JPH0349958A - 音響インク・プリンタ - Google Patents
音響インク・プリンタInfo
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- JPH0349958A JPH0349958A JP2133704A JP13370490A JPH0349958A JP H0349958 A JPH0349958 A JP H0349958A JP 2133704 A JP2133704 A JP 2133704A JP 13370490 A JP13370490 A JP 13370490A JP H0349958 A JPH0349958 A JP H0349958A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
- B41J2/14008—Structure of acoustic ink jet print heads
-
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- B41J2002/14322—Print head without nozzle
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Recording Measured Values (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、音響インク・プリンタに係わり、特に自由イ
ンク表面をほぼ一定レベルに保つ音響インク・プリンタ
に関する。
ンク表面をほぼ一定レベルに保つ音響インク・プリンタ
に関する。
音響インク・プリンタは、技術的に有望な市場性のある
。この音響インク・プリンタに関するものとして、例え
ば、エルロッドらによる米国特許第4.751.530
号「インク・プリンタの音響レンズ配置」、米国特許第
4.751.529号「音響プリンタのマイクロレンズ
〕、及び米国特許第4.751.534号「音響プリン
タの平面化されたプリンタヘッド」が知られている。こ
の音響インク・プリンタの技術は、未だ開発の初期段階
であるが、インク・ジェット・プリンタにとって代わる
可能性がある重要な技術である。すなわち、従来のドロ
ップ・オン・デマンド・インク・ジェット・プリンタ及
び連続流インク・ジェット・プリンタは、信頼性に問題
があり、さらに絵素配置の正確性に問題があるが、音響
インク・プリンタは、ノズルと少噴出オリフィスを有さ
ないためこのような問題がないからである。
。この音響インク・プリンタに関するものとして、例え
ば、エルロッドらによる米国特許第4.751.530
号「インク・プリンタの音響レンズ配置」、米国特許第
4.751.529号「音響プリンタのマイクロレンズ
〕、及び米国特許第4.751.534号「音響プリン
タの平面化されたプリンタヘッド」が知られている。こ
の音響インク・プリンタの技術は、未だ開発の初期段階
であるが、インク・ジェット・プリンタにとって代わる
可能性がある重要な技術である。すなわち、従来のドロ
ップ・オン・デマンド・インク・ジェット・プリンタ及
び連続流インク・ジェット・プリンタは、信頼性に問題
があり、さらに絵素配置の正確性に問題があるが、音響
インク・プリンタは、ノズルと少噴出オリフィスを有さ
ないためこのような問題がないからである。
本発明は、上述の公知の音響インク・プリンタに基づい
てなされたもので、十分な速度で自由インク表面から必
要な時に各インク少滴を噴出するために、焦点の合った
音波を使用して、近傍の記憶媒体上にインク少滴をイメ
ージ形状に堆積させるようにしたものに関する。例えば
上述したエルロッドらの米国特許に示された音響焦点レ
ンズを具体化した少滴エジェクタと、例えば1981年
12月29日に発行されたラブレディーらの米国特許「
液化エミッタ」が、このようなプリンタを実現するため
に提案されている。さらに自由インク表面に力を加える
ビームである音波圧を変更する技術も開発されている。
てなされたもので、十分な速度で自由インク表面から必
要な時に各インク少滴を噴出するために、焦点の合った
音波を使用して、近傍の記憶媒体上にインク少滴をイメ
ージ形状に堆積させるようにしたものに関する。例えば
上述したエルロッドらの米国特許に示された音響焦点レ
ンズを具体化した少滴エジェクタと、例えば1981年
12月29日に発行されたラブレディーらの米国特許「
液化エミッタ」が、このようなプリンタを実現するため
に提案されている。さらに自由インク表面に力を加える
ビームである音波圧を変更する技術も開発されている。
この技術により、必要な時に自由インク表面から各イン
ク少滴を噴出するため、どのように選択されたビームの
音波圧も、十分な高圧レベル(表面張力に打ち勝つため
に十分な圧力レベル)まで短い制御変位が可能となる。
ク少滴を噴出するため、どのように選択されたビームの
音波圧も、十分な高圧レベル(表面張力に打ち勝つため
に十分な圧力レベル)まで短い制御変位が可能となる。
上述したタイプの音響インク・プリンタは、周知のよう
に、そのインク表面レベルの変位に対して敏感である。
に、そのインク表面レベルの変位に対して敏感である。
共振音響空洞の半波共振が効果的に抑制されても、その
自由インク表面が少滴エジェクタの有効焦点深さ内にな
ければ、噴出するインク少滴の大きさと速度を制御する
ことは難しい。
自由インク表面が少滴エジェクタの有効焦点深さ内にな
ければ、噴出するインク少滴の大きさと速度を制御する
ことは難しい。
このため、このようなプリンタの自由インク表面は、正
確に制御されることが望ましい。例えば、音響レンズの
タイプの少滴エジェクタの焦点深さは、インク内の音波
の波長と比較できる。
確に制御されることが望ましい。例えば、音響レンズの
タイプの少滴エジェクタの焦点深さは、インク内の音波
の波長と比較できる。
このために、従来の音響インク・プリンタは、自由イン
ク表面をほぼ一定のレベル保つ機構を有していル。例え
ば、誤差信号の制御に基づいて自由インク表面のレベル
を上下させるために、閉ループのサーボシステムを採用
し得るという提案がなされている。ここでこの誤差信号
は、出力電圧レベルと分割光検出機構の上下半分を比較
することにより得られる。自由インク表面が所定のレベ
ルか否かにより、光検出機構の逆半分を対称若しくは否
対称に照らすために、レーザビームを自由インク表面か
ら反射させているので、誤差信号の大きさと向きは自由
インク表面と関連している。
ク表面をほぼ一定のレベル保つ機構を有していル。例え
ば、誤差信号の制御に基づいて自由インク表面のレベル
を上下させるために、閉ループのサーボシステムを採用
し得るという提案がなされている。ここでこの誤差信号
は、出力電圧レベルと分割光検出機構の上下半分を比較
することにより得られる。自由インク表面が所定のレベ
ルか否かにより、光検出機構の逆半分を対称若しくは否
対称に照らすために、レーザビームを自由インク表面か
ら反射させているので、誤差信号の大きさと向きは自由
インク表面と関連している。
この提案は、問題点に対する解決手段として認められる
が、実施する際コスト高となり、さらにレーザと分割光
検出機構を保持して正確に光学的に一致させるための装
置が必要である。さらに自由表面が大きな領域に広がる
とき、インキの表面張力により自由インク表面のレベル
が大きく変化する傾向があるため、上記の提案はより大
きな少滴エジェクタ列を使用する場合には適さない。
が、実施する際コスト高となり、さらにレーザと分割光
検出機構を保持して正確に光学的に一致させるための装
置が必要である。さらに自由表面が大きな領域に広がる
とき、インキの表面張力により自由インク表面のレベル
が大きく変化する傾向があるため、上記の提案はより大
きな少滴エジェクタ列を使用する場合には適さない。
上記目的を達成するために本発明は、自由表面を有する
液状インクの溜めと、このイ〉′りの自由表面に焦点の
合った音波により圧力をかけその自由表面からインクの
少滴を必要なとき噴出させる少滴エジェクタとを有し、
その音波が焦点面内で所定の大きさの直径のくびれ部を
持って収束する音響インク・プリンタにおいて、上記イ
ンクの自由表面と密着して接触する内面を有すると共に
画像フィールド内の各絵素位置と一直線上に並ぶ中央部
上に貫通するほぼ同一の大きさの複数の開口部が形成さ
れた膜を設け、この膜により、上記インクの自由表面が
上記開口部に沿ってほぼ同一水平面上に凹凸面を形成し
、さらに上記開口部は上記音波の(びれ部の直径より大
きく形成され、そのため種々の大きさの少滴が上記開口
部によりその大きさが影響を受けることなく噴出され、
さらにプリンタ操作中上記焦点面内に上記凹凸面を保持
する保持手段を設けたことを特徴としている。
液状インクの溜めと、このイ〉′りの自由表面に焦点の
合った音波により圧力をかけその自由表面からインクの
少滴を必要なとき噴出させる少滴エジェクタとを有し、
その音波が焦点面内で所定の大きさの直径のくびれ部を
持って収束する音響インク・プリンタにおいて、上記イ
ンクの自由表面と密着して接触する内面を有すると共に
画像フィールド内の各絵素位置と一直線上に並ぶ中央部
上に貫通するほぼ同一の大きさの複数の開口部が形成さ
れた膜を設け、この膜により、上記インクの自由表面が
上記開口部に沿ってほぼ同一水平面上に凹凸面を形成し
、さらに上記開口部は上記音波の(びれ部の直径より大
きく形成され、そのため種々の大きさの少滴が上記開口
部によりその大きさが影響を受けることなく噴出され、
さらにプリンタ操作中上記焦点面内に上記凹凸面を保持
する保持手段を設けたことを特徴としている。
以下本発明の一実施例ついて第1図乃至第3図を参照し
て説明する。第1図には音響インク・プリンタ10の関
連する一部分のみが示されている。
て説明する。第1図には音響インク・プリンタ10の関
連する一部分のみが示されている。
音響インク・プリンタ10はプリンタヘッド11を有し
ており、このプリンタヘッド11は液状のインク14の
自由表面13に焦点の合った音響ビーム16a−16i
をそれぞれ放射するための音響焦点レンズ12a−12
i列を有している。図示されるように、レンズ12a−
12iはインク14に直接音響結合されている。しかし
媒介物である液体若しくは固体の音響結合媒体(図示せ
ず)を介して結合することも可能である。
ており、このプリンタヘッド11は液状のインク14の
自由表面13に焦点の合った音響ビーム16a−16i
をそれぞれ放射するための音響焦点レンズ12a−12
i列を有している。図示されるように、レンズ12a−
12iはインク14に直接音響結合されている。しかし
媒介物である液体若しくは固体の音響結合媒体(図示せ
ず)を介して結合することも可能である。
このレンズ12a−12iは、同一の小さな球状のくぼ
みとして形成され、そのくぼみは基板21の上面の中央
部に所定空間だけ離れて形成されている。この基板21
は、インク14より大きな音響速度を育する材料により
構成されている。
みとして形成され、そのくぼみは基板21の上面の中央
部に所定空間だけ離れて形成されている。この基板21
は、インク14より大きな音響速度を育する材料により
構成されている。
例えば、この基準を満たすために、常用水若しくは油を
ベースとしたインクを用いた場合、レンズ基板21はシ
リコン、シリコン・カーバイド、シリコン窒化物、アル
ミナ、サファイア、融解石英若しくは特定のガラスなど
により製作される。
ベースとしたインクを用いた場合、レンズ基板21はシ
リコン、シリコン・カーバイド、シリコン窒化物、アル
ミナ、サファイア、融解石英若しくは特定のガラスなど
により製作される。
プリンタ操作中、RF励起の空間的にアドレス可能な圧
電変換器22などの安定した音波発生器により基板21
内に音波が結合され、この各音波により、レンズ12a
−12iは背面からそれぞれ音響的に附勢される。レン
ズ12a−12iを等距離離れた中央部上に軸方向に一
列に並べ、少滴エジェクタの直線列を形成しても良いし
、また交互に配列された中央部上に複数列並べ、交互配
列の少滴エジェクタを形成しても良い。このため本発明
は、異なる幾何学的形状の−若しくは複数の少滴エジェ
クタを有する音響プリントヘッドに有効である。
電変換器22などの安定した音波発生器により基板21
内に音波が結合され、この各音波により、レンズ12a
−12iは背面からそれぞれ音響的に附勢される。レン
ズ12a−12iを等距離離れた中央部上に軸方向に一
列に並べ、少滴エジェクタの直線列を形成しても良いし
、また交互に配列された中央部上に複数列並べ、交互配
列の少滴エジェクタを形成しても良い。このため本発明
は、異なる幾何学的形状の−若しくは複数の少滴エジェ
クタを有する音響プリントヘッドに有効である。
上述したように、印字は、自由インク表面13対して各
音響ビーム16a−16iが加える圧力を調整すること
によりなされる。すなわちインクの各少滴25が必要な
時十分な速度で自由インク表面13から噴出され、その
少滴が近傍の記憶媒体26上に画像形状に堆積する。例
えば図示されているように、レンズ12a−12iを音
響的に附勢するために空間的にアドレス可能な圧電変換
器22を用いた場合、そのRF励起はビーム16a−1
6iの圧力を調整するために各レンズごとにパルス幅変
調がなされる。一般にプリントへラド11は、画像フィ
ールドの全幅にわたって全ての絵素位置をアドレス出来
るような形状若しくは記憶媒体26と横方向に同一形状
となっている。この結果、−船釣に記憶媒体26は、第
2図の矢印で示されたように、プリントへラド11に対
応して長手方向に進む。
音響ビーム16a−16iが加える圧力を調整すること
によりなされる。すなわちインクの各少滴25が必要な
時十分な速度で自由インク表面13から噴出され、その
少滴が近傍の記憶媒体26上に画像形状に堆積する。例
えば図示されているように、レンズ12a−12iを音
響的に附勢するために空間的にアドレス可能な圧電変換
器22を用いた場合、そのRF励起はビーム16a−1
6iの圧力を調整するために各レンズごとにパルス幅変
調がなされる。一般にプリントへラド11は、画像フィ
ールドの全幅にわたって全ての絵素位置をアドレス出来
るような形状若しくは記憶媒体26と横方向に同一形状
となっている。この結果、−船釣に記憶媒体26は、第
2図の矢印で示されたように、プリントへラド11に対
応して長手方向に進む。
本発明によれば、自由インク表面13は、開口部を有す
る平らな膜32の内面に密着して保持されており、この
膜32は、レンズ基板21と並列に直線状に配置された
レンズ12a−12iの焦点面内に保持されている(保
持手段は図示せず)。
る平らな膜32の内面に密着して保持されており、この
膜32は、レンズ基板21と並列に直線状に配置された
レンズ12a−12iの焦点面内に保持されている(保
持手段は図示せず)。
複数の均一な開口部33a−33iが、画像フィールド
の横方向次元に沿って設けられた絵素位置に順次一致す
る膜32の中央部に広がっており、これによりプリント
へラド11が、画像フィールドの全ページ幅にわたって
全ての絵素位置の全てをアドレス出来る。インクの少滴
25は、開口部33a−33iの自由インク表面13の
ほぼ中央から噴出される。しかし開口部の直径が、焦点
の合った音響ビーム16a−16iのくびれ部の直径よ
り十分大きいため、少滴25の大きさにより影響を受け
ることはない。
の横方向次元に沿って設けられた絵素位置に順次一致す
る膜32の中央部に広がっており、これによりプリント
へラド11が、画像フィールドの全ページ幅にわたって
全ての絵素位置の全てをアドレス出来る。インクの少滴
25は、開口部33a−33iの自由インク表面13の
ほぼ中央から噴出される。しかし開口部の直径が、焦点
の合った音響ビーム16a−16iのくびれ部の直径よ
り十分大きいため、少滴25の大きさにより影響を受け
ることはない。
次に、インク14と各開口部33a−33iの側壁との
間の毛細管引力は同一である。その結果、インク14が
膜32の内面と密着接触し更に開口133a−33iが
均一であるため、インキの凹凸面は同一レベルで各開口
部33a−33iに広がっている。さらにプリンタ操作
中は、外部の圧力コントローラ36によりバイアス圧力
がインク14に引加され、全てのインク凹凸面は一定レ
ベルに保持される。第2図に示すように、開口部33a
−33iのインク凹凸面のレベル41−43を上下させ
る操作を行うためプリンタ10が準備中の時、このバイ
アス圧力を増減させてもよい。こうすることにより、イ
ンク凹凸面(インク少滴25噴出される自由インク表面
13の−B)を正確にレンズ12a−12iの焦点面内
に位置決めできる。
間の毛細管引力は同一である。その結果、インク14が
膜32の内面と密着接触し更に開口133a−33iが
均一であるため、インキの凹凸面は同一レベルで各開口
部33a−33iに広がっている。さらにプリンタ操作
中は、外部の圧力コントローラ36によりバイアス圧力
がインク14に引加され、全てのインク凹凸面は一定レ
ベルに保持される。第2図に示すように、開口部33a
−33iのインク凹凸面のレベル41−43を上下させ
る操作を行うためプリンタ10が準備中の時、このバイ
アス圧力を増減させてもよい。こうすることにより、イ
ンク凹凸面(インク少滴25噴出される自由インク表面
13の−B)を正確にレンズ12a−12iの焦点面内
に位置決めできる。
次に第3面を参照して、上記実施例の変形例を説明する
。この変形例においては、開口部33a−331のイン
ク凹凸面を安定させるために、開口部33a−33iか
ら外側へ延びたメサ状の突出部45を膜32の外面に形
成している。プリンタ操作中にインク、はこり、ごみな
どが膜32の外面上に落下してくる傾向があるため、こ
のメサ状の突出部45側部は、開口部33a−33iか
らごみを逸らせるように下方に傾斜している。これらの
メサ状の突出部45により、開口部33a−33iのご
く近傍からごみの堆積を減らすことができる。メサ状の
突出部45は、開口部33a−331をごみから効果的
に保護するために環状でもよい。
。この変形例においては、開口部33a−331のイン
ク凹凸面を安定させるために、開口部33a−33iか
ら外側へ延びたメサ状の突出部45を膜32の外面に形
成している。プリンタ操作中にインク、はこり、ごみな
どが膜32の外面上に落下してくる傾向があるため、こ
のメサ状の突出部45側部は、開口部33a−33iか
らごみを逸らせるように下方に傾斜している。これらの
メサ状の突出部45により、開口部33a−33iのご
く近傍からごみの堆積を減らすことができる。メサ状の
突出部45は、開口部33a−331をごみから効果的
に保護するために環状でもよい。
撲32は、黄銅若しくはべIJ IJウム銅のジムスト
ックなどの金属製であり、開口部33a−331は、こ
の膜32を化学エツチングなどにより正確に加工して形
成される。この膜32は、プラスチック製でもよい。こ
の場合開口部33a−331は膜32の製作時に開けら
れ、さらに熱若しくは音響エネルギにより開けられても
よい。第4図に示されたように、プラスチック膜51は
、プリントヘッド11の一方に設けられた供給ロール5
2から供給されプリントへラド11の他方に設けられた
巻き取りロール53により収納される。
ックなどの金属製であり、開口部33a−331は、こ
の膜32を化学エツチングなどにより正確に加工して形
成される。この膜32は、プラスチック製でもよい。こ
の場合開口部33a−331は膜32の製作時に開けら
れ、さらに熱若しくは音響エネルギにより開けられても
よい。第4図に示されたように、プラスチック膜51は
、プリントヘッド11の一方に設けられた供給ロール5
2から供給されプリントへラド11の他方に設けられた
巻き取りロール53により収納される。
検査により膜51の一部分を交換する必要がある場合若
しくは所定の交換時期がきた時、その膜51の新しい部
分が交換位置まで供給ロール52と巻き取りロール53
により進められ、古いものと交換される。このように時
々自由インク表面13に沿って膜51が交換されるため
、開口部33a−33i内に堆積したほこりやごみが膜
51が移動する際プリントヘッド11の外部へ排出され
る。
しくは所定の交換時期がきた時、その膜51の新しい部
分が交換位置まで供給ロール52と巻き取りロール53
により進められ、古いものと交換される。このように時
々自由インク表面13に沿って膜51が交換されるため
、開口部33a−33i内に堆積したほこりやごみが膜
51が移動する際プリントヘッド11の外部へ排出され
る。
また、−列の加熱要s55を設けてもよく、この加熱要
素55により膜51の新しい部分がプリントヘッド11
0列まで移動したとき開口部を形成する。若しくは、膜
51の新しい部分が交換位置まで移動した後、プリント
ヘッド11を用い、印字のために用いられるRF周波数
の低調波により少滴エジェクタを駆動させることにより
、膜51に音響的に開口部を形成してもよい。
素55により膜51の新しい部分がプリントヘッド11
0列まで移動したとき開口部を形成する。若しくは、膜
51の新しい部分が交換位置まで移動した後、プリント
ヘッド11を用い、印字のために用いられるRF周波数
の低調波により少滴エジェクタを駆動させることにより
、膜51に音響的に開口部を形成してもよい。
以上説明したように、本発明によれば、信頼性があり、
比較的安価で、自由インク表面を最適なレベルに保持で
きる音響インク・プリンタを提供できる。
比較的安価で、自由インク表面を最適なレベルに保持で
きる音響インク・プリンタを提供できる。
第1図は本発明の一実施例を示す音響インク・プリンタ
の横方向部分断面図、第2図は第1図に示された音響イ
ンク・プリンタの拡大部分断面図、第3図は第1図に示
された音響インク・プリンタの実施例の変形例を示す部
分断面図、第4図は本発明の他の実施例を示す音響イン
ク・プリンタの概略図である。 10・・・・音響インク・プリンタ 11・・・・プリントヘッド 12a−12i・・・・レンズ 13・・・・自由インク表面 14・・・・インク 16a−16i・・・・音響ビーム 21・・・・基板 22・・・・圧電変換器 25・・・・インク少滴 26・・・・記憶媒体 32・・・・膜 33a−33i・・・・開口部 6・・・・圧力コントローラ 1−43・・・・インク凹凸面のレベル5・・・・メサ
状の突出部 1・・・・プラスチック膜 2・・・・供給ロール 3・・・・巻き取りロール 5・・・・加熱要素 ig 1 ig2
の横方向部分断面図、第2図は第1図に示された音響イ
ンク・プリンタの拡大部分断面図、第3図は第1図に示
された音響インク・プリンタの実施例の変形例を示す部
分断面図、第4図は本発明の他の実施例を示す音響イン
ク・プリンタの概略図である。 10・・・・音響インク・プリンタ 11・・・・プリントヘッド 12a−12i・・・・レンズ 13・・・・自由インク表面 14・・・・インク 16a−16i・・・・音響ビーム 21・・・・基板 22・・・・圧電変換器 25・・・・インク少滴 26・・・・記憶媒体 32・・・・膜 33a−33i・・・・開口部 6・・・・圧力コントローラ 1−43・・・・インク凹凸面のレベル5・・・・メサ
状の突出部 1・・・・プラスチック膜 2・・・・供給ロール 3・・・・巻き取りロール 5・・・・加熱要素 ig 1 ig2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 自由表面を有する液状インクの溜めと、このインクの
自由表面に焦点の合った音波により圧力をかけその自由
表面からインクの少滴を必要なとき噴出させる少滴エジ
ェクタとを有し、その音波が焦点面内で所定の大きさの
直径のくびれ部を持って収束する音響インク・プリンタ
において、上記インクの自由表面と密着して接触する内
面を有すると共に画像フィールド内の各絵素位置と一直
線上に並ぶ中央部上に貫通するほぼ同一の大きさの複数
の開口部が形成された膜を設け、この膜により、上記イ
ンクの自由表面が上記開口部に沿ってほぼ同一水平面上
に凹凸面を形成し、さらに上記開口部は上記音波のくび
れ部の直径より大きく形成され、そのため種々の大きさ
の少滴が上記開口部によりその大きさが影響を受けるこ
となく噴出され、 さらにプリンタ操作中上記焦点面内に上記凹凸面を保持
する保持手段を設けたことを特徴とする音響インク・プ
リンタ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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US07/358,752 US5028937A (en) | 1989-05-30 | 1989-05-30 | Perforated membranes for liquid contronlin acoustic ink printing |
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---|---|
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JPH06102377B2 JPH06102377B2 (ja) | 1994-12-14 |
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---|---|---|---|
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JP (1) | JPH06102377B2 (ja) |
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