JPH0360070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明はインク滴の飛翔速度を検知する検知装
置を備えたインクジエツト記録装置に関する。

(b) 技術の背景 現在、インクジエツト記録装置として各種の方
式が提案されており、一部の方式は既に実用化さ
れている。

このようなインクジエツト記録装置は、例えば
オンデマンド型のものでは、上位装置からの情報
に応じ、一定速度で走行するインクジエツトヘツ
ドに設けた圧電素子（ピエゾ素子）を駆動して、
インクジエツトの先端からインク滴を噴射させ
て、記録を行なう装置である。

しかしながら、インクジエツトヘツド自身が一
定速度で走行しており、そのインクジエツトヘツ
ドよりインク滴を噴射させて記録を行なう方式で
あるから、噴射時のインク滴飛翔速度の違いが記
録画像の乱れとなつて表われる。第１図はそれを
図示したもので、同図ａはインク滴Ｄが均一な速
度で付着した場合の記録図、同図ｂはインク滴Ｄ
が異なる速度で付着した場合の記録図で、第１図
ｂの方が記録品位が低いことは明白である。図中
の矢印はヘツドの移動方向を示す。

このような問題は、オンデマンド型のマルチノ
ズルインクジエツト記録装置の場合に特に顕著に
現れ、駆動条件を同一にしても各々のノズルの状
態によつてインク粒子速度を異にし、これが記録
画像の乱れとなつて、記録品位の著しい低下の原
因をなしている。

従つて、高品位な記録画像を得るためには、各
ノズルのインク滴飛翔速度を均一にすることが大
切なことであり、そのためにはインクジエツト記
録装置の開発や試験に使用できて、更にインクジ
エツト記録装置にも簡単に組み込みが可能なイン
ク滴飛翔速度検知装置が望ましい。

(c) 従来技術と問題点 ところで、従来、インク滴の飛翔速度を検知す
る手段としては、インク滴を一定時間間隔で噴射
させ、且つインク滴噴射時刻から一定時間遅らせ
てストロボを発光させ、この時のインク滴の状態
を顕微鏡などの光学装置を用いて、静止画像とし
て捕らえて観測している。この場合、インク滴噴
射時刻からストロボの発光までの遅延時間を変化
させることによつて、インク滴の静止画像の位置
が変化する。これより、インク滴の飛翔速度を次
式で求めることができる。

Ｖ＝Ｌ／Ｔ 但し、 Ｖ：インク滴の飛翔速度 Ｌ：インク滴の位置変化 Ｔ：遅延時間の変化 しかし、この従来方法は、連続的に噴射する定
常状態での多数のインク滴の平均的な飛翔速度が
得られるのみであり、個々のインク滴の飛翔速度
を直接測定することは不可能である。同一ノズル
から噴射しても個々のインク滴の飛翔速度は変動
する。また、この方法は遅延回路、ストロボ、顕
微鏡等の高価な装置を必要とし、しかも操作が複
雑であり、検知時間および検知に使用するインク
が多く要るなどの欠点もある。更に、マルチノズ
ルインクジエツトヘツドの場合には、各々のノズ
ルに合わせた位置合わせ、ピント合わせの操作が
必要となつて、極めて繁雑なものである。

(d) 発明の目的 本発明の目的は、前記した欠点に鑑み、個々の
インク滴の飛翔速度が検知できるインク滴飛翔速
度検知装置を提供するにある。更に、本発明の他
の目的は単一ノズルあるいはマルチノズルの何れ
にも適用して、簡単な構成で、且つ繁雑な操作を
必要としない検知可能なインク滴飛翔速度検知装
置を備えたインクジエツト記録装置を提供するに
ある。

(e) 発明の構成 その目的は、情報信号に応じて圧電素子を駆動
し、ノズル先端からインク滴を噴射させて記録媒
体上に記録を行うオンデマンド型インクジエツト
記録装置であつて、該記録装置は、前記インク滴
を帯電させる帯電電極及び前記ノズルに対向する
位置に設けられたインク滴付着体と、前記帯電電
極とインク滴付着体との間で、かつインク滴の飛
翔を妨げない位置に設けられた検知電極及び検知
手段からなるインク滴飛翔速度検知装置を具備
し、前記帯電電極によつて帯電したインク滴が検
知電極とインク滴付着体との間を飛翔する時間Ｔ
を検知して、前記検知電極とインク滴付着体との
距離Ｄから飛翔速度Ｖを検知する前記インク滴飛
翔速度検知装置を、前記記録媒体の印字領域外に
装備してなることを特徴とするオンデマンド型イ
ンクジエツト記録装置によつて達成される。

(f) 発明の実施例 以下、図面を参照して実施例によつて詳細に説
明する。

第２図は本発明にかかる一実施例のインク滴飛
翔速度検知装置の飛翔部概要図を示し、インクジ
エツトヘツド１はノズル２と、ノズル２からイン
ク滴３を噴射させるための圧電素子４とから構成
されている。５はインク滴３を帯電させるための
帯電電極、６は帯電インク滴３が飛翔する時に流
れる誘導電流を検知するための検知電極、７は帯
電電極５と検知電極６とを絶縁するための絶縁板
である。帯電電極５と検知電極６とは分離して設
けてもよいが、このように絶縁板７を介して一体
化した方が構成上から都合が良い。また、８はノ
ズル２に対向した位置に設けたインク滴付着体、
９は帯電電源、１０は検知回路である。

尚、帯電電極５、検知電極６およびインク滴付
着体８はインクジエツト記録装置の印字領域外の
左端又は右端に配置され、インク滴飛翔速度の検
知時にはインクジエツトヘツド１を上記インク滴
検知部あるいはインク滴付着体８の位置へ移動さ
せて行なう。

さて、オンデマンド型インクジエツトの場合に
は、上位装置からの情報によつてパルス電圧が圧
電素子４に印加され、圧力パルスに変換される。
この圧力がノズル先端に伝わつてインク滴３がノ
ズル２より噴射される。この時、帯電電源９から
数10〜数100Vの電圧が帯電電極５に加えられて
いるため、帯電電極５とノズル１とが一種のコン
デンサを形成し、帯電電極５に加えられた電圧と
逆極性の電荷が、ノズルから分離する前のインク
に誘起される。インクはこの電荷を持つたまま、
ノズルから分離し、帯電したインク滴３となつて
インク滴付着体８に向かつて飛翔する。

第３図は第２図に示す検知回路１０の詳細な構
成を示している。１１は抵抗、１２は電流電圧変
換回路、１３は増幅器、１４はローパスフイル
タ、１５はバツフア回路、１６，１８，２０はコ
ンパレータ、１７は基準電圧、１９は微分回路、
２１はフリツプフロツプ、２２，２５はアンドゲ
ート、２３，２４はJKフリツプフロツプ、２６
はカウンタ、２７はクロツク、２８はマイクロプ
ロセツサからなる制御回路である。

第３図に示す検知回路および第４図に示す検知
回路の各部分の信号電圧波形により、インク滴の
飛翔速度を検知する動作について説明する。ま
ず、帯電インク滴３が帯電電極５を通過し、検知
電極６に近づくにつれて、検知電極６には帯電イ
ンク滴３の電荷とは逆極性の電荷が誘起される。
即ち、検知電極６にこの電荷が誘起されることに
よつて、誘導電流が検知回路内の抵抗１１を介し
て流れる。更に帯電インク滴３が検知電極６を通
過すると検知電極６に誘起されていた電荷は徐々
に減少し、これに伴つて逆向きの誘導電流が抵抗
１１を介して流れる。その後、帯電インク滴３が
インク滴付着体８に到達すれば誘導電流は零とな
る。このような誘導電流が変化するため、抵抗１
１の両端の電圧もそれにつれて変化し、第４図ａ
に示すような信号電圧が生じる。

この電流電圧変換回路１２で得られた電位差を
増幅器１３で約100倍に増幅し、ローパスフイル
タ１４で高周波ノイズを除去して、第４図ｂの波
形信号が得られる。これをバツフア回路１５によ
つて低インピーダンスに変換する。

このようにして得られた出力電圧からインク滴
の飛翔時間を求めるが、それには帯電インク滴３
が検知電極６を通過する時刻t₀および帯電インク
滴３がインク滴付着体８に付着する時刻t₁を求め
ればよい。

まず、通過時刻t₀は誘導電流の向きが変化する
時点である。コンパレータ１８によりバツフア回
路１５の出力電圧波形の零電圧レベル以上の領域
を求めると第４図ｃの波形になる。この波形はノ
イズを含んでおり、これを除去するために、他方
のコンパレータ１６によつて基準電圧１７以上の
電圧領域を第４図ｄのように求め、これによりフ
リツプフロツプ２１をセツトした後、第４図ｃの
波形の最初の論理“０”（0Vレベル）の点即ちイ
ンク滴の通過時刻t₀でリセツトする。そうする
と、第４図ｅに示す波形を得る。このフリツプフ
ロツプ２１の出力波形の立ち下がり時点でJKフ
リツプフロツプ２３をセツトすると、第４図ｆの
波形が得られ、このセツト時点が通過時刻t₀であ
る。

次に、付着時刻t₁を求める。微分回路１９によ
つてバツフア回路１５の出力波形を微分すると、
第４図ｇに示すように付着時刻t₁で電圧波形が負
から正に変化する。これをコンパレータ２０で零
電圧レベルと比較して第４図ｈに示すような付着
時刻t₁を含んだ出力波形が得られる。この波形も
ノイズを含んでおり、これを除去するために、ア
ンドゲート２２にJKフリツプフロツプ２３の出
力とコンパレータ２０の出力を入力し、その共通
部分を抽出する。かくして、インク滴３が検知電
極６を通過する前のノイズは除去され、第４図ｉ
の波形を得る。この電圧波形の立ち下がり時点で
JKフリツプフロツプ２４をリセツトすると、第
４図ｊに示す波形が得られ、このリセツト時点が
付着時刻t₁である。

次いで、アンドゲート２５にJKフリツプフロ
ツプ２３と２４との出力を入力し、共通部分を引
き出すことによつて、インク滴３が検知電極６を
通過してからインク滴付着体８に付着するまでの
時間に対応するパルス幅（t₁−t₀）が第４図ｋに
示すような波形で得られる。このパルス幅（t₁−
t₀）をカウンタ２６によつてクロツク２７からの
クロツク数を計数して時刻Ｔ＝（t₁−t₀）が得ら
れる。これを制御回路２８に入力し、予め与えら
れた検知電極６とインク滴付着体８との距離Ｄか
らインク滴の飛翔速度Ｖ＝Ｔ／Ｄが求められる。

第５図は本発明にかかる他の実施例を示してお
り、インクジエツト記録装置をマルチノズルヘツ
ド３１とした時の飛翔部概要図である。第２図と
ことなる点は帯電電極３５および検知電極３６に
各ノズルからの帯電インク滴が通過するように大
きい穴が設けてあり、インク滴付着体３８もそれ
に対応した大きい電極となつている。

第６図は本発明にかかる更に他の実施例の飛翔
部分の概要図で、第２図と異なるところは検知電
極４６の穴を帯電電極５の穴より大きくしてあ
る。このようにすると検知電極４６は通過直前ま
でインク滴の電荷を殆ど誘起しない。従つて、通
過時に誘導電流が急に増加して検知精度が一層良
くなる利点がある。

ところで、本発明にかかるインク滴飛翔速度検
知装置は飛翔部の構造がやや複雑になるが、ノズ
ル先端とインク滴付着体との飛翔距離から飛翔速
度を求める方式よりも精度が一層向上する。それ
は、本発明では圧電素子への電圧印加からインク
滴噴射までの時間のバラツキが介入しないからで
ある。

(g) 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば個々のインク滴の飛翔時間を自動的に検知し
て、飛翔速度が算出できる。而も、単一ノズル、
マルチノズルの何れにも使用できて、安価な簡単
な構造で、操作も簡単であり、検知精度も高い。
従つて、インクジエツト記録装置に組み込むこと
で、記録の高品位化に極めて有効な検知装置であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは記録画像を示す図、第２図は本
発明にかかる一実施１の検知装置の飛翔部概要
図、第３図は第２図に示す実施例の詳細な検知回
路を含む図、第４図は第３図に示す検知回路の各
部分の信号波形を示す図、第５図は他の実施例の
飛翔部概要図、第６図は更に他の実施例の飛翔部
の概要図である。 図中、１，３１はインクジエツトヘツド、２は
ノズル、３はインク滴、４は圧電素子、５，３５
は帯電電極、６，３６，４６は検知電極、７は絶
縁板、８，３８はインク滴付着体、９は帯電電
源、１０は検知回路、１１は抵抗、１２は電流電
圧変換回路、１３は増幅器、１４はローパスフイ
ルタ、１５バツフア回路、１６，１８，２０はコ
ンパレータ、１７は基準電圧、１９は微分回路、
２１はフリツプフロツプ、２２，２５はアンドゲ
ート、２３，２４はJKフリツプフロツプ、２６
はカウンタ、２７はクロツク、２８は制御回路を
示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 情報信号に応じて圧電素子を駆動し、ノズル
   先端からインク滴を噴射させて記録媒体上に記録
   を行うオンデマンド型インクジエツト記録装置で
   あつて、 該記録装置は、前記インク滴を帯電させる帯電
   電極及び前記ノズルに対向する位置に設けられた
   インク滴付着体と、前記帯電電極とインク滴付着
   体との間で、かつインク滴の飛翔を妨げない位置
   に設けられた検知電極および検知手段からなるイ
   ンク滴飛翔速度検知装置を具備し、 前記帯電電極によつて帯電したインク滴が検知
   電極とインク滴付着体との間を飛翔する時間Ｔを
   検知して、前記検知電極とインク滴付着体との距
   離Ｄから飛翔速度Ｖを検知する前記インク滴飛翔
   速度検知装置を、前記記録媒体の印字領域外に装
   備してなることを特徴とするオンデマンド型イン
   クジエツト記録装置。