JPS593155B2

JPS593155B2 - インク粒子の偏向制御装置

Info

Publication number: JPS593155B2
Application number: JP14079878A
Authority: JP
Inventors: 正紀堀家
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1978-11-15
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1984-01-23
Also published as: JPS5567482A

Description

【発明の詳細な説明】 ■０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
ンクジェット記録装置に関フ５し、特に、荷電インク
粒子の偏向制御装置に関する。

この種のインクジェット記録装置はすでに従来公知であ
る（ＩＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢ
ｕｌｌｅｔｉｎ、Ｖｏｌ、１６ム１２Ｍａｙ１９７４、
特３０公昭４７−４３４５０号、特開昭５０−４６４５
０号特）。

しかしてこの種の記録装置においては、インク粒子の生
成と荷電電極への荷電電圧（パルス状）の印加タイミン
グがずれると、インク粒子の荷電量が意図したものにな
らず、記録紙上にお３５いて印写ドットのずれを生じ、
記録画像に乱れを生ずる。したがつて従来においては、
たとえば特公昭４７−４３４５０号公報や特開昭５０一
６０１３１号公報等に開示されている如く、インク粒子
の適正荷電位相を検索して、荷電電極への荷電電圧の印
加タイミングを適正に定めることがおこなわれている。
しかしながらこれにおいては、荷電が適正であるか否か
の検出はなされても、偏向量が適正であるか否かの検出
がおこなわれないため、仮に荷電タイミングが合つてい
ても、偏向量が過不足のときには、画像の縮みあるいは
拡大があり、通常記録紙が一定ピツチ又は一定速度で送
られるため、やはり記録画像に乱れを生ずる。一搬にイ
ンク粒子の偏向量Ｘｄは次の（１）式で表現される。で
ある。

この第（１）式から分る如く、インク粒子の偏向量勺は
多くの要素に依存するので、単に荷電量のみを検出して
も、偏向量を知ることはできず、したがつて適正な偏向
制御をおこない得ない。

たとえば前述のＫ，Ｖｄ，ぉょびＳｄ，が一定であつて
も（これらは容易に一定に維持しうる）、また位相検索
によりＱｊを適正値に制御しえても、Ｍｊ−Ｖｊが変動
要素として存在する。すなわち、インク液の温度変化に
よつてインクの粘性が変化してｖ−ＭｊＪが変化したり
、長い間インク替えをしないときとインク替えをした直
後等ではインクの性状がやや異なることによりＶ，・Ｍ
，が変化する。

したがつて、位相検索により適正荷電位相をサーチして
Ｑ，を最適値にするのは勿論、偏向量をも検出して適正
偏向量を定めるのが望ましい。本発明の目的は、荷電イ
ンク粒子の適正な偏向量を定める偏向量制御装置を提供
することである〇第１図に本発明の一実施例を示す。

第１図において１はインク槽、２はフイルタ、３はポン
プ、４はアキユムレータ、５はインク噴射ノズル、７は
荷電電極、８は荷電検出電極、９は偏向電極、１０はガ
タ− １１は記録紙である。インク槽１のインクはフイ
ルタ２を通してポンプ３で吸引されてアキユムレータ４
に入る。アキユムレータ４内には気体が封入されており
、この気体がポンプ３の吐出圧の脈動を吸収するので、
ノズル５には一定圧力のインクが供給され、ノズル５よ
りインクが噴出する。この噴出インクがインク粒子に分
離する位置に荷電電極７が配置されており、このインク
粒子の形成タイミングに合わせて、荷電電極７に印写信
号に応じて荷電電圧が印加される。このようにして荷電
されたインク粒子は、偏向電極９の電界で偏向されて記
録紙１１に衝突し、荷電しなかつたインク粒子は直進し
てガタ−１０で捕獲される。ガタ−１０内に捕獲された
インクはまたフイルタ２に至る。偏向電極９には、偏向
電圧電源１２より常時一定の偏向電圧が印加されている
。ノズル５の超音波振動子には、一定電圧、一定周波数
の交流又は脈動が増幅器１３より印加され、これにより
、その周波数でノズル５の超音波振動子が振動し、ノズ
ル内のインクにその振動が加わる。この振動により、荷
電電極７部において、インク柱が切れて上記周波数に相
当する速度（個数／Ｓｅｃ）でインク粒子が生成される
。励振基準波は、クロツクパルス発振器１４のクロツク
パルスに同期して励振信号発生器１５が発生する。クロ
ツクパルスは荷電信号発生回路１６および検索信号発生
回路１７にも印加される。荷電信号発生回路１６は、ク
ロツクパルスに同期して、段階的にその波高が順次に上
昇又は下降し、所定のパルス毎に定周期でこれを繰り返
す荷電パルスを発生するものである。この段階的な波高
の変化により、記録紙の送り方向（第１図においては上
から下、又はその逆：副走査）の印写位置が定まる。な
お、ノズル５〜ガタ−１０は、連続的に一定速度で紙面
の裏側から表側に走査駆動（主走査）され、その末端ま
で行くと始端まで復帰駆動されて、また主走査駆動され
る。一主走査毎に記録紙は副走査方向に１行分送られる
。荷電信号発生回路１６の出力パルスは、切換回路１８
を介して位相設定回路１９に印加される。

位相設定回路１９は、記録モードにおいては、位相検索
モード時に設定された位相に荷電パルスの位相を調整し
て荷電制御回路２０に与えるが、位相検索モード（この
モードでは、荷電パルスと同位相の、波高値が一定の検
索パルスが切換回路１８を介して位相設定回路に与えら
れる。）においては、検索パルスの位相を、荷電検出回
路２１より適正荷電検出信号が得られるまで順次にずら
し、該適正荷電検出信号が現われると、そのときの位相
に固定するものであり、検索指令信号が到之来するこ
とにより、１サイクルの位相検索動作を開始する。荷電
制御回路２０は、画信号があるとき、つまり印写を表わ
す信号があるときに荷電パルスを増幅器２２に出力し、
画信号がないときには、荷電パルスを遮断し、増幅器２
２には与えな１い。要約すると、記録モードにおいて
は切換回路１８が荷電パルスを位相設定回路１９に与え
、インク粒子の偏向量（副走査方向）は荷電パルスの波
高値で定まり、位相設定回路１９がインク粒子の生成に
対して、荷電パルスの位相をインク粒子１を最も適切
に荷電するための荷電電圧位相に調整し、荷電制御回路
２０が印写をなすか否かを定める。位相検索モードにお
いては、切換回路１８は検索パルスを位相設定回路１９
に与え、このパルスの波高値が一定であることによりイ
ンク粒子の５偏向量は一定であり（但し適正に荷電し
ているとき）、位相設定回路１９が、荷電検出回路２１
より適正荷電検出信号が発せられるまで荷電パルスの位
相を順次にずらし、それが発せられるとそのときの位相
に荷電電圧位相を固定する。以上に説明した各構成要素
およびそれらの動作はすでに提案されているものである
。

次に、本発明に基づいて付加された部分を説明する。６
，，６２および６３はそれぞれ第１，第２および第３の
荷電検出電極である。

これらの拡大斜視図を第２ａ図に示す。第２および第３
の電極６２，６３の間には、ギヤツプ２５が形成されて
おり、このギヤツプ２５の幅は、記録紙上のある偏向軌
道に沿つて飛翔するインク粒子を通過させ、しかもその
偏向軌道に対して許容された誤差範囲内のずれで飛翔す
るインクを通過させ、その他の偏向量のインク粒子は遮
断する極めて狭いものとされている。すなわち第２ｂ図
に示す正面図において、ギヤツプ２５の幅は基準軌道を
飛翔するインク粒子１，（実線）と、その基準軌道から
許容範囲±Δｄ内だけずれたインク粒子１８ａ（点線）
のみが通過する幅となつている。第２および第３の荷電
検出電極６２および６３は、偏向方向と直角な方向（Ｈ
−Ｈ）の、インク粒子の位置設定（主走査方向の位置決
め）を正確におこないうる限り、第２ｃ図に示す如く、
偏向方向と直角な方向（Ｈ−Ｈ）に対して少し傾斜させ
るのがよい。

このようにすると、偏向方向Ｄ−Ｄに沿つてインクが振
れるが、第２の荷電検出電極６２に衝突したインクは、
傾斜に沿つて左方（第２ｃ図）に流れるので、インク粒
子がギヤツプ２５を通過しようとするときにこれを妨げ
ることがなくなるＯ再び第１図を参照する。

第１、第２および第３の荷電検出電極６，，６２および
６３に衝突したインクはガタ−２４内に落下する。これ
らの電極６，〜６３とガタ−２４は、第３ａ図に示すよ
うに記録開始位置に配置するか（この場合、記録紙１１
は偏向量設定が終わつてから記録位置に移送される）、
第３ｂ図に示すように記録待機位置に配置するなど、通
常の記録においてその妨げとならない位置に配置する。
第１の荷電検出電極６１には第１の積分回路２３，が、
第２の荷電検出電極６２には第２の積分回路２３２が、
また第３の荷電検出電極６３には第３の積分回路２３３
が接続されている。第１の積分回路２３１は、電界効果
型トランジスタ（ＦＥＴ）２３，ａ、演算増幅器２３ａ
ｂおよび積分用のコンデンサ２３，ｃで構成されている
。第２および第３の積分回路も同様な構成である。積分
回路２３，〜２３３の出力はそれぞれ差動増幅器２６，
〜２６３に印加されそれらにおいて基準電圧Ｖ，，〜Ｖ
８３とそれぞれ比較される。差動増幅器２６，〜２６３
は、積分回路２３，〜２３３の出力電圧が基準電圧を越
えると、高レベル「１」の荷電検出信号を出力し、レベ
ル設定回路２８に与える。レベル設定回路２８は、位相
設定回路１９と荷電制御回路２０の間に介挿されたレベ
ル調整回路２７の電圧調整比（入力電圧レベルに対す出
力電圧レベルの比：ゲイン）を制御する。レベル調整回
路２７は、トランジスタ２７ａ，演算増幅器２７ｂおよ
びコンデンサ２７ｃで構成されており、トランジスタ２
７ａのベースバイアスに応じて出力電圧レベルがかわる
。

レベル設定回路２８は、フリツプフロツプ２８ａ，２８
ｈ、アンドゲート２８ｂ，２８１，２８ｐ、オアゲート
２８ｃ，２８ｔ、アツプダウンカウンタ２８ｄ、一致検
出回路２８ｅ、コード発生器２８ｆ、デジタル−アナロ
グ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器）２８ｇ、切換回路２８ｊ
、基準信号発生器２８ｋおよび分周器２８ｍで構成され
ている〇コード発生器２８ｆは、レベル調整回路２７の
基準ゲインに対応するカウントコードを発生するもので
あり、たとえば抵抗、ダ．イオードおよびコード設定ス
イツチの組合せでなる、可調整コード発生器（マトリク
ス回路）が用いられる。

つまり、コード発生器２８ｆは、レベル調整回路２７の
初期設定ゲインを指定するものである０すなわち、電源
投入を表わすパルスがレベル設定回路２８に到来すると
、フリツプフロツプ２８ａがセツトされ、これによりそ
のＱ出力が「１」となつてアンドゲート２８ｂおよびオ
アゲート２８ｃを通してクロツクパルス（１４の出力）
がカウンタ２８ｄのカウントパルス入力端ＣＫに印加さ
れると共に、フリツプフロツプ２８ａ０）Ｑ出力「１」
がオアゲート２８ｔを通してカウンタ２８ｄにアツプカ
ウント指定信号として印加される。これによりカウンタ
２８ｄはカウントアツプを開始し、そのカウントコード
がコード発生器２８ｆの出力コードと等しくなると、一
致検出回路２８ｅの出力が「１」となり、この立上り時
点にフリツプフロツプ２８ａがりセツトされてそのＱ出
力が「０」になり、アンドゲート２８ｂがオフとなつて
カウンタ２８ｄへのクロツクパルスが遮断される。この
ようにカウンタ２８ｄは、電源投入パルスが到来すると
まず零にクリアされた後、コード発生器２８ｆの出力コ
ードになるまでカウントアツプし、停止する〇したがつ
て、Ｄ／Ａ変換器２８ｇは、コード発生器２８ｆに設定
されたコードに対応するアナログ電圧をレベル調整回路
２７のトランジスタ２７ａのベースに印加する。したが
つて、前述した位相検索、設定は、レベル調整回路２７
を基準ゲイン（コード発生器２８ｆの出力コードに対応
する）にした状態でおこなわれる。なお、一致検出回路
２８ｅは、たとえば、コード桁数をｎとするとｎ個のエ
クスクルーシブノアゲートとそれらの出力を入力とする
１個のアンドゲートの組合せとし、各エクスクルーシブ
ノアゲートには、カウンタ２８ｄとコード発生器２８ｆ
の出力の相対応する桁の信号を与える組合せとしたもの
である。偏向量制御を指定するパルスが到来すると、フ
リツプフロツプ２８ｈがセツトされ、これによりそのＱ
出力が「１」となり、アンドゲート２８１およびオアゲ
ート２８ｃを通して分周器２８ｍの出力パルスがカウン
タ２８ｄのカウントパルス入力端に印加される。分周器
２８ｍはたとえばクロツクパルスを１／６１２に分周す
るものであり、この場合、６１２個のインク粒子が生成
される毎に１パルスを出力することになる。偏向量制御
指定パルスが到来するまでにすでに位相検索が終わつて
いるので、インク粒子は荷電するが、フリツプフロツプ
２８ｈ（７）Ｑ出力「１」により切換回路２８Ｊは基準
信号発生器２８ｋの出力パルスをレベル調整回路２７の
演算増幅器２７ｂに与える。この基準信号発生器２８ｋ
は、位相設定回路１９の出力荷電パルスに同期し、かつ
それらのパルスのうち、電極６２，６３間を通過する偏
向量を与えるべきもの（記録紙上の副走査方向の画素位
置にインク粒子を印写させるために割り当てられている
ある定まつた波高値のパルス）の波高値と等しい一定波
高値のパルスを出力する。したがつて、当初の設計通り
に、かつ当初子定した（１）式の条件にぴつたり合う記
録条件でインク噴射がなされていると、荷電インク粒子
はすべて電極６２，６３間のギヤツプを通過するはずで
ある。そして現実に通過すると、荷電検出電極６，がこ
れを検出し、積分回路２３，の出力電位が上昇し、分周
器２８ｍが１パルスを出力するまでにすでに差動増幅器
２６，か「１」となり、その立上りでフリツプフロツプ
２８ｈがりセツトされ、カウンタ２８ｄはアツプカウン
トもダウンカウントもせず、その出力コードは、コード
発生器２８ｆの出力コードと同じままとなる（偏向量調
整終了）ｏしかしながら一般には荷電インク粒子は所定
の軌道からずれて、第２又は第３の荷電検出電極に衝突
し、これにより、分周器２８ｍがパルスを出力するまで
に差動増幅器２６２又は２６３の出力が「１」となつて
おり、カウンタ２８ｄにはダウンカウント指令信号（２
６２の出力が「１」のとき）又はアツプカウント指令（
２６３の出力が「１」のとき）が与えられている。した
がつて分周器２８ｍがパルスを出力すると、カウンタ２
８ｄは１だけダウンカウント又はアツプカウントする。
これによりＤ／Ａ変換器２８ｇの出力電圧が１ステツプ
降下又は上昇し、レベル調整回路２７のゲインが１ステ
ツプ変更される。このダウンカウント又はアツプカウン
トの動作は、差動増幅器２６，の出力が高レベル「１」
となつてフリツプフロツプ２８ｈがりセツトされるまで
、つまり、荷電インク粒子が荷電検出電極６，，６３間
のギヤツプを通過するようになるまで続けられる０フリ
ツプフロツプ２８ｈがりセツトされると、アンドゲート
２８１がオフとなるのでカウンタ２８ｄのカウントコー
ドは以後その時点のもののままとなり、したがつてレベ
ル調整回路２７のゲインは一定値（所望の偏向量を与え
る調整値となり、切換回路２８ｊは、位相設定回路１９
の出力をレベル調整回路２７に与えるモードに切換わる
（偏向量調整終了）。第４図に示す実施例は、差動増幅
器２６１〜２６３の出力とレベル設定回路の出力を用い
て、偏向量の調整のみならず位相検索制御をもおこなう
ようにしたものであり、荷電検出電極８は省略されてい
る。

この実施例においては、検索信号発生回路１７は、荷電
信号発生回路１６が発生する、階段状に波高値が変わる
パルスと同位相であつて、それらのうち、電極６２，６
，間のギヤツプを通過させるのに割り当てられたパルス
の波高値と等しい一定の波高値のパルスを発生する設定
となつている。そのようにした結果、レベル設定回路２
８においては基準信号発生器２８ｋおよび切換回路２８
ｊが省略されている。この実施例においては、電源投入
を表わすパルスが到来すると第１図に示す実施例と同じ
く、カウンタ２８ｄがカウントアツプし、そのカウント
コードがコード発生器２８ｆの出力コードと等しくなる
とアンドゲート２８ｂがオフとなり、レベル調整回路２
７が基準ゲインに設定される。

そして偏向調整制御を指令するパルスが到来するとレベ
ル設定回路２８においてはフリツプフロツプ２８ｈがセ
ツトされてレベル調整動作が開始される。一方、位相設
定回路１９にも、オアゲート３０を通してパルス（位相
検索指令パルス）が与えられ、これにより位相設定回路
１９が１サイクルの所定インク粒子数カウント毎の、荷
電信号位相シフト動作を開始する。そしてある位相でイ
ンク粒子が荷電するようになると、差動増幅器２６，〜
２６３のいずれかの出力が「１」となり、これがオアゲ
ート２９を通して位相設定回路１９に、適正位相表示信
号として与えられ、位相設定回路１９は、これに応答し
て位相シフト動作を停止する（位相検索終了）。そのと
き差動増幅器２６，が「１」の出力を生じたのであれば
フリツプフロツプ２８ｈがりセツトされ、偏向量調整も
終了する。しかし、差動増幅器２６２又は２６３が「１
」の出力を生じたのであれば、その後分周器２８ｍがパ
ルスを出力し、レベル調整回路２７のゲイン変更がおこ
なわれるが、分周器２８ｍの出力パルス（アンドゲート
２８１の出力）がオアゲート３０を通して位相設定回路
１９に与えられ（位相検索指令パルス）、位相設定回路
１９はまた位相検索を開始する。このようにして、差動
増幅器２６，より出力「１」が得られるまで、ゲインが
変更される毎に新たに位相検索がおこなわれる。なお、
オアゲート３０を省略して、制御指令パルスが到来した
ときのみ位相検索をし、その後はそのときに定まつた位
相に固定することもできる〇以上説明した通り、本発明
によれば、（１）式に示す如く偏向量に影響を及ぼすパ
ラメータが非常に多く、時によつて偏向量がかわるにも
かかわらず、常に最適な偏向量制御をおこなうことがで
きる。また、荷電位相検索にも共用しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプロツク図、第２ａ図
はそれに示す荷電検出電極６，〜６３の拡大斜視図、第
２ｂ図は拡大正面図、第２ｃ図はそれらの他の配置態様
を示す拡大斜視図、第３ａ図および第３ｂ図はそれらの
配置態様を示す正面図である。第４図は本発明の他の実施例を示すプロツク図である。
１・・・・・・インク槽、２・・・・・・フイルタ、３
・・・・・・ポンプ、４・・・・・・アキユムレータ、
５・・・・・・ノズル、６，〜６３・・・・・・荷電検
出電極、７・・・・・・荷電電極、８・・・−荷電検出
電極、９・・・・・・偏向電極、１０，２４・・・・・
・ガタ一、１１・・・・・・記録紙、２３，〜２３３・
・・・・・積分回路、２５・・・・・・ギヤツプ、２７
・・・・・・レベル調整回路（レベル調整手段）、２８
・・・・・・レベル設定回路（レベル設定手段）、３１
・・・・・・ドラム。

Claims

【特許請求の範囲】１ノズルより噴射され荷電電極により荷電され、偏向
電極によつて偏向された荷電インク粒子の飛翔行路に配
置された第１の荷電検出電極、この第１の荷電検出電極
に向かう多くの偏向量の荷電インク粒子のうち特定の偏
向量の荷電インク粒子のみが通過しうる狭いスリットを
形成する形で互に離して配置され他の偏向量の荷電イン
ク粒子の通過は阻止する第２および第３の荷電検出電極
、および第１、第２および第３の荷電検出電極に接続さ
れた積分回路を備えるインク粒子の偏向検出装置；レベ
ル調整信号を発生し、偏向検出装置の検出信号に基づい
て、荷電インク粒子が第２の荷電検出電極に衝突してい
るときは荷電電圧を下げる方向にレベル調整信号を変更
し、荷電インク粒子が第３の荷電検出電極に衝突してい
るときは荷電電圧を上げる方向にレベル調整信号を変更
し、荷電インク粒子が第１の荷電検出電極に衝突してい
るときはレベル調整信号の変更を止めるレベル設定手段
；およびレベル調整信号に応じて荷電電極に印加する荷
電電圧レベルを定めるレベル調整手段；を備える、イン
ク粒子の偏向制御装置。２レベル設定手段は、アップダウンカウンタおよび、
このカウンタのカウントコードをアナログ信号に変換す
るデジタル−アナログ変換器をそなえ、前記カウンタは
、荷電インク粒子が第２の荷電検出電極に衝突している
ときはダウンカウントモードにて所定のタイミングでダ
ウンカウントし、荷電インク粒子が第３の荷電検出電極
に衝突しているときはアップカウントモードにて所定の
タイミングでアップカウントし、また荷電インク粒子が
第１の荷電検出電極に衝突しているときはカウントを停
止するものであり、デジタル−アナログ変換器の出力が
レベル調整信号としてレベル設定手段に与えられる前記
特許請求の範囲第１項記載の、インク粒子の偏向制御装
置。