JPS609905B2 - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェツト記録装置に係り、特に、インク
を大径、小径２種の大きさのインク粒子に形成し、その
飛行経路と飛行速度の差を制御するインクジェツト記録
装置のインク粒子作成制御装置に関する。

最近、インクを大径、小径２種の大きさのインク粒子に
形成し、その飛行経路と飛行速度の差を制御するインク
ジェツト記録装置が提案されている。

まず、このインクジェツト記録装置を第１図および第２
図ａ，ｂについて説明する。

ノズル１に亀歪振動子２を取付けた構造のガン３に加圧
インク４を供総合してノズル孔より噴出させ、インク柱
５を形成させる。

そして励振源６よりの励振電圧を粒子作成制御装置７、
増幅器９を通して蚤歪振動子２に導びき、ガン３を励振
状態にし、インク柱５に振動を作用させ、インク柱の非
線形な粒子への分離現象を利用して、励振１周期間に大
蓬粒子１０と小径粒子１１を１ケずつ交互に発生させ、
被記録体１６の方向に飛行させる。次に、直流高電圧源
１３よりの電圧を印加した粒子飛行経路分離用電極１４
で、大、小径粒子１０，１１をその大きさに応じて一様
に荷電し、同じ電極で作った静電場中を飛行させ、偏向
して、偏向感度の億いにより、大、小径粒子１０，１１
、およびこれらが合体した時できる大小径合体粒子１２
の飛行経路を粒子の飛行距離に応じて分離する。

一方、励振源６よりの励振電圧を記録信号源８よりの記
録信号に応じて粒子作成制御装置７としての励振電圧振
幅変調器により振幅変調し、ガン３への励振強度、すな
わち、インク柱５に作用させる振動の強度を変化させ、
発生する小径粒子１１個々の速度を制御する。

そして、記録ドツトを被記録体１６上に形成させるよう
な指令の記録信号に対しては、第２図ａに示すように、
大、小径粒子１０，１１が合体する予定の飛行地点Ｐで
、それぞれの粒子飛行経路の分離が十分であるように、
小径粒子１１の飛行速度が設定され、小径粒子１１を被
記録体１６上の所定位置に導びき、記録に不要の大蓬粒
子１０はガ夕−１５にてしや蔽するようにする。

また、記録ドツトを形成させない場合には、第２図ａに
示すように、大、小粒子１０，１１の合体予定地点Ｐで
、それぞれの飛行経路の分離が十分でなく、大、小径粒
子１０，１１が合体するように小径粒子の飛行速度が設
定され、合体粒子１２はガター１５にてしや蔽して、被
記録体１６への付着を阻止するようにする。

なお、この例では、大径粒子１０および合体粒子１２を
しや蔽して、小径粒子１１を記録に使用しているが、小
径粒子１１および合体粒子１２をしや蔽して大径粒子１
０を、あるいは大蓬粒子１０および小径粒子１１をしや
蔽して合体粒子１２を記録に使用することができるのは
いうまでもない。

以上説明したように、従釆の小径粒子の飛行速度を制御
する粒子作成制御装置７は、ガン３への励振電圧の振幅
を記録信号により振幅変調するものである。

たとえば、第３図ａに示すように、ハツチングを施こし
た丸の位置で記録ドツトを形成する場合には、記録信号
が第３図ｂのように与えられ、そして、粒子作成制御装
置７としての励振電圧振幅変調装置により、第３図ｃの
ような波形のガン励振電圧波形とし、この信号を電圧増
幅器９により増幅し、ガン３を励振して、小径粒子の飛
行速度を制御するものであった。このように粒子作成制
御装置７が振幅変調器である場合には、これより出力さ
れる信号、たとえば前記第３図ｃのような３値（Ｖｅ，
；０，Ｖｅ２，Ｖｅ３）の電圧信号を増幅する必要があ
り、２値（Ｖｅ．±０，Ｖｅ２ ）信号の増幅器に比し
電圧増幅器が大形になる欠点があった。

この理由を以下述べる。

たとえば、第４図の電圧増幅器で２値信号を増幅する場
合には、第５図ａのように、トランジスタＩＴのコレク
タ電圧Ｖｃとコレクタ電流ｌｃの特性、Ｖｃ一１ｃ特性
の負荷直線上でＶｃが０に近いＡ点及びｌｃが０に近い
８点の間を切換える動作により行なうことができる。一
方、３値信号を増幅する場合には第５図ｂのように前記
Ａ，Ｂ点の外にＣ点を設定し、Ａ点とＢ点、あるいはＡ
点とＣ点の間を切換える動作をする必要がある。ところ
で、トランジスタ内での電力損失Ｐｃは、Ｖｃ×ｌｃで
あるが、Ａ点あるいはＢ点でとどまっている時の電力損
失Ｐ＾，ＰＢに比べ、Ｃ点でとどまっている時の電力損
失の方が大きくなる。

したがって、２値信号を増幅させる場合に比し、３値信
号を増幅する場合の方がトランジスタでの電力損失は大
きくなる。そのため、３値信号を増幅する場合には、最
大許容コレクタ消費電力の大きなトランジスタを使用し
なければならず、トランジスタが大形、高価になる。特
に、多数のガンを同時に駆動するマルチガン式の記録装
置では、増幅器がガンの数だけ必要になり、増幅器が特
に大形、高価になってしまう欠点があった。本発明の目
的は、上記した従釆方式の欠点をなくし、２値信号用の
小形、安価な増幅器が使用可能なインクジェツト記録装
置を提供するにある。この目的を達成するため、本発明
は、電気機械変換素子に与える励振用電気信号として、
一定周波数のくり返しパルス信号を用い、このパルス信
号のパルス幅を記録信号に応じて変化させることにより
、大径粒子に対する小径粒子の飛行速度を制御するよう
にしたことを特徴とする。以下、本発明の一実施例を第
６図および第７図について説明する。第６図はインク粒
子作成制御装置の構成図であり、第７図は第６図各部の
動作波形図である。すなわち、本発明の一実施例に係る
インク粒子作成制御装置７は、パルス幅変調器であり、
第７図ａのような記録ドツト形成に対し、同図ｂ■のよ
うにパルス幅変調したガン励振用信号を電圧増幅器９に
導び〈ようになっている。

本実施例でのパルス変調器は、Ｄタイプ・フリツプフロ
ツプ１８、モノステブル・マルチパイプレータ１９、ア
ンドゲート２０，２１、オアゲート２２、及びシュミツ
ト・トリガー２３より構成されている。

次にその動作をもう少し詳しく説明する。

励振源６よりの周期Ｔの正弦波はシュミツト・トリガー
２３で約Ｔ／２の一定パルス幅のクロツクパルス（第７
図ｂ■）に波形成形され、アンドゲート２０１こ導びか
れるとともに○タイプ・フリツプフロツプ１８のＴ入力
、及びモノステブル・マルチパイプレータ１９に導びか
れる。その結果、モノステブル・マルチパイプレータ１
９の出力より、あらかじめ定められた、たとえばＴ／２
より狭いパルス幅Ｔ′のくり返しパルス幅（第７図ｂ■
）が得られる。なお、この信号はアンドゲート２１に導
びかれる。一方、Ｄタイプ・フリツプフロツプ１８の○
入力には記録ドツト形式（第７図ａ）に対応した記録信
号（第７図ｂ■）が入力されるため、その出力Ｑは、ク
ロツクパルス（第７図ｂ■）に同期した出力（第７図ｂ
■）となり、アンドゲート２０またはアンドゲート２１
のどちらかを記録信号に応じて開くようになっている。

すなわち、記録ドツトを形成させるような指令の記録信
号に対しては、オアゲート２２の出力に、第７図ｂ■に
示すパルスが選択され、記録ドツトを形成させないよう
な指令の記録信号に対しては、第７図ｂ■に示すパルス
が選択されるようになってる。その結果、第７図ａに示
す記録ドツト形成状況に対して、第７図ｂ■に示すよう
にパルス幅変調されたガン励振用パルス信号が得られる
ようになる。この信号は２値信号であり、前記理由によ
り、４・形、安価な増幅器で増幅でき、増幅された同様
の励振波形でガンが励振されるようになる。このように
、記録ドツト形成に応じてパルス幅変調されたガン励振
用パルス信号により、づ、蓬粒子の飛行速度の制御が可
能である。このことは、ガン励振パルス波高電圧Ｖｅを
パラメーターとして、縦軸に小径粒子の飛行速度Ｖｓを
、横軸にガン励振パルス信号のパルス幅ｄをとった、ガ
ン励振パルス信号のパルス幅と小径粒子飛行速度の関係
を示す第８図から容易に理解できる。すなわち、パルス
幅が約Ｔ′２の領域を中心として、パルス幅の小さな領
域でのパルス幅の増加は、小径粒子の飛行速度の増加を
もたらし、パルス幅の広い領域での増加は逆に小径粒子
の飛行速度の減少をもたらす。

この特性の一実施例を上げると、ノズル孔雀１８０山肌
？のガンに、０．８ｋ９／地に加圧したエチルアルコー
ル主体のインクを供給し、このガンを周波数１４．４ｋ
ＨＺ、電圧約６０ＶＰＰの矩形波パルスで励振した時、
約３１０仏の０の大窪粒子と、１２０〃の◇の小径粒子
が作成可能であるが、この際、励振パルス幅ｄを変化さ
せることにより、小径粒子の速度Ｖｓを大蓬粒子の速度
ＶＰ＝１２．５肌／ｓに比し変化させることができる。

すなわちｄ±０．１ＴではＶＳ主１２．６凧／ｓである
が、ｄ＝０．４虹とパルス幅が広くなるとＶｅ±１３．
０肌／ｓとなる。その後ｄ＝０．６４Ｔまでは、Ｖｓ±
１３．０肌／ｓと一定であり、これ以上のパルス幅にな
ると今度は逆にＶｓは小さくなる。すなわち、ｄ＝０．
８めでＶＳ羊１２．７ｍ／ｓとなる。したがって、前記
実施例では、記録ドツト形成時にはパルス幅がＴ／２よ
り小さい所定パルス幅の方の励振パルスがガンを駆動す
るため、小径粒子の速度が遅くなるように制御でき、小
径粒子を大隆粒子と合体されずに被記録体上に記録ドツ
トを形成させることができる。

これに対し、記録ドツトを形成させないような指令の時
には、パルス幅が約Ｔ／２の励振パルスがガンを駆動す
るため、小径粒子は速くなるように制御され、小怪粒子
は大蓬粒子と合体してしまってガターにてしや蔽され、
記録ドツトを形成しないようになる。このように、本実
施例に係る粒子形成制御装置としてのパルス幅変調装置
は、従来のパルス振幅変調装置と同様に、小径粒子の飛
行速度制御を行なうことができる。

しかも、ガン駆動用の増幅器への入力信号は２値（Ｖｅ
，主０，Ｖ解）信号であるため、第５図で説明したよう
に、従来の振幅変調装置を粒子形成制御装置として使用
する場合よりも最大許容コレクタ電力損失の小さな、ト
ランジスタが使用可能になり、小形、安価なトランジス
タが使用可能となる。

特に、多数のガンを同時に駆動するマルチガン式の記録
装置の場合、多数の増幅器を使用しなければならないが
、この場合でも数個の増幅器を小形のＩＣＩケに構成で
きるため、非常に４・形、安価に装置を穣成できる。本
発明におけるインク粒子作成制御装置としてのパルス幅
変調装置としては、第６図に示したものの他にも種々の
方式で実現できる。

第９図はその一例であり、カウンタ２４とデコーダ２５
を細合せたものである。すなわち、励振源６よりの出力
は、シュミツト・トリガー２３により周波数ｆのクロツ
クパルスに形成され、このクロツクパルスが４ビツトの
バィナリーカウンタ２４を駆動し、その出力端子Ａ〜Ｄ
にバィナリーコード出力を発生する。

さらに、このバイナリーコード出力はデコーダ２５に導
びかれ、このバィナリーコード入力に対応して出力端子
１〜１６それぞれにパルス幅１／ｆの矩形波パルスを順
次発生する。したがって、デコーダ２５の出力端子９〜
１６の出力のオアをとったオアゲート２６の出力信号は
、パルス幅８／ｆ、周波数ｆ／１６のくり返し矩形波パ
ルス信号となってアンドゲート２０の入力端子に導ぴか
れる。デコーダ２５の出力端子１０〜１５の出力のオア
をとったオアゲ−ト２７の出力信号は、パルス幅６／ｆ
、周波数ｆ′１６のくり返し矩形波パルス信号としてア
ンドゲート２１の入力端子に導びかれる。一方、記録信
号源８よりの記録信号に応じて、Ｄタイプ・フリツプフ
ロツプ１８により、前記矩形波パルス信号と同期して、
パルス幅８′ｆの矩形波パルスまたはパルス幅６／ｆの
矩形波パルスが、アンドゲート２０，２１とオアゲート
２２により選択され、第６図に示したパルス幅変調装置
と同機に働く。なお、この実施例では、パルス幅が８／
ｆと６／ｆの矩形波パルスを選択するようにしているが
、記録条件により、パルス幅を１／ｆの単位で変更する
ことができる。

また、周波数ｆを増減させ、これに応じてカウンタ２４
のビツト数、デコーダ２５を変更することにより、必要
に応じたパルス幅の信号が得られるように、設計変更で
きる。本実施例のパルス幅変調装置におけるパルス幅の
安定度は、励振源６の周波数安定度のみでほぼ決まるた
め、この励振源６の安定度を良くすることだけで、良好
にすることができる。

また、第６図のパルス幅変調装置では、記録ドツトを形
成させない場合のガン励振パルス信号のパルス幅を約Ｔ
／２としたが、これを変化させたい場合には、アンドゲ
ート２０の手前に、アンドゲート２１につながれたモノ
ステプル・マルチ／ゞイプレータ１９と同様のものを入
れ、これによりパルス幅を任意に設定できるようにする
ことができる。

さらに、記録ドツト形成時、及び非形成時に対応するガ
ン励振用パルス信号のパルス幅の選び方については、第
８図に示したパルス幅と４・蓬粒子速度の関係、及びイ
ンクジェツト記録装置の動作等を考慮して通値に設定す
ればよい。

また、以上まではパルス波形が矩形波であるとして述べ
たが、この波形からずれてきても、パルス幅変化により
、第８図に示したような特性が得られれば、同様に本発
明の目的を達成できることは明らかである。

さらにまた、以上までは、ノズルを励振する電気機械変
換素子を電圧駆動形の露歪振動子として述べ、増幅器を
電圧増幅器として述べたが、電気機械変換素子が霞歪駆
動形の磁歪振動子の場合でも、増幅器を電流増幅器とし
て、電圧を電流に置き換えることにより、本発明の目的
は同様に達成できることも明らかである。

以上説明したように、本発明によれば、電気機械変換素
子に与える励振用電気信号として、一定周波数のくり返
しパルス信号を用い、このパルス信号のパルス幅を記録
信号に応じて変化させることにより、大径粒子に対する
小径粒子の飛行速度を制御するようにしたので、２値信
号用の小形、安価な増幅器の使用が可能となり、インク
ジェツト記録装置を小形、安価に構成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるインクジェツト記録装置の
概略構成図、第２図ａ，ｂはそれぞれ各粒子の飛行経略
を示す説明図、第３図ａ〜ｃは既提案に係るインク粒子
作成制御装置の動作説明図、第４図は本発明が適用され
るインクジェツト記録装置のガン励振用信号を増幅する
増幅器の一例を示す結線図、第５図ａ，ｂはそれぞれ第
４図に示した増幅器の動作説明図、第６図は本発明の一
実施例に係るインク粒子作成制御装置のブロツク図、第
７図ａ，ｂはその動作説明図、第８図は励振用パルス信
号のパルス幅と４・歪粒子飛行速度との関係を示す特性
図、第９図は本発明の他の実施例に係るインク粒子作成
制御装置のブロツク図である。 １・・・・・・ノズル、２・・・・・・電歪振動子、４
・・・・・・加圧インク、６・・・…励振源、７……粒
子作成制御装置、８・・・・・・記録信号源、９・・・
・・・電圧増幅器、１０・・・・・・大径粒子、１１・
・・・・・小径粒子、１２・・・・・・合体粒子、１３
・・・・・・直流高電圧源、１４・・・・・・粒子飛行
経路分離電極、１５・・・・・・ガタ−、１６・・・・
・・被記録体、１８……○タイプ・フリツプフロツプ、
１９……モノステプル・マルチパイプレータ、２０，２
１……アンドゲート、２２……オアゲート、２３……シ
ュミツト・トリガー、２４……カウンタ、２５……デコ
ーダ、２６，２７……オアゲート。 才１図 オ２図 才３図 矛４図 才５図 才６凶 才７図 才８図 才９凶

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加圧インクが供給されるノズルと、このノズルに取
   り付けられかつ供給される励振用電気信号により前記ノ
   ズルのノズル孔より噴出するインクに一定周波数の振動
   を与えて大径、小径２種の大きさのインク粒子を交互に
   発生させる電気機械変換素子と、前記励振用電気信号を
   記録信号に応じて変化させ前記大径粒子に対する前記小
   径粒子の飛行速度を変化させる変調手段と、前記インク
   粒子の飛行経路に沿って設けられ前記大径粒子、小径粒
   子及びこれらが合体した時できる大小径合体粒子それぞ
   れの飛行予定経路を粒子の飛行距離に応じた量だけ分離
   するように偏向する偏向手段と、前記大径粒子、小径粒
   子及び大小径合体粒子のうち、いずれか２つの粒子がた
   どる飛行経路をしゃ蔽するしゃ蔽手段とを備えたインク
   ジエツト記録装置において、前記変調手段は、一定周波
   数のくり返しパルス信号であってかつそのパルス幅が前
   記記録信号に応じて変化するパルス信号を前記励振用電
   気信号として発生し、これにより前記大径粒子に対する
   前記小径粒子の飛行速度を変化させるパルス信号発生回
   路を備えたことを特徴とするインクジエツト記録装置。