JPS5824277B2

JPS5824277B2 - インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPS5824277B2
Application number: JP9818078A
Authority: JP
Inventors: 伊東正一; 松岡慎二
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1978-08-14
Publication date: 1983-05-20
Also published as: JPS5525354A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は荷電制御型のインクジェット記録装置に係り、
特に荷電タイミングを制御する位相整合装置に関する。

近年、非接触で高速印字が可能ということからコンピュ
ータ出力端末として、あるいは生産工程で日付、製造番
号等を製品に直接印字する機器として、インクジェット
記録装置の利用が盛んになっている。

この装置はノズルに圧力■のインクを供給し、一定周波
数の振動を与えることによってインクを粒子化させる。

このとき、粒子を適当に帯電し、電気的に偏向させるこ
とによって、被記録物に所定のパターンを記録するもの
である。

ここで、難しいのは粒子化のタイミングが温度や圧力等
によって変化するため、帯電信号をこれにいかに合せる
かということである。

これについて、第１図、第２図を用いて詳しく説明する
。

第１図はインクジェット記録装置の電気系のブロック図
である。

水晶発振器１３の出力を増幅器９を通してノズル１に装
備された振動子２に印加すると、ノズル１内の加圧イン
クが噴出する際の粒子化は振動子２の励振周波数に同期
してなされ、これＱこ合せて帯電信号発生回路１４の出
力を増幅器１０を通して帯電電極４に印加すると、イン
ク粒子３が帯電される。

帯電されたインク粒子３は高電圧電源１１に接続されて
いる偏向電極５によって、その帯電量に応じて偏向され
、被記録物７上の所定の位置に到達する。

なお、振動子２は常時励振されており、インク粒子３は
連続して作成されるが、記録に寄与しないインク粒子３
は帯電されていないため偏向されず、ガター６に当って
回収されるようになっている。

上記原理のインクジェット記録装置における、インクの
粒子化と帯電の関係を第２図に示す。

１は振動子２の励振電圧、２は帯電電極４の電圧である
。

インクの粒子化は振動子２の励振周波数に同期している
ことから、１周期に１個のインり粒子３が作成される。

インク粒子３は粒子化するときに帯電される。

従って、粒子化時に帯電信号は最大値になっている必要
がある。

即ち、上昇中あるいは下降中であったり、全熱なかった
りしてはならないのである。

第２図の３は粒子化タイミングとドツトミス率の関係を
示したものである。

ここで、ドツトミス率とは被記録物７の所定の位置にイ
ンク粒子３が到達しない、つまり正常な帯電がなされな
い割合である。

２に示す帯電電圧の立上り、立下り時に粒子化されると
、ドツトミス率が極端に高くなることがわかる。

２の帯電電圧で正常に帯電させるためには、インクの粒
子化タイミングがＱの範囲に限定される。

さらに印字可能範囲Ｑはインクの劣化等によって小さく
なる。

粒子化のタイミングは、インクの圧力や物性値、励振電
圧、温度等によって変化する。

従って、常に安定した帯電を行なうには、粒子化のタイ
ミングを検出し、それζこ応じて帯電信号の位相を変化
させる必要がある。

粒子化タイミングを検出するため、第１図の例では飛行
するインク粒子３の電荷を静電誘導作用によって検出す
る電荷検知器８が設けられている。

電荷検知器８の出力は増幅器１２を通して帯電信号発生
回路１４に入力され、その検知信号の大小によって帯電
信号の位相を制御する。

この制御手段として、いくつかの公知例がある。

より安定な帯電を行なうには、位相を細かく制御する方
法が好ましいが、従来はアナログ制御を用いていたため
、装置が複雑で、しかも信頼性に欠けるという欠点があ
った。

一方、装置が簡単になるということで、２相つまり１８
０度位相の異なる帯電信号のいずれかを用いる方法もと
られていた。

しかし、この方法は第２図３に示す安定領域Ｑを広く要
するため、帯電電圧の立上り、立下り時間を小さくした
り、インクの物性値等への制限が大きくなるという欠点
があった。

帯電電圧は数百ボルトになることがあり、その立上り、
立下り時間を小さくするには高価のものが要求される。

また缶、プラスチック等、紙取外の被記録物に印字する
ことが要求される工業用インクジェット記録装置では、
インクやノズル口径が多種類になりそれらに制限を与え
ることは大きな欠点となる。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、帯電
信号の位相をディジタル処理し、しかも細かく制御する
こと（こよって、インク粒子に安定した電荷を与える位
相整合装置を提供することにある。

以下、本発明の一実施例を第３図〜第８図を用いて説明
する。

尚、本実施例では８相の位相整合を行なうものζこつい
て説明する。

第３図は位相整合を含む帯電信号発生回路のブロック図
で、２０はノズル１の励振周波数の８倍で発振する発振
回路で、その出力クロックは８進カウンタ２１で３Ａ４
こ分周され、増幅器９を介して振動子２に加えられ、ノ
ズル１を励振する。

また、カウンタ２１の出力は比較回路２２に入力され、
データセレクタ２３から出力されるカウンタ２４とレジ
スタ２５の出力のいずれかと比較される。

カラ／り２４は８進カウンタで、その出力は探索中の位
相を示し、後述する位相切換信号Ｇによって歩進する。

一方、レジスタ２５は粒子化位相を記憶し、カウンタ２
４が一巡、即ち零ζこなる毎に更新される。

データセレクタ２３は印字信号Ｓによって、非印字中ば
カウンタ２４を、印字中はレジスタ２５を出力するもの
とする。

まず、非印字中について説明する。

カウンタ２１とカウンタ２４が一致すると比較回路２２
より一致信号りが出力され、８ビツトのシフトレジスタ
２９がある値にセットされる。

このセットされたイ直は、クロック８ｆでシフトされ、
その出力Ｅが順次アンドゲート３６に入力される。

３０は粒子化位相を探索するための帯電信号の大きさを
設定するための設定回路で、アンドゲート３６に入力さ
れている。

アンドゲート３６の出力は前記と同様の印字信号Ｓによ
って切換えるデータセレクタ３７を通り、Ｄ−Ａ変換器
３８によってディジタル量に応じたアナログ電圧ζこ変
換される。

このアナログ電圧は増・幅器１０を通して帯電電極４ζ
こ加えられる。

従って、粒子化位相を探索するためζこ非印字中に帯電
電極４に印加される帯電信号Ｆは、カウンタ２４ζこよ
って位相が、シフトレジスタ２９にセットされるイ直Ｑ
こよってパルス巾が、設定回路３０によって大きさがそ
れぞれ決定される。

上記した帯電信号Ｆによってインク粒子３に帯電された
電荷は、第１図ζこ示す電荷検知器８によって検出され
る。

この検出信号は増幅器１２を通して、２値化回路２８に
入力される。

尚、増幅器１２は複数個の粒子３の帯電量を検出するよ
うに積分特性を持つものとする。

２値化回路２８は帯電量に応じた電圧信号Ｈをある値以
上なら１“、以下ならば０“と２イ直Ｏこするもので、
その出力Ｊは位相切換信号Ｇｌこよって８ビツトのシフ
トレジスタ２Ｔζこ入力される。

この位相切換信号Ｇは探索位相の更新を指示するもので
、本実施例では比較回路２２の出力りをカウンタ３１で
カウントすることによって与えられる。

但し、カウンタ３１は印字中はリセットされているため
、上記位相切換信号Ｇは非印字中のみ出力される。

そして探索位相の切換は帯電電極４で帯電された粒子３
が電荷検知器８ζこ達し、増幅器１２の出力Ｈが安定す
るまでの時間以上であればよい。

以上の様な方法Ｏこより探索位相が順次切換えられ、一
巡するとシフトレジスタ２７には各相の帯電結果が記憶
される。

この記録結果は後述する粒子化位相決定回路２６ζこ入
力され、粒子化位相がレジスタ２５に記憶される。

次Ｏこ印字中の動作について説明する。

印字信号４Ｓが入力されると、テ゛−タセレクタ２３は
レジスタ２５に切換えられ、カウンタ２１が粒子化位相
と一致する毎に比較回路２２より一致信号りを出力する
。

この一致信号りはカウンタ３２およびカウンタ３３に入
力され、カウンタ３２は縦ドツト、カウンタ３３は横ド
ツトをそれぞれカウントするもので、縦７ドツト、横５
ドツトの文字を印字する場合には各々、７進、５進のカ
ウンタとなる。

カウンタ３２，３３の出力はＲＯＭ等で構成される文字
信号発生回路３４ζこ入力され、印字の有無を示すドツ
ト信号が出力され、アンドゲート３５に入力される。

インク粒子３への帯電量はカウンタ３２によって与えら
れ、データセレクク３７を介してＤ−Ａ変換器３８に入
力され、前記探索信号と同様ζここの出力は増幅器１０
を介して帯電電極４（こ印加され、インク粒子３を所定
の電荷量ζこ荷電する。

このとき帯電信号のパルス巾は振動子２に印加される信
号の周期となる。

また、その位相はレジスタ２５によって決まり、印字中
は変化しない。

第４図は各部の波形を示したタイムチャートでその記号
は第３図と対応しており、励振信号Ｂはクロックパルス
Ａを％に分周したもので、増幅器９で正弦波信号Ｑこし
て振動子２に印加される。

Ｄｏ〜Ｄ７はＯ〜７相すなわちカウンタ２４が０〜７の
ときの比較回路２５の出力信号である。

同様にＥ。

−Ｅ７はソフトレジスタ２７の出力で。あり、本実施例
ではソフトレジスタ２７に一致信号りによって００１１
１１００がセットされるため、探索信号Ｅは励振信号Ｂ
と９０度位相が異なり、その周期の％のパルス巾となっ
ている。

ＦｏはＯ相の非印字時の帯電信号で、破線はＯ相の印字
時の帯電信号である。

本発明では非印字時の帯電信号は印字時のそれに比べて
狭く、シかもその中央にあればよく、パルス巾について
も特に限定されるものではない。

そしてインク粒子３へ正常に帯電するには、帯電電圧が
一定のときで、しかもその中央部が望ましい。

υ１まインクが時刻Ｐで粒子化されてυ）るものとし、
粒子化位相の決定方法Ｑこついて以下に説明する。

第５図は位相の探索方法を示すタイミング図で印字信号
Ｓが入力されていない非印字中ζこは位相の探索が行な
イつれ、印字中には探索が一時中断され、印字信号Ｓが
なくなると中断された位相から探索が再開される。

Ｈは増巾器１２の出力で、Ｊはその２値化された出力で
、インク粒子３への帯電状況を示すものである。

第４図かられかるようζこ２〜４相では正常な帯電がな
されるため、検出出力Ｈは高くなるカ月相と５相は立上
り、立下り時であるため、２〜４相に比べて低くなる。

またＯ相、６相、７相は全く帯電されていないため出力
は得られない。

従って図中Ｈの破線部で２値化すればＪのような出力と
なり、２〜４相で１”となる。

それ故２〜４相であればどの相で印字しても正常な記録
が可能であるが、ドツトミス率をさらに低くおさえるに
は粒子化位相に最も近い３相が好ましいことがわかる。

第６図、第７図は第３図の粒子化位相決定回路の具体例
で第６図はＲＯＭを用いた例である。

ＲＯＭ４０はシフトレジスタ２７の出力８ビツトを入力
し、３ビツトの粒子化位相をシフトレジスタ２５Ｇこ出
力するよう（こしたものである。

シフトレジスタ２７の１“を示すビットの中央の値をコ
ード化した３ビツトで出力するようにＲＯＭ４０をコー
ド化しておくことにより容易に粒子化位相を求めること
ができ、また１”の数が、４個の場合には中央のいずれ
かの位相を出力するようにすればよく、このような方法
は市販のものを用いて容易に構成することができる。

また第７図はＲＯＭを用いず演算処理によって行なうよ
うにした例で、シフトレジスタ２７の内容を入力し、処
理回路４１、Ａレジスタ４２、Ｂレジスタ４３を用いて
粒子化位相を求め、レジスタ２５（こ出力する。

この処理手順を第８図により説明すると、まず、シフト
レジスタ２７の内容をＡレジスタ４２（こ移す。

次（こＢレジスタ４３にはＡレジスタ４２の内容を１ビ
ツト左ヘシフトしたものを入れる。

次ＱこＡレジスタ４２とＢレジスタ４３のアンドをとり
、Ａレジスタ４２に入れる。

Ｂレジスタ４３には前回とは逆に右ヘシフトしたものを
入れ、前述と同様に両者のアンドをとりＡレジスタ４２
に入れる。

Ａレジスフ４２にはゞ１“の数が１個となったためこれ
を２進数にコード化してレジスタ２５に出力することに
より粒子化位相の決定がなされる。

なおこの方法は８相以上の場合でも上記手順を繰返すこ
とにより可能であり、第６図のＲＯＭを使用する方式よ
りもさらに汎用性がある。

本発明には粒子化位相を求める外に、他の効果もある。

それは、位相余裕の低下や検出器の故障をチェックでき
ることである。

即ち、探索信号の周期を励振周期の％程度にしておけば
、各位相での判定結果は１”の数が３〜５個である。

もし、インク等の劣化で５１“の数が２個以下になった
場合には、警報を発し未然にトラブルを防止できる。

また、電荷検出器やその増・隅器が故障して全て′″１
″あるいは加″になっても警報を発することが容易にで
きる。

さらに２値化回路の閾値が変化した場合もチェックでき
る。

１“の数が３〜５個の範囲なら、印字可能信号を発すれ
ばよい。

これらの判定は、第６図に示す回路ではＲＯＭにプログ
ラムすることによって、あるいは第７図に示す回路では
Ａレジスタの５１“の数が１個になるまでのシフト回数
をチェックすることによって容易に実現できる。

また、警報信号、印字可能信号は位相探索をある回数繰
り返し、上記判定結果が連続することによって発しても
よい。

以上の様に本発明は非印字中ζこ位相探索信号を発生し
、しかもこれを一定期間毎にソフトして一巡させたとこ
ろで、各位相での判定結果により粒子化位相を求め、印
字時Ｑここの位相で印字するものであり、位相余裕の低
下や検出回路の異常のチェックが可能となりインクの劣
化によるトラブルも未然ζこ防止できる。

なお、警報信号や、印字可能信号は上記位相探索を数回
繰返し、上記判定結果が連続して起ることにより発する
。

ようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインクジェット記録装置の電気系ブ泊ツク図、
第２図はインクの粒子化と帯電の関係を示す図、第３図
〜第８図は本発明の一実施例を示し、第３図は帯電信号
発生回路を示すブ爾ツク図、第４図と第５図は各部信号
のタイミング図、第６図は粒子化位相の決定方法をＲＯ
Ｍで構成したときのブロック図、第７図は他の方法で構
成したときのブロック図、第８図は第７図の処理手順を
示す説明図である。１・・・・・・ノズル、２・・・・・・振動子、３・・
・・・・インク粒子、４・・・・・・帯電電極、８・・
・・・・電荷検出器、１４・・・・・・帯電信号発生器
。

Claims

【特許請求の範囲】１インク粒子の分離タイミングと印字帯電信号との位
相関係を補正するようにした荷電制御型インクジェット
記録装置において、非印字中に分離位相を探索するため
の帯電信号を一定周期毎にその位相をシフトして与える
手段、各位相でのインク粒子群の帯電量を検知して２値
化し記憶する手段、前記探索が一巡したときに前記記憶
結果より印字するときの位相を決定しこれを記憶する手
段を備え、前記探索結果のうち正常に帯電された位相の
数がある範囲を外れたときに警報信号を、範囲内にある
ときに印字可能信号を発することを特徴とするインクジ
ェット記録装置。２特許請求範囲第１項に示すインクジェット記録装置
において、前記探索結果のうち正常に帯電された位相の
数がある範囲を外れたこと、あるいは範囲内にあること
が一定期間継続したときＯこ警報信号あるいは印字可能
信号を発することを特徴とするインクジェット記録装置
。