JPH0342581B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はインクジエツト記録装置に係り、特に
インク粒子の発生状態及び／または荷電制御状態
を検出する状態検出系の改良に関する。

〔発明の背景〕

インクジエツト記録装置には、記録ドツトを形
成しようとするときにノズルからインク粒子を発
生させて記録媒体に付着させるオンデマンド形
や、連続して発生するインク粒子をガターで遮へ
いしておき記録ドツトを形成しようとするときに
インク粒子を荷電偏向して記録媒体に付着させる
荷電制御形などがある。このようなインクジエツ
ト記録装置は、記録画像を質を高めるためにイン
クの粒子化状態や荷電状態を監視する必要があ
る。

すなわち、オンデマンド形インクジエツト記録
装置は、ノズルに連通するインク加圧室を画像情
報信号で駆動される電気機械変換素子で変形させ
てノズルからインク粒子を噴出するもので、従つ
て電気機械変換素子に画像情報信号を与えたとき
にインク粒子が正しく発生するかどうかを監視す
る必要がある。この監視方法としては、ノズルか
ら発生するインク粒子を荷電する手段を設け、発
生したインク粒子がもつ電荷量を検出する方法が
ある。

荷電制御形インクジエツト記録装置は、インク
を噴出するノズルに取り付けた電気機械変換素子
を高周波電源で駆動してインクを励振し、噴出イ
ンクをこの励振と同期させて粒子化する。そして
このインク粒子化領域に荷電電極を設け、この荷
電電極に画像情報信号電圧を与えてインク粒子を
荷電する。インク粒子飛行路には静電場を作用さ
せておき荷電したインク粒子を偏向して記録媒体
に付着させる。従つてこの形の記録装置では、イ
ンク粒子の規則正しい発生と荷電制御状態を監視
する必要がある。この監視方法としては、荷電電
極に既知のタイミングでインク粒子発生状態検索
信号電圧を印加し、これによつて荷電されたイン
ク粒子がもつ電荷量を検出する方法がある。

このようにインク粒子がもつ電荷量を検出して
インクの粒子化状態などを監視する状態検出系に
おいて、インク粒子がもつ電荷量を検出する検出
器としては、インク粒子の飛行路に近接して配置
した誘導形センサと、インク粒子がもつ電荷を検
出信号として流す衝突形センサがある。何れのセ
ンサであつても得られる検出信号電流は数nAと
微弱であるので、その量からインクの粒子化状態
を検出するには検出信号を増幅しなければなら
ず、このために高増幅率の増幅回路が設けられて
いる。

一方、インクジエツト記録装置は、電気機械変
換素子を駆動するための電気回路、インク粒子を
荷電するための電気回路やこれらの電気回路のた
めに電源回路などがあるので、これらの回路で発
生した電気的ノズルが前記センサや検出信号回路
に混入すると検出誤差が発生する。しかしこれら
の電気的ノズルの混入をシールド板などで防止す
るのは、実用上、不可能に近い。

〔発明の目的〕

従つて本発明の目的は、インク粒子発生状態／
または荷電制御状態検索信号を所定時間発生した
後に、該信号に基づいてインク粒子の荷電量検出
信号を所定期間検出してインク粒子の発生状態及
び／または荷電制御状態を検出する状態検出系を
備えたインクジエツト記録装置において、前記状
態検出系の検出信号が電気的ノイズに影響されて
検出誤差が発生するのを防止することにある。

〔発明の概要〕

本発明はこの目的を達成するために、インク粒
子発生状態／または荷電制御状態検索信号を所定
期間発生した後に、該信号に基づいたインク粒子
の荷電量検出信号を所定期間検出してインク粒子
の発生状態及び／または荷電制御状態を検出する
状態検出系を備えたインクジエツト記録装置にお
いて、前記状態検出系に、該系の検出信号増幅度
を変化させ得る可変増幅手段と、インク粒子の発
生状態及び／または荷電制御状態検索信号発生期
間中はその増幅度を低下させ荷電量検出期間中は
その増幅度を上昇させる増幅度制御信号を前記可
変増幅手段に与える増幅度制御信号発生回路を設
け、該系が荷電量検出信号検出期間中以外に電気
的ノイズに応動しないようにしたことを特徴とす
る。

〔発明の実施例〕

本発明を荷電制御形マイクロドツトインクジエ
ツト記録装置に適用して小径インク粒子の発生状
態を検出するようにした例を用いて具体的に説明
する。

第１図は電気的回路図である。ノズル１に圧電
素子２を取り付けたインク粒子作成装置３には加
圧インク４が供給され、ノズル１から噴出するイ
ンク柱４ａは大径インク粒子４ｂと小径インク粒
子４ｃに交互に分離する。マイクロドツトインク
ジエツト記録装置は、この小径インク粒子４ｃを
荷電偏向して記録媒体に付着させて記録ドツトを
形成するものである。このような大径インク粒子
４ｂと小径インク粒子４ｃの規則正しい発生は、
高周波電源５から励振電圧設定回路６および増幅
回路７を介して圧電素子２に印加される励振電圧
が適切な値に設定されたときに起り、このような
ときに小径インク粒子４ｃの荷電制御が可能とな
る。インク粒子発生部の近傍およびインク粒子飛
行路に沿つて一対の電極８，９が対向して配置さ
れる。２つの電極８，９は電気的に絶縁されて独
立ており、これらは荷電電極や検出電極として機
能する。

インク粒子の状態検出系について説明する。前
記高周波電源５からは第２図ａに示す励振信号ａ
が出力されるので、これを波形整経回路１０で整
形して第２図ｂに示す矩形波信号ｂを得る。ワン
シヨツト回路１１は励振信号ａに対して所定のタ
イミングを得るための遅延回路で、前記矩形波信
号ｂに応動して第２図ｃに示す矩形波信号ｃを発
生する。ワンシヨツト回路１２は、前記ワンシヨ
ツト回路１１から与えられる矩形波信号ｃに応動
して前記所定のタイミングで第２図ｄに示すイン
ク粒子の状態検索のための基準矩形波信号ｄを発
生する。制御回路１３は、小径インク粒子４ｃを
この基準矩形波信号ｄに基づいて荷電するために
第２図ｅに字す検索信号発生指令信号ｅを発生す
る。ワンシヨツト回路１４は前記検索信号発生指
令信号ｅに応動してタイミング調整のための遅延
矩形波信号ｆを第２図ｆのように発生し、ワンシ
ヨツト回路１５は前記遅延矩形波信号ｆに応動し
て第２図ｇの検索信号発生信号ｇを発生する。フ
リツプフロツプ１６はデータ端子Ｄに前記ワンシ
ヨツト回路１５から出力される検索信号発生信号
ｇを入力し、トリガ端子Ｔに前記波形整形回路１
０からの矩形波信号ｂを入力して、出力端子Ｑか
ら第２図ｈに示すゲート信号ｈを発生する。
ANDゲート１７は前記ワンシヨツト回路１２か
らの基準矩形波信号ｄとフリツプフロツプ１６か
らのゲート信号ｈを入力して、第２図ｉに示すイ
ンク粒子の状態検索信号ｉを発生する。

切り換えスイツチ１８，１９，２０はモード切
り換え用で、制御回路１３からの指令で操作さ
れ、各端子ａはインク粒子の状態検出モードでは
端子ｃに、記録モードでは端子ｂにそれぞれ接続
される。

２１は増幅器、２２は出力トランジスタであ
る。出力トランジスタ２２のコレクタはコンデン
サ２３を介して切り換えスイツチ１９の端子ｃに
接続され、インク粒子の状態検出モードでは、第
２図ｊに示す負極性の荷電電圧ｊを発生する。ダ
イオード２４は正極性の電圧発生を抑制する。

荷電電圧ｊは、電極８に与えられて小径インク
粒子４ｃを正極性に荷電する。この小径インク粒
子４ｃがもつ電荷の量に対応して電極９には負極
性の電荷が誘導される。荷電電圧ｊの発生がなく
なると、電極９に対向していた荷電小径インク粒
子４ｃは、順次飛び去つてしまうので、電極９に
対向する荷電小径インク粒子４ｃの数は順次減少
する。これに伴つて電極９に誘導されていた負極
性の電荷も放出され、これにより切り換えスイツ
チ２０を介して接続されたFETフオトカプラ２
５がFET２５ａに検出信号電流が流れる。この
検出信号電流の大きさは、小径インク粒子４ｃが
正しく発生し、荷電電圧ｊの発生タイミングと整
合して正しく荷電されているときには大きく、小
径インク粒子４ｃが正しく発生せず荷電電圧ｊの
発生タイミングと不整合になると小さく、あるい
は消滅する。

FETフオトカプラ２５におけるFET２５ａの
インピーダンスは、発光ダイオード２５ｂが消灯
しているときに大きく数10MΩ程度、点灯してい
るときに小さく100Ω程度になる。前記検出信号
電流は、このFET２５ａによつて電圧に変換さ
れ、オペアンプ２６によるインピーダンス整合回
路を経て、前記と同様なFETフオトカプラ２７
のFET２７ａとオペアンプ２８とフイートバツ
ク抵抗２９から成る増幅回路に与えられて電圧増
幅され、第２図ｌに示す検出信号電圧ｌとなる。

制御回路１３は前記２つのFETフオトカプラ
２５，２７のおける発光ダイオード２５ｂ，２７
ｂの点灯、消灯を制御するために、第２図ｋに示
すように制御信号ｋを発生する。制御信号ｋはバ
ツフア３０を介してトランジスタ３１に与えら
れ、ハイレベルのときにこれを導通させて発光ダ
イオード２５ｂを点灯し、ロウレベルのときに遮
断して発光ダイオード２５ｂを消灯する。更に制
御信号ｋはインバータ３２を介してトランジスタ
３３に与えられ、ロウレベルのときにこれを導通
させて発光ダイオード２７ｂを点灯し、ハイレベ
ルのときに遮断して発光ダイオード２７ｂを消灯
する。

制御信号ｋは、検出信号を増幅する必要がある
期間のみロウレベルとなり、それ以外の期間はハ
イレベルに保たれる。制御信号ｋがロウレベルの
状態では、発光ダイオード２５ｂは消灯、発光ダ
イオード２７ｂは点灯する。これにより、FET
２５ａは高インピーダンス、FET２７ａは低イ
ンピーダンスになり、前記検出信号電流は高倍率
で電圧に変換および増幅されて所期の検出信号電
圧ｌとなる。これに対して、制御信号ｋがハイレ
ベルの状態では発光ダイオード２５ｂが点灯、発
光ダイオード２７ｂは消灯する。これにより、
FET２５ａは低インピーダンス、FET２７ａは
高インピーダンスとなり、前記検出信号電流は低
倍率で電圧に変換および増幅されることになるの
で、この期間中にノズルが混入しても誤検出が防
止される。

制御回路１３は検出信号電圧ｌを入力してその
大きさから小径インク粒子４ｃが正しく発生して
いるか否かを判断する。小径インク粒子が正しく
発生していないと判断した場合には、励振電圧設
定回路６に励振電圧変更指令を与えて励振電圧を
変え、再びインク粒子の状態検索信号を発生して
小径インク粒子４ｃの荷電量を検出する制御をく
り返す。

このようなインク粒子の状態検出時の該系の動
作タイミングチヤートは第３図に示すようにな
る。

最適なインク粒子の発生状態が検出されると、
制御回路１３は励振電圧設定回路６をそのときの
設定値に固定し、記録モードとなる。

次に記録系について説明する。画像情報信号発
生回路３４は、前記波形整形回路１０から出力さ
れる矩形波信号ｂの発生位相を参照して、小径イ
ンク粒子４ｃの発生タイミングと整合した画像情
報信号を発生する。記録モードにおいて、制御回
路１３はモード切り換え指令を出力して各切り換
えスイツチ１８，１９，２０の各接点ａをそれぞ
れ接点ｂに接続する。これにより電極８はダイオ
ード３５を介して−400Vの電源に接続され、電
極９は＋400Vの電源に接続される。ノズル１か
ら噴出するインク柱４ａはこれら両電極８，９に
よつて作られる電場の中間に置かれ、従つてこの
状態ではインク粒子に荷電される正と負の電荷は
等量となり、インク粒子は中性となる。画像情報
信号は増幅器２１で増幅されて出力トランジスタ
２２を駆動する。出力トランジスタ２２のコレク
タはコンデンサ３６を介して切り換えスイツチ１
９の接点ｂに接続されているので、出力トランジ
スタ２２が導通すると、電極８の電位は電極９の
電位に対してコンデンサ３６の充電電圧分だけ負
極性に偏奇する。小径インク粒子４ｃはこの偏奇
電圧によつて荷電される。そして荷電された小径
インク粒子４ｃは、電極８，９によつて形成され
る電場を飛行中に偏向されて記録媒体に付着し、
記録ドツトを形成する。

以上に述べた制御を統括する制御回路１３の動
作フローを第４図に示す。

上記実施例において接地からFET２５ａを介
して電極９に流れる電流は時間的に変化する電流
である。従つてFET２５ａと電極９の間に破線
で示すようにコンデンサC₁を挿入して直流分を
遮断するようにすれば、直流リーク電流を除去で
きるので検出信号電流はより安定になる。また
FET２５ａの端子間に破線で示すようにダイオ
ードD₁、D₂を逆並列接続して過大電圧をクラン
プするようにすれば、オペアンプ２６，２８を保
護することができる。更に、オペアンプ２６と
FET２７ａの間に破線で示すようにコンデンサ
C₂を挿入すれば、オプアンペ２６にオフセツト
電圧が発生してもその影響を除去することができ
る。更にまた、検出信号電流は単方向電流である
ので、オペアンプ２８のフイードバツク抵抗２９
と並列に破線で示すようにダイオードD₃を接続
して逆方向ノイズ電流による電圧を増幅しないよ
うにすれば、耐ノイズ性は更に向上する。また
FETフオトカプラ２５，２７は同様な特性をも
つ他の回路素子で代用し得る。

また上記実施例は、励振電圧の大きさを変えて
インク粒子の発生状態を変える例であるが、更に
綿密な調整のためには、ワンシヨツト回路１１の
時定数を変えてインク粒子の状態検索信号の発生
タイミングを変化させ、この変化に対する荷電量
も変化も検出して、総合的な状態検出を行なうと
よい。

また上記したような荷電量検出手段は、荷電制
御形マイクロドツトインクジエツト記録装置に限
らず、大径インク粒子のみを発生する普通の荷電
制御形インクジエツト記録装置、オンデマンド形
インクジエツト記録装置などにおいて、インク粒
子の荷電量を検出して、インク粒子の発生の有
無、大きさ、発生タイミングなどのインク粒子の
発生状態あるいはインク粒子をテスト信号電圧で
荷電して荷電効率を調整する場合に適用できる。

〔発明の効果〕

本発明は、インク粒子発生状態／または荷電制
御状態検索信号を所定期間発生した後に、該信号
に基づいたインク粒子の荷電量検出信号を所定期
間検出してインク粒子の発生状態及び／または荷
電制御状態を検出する状態検出系を備えたインク
ジエツト記録装置において、前記状態検出系に、
該系の検出信号増幅度を変化させ得る可変増幅手
段と、インク粒子を発生状態及び／または荷電制
御状態検索信号発生期間中はその増幅度を低下さ
せ荷電量検出期間中はその増幅度を上昇させる増
幅度制御信号を前記可変増幅手段に与える増幅度
制御信号発生回路を設けたので、該系が荷電量検
出信号検出期間中以外に電気的ノイズを増幅して
誤検出することがなく、耐ノイズ性を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は荷電制御形マイクロドツトインクジエツト記録
装置の電気的回路図、第２図はその信号波形図、
第３図は状態検出動作タイムチヤート、第４図は
制御回路の動作フローチヤートである。 １……ノズル、２……圧電素子、４……加圧イ
ンク、４ｂ……大径インク粒子、４ｃ……小径イ
ンク粒子、８，９……電極、１２……状態検出の
ための基準矩形波信号を発生するワンシヨツト回
路、１３……制御回路、１８，１９，２０……切
り換えスイツチ、２５……検出信号電流を電圧に
交換するFETフオトカプラ、２５ａ……FET、
２５ｂ……発光ダイオード、２７……増幅度制御
用FETフオトカプラ、２７ａ……FET、２７ｂ
……発光ダイオード、２８……オペアンプ、３
１，３３……発光ダイオード制御用トランジス
タ、３４……画像情報信号発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 画像情報信号に基づいてインク粒子を記録媒
   体に付着させて記録ドツトを形成し、この記録ド
   ツトの組み合わせで画像を記録する記録系と、 インク粒子の発生状態及び／または荷電制御状
   態検索信号に基づいた荷電インク粒子を発生させ
   る手段、インク粒子の荷電量に応じた検出信号を
   発生する検出電極、及び該検出信号を増幅すると
   共に増幅された検出信号の大きさからインク粒子
   の発生状態及び／または荷電制御状態を検出する
   検出回路を有し、前記発生状態及び／または荷電
   制御状態検索信号を所定期間発生した後に荷電量
   検出信号を所定期間検出してインク粒子の発生状
   態及び／または荷電制御状態を検出する状態検出
   系と を備えたンクジエツト記録装置において、 前記状態検出系は、該系の検出信号増幅度を変
   化させ得る可変増幅手段と、インク粒子の発生状
   態及び／または荷電制御状態検索信号発生期間中
   はその増幅度を低下させ荷電量検出期間中はその
   増幅度を上昇させる増幅度制御信号を前記可変増
   幅手段に与える増幅度制御信号発生回路を備えた
   ことを特徴とするインクジエツト記録装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記可変増
   幅手段は、前記検出電極からの検出信号電流を電
   圧に変換するFETフオトカプラとこのFETフオ
   トカプラに発生した電圧を増幅する増幅器とを備
   え、前記増幅度制御信号発生回路は前記FETフ
   オトカプラの内部インピーダンスを制御する信号
   を発生することを特徴するインクジエツト記録装
   置。