット記録装置４００は、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９で算出したインク粒子７Ｃの飛行速度をもとに、調圧弁３３によるインク圧力調整制御、又はヒーター４４による加温制御、又はインク粘度制御を実施する。

以上のように本実施例によれば、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の取り付け位置精度を向上することにより、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１の検出精度を向上することが可能となるために、より正確な位相検出結果をフィードバックした位相探索制御を実施することが可能となるインクジェット記録装置を提供することが出来る。

また、本実施例によれば、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９を用いることにより、インク粒子７Ｃの飛行速度を算出することが可能となるため、その結果を印字制御にフィードバックすることで、環境変化に柔軟に対応することが可能となるインクジェット記録装置を提供することが出来る。

また更に、本実施例によれば、インクジェット記録装置４００は、位相センサ６１の微少電荷を帯びたインク粒子７Ｄの電荷を検出するにあたって障害となりえるノイズを低減する構成、及び制御を実施することで、より安定した位相探索制御を行うことも可能となる。それにより、印字に用いるインク粒子７Ｃの電荷を測定し、帯電電荷の状態を監視することも可能となるインクジェット記録装置を提供することが出来る。

図１４は、本実施例におけるインクジェット記録装置の調圧弁３３の構成を示した図である。図１４において、調圧弁３３は、ポンプ（供給用）２４によって加圧されたインク７Ａが供給される継手（入口）１１２と、調圧弁３３により圧力調整されたインク７Ａをノズル８に供給するための継手（出口）１１３と、内部に圧力調整機構（不図示）を有した調圧ベース１１１を備えている。継手（入口）１１２及び継手（出口）１１３は、耐溶剤性のあるＰＴＦＥ材で形成された、チューブ（入口）１１２Ａ及びチューブ（出口）１１３Ａが接続されている。

調圧ベース１１１は、内部に図示しない圧力調整機構１０６を備えており、圧力調整機構１０６は、バネ１０４の圧縮率により圧力を制御する。バネ１０４の周辺には、圧力調整機構１０６にバネ圧縮荷重を伝達すための下部バネ座１０５と、バネ１０４に荷重を伝達するために上部バネ座１０３が設置されている。そして、調圧ベース１１１には、上部バネ座１０３と、バネ１０４と、下部バネ座１０５を囲むように、調圧部ハウジング１０１が組み付けられている。

調圧部ハウジング１０１は、圧力調整機構１１１とは反対側に駆動部ハウジング９１が備えられており、調圧部ハウジング１０１の外周に形成れた上部固定部１０１Ａと、駆動部ハウジング９１の外周に形成された下部固定部９１Ｄが勘合するようになっており、その部分を固定用ネジ９９を用いて固定するように構成されている。

次に、駆動部ハウジング９１は、バネ１０４に荷重を伝達するための圧力調整軸９６を備えている。圧力調整軸９６は、中心軸がずれないように上部バネ座１０３に荷重を加えられるように細くした先端部９６Ｃを形成しており、先端部９６Ｃは、上部バネ座１０３に形成され回転軸先端受け部１０３Ａと勘合する。また、圧力調整軸９６は、駆動部ハウジング９１の内部に圧力調整軸歯車９７を備えており、圧力調整軸歯車９７は、圧力調整軸９６に形成された段差部９６Ｂと歯車固定部材９８により挟まれて固定されている。

また、調圧弁３３は、圧力調整軸９６が回転方向に中心軸がぶれないように、圧力調整軸歯車９７の上下を、調圧部ハウジング１０１の下部圧力調整軸通過穴１０１Ｂに組み付けられた下部軸受１０２と、駆動部ハウジング９１の上部圧力調整軸通過穴９１Ｃに組み付けられた上部軸受９５とを備えている。駆動部ハウジング９１は、モーター固定部９１Ａを介してモーター９２が組み付けられており、モーター９２は、回転力を伝達するためのモーター回転軸９３を備えている。

そして、モーター回転軸９３は、駆動部ハウジング９１のモーター回転軸通過穴９１Ｂを通り駆動部ハウジング９１の内部に、駆動用歯車であるモーター歯車９４が組み付けられている。モーター歯車９４は、圧力調整軸歯車９７と勘合するように組み付けられており、調圧弁３３は、モーター９２を駆動することで圧力調整軸９６が軸方向に上下し、バネ１０４の圧縮率を変化させることで、ノズル８に供給するインク７Ａの圧力を調整する。また、圧力調整軸９６は、必要以上にバネ１０４を圧縮してしまわないように、ストッパー部９６Ａを形成しており、ストッパー部９６Ａが駆動部ハウジング９１」に接触すると、モーター９２が回転トルク不足で停止し、インクジェット記録装置４００は、警報を表示して作業者に連絡する。

ここで、圧力調整軸歯車９７は、モーター歯車９４に対して、圧力調整軸９６の軸方向の歯車部が短くなっており、それにより駆動部ハウジング１０１を小さくすることを可能にしている。また、圧力調整用歯車９７は、モーター歯車９４に対して歯車部の直径を大きくしており、それにより細かな圧力調整が可能となっている。

以上のように本実施例によれば、第１の電荷検出手段（位相センサＡ）６１及び第２の電荷検出手段（位相センサＢ）６９の位相探索判定結果、又はインク粒子７Ｃの飛行速度計算結果より、インク圧力を狙いの値に自動で調整することが可能となるインクジェット記録装置を提供することが出来る。

また、本実施例によれば、操作表示部で作業者が入力したインク圧力設定値や、インク種類ごとに制御したいインク圧力制御値に自動で調整することが可能となるインクジェット記録装置を提供することが可能となる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

１…本体、２…印字ヘッド、４…導管、７Ａ…インク（主インク容器１８内）、７Ｂ…インク柱、７Ｃ…インク粒子、７Ｄ…微少電荷を帯びたインク粒子、７Ｅ…無帯電のインク粒子、７Ｆ…回収経路のインク、８…ノズル、１１…帯電電極、１２…偏向電極、１４…ガター、１８…主インク容器、３１…圧力センサ、３３…調圧弁、４３…粘度測定器、４３Ａ…粘度測定用温度センサ、４４…ヒーター、６１…第１の電荷検出手段（位相センサＡ）、６３…弾性部材、６９…第２の電荷検出手段（位相センサＢ）、９２…モーター、９３…モーター回転軸、９４…モーター歯車、９５…上部軸受、９６…圧力調整軸、９７…圧力調整軸歯車、１０２…下部軸受、２０１～２０９…経路（インク供給用）、２１１～２１５…経路（インク回収用）、３３１…粘度測定回路、３３２…ポンプ駆動回路、３３３…圧力調整制御回路、３３４…圧力検出回路、３３５…ヒーター制御回路、３４１…励振電圧発生回路、３４２…偏向電圧発生回路、３５１…位相探索用帯電信号発生回路、３５２…印字用帯電信号発生回路、３６１…位相判定回路Ａ、３７１…位相判定回路Ｂ、４００…インクジェット記録装置

Claims (6)

1. 印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、
   前記インク容器に接続され、加圧供給されたインクが吐出されるノズルと、
   前記ノズルから吐出されたインク粒子を帯電させる帯電電極と、
   該帯電電極に帯電させる帯電信号を発生する帯電信号発生部と、
   前記帯電電極で帯電されたインク粒子を偏向する偏向電極と、
   印字に使用されないインクを回収するガターと、
   全体の動作を制御する制御部と、
   を備えたインクジェット記録装置であって、
   前記帯電電極と前記偏向電極の間で前記インク粒子の帯電による電荷量を検出する第１の電荷検出手段と、
   前記ガター内に流れるインクの電荷量を検出する第２の電荷検出手段を有し、
   前記第２の電荷検出手段は、前記インク粒子の前記ガターへの着弾位置よりもインクが回収される流れの下流側に設置されており、
   前記第１の電荷検出手段は、電荷検出用センサと前記ノズルから吐出されるインクビームとの間に絶縁体を形成し、前記電荷検出用センサの前記絶縁体とは反対側に設置された弾性部材により押圧されることで前記電荷検出用センサが前記絶縁体に接触した状態で固定されていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 印字対象物に印字をするためのインクが収容されるインク容器と、
   前記インク容器に接続され、加圧供給されたインクが吐出されるノズルと、
   前記ノズルから吐出されたインク粒子を帯電させる帯電電極と、
   該帯電電極に帯電させる帯電信号を発生する帯電信号発生部と、
   前記帯電電極で帯電されたインク粒子を偏向する偏向電極と、
   印字に使用されないインクを回収するガターと、
   全体の動作を制御する制御部と、
   を備えたインクジェット記録装置であって、
   前記帯電電極と前記偏向電極の間で前記インク粒子の帯電による電荷量を検出する第１の電荷検出手段と、
   前記ガター内に流れるインクの電荷量を検出する第２の電荷検出手段を有し、
   前記第２の電荷検出手段は、前記インク粒子の前記ガターへの着弾位置よりもインクが回収される流れの下流側に設置されており、
   前記インク容器から配管を介してインクを吸引し前記ノズルに加圧供給する供給ポンプと、
   前記供給ポンプと前記ノズルの間に配置されて配管経路内のインク圧力を調整する調圧弁と、
   前記インク圧力を検出するための圧力センサを有し、
   前記調圧弁は、圧力調整軸と、前記圧力調整軸と一体となって回転する圧力調整軸歯車と、前記圧力調整軸歯車とかみ合った状態で設置された駆動用歯車と、前記駆動用歯車を回転させるための駆動用モーターとを有していることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項２に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記圧力調整軸は、前記圧力調整軸歯車の前後を軸受で保持していることを特徴とするインクジェット記録装置。
4. 請求項２又は３に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記駆動用モーターは、前記圧力センサの検出結果をもとに駆動制御することを特徴としたインクジェット記録装置。
5. 請求項２乃至４の何れか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記圧力調整軸歯車は、前記駆動用歯車よりも、前記圧力調整軸の軸方向の厚さを短くしたことを特徴としたインクジェット記録装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載のインクジェット記録装置であって、
   前記第１の電荷検出手段により検出される前記電荷量は、全ての前記インク粒子に荷電せずに、前記帯電により荷電した前記インク粒子の間に、少なくとも１つの電荷を荷電しないインク粒子を挟むことを特徴とするインクジェット記録装置。

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