JPS62101456A - インクキヤツチヤ−及びドロツプ電荷検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばインクジェットプリンターのようなド
ロップマーキング装置に関するものである。かかる装置
は電気的に帯電させたインクドロップを製造し、これを
記録媒体上に直接噴出させることにより、例えば紙、ラ
ベル、多数の他の表面のような記録媒体上にマーキング
することができる。帯電していない、若しくは帯電が不
十分なドロップは記録媒体まで届かないが、代わりにイ
ンクキャツチャ−に入り、インクを再利用するため貯蔵
池にもどされる。インクドロップは、インクをノズルオ
リフィスに備え付けられた例えばピエゾ電気装置により
生ぜしめた加圧下でノズルオリフィスから押し出すこと
により製造され、ストリームを生せしめる。それにより
形成された一連の個々のドロップを次いで充電電極によ
り帯電させ、その帯電度は、偏向電極により保持される
一定の電場をその後ドロップが通過する際の偏向度合で
測定される。

ドロップが発生した場合、その電荷は充電電極により与
えられるべきである。ドロップ上に帯電させるべき電荷
は充電電極に備わっている信号の大きさにより測定され
る。かかる信号は一般に当業者にとってはビデオ信号と
して示される。ビデオ信号がライジングプロセス又はフ
ォーリングプロセス中に存する場合、若しくはドロップ
が発生する際に存在しない場合は、ドロップ上の電荷は
予期されるようなビデオ信号には比例しない。このこと
は一般的に位相問題として示され、選定されたドロップ
が確実に帯電して記録媒体上にドロップが正確に位置す
るようにするため克服されるべきである。

特定の電荷を、与えられたドロップに帯電させるため、
ドロップセパレーションが生じた時、即ちビデオ信号に
関連するドロップ形成の時間関係を知る必要がある。ビ
デオ信号がドロップセパレーションの際位相中に保持さ
れていない場合は、媒体上の印刷の均−性及び適合度に
悪影響を及ぼす。

正しい位相関係を保持するために、インクジェット装置
に、代表的には通常フィードバック型の位相制御装置が
備わっており、記録媒体に衝突しない低帯電テストドロ
ップが発生すると、キャッチャ−に送られ、その電荷を
測定する。

かかる情報はビデオ信号の位相を変化するのに用いられ
、これにより新しく形成された各ドロップが充電電極を
通過する際ビデオ信号の正しい大きさと位相が達成され
る。位相回路装置それ自体は本発明の一部ではない。本
発明に用いることができる代表的な位相制御回路は米国
特許第３，４６５，３５１号に開示されており、ここに
参照とする。他の位相制御網も本発明に適当に用いるこ
とができる。

位相制御装置はテストドロップ上に存在する電荷を検出
するいくつかの型の検出素子を必要とする。通常用いら
れる検出素子の一種は検出電極を有するキンクキャッチ
ャ−である。テストドロップからの蓄電荷は電流を生ぜ
しめ、その大きさは、予期した値と比してビデオ信号と
ドロップの形成間の位相関係を維持し正しくするのに用
いることができる。

ドロップ上の電荷を正しく決定するために、非常に困難
な実験においても精度が良く正しい検出電極を設けるこ
とが必要となる。特に、整相回路から遠くに位置するイ
ンクジェットプリンティングヘラド中のインクドロップ
の堆積から極めて小量の電荷を検出することが必要であ
る。従来ノイズ及びスプリアス信号はシールド及びかな
り大きい集積路（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ｐａｓｓａｇ
ｅ）の使用が必要であり、これにより確実な整相信号が
生じることとなる。かかる従来の装置は大きく、従って
プリントヘッドを可能な限り小さくするという要望の妨
げとなる。本件出願人が製造した従来の装置の１つに著
しい長さの電気的にシールドされたリターン管が備わっ
ているインクキャツチャ−がある。

本発明の目的は大きさが小さく確実性の高いドロップ電
荷検出子段付のインクキャツチャ−を提供することであ
る。

更に本発明の目的は電気インビニダンスが高く信号ノイ
ズをかなり減少することができるような装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、従来の装置の設備費用と大きさを
減じるインテグラルドロップ電荷検出手段を有するイン
クキャツチャ−を提供することである。

次に本発明の詳細な説明する。

明細書の背景技術で示した如く、各ドロップの形成時、
ドロップ上に所望の電荷が帯電するようにインクドロッ
プの形成時間とビデオ信号間の適切な位相関係を保持す
る必要性がある。

正しい位相を保つため、メツセージの印刷の間の滞留時
間内に少量の電荷のみが帯電しているテストドロップの
バーストが生じる。かかる電荷はインクキャツチャ−を
通過するには不十分で、従って該ドロップは記録媒体に
衝突しない。

他方、電荷は本発明において取り付けられた測定装置に
より検出されるに十分大きいものである。かかる少量の
テスト電荷を測定すること及びそれを正しい整相および
正しくない整相に関する値に対し比較することは位相の
制御を可能にする。前述した如く、位相を制御・し調整
する回路は本発明の一部ではなく、代表的な回路は上記
米国特許第３，４６５．３５１号に開示されている。

第１図には、本発明のインクキャツチャ−とドロップ電
荷検出装置が取り付けられている装置が記載されている
。インクドロップはインクジェットノズルオリフィス２
から放出され、該ジェットノズルオリフィスは代表的な
ノズルハウジング３の一端に設置されている。ノズルを
通過してストリームとして噴出したインクはピエゾ電気
装置５により影響されてインクストリームを一連の個々
のドロップに分離する。

ドロップが形成されると、充電電極４により帯電される
。次いで、帯電したドロップは偏向電極７及び８により
形成された偏向場を通過する。ドロップが偏向される量
は各ドロップの電荷の関数で、従って記録媒体１２Ｕ−
、のドロップの位置の制御を可能にする。記録媒体１２
に衝突しないドロップをラビリンスパッセージ１４を介
して減圧リターンライン６と連結しているインクキャツ
チャ−１３により収集する。

あき時間（ｉｄｌｅ　ｔｉｍｅ）の間、装置は作動して
いるが媒体上にメツセージを印刷しない場合、テストド
ロップが発生してビデオシグナル及びドロップ形成の間
の正しい位相を確定する。テストドロップは充電電極４
内で比較的小さい電荷のみが帯電されるが、該電荷はド
ロップがインクキャッチャー１３で偏向するには不十分
である。従って、帯電していないドロップのように、か
かるテストドロップはキャッチャ−により収集され、ラ
ビリンスパッセージ１４内を通過する。

かかるテストドロップは、ラビリンスパッセージの第１
部に設置された検出電極１０により検出することができ
る電荷を有する。検出電極は整相回路に電気的に連結さ
れ、インクドロップがラビリンスパッセージに入ると、
それと物理的に接触する。該ドロップはラビリンスパッ
セージ内に導電性液体ストリームを形成し、それにより
検出電極１０と該パッセージの端に設置された接地電極
１１間に液路を形成する。−例において、接地電極１１
を連結導管素子として形成してラビリンスパッセージを
減圧ライン６と内部連結する。あるいはまた、接地電極
を同様の方法で検出電極として形成し、減圧ラインをラ
ビリンスパッセージに直接連結する。接地電極からのダ
ウンストリームでは、残りの減圧リターンラインはシー
ルディング又は他の電気絶縁を必要としない。

連続供給インクジェットプリンターに用いられるインク
は電気的に導電性なので、ラビリンスパッセージ１４中
のインクは検出電極１０と接地電極１１間のレジスター
の如く作用する。かかるレジスタンスは、検出電極１０
により検出されるドロップ電荷が短絡することを回避す
るに十分高くすべきである（即ち、該路を十分に長くす
る）。レジスタンス路は、検出電極１０によるドロップ
電荷の精密な測定を得るのに必要である。

特に、接地電極路は、電極１０により検出されるテスト
電流にインクの攪拌により発生するにせ信号と電気ノイ
ズがほとんどなくなることを可能にする。

従って、電極１０及び１１間の距離が所望の信号質を得
るのに十分なように大きさを作るべきである。逆に、該
電極間の最長距離は、インクキャツチャ−とパッセージ
が取り付けられるプリントヘッドの物理的拘束によって
のみ限定される。インクジェットヘッドは望ましくは可
能な限り小さく、そして制御電機器及びインクサプライ
から遠く離れて設置することは当業者に理解できること
である。従って、小さい検出素子と検出電極及び接地電
極の十分な分離の必要性は絶縁導管、シールディング及
び高価かつ建設困難な装置の使用を要する。

第１図に示したように、本発明はインテグラル装置で、
設計の特徴が正確な検出装置に観られ、コンパクトで簡
易に製造することができる。

２個の不可欠な電気接続、検出電極及び接地電極を直線
距離で比較的近くに設置するが十分に分離させる。その
理由はインクストリームが流れなければならないラビリ
ンスパッセージの使用由である。このように、検出電極
で有効な信号を得ることを確実にするに十分な回路距離
により検出電極から接地電極を電気的に分離するという
要望が達せられる。

好ましくは、ラビリンスパッセージを例えばデルリンプ
ラスチック（Ｄｅｌｒｙｎ　Ｐｌａｓｔｉｃ）又は他の
適切な物質のような絶縁物質のハウジング又はブロック
に形成する。パッセージをプラスチックに成形するか、
又は他の適当な方法で形成することができる。シールデ
ィングは必要に応じて施すことができる。

本発明を例示するために、次の大きさと電圧を呈示する
。かかる値ば本発明を限定するものではなく、研究例を
示したものである。休止時間の間、プリントヘッドは媒
体１２上にマークするためのドロップを生成せず、一連
のテストドロップは比較的低電圧、通常１０〜４０ボル
ト範囲（代表的には９０プラスボルトがドロップを帯電
するのに使用され、記録媒体上へ偏向する）を充電電極
４に適用することにより帯電される。

かかる低電圧ドロップはキャッチャ−１３により収集さ
れ、絶縁物質９のブロック内に形成されたラビリンスパ
ッセージ１４に入り込む。ドロップはパッセージ中にス
トリームを形成するので、その電荷は検出電極１０によ
り電流として検出される。例えばドロップ形成とビデオ
信号間の適当な同期化がある場合、各々４０ボルトの電
荷を有する１６０個の一連のドロップは約１０ナノアン
プの電流を生じる。かかる電流は、例えば前記米国特許
第３，４６５，３５１号に開示されているような任意の
型の位相制御を可能にする。

正しい電流が検出された場合、位相は変わらないままで
ある。所望の電流より低い電流が検出された場合には、
ドロップ形成とビデオ信号間の整相が正しくないことを
示す。次いで位相制御網は、適切な位相が再形成される
まで位相関係を変化させる。

電極１０により検出される信号が非常に低い電流値でも
正確であるように電気的ノイズを減少するため、ラビリ
ンス路内のインクフローを電極１１を介して接地する。

インクは各々有限で、代表的には７００オーム−〇であ
るので、電極間の電気離隔距離が十分である場合、検出
電極は適切な低ノイズ信号を得る。

ドロップマーキング装置で代表的に使用されるインクに
関してラビリンスパッセージの有効最低長は約１〃〜２
インチである。代表的には４インチ路を用い、これによ
り満足な結果を得る。即ちラビリンスパッセージの長さ
はハウジングの長さの少なくとも２倍である 本発明は、様々な形態を取り得るラビリンスパッセージ
装置を使用するため４インチ有効路長をおよそ１ｚイン
チのみの空間に提供するものである。第２及び３図は本
発明の例を各々示したものでラビリンスパッセージを第
１図の例に示したパッセージの平面に垂直な面で提供す
る。全ての機能面において本発明の操作は第１図の例と
同じである。

第４図の例は他のラビリンスパッセージの装置である。

本例において、ドロップはキャッチャ−から接地電極を
介して減圧ラインと連結する場所に、外見的には放射状
になっているパッセージを下方向に通過する。当業者に
おいては、他のラビリンス装置も可能であることは明白
で、本発明に用いることができる。例えば、マルチ相の
ラビリンスパッセージを極めて長いパッセージ長が所望
の場所に使用することができる。

従って、本発明は従来の装置と比較してインテグラル且
つコンパクトなインクキャツチャ−とドロップ電荷検出
装置が開示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の例のドロップマーキング装置
の断面図、 第２図は、本発明の第２の例の側面図、第３図は、本発
明の第２の例のラビリンスパッセージの底面図、 第４図は、本発明の第３の例の側面図、第５図は、本発
明の第３の例の底面図を示す。 ２・・・インクジェットノズルオリフィス３・・・ノズ
ルハウジング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気的に導電性インクドロップを収集し、該ドロッ
   プ上に帯電している電荷の検出を 可能にする装置において： （ａ）電気的に絶縁な物質により形成されるハウジング
   でその内部にラビリンスパッセ ージを有し、上記パッセージの入口端はそ こに向けられたインクドロップを受け入れ て上記パッセージ内に入ることを可能にし、上記パッセ
   ージの出口端はそこから出てい くことが可能なように設置され、 （ｂ）上記パッセージの入口端近くに設置された検出電
   極は上記パッセージに入ったイ ンクドロップと物理的に接触して該インク ドロップ上に帯電している電荷の検出を可 能にし； （ｃ）接地電極を上記パッセージの出口端近くに設置し
   、上記パッセージに収集された ドロップにより形成されるインクのストリ ームと物理的に接触させ、該検出電極と接 地間に導電性インクを介して回路を形成さ せ、電気的ノイズを減じ； それにより回路装置を上記検出電極に接続 することができインクドロップの電荷を検 出可能にすることを特徴とする装置。 ２、更に上記検出電極と接続して、上記検出電極に接触
   するインクドロップの電荷を検 出する回路手段を含む特許請求の範囲第１ 項記載の装置。 ３、上記ハウジングは非導電性プラスチック物質から形
   成され、上記ラビリンスパッセ ージをその内部に成形する特許請求の範囲 第１項記載の装置。 ４、該ハウジング中に形成されたラビリンスパッセージ
   の長さはハウジングの長さの少 なくとも２倍である特許請求の範囲第１項 記載の装置。 ５、接地電極は該パッセージの上記出口端からのインク
   フローを可能にする導電性管部 材の形態である特許請求の範囲第１項記載 の装置。 ６、記録媒体にマークをする導電性インクドロップを用
   い、上記媒体上に向けられない ドロップを収集して再利用するインクリタ ーン装置を有し、上記リターン装置はイン クキャッチャーと該キャッチャーにより受 けたドロップ上の電荷を検出する手段を含 むドロップマーキング装置において： （ａ）上記キャッチャーは電気的に絶縁な物質により形
   成されその内部にラビリンス パッセージを有し、上記パッセージの入 口端はそこに向けられたインクドロップ を受けて上記パッセージ内に入ることを 可能にし、上記パッセージの出口端はそ こから出ていくことが可能なように設置 され、 （ｂ）ドロップ電荷を検出する装置は該パッセージと組
   み合わされた電極を少なくと も１個含む ことを特徴とするドロップマーキング装置。 ７、上記キャッチャーは非導電性プラスチック物質から
   形成され、上記ラビリンスパッ セージをその内部に成形する特許請求の範 囲第６項記載の装置 ８、該キャッチャー中に形成されたラビリンスパッセー
   ジの長さはハウジングの長さの 少なくとも２倍である特許請求の範囲第６ 項記載の装置。