JPS61244556A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はインクジェット記録装置に係り、特にインク粒
子の発生位相を正確に検出できるようにしたインクジェ
ット記録装置に関する。

〔発明の背景〕

従来のこの種のインフジエラ１へ記録装置は、加゛篠イ
ンクが供給されるノズルに圧電素子を装着し、そのノズ
ルの噴出口側に荷電電極を配設すると共に、さらにイン
ク粒子の飛行通路を挾んで対向配置した偏向電極を配設
して構成されているのが一般的である。

かかるインクジェット記録装置によれば、ノズルよりイ
ンクを噴出させると共に、該インクを超音波振動子の振
動に同期させることにより粒子化し、帯電電極とノズル
間に情報信号を印加しこれによりインク粒子を帯電させ
、さらにその帯電粒子を偏向電極間を通過させることに
より偏向させて記録紙に所望のドラ１−パターンを形成
する。

このようなインクジェット記録装置の場合、情報信号に
よる帯電の時機と、インク粒子の分離の時機とを合せる
ことは、文字形成及び印字品質等に重大な影響を及ぼす
ので、非常に重要な事項である。

ところで、インク粒子が粒子化する位相は、子の周囲状
況の変化に応じてインク自身の物理定数が比変すること
により、変化してしまうことが知られている。そこで、
従来よりかかるインクの粒子化する位相を正確に検出し
、これによりインク粒子を帯電する情報信号の印加の時
機を常時適正化して、インク粒子に正しい帯電檄を与え
ることにより安定な記録を行なわせるようにしている。

このようなインク粒子化の位相を検出する方法としては
、例えば特公昭５９−３１５７号公報に示されるように
、期間ｂ−１と期間ｂ−２とで周波数が同一でかつそれ
ぞれ位相の異なった二種類の位相検索信号を発生させ、
これを荷電電極に印加し、ノズル側に流入する検出電流
を検知することで位相を検出するようにした方法が知ら
れている。

かかる方法によれば、ノズル側に流入する電流を検出す
るようにしであるため、ノズル構造に制しかもこの期間
ｌ〕−１と期間ｂ　−２の切換周期がインク粒子の荷電
、非荷電周期と同期していることから、この切換周期で
雑音信号が発生し、位相検出手段がインク粒子の荷電状
態信号とこの雑音信号の両方を受けることになって、検
知感度を一分高めるには複雑な装置が必要となってしま
うこと、について充分に配慮がなされていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、インク粒子発生の検知能力を品めて安
定化し、かつ信頼を向上させたインクジェット記録装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため本発明は、インク粒子を発生す
る手段に、第１の励振電圧と、この第１の励振電圧の位
相よりずれた位相の第２の励振電圧を前記ノズル励振手
段に所定の周期で交互に印加する手段を設け、さらに検
索信号の位相を所定の値でシフトして位相を検出するよ
うにしたもの゛・である。

、・・） 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係るインクジェット記録装置の概略構
成を示す図で、１は記録体、２は記録体１の表面に形成
された記録ドツト、３はインクジェット記録部である。

」〕記インクジェット記録部３において、３１はノズル
であり、３１には加圧インク３２が供給されている。３
３は圧電素子であり、圧電素子３３はノズル３１に装着
され、かつこの圧電素子３３は励振電圧源３４に接続さ
れている。３５はインク粒子であり、インク粒子３５は
ノズル３１の先端から発生し、その粒子化周期（発生周
期）は励振電圧源３４の励振周波数と一致する。３６は
情報信号源であり、情報信号源３６はインク粒子３５を
荷電するための情報信号を出力し、荷電電極３７に接続
されている。

３８ａ、３８ｂは偏向電極であり、インク粒子３５の飛
行通路を挾んで対向配置されており、−統されている。

インク粒子３５はこの偏向電極３８ａ、３８ｂの間を飛
行中に前記情報信号による荷電量に応じて偏向され記録
体１の表面に記録ドツト２を形成する。４０はガターで
あり、このガター４０は荷電されないで直線飛行するイ
ンク粒子３５を捕獲し、回収したインクは再使用される
。また、信号処理回路５０からの信号を基に励振電圧源
３４、情報信号源３６等を制御する制御回路１０である
。

このようなインクジェット記録装置は、インク粒子３５
の偏向制御と、この偏向方向と直角方向への記録体１と
インクジェット記録部３の相対移動によって、１−ット
マトリクスによる画像を形成する。

信号処理回路５０はインク粒子３５の荷電状態信号を検
知処理するためのものであり、例えば実施例では、下部
偏向電極３８ｂが位相センサとして流用され、これに接
続されている。

、第２図は、位相検索信号によるインク粒子の荷：電夕
庁ミングを示すタイムチャートである。同図（ａ）は位
相検索信号波形、同図（ｂ）は励振電圧源３４から出力
される励振電圧波形（図では方形波で示すが実際には正
弦波である）、同図（ｃ）はインク粒子発生位相を示す
。このインク粒子発生位相は励振電圧波形の中央で発す
るものと仮定した。

この場合、位相検索信号（ａ）とインク粒子発生位相（
０）は一致しており、インク粒子３５は正常に荷電され
る。

次に、同図（（ｊ）のように図（ｔ））より１．だけ位
相のずれた励振電圧を圧電素子３３に印加すると、イン
ク粒子の発生位相も同図（ｅ）のように１．たけずれる
。この場合は、（ａ）に示す位相検索信号と（ｅ）ｎに
示すインク粒子発生の位相が一致せず、インク粒子３５
は荷電されない。

この荷電、非荷電のインク粒子群が位相センサの近傍を
通ると、静電誘導によって電流が位相センサ（偏向電極
３８６）に検知される。

第３図は本発明の動作原理を説明するためのり励振電圧
波形は、図示の如く、位相かもだけずれた波形である。

すなわち、期間Ｔ１　では第２図（ｂ）、期間Ｔ２では
第２図（ｄ）の位相の励振電圧波形となる。期間Ｔ、　
＝　Ｔ２で、例えばインク粒子が４個発生する期間に設
定する。位相整合期間これを繰返す。

第３３図（１））はインク粒子の発生位相で、期間］゛
１　ど■゛２　とでｔだけずれている。この例ではＬを
１周期の１７８としている。

第３図（ｃ）は励振電圧位相切換パルスで、この信号で
Ｔ、　、　Ｔ２　交互に励振電圧位相を切りかえる。

第４図（ｃｌ）は検索信号波形で、帯電電極３７に印加
され、インク粒子を荷電する。

ここで、第３図（ｂ）と第３図（ｃｌ）から期間Ｔ、で
はインク粒子が荷電され、Ｔ２では荷電されない。

第４図は位相センサから検知電流を処理するた１１ゝめ
の信号処理回路５０の構成を示すもので、５１′は電流
、電圧増幅器、５２はバンドパスフィルタ、５３は比較
レベルＥが入力されるレベル比較器、５４は整流回路で
ある。

バンドパスフィルタ５２の中心周波数は、励振電圧の周
波数Ｊと期間Ｔ１．Ｔ、に基づいて設定する。例えば、
！　＝　５０　ｋ　Ｈｚ、期間Ｔ、＋Ｔ２のインク粒子
の数が８個の場合は、バンドパスフィルタ５２の中心周
波数を約６．３ｋＨｚ　（＝５０／８ｋ　Ｉ−Ｔ　ｚ　
）に選べば良い。

第５図（８）はバンドパスフィルタ５２の出力信号を示
したもので、第３図（ａ）の期間Ｔ、ではインク粒子が
荷電され１期間Ｔ２ではインク粒子が荷電されないので
、第５図（、）の如く信号となる。

ここで破線は１ノベル比較器５３の比較レベルＥで、入
力信号１ノベルが比較レベルＥよりも高いレベルのとき
は、整流回＃４５４からｍ１図（ｂ）のように直流１ノ
ベルの出力信号が得られる（ただしリップル分は省略す
る）。

検索信号の位相は、例えば１周期（＝　３６０度）を８
等分（＝４５度）した位相でシフトして最適なインク粒
子発生位相を検出するように制御される。

この位相シフトする時間は（Ｔ、＋Ｔ２）ＸＮ毎にＯ〜
７位相まで８等分順々にシフ１〜される。

ここでＮは２以Ｉ−の整数で、インクジェット記録装置
の動作条件に従って設定して良い。第５図では説明−Ｉ
：　Ｎ　＝　３に選んでいる。

第３図（ｅ）は、（Ｔ、＋７２）ｘ３時間経過後、検索
信号の位相を第３図（ｄ）より４５度シフトしている。

この第３図（ｅ）では期間Ｔ２　にインク粒子が荷電さ
れ、期間Ｔ、では荷電されない。

第５図（ｃ、　）はこのときのバンドパスフィルタ５２
の出力信号で、第５図（ｄ）は整流回路５４の出力信号
である。以後第３図（ｆ）、（ｇ）まで検索信号の位相
をシフトしたものである。

第６図は検索信号の位相を“０″〜１′７”位相まで順
々にシフトしたときの、第４図の整流回路５４の出力信
号を示したもので、この例では１１０　ＩＩ。

“１”位相のとき、信号が出ていることを示している。

この整流回路５４の出力信号が現われるような励振電圧
と情報信号の位相を設定すれば常に正常な印字が可能で
ある。

第７図は本発明の位相整合動作を行なうための制御回路
１０の回路構成例を示すものである。

制御回路１０は次のようになっている。

１、　ＯＯはクロック信号発生器であり、クロック信号
発生器１００の出力信号は第８図（ａ）に示すものであ
る。この値は検索信号の位相シフト数に関係し、本実施
例では８分割するので、励振周波数の８倍に選ぶ。

１０１は８進カウンタを含むデコーダで、出力端子Ｏ，
〜０８から位相が１／８シフトされた信号が出力される
。

１０２は八人カー出力のデータセレクタで、八つの入力
信号のうち任意の一つの信号を出力する。

第８図（＋１　）はデコーダ１．０１の出力０□が選択
されたときのデークセ１ノクタ１．０２の出方信号であ
る。

第８図（ｃ）はデコーダ１０１部の８進力ウンタ出力信
号で、１ピッ１−シフトレジスタ１０３のＤ入力端子へ
印加される。シフ］・レジスタ１０３のＣＫ入力端子に
はクロック信号発生器１ｏＯの出力信号が入力され、こ
の出力端子Ｑがら第８図（ｄ）に示す信号を出力する。

１、０４はカウンタであり、カウンタ１０４は、この例
では第３図のＴ、　十Ｔ２期間に８個のインク粒子を当
てる必要があるので、８進カウンタとされており、その
Ｑ出力は第８図（ｅ）に示す信号となる。

１．０５，１．０６はアンド回路で、それぞれ第８図（
ｆ）、（ｇ）に示す信号を出方する。

１０７はオア回路であり、オア回路１０７は第３図（ａ
）に示す信号を出力する。

１０８は励振増幅回路であり、第１図の励振電圧源３４
に相当し、ノズル３１の圧電素子３３へその励振電圧を
印加することにより、第３図（ｂ）に示すタイミングイ
ンク粒子が発生することになる。

一゛ｘｏ９もカウンタであり、カウンタ１０９はデータ
セレクタ１０２の制御端子へ接続され、データセレクタ
１０２の六入力のうち、任意の１個を選ぶ動作をさせる
。

この例では（Ｔ、十Ｔ、）Ｘ３＝２４で、インク粒子２
４個毎に、検索信号の位相を４５度ずつ、０〜７位相ま
で順々にシフトする。その出方は第３図（ｄ）、（ａ）
、（ｆ）、（ｇ）のようになる。

１１０はビデオ増幅器で、この出力は帯電電極３７へ印
加され、インク粒子を荷電する。

信号処理回路５０は、位相センサ（偏向電極３８ｂ）の
信号を取り込所定の処理をする。１２１は演算制御回路
で、カウンタ１０９の信号に同期して、信号処理回路１
２０からの信号の記憶、演算を行う。

第９図は］〕記演算制御回路］２１の構成概略図で、中
央演算処理装置（ＣＩ〕Ｔ月、リードオンリーメモリ（
ＲＯＭ）　、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）　、入
出力インターフェース素子よりななるもので、通常のマ
イクロコンピュータより構成されている。

この演算制御回路１２１の制御部（Ｃ−Ｄ）とＩ）　Ｉ
　Ａはコントロールライン（ｃ−ｒ、）、アドレスバス
（Ａ−Ｂ）、データバス（Ｄ−Ｂ）で相互に連続されて
おり、ＰＴＡはコントロールライン（Ｃ−Ｔ、）の状態
により入力ラインまたは出方ラインとして設定すること
ができるので、制御部Ｃ・ＤでＰＴＡの入力ライン（Ｐ
Ａｌ、〜Ｐ、７）で、信号処理回路５０からのデジタル
信号を取り入れ、ＲＡＭにその状態を記憶する。例えば
、ＲＡＭの記憶領域は第６図ではＯ〜７位相では８個あ
り１、：（７）ＲＡＭ領域ヘノ記憶状態はＩＩ　Ｏｊ＋
がＩＩ　Ｉ　ＩＩ　テ、“ＯＩＩは信号処理回路５０か
らの信号なし、“１″は信号ありとして設定される。そ
こで、この記憶状態を読み出し、１”に記憶された状態
をＰＩＡのＰＩｌｏ〜ｐＨ□の出力ラインより出力して
、データセレクタ１０２の状態を設定する。このように
適正な励振位相に設定して、以後の記録を行う。

第１０図は位相整合動作のフローチャートである。まず
励振位相を０に設定しくステップ５００）、この状態で
検知信号の出力信号を得て（ステップ５０１）、これを
メモリ（ＲＡＭ）に記憶しくステップ５０３）、次に励
振位相を進めて（ステップ５０３）、７位相まで繰返す
（ステップ５０４．５０１〜５０３）。次に演算処理を
行い（ステップ５０５）、検知信号が所定位相にあれば
（ステップ５０６）、適正位相に設定しくステップ５０
７）、記録を行う。このステップ５０６で検知信号が不
良のときは異常処理となる。

この例ではＴ□、Ｔ２期間のインク粒子の数を４個に選
んだが、実際にはセンサ構造をも考慮に入れると良い。

実用的にはインク粒子の数は１６−４８個位となる。ま
たＮの数も３個としたが、検知感度からは大きい方が良
く、装置に合せると良い。

さらに検索信号のシフト数は８個以上でも良く、この場
合は検知の分解能が向上する。

〔発明の効果〕

、１以上説明したように、第１の位相の励振電圧（Ｔ、
期間）とこれより位相のずれた第２の位相の励振電圧（
Ｔ　２期間）を、位相整合期間中連続して交互に印加す
るようにし、検索信号は（Ｔ１十Ｔ、）ＸＮの周期で一
定角度で順々にシフトして位相整合を行うので、Ｎを２
以上の整数に選んだ一１場合、このシフト周期と、イン
ク粒子荷電、非荷′″°゛、 電の周期が同じでなくなり、雑音のない検知能力の高い
位相整動作を実理できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はインクジェット記録装置の概略構成を示すブロ
ック図、第２図はその荷電制御の説明図、第３図は荷電
タイムチャート、第４図は信号処理回路を示す回路図、
第５図、第６図は第４図の動作信号波形図、第７図は位
相整合制御回路を示す回路図、第８図は第７図の主要部
の動作説明をするために示すチャート、第９図は第７図
で用いる演算制御回路の構成を示すブロック図、第１０
図は第９図のフローチャートである。 ３１・・・ノズル、３２・・・インク、３３・・・圧電
素子、３４・・・励振電圧源、３７・・・帯電電極、３
６・・・情報信号源、３８・・・偏向電極、５０・・・
信号処理回路、５２・・・バンドパスフィルタ、５３・
・・レベル比較器、第　４巳 笥Ｓ口 １”−７，＋１−２１−７１→１２”←Ｔノー←Ｔ２÷
ｆ’−ｒ１＋７２升Ｔ、−＋−Ｔ２÷Ｔ７←Ｔ２→（沈
） 第　６０ リフ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクを噴出するノズルを励振してインク粒子を発
   生させる手段と、インク粒子を所定位相の検索信号で荷
   電し、そのときの荷電状態検出信号からインク粒子発生
   位相を検出する位相検出手段と、インク粒子を情報信号
   で荷電する荷電手段と、前記情報信号荷電手段で与えた
   荷電量に応じてインク粒子を偏向させて記録体へ付着さ
   せる手段を備えたインクジェット記録装置において、前
   記インク粒子を発生させる手段にはノズルを励振する手
   段が設けられ、該ノズルを励振する手段に、第１の励振
   電圧とこの第１の励振電圧の位相よりずれた位相の第２
   の励振電圧を所定の周期で交互に印加すると共に、前記
   第１、第２の励振電圧の発生周期が所定の周期となる毎
   に前記検索信号の位相を所定の値でシフトする手段を設
   けたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、第１、第２の励振
   電圧の発生周期の所定の周期は、それらの発生周期をそ
   れぞれＴ＿１、Ｔ＿２としたときに、（Ｔ＿１＋Ｔ＿２
   ）×Ｎ（ただし、Ｎ：２以上の整数）の周期であること
   を特徴とするインクジェット記録装置。