JPH036432Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈技術分野〉 本考案はインクジエツトプリンタにおいて、ノ
ズルより噴射され粒子化されるインク粒子の粒子
化タイミングと同期して帯電電極に電圧を印加し
所定の電荷を与えるためのインク粒子の帯電量検
出装置に関する。ここで、本考案はインク粒子の
分離タイミングを検出するものである。この分離
タイミングを検出する目的で、インク粒子の帯電
量を有効に検出する装置に関する。

〈従来技術〉 一般に帯電量制御型インクジエツトプリンタは
超音波振動子を備えたノズルよりインクを噴出
し、該インクを超音波振動子の振動に同期して粒
子化し、帯電電極とノズル間にビデオ信号を加え
て上記インク粒子を帯電した後、該帯電粒子を高
電界が形成された偏向電極間を通して偏向するこ
とで記録紙に所望のドツトパターンを形成するも
のである。

上記プリンタでは、ノズルより噴出し形成され
るインク粒子の分離のタイミングと印字帯電信号
（ビデオ信号）の印加のタイミングを合わせる事
が重要である。即ち、このタイミングの狂いは、
文字形成及び印字品質等に大きな影響を及ぼす。
インク粒子が粒子化する位相は、プリンタの動作
状況や周囲温度の変化により、インク液体の種々
の物理定数が変化し、それに伴つて微妙に変化す
る。従つて変化するインクの粒子化位相を検出し
インク粒子への印字帯電信号印加のタイミングを
常時適正化しなければ、インク粒子に所望の帯電
量を与えることができず、そのため安定な記録は
行えない。上記の位相同期の方法として既に提案
されている方法は、インク噴射ノズルから印字の
ためのインク粒子とは別個に位相探索用のインク
粒子を発生させ、該位相探索用インク粒子を位相
探索用信号で帯電し、静電誘導により飛行するイ
ンク粒子の帯電量を検出する手段を設け、検出さ
れた帯電量と位相探索用信号とを比較する事に依
り、位相検出を行う。この位相探索用インク粒子
の発生期間は一般に、インクヘツドを載置したキ
ヤリツジが一行の印字を終え左端即ちホームボジ
イシヨンに戻つた時、あるいは１字と１字の間隔
を移動している時があてられる。次に上記のよう
にして検出された検出信号に依り、印字帯電信号
の印加のタイミングを最適のものに制御し、イン
ク粒子の分離タイミングとの位相同期を行う。

上述の方法では、インク粒子の帯電状態を検出
する検出手段を帯電電極の後方に配置し、インク
粒子からの静電誘導により上記検出手段にて検出
信号を得ている。しかし、上記検出手段は高イン
ピーダンス、高ゲインの増幅器が必要で、価格面
でも大変なものとなる。又、常に高インピーダン
スを保つためにインク噴出の初期又は最後に発生
するスパッター等により検出電極等が汚れを生じ
ないように種々のシールド対策が必要であつたが
あまり信頼度が充分でなかつた。更に検出手段自
体の構造が大変複雑となり、コスト面にも難点が
あつた。又、検出感度もよくなく、信頼性等も之
しい。

〈目的〉 本考案は上記の欠点を解消するためになされた
もので、インク粒子の飛行経路中に帯電量検出用
の検出電極等を配置するものでなく、簡単な手段
で帯電量を検出できる装置を提供するものであ
る。

〈実施例〉 以下、図面に従つて本考案を詳細に説明する。

第１図は本考案における帯電量の検出の原理を
説明するためのインク粒子の形成部の概略図、第
２図は第１図の等価回路図である。図中１はイン
クパイプ２を介して圧送されているインクを噴射
するノズル、３はノズルより噴射されたインク柱
４より分離されたインク粒子５に電荷を与える帯
電電極、６は帯電電極にビデオ信号に応じたパル
ス電圧又はインク粒子の帯電量を送出するための
サーチパルスを印加する帯電パルス制御回路であ
る。この帯電パルス制御回路６は、サーチパルス
印加時、インク粒子の帯電量検出手段からの信号
を受け、この信号が基準値と一致すれば、このサ
ーチパルスの印加タイミングを固定し、これを基
にビデオ信号に応じて各インク粒子５は帯電す
る。

ここで、インク粒子５への帯電原理は帯電電極
３にパルスが印加されれば、この＋Ｖの電圧に応
じて負の電荷がインク柱４に誘起される。この電
荷が分離しようとしているインク粒子５−₁にも
誘起され、分離されれば誘起された帯電荷をイン
ク粒子５−₁が保持し帯電される訳である。そこ
で、インク粒子５−₁が分離しようとしている時
パルス電圧の印加がストツプされると、今まで誘
起されていた電荷が消え分離したインク粒子５に
は、電荷が与えられない。そのため、インク粒子
の分離状態が変化すれば、パルス印加タイミング
が一定の場合、分離状態に応じて荷電量が変化す
る。そのため、インク粒子に荷電される電荷量を
検出すれば、インク粒子の分離タイミングを知る
ことができる。この検出のため、本考案はコンデ
ンサC_Sをインクと接地間に接続している。コンデ
ンサC_Sの一端は、ノズル近傍のインクパイプ２に
供給されるインクと電気的接続するために、イン
クに直接接触している金属部７に接続されてい
る。一般にインクパイプ２とノズル１との間で
は、ノズル１等を交換可能とするために連結具を
具備しており、この連結具等に配置されている導
電性フイルタにコンデンサC_Sを接続するとよい。

このコンデンサC_Sの両端の電圧は電圧検出手段
８にて検出され基準値と比較されて基準値を超え
たときに一致信号を例えば帯電パルス制御回路６
に出力する。即ち、帯電電極３に電圧が印加され
るとインク柱４に電荷が誘起され、インク粒子５
がこの電荷を保持し分離すれば、この電荷と等量
で、且つ極性が逆の電荷が上記コンデンサC_Sに蓄
積される。従つて、コンデンサC_Sの電圧を測定す
れば、分離したインク粒子５の電荷量を知ること
ができる。上記電圧検出手段８にて検出した信号
は、基準値と比較され、一致、不一致信号を例え
ば帯電パルス制御回路６に出力する。そのため帯
電パルス制御回路６は一致信号が入力されると、
今現在の電圧印加タイミングを固定し、このタイ
ミングでもつてビデオ信号に応じたパルスを印加
する。又、不一致信号が入力されると、例えば８
分割した印加タイミングを順次シフトし、一致検
出をその都度行い、該シフトを一致するまで繰り
返えす。一致後は上述と同様にてビデオ信号をそ
のタイミングに応じて印加する。上述の様にして
コンデンサC_Sの電圧を検出する構成とし、基準値
と比較する構成で、インク粒子５の分離タイミン
グを容易に検知することができる。

次に、第２図に示す第１図の等価回路にてコン
デンサC_Sに蓄積される原理について述べる。図中
C₂，C₃は、帯電電極３とインク柱４及びインク
柱４より分離しようとするインク粒子５−₁との
間の各静電容量である。また、ＲはコンデンサC_S
の接続電極間までのインク抵抗である。

そこで、帯電パルス制御回路６にてサーチパル
ス＋V_Tを印加したとすれば、上記静電容量C₂＋
C₃に応じた負の電荷がインク柱４等に誘起され
る。この時の誘起電荷量ｑはV₂（C₂＋C₃）クーロ
ンとなる。ここでV₂はC₂又はC₃の両端の電圧で
ある。この誘導電荷の内インク粒子５−₁に帯電
される電荷量はq₃＝C₃V₂クローンとなる。そし
てインク粒子５−₁が飛翔しp₃の電荷を保持すれ
ば、このインク粒子に保持された電荷と逆極性の
電荷がコンデンサC_Sに蓄積されこの電荷が電圧と
して表われる。この時、表われる電圧はV_S＝
q₃／C_S＋C₂（Ｖ）となる。又、C_S≫C₂とすればV_S≒ q₃／C_S＝C₃V₂／C_S（Ｖ）となる。

一方、サーチパルスV_Tの印加タイミングが完
全にずれ、インク柱４より分離する時に印加パル
ス＋V_Tがストツプしていれば誘起電荷が消え、
インク粒子５−₁に荷電されない。そのため、q₃
＝０となり、コンデンサC_Sに蓄積される逆極性の
電荷も生じずV_S＝０となる。このようにインク
粒子５の分離タイミングとサーチパルスV_Tの印
加タイミングにより、インク粒子５に荷電される
帯電量が決まる。

上述のことから、インク粒子５−₁に充分な電
荷を与える場合、帯電電極３に上記インク粒子５
−₁の分離タイミングに同期させて印加すればよ
く、この時の粒子５−₁の電荷量に応じた逆極性
の電荷がコンデンサC_Sに蓄積される。そのため、
コンデンサC_Sに表われる電圧を検出し、基準値と
比較することによつて、インク粒子の分離のタイ
ミングを知ることができる。又、上述の説明では
１つのインク粒子５の帯電におけるコンデンサC_S
への電荷の蓄積量を述べたが、この量は非常に小
さくそれを増幅するための大きな増幅器が必要と
なる。とこで連続して形成されるインク粒子５を
夫々帯電させれば、各粒子ｎ個に全てq₃の電荷が
与えられていれば、コンデンサC_Sに表われる電圧
V_Sはnq₃／C_S（Ｖ）となり、ｎ倍の検出出力を得る ことができる。これにより、１つの場合に比べ小
さな増幅器でよくなる。

今、ｎ＝50 C_S＝1000pF q₃≒0.34×10^-12クー
ロンとした場合、 V₃17mVの直流電圧がコンデンサC₃の両端に表
われ、これを約500〜600倍増幅し、TTLレベル
にする。ただし、実際の検出回路８での実測値は
3mV程度である。この大きな違いの原因は、イ
ンク粒子に帯電されるq₃が概略値であること（偏
向量より逆算して求めた）、及び実際の回路では
コンデンサC_Sと例えば並列に放電用抵抗を接続し
ているため、この抵抗等を介してコンデンサC_Sに
蓄積される電荷の一部が逃げ減少する。又、第２
図に示す等価回路以外に電流路が形成され、この
電流路へも電荷が逃げ計算値より低くなる。上記
コンデンサC_Sに並列接続される抵抗は、コンデン
サの放電を行わしめ、次の帯電量を正確に検出す
るために設けられており、スイツチ手段等で構成
してもよい。

ここで、サーチパルスV_Tをパルス的に印加す
るとコンデンサC_Sの両端には、検出する信号成分
以外にノイズ成分が発生する。このノイズの影響
を除くためには、サーチパルスV_Tの印加後充分
な時間経過後コンデンサC_Sの直流電圧を測定すれ
ばよい。即ち、この測定する時間は、サーチパル
スV_Tの立ち下がり時より（C₂＋C₃）・Ｒの時定数
以上の時間経過後であれば、ノイズ成分を無視し
た電圧検出ができる。

上記サーチパルスV_Tをパルス状に印加した時
コンデンサC_Sの両端に表われる電圧は、ノイズ成
分を含めた過渡電圧として求められる。つまりサ
ーチパルスV_Tを印加した時点では、コンデンサ
C_Sの両端に表われる電圧V_Sは、ほとんどノイズ
成分であつて、印加停止時でも過渡特性によりノ
イズ成分が多量に残る。このノイズ成分を求める
ために、サーチパルススV_Tとしてパルス巾t₁
（sec）電圧値Ｅ（Ｖ）の単一パルスとする。

コンデンサC_Sの両端電圧V_S（Ｖ）、インク内部
の抵抗をＲ（Ω）とすれば、 V_S（Ｓ）＝C₂₃／C₂₃＋C_S・V_T（Ｓ）／ST＋１ C₂₃／C_S・V_T（Ｓ）／ST＋１ ここで、C₂₃＝C₂＋C₃ Ｔ＝C_SＲ／１＋C_S／C₂₃C₂₃R（∵C₂₃≪C_S） Ｓ：ラプラシアン記号 V_T（Ｓ）＝Ｅ／Ｓ（１−l^-st1） ∴V_S（Ｓ）＝C₂₃／C_S・Ｅ・１／Ｔ （１／Ｓ（Ｓ＋１／Ｔ）−l^-st1／Ｓ（Ｓ＋１／Ｔ
）） V_S（ｔ）＝L^-1V_S（Ｓ）＝C₂₃／C_S ・Ｅ／Ｔ〔Ｔ−（１−l^t ₁ ^/T） −Ｔ・（１−ｌ−ｔ−t₁／Ｔ）・Ｕ（ｔ−t₁）〕 ＝C₂₃／C_S・Ｅ〔１−Ｕ（ｔ−t₁）＋l^t/T （−１＋l^t ₁ ^/TＵ（ｔ−t₁）〕 となる。

これを波形図で表わすと第３図ａ，ｂの示す通
りである。第３図ａはサーチパルスV_Tのパルス
波形を示すもので、第３図ｂは上述のV_T印加に
よるコンデンサC_Sにおける電圧波形でノイズ成分
（Ｎ）と信号成分（Ｓ）との合成波形である。そ
して、第３図ｂはほとんどがノイズ成分である。
サーチパルスV_Tの印加時に、コンデンサC_Sの電
圧を検出すれば、ほとんどがノイズ成分であつて
実際の信号成分を検出できない。この場合、ピー
ク値はC₂₃・Ｅ／C_Sであり、概略値C₂₃27×10^-13F， C_S＝1000pF，Ｅ＝70Vとすれば、約19mVp−ｐ
となる。そこでノイズ成分を除き、実際の信号の
みを取り出すには、図に示す如くサーチパルス
V_Tの立ち下がり時（ストツプ時）より、V_Sが急
激に低下し、一定時間後にノイズ成分が消え、直
流分の信号成分のみコンデンサに蓄積される。即
ち、サーチパルスV_Tの印加停止時より充分な時
間が経過した後、過渡特性の影響を受けずコンデ
ンサC_Sの両端の電圧を検出すれば、ノイズ成分の
ない電圧を検出できる。この時のコンデンサC_Sの
電圧は小さいが、従来の如くインク粒子の飛行経
路中に設けた検出電極にて静電誘導を利用するも
のに比べれば大きく、構造も非常に簡単である。
又、本考案では信号成分の電圧を容易に大きくで
きる特徴がある。即ち、サーチパルスV_Tを単一
パルスとせず、例えば、100KHzの周波数で、
10μs毎に一発のサーチパルスを50回繰り返えして
印加すれば、コンデンサC_Sへの電荷が順次蓄積さ
れ、第４図に示す如く大きな検出電圧を得ること
ができる。

以上の様にコンデンサC_Sの電圧を検出回路８に
て検出し、この検出した電圧と基準の電圧とを比
較し、一致、不一致信号が出力される。この場合
一致していれば帯電パルス制御回路６は、この時
のサーチパルスV_Tの印加タイミングを固定しこ
のタイミングでビデオ信号に応じたパルスを印加
する。又、一致しなければサーチパルスの位相を
少々シフトさせて、これを順次印加し一致するま
で繰り返せばよい。これは従来と同様の同期方法
と採ればよい。本考案は、粒子化するインク粒子
の帯電量を検出するものであつて、この検出によ
り、位相同期に容易に用いることができる。

一方、上述のものは、サーチパルスV_Tの印加
停止後に、コンデンサC_Sの電圧を検出してノイズ
成分を除去している。しかし、サーチパルスV_T
の印加時においても信号成分の検出は可能であ
る。即ち、第３図ｂに示す波形は、大半がノイズ
成分であつて、信号成分は直流でノイズ成分は交
流である。そのことから、第５図に示す如くコン
デンサC_Sの出力電圧をローパスフイルタ９を通し
て信号成分だけ取り出してもよい。

叙上の様に本考案のインク粒子の帯電量検出方
法によればノイズより噴射されるインクと接触す
るコンデンサを接続し、このコンデンサに蓄積さ
れる電荷を検出（電位検出）すればよく非常に簡
単な構成によりインク粒子の帯電量を検出でき
る。そして、前記インク粒子の帯電量検出は、帯
電電極に印加したサーチパルスの立ち下がり時か
ら、該サーチパルスによる帯電電極とノズルより
のインク柱及びそれより分離しようとするインク
粒子との間の静電容量とインク抵抗の時定数で決
まる時間の経過後に前記コンデンサの電圧を検出
して基準値と比較することにより行なつており、
前記静電容量とインク抵抗の時定数で決まる時間
の経過後にコンデンサの電圧を取り出して検出を
することによつて、かかるノズル側でインク粒子
の帯電量を検出するものにあつても上記サーチパ
ルスの立ち下り時の過渡特性によるノイズの影響
がなく、ノイズ成分のない正確な電圧検出がで
き、しかも前記時定数で決まる時間経過後に検出
動作を行わせるといる簡単な手段で行なつてお
り、実用性に富む特徴を有するものである。又、
本考案によればインク粒子の飛行経路中に構造が
非常に複雑で大変高価な検出電極等に比べれば構
造が簡単で検出感度のすぐれた大変安価なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案における帯電量の検出原理を示
すインク粒子形成部の概略図、第２図は第１図の
等価回路を示す図、第３図ａ，ｂは本考案にかか
るコンデンサの過渡特性を示す電圧波形図、第４
図はサーチパルスを繰り返えし印加した場合のコ
ンデンサの電圧波形図、第５図は本考案における
ノイズ成分を除去する他の例を示すブロツク図で
ある。 １：ノズル、３：帯電電極、５：インク粒子、
６：帯電パルス制御回路、７：金属部、８：電圧
検出手段、C_S：蓄積用のコンデンサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 帯電電極にインク粒子の帯電量を検出するため
   のサーチパルスを印加し、該サーチパルスの電荷
   に応じた電荷を該ノズル内のインクと電気的に接
   続された検出手段により、ノズル側で検出するよ
   うにした装置において、 上記ノズル近傍に該ノズル内のインクと電気的
   に接続され上記帯電電極により荷電されたサーチ
   パルスの電荷に応じた電荷を蓄積するコンデンサ
   と、 上記コンデンサの電圧検出時に前記サーチパル
   ス立ち下がり時の過渡特性によるノイズの影響を
   受けない様、サーチパルスの立ち下がり時から、
   前記サーチパルスによる帯電電極とノズルよりの
   インク柱及びそれより分離しようとするインク粒
   子との間に静電容量と前記コンデンサの接続位置
   までのインク抵抗との時定数で決まる時間が経過
   した後に、前記コンデンサの電圧を取り出して基
   準値と比較する検出回路を備えたことを特徴とす
   るインクジエツトプリンタにおけるインク粒子の
   帯電量検出装置。