JPS5923276B2

JPS5923276B2 - 荷電制御形インクジエツト記録装置

Info

Publication number: JPS5923276B2
Application number: JP5615078A
Authority: JP
Inventors: 慎二松岡; 正一伊東
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-05-13
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1984-05-31
Also published as: JPS54148532A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は荷電制御形インクジェット記録装置に係り、特
に荷電タイミングを制御する位相整合装置に関する。

近年、非接触で高速印字が可能ということからコンピュ
ータ出力端末として、あるいは生産工程で日付、製造番
号等を製品に直接印字する機器として、インクジェット
記録装置の利用が盛んになつている。

この装置はノイズに圧力下のインクを供給し、一定周波
数の振動を与えることによつてインクを粒子化させる。
このとき、粒子を適当に帯電し、電気的に偏向させるこ
とによつて、被記録物に所定のパターンを記録するもの
である。ここで、難かしいのは粒子化のタイミングが温
度や圧力等によつて変化するため、帯電をこれにいかに
合せるかということである。これについて、第１図およ
び第２図を用いて詳し〈説明する。第１図はインクジェ
ット記録装置の電気系のフロック図である。水晶発振器
１３の出力を増幅器９を通してノズル１に装備された振
動子２に印加すると、ノズル１内の加圧インクが噴出、
粒子化する。粒子化は振動子２の励振周波数に同期して
なされ、これに合せて帯電信号発生回路１４の出力を増
幅器１０を通して帯電電極４に印加すると、インク粒子
３が帯電される。帯電されたインク粒子３は高電圧電源
１１に接続されている偏向電極５により、その帯電量に
応じて偏向され、被記録物Ｔ上の所定の位置に到達する
。なお、振動子２は常時励磁されており、インク粒子３
は連続して作成されるが、記録に寄与しないインク粒子
３は帯電されていないため偏向されず、ガター６に当つ
て回収されるようになつている。上記原理のインクジェ
ット記録装置における、インクの粒子化と帯電の関係を
第２図に示す。

第２図１は振動子２の励振電圧、第２図２は帯電電極４
の電圧である。インクの粒子化は振動子２の励振周波数
に同期していることから、１周期にｌ個のインク粒子３
が作成される。インク粒子３は粒子化するときに帯電さ
れる。従つて、粒子化時に帯電信号は最大値になつてい
る必要がある。即ち、上昇中あるいは下降中であつたり
、全然なかつたりしてはならないのである。第２図３は
粒子化タイミングとドツトミス率の関係を示したもので
ある。ここで、ドツトミス率とは被記録物７の所定の位
置にインク粒子３が到達しない。つまり正常な帯電がな
されない割合である。第２図２に示す帯電電圧の立上が
り、立下がり時に粒子化されると、ドツトミス率が極端
に高くなることがわかる。第２図２の帯電電圧で正常に
帯電させるためには、インクの粒子化タイミングがＱの
範囲に限定される。粒子化のタイミングは、インクの圧
力や物性値、励振電圧、温度等によつて変化する。従つ
て、常に安定した帯電を行なうには、粒子化のタイミン
グを検出し、それに応じて帯電信号の位相を変化させる
必要がある。粒子化タイミングを検出するため、第１図
の例では飛行するインク粒子３の電荷を静電誘導作用に
よつて検出する電荷検知器７が設けられている，電荷検
知器８の出力は増幅器１２を通して帯電信号発生回路１
４に入力され、その倹知信号の大小によつて帯電信号の
位相を制御する。

この制御手段として、いくつかの公知例がある。

より安定な帯電を行なうには、位相を細かく制御する方
法が好ましいが、従来はアナログ制御を用いていたため
、装置が複雑で、しかも信頼性に欠けるという欠点があ
つた。一方、装置が簡単になるということで、２相つま
り１８０置位相の異なる帯電信号のいずれかを用いる方
法もとられていた。しかし、この方法は第２図３に示す
安定領域Ｑを広〈要すため、帯電電圧の立上がり、立下
がり時間を小さくしたり、インクの物性値等への制限が
大きくなるという欠点があつた。帯電電圧は数巨ボルト
になることがあり、その立上がり、立下がり時間を小さ
くするには高価のものが要求される。また、缶、プラス
チツク等、紙以外の被記録物に印字することが要求され
ている工業用イックジェット記録装置では、インクやノ
ズルロ径が多種類になり、それらに制限を与えることは
大きな欠点となる。本発明の目的は、上記した従来技術
の欠点を除き、位相整合性能を向上してインク粒子に安
定した電荷を与え、安定した記録を行なわせ一ることが
できるとともに、位相余裕を大幅に向上してインク物性
、ノズル特性等に対する制限を緩和することのできる荷
電制御形イックジェット記録装置を提供することにある
。

この目的を達成するため、本発明は、非記録中に分離位
相を探索するための帯電信号を一定周期毎にその位相を
変え、また記録中は一時中断して記録終了後には中断し
たときの位相から再び開始するようにしてインク粒子に
与え、これら各位相でのインク粒子群の帯電量を検知し
て記憶し、探索が一巡したときにこの記憶結果に基づい
て分離位相を判定し、この判定した分離位相にてインク
粒子を帯電し記録することを特徴とする。

以下、本発明の一実施例を第３図ないし第８図を用いて
説明する。

尚、本実施例では８相の位相整合する。第３図は位相整
合を含む帯電信号発生回路のブロツク図である。

２０はノズル１の励振周波数の８倍で発振する発振回路
で、その出力クロツクは８進カウンタ２１が１／８に分
周され、増幅器９を介して振動子２に加えられ、ノズル
１を励振する。

また、カウンタ２１の出力は比較回路２２に人力され、
データセレクタ２３から出力されるカウンタ２４とレジ
スタ２５の出力のいずれかと比較される。カウンタ２４
は８進カウンタで、その出力は探索中の位相を示し、後
述する位相切換信号Ｇによつて歩進する。一方、レジス
タ２５は粒子化位相を記憶し、カウンタ２４が一巡、即
ち零になる毎に更新される。データセレクタ２３は印字
信号Ｓによつて、非印字中はカウンタ２４の出力を、印
字中はレジスタ２５の出力を出力するものとする。まず
、非印字中について説明する。

カウンタ２１とカウンタ２４が一致すると比較回路２２
より一致信号Ｄが出力され、８ビツトのシフトレジスタ
２９がある値にセツトされる。セツトされた値は、クロ
ックＡ（８ｆ）でシフトされ、その出力Ｅが順次アンド
ゲート３６に入力される。３０は粒子化位相を探索する
ための帯電信号の大きさを設定するための設定回路で、
アンドゲート３６に人力されている。

アンドゲート３６の出力は前記と同様の印字信号Ｓによ
つて切換わるデータセレクタ３７を通り、Ｄ−Ａ変換器
３８によつてデイジタル量に応じたアナログ電圧に変換
される。このアナログ電圧は増幅器１０を通して帯電電
極４に加えられる。従つて、粒子化位相を探索するため
に非印字中に帯電電極４に印加される帯電信号Ｆは、カ
ウンタ２４によつて位相が、シフトレジスタ２９にセツ
トされる値によつてパルス巾が、設定回路３０によつて
大きさが決定される。上記した帯電信号Ｆによつてイン
ク粒子３に帯電された電荷は、第１図に示す電荷検知器
８によつて検出される。この検出信号は増幅器１２を通
して、２値化回路２８に入力される。尚、増幅器１２は
複数個の粒子３の帯電量を検出するように積分特性を持
つものとする。２値化回路２８は帯電量に応じた電圧信
号Ｈをある値以上なら゛１”、以下なら゛０”と２値に
するもので、その出力Ｊは位相切換信号Ｇによつて８ピ
ットのシフトレジスタ２７に入力される。

位相切換信号Ｇは探索位相の更新を指示するもので、本
実施例では比較回路２２の出力Ｄをカウンタ３１でカウ
ントすることによつて与えられる。但し、カウンタ３１
は印字中はりセツトされているため、位相切換信号Ｇは
非印字中のみ出力される。探索位相の切換は帯電電極４
で帯電された粒子３が電荷検知器８に達し、増幅器１２
の出力Ｈが安定するまでの時間以上であればよい。上記
した方法により探索位相が順次切換えられ、一巡すると
、シフトレジスタ２７には各相の帯電結果が記憶されて
いる。

この結果は後述する粒子化位相判定回路２６に入力され
、粒子化位相がレジスタ２５に記憶される。次に印字中
の動作について説明する。

印字信号Ｓが入力されると、データセレクタ２３はレジ
スタ２５に切換えられ、カウンタ２１が粒子化位相と一
致する毎に比較回路２２より一致信号Ｄが出力される。
；敢信号Ｄはカウンタ３２に、さらにその出力はカウン
タ３３に入力される。カウンタ３２は縦ドツト、カウン
タ３３は横ドツトをカウントする−もの−で、縦Ｔドツ
ト、横５ドツトの文字を印字する場合には、各々７進、
５進のカウンタとなる。カウンタ３２，３３の出力はＲ
ＯＭ等で構成される文字信号発生回路３４に入力され、
印字の有無を示すドツト信号が出力され、アンドゲート
３５に入力される。インク粒子３への帯電量はカウンタ
３２によつて与えられ、両者のアンド出力がデータレセ
レクタ３７を通つてＤ−Ａ変換器３８に入力される。前
記接索信号と同様にこの出力は、増幅器１０を通して帯
電電極に印加され、インク粒子３を帯電する。このとき
、帯電信号のパルス巾は振動子２に印加される信号の周
期となる。また、その位相はレジスタ２５によつて決ま
り、印字中は変化しない。第４図は各部の波形を示した
タイミング図で、その信号は第３図に対応している。

励振信号ＢはクロックＡを１／８に分周したもので、増
幅器９で正弦波信号にして振動子２に印加される。ＤＯ
〜Ｄ７はＯ〜７相、即ちカウンタ２４がＯ〜７のときの
比較回路２２の出力信号である。同様にＥＯ−Ｅ７はシ
フトレジスタ２９の出力である。本実施例では、シフト
レジスタ２９に一致信号Ｄによつて″００１１１１００
゛５がセツトされるため、探索信号Ｅは励振信号Ｂと９
０５位相が異なり、その周期の１／２のパルス巾となつ
ている。ＦＯはＯ相非印字時θ舒電信号、破線はＯ相印
字時の帯電信号を示す。本発明では、非印字時の帯電信
号は、印字時のそれに比べ、狭く、しかもその中央にあ
ればよく、パルス巾そのものについては限定しない上記
したように、インク粒子３へ正常に帯電するには、帯電
電圧が一定のときで、しかもその中央の頃が望ましい。

いま、インクがＰの時刻で粒子化されているものとし、
粒子化位相の判定方法について述べる。第５図は位相の
探索方法が示すタイミング図である。

印字信号Ｓが入力されていない非印字中には位相の探索
が行なわれ、印字中には探索が一時中断され、印字信号
Ｓがなくなると、中断された位相から探索が再開される
。Ｈは増幅器１２の出力、Ｊはその２値化出力で、イン
ク粒子３への帯電状況を示す。第４図から判るように、
２〜４相では正常に帯電がなされるため、検出出力Ｈは
高〈なるが、１相と５相では帯電信号の立上がり、立下
がり時であるため、前者よりも低くなり、０相、６相、
７相では帯電伯号が零で全〈帯電されないため、検出出
力Ｈは全く得られない。この検出出力を破線で示す閾値
にて２値化すれば、Ｊのような２値化出力となり、２〜
４相が゛１”となる。したがつて、２〜４相であれば、
どの相で印字しても正常に行なえるが、ドツトミス率を
低くするには粒子化位相に最も近い３相が好ましい。第
６図及び第７図に第３図に示した粒子化位相判定回路２
６の各例を示す。第６図はＲＯＭを用いた例である。

ＲＯＭ４Ｏはシフトレジスタ２７の出力８ビツトに入力
し、３ピツトの粒子化位相をレジスタ２５に出力するも
のである。シフトレジスタ２７の″１１を示すビツトの
中央の値をコード化した３ビツトで出力するようにＲＯ
Ｍ４Ｏをコード化して卦けば、容易に粒子化位相を判定
することができる。な卦、゛１”の数が偶数、例えば４
個の場合には中央のどちらか一方の位相を出力するよう
にして卦けばよい。この回路は市販の素子を用いて安価
に構成できる。第７図は、ＲＯＭを用いないで演算処
理によつて行なう例である。シフトレジスタ２７の内容
を入力し、処理回路４１、Ａレジスタ４２、Ｂレジスタ
４３を用いて粒子化位相を求め、レジスタ２５に出力す
る。この処理手順を第８図に示す。まず、シフトレジス
タ２７の内容をＡレジスタ４２に移す。Ｂレジスタ４３
にはＡレジスタ４２を１ビツト左へローテートしたもの
を入れる。次にＡレジスタ４２とＢレジスタ４３のＡＮ
Ｄをとり、Ａレジスタ４２に入れる。Ｂレジスタ４３に
は前とは逆に右にローテートしたものを入れ、上記と同
様に両者のＡＮＤをとり、Ａレジスタ４２に人れる。Ａ
レジスタ４２にば″１ゝの数が１個となつたため、これ
を２進数にコード化してレジスタ２５に出力する。この
方法は、８相より多くなつても上記手順を繰り返せばよ
いので、前記ＲＯＭ方式に比べ汎用性がある。このよう
に、本発明は、非印字中に位相探索信号を発し、かつこ
れを一定周期毎にその位相をシフトしてインク粒子に与
え、各位相でのインク粒子の帯電量を検知して記憶し、
一巡したところで、各位相での記憶結果に基づいてイン
ク粒子分離位相を判定し、印字時にこの位相でインク粒
子を帯電して印字するため、位相整合性能を向上してイ
ンク粒子に安定した電荷を与え、安定した印字を行なわ
せることができるとともに、位相余裕を大幅に向上して
インクの物性、ノズル特性等に対する制限を緩和するこ
とができる。

しかも、印字信号によつて探索を中断しても、その後中
断時の位相から再び探索を開始するため、非印字期間が
短かい場合でも、容易に追随することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷電制御形インタジェット記録装置の電気系プ
ロツク図、第２図はインクの粒子化と帯電の関係を示す
特性図、第３図は本発明の一実施例に係る荷電制御形イ
ックジェット記録装置の帯電信号発生回路のプロツク図
、第４図卦よび第５図は第３図に示した帯電信号発生回
路各部の信号波形を示すタイミング図、第６図卦よび第
７図は粒子化位相判定回路の各例を示すプロツク図、第
８図は第７図の粒子化位相判定回路の処理手順を示す説
明図である。２・・・・・・振動子、４・・・・・・帯電電極、８・
・・・・・電荷検知器、２０・・・・・・発振回路、２
１，２４，３１，３２，３３・・・・・・カウンタ、２
２・・・・・・比較回路、２３，３７・・・・・・デー
タセレクタ、２５，２７，２９・・・・・・レジスタ、
２６・・・・・・粒子化位相判定回路、２８・・・・・
・２値化回路、３０・・・・・・探索用帯電信号の大き
さを決める設定回路、３４・・・・・・文字信号発生回
路、３８・・・・・・Ｄ−Ａ変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

１インク粒子の分離タイミングと記録帯電信号との位
相関係を補正するようにした荷電制御形インクジェット
記録装置において、非記録中に分離位相を探索するため
の帯電信号を一定周期毎にその位相を変え記録中は一時
中断し記録終了後に中断したときの位相から再び開始し
てインク粒子に与える手段と、各位相でのインク粒子群
の荷電量を検知して記憶する手段と、前記探索が一巡し
たときに前記記憶結果に基づいて正常な帯電が行なわれ
る位相群のほぼ中央を分離位相と判定する手段とを備え
、この判定した分離位相にてインク粒子を帯電し記録す
るようにしたことを特徴とする荷電制御形インクジェッ
ト記録装置。