JPS606470A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はインクジェット記録装置に関し、’ｌ”ｆにイ
ンク粒子の帯電制御に関する。

〔発明の背景〕

インクジェット記録装置として、振動子を備えたノズル
から噴出するインク柱を前記振動子の摂動に同期させて
規制的にインク粒子に分離すると共に、このインク粒子
分離領域に設けた帯Ｔｌｊ、電極に帯電電圧を印加する
ことによってインク柱に電荷を誘導し、誘導電荷をイン
ク粒子内に封じ込めることでインク粒子を帯電し、その
後インク粒子を帯電量に応じて静電偏向して被記録媒体
上に刺着させて情報画像を記録する、所謂荷電変調形イ
ンクジェット記録装置が知られている。

ところがこのような荷電変に’Ｌ３形イフィンクジエツ
ト装置、インク粒子帯電機構において、帯？１Ｌ電極に
高い電圧が印加されるので帯？Ｉｉ、　したインク粒子
がこの帯電電極によって作られる電場の影響を受けて偏
向歪を生じ記録歪を発生する欠点がある。

またインク粒子を記録すべき情報画像に応じて正確に帯
電するためには、インク粒子分離タイミングと帯′ＦＪ
ｉ、電圧発生タイミングを整合させなければならず、こ
のためにインク粒子分離タイミングを検出する手段が設
けられている。インク粒子分離タイミング検出手段とし
ては、特公昭５３−８４６０号公報に開示されたように
、インクに直流のインク粒子発生検出用電圧を与え、イ
ンク粒子発生時に帯電電極に流れる電流を検出すること
でインク粒子発生タイミングを検出するものがある。

しかしながら、この帯′亀電極はこのようなインク粒子
発生タイミング検出と、情報記録のだめのインク粒子帯
電に切換えて使用されるため、切換え回路が必要となり
、また、インク粒子発生タイミング検出のだめの電圧は
数ミリボルトであるのに対し情報記録のだめの帯電電圧
は数百ボルトもあるために切換え回路は広範囲な動作領
域を必要として複雑、高価になる欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述した記録歪の発生がないインクジ
ェット記録装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、インク粒子を発生させる手段と、インク粒子
を帯電する手段と、前記インク粒子発生手段とインク粒
子帯電手段の動作タイミングを同期させる同期手段と、
前記インク粒子発生手段から噴出したインク粒子を帯Ｎ
鼠に応じて偏向する偏向手段と、偏向されたインク粒子
が装着するように被記録媒体を保持する手段を備えたイ
ンクジェット記録装置において、前記インク粒子発生手
段には導電性のインクを接地との間が高インピーダンス
状態になるように保持するノズルと、このノズル内の振
動を与えノズルから噴出するインクを規制的にインク粒
子に分離する振動子と、この振動子に励振電圧を力える
励振電源とを設け、前記インク粒子帯電手段には前記イ
ンク粒子の分離タイミングに同期して情報記録帯電電圧
をインクに印加してノズルから分離するインク粒子に電
荷を注入する情報記録帯電電圧発生源を設け、前記偏向
手段にはインク粒子飛行路に偏向電場を作用させる偏向
電極を設けたことを特徴とし、インク粒子に情報記録帯
電電圧発生源から電荷を注入することによって高電圧が
印加される帯電電極を省略し、これによって帯電電極が
作る電場による偏向歪の発生をなくするものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。ノ
ズル１は導電性材料で作られ、このノズル１には電歪振
動子２が絶縁状態で装着され、これらは接地との間が高
インピーダンス状態となるように保持されている。イン
クタンク３内の導電性インク４はポンプ５によって加圧
されてノズル１に供給される。このインク供給系はノズ
ル１内のインク４と接地間のインピーダンスが低下しな
いようにする必要がある。ノズル１内のインク４と接地
間のインピーダンスは、ノズル１から噴出するインク４
に電荷を注入するだめの電圧をノズル１に印加したとき
に大きな漏洩電流が発生しない程度の値でちればよい。

同期制御回路６は励振電源７を制御して電歪振動子２を
励振する励振重圧を出力させると共に、インク粒子帯電
電圧発生回路８を制御してノズル１に与えるインク粒子
？ｔｉ’　（’（＋、電圧を出力させる。ノズル１に供
給された加圧インク４はオリフィス１ａから噴出してイ
ンク柱４ａとなシ、このインク柱４ａの先端部分が電歪
振動子２の振動に同期して規制的にインク粒子４ｂに分
離する。インク粒子帯電電圧発生回路８からインク粒子
帯電電圧が出力されるとノズル１内のインク４およびイ
／り柱４ａには電荷が注入され、これらは帯電状態にな
る。その帯’ｉＩ、’　１７３Ｈはインク粒子帯電電圧
の大きさに比例する。帯７１されたインク柱４ａの先端
部がインク粒子４ｂに分離すると、このインク粒子４ｂ
内には電荷が封じ込められ、結局、インク粒子４ｂはイ
ンク粒子帯電電圧の大きさに比例しだ量に帯電されるこ
とになる。インク粒子４ｂの飛行路を挾んで対向した一
対の偏向電極板９ａ、９ｂの一方は接地され、他方は偏
向電源１０に接続される。これによりインク粒子飛行路
には偏向電場が与えられ、インク粒子４ｂは帯電量に応
じて静電偏向される。ガター１１は偏向されないで直進
するインク粒子４ｂを捕獲し、インクタンク３に回収す
る。ノズル１、偏向電極板９ａ、９ｂおよびガター１１
は一体的に結合されて記録ヘッド１２を構成している。

記録紙１３は偏向されてガター１１を迂回飛行したイン
ク粒子４ｂが付着するように記録紙保持機構１４に保持
されている。記録ヘッド１２または記録紙保持機構１４
は紙面と直角方向に移動し、この移動とインク粒子の偏
向制御によって、記録紙１３の表面にドツトマトリック
スによる情報画像を記録する。１行分の情報画像の記録
を完了した後は記録紙１３を矢印方向に１行分移動して
次の行を記録するようにする。

このようなインクジェット記録装置によれば、インク粒
子４ｂを帯電するために、インク柱４ａの先端部のイン
ク粒子分離領域を包囲し且つ高い帯電電圧が与えられる
帯電電極が不要であるので、この帯電電極が作る電場に
よる偏向歪、すなわち記録帯がなくなる。

第２図〜第５図はこのようなインクジェット記録装置に
おいて、インク粒子４ｂに対する帯電効率を向上し、更
に高電圧が印加された偏向電極板９ｂの電場が″インク
粒子帯電に干渉しないように、更に改良を加えた記録ヘ
ッド１２を示している。

第２図はインク柱４ａからインク粒子４ｂが分離する領
域を包囲するように筒状またはコ字状の電極１５を設け
、この電極１５を接地した例である。このようにすると
、接地電極１５内に偏向電極板９ｂによる電場が作用す
るのを防止することができ、しかもインク柱４ａは接地
電極１５との間に大きな静電容量を構成するので、帯電
電圧によってインク柱４ａに効率よくしかも正確に電荷
を注入することができ、従ってインク粒子４ｂの帯電効
率および精度を高めることができる。

第３図の例は、接地側の偏向電極板９ａのノズル側端を
他方の偏向電極板９ｂよシもノズル側に延長してインク
粒子分離領域に近接配置したものである。この場合も、
インク柱４ａの先端部分が置かれる領域の電場を弱くす
ることができ、前述の例と同様な効果が得られる。

第４図の例は、前述の例と同様に、接地側の偏向電極板
９ａのノズル側端を他方の偏向電極９ａよシもノズル側
に延長し、この延長部に起立片９ｃ、９ｄを形成してイ
ンク粒子分離領域を包囲したものである。これによって
も前述の場合と同様の効果を得ることができる。

第５図は、カラーインクジェット記録装置のためのマル
チノズル記録ヘッドの例である。イエロインク４Ｙが供
給されるノズルＩＹと、マゼンタインク４Ｍが供給され
るノズルＩＭと、シアンインク４Ｃが供給されるノズル
ＩＣはそれぞれに電歪振動子２Ｙ、２Ｍ、２・Ｃが装着
され、これらのノズルＩＹ〜ＩＣは並べて配置される。

電歪振動子２Ｙ〜２Ｃは共通の励振電源７に接続され、
各ノズルＩＹ〜ＩＣはそれぞれの色のインク粒子帯電電
圧発生回路ＢＹ、８Ｍ、８Ｃに接続される。

偏向電極９ａ、９ｂは各ノズルＩＹ〜ＩＣで作られだイ
／り粒子４ｂＹ、４ｂＭ、４ｂＣの飛行路に均一な偏向
電場を与え得る幅をもっている１、各ノズルＩＹ〜ＩＣ
とこの偏向電極９ａ、９ｂの間には、インク粒子飛行窓
１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃを有する接地電極１６が設けら
れている。各ノズルＩＹ〜ＩＣ’から噴出するインク柱
４　ａ　Ｙ　、　４３Ｍ。

４ａＣはこの接地電極１６０手前または飛行窓１６Ｙ〜
１６Ｃの中でインク粒子４ｂＹ、４ｂＭ。

４ｂＣに分離するようにする。ガター１１Ｙ。

１１Ｍ、ＩＩＣはそれぞれ対応するインク粒子４ｂＹ、
４ｂＭ、４ｂＣを捕獲する。

この記録ヘッドにおいても、接地電極１６は前述の例と
同様にインク粒子帯電効率向上、帯電精度向上に寄与す
る。

第６図はインク粒子の発生タイミングと情報記録帯電電
圧の発生タイミングを自動的に整合させる制御系を設け
たインクジェット記録装置への適用例を示す。記録ヘッ
ド１２は第２図に示したような接地電極１５をもつもの
で、この接地′−７極１５をインク粒子発生検出電極と
して兼用している。

第６図において、電歪振動子２が装着されたノズル１に
はポンプ５によってインクタンク３内のインク４が供給
される。ノズル１から噴出したインク柱４ａがインク粒
子４ｂに分離する領域を包囲するように設けられた接地
電極１５は接地電流検出回路２０の感知抵抗器２１を介
して接地される。インク粒子飛行路に偏向電場を作用さ
せる偏向電極板９．ａ、９ｂの一方は接地され、他方は
偏向電源１０に接続される。情報記録に使用されないイ
ンク粒子はガター１１で捕獲され、インクタンク３に回
収される。電歪振動子２は周期制御回路６に設けられた
クロック発生器２２からのクロックに応動する励振電源
７から出力される励振電圧によって付勢される。

インク粒子帯電電圧発生回路８は、情報記録用帯電電圧
発生回路２３とインク粒子分離タイミング検出用帯電電
圧発生回路２４を備える。情報記録用帯電電圧発生回路
２３は同期制御回路６に設けられたタイミング設定回路
２５により設定されたタイミングで情報記録帯電電圧を
発生し、これをＡＮＤ回路２６の入力端子の一方に入力
する。

インク粒子分離タイミング検出用帯電工圧発生回路２４
は同期制御回路６に設けられたシフト制御回路２７によ
シ指令されたタイミングで第１のインク粒子分離タイミ
ング検出帯電電圧を発生し、これをＡＮＤ回路２８の入
力端子の一方に入力する。遅延回路２９は前記第１のイ
ンク粒子分離タイミング検出帯電電圧を所定位相（イン
ク粒子発生周期の１／ｎ）だけ遅延して第２のインク粒
子分離タイミング検出帯電電圧を発生しこれをＡＮＤ回
路３０の入力端子の一方に入力する。これらのインク粒
子分離タイミング検出帯電電圧の時間幅はインク粒子発
生周期のｌ　／　ｎとする。

発振器３１は矩形波の出力電圧Ｓｏを発生し、これを前
記ＡＮＤ回路２８．３０の入力端子の他方に入力する。

インバータ３１はＡＮＤ回路２８に入力される前記出力
電圧を反転するものて、従って、ＡＮＤ回路２８．３０
は交互に開放するこ′とになる。ＯＲ回路３２はＡＮＤ
回路２８．３０の出力電圧を入力し、これをＡＮＤ回路
３３の入力端子の一方に出力する。

同期制御回路６に設けられたモード制御回路３４から出
力されるモード信号ＳＭは、ＡＮＤ回路２６．３３およ
び前記感知抵抗器２１と並列接続された電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）３５に入力される。インバータ３６は
ＡＮＤ回路３３に入力される前記モード信号を反転する
もので、従ってＡＮＤ回路２６．３３の開閉動作は逆に
なる。

ＯＲ，回路３７は前記ＡＮＤ回路２６．３３の出力電圧
を入力し、これをノズル１にインク粒子帯電電圧８ｃと
して印加する。

接地電流検出回路２０は、前記感知抵抗器２１に発生す
る電圧を増幅する増幅器３８と、増幅器３８の出力電圧
（周波数）を濾過するバンドパスフィルタ３９と、バン
ドパスフィルタ３９の出力電圧ＳＦの大きさを判定する
レベル判定器４０と、整流回路４１とを有する。バンド
パスフィルタ３９の中心周波数は前記発振器３１の出力
周波数に一致させる。整流回路４１の出力電圧８ｍは、
インク粒子４ｂがインク粒子分離タイミング検出帯電電
圧で正常に帯電されている状態ではハイレベルとなシ、
正常にｆ電されていない状態ではロウレベルとなる。

記憶回路４２は、シフト制御回路２７で指令したタイミ
ンクとそのときの整流回路４１の出力電圧とを対応させ
て記憶する。前記タイミング設定回路２５は、この記憶
回路４２に記憶された前記タイミングと出力電圧の関係
を参照して情報記録帯電電圧発生のための最適タイミン
グを設定する。

全体制御回路４３は上記した各回路網の動作を総抱的に
制御するものである。

以上の構成のインクジェット記録装置の動作モードは、
第７図に示すように、インク粒子分離タイミング検出モ
ード期間Ｔｏと情報画像記録モード期間Ｔｗに大別され
る。検出モード期間中に発生するインク粒子４ｂはすべ
てがガター１１で捕獲回収され、記録モード期間中に発
生するインク粒子４ｂは帯電量に応じて偏向されて被記
録媒体に付着する。インク粒子分離タイミング検出モ−
ド期間ＴＤでは、モード制御回路３４から出力されるモ
ード信号ＳＭはロウレベルであり、従って、ＡＮＤ回路
２６は閉、ＡＮＤ回路３３は開、ＦＥＴ３５はオフの状
態となる。発振器３１の出力電圧ＳｏによってＡＮＤ回
路２８．３０が所定の周期で交互に開状態になるので、
インク粒子分離タイミング検出用帯電電圧発生回路２６
から出力される第１のインク粒子分離タイミング検出帯
電電圧と遅延回路２７から出力される第２のインク粒子
分離タイミング検出帯電電圧の何れかがＡＮＤ回路２８
，３０、ＯＲ回路３２、ＡＮＤ回路３３、ＯＲ回路３７
を通ってインク粒子帯電電圧８ｃとしてノズル１に与え
られる。シフト制御回路２７は第１のインク粒子分離タ
イミング検出帯電電圧の発生タイミングを所定の周期で
、順次、インク粒子発生周期の１　／　ｎだけシフトす
る。これに伴って第２のインク粒子分離タイミング検出
帯電電圧の発生タイミングも同一量だけシフトされる。

最初の帯電電圧発生タイミングで、第１のインク粒子分
離タイミング検出帯電電圧とインク粒子４ｂの発生タイ
ミングが整合していると、インク粒子４ｂはこの第１の
インク粒子分離タイミング検出帯電電圧で正常に帯電さ
れ、このときの第２インク粒子分離タイミング検出帯電
電圧では帯電されないことになる。帯電されたインク粒
子４ｂが接地電極１５の中を飛行するとこの接地電極１
５には接地電流が流れ、これが感知抵抗器２１で電圧に
変換される。この状態で増幅器３８、バンドパスフィル
タ３９を通して得られる電圧Ｓｒはレベル判定器４０の
判定レベル以上となり、従って整流回路４１から出力さ
れる電圧ＳＲは期間ＴＤＩに示すようにハイレベルとな
る。

シフト制御回路２７は、インク粒子分離タイミング検出
帯電電圧を第２．第３・・・・・・の発生タイミングに
順次シフトするが、この状態ではインク粒子４ｂは帯電
されず、従って整流回路４１の出力電圧ＳＲは期間Ｔｎ
２に示すようにロウレベルとなる。そして第ｎ−１の発
生タイミングになると、今度は、インク粒子４ｂの発生
タイミングは、第２のインク粒子分離タイミング検出帯
電電圧の発生タイミングと整合し、インク粒子４ｂはこ
の第２のインク粒子分離タイミング検出帯電電圧て正常
に帯電されることになる。従って期間ＴＤ３のように最
初の帯ｉｒｓ圧発生タイミングの場合と同様に整流回路
４１の出力電圧Ｓｎがハイレベルとなる。

記憶回路４２はこのようなタイミング検出用帯電電圧の
発生タイミングと整流回路４１の出力電圧ＳＲの関係を
記憶する。

情報画像記録モード期間Ｔｗでは、モード制御回路３４
から出力されるモード信号Ｂｙはハイレベルとなり、従
って、ＡＮＤ回路２６は開、ＡＮＤ回路３３は閉、ＦＥ
Ｔ３５はオンの状態となる。

これによ多情報記録用帯電電圧発生回路２３から出力さ
れる情報記録帯電電圧がＡＮＤ回路２６、ＯＲ回路３７
を通ってインク粒子帯電電圧８ｃとしてノズル１に印加
され、インク粒子４ｂが帯電される。このインク粒子４
ｂへの帯電は、インク粒子帯電電圧Ｓｃによってインク
柱４ａへ電荷を注入することで行なわれる。このときＦ
ＥＴ３５はオン状態で接地電極１５は直接接地状態とな
り、従って前述したように、インク粒子分離領域での偏
向歪が発生しないのでこれによる記録歪が発生せず、ま
た帯電効率向上、帯％精度向上の効果が得られる。

またタインング設定回路２５は、記憶回路４２に記憶さ
れたタイミングと検出電圧ＳＲの状態を参照して前記情
報記録帯電電圧の発生タイミングを設定するので、イン
ク粒子と情報記録帯電電圧の発生タイミングの不整合に
よる記録乱れも生じない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、インク粒子に情報記録帯電電圧
発生源から電荷を注入するようにしだので、従来装置の
ような帯電電極が不要となり、従って帯電電極によって
作られる電場がなくなるので、この電場による偏向歪に
よる記録歪の発生をなくすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明になるインクジェット記録装置Δの実施例
を示すもので、第１図は基本構成ブロック図、第２図〜
第５図は記録ヘッド部の変形例の概略図、第６図はタイ
ミング自動整合制御系を備えたインクジェット記録装置
のブロック図、第７図はその動作タイムチャートである
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インク粒子を発生させる手段と、インク粒子を帯電
   する手段と、前記インク粒子発生手段とインク粒子帯電
   手段の動作タイミングを同期させる同期手段と、前記イ
   ンク粒子発生手段から噴出したインク粒子を帯電量に応
   じて偏向する偏向手段と、偏向されたインク粒子が付着
   するように被記録媒体を保持する手段を備えたインクジ
   ェット記録装置において、前記インク粒子発生手段は導
   電性のインクを接地との間が高インピーダンス状態とな
   るように保持するノズルと、このノズル内のインクに振
   動を与えノズルから噴出するインクを規制的にインク粒
   子に分離する振動子と、この振動子に励振電圧を与える
   励振電源とを備え、前記インク粒子帯電手段は前記イン
   ク粒子の分離タイミングに同期して情報記録帯電電圧を
   インクに印加してノズルから分離するインク粒子に電荷
   を注入する情報記録帯電電圧発生源を備え、前記偏向手
   段はインク粒子飛行路に偏向電場を作用させる偏向電極
   を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記インク粒子発
   生手段は複数のノズルと振動子を備え、前記インク粒子
   帯電手段は各ノズル毎に情報記録帯電電圧発生源を備え
   たことを特徴とするインクジェット記録装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   インク粒子帯電手段は、ノズルと偏向電極の間にあって
   インク粒子分離領域を包囲する接地電極を備えたことを
   特徴とするインクジェット記録装置。 ４、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   インク粒子帯電手段は、ノズルと偏向電極の間にあって
   ノズルから噴出するインクと静電結合し、且つインク粒
   子分離領域を偏向電場から隔離する接地電極を備えたこ
   とを特徴とするインクジェット記録装置。 ５、特許請求の範囲第１項または第２項において、前記
   偏向電極は高電圧が印加された第１の電極板と接地され
   た第２の電極板とを備え、第２の電極板のノズル側端部
   は第１の電極板の端部よシもノズル側に延長されておυ
   、この延長部がインク粒子発生領域に近接していること
   を特徴とするインクジェット記録装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記第２の電極板
   の延長部にはインク粒子発生領域を包囲する起立部が設
   けられたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ７、インク粒子を発生させる手段と、インク粒子を帯電
   する手段と、インク粒子分離タイミングを検出する手段
   と、前記インク粒子発生手段とインク粒子帯電手段の動
   作タイミングを前記インク粒子分離タイミング検出結果
   に基づいて同期させる同期手段と、前記インク粒子発生
   手段から噴出したインク粒子を帯電量に応じて偏向する
   偏向手段と、偏向されたインク粒子が付着するように被
   記録媒体を保持する手段を備えたインクジェット記録装
   置１ケにおいて、前記インク粒子発生手段は導電性のイ
   ンクを接地との間が高いインピーダンス状態になるよう
   に保持するノズルと、このノズル内のインクに振動を与
   えノズルから噴出するインクを規制的にインク粒子に分
   離する振動子と、この振動子に励振電圧を与える励振電
   源とを備え、前記インク粒子帯電手段は情報記録帯電電
   圧をインクに印加してノズルから分離するインク粒子に
   電荷を注入する情報記録帯電電圧発生源と、インク粒子
   分離タイミング検出帯電・電圧をインクに印加してノズ
   ルから分離するインク粒子に電荷を注入するインク粒子
   分離タイミング検出帯電電圧発生源と、ノズルと偏向手
   段の間にあってノズルから噴出するインクまたはインク
   粒子と静電結合する接地電極とを備え、前記インク粒子
   分離タイミング検出手段は前記インク粒子分離タイミン
   グ検出帯電電圧をインクに印加しているときに前記接地
   電極に流れる電流を検出する接地電流検出回路を備え、
   前記同期手段は接地電流検出結果に基づいて清報記録帯
   電電圧の発生タイミングを制御するタイミング設定回路
   を備えたこｊ、Ｌ−を特徴とするインクジェット記録装
   置。 ８、％許請求の範囲第７項において、前記同期手段は、
   インク粒子分離タイミング検出帯電電圧の発生タイミン
   グを順次シフトする指令を出力するシフト手段と、イン
   ク粒子分離タイミング検出帯電電圧発生タイミングと接
   地電流検出結果の関係を記憶する記憶手段を備え、前記
   タイミング設定回路は記憶手段の記憶内容に基づいて情
   報記録帯電電圧の発生タイミングを制御することを特徴
   とするインクジェット記録装置。 ９、特許請求の範囲第８項において、前記インク粒子分
   離タイミング検出帯電電圧発生源は、第１の位相のイン
   ク粒子分離タイミング検出帯電電圧を発生する第１の回
   路と、この第１の位相に対して位相がずれた第２の位相
   のインク粒子分離タイミング検出帯電電圧を発生する第
   ２の回路と、第１、第２のインク粒子分離タイミング検
   出帯電電圧を所定の周期で交互にインクに印加する第３
   の回路とを備え、前記接地電流検出回路は、前記所定の
   周期に相当する周波数の電気信号を通過させるバンドパ
   スフィルタを備えたことをｌＩら徴とするインクジェッ
   ト記録装置。