JPH0729442B2 - インクジエツト記録装置 - Google Patents

インクジエツト記録装置

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JPH0729442B2
JPH0729442B2 JP60250810A JP25081085A JPH0729442B2 JP H0729442 B2 JPH0729442 B2 JP H0729442B2 JP 60250810 A JP60250810 A JP 60250810A JP 25081085 A JP25081085 A JP 25081085A JP H0729442 B2 JPH0729442 B2 JP H0729442B2
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ink
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particles
nozzle
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JP60250810A
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剛裕 山田
泰昌 松田
誠 吉野
正俊 阪田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Koki Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/195Ink jet characterised by ink handling for monitoring ink quality

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はインクジエツト記録装置に関し、特にノズルか
ら噴出するインクを大径インク粒子と小径インク粒子に
交互に分離して記録に使用するタイプのインクジエツト
記録装置に関する。
〔発明の背景〕
インクジエツト記録装置において、加圧したインクをノ
ズルから噴出すると共にこのノズルの励振強度をある範
囲に設定すると、ノズルから噴出するインクが大径イン
ク粒子と小径インク粒子交互に分離することが知られて
いる。そして、この小径インク粒子を荷電制御して画像
記録に利用すると高精細な画像記録が可能になる。な
お、このようなインクジエツト記録装置は、特公昭54−
41329号公報に開示されている。
発明者らの実験によれば、このインクジエツト記録装置
は、装置の環境温度が変化すると記録画像が乱れあるい
は記録できなくなる場合があることがわかつた。特に小
径インク粒子の発生状態は環境温度に対して微妙に変化
し、しかもこの小径インク粒子を適正に荷電することが
できる条件(範囲)が狭いことから、一般的なインクジ
エツト記録制御技術では対応できないことがわかつた。
また、特開昭57−83457号公報には、加熱体を用いてイ
ンク温度を制御して、インク小滴発生の位相を制御する
技術が記載されている。しかし、実際は加熱体だけで温
度制御しようとしても、温度制御がうまく行なえない。
なぜなら、装置の環境温度がしだいに上昇するため、そ
れに影響されてインク温度が上がるためである。すなわ
ち、この技術は、実際のインクジェット記録装置におい
て、使用中に装置の環境温度が上がることが考慮されて
いない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、環境温度の変化に対して安定に動作す
るこの種小径インク粒子形インクジエツト記録装置を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、インクを噴出するノズルと、該ノズルを励振
して該噴出インクを大径インク粒子と小径インク粒子に
交互に分離する手段と、インク粒子の発生位相(分離タ
イミング)を管理する粒子発生位相管理手段とを備えた
インクジェット記録装置において、前記ノズルに導くイ
ンクの温度を検知するインクの温度を検知する温度検知
器と、該インクとの間で熱交換を行う熱交換素子と、該
熱交換素子の温度を制御する温度制御回路とを設け、更
に該温度制御回路には、前記温度検知器からの検知信号
に基づいて、前記ノズルから噴出するインクの温度が上
限値Tmaxと下限値Tminの範囲内になるように前記熱交換
素子を駆動する手段を設けて、インクの温度の時間変化
の速さを所定値(dT/dt)max以下に制御しながら熱交換
素子の温度を制御するようにして、インクの温度を安定
した大きさの小径粒子化範囲に維持すると共に、この温
度制御過程で起こるインク粒子発生位相の変化に粒子発
生位相管理が追従できるようにし、以つて環境変化に対
して安定した画像記録が可能なインクジエツト記録装置
とするものである。
〔発明の実施例〕
第1図は、本発明になるインクジエツト記録装置の全体
ブロツク図である。
このインクジエツト記録装置は、大径および小径のイン
ク粒子を交互に発生し記録信号に応じてインク粒子を偏
向制御する記録ヘツドA、このヘツドAにインクを供給
するインクシステムB、インクシステムBよりのインク
を加熱または冷却して温度制御し、記録ヘツドAに導く
インク温度制御装置C等より成る。
インク温度制御装置Cは記録ヘツドAに導くインクの温
度を検出する温度検知器15、このインクとの間で熱交換
を行いインクを加熱または冷却する熱交換素子14、そし
てこの熱交換素子14の温度を制御する温度制御回路16よ
り構成される。そしてインクの温度が後述する所定温度
以上になると、この状態が温度検知器15からの検知信号
を入力する温度制御回路16で検知され、熱交換素子14が
駆動されて記録ヘツドAのノズル2より噴出するインク
の温度が後述する上限値Tmax以上に成らないようにイン
クを冷却制御するようになつている。一方、所定温度以
下になると、この状態が温度検知器15を介して温度制御
回路16で検知され、熱交換素子14が駆動され、ノズル2
より噴出するインクの温度が後述する下限値Tmin以下に
ならないようにインクを加熱制御するようになつてい
る。このようにしてノズルより噴出するインクの温度は
TminとTmaxの間に制御されることになる。本実施例によ
る温度制御装置ではさらに温度の時間変化速度も後述す
る。
以下になるように考慮されている。
この様に温度制御されたインク1は、記録ヘツドAのノ
ズル2に導かれてノズル孔3よりインク柱6となつて噴
出する。ノズル2には圧電素子4が取り付けらりてお
り、この素子が高周波電源5によつて励振されインク柱
6に振動を与え、インク柱6の先端より大径インク粒子
7aと小径インク粒子7bを交互に分離する。制御電極8a,8
bはインク柱がインク粒子7a,7bに分離する領域を包囲す
るように対向して設けられ、これらは記録信号源9a,9b
よりの記録信号と偏向用電源10a,10bからの偏向電圧が
それぞれ印加されている。従つてインク粒子7a,7bは記
録信号に応じて選択的に荷電され、偏向される。偏向さ
れたインク粒子はガター11の上方を通過した記録紙12に
達した記録ドツト13を形成する。記録パターン形成に使
用しない粒子は、荷電偏向されないで直進し、ガター11
で回収される。
記録ヘツドAはさらに粒子発生位相自動管理装置17をそ
なえている。この装置は、たとえば特開昭56−126173号
公報に記載されているような装置であり、インク粒子発
生位相が所定値であるように非記録時間中に、制御電極
8からの検知電流を解析処理して粒子の発生位相を検知
し、ノズル1に取り付けられた圧電素子4の励振強度を
調整する装置である。
第2図は本発明になる温度制御装置Cの構成とその動作
を単に詳しく説明するための図である。
熱交換器14はたとえばインクと熱交換するため、インク
の流れる流路をその内部に形成した金属ブロツク141の
ペルチエ素子142及びペルチエ素子と外気との間で熱交
換するフアン143よりなつている。そしてブロツク141か
らのインク流出側近辺にインクの温度を測定するための
温度検知器15がもうけてある。この検知器15からの検知
信号は温度制御回路16の温度電圧変換回路161で電圧値
に変換される。一方、インク設定温度は温度設定器162
によつて設定される。そして、温度設定器162からの基
準電圧と電圧変換回路161よりの電圧値が偏差検出回路1
63でくらべられる。そしてここで得られる偏差量をもと
に温度制御回路としてよく知られている比例制御回路16
3が働き、増幅器164を介してペルチエ素子142を駆動す
る電流が制御される。
第3図はこの温度制御回路16の動作を説明する図であ
る。すなわち、検知器15により検知されたインク温度が
設定値より低めの時には、ペルチエ素子142を加熱する
ように電流を流し、逆に高めの時には、冷却するように
逆極性の電流を流すようになつている。そして温度設定
値近辺の比例帯にある時には設定値との差によつて出力
の電流方向と通電時間が時分割比例的に制御される。し
たがつてこの温度制御装置によれば比例帯の幅や比例周
期を調整することによりインク温度の変動幅やインク温
度変化のかたむきを調整することができる。
第4図(a),(b),(c)はこの記録装置の温度特
性例を示すグラフである。すなわち、(a)は横軸に記
録装置の動作環境温度を、たて軸にノズルより噴出する
インクの温度をとつて、インク温度の制御特性を実線で
示した。又参考のため、インクの温度をコントロールし
ない場合の同特性も点線で同図中に示した。そして
(b)には、横軸には(a)と同様記録装置の動作環境
温度を、たて軸には小径インク粒子の直径をとつて、小
径インク粒子の大きさの温度依存特性を実線で示した。
又、参考のため、インクの温度をコントロールしない場
合の同特性も点線で同図中に示した。そして(c)に
は、横軸には(a),(b)と同様に記録装置の動作環
境温度を、たて軸には小径インク粒子の偏向量をとつ
て、小径インク粒子の偏向量の温度依存特性を実線で示
した。又参考のため、インクの温度をコントロールしな
い場合の同特性も点線で同図中に示した。
この図から分かるように、本発明による記録装置では動
作環境温度が高くても低くても、インク温度制御装置C
の作動により、ノズル孔より噴出するインク温度がTmax
=33℃とTmin=28℃の間に制御され、小径インク粒子の
直径がほとんど一定になり、インク粒子偏向量もあまり
変化していない。これに対しインクの温度を制御しない
場合には、動作環境温度が30℃以上になると、ノズルか
ら噴出するインク温度は35℃以上に上昇してしまい、小
径インク粒子の直径が急激に小さくなつてしまう。この
ため記録ドツト径が小さくなつたり、粒子の飛行が不安
定になつて記録が乱れたり、微小化した粒子が制御電極
に付着して記録ができなくなることがあるわけである。
またインクの温度が制御しない場合にはインク粒子の偏
向量がかなり変化している。これはインクの温度に伴な
い、インクのノズルよりの噴出速度が速くなりインク粒
子の飛行速度が速くなつてインク粒子の偏向感度が小さ
くなることやインク柱の長さが増えることにより偏向量
距離が短かくなるため生ずる偏向量の減少のためであ
る。また30℃以上では逆に偏向量が増加しているがこれ
は、先に述べた小径インク粒子の微小化による偏向感度
の増大によるものである。このような偏向量の変動は、
記録紙への着地位置をインクの色によつてずらすカラー
プリンタの場合は色づれの原因になり、また文字を印加
するプリンタでは文字高さを変化させてしまうことにな
る。
ところで発明者らの検討によれば、上記の小径インク粒
子の直径が急激に小さくなつてしまうインク温度は、イ
ンクの種類やインク粒子作成条件によつて決まることを
確認している。上述の例では、インクとして、一般に荷
電制御型インクジエツトプリンターで使用しているイン
ク(25℃において表面張力48dyn/cm,粘度2,1CPM)を用
い、口径が約65μmφのノズルからインクを40m/s程度
の速度で噴出し、約140KHzの周波数でインク粒子を作成
した場合であり、約35℃である。そこで本発明の実施例
では上述のように、インク温度をインク温度制御装置C
により、この温度より少し低い33℃を上限値Tmaxと定め
て制御するようにした。このようにインクを何度C以下
に制御するかは、使用するインクの種類や、粒子作成条
件等によつて決まる小径インク粒子の微小化温度を考慮
して決定される。
また下限値Tminはインク粒子の偏向量の変動を所定ΔD
以下におさえるためにおさえられる。今、変動量ΔD=
80μm以下におさえたい場合には、Tmaxでの偏向量DTma
x=1080μmであるので、これよりΔD=80μmだけ大
きな偏向量DTmin=1150μmにおさえるためにはインク
温度を28℃にしておかなければならない。このようにTm
inは、Tmaxでの偏向量をDTmax,Tminでの偏向量をDTmin
とした時、|DTmax−DTmin|<ΔDは条件より決定され
る。
第5図はインク温度制御が定常時の時の10分間程度のイ
ンク温度の状態を示したグラフである。図のようにTmax
とTminには充分入つているがこの実施例の温度制御で
は、さらに温度の変化速度すすなわち が所定値以下におさえられている。第6図はこの理由を
説明するための図である。すなわち、横軸に温度の変化
速度をとり、たて軸にインク粒子に与えることのできる
電荷量をとつた図である。この図より分かるように、0.
3゜/分までの温度変化速度までは前述した粒子発生位
相管理装置17の働きにより記録信号電圧で決まる所定量
の電荷量をインク粒子に与えることができるが0.3゜/
分以上になると温度変動に伴なう粒子発生位相の変動が
速すぎて、インク粒子発生の位相修正動作が追従できな
くなるため充分な電荷量を与えることができなくなる。
したがつて は粒子発生位相管理装置17の応答特性を考慮し決定され
る。発明者らの記録録装置では、特開昭56−126173号公
報で述べられているような粒子発生位相管理装置17を用
い、 を0.3゜/分以下におさえるように前述の温度制御回路
の比例帯や比例時間等を設定している。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、インクジェット記録装
置の環境温度が変化しても、とくに、使用中に環境温度
がしだいに上昇しても、インク温度を小径インク粒子が
安定に発生する範囲に制御することができる。さらに、
インク温度の変化速度が抑制されてインク粒子発生位相
の変化に粒子発生位相管理手段が追従できる。この結
果、環境温度の変化に影響されない安定した画像記録を
実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は全体の
ブロツク図、第2図はインク温度制御装置のブロツク
図、第3図〜第6図は特性図である。 A……記録ヘツド、B……インクシステム、C……イン
ク温度制御装置、14……熱交換素子、15……温度検知
器、16……温度制御回路、17……粒子発生位相自動管理
装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 3/04 104 A (72)発明者 松田 泰昌 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所マイクロエレクトロニク ス機器開発研究所内 (72)発明者 吉野 誠 東京都千代田区大手町2丁目6番2号 日 立精工株式会社内 (72)発明者 阪田 正俊 東京都千代田区大手町2丁目6番2号 日 立精工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−83457(JP,A) 特公 昭54−41329(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インクを噴出するノズルと、 該ノズルを励振して該噴出インクを大径インク粒子と小
    径インク粒子に交互に分離する手段と、 インク粒子の発生位相を管理する粒子発生位相管理手段
    を備えたインクジェット記録装置において、 前記ノズルに導くインクの温度を検知する温度検知器
    と、 該インクを加熱または冷却する熱交換素子と、 該熱交換素子の加熱冷却動作を制御する温度制御回路と
    を備え、 該温度制御回路は、温度検知器からの検知信号に基づい
    て、前記ノズルから噴出するインクの温度が、所定値
    (dT/dt)max以下の速度で変化し、かつ所定の上限値Tm
    axと、下限値Tminの範囲内に収まるように前記熱交換素
    子の加熱冷却動作を制御してなるインクジェット記録装
    置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記上限
    値Tmaxはインク物性の温度依存性により小径インク粒子
    が微小化しない範囲であり、下限値Tminは該条件により
    設定された上限値Tmaxでのインク粒子偏向量DTmaxと下
    限値Tminでのインク粒子偏向量DTminでの偏向量の差が
    許容値以下であるとなる値であり、さらに所定値(dT/d
    t)maxはインクの温度変化に伴うインク粒子発生位相の
    変化速度が前記粒子発生位相管理手段の追従速度範囲内
    となる様に設定されたものであることを特徴とするイン
    クジェット記録装置。
JP60250810A 1985-11-11 1985-11-11 インクジエツト記録装置 Expired - Lifetime JPH0729442B2 (ja)

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JPS62111750A JPS62111750A (ja) 1987-05-22
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