JPH0255145A - 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】 技術分野 本発明は、インクジェット記録装置？ｌ、特に、中間調
記録の可能なインクジェット記録装置に関する。

従迷」１４ 従来、記録装置における中間調を得る方法としては、サ
ーマルプリンターにおいては、通電時間を制御して、中
間調を得る方法があるが、熱蓄積等があり、中間調表現
が不安定となる。また、オンデマンド（バブルジェット
、ピエゾ方式）方式のインクジェット記録装置等では、
中間調情報に従い、訃動パルス数又はルμ動電圧を制御
して中間調表現を行っているが、安定した確実な中間調
記録を得ることは困難であった。

目　　　　　的 本発明は、」；述のごとき実情に鑑みてなされたもので
、電解放電式のインクジェットプリンターにおいて、中
間調記録を行うことを目的としてなされたものである。

構　　　成 本発明は、上記目的を達成するために、液体を吐するた
めの吐出口と、該吐出口に連通ずる液室と、該液室内に
設けられた一対の電極と、該一対の電極間に前記液室内
の液体に電気分解による気泡を発生せしめた後、放電に
より該気泡の体積を変化させるように電圧を印加する電
圧印加手段と、前記放電による気泡の体積変化を制御す
る為の電圧制御手段とを有することを特徴としたもので
ある。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明を説明するための一実施例のインクジ
ェットヘッドのノズル部分の断面図で。

図中、１は下板、２は上板、３は噴射開口、４は第１電
極、５は第２電極、６は駆動回路、７はインク、８は気
泡で、第１電極４は、それぞれの噴射開口に対応して配
置され、各個別に駆動回路に接続される。第２電極５は
、全噴射開口に対して一本の共通導体として配置されて
おり、前記駆動回路の他方に接続されている。ここで、
今、第１電極４と第２電極５との間に、第２図（ａ）に
示すように駆動電圧を印加すると、第２図（ｂ）に示す
ような波形の電流が流れる。この場合、第３図（ａ）に
示すように、さらに長く駆動電圧を印加しつづけると、
第３図（ｂ）に示すように、第２図（ｂ）に示した電流
波形がある一定周期で繰り返す現象が見い出された。こ
の現象は次のように説明することができる。

第４図は、第３図に示した現象を説明するための図で、
第４図（ａ）は、停止状態を示している。

ここで、 今、第１図の第１電極４、第２電極５間に駆動電圧を印
加すると、第４図（ｂ）に示°すように。

電気分解により第１電極４の周辺にガス（バブル＝気泡
）８が発生し始め、徐々に大きくなり、電極表面がガス
で覆われてしまうと（第４図（Ｃ））通電が停止する。

電流が流れなくなることにより、ガスとインクの界面が
、第２電極５の電位と同電位になり、第１電極４と前記
界面との電界強度が高くなり、第１電極と界面間で放電
現象が起こる。

放電することにより発生する熱によりガスが膨張し、イ
ンクをノズル面より押出す（第４図（ｄ））。

ガスが膨張すると、バブルがこわれ、又は、バブルが縮
少してくることにより、インクが再び電極面に到達し、
再度電気分解がおこる（第４図（ｅ）〜（ｆ））。

以上の状態が、駆動電圧を印加している間、くり返し発
生する。

このことから、くり返し周期（ヘッド構造、印加電圧、
インク物性等により変化する）が判れば、この周期の整
数倍の時間、駆動電圧を印加することにより、ノズルに
より印加された時間に比例したインクｉ９を噴射するこ
とが出来る。すなわち。

時間幅に比例した濃度をもつ画像を得ることが出来る。

第５図は、放電周期の整数倍の駆動幅のパルスを印加す
る方式の一例を示すもので、ホストマシン１１よりデー
タを取り込むインターフェイス部１２、マシン全体の制
御を行う制御装置１３１、取り込んだ印字データを蓄え
ておくメモリ一部１４、印字時間を制御するための時間
管理を行うタイマ一部１５．駆動パルスを出力したり、
他の信号の入出力を行うＩ１０部１６、駆動パルスを必
要な電圧まで増幅するドライバ一部１７．ヘッド１８及
び、ヘッド駆動用のパワーサプライ１９から成っている
。

第６図は、第５図の動作を説明するためのフローチャー
トで、ホストマシン１１より印字データをインターフェ
イス部１２を介して取り込み（ｓｔｅｐｌ）、取り込み
が終了すると（ｓｔｅｐ２）　、制御装置１３は印字動
作にはいり、取り込んだデータの中から印字データを取
り出しく５ｔｅｐ３）、階調データに従い師勅パルス幅
の計算を行う（ｓｔｅｐ４）。

階調データの計算は、・例えば、表１に示すように、階
調データとして３ｂｉｔのデータを持つとすると７階調
表すことができ、この階調データ、一つが放電パルス−
つに対応するとすれば放電周期の階調数倍のパルス幅を
セットすればよい。

表１（但し、ＩＴは放電の一周期である。）この計算デ
ータをタイマー１５にセラ１−するとともに（ｓｔｅｐ
５）　、　　Ｉ　１０ボート１６に対して駆動パルスの
出力開始司令をだす（ｓｔｅｐ６）。タイマー１５は、
セラ１へされた時間が経過すると制御装置】３に対して
割込信号をだす。制御装置ｌ￥１３は、この割込み信号
を受は取ると工／○ボー１へ１６に対して駆動パルスの
停止司令をだし一ドツトの印字を終了する（ｓｔｅｐ８
）。以上の動作を、印字データが無くなるまで繰り返す
ことにより全データの印字を行うことができる（ｓｔｅ
ｐ９）。

第７図は、放電回数をカウントし、中間調記録を行う方
式の一例を示すもので、ホストマシン２１よりデータを
取り込むインターフェイス部２２、マシン全体の制御を
行う制御％ｆａ２３、取り込んだ印字データを蓄えてお
くメモリ一部２４、暉勅パルスを出力したり、他の信号
の入出力を行うＩ１０部２５、除動パルスを必要な電圧
まで増幅するドライバ一部２６．ヘッド２７に流れる放
電電流ｔを検出する検出部２８、検出信号の高周波成分
を平均化するフィルタ一部２９、フィルタ一部２９の出
力信号◎と比較電圧Ｖｒｅｆと比較し放電したかどうか
の信号■を出力するコンパレータ３０、ヘッド恥ｊ肋用
のパワーサプライ３１から成っている。

第８図は、第７図の各部、すなわち、■、■′。

■、Ｏｒ■点における信号波形をそれぞれ示すもので、 （ａ）は、制御装置よりｌ１０２５を介して送出される
印字記録信号。

（ａ′）は、記録信号が増幅され、実際にヘッドに印加
される駆動信号。

（ｂ）は、放電電流シに比例した電流検出部２８からの
出力信号。

（ｅ）は、電流検出部２８からの信号■中に含まれる放
電による高調波成分を平均化するフィルタ一部２９を通
し、高調波成分を除去された信号。

（ｄ）は、信号◎をＶ　ｒｅｆとコンパレータ３０で比
較しＶ　ｒｅｆより◎の信号レベルが高い時に出力され
る信号で、この信号■はｌ１０２５を介して制御装置２
３に送られ放電回数のカウント信号として用いられる。

したがって、もし、中間調レベルが３であれば、（Φが
出力されると、放電が開始し、コンパレータ出力■が発
生する。この■を制御装置２３が、カウントし、カウン
ト数が３になった所で■の出力を停止する。こうするこ
とにより、記録紙上には、濃度変調された画像を得るこ
とが出来る。

第＋９１図は、第７図の・Ｆ）１作説明をするためのフ
ローチャート、ホストマシン２１より印字データをイン
ターフェイス部２２を介して取り込み（ｓｔｃｐｌ）、
取り込みが終了すると（ｓｔｅｐ２）、°制御装置２３
は印字切作にはいり、取り込んだデータの中から印字デ
ータを取り出しく　ｓｔｅρ３）１階調データに従い駆
動パルス数の計算を行う。例えば、階調データとして３
　ｂｉｔのデータを持つとすると７階調表すことができ
、この階調データーつが、放電パルス−っに対応すると
すれば放電回数の階調数倍のパルス数をカウントすれば
よい（ｓｔｅｐ６）。

工／○ボー１〜２５に対して印字記録信号を出力する。

印字記録信号が出力されるとヘッドでは放電が発生し、
この放゛市により信号が発生する。この信号（Ｄを制御
装置でカウントし、先に計算した階調データとカウント
数が一致したかどうかを判断しくｓｔｃｐｌ）、もし一
致していなければ印字信号を出し続ける。一方、一致し
た場合には記録信号の１へ力を停止し一ドツトの印字を
終了する（ｓｔｅｐ８）。

以上の動作を、印字データが無くなるまで繰り返すこと
により全データの印字を行うことができる（　ｓｔｅρ
９）。

以上、２実施例についてソフトフェアで制御する方式に
ついて述べたが、スピード等の問題で早くする必要があ
る場合には、これらの論理をハードウェア化し早くする
ことも可能である。又、これらの方法に限らず、要は、
放電に周期性があるという特性を捕え、このことを利用
して中間調記録を行うことができればよい。

第１０図は、中間調データに基づいて放電による気泡の
体積変化を制御するための電圧制御手段の他の実施例を
説明するための回路図で１図中、参照数字１〜７及び８
より構成される電極部は第１図で説明したものと全く同
じであり、その他の回路部分は、第１図における駆動回
路６に相当するもので、Ｑ□、Ｑ２はトランジスタ、Ｒ
□〜Ｒ５は抵抗、Ｃはコンデンサ、Ｄｉはダイオード、
６ａは制御装置、６ｂはヘッド屏動用電源、６ｃはＤ／
Ａ変換器、６ｄはＲＳ　　Ｆ／Ｆ、６ｅはコンパレータ
、１０は記録紙である。

今、電極部において、鄭動信−号により、電極４と電極
５との間に電圧が加わると、前述のように気泡８が生じ
、この気泡がある程度成長したところで電極４と、この
気泡−インク界面との間で放電が発生し、この放電時の
エネルギーでインクがノズルより噴射される。このとき
電極間に流れる電流波形は、第１１図（ａ）に示すよう
な波形となり、この電流をあるレベルのところで流れな
いようにしてやると、ノズルから噴射されるインクの斌
を制御できることが判明した。第１１図（ｂ）、（ｃ）
はそれぞれ駆動電圧波形であり、（ｂ）図の電圧波形を
用いると、レベルＡで駆動信号をカットでき、小さなイ
ンク滴が生じ、（ｃ）図の電圧波形を用いると、レベル
Ｂで駆動信号がカットされ、より大きなインク滴が出来
る。

このように、適当なレベルで放電電流をオフすることに
よりインク滴の大きさを制御でき、中間調を表現するこ
とが出来る。したがって、第１０図においては、印字デ
ータ発生部より中間調データを持った信号が送られて来
る。制御装置６ａは、参照電圧（Ｖｒｅｆ）を発生させ
るためにｎビットのＤ／Ａ変換器６ｃにコード化信号を
送る。このＤ／Ａ変換器６ｃは、このコード化信号を元
に参照電圧（Ｖｒｅｆ）を発生させる。又、制御装置６
ａが、Ｒ８Ｆ／Ｆ６ｄ＝に対してセット信号の（第１２
図（ａ））を出すと、Ｒ３Ｆ／Ｆ６ｃはセットされ、Ｑ
出力■（第１２図（ｂ））がハイレベルになると、トラ
ンジスタＱ２がオフし、トランジスタＱ１がオンし、電
極４．５間に駆動電圧ＶＯが印加される。電極４に駆動
電圧Ｖｏが印加され、電流が流れると、抵抗Ｒｓの両端
に電圧Ｖｉ（第１２図（Ｃ））が生じ、この電圧がコン
パレータ６ｅの正入力側に加えられる。一方、コンパレ
ータ６ｅの負入力端子には、前記したＤ／Ａ変換器６ｃ
の出力である参照電圧（Ｖｒｅｆ）が印加されているの
で、放電が発生し、抵抗Ｒ６の両端電圧Ｖｉが参照電圧
（Ｖｒｅｆ）をオーバすると、コンパレータ６ｅはハイ
レベルの信号◎（第１２図（ｄ））を出力する。この信
号◎は、Ｒ８Ｆ／Ｆ６ｄをリセットするので、Ｒ８Ｆ／
Ｆ６ｄの出力はローレベルとなり、トランジスタＱ２は
オンし、トランジスタＱ１はオフするので、電極への印
加電圧Ｖｏ（第１２図（ｅ））が無くなり放電は停止す
る。

Ｄ／Ａ変換器への入力信号を変えることにより、流れる
電流のピーク値を変えることができ、これによって、イ
ンク滴の大きさを変調させ、中間調を出すことが出来る
。

効　　　果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、放電
に周期性が有ることを利用し、印字信号を出したまま、
その時間、又は、放電回数をカウントすること、あるい
は、放電電流を制御すること、さらには、これらを同時
に実施することにより、確実に中間調記録を行うことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するためのインクジ
ェットヘッドのノズル部分の断面図、第２図乃至第４図
は、その動作説明図、第５図は、本発明の一実施例を説
明するための全体構成図、第６図は、第５図の動作説明
図、第７図は、他の実施例の全体構成図、第８図及び第
９図は、第７図の動作の説明図、第１０図は、他の実施
例を説明するための回路図、第１１図及び第１２図は、
第１０図の動作の説明図である。 ３・・噴射開口、４・・・第１電極、５・・・第２電極
、６・・・駆動回路、８・・・気泡。 第 図 ｆ］−一 ■ 第 第 ■ 図 図 ■ 篤 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、液体を吐するための吐出口と、該吐出口に連通する
   液室と、該液室内に設けられた一対の電極と、該一対の
   電極間に前記液室内の液体に電気分解による気泡を発生
   せしめた後、放電により該気泡の体積を変化させるよう
   に電圧を印加する電圧印加手段と、前記放電による気泡
   の体積変化を制御する為の電圧制御手段とを有すること
   を特徴とするインクジェット記録装置。