JPH01299049A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、いわゆるマルチノズル連続噴）１型のインク
ジェット記録装置に係り、詳しくは、インクドロップ生
成器に複数配列されたノズルの夫々から順次噴出される
インク滴について画像情報に応じてその飛翔状態を制御
することにより画像情報に対応するドツト記録を行なう
ようにしたインクジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ この種のインクジェット記録装置の基本的な構造は、例
えば、第７図に示すようになっている。

これは、ドラム等に巻き付けられた記録用紙３１に対向
して記録ヘッド１０が配置され、この記録ヘッド１０が
具体的に、ノズル１３が複数配列されたインクドロップ
生成器１１と、飛翔インク滴を帯電させる帯電電極１６
と、偏向電界を形成する偏向電極１８と、不要インク滴
回収用のガター１７とから構成されている。ここで、上
記帯電電極１６と偏向電極１８は各ノズルに対応して一
対の電極板を備えた構造となっており、８対になる電極
板に対して個別に電圧印加制御がなされるものである。

このような構造において、インクドロップ生成器１１の
各ノズル１３から噴出するインク■が滴状１ｄとなって
飛翔する過程で、各インク滴Ｉｄとも個別に帯電電極１
６にて帯電がなされ、更に偏向電極１８にて形成される
偏向電界の作用を受けて記録用紙３１に達するようにな
つでいる。上記帯電電極１６はノズル１３からのインク
Ｉが滴状１ｄに切れるタイミングにて画像情報に応じた
印加電圧制御がなされ、この制御によって各ドツト対応
のインク滴がその帯電量に応じた偏向作用を受け、結果
として画像情報に対応したドツトが記録用紙３１上に記
録される。なお、ドツト記録に必要のないインク滴は全
てガター１７位置まで偏向されるようその帯電制御がな
される。

上記のようにこの種のインクジェット記録装置では、イ
ンク滴の飛翔速度及び偏向電界が一定であることを前提
に帯電面の制御によって記録用紙３１上でのドツト記録
位置を制御するものである。

しかし、インク粘度、温度、各種電圧等の経時的な変化
等によって同一制御条件であっても飛翔速度、帯電面等
が変化してしまい、安定した飛翔状態の制御が困難であ
る。そこで、従来、インク滴の飛翔状態を表わす飛翔パ
ラメータ、例えば、“飛翔速度”インク滴生成タイミン
グに対する帯電電圧の印加タイミング（以下、帯電位相
という）′°　“偏向面°′の３つのパラメータを検出
し、その検出結果に基づいて対応する制御パラメータ、
例えば、インクドロップ生成器１１のインクポンプ圧、
帯電電圧、帯電電圧印加タイミング、偏向電圧等に対す
るフィードバック制御を行なって安定したインク滴の飛
翔状態を確保している。

具体的には、第７図に示すように、各ノズルでの記録範
囲の境目（ステッチ位置）に相当する各位置にインク滴
の飛翔経路を検出するドロップセンサ２１が配列されて
なるインク滴検出器２０を記録用紙３１に隣接させて配
置し、記録ヘッド１０をこのインク滴検出器２０に対向
した位置に移動させて上記各飛翔パラメータを検出して
いる。

即ち、インク滴検出器２０に対向する位置にて実際に各
ノズルからインク滴１ｄを飛翔させ、対応するドロップ
センサ２１の出力状態に基づいて各種の飛翔パラメータ
を検出し、その検出結果に基づいて対応する制御パラメ
ータの調整を行なっている。帯電電圧と偏向量との関係
あるいはインク滴の生成タイミング等が各ノズル毎に異
なることから上記飛翔パラメータの検出及び対応する制
御パラメータの調整は各ノズル毎に行なわれる。このよ
うに、実際に記録に関与するノズルについての検出が対
象となることから、上記検出及び調整は、例えば、電源
投入時及び記録開始後一定時間経過毎に記録を中断して
行なうものとなる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記のような従来のインクジェット記録装置
では、安定した画質を確保することが困難であった。

それは、この種のインクジェット記録装置では、記録速
度との関係から上記飛翔パラメータの検出及び対応する
１ＩｔｌＪ　ｍｌパラメータの調整をある程度長い周期
にて行なわなければならないが、この調整周期の間にイ
ンク滴生成位相、インクポンプ圧等のインクドロップ生
成器における性能特性の変動あるいはインク粘度の変化
等に伴って同一の制御パラメータに保持された状態であ
っても“′飛翔速度”帯電位相パ゛偏向量′”等の飛翔
パラメータが変化してしまうことに起因している。

一般には、上記のようなインクドロップ生成器における
性能特性の変動あるいはインク粘度の変動を極力小さく
するようにしているが、インクドロップ生成器等の装置
自体が複雑化したり、特にインク粘度については具体的
に±０．０３　ｃｓｔ以下にしなけれならない等の要請
から当該インクの温度＄１１１１Ｉを極めて高精度にて
実現しなければならない等、新たな課題が生じてしまい
、当該変動抑制についても実際問題として限度がある。

そこで、本発明の課題は、インクドロップ生成器におけ
る性能特性の変動あるいはインク粘度等の変動をある程
度是認したうえでインク滴の飛翔状態をより安定化させ
ることである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、インクドロップ生成器１に複数配列されたノ
ズル（２（１）、　２　（２）、・・・、２（ｎ））夫
々から順次噴出されるインク滴について画像情報に応じ
てその飛翔状態を制御することにより画像情報に対応す
るドツト記録を行なうようにしたインクジェット記録装
置を前提としており、当該インクジェット記録装置にお
いて、上記課題を解決するための技術的手段は、第１図
に示すように、インクドロップ生成器１に記録に関与し
ない調整用ノズル３を設け、インク滴の飛翔状態を表わ
す飛翔パラメータについて、各ノズル毎に変化すると見
込まれるものを対象として間欠的に検出する個別検出系
（４（１）、　４　（２）、・・・、４（ｎ））を記録
に関与するノズル（２（１）、　２　（２）、・・・、
２（ｎ））毎に設けると共に、上記飛翔パラメータにつ
いて、各ノズル全体で同様に変化すると見込まれるもの
を対象として上記各個別検出系での検出間隔より短い間
隔にて検出する全体検出系４を調整用ノズル３に対して
設け、上記個別検出系（４（１）、　４　（２）。

・・・、４（ｎ））での検出結果に基づいて各ノズル（
２（１）、　２　（２）、・・・、２（ｎ））について
対応する制御パラメータを個別に調整する個別調整手段
（６（１）、　６　（２）、・・・、　６（ｎ）　）と
、上記全体検出系５での検出結果に基づいて各ノズル（
２（１）。

２　（２）、・・・、２（ｎ））についての対応する制
御パラメータを一様に調整する全体調整手段７とを備え
たものである。

［作用］ 記録開始前あるいは記録開始後において所定の時期にな
る毎に、個別検出系（４（１）、　４　（２）。

・・・、４（ｎ））の夫々が各ノズル（２（１）、　２
　（２）、・・・。

２（ｎ））を対象として所定の飛翔パラメータを検出し
、その結果に基づいて個別調整手段（６（１）。

６　（２）、・・・、　６（ｎ）　）の夫々が各ノズル
について対応する制御パラメータを調整する。この個別
検出系での飛翔パラメータの検出及び個別調整手段での
制御パラメータの調整がなさているときは記録は行なわ
れていない状態にある。このような制御パラメータの調
整を繰り返しながら画像情報に対応したドツト記録がな
されていく過程で、その記録作動の際、全体検出系５が
調整用ノズル３を対象として所定の飛翔パラメータを検
出し、その検出結果に基づいて全体調警手ｐ７が対応す
る制御パラメータを各ノズルについて一様に調整する。

従って、各個別調整手段（６（１）、　６　（２）、・
・・。

６（ｎ））での制御パラメータ調整がなされる間に全体
調整手段７での制御パラメータ調整が繰返されることに
なり、各ノズルについて飛翔状態の個別的なずれの修正
の合間に全体的なずれの修正が繰返しなされるようにな
る。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明に係るインクジェット記録装置の基本的
な構成例を示す図である。

同図において、ノズル１３が複数配列されたインクドロ
ップ生成器１１の前方に帯電電極１６及び偏向電極１８
が配置されると共に、各ノズル１３からの不要インク滴
を回収するガータ１７を備えた記録ヘッドの基本的な構
造は従来のものと同様である。そして、インクドロップ
生成器１１には、ポンプ、各種電磁弁、フィルタ等で構
成されるインク循環系（ＴＩＩＳ　）　１２が設けられ
ると共に、インクの粒子化を行なうための圧電振動子１
４が取付けられている。更に、インクドロップ生成器１
１には上記のような記録に関与するノズル以外に調整用
ノズル１５が設けられ、偏向電極１８の前方にこの調整
用ノズル１５から吐出して所定の偏向作用を受けたイン
ク滴を検出するドロップセンサ２２と当該インク滴を回
収するためのガター１９が設けられている。上記ドロッ
プセンサ２２は、狭い設置スペース及び偏向電圧等の高
電圧の影響等を考慮して、例えば、第４図に示すように
、光ファイバを用いた構造となっている。

即ち、発光素子に連なる光ファイバ２２ａと受光素子に
連なる光ファイバ２２ｂとが偏向電極１８の前方隣接部
に位置し、各光ファイバ２２ａ。

２２ｂの端面がインクドロップ生成器１１から帯電１ｆ
１４ｉ１６、偏向電極１８を介してガター１９に至るイ
ンク滴の飛翔経路を挟むようになっている。

これにより、受光素子での受光状態に基づいてインク滴
の飛翔経路を検出することが可能となる。

なお、上記各ガター１７及び１９にて捕集されたインク
滴は上記インク循環系１２に帰還されるようになってい
る。

また第２図において、２５は装置全体の統轄的制御を行
なう制御回路であり、この制御回路２５はインク滴検出
器２０の各ドロップセンサ２１及び調整用のドロップセ
ンサ２２からの検出信号あるいは上位装置（図示路）か
らの指令に基づいてインク循環系１２内の電磁弁、ポン
プ、圧電振動子１４の駆動電圧、更に帯電電極１６に対
する電源２６の出力電圧及び印加タイミングと偏向電極
１８に対する電源２７の出力電圧を夫々独立して制御す
る機能を有している。

次に、第３図に示すフローチャートに従ってインク滴の
飛翔状態の制御について説明する。

ここで、飛翔状態を表わす飛翔パラメータとして゛飛翔
速度”帯電位相”偏向量″の３つを対象とする。飛翔速
度及び帯電位相はインク粘度変化、インク圧力変化、粒
子化撮動強度変化等に起因して変化するものであり、ま
た、偏向量は印加帯電電圧変化、偏向電圧変化、飛翔速
度変化、帯電位相変化等に起因して変化するものである
。

インクドロップ生成器１１の粒子化特性から飛翔速度及
び帯電位相の変化分はその大きさ及び方向は各ノズルに
ついて略同様となることから、全体としての調整事項と
する。また、偏向量及び帯電位相の絶対値は各ノズル毎
に夫々条件が異なるので、これらは個別の調整事項とす
る。そして、各飛翔パラメータに対応する制御パラメー
タを、例えば、°゛飛翔速度パに対してインクポンプ圧
、゛帯電位相″に対して帯電電圧の印加タイミング、°
゛偏向聞″に対して印加帯電電圧として以下説明する。

電源を投入すると（ＳＴＯ）　、記録ヘッド１０をイン
ク滴検出器２０に対向する位置に移動させ、所定の条件
にて各ノズルからインク滴を飛翔させた状態で、まず、
調整用ノズル１５から噴出するインク滴についてドロッ
プセンサ２２からの出力に基づいてインク滴飛翔速度及
び帯電位相を検出し、これらが所定値となるよう各制御
パラメータの調整を行なう（ＳＴ１）。この場合、イン
ク滴飛翔速度は、例えば、次のようにしてい検出される
。第５図（ａ）に示すように、帯電電極１６への印加°
電圧（帯電電圧）をＱｖからＶｏ　　（数十Ｖ程度）ま
で変化させると調整用ノズル１５から噴出したインク滴
の飛翔経路がｆｌからＴ２に変化する。このとき、ドロ
ップセンサ２２の出力状態は同図（ｂ）に示すように、
インク滴がセンサ位置を通過する飛翔経路ｆ２となると
きにその出力レベルが低下する。従って、上記帯電電圧
を■０にした時刻ｔｏからトップセンサ２２の出力が低
下する時刻ｔ１までの時間Δｔを計測し、インクドロッ
プ生成位置から光ファイバ２２ａ、２２ｂまでの距離り
から当該インク滴の飛翔平均速度を！＝Ｌ／Δｔ にて求める。また、帯電位相は、例えば、次のようにし
て検出される。インク滴に正規の帯電がなされるのは、
ノズルから噴出されたインクが滴状に切れるタイミング
にて帯電電圧が印加されることを要する。即ち、インク
滴の粒子化位相と帯電２２位置を通過せず、ドロップセ
ンサ２２の出力は高いレベルとなる。この状態で順次帯
電位相をずらしてゆくと、当該位相あったとこで同図（
ｂ）に示すようにインク滴が正規の偏向作用を受けてド
ロップセンサ２２位置を通過し、その際、ドロップセン
サ２２の出力状態が低下する。このことを利用してドロ
ップセンサ２２の出力状態と帯電位相を対応付ける。そ
して、上記のように求めた飛翔速度！が定格範囲内のも
のとなるようインク循環系１２内のポンプの出力制御が
行なわれると共に、帯電電極１６に対する電圧印加タイ
ミングをずらすことにより帯電位相を順次変化させて第
６図（Ｃ）に示すようなドロップセンサ２２の出力がピ
ークとなる位相を検出しく粒子化位相と全く合っていな
い）、この位相に１８０°加えた位相を最適な位相とし
て固定する。この帯電電圧の印加タイミングの調整は全
ノズル共通に行なわれる。

上記のようにして調整用ノズル１５からのインク滴を対
象とした調整が終了すると、今度は、記録に関与するノ
ズル夫々からのインク滴についてインク滴検出器２０の
ドロップセンサ２１からの出力に基づいて上記と同様に
帯電位相を検出して帯Ｍ電圧印加タイミングを最適なも
のに調整し、更に、偏向間の調整も行なう（Ｓｒ１）。

この偏向１の調整は、最大偏向において各ノズルからの
インク滴の飛翔経路をドロップセンサ２１にて検出し、
その際、隣り合うノズルのインク滴がドロップセンサ２
１位置にて丁度交差するよう（第７図参照）各帯電電極
に対する印加電圧を個別に調整する。

実際の偏向制御はこの最大偏向（左右両側）時の印加電
圧の範囲内で制御が行なわれる。

上記ｉｌ源投入時における初期調整が終了すると、実際
の記録が開始され、画像情報に応じて帯電電極１６の電
圧印加制御がなされ、記録用紙上に画像情報に対応した
ドツト記録がなされてゆく。このような記録動作の過程
で、記録に関与しない調整用ノズル１５からも順次イン
ク滴が噴出するが、この飛翔インク滴を利用して次のよ
うな各部の調整がなされる。

まず、インク滴飛翔速度が検出され（Ｓｒ３）　、その
検出値が前回の検出値から変化していると（Ｓｒ４）、
更にその変化の程度が確認され（Ｓｒ１）　、その変化
が偏向白子みに換算して無視できるｍであるならばその
変化を打消すべくインク循環系１２のポンプ圧を調整し
く５Ｔ６）　、一方、当該変化が大きく無視できない場
合には（通常こうならないよう設計されている）、記録
を中止して（ＳＴ１３）上記初期調整と同様の調整を再
度行なう。上記のような調整が終了、あるいは上記検出
値の変化が認められない場合には、ドロップセンサ２２
の出力に基づいた帯電位相の検出が行なわれる（Ｓｉ２
）。具体的には、上述したのと同様ドロップセンサ２２
の出力がピークとなる帯電位相の不良域に１８０゜を加
えたＲ過帯電位相を求めその変化をみる（Ｓｉ２、　Ｓ
ｒ１　）。そして、その変化があった場合、そのずれが
インク滴に対してほとんど帯電効果のない帯電不良域ま
でに達していなければ（Ｓｒ９）　、その変化分を補う
べく各ノズルに対応した帯電電極１６への電圧印加タイ
ミングを一様に調整しく５ＴＩＯ）、最適帯電位相が前
回のものと一致するまで（位相変化がなくなるまで）同
様の処理が繰り返される（ＳＴ７〜５Ｔ１０）。そして
、最適帯電位相が前回のものと一致すると、所定の時間
（■・・・例えば１分程瓜）待ちを行なって（ＳＴ１１
）、更に、上記ドロップセンサ２１からの出力に基づい
た各ノズルについての個別の調整から１時間経過してい
なければ（ＳＴ１２）、上記調整用ノズル１５からの飛
翔インク滴の飛翔速度、帯電位相の検出及び対応するポ
ンプ圧、帯電電圧印加タイミングの調整が同様に行なわ
れる。

なお、上記の処理の過程で、帯電位相が帯電不良領域ま
で変化していた場合には、その時点で記録動作を中断し
て上記初期調整と同様の調整を再度行なう。

上記のように、通常の記録動作の際に、調整用ノズル１
５からのインク滴の飛翔状態に基づいてポンプ圧及び記
録に関与するノズルについての帯電電圧印加タイミング
を一様に調整する過程で、１時間が経過すると（ＳＴ１
２）、記録動作を中断して、再び、初期調整と同様各ノ
ズル毎の調整を行なう。

そして、以後、同様に、１時間毎に記録動作を中断して
各ノズル毎の個別の調整を行ない、記録動作中は周期（
Ｔ）にてノズル全体ついて−様な調整がなされる。

上記のように本実施例によれば、１時間毎に記録を中断
して帯電位相及び偏向量について各ノズル毎の個別の調
整が行なわれ、記録動作中は１分程度の周期（Ｔ）にて
飛翔速度及び帯電位相の変化分についてノズル全体の−
様な調整がなされることから、各ノズルからのインク滴
の飛翔状態がより安定したものとなる。また、記録動作
中にも全体的な調整を行なっていることから、記録中断
時における各ノズル毎の個別の調整についての当該調整
時間も短縮することが可能であり、その中断時間も比較
的短くて済む。更に、記録動作中においてもインク滴飛
翔速度及び帯電位相にＮＡ端な変動が生じた場合にはそ
の時点で記録動作を中断して各ノズル個別の調整を行な
うようにしているため、突然の環境変化に対しても充分
対応できるものである。

なお、上記実施例ではインク滴の飛翔状態をあられす飛
翔パラメータとして゛飛翔速度″゛帯電位相パ偏向Ｍ″
を対象としたがこれに限定されることなく、その他、“
帯電量゛“インク滴の大きさ″等信のパラメータを考慮
するようにしてもよい。また、対応して調整を要する制
御パラメータについても上記実施例にものに限定されず
、例えば、飛翔速度についてインクポンプ圧と共にイン
クドロップ生成器の圧電振動子の振動強度を調整する等
、他のパラメータを任意に定め得る。

更に、上記実施例では全体的な調整を１分程度毎に繰り
返すようにしているが、この繰返し周期は特にこの値に
限定されるものではなく、上記各ノズルについての個別
の調整の間隔より短ければよい。そして、連続的に常時
フィードバック制御を行なう態様であってもよい。

また更に、上記実施例では各ノズルについての個別の調
整を行なう場合には、記録動作を中断していたが、記録
用紙の背後にインク滴検出器を設置すれば、特に記録動
作を中断することなく記録用紙の継目にて−乃至小数の
ノズルを対象とした個別の調整を行ない、その継目毎に
対象とするノズルをずらしてゆくような個別調整態様も
可能である。この場合においても、１つのノズルに注目
した場合、個別の調整の合間に全体的な調整がなされる
ことになる。このような態様の調整は、特に、ノズルが
多くて長い記録ヘッドについて有効である。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、各ノズル全
体で同様に変化すると見込まれるインク滴の飛翔パラメ
ータについては記録に関与しない調整用ノズルでのイン
ク滴の飛翔状態に基づいて全体的に調整する一方、各ノ
ズル毎に変化すると見込まれる飛翔パラメータについて
は各ノズルでのインク滴の飛翔状態に基づいて個別に調
整するようにしたため、各ノズルについてインク滴飛翔
状態の個別的なずれの修正の合間に全体的なずれの修正
が可能となり、インクドロップ生成器における性能特性
の変動あるいはインク粘度等の変動をある程度是認して
もインク滴の飛翔状態をより安定的に保持できる。従っ
て、より安定した画質を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明に係るインクジェット記録装置の基本的な構成例を示
す図、第３図は処理の流れの一例を示すフローチャート
、第４図は調整用のノズルからの飛翔インク滴を検出す
るドロップセンサの構造例を示す図、第５図はインク滴
の飛翔速度を計測するときの状態を示す図、第６図は帯
電位相を検出する場合の状態を示す図、第７図は従来の
インクジェット記録装置の構造例を示す図である。 ［符号の説明］ １．１１・・・インクドロップ生成器 ２（１）〜２（ｎ）・・・ノズル ３．１５・・・調整用ノズル ４（１）〜４（ｎ）・・・個別検出系 ５・・・全体検出系 ６（１）〜６（ｎ）・・・個別調整手段７・・・全体調
整手段 １０・・・記録ヘッド １２・・・インク循環系 １３・・・ノズル １４・・・圧電振動子 １６・・・帯電電極 １８・・・偏向電極 ２０・・・インク滴検出器 ２１．２２・・・ドロップセンサ ２５・・・制御回路 ２６．２７・・・電源 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代　理　人　　
弁理士　　中村　智廣 （外３名）　。 第２図 第４図 第５図 第６図 ７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インクドロップ生成器（１）に複数配列されたノズル｛
   ２（１）、２（２）、・・・、２（ｎ）｝の夫々から順
   次噴出されるインク滴について画像情報に応じてその飛
   翔状態を制御することにより画像情報に対応するドット
   記録を行なうようにしたインクジェット記録装置におい
   て、 インクドロップ生成器（１）に記録に関与しない調整用
   ノズル（３）を設け、 インク滴の飛翔状態を表わす飛翔パラメータについて、
   各ノズル毎に変化すると見込まれるものを対象として間
   欠的に検出する個別検出系｛４（１）、４（２）、・・
   ・、４（ｎ）｝を記録に関与するノズル｛２（１）、２
   （２）、・・・、２（ｎ）｝毎に設けると共に、上記飛
   翔パラメータについて、各ノズル全体で同様に変化する
   と見込まれるものを対象として上記各個別検出系での検
   出間隔より短い間隔にて検出する全体検出系（５）を調
   整用ノズル（３）に対して設け、 上記個別検出系｛４（１）、４（２）、・・・、４（ｎ
   ）｝での検出結果に基づいて各ノズル｛２（１）、２（
   ２）、・・・、２（ｎ）｝についての対応する制御パラ
   メータを個別に調整する個別調整手段｛６（１）、６（
   ２）、・・・、６（ｎ）｝と、上記全体検出系（５）で
   の検出結果に基づいて各ノズル｛２（１）、２（２）、
   ・・・、２（ｎ）｝についての対応する制御パラメータ
   を一様に調整する全体調整手段（７）とを備えたことを
   特徴とするインクジェット記録装置。