JPS6285949A - インク滴検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット印刷装置のインク滴の飛行状態
ｆ、検出する検出装置に関する。

〔従来の技術〕

インクジェット印刷装置、特にインクオンデマンド型印
刷装置は音は静かであるが、インク滴の飛行が不安定で
あり、櫨々の外乱によりインクの飛行が不能と・する欠
点があった。そこで従来からインク滴の状態を検出し、
不良の場合印刷装置を停止したり、何等かの復帰動作を
行なうことが提案されている。例えば圧電素子の駆動波
形を検出して加圧室内の気泡の有無からインク滴の飛行
不良を検出したり、飛行インク滴に＃電し、インク滴に
よる誘導電流を検出して・ｆンク滴速度を検出する方法
が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしこれらの従来技術では、検出感度が悪かったり、
高電圧を必要としたり、回路が複雑で高価になる等の欠
点があった。

従って本発明の目的は上記欠点をなくした、簡単な回路
構成で確実なインク滴検出装置を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のインク滴検出装置は、インク流路内に設けられ
た第１の！極と、インクを射出するノズルに対向して設
けられた＠２の！を極と、前記第１の電極と第２の電極
間のインピーダンスを検出する検出回路からなることを
特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、ノズルから射出された導電性インクが
第１の電極と、他の電極間を導−通ずることでインクの
第１の電極への到達が噴出でき、これによってインク滴
の飛行状態が構出できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す平折面図で、１はイン
クジェットのヘッド、２は導電性を有する水性のインク
、５はインク２を射出するノズル、４　ｌｒまノズル５
に対向し距ａ　ｌｌ　’１１１れて配置された第１の７
！極、５は第１の峨・血４と距＃？雅れて配置された第
２の電極である。距離ｅはα２嗜ないし１．２閣であり
、距離？は約０．１１である。また電極４，５は黄銅に
金メッキして作られる。６は電極４．５を保持する合成
樹脂製の電極基板で、電極基板６と１１４４ｔ’ｉはノ
ズル５に対向する側が平滑な平面に作られている。

７はノズル５から射出され電極基板６に到達したインク
滴で、８はｔ極基板６の表面を摺動するゴム製のワイパ
ーである。

上記構成においてその動作を説明する。インク滴７がノ
ズル５から射出する前は、電極基板６の表面にはインク
滴が存在せず、電極４．５間は非導通であり抵抗はほぼ
無限大とみなせる。インクジェットヘッド１の図示され
ていない圧電素子を駆動してノズル５からインク２を射
出すると、所定時間経過麦インク７爾７が電極４．５を
導通するように電極基板６の表面に付着する。後に詳述
する検出回路により１ｉｆ１４．５間の抵抗頃変化を検
出することで、インク＠７の飛行状態の良、不良を検出
し、不良の場合は不良信号を発生するとともに、後に述
べるヘッド回復手段によりヘッドを回復し、再びインク
滴７を射出して飛行状態の良、不良を検出し、良となれ
ば通常の印字、ｔＩ７咋に入る。

数回の回復動作にもかかわらず良状態にならない場合に
は不良信号を表示して印刷装置を停止させる。ワイパー
８はインク滴７の有無の検出が終るたびに図示されてい
ない機構により！他基板乙の表面を摺動し、インク滴７
全かき１洛して初期状態に戻シ、次の検出にそなえる。

第２図に第１図で説明した電極４，５間の抵抗値変化を
検出する検出回路を示す。１０は電圧コンパレータで入
力Ｖ、は電源ｖＯを抵抗馬：抵尻馬の比に分圧した電圧
であり、入力Ｖ、は電源Ｖｃを抵抗Ｒ３＝抵抗Ｒ１に分
圧した電圧である。Ｖ、ｉｄコンパレータ１０の出力で
電圧Ｖ、と電圧Ｖ、の大小により出力が反転する。この
例では、ｖａ　＝　ｓ　ｖ　。

Ｒ，−Ｒ，ＩＯＫΩ、　Ｒ，＝　２　ＫΩである。抵抗
Ｒ１は成層４，５の間の抵抗値であシ、インク滴が付着
していない時Ｒ１＝ω、付着しているＨｘ１＝＋にΩで
ある。

以上の構成においてその動作を第５図で説明する。本実
施例ではヘッドの駆動はいわゆる引きうち法と称する駆
動方法を用いており、ヘッドの圧電素子には■。で示す
電圧が印加される。すなわち直接的にヘッドの圧力室の
容積を小さくしてインクを射出するのではなく、−問圧
力容積を増大させインク全圧力室円に供給した後、電析
の時間たった時刻Ｔ、に圧力室容積をもとに戻しインク
射出を行なう。ノズルから射出されたインクｉ４７が電
極４．５に付着するとコンパレータ１０の人力電圧■、
は電源ｙｃの直から、Ｖｃ　Ｘ　Ｒ，／Ｒ１の値まで下
がり、時刻Ｔ、に人力電圧■、より下がる。その結果コ
ンパレータ１０の出力Ｖ０は時刻Ｔ、に反転する。

時刻Ｔ、とＴｔの間すなわち時間ｔと、第１図に示した
距１ｉ［ｔ、Ｊ、およびインク滴の飛行速量υとの間に
は、およそυ−Ｊ／ｌの関係がある。従って時刻ｔ’（
ｉ７測足することによりインク飛行速ｉＷυが判り、所
定の速変以上ない場合にはインク飛行不良と判定できる
。クリえば飛行連歌υの下限？υθ　とすると、ｔｓ＝
ｇ／υＢであるような時１…ｔ６経過後もコンパレータ
出力Ｖ。が反転しない場合には飛行不良と判定できる。

具体的には、ｌ、　＝　Ｉ　＋ｍ　、υ８＝２ｍ／ｓと
すればｔｓ＝０５ｍｓとなる。

第４図は本発明の他の一実施す；」でマルチノズル・＼
ソドに対し６したインク検出装置を示す。この列では電
極基板６に、１を極ＩＬ−１，４−２，・・・４−９お
よび、電ネ５−１．５−２．・・・５−９が設けられて
いる。しかしながらｆｉ喚１１−　＋〜４−９および５
−１〜５−９は電極基板６の背面で各々導通がとられて
おり、電気的にはひと組の電極４および、電極５と見な
せる、ヘッド＋には各々の電極と対応して９コのノズル
が設けられて−いる。例えば４番目のノズルからインク
滴７−４が射出された時、電極４−４と電極５−４の間
の抵抗値を検出すれば、４番目のノズルからのインク飛
行状態を検出できる。第１図の実施例で示したようにイ
ンク飛行の有無だけでなく、規格よシも遅く、従って印
字品質の悪いインク滴の検出ができる。

また本実施例ではインク飛行速度だけでなく、インク飛
行方向の不良も検出できる。すなわち正常なインク滴で
きりぎり検出できるよう小面積の１極ヲ、離れて自己！
ｔ　ｔ、であるため、５番目のノズルから射出されたイ
ンク１曲７−５はｔ４ｊ４−５に接触せず、従って不良
と検出される。もちろんインク滴７−５の飛行方向が極
端に悪くなシ例えば電ｇａ−６．５−６ｆ導通させれば
艮と判定されるが、速度検出と併用して検出すれば殆ん
ど間違って判定することはない。

本実施例では電＋＠４の系列と５の系列それぞれ導通を
とっているため検出回路としてはｉ＠２図に示すもので
良く、たとえ２４ノズルのような多数のノズルのヘッド
にもただひとつのコンパレータで良い。しかし前述した
インク飛行方向の厳密な判定のために個々の電極を独立
させ、各々のノズルに対応したｔ極の抵抗だけを検出す
ることもできる。

本実施例ではノズルを順次駆動して時系列的に独立して
検出することでひとつでも飛行不良のノズルがあれば検
出し回復動作に入れる。なお順次検出する間に一＠１図
に示したワイパーでインク滴７を１回ずつきれいにする
必要がある。

第５図に本発明の池の実施例を示す。本実施例は片側８
ノズルが２列で１６ノズルに構成されたヘッドの検出金
示す。左側に１４−１−１４−９の電極が配列され、右
側に１４−９〜＋４−１７の電極が配列され、左側のｆ
ｉ４＋ａ−ｑと右側の電極１４−９は連結され同一のｔ
極となっている。

を極１４−１と′￥！Ｌ１執１４−１７が第２図の成極
４と５に相当する。この構成において、ノズルからイン
ク滴１７−１から１７−１６を同時に射出し、所定時間
内にひとつでも所定ｔｍにインク滴が到達していなけれ
ば飛行不良と判定する。この図ではインク滴１７−４が
１を極１４−４と！４−５の間に付層しないため不良と
判定される。このように各インク滴の導通を直列的に検
出することで、多数のノズルのインク飛行速度、方向を
同時に瞬間的に判定できる。本実施例の硫礪は約α２Ｍ
ピッチで配列されているためセラミックをｔ噛基板１６
とし、その上にスクリーン印刷で金ｔ＋ｍを配置し、焼
付けである。

本実施例のように各インク滴の有無を直列的に検出する
方法は、本実施例のように同時に射出されたインク滴が
直接型ならない、ノズルが複数列に配置されたヘッドに
好適であるが、たとえば恢１列ヘッドのように同時に各
ノズルを射出するとインク滴がつながってしまう場合は
、奇数ノズルのみ射出し、七の凌ヘッドを横方向に移動
しその場所で対向する次のｔ一群で直列的に検出すると
と〈２度疋分けることでほぼ同様な検出が可能である。

以上述べた第４図、第５図の実施例では電極基板６．１
６とヘッド電との位Ｉｔ＃ｆｒｔが重要であり、具体的
には、ヘッド１のノズル面の外形を１進として電極基板
をなられせる機構、あるいは電極基板の位装置調整機構
が必要となる。

４４６図に本発明の他の実施例を示す。この例でにくら
べ小さなピッチで相互に入り込むようにクシ形に配置さ
れている。従ってインク滴２７がどこについてもインク
滴の有無が検出でき、電極基板２６とヘッドとの位置合
せｎ度が要求されない。

具体的にはインクｒ＋ｌｉ　２７の直径１５０μに対し
１極２５の縦方向のピッチＰは１００μ、くし形の横方
向の巾Ｗは２畷である。

第７図に第６図の実施例をさらに発展させた実施例を示
す。この例では１４極２５の巾Ｗを２０■とし、４色の
ヘッド＋−Ｙ、　ｌ−Ｍ、　Ｉ−Ｃ，１−Ｂに対しただ
ひとつの！極板２６で検出可能としている。

第８図に第１図〜第７図と異る他の実施例を示す。５１
はインクジェットヘッド、５２は水性インク、５５はノ
ズル、５４はノズル５５−と距１４ｇ離して設けられた
第１の電極、５５はインク容器５６を結合する結合針で
第２のｇ極を兼ねる。電＋４５４．５５はステンレス鋼
で作られている。

５７［ノズル５５から射出されたインク柱であシ、５８
は電極５４の表面をきれいにするワイノ９−である。Ｓ
９ｖ′ｉインク容器５６のインクをヘッド５１に供給す
るプラス千ツクチューブ、４０はプラスチックチューブ
５９内に発生した気泡でアゆ通常は存在しない。

第８図の実施例において、′４禰５４，５５は第２図の
検出回゛賂の！？４．５に相当する。しかしＲ１は約５
００にΩと高くなり従ってＲ１もＩＭＱ程度にする必要
がある。

第８１Ａの実施例の動作を説明する前に、第９図により
通常のインクオンデマンド型ヘッドのインク滴の飛行状
態を説明する。まずノズル５Ｓから射出されたインク５
７はａ図のように柱状に飛行を始め、ヘッド内部が負正
になるにつれｂ図のように細くくびれで切れ、ｃｄのよ
うにインク表面張力により個々のインク滴に分かれて飛
行する。

次に第８図の動作を説明すると、ますへ・ノド５１を、
駆動し、ノズル５５からインク柱５７−に射出し、イン
ク柱５７が電（血５４と接触した時の電極Ｓ４と５５間
の抵抗変化を検出する。検出波形としては＠５図とほぼ
同様になる。ただし、コンパレータ１０の出力波形が切
れる時刻Ｔ４ば、第９１’Ｊ　１）に示すように、イン
ク柱５７が細くくびれインク滴となった時刻となる。第
１図で説明したように第５図に示す時間ｔＪｋ測定する
ことでインク柱５７の速度が判り、飛行の良悪が判゛逆
できる。

本実施例ではＷＩＪえば覗８図に示すような気泡４０が
チューブ４０内に存在した場合、インク柱５７が１を極
５４に正常に導通しても気泡４０で電気的導通がとれず
不良と判断される。したがってヘッド５１が射出不良と
なる前に将来ヘッドに流入して射出不良となる気泡を前
もって検出できる。

本実施例では距＠Ｉは２００μから４００μ程度に選ば
れる。２００μ以下であると検出感度が下がり飛行速度
の早いものと遅いものの区別がしにくくなる。また４０
０μ以上九とインク柱が切れてから電極５４に到達する
距離となり検出ができなくなる。

第１０図に第８図の実施例をマルチノズルに応用した実
施例を示す。第８図と異なるのはノズルが５５−１〜５
５−４まで４ノズルあること、電憚５５がヘッド５１内
に設けられていること、またノズルとの距離ｅを正確に
出すため電極Ｓ４の両端に震央め４２が設けられ、レバ
ール５を介してバネ４４によりｔ極５４はヘッド５１に
回動可能に押しつけられている。

駆動はノズル５５−４から５５−１に同かつて下から順
々に行なわれる。各ノズル毎に導通の後非導通の状態が
くるため、電極５４上にインクが残っていても独立して
順々に検出が可能である・また下から検出して行くため
インクが流れ下シてもその上側の検出には悪影響がない
。５５−１まで検出が終った時屯で、レバー４５は図示
されていないカムにニリヘゾドＳ１から離され、スポン
ジ族のロール状のワイパー５Ｂが下りて来てｔ砥Ｓ４表
面のインク滴をきれいてして次の検出１ｃそなえる。

なおこの例では震央め４２全電堪５４に設けているが、
ヘッド５１のノズル面の外周部に凸部を設けてこれを震
央めとし′Ｅｔ極５４を平面にしても良い。このように
すれば、を極Ｓ４の表面の・〔ンクはふき喉シやすくな
）、置火め部が樵とノズル面との接触によるノズルの故
障の防止手段にもなる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、少なくとも一方がノ
ズルと対面した位１献に設けられた成極によりインク滴
の有無を抵抗値の変化として検出するため、機械的にも
電気的にも唯めて簡単な構成ですむ、また１・−の形状
、配置ｆ、適当に設定すれば、インクの飛行速度だけで
なく、飛行方向の検出も可能である。またマルチノズル
ヘッドに対しても検出回路の増７１０をおさえることが
可能であプ、７り丁ルプリンタ、ラインプリンタ、プロ
ッタ、ファクシミリ等広く応用できる。また熱によりイ
ンクに圧力を与えるサーマルインクジエ、ットにも用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平断面図、第２図は第
１図の実施例に用いられる検出回路図、第５図は第１図
の実施例のタイミング線図、第４図は本発明゛の他の実
施例を示す要部斜視図、ｍ５図は本発明の他の実施例の
電極基板の正面図、第６図は本発明のさらに他の実施例
の電極基板の正面図、第７図は第６図の実施例をカラー
ヘッドに応用した場合の要部平面図、第８図は第１図〜
第７図と異なる本発明の他の実施例を示す要部個所Ｉｆ
ｉ（ロ）、第９図は第８図の実施例を説明するための側
面図、第１０図は第８図の実施例を発展させマルチノズ
ルに応用した実施例を示す要部側面図を示す。 １　　、　　ｌ−Ｙ、　　Ｉ−Ｍ、　　Ｉ−Ｃ！、　　
Ｉ−Ｂ、５１　・・・・・・ヘッド ５．５５・・・ノズル ４．５．＋４．２４，２５，５４．５５・・・電極７．
１７．２７・・・インク滴 ５７・・・インク柱 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インクジェット印刷装置のインク滴検出装置において、
   インク流路内に設けられた第１の電極と、インクを射出
   するノズルに対向して設けられた第２の電極と、前記第
   １の電極と第２の電極間のインピーダンスを検出する検
   出回路からなるインク滴検出装置。