JPS6233956B2

JPS6233956B2 -

Info

Publication number: JPS6233956B2
Application number: JP5502579A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tsuzuki; Michihisa Suga
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1987-07-23
Also published as: JPS55146773A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、インクジエツト記録装置のインク滴
帯電法、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のインク滴帯電法に関す
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
ク滴の重量を大きく変えた場合、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
生じる。

本発明の目的は、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従つてノズルより異
なつた重量のインク滴を噴出することのできるオ
ンデイマンド型インクジエツトヘツドと、前記イ
ンク滴を帯電するための帯電電極と、前記帯電電
極に印加する電圧波形を生成する帯電電圧制御手
段と、帯電した前記インク滴を一定の電界のもと
で偏向するための偏向電極とを有するインクジエ
ツト記録装置のインク滴帯電法において、所定の
周期で出力される濃度信号により濃度に対応した
重量のインク滴を噴射する駆動波形を選択し、前
記噴射するインク滴がノズルより切断する時の前
記帯電電極に印加されている電圧値が前記偏向電
極部におけるインク滴の飛翔速度の２乗とインク
滴重量とインク滴の偏向量との積に比例するよう
に、あらかじめ前記オンデイマンド型インクジエ
ツトヘツドに対して求めてある前記駆動波形に対
応する滴重量、滴速度および駆動波形が印加され
てから滴がノズルより切断するまでに要するイン
ク滴切断時間のデータをもとに帯電電極に印加す
る波形を選定して前記濃度信号に同期して前記帯
電電極に印加するとともに、前記帯電波形に対し
て前記データをもとに選定したタイミングで前記
駆動波形を前記インクジエツトヘツドに印加する
ようにしたことを特徴とするインクジエツト記録
装置のインク滴帯電法が得られる。

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滴帯電法を説明
するための図である。同図においてインク滴は同
図の左側より偏向電極１に入射する。偏向電極に
は電源２より一定電圧が印加されている。このと
きインク滴３は、偏向電極部を通過する間にｙ方
向の力を受け、偏向電極から出るときに同図のよ
うにｙ方向の速度成分Vyを生じる。そして、イ
ンク滴はθ方向に偏向されその後は直進して記録
媒体４において無偏向点よりＤだけずれた位置に
打込まれる。このとき偏向量Ｄは、θの大きさに
より決まりＤ＝ltanθ＝ｌ・Ｖｙ／Ｖｘとなる。但しVx は偏向電極を出たときのｘ軸方向の速度成分であ
る。またインク滴が偏向電極を通過する間にｘ軸
方向の速度はほとんど変化しないとすると偏向電
極部を出たときのｙ軸方向の速度成分はインク滴
の帯電量および重量をそれぞれｑ，ｍとすると
Vy＝ｑＥ／ｍ・ｌｄ／Ｖｘ^２となる。これより変向量は
Ｄ＝ｌ・Ｖｙ／Ｖｘ＝ｑＥ／ｍｌ・ｌｄ／Ｖｘ^２となる。
偏向電極に与える電圧を常に一定にしたとき、インク滴の重量を変化
させても所定の偏向量を得るには、インク滴の重
量ｍと、偏向量Ｄと、偏向電極通過直後のｘ軸方
向の速度Vxの２乗との積の値に比例するように
インク滴の帯電量を決めればよい。

以下に本発明によるインク滴帯電法を用いたイ
ンクジエツト記録装置の実施例を示す。第２図は
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１０と、この信号源１０から画像
信号を受けインクジエツトヘツドよりインク滴を
噴出させるための電気信号を出力するピエゾ駆動
回路１１と、この電気信号により形成されるイン
ク滴の重量を制御することのできるインクジエツ
トヘツド５と、ノズル８の前面に配置された荷電
電極９と、偏向量を指定する手段１２と、信号源
１０からの信号と偏向量指定手段１２からの信号
とにより制御された電圧を荷電電極に印加する荷
電電圧制御手段１３と、偏向電極１４と、偏向電
極に一定の電圧を印加するための電源１５と、紙
等の記録媒体１７とからなる。ここに示したイン
クジエツトヘツド５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８と、インク室７と、電気音響変換器とし
てのピエゾ振動子６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。このイン
クジエツトヘツドにピエゾ駆動回路より電圧パル
スが入力すると、ピエゾ振動子６は、電圧に応じ
て応力を生じインク室７の圧力を高めノズル８よ
りインクを押し出す。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。この装置におけるイン
ク滴の形成および帯電の制御は次のように行な
う。まずインク滴の形成は、信号源１０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１１に与えられるとインクジエ
ツトヘツド５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。また同時に信号源１０
からの画像信号は荷電電圧制御手段１３にも与え
られる。荷電電圧制御手段１３にはさらに偏向量
指定手段１２より信号が入力されており、これら
の信号により荷電電圧制御手段１３からは、偏向
量Ｄと形成されるインク滴重量ｍとインク滴が偏
向電極１４を通過するときの飛翔速度Ｖの２乗と
の積の値DmV²に比例する電圧が出力され荷電電
極に印加される。ここで偏向電極を通過するとき
のインク滴の飛翔速度Ｖはあらかじめ測定してお
き、荷電制御手段１３に各インク滴の重量に対す
る飛翔速度の情報として与えておく。以上よりノ
ズルより噴出するインク滴は荷電電極に印加され
ている電圧に比例して帯電される。このように帯
電されたインク滴１６は一定電圧が印加されてい
る偏向電極１４にて偏向され紙等の記録媒体１７
の所定の位置に打込まれて記録が行なわれる。本
実施例における荷電電圧制御手段の１例としてデ
ジタルメモリを用いたものを示す。この例では、
信号源８からの画像信号によりデジタルメモリの
番地指定を行なう。各番地には、各々対応するイ
ンク滴の重量ｍと飛翔速度Ｖの２乗の積mV²に比
例したような電圧値を指定する情報を記憶させて
おく。そしてインク滴を形成する度に、このメモ
リーより対応した番地に記憶させておいた情報を
読み出し、その情報に偏向量指定段から与えられ
る偏向量の大きさに比例した定数を掛けた後、ア
ナログ量に変換する。この信号を増幅器により使
用する電圧値に増幅して荷電電極に印加する。以
上より所定の帯電を行なうことができる。

第３図は、第２の実施例を説明するための制御
部のブロツク図である。この実施例では、前述の
第１の実施例における、インクジエツトヘツド、
荷電電極、偏向電極および記録媒体は、同様のも
のが使われる。第３図に示した制御部は、同期信
号発生手段２３と、信号源１８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２４を出力するピエゾ駆動回路１９と、同
期信号に同期して周期的に一定波形の電圧を出力
する電圧発生手段２０と、偏向量を指定する手段
２１と、電圧発生手段２０からの電圧を偏向量指
定手段２１により偏向量に比例して振幅変調した
電圧２５を出力する変調器２２とからなる。この
出力２５はそのままかあるいは増幅して荷電電極
に印加される。この実施例では駆動信号２４とし
て、画像信号に応じてパルス幅が変わるようなも
のを用いる。そして、この駆動信号２４がインク
ジエツトヘツドに印加され、インク滴の形成が開
始されてからインクがノズルより切断するまでの
インク滴形成時間ｔとインク滴の重量ｍとの間に
定められた関係を持たせる。またインク滴が偏向
電極部を通過するときの飛翔速度Ｖとインク滴の
重量ｍの関係をあらかじめ求めておく。そして荷
電電極に印加する電圧波形すなわち、変調器２２
の出力波形は、インク滴形成時間とインク滴重量
の関係ｍ＝（ｔ）と、インク滴重量と、飛翔速
度Ｖの関係Ｖ＝ｇ（ｍ）および偏向量Ｄとから次
のように決められる。まず電圧発生部２０より次
に示すような周期的な電圧波形を出力する。

Ｖ（kt₀＋ｔ）＝Ａ・ｍ・V² ＝Ａ・（ｔ）・〔ｇ｛（ｔ）｝〕^２（ｋ＝０，±１，…，０≦ｔ＜t₀ Ａ：定数）ただし時刻Ｔ＝kt₀においてインク滴の形成が
開始されるとする。

そしてこの電圧波形は、変調器２２によつて偏
向量Ｄに比例して振幅変調されて荷電電極に印加
される電圧波形は、 V₀（kt₀＋ｔ）＝A′・Ｄ・（ｔ）
・〔ｇ｛（ｔ）｝〕^２（A′：定数）となる。以上のように制御すると、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値
が、インク滴の重量、偏向電極部の速度の２乗お
よび、偏向量の積に比例するような値となる。よ
つて本実施例によれば、インク滴の重量が変つて
も、所定の偏向量が得られるようにインク滴の帯
電を行なうことができる。

第４図は、第３の実施例を説明するための制御
部のブロツク図である。この実施例でも前述の第
１の実施例におけるインクジエツトヘツド、荷電
電極、偏向電極および記録媒体は、同様のものが
使われる。第４図に示した制御部は、同期信号発
生手段３２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２６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３３を出力するピエゾ駆動回路２８と、同期
信号に同期して周期的に一定波形の電圧を出力す
る電圧発生手段２９と、偏向量を指定する手段３
０と、電圧発生部からの電圧を偏向量指定手段２
１により偏向量に比例して振幅変調した電圧３４
を出力する変調器３１とからなる。この出力２５
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。この実施例ではインク滴の重
量はインクジエツト駆動信号３３の振幅によつて
制御される。また、電圧発生手段２０からの出力
電圧の波形としては一例として、時間に比例して
電圧から増加するいわゆる鋸歯状波を用いる。そ
して、この鋸歯状波は変調器３１にて偏向量に比
例して振幅変調され出力３４の波形は、第５図ｂ
のようになる。一方インク滴の形成は、信号源２
６からの画像信号をインク滴の重量に応じて遅延
しその後でインクジエツトヘツドに駆動信号３３
を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が、あらかじめ測
定して求めてある偏向電極部におけるインク滴の
速度の２乗とインク滴の重量と偏向量との積に比
例するような値となるときにインク滴がノズルよ
り切断されるように、そのとき形成するインク滴
の重量を指定する信号に従つて制御される。例え
ば、第５図ｂに示したような鋸歯状波が荷電電極
に印加されている場合には、インク滴の重量ｍと
偏向電極を通過するときの飛翔速度Ｖの関係がＶ
＝ｇ（ｍ）であるとき第５図ｃに示すように鋸歯
状波の立上りに対する遅延量αは、インク滴の重
量ｍにより α＝Ｃ・ｍ・｛ｇ（ｍ）｝^２−β−γ Ｃ：定数、β：駆動パルスのパルス幅、γ：駆
動パルスの立下り後ノズルよりインク滴が切断さ
れるまでに要する時間。

で与えられる。するとインク滴は、インク滴が形
成されるときの荷電電極に印加されている電圧
V₁〜V₄に比例して帯電される。このような帯電
法を用いることによりインク滴の重量が変わつて
も所望の偏向量が得られるようにインク滴の帯電
量を調整することができる。

ここに示した第２および第３の実施例において
荷電電極に印加する電圧波形は特に連続的に変化
しなければならないということはない。例えば、
形成するインク滴の重量をいくつかの値に固定す
るような場合には、各インク滴の重量に対応した
電圧値となつている階段波を用いてもよい。第６
図に示すように連続的に変わる電圧波形を点線で
示す。このとき例えばインク滴の形成を矢印で示
した４通りの場合に固定するときには、階段波と
しては実線で示したようなものを用いることがで
きる。

また、第２および第３の実施例ではインクジエ
ツトヘツドを複数個のノズルを有するマルチノズ
ルとした場合でも荷電電極を各ノズルに共通にす
ることができる。すなわちこの共通化した荷電電
極に一定波形の電圧を印加しておき、各ノズルに
対応したピエゾ振動子にインク滴の重量に応じて
制御された電気信号を入力すればよい。このよう
に本発明はインクジエツトヘツドのマルチ化に適
している。

また本発明の実施例においてインク滴の形成は
第２図に示したようなインクジエツトヘツドを用
いた場合について説明したが、本発明による帯電
法に適用するインクジエツトヘツドは、これに制
限されることはない。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記
載の滴体噴射装置に示されるような一般に駆動波
形により噴射する滴体積や飛翔速度が決まるよう
なオンデイマンド型インクジエツトヘツドに適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインク滴帯電法を説明するた
めの図、第２図は本発明による帯電法を用いたイ
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、第３図および第４図は、第２およ
び第３の実施例を説明するための制御部のブロツ
ク図、第５図ａ，ｂおよびｃは、それぞれ第３の
実施例における偏向量指定の変化の様子、荷電電
極に印加する電圧波形、およびインクジエツトヘ
ツド駆動信号を示した図、第６図は、荷電電極に
印加する電圧波形の他の例を示した図である。なお図において、１は偏向電極、２は電源、３
はインク滴、４は記録媒体、５はインクジエツト
ヘツド、６はピエゾ振動子、７はインク室、８は
ノズル、９は荷電電極、１０，１８および２６は
信号源、１１，１９および２８はピエゾ駆動回
路、１２，２１および３０は偏向量指定手段、１
３は荷電電圧制御手段、１４は偏向電極、１５は
電源、１６はインク滴、１７は記録媒体、２０お
よび２９は電圧発生手段、２２および３１は変調
器、２３および３２は同期信号発生手段、２４お
よび３３はインクジエツトヘツド駆動信号、２５
および３４は変調器から出力された電圧、２７は
遅延手段である。

Claims

【特許請求の範囲】

１駆動波形に従つてノズルより異なつた重量の
インク滴を噴出することのできるオンデイマンド
型インクジエツトヘツドと、前記インク滴を帯電
するための帯電電極と、前記帯電電極に印加する
電圧波形を生成する帯電電圧制御手段と、帯電し
た前記インク滴を一定の電界のもとで偏向するた
めの偏向電極とを有するインクジエツト記録装置
のインク滴帯電法において、所定の周期で出力さ
れる濃度信号により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、前記噴射するイ
ンク滴がノズルより切断する時の前記帯電電極に
印加されている電圧値が前記偏向電極部における
インク滴の飛翔速度の２乗とインク滴重量とイン
ク滴の偏向量との積に比例するように、あらかじ
め前記オンデイマンド型インクジエツトヘツドに
対して求めてある前記駆動波形に対応する滴重
量、滴速度および駆動波形が印加されてから滴が
ノズルより切断するまでに要するインク滴切断時
間のデータをもとに帯電電極に印加する波形を選
定して前記濃度信号に同期して前記帯電電極に印
加するとともに、前記帯電波形に対して前記デー
タをもとに選定したタイミングで前記駆動波形を
前記インクジエツトヘツドに印加するようにした
ことを特徴とするインクジエツト記録装置のイン
ク滴帯電法。