JPH0370630B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、必要な時にのみインク滴を吐出する
インクオンデマンド型インクジエツトヘツドを用
いたインクジエツト記録装置に関し、更に詳しく
はインクジエツトヘツドの状態を診断することが
できるようにした装置に関するものである。

インクオンデマンド型インクジエツトヘツド
（以下単にインクジエツトヘツドと云う）は、例
えば特公昭53−45698号公報に記載されているよ
うに、画像信号が入力されたときにその信号に応
じたサイズのインク滴を吐出するものであり、イ
ンク回収機構、高圧電源等が不要で、構造が簡
単、小型軽量である等の利点がある。また、特開
昭52−82462号公報には、吐出されたインク滴を
空気流で飛翔させることにより、記録の高速化と
階調性の向上化を図つたインクジエツトヘツドが
記載されている。

第１図は空気流を付加したインクジエツトヘツ
ドの構成を示すものである。インクタンク１内の
インク２は、空気供給源３より圧力が加えられ、
空気調整弁４，５によつてその圧力が調整され
る。加圧されたインク２は、インク供給管６を通
り、インク流入口７から外部インク室８に入る。
この外部インク室８は、インクノズル９を有し、
また結合通路１０を介して内部インク室１１に連
通している。この内部インク室１１の背後に、振
動板１２を固着したピエゾ圧電素子１３が取り付
けられており、駆動回路１４からの電気信号を印
加することによつて振動板１２が変形し、内部イ
ンク室１１の圧力を上昇させてインクノズル９か
らインク滴を押し出す。空気供給源３からの空気
は、空気供給管１５を通り、空気流入口１６から
空気室１７に入る。この空気室１７は、その中央
にエアーノズル１８が形成されており、ここから
空気が噴出する。前記インクノズル９から押し出
されたインク滴は、エアーノズル１８から流出す
る空気流に乗つて飛翔し、記録紙に付着する。

このインクジエツトヘツドにおいては、インク
ノズル９近傍のインクの乾燥や、ゴミの付着によ
る目詰り、外部インク室８及び内部インク室１１
に気泡が混入することに起因するインク吐出特性
の不安定等のインクジエツトヘツド特有の障害が
生じることがある。これらの障害について種々の
対策が提案されているが、完全に解決することが
できるというものが無いのが実情である。したが
つて、前記障害防止対策を施すとともに、インク
ジエツトヘツドの状態を適宜に調べて障害が発生
しているものについては、修理又は交換するのが
望ましい。また、記録品質はインクジエツトヘツ
ドの吐出特性に依存しており、この吐出特性は使
用するインクの特性、環境等によつても変化する
ものである。したがつて、記録品質を一定に保つ
ためには、インクジエツトヘツドを装置に装着し
て駆動し、その装置に適しているかどうかを事前
に調べてインクジエツトヘツドの選別（選別）を
行なうのが好ましいものである。更に、色毎に少
なくとも１個のインクジエツトヘツドを使用して
中間色のカラー画像を記録する装置では、各イン
クジエツトヘツドの吐出特性が揃つていることが
要求されるから、前記吐出特性を調べてインクジ
エツトヘツドを選択できることは、色再現性を高
める上で有益である。

本発明は上記背景に基づき、インクジエツトヘ
ツドの状態を診断することができるようにしたイ
ンクジエツト記録装置を提供することを目的とす
るものである。

インクジエツトヘツドの障害としては、インク
の乾燥や目詰り等によるインク吐出不能の重症か
ら、インク室に小さな気泡が混入し、特定周波数
のみ吐出不安定になる軽症まであり、これらの
種々の状態が同じ方法で、かつインクジエツトヘ
ツドを装置に装着したままで診断できることが望
ましい。そこで本発明は、通常の記録と同一の状
態とし、画像信号の代わりに間欠交番波形の診断
信号を記録し、得られた診断用記録パターンの形
状からインクジエツトヘツドの状態を判定するよ
うにしたものである。

以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。

第２図はインクジエツトヘツドの診断信号を発
生する装置の構成を示すブロツク図であり、４色
カラーインクジエツト記録装置に付加した例を示
している。インクジエツト記録装置からの入力信
号として、プリント・スタート信号イ、ライン同
期信号ロ、絵素クロツク信号ハの３つが必要であ
る。プリント・スタート信号イがONになると２
進カウンタ２０のクリアが解除され、同カウンタ
はライン同期信号ロをカウントし始める。Ｄ／Ａ
変換器２１は２進カウンタ２０の値に比例したア
ナログ電圧ホを出力し、電圧制御型発振器VCO
または電圧−周波数変換器（Ｖ−Ｆコンバータ）
２２の出力ヘの周波数を制御する。VCO２２の
入力電圧対出力周波数の関係が線形であるなら
ば、２進カウンタ２０の値、すなわちVCO２２
の出力周波数は副走査の移動量に比例して高くな
る。

一方、２進カウンタ２３はライン周期信号ロに
よりクリアされるため、同信号がOFFの期間
（主走査記録期間）絵素クロツクハをカウントす
る。２進カウンタ２３の内容は、ラツチ回路３６
に送られ、所定の周期でラツチされる。これは、
２進カウンタ２３のあるビツトが所定のレベルに
なつたときに、ラツチ回路３６をラツチさせれば
よい。ラツチ回路３６でラツチされた信号は、
Ｄ／Ａ変換器２４でアナログ信号に変換され、所
定の周期でスイツチングするアナログスイツチ３
８に入力される。このアナログスイツチ３８は、
前記ラツチ回路３６と同期しており、ラツチ回路
３６がラツチしている期間はＤ／Ａ変換器２４の
出力をアナログ乗算器２５に送り、そしてラツチ
解除状態のときはアースされる。したがつて、こ
のアナログスイツチ３８からは、電圧が徐々に上
昇する矩形波の信号ニが出力されることになる。

アナログ乗算器２５は副走査および主走査に対
し周波数および振幅がそれぞれ変化する２つの信
号ヘ，ニを掛け合わせ、周波数、振幅が二次元的
に変化するインクジエツトヘツド診断用信号トを
出力する。信号選択スイツチ２６は画像信号、ゼ
ロ、インクジエツトヘツドの診断信号トの３つの
うち１つを各色独立に選ぶことができるため、所
望のインクジエツトヘツドに対し診断信号が印加
できる構成になつている。アナログ量の画像信号
Vy，Vm，Vc，Vbはそれぞれイエロー、マゼン
タ、シアン、ブラツクの画像信号であり、増幅器
２７で増幅されてから、色別に設けたインクジエ
ツトヘツド２８〜３１にそれぞれ供給される。こ
れらのインクジエツトヘツド２８〜３１は回転ド
ラム３２に近接して配置されており、回転ドラム
３２が矢線３３で示す主走査方向に１回転する毎
に、矢線３３と直行する副走査方向に一定ピツチ
間欠移動し、記録紙３４に向けてインク滴を吐出
する。

第３図は第２図の各部のタイミングチヤートお
よび波形を模式的に示したものであり、各信号は
第２図に対応している。信号トが診断信号を示す
ものであり、主走査方向に対して振幅が休止期間
を挾んでステツプ状に上昇し、副走査方向に周波
数がf₁、…fnと徐々に変化している。

第４図は診断信号トで記録した診断用パターン
を示し、縦軸、横軸及び目盛は説明の便宜上記入
したものである。振幅は０〜220V、周波数は2K
〜32KHzに亘つて変化した場合の記録パターンで
ある。

インクジエツトヘツドの診断は、この記録パタ
ーンを見て行なう。すなわち、インク吐出不能の
状態ではこのパターンが満足に記録することがで
きないため、直ちに判断できる。気泡が存在する
インクジエツトヘツドでは、応答遅れが生じるた
め、各ヘツド印加電圧において吐出開始点を結ぶ
線が直線にならず、また尾引き現象が生じると吐
出終了点を結ぶ線が直線にならない。符号ａで示
す部分においては、周波数が約10KHzで電圧が
60V及び80Vの信号に対して吐出応答の遅れが生
じており、符号ｂで示す部分においては周波数が
20KHzで電圧が180Vの信号に対して尾引き現象
が発生していることが分る。

上記実施例では１個のインクジエツトヘツドを
有する記録装置について説明したが、カラー画像
を描画するものでは各色に対して少なくとも１個
のインクジエツトヘツドが用いられる。この場合
には、診断信号を発生するために付加された回路
を共通に用いることができるものであり、そして
各インクジエツトヘツドは個別的又は同時に診断
される。

インクジエツトヘツド診断用パターンの他の利
用法としてインクジエツトヘツドの選別がある。
第４図に示すような記録パターンにはインクジエ
ツトヘツドの基本特性に関するものが含まれてい
る。すなわち最低吐出電圧の周波数特性、吐出イ
ンク流の曲りやサテライト粒子の発生状態等をパ
ターン化して見ることができ、このパターンの形
状、濃度むらの模様からインクジエツトヘツドの
選別が可能である。このインクジエツトヘツドの
選別は、多数のインクジエツトヘツドを有する記
録装置に特に有益である。

なお、第４図の記録パターンにおいて点線で囲
んだ領域はリミツタによりインクジエツトヘツド
に電圧を印加していないのでパターン記録が行な
われていない。これは、周波数の低い信号で高電
圧を印加すると、インクの吐出量が過大となり、
インクジエツトヘツド内でのキヤビテーシヨンや
気泡混入の恐れがあること、気泡検出、特性測定
の目的には不要な部分であることによる。インク
オンデマンド型のインクジエツトヘツドでは、イ
ンクの吐出量は駆動周波数にかかわらず一定範囲
内にあり、駆動周波数にかかわらず、過大な吐出
量を実現すべく過大な駆動電圧を印加すると前記
のごとく、キヤビテーシヨンや気泡混入が生じ
る。

また、副走査方向に変化する周波数の上限は、
文字、画像等の記録時に使用する周波数の1.5倍
は必要であるが、インクジエツトヘツドの固有振
動周波数を越えることは許されない。固有振動周
波数でのインクジエツトの挙動は非常に不安定な
ものであり、前記したキヤビテーシヨンや気泡混
入の恐れがある。

第１図に示したインクジエツトヘツドは、文字
画像等の記録時には、約20KHzの正弦波を画像信
号により変調した信号が使用されるが、その他に
も、矩形波あるいは矩形波に類似したパルス状の
波形による駆動信号形態も可能であり、特公昭53
−45698号に詳細な説明がある。このような駆動
信号形態の場合には、副走査方向に矩形波の繰返
し周波数（あるいはパルス巾）が、主走査方向に
該矩形波の振幅が変化する信号を印加することに
より、インクジエツトヘツドの診断を行なうこと
ができる。さらに、副走査方向に振幅が、主走査
方向に周波数が変化する信号を用いることができ
るものである。

第５図は、画像信号回路中の分圧器を用いて電
圧が徐々に上昇する矩形波の信号を得るようにし
たものである。４色のインクを用いて、階調のあ
るインクジエツトカラー描画を行なう描画装置で
は、ヘツドへの印加電圧を例えば７段階に分割し
て、吐出するインクジエツト滴の大きさを制御す
るものがある。この目的のための、画像信号回路
中の抵抗分圧器をヘツドの診断装置に流用する
と、描画に実用する印加電圧下での、ヘツドの吐
出特性が検査できる上、診断回路を簡略化できる
という利点がある。第５図は、マゼンタのインク
滴を吐出するヘツドの診断回路について、図示し
たものである。描画回路中に定電圧回路４０と、
分圧器４１，アナログスイツチ回路４２が含ま
れ、これらの回路４０，４１，４２を、信号選択
スイツチ２６と連動する切換スイツチ２６′，２
６″で切換えて選択利用する。定電圧回路４０は
マゼンタヘツドに印加する描画最高電圧Vmmax
と、描画最低電圧Vmminを出力し、分圧器４１
は、複数の可変抵抗器４１ａ〜４１ｇにより例え
ば７段階の分圧値Vmmax，Vm₁，Vm₂，…
Vm₅，Vmminを設定可能である。これら分圧値
Vmmax，Vm₁，Vm₂…Vm₅，Vmminは、マゼ
ンタヘツドの印加電圧−濃度特性により、描画時
の階調表現が線形となるように、予め可変抵抗４
１ａ〜４１ｇを調節して描画回路の中で設定され
ている。分圧器４１から出力された複数の電圧
は、アナログスイツチ回路４２に入力され、信号
選択スイツチ４３からのデジタル信号で順次印加
電圧が選択され、バツフア回路４４を介してアナ
ログ乗算器２５に入力される。

前記絵素クロツク信号ハは分周期４５で分周さ
れてから２進カウンタ４６に入力され、ライン同
期信号ロでリセツトされるまでカウントアツプし
ていく。一方分周器４５の出力は、それぞれのラ
インにアンドゲートを出力してなるゲート回路４
７に入力されているから、例えば分周器４５の出
力が「Ｈ」となつている期間では２進カウンタ４
６の内容がゲート回路４７を通つて信号選択スイ
ツチ４３に送られ、そして分周器４５の出力が
「Ｌ」となつている期間はゲート回路４７がとじ
られている。

信号切換スイツチ２６，２６′，２６″が画像記
録を選択している場合には、信号選択スイツチ４
３は、画像フアイル（図示せず）から読み出した
デジタル量の画像信号をアナログスイツチ回路４
２に送るので、描画のためのヘツド印加電圧
Vmmax，Vm₁，Vm₂…Vm₅，Vmminが適宜選
択され、変調器（図示せず）で描画周波数（例え
ば20KHz）で変調されてから、増幅器２７を介し
てインクジエツトヘツドに供給され、描画が行な
われる。画像記録の直前又は所定期間毎に実施さ
れる診断時においては、信号選択スイツチ２６，
２６′，２６″を診断側に切換え、２進カウンタ４
６の内容がアナログスイツチ回路４２に送られ
る。したがつて、診断時においては描画時に用い
られるヘツド印加電圧Vmmin，Vm₅，Vm₄，…
Vm₁，Vmmaxの矩形波信号ニがアナログスイツ
チ回路４２より順次出力され、切換スイツチ２
６′、バツフア回路４４を介してアナログ乗算器
２５に入力され、VCO２２の出力信号ヘと乗算
され、診断信号トとなつて、切換スイツチ２６，
増巾器２７を経て、マゼンタヘツド２９に入力さ
れ、これを駆動して第６図に示すような診断用パ
ターンを記録する。

描画信号周波数が20KHz近辺である場合には、
第６図に例示する診断用パターンを示すヘツド
は、描画信号周波数20KHz近辺、印加電圧Vm₂に
て、いわゆる尾引き現象を呈する（第６図中ｂの
個所）ので、不適合で、斯様な欠陥のない別のヘ
ツドと交換する必要があるが、最低印加電圧
Vmin近辺では、欠陥がないので、例えば第４図
ａについては、看過することになるのが、実用的
な診断である。

上記構成を有する本発明は、比較的簡単な回路
をインクジエツト記録装置に付加するだけで、イ
ンクジエツトヘツドの状態を精度よく診断するこ
とができるとともに、インクジエツトヘツド選別
手段として用いることもできる。また、通常の記
録と同じ操作で診断用パターンを記録することが
できるため、診断が簡便である。さらに通常の記
録ではインクジエツトヘツドが急に駆動された
り、あるいは急に高い電圧が印加されたりするこ
とが多いから、本発明では間欠交番波形の診断信
号を用い、かつ通常の記録と同じ電圧を用いてい
るから、通常の記録に近い状態で記録した診断パ
ターンを得ることができる。

また、信号の振幅を変更する際に、画像記録の
休止期間が形成されるように、間欠交番波形の診
断信号を用いたから、応答遅れや尾引き現象の発
生を見つけ出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインクオンデマンド型インクジエツト
ヘツドの構造を示す断面図、第２図及び第５図は
本発明の実施例を示すブロツク図、第３図は第２
図の動作状態を示す各部のタイミングチヤート及
び波形図、第４図及び第６図は診断用パターンの
一例を示す説明図である。 ２……インク、３……空気供給源、８……外部
インク室、１１……内部インク室、１３……ピエ
ゾ圧電素子、２０，２３，４６……２進カウン
タ、２１，２４……Ｄ／Ａコンバータ、２２……
VCO、２５……アナログ乗算器、２７……増幅
器、２８〜３１……インクジエツトヘツド、３２
……回転ドラム、３４……記録紙、３６……ラツ
チ回路、４０……定電圧回路、４１……分圧器、
４２……アナログスイツチ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インクオンデマンド型インクジエツトヘツド
   が用いられ、このインクジエツトヘツドに画像信
   号を供給して画像記録を行うようにしたインクジ
   エツト記録装置において、 一方の走査方向では休止期間を挟んで振幅がス
   テツプ状に変化し、他方の走査方向では周波数が
   変化した診断信号を発生する診断回路と、前記画
   像信号の代わりに前記診断信号をインクジエツト
   ヘツドに供給する信号選択手段とを有し、前記診
   断信号の供給によりインクジエツトヘツドで診断
   パターンを描画させることを特徴とするインクジ
   エツト記録装置。 ２ 前記診断信号の振幅は、複数の抵抗からなる
   分圧器から選択的に取り出した電圧に応じて定め
   られていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のインクジエツト記録装置。 ３ 前記抵抗は可変抵抗であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載のインクジエツト記録
   装置。