JPS6212027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はインクジエツト式記録装置、さらに詳
しくは、自動製図等に用いられるＸ―Ｙプロツタ
等の画線記録装置における記録ヘツドとして使用
しうる電場噴射型インクジエツト発生装置を用い
た記録装置に関する。 一般に、Ｘ―Ｙプロツタ等の画線記録装置にお
いては、その記録ヘツドとして中空ペン、ボール
ペン等のいわゆる接触型記録用具が用いられてい
る。しかし、これらの接触型記録用具は耐久性に
劣るため頻繁に交換しなければならず、高速度記
録および細線記録が困難であるうえ、記録画線濃
度が不均一であつたり、騒音を発生し易い等多く
の欠点があつた。 このため、近年、インクタンク内のインクを微
小な径のノズルから噴射させるいわゆるインクジ
エツト発生装置をＸ―Ｙプロツタ等の画線記録装
置の記録ヘツドに適応することが試みられてい
る。この種のインクジエツト発生装置としては
種々の装置が提案されているが、画線記録装置の
記録ヘツドに用いる場合、画線の連続性およびジ
エツト流のON―OFFの応答性等を考慮すると、
電場噴射型インクジエツト発生装置が最も適して
いる。この電場噴射型インクジエツト発生装置
は、インクをインクタンクからノズルに導き、静
止状態ではノズルの先端でインクがメニスカスを
作る程度の微小圧力をインクに作用させ、導電性
を有するノズルまたはインクとノズルの前方に設
置された加速電極との間に高電界を与えることに
より、インクがノズルから引き出されジエツト流
となつて飛び出るように構成されている。 この種のインクジエツト発生装置を用いること
により、従来の接触型記録用具における多くの不
都合点が解消されるが、非接触型であるために、
従来の接触型の記録装置には見られなかつた次の
ような不都合点がある。すなわち、Ｘ―Ｙプロツ
タの如き画線記録装置にこの種のインクジエツト
発生装置を適用する場合、記録ヘツドと被記録物
（例えば、紙、フイルム等）との相対的な移動速
度が、記録画線の状態によつて異なるため、噴射
インク量が一定であれば画線の幅や濃度が記録速
度によつて変化し、特に自動製図等には不都合な
ものとなる。また、噴射インク量はノズルの入口
に作用する圧力、すなわち、インク表面に作用す
る圧力（例えば空気圧）とインク表面からノズル
入口までのインクの静水圧の和による圧力の影響
を受けるため、長時間記録するとインクタンク内
のインク量の減少により噴射インク量が変動する
と共にジエツトON特性が極めて悪化し、従つ
て、インクタンク内のインクを全部使用できず、
噴射インク量に影響を及ぼさない程度の量しか使
用できないため、一回のインクの充填で記録でき
る時間が極めて短い欠点がある。しかも、インク
ジエツト発生装置の周囲の条件が変化するとイン
クの物性が変化し、噴射インク量が変動するとい
う問題がある。さらにインクジエツト発生装置で
は、移動時の加速度によつてインクタンク内のイ
ンク表面がゆれ、インクがインクタンクの外へは
み出したりする保守上の問題や、噴射インク量が
静水圧に比例する性質を持つているため、インク
表面がゆれると記録速度が一定の場合でも噴射イ
ンク量が静水圧の影響を受けて変化し、画線幅に
むらが生じる等画線の品質が低下する問題があつ
た。 本発明は、かかる問題を解決すべく種々研究し
た結果、印加電圧が一定の場合、インクに作用す
る圧力と噴射インク量とが比例関係にあり、印加
電圧および記録速度を一定とし、インク表面に作
用する圧力を適宜変化させることにより噴射イン
ク量を変化させた場合、噴射インク量と記録画線
幅との対数をとつて図を描くと両者は直線的な関
係になることを見出し、このことから、インクの
物性、ノズルの形状等を一定とすれば、噴射イン
ク量と、インクに作用する圧力と、記録画線幅及
び記録速度との相互の相対的な関係がわかるた
め、圧力を記録速度に対応させて正確に制御する
ことにより記録速度に対応した噴射インク量が得
られ、常に一定な記録画線幅を得ることができる
ことを知見し、これに基づいて完成されたもので
ある。 本発明は、インクの表面に作用する圧力を記録
速度に対応して制御する圧力制御手段を備え、記
録速度と無関係に一定幅の画線を描きうるインク
ジエツト式記録装置を提供することを主目的と
し、また、このようなインクジエツト式記録装置
を備えた画線記録装置、特にＸ―Ｙプロツタを提
供することを目的とし、さらに、このＸ―Ｙプロ
ツタのサーボ制御機構と、上記圧力制御機構とを
関連づける具体的な制御回路を提供することを目
的とし、さらに、上記のインクジエツト発生装置
をＸ―Ｙプロツタの記録ヘツドに用いる場合の圧
力制御機構と関連づけられた具体的な装置を提供
することを目的とするものである。 以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照し
て説明する。 本発明に係るＸ―Ｙプロツタを示す第１図にお
いて、本体２の上面の両側部にレール３，４が固
設され、レール３にはラツクが切つてある。この
一対のレール３，４にかけわたされ、Ｘ方向に移
動するＸ移動桁５は、レール３，４上を摺動自在
な支持台６，７上に固設される。支持台６内には
Ｘ―サーボモータ８が設置された適宜な伝達機構
を介してレール３のラツクとかみ合うピニオンギ
ア（図示せず）を駆動し、Ｘ―方向の移動を行な
うようになされている。Ｘ移動桁５には、これと
平行なＹ―方向レール９が配設され、このＹ―方
向レール９にもラツクが切られている。Ｙ―方向
レール９上に移動子１０を摺動自在に設け、移動
子１０内にはＹ―サーボモータ１１が設置され、
適宜な伝達機構を介してＹ―方向レール９のラツ
クとかみ合うピニオンギア（図示せず）を駆動
し、Ｙ―方向の移動を行なうようになされてい
る。 移動子１０には、インクジエツト発生装置１３
がヘツド本体１２によつて設置され、これは移動
子１０と一体的に移動し、後述する制御機構によ
つてインクを噴射し、Ｘ―Ｙサーボ機構によつて
画線記録を行うようになされている。 インクジエツト発生装置１３には、インクタン
ク１４に圧縮空気を送るフレキシブルな空気配管
１８と、高圧電源からの高圧ケーブル１９が接続
されており、これら空気配管１８と高圧ケーブル
１９は、作図動作に不都合が起きない程度に十分
な長さを有し、本体２内部にある制御部、圧縮ポ
ンプ等に接続されている。 本体２の上面は図板２０で、被記録物（紙、フ
イルム等）２１を平面性を保持しつつ支持するよ
うになされている。 このような構成のＸ―Ｙプロツタ装置は、コン
ピユータ等から出力される作図パターン信号を受
けて、Ｘ，Ｙ各々のサーボモータ８，１１の回転
角を制御することにより作図を行なうようになさ
れている。 また、インクジエツト発生装置１３は、第２図
および第３図に示すように、インク１７を貯蔵す
るインクタンク１４と、該インクタンクに取付け
られるインクを外部へ導くためのノズル１５と、
該ノズルに近接して設置された対向電極１６とか
ら構成されている。 インクタンクの外周には、第２図ｃおよび第３
図ｂに示すように、２本の位置決めピン６１が相
対して固着されており、このピン６１は後述する
ヘツド本体１２の切欠溝７１に挿入される。イン
クタンク１４の底には金属製ノズル固定筒６２
が、第３図ｂに最もよく示されるように取付けて
あり、その先端に絶縁材料製ノズル案内リング６
３が固着され、該案内リング６３の中央をノズル
固定筒６２の先端中央にハンダ付け等により取付
けられた金属製ノズル１５が貫通している（第３
図ｅ）。ノズル固定筒６２を包囲して、絶縁材
料、例えばホルムアルデヒド重合体などの合成樹
脂で作られた外筒６４が装着されており、その先
端には環状対向電極１６が取付けられている。イ
ンクタンク１４とノズル固定筒６２との間のシー
ルＯリング６５によりおこなわれる。 ヘツド本体１２は上部本体１２ａと下部本体１
２ｂとからなり、上部本体１２ａの中央部にはイ
ンクタンク１４の外径よりわずかに大きな直径の
環状穴６６が設けてあり、その周辺には対向する
二つの切欠部６７が設けられている（第３図
ａ）。下部本体１２ｂの中央部には、第３図ｃ，
ｄに示すように、インクタンク１４の外径よりわ
ずかに大きな直径の環状溝６８，６９が上下から
相対して設けてあり、その中央には環状溝６８，
６９を連絡する、上記外筒６４の外径よりわずか
に大きな直径の環状穴７０が設けられ、上側環状
溝６８の周辺には対向する二つの切欠溝７１が設
けてあると共に溝６８よりも大きな直径の浅い溝
が設けてあり、この浅い構内にインクタンク固定
リング７２が設置されている。この固定リング７
２には下向きに２本のピン７３が固着されてお
り、一方のピン７３にスプリング７４が係止され
ているため固定リング７２は常時一方向への回転
力を与えられているが、他方のピン７３に解除ボ
タン７５の先端が係合しているため所定の位置に
保持されている。固定リング７２はその内側周辺
にインクタンク１４の位置決めピン６１が通過し
うる切欠部７６とそれに連なる傾斜部７７が設け
られている。上側環状溝６８の底部には高圧電極
リング７８が配置されており、その上側に三つの
高圧電極接片７９がハンダ付けされている。この
高圧電極接片７９はインクタンク装着時にノズル
固定筒６２のフランジ部に接触し、一端をコネク
タ８０に他端を高圧電極リング７８にそれぞれ接
続されヘツド本体の配線用溝を通して配線された
リード線８１からの高電圧をノズル１５に印加す
る。下側環状溝６９内には対向電極リング８２が
配置され、その内側周辺に三つの対向電極接片８
３が下向きにハンダ付けされている。この対向電
極接片８３は弾性を有し、インクタンク装着時そ
の先端が対向電極１６に接触し、一端をコネクタ
８０に他端を対向電極リング８２にそれぞれ接続
されヘツド本体の配線用溝を通して配線されたリ
ード線８４からの電圧（ノズルに印加される電圧
とは逆極性）を対向電極１６に印加する。対向電
極リング８２および対向電極接片８３は保護筒６
０により包囲されている。 インクタンク１４は、その位置決めピン６１を
ヘツド本体１２の切欠部６７、切欠溝７１の位置
に合わせて環状穴６６に挿入すると、初め位置決
めピン６１がインクタンク固定リング７２の傾斜
部７７に接触し（第４図ａ）、さらに押し上げる
とインクタンク固定リング７２が第３図ｄ、第４
図ｂに示す矢印の方向に回転してその切欠部７６
がピン６１の位置まで移動し、さらにインクタン
ク１４を押し下げるとピン６１が下部本体１２ｂ
の切欠溝７１に入り、スプリング７４の作用によ
りインクタンク固定リング７２は元の位置に復帰
し（第４図ｃ）、インクタンク１４は第２図ｂ，
ｃに示すように装着される。 インクタンクの上部には継手８５を取付けられ
た蓋８６が着脱自在に装着してあり、継手８５に
より配管１８にインクタンク１４が連絡される。 なお、インクタンクの装脱は、解除ボタン７５
を押すことによりそれと係合するピン７３が押さ
れインクタンク固定リング７２が矢印の方向に回
転し、その切欠部７６が切欠溝７１の位置に移動
するため、この状態でインクタンクを引上げるこ
とによつておこなうことができる。 ノズル１５からのジエツトの噴射状態を直接観
測できるように、ヘツド本体１２にはジエツト観
測用ルーペ８７が装着されている。反射ミラー８
７ａと対物および接眼レンズからなるこの光学系
ルーペには、固定用ピン８８を有するルーペ支持
部材８９によつてヘツド本体１２に着脱自在に保
持される。ヘツド本体１２には固定用ピン８８と
嵌合する孔９０とルーペ筒部の外周と同じ曲率半
径の凹所９１を有し、この凹所９１にルーペ筒部
を合わせながら固定用ピン８８を孔９１に入れる
ことによりジエツト観測用ルーペ８７が位置決め
されて装着される。対向電極１６には、第３図
ｅ，ｆに示すように、電場の対称性を乱さないよ
うに設定されたジエツト観測用スリツト９２が設
けられている。 第５図は上記の如く構成されたインクジエツト
発生装置を用いて、インク表面に作用する圧力と
噴射インク量との関係を調べた結果を示すもので
ある。これは上記インクジエツト発生装置にイン
クジエツトのスイツチング電圧としてノズル１５
と対向電極１６との間に一定電圧を一定時間印加
し、インク表面に作用する圧力を適宜変化させて
１秒毎の噴射インク量の変化としてプロツトした
ものである。この図から噴射インク量はかなり広
い範囲で圧力と比例関係にあることがわかる。 第６図は噴射インク量と記録画線幅の関係を示
すものである。これは、一定速度で回転するドラ
ム上に被記録物を巻き付け、ドラムの回転軸方向
に上記インクジエツト発生装置を一定速度で移動
させるようにし、インクタンク内に圧縮空気を送
給し、その圧力を適宜変化させることにより噴射
インク量を変化させ、その時の記録画線幅の変化
の状態をプロツトしたものである。この図から、
噴射インク量と画線幅とは両対数目盛上で直線的
な関係にあることが理解される。また、この実験
から、この図における直線の傾きはインクの物性
等の他の要素で決定されることが明らかになつ
た。 従つて、インク表面に作用する圧力を記録速度
に対応させて正確に制御することにより、記録速
度に対応した噴射インク量が得られ、常に一定幅
の記録画線を得ることができることが理解され
る。 このため、本発明のインクジエツト式記録装置
は噴射インク量を記録速度に応じて制御する手段
を備えており、これはＸ―ＹプロツタのＸ―Ｙ制
御機構と関連付けられている。以下、そのＸ―Ｙ
制御機構とインクジエツト式記録装置の圧力制御
手段との関係について説明する。 第７図は、Ｘ―Ｙサーボ制御機構のブロツクダ
イヤグラムである。 通常、Ｘ―Ｙプロツタ装置においては、移動子
１０すなわち、（記録ヘツド）の位置制御は極め
て正確に行なう必要があり、そのため位置制御は
負帰還方式を採用している。また、図の制御機構
は目標位置信号がパルス数等のデジタル信号であ
り、サーボモータとしてアナログサーボモータを
使用する場合の１例である。Ｘ―Ｙサーボ制御
は、Ｘ、Ｙ方向各々独立して行なわれ、実質的に
は同じであるので、以下、Ｘ―制御系について説
明する。 コンピユータ等（図示せず）のアウトプツトと
して作図信号が出され、サーボ制御機構のインタ
ーフエース２２に入力されると、Ｘ―目標位置信
号がデジタル信号で出力され、比較器２３でＸ―
位置信号と比較され、デジタル―アナログ変換器
（Ｄ／Ａ変換器）２４でアナログ信号に変換され
た後Ｘ―サーボ増幅器２５で増幅され、Ｘ―サー
ボモータ８を比較器２３の出力信号に対応した角
度だけ回転させる。このとき、Ｘ―サーボモータ
８の出力をＸ―速度検出器２６、Ｘ―位置検出器
２７で検出し、速度検出器２６の信号はＸ―速度
帰還増幅器２８を介してＸ―サーボ増幅器２５の
前段にフイードバツクされる。また、位置検出器
２７の出力はアナログ―デジタル変換器（Ａ／Ｄ
変換器）２９でデジタル信号に変換された後、比
較器２３に入力され、上記目標位置信号との比較
をとりながら位置制御されるようになされてい
る。この場合、速度検出はサーボモータ軸にとり
つけたタコジエネレータ等の速度計によつて回転
速度を検出し、位置検出はレゾルバー等によつて
行なわれる。 このようなサーボ制御機構に加えて、本発明の
Ｘ―Ｙプロツタ装置においては、記録速度に応じ
てインクジエツト発生装置のインク噴射量を制御
するための圧力制御機構を備えている。それは上
記サーボモータの出力として、Ｘ，Ｙ各々のサー
ボモータの回転速度を検出し、それを速度信号
vx，vyとして出力し、この信号によつてインク
ジエツト発生装置のインクタンクに作用する圧力
の制御を行うもので、第８図にこの圧力制御機構
のブロツクダイヤグラムを示す。 圧力制御機構のインターフエース３１内には、
第９図に示す如き記録速度信号ｖ作製回路があ
り、Ｘ―速度信号vxとＹ―速度信号vyとが入力
されると、各々、２乗回路３２，３３で２乗さ
れ、加算回路３４でvx²＋vy²をとり、平方根回路
３５で記録速度信号ｖ＝√²＋²を作成するよ
うにしてある。この記録速度信号ｖはインターフ
エース３１から電圧ゲイン＝１の差動増幅器等か
ら成るアナログ比較器３６に送られ、圧縮ポンプ
３７の空気圧を検知する圧力センサ３８の出力
（アナログ信号）を帰還増幅器３９で増幅したも
のと比較され、その比較信号が制御器４０に入力
される。制御器４０はウインド―コンパレータ、
パルス変換器等で構成され、入力された誤差信号
（比較信号）がウインドー幅（±Ｖ_R）より絶対値
が大きい場合のみ次段のパルスモータ駆動回路４
１にクロツクパルスに同期した信号CW，CCW
を送るように設定する。信号CWは誤差信号が＋
Ｖ_Rより大きい場合に出され、空気圧縮系４２は
圧力を高める方向に作用し、信号CCWは誤差信
号が−Ｖ_Rより小さい場合に出され、空気圧縮系
４２は圧力を低める方向に作用し、誤差信号がＶ
_Rと−Ｖ_Rの間の値であれば制御器４０は信号を出
さない。 パルスモータ駆動回路４１は上記信号CW，
CCWをパルスモータ４３を駆動する信号に変換
し、信号を増幅するための回路であり、入力信号
がCWであるときはパルスモータ４３を正転させ
て圧縮ポンプ３７の空気圧を高め、CCWのとき
は逆転させるものである。 圧縮ポンプ３７内の空気圧は圧力センサ３８で
検知され、帰還増幅器３９で増幅されて前述した
ように比較器３６に入力され、記録速度信号ｖと
比較されつつ圧力制御が行われる。 例えば、記録速度信号ｖの値が大きくなると、
その瞬間の圧力センサ３８の出力は速度信号ｖよ
り小さく、比較器３６からは誤差信号が出され、
制御器４０から信号CWが出され、前述した如く
圧力を高めるように作用する。 また、上記コンピユータ等のアウトプツトの作
図信号中には、Ｘ―Ｙサーボ制御信号の他に、イ
ンクジエツト噴射制御信号Sdが含まれており、
Ｘ―Ｙサーボ制御動作と同期してインクジエツト
のON―OFFの信号として、上記圧力制御機構の
インターフエース３１に直接送られる。このイン
クジエツトのON―OFFの信号は従来の接触式筆
記具を用いたＸ―Ｙプロツタにおいてはペンの
“Up―Down”信号に相当するものであつて、必
要時のみ高圧パルス発生器５０に入力され、イン
クジエツト発生装置１３のノズル１５にスイツチ
ングの高電圧を印加し、ジエツトを噴射させるも
のである。 この、速度信号vx，vy，ｖ及びインクに作用
する圧力Ｐ、ノズルに印加される電圧Vj、記録
画線幅、インクジエツト噴射制御信号（作図指
令）Sdの関係を第１０図にタイムチヤートで示
す。即ち、作図信号が入力すると、Ｘ―Ｙサーボ
制御機構が作動して移動子（記録ヘツド）１０を
所定の位置へ移動させ、作図指令Sdが入つたと
ころで、インクジエツト発生装置１３に記録速度
ｖに対応した圧力と噴射ON電圧を印加する。従
つて、記録画線幅は記録速度ｖに関係なく一定に
なり、ジエツトのON―OFFも作図指令Sdに極め
て良く追従して行なわれる。このインクジエツト
のON―OFFは、例えば、ノズルと加速電極間に
バイアス電圧を印加しておき、作図信号に応じて
スイツチング電圧を印加することにより高速度で
行なうことができる。第１１図はインクタンク内
のインク表面に一定圧力（大気圧）を作用させ、
電場噴射型インクジエツト発生装置に800Vのバ
イアス電圧をバイアス電源３０によつて印加し、
ノズル先端にメニスカスを形成せしめておき、高
圧パルス発生器５０によつてスイツチング電圧と
して1000Vをバイアス電圧に重畳したときの、イ
ンクジエツトの噴射の状態を模式的に示したもの
である。この場合、噴射開始のスイツチング電圧
ONに対する応答は、１〜３ｍsec.であり、噴射
停止のスイツチング電圧OFFに対する応答は0.5
ｍsec.以下であつた。従つて、例えば従来のペン
等を用いた接触式（ペンUp Down式）の作図信
号に対する応答性に比しても、インクジエツト流
のON―OFF特性は極めて良好（１桁以上速い）
であり、Ｘ―Ｙプロツタ等に十分使用し得ること
がわかる。 次に、上記Ｘ―Ｙプロツタ装置におけるインク
ジエツト発生装置の空気圧縮系の具体的な機構に
ついて説明する。 第１２図に示す如く、空気圧縮系４２は前述し
たパルスモータ駆動回路４１からの出力信号に対
応して作動するパルスモータ４３と、このパルス
モータ４３の回転角をそれに対応した直線変移量
に変換するためにパルスモータの回転軸に固設さ
れたカム４４及びこのカム４４に追従するピスト
ン棒４５等から成る変換器４６と、ピストン棒４
５の一端に固定されシリンダ４７内を摺動するピ
ストン４８、ピストンに一端が固定され、他端が
シリンダ内に固定されたダイヤフラム４９等から
成るダイヤフラム式空気圧ポンプ３７と、シリン
ダ４７にとりつけられ、シリンダ４７内の空気圧
を検知して電気信号に変換する圧力センサ３８
と、シリンダ内の圧縮空気をインクジエツト発生
装置１３のインクタンク１４に送るためのフレキ
シブルな空気配管１８等によつて構成されてい
る。 以上の構成の空気圧縮系４２は、前述した如
く、圧力センサ３８によつてシリンダ内の空気圧
を検知して電圧に変換し、帰還増幅器３９によつ
て電圧増幅され、アナログ比較器３６に空気圧信
号を送り、同様に変換された記録速度信号と比較
する負帰還方式である。 この空気圧制御機構において、第５図に示す如
く記録速度に対応した噴射インク量を得るために
必要な圧力制御範囲は実用的には40〜60cmAq程
度の幅で十分あるため、ピストンの移動によるシ
リンダ内の容積変化量δＶは全容積Ｖの1/10以下
で十分満足できる。従つて、圧縮過程を想定して
説明すると、圧縮前のシリンダ容積をV₁、圧力
をP₁とし、圧縮後（ピストンストロークδｌ）の
シリンダ容積をV₂、圧力をP₂とすると、シリン
ダ内空気の状態変化は熱力学的にポリトロープ変
化（等温変化と断熱変化の中間的な変化）である
から、 P₁V₁ ^k＝P₂V₂ ^k（１＜ｋ＜1.4） なる関係が成り立つ。 ここでV₁−V₂＝δＶ（δＶ≪V₁）とおいてP₂に
ついて解けば、 P₂＝P₁（１−δＶ／V₁）^-k〓P₁×（１＋Ｋ・δ
Ｖ／V₁）となりシリンダ内の圧力変化分δＰ＝P₂
−P₁とすれば δＰ〓ＫＰ_１／Ｖ_１・δＶ また、ダイヤフラム４９の有効受圧面積をＳと
すれば δＶ＝Ｓ・δｌ となり、従つて δＰ〓ＫＳＰ_１／Ｖ_１・δｌ となり、KSP₁／V₁は定数であるので、シリンダ
内圧力変化分δＰは、近似的にピストンストロー
クδｌに線形比例することになる。また、圧力セ
ンサ３８の検知圧力と出力電圧とは線形であり、
さらに変換器４６もカム４４の形状がパルスモー
タ４３の回転角とピストンストロークとが線形に
なるように設定してあるため、空気圧縮系４２は
全て線形な構成要素で構成されており、制御がき
わめて容易である。 また、この空気圧制御装置は系のすべて移動機
構外に設置され、圧力制御された空気のみを空気
配管１８によつてインクタンク１４に送るように
しているため、インクジエツト発生装置を設置す
るヘツド本体１２は極めて小型、軽量化されると
同時に、記録ヘツドの移動に伴う外乱の影響を受
けず、正確な制御ができる。特に、圧力センサは
振動によつて影響を受け易いため、第１３図に示
す如く、シリンダとの連結をフレキシブルな配管
５１で行い、さらに振動を吸収するゴム等の振動
吸収台５２上に取りつけ、振動等により制御系へ
の外乱を防止するようにしても良い。 さらに、上記空気圧縮系４２のフレキシブル空
気配管１８はその内径を可能な限り小さくし（１
〜２mmφ）、空気圧制御系に影響が生じないよう
にしてある。即ち、内径が大きい場合、第１４図
に実線ｂで示す如くシリンダ内のダイヤフラム面
とインク面との距離（大型製図機の場合は３〜５
ｍ程度）によつて決まる気柱の固有振動がインク
表面に作用する圧力に生じ、インクタンク内のイ
ンク面に第１４図に実線ａで示すようなシリンダ
内の空気圧変位が正確に伝達されず、高速制御が
不可能になる。従つて、内径を小さくすることに
より、固有振動による影響を空気圧制御の圧力変
位に比して極めて小さくおさえるようにしてあ
る。この場合、第１５図に示す如く、シリンダ３
７と配管継手５４との間に、空気の通路断面積を
手動で調節して流体抵抗を調整するためのニード
ル弁５３を挿入すると、インク面に作用する圧力
波形は、第１４図に実線ｃで示す如き波形にな
り、振動が生じない。これは、上述の如き空気圧
の伝播波形が配管等の流体抵抗の変化に鋭敏に影
響されることを利用したもので、適宜にニードル
弁を調整して不都合な圧力伝播の振動をなくすこ
とができる。 以上のような空気圧制御装置で圧力制御された
空気はフレキシブル空気配管１８によつて第２図
に示すインクジエツト発生装置１３に送られる。 本発明のインクジエツト式記録装置及びこのイ
ンクジエツト記録装置を備えたＸ―Ｙプロツタ装
置は以上のような構成および機能を持つものであ
るが、さらに、インクジエツト記録装置のインク
噴射量の制御及び各部機構に関して、後述する付
加的な、あるいは改良されたいくつかの装置ある
いは回路等を設けることによりさらに用途の拡大
およびその精度の向上を図ることができる。 本発明のＸ―Ｙプロツタ装置においては、前述
の如く速度信号に対応してインクに作用する圧力
を制御しているが、この圧力制御の基準圧力レベ
ルを変えることにより、単一のノズルで多種の画
線幅を記録するように構成することもできる。具
体的には、第１６，１７図に示す如く、速度信号
ｖもしくは帰還圧力信号のどちらかが、比較器３
６に入力する前段で、その信号の増幅のゲインを
可変にすることで達成される。即ち、第１６図に
おいては、速度信号ｖを、正相増幅器５５に入力
せしめる。正相増幅器５５は各々抵抗値の異なる
帰還抵抗Rx₁，Rx₂，Rx₃を有しており、スイツチ
SW₁，SW₂，SW₃によつて、選択して用いるよう
にしてある。この場合、正相増幅器の電圧ゲイン
は（Ｒ＋Rxn）／2Rで与えられ、Rx₁，Rx₂，Rx₃
を適宜に設定することにより電圧ゲインを決定す
る。上記スイツチSW₁，SW₂，SW₃はゲインセレ
クタ５６で選択し、ゲインセレクタ５６は画線幅
を指定する外部からの信号Swdを受けて適宜なス
イツチを作動せしめる。例えば、太い画線が要求
されたならば、正相増幅器のゲインが大きくなる
ようにスイツチを選択する。すると、速度信号ｖ
は実際の速度より増幅されて比較器に入力され、
結果として圧力もそれに対応して大きくなるよう
に制御される。 速度信号ｖを可変にして比較器３６に入力させ
る方法を用いる場合、実際の記録速度を画線幅指
定信号Swdによつて変化せしめ、その速度信号を
さらにゲインセレクタ５６で変倍して比較器３６
に入力させることもできる。即ち、第１６図の方
法においては実際の記録速度を変化させることは
せず、速度信号を増幅器５５でゲインを変えて比
較器に入力させている。従つて、ある速度信号v₁
に対し、太い画線が要求されたとき、比較器３６
に入力される信号v₂は〔v₁＜v₂〕の関係を有して
いる。このときの実際の記録速度をV₁とする。
次に、実際の記録速度をV₂（V₂＜V₁）に落として
みる。このとき、記録速度信号はv₂であり、これ
を増幅器でv₁にもどし、比較器３６に入力させた
とする。この場合、（V₂＜V₁）であるから、画線
幅は上記同様太くなる。上記のことをもとめると
次表のようになる。

【表】 第１７図は、帰還圧力信号を増幅する増幅器５
７の電圧ゲインを可変にして画線幅を変えうるよ
うにした例を示すもので、ゲインセレクタ５６、
スイツチ、抵抗等は第１６図の場合と同じである
が、異なる点は、太い画線が要求されたときは、
電圧ゲインが小さくなるようにされている点であ
る。 また、第１８図に示す如く、空気圧制御用の圧
縮ポンプとは別に、他のパルスモータ５８によつ
てシリンダ内容積が可変となるように制御される
補助ポンプ５９を上記圧縮ポンプ３７と並設し、
パイプ９３によつて接続し、画線幅変換信号によ
つて作動させることもできる。このようにすれ
ば、上記２つの例で示したような画線幅指定信号
が入力したとき、補助ポンプによつて空気圧をス
テツプ的に変換させ、空気圧制御ポンプ３７はそ
の画線幅が記録速度によつて変化することのない
ように噴射インク量を制御するという本来の目的
のためのみに使用でき、各々の空気圧の制御が正
確かつ容易に行なえる。この補助ポンプ５９はパ
イプ９３によつて空気圧制御ポンプ３７のシリン
ダ４７と連結されており、ピストン９４をシリン
ダ９５内で移動させるピストン棒９６にはラツク
が切られており、パルスモータ５８の回転軸に設
けられたピニオン９７によつて直接作動される。 また、上記の例においてはゲイン可変用の抵抗
としてRx₁，Rx₂，Rx₃の如き各々抵抗値の異なる
抵抗器を並列にし、それを選択して用いるものを
示したが、これは一つの可変抵抗に置き換えても
良く、このようにすれば画線幅を連続的に変化さ
せることができる。 さらに、本発明のインクジエツト記録装置に用
いた圧力制御機構の追値制御方式は、第８図に示
す如き構成を持つているが、このような負帰還制
御方式において、インクに作用する圧力、即ち制
御すべき圧力が非常に低いレベルにあるため（通
常０〜100cmAq）圧力センサとして高感度なもの
が要求される。このため半導体ひずみゲージ等を
応用したセンサが用いられるが、この圧力センサ
の温度特性は非常に悪く、また、この出力電圧も
低いため（数10ｍＶ程度）帰還増幅器も増幅度の
高いものが要求され、この温度特性も大きな問題
点となつている。従つて、負帰還ループの作製に
は高度な技術と高価な部品が要求される。 一方、Ｘ―Ｙプロツタ装置は、１回の必要作動
時間が比較的短く、（例えば自動製図の場合は数
分〜数10分）この間装置が正常に作動すれば良
く、通常この間の温度変化は数℃以下であると考
えられる。従つて、実際の負帰還ループもこのよ
うなことを考慮すると以下のようにして比較的簡
単に温度変化等により外乱を防止できる。 第１９図はその回路方式を説明するブロツク図
で、第８図の制御回路において、アナログ比較器
３６の前に入力ゲート９８が挿入され、帰還ルー
プにおける帰還増幅器３９を差動増幅器３９′と
し、負入力側にオフセツト調整器９９を接続し、
差動増幅器３９′とアナログ比較器３６の間に帰
還ゲート１００を挿入し、差動増幅器３９′の出
力側に零点検出器１０１を接続し、零点検出器１
０１の出力側が入力ゲート９８と帰還ゲート１０
０に接続されており前者の出力が後者の切換制御
信号として供給される。この制御回路における差
動増幅器３９′の出力は、装置停止時は零になる
ように設定される。なお、差動増幅器３９′の出
力が零であることを確認しうるように零点検出器
１０１等によりパイロツトランプ等を作動させて
これにより表示させるようにする。 次にこの回路の動作について説明すると、装置
停止時、制御対象物１０２である空気圧縮器の出
力が零であるにもかかわらず、出力検出器（圧力
センサ）１０３および差動増幅器３９′にドリフ
トが生じていて、差動増幅器出力が零でない場
合、零点検出器１０１がこれを検出して入力ゲー
ト９８と帰還ゲート１００を図示する状態に接続
する信号を出し、入力（目標値）と帰還ループを
切り離してOFFにすると同時に、オペレータに
上記パイロツトランプ等でその状態を知らせる。
なお、この状態において圧力制御系は停止してい
る。この知らせを受けてオペレータがオフセツト
調整器９９によつて差動増幅器３９′の負入力を
調整して差動増幅器３９′の出力を零にしてやる
と、零点検出器１０１がこの出力レベルを検知し
て入力ゲート及び期間ゲートをONし、各々入力
（目標値）および差動増幅器３９′に接続すると同
時にオペレータにその状態をパイロツトランプ等
で知らせる。この時点で制御系は第８図のように
接続され正常な動作状態に入る。このように動作
前に制御対象物の出力が零であり、出力検出器１
０３および差動増幅器３９′にドリフトがあつて
差動増幅器の出力が零でない場合でも帰還信号を
容易に零にでき、正確な制御ができる。 第２０図は第１９図の方式を第８図の圧力制御
系に適用した場合を示すもので、入力ゲートと帰
還ゲートをデジタル信号（TTLレベル）で動作
するアナログスイツチ１０４，１０５を用い、オ
フセツト調整器９９は正入力端子に手動式ポテン
シヨメータ１０６を接続した電圧フオロワ、零点
検出器１０１は±v₁ボルトのウインドー幅（必要
な制御精度に比べて充分小さい）を持つウインド
―コンパレータで構成されている。次に第８図お
よび第１９図と関連させて動作を説明する。先ず
Ｘ―Ｙプロツタの動作準備段階では空気圧縮器の
シリンダはノーマルオープンの電磁弁（図示せ
ず）を介して大気に通じている。従つて、圧力セ
ンサ３８の入力は零に保たれている。Ｘ―Ｙプロ
ツタの準備が完了した時上記電磁弁が閉じてシリ
ンダ内が気密になり、差動増幅器３９′の出力が
±v₁ボルト以内であればウウンド―コンパレータ
１０１がアナログスイツチ（入力ゲート）１０４
を記録速度側に、またアナログスイツチ（帰還ゲ
ート）１０５を差動増幅器３９′側に接続する信
号を出してそれらを接続し、即座に圧力制御系は
動作状態に入る。しかし、圧力センサ３８、差動
増幅器３９′に温度ドリフト等があり、圧力セン
サ３８の入力が零にもかかわらず差動増幅器３
９′の出力が±v₁ボルト以上ある場合は、零点検
出器１０１がこれを検出して各ゲートを図のよう
に接地側に接続して圧力制御系を停止させる。こ
の状態はパイロツトランプ等で表示されるので、
この表示が出た場合には手動でオフセツト調整器
９９に接続されたポテンシヨメータ１０６を操作
して差動増幅器３９′の出力をv₁ボルト以下に
し、零点検出器１０１によつて前述の如く接続
し、圧力制御系をスタートさせる。このようにす
ることによつてＸ―Ｙプロツタ動作中は極めて精
密な圧力制御をすることができる。従つて、動作
時間が比較的短い（数十分程度）場合、温度特性
の悪い圧力センサを用いても、技術的に容易で安
価な回路構成で、極めて精度の高い制御が可能で
ある。 さらに、上述したように周囲の条件、特に温度
が変化するとインクの物性が変化して噴射インク
量が変化するという問題があるが、これは主とし
てインクの粘度が温度の影響を受けることに起因
する。すなわち、一般に、インク等の粘度は温度
が高くなると低下することが知られているが、粘
度と噴射インク量の関係は、第２１図に示すよう
に、噴射インク量は粘度に反比例することが観測
された。従つて、同一寸法のノズルと同一のイン
クを用い、ノズルと対向電極間の印加電圧が一定
でインク表面に作用する圧力が一定であつても、
周囲温度が低い場合はインクの粘度が高いため噴
射インク量が少なく、逆に温度が高い場合は粘度
が低いため噴射インク量が多くなり、Ｘ―Ｙプロ
ツタの記録ヘツドとして用いた場合、その画線幅
と濃度が温度に比例して変化する。これを防止す
るため、本発明によれば、噴射インク量に対して
温度保証をする手段を設けることもできる。 第２２図はその温度保証手段を設けたインクジ
エツト発生装置を示すもので、印加電圧と噴射イ
ンク量が略比例関係にあることを利用し高圧バイ
アス電源として外部からの信号により可変になる
ような電圧調整器付高圧バイアス電源３０′を用
い、この電圧調整器への外部からの信号源として
インクタンク１４に取付けられると共にその内部
のインクの温度を検知する温度検出器１０８、例
えばサーミスタ、とその出力を電気的信号に変換
する信号変換器１０９とを用い、この信号変換器
１０９からの出力信号により、温度が低い場合は
上記電源３０′の出力電圧を高くして噴射インク
量が多くなるように作用し、温度が高い場合には
その逆動作をして、その出力電圧を高圧パルス発
生器５０に入力させるようにしたものである。こ
れにより、高圧パルス発生器５０への作図信号が
一定の場合、周囲温度に関係なく一定のインク量
を噴射させることができる。 第２３図は他の温度保証手段の実施例を示すも
ので、インクの温度を検出する温度検出器１０８
と、その出力を電気的信号に変換する信号変換器
１０９とを用い、信号変換器１０９の出力信号を
制御器４０に入れて、この出力信号により圧力制
御信号のバイアスレベルを変えるように制御器４
０を作動させ、温度が低い時には空気圧縮系４２
によつて生ずるインクタンク内空気圧のバイアス
レベルを高くし、噴射インク量を高めるように作
用させて、温度低下による噴射インク量の減少を
補正し、温度が高い場合にはその逆の動作をする
ようにしたもので、制御器４０への比較器３６か
らの信号が一定の場合、温度に関係なく一定量の
インクを噴射させることができる。なお、第２２
図および第２３図の温度保証手段は併用してもよ
い。例えば、第２３図のバイアス電源３０を第２
２図の電圧調整器付バイアス電源３０′で構成
し、これを信号変換器１０９の出力で制御するよ
うにしても全く同様の効果が得られる。 このようにすれば、周囲温度によつてインクの
粘度が変動しても印加電圧またはインク表面に作
用する圧力に対して負帰還がかかるため噴射イン
ク量が一定に保持され、温度に関係なく常に一定
の幅と濃度を有する画線が得られる。 また、前述した如く、噴射インク量はノズルの
入口に作用する圧力の影響を受けるため、長時間
使用すると静水圧が減少し、(a)噴射インク量が記
録速度に比例しなくなると共に、(b)ジエツトON
特性が極めて悪化する問題がある。(a)に関しては
インク表面に作用する圧力が静水圧に比べて充分
大きい（インク静水圧＝数cmAq、インク表面に
作用する圧力＝数10cmAq）のであまり問題にな
らないが、(b)に関してはジエツトがONする時の
インク表面作用圧力は常に零、すなわち、インク
表面に作用する圧力はノズル出口に作用する圧力
（大気圧）と同じであるので、静水圧が直接影響
し、タンク内のインク量が適当である場合には、
第２４図a₁〜a₃に示しすように、スイツチング電
圧が印加される前に適正なメニスカスを作り（同
図a₁）、スイツチング電圧が印加された瞬間から
インクの噴射が開始され（同図a₂）、１〜３ｍsec
後には定常状態になる（同図a₃）のに対し、イン
ク量が少ない場合には、第２４図b₁〜b₃に示すよ
うに、適正なメニスカスが形成されず（同図
b₁）、スイツチング電圧が印加されても直ちに噴
射が開始されなかつたり（同図b₂）、あるいは噴
射方向がノズルの軸方向からはずれて曲る等の現
象を生じる。 本発明によれば、インクタンク内のインク量が
減少しても常にノズル入口に作用する圧力が一定
になることを保証する静水圧補助手段を設けるこ
ともできる。この静水圧補助手段を作動させるた
めには、インクタンク内のインクの静水圧を検出
する必要があるが、これは圧力制御機構における
パルスモータ４３の回転角を検出することにより
達成される。これは、記録速度信号が一定の場合
でもインク量が減少する（静水圧が減少する）と
インクタンク内の空気容積が増加するので、記録
速度信号に比例する圧力をインク表面に作用させ
るために静水圧の減少に応じてパルスモータの回
転角を大きくする必要があることに基づくもので
ある。換言すれば、本発明のインクジエツト式記
録装置は、記録速度に対応した量のインクを噴射
させて常に一定幅の記録画線を得ることができる
ように記録速度に対応させてインク表面に作用す
る圧力を制御しているので、その圧力制御機構に
おけるパルスモータの回転角は静水圧の減少量に
比例することを利用したものである。 なお、静水圧の検出法としては記録時間を測定
して、これを利用してもよい。しかし、この場合
には噴射インク量が常に一定であることが望まし
い。 上記静水圧補正手段は、パルスモータ４３に取
付けられ、その回転角を検出するポテンシヨメー
タ１１０と、該ポテンシヨメータ１１０のピーク
値を検出保持するピーク値ホールド回路１１１
と、その出力を反転増幅する反転増幅器１１２
と、該反転増幅器１１２の出力で作動するレベル
シフト回路１１３からなり、その出力がアナログ
比較器３６に加えられる。レベルシフト回路１１
３は正相増幅器（電圧ゲイン＝１）からなり、そ
の出力電圧レベルは上記反転増幅器１１２からの
出力でシフトされる。パルスモータ４３の回転角
は或る基準となる記録速度信号に対する値を検出
すれば良いので、第２５図の実施例では最大記録
速度における最大記録速度信号を基準としてい
る。これは、Ｘ―Ｙプロツタでは、通常、最大記
録速度信号が一定であるからである。 次に、この動作を説明する。先ず、インク静水
圧が規定の値である時は、レベルシフト回路１１
３は最大記録速度信号をそのまま通過させてパル
スモータ４３を回転させ、その回転角をポテンシ
ヨメータ１１０が検出してその出力をピーク値ホ
ールド回路１１が検出、保持して反転増幅器１１
２の出力をレベルシフト回路１１３の負側に入れ
る。この時、反転増幅器１１２の出力は零（接地
電位）になるようにポテンシヨメータ１１０の出
力電圧が設定されている。次に、記録によつて静
水圧が減少して来ると、上述した如く、最大記録
速度信号に対してパルスモータ４３の回転角が増
大し、ポテンシヨメータ１１０の出力が大きくな
つてピーク値ホールド回路１１１の出力が増大
し、反転増幅器１１２の出力レベルが負側に移動
して、その出力はレベルシフト回路１１３に入れ
られる。レベルシフト回路１１３は、この入力に
よつてその出力を正側にシフトし、パルスモータ
４３を更にポテンシヨメータ１１０の出力が大き
くなる方向に作用する。従つて、圧力制御機構に
は正帰還がかかることになり、パルスモータの停
止する位置は、圧力センサ３８および帰還増幅器
３９からなる負帰還ループとの関係で決まる。正
帰還ループと負帰還ループのゲインは実験により
決定すればよい。また、インクタンク内のインク
の減少速度は極めて遅いので、上記正帰還ループ
の周波数特性、すなわち、その遮断周波数は１Hz
以下に抑制するのが好ましい。この実施例では、
記録速度信号の直流バイアスをインクタンク内の
インク減少量を間接的に検出するパルスモータ４
３の回転角で変調して静水圧補正を行なつている
が後述するように記録時間を用いてもおこなうこ
とができる。また、インクのレベルがノズル入口
のぎりぎりまで下がつて記録を続行することが不
可能になつた時に、それをパルスモータの最大回
転角で検出し、上記ピーク値ホールド回路から警
告信号Saを発する警告装置を設けてある。 また、第２６図に示す如く、第８図における帰
還増幅器３９を作動増幅器３９′で構成し、その
正入力側には第８図における圧力センサ３８から
の出力を入れ、負入力側にはピーク値ホールド回
路１１１の出力を正相増幅器１１４で増幅し、そ
の出力電圧を入れるようにしてもよい。この場合
も、インク静水圧が規定の値である時は上記正相
増幅器１１４の出力を零（接地電位）とし、圧力
センサの出力は差動増幅器３９′でそのまま増幅
されてアナログ比較器３６に入力されるが、静水
圧が減少するとピーク値ホールド回路１１１の出
力が増大して正相増幅器１１４の出力レベルが正
側に移行し、これは差動増幅器に対して反転入力
となるので圧力センサの出力の全体のレベルが下
がつて、第２５図の実施例の場合と同様に、パル
スモータ４３をポテンシヨメータ１１０の出力が
増大する方向に調整するので同様な効果が得られ
る。 さらに、第２７図に示す如く第２５図のレベル
シフト回路１１３の出力レベルを記録時間でシフ
トするように構成することもできる。これは噴射
インク量が比較的一定しているＸ―Ｙプロツタに
適する。以下、その構成と作用について説明する
と、先ず、インクタンクにインクを規定量いれた
状態で計数回路１１７の出力を零にセツトすると
Ｄ／Ａ変換されたＤ／Ａ変換器１１８からの出力
および反転増幅器１１２の出力が零（接地電位）
となつて、記録速度信号（圧力制御信号）はレベ
ルシフトされないでアナログ比較器３６に入れら
れる。次に作図指令信号Sdが入れられると、上
述したように、この間ジエツトが噴射され、静水
圧は低くなる。従つて、噴射インク量が一定の場
合、静水圧の減少は作図指令信号が印加されてい
る時間に比例するので、この作図指令信号Sdの
印加時間をクロツクパルス発生器１１５と、
ANDゲート１１６と計数回路１１７で計測し、
計数回路１１７の出力信号によりＤ／Ａ変換器１
１８および反転増幅器１１２を介しレベルシフト
回路１１３の出力レベルを正側にシフトし、パル
スモータ４３をインクタンク内の空気圧を高める
方向に調整させる。この場合、警告信号Saは計
数回路１１７から発せられるようになつている。
なお、この実施例におけるクロツクパルス発生
器、計数回路等は種々のものを使用できるが、一
例をあげると、例えば、クロツクパルスの周波数
は0.1Hz、計数回路およびＤ／Ａ変換器のビツト
数は12ビツトである。 第２５図〜第２７図のように構成すると、イン
クタンク内のインク量が減少してインク表面がノ
ズル入口すれすれまで低下し、それ以上ジエツト
を噴射することが不可能になるまで、ジエツト
ONを極めて正常におこなわせることができ、ま
た噴射インク量を記録速度に正確に比例させ、補
給されたインクを有効に使用することができ、従
つて長時間記録が可能になる。記録時間はインク
タンクの容量および単位時間当りの噴射インク量
によつて異なるが、一例をあげると、比重0.9の
インクを用いてインクタンク容量５ml、噴射イン
ク量0.4mg／sec、記録速度20ｍ／minとした場
合、１回のインク補給で約３時間、画線長さにし
て約４Kmの連続記録が可能である。 また、インク減少に対する上記の補正手段に加
えて長時間空気圧縮器を動作させた場合、空気と
シリンダ壁との摩擦、パルスモータ等の機械系か
ら生じた熱が伝導によつてシリンダ内空気に伝え
られることによつて生ずる温度上昇に伴う空気の
圧力変化による影響を保証する手段を設けること
も可能である。この場合は、第２８図に示す如
く、第２５図の構成に加えて反転増幅器１１２の
正入力側に空気圧縮器３７にシリンダ内の空気の
温度を計測するように取付けられた温度センサ１
１９（サーミスター等）、その出力を温度に比例
した電気信号に変換する信号変換器１２０及びそ
の出力を反転増幅する反転増幅器１２１で増幅さ
れた出力が接続されている。次にこの動作を説明
する。先ず、インク静水圧及び、シリンダ内空気
温度が規定の値である時は、レベルシフト回路１
１３は最大記録信号Vmaxをそのまま通過させて
パルスモータ４３を回転させ、ポテンシヨメータ
１１０の出力をピーク値ホールド回路１１１が検
出し、保持して反転増幅器１１２の出力をレベル
シフト回路１１３の負側に入力する。この時、反
転増幅器１１２の出力は、零（接地電位）になる
ようにポテンシヨメータ１１０の出力電位及び反
転増幅器１２１の出力が設定されている。次に、
記録によつて、静水圧が減少して来ると、上記説
明したように、最大記録信号Vmaxに対し、パル
スモータ４３の回転角が増大し、ポテンシヨメー
タ１１０の出力が大きくなつて、ピーク値ホール
ド回路１１１の出力が増大し、反転増幅器１１２
の出力レベルは、負側に移動して、レベルシフト
回路１１３に入力される。レベルシフト回路１１
３は、この入力によつて、その出力を正側にシフ
トし、パルスモータ４３を更にポテンシヨメータ
１１０の出力を大きくする方向に作用する。即
ち、正帰還がかかることになり、停止する位置
は、負帰還ループ（圧力センサ、帰還増幅器）と
の関係で決る。正帰還ループと負帰還ループのゲ
インは、実験的に決定される。更に、インクタン
ク内のインクの減少速度は、極めて遅いので、上
記正帰還ループの周波数特性、即ち、遮断周波数
は、１Hz以下に押えるのが好ましい。次にシリン
ダ内の空気の温度が変動した場合（一般には、上
記理由で上昇する。）若し反転増幅器１２１を含
めた温度検出系がないとすると、例えば、シリン
ダ内空気の温度が上昇した場合、パルスモータ４
３の同一回転角に対して、空気圧縮器内の空気圧
は上昇しすぎ、圧力を検出する負帰還ループの作
用で、パルスモータ４３の回転角が減少せしめら
れ、反転増幅器１１２の出力が温度の影響を受け
て正常に動作しなくなる。反転増幅器１２１を含
む温度検出系は、これを保証するように動作す
る。即ち、シリンダ内の空気の温度が規定の値よ
り高くなつた場合、パルスモータ４３の回転角
は、上記負帰還ループの作用で減少し、反転増幅
器１１２の出力レベルを上昇させる方向に作用す
るが、温度検出系、つまり反転増幅器１２１の出
力は低下して、反転増幅器１１２の出力を低下さ
せる方向に作用し、両者が打消し合うように作用
し、レベルシフト回路１１３の負入力側が、シリ
ンダ内の空気圧の温度変化の影響による変動から
防止され、正常にインクタンク内のインク量の減
少分だけを補正するように作用する。更に本実施
例は、インクがノズル入口ぎりぎりまで下がつ
て、記録続行不可能になつた時には、この状態を
やはり、温度保証されたパルスモータ４３の回転
角（最大）で検出し、上記反転増幅器１１２の出
力で警告信号Saを発し、オペレータにインクの
補給を命ずるような警告装置がついている。 また、第２９図は第２６図の回路に温度補正を
加えた場合であり、反転増幅器１２１の出力が上
記正相増幅器１１４の負入力側に接続されて、上
記ピーク値ホールド回路１１１の出力が温度保証
される。この温度補正手段の動作は第２８図の場
合と同様にしておこなわれる。 従つて第２８図および第２９図の場合には、長
時間の記録が可能であることに加えて、温度変動
によりシリンダ内の空気に圧力変動が生じても、
すなわち、同一の記録速度に対してパルスモータ
の回転角に変動が生じても、それに影響されるこ
となく記録速度信号レベル又は負帰還信号レベル
が補正側、すなわちポテンシヨメータの出力を大
きくする方向にシフトされるので上記変動は補正
され、インク表面に作用する圧力をさらに正確に
記録速度信号に対応して制御することができる。 前述の如く、Ｘ―Ｙプロツタ等の記録ヘツドに
インクジエツト発生装置を適用する場合、移動時
の加速度によつてインク表面がゆれて、ノズル入
口に加わるインクの静水圧が変動し、記録速度が
一定でも噴射インク量が変化して画線幅にむらを
生じる等の問題があるが、本発明によれば、これ
らの問題は、第３０図に示すように、インクタン
ク内に液面安定化部材を設けることにより解決す
ることができる。 第３０図ａは金属製の網１２３を多数積層した
ものをインクタンク１４内に装填し、その網１２
３の上側レベルまでインクを充填するようにした
もので、この場合にも約2Gの加速度を受けても
液ゆれは殆んど生じなかつた。 第３０図ｂは複数枚の金属製網１２３をある間
隔をおいてインクタンク１４内に配置し、インク
を充填するようにしたもので、約2Gの加速度を
受けても液ゆれは殆んど生じなかつた。 上記第３０図ａ，ｂの実施例の場合、液面安定
化部材がインクのフイルタの作用を持つため、異
物によるノズル１５の孔の詰りを防止することも
できる。 また、液面安定化部材は網体であるから、小体
積の網体で液面安定効果を発揮する。したがつ
て、インクの保有量をあまり損なうことがなく、
つまり、インク保有量を多くできるものである。 さらに、インクタンク内に金属製網からなる液
面安定化部材を略水平方向に設けることによつ
て、インクジエツト発生装置がジエツトの噴射方
向と直角の方向に加速度を受けながらジエツトを
噴射する際の液ゆれが防止されて安定な噴射がで
き、またインクによるインクジエツト発生装置の
汚れ等も防止できその保守も楽になる。 また、本発明に係るＸ―Ｙプロツタにおける図
板２０としては、導電性を有するものを使用する
のが好ましい。これは次のような理由による。電
場噴射型インクジエツト発生装置から噴射される
インクジエツトは高速微小な帯電粒子列であるた
め、電気的に絶縁性の高い図板２０を用いると、
被記録物２１が絶縁性の高い材料（例えば、ポリ
エステルフイルムなどの合成樹脂）でつくられて
いる場合、被記録物２１に先行粒子によつて運ば
れた電荷が局部的に蓄積され、それが後続粒子の
電荷と反発し合つて後続粒子が被記録物上に飛散
したり、あるいはまたより大きな反発力を受けた
粒子は行き場を失つて環状対向電極（接地されて
いる）にすいよせられ、その表面を著しく汚す結
果となり、しかも被記録物が導体であつたとして
も、接地されていないために時間とともに粒子に
よつて運ばれる電荷が蓄積されてその表面電位が
上昇し、絶縁性の被記録物の場合と同様にジエツ
トの噴射に悪影響を及ぼすからである。この悪影
響は、図板に導電性を付与し、その電位を環状対
向電極と同じか、それより低くして、先行ジエツ
トにより運ばれる電荷による被記録物の帯電を防
止すると共に、先行ジエツトによつて運ばれるイ
ンクから生じる電気力線を環状対向電極へは向け
ず、図板に向うように拘束することによつて防止
できる。 図板に導電性を付与する手段としては、種々の
ものがあるが、従来の接触式記録用具も使用でき
るようにするため、従来の図板の持つ弾力性を損
わせることなく導電性を付与する方法が好まし
い。これは、例えば従来の図板と同じ材質のシー
トに金属プレートあるいは網目状にした金属線材
を埋設または張着したり、あるいは図板形成材料
にその弾力性を損わない程度の量の導電性微粉末
を添加分散させた後成形することにより達成する
ことができる。 第３１図ａに示す図板２０は２枚のゴム製シー
ト１２５の間に網目状の金属線材、例えば鉄線、
銅線、ニクロム線等からなる導電性部材１２６を
挾み、両者を接着材等で固着したものである。金
属線材としてニクロム線を使用した場合、これに
電流を流すとジユール熱によつて図板が加熱され
るため、被記録物の温度が上昇して被記録物上の
インクが加熱されその乾燥時間が短縮される利点
がある。 第３１図ｂに示す図板２０は、従来のゴム製図
板と同じ材質のゴムに、その弾力性を損わない程
度の量のカーボンや銀等の導電性微粉末を添加分
散させて導電処理した後所定の寸法に成形したも
のである。この場合、その比抵抗は10⁵Ω・cm以
下であることが望ましい。 第３１図ｃの図板２０は、従来の図板と同じ材
質のゴムからなる絶縁性シート１２５に、第３１
図ｂの図板と同様に導電処理した導電性シート１
２７を貼着したものである。この図板をＸ―Ｙプ
ロツタにセツトする場合、導電処理してない面、
すなわち、絶縁性シート側の面をノズルに対向さ
せて取付ける。一般に導電性微粉末をゴムに分散
させると着色するが、Ｘ―Ｙプロツタの図板はそ
の色がなるべく白くあつてほしい場合があるの
で、第３１図ｃの図板はこのような場合に有効で
ある。 上記の如く構成された図板を使用する場合、例
えば、第３２図ａに示すように、その導電性部材
（図の場合、網目状に埋設された金属線材１２
６）を接地して環状対向電極１６と同電位にする
か、あるいは同図ｂに示すように導電性部材１２
６の一端を接地すると共に環状対向電極１６の電
位を接地電位より高くし、かつ導電性部材１２６
の他端に加熱用電源P.W.を接続する。後者の場
合、加熱用電源による導電性部材の電位がジエツ
トに悪影響を及ぼさないようにするためにはその
電源の電圧は50V以下にすることが好ましい。な
お、第３１図ｂ，ｃのものもこれと同様にして使
用できる。 このような図板を用いることにより、先行ジ
エツトによつて運ばれ、記録媒体上に蓄積された
電荷が、ジエツトの発生又は後続ジエツトに悪影
響を与えず、画線の品質が著しく向上する。図
板を加熱することによつて、記録媒体に付着した
インクの乾燥が速くなる。従来の接触式筆記具
を用いた場合でも、何ら支障なく共用できるなど
の効果が得られる。 以上説明したように、本発明に係るインクジエ
ツト式記録装置は、インクジエツト発生装置に、
そのインクタンク内に、金属製網を略水平方向に
複数段配設してなる液面安定化部材を設けてある
ため、記録ヘツドの移動時に、インク面が揺れ
ず、Ｘ―Ｙ移動に伴なう記録速度が変化しても、
記録画線幅を常時一定に保持し、高速記録が不都
合なく行なえる。また、金属製網の存在により異
物によるノズルの詰まりを防止するというフイル
タ効果を有するばかりか、網の体積は極めて小さ
いから、保有インク量をあまり減ずることもな
い、等多くの利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインクジエツト式記録装
置を備えたＸ―Ｙプロツタの斜視図、第２図ａは
インクジエツト発生装置の平面図、第２図ｂはそ
の部分断面正面図、第２図ｃは第２図ｂの―
線における断面図、第３図ａはヘツド本体の平面
図、第３図ｂはインクジエツト発生部の断面図、
第３図ｃはヘツド本体の断面図、第３図ｄはヘツ
ド下部本体の平面図、第３図ｅはノズル近傍の拡
大断面図、第３図ｆは対向電極の底面図、第４図
はインクジエツト発生部のヘツド本体への取付け
時の第３図ｄの―線における断面図、第５図
はインク表面に作用する圧力と噴射インク量との
関係を示すグラフ、第６図は噴射インク量と記録
画線幅との関係を示すグラフ、第７図はサーボ制
御機構のブロツク図、第８図は圧力制御機構にお
ける記録速度信号作成機構のブロツク図、第９図
は圧力制御機構のブロツク図、第１０図は第９図
の圧力制御機構の動作タイミングを示す図、第１
１図はジエツトON―OFF時のインクジエツトの
状態を示す模式図、第１２図ａは第９図の圧力制
御機構における空気圧縮系の平面図、第１２図ｂ
は第１２図ａのＡ―Ａ線における断面図、第１３
図は第１２図ａのＢ―Ｂ線における部分断面図、
第１４図は圧縮器内およびインクタンク内の圧力
波形を示すグラフ、第１５図は圧縮器の変形例を
示す要部断面図、第１６図および第１７図は圧力
制御機構の変形例を示すブロツク図、第１８図ａ
は圧力制御機構における空気圧縮系の変形例を示
す平面図、第１８図ｂは第１８図ａの―線に
おける断面図、第１９図は外乱防止回路を設けた
圧力制御機構のブロツク図、第２０図はその具体
例を示す回路、第２１図はインクの粘度と噴射イ
ンク量との関係を示すグラフ、第２２図および第
２３図は温度保証手段を設けたインクジエツト式
記録装置の要部を示すブロツク図、第２４図は静
水圧のジエツトON特性に及ぼす影響を示す模式
図、第２５図〜第２７図は静水圧補正手段を設け
た圧力制御機構の要部を示すブロツク図、第２８
図および第２９図は静水圧補正手段および圧力保
証手段を設けた圧力制御機構を設けた圧力制御機
構の要部を示すブロツク図、第３０図ａ，ｂは液
面安定化部材を設けたインクジエツト発生装置の
種々の例を示す断面図、第３１図ａ〜ｃは各種図
板の断面図、第３２図はその使用状態を示す略図
である。 １…Ｘ―Ｙプロツタ、２…本体、３，４…レー
ル、５…Ｘ―移動桁、６，７…支持台、８…Ｘ―
サーボモータ、９…Ｙ方向レール、１０…移動
子、１１…サーボモータ、１２…ヘツド本体、１
３…インクジエツト発生装置、１４…インクタン
ク、１５…ノズル、１６…対向電極、１８…空気
配管、１９…高圧ケーブル、２０…図板、２１…
被記録物、２２，３１…インターフエース、２
３，２３′…比較器、２４，２４′…Ｄ／Ａ変換
器、２５，２５′…サーボ増幅器、２６，２６′…
速度検出器、２７，２７′…位置検出器、２８，
２８′…帰還増幅器、２９，２９′…Ａ／Ｄ変換
器、３０…バイアス電源、３２，３３…二乗回
路、３４…加算回路、３５…平方根回路、３６…
アナログ比較器、３７…圧縮器、３８…圧力セン
サ、３９…帰還増幅器、４０…制御器、４１…パ
ルスモータ駆動回路、４２…空気圧縮系、４３…
パルスモータ、４４…カム、４６…変換器、４７
…シリンダ、４８…ピストン、５０…高圧パルス
発生器、５３…ニードル弁、５５，５７…増幅
器、５６…ゲインセレクタ、５８…パルスモー
タ、５９…補助ポンプ、６１…位置決めピン、６
２…ノズル固定筒、６３…ノズル案内リング、６
４…外筒、６５…Ｏリング、６６…環状穴、６７
…切欠部、６８，６９…環状溝、７０…環状穴、
７１…切欠溝、７２…インクタンク固定リング、
７８…高圧電極リング、７９…高圧電極接片、８
０…コネクタ、８１，８４…リード線、８２…対
向電極リング、８３…対向電極接片、８６…蓋、
８７…ジエツト観測用ルーペ、９４…ピストン、
９５…シリンダ、９６…ピストン棒、９７…ピニ
オン、９８…入力ゲート、９９…オフセツト調整
器、１００…帰還ゲート、１０１…零点検出器、
１０２…制御対象物、１０３…出力検出器、１０
４，１０５…アナログスイツチ、１０６，１１０
…ポテンシヨメータ、１０８…温度検出器、１０
９…信号変換器、１１…ピーク値ホールド回路、
１１２，１２１…反転増幅器、１１３…レベルシ
フト回路、１１４…正相増幅器、１１５…クロツ
クパルス発生器、１１６…ANDゲート、１１７
…計数回路、１１８…Ｄ／Ａ変換器、１１９…温
度センサ、１２０…信号変換器、１２３…液面安
定化部材、１２５…絶縁性シート、１２７…導電
性シート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インクタンク下部に設けられたノズルと、該
   ノズルに近接して設けられた対向電極とを備えた
   記録ヘツドを有し、該記録ヘツドを移動させつつ
   上記ノズルからインクを噴射させて記録を行うイ
   ンクジエツト式記録装置において、上記インクタ
   ンク内に、金属製網を略水平方向に複数段配設し
   てなる液面安定化部材を設けたことを特徴とする
   インクジエツト式記録装置。