JPS6233955B2

JPS6233955B2 -

Info

Publication number: JPS6233955B2
Application number: JP5502479A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Tsuzuki; Michihisa Suga
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1979-05-04
Filing date: 1979-05-04
Publication date: 1987-07-23
Also published as: JPS55146772A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、インクジエツト記録装置のインク滴
帯電法、さらに詳しくは中間調記録の行なえるイ
ンクジエツト記録装置のインク滴帯電法に関す
る。

従来インクジエツト記録装置はさまざまな方式
が知られている。なかでもインクオンデイマンド
型の記録装置は、構成が単純であること、原則と
して記録に用いるインク滴しか形成しないため不
用インクを回収する系を必要としない等の長所が
ある。またインク滴の径を変えることにより中記
調記録を行なうことができる。このような特徴を
もつためフアクシミリ受信機等に使われるように
なつた。従来このタイプの記録装置における走査
は、記録紙をドラムに巻き付けこれを回転させる
という機械的なものが多かつた。しかしこのよう
な機械的な走査より、記録速度、信頼性、操作性
等の点でインク滴を静電的に偏向させるという電
気的な走査が望まれている。従来大きさが変わる
ようなインク滴を静電的に偏向する方法として、
インク滴の重量が変わつても偏向電界より受ける
加速度が一定となるように、インク滴の帯電を行
なう方法が提案されている。この方法は、インク
滴の重量が変わつてもインク滴の飛翔速度がほと
んど変化しないとか、空気抵抗の影響が少ないと
いう条件のもとでは大変有効で、帯電の制御もそ
れ程複雑ではないという利点がある。しかし、中
間調のダイナミツクレンジを大きくするためイン
ク滴の重量を大きく変えた場合、インク滴の大き
さによつてノズルより噴射するときの初速や、空
気抵抗の影響が変わることがある。これらより偏
向電極部を通過するインク滴の速度の変動が大き
くなると偏向量が変わつてしまうという問題点が
生じる。

本発明の目的は、従来技術の問題点を解決し、
偏向を行ないながらインク滴の大きさを変えて中
間調記録の行なえるインクジエツト記録装置を提
供することにある。

本発明によれば駆動波形に従つてノズルより異
なつた重量のインク滴を噴出することのできるオ
ンデイマンド型インクジエツトヘツドと、前記イ
ンク滴を帯電するための帯電電極と、前記帯電電
極に印加する電圧波形を生成する帯電電圧制御手
段と、帯電したインク滴を偏向量に比例して強度
が変わる電界を発生する偏向電極を有するインク
ジエツト記録装置のインク滴帯電法において、所
定の印字周期で出力される濃度信号により濃度に
対応した重量のインク滴を噴射する駆動波形を選
択し、前記噴射するインク滴がノズルより切断す
る時の前記帯電電極に印加されている電圧値が前
記偏向電極部におけるインク滴の飛翔速度の２乗
とインク滴重量の積に比例するように、あらかじ
め前記オンデイマンド型インクジエツトヘツドに
対して求めてある前記駆動波形に対応する滴重
量、滴速度および駆動波形が印加されてから滴が
ノズルより切断するまでに要するインク滴切断時
間のデータをもとに帯電電極に印加する波形を選
定して前記濃度信号に同期して前記帯電電極に印
加するとともに、前記帯電波形に対して前記デー
タをもとに選定したタイミングで前記駆動波形を
前記インクジエツトヘツドに印加するようにした
こと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、本発明のインク滴帯電
法を説明するための図である。同図においてイン
ク滴３は、同図の左側より偏向電極１に入射され
る。偏向電極には電源２より一定電圧が印加され
ている。このときインク滴３は偏向電極部を通過
する間にｙ方向の力を受け偏向電極から出るとき
に同図のようにｙ方向の速度成分Vyを生じる。
これによりインク滴はθ方向に偏向され以後は直
進して、記録媒体４において、無偏向点よりＤだ
けずれた位置に打込まれる。このとき、偏向量Ｄ
は、θの大きさにより決まり、Ｄ＝ltanθ＝ｌ・
Ｖｙ／Ｖｘとなる。但しVxは偏向電極を出たときのｘ軸方向の速度成分である。またインク滴が偏向電極
を通過する間にｘ軸方向の速度はほとんど変化し
ないとすると偏向電極部を出たときのｙ軸方向の
速度成分は、インク滴の帯電量および重量をそれ
ぞれｑ，ｍとするとVy＝ｑＥ／ｍ・ｌｄ／Ｖｘとなる。
よつて、偏向量は、Ｄ＝ｌ・Ｖｙ／Ｖｘ＝ｑＥ／ｍ・ｌ・ｌ
ｄ／Ｖｘ^２となる。

インク滴の重量を変えても偏向量Ｄが変わらない
ようにするには、偏向電界Ｅを一定とすると、イ
ンク滴を帯電するとき、インク滴の重量ｍと偏向
電極通過直後のｘ軸方向の速度Vxの２乗との積
の値に比例して変わるようにインク滴の帯電量を
決めればよい。また偏向量は、電界Ｅの強度によ
り制御することができる。

次に、本発明によるインク滴帯電制御法を用い
たインクジエツト記録装置の実施例を示す。第２
図は、第１の実施例を説明するための概略図であ
る。この装置は、インク滴の重量を指定する画像
信号を出力する信号源１２と、この信号源１２か
ら画像信号を受けインクジエツトヘツドよりイン
ク滴を噴出させる為の電気信号を出力するピエゾ
駆動回路１１と、この電気信号により形成される
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５と、ノズル８の前面に配置され
た荷電電極９と、前記信号源１２からの信号によ
り制御された電圧を荷電電極に印加する荷電電圧
制御手段１０と、偏向電極１３と偏向量指定手段
１５と、偏向量指定手段からの指定に従つて偏向
電極１３に偏向量に比例した電圧を印加する電源
１４と、紙等の記録媒体１７とからなる。ここで
示したインクジエツトヘツド５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８と、インク室７と、電気音
響変換器としてのピエゾ振動子６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８よりインクを押し出す。この電圧パ
ルスの振幅やパルスの幅により形成されるインク
滴の大きさや初速を選択することができる。この
装置における帯電制御は次のように行なわれる。
まず信号源１２より濃度情報としてインク滴の重
量を指定する画像信号がピエゾ駆動回路１１と、
荷電電圧制御手段１０に与えられる。するとイン
クジエツトヘツド５より画像信号によつて指定さ
れた重量のインク滴が噴出する。また同時に荷電
電圧制御手段１０からは、形成されるインク滴の
重量ｍとインク滴か偏向電極１３を通過するとき
のインク滴の飛翔速度Ｖの２乗との積に比例する
電圧が出力され、荷電電極９に印加される。この
荷電電極に印加された電圧に比例した電荷かイン
ク滴に与えられる。これにより前述したインク滴
帯電法に示したような帯電が行なわれ、同一電界
のもとではインク滴の重量が変わつても偏向量に
差が生じないようになる。このように帯電したイ
ンク滴１６は偏向量指定手段１５からの指示によ
り偏向量に比例した電圧が印加された偏向電極１
３にて偏向され記録媒体１７の所定の位置に打込
まれて記録が行なわれる。ここで偏向電極を通過
するときのインク滴の飛翔速度Ｖは、あらかじめ
測定しておき、荷電制御手段１０に各インク滴の
重量に対する飛翔速度の情報として、与えてお
く。本実施例における荷電電圧制御手段の１例と
して、デジタルメモリーを用いたものがある。信
号源８からの画像信号によりデジタルメモリの番
地指定を行なう。各番地にはおのおの対応した重
量のインク滴を形成するときに荷電電圧に印加す
る電圧値を指定する情報を記憶させておく。この
電圧値は、インク滴の重量と飛翔速度の２乗の積
に比例したような値である。インク滴を形成する
度に、このメモリーより対応した番地の内容を読
み出して荷電電極に指定された電圧を印加するこ
とにより所定の帯電を行なうことができる。

第３図は、インクジエツト記録装置の第２の実
施例を説明するための概略図である。この装置
は、電気信号により形成す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５
と、同期信号発生手段２１と、同期信号により同
期して一定周期の波形を出力する電圧印加手段２
０と、ノズル８前面に配置された荷電電極９と、
信号源１８と、信号源１８からの画像情報より同
期信号に従つてインクジエツトヘツド駆動信号を
出力するピエゾ駆動回路１９と、偏向電極１３
と、偏向量指定手段１５と、偏向量手段からの指
定に従つて偏向電極１３に偏向量に比例した電圧
を印加する電源１４と、紙等の記録媒体１７とか
らなる。ここに示したインクジエツトヘツド５は
前記第１の実施例に示したものと同様のものであ
る。この実施例ではインクジエツトヘツド駆動信
号として、画像信号に応じてパルス幅が変わるよ
うなものを用いる。そしてこの駆動信号がインク
ジエツトヘツドに印加され、インク滴の形成が開
始されてからインクがノズルより切断されるまで
のインク滴形成時間ｔとインク滴重量ｍとの間に
定められた関係を持たせる。またインク滴が偏向
電極部を通過するときの飛翔速度Ｖとインク滴の
重量ｍとの関係をあらかじめ求めておく。そして
荷電電極に印加する電圧波形すなわち電圧印加手
段の出力波形は、インク滴形成時間とインク滴重
量の関係ｍ＝（ｔ）と、インク滴重量と飛翔速
度Ｖの関係Ｖ＝ｇ（ｍ）とから次のようになる。

Ｖ（kt₀＋ｔ）＝Ａ・ｍ・V² ＝Ａ・（ｔ）〔ｇ｛（ｔ）｝〕^２（ｋ＝０，±１，±２，…０≦ｔ＜t₀ Ａ：定数）ただし、時刻Ｔ＝kt₀においてインク滴の形成
が開始されるとする。

このような波形を荷電電極に印加すると、イン
ク滴が形成されるときに荷電電極に印加されてい
る電圧値がインク滴の重量と偏向電極部における
インク滴速度の２乗との積に比例するような値と
なる。よつてインク滴の重量が変わつても偏向量
が変わらないようにインク滴の帯電量を調整する
ことができる。このように帯電されたインク滴１
６は第１の実施例と同様偏向電極１３にて偏向さ
れ記録媒体１７に打込まれて記録が行なわれる。

第４図は本発明によるインクジエツト記録装置
の第３の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５と、同期信号発生手段２６と、同期信号
により同期して周期的な波形、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２５
と、ノズル８より噴出されるインク滴に電荷を与
える荷電電極９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
２２と、この信号源から電気信号を受け、インク
滴の重量に応じて一定時間遅らせて信号を出力す
る遅延手段２３と、帯電したインク滴を偏向する
偏向電極１３と紙等の記録媒体１７とからなる。
ここで示したインクジエツトヘツドは前述の第１
および第２の実施例で説明したと同様のものであ
る。ここでインク滴の重量はインクジエツトヘツ
ドに入力する信号の振幅によつて制御される。ま
た遅延手段による遅延量として、荷電電極に印加
されている一定波形の電圧が、あらかじめ測定し
て求めてある偏向電極部におけるインク滴の速度
の２乗とインク滴の重量との積に比例する電圧値
となるときにインク滴が、ノズルより切断される
ように、そのとき形成されるインク滴の重量に従
つて遅延手段の遅延量を制御する。例えば、第５
図ａに示した鋸歯状波の場合にはインク滴の重量
ｍと偏向電極を通過するときの飛翔速度の関係が
Ｖ＝ｇ（ｍ）であるとき、第５図ｂに示すように
鋸歯状波の立上がりに対する遅延量αは、インク
滴の重量ｍにより α＝Ｌ・ｍ・g²（ｍ）−β−γ Ｌ：定数。

β：電気信号のパルス幅。

γ：電気信号の立下り後ノズルよりインク滴
が切断されるまでに要する時間。

で与えられる。インク滴は形成されるときの荷電
電極に印加されている電圧V₁やV₂に比例して帯
電される。このような帯電法を用いることにより
インク滴の重量が変わつても偏向量から変わらな
いようにインク滴の帯電量を調整することができ
る。このように帯電されたインク滴は偏向電極に
て偏向され記録媒体に打ち込まれて記録が行なわ
れる。

ここに示した第２および第３の実施例において
荷電電極に印加する電圧波形は特に連続的に変化
しなければならないということはない。例えば形
成するインク滴の重量をいくつかの値に固定する
ような場合には各インク滴の重量に対応した電圧
値となつている階段波を用いてもよい。第６図に
示すように連続的に変わる電圧波形を点線で示
す。このとき例えばインク滴の形成を矢印で示し
た４通りの場合に固定する場合には階段波として
実線で示したようなものを用いることができる。

また第２および第３の実施例では、インクジエ
ツトヘツドを複数個のノズルを有するマルチノズ
ルとした場合でも荷電電極を各ノズルに共通にす
ることができる。すなわちこの共通化した荷電電
極に一定波形の電圧を印加しておき、各ノズルに
対応したピエゾ振動子にインク滴の重量を制御す
る電気信号を与えればよい。このように本発明は
インクジエツトヘツドのマルチ化にも適してい
る。

また本発明の実施例においてインク滴の形成
は、第２、第３および第４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
が本発明による帯電法に適用するインクジエツト
ヘツドはこれ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号記載の滴体噴射装置に示されるよ
うな駆動波形により噴射する滴体積や飛翔速度が
決まるようなオンデイマンド型インクジエツトヘ
ツドに適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインク滴帯電法を説明するた
めの図、第２図、第３図および第４図は、それぞ
れ本発明による帯電法を用いたインクジエツト記
録装置の第１、第２および第３の実施例を説明す
るための概略図、第５図ａは、第３の実施例にお
ける荷電電極に印加する電圧波形の１例、第５図
ｂはピエゾに入力される信号を、第６図はさらに
他の信号を示した図である。なお図において、１は偏向電極、２は電源、３
はインク滴、４は記録媒体、５はインクジエツト
ヘツド、６はピエゾ振動子、７はインク室、８は
ノズル、９は荷電電極、１０は荷電電圧制御手
段、１１，１９および２４はピエゾ駆動回路、１
２，１８および２２は信号源、１３は偏向電極、
１４は電源、１５は偏向量指定手段、１６はイン
ク滴、１７は記録媒体、２０および２５は電圧印
加手段、２１および２６は同期信号発生手段、２
３は遅延手段である。

Claims

【特許請求の範囲】

１駆動波形に従つてノズルより異なつた重量の
インク滴を噴出することのできるオンデイマンド
型インクジエツトヘツドと、前記インク滴を帯電
するための帯電電極と、前記帯電電極に印加する
電圧波形を生成する帯電電圧制御手段と、帯電し
たインク滴を偏向量に比例して強度が変わる電界
を発生する偏向電極を有するインクジエツト記録
装置のインク滴帯電法において、所定の印字周期
で出力される濃度信号により濃度に対応した重量
のインク滴を噴射する駆動波形を選択し、前記噴
射するインク滴がノズルより切断する時の前記帯
電電極に印加されている電圧値が前記偏向電極部
におけるインク滴の飛翔速度の２乗とインク滴重
量の積に比例するように、あらかじめ前記オンデ
イマンド型インクジエツトヘツドに対して求めて
ある前記駆動波形に対応する滴重量、滴速度およ
び駆動波形が印加されてから滴がノズルより切断
するまでに要するインク滴切断時間のデータをも
とに帯電電極に印加する波形を選定して前記濃度
信号に同期して前記帯電電極に印加するととも
に、前記帯電波形に対して前記データをもとに選
定したタイミングで前記駆動波形を前記インクジ
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。