JPH02208055A - インクジェット記録装置 - 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］ 本発明はインクジェット記録装置に係り、特にインク粒
子を安定に荷電し、信頼性を向上させるのに好適なイン
クジェット記録装置に関する。

［従来の技術］ 従来のいわゆるマイクロドツト方式のインクジェット記
憶装置は、第６図に示すように加圧インクを導く配管６
０１とインクを吐きだすノズル６０２によりインク６０
５を粒子化し、大径粒子８０６と小径粒子６０７に分離
する。このうち小径粒子６０７のみを制御電極６０３，
６０４により荷電し偏向することで記録を行う、小径粒
子６０７のみを荷電する荷電信号は、電圧増幅器６０８
と、レベル変換器６０９とによって、作り出される。電
圧増幅器６０８は、信号源６１２と抵抗器６１３とトラ
ンジスタ６１４と抵抗器６１５とで構成され、レベル変
換器６０９は、コンデンサ６１０とダイオード６１１で
構成される。

電圧増幅器６０８のうち、信号源６１２はトランジスタ
６１４を駆動することによりコレクタ電流を流し、この
電流により抵抗器６１３に生じる電圧降下によって荷電
電圧を得ている。従来、この種の装置としては、特開昭
６０−４０６５号、特開昭６２−１８２７３号等に開示
されたものが挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、インクジェット記録装置において、記録に必
要なインク粒子のみを確実に荷電し、偏向するためには
荷電信号の波形が重要である。大径粒子６０６はある一
定周期Ｔで発生し、その間に小径粒子６０７が発生して
いるので、大径粒子６０６は荷電せずに小径粒子６０７
のみを荷電するには荷電信号のパルス幅はＴ／２である
必要がある。荷電信号波形は方形波であるが、実際の荷
電信号の電圧値は最大２００Ｖにも達し、完全な方形波
を得るのは困難である。しかしながら、パルスの立ち下
がり時間と立ち上がり時間は短い方がよく、このことを
念願において第７図により従来技術の問題点を説明する
。

第６図に示した従来装置の特に電気的な部分を等測的に
表わしたものが第７図（ａ）である。同図において、コ
ンデンサ７０１は、第６図におけるトランジスタ６１４
のコレクタから見た負荷である。即ちレベル変換器６０
９、制御電極６０３゜６０４、図示せぬ布線インピーダ
ンス等は合計すると容量負荷であり、その値を測定する
と約５００９Ｆであった。従って、このコンデンサ７０
１をいかに速く充放電するかが重要となる。

ここで、抵抗器６１３を１にΩとし、第７図（ｂ）の出
力電圧波形Ｖｏを発生させるとする。尚、出力電圧Ｖｏ
＝２００Ｖ、パルスの立ち下がり時間と立ち上がり時間
はそ九ぞれｌμｓとする。このときコンデンサ７０１に
は、パルスの立ち下がり時間内および立ち上がり時間内
に０．１Ａの充放電電流Ｉしを流す必要がある。コンデ
ンサ７０１の放電電流すなわちパルスの立ち下がり時間
は、トランジスタ６１４のターンオン時間で決まるので
高速なトランジスタを用いる。コンデンサ７０１の充放
電電流すなわちパルスの立ち上がり時間は、コンデンサ
７０１と抵抗器６１３の定数でほぼ決まり、出力電圧Ｖ
ｏの１０％から９０％までを変化させるには約１μｓか
かる。しかし、実際にはトランジスタ６１４のターンオ
フ時間が加わるので更に時間がかかる。従って、パルス
の立ち上がり時間を速くするには抵抗器６１３の値を更
に小さくする必要がある。一方、抵抗器６１３に流れる
電流ＩＲは０．２Ａにも達し、このとき４０Ｗの電力を
消費するので抵抗器６１３の値を更に小さくするのは不
経済である。加えて、トランジスタ６１４の消費する電
力も増加し同じく不経済である。また、実際にはコンデ
ンサ７０１に０．ＩＡの充放電電流ＩＬを流せばよいと
ころ、パルスが発生している間中０．２Ａもの電流を抵
抗器６１３に流すので電力効率が悪く電源が大容量とな
り、発熱も増大する。

本発明の目的は、少ない電力でパルスの立ち下がり時間
と立ち上がり時間の速い高速な荷電パルスを発生させる
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明によるインクジェッ
ト記録装置は、ノズルから吐出されたインク粒子を荷電
するための荷電電圧を発生する電圧発生器と、インク粒
子を荷電する荷電電極と。

該荷電電極に上記電圧発生器の出力を導く媒介手段とを
備えたインクジェット記録装置において、上記電圧発生
器の出力に応じて、個々のインク粒子に独立に荷電しう
る時間内に、上記媒介手段に強制的に電流を流す手段を
設けたものである。

本発明によるインクジェット記録装置は、他の見地によ
れば、加圧されたインクを吐出し、大小２種のインク粒
子を交互に形成するノズルと、上記小径粒子を荷電する
１対の荷電電極と、荷電電圧を発生する荷電電圧発生器
と、該荷電電極に上記電圧発生器の出力を導く媒介手段
とを備え、上記小径粒子を荷電するたインクジェット記
録装置において、上記電圧発生器の出力に応じて、個々
の小径インク粒子に独立に荷電しうる時間内に、上記媒
介手段に強制的に電流を流す手段を設けたことを特徴と
するものである。

上記強制的に電流を流す手段は、例えば、相補的にオン
・オフ動作をする１対のトランジスタを直列接続した切
換回路であり、該１対のトランジスタの相互接続点を上
記媒介手段に接続したものである。

本発明によるインクジェット記録装置は、さらに他の見
地によれば、ノズルから吐出されたインク粒子を荷電す
るための荷電電圧を発生する電圧発生器と、該電圧発生
器からの荷電電圧に応じてインク粒子を荷電する荷電電
極とを備えたインクジェット記録装置において、上記電
圧発生器と上記荷電電極との間に、高入力インピーダン
スかつ低出力インピーダンスのインピーダンス変換器を
設けたことを特徴とするものである。

［作　用］ 本発明によるインクジェット記録装置において、上記イ
ンピーダンス変換器は、例えば第４図に示すように配置
される。同図において、第６図に示した要素と同一の要
素には同一の符号を付しである。

第４図の装置が第６図の従来装置と異なる点は、電圧増
幅器６０８とレベル変換器６０９との間にインピーダン
ス変換器４１６を設けたことと、電圧増幅器６０８の抵
抗６１３をより高抵抗の抵抗４０９に変更したことであ
る。トランジスタ４１０も低電力用のトランジスタ４１
０に変更できる。小径粒子６０７のみを荷電する荷電信
号は、電圧増幅器６０８と、新たに設けたインピーダン
ス変換器４１６と、レベル変換器６０９とによって作り
出される。インピーダンス変換器４１６の入力インピー
ダンスは負荷容量５００ｐＦと比較して十分大きいから
、抵抗器４０９としては従来より十分大きな抵抗値を有
するものを用いることができる。更に、インピーダンス
変換器４１６の出力インピーダンスは十分小さいので、
負荷容量５００９Ｆを十分充放電することができる。こ
のことを第５図（ａ）及び（ｂ）により説明する。イン
ピーダンス変換器４１６は、高入力インピーダンスかつ
低出力インピーダンスであるので、抵抗器４０９を大き
な値としてもインピーダンス変換器４１６を十分駆動す
ることができ、その結果、抵抗器４０９の消費する電力
を少なくできる。且つ。

コンデンサ７０１を十分な電流で充放電することができ
るので、少ない電力でパルスの立ち下がり時間と立ち上
がり時間の速い高速な荷電パルスを発生させることがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。この
図において、先に説明した図に示す要素と同じ要素には
同一の符号を付しである。

本実施例においては、インピーダンス変換器４１６を、
トランジスタ１１５とトランジスタ１１６とにより構成
している。それぞれ、トランジスタ１１５はＮＰＮタイ
プ、トランジスタ１１６はＰＮＰタイプである１両トラ
ンジスタは、互いに相補的な動作をし、電気的特性も互
いに相補的である。この２つのトランジスタのエミッタ
同士を接続して、これをインピーダンス変換器４１６の
出力としている。また２つのトランジスタのベースは、
電圧増幅器６０８の出力に接続されている。

この回路の詳細な動作を第２図（ａ）及び（ｂ）によっ
て説明する。

第２図（ａ）において、コンデンサ７０１は、前述のよ
うに、レベル変換器６０９、制御電極６０３．６０４、
図示せぬ布線インピーダンス等を合計した負荷容量であ
り約５００ｐＦの容量を持っている。今、信号源６１２
からの信号は無いとすると、トランジスタ４１０のコレ
クタ電流は１０′であるので、抵抗器４０９の電圧降下
も無く、トランジスタ１１５とトランジスタ１１６のベ
ース電圧は電源電圧Ｖｃｃに等しい、従って、トランジ
スタ１１５がオン状態にあり、コンデンサ７０１の電圧
は電源電圧Ｖｃｃとほぼ等しいので、荷電電圧Ｖｏは′
０′である。ここで、信号源６１２より信号が発生し、
トランジスタ４１０のベースに電流が流れたとする。そ
うすると直ちにコレクタ電流が流れ初め抵抗器４０９の
電圧降下も発生するので、トランジスタ１１５とトラン
ジスタ１１６のベース電圧はコンデンサ７０１の電圧に
比べて低下する。従って、トランジスタ１１６がオンと
なり、コンデンサ７０１はトランジスタ１１６を通って
急速に放電される。次に、信号源６１２の信号が無くな
るとトランジスタ４１０のベース電流もＩ　Ｏ＋　とな
る。そうするとトランジスタ４１０のコレクタ電流も′
０″となり、抵抗器４０９の電圧降下も無くなるので、
トランジスタ１１５とトランジスタ１１６のベース電圧
はコンデンサ７０１の電圧に比べて上昇する。

従って、トランジスタ１１５がオンとなり、コンデンサ
７０１はトランジスタ１１５を通って急速に充電される
。

これら一連の動作時における各部の電圧及び電流を第２
図（ｂ）に示す。

コンデンサ７０１に流れる充放電電流ＩＬのうち、荷電
電圧Ｖｏの立ち下がり時に流れる電流はトランジスタ１
１６によって放電されている電流で、荷電電圧Ｖｏの立
ち上がり時に流れる電流はトランジスタ１１５によって
充電されている電流である。また、１個の荷電パルスが
発生することによって消費される電流は、抵抗器４０９
に流れる電流ＩＲであり、抵抗器４０９の値が１０にΩ
のときＩＲ＝０．０２Ａである。この値は、第６図及び
第７図に示されている従来技術と比較して１０分の１で
ある。

第３図は、従来技術と本発明の方式を用いた場合のパル
ス波形の立ち上がりおよび立ち下がり特性、ならびに回
路の消費電流の比較図である０図中に示されている各定
数は実際に発明者らが実験に用い測定したものである。

従来方式ではパルス波形の立ち上がり時間は０．８μｓ
、立ち下がり時間は１．３μｓ、回路の消費電流は０．
１５Ａであるのに対して、本発明の方式ではパルス波形
の立ち上がり時間は０．６μｓ、立ち下がり時間は０．
６μｓ、回路の消費電流は０．０３Ａである。この結果
から、本発明方式によれば、少ない電力でパルスの立ち
下がり時間と立ち上がり時間の速い高速な荷電パルスを
発生させることが可能であることが分かる。

以上説明した実施例では、小径粒子と大径粒子を交互に
形成し、このうち小径粒子を記録に用いるいわゆるマイ
クロドツト方式のインクジェット記録装置に本発明を適
用した例について述べたが、本発明は、大径粒子のみを
形成し記録を行う一般の荷電制御型のインクジェット記
録装置に対しても容易に適用できる。第８図は、第１図
に対応したものであり、大径粒子のみを形成し記録を行
う一般の荷電制御型のインクジェット記録装置に適用し
た一実施例である。先に説明した図に示す要素と同一の
要素には同一の番号を付しである。

第８図の実施例においては、加圧インクを導く配管６０
１とインクを吐き出すノズル８０２によりインク８０５
を粒子化し、大径粒子８０６のみを形成する。信号源６
１２と電圧増幅器６０８とインピーダンス変換器４１６
によって作り出される大径粒子８０６を荷電する荷電信
号を制御電極６０３．６０４に導き、大径粒子８０６を
荷電し偏向することで記録をおこなう。この実施例にお
いても、先の実施例と同様な効果が得られる。

なお１以上の実施例では、荷電電極が偏向電極を兼ねて
いるものについて説明したが、荷電電極が偏向電極と独
立したものにも同様に本発明を適用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、少ない電力で、パルスの立ち下がり時
間と立ち上がり時間の速い高速な荷電パルスを発生させ
、インク粒子を安定に荷電することができる信頼性の高
いインクジェット記録装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の構成図、第２図（ａ
）、　（ｂ）は本発明における一実施例を詳細に説明す
る説明図、第３図は従来方式と本発明の方式の性能を比
較した比較図、第４図は本発明の原理を示す構成図、第
５図（ａ）、　（ｂ）は本発明の原理を詳細に説明する
説明図、第６図は従来の方式を示す構成図、第７図（ａ
）、　（ｂ）は従来の方式を詳細に説明するための説明
図、第８図は本発明の他の実施例を説明するための説明
図である。 １１５・・・ＮＰＮ　トランジスタ、１１６・・・ＰＮ
Ｐトランジスタ、４０９・・・抵抗器、４１０・・・ト
ランジスタ、６０１・・・インク配管、６０２・・・ノ
ズル。 ６０６・・・大径粒子、６０７・・・小径粒子、６０８
・・・電圧増幅器、４１６・・・インピーダンス変換器
、７０１・・・負荷容量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ノズルから吐出されたインク粒子を荷電するための
   荷電電圧を発生する電圧発生器と、インク粒子を荷電す
   る荷電電極と、該荷電電極に上記電圧発生器の出力を導
   く媒介手段とを備えたインクジェット記録装置において
   、 上記電圧発生器の出力に応じて、個々のインク粒子に独
   立に荷電しうる時間内に、上記媒介手段に強制的に電流
   を流す手段を設けたことを特徴とするインクジェット記
   録装置。 ２、加圧されたインクを吐出し、大小２種のインク粒子
   を交互に形成するノズルと、上記小径粒子を荷電する１
   対の荷電電極と、荷電電圧を発生する荷電電圧発生器と
   、該荷電電極に上記電圧発生器の出力を導く媒介手段と
   を備え、上記小径粒子を荷電するたインクジェット記録
   装置において、 上記電圧発生器の出力に応じて、個々の小径インク粒子
   に独立に荷電しうる時間内に、上記媒介手段に強制的に
   電流を流す手段を設けたことを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。 ３、上記強制的に電流を流す手段は、相補的にオン・オ
   フ動作をする１対のトランジスタを直列接続した切換回
   路であり、該１対のトランジスタの相互接続点を上記媒
   介手段に接続したことを特徴とする請求項１または２記
   載のインクジェット記録装置。 ４、ノズルから吐出されたインク粒子を荷電するための
   荷電電圧を発生する電圧発生器と、該電圧発生器からの
   荷電電圧に応じてインク粒子を荷電する荷電電極とを備
   えたインクジェット記録装置において、 上記電圧発生器と上記荷電電極との間に、高入力インピ
   ーダンスかつ低出力インピーダンスのインピーダンス変
   換器を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置
   。