JPS604787B2 - インクジエツト式記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット式記録装置、さらに群しくは、
自動製図等に用いられる×−Ｙプロッタ等の画線記録装
置における記録ヘッドとして使用しうる電場噴射型イン
クジェット発生装置を用いた記録装置に関する。

一般に、×−Ｙプロツタ等の画線記録装置においては、
その記録ヘッドとして中空ペン、ボールペン等のいわゆ
る接触型記録用具が用いられている。

しかし、これらの接触型記録用具は耐久性に劣るため頻
繁に交換しなければならず、高速度記録および細線記録
が困難であるうえ、記録画線濃度が不均一であったり、
騒音を発生し易い等多くの欠点があった。このため、近
年、インクタンク内のインクを微小な径の／ズルから噴
射させるいわゆるインクジェット発生装置をＸ−Ｙプロ
ッタ等の画線記録装置の記録ヘッドに適応することが試
みられている。

この種のインクジェット発生装置としては種々の装置が
提案されているが、画線記録装置の記録へツドーこ用い
る場合、画線の連続性およびジェット流のＯＮ−ＯＦＦ
の応答性等を考慮すると、露場噴射型インクジェット発
生装置が最も適している。この蚕場噴射型インクジェッ
ト発生装置は、インクをインクタンクからノズルに導き
、静止状態ではノズルの先端でインクがメニスカスを作
る程度の微小圧力をインクに作用させ、導電性を有する
ノズルまたはインクとノズルの前方に設置された加速電
極との間に高電界を与えることにより、インクがノズル
から引き出されジェット流となって飛び出るように構成
されている。この種のインクジェット発生装置を用いる
ことにより、従来の接触型記録用具における多くの不都
合点が解消されるが、非接触型であるために、従来の接
触型の記録装置には見られなかった次のような不都合点
がある。

すなわち、×−Ｙプロツタの如き画線記録装置にこの種
のインクジェット発生装置を適用する場合、記録ヘッド
と被記録物（例えば、紙、フィルム等）との相対的な移
動速度が、記録画線の状態によって異なるため、噴射イ
ンク量が一定であれば画線の幅や濃度が記録速度によっ
て変化し、特に自動製図等には不都合なものとなる。ま
た、噴射インク量はノズルの入口に作用する圧力、すな
わち、インク表面に作用する圧力（例えば空気圧）とイ
ンク表面からノズル入口までのインクの静水圧の和によ
る圧力の影響を受けるため、長時間記録するとインクタ
ンク内のインク量の減少により噴射インク量が変動する
と共にジェットＯＮ特性が極めて悪化し、従って、イン
クタンク内のインクを全部使用できず、噴射インク量に
影響を及ぼさない程度の量しか使用できないため、一回
のインクの充填で記録できる時間がめて短い欠点がある
。しかも、インクジェット発生装置の周囲の条件が変化
するとインクの物性が変化し、噴射インク量が変動する
という問題がある。さらにインクジェット発生装置では
、移動時の加速度によってインクタンク内のインク表面
がゆれ、インクがインクタンクの外へはみ出したりする
保守上の問題や、噴射インク量が静水圧に比例する性質
を持っているため、インク表面がゆれると記録速度が一
定の場合でも噴射インク量が静水圧の影響を受けて変化
し、画線幅にむらが生じる等画線の品質が低下する問題
があった。本発明は、かかる問題を解決すべく種々研究
した結果、印加電圧が一定の場合、インクに作用する圧
力と噴射インク量とが比例関係にあり、印加電圧および
記録速度を一定とし、インク表面に作用する圧力を適宜
変化させることにより噴射インク量を変化させた場合、
噴射インク量と記録画線幅との対数をとって図を描くと
者は直線的な関係になることを見出し、このことから、
インクの物性、ノズルの形状等を一定とすれば、噴射イ
ンク量と、インクに作用する圧力と、記録画線幅及び記
録速度との相互の相対的な関係がわかるため、圧力を記
録速度に対応させて正確に制御することにより記録速度
に対応した噴射インク量が得られ、常に一定な記録画線
幅を得ることができることを知見し、これに基づいて完
成されたものである。

本発明は、インクの表面に作用する圧力を記録速度に対
応して制御する圧力制御手段を備え、記録速度と無関係
に一定幅の画線を描きうるインクジェット式記録装置を
提供することを主目的とし、また、このようなインクジ
ェット式記録装置を備えた画線記録装置、特に×−Ｙプ
ロッタを提供することを目的とし、さらに、このＸ−Ｙ
プロッ夕のサーボ制御機構と、上記圧力制御機構とを関
連づける具体的な制御回路を提供することを目的とし、
さらに、上記のインクジェット発生装置をＸ−Ｙプロッ
タの記録ヘッドに用いる場合の圧力制御機構と関連づけ
られた具体的な装置を提供することを目的とするもので
ある。

以下、本発明の実施例を示す添付図面を参照して説明す
る。

本発明に係るＸ−Ｙプロッタを示す第１図において、本
体２の上面の両側部にレール３，４が固設され、レール
３にはラックが切ってある。

この一対のレール３，４にかけわたされ、Ｘ方向に移動
する×移動桁５は、レール３，４上を摺動自在な支持台
６，７上に固設される。支持台６内には×−サーボモー
タ８が設置され適宜な伝達機構を介してレール３のラッ
クとかみ合うピニオンギア（図示せず）を駆動し、×一
方向の移動を行なうようになされている。×移動桁５に
は、これと平行なＹ−方向レール９が設置され、このＹ
一方向レール９にもラックが切られている。Ｙ−方向レ
ール９上に移動子１０を摺動自在に設け、移動子１０内
にはＹーサーボモータ１１が設置され、適宜な伝達機構
を介してＹ−方向レ−ル９のラックとかみ合うピニオン
ギァ（図示せず）を駆動し、Ｙ一方向の移動を行なうよ
うになされている。移動子１川こは、インクジェット発
生装置１３がヘッド本体１２によって設置され、これは
移動子１０と一体的に移動し、後述する制御機構によっ
てインクを噴射し、×−Ｙサーボ機構によって画線記録
を行うようになされている。インクジェット発生装置１
３には、インクタンク１４に圧縮空気を送るフレキシブ
ルな空気配管‘８と、高圧電源からの高圧ケーブル１９
が接続されており、これら空気配管１８と高圧ケーブル
１９は、作図動作に不都合が起きない程度に十分な長さ
を有し、本体２内部にある制御部、圧縮ポンプ等に接続
されている。

本体２の上面は図板２０で、被記録物（紙、フィルム等
）２１を平面性を保持しつつ支持するようになされてい
る。

このような構成のＸ−Ｙプロッタ装置は、コンピュータ
等から出力される作図パターン信号を受けて、Ｘ、Ｙ各
々のサーボモータ８，１１の回転角を制御することによ
り作図を行なうようになされている。

また、インクジェット発生装置１３は、第２図および第
３図に示すように、インク１７を貯蔵するインクタンク
１４と、該インクタンクもこ取付けられるインクを外部
へ導くためのノズル１５と、該ノズルに近接して設置さ
れた対向電極１６とから構成されている。

インクタンクの外周には、第２図ｃおよび第３図ｂに示
すように、２本の位置決めピン６１が相対して固着され
ており、このピン６１は後述するヘッド本体１２の切欠
溝７１に挿入される。

インクタンク１４の底には金属製ノズル固定筒６２が、
第３図ｂに最もよく示されるように取付けてあり、その
先端に絶縁材料製ノズル案内リング６３が固着され、該
案内リング６３の中央をノズル固定筒６２の先端中央に
ハンダ付け等により取付けられた金属製ノズル１５が貫
通している（第３図ｅ）。ノズル固定筒６２を包囲して
、絶縁材料、例えばホルムアルデヒド重合体などの合成
樹脂で作られた外筒６４が装着されており、その先端に
は環状対向電極１６が取付けられている。インクタンク
１４とノズル固定筒６２との間のシールは○リング６５
によりおこなわれる。ヘッド本体１２は上部本体１２ａ
と下部本体１２ｂとからなり、上部本体１２ａの中央部
にはインクタンク１４の外径よりわずかに大きな直径の
環状穴６６が設けてあり、その周辺には対向する一つの
切欠部６７が設けられている（第３図ａ）。

下部本体１２ｂの中央部には、第３図ｃ，ｄに示すよう
に、インクタンク１４の外径よりわずかに大きな直径の
環状溝６８，６９が上下から相対して設けてあり、その
中央には環状溝６８，６９を連絡する。上記外筒６４の
外径よりわずかに大きな直径の環状穴７０が設けられ、
上側環状溝６８の周辺には対向する二つの切欠溝７１が
設けてあると共に溝６８よりも大きな直径の浅い溝が設
けてあり、この浅い構内にインクタンク固定リング７２
が設置されている。この固定リング７２には下向きに２
本のピン７３が固着されており、一方のピン７３にスプ
リング７４が係止されているため固定リング７２は常時
一方向への回転力を与えられているが、他方のピン７３
に解除ボタン７５の先端が係合しているため所定の位置
に保持されている。固定リング７２はその内側周辺にイ
ンクタンク１４の位置決めピン６１が通過しうる切欠部
７６とそれに連なる傾斜部７７が設けられている。上側
環状溝６８の底部には高圧電極リング７８が配置されて
おり、その上側に三つの高圧電極嬢片７９がハンダ付け
されている。この高圧電極嬢片７９はインクタンク装着
時にノズル固定筒６２のフランジ部に接触し、一端をコ
ネクタ８０１こ他端を高圧電極リング７８にそれぞれ接
続されヘッド本体の配線用溝を通して配線されたりード
線８１からの高電圧をノズル１５に印加する。下側環状
溝６９内には対向電極リング８２が配置され、その内側
周辺に三つの対向電極嬢片８３が下向きにハンダ付けさ
れている。この対向電極綾片８３は弾性を有し、インク
タンク装着時その先端が対向電極１６に接触し、一端を
コネクタ８０１こ他端を対向電極リング８２にそれぞれ
接続されヘッド本体の配線用溝を通して配線されたりー
ド線８４からの電圧（ノズルに印加される電圧とは逆極
性）を対向電極１６に印加する。対向電極リング８２お
よび対向電極嬢片８３は保護筒６０‘こより包囲されて
いる。インクタンク１４は、その位置決めピン６１をヘ
ッド本体１２の切欠部６７、切欠溝７１の位置に合わせ
て環状穴６６に挿入すると、初め位置決めピン６１がイ
ンクタンク固定リング７２の傾斜部７７に接触し（第４
図ａ）、さらに押し下げるとインクタンク固定リング７
２が第３図ｄ、第４図ｂに示す矢印の方向に回転してそ
の切欠部７６がピン６１の位置まで移動し、さらにイン
クタンク１４を押し下げるとピン６１が下部本体１２ｂ
の切欠溝７１に入り、スプリング７４の作用によりイン
クタンク固定リング７２は元の位置に復帰し（第４図ｃ
）、インクタンク１４は第２図ｂ，ｃに示すように装着
される。

インクタンクの上部には継手８５を取付けられた蓋８６
が着脱自在に装着してあり、継手８５により配管１８に
インクタンク１４が連絡される。

なお、インクタンクの装脱は、解除ボタン７５を押すこ
とによりそれと係合するピン７３が押されインクタンク
固定リング７２が矢印の方向に回転し、その切欠部７６
が切欠溝７１の位置に移動するため、この状態でインク
タンクを引上げることによっておこなうことができる。
ノズル１５からのジェットの噴射状態を直接観測できる
ように、ヘッド本体１２にはジェット観測用ルーペ８７
が装着されている。

反射ミラー８７ａと対物および接眼レンズからなるこの
光学系ルーペには、固定用ピン８８を有するルーペ支持
部材８９によってヘッド本体１２に着脱自在に保持され
る。ヘッド本体１２には固定用ピン８８と舷合する孔９
０とルーペ筒部の外周と同じ曲率半径の凹所９１を有し
、この凹所９１にルーペ筒部を合わせながら固定用ピン
８８を孔９１に入れることによりジェット観測用ルーペ
８７が位置決めされて装着される。対向電極１６には、
第３図ｅ，ｆに示すように、雷場の対称性を乱さないよ
うに設定されたジェット観測用スリット９２が設けられ
ている。第５図は上記の如く構成されたインクジェット
発生装置を用いて、インク表面に作用する圧力と噴射イ
ンク量との関係を調べた結果を示すものである。

これは上記インクジェット発生装置にインクジェットの
スイッチング電圧としてノズル１５と対向電極１６との
間に一定電圧を一定時間印加し、インク表面に作用する
圧力を適宜変化させて１秒毎の噴射インク量の変化とし
てプロットしたものである。この図から噴射インク量は
かなり広し・範囲で圧力と比例関係にあることがわかる
。第６図は噴射インク量と記録画線幅の関係を示すもの
である。これは、一定速度で回転するドラム上に被記録
物を巻き付け、ドラムの回転軸方向に上記インクジェッ
ト発生装置を一定速度で移動させるようにし、インクタ
ンク内に圧縮空気を送給し、その圧力を適宜変化させる
ことにより噴射インク量を変化させ、その時の記録画線
幅の変化の状態をプロットしたものである。この図から
、噴射インク量と画線幅とは両対数目盛上で直線的な関
係にあることが理解される。また、この実験から、この
図における直線の傾きはインクの物性等の他の要素で決
定されることが明らかになった。従って、インク表面に
作用する圧力を記録速度に対応させて正確に制御するこ
とにより、記録速度に対応した噴射インク量が得られ、
常に一定幅の記録画線を得ることができることが理解さ
れる。

このため、本発明のインクジェット式記録装置は噴射イ
ンク量を記録速度に応じて制御する手段を備えており、
これはＸ−ＹプロツタのＸ−Ｙ制御機構と関連付けられ
ている。

以下、そのＸ−Ｙ制御機構とインクジェット式記録装置
の圧力制御手段との関係について説明する。第７図は、
×−Ｙサーボ制御機構のブロックダイヤグラムである。

通常、×−Ｙプロッ夕装置においては、移動子１０すな
わち、（記録ヘッド）の位置制御は極めて正確に行なう
必要があり、そのため位置制御は負帰還方式を採用して
いる。

また、図の制御機構は目標位置信号がパルス数等のデジ
タル信号であり、サーボモータとしてアナログサーボモ
ータを使用する場合の１例である。×−Ｙサーボ制御は
、×、Ｙ方向各々独立して行なわれ、実質的には同じで
あるので、以下、Ｘ−制御系について説明する。コンピ
ュータ等（図示せず）のアウトプットとして作図信号が
出され、サーボ制御機構のインターフェース２２に入力
されると、Ｘ−目標位置信号がデジタル信号で出力され
、比較器２３で×−位置信号と比較され、デジタル−ア
ナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）２４でアナログ信号に変
換された後×−サーボ増幅器２５で増幅され、Ｘーサー
ボモータ８を比較器２３の出力信号に対応した角度だけ
回転させる。このとき、Ｘ−サーボモー夕８の出力を×
一速度検出器２６、×−位置検出器２７で検出し、速度
検出器２６の信号はＸ一速度帰還増幅器２８を介して×
ーサーボ増幅器２５の前段にフィードバックされる。ま
た、位置検出器２７の出力はアナログーデジタル変換器
（Ａ／Ｄ変換器）２９でデジタル信号に変換された後、
比較器２３に入力され、上記目標位置信号との比較をと
りながら位置制御されるようになされている。この場合
、速度検出はサーボモータ軸にとりつけたタコジェネレ
ータ等の速度計によって回転速度を検出し、位置検出は
しゾルバ一等によって行なわれる。このようなサーボモ
ータ制御機構に加えて、本発明のＸ−Ｙプロッタ装置に
おいては、記録速度に応じてインクジェット発生装置の
インク噴射量を制御するための圧力制御機構を備えてい
る。

それは上記サーボモー夕の出力として、Ｘ、Ｙ各々のサ
ーボモータの回転速度を検出し、それを速度信号ｖｘ，
ｖｙとして出力し、この信号によってインクジェット発
生装置のインクタンクに作用する圧力の制御を行うもの
で、第８図にこの圧力制御機構のブロックダイヤグラム
を示す。圧力制御機構のインターフェース３１内には、
第９図に示す如き記録速度信号ｖ作製回路があり、×−
速度信号ｖｘとＹ−速度信号ｖｙとが入力されると、各
々、２乗回路３２，３３で２乗され、加算回路３４でｖ
ｘ２十ｖｙ２をとり、平方根回路３５で記録速度信号ｖ
＝ノｖｘ２十ｖ〆を作成するようにしてある。

この記録速度信号ｖはインターフェース３１から電圧ゲ
イン＝１の差動増幅器等から成るアナログ比較器３６に
送られ、圧縮ポンプ３７の空気圧を検知する圧力センサ
３８の出力（アナログ信号）を帰還増幅器３９で増幅し
たものと比較され、その比較信号が制御器４川こ入力さ
れる。制御器４０はウィンドーコンパレータ、パルス変
換器等で構成され、入力された誤差信号（比較信号）が
ウィンドー幅（±ＶＲ）より絶対値が大きい場合のみ次
段のパルスモータ駆動回路４１にクロツクパルスに同期
した信号ＣＷ，ＣＣＷを送るように設定する。信号ＣＷ
は誤差信号が十ＶＲより大きい場合に出され、空気圧縮
系４２は圧力を高める方向に作用し、信号ＣＣＷは誤差
信号が−ＶＲより小さい場合に出され、空気圧縮系４２
は圧力を低める方向に作用し、誤差信号がＶＲと一ＶＲ
の間の値であれば制御器４０は信号を出さない。パルス
モータ駆動回路４１は上記信号ＣＷ，ＣＣＷをパルスモ
ータ４３を駆動する信号に変換し、信号を増幅するため
の回路であり、入力信号がＣＷであるときはパルスモー
タ４３を正転させて圧縮ポンプ３７の空気圧を高め、Ｃ
ＣＷのときは逆転させるものである。

圧縮ポンプ３７内の空気圧は圧力センサ３８で検知され
、帰還増幅器３９で増幅されて前述したように比較器３
６に入力され、記録速度信号ｖと比較されつつ圧力制御
が行われる。

例えば、記録速度信号ｖの値が大きくなると、その瞬間
の圧力センサ３８の出力は速度信号ｖより小さく、比較
器３６からは誤差信号が出され、制御器４０から信号Ｃ
Ｗが出され、前述した如く圧力を高めるように作用する
。

また、上記コンピュータ等のアウトプットの作図信号中
には、Ｘ−Ｙサーボ制御信号の他に、インクジェット噴
射制御信号Ｓｄが含まれており、×一Ｙサーボ制御動作
と同期してインクジェットのＯＮ−ＯＦＦの信号として
、上記圧力制御機構のインターフェース３１に直接送ら
れる。

このインクジェットのＯＮ−ＯＦＦの信号は従来の接触
式筆記具を用いた×−Ｙプロッタにおいてはペンの“Ｕ
ｐ−Ｄｏｗｍ”信号に相当するものであって、必要時の
み高圧パルス発生器５０１こ入力され、インクジェット
発生装置１３のノズル１５にスイッチングの高電圧を印
加し、ジェットを噴射させるものである。この、速度信
号ｖｘ，ｖｙ，ｖ及びインクに作用する圧力Ｐ、ノズル
に印加される電圧Ｖｊ、記録画線幅、インクジェット噴
射制御信号（作図指令）Ｓｄの関係を第１０図にタイム
チャートで示す。

即ち、作図信号が入力すると、Ｘ−Ｙサーボ制御機構が
作動して移動子（記録ヘッド）１０を所定の位置へ移動
させ、作図指令Ｓｄが入ったとこで「インクジェット発
生装置１３に記録速度ｖに対応した圧力と噴射ＯＮ電圧
を印加する。従って、記録画線幅は記録速度ｖに関係な
く一定になり、ジェットのＯＮ−ＯＦＦも作図指令Ｓｄ
に極めて良く追従して行なわれる。このインクジェット
のＯＮ−ＯＦＦは、例えば、ノズルと加速電極間にバイ
アス電圧を印加しておき、作図信号に応じてスイッチン
グ電圧を印加することにより高速度で行なうことができ
る。第１１図はインクタンク内のインク表面に一定圧力
（大気圧）を作用させ、霞場噴射型インクジェット発生
装置に８００Ｎのバイアス電圧をバイアス電源３０｝こ
よって印加し、ノズル先端にメニスカスを形成せしめて
おき、高圧パルス発生器５０もこよってスイッチング電
圧として１０００Ｖをバイアス電圧に軍畳したときの、
インクジェットの噴射の状態を模式的に示したものであ
る。この場合、噴射開始のスイッチング電圧ＯＮ‘こ対
する応答は、１〜３のｓｅｃ．であり、噴射停止のスイ
ッチング電圧ＯＦＦに対する応答は０．５のｓｅｃ．以
下であった。従って、例えば従釆のペン等を用いた接触
式（ベンＵｐＤｏｗｎ式）の作図信号に対する応答性に
比しても、インクジェット流のＯＮ−ＯＦＦ特性は極め
て良好（１桁以上遠い）であり、×−Ｙプロッタ等に十
分使用し得ることがわかる。次に、上記×−Ｙプロッタ
装置におけるインクジェット発生装置の空気圧縮系の具
体的な機構について説明する。

第１２図に示す如く、空気圧縮系４２は前述したパルス
モータ駆動回路４１からの出力信号に対応して作動する
パルスモー夕４３と、このパルスモータ４３の回転角を
それに対応した直線変移量に変換するためにパルスモー
タの回転軸に圃設されたカム４４及びこのカム４４に追
従するピストン榛４５等から成る変換器４６と、ピスト
ン棒４５の一端に固定されシリンダ４７内を摺動するピ
ストン４８、ピストンに一端が固定され、他端がシリン
ダ内に固定されたダイヤフラム４９等から成るダイヤフ
ラム式空気圧ポンプ３７と、シリンダ４７にとりつけら
れ、シリンダ４７内の空気圧を検知して電気信号に変換
する圧力センサ３８と、シリンダ内の圧縮空気をインク
ジェット発生装置１３のインクタンク１４に送るための
フレキシブルな空気配管１８等によって構成されている
。

以上の構成の空気圧縮系４２は、前述した如く、圧力セ
ンサ３８によってシリンダ内の空気圧を検知して電圧に
変換し、帰還増幅器３９によって電圧増幅され、アナロ
グ比較器３６に空気狂信号を送り、同機に変換された記
録速度信号と比較する負帰還方式である。

この空気圧制御機構において、第５図に示す如く記録速
度に対応した噴射インク量を得るために必要な圧力制御
範囲は実用的には４０〜６０肌Ａｑ程度の幅で十分ある
ため、ピストンの移動によるシリンダ内の容積変化量８
Ｖは全容積Ｖの１′１０以下で十分満足できる。

従って、圧縮過程を想定して説明すると、圧縮前のシリ
ンダ容積をＶ，、圧力をＰ，とし、圧縮後（ピストンス
トローク６１）のシリンダ容積をＶ２、圧力をＰ２とす
ると、シリンダ内空気の状態変化は熱力学的にポリトロ
ープ変化（等温変化と断熱変化の中間的な変化）である
から、Ｐ．Ｖ．ｋ＝Ｐ２Ｖ２ｋ（１＜ｋ＜１‐４）なる
関係が成り立つ。ここでＶ，一Ｖ２＝６Ｖ（６Ｖ《Ｖ，
）とおいてＰ２について解けば、Ｐ２ニＰ・（１−６Ｖ
／ＶＩ）−ｋ母ＰＩＸ（１十Ｋ，６Ｖ／Ｖ，）となり、
シリンダ内の圧力変化分６Ｐ＝Ｐ２一Ｐ，とすれば６松
Ｋ害・６Ｖ また、ダイヤフラム４９の有効受圧面積をＳとすれば６
Ｖ＝Ｓ・６１ となり、従って ６戊Ｋき１，６１ となり、ＫＳＰ，／Ｖ，は定数であるので、シリンダ内
圧力変化分６Ｐは、近似的にピストンストローク６１に
線形比例することになる。

また、圧力センサ３８の検知圧力と出力電圧とは線形で
あり、さらに変換器４６もカム４４の形状がパルスモー
タ４３の回転角とピストンストロークとが線形になるよ
うに設定してあるため、空気圧縮系４２は全て線形な構
成要素で構成されており、制御がきわめて容易である。
また、この空気圧制御装置は系がすべて移動機構外に設
置され、圧力制御された空気のみを空気配管１８によっ
てインクタンク１４１１こ送るようにしているため、イ
ンクジェット発生装置を設置するヘッド本体１２は極め
て小型、軽量化されると同時に、記録ヘッドの移動に伴
う外乱の影響を受けず、正確な制御ができる。

特に、圧力センサは振動によって影響を受け易いため、
第１３図に示す如く、シリンダとの連結をフレキシブル
な配管５１で行い、さらに振動を吸収するゴム等の振動
吸収台５２上に取りつけ、振動等により制御系への外乱
を防止するようにしても良い。さらに、上記空気圧縮系
４２のフレキシブル空気配管１８はその内径を可能な限
り小さくし（１〜２柳少）、空気圧制御系に影響が生じ
ないようにしてある。

即ち、内径が大きい場合、第１４図に実線ｂで示す如く
シリンダ内のダイヤフラム面とインク面との距離（大型
製図機の場合は３〜５ｍ程度）によって決まる気柱の固
有振動がインク表面に作用する圧力に生じ、インクタン
ク内のインク面に第１４図に実線ａで示すようなシリン
ダ内の空気圧変位が正確に伝達されず、高速制御が不可
能になる。従って、内径を小さくすることにより、固有
振動による影響を空気圧制御の圧力変位に比して極めて
小さくおさえるようにしてある。この場合、第１５図に
示す如く、シリンダ３７と配管継手５４との間に、空気
の通路断面積を手動で調節して流体低抗を調整するため
のニードル弁５３を挿入すると、インク面に作用する圧
力波形は、第１４図に実線ｃで示す如き波形になり、振
動が生じない。これは、上述の如き空気圧の伝播波形が
配管等の流体抵抗の変化に鋭敏に影響されることを利用
したもので、適宜にニードル弁を調整して不都合な圧力
伝播の作動をなくすことができる。以上のような空気圧
制御装置で圧力制御された空気はフレキシブル空気配管
１８によって第２図に示すインクジェット発生装置１３
に送られる。

本発明のインクジェット式記録装置及びこのインクジェ
ット記録装置を備えたＸ−Ｙプロッタ装置は以上のよう
な構成および機能を持つものであるが、さらに、インク
ジェット記録装置のインク噴射量の制御及び各部機構に
関して、後述する付加的な、あるいは改良されたい〈つ
かの装置あるいは回路等を設けることによりさらに用途
の拡大およびその精度の向上を図ることができる。本発
明の×−Ｙプロッ夕装置においては、前述の如く速度信
号に対応してインクに作用する圧力を制御しているが、
この圧力制御の基準圧力レベルを変えることにより、単
一のノズルで多種の画線幅を記録するように構成するこ
ともできる。具体的には、第１６，１７図に示す如く、
速度信号ｖもしくは帰還圧力信号のどちらかが、比較器
３６に入力する前段で、その信号の増幅のゲインを可変
にすることで達成される。即ち、第１６図においては、
速度信号ｖを、正相増幅器５５に入力せしめる。正相増
幅器５５は各々抵抗値の異なる帰還抵抗Ｒｘ，，Ｒｘ２
，Ｒｘ３を有しており、スイッチＳＷ，，ＳＷ２，ＳＷ
３によって、選択して用いるようにしてある。この場合
、正相増幅器の電圧ゲインは（Ｒ＋Ｒ柳）／２Ｒで与え
られ、Ｒｘ，，Ｒｘ２，Ｒｘ３を適宜に設定することに
より電圧ゲインを決定する。上記スイッチＳＷ，，ＳＷ
２，ＳＷ３はゲインセレクタ５６で選択し、ゲインセレ
クタ５６は函線幅を指定する外部からの信号Ｓｗｄを受
けて適宜なスイッチを作動せしめる。例えば、太い画線
が要求されたならば、正相増幅器のゲインが大きくなる
ようにスイッチを選択する。すると、速度信号ｖは実際
の速度より増幅されて比較器に入力され、結果として圧
力もそれに対応して大きくなるように制御される。速度
信号ｖを可変にして比較器３６に入力させる方法を用い
る場合、実際の記録速度を画線幅指定信号Ｓｗｄによっ
て変化せしめ、その速度信号をさらにゲインセレクタ５
６で変倍して比較器３６に入力させることもできる。

即ち、第１６図の方法においては実際の記録速度を変化
させることはせず、速度信号を増幅器５５でゲインを変
えて比較器に入力させている。従って、ある速度信号ｖ
，に対し、太い画線が要求されたとき、比較器３６に入
力される信号ｖ２は〔ｖ，くｖ２〕の関係を有している
。このときの実際の記録速度をＶ，とする。次に、実際
の記録速度をＶ２（Ｖ２＜Ｖ，）に落としてみる。この
とき、記録速度信号はｖ２であり、これを増幅器でｖ，
にもどし、比較器３６に入力させたとする。この場合、
（Ｖ２＜Ｖ，）であるから、画線幅は上記同様太くなる
。上記のことをもとめると次表のようになる。第１７図
は、電源圧力信号を増幅する増幅器５７の電圧ゲインを
可変にして画線幅を変えうるようにした例を示すもので
、ゲインセレクタ５６、スイッチ、抵抗等は第１６図の
場合と同じであるが、異なる点は、太い画線が要求され
たときは、電圧ゲインが小さくなるようにされている点
である。

また、第１８図に示す如く、空気圧制御用の圧縮ポンプ
とは別に、他のパルスモータ５８によってシリンダ内容
積が可変となるように制御される補助ポンプ５９を上記
圧縮ポンプ３７と並設し、パイプ９３によって接続し、
画線幅変換信号によって作動させることもできる。

このようにすれば、上記２つの例で示したような画線幅
指定信号が入力したとき、補助ポンプによって空気圧を
ステップ的に変換させ、空気圧制御ポンプ３７はその画
線幅が記録速度によって変化することのないように噴射
インク量を制御するという本来の目的のためのみに使用
でき、各々の空気圧の制御が正確かつ容易に行なえる。
この補助ポンプ５９はパイプ９３によって空気圧制御ポ
ンプ３７のシリンダ４７と連結されており、ピストン９
４をシリンダ９５内で移動させるピストン棒９６にはラ
ックが切られており、パルスモータ５８の回転軸に設け
られたピニオン９７によって直接作動される。また、上
記の例においてはゲイン可変用の抵抗としてＲｘ．，Ｒ
ｘ２，Ｒｘ３の如き各々抵抗値の異なる抵抗器を並列に
し、それを選択して用いるものを示したが、これは一つ
の可変抵抗に置き換えても良く、このようにすれば画線
幅を連続的に変化させることができる。さらに、本発明
のインクジェット記録装置に用いた圧力制御機構の造値
制御方式は、第８図に示す如き構成を持っているが、こ
のような負帰還制御方式において、インクに作用する圧
力、即ち制御すべき圧力が非常に低いレベルにあるため
（通常０〜１００伽Ａｑ）圧力センサとして高感度なも
のが要求される。

このため半導体ひずみゲージ等を応用したセンサが用い
られるが、この圧力センサの温度特性は非常に悪く、ま
た、この出力電圧も低いため（数１０のＶ程度）帰還増
幅器も増幅度の高いものが要求され、この温度特性も大
きな問題となっている。従って、負帰還ループの作製に
は高度な技術と高価な部品が要求される。一方、Ｘ−Ｙ
プロッタ装置は、１回の必要作動時間が比較的短く、（
例えば自動製図の場合は数分〜数ＩＱ分）この間装置が
正常に作動すれば良くＬ、通常この間の温度変化は数℃
以下であると考えられる。

従って、実際の負帰還ループもこのようなことを考慮す
ると以下のようにして比較的簡単に温度変化等により外
乱を防止できる。第１９図はその回路方式を説明するブ
ロック図で、第８図の制御回路において、アナ。

グ比較器３６の前に入力ゲート９８が挿入され、帰還ル
ープにおける帰還増幅器９を差動増幅器３９′とし、負
入力側にオフセット調整器９９を接続し、差動増幅器３
９′とアナログ比較器３６の間に帰還ゲート１００を挿
入し、差動増幅器３９′の出力側に零点検出器１０１を
接続し、零点検出器１０１の出力側が入力ゲート９８と
帰還ゲート１０川こ接続されており前者の出力が後者の
切襖制御信号として供給される。この制御回路における
差敷増幅器３９′の出力は、装置停止時は零になるよう
に設定される。なお、差動増幅器３９′の出力が零であ
ることを確認しうるように零点検出器１０１等によりパ
イロットランプ等を作動させてこれにより表示させるよ
うにする。次にこの回路の動作について説明すると、装
置停止時、制御対象物１０２である空気圧縮器の出力が
零であるにもかかわらず、出力検出器（圧力センサ）１
０３および差動増幅器３９′にドリフトが生じていて、
差鱗増幅器出力が零でな場合、零点検出器１０１がこれ
を検出して入力ゲート９８と帰還ゲート１００を図示す
る状態に接続する信号を出し、入力（目標値）と帰還ル
ープを切り離してＯＦＨこすると同時に、オペレータに
上記パイロットランプ等でその状態を知らせる。

なお、この状態において圧力制御系は停止している。こ
の知らせを受けてオペレータがオフセット調整器９９に
よって差動増幅器３９′の負入力を調整して差動増幅器
３９′の出力を零にしてやると、零点検出器１０１がこ
の出力レベルを検知して入力ゲート及び期間ゲートを○
Ｎし、各々入力（目標値）および差動増幅器３９′に接
続すると同時にオペレータにその状態をパイロット等で
知らせる。この時点で制御系は第８図のように接続され
正常な動作状態に入る。このように動作前に制御対象物
の出力が零であり、出力検出器１０３および差動増幅器
３９′にドリフトがあって差動増幅器の出力が零でない
場合でも帰還信号を容易に零にでき、正確な制御ができ
る。第２０図は第１９図の方式を第８図の圧力制御系に
適用した場合を示すもので、入力ゲートと帰還ゲートを
デジタル信号（ＴＴＬレベル）で動作するアナログスイ
ッチ１０４，１０５を用い、オフセット調整器９９は正
入力端子に手動式ポテンショメータ１０６を接続した電
圧フオロワ、零点検出器１０１は土ｖ，ボルトのウィン
ドー幅（必要な制御精度に比べて充分小さい）を持つウ
ィンドーコンパレータで構成されている。

次に第８図および第１９図と関連させて動作を説明する
。先ず×−Ｙプロッタの動作準備段階では空気圧縮器の
シリンダはノーマルオープンの電磁弁（図示せず）を介
して大気に通じている。従って、圧力センサ３８の入力
は零に保たれている。×−Ｙプロッタの準備が完了した
時上記電磁弁が閉じてシリンダ内が気密になり、差動増
幅器３９′の出力が±ｖ，ボルト以内であればウィンド
ーコンパレータ１０１がアナログスイッチ（入力ゲート
）１０４を記録速度側に、またアナログスイッチ（帰還
ゲート）１０５を差動増幅器３９′側に接続する信号を
出してそれらを接続し、即座に圧力制御系は動作状態に
入る。しかし、圧力センサ３８、菱動増幅器３９′に温
度ドリフト等があり、圧力センサ３８の入力が零にもか
かわらず差動増幅器３９′の出力が±ｖ，ボルト以上あ
る場合は、零点検出器１０１がこれを検出して各ゲート
を図のように接地側に接続して圧力制御系を停止させる
。この状態はパイロットランプ等で表示されるので、こ
の表示が出た場合には手動でオフセット調整器９９に接
続されたポテンショメータ１０６を操作して差動増幅器
３９′の出力をｖ，ボルト以下にし、零点検出器１０１
によって前述の如く接続し、圧力制御系をスタートさせ
る。このようにすることによって×−Ｙプロッタ動作中
は極めて精密な圧力制御をすることができる。従って、
動作時間が比較的短い（数十分程度）場合、温度特性の
悪い圧力センサを用いても、技術的に容易で安価な回路
構成で、極めて精度の高い制御が可能である。さらに、
上述したように周囲の条件、特に温度が変化するとイン
クの物性が変化して噴射インク量が変化するという問題
があるが、これは主としてインクの粘度が温度の影響を
受けることに起因する。

すなわち、一般に、インク等の粘度は温度が高くなると
低下することが知られているが、粘度と噴射インク量の
関係は、第２１図に示すように、噴射インク量は粘度に
反比例することが観測された。従って、同一寸法のノズ
ルと同一のインクを用い、ノズルと対向電極間の印加電
圧が一定でインク表面に作用する圧力が一定であっても
、周囲温度が低い場合はインクの粘度が高いため噴射イ
ンク量が少なく、逆に温度が高い場合は粘度が低いため
噴射インク量が多くなり、Ｘ−Ｙプロツ夕の記録ヘッド
として用いた場合、その画線幅と濃度が温度に比例して
変化する。これを防止するため、本発明によれば、噴射
インク量に対して温度保証をする手段を設けることもで
きる。第２２図はその温度保証手段を設けたインクジェ
ット発生装置を示すもので、印加電圧と噴射インク量が
略比例関係にあることを利用し高圧バイアス電源として
外部からの信号により可変になるような電圧調整器付高
圧バイアス電源３０′を用い、この電圧調整器への外部
からの信号源としてインクタンク１４に取付けられると
共にその内部のインクの温度を検知する温度検出器１０
８、例えばサーミスタ、とその出力を電気的信号に変換
する信号変換器１０９とを用い、この信号変換器１０９
からの出力信号により、温度が低い場合は上記電源３０
′の出力電圧を高くして噴射インク量が多くなるように
作用し、温度が高い場合にはその逆動作をして、その出
力電圧を高圧パルス発生器５川こ入力させるようにした
ものである。これにより、高圧パルス発生器５０への作
図信号が一定の場合、周囲温度に関係なく一定のインク
量を噴射させることができる。第２３図は他の温度保証
手段の実施例を示すもので、インクの温度を検出する温
度検出器１０８と、その出力を電気的信号に変換する信
号変換器１０９とを用い、信号変換器１０９の出力信号
を制御器４川こ入れて、この出力信号により圧力制御信
号のバイアスレベルを変えるように制御器４０を作動さ
せ、温度が低い時には空気圧縮系４２によって生ずるイ
ンクタンク内空気圧のバイアスレベルを高くし、噴射イ
ンク量を高めるように作用させて、温度低下による噴射
インク量の減少を補正し、温度が高い場合にはその逆の
動作をするようにしたもので、制御器４０への比較器３
６からの信号が一定の場合、温度に関係なく一定量のイ
ンクを噴射させることができる。

なお、第２２図および第２３図の温度保証手段は併用し
てもよい。例えば、第２３図のバイアス電源３０を第２
２図の電圧調整器付バイアス電源３０′で構成し、これ
を信号変換器１０９の出力で制御するようにしても全く
同様の効果が得られる。このようにすれば、周囲温度に
よってインクの粘度が変動しても印加電圧またはインク
表面に作用する圧力に対して負帰還がかかるため噴射イ
ンク量が一定に保持され、温度に関係なく常に一定の幅
と濃度を有する画線が得られる。

また、前述した如く、噴射インク量はノズルの入口に作
用する圧力の影響を受けるため、長時間使用すると静水
圧が減少し、（ａ｝噴射インク量が記録速度に比例しな
くなると共に、｛ｂ｝ジェットＯＮ特性が極めて悪化す
る問題がある。

｛机こ関してはインク表面に作用する圧力が静水圧に比
べて充分大きい（インク静水圧＝数ｃのＡｑ、インク表
面に作用する圧力＝数１０伽Ａｑ）のであまり問題にな
らないが、‘ｂに関してはジェットがＯＮする時のイン
ク表面作用圧力は常に零、すなわち、インク表面に作用
する圧力はノズル出口に作用する圧力（大気圧〉と同じ
であるので、静水圧が直接影響し、タンク内のインク量
が適当である場合には、第２４図ａ，〜ａ３に示しすよ
うに、スイッチング電圧が印加される前に適正なメニス
カスを作り（同図ａ，）、スイッチング電圧が印加され
た瞬間からインクの噴射が開始され（同図ａ２）、１〜
３のｓｅｃ後には定常状態になる（同図ａ３）のに対し
、インク量が少ない場合には、第２４図ｑ〜ｂ３に示す
ように、適正なメニスカスが形成されず（同図ｂ，）、
スイッチング電圧が印加されても直ちに噴射が開始され
なかったり（同図ｂ２）、あるいは噴射方向がノズルの
髄万向からはずれて曲る等の現象を生じる。本発明によ
れば、インクタンク内のインク量が減少しても常にノズ
ル入口に作用する圧力が一定になることを保証する静水
圧補正手段を設けることもできる。

この静水圧補正手段を作動させるためには、インクタン
ク内のインクの静水圧を検出する必要があるが、これは
圧力制御機構におけるパルスモー夕４３の回転角を検出
することにより達成される。これは、記録速度信号が一
定の場合でもインク量が減少する（静水圧が減少する）
とインクタンク内の空気容積が増加するので、記録速度
信号に比例する圧力をインク表面に作用させるために静
水圧の減少に応じてパルスモ−夕の回転角を大きくする
必要があることに基づくものである。換言すれば、本発
明のインクジェット式記録装置は、記録速度に対応した
量のインクを噴射させて常に一定幅の記録回線を得るこ
とができるように記録速度に対応させてインク表面に作
用する圧力を制御しているので、その圧力制御機構にお
けるパルスモータの回転角は静水圧の減少量に比例する
ことを利用したものである。なお、静水圧の検出法とし
ては記録時間を測定して、これを利用してもよい。

しかし、この場合には噴射インク量が常に一定であるこ
とが望ましい。上記静水圧補正手段は、パルスモータ４
３に取付けられ、その回転角を検出するポテンショメー
タ１１０と、該ポテンショメータ１１０のピーク値を検
出保持するピーク値ホールド回路１１１と、その出力を
反転増幅する反転増幅器１１２と、該反転増幅器１ １
２の出力で作動するレベルシフト回路１１３からなり、
その出力がアナ。

グ比較器３６に加えられる。レベルシフト回路１１３は
正相増幅器（電圧ゲイン＝１）からなり、その出力電圧
レベルは上記反転増幅器１１２からの出力でシフトされ
る。パルスモータ４３の回転角は或る基準となる記録速
度信号に対する値を検出すれば良いので、第２５図の実
施例では最大記録速度における最大記録速度信号を基準
としている。これは、×−Ｙプロッタでは、通常、最大
記録速度信号が一定であるからである。次に、この動作
を説明する。

先ず、インク静水圧が規定の値である時は、レベルシフ
ト回路１１３は最大記録速度信号をそのまま通過させて
パルスモー夕４３を回転させ、その回転角をポテンショ
メータ１１０が検出してその出力をピーク値ホールド回
路１１１が検出、保持して反転増幅器１１２の出力をレ
ベルシフト回路１１３の負側に入れる。この時、反転増
幅器１１２の出力は零（接地電位）になるようにポテン
ショメータ１１０の出力電圧が設定されている。次に、
記録によって静水圧が減少して来ると、上述した如く、
最大記録速度信号に対してパルスモータ４３の回転角が
増大し、ポテンショメータ１１０の出力が大きくなって
ピーク値ホールド回路１１１の出力が増大し、反転増幅
器１１２の出力レベルが負側に移動して、その出力はし
ベルシフト回路１１３に入れられる。レベルシフト回路
１１３は、この入力によってその出力を正側にシフトし
、パルスモータ４３を更にポテンショメータ１１０の出
力が大きくなる方向に作用する。従って、圧力制御機構
には正帰還がかかることになり、パルスモータの停止す
る位置は、圧力センサ３８および帰還増幅器３９からな
る負帰還ループとの関係で決まる。正帰還ル÷プと負帰
還ループのゲインは実験により決定すればよい。また、
インクタンク内のインクの減少速度は極めて遅いので、
上記正帰還ループの周波数特性、すなわち、その遮断周
波数はＩＨＺ以下に抑制するのが好ましい。この実施例
では、記録速度信号の直流バイアスをインクタンク内の
インクの減少量を間接的に検出するパルスモータ４３の
回転角で変調して静水圧補正を行なっているが後述する
ように記録時間を用いてもおこなうことができる。また
、インクのノズルがノズル入口のぎりぎりまで下がって
記録を続行することが不可能になった時に、それをパル
スモータの最大回転角で検出し、上記ピーク値ホールド
回路から警告信号Ｓａを発する警告装置を設けてある。
また、第２６図に示す如く、第８図における帰還増幅器
３９を作動増幅器３９′で構成し、その正入力側には第
８図における圧力センサ３８からの出力を入れ、負入力
側にはピーク値ホールド回路１１１の出力を正相増幅器
１１４で増幅し、その出力電圧を入れるようにしてもよ
い。この場合も、インク静水圧が規定の値である時は上
記正相増幅器１１４の出力を零（接地電位）とし、圧力
センサの出力は差動増幅器３９′でそのまま増幅されて
アナログ比較器３６に入力されるが、静水圧が減少する
とピーク値ホールド回路１１１の出力が増大して正相増
幅器１１４の出力レベルが正側に移行し、これは差動増
幅器に対して反転入力となるので圧力センサの出力の全
体のレベルが下がって、第２５図の実施例の場合と同様
に、パルスモータ４３をポテンシヨメータ１１０の出力
が増大する方向に調整するので同様な効果が得られる。
さらに、第２７図に示す如く第２５図のレベルシフト回
路１１３の出力レベルを記録時間でシフトするように構
成することもできる。

これは噴射インク量が比較的一定しているＸ一Ｙプロッ
タに適する。以下、その構成と作用について説明すると
、先ず、インクタンクにインクを規定量いれた状態で計
数回路１１７の出力を零にセットすると○／Ａ変換され
たＤ／Ａ変換器１１８からの出力および反転増幅器１１
２の出力が零（接地電位）となって、記録速度信号（圧
力制御信号）はしベルシフトされないでアナログ比較器
３６に入れられる。次に作図指令信号Ｓｄが入れられる
と、上述したように、この間ジェットが噴射され、静水
圧は低くなる。従って、噴射インク量が一定の場合、静
水圧の減少は作図指令信号が印加されている時間に比例
するので、この作図指令信号Ｓｄの印加時間をクロック
パルス発生器１１５と、ＡＮＤゲート１！６と計数回路
１１７で計測し、計数回路１１７の出力信号によりＤ／
Ａ変換器１１８および反転増幅器１１２を介しレベルシ
フト回路１１３の出力レベルを正側にシフトし、パルス
モータ４３をインクタンク内の空気圧を高める方向に調
整させる。この場合、警告信号Ｓａは計数回路１１７か
ら発せられるようになっている。なお、この実施例にお
けるクロックパルス発生器、計数回路等は種々のものを
使用できるが、一例をあげると、例えば、クロックパル
スの周波数は０．１ＨＺ、計数回路およびＤ／Ａ変換器
のビット数は１２ビットである。第２５図〜第２７図の
ように構成すると、インクタンク内のインク量が減少し
てインク表面がノズル入口すれすれまで低下し、それ以
上ジェットを噴射することが不可能になるまで、ジェッ
トＯＮを極めて正常におこなわせることができ、また噴
射インク量を記録速度に正確に比例させ、補給されたイ
ンクを有効に使用することができ、従って長時間記録が
可能になる。記録時間はインクタンクの容量および単位
時間当りの噴射インク量によって異なるが、一例をあげ
ると、比重０．９のインクを用いてインクタンクを容量
５の‘、噴射インク量０．４の９′ｓｅｃ、記録速度２
０ｍ′ｍｉｎとした場合、１回のインク補給で約３時間
、画線長さにして約４物の連続記録が可能である。また
、インク減少に対する上記の補正手段に加えて長時間空
気圧縮器を動作させた場合、空気とシリンダ壁との摩擦
、パルスモータ等の機械系から生じた熱が伝導によって
シリンダ内空気に伝えられることによって生ずる温度上
昇に伴う空気の圧力変化による影響を保証する手段を設
けることも可能である。

この場合は、第２８図に示す如く、第２５図の構成に加
えて反転増幅器１１２の正入力側に空気圧縮器３７にシ
リンダ内の空気の温度を計測するように取付けられた温
度センサー１９（サーミスター等）、その出力を温度に
比例した電気信号に変換する信号変換器１２０及びその
出力を反転増幅する反転増幅器１２１で増幅された出力
が接続されている。次にこの動作を説明する。先ず、イ
ンク静水圧及び、シリンダ内空気温度が規定の値である
時は、レベルシフト回路１１３は最大記録信号Ｖｍａｘ
をそのまま通過させてパルスモー夕４３を回転させ、ポ
テンショメ−夕１１０の出力をピーク値ホールド回路１
１１が検出し、保持して反転増幅器１１２の出力をレベ
ルシフト回路１１３の負側に入力する。この時、反転増
幅器１１２の出力は、零（接地電位）になるようにポテ
ンショメータ１１０の出力電位及び反転増幅器１２１の
出力が設定されている。次に、記録によって、静水圧が
減少して来ると、上記説明したように、最大記録信号Ｖ
ｍａｘに対し、パルスモー夕４３の回転角が増大し、ポ
テンショメータ１１０の出力が大きくなって、ピーク値
ホールド回路１１１の出力が増大し、反転増幅器１１２
の出力レベルは、負側に移動して、レベルシフト回路１
１３に入力される。レベルシフト回路１１３は、この入
力によって、その出力を正側にシフトし、パルスモータ
４３を更にポテンショメータ１１０の出力を大きくする
方向に作用する。即ち、正帰還がかかることになり、停
止する位置は、負帰還ループ（圧力センサ、帰還増幅器
）との関係で決る。正帰還ループと負帰還ループのゲイ
ンは、実験的に決定される。更に、インクタンク内のイ
ンクの減少速度は、極めて遅いので、上記正帰還ループ
の周波数特性、即ち、遮断周波数は、ＩＨＺ以下に押え
るのが好ましい。次にシリンダ内の空気の温度が変動し
た場合（一般には、上記理由で上昇する。）若し反転増
幅器１２１を含めた温度検出系がないとすると、例えば
、シリンダ内空気の温度が上昇した場合、パルスモ−夕
４３の同一回転角に対して、空気圧縮器内の空気圧は上
昇しすぎ、圧力を検出する負帰還ループの作用で、パル
スモータ４３の回転角が減少せしめられ、反転増幅器１
１２の出力が温度の影響を受けて正常に動作しなくなる
。反転増幅器１２１を含む温度検出系は、これを保証す
るように動作する。即ち、シリンダ内の空気の温度が規
定の値より高くなった場合、パルスモー夕４３の回転角
は、上記負帰還ループの作用で減少し、反転増幅器１１
２の出力レベルを上昇させる方向に作用するが、温度検
出系、つまり反転増幅器１２１の出力は低下して、反転
増幅器１１２の出力を低下させる方向に作用し、両者が
打消し合うように作用し、レベルシフト回路１１３の負
入力側が、シリンダ内の空気圧の温度変化の影響による
変動から防止され、正常にインクタンク内のインク量の
減少分だけを補正するように作用する。更に本実施例は
、インクがノズル入口ぎりぎりまで下がって、記録続行
不可能になった時には、この状態をやはり、温度保証さ
れたパルスモータ４３の回転角（最大）で検出し、上記
反転増幅器１１２の出力で警告信号Ｓａを発し、オペレ
ータにインクの補給を命ずるような警告装置がついてい
る。また、第２９図は第２６図の回路に温度補正を加え
た場合であり、反転増幅器１２１の出力が上記正相増幅
器１１４の負入力側に接続されて、上記ピーク値ホール
ド回路１１１の出力が温度保証される。この温度補正手
段の動作は第２８図の場合と同様にしておこなわれる。
従って第２８図および第２９図の場合には、長時間の記
録が可能であることに加えて、温度変動によりシリンダ
内の空気に圧力変動が生じてもＬすなわち、同一の記録
速度に対してパルスモータの回転角に変動が生じても、
それに影響されることなく記録速度信号レベル又は負帰
還信号レベルが補正側、すなわちポテンショメータの出
力を大きくする方向にシフトされるので上記変動は補正
され、インク表面に作用する圧力をさらに正確に記録速
度信号に対応して制御することができる。

前述の如く、Ｘ−Ｙプロツタ等の記録ヘッドにインクジ
ェット発生装置を適用する場合、移動時の加速度によっ
てインク表面がゆれて、ノズル入口に加わるインクの静
水圧が変動し、記録速度が一定でも噴射インク量が変化
して画線幅にむらを生じる等の問題があるが、本発明に
よれば、これらの問題は、第３０図に示すように、イン
クタンク内に液面安定化部材を設けることにより解決す
ることができる。第３０図ａは液面安定化部材として金
属製またはプラスチック製の繊維を用いたもので、この
繊維１２２をインクタンク１４内に適当量装填して、そ
れにインクがしみ込ませてある。

この場合、約めの加速度を受けても液ゆれは殆んど生じ
なかった。第３０図ｂは金属製の絹１２３を多数積層し
たものをインクタンク１４内に装填し、その絹１２３の
上側レベルまでインクを充填するようにしたもので、こ
の場合にも約めの加速度を受けても液ゆれは殆んど生じ
なかった。

第３０図ｃは複数枚の金属製網１２３をある間隔をおい
てインクタンク１４内に配置し、インクを充填するよう
にしたもので、約めの加速度を受けても液ゆれは殆んど
生じなかった。上記第３０図ａ〜ｃの実施例の場合、液
面安定化部材がインクのフィル夕の作用を持つため、異
物によるノズル１５の孔の詰りを防止することもできる
。

第３０図ｄは液面安定化部材としてインクタンク１４内
のインク表面に、インクより比重の小さい材料、例えば
発泡ポリエチレンおよびコルク等で作った円盤状浮蓋１
２４を浮かせるようにしたもので、この場合にも約めの
加速度を受けても液ゆれは袷んど生じなかった。

上記のようにインクタンク内に液面安定化部材を設ける
ことによって、インクジェット発生装置がジェットの噴
射方向と直角の方向に加速度を受けながらジェツ−トを
噴射する際の液ゆれが防止されて安定な噴射ができ、ま
たインクによるインクジェット発生装置の汚れ等も防止
できその保守も楽になる。

また、本発明に係るＸ−Ｙプロッタにおける図板２０と
しては、導電性を有するものを使用するのが好ましい。

これは次のような理由による。霞場噴射型インクジェッ
ト発生装置から噴射されるインクジェットは高速微小な
帯電粒子列であるため、電気的に絶縁性の高い図板２０
を用いると、被記録物２１が絶縁性の高い材料（例えば
、ポリエステルフィルムなどの合成樹脂）でつくられて
いる場合、被記録物２１に先行粒子によって運ばれた電
荷が局部的に蓄積され、それが後続粒子の電荷と反発し
合って後続粒子が被記録物上に飛散したり、あるいはま
たより大きな反発力を受けた粒子は行き場を失って環状
対向電極（接地されている）にすし、よせられ、その表
面を著しく汚す結果となり、しかも被記録物が導体であ
ったとしても、接地されていないために時間とともに粒
子によって運ばれる電荷が蓄積されてその表面電位が上
昇し、絶縁性の被記録物の場合と同様にジェットの噴射
に悪影響を及ぼすからである。この悪影響は、図板に導
電性を付与し、その電位を環状対向電極と同じか、それ
より低くして、先行ジェットにより運ばれる電荷による
被記録物の帯電を防止すると共に、先行ジェットによっ
て運ばれるインクから生じる電気力線を環状対向電極へ
は向けず、図板に向うように拘束することによって防止
できる。図板に導電性を付与する手段としては、種々の
ものがあるが、従来の接触式記録用具も使用できるよう
にするため、従来の図板の持つ弾刀性を損わせることな
く導電性を付与する方法が好ましい。

これは、例えば従来の図板と同じ材質のシートに金属プ
レートあるいは網目状にした金属線材を埋設または張着
したり、あるいは図板形成材料にその弾力性を損わない
程度の量の導電性微粉末を添加分散させた後成形するこ
とにより達成することができる。第３１ａ図に示す図板
２川ま２枚のゴム製シート１２５の間に網目状の金属線
村、例えば鉄線、銅線、ニクロム線等からなる導電性部
材１２６を挟み、両者を接着材等で固着したものである
。

金属線材としてニクロム線を使用した場合、これに電流
を流すとジュール熱によって図板が加熱されるため、被
記録物の温度が上昇して被記録物上のインクが加熱され
その乾燥時間が短縮される利点がある。第３１図ｂに示
す図板２０は、従来のゴム製図板と同じ材質のゴムに、
その弾刀性を損わない程度の量のカーボンや銀等の導電
性微粉末を添加分散させて導電処理した後所定の寸法に
成形したものである。

この場合、その比抵抗は１び○・伽以下であることが望
ましい。第３１図ｃの図板２川ま、従来の図板と同じ材
質のゴムからなる絶縁性シート１２５に、第３１図ｂの
図板と同様に導電処理した導電性シート１２７を貼着し
たものである。

この図板をＸ−Ｙプロッタにセットする場合、導電処理
してない面、すなわち、絶縁性シート側の面をノズルに
対向させて取付ける。一般に導電性微粉末をゴムに分散
させると着色するが、Ｘ−Ｙプロツタの図板はその色が
なるべく白くあってほしい場合があるので、第３１図ｃ
の図板はこのような場合に有効である。上記の如く構成
された図板を使用する場合、例えば、第３２図ａに示す
ように、その導電性部材（図の場合、網目状に埋設され
た金属線材１２６）を接地して環状対向電極１６と同電
位にするか、あるいは同図ｂに示すように導電性部材１
２６の一端を接地すると共に環状対向電極１６の電位を
接地電位より高くし、かつ導電性部村１２６の他端に加
熱用電源Ｐ．Ｗ．を接続する。

後者の場合、加熱用電源による導電性部材の電位がジェ
ットに悪影響を及ぼさないようにするためにはその電源
の電圧は５０Ｖ以下にすることが好ましい。なお、第３
１図ｂ，ｃのものもこれと同様にして使用できる。この
ような図板を用いることにより、■先行ジェットによっ
て運ばれ、記録媒体上に蓄積された電荷が、ジェットの
発生又は後続ジェットに悪影響を与えず、画線の品質が
著しく向上する、■図板を加熱することによって、記録
媒体に付着したインクの乾燥が速くなる、■従来の接触
式筆記具を用いた場合でも、何ら支障なく共用できるな
どの効果が得られる。

以上説明したように、本発明に係るインクジェット式記
録装置は、インクジェット発生装置に、そのインクタン
ク内のインク表面に作用する圧力を記録速度に対応して
制御する圧力制御手段を設けたので、記録速度に対応し
たインク噴射量の制御をきわめて正確にでき、しかもそ
の応答性が極めて良好であり、×一Ｙ移動に伴なう記録
速度が変化しても、記録画線幅を常時一定に保持し、高
速記録が不都合なく行なえる等多くの利点を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るインクジェット式記録装置を備え
たＸ−Ｙプロッタの斜視図、第２図ａはインクジェット
発生装置の平面図、第２図ｂはその部分断面正面図、第
２図ｃは第２図ｂの１−１線における断面図、第３図ａ
はヘッド本体の平面図、第３図ｂはインクジェット発生
部の断面図、第３図ｃはヘッド本体の断面図、第３図ｄ
はヘッド下部本体の平面図、第３図ｅはノズル近傍の拡
大断面図、第３図ｆは対向電極の底面図、第４図はイン
クジェット発生装置のヘッド本体への取付け時の第３図
ｄのｍ−ｍ線における断面図、第５図はインク表面に作
用する圧力と噴射インク量との関係を示すグラフ、第６
図は噴射インク量と記録画線幅との関係を示すグラフ、
第７図はサーボ制御機構のブロック図、第８図は圧力制
御機構における記録速度信号作成機構のブロック図、第
９図は圧力制御機構のブロック図、第１０図は第９図の
圧力制御機構の動作タイミングを示す図、第１ １図は
ジェットＯＮ−ＯＦＦ時のインクジェットの状態を示す
模式図、第１２図ａは第９図の圧力制御機構における空
気圧縮系の平面図、第１２図ｂは第１２図ａのＡ−Ａ線
における断面図、第１３図は第１２図ａのＢ−Ｂ線にお
ける部分断面図、第１４図は圧縮器内およびインクタン
ク内の圧力波形を示すグラフ、第１５図は圧縮器の変形
例を示す要部断面図、第１６図および第１７図は圧力制
御機構の変形例を示すブロック図、第１８図ａは圧力制
御機構における空気圧縮系の変形例を示す平面図、第１
８図ｂは第１８図ａの１−１線における断面図、第１９
図は外乱防止回路を設けた圧力制御機構のブロック図、
第２０図はその具体例を示す回路、第２１図はインクの
粘度と噴射インク量との関係を示すグラフ、第２２図お
よび第２３図は温度保証手段を設けたインクジェット式
記録装置の要部を示すブロック図、第２４図は静水圧の
ジェットＯＮ特性に及ぼす影響を示す模式図、第２５図
〜第２７図は静水圧補正手段を設けた圧力制御機構の姿
部を示すブロック図、第２８図および第２９図は静水圧
補正手段および圧力保証手段を設けた圧力制御機構を設
けた圧力制御機構の要部を示すブロック図、第３０図ａ
〜ｄは液面安定化部材を設けたインクジェット発生装置
の種々の例を示す断面図、第３１図ａ〜ｃは各種図板の
断面図、第３２図はその使用状態を示す略図である。 １・・・・・・×−Ｙプロッタ、２・・・・・・本体、
３，４・・・．・・レール、５…・・・Ｘ−移動桁、６
，７……支持台、８……×−サーボモータ、９……Ｙ方
向レール、１０・…・・移動子、１１・…・・サーボモ
ータ、１２・・・…ヘッド本体、１３・・…・インクジ
ェット発生装置、１４・・・・・・インクタンク、１５
・・…・ノズル、１６・・・・・・対向電極、１８…・
・・空気配管、１９・・・・・・高圧ケーブル、２０…
…図板、２１……被記録物、２２，３１……インターフ
ェース、２３，２３′・…・・比較器、２４，２４′・
・・・・・Ｄ／Ａ変換器、２５，２５′・・・・・・サ
ーボ増幅器、２６，２６′・・・・・・速度検出器、２
７，２７′・・・…位置検出器、２８，２８′・・…・
帰還増幅器、２９，２９′・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、
３０・・・…バイアス電源、３２，３３・・・・・・二
乗回路、３４・・・・・・加算回路、３５・・・・・・
平方根回路、３６・・・…アナログ比較器、３７……圧
縮器、３８・・・・・・圧力センサ、３９・・・・・・
帰還増幅器、４０……制御器、４１……パルスモータ駆
動回路、４２……空気圧縮系、４３……パルスモータ、
４４・・・・・・カム、４６・・・・・・変換器、４７
・・・・・・シリンダ、４８・・・・・・ピストン、５
０・・・…高圧パルス発生器、５３…・・・ニードル弁
、５５，５７・・・・・・増幅器、５６・・・・・・ゲ
インセレクタ、５８・・・・・・パルスモータ、５９・
・・・・・補助ポンプ、６１…・・・位置決めピン、６
２・・・・・・ノズル固定筒、６３・…・・ノズル案内
リング、６４・・・・・・外筒、６５・・・・・・○リ
ング、６６…・・・環状穴、６７…・・・切欠部、６８
，６９・・…・環状溝、７０・・・・・・環状穴、７１
……切欠溝、７２・・・・・・インクタンク固定リング
、７８・・・・・・高圧電極リング、７９・・・・・・
高圧電極後片、８０・・・…コネクタ、８１，８４・・
・・・・リード線、８２・・・・・・対向電極リング、
８３・・・・・・対向電極援片、８６・・・・・・蓋、
８７……ジェット観測用ルーペ、９４……ピストン、９
５……シリンダ、９６……ピストン棒、９７……ピニオ
ン、９８……入力ゲート、９９……オフセット調整器、
１００・・・・・・帰還ゲート、１０１・・・…零点検
出器、１０２・・・・・・制御対象物、１０３・・・・
・・出力検出器、１０４，１０５・・・・・・アナログ
スイッチ、１０６，１１０……ポテンシヨメータ、１０
８・・・・・・温度検出器、１０９・・・・・・信号変
換器、１１・・…・ピーク値ホールド回路、１１２，１
２１・・・・・・反転増幅器、１１３・・・・・・レベ
ルシフト回路、１１４・・・・・・正相増幅器、１１５
…・・・クロツクパルス発生器、１ １６……ＡＮＤゲ
ート、１ １ ７…・・・計数回路、１１８・…・・Ｄ
／Ａ変換器、１１９・・・・・・温度センサ、１２０・
ｔ・・・・信号変換器、１２２，１２３，１２４・・…
・液面安定化部材、１２５・・・・・・絶縁性シート、
１２７…・・・導電性シート。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図 第７図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図 第幻図 第２１図 第Ｚ図 第２３図 第２４図 第２５図 第２６図 第２７図 第２８図 第な図 第３０図 第３１図 第３２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インクタンクと、該インクタンク内のインクを外部
   へ導くためのノズルと、該ノズルとの間に電場を形成す
   るための対向電極とを記録ヘツドとし、該記録ヘツドを
   移動させつつ上記ノズルと対向電極との間にインク噴射
   指令信号に対応してインク噴射電圧を印加し、これによ
   って画線記録を行なうインクジエツト式記録装置におい
   て、可撓性の空気配管を介してインクタンクと接続され
   、上記インクタンク内のインク表面に作用する空気圧を
   調整する空気圧調整手段と、上記空気圧を検出して対応
   する圧力信号を出力する手段と、上記記録ヘツドの移動
   速度を検出して対応する速度信号を出力する手段と、上
   記圧力信号と上記速度信号とを受け、上記空気圧を補正
   する信号を上記空気圧調整手段に出力する手段とを備え
   、上記インクタンク内のインクの噴射量を制御するよう
   にしたことを特徴とするインクジエツト式記録装置。