JPH0263842A - 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） この発明は、ノズルに供給したインクを被記録体の方へ
向けて噴出して一連のインク粒子に形成し、前記インク
粒子をその形成位相と同期した記録信号に応じて荷電さ
せ、この荷電させた印写用インク粒子をその荷電量に応
じて偏向せしめて前記被記録体上に印写せしめて記録ド
ツトを形成するようにしたインクジェット記録装置に関
する。

（従来の技術とその課題） 第５図は本発明の対象となるインクジェット記録装置の
動作原理を示す図である。同図に示すように、インク粒
子を作成するガン１はノズル２とＰＺ丁電歪振動子３と
で構成されており、ガン１に加圧インク４を供給すると
ともに、ノズル２に取り付けられたＰＺＴ電歪振動子３
に一定周波数のパルス電圧を印加することにより、ノズ
ル２の先端に設けられたノズル孔２ａからインクが噴出
される。このインクは励振効采によりパルス電圧に対応
した周期的なくびれを有するインク柱５となり、進行方
向（被記録体側）に行くにしたがってインクの表面張力
の作用等によりくびれが増幅され、ついにはその先端部
よりガン１の励振に同期してインク粒子６となる。そし
て、インク粒子６は、ガン励振に同期した記録信号が印
加された荷電電極７により荷電された後、偏向電極８間
に進む。一方の偏向電極８には直流電圧Ｖが印加されて
おり、偏向電極８間に直流電圧■に対応した電界が生じ
ているため、荷電したインク粒子はその荷電量と電界強
度とで決まる一定方向に偏向される。これにより、印写
に必要な粒子（以下「印写用インク粒子Ｊという）のみ
が適当な飛翔経路をもって被記録体９．ヒに導かれる。

一方、印写に不必要な粒１はガター１０にて捕集される
。

以上のような記録原理かられかるように、インク粒子６
（印写用インク粒子）の荷電量を適当に調整する上にお
いては、インク粒子６への荷電信号による確実な荷電制
御が重要となるが、そのためにはインク粒子６がインク
柱５から分離する瞬時に荷Ｎ電極７に所定の大きさの記
録信号が印加されていなければならない。

ところで今、第６図（ａ）に示すようなガン１の励振電
圧に対し、同図（ｂ）の↑印の位置でインク粒子６が発
生している場合、同図（ｅ）に示すようなパルス幅と信
号位相を有する記録信号でインク粒子６を荷電すると、
インク粒子１ケ１ケが確実に荷電制御され正常な記録を
行なうことができる。

しかしながら、インク粒子６がインク柱５から分離する
位相（以下「インク粒子発生位相」という）は、ガン１
の動作条件変動や、インク物性変動等により変動する。

そのため、装置運転状態において必然的に生じるインク
粒子発生位相の変動により、インク粒子６の発生位置が
例えば同図（ｂ）の↑印の位置から同図（Ｃ）の↑印の
位置そして同図（ｄ）の↑印の位置まで変動すると、発
生するインク粒子６は同図（ｅ）に示す記録信号の過渡
部分で荷電されるようになり、記録乱れを起こしてしま
う。

そこで、このような位相関係悪化による記録乱れを防止
する技術として、インク粒子発生位相と記録信号の位相
との位相関係を常に自動的に良好な状態に整合させる自
動位相整合技術（例えば、特公昭５５−２５０６８号等
）が提案されている。

特公昭５５−２５０６８号では、第７図（ａ）に示すよ
うに、記録ドツトを形成せしめるために使用する予定の
印写用インク粒子６ａ（黒丸）をぬって、１個置きに形
成するインク粒子６のうち３個置きに存在するインク粒
子を位相検知用のインク粒子（以下「位相検知用インク
粒子Ｊという）６ｂ（ｘ印を施した丸）として使用し、
さらにこの位相検知用インク粒子６ｂの一群Ｃをひとか
たまりとしてその飛翔経路上に設けられた検知電極によ
りその荷電量を検出し、同図（ｂ）に示すような位相検
知信号を検出し、この信号を整流した優、位相検知用イ
ンク粒子６ｂの荷電状態が所定値以上か否かを判定し、
インク粒子６形成に対する記録信号の位相が良好な状態
か否かを判別している。

しかしながら、位相検知信号にはその信号の周波数と同
一周波数のノイズがのることがある。このような場合、
上記装置では誤動作を起す可能性がある。例えば、第８
図に示すように、位相検知信号Ｓが区間ｔ１においてノ
イズの影響を受け、区間ｔ１における位相検知信号Ｓの
振幅値が区間ｔ１以外の区間におけるそれよりも著しく
大きくなったと仮定する。このような場合、上記装置で
は、位相検知信号Ｓのうち区間ｔ１以外の区間における
信号に基づいてインク粒子形成位相と記録信号の位相と
の関係を判別した場合には、位相検知用インク粒子６ｂ
の荷電状態が所定値未満であると判定されて良好な状態
でないと正確に判別されるが、区間ｔ１における信号に
基づいてそれを判別した場合には良好な状態にあると誤
って判別される可能性がある。

（発明の目的） この発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あり、ノイズの影響を受けることなく、インク粒子発生
位相と記録信号の位相とのＩｌｌ係を安定して正確に検
知することができるインクジェット記録装置を提供する
ことである。

（目的を達成するための手段） この発明は、ノズルに供給したインクを被記録体の方へ
向けて噴出して一連のインク粒子に形成し、前記インク
粒子をその形成位相と同期した記録信号に応じて荷電さ
せ、この荷電させた印写用インク粒子をその荷１ｍに応
じて偏向させて前記被記録体上に印写し、記録ドツトを
形成するようにしたインクジェット記録装置であって、
上記目的を達成するために、前記印写用インク粒子を除
いた前記インク粒子のうち所定位相のチョッパ信号に基
づいて選択した連続する複数個により形成される第１イ
ンク粒子群に対してその全部あるいはその一部を荷電す
る一方、続いて連続する複数個により形成される第２イ
ンク粒子群に対してその全部を非荷電または逆極性荷電
し、前記第１および第２インク粒子群の荷１ｆ堡を検知
するための検知電極を設け、この検知電極によりその荷
電量に対応して作成される検知信号よりその荷電量に対
応した２値レベルの信号を作成し、さらにその信号に基
づいてカウンタをカウント動作させてカウント値を求め
、そのカウント値に基づいて前記インク粒子の発生位相
と前記記録信号の位相との位相関係を検知している。

（実施例） 第１図はこの発明にかかるインクジェット記録装置の一
実施例を示す構成ブロック図であり、第２図は第１図に
示す装置の動作を説明するための説明図であり、第１図
中の各部の波形及びインク粒子の荷電状態を示している
。

第１図に示すように、第２図に示す信号Ｓ、がクロック
発生回路１１より出力され、この信号Ｓ、を分周回路１
２により分周して信号Ｓ２が作成され、増幅回路１３を
介してＰ　Ｚ　Ｔ電歪振動子３に印加されている。これ
により、ＰＺＴ電歪振動子３が信号Ｓ２のクロック周期
に同期して振動し、加圧インク４が噴出９粒子化されて
インク粒子６が形成される。

また、粒子化されたインク粒子６を印写情報等に対応し
て荷電させるために、信号Ｓ１および信号Ｓ３．Ｓ４が
それぞれクロック発生回路１１および位相制御回路１４
より荷電電圧発生回路１５に印加され、荷電電圧発生回
路１５でこれらの信＠Ｓ１．Ｓ３．Ｓ４に基づいて信号
Ｓ５が作成され、この信号Ｓ５が増幅回路１６で増幅さ
れてから荷電電極７に印加される。すなわち、位相検知
信号発生回路１７において、位相制御回路１４からの信
号Ｓ４に基づいて信号Ｓ１を適当に処理して第２図に示
す４種類の信号Ｓ６３．Ｓ６１．Ｓ６．。

Ｓ６ｄのうちのいずれかの信号が作成され、信号Ｓ６と
して出力される。また、信号Ｓ１が分周回路１８に入力
され、信号Ｓ２の周期（インク粒子６の形成周期）より
も充分大きな周期のチョッパ信号Ｓ７が作成される。そ
して、ＡＮＤ回路１９により信号Ｓ６とチョッパ信号Ｓ
７との論理積が求められ、第２図に示す信号Ｓ８が作成
される。この信号Ｓ８に基づき、後に詳説す、るように
、インク粒子６のうちどの粒子が位相検知用として所定
量だけ荷電されるかが制御される。また、記録信号発生
回路２０において、信号Ｓ１８位相制御回路１４からの
信号Ｓ３および図示を省略する画像メモリから印加され
る画像データに基づいて第２図に示す信号Ｓ９が作成さ
れる。この信号Ｓ、に基づき、後に詳説するように、イ
ンク粒子６のうちどの粒子が印写用として画像データに
対応して荷電させるかが制御される。なお、第２図から
れかるように、信号Ｓ９のパルス幅が信号Ｓ６のそれに
比べて広いが、この理由は、インク粒子発生位相（信号
Ｓ２）と記録信号の位相（信号ｓ９）とが多少ずれた場
合でも記録ドツトを被記録体９上に印写可能とするため
である。そして、上記信号Ｓ８と信号Ｓ９とが合成回路
２１により合成されて、第２図の信号Ｓ５が作成される
。

この信号Ｓ５が増幅回路１６により増幅された後、荷電
電極７に印加されると、信号ｓ５のうちビークｐ　、ｐ
２．・・・に対応するタイミングで位相検知用インク粒
子６ｂ　（ｘ印が施された丸）（第２図）が形成され、
この位相検知用インク粒子６は偏向電極８ｆｇｌに形成
される電界により偏向されることにより飛翔経路２２を
とって、ガター１０に捕集される一方、ビークｐ　’、
ｐ２・・・に対応するタイミングで印写用インク粒子６
ａ（黒丸）（第２図）が形成され、この印写用インク粒
子６ａは、上記と同様に、偏向電極８間に形成される電
界により偏向されることにより飛翔経路２３をとって、
被記録体９上に印写される。なお、これらのビークｐ１
　、　ｐ２　、・・・、ｐ１’、ｌ）２′、・・・以外
のタイミングにおいては、インク粒子６への荷電はなさ
れず、そのタイミングで荷電電極７に存在するインク粒
子（以下「非荷電インク粒子」という）６Ｃ（白丸）（
第２図）は、飛翔経路２４をとって、ガター１０に捕集
される。

すなわち、本実施例では、第２図に示すように、印写用
インク粒子６ａを除いたインク粒子６のうち、チョッパ
信号Ｓ７に基づいて選択した連続する６個のインク粒子
により形成される第１インク粒子群Ａに対して、その全
部を所定量だけ荷電させて位相検知用インク粒子６ｂと
する一方、続いて連続する６個のインク粒子により形成
される第２インク粒子群Ｂに対して、その全部を非荷電
して非荷電インク粒子６Ｃとしている。

ガター１０に捕集されたインク粒子（位相検知用インク
粒子６ｂと非荷電インク粒子６ｃ）は、検知電極２５を
通り、インク回収タンク（図示省略）に回収されるとと
もに、所定機構により加圧インク４として再利用される
。このとき、位相検知用インク粒子６ｂが検知電極２５
を通過する際に、検知電極２５によりインク粒子６ｂの
荷電量が電流ａに変換されて検知信号として取り出され
る。この検知信号は検知回路２６に入力され、その荷電
量に対応した２値レベルの信号が作成され、さらにその
信号に基づいてカウント値が求められる。すなわち、検
知回路２６は増幅回路２７．バンドパスフィルター２８
．半波整流回路２９．積分回路３０．コンパレータ３１
およびカウンタ３２により構成されており、検知信号は
増幅回路２７により増幅されてからバンドパスフィルタ
ー２８でそのノイズ成分が除去され、さらに半波整流回
路２９により半波整流されて、第２図に示すような信号
Ｓ１ｏが作成される。

この信号Ｓ１ｏは積分回路３０により積分処理されてか
らコンパレータ３１であらかじめ設定された値よりも大
きいものか否かが判別され、２値レベルの信号Ｓ　が作
成される。この信号Ｓ１１は力ウンタ３２の入力端子Ｉ
Ｎに入力される。また、このカウンタ３２にはクロック
発生回路１１から信号Ｓ１がクロック入力端子ＧＫに入
力され、位相制御回路１４よりリセット信号ＳＲがリセ
ット入力端子Ｒに入力されるとともに、出力端子ＯＵＴ
からカウント値が位相制御回路１４に出力されるように
構成されており、リセット信号ＳＲが印加されてから次
のリセット信号ＳＲが印加されるまでの間において、例
えば信号Ｓ１１が“Ｈ”レベルにある区間だけ信号Ｓ１
に基づいてカウント動作が継続され、そのカウント値が
求められる。

次に、上記インクジェット記録装置の動作について第３
図を参照しつつ説明する。まず位相制御回路１４より信
＠Ｓ６として第２図に示す４種類の信号Ｓ６３．Ｓ６５
．Ｓ６ｃ、Ｓ６．のうちから信号Ｓ６ａを選択すべき旨
の信号Ｓ４を位相検知信号発生回路１７に与える（ステ
ップＳ１）。ただし、ここでは、最適な荷電タイミイン
グの候補として信号ｓｓｓ、ｓ　　の４種類を挙げたが
、６ａ・６ｂ１６ｃ　　　６ｄ これに限定されるものではない。

これにより、位相検知信号発生回路１７から信号Ｓ６ａ
が出力される。また、クロック発生回路１１から信号Ｓ
１が分周回路１８に入力されてチョッパ信号Ｓ７が作成
されるとともに、このチョッパ信号Ｓ７と信号Ｓ６との
論理積がＡＮＤ回路１９により求められて信号Ｓ８が作
成される。一方、信号Ｓ８の作成と並行して、記録信号
発生回路２０では、位相制御回路１４から与えられる信
号Ｓ３．信号Ｓ１および画像メモリ（図示省略）からの
画像データに基づいて信号Ｓ９が作成される。

そして、これらの信号Ｓ８と信号Ｓ９とが合成回路２１
により合成されて合成信号Ｓ５が作成され、増幅回路１
６で増幅された後、荷電電極７に印加される・これによ
り、印写用インク粒子６ａは飛翔経路２３上を飛翔して
被記録体９上の所定位置に印写される一方、位相検知用
インク粒子６ｂおよび非荷電インク粒子６ｃは飛翔経路
２２．２４上をそれぞれ飛翔してガター１０に捕集され
る。

そして、ガター１０に捕集された位相検知用インク粒子
６ｂおよび非荷電インク粒子６Ｇは検知電極２５を介し
てインクタンク（図示省略）に回収される。また、検知
電極２５より取出された検知信号が増幅回路２７により
増幅され、バンドパスフィルター２８によりノイズ成分
が除去され、さらに半波整流回路２９により半波整流さ
れて、信号Ｓ１ｏが得られる。

この信号８１０は、積分回路３０で積分処理された後、
コンパレータ３１により基準設定値との大小比較がなさ
れ、その比較結果を表す信号Ｓ１１がカウンタ３２の入
力側に与えられる。いま例えば信号Ｓ６．の位相がイン
ク粒子６の形成位相と一致しておらず、しかも検知電極
２５から取り出される検知信号にノイズ成分が一切含ま
れていないものとすると、半波整流回路２９から出力さ
れる信号８１０は第４図の信号８１０８のように振幅の
小さな成分のみからなる交流波形となり、コンパレータ
３１からはｒＬＪレベルの信号Ｓ４．ａがカウンタ３２
に入力される。一方、この信号Ｓ１１．の入力と並行し
て、位相制御回路１４からカウンタ３２のリセット端子
Ｒにリセット信号ＳＲが入力されてカウント値がプリセ
ットされ、この後、リセット端子Ｒに次のリセット信号
ＳＲが入力されるまで°の区間Ｔ２　（第４図参照）に
おいて、信号５１１ａに基づいてカウンタ３２のカウン
ト動作が実行される。この場合、信号Ｓ、１ａは常にｆ
’ＬＪレベルであるため、区間Ｔ２におけるカウント値
は「０」となり、そのカウント値を表わす信号が位相制
御回路１４に与えられてそのカウント値がメモリ（図示
省略）に記憶される（ステップ８２）。

次に、信号Ｓ６として第２図に示す４種類の信号Ｓ６３
．Ｓ６ｂ、５６Ｃ１Ｓ６．のうちから信号Ｓ６ｂを選択
すべき旨の信号Ｓ４が位相検知信号発生回路１７に与え
られ（ステップＳ３）、上記と同様にして、ステップＳ
４において信号Ｓ６ｂの位相に対応するカウント値がメ
モリに記憶される。いま例えば信号Ｓ６ｂの位相がイン
ク粒子６の形成位相と一致しておらず、しかも検知電極
２５がら取り出される検知信号に若干のノイズ成分が含
まれているものとすると、半波整流回路２９から出力さ
れる信号Ｓ１０は、第４図の信号５１０ｂのように、振
幅の小さな成分の間にノイズによる振幅の大きな成分が
含まれた交流波形となり、コンパレータ３１からはノイ
ズに対応したｒＨＪレベルの区間を有する信号Ｓ１１．
が出力される。したがって、カウンタ３２は、区間Ｔ　
のうち、信号Ｓ１１．のｒＨＪレベルの区間だけカウン
タ値が歩進され、信号Ｓ　１１ｂのｒＨＪレベルの区間
に対応したカウント値がメモリに記憶される。

この後、以下ステップ８５〜Ｓ８に示されるように信号
５６Ｃ１Ｓ６．に対して上記と同様の処理がなされ、そ
れぞれのカウント値がメモリに記憶される。いま例えば
信号Ｓ６ｃの信号がインク粒子６の形成位相と一致して
いるものとすると、半波整流回路２９から出力される信
号Ｓ１゜は、第４図の信号５１ｏｃのように、振幅の大
きな成分のみからなる交流波形となり、コンパレータ３
１からはｆＨＪレベルの信号５１１６が出力される。し
たがって、カウンタ３２は区間Ｔ２において連続的にカ
ウント値が歩進され、区間Ｔ２に対応したカウント値が
メモリに記憶される。なお、第４図の信号Ｓ　　、５１
１ｄは、信号５１ｏ５．Ｓ１１．のと同０ｄ 様であるので、その説明を省略する。

こうして、信号Ｓ６．〜Ｓ６ｄに対応したカウント値が
求まると、次にステップＳ９に進んで、メモリに記憶さ
れた上記４つのカウント値が比較され、最大のカウント
値に対応する信号（例えば信号６Ｃ）が最適の荷電タイ
ミングを表す位相であると判別される（ステップ８９）
。その後、ステップ８１０に進んで、信号Ｓ９の位相を
信号Ｓ６　（例えば信号５６Ｃ）の位相に一致させる。

以上のように、印写用インク粒子６ａを除いたインク粒
子６のうち所定位相のチョッパ信号ｓ７に基づいて選択
した連続する６個により形成される第１インク粒子群八
に対してその全部を荷電する一方、続いて連続する６個
により形成される第２インク粒子群Ｂに対してその全部
を非荷電し、第１および第２インク粒子８￥Ａ、８の荷
電ｍを検知するための検知電極２５を設け、この検知電
極２５によりその荷電量に対応して作成される検知信号
よりその荷電量に対応した２　Ｉｆ！レベルの信号Ｓ１
１を作成し、さらにその信号Ｓ１１に基づいてカウンタ
３２をカウント動作させてカウント値を求め、そのカウ
ント値に基づいてインク粒子６の発生位相と記録信号Ｓ
９の位相との位相関係を検知しているので、ノイズの影
響を受けることなく、インク粒子発生位相と記録信号の
位相との関係を安定して正確に検知することができる。

特に、第３図に示すように、互いに異なった位相を有す
る信号Ｓ６８．Ｓ６６．Ｓ６゜、Ｓ６．を用意し、これ
らの信号。８．Ｓ６１．Ｓ６ｃ、Ｓ６．の位相とインク
粉子発生位相との位相関係をそれぞれカウント値とじて
求め、そ゛れらのカウント値を比較するようにすれば、
インク粒子発生位相に最適な記録信号の位相、すなわち
荷電タイミングを４種の信号Ｓ、Ｓ６ａ　　　６ｂ・ Ｓ６ｃ、Ｓ６ｄの中から求めることができる。

なお、上記実施例では第１インク粒子群Ａに対してその
全部を所定量だけ荷電させたが、これに限定されるもの
ではなく、第１インク粒子群Ａに対してその一部、例え
ば１つ置きごとに所定量だけ荷電させてもよいことは言
うまでもない。

また、上記実施例では第２インク粒子群Ｂに対してその
全部を非荷電としているが、この代わりに第２インク粒
子群Ｂに対してその全部を適当な手段により逆極性荷電
してもよい。

（発明の効果） 以上のように、この発明にかかるインクジェット記録装
置によれば、印写用インク粒子を除いたインク粒子のう
ち所定位相のチョッパ信号に基づいて選択した連続する
複数個により形成される第１インク粒子群に対してその
全部あるいはその一部を荷電する一方、続いて連続する
複数個により形成される第２インク粒子群に対してその
全部を非荷電または逆極性荷電し、前記第１および第２
インク粒子群の荷電量を検知するための検知電極を設け
、この検知電極によりその荷Ｍ憬に対応して作成される
検知信号よりその荷ｆｆｆｆｆｉに対応した２値レベル
の信号を作成し、さらにその信号に基づいてカウンタを
カウント動作させてカウント値を求め、そのカウント値
に基づいて前記インク粒子の発生位相と前記記録信号の
位相との位相関係を検知しているため、ノイズの影響を
受けることなく、インク粒子発生位相と記録信号の位相
との関係を安定して正確に検知することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるインクジェット記録装置の一
実施例を示す構成ブロック図であり、第２図は、その装
置の動作を説明するための説明図であり、 第３図は、その装置の動作フローチャートであり、 第４図は、その装置の検知回路の動作を説明するための
説明図であり、 第５図は、インクジェット記録装置の動作原理を説明す
るための部分構成図であり、 第６図は、インクジェット配録装置におけるガン励振電
圧と筒雪電位との位相関係を説明するだめの説明図であ
り、 第７図は、従来のインクジェット記録装置の動作を説明
するための説明図であり、 第８図は、その装置の位相検知信号を示す図である。 ２・・・ノズル、　　　　　　４・・・加圧インク、６
・・・インク粒子、６ａ・・・印写用インク粒子、９・
・・被記録体、　　　　２５・・・検知電極、３２・・
・カウンタ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ノズルに供給したインクを被記録体の方へ向けて
   噴出して一連のインク粒子に形成し、前記インク粒子を
   その形成位相と同期した記録信号に応じて荷電させ、こ
   の荷電させた印写用インク粒子をその荷電間に応じて偏
   向させて前記被記録体上に印写し、記録ドットを形成す
   るようにしたインクジェット記録装置であって、 前記印写用インク粒子を除いた前記インク粒子のうち所
   定位相のチョッパ信号に基づいて選択した連続する複数
   個により形成される第１インク粒子群に対してその全部
   あるいはその一部を荷電する一方、続いて連続する複数
   個により形成される第２インク粒子群に対してその全部
   を非荷電または逆極性荷電し、前記第１および第２イン
   ク粒子群の荷電量を検知するための検知電極を設け、こ
   の検知電極によりその荷電量に対応して作成される検知
   信号よりその荷電量に対応した２値レベルの信号を作成
   し、さらにその信号に基づいてカウンタをカウント動作
   させてカウント値を求め、そのカウント値に基づいて前
   記インク粒子の発生位相と前記記録信号の位相との位相
   関係を検知するようにしたことを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。