JPH06305147A

JPH06305147A - 荷電制御型インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH06305147A
Application number: JP11929293A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Yamaguchi; 竜介山口; Akihiro Koyama; 昭弘小山; Takeshi Ono; 武小野
Original assignee: Marktec Corp
Current assignee: Marktec Corp
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】荷電制御型インクジェット記録装置におい
て、静電干渉及び空気抵抗のバラツキによる記録パター
ンの乱れを防止する。【構成】被記録面を偏向方向に２つ以上の領域に分割
して、相前後して次々と飛翔するインク粒子のタイミン
グを順次各領域に振り当て、かつ各領域内では最下段か
ら上方へと（又は最上段から下方へと）順番にインク粒
子を偏向させるべくインク粒子を帯電させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業の利用分野】本発明は、荷電制御型インクジェッ
ト記録装置に関し、特にインク粒子間相互干渉による記
録歪を軽減させた荷電制御型インクジェット記録装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電制御型のインクジェット記録装置
は、広く知られており、図５はその作動原理を示すため
の図である。ノズル１から常時、インク柱２が噴出す
る。ノズル１は、電気機械変換素子たとえばピエゾ振動
子３によって励振されており、その振動に同期してイン
ク柱２が粒子へと規則的に分断される。この分断の瞬間
に帯電電極４に電圧を加えると、電圧の大きさに応じた
電荷量で粒子が帯電する。次に粒子は、偏向電極５、６
の間の静電界を通過する際に、電荷量に応じた偏向を受
ける。従って、所望の記録パターン情報入力に対応した
電圧をインク粒子の分断に同期して帯電電極４に印加す
ることによって、インク粒子を種々の角度で偏向させる
ことができ、この偏向量によってインク粒子が付着する
被記録面８上の位置が決定される。たとえば「１」とい
うパターンを記録する場合、図５の右側の白丸内の数字
で示す順にインク粒子が振り分けられてパターンが出来
る。一方、帯電されなかったインク粒子は、直進して、
ガター７によって回収される。つまり、図５において被
記録面８の上下方向の一列において、インク粒子が付着
される所と空白の所ができる。記録面８を図の紙面の垂
直方向に移動させ、上記の動作を繰返すことによって、
インク粒子のドットマトリックスから成る記録パターン
が形成される。このような従来のインクジェット記録装
置において、 (1) インク粒子間の静電反発又は引力、及び (2) インク粒子の受ける空気抵抗のバラツキが原因で記録パターンが乱れることがあった。

【０００３】静電反発又は引力は、距離が近い二つの粒
子、特に隣接して分断され飛翔する二つの粒子が共に大
きな同じ又は反対の電荷を持つ場合に著しい。静電反発
又は引力があると、被記録面上の粒子の間隔が一定せ
ず、記録パターンにランダムな乱れが生じる。

【０００４】空気抵抗のバラツキは、次にように生じ
る。図６の(a) において矢印の方向に飛翔する粒子のう
ち、隣接する二つの粒子１１、１２が共に偏向される
と、先行する粒子１１の方がより大きな空気抵抗を受け
て速度が遅くなる。その結果、粒子１１は後続の粒子１
２と非常に接近して粒子間の静電反発が大きくなるか、
あるいは後続粒子１２と合体することもある。このよう
に、各インク粒子が受ける空気抵抗は一定でなく、記録
パターンを乱すもう一つの原因となる。特にインク粒子
の径が大きい装置の場合に、空気抵抗の影響が大きい。

【０００５】粒子間の静電的干渉を少くした装置が特開
昭５２−２３３４６号公報に開示されている。図７に示
すように、一対の帯電電極５、６の夫々が直流電源と接
続されており、連続するインク粒子は(b) に示す帯電電
極電圧パターンにより正負交互に荷電される。従ってイ
ンク噴出方向に関して両側に交互に偏向され、図の右側
の白丸の中に示した数字の順に（又は逆の順に）粒子が
被記録面８に付着する。こうすることによって、荷電量
の絶対値が大きい粒子（つまり粒子７と８）の相互の距
離を大きくし、静電的干渉を少くすることができるとさ
れている。確かに、これによって静電干渉による記録パ
ターンの乱れは低減されるが、空気抵抗による問題は残
されたままである。

【０００６】すなわち、図７(a) の粒子１と２は隣接し
て飛翔するので、図６に示したように両者が受ける空気
抵抗が異なり、従って、記録パターンの乱れが生じてし
まう。

【０００７】また、別の従来技術として、いわゆる間引
き法がある。すなわち、図５に示すように粒子化され、
相前後して直進する粒子を一個置きに帯電させ、残る一
個置きの粒子はすべて帯電されずにガター７で回収され
る。従って、帯電され、次に偏向される粒子相互の間の
距離は２倍となり、粒子間の静電干渉及び空気抵抗のバ
ラツキを小さくすることができる。帯電された粒子間の
静電干渉に対して、間にある非帯電粒子が遮蔽効果を持
つので、特に静電的干渉作用を小さくする効果がある。
ところが、このような間引き処理を行うと、前記のよう
な記録パターンの乱れは起こらないが、記録速度は半分
になってしまい、高速記録性が要求される用途では不都
合である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の欠点に鑑み、インク粒子間の静電干渉及び各イン
ク粒子の受ける空気抵抗のバラツキの両者を共に減少
し、かつ記録速度を低下させる必要のない荷電制御型イ
ンクジェット記録装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクを噴出
するノズル、該ノズルを励振して噴出インクを多数の粒
子へと分断させる励振装置、各インク粒子に所定の電荷
量を帯電させる帯電電極、及び電荷量に応じて帯電粒子
の飛翔方向を偏向させる電界を発生する偏向電極を有
し、各インク粒子を被記録面の所望位置に付着させるこ
とによって記録パターンを形成する荷電制御型インクジ
ェット記録装置において、被記録面を偏向方向に２つ以
上の領域に分割して、相前後して次々と飛翔するインク
粒子のタイミングを順次各領域に振り当て、かつ各領域
内では最下段から上方へと（又は最上段から下方へと）
順番にインク粒子を偏向させるべくインク粒子を帯電さ
せることを特徴とする装置である。

【００１０】被記録面を偏向方向に２つの領域に分割す
る場合を図１に示す。相隣り合って飛翔するインク粒子
〜は、(b) に示す帯電電極電圧パターンにより帯電
される。これは次に、偏向電極５、６によって荷電量に
応じた偏向を受けるので、(a) の右方の白丸の中に示し
た数字１〜８の順にインク粒子〜が被記録面８に付
着する。

【００１１】図２に制御回路ブロック図を示す。ピエゾ
駆動部では、ピエゾ駆動波形ＲＯＭ（ル）にピエゾ素子
駆動信号の波形が登録されていて、基本クロックに同期
してＤ／Ａ変換（ヨ）、増幅（ソ）を行い、ピエゾ素子
へ出力するようになっている。

【００１２】一方、荷電制御部では、基本クロックに対
してある位相差を持ったクロック（図３‐ａ）に同期し
て動作している。荷電電圧ＲＯＭ（ホ）には１カラム中
の各ドットに何Ｖの荷電をするかが登録されているの
で、分割偏向の荷電順序になるように各ドットの荷電電
圧を設定しておく。するとカラム同期信号（図３‐ｂ）
の立ち上がりをトリガーとして荷電電圧調整（ニ）から
荷電電圧波形（図３‐ｃ）を出力する。それと同時にフ
ォント作成回路（リ）で予め作りフォントＲＡＭに格納
されているフォントパターンを出力パターン制御（ト）
に読みだし、ドットのＯＮ／ＯＦＦを荷電・非荷電選択
信号（図３‐ｄ）として荷電波形生成（オ）にクロック
（ａ）に同期して送る。荷電波形ＲＯＭ（ヘ）には印加
する荷電パルスの波形を登録しておき、荷電・非荷電選
択信号にあわせて荷電波形を生成する。これをＤ／Ａ変
換（カ）し、荷電電圧波形（図３‐ｃ）に応じて増幅さ
れて、荷電出力信号（図３‐ｅ）を出力する。これによ
って、下記の効果が達成される。１. 空気抵抗のバラツキの低減噴出したインクが分断されて生じた隣接する二つのイン
ク粒子が受ける偏向量は、全偏向量の約半分である（た
とえば、図１(a) の粒子と、と、あるいはと
の関係）。すなわち、二つのインク粒子の飛翔軌道が
十分に離れているので、相互の空気力学的干渉が小さ
い。従って、各粒子の受ける空気抵抗は互に同等であ
り、空気抵抗のバラツキによる記録パターンの乱れが小
さい。２. 静電的干渉の低減隣接する二つのインク粒子が共に大きな荷電量を受ける
ことがないので、粒子間の静電干渉が小さい。たとえ
ば、図１の(b) において、大きな電位６と８の間には比
較的低い電位７があり、従って、対応する粒子との
間の距離が大きいので、この間の静電干渉は小さく、一
方、粒子７の荷電量が比較的小さいので、粒子と、
あるいは粒子との間の静電干渉も小さい。図１の
(b) において、７のタイミングの電位がゼロ（つまり粒
子がガター８で回収される）場合にも、同様である。
このように、粒子間の静電干渉が小さいので、記録パタ
ーンの乱れが小さい。

【００１３】図１では１列８個のドットから成るマトリ
ックスで記録する場合を例にとって示したが、本発明は
ドットの数が多い、たとえば１２個又はそれ以上の場合
に特に効果が顕著である。すなわち、１２個の場合、粒
子との間には常に５又は４ドット分に相当する偏向
の差が出来る（図１では３又は２ドット分）。

【００１４】上記では被記録面を２つの領域に分割する
例を示した。被記録面を４つの領域に分け、１列１６個
のドットで記録する場合においては、インク粒子１〜１
６の偏向振り分けは、図４の様になる。

【００１５】

【実施例】記録ドット径０．７ｍｍ、記録ドットピッチ
０．７ｍｍにて、２４ドットのマトリクス文字（文字高
さ１６．８ｍｍ）を記録する装置を例にあげる。

【００１６】孔径１５０μｍのノズルと、そのノズルか
ら１２ｍ／ｓｅｃの流速で噴出するインク流（インクの
導電性は１．５ｍＳ／ｃｍ）と、そのインク粒子に２０
ｋＨｚの振動を与えるピエゾ振動子を用い、各ドットに
対して６０〜２９０Ｖの１０Ｖ刻みで荷電を行うことに
よって目的のマトリクス文字を得た。

【００１７】インク流速と振動周波数から、隣接して飛
翔する２個の粒子の間隔は０．６ｍｍであることがわか
り、本発明の分割偏向方法を適用しない場合は６０、７
０、８０、．．．２８０、２９０Ｖに荷電された粒子が
０．６ｍｍの間隔で２４個並んで飛翔していくことにな
り、特に２８０、２９０Ｖなど高電位に荷電された粒子
の場合は粒子間の静電反発は顕著なものになる。

【００１８】分割偏向の実施例では、６０〜１７０Ｖ、
１８０〜２９０Ｖの２領域に分割して順次２つの領域に
振り当てて偏向させるため、６０、１８０、７０、１９
０、．．．．．２８０、１７０、２９０Ｖに荷電された
粒子が０．６ｍｍ間隔で飛翔することになる。２８０、
２９０Ｖなど高電位に荷電された粒子の間隔は１．２ｍ
ｍまで広がり静電反発は小さくなる。隣接して偏向され
る粒子間では１１０〜１２０Ｖの荷電電圧差つまり記録
ドットの間隔にして７．７〜８．４ｍｍもの偏向量差が
あり、さらに粒子間隔は広くなり粒子の受ける空気抵抗
のバラつきは小さくなる。

【００１９】

【発明の効果】隣接するインク粒子間の偏向後の距離が
大きく、かつ大きな荷電量の粒子が直接隣接することが
ない。従って、粒子間の静電干渉が小さく、また各粒子
が受ける空気抵抗は互に同等である。よって、記録パタ
ーンの乱れが小さい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う荷電制御型インクジェット記録装
置によるインク粒子の偏向及び帯電電極の電圧パターン
を示す図。

【図２】制御回路ブロック図。

【図３】タイミングチャート。

【図４】本発明の別の態様におけるインク粒子の偏向振
り分けを示す図。

【図５】従来の荷電制御型インクジェット記録装置とイ
ンク粒子の偏向を示す図。

【図６】従来の装置におけるインク粒子の飛翔状態を示
す図。

【図７】別の従来の装置におけるインク粒子の偏向及び
帯電電極の電圧パターンを示す図。

【符号の説明】

１ノズル２インク柱３ピエゾ振動子４帯電電極５、６偏向電極７ガター８被記録面１１、１２インク粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを噴出するノズル、該ノズルを励
振して噴出インクを多数の粒子へと分断させる励振装
置、各インク粒子に所定の電荷量を帯電させる帯電電
極、及び電荷量に応じて帯電粒子の飛翔方向を偏向させ
る電界を発生する偏向電極を有し、各インク粒子を被記
録面の所望位置に付着させることによって記録パターン
を形成する荷電制御型インクジェット記録装置におい
て、被記録面を偏向方向に２つ以上の領域に分割して、
相前後して次々と飛翔するインク粒子のタイミングを順
次各領域に振り当て、かつ各領域内では最下段から上方
へと（又は最上段から下方へと）順番にインク粒子を偏
向させるべくインク粒子を帯電させることを特徴とする
装置。