JPS59209154A - インクジェット印字システム - Google Patents

インクジェット印字システム

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JPS59209154A
JPS59209154A JP59078279A JP7827984A JPS59209154A JP S59209154 A JPS59209154 A JP S59209154A JP 59078279 A JP59078279 A JP 59078279A JP 7827984 A JP7827984 A JP 7827984A JP S59209154 A JPS59209154 A JP S59209154A
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signal input
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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】 及貝!jU先 この発明は、一般に、液体の写像材料を制御された態様
で噴出させて写像を記録する装置に関する。より特定的
には、この発明はビデオ信号に応答してインクの間欠的
ジェットを静電的に生じさせることにより受像面上にイ
ンクを沈積さけるための装置に関する。
色土nのJに1 従来より、導電プラテンを超のような7枚の記録媒体の
後ろに置き、静電界によりインクをプラテンの方へ引き
寄せることによってインクを紙に引き付けるノンインパ
クト印字を行なう試みがなされできている。このような
先行技術の例は、アメリカ合衆国特許番号用3,060
,429号および第3,341,859号ならびに゛電
位バリアアパーチャを有する静電型インクジェットシス
テム″という名称のRaV  H、K ocotによる
1983年4月21日出願の係属中のアメリカ合衆国特
許出願連続番号用487,268号に見ることができる
。後右のアメリカ合衆国特許出願はこの出願に45いて
参考として援用する。
これらの先行技術は種々の技術を用いてインクの供給さ
れたインクジェットノズルに高電位を印加づる。印加さ
れた電位はノズルの先端に電界を生じさせる。電界はノ
ズル先端のインクに力を働かけて多量のインク流出を作
り出す。これらのづべての先行技術において、多量のイ
ンク流出の周波数応答は電界の周波数応答に追従しない
。その結果、記録媒体上に形成された、多量のインク流
出により生じる写像は鮮鋭ではない。
この発明の主たる目的は、制御された態様で、インクシ
1ツトノズルから印字面へインクの噴出を与える静電型
インクジェット印字システムを提供することによって、
先行技術の欠点を克服することである。
この発明の他の目的は、先行技術のシステムで生じた写
像よりもより鮮鋭な写像を生じる静電型インクジェット
プリンタを提供づ′ることである。
この発明のさらに他の目的は、印字媒体ににできる漂遊
効果または不所望な静電電荷を阻止する電位バリアを含
む静電型インクジェットプリンタを提供することである
この発明のさらに他の目的は、改善された周波数応答特
性を有するインク流出を行なう静電型イ  −ンクジェ
ット印字システムを提供づ−ることである。
この発明のこれらの目的およびその他の[1的と利点は
、図面に関連して行なう以下の詳細な説明からより一層
明らかとなろう。
1吐ユ11 この発明によれば、インクシ1ツトノズルが導電性イン
クを含むインク容器に導電的に接続される。基準電圧レ
ベルに維持された導電性ブラーンン(またはドラム)が
インクジェットノズルの前に置かれる。1枚の紙または
他の印字媒体がインクジェットノズルに対面したプラテ
ンの表面に置かれる。紙どインクジェットノズルとの間
には、アパーチャを有づる導電プレートが設【ノられ、
インクジェットノズルから出るインクがそのアパーチャ
を介して方向づけられる。
そのシステムへ入力されるビデオデータ信号はインクシ
1ツトノズルに与えられる前にバイアスされる。同時に
、ビデオデータ信号は導電プレートに与えられる前に反
転され、微分器を介して増幅される。微分器はビデオ信
号における正および負のシフトに応答して正および負の
スパイクをそれぞれ発生ずる。ノズルとプレートとに電
圧信号が与えられる結束、電界がノズルの先端とプレー
トどの間に生じる。この電界は入力ビデオデータのレベ
ルが変化するごとに、短時間持続するスパイクを有し、
そのスパイクの方向は入力ビデオデータの変化方向と同
じである。
電界はノズル先端のインクにカを働かせて、インクの多
量の流出を生じさせる。その電界独特の特徴の結果、多
量のインク流出の周波数応答待1gが太き(改善され、
それによって印字媒体上により鮮鋭な写像を生じさせる
ましい実施例の説明 第1図を参照して、先行技術の静電型インクジェット印
字システムが示される。このような先行技術のシステム
において、ジェット用インク10がインク容器12に含
まれる。インク容器12はインク10の化学反応に耐え
るポリプロピレンのような成形可能な材料から形成され
てもよい。インクジェットノズル14はステンレスズチ
ールでできている。ノズルの先端は、理想的には、アメ
リカ合衆国特許第4,349,830@に記載した配列
を有する円錐体の形をしている。インク10の液面の高
さは、ノズル14の先端にふくらみ、または、凸面の三
日月形を形成できるだ(プ十分な圧力ではあるが、ノズ
ル14がらのインクの流出を生じるほど大きくない圧力
をノズル14に与えるように選ばれる。
先行技術のシステムでは、ノズル14に電位を与えるこ
とにより電界がノズル14と、ノズル14の出口にス・
1面して位@づる導電プレート22との間に段(プられ
、それによってインク10が引出されノズル先端のふく
らみは、先のある細長い形に延ばされ、その先から細い
光線状の噴出がプラテン16の方へ向かう。この結果、
インク10の噴出がノズル14からアパーチャ24を介
し1プラテン16の方l\、はぼプラテン16の表面と
垂直な力面に向けられる。1枚の紙20をプラテン16
に対して配置すると、プラテン16が回転するとき紙2
0の上に線が引かれる。噴出の中断は、プレー1−22
とノズル14との間の電位差18を減少づ″ることによ
り行なうことができ、その結果、制御された長さの印が
紙2oの上に描かれる。
先行技術のシステム(第1図)では、プラテン16は金
属製のドラムであり、その外側に紙20が置かれている
。この代わりに、プラテン1Gは平らな金属製プレート
でもよい。
ビデオ入力信号がビデオ信号発生器18によって先行技
術のシステム(第1図)に入力される。
ビデオ信号が高いとき、ジェンl〜が生じ、ビデオ入力
信号が低いときジェットが起こらない。ビデオ入力信号
を発生させるために用いる手段の設計は先行技術におい
て周知である。
電界を生じさせるために、ビデ才人カイ3号18はエレ
メント26でバイアスされ増幅される。この機能を行な
う回路は当業者に周知である。典型的には、ビデオ信号
はOボルトと5ポル1〜との間で切換わる。上のレベル
(5V)は書込信号(またはデータビット)に対応する
。バイアス増幅器26はビデオ信号を2KVと4KVの
間で切換ねるものに代える。2にの出力(Vl)はOボ
ルトのビデオ信号に対応し、4KVの出力(v2)は5
ボルトのレベルのビデオ入力信号に対応する。
先行技術のシステムにおいて、V[1は一般に2500
から3500ボルトの間の)【移電圧である。
バイアス増幅器26によってノズル14に与えられる電
圧信号がVBより大きいとき、噴出が生じる。与えられ
た電圧レベルがVaより小さいとき、噴出が生じない。
噴出の時間は与えられた電圧レベルがしきい値レベルを
越えている時間の量によって制御される。ジェットの中
断は、ビデオ入力信号の降下に応答して電圧出力を降下
させるバイアス増幅ユニツ1−26によって行なわれる
第2A図はバイアス増幅ユニット26によって、ノズル
1111とプレート22との間に与えられた高電H−波
形を承り。この波形は第2B図に示すJ、うに、ノズル
14の先端−で電界を生じる。電界はノズル14の先端
のインク10に力を働かUて、インク1oの多量の流出
を生じさせる。この多量流出の波形は第2C図に示され
る。
多量流出の波形(第2C図)を電界の波形(第2B図)
と比べると、多量流出は周波数応答の機能を失ったこと
がわかる。第2D図に示すように、その結果、インクの
多量1流出にJ:り生じ1=写像は鮮明ではなく、電界
く第2B図)に対する周波数応答が低下している。
第2D図に示す2つの写像スポットは、ノズル14の2
つの別個の動きの結果であり、紙20は回転ドラム16
によってノズル14の2つの動きの間に垂直に再位置決
めされることに注目づべきである。
多量流出と周波数応答に対する■、およびV2の効果は
重なり合い衝突する。v2はインク10の多量流出を制
御する。V2が増加すると、多量流出が増加する。デー
タビットに対する応答時間はV、およびv2ならびにそ
れらとVBとの関係に依存する。インク流出のための最
良の立上がり時間(0ないし98%)はV、−vBおよ
び\12がコロナ放電により制限された最大値となると
きに生じる。インク流出のための最良の立下がり時間(
100%ないし2%)はV、=Oのときに起こる。先行
技術のシステム(第1図)によって与えられるノズル電
圧波形(第2A図)は望ましい多聞流出と周波数応答と
の間の妥協を示づ。
多量流出の改善された周波数応答の結果、より鮮鋭な写
像が紙20上に生じる。これは、第3A図に示すように
、ノズル14に電圧波形を印加することによって達成で
きる。このようにして、高電圧の波形は、波形の前縁と
後縁にパスパイク″を加えることで変化させられる。ノ
ズル14とプレート22との間へのこのような電几波形
の印b■によって、ノズル14の先端に同様な形の電界
がlJXじる(第3B図)。このような電界(第3B図
)を用いるシステムは、空気の電気的破壊強さによって
制限される。したがって、生じた電界が空気の破壊強、
さを越えると、アークとショートが生じる。
第3C図および第3D図は第3A図の電圧波形を用いて
生じる多量流出および写像を示づ。ここでの多量流出は
先行技術(第2図)に用いる電圧波形の場合よりもより
早く応答し、より鮮鋭な写像を作ることにて主意され7
jい。
第3A図の電圧波形では、゛″スパイク″時間の長さは
短く、多量流出および写像はΔ−バシコー1−シない。
゛スパイク″の時間が長過ぎる場合の影響が第4図に示
されている。
この点に関し、先行技術のシステムと、その結果生じる
電界($1図および第2図)により与えられる電圧信号
が修正されて第3図に承りものに対応するならば、多量
流出と、′それに伴い生じた写像には大きな改善がもた
らされることは明らかである。しかし、設計上および使
用土の制限のため、第3図の電圧波形を生じさせること
ができるバイアス増幅ユニット26を設けることは極め
て困難である。
この発明(第5図)はこれらの制限を克服し低価格で実
施できる。第5図において、ビデオ信号が第1図の先行
技術のシステムの場合と同様に、バイアスされて増幅さ
れてからノズル14に与えられる。この発明において、
ビデオ入力信号はインバータ28にも送られる。反転さ
れたビデオ入ツノ信号は次に微分器30に送られる。微
分器30は一スロープ(または変化率)検出器として働
き、この検出器は変化率に比例したスパイクを発生りる
ことによりその入力波形の方向における変化を検出する
と、入ってくる信号の変化率に比例したスパイクをその
出力に生じさせる。微分器30によって生じた信号は線
形増幅器32−において増幅され、増幅器32の出力が
プレート22に与えられる。
微分器30は先行技術において周知の回路を用いて実現
されることができる。要求される微分機能を行なうのに
用いられる回路の例が第6図に示される。第6図の構成
部品の値の選択は、スパイクの望ましい持続時間に依存
し、当業者には明白であろう。
第7図はこの発明の好ましい実施例(第5図)によって
生じる信号を示す。ノズル14に印加される電圧信号(
第7A図)は先行技術のシステムと同じである。増幅器
32から出力されプレー1〜22に与えられる電圧信号
が第7B図に示される。
印加されたノズル電圧(第7A図)とプレート電圧(第
7B図)との組合わせ効果によって、第7C[dGこ示
すようにノズル14とプレート22との間に電界が生じ
る。この電界は第3図に示した電界を与える前述の目標
を満たす。第7C図の電界を与えた結果、この発明によ
り生じる多量のインク流出(第7図)と写像は先行技術
のシステムで得られるものに対して改善されている。
この発明の好ましい実施例において、増幅器32が微分
回路30からの信号を増幅し、正のスパイクが(V2−
v、>の正のレベルを有し、角のスパイクが−(V27
Vl>の負のレベルを有するようにする。このようにし
て、V2 = 4 K Vj5よびV、=2KVの値に
対し、スパイクの高さがプラスまたはマイナス2KVど
なるであろう。プレート22に与えられるスパイクが好
ましいレベルになくても、どのようなピークレベルのス
パイクを印加しても第1図の先行技術のシステムに比べ
性能の改善が得られることに注目されたい。
第7B図におりるスパイクの時間の長さは微分回路30
によって制御される。第7B図におい−c1“スパイク
″の時間が短く、多量の流出および写像スポットがオー
バシュートしない。オーバシュートを最小限にするため
の微分器3oの構成部品の選択は、先行技術の文献に十
分に記載されている。たとえば、1965年マグロ−ヒ
ル社出版のlvlillmanの ’ p ulse、
  D 1g1tal、  and  S witch
ingW a v e f o r m s”の第27
頁ないし35頁を参照されIこ い 。
回路設計技術の当業者は、微分器30から出力しlζ信
号は増幅器32によって増幅される前に再度波形整形さ
れるか、または、増幅器32の出力で再度波形整形され
てもよいことはわかるであろう。たとえば、微分器30
で出力される信号は回路(図示「ず)に送られ、この回
路は微分器30の出力がOより大きいときは、常に、固
定した正の電圧(または正の方形波〉を出)jし、微分
器30の出力がOより小さいときは、常に、固定した負
の出力(または負の方形波)を出力する。
他の例として、微分器30は、入力信号が一定のレベル
より上まlζは下にそれぞれ変動するとき、必ず方形パ
ルスを発生ずる回路に代えることができる。ざらに他の
例として、微分器30は2つのしきい値設定回路(図示
I!′す゛)に代えることができ、その第1のしぎい値
設定回路は、インバータ28の出力での負方向に進む遷
移に応答して増幅器32の入力として負の方形パルスを
与える。このような場合、第2のしきい値設定回路(j
インバータ28の出力での正方向に進む遷移に応答して
増幅器32の入力としての正の方形パルスを与えること
になる。後者の場合、方形パルスの持続時間はオーバシ
ュートのような望ましくない影響を生じることなく、周
波数応答を最大限にりるように選ばれる。このようなデ
ィジタルのしきい値設定回路の設計は当業者にとって明
らかである。
このような回路が微分器30および増幅器32の間に加
えられるか、または微分器30の代わりとして用いられ
るとき、増幅器2はブレー;〜22に第8B図に示す電
圧波形を与える。このような場合、ノズル14への電圧
が増加する間に、負の方形パルスがプレート22に与え
られ、ノズル14への電圧が減少する間、正の方形パル
スがプレート22に与えられる。印加されたノズル14
の電圧(第8A図)とプレート22の電圧(第8B図〉
との組合わせ効果により、第8C図に示すように、ノズ
ル14とプレート22との間に電界が生じる。この電界
は、先行技術のシステム(第1図および第2図〉に比べ
ると、インクの多量流出および生じた写像の品質を大き
く改善させる。
以上、この発明の好ましい実施例および他の実施例を示
し説明してきたが、この発明の主題【は前掲の46J 
Fl’l請求の範囲において特に示され明確に特許請求
されていることを付記する。この発明に関連する当業者
には、この発明の特定的に述べた実施例の一部に等しい
技術またはそ(7)+3E正もしく(よ代案が、特許請
求の範囲に述べるこの発明の範囲から逸脱することなく
実現できること力(理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術の静電型インフジエラ1〜印字システ
ムを示す。 第2図は、第1図の先行技術システムにビデオ信号デー
タビットを与えた結果生じたノズル電圧波形、電界、多
量のインク流出および写像ス、Nツ]−を示す。 第3図は先行技術のシステムのノズルに印加された電圧
波形を変化させる効果を示し、その電圧波形はその波形
の前縁と後縁とに短時間の“スノ(イク″を加えること
により変化する。 第4図は先行技術のシステムのノズルに印加された電圧
波形を変化させる望ましくない効果を示し、この電圧波
形はその波形の前縁と後縁とに比較的長い時間の゛スパ
イク′°を加えることにより変化する。 第5図はこの発明の改善された静電型インクジェット印
字システムを示す。 第6図はこの発明に用いられる形式の微分器を実施する
ために用いれる典型的な回路を示す。 第7図は、第5図の改善されたシステムにビデオ信号デ
ータビットを与えることにより生じたノズル電圧波形、
プレート電圧波形、電界、多l流出および写像スポット
を示す。 第8図はこの発明の他の実施例にビデオ信号データビッ
トを与えることにより生じたノズル電圧波形、プレート
電圧波形、電界、多量流出および写像スポットを示す。 図において、10はインク、12はインク容器、14は
インクジェットノズル、16はプラテン、22はプレー
1〜.26はバイアス増幅ユニット、28はインバータ
、30は微分器を示す。 特許出願人 バロース・コーポレーション図面の浄書(
内容に変更なし) 311− 手続補正書(方式) 1.事件の表示 昭和59年特許願第78279号 2、発明の名称 インクジェット印字システム 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所  アメリカ合衆国、ミシガン州、デトロイトバ
ロース・ブレイス (番地なし) 名 称  バロース・コーポレーション代表者  ウォ
ルター・ジエイ・ウィリアムス4、代理人 住 所 大阪市北区天神橋2丁目3番9号 八千代第一
ビル電話 大阪<06)351−6239 <代)氏名
弁理士(6474)深見久部 5、補正指令の日付 図面全図 7、補正の内容 1!墨で描いた図面企図を別紙のとおり補充致します。 なお内容についての変更はありません。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) ビデオ信号入力波形に応答するインクジェット
    印字システムであって、 インクジェットノズルと、 液体の写像材料を前記ノズルに供給する手段と、前記ノ
    ズルの出口オリフィスと間隔を隔てた関係にあり、それ
    と対向して位置決めされた導電プラテンと、 前記プラテンと前記ノズルとの間に置かれた記録部材と
    、 アパーチャを有する導電プレー1〜とを備え、前記プレ
    ートは前記記録部材と前記ノズルとの間に間隔を隔てた
    関係で位置決めされており、前記ビデオ信号入力波形に
    応答して第1の電位の波形を発生させて前記プレートお
    よび前記プラテンの間に与える第1の手段と、 前記ビデオ信号入力波形に応答して第2の電位の波形を
    発生させて前記ノズルと前記プラテンとの間に与える第
    2の手段とをさらに備えた、インクジェット印字システ
    ム。 (2) 前記第1の手段は、 前記ビデオ信号入力波形を反転させるインバータ手段と
    、 反転されたビデオ信号入力波形における変化率に比例し
    た電圧信号を発生する微分手段と、発生した電圧信号を
    増幅する第1の増幅手段とを備えた、特許請求の範囲第
    1項に記載のインクジェット印字システム。 (3) 前記第2の手段は、 ビデオ信号入力波形をバイアスするバイアス手段と、 バイアスされた受信ビデオ信号入力波形を増幅する第2
    の増幅手段とを含む、特許請求の範囲第1項に記載のイ
    ンクジェット印字システム。 (4) 前記第2の手段は、 受信されたビデオ信号入力波形をバイアスするバイアス
    手段と、 バイアスされた受信ビデオ信号入力波形を増幅、する第
    2の増幅手段とを含む、特許請求の範囲第2項に記載の
    インクジェット印字システム。 (5) 前記プラテンは接地電位レベルに維持される、
    特:!f請求の範囲第4項に記載のインクジ1ツ1へ印
    字システム。 (6) 前記ビデオ信号入力波形がOと約5ボルトとの
    Unで1i7J114わり、5ボルトのレベルは前記液
    体写像月利のジェットが発生されるべきことを特定し、
    0の電圧レベルはジェットが全く起こらないことを示す
    、特許請求の範囲第4項に記載のインフジエラ1〜印字
    システム。 (7) @記載2の手段により発生された前記第2の電
    位波形は約2KVと4KVの間で切換ねり、2KVのレ
    ベルはビデオ信号入力波形が0の電圧レベルにあること
    に相当し、4Kvのレベルはビデオ信号入力波形が5ボ
    ルトのレベノ1であることに相当する、特許請求の範囲
    第6項に記載のインクジェット印字システム。 (8〉 前記微分手段は反転されたビデオ信号入力波形
    における各々の電圧遷移に応答して電圧スパイクを発生
    する手段を含み、電圧スパイクの各々の極性は反転され
    たビデオ信号入力波形における対応の電圧遷移の方向に
    対応する、特許請求の範囲第2項または第3項に記載の
    インクジェット印字システム。 (9) 前記電圧スパイクの各々の時間の長さは、反転
    されたビデオ信号が対応の遷移レベルに留まる時間より
    も短い、特許請求の範囲第8項に記載のインクジ3工ツ
    ト印字シスデム。 (10) 前記プラテンは円筒型ドラムであり、前記記
    録部材が前記円筒型ドラムの外部表面上に取付けられる
    、特許請求の範囲第3項に記載のインクジェット印字シ
    ステム。 (11) 前記第1の手段はビデオ信号入力波形におけ
    る遷移に応答するスロープ変化検出手段を含み、単一の
    方形波パルスを発生する前記スロープ変化検出手段はビ
    デオ信号入力波形における遷移の方向として逆極性を有
    する、特許請求の範囲第1項に記載のインクジェット印
    字システム。 (12) 前記単一方形波パルスの持続時間はビデオ信
    号入力波形における対応の遷移と、ビデオ信号入力波形
    における次に続く遷移との間の時間よりも短い、特許請
    求の範囲第11項に記載のインクジェット印字システム
    。 (13) 前記第1の手段はしきい値量を越えるビデオ
    信号入力波形における遷移に応答するしきい値設定手段
    を含み、単一の方形波パルスを発生する前記しきい値設
    定手段はビデオ信号入力波形における遷移の方向として
    逆極性を有する、特許請求の範囲第1項に記載のインク
    ジェット印字システム。 (14) 前記単一方形波パルスの持続時間はビデオ信
    号入力波形における対応の遷移と、ビデオ信号入力波形
    における次に続く遷移との間の時間よりも短い、特許請
    求の範囲第13項に記載のインクジェット印字システム
    。 (15) 前記第2の手段は、 受信したビデオ信号入力波形をバイアスするバイアス手
    段と、 バイアスされた受信ビデオ信号入力波形を増幅する増幅
    手段とを含む、特許請求の範囲第11項または第13項
    に記載のインクジェット印字システム。 (16) 前記プラテンは一定の電圧レベルに維持され
    る、特許請求の範囲第11項または第13項に記載のイ
    ンクジェット印字システム。
JP59078279A 1983-04-28 1984-04-17 インクジェット印字システム Granted JPS59209154A (ja)

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US489503 1995-06-12

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