JPS63209845A - インジエツト記録装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は空気流を補助的に使用してインク吐出を行うイ
ンクジェット記録装置に関する。

従来の技術 インク吐出に空気流を付加した謂るエアーフロー型のオ
ンデマンドインクジェットを使用したインクジェット記
録装置は例えば特開昭５２−８２４２６号公報等に示さ
れている。またオンデマンド型インクジェットヘッドの
基本的構成および動作原理については特公昭５３−４５
６９８号公報等に詳しく説明しである。またインクジェ
ットヘッドへ供給する空気流に対する装置の始動時およ
び終了時の立上り、立下り特性に関して例えば特開昭５
８−１３２５６５号公報に詳しく説明しである。

第３図は空気流を付加したオンデマンド型インクジェッ
トの構成を示すもので、２室に分割されたインク室３，
５を結合通路４で結び、その−直線上にインク流出通路
６がちシ更に外方に空気流出路８を有する空気室７を設
けている。振動板２に接着された電歪素子１に電気信号
源１４よシミ気信号を印加することによシ振動板２に曲
げモーメントが作用し、内方のインク室３の圧力が上昇
し、連結通路４の一直整上付近にあるインクがインク流
出通路６よシ押し出される。

空気供給源（空気ポンプ）１９から脈流分吸収用容量タ
ンク１５、空気供給管１２、空気流入口１１を通って送
り込まれる空気流は空気室７を通り空気流出路８より常
時流出しており、電気信号に応じインク流出路６から出
てくるインク液滴の飛しょうを助ける。インクジェット
ヘッドへのインクの供給はインクタンク１８よりインク
供給管１３、インク流入口１０を通して外方のインク室
５へ送られる。

インクタンク１８には空気供給源（空気ポンプ）１９か
ら容量タンク１５よシ出力する圧力Ｐａの空気が入シ空
気圧調整弁１６および１７によシインクに加える圧力Ｐ
ｉを調整する。

空気流を使用することにより（１）インク液滴の飛しょ
う速度が増し高速化ができる。（２）インクのたれを防
止できる。（３）インク液滴の曲りを防げる。

（４）階調特性が向上する。（５）最低吐出電圧が低く
なる。等々の利点がある反面、空気供給圧力Ｐａに対す
るインクタンク内の圧力Ｐｉの相対比Ｐｉ／　Ｐａが常
に一定であることが要求される。この比率はインクジェ
ットヘッドの空気層９　（第３図）の厚さにより異なる
が、通常０．４〜０．６程度に設定される。

仮りにこの比率が崩れＰｉ／Ｐａが設定値よシ大きくな
ると、インクジェットヘッドに電気信号を印加しなくて
もインク液滴を吐出するようになる。逆にＰｉ／Ｐａが
設定値よシも小さくなると、インクジェットヘッドのイ
ンク室に空気が入り、更にはインクが逆流するというこ
とが起こることにもなる。

そこで第３図においてはＰｉ／Ｐａを所定の値に設定す
るために空気圧調整弁１６および１７を使用している。

ＰｉとＰａとの関係はインク吐出中はもちろん空気供給
の始動時、終了時においても所定の値にする必要がある
。第４図（、）、　（ｂ）は第３図のような構成の装置
において装置の始動時、終了時のＰａ及び円の立上り、
立下シ特性を示したものである。第３図（ａ）では１０
〜１３間、同図（ｂ）ではｔ１〜ｔ４間においてＰｉ／
Ｐａの関係が大きく崩れている。このため、同図（ａ）
の立上り時ではインクジェットヘッドに空気が入りイン
クの逆流を起こす危険性があり、同図（ｂ）の立下り時
ではインク液滴の自然吐出や漏れが生じる。これを防止
するため従来はＰｉの立上り、立下り時間をできるだけ
早くし、Ｐａの立上り、立下り時間に近ずける方法とし
て第３図の構成において空気圧調整弁１６と並列に電磁
弁と空気圧調整弁によるバイパス管を設け、第４図（ａ
）、　（ｂ）の時間ｔ０〜ｔ１問およびｔ、〜ｔ４間で
前記電磁弁を作動させバイパス管によシインクタンク１
８内の圧力Ｐｉの立上り、立下り時間を早くする方法が
とられている。

また別の方法としてＰａを遅くする手段もある。即ち、
Ｐａの特性は空気ポンプ１９の空気供給力やその立上り
、立下シ特性と負荷側の空気使用量や空気供給管口の容
量等によって定まり、ｐｔの特性はＰａの特性と減圧弁
となる空気圧調整弁１６．１７の開口面積とインクタン
ク１８の空気部分の容量によって定まるＰｉの時定数に
よシ定まる。従ってＰａの特性を前記Ｐｉの時定数に対
しよシ長くなるよう空気ポンプドライブ側で供給量を抑
え、Ｐｉ　、！−Ｐａとの圧力バランスを往時保持する
方法である。これを具現化する方法として空気ポンプの
駆動を積分回路により作った立上り、立下シの緩慢な駆
動波形信号により実現している。

発明が解決しようとした問題点 しかし空気圧調整弁と並列に電磁弁と空気圧調整弁によ
るバイパス管方法は、複数個のインクジェットを使いイ
ンクタンクも複数個用いる場合、例えばカラー描画を目
的としたインクジェット記録装置等においては、各イン
クタンク毎に前記バイパス管も必要になり装置が複雑化
する欠点がある〇一方Ｐａの立上り、立下シを積分回路
を用いて緩慢な特性とじＰｉ／Ｐａ比を設定値に保つ謂
る積分方式では立上り、立下り時間が前記バイパス方式
に比較し長く概ね１〜２分以上必要となる。従って必然
的に積分定数は非常に大きくすることが必要となシその
特性カーブも外部要因による定数変化の影響を受けやす
く、不安定さが増す欠点がある。また空気供給源となる
空気ポンプ自身の特性劣化や動作温度等によシ変化する
空気供給量に無関係に一元的に空気ポンプの動作点が決
められる欠点がある。またこのことは通常の動作領域（
装置始動時停止時の立上り、立下シ以外の描画状態領域
）においても重要である。即ち、安定した空気供給圧力
Ｐａはインクジェットヘッドから吐出するインク液滴の
飛しょうを安定にするが、反対に空気供給圧力Ｐａが変
化し不安定な状態ではインク液滴の飛しょうも不安定と
なる。その結果描画に際し信号に無関係な濃度ムラが発
生する危険性がある。

本発明は上記従来技術に鑑み、立上り、立下シ時のＰｉ
／Ｐａの安定性と同様前記通常の動作領域においても経
年変化、環境変化に左右されにくい、安定なＰａとＰｉ
／Ｐａ比を保つ空気供給が可能なインクジェット記録装
置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明はインク粒子によシ記録を行う記録ヘッドと、イ
ンクを前記記録ヘッドに供給するインクタンクと、空気
を前記記録ヘッドに供給する空気ポンプと、前記記録ヘ
ッドの圧力を検出して電気信号に変換する圧力検出手段
と、前記圧力検出手段からの出力データと制御特性カー
ブとによシ空気ポンプの任意の立上り、立下多制御及び
定圧制御を行う空気ポンプ制御手段とを設けたものであ
る。

作用 本発明は上記構成において、圧力検出手段を使って記録
ヘッドの空気圧を検出し、この検出結果を制御に有効な
形式に加工処理し、空気ポンプを駆動制御する制御系へ
フィードバックかける。前記空気ポンプ制御は、ポンプ
の動作特性を元に作った特性カーブをメモリへ収納し、
前記圧力検出結果のフィードバックデータを入力として
特性カーブを読み出すことによ多制御する。

従って、前記空気ポンプの駆動制御は、圧力検出結果と
特性カーブとで決定することができる。

特性カーブは、立上り、立下シ時間の設定、通常描画時
での圧力変動等に対して、前記空気ポンプの動作範囲全
体に渡る領域を活用できるよう決定し、広いダイナミッ
クレンジのもとて前記空気ポンプを動作させる。

前記空気ポンプの経年変化や環境変化〈特に温度変化〉
に対しては、圧力検出系のフィードバックデータを用い
ての制御系を構成することで、例えば圧力上昇方向へ変
化した場合特性カーブにそって空気ポンプの駆動電圧を
低下させ、また圧力が下降方向へ変化した場合にはその
変化分に相当する特性カーブの変位として前記空気ポン
プの駆動電圧を上昇させるよう作用し、その結果常に設
定圧を保持することが可能となる。

一方、始動時、停止時での立上り、立下り制御は例えば
前記空気ポンプＯＮ指令を受信した場合には特性カーブ
の立上シモード、即ち圧力零で空気ポンプ最大出力とな
る動作電圧を印加し、圧力上昇と共に動作電圧が低下す
る特性カーブを用いればよく、また停止時に空気ポンプ
ＯＦＦ指令が入力した場合には前記立上り時とは逆で、
設定圧から空気ポンプの動作電圧を下げ、その結果圧力
低下した分の検出結果でさらに動作電圧を下げていぐ特
性カーブを選択し、除々に動作電圧低下を圧力検出を元
に行い、圧力零まで降下駆動させる。

以上のことから空気圧の立上り、立下り、通常定圧制御
に到る全ての間荷性カーブで圧力制御を行うことができ
、特に立上り、立下り特性では前記特性カーブの傾斜を
変えさえすれば全ての状態でＰｉ／Ｐａの関係をより確
実に保つことが可能になる。

実施例 以下、本発明について第１図を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるインクジェット記録
装置のブロック結線図である。

第１図に示すように、空気供給系の一部へ接続する圧力
センサ（圧力／電気変換素子）８０からは常時空気供給
系の圧力状態が空気信号に変換され前置増幅器８１へ入
力される。前置増幅器８１では圧力センサ８０から出力
される圧力に比例した電気信号を制御系で処理しやすい
大きさまで増幅し、利得調整ＶＲＩにて適正化し圧力セ
ンサ８０等の圧力−電気変換における個々のバラツキを
補正する。その後アナログ−ディジタル変換処理を行う
Ａ／Ｄコンバータ８２を介して圧力変化のアナログ量を
制御系ベースのディジタル量へ変換する。特性カーブ収
納メモＩＪ　　（ＲＯＭ）　８３は空気ポンプの動作特
性（空気供給量）と空気系の空気使用量、設定圧力、立
上り、立下り時間等から決定する制御特性カーブを収納
しており、Ａ／Ｄコンバータ８２よシ入力される圧力レ
ベルをもとに、特性カーブが読みだされる。なお、空気
系ＯＮ、ＯＦＦ’指令やその他の指令はデコーダ８４へ
入力され、指令に応じた形式で几０Ｍ８３へ信号出力さ
れる。

従ってＲＯＭ８３は圧力検出系と制御指令系とを入力と
して制御特性カーブを読み出すことになる。

次にＤ／Ａコンバータ８５へは制御特性カーブが送出さ
れ、ここで空気ポンプ８７の動作形式に信号を変換する
。空気ポンプ８７へはドライバー８６と利得調整用ボリ
ウムＶＲ２を介して特性カーブに比例した駆動電圧が印
加され、そのレベルに対応して空気供給を行う。

以上の構成によれば、空気供給は制御指令のもと空気系
の現在圧力レベルをフィードバック係数として制御特性
カーブで決定することができる。

第２図（ａ）、　（Ｃ）は制御特性カーブの実施例を示
し、同図（ａ）は始動時と定圧制御に関するもの、同図
（ｃ）は停止時の特性カーブ例をそれぞれ示す。

始動時ＯＮ指令はデコーダ８４を介して第２図（ａ）に
示す特性カーブ（イ）（ロ）（ハ）の内１種が選択され
る。

（イ）（ロ）（ハ）における３種の特性カーブは同様に
デコーダ８４へ別の方法で指示することにより選択する
ことができる。仮に特性カーブ（ロ）が選択されたとし
たと、ＯＮ指令が入力した当所は空気供給系が停止して
いる場合には圧力零であるから空気ポンプの駆動は最大
駆動電圧で作動開始し、その結果圧力上昇が発生すると
除々に特性カーブ（ロ）の傾斜に従って駆動電圧が降下
し、同図において圧力Ｐ、を検出するレベルではＶｄ、
、さらに圧力Ｐ、を検出するレベルではＶｄ、で空気ポ
ンプは駆動される。設定圧力ＰＣは第３図におけるイン
クジェットヘッド空気流出口８や調整弁１６．１７、等
空気系の開口部面積（空気使用量）との関係で決められ
る圧力で駆動電圧Ｖｄｃでの空気供給圧力と相関してい
る。

いま何らかの外部要因によシ設定圧力Ｐｃ　　より圧力
が上昇すると、駆動電圧ＶｄはＶｄｃよシ降下し空気供
給量を減少させる方向へ動作する。また反対に設定圧力
Ｐｃより圧力が下降すると、駆動電圧ＶｄはＶｄｃよシ
上昇する方向へ動作するので空気供給量が増加し、その
結果常時設定圧力Ｐｃを保持するよう作動することにな
る。

しかし、急激な外部要因、例えば故意にリーク開口部を
ふさがれた場合などの対策のための特性カーブは圧力上
昇上限を決めそれ以上では、空気ポンプの駆動を停止さ
す方法も実現することができる。

第２図（Ｃ）では、停止時のＯＦＦ指令で選択される停
止時の特性カーブの実施例を示している。同図の３種の
特性カーブも、同様にデコーダ８４へ入力する別の指令
で内１種が選択される。停止時の場合ＯＦＦ指令の入力
と同時に無条件に駆動電圧をＶｄｃよシ降下させ、まず
設定圧力Ｐｃを降下させることから制御が始まる。圧力
の降下が発生すると次は、前記始動時同様に今度は停止
時特性カーブに沿って除々に駆動電圧を降下し圧力下降
を行う。

第２図（ｂ）は始動時の空気圧立上りと定圧制御に関す
る特性カーブ同図（ａ）に対する各特性カーブ毎の圧力
上昇の変化を示した実施例である。同様に同図（ｄ）は
停止時の特性カーブとそれに対応する圧力下降の変化を
示したものである。従って特性カーブの設定で、圧力の
上昇、下降の時間が決定することができ、その結果容易
にＰｉ／　Ｐａの関係を保持することができる。

発明の効果 以上のように本発明は空気圧制御を圧力センナの検出信
号のフィードバックと空気系の特性カーブで行うことに
より、立上り、立下シ時間が長くなっても外部要因によ
る影響を吸収でき、長期に渡る安定な動作が保証され信
頼性が向上する。これは積分方式での空気ポンプ自身の
特性劣化や動作温度等により変化する空気供給量に無関
係に一元的に空気ポンプの動作点が決められるのに対し
、常に供給圧力をフィードバックしその結果として空気
ポンプを制御することに起因する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるインジェット記録装
置のブロック結線図、第２図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ
）。 （ｄ）は同装置の要部における制御の特性カーブ及びそ
れに対応した空気系圧力の特性を示した図、第おける空
気供給に関する始動、停止時の空気圧特性を示した図で
ある。 ８０・・・圧力センサ、８１・・・前置増幅器、８２．
８５・・・Ａ／Ｄコンバータ、８３・・・制御特性カー
ブ収納メモリ、８４・・・デコーダ、８６・・・ドライ
バー、８７・・・空気ポンプ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名第２図 （ａ）（ｂ） 万力−″　　　　　　　　　　　　　　　書間−／Ｊ 第４図 行間→

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク粒子により記録を行う記録ヘッドと、イン
   クを前記記録ヘッドに供給するインクタンクと、空気を
   前記記録ヘッドに供給する空気ポンプと、前記記録ヘッ
   ドの圧力を検出して電気信号に変換する圧力検出手段と
   、前記圧力検出手段からの出力データと制御特性カーブ
   とにより空気ポンプの任意の立上り、立下り制御及び定
   圧制御を行う空気ポンプ制御手段とを具備したインクジ
   ェット記録装置。
2. （２）空気供給源の空気ポンプに対し、圧力検出手段か
   らの出力データをフィードバックすると共に常に空気ポ
   ンプが制御特性カーブ上で動作するように制御する特許
   請求の範囲第１項記載のインクジェット記録装置。
3. （３）Ｐａの立上り、立下り時定数を、Ｐｉの立上り、
   立下り時定数より大きくとることを特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載のインクジェット記録装置。