JPS58203062A - インクジェット記録装置におけるインク供給装置 - Google Patents

インクジェット記録装置におけるインク供給装置

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JPS58203062A
JPS58203062A JP8697082A JP8697082A JPS58203062A JP S58203062 A JPS58203062 A JP S58203062A JP 8697082 A JP8697082 A JP 8697082A JP 8697082 A JP8697082 A JP 8697082A JP S58203062 A JPS58203062 A JP S58203062A
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清貴 村上
Yasuhiko Tanaka
康彦 田中
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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】
不発明は、インクジェット記録4置のインク供給装置に
:関し、特にインク滴噴射用印字ヘッドの噴射呈内にイ
ンクタンク力・らインクを流入制御するインク供給装置
のバルブ手段に2ける電気機械に換素子(圧電変換素子
等)の駆動方法に関するものである。 インクジェット記録装置には、従来酸界刹御方式とで電
制御万式の二方式が早くから知られている。これらの方
式は細いノズルから着色インクを噴射させ、このインク
小滴を電圧で制御しながら紙面上に付着させて印字する
方式である。 また近年オンデマンド型のインクジエ・ノド語己録装置
の伍究医」兄か多く行なわれている。これはインク/j
−固オ必要な時たけ・實づゴする方式なので、不瞥イン
クの回収の必要がないため、フィルタ、インクタンクか
不安であり装置が簡略化・コンパクト化ちれ、壕だイン
クの消貿量も少なくて済む。 史lで、インク俄ノ杉段、あ・よひインク滴偏向則岬の
た柘」の高圧ホンダや高圧電源が不要である等の利点か
りる。 上記イ5jれの方式のインクジェット記録装置において
も、インク崗を噴射する記録ヘッド円のインク室占の液
圧を一足に維持する必要があり、通常、該インク室内の
液圧を検出し、バルブ装置を駆動してC11ンク室内に
流入するインク量を制御方法かとらnている。 かかるバルブ装置の動作を従来技術として開示さfてい
る特公昭54  35936  号公報に基づき以下荻
鴫する。第1図は前記バルブ装置を内蔵した配球ヘノド
の斜視区であり、第2図、A3図は該記録ヘソドの作動
を説明するため模式市に示した断面図2・よぴ平面区で
ある、 これらの図において、記録ヘンド基板1は、内部に凹所
を有しその一部が可撓壁をなす第一プレート2と、平板
状の第二プレート3とから構成さnている。上記記録ヘ
ッド基板1は、複数のノズル4と、該ノズIしに連通ず
る複数の圧力室5と、該圧力室内にインクタンク8から
からのインクを分配する共通インク室6とを備えたマル
チノズル構造である.、腹数のノズル4は画家の縦方向
の画素に対応して配列されている。また圧力室5を形成
する第一プレート2の凹所の一部は、可撓壁になってい
て、その外側には電気パ少ース発生器Aに電気的に接続
された圧電変換素子7が接着されている。圧電変換素子
7は、前記邂気パルス発生器Aから透気信号を受けると
圧力室50内側へ撓むことのできる適当な可撓板で、例
えばピエゾ電気クリスタIしから成り、導電性重膜によ
って圧力室5の外壁面に接着されている。 一方、記録用インクは、インクタンク8からインクチュ
ーブ9を通って記録ヘッド基板1のインク専入管10に
入り、次にバルブ装置を,イで共通のインク歴6へ7倍
され更に複数の圧力室5Vこ分p伎され、ノズル光路を
渦だしている。 この方式
【i−いて(r:i、藏気バルス発生器Aから
の岨気1も号により圧電変換素子7は圧力室5の可撓仝
を1舌、激に円方に涜ませ、このため王する圧力室5の
各噴の后.激な炊少け、内部−・インクをノズル4から
インクlヂとして攻出飛庁させ、対向する釦球忙上:(
到透竺ぞてドノト5已踪乞径戎する。かくして171J
蟻数眠のノズル列によるオンデマント有〈により所要(
が素の第1列のドット,5二記;チされ、!矢にA己録
俄に討し@記占已録ヘッドをンフトして蛸2シ1ハ粂3
列と仄々とドノト紀録して、文字などの〒要記録パター
ン全ドット記球する。 上記インクジニット記録装置のインク堪給装置′ハ、イ
ンクタンク8からインクチューブ9、イ/り傅入菅jQ
1バルブ装看を→て共通のインク室6に至るインク寅拾
系である。@記バルブ裟重に、バルブヤ浩装置と液圧”
尖出裟i行とから巽り、刀口圧でれたインクタンク8内
のインクに4人して、圧力室5および+I:,4のイ/
り室6内のインク圧力を所定のべ圧に床付するように仙
偵1するものである。 ・jJ記歳圧検出装置1lは、液圧の昇降を可撓性ダイ
ヤフラムの変位Ki換し、この変isLM ”rストレ
インゲージ等で」(」定して亀気搭号に変換して、バル
ブミス動顯路Bに伝・咥する動作をなす襄装置である。 仄にバIレブ開閉装置の構成を示す。インク導入# 1
0 :・ま、記森ヘッド基板1に嵌合していて、一端は
インクチューブ9に接続し、曲端はゲートバIレブ腸口
10A:なしている。そしてフ輔口10 A 1、バル
ブシール13によって非作動時に(、ま閉止されている
よう構成されている。前記ダイヤフラム12(は、前記
4人管圓jに1d列えば/リーコンゴムからなるバIレ
ブ/一少13が接着され、池の一面には結合体14が妾
着を扛て一体となっている。該結合体14の上方にはバ
ルブシールl5が支持部林16によって片if粱大に支
持されていて、前記結合体14、ダイヤフラムl2、ハ
lレプシ−7し13ヲ加圧して、前記開口部10 A 
k閉止するようにバネ付勢されている。上記バルブビー
ム15は庁ましくはステンレス鋼板の奔・囲板である。 17は前記液圧検出装置11およびバJレフ゛町←昌路
Elでよ6詣4気聞にぞ1〆貞1される一慄の1三−変
暎素子(71」えはヒエゾ心気クリスタル)で、哨6己
バIレフ゛ヒ゛−ム15に懐唇さ扛てし0る。 以下、偽4ス(A) (9! +によりパルプ−1,酒
装肴の1乍劫をづ明す−”l r、渠4ズ(A)にバI
レブ開口i(l Aか艷ささ、f′−た状態のハIレブ
孔子装置を模式的に釈明する断LTi図でろり、@4 
E (13)ニバIレフ゛開口]OAが、間かノしてイ
ンク笛始千のべ・」を示す計f面、スである。 猷記−I/り至6の上部Vこ設・くらγまた城圧検出裟
出張會11してより11圧はイにモニターされ、インク
、負!tによって、ノズIし4、王力圭5に連通する共
通のインク唄6内のインクが置型して圧力が所定の・伎
圧勾準下限4直に達すると、バルブ駆動回路より、4気
信号が二カされ、バルブ開閉装置の圧電変換素子17に
1ユ圧か印グロされる、該圧電変換素子17、グク11
えばピエゾ電気クリスタlしであって、電圧、、j が!−加さすると龜B=噸に応じ:1碑む時性を竹す。 該素子17を接着している前記バルブビーム15・1.
17と共Qこ第4ノ((B)に示すように片持部材16
に画定してよ万に、メみ、バルブビームと一体倉なす6
合体16、ダイヤフラム12、・くルブシール13を上
方に引き上すて、バIレブ開口10Aより万延して開口
する。パルプ−族によって、前記インクタンク8がらの
卯圧インクはインク室6−タ9eMで記録ヘットに導入
され、インク導入面】0、パルプ開口10Aインク流路
1ど、を通過して共通のインク室6−タに供給さn;)
。やがて共通のインク室6内の前記徹圧洟出裟直11に
より検出きれた液圧が基準上限値に達すると、前述と自
様にバルブ駆動回路Bの市気f′i令によって、圧電変
換素子17への或圧印卯が遮断され、該素子17の撓み
は除かれ最初の位置に儂啼する。該素子]7と一体をな
すバルブビーム15、結合体14、ダイヤフラム12、
バlレブシール13モ厚吠に屓帰し再びバlレプ開口1
0 Aを閉止して第4図(A)の状態となって、インク
供給を断つ。かくして共通のインク室6および圧力室5
内のインクの液圧、・ゴ、上記パルプ装置の(…欠駆動
により絶えず所定の上下限値内に採狩され、正常なイン
ク滴噴射がなさnるよう、正確かつ一2足した性能を発
渾するバlレフ装置が望まれている。 し〃)シながら、上駈バルブ装置において(ま、元来は
ゲート・・Iレブ卸口jOA mの閉止が不光分なたつ
、インフタ/り8からの供拓イ/りがリークする・問題
がめった。これfl’i !f亀変撲素子17の時性お
よびバルブ裔lOQ路Bの鴻取上の問題によるところが
太さい。以丁匠珊方法パで2けるバルブ結勲回姶1でつ
いて釈明する。 第5ぶ1:1圧e褒換累子17に印郭さfLる奄圧及杉
区全示し、慣、姓は狂過時間(マイクロ紗)、縦軸(・
ま 貝1 玉 (ボ Iし ト ) で あ る 。 第6・スに従来方法における′バルブ、駆交回路、−ノ
笑地・・11」である。スにおいて、入力1喘子Tから
バlレブ、先勅信号が印那されると、近抗R,を介して
トランジスタTriがONとなり、+Eの頑万ロハルス
がバルフ返動用の圧電変換素子17に一:]刀口さnる
。これ(二より該素子17は上方に礎みバルブ開口IC
I Aは開広される。次いでバIレブ召動信号がOFF
となると、削記圧電褒俟素子17の円端はアースされ、
該素子の・弁みv′i斬;余されて、バIレプ圀口to
 Aは閉止される。この時、指杭R2、R3による時定
数により、バルブビームの@き(は規市I」される。尚
、圧電変換素子は等画的にはコンダンサーとなる。 上記の従来実施例におけるバルブ駆動回路においては、
圧電変換素子17に第7図に示すようなヒステリシスが
残留する。第7図は@紀圧電に俟素子17のヒステリシ
ス特性図であシ、横軸には印刀口亀圧値を、縦軸には歪
み量をとる。図において、該素子17へ9印カロ亀圧が
アースされて苓になっても、南の縦軸に示す:伐留歪i
が残る。 第8図は上記E電変1姿素子17および前記バルブビー
ム15の得み状態を示す概略図である。図において、0
点はパルプ閉止位置、B点はパルプ開放時のバルブビー
ム15の先端部高さ、A点は残留歪によりバIレムビー
ム15が停止する位置の先端部高さである。このように
前記圧電変換素子17の残留歪により、バルブ開口jO
Aが不児全閉止状態となり、インフタ/り8からの刀口
圧インクが前記開口10 Aからリークして共通のイン
ク室6および圧力室5に入り、液圧が噌し正常蓚インク
滴噴射が害なわれる。また前記バルブビーム15の中間
停止位置A点は、イ、・クタンクの・張圧やバルブビー
ムのバネ帛ば号、Cより不安定であ(ツ、バルブ開閉毎
に友!こして不安定な一功頌となり、王宮な欣圧訴歪が
不可能である。こねしてよってパルプ装置の侶幀註や大
館が低■し、正gなインク1□□□噴射がJl侍できな
くなる等の、間但勿午する。 この×号夷として、上記ヒステリシスによる残留歪を児
込んでバルブビーム15の圧力6定変更や、印加シ圧み
定変更等の蝿歪をすると、パルプ開口10A(ζ3(げ
るインク・危喰カニ市;j6きれてしまい、またパルプ
装置の大型化、コスト冒等のデメリットも生じ。。 不発明は、上5二の、問題点でシ善するためになさnだ
ものでりり、安定して、@]傷頼性を有するインクジェ
ット西己録咳貢のインク供給装置の形成を月日′つとす
るものであり、特に安定して高信項性を有し、ル・り小
型で部品、組数9少ない1戊1ttfi格の・くIレブ
1 装置を提供することにある。 即ち、イ:/クジエツト記録装置に一一げる記録へlド
同グ)インク呈にインクを1共給するインク供給装置に
おいて、インク家門の電圧を制御してインク供給するパ
ルプ装置の電気機械f換素子(例えは圧電変換素子)に
対して、該素子の駆動時的以外の時間に駆動信号とは逆
極性の電圧を印加することに1って、上記の問題を解決
し、目的を達成した、 以下、本発明をその具体的実施列を示して釈明する。8
9図は圧電変換素子17に印加さnる電圧波形図を示し
、横@は経過時間(マイクロ秒)、離軸は電圧(ボlレ
ト)でるる。図は、順方向電圧パルスA、ヲ印加した恢
に、交互に逆方向の電圧パルスを一刀口する方法である
。ここで逆方向のパルスA2の電圧は、1一方向とは亀
住が逆で、その絶だ1直は順方向パフレスA、の50〜
90%が良い。向えば、おる実施flJにおいては、ハ
ロ方回篭圧が120■の時に、逆方向電圧は一60Vな
いし一110vが良く、中でも一80■ ないし−10
0vで特に良好な結果カニ優られた。 この方法におけるバルブ4動回路の実態タリを第10図
に示す。入力端子Tからバlレプ、駆動信号が印フロさ
nると、トラン7−スタ rlが砥aR,icよリハイ
アスさ:nOム(でなる。すると+EのI唄方回ハjし
°スI・1が近抗R3、R4を介しでバIレブhjザ装
置の圧屹夏4素子17に一刀口される。こ7Lにより該
素子172Iびバルブビームが変形してバIレブ尼口1
0 Aが洲かれ、イ/りつ鳴(さnる。次いで入力端子
Tカ・らのバルブ立動旧考が除去された後、−示時、−
か叫過した時点て、ハlレス発生器Pより逆方向パルス
A2が発生し、これがトランジスタTr 21/C,4
、九′:X2ヲ介して印卯マれ6゜するとトランジスタ
Tr2d O’i、’ :でなり、−コシの逆方向パル
スが抵抗R3、R42弁し、て前記圧電変換素子17に
印加される。こnによl′)前4巳バlレブ開口10A
がへ一止されると共に、このF電圧の作用によね、第7
区に示した。只電圧のみを己ワ刀9し解除した際に圧電
変換素子17二発生したヒステリ7ヌ残留歪に、完全に
除去されて、バルブ帳口1r−I A Hr廿確実に閉
止さする。パルス党生6 Pに遅延四路とワンンヨット
マlレチバイブレークからなり、電子Tにバlレブに!
の色号が入った鏝、一定戸冨j既にトランジスタTr2
 iでパルスを入力する。 次に第11図1″i本光明による油の寿系列((おける
電圧波形図を示す。これは@配圧(笈換素−717にべ
して、前記;幀方向駆動信号の終了と同時に、逆極性の
駆動信号を印加するものである。この場合も前記実海例
と同じく、逆方向パルス電圧B2の肥対値(仁、1胆方
向ハIレス電圧B、の50〜90%好ましく(グア()
〜85%が良い。 この方法におけるパルプ裾長回路の実施列を第12図に
示す。入力端子Tにパルプ、駆動信号が一刀口されると
、トランジスタTr3がONKなり、ついでトランシフ
タTriがONとなる。すると+Eの胴方向ハIレスB
1が躬配圧電変俟素子17に印加され、こnにより前記
パルプ開口10Aが開かれイ/り洪絽される。次いで、
この入力信号のパルスの立下りを謙ルし、パルス発IE
E器Pより逆方同パルスが出力される。するとトランジ
スタTr4がr>となり、次いでトランジスタTr2が
ON iCなる。このとき前記トランジスタTri、T
r3 (d OFFになっている。これにより、−凡′
の逆方向電圧B2が前記圧鍍変換累子17に印、卯され
0.この逆万同−圧B2〆こより、1唄万!可醒圧叫原
峙に罰配圧礒変埃素子17して発生した残と歪が+r云
塾九で%Iレブ開口i(l A yよ児全に閉止さrl
な。 ?人に第43図a本元明による、史に四の夷、旭列に2
、けるi斤・支啓区を示す。こnは前記圧電変換素子1
7に可して、前記1・一方同岨圧パlレスゲいくり刀・
崎(すてi:11卯した友に、逆方向電圧を一回ないし
複妖胚己−刀口する方圧である、この場合(f′i、1
回のバルフ閑止時のイノクコ)リーク量がりないが不テ
ボ次鉾のバIレブ閉止が採返妊汎、バJレブ機構に悪?
善を与゛えるときに(・1、対重として効果があ、ヨ・
。 以上説明した本発明による峨圧印fJQ方法、−すべで
・・−万lol電圧+Eと逆方向ε圧−E′とを舘いて
圧え変換素子を駆動するものであるが、次に本発明によ
る1r!2の実画し1」のバlレブ駆動回品を第14ス
に示す。入力金子Tにバルブ誂n−信号が印刀口さfる
と、:′1.1: トランジスタTriか0NKiす、+Eの順方向)ζJ
レスが四C;巳田酸変学累子17に巨コ刀口される。こ
nによりバ?レブ開口tOAは1艶きインク共(される
。次いてバ少プ駆動1言号が01i’Fになった後、バ
Iレス発生6 P Kより逆方向パルスが前記圧電変換
素子17に印ED ’G n−ると、トランジスタTr
2がONとなり、+E’が抵抗R4とR5によって分圧
された電圧となって、MiJ記土市変換素子17に、先
のバルブ開放時とf4注になるように印刀目される。こ
れによって咄記生成変撲素子17のヒステリシス残留歪
は消去さ汎6゜このような回路においては、埋乃[司の
成豚を表相しないですむため、コストダウンが図れると
いうメリットも王する。 以上、不発明に2けるバルブ、駆!!11回路を実6.
!列に基づいて説明したが、圧電変換素子の残留歪を除
云する也の方法としては、減衰交番電界を印刀口する方
法が升られている。しかしこの方法で1ケ残留歪を除去
するために、電界が減衰するのを待たねばならず、応答
の速い装置を構成することは一1難である。また減衰交
番電圧を作り出すのに複雑な電気回路を要する。このた
め装置が複雑、大型になり、小型高速を目的とするイン
クジェット記録装置に搭載すること1ri困雛でおる。 次i(X本発明、)バルブ込勿回路に中いたスイ゛ノチ
/グ素子ストラン7スタであるが、この;已にリレーや
アナログケート寺(愛用OT ij辷である。 でた本元峡躬虻バルブ毛切可路の央釦Ilすに(は魁気
冒R1i侵索す0−dljとしてミセ変決素子(ρりえ
(ゴビエゾ酸気り1rスタIし)を中いて況明したが、
ヤの′セ(こ電気により勤叩門1」偽町チな1の手段を
菊、)でもよい。向えば磁歪嘔掲+等プバ子げらね暮。  −また本知ヂの前弓己互初(目止6に示した印刀日バ
Iレスi−圧支形は、q相法の形状をなしているが、非
廓不口の一形状のパルス、皮形で4Mい。 上5d、″′)′20<、不発明11こよnば1.4毘
な回路を用いて一発の逆す1シく動ハ、 Iレスでモ屯
変姿素子の浅循歪を確実に除云することができ、その上
、シ5答、生う・ i く 、 豊 筒波運4・バ励っ
:n′熊な ため、 1馬速S己跣((可しているので
、小型、箇速記球、扁1δ幀注を目的とするインクシエ
ンド元録装置に適応して啄めて有吻である5、 4 、  、、、gi面の1里な説明 掘1之は不発明のインク供給張重tユく甲するインクフ
ェノ ト占己纒装置の占己球ヘンドの斜↑光図、第2図
・第3図6−1′不発明のイ/り供袷装餐を通用するイ
ノクジ装ツト6ピ録袈置のiビ、−ヘットを戻氏口勺に
示した灯面図2よび平面図、第4図はA) (B)は不
発明の47り惧朗装置を通用する記録へ・/ドのバルブ
装置の1下切を示す、!fT面図、夛5図は1疋未のパ
ルプ屍:罰表直の重圧波形図、@’6 lA番’; 1
疋米のバルブ4矛袈置の駆a回、俗図、第7図は商記バ
ルブ装置州閉浜1(の圧電変換素子の一圧一歪舟在図、 第8′図(・ま削i己バIレフ゛3ギi醤孟のハIレフ
゛ビームの1乍ぢ状悪区、 第9メlCr1不発明のバlレプ詫百裟直の電圧2仮杉
図、第10図は本発明のバIレブ開、シ〕装置の壓姑画
路区、第11図、第13図は本発明((よる池の実施−
1」の電圧彼形図、 第12図、第14図1−i本発明による曲の央泥β1」
の駆動、仏路図である。 1・・・記録ヘッド基板、  2・・・第一プレート、
訃・φ石ニゲレート、4・・・ノズFし、5・・・圧力
室、6・・・共通のインク室、7・・・圧岨、(奈素子
(ピエゾ電気クリスタル)、8・・・インクタンク、 
 9・・・インクチューブ、10・俸・ インク4人g
、   IOA・・・ゲートバルブ開口、11・・・幇
1王暎出装置、12・―・ダイヤフラム、i3・e・バ
ルブンーIし、14・、 、 佑合体、15・・・バル
ブビーム、16・・・支持乱交、17・・・三屹変奈≠
子、18・・・インク泥珊、A・・・電気パルス元生器
、 B・・・パルプ駆動目1紬、代理人 4 原 義 
芙 躬5図 O5→ 0侍而) 手続補正書 l11’f 41158イ1−6月13[11寵11」
長昌若杉和夫殿 1、4t f’l j〉IJ 、+、 111f fu 57 :+!1.’l y’l顧第 
 86970す2 発明υつ名ゼj・ インクジェット記録装MKおける インク供給装置 、(抽II夕J・、古 °IIイ′1との関係 持n出願人 11  所  束足部新伯゛区西#i?d11’ If
 26番2す名 pl:  (1271小西六写貞1:
業株式会省代l<取組λ用本信彦 4代理人 〒191 居 ”r   JE 4,1.’ /if: l l 
9Jf中、ごくり町1.1.地小西7“”j’、%’1
1業株式会?1内自   発 6、補正の対象 (1)「明細書の発明の詳細な説明の欄」(M)「明a
ilIFの図面の簡単な説明の欄」7、補正の内容 明細4i第4頁11行目 「パルス発生器」とあるな、 「パルス発生器」と訂正。 同第6頁12行目 「シリコーンゴム」とあるな、 「シリコンゴム」と訂正。 同第18頁9行目 「パルプ装fIIt開閉装置」とあるな、「バルブ側閉
装置」と訂正。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 インク/ニット記@装置におけるインク供給装置に
    2いて、こステリシス特性を有する電気磯樺変換紫子に
    対し5変換素子÷−+−4!の、駆動以外の時間に、駆
    動1百号とは逆極性の信号を印り[することを特徴とす
    るインク供給装置0 2 前記電気惣弧変換累子の駆動信号と、該信号と逆極
    性の信号とを父互に前記変換素子81杢−千一に印加す
    ることを特徴とする特許請求31の範兎第1項に記載の
    インク供給装置。 3 前記屯気依弧変漠素子に対し駆動信号の終了と同時
    に前記逆研性信号を印加することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項又(グ妃2項に記お、のインク供給装置。 4 前記配気機械変換素子に対し駆動信号の終了後時間
    を置いて前記逆極性信号を印加することを特徴とする特
    許請求の範囲第1項又は第2項に言己載のインク俳:給
    装置。 5 前記逆極性信号の絶不値が前記龜気磯憬変換素子駆
    動信号のそれの50〜90%であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第4項に記載のインク供給1L
JP8697082A 1982-05-21 1982-05-21 インクジェット記録装置におけるインク供給装置 Granted JPS58203062A (ja)

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