JPH0459590B2 - - 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
クジエツト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
クジエツト記録装置にも簡単に組み込みが可能な
インクジエツト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を帯電させるための
帯電電極と、該帯電電極と前記ノズルに対向した
位置に設けられ、帯電電極で帯電したインク滴が
付着するインク滴付着体と、前記帯電電極とイン
ク滴付着体との間でインク滴の飛翔を妨げない位
置に設けられた検知装置と、帯電インク滴が該検
知電極を通過する通過時刻を、帯電インク滴の飛
翔に伴つて該検知電極に生じる誘導電流の変化か
ら検知する検知手段と、帯電インク滴が該インク
滴付着体に付着する付着時刻を、帯電インク滴の
付着に伴つてインク滴付着体に生じる誘導電流の
変化から検知する検知手段とを具備し、前菊両検
知手段で検知された、インク滴の通過時刻から付
着時刻までを計時する計時手段と、該計時手段に
て計時された時刻から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に印加している帯電電
源、７は帯電インク滴３の飛翔により生じた誘導
電流を検知するための検知電極、８は帯電インク
滴３が検知電極７を通過する時刻を検知するため
の通過時刻検知回路である。且つ、９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、１
０はインク滴付着体９に帯電インク滴３が付着す
る時刻を検知するための付着時刻検知回路であ
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９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３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図に示す通過時刻検知回路８の詳
細な構成を示している。図において、１１は抵
抗，１２は電流電圧変換回路，１３は増幅器，１
４はローパスフイルタ，１５はバツフア回路，１
６，１８はコンパレータ，１７は基準電圧，１９
フリツプフロツプ，２０はJKフリツプフロツプ
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、インク滴が
検知電極７を通過する時刻t₀を検知する動作につ
いて説明する。まず、帯電インク滴３が検知電極
７に近づくにつれて、検知電極７には帯電インク
滴３の電化とは逆極性の電荷が誘起される、即
ち、検知電極７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。

帯電インク滴３が検知電極７を通過すると誘起
され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。このよう
な誘導電流が変化するため、抵抗１１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。

かくして得られた出力電圧から、帯電インク滴
３が検知電極７を通過する時刻t₀を求める。この
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１９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１９
の出力波形の立ち下がり時点でJKフリツプフロ
ツプ２０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、第５図は第２図に示す付着時刻検知回路
１０の詳細な構成を示している。図において、３
０は抵抗，３１は電流電圧変換回路，３２は増幅
器，３３はローパスフイルタ，３４はバツフア回
路，３５，３８はコンパレータ，３６は基準電
圧，３７は微分回路，３９，４１はアンドゲー
ト，４０はJKフリツプフロツプ，４２はカウン
タ，４３はクロツク，４４はマイクロプロセツサ
からなる制御回路である。

第５図に示す検知回路および第６図に示す検知
回路の各部分の信号電圧波形によつて、インク滴
がインク滴付着体９に付着する時刻t₁およびイン
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、インク滴付着体９に近づくにつれて、インク
滴付着体９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、付着体９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３０を介して流れる。その後、帯電イン
ク滴３がインク滴付着体に到達すると誘導電流は
零となるが、このように誘導電流が抵抗３０を介
して流れるから、抵抗３０の両端に電位差が表わ
れ、その変化を第６図ａに示す。この電位差を増
幅器３２で約100倍に増幅した後、ローパスフイ
ルタ３３で高周波ノイズを除去して第６図ｂに示
すような波形となり、これをバツフア回路３４に
よつて低インピーダンスに変換する。

このような出力電圧から、帯電インク滴３がイ
ンク滴付着体１０に付着する時刻t₁を求める。上
記バツフア回路３４の出力波形を微分回路３７に
より微分すると第６図ｃに示すように付着時刻t₁
で電圧波形が正から負に変化する。これをコンパ
レータ３８で零電圧レベルと比較して第６図ｄに
示すような付着時刻t₁を含む出力波形にする。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３５によつて基準電圧
３６以上の電圧領域を第６図ｅのように求め、コ
ンパレータ３５，３８の両出力をアンドゲート３
９に入力して共通部分を利用する。そうすると、
第６図ｆの波形が得られる。この波形の立ち上が
り時点でJKフリツプフロツプ４０をリセツトす
ると、第６図ｇの波形が得られ、このリセツト時
点が付着時刻t₁である。

次いで、飛翔速度を検知する動作の説明になる
が、それはアンドゲート４１にJKフリツプフロ
ツプ２０（第３図参照）とJKフリツプフロツプ
４０とを入力し、共通部分を用いて、インク滴３
が荷電電極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）を第６図ｈに示すような波形で得る。このパ
ルス幅（t₁−t₀）をカウンタ４２によつてクロツ
ク４３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４４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。

次に、第７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５１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５５および検知電極５
７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５９も
それに対応した大きい電極となつている。更に、
荷電電極５５と検知電極５７とを絶縁板６０の両
面に形成して一体にしており、飛翔部の構造が簡
単になつて、取付けが容易になる。このような絶
縁板を介する構造は前記第２図の実施例にも適用
できることは云うまでもない。

ところで、本発明にかかるインク滴飛翔速度検
知装置は飛翔部が帯電電極と検知電極とが分離し
たもので、やや複雑な構造ではあるが、帯電電源
などの回路構成が簡単になつて、且つＳ／Ｎ比が
高くとれて高精度に検知できることがメリツトで
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通過時
刻t₀を検知する検知回路を含む図、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図は第２図に示す実施例の詳細な通過時刻t₀
を検知する検知回路を含む図、第６図は第５図に
示す検知回路の各部分の信号波形を示す図、第７
図は他の実施例の飛翔部概要図である。 図中、１，５１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，５，５５
は帯電電極，６は帯電電源，７，５７は検知電
極，８は通過時刻検知回路，９，５９はインク滴
付着体，１０は付着時刻検知回路，１１，３０は
抵抗，１２，３１は電流電圧変換回路，１３，３
２は増幅器，１４，３３はローパスフイルタ，１
５，３４はバツフア回路，１６，１８，３５，３
８はコンパレータ，１７，３６は基準電圧，１９
はフリツプフロツプ，２０，４０はJKフリツプ
フロツプ，３７は微分回路，３９，４１はアンド
ゲート，４２はカウンタ，４３はクロツク，４４
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
   射されるインク滴を帯電させるための帯電電極５
   と、前記ノズル２に対向した位置に設けられ、帯
   電電極５で帯電したインク滴が付着するインク滴
   付着体９と、前記帯電電極５とインク滴付着体９
   との間でインク滴の飛翔を妨げない位置に設けら
   れた検知電極７と、帯電インク滴が該検知電極７
   を通過する通過時刻を、帯電インク滴の飛翔に伴
   つて該検知電極７に生じる誘導電流の変化から検
   知する検知手段８と、帯電インク滴が該インク滴
   付着体９に付着する付着時刻を、帯電インク滴の
   付着に伴つてインク滴付着体９に生じる誘導電流
   の変化から検知する検知手段１０とを具備し、前
   記両検知手段８，１０で検知された、インク滴の
   通過時刻から付着時刻までを計時する計時手段４
   ２，４３と、該計時手段４２，４３にて計時され
   た時刻からインク滴の飛翔する速度を検知する制
   御手段４４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。