JPS5993357A - 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】 囚　発明の技術分野 本発明はオンデマンド型のインクジェット記録装置に係
シ、特にノズルよシインク滴が噴射されたか否かを検出
可能なインクジェット記録装置に関する。

（Ｂ）　　技術の背景 現在、インクジェット記録装置として各種の方式が提案
され、一部は既に実用化がなされている。

このインクジェット記録装置は、例えば、オンデマンド
型のものにあっては、上位装置からの情報信号に応じて
圧電素子を駆動することによりインクジェットヘッドの
先端のノズルよりインク滴を１！Ｊ４−射させて記録紙
に記録を行なうものである。

このインクジェットヘッド先端のノズルは微小な穴であ
り、甘だ、インクは非常に乾き品いものであるため、ノ
ズルが目詰まりシフ、インク滴を噴射させようとしても
噴射しないことがある。

従って、インクジェット記録装置においては、その信頼
性を向上させるため、ノズル先端かラインク滴が噴射さ
れたか否かを検出する必要がある。

特ニ、マルチノズルのインクジェットヘッドの場合には
、１つのノズルでもインク滴が噴射できなくなると、印
字欠落となシ、印字品位が著しく低下する。この場合は
すべてのノズルに対してインク滴が正常に噴射されたか
否かを検出する必要がある。

（Ｃ）　　従来技術と問題点 従来、ノズルからのインク滴噴射の鳴無を検出する方法
としては、ノズルから噴射されるインク滴が幽る位置に
ストレンゲージ、　や感圧素子を配置し、その出力によ
シインク滴の到来を検出する微小圧力検出法、光源と受
光器との間をインク滴が通過する際の光量の変化を検出
する光学的検出法等が提案されている。しかしながら、
前者の＝３＝ 微小圧力検出法においては、出力電気信号のＳ／Ｎ（シ
グナル・ノイズ比）が極めて低いため、精度を高くする
ためには、高度の信号処理回路が必要であう、コストが
高くなるという欠点があった。

また、後者の光学的検出法においては、インク滴の飛翔
中のインク滴径は約７０〔μｍ〕と微小であるだめ、光
源側あるいは受光側に高１ｎｌ）友の光学系を必要とし
、また構造も複雑となシフストが高くなるという欠点を
有していた。

また、荷電量制御型インクジェット製筒においては、第
１図に示すようにノズル１からインクを噴射すると同時
に、円筒型荷電電極２によシ、帯電インク滴３を形成し
、この帯電インク滴３が円筒型誘導電極４を通過する際
に、この誘導電流を検出回路５により測定する方法が用
いられていた。

しかし、正常にインク滴を帯電させるためには、ノズル
１と円筒型荷電電極２とに数１００Ｖの高電圧を加える
必要があること、１個の帯電粒子による静電誘導を用い
るため、インク粒子の持つ電荷量が極く微少であシ、検
出信号のＳ／Ｎ比が悪４− いとと、さらにマルチノズルのインクジェットヘッドの
ものを検出しようとすると電極構造が複雑になるという
欠点を有していた。

（ハ）発明の目的 本発明の目的は、前述した欠点に鑑み、単一ノズル、マ
ルチノズルであってもＳ／Ｎ比が高＜、高精度にインク
滴噴射の有無を検出可能なインクジェット記録装置を提
供することにある。

さらに、本発明の他の目的は、単一ノズル、マルチノズ
ルであっても極めて簡単な構成で高精度にインク滴噴射
の冶無を検出可能なインクジェット記録装置を提供する
ことにある。

■　発明の構成 そして、この目的は、本発明によれば、上位装置からの
情報信号に応じて圧電素子を駆動することによって、ノ
ズル先端からインク滴を噴射させて記録媒体上に記録を
行なうオンデマンド型のインクジェット記録装置におい
て、前記ノズル先端より噴射されたインク滴を帯電させ
る帯電手段と、該帯電手段によシ帯電されたインク滴が
付着するインク滴付着体と、該インク滴伺着体に前記侶
・電したインク滴が付着し、該インク滴付着体に生じる
電気的変化を検出する検出手段と、を設け、該検出手段
によシ前記ノズル先端からのインク滴の噴射の有無を検
出することを特徴とするインクジェット記録装置を提供
することによシ達成される。

（財）発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第２図にオンデマンド型インクジェット記録装置に用い
たノズルから噴射さ力たインク滴を帯電させる荷電装置
の構成を示す。

図において、インクジェットヘッド１２はノズル１３と
インク滴をノズル１３より噴射させるだめの圧電素子１
４から構成されている。

１５はインク滴を帯電させるための荷電電極である。

前述した構成において、インク滴を帯電させる動作につ
いて説明する。

まず、図示しない上位装置より電圧パルスが圧電素子１
４に加えられ、圧カバルスに変換される。

この圧力がノズル１３の先端に伝わり、インクがノズル
１３より押し出され、インク滴となってゾ）通用する。

ここで、ノズル１３と荷電電極１５との間に数１０〜数
１００［Ｖ］の荷電電圧Ｖｃｃを印加すると、インクが
導電性であるため、インク滴噴射時において、インクの
先端捷で電荷が注入されておシ、インク柱が切れるとき
に帯電インク滴１１が生じる。

第３図は本発明にかかるインクジェット記録装置のイン
ク滴を検出する検出手段の第１の実施例を説明するだめ
の図である。

本実施例は、帯電インク滴を対向する導電性物体に付着
させ、帯電インク滴の付着による電位の変化を測定する
ことによシノズルからのインク滴の噴射の有無、すなわ
ちノズルの目詰如を検出するようにしたものである。

図において、まず、帯電インク滴１１７５に第２図に示
すようにノズル１３よシ噴射される。次に、７− この帯電インク滴１１が、インクジェットヘッド１２の
ノズル１３に対向する位置に設けられ、抵抗２８を介し
てアースに接続される導電性物体２７に付着することに
よシ生じた電圧と基準電圧３０とがコンパレータ２９に
より比較される。

コンパレータ２９は比較結果がある一定値以上であれば
、帯電インク滴が句着したみなし、鵬理″′１″を上位
装置に対ｌ−で出力する。

上位装置は論理Ｎ　１１１が入力された場合ノズルより
インク滴が噴射されたと判定し、例えば、音声等によシ
目詰シが起っていないことをオペレータに知らせる。

以上説明した動作を行なわせることによシ、帯電インク
滴の噴射の有無、すなわちノズルの目詰りの検出を行な
うことができる。

次に、本発明にかかるインクジェット記録装置の第２の
実施例について説明する。

第４図は第２の実施例を説明するだめの図であるＯ 第４図に示す実施例は、第３図に示す実施例の＝８− 変形であシ、第３図と異なる点は、導電性物体２７がコ
ンデンサ３１を介してアースに接続されていること、ス
イッチ３２及び抵抗３３を直列に接続したものをコンデ
ンサ３１の両端に接続したことにある。

前述の構成における動作について説明する。

まず、帯電インク滴１１を導電性物体２７に付着させる
。帯電インク滴１１を付着させた後に、スイッチ３２を
短絡させることによりコンデンサ３１に蓄積された帯電
インク滴１１の電荷が放電し、この放電電流によ）抵抗
３３０両端に電圧が生じる。

この抵抗３３に生じる電圧をコンパレータ２９に入力し
て、基準電圧３０と比較し、ある一定値以上であれば、
帯電インク滴が付着したとみなし、上位装置に論理″′
１″を出力する。

このようにして帯電インク滴の噴射の有無、すなわちノ
ズルの目詰りの有無を検出することができる。

この実施例によれば、導電性物体に付着させる帯電イン
ク滴の数を増加させることにょシ第３図に示す実施例よ
シ高いＳ／Ｎ比を得ることができるＯ 絹５図にノズルと荷電電極間の距離ｄ１を　０．２（ｍ
ｍ）とした場合の第４図に示す実施例によって得られた
結果を示す。

図において、パラメータｄ、はインクの飛翔中心から荷
電電極までの距離、横軸は荷電電圧Ｖｃｃ。

縦軸はインク滴１個の帯電電荷量を示す。

第５図に示すように、荷電電圧Ｖｃｃに比例して帯電電
荷ｉｑが大きくなる。また、パラメータｄ。

が小さくなるにつれて、帯電電荷Ｉｋｑが大きくなる。

これらの関係を数値的に表わすと、次式となることがわ
かった。

６Ｘ１０−１９ ｑ−ｄ、　　　　・Ｖ’ｃｃ　　　　　…（２）−例と
して、Ｖｃｃ　＝２００　（Ｖ〕、　ｄ＊　＝１　（ｍ
ｍ：）　　とすると、電荷量ｑは１．．２　Ｘ　１０−
’　”　Ｃ程度となる。

第６図はコンデンサ３１を１００　（ＰＦ）、　　荷′
醒電圧Ｖｃｃ＝＝　２００（Ｖ）、　ｄ＊　−１（ｍｍ
）の場合における電圧との関係を示しだものである。

なお、本実施例で用いたスイッチ３２のノイズレベルは
電圧にして、１２［ｍｖ］８度であった。

この限界値を第６図に破線で示しである。

これよシ検出可能なインク滴数は約１０個となる。この
ように、本実施例によると、インク滴の数を増加させる
ことによｐ、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができるため、
ノイズの大きな素子を使用した場合や、ノイズの大きな
環境において、特に有効となる。

本実施例では、１つのノズルについて説明したが、導電
性物体がノズルに対向して配置しであるため、マルチノ
ズルに対しても検出部の構成をかえることなくノズルの
目詰シの有無を検出することが可能である。

また、第２の実施例において、個別素子であるコンデン
サを使用したがコンデンサを省略して、導電性物体とグ
ランド間のストレートキャパシティーを利用してもよい
。

１１− 次に本発明にかかるインクジェット記録装置の第３の実
施例について説明する。

第７図は本発明にかかるインクジェット記録装置のイン
ク滴を検出する検出手段の第３の実施例を説明するだめ
の図である。

図にお−て、１１は帯電インク滴、１６は第２図に示す
インクジェットヘッド１２のノズル１３に対向する位置
に設けられ、インクジェットヘッド１２及び荷電電極１
５とは電気的に絶縁された状態にあシ、抵抗２０を介し
てアースに接続されている透明な電極、１７は透明電極
１６のインクジェットヘッド１２に対向する面に設けら
れる光導電体、１８は透明室＆１６のもう一方の面に設
けられ、光導電体１７に光を照射するためのエレクトロ
ルミネッセンスパネル（以下ＥＬパネルと称する）、１
９は抵抗２０の両端の電位差を検出する検出回路である
。

前述した構成において、その動作について説明する。

肯す、帯電インク滴１１を拉２図に示したよう１２− に、ノズル１３より噴射さぜ、光導電体１７に付着させ
、光Ｓ、電体１７に電荷を蓄積させる。

次にインク滴の噴射の有無を検査したい場合は、ＥＬパ
ネル１８を発光させ、光導電体１７に蓄積された電荷を
抵抗２０を介して放電させる。

このときの放電電流によって生じた抵抗２ｏの両端の電
圧を検出回路１９にょシ測定することで帯電インク滴の
有無、すなわち、ノズル１３の目詰りの検出を行なうこ
とができる。

以上説明したように、本実施例によれば、容易にノズル
１３でのインクの目詰まりを検出することができる。ま
た、光導電体上の電荷の放電を光を照射することによっ
て、スイッチングさせているため、従来のように機械的
なリレーと比較してノイズが少なく、高いＳ／Ｎ比が得
られるという効果がある。

さらに、Ｓ／Ｎ比を高くする方法として、１回の測定に
多数のインク滴を光導電体に付着させることによシ、光
導電体上に蓄積される電荷量が増加し、放電によシ生じ
る電圧を高くさせる方法がある。

放電によシ生じる電圧が高電圧となるだめ、Ｓ／Ｎ比が
高まり、インク滴の検出有無を非常に容易に行なうこと
ができる。

尚、本実施例においては、光源としてＥＬパネルを用い
たが、どのような型式の光源であっても同様の効果を期
待することができることは云うまでもない。

第８図は第７図に示す実施例をマルチノズルのインクジ
ェットヘッドに用いた場合の実施例を示す図、である。

図において、２１はマルチノズルインクジェットヘッド
であって、第２図、第７図と同一部分には同一番号を付
す。

第８図に示すように、透明電極１６はマルチノズルイン
クジェットへノド２１から噴射されるインク滴がすべて
付着できる面積を有している。

また、荷電電＆１５はノズル１３をすべてはきみ込むよ
うな構造となっている。

検出回路１９はノズル１３の人数分のインク滴の電荷量
であるか否かを検出することにより容易に目詰、りを検
出できる。

次に本発明にかかるインクジェット記録装置の第４の実
施例について説明する。

本実施例は、帯電インク滴を対向する電極に当て、イン
ク滴から電極に移った電荷量によシミ極に電圧を生じせ
しめ、この電極の表面電位を測定することによ如、イン
ク滴の持つ電荷量を検出するようにしたものである。

第９図は、第４の実施例を説明するだめの図である０ 図において、１２はインクジェットヘッド、１３はノズ
ル、１５は荷電電極、２２は荷電電極１５に数１０〜数
１００〔■〕の電圧を印加する荷電用電源、２３はイン
クジェットヘッド１２のノズル１３に対向する位置に設
けられ、コンデンサ２５を介してアースに接続されてい
る電極、２４は電極２３の表面に生じる電位を検出する
表面電位計、２５は電極２３に帯電インク滴が付着シフ
、その電荷によって、電極２３の表面上に電位を生ぜし
めるコ１５− ンデンサ、２６はスイッチである。

前述した構成においてシその動作について油、明する。

まず、ノズル１３よりインク滴が噴射される。

このとき、荷電電極１５は荷電用電源２２からの電圧が
印加されておシ、荷を電極１５とノズル１３から分離す
る前のインクとは一柚のコンデンサを形成する。

従って、荷電電極１５に加えた電圧と逆極性の電荷が誘
起される。

このようにして形成された帯電インク滴が電極２３に付
着し、コンデンサ２５によシミ極２３に電圧が生じる。

従って、電極２３の表面電位極の変化を検出することに
より容易にインク滴の有無を検出でき、インクの目詰シ
の検出を行なうことができる。

また、表面電位の測定後は、スイッチ２６を閉じ、電極
２３の表面電位をアースに落としておくことによυ次の
測定への影響はなくなる〇尚、表面電位計としては、振
動容量形光面電位１６− 計、あるいは、圧電体を用いた電位センサ等が利用でき
る。

さらに、コンデンサ２５を省略し、電極とグラウンド間
のストレートキャパシティをオＵ用してもよい。

また、測定間隔が長く、電極の電位が自然減衰して°“
０″となる場合にはスイッチは不要となる。

第１Ｏ図は第９図に示す第４の実施例をマルチノズルの
インクジェットヘッドに用いた場合の実施例を示す図で
ある。

第９図と異なる点は電極２３をノズル１３−１乃至１３
−１から噴射されるインク滴が全て付着する大きさとし
た点にある。

電極２３に生じる表面電位の測定は、第９図に示した実
施例と同様に行なう。

尚、インク滴の噴射の検出は、数分〜数十分に１回は行
なう必要がおる。そこで、記録領域の左まだは右の端に
検出装置を設け、必要に応じてインクジェットヘッドを
検出装置の所まで移動し、検出を行なう。

（Ｇ）　　発明の詳細 な説明したように、本発明によれは、単一ノズル、マル
チノズルあってもＳ／Ｎ比が高く、高精度にインク滴噴
射の有無を検出でき、かつ構造が簡単なインクジェット
記録装置虹を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷電量制御型のインクジェット装置を示す図、
第２図はインク滴を帯電させる荷電装置を示す図、第３
図はインク滴検出手段の第１の実施例を示す図、第４図
はインク滴検出手段の第２の実施例を示す図、第５図は
第４図に示す実施例によシ得られた荷電電圧−帯電電荷
量曲縁を示す図、第６図はインク滴粒子数−出力電圧曲
線を示す図、第７図はインク滴検出手段の第３の実施例
を示す図、第８図は第７図に示す実施例をマルチノズル
とした場合の実施例を示す図、＠９図はインク滴検出手
段の第４の実施例を示す図、第１０図は第９図に示す実
施例をマルチノズルとした場合の実施例を示す図である
。 図において、１２はインクジェットヘッド、１３はノズ
ル、１４は圧電素子、１５ｉｄ荷電電荷、１６は透明電
極、１７は光導電体、１８はＥＬパネル、１９は検出回
路、２０，２８．３３は抵抗、２１はマルチノズルイン
クジェットヘッド、２２は荷電用電源、２３は電極、２
４は表面電位計、２５゜３１はコンデンサ、２６．３２
はスイッチ、２７は導電性物体、２９はコンパレータ、
３０は基準電化である。 １９− 宴　ｌ　紀 ＣＣ 第　２　躬 ＝２０− 箪　３　図 第　４−　図 θ　　　　５θ　　　πθ　　　Ｌθ　　　２θθ　　
　２５ρ蒼　電電圧　ｖｃｃ（Ｖ） 楽　５　図 σ　　　　５　　　　／θ　　　　１５　　　　２θ　
　　　２５Ａンク浦崖亡）４ス　　（イ１祖ン 第　６　図 ｚ　７　区 第　８　必 察、ｑ圀 １ 第ｆｏ躬 手続補正書（自発） １８事件の表示 昭和５７年詩許願第２０２３８２跨 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　１−？訂出願人住所　神奈川県
用崎市中原区Ｌ−１・１１１中］０１５１に’地（５２
２）名称富士通株式会社 ４　代　　理　　人　　　　　住所　神奈川県用崎市中
原区１−７１１田中］０１５計地７、補　正　の　対　
象　発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明＃　　
′１、本願明細書第５頁第１５行目の１検出回路５によ
り測定する」とあるを、 ［−検出回路５により測定する」と補正する。 ２、同第８頁第１６行目の１変化を測定すること」とあ
るを、 「変化を測定すること」と補正する。 ３、同第９頁第７行目の「付着したみなし、」とあるを
、「付着したとみなし、」と補正する。 ４、　同第１４頁第２０行目の「放電により生じる電圧
を」とあるを、 「放電により生しる抵抗２０の両端の電圧」と補正する
。 ５、同第１５頁第２行目の「放電により生じる電圧が高
電圧となるため、」とあるを、「この場合には、放電に
より生じる電圧が大きくなるため、」と補正する。 ６、同第１７頁第１４行目の［電極２３の表面電位極」
とあるを、「電極２３の表面電位」と補正する。 ７、同第２０頁第９行目の「電化である。」とあるを、
「電圧である。」と補正する。 ３０２−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）上位装置からの情報信号に応じて圧電累子を駆動
   することによって、ノズル先端からインク滴を噴射させ
   て記録媒体上に記録を行なうオンデマンド型のインクジ
   ェット記録装置において、前記ノズル先端より噴射され
   たインク滴を帯電させる帯電手段と、該帯電手段によシ
   帯電されたインク滴が付着するインク滴付着体と、該イ
   ンク滴付着体に前記帯電したインク滴が付着し、該イン
   ク滴付着体に生じる電気的変化を検出する検出手段と、
   を設け、該検出手段により前記ノズル先端からのインク
   滴の噴射の有無を検出することを特徴とするインクジェ
   ット記録装置。
2. （２）前記インク滴付着体を導電性物体とし、該導電性
   物体に帯電インク滴が付着したことによって電圧を生じ
   させる抵抗を股゛け、前記検出手段は該導電性物体に帯
   電インク滴が付着したことによシ生じた電圧と基準電圧
   を比較して、インク滴の噴射の有無を検出することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記
   録装置。
3. （３）前記インク滴付着体を導電性物体とし７、該導電
   性物体にコンデンサを接続し、前記検出手段は、該導電
   性物体に句着した帯電インク滴の電荷を蓄積していた該
   コンデンサが抵抗を介して放′亀し、この放電電流によ
   シ生じた該抵抗の両端の電圧と基準電圧とを比較してイ
   ンク滴の噴射の有無を検出す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記録装置。 （４＋　　前記インク滴付着体を光導電体で構成し、前
   記検出手段は、該光導電体に接続された抵抗と、該光導
   電体に対向して設けられる光源とを有し、該光導電体に
   該光源によシ光を照射し、該光導電体に付着した帯電イ
   ンク滴の電荷を該抵抗を介して放電させ、放を電流によ
   って生じた抵抗の両端の電位差を検出することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装
   置０（４）前記インク滴付着体を電極とし、該電極に帝
   電インク滴が付着したことによって該電極表面に電位を
   生じせしめるコンデンサを設け、前記検出手段は該電極
   表向に生じる電位を検出すること特徴とする堝・徴請求
   の範囲第１項記載のインクジェット記録装置。