JPS6233954B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクジエツト記録装置、さらに詳
しくは、中間調記録の行なえるインクジエツト記
録装置に関する。

従来インクジエツト記録装置はさまざまな方式
が知られている。なかでもインクオンデイマンド
型の記録装置は、構成が単純であること、原則と
して記録に用いるインク滴しか形成しないため不
用インクを回収する系を必要としない等の長所が
ある。またインク滴の径を変えることにより中間
調記録を行なうことができる。このような特徴を
もつためフアクシミリ受信機等に使われるように
なつた。従来このタイプの記録装置における走査
は、記録紙をドラムに巻き付けこれを回転させる
という機械的なものが多かつた。しかしこのよう
な機械的な走査より、記録速度、信頼性、操作性
等の点でインク滴を静電的に偏向させるという電
気的な走査が望まれている。従来大きさが変わる
ようなインク滴を静電的に偏向する方法として、
インク滴の重量が変わつても偏向電界より受ける
加速度が一定となるように、インク滴の帯電を行
なう方法が提案されている。この方法は、インク
滴の重量が変わつてもインク滴の飛翔速度がほと
んど変化しないとか空気抵抗の影響が少ないとい
う条件のもとでは大変有効で、帯電の制御もそれ
程複雑ではないという利点がある。しかし、中間
調のダイナミツクレンジを大きくするためインク
滴の重量を大幅に変えた場合、インク滴の大きさ
によつてノズルより噴射するときの初速や、空気
抵抗の影響が変わることがある。これらより偏向
電極部を通過するインク滴の速度の変動が大きく
なると偏向量が変わつてしまうという問題点があ
つた。またインク滴の速度に変動があると記録紙
に達する間時が変わつてしまい、記録紙とインク
ジエツトヘツドが相対的に移動しながら記録を行
なう場合、インク滴の打ち込まれる位置にずれが
生じてしまうという問題点があつた。

本発明の目的に従来技術の問題点を解決し、偏
向を行ないながらインク滴の大きさを変えて中間
調記録の行なえるインクジエツト記録装置を提供
することにある。

本発明によれば、駆動波形により噴射するイン
ク滴の速度および重量が制御可能なオンデイマン
ド型インクジエツトヘツドと、インク滴の重量を
指定する画像信号を出力する信号源と、前記画像
信号をうけ前記インクジエツトヘツド駆動波形を
発生する駆動手段と、前記インク滴を帯電するた
め前記インクジエツトヘツドのノズル前方に位置
する帯電電極と、前記信号源からの画像信号を受
け前記帯電電極に印加する電圧波形を発生する帯
電電圧制御手段と、帯電した前記インク滴を偏向
量に比例して強度が変わる電界のもとで偏向する
ための偏向電極と、前記インク滴を加速するため
に前記インク滴が前記ノズルより噴射する方向に
平行な静電界を印加する手段と、加速偏向された
インク滴が打ち込まれる記録媒体とからなり、所
定の印字周期で出力される濃度信号により、前記
駆動手段にてほぼ所定の飛翔速度で濃度に対応し
た重量のインク滴を噴射する駆動波形を選択し、
前記インク滴切断時の帯電電圧がインク滴の重量
に比例するように、前記濃度信号により選択した
駆動波形に対応する滴重量、およびインク滴切断
時間のデータをもとに前記帯電電圧制御手段によ
り帯電電圧波形の選択を行ない帯電電極に濃度信
号に同期させて印加するとともに前記データをも
とに前記帯電電圧波形に対し前記駆動手段より駆
動波形を前記インクジエツトヘツドに印加するタ
イミングを選定するようにしたことを特徴とする
インクジエツト記録装置が得られる。

以下本発明について図面を参照しながら詳細な
説明を行なう。

第１図は、本発明によるインクジエツト記録装
置の第１の実施例を説明するための概略図であ
る。

この装置は、インク滴の重量を指定する画像信
号を出力する信号源５と、この画像信号を受けイ
ンクジエツトヘツド１駆動の為の電気パルスを出
力するピエゾ駆動回路６と、この電気パルスによ
りインク滴の大きさを制御することのできるイン
クジエツトヘツド１と、ノズル３の前面に配置さ
れた荷電電極８と、前記信号源５からの画像信号
を受け荷電電極８に各インク滴の重量に応じて変
化する電圧を印加するための荷電電圧制御手段７
と、インク滴を加速するため電源１７より一定の
電圧が印加されている加速電極９，１０と、偏向
用電源１２より偏向量に比例して変わる電圧が印
加されている偏向電極１１と、電源１８より一定
の電圧が印加されている加速電極１３，１４と、
紙等の記録媒体１５とからなる。ここで示したイ
ンクジエツトヘツド１は図示されていないインク
供給系より与えられる導電性インクで満されてい
るノズル３とインク室４と、電気音響変換器とし
てのピエゾ振動子２とからなり、インクオンデイ
マンド型の１例として知られているものである。
インク滴を形成するときピエゾ振動子２に電気信
号として電圧パルスが印加されるとピエゾ振動子
は電圧に応じて応力を生じ、インク室の圧力を高
める。それによりノズル３よりインクが押し出さ
れる。この電圧パルスの振幅や、パルス幅により
形成されるインク滴の大きさや初速を選択するこ
とができる。

次にこの装置の動作を説明する。まず信号源５
より濃度情報としてインク滴の重量を指定する画
像信号がピエゾ駆動回路６と荷電電圧制御手段７
に与えられる。するとインクジエツトヘツド１の
ノズル３より画像信号によつて指定された重量の
インク滴が噴出する。一方荷電電圧制御手段７か
らは、画像信号によつて指定されたインク滴の重
量ｍに比例する電圧が出力され、荷電電極８に印
加されている。すると、前述のノズル３より噴出
したインク滴にはこの荷電電極に印加されている
電圧に比例した電荷量ｑが与えられる。以上のよ
うな帯電制御を行なうことにより形成される各イ
ンク滴は重量が異なつてもインク滴の電荷量と重
量との比ｑ／ｍが一定となるように帯電される。
このように帯電されたインク滴は一定の電圧が印
加された加速電極９および１０の間にてインク滴
の重量によらず同一の加速を受ける。この加速電
極に印加する電圧は、インク滴が空気より受ける
抵抗に比べ十分大きい静電力を与えるように選ば
れている。この加速電極を用いることによりイン
ク滴の飛翔速度に与える空気抵抗の影響が小さく
なる。またインク滴の重量が異なると、ノズル３
より噴出する初速が変つてしまうような場合でも
いずれのインク滴も等しい加速を受けるため速度
むらの割合は小さくなる。加速電極９，１０部を
通過した後偏向電極１１にて偏向される。偏向電
極１１には偏向用電源１２より偏向量に比例した
電圧が印加されている。所定の偏向を与える電圧
が印加されているとき各インク滴はｑ／ｍが一定
となつているためインク滴の重量が異なつても偏
向電界より受ける加速度は等しい。また加速電極
９，１０によりインク滴の飛翔速度のむらは小さ
くおさえられているため偏向電極部を通過するに
要する時間は各インク滴とも等しくなる。よつて
偏向電極を通過する間にインク滴が受ける偏向電
界に平行な向きの速度成分は各インク滴とも等し
くなり、偏向電極を出るときの偏向角は一定とな
る。偏向されたインク滴は、電源１８により一定
の電圧が印加された加速電極１３，１４の間にて
再び加速された後紙等の記録媒体１５に打込まれ
記録が行なわれる。この加速電極１３，１４は、
偏向電極１１から記録媒体１５まで飛翔する間に
空気より受ける抵抗によつて各インク滴の間に速
度むらが生じるのを防ぐ役割をはたす。以上のよ
うに本実施例によれば、インク滴の重量を変えて
も飛翔速度のむらが少くなく偏向量も変化するこ
とのないインクジエツト記録装置が得られる。

第１の実施例において荷電電極８と加速電極９
とを一つの電極で兼ねさせてもよい。

また加速電極の配置は第１図に示したものに限
定されることはない。例えばインク滴の初速がイ
ンク滴の重量が変わつても一定となるように調整
されたインクジエツトヘツドを用いるようなとき
には、偏向電極とインクジエツトヘツドのノズル
との間隔をできるだけ狭くして空気抵抗の影響を
小さくすることにより加速電極９，１０を省き加
速電極１３，１４のみを用いることも可能であ
る。また逆に偏向電極と記録媒体の間における空
気抵抗の影響が小さいとか、影響があつても記録
に支障がないような場合には、加速電極９，１０
のみを用いてもよい。

また、第１図において加速電極１０と１３との
間にも電圧を印加して加速電界を形成することも
可能である。

加速電極のさらに別の配置の例を第２図に示す
この例は電源１９より一定電圧が印加されている
加速電極２０と２１との間に偏向電極２４を配置
したものである。第１の実施例で説明したように
ｑ／ｍが一定に帯電されたインク滴は加速電極２
０の窓２２より送り込まれて加速される。そして
加速を受けながら偏向電極２４で偏向された後、
加速電極２１の窓２３より打出される。この例で
は、インク滴の飛翔空間全体にわたつて加速電界
を形成することが可能である。ただし、加速電界
をできるだけ乱さないように、偏向電極として薄
い板や丸棒のような形状をもつものを使用した
り、偏向電極の加速電極に対するポテンシヤルの
調整を行なう。

以上の実施例において、記録媒体１５を加速電
極１４の下流に配置した例を示したが、上流すな
わち加速電極１３と１４との間に配置してもよ
い。

この実施例におけるインク滴の帯電の制御は第
１図に示すものに限定されることはなくインク滴
の電荷量と重量の比が一定となるものであれば他
の制御手段を用いることもできる。例えば第３図
に示すような帯電制御手段を用いてもよい。この
第２帯電制御手段は同期信号発生手段２５、と信
号源２６と、信号源からの画像信号が入力される
と同期信号に従つてピエゾ振動子を駆動してイン
ク滴を噴出させるための駆動信号２８を出力する
ピエゾ駆動回路２７と、同期信号に同期して周期
的に一定波形の電圧３０を出力する電圧発生手段
２９とからなる。電圧発生手段２９からの出力電
圧３０は、そのままかあるいは増幅されてインク
滴に電荷を与えるための荷電電極に印加される。
この制御手段の動作を以下に示す。まず信号源、
２６より画像信号が入力されるとピエゾ駆動回路
２７からは画像信号に応じてパルス幅が変わるよ
うな駆動信号２８が出力される。パルス幅を変え
ることにより駆動信号２８がインクジエツトヘツ
ドのピエゾ振動子に印加され、インク滴の形成か
ら開始されてからインク滴がノズルより切断され
るまでのインク滴形成時間ｔと、そのとき形成さ
れるインク滴の重量ｍとの間に定められた関係を
持たせておく。この関係をｍ＝５（ｔ）と表わ
す。一方電圧発生手段からは、同期信号に同期し
て、次に示すような周期的な電圧波形を出力す
る。

Ｖ（Rt₀＋ｔ）＝Ａ・ｆ（ｔ） （Ｒ＝０，±１，±２…… ０≦ｔ＜t₀ Ａ：定数） 但し、時刻Ｔ＝Rt₀においてインク滴の形成が
開始されるとした。このような波形の電圧を印加
するとノズルよりインク滴が形成されるときに荷
電電極に印加されている電圧がインク滴の重量に
比例した値となり、ｑ／ｍが一定となるような帯
電を行なうことができる。

次に帯電制御手段の第３の例を第４図に示す。
この帯電制御手段は、同期信号発生手段３１と、
インク滴の重量を指定する電気信号を同期信号に
同期して出力する信号源３２と、信号源から電気
信号を受けインク滴の重量に応じて一定時間遅ら
せて電気信号を出力する遅延手段２７と、遅延手
段からの電気信号を受けピエゾ振動子を駆動して
インク滴を噴出させるための駆動信号３５を出力
するピエゾ駆動回路３４と、同期信号に同期して
周期的に一定波形の電圧３７を出力する電圧発生
手段３６とからなる。電圧発生手段３６からの出
力電圧３７は、そのままかあるいは必要なだけ増
幅して荷電電極に印加される。また、インク滴の
重量は駆動信号３５の振幅によつて制御される。
この制御手段の動作は次のように行なわれる。電
圧発生手段３６からは同期信号に同期して一定波
形の電圧３７が荷電電極に印加されるが、この電
圧波形の１例としてここでは時間に比例して電圧
が増加するいわゆる鋸歯状波を用いて説明する。
一方インク滴の形成は信号源３２からの電気信号
をインク滴の重量に応じて遅延した後、ピエゾ駆
動回路に入力することにより行なう。ここで遅延
量は、荷電電極に印加されている電圧３７がその
とき形成されるインク滴の重量に比例する値とな
つたときにインク滴がノズルより切断されるよう
に制御される。鋸歯状波が印加されているときに
は、鋸歯状波の立上りに対する遅延量αとインク
滴の重量ｍとの関係は次のように与えられる。

α＝Bm−β−σ Ｂ：定数、β：駆動信号の幅σ：駆動信号の立
下りの後ノズルよりインク滴が切断されるまでに
要する時間。以上の帯電制御手段を用いることに
よりｑ／ｍが一定となるような帯電を行なうこと
ができる。

また本発明の実施例においてインク滴の形成は
第１図に示したようなインクジエツトヘツドを用
いた場合を示したが、本発明によるインクジエツ
ト装置に適用するインクジエツトヘツドはこれに
制限されることはなく、例えば、特開昭48−9622
号記載のインクジエツトヘツドや、特開昭47−
6308号記載の液体噴射装置に示されるインクジエ
ツトヘツドを適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジエツト記録装置
の１実施例を説明するための図、第２図は加速電
極の他の例を示すための図、第３および第４図は
前述の実施例における帯電制御手段の第２および
第３の例を示した図である。 なお図において、１はインクジエツトヘツド、
２はピエゾ振動子、３はノズル、４はインク室、
５，２６、および３２は信号源、６，２７および
３４はピエゾ駆動回路、７は荷電電圧制御手段、
８は荷電電極、９，１０，１３，１４，２０、お
よび２１は加速電極、１１および２４は偏向電
極、１２は偏向用電源、１５は記録媒体、１６は
インク滴、１７，１８および１９は電源、２２お
よび２３は窓、２５および３１は同期信号発生手
段、２８および３５は駆動信号２９および３６は
電圧発生手段、３０および３７は荷電電極に印加
される一定波形の電圧、３３は遅延手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動波形により噴射するインク滴の速度及び
   重量が制御可能なオンデイマンド型インクジエツ
   トヘツドとインク滴の重量を指定する画像信号を
   出力する信号源と、前記画像信号を受け、前記イ
   ンクジエツトヘツド駆動波形を発生する駆動手段
   と、前記インク滴を帯電するため前記インクジエ
   ツトヘツドのノズル前方に位置する帯電電極と、
   前記信号源からの画像信号を受け前記帯電電極に
   印加する電圧波形を発生する帯電電圧制御手段
   と、帯電した前記インク滴を偏向量に比例して強
   度が変わる電界のもとで偏向するための偏向電極
   と、前記インク滴を加速するために前記インク滴
   が前記ノズルより噴射する方向に平行な静電界を
   印加する手段と加速偏向されたインク滴が打ち込
   まれる記録媒体とからなり、所定の印字周期で出
   力される濃度信号により、前記駆動手段にてほぼ
   所定の飛翔速度で濃度に対応した重量のインク滴
   を噴射する駆動波形を選択し、前記インク滴切断
   時の帯電電圧がインク滴の重量に比例するよう
   に、前記濃度信号により選択した駆動波形に対応
   する滴重量；及びインク滴切断時間のデータをも
   とに前記帯電電圧制御手段により帯電電圧波形の
   選択を行い帯電電極に濃度信号に同期させて印加
   するととももに前記データをもとに前記帯電電圧
   波形に対し前記駆動手段より駆動波形を前記イン
   クジエツトヘツドに印加するタイミングを選定す
   るようにしたことを特徴とするインクジエツト記
   録装置。