JPS593157B2 - インクジエツトプリンタの帯電検知装置 - Google Patents

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おいて、噴出される
インクの粒子化されるタイミングと同期して、帯電信号
を加えインク粒子を正常に帯電するための帯電検知装置
に関する。

一般に帯電量制御型インクジェットプリンタは、超音波
振動子を備えたノズルよりインクを噴出し、該インクを
超音波振動子の振動に同期して粒子化し、帯電電極とノ
ズル間にビデオ信号を加えて上記インク粒子を帯電した
後、該帯電粒子を高電界が形成された偏向電極間を通し
て偏向することで５ 記録紙に所望のドットパターンを
形成するものである。

上記のプリンタでは、ノズルより噴出し形成されるイン
ク粒子の分離のタイミングと印字帯電信号（ビデオ信号
）の印加のタイミングを合わせる″ｏ 事が重要である
。

即ち、このタイミングの狂いは、文字形成及び印字品質
等に大きな影響を及ぼす。インク粒子が粒子化する位相
は、プリンタの動作状況や周囲温度の変化により、イン
ク液体の種々の物理定数が変化し、それに伴つて微妙に
変化すｊ５る。従つて変化するインクの粒子化位相を検
出し、インク粒子への印字帯電信号印加のタイミングを
常時適正化しなければ、インク粒子に所望の帯電量を与
えることができず、そのため安定な記録は行えない。上
記の位相同期の方法として既に提案！０ されている方
法は、インク噴射ノズルから印字のためのインク粒子と
は別個に位相探索用のインク粒子を発生させ、該位相探
索用インク粒子を位相探索用信号で帯電し、静電誘導に
より飛行するインク粒子の帯電量を検出する手段を設け
、検出さマ５ れた帯電量と位相探索用信号とを比較す
る事に依り、位相検出を行ラ。この位相探索用インク粒
子の発生期間は一般に、インクヘッドを載置したキャリ
ッジが一行の印字を終え左端即ちホームポジイシヨンに
戻つた時、あるいは１字と１字の間隔’１０を移動して
いる時があてられる。次に上記のようにして検出された
検出信号に依り、次の印字帯電信号の印加のタイミング
を最適のものに制御しインク粒子の分離タイミングとの
位相同期を行う。上述の方法では、インク粒子の帯電状
態を検出９５する検出手段を帯電電極の後方に配置し、
インク粒子からの静電誘導により上記検出手段にて検出
信号を得ている。しかし、上記検出手段は高インピーダ
ンスを保つ必要があり、インク噴出の初期又は最後に発
生するスパツタ一等により検出電極等が汚れ、信頼度が
充分でなかつた。更に検出手段自体の構造が複雑となり
、コスト面にも難点があつた。上記欠点を解消する方法
として、上記検出手段を設けることなくインク粒子の適
正帯電時にノズルに流れる電流を検出してインク粒子の
帯電状態を検出する方法が提案されている。

（詳しくは特願昭５２−JモV５０２号「位相同期方法」
参照）この方法では、位相探索用信号を粒子化周期の全
てに渡つて印加すればノズルに流れる電流は、ほぼ直流
電流となる。実験によればこの電流の絶対値は約１０−
９Ａ程度と非常に小さく、直流増幅器で増幅するには困
難な面がある。又、第１図に示す様に、ノズルＡと帯電
電極Ｂ間に帯電回路Ｃにより位相探索用信号を印加する
場合、ノズルと帯電電極との間に静電容量結合関係があ
る。

そのため、ノズル電流を検出すると、この検出信号は位
相検出電流の他に誘導ノイズを含むことになる。実験に
よれば、位相探索用信号の波高値に対して約−６０ｄＢ
程度まであり、又、信号成分は約−１００ｄＢ程度であ
る。そのためノイズ成分を除去し検出信号のみを取り出
すことは困難性を有する。本発明は上述の如くノズルに
流れる電流を検出することにより、インク粒子の帯電状
態を監視するものであつて、しかも位相探索信号を工夫
することにより誘電ノイズを除去し、信頼度の高い帯電
検知を行う装置を提供するものである。

即ち、本発明は第２図に示す如く超音波振動子に印加す
る粒子化信号ａと同一の周波数で且つ粒子化信号に比較
して非常に短いパルス幅の位相探索用信号ｂ（サーチパ
ルス）を印加して帯電させる。

このサーチパルスは例えば２．５ｋＨｚの切換パルスＣ
の周期に応じて、帯電サーチパルスｂ−１と非帯電サー
チパルスｂ−２とに切り換えられる。即ち、パルスＣの
半周期において、同位相でもつて帯電電極に帯電サーチ
パルスｂ−１を加え、パルスＣの他の半周期において上
記帯電サーチパルスｂ−１より位相をずらした非帯電サ
ーチパルスｂ−２を帯電電極に加える。つまり、この非
帯電サーチパルスは帯電サーチパルスと同周波数となつ
ておりかつそれより位相がずれた信号となつている。こ
うすることで、今上記帯電サーチパルスｂ−１の印加タ
イミングでインク粒子に正常に帯電が行われていれば、
非帯電サーチパルスｂ−２の印加時にはインク粒子に帯
電されない。従つてノズルに生じる電流は、切換パルス
Ｃに応じた周期の交流電流が現われる訳である。周、イ
ンクの粒子化位相がずれることで非帯電サーチパルス印
加時にインク粒子が荷電されることもあり、この場合も
帯電サーチパルス印加時にはインク粒子の帯電は行われ
ないので、ノズルに生じる電流は、２．５ｋＨｚの交流
信号として現われる。その結果、ノズル電流を検出した
場合に、上記非帯電サーチパルスが印加されることによ
り、誘導ノイズ成分が除去された位相検出電流を検知す
ることができる。以下図面に従つて本発明を詳細に説明
する。

ここで、上述した各サーチパルスを発生させる方法とし
て、粒子化信号を例えば％に分割し、帯電時にはある位
相のパルスを発生し、非帯電時には位相をシフトしたパ
ルスを発生させる。第３図はその一例を示すプロツク図
である。図中１０はノズルに備えられた超音波振動子に
加える粒子化信合をに分割するための１６進カウンタで
あり、上記粒子化信号の周波数の１６倍の原発振パルス
が供給され、これを順次カウントする。この１６進カウ
ンタ１０の４ビツト出力は、比較器１１の一方の入力端
に加えられており、更に４ビツト目の出力すなわち１６
倍の周期の出力は、増幅器１２を介してノズルに設けら
れている超音波振動子に供給されている。この信号即ち
、粒子化信号は第２図ａに示す通りであり、第４図にそ
の拡大波を示している。この粒子化信号に応じてノズル
より噴出されるインクの粒子化が行われインク粒子が形
成される。一方、１３は位相状態を記憶するための１６
進カウンタであり、帯電検出信号が得られない時に出力
される位相シフト信号が供給され、これをカウントする
。

即ち、今荷電が正常に行われていれば、上記帯電検知信
号が得られることから、上記位相シフト信号がカウンタ
１３に供給されず、カウンタ１３はそのカウント状態を
維持し、粒子化タイミングの位相を記憶している訳であ
る。この位相で後に説明する印字帯電信号（ビデオ信号
）を帯電電極に印加する。上記分離タイミングの位相を
記憶する１６進カウンタ１３の４ビツトの出力は、比較
器１１の他の入力端に加えられている。

この比較器１１は両カウンタ１０，１３のカウント内容
が一致すれば一致信号を次段のワンシヨツトマルチ１４
に供給する。ワンシヨツトマルチ１４は、比較器１３か
らの信号を受け、粒子化パルスの％周期に相当する時間
セツトする。又、ワンシヨツトマルチ１４の出力は、も
う一つのワンシヨツトマルチ１５に加えられると共に、
アンドゲート１６の一方の入力端に加えられている。上
記後段のワンシヨツトマルチ１５は、前段のワンシヨツ
トマルチ１４同様、ワンシヨツトマルチ１４がりセツト
すると粒子化信号の％周期に相当する時間セツトする。
このワンシヨツトマルチ１５の出力はアンドゲート１７
に入力されている。又、上記アンドゲート１６の他端に
は２．５ｋＨｚの切換パルスＣが入力されており、アン
ドゲーカ７の他端には２．５ｋＨｚの切換パルスＣがイ
ンバータ１８を介して入力している。従つて、２．５ｋ
Ｈｚのパルスの半周期はアンドゲート１６が動作状態に
なり、他の半周期においてアンドゲート１７が動作状態
にセツトされる。更に両アンドゲート１６，１７の出力
はオアゲート１９を介して増幅器２０に供給され、切換
手段２１を介して帯電回路に供給される。

そして帯電サーチパルス、非帯電サーチパルスとして帯
電電極に加えられ、インク粒子が荷電される訳である。
上記切換手段２１の他端には、文字信号入力を受け文字
発生器２２より入力信号に応じたドツト信号が出力され
、ビデオ増幅器２３を介して得られたドツト信号が加え
られている。従つて、切換手段２１が上端に接続されて
いれば、位相検出が行なわれており、位相検出が終了す
れば下端に切換えられ、１６進カウンタ１３に記憶され
ている位相でもつて、ビデオ増幅器２３より得られるビ
デオ信号が帯電電極に加えられ、インク粒子が分離され
るタイミングに同期してインク粒子が帯電される。第５
図は、上記位相探索信号の供給によりノズルに生じる電
流検出を行いインク粒子の帯電状態を検知する回路構成
を示す図である。

図中２５はインク供給装置よりインクパイプ２６を通し
、導電性フイルタ２７を介して供給されるインクを噴出
するノズルであり、該ノズル２５には、粒子化するため
の超音波振動子が設けられている。２８は第３図の切換
手段２１にて選択された信号を受ける帯電回路２９より
帯電信号が供給されインク粒子３０・・・に電荷を与え
る帯電電極である。

上記導電性フイルタ２７は、極めて小さい抵抗値（約数
１０Ω）の安定化抵抗３１を介して演算増幅器３２の一
方の入力端に接続されている。演算増幅器３２は、約１
ＭΩ程度の帰還抵抗３３が出力端と上記入力端に接続さ
れており、他の入力端が接地されている。上記演算増幅
器３２はインクによるインピーダンスの影響を取り除く
ためのヘツドアンプであり、低入力インピーダンスのカ
ーレントアンプにすることが望ましい。上記の回路にお
いて、フイルタ２７と接地間の抵抗はインクパイプ中の
インク抵抗により決まり、約数１０ＭΩ程度で、これは
また安定な値を示さない。

しかし、インク粒子の帯電による信号電流は、差動増幅
器３２の入力インピーダンスが１０Ω程度であり、イン
クパイプのインクのインピーダンスが１０ＭΩ程度であ
ることから、上記各流路に分流されるが、電流の大半は
増幅器３２側へ入力され、インクのインピーダンスの影
響がほとんどなくなる。従つてノズル電流は、切換パル
スＣの２．５ｋＨｚの周波数に応じた交流電流として、
増幅器３２より得られ、この出力は同調増幅器及び検知
器を付加して帯電状態を指示する信号となる。この時、
位相が同期していれば、第３図に示す１６進カウンタ１
３に位相シフト信号は加えられない。即ち、位相シフト
信号は帯電の位相が同期していなければ出力される。第
５図の例では、ノズル近傍の導電性フイルタよりノズル
電流を導出するものであるが、ノズルより導出しても良
く、要するにノズル近傍の導電性配管部材よりノズル電
流を導出すればよい。

次に第３図及び第５図の関連を説明するために動作を説
明する。今、切換手段２１は上端に接続されているもの
とする。そこで、原発振パルスをカウントする１６進カ
ウンタ１０の４ビツト目の出力を受ける増幅器は第２図
及び第４図ａに示す信号を出力し、超音波振動子に供給
する。これによりノズル２５は、振動周波数に応じてイ
ンク粒子３０・・・を形成する。この時のインク粒子の
分離タイミングを、第４図ａ′に示す。第４図１に示す
如きタイミングでインク粒子が分離するものとすれば、
このタイミングで帯電電極に信号を加えればよい。そこ
で、前回の帯電状態を記憶している１６進カウンタ１３
と上記１６進カウンタ１０の内容が一致すれば比較器１
１より一致信号が出力される。これにより、ワンシヨツ
トマルチ１４がセツトされ、第２図に示す如く切換パル
スＣの２．５ｋＨｚの帯電周期であればアンドゲート１
６が開き、第４図に示す％周期の帯電サーチパルスｂ−
１がオアゲート１９及び増幅器２０を介して出力される
。上記帯電サーチパルスｂ−１は切換パルスＣの２．５
ｋＨｚの半周期、カウンタ１０，１３の内容が一致する
ごとに繰返し出力され、第５図の帯電回路２９を介して
帯電電極２８に加えられる。一方、パルスＣの非帯電周
期（Ｌレベル）になるとアンドゲート１７が開き、ワン
シヨツトマルチ１５の出力、即ち帯電期間のサーチパル
スｂ−１に対し粒子化信号の％周期シフトされた％のパ
ルス幅の非帯電サーチパルスｂ−２が、出力され帯電電
極に印加される。

ここで、第４図に示す如く分離タイミングに同期して、
帯電サーチパルスｂ−１が加えられるものとすれば、非
帯電サーチパルスｂ−２の印加時は、インク粒子には帯
電されない。

従つて、帯電サーチパルス印加時にはノズル電流が流れ
るが、非帯電サーチパルス印加時にはノズル電流が殆ど
流れず、２．５ｋＨｚに応じた電流がノズルに生じる。
即ち、この電流が第５図に示す増幅器３２に流れ、帯電
状態が検出される。この時、位相が同期していることか
ら、位相シフト信号は１６進カウンタに加えられないた
め、１６進カウンタ１３はそのカウント内容を保持する
。そして切換手段２１が下端に切換われば、上記１６進
カウンタ１３じ保持されたカウント内容の位相でもつて
印字帯電信号が帯電電極２８に印加され、分離タイミン
グに同期して正確な帯電が行われる。肯、分離タイミン
グと帯電サーチパルスｂ二１との位相がずれている場合
、増幅器３２からの信号により位相検知回路より位相シ
フト信号が出力され、１６進カウンタ１３はカウントア
ツプされる。

これにより、第４図に示す帯電サーチパルスｂ−１は％
周期シフトされて帯電電極に印加される訳である。従つ
て、位相シフト信号が出力される度に、帯電サーチパル
スは％周期シフトされ、インク粒子の分離タイミングと
同期すれば、増幅器３２より帯電の位相が一致したこと
を示す信号が出力されることになる。第６図イ，口は帯
電検知されない場合、即ちインク粒子の分離タイミング
ａ′ と各サーチパルスｂ−１，ｂ−２との位相がずれ
た状態を示すタイムチヤートであり、第６図ハ，二は適
正なサーチパルスのシフトにより分離タイミングａ′
と一致した状態を示すタイムチヤートである。

ここで、第６図二は非帯電時のサーチパルスｂ−２が帯
電パルスと作用し、帯電時のサーチパルスが非帯電パル
スと成つている。この場合も、２．５ｋＨｚの切換パル
スＣにより帯電、非帯電が切換えられるため、第６図ハ
同様、ノズル電流は２．５ｋＨｚの交流信号として現わ
れる。従つて第６図二の場合は非帯電サーチパルスの位
相でもつて印字帯電信号を帯電信号に加えるようにすれ
ばよい。更に第７図イは分離タイミングａ′が両サーチ
パルスの立下り及び立上がりに股がる場合、両パルスと
も帯電パルス又は非帯電パルスとなる可能性がある。

この場合何等も交流信号とはならず検出もれを起こすこ
とがある。これを避けるために、本実施例では位相シフ
トピッチは％の粒子化信号の周波数周期とし、且つ％周
期のパルス幅にしている。そこで上述の場合、位相が一
致していないものとして、位相シフト信号を出力し％ピ
ツチ分サーチパルスをシフトすれば第７図口に示す如く
、インク粒子の分離タイミングに同期して帯電サーチパ
ルスｂ−１にてインク粒子が荷電される。第８図はサー
チパルス等を含めた帯電信号を帯電電極に印加する増幅
回路を示す。この増幅回路は、信号のＳＮ比を向上する
ため、波形が著しく歪まないようにハイパスフイルタを
挿入すると良くイ，口に示す如くコンデンサ、抵抗のＣ
Ｒ又はコンデンサ、コイルによるＣＬによつて信号交流
化信号の周波数成分が除去できる。以上説明した様に本
発明にあつては、形成されるインク粒子の帯電状態を検
知するため、帯電電極に位相探索用信号を印加してイン
ク粒子の適正帯電時にノズルに流れる電流を検出してイ
ンク粒子の帯電状態を検出するものにおいて、上記位相
探索用信号としてインク粒子を帯電するための第１のサ
ーチパルスと、前記第１のサーチパルスとは同周波数で
かつそれより位相がずれた第２のサーチパルスとを作成
し、これら第１のサーチパルスと第２のサーチパルスを
帯電電極に印加させることを特徴とするものであり、こ
れによつてノズルに流れる電流を検出してインク粒子の
帯電状態を検出する方式の備えていた靜電結合による誘
導ノイズの問題を解決できつまり前記誘導ノイズ成分を
除去でき信頼度の高い帯電検知を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は静電結合によるノイズ状態を説明するために供
する説明図、第２図は本発明におけるサーチパルスの出
力状態を示すタイムチヤート、第３図は本発明における
サーチパルスの出力回路の一実施例を示すプロツク図、
第４図は第３図の出力状態を示す第２図を拡大したタイ
ムチヤート、第５図は帯電状態を検知するための一実施
例を示す回路図、第６図イ，口，八，二及び第７図イ，
口はインク粒子の分離タイミングとサーチパルスとの関
連を示すタイムチヤート、第８図イ，口は帯電電極に加
える帯電信号の増幅回路を示す回路図である。 １０，１３：１６進カウンタ、１４，１５：ワンシヨツ
トマルチ、１６，１７：アンドゲート、２５：ノズル、
２８：帯電電極、３０：インク粒子、３２：演算増幅器
、ｂ−１：帯電サーチパルス、ｂ−２：非帯電サーチパ
ルス、ｃ：切換パルス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 形成されるインク粒子の帯電状態を検知するため、
   帯電電極に位相探索用信号を印加してインク粒子の適正
   帯電時にノズルに流れる電流を検出してインク粒子の帯
   電状態を検出するものにおいて、上記位相探索用信号と
   してインク粒子を帯電するための第１のサーチパルスと
   、前記第１のサーチパルスとは同周波数でかつそれより
   位相がずれた第２のサーチパルスとを作成し、これら第
   １のサーチパルスと第２のサーチパルスを帯電電極に印
   加させることを特徴とするインクジェットプリンタの帯
   電検知装置。