JPS593148B2 - インクジエツト記録装置 - Google Patents

インクジエツト記録装置

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JPS593148B2
JPS593148B2 JP51145576A JP14557676A JPS593148B2 JP S593148 B2 JPS593148 B2 JP S593148B2 JP 51145576 A JP51145576 A JP 51145576A JP 14557676 A JP14557676 A JP 14557676A JP S593148 B2 JPS593148 B2 JP S593148B2
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JP
Japan
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hole
nozzle
ink
end plate
inkjet recording
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JP51145576A
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JPS5370440A (en
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剛裕 山田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイックジェット記録装置に関するもので、ノズ
ルを小形化して応答性を向上させること、或いはマルチ
ノズルのこの種の記録装置を提供しやすくすることを目
的とするものである。
一般にイックジェット記録装置は、加圧インクをノズル
孔より噴出して粒子化し、このインク粒子を飛行中に静
電力を利用して偏向して被記録面に付着させドツトを記
録するようになつているものが多い。
インク粒子はノズル孔から噴出するインク柱の先端が周
期的に分離することにより形成され、従つてドツトの記
録に不要なインク粒子はガタ一の位置に飛行して回収さ
れるように制御される。インク粒子を偏向するための手
段は、インク粒子に希望する偏向量に見合つた量の電荷
を与え、電荷を有するインク粒子を一定の静電電場中を
飛行させることにより偏向を行うようにするものが多い
。一方正しい偏向制御を行うためにはインク粒子の発生
は規則正しく行なわれなければならず、このためにイン
ク柱に所要周波数の機械的振動を与える方法が提案され
ている。この機械的振動はノズルに嵌着した電歪振動子
によるものが多いが、このようなものはノズル機構の形
伏が大形化することになり応答性(制御性)が悪い欠点
を有している。またノズルが大形化することはマルチノ
ズル形のイックジェット記録装置を実現するための障害
となつていた。本発明はこのような問題点を改良するも
ので、ノズル孔から噴出するインク粒子を情報信号に従
つて偏向制御して被記録面に付着させてドツトを記録す
るイックジェット記録装置において、ノズルの一部を構
成する絶縁性の端板にこれを貫通する孔を設け、この孔
に面して前記端板の内側部と外側部にそれぞれ電極を設
け、この外側部の電極を接地すると共に内側部の電極に
励振電圧を与えることによりこの孔内のインクに振動を
発生させ、この振動をこの孔に連通するノズル孔から噴
出するインク柱に伝達してインク粒子の発生を匍脚し、
更に前記外側部電極と帯電用電極間に電圧を与えてイン
ク粒子を帯電するようにしたことを特徴とする。
液体中に間隔をおいて設けた一対の電極に電圧を印加す
るとこの電極間にインクの振動が生じ、これに伴つて液
体が生ずることが知られている〔例えば、ジヤーナル
オブ アプライド フイジクス第31巻第1号1960
年1月(JOurnalOfApplledPhysi
csOlurrle3l,numberl,Janua
ryl96O)の第136頁〜および上田実、増田閃一
、丸茂秀雄、村崎憲雄、渡辺彰共著、株式会社朝倉書店
発行(昭和46年1月25日)静電気工学シリーズ1、
「静電気の基礎」第226頁〜参照)。
本発明は、この現象(以下イオントラック効果という)
を、ノズル孔から噴出するインクの励振に利用してイン
ク粒子の発生を制御し、且つインク粒子を帯電、偏向制
御するイックジェット記録装置に適合するように工夫し
たものである。以下図面に基づいて説明するに、第1図
は本発明をマルチノズル形のイックジェット記録装置に
適用した例におけるプロツク図を示すものである。
第1図における記録ヘツド部は平面を示しており該部の
側面は第2図に示す。これらの図面において1は記録ヘ
ツド部で、ノズル本体2と、このノズル本体2の端面に
設けられた絶縁材料からなる端板3と、この端板3にお
けるノズル孔に対応する位置に形成された孔4a〜4e
と、前記孔4a〜4eの内側端部分に環状にそしてお互
いに独立した形伏で設けられた導電性の内側電極5a〜
5eと、端板3の外側面に一体的に形成され前記各孔4
a〜4eの中心軸上位置に対応してノズル孔6a〜6e
が形成された外側電極7と、ノズル本体2内に加圧状態
で供給されたインクIが前記ノズル孔6a〜6eからイ
ンク柱8a〜8eとして噴出されその先端部分が大径イ
ンク粒子9a〜9eと小径インク粒子10a〜10eに
それぞれが交互に分離して飛行している状態において前
記インク柱8a〜8eと静電結合し且つ各インク粒子列
の飛行路に偏向電界を与えるように設けた偏向電極板1
1と、各大径インク粒子9a〜9eの偏向飛行路を遮へ
いする位置に設けたガタ−12を有している。端板3は
例えばセラミツク等で作られ、電極5a〜5e,7はメ
タライズ加工により、またノズル孔6a〜6eはエツチ
ング加工により作られる。電極7は接地され、内側の各
電極5a〜5eからはリード線がそれぞれ導出される。
偏向電極板11と接地との間には偏向電源13によつて
500V〜4000Vの一定電圧が与えられる。この電
圧の大きさは、インク柱8a〜8eと偏向電極板11と
の間の距離およびインク粒子9a〜9eおよび10a〜
10eの大きさや飛行速度更には偏向量その他の関係に
おいて設計的見地から上記範囲外に設定される場合もあ
る。また場合によつては偏向電極板11をインク柱8a
〜8eを充電・するための帯電電極と、偏向電場をつく
るための偏向電極とに2分されることもある〇14は被
記録面(体)で、図示せざる駆動機構によつて紙面に対
して直角方向に一定の速度で駆動される。また場合によ
つては被記録面14を静止させ、記録ヘツド1を駆動す
る形式がとられる。20は文字信号作成回路で文字情報
入力Dに基づいて各ノズル孔に対応するそれぞれの記録
ドツトの要否に応じた記録信号電圧を発生する。
21は信号変調増幅回路で高周波電源22からの基本励
振波電圧を文字信号作成回路20の記録信号電圧で振幅
変調した後に所要電圧まで増幅して前記記録ヘツド1に
おける内側電極5a〜5eと外側電極7間に供給するも
のである。
文字信号作成回路20は外部回路(例えば電子計算機や
フアクシミリ信号受信回路)からの文字情報入力Dをキ
ャラクタジェネレータ23へ伝達する入出力インターフ
エース回路24と、サヤラクタジエネレータ23から各
ノズル孔に対応した信号電圧を読み出すための行選択回
路25とを有する。行選択回路25は高周波電源22か
ら発生する電圧を波形整形回路27で整形したクロツク
ノマルスで動作するように構成される。そして、本実施
例では5×7のドツトマトリクスで文字を表示するもの
で、従つて各行の5個のマトリクス要素が同時にキャラ
クタジェネレータ読み出され、各列が所定の順序で読み
出されるように、行選択回路25が駆動される。信号変
調増幅回路21はインバータ28と、クランプ回路29
と、加算回路30a〜30eと、増幅回路31a〜31
eとから構成されている。インバータ28とクランプ回
路29と加算回路30(a−e)の具体的回路について
第3図に基づいて説明するに、前記高周波電源22から
の基本励振波信号Yはインバータ28により波形整形及
び反転し、ダイオード32とコンデンサ33により負極
性(第4図c)にして抵抗34を介して演算増幅器35
のマイナス入力端子に入力するようにする。一方キャラ
クタジェネレータ23から得られる記録信号X(第4図
b)も抵抗36を介して前記演算増幅器35のマイナス
入力端子に入力するようにする。この演算増幅器35の
プラス入力端子は接地し、出力端子からの出力(第4図
d)は増幅回路31に入力するようにする。なお第4図
においてaはドツト記録(斜線部)タイミングを示す。
そして、このような回路はその一部を共用してノズル孔
の数に相応した数だけ設けられる。以上の構成において
、先ず電気回路は次ぎのように調整される0先ず記録信
号Xがない状態で記録ヘツド1における内側電極5a〜
5eと外側電極7間に与える励振電圧の大きさは、大径
インク粒子9a〜9eと小径インク粒子10a〜10e
が各インク柱8a〜8eの先端から交互に発生するよう
にする。
すなわち内側電極5aと外側電極7の間に励振電圧を印
加すると孔4a内のインクはイオントラック効果により
振動する。この振動がインク柱8aの先端部分の分離を
規則正しくするが、振動の強さは励振電圧の大きさに比
例する。そしてインク柱8aに作用する振動の大きさを
適切に設定するとインク柱8aの先端が大小径インク粒
子に交互に分離することが知られG)る。また小径イン
ク粒子10aの大径インク粒子9aに対する相対速度は
励振の強さによつて変わることが知られている。一方、
インク柱8aの先端部分は偏向電極11と静電結合して
いるので、導電性インク柱8aの先端部には電荷が集中
している。このような状態でインク粒子9a,10aが
分離するとこれらの電荷はインク粒子中に封入される。
封入される電荷の量はインク粒子の直径にほぼ比例する
。これに対しインク粒子の重量は直径の3乗に比例する
から、インク粒子の偏向量は直径の自乗にほぼ反比例す
ることになる。実際には大径インク粒子9aと小径イン
ク粒子10aの直径の比は3対1程度であり、従つて偏
向量は1対9程度になる。従つてガタ−12を大径イン
ク粒子9aの飛行路を遮へいする位置に設置すれば小径
インク粒子10aのみを被記録面14に付着させること
ができる。ところで前記したように大径インク粒子9a
に対する小径インク粒子10aの相対飛行速度は励振強
度によつて制御することができるから、小径インク粒子
10aが大幅に偏向される以前に大径インク粒子9aと
合体させてしまうことができる。このような場合には、
合体インク粒子は本来の大径インク粒子9aより偏向量
がやや大きくなる程度で小径インク粒子10aの単独飛
行路からは大幅にはずれた飛行路となる。従つて前記ガ
タ−12がこの合体インク粒子の飛行路をも遮へいする
位置に置けば、電極5a,7間に与える励振電圧によつ
て被記録面14へのドツト記録の有無を制御できる。従
つて記録信号電圧(第4図b)がある場合の出力電圧(
第4図d)の大きさは、小径インク粒子10aが大径イ
ンク粒子9aに合体しない値に、記録信号電圧がない場
合には両インク粒子9a,10aが合体する値となるよ
うに、最終的な回路定数が設定される。このような設定
は各ノズル孔に対するすべての回路に対して行われる。
記録に際しては文字情報入力Dに従つてキャラクタジェ
ネレータ23から高周波電源22からの基本波に従つた
タイミングで5ドツト分づつ同時に記録信号が出力され
、各加算回路30a〜30eに与えられ、各内側電極5
a〜5eと外側電極7との間には記録ドツトの有無に対
応した大きさの励振電圧(第4図d)がそれぞれ独立し
て与えられる。
そして被記録面14図は紙面と直角方向に移動し、この
ような5ドツト分の信号が繰り返し読み出されてドツト
マトリクスの記録を行う。以上のような記録装置によれ
ば、記録ベツド1おける励振機構は極めて小形であるの
で、応答性がよくなる。またマルチノズル化が極めて容
易となつて高速記録ヘツドを提供することができる。以
上に述べた実施例はマルチノズルでしかもインク粒子の
飛行速度変調によりドツトの記録を制御するイックジェ
ット記録装置を対象にしているが、本発明が振動式のあ
らゆるイックジェット記録装置に適用できることは容易
に理解できよう。更にまた上記実施例において、ガタ一
を設ける位置を変えれば、大径インク粒子を用いた記録
方式、合体インク粒子を用いた記録方式のイックジェッ
ト記録装置を実現することも極めて容易である〇以上の
ように本発明によれば小形で応答性のよいイックジェッ
ト記録装置を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明になるイックジェット記録装置の一実施例
を示すもので、第1図は全体のプロツク図、第2図は記
録ヘツドの側面図、第3図は信号変調回路の詳細図、第
4図は信号電圧波形図である。 符号の説明、2・・・・・・ノズル本体、3・・・・・
・端板、4a〜4e・・・・・・孔、5a〜5e・・・
・・・内側電極、6a〜6e・・・・・・ノズル孔、7
・・・・・・外側電極、11・・・・・・偏向電極、1
2・・・・・・ガタ− 14・・・・・・被記録体、2
0・・・・・・文字信号発生回路、21・・・・・・信
号変調増幅回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加圧インクが供給されるノズル本体と、絶縁性材料
    で形成されノズル孔を形成すべき位置に貫通する孔が形
    成され前記ノズル本体の端面を構成するように設けられ
    た端板と、前記孔に面して前記端板の内側部分に設けら
    れた内側電極と、前記孔に面して前記端板の外側部分に
    設けられ且つ接地された外側電極と、前記孔の外側部を
    閉塞するように設けられこの孔と連通して前記加圧イン
    クを噴出するノズル孔を有する部材と、前記内外両電極
    間に所要操作周波数の励振電圧を与えて前記孔内のイン
    クに振動を発生させノズルから噴出するインクの粒子化
    を制御する励振電源と、前記ノズル孔から噴出されるイ
    ンクがインク粒子に分離する領域にインクと静電結合す
    るように設けた電極板と、この電極板と前記外側電極の
    間に電圧を与えてインク粒子を帯電する電源と、帯電さ
    れたインク粒子を偏向する電界発生手段を備えることを
    特徴とするインクジェット記録装置。 2 前記内側電極は前記孔に面して前記端板の内側部分
    に環状に形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のインクジェット記録装置。 3 前記ノズル孔は前記孔に面して前記端板の外側に設
    けられた外側電極に形成されたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のインクジェット記録装置。 4 加圧インクが供給されるノズル本体と、絶縁性材料
    で形成され複数のノズル孔を形成すべき位置にそれぞれ
    独立して貫通する孔が形成され前記ノズル本体の端面を
    構成するように設けられた端板と、前記各孔に面して前
    記端板の内側部にそれぞれ独立して設けられた内側電極
    と、前記各孔に面して前記端板の外側部分に設けられた
    外側電極と、前記各孔の外側部を閉塞するように設けら
    れ各孔とそれぞれ連通して前記加圧インクを噴出するノ
    ズル孔を有する部材と、前記各内外両電極間に所要操作
    周波数の励振電圧を独立して与えて前記各孔内のインク
    に振動を発生させノズルから噴出するインクの粒子化を
    それぞれ制御する複数の励振電源と、前記各ノズル孔か
    ら噴出するインクによつて形成されるインク粒子を複数
    の情報信号に従つて各ノズル毎にそれぞれ独立して偏向
    制御して被記録面の所要位置にドットを形成するように
    した粒子偏向制御手段とを備えることを特徴とするイン
    クジェット記録装置。 5 前記各内側電極は前記各孔に面して前記端板の内側
    部分に独立して形成された環状の導電体により形成され
    、前記外側電極は前記端板の前記各孔に対応した位置に
    ノズル孔を有するように前記端板の外側面に設けられ且
    つ接地された共通の導電体により形成されたことを特徴
    とする特許請求の範囲第4項記載のインクジェット記録
    装置。 6 前記粒子偏向手段は前記各電極間に与える励振電圧
    の大きさを情報信号に従つて独立して変える変調回路を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のイ
    ンクジェット記録装置。
JP51145576A 1976-12-06 1976-12-06 インクジエツト記録装置 Expired JPS593148B2 (ja)

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Publication Number Publication Date
JPS5370440A JPS5370440A (en) 1978-06-22
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