JPH0958017A - インクジェットプリンタ装置 - Google Patents

インクジェットプリンタ装置

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Publication number
JPH0958017A
JPH0958017A JP7220057A JP22005795A JPH0958017A JP H0958017 A JPH0958017 A JP H0958017A JP 7220057 A JP7220057 A JP 7220057A JP 22005795 A JP22005795 A JP 22005795A JP H0958017 A JPH0958017 A JP H0958017A
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JP
Japan
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gradation
ink
predetermined number
image data
dot
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JP7220057A
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English (en)
Inventor
Nobusuke Satou
伸祐 佐藤
Hajime Shiraishi
肇 白石
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造で、着弾位置ずれ、漏れ電流が生
じることのない階調印刷可能なインクジェットプリンタ
装置を提供することを目的とする。 【構成】 クロックにより循環する所定数のドット階調
を示す階調カウンタ値を出力する階調カウンタ部22
と、ヘッド部28から吐出されるインクの吐出エネルギ
ー量を階調カウンタ値に応じて変化させるドライバ電源
制御部26と、被印刷物へのインク着弾位置に対する位
置補正値としての遅延量を吐出エネルギー量の変化に応
じて変化させる遅延生成部25と、吐出エネルギー量に
応じてヘッド部28を駆動するドライバ駆動部27とを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オフィスコンピュー
タ、パーソナルコンピュータなどの出力データ印字に用
いられるインクジェットプリンタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プリンタは印字の高速化、カラー
化、低騒音化などの要求が高まってきており、なかでも
インクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタ
装置が注目されてきている。
【0003】図13は、例えば米国特許第317904
2号の明細書に記載されたインクジェットプリンタ装置
を示す構成図である。図13において、1は導電性イン
ク、2は導電性インク1で満たされたインク室、3は導
電性インク1を収容するインクタンク、4、5は導電性
インク1の液面以下に配置された一対の電極、6は電極
4、5に電圧を印加する電源、7は電源6をオン、オフ
するスイッチ、8は導電性インク1を吐出するノズル、
9は被印刷物、10はノズル8から吐出されるインク滴
である。
【0004】以上のように構成されたインクジェットプ
リンタ装置について、その動作を説明する。一対の電極
4、5に電圧を印加すると、導電性インク1に電流が流
れ、そのジュール熱で電極4、5の先端間の導電性イン
ク1の一部が気化し、その気化した導電性インク1の蒸
気はノズル8から被印刷物9にインク滴10を吐出させ
るのに充分な圧力を発生するまで膨脹する。電圧を印加
する電極をスイッチ7により選択することで、導電性イ
ンク1を吐出するノズルを選び、被印刷物9に所望の文
字や数字などを形成できるようにしている。このような
装置において、印字ドットのサイズを変化させることに
より画像に階調を持たせるためには、導電性インク1に
供給するエネルギー量すなわち電流値を変化させるとよ
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインクジェットプリンタ装置では、導電性インク供
給のエネルギー量を変化させると、吐出のタイミングお
よび吐出液滴10の飛翔速度が変化し、被印刷物9での
インク滴10の着弾位置が階調により異なり、着弾位置
ずれが発生してしまうという問題点があった。また、隣
り合ったノズルで電極を共有化したマルチノズル構造で
は、各ノズルに同時に様々な階調を持たせることは各電
極に異なる電位を印加することになり、電圧レベルの差
に起因する不必要な漏れ電流が流れてしまうという問題
点があった。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、簡単な構造で、着弾位置ずれ、漏れ電流が生じるこ
とのない階調印刷可能なインクジェットプリンタ装置を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項1記載のインクジェットプリンタ装置
は、クロックにより循環する所定数のドット階調を示す
階調カウンタ値を出力する階調カウンタ部と、ヘッド部
から吐出されるインクの吐出エネルギー量を階調カウン
タ値に応じて変化させるドライバ電源制御部と、被印刷
物へのインク着弾位置に対する位置補正値としての遅延
量を吐出エネルギー量の変化に応じて変化させる遅延生
成部と、吐出エネルギー量に応じてヘッド部を駆動する
ドライバ駆動部とを有する構成を有している。
【0008】請求項2記載のインクジェットプリンタ装
置は、請求項1記載のインクジェットプリンタ装置にお
いて、1行分の原画像データを所定数回繰り返す原画像
データとなし、所定数回繰り返す原画像データのドット
階調を変換して所定数のドット階調とする比較器を備
え、ドライバ駆動部が、所定数のドット階調のうち同一
のドット階調の画像データに対しては同一走査でヘッド
部を駆動し、所定数回の走査により所定数のドット階調
の画像データを印刷する構成を有している。
【0009】
【作用】この構成によって、吐出エネルギー量に応じて
ヘッド部を駆動するようにしたので、階調によるインク
着弾位置のずれを補正することができ、着弾位置ずれの
ない階調印刷が可能になる。また、同一のドット階調の
画像データに対しては同一走査で印刷するようにしたの
で、同一走査に対しては各電極の電圧レベルは同一とな
り、電極間の電圧レベル差による漏洩電流を防止するこ
とができる。
【0010】
【実施例】 (実施例1)以下、本発明の一実施例について図を用い
て説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例に係るマルチノズ
ル構造のインクジェットプリンタ装置を示す構成図であ
る。図1において、11、12、13は導電性インクに
電流を通電するための電極、14はインク流路、15は
インクタンク3からインク室2に導電性インクを供給す
るインク流路(図13参照)、15、16、17は電極
11、12、13に電圧を印加するドライバ回路、18
は導電性インクの気化により生じた気泡、19は気泡1
8の圧力により吐出されるインク滴、20、21はイン
ク滴19が吐出されるノズルである。
【0012】以上のように構成されたインクジェットプ
リンタ装置について、その動作等を説明する。図1の装
置において、インク流路14内には導電性インクが満た
されており、また、ドライバ回路15〜17から電極1
1〜13を介して導電性インクに供給される電流は、導
電性インクの電気分解が起こらないような周波数の交流
電流である。図2は、ドライバ回路15〜17から導電
性インクに電流Iを通電する場合を示す通電図である。
図2において、11〜13は電極、15〜17はドライ
バ回路、20、21はノズルであり、これらは図1と同
様のものなので、同一符号を付して説明は省略する。
【0013】図3(a)、(b)および(c)は電極1
1、12および13に印加される電圧の波形を示す電圧
波形図である。図3(a)、(b)に示すようにドライ
バ回路15、16は互いに逆相の電圧を発生しており、
電極11、12間には交流電流Iが流れる。電極11、
12間の導電性インクは交流電流Iが流れるために加熱
沸騰し、図1に示すように気泡18が発生し、気泡18
の発生によりインク滴19がノズル20から吐出され
る。このとき電極11、12間に流れる電流の波形を図
4に示す。図4は通電電極間に生じる電流を示す電流波
形図である。図4に示すように、導電性インクに流れる
電流の絶対値は、加熱に伴いインク抵抗値が減少するた
め徐々に増大し、沸騰に伴い気泡が発生するとインク抵
抗値が大きくなり、窪んだように減少する。以後、通電
開始から電流波形が窪み出すまでの時間Tを沸騰開始時
間と呼ぶ。一方、図3(b)、(c)に示すように、ド
ライバ回路16、17は互いに同相の電圧を発生してお
り、電極12、13間には電流は流れず気泡が発生しな
いので、ノズル21からはインク滴は吐出されない。
【0014】図5(a)〜(c)は、隣り合う2つの電
極(電極11、12又は電極12、13)に印加される
交流電圧を示す電圧波形図であり、図5(a)は2つの
電極に印加される電圧が逆相で大きい場合、図5(b)
は2つの電極に印加される電圧Voが逆相で中間の値の
場合、図5(c)は2つの電極に印加される電圧Voが
逆相で小さい場合を示す。2つの電極に印加される電圧
Voが逆相で大きいときは2つの電極間に印加される電
圧も大きいことを意味する。2つの電極に印加される電
圧Voが大きくても、同相の場合には2つの電極間の電
圧はゼロとなる。
【0015】図6(a)、(b)および(c)は、図5
(a)、(b)および(c)に示す電圧を隣り合う電極
に印加したとき導電性インクに通電される電流を示す電
流波形図であり、記載を簡単にするためピークホールド
した波形としている。図6(a)は隣り合う2つの電極
に印加される交流電圧Voが大きい場合を示し、このと
きの沸騰開始時間T=t1である。また、図6(b)は
隣り合う2つの電極に印加される交流電圧Voが中間の
値の場合を示し、このときの沸騰開始時間T=t2であ
る。さらに、図6(c)は隣り合う2つの電極に印加さ
れる交流電圧Voが小さい場合を示し、このときの沸騰
開始時間T=t3である。交流電圧Voが大きいほど導
電性インクには大電流が流れるため、導電性インクの発
熱量が増加し、沸騰開始時間Tが短くなる。その関係は
図6に示すように、t1<t2<t3である。
【0016】図7は、沸騰開始時間Tと導電性インク中
の気泡サイズとの関係を示すグラフ図である。図7に示
すように、沸騰開始時間Tが長くなるほど導電性インク
の熱伝導によりインクの高温部分が広がって気泡が大き
くなり、その結果、吐出インク滴も大きくなる。この特
性を利用することにより、ドット毎の面積階調が可能と
なるが、沸騰開始時間Tの違いや、投入エネルギーが異
なることに起因するインク滴の飛翔速度の違いにより、
従来装置の場合のように同一のタイミングで通電を行う
と、被印刷物9(図13参照)上のインクの着弾位置に
階調によるずれ(以下、「階調ずれ」という)が発生
し、印刷品質を悪化させてしまう。図8は、走査方向が
ARのときの従来装置におけるインク着弾位置(同一タ
イミングで電極に通電したときのインク着弾位置)を示
す着弾位置図である。図8において、31は小面積のイ
ンク滴の着弾位置、32は大面積のインク滴の着弾位置
である。電極印加電圧Voが大きく沸騰開始時間Tが短
い場合(小さな面積のインク滴の場合)は早くインク滴
が吐出されるため、被印刷物上に早く着弾してしまう。
すなわち、インク滴の飛翔をブラウン管における電子の
飛翔に例えると、偏向方向が矢印ARの方向の場合、早
く電子銃から射出された電子は遅く射出された電子より
も左側に着弾するので、同様に早く吐出されたインク滴
も遅く吐出されたインク滴よりも左側に着弾する。逆
に、電極印加電圧Voが小さく沸騰開始時間Tが長い場
合(大きな面積のインク滴の場合)は遅くインク滴が吐
出されるため、被印刷物上に遅く着弾してしまう。この
階調ずれを補正するには、各吐出制御方法すなわち印加
電圧Voの大きさに応じて通電開始時期を補正する必要
がある。本実施例は通電開始時期の補正により階調ずれ
の発生を防止するものである。
【0017】また、図1に示すように隣り合ったノズル
で電極を共有するマルチノズルでは、同時に各電極の電
圧を変えると、たとえ同位相でも、電圧レベルの差によ
り不要な漏れ電流が流れてしまう。そこで、本実施例で
は、従来は1走査で行っていた1行の印刷を階調数に応
じた複数の走査(4階調の場合には4回走査)に分割
し、1回目の走査は電圧レベルVo1、2回目の走査は
電圧レベルVo2というように、ひとつの走査に対して
ひとつの電圧レベルを固定することで、漏れ電流の発生
を防止することができる。
【0018】以下、1行4ドットで16階調の原画像デ
ータを変換処理して、4回の印刷走査で4階調、4ドッ
トの印刷を行う場合の動作を説明する。図9は、図1の
ドライブ回路15〜17を詳細に示すブロック図であ
る。図9において、22は1走査毎に発生する走査クロ
ックclk1をカウントし、現在の階調番号を示す階調
カウンタ値qを出力する2ビットの階調カウンタ部、2
3は4ドット、16階調の原画像データを4ドット、4
階調に変換するための閾値thrdat及び各階調での
階調ずれを補正するための遅延データdlydatを記
憶し、階調カウンタ値qに従って閾値thrdat及び
遅延データdlydatを出力するメモリ部、24は転
送クロックclk2で転送される原画像データdata
と閾値thrdatを比較し、2値化した出力許可信号
(階調番号に対応する画像データの出力をその階調番号
の時点で許可する信号)enbを出力する比較器、25
は遅延基準クロックclk3を遅延データdlydat
に応じた数だけカウントした後に通電開始信号trgを
出力する遅延生成部、26は階調カウンタ値qに従って
発生するドライバ電源電圧Vccの大きさを制御するド
ライバ電源制御部、27は出力許可信号enbがハイレ
ベルの時(「1」の時)、通電開始信号trgにより、
振幅Vccの交流電圧Voを沸騰開始時間Tを考慮して
予め設定された期間だけ出力するドライバ駆動部、28
はインクジェットヘッドを有するヘッド部、29は4回
の走査すなわち1行の印刷が終了したときにトリガされ
る紙送りモータ制御部、30は制御部29により駆動さ
れる紙送りモータである。
【0019】以上のように構成されたドライブ回路15
〜17について、その動作を図10、図11を用いて説
明する。図10において、図10(a)は1走査毎に発
生する走査クロックclk1を示すタイミング図、図1
0(b)は階調カウンタ値qを示すタイミング図、図1
0(c)は原画像データdataを示すタイミング図、
図10(d)は閾値thrdatを示すタイミング図、
図10(e)は出力許可信号enbを示すタイミング
図、図10(f)は遅延データdlydatを示すタイ
ミング図、図10(g)はドライバ電源電圧Vccを示
すタイミング図、図10(h)は紙送りモータ制御部2
9に入力される紙送りトリガ信号motd−rvを示す
タイミング図である。また、図11は図10の時間軸を
部分的に伸張して示し、図11(a)は1走査毎に発生
する走査クロックclk1を示すタイミング図、図11
(b)は転送クロックclk2を示すタイミング図、図
11(c)は原画像データdataを示すタイミング
図、図11(d)は出力許可信号enbを示すタイミン
グ図、図11(e)は遅延データdlydatを示すタ
イミング図、図11(f)は遅延基準クロックclk3
を示すタイミング図、図11(g)は通電開始信号tr
gを示すタイミング図、図11(h)はヘッド部28の
所定電極に印加される交流電圧Voを示すタイミング
図、図11(i)は被印刷物上のインクドットを示すタ
イミング図である。図11(i)で、41、42は階調
“0”のインクドット、43は階調“1”のインクドッ
ト、44は階調“3”のインクドットを示す。
【0020】図10、図11において、走査クロックc
lk1を階調カウンタ部22でカウントした2ビットの
階調カウンタ値qは現在の階調を表しており、0、1、
2、3、0、・・・・というように変化する。1行4ド
ットで16階調の原画像データdataは図10(a)
の階調“0”から階調“3”までの間に示すように3、
5、1、9であり、数値が小さいほど高濃度の階調(大
面積の階調)であることを表している。原画像データd
ataは3、5、1、9、3、5、1、9、・・・とい
うように階調数の4回転送され、4回処理される。これ
が1行分である。紙送りモータ30は階調“0”〜
“3”の各処理が完了したときに駆動され、被印刷物と
しての紙を1行分だけ送る。16階調の原画像データd
ataを4階調に変換するための閾値がthrdat
で、階調カウンタ値qに従ってロードされる。原画像デ
ータdataの階調濃度0〜3を階調“0”、階調濃度
4〜7を階調“1”、階調濃度8〜11を階調“2”、
階調濃度12〜15を階調“3”とする。階調濃度0〜
3を階調“0”とするときは、比較器24はまず原画像
データdataのうちthrdatつまり階調濃度0よ
り大きいもの(3、5、1、9のすべて)を選択し、次
に階調濃度3以下のもの(3と1)を選択する。他の階
調濃度についても同様である。選択された階調は「1」
となり、非選択の階調は「0」となる。出力許可信号e
nbは、原画像データdataと閾値thr−datと
を比較器24にて範囲比較して2値化した結果を示す信
号であり、3、5、1、9の原画像データdataに対
しては出力許可信号enbは、階調“0”では「1」、
「0」、「1」、「0」となり、階調“1”では
「0」、「1」、「0」、「0」、階調“2”では
「0」、「0」、「0」、「1」、階調“3”では
「0」、「0」、「0」、「0」となる。なお、1行前
の階調“3”における原画像データdataはー、8、
7、14であり、最後の階調濃度14は階調“3”に変
換され、出力許可信号enbは階調“3”のタイミング
において「0」、「0」、「0」、「1」となる(図1
1(d)参照)。
【0021】ドライバ電源制御部26から出力されるド
ライバ電源電圧Vccは階調カウンタ値qに従って変化
し、階調“0”ではVcc0、階調“1”ではVcc
1、階調“2”ではVcc2、階調“3”ではVcc3
となる。各電圧の関係を示すと、Vcc0<Vcc1<
Vcc2<Vcc3となる。インク滴着弾位置の階調ず
れを補正するための遅延データdlydatは階調カウ
ンタ値qに従ってメモリ部23から遅延生成部25にロ
ードされ、階調“0”では0、階調“1”では1、階調
“2”では2、階調“3”では3となる。すなわち、階
調“0”では遅れ無し、階調“1”では1クロック分の
遅れ、階調“2”では2クロック分の遅れ、階調“3”
では3クロック分の遅れとなる。遅延生成部25は、遅
延基準クロックclk3の遅延データdlydatで示
されたクロック分の遅延後に、通電開始信号trgを発
生する(図11(g)参照)。ヘッド部28に印加され
る交流電圧Voは通電開始信号trgにより、予め設定
された期間だけ振幅Vccで出力される。このようにす
ることにより、小面積ドットを印刷するために大電流を
通電すなわち大電圧を印加して沸騰開始時間Tが早くな
ったドットに対しては通電の開始を遅らせ、大面積ドッ
トを印刷するために小電流を通電すなわち小電圧を印加
して沸騰開始時間Tが遅くなったドットに対しては通電
の開始を早めることができ、被印刷物上に着弾するドッ
トの走査方向の位置ずれを補正することができる。図1
2は矢印ARで示す走査方向に対するインク着弾位置を
示す着弾位置図である。図12から分かるように、いか
なる階調のインクドットも走査方向に対して同一位置に
着弾しており、階調ずれを生じていない。
【0022】なお、本実施例では、通電インクジェット
プリンタを例に説明したが、インク加熱素子としてヒー
タを用いたインクジェットプリンタや圧電素子の変位に
よりインクを吐出する圧電インクジェットプリンタにお
いても本発明は同様に適用でき、同様の効果を奏するも
のである。
【0023】以上のように本実施例によれば、1行分の
原画像データに対して階調番号別に走査を分割し、各階
調毎に設定された交流電圧を各階調毎に設定された遅延
時間後に印加し、1行の全走査が完了した後に紙送りを
行うようにしたので、階調ずれのない階調印刷が可能と
なる。また、同一の階調番号の画像データに対しては同
一走査(4回走査のうちの同一走査)で印刷するように
したので、同一走査に対しては各電極の電圧レベルは同
一であり、電極間の電圧レベル差による漏洩電流を防止
することができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、クロックにより
循環する所定数のドット階調を示す階調カウンタ値を出
力する階調カウンタ部と、ヘッド部から吐出されるイン
クの吐出エネルギー量を階調カウンタ値に応じて変化さ
せるドライバ電源制御部と、被印刷物へのインク着弾位
置に対する位置補正値としての遅延量を吐出エネルギー
量の変化に応じて変化させる遅延生成部と、吐出エネル
ギー量に応じてヘッド部を駆動するドライバ駆動部とを
有することにより、従来は生じていた階調ずれを補正す
ることができ、階調ずれのない階調印刷が可能になるイ
ンクジェットプリンタ装置を実現することができる。
【0025】また、1行分の原画像データを所定数回繰
り返す原画像データとなし、所定数回繰り返す原画像デ
ータのドット階調を変換して所定数のドット階調とする
比較器を設け、ドライバ駆動部が、所定数のドット階調
のうち同一のドット階調の画像データに対しては同一走
査でヘッド部を駆動し、所定数回の走査により所定数の
ドット階調の画像データを印刷するようにしたので、同
一走査に対しては各電極の電圧レベルを同一として電極
間の電圧レベル差による漏洩電流を防止することが可能
なインクジェットプリンタ装置を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タ装置を示す構成図
【図2】導電性インクに電流を通電する場合を示す通電
【図3】電極に印加される電圧の波形を示す電圧波形図
【図4】通電電極間に生じる電流を示す電流波形図
【図5】(a)隣り合う2つの電極に印加される交流電
圧を示す電圧波形図 (b)隣り合う2つの電極に印加される交流電圧を示す
電圧波形図 (c)隣り合う2つの電極に印加される交流電圧を示す
電圧波形図
【図6】図5(a)〜(c)に示す電圧を隣り合う電極
に印加したとき導電性インクに通電される電流を示す電
流波形図
【図7】沸騰開始時間と気泡サイズとの関係を示すグラ
【図8】図13の従来装置におけるインク着弾位置を示
す着弾位置図
【図9】図1の装置を構成するドライブ回路を詳細に示
すブロック図
【図10】(a)1走査毎に発生する走査クロックを示
すタイミング図 (b)階調カウンタ値を示すタイミング図 (c)原画像データを示すタイミング図 (d)閾値を示すタイミング図 (e)出力許可信号を示すタイミング図 (f)遅延データを示すタイミング図 (g)ドライバ電源電圧を示すタイミング図 (h)紙送りモータ制御部に入力される紙送りトリガ信
号を示すタイミング図
【図11】1走査毎に発生する走査クロック等を示すタ
イミング図
【図12】図1の装置におけるインク着弾位置を示す着
弾位置図
【図13】従来のインクジェットプリンタ装置を示す構
成図
【符号の説明】
11、12、13 電極 14 インク流路 15、16、17 ドライブ回路 18 気泡 19 インク滴 20、21 ノズル 22 階調カウンタ部 23 メモリ部 24 比較器 25 遅延生成部 26 ドライバ電源制御部 27 ドライバ駆動部 28 ヘッド部 29 紙送りモータ制御部 30 紙送りモータ 41〜44 インクドット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロックにより循環する所定数のドット階
    調を示す階調カウンタ値を出力する階調カウンタ部と、
    ヘッド部から吐出されるインクの吐出エネルギー量を前
    記階調カウンタ値に応じて変化させるドライバ電源制御
    部と、被印刷物へのインク着弾位置に対する位置補正値
    としての遅延量を前記吐出エネルギー量の変化に応じて
    変化させる遅延生成部と、前記吐出エネルギー量に応じ
    て前記ヘッド部を駆動するドライバ駆動部とを有するこ
    とを特徴とするインクジェットプリンタ装置。
  2. 【請求項2】1行分の原画像データを前記所定数回繰り
    返す原画像データとなし、前記所定数回繰り返す原画像
    データのドット階調を変換して前記所定数のドット階調
    とする比較器を備え、前記ドライバ駆動部は、前記所定
    数のドット階調のうち同一のドット階調の画像データに
    対しては同一走査で前記ヘッド部を駆動し、前記所定数
    回の走査により前記所定数のドット階調の画像データを
    印刷することを特徴とする請求項1記載のインクジェッ
    トプリンタ装置。
JP7220057A 1995-08-29 1995-08-29 インクジェットプリンタ装置 Pending JPH0958017A (ja)

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