JPS591594B2 - インクジエツト記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェット記録装置に関するものである。

インクジェット記録装置の性能において、その安定性が
重要な要素であり特に温度に対する安定性が大きな要素
を占めている。

これは主にインクジェットに用いるインクの温度に対す
る物理的な特性およびノズルの温度に対する励振効率の
特性に起因している。すなわち、これらの要因によつて
インク粒子作成の条件が温度変化によつて変ることによ
り記録品質の低下および装置の動作が不安定になつてイ
ンクにより装置構成部品を汚すなどの不具合を生じるこ
とになる。これを解消するにιま、温度に対し物性変化
の少ないインクを開発することであるが、十分な結果を
得るに致つていないのが現状であつた。他の従来技術と
して、ノズルおよびインクの温度を一定ド保つ温度制御
がある。温度制御の方法として環境温度範囲の中間の一
定温度で温度制御を行う場合と、環境温度の上限をわず
かに超えた一定の温度で温度制御を行う方法があるが、
いずれも始動時に一定温度に達するまでのウォームアッ
プ時間を必要とする点、また温度制御装置を必要とし装
置が大型でかつ高価なものになる欠点を有していた。さ
らに環境温度範囲の上限を超えた点で温度制御を行えば
加熱装置のみでよいから装置の大型化は比較的少な＜て
すむがインクが常に高い温度に保たれるからインクは乾
燥しやすく、ノズル詰りを生じやすくなる欠点を生じる
。本発明の目的は環境温度に対して安定で良好な記録品
質を印字できるイックジェット記録装置を提供するにあ
る。

本発明はイックジェット記録装置のノズル卦よびインク
の温度が装置の環境温度の変化によつて変化したとき、
安定性あるいは印字品質が低下するが、このときノズル
の励振電圧を変えることによつて安定性あるいは印字品
質の低下を回復できることに着目し、ノズルあるいはイ
ンク温度と等価な温度を検知し、この温度検出結果に基
づき温度が変化したときに最適な励振電圧を与える如く
構成することによつて、温度に対して安定でかつ印次品
質の低下の少ない、イックジェット記録装置を実現した
ものである。

第１図は温度と記録特性の関係を示すもので、○印は良
好な記録、Δ印は記録歪の多い記録、Ｘ印は不安定な記
録状態を示しており、直線１，間が良好な範囲を示す。

本発明の一実施例について詳しく説明する。

第２図はイックジェット記録装置の構成を示すものであ
る。１はインク供給源、２はノズルでインク供給源と連
結されていてインク供給源１から加圧インクが供給され
る。

ノズル２の先端にはインク噴射用小径孔が設けられてい
る。３は帯電々極でノズル２の先端小径孔より噴射され
るインクで作成されるインク粒子を帯電する。

４は偏向電極で電極板４ａ，４ｂで構成されていてこの
間をインク粒子が通過する。

５は直流高電圧源で偏向電極板４ａに接続されていて偏
向電極板間に偏向電界を形成する。

６は記録紙で記録時にはインク粒子の偏向と直角方向に
移動し、インク粒子９ａによつて２次元の像を形成する
。

７は捕獲器で記録に利用されないインク粒子９ｂを捕獲
するもので、図示されていない回収手段によつて回収再
利用される。

８は電歪振動子でノズル２と機械的に結合されていてノ
ズル２に振動を与える。

インク粒子はこの振動周波数に同期して作成される。９
はインク粒子で記録に利用されるインク粒子９ａおよび
記録に利用されないインク粒子９ｂを示す。

１０はサーミスタで、インクおよびノズルと等価な温度
を示すノズル付近に取付けられている。

１１は高周波源で矩形波の基本信号クロツク（ＣＬＯＫ
）を発生する。

１２は波形変換器で、矩形波のクロツク信号を正弦波の
励振信号に変換する。

１３は励振増幅器で、励振信号をノズル励振に必要な励
振電圧に増幅する。

１４は記録信号発生器で、記録情報に応じて記録信号電
圧を発生する。

１５は記録信号増幅器で、記録信号をインク粒子帯電に
必要な記録電圧に増幅する。

この他に図示されていないインク粒子帯電の最適なタイ
ミングを決定する自動位相整合装置が設けてあつてこれ
に基づいて記録信号発生のタイミングが決定される。以
上の構成に｝ける動作について説明する。

インク供給源１の加圧インクは、ノズル２ＶＣ．送られ
ノズル２の先端小径孔から噴出されインク柱となる。電
歪振動子８は励振増幅器１３によつて高周波源１１の周
波数で励振されているのでノズル２卦よびノズル２内の
インクは前記励振に応じて振動している。ノズル２の先
端に卦けるインク柱はこの振動によつて周期的なくびれ
を生じこのくびれの振幅はインクの表面張力の作用など
によつてインク柱の先端にいく程発達し、ついには分離
してインク粒子となる。このときインク粒子が発生する
付近に置かれた帯電々極３にはノズルの励振に同期した
記録電圧が印加されているので、発生するインク粒子は
この電圧に応じ各々に荷電される。荷電されたインク粒
子９ａは偏向電極板４ａ，４ｂ間を通過するとき、その
荷電量に応じて偏向され記録紙６へ到達し像を形成する
。記録に利用されないインク粒子９ｂは荷電されないの
で、偏向せず直進して捕獲器７へ到達し回収される。こ
のようにして記録が行われるとき励振電圧と記録品質に
注目すると、第１図に示すように記録が良好な範囲記録
歪の多く発生する範囲｝よび記録が不安定な範囲が存在
する。記録が良好な範囲はインク粒子の発生が安定して
行われていることを示す。記録歪とは目的とする記録位
置と、インク粒子が到達する位置のずれを示すもので主
に励振電圧以外の要因によつて発生するが励振電圧によ
つてこれが増加する理由について、一つは励振の強さに
よつて発生するときのインク粒子の形状、他の一つはイ
ンク作成条件のある範囲で発生する小径粒子の影響と考
えられる。

この小径粒子は場合によつては装置構成部品に付着して
これを汚す程大きく偏向される。インク粒子発生状況を
更に詳細に説明すると、安定な動作点付近でのインク粒
子発生状態と帯電量（偏向量）は次のように大別できる
。（１）正常な１つ１つのインク粒子（大径粒子）が発
生し、正常に帯電制御され、正常に偏向される。

（２）大径粒子の発生に付随して小径粒子が発生するが
、この小径粒子は大径粒子を形成すべく分離したインク
柱の末尾が分離したもので飛行中に先行する大径粒子と
合体する（高速小径粒子発生状態）。

小径粒子は先行する大径粒子と同じ帯電々圧条件のもと
で帯電され且つ飛行中に合体するので荷電量変化による
記録歪の発生は殆んど発生しない。（３）大径粒子の発
生に付随して小径粒子が発生するが、この小径粒子はイ
ンク柱の先端部が分離したもので飛行中に後続する大径
粒子に合体する（低速小径粒子発生状態）。

この小径粒子は後続する大径粒子よりも早く分離するの
で、帯電々圧条件が異なり無荷電あるいは過少荷電状態
である。このような小径粒子が荷電された後続の大径粒
子に合体すると、合体後の大径粒子は荷電量不足となり
、偏向量が減少して記録歪となる。（４）大径粒子の発
生に付随して小径粒子が発生するが、この小径粒子は大
径粒子の発生と同時に分離すべきインク柱部分の末尾と
残されるインク柱先端の間に発生するもので、その後は
大径粒子と同一速度で飛行して合体しない（等速小径粒
子発生状態）。

この小径粒子は先行する大径粒子と同じ帯電々圧条件の
もとで発生するので帯電されるが、体積（重量）に対す
る荷電量は大径粒子よりも多くなる。そしてこの小径粒
子は飛行中に単独で偏向作用を受けるので、偏向量が過
大となる。この過大偏向量が著しい場合には、小径粒子
は偏向電極板などに付着して装置構成部品を汚す。不安
定な範囲はインク粒子発生の周期が不規則なことを示す
。

第１図で他の注目する必要のある点は記録特性の範囲が
温度によつて変化する点であり、さらには特定の励振電
圧によつては良好な範囲からはずれてしまう点である。
温度によつて変化する理由については、前に述べた温度
によるインクの物理的特性変化、｝よびノズルの励振効
率の温度特性に起因するものと考えられる。第１図の結
果からノズル温度に応じて励振電圧を補正していけば常
に良好な記録を得ることができる。この補正について第
３図および第４図によつて説明する。

第３図は矩形波を正弦波に変換する波形変換器１２と、
サーミスタ１０を示している。抵抗器Ｒ３とトランジス
タＴＲＳはスイツチング回路を構成している。抵抗Ｒ１
はサーミスタ１０と直流電圧＋１５Ｖを分圧する分圧回
路を構成している。コンデンサＣｌ，Ｃ２｝よびコイル
Ｌ１は共振回路を構成していてクロツク信号ＣＬＯＣＫ
の基本周波数に共振する。抵抗Ｒ４，Ｒ５、可変抵抗Ｖ
Ｒｌ卦よび増幅器ＡＭＰは増幅回路を構成している。

抵抗Ｒ２は共振回路に信号を供給するためのものでその
値はに選ばれる。次に動作について説明する。

電圧Ｅｉは抵抗Ｒ１およびサーミスタ１０によつて分圧
された直流電圧＋１５Ｖをクロツク信号ＣＬＯＣＫに応
じてトランジスタＴＲＳによつてスイツチングするので
、第４図の如くなる。電圧Ｅｉは抵抗Ｒ２によつて共振
回路に供給される。共振回路においては共振周波数以外
の成分は排除されるので正弦波信号が増幅器ＡＭＰに送
られ、増幅されて出力される。出力電圧は次式で計算さ
れる。

増幅器の利得Ａは 出力電圧ＥＯＵＴは 電圧Ｅｉは またその温度係数Ｋは ＫＴＨ：サーミスタの温度係数 であり、したがつて補正を行うためには第１図による温
度特性の温度係数と、第３図の波形変換回路の温度係数
を一致させればよい。

本実施例に｝いては、である。

以上説明した本発明の一実施例によれば、サーミスタに
よつて励振電圧を補正し励振電圧を常に最適な値に保つ
から、インクやノズルの温度を制御しなくとも、（１）
記録歪の少ない良好な記録を広い温度範囲において得る
ことができる。

（２）広い温度範囲に卦いて安定した記録を得ることが
出来る。

（３）小径粒子による装置構成部品の汚れがなくなる。

（４）サーミスタを用いることによつて部品点数が少な
く、安価な前記（１），（２）項の記録が得られる。

（５）補正を励振増幅されない低電圧の回路で行つてい
るためサーミスタは電力容量が小さくてすむから小型、
安価な装置となる。などのすぐれた効果を有する。

実施例に｝いて、サーミスタはノズル付近に置いたがノ
ズルと熱的に結合して取付けるかあるいはノズルからは
なれた位置に置いてもノズルあるいはインクの温度と等
価な値を示す位置であれば本発明の目的および効果に合
致するものである。

記録特性の温度係数が負を示すに対しサーミスタは負特
性のものを用いたが回路構成によつては正特性のサーミ
スタを用いても容易に構成できることは理解できよう。
さらに実施例においては温度を検知する手段と励振電圧
を可変する手段を電気的に結合したが他の結合手段、た
とえば手動によつて季節毎に切換えて調整しても本発明
の目的と効果において合致するものである。本発明によ
れば、 （１）環境温度に対して装置が常に最適な条件に保たれ
るから、品質が良好でかつ安定な記録を得ることができ
、更に小径粒子による装置構成部品の汚れがなくなる。

（２）温度制御を行う必要がないので小型でかつ安価な
装置を実現できる。

（３）加熱または冷却を必要としないのでウオームアツ
プ時間を必要としない。

などのすぐれた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作を説明するための特性
図、第２図は本発明の一実施例の構成を示すプロツク図
、第３図は第１図の一部の詳しい構成を示す回路図、第
４図は第３図の動作を示す信号波形図である。 １・・・・・・インク供給源、２・・・・・・ノズル、
３・・・・・・帯電々極、４ａ，４ｂ・・・・・・偏向
電極、５・・・・・・直流高電圧源、１０・・・・・・
サーミスタ、１２・・・・・・波形変換器、１３・・・
・・・励振増幅器、１１・・・・・・高周波源、１４・
・・・・・記録信号発生器、１５・・・・・・記録信号
増幅器、９ａ，９ｂ・・・・・・インク粒子、６・・・
・・・記録紙、Ｒ１・・・・・・抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インク供給源と、このインク供給源から加圧された
   インクが供給源から供給されるノズルと、ノズルに結合
   された振動子と、この振動子に励振電圧を供給する励振
   回路と、ノズルから発生するインク粒子を荷電する手段
   および荷電されたインク粒子を偏向する手段を有するイ
   ンクジェット記録装置において、前記励振回路は、ノズ
   ルまたはインクの温度を検知する検知手段と、この検知
   手段の出力に基づいて前記振動子によるノズルの励振強
   度を制御する励振強度制御手段を有することを特徴とす
   るインクジェット記録装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記検知手段はノ
   ズルまたはインクの温度を電気信号に変換する手段を有
   し、前記励振強度制御手段は前記温度に応じた電気信号
   に基づいて変化する励振電圧を発生する励振電圧発生手
   段を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記検知手段はサ
   ーミスタを有し、前記励振電圧発生手段はこのサーミス
   タに直列に接続されて励振信号電圧を分圧する抵抗器を
   有することを特徴とするインクジェット記録装置。