JPS6089371A - 偏向制御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】 〔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ク
ジェット記録装置に関し、特に偏向量の調整に関する。

〔従来技術〕

この種のインクジェット記録においては、インク噴射ノ
ズルから記録紙までの距離が比範的に長く、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、偏向電界等々
の、偏向量影響パラメータが安定に、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、記録荷電制御に先立って、インク圧および又
はインク粘性を一定に安定化し、荷電電圧パルスの印加
タイミングを定める位相検索を行なっている。この位相
検索においては、非接触タイプ又は接触タイプの荷電検
出電極に、増幅器、積分器および比較器を主体とする荷
電検出回路を接続し、短幅の荷電電圧パルスを荷電電極
に印加し、所定時間毎に荷電電圧パルスの、インク粒子
分離に対する位相を順次ずらす。荷電検出回路が「荷電
」を示す信号を発すると、そのときの荷電電圧パルスの
位相を適正荷電位相と定める。

インク粒子の飛翔速度により偏向量が影響を受けるので
、一つの態様では、インク粒子の飛翔速度を検出して、
それが所定速度になるように、偏向量影響パラメータの
少なくとも１つ、たとえばインク圧を調整することも行
なわれている。インク圧の調整はたとえば、米国特許第
３，６００，９５５号明細書（１９７１年８月発行、Ｉ
ｎｔ、　Ｃ１，ＧＯｌｄ　１５／１３）および特開昭５
０−１０５７３３号公報にインク速度を検出してインク
圧を調整する態様の技術が開示されている。

しかしながら、従来においては、遅い速度のインク粒子
の速度検出に限界がある上に、速度検出回路が、多数個
の荷電インク粒子の飛翔時間を積分して積分値により速
度の適否を判断する構成であるために、速度検出に時間
がかかるという問題がある。

特開昭５０−１０５７３３号に開示されているように、
インク飛翔軌道に沿って２個の静電誘導形電極を配置し
て、第１の電極が荷電インク粒子を検出してから第２の
電極が荷電インク粒子を検出するまでの時間を計数する
態様では、静電誘導形電極の検出精度が低くしかも経時
的に精度が劣化するため信頼性に問題があり、精度を上
げるには、ノズルからガターまでの距離、すなわちイン
ク粒子飛翔距離を長くしなければならない。また、検出
電極の取付精度も要求され、構成が複雑になる。

そこで、荷電インク粒子の飛翔速度を検出してそれが所
定値になるようにインク圧を調整する偏向制御インクジ
ェット記録装置であって、荷電インク粒子の速度検出を
迅速にしえて、インク圧を迅速に調整しうるものを提供
することを目的として： 非印写インク粒子を捕獲するガターを導電体としてそれ
に、荷電インク粒子の該ガターへの衝突に対応した電位
変動を示す荷電検出信号を生ずる荷電検出回路を接続し
； インク圧検索荷電信号を発生し前記荷電電圧発生手段に
与えるインク圧検索信号発生手段と、インク圧検索荷電
信号を開始点として荷電インク粒子の該ガターへの衝突
に対応した電位変動を示す信号が現われるまでの時間を
計数して目標値に計数値を合致させるインク圧指示信号
を、加圧ポンプを付勢するポンプ付勢回路に与えるイン
ク圧調整手段と、 を備えるインクジェット記録装置を本発明者等が提案し
た（特願昭５７−１５１９３０号）。

この出願の好ましい実施例では、導電性ガターのインク
汚れによる荷電検出信号のレベル変動を抑制するため、
シールド線を介して導電性ガターに荷電検出回路を接続
すると共に、シールド線と機器アースの間を抵抗器で接
続して導電性ガターと機器アースの間の抵抗値を、イン
ク汚れ導電性インク）による抵抗値より小さくする。ま
た、インク圧の調整を迅速にするため、インク圧調整手
段は、前回のインク圧指示値に、前回のインク圧指示値
で得た計数値と目標値の差に対応する補正を施こして次
のインク圧指示信号を設定するものとする。これによれ
ば、１サイクルの速度検出毎にインク粒子の飛翔速度が
幾何級数的に目標値に収束する。

この出願の速度検出では、偏向電圧を遮断した状態で、
荷電電極に速度検出荷電電圧を印加して、荷電インク粒
子をガターに直進させて衝突させ、これによりガターに
接続された荷電検出回路でインク粒子の到来を検出する
。速度検出荷電電圧を印加してから荷電インク粒子の到
来検出までの時間がインク粒子の飛翔速度に対応する。

ところが、このような速度検出で、測定誤差がでること
が分かった。これを究明した所、非印写インク粒子を捕
獲するガターは、それへのインク粒子の衝突によるイン
クしぶきの発生を極力抑えるために、上部を、インク噴
射軸に対して傾斜させているが、わずかな噴射方向の変
動で、速度検出時にも荷電インク粒子が、傾斜部の先端
側に当ったり、傾斜部の後部に当ったりして、先端側と
後部側との距離差分のインク粒子飛翔時間が速度検出誤
差となるとの結果を得た。

〔本発明の目的〕

本発明は、前記特許出願に開示の如き、速度検出荷電か
ら荷電インク粒子のガター到来までの時間を計測してイ
ンク粒子の飛翔速度をめて、飛翔速度に対応して、イン
ク圧あるいはその他の偏向量影響パラメータを調整して
偏向量を所定値に設定する偏向量調整設定において、速
度検出誤差を低減することを目的とする。

〔本発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明においては、速度検出
時の荷電インク粒子はインク噴射軸と実質上直交する起
立部を有する荷電検出部材に衝突させて、インク粒子の
到来を検出する。

通常の好ましい実施態様では、荷電検出部材は、インク
噴射軸に対して傾斜した非印写インク粒子捕獲上部と、
それに連続しインク噴射軸と直交する起立部とを有する
導電性のガターとし、速度検出時には、印写記録時の荷
電極性とは逆の極性にインク粒子を荷電し、しかも荷電
量は、それが偏向電界で偏向を受けてガターの起立部、
すなわち傾斜部に連続する下部に衝突させる。

これによれば、噴射方向が少々変動しても、荷電インク
粒子はガターの起立部に衝突し、インク噴射方向の少々
の変動があっても荷電インク粒子のガター衝突位置と荷
電電極との距離は実質上変動せず、速度検出荷電から荷
電インク粒子のガター到来までの時間が変動しないので
、インク粒子飛翔速度検出の誤差が低減する。

〔実施例〕

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！１３のインク
は、ポンプ１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およびフイルタ３で圧力振動が抑制されてイ
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を通してポインク槽１３に戻る
。

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詮合せ
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−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２
１が発生する複数種のタイミングノ（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、荷電信号増幅回路１７．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。

荷電信号増幅回路１７は、機器アースに対して負極性の
電圧であって、Ｄ／Ａコンバータ２３２の出力電圧レベ
ルに対応したレベルの電圧を発生する第１の荷電信号増
幅回路１７１２機器アースに対して正極性の電圧であっ
て、Ｄ／Ａコンノヘータ２３２の出力電圧レベルに対応
したレベルの電、圧を発生する第２の荷電信号増幅回路
１７２．電圧信号切換スイッチＳＷＩおよび荷電電圧切
換スイッチＳＷ○で構成されている。これらのスイッチ
ＳＷＩ、ＳＷ○は、そ九らのリレーコイルが付勢されて
いない状態で第３図に示すように、Ｄ／Ａコンバータ２
３２の出力を回路１７１に与え、回路１７１の出力を荷
電電極５に与える状態（位相検索設定状態＆印写記録設
定状態）にあるが、マイクロコンピュータ２２の出力Ｆ
ＣＣが高レベル「１」になると、リレーコイルが付勢さ
れて、Ｄ／Ａコ７ンバータ２３２の出力を回路１７２に
、回路１７２の出力を荷電電極５に与える状態（速度検
出設定状態）に切換わる。

パルス発生器２１は、水晶発振器と分局カウンタを含む
パルス発生器２１１と、分周カウンタ２１２で構成され
ており、３．２ＭＨｚ、８００ＫＨｚ、４００ＫＨｚ。

２００ＫＨｚ、１００ＫＨｚ、１００／３２　＝３．１
２５ＫＨｚ、１３３ＫＨｚおよび３９０）１ｚの、８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、１００ＫＨｚの圧
力振動が加わり、１００ＸＩＯ３個／ｓｅｃの割合でイ
ンク粒子が形成されガター８あるいは記録紙７に向けて
飛翔する。つまり、１００　ＫＨｚ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（
１フリツプフロツプ）２４１．シリアルイン−パラレル
アウトの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ト
でなる荷電コード発生器２４４で構成されている。

カウンタ２４１には１００　Ｋ　Ｈｚのパルスが入力さ
れ、カウンタ２４１は５０　Ｋ　Ｈｚ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のシフトクロックは８００　Ｋ　Ｈｚ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（ＣＨＰ）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ビツトの出力制御コー
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８００　Ｋ　Ｈｚのパルスでシ
フト付勢されるので、８組のパルスａ〜ｈは、この順に
Ｏ，ＯＯ１２５ｍｓｅｃ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２４３に与
えられる３ビツト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のアンドゲート２８０〜２８９
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、
１００，２００および４００　Ｋ　Ｈｚ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．ＯＯ１２５ｍｓｅｃ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ビツ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。

データセレクタ２５２の出力パルスはゲート回路２３の
アンドゲート２３４に印加される。

タイミングパルス発生器２６は、２個のＪ−にフリップ
プロップ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１００／３２　Ｋ　Ｈｚのパルスがクロック
パルスとして与えられ、また、マイクロコンピュータ２
２が０　、３６ｍ５ｅｃ幅（５０ＫＨｚの３２周期より
やや長い幅）のパルス「Ｈ」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の入、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２
６３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２２から
ポンプ駆動指示信号Ｐ１５を受け、しかもパルス発生器
２１から３９０Ｈｚのパルスを受けるアンドゲート１５
１、デコーダ、カウンタおよび出力ゲートで構成され３
９０Ｈｚを基準とし、周波数が異る２５６種のパルスを
発生し、８ビツトコードで特定される１つを選択的に出
力するパルス周波数可変回路１５２および増幅器１５３
で構成される。

ポンプ１が、ソレノイドでプランジャを往復駆動するタ
イプのものであるため、増幅器１５３は、回路１５２の
出力パルスに同期して、２４Ｖパルスをソレノイドに印
加する。

インク圧調整回路２７は、アップカウンタ２７１゜減算
回路２７２．インク目標速度設定用の８個（８ビツト）
のスイッチ２７３．減算出力をラッチするラッチ回路２
７７、零クロス検出回路２７４、アンドゲート２７５お
よびオアゲート１０１゜２７６．２７８で構成されてい
る。

荷電検出回路１９は、シールド線９を機器アースする抵
抗器１９１．電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）１９’
２．逆相増幅器１９３．バイパスフィルタ１９４．半波
整流器１９５．積分回路１９６および比較器１９７で構
成されている。

抵抗器１９１の抵抗値は、ガター８とアースフィルタ１
０の間が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、１００にΩ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
る関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、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ノ（ターンがＦＥＴ　１９
２のゲートに現われる。この電位）（ターンはＦＥＴ　
１９２で電流に変換され、増幅器１９３で反転増幅され
、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に与えられる。

マイクロコンピュータ２２は、中央処理ユニット（プロ
セッサ）、Ｉ１０ポート付ＲＡＭ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、以上に説明した各要素の制御をおこなう。

第７図に、マイクロコンピュータ（以下においては単に
マイコンと称する）がおこなう制御の全体概要を示し、
第８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、出力ボートを初期化し、制御各要素
を安全な状態に設定する。これにおいて、偏向電圧発生
回路１８はオフに、ポンプドライバ１５．２０もオフに
、またアンドゲート２３５もオフに設定される。

初期化を終了するとマイコン２２は、まずポンプドライ
バ２０に駆動指示信号を出力セットしてポンプ１１を駆
動状態とし、次に、初期セット指示信号ＳＲを一時的に
高レベルｒＨＪとして、インク圧調整回路２７のカウン
タ２７１をリセットしかつラッチ回路２７７にラッチ（
メモリ）を指示する。なお、カウンタ２７１はＳＲのＬ
からＨへの立上りに応答してリセット（カウント値クリ
ア）となり、ラッチ回路２７７もＳＲのＬから■４への
立上りに応答して入力データをラッチする。これにより
カウンタ２７１の出力はＯを示す。ｏｏｏｏｏｏ。

となり、減算回路２７２の出力がスイッチ２７３で設定
された目標値コードとなりラッチ回路２７７にセットさ
れる。ラッチ回路２７７（よこのコードをそのまま出力
する。ラッチ回路２７７の出力コードは、パルス周波数
可変回路１５２でデコードされ、回路１５２において２
５６種のノクパルスの一種を出力に設定する。後述する
ように、このＩ存に出力されるパルスは、スイッチ２７
３のそのときの設定において出力可能な複数組の）（パ
ルスのうち最高の周波数のものである。マイコン２２１
１次いで、ポンプ１の駆動をセット（ＰＩ３を高レベル
Ｈにセット）シ、準備タイマ（プログラムタイマ）をオ
ンにする。これにより、ポンプドライノ（１５において
アンドゲート１５１より回路１５２に３９０Ｈｚのパル
ス（Ｐ２７）が与えられ、ノ＜）レス周波数可変回路１
５２が、スイッチ２７３のそのときの設定において出力
可能な複数組のノ（パルスのうち最高の周波数のものを
増幅器１５３１こ出力し。

ポンプ１が、スイッチ２７３のそのときの設定番；おい
て予定された駆動速度のうち最高の速度で動作する。

マイコン２２は、そこで準備タイマ力ヘタイムオーバす
るのを待ち、待つ間に各部の状態を読み、状態に応して
状態データを上位機器又は操作ボードに出力する。各部
が印写記録可能状態であって準備タイマがタイムオーバ
すると、インク圧調整に入り、次いで位相検索を経て記
録制御に進む。記録が終ると、初期化と同様な停止処理
に進む。なお、準備タイマが計時を行なっている間に、
アキュムレータ２以降のインク圧が、ポンプ１の動作速
度に対応した圧力に上昇し、準備タイマがタイムオーバ
したときには、ある圧力に安定している。

第８図を参照する。インク圧の調整に進むとマイコン２
２は、まず偏向電圧電源１８をオンにし、ＦＣＣ＝　ｒ
ｌｊ　（Ｓ、ＷＩ、ＳＷＯを荷電信号増幅回路１７２に
接続）をセットし、次に信号ＳＲを一時的に高レベルＨ
にしてインク圧調整回路２７】のカウンタ２７１をリセ
ッ１−シ、ラッチ回路２７７を付勢してその時の減算回
路２７２の出力（スイッチ２７３で設定された目標値）
をセットする。なお、電源投入から第１回目のインク圧
調整ではすでにラッチ回路２７７に目標値が設定されて
いるが、−回インク圧調整をしだ後（たとえば第７図の
フローの［待期Ｊ　＝’ｌｅｓを経てインク圧調整に戻
った時）ではラッチ２７７に目標値は設定されていない
ので、前述のように、インク圧調整に入るとラッチ回路
２７７に目標値を設定する。そして次にタイマ（プログ
ラムタイマ）をオンして所定時間（ポンプ駆動速度が変
ってがらアキュムレータ以降のインク圧が安定するまで
の時間）の計時を開始し、タイマがタイムオーバすると
、マイコン２２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、０．３６ｍ５ｅｃの間高レベルＨ
の信号Ｐ２６（第６図参照）を出力する。

タンミングパルス発生器２６のフリップフロップ２６１
は、Ｒ２６が高レベルＨになってから、クロックパルス
入力端ＣＫに印加される１００／３２＝３゜１２５　Ｋ
　Ｈｚのパルスが低レベルＬにあるときにセットされる
。第６図を参照すれば分かるように、１゜Ｏ／３２＝３
．１２５Ｋｔ（ｚのパルスがＬがらＨ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、３．１
２５ＫＨｚのパルスがもう一度りになったときには、フ
リップフロップ２６１はリセットされ、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Ｒ２７が第６図に示すように、信号Ｐ２６
がＨになってがら、３　、１．２５　Ｋ　＋１７．のパ
ルスにに同期して、その−周期の間だけ高レベルＨにな
る。この高レベルＨの期間に３２個のインク粒子が生成
される。

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を通してオアゲート２９０
〜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。これは、荷電信号増幅回路１７２のゲ
インと相伴って、荷電インク粒子を偏向電極６の偏向電
界でガター８の起立部に向けて偏向させるレベルである
。

したがって、３２個のインク粒子が生成される間、Ｄ／
Ａコンバータ２３２がこのレベルの電圧を連続して荷電
信号増幅回路１７２に印加する。これにより連続３２個
のインク粒子が荷電し、ガター８の起立部に衝突する。

このように荷電を行なっているときに、つまりＲ２７＝
Ｈの間に、Ｒ２７のしからＨへの立上り時点にカウンタ
２７１がリセットされて０からのカウントアツプを開始
し、インク圧調整回路２７のアントゲ−１−２７５が開
かれている（ゲートオン）。

一方、連続３２個の荷電インク粒子が飛翔して連続して
導電性ガター８の起立部に衝突し、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ド線９の心線の電位
が正方向に上昇を始め、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の出力が負方向に略
パルス状に変化する。

増幅器１９３の出力が負方向に立下がったときに、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の起立部に衝突した直後に、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Ｈに立上がり、
アンドゲート２７５がＰ　２６　＝　Ｈで開かれている
ので、オアゲート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１３３　ＫＨｚのパルスのカウントを
開始しているので、ラッチデータは、目標値より、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の起立部に衝突するまでの１３３ＫＩ（ｚパルス
のカウント数（荷電インク粒子の飛翔時間）を減算した
値（目標値よりのずれ量）を示すものである。

目標値データに対応した速度でポンプ１を駆動している
ときにはインク圧が大きいのでインク粒子の飛翔速度は
高く、したがってカウント数は小さいので、この第１回
のインク速度検出では、ラッチ回路２７７にラッチした
データは、比較的に大きい値（目標値よりのずれ）を示
す。そこでオアゲート２７８の出力は高レベルＨである
。

マイコン２２は、オアゲートの出力がＨであると第２回
目のインク速度検出に進む。すなわち、タイマ（プログ
ラムタイマ）をオンして所定時間（ポンプ駆動速度が変
ってからアキュムレータ以降のインク圧が安定するまで
の時間）の計時を開始し、タイマがタイムオーバすると
、マイコン２２はタイミングパルス発生回路２６のＪ−
にフリッププロップ２６１とインク圧調整回路２７のア
ンドゲート２７５に、０．３６ｍ５ｅｃの高レベルＨの
信号２２６（第６図参照）を出力する。この状態では、
ラッチ回路２７７の出力が、目標値がらカウンタ２７１
の前回のカウント値を減算した値であるので、パルス周
波数可変回路１５２は該減算値に対応する、前よりも低
い周波数のパルスを増幅器１５３に与えるので、ポンプ
Ｉは前よりも低い速度で駆動されており、インク圧は前
よりも低い。

Ｐ２６の出力により、前回と同様に、タイミングパルス
発生器２６が信号Ｒ２７（第６図参照）を発生してゲー
ト回路２３およびインク圧調整回路２７に与える。これ
により、連続３２個のインク粒子の連続荷電が開始され
ると共に、カウンタ２７１がリセットされて１３３ＫＨ
ｚのパルスのカウントを開始する。

そして荷電インク粒子が導電性ガター８の起立部に衝突
した直後に零クロス検出回路２７４がＨを出力し、その
立上がり時点にラッチ回路２７７が、そのときの減算値
すなわち、目標値−（インク粒子の荷電を開始してから
荷電インク粒子がガター８に衝突するまでの時間）をラ
ッチする。

この第２回のインク速度検出では、インク圧が比較的に
低いので、ラッチデータは更に４＼さい値を示すもので
あるか、又は０を示すものである。

Ｏを示すものであるときには、オアゲー１〜２７８の出
力が低レベルＬになっているので、マイコン２２はイン
クの飛翔速度が目標値になっているとして、ＦＣＣ＝　
ｒＯＪ　（ＳＷＩ、ＳＷＯを荷電信号増幅器１７１に接
続）にセットし、偏向電圧発生回路１８をオフにして、
位相検索に進む。

Ｏでなかったときには、第２回のインク速度検出と同様
な第３回のインク速度検出を開始する。以下同様であり
、オアゲート２７８の出力が０になるまでインク速度検
出を繰返えす。この繰返しの間に、ラッチ回路２７７の
ラッチデータが幾何級数的に低減し、インク粒子の飛翔
速度が幾何級数的に目標速度に収束する。

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をガターの起立部に衝突
させてそ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、インク噴射方向の変動に対して検
出誤差がなく、しかも検出が確実である。したがって、
迅速かつ正確、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
は格別に複雑にならない。へラド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れ、目標値に設定す
るまでの時間が短い。

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ビツトコードを０００とし、アンドゲート２３
５を開（ゲートオン）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）であってアンドゲー
ト２８０〜２８９はすべて閉じられている。しかしアン
ドゲート２３４は、それに１００／３２＝３．１２５Ｋ
Ｈｚのパルスが印加されるので、１００　Ｋ　Ｈｚの１
６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）は閉
になり、以下これを繰返えす。これにより、アンドゲー
ト２３４，２３５およびオアゲート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
、ＳＰのｄ（第５図）が間欠的に印加される。ＳＰのｄ
が連続３２個与えられている間、Ｄ／Ａコンバータ２３
２には、ＳＰのｄがＨである期間のみ、００１００１１
１００が与えられてＤ／Ａコンバータ２３２が荷電信号
増幅回路１７に００１００１１１００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３
２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＝３．１２５ＫＨｚ周期の信号が現われる。

この信号は、半波整流器１９５で整流され、積分回路１
９６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Ｌ
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、記録制御に進む。

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、かつタイマをセットしてから、該タイマが
タイムオーバするまでに、比較器１９７の出力Ｐ１９が
１４からしに反転しないと、マイコン２２はデータセレ
クタ２４３，２５２に今度は００１なる３ビツト制御コ
ードを出力セットし、また同様にタイマをセットする。

そして比較器１９７の出力Ｐ１９がＨ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０
０１をセットすると、データセレクタ２４３は今度は第
５図に示す信号ＣＩ（Ｐ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。すなわちデータセ
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しては、各
部の動作は前記の、データセレクタ２４３，２５２に０
００を出力セットしているときのものと同じである。

そしてマイコン２２は、比較器１９７の出力Ｐ１９がト
■からＬになると、そのときデータセレクタ２４３，２
５２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、記録制御に進む。比較器
１９７の出力Ｐ］９がＨのままでタイマがタイムオーバ
したときには、マイコン２２は、今度はデータセレクタ
２４３．２５２に０１０を出力セットする。

以下同様に、マイコン２２は、比較器１９７の出力Ｐ１
９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２５
２が出力する信号ＳＰのａ　−ｈは、パルス幅が１／８
００ｍ５ｅｃで互にパルス幅分位相がずれているので、
３ビツト制御コードを０００〜１１１の範囲で変更して
いる間に、ＳＰのａ〜ｈのそれぞれが選択的にアントゲ
−１〜２３４に与えられ、３ビツ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１９７の出
力Ｐ１９がＨからＬになる。マイコン２２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
ドゲート２３５を閉（オフ）として記録制御に進む。

記録制御においては、マイコン２２は、アンドゲート２
３５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。これにより、ゲ
ート回路２３のオアゲート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、アンドゲート２８０〜２８９の出力のみが印加され
る。マイコン２２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れる。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１００ＫＩＩｚ
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Ｈ（記録指示）のときのみアンドゲート２８０〜２
８９に出力され、これが、データセレクタ２４３の出力
ＣＨＰ（ａ　”−ｈのいずれか１つであって、データセ
レクタ２４．３，２５２に与えられている３ビツトコー
ドで特定されるもの）が高レベルＨである間にアンドゲ
ート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が一出力する信号ＣＨＰは、位相
検索でインク荷電をするものと確認された信号５Ｐ（ａ
−ｈのうち、現在データセレクタ２４３．２５２に出力
設定されている３ビツトコードで特定されるもの）のＨ
パルス区間を略中央とした、該Ｈパルス区間の８倍のＨ
パルス区間な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
電荷に対応した量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ＩＯ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、まずインク圧調
整で、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
；次に、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。

インク圧調整では前述の通り、偏向電圧発生回路１８を
オンにして、荷電インク粒子はガター８内方に入り込む
ように偏向してガター８の起立部に衝突させるが、位相
検索においては、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８の非印写インク粒子捕獲上部（イ
ンク噴射軸に対して傾斜した部分）で捕獲ししかもイン
ク粒子の荷電を検出する。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ガター８を外
れる方向に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、
インク飛翔速度の検出および位相検索は共に確実かつ安
定したものである。

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１９１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、減算回路２７２で目標値よりカウント値を
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、
そのプリセットダウンカウンタのプリセット入力端にス
イッチ２７３を接続し、カウンタリセットのかわりに、
カウンタプリセット（ロード）を行なうようにしてもよ
し）。

こうすればインク圧調整回路２７の構成が簡単になる。

本発明のインクジェット記録装置は、その他各種の変更
を施こしうる。たとえば、荷電コード発生器２４４．ゲ
ート回路２３．タイミングノ（ルス発生器２６およびイ
ンク圧調整回路２７等ならびに必要に応じてその他の要
素の一つ又は二つ以上をマイコン２２に、あるいは他の
マイクロコンピュータに置き変えてもよい。

更には、上記実施例では、インク粒子の飛翔速度に対応
してインク圧を調整してインク粒子の偏向量を所定に設
定する態様としているが、インク圧の外に、インク温度
、荷電量（たとえば荷電信号増幅ゲイン）、偏向電圧な
どの、インク圧と同様にインク粒子の偏向量に影響を与
えるパラメータを調整するようにしてもよい。

〔効果〕

以上の通り、本発明においては、インク飛翔速度の検出
において、インク粒子を、印写記録時の荷電極性とは逆
の極性に荷電して導電性ガターの起立部などの、起立部
を有する導電性の荷電検出部材の起立部に衝突させて、
荷電開始から該起立部へのインク粒子衝突までの時間、
つまりはインク粒子の飛翔速度を検出し、これに対応し
てインク圧などの、偏向量影響パラメータを調整設定す
るので、速度検出中にインク噴射軸の変動が少々あって
も速度検出が正確であり、したがって該検出に基づいた
調整設定も正確となる。

【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
入、出力信号を示すタイムチャートである。 第７図は、第３図に示すマイクロコンピュータ２２の制
御動作概要を示すフローチャー１−である。 第８図は、第３図に示すマイクロコンピュータ２２の、
インク圧制御動作を示すフローチャートである。 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（荷電検出部材） ９：シールド線　１２：空気抜槽 １３：インク槽　１４：インクカートリッジ１５：ポン
プドライバ（偏向量設定手段）２６：タイミングパルス
発生器（速度検出荷電信号発生手段） ２７：インク圧調整回路（偏向量調整手段）１７２．２
３：荷電電圧発生手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク噴射ノズルおよびインク噴射ノズルに連通
   するインク室のインクに定周期の圧力振動を加える振動
   子を備えるインク噴射ヘッド：インク噴射ヘッドに加圧
   インクを供給する加圧ポンプ：ノズルより噴射したイン
   クに荷電電界を及ぼす荷電電極：荷電電極に荷電電圧を
   印加する荷電電圧発生手段：および、荷電インク粒子に
   偏向電界を及ぼす偏向電極：を備える偏向制御インクジ
   ェット記録装置において； 偏向電極と記録紙の間に配置され、インク噴射軸に対し
   て実質上直交する起立部を有する導電性の荷電検出部材
   ； 速度検出時に前記荷電検出部材の起立部に衝突するレベ
   ルの荷電をインク粒子に与える電圧を荷電電極に印加す
   る荷電電圧発生手段； 速度検出荷電指示信号を荷電電圧発生手段に与える速度
   検出荷電信号発生手段； 荷電検出部材に接続され荷電インク粒子の該部材への衝
   突に対応した信号を生ずる荷電検出回路；速度検出荷電
   信号の発生から荷電したインク粒子の荷電検出部材への
   衝突までの時間に対応してインク粒子偏向量影響パラメ
   ータを、偏向量設定手段に与える偏向量調整手段； を備えることを特徴とする偏向制御インクジェット記録
   装置。
2. （２）荷電検出部材は、インク噴射軸に対して傾斜した
   非印写インク粒子捕獲上部と、それに連続しインク噴射
   軸に実質上直交する起立部を有する導電性のガターであ
   り；荷電電圧発生手段は、正極性と逆極性の荷電電圧を
   発生し、印写記録時には一方の極性の荷電電圧を荷電電
   極に印加し、速度検出時には、他の極性であってガター
   の起立部に衝突するレベルの荷電電圧を荷電電極に印加
   するものである、前記特許請求の範囲第（１）項記載の
   偏向制御インクジェット記録装置。
3. （３）偏向量設定手段はインク噴射ヘッドにインクを与
   えるインク加圧ポンプを付勢するポンプ付勢回路であり
   、偏向量設定手段は速度検出荷電信号の発生から荷電し
   たインク粒子の該ガターへの衝突までの時間に対応した
   インク圧指示信号をポンプ付勢回路に与えるインク圧調
   整手段である、前記特許請求の範囲第（１）項記載の偏
   向制御インクジェット記録装置。
4. （４）荷電検出回路は、シールド線を介してガターに接
   続された増幅器を含む前記特許請求の範囲第０）項記載
   の偏向制御インクジェット記録装置。
5. （５）インク圧調整手段は、前回のインク圧指示値に、
   前回のインク圧指示値で得た時間情報と目標値の差に対
   応する補正を施こして次のインク圧指示信号を設定する
   前記特許請求の範囲第（３）項記載の偏向制御インクジ
   ェット記録装置。