JPS6153053A - 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
子の状態検出系の改良に関する。

〔発明の背景〕

インクジェット記録装置には、記録ドツトを形成しよう
とするときにノズルからインク粒子を発生させて記録媒
体に付着させるオンデマンド形や、連続して発生するイ
ンク粒子をガターで遮へいしておき記録ドツトを形成し
ようとするときにインク粒子を荷電偏向して記録媒体に
付着させる荷電制御形などがある。このようなインクジ
ェット記録装置は、記録画像の質を高めるためにインク
の粒子化状態や荷電状態を監視する必要がある。

すなわち、オンデマンド形インクジェット記録装置は、
ノズルに連通ずるインク加圧室を画像情報信号で駆動さ
れる電気機械変換素子で変形させてノズルからインク粒
子を噴出するもので、従って電気機械変換素子に画像情
報信号を与えたときにインク粒子が正しく発生するかど
うかを監視する必要がある。この監視方法としては、ノ
ズルから発生するインク粒子を荷電する手段を設け、発
生したインク粒子がもつ電荷量を検出する方法がある。

荷電制御形インクジェット記録装置は、インクを噴出す
るノズルに取り付けた電気機械変換素子を亮周波電源で
駆動してインクを励振し、噴出インクをこの励振と同期
させて粒子化する。そしてこのインク粒子化領域に荷電
電極を設け、この荷電電極に画像情報信号電圧を与えて
インク粒子を荷電する。インク粒子飛行路には静電場を
作用させておき荷電したインク粒子を偏向して記録媒体
に付着させる。従ってこの形の記録装置では、インク粒
子の規則正しい発生と荷電制御状態を監視する必要があ
る。この監視方法としては、荷電電極に既知のタイミン
グでインク粒子発生状態検索信号電圧を印加し、これに
よって荷電されたインク粒子がもつ電荷量を検出する方
法がある。

このようにインク粒子がもつ電荷量を検出してインクの
粒子化状態などを監視する状態検出系において、インク
粒子がもつ電荷量を検出する検出器としては、インク粒
子の飛行路に近接して配置した誘導形センサと、インク
粒子がもつ電荷を検出信号として流す衝突形センサがあ
る。何れのセンサであっても得られる検出信号電流は数
ｎＡと微弱であるので、その量からインクの粒子化状態
を検出するには検出信号を増幅しなければならず、この
ために高増幅率の増幅回路が設けられている。

一方、インクジェット記録装置は、電気機械変換素子を
駆動するための電気回路、インク粒子を荷電するための
電気回路やこれらの電気回路のための電源回路などがあ
るので、これらの回路で発生した電気的ノズルが前記セ
ンサや検出信号回路に混入すると検出誤差が発生する。

しかしこれらの電気的ノズルの混入をシールド板などで
防止するのは、実用上、不可能に近い。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は、電気的ノイズによって検出誤差
を生じにくいインク粒子の状態検出系を備えたインクジ
ェット記録装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はこの目的を達成するために、インク粒子の状態
検出系に、該系の検出信号増幅度を変化させ得る可変増
幅手段と、インク粒子の状態検索信号発生時には該系の
増幅度を低下させ荷電量検出時には該系の増幅度を上昇
させる増幅度制御信号を前記可変増幅手段に与える増幅
度制御信号発生回路を設け、該系が荷電量検出時以外に
電気的ノイズに応動しないようにしたことを特徴とする
。

〔発明の実施例〕

本発明を荷電制御形マイクロドツトインクジェット記録
装置に適用して小径インク粒子の発生状態を検出するよ
うにした例を用いて具体的に説明する。

第１図は電気的回路図である。ノズル１に圧電素子２を
取り付けたインク粒子作成装置３には加圧インク４が供
給され、ノズル１から噴出するインク柱４ａは大径イン
ク粒子４ｂと小径インク粒子４ｃに交互に分難する。マ
イクロドツトインクジェット記録装置は、この小径イン
ク粒子４Ｃを荷電偏向して記録媒体に付着させて記録ド
ツトを形成するものである。このような大径インク粒子
４ｂと小径インク粒子４Ｃの規則正しい発生は、高周波
電源５から励振電圧設定回路６および増幅回１１８７を
介して圧電素子２に印加される励振電圧が適切な値に設
定されたときに起り、このようなときに小径インク粒子
４Ｃの荷電制御が可能となる。インク粒子発生部の近傍
およびインク粒子飛行路に沿って一対の電極８．９が対
向して配置される。、２つの電極８，９は電気的に絶縁
されて独立ており、これらは荷電電極や検出電極として
機能する。

インク粒子の状態検出系について説明する。前記高周波
電源５からは第２図（ａ）に示す励振信号（ａ）が出力
されるので、これを波形整形回路１０で整形して第２図
（ｂ、）に示す矩形波信号（ｂ）を得る。

ワンショット回路１１は励振信号（ａ）に対して所定の
タイミングを得るための遅延回路で、前記矩形波信号（
ｂ）に応動して第２図（ｃ）に示す矩形波信号（Ｃ）を
発生する。ワンショット回路１２は、前記ワンショット
回路１１から与えられる矩形波信号（ｃ）に応動して前
記所定のタイミングで第２図（ｄ）に示すインク粒子の
状態検索のための基準矩形波信号（ｄ）を発生する。制
御回路１３は、小径インク粒子４Ｃをこの基準矩形波信
号（ｄ）に基づいて荷電するために第２図（ｅ）に字す
検索信号発生指令信号（ｅ）を発生する。ワンショット
回路１４は前記検索信号発生指令信号（ｅ）に応動して
タイミング調整のための遅延矩形波信号（ｆ）を第２図
（ｆ）のように発生し、ワンショット回路１５は前記遅
延矩形波信号（ｆ）に応動して第２図（ｇ）の検索信号
発生信号（ｇ）を発生する。フリップフロップ１６はデ
ータ端子りに前記ワンショット回路１５から出力される
検索信号発生信号（ｇ＞を入力し、トリガ端子Ｔに前記
波形整形回路１０からの矩形波信号（ｂ）を入力して、
出力端子Ｑから第２図（ｈ）に示すゲート信号（ｈ）を
発生する。ＡＮＤゲート１７は前記ワンショット回路１
２からの基準矩形波信号（ｄ）とフリップフロップ１６
からのゲート信号（ｈ）を入力して、第２図（ｉ）に示
すインク粒子の状態検索信号（ｉ）を発生する。

切り換えスイッチ１８，１９．２０はモード切り換え用
で、制御回路１３からの指令で操作され、各端子ａはイ
ンク粒子の状態検出モードでは端子Ｃに、記録モードで
は端子すにそれぞれ接続される。

２１は増幅器、２２は出力トランジスタである。

出力トランジスタ２２のコレクタはコンデンサ２３を介
して切り換えスイッチ１９の端子Ｃに接続され、インク
粒子の状態検出モードでは、第２図（ｊ）に示す負極性
の荷電電圧（ｊ）を発生する。

ダイオード２４は正極性の電圧発生を抑制する。

荷電電圧（ｊ）は、電極８に与えられて小径インク粒子
４ｃを正極性に荷電する。この小径インク粒子４ｃがも
つ電荷の量に対応して電極９には負極性の電荷が誘導さ
れる。荷電電圧（ｊ）の発生がなくなると、電極９に対
向していた荷電小径インク粒子４ｃは、順次飛び去って
しまうので、電極９に対向する荷電小径インク粒子４ｃ
の数は順次減少する。これに伴って電極９に誘導されて
いた負極性の電荷も放出され、これにより切り換えスイ
ッチ２０を介して接続されたＦＥＴフォトカプラ２５の
ＦＥＴ２５　ａに検出信号電流か流れる。

この検出信号電流の大きさは、小径インク粒子４Ｃが正
しく発生し、荷電電圧（ｊ）の発生タイミングと整合し
て正しく荷電されているときには大きく、小径インク粒
子４ｃが正しく発生せず荷電電圧（ｊ）の発生タイミン
グと不整合になると小さく、あるいは消滅する。

ＦＥＴフォトカプラ２５におけるＦ　Ｅ　Ｔ　２５　ａ
のインピーダンスは、発光ダイオード２５ｂが消灯して
いるときに大きく数１０ＭΩ程度、点灯しているときに
は小さく１００Ω程度になる。前記検出信号電流は、こ
のＦＥＴ、２５ａによって電圧に変換され、オペアンプ
２６によるインピーダンス整合回路を経て、前記と同様
なＦＥＴフォトカプラ２７のＦＥＴ２７ａとオペアンプ
２８とフィードバック抵抗２９から成る増幅回路に与え
られて電圧増幅され、第２図（Ｑ）に示す検出信号電圧
（Ｑ）となる。

制御回路１３は前記２つのＦＥＴフォトカプラ２５．２
７における発光ダイオード２５ｂ、２７ｂの点灯、消灯
を制御するために、第２図（ｋ）に示すような制御信号
（ｋ）を発生する。制御信号（ｋ）はバッファ３０を介
してトランジスタ３１に与えられ、ハイレベルのときに
これを導通させて発光ダイオード２５ｂを点灯し、ロウ
レベルのときに遮断して発光ダイオード２５ｂを消灯す
る。更に制御信号（ｋ）はインバータ３２を介してトラ
ンジスタ３３に与えられ、ロウレベルのときにこれを導
通させて発光ダイオード２７ｂを点灯し、ハイレベルの
ときに遮断して発光ダイオード２７ｂを消灯する。

制御信号（ｋ）は、検出信号を増幅する必要がある期間
のみロウレベルとなり、それ以外の期間はハイレベルに
保たれる。制御信号（ｋ）がロウレベルの状態では、発
光ダイオード２５ｂは消灯、発光ダイオード２７ｂは点
灯する。これにより、ＦＥ　Ｔ　２５　ａは高インピー
ダンス、ＦＥＴ２７　ａは低インピーダンスになり、前
記検出信号電流は高倍率で電圧に変換および増幅されて
所期の検出信号電圧ＣＱ）となる。これに対して、制御
信号（ｋ）がハイレベルの状態では発光ダイオード２５
ｂが点灯、発光ダイオード２７ｂは消灯する。これによ
り、ＦＥＴ２５ａは低インピーダンス、ＦＥＴ２７ａは
高インピーダンスとなり、前記検出信号電流は低倍率で
電圧に変換および増幅されることになるので、この期間
中にノズルが混入しても誤検出が防止される。

制御回路１３は検出信号電圧（ｆｌ）を入力してその大
きさから小径インク粒子４Ｃが正しく発生しているか否
かを判断する。小径インク粒子が正しく発生していない
と判断した場合には、励振電圧設定回路６に励振電圧変
更指令を与えて励振電圧を変え、再びインク粒子の状態
検索信号を発生して小径インク粒子４ｃの荷電量を検出
する制御をくり返す。

このようなインク粒子の状態検出時の該系の動作タイミ
ングチャートは第３図に示すようになる。

最適なインク粒子の発生状態が検出されると、制御回路
１３は励振電圧設定回路６をそのときの設定値に固定し
、記録モードとなる。

次に記録系について説明する。画像情報信号発生回路３
４は、前記波形整形回路１０から出力される矩形波信号
（ｂ）の発生位相を参照して、小径インク粒子４Ｃの発
生タイミングと整合した画像情報信号を発生する。記録
モードにおいて、制御回路１３はモード切り換え指令を
出力して各切り換えスイッチ１’８，１９．２０の各接
点ａをそれぞれ接点すに接続する。これにより電極８は
ダイオード３５を介して一４００Ｖの電源に接続され、
　　　　　′電極９は＋４００■の電源に接続される。

ノズル１から噴出するインク柱４ａはこれら両電極８゜
９によって作られる電場の中間に置かれ、従ってこの状
態ではインク粒子に荷電される正と負の電荷は等量とな
り、インク粒子は中性となる。画像情報信号は増幅器２
１で増幅されて出力トランジスタ２２を駆動する。出力
トランジスタ２２のコレクタはコンデンサ３６を介して
切り換えスイッチ１９の接点すに接続されているので、
出力トランジスタ２２が導通すると、電極８の電位は電
極９の電位に対してコンデンサ３６の充電電圧分だけ負
極性に側音する。小径インク粒子４Ｃはこの偶奇電圧に
よって荷電される。そして荷電された小径インク粒子４
Ｃは、電極８，９によって形成される電場を飛行中に偏
向されて記録媒体に付着し、記録ドツトを形成する。

以上に述べた制御を統括する制御回路１３の動作フロー
を第４図に示す。

上記実施例において接地からＦＥＴ２５ａを介して電極
９に流れる電流は時間的に変化する電流である。従って
ＦＥＴ２５ａと電極９の間に破線−１２＝ で示すようにコンデンサＣ１を挿入して直流分を遮断す
るようにすれば、直流リーク電流を除去できるので検出
信号電流はより安定になる。またＦＥＴ２５ａの端子間
に破線で示すようにダイオードＤ１．Ｄｚを逆並列接続
して過大電圧をクランプするようにすれば、オペアンプ
２６．２８を保護することができる。更に、オペアンプ
２６とＦＥＴ２７　ａの間に破線で示すようにコンデン
サＣ２を挿入すれば、オペアンプ２６にオフセット電圧
が発生してもその影響を除去することができる。更にま
た、検出信号電流は単方向電流であるので、オペアンプ
２８のフィードバック抵抗２９と並列に破線で示すよう
にダイオードＤｓを接続して逆方向ノイズ電流による電
圧を増幅しないようにすれば、耐ノイズ性は更に向上す
る。またＦＥＴフォトカプラ２５．２７は同様な特性を
もつ他の回路素子で代用し得る。

また上記実施例は、励振電圧の大きさを変えてインク粒
子の発生状態を変える例であるが、更に綿密な調整のた
めには、ワンショット回路１１の時定数を変えてインク
粒子の状態検索信号の発生タイミングを変化させ、この
変化に対する荷電量の変化も検出して、総合的な状態検
出を行なうとよい。

また上記したような荷電量検出手段は、荷電制御形マイ
クロドツトインクジェット記録装置に限らず、大径イン
ク粒子のみを発生する普通の荷電制御形インクジェット
記録装置、オンデマンド形インクジェット記録装置など
において、インク粒子の荷電量を検出して、インク粒子
の発生の有無、大きさ、発生タイミングなどのインク粒
子の発生状態あるいはインク粒子をテスト信号電圧で荷
電して荷電効率を調整する場合に適用できる。

〔発明の効果〕

本発明は、インク粒子の状態検索信号に基づいた荷電イ
ンク粒子を発生させる手段と、このインク粒子の荷電量
に応じた検出信号を発生する検出電極と、検出信号を増
幅すると共に増幅された検出信号の大きさからインク粒
子の状態を検出する状態検出系において、該系の検出信
号増幅度を変化させ得る可変増幅手段と、インク粒子の
状態検索信号発生時には該系の増幅度を低下させ荷電量
検出時には該系の増幅度を上昇させる増幅度制御信号を
前記可変増幅手段に与える増幅度制御信号発生回路を設
けたので、該系は電気的ノイズを増幅して誤検出するこ
とが軽減され、耐ノイズ性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は荷電制
御形マイクロドツトインクジェット記録装置の電気的回
路図、第２図はその信号波形図、第３図は状態検出動作
タイムチャート、第４図は制御回路の動作フローチャー
トである。 １・・・・・・ノズル、２・・・・・・圧電素子、４・
・・・・・加圧インク、４ｂ・・・・・・大径インク粒
子、４ｃ・・・・・・小径インク粒子、８，９・・・・
・・電極、１２・・・・・・状態検出のための基準矩形
波信号を発生するワンショット回路、１３・・・・・・
制御回路、１８，１９．２０・・・・・・切り換えスイ
ッチ、２５・・・・・検出信号電流を電圧に変換するＦ
ＥＴフォトカプラ、２５ａ・・・・・・ＦＥＴ、２．５
ｂ・・・・・・発光ダイオード、２７・・・・・・増幅
度制御用ＦＥＴフォトカプラ、２７ａ・・・・・・ＦＥ
Ｔ、２７ｂ・・・・・・発光ダイオード、２８・・・・
・・オペアンプ、３１．３３・・・・・・発光ダイオー
ド制御用トランジスタ、３４・・・・・・画像情報信号
発生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像情報信号に基づいたインク粒子を記録媒体に付
   着させて記録ドットを形成し、この記録ドットの組み合
   せで画像を記録する記録系と、インク粒子の状態検索信
   号に基づいた荷電インク粒子を発生させる手段と、イン
   ク粒子の荷電量に応じた検出信号を発生する検出電極と
   、検出信号を増幅すると共に増幅された検出信号の大き
   さからインク粒子の状態を検出する状態検出系とを備え
   たインクジェット記録装置において、前記インク粒子の
   状態検出系は、該系の検出信号増幅度を変化させ得る可
   変増幅手段と、インク粒子の状態検索信号発生時には該
   系の増幅度を低下させ荷電量検出時には該系の増幅度を
   上昇させる増幅度制御信号を前記可変増幅手段に与える
   増幅度制御信号発生回路を備え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、前記可変増幅手段
   は、前記検出電極からの検出信号電流を電圧に変換する
   ＦＥＴフォトカプラとこのＦＥＴフォトカプラに発生し
   た電圧を増幅する増幅器とを備え、前記増幅度制御信号
   発生手段は前記ＦＥＴフォトカプラの内部インピーダン
   スを制御する信号を発生することを特徴とするインクジ
   ェット記録装置。