JPS5849272A - インクジエツトプリンタ - 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プリンタに関スルものである。

従来の印字装置、情報出力端末はワイヤーヘッド、活字
等をインクリボンを介して記録用紙に衝突させることに
より各種の出力情報を記録するものであったが、記録の
際の騒音がかなり大きく、比較的静粛なオフィス等で使
用された場合騒音公害をもたらすものであった。このよ
うな問題を解決するための出力装置として、近年液体状
のインクを何らがの手段により飛翔させ、記録用紙に付
着せしめ、各種の出力情報を記録する所謂インクジェッ
ト方式の出力装置（インクジェットプリンタ）が開発さ
れ一般に使用され始めている。インクジェット方式を大
別すると帯電制御方式、インクオンデマンド方式、電界
制御方式、インクミスト方式の４つの方式に分けること
ができる。帯電制御方式とはインクを振動子により常時
液滴状に飛翔せしめ、この飛翔したインクを帯電させ、
その後この帯電しだ液滴状のインクを電場により偏向す
ることにより出力情報の記録を行なうものである。イン
クオンデマンド方式とは出力情報に応じてインクだめに
圧電素子により圧力を加え、インクを飛翔させることに
より、記録用紙に記録をなすものである。電界制御方式
とはノズル開口部と記録用紙間に出力情報に応じて電位
を印加し、静電引力によりノズル開口からインクを引き
出し記録用紙に付着させ記録を行なうものである。イン
クミスト方式とはインクだめ中に保持されたインクを振
動子により霧状にし、この霧状になったインクを放電に
より出力情報に応じて選択的にイオン化し、このイオン
化したインクを静電引力により記録用紙に付着せしめる
ものである。本発明のインクジェットプリンタは電界制
御方式におけるものである。

電界制御方式のインクジェットプリンタとしては第１図
に示すような単一のノズル開口を有するものが知られて
いる。

液体状のインクは加圧ポンプ１もしくハインク静圧によ
りノズル２の開口部分にメニスカスが形成されるよう加
圧される。シリアルに入力する出力情報ＳＯを制御回路
３により制御しつつ駆動回路４によりノズル２と対向電
極５間に電位を印加せしめることにより記録用紙６に記
録をなすものである。記録用紙６は矢印７方向に送りロ
ーラー８により移送されており、さらにノズルヘッド９
を記録用紙６が移送されている方向と直角な方向、即ち
ライン方向（矢印１０）に移送させることにより記録用
紙６全体に出力情報Ｓｏに応じた記録が可能となる。

しかしながら、このような方法ではノズルヘッド９を機
械的に走査するために比較的低速度で記録がなされると
いう問題を有していた。このよ夕な問題を解決するため
に近年第２図に示すような複数個のノズル開口を有する
ノズルヘッドを備えバ電界制御方式のインクジェットプ
リンタが提案されている。これはシリアルに入力する出
力情報Ｓｏを制御回路３によリーライン分のパラレルな
信号として駆動回路４に出力し、ノズルヘッド９の一多
数の各ノズル開口に対応した多数の針状電極を備えた対
向電極５に駆動回路４により電位な印加せしめることに
より、出力情報Ｓｏに応じて複数個のノズル開口から選
択的にインクを飛翔させることにより、−ライン分の記
録をほぼ同時に記録せしめるというものであり、記録の
高速化が達成される。

ところで、インクジェットプリンタのインクを飛翔させ
るためのノズル部分においては、インクは次式で表わさ
れる振動数（ｆｉ）の固ここで、Ｋ：インク粘度および
ノズル肉厚によって決まる定数 ′Ｉ゛：表面張力（ｄｙｎ／ｃ／ｎ） ρ　：インク密度（ｇ／ｃｒｆＬ３） Ｄ＝ノズル径（ｃｍ　） つまり、第３図に示すように加圧されたインクはノズル
２の開口部においてインク飛翔後インクの先端部が１０
．１１，１２．の位置に周期Ｔｉ＝１／ｆｉ　　で枦苧
イ位置が変化しうろことが知られている。

従来公知の技術にあっては、このインクの振動を全く考
察すやことなしに出力情報ＳＯに応じてノズル２と対向
電極５との間に電圧を印加しノズル２と対向電極５との
間に静電場を形成することによりインクを飛翔せしぬる
ものであった。従って、このような従来の技術に於ては
例えばインクの先端部の位置が１２の位置にある場合で
も、１１の位置にある場合でも全く関係なくノズル２と
対向電極５との間に出力情報ＳＯに応じて電位が印加さ
れるものであった。従って、インクを飛翔させるための
電位が印加された時にインクの先端部の位置が異なると
、電位が印加されてから実際にインクが飛翔されるまで
の時間に差が生じたり、飛翔するインクの液滴の大きさ
が変化することがあり、特に出力情報が画像情報である
場合には再生画像がムラになったり、解像度が充分得ら
れなくなったりして高品位な出力記録が行われなくなる
ことがある。また、前記インクの固有振動を考慮しない
と出力記録全体に要する時間が長くなったり、さらに、
インクを飛翔せしめるための電位が必要以上高いものが
要求されることになる。

本発明の目的は均一な大きさのインクの液滴を安定して
飛翔せしめることができ、また高速記録を行なうことが
でき、さらに低電位で−Ｗインクを飛翔せしめることの
できるインクジェットプリンタを提供することにある。

本発明のインクジェットプリンタはインクの固有振動の
最大振幅時と同期してノズル開口からインクを飛翔させ
るようノズルと対向電極との間に電位が印加されること
を特徴とする特 従って、本発明のインクジェットプリンタを使用するこ
とによって、均一な大きさのインクの液滴を安定して飛
翔せしめることができるので高品位な出力記録を行なえ
るとともに、インクの固有振動の周波数と同一の高速度
で記録をすることも可能となり、さらには低電位で−；
半インクを飛翔せしめることができる。

以下、本発明のインクジェットプリンタを図面を参照し
つつ詳細に説明する。

第４図は、本発明のインクジェットプリンタの第１実施
例を示す概略図である。

本実施例は、インクを飛翔させるための制御手段を除い
た他は第１図に示された従来の単一のノズル開口を有す
るインクジェットプリンタと同一の構成を有するもので
ある。

シリアルに入力した出力情報Ｓｏは制御回路３に入力す
ることにより制御されつつ出力信号Ｓ＋（第５Ａ図）と
してＡＮＤ回路１３の一端部に入力される。ＡＮＤ回路
１３の他端部にはクロックパルス発生回路１４がら発生
させられたインクの固有振動の周期と同一の周期Ｔｉを
有するクロックパルスＣｐ（第５Ｂ図）が入力してイル
。従って、ＡＮＤ回路１３がらはインクの固有振動と同
一の周期を有する駆動信号８２（第５Ｃ図）が発生され
、この信号ｓ２によりす１ｚ−１５が駆動されることに
よりノズル２と対向電極５との間に高電圧源１６により
電圧が印加され、ノズル２がらインクが飛翔せしめられ
る。

駆動信号Ｓ２（第５Ｃ図）はインクの固有振動と同一の
周期Ｔｉを有しているので、均一な大きさのインクの液
滴を安定して飛翔せしめることができる。出力信号Ｓ１
を出方し終った後はインクは第５Ｄ図に示したようにイ
ンクの先端部がインクの固有振動の周期Ｔｉで振動をし
ており、従って、次の制御信号Ｓ１°が入力されても、
クロックパルスＣｐ（第５Ｃ図）と同期して駆動信号Ｓ
２゛が発生されるので、インクの固有振動の最大振幅時
と同期してインクをノズル２から飛翔させることができ
る。

このように、インクの固有振動の最大振幅と同期してイ
ンクを飛翔させることにより均一な大きさのインクの液
滴を安定して飛翔せしめることができる。

なお、本実施例においてはノズル２と対向電極５との間
にインクが飛翔しない程度の直流バイアス電位を印加し
ておき、実際インクを飛翔させるための駆動信号Ｓ２の
電位を低くすることもできる。このようにすると比較的
低い電位を駆動することになるので、イ／りを飛翔させ
るための制御手段、特にリレー１５、高電圧源１６を簡
易なものにすることができ、また、装置全体の信頼性を
も向上させることができる。

本実施例は単一のノズル開口を有する場合のインクジェ
ットプリンタであるが、第２図に示したような複数個の
ノズル開口を有するインクジェットプリンタにおいても
、第４図に示したのとほぼ同様な制御手段を使用するこ
とにより、本実施例と同様にインクの固有振動の最大振
幅時にインクを飛翔せしめるようにすることができる。

この場合−ラインに要する時間を最高インクの固有振動
の周期まで短縮させることができ、高速記録が可能とな
る。

第６図は、本発明のインクジェットプリンタの第２実施
例を示す概略図である。

本実施例においては、ノズル２と対向電極５との間にイ
ンクの固有振動の周期と同一の周期Ｔｉの交流成分を有
するバイアス電位Ｂ（第７Ａ図）がバイアス電源１７に
より印加されており、ノズル２の開口部分において第３
図に示した様なインクの固有振動がその振幅を励起され
て起っている（第７Ｅ図゛）、。バイアス電位Ｂ（第７
Ａ図）の一部は波形整形回路１８、微分回路１９、整流
回路２０．単安定マルチ２１゜位相制御回路２２を経る
ことによりクロックパルスＣｐ（第７Ｂ図）としてＡＮ
Ｄ回路１３の一端部に入力される。一方、シリアメケカ
した出力情報Ｓｏは制御回路３により制御されることに
より出力信号Ｓｌ（第７Ｃ図）としてＡＮＤ回路１３の
他端部に入力される。従って、ＡＮＤ回路１３からはイ
ンクの固有振動の周期Ｔｉと同一の周期を有した駆動信
号８２（第７Ｄ図）が出方され、この駆動信号Ｓ２によ
りリレー１５が駆動されることによりノズル２と対向電
極５との間に高電圧源１６により電位が印加され、ノズ
ル２よりインクが飛翔されることになる。駆動信号Ｓ２
（第７Ｄ図）はインクの固有振動の周期と同一の周期Ｔ
ｉを有しており、さらに位相制御回路２２により位相を
制御することができるので、第７Ｅ図に示すようにイン
クの固有振動の最大振幅時と同期してインクを飛翔せし
めることができる。

本実施例においてはインクの固有振動が交流成分を有す
るバイアス電位により励起されているので、第１実施例
と比較してさらに確実にインクの固有振動の最大振幅時
と同期してインクを飛翔せしめることができ、駆動信号
の電位もより低いものを使用することができる。

本実施例に示したインクを飛翔させるための制御手段は
、第１実施例におけるのと同様に複数個のノズル開口を
有するノズルヘッドを備えたインクジェットプリンタに
おいて使用することができる。

第８図は、本発明のインクジェットプリンタの第３実施
例を示す概略図である。

本実施例においては、ノズル２のインクだめ２３に圧電
素子２４が取り付けられており、圧電素子２４には圧電
素子駆動回路２５によりインクの固有振動の周期と同一
の周期を有した交流電圧が印加されることにより、ノズ
ル２の開口部にインクの固有振動がおこる（第９Ｄ図）
。圧電素子駆動回路２５から発生された電圧の一部を波
形整形回路１８、微分回路１９、整流回路２０、単安定
マルチ２１、位相制御回路２２、を経ることによりクロ
ックパルスＣｐ（第９Ｂ図）としてＡＮＤ回路１３の一
端部に入力し、一方、シリアルに入力した出力情報ＳＯ
を制御回路３により制御しつつ出力信号Ｓ＋（第９Ａ図
）としてＡＮＤ回路１３の他端部に入力すると、　ＡＮ
Ｉ）回路１３からはインクの固有振動の周期と同一の周
期を有した駆動信号Ｓ２（第９Ｃ図）が出力され、この
駆動信号Ｓ２（第９Ｃ図）によりリレー１５が駆動され
ることによりノズル２と対向電極５との間に高電圧源１
６によって電位が印加され、ノズル２のノズル開口から
インクが飛翔せしめられる。駆動信号８２（第９Ｃ図）
はインクの固有振動と同一の周期Ｔｉを有しており、さ
らに位相制御回路２２により位相を制御することができ
るので、第９Ｄ図に示すようにインクの固有振動の最大
振幅時と同期してインクを飛翔せしめることができる。

本実施例においては、インクの固有振動が圧電素子によ
り励起されているので、前記第２実施例と同様に確実に
インクの固有振動の最大振幅と同期してインクを飛翔せ
しめることができ、さらに、ノズル２と対向電極５との
間に印加される電位が低電位ですむため、安全性、省電
力の点で有利である。

本実施例において用いられたインクを飛翔させるための
制御手段は、前記第１、第２実施例と同様に複数個のノ
ズル開口を有するノズルヘッドを備えたインクジェット
プリンタにおいて使用することができる。

なお、前記各実施例においてはインクを飛翔させるため
にノズルと対向電極との間に印加される電位の周期はイ
ンクの固有振動の周期と同一のものが使用されていたが
、前記印加される電位の周期はインクの固有振動の周期
と必ずしも同一のものである必要はなく、インクの固有
振動の周期の整数倍であっても同一の効果を得ることが
できる。インクの固有振動の周期の整数倍で電位を印加
するためには第１実施例（第４図）においてはクロック
パルス発生回路から発生されるクロックパルスｃｐ？）
周期をインクの固有振動の周期の整数倍にすることによ
り、第２実施例（第５図Ｘ第３実施例（第６図）におい
ては整流回路２０と単安定マルチ２１との間に分周回路
を入れることにより達成される。

さらに、第２、第３実施例においては、インクを飛翔さ
せるための電位を適当に調節することにより、ＡＮＤ回
路１３を介すことなく制御回路３から発生された出力信
号Ｓ１により直接リレー１５を駆動させるようにしても
上記したのと同様の効果す九わちインクの固有振動の最
大振幅時と同期してノズル開口かラインクを飛翔させる
ことができる。このような方法をとれげ波形整形回路１
８、微分回路１９、整流回路２０、単安定マルチ２１、
位相制御回路２２をはふくことができる。

、以上、詳細に説明したように本発明のインクジェット
プリンタはインクの固有振動の最大振幅時と同期してノ
ズル開口からインクを飛翔させることができるので、均
一な大キサのインクの液滴を安定して飛翔せしめること
ができ、良質な出力記録を行なうことができるとともに
、インクを飛翔させるための電位を低くすることができ
、さらに高速記録を行なうことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、単一のノズル開口を有するノズルヘッドを備
えた従来のインクジェットプリンタを示す概略図、 第２図は、複数個のノズル開口を有するノズルヘッドを
備えた従来のインクジェットプリンタを示す概略図、 第３図は、インクの固有振動を示す概略図、第４図は、
本発明のインクジェットプリンタの第１実施例を示す概
略図、 第５Ａ、５Ｂ、５Ｃ，５Ｄ図は第１実施例を説明するタ
イムチャート、 第６図は、本発明のインクジェットプリンタの第２実施
例を示す概略図、 第７　Ａ１７　Ｂ、７　Ｃ，７Ｄ、７　Ｅ図は第２実施
例を説明するタイムチャート、 第８図は、本発明のインクジェットプリンタの第３実施
例を示す概略図、 第９Ａ、９Ｂ、９Ｃ１９Ｄ図は第３実施例を説明するタ
イムチャートである。 ２・・・ノ　ズ　、ル、　３・・・制御　回路、４・・
・駆動回路、５・・・対向電極、６・・・記録　用　紙
、　　９・・・ノズルヘッド、１３・・・ＡＮＤ　　回
　路、　１４・・　クロックパルス発生同格、１５・・
リ　　し　　−、１６・・・高置　圧　源、１７・・・
バイアス電源、２３・・・インクだめ、２４・・・圧　
電　素　子、２５・・・圧電素子駆動回路、ＳＯ・・・
出力　情報、Ｓ＋、Ｓ＋’・・・出　力　信号、Ｓ２．
Ｓ２’・・・駆　動　信　号、　Ｃｐ・・・クロックパ
ルス、Ｂ・・・バイアス電位。 第１図 第３図 第４図　　　↑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを飛翔させるためのノズルを有するノズルヘ
   ッド、前記ノズルからインクを静電引力により引き出す
   ための前記ノズルに対向して設置された対向電極、前記
   ノズルヘッドと前記対向電極との間に設置された記録用
   紙を移送するための移送手段、および前記ノズルと前記
   対向電極との間に出力情報に応じて電位を印加させるた
   めの制御手段からなるインクジェットプリンタにおいて
   、前記制御手段が前記ノズルにおけるインクの固有振動
   の最大振幅時と同期して前記ノズルからインクを飛翔さ
   せる手段であることを特徴とするインクジェットプリン
   タ。 ２）前記インクを飛翔させる手段が前記ノズル冊ｉと前
   記対向電極間に前記インクの固有振動の周期の整数倍の
   周期で電位を印加する手段であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のインクジェットプリンタ。 ３）インクを飛翔させるためのノズルを有するノズルヘ
   ッド、前記ノズルからインクを静電引力により引き出す
   ための前記ノズルに対向して設置された対向電極、前記
   ノズルヘッドと前記対向電極との間に設置された記録用
   紙を移送するための移送手段、および、前記ノズルと前
   記対向電極との間に出力情報に応じて電位を印加させる
   ための制御手段からなるインクジェットプリンタに交流
   成分を有するバイアス電位が印加されており、前記制御
   手段が前記ノズルにおけるインクの固有振動の最大振幅
   と同期して前記ノズルＷからインクを飛翔させる手ζ段
   であることを特徴とするインクジェットプリンタ。 ４）前記インクを飛翔させる手段が前記ノズルと前記対
   向電極間に前記インクの固有振動の周期の整数倍の周期
   で電位を印加する手段であることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載のインクジェットプリンタ。 ５）インクを飛翔させるためのノズルを有スるノズルヘ
   ッド、前記ノズルからインクを静電引力により引き出す
   ための前記ノズルに対向して設置された対向電極、前記
   ノズルヘッドと前記対向電極との間に設置された記録用
   紙を移送するための移送手段、および前記ノズルと前記
   対向電極との間に出力情報に応じて電位を印加させるた
   めの制御手段からなるインクジェットプリンタにおいて
   、インクだめにインクの固有振動Ｃ周期と同一の周期で
   圧電素子により圧力を印加し、前記制御手段が前記ノズ
   ル≠＃におけるインクの固有振動の最大振幅と同期して
   前記ノズルからインクを飛翔させる手段であることを特
   徴とするインクジェット、　プリンタ。 ６）前記インクを飛翔させる手段が前記ノズルと前記対
   向電極間に前記インクの固有振動の周期の整数倍の周期
   で電位を印加する手段であることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項記載のインクジェットプリンタ。