JP4987863B2 - インクカートリッジの印字ヘッドを駆動する印字システム - Google Patents

Description

本発明は、請求項１内の前文に記載のインクカートリッジの印字ヘッドを駆動する印字システムに関する。

印字ヘッドが組み込まれたインクカートリッジを用いる印字システムが知られている。従来のインクカートリッジには水性インクが満たされている。水性インクは、プラスティック、アルミニウムあるいは他の金属表面のような吸水性でない表面には乾燥して強固に付着しないので、このような表面への印字には適していない。水性インクを用いて、このような表面に印字した場合には、長時間を経た後でも、手で簡単に拭い去られてしまう。

米国出願特許公開第５９４６０１２号明細書には、マトリックス状に配置されたインク吐出素子が送り信号（主信号）及び走査信号（アドレス信号）により駆動されるインクカートリッジ用のインクジェット印字システムが開示されている。特に、その駆動の機能については、上記明細書の第２３欄及び図２５〜２７に記載されている。そこでは、加熱抵抗が限界効果トランジスタにより選択的に駆動されるので、加熱抵抗によりインクが吐出される。

本発明の目的は、ラベル並びに吸水性でない表面でも磨耗に強い印字結果が得られるように、従来のインクカートリッジの印字ヘッドを駆動するシステムを創生することである。

本発明の課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。

集積化した印字ヘッドを有する水性の印字インクの従来のインクカートリッジにおいて、インク吐出素子の加熱素子はマトリックス配置の行及び列の信号は同一の電圧により駆動されていた。そこでは加熱素子は、比較的に高く且つ幅広の電圧パルスにより駆動されていた。それに対し、本発明では、主信号とも言われる列信号の主パルスの振幅は、行信号とも言われるアドレス信号のアドレスパルスの振幅よりも低く設定されている。本発明では、異なった電圧且つ好ましくは異なったパルス幅を用いても駆動されるように、アドレス信号及び主信号の分割も考慮されている。その結果、アルコール比率の高い印字インクを用いて最適な印字結果を得ている。アルコールとしてはエタノールが好ましい。

集積化した印字ヘッドを有する従来のインクカートリッジに高い比率のアルコールを含む印字インクを用いて、吸水性でない表面に印字した直後でも摩擦に強い印字結果が得られることが実験により示された。

本発明では、低い電気エネルギーによってインク吐出素子が駆動でき、この事は水性インクの方がアルコール性インクよりも高い沸点を有するためと考えられる。

この点に関連して、主パルスの振幅がアドレスパルスの振幅よりも明らかに低いことが本発明の利点である。主パルスの振幅は６〜９ボルトで、アドレスパルスの振幅は約１２ボルトである。主パルスの振幅が６〜９ボルトである場合、パルス幅１７００〜２１００ナノ秒のアドレスパルスを用いて、種々の吸水性でない表面において、最適な印字結果を得ることができる。その際の主パルスのパルス幅は２８００ナノ秒であった。

本発明では、用途に適合できるように、パルス幅及び／又は振幅を適切に駆動して、所望のアドレスパルスの幅に設定できることが利点である。

更に、良好な印字結果を得るには、アドレスパルス及び主パルスを生成するための印加電圧は、それぞれに駆動される別の電源から供給することが重要であることが確認された。このようにして、それぞれの信号の相互の影響が排除される。

水性インク用である従来のインクカートリッジが、本発明において印字ヘッドを有するインクカートリッジとして使用できることが格別の利点である。集積化された印字ヘッドを有するこのようなインクカートリッジは、作動が確実で大量生産されるため経済的に調達できる。

このように、従来のインクカートリッジを使用すると、本発明による印字システムは、従来の制御装置と従来のインクカートリッジの間のインターフェースとして形成することもできる。

特に、本発明による印字システムに用いる印字インクは、アルコールの容積率が７０％以上であることを提案する。従来のインクカートリッジにおいての使用を可能とし且つ／あるいは例えばインクの保水性、粘着性、乾燥性を改良するために、１つ以上の添加物をエタノールベースのインクに添加することが好ましい。

以下、図面を用いて、本発明による実施例の詳細を説明する。

印字命令は入力装置１を介して図１に示される印字システムに入力される。印字命令は、従来の駆動系２内において、集積された印字ヘッドを有するインクカートリッジを駆動するのに適したアドレス信号ＡＳと主信号ＳＳに変換される。下流の信号制御器ＳＲ１及びＳＲ２は、アルコール性のインクを満たしたインクカートリッジの印字ヘッドを駆動するのに適した信号パターンを出力する。パルス幅制御器ＰＷにより、アドレス信号のパルス幅が狭められ、主信号パルスよりも狭くなる。電源４の電圧によりＳＲ２の出力信号である主信号ＳＳ２は、アドレス信号ＡＳ１の振幅よりも低く設定される。元の主信号ＳＳは信号駆動器ＳＲ２において電源４により主信号ＳＳ２へと変換される。アドレス信号ＡＳ１及び主信号ＳＳ２がインクカートリッジ５の印字ヘッドの駆動に用いられる。主信号ＳＳ２とアドレス信号ＡＳ１と組み合わせが、印字ヘッドのインク吐出素子の加熱素子の加熱を駆動するのに重要である。この加熱によりインクが加熱され印字ヘッドに小さなインク滴として吐出される。

このように駆動される、容量率が７０％以上、好ましくは８０〜９５％のアルコールを含むアルコール性インクで満たされたインクカートリッジは、吸水性のない表面への印字に極めて適しているが、吸水性の表面にも問題なく印字できることは勿論である。

アドレス信号のパルス幅のみを狭めることと相俟って主信号の個々のパルスへの電圧を下げることにより、最良の摩擦に強い印字結果が得られる。

図２は、個々のインク吐出素子の加熱素子を形成する加熱抵抗Ｒがマトリックス状に配置され、それぞれに配置された限界効果トランジスタＦＴにより駆動されるマトリックス配置が示されている。ここでは、共通の基準電位、等価電圧あるいは接地電圧が配線Ｇ１〜Ｇ３に印加される。主信号及びアドレス信号は、マトリックスの複数の行と列に入力される。同様に送り信号（主信号）及び走査信号（アドレス信号）を用いてもよい。３００の加熱素子の一部が示されている図２のマトリックスにおいて、主信号線ＳＳ２１〜ＳＳ２３に主信号ＳＳ２を個別に与えてもよい。一方アドレス信号線ＡＳ１１〜ＡＳ１３にアドレス信号ＡＳ１を個別に与えてもよい。

例えば、図２の左上方に示されるインク吐出用の加熱素子Ｒ１を駆動するために、主信号線ＳＳ２１及びアドレス信号線ＡＳ１１にはそれぞれ低電圧の主信号ＳＳ２及びパルス幅の狭いアドレス信号ＡＳ１を同時に与えることが必要で、アドレス信号は、限界効果トランジスタＦＴ１において主信号ＳＳ２の主信号パルスに関する時間枠内に在るように保障されることが必要である。

使用する印字インクの性質に応じて、パルス幅及びパルス電圧を適切に設定することができる。

図３には、主信号のパルスＳＩ及びアドレス信号のパルスＡＩと時間ｔの関係が示されている。ここでは、パルスの振幅は８ボルト（ＳＳ２）及び１２ボルト（ＡＳ１）である。

本発明による印字システムのブロック図 印字ヘッドを形成するインク吐出素子のマトリックス配置の一部を示す図 アドレス信号パルス及び主信号パルスを示す図

Claims (14)

1. 水性インク用のインクカートリッジ（５）の印字ヘッドを駆動する印字システムであって、
   該ヘッドはマトリックス状に配置されたインク吐出素子を有し、
   該インク吐出素子の個々の加熱素子は、行信号として機能するアドレス信号及び列信号として機能する主信号により作動され、
   主信号（ＳＳ２）のパルス振幅はアドレス信号（ＡＳ１）のパルス振幅よりも低く、インクカートリッジ（５）内の印字インクのアルコール比率が高いことを特徴とする印字システム。
2. アドレス信号（ＡＳ１）のパルス幅は主信号（ＳＳ２）のパルス幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の印字システム。
3. 主信号（ＳＳ２）のパルス幅はアドレス信号（ＡＳ１）のパルス幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の印字システム。
4. アドレス信号（ＡＳ１）のパルス幅は１７００〜２１００ナノ秒の範囲にあり、主信号（ＳＳ２）のパルス幅は２８００ナノ秒であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の印字システム。
5. 主信号（ＳＳ２）のパルス振幅は６〜９ボルトの範囲にあることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の印字システム。
6. アドレス信号（ＡＳ１）のパルス振幅は１２ボルトであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の印字システム。
7. 主信号及び／又はアドレス信号のパルス幅及び／又はパルス振幅は個別に設定可能であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の印字システム。
8. 個別に制御された電源によりアドレス信号（ＡＳ１）、主信号（ＳＳ２）がそれぞれ生成されることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の印字システム。
9. 印字システムは、印字ヘッドの制御装置と集積化された印字ヘッドを有するインクカートリッジ（５）の間とのインターフェースとしての機能に適用され且つ主信号及び／又はアドレス信号を変更させる信号制御器（ＳＲ１、ＳＲ２）を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の印字システム。
10. 印字インクのアルコール容積率が７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の印字システム。
11. アルコール性の印字インクは、１又は２種以上のアルコールを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の印字システム。
12. インクの保水性、粘着性、乾燥性を改良するために、１つ以上の添加物が印字インクに添加されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の印字システム。
13. アルコール性の印字インクは染料又は色素及び結合剤を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の印字システム。
14. 印字インクはアルコールとしてエタノールを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の印字システム。

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