JPS6338308B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、荷電制御形インクジエツト記録装置
に係り、特に荷電タイミングを制御する位相整合
装置を備えた荷電制御形インクジエツト記録装置
に関するものである。 近年、非接触で高速印字が可能ということか
ら、コンピユータ出力端末として、あるいは生産
工程で日付、製造番号などを製品に直接印字する
機器として、インクジエツト記録装置の利用が盛
んになつている。 この装置は、ノズルに一定圧力のインクを供給
し、一定周波数の振動を与えることによりインク
を粒子化させるものであり、その粒子化タイミン
グに同期して、帯電させ、静電界により偏向させ
ることによつて、被記録物に記録を行なうもので
ある。 ここで難かしいのは、粒子化のタイミングが、
温度や圧力などによつて変化するため、帯電を、
これにいかに合わせるかということである。 これについて、第１図および第２図を用いて、
詳細に説明する。 ここで、第１図は、従来のインクジエツト記録
装置の制御系ブロツク図であり、第２図のａ〜ｃ
は、インクの粒子化と帯電の関係を示す説明図で
ある。 まず、第１図において、水晶発振器１３の出力
を増幅器９を通してノズル１に装備された振動子
２に印加すると、ノズル１内の加圧インクが噴出
粒子化する。 この粒子化は、振動子２の振動周波数に同期し
てなされ、これに合わせて帯電信号発生回路１４
の出力を増幅器１０を通して帯電電極４に印加す
ると、インク粒子３が帯電される。 この帯電されたインク粒子３は、高圧電源１１
に接続されている偏向電極５により、その帯電量
に応じて偏向され、被記録物７上の所定の位置に
到達する。 なお、上述の振動子２は、常時励振されてお
り、インク粒子３は連続して作成されるが、記録
に寄与しないインク粒子３は帯電されていないた
め偏向されず、ガター６に当つて回収されるよう
になつている。 また、８は電荷検知器、１２は電荷増幅処理回
路、１５は比較器を示すものであり、これらにつ
いては後述する。 上記のような原理のインクジエツト記録装置に
おけるインクの粒子化と帯電の関係を示す第２図
ａ〜ｃにおいて、ａは、上記振動子２の励振電
圧、ｂは、帯電電極４の電圧をそれぞれ示し、ｃ
は、粒子化タイミングとドツトミス率との関係を
示すものである。 しかして、さきに述べたインクの粒子化は、振
動子２の励振周波数に同期していることから、１
周期に１個のインク粒子３が作成され、インク粒
子３は、粒子化するときに帯電される。 したがつて、粒子化時に帯電信号は最大値にな
つている必要がある。 すなわち、上昇中あるいは下降中であつたり、
全然無かつたりしてはならないものである。 ここで、第２図ｃに示すドツトミス率とは、被
記録物７の所定の位置にインク粒子３が到達しな
い、つまり正常な帯電がなされない割合である。 第２図ｂに示す帯電電圧の立上がり、立下がり
時に粒子化されると、上記のドツトミス率が極端
に高くなることが第２図ｃから分かる。 上記の第２図ｂに示す帯電電圧で正常に帯電さ
せるためには、インクの粒子化タイミングが同図
ｃのＱの範囲に限定される。 ところで、粒子化のタイミングは、インクの圧
力や物性値、励振電圧、温度などによつて変化す
る。 したがつて、常に安定した帯電を行なうには、
粒子化のタイミングを検出し、それに応じて帯電
信号の位相を変化させる必要がある。 この粒子化タイミングを検出するため、第１図
に示した例では、飛行するインク粒子３の電荷を
静電誘導作用によつて検出する電荷検知器８が設
けられており、この電荷検知器８の出力は、電荷
増幅処理回路１２を通して比較器１５により基準
電圧Vrefと比較し、２値化出力を帯電信号発生
回路１４に入力し制御するものである。 これについて、励振信号と探索信号とのタイミ
ング関係図である第３図のａ〜ｄにより、さらに
詳細に、その動作を次に説明する。 第３図ａに示すごとく、励振周期Ｔを、本例の
場合８分割し、同図ｂのごとき探索信号θ₀〜θ₇ま
での８種類の信号を作成し、この各々の探索信号
を一定時間毎、帯電電極４に印加して、インク粒
子３に電荷を与えるものである。 また、第３図ｃには、インク粒子化タイミング
が図示されており、このタイミングでインクが粒
子化していると考える。 さらに、上記の探索信号θ₁の位相にたいするビ
デオ信号の例を第３図ｄに示している。 同図の破線に示すように、探索信号θ₁の立上り
からビデオ信号は始まり、次の立上りで終るもの
とする。 しかして、第４図は動作タイムチヤート図であ
り、これには、探索信号をそのθ₁〜θ₇まで連続的
に変化させたときの検出信号と２値化信号を示し
てある。 この第４図の検出信号は、さきの第１図の電荷
増幅処理回路１２の出力であり、また２値化信号
は、同じく比較器１５の出力である。 まず、検出信号（）と２値化信号（）をみ
ることにする。 この状態は、きわめて正常な状態であり、比較
器１５の比較電圧Vrefにより２値化した結果が
２値化信号（）である。 なお、各位相における判定タイミングは、次の
位相に移る直前に判定するようになつている。 次に、検出信号（）とその２値化信号（）
は、図に示すごとく、検出信号そのもののレベル
が低下し、比較電圧Vrefに、きわめて近づいた
状況を示している。 このようなときは、探索信号θ₁，θ₄のごとく、
“１”と判定されるべき所が“０”と判定される
おそれがある。 また、検出信号（）とその２値化信号（）
においては、検出信号の低レベルの所が上昇して
きており、探索信号θ₆，θ₇、に示すごとく、“０”
と判定されるべき所が“１”と判定されている。 さきの第３図のｂ，ｄに示すごとく、本例の探
索信号とビデオ信号の関係および、位相シフトの
方向より、２値化信号が“０”→“１”に変化す
る点が、最適位相であると判定しているとすれ
ば、２値化信号（）の場合、θ₁となり、２値化
信号（）の場合、θ₂となり、さらに２値化信号
（）の場合、θ₁もしくはθ₆となる。 このように、従来のごとく、比較電圧Vrefが
一定レベルであると、検出信号のレベル変化に弱
く、誤動作することがあつた。 また、他の例示に係るものとして、本発明者が
さきに開発したものに係る特願昭54−98184号に
示すように、検出信号の大きさに応じて、ビデオ
信号の大きさを変化させる方法があるが、ノイズ
レベルが上昇してきた場合は、従来と同様の問題
が発生するおそれがあるものである。 さらに、もう一つの他の例示に係るものとし
て、同様にさきに開発したものに係る特願昭54−
44317号において、検出信号の大きさに応じて、
検出信号増幅器のゲインを変化させる方法が示さ
れているが、これも上記と同様にノイズレベルの
上昇にたいして、同様の問題を有するものであ
る。 本発明は、上述した従来方式に係るものにおけ
る問題点である、検出信号が低下したり、ノイズ
レベルが上昇しＳ／Ｎが低下した場合でも、その
印字位相を正確に検知し、良好な印字を行なう、
荷電制御形インクジエツト記録装置の提供を、そ
の目的とするものである。 本発明の要点は、検出信号を２つの基準電圧で
２値化し、それらの組合せに応じて、１つの２値
化信号を作成し、印字位相を検知するようにした
荷電制御形インクジエツト記録装置にある。 上記に従う本発明の特徴は、非記録中にインク
粒子分離位相を探索するための帯電信号を一定周
期毎にその位相をシフトしてインク粒子に与え、
各相でのインク粒子群の帯電量を検知してインク
粒子の分離タイミングを検出し、この検出結果に
基づいてインク粒子の分離タイミングと記録帯電
信号との位相関係を補正するようにしたインクジ
エツト記録装置において、各相でのインク粒子群
の帯電量検知信号をスレツシユレベルの異なる２
つのコンパレータで２値化して２種の２値化デー
タを得る手段と、各相における前記２種の２値化
データを記憶する２値化データ記憶手段と、前記
２値化データ記憶手段に記憶された２種の２値化
データが共に“１”の相数が所定数以上かどうか
をチエツクし、所定数以上のときには前記２種の
２値化データが共に“１”の相の２値化データを
“１”とすると共にそれ以外の２値化データを
“０”とし、所定数に満たないときは前記２種の
２値化データの両方又は何れか一方が“１”の相
の２値化データを“１”とすると共にそれ以外の
２値化データを“０”とする最終２値化データを
得る合成手段とを設け、前記最終２値化データが
“０”から“１”あるいは“１”から“０”へ変
化したときの前記帯電信号の位相をインク粒子分
離位相として前記記録帯電信号の位相を補正する
ように構成した荷電制御形インクジエツト記録装
置にある。 次に、本発明に係る実施例を、第５図ないし第
８図により説明する。 ここで、第５図は、本発明の一実施例に係る荷
電制御形インクジエツト記録装置の制御系ブロツ
ク図、第６図ａ〜ｃは、その動作タイムチヤート
図、第７図は、そのプログラムのフローチヤート
図、第８図は、その探索中の印字モード切換状況
図である。 まず、第５図において、第１図と同一符号の部
分は同等部分であり、２０は発振回路、２１は
MPU（マイクロプロセツシングユニツト）、２２
はROM（リードオンリーメモリ）、２３はRAM
（ランダムアクセスメモリ）、２４は分周回路、２
５はPiA（インターフエースアダプター）、２６は
探索信号発生回路、２７は増幅器、２８は平滑回
路、２９，３０は比較器、３１は被印字物検知回
路である。 そして、上記の探索信号発生回路２６は、非記
録中に分離位相を探索するための帯電信号を一定
周期毎にその位相をシフトしてインク粒子に与え
る手段に係るものであり、比較器２９，３０は、
各位相でのインク粒子群の帯電量を検知してスレ
ツシユレベルの異なる２つのコンパレータで２値
化する手段に係るものであり、RAM２３、分周
回路２４、PiA２５などは、各相における２種の
２値化データを記憶する手段に係るものであり、
またMPU２１は、２種の２値化データから１種
の２値化データに変換する手段に係るものであ
る。 すなわち、MPU２１は本装置の制御の流れを
コントロールするものであり、発振回路２０は、
このMPU２１へ基本クロツクを供給するもので
ある。 ROM２２には、MPU２１を動作させるため
のプログラムが入つており、RAM２３は、プロ
グラム実行時に使用する読書き可能なメモリであ
る。 PiA２５は、MPU２１からのデータを外部へ
出力したり、外部からMPU２１へデータを取込
むために使用するアダプタである。 しかして、発振回路２０からのクロツクを分周
回路２４へ供給し、この分周回路２４で、ノズル
１を励振するのに適した周波数まで分周し、増幅
器９へ印加して、振動子２を振動させるものであ
る。 また、前記分周回路２４から探索信号発生回路
２６へクロツクを送り、PiA２５のPB０〜PB２
出力により指示された位相の探索信号を上記探索
信号発生回路２６は作成し、増幅器１０に印加し
て、帯電電極４へ印加するものである。 上記探索信号により帯電されたインク粒子３
は、高圧電源１１と偏向電極５により作成される
静電界中を飛行し、ガター６に回収され、インク
は再び使用される。 インクが電荷検知器８上を飛行することによ
り、電荷検知器８に誘導電流が誘起され、それを
増幅器２７で増幅し、平滑回路２８で直流に平滑
し、比較器２９，３０へ導かれる。 この比較器２９，３０は、それぞれ異なるレベ
ルの基準電圧Vref１，Vref２をもつており、２
値化出力は、PiA２５のPA1、PA2へ導かれる。 また、PiA２５のｉは、被印字物検知回路３１
からの検知信号に係る割り込み端子である。 この第５図の回路の信号処理手順に係る動作タ
イムチヤートを示す第６図において、まず、その
ａは、正常な検出信号の場合の図である。 比較器２９，３０の上記両基準電圧Vref１，
Vref２は、図示のレベルとすると、比較器２９，
３０のそれぞれの２値化信号は図示のようなパル
スとなる。 このときの動作を、第７図のフローチヤート図
に従つて、次に説明する。 なお、図中の、（１、１）の意味は、任意の１
相の（PA1、PA2）入力の値である。したがつ
て、下記のθ₅についていえば、（１、０）となる。

【表】 まず、電源投入でリセツトが働き、θ＝０をセ
ツトする。 次に、θをPB0〜PB2に出力する。この出力
は、探索信号発生回路２６に入力され、さきの第
３図ｂのθ₀に示すような探索信号が増幅器１０を
通して、帯電電極４に印加される。 そして、一定時間経過後、PiA２５は、PA1、
PA2の信号を読取り、内部のRAM２３にストア
する。また、θ₀を＋１してθ₁とする。このθ₁を
PB0〜PB2に出力する。 この動作を繰り返し、最後は、θ₇を、PB0〜
PB2に出力し、デイレータイムを経過したのち、
PA1、PA2を読込み、θ₈となるので、BOX10へ
進む。 この時点では、８相分のデータがPA1、PA2に
ついて全て揃つているから、各相について、（１、
１）の状態が何相あるか、チエツクする。そし
て、（１、１）の状態が３相以上の場合には
BOX20に進み、（１、１）を“１”と定義し、
（０、０）と（１、０）の両場合を“０”と定義
することで２値化を行なう、つまり合成２値化を
行なうものである。 また、上記の状態が３相未満の場合で図の
BOX30に行つた場合は、（１、１）と（１、０）
を“１”と判定し、（０、０）を“０”と、合成
２値化を行なう。 これらのBOX20およびBOX30からBOX40へ
移り、最終２値化の結果から、“０”→“１”へ
変化した位相を検出し、印字位相とする。 そして、再度繰り返し実行するため、BOX0へ
戻り、これを繰り返すものである。 この動作を分り易く図示すると、さきの第６図
のようになる。 同図の正常時ａの場合、（１、１）の数が４相
であるから、（１、１）の所だけが“１”となり、
その他の（０、０）および（１、０）は、全て
“０”となる。 そして、“０”→“１”へ変化する最適位相は
第１相目θ₁と判断される。 第６図ｂのように、電荷検知器８などが汚れ
て、検出信号が低下した場合は、（１、１）の数
が１個となり、（１、０）＝“１”と見做すよう働
くものである（BOX30）。 したがつて、合成２値化結果は、さきのａと同
様になり、印字位相は、θ₁であると判定する。 さらに、偏向電極５で、高圧がリークしたり、
インクビームが電荷検知器８に近寄つた場合など
は、第６図ｃのように、ノイズレベルが上昇した
り、信号レベルが大きくなつたりする。 このようなときは、やはり（１、１）の数が４
相より多いため、（１、０）＝“０”と見做すよう
に働く（BOX20）。 したがつて、合成２値化信号は、第６図ｃのよ
うになり、印字位相は、θ₁とａの場合と同様にな
る。 さらに、さきの被印字物検知回路３１により、
第８図に示す、探索中の印字モード切換状況図の
ごとく、探索モード中に、印字動作が入つた場
合、印字が完了したら、中断した位相から探索を
実行することにより、位相探索を、より能率的に
行なうことができる。 上記のように、上記実施例によれば、検出信号
の変動にたいして、スレツシユレベルを自動的に
追従させ、最適の印字位相を得ることができるも
のである。 なお、上記実施例においては、最終２値化結果
が“０”から“１”へ変化したときの帯電信号の
位相より分離位相を決定するようにしたものであ
るが、これは、最終２値化結果が“１”から
“０”へ変化したときの帯電信号の位相より分離
位相を決定するようにすることができるものであ
る。 上述したところをも総合して、本発明によると
きは、検出信号が低下したり、ノイズレベルが上
昇してＳ／Ｎが低下した場合でも、印字位相を正
確に検知し、良好な印字を行なう荷電制御形イン
クジエツト記録装置を得ることができるものであ
つて、すぐれた効果を奏する発明ということがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のインクジエツト記録装置の制
御系ブロツク図、第２図のａ〜ｃは、インクの粒
子化と帯電の関係を示す説明図、第３図のａ〜ｄ
は、励振信号と探索信号とのタイミング関係図、
第４図は、その動作タイムチヤート図、第５図
は、本発明の一実施例に係る荷電制御形インクジ
エツト記録装置の制御系ブロツク図、第６図のａ
〜ｃは、その動作タイムチヤート図、第７図は、
そのプログラムのフローチヤート図、第８図は、
その探索中の印字モード切換状況図である。 １……ノズル、２……振動子、４……帯電電
極、５……偏向電極、８……電荷検知器、９，１
０，２７……増幅器、１３……水晶発振器、２０
……発振回路、２１……MPU、２２……ROM、
２３……RAM、２４……分周回路、２５……
PiA、２６……探索信号発生回路、２８……平滑
回路、２９，３０……比較器、３１……被印字物
検知回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非記録中にインク粒子分離位相を探索するた
   めの帯電信号を一定周期毎にその位相をシフトし
   てインク粒子に与え、各相でのインク粒子群の帯
   電量を検知してインク粒子の分離タイミングを検
   出し、この検出結果に基づいてインク粒子の分離
   タイミングと記録帯電信号との位相関係を補正す
   るようにしたインクジエツト記録装置において、 各相でのインク粒子群の帯電量検知信号をスレ
   ツシユレベルの異なる２つのコンパレータで２値
   化して２種の２値化データを得る手段と、 各相における前記２種の２値化データを記憶す
   る２値化データ記憶手段と、 前記２値化データ記憶手段に記憶された２種の
   ２値化データが共に“１”の相数が所定数以上か
   どうかをチエツクし、所定数以上のときには前記
   ２種の２値化データが共に“１”の相の２値化デ
   ータを“１”とすると共にそれ以外の２値化デー
   タを“０”とし、所定数に満たないときは前記２
   種の２値化データの両方又は何れか一方が“１”
   の相の２値化データを“１”とすると共にそれ以
   外の２値化データを“０”とする最終２値化デー
   タを得る合成手段とを設け、 前記最終２値化データが“０”から“１”ある
   いは“１”から“０”へ変化したときの前記帯電
   信号の位相をインク粒子分離位相として前記記録
   帯電信号の位相を補正するようにしたことを特徴
   とする荷電制御形インクジエツト記録装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、記録中は位
   相探索を一時中断し、記録終了後、中断したとき
   の位相から再び位相探索を開始せしめるようにし
   たことを特徴とする荷電制御形インクジエツト記
   録装置。