JPS588663A - 偏向制御インクジエツト記録装置 - 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】 本発明は、ノズルより超音波振動を加えたインクを噴射
し、噴射インクがインク粒子に分離する位置において荷
電電極により選択的に荷電をおこない、荷電インク粒子
を偏向電極で偏向せしめて記録紙に衝突させるインクジ
ェット記録に関し、特に、インク噴射ヘッド、荷電電極
、荷電検出電極および偏向電極等をキャリッジに搭載し
、キャリッジを記録紙紙面に沿って走査駆動するキャリ
ッジ走査タイプの偏向制御インクジェット記録装置に関
する。

この種のインクジェット記録においては、荷電インク粒
子の偏向量がインク圧、インク温度、超音波振動振幅、
荷電タイミング、荷電電圧、偏向電圧等に依存するため
これらの設定が大変であり、最近は荷電インク粒子の偏
向量を検出してそれが所定値になるように、インク圧、
インク温度、荷電電圧等々を制御することがおこなわれ
ており、偏向量検出法に各種のものがすでに提案されて
いる。しかして偏向量検出の１つとして、２個の電極を
、それらの中間を所定の偏向軌道に合わせて該軌道の間
近に配置し、両電極の電位を差動増幅した信号の極性お
よびレベルで偏向位置を求めるものがある（たとえば特
公昭５２−４７２８４号公報およびＩ　ＢＭ　　Ｊｏｕ
ｒｎａｌ　Ｊａｎｕａｒｙ　１９７７、　ＰＰ　５２−
５５）。

しかして偏向検出はインク粒子を、ガター捕獲レベルを
外れる比較的に高い偏向レベルに荷電しておこなうため
、印写面を外した位置（たとえばホームポジション）で
おこなう必要があり、従来においては偏向検出電極ユニ
ットはキャリッジがホームポジションにあるときの荷電
インク粒子の飛翔軌道前方の、印写面延長線の後方に固
定されている。

しかしながら、ノズルより噴射されたインク粒子の直進
軸と偏向検出電極の配置位置精度により印写文字の大き
さくドツトピッチ）が決定されるので、従来のこの種の
偏向検出電極ユニットは、調整機構と組み合せて、キャ
リッジホームポジションにおけるインク粒子の直進軸に
対して前後、左右および上下に調整する必要があり、機
構が複雑で調整に手数がかかり、しかもガタ等の補償の
ため保守を要するという問題がある。また、偏向電極−
偏向検出電極ユニット間の距離が長いため、偏向歪が大
きく、検出精度が低い。たとえばインク圧力の低下によ
りインク粒子飛翔速度が低下しているときには、それに
より偏向量が大きくなるが、偏向インク粒子相互間のク
ーロン力による反発が大きくなり、また先行部が生起す
る風の影響が出て、検出不能となることもある。

本発明は偏向検出の精度を高めることを第１の目的とし
、キャリッジの位置決めガタ　の影響を回避することを
第２の目的とし、偏向検出の長期間の安定化を第３の目
的とする。

上記目的を達成するために本発明においては、偏向検出
電極ユニットを偏向電極と紙面の間に位置させてキャリ
ッジに搭載する。本発明の好ましい実施例においては、
偏向検出電極ユニットは、表面にシールド電極を積層し
た２枚の絶縁板間に偏向検出電極薄層を積層し、しかも
それらに下端が開設したスリット状のインク粒子通過口
を形成したプリント基板ユニットとして、これを平面が
偏向インク粒子飛翔軌道に直交する形で印写面と偏向電
極の間に位置させてキャリッジに固定する。

一方、このように電極ユニットを印写面と偏向電極の間
に位置させてキャリッジに搭載することにより、新たな
問題を生ずる。その１つは、キャリッジがたとえば１５
０〜３００　ａｍ／　ｓｅｃで駆動され電極ユニットが
その速度で移動するため、電極ユニットが起こす空気流
の作用が印写偏向範囲の各ステップの偏向インク粒子の
それぞれについて異なり、これにより印写ドツトずれを
生ずることである。もう１つは、キャリッジの記録走査
中電極ユニットがインク噴射ヘッドおよび印写面に対向
し、インクしぶきを受け、特に、印写面においてインク
粒子の衝突により生じるインクミストで汚れることであ
る。インク噴射開始のときにもノズル周囲にインクミス
トを生ずるがそれによる汚れは少ないインク汚れがひど
いと電極ユニットにおいて偏向検出電極がアースに対し
てリークやショートを生じ、偏向検出が乱れる。

したがって本発明は偏向検出電極ユニットが生起する風
による印写ドツトずれを防止することを第４の目的とし
、インク汚れによる偏向検出電極のリークやショートを
防止することを第５の目的とする。

上記第４の目的を達成するために本発明においでは偏向
検出電極ユニットの、印写面に対向する面を印写面より
等距離とし、第５の目的を達成するために偏向検出電極
ユニットの少なくとも印写面に対向する側に多孔質部材
を接合してこれにインクを吸収させる。好ましい実施例
においては、多孔質部材を導電性とし、これをシールド
電極としてアースする。

第１ａ図に本発明の一実施例の主要部を示し、第１ｂ図
に側面図を示す。これらの図面において、記録紙１４を
装着したプラテン１５の軸１６に平行に２本のガイドバ
ー１７１．１７２が配置されており、これらのガイドバ
ー１７１．１７２に、それらに沿って往復動可能にキャ
リッジ１８が装着されている。キャリッジ１８はそれに
固着されたワイヤ１９を介して、図示を省略した主走査
駆動系により、図示したホームポジションから右方に駆
動され、右方の紙幅を外れた位置で反転されて左方に駆
動される。

キャリッジ１８には、ヘッド組体支持ベース２０が枢着
されており、図示を省略した調整機構で、キャリッジ１
８上面に沿って回動位置調整Ａ１をしうるようになって
いる。ヘッド組体支持１−ス２０にはへラドベース２１
が枢着されており、図示を省略した調整機構で、ベース
２０の垂直面に沿って回動位置調整Ａ２をしうるように
なっている。ヘッドベース２１には、円筒状の電歪振動
子を金属パイプに固着したインク噴射ヘッド１が固着さ
れている。金属パイプの先端にはインク噴射口を形成し
たノズルプレートが固着されている。ヘッド組体支持ベ
ース２０には、荷電電極ユニット２、シールド電極付き
の荷電検出電極ユニット３、偏向電極４］１４２および
偏向検出電極ユニット６が固着されており、非印写イン
ク粒子を補獲するガター５はキャリッジ１８に固着され
ている。

キャリッジ１８を第１ａ図に示すようにホームポジショ
ンに置いてインク粒子を荷電するとき、ガター５を外れ
て偏向検出電極ユニット６の開口を通した荷電インク粒
子を補獲するように、プラテン１５の左端面の極（近く
にもう１つのガター２２が固定されている。

偏向検出電極ユニット６の、記録紙１４に対向する端面
は、第１ｂ図に示すように、プラテン軸１６の軸心を中
心とする曲面とされ、これにより該端面の各部は記録紙
紙面から等距離になっている。

第２ａ図に偏向検出電極ユニット６の拡大側面を示す。

電極ユニット６は、概略で、多孔質および導電性の焼結
ステンレス板６７．６８およびプリント基板６４．６５
を一体に接合したものである。第２のプリント基板６４
の表面には銅プリント面にニッケルメッキを施こしたシ
ールド電極６４ａが形成されている。第２のプリント基
板６４の表面を第２ｂ図に示す。第１のプリント基板６
５の表面を第２Ｃ図に示す。第１のプリント基板６５の
表面には、インク粒子通過口６６を取り囲む形で第１お
よび第２の荷電検出電極６１および６２が、またこれら
の電極６１゜６２を取り囲む形でシールド電極６５ａが
積層されており、第１のプリント基板６５の裏面には第
２ｄ図に示すようにもう１つのシールド電極６５ｂが積
層されている。これらの電極６１．６２．６５ａおよび
６５ｂも、銅プリント面にニッケルメッキを施こしたも
のである。第１のプリント基板６５の電極６１．６２を
形成した面に第２のプリント基板６４の裏面を接合し、
電極６１および６２にそれぞれ引出し線を接続し、第１
のプリント基板６５の裏面のシールド電極６５ｂに開口
６６が形成された第１の焼結ステンレス板６８を導電性
接着剤で接合し、更に第２のプリント基板６４の表面の
シールド電極６４ａに第２の焼結ステンレスブロック６
７を導電性接着剤で接合した上、電極６１．６２の引出
しリードをブロック６７の上端部の穴およびベース２０
の開口２３に通した上で、ユニット６の」二端をベース
２０に接合している。インク飛翔軌道１１に対してプリ
ント電極６４．６５を直交させるため、ユニット６は垂
直線に対してＱ＝２０〜３０°（但し印写偏向幅５朋の
場合）傾斜させてベース２０に固着されている。

第１ａ図に示す各種電極およびヘッドに接続された電気
回路を第３図に示す。以下、第１図および第３図を参照
して各部の動作を説明すると、インク噴射ヘッド１には
、アキュムレータ７より加圧インクが供給される。ヘッ
ド１においては、円筒状電歪振動子が定周波数の圧力振
動をインクに加え、ノズルよりインクが噴射される。ノ
ズルよ幸 り噴射したインクは所定距離進んだ所でインク粒子に分
離する。この分離の時に荷電電極２に荷電電圧が印加さ
れるとインク粒子は荷電電圧に対応した帯電をする。荷
電インク粒子は偏向電極４１−４２間の電界で偏向を受
はガター２１に衝突する。非荷電インク粒子はガター５
に衝突する。ガター５゜２１のインクはインク槽８に戻
り、フィルタ９を通してポンプ１０でアキュムレータ７
に送られる。ヘッド１がホームポジションにあるときの
、荷電インク粒子のある特定の偏向軌道１１が丁度電極
６１゜６２（第２Ｃ図）の中間に位置するようにして、
またプリント電極面カ月１に直交するようにして偏向検
出電極ユニット６がキャリッジ１８上のヘッド組体支持
ベース２０に固着されている。荷電インク粒子が電極６
１．６２のそばを通ると、それらの電極に、静電誘導に
より、インク粒子の飛翔軌道と保持電荷に対応した電位
が誘起される。

電極６１および６２の誘導電位は、それぞれ電界効果型
トランジスタＦＥＴＩおよびＦＥＴ２のベースに印加さ
れ、増幅器ＡＭＩおよびＡＭ２で更に増幅され、ダイオ
ードＤ１およびＤ２で整流されて差動増幅器ＤＡに印加
される。差動増幅器ＤＡの出力は比較器ＣＡＩおよびＣ
Ａ２に印加され、それらでプラス所定電圧とマイナス所
定電圧のそれぞれと比較される。比較器ＣＡＩは、ＤＡ
の出力がマイナス所定電圧以下であるとアースレベルの
、またその逆のときにはプラスレベルの出力を生じ、比
較器ＣＡ２はＤＡの出力がプラス所定電圧板」二である
とアースレベルの、またその逆のときにはプラスレベル
の出力を生ずる。比較器ＣＡＩ、ＣＡ２の出力はそれぞ
れトランジスタＴｒｉ、　Ｔｒ２のベースに印加され、
これらのトランジスタはプラスレベルの電圧印加により
導通となる。トランジスタＴｒｉおよびＴｒ２のコレク
タには、それぞれインバータＩＮＶおよびリトリガブル
モノマルチバイブレータＲＭ２が接続されており、イン
バータＩＮＶにリトリガブルモノマルチバイブレータＲ
ＭＩが接続されている。これらのモノマルチバイブレー
クＲＭ］、、Ｒ，Ｍ２は入力がアースレベルからプラス
レベルに立上るときにトリガーされ所定時間ＴＯの間高
レベルｒ１．Ｊ（プラスレベル）の出力ヲ生シ、Ｔｏの
間に更にトリガーされるとそれから更にＴＯの間高レベ
ル「１」の出力を持続する。Ｔｏ内にトリガーが無いと
、Ｔｏ後に出力はアースレベルに復帰する。モノマルチ
バイブレータＲＭＩ、Ｒ，Ｍ２の出力は偏向量の調整、
設定をおこなう中央制御装置１２に印加される。

中央制御装置１２は、荷電位相検索、偏向量設定および
記録制御をおこなう。そのうち本発明にもつとも関係が
ある偏向量設定を説明すると、中央制御装置１２は、電
源オン直後の初期設定や、それ自身のプログラムで定め
た偏向量チェックのとき、および外部からチェック指示
があるときなどに、キャリッジ１８をホームポジション
にセットし、位相検索・設定をし、次に偏向量の検出を
おこなう。

偏向量の検出においては、まず荷電電圧発生器に特定軌
道１１をとるべき荷電電圧を示す信号を、ｍ−５個のイ
ンク粒子生成期間にわたって出力し、次にｎ＝５個のイ
ンク粒子生成期間にわたって非荷電レベル（アース）の
信号を出力し、こ（を繰り返す。これにより、ヘッド１
より噴射されるインク粒子は連続する５個が特定の荷電
をし、次の５個が非荷電という荷電パターンとなる。電
極６１゜６２のそれぞれはこのような荷電パターンに対
してサイン波状の電位変化を生じそれらの整流波のレベ
ル差を示すアナログ電圧が差動増幅器ＤＡより出力され
る。

５個１グループの荷電インク粒子が電極６１と６２の中
間を通ると両電極の誘起電位が等レベルであり、差動増
幅器ＤＡの出力電位は零レベル（アース）であり、比較
器ＣＡＩの出力ｅはアースレベル、ＣＡ２の出力ｄはプ
ラスレベルである。したがってトランジスタＴｒｉはオ
フ、Ｔｒ２はオンで、モノマルチバイブレータＲＭ１．
．ＲＭ２の入力は共にアースレベルであり、トリガーさ
れない。この関係を第４ｂ図に示す。これに対して荷電
インク粒子の偏向量が小さいときには、誘起電圧は電極
６２よりも６１の方が高（、第４ａ図に示す関係でリト
リガブルモノマルチバイブレータＲＭ２の出力ｆがプラ
スレベルになる。偏向量が大きいときにはその逆に、第
４Ｃ図に示す関係でモノマルチバイブレータＲＭＩの出
力ｇがプラスレベルになる。

なお、第４ａ図〜第４Ｃ図において黒丸は荷電インク粒
子を示し、白丸は非荷電インク粒子を示す。

以」二、偏向が軌道月であるとバイブレータＲＭＩ。

ＲＭ２の出力ｇ、ｆは共にアースレベルでアリ。

インク粒子の軌道カ月１の下側の低偏向であるとバイブ
レータＲＭＩの出力ｇはアースレベル、ＲＭ２の出力ｆ
がプラスレベルとなり、インク粒子の軌道力月１の」−
側の高偏向であるとＲＭＩの出力ｇがプラスレベルに、
ＲＭ２の出力ｆがアースレベルになる。

中央制御装置１２は、アントゲ−）ＡＮｌ、、ＡＮ２の
出力り、ｉを参照して、それらのいずれもがパルス出力
を生じない方向に偏向量を制御する。偏向量の制御はイ
ンク圧、インク温度、励振電圧。

荷電電圧および／又は偏向電圧の制御である。たとえば
特願昭５３−１４０７９８号、同５３−１．４１８３６
号。

同５３−１６３１２３号、同５５−１８９１４号、同５
５−２４３０２号、同５５−２４３０３号等に開示した
制御手法を用いうる。

次に本発明の前記実施例の利点を説明する。

まず、偏向検出電極ユニット６をキャリッジ１８に搭載
しているので、キャリッジのホームポジション位置決め
精度は偏向検出精度に無関係となり、その分検出精度が
向上し、ホームポジションセットを粗くしうる。偏向電
極４１．４２と偏向検出電極ユニット間の距離が短いの
で、風その他の外乱を受ける率が小さく、またクーロン
力の作用も小さく検出精度が高い。偏向検出電極ユニッ
トの位置調整機構を省略しつる。

偏向検出電極ユニット６を、その平面をインク粒子の飛
翔軌道（１］）に対向させて配置するので、検出器の配
置幅はインク粒子の飛翔方向で検出器厚（１，６ｍ）で
あり、この配置幅分インク粒子の飛翔距離を長くすると
してもわずかな（１，５＋＋＋＋ｘ）増大にすぎず、従
来の検出器を用いる場合と比較して、インク粒子の飛翔
距離を大幅に短かく設定しうる。

更には偏向検出電極ユニッ゛トロ自身測定精度を高める
。これを説明すると、インク粒子飛翔軌道１１に沿う方
向の検出電極幅（本例では厚み）が２１μｍ程度ときわ
めて小さいので、一方インク粒子の飛翔間隔は１００〜
１５０μｍとプリント電極厚２１μｍよりも大幅に大き
いので、荷電インク粒子１個の通過毎に電極６１．６２
に電位変動を生じ、検出精度が高（なり、１個を荷電し
次の１個は非荷電とする最短周期の荷電パターンでも偏
向量検出をしうる。

その結果、偏向位置検出のための生成インク粒子数はパ
ターン周期を短かくする分生なくすることができ、イン
ク粒子は連続して定周期で生成するため、結局偏向検出
を迅速におこないうる。従来の、電極面を軌道（月）に
平行に配置する態様では、電極幅が数ｍｍに及び、その
分荷電パターン周期を長くしなければ検出不能となり、
偏向検出は迅速におこないえない。

偏向検出電極ユニット６の、印写面に対向する面をプラ
テン軸１６の軸心を中心とする曲面にして面各部を印写
面と等距離にしているので、印写記録中（キャリッジ走
査）において、ユニット６の印写面に対向する端面と印
写面の間の空気流（風）の分布は印写記録最低偏向レベ
ルから最大偏向レベルの範囲にわたって実質上均一とな
り、したがってドツトずれが小さい。

キャリッジをホームポジションから右方に移して記録紙
１４を印写記録する間、記録紙１４の印写面周囲にイン
クミストが生ずるが、これを偏向電極ユニット６が遮断
するので偏向電極４１．４２のインク汚れが低減する。

偏向電極ユニット６はインクミストでその印写対向面が
濡れるが、焼結ステンレス板６７が濡れを吸収するので
、偏向検出電極のリークやショートを起こすようなイン
クだれを生じない。また、インク噴射開始時のインクし
ぶきは焼結ステンレス板６８が吸収する。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の一実施例の機構主要部を示す斜視図
、第１ｂ図は側面図である。第２ａ図は第１ａ、ｌｂ図
に示す偏向検出電極ユニット６の側面図、第２ｂ図はユ
ニット６の第２の絶縁板６４の平面図、第２ｃ図は第１
の絶縁板６５の表面を示す平面図、第２ｄ図は第１の絶
縁板６５の裏面を示す平面図である。 第３図は第１図に示す各要素に結合された電気回路を示
すブロフク図、第４ａ図、第４ｂ図および第４Ｃ図は、
それぞれ第１図に示す偏向検出回路６３の各部の電気信
号を示すタイムチャートである。 】：インク噴射ヘッド　　２：荷電電極ユニット３　：
荷電検出電極ユニット　　４１，４２８偏向電極５．２
２ニガター　　　　　　６＝偏向検出電極ユニツト６１
、６２８荷電検出電極　　６３：偏向検出回路６４、６
５　：絶縁板　　　６４ａ、　６５ａ、　６５ｂ　：　
シールド電極６６コインク粒子通過開口　　６７：焼結
ステンレスブロック（整流部材；第２の多孔 質部材） ６８：焼結ステンレス板　９：フィルタ（第１の多孔質
部材） １１：インク飛翔軌道　　１４：記録紙１５ニブラテン
　　　　　１６：軸 １７１、１７２　ニガイドパー　　　１８：キャリッジ
１９：ワイヤ　　　　　　２０：ヘッド組体支持ベース
２１：ヘッドベース ゴ１−う一一一 特開昭５８−８６６３（７） 第２ｃ図　′　　第２ｄ図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　インク噴射ヘッド、荷電電極、荷電検出電極
   および偏向電極等を搭載したキャリ・νジを記録紙紙面
   に沿わせて走査する偏向制御インクジェット記録装置に
   おいて、偏向電極と紙面の間に位置決めして偏向検出電
   極ユニットをキャリ・ンジに搭載し、偏向検出電極ユニ
   ットの記録紙対向面を、少なくとも印写インク粒子の記
   録偏向幅にわたって記録紙面と等間隔としたことを特徴
   とする偏向制御インクジェット記録装置。
2. （２）偏向検出電極ユニットを、−表面に互に分離され
   た少なくとも２個の薄板状検出電極が積層され、該表面
   に対向するもう１つの面にシールド電極が積層された第
   １の絶縁層；前記薄板状検出電極に一表面が接っし、該
   表面に対向するもう１つの面に、記録紙面と等間隔な面
   を有する整形部材が積層された第２の絶縁層；および、
   前記第１゜第２の絶縁層およびそれらの薄板状検出電極
   とシールド電極ならびに整形部材を、それらの厚み方向
   に沿って横切り下端が開放したインク粒子通過開口；を
   有する電極ユニットとした前記特許請求の範囲第（１）
   項記載の偏向制御インクジェット記録装置。
3. （３）整形部材を多孔質材とした前記特許請求の範囲第
   （２）項記載の偏向制御インクジェット記録装置。
4. （４）整形部材を導電性とした前記特許請求の範囲第（
   ２）項又は第（３）項記載の偏向制御インクジェット記
   録装置。
5. （５）偏向検出電極ユニットを、−表面に互に分離され
   た少なくとも２個の薄板状検出電極が積層され、該表面
   に対向するもう１つの面に第１の多孔質部材が接合され
   た第１の絶縁層；前記薄板状検出電極に一表面が接っし
   、該表面に対向するもう１つの面に、記録紙面と等間隔
   な面を有する第２の多孔質部材が接合された第２の絶縁
   層；および、前記第１および第２の絶縁層ならびに第１
   および第２の多孔質部材を、それらの厚み方向に沿って
   横切り下端が開放したインク粒子通過開口；を有する電
   極ユニットとした前記特許請求の範囲第（１）項記載の
   偏向制御インクジェット記録装置。
6. （６）第１および第２の多孔質部材を導電性とした前記
   特許請求の範囲第（５）項記載の偏向制御インクジェッ
   ト記録装置。