JPH0459589B2 - - Google Patents

Description

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

(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信が一
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。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
にも適用でき、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
体上に記録をおこなうインクジエツト記録装置の
インク滴飛翔速度検知装置であつて、前記ノズル
先端より噴射されるインク滴の飛翔を妨げない位
置に設けられるとともに、該インク滴を帯電する
帯電電極と、前記ノズルに対向した位置に設けら
れるとともに、前記帯電インク滴を付着するイン
ク滴付着体と、帯電インク飛翔付着に伴つて前記
帯電電極に生じる誘導電流の変化を検知する検知
手段と、該検知手段の出力からインク滴が帯電電
極を通過する時刻および前記インク滴付着体に付
着する時刻を計時する計時手段と、該計時手段で
計時された該両時刻よりインク滴の飛翔する速度
を検知する制御手段とを具備したインク滴飛翔速
度検知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は帯電電極５に印加している電源、
７は帯電電源６のノイズを除去するためのフイル
タ、８は誘導電流を阻止する抵抗、９は検知回路
で、１０はノズル２に対向した位置に設けられた
インク滴付着体である。本発明にかかる検知装置
は帯電電極５がインク滴の飛翔に伴つて流れる誘
導電流を検知する検知電極の役目をも兼ねてい
る。

尚、インク滴検知部（帯電電極およびインク滴
付着体）あるいはインク滴付着体１０をインクジ
エツト記録装置の印字領域外の左端又は右端に配
置し、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１０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６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１０に向かつて飛翔する。

第３図は第２図に示す検知回路９の詳細な構成
を示している。図において、１１はDCカツト用
コンデンサ，１２は抵抗，１３は電流電圧変換回
路，１４は増幅器，１５はローパスフイルタ，１
６はバツフア回路，１７，１９，２１はコンパレ
ータ，１８は基準電圧，２０は微分回路，２２フ
リツプフロツプ，２３，２６はアンドゲート，２
４，２５はJKフリツプフロツプ，２７はカウン
タ，２８はクロツク，２９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に近づくにつれ
て、帯電電極５には帯電インク滴３電荷とは逆極
性の電荷が誘起される。即ち、帯電電極５にこの
電荷が誘起されることによつて、誘導電流が検知
回路内のコンデンサ１１および抵抗１２を介して
流れる。この時、抵抗８は誘導電流が帯電電源６
の方に流れるのを阻止する役目をしている。

帯電インク滴３が帯電電極５を通過すると誘起
されていた電荷が徐々に減少し、これに伴つて逆
向きの誘導電流が抵抗１２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１０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１２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１３で得られた電位差を
増幅器１４で約100倍に増幅し、ローパスフイル
タ１５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１６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
が帯電電極５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１０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１９によりバツフア回
路１６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１７によつて基準電圧１８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２２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２２の出力波形の立ち下がり時点でJKフ
リツプフロツプ２４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２０によ
つてバツフア回路１６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２１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。この波形は
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２３JKフリツプフロツプ２４の出力
とコンパレータ２１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が荷電電極
５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２５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２６にJKフリツプフロ
ツプ２４と２５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が帯電電極５を
通過してからインク滴付着体１０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２７によつてクロツク２８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２９に入力し、予め与え
られた帯電電極５とインク滴付着体１０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
異なる点は帯電電極３５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４０もそれに対応した大きい電極
となつている。

本発明にかかるインク滴飛翔速度検知装置は非
勝負の構造が特に簡単になる。即ち、帯電電極と
検知電極とを一体化することによつて、簡単な飛
翔部構造としたことにメリツトがあり、それに伴
つて検知回路も比較的簡単化される。

(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、安価で簡単
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の開発用あるい
は試験器として利用できると共に、記録装置にも
組み込むことが可能で、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例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
飛翔部概要図である。 図中、１，３１はインクジエツトヘツド、２は
ノズズ、３はインク滴、４は圧電素子、５，３５
は帯電電極、６は帯電電源、７はフイルタ、８は
抵抗、９は検知回路，１０，４０はインク滴付着
体、１１はコンデンサ、１２は抵抗、１３は電流
電圧変換回路、１４は増幅器、１５はローパスフ
イルタ、１６はバツフア回路、１７，１９，２１
はコンパレータ、１８は基準電圧、２０は微分回
路、２２はフリツプフロツプ、２３，２６はアン
ドゲート、２４，２５はJKフリツプフロツプ、
２７はカウンタ、２８はクロツク、２９は制御回
路を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   をおこなうインクジエツト記録装置のインク滴飛
   翔速度検知装置であつて、前記ノズル先端より噴
   射されるインク滴の飛翔を妨げない位置に設けら
   れるとともに、該インク滴を帯電する帯電電極５
   と、前記ノズル２に対向した位置に設けられると
   ともに、前記帯電インク滴を付着するインク滴付
   着体１０と、帯電インク滴の飛翔付着に伴つて前
   記帯電電極５に生じる誘導電流の変化を検知する
   検知手段１３〜２６と、該検知手段１３〜２６の
   出力からインク滴が帯電電極５を通過する時刻お
   よび前記インク滴付着体１０に付着する時刻を計
   時する計時手段２７，２８と、該計時手段２７，
   ２８で計時された該両時刻よりインク滴の飛翔す
   る速度を検知する制御手段２９とを具備したこと
   を特徴とするインク滴飛翔速度検知装置。