JPS5939556A - ドロツプ・オン・デマンド印字システム - Google Patents

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】 本発明はインク・ジェット印字器、さらに具体的には適
切な電気信号に応答して、必要に応じてインク小滴が発
生されるインク・ジェット印字器に関する。

〔従来技法の説明〕

必要に応じてインク小滴を発生するのに変換器を使用し
た従来のインク・ジェット印字器は周知である。この様
な印字器の１例は米国特許第６７８７８８４号に見出さ
れる。この印字器においては、インクは重力によって空
洞に供給され、空洞の背後に取付けられた変換器が適切
な電圧パルスによって運動を与え、−滴のインク小滴を
生じている。変換器が放射線状に配列されている要求に
応じて小滴を発生する（ドロップ・オン・デマンド）印
字器の他の実施例は米国特許第３６８３２１２号に開示
されている。

像の半階調印序もしくは種々の灰色の濃淡を含む印字の
応用に最近興味が深まって来た。インク・ジェット・ド
ロップ・オン・デマンド装置を使用して灰色スケールの
印字を得るためには、各インク小滴の体積は灰色スケー
ル値に従って駆動電圧パルスの大きさ全調節する事によ
って変更されて来た。しかしながら、この方法は小滴の
速度が同様に変化されるという欠点を有する。印字ヘッ
ドは印字中一定の速度で移動しているので、小滴の速度
の変化は所望の印字位置からのずれを生じ結果的に印字
の品質の歪及び劣化を生じた。この歪の補償は、小滴が
紙の所望の位置に到達する如く電圧パルスの振幅だけで
なく、実効タイミングを変化させる事によって行われた
。この補償方法は将来の改良を取り入れるための修正を
困難にする複雑々制御回路を必要とする。

〔本発明の概要〕

本発明の目的は灰色スケール印字を行い得る改良された
ドロップ・オン・デマンド印字システム全局える事にあ
る。

本発明に従えば一定速度で選択された種々の体積のイン
ク小滴を発生するため簡単な制御回路全有する改良され
たドロップ・オン・デマンド印字システムが与えられる
。この目的は本発明に従い、変換器及び該変換器を選択
的に付勢して変換器が付勢される容度にインクの単一の
小滴を発生させるための装置＝−ｑえる事によって達成
される。この変換器は複数個の別個の付勢可能なセクシ
ョンよシ成る。印字データを印字するためには、１乃至
ｎ個の小滴の体積の範囲内で選択された小滴の体積を定
める印字データが与えられる。印字データによって指定
された体積の小滴を発生するために、変換器の別個の付
勢可能なセクションの１乃至２以上の特定の組合せを選
択的に伺勢する、印字データに応答して動作可能な制御
装置が与えられる。

第１の実施例においては変換器の別個に付勢可能なセク
ションは等しい長さを有し、特定の範囲の小滴の体積が
予定の限界内の速度で発生される様になっている。もし
、小滴の速度の変化が予じめ選択された限界を越えるな
らば選択された変換器セクションに対する駆動信号の振
幅が変化され、小滴の必要とされる体積が得られる。も
、し予じめ選択された小滴の速度の範囲内で異なる体ｆ
ｌ与える選択された小滴数全発生する制御に対してさく
３） らに精密さが必要とされると、駆動信号のパルス幅が同
様に変化される。

第２の実施例においては、変換器の別個の付勢可能なセ
クションは長さが等しくなく、予定の制限内の速度でＪ
ニジ広い範囲の小滴の体積が発生され得る。より精密な
制御は第１の実施例の如く、変換器の別個に付勢可能な
セクションに対する駆動振幅及びパルス幅を選択的に変
化させる事によって達成される。

〔好ましい実施例の説明〕

第１図全参照するに、印字器はインク供給装置１２から
液体インクが供給される印字ヘッド１０を含む。制御装
置１４が印字ヘッド１０を選択的に付勢する電圧制御パ
ルスを与え、印字ヘッド１０に供給される谷電圧パルス
に対して１つのインク小滴１５を発生する。印字ヘッド
１０はインク空洞１８（第２図）が形成された変換器１
６を有する。空洞１８はインク供給装置１２から供給管
２０を介してインクが充填状態に保持されてい（４） る。インク供給装置１２力・らのインクは圧縮されず、
空洞１８中のインクは静的条件の下に雰囲気圧もしくは
これに近い圧力に保持されている。空洞１８からの出口
はノズル部２２によって乃えられる。ノズル部２２は静
的条件の下にインクが流出せず、空気がこれに流入しな
い様に設計されている。第１図に示されている実施例に
おいて、変換器１６は適切な電圧パルスで付勢された時
に半径方向内部に向って圧縮及び伸張し、空洞１８中に
圧縮波を形成する様になっており、液体インクがノズル
部２２から強制的に排出されて単一のインクの小滴１５
が形成される。制御装置１４は電圧制御バルクを与えて
選択的に変換器１６を付勢し、変換器１６に印加される
各電圧パルスに対して１つのインク小滴を与え、一連の
適切な電圧パルスを与える事によって、所望のパターン
が記録部材２４土に発生され得る。

第２図に示された如く、特定の実施例における変換装置
１６はその包囲された内部にインク空洞１８を形成する
中空円筒圧電部材よシ成る。圧電部材２６は外部導電性
被膜６２中の円周上の開孔３０ＫＪ：って複数個の別個
の付勢可能なセクション２８に分割されている。

別個に伺勢可能々セクション２８の各々はそのセクショ
ンの外部導電性被膜３２及び内部導電性被膜６４間に印
加される電圧パルスによって付勢される。内部導電性被
膜６４は、圧電部材２６の１つの端を閉じ、ノズル部分
２２を含むノズル板６６から圧電部材の他端迄のびてい
る。最後に別個に伺勢可能なセクション２８′から共通
の端子セクション２８を分離する開口６０が与えられて
いる。セクション２８の各々は単独もしくは任意の他の
セクション２８と組合されて電圧パルスによって付勢さ
れ得、付勢されたセクションの数に比例した体積を有す
るインク小滴が発生される。小滴の速度は同様に付勢さ
扛る数に依存して変化する。しかしながら、本発明に従
えば小滴の速度の変化、特に低い小滴率における速度の
変化によって不当な否を生ずる事なく灰色スケール印字
が達成され得る。

（７） しかし々から、もしより良好な印字器の品質及び／もし
くは高い小滴率が必要とされるならば、この様な結果は
他の制御方法によって同一印字ヘッドを使用して達成さ
れ得る。１つのレベルの改良は１駆動信号の振幅を選択
的に変化させる事によって達成され得る。この様にして
、必要とされる小滴の体積及び小滴速度間のより近い折
衷が得られ、より高い小滴率における印字の品質が改良
される。さらに他の改良は駆動信号の振幅のみならず、
駆動信号のパルス幅を制御する事によって達成され得る
。

第３図に示された実施例においては、印字ヘッドは容具
なる長さの複数個の付勢可能なセクショ７４２ａ、４２
ｂ、４２ｃ、４２ｄ’ｉ含む変換装置４０より成る。一
般に、ｎ個の不等な長さのセクションの場合には、個々
に付勢可能なセクションの異なる組合せを伺勢する事に
よって１１種類の小滴の体積が得られる。従って第３図
に示された４セクシヨンの場合においては、予定の振幅
の電圧パルスで各セクションを駆動する事によって（８
） ２４個の異なる体積の小滴が得られる。異なる体積の小
滴には若干の速度の変動が存在する。・、、１個々にイ
」勢されたセクション４２ａ−４２ｄ（７）各々に対す
る駆動方法は第１図及び第２図に示された印字ヘッドに
関して前に説明されたものと実質的に同一である。

制御装置１４は別個のセクション２８もしくは４２の各
々の駆動電圧信号を発生して記録部材２４上に選択され
たパターン全印字するのに必要とされる体積のインク小
滴１５を生ずる。選択パターンは直列データ流の形で制
御装置１４に結合され７ｔＰＲＩＮＴ　　ＤＡＴＡによ
って決定される。

ＰＲＩＮＴ　　ＣＬＯＣＫ信号は同様に制御装置１４に
結合されて所望のパターンが記録部材２４に形成される
如くインク小滴１５の形成と印字ヘッド１０の運動及び
位置を同期している。図示された実施例においては、制
御装置１４は独立方式のマイクロコンピュータ４１（第
４図）を含む。この様なマイクロコンピュータとして適
切なモデルはＺｉｌｏｇモデルＺ−８、Ｉｎｔｅｌモデ
ル８［］４１．８０４８もしくは８０５１並びにＭｏｔ
ｏｒｏｌａモデル６８０１及び６８０５である。もし望
まれるならば同等のハード・ワイアード制御回路が使用
され得る。

マイクロコンピュータ４１はＡＬＵ４３、ｆ−タを記憶
するためのランダム・アクセス記憶装置（ＲＡＳ）４５
、プログラム・カウンタ（Ｐ／Ｃ）４７並びに制御プロ
グラム及び制御表全記憶するための読取り専用記憶装置
（ＲＯ８）４４’（ｒ含んでいる。クロック・パルスに
応答して調時された出力を発生する様にインターバル・
タイマ／カウンタ（Ｔ／Ｃ）　４６が与えられている。

一連の出力ポート：ポートＡ１　ポートＢ１ポートＣが
ラッチされた出力を与え、直列ポート４８が割込み制御
装置（Ｉ／Ｃ）４９と関連して使用される信号ＰＲＩＮ
Ｔ　　ＤＡＴＡ及びＰＲＩＮＴ　　ＣＬＯＣＫ　ｋ　受
取る。マシン・タイミング兼命令制御装置（ＭＴ＆ＩＣ
）４９がプロセッサの制御信号を発生し、多重アドレス
／データ・バス５３がマイクロコンピュータ４１の部品
を接続してデータ、制副信号及びアドレスをマイクロコ
ンピュータ４１の部品間で転送するための経路を与える
。

マイクロコード制御プログラムはＲＯ８４４のアドレス
０００乃至３ＦＦ（１６進数）（１にバイト）に記憶さ
れる。小滴寸法ルック・アップ表（ＲＯ８）はＲＯ８４
４アドレス４００乃至７ＦＦ（１６進数９（１にバイト
）に記憶されている。

小滴寸法ルック・アップ表のフォーマットは次の表に示
されている。直列データ流ＰＲＩＮＴ　ＤＡＴＡはマイ
クロコンピュータ４０の直列ポート４８に結合される。

このデータは各小滴の寸法を定めるための小滴寸法符号
と呼ばれる１バイト（８ビツト）データを含む。このフ
ォーマットは２５６の異なる小滴寸法な定める能力を有
する。

特定の設計の印字ヘッドに対する一定の小滴速度におけ
る、振幅及びパルス幅による小滴の体積の変化のグラフ
は第５図に示されている。もし印字ヘッドの十分に信頼
性あるモデルが利用可能であるならば、この様なグラフ
のためのデータが計算され得る。しかしながら、成る場
合には印字ヘッドの動作に影響を与える多数の相関因数
によって実験的に発生される。第５図に示されたのと類
似のデータが上記の小滴寸法ルック・アップ表のための
データを発生するのに使用される。

２５６種類の小滴の寸法の２つが上記の表中に例として
示されている。第１の実施例では、小滴寸法符号３４（
１６進数）（２５６種類のうちの第５６番目）は、４セ
グメントの特定例では４×（小滴寸法符号）＋４［］０
によって与えられるＲＯＳアドレスを発生するのに使用
される。このＲＯＳアドレスはデータ・セグメント・バ
イト・フィールド全アクセスする。このフィールドは変
換器（この特定の実施例）の各セクション２８もしくは
４２のための１バイト・データを有する。この順番の位
置には４バイトが配憶されている。各バイトの低位の４
ビツト・フィールドは駆動電圧振幅を定める情報、各バ
イトの高位の４ビツト・フィールドは駆動パルスの幅即
ち持続時間を情報として含んでいる。各４ビツト・フィ
ールドは夫々振幅もしくはパルス幅の１６の異なるレベ
ルを表わし得る能力を有する。寸法小滴符号３４のため
の表中ではセグメント番号２及び４のための振幅及びパ
ルス幅は共にＯである。しかしながら、小滴寸法符号Ｅ
９（２５６種類の組合せの第２６４番目に当る）の場合
には各セグメントに非零値が記憶されており、従ってこ
の場合には４つのセグメントの各々が駆動される。

セグメント１に対するデータ・セグメント・バイトはＲ
Ｏ８４４からアクセスされ、低位の４ビツト・フィール
ドはマイクロコンピュータの出力ポートＡにラッチされ
、高位の４ビツト・フィールドはパルス持続時間タイマ
４６を設定してポートＣ中の１つの線から出力させるの
に使用される。

第２のバイトはアクセスされた後、低位の４ビット・フ
ィールドがポー）Ａの残りの４本にラッチされ高位の４
ビット・フィールドはパルス持続時間タイマ４６に通過
され、セグメント２ヲ制御するためにポートＣの第２の
線に出力全方えるルーチンを設定する。最後の２つのデ
ータ・バイトに対しても類似の手順が行われ、振幅デー
タをポートＢの８本の線上にラッテし、パルス持続時間
データ全ポートＣの追加の２本の線上にラッチする事に
よってセグメント３及び４が制御される。

ポー）Ａ及びポートＢにラッチされたデータは４ビツト
・フィールドに結合されて、ディジタル−アナログ変換
器（ＤＡＣ）５０に送られて、データがアナログ形式に
変換される。

ＤＡＣ５０の出力は駆動装置（Ｄ）５２に結合される。

駆動装置の１つ１つはセグメント２８もしくは４２の各
々に対して与えられている。印字クロック信号がマイク
ロコンピュータ４１によって受取られる時に、ポートＣ
のすべての出力がオンに転ぜられて、適切な駆動装置５
２の出力をゲートシて、ポルトＡ及びＢ中の４ビット符
号に従つて対応するセグメント２８もしくは４２を駆動
する。各変換器の駆動装置５２はタイマ・ルーチンを初
期設定するのに使用された、各変換器セグメントのため
のパルス持続時間フィールドに従ってポートＣの出力線
をダウン・レベルに下げる事によって個々にオフに転ぜ
′むれる。特定の実施例におけるタイマ・ルーテンはカ
ウント・ダウン・ルーチン、１成るが、他のルーチンも
使用され得る。ポー１−　Ｃのすべての線上の出力が降
下すると、マイクロコンピュータは次の小滴の寸法符号
を処理する準備状態になる。

制御モードは各別個の変換器セクションの各々に対して
パルス駆動振幅及びパルス幅が容易に制御出来る様にす
る。一定駆動振幅を与えるためには表中の伺勢さるべき
各変換器セクションに対する記入項目は同一振幅フィー
ルド・エントリーを有し、付勢されるべきではない変換
器セクションには０が記入される。パルス幅も同様にし
て制御される。小滴を発生し々い小滴寸法符号は振幅及
びパルス幅フィールドの両方に対してすべて０である。

体積が最大の小滴は小滴寸法符号２５５に応答して発生
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従うドロップ・オン・デマンド・イン
ク・ジェット印字システムの特定実施例の概略図である
。第２図は第１図の線２−２に沿って見た長手方向の断
面図である。第６図は第１図のシステムの多重セクショ
ン変換器の他の実施例の透視図である。第４図は第１図
及び第６図のシステムの制御装置の概略的ブロック図で
ある。 第５図は第１図に示された特定の実施例に対する一定の
速度における振幅及びパルス幅によるインク小滴体積の
変化を示した図である。 １０　・・・印字ヘッド、１２・・・インク供給装置、
１４・・・・制御装置、１６・・・・変換器、１８・・
・空洞、２２・・・・ノズル、２６・・・中空円筒圧電
部材、２８・・・セクション、６２・・・・外部導電性
被膜、３４・・・・内部導電性被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 変換器が選択的に付勢される毎に単一のインク小滴を放
   出する灰色スケール印字のためのドロップ・オン・デマ
   ンド・インク印字システムにおいて、 複数個の別個に付勢可能なセクションを有する変換器を
   含む選択的に変化可能な寸法のインク小滴を放出するた
   めの装置と、 利用可能なインク小滴寸法の間から選択された寸法のイ
   ンク小滴を発生するため上記セクションの予定の組合せ
   を選択する論理回路制御装置とより成るドロップ・オン
   ・デマンド印字システムζ