JPH0260752A - 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〕 本発明はインク粒子を記録媒体面に衝突させ、その記録
媒体上に任意の記録を行なうインクジェット記録装置に
関する。

〔従来の技術〕 インクジェット記録装置においては、温度等の環境条件
が変化するとインクの物性が変化し、良好な記録を行な
うことができなくなる。したがって、常に良好な記録を
行なうため、例えば特開昭６２−１９１１５８号公報に
記載されているような手段が採用される。この手段を図
により説明する。

第３図は従来のインクジェット記録装置の系統図である
。図で、１はノズルであり、図示しない加圧装置により
所定の圧力でインクが供給されている。２はノズル１内
のインクを励振する圧電素子、３ａ、３ｂはノズル１か
ら噴出するインク柱から分離したインク粒子である。イ
ンク粒子３ａは大径、インク粒子３ｂは小径のインク粒
子である。

４ａ、４ｂはインク粒子３ｂを荷電しこれを偏向させる
荷電偏向電極（以下、単に電極という）であり、それぞ
れ板状で対抗して設置されている。

５は回転ドラム、６はドラム５上に張設された記録用紙
、６ｇは張設された記録用ｉ６の端縁間の間隙を示す。

７は偏向されないインク粒子を収集するガターである。

８は記録用紙６の間隙６ｇを検出するギャップ検出器、
９はギャップ検出器８の出力に応じてこれを高レベル又
は低レベル信号に変換するレベル変換回路、１０は圧電
素子に印加する電圧（励振電圧）を任意の電圧に変更す
る励振電圧可変回路である。１１は記録用紙６への記録
信号を出力する記録信号源、１２は後述するテストを行
なうためのテスト信号を出力するテスト信号源、１３は
記録信号源１１とテスト信号源１２の切換えを行なうス
イッチング回路、１４は記録信号およびテスト信号の増
幅を行なうビデオアンプである。１５はテスト時におけ
るインク粒子３ｂの荷電量を検出増幅するセンスアンプ
、１６は記録時およびテスト時の電極４ａ、４ｂに対す
る接続を切換える電極切換回路である。１７は上記イン
クジェット記録装置の動作を制御する制御装置である。

次に、上記インクジェット記録装置の動作を第４図（ａ
）、（ハ）、（Ｃ）に示す電圧波形図、第５図に示すフ
ローチャート、および第６図に示すグラフを参照しなが
ら説明する。まず、インク粒子３ｂにより記録用紙６に
記録を行なう場合の動作を説明する。制御装置１７から
励振電圧可変回路１０に指令が与えられると、励振電圧
可変回路１０はこれに応じた電圧を圧電素子２に印加す
る。これにより、加圧状態のインクは励振され、ノズル
１から噴出される。噴出されたインクは最初い（つかの
くびれをもつインク柱を形成し、そのインク柱の先端で
くびれが切れてインク粒子となる。このインク粒子の形
成の態様、即ち、インク粒子が千切れる時点、インク粒
子の径等は圧電素子に印加する励振電圧により定まる。

上記インクジェット記録装置では、大径のインク粒子３
ａと小径のインク粒子３ｂとが所定の時点で交互に発生
するように励振電圧が選定されている。

一方、電極４ａ、４ｂには、第４図（ａ）に示すように
、それぞれ絶対値が等しく極性が逆の電圧−Ｖ、および
十Ｖ、が印加されている。この状態では電極４ａ、４ｂ
間の中心部Ｃ（第４図（ａ）。

（ｂ）の中間において一点鎖線で示しである）の電位は
０であり、発生したインク粒子３ａ、３ｂは何等影響を
受けることなく真直に飛び、ガター７に収集される。電
極切換回路１６は制御装置１７の指令により、電極４ａ
、４ｂに上記電圧−Ｖ、、＋Ｖが与えられるように切換
えられている。

この状態で、制御装置１７が記録信号源１１に指令を与
えると、記録信号源１１は記録信号を出力し、スイッチ
ング回路１３（制御装置１７により記録信号源ｌｌ側に
切換えられている）、ビデオアンプ１４、電極切換回路
１６を介して、第４図（ａ）、（ｂ）に示される期間Ｔ
の間、電極４ａ、４ｂに記録信号を印加する。電極４ａ
に印加される記録信号の電圧は電圧−■１より絶対値が
大きく極性が同一である電圧−■２であり、又、電極４
ｂに印加される記録信号の電圧は電圧十ｖ１より低い電
圧十■３である。このような記録信号が印加されている
とき小径のインク粒子３ｂがインク柱から離れると、こ
のインク粒子３ｂは正に荷電する。そして、この荷電イ
ンク粒子３ｂは期間Ｔ経過後の電極４ａ、４ｂの電圧−
Ｖ、、＋Ｖ。

により電極４ａ側に偏向され、記録用紙６に衝突する。

ドラム５は連続して回転しているので、記録指令にした
がって記録信号が出力されることにより、・ドラム５の
１回転間、記録用紙６の１ライン上の所望の個所にイン
ク粒子３ｂによるドツトが記録されることになる。

上記動作中、インク粒子３ｂが正しく偏向されるために
は、インク粒子３ｂに対して正しい量の荷電がなされね
ばならない。そして、このような荷電がなされるために
は、インク粒子３ｂが第４図（ａ）、（ｂ）に示す記録
信号の平担期間ものほぼ中間でインク柱から分離するこ
とが必要である。したがって、インクを励振させる励振
電圧は上記のタイミングでインク粒子３ｂが分離するよ
うに設定されている。しかしながら、前述のように、イ
ンク粒子３ｂの発生のタイミングは、温度等の環境条件
の変化により大きく左右され一定せず、励振電圧を固定
しておくとインク粒子３ｂの荷電量、したがって偏向量
が変化し、良好な記録は到底望み得ない。このため、前
記公報記載の装置は、上記記録動作中にもインク粒子３
ｂの荷電量のテストを行なう構成となっている。以下、
この構成を説明する。

上記インクジェット記録装置においては、記録に先立ち
励振電圧を大幅に変化させてゆき、各励振電圧毎に荷電
量をチエツクし、大径と小径のインク粒子３ａ、３ｂが
発生し、かつ、小径のインク粒子３ｂの発生タイミング
が期間ｔのほぼ中間付近になる量適の励振電圧を見出し
、この励振電圧を設定値として制御装置の記憶部に記憶
させる（第５図に示す手順Ｓ、）。次いで、上記記録動
作が開始される（手順Ｓ２）。この記録動作中、ギャッ
プ検出器８はレベル変換回路９を介してその検出結果を
常時制御装置１７に出力する。制御装置１７は当該検出
結果をみて記録用紙６の１ラインの記録が終了したか否
か、即ちギャップ検出器８が間隙６ｇを検出したか否か
を判断する（手１１ｉｆ（Ｓ３）。１ラインの記録が終
了したと判断されると、今度はその１ラインが記録のた
めの最後の１ラインであるか否かを判断しく手順Ｓ４）
、最後の１ラインであれば動作を停止する（手順Ｓ、）
。

最後の１ラインでなければ、荷電量データの採取が行な
われる（手順Ｓ６）。

この荷電量データの採取は次のように実施される。即ち
、制御装置１７はスイッチング回路１３をテスト信号源
１２側に切換えるとともに、電極切換回路１６を、電極
４ａにテスト信号の電圧が印加され、かつ、電極４ｂが
接地およびセンスアンプ１５に選択的に接続されるよう
に切換える。

次いで、テスト信号源１２から、第４図（Ｃ）に示すよ
うなテスト信号を出力し、スイッチング回路１３．ビデ
オアンプ１４．電極切換回路１６を介して電極４ａにテ
スト電圧を印加する。上記テスト信号は第４図（Ｃ）に
示すように記録信号と同期した信号である。このテスト
信号は、ギャップ検出器８が間隙６ｇを検出している期
間内（記録中止期間内）において複数（例えば３０回）
出力され、この出力中、電極４ｂは電極切換回路１６に
より接地される。これにより、テスト信号毎に発生して
いるインク粒子はその発生タイミングに応じて正に荷電
し、この荷電に応じた負の電荷がテスト信号出力毎に電
極４ｂに蓄積されてゆ（。制御装置１７はテスト信号の
所定回数（３０回）出力後、電極切換回路１６に指令を
出力し、電極４ｂの接続を接地からセンスアンプ１５に
切換える。

このため、電極４ｂに蓄積された電荷はセンスアンプ１
５に移行し、電流として検出される。この電流はインク
粒子３ｂの所定数（３０個）の總荷電量に比例し、した
がってインク粒子３ｂの１個の荷電量にも比例する。

上記の荷電データの採取は、ある励振電圧、例えば手順
Ｓ１において設定された励振電圧についてなされたもの
である。そして、このようなデータの採取を、上記設定
された励振電圧の近辺の励振電圧についても実施し、そ
れら採取されたデータを比較することにより、適正な励
振電圧が決定される。このため、上記データの採取は複
数の異なる励振電圧についてなされねばならず、複数の
連続するラインで実行されることになる。制御装置１７
はデータ採取が終了する毎にその回数をチエツクし、所
定数（例えば９回）のデータが揃つたか否かを判断する
（手順Ｓ７）。所定数に達していない場合、手順８２〜
Ｓ、の処理が繰返される。

手順Ｓ７で所定回数のデータ採取が終了したと判断され
た場合、処理が手順Ｓ、に移る。手順ＳＬ＋では、採取
されたすべてのデータ（例えば９つのデータ）について
それらのデータの最大値を探す。

この状態が第６図に示されている。図で、横軸に励振電
圧、縦軸に粒子荷電量、即ち上記データがとられている
。最大値のデータを生じたときの励振電圧をｖｏ、とす
ると、この励振電圧Ｖ　ｍａｙは最適のタイミングでイ
ンク粒子３ｂを発生せしめる励振電圧であると考えるこ
とができ、以後、次のテスト期間中における記録動作の
励振電圧は、現在の励振電圧の如何にかかわらず、上記
励振電圧Ｖ　ｎ＋ａｘに修正される。即ち、手順Ｓ２に
おける記録は、前回のテストにより決定された励振電圧
を用いて実行される。

上記の構成により、励振電圧は所定数（例えば９つ）の
ライン（ドラム５の所定回転数）毎にチエツク修正され
るので、記録動作中適正な励振電圧を保持することがで
き、良好な記録を行なうことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記インクジェット記録装置のテストにおいて、第５図
に示す手順Ｓ、のデータ採取は、前述のように１つの励
振電圧につき複数回（例えば３０回）のテスト信号を出
力することにより行なわれる。

これは、１つのテスト信号でインク粒子３ｂが荷電する
量は極めて微小であり、センスアンプ１５による検出が
事実上不可能であるからである。そして、例えば３０個
のインク粒子３ｂの荷電の諸量によっても、センスアン
プ１５で検出される量は数ナノアンペア程度である。上
記データ採取はこのような微小電流により行なわれるの
で、周辺から発生する電気的ノイズの影響が甚だ大きく
、厳重な電気的シールドを施しても避けることは困難で
ある。したがって、上記ノイズがデータとして採取され
、これが最大のデータとなったとき、多くの場合、適正
な励振電圧から大きく外れた電圧を適正な励振電圧とし
て採用することになり、テストの効果がなくなるばかり
でなく、却ってテストを行なわない方が良いという結果
を生じる。

さらに、上記のような一過性の不適切なデータは、電極
間の塵埃の混入やノズル１内に気泡が存在する場合にも
生じる。特に後者の場合、ノズルから気泡が飛び出した
とき、その間インク粒子は出なくなり總荷電量に大きな
誤差を生じたり、又は、気泡の飛び出しによりタイミン
グが狂い大径のインク粒子３ａに荷電してしまう事態も
生じる。

このように、従来の装置にあっては、一過性の誤ったデ
ータにより、テストが無意味となるだけでなく、逆に大
きく外れた励振電圧を決定してしまい、記録にずれを生
じるという事態を生じていた。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
確実に適正なタイミングでインク粒子を発生させること
ができ、ひいては良好な記録を行なうことができるイン
クジェット記録装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、インクを噴出さ
せてインク粒子を生成させるノズルと、インク粒子を荷
電偏向させる電極と、インク粒子の荷電量を検出する荷
電量検出手段と、記録動作の中止期間に前記荷電量検出
手段により検出された荷電量に基づいてインク粒子の最
適発生タイミングを制御するタイミング制御手段とを備
えたインクジェット記録装置において、前記タイミング
制御手段は、検出された荷電量に基づいて第１のタイミ
ング値を求める第１のテスト手段と、前記第１のタイミ
ング値を前回テストで設定した設定値と比較する第１の
比較手段と、この第１の比較手段で得られた偏差が所定
範囲外のとき再び荷電量に基づくテストを繰返して第２
のタイミング値を求める第２のテスト手段と、前記第２
のタイミング値と前記設定値とを比較する第２の比較手
段と、ごの第２の比較手段で得られた偏差が所定範囲外
のとき第１のタイミング値と第２のタイミング値とを比
較する第３の比較手段と、各比較手段の比較の結果に基
づき新たなタイミング値を設定する設定手段とで構成さ
れていることを特徴とする。

〔作用〕

第１のテスト手段により、インク粒子の荷電量に基づく
当該インク粒子の生成の第１のタイミング値を求め、こ
の第１のタイミング値を前回設定したタイミング値（設
定値）と比較する。両者の偏差が所定範囲内にあるとき
は第１のタイミング値が一過性のデータに基づく値では
ないと判断し、両者いずれかの値又はその中間の値を新
たなタイミング値として設定する。上記偏差が所定範囲
外にあるときは第２のテスト手段により再度テストを繰
返して第２のタイミング値を求める。そして、この第２
のタイミング値と前記設定値とを比較し、両者の偏差が
所定範囲内にあるときは第１のタイミング値は一過性デ
ータによるものであったと判断してこれを排除し、第２
のタイミング値又は前記設定値あるいは両者の中間の値
をタイミング値として設定する。上記比較で両者の偏差
が所定範囲外にあるとき、第１のタイミング値と第２の
タイミング値とを比較し、両者の偏差が所定範囲内にあ
るとき、環境条件の変化等により設定すべきタイミング
値が変化したと判断し、両者いずれかの値又はその中間
の値を新たなタイミング値として設定する。

〔実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るインクジェット記録装置
の系統図である。図で、第３図に示す部分と同一部分に
は同一符号を付して説明を省略する。１８は第３図に示
す制御装置１７に相当する制御装置である。本実施例が
従来装置と異なるのは制御装置の構成のみであり、他の
構成は第３図に示す従来装置と同じである。

次に、本実施例の制御装置１８の動作を第２図に示すフ
ローチャートを参照しながら説明する。

第５図に示す手順３１〜Ｓ７の処理は本実施例において
も同じであり、第２図でも同一符号が付しである。従来
装置においては、手順Ｓ８で最大荷電量を与える励振電
圧を見出し、この励振電圧を適正な励振電圧として設定
していた。これに対して本実施例では、新たな励振電圧
Ｍ１を見出すだけであり（手順ＳＩ＋′）、これを直ち
に適正な励振電圧として設定せず、次の処理を行なう。

まず、見出された励振電圧Ｍ１を今回のテスト前に設定
されていた励振電圧（この励振電圧をＭ。

とする）と比較する（手順Ｓ９）。もし、励振電圧Ｍｏ
　、Ｍ＋がほぼ等しければ、今回のテストで得られた励
振電圧Ｍ、は一過性の値ではなく信頼し得る値であると
判断しても差し支えない。したがって、値Ｍ。又は値Ｍ
１あるいは両者の中間の値を新たな励振電圧として設定
しく手順Ｓ１゜）、再び処理は手順Ｓ２に戻されて新し
いテストが開始される。なお、値Ｍ０と値Ｍ１は厳密に
一致しなくてもよい。これは、テストする励振電圧の刻
みを細かくとった場合、最適とみなし得る値が一点以上
存在し得ること、検出された荷電量は一定範囲内の誤差
を含むことによる。したがって、値Ｍ、と値Ｍ１との偏
差がある所定範囲内であれば両者は等しいとみなすこと
ができ、新たに設定する励振電圧も上記手順ＳＩＯに示
すように定めることができる（以下の手順５ｌｆｆ〜Ｓ
Ｉ６においても同じ）。

次に、手順Ｓ、で値Ｍ０と値Ｍ、の偏差が所定範囲外に
あると判断された場合について考える。

このように両値Ｍ０．Ｍ＋が相違する理由として、環境
条件等の変化により最適励振電圧が変化したこと、およ
び値Ｍ１が前述のような一過性の値であることが考えら
れる。したがって、ここで、値Ｍ０又は値Ｍ−，を適正
な励振電圧として設定するのは適切でない。そこで本実
施例では次の処理を実行して適正な励振電圧を定める。

即ち、さきに見出した値Ｍ、を一旦メモリに記憶させ（
手順Ｓｚ）　、次に再度手順８２〜３．＋の処理を行な
い新たな励振電圧Ｍ２を見出す（手順ｓ、２）。そして
、値Ｍ０と値Ｍ２とを比較する（手順５Ｉｆｆ）。

手順ＳＩ！で値Ｍ０と値Ｍ２とがほぼ等しいと判断され
た場合には、さきに見出された値ＭＩは一過性の値であ
ったとみることができ、これを排除しても差支えない。

したがって、値Ｍ０又は値Ｍ２あるいはそれらの中間の
値を適正な励振電圧として設定しく手順３１４）、再び
手順Ｓ２から次回のテストが開始される。一方、手順ｓ
ｒｓで値Ｍ０と値Ｍ２との偏差が所定範囲外である場合
には、値Ｍ、が有意な値である可能性が高く、これを排
除することはできない。それ故、記憶されている値Ｍ１
をとり出し、値Ｍ２と比較する（手順Ｓ＋ｓ）。

値Ｍ＋　と値Ｍ２とがほぼ等しければ、環境条件の変化
等により値Ｍ０が適正な励振電圧ではなくなったと考え
ることができ、値Ｍ、又は値Ｍ２あるいはそれらの中間
の値を適正な励振電圧として新たに設定しく手１１ｐＳ
ｚａ）、再び手順Ｓ２から次回のテストが開始される。

手順ＳＩ５で値Ｍ１と値Ｍ２との偏差が所定範囲外にあ
ると判断された場合、即ち、値Ｍ、、Ｍ、。

Ｍ２のすべてが異なる値であった場合であるが、このよ
うな事態はほとんど発生することはない。

そして、それが発生する場合としては、一過性のデータ
が偶然に連続して発生した場合、又は装置に何等かの事
故が発生した場合が考えられる。前者の場合は、再度手
順Ｓ２に戻って上記の処理を繰返えすことにより対応で
きる。又、事故の発生が明らかな場合には、図示しない
停止手段により装置を停止させる。

このように、本実施例では、テストにより最初に得られ
た励振電圧をそのまま次の適正な励振電圧として設定せ
ず、それまでの設定値と比較し、両者の偏差が所定範囲
外のときさらにテストを行なって励振電圧を得、この励
振電圧を設定値および第１回のテストにより得られた励
振電圧と比較して新たな励振電圧を設定するようにした
ので、一過性のデータに基づく励振電圧を排除すること
ができ、適正なタイミングでインク粒子を発生させるこ
とができる。

なお、上記実施例の説明では、各比較手段（手順Ｓ１．
Ｓ＋！、Ｓ’ｓ）における比較の結果、偏差が所定範囲
外であるとき、次の所定の処理を実行する例について説
明したが、適宜の警報９表示等を行なうようにしてもよ
い。又、上記実施例の説明では、適正なインク粒子発生
タイミングを得るため、励振電圧を変化させる例につい
て説明したが、励振電圧に躍ることはなく、インクを加
圧する圧力を変化させても上記タイミングを制御するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、第１のテスト手段で得
た第１のタイミング値を直ちに新たなタイミング値とし
て設定せず、これを前回テストの設定値と比較し、両者
の偏差が大きい場合第２のテスト手段で第２のタイミン
グ値を求め、これを上記設定値と比較し、両者の偏差が
大きい場合第１のタイミング値と第２のタイミング値と
を比較し、これら比較の結果に基づいて新たなタイミン
グ値を設定するようにしたので、一過性データに基づく
タイミング値を排除することができ、常に適正なタイミ
ングでインク粒子を発生させることができ、良好な記録
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るインクジェット記録装置
の系統図、第２図は第１図に示す制御装置の動作を説明
するフローチャート、第３図は従来のインクジェット記
録装置の系統図、第４図（ａ）。 （ｂ）は電極電圧、第４図（Ｃ）はテスト電圧の波形図
、第５図は第３図に示す制御装置の動作を説明するフロ
ーチャート、第６図は検出された粒子荷電量のグラフで
ある。 １−−−−−−ノズル、２−−−−−一圧電素子、３　
ａ　、　　３　ｂ−・−インク粒子、４　ａ　、　　４
　ｂ−−−−−・−電極、５−・・−・−ドラム、６・
−・・・・−記録用紙、６ｇ−・−一一一一間隙、８−
・−・−・−ギャップ検出器、１０−・・−・−・励振
電圧可変回路、１１−・・−記録信号源、１２・−・・
−・テスト信号源、１３−・−スイッチング回路、１５
−−−−一・・センスアンプ、１６−−−−−電極切換
回路、１８−・−・制御装置第４図 第６Ｂ ｍａｘ ＃ｈ後電電 圧２９４− 第５区

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクを噴出させてインク粒子を生成させるノズ
   ルと、前記インク粒子を荷電偏向させる電極と、前記イ
   ンク粒子の荷電量を検出する荷電量検出手段と、記録動
   作の中止期間に前記荷電量検出手段により検出された荷
   電量に基づいて前記インク粒子の最適発生タイミングを
   制御するタイミング制御手段とを備えたインクジェット
   記録装置において、前記タイミング制御手段は、検出さ
   れた前記荷電量に基づいて新たなタイミング値を求める
   テスト手段と、前記新たなタイミング値を前回テストで
   設定した設定値と比較する比較手段と、この比較手段で
   得られた偏差が所定範囲内のとき前記設定値および前記
   新たなタイミング値を含む前記所定範囲内の値を設定値
   として選択する選択手段とを設けたことを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、前記比較手
   段で得られた偏差が所定範囲外のとき前記荷電量に基づ
   くテストを再度実行して他の新たなタイミング値を求め
   る他のテスト手段と、前記他の新たなタイミング値と前
   記設定値とを比較する他の比較手段と、この他の比較手
   段で得られた偏差が所定範囲内のとき前記設定値および
   前記他の新たなタイミング値を含む前記所定範囲内の値
   を設定値として選択する他の選択手段とを設けたことを
   特徴とするインクジェット記録装置
3. （３）特許請求の範囲第（２）項において、前記他の比
   較手段で得られた偏差が所定範囲外のとき前記新たなタ
   イミング値と前記他の新たなタイミング値とを比較する
   さらに他の比較手段と、このさらに他の比較手段で得ら
   れた偏差が所定範囲内のとき前記新たなタイミング値お
   よび前記他の新たなタイミング値を含む前記所定範囲内
   の値を設定値として選択するさらに他の選択手段とを設
   けたことを特徴とするインクジェット記録装置
4. （４）特許請求の範囲第（３）項において、前記さらに
   他の比較手段で得られた偏差が所定範囲外のとき再度前
   記テスト手段を実行する繰返し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
5. （５）特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項あるい
   は第（３）項もしくは第（４）項において、前記タイミ
   ング値は、前記インクを励振させる励振電圧であること
   を特徴とするインクジェット記録装置
6. （６）特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項あるい
   は第（３）項もしくは第（４）項において、前記タイミ
   ング値は、前記インクを加圧する加圧手段の圧力である
   ことを特徴とするインクジェット記録装置