JPS6233953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、インクジエツト記録装置、さらに詳
しくは、偏向を行なつて中間調記録の行なえるイ
ンクジエツト記録装置におけるインク滴帯電法に
関する。

従来インクジエツト記録装置として数多くの方
式が知られている。その内電気音響変換素子を用
いたインクオンデイマンド型のインクジエツト記
録装置は、構成の単純さや、形成したインク滴す
べてを記録して用いるため、インクの回収の必要
がない等の長所がある。さらに電気音響変換素子
に与える電気信号によりインク滴の大きさを変え
ることが可能で、中間調の記録を行なうことがで
きる。従来中間調記録を行なう装置として記録紙
をドラムに巻き付けドラムを回転させて走査を行
なうものが知られている。しかしこのような装置
では、記録紙をドラムに巻き付ける手間等がある
ためこの点を改良し、記録紙の取り扱いが簡単な
インク滴を偏向させて走査を行なう方法を用いる
ことが望まれている。ところが従来知られている
電気的な偏向法では、インク滴の大きさが変わる
と偏向量が変わつてしまうという問題点があつ
た。

本発明の目的は、インク滴の大きさが変わつて
も偏向を行なうことの可能な中間調記録の行なう
ことができかつノズルのマルチ化に有効なインク
ジエツト記録装置のインク滴帯電法を提供するこ
とにある。

本発明によれば、所定の時間間隔で出力される
濃度情報信号に従つてオンデイマンド型インクジ
エツトヘツドより濃度に対応した重量のインク滴
を噴射させ、前記インク滴を前記インクジエツト
ヘツドのノズル前方に配置した帯電電極により帯
電を行ない、前記帯電したインク滴を一定の電圧
が印加された偏向電極により偏向を行つて記録を
行なうインクジエツト記録装置のインク滴帯電法
において、駆動波形の形状に従つて噴射するイン
ク滴の重量が可変なオンデイマンド型インクジエ
ツトヘツドを用い、あらかじめ前記駆動波形の中
より使用するインク滴重量の範囲内で飛翔速度が
一定で各々所望の重量のインク滴を噴射する駆動
波形を選択し、確保しておきさらにこれらの駆動
波形に対して駆動波形を印加してからノズルより
インク滴が切断するまでの滴形成時間の関係を求
めておき、前記帯電電極には、時間に対し一定の
割合で増加する鋸歯状波又は階段波形状を持ち前
記所定の間隔でくり返される波形の振巾を指定さ
れた偏向量に比例して変調した電圧を印加してお
き、前記濃度信号により前記確保した駆動波形の
中より濃度情報に対応する重量の滴を噴射する駆
動波形を選択し、前記帯電波形の原点に対し、前
記濃度信号により求まるインク滴重量に比例し最
も重いインク滴においても前記所定の時間間隔以
下となるように定めた時間からその時噴射するイ
ンク滴の滴形成時間を差し引いた時間だけ遅らせ
て前記駆動波形を前記オンデイマンド型インクジ
エツトヘツドに印加するようにしたことを特徴と
するインクジエツト記録装置のインク滴帯電法が
得られる。さらに本発明によれば所定の時間間隔
で出力される濃度情報信号に従つてオンデイマン
ド型インクジエツトヘツドより濃度に対応した重
量のインク滴を噴射させ、前記インク滴を前記イ
ンクジエツトヘツドのノズル前方に配置した帯電
電極により帯電を行ない、前記帯電したインク滴
を一定の電圧が印加された偏向電極により偏向を
行つて記録を行なうインクジエツト記録装置のイ
ンク滴帯電法において、駆動波形の形状に従つて
噴射するインク滴の重量が可変なオンデイマンド
型インクジエツトヘツドを用い、あらかじめ前記
駆動波形の中より使用するインク滴重量の範囲内
で飛翔速度が一定で各々所望の重量のインク滴を
噴射する駆動波形を選択し、確保しておきさらに
これらの駆動波形に対して駆動波形を印加してか
らノズルよりインク滴が切断するまでの滴形成時
間の関係を求めておき、前記帯電電極には、時間
に対し一定の割合で増加する鋸歯状波又は階段波
形状を持ち前記所定の間隔でくり返される波形の
電圧を印加しておき、前記濃度情報信号により前
記確保した駆動波形の中より濃度情報に対応する
重量の滴を噴射する駆動波形を選択し、前記帯電
波形の原点に対し、前記濃度信号からのインク滴
重量と指定される偏向量との積に比例し最も重い
滴を最も大きな偏向量となる時に前記所定の時間
間隔以下となるように定めた時間から、その時噴
射するインク滴の滴形成時間を差し引いた時間だ
け遅らせて前記駆動波形を前記オンデイマンドヘ
ツドに印加するようにしたことを特徴とするイン
クジエツト記録装置のインク滴帯電法が得られ
る。

以下本発明について図面を参照しながら詳細な
説明を行なう。

第１図は本発明によるインクジエツト記録装置
の１実施例を説明するための概略図である。本装
置は、信号の振幅により形成されるインク滴の大
きさを制御することのできるインクジエツトヘツ
ド１と、周期的な波形、本実施例では一例として
鋸歯状の電圧を出力する電圧印加手段６と、ノズ
ルにより噴出されるインク滴に電荷を与える荷電
電極５と偏向量を指示する偏向量指定部７と、イ
ンク滴の重量を指定する電気信号を前記鋸歯状波
に同期して出力する信号源８と、この信号源８か
ら電気信号を受け、インク滴の重量に応じて前記
鋸歯状波に対して一定時間遅らせてインクジエツ
トヘツドに信号を入力させる遅延手段９と、帯電
したインク滴を偏向する偏向電極１０と紙等の記
録媒体１２とからなる。ここで示したインクジエ
ツトヘツド１は図示されていないインク供給系よ
り与えられる導電性インクで満されているノズル
３とインク室４と、電気音響変換器としてのピエ
ゾ振動子２とからなり、インクオンデイマンド型
の１例として知られている。インク滴を形成する
とき、ピエゾ振動子に電気信号として電圧パルス
が印加されると、ピエゾ振動子は電圧に応じて応
力を生じ、インク室の圧力を高め、ノズル３より
インクを押し出す。このようなインクジエツトヘ
ツドは一般に駆動電圧波形の振巾やパルス巾を変
えると、噴射するインク滴の重量や速度が変わる
ことが知られている。本発明では、滴速度が一定
となる条件で種々の滴重量を噴射するような振巾
とパルス幅の組み合めをあらかじめ求めておき、
この中より濃度信号により対応する重量のインク
滴を噴射する振巾とパルス巾を選択してヘツドを
駆動させる。

ここでインクジエツトヘツドのピエゾ振動子に
入力する信号としては、例えば一定のパルス幅
で、振幅がインク滴の重量に対応して変化するよ
うなものを用いる。ノズルより噴出されるインク
滴は荷電電極５に与えられている電圧により荷電
される。そして電源１１から一定電圧を印加され
た偏向電極１０にて偏向された後、紙等の記録媒
体１２に打込まれる。このとき偏向量を変えるに
は、偏向電界は一定にしておき、インク滴の帯電
量を変えることにより行なう。

本発明による帯電機構をさらに詳しく説明す
る。まず、一例として第２図ａにように偏向量を
３段階に変化させる場合を考える。電圧印加手段
６は偏向量指定部７からの第２図ａのような偏向
量の指示に応じて、第２図ｂのようにインク滴形
成周期と同一の周期を持ち振幅が偏向量の大きさ
に比例して変調された鋸歯状波を出力する。この
電圧は荷電電極５に与えられる。

この鋸歯状波に同期して第２図ｃのように信号
源８よりインク滴の重量を指定する電気信号が出
力される。この信号は遅延回路９に入力され、第
２図ｄのようにそのインク滴の重量、すなわち電
気信号の振幅に応じて一定の時間遅延されてピエ
ゾ振動子２に入力され、インク滴が形成される。
この遅延量は、インクがノズルより切断すると
き、（例えば第２図ｄで時刻t₁で示された時点の
荷電電極の電圧（例えば、第２図ｂでV₁）が形成
されるインク滴の重量ｍに比例するように選ばれ
る。第２図ｂのように荷電電極の電圧が鋸歯状波
のときは、第２図ｄに示すように遅延量α＋パル
ス幅がインク滴の重量に比例するように遅延量α
を制御すればよい。ここでピエゾ振動子に与えら
れた電気信号の立下り時刻とインクがノズルより
切断される時刻の差βが大きいときには、遅延量
αとしてβの大きさだけ補正する必要がある。

このような帯電機構によりインク滴は、インク
滴の帯電量ｑと、重量ｍとの比ｋが同一偏向量に
対して一定の値となり、かつ偏向量とｋの値が比
例するように帯電される。このように帯電された
インク滴は、一定電圧が印加されている偏向電極
１０にて偏向されるが、ｋの値が同じであればイ
ンク滴の重量が異なつても同一の加速を受けるた
め偏向量は等しくなる。

また偏向量はｋの値に比例する。

上記の実施例において信号源８からの信号とし
てはインク滴の重量を指定するものであればどの
ようなアナログまたはデジタル信号でも使用でき
る。この場合、遅延手段としては、この信号に応
じて電圧印加手段より出力される一定の波形を持
つ電圧に対し上述と同様のインク滴の重量に対応
した遅延時間および振幅を持つパルスを出力する
ものを用いなければならない。

次にインク滴の大きさを不連続的（デイスクリ
ート）に変化させる場合には第３図に示すように
荷電電極に印加する電圧波形として各インク滴の
大きさに対応してインク滴の帯電量と重量の比が
一定となるような電圧値を有する階段波を印加し
てもよい。この場合には荷電電極に印加されてい
る電圧は、所定の期間一定の値となるため、イン
ク滴の形成時にインクのノズルからの切断時刻に
多少変動があつてもインク滴の帯電量の変動は小
さくなる。

次に、本発明によるインク滴帯電法の制御に関
する第２の実施例を第４図を用いて説明する。

この実施例では電圧印加手段６は第１図に示し
た実施例とは異なつて、振幅変調を行なわない一
定の電圧波形を出力する。この電圧波形の周期は
インク滴形成周期と一致している。一方、信号源
８からは電圧印加手段６からの電圧波形に同期し
て、インク滴重量を指定する電気信号が演算回路
９１に対して出力される。インク滴重量を指定す
る電気信号としては、時間巾あるいは振幅がイン
ク滴重量に比例して変化する電圧パルスや、イン
ク滴重量に比例した２進コード等が使用できる。
また演算回路９１には、偏向量指定手段７からの
偏向量指定信号も電圧印加手段６からの電圧波形
に同期して入力される。すると演算回路からイン
ク滴重量と偏向量の積の大きさに比例した値から
駆動パルスを印加してからノズルより滴が切断す
るまでに要する時間を差し引いた遅延時間を示す
信号が出力されこの信号は遅延回路に入力され
る。遅延回路９２は、電圧印加手段６からの帯電
電圧波形に対して演算回路からの信号に応じて遅
らせてピエゾ駆動パルス信号を出力する。このパ
ルス信号により形成されたインク滴は、電圧印加
手段の帯電波形に対してインク滴重量と偏向量と
の積に比例した時間だけ遅れてノズルより切断す
る。帯電波形は、一定の傾きで電圧が増加するも
のであるからインク滴がノズルより切断する時点
での電圧値は、インク滴重量と偏向量との積に比
例する値となる。

ここで、一例としてインク滴重量がピエゾ素子
駆動パルスの振幅に比例するような場合につい
て、上に述べた各信号間の関係を第５図に示す。
偏向量の指定は簡単のために第５図ａに示す３段
階とする。電圧印加手段６からの電圧波形につい
ては特別な制約はないが、こゝでは簡単のため第
５図ｂに示す鋸歯状波とする。この実施例では、
先に第２図ｂに示したものと異なり、鋸歯状波の
振幅は一定である。第５図ｃは信号源８より出力
されるインク滴重量を指定する電気信号を示して
いる。ここでは、インク滴の重量の指定は時間幅
が等しい電圧パルスの振幅の変化によつて行つて
いる。これ等の第５図ａ，ｂ、およびｃに示した
各信号はいずれもインク滴の形成の周期に同期し
たものである。第５図ｄは駆動回路１５の出力信
号を示したものである。こゝでは、インク滴の形
成は各駆動パルスの立下りとともに完了すると仮
定して図示してある。これ等の駆動パルスは、イ
ンク滴形成の完了時点（すなわち第５図ｄに示し
たt₁，t₂，t₃）における荷電電圧の値（すなわち第
５図ｂに示したV₁，V₂，V₃）が、インク滴の重量
と偏向量との積に比例するように、第５図ｂの荷
電電圧に対して遅延されている。但し、この場合
インク滴の荷電量は荷電電圧に比例するものと仮
定している。この場合、駆動パルスの荷電電圧に
対する遅延時間α、時間幅βとして、α＋βがイ
ンク滴重量と偏向量との積に比例するように遅延
時間αが決められている。駆動パルスを荷電電圧
に対してαだけ遅延させてヘツドに印加するとノ
ズルよりインク滴が切断する時点は、荷電電圧の
原点に対しインク滴重量と偏向量の積に比例した
値となる。よつて第５図ｂのように荷電電圧が原
点より一定の傾きで増加する波形では、インク滴
が切断する時点での荷電電圧は、インク滴重量と
偏向量の積に比例した値となる。偏向量がゼロの
ときは、インク滴重量がどのような値に対して
も、荷電電圧は第５図ｂのＡで示すように常にゼ
ロである。偏向量がゼロでないときは、インク滴
重量の最大値および最小値に対応して、荷電電圧
は第５図ｂのＢあるいはＣで示す範囲が偏向量に
応じて決められる。従つて荷電電圧の最大振幅は
インク滴重量および偏向量の最大値に対応したも
のとして決定される。

以上述べた荷電制御方式において、荷電電圧は
鋸歯状波に限ることなく、任意の曲線又は折れ線
から成る波形を用いてよい。もちろん、実用的に
は時間に対して単調に増加又は減少するような波
形の方が扱いやすい。

いづれの場合でも、同じ振幅、同じ形の波形を
くり返し印加することが重要である。次に、イン
ク滴の形成は第５図ｄの駆動パルスの立下りとと
もに完了するとは限らない。このパルスの立下り
よりも早く又は遅くインク滴形成が完了する場合
は、遅延時間（例えば第５図ｄのα）をそれぞれ
長く又は短かく補正する必要がある。また駆動パ
ルスの幅が変化する場合は、それぞれ、パルス幅
の拡大、縮少に対して遅延時間を短かく、および
長く補正する必要がある。

以上の説明のように荷電電極に一定の周期の波
形を持つ電圧を印加しておき、インクジエツトヘ
ツドに、形成するインク滴の重量に応じて遅延さ
せた駆動信号を入力することによりインク滴の重
量が変つても同じ偏向量が得られるような装置を
示した。またこれにより明らかなように本発明
は、インクジエツトヘツドをマルチ化する場合に
非常に好都合である。すなわちマルチ化する場合
荷電電極に与える電圧を各ノズル共通にすること
が可能となる。すなわち、この荷電電極には、一
定の波形の電圧を印加しておき、各インクジエツ
トヘツドには、インク滴の大きさに応じて遅延さ
せた電気信号を入力させればよい。また偏向電極
も各ノズル共通であり、偏向電圧も一定でよいと
いう利点がある。

以上の本発明の各実施例においてインク滴の形
成は第１図に示したようなインクジエツトヘツド
を用いた場合について説明したが本発明によるイ
ンクジエツト記録装置のインク滴帯電法は、ここ
に示したインクジエツトヘツドに制限されること
はない。例えば特開昭48−9622号記載のインクジ
エツトヘツドや、特開昭47−6308記載の液体噴射
装置に示されるインクジエツトヘツドにも適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジエツト記録装置
の一実施例を説明するための図、第２図ａおよび
第３図ａは、偏向量指定部による偏向量の大きさ
の時間に対する変化の様子の一例を示した図、第
２図ｂおよび第３図ｂはそれぞれ、荷電電極に印
加される電圧波形の一例を示した図、第２図ｃは
信号源からの出力信号、第２図ｄは遅延回路から
出力されピエゾ振動子に入力される信号を示した
図、第４図はインク滴帯電法の制御に関する第２
の実施例を説明するための図、第５図は各信号間
の関係を示す図である。 なお図において、１はインクジエツトヘツド、
２はピエゾ振動子、３はノズル、４はインク室、
５は荷電電極、６は電圧印加手段、７は偏向量指
定部、８は信号源、９は遅延手段、１０は偏向電
極、１１は電源、１２は記録媒体、１３はインク
滴、１４は同期信号、９１は演算回路、９２は遅
延回路、１５はピエゾ振動子駆動回路を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の時間間隔で出力される濃度情報信号に
   従つてオンデイマンド型インクジエツトヘツドよ
   り濃度に対応した重量のインク滴を噴射させ、前
   記インク滴を前記インクジエツトヘツドのノズル
   前方に配置した帯電電極により帯電を行ない、前
   記帯電したインク滴を一定の電圧が印加された偏
   向電極により偏向を行つて記録を行なうインクジ
   エツト記録装置のインク滴帯電法において、駆動
   波形の形状に従つて噴射するインク滴の重量が可
   変なオンデイマンド型インクジエツトヘツドを用
   い、あらかじめ前記駆動波形の中より使用するイ
   ンク滴重量の範囲内で飛翔速度が一定で各々所望
   の重量のインク滴を噴射する駆動波形を選択し、
   確保しておきさらにこれらの駆動波形に対して駆
   動波形を印加してからノズルよりインク滴が切断
   するまでの滴形成時間の関係を求めておき、前記
   帯電電極には、時間に対し一定の割合で増加する
   鋸歯状波又は階段波形状を持ち前記所定の間隔で
   くり返される波形の振巾を指定された偏向量に比
   例して変調した電圧を印加しておき、前記濃度信
   号により前記確保した駆動波形の中より濃度情報
   に対応する重量の滴を噴射する駆動波形を選択
   し、前記帯電波形の原点に対し、前記濃度信号に
   より求まるインク滴重量に比例し最も重いインク
   滴においても前記所定の時間間隔以下となるよう
   に定めた時間からその時噴射するインク滴の滴形
   成時間を差し引いた時間だけ遅らせて前記駆動波
   形を前記オンデイマンド型インクジエツトヘツド
   に印加するようにしたことを特徴とするインクジ
   エツト記録装置のインク滴帯電法。 ２ 所定の時間間隔で出力される濃度情報信号に
   従つてオンデイマンド型インクジエツトヘツドよ
   り濃度に対応した重量のインク滴を噴射させ、前
   記インク滴を前記インクジエツトヘツドのノズル
   前方に配置した帯電電極により帯電を行ない、前
   記帯電したインク滴を一定の電圧が印加された偏
   向電極により偏向を行つて記録を行なうインクジ
   エツト記録装置のインク滴帯電法において、駆動
   波形の形状に従つて噴射するインク滴の重量が可
   変なオンデイマンド型インクジエツトヘツドを用
   い、あらかじめ前記駆動波形の中より使用するイ
   ンク滴重量の範囲内で飛翔速度が一定で各々所望
   の重量のインク滴を噴射する駆動波形を選択し、
   確保しておきさらにこれらの駆動波形に対して駆
   動波形を印加してからノズルよりインク滴が切断
   するまでの滴形成時間の関係を求めておき、前記
   帯電電極には、時間に対し一定の割合で増加する
   鋸歯状波又は階段波形状を持ち前記所定の間隔で
   くり返される波形の電圧を印加しておき、前記濃
   度情報信号により前記確保した駆動波形の中より
   濃度情報に対応する重量の滴を噴射する駆動波形
   を選択し、前記帯電波形の原点に対し、前記濃度
   信号からのインク滴重量と指定される偏向量との
   積に比例し最も重い滴を最も大きな偏向量となる
   時に前記所定の時間間隔以下となるように定めた
   時間から、その時噴射するインク滴の滴形成時間
   を差し引いた時間だけ遅らせて前記駆動波形を前
   記オンデイマンドヘツドに印加するようにしたこ
   とを特徴とするインクジエツト記録装置のインク
   滴帯電法。