JPH0452215B2 - - Google Patents
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- JPH0452215B2 JPH0452215B2 JP58032665A JP3266583A JPH0452215B2 JP H0452215 B2 JPH0452215 B2 JP H0452215B2 JP 58032665 A JP58032665 A JP 58032665A JP 3266583 A JP3266583 A JP 3266583A JP H0452215 B2 JPH0452215 B2 JP H0452215B2
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- droplet
- pulse
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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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- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はノンインパクト記録装置、特に圧力室
の容積変化によつて印字ヘツドのオリフウスから
インク小滴を噴射するインクジエツト記録装置に
関するものである。
の容積変化によつて印字ヘツドのオリフウスから
インク小滴を噴射するインクジエツト記録装置に
関するものである。
インクジエツト記録装置は極めて低騒音で高速
印字が可能なほか、安価な普通紙が使え、現像・
定着等の処理を必要とせず、文字記録のほか漢
字・図形等の記録の拡大機能をそなえているとい
う利点をもつている。
印字が可能なほか、安価な普通紙が使え、現像・
定着等の処理を必要とせず、文字記録のほか漢
字・図形等の記録の拡大機能をそなえているとい
う利点をもつている。
このインクジエツト記録装置には、従来電解制
御方式(特公昭36−13768号公報)と荷電制御方
式(特公昭42−4381号公報、特公昭42−8350号公
報)とが早くから知られているが、これらの方式
では特にインク小滴を形成する手段と、文字形成
のための噴射方向制御(偏向)手段とにおいて、
複雑で高精度な構造を必要とする。
御方式(特公昭36−13768号公報)と荷電制御方
式(特公昭42−4381号公報、特公昭42−8350号公
報)とが早くから知られているが、これらの方式
では特にインク小滴を形成する手段と、文字形成
のための噴射方向制御(偏向)手段とにおいて、
複雑で高精度な構造を必要とする。
そのため構造のより簡単な方式が近年開発さ
れ、注目されている。それは特開昭47−2006号公
報に示されるように、印字のための電気信号に応
答して、電気パルスが印字ヘツドに印加される都
度、圧力室の容積変化によつてオリフイスからイ
ンク小滴を噴射する方式(以下インク・オンデマ
ンド方式という)のインクジエツト記録装置であ
るが、このインク・オンデマンド方式において
は、インク回収の必要がないからフイルターやイ
ンク用ポンプなどの複雑なインク供給系が不要で
あり、ために当然インク消費量も少く、またイン
ク小滴を偏向制御させるための高電圧源も必要な
いという大きな利点をもつている。
れ、注目されている。それは特開昭47−2006号公
報に示されるように、印字のための電気信号に応
答して、電気パルスが印字ヘツドに印加される都
度、圧力室の容積変化によつてオリフイスからイ
ンク小滴を噴射する方式(以下インク・オンデマ
ンド方式という)のインクジエツト記録装置であ
るが、このインク・オンデマンド方式において
は、インク回収の必要がないからフイルターやイ
ンク用ポンプなどの複雑なインク供給系が不要で
あり、ために当然インク消費量も少く、またイン
ク小滴を偏向制御させるための高電圧源も必要な
いという大きな利点をもつている。
従来のこの種のインク・オンデマンオ方式(例
えば前記特開昭47−2006号公報に記載の方式)の
印字ヘツドの構造は、第1図に示すように、1つ
の印字ヘツドから1つのインク小滴を噴射するも
のである。この従来の印字ヘツドの構造において
は、英数字等の文字または図形を効率的に記録紙
に印字するためには、例えば特開昭47−2006号公
報の第9図または第10図に示す如く、複数の印
字ヘツド(印字ヘツド)が並置されねばならな
い。複数の印字ヘツドを並置することは製造コス
トを高め、小型化を阻げ、さらにまたインク小滴
間の間隔を小さくするのに限度がある等の欠点を
有している。
えば前記特開昭47−2006号公報に記載の方式)の
印字ヘツドの構造は、第1図に示すように、1つ
の印字ヘツドから1つのインク小滴を噴射するも
のである。この従来の印字ヘツドの構造において
は、英数字等の文字または図形を効率的に記録紙
に印字するためには、例えば特開昭47−2006号公
報の第9図または第10図に示す如く、複数の印
字ヘツド(印字ヘツド)が並置されねばならな
い。複数の印字ヘツドを並置することは製造コス
トを高め、小型化を阻げ、さらにまたインク小滴
間の間隔を小さくするのに限度がある等の欠点を
有している。
本発明の目的は、簡単な構成で確実なインク小
滴を得られるインクジエツト記録装置を提供する
ことにある。
滴を得られるインクジエツト記録装置を提供する
ことにある。
本発明は、インク溜り、インク溜りよりインク
を導く連通管、及び複数のノズル、電気機械変換
素子が壁の一部に取り付けられた複数の圧力室、
前記複数のノズルと前記複数の圧力室を個々に連
通するインク流路、及び前記複数の圧力室と連通
し、前記各々の圧力室に前記連通管を経て導かれ
たインクを分配供給し得る共通のパルストラツプ
室とを有し、前記ノズル、前記圧力室、前記イン
ク流路、及び前記パルストラツプ室を感光性ガラ
スから成る一対の基板で構成し、かつ前記パルス
トツプラツプ室の壁の一部を合成樹脂からなる可
撓性部材で構成したプリントヘツド、とを有する
インクジエツト記録装置である。
を導く連通管、及び複数のノズル、電気機械変換
素子が壁の一部に取り付けられた複数の圧力室、
前記複数のノズルと前記複数の圧力室を個々に連
通するインク流路、及び前記複数の圧力室と連通
し、前記各々の圧力室に前記連通管を経て導かれ
たインクを分配供給し得る共通のパルストラツプ
室とを有し、前記ノズル、前記圧力室、前記イン
ク流路、及び前記パルストラツプ室を感光性ガラ
スから成る一対の基板で構成し、かつ前記パルス
トツプラツプ室の壁の一部を合成樹脂からなる可
撓性部材で構成したプリントヘツド、とを有する
インクジエツト記録装置である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明す
る。
る。
第1図は従来のインク・オンデマンド方式記録
装置(特開昭47−2006号公報)の概略を示す図で
ある。図中、11は記録用媒体12上に情報を記
録するように設けた装置を示す。12は前記装置
11に関連する記録用媒体で、送りローラ13お
よび巻取ローラ14との間に張架されており、矢
印の如く移動するように構成されている。ここ
で、前記装置11と記録用媒体12との相対的な
運動は、装置11または記録用媒体12のいずれ
か一方を苦しくはその両方を移動せしめる等適宜
の方法により行うことが出来る。
装置(特開昭47−2006号公報)の概略を示す図で
ある。図中、11は記録用媒体12上に情報を記
録するように設けた装置を示す。12は前記装置
11に関連する記録用媒体で、送りローラ13お
よび巻取ローラ14との間に張架されており、矢
印の如く移動するように構成されている。ここ
で、前記装置11と記録用媒体12との相対的な
運動は、装置11または記録用媒体12のいずれ
か一方を苦しくはその両方を移動せしめる等適宜
の方法により行うことが出来る。
16は使用される特定の記録液を貯蔵するため
のインク溜りであり、連通管17を介して、小滴
を噴射する装置、すなわち印字ヘツド18に通じ
ている。19はワイヤのような適当な電気接続手
段21を介して印字ヘツド18にパルスを供給す
るための電子パルス発生器である。該発生器19
は共振周波数では作動せず、むしろ印字されるべ
き予定したパターンに従つて小滴を呼び出す。
のインク溜りであり、連通管17を介して、小滴
を噴射する装置、すなわち印字ヘツド18に通じ
ている。19はワイヤのような適当な電気接続手
段21を介して印字ヘツド18にパルスを供給す
るための電子パルス発生器である。該発生器19
は共振周波数では作動せず、むしろ印字されるべ
き予定したパターンに従つて小滴を呼び出す。
27は、前記発生器19から電気信号を受ける
と圧力室26の内側へ撓むことの出来る適当な可
撓板27で、ピエゾ電気クリスタル29,30か
ら成り、それらは互いに導電性薄膜によつて接着
されてアセンブリーになつている。すなわち、パ
ルス発生器19から電気接続手段21を介して可
板27の両面に適当な電圧を印加すると、上側の
クリスタル29が収縮すると共に下側のクリスタ
ル30が膨張して、それによつて可撓板27全体
が圧力室26の内側へ撓む。
と圧力室26の内側へ撓むことの出来る適当な可
撓板27で、ピエゾ電気クリスタル29,30か
ら成り、それらは互いに導電性薄膜によつて接着
されてアセンブリーになつている。すなわち、パ
ルス発生器19から電気接続手段21を介して可
板27の両面に適当な電圧を印加すると、上側の
クリスタル29が収縮すると共に下側のクリスタ
ル30が膨張して、それによつて可撓板27全体
が圧力室26の内側へ撓む。
可撓板27の内側への撓みは第1図において二
点鎖線で示してある。
点鎖線で示してある。
この方法において、装置11に対する記録用媒
体12あるいは逆に記録用媒体に対する装置の正
確な位置決めは、記録される情報で決定されると
ころの電子パルス発生部19により発生される信
号に従つて予定のパターンに小滴を記録用媒体に
衝突させることによつて行われるが、この詳細に
ついては前記特開昭47−2006号公報を参照された
い。
体12あるいは逆に記録用媒体に対する装置の正
確な位置決めは、記録される情報で決定されると
ころの電子パルス発生部19により発生される信
号に従つて予定のパターンに小滴を記録用媒体に
衝突させることによつて行われるが、この詳細に
ついては前記特開昭47−2006号公報を参照された
い。
情報を最良に記録するためには、小滴は正確か
つ所定の形状および量にすべきである。すなわ
ち、各小滴はパルス発生器19からの電気信号に
厳密に従い、等間隔の信号は等間隔で均一な小滴
を作る。
つ所定の形状および量にすべきである。すなわ
ち、各小滴はパルス発生器19からの電気信号に
厳密に従い、等間隔の信号は等間隔で均一な小滴
を作る。
さて、小滴22は圧力室26の容積の急激な減
少により印字ヘツド18から射出されるものであ
り、従つてこの容積の急激な減少は、小滴22を
形成するに充分なインクを変位するまで圧力室2
6内に可撓板27を撓ませることによつて達成さ
れる。
少により印字ヘツド18から射出されるものであ
り、従つてこの容積の急激な減少は、小滴22を
形成するに充分なインクを変位するまで圧力室2
6内に可撓板27を撓ませることによつて達成さ
れる。
該撓みはノズル28の中のインクに充分な運動
エネルギーを与え、その一部分が脱出速度を越え
るように加速するために充分急激でなければなら
ない。脱出最小速度とは、ノズルから突出するイ
ンク柱を該ノズルから分断し、分離した1個の小
滴を形成し得る最小速度である。該脱出最小速度
は、小滴の表面を形成するのに必要なエネルギー
と小滴の運動エネルギーとを等しくすることによ
つて求められる。
エネルギーを与え、その一部分が脱出速度を越え
るように加速するために充分急激でなければなら
ない。脱出最小速度とは、ノズルから突出するイ
ンク柱を該ノズルから分断し、分離した1個の小
滴を形成し得る最小速度である。該脱出最小速度
は、小滴の表面を形成するのに必要なエネルギー
と小滴の運動エネルギーとを等しくすることによ
つて求められる。
脱出最小速度=〔12σ/μD〕1/2
ここでσはインクの表面張力定数
μはインクの密度
Dは小滴の直径である。
一例として、直径0.015cmの水滴の脱出最小速
度は167cm/secである。これを達成せしめるため
には、可撓板はインクがオリフイスから一小滴の
直径にほぼ等しいインク柱を突出するように液体
の移動終了時点までに、ノズル中のインクを休止
から脱出最小速度を越える速度にまで加速するよ
うにインク中に圧力を発生させねばならない。こ
の最低圧力は次式によつて得られる。
度は167cm/secである。これを達成せしめるため
には、可撓板はインクがオリフイスから一小滴の
直径にほぼ等しいインク柱を突出するように液体
の移動終了時点までに、ノズル中のインクを休止
から脱出最小速度を越える速度にまで加速するよ
うにインク中に圧力を発生させねばならない。こ
の最低圧力は次式によつて得られる。
最低圧力=6Kσ/D
ここで、Kは所定の印字ヘツドのノズルの有効
長を定める無次元定数であり、σはインクの表面
張力定数、Dは小滴の直径である。Kは通常4〜
40の間である。0.015cmの水滴がK=10でヘツド
から射出される場合、最低圧力は2.8×
105DYne/cm2、あるいは平方インチ当りほぼ4
ポンドである。可撓板27は、また噴射される小
滴の量よりも大きい量のインクを変位しなければ
ならないという事は前記可撓板によつて変位され
たインクの一部分は入口を通して後方に逆流する
からである。可撓板の働きは、該可撓板が休止位
置に戻るに従つて、正の圧力パルスの大きさとほ
ぼ等しい大きさを有する負の圧力パルスを生ぜし
める。
長を定める無次元定数であり、σはインクの表面
張力定数、Dは小滴の直径である。Kは通常4〜
40の間である。0.015cmの水滴がK=10でヘツド
から射出される場合、最低圧力は2.8×
105DYne/cm2、あるいは平方インチ当りほぼ4
ポンドである。可撓板27は、また噴射される小
滴の量よりも大きい量のインクを変位しなければ
ならないという事は前記可撓板によつて変位され
たインクの一部分は入口を通して後方に逆流する
からである。可撓板の働きは、該可撓板が休止位
置に戻るに従つて、正の圧力パルスの大きさとほ
ぼ等しい大きさを有する負の圧力パルスを生ぜし
める。
負の圧力パルスはノズル内のインクの流れの方
向を逆転させる。それは、ノズルから突出してい
るインク柱の分断を促進し、分離した小滴を発生
する。ヘツドが作動しているときの最大圧力は、
負の圧力パルスが働いているときに液体中に発生
するキヤビテーシヨン真空部により決定される。
向を逆転させる。それは、ノズルから突出してい
るインク柱の分断を促進し、分離した小滴を発生
する。ヘツドが作動しているときの最大圧力は、
負の圧力パルスが働いているときに液体中に発生
するキヤビテーシヨン真空部により決定される。
キヤビテーシヨンの発生は、各種パラメータの
中で特に周波数およびインクの粘度に依存するの
で、分析的に説明することは非常に困難である。
印字ヘツド内の圧力の実際的な上限は3.5×
106Dyne/cm2または平方インチ当り略50ポイント
である。このように、パルス発生器19から1発
のパルス電圧を受けとると、前記印字ヘツド18
はオリフイス24から不連続な一個のインク小滴
22を噴射する。夫々の供給されたパルス電圧に
よつて、先行する信号と独立して制限された滴下
量を有する一個の小滴22は、記録用媒体12が
印字ヘツド18を通過する時、該記録用媒体上に
正確な情報の記録を行うために、実質的に直線の
軌道を辿り、前記記録用媒体12上に線23を形
成する小滴が噴射された後、前記可撓板27は通
常の位置に戻り、そしてインクのメニスカスはほ
ぼ小滴の直径だけオリフイス内に引き戻される。
このインクは印字ヘツドが再び別の小滴を噴射す
るその作動前に元の位置にきていなければならな
いが、オリフイス内の液体の毛細管現象が必要な
力を供給する。この復帰過程に小滴群が噴射され
る最大速度はほぼ次式で示される。
中で特に周波数およびインクの粘度に依存するの
で、分析的に説明することは非常に困難である。
印字ヘツド内の圧力の実際的な上限は3.5×
106Dyne/cm2または平方インチ当り略50ポイント
である。このように、パルス発生器19から1発
のパルス電圧を受けとると、前記印字ヘツド18
はオリフイス24から不連続な一個のインク小滴
22を噴射する。夫々の供給されたパルス電圧に
よつて、先行する信号と独立して制限された滴下
量を有する一個の小滴22は、記録用媒体12が
印字ヘツド18を通過する時、該記録用媒体上に
正確な情報の記録を行うために、実質的に直線の
軌道を辿り、前記記録用媒体12上に線23を形
成する小滴が噴射された後、前記可撓板27は通
常の位置に戻り、そしてインクのメニスカスはほ
ぼ小滴の直径だけオリフイス内に引き戻される。
このインクは印字ヘツドが再び別の小滴を噴射す
るその作動前に元の位置にきていなければならな
いが、オリフイス内の液体の毛細管現象が必要な
力を供給する。この復帰過程に小滴群が噴射され
る最大速度はほぼ次式で示される。
最大点滴周波数〔σ/ρKD3〕1/2
再び直径0.015cmの水滴を例にとり、K=10で
あるような寸法の印字ヘツドによりこの小滴が噴
射されたとすれば、最大点滴周波数は秒当り約
1440滴である。小滴の寸法がもつと小さければ最
大点滴速度は増え、秒当りの文字での最大印字速
度も増大する。もしKを44にし、小滴直径が
0.0025cmで印字するならば最大印字速度は秒当り
1600文字となり、小滴寸法が10倍(0.025cm)に
なれば最大印字速度は秒当り500文字に減少する。
この実施例において最大点滴周波数が最良の状態
として論じているが、たとえノズル内のインクが
完全に復元されない状態でも、より速い速度の噴
射操作を行なうことは可能である。
あるような寸法の印字ヘツドによりこの小滴が噴
射されたとすれば、最大点滴周波数は秒当り約
1440滴である。小滴の寸法がもつと小さければ最
大点滴速度は増え、秒当りの文字での最大印字速
度も増大する。もしKを44にし、小滴直径が
0.0025cmで印字するならば最大印字速度は秒当り
1600文字となり、小滴寸法が10倍(0.025cm)に
なれば最大印字速度は秒当り500文字に減少する。
この実施例において最大点滴周波数が最良の状態
として論じているが、たとえノズル内のインクが
完全に復元されない状態でも、より速い速度の噴
射操作を行なうことは可能である。
換言すれば、各小滴の形状、寸法等がすべてが
完全でないけれども、実用上ではより一層高速度
の噴射が達成される。そしてまた、噴射操作中こ
の印字ヘツド内の液体の運動量は、ノズル内のイ
ンクをオリフイスにまで急速に復元させる。
完全でないけれども、実用上ではより一層高速度
の噴射が達成される。そしてまた、噴射操作中こ
の印字ヘツド内の液体の運動量は、ノズル内のイ
ンクをオリフイスにまで急速に復元させる。
前記実施例の一つの印字ヘツドは複数の印字ヘ
ツド列によく適合しており、これを第2図に示
す。第2図は前記第1図に類似せる一つの印字ヘ
ツドの断面を示す。第2図において、可撓板はカ
バースリツプ(可撓壁)31と該カバースリツプ
に接着したピエゾ電気クリスタル32との二つの
部材より成る。前記クリスタルに電圧を印加する
と、クリスタルは収縮し、そしてカバースリツプ
31上のクリスタル32の収縮作用は、可撓板を
圧力室33の内側に撓ませ、ノズル36を通して
オリフイス34から一小滴を噴射させるに充分な
容積を減少させる。
ツド列によく適合しており、これを第2図に示
す。第2図は前記第1図に類似せる一つの印字ヘ
ツドの断面を示す。第2図において、可撓板はカ
バースリツプ(可撓壁)31と該カバースリツプ
に接着したピエゾ電気クリスタル32との二つの
部材より成る。前記クリスタルに電圧を印加する
と、クリスタルは収縮し、そしてカバースリツプ
31上のクリスタル32の収縮作用は、可撓板を
圧力室33の内側に撓ませ、ノズル36を通して
オリフイス34から一小滴を噴射させるに充分な
容積を減少させる。
カバースリツプ31はベースプレート37に接
着されている。クリスタル32とカバースリツプ
31とが小滴噴射のために充分な容積変化と圧力
とを供給するように関係させねばならない以上、
必ず最適に(作用)する幾つかの明確な関係があ
る。即ちクリスタル、カバースリツプ、アセンブ
リーの中立軸(引張り零の点)が、それらの中間
面にあることが望ましい。この状態は次式で満足
される。
着されている。クリスタル32とカバースリツプ
31とが小滴噴射のために充分な容積変化と圧力
とを供給するように関係させねばならない以上、
必ず最適に(作用)する幾つかの明確な関係があ
る。即ちクリスタル、カバースリツプ、アセンブ
リーの中立軸(引張り零の点)が、それらの中間
面にあることが望ましい。この状態は次式で満足
される。
E1・t1 2=E2・t2 2
但しE1、t1はクリスタルの弾性係数と板厚
E2、t2はカバースリツプの弾性係数と板厚
である若しE1≒E2なる材料を選んだとすると、
この式でt1≒t2となることは明らかである。第3
図は第2図に示された印字ヘツドの平面図および
部分断面図を示す。また第4図は第3図に示した
印字ヘツドのA−A′断面図である。幅において
クリスタル32の幅が圧力室33の幅より小さい
ことがわかるであろう。そして両者の幅寸法の差
は所定の幅で達成し得る変形量を最大にするよう
に選択される。我々は、前記クリスタルが圧力室
の幅の約50〜90%程度であれば良く、好ましくは
約70%であつて、そして両側の間隙が等しくなる
ように中央におかれなければならないことを見出
した。
この式でt1≒t2となることは明らかである。第3
図は第2図に示された印字ヘツドの平面図および
部分断面図を示す。また第4図は第3図に示した
印字ヘツドのA−A′断面図である。幅において
クリスタル32の幅が圧力室33の幅より小さい
ことがわかるであろう。そして両者の幅寸法の差
は所定の幅で達成し得る変形量を最大にするよう
に選択される。我々は、前記クリスタルが圧力室
の幅の約50〜90%程度であれば良く、好ましくは
約70%であつて、そして両側の間隙が等しくなる
ように中央におかれなければならないことを見出
した。
圧力室33とクリスタル32は長い矩形の形に
なつている。この形状において、幅(矩形の短
辺)は充分な圧力を供給するように決定され、そ
して長さ(長辺)は充分な容積変形量を与えるよ
うに決定される。もし、その長辺が幅の20倍より
も大きければ、前記定数Kが不都合に大きくなり
最大点滴周波数を低くし、そして必要な最低圧力
は上昇する。また一方、長辺はクリスタルの両端
部での最大撓みよりも少ない撓みをもつ面積を最
小にするために幅の二倍よりも大きくすべきであ
る。よつて可撓壁面に取付けるピエゾ電気クリス
タルの形状は、次の条件を満たすように決定され
るべきである。
なつている。この形状において、幅(矩形の短
辺)は充分な圧力を供給するように決定され、そ
して長さ(長辺)は充分な容積変形量を与えるよ
うに決定される。もし、その長辺が幅の20倍より
も大きければ、前記定数Kが不都合に大きくなり
最大点滴周波数を低くし、そして必要な最低圧力
は上昇する。また一方、長辺はクリスタルの両端
部での最大撓みよりも少ない撓みをもつ面積を最
小にするために幅の二倍よりも大きくすべきであ
る。よつて可撓壁面に取付けるピエゾ電気クリス
タルの形状は、次の条件を満たすように決定され
るべきである。
2a<b<20a
ここで、aは電気機械変換素子の幅、
bは電気機械変換素子の長さ、
である。
オリフイス34の直径は、毛細管作用によつて
生ずるインクの復元を早め且つ小滴の寸法を一定
にするために、小さいことが望ましい。ノズル3
6は小滴がノズルと同一方向に向つて且つノズル
の中央から実質的に直線の軌道を辿るように充分
長くなければならないが定数Kおよび必要な圧力
を増大することなくそして最大印字速度を減じて
しまうほどには長すぎてはならない。我々はノズ
ルの長さがオリフイス34の直径の2〜4倍の間
にすべきであることを見出した。
生ずるインクの復元を早め且つ小滴の寸法を一定
にするために、小さいことが望ましい。ノズル3
6は小滴がノズルと同一方向に向つて且つノズル
の中央から実質的に直線の軌道を辿るように充分
長くなければならないが定数Kおよび必要な圧力
を増大することなくそして最大印字速度を減じて
しまうほどには長すぎてはならない。我々はノズ
ルの長さがオリフイス34の直径の2〜4倍の間
にすべきであることを見出した。
また、我々が発見したところでは、小滴群が印
字表面にぶつかる際、飛行中の小滴の直径の2〜
4倍の印字スポツトを生ずる。所定の面積をカバ
ーするに必要なインクの点からみると、小滴をよ
り小さくする程、印字作用はより効率的になると
いうことは明らかである。加うるに、射出される
インク小滴が小さい時は分解能および最大印字速
度が増大する。なお、第4図には電圧印加により
クリスタル32とカバースリツプ31とが圧力室
の内方に変形した状態を2点鎖線で示してある。
字表面にぶつかる際、飛行中の小滴の直径の2〜
4倍の印字スポツトを生ずる。所定の面積をカバ
ーするに必要なインクの点からみると、小滴をよ
り小さくする程、印字作用はより効率的になると
いうことは明らかである。加うるに、射出される
インク小滴が小さい時は分解能および最大印字速
度が増大する。なお、第4図には電圧印加により
クリスタル32とカバースリツプ31とが圧力室
の内方に変形した状態を2点鎖線で示してある。
第5図は7個のインク噴射系群から成る一組の
印字ヘツドの斜視図を示す。7個のインク噴射系
群は5×7のドツトマトリツクスを用いた市販の
文字発生器を利用できる。しかし乍ら、他のドツ
トマトリクスおよびマトリクスの垂直成分が5個
から16個の間のインク噴射系群から成る一組の印
字ヘツドを用いても、この辺射装置は良く作動す
る。各インク噴射系は1個の噴射系(第2図)に
ついて詳細に説明したものと同じ要素から成る。
第5図は噴射系の要素を形成するように食刻(エ
ツチング)した空洞を有するセラミツクのベース
プレート61から成る印字ヘツドの一部を示す。
このように、プレート61は7つのノズル62、
7つのネツク63および7つのインク圧力室64
を有する。カバースリツプ68はベースプレート
61に接着されている。また、圧力室の上であつ
て、カバースリツプの上側部分には7つのピエゾ
電気クリスタル71〜77が接着されている。
印字ヘツドの斜視図を示す。7個のインク噴射系
群は5×7のドツトマトリツクスを用いた市販の
文字発生器を利用できる。しかし乍ら、他のドツ
トマトリクスおよびマトリクスの垂直成分が5個
から16個の間のインク噴射系群から成る一組の印
字ヘツドを用いても、この辺射装置は良く作動す
る。各インク噴射系は1個の噴射系(第2図)に
ついて詳細に説明したものと同じ要素から成る。
第5図は噴射系の要素を形成するように食刻(エ
ツチング)した空洞を有するセラミツクのベース
プレート61から成る印字ヘツドの一部を示す。
このように、プレート61は7つのノズル62、
7つのネツク63および7つのインク圧力室64
を有する。カバースリツプ68はベースプレート
61に接着されている。また、圧力室の上であつ
て、カバースリツプの上側部分には7つのピエゾ
電気クリスタル71〜77が接着されている。
61はまた、ノズル62と対応する夫々の圧力
室と連結するようにパルストラツプ室66をその
中に食刻してある。パルストラツプ室66はイン
クが満たされた時、刻インクの戻り圧力を吸収す
るように作用する。印字に際しては、クリスタル
71〜77にパルス発生器19からのパルス電圧
が印加されると、該クリスタルとカバースリツプ
は圧力室64の内方に撓まされ、圧力室の容積を
急激に減少せしめ、圧力室内のインクに急激な圧
力パルスを与える。圧力室内のインクはこの圧力
パルスにより対応するノズル62から一小滴とし
て噴射されるのと同時にパルストラツプ室66に
向つてインクが押し戻される。このように圧力室
64の内方で変位した容積は、一小滴として噴射
したインクの量を必ず越えなければならない。ま
た第5図においては、インク溜り16からのイン
クを連通管17、バルブアセンブリ(図示せず)
を介してパルストラツプ室66に流入させるため
の開孔67が示されている。
室と連結するようにパルストラツプ室66をその
中に食刻してある。パルストラツプ室66はイン
クが満たされた時、刻インクの戻り圧力を吸収す
るように作用する。印字に際しては、クリスタル
71〜77にパルス発生器19からのパルス電圧
が印加されると、該クリスタルとカバースリツプ
は圧力室64の内方に撓まされ、圧力室の容積を
急激に減少せしめ、圧力室内のインクに急激な圧
力パルスを与える。圧力室内のインクはこの圧力
パルスにより対応するノズル62から一小滴とし
て噴射されるのと同時にパルストラツプ室66に
向つてインクが押し戻される。このように圧力室
64の内方で変位した容積は、一小滴として噴射
したインクの量を必ず越えなければならない。ま
た第5図においては、インク溜り16からのイン
クを連通管17、バルブアセンブリ(図示せず)
を介してパルストラツプ室66に流入させるため
の開孔67が示されている。
なお、前記セラミツクのベースプレート61お
よびカバースリツプ68は精密食刻が可能な感光
性ガラス材料が適当である。
よびカバースリツプ68は精密食刻が可能な感光
性ガラス材料が適当である。
71〜77は前記カバースリツプ68と重な
り、且つそれに接着されている七つのピエゾ電気
クリスタルである。クリスタルは電気パルスで変
形し得る適当な材料で作られる。一つの適当な材
料は入手可能な鉛ジルコン酸塩−塩チタン酸塩セ
ラミツクである。その他にはロツシエル塩、アン
モニウム−ジヒロゲン−フオスフエイト、リチウ
ム−ザルフエイトおよびバリウムチタン酸塩があ
る。
り、且つそれに接着されている七つのピエゾ電気
クリスタルである。クリスタルは電気パルスで変
形し得る適当な材料で作られる。一つの適当な材
料は入手可能な鉛ジルコン酸塩−塩チタン酸塩セ
ラミツクである。その他にはロツシエル塩、アン
モニウム−ジヒロゲン−フオスフエイト、リチウ
ム−ザルフエイトおよびバリウムチタン酸塩があ
る。
第6図は印字ヘツドを制御するためのブロツ
ク・ダイヤグラムである。英数字の情報源101
はデコーダ102内に供給される。
ク・ダイヤグラムである。英数字の情報源101
はデコーダ102内に供給される。
該情報源はタイプライターのキー、コンピユー
タの読出し、或いは他の英数字の情報源であつて
もよい。デコーダ102は6ビツトコードで英数
字を形成するために必要な情報を供給する。入手
可能な種々のデコーダを使つてもよい。6ビツト
の情報もしくはアドレスは文字発生器103に供
給される。5×7ビツトを使用し64キヤラクタ
を有するドツトマトリクス文字発生器が入手可能
である。文字発生器はまたクロツク104からス
トローブ・パルス列を供給される。該パルス列は
文字発生器103の7個のアウトプツトを行うよ
うに駆動回路106に達する。該駆動回路106
は種々のクリスタルに対して、英数字を形成する
に必要なドイツを印字するためにどのように噴射
すべきかを指示する。駆動回路106からの7個
の出力は、圧力室上に配置されているクリスタル
71〜77に達する。小滴の寸法はクリスタルに
対して供給される駆動電圧の大きさを変えること
により制御し得る。
タの読出し、或いは他の英数字の情報源であつて
もよい。デコーダ102は6ビツトコードで英数
字を形成するために必要な情報を供給する。入手
可能な種々のデコーダを使つてもよい。6ビツト
の情報もしくはアドレスは文字発生器103に供
給される。5×7ビツトを使用し64キヤラクタ
を有するドツトマトリクス文字発生器が入手可能
である。文字発生器はまたクロツク104からス
トローブ・パルス列を供給される。該パルス列は
文字発生器103の7個のアウトプツトを行うよ
うに駆動回路106に達する。該駆動回路106
は種々のクリスタルに対して、英数字を形成する
に必要なドイツを印字するためにどのように噴射
すべきかを指示する。駆動回路106からの7個
の出力は、圧力室上に配置されているクリスタル
71〜77に達する。小滴の寸法はクリスタルに
対して供給される駆動電圧の大きさを変えること
により制御し得る。
増大した駆動電圧により大きな小滴を発生し、
減少した駆動電圧はより小さな小滴を生ずる。
減少した駆動電圧はより小さな小滴を生ずる。
この方法によつて印字文字の濃度が制御出来
る。一例として、直径0.010cmのノズルから記録
紙上の印字されるか小滴の大きさは、ほぼ0.010
cmから0.060cmまで変えることが出来る。噴射装
置の作動において、印字されるべき記号を決める
情報は情報源101から来る6ビツトコードに変
換され、文字発生器中で5×7マトリクスを選択
する。駆動回路は印字ヘツドが記録用媒体に相対
的に移動するのに従い特定のクリスタルを活動さ
せる。駆動パルスが発射される都度、一つもしく
はそれ以上の圧力室内のインクの量は記録用媒体
に向けて任意的に一個の小滴となり急激に射出さ
れるように減少する。これは完全に要求に従うも
のであり、何もない時間、つまり印字する記号と
記号の間または印字ヘツドが非作動である時には
発射しない記録システムを与える。所望の小滴は
印字ヘツドが記録用媒体に関連して進むに従つて
形成したり、しなかつたり出来る。移動用モータ
は各文字をX軸上に形成するように印字ヘツドを
移動すべく便利に使用される。一方発射される特
定の駆動クリスタルを選択的に作動させることに
よつて小滴をY軸上に形成することが出来る。以
上の通りに、本発明に係る装置を使用すれば、例
えばコンピユータのプリントアウトを現在使用さ
れているインパクトプリンタが持つている高価、
騒音および高電力の必要条件なしに、高速度(毎
秒当り1000文字以上)で作成することが出来る。
る。一例として、直径0.010cmのノズルから記録
紙上の印字されるか小滴の大きさは、ほぼ0.010
cmから0.060cmまで変えることが出来る。噴射装
置の作動において、印字されるべき記号を決める
情報は情報源101から来る6ビツトコードに変
換され、文字発生器中で5×7マトリクスを選択
する。駆動回路は印字ヘツドが記録用媒体に相対
的に移動するのに従い特定のクリスタルを活動さ
せる。駆動パルスが発射される都度、一つもしく
はそれ以上の圧力室内のインクの量は記録用媒体
に向けて任意的に一個の小滴となり急激に射出さ
れるように減少する。これは完全に要求に従うも
のであり、何もない時間、つまり印字する記号と
記号の間または印字ヘツドが非作動である時には
発射しない記録システムを与える。所望の小滴は
印字ヘツドが記録用媒体に関連して進むに従つて
形成したり、しなかつたり出来る。移動用モータ
は各文字をX軸上に形成するように印字ヘツドを
移動すべく便利に使用される。一方発射される特
定の駆動クリスタルを選択的に作動させることに
よつて小滴をY軸上に形成することが出来る。以
上の通りに、本発明に係る装置を使用すれば、例
えばコンピユータのプリントアウトを現在使用さ
れているインパクトプリンタが持つている高価、
騒音および高電力の必要条件なしに、高速度(毎
秒当り1000文字以上)で作成することが出来る。
第7図は7個のインク噴射系を有する印字ヘツ
ドの他の実施例を示すものであり、そのベースプ
レート61を一つの要素として結合する分解部品
配列図である。図において、61はベースプレー
トであり、前述した室、ノズルおよびネツクを閉
じるためにベースプレート上に接着してカバース
リツプ68を有する。カバースリツプ68は食刻
された室を持つベースプレート61とは異なり二
つの開孔を有している。大きい方はパルストラツ
プ室66を形成するものであり、もう一つはバル
ブ用開孔69である。ベースプレート61および
カバースリツプ68はニユーヨーク、コーニング
のコーニンウグラスコーポレーシヨンにより「フ
オトセラム」なる商品名で製造されている。
ドの他の実施例を示すものであり、そのベースプ
レート61を一つの要素として結合する分解部品
配列図である。図において、61はベースプレー
トであり、前述した室、ノズルおよびネツクを閉
じるためにベースプレート上に接着してカバース
リツプ68を有する。カバースリツプ68は食刻
された室を持つベースプレート61とは異なり二
つの開孔を有している。大きい方はパルストラツ
プ室66を形成するものであり、もう一つはバル
ブ用開孔69である。ベースプレート61および
カバースリツプ68はニユーヨーク、コーニング
のコーニンウグラスコーポレーシヨンにより「フ
オトセラム」なる商品名で製造されている。
78は開孔67に適合するチユーブフイツテイ
ングで、ベースプレートの下部にある。チユーブ
(図示せず)がインク溜りをフイツテイングに結
合せしめる。装置の上部であつて、バルブ用開孔
69の部分には中央に開孔を有するバルブシール
79が貼着けられる。81はつの開孔に重なる隔
壁でパルストラツプ室66の上壁を形成するよう
になつている。また隔壁81は後述するプラグが
作動して該隔壁の上から前記開孔69を開閉する
際そのフレを限定し得るように、バルブシール7
9と一致する位置であつて、且つその反対側に円
形の隆起部81′を有している。
ングで、ベースプレートの下部にある。チユーブ
(図示せず)がインク溜りをフイツテイングに結
合せしめる。装置の上部であつて、バルブ用開孔
69の部分には中央に開孔を有するバルブシール
79が貼着けられる。81はつの開孔に重なる隔
壁でパルストラツプ室66の上壁を形成するよう
になつている。また隔壁81は後述するプラグが
作動して該隔壁の上から前記開孔69を開閉する
際そのフレを限定し得るように、バルブシール7
9と一致する位置であつて、且つその反対側に円
形の隆起部81′を有している。
隔壁81は例えばサランプラスチツク(ダウケ
ミカルカンパニー、ミドランド、ミシガン州)の
ような可撓性材料で作られている。
ミカルカンパニー、ミドランド、ミシガン州)の
ような可撓性材料で作られている。
82は隔壁81と重なる制御フレームであり、
好ましくはスチールで作られる。該フレーム82
はパルストラツプ室66およびバルブ用開孔69
の両方を蔽うように隔壁81と実質的に相当する
形状に作られている。
好ましくはスチールで作られる。該フレーム82
はパルストラツプ室66およびバルブ用開孔69
の両方を蔽うように隔壁81と実質的に相当する
形状に作られている。
また、フレーム82はベースプレート61上の
開孔69に適合するように打ち抜いた一つの開孔
と、長い舌片83を形成するU字形の切り込みを
有している。舌片83は、一つの長い回転偶力腕
をもつチヤネルを形成するように、該舌片の両側
を折りたたむことによつて形成される。
開孔69に適合するように打ち抜いた一つの開孔
と、長い舌片83を形成するU字形の切り込みを
有している。舌片83は、一つの長い回転偶力腕
をもつチヤネルを形成するように、該舌片の両側
を折りたたむことによつて形成される。
84は舌片83の上方移動を制御するバーであ
る。86および87は舌片83の基部に設けたス
トレインゲージで、パルストラツプ室66内の圧
力を感知するように設計されており、一つは舌片
がフレーム82の残部に取りつけられている点の
撓みを感知し、今一つは制御指示を行う役割りを
果す。すなわち、ストレインゲージ87が圧力の
変化に対応する撓みを示すに従い、感知された圧
力に関連してゲートバルブの解放を生ずる。88
はバルブビーム89により規制される制御プラグ
で、該ビーム89、隔壁81およびバルブシール
79により確実に守られている。バルムビーム8
9はカバースリツプ68上に設けられており、好
ましくはステンレス鋼の反動板である。
る。86および87は舌片83の基部に設けたス
トレインゲージで、パルストラツプ室66内の圧
力を感知するように設計されており、一つは舌片
がフレーム82の残部に取りつけられている点の
撓みを感知し、今一つは制御指示を行う役割りを
果す。すなわち、ストレインゲージ87が圧力の
変化に対応する撓みを示すに従い、感知された圧
力に関連してゲートバルブの解放を生ずる。88
はバルブビーム89により規制される制御プラグ
で、該ビーム89、隔壁81およびバルブシール
79により確実に守られている。バルムビーム8
9はカバースリツプ68上に設けられており、好
ましくはステンレス鋼の反動板である。
91は、撓みゲージ86および87により電気
的に制御される一つのピエゾ電気クリスタルで、
ビーム89に接着されている。撓みゲージ86が
舌片83の上昇あるいは下降のために撓みの変化
を知ると、ピエゾ電気クリスタルは示されている
撓みに比例して収縮または膨脹を行い、その比例
の様子でゲートを開いたりまたは閉じたるする。
該ゲートバルブは開孔69を通して流出量を規制
する。一方、インクは隔壁81の下のパルストラ
ツプ室66内に、開孔69、流路69′を経て流
れることが出来る。90はセツトネジで、クリス
タル91に電圧が印加されない場合、開孔69を
通してインクが流れないようにビーム89を調整
する役目をなす。
的に制御される一つのピエゾ電気クリスタルで、
ビーム89に接着されている。撓みゲージ86が
舌片83の上昇あるいは下降のために撓みの変化
を知ると、ピエゾ電気クリスタルは示されている
撓みに比例して収縮または膨脹を行い、その比例
の様子でゲートを開いたりまたは閉じたるする。
該ゲートバルブは開孔69を通して流出量を規制
する。一方、インクは隔壁81の下のパルストラ
ツプ室66内に、開孔69、流路69′を経て流
れることが出来る。90はセツトネジで、クリス
タル91に電圧が印加されない場合、開孔69を
通してインクが流れないようにビーム89を調整
する役目をなす。
7つのピエゾ電気クリスタル71〜77が装置
のベースプレート61内の各々の室の上に接着さ
れている。同様に、回路板92からのリード線
は、装置を制御するために撓みゲージ86,87
およびピエゾ電気クリスタルに接続している。
のベースプレート61内の各々の室の上に接着さ
れている。同様に、回路板92からのリード線
は、装置を制御するために撓みゲージ86,87
およびピエゾ電気クリスタルに接続している。
印刷回路板92は14個の導電性平面ケーブル9
3により供給される。
3により供給される。
該ケーブル93は印刷した抵抗回路板94に接
続され、次いで14個のピンデイツプ・ソケツトに
接続されている。
続され、次いで14個のピンデイツプ・ソケツトに
接続されている。
本発明の構成によれば、ノズル、圧力室、イン
ク流路及びパルストラツプ室が感光性ガラスから
成る一対の基板で構成されているため構造が極め
て簡易なものとなる。また、プリントヘツドが設
けられ、壁の一部が合成樹脂からなる可撓性部材
で覆われたパルストラツプ室により各ノズル間の
噴射時の相互干渉が防げ、正確な印字を可能とし
た。
ク流路及びパルストラツプ室が感光性ガラスから
成る一対の基板で構成されているため構造が極め
て簡易なものとなる。また、プリントヘツドが設
けられ、壁の一部が合成樹脂からなる可撓性部材
で覆われたパルストラツプ室により各ノズル間の
噴射時の相互干渉が防げ、正確な印字を可能とし
た。
また、当装置は簡単な構成で確実な小滴を作る
ことが出来る。なお、本発明は前記実施例により
限定されるべきものではなく、特許請求の範囲を
逸脱することのない応用、変形等を含む。
ことが出来る。なお、本発明は前記実施例により
限定されるべきものではなく、特許請求の範囲を
逸脱することのない応用、変形等を含む。
第1図は記録装置の概略を示す図であり、断面
図部は小滴噴射手段を示す。第2図は本発明のイ
ンクジエツト記録装置において用いられる印字ヘ
ツドの他の実施例の断面図である。第3図は第2
図に示した印字ヘツドの上面図および部分断面図
である。第4図は第3図に示した印字ベツドのA
−A′断面図である。第5図は7個のインク噴射
系を有する印字ヘツドの概略を示す図である。第
6図は本発明の印字ヘツドに結合するブロツク回
路図である。第7図は、印字ベツドのさらに他の
実施例の分解部品配列図である。 11は装置、12は記録用媒体、16はインク
溜り、17は連通管、18は印字ヘツド、19は
電子パルス発生器、21は電気接続手段、22は
インク小滴、24,34はオリフイス、26,3
3および64は圧力室、27はピエゾ電気クリス
タル29および30から成る可撓板、28,36
および62はノズル、31,68はカバースリツ
プ、32,71〜77はピエゾ電気クリスタル、
37,61はベースプレート(下側プレート)6
6はパルストラツプ室、67は17に連絡する開
孔、102はデコーダ、103は文字発生器、1
04はクロツク、106は駆動回路。
図部は小滴噴射手段を示す。第2図は本発明のイ
ンクジエツト記録装置において用いられる印字ヘ
ツドの他の実施例の断面図である。第3図は第2
図に示した印字ヘツドの上面図および部分断面図
である。第4図は第3図に示した印字ベツドのA
−A′断面図である。第5図は7個のインク噴射
系を有する印字ヘツドの概略を示す図である。第
6図は本発明の印字ヘツドに結合するブロツク回
路図である。第7図は、印字ベツドのさらに他の
実施例の分解部品配列図である。 11は装置、12は記録用媒体、16はインク
溜り、17は連通管、18は印字ヘツド、19は
電子パルス発生器、21は電気接続手段、22は
インク小滴、24,34はオリフイス、26,3
3および64は圧力室、27はピエゾ電気クリス
タル29および30から成る可撓板、28,36
および62はノズル、31,68はカバースリツ
プ、32,71〜77はピエゾ電気クリスタル、
37,61はベースプレート(下側プレート)6
6はパルストラツプ室、67は17に連絡する開
孔、102はデコーダ、103は文字発生器、1
04はクロツク、106は駆動回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 インク溜り、 インク溜りよりインクを導く連通管、及び複数
のノズル、電気機械変換素子が壁の一部に取り付
けられた複数の圧力室、前記複数のノズルと前記
複数の圧力室を個々に連通するインク流路、及び
前記複数の圧力室と連通し、前記各々の圧力室に
前記連通管を経て導かれたインクを分配供給し得
る共通のパルストラツプ室とを有し、前記ノズ
ル、前記圧力室、前記インク流路、及び前記パル
ストラツプ室を感光性ガラスから成る一対の基板
で構成し、かつ前記パルストツプラツプ室の壁の
一部を合成樹脂からなる可撓性部材で構成したプ
リントヘツド、 とを有するインクジエツト記録装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/489,985 US4189734A (en) | 1970-06-29 | 1974-07-19 | Method and apparatus for recording with writing fluids and drop projection means therefor |
| US489985 | 1974-07-19 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50088770A Division JPS5135231A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokusochi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JPH0452215B2 true JPH0452215B2 (ja) | 1992-08-21 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50088769A Granted JPS5155239A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokuhohoniokeru ekitaishotekishutsushasokudochosetsuhoho |
| JP50088768A Pending JPS5155238A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokusochi |
| JP50088767A Granted JPS5155237A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokuhoho |
| JP50088770A Granted JPS5135231A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokusochi |
| JP1975100855U Pending JPS5134435U (ja) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | |
| JP3304980A Granted JPS5664877A (en) | 1974-07-19 | 1980-03-14 | Ink jet printer |
| JP58032665A Granted JPS58179659A (ja) | 1974-07-19 | 1983-02-28 | インクジエツト記録装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50088769A Granted JPS5155239A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokuhohoniokeru ekitaishotekishutsushasokudochosetsuhoho |
| JP50088768A Pending JPS5155238A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokusochi |
| JP50088767A Granted JPS5155237A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokuhoho |
| JP50088770A Granted JPS5135231A (en) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | Mushogekikirokusochi |
| JP1975100855U Pending JPS5134435U (ja) | 1974-07-19 | 1975-07-19 | |
| JP3304980A Granted JPS5664877A (en) | 1974-07-19 | 1980-03-14 | Ink jet printer |
Country Status (9)
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| CA (1) | CA1012198A (ja) |
| CH (1) | CH595992A5 (ja) |
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| FI (1) | FI61837C (ja) |
| GB (3) | GB1519628A (ja) |
| IT (1) | IT1040975B (ja) |
| NL (1) | NL183019C (ja) |
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| JPS5619157Y2 (ja) * | 1975-09-17 | 1981-05-07 | ||
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| US4074284A (en) * | 1976-06-07 | 1978-02-14 | Silonics, Inc. | Ink supply system and print head |
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