JPS5896567A - 荷電変調形マイクロドツト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】 本発明は荷電変調形マイクロドツトインクジェット記録
装置に関するものである。

この種の装置として従来よシ第１図に示されるものがめ
った。

ノズル１には図示されないインクタンクから加圧された
インク２が供給されており、このノズル１には圧電素子
４が装着されている。圧電素子４には高周波電源３が接
続されておシ、圧電素子４は尚周波電源３から供給され
た駆動信号１００によシ振動してノズル１のノズル口よ
シ大径インク程子１１と小径インク粒子１０とを交互に
噴出させることができる。

第２図には第１図の上述部分が拡大して示されており、
第１図と同一部材には同一符号を付して説明を省略する
。

ノズル１は金楓パイプ５とインク２を噴出するだめのノ
ズル口６が形成されたオリフィス板７とから：溝底され
ている。又、圧電素子４の両端には電極８が取シ付けら
れておシ、駆動信号１００は該電惚８を介して圧電素子
４に印加される。圧電素子４に駆動信号１００が印加さ
れると、ノズル１内のインク２がノズル口６よシインク
柱９となって噴出した際にこれが小径インク粒子ｌＯと
大径粒子１１に分離する。このとき小径インク粒子１０
と大径インク板子１１は交互に発生する。

第１図において、上記インク粒子１０．１１は荷電電極
３０の闇を最初に通過する。この荷電電極３０には情報
信号源３１が接続されておシ、荷電電極３０は情報信号
源３１からの情報信号に応じてインク粒子１０．１１を
帯電することができる。

さらに、荷電１［、憔ａｏで荷電されたインク粒子１０
．１１は偏向電極３２の間を通過する。この偏向１！Ｌ
極３２は偏向電源３３が接続されておシ。

偏向電源３３から供給さ扛た一定の偏向電圧３００によ
りインク粒子１０．１１を偏向することができる。

この様に偏量゛電極３２で偏向された小径インク粒子１
１はガター３４を飛び越えて記録体３５に達し、この結
果記録体３５上に画像３６が形成される。一方、大径イ
ンク粒子１１は径が小径インク粒子１０の径の３倍〜４
倍あシ、従って重量が小径インク粒子に比して極めて大
きく、又、前期情報信号２００の値が大径インク粒子１
１がガター３４を飛び越えない値に制限されているので
、ガター３４を飛び越えることができず、ガター３４に
捕獲回収される。

第１図従来装置は以上の構成から成シ、以下その作用を
説明する。

圧電素子４には第３図に示される殊な正弦波状の躯＃Ｉ
侶号１００が供給される。すると第２図に示されるよう
なインク柱９がノズル口６より噴出され、これが小径イ
ンク粒子１０と大径インク粒子１１とに分離する。この
とき小径インク粒子１０と大径インク粒子１１とは交互
に発生する。

これらインク板子１０．１１は荷電％惨３０の間を飛行
しこのとき第４図に示される様なｔ＊報倍信号２００よ
り変調される。

そして、ｆｆｒ味１ｇ号２００に応じた荷電か付なわｔ
たインク板子１０．１１はＩＪｊｔｉ回屯憾３２の間を
ＪＩｌ！ｌ過し、小径インク粒子１０のみが記録体３５
に到達してこれに付着する。このとき小径インク粒子１
０は帯電のｈｉに応じて１桶向されているので。

記録体３５上には情報信号２００に応じた画像３６が形
成される。

以上の様に第１図従来装置によれば、ノズル１から噴出
されだ小径インク粒子１０の与によって記録体３５上に
画像３６を形成することができる。

ところが、以上の従来装置には、動作鎖酸が狭く小径イ
ンク粒子を安定して分離発生させ、保持することか難し
いという欠点がめった。

まだ上記従来装置には、小径インク板子の分離タイミン
グと向電とを正確に同Ｍさせなけれはならず、このため
に燐酸が狽雑化するという欠点がめった。

上記従来の欠点は前期駆７Ｉ信号１００の振幅が微妙に
変化した橋台インク柱９（第２図においてその長さが１
ｐにて示されている）とインク粒子１０．１１の発生モ
ードが大きく変化することに起因すると考えられる。

第５図にはインク粒子１０．１１の発生モードが、そし
て第６図にはインク柱９の長さｔ、がそれぞれ駆動信号
１００との関係において示されている。

第５図において１．駆動信号１００の振幅が小さいとき
にはモードａに示される様に小径インク粒子１０の飛行
速度が大径インク板子１１の飛行速度を下回るので、イ
ンク粒１０の飛行中において小径インク粒子１０が大使
インク粒子１１に追いつかれてこれと合体する。このモ
ードは一般に低迷モードと呼ばれている。

そして駆動１ぎ号１００の振幅が少し大きくなる。

と、同図に示されるｂモードとなり、Ｊ君主インク核子
１０と大使インクｄ子１１の飛行速度がほぼ等しくなり
、両インク粒子１０．１１は合体することなく飛行する
。さらに、壓＠侶号１００の振幅＼ が大きくなると同図に示されるＣモードとなり、このモ
ードでは／ＪＸＭインク粒子１ｏの速度が大径インクベ
子１１のＭＷより早くなり、小径インク粒子１０は大径
インク粒子１１に追いつきこれと合体する。このモード
は一般に高速モードと呼ばれている。

駆動信号１００の振１陥が史に大きくなると同図に示さ
れるモードｄとなり、このモードの場合には小径インク
粒子１０が発生することはなく、大径インク粒子１１の
みが発生する。このモードは一般に小径無しモードと呼
ばれている。

一方インク柱９の長さ１ｐは第６図に示される様に駆動
旧号１００の振幅により変化し、この特性面＃４００上
に第５図の各モードａＩ　ｂ、ｃ。

ｄが示され、これら３者の様子が理解される。すなわち
、駆動信号１００の振幅が大きくなると共にインク柱９
の長さ１．が次第に減少し、インク粒子１０．１１の発
生モードａ、ｂ、Ｃ，ｄの順に変化することが理解され
る。

以上の説明から理解できる様に、インク粒子１０．１１
が安建して発生しかつ保持されるｂモードを侍るために
は、駆動信号１θＯの飯ｒｐｉＡ乾囲はめる範囲内に限
定される。実際の装置ではこの範囲は非常に狭いもので
あった。

以上の様に従来装置ではｍ動信号１００の振幅の変化に
よりインク柱９の長さ１ｐ及びインク粒子１０．１１の
発生モードが大きく変化するので。

動作を安定化するために装置の構成が被雑となり、かつ
それでも確実な動作が得られないという欠点がめった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて為されたものであり、
その目的は、駆動信号の振幅の変化に係わらず小径イン
ク粒子を安定して発生しかつ保持することができるＭ％
Ｆ変網形マイクロドツトインクジェット記録装置を提供
することにるる。

上記目的を達成するために、本発明は、刀口圧されたイ
ンクが埃給されるノズルと、ノズルの先部に設けらｎた
振動子と、振動子に尚周波の駆動信号を与えることによ
りノズルを駆動させてノズル口よシ大径インク籾子と小
径インクラ４子と全父互に噴出させる高周波電源と、イ
ンク粒子の帯電を消頻倍号に応じて行なうための荷電゛
峨憧と、を含み、荷電されたインク粒子を境回して小径
イ／り板子のみを記妹媒体上に付層させる＠に変調形マ
イクロドツトインクジェット記録装置において、１ｌＩ
Ｊ記高周疲電源は基本駆動信号に基本駆動へ号の活の周
波数の倍周駆動信号を所定成分比、所定位相差で重畳し
たｌＡＡ１ｇＪ信号を出力することを％徴とする。

すなわち、この装置では、小径インク粒子の発生モード
に高周波電源の信号成分が関与すること。

すなわち高周波電源の基本周波数成分（Ｆ）とその第２
萬周波成分（２Ｆ）との比及びそれらの位相差が関与す
ることが確認されたので、本発明はこの第２高周波成分
（２Ｆ）に着目してこれを槓慣的に＞す用することとし
た。

以下図面に奉づいて本発明の考適な実施例を説明する。

第７図には本発明に係わるマイクロドツトイックジェッ
ト記録装置の高周波′電源３のみが示されており、前述
した従来装置と他の慣＆は同一であるのでそれらの構成
についての読切を省略する。

第７図において、クロック信号発生器２０の出力線一方
において移相（ロ）鮎２２に、他方において１７２分周
回路２１に供帽される。後相画略２２は入力されたクロ
ック信号の位相をθ〜２πまでの範囲でずらすことがで
き（ステップ的に位相をずらす様に構成してもよい）、
１／２分周回路２１社入力されたクロック信号を１／２
に分庵することができる。この移相回路２２から出力さ
れる倍周駆動信号１０２は可変抵抗Ｒ２を介して加算回
路２３の一方の加算入力に、１７２分周回路２１から出
力される基本駆動信号１０４は抵抗Ｒ＋　を介して加算
回路２３の他方の７１０：Ｊｌ入力に供給されている。

加算回路２３はこれら基本駆動信号１０４と倍周駆動信
号１０２とを加算して出力することができ、その出力は
増幅器２４に供給され、この増幅器２４の出力が高周波
電源３から出力される駆動信号１００とされる。

第７図の高周波電源３は以上の構成から成り、従って、
加算回路２３によシ基本駆動信号１０４にこの基本駆動
信号の倍の周波数の倍周駆動信号１０２が重畳され、こ
のときの両者の成分比は抵抗Ｒ２により、また両者間の
位相差は移相回路２２によって調整設定される。

第８図は上記移相回路２２の動作を説明するための波形
図であり、同図（ａ）は両信号１０２，１０４の位相差
θ＝００とき、同図（ｂ）は信号１０４が信号１０２よ
り４５°進んでいるとき、同図（Ｃ）は信号１０４が信
号１０２より９０°進んでいるとき、同図（ｄ）は信号
１０４が信号１０２より４５°遅れているとき、そして
同図（ｅ）は信号１０４が信号１０２よシ９０°遅れて
いるときの状態をそれぞれ示しておシ、この様に移相回
路２２は両信号１０２．１０４間の位相差を調整設定す
ることができる。

なお、第８図においては各信号１００，１０２゜１０４
が方形波状あるいは階段状に示されているが、実際には
これらは正弦波状の信号であり、ここでは説明の都合上
この様にした。

以上の本実適例装置を動作した場合であって前記抵抗Ｒ
２の値を所定値に定めて信号１０４に対する信号１０２
の成分比を所定値に定め、かつ両信号１０４，１０２間
の位相差θを−７００゜−８０°、＋３０°、−３３°
、−３０°に設定したとき、インク粒子の発生状態は第
９図に示される様になった。すなわち、上記位相差θが
一３０°、−７０°の場合には前記ｂモードのインク粒
子１１の飛行状態を得ることができた。

さらにこの様に位相差θをさらに細かく少しずつずらせ
ながら行なって実験結果を得、これを駆動信号１００の
振幅と対比させると、第１０図の様になった。

第１０図において横軸は位相差θを、そして縦軸は駆動
信号１００の振幅を示しており、前記ｂモードの動作状
態は位相差θが一７０’〜−３０’の範囲において得る
ことができることが理解される。

この第１０図で注目すべき点は、ｂモードが位相差θの
みに依存しており、駆動信号１００の振幅には全く依存
していないことにめる。すなわち、本発明によれば、イ
ンクジェット記録において好適なりモードのインク粒子
飛行状態を駆動信号１００の振幅に係わりなく得ること
ができる。

なお、第１０図においてｄモードは位相角θが０°〜１
００°の範囲において得ることができる。

以上説明した様に本発明によれば、高周波電源から出力
される駆動信号の振幅に左右されることなく大径インク
粒子と小径インク粒子とを交互に安定して発生させるこ
とができかつこれらを保持することができるので、安定
したインクジェット記録を行なうことができ、信頼性の
高い装置を提供できる。

また本発明によれば、この様に安定したｂモードのイン
ク粒子の飛行状態を得ることができるので、インク粒子
の分離タイミングと情報信号の位相を正確に一致させる
ための構成が必要でなく、従って、装置の構成を簡略化
することができる。

以上の様に本発明によれば、安定したインクジェット記
録を行なうことができるとともに構成が簡単な荷電変調
形マイクロドツトインクジェット記録装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷電変調形マイクロドツトインクジェット記録
装置の全体構成図、第′２図は第１図従来装置のノズル
、高周波電源、圧電素子を含む構成部分の説明図、第３
図は第１図従来装置における駆動信号の波形図、第４図
は情報信号の波形図。 第５図情駆動信号の振幅とインク粒子の飛行状態との関
係を示す動作説明図、第６図は第１図装置における駆動
信号とインク柱長との関係を説明する特性図、第７図は
本発明の好適な実施例の構成説明図、第８図は第７図に
おける移相回路の動作説明図、第９図は第７図実施例に
おける位相差θとインク粒子の発生状態との関係を示す
実験結果説明図、第１０図は位相角θと駆動信号の振１
ｆ８と関係においてｂモードの発生領域を説明する特性
図である。 １・・・ノズル、２・・・インク、３・・・高周波電源
、４・・・圧ｔｉ子、２０・・・クロック信号発生器、
２１・・・ｉ分周回路、２２・・・移相回路、２３・・
・加算回路、３０・・・荷電ＩＥ極、３１・・・情報信
号源、３２・・・偏向電極、３３・・・偏向電源、３４
・・・ガター、３５・・・記録体、３６・・・画像、１
００・・・駆動信号、１０２・・・倍周駆動信号、１０
４・・・基本駆動信号、Ｒ２・・・可第　１　国 第Ｚ　図 第　３　ｍ ／θ０ 不　５　ｍ ！Ｔ：Ｊｉ、　　図 ｅｌ　　　　　　ｅｌ　　ｅ３ 、馬ど勧イ菖号めθの才辰暢 第　７　図 第ｇ図 ￥Ｊｑ　　閃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加圧されたインクが快伯されるノズルと、ノズルの
   先端に設けられた振動子と、振動子に高尚波の駆動信号
   を与えることによりノズルを振動させてノズル口より大
   使インクづＭ子と小径インク粒子とを交互に噴出さぜる
   尚周彼゛亀源と、インク粒子の荷電を悄Ｗ倍号に応じて
   行なうだめの荷電電惟と、を含み、荷電されたインク粒
   子ヲー向して小径イ／り粒子のみを記録媒体上に付層さ
   せる荷４’ｉＮ形マイクロトノトイ／クジエツト記録装
   置において、前記ｆＦ！Ｊ周波′祇源は泰本、著勧動１
   ぎ号に基本１駆妨悟号の倍の周波数の倍崗駆動１を号を
   所一定成分比、所定位相差で篭畳した駆動信号を出力す
   ることを特徴とする荷電変調形マイクロドツトインクジ
   ェット記録装置。 ２、％杆肪求の範囲１記載の表置において、〜ｊ絢波電
   源は倍周駆動信号を基本ｗ、駆動信号り３０゜ｙ’ｉ０
   ’の範囲で遅延させることを特徴とする荷電変調形マイ
   クロドツトインクジェット記録装置。 ３、特許請求の範囲ｌ又は２記載の装置において、高周
   波電源は前記成分比と位相差とを可変設定できることを
   特徴とする荷電変調形マイクロドツトインクジェット記
   録装置。 ４、特許請求の範囲１，２又は３記載の装置において、
   高周波電源は、クロック信号発生話と、りａンク信号が
   供給される移相回路及び１／２分周回路と、移相回路出
   力と１／２分周回路出力が供給される加算回路と、を含
   むことを特徴とする荷１！ｔｉｘ形マイクロドツトイン
   クジェット記録装置。