JPH0331561Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は紙のような記録媒体上にインクを噴出
させて画像記録を行うインクジエツト記録装置に
係り、特に該装置中に使用される回転ドラムの回
転とインクの噴出タイミングとの関係を制御する
機構と、プリントヘツドを駆動するためのトリガ
ラブル単一サイクル正弦波信号発生器とを結合
し、インク液滴下位置の確度を高め、且つ記録画
像の品質を高めたインクジエツト記録装置に関す
る。

インクジエツト記録装置のインクヘツドは特公
昭53年第45698号公報、および特開昭50年第41432
号公報などに、インクヘツド駆動装置は特開昭51
年第118924号公報、特開昭51年第120132号公報、
特開昭51年第126143号公報および米国特許第
4072958号明細書などに述べられている。これら
に、ピエゾ効果で付勢されるインクジエツト・プ
リントヘツドについて詳細に述べられており、ま
たフアクシミリ装置においてプリントヘツドを制
御する方法も述べられている。これらについて以
下に詳細に述べる。

電気的に付勢されるピエゾ結晶により得られる
機械的運動によりダイアフラムが移動されて、少
量のインクが室中より小さな出力通路を介して噴
出される。その結果、噴出されたインクは出力通
路の近傍にある紙面上に衝突する。前記室の構
造、通路の寸法、結晶の特性等は、結晶の一サイ
クルの機械的運動に対して正確に一滴のインクが
噴出されるように選択される。結晶が励振されな
いとき、インクは表面張力により維持されて通路
より漏れることはない。

しかしこの形のプリンタにおける欠点は、室中の
インクの望ましくない共振現象によつて余分なイ
ンク液滴が発生することである。種々のデータパ
ターンを必要とする場合やインク液滴の発生速度
を増大すると、この共振現象はいつそう悪影響を
及ぼす。この余分のインク液滴が生ずると、記録
された画像の可視品質が低下する。この欠点を除
去するために、しきい値以下のレベルでプリント
ヘツドを連続的に励起してインク液滴を噴出させ
ることや、インク液滴を噴出するとき励起振幅を
同期させて増大することが行われた。しかしなが
らこの方法においては、零検出器の動作によつ
て、発振器の動作とインク液滴の発生とを同期さ
せねばならない欠点があつた。そしてドラム速度
の変化は考虜されていない。多分ドラム速度の変
化は存在しないものと考えたものと思われる。

従来ドラムの角速度の連続的変化を無視したプ
リントヘツド制御機構が使用された。この制御機
構はまず最初に、ドラム速度の変化を考虜しない
で作られた。プリントヘツドそれ自体は良好なも
のであるが、インク液滴の紙面上への滴下位置は
全体的に不十分であつた。

次に従来以下の方法で制御機構を変形すること
が行われた。即ち、連続的な低レベル励起信号の
周波数をドラムの角速度の変化に追従させること
が行われた。インク液の滴下が必要とされるとき
は常に、零検出点で振幅変調を行い、信号レベル
をインク液滴を噴出させるに十分なレベルに上昇
させることが行われた。この方法によれば、イン
ク液の滴下位置の確度は良くなつた。しかしなが
ら、インク液滴の品質（例えばインク液滴の大き
さ、余分な滴下を発生させる傾向等）を制御する
のは非常に困難であつた。この困難性の基本的理
由は、インク液の滴下のための励起しきい値およ
び励起の最適レベルは励起周波数の関数として変
化するからであつた。そして、回転円周ドラムの
角速度の変化の関数として変化されるのは正に前
記励起周波数であつた。

実験結果によれば、連続的な低レベル励起信号
を振幅変調する方法を採用することはできなかつ
た。ドラムの角速度の変化が存在する限り、従来
方法では、記録された画像の品質を低下させない
よう十分な制御を行うのは非常に困難であつた。

本考案による装置はプリントヘツドを励起する
ためにトリガラブル単一サイクル正弦波信号発生
器を使用する。この正弦波信号発生器はドラムの
回転に同期されたデータによつてトリガされる。
即ち、同期動作が行われる。というのはドラムを
回転させるのにステツプモータが使用され、また
ドラムの平均角速度は正確であるけれども、瞬時
角速度は連続的にある程度変化し、それにより記
録画像の品質が低下するからである。

ドラムを回転させるためには、一般にドラムに
インパルストルクを与えるステツプモータではな
くて連続トルクを与えるモータが使用される。と
いうのは与えられたトルクのインパルス特性によ
つて、ドラムの角速度が変化するからである。し
かしながら、同期動作は角速度の変化による悪影
響を除去することができる。そして紙の自動装着
の期間中にドラムを選択した位置に設定するため
にステツプモータを使用できる。さらに、ステツ
プモータは信頼性が高く。RFI（無線周波妨害）
も小さい。このことはドラムを駆動するために使
用するのに好適である。

プリントヘツドを駆動するためにトリガラブル
単一サイクル正弦波信号発生器を使用すると、次
のような利点がある。即ち、プリントヘツドを励
起する信号の期間は一定であるので、信号が不規
則な間隔で与えられたとしても、励起のための最
適値は比較的一定に維持される。簡単に言えば、
ドラムの回転速度やデータパターンが変化したと
しても、各インク液の滴下に対してプリントヘツ
ドは同一方法で励起される。上述した同期動作と
トリガラブルな励起動作を結合することによつ
て、インク液滴下位置の確度が高まり、そして記
録画像の品質が改良される。以下図面を用いて本
考案を詳細に説明する。

第１図は従来知られているピエゾ効果を利用し
たインクジエツト・プリントヘツドの断面図であ
る。２５はインクジエツト・プリントヘツドであ
る。インクが満たされる圧力室３は本体３１中に
形成される。薄い金属ダイヤフラム２はそれに接
合されたピエゾ結晶１によつて曲げられる。ピエ
ゾ結晶１は線路を介して駆動回路に接続されてお
り、信号が印加されたときに曲がる。曲がる方向
は印加電圧の極性により定まる。ピエゾ結晶１が
ある方向に曲がるとき、流出通路４よりインクが
噴出される。ピエゾ結晶１が反対方向に曲がると
き、インクが外室５中に吸い込まれた圧力室３に
も吸い込まれる。インクはインク貯蔵だめ（図示
せず）からインク供給管７を介してインク入力口
６に送られる。

圧力室３の幾何構造、流出通路４の寸法等は、
圧力室３の体積を変化させるピエゾ結晶１の特性
に応じて、ピエゾ結晶１の各曲げ動作に対応して
１滴のインクが噴出するように選択される。ピエ
ゾ結晶１を励起する信号の振幅も重要である。振
幅を大きくすると、ピエゾ結晶１が曲がる量も大
きくなる。プリントヘツドの物理的構造と共にピ
エゾ結晶１の励起信号の振幅も最適化されねばな
らない。

第２図は本考案によるインクジエツト記録装置
のブロツク図である。この記録装置には第１図に
示したプリントヘツドが使用される。主発振器８
は発振器と分周器とを含み、主クロツク信号を発
生する。主クロツク信号は円筒回転ドラム１１の
回転速度を決定する。主クロツク信号はドラム制
御器９に印加される。ドラム制御器９は主クロツ
ク信号の各パルスをドラムステツプモータ１０に
印加される連続ステツプ信号に変換する。ドラム
ステツプモータ１０はドラム１１に機械的に結合
され、ドラム１１に一定の回転運動を与える。し
かしながら、ステツプモータ１０の特性によつ
て、ドラム１１の角速度の連続的な少量の局所的
な変化が存在する。

画像が記録される記録媒体１２（例えば紙）は
ドラム１１上に巻き付けられる。ドラム１１の回
転は紙の幅方向に沿う水平方向の変位を発生す
る。またリードスクリユー３０は紙の長さ方向に
沿つてプリントヘツド２５を移動させて、垂直方
向の変位を発生する。シヤフトエンコーダ１３は
デジタルタコメータとして使用され、ドラム１１
の角速度を連続的に測定する。本装置の特徴はド
ラムの数度の回転においても角速度の変化を検出
する能力を有することである。シヤフトエンコー
ダ１３は２チヤンネルの出力信号を有し、この２
個の出力信号は90゜の位相差を有し、各出力信号
は１回転毎に720個のパルスを発生する。一方の
信号はマージン・クロツク信号である。２個の出
力信号は排他的論理和ゲート１４に与えられ、１
回転毎に1440個のパルスを発生するドツト・クロ
ツク信号が発生される。ドツト・クロツク信号は
ドラム１１の角速度および紙の円筒状変位通路に
沿うインク滴下位置を表わす。

記録されるデータはバツフアメモリ１６に供給
される。このデータはキヤラクタおよびグラフイ
ツクデータを表わす。最低でも、バツフアメモリ
１６はキヤラクタの１ライン全部のデータ、グラ
フイツクデータの場合には、画素の１列全部を表
わす情報を記憶できることが必要である。

データはバツフアメモリ１６からインク液滴下
信号発生器２２に与えられる。この信号発生器２
２は現在記録されようとしている水平列に対して
必要なインク液滴下位置を表わす一連の論理信号
を発生する。キヤラクタデータの場合には、信号
発生器２２は熱感応プリンタと同様に、キヤラク
タ信号を列信号に変換する。グラフイツクデータ
の場合には、画素を表わす任意のデータストリー
ムがバツフアメモリ１６によつて与えられる。ス
トリームデータは対応するインク滴下数を表わす
信号に変換される。信号発生器２２によつて発生
される出力信号は滴下データ信号である。

滴下データ信号は一連の論理信号であり、各信
号はインク滴下位置を表わし、またある位置にイ
ンクが滴下されるかどうかを決定する。滴下デー
タ信号は、ドラム１１が回転して紙のプリントス
ペースの端がくり返して生ずるのと同期して変更
される。またドツト・クロツク信号と同期され
る。したがつて、ドラム１１の角速度が変化した
としても、記録された画像の端は真直ぐで、そし
てインクは連続した記録列の同様な位置に滴下す
る。同期動作は以下のようにして行われる。

マージン・クロツク信号は分周器１５によつて
１／７２０に分周される。分周器１５は例えば予め定
めた計数値にプリセツト可能なカウンタである。
分周器１５は入力信号に応じてカウントダウン
し、計数値が零になつたとき出力パルスを発生す
る。そして分周器１５は自動的に予定値に再びリ
セツトされ、このプロセスをくり返す。分周器１
５の出力パルスはアンドゲート１７によつてバツ
フアメモリ１６からのデータ有効信号と結合され
て前端信号を発生する。前端信号はフリツプフロ
ツプ（FF）１８をセツトする。FF１８がセツト
されることは、紙のプリントスペースの前端がプ
リントヘツドの下に来たこと、および記録される
データは有効なものであることを示す。FF１８
がセツトされると、そのＱ出力信号は1″となる。
Ｑ出力信号はオン・ページ（ON PAGE）信号
として使用される。オン・ページ信号はアンドゲ
ート１９によつてドツト・クロツク信号が発生す
る。データ・クロツク信号はインク液滴下信号発
生器２２による滴下データ信号の発生を同期させ
るために用いられる。

加えて、オン・ページ信号はアンドゲート２０
によつてドツト・クロツク信号と結合されて、進
行信号が発生される。進行信号は分周器１５と同
様な動作によつて、分周器２１により1/1152に分
周される。その結果、後端信号が発生し、この信
号はFF１８をリセツトする。後端信号は、プリ
ントスペースの後部の端がプリントヘツドの下に
来て、記録動作は中止されねばならないことを示
す。FF１８がリセツトされると、オン・ページ
信号は0″となり、続いてデータ・クロツク信号も
0″となる。その結果、信号発生器２２から出力パ
ルスが発生されなくなる。

次に開始信号の動作について述べる。開始信号
は図示していない回路により発生され、新しい紙
が装着された後に記録動作全体を開始させる。開
始信号の発生についての詳細な説明は本考案にお
いては不必要であるから、それがどのように使用
されるかについて述べる。開始信号によつて、紙
の最初の端に関して全同期プロセスが設定され
る。開始信号に応答して、ドラム制御器９は、紙
の最初の端がプリントヘツドの流出通路の下にく
るようにドラムを位置させる。また開始信号に応
答して、リードスクリユー制御器２８はプリント
ヘツドをページの上端部に位置させる。また分周
器１５，２１、FF１８もリセツトされる。ドラ
ム１１は開始信号が0″になつた後に回転し始め
る。ドラム１１が回転し、その速度が上昇する
と、同期機構がプリントヘツドの下のプリントス
ペースの位置を適切に追従、監視する。

進行信号はまた列信号発生器２７に与えられ
る。列信号発生器２７はリードスクリユー制御器
２８に複数個のパルス信号を与える。列信号発生
器２７は、記録される各列に対してある数のステ
ツプ信号をリードスクリユー制御器２８に与え
る。リードスクリユー制御器２８はそれが列信号
発生器２７から各パルス信号を受信する度に、リ
ードスクリユー・ステツプモータ２９に１ステツ
プの信号を与える。リードスクリユー・ステツプ
モータ２９はリードスクリユー３０を回転させ、
よつてプリントヘツド２５が紙を横切つて移動す
る。

インク液滴下信号発生器２２の同期された出力
信号、即ち滴下データ信号はトリガラブル単一サ
イクル正弦波信号発生器２３に印加される。正弦
波信号発生器２３は１滴のインク液の滴下を表わ
す滴下データ信号の各論理値に対して１サイクル
の正弦波信号を発生する。この正弦波信号発生器
２３は例えばヒユーレツト・パツカード社製の
3310関数発生器を使用すればよい。

正弦波信号発生器２３によつて発生される正弦
波の周期は、連続したインク液滴下位置にインク
液を滴下して連続した記録が得られるように十分
な程短かくなければならない。ドラム１１の直
径、ドラム１１の回転速度RPM、１センチ当り
のインク液滴下数が与えられたとき、最低周波数
は次式で表わされる。

fmin＝サイクル／秒＝滴下数／秒＝（滴下数／回転）・ （回転／秒） ＝（滴下数／センチ）・（センチ／回転）・（回転
／秒） ＝（滴下数／センチ）・（π・直径）・（RPM／60
） 本考案装置の一実施例によれば、プリントヘツ
ドは20KHzで駆動された。この場合、（３×2.54）
cmの直径のドラムを使用すると、RPMは832とな
る。この回転速度およびこれ以下の回転速度にお
いて良い実験結果が得られた。

トリガラブル単一サイクル正弦波信号発生器２
３の出力信号は高電圧増幅器２４に印加され、そ
の出力信号はインクジエツト・プリントヘツド２
５に印加される。

第３図は第２図に示した本考案によるインクジ
エツト記録装置の各部波形図である。この図にお
いて、ドツト・クロツク信号は２個示されてい
る。破線で示した信号は円筒回転ドラム１１が一
定速度で回転する場合に得られる理論値信号であ
る。実際の装置で得られる実際の信号は実線で示
されている。図より明らかなように、これら両信
号のタイミングは異なつている。３２，３３で示
した両位置におけるデータ・クロツク信号の期間
は異なつている。これがドラム１１の角速度の変
化を示し、データ・ロツク信号はドラム１１の角
速度の変化に対し信号発生器２２の動作を同期さ
せる。

以上の説明より明らかなように、シヤフトエン
コーダ１３を含むデジタル型速度検出手段は回転
ドラム１１の回転を検出して回転ドラム１１の１
回転当たり所定の複数個のパルス信号を発生し、
回転ドラム１１の実際の角速度に応じた信号を発
生する。列信号発生器２７、リードスクリユー制
御器２８、ステツプモータ２９、リードスクリユ
ー３０を含むリードスクリユー制御手段は前記パ
ルス信号に応答し、記録媒体１２に記録される各
印字列毎にステツプモータ２９を付勢してプリン
トヘツド２５を次の列に移動させる。

またインク液滴下信号発生器２２、トリガラブ
ル単一サイクル正弦波信号発生器２３を含むヘツ
ド付勢回路は前記パルス信号およびインク液滴下
を示す入力データ信号に応答してトリガされ、所
定の周期をもつ単一サイクル正弦波信号を発生し
て該正弦波信号をプリントヘツド２５に与える。
即ち、リードスクリユー制御手段とヘツド付勢回
路とはデジタル型速度検出手段が発生するパルス
信号に応答して制御されるのであり、リードスク
リユー制御手段とヘツド付勢回路の動作が回転ド
ラム１１の実際の回転動作（角速度）に同期され
る。よつて、デジタル型速度検出手段、リードス
クリユー制御手段およびヘツド付勢回路は有機的
に結合されている。

この構成により、インクジエツト記録装置にお
けるインク液滴下装置におけるインク液滴下時刻
およびヘツドの移動を含めインクジエツト記録装
置全体を回転ドラムの実際の回転動作に同期させ
ると共に、単一サイクルの正弦波信号を発生さ
せ、もつてインク液滴下位置の確度を高め、且つ
記録画像の品質を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来知られているピエゾ効果を利用し
たインクジエツト・プリントヘツドの断面図、第
２図は本考案によるインクジエツト記録装置のブ
ロツク図、第３図は第２図に示した装置の各部波
形図である。 ２５……インクジエツト・プリントヘツド、１
……ピエゾ結晶、２……金属ダイヤフラム、３…
…圧力室、４……流出通路、５……外室、６……
インク入力口、７……インク供給管、１０……ド
ラムステツプモータ、１１……円筒回転ドラム、
１２……記録媒体、１３……シヤフトエンコー
ダ、１５，２１……分周器、２５……プリントヘ
ツド、２９……リードスクリユー・ステツプモー
タ、３０……リードスクリユー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 記録媒体がその上に装着される回転ドラムと、
   前記回転ドラムを回転させる第１ステツプモータ
   と、前記回転ドラムの回転を検出し前記回転ドラ
   ムの１回転当り所定の複数個のパルス信号を発生
   して前記回転ドラムの実際の角速度に応じた信号
   を発生するデジタル型速度検出手段と、第２ステ
   ツプモータで駆動されるリードスクリユーに移動
   可能に装着され、且つ前記回転ドラムの表面に対
   向配置されたインクジエツト・プリントヘツド
   と、前記パルス信号に応答し、前記記録媒体に記
   録される各印字列毎に前記第２ステツプモータを
   付勢し、前記プリントヘツドを次の列に移動させ
   るリードスクリユー制御手段と、前記パルス信号
   およびインク液滴下を示す入力データ信号に応答
   してトリガされ、所定の周期をもつ単一サイクル
   の正弦波信号を発生し、該正弦波信号を前記プリ
   ントヘツドに与えるヘツド付勢回路とより成り、
   前記リードスクリユー制御手段および前記ヘツド
   付勢回路の動作を前記回転ドラムの実際の回転動
   作に同期させたことを特徴とするインクジエツト
   記録装置。