JPS6070369A - インク滴飛翔速度検知装置 - 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】 ｆａｌ　発明の技術分野 本発明はインクジェット記録装置におけるインク滴の飛
翔速度を検知する検知装置に関する。

（ｂｌ　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
されており、一部の方式は既に実用化されている。

このようなインクジェット記録装置は、例えばオンデマ
ンド型のものでは、上位装置からの清和に応し、一定速
度で走行するインクジエ・ノドへ・ノドに設けた圧電素
子（ピエゾ素子）を駆動して、インクジエソｔ〜の先端
からインク滴を噴射さ−ヒて、記録を行なう装置である
。

しかしながら、インクジエ、トヘノド自身が一定速度で
走行しており、そのインクジェノ１−ヘッドよりインク
滴を噴射させて記録を行なう方式であるから、噴射時の
インク滴飛翔達度の違し′Ｉが記録画像の乱れとなって
表われる。第１図はそれをを図示したもので、同図（ａ
ｌばインク滴りが均一な速度で付着した場合の記録図、
同図（ｂ）はインク滴りが異なる速度で付着した場合の
記録図で、第１図（ｂｌの方が記録品位が低いことは明
白である。図中の矢印はヘッドの移動方向を示す。

このような問題は、オンデマンド型のマルチノズルイン
クジェット記録装置の場合に特に顕著に現れ、駆動条件
を同一にしても各々のノズルの状態によってインク粒子
速度を異にし、これが記録画像の乱れとなって、記録品
位の著しい低下の原因をなしている。

従って、高品位な記録画像を得るためには、各ノズルの
インク滴飛翔速度を均一にすることが大切なことであり
、そのためにはインクシェフ１−記録装置の開発や試験
に使用できて、更にインクジェット記録装置にも簡単に
組め込のが可能なインク滴飛翔速度検知装置が望ましい
。

（Ｃ１従来技術と問題点 ところで、従来、インク滴の飛翔速度を検知する手段と
しては、インク滴を一定時間間隔で噴射させ、且つイン
ク滴噴射時刻から一定時間遅らせてストロボを発光させ
、この時のインク滴の状態を顕微鏡などの光学装置を用
いて、静止画像として捕らえて観測している。この場合
、インク滴噴射時刻からスＩ・ロポの発光までの遅延時
間を変化させることによって、インク滴の静止画像の位
置が変化する。これより、インク滴の飛翔速度を次式で
めることができる。

Ｖ＝Ｌ／Ｔ　但し、 ■＝インク滴の飛翔速度 Ｌ：インク滴の位置変化 Ｔ：遅延時間の変化 しかし、この従来方法は、連続的に噴射する定常状態で
の多数のインク滴の平均的な飛翔速度が得られるのみで
あり、個々のインク滴の飛翔速度を直接測定することは
不可能である。また、この方法は遅延回路、ストロボ、
顕微鏡等の高価な装置を必要とし、しかも操作が複雑で
あり、検知時間および検知に使用するインクが多く要る
などの欠点もある。更に、マルチノズルインクジェット
ヘッドの場合には、各々のノズルに合わせた位置合わせ
、ピント合わせの操作が必要となって、極めて繁雑なも
のである。

（ｄ＋　発明の目的 本発明の目的は、前記した欠点に鑑み、個々のインク滴
の飛翔速度が検知できるインク滴飛翔速度検知装置を提
供するにある。更に、本発明の他の目的は単一ノズルあ
るいはマルチノズルの何れにも適用でき、簡単な構成で
、且つ繁雑な操作を必要としないインク滴飛翔速度検知
装置を提供するにある。

ｔｅｌ　発明の構成 その目的は、情報信号に応して圧電素子を駆動し、ノズ
ル先端からインク滴を噴射させて記録媒体」二に記録を
おこなうインクジェット記録装置のインク滴飛翔速度検
知装置であって、前記ノズル先端より噴射されるインク
滴を４ｉ１電させるための帯電電極と、該帯電電極と前
記ノズルに対向した位置に設けられたインク滴イ」着体
との間でインク滴の飛翔を妨げない位置に設けられた検
知電極と、帯電インク滴が該検知電極を通過する通過時
刻を該検知電極より検知する検知手段と、帯電インク滴
が該インク滴付着体に付着するイ」着時刻を該インク滴
付着体より検知する検知手段とを具備し、帯電インク滴
の飛翔付着に伴って該検知電極およびインク滴付着体に
生じる誘導電流の変化からインク滴の通過時刻および付
着時刻を検知して、該両時刻よりインク滴の飛翔する速
度が検知されるようにしたインク滴飛翔速度検知装置に
よって達成される。

（ｆｌ　発明の実施例 以下１図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第２図は本発明にかかる一実施例のインク滴飛翔速度検
知装置の飛翔部概要図を示し、インクジェットヘッド１
はノズル２と、ノズル２からインク滴３を噴射させるた
めの圧電素子４とから構成されている。５はインク滴３
を帯電させるための帯電電極、６は帯電電極５に印加し
ている帯電電源、７は帯電インク滴３の飛翔により生じ
た誘導電流を検知するための検知電極、８は帯電インク
滴３が検知電極７を通過する時刻を検知するための通過
時刻検知回路である。且つ、９はノズル２に対向した位
置に設けられたインク滴付着体、１゜はインク滴付着体
９に帯電インク滴３がイ」着する時刻を検知するための
付着時刻検知回路である。

尚、インク滴検知部（帯電電極およびインク滴付着体）
あるいはインク滴付着体９はインクジェット記録装置の
印字領域外の左端又は右端に配置サレ、インク滴飛翔速
度の検知時にはインクジェットヘッド１を」二記インク
滴検知部あるいはインク滴付着体９の位置へ移動させて
行なう。

さて、オンデマンド型インクジェットの場合には、上位
装置からの情報によってパルス電圧が圧電素子４に印加
され、圧力パルスに変換される。

この圧力がノズル先端に伝わってインク滴３がノズル２
より噴射される。この時、帯電電源６がら数１０〜数１
００　Ｖの電圧が帯電電極５に加えられてイルため、帯
電電極５とノズル１とが一種のコンデンサを形成し、帯
電電極３に加えられた電圧と逆極性の電荷が、ノズルか
ら分離する前のインクに誘起される。インクはこの電荷
を持ったまま、ノズルから分離し、帯電したインク滴３
となってインク滴付着体９に向かって飛翔する。

第３図は第２図に示す通過時刻検知回路８の詳細な構成
を示している。図において、１１は抵抗１１２は電流電
圧変換回路、１３は増幅器、１４はローパスフィルタ、
１５はバッファ回路、　１６．１８はコンパレータ、１
７は基準電圧、１９はフリップフロップ。

２０はＪＫフリップフロップである。

第３図に示す検知回路および第４図に示す検知回路の各
部分の信号電圧波形により、インク滴が検知電極７を通
過する時刻ｔ。を検知する動作について説明する。まず
、帯電インク滴３が検知電極７に近づくにつれて、検知
電極７には帯電インク滴３の電荷とは逆極性の電荷が誘
起される。即ち、検知電極７にこの電荷が誘起されるご
とによって、誘導電流が検知回路内の抵抗１１を介して
流れる。

帯電インク滴３が検知電極７を通過すると誘起された電
荷は徐々に減少し、これに伴って逆向きの誘導電流が抵
抗１１を介して流れる。このような誘導電流が変化する
ため、抵抗１１の両端の電圧もそれにつれて変化し、第
４図ｆａｌに示すような信号電圧が生じる。

この電流電圧変換回路１２で（７られた電位差を増幅器
１３で約１００倍に増幅し、ローパスフィルタ１４で高
周波ノイズを除去して、第４図ｆｂｌの波形信号が得ら
れる。これをバッファ回路１５によって低インピーダン
スに変ｍする。

かくして得られた出力電圧から、帯電インク滴３が検知
電極７を通過する時刻り。をめる。この通過時刻ｔ。は
誘導電流の向きが変化する時点である。コンパレータ１
８によりバッファ回路１５の出力電圧波形の零電圧レベ
ル以上の領域をめると、第４図（Ｃ）の波形になる。こ
の波形はノイズを含んでおり、これを除去するために、
他方のコンパレータ１６によって基準電圧１７以上の電
圧領域を第４図ｆｄｌのようにめ、これによりフリップ
フロップ１９を七ノドした後、第４図（Ｃ１の波形の最
初の論理°０”　（ＯＶレベル）の点即ちインク滴の通
過時刻ｔ。でリセットする。そうすると、第４図（ｅｌ
に示す波形を得る。このフリップフロップ１９の出力波
形の立ち下がり時点で、Ｊ　Ｋフリップフロップ２０を
セントすると、第４図（ｆｌの波形が得られ、このセッ
ト時点が通過時刻ｔ。である。

次に、第５図は第２図に示ずイ」着時刻検知回路１０の
詳細な構成を示している。図において、３０は抵抗、　
３１は電流電圧変換回路、３２は増幅器、３３はローパ
スフィルタ、３４はバッファ回路、　３５．３８ハコン
パレータ、３６は基準電圧、３７は微分回路、３９゜４
１はアントゲ−１−，４０はＪＫフリップフロップ。

４２はカウンタ、４３はクロック、４４ばマイクロプロ
セツサからなる制御回路である。

第５図に示す検知回路および第６図に示す検知回路の各
部分の信号電圧波形によつζ、インク滴がインク滴付着
体９に付着する時刻ｔ１およびインク滴の飛翔速度を検
知する動作について説明する。まず、帯電インク滴３が
帯電電極５を通過し、インク滴付着体９に近づくにつれ
て、インク滴付着体９には帯電インク滴３の電荷とは逆
極性の電荷が誘起される。即ち、付着体９にこの電荷が
誘起されることによって、誘導電流が検知回路内の抵抗
３０を介して流れる。その後、帯電インク滴３がインク
滴付着体に到達すると誘導電流は零となるが、このよう
に誘導電流が抵抗３０を介して流れるから、抵抗３０の
両端に電位差が表われ、その変化を第６図（ａｌに示す
。この電位差を増幅器３２で約１００倍に増幅した後、
ローパスフィルタ３３で高周波ノイズを除去して第６図
（ｂｌに示すような波形となり、これをバッファ回路３
４によって低インピーダンスに変換する。

このような出力電圧から、帯電インク滴３がインク滴付
着体１０に付着する時刻１．をめる。上記バッファ回路
３４の出力波形を微分回路３７により微分すると第６図
ｆｃ）に示すように付着時刻ｔ１で電圧波形が正から負
に変化する。これをコンパレータ３８で零電圧レベルと
比較して第６図＋ｄｌに示すような付着時刻ｔ１を含む
出力波形にする。この波形はノイズを含んでおり、これ
を除去するために、４Ｕｉのコンパレーク３５によって
基準電圧３６以上の電圧領域を第６図（ｅｌのようにめ
、コンパレータ３５．３Ｂの両出力をアンドゲート３９
に入力して共通部分を利用する。そうすると、第６図（
［１の波形が得られる。この波形の立ち上がり時点でＪ
Ｋフリップフロップ４０をリセソｌすると、第６図（ｇ
ｌの波形が得られ、このリセット時点が付着時刻１゜で
ある。

次いで、飛翔速度を検知する動作の説明になるが、それ
はアントゲ−１−４１にＪＫフリップフロ・ノブ２０（
第３図参照）とＪＫフリップフロップ４０とを入力し、
共通部分を用いて、インク滴３が荷電電極５を通過して
からインク滴付着体１０に付着するまでの時間に対応す
るパルス幅（ｔ＋　ｔｏ）を第６図（ｈｌに示すような
波形で得る。このパルス幅（１，−１゜）をカウンタ４
２によってクロック４３からのクロック数を計数して時
刻Ｔ−（ｔ、　−ｔｏ）が得られる。これを制御回路４
４に入力し、予め与えられた帯電電極５とインク滴イ」
着体１０との距ｌ１ｌｌｌＤからインク滴の飛翔速度Ｖ
−Ｔ／Ｄがめられる。

次に、第７図は本発明にかかる他の実施例を示しており
、インクジェット記録装置をマルチノズルヘッド５１と
した時の飛翔部概要図である。第２図と異なる点ば帯電
電極５５および検知電極５７に各ノズルからの帯電イン
ク滴が通過するように大きい穴が設けてあり、インク滴
付着体５９もそれに対応した大きい電極となっている。

更に、荷電電極５５と検知電極５７とを絶縁板６０の両
面に形成して一体にしており、飛翔部の構造が簡単にな
って、取付りが容易になる。このような絶縁板を介する
構造は前記第２図の実施例にも適用できることは云うま
でもない。

ところで、本発明にかかるインク滴飛翔速度検知装置は
飛翔部が帯電電極と検知電極とが分離したもので、やや
複雑な構造ではあるが、帯電電源などの回路構成が簡単
になって、且つＳ／Ｎ比が高くとれて高精度に検知でき
ることがメリットである。

ｆｆｆｌ　発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば個々の
インク滴の飛翔時間を自動的に検知して、飛翔速度が算
出できる。而も、単一ノズル、マルチノズルの何れにも
使用できて、安価で簡単な構造で、操作も簡単であり、
検知精度も高い。従って、インクジェット記録装置の開
発用あるいは試験器として利用できると共に、記録装置
にも組み込むことが可能で、記録の高品位化に極めて有
効な検知装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　ｆｂｌは記録画像を示す図、第２図は
本発明にがかる一実施例の検知装置の飛翔部概要図、第
３図は第２図に示す実施例の詳細な通過時刻ｔｏを検知
する検知回路を含む図、第４図は第３図に示す検知回路
の各部分の信号波形を示す図、第１図は第２図に示す実
施例の詳細な通過時刻ｔｏを検知する検知回路を含む図
、第６図は第５図に示す検知回路の各部分の信号波形を
示す図、第７図は他の実施例の飛翔部概要図である。 図中、■、５１はインクジェットヘッド、２は）ズル、
３はインク滴、４は圧電素子、５．５５は帯電電極、６
ば帯電電源、７．５７は検知電極、８は通過時刻検知回
路、９．５９はインク滴付着体、　１０は付着時刻検知
回路、　１１．３０は抵抗、　１２．３１は電流電圧変
換回路、　１３．３２は増１■器、　１４．３３はロー
パスフィルタ、　ｉｓ、　３４はバッファ回路、　１６
．１８゜３５、３８はコンパレータ、　１７．３６は基
準電圧、１９はフリップフロップ、　２０．４０はＪＫ
フリップフロップ、３７は微分回路、　３９．４１はア
ンドゲート、４２はカウンタ、４３はクロック、４４は
制御回路を示している。 第１図 （Ｑ）　＋ｂ） −〉−〉 第６図 ４ 時用を 第　７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報信号に応じて圧電素子を駆動し、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おこなうインク
   ジェット記録装置のインク滴飛翔速度検知装置であって
   、前記ノズル先端より噴射されるインク滴を帯電させる
   ための帯電電極と、該帯電電極と前記ノズルＧこ対向し
   た位置に設４．１られたインク滴付着体との間でインク
   滴の飛翔を妨げない位置に設＆ノられだ検知電極と、帯
   電インク滴が該検知電極を通過する通過時刻を該検知電
   極より検知する検知手段と、帯電インク滴が該インク滴
   イ」着体にイリ着する何着時刻を該インク滴（；Ｊ着体
   より検知する検知手段とを具備し、帯電インク滴の飛翔
   付着に伴って該検知電極およびインク滴伺着体に７−１
   ｉしる誘導電流の変化からインク滴の通過時刻および付
   着時刻を検知して、該両時刻よりインク滴の飛翔する速
   度が検知されるようにしたことを特徴とするインク滴飛
   翔速度検知装置。