JPS6379034A - インクジエツトプリンタのインク粘度検出装置 - 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、インクジェットプリンタのインク粘度検出装
置に関するものであり、特に浮子を用いずに安価に構成
されることのできるインクジェットプリンタのインク粘
度検出装置に関するものである。

（従来の技術） インクジェットプリンタにおいては、インクドロップ分
離長、すなわち、インク噴出ノズルの先端部から、イン
クが１滴となって分離する際の、該インク液先端部まで
の長さを一定にし、また、サテライト滴、すなわち、イ
ンクが１滴となって分離する際に発生する、該１滴より
も小さなインク滴の発生を防止し、または安定化するこ
とにより、インク滴の大きさおよびインク滴の帯電効率
を一定に保ち、印字品質の劣化を防止するように構成さ
れている。

ところで、前記インクドロップ分離長、およびサテライ
ト滴の発生状況は、インク粘度を一定に保てば安定化で
きることが知られている。そこで、従来から、インク粘
度を検出し、その値を当該インクジェットプリンタの制
御装置、インク粘度−走化装置等にフィードバックして
、インク粘度を一定化する手法が提案されている。

インク粘度は、例えばインクタンク内に一定の比重を有
する浮子を入れることにより検出されることができる。

すなわち、インクは、その水分が蒸発したり、希釈液を
補給したりすると、その比重が変化するが、この比重の
変化を、前記浮子の浮き沈みにより検出し、その量から
インク粘度を推定することができる。

この従来の技術は、例えば特開昭５６−１３６３８１号
公報、同５８−１９３１５５号公報等に記載されている
。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

浮子を用いてインク粘度を検出する手法においては、前
述したように所定の比重を有する浮子を精密に製作する
必要があるが、この浮子の製作は比較的面倒であり、こ
の結果、当該インク粘度検出装置の製作費が上昇する。

また、複数種の色インクを備えたカラーインクジェット
プリンタにおいては、各色インクごとに比重が異なるた
めに、互いに比重の異なる浮子を腹数種用いる必要があ
るので、特にこの傾向が強い。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、同一ノズルについてイ
ンク温度、およびインク滴吐出手段のポンプ圧力が一定
であれば、ノズルから吐出するインクの飛翔速度とイン
ク粘度とがある特定の関係で対応する点に着目し、イン
クの飛翔速度、あるいは該速度に対応する数値とインク
粘度との関係をあらかじめ求めておき、そしてインクの
飛翔速度、あるいは該速度に対応する数値を検出するこ
とにより、インク粘度を推定するという手段を講じた。

これにより、浮子を用いることなく、比較的簡単な構成
でインク粘度を検出することができ、当該インク粘度検
出装置の製作費を低減させることができるという作用効
果を生じさせた点に特徴がある。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例の構成を示す概略ブロック図
である。この図においては、荷電制御型（電荷制御型）
のインクジェットプリンタに本発明が適用された例が示
されている。また、図を見易くするために、インク滴発
生手段１には、ノズルＩＡが１つだけ示されている。

第２図において、ノズルＩＡを有するインク滴発生手段
１は、インクを循環させ、また前記ノズルＩＡからイン
クを吐出させるためのポンプ（以下、単にポンプという
）を備えている。

前記ノズルＩＡの前方には、それぞれ一対の帯電電極２
、および偏向電極３が配置されている。

前記ポンプの付勢により、インクはノズルＩＡから矢印
Ａ方向に吐出し、インク滴５となって、前記帯電電極２
の間、および偏向電極３の間を通過する。

高電圧発生手段２５は前記帯電電極２に接続されていて
、画情報に応じて帯電電極２に電圧を印加する。これに
より、前記帯電電極２間を通過するインク滴５が、画情
報に応じた電圧で帯電される。

前記偏向電極３には、図示されない手段により一定の電
圧が印加されている。これにより、前記偏向電極３間を
通過するインク滴５が、画情報に応じて、符号５Ａで示
されるように偏向される。

前記帯電電極２によりインク滴に帯電がなされなかった
場合には、該インク滴は偏向電極３間を通過しても偏向
されることなく、符号４で示されるように矢印Ａ方向に
直進する。

インク滴検知手段６は、帯電されなかったインク滴の飛
翔経路上に配置されている。

第３図に前記インク滴検知手段６の一例を示す。

第３図において、インク滴検知手段６は、ＬＥＤ７、お
よび該り、ＥＤ７から放射される光を受光することがで
きるように配置されたフォトディテクタ８より成る。前
記フォトディテクタ８は、例えばａ−Ｓｉ（アモルファ
ス−シリコン）の薄膜である。

帯電されなかったインク滴４は、前記ＬＥＤ？およびフ
ォトディテクタ８間を通過し、その際に前記フォトディ
テクタ８上にインク滴４の影９が形成される。

前記フォトディテクタ８には信号線１０が接続されてお
り、該信号線１０からはフォトディテクタ８の光電流が
出力される。前記フォトディテクタ８の表面にインク滴
４により影９が形成されると、前記光電流が変化するの
で、この変化を検出すれば、インク滴４の通過を検出す
ることができる。

再び第２図に戻り、前記インク滴検知手段６の信号線１
０、および前記高電圧発生手段２５の出力線は、電子制
御装置２７に接続されている。前記電子制御装置２７は
、前記高電圧発生手段２５およびインク滴検知手段６の
出力信号を用いて、インク滴が帯電電極２からインク滴
検知手段６に達するまでの時間を計測し、該時間、ある
いは該時間から算出されたインク滴の平均速度より、イ
ンク粘度を推定する。前記電子制御装置２７の機能の詳
細は、第１図に関して後述する。

第１図は本発明の一実施例の機能ブロック図である。第
１図において、第２図と同一の符号は、同一または同等
部分をあられしているので、その説明は省略する。

第１図において、高電圧発生手段２５の出力は、帯電電
極２に供給されると共に、インバータ２６を介してタイ
マ２２に供給される。前記タイマ２２は、インバータ２
６の出力信号がオンとなってから、すなわち高電圧発生
手段２５の出力が０　［Ｖ］となってから、クロックパ
ルスをカウントし、時間の計測を開始する。

インク滴検知手段６の信号線１０は光電流検出手段２１
に接続され、モして該光電流検出手段２１の出力信号は
、前記タイマ２２に供給される。

前記光電流検出手段２１は、インク滴検知手段６より出
力される光電流の変化を検出する。前記タイマ２２は、
前記光電流検出手段２１によりインク滴検知手段６の光
電流が変化したことが検出されると、換言すれば、イン
ク滴検知手段６のＬＥＤ７およびフォトディテクタ８間
に、帯電電極２により帯電されなかったインク滴４が通
過し、フォトディテクタ８に該インク滴４の影が形成さ
れ始めると、時間の計測を停止する。

すなわち、前記タイマ２２は、インク滴が帯電電極２を
通過してからインク滴検知手段６に達するまでの時間を
計測する。

前記タイマ２２の出力信号は、インク粘度推定手段２３
に入力される。

前記インク粘度推定手段２３には、第５図に関して後述
するように、インク滴発生手段１のノズルＩＡから飛翔
するインク滴の平均流速と、そのときのインクの粘度と
の関係を示すデータがあらかじめ記憶されている。前記
インク粘度推定手段２３は、前記帯電電極２からインク
滴検知手段６までの距離と、前記タイマ２２により計測
された時間とにより、インク滴４の平均速度を算出し、
そして、前記データからインク粘度を読出す。

読出されたインク粘度を示す信号は、当該インクジェッ
トプリンタの制御装置、インク粘度−走化装置等にフィ
ードバックされる。

第４図は第１図に示された高電圧発生手段２５、インク
滴検知手段６およびタイマ２２の出力信号のタイミング
チャートである。

第４図において、時刻Ｔ１に、高電圧発生手段２５より
出力される電圧が０　［Ｖ］になったとすると、タイマ
２２は、この時点でクロックパルス２２Ａのカウントを
開始する。時刻Ｔ１において帯電電極２を通過したイン
ク滴には帯電されないので、該インク滴は偏向電極３を
通過しても偏向されることなく直進する。

そして前記インク滴がインク滴検知手段６にさしかかり
だ時刻をＴ２とすると、該時刻Ｔ２よりインク滴検知手
段６の光電流は減少を始める。前記タイマ２２は、この
時刻Ｔ２においてクロックパルス２２Ａのカウントを停
止する。したがって、時刻Ｔ１からＴ２までの間にカウ
ントされたクロックパルス２２Ａより、インク滴が帯電
電極２を通過してからインク滴検知手段６に達するまで
の時間を検出することができる。

さて、本発明者は、インク温度と、ポンプ圧力とが一定
である場合における、インク滴発生手段１のノズルから
飛翔するインク滴の平均速度と、インク粘度との関係を
明らかにした。

第５図はインク滴発生手段１のノズルから飛翔するイン
ク滴の平均速度とインクの動粘性係数（動粘度）との関
係を示すグラフである。第５図においては、１つのキャ
リランに複数のノズルが形成されたインクジェットプリ
ンタのヘッドにおいて、任意の２ノズルについて、動粘
度針を用いて実験を行なった結果が示されている。符号
１４は、そのうちの第１番ノズル（＃１ノズル）の特性
を示し、また符号１５は第０番ノズル（＃０ノズル）の
特性を示している。

第５図より明らかなように、各ノズルに応じてインク滴
の平均速度とインクの動粘性係数とが互いに関係づけら
れる。なお、各ノズルの形状が見かけ上同じであっても
、各ノズルの製作誤差により、第５図に示されるように
その特性は異なるのが普通である。

インク滴の平均速度とインク粘度との関係は、インクの
密度が水の密度とほぼ同じであることから、第５図と同
様な関係になることは明らかである。

このインク滴の平均速度とインク粘度との関係は、イン
ク温度、ポンプ圧力、およびノズル形状が同じであれば
、インクの色（すなわち種類）が異なっていても同じで
ある。

したがって、例えば複数のノズルが形成されたマルチノ
ズルヘッドにおいては、あらかじめ特定の一つのノズル
に対して、第５図に示されたようなインク滴の速度およ
び粘度に関する特性曲線をキャリブレーションにより得
ておけば、その特性曲線、および前記ノズルから飛翔す
るインク滴の平均速度より、インク滴の粘度を検出する
ことができる。

また、所望のインク粘度の範囲を決め、その範囲に対応
する平均速度の範囲を決めておけば、インク速度を検出
することにより、インク粘度が所望の範囲内にあるか否
かを即座に検出することもできる。そしてこの情報を、
例えばインク希釈装置やインク補給装置で代表されるイ
ンク粘度−走化装置にフィードバックすれば、常に所望
の粘度範囲内にインクを維持することができる。

なお、キャリブレーションにより、インク滴の流速、あ
るいは該流速に対応する数値とインク粘度との関係を求
める際、および前記関係を用いてインク粘度を逆算する
際においては、前述したように、インク温度およびポン
プ圧力が一定である必要があるが、このインク温度およ
びポンプ圧力を一定に保つ手段は、当業者により容易に
製作されることができるので、その説明は省略する。

（変形例） 本発明は、つぎのように変形することが可能である。

（１）インク滴検知手段は、帯電電極２により帯電され
なかったインク滴の飛翔経路上に配置されるものとして
説明したが、本発明においては特にこれのみに限定され
ることはなく、帯電電極２に所定電圧を印加し、そのと
きに帯電されたインク滴の飛翔経路上にインク滴検知手
段６が配置されても良い。この場合には、帯電電極２に
前記電圧が印加され、そのときに該帯電電極２により帯
電されたインク滴が、前記帯電電極２から前述したよう
に配置されたインク滴検知手段に達するまでの時間を計
測すれば良い。

（２）前述の説明においては、帯電電極２に零または所
定電圧を印加し、そのときに帯電電極２を通過したイン
ク滴が、前記電圧印加時からインク滴検知手段６に達す
るまでの時間を計測するものとして説明したが、本発明
においては特にこれのみに限定されることはなく、偏向
電極３の印加電圧を零または所定値にして、そのときに
偏向電極３を通過したインク滴が、前記電圧変化時から
インク滴検知手段６に達するまでの時間を計ｎ＋するよ
うにしても良い。

すなわち、まず帯電電極２を付勢してインク滴を帯電さ
せると共に、偏向電極３に所定電圧を印加しておいて、
該インク滴を規定量だけ偏向させる。その後、前記偏向
電極３の印加電圧を零または所定値にして、偏向量が変
化したインク滴をとり出し、該インク滴が、偏向電極３
から、所定位置に配置されたインク滴検知手段６に達す
るまでの時間を計測することにより、飛翔するインク滴
の平均速度を求めるようにしても良い。

（３）前述の説明においては、当該インクジェットプリ
ンタのインク粘度検出装置は荷電制御型のインクジェッ
トプリンタに適用されるものとしたが、本発明において
は特にこれのみに限定されることはなく、電界制御型の
インクジェットプリンタに適用されても良い。

電界制御型のインクジェットプリンタに適用する場合に
おいても、インク滴の帯電手段、あるいは帯電されたイ
ンク滴を偏向させる電界制御手段への印加電圧を制御し
て、インク滴をとり出し、該インク滴が、前記帯電手段
あるいは電界制御手段から所定位置に配置されたインク
滴検知手段に達するまでの時間を計測することにより、
飛翔するインク滴の平均速度を求めることができる。

（４）インク滴が所定区間を通過する時間を計測し、該
時間および前記所定区間の距離からインク滴の平均速度
を算出することにより、インクの粘度を求めるものとし
て説明したが、本発明においては特にこれのみに限定さ
れることはない。すなわち、インク滴の平均速度は、イ
ンク滴が所定区間を通過する時間と前記所定区間の距離
とにより決定され、また前記距離は一定であるから、あ
らかじめインク滴が所定区間を通過する時間とインク粘
度との関係を求めておけば、インク滴の平均速度を求め
ることなく、インク滴が所定区間を通過する時間から直
接インク粘度を推定することができる。

（５）インク滴の検出には、ＬＥＤ７およびフォトディ
テクタ８より成るインク滴検知手段６、すなわち光学的
なインク滴検知手段を用いるものとして説明したが、本
発明においては特にこれのみに限定されることはなく、
例えば、帯電したインク滴が通過することにより誘導電
流を生じさせて、該電流によりインク滴を検出するよう
にしても良い。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

すなわち、あらかじめインク滴の平均速度、またはイン
ク滴が所定区間内を通過する時間と、インク粘度との関
係を求めておき、そのデータ、およびインク滴の平均速
度、またはインク滴が所定区間内を通過する時間から、
インク粘度を逆算するようにしたので、浮子を用いるこ
となく、インク粘度を検出することができる。したがっ
て、当該インク粘度検出装置の構成が簡略化され、その
製作費が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例の構成を示す概略ブロック図、第３図
は第１，２図に示されたインク滴検知手段の一例を示す
概略斜視図、第４図は第１図に示された高電圧発生手段
、インク滴検知手段、およびタイマの出力信号のタイミ
ングチャート、第５図はインク滴発生手段のノズルから
飛翔するインク滴の平均流速とインクの動粘性係数との
関係を示すグラフである。 １・・・インク滴発生手段、ＩＡ・・・ノズル、２・・
・帯電電極、３・・・偏向電極、５・・・インク滴、６
・・・インク滴検知手段、２１・・・光電流検出手段、
２２・・・タイマ、２２Ａ・・・クロックパルス、２３
・・・インク粘度推定手段、２５・・・高電圧発生手段
、２７・・・電子制御装置 代理人　弁理士　平木通人　外１８ 第　　１　　図 第５図 ■ 動粘性ｌＰＸ数　　ｒｃｓｔ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）インク滴発生手段より発生し、飛翔するインク滴
   を、帯電手段により帯電させ、偏向手段により偏向させ
   ることにより印字を行なうインクジェットプリンタのイ
   ンク粘度検出装置であって、飛翔するインク滴の平均速
   度、もしくは平均速度に対応する値を検出する速度検出
   手段と、インク滴の平均速度、もしくは平均速度に対応
   する値、およびインク粘度の関係があらかじめ記憶され
   、前記速度検出手段により検出された値よりインク粘度
   を読出すインク粘度推定手段とを具備したことを特徴と
   するインクジェットプリンタのインク粘度検出装置。
2. （２）前記速度検出手段は、前記帯電手段への印加電圧
   を変化させて、インク滴の帯電量を所定値に変化させる
   手段と、前記所定値にインク滴の帯電量が変化したとき
   に、該インク滴が飛翔する飛翔経路上に配置されたイン
   ク滴検知手段と、前記インク滴が前記帯電手段から前記
   インク滴検知手段に達するまでの時間を計測する手段と
   を具備したことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項
   記載のインクジェットプリンタのインク粘度検出装置。
3. （３）前記速度検出手段は、前記偏向手段への印加電圧
   を所定値に変化させる手段と、前記所定値に前記偏向手
   段への印加電圧が変化したときに該偏向手段を通過する
   インク滴の飛翔経路上に配置されたインク滴検知手段と
   、前記インク滴が前記偏向手段から前記インク滴検知手
   段に達するまでの時間を計測する手段とを具備したこと
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載のインクジ
   ェットプリンタのインク粘度検出装置。