JPH04286649A - 中間ドラム付きインクジェットプリンタ - Google Patents

中間ドラム付きインクジェットプリンタ

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Publication number
JPH04286649A
JPH04286649A JP3300855A JP30085591A JPH04286649A JP H04286649 A JPH04286649 A JP H04286649A JP 3300855 A JP3300855 A JP 3300855A JP 30085591 A JP30085591 A JP 30085591A JP H04286649 A JPH04286649 A JP H04286649A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drum
drum surface
information
recording medium
ink droplets
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3300855A
Other languages
English (en)
Inventor
David G Anderson
デイビッド・ジー・アンダーソン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • B41J2/0057—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 where an intermediate transfer member receives the ink before transferring it on the printing material

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はドロップ・オン・デマンド・イン
クジェット印刷システムに関し、更に詳しくは、インク
小滴を受ける中間ドラムを有し、そこで小滴がペーパー
などの記録媒体への転写前に脱水されるサーマルインク
ジェットプリンタに関する。
【０００２】サーマルインクジェット印刷システムは、
チャンネル終端ノズルあるいはオリフィスに近い毛管充
填インクチャンネルに設置された抵抗器によって選択的
にもたらされる熱エネルギを使用してインクを瞬間的に
蒸発させ、且つオン・デマンドでバブルを形成する。各
一時的バブルはインク小滴を放出し且つそれを記録媒体
の方へ推進する。本印刷システムはキャリッジタイプの
プリンタあるいはページ幅タイプのプリンタのいずれに
も取り込むことが可能である。キャリッジタイプのプリ
ンタは一般的にインクチャンネル及びノズルを含んだ相
対的に小さいプリントヘッドを有している。プリントヘ
ッドは通常、使い捨て式のインク供給カートリッジに密
封して取り付けられ、そしてプリントヘッドとカートリ
ッジとの組み合せアセンブリは往復運動を行って、ペー
パーなどの固定的に保持された記録媒体上に一度に一群
の情報を印刷する。前記群が印刷された後、ペーパーは
印刷群の高さに等しい距離だけ進み、次の印刷群がそれ
に続く。前記手順は全ページが印刷されるまで繰り返さ
れる。カートリッジタイプのプリンタの例に関しては、
レザンカ（Ｒｅｚａｎｋａ）　の米国特許第４，５７１
，５９９号を参照するものとする。一方、ページ幅プリ
ンタはペーパー幅以上の長さを有する固定形プリントヘ
ッドを有している。ペーパーは印刷処理時にはプリント
ヘッド長さに直角な方向で且つ一定速度でページ幅プリ
ントヘッドを通過して連続的に移動する。ページ幅プリ
ントヘッドの例に関しては、アヤタらの米国特許第４，
４６３，３５９号並びにドレイク（Ｄｒａｋｅ）　らの
米国特許第４，８２９，３２４号を参照するものとする
。
【０００３】インクジェット技術に関する平坦なペーパ
ー上の直接イメージ形成に関連した主要な課題は多色イ
メージを形成する際にインクがカラーからカラーへにじ
み、そしてインク着色材の液体キャリアがペーパーによ
って吸収されて、普通とりがいと称するペーパーうねり
をもたらすペーパー繊維の下方へインクが移動すること
が原因のイメージのにじみである。
【０００４】プリントヘッドからインク小滴を受けるた
めの表面を有する中間ドラムを提供するのが本発明の目
的である。中間ドラム表面はインクに対して不浸透性の
材料コーディングを有し、インクの１００％が前記表面
からペーパーなどの記録媒体に実質的に転写させる。
【０００５】熱伝導性があり、そして最終記録媒体への
転写前に、加熱されてその上に存するインク小滴を脱水
するプリントヘッドからインク小滴を受ける中間ドラム
表面を提供するのがもう一つの本発明の目的である。
【０００６】本発明では、サーマルインクジェットプリ
ンタは液体インク小滴をオン・デマンドで熱伝導性表面
を有しインク小滴を受ける回転可能な中間ドラムに噴射
し且つ推進するためのリニアアレイノズルを備えたプリ
ントヘッドを有している。ドラムはその周りに回転する
軸を有し、そしてドラム表面材料は高い表面エネルギ及
び表面粗さを有していてドラム表面によって受けられた
後の小滴の移動を防止する適切な被膜形成シリコンポリ
マである。プリントヘッドノズルは中間ドラム表面と向
い合い、そしてドラム表面の接線に平行な平面でそれか
ら所定距離を置いて設置されているから、インク小滴は
通常、ドラム表面に強くぶつかり、それがドラム表面に
強くぶつかった後に小滴の運動量がその位置を移動する
のを防止している。ドラム表面上のシリコンポリマ材料
は小滴をその上でじゅず状にし、小滴とドラム表面間に
大きい接触角を形成し、記録媒体への転写前のドラム上
でのインクの拡大を抑制している。駆動手段はプリント
ヘッドが小滴をドラム表面に噴射する第一プリンタ処理
位置を通過し、次にイメージ形成のインク小滴がペーパ
ーなどの記録媒体へ転写される第二プリンタ処理位置を
通過してドラム表面を回転し、あるいは回転しながら進
める。２つのプリンタ処理位置の間隔は記録媒体からの
汚染粒子が第一位置にあるプリントヘッドノズルに達し
ないようにする。ドラム表面は加熱されてインク小滴を
脱水し、ドラム表面上に情報を形成し、記録媒体への転
写後の印刷品質の劣化を最小限に抑制する。中間ドラム
表面上の被膜形成シリコンポリマコーティングはそれか
ら記録媒体への脱水インク小滴の完全転写を実質的に可
能にするから、ワイパーブレードなどの洗浄手段による
ドラム表面からの残余インクの除去は必要でない。脱水
インク小滴はペーパー上のイメージのにじみを削減し、
インクカラーが隣接したカラーににじむのを防止し、そ
して紙がふくらむという問題　（ｃｏｃｋｌｅ　ｐｒｏ
ｂｌｅｍ）　を削減する。
【０００７】前述の特徴並びにその他の目的は図面類と
併せて次の明細を読むことによって明白になるが、この
中で同一部品は同一符号を用いている。
【０００８】図１は移動可能なキャリッジ上に搭載され
たプリントヘッド内蔵のインクカートリッジからインク
小滴を受けるための中間ドラムを有するマルチカラーで
キャリッジタイプのサーマルインクジェットプリンタの
概略等縮尺図である。
【０００９】図２は図１のプリンタの一部の概略側面図
である。
【００１０】図３は中間ドラムの部分的拡大側面図であ
って、その上でのインク小滴の脱水並びにそれから記録
媒体への転写を図示している。
【００１１】図４Ａは表面と低接触角を有する表面上の
小滴の概略説明図である。
【００１２】図４Ｂは表面と高接触角を有する表面上の
小滴の概略説明図である。
【００１３】図１では、各々がプリントヘッド１４を内
蔵した幾つかの使い捨て式のインク供給カートリッジ１
２を含んだマルチカラーサーマルインクジェットプリン
タ１０が示されている。インクカートリッジ及びプリン
トヘッドの組み合わせは移動可能なキャリッジ２０上に
脱着自在で取り付けられ、中間ドラム１６の周囲に隣接
した第一処理位置に配置されている。印刷モード時には
、キャリッジが矢印２３によって示した通り、中間ドラ
ム１６の軸に平行に、例えばガイドレール２２上を往復
運動する。中間ドラムは１０ｃｍから２０ｃｍの直径を
有し、例えばアルミスリーブ１１から作られ、エンドキ
ャップ１３には軸１３Ａが収容され、それを通った軸は
一端にプーリ３３が取り付けられ、且つステッピングモ
ータ（図示されていない）を経由したタイミングベルト
３２によって駆動されている。中間ドラム軸は回転自在
でフレームサイド２１に取り付けられているが、同時に
またこのサイドはガイドレール２２の端部も収容してい
る。キャリッジは例えば可逆モータ（図示していない）
を用いたケーブル並びにプーリによるなどの周知の方法
によって中間ドラムの長さに亘って往復駆動される。中
間ドラム１６のスリーブ表面１７は全てに適合できるシ
リコン被膜形成ポリマであって６０ミル（１．５ｍｍ）
から７０ミル（１．８ｍｍ）の厚さのコーティング１８
を含んでいる。シリコン被膜形成ポリマは技術的に十分
周知である。その代表的な例はヘンリーらの米国特許第
４，３７３，２３９号と、ヘンリーの第４，７１１，８
１８号並びにヒークスらの第４，９２５，８９５号に記
述され、それらがそっくりそのままこの中に引用して取
り込まれている。米国特許第４，３７３，２３９号に開
示されている通り、シリコンポリマ層は酸化鉄がしみ込
まされていて、これは成分中の補強剤として役立ち、そ
の熱伝導性を強化している。適切なシリコンポリマコー
ティングは小滴をその上に強くぶつけじゅず状にさせ、
そして後程図４Ａ及び４Ｂに関して説明する通り高接点
を形成させると同時に、小滴の移動を防止させるのに十
分な高い表面エネルギ及び表面粗さを有している。この
シリコン被膜形成ポリマはまた同時に中間ドラム上のイ
ンク小滴イメージを例えばペーパーなどの最終記録媒体
２４に実質的に完璧な転写を可能にする。この材料はペ
ーパーへのインク小滴イメージの完全転写を可能にする
から、剥離剤をシリコンポリマコーティング表面に、イ
ンク小滴をその上に印刷する前に塗布する必要はない、
そしてインク小滴イメージの転写後にそしてまた再びそ
の上にインク小滴を印刷する前にもその表面を洗浄する
必要はない。
【００１４】印刷が実施されるドラム位置から少なくと
も９０°の間隔を置いて設置された第二位置にはロール
間隙が転写ロール２６によって形成され、それを通過し
てペーパーなどの記録媒体２４が矢印２５の方向に移動
し、その結果インク小滴がそれに転写される。キャリッ
ジタイプのプリンタでは、キャリッジが一方向に移動す
る間、そしてキャリッジが逆方向に移動する前まで中間
ドラムは固定されて保持される。中間ドラムは中間ドラ
ムの一方から反対側まで一方向に横断する際にプリント
ヘッド１４によってその上に印刷された情報群の高さに
相当する距離だけ矢印１９の方向に進められる。小滴は
オン・デマンドでプリントヘッドのノズルからドラム上
のシリコンポリマコーティングに噴射され、そこに小滴
は逆読み情報を形成する、その結果ペーパーなどの記録
媒体への転写後は前記情報は正規に読み取れる。ノズル
を含むプリントヘッドの前面は中間ドラムコーティング
から０．０１インチ（０．２５ｍｍ）から０．１インチ
（２．５ｍｍ）の距離を置いて設置されるが、距離は約
０．０２インチ（０．５ｍｍ）が一番好ましい。中間ド
ラム用のステッピング回転交差並びにプリントヘッドの
線形許容差は許容限界内に保持され、情報の連続群をギ
ャップあるいはオーバラップを出ずることなく印刷させ
る。
【００１５】各カートリッジ１２は色々なインクを含み
、一つは黒色であるが３個のカートリッジは色々に選ん
だカラーである。組み合せたカートリッジとプリントヘ
ッドはカートリッジのインク供給が空になったら、取り
外されて廃棄される。このような状態では、ノズルの中
に１回の全キャリッジ横断中に小滴を噴射しないものが
あるが、通常はプリントヘッドが中間ドラムの端部を越
えて移動したときには、ノズルは全て小滴を噴射しない
。然し、キャリッジ横断の終端では、中間ドラムが矢印
１９の方向に高さで一群分だけ進められる間、短いドウ
エル時間が存在する。保守並びにプライミング装置（図
示されていない）は中間ドラムの一方側に設置され、そ
こで比較的少なく使用されたノズルはノズル清掃小滴を
発射することができる、そして／あるいはそこで前記ノ
ズルに蓋をし、プリンタが使用されないアイドル時間中
にノズルが乾燥しないようにすることができる。 カットシート記録媒体あるいはペーパー２４の供給はプ
リンタ１０の後部から挿入されたカセット２７を用いて
与えられ、それからシートは中間ドラム１６及び転写ロ
ール２６によって形成されたロール間隙を通過して送給
され、そこでインクジェットイメージがペーパーに転写
される。そして次にイメージを転写されたペーパーはア
ウトプットトレイ２８に送給される。中間ドラム表面１
７及びシリコンポリマコーティング１８は例えば中間ド
ラムを構成しているスリーブの内面にある抵抗ヒータな
どの技術的に周知の手段によって加熱される。
【００１６】図２を引用すると、概略断面側面図は第一
位置に設置されたインクカートリッジ１２及び内蔵プリ
ントヘッド１４、即ち印刷機構１４Ａ並びに中間ドラム
１６及び所定圧力の下でそれに向って押し付けられた転
写ロール２６とによって形成された第二位置にある転写
機構２６Ａとを示している。印刷機構は転写機構から間
隔を置いて設置され、ペーパーダストあるいはペーパー
繊維汚染がプリントヘッドに達するのを抑制している、
その理由としてはそのような汚染はノズルの詰まりある
いは小滴軌道指向性問題の原因になることがあるからで
ある。図２では、プリントヘッドは３時の位置に設置さ
れ、そして転写機構はドラム周りの６時の位置に設置さ
れている。これは印刷機構及び転写機構間にドラムの２
７０°回転を与え、従って最大時間を提供してドラム表
面上のインク小滴を脱水する。然し乍ら、プリントヘッ
ドはそれが転写機構から最小９０°だけは離して置かれ
さえすれば、中間ドラム表面に沿ってどこに設置されて
も構わない。従って、記録媒体粒子からの汚染管理を損
うことなくそしてまた中間ドラム上にイメージを形成す
るインク小滴を脱水する機能を損うことなく、印刷位置
を転写位置から間隔を置いて設置させることによって完
全な構造的自由度が提供される。中間ドラムはまた同時
にシステム設計の自由度を更に与えるベルトシステム（
図示されていない）と入れ替えることも可能である。 プリントヘッドのノズルアレイはドラム表面に接する接
面または接線３８に平行な平面３６で、中間ドラム表面
上のシリコンポリマコーティングから約０．０２インチ
の距離に設置されるのが好ましい。小滴は従って実質的
にそれに直角にドラム表面に強くぶつかるから、小滴の
運動量は小滴をその衝突位置から移動させることはない
。プリントヘッド１４から噴射されたインク小滴１５は
ドラム１６上のシリコンポリマコーティング１８に強く
ぶつかる、そして情報群が印刷された後、ドラムは印刷
された群の高さの距離だけ矢印１９の方向に進められる
。プリントヘッド１４Ｂ及びカートリッジ１２Ｂはもう
一つの位置に点線で示され、中間ドラム付きプリンタの
融通性を強調している。この選択位置は９時の位置であ
る。
【００１７】ペーパー２４のカットシートは矢印３１の
方向に移動する供給ロール２９によってカセット２７か
ら取り出され、１枚のペーパーを運搬機構３０上に載せ
、中間ドラムと転写ロール２６間のロール間隙によって
形成された転写機構２６Ａでシリコンポリマコーティン
グ１８上のイメージと重ね合わせそして位置合せする。 中間ドラムは情報の１ページがドラムの各回転毎に転写
されることができるかあるいは中間ドラムの直径が比較
的小さく、そして情報の全ページを転写するのに１回を
超える回転を必要とするようにサイズを決めることが可
能である。中間ロールがまた同時にページ幅サーマルイ
ンクジェットプリンタの場合に使用されることがあるが
、この場合プリントヘッドは中間ドラムが一定速度で回
転する間、固定される。ベルトあるいはドラム上への直
接印刷はカラーとカラーの重ね合せに於いて明白な利点
を提供する。中間媒体（ドラムあるいはベルト）の位置
をコード化することによって、ペーパー位置の位置合せ
並びに監視の必要がなくなる。従って、極めて厳格な公
差も中間ドラム印刷システムによって達成することが可
能である。
【００１８】図３は加熱されたシリコンポリマコーティ
ング１８上のインク小滴の脱水を図示しており、液体小
滴１５Ａを示している、そしてこれは加熱されるにつれ
て、それから液分を蒸発し、１５Ａから１５Ｂ、１５Ｃ
そして次は１５Ｄの十分に脱水された小滴へと縮小した
後、転写機構２６Ａにあるロール間隙に達する。脱水小
滴は高い粘性を有し、ペーパー２４への転写時には幾分
しなやかな転写ロール２６によりロール間隙に加えられ
る圧力によって機械的に拡大され、単なる線形接触より
も遙に大きい接触幅をもたらす。シリコンポリマコーテ
ィングはペーパーへの脱水小滴の完全転写を実質的に可
能にする、従って、中間ドラムが転写位置から印刷位置
へ移動するので、洗浄システムが中間ドラム表面を洗浄
したり、そしてまたプリントヘッドからインク小滴を受
けるための準備をする必要がなくなる。然し乍ら、シリ
コンポリマコーティング１８の定期洗浄用手段は洗浄ロ
ール（図示されていない）の形式で任意に設けることが
可能であり、これは手動式あるいは自動式によって作動
し、イメージ転写後で且つ印刷機構より前に設定された
位置で中間ドラムと接触する。インク小滴の脱水はある
程度脱水されそしてロール間隙でペーパーへ押圧される
まで接触することのない小形化された小滴を使用に供さ
せることによってカラーとカラーの相互混合問題を削減
している。比較的小さい小滴はまた同時に、フラッタ、
転写機構ロール間隙及びペーパー２４への転写での脱水
小滴１５Ｅによって図示された通り、ロール間隙での拡
大要因によるページ当りの比較的少量のインク使用量も
可能にしている。
【００１９】図４Ａは衝突後に拡大した表面４０上に着
座している液体インク小滴３９の低接触角θを図示して
いる。接触角はその界面周辺での表面４０により形成さ
れたメニスカスの角度であって、この図４Ａの場合では
約４５°である。従って、別のカラーの隣接した小滴の
拡大は望ましくない相互混合をもたらしかねない。高品
質印刷にとって、液体小滴をじゅず状にする表面を有し
、そして図４Ｂに示されたような高接触角を有し、接触
角θが一般的に９０°よりも大きく１１０°ぐらいが好
ましいことが明らかに望ましい。図４Ｂでは、表面は本
発明の中間ドラム上に使用された適切なシリコンポリマ
コーティング１８であって、小滴１５Ａでは約１５０°
の高接触角を有している。
【００２０】本発明に関する前述の説明から、様々な改
良並びに変形は明白であり、全てのそのような改良並び
に変形は本発明の範囲内にあると考えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　本発明に係る中間ドラムを有するマルチカ
ラーでキャリッジタイプのサーマルインクジェットプリ
ンタの概略等縮尺図である。
【図２】　　図１のプリンタの一部の概略側面図である
。
【図３】　　中間ドラムの部分的拡大側面図である。
【図４】　　Ａは表面と低接触角を有する表面上の小滴
の概略説明図、Ｂは表面と高接触角を有する表面上の小
滴の概略説明図である。
【符号の説明】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　オン・デマンドで液体インク小滴を噴
    射し且つ推進して受入面に情報を形成するためのリニア
    アレイのノズルを持つプリントヘッドを有する、次のも
    のを含むインクジェットプリンタ：プリントヘッドノズ
    ルから噴射されたインク小滴を受入れるための熱伝導面
    を有すると共に、その周りにそれが回転する軸を有する
    回転可能な中間ドラムであって、前記ドラム表面材料が
    ドラム表面による受入れ後、小滴の移動を防止するため
    に、高い表面エネルギ及び表面粗さを有する適切なフィ
    ルム成形シリコンポリマである中間ドラム；前記ドラム
    表面に隣接して向い合い且つ前記ドラム表面の接線に平
    行な面に於いてそれから所定距離の間隔を置いて設置さ
    れたリニアアレイのノズルであって、その結果インク小
    滴が通常ドラム表面に強くぶつかり、そしてドラム表面
    は前記小滴とドラム表面間に大きな接触角をもたらして
    小滴の拡大を抑制しており、ドラム表面上に中間ドラム
    の小滴が逆読み情報を形成して次に記録媒体に転写され
    るノズルアレイ；第一及び第二の間隔を置いて設置され
    たプリンタ処理位置を通過してドラム表面を回転させる
    手段であって、小滴が前記第一位置でドラム表面に情報
    を形成し、そして前記情報が前記第二位置でドラム表面
    から記録媒体に転写され、その結果前記位置間の間隔が
    前記第二位置の記録媒体からの汚染粒子が前記第一位置
    のプリントヘッドノズルに達するのを防止するようにし
    た手段；及び前記ドラム表面を加熱し、前記ドラム表面
    上に情報を形成したインク小滴を脱水し、記録媒体への
    情報の転写後の印刷品質の劣化を最小限に抑えるように
    した手段であって、前記ドラム表面材料がそれから記録
    媒体への脱水されたインク小滴の完全転写を実質的に可
    能にし、その結果如何なるインク残余分も前記ドラム表
    面に残さない手段。
  2. 【請求項２】　　インク小滴をその中のノズルアレイか
    らオン・デマンドで噴射するプリントヘッドを有するイ
    ンクジェットプリンタによって情報を記録媒体に形成し
    、その結果前記情報は劣化せず、また前記記録媒体にイ
    ンク小滴の前記記録媒体中への吸収によりしわを作らせ
    ることのない、次の段階を有する方法： （ａ）前記プリンタに於いて、情報印刷位置及び情報転
    写位置間並びにそれらに隣接して回転可能な中間ドラム
    を設ける段階であって、ドラム表面材料が適切な表面エ
    ネルギ及び表面粗さを備えた適切な被膜形成シリコンポ
    リマであり、プリントヘッドノズルからそれによって受
    けたインク小滴の移動を防止する段階；（ｂ）情報印刷
    位置にプリントヘッドを設置する段階であって、前記ノ
    ズルがドラム表面に向い合って隣接し、その結果プリン
    トヘッドノズルからのインク小滴は通常ドラム表面に強
    くぶつかり、その表面と大きい接触角を形成し、記録媒
    体への転写前に、ドラム表面上での小滴の拡大を抑制す
    る段階； （ｃ）ドラム表面上での情報印刷時またはその後にドラ
    ムを転写位置に回転させる段階； （ｄ）印刷されたインク小滴を加熱して印刷位置から転
    写位置にドラム表面を回転させる間にドラム表面上に情
    報を形成し、インク小滴を脱水する段階；そして（ｅ）
    脱水されたインク小滴を転写し、情報を転写位置で記録
    媒体に形成する段階であって、ドラム表面材料がドラム
    表面から記録媒体に脱水されたインク小滴によってもた
    らされる情報への完全転写を記録媒体上の情報を劣化す
    ることなく実質的に可能にし、これによりドラム表面の
    洗浄を必要としないようにした段階。
JP3300855A 1990-11-23 1991-11-15 中間ドラム付きインクジェットプリンタ Withdrawn JPH04286649A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/617,221 US5099256A (en) 1990-11-23 1990-11-23 Ink jet printer with intermediate drum
US617221 1990-11-23

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JPH04286649A true JPH04286649A (ja) 1992-10-12

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JP (1) JPH04286649A (ja)

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