JPH04201348A - インクジエット記録装置 - 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て記録媒体
上に任意の記録を行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大きく変化し、良好な記録
を行うことができなくなる。したがって、常に良好な記
録を行うため、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ている。この手段の概
略を図により説明する。

第６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、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から噴出した大径お
よび小径のインク粒子、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）である。５は回転ドラム、６は回転ドラム５に
張設された記録用紙、６ｇは張設された記録用紙６の端
縁間の間隙、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の出力を高レベル又は低レベルに変換するレベ
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。１
１は記録信号源、１２はテスト信号源（後述する）、１
３は記録信号源１１とテスト信号源１２の切換えを行う
スイッチング回路、１４はビデオアンプ、１５はテスト
時に用いられるセンスアンプ（後述する）である。

１６は記録時およびテスト時に電極４ａ、４ｂの接続を
切換える電極切換回路、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。なお、１８はイ
ンクをノズルへ供給する導入管を示す。

次に、上記インクジェット記録装置の動作を第７図に示
すグラフおよび第８図に示すフローチャートを参照して
説明する。Ｊｌ初、記録に先立ち励振電圧が適正値に設
定される（第８図の手順５１）０次いでドラム５の１回
転間に記録される１ラインの記録が開始される（手順Ｓ
ｔ）。この記録動作時、スイッチング回路１３は記録信
号源１１側へ切換えられ、電極切換回路１６はビデオア
ンプ１４側へ切換えられる。記録信号源１１からの信号
により、発生するインク粒子３ｂのうちの任意のものを
電極４ａ、４ｂにより荷電偏向することにより、記録用
紙６上に記録が行われる。次いで、ドラム５が１回転し
て記録用紙６上に１ラインの記録が行われたこと、およ
びそのラインが全ラインの最終ラインであるか否かが判
断され（手順Ｓ１、　Ｓ４）、最終ラインでなければ荷
電量データの採取が行われる（手順Ｓり。

この荷電量データの採取は、ドラム５が間隙６ｇに対応
する回転角だけ回転する間に、次のようにして行われる
。まず、スイッチング回路１３がテスト信号源１２側に
、かつ、電極切換回路１６がセンスアンプ１５側に切換
えられる。この状態で、励振電圧可変回路１０の励振電
圧が先に設定された励振電圧又はその近辺の値とされた
後、テスト信号源から記録信号と同期したテスト信号が
出力され、電極４ａに印加される。これにより、当該励
振電圧に応じて噴出されているインク粒子が荷電され、
その荷電量は電極４ｂに蓄積される。

このような動作が、上記間隙６ｇに対応する角度の回転
中、所定回数、例えば３０回行われる。テスト信号が所
定回数（３０回）出力された後、電極４ｂはセンスアン
プ１５に接続され、センスアンプで蓄積された荷電量の
総計が検出される。この検出された荷電量の１つが第７
図に、１つの励振電圧に対応する１つの棒状の線で表さ
れている。

第７図で、横軸には励振電圧が、縦軸には荷電量がとっ
である。この荷電量検出は、連続する複数ライン（複数
間隙）毎に励振電圧を順次偏向して行われる。第７図で
は、そのライン数が９つの場合が示されている。

上記のデータ採取が行われ（手順Ｓ６）、必要データが
揃った（上記の例では荷電量が９つ検出された）と判断
されると（手順Ｓ、）、次に、荷電量の最大値（Ｖ□８
）を見出し、これに対応する励振電圧を次の９ラインの
励振電圧として励振電圧可変回路ｌＯに設定する（手順
Ｓ、）。

このように、記録動作中、常に荷電量のテストが行われ
、励振電圧が適正値に保持すされるので、温度その他の
環境条件が変化しても、良好な記録を行うことができる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記装置における励振電圧を適正に保持する手段は、記
録動作開始時に設定された励振電圧の近辺の値について
荷電量の採取を行うものである。

通常の状態においては、上記手段で充分に対処し得るが
、例えば温度が急変する等、環境条件が限度を超えて変
動すると、これに対処することはできず、記録動作中の
インク粒子の荷電状態を制御することはできなくなる。

このように、インク粒子の荷電状態の制御が不可能にな
ると、インク粒子の荷電量に不足が生じてインク粒子の
捕獲が不完全となり、記録ヘッドがインクで汚染される
。

このような汚染は、高電圧が印加されている電極に短絡
を生ぜしめ、記録ヘッドが破損する等の事故発生の原因
となる。

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
環境条件が限度を超えて変動したとき、直ちに記録動作
を停止して記録ヘッドの汚染や破損等を防止することが
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、前記インク粒子
を荷電偏向させる電極と、記録動作の中止期間毎に前記
インク粒子の荷電量を検出する荷電量検出手段と、検出
された所定数の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、前記検出された複
数の荷電量の最大値を所定の上限値と比較し前記最大値
が前記上限値以上のとき記録動作を非常停止させる信号
を出力する第１の比較手段と、前記検出された複数の荷
電量の最小値を所定の下限値と比較し前記最小値が前記
下限値未満のとき記録動作を非常停止させる信号を出力
する第２の比較手段とを設けたことを特徴とする。

さらに、上記構成において、前記第１の比較手段および
前記第２の比較手段による比較終了後、前記検出された
複数の荷電量のパターンを所定のパターンと比較し、前
記荷電量のパターンが前記所定のパターン以外のパター
ンであるとき記録動作を非常停止させる信号を出力する
第３の比較手段を設けたことをも特徴とする。

〔作用〕

従来と同様の手段で所定数の荷電量データの採取が終了
すると、第１の比較手段は、これら荷電量データのうち
の最小値と所定の上限値とを比較する。この比較で、当
該最小値が当該上限値を超えていると判断されたときに
は、記録ヘッドが汚染されているか又は汚染されるおそ
れがあるとみて、記録動作を停止させる信号を出力する
。

又、第２の比較手段は、採取された荷電量データのうち
の最大値と所定の下限値とを比較する。

この比較で、当該最大値が当該下限値未満であると判断
されたときには、現在設定されている励振電圧値の近傍
の値ではインク粒子を荷電できず、記録ヘッドが汚染さ
れるおそれがあるとみて、記録動作を停止させる信号を
出力する。

さらに、第３の比較手段は、採取された７ｉｉ、ｉｉ量
データのパターンを所定のパターンと比較し、この所定
のパターン以外のパターンであると判断されたときには
、小径粒子の荷電領域がずれており、記録ヘッドが汚染
されるおそれがあるとみて、記録動作を停止させる信号
を出力する。

〔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図は本発明のインクジェット記録装置の系統図であ
る。図で、第６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。２ｏは本実施例の制御装置であ
り、従来の制御装置１７の機能以外の他の機能が付加さ
れている。当該他の機能については後述する。２１ａ、
２１ｂは電極切換回路１６と各電極４ａ、４ｂとの間に
介在するスイッチであり、制御装置Ｆ２０の信号により
開閉制御される。２２はノズル１ヘインクを供給する導
入管１８の中途に設けられた電磁弁であり、制御装置２
０の信号により開閉制御される。

ここで、本実施例の動作を説明する前に、インク粒子の
荷電状態について説明する。

第２図は励振電圧に対する粒子荷電量の特性図である。

図で、横軸には励振電圧（１ｏｇＶ）が、又縦軸には粒
子荷電量がとっである。大きなピークＡは大径のインク
粒子３ａの荷電量を示し、小さなビークＢは小径のイン
ク粒子３ｂの荷電量を示す。図から明らかなように、励
振電圧が小さい値ではインク粒子３ａ、３ｂが分離され
ない状態でノズル１から噴出し、励振電圧が増加すると
不完全な分離を経て完全に分離し、さらに励振電圧が増
加すると又分離されない状態となる。

ところで、前述の励振電圧を適正値に保持する手段は、
前回のチエツクにより得られた適正な励振電圧の近傍の
値をチエツクする手段である。第２図では適正な励振電
圧が■。で示されており、又、チエツクの範囲がＣで示
されている。このように、範囲Ｃは励振電圧のうちの極
めて微小な領域である。ところで、温度等の環境条件が
大きく変動すると各ピークが左又は右へ大きくシフトす
るので、領域Ｃ内のチエツクでは対応できなくなるのは
明らかである。これを第３図（ａ）〜（ｄ）を参照して
さらに説明する。

第３図（ａ）〜（ｄ）は第２図と同じく励振電圧に対す
る粒子荷電量の一部の特性図である。第３図（ａ）は第
２図に示す荷電状態と同一状態を示す図である。この状
態から、何らかの原因により温度等の環境条件が大きく
変化すると、各ピークは第３図（ｂ）に示すように図で
左の方ヘシフトする。これにより、正常時においては適
正であった励振電圧Ｖ０は第３図（ｂ）から明らかなよ
うに、最早小径粒子３ｂを荷電することができなくなる
。環境条件の変化がさらに大きいと、各ピークは第３図
（ｃ）に示すように、より大きく左の方ヘシフトし、励
振電圧■。は小径粒子３ｂではなく大径粒子３ａを荷電
してしまう。

第３図（ｂ）、（Ｃ）に示すような荷電状態になると、
前述のように小径粒子３ｂに荷電できなくなるばかりで
なく、大径粒子３ａの荷電によるクーロン力等によりイ
ンクミストが発生し、記録ヘッドが汚染され、電極４ａ
、４ｂにインクぬれが生じ、短絡事故のおそれが生じる
。第３図（ｄ）は電極４ａ、４ｂにインクぬれが生じて
いるときの荷電状態を示す図である。

なお、環境条件の変動があり、かつ、他に何らかの原因
があって励振電圧自体が変動（迷走）する場合がある。

第２図に示す励振電圧ｖ１〜■３は迷走した励振電圧の
値を示す。これら励振電圧のうち、電圧ｖ１は第３図（
ｂ）に示す荷電状態と等価であり、又、電圧Ｖ２は第３
図（Ｃ）に示す荷電状態と等価である。したがって、発
生する問題点も同じである。

第４図（ａ）〜（ｅ）は前述の、励振電圧を適正に保持
するための荷電量チエツクにより採取された荷電量デー
タ（粒子荷電量）を示し、横軸には励振電圧が、又縦軸
には粒子荷電量がとっである。第４図（ａ）は第３図（
ａ）に示す正常時の荷電状態において採取された荷電量
データであり、これは第７図に示す荷電量データと同じ
である。

なお、Ｖｔは荷電量データの最大値を示す。第４図（ｂ
）、（Ｃ）、（ｅ＞　　はそれぞれ第３図（ｂ）、（ｃ
）、（ｄ）に示す荷電状態において採取された荷電量デ
ータを示す。又、第４図（ｄ）は第２図において、励振
電圧が値Ｖ１又は値Ｖ３のときに採取された荷電量デー
タを示す。第４図（ｂ）〜（ｅ）に示す荷電量データは
、第４図（ａ）に示す正常時の荷電量データとは明確に
異なる。

次に、本実施例の動作を第５図に示すフローチャートを
参照しながら説明する。第５図で、手順Ｓ、−３？の処
理は従来装置のものと同じである。

本実施例では、予め制御装置２０に、所定の上限値Ｖ（
１１および所定の下限値ＶＯＺが設定されるとともに、
手順Ｓ７と手順Ｓ８との間に破線で示す手順Ｓ０の処理
機能が付与される。

手順Ｓ７において必要な荷電量データが揃ったと判断さ
れた後、制御装置２０は採取した荷電量データのうち最
小値Ｖ　ｄｗａｉｎを取出し、この最小値Ｖ　ｄ　１１
　ｉ　ｎを上記上限値ＶＯＩと比較する（手順Ｓ０゜）
。

比較の結果、荷電量データの最小値Ｖ　ａ　ｍ　ｉ　ｎ
が上限値Ｖ　６１を超える場合、これは第４図（ｅ）に
示す電極がぬれた状態に相当し、短絡事故のおそれがあ
るので、制御装置は非常停止の信号を出力する（手順５
０１）。この非常停止の信号は、スイッチ２１ａ、２１
ｂ、および電磁弁２２に出力され、スイッチ２１ａ、２
１ｂを開放して電極４ａ、４ｂの電圧を遮断するととも
に、ノズル１へのインクの供給も遮断する。これにより
、インクジェット記録装置の動作は早急に停止せしめら
れ、事故を防止する。

手順Ｓ０゜で荷電データの最小値Ｖ。３．、が上限値Ｖ
ＯＩ以下と判断された場合、制御装置２０は、採取され
た荷電量データの最大値Ｖ　ｄｍａｘを取出し、この最
大値Ｖ　ｄｓｍｘを第４図に示す値Ｖｔの２倍の値２Ｖ
ｔと比較する（手順Ｓ。２）。比較の結果、最大値Ｖ。

、Ｘが値２Ｖ、を超える場合には、第４図（ｃ）に示す
大径粒子への荷電が行われていると判断し、上述の手順
Ｓ１の処理を行う。上記値２■１は値Ｖ、がほぼ４アン
ペア程度であり、大径粒子に荷電されたときには、最大
荷電量で小径粒子のほぼ２倍の電流値が現れることから
経験的に決定されたものである。

上記手１＠Ｓ　ｏ　ｚで荷電量データの最大値Ｖ　ａ　
＋＋ｔ　＋＋　ｘが値ｖ１以下と判断された場合、制御
装置２０は、採取された荷電量データの最大値Ｖ　ｄｍ
ａｘを取出し、この最大値Ｖ。１８を上記下限値ＶＯＺ
と比較する（手順５０３）。比較の結果、荷電量データ
の最大値Ｖ　ｄｍａｘが下限値Ｖ。２未満の場合、これ
は第４図（ｄ）に示す電極がぬれる状態には至らないが
小径粒子３ｂに荷電できない状態に相当し、予め必要な
処置を施さないと将来短絡事故のおそれがあるので、制
御装置は非常停止の信号を出力する（手順５０４）。こ
の非常停止の信号は電磁弁２２に出力され、これを遮断
してノズル１へのインクの供給を断つ。なお、この場合
同時にスイッチ２１ａ、２１ｂを開放する信号を出力し
てもよい。

手順ＳＯ３で荷電データの最大値Ｖ　ｄｍａｘが下限値
Ｖ６ｚ以上と判断された場合、制御装置２０は採取され
た荷電量データのパターンを所定のパターン、例えば第
４図（ａ）に示す正常時のパターンと比較する（手順Ｓ
０．）。この比較は、上記例の場合、荷電量のパターン
が上に凸で、かつ、極大値を有するか否かをチエツクす
ることにより行われる。

荷電量のパターンが所定のパターンと異なる場合、これ
は現在の設定励振電圧が第２図の値Ｖ１、即ち荷電量デ
ータが第４図（ｂ）に示す場合、又は第２図の値■３で
ある場合に相当する。そこで、手順５０６において、当
該設定励振電圧が値Ｖ１であるか値Ｖ３であるかの判断
をする。この判断は、荷電量データのうちの最大値Ｖ　
ｄｍｍｘの近傍をさらにチエツクし、当該最大値が極大
値となるようなパターンが現れれば（値Ｖ：ｌの場合が
これに相当する）、設定励振電圧が小径粒子から少し外
れただけだと判断する。逆に、当該最大値が極大値とな
らない場合、設定励振電圧は大径粒子領域に近づいたと
判断し、小径粒子への荷電が不可能とみて手Ｉ＠ｓ、、
の処理を行う。

手順ＳＯ５で、採取された荷電量データのパターンが所
定のパターンであると判断され、又は手順ＳＯ＆で極大
値が現れるパターンであると判断されると、処理は手順
Ｓｓに移行し、従来と同じく励振電圧微修正の処理が実
行される。

このように、本実施例では、荷電量データが採取された
とき、それらの最小値を所定の上限値と、最大値を所定
の下限値と、さらにそのパターンを所定のパターンと比
較し、最小値が上限値を超えるとき電極への電圧印加、
およびインク供給をそれぞれ遮断し、又、最大値が下限
値未満のときあるいはパターンが所定のパターン以外の
とき、インクの供給を遮断するようにしたので、環境条
件が大きく変動しても記録ヘッドのインクによる汚染、
又は電極の短絡事故による記録ヘッドの破損を防止する
ことができる。

なお、上記実施例の説明では、荷電量パターンと所定の
パターンとを比較する例について説明したが、この処理
がなくても、記録ヘッドの汚染や破損を充分に防止する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、環境条件が大きく変動
して、正常な記録動作が不可能になったとき、第１の比
較手段および第２の比較手段により記録動作を非常停止
するようにしたので、記録ヘッドの汚染又は破損を防止
することができる。

さらに、第３の比較手段を設けることにより、記録ヘッ
ドの汚染や破損の防止を一層確実にすることができる。

【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、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（
ｄ）はそれぞれ励振電圧に対する粒子荷電量の特性図、
第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれ
ぞれ励振電圧に対する粒子荷電量のパターン図、第５図
は第１図に示す装置の動作を説明するフローチャート、
第６図は従来のインクジェット記録装置の系統図、第７
図は励振電圧に対する粒子荷電量のパターン図、第８図
は第５図ムこ示す装置の動作を説明するフローチャート
である。 １・・・・・・ノズル、２・・・・・・圧電素子、３ａ
、３ｂ・・・・・・インク粒子、４ａ、４ｂ・・・・・
・電極、６・・・・・・記録用紙、２０・・・・・・制
御装置、２１ａ、２１ｂ・・・・・・スイッチ、２２・
・・・・・ｔＭ１弁。 第１図 檗＋即−一 第３図 第４図 （ａ） ＭｇＬ電二　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
がハ碇ｌ江第６図 ｑ 第７図 ■、　　　　　　　削黴電圧 第８図

Claims (5)

【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、記録動
   作の中止期間毎に前記インク粒子の荷電量を検出する荷
   電量検出手段と、検出された所定数の荷電量に基づいて
   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、前記検出された複数の荷電量の最大値を所定の上限
   値と比較し前記最大値が前記上限値以上のとき記録動作
   を非常停止させる信号を出力する第１の比較手段と、前
   記検出された複数の荷電量の最小値を所定の下限値と比
   較し前記最小値が前記下限値未満のとき記録動作を非常
   停止させる信号を出力する第２の比較手段とを設けたこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。
2. （２）請求項（１）において、前記第１の比較手段から
   出力される信号は、前記電極への印加電圧を遮断し、か
   つ、前記ノズルへのインクの供給を遮断する信号である
   ことを特徴とするインクジェット記録装置。
3. （３）請求項（１）において、前記第２の比較手段から
   出力される信号は、前記ノズルへのインクの供給を遮断
   する信号であることを特徴とするインクジェット記録装
   置。
4. （４）請求項（１）記載のインクジェット記録装置にお
   いて、前記第１の比較手段および前記第２の比較手段に
   よる比較終了後、前記検出された複数の荷電量のパター
   ンを所定のパターンと比較し、前記荷電量のパターンが
   前記所定のパターン以外のパターンであるとき記録動作
   を非常停止させる信号を出力する第３の比較手段を設け
   たことを特徴とするインクジェット記録装置。
5. （５）請求項（４）において、前記第３の比較手段から
   出力される信号は、前記ノズルへのインクの供給を遮断
   する信号であることを特徴とするインクジエット記録装
   置。