JPS588662A - 偏向制御インクジエツト記録装置 - 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、ノズルより超音波振動を加えたインクを噴射
し、噴射インクがインク粒子に分離する位置において荷
電電極により選択的に荷電をおこない、荷電インク粒子
を偏向電極で偏向せしめて記録紙に衝突させるインクジ
ェット記録に関し、特て、インク噴射ヘッド、荷電電極
、荷電検出電極および偏向電極等をキャリッジに搭載し
、キャリッジを記録紙紙面に沿って走査駆動するキャリ
ッジ走査タイプの偏向制御インクジェット記録装置に関
する。

この種のインクジェット記録においては、荷電インク粒
子の偏向量がインク圧、インク温度、超音波振動振幅、
荷電タイミング、荷電電圧、偏向電圧等に依存するため
これらの設定が大変であり、最近は荷電インク粒子の偏
向量を検出してそれが所定値如なるように、インク圧、
インク温度、荷電電圧等々を制御することがおこなわれ
ており、偏向量検出法に各種のものがすでに提案されて
いる。しかして偏向量検出の１つとして、２個の電極を
、それらの中間を所定の偏向軌道に合わせて該軌道の間
近に配置し、両電極の電位を差動増幅した信号の極性お
よびレベルで偏向位置を求めるものがある（たとえば特
公昭５２−４７２８４号公報およびＩＢＭ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ　Ｊａｎｕａｒｙ　１，９７７、　ＰＰ５２−５５
）。

しかして偏向検出はインク粒子を、ガター捕獲レベルを
外れる比較的に高い偏向レベルに荷電しておこなうため
、印写面を外した位置（たとえばホームポジション）で
おこなう必要があり、従来においては偏向検出電極ユニ
ットはキャリッジがホームポジションにあるときの荷電
インク粒子の飛翔軌道前方の、印写面延長線の後方に固
定されている。

しかしながら、ノズルより噴射されたインク粒子の直進
軸と偏向検出電極の配置位置精度により印写文字の大き
さくドツトピッチ）が決定されるので、従来のこの種の
偏向検出電極ユニットは、調整機構と組み合せて、キャ
リッジホームポジションにおけるインク粒子の直進軸に
対して前後、左右および上下に調整する必要があり、機
構が複雑で調整に手数がかかり、しかもガタ等の補償の
ため保守を要するという問題がある。また、偏向電極−
偏向検出電極ユニット間の距離が長いため、偏向歪が大
きく、検出精度が低い。たとえばインク圧力の低下によ
りインク粒子飛翔速度が低下しているときには、それに
より偏向量が大きくなるが、偏向インク粒子相互間のク
ーロン力による反発が大きくなり、また先行部が生起す
る風の影響が出て、検出不能となることもある。

本発明は偏向検出の精度を高めることを第１の目的とし
、キャリッジの位置決めガタ　の影響を回避することを
第２の目的とし、偏向検出の長期間の安定化を第３の目
的とする。

上記目的を達成するために本発明においては、偏向検出
電極ユニットを偏向電極と紙面の間に位置させてキャリ
ッジに搭載する。本発明の好ましい実施例においては、
偏向検出電極ユニットは、表面にシールド電極を積層し
た２枚の絶縁板間に偏向検出電極薄層を積層ししかもそ
れらに下端が開放したスリット状のインク粒子通過口を
形成したプリント基板ユニットとして、これを平面が偏
向インク粒子飛翔軌道に直交する形で印写面と偏向電極
の間に位置させてキャリッジに固定する。

一方、このように電極ユニットを印写面と偏向電極の間
に位置させてキャリッジに搭載することにより、キャリ
ッジの記録走査中電極ユニットがインク噴射ヘッドおよ
び印写面に対向し、インクしぶきを受け、特に、印写面
においてインク粒子の衝突により生じるインクミストで
汚れる。インク噴射開始のときにもノズル周囲にインク
ミストを生ずるが、それに・よる汚れは少ない。インク
汚れがひどいと電極ユニットにおいて偏向検出電極がア
ースに対してリークやショートを生じ、偏向検出が乱れ
る。したがって本発明はインク汚れによる偏向検出電極
のリークやショートを防止することを第４の目的とし、
この目的を達成するため本発明においては、偏向検出電
極ユニットの少なくとも印写面に対向する側に多孔質部
材を接合してこれにインクを吸収させる。好ましい実施
例においては、多孔質部材を導電性とし、これをシール
ド電極としてアースする。

第１図に本発明の一実施例の主要部を示す。第１図にお
いて、記録紙１４を装着したプラテン１５の軸１６に平
行に２本のガイドバー１７．．１７□が配置されており
、これらのガイドバー１７．．１７２に、それらに沿っ
て往復動可能にキャリッジ１８が装着されている。キャ
リッジ１８はそれに固着されたワイヤ１９を介して、図
示を省略した主走査駆動系により、図示したホームポジ
ションから右方に駆動され、右方の、紙幅を外れた位置
で反転されて左方に駆動される。

キャリッジ１８には、ヘッド組体支持ベース２０が枢着
されており、図示を省略した調整機構で、キャリッジ１
８上面に沿って回動位置調整Ａ１をしうるようになって
いる。ヘッド組体支持ベース２０にはへラドベース２１
が枢着されており、図示を省略した調整機構で、ベース
２０の垂直面に沿って回動位置調整Ａ２をしうるように
なっている。ヘッドベース２１には、円筒状の電歪振動
子を金属パイプに固着したインク噴射ヘッド１が固着さ
れている。金属パイプの先端にはインク噴射口な形成■
−たノズルプレートが固着されている。ヘッド組体支持
ベース２ｏには、荷電電極ユニット２、シールド電極付
きの荷電検出電極ユニット３、偏向電機４．　、４２お
よび偏向検出電極ユニット６が固着されており、非印写
インク粒子を捕獲するガター５はキャリッジ１８に固着
されている。

キャリッジ１８を第１図に示すようにホームポジション
に置いてインク粒子を荷電するとき、ガター５を外れて
偏向検出電極ユニット６の開口を通した荷電インク粒子
を捕獲するように、プラテン１５の左端面の極く近くに
もう１つのガター２２が固定されている。

第２ａ図に偏向検出電極ユニット６の拡大側面を示す。

電極ユニット６は、概略でプリント基板６４と６５を積
層し、両者を第２および第１の焼結ステンレス板６７．
６８で挾持したものである。

第２のプリント基板６４の表面には銅プリント面にニッ
ケルメッキを施こしたシールド電極６４ａが形成されて
いる。第２のプリント基板６４０表面を第２ｂ図に示す
。第１のプリント基板６５の表面を第２Ｃ図て示す。第
１のプリント基板６５０表面には、インク粒子通過口６
６を取り囲む形で第１および第２の荷電検出電極６１お
よび６２が、またこれらの電極６１．６２を取り囲む形
でシールド電極６５ａが積層されており、第１のプリン
ト基板６５の裏面には第２ｄ図に示すようにもう１つの
シールド電極６５ｂが積層されている。

これらの電極６１，６２，６５ａおよび６５ｂも、銅プ
リント面にニッケルメッキを施こしたものである。第１
の絶縁板６５の検出電極６１．６２面に第２の絶縁板６
４の裏面を接合した後、電極６１．６２に引出しリード
を接続し、その後導電性接着剤で第２の焼結ステンレス
板６７（多孔質であり、導電性がありインクを吸収する
）を第２の絶縁板６５のシールド電極６４ａに接合し、
第１の焼結ステンレス板６７を第１の絶縁板６５のシー
ルド電極６５ｂに接合してユニット６を構成し、その第
１の絶縁板６５のシールド電極６５ｂおよび焼結ステン
レス板６８の上端面を導電性接着剤でホルダアーム２３
に接合してユニット６をホルダアーム２３を介してヘッ
ド組体支持ベース２１に固着している。第１および第２
の焼結ステンレス板６８および６７にも開口６６が形成
されている。

第１図に示す各種電極およびヘッドに接続された電気回
路を第３図に示す。以下、第１図および第３図を参照し
て各部の動作を説明すると、インク噴射ヘッド１には、
アキュムレータ７より加圧インクが供給される。ヘッド
１においては、円筒状電歪振動子が定周波数の圧力振動
をインクに加え、ノズルよりインクが噴射される。ノズ
ルより噴射したインクは所定距離進んだ所でインク粒子
に分離する。この分離の時に荷電電極２に荷電電圧が印
加されるとインク粒子は荷電電圧に対応した帯電をする
。荷電インク粒子は偏向電極４．−４２間の電界で偏向
を受はガター２１に衝突する。非荷電インク粒子はガタ
ー５に衝突する。ガター５゜２１のインクはインク槽８
に戻り、フィルタ９を通してポンプ１０でアキュムレー
タフに送られる。

ヘッド１がホームポジションにあるときの、荷電インク
粒子のある特定の偏向軌道１１が丁度電極６１．６２（
第２Ｃ図）の中間に位置するようにして、またプリント
電極面が１１に直交するようにして偏向検出電極ユニッ
ト６がキャリッジ１８上のヘッド組体支持ベース２０に
固着されている。

荷電インク粒子が電極６１．６２のそばを通ると、それ
らの電極に、静電誘導により、インク粒子の飛翔軌道と
保持電荷に対応した電位が誘起される。

電極６１および６２の誘導電位は、それぞれ電界効果型
トランジスタＦＥＴＩおよびＦＥＴ２のベースに印加さ
れ、増幅器ＡＭＩおよびＡＭ２で更に増幅され、ダイオ
ードＤＩおよびＤ２で整流されて差動増幅器ＤＡに印加
される。差動増幅器ＤＡの出力は比較器ＣＡＬおよびＣ
Ａ２に印加され、それらでプラス所定電圧とマイナス所
定電圧のそれぞれと比較される。比較器ＣＡＩは、ＤＡ
の出力がマイナス所定電圧以下であるとアースレベルの
、またその逆のときにはプラスレベルの出力を生じ、比
較器ＣＡ２はＤＡの出力がプラス所定電圧以上であると
アースレベルの、またその逆のときにはプラスレベルの
出力を生ずる。比較器ＣＡｌ、　ＣＡ２の出力はそれぞ
れトランジスタＴｒ＋、Ｔｒｚのベースに印加され、こ
れらのトランジスタはプラスレベルの電圧印加により導
通となる。トランジスタＴｒｌおよび’ｌ”ｒ２のコレ
クタには、それぞれインバータＩＮＶおよびリトリガブ
ルモノマルチバイブレータＲＭ２が接続されており、イ
ンバータＩＮＶてリトリガブルモノマルチバイブレータ
ＲＭＩが接続されている。これらのモノマルチバイブレ
ータＲＭＩ　、　ＲＭ２は入力がアースレベルからプラ
スレベルに立上るときにトリガーされ所定時間Ｔ。の間
高レベルＩｌｌ　（プラスレベル）の出力を生じ、Ｔ。

の間に更にトリガーされるとそれから更にＴ。の間高レ
ベル「１」の出力を持続する。Ｔｏ内に１リガーが無い
と、Ｔｏ後に出力はアースレベルに復帰する。

モノマルチバイブレータＲＭＩ　、　ＲＭ２の出力は偏
向量の調整、設定をおこなう中央制御装置１２に印加さ
れる。

中央制御装置１２は、荷電位相検索、偏向量設定および
記録制御をおこなう。そのうち本発明にもつとも関係が
ある偏向量設定を説明すると、中央制御装置１２は、電
源オン直後の初期設定や、それ自身のプログラムで定め
た偏向量チェックのとき、および外部からチェック指示
があるときなどに、キャリッジ１８をホームポジション
にセットし、位相検索・設定をし、次に偏向量の検出を
おこなう。

偏向量の検出においては、まず荷電電圧発生器に特定軌
道１１をとるべき荷電電圧を示す信号を、ｍ＝５ｉのイ
ンク粒子生成期間にわたって出力し、次にｎ　＝　５個
のインク粒子生成期間にわたって非荷電レベル（アース
）の信号を出力し、これを繰り返す。これにより、ヘッ
ド１より噴射されるインク粒子は連続する５個が特定の
荷電をし、次の５個が非荷電という荷電パターンとなる
。電極６１．６２のそれぞれはこのような荷電パターン
に対してサイン波状の電位変化を生じそれらの整流波の
レベル差を示すアナログ電圧が差動増幅器ＤＡより出力
される。

５＠１グループの荷電インク粒子が電極６１と６２の中
間を通ると両電極の誘起電位が等レベルであり、差動増
幅器ＤＡの出力電位は零レベル（アース）であり、比較
器ＣＡＬの出力ｅはアースレベル、ＣＡ２の出力ｄはプ
ラスレベルである。したがってトランジスタＴｒｉはオ
フ、Ｔｒ２はオンで、モノマルチバイブレータＲＭＩ、
ＲＭ２の入力は共にアースレベルであり、トリガーされ
ない。この関係を第４ｂ図に示す。これに対して荷電イ
ンク粒子の偏向量が小さいときには、誘起電圧は電極６
２よりも６１の方が高く、第４ａ図に示す関係でリトリ
ガブルモノマルチバイブレータＲＭ２の出力ｆがプラス
レベルになる。偏向量が太きいときにはその逆に、第４
Ｃ図に示す関係でモノマルチバイブレータＲＭＩの出力
ｇがプラスレベルになる。

なお、第４ａ図〜第４Ｃ図において黒丸は荷電インク粒
子を示し、白丸は非荷電インク粒子を示す。

以上、偏向が軌道１１であるとバイブレータＲＭＩ。

ＲＭ２の出力ｇ、ｆは共にアースレベルであり、インク
粒子の軌道が１１の下側の低偏向であるとバイブレータ
ＲＭＩの出力ｇはアースレベル、ＲＭ２の出力ｆがプラ
スレベルとなり、インク粒子の軌道が１１の上側の高偏
向であるとＲＭＩの出力ｇがプラスレベルに、ＲＭ２の
出力ｆがアースレベルになる。

中央制御装置１２は、アントゲ−）ＡＮＩ、ＡＮ２の出
力り、乙を参照して、それらのいずれもが／＜ルス出力
を生じない方向に偏向量を制御する。偏向量の制御はイ
ンク圧、インク温度、励振電圧。

荷電電圧および／又は偏向電圧の制御である。たとえば
特願昭５３−１４．０７９８号、同５３−１、４１８３
６号、同５３−１６３１２３号、同５５−１８９１４号
、同５５−２４３０２号、同５５−２４．３０３号等に
開示した制御手法を用いつる。

次に前述の本発明の実施例の利点を説明する。

まず、偏向検出電極ユニット６をキャリッジ１８に搭載
しているので、キャリッジのホームポジション位置決め
精度は偏向検出精度に無関係となり、その分検出精度が
向上し、ホームポジションセットを粗くしつる。偏向電
極４．　、４２と偏向検出電極ユニット間の距離が短い
ので、風その他の外乱を受ける率が小さく、またクーロ
ン力の作用も小さく検出精度が高い。偏向検出電極ユニ
ットの位置調整機構を省略しつる。

偏向検出電極ユニット６を、その平面をインク粒子の飛
翔軌道（１１）に対向させて配置するので、検出器の配
置幅はインク粒子の飛翔方向で検出器厚（１，，６ｍｍ
）であり、この配置幅分インク粒子の飛翔距離を長くす
るとしてもわずかな（１，６ｍｍ）増大にすぎず、従来
の検出器を用いる場合と比較して、インク粒子の飛翔距
離を大幅に短かく設定しつる。

更には偏向検出電極ユニット６自身測定精度を高める。

これを説明すると、インク粒子飛翔軌道１１に清う方向
の検出電極幅（本例では厚み）が２１μｍ程度ときわめ
て小さいので、一方インク粒子の飛翔間隔は１００〜１
５０μｍとプリント電極厚２１μｍよりも太幅知人きい
ので、荷電インク粒子１個の通過毎に電極６１．６２に
電位変動を生じ、検出精度が高くなり、１個を荷電し次
の１個は非荷電とする最短周期の荷電パターンでも偏向
量検出をしつる。その結果、偏向位置検出のための生成
インク粒子数はパターン周期を短かくする分生なくする
ことができ、インク粒子は連続して定周期で生成するた
め、結局偏向検出を迅速におこないつる。

従来の、電極面を軌道（１１）に平行に配置する態様で
は、電極幅が数市に及び、その分荷電パターン周期を長
くしなければ検出不能となり、偏向検出は迅速におこな
いえない。

キャリッジをホームポジションから右方に移して記録紙
１４を印写記録する間、記録紙１４の印写面周囲てイン
クミストが生ずるが、これを偏向電極ユニット６が遮断
するので偏向電極４７，４□のインク汚れが低減する。

偏向電極ユニット６はインクミストでその印写対向面が
濡れるが、焼結ステンレス板６７が濡れを吸収するので
、偏向検出電極のリークやショートを起こすようなイン
クだれを生じない。また、インク噴射開始時のインクし
ぶきは焼結ステンレス板６８が吸収する。

上記実施例においては、偏向検出電極６１．６２のリー
ド接続は焼結ステンレス板６７と絶縁板６４の間（上方
空間）でおこなうようにしているが、第５図に示すよう
に、第１および第２の絶縁板６５．６４をくの字形如し
て、偏向検出電極は第１の絶縁板の裏面に形成してユニ
ット６の側方で電極引出し接続をしてもよい。また、第
１および第２の焼結ステンレス板６８．６７を、両者で
箱体を構成する形状として第１および第２の絶縁板の大
部分をそれらで被覆するのもよい。

上記実施例および変形例においては２つの焼結ステンレ
ス板を用いているが、ユニット６の偏向電極側の面のイ
ンク汚れは少ないので、第１の焼結ステンレス板６８を
省略してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機構主要部を示す斜視図で
ある。第２ａ図は第１図に示す偏向検出電極ユニット６
の側面図、第２ｂ図はユニット６の第２の絶縁板６４の
平面図、第２ｃ図は第１の絶縁板６５０表面を示す平面
図、第２ｄ図は第１路を示すブロック図、第４ａ図、第
４ｂ図および第４Ｃ図は、それぞれ第１図に示す偏向検
出回路６３の各部の電気信号を示すタイムチャート、第
５図は偏向検出電極ユニットの一変形例を示す斜視図で
ある。 １：インク噴射ヘッド　　　２：荷電電極ユニット３：
荷電検出電極ユニット４．．４２：偏向電極５．２２ニ
ガター　　　　　　　６：偏向検出電極ユニット６１．
６２：荷電検出電極　　６３：偏向検出回路６４．６５
：絶縁板　　　　　６４．ａ、６５ａ、６５ｂ　：　シ
ールＦ電極６７．６８：焼結ステンレス板（多孔質部材
）６６：インク通過開口　　　　９：フィルタ１１：イ
ンク飛翔軌道　　　１４：記録紙１５ニブラテン　　　
　　　１６：軸 １７、．１７□ニガイドパー　　１８＝キャリッジ１９
：ワイヤ　　　　　　　２０：ヘッド組体支持ベース２
１：ヘッドベース 第２Ｃ図　　　　　第２ｄ図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　インク噴射ヘッド、荷電電極、荷電検出電極
   および偏向電極等を搭載したキャリッジを記録紙紙面に
   沿わせて走査駆動する偏向制御インクジェット記録装置
   において、偏向電極と紙面の間に位置決めして、少なく
   とも紙面側の面に多孔質部材を固着した偏向検出電極ユ
   ニットをキャリッジに搭載したことを特徴とする偏向制
   御インクジェット記録装置。
2. （２）　　偏向検出電極ユニットを、−表面に互に分離
   された少なくとも２個の薄板状検出電極が積層され、該
   表面に対向するもう１つの面に多孔質部材が接合された
   第１の絶縁層；前記薄板状検出電極に一表面が接つし、
   該表面に対向するもう１つの面疋シールド電極が積層さ
   れた第２の絶縁層；および、前記第１および第２の絶縁
   層と多孔質部材、ならびに薄板状検出電極およびシール
   ド電極をそれらの厚み方向に治って横切り、下方が開放
   したインク粒子通過開口；を有する電極ユニットとした
   前記特許請求の範囲第（１）項記載の偏向制御インクジ
   ェット記録装置。
3. （３）偏向検出電極ユニットを、−表面に互に分離され
   た少なくとも２個の薄板状検出電極が積層され、該表面
   に対向するもう１つの面に第１の多孔質部材が接合され
   た第１の絶縁層；前記薄板状検出電極に一表面が接っし
   、該表面に対向するもう１つの面に第２の多孔質部材が
   接合された第２の絶縁層；および、前記第１および第２
   の絶縁層と第１および第２の多孔質部材、ならびに薄板
   状検出電極をそれらの厚み方向に沼って横切り、下方が
   開放したインク粒子通過開口；を有する電極ユニットと
   した前記特許請求の範囲第（１）項記載の偏向制御イン
   クジェット記録装置。
4. （４）多孔質部材は導電性である前記特許請求の範囲第
   （１）項、第（２）項又は第（３）項記載の偏向制御イ
   ンクジェット記録装置。