JPS60161156A - インクジエツト記録装置のインク圧力制御装置 - Google Patents

インクジエツト記録装置のインク圧力制御装置

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JPS60161156A
JPS60161156A JP1576584A JP1576584A JPS60161156A JP S60161156 A JPS60161156 A JP S60161156A JP 1576584 A JP1576584 A JP 1576584A JP 1576584 A JP1576584 A JP 1576584A JP S60161156 A JPS60161156 A JP S60161156A
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JP
Japan
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ink
pump
pulse width
gutter
ink pressure
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Application number
JP1576584A
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English (en)
Inventor
Masanori Horiie
掘家 正紀
Tatsuya Furukawa
達也 古川
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60161156A publication Critical patent/JPS60161156A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor

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  • Ink Jet (AREA)

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】 ■技術分野 本発明は、ノズルより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行ない、荷電インク粒子を、偏向
電極で偏向させて記録紙の所定位置に衝突させるインフ
ジエラ1−記録装置に関し、特に、該記録装置のインク
圧力制御装置に関する。
(シ従来技術 この種のインクジェット記録装置においては、インク噴
射ノズルから記録紙までの距離が孔筒的に長く、したが
ってインク圧は、ノズルより噴射し粒子化したインク粒
子が荷電電界および偏向電界の作用を受けつつも、記録
紙まで安定した飛翔軌道を描いて到達するように高く設
定される。また、規則的に所定の粒径のインク粒子を生
成し、これを正確に所定の偏向軌道をとらせるためには
、インク粘性、インク圧、振動圧力、荷電量、偏向電界
等が安定に、かつ正確に制御されなければならない。ま
た、噴射インクがインク粒子に分離するタイミングに荷
電電圧(パルス)の印加を正確に合わせないと、インク
粒子は適正に荷電しない。
そこで従来は、インク圧および又はインク粘性を一定に
安定化することが行なわれている。
たとえば米国特許第3,787,882号明細書には、
インク粒子の飛翔速度を検出し、サーボ制御でポンプ圧
を制御するインク圧制御が開示されている。
しかし、インク圧制御ロジックの詳細な開示はない。
一般のフィードバック制御を用いたこのようなサーボ制
御では、例えば速度が高いとポンプ圧を低くし、速度が
低いとポンプ圧を高くするフィードバック制御となるが
、ポンプ圧を変更してから実際にインク粒子の速度が変
化しかつ一定値に安定するまでには、ポンプからインク
噴射ノズルまでにかなり多くのインクが存在するのでか
なり長い時間がかかり、つまり系の時定数がかなり大き
く、目標に安定させるまでにかなり長い時間がかかる。
また、ドラ1−ずれを防止するため、圧力変動、偏差は
極めて小さくする必要があるが、このような時定数が大
きい系で偏差を小さくし、安定させるサーボ制御は更に
開発を必要としている。
米国特fl第4.0/15,770号明細書には、圧力
変動、偏差は極めて小さくするため、目標インク粒子間
隔を開けて2個のインク粒子検出器を設にして、これら
が同時にインク粒子を検出する状態となるようにポンプ
圧を高、低に制御する圧力調整が開示されている。すな
わち、一方の検出器がインク粒子を検出したときにその
インク粒子の前又は後のインク粒子が他方の検出器に到
来していなしとインク圧が低いとしてポンプ圧を高くし
、後のインク粒子が他方の検出器を過ぎているとインク
圧が高いとしてポンプ圧を低くする。しかし、ポンプ圧
は、時定長周期で最小単位数づつ高又は低とするので、
インク圧の変更がゆるやがで安定する利点があるが、目
標値に到達するまでの時間が長いという問題がある。イ
ンク圧調整時には記録を休んでいるので、インク圧の調
整時間は極力短いのが好ましい。
また米国特許第4,063,252号には、インク粒子
の速度を検出してそれを暴準値と比較し、前述の米国特
許第4,045,770号と同様にポンプ圧を制御する
インク圧制御が開示されているが、同様に、インク圧が
目標値に到達するまでの時間が長くなるという問題があ
る。
イスレにしても、上記米国特許明細書にはポンプを(=
J勢するポンプドライバの構成や、具体的に何をどのよ
うに制御してインク圧を制御するがの実施例の開示がな
く、インク圧制御の実態は明らかでない。一般に、高品
質の印字をするインフジエラ1−プリンタに十分に満足
なインク圧制御が望まれている。
■目的 本発明の第1の目的は、インク圧を目標値に安定化する
インク圧力制御装置を提供すること、特に、実際にイン
ク圧力を変更するポンプドライバベを備えたインク圧力
制御装置を提供することであり、第2の目的は、インク
圧調整時間を低減しかつインク圧の偏差を小さくして目
標値に安定にさせるインク圧力制御装置を提供すること
であり、第3の目的は、インク圧制御がデジタル処理で
可能であって、LSI化、低コスト化等が可能なインク
圧力制御装置を提供することである。
■構成 上記目的を達成するために本発明においては、ポンプド
ライバを、指示されたパルス幅でインク加圧ポンプをパ
ルス付勢する伺勢パルス幅によりポンプ圧を制御するも
のとし; インク噴射ノズルより噴射されるインクわγ子の速度を
検出し; あるパルス幅信号でインク加圧ポンプを駆動させ、イン
ク速度検出手段の検出速度に基づいてパルス幅信号を変
更し、更新したパルス幅信号をポンプトライバに与えて
インク加圧ポンプを駆動させ;検出速度が目標値になる
までこれを繰り返すという構成にする。
これによれば、パルス幅制御でインク圧を調整するので
、パルス幅信号に応じて実際にポンプの吐出圧が変化し
てインク圧が制御される。パルス幅制御はデジタル処理
で高精度・で行ない得るので、インク圧を微細に目標値
に安定させ得る。
本発明の好ましい実施例においては、目標値に対するイ
ンク粒子の飛検出速度の偏差をめて、この偏差に対応付
けられているパルス幅補正データをメモリより読み出し
て、該偏差の極性に応してこのパルス幅補正データをそ
のときポンプを駆動しているパルス幅信号データに加算
又は減算して新たなパルス幅信号データを得てこれに基
づいてインク加圧ポンプを駆動させる。
これによれば、パルス幅補正データがインク粒子の速度
の高低に対応付けた値であるので、速度が高過ぎる程ま
た速度が低く過ぎる程大きい値で。
また速度が目標値に近い程小さい値であるので、速度検
出→パルス幅信号変更→速度検出→パルス幅信号変更・
・・の繰り返しの間において、始め程パルス幅の変更が
大きく、目標近くになるに従ってパルス幅の変更が小さ
くなって、幾何級数的に、比較的に短い時間でインク圧
(インク速度)が目標値に収束する。収束誤差は微小と
なる。
本発明の好ましい実施例では更に、偏向電極と記録紙の
間に配置され非印写インク粒子を捕獲するガターを導電
体としてこれに荷電検出回路を接続し、圧力調整時には
偏向電界を遮断してインク粒子に荷電し、この荷電のた
めの荷電電圧印加からクロックパルスのカラン1〜を開
始して、荷電検出回路が荷電を検出したときのカラン1
−値をインク粒子速度検出データとして得る。このデー
タはインク粒子速度の逆数に比例する。つまり、インク
粒子速度が高いとカウント値は小さく、インク粒子速度
が低いとカラン1−値は大きい。
パルス幅補正値は、設定した目標値に対するインク粒子
速度の誤差に対応付けたものとし、誤差の正、負にかか
わらず、絶対値に対応(Jけだものとし、また、大きい
絶対値には大きい補正値を、小さい絶対値には小さい補
正値を割り当てて、誤等の正、負に応じて、インク粒子
速度検出時のパルス幅信号データに加算(カウント値が
設定目標値よりも大きいとき)又は減算(カウント値が
設定目標値よりも小さいとき)して新たなパルス幅信号
データを得て、これに基づいてポンプを駆動する。誤差
が所定範囲内になるまでこれを繰り返す。
この実施例によれば、ガターをインク粒子速度検出に共
用するので、別途インク粒子検出手段を備える必要がな
くノズルからガターまでの距離を格別に長くする必要は
ない。なお、該距離が長いとプリンタとしてヘッド長が
長くなって装置構成上不利益が大きいばかりでなく、イ
ンクの飛翔ずれを生ずる可能性が高くなって印写品質上
もよくないものである。
第1図に本発明の一実施例の機械系の概要を示す。イン
クカートリッジ14が装着されたインク槽13のインク
は、ポンプlで吸引されてアキュムレータ2に圧送され
る。アキュムレータ2に送られた加圧インクは、アキュ
ムレータ2およびフィルタ3で圧力振動が抑制されて電
磁切換弁MVを通してインク噴射ヘッド4に至る。
インク噴射ヘッド4においては、その電歪振動子が一定
周期、一定振幅で励振付勢されて、ヘッド内のインクに
一定周期、一定振幅の圧力振動を加える。ヘッド4のノ
ズルより、インクが噴射されるが、この圧力振動により
、噴射したインクはノズルより所定距離進んだ位置で粒
子に分離する。
この粒子化は、ヘッド4において加圧インクに加えられ
る圧力振動に対応しており、噴射インクは圧力振動の1
周期につき1個のインク粒子の割合で粒子化する。噴射
インクが粒子化するタイミングに合せて荷電電極5とヘ
ッド4のインクの間に荷電電圧を印加することにより、
粒子化したインク粒子は電荷を持つ。インクの粒子化に
合せて電極5に荷電電圧を印加するか否かで荷電インク
粒子と非荷電インク粒子が形成される。
荷電インク粒子は偏向電極6の電界で偏向されて記録紙
7に衝突するが、非荷電インク粒子は直進してガター8
に衝突し、フィルタ10を通してポンプ11で吸引され
て空気抜槽12に吐出され、インク槽13に戻る。
インク加圧ポンプ′1は、ばね力があるダイアフラムに
固着したアーマチュア(磁性体コア)を電気コイルを巻
回した磁性体コアにパルス吸引(端子Aに正極性のパル
スを与える。Bは機器アース)することにより液室内の
インクに負圧を与えてインクを空気抜槽AECから液室
内に吸入し、正極性パルスを逆極性に反転するとダイア
フラムがそのばね力で戻って液室内のインクに正圧を与
えてアキュムレータ2に送り出すものである。
第2図に、第1図に示す各機構要素を付勢し、しかも荷
電記録制御を行なう電気系の構成を示す。
インク噴射ヘッド4の電歪振動子には正弦波発生・増幅
回路16が励振電圧を印加する。荷電電極5には荷電信
号増幅回路17がパルス°状の荷電電圧を印加し、偏向
電極6には偏向電圧発生回路18が一定レベルの高電圧
を印加する。
導電性ガター8にはシールド線9の心線の一端が接続さ
れており、該心線の他端に荷電検出回路19が接続され
ている。
ポンプ1および11はそれぞれポンプドライバ15およ
び20で電気付勢される。
この実施例では、インク粒子の飛翔速度検出(インク圧
検索)において所定タイミングでインクを荷電するため
、インク粒子の分離位相に荷電電圧パルスの中心を合せ
る位相検索において検索パルス電圧を電極5に印加する
ため、ならびに、印写記録において段階的にレベルが異
なる記録荷電電圧を電極5に印加するために、インク圧
検索用のタイミングパルス発生器26.検索荷電信号発
生器25および記録荷電信号発生器24が備わっており
、これらの発生器の信号が、ゲート回路23で選択的に
荷電信号増幅回路17に印加される。電気回路要素各部
の動作タイミングは、パルス発生器21が発生する複数
種のタイミングパルスに基づいて定まる。
各部の付勢および制御はマイクロコンピュータ22が行
なう。
第3図に、パルス発生器21.ゲート回路23゜記録荷
電信号発生器24.検索荷電信号発生器25およびタイ
ミングパルス発生器26の構成と、マイクロコンピュー
タ22とそれらの接続を示す。
パルス発生器21は、水晶発振器と分周カウンタを含む
パルス発生器211と、分周カウンタ212で構成され
ており、3.2Mt(z、800Ktlz、400Kl
+z。
200 K llz、 100 K Hz、 100/
32= 3.125 K Hz、 133 K )lz
、33K)lzおよび5011zの、9種の、50%デ
ユーティのパルスを発生する。
100 K Hzのパルスは正弦波発生・増幅回路16
に印加される。回路16は、入力パルスの基本周波数成
分の正弦波を発生してこれを増幅してヘッドの電歪振動
子に印加する。
これにより、ヘッド4のインクには、ioOKllzの
圧力振動が加わり、100xlO”個/secの割合で
インク粒子が形成さ九ガター8あるいは記録紙7に向け
て飛翔する。つまり、100K)lzの周波数でインク
粒子が生成される。
記録荷電信号発生器24は、172分周用のカウンタ 
(Tフリップフロップ)241.シリアルイン−パラレ
ルアラ1−の8ビツトのシフトレジスタ242、データ
セレクタ243、および、カウンタとデコーダと出力ゲ
ーl〜でなる荷電コード発生器244で構成されている
カウンタ24’lには100 K Hzのパルスが入力
され、カウンタ241は50Kl(zのパルスをシフト
レジスタ242に入力データとして印加する。シフトレ
ジスタ242のシフ1〜クロツクは800KI(zのパ
ルスである。
第5図に、シフトレジスタ242の8組のパルス出力(
CUP)を示す。データセレクタ243には、これら8
組のパルスが印加される。データセレクタ243には更
に3ビットの出力制御コードが与えられ、このコードが
8組のパルスの一組の出力を指示する。
シフトレジスタ242は800Kt+zのパルスでシフ
1−付勢されるので、8組のパルスa〜hは、この順に
0゜00 ]、 225m5eづつ位相が遅れた同一周
期、同一デユーティのものであり、データセレクタ24
3に与えられる3ピツ1へコードで指定されるものがデ
ータセレクタよりゲート回路23のアントゲ−1へ28
0〜289に出力される。
検索荷電信号発生器25はデコーダ251およびデータ
セレクタ252で構成されており、デコーダ251に、
10θ、200および400KHzの3組のパルスが印
加される。これにより、デコーダ251の出力は、第5
図にSPとして示す8組a −hとなるが、それらのパ
ルス幅は0.00125msecであり、その順にパル
ス幅分すなわち0.00125msecづつ位相がずれ
ている。
記録荷電信号発生器24のデータセレクタ243に与え
られる3ビット制御コードと同じ制御コードがデータセ
レクタ252にも与えられ、次の様に検索荷電信号a 
= hを出力する。
制御コード 0000010100il 100101
110111243の出力 abcdefgh 252の出力 defghabc データセレクタ252の出力パルスはゲート回路23の
アン1〜ゲー1−234に印加される。
タイミングパルス発生器2Gは、2個のJ−にフリップ
フロップ261,262、アンドゲート263およびイ
ンバータ264で構成されており、タンミングパルス発
生器26に!00/32 K+Izのノ(ルスがクロッ
クパルスとして与えらtb、また、マイクロコンピュー
タ22が0.36m5ec幅(50K )Izの32周
期よりやや長い幅)のパルス「トI」 を、1回のイン
ク粒子飛翔速度検出の毎に1パルス与える。
第6図に、タンミングパルス発生器26の人。
出力信号を示す。タンミングパルス発生器26のアンド
ゲート263の出力(R27)はゲート回路23に与え
られる。
第4図に、ポンプドライバ15.荷電検出回路19およ
びインク圧調整回路27の構成を示す。
ポンプドライバ15は、マイクロコンピュータ(以下C
PUと称する)22からポンプ駆動信号データ1〕15
を受け、しかもパルス発生器21から39011zのパ
ルスP27を受けるアントゲ−1・151、■)フリッ
プフロップ152、バンファアンプ153.1ヘランジ
スタ155,156,157等でなる出力回路、ポンプ
駆動パルス幅調整用のカウンタ154.アンドゲート1
58.遅延回路159、等で構成されている。
ポンプドライバ15のアントゲ−1−151には、パル
ス発生回路21より、50Hzのパルスとポンプドライ
ブオン信号P15が入力される。カウンタ154は、デ
ータプリセットが可能なカウンタであり、CPU22か
らのパルス幅信号データPdをロード(load)入力
信号でプリセットする。
ロード入力は、50 Hzパルスをナンドゲ−1−の一
入力端に与えると共に、50 Hzパルスの立上がりエ
ツジをインバータで反転して遅延をかけてナンドゲ−1
−に入力することにより、50Hzのパルスの立上り点
でナントゲート151より発生される。つまり、カウン
タ154は、50 Hy、パルスの立上り点でPdkロ
ードする。そしてカウンタ154は、Pdが示す値から
、33 K Hzのパルスが到来する毎に1づつ減算し
、該パルスの到来数がI)d値に合致すると(減算の残
漬が0になると)、キャリーをフリップフロップ152
のクリア入力端CRに与える。フリップフロップ152
は50 HZパルスの立上り時点にセラ1〜されてQ出
力を高レベルHにするので、フリップフロップ152の
Q出力は、周波数が50 Hzで、高レベルi」のパル
ス幅が33 K Hzパルスの周期のPd個分のパルス
となり、出力回路に与えられる。出力回路(155〜1
57)は、このQ出力でスイッチングしてポンプソレノ
イドにQ出力パルスと同期したパルス電圧を印加する。
このパルス電圧の十幅はQ出力のH幅に苅応し、Pdで
定まる。
第7a図および第7b図にポンプドライバ15の出力パ
ルス電圧で付勢されるポンプIの特性を示す。ポンプl
の電気コイルに上記パルス電圧を印加することにより、
ポンプ1においてアーマチュアがコイルコアに引かれて
ダイアプラムが変位して、液室体積が大きくなり、負圧
となって吸入弁が開き、インクが吸入される。パルス電
圧の負の間は、ダイアフラムのばね力で、ダイアフラム
が戻り液室体積が小さくなり、吐出行程となる。ヘッド
4に同し圧力、例えは4Kg/cmを供給する場合、+
パルス幅が1.3 m5ecでパルス周期20m5ec
の50%以]二のとき、吸入行程は13m5ecでイン
クを吸入し、液室負圧は0.4Kg/c+u2程度の小
さい値となる。又、+パルス幅が7m、secでパルス
周期の5096未満のとき、吸入行程の時間が短かいた
め、発生負圧は0.8 K C/Cl112程度の大き
い値となる。このときの電流ピーク値は1311151
B(:のときより大きい値となる。この、液室内の大き
い発生負圧では、キャビテーション現象によって気泡が
発生し、吐出圧力の不安定要因となる。
特に、回収インクの循環によってインク内の溶存酸素の
足が多いため、発生負圧の値は小さく押える必要がある
。圧力制御は、環境温度、水分蒸発による粘度上昇によ
り、滴の飛翔速度を一定に制御するためにはヘッド4供
給インクの圧力は4〜5.5 K g/cm2程度の範
囲で圧力制御する必要がある。こ肛をパルス体制御でポ
ンプ電流のピーク値で可変して、発生負圧を低(押える
には、パルス周期の50%以上の範囲、すなわち50H
zパルスのときlo+n5ec〜15m5ec程度の時
間幅を吸引行程とすることにより、上記条件を満足する
そこで、Pdの標準値は、13m5ecに設定している
インク圧調整回路27は、インク目標速度(データCs
)設定用の8個(8ピッ1−)のスイッチ273、イン
ク速度検出データCを得るアップカウンタ271.検出
速度データCより目標速度データCsを減算した偏差デ
ータCc(符号をも含む)を得る減算回路272.減算
出力をラッチするラッチ回路277、零クロス検出回路
274.アンドゲート275およびオアゲー1〜101
,276゜278で構成さ汎ている。
後述するように、インク圧調整時には、インク粒子の荷
電開始時にカウンタ271がセラ1〜されてタロツクパ
ルスのカウントを開始し、荷電検出回路19が荷電を検
出したときに、そのときのカウントデータCより目標デ
ータCsを減算した値を示すデータCcがラッチ回路2
77にラッチされ、データCcが偏差データとしてCP
U22に与えらAしる。
荷電検出回路I9は、シールド線9を機器アースする抵
抗器191.電界効果形l−ランジスタ(F[ET)1
92、逆相増幅器I93.バイパスフィルター194、
半波整流器195.積分回路196および比較器197
で構成さオしている。
抵抗器191の抵抗値は、ガター8とアースフィルタ1
0の間かインクでつながっているときのそれらの間の抵
抗値より小さい値、100KΩ程度にされている。シー
ルド線9の心線と機器アースの間にはわずかな浮遊容量
があり、この実施例ではインク粒子がマイナス荷電され
て、荷電インク粒子がガター8に衝突する毎にシールド
線9の心線がマイナス電位になるが、浮遊容量と抵抗器
191どの時定数により、荷電したインク粒子が連続し
てガター8に衝突するときには、それが連続している同
心線の電位は連続してマイナス電位になっている。した
がって、連続する複数個を荷電し1次の連続する複数個
は非荷電とする荷電制御をすると、この荷電、非荷電の
パターンに対応する電位パターンがFET192のゲー
]−に現われる。この電位パターンはFET192で電
流に変換され、増幅器193て反転増幅され、バイパス
フィルタ194で低周波ノイズを除去されてインク圧調
整回路27の零検出回路274と、半波整流回路195
に与えら]しる。
CPU 22は、中央処理ユニット(プロセッサ)、I
10ボー1−イ=J’ RA MおよびROMならびに
人。
出力インターフェースで構成される汎用のコンピュータ
であり1以上に説明した各要素の制御をおこなう。
第2図に示すように、CPU22には補正コードメモリ
 (noM) 28が接続されており、このメモリ28
に、偏差Ccの絶対値に対応イ1けたパルス幅信号補正
値データΔVpdが記憶されており、偏差Ccに基づい
てアクセスするようになっている。
(ti 差Ccに対して補正値ΔVpdはリニアにして
いる。したがって、偏差Ccが大きいと、それに基づい
てメモリ28より読み出される補正値データΔVpdは
大きい値となり、偏差Ccが小さいと、それに基づいて
メモリ28より読み出される補正値データΔVpdは小
さい値となる。
第8a図に、CI) U 22がおこなう制御の全体概
要を示し、第8b図にインク粒子の飛翔速度を検出して
それがスイッチ273で設定された目標値になるように
インク圧(ポンプ1の吐出圧)を設定するインク圧調整
制御の詳細を示す。
まず制御の全体概要を説明する。電源が投入されるとマ
イコン22は、人、出カポ−1−を初期化し、制御各要
素を安全な状態に設定する。こttにおいて、616向
電圧発生回路18はオフに、ポンプドライバ15.20
もオフに、またアントゲ−1へ235もオフに設定され
る。
初期化を終了するとCPU22は、まずポンプドライバ
15に駆動指示信号を出力セン1−シてポンプlを駆動
状態とし、5秒タイマ(プログラムタイマ)をセラ1〜
する。このポンプ1駆動においては、CPU22はPd
として標準値(1,3m5ec)を示すものを出力セッ
トする。
CPU22は5秒タイマのタイムオーバを待ち、タイム
オーバするとバルブドライバMVDとポンプドライバ2
0をオンにし、15秒タイマ(プログラムタイマ)をセ
ラ1〜する。バルブドライバMVDのオンにより、電磁
切換弁MVが、ヘッド4−インク槽13連通、フィルタ
3側遮断の状態から、ヘッド4−フィルタ3連通、イン
ク槽13遮断状態に切換わる。これにより、ヘッド4の
ノズルよりインクが噴射さ]し、ガター8で捕獲される
。ガター8で捕獲されたインクはポンプ11で空気抜き
4¥J13に戻される。15秒タイマがタイムオーバす
ると、CPU22は位相検索を実行し。
次にインク圧調整を実行する。インク圧調整を終了する
と、入力ボードr FJ紙系の入力状態、センサ状態を
読んでプリント可否(レディ)を判定し、状態を表示す
る。プリン1〜不可状態のと3きにはそこで待期する。
プリント可であると記録制御に進む。所定の記録を終了
すると入力指示を読んで停止が指示されていると停止処
理に進む。停止が指示されていないと待期か否かを見て
待期でないとまた記録制御に進む。待期が指示されてい
ると位相検索に進む。停止処理に進んでそれを終了した
後には、電源がオンである間記録指示が到来するのを待
ち、指示が到来するとポンプ15の駆動に進む。
次に位相検索を説明するとマイコン22は、インク圧調
整を終了すると、データセレクタ243および252に
与える3ビットコードを000とし、アントゲ−1へ2
35を開(グー1−オン)にして計時を開始する。これ
により、データセレクタ243は第5図に示すCHPの
aを、データセレクタ252は第5図に示すspのdを
出力するが、印写データがL(非記録)であるため荷電
コード発生器244の出力ゲートが閉じられており、荷
電コード発生器244の出力(荷電レベル指示コード)
はすべてL (0000000000)であってアント
ゲ−I−280〜289はすべて閉じられている。
しかしアン1〜ゲート234は、それに100/32 
= 3.125 K Ilzのパルスが印加されるので
LOOK)Izの16周期の間(32個のインク粒子の
生成の間)開に、次の16周期の間(32個のインク粒
子の生成の間)は閑になり、以下これを縁返えす。これ
により、アントゲ−h234,235およびオアゲー1
−236を通して、オアゲート290〜293に、第5
図に示すspのパルスdのうち、連続32個が与えられ
、次に32個分の休止期間をおいてまた連続32個が与
えられるという具合に、Sl”のd (第5図)が間欠
的に印加される。S ))のdが連続32個与えられて
いる間、D/Aコンバータ232には、SPのdがHで
ある期間のみ、0010011100が与えられてD/
Aコンバータ232がA電信号増幅回路I7にooio
θ11100に対応するレベルの荷電信号を与える。こ
れにより。
荷電電極5に、spのdに同期し、しかも連続32個が
現われた次は連続32個分の休止を置いて次に連続32
個が現われるというパターンで、荷電電圧パルスが印加
される。
これらの荷電電圧パルスがインクの粒子化にタイミング
が合っているとインク粒子が荷電するが、合っていない
と荷電しない。荷電した場合には、連続32個の荷電イ
ンク粒子の次に連続32個の非荷電インク粒子が続きそ
の次に連続32個の荷電インク粒子が続くという荷電パ
ターンでインク粒子が飛翔する。
このときには、荷電検出回路19のバイパスフィルタ1
94の出力端に、連続32個の荷電インク粒子がガター
8に衝突している間は正電位で、連続32個の非荷電イ
ンク粒子がガター8に衝突している間は負電位の、略1
00/32=3.1−25KHz周期の信号か現われる
。この信号は、半波整流器195で整流され、積分回路
196で積分される。積分電圧が設定値を越えると、比
較器197の出力がHからLに反転する。
マイコン22は、比較器197の出力P19がHから[
、になるとそのときデータセレクタ243゜252に出
力している3ピッl−コードを、適正荷電を与える適正
な荷電タイミングをもたらすものと見なしてそのままデ
ータセレクタ243,252に出力設定して、アントゲ
−1−235をオフにし、インク圧調整制御に進む。
前述の如くデータセレクタ243,252に3ビツトコ
ード000を出力セットし、アンドゲート235を開(
オン)とし、かつタイマをセラ1〜してから、該タイマ
がタイムオーバするまでに、比較器197の出力I〕1
9がl(からLに反転しないと、マイコン22はデータ
セレクタ243,252に今度は001なる3ピッ1−
制御コードを出力セラl−L、また同様にタイマをセラ
1−する。そして比較器197の出力P19がI]から
Lになるのを待つ。データセレクタ243,252に3
ビツト制御コード001をセラ1−すると、データセレ
クタ243は今度は第5図に示す信号CHPのbを出力
し、データセレクタ252は、信号SPのeを出力する
すなわちデルタセレクタ243と252はいずれも、前
回出力した信号より、1/800m5ec位相が遅れた
パルスを出力する。このように信号の位相が遅れている
点を除いては、各部の動作は前記の、データセレクタ2
43,252に000を出力セットしているときのもの
と同じである。
そしてCPU22は、比較器197の出力P19が■4
からLになると、そのときデータセレクタ243.25
2に出力している3ビツトコードを、適正荷電を与える
適正な荷電タイミングをもたらすものと見なしてそのま
まデータセレクタ243゜252に出力設定して、アン
ドゲート235をオフにし、インク圧の調整制御に進む
。比較器197の出力P19がHのままでタイマがタイ
ムオーバしたときには、CPU22は、今度はデータセ
レクタ24:L 252に010を出力セラ1−する。
以下同様に、CPU22は、比較器197の出力P19
がHである限り、タイマがタイムオーバする毎にデータ
セレクタ243,252に与える3ビツト制御コードを
更新する。第5図に示すように、データセレクタ252
が出力する信号SPのa ” hは、パルス幅が178
00msecで互にパルス幅分位用がずれているので、
3ピツ1へ制御コードを000〜111の範囲で変更し
ている間に、SPのa〜11のそれぞれが選択的にアン
ドゲート234に与えられ、3ビット制御コードのいず
れかをデータセレクタ243,252に出力していると
きにインク粒子が荷電するようになり、比較器]97の
出力P19がHからLになる。CPU22はそこで位相
検索を終了し、データセレクタ243゜252に出力し
ている3ビツト制御コードをそのまま出力設定し、アン
トゲ−1〜235を閉(オフ)としてインク圧調整制御
に進む。
次に第8b図を参照してインク圧調整制御を説明する。
インク圧調整制御に進むとCPU22は、タイミングパ
ルス発生回路26のJ−にフリップフロップ261とイ
ンク圧調整回路27のアンドゲート275に、0.36
m5ecの同高レベルHの信号P26(第6図参照)を
出力する。そしてインク粒子が荷電電極5からガター8
に到達するに十分な時間をタイマーにセラ1−する。
タンミングパルス発生器26のフリップフロップ261
は、P26が高レベルI」になってからニゲロックパル
ス入力端CKに印加されるiQo/32=3.125K
Ilzのパルスが低レベルLにあるときにセラ1へされ
る・ 第6図を参照すれば分かるように、1.00/32=3
.125KllzのパルスがLから■]になってまたL
になるまでに信号P26がLに戻されているので。
3、125 K llzのパルスがもう一度しになった
ときには、フリップフロップ261はリセツ1〜され、
フリップフロップ262がセットされる。これにより、
アントゲ−1−263の出力1く27が第6図に示すよ
うに、信号P26が1■になってから、3.125KI
Izのパルスにに同期して、その−周期の間だけ高レベ
ルトIになる。この高レベル[1の期間に32個のイン
ク粒子が生成さオシる。
アンドゲート263の出力R27(H)はゲート回路2
3においてオアゲート236を通してオアゲー1〜29
0〜293に与えられる。これにより、丁度32個のイ
ンク粒子が生成される間、D/Aコンバータ232に、
所定荷電レベルを指示するコード0010011100
が印加されている。したがって、32個のインク粒子か
生成される間、D/Aコンバータ232が所定レベルの
電圧を連続して荷電信号増幅回路17に印加する。これ
により連続32個のインク粒子が荷電する。
このように荷電を行なっているときに、つまりR27=
トIの間に、R27のLからHへの立上り時点にカウン
タ271がリセットされて0からのカラン1−アップを
開始し、インク圧調整回路27のアンドゲート275が
開かれている(グー1−オン)。
一方、連続32個の荷電インク粒子か飛翔して連続して
導電性ガター8に衝突し、荷電インク粒子の第1番目の
ものが衝突してからシール1〜線9の心線の電位が負方
向に低下を始め、32個の荷電インク粒子がすべて衝突
した後に上昇し、略パルス状の変化を示す。この電位変
化に対応して、増幅器193の出力が正方向に略パルス
状に変化する。
増幅器193の出力が正方向に立上がったときに、すな
わち荷電された連続32個のインク粒子が導電性ガター
8に衝突した直後に、インク圧調整回路27の零クロス
検出回路274の出力がLから)−1に立上がり、アン
トゲ−1−275がP 26 = Hで開かれているの
で、オアゲー1−276の出力がHに立上がりラッチ回
路277にそのときの減算出力データCc=C−Csが
ラッチされる。R27がHに立上がったときにカウンタ
271がリセットされてC27すなわち1331(Hz
のパルスの力ラン1へを開始しているので、ラッチデー
タは、目標値Csより、インク粒子の荷電を開始してか
ら荷電インク粒子が導電性ガター8に衝突するまでの1
33KIlzパルスのカラン1へ数(荷電インク粒子の
飛翔時間)Cを減算した値(目標値よりのずJLffi
) Cc= C−Csを示すものである。
タイマがタイムオーバするのを待ってCPU22は、ラ
ッチの保持コードCc=C−Caを読込む。
次にCPU22は、読み込んだデータCcの絶対値を許
容最高値C+u(固定値)と比較し、CcがCm以上で
あると、インク粒子が荷電をしていないか、あるいはイ
ンク噴射等が異常であるので、インク噴射を停止し警報
をセットする。その後は装置電源が一度遮断さtL再度
投入するまで、その状態のままとなる。CcがCn+未
満であると正常と見なして、偏差Ccが2以内であるか
否かを見る。2以内であると、スイッチ273の設定で
定まる目標値Csに対する実インク圧(インク速度)C
sの偏差Ccが許容範囲内にあるので、その時ポンプド
ライバ15に印加しているパルス幅信号データPdが適
切なインク速度を与えるものであるので、インク圧調整
を終了してメインルーチン(第8a図)にリターンし、
状態検出等を経て記録制御に進む。
偏差Ccが2を越えていると、インク速度が目標値に達
っしているとは見なさず、Ccの絶対値と符号に応じて
、該絶対値をメモリアドレスデータに変換してメモリ2
8をアクセスして、絶対値対応のパルス幅信号補正値Δ
Vpdを読み出し、Ccの符号に応じて、それが正のと
きには Vpd=Vpd+ΔVpdで、また負のときにはVpd
=Vpd−ΔVpdで次にポンプドライバ15に更新し
て与えるパルス幅信号データVpd(新データ)をめて
これをポンプドライバ15に更新出力セラ1−する。な
おこのVpdをめる上記2式において、右辺のVpdは
前述のインク速度検出時にポンプドライバ15に出力セ
リトンていたパルス幅信号データVpd(旧データ)を
示す。このように新データをポンプドライバ15に更新
出力セラ1〜すると、CPU22は、Ta秒タイマをセ
ラI−し、13秒の時間経過を待つ。この13秒は、ポ
ンプ駆動電圧を変更してから噴射インク速度が変更後の
ポンプ駆動電圧対応の速度に安定するに十分な時間であ
る。
13秒が経過すると、CPU22はメインルーチン(第
8a図)の位相検索に戻り、位相検索を終了するとまた
第8b図に示すインク圧調整に進み、上述のようにイン
ク速度の検出と新データの演算を行ない、新データをポ
ンプドライバに更新出力セラ1〜する。偏差Ccが2以
下になるまで、上述の通り位相検索とインク圧調整を繰
り返す。
第1回のインク圧調整のときには、ポンプドライバ15
にはVpdとして標準データ(13m5ec相当のカラ
ン1〜値)を与えるが、その後は、インク速度検出に晶
づいて演算した新データをVpdとして与える。偏差C
cが太きいと補正値Δvpaが大きいので、上述のイン
ク圧調整を繰り返す内に、始め程偏差Ccが太きいが後
になる程偏差が幾何級数的に小さくなり、極微小誤差範
囲内に急速に収束する。したがってインク圧調整を開始
してから終了するまでの時間が短くなり、また、終了し
たときの収束誤差Ccは極く小さいものとしうる。
次に記録制御を説明する。記録制御においては。
CP tJ 22は、アンドゲート235をオフのまま
とし、タイミングパルス発生器26をリセット(R27
=L)のままとする。こAしにより、グー1−回路23
のオアゲー1〜236の出力は、記録制御の間、低レベ
ルLに維持され、 D/Aコンバータ232には、アン
トゲ−1〜280〜289の出力のみが印加される。C
PU22は次いで偏向電圧発生回路18に偏向電圧の発
生を指示する。これにより、偏向電極に所定の一定高電
圧が加わる。
荷電コード発生器244には、1文字の印写データの送
出の直前にリセット信号が与えらオする。荷電コード発
生器244は、リセット信号を受けると、カウント値を
クリアして零からのカウントアツプを開始する。カウン
トパルスは、パルス発生器21が出力する100 K 
llzのパルスである。カウントコードは、印写データ
が高レベル+((記録指示)のときのみアントゲ−1〜
280〜289に出力され、これが、データセレクタ2
43の出力C)I P(a〜11のいずれか1つであっ
て、データセレクタ243,252に与えられている3
ピッ1−コードで特定されるもの)が高レベルHである
間にアントゲ−1−280〜289を通してD/Aコン
バータ232に与えられる。
データセレクタ243が出力する信号CIIPは、位相
検索でインク荷電をするものと確認された43号5P(
a〜11のうち、現在データセレクタ243.252に
出力設定さ才tている3ピッ1〜コードで特定されるも
の)の1−1パルス区間を略中央とした。該IIパルス
区間の8倍のHパルス区間を有するものであるので、荷
電電極5に印加される記録荷電パルス電圧は、インクが
粒子に分離する直前から、分離した直後に及ぶ比較的に
広いパルス幅であり、インク粒子は、確実に、荷電コー
ド発生器244の出力コードに対応するレベルに荷電す
る。荷電インク粒子は、偏向電極間を飛翔している間に
、それが有する電荷に対応した足だけ偏向して記録紙7
に衝突する。非荷電インク粒子は直進してガター8に衝
突し、アースフィルタ10を通してポンプ11に吸引さ
れる。
この実施例では以上に説明したように、まず位相検索で
、インク粒子を確実に荷電するタイミングに荷電信号の
位相が定めらAシ;次に、インク正調Jλで、インク粒
子の飛翔速度が目標値になるようにインク圧が設定され
てインクの飛翔速度が所望値に定められ;そして記録荷
電が行なわれる。
このようにインク粒子の飛翔速度を一定とし荷電を確実
に定めるので、印写記録品質がきわめて高くなる。
位相検索およびインク圧調整においては、偏向電圧は遮
断して荷電インク粒子をも直進させてガターで捕獲しし
かもインク粒子の渦電を検出する。
印写記録においては、偏向電極に偏向電圧を印加して荷
電インク粒子は偏向させて記録紙に向わせ、非荷電イン
ク粒子はガターで捕獲する。
このように、1個の導電性ガターを、インク飛翔速度の
検出用2位相検索用、および、記録印写時の非印写イン
ク粒子の捕獲用の、3用途に共用するので、以上の説明
から分るように、インクジェット記録装置の機械系およ
び電気系の構成は、共に簡単となる。にもかかわらず、
位相検索およびインク飛翔速度の検出は共に確実かつ安
定したものである。
以上に説明したインク圧調整では、非印写インク粒子を
捕獲するガターを導電性とし、これに、荷電インク粒子
の衝突に対応した電位変動を示す信号を生ずる荷電検出
回路を接続して荷電インク粒子の飛翔を検出するので、
荷電インク粒子の到来に対して応答が速く、しかも検出
が確実である。
したがって、迅速かつ確実にインク粒子の飛翔速度を目
標値に設定しうる。1個の荷電インク粒子検出電極およ
び1個の荷電検出回路を備えるのみであるので、機械系
および電気系の構成は格別に複に1[にならない。ヘッ
ド4から記録紙7に至るインク粒子飛翔距離は長くする
必要はない。
また、インク粒子の飛翔速度と目標値との偏差に対応し
てポンプ圧を変更するので、インク圧すなわちインク飛
翔速度の調整は幾何級数的に行なわ肛、目標値に設定す
るまでの時間が短い。
ガター8は、それに衝突するインクのしぶきで汚れやす
いが、荷電検出回路19においてシールド線9の心線が
抵抗器]91で機器アースされているので、またインク
回収路が所定位置(フィルタ10)で機器アースされて
いるので、ガターのインク汚れによる抵抗値変動があっ
ても、荷電検出が確実である。
なお上記実施例においては、カウンタ271をアップカ
ウンタとし、減算回i!8272で目標値よりカラン1
へ値を減算するようにしているが、減算回路272を省
略し、カウンタ271を、プリセットダウンカウンタと
して、そのプリセラ1−ダウンカウンタのブリセンl−
入力端にスイッチ273を接続し、カウンタリセットの
かわりに、カウンタプリセラl−(ロード)を行なうよ
うにしでもよい。
こうすればインク圧調整回路27の構成が簡単になる。
また、減算回路272およびラッチ回路277をも省略
して、カウンタ271のカラン1〜データおよびスイッ
チ273の設定コードをCI) U 22で読むように
してもよい。
更には、上記実施例ではそれぞAしを偏差Ccに対応付
けたパルス幅信じ補正値ΔVpdをメモリ28に予め記
憶して、Ccでアクセスして特定の補正値を読み出すよ
うにしているが、補正値をCc・γ。
γ=固定係数で最も単純な態様では0より大きく]未満
の数、としてもよい。更には、偏差範囲を段階的に区分
して各区分にそれぞれ固定係数を割り宛ててメモリして
おき、偏差でメモリより係数を読み出してそれを偏差に
乗じて補正値を得るようにしてもよい。
+fi、+効果 以」−の通り本発明によれは、実際にインク圧を調整す
るポンプドライバが提供され、インク圧調整に要する時
間が短くなり、またインク圧つまりはインク飛翔速度は
極く小さい偏差で目標値に設定し/j)る。インク圧制
御はデジタル処理で可能であって、LSI化、低コスト
化等が可能なインク圧力制御装置6か提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例のインク処理系の概要を示
す側面図であり、一部は断面を示す。 第2図、は同実施例の電気系の構成を示すブロック図で
ある。 第3図は、第2図に示す電気系要素の一部の構成を示す
電気回路図である。 第4図は、第2図に示す電気系要素の他の一部の構成を
示す電気回路図である。 第5図は、第3図に示す記録荷電信号発生器24の人、
出力信号を示すタイムチャートである。 第6図は、第3図に示すタイミングパルス発生器26の
人、出力信号を示すタイムチャー1〜である。 第7a図および第7b図は、インク加圧ポンプ1の入出
力特性を示す波形図である。 第8 a図は、第3図に示すマイクロコンピュータ22
の制御動作概要(メインフロー)を示すフローチャー1
へ、第8b図はインク圧調整制御動作を示すフローチャ
ー1−である。 1:ポンプ(インク加圧ポンプ) 3.10:フィルタ 4:インク噴射ヘッド5:荷電電
極 6:偏向電極 7:記録紙 8:導電性ガター 9:シールド線 12:空気抜槽 13:インク槽 14:インク力−1〜リッジ22:マ
イクロコンピュータ(インク圧制御手段)26:タイミ
ングパルス発生器 27:インク圧調整回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)インク噴射ノズルへのインク流路に介挿さ九たイ
    ンク加圧ポンプ; 指示されたパルス幅でインク加圧ポンプをパルス(J勢
    するポンプドライバ; インク噴射ノズルより噴射されるインク粒子の速度を検
    出する速度検出手段;および、あるパルス幅信号をポン
    プドライバに与えてインク加圧ポンプを駆動させ、イン
    ク速度検出手段の検出速度に基づいてパルス幅信号を変
    更し、更新したパルス幅信号をポンプドライバに与えて
    インク加圧ポンプを駆動させるインク圧制御手段;を備
    える、インフジエラI・記録装置のインク圧力制御装置
  2. (2)速度検出手段は: 偏向電極と記録紙の間に配置
    され、非印写インク粒子を捕獲するガター;このガター
    に接続され荷電インク粒子の該ガターへの衝突に対応し
    た信号を生ずる荷電検出回路;および、荷電電極への荷
    電信号の印加を開始点としてクロックパルスをカウント
    し、荷電インク粒子の該ガターへの衝突に対応した時間
    情報を得るカウント手段;を備える前記特許請求の範囲
    第(1)項記載のインクジェット記録装置のインク圧力
    制御装置。
  3. (3)インク圧制御手段は、インク速度検出手段の検出
    速度に基づいてメモリよりポンプ駆動補正値を読み出し
    、該ポンプ駆動補正値で前記パルス幅信号に補正を施こ
    して、補正したパルス幅信号でインク加圧ポンプを駆動
    させる前記特許請求の範囲第(1)項記載のインクジェ
    ット記録装置のインク圧力制御装置。
  4. (4)速度検出手段は: 偏向電極と記録紙の間に配置
    され、非印写インク粒子を捕獲するガター;このガター
    に接続され荷電インク粒子の該ガターへの衝突に対応し
    た信号を生ずる荷電検出回路;荷電電極への荷電信号の
    印加を開始点としてクロックパルスをカウントし、荷電
    インク粒子の該ガタ−への衝突に対応した時間データを
    得るカランh手段;および、該時間データと目標値との
    差を示すデータを得る比較手段;を備え、インク圧制御
    手段は:差を示すデータに基づいてメモリよりパルス幅
    補正データを読み出して、該差の極性に応してこのパル
    ス幅補正データをそのときポンプを駆動しているパルス
    幅信号データに加算又は減算して新たなパルス幅信号デ
    ータを得てこれに基づいてインク加圧ポンプを駆動させ
    る前記特許請求の範囲第(3)項記載のインクジェット
    記録装置のインク圧力制御装置。
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