JPS58175669A - インクジエツト記録装置における噴射ミス検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はインクジェット記録装置に関し、特にオンデマ
ンド型インクジェット記録装置において、記録ヘッドの
ノズルから噴射されるインク粒子が正常に噴射されてい
るか否かを検知するための電荷量計測型の噴射ミス検知
装置に関する。 インク粒子を必要な時だけ噴射するというこの種オンデ
マンド型インクジェット記録装置のうち、特に特公昭５
３−１２１３８号公報、特公昭５１−３９４９５号公報
、特公昭５３−４５６９８号公報等で示される圧電変換
素子の圧力波でインクを噴射する方式が近年注目されて
いる。 上記３公報に示されるオンデマンド型インクジェット記
録装置は、記録のための電気信号に応答して電気パルス
が記録ヘッドの圧電変換素子に印加される都度、圧力室
の容積変化によってノズルからインク粒子を噴射する方
式である。 この種方式のオンデマンド型インクジェット記録装置に
おいては、常時インク粒子を連続的にノズルから噴射す
るインクジェットプリンターと比べて、インク粒子の噴
射ミスが発生しゃすい。これは、記録ヘッドのノズルが
記録紙に近接しているためにノズル面に紙粉々どのダス
トが付着したシ、記録ヘッド内部に気泡が入ったシ、又
はノズル内外のインクが凝固したシする理由等によシ発
生する噴射方向ミスや噴射不能等の噴射ミスである。こ
の噴射ミスによる記録紙上のインクドツト欠落は印字品
質を低下させるので、速やかにこれを検知して回復処置
をとる必要がある。 しかし上記の噴射ミスの発見方法としては、従来は目視
で行なわれておシ、その発見から回復処置をとるまで、
全く人手を介して行なわれていた。 このため監視作業が煩られしく、噴射ミスの発見が正確
・迅速で彦いという問題があシ、その上、事故回復操作
の煩られしさや、処置の所要時間等についても種々問題
があシ、これらの問題点を解決するための噴射ミス検知
装置の開発が望まれていた。 本発明は、上記の問題に鑑みて表されたもので、所定回
数又は所定時間毎に自動的に記録ヘッドを噴射ミス検知
位Ｉ直に移動させ、この検知位置において記録ヘッドの
各ノズルからインク粒子を噴射テストさせ、噴射ミス検
知動作を行ない、噴射ミスが検知された場合には記録ヘ
ッドをパージ位置に移動して、記録ヘッド内のインクを
ノズル外に強制的に流出させて、記録ヘッド内の気泡、
凝固インクおよびノズル内外のダストを除去させ、噴射
ミスが検知されガい場合には再び印字動作を行なわせ、
かつ上記一連の動作を全て自動的に行なわせるように構
成されたオンデマンド型インクジェット記録装置におい
て、上記噴射ミス検知装置の改良に関するものである。 即ち、記録ヘッドのノズル近傍に配置された荷電電極と
、前記ノズルのインク噴射口に対向して配置された受信
電極と、これら両電極間のインク粒子飛翔路近傍に設け
られた中間電極と、前記受信電極への荷電インク粒子の
飛翔到達を検知する検出回路とを具備した噴射ミス検知
装置によシ、噴射ミスを確実に検知でき、しかも人によ
る監視を不要にしたものである。 以下、本発明を改良前の装置と比較して、図面を参照し
詳細に説明する。 第１図は、改良前の電荷量計測型噴射ミス検知装置の斜
視図であり、図中、１は絶縁部材から成る断面］字状の
基台である。２は記録ヘッド３のノズル４に近接して設
置される一対の荷電電極で、直流電源５によシ負電圧が
印加されている。この状態でノズル４からインク粒子６
が噴射されると、インク粒子６の表面には＋Ｑｏの電荷
がのせられる。 検出回路８で適当なレベルの電気信号に変換される。検
出回路８は第２図に示す如く、抵抗Ｒ１およびコンデン
サＣＩとから成る充放電回路と、抵抗Ｒ４とコンデンサ
Ｃ２とから成る微分回路と、反転増幅器Ａおよび抵抗Ｒ
２、Ｒ３から成る増幅回路とで構成され、インク粒子６
が受信電極７に対して飛翔衝突する毎に検出信号を出力
するようになっている。 次に、上記構成の従来の噴射ミス検出装置によるインク
粒子飛翔検出信号発生のメカニズムについて、第３図の
如き等何回路を用いて説明する。 上述のように、十Ｑｏに荷電された前記インク粒子６が
前記受信電極７に接近してくると、受信電極７には静電
誘導によ、り　　Ｑｔが発生し、検出抵抗Ｒのａ端には
＋Ｑｌ′の電荷が発生する。次に、荷電　５− したインク粒子６が受信電極７に接近するに従って、受
信電極７に発生する電荷は−Ｑｌから−Ｑ２に増加し、
同時に前記ａ端の発生電荷は＋Ｑ１′から＋Ｑ’−と増
加してくる。検出抵抗Ｒのａ端に発生する電荷は、イン
ク粒子６と受信電極７との距離の自乗に反比例するから
、初期は小さな増加率で、インク粒子６が受信電極７に
到達するに従って大きな増加率で増加する。即ち、見か
け上の電流１（＝ｄｑ／ｄｔ）が増加しながら検出抵抗
Ｒに流れ込む形となる。ここでＲは一定であるから、Ｅ
＝ｉＲによ多出力電圧Ｅは電流１に比例した波形を示し
、検１・出信号となる。第４図にはこの出力電圧特性を
示す。図においで’Ｉｔ＋は荷電電極２から受信電ｔ＃
、７に至るまでのイ／り粒子６の飛翔時間でアシ、曲線
」は出力電圧Ｅの上昇を表わす波形である。 次に、インク粒子６が受信電極７に衝突すると、検出抵
抗Ｒのａ端の電荷増加はなくなるので、電流ｉ＝Ｏとな
る。しかし検出抵抗Ｒに並列に電気容量Ｃがあシ、ｔｌ
における電荷Ｑ（’ｔｌ）としてＱ（ｔｌ）＝ＣＨがチ
ャージされてい石ので、検出信号はす　６− ぐ零にならず、Ｑ（’ｔ”＋）がＲを通して放電される
から、第３図の曲線■に示される急下降の放電波形と彦
る。 また、インク粒子６の荷’ｔ　量子Ｑｏとインク粒子６
の飛翔速度を一定にした場合、荷電電極２・受信電極７
間のギャップを増せば、インク粒子６の両電柾間飛翔時
間は増加して”ｔ２となる。このｔＪにおける出力電圧
即ち、検出信号レベルは第４図の曲線１”に示されるよ
うに“ｔ

【時に比して低下する。 即ち、荷電電極・受信電極間ギャップが大きい程、検出
信号レベルは小さくなる。第５図はこの信号波形を示す
。 上述のように、第３図に示される電極構成においては、
両電極２．７間のギャップをなるべく小さくして所要の
検出信号レベルを得る必要があるが、一方、両電極間ギ
ャップを余り小さくすることは次のような問題がある。 第１に、荷電電極２はノズル４に近接して設けられねば
ならないから、前記ギャップが少ないと両電極のシール
ドが不充分となシ、外部からのノイズ影響を受は易くな
る。 第２に、両電極間隔を小さくすると、荷電電極に加えら
れている直流高電圧のリップル影響を検出信七が受は易
くなる。第３に両電極がダストやインク滴異常等によシ
短□絡したときに検出回路８を破壊することがある。こ
のように以上の問題点を有する上述の従来構成では実用
上不完全なものであり、その欠点を改善した検知装置の
開発が望まれている。 本発明は−Ｆ記の噴射ミス検知装置の欠点を改良したも
のである。即ち荷電電極と受信電極との中間であシ、イ
ンク粒子飛翔路近傍に中間電極を設けることによって、
以下の効果を達成し発明を完成した。 本発明による効果を以下に列記する。 （１）荷電インク粒子が中間電極を通過して始めて、受
信電極が電荷を得る形に々るので、見掛は上、荷電電極
と受信電極とのギャップを小さくしたのと同様の効果が
得られる。即ち、荷電電極と受信電極とのギャップを変
えずに検出信号レベルを増加させる効果を有する。 （２）荷電電極に印加される直流電圧の変動によるノイ
ズを除去する効果を有する。 （３）受信電極の静電シールドを行なうことが容易に力
る。即ち受信電極の密閉か容易である。 本発明の噴射ミス検知装置によるインク粒子飛翔検出信
号発生のメカニズムについて、第６図の如き等価回路を
用いて説明する。図において、１２は記録ヘッド１：］
のノズル１４の近接して設置される一対の荷電電極で、
直流電源１５によシ負電圧が印加されている。この状態
でノズル１４からインク粒子１６が噴射されるとインク
粒子１６の表面′には＋Ｑ。 の電荷がのせられる。１７は受信電極で前記ノズル１４
のインク噴射口に対向して配置されている。２０は中間
電極で定電位に保たれあるいは接地されていて、荷電電
極１２と受信電極１７の間でインク粒子１６の飛翔路の
近傍に設けられている。 この状態でノズル１４からインク粒子１６が噴射される
とインク粒子１６の表面には＋Ｑｏの電荷が印加される
。更にインク粒子１６が飛翔して前記中間電極２０を通
過する際に、前記受信電極１７は始めて静　９− 電誘導による電荷−Ｑｌを得る形になり、同時に検出抵
抗Ｒのａ端に＋Ｑ＋’の電荷が発生する。次に、荷電し
たインク粒子１６が受信電極１７に接近するに従って、
受信電極１７に発生する電荷は−Ｑ１から、−Ｑ２に急
激に増加し、同時の前記ａ端の発生電荷も十Ｑ（から＋
Ｑｄへ急激に増加してくる。前述のように検出抵抗Ｒの
ａ端に発生する電荷は、インク粒子１６と受信電極１７
との距離の自乗に反比例するからインク粒子１６が受信
電極に接近するに従って急激な増加率で増加する。更に
１７．２０両電極間ギャップは極めて／ＪＸさくとシ得
るので、検出信号レベルは極めて大きくできる。 第７図は本発明による上述の検出抵抗Ｒのａ端に発生す
る出力電圧Ｅの経過を表わす線図であ択インク粒子１６
が受信電極１７に到達する迄の時間’ｔｚに至るまでの
出力電圧の増加率と高い電圧出力の経過を示すものであ
る。 また、第８図は同じく検出信号レベルの出力経過を示す
図である。 なお、第７図、第８図に示す特性図は下記の実１０− 施データに基づくものである。 荷電電極１２と中間電極２０との間隔・・・・・・・・
・・・・４５ｗｎ中間電極２０と受信電極１７との間隔
・・・・・・・・・・・・１．５ｍｍ荷電電極１２の電
極針量内側間隔　・・・・・・・・・・・・・・・１．
６胴中間電極加の電極針量内側間隔　・・・・・・・・
・・・・・・・１．６＋ｏ＋直流電源１５の電圧　・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・３５０Ｖノズル１４から噴射
されたインク粒子１６が受信電極１７に到達するまでの
飛翔時間　・・・・・・・・・・・・・・・　２ｍ＋４
検出抵抗Ｒ１の抵抗値・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ＩＯＭΩ
検出回路のコンデンサー〇＋の電気容量・・・・・・５
０ＰＦ’第９図は本発明による一実施例の構成を示す斜
視図であわ、１・第１．０　、ｌ・・第１１図は夫その
正面図お：よ・び側断面図である。図中、１１は荷電電
極１２、受信電極１７、中間電極２０を保持する基台で
ある。また、。 １９は上記１２．１７．２０の電極群を覆うように１］
字形に三方向を静電的に遮蔽し、かつ接地された静電シ
ールド部材であり、特に上記受信電極１７の静電シール
ドを確実に行なう。尚インク粒子１６は荷電電極】２と
中間電極２０との付近を通過後受信電極１７に衝突し、
滴下して下方のインク吸収部材２１、例えはスポンジに
吸収される。 次に上記構成のインクジェット記録装置および噴射ミス
検知装置の動作について説明する。 第１２図はオンデマンド型インクジェット記録装置の一
実施例を示す構成図である。該インクシェツト記録装置
は、記録紙の予め設定された記録区間内を記録ヘッド１
３で走査しながら、内装する多数のノズル１４からイン
ク粒子１６を選択的に噴射するものであるが、本発明の
噴射ミス検知装置を用いる場合、所定回数毎又は所定時
間例えば９［１秒毎に記録ヘッド１３を噴射ミス検知位
置に移動させ、一定の時間間隔をもって全ノズルから順
次インク粒子１６を噴射させるように構成することが好
ましい。このようなインクジェット配録装置の記録ヘッ
ド１３から噴射されたインク粒子１６は、荷電電極１２
の間を通過し、更に中間電極２０の間を通過して受信電
極１７に衝突する。衝突後、インクは滴下してインク吸
収部材２１に吸収されるが、インク粒子１６が飛翔・衝
突に至る迄に受信電極１７に与えられた電荷は充放電回
路に電圧を発生し２、微分回路および増幅回路を介して
出力される。従って、検出回路１８の出力信号はインク
粒子１６の飛翔を示すパルス信号となる。 次に、第１３図に示すように、一定の時間間隔ＴＩ（例
えば５ｍＦ４・）でｎ個のノズル１４を順次駆動させる
ようなパルス信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ、１．・Ｓア、を、印
力旧して４１個の各ノズルから順次ｎ個のインク粒子１
６を噴射させれば、上記検出回路１８のパルス信号は一
定間隔の信号Ｓｏとなる。従って、検出回路１８の出力
信号にパルスの欠落があれば、噴射ミス発生したものと
判断することができる。 尚、このような検出回路１８の出力信号におけるパルス
欠落検知手段としては、噴射ミス検知時における記録ヘ
ッド１３への噴射指令信号を基準信号とし、検出回路１
８の出力信号と比較し、その比較において不一致が発生
した時、噴射ミス信号を発ない時、噴射ミス信号を発生
するものがある。 上記実施例においては、荷電電極１２および中間１３− 電極２０を一対の直針形状で形成したが、リング状、口
形状に形成し、その東をインク粒子１６が通過するよう
にしても良い。 また、受信電極１７、基台１１、静電シールド部材の形
状についても、実施例のものに限る必要はない。 更に、本発明の噴射ミス検知装置は、シングルノズルお
よびマルチノズルを有するインクジェットプリンタ・フ
ァクシミリ等に用いられるオンデマンド型インクジェッ
ト記録装置に装着して有益な効果を発揮できる。 以上説明したように本発明の電荷量計測型の噴射ミス検
知装置によれば、記録ヘッドにおける噴射ミスを確実に
検出することができるので、人手を介さず自動的に噴射
ミスを検出して回復処置をとるシステムの実現が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の噴射ミス検知装置の斜視図、第２図は噴
射ミス検知装置の検出回路を示す電気回路図、 １４− 第３図は従来の検知装置による電荷発生状態を示すメカ
ニズム図、 第４図、第５図は上記装置における出力電圧および検出
信号レベルの特性図、 第６図は本発明による噴射ミス検知装置の電荷発生状態
を示すメカニズム図、 第７図、第８図は上記装置における出力電圧および検出
信号レベルの特性図、 第９図は本発明による噴射ミス検知装置の斜視図、 第１０図、第１１図は上記装置の正面図および側断面図
、 第１２図は上記装置を配置したインクジェット記録装置
、 第１３図は上記装置によるパルス発生タイミング図であ
る。 １．１１・・・基台　　　　２．１２・・・荷電電極３
．１３・・・記録ヘッド　４．１４・・・ノズル５．１
５・・・直流電源　　６．１６・・・インク粒子７．１
７・・・受信電極　　８．１８・・・検出回路９．１９
・・・静電シールド部材２１・・・インク吸収部材２０
・・・・・・・・・・・中間電極 代理人　　　桑　原　義　美

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクジェット記録装置のインク噴射ノズル近傍
   に配置された荷電電極と、前記ノズルのインク噴射口に
   対向して配置された受信電極とからなるインクジェット
   記録装置における噴射ミス検知装置において、前記両電
   極間のインク粒子飛翔路近傍に定電位に保たれた電極を
   設けたことを特徴とするインクジェット記録装置におけ
   る噴射ミス検知装置
2. （２）前記定電位電極が接地された電極であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の噴射ミス検出装
   置