JPH0224221B2

JPH0224221B2 -

Info

Publication number: JPH0224221B2
Application number: JP57176625A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Tamai; Tetsuo Iyoda; Yukihisa Koizumi
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1982-10-07
Publication date: 1990-05-28
Also published as: US4510504A; JPS5967061A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、ノズルから連続的に噴射生成する
インク粒子を飛翔させることにより印字を行なう
インクジエツトプリンタについてこのインク粒子
の偏向量を検出するインクジエツトのインク粒子
位置検出装置に関し、特に偏向方向とほぼ垂直に
複数のノズルを具えて印刷速度を高めるようにし
たマルチノズル方式のインクジエツトプリンタに
採用して好適な装置に関する。

一般に、インクジエツトプリンタは適当なポン
プによつてインクを加圧することにより、ノズル
からインクを噴出する。

ただしその際、温度によるインクの粘度変化、
また連続使用することによるフイルターの過面
積の減少等の理由により、ポンプに対する負荷が
変動してインクの流出速度に変動をもたらすとい
う不都合を生じることがある。もともとインク粒
子の偏向量は該インク粒子の飛翔途中に設けられ
る静電界の偏向力とインクの流出速度とにより決
定されるものであることから、前記ポンプに対す
る負荷変動はインク粒子の偏向量の変動を引き起
こし、ひいては、印字のゆがみ等の原因ともな
る。

そこで従来は、上記インク粒子の位置を随時検
出し、該検出結果に基づいてポンプの駆動力をフ
イードバツク制御することでこの偏向量の変動を
少なくするようにしていた。

しかし、従来は上記インク粒子位置の検出方法
として、帯電したインク粒子が導体に誘起する電
荷を電圧に変換する方法をとつていたため、特に
偏向方向とほぼ垂直に複数のノズルを具えて印刷
速度を高めるようにしたマルチノズル方式のイン
クジエツトプリンタに適用した場合には種々の不
便も免がれなかつた。

すなわち、上述した検出方法にかかるインク粒
子位置センサを前記マルチノイズ方式のインクジ
エツトプリンタに適用する場合、前記センサは各
ノズルに対応して複数並例して配置されるか、あ
るいはマルチノズルのうちのいずれか一つに関し
てだけ配設することになるが、前者の場合は前記
センサの寸法が数十mmと大きいことからノズル間
隔が狭くなつたときに使用困難となり、また後者
の場合は前記センサが配設されない他のノズルに
関する状態が不明であることからすべてのノズル
の寸法や帯電電極寸法を均一にしてノズル間の誤
差を小さくしておく必要が生じ、これらノズルや
帯電電極の製造が難しくなる。また上記インク粒
子位置を検出する他の方法として、例えば特開昭
55−125408発明の名称「インキジエツト記録装置
用小物体検出方法および装置」のように、飛翔す
るインク粒子をはさんで発光部と受光部を対向し
て配置し、受光部につくられるインク粒子の影か
らインク粒子の位置を検出する光学的検出方法が
ある。

しかしこの方法では、上記発光部と受光部とは
極めて近接して配置され、この狭い隙間にインク
粒子を飛翔させるため、検出装置がインクで汚れ
やすく、また、インク粒子の位置変位を２次元的
に検出しようとする場合には、更に別途に、同様
の構成を有する発光部―受光部対を設けなければ
ならず、装置が複雑となる。特に、上述の如き複
数のノズルを具えるマルチノズル方式のインクジ
エツトプリンタの場合には、ノズルの間隔に制約
されて、その適用も困難とされていた。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたもので
あり、小さなスペースで簡便かつ適確にインクジ
エツトのインク粒子位置が検出でき、特にマルチ
ノズル方式のインクジエツトプリンタに採用して
好適なインクジエツトのインク粒子位置検出装置
を提供することを目的とする。

すなわち、この発明は基本的に、飛翔するイン
ク粒子に光を照射し、この光の上記インク粒子に
よる反射態様、特に入射した光の反射率が入射角
が大きくなると増大する（例えば「吉原邦夫、物
理光学、共立出版，1966，175〜178頁」参照）こ
と、に基づいてインクジエツトのインク粒子位置
を検出するようにしたものであり、上記インク粒
子による反射光を受光するよう設けた１乃至複数
の受光素子でその受光態様や受光レベルを監視す
れば、インクジエツトがいかなる態様で偏向して
もその粒子位置を適確に把握することができる。
また、上記光照射を行なうための発光素子や反射
光を受光するための受光素子は取付けスペースが
狭くて済むことから、マルチノズル方式のインク
ジエツトプリンタに適用したような場合に特に有
効である。

以下、この発明にかかるインクジエツトの偏向
量検出方法および装置を添付図面に示す実施例に
したがつて詳細に説明する。

まず第１図乃至第３図を参照してこの発明の動
作原理を説明する。なお以下の説明においては、
インクジエツトの飛翔方向をＺ方向、発光部−受
光部対の設けられる方向をＸ方向、これらに垂直
な方向をＹ方向とし、また特に説明がない場合
は、Ｚ方向は紙面に垂直な方向であるとする。

第１図において、１は基板、２は発光素子、３
は受光素子である。発光素子２と受光素子３とイ
ンク粒子との位置関係は次のように設定されてい
る。すなわち、発光素子２から発光されてインク
粒子表面を照射し同インク粒子表面から反射され
た光のうち、基準単位J₁にあるインク粒子の表
面から高い反射率で反射された反射光（便宜上以
下これを“全反射”させた反射光という）が、ａ
の経路を通つて受光素子３に到達するよう設定さ
れている。

したがつていま、インク粒子がJ₂の位置に変
位したとすると、発光素子２から照射されJ₂の
位置にあるインク粒子の表面で全反射する光は径
路ｂを通ることになるので受光素子３には到達し
ない。すくなくともこの構成によりインクジエツ
トが所定方向に飛翔しているか否かがわかる。

また第２図は、インク粒子がＹ方向に変位した
場合の態様を示すものである。すなわちこの場
合、発光素子２から照射された光は、変位したイ
ンク粒子J₃の表面で反射し、ｃの径路を通つて
受光素子３に到達する。ただし、上記径路ｃを通
つて受光素子３に到達した光は、前記基準位置に
あるインク粒子J₁で全反射され径路ａを通つて
受光素子３に到達する光よりもその光量が低下し
ており、これら光量の差に基づく受光素子３の検
出光電流の差を検知することによりインクジエツ
トが発光素子２および受光素子３から離れる方向
に変位したことを検出することができる。

第３図はインク粒子が基準位置から変位した場
合その変位量がどれだけあるかを検出可能にした
構成である。すなわちこの場合、基板１に発光素
子２と受光素子３，４，５とが同図のように配設
され、例えばインク粒子がJ₄の位置にある時は
発光素子２から照射された光はｄの径路を通つて
受光素子４に到達し、またインク粒子がJ₅の位
置にある時には発光素子２から照射された光はｅ
の径路を通つて受光素子５に到達するよう構成さ
れる。したがつて、インク粒子が基準位置にある
時全反射した光が受光素子３に到達するようにし
ておけば、発光素子２から照射された光がどの受
光素子に到達したかを認知することでインク粒子
が基準位置からどれだけ変位したかを検出するこ
とができる。

第４図は、上述した原理に基づいて構成したこ
の発明にかかるインク粒子位置検出装置を荷重量
偏向式のインクジエツト式プリンタに適用した場
合の全体構成例を示すものであり、同図におい
て、１０はポンプ、１１は超音波振動子を有する
インクジエツトノズル、１２は帯電電極、１３は
記録信号印加端子、１４は偏向用電極、１５は偏
向電圧印加端子、１６は検出部（以下センサとい
う）１６Ａおよび受光出力処理回路１６Ｂからな
るこの発明にかかる偏向量検出装置、１７は記録
用ロール紙、１８はインク回収器、１９はインク
タンクをそれぞれ示している。因みにこの第４図
の場合には、Ｘ方向が紙面に垂直となつている。

以下、このプリンタの動作について簡単に説明
する。

まず、ポンプ１０はインクタンク１９に貯えら
れているインクを受入するとともに該受入したイ
ンクに所定の圧力（一般に２〜３Kgcm²の圧力）を
加えてノズル１１に伝達する。ノズル１１は超音
波振動しており、上記加圧されたインクを該超音
波振動を同期して噴出することにより該インクを
所定に粒子化する。このように噴出されたインク
粒子（インクジエツト）Ｊは、記録信号が加え
られる帯電電極１２により帯電量が制御され、さ
らに偏向用電極１４により該荷電量に対応する量
だけ偏向力を受けた後、センサ１６Ａの近傍を通
つてロール紙１７に到達する。センサ１６Ａは前
述した原理に基づいてこのインク粒子Ｊの飛翔
位置に関する情報を抽出するものであり、この抽
出情報すなわち受光出力は、受光出力処理回路１
６Ｂで、実際に受光があつたか否かの認知、また
は実際に受光があつた受光素子の認知、またさら
には該認知した受光素子における受光出力レベル
に基づいて上記インク粒子Ｊの飛翔位置を示す
信号に置換される。この置換された検出信号は例
えばポンプ１０にフイードバツクされ、上記飛翔
位置が適切でなかつた場合に該ポンプ１０の駆動
力を制御してこれを修正されるよう作用する。ま
た帯電電極１２で帯電されなかつたインク粒子は
偏向されずにインク回収器１８に回収され、ロー
ル紙１７には到達しない。回収されたインク粒子
は再びインクタンクに貯蔵される。

なおノズル複数具えたマルチノズル方式のプリ
ンタにおいてもこの基本的な構成および動作は同
じである。

次に、上述したインク粒子位置検出装置１６を
マルチノズル方式のプリンタに適用した場合につ
いていくつか具体的な実施例を示し、その構成お
よび機能を詳述する。ただし、上記受光出力処理
回路１６Ｂは周知技術により容易に構成し得るも
のであることから、ここではセンサ１６Ａの構
成、機能を主に説明する。

第５図に示すセンサは、第４図に示したセンサ
１６Ａを先の第３図に示した原理に基づいて構成
したものであり、便宜的に２つのノズルを有する
プリンタに適用した場合について示している。

すなわち第５図において、２１は基板、２２お
よび２４はそれぞれ発光素子、２３および２５は
それぞれ受光素子群であり、上記発光素子２２と
受光素子群２３から構成される第１のセンサは、
２つのノズルのうちの一方から飛翔される第１の
インク粒子J₆の飛翔位置に関する情報を抽出
し、発光素子２４と受光素子群２５から構成され
る第２のセンサは、他方のノズルから飛翔される
第２のインク粒子J₇の飛翔位置に関する情報を
抽出するように構成されている。

なおインク粒子J₆またはJ₇の飛翔位置が、
上記受光素子群２３または２５のうちの実際に受
光があつた素子の認知、またさらには該認知され
た素子における受光出力レベルに基づいて検出さ
れるものであることは先の原理で説明した通りで
ある。またこのセンサにおいて、さらにノズル本
数が増加した場合には、その本数に対応して前記
発光素子および受光素子群の数を増せばよい。

第６図は、ノズルが互いに近接して設けられ
た、すなわちノズルの配列密度が高いマルチノズ
ルインクジエツトプリンタ（ここでも便宜的に２
つのノズルを有するプリンタを例にとる）に、こ
の発明にかかるセンサを適用する場合の配設態様
を示す。ただし同第６図においては、センサ基板
に対して垂直方向（Ｙ方向）から見た場合につい
て示している。

すなわち第６図において、３１は基板、３２お
よび３４はそれぞれ発光素子、３３および３５は
それぞれ受光素子群であり、上記発光素子３２と
受光素子群３３とから構成される第１のセンサは
図中左側の第１のインク粒子J₈の飛翔位置に関
する情報を前述した原理に基づいて抽出し、他方
の発光素子３４と受光素子群３５とから構成され
る第２のセンサは図中右側の第２のインク粒子
J₉の偏向態様を前述した原理に基づいて抽出する
よう構成されている。このように、第５図に示し
たようなセンサをインク粒子の飛翔方向について
互いに段違いに配設することで、ノズルの配列密
度が高いプリンタについても容易に適用すること
ができる。

第７図ａおよびｂは、上述したようなノズルの
配列密度が高いマルチノズルインクジエツトプリ
ンタに採用して好適なセンサの発光素子および受
光素子の他の配列例を示すものである。

ただし、第７図ａはこのセンサをインクジエツ
トの飛翔方向正面（Ｚ方向）から見た場合、また
第７図ｂは、このセンサをセンサ基板に対して垂
直方向（Ｙ方向）から見た場合についてそれぞれ
示している。

すなわち第７図ａおよびｂにおいて、４１は基
板、４２は発光素子、４３，４４および４５はそ
れぞれ受光素子であり、これらはJ₁₀の位置を
通過するインク粒子に対しては発光素子４２から
照射された光が受光素子４４に反射され、J₁₁
の位置に変位されて通過するインク粒子に対して
は発光素子４２から照射された光が受光素子４５
に反射されるような位置関係にそれぞれ配設され
ている。したがつてこの場合も、インク粒子の飛
翔位置に関する情報を有効に抽出することができ
る。このように、飛翔するインク粒子に対して発
光素子と受光素子とを同第７図に示すような態様
で配列しても有効にインク粒子の飛翔位置を検出
することができ、しかもインク粒子の飛翔方向か
ら見たセンサ幅を一段と狭くすることができるた
め、ノズルの配列密度が高いマルチノズルインク
ジエツトプリンタに採用する場合にさらに有利と
なる。この第７図に示したセンサをマルチノズル
インクジエツトプリンタに採用する場合は、該セ
ンサを図中左右方向にノズルの数だけ配列すれば
よい。

最後に、この発明にかかるセンサを市販されて
いるオプチカルデイバイスを用いて構成した場合
の断面図を第８図に示す。

同図において、５１は基板、５２は発光素子で
あるLED、５３は該LED５２の迷光を遮断する
円筒状の遮光板、５４は受光素子であるフオトダ
イオード、５５は遮光板、５６および５７は該遮
光板５５に開けられたピンホールであり、上記
LED５２およびフオトダイオード５４は基板５
１に固定され、また遮光板５５もステムによつて
基板５１に取り付けられている。なお、上記ピン
ホール５６はLED５２からインク粒子Ｊに照
射される光l₁の照射範囲を限定するためのもので
あり、同じくピンホール５７はインク粒子Ｊか
ら反射される光l₂のフオトダイオード５４に対す
る受光範囲を限定するためのものである。これに
より、当該センサにて検出対象とするインクジエ
ツトの飛翔位置に関する情報のみを的確に把握す
ることができる。因に、ピンホール５６の直径は
0.2mm、またピンホール５７の直径は１mmとして
いる。

なおこのようなセンサは、LED、フオトダイ
オードチツプをセラミツク基板に直接取り付ける
ハイブリツド型ICとして構成することにより、
さらに小型化することができ、光効率も向上す
る。

また、この発明にかかるセンサの受光素子とし
ては、上述したフオトダイオードの外に、例えば
原稿読取装置に用いられているような薄膜センサ
を用いることができる。すなわちこの場合、マル
チノズルインクジエツトプリンタの各ノズルに対
応して該薄膜センサとセンサ基板上に設ければよ
い。

以上説明したように、この発明にかかるインク
ジエツトのインク粒子位置検出装置によれば、イ
ンク粒子の位置を光学的に検出するようにしたこ
とから、従来の静電的な方式に比べて耐雑音性を
著しく向上することができる。またこの発明によ
れば、インク粒子のＸ，Ｙ方向いずれの方向への
変位検出にも、発光部―受光部対を、インク粒子
をはさむことなくいずれか一方に設けるだけで済
むことから、装置自体を非常に小型化でき、マル
チノズル方式のインクジエツトプリンタに適用し
て特に有効である。勿論この場合、複数のノズル
の配設方向は問わず、これらノズルが偏向方向に
対し垂直または水平のいずれの方向に配されるも
のであつてもよい。しかも、スリツトを通してイ
ンク粒子を飛翔させる方式の場合に特に問題とな
るようなスリツト部、センサ部の汚れに対して信
頼性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図および第３図はこの発明に
かかるインクジエツトのインク粒子位置検出装置
の動作原理を示す図、第４図は荷電量制御式イン
クジエツトプリンタにこの発明にかかるインクジ
エツトのインク粒子位置検出装置を適用した場合
の構成例を示すブロツク図、第５図および第６図
および第７図はこの発明にかかるインクジエツト
の偏向量検出装置の特にセンサ部についてそれぞ
れ一実施例構成を示す正面図または平面図、第８
図はこの発明にかかるインクジエツトの偏向量検
出装置の特にセンサ部を市販のオプチカルデイバ
スを用いて構成した場合の断面図である。１，２１，３１，４１，５１…基板、２……２
２，２４，３２，３４，４２…発光素子、３，
４，５，２３，２５，３３，３５，４３，４４，
４５…受光素子、１０…ポンプ、１１…ノズル、
１２…帯電電極、１３…記録信号印加端子、１４
…偏向用電極、１５…偏向電圧印加端子、１６Ａ
…センサ、１６Ｂ…受光出力処理回路、１７…記
録用ロール紙、１８…インク回収器、１９…イン
クタンク、５２…LED、５３，５５…遮光板、
５７…フオトダイオード、５６，５７…ピンホー
ル。

Claims

【特許請求の範囲】１インクノズルからインクジエツトとして噴射
されたインク粒子の位置を該インク粒子の基準飛
翔位置からの変位置として検出するインクジエツ
トのインク粒子位置検出装置において、前記インク粒子に光を照射する発光素子と、この発光素子により前記インク粒子に照射さ
れ、該インク粒子から反射される光を受光する受
光素子と、この受光素子の受光出力に基づいて前記インク
粒子の基準飛翔位置からの変位量を演算する演算
手段とを具え、前記受光素子は、前記発光素子から照射された
光の前記インク粒子による反射光のうち、前記イ
ンク粒子が前記基準飛翔位置にあるときに比較的
高い反射率をもつて反射される反射光の径路に配
置されることを特徴とするインクジエツトのインク粒子位
置検出装置。