JPS58132566A - マルチジエツト式単ヘツドインクジエツトプリンタ - Google Patents

マルチジエツト式単ヘツドインクジエツトプリンタ

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JPS58132566A
JPS58132566A JP1067583A JP1067583A JPS58132566A JP S58132566 A JPS58132566 A JP S58132566A JP 1067583 A JP1067583 A JP 1067583A JP 1067583 A JP1067583 A JP 1067583A JP S58132566 A JPS58132566 A JP S58132566A
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droplet
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    • 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
    • B41J2/485Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by the process of building-up characters or image elements applicable to two or more kinds of printing or marking processes
    • 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
    • B41J2/02Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet
    • B41J2/025Ink jet characterised by the jet generation process generating a continuous ink jet by vibration

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (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】 本発明は、単ヘッドインクジェットプリンタに一つ以上
のジェットを用いることに関し、連続印字プリンタのす
ぐれた印字品質を維持l一つつ、高速かつ効果的な印字
を行うことに関する。
多ジェットノズルは、印字方向に平行な直線上に整列せ
られ、各ジェット(すなわちノズル)からの粒滴は、印
字方向に直角の方向に偏向電界によシ偏向せしめられる
。インタレーシングテクニックが、印字品質を半連続ジ
ェットプリンタと同じ程度に良好にすべく利用され、し
かしてインクジェット配列プリンタのノズル数であるn
倍速い印字速度が得られる。本発明は、さらに印字をな
さしめる方法にも関する。
現在、多種の連続率ジェットプリンタ装置が販売使用さ
れている。この種のプリンタは、通常16〜80 tb
/]。′の一定圧力でインクリザーバに加圧されている
。この圧力により、半径が加〜(資)μの小径オリフィ
スからインクフィラメントが射出せられ、ノズルから一
定の距離で適当カプラテンに支持された紙の印字しよう
とする特定の小領域に向けて供給される。超音波の励起
下で、付加超音波の周波数と等しい速度でインクフィラ
メントが分断され、特定サイズのインク粒滴の流れとな
る。帯電誘導によシ、分散される寸前で次から次へと粒
滴は、帯電される。
この帯電量により、この量に比例して各粒滴は、印字方
向とほぼ垂直の方向に偏向場れる。粒滴は、偏向装置に
より与えられる静電界の作用下で、所定位置に向って偏
向される。連続的な偏向の各過程で、印字方向にほぼ垂
直の直線(通常垂直線)あるいは、線の一部が描かれる
。従って、一連の垂直方向の近接した線部分を描くこと
によって、所望の文字が印字されることになる。粒滴に
対する帯電は、所定の段階的左方法で変化が与えられる
ようにされるが、粒滴によっては、その帯電レベルが、
粒滴を、紙に衝突させないで、直接といすなわちインク
捕集器に向かわせるようにすることもできる。
通常、印字しない粒滴は、帯電されずに、連続的に垂直
な線部分を描くための粒滴のみが帯電されるようにされ
る。一連の垂直線は、少々くともインクジェットオリフ
ィスと帯’Ik、 ’if極を担持したキャリッジが、
ジェット流偏向方向を横断して、連続印字プリンタの場
合は、プラテン上の線を水平方向に横断するように、移
動する時に、描かれる。連続する粒滴の帯電力は、はぼ
一定の所定ステップで増減するようになされ、全粒滴を
紙に衝突させるようにする場合には、これら粒滴の連成
によシ垂直線が描かれることになる。キャリッジを水平
に移動させて、選定文字の並びをなさしめるために必要
とされる所定位置に連続的に順次垂直線をはつきシと描
くようにして文字が印字される。印字しうる各文字の部
分帯電情報は、記憶装置に記憶される。この記憶装置は
、各電圧値で帯を電極に偏向電圧を与えるようになすか
、あるいは、はとんどのプリンタがそうであるように、
完全に電圧をゼロとなし、帯電していない粒滴を捕集す
べく設けられたインクといにインクを指向させるように
することが普通性われる。インクといに捕集されたイン
ク1、リザーバにt与循環なさしめられ再使用される。
従来のこの種のプリンタでは、隣接インク粒滴間に静電
相互作用が生じるが、粒滴配置を調整しうるエラーの許
容値が設定されている。この許容値では、インチ当92
40ドツト(10ドツト/、、)の分解能に対して側ミ
クロン以下でアシ、インチ印字当り300ドツト(12
ドツト/1mR)に対して5μ以下が好ましい。従来の
場合は、このエラーを最小にするために種々の手法がと
られている。その一つとしてV、 B15choffの
米国特許3,562゜725、発行日1971年2月、
開示のガードドロップを使用する方法がある。又H,T
、 Hlltonの米国特許43.828.354に開
示されている帯電補償の方法などがある。しかしガから
、このような手法では、例えば、印字粒滴間に配置され
た帯電していない粒滴の数に依存して、2から3のファ
クタだけ印字粒滴の数を減少させることにも々る。そし
てさらに、一つ飛びの粒滴が帯電されないことになると
、印字速度は、ファクタ2だけ減少する。又第3番目ご
との二粒滴が潜在的に帯電されることになれば、印字速
度は、ファクタ3だけ減少することになる。
本発明のインクジェットプリンタは、R,G、 Swe
etの米国特許、発行1971年7月n日、あるいは、
A、 Lewisとり、 Brownの米国特許、発行
、1967年1月、に開示の型式と同様のものである。
この型式のものは、12ピツチで毎秒92文字で240
ドツト/インチ(10ドツ)/m)の印字を行う。
その他にもインクジェット配列を用いた方法もある。多
数の密接して組込んだジェットノズルが、印字方向に直
角々直線上に配列される。
帯電していない粒滴が、紙上の印字に用いられ、一方弁
印字粒滴は、帯電され偏向され、共同といに指向され、
そのインク系統に再循環される。
この方式は、RlG、 SweetおよびR,0,Ou
mmingの米国特許、発行1968年3月12日の米
国特許、扁3、373.437に最初に提案されたもの
である。D。
R,Beam等の米国特許& 3.586.907、R
oP、 Taylorの米国特許43.714.928
 、M、 Buvnett等の米国特許43.836.
913、J、 A、 Freyの米国特許44.010
゜477に開示されているように、Mead Corp
orationでさらに開発されてきている。
この方式において、最大1200個のノズルの配列が、
印字方向に直角の方向に、25mヘッドに設けられてい
る。各ノズルが、単連続ジェットであシ、二進モードで
印字するので、最大10・l/1インチ幅ノ紙ロールが
、1分当り1000 fset以上の速度で、印字ヘッ
ドを通過すれば、一度にそこに印字されてしまう。この
速度は、現在まで製造された中で最高速の電子プリンタ
となる。
この方法においては、全ノズルは、インク系統、インク
リザーバ、偏向電極、インク捕集器などは共通のもので
ある。価格は、1200個の単連続ジェットのものよシ
も、やや安い。
ミリメータ当シ何個のノズルを密接して設けることがで
きるうるかということと、今日における製造技術で得ら
れるジェットの直進性(1からZミリメータ)の問題に
よる制限があるために、印字品質は、240ドツト/イ
ンチ(10ドツト/、、)相当値を今だ越えていない。
本発明は、2個からn個のジェットを有する印字ヘッド
に関するものである。全ジェットは、印字方向に平行な
直線上に配列されている。各ジェットの偏向は、印字方
向と直角の方向になされる。印字に際して、適当な遅れ
が、各ジェットに加えられ、印字の品質を高めるように
している。多ジェットを用いることによシ、そのジェッ
ト数に応じて、印字速度は、2〜n倍速くなる。インチ
当り12文字印字で、高分解能文字は、10ドツト/w
n (240ドツト/インチ)分解能の場合、640個
の印字粒滴を必要とし、12ドツト/簡(300ドツト
/、、 )の分解能の場合、100個の印字粒滴を必要
とする。さらに5ドツト/闘(120ドツト/胴)分解
能では、160個の印字粒滴のみで充分に文字が形成さ
れうる。一般的な連続インクジェットは、毎秒100.
000個の粒滴で動作するものである。これより、通例
の単連続ジェットプリンタは、12ドツト/閣の分解能
で、毎秒約50文字、10ドツ)/fiの分解能で、毎
秒約80文字、5ドツト/閣の分解能で、毎秒約310
文字の印字を行うことになる。下記表は、処理能力とし
ての印字速度とジェットの数を示したものである。
第1表 132,000粒滴/秒でのヘッド当りのジェ
ット数対印字速度 12ドツト/閣で、単連続ジェットプリンタは、デージ
ホイール印字のものに匹敵する品質および速度を有する
ようになる。デージホイールプリンタに対してその価値
能力の有利性は、はとんどわずかなものである。印字へ
・ソドに多ノズルを付加することによって、本発明では
、印字速度をn倍(nは、単ヘッドのノズル数)にはや
め、さらには、これで同じ高分解能を維持する。さらに
又、本発明により、伺加される新たな構成は、最小のも
のですむ。このための部品は、公知の容易に製造しうる
ものであシ、これら部品の多くは、インク系統、偏向板
、とい、再循環系統などで共通に利用しうるものである
よって、この作業における費用は、効果的と言える。
以下に本発明の詳細な説明をする。
本発明では、インクジェットノズルは、相対印字方向に
平行に直線上に配列されている。各ノズルで、インク粒
滴の流れを生じせしめることができる。各粒滴は、所定
のレベルに適当に帯電され、偏向電界によシ、印字方向
に直角の文字高さの少なくとも1.35倍だけ最大で偏
向しうるものである。すなわち、インクジェットプリン
タの各−個のノズルで、aweθtの米国特許やLaw
θやBr0Wnの米国特許に開示のインクジェットプリ
ンタとまったく同様な能力を有するものである。多ノズ
ル印字ヘッドが、上述のように用いられると、各ノズル
は、垂直行列の部分を印字する。配列中の種々のノズル
で印字される垂直行列は、ましシ合い、高分解能の文字
を形成する。
例えは、もし配列ヘッドが、二本のノズルを有するなら
ば、ジェット“1″は、垂直行列の偶数ごとの垂直行列
を印字し、ジェット”2″は、奇数ごとの垂直行列を印
字する。ジェット“1 ″に対してジェット″ 2”は
、(d十R/R)/IOV秒だけ遅れがかけられる。こ
こで、 d:ミリミータ単位のジェット間間隔 R:ドット/1m の分解能 もし3本のノズルが用いられるのであれば、各ノズルは
、第3番目ごとの垂直行列のみ印字することになる。す
なわち ジェット” 1″は、(3m±1)番目のドツト線を印
字する。
ジェット12″は、(3m±2)番目のドツト線を印字
する。
ジェット” 3”は、(3m±3)番目のドツト線を印
字する。ここでmは、整数である。
ジェット”1”に対する時間遅れは、ジェット@ 2 
″で(d±1 /R) /IOV秒で、ジエ・ノビ3″
に対して(2a±2/R)IOV秒である。すなわちジ
ット″3”では、(2dR±2)ドツト線数の遅れがあ
る。一般に、中心間が(1(d、it、1/Rの整数)
の距離だけ離れた、単ヘッドのノズルがn個ある場合は
、各ノズルは、n番目ドツト線ごとに離れて印字する。
特に、配列中のに番目のジェットは、(mn+K)番目
のドツト線ごとに印字し、一方、第1ジエツトは、(m
n+1)番目のドツト線ごとに印字する。ここでnは、
整数である。第1のジェットに対して、K番目のジェッ
トでは、(K−1)[(1±1/R)/iov秒の時間
遅線数の峠捌奇遅れかめる。
さてここで、粒滴の位置エラーを与える2本のジェット
間の飛行中の帯電粒滴の静電相互作用について検討して
みることにする。隣接ジェットの静電クーロン力は、 r′ であシ、ここでgは、粒滴″tinの帯電であシ、rは
、隣接粒滴間距離であり、Kは、定数である。2本の隣
接ジェットからの帯電した粒滴間の最近接距離は、ジェ
ットノズル間の距離であることに注目すれば、これは、
実際上の問題から1〜3簡とされる。132.000粒
滴/秒で、2000I:fn/秒の粒滴速度で、単ジェ
ットの粒滴間距離は、0.152ミリメータであシ、こ
の粒滴間距離は、ジェット間間隔より7〜20倍密接し
ていることになる。クーロン力は、距離の2乗に逆比例
するものであるから、隣接ジェットによる補正は、非常
に小さいことになる。よって、ジェット間の粒滴に対し
ての静電補正および空力学的後流効果というものは、双
方無視することができる。
詳細に説明すれば、本発明のインクジェットプリンタ装
置は、インク室すなわちリザーバを有するもので、これ
に少なくとも2本の組合されたオリフィスノズルが互に
平行に設けられている。リザーバを加圧して、各オリフ
ィスから細いインクフィラメントとして、インクを押し
出すため、定圧又は定流量装置が設けられている。この
装置には、さらに同位相であることが好ましい波を発生
する音響エネルギー装置も設けられ、インクに作用して
、インクフィラメントを分断して所定サイズの粒滴を形
成せしめる作用をインクに与える。各粒滴のサイズは、
印字文字を形成するドツトの一割尚部分に所望のサイズ
のドツトを与えるものである。
偏向板は、これらを縦断する面内にある、各ノズルから
の粒滴経路を全粒滴が通るように設けられている。偏向
板には、偏向電圧供給装置が、接続され、偏向板間に静
電界を4えるようになっている。帯電電極装置は、各オ
リフィスノズルに隣接させて、各ノズルからの粒滴経路
に沿って、各オリフィスノズルに関して固定した関係で
位置づけられる。静電シールド装置は、隣接帯vL電極
間に設けられ、一つの流れ中の粒滴に与えられる帯電効
果が、他方の流れの粒滴に影響しないようにしている。
電圧源が各帯電電極装置に接続されている。さらには、
各帯電電極は、粒滴が、各対応のオリフィスから噴出す
るインクフィラメントから分断された時点で、各粒滴に
静電帯電を行う。そこで粒滴は、偏向板で与える静電界
を通過する際に、その帯電に応じて決定された経路へ向
けて偏向される。電圧スイッチ装置は、あらかじめ設定
された順序で、各粒滴が、帯電電極を通過する時に、帯
電電極に選定電圧(電圧ゼロの場合を含む)を印加する
ために設けられている。選定電圧レベルは、各電圧によ
シ決定され、電圧によシ異なる帯電を各粒滴に与え、粒
滴が所定の粒滴経路をとるようになさしめる。等しく帯
電した粒滴は、同一経路をたどシ、帯電が異なる粒滴は
、異なる経路をたどることになる。しかしながら、全て
の粒滴経路は、偏向板を縦断する一平面内に延在する。
インク捕集装置が、全ノズルから通例ゼロ電圧である特
定電圧レベルで発生せしめられる予想経路に沿って運動
する印字しないインク粒滴を捕集するために設けられて
いる。紙支持装置も設けられておシ、一つのノズルから
一平面内の経路に沿って運動する粒滴が、そのノズルに
対向する支持された紙面上の線上の一点に衝突するよう
に位置づけられる。なおこの線は、他方のノズルからの
粒滴が、その対向する紙面上に衝突して引かれる直線と
平行となる。
キャリッジは、オリフィスノズルと帯電電極装置を紙支
持装置に相対的に、ノズルからの粒滴経路の平面を横断
する方向に移動させるために設けられている。
本発明の方法は、第2ノズルオリフイスが印字しようと
する新たな線に隣接して、第1ノズルオリフイスが線を
印字する場合に、第2オリフイスノズルが、第1ノズル
オリフイスに隣接した位置に達するまで、中間線に印字
を遅らせる段階を含む。本発明によれば、第2ジエツト
によって印字される(2n±1)番目のドツトパターン
は、第1ジエツトによって印字される2n番目のドツト
線の印字時期よシ(d±17R) /IOV秒(d:ミ
リメータ単位のジェット間間隔、v二m/(6)単位の
印字速度、R:ミリメータ当りのドる。
添付図を参照するに、第1図、第2図、第5図、第6図
、第7図、第8図に、−好適実施例を図示している。こ
の装置のほとんどは、従来公知のものである。図示のも
のは、概略的なものである。なぜならその物理的形は良
く知られたものであるからである。よって例えば、第1
図および第2図において、インク室(10)は、概略的
に図示している。インクフィラメントがリザー/(から
噴出されるオリフィスノズルは、オリフィスプレート(
12)のノズA (]2a)およびノズル(12b)で
明瞭に図示されている。この配置における2本のノズル
の利用は、新規なものである。絶縁材料製の支持構造(
18)は、リング状帯電電極(16a。
16b)を支持し、又これら間には、導電材料の導電性
静電シールド(14)が設けられている。
第5図および第6図を参照すれば、リザーバ構造が、使
用上実際的な形をしていることがすぐに理解できる。リ
ザーバは、円筒形延長部(20a)が設けられたブロッ
ク(20)に、円錐形キャビティを形成したものであシ
、円筒形延長部(20a)の外側面には、ねじが設けら
れ、これにキャップ(22)のねじが係合する。このキ
ャップ(22)は、円錐形キャビティの尖鋭端を閉止す
るものであシ、オリフィスプレート(12)のオリフィ
ス(12a 、 12 b)が設けられている。通例約
16p日土から80psiの圧力を一定の割合で供給す
る適当なポンプによシ、とい(後述)からリターン装置
をへてインクを供給されるインク溜から好ましくは、イ
ンクを送給されて、管路(24)を介してキャビティ(
10)にインクが送シ込まれる。次いでインクは、シー
ルガスケット(30)と適当なファスナを用いてリザー
バグレート(20)に装着されたバックプレート(28
)に隣接した空胴(26)を経由してインク室に供給さ
れる。
バックプレー) (28)は、超音波用トラン乍ユーサ
(32)を担持している。加から(9)ミクロンのオー
ダの直径のインクフィラメントが、圧力作用でオリフィ
スノズルから噴出されて、帯電リング(16)中で、超
音波源の周波数と等しい速度で特定サイズの粒滴に分断
される。よって各粒滴それぞれが、個々に様々に帯電量
ft(14)で帯電される。
本実施例においては、2本のジェットを有する場合の例
であシ、この2本のジェットが、オリフィスに近接して
粒滴経路を取り囲む帯電リング電極(16a 、 16
 b)によって、静電板(34a 、 34 b )に
よって偏向せられる前に、帯電される。各粒滴の偏向の
大きさは、帯電リング電極(16a、16b)で粒滴に
与えられる帯電量に依存する。通常の場合、帯電してい
ない粒滴は、プレート(34a 、 34b)間の静電
界を通過しても偏向されずといすなわち捕集器(36)
に指向せしめられる。これらは、ドレン(38)よシイ
ンク溜にもどされて、ポンプにより前述のごと〈従来公
知の手段で、管路(24)よりリザーバにもどされる。
帯電しない場合に対して、今度は、粒滴が帯電されてい
る場合には、静電界が粒滴に作用し、粒滴を偏向する。
図示の構成では、帯電量が大きければ大きい程上方への
偏向が大きくなるようにされている。段階的に帯電量を
変化させて、順次飛んでくる粒滴によシ、プリンタのプ
ラテン(42)上に支持された一枚の紙(40)上にド
ツト線を描くことができる。
インクは、シールド(44)の長孔(44a )を通過
しなければならない。この長孔(44a)は、紙(40
)上に文字の全長が描かれるすなわち印字されうる程度
の大きさとする。図中では、破断して描かれているが、
実際には、プラテンの長さ方向に延在するように暗示さ
れているが、偏向電極(34a、34b)は、短くして
印字へラドキャリッジに担持させるようにしても良いし
、プリンタのプラテンの長さで延在させることもできる
。同様に捕集器すなわちといについてもこのことが言え
る。その他の構造につき、帯電電極(16a 、 16
 b)およびその支持体(14)は、リザーバとオリフ
ィスに効果的に機械的に一体に設けられ、プラテンの長
さ方向と平行に横方向に移動する印字ヘッドの一部を構
成している。それゆえ印字ヘッドは、プラテンと平行に
構造体に沿って動いて、連続的に印字を行う。2本のジ
ェットの構成における実際の寸法を示すならば、構造上
の大きさが具体的なものとして理解しやすくなるもので
ある。
水平方向径(あるいは軸)に沿って配置された2本のオ
リフィスノズルは、3から4閣のオーダで離されて設け
られている。インク室(10)の円錐形の尖鋭端は、水
平方向すなわち印字ヘッドの移動する方向に細く長めに
延在し、その長さは、垂直方向に3闇、水平方向に6m
となっている。長くのばされた円錐形尖鋭端は、音響エ
ネルギーを集中させ、効果的に乱れのない音波ヲ一定の
エネルギー密度と一定の位相でオリフィスノズルに達し
せしめることを確実になすために好ましいものである。
円錐形後部は、8冒直径であシ、ステンレススチール板
(28)によシ閉止されている。この金属製カバーの反
対側には、8から10+++m径の円板状変換器(32
)が設けられ、超音波エネルギーを励起しうるようにな
っている。
音波を最大に伝播させるために、オリフィス板と励起用
バックプレートとの間の距離は、(2m+にされた円錐
形先端以外にも、印字ヘッドの構成も単ジェットヘッド
の構成と同じである。
帯電電極(16a 、 16 b)は、1.0 wa径
の2個の金属リングで構成される。帯電電極の厚さすな
わちリングの長さは、0.9から1.0 mである。帯
電リンクの中心間距離は、オリフィスノズルの中心間距
離に相等しい。オリフィスノズル(12a 、12b)
と2個の帯電リング(16a、16b)の双方は、偏向
板(34a )の底部上方より等しい距離に設けられる
作動において、ノズル(12a 、 12b)は、可能
々かぎシ近接した類似の対とがったジェットを生じせし
める。
プリンタヘッドが、紙面上のおる所定の一点へ向けて、
例えば、右から左に向けてそのキャリアロッド(図示せ
ず)に沿って縦走する際に、ジェノ) (a)がその場
所に最初に到達するが、ジェノ) (b)は、それから
3鰭の場所に達することになる。ジェノ) (a)の粒
滴が印字するドツトの、ジェット(b)が印字するドツ
トからの距離は、この3簡と、ジェット直進性による付
加的なエラーとの和の値となる。このことから、ジェッ
トの直進性は、高分解能印字インクジェット配列では、
重要な問題となる。インチ当9300ドツトの分解能の
ものでは、粒滴の位置エラーは、25ミクロン以内とし
なければならない。これに相当する直進性は、1ミリラ
デイウム(milliradium)となる。
所定の垂直印字ドツト線に対して、各ジェットにつき、
垂直方向に40の印字位置がある。信号電圧と帯電補償
制御との総合作用で、粒滴をM定点位置から5ミクロン
の半径以内に位置づけることを確実にしている。
インチ当9300ドツト(12ドツト/m)の分解能で
の正式書類の印字モードでは、ジェノ) (a)は、2
m番目のドツト線を印字することになシ、ジェット(b
)は、(2n+1>番目のドツト線を印字することにな
る。これらジェット間には、3X12±1ドツト線数の
遅れがあることになり、すなわちジェット(a)が印字
したドツト線に次いでジェット(b)が印字を開始する
までに、(3+Vu )/10v秒(V:cm/see
単位のギヤリアの速度)の時間遅れがあることに力る。
両方向印字の場合においては、ジェット(b)に対して
ジェット(a)は、3×12±1ドツト線数遅れ、すな
わち(3±”/+2)/10v秒の時間の遅れが生じる
インチ描り240ドツト(10ドツト/簡)の分解能で
は、各ジェットは、32の点位置を印字する。
ジェノ) (a)は、2nの偶数番目のドツト線を印字
するが、ジェノ) (b)は、(2n−1)の奇数番目
のドツト線を印字する。これら2本のジェット間の時間
遅れは、(3±Zo ) 10 V秒であり、すなわち
3×10±1ドツト線数となる。@d″をミリメータ単
位のジェット間間隔とし、R”をドツト/關の分解能と
すると、2本のジェット間の時間遅れは、 (dR±1)ドツト線数 となる。
ドラフト印字モードにおいては、電子装置は、多少異な
るステップを行う。ジェット(a)は、2(2m)番目
のドツト線を印字し、ジェット(b)は、2(2m−1
)番目のドツト線を印字する。すなわち全ての奇数番目
のドツト線が印字されないことになる。2本のジェット
間の時間遅れは、常に、 (d±2)ドツト線数 となる。
d″、R”、V”は、セクション(1)に定義されてい
る。
各ジェットは、基本的には、一般のプリンタに用いられ
ている半連続ジェットと同じものであるから、粒滴帯電
、帯電補償、ガードドロップ機構は、同じものである。
ジェット間同志の混流を最小にするために、帯電電極間
に静電シールドを設けることが、推奨される。
ここで第9図を参照して、5本ノズルジェットの態形を
用いた配置構成が図示されている。
この態形は、第1図、第2図、第5図から第8図に図示
した2本ジェット配列と完く同様である。インクリザー
バ(10勺す゛、その形状が多少変更されておシ、3個
のトラン9ユーサ(32a’ 、 32b’ 。
32c勺を収容するために長細にされている。バラス、 クプレート(28勺は、長手方向に並べたトラン9ユー
サを担持し、トラン冷ユーサ同志は、互のトラン9ユー
サの効果が逆作用せず、効果が累積されあるいは加え合
されるように接続されている。特に、これらは、同位相
のパルスを発生し、定在波や粒滴発生に逆効果とならな
いような周波数を有するように選定されている。この場
合、オリフィスプレート(12′)は、5個の独立した
オリフィx (12a’ 、 12b’、、 12c’
 、 12a’ 、 12 e勺が設ケラれている。オ
リフィスは、精巧に配列され、ジェットが平行な経路を
たどるようにされている。ジェットは、それぞれ絶縁帯
電板(18’)上に支持された帯電リング(16a’ 
、 16 b’ 、16 c’ 、16d’。
16e’)を通る。第9図は、下側偏向板(34’b’
 )を示すための本構造の断面図であるが、しかして、
上側偏向板(34” ) ij、前述の構造と同様のも
のを用いられていることが理解される。さらに、インク
捕集装置(36’)が配置されておシ、粒滴に帯電がな
されない場合に、粒滴は、この捕集装置によって捕集さ
れる。前述の構成と同様に、粒滴が帯電されれば、プラ
テン(42勺上の紙(40’ )に向って、適当に偏向
される。
第11図は、第9図の5本ノズルプリンタによって印字
された代表的な例を示し、文字”T”が印字したもので
ある。ジェット“1″ハ、1番目、6番目、11番目、
16番目、21番目のドツト線を印字し、ジェット″′
2”は、第2番目、第7番目、第12番目、第17番目
、第n番目のドツト線を印字し、同様にして、シェッド
5”は、5番目、10番目、15番目、20番目、2!
3番目のドツト線を印字する。全印字ドツト線の組合わ
せ(interlace)により、文字″T″が印字さ
れる。ここで全5本のノズルは、その実際的な装置でも
、同様に等1〜いものであることに傾注されたい。ジェ
ットの直進性は、許容レベルでなければならない。組合
わせにより全5本のジェットは、文字のいたる所の場所
を印字しつるために、組合わされる。これにより、均質
な外観の文字を発生せしめ、どんなわずかi不整合も平
均化されてしまう。垂直方向の位置精度は、各粒滴に与
えた帯電量に応じて電子補償をすることによって正確に
行われる。
5本ジェットの配列による印字ステップが、第11図の
上部に示されている。すなわちに番目のジェットは、も
し1番目のジェットに対してに番目のジェットの時間遅
れを(K−1)(a+17h)/IOV秒(d、R,m
、Vは、前述)に選定するジェットに対して(K−1)
(dR+1 )ドツト線数となる。さらに別の印字ステ
ップが、第11図の下部に図示されている。すなわちに
番目のジェットは、もし1番目のジェットに対してに番
目のジェットの時間遅れを(K−1)(d−1/R)/
IOVと選定するのであれば、K番目のジェットは、ト
線数となる。
文字印字は、ROMチップの文字ゼネレータによシ行わ
れる。各ドツト行からの信号が、まず特定シフトレジス
ターを通されて、K4目のジ第9図において、プリンタ
ヘッド組立体は、矩形パッド(31a’、 31b’、
 31c’ )に対向してパックス プレート(28勺に装着された矩形のトラン゛今ユーサ
配列(32a’ 、 32b’ 、 32c’)によシ
、始動される。
全長□が、インクの半音波ゞすなわちλ/2以上の場合
に、必要となる。トランデューサ配列により生じせしめ
られる音波は、同振幅同位相となし、板状のものとしう
るエポキシ樹脂で、あるいは、これに加えて数個のパッ
ドとともにバックグレート(28勺に取付られる。この
構成により、トランゝデューサが、直接インクと接触す
るのを防ぎ、しかして効果的に音響エネルギーをインク
室に伝達するようにしている。
インク室は、インク入口(24勺とインク出口(5′)
とを有し、さらには、”制御弁(図示せず)を好ましく
は、含むものである。テーパ溝型インク室ブロックは、
大断面側端面上にトラン4ユーサ配列が装着され、尖鋭
端面側にオリフィスプレートが設けられている。メカニ
カルクランプ、ハンダづけ、エポキシによる接着によシ
、装置が行われる。テーパ状インク室は、音響エネルギ
ーをオリフィスプレートに向けて集中させる作用をする
。インク室の長さは、オリフィス配列の長さよシも長く
少なくとも1/2λの長さでなけれは、ならない。イン
ク室内の溝幅は、半波長λ/2以上となってはならず、
これによυ高次の定在波の発生を防止する。励起状態を
最良とするために、パックグレートとオリフィスプレー
ト間のインク室の深さは、(2m+1)λ/4に維持し
ガければならない。ここでmは整数であシ、λは、励起
状態におけるインクの音波波長でおる。
オリフィスプレート(12勺の製造は、インクジェット
プリンタのもつとも重要な所となるものである。これら
は、薄い金属板(好ましくは、57!zh C) 10
 milのステンレスプレー1するいはニッケルプレー
ト)に、等しい一連の孔をドリルであけるようにしても
良いが、フォトエツチング処理によシ、寸法と形状の精
度を与えるようにして製造することがすすめられる。シ
リコンの単結晶ウェーハをオリフィスプレートとするこ
とも可能であり、酸化させて、所定位置にノズルを選択
的にエツチングするようにして形成させても良い。稍巧
なオリフィスプレートを製造するのに電解法を用いても
良く、電着する前に導電性基板にフォトレジストイメー
ジを最初に作成するようにしても良い。同一寸法の完全
に丸い孔を確実に得るように注意を払わなければならガ
い。これによって粒滴の位置的なエラーを最小にするこ
とが必要である。
第12a図に図示のごとく帯電板(18勺には、オリフ
ィスと同心的に整合し、これと同数の孔が設けられる。
この帯電板の孔に、導電リング(16a’。
16 b’ 、 16 c’ 、 164’ 、 16
0′)が設けられ、これらは、それぞれ帝!、電極用駆
動回路に接続されている。
隣接する帯電リング間に静電シールドを設けることが望
ましい。しかしこれは、絶対に必要なものではない。帯
電板の別の構成としては、U字形導電性溝(18a)(
第12b図参照)の配列、又は、半円形導電性溝(第1
2c図参照)の配列を帯電板に設けるようにしても良い
。各溝部分は、駆動電子回路に接続される。前者の構成
の方が、ジェット間の混流に対して、すぐれたシールド
を4見るとしても、後者のものも、始動と停止における
作動において特に有利である。
偏向板と捕集器(36’)の幅は、本発明における全ジ
ェット配列をカバーするように充分幅広にしなければな
らない。さもなければ、単ジェットプリンタと同じもの
となってしまうからである。インク室、偏向板、捕集器
、ポンプを含むインク系統、フィルタ、インク供給装置
、配管等は、全て全ジェットに共通したものとされる。
ここで、第3図と第4図に傾注すると、2本のジェット
が、横方向でなく上下に設けられた変形構成が図示され
ている。
第3図では、この変形構成の2本ジェットの側面図であ
シ、これら2本のジェットは、印字領域の各側に一つ3
調から6m離して配列されている。ジェット(a)とジ
ェット(b)の帯電電極は、互に反対の極性とされてい
る。第3図における偏向電界下で、ジェノ) (a)か
らの帯電した粒滴は、正←)帯電され、よって下方に偏
向され、一方ジエツ) (b)からの粒滴は、負(→帯
電され、よって上方に偏向される。複式捕集器が、第4
図に図示されている。なお第4図は、第3図の第4−4
線の断面図である。上部捕集器は、ジェノ) (a)の
非印字粒滴を捕集し、下部捕集器は、ジェノ) (b)
の非印字粒滴を捕集する。捕集器フィンガ間の開口は、
印字用の窓となっている。
この窓は、0.1インチの高さである。ジェット(a)
からの粒滴をジェノ) (b)からの粒滴より飛越し走
査して1本の線を描いても良い(各ジェットは、垂直線
画シのステップ数の1/2だけ必要となる)。又各ジェ
ットによシ印字されるドツト線を飛越し走査して文字を
形成させても良い。
いずれの場合においても、2本ジェットプリンタは、単
ジェットプリンタ速度の2倍の速度で印字する。
さらに第3図におけるジェット(a)とジェット(b)
は、2列のインクジェット配列とすることもできる。こ
の2列は、印字方向と平行になるように配置する。列(
a)は、印字領域の上方に位置し、列(b)は、印字領
域の下方に位置する。列(a)の組合された帯電電極の
極性は、列(b)のそれに対して極性が反対となってい
るので、インクジェット配列の各列から印字領域に向け
て、互に反対方向に印字粒滴が偏向され、所定の文字又
は像を印字する。前述した組合わせの方法により、高分
解能像が、単ジェットプリンタよ、9n倍の印字速度で
得られる。ここでnは、プリントヘッドのジェット総数
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の2本ジェットの構成を部分断面図、
すなわちオリフィスからの経路に沿う、帯電電極リング
と偏向板との断面図で図示する側面図、 第2図は、オリフィスレベルで、両オリフィスと電極板
の底板とにおけるジェット経路を通る断面を部分断面図
で上方より図示する平面図、第3図は、代替的構成を第
1図と同様に図示する図、 第4図は、第3図の第4−4線に沿う詳細図で、変形型
のインク捕集装置を図示する図、第5図は、第1図の印
字ヘッドの側断面図、第6図は、第5図の第6−6線に
沿う断面図、第7図は、第6図の第7−7線により見た
インクジェットヘッドの正面図、 第8図は、第5図の第8−8線に沿う断面図、第9図は
、本発明の5本ジェットの構成の概略図、 第10図は、第9図のジェットの一つを横切る側断面図
、 第11図は、5本ジェットプリンタによって文字”T″
′を印字する方法を示す図、 第12a図、第1213図、第12c図は、帯電電極の
種々の構成を部分的に斜視図で示す図である。 10 、10’ 、 10“・・・インク室、12 、
12’・・・オリフィスプレート、12a、 12b、
 12a’、 12b’、 12c’、 12d’、 
12e’・・・ノズル、14・・・静電シールド、16
.16’・・・帯電電極装置、16a、 16b、 1
6a’、 16b’、 16c’、 16d’、 16
e’。 16a“、16f・・・帯電電極、18 、18’ 、
 18“・・・帯電電極支持構造、18a、18b・・
・溝部材、加、20′・・・リザーバプレート、n・・
・キャップ、24.24’、25’・・・管路、28 
、28’・・・バックプレート、30.30’・・・ガ
スケット、32 、32a’ 、 32b’ 、 32
c’−・−)ランデューサ、34a 、 34b 。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  インクジェットプリンタであって、印字方向
    に平行に配列された少なくとも2本の互に関係づけられ
    たオリフィスノズルを有する、インク室と、 ト 該各オリフィスノズルから細いフイラメンA状にインク
    を押し出すべく該インク室を加圧する、該インクフィラ
    メントを分断して、印字文字を構成するドツトの一割当
    部分に所定サイズの一ドツトを与える所定サイズの粒滴
    にすべくインクに作用する装置を含む、加圧装置と、 縦断する各オリフィスノズルからの粒滴経路に沿って全
    粒滴がその間を通過するようになった偏向板と、 該偏向板に接続され、該偏向板間に静電界を与える偏向
    電圧供給装置と、 該各オリフィスノズルに隣接[7′だ位置で、該ノズル
    から該粒滴経路に沿って、該各オリフィスノズルに対し
    て固定した帯電電極装置と、 該各帯電電極装置が、関連の該オリフィスノズルから射
    出した該インクフィラメントから分離した該各粒滴にn
    電帝電可能となし、該偏向板によって与えられる該電界
    を粒滴が通過する際、その帯電状態により決定される経
    路に該粒滴を偏向するべく、該各帯電電極装置に接続さ
    れた電圧源と、 該帯電電極装置内で、該インクフィラメントから該粒滴
    が分離した際に、所定順序で該各帯電電極装置に特定電
    圧を印加し、各電圧ごとに異なる帯電を各粒滴に与えて
    、同じ帯電状態の粒滴は、同一経路をとり、異なる帯電
    状態の粒滴は、異なる経路をとりつるようにされた電圧
    スイッチ装置と、 特定電圧レベルで発生せしめられる経路に沿って全ジェ
    ットを移動せしめるべく、印字され々いインク粒滴を捕
    集すべく設けられたインク捕集装置と、 紙を定位置に支持し、該オリフィスノズルからの一平向
    内経路に沿って移動する粒滴が、該オリフィスノズルと
    対向する線に沿って該支持された紙に点状に衝突するよ
    うにした紙支持装置と、 特定ノズルからの粒滴経路の平面を横断する紙を支持す
    る紙支持装置に相対的に該オリフィスノズルと該帯電電
    極装置とを移動するためのギヤリッジ装置ト、 を有するインクジェットプリンタ。 (2、特許請求の範囲の第1項に記載のインクジェット
    プリンタであって、該偏向板および該インク捕集装置も
    、該キャリッジ装置に担持されているインクジェットプ
    リンタ。 (3)%許請求の範囲の第2項に記載のインクジェット
    プリンタであって、該インク捕集装置は、該インク室に
    再循環装置により接続されているインクジェットプリン
    タ。 (4)特許請求の範囲の第1項に記載のインクジェット
    プリンタであって、静電装置が、隣接帯電電極装置間に
    設けられ、一つのジェット流中の粒滴に与えられる帯電
    効果を他のジェット流中の粒滴に影響し々いように隔離
    するようにしたインクジェットプリンタ。 (5)特許請求の範囲の第1項に記載のインクジェット
    プリンタであって、該オリフィスよりインクを押し出す
    べく該インク室に圧力を加える加圧装置は、定圧あるい
    は定流量装置であり、該インクフィラメントを分断して
    粒滴となすべく該インクに作用する装置が、該インク室
    と該ノズルに相対的な位置に設けられた音波発生器であ
    り、同一振幅同一位置の音波を発生するものであるイン
    クジェットプリンタ。 (6)I¥j許請求の範囲の第1項に記載のインクジェ
    ットプリンタであって、該インク室を加圧する装置が、
    該インク捕集装置kからインクを再循環し、該インクに
    一定圧力あるいは一定流量の特性を与える装置を含み、
    該インクフィラメントを粒滴に分断するべくインクに作
    用する装置が、該インク室と該オリフィスノズルとに相
    対的な位置に設けられた複数の音波発生装置であシ、発
    生した音波は、同一振幅同一位相のものであるインクジ
    ェットプリンタ。 (7)特許請求の範囲の第1項に記載のインクジェット
    プリンタであって、複数の帯電リングが、単一の絶縁ブ
    ロックにモールドされ、かつ導電部材が、該帯電電極装
    置間に配置されかつ電気的に接地されておシ、一つのジ
    ェット流の粒滴に与えられる帯電幼果が、他のジェット
    流の粒滴に影響しないように隔離するための静電シール
    ド作用をなさしめるようになったインクジェットプリン
    タ。 (8)特許請求の範囲の第1項に記載のインクジェット
    プリンタであって、帯電電極装置が、共通の絶縁構造に
    支持されているインクジェットプリンタ。 (9)特許請求の範囲の第8項に記載のインクジェット
    プリンタであって、該帯電電極装置が、互に同じ、リン
    グ形状の精密な構造のものであるインクジェットプリン
    タ。 QO)  !許請求の範囲の第8項に記載のインクジェ
    ットプリンタであって、該帯電電極装置が、互に同じ、
    U字形状の精密な構造のものであるインクジェットプリ
    ンタ。 01)特許請求の範囲の第8項に記載のインクジェット
    プリンタであって、該帯IflL電椿装置が、互に同じ
    、半円形状の精密な構造のものであるインクジェットプ
    リンタ。 α2) インクジェットプリンタであって、オリフィス
    ノズルは、該ギヤリッジ装置に各剖リフイスノズルが移
    動せしめられる同−ml内に並置され、それぞれのオリ
    フィスノズルから生じせしめられる粒滴の経路は、ある
    所定時間において、該偏向板を縦断する平面と平行に並
    び、該支持された紙に衝突する該粒滴は、他のオリフィ
    スノズルによって形成される線と平行な線を形成するよ
    うになったインクジェットプリンタ。 03)特許請求の範囲の第10項に記載のインクジェッ
    トプリンタであって、該オリフィスの間隔と、該キャリ
    ッジ装置の移動は、各オリフィスからの粒滴で描かれる
    線が、互にインタレースするような関係で、設定されて
    いるインクジェットプリンタ。 04)  インクジェットプリンタであって、上下に並
    べられた少なくとも2本の対状の組合せのオリフィスノ
    ズルを有し、一つのオリフィスノズルは、印字文字の上
    方に、他方のノズルオリフィスは、印字文字の下方にな
    るようにされて設けられているインク室と、インク室を
    加圧し、該各ノズルからインクを細いフイラメン状に押
    し出すようになし、さらに該インクフィラメントを分断
    し、生じた粒滴が、印字文字を形成するドツトのうちの
    割尚部分に所望のサイズの一ドツトを与える所定サイズ
    とするべくインクに作用する装置を含む、加圧装置と、 縦断する各オリフィスノズルからの粒滴経路に沿って全
    粒滴がその間を通過するようにした偏向板と 該偏向板に接続され、該偏向板の間に静電界を与える偏
    向電圧供給装置と 該ノズルオリフィスからの粒滴経路に沿って該各オリフ
    ィスノズルに隣接した位置で、該各オリフィスノズルに
    相対的に固定された帯電電極装置と、 該各帯電電極装置に接続され、該各帯電装置が、これと
    対応する該オリフィスノズルから射出され該インクフィ
    ラメントよシ分断せられた各粒滴に静電帯電可能となし
    、該粒滴は、該偏向板によって与えられた電界中を通過
    した時に、該粒滴になされた帯電に応じて決定される経
    路へと偏向せしめられ、一つの粒滴のジェット流に正の
    信号を付加し、他方のジェット流に負の信号を付加し、
    該粒滴を反対向に偏向せしめるようになさしめた 電圧
    源と を有するインクジェットプリンタ。 (151特許請求の範囲の第14項に記載のインクジェ
    ットプリンタであって、各オIJフイスの上下に設けら
    れた別個のインク捕集装置が該各オリフィスからの印字
    しないインク粒滴を捕集するために設けられているイン
    クジェットプリンタ。 αe 特許請求の範囲の第14項あるいは第15項に記
    載のインクジェットプリンタであって、該オリフィスノ
    ズルは、印字領域の上下に設けられた二列のインクジエ
    ・ント配列であり、該各列は、印字方向に平行であシ、
    帯電電極装置用の該信号は、該二列のオIJアイスノズ
    ルの間で反対の極性を有し、該二列のオIJアイスノズ
    ルからの印字粒滴は、互に反対方向に偏向して該印字領
    域に侵入し、所望の印字または像を形成せしめるように
    したインクジェットプリンタ。 ←ヵ 所定文字内で正しい線のまじり合いをなさしめる
    ようにした多インクジェットプリンタで印字する方法で
    あって、該プリンタが、少なくとも二つの組合されたオ
    リフィスノズルと、該ノズルから順序良くタイミングを
    とって粒滴を発生させる装置と、記憶装置からの指令に
    応じて粒滴にそれぞれ様々に帯電せしめあるいは帯電作
    用を中止せしめる、各ノズルごとに設けた装置と、帯電
    せられた粒滴を偏向せしめ線を描かせる装置とを有する
    ものにおいて、該方法は、 隣ノズルからの粒滴を発生させる段階と、記憶装置から
    の選定文字の文字パター“ンに応じて粒滴を帯電せしめ
    る段階と、 選定文字を描くに必要な平行線あるいは線の部分を描く
    べく帯電粒滴を偏向させる段階と、 隣接するノズルの粒滴による線状パターン間に(D +
     1/R) / IOV秒(R:ミ’) メ”−夕尚’
     I)のドツト数で定義される分解能、n’:ミ+Jメ
    □−タ単位の隣接ノズル間の間隔でドツト線間隔1/H
    の整数倍、V : car/sec単位の印字速度)の
    時間遅れをかけ、組合された線で正しく選定文字を印字
    する段階と を有する方法。 (+8)  多インクジェットプリンタを用いた印字方
    法であって、該プリンタが、少なくとも二本の組合せオ
    リフィスノズルと、該ノズルから順次タイミングをとっ
    て粒滴を発生せしめる装置と、記憶装置から指令に応じ
    て粒滴にそれぞれ様々の帯電を与えあるいは帯電作用を
    中止せしめる、各ノズルごとに設けられた装置と、帯電
    した粒滴を偏向し線を描かせしめる装置とを有し、該方
    法が、 隣接ノズルから粒滴を発生せしめる段階と、記憶装置か
    らの選定文字の選定文字パターンに応じて粒滴な帯電せ
    しめる段階と、帯電粒滴を偏向し、選定文字に必要な平
    行線あるいは線の一部を描く段階と、 −文字の組合された隣接線を描くための隣接遅延ジェッ
    トから発生する粒滴に(DR±1)(D=ミリメータ単
    位の隣接ノズルの中心間ける段階と、 文字の各線7ごとに前述までの段階を繰返す段階と を有する方法。 (11多ヘッドを用いたインクジェット印字方法であっ
    て、粒滴は、従来のジェットオリフィス構造により発生
    せしめられ紙へ向って偏向なさしめられ、文字中のn番
    目の線を印字し、(D −1/R)/IOV秒(R:ミ
    リメータ当りのドツト数で表わした分解能、D=ミリメ
    ータ単位の隣接ノズルの中心間間隔)の遅延をかけり後
    に、第2の隣接ジェットオリフィスから粒滴が発生せし
    められ、文字中の(n−1)番目の線を印字するように
    々っている方法。 (社) 多ヘッドを用いたインクジェット印字方法テア
    って、従来のジェットオリフィス構造ニより粒滴が発生
    せしめられ、紙へ向って偏向せしめられ、−文字のn番
    目の線を印字し、(D+ 1/R)/IOV秒(R:ミ
    リメータ当ジノドツト数で表わされる分解能、D=ミリ
    メータ単位の隣接ノズルの中心間間隔)の遅延をかけた
    後に、第2の隣接ジェットオリフィスがら粒滴が発生し
    、文字の(n+1 )番目の線の印字を行うようになっ
    た方法。 Qυ 多ヘッドを用いたインクジェット印字方法であっ
    て、従来のジェットオリフィス構造により粒滴が発生せ
    しめられ、紙に向って偏向せしめられて、2 (2n)
    番目の線を印字し、この間に第2ジエツトが2(n−1
    )番目の線を印字し、(D±2/R) /10 v秒(
    R:ミリメータ当シのドツト数で表わされる分解能、D
    :ミリメータ単位の隣接ノズル間間隔)の遅延をかを行
    うようにした方法。
JP1067583A 1982-01-27 1983-01-27 マルチジエツト式単ヘツドインクジエツトプリンタ Granted JPS58132566A (ja)

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