JPS6023985B2 - インク・ジエツト・プリンタ - Google Patents

インク・ジエツト・プリンタ

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JPS6023985B2
JPS6023985B2 JP55070223A JP7022380A JPS6023985B2 JP S6023985 B2 JPS6023985 B2 JP S6023985B2 JP 55070223 A JP55070223 A JP 55070223A JP 7022380 A JP7022380 A JP 7022380A JP S6023985 B2 JPS6023985 B2 JP S6023985B2
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pulse
ink
bit
bit signals
drop
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リチヤ−ド・ウエイン・ク−プク
ロス・ニ−ル・ミルズ
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Publication of JPS6023985B2 publication Critical patent/JPS6023985B2/ja
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
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    • 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
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    • B41J2002/14387—Front shooter

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は適当な文字発生装置の制御によってオン・デマ
ンドでインク滴を発生させる為の手段を用いたプリンタ
に係る。
インク・ジェット印刷法は、連続的に付勢される変換器
によって個々の滴に分離される圧力発生の連続的なイン
ク流を用いる装置を含んでいる先行技術において知られ
ている。
これらの個々の滴は選択的に帯電されそして印刷処理の
為に印刷媒体へあるいはこれらの滴が収集され且つ再循
環されるところのインク受けへの何れかに偏向される。
これらの加圧型装置の例は、米国特許第３５９６２７５
号及び第３３７３４３７号に含まれている。変換器がオ
ン・デマンドでインク滴を発生させる為に用いられるイ
ンク・ジェット・プリンタは又先行技術において知られ
ている。このようなプリンタにおいて、インクは重力に
よって室に供給されそしてこの室の背部に取り付けられ
た変換器は、適当な電圧パルスによって付勢される時に
インク瓶を発生させる為の運動を生じさせる。この変換
器が放射状に配置されているドロップ・オン・デマンド
型の異なる実施例が、米国特許第３６８３２１２号に示
されている。この先行技術のドロップ・オン・デマンド
型装置は、低い摘発生率及び不艮な印刷品質を導くとこ
ろの不規則な間隔及び不規則な寸法の満を発生させる低
い噴出安定度によって制限されていた。特公昭５３−３
９２２Ｃ号公報にはスレッショルドレベル以下の低い振
幅のパルスでは、インク滴を発生しないことを開示して
いる。
しかしこのようなパルスは除去した方が、誤ってインク
滴を発生させることがないので、有益であると述べ、こ
のような低い振幅のパルスが如上の高い摘発生率での印
刷品質向上に有用なことに全く気付いていない。これ故
に、本発明の目的は非常に高い摘発生率を有したドロッ
プ・オン・デマンド型プリンタを提供することである。
本発明の他の目的はこれらの満を一様な寸法及び一様な
間隔で発生させるド。
ップ・オン・デマンド型プリンタを提供することである
。本発明の他の目的はノズル先端のメニスカスの影響だ
けでなく、滴の飛糊中の空気抗力の影響なども考慮し、
過去の複数個の満の発生（不発生）経過に応じた補償を
摘発生用の駆動パルスの大きさに適切に設定し易いよう
な新規な構成のインク・ジェット・プリンタを提供する
ことである。
本発明に従って、これらの目的及び他の目的は、重力に
よってインクを供給される室を有した本体部材からなる
印刷ヘッドを設けたドロップ・オン・デマンド型インク
・ジェット・プリンタによって達成される。この室は１
方の端部にノズル部分を有し且つ他方の端部に壁部分を
有する。選択的に付勢可能な変換器は、予定した開始電
圧振幅に等しいかあるいは越える適当な電圧パルスによ
って付勢される時に、１個のインク瓶がこの印剛ヘッド
のノズル部分から噴出されるようにこの壁部分に物理的
に後続されて取り付けられている。これらの電圧駆動パ
ルスは、予定した摘発生率が設定されるように予定した
等価な期間ごとに発生されそしてこれらのパルスの振幅
は、滴が形成されない時にこの駆動パルスがこの開始電
圧の振幅より低い振幅であり且つ滴が形成されなかった
期間に続いて形成される最初の満の為の駆動パルスがこ
の開始電圧の振幅より高い振幅であるように制御される
。記述する具体的な実施例において、この駆動パルスの
振幅を制御する為の装置は、この印刷データを記憶し且
つ文字発生器手段へのクロック手段及びシーケンス制御
論理回路の制御に基づいてこの印刷データを瞬時にライ
ンへ転送する為の手段からなる。
この文字発生器からの出力はデータのビット流からなり
、このビット流はシフト・レジスタ手段に入れられる。
このシフト・レジスタのデータは、１つの満を発生させ
るようにするとき過去の複数個の滴の発生経過を反映す
る、複数個のビット信号を含む。そしてこの複数個のビ
ット信号の種々の組合せパターンをアドレスとして、公
知のテーフル・ルック・アップ技法により記憶装置から
１つの駆動パルスの大きさを表わす値のディジタル・ワ
ードをアクセスする。即ちこのディジタル・ワードはこ
の特定な印刷デ−夕の次のビットの為の駆動電圧に関す
る適当な振幅を決定する。このディジタル・ワ−ド‘ま
適当なディジタル・アナログ変換器によってアナログ形
状に変換されそしてこの次の駆動パルスの為の振幅制御
に用いられる。他の実施例が示され、ここにおいてこの
制御手段はテーブル・ルック・アップ技法によってある
ディジタル・ワードを発生させる為にプログラムされた
マイクロ・コンピュータからなり、．このディジタル・
ワードは変換器へのパルスの為の適当な駆動振幅を発生
させる前に変換されて用いられる。第１図を参照するに
、このプリンタは印刷ヘッド１０からなり、インク液は
重力によってインク供給手段１２からこの印刷ヘッドに
供給される。
室１４はヘッド本体１６の中に設けられそしてインク供
給手段１２からインク供ｖ給ライン１８を通過して流れ
出るインクによって満たされる。室１４からの出口はノ
ズル部分２０を設けられ、このノズル部分はこのインク
が静的状態のもとではノズル部分２０から流れ出ないよ
うに設計されている。第１図に示すように室１４の左端
部は適当な薄膜２２によって閉じられ、この薄膜はこの
ヘッド本体に固定されている。電気−機械変換器２４は
この薄膜２２に固定されている。この変換器２４は適当
な電圧パルスで付勢される時に放射方向に収縮し、この
薄膜２２を内方向に曲げこの室１４の体積を煩少させそ
してインク液がノズル部分２０を通過して噴出して１個
のインク満を形成する。制御手段２６は、変換器２４に
印加された夫々の電圧パルスに関して１個のインク滴を
発生するように選択的にこの変換器２４を付勢する電圧
制御パルスを与える。本発明に従えば、変換器２４が選
択的に付勢されるこれらの電圧パルは、予定したインク
摘発生率がこの電圧パルスの繰り返し周波数によって設
定されるように予定した等しい期間Ｔの全ての期間に形
成される。これらの電圧パルスは、後述するように、こ
の現期間の際に滴が発生されなければならないかどうか
に従って振幅変調されるのみならず、選択された数の他
の滴の滴発生経過に従っても振幅変調される。印刷処理
中、印刷ヘッド１０は一定速度でこの印刷媒体を横切っ
て移動され、文字ビット・データはこれらのインク滴が
所望の印刷データをこの印刷媒体上に発生するようにこ
の文字ビット・データに応答して選択された期間Ｔで形
成されるようにこの印刷ヘッドの移動と同期して制御手
段２６（詳細に後述する）によって発生される。印刷ヘ
ッド１０の移動を同期させる為の装置はこの技術分野に
おいて公知でありそしてたとえば上述した米国特許第３
７８７８８４号に開示されるヘッド移動装置からなって
もよい。第２図に示すように、先行技術のドロップ・オ
ン・デマンド型装置は１個のインク滴を発生させる為に
この変換器に駆動パルスを用いた。時間に対するメニス
カス（ｍｅｎｌｓｃ雌）運動の図（第３図参照）に示す
ように、このメニスカス運動は別の満が確実に発生され
る前に終了しなければならない。かくして、このメニス
カス運動が終了する為に要する時間すなわち７最小値は
この先行技術装置に関して最大摘発生時間を設定し、こ
の時間は印刷媒体上に非常に多くのスポットを発生させ
るノズルに関して２千滴／秒乃至３千滴／秒の先行技術
装置の代表的な最大摘発生率をもたらす。この制限され
た摘発生率に加えて、先行技術装置は滴がいくつかの期
間の間発生されず、この後最初の１つ以上の滴に関して
不規則な滴を発生した。たとえば、第４図に示すように
、満２７及び２８は駆動電圧パルス２９及び３１に応答
して規則正しい間隔で夫々発生される。しかしながら、
次の期間Ｓ３に、駆動電圧パルスが発生されないから満
は形成されない。次の期間Ｓ４に、駆動電圧パルスが発
生されるが、結果的に生じた滴２５は不規則に間隔づけ
られている。この不規則性は等しくない滴間隔で発生さ
れたこれらの滴の形状をもたらし、この等しくない滴間
隔はヘッドの一定な運動の為に、これらの滴をこの印刷
媒体の不所望な位置に衝突させそしてこの不所望な位置
は悪い品質の印刷データを発生させる。この不規則性は
又、この印刷品質を更に劣化させるところの等しくない
滴間隔に加えて等しくない寸法のこれらの滴の形状をも
たらす。本発明に従えば、インク満は等しい寸法及び等
しい間隔で発生されそして非常に改良された摘発生率で
発生される。
この改良は選択された駆動電圧がこの可能な摘発生時間
Ｔの夫々で発生されるように、変換器２４へのこの駆動
電圧を変調することによって達成される。この印刷ヘッ
ドの開始シーケンスの制御に関するパルス列が第５図に
示されている。この開始シーケンスはこのプリンタの動
作開始時に用いられそして又２つ以上の期間に滴が発生
されず過ぎ去る時に用いられる。この印刷ヘッドの設計
、動作周波数のような要素及び粘度並びに表面張力のよ
うなインクの特性に基づいて、安定状態の開始電圧Ｖｔ
が決定される。この電圧Ｖｔは変換器２４への最小電圧
であり、この最小電圧は夫々の可能な満期間Ｔに満を発
生させる時に滴を噴出させる。開始前に、このメニスカ
スは、振幅Ｖ，の最初のパルス３０を発生させることに
よってこの開始電圧Ｖｔ以下で複数回パルスされる。こ
の振幅Ｖ，はこの開始電圧Ｖｔ以下であり、そしてＶｔ
の約１０％乃至約５０％の間の範囲でよいが、具体的な
実施例においてＶ‘の約２０％である方が好ましい。選
択された振幅Ｖ，の複数個のパルスはこのメニスカスを
パルスする為に用いられてもよくそしてこの動作はより
高い摘発生率で非常に一様な満を発生させることをねら
っている。もし所望するならば、この最初の満の形成前
に、この最後のパルス３２はより高い次の開始振幅Ｖｍ
すなわちＶ‘の９０％であってもよいが、たとえばこの
具体的な値はＶｔの約６０％である。この駆動電圧パル
ス３４はこの最初の満を次に発生させそしてこのパルス
の振幅Ｖｈはこの開始電圧Ｖｔよりも大きい。この駆動
パルス３４のより大きな振幅は、滴不発生に続く最初の
滴がうける付加的空気抗力及びメニスカス力を補償する
に足りる速度でこの所望の寸法の満が形成され且つ噴出
されるようにより大きなエネルギーを変換器２４に発生
させる。この振幅はこの印刷ヘッドの特定な設計に依存
しそして経験的に計算でき且つ定められる。この駆動電
圧パルス３４の振幅の上限は変換器３４をこわさない値
によって定められそして図示したこの実施例に関するＶ
ｈの具体的な範囲は開始電圧Ｖｔよりも高い約２０％乃
至約３０％の範囲である。次の第２の滴に関するこの駆
動電圧パルス３６１ま又この開始電圧Ｖｔよりも高い振
幅Ｖｉであってもよく、この駆動電圧パルス３６に関す
る代表的な振幅はこの開始電圧Ｖｔより約１０％乃至２
０％上である。次の駆動電圧パル３８はこの開始電圧Ｖ
ｔの振幅である。この装置が開始されてしまい且つこの
安定動作状態に達してしまうと、満は電圧駆動パルスＶ
ｔの振幅で変換器２４を駆動することによって、この選
択された摘発生率で発生できる。
一連の駆動電圧パルスが第６図に示され、この第６図で
この最初の２つの駆動電圧パルス３９及び４川ま滴を発
生させる為にＶｔの振幅を有する。しかしながら、次の
滴の期間に、満はこの駆動電圧パルス４２がＶｍのよう
に低い値である為に発生されない。この駆動電圧パルス
はメニスカス運動を発生するが満を発生させない。第６
図の第４番目の滴時間は滴不発生後の摘発生を示し、こ
の駆動電圧パルス４４はＶｈの値である。第６図の第５
番目の滴時間は鏑木発生後の２番目の満を示し、この駆
動電圧パルス４６はＶｉの値である。第６図の残りの駆
動電圧パルスはＶｔの安定状態値である。制御手段２６
は、通常コード化された形式である印刷データを受けと
り、この印刷データを所望のフオントで発生させる為に
ビット・パターンを発生させそしてこの印刷データをこ
の記録媒体上に発生させるように変換器２４を制御する
為に駆動電圧パルスを発生させる為の任意の適当な手段
からなる。
制御手段２６はハード・ワイヤ一の論理回路からなって
もよくすなわちこの動作は、このプリンタが一部を占め
るデータ処理装置のプロセッサによって与えられてもよ
い。更に、制御手段はマイクロプロセッサからなっても
よく、このマイクロプロセッサはこのプリンタの為にこ
の電圧振幅制御及び他の制御機能を提供する。第７図を
参照するに、図示された制御手段のこの実施例は、記憶
装置５０、文字発生器５２、クロック・パルス発生器５
４及びシーケンス制御論理回路５６からなる。
記憶装置５０はこの印刷データ及びこの所望の文字フオ
ントを記憶する機能がある。文字発生器５２はこの印刷
データをこの記憶媒体上に発生させる為に適当なビット
・パターン・データを発生させる。クロック・パルス発
生器５４‘ま記憶装置５０の為のサイクルを決定し、こ
の期間Ｔを定め且つこのプリンタの他の機器を同期させ
る為にタイミング・パルスを発生させる。これらのクロ
ツク・パルスは、もし所望するならば装置クロックから
与えられ、この装置クロックはこの所望な周波数のパル
スを発生させる為に分周される。この印刷データは、記
憶装置５０へ伝送されそしてシーケンス制御論理手段５
６及びクロック・パルス発生器５４からの制御信号によ
って文字発生器５２へ連続的に読み出される。
印刷データのビット流は導線５８を通過してシフト・レ
ジスタ手段６０のデータ入力端子へ伝送される。特定な
駆動電圧パルスの振幅を決定する為に考慮された満数は
設計選択であり、シフト・レジスタ手段は特定な実施例
において考慮された夫々の滴に関して１ステージを有す
る。たとえば、このビット流において１２滴が考慮され
そしてこの場合にシフト・レジスタは１２ステージから
なることである。この選択された摘発生率Ｔでクロック
・パルスは導線６２を通ってシフト・レジス夕手段６０
のシフト入力端子へ伝送される。シフト・レジス夕手段
６０の出力は読み出し専用記憶菱段（以下ＲＯＳと称す
）６４に平行にロードされる。かくして、ビット・デー
タの１２ビット流はＲＯＳ６４に伝送されそしてこのデ
ータはＲＯＳの中の特定なワードをアクセスする為のア
ドレスを形成する。夫々の満が形成される為の振幅は、
可能な１２ビットの組み合わせによって作られた摘発生
データがこのビット構成によってアドレスされる位置に
考慮され且つ記憶されるように前もって選択される。た
とえば、端子７２でこのアドレスされた８ビットのＲＯ
Ｓワードはディジタルーアナログ変換器（以下ＤＡＣと
称す）６６へ読み出され、このＤＡＣでこのワードは特
定な振幅のアナログ形状に変換される。ＤＡＣ６６の出
力はライン６７上のクロック・パルスの制御下で駆動器
６８へ接続され、この駆動器が端子７０上に電圧駆動信
号を形成しそしてこの電圧駆動信号がこの次の摘発生期
間に変換器２４を駆動する。他の実施例として、この制
御手段２６はマイクロ・コンピュータからなってもよい
。
今日市場に多数のマイクロ・コンピュータが提供されて
おり、これらのマイクロ・コンピュータは適切であり且
つこれらの動作は先行技術において公知である。第８図
に示すように、マイクロ・コンピュータを用いたこの制
御は考慮すべき滴数を決定するステップ及びこの滴数の
可能ないろいろな組み合わせの為のテーブルを設定する
ステップを要する。この装置割込み１００が設定され、
タイマー１０１はこの選択された摘発生率を決定する為
に設定されそしてこのプログラム１０２は実行の為に高
速記憶装置へ移動される。次にデータ１０３は１ライン
に関して読み込まれそしてこの実行はプログラム・ルー
プを用い、このプログラム・ループはパルスを発生すべ
き時間かどうかを決定する為に最初に検査１０４を行う
。もし時間ならば、この電圧駆動信号の振幅を決定する
ディジタル・ワードは、テーフル・ルック・アップ技法
によって前述のように用意されたテーブル１０７をアク
セスしそしてこのビット・データを用いることによって
発生される。次に端子７２の上のこのディジタル・ワー
ドは前述の７０のような端子にこの必要な制御電圧を発
生させる為にＤＡＣ６６のようなＤＡＣに伝送される。
このパルス発生時間が、この検査時間に過ぎ去ってしま
った場合及びパルスが発生された場合の両者において、
この動作はこのタイマー割込みを待つ（１０５）為に進
められ、このタイマー割込みは新しい期間Ｔが開始する
為の時間を示している。検査１０６はこのラインが完了
したかどうかを決定する為に実行されそしてもしも完了
したならば、新しいラインが読み込まれそしてこのルー
プが繰り返される。このラインが完了していない場合に
、パルス発生の為のタイミングを再び検査する為にこの
ループへの戻り信号が発生され、すなわちこの場合にイ
エス信号であり、この結果パルスは上述のように発生さ
れる。本発明に従ったこの電圧変調制御は、先行技術装
置と比較するとより高い摘発生率及びより良好な印刷品
質の両事項において非常に改良された結果を生じる。
たとえば実験テストにおいて前述の米国特許第３７８７
８８４号に示す印刷ヘッドに類似した印刷ヘッドは、先
行技術の駆動技法によって動作される時に、２千滴／秒
乃至３千滴／秒の摘発生率で動作した。実験テストにお
いてこの同じ印刷ヘッドは、本発明に従った電圧変調制
御によって動作される時に、改良された印刷品質で且つ
６千滴／秒乃至１万滴／秒の摘発生率で動作された。同
様な改良が、前述の米国特許第３６８３２１２号に示し
た形式の印刷ヘッドについての実験テストにおいても注
目される。非常に早く減衰されるメニスカス運動に組み
合わせて制御したインピーダンスのような技法によつて
、前述の米国特許第３７８７８８４号及び第３粥３２１
２号のような印刷ヘッドの性能を改良する幾つかの技法
が先行技術装置に用いられた。
実験テストにおいて、これらの改良された装置の幾つか
は、これらの改良された先行技術の技法に従って動作さ
れる時に、１万滴／秒の摘発生率を示した。これらの同
じ印刷ヘッドは、本発明に従って実験室テストで駆動さ
れる時に、非常にすぐれた印刷品質で且つドロップ・オ
ン・デマンドの２万５千滴／砂の摘発生率を示した。か
くして、本発明からなるこの電圧変調駆動技法はドロッ
プ・オン・デマンドの非常に高い摘発生率を生じるのみ
ならずより良好な滴の同期並びに間隔及びより良好な印
刷品質を生じた。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に従ったドロップ・オン・デマンド型イ
ンク・ジェット・プリンタの部分的断面図、第２図，第
３図及び第４図は先行技術のドロップ・オン・デマンド
動作において発生された電圧駆動パルス、結果的に生じ
たメニスカス運動及びこれらの満を夫々示している図表
、第５図は本発明に従ったドロップ・オン・デマンド動
作の開始における駆動電圧パルスを示す図表、第６図は
本発明に従った通常の動作中の駆動電圧パルスを示す図
表、第７図はこのプリンタを制御する為の制御手段の１
実施例を示すブロック図、第８図はこのプリンタを制御
する為の制御手段の他の実施例を示す流れ図である。 １４・・・室、２０・・・ノズル部分、２２・・・薄膜
、２４・・・電気機械変換器、１６・・・ヘッド本体、
１２・・・インク供給手段、２６・・・制御手段。 ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ Ｆ・Ｇ．５ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．７ ＦＩＧ．８

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 印刷データ源からの一連のビツト信号に応じて、イ
    ンク滴を発生させない大きさの駆動パルス及びインク滴
    を発生させる大きさの駆動パルスを生じるパルス発生手
    段を具備し、これらのパルスを、上記一連のビツト信号
    に対応する順序で電気機械変換器に印加して、該変換器
    に結合されたインク射出口からインク滴を選択的に射出
    し、上記ビツト信号のパターンに対応する印刷パターン
    を印刷媒体に生じるドロツプ・オン・デマンド型のイン
    ク・ジエツト・プリンタに於て、 上記パルス発生手段
    は、ビツト信号のパターンに対応した上記駆動パルスの
    ３通り以上の大きさを示す値を予じめ記憶している記憶
    装置と、該記憶装置をアドレスするため上記印刷データ
    源からの上記一連のビツト信号を受取るアドレス装置と
    を具備し、 １つの上記ビツト信号に対応する１つの上
    記駆動パルスを上記変換器に印加するときは、該１つの
    ビツト信号の前の一連の複数個のビツト信号のパターン
    をアドレスとして、上記駆動パルスの大きさを示す値を
    選択して読出し、その大きさに対応する上記駆動パルス
    を印加することを特徴とするインク・ジエツト・プリン
    タ。 ２ 上記アドレス装置がシフトレジスタであることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載のインク・ジエツト
    ・プリンタ。 ３ 上記記憶装置中に予じめ記憶されている値は、上記
    複数個のビツト信号の異なるパターンについて、上記イ
    ンク噴射口のところのメニスカス運動、及び射出された
    インク滴が飛翔するとき受ける空気抗力の差を補傷する
    よう設定した値であることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載のインク・ジエツト・プリンタ。 ４ 上記パルス発生手段が生じる駆動パルスは、インク
    滴を発生させない場合でも、上記複数個のビツト信号の
    パターンに応じた複数通りの大きさのパルスであること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のインク・ジエ
    ツト・プリンタ。
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