JP3033601B2 - 連続噴射型インクジェット記録装置 - Google Patents
連続噴射型インクジェット記録装置Info
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- JP3033601B2 JP3033601B2 JP2268539A JP26853990A JP3033601B2 JP 3033601 B2 JP3033601 B2 JP 3033601B2 JP 2268539 A JP2268539 A JP 2268539A JP 26853990 A JP26853990 A JP 26853990A JP 3033601 B2 JP3033601 B2 JP 3033601B2
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- ink
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続噴射型インクジェット記録装置に関し、
特に連続噴射型インクジェット記録装置においてインク
柱がインク粒子に***するタイミングと制御信号(記録
パルス)の立上りまたは立下りとの位相関係を最適状態
に制御する技術に関する。
特に連続噴射型インクジェット記録装置においてインク
柱がインク粒子に***するタイミングと制御信号(記録
パルス)の立上りまたは立下りとの位相関係を最適状態
に制御する技術に関する。
従来の連続噴射型インクジェット記録装置は、例えば
第6図に示すように、インクを収納するインクボトル61
と、インクを加圧して送り出すインクポンプ62と、イン
クを供給するインクチューブ63と、極細径円径オリフィ
スを有するノズル64と、ノズル64内のインクの電位を接
地レベルとするインク電極65と、ノズル64に装着された
ピエゾ振動子でなる振動子66と、振動子66に励振信号を
与える振動子駆動用発信器67と、ノズル64と同心の円形
開口またはスリット状の開口を有し画像データに対応し
てインクジェットの帯電を制御する制御信号が印加され
る制御電極68と、制御電極68の前方に接地されて配置さ
れた接地電極69と、接地電極69に装着されたナイフエッ
ジ70と、偏向用高圧DC電源(以下、単に偏向電源とい
う)71と、偏向電源71が接続され接地電極69との間にジ
ェット飛翔軸と直交する強電場を作り帯電インク粒子を
接地電極69側に偏向するための偏向電極72とを備えて構
成されていた。なお、符号73は、記録媒体が巻き付けら
れる回転ドラムを示す。
第6図に示すように、インクを収納するインクボトル61
と、インクを加圧して送り出すインクポンプ62と、イン
クを供給するインクチューブ63と、極細径円径オリフィ
スを有するノズル64と、ノズル64内のインクの電位を接
地レベルとするインク電極65と、ノズル64に装着された
ピエゾ振動子でなる振動子66と、振動子66に励振信号を
与える振動子駆動用発信器67と、ノズル64と同心の円形
開口またはスリット状の開口を有し画像データに対応し
てインクジェットの帯電を制御する制御信号が印加され
る制御電極68と、制御電極68の前方に接地されて配置さ
れた接地電極69と、接地電極69に装着されたナイフエッ
ジ70と、偏向用高圧DC電源(以下、単に偏向電源とい
う)71と、偏向電源71が接続され接地電極69との間にジ
ェット飛翔軸と直交する強電場を作り帯電インク粒子を
接地電極69側に偏向するための偏向電極72とを備えて構
成されていた。なお、符号73は、記録媒体が巻き付けら
れる回転ドラムを示す。
このような従来の連続噴射型インクジェット記録装置
では、インクポンプ62で加圧されたインクがインクチュ
ーブ63を通じてノズル64に導かれ、オリフィスからイン
クジェットが形成され、ジェット径,流速およびインク
物性値に依存する自発粒子化周波数でインク粒子列に分
裂する。このとき、ノズル64に装着された振動子66の励
振周波数を自発粒子化周波数近辺に設定してやると、粒
子化は振動子66の励振に同期し、きわめて均一サイズの
インク粒子が励振周波数に一致して発生する。
では、インクポンプ62で加圧されたインクがインクチュ
ーブ63を通じてノズル64に導かれ、オリフィスからイン
クジェットが形成され、ジェット径,流速およびインク
物性値に依存する自発粒子化周波数でインク粒子列に分
裂する。このとき、ノズル64に装着された振動子66の励
振周波数を自発粒子化周波数近辺に設定してやると、粒
子化は振動子66の励振に同期し、きわめて均一サイズの
インク粒子が励振周波数に一致して発生する。
このようにして粒子化されるインク粒子は、インク柱
から***する際に、インク柱の電気抵抗Rjと、インク柱
と制御電極68との間の静電容量Cjとからなる積分回路を
介して静電誘導によって帯電され、制御信号を振幅φc
の矩形波とすると、粒子化直前のインク粒子の電位は、 φj=φc(1−exp(−t/CjRj)) となる。
から***する際に、インク柱の電気抵抗Rjと、インク柱
と制御電極68との間の静電容量Cjとからなる積分回路を
介して静電誘導によって帯電され、制御信号を振幅φc
の矩形波とすると、粒子化直前のインク粒子の電位は、 φj=φc(1−exp(−t/CjRj)) となる。
インク柱から***した均一なインク粒子列を画像の濃
淡に対応しかつ励振信号に位相が同期した制御信号(記
録パルス)で帯電変調してやると、帯電インク粒子は偏
向電場の作用で接地電極69側に偏向されてナイフエッジ
70でカットされ、非帯電インク粒子のみが直進してナイ
フエッジ70を通過し回転ドラム73に巻き付けられた記録
媒体上にドットを形成する。
淡に対応しかつ励振信号に位相が同期した制御信号(記
録パルス)で帯電変調してやると、帯電インク粒子は偏
向電場の作用で接地電極69側に偏向されてナイフエッジ
70でカットされ、非帯電インク粒子のみが直進してナイ
フエッジ70を通過し回転ドラム73に巻き付けられた記録
媒体上にドットを形成する。
いま、励振周波数(粒子化周波数)をfdとし、インク
ジェットをfd/nの周波数でパルス幅変調してやると、ド
ット径が制御されたn階調の画像をfd/nの周波数で記録
することができる。
ジェットをfd/nの周波数でパルス幅変調してやると、ド
ット径が制御されたn階調の画像をfd/nの周波数で記録
することができる。
上述した従来の連続噴射型インクジェット記録装置で
は、振動子66への励振信号と制御電極68への制御信号
(記録パルス)とは、ある最適位相関係を保って同期し
ていなければならない。すなわち、インク粒子は励振信
号に同期して発生するが、インク柱からインク粒子に分
裂する(ちぎれる)タイミングは、温度,インク圧力,
インク物性値などのパラメータの変化によって励振信号
の1周期の間で微妙に変動する。この粒子化のタイミン
グと制御信号(記録パルス)との位相がずれると、イン
ク柱の電気抵抗Rjが粒子化直前できわめて大きい値にな
るので、制御信号(記録パルス)のエッジがこの抵抗が
極めて大きくなる領域(以下、禁制領域という)に入る
ために、インク粒子の帯電が不完全になり、中途帯電イ
ンク粒子が生じる。中途帯電インク粒子が生じると、イ
ンク粒子の1個単位での精密な制御が不可能になり、結
果として画像の主としてハイライト部に粒状雑音が生じ
ることになる。
は、振動子66への励振信号と制御電極68への制御信号
(記録パルス)とは、ある最適位相関係を保って同期し
ていなければならない。すなわち、インク粒子は励振信
号に同期して発生するが、インク柱からインク粒子に分
裂する(ちぎれる)タイミングは、温度,インク圧力,
インク物性値などのパラメータの変化によって励振信号
の1周期の間で微妙に変動する。この粒子化のタイミン
グと制御信号(記録パルス)との位相がずれると、イン
ク柱の電気抵抗Rjが粒子化直前できわめて大きい値にな
るので、制御信号(記録パルス)のエッジがこの抵抗が
極めて大きくなる領域(以下、禁制領域という)に入る
ために、インク粒子の帯電が不完全になり、中途帯電イ
ンク粒子が生じる。中途帯電インク粒子が生じると、イ
ンク粒子の1個単位での精密な制御が不可能になり、結
果として画像の主としてハイライト部に粒状雑音が生じ
ることになる。
励振信号と制御信号(記録パルス)とを単に同期させ
る技術ついては、特開昭62−225363号公報,特開昭63−
264361号公報等に開示されている。
る技術ついては、特開昭62−225363号公報,特開昭63−
264361号公報等に開示されている。
一方、励振信号と制御信号(記録パルス)との間の最
適位相の探索方法として、励振信号の周期(1/fd)に比
べて幅の狭いプローブパルスまたは励振信号の1周期の
間で振幅とパルス幅とが等しく極性が異なる一対のパル
スを有するプローブパルスで位相を変えながらインクジ
ェットを帯電し、インクジェットに伴って流れる電流
(以下、ジェット電流という)を測定することによりジ
ェット電流の値から最適位相を得る方法が、米国特許第
4,839,665号に開示されている。しかし、ジェット電流
は微小電流(10〜100nA)であるとともに、電流源は種
々の雑音にさらされており、実機の中で遮蔽することは
困難である(特に、商用交流電源100V(以下、AC100Vと
略記する)からの雑音(ハム)が問題である)。
適位相の探索方法として、励振信号の周期(1/fd)に比
べて幅の狭いプローブパルスまたは励振信号の1周期の
間で振幅とパルス幅とが等しく極性が異なる一対のパル
スを有するプローブパルスで位相を変えながらインクジ
ェットを帯電し、インクジェットに伴って流れる電流
(以下、ジェット電流という)を測定することによりジ
ェット電流の値から最適位相を得る方法が、米国特許第
4,839,665号に開示されている。しかし、ジェット電流
は微小電流(10〜100nA)であるとともに、電流源は種
々の雑音にさらされており、実機の中で遮蔽することは
困難である(特に、商用交流電源100V(以下、AC100Vと
略記する)からの雑音(ハム)が問題である)。
ジェット電流の測定方法として、インク電極65と接地
との間に電流検出用抵抗を挿入し、ジェット電流を電圧
に変換する方法が、前記米国特許4,839,665号に開示さ
れている。また、インク電極65を電流/電圧変換器を構
成する演算増幅器の仮想接地点に接続する方法が、PCT/
US88/03311号に開示されている。これらの方法は、カラ
ーインクジェットプリンタなどの複数のノズル64を用い
る連続噴射型インクジェット記録装置では、ノズル64毎
に独立にジェット電流が検出できるという利点を有して
いるが、ジェット電流をすべて電流検出器に導くために
は、インクボトル61からノズル64に至るインクポンプ62
を含むインク供給系全体を絶縁状態に保たなければなら
ず、さらにインク供給系には長大なインクチューブ63な
どがあってきわめて有害な雑音源となり、S/N比の高い
ジェット電流の測定は困難であるという問題点がある。
との間に電流検出用抵抗を挿入し、ジェット電流を電圧
に変換する方法が、前記米国特許4,839,665号に開示さ
れている。また、インク電極65を電流/電圧変換器を構
成する演算増幅器の仮想接地点に接続する方法が、PCT/
US88/03311号に開示されている。これらの方法は、カラ
ーインクジェットプリンタなどの複数のノズル64を用い
る連続噴射型インクジェット記録装置では、ノズル64毎
に独立にジェット電流が検出できるという利点を有して
いるが、ジェット電流をすべて電流検出器に導くために
は、インクボトル61からノズル64に至るインクポンプ62
を含むインク供給系全体を絶縁状態に保たなければなら
ず、さらにインク供給系には長大なインクチューブ63な
どがあってきわめて有害な雑音源となり、S/N比の高い
ジェット電流の測定は困難であるという問題点がある。
また、接地電極69と偏向電極72との間に流れるジェッ
ト電流を検出する方法が、前記米国特許第4,839,665号
に開示されている。この方法は、インク電極65を利用す
る方法に比べて、雑音が少なくS/N比の高いジェット電
流の測定が可能であるが、 高圧が印加されていない接地電極69側での測定の方
が容易であるが、その場合には、廃液で汚れた接地電極
69を絶縁状態に保たなければならない、 カラーインクジェットプリンタなどの複数のノズル
64を使用する連続噴射型インクジェット記録装置でも、
偏向電極72と接地電極69とは一対しか設けられておら
ず、各ノズル64からの廃液が1つの接地電極69に集まる
ので、ノズル64毎に独立にジェット電流を測定すること
ができないという問題点がある。
ト電流を検出する方法が、前記米国特許第4,839,665号
に開示されている。この方法は、インク電極65を利用す
る方法に比べて、雑音が少なくS/N比の高いジェット電
流の測定が可能であるが、 高圧が印加されていない接地電極69側での測定の方
が容易であるが、その場合には、廃液で汚れた接地電極
69を絶縁状態に保たなければならない、 カラーインクジェットプリンタなどの複数のノズル
64を使用する連続噴射型インクジェット記録装置でも、
偏向電極72と接地電極69とは一対しか設けられておら
ず、各ノズル64からの廃液が1つの接地電極69に集まる
ので、ノズル64毎に独立にジェット電流を測定すること
ができないという問題点がある。
さらに、接地電極69および偏向電極72の前方に他から
絶縁された導電性インクキャッチャを設け、導電性イン
クキャッチャと接地との間に電流検出用抵抗を挿入して
ジェット電流を検出する方法が、前記米国特許4,839,66
5号に開示されている。この方法は、前記2つの方法に
比べて最も良い方法であるが、信号源のインピーダンス
は109〜1010Ωと高いため、電流検出用抵抗も大きい値
が必要になって雑音が入りやすく、S/N比の高いジェッ
ト電流の測定は困難であるという問題点がある。そのた
め、交流的な測定方法、すなわちプローブパルスを振幅
変調し、ジェット電流を狭帯域増幅器で検出する方法
が、前記米国特許4,839,665号に開示されている。しか
し、この方法では、振幅変調したプローブパルスを使用
するために、回路系が複雑で高価になるとともに、安定
性が悪いという問題点がある。
絶縁された導電性インクキャッチャを設け、導電性イン
クキャッチャと接地との間に電流検出用抵抗を挿入して
ジェット電流を検出する方法が、前記米国特許4,839,66
5号に開示されている。この方法は、前記2つの方法に
比べて最も良い方法であるが、信号源のインピーダンス
は109〜1010Ωと高いため、電流検出用抵抗も大きい値
が必要になって雑音が入りやすく、S/N比の高いジェッ
ト電流の測定は困難であるという問題点がある。そのた
め、交流的な測定方法、すなわちプローブパルスを振幅
変調し、ジェット電流を狭帯域増幅器で検出する方法
が、前記米国特許4,839,665号に開示されている。しか
し、この方法では、振幅変調したプローブパルスを使用
するために、回路系が複雑で高価になるとともに、安定
性が悪いという問題点がある。
本発明の目的は、上述の点に鑑み、きわめて簡単な構
成でジェット電流を高精度に測定し、その結果に基づい
てインクジェットの粒子化と記録パルスとの間の最適な
位相を自動的に調整して、インク粒子を1個単位に確実
に制御ができるようにした連続噴射型インクジェット記
録装置を提供することにある。
成でジェット電流を高精度に測定し、その結果に基づい
てインクジェットの粒子化と記録パルスとの間の最適な
位相を自動的に調整して、インク粒子を1個単位に確実
に制御ができるようにした連続噴射型インクジェット記
録装置を提供することにある。
本発明の連続噴射型インクジェット記録装置は、イン
クを加圧してノズルからインクジェットを形成するジェ
ット形成手段と、インクジェットの自発粒子化周波数近
辺の発振周波数を有する励振信号を出力する発振手段
と、この発振手段からの励振信号をN(正整数)個の各
位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延しその遅延
信号で前記ノズルに装着された振動子を励振し励振に同
期してインクジェットをインク粒子に***させる遅延励
振手段と、前記発振手段からの励振信号に同期して該励
振信号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによ
って前記インク粒子を帯電させる帯電手段と、他からは
電気的に絶縁され前記帯電手段により帯電されたインク
粒子をキャッチする導電性粒子キャッチャと、この導電
性粒子キャッチャにキャッチされた帯電インク粒子の電
荷を所定時間毎にジェット電流として検出する電流検出
器と、この電流検出器により前記遅延信号のN個の各位
相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェット電
流を検出し、その結果得られるジェット電流曲線におけ
る中途帯電インク粒子が発生しない位相範囲の中程の位
相を前記遅延励振手段の最適な位相として決定する最適
位相決定手段とを備えることを特徴とする。
クを加圧してノズルからインクジェットを形成するジェ
ット形成手段と、インクジェットの自発粒子化周波数近
辺の発振周波数を有する励振信号を出力する発振手段
と、この発振手段からの励振信号をN(正整数)個の各
位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延しその遅延
信号で前記ノズルに装着された振動子を励振し励振に同
期してインクジェットをインク粒子に***させる遅延励
振手段と、前記発振手段からの励振信号に同期して該励
振信号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによ
って前記インク粒子を帯電させる帯電手段と、他からは
電気的に絶縁され前記帯電手段により帯電されたインク
粒子をキャッチする導電性粒子キャッチャと、この導電
性粒子キャッチャにキャッチされた帯電インク粒子の電
荷を所定時間毎にジェット電流として検出する電流検出
器と、この電流検出器により前記遅延信号のN個の各位
相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェット電
流を検出し、その結果得られるジェット電流曲線におけ
る中途帯電インク粒子が発生しない位相範囲の中程の位
相を前記遅延励振手段の最適な位相として決定する最適
位相決定手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の連続噴射型インクジェット記録装置
は、インクを加圧してノズルからインクジェットを形成
するジェット形成手段と、インクジェットの自発粒子化
周波数近辺の発振周波数を有する励振信号を出力する発
振手段と、この発振手段からの励振信号で前記ノズルに
装着された振動子を励振し励振に同期してインクジェッ
トをインク粒子に***させる励振手段と、前記発振手段
からの励振信号に同期して該励振信号に対してその立上
りあるいは立下りのエッジの位相をN(正整数)個の各
位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延した、該励
振信号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによ
って前記インク粒子を帯電させる遅延帯電手段と、他か
らは電気的に絶縁され前記遅延帯電手段により帯電され
たインク粒子をキャッチする導電性粒子キャッチャと、
この導電性粒子キャッチャにキャッチされた帯電インク
粒子の電荷を所定時間毎にジェット電流として検出する
電流検出器と、この電流検出器により前記プローブパル
スのN個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)にお
けるジェット電流を検出し、その結果得られるジェット
電流曲線における中途帯電インク粒子が発生しない位相
範囲の中程の位相を前記遅延帯電手段の最適な位相とし
て決定する最適位相決定手段とを備えることを特徴とす
る。
は、インクを加圧してノズルからインクジェットを形成
するジェット形成手段と、インクジェットの自発粒子化
周波数近辺の発振周波数を有する励振信号を出力する発
振手段と、この発振手段からの励振信号で前記ノズルに
装着された振動子を励振し励振に同期してインクジェッ
トをインク粒子に***させる励振手段と、前記発振手段
からの励振信号に同期して該励振信号に対してその立上
りあるいは立下りのエッジの位相をN(正整数)個の各
位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延した、該励
振信号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによ
って前記インク粒子を帯電させる遅延帯電手段と、他か
らは電気的に絶縁され前記遅延帯電手段により帯電され
たインク粒子をキャッチする導電性粒子キャッチャと、
この導電性粒子キャッチャにキャッチされた帯電インク
粒子の電荷を所定時間毎にジェット電流として検出する
電流検出器と、この電流検出器により前記プローブパル
スのN個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)にお
けるジェット電流を検出し、その結果得られるジェット
電流曲線における中途帯電インク粒子が発生しない位相
範囲の中程の位相を前記遅延帯電手段の最適な位相とし
て決定する最適位相決定手段とを備えることを特徴とす
る。
さらに、本発明の連続噴射型インクジェット記録装置
における最適位相決定方法は、ノズルからインクジェッ
トを噴射させて定常状態に保持する工程と、前記ノズル
に励振信号を印加してインクジェットをインク粒子に分
裂させる工程と、偏向電場をオフにする工程と、制御電
極に前記励振信号に同期して該励振信号の1周期よりも
短い時間幅のプローブパルスを印加する工程と、前記プ
ローブパルスの位相を順次切り換えてN(正整数)個の
各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェッ
ト電流を測定する工程と、測定されたジェット電流から
得られるジェット電流曲線における中途帯電インク粒子
が発生しない位相範囲の中程の位相をインクジェットの
粒子化と記録パルスとの間の最適な位相として決定する
工程とを含むことを特徴とする。
における最適位相決定方法は、ノズルからインクジェッ
トを噴射させて定常状態に保持する工程と、前記ノズル
に励振信号を印加してインクジェットをインク粒子に分
裂させる工程と、偏向電場をオフにする工程と、制御電
極に前記励振信号に同期して該励振信号の1周期よりも
短い時間幅のプローブパルスを印加する工程と、前記プ
ローブパルスの位相を順次切り換えてN(正整数)個の
各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェッ
ト電流を測定する工程と、測定されたジェット電流から
得られるジェット電流曲線における中途帯電インク粒子
が発生しない位相範囲の中程の位相をインクジェットの
粒子化と記録パルスとの間の最適な位相として決定する
工程とを含むことを特徴とする。
本発明の連続噴射型インクジェット記録装置では、ジ
ェット形成手段がインクを加圧してノズルからインクジ
ェットを形成し、発振手段がインクジェットの自発粒子
化周波数近辺の発振周波数を有する励振信号を出力し、
遅延励振手段が発振手段からの励振信号をN(正整数)
個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延しそ
の遅延信号でノズルに装着された振動子を励振し励振に
同期してインクジェットをインク粒子に***させ、帯電
手段が発振手段からの励振信号に同期して該励振信号の
1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによってイン
ク粒子を帯電させ、他からは電気的に絶縁された導電性
粒子キャッチャが帯電手段により帯電されたインク粒子
をキャッチし、電流検出器が導電性粒子キャッチャにキ
ャッチされた帯電インク粒子の電荷を所定時間毎にジェ
ット電流として検出し、最適位相決定手段が電流検出器
により遅延信号のN個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,
N−1)におけるジェット電流を検出し、その結果得ら
れるジェット電流曲線における中途帯電インク粒子が発
生しない位相範囲の中程の位相を遅延励振手段の最適な
位相として決定する。
ェット形成手段がインクを加圧してノズルからインクジ
ェットを形成し、発振手段がインクジェットの自発粒子
化周波数近辺の発振周波数を有する励振信号を出力し、
遅延励振手段が発振手段からの励振信号をN(正整数)
個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延しそ
の遅延信号でノズルに装着された振動子を励振し励振に
同期してインクジェットをインク粒子に***させ、帯電
手段が発振手段からの励振信号に同期して該励振信号の
1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによってイン
ク粒子を帯電させ、他からは電気的に絶縁された導電性
粒子キャッチャが帯電手段により帯電されたインク粒子
をキャッチし、電流検出器が導電性粒子キャッチャにキ
ャッチされた帯電インク粒子の電荷を所定時間毎にジェ
ット電流として検出し、最適位相決定手段が電流検出器
により遅延信号のN個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,
N−1)におけるジェット電流を検出し、その結果得ら
れるジェット電流曲線における中途帯電インク粒子が発
生しない位相範囲の中程の位相を遅延励振手段の最適な
位相として決定する。
また、本発明の連続噴射型インクジェット記録装置で
は、ジェット形成手段がインクを加圧してノズルからイ
ンクジェットを形成し、発振手段がインクジェットの自
発粒子化周波数近辺の発振周波数を有する励振信号を出
力し、励振手段が発振手段からの励振信号でノズルに装
着された振動子を励振し励振に同期してインクジェット
をインク粒子に***させ、遅延帯電手段が発振手段から
の励振信号に同期して該励振信号に対してその立上りあ
るいは立下りのエッジの位相をN(正整数)個の各位相
2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延した、該励振信
号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによって
インク粒子を帯電させ、他からは電気的に絶縁された導
電性粒子キャッチャが遅延帯電手段により帯電されたイ
ンク粒子をキャッチし、電流検出器が導電性粒子キャッ
チャにキャッチされた帯電インク粒子の電荷を所定時間
毎にジェット電流として検出し、最適位相決定手段が電
流検出器によりプローブパルスのN個の各位相2πn/N
(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェット電流を検出
し、その結果得られるジェット電流曲線における中途帯
電インク粒子が発生しない位相範囲の中程の位相を前記
遅延帯電手段の最適な位相として決定する。
は、ジェット形成手段がインクを加圧してノズルからイ
ンクジェットを形成し、発振手段がインクジェットの自
発粒子化周波数近辺の発振周波数を有する励振信号を出
力し、励振手段が発振手段からの励振信号でノズルに装
着された振動子を励振し励振に同期してインクジェット
をインク粒子に***させ、遅延帯電手段が発振手段から
の励振信号に同期して該励振信号に対してその立上りあ
るいは立下りのエッジの位相をN(正整数)個の各位相
2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延した、該励振信
号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスによって
インク粒子を帯電させ、他からは電気的に絶縁された導
電性粒子キャッチャが遅延帯電手段により帯電されたイ
ンク粒子をキャッチし、電流検出器が導電性粒子キャッ
チャにキャッチされた帯電インク粒子の電荷を所定時間
毎にジェット電流として検出し、最適位相決定手段が電
流検出器によりプローブパルスのN個の各位相2πn/N
(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェット電流を検出
し、その結果得られるジェット電流曲線における中途帯
電インク粒子が発生しない位相範囲の中程の位相を前記
遅延帯電手段の最適な位相として決定する。
さらに、本発明の連続噴射型インクジェット記録装置
における最適位相決定方法では、ノズルからインクジェ
ットを噴射させて定常状態に保持し、ノズルに励進信号
を印加してインクジェットをインク粒子に***させ、偏
向電場をオフにし、制御電極に励振信号に同期して該励
振信号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスを印
加し、プローブパルスの位相を順次切り換えてN(正整
数)個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけ
るジェット電流を測定し、測定されたジェット電流から
得られるジェット電流曲線における中途帯電インク粒子
が発生しない位相範囲の中程の位相をインクジェットの
粒子化と記録パルスとの間の最適な位相として決定す
る。
における最適位相決定方法では、ノズルからインクジェ
ットを噴射させて定常状態に保持し、ノズルに励進信号
を印加してインクジェットをインク粒子に***させ、偏
向電場をオフにし、制御電極に励振信号に同期して該励
振信号の1周期よりも短い時間幅のプローブパルスを印
加し、プローブパルスの位相を順次切り換えてN(正整
数)個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけ
るジェット電流を測定し、測定されたジェット電流から
得られるジェット電流曲線における中途帯電インク粒子
が発生しない位相範囲の中程の位相をインクジェットの
粒子化と記録パルスとの間の最適な位相として決定す
る。
次に、本発明について図面を参照して詳細に説明す
る。
る。
第1図は、本発明の一実施例に係る連続噴射型インク
ジェット記録装置の要部を示す構成図である。本実施例
の連続噴射型インクジェット記録装置は、極細径円径オ
リフィスを有するノズル1と、ノズル1内のインクの電
位を接地レベルとするインク電極2と、ノズル1に装着
されたピエゾ振動子でなる振動子3と、ノズル1と同心
の円形開口またはスリット状の開口を有し画像データに
対応してインクジェットの帯電を制御する制御信号が印
加される制御電極4と、制御電極4の前方に接地されて
配置された接地電極5と、接地電極5に装着されたナイ
フエッジ6と、偏向電極E1と、偏向電源E1が接続され接
地電極5との間にジェット飛翔軸と直交する強電場を作
り帯電インク粒子を接地電極5側に偏向するための偏向
電極7と、偏向電極7を偏向電源E1に接続するか接地す
るかを切り換えるスイッチSW1と、基準クロックCLKを発
生する基準発振器CGと、基準クロックCLKをN(正整
数)分の1に分周して励振信号PCLKを作成する分周器FD
と、励振信号PCLKを基準クロックCLKに応じてN段階に
遅延したパルス列θ0,θ1,θ2,…,θN-1を出力する遅
延パルス発生器DGと、遅延されたパルス列θ0,θ1,θ2,
…,θN-1のいずれかを選択するマルチプレクサ(2)M
P2と、マルチプレクサ(2)MP2により選択されたパル
スで振動子3を駆動する振動子ドライバVDと、画像デー
タを濃度階調に対応するパルス幅に変換するパルス幅変
調器PMと、励振信号PCLKの立上りまたは立下りのエッジ
に同期してパルス幅が励振信号PCLKの周期に比べて十分
に短いプローブパルスを発生するプローブパルス発生器
PGと、パルス幅変調器PMの出力の立上りまたは立下りの
エッジを励振信号PCLKの立上りまたは立下りのエッジに
同期させる同期化回路SCと、プローブパルス発生器PGか
らのプローブパルスと同期化回路SCからの出力とのいず
れかを選択するマルチプレクサ(1)MP1と、マルチプ
レクサ(1)MP1の出力を電圧増幅して制御信号として
制御電極4に印加する高圧スイッチHVSと、接地電極5
および偏向電極7の前方の記録に関係しない領域(以
下、ホームポジションという)に配置された検出電極を
兼ねる導電性粒子キャッチャ8と、導電性粒子キャッチ
ャ8に一端が接続されたシールド線9と、スイッチSW2,
SW3,SW4,積分コンデンサCおよび積分器OPからなる電流
検出器(電流/電圧変換器)と、電流検出器の出力をA/
D変換するA/D変換器ADCとから、その主要部が構成され
ている。
ジェット記録装置の要部を示す構成図である。本実施例
の連続噴射型インクジェット記録装置は、極細径円径オ
リフィスを有するノズル1と、ノズル1内のインクの電
位を接地レベルとするインク電極2と、ノズル1に装着
されたピエゾ振動子でなる振動子3と、ノズル1と同心
の円形開口またはスリット状の開口を有し画像データに
対応してインクジェットの帯電を制御する制御信号が印
加される制御電極4と、制御電極4の前方に接地されて
配置された接地電極5と、接地電極5に装着されたナイ
フエッジ6と、偏向電極E1と、偏向電源E1が接続され接
地電極5との間にジェット飛翔軸と直交する強電場を作
り帯電インク粒子を接地電極5側に偏向するための偏向
電極7と、偏向電極7を偏向電源E1に接続するか接地す
るかを切り換えるスイッチSW1と、基準クロックCLKを発
生する基準発振器CGと、基準クロックCLKをN(正整
数)分の1に分周して励振信号PCLKを作成する分周器FD
と、励振信号PCLKを基準クロックCLKに応じてN段階に
遅延したパルス列θ0,θ1,θ2,…,θN-1を出力する遅
延パルス発生器DGと、遅延されたパルス列θ0,θ1,θ2,
…,θN-1のいずれかを選択するマルチプレクサ(2)M
P2と、マルチプレクサ(2)MP2により選択されたパル
スで振動子3を駆動する振動子ドライバVDと、画像デー
タを濃度階調に対応するパルス幅に変換するパルス幅変
調器PMと、励振信号PCLKの立上りまたは立下りのエッジ
に同期してパルス幅が励振信号PCLKの周期に比べて十分
に短いプローブパルスを発生するプローブパルス発生器
PGと、パルス幅変調器PMの出力の立上りまたは立下りの
エッジを励振信号PCLKの立上りまたは立下りのエッジに
同期させる同期化回路SCと、プローブパルス発生器PGか
らのプローブパルスと同期化回路SCからの出力とのいず
れかを選択するマルチプレクサ(1)MP1と、マルチプ
レクサ(1)MP1の出力を電圧増幅して制御信号として
制御電極4に印加する高圧スイッチHVSと、接地電極5
および偏向電極7の前方の記録に関係しない領域(以
下、ホームポジションという)に配置された検出電極を
兼ねる導電性粒子キャッチャ8と、導電性粒子キャッチ
ャ8に一端が接続されたシールド線9と、スイッチSW2,
SW3,SW4,積分コンデンサCおよび積分器OPからなる電流
検出器(電流/電圧変換器)と、電流検出器の出力をA/
D変換するA/D変換器ADCとから、その主要部が構成され
ている。
遅延パルス発生器DGは、例えば、Serial−In Parale
ll−Out型のNビットシフトレジスタで構成される。
ll−Out型のNビットシフトレジスタで構成される。
プローブパルス発生器PGは、例えば、励振信号PCLKの
エッジでトリガされる単安定マルチバイブレータで構成
される。
エッジでトリガされる単安定マルチバイブレータで構成
される。
積分コンデンサCは、容量が1〜10nF程度が適当であ
り、ポリスチロール,ポリプロピレンコンデンサなどの
絶縁抵抗が高いものが望ましい。
り、ポリスチロール,ポリプロピレンコンデンサなどの
絶縁抵抗が高いものが望ましい。
積分器OPは、ジェット電流Ijに比べて漏れ電流が無視
できる(1nA以下)FET(Field Effect Transistor)
入力の演算増幅器で構成され、入力はその仮想接地点に
接続されている。
できる(1nA以下)FET(Field Effect Transistor)
入力の演算増幅器で構成され、入力はその仮想接地点に
接続されている。
スイッチSW2,SW3およびSW4も、ジェット電流Ijに比べ
て漏れ電流が無視できるFETで構成されている。
て漏れ電流が無視できるFETで構成されている。
第2図(a)は、スイッチSW2,SW3およびSW4をAC100V
に同期させて動作させるための同期信号発生回路の一例
を示す回路図である。この同期信号発生回路は、トラン
スTと、抵抗Rと、ダイオードD1およびD2と、プリセッ
トカウンタPSCと、フリップフロップFF1およびFF2とか
ら構成されている。
に同期させて動作させるための同期信号発生回路の一例
を示す回路図である。この同期信号発生回路は、トラン
スTと、抵抗Rと、ダイオードD1およびD2と、プリセッ
トカウンタPSCと、フリップフロップFF1およびFF2とか
ら構成されている。
プリセットカウンタPSCは、プリセット値を可変にセ
ットできるようになっており(経路は図示せず)、プリ
セット値を変えることによって積分時間がAC100Vの周期
の整数倍に任意に設定できるようになっている。本実施
例では、第2図(b)のタイミングチャートに示すよう
に、積分時間がAC100Vの周期の3倍に設定されているも
のとする。
ットできるようになっており(経路は図示せず)、プリ
セット値を変えることによって積分時間がAC100Vの周期
の整数倍に任意に設定できるようになっている。本実施
例では、第2図(b)のタイミングチャートに示すよう
に、積分時間がAC100Vの周期の3倍に設定されているも
のとする。
リセット信号RESET,積分開始信号▲▼および
積分終了信号HOLDは、それぞれAC100Vの1周期に固定さ
れており、それぞれ“H"レベルのときにスイッチSW4,SW
3およびSW2を閉にし、“L"レベルのときに開にする。
積分終了信号HOLDは、それぞれAC100Vの1周期に固定さ
れており、それぞれ“H"レベルのときにスイッチSW4,SW
3およびSW2を閉にし、“L"レベルのときに開にする。
次に、このように構成された本実施例の連続噴射型イ
ンクジェット記録装置の動作について説明する。
ンクジェット記録装置の動作について説明する。
連続噴射型インクジェット記録装置に電源を投入する
と、第1図および第2図(a)に示す回路系に動作電圧
が供給されて、位相調整動作が開始される。なお、一般
に、位相調整動作は、ノズル1を搭載しているキャリッ
ジ(図示せず)がホームポジションに待機している記録
動作開始直前に実行される。また、カラーインクジェッ
トプリンタの場合には、4色(C(シアン),M(マゼン
タ),Y(イエロー),BK(ブラック))(またはBKを除
く3色)並列に位相調整動作が行われる。
と、第1図および第2図(a)に示す回路系に動作電圧
が供給されて、位相調整動作が開始される。なお、一般
に、位相調整動作は、ノズル1を搭載しているキャリッ
ジ(図示せず)がホームポジションに待機している記録
動作開始直前に実行される。また、カラーインクジェッ
トプリンタの場合には、4色(C(シアン),M(マゼン
タ),Y(イエロー),BK(ブラック))(またはBKを除
く3色)並列に位相調整動作が行われる。
まず、インクがインクポンプ(図示せず)で加圧され
てインクチューブ(図示せず)を通じてノズル1に導か
れ、ノズル1からインクジェットが噴射されて定常状態
に保持される。また、MPU(図示せず)は、スイッチSW1
を接地側に切り換えて偏向電極7を接地レベルとする。
これにより、接地電極5および偏向電極7間の偏向電場
がオフされ、帯電インク粒子もナイフエッジ6を通過す
る状態となる。さらに、MPUは、マルチプレクサ(1)M
P1にプローブパルス発生器PGの出力を選択させる。さら
にまた、キャリッジモータ(図示せず)によりノズル1
を搭載するキャリッジがホームポジションに設定され
る。
てインクチューブ(図示せず)を通じてノズル1に導か
れ、ノズル1からインクジェットが噴射されて定常状態
に保持される。また、MPU(図示せず)は、スイッチSW1
を接地側に切り換えて偏向電極7を接地レベルとする。
これにより、接地電極5および偏向電極7間の偏向電場
がオフされ、帯電インク粒子もナイフエッジ6を通過す
る状態となる。さらに、MPUは、マルチプレクサ(1)M
P1にプローブパルス発生器PGの出力を選択させる。さら
にまた、キャリッジモータ(図示せず)によりノズル1
を搭載するキャリッジがホームポジションに設定され
る。
一方、基準発振器CGは、基準クロックCLKを出力し、
基準クロックCLKは分周器FDで周波数が1/Nに分周され、
励振信号PCLKとして遅延パルス発生器DG,プローブパル
ス発生器PGおよび同期化回路SCに入力される。すなわ
ち、励振信号PCLKの励振周波数PCLK(以下、信号とその
信号の周波数とに同一符号を付して説明する)は、CLK/
Nである(例えば、CLK=16MHz,N=16,PCLK=1MHz)。
基準クロックCLKは分周器FDで周波数が1/Nに分周され、
励振信号PCLKとして遅延パルス発生器DG,プローブパル
ス発生器PGおよび同期化回路SCに入力される。すなわ
ち、励振信号PCLKの励振周波数PCLK(以下、信号とその
信号の周波数とに同一符号を付して説明する)は、CLK/
Nである(例えば、CLK=16MHz,N=16,PCLK=1MHz)。
遅延パルス発生器DGは、励振信号PCLKがデータ、基準
クロックCLKがシフトクロックとして入力され、励振信
号PCLKの1周期が2π/Nずつ順次遅延されたN組のパル
ス列θ0,θ1,θ2,…,θN-1を出力する。N組のパルス
列θ0,θ1,θ2,…,θN-1の中の1つのパルスが、MPUに
よってマルチプレクサ(2)MP2を介して選択され、振
動子ドライバVDに出力される。振動子ドライバVDは、マ
ルチプレクサ(2)MP2からの出力に応じて振動子3を
励起する。これにより、ノズル1から噴射されるインク
ジェットは、第3図に示すように、振動子3による励振
に同期して粒子化する。
クロックCLKがシフトクロックとして入力され、励振信
号PCLKの1周期が2π/Nずつ順次遅延されたN組のパル
ス列θ0,θ1,θ2,…,θN-1を出力する。N組のパルス
列θ0,θ1,θ2,…,θN-1の中の1つのパルスが、MPUに
よってマルチプレクサ(2)MP2を介して選択され、振
動子ドライバVDに出力される。振動子ドライバVDは、マ
ルチプレクサ(2)MP2からの出力に応じて振動子3を
励起する。これにより、ノズル1から噴射されるインク
ジェットは、第3図に示すように、振動子3による励振
に同期して粒子化する。
プローブパルス発生器PGは、励振信号PCLKの立上りま
たは立下りのエッジに同期して(記録時と同一にす
る)、第3図に示すように、パルス幅が励振信号PCLKの
周期に比べて十分に短いプローブパルスを発生する(例
えば、励振信号PCLKの周期=1μsec(1MHz発振)のと
きに0.1〜0.3μsec)。
たは立下りのエッジに同期して(記録時と同一にす
る)、第3図に示すように、パルス幅が励振信号PCLKの
周期に比べて十分に短いプローブパルスを発生する(例
えば、励振信号PCLKの周期=1μsec(1MHz発振)のと
きに0.1〜0.3μsec)。
プローブパルス発生器PGから出力されたプローブパル
スは、マルチプレクサ(1)MP1を介して高圧スイッチH
VSに入力され、高圧スイッチHVSで電圧増幅されて制御
信号として制御電極4に印加される。したがって、振動
子3の励振に同期して粒子化されるインク粒子は、プロ
ーブパルスに応じて帯電される。いま、第3図に示す例
では、プローブパルスの極性は負極性であるので、イン
ク粒子は常時帯電されていて、プローブパルスが制御信
号として制御電極4に印加される時間(例えば、0.1〜
0.3μsec)だけ帯電電圧をオフされることになる。
スは、マルチプレクサ(1)MP1を介して高圧スイッチH
VSに入力され、高圧スイッチHVSで電圧増幅されて制御
信号として制御電極4に印加される。したがって、振動
子3の励振に同期して粒子化されるインク粒子は、プロ
ーブパルスに応じて帯電される。いま、第3図に示す例
では、プローブパルスの極性は負極性であるので、イン
ク粒子は常時帯電されていて、プローブパルスが制御信
号として制御電極4に印加される時間(例えば、0.1〜
0.3μsec)だけ帯電電圧をオフされることになる。
帯電されたインク粒子は、偏向電場がオフされている
ので、偏向されずにナイフエッジ6を通過し、ホームポ
ジションにある他からは絶縁されている導電性粒子キャ
ッチャ8に捕獲される。
ので、偏向されずにナイフエッジ6を通過し、ホームポ
ジションにある他からは絶縁されている導電性粒子キャ
ッチャ8に捕獲される。
導電性粒子キャッチャ8に捕獲された帯電インク粒子
の電荷は、ジェット電流Ijとしてシールド線9を介して
連動して動作するスイッチSW2,SW3およびSW4,積分コン
デンサC,ならびに積分器OPからなる電流検出器に入力さ
れ、一定時間積分され、積分コンデンサCの両端に電圧
となって現れる。
の電荷は、ジェット電流Ijとしてシールド線9を介して
連動して動作するスイッチSW2,SW3およびSW4,積分コン
デンサC,ならびに積分器OPからなる電流検出器に入力さ
れ、一定時間積分され、積分コンデンサCの両端に電圧
となって現れる。
スイッチSW2,SW3およびSW4は、AC100Vによる雑音およ
びその他の雑音を除去して積分器OPがジェット電流Ijだ
けを積分し、A/D変換器ADCに伝達するようにAC100Vに同
期して動作する。
びその他の雑音を除去して積分器OPがジェット電流Ijだ
けを積分し、A/D変換器ADCに伝達するようにAC100Vに同
期して動作する。
詳しくは、同期信号発生回路では、AC100Vをトランス
Tで降圧してダイオードD1およびD2で0Vと5Vとにクラン
プし、シュミットゲートSGでAC100Vに同期したTTL(Tra
nsistor−Transistor Logic)レベルのクロック信号CK
を作る。これをプリセットカウンタPSCと2つのフリッ
プフロップFF1およびFF2で、第2図(b)のタイミング
チャートに示す積分終了信号HOLD,積分開始信号▲
▼およびリセット信号RESETを作る。
Tで降圧してダイオードD1およびD2で0Vと5Vとにクラン
プし、シュミットゲートSGでAC100Vに同期したTTL(Tra
nsistor−Transistor Logic)レベルのクロック信号CK
を作る。これをプリセットカウンタPSCと2つのフリッ
プフロップFF1およびFF2で、第2図(b)のタイミング
チャートに示す積分終了信号HOLD,積分開始信号▲
▼およびリセット信号RESETを作る。
リセット信号RESETが“H"になると、スイッチSW4が閉
となって積分コンデンサCが短絡され、積分器OPの出力
は0Vにリセットされる。
となって積分コンデンサCが短絡され、積分器OPの出力
は0Vにリセットされる。
AC100Vの1周期後、リセット信号RESETが“L"になる
と、スイッチSW4が開となる。このとき、積分終了信号H
OLDが“L"(SW2:開)、積分開始信号▲▼が
“H"(SW3:閉)であるので、ジェット電流Ijは積分器OP
を構成する演算増幅器の仮想接地点に流れ込み、積分が
開始される。
と、スイッチSW4が開となる。このとき、積分終了信号H
OLDが“L"(SW2:開)、積分開始信号▲▼が
“H"(SW3:閉)であるので、ジェット電流Ijは積分器OP
を構成する演算増幅器の仮想接地点に流れ込み、積分が
開始される。
積分開始からAC100Vの周期の整数倍(図では3倍)の
時間が経過すると、積分終了信号HOLDが“H"(スイッチ
SW2が閉)、積分開始信号▲▼が“L"(スイッ
チSW3が開)となって、ジェット電流Ijが遮断され、そ
れまでに積分コンデンサCに積分されたジェット電流Ij
が積分器OPの電圧出力としてホールドされる。いま、イ
ンクジェットは制御電極4に印加される制御信号(プロ
ーブパルス)によって負電荷をもつように帯電されるの
で、積分コンデンサCには、矢印方向のジェット電流Ij
が流れ、積分器OPの出力は正電圧となる。
時間が経過すると、積分終了信号HOLDが“H"(スイッチ
SW2が閉)、積分開始信号▲▼が“L"(スイッ
チSW3が開)となって、ジェット電流Ijが遮断され、そ
れまでに積分コンデンサCに積分されたジェット電流Ij
が積分器OPの電圧出力としてホールドされる。いま、イ
ンクジェットは制御電極4に印加される制御信号(プロ
ーブパルス)によって負電荷をもつように帯電されるの
で、積分コンデンサCには、矢印方向のジェット電流Ij
が流れ、積分器OPの出力は正電圧となる。
ところで、実機の中では、導電性粒子キャッチャ8か
ら積分器OPまでの間を雑音から完全に遮蔽することは不
可能に近い。そのため、積分動作中は、その出力にAC10
0Vの雑音とさらにその他の周辺の電子機器から発生する
高周波雑音が重畳される。この中で高周波雑音は、積分
時間がAC100Vの1周期以上と十分に長いので、平均化さ
れて問題にならない。また、AC100Vの雑音は、積分時間
をAC100Vの周期の整数倍にしているので、積分期間中で
平均化され、自動的に除去されることになる。
ら積分器OPまでの間を雑音から完全に遮蔽することは不
可能に近い。そのため、積分動作中は、その出力にAC10
0Vの雑音とさらにその他の周辺の電子機器から発生する
高周波雑音が重畳される。この中で高周波雑音は、積分
時間がAC100Vの1周期以上と十分に長いので、平均化さ
れて問題にならない。また、AC100Vの雑音は、積分時間
をAC100Vの周期の整数倍にしているので、積分期間中で
平均化され、自動的に除去されることになる。
また、積分が終了すると、積分開始信号▲▼
が“L"となってスイッチSW3が開となるため、ジェット
電流Ijがオフされると同時に入力側から積分器OPに入っ
てくる雑音も遮断される。したがって、積分器OPだけを
十分に遮蔽しておけば、雑音は内部で発生する雑音だけ
となり、ジェット電流Ijをきわめて高精度に測定でき
る。このように、本実施例では、簡単かつ安価な素子で
きわめて高性能な電流検出器を構成できる。
が“L"となってスイッチSW3が開となるため、ジェット
電流Ijがオフされると同時に入力側から積分器OPに入っ
てくる雑音も遮断される。したがって、積分器OPだけを
十分に遮蔽しておけば、雑音は内部で発生する雑音だけ
となり、ジェット電流Ijをきわめて高精度に測定でき
る。このように、本実施例では、簡単かつ安価な素子で
きわめて高性能な電流検出器を構成できる。
積分器OPによって電圧に変換されたジェット電流I
jは、A/D変換器ADCでデジタルデータに変換され、MPUの
データバス(図示せず)に出力される。なお、図示して
いないが、積分終了信号HOLDはMPUに出力されており、M
PUは、積分終了信号HOLDに同期してA/D変換器ADCにA/D
変換動作を命じる。
jは、A/D変換器ADCでデジタルデータに変換され、MPUの
データバス(図示せず)に出力される。なお、図示して
いないが、積分終了信号HOLDはMPUに出力されており、M
PUは、積分終了信号HOLDに同期してA/D変換器ADCにA/D
変換動作を命じる。
上述したジェット電流Ijの測定は、第4図(a)に示
すように、MPUがマルチプレクサ(2)MP2を順次切り換
えて、励振信号PCLKに対して2πn/N(n=0,1,2,…,N
−1)位相のずれたパルス列θ0,θ1,θ2,…,θN-1で
振動子3を順次駆動してノズル1を励振することによ
り、各位相に対して行われる。
すように、MPUがマルチプレクサ(2)MP2を順次切り換
えて、励振信号PCLKに対して2πn/N(n=0,1,2,…,N
−1)位相のずれたパルス列θ0,θ1,θ2,…,θN-1で
振動子3を順次駆動してノズル1を励振することによ
り、各位相に対して行われる。
各位相毎に測定されたジェット電流Ijの値は、A/D変
換器ADCによってA/D変換されて、MPUのRAM(図示せず)
にそれぞれ格納される。
換器ADCによってA/D変換されて、MPUのRAM(図示せず)
にそれぞれ格納される。
第4図(b)は、テスト画像データを用い各位相毎に
測定されたジェット電流Ijの値をプロットした結果の一
例を示す図である。中途帯電インク粒子の有無は、顕微
鏡によってストロボ観察することにより判定され、○が
中途帯電インク粒子なしを、●が中途帯電インク粒子あ
りをそれぞれ示す。測定結果が、第4図(b)に示すよ
うな傾向を示すことは、前記禁制領域が励振信号に同期
して現れること、および中途帯電インク粒子がある場合
にはジェット電流Ijが少なく中途帯電インク粒子がない
場合にはジェット電流Ijが多くなることから理解できる
(前記米国特許4,839,665号およびC.H.Hertz and B.
A.Samuelsson,J.Imag.Tech.15,141(1989)参照)。
測定されたジェット電流Ijの値をプロットした結果の一
例を示す図である。中途帯電インク粒子の有無は、顕微
鏡によってストロボ観察することにより判定され、○が
中途帯電インク粒子なしを、●が中途帯電インク粒子あ
りをそれぞれ示す。測定結果が、第4図(b)に示すよ
うな傾向を示すことは、前記禁制領域が励振信号に同期
して現れること、および中途帯電インク粒子がある場合
にはジェット電流Ijが少なく中途帯電インク粒子がない
場合にはジェット電流Ijが多くなることから理解できる
(前記米国特許4,839,665号およびC.H.Hertz and B.
A.Samuelsson,J.Imag.Tech.15,141(1989)参照)。
MPUは、ファームウェア化されたアルゴリズムによっ
て、位相変動に対して制御信号の立上りまたは立下りの
エッジを境にして完全に帯電インク粒子と非帯電インク
粒子とに分かれ中途帯電インク粒子が発生しない最適位
相(第4図(b)の場合はθ12またはθ13)を決定し、
マルチプレクサ(2)MP2をθ12またはθ13を選択する
ように設定する。N=16の場合、位相θを矢印の方向に
進めながらジェット電流Ijを測定し、最大値を与える位
相の3ポイントくらい手前に、すなわち約3・2π/16
=3π/8(67.5゜)くらい手前に位相を戻して設定する
ことが望ましい。ジェット電流曲線のピーク値の位相か
ら3ポイントくらい手前に位相を戻して最適位相を設定
するのは、中途帯電インク粒子が発生しない位相範囲の
中程に最適位相を設定して、ジェット電流Ijの検出誤
差,検出後のジェット電流Ijの値の変動等に対処するた
めである。なお、一旦設定された最適位相は、記録媒体
の1枚分の記録の間は変更されず、記録媒体の1枚分の
記録は同一の位相で行われる。
て、位相変動に対して制御信号の立上りまたは立下りの
エッジを境にして完全に帯電インク粒子と非帯電インク
粒子とに分かれ中途帯電インク粒子が発生しない最適位
相(第4図(b)の場合はθ12またはθ13)を決定し、
マルチプレクサ(2)MP2をθ12またはθ13を選択する
ように設定する。N=16の場合、位相θを矢印の方向に
進めながらジェット電流Ijを測定し、最大値を与える位
相の3ポイントくらい手前に、すなわち約3・2π/16
=3π/8(67.5゜)くらい手前に位相を戻して設定する
ことが望ましい。ジェット電流曲線のピーク値の位相か
ら3ポイントくらい手前に位相を戻して最適位相を設定
するのは、中途帯電インク粒子が発生しない位相範囲の
中程に最適位相を設定して、ジェット電流Ijの検出誤
差,検出後のジェット電流Ijの値の変動等に対処するた
めである。なお、一旦設定された最適位相は、記録媒体
の1枚分の記録の間は変更されず、記録媒体の1枚分の
記録は同一の位相で行われる。
位相調整が終了すると、MPUは、記録媒体に対して記
録を行うために、スイッチSW1を偏向電源E1側に切り換
えて、偏向電極7に偏向電圧を印加する。このため、偏
向電場がオンされ、接地電極5および偏向電極7間を通
過する帯電インク粒子は接地電極5側に偏向され、ナイ
フエッジ6でカットされる状態となる。また、MPUは、
マルチプレクサ(1)MP1を同期化回路SCの出力を選択
する状態に切り換える。これにより、高圧スイッチHVS
には、画像データのパルス幅変調信号が入力される状態
となる。
録を行うために、スイッチSW1を偏向電源E1側に切り換
えて、偏向電極7に偏向電圧を印加する。このため、偏
向電場がオンされ、接地電極5および偏向電極7間を通
過する帯電インク粒子は接地電極5側に偏向され、ナイ
フエッジ6でカットされる状態となる。また、MPUは、
マルチプレクサ(1)MP1を同期化回路SCの出力を選択
する状態に切り換える。これにより、高圧スイッチHVS
には、画像データのパルス幅変調信号が入力される状態
となる。
一方、記録時には、回転ドラム(図示せず)に直結さ
れたシャフトエンコーダ(図示せず)の出力から作られ
た画素記録指令信号DCLKに同期した画像データが、ライ
ンバッファ(図示せず;回転ドラムの1回転分の画像デ
ータを蓄えたラインメモリ)からパルス幅変調器PMに送
られ、各画像データが濃度階調に対応するパルス幅に変
換されて同期化回路SCに送られる。
れたシャフトエンコーダ(図示せず)の出力から作られ
た画素記録指令信号DCLKに同期した画像データが、ライ
ンバッファ(図示せず;回転ドラムの1回転分の画像デ
ータを蓄えたラインメモリ)からパルス幅変調器PMに送
られ、各画像データが濃度階調に対応するパルス幅に変
換されて同期化回路SCに送られる。
同期化回路SCは、パルス幅変調器PMの出力の立上りま
たは立下りのエッジを励振信号PCLKの立上りまたは立下
りのエッジに同期(一致)させる。
たは立下りのエッジを励振信号PCLKの立上りまたは立下
りのエッジに同期(一致)させる。
同期化回路SCの出力は、マルチプレクサ(1)MP1を
介して高圧スイッチHVSに入力され、高圧スイッチHVSは
インクジェットの帯電に必要な電位まで電圧増幅させて
制御信号として制御電極4に印加する。この制御信号に
よって、インクジェットは誘導帯電され、帯電インク粒
子は、偏向電場の作用で接地電極5側に偏向されてナイ
フエッジ6でカットされ、非帯電インク粒子のみが直進
してナイフエッジ6を通過し、回転ドラムに巻き付けら
れた記録媒体上にドットを形成する。これにより、画像
データ(パルス幅変調器PMの出力)が励振信号PCLKに同
期し、しかもインクジェットの粒子化と最適位相関係を
保ちながら記録媒体1枚分の記録を行うことができる。
介して高圧スイッチHVSに入力され、高圧スイッチHVSは
インクジェットの帯電に必要な電位まで電圧増幅させて
制御信号として制御電極4に印加する。この制御信号に
よって、インクジェットは誘導帯電され、帯電インク粒
子は、偏向電場の作用で接地電極5側に偏向されてナイ
フエッジ6でカットされ、非帯電インク粒子のみが直進
してナイフエッジ6を通過し、回転ドラムに巻き付けら
れた記録媒体上にドットを形成する。これにより、画像
データ(パルス幅変調器PMの出力)が励振信号PCLKに同
期し、しかもインクジェットの粒子化と最適位相関係を
保ちながら記録媒体1枚分の記録を行うことができる。
なお、インクジェットを一度オフすると、特に長時間
オフした場合には、温度変化によるインク物性値の変動
や噴射条件の変動によって最適位相状態が微妙に変わる
ため、各プリント毎に毎回記録動作開始直前に位相調整
動作を実行することが望ましい。
オフした場合には、温度変化によるインク物性値の変動
や噴射条件の変動によって最適位相状態が微妙に変わる
ため、各プリント毎に毎回記録動作開始直前に位相調整
動作を実行することが望ましい。
また、本実施例のように、積分時間をAC100Vの周期の
3倍に設定した場合、リセット区間およびホールド区間
を加えて、1つの位相のジェット電流Ijの測定にAC100V
の5周期、すなわち50Hzの地域の場合、0.1secが必要で
ある。したがって、16位相(N=16)を測定しても位相
調整に要する時間はわずか1.6secである(MPUの処理時
間は高速であるので無視できる)。カラーインクジェッ
トプリンタの場合でも、4色(C,M,Y,BK)(またはBKを
除く3色)並列に処理するので、1色の連続噴射型イン
クジェット記録装置の場合と位相調整時間は変わらな
い。
3倍に設定した場合、リセット区間およびホールド区間
を加えて、1つの位相のジェット電流Ijの測定にAC100V
の5周期、すなわち50Hzの地域の場合、0.1secが必要で
ある。したがって、16位相(N=16)を測定しても位相
調整に要する時間はわずか1.6secである(MPUの処理時
間は高速であるので無視できる)。カラーインクジェッ
トプリンタの場合でも、4色(C,M,Y,BK)(またはBKを
除く3色)並列に処理するので、1色の連続噴射型イン
クジェット記録装置の場合と位相調整時間は変わらな
い。
第5図は、本発明の他の実施例に係る連続噴射型イン
クジェット記録装置の要部を示す構成図である。本発明
の連続噴射型インクジェット記録装置は、第1図に示し
た実施例の連続噴射型インクジェット記録装置がインク
ジェットの粒子化と記録パルスとの間の最適な位相を決
定するにあたって励振信号PCLKを遅延させて最適位相を
見出すようにしていたのに対して、記録パルスの方を遅
延させて最適位相を見出すようにしたものである。すな
わち、本実施例の連続噴射型インクジェット記録装置で
は、振動子ドライバVDには励振信号PCLKが直接入力され
ているとともに、プローブパルス発生器PGおよび同期化
回路SCにはマルチプレクサ(2)MP2の出力が入力され
ている。したがって、第1図に示した実施例の連続噴射
型インクジェット記録装置における部品とすべての部品
が対応するので、対応する部品に同一符号を付してそれ
らの詳しい説明を省略する。
クジェット記録装置の要部を示す構成図である。本発明
の連続噴射型インクジェット記録装置は、第1図に示し
た実施例の連続噴射型インクジェット記録装置がインク
ジェットの粒子化と記録パルスとの間の最適な位相を決
定するにあたって励振信号PCLKを遅延させて最適位相を
見出すようにしていたのに対して、記録パルスの方を遅
延させて最適位相を見出すようにしたものである。すな
わち、本実施例の連続噴射型インクジェット記録装置で
は、振動子ドライバVDには励振信号PCLKが直接入力され
ているとともに、プローブパルス発生器PGおよび同期化
回路SCにはマルチプレクサ(2)MP2の出力が入力され
ている。したがって、第1図に示した実施例の連続噴射
型インクジェット記録装置における部品とすべての部品
が対応するので、対応する部品に同一符号を付してそれ
らの詳しい説明を省略する。
このように構成された本実施例の連続噴射型インクジ
ェット記録装置においても、制御信号(プローブパル
ス)の位相を2π/Nずつずらしてジェット電極Ijの測定
を行う点が異なるだけで、第1図に示した実施例の連続
噴射型インクジェット記録装置におけるのと同様に、励
振信号と記録パルスとの間の位相が最適に自動的に調整
されることはいうまでもない。
ェット記録装置においても、制御信号(プローブパル
ス)の位相を2π/Nずつずらしてジェット電極Ijの測定
を行う点が異なるだけで、第1図に示した実施例の連続
噴射型インクジェット記録装置におけるのと同様に、励
振信号と記録パルスとの間の位相が最適に自動的に調整
されることはいうまでもない。
なお、本発明者は、本発明の連続噴射型インクジェッ
ト記録装置を使用して種々の実験を行った結果、積分時
間がAC100Vの1〜10周期の条件で十分に高いS/N比をも
ってジェット電流Ijを測定できることを確認した。
ト記録装置を使用して種々の実験を行った結果、積分時
間がAC100Vの1〜10周期の条件で十分に高いS/N比をも
ってジェット電流Ijを測定できることを確認した。
以上説明したように、本発明によれば、きわめて簡単
な構成で雑音を確実に除去してジェット電流を高精度に
測定し、その測定結果に基づいてインクジェットの粒子
化と記録パルスとの間の最適な位相を自動的に調整し
て、インク粒子を1個単位に確実に制御することがで
き、中途帯電インク粒子により画像の主としてハイライ
ト部に生じる粒子雑音をなくすることができるという効
果がある。
な構成で雑音を確実に除去してジェット電流を高精度に
測定し、その測定結果に基づいてインクジェットの粒子
化と記録パルスとの間の最適な位相を自動的に調整し
て、インク粒子を1個単位に確実に制御することがで
き、中途帯電インク粒子により画像の主としてハイライ
ト部に生じる粒子雑音をなくすることができるという効
果がある。
第1図は本発明の一実施例に係る連続噴射型インクジェ
ット記録装置の要部を示す構成図、 第2図(a)は第1図中の電流検出器を同期制御する同
期信号を発生する同期信号発生回路を示す回路図、 第2図(b)は第2図(a)に示した同期信号発生回路
の動作を示すタイミングチャート、 第3図は本実施例の連続噴射型インクジェット記録装置
におけるインク粒子発生,励振信号および制御信号(プ
ローブパルス)の関係を示すタイミングチャート、 第4図(a)は本実施例の連続噴射型インクジェット記
録装置におけるプローブパルスと励振信号との位相関係
を示すタイミングチャート、 第4図(b)は本実施例の連続噴射型インクジェット記
録装置における励振信号の位相とジェット電流との関係
の測定結果の例を示す図、 第5図は本発明の他の実施例に係る連続噴射型インクジ
ェット記録装置の構成を示すブロック図、 第6図は従来の連続噴射型インクジェット記録装置の一
例を示すブロック図である。 図において、 1……ノズル、 2……インク電極、 3……振動子、 4……制御電極、 5……接地電極、 6……ナイフエッジ、 7……偏向電極、 8……導電性粒子キャッチャ、 9……シールド線、 ADC……A/D変換器、 C……積分コンデンサ、 CG……基準発振器、 DG……遅延パルス発生器、 E1……偏向電源、 FD……分周器、 FF1,FF2……フリップフロップ、 MP1……マルチプレクサ(1)、 MP2……マルチプレクサ(2)、 OP……積分器、 PSC……プリセットカウンタ、 PG……プローブパルス発生器、 PM……パルス幅変調器、 SC……同期化回路、 SW1〜SW4……スイッチ、 VD……振動子ドライバである。
ット記録装置の要部を示す構成図、 第2図(a)は第1図中の電流検出器を同期制御する同
期信号を発生する同期信号発生回路を示す回路図、 第2図(b)は第2図(a)に示した同期信号発生回路
の動作を示すタイミングチャート、 第3図は本実施例の連続噴射型インクジェット記録装置
におけるインク粒子発生,励振信号および制御信号(プ
ローブパルス)の関係を示すタイミングチャート、 第4図(a)は本実施例の連続噴射型インクジェット記
録装置におけるプローブパルスと励振信号との位相関係
を示すタイミングチャート、 第4図(b)は本実施例の連続噴射型インクジェット記
録装置における励振信号の位相とジェット電流との関係
の測定結果の例を示す図、 第5図は本発明の他の実施例に係る連続噴射型インクジ
ェット記録装置の構成を示すブロック図、 第6図は従来の連続噴射型インクジェット記録装置の一
例を示すブロック図である。 図において、 1……ノズル、 2……インク電極、 3……振動子、 4……制御電極、 5……接地電極、 6……ナイフエッジ、 7……偏向電極、 8……導電性粒子キャッチャ、 9……シールド線、 ADC……A/D変換器、 C……積分コンデンサ、 CG……基準発振器、 DG……遅延パルス発生器、 E1……偏向電源、 FD……分周器、 FF1,FF2……フリップフロップ、 MP1……マルチプレクサ(1)、 MP2……マルチプレクサ(2)、 OP……積分器、 PSC……プリセットカウンタ、 PG……プローブパルス発生器、 PM……パルス幅変調器、 SC……同期化回路、 SW1〜SW4……スイッチ、 VD……振動子ドライバである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−217256(JP,A) 特開 平2−60752(JP,A) 特開 平2−80947(JP,A) 特開 昭57−188379(JP,A) 特開 昭60−46259(JP,A) 米国特許4839665(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 3/04
Claims (6)
- 【請求項1】インクを加圧してノズルからインクジェッ
トを形成するジェット形成手段と、 インクジェットの自発粒子化周波数近辺の発振周波数を
有する励振信号を出力する発振手段と、 この発振手段からの励振信号をN(正整数)個の各位相
2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅延しその遅延信号
で前記ノズルに装着された振動子を励振し励振に同期し
てインクジェットをインク粒子に***させる遅延励振手
段と、 前記発振手段からの励振信号に同期して該励振信号の1
周期よりも短い時間幅のプローブパルスによって前記イ
ンク粒子を帯電させる帯電手段と、 他からは電気的に絶縁され前記帯電手段により帯電され
たインク粒子をキャッチする導電性粒子キャッチャと、 この導電性粒子キャッチャにキャッチされた帯電インク
粒子の電荷を所定時間毎にジェット電流として検出する
電流検出器と、 この電流検出器により前記遅延信号のN個の各位相2π
n/N(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェット電流を検
出し、その結果得られるジェット電流曲線における中途
帯電インク粒子が発生しない位相範囲の中程の位相を前
記遅延励振手段の最適な位相として決定する最適位相決
定手段と を備えることを特徴とする連続噴射型インクジェット記
録装置。 - 【請求項2】インクを加圧してノズルからインクジェッ
トを形成するジェット形成手段と、 インクジェットの自発粒子化周波数近辺の発振周波数を
有する励振信号を出力する発振手段と、 この発振手段からの励振信号で前記ノズルに装着された
振動子を励振し励振に同期してインクジェットをインク
粒子に***させる励振手段と、 前記発振手段からの励振信号に同期して該励振信号に対
してその立上りあるいは立下りのエッジの位相をN(正
整数)個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)分遅
延した、該励振信号の1周期よりも短い時間幅のプロー
ブパルスによって前記インク粒子を帯電させる遅延帯電
手段と、 他からは電気的に絶縁され前記遅延帯電手段により帯電
されたインク粒子をキャッチする導電性粒子キャッチャ
と、 この導電性粒子キャッチャにキャッチされた帯電インク
粒子の電荷を所定時間毎にジェット電流として検出する
電流検出器と、 この電流検出器により前記プローブパルスのN個の各位
相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけるジェット電
流を検出し、その結果得られるジェット電流曲線におけ
る中途帯電インク粒子が発生しない位相範囲の中程の位
相を前記遅延帯電手段の最適な位相として決定する最適
位相決定手段と を備えることを特徴とする連続噴射型インクジェット記
録装置。 - 【請求項3】偏向電場をオン/オフ切換え可能で、オン
時には帯電インク粒子を偏向し、オフ時には帯電インク
粒子を直進させる偏向手段を備え、前記ジェット電流の
検出時には前記偏向手段をオフにする請求項1または2
記載の連続噴射型インクジェット記録装置。 - 【請求項4】前記電流検出器が、積分器と、この積分器
の積分開始,積分停止およびリセットの動作を制御する
複数のスイッチとからなる請求項1ないし請求項3記載
の連続噴射型インクジェット記録装置。 - 【請求項5】前記複数のスイッチが、商用交流電源100V
の周波数に同期して動作することを特徴とする請求項4
記載の連続噴射型インクジェット記録装置。 - 【請求項6】ノズルからインクジェットを噴射させて定
常状態に保持する工程と、 前記ノズルに励振信号を印加してインクジェットをイン
ク粒子に***させる工程と、 偏向電場をオフにする工程と、 制御電極に前記励振信号に同期して該励振信号の1周期
よりも短い時間幅のプローブパルスを印加する工程と、 前記プローブパルスの位相を順次切り換えてN(正整
数)個の各位相2πn/N(n=0,1,2,…,N−1)におけ
るジェット電流を測定する工程と、 測定されたジェット電流から得られるジェット電流曲線
における中途帯電インク粒子が発生しない位相範囲の中
程の位相をインクジェットの粒子化と記録パルスとの間
の最適な位相として決定する工程と を含むことを特徴とする連続噴射型インクジェット記録
装置における最適位相決定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2268539A JP3033601B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 連続噴射型インクジェット記録装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2268539A JP3033601B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 連続噴射型インクジェット記録装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04144753A JPH04144753A (ja) | 1992-05-19 |
JP3033601B2 true JP3033601B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=17459933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2268539A Expired - Lifetime JP3033601B2 (ja) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | 連続噴射型インクジェット記録装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3033601B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5940101A (en) * | 1996-07-08 | 1999-08-17 | Silver Seiko, Ltd. | Method and apparatus for determining optimum ink drop formation-frequency in an ink jet printer |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4839665A (en) | 1987-07-20 | 1989-06-13 | Carl Hellmuth Hertz | Method and apparatus for controlling the electrical charging of drops in an ink jet recording apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57188379A (en) * | 1981-05-18 | 1982-11-19 | Ricoh Co Ltd | Detecting method for charge of ink particle |
JPS61217256A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-26 | Ricoh Co Ltd | インクジエツトプリンタの位相検索装置 |
JPH0260752A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Hitachi Seiko Ltd | インクジェット記録装置 |
JPH0280947A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | インクジェットプリンタにおける前滴誘導係数の測定方法及び装置 |
-
1990
- 1990-10-08 JP JP2268539A patent/JP3033601B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4839665A (en) | 1987-07-20 | 1989-06-13 | Carl Hellmuth Hertz | Method and apparatus for controlling the electrical charging of drops in an ink jet recording apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04144753A (ja) | 1992-05-19 |
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