JPH0343988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インク・ジエツト印刷、詳細には、
インク・ジエツト・プリンタのガターの設計に関
するものである。

従来技術 インク・ジエツト・プリンタは、当該分野では
知られている。この種のプリンタは個々のインク
滴を制御された経路に沿つて記録媒体まで導いて
印刷模様を生じさせる。典型的なインク・ジエツ
ト・プリンタは、全文字モード、全図形モード、
あるいは文字と図形の混合モードで動作すること
ができる。

インク・ジエツト方式は、印刷媒体に沿つて１
インチ当り約300個のインクスポツトの個々の滴
分解が可能になるまで向上した。インク・ジエツ
ト・プリンタには、普通のインパクト方式プリン
タに伴う騒音がなく、分解能もよりすぐれ、また
いわゆるドツト・マトリツクス・プリンタと同じ
速度で動作することができる。

インク・ジエツト・プリンタは、構造上２つの
大きなカテゴリに分類される。いわゆるドロツ
プ・オン・デマンド形プリンタでは、滴発生器は
インクスポツトで記号化されるべき印刷媒体上の
位置を通過するときにのみインク滴を発生する。
この方式のドロツプ・オン・デマンド形プリンタ
は、滴を制御できるように発射する機構と、滴発
生器と印刷模様で記号化される紙との間で相対的
運動を生ぜしめるためのいくつかの手段が必要な
だけであるという、構造の簡単さからくる周知の
利点を有している。しかしながら、ドロツプ・オ
ン・デマンド動作速度については、周知の制約が
あるため、いわゆる連続形レーリー形インク・ジ
エツト・プリンタが引き続き注目されている。

連続形インク・ジエツト・プリンタも印刷媒体
の方向にインク滴を発射する滴発生器を備えてい
る。しかし、連続形プリンタはインク滴を発生さ
せたあとそれらのその後の軌道を制御することが
できるようにインク滴の一定のものを選択的に帯
電させる手段を備えている。インク滴の選択的な
帯電後、それらのインク滴は、滴の軌道の付近で
電界を発生する偏向電極を通過させられる。偏向
電極は電界を作り、その電界は滴形成点において
誘起された電荷の大きさと極性に応じてインク滴
をその当初の軌道から偏向させる。この偏向能力
により、帯電したインク滴の一定のものをガター
機構の中に偏向させ、滴発生器が発生させた滴の
全数のうち選択したもののみを印刷媒体に当てる
ことができる。このように、連続形プリンタは印
刷媒体の上にインクスポツトによる所定の模様を
生じさせる。連続形プリンタの構造方式は、ドロ
ツプ・オン・デマンド形プリンタよりもかなり複
雑である。すなわち、滴帯電、偏向、およびガタ
ー装置が必要であり、そして、ほとんどの連続形
インク・ジエツト・プリンタでは、捕捉されたイ
ンク滴を処理するため、インク再循環装置が必要
である。再循環されるインクは処理され、浄化さ
れ、空気が分離された後、滴発生器へ送り戻さ
れ、再び装置を循環する。

ある連続形すなわちレーリー形プリンタの設計
の場合は、捕捉され、再循環され、再び使用され
るインク滴は、印刷の滴形成段階において未帯電
のままであるが、紙すなわち印刷媒体に当てるこ
とを意図された滴は媒体上のそれらの意図された
位置に応じていろいろな度合に帯電される。これ
らの帯電した滴は滴偏向装置を通過するとき、そ
れらの当初の軌道から偏向させられ、滴ガターを
越えて紙の選択した部分に当たる。普通の印刷動
作においては、発生した滴の大部分は紙に当らな
いので、この方式では、捕捉された滴の流れが直
接滴ガターに流入する一方、滴のうちあるもの
は、この軌道から印刷媒体へ偏向させられる。イ
ンクを再循環させるために必要なガターの数は、
方式によつて異なる。単一インク・ジエツト・プ
リンタが知られているが、これは紙幅を左右に横
断移動するものであり、したがつて、必要な滴ガ
ターは１個だけである。紙幅に沿つて間隔をおい
て配置された複数のノズルを使用する別の方式で
は、各ノズルがそれ専用の滴再循環用ガターを有
する。

従来のインク・ジエツト・プリンタにおける問
題は、滴ガター区域における詰りであつた。も
し、インクがこれらのガターの内側に堆積し、ガ
ターの入口から出ていかなければ、詰つたガター
に衝突したインク滴は入口で飛び散り、滴の移動
経路付近で霧状になり、プリンタを構成する他の
装置を汚すばかりでなく、紙上の像外観をきたな
くする可能性がある。その上、ガターが詰ると、
インクが偏向板にこぼれて、短絡の原因になる可
能性がある。

ガターの詰り問題に対する従来の解決法の１つ
は、滴ガターより下流のインク処理ループに真空
を導入して、ガター内のインク滴およびインク
を、ガター入口から再循環処理ループのインク処
理部の中に吸引することであつた。この方法のも
つ問題は、ガターの中に流入する空気によつて、
滴がガターへ向わず、その意図した経路からふら
つく、すなわち、変わることである。

発明の構成 本発明は、ガター入口からインクが移動するの
を促進し、かつ真空を使わずにインクが流れるの
を助けるようインクの流動特性を改善するもので
ある。本発明は、選択した材料を使つて、入口か
らインク処理ステーシヨンへ液が流れ出るのを促
進する滴ガターを製作することによつて実施され
る。

本発明の本質は、滴衝突区域に、より高い表面
エネルギをもつ材料の支持構造体で支持された低
い表面エネルギをもつ材料の滴捕捉表面を使用
し、毛管吸引によつて衝突区域に当つたインクが
支持構造の方へ引つ張られるようにすることによ
つて具体化されている。発明の好ましい実施例
は、より高い表面エネルギをもつ材料、たとえば
ステンレス鋼によつて衝突区域に取り付けたポリ
テトラフルオロエチレンから成る低い表面エネル
ギをもつ材料を用いている。ポリテトラフルオロ
エチレンとステンレス鋼との境界に堆積するイン
クは低表面エネルギの材料から高表面エネルギの
材料の方へ移り、そこからは重力によつて排出さ
せることができる。したがつて、インクがガター
入口付近に堆積する傾向がなくなるので、連続形
プリンタにおけるインクの霧化および（または）
詰りが原因で起る問題は避けられる。

発明の目的 以上から、本発明の１つの目的は、インク・ジ
エツト・プリンタにおけるインク・ガター性能の
改善にあることを理解されたい。本発明のその他
の目的、利点、および特徴は、添付図面とともに
発明の好ましい実施例の詳細な説明を読まれれば
よく理解されよう。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は、複数のノズル２を形成するインク・
マニホールド１を有するインク・シエツト・プリ
ンタを示す。ノズル２を通して圧力の下でインク
が噴射され、各ノズルからインク液の連続フイラ
メント３が生じる。マニホールド１の壁に結合さ
れた圧電素子４は、周期的に流体を圧力波で刺激
し、この圧力波が帯電電極６の近くで滴５の形成
を促進する。インク液は導電性があるので、滴形
成の瞬間に、帯電電極６に印加された電圧によ
り、滴５に、電極６に印加された電圧に比例した
電荷が誘起される。

電極６によつてすべての滴が帯電されるのでは
なく、帯電されなかつた滴は直線軌道８に沿つて
ガター９へ飛ぶ。帯電された滴は偏向板１０，１
１（第２図参照）によつて第１図に垂直な面内で
偏向される。偏向板１０，１１は、両者の間に±
Ｖ電位によつて高い静電界生じさせる。一般に、
電極６に印加される帯電電圧は10−200ボルトの
範囲であり、偏向板１０，１１間の電位差は2000
ボルト前後である。

第２図を参照すると、中央のノズル２′からの
帯電した滴は、印刷面を横切る画素位置すなわち
点から成る行全体の一区間である長さＥの印跡を
印刷面１４に沿つて形成する。図示例の場合に
は、５つの画素ｎ〜ｎ＋４を中央ノズル２′から
の滴で記録することができる。滴の直径は約
0.035mmであり、目標に衝突すると約0.05mmのイ
ンク点に拡大する。これらの画素の中央は、互い
に距離Ｄの間隔がある。区間の縫合は、最初のノ
ズル２′の左にあるノズル２″が画素ｎ−１〜ｎ−
５を記録する滴を提供し、右にあるノズル２〓が
画素ｎ＋５〜ｎ＋９を記録することによつて行な
われる。

センサ対１６，１７は、中央ノズル２′からの
滴流がそれらのセンサの直ぐ下にあるとき検出す
る。滴を２個のセンサ対の下に一致させるために
必要な帯電電圧は、そのときにわかる。滴偏向処
理はほゞ線形である。各ノズルについての中間の
画素、たとえば画素ｎ＋１〜ｎ＋３は、一定の質
量および一定の速度の滴に対して静電偏向は線形
であるから、一直線上に並ぶ。したがつて、一定
のノズルからの滴は、その範囲内のすべての画素
に対し正確に位置決めすることができる。ノズル
の偏向範囲の端にある点は、第１図および第２図
の実施例では、隣り合うノズルがセンサを共有す
ることができるように選ばれる。したがつて、２
番目のノズル２″の場合、滴はセンサ１６によつ
て検出される。ある装置において、設計者は、偏
向範囲の両端に一定間隔をおいて配置する代り
に、各ノズルに対し２個のセンサを設置すること
を選択できる。

第１図に戻つて説明すると、プリンタは記録部
材１９に情報を記録するよう設計されている。記
録部材１９は、印刷面１４に沿つて一定速度で矢
印２０の方向に運ばれる。記録部材上に、複数行
のインクスポツトが生じるように、相対的な運動
が選択される。記録部材はモータ２２で駆動され
るコンベヤ２１によつて運ばれる。モータ２２と
コンベヤ２１は駆動装置２３によつて連結されて
いる。コンベヤ２１は、プーリで支持された平行
ベルトなど適当な装置である。センサ１６，１７
は記録部材１９よりも下流に配置されている。ベ
ルトは、記録部材がそこにないときノズルからの
滴の流れがセンサに達することができるように、
間隔をおいて配置されている。プリンタを較正す
るため使われた滴を捕捉するため、センサの下流
に、滴捕捉器２４が配置されている。図示したセ
ンサ１６，１７は記録部材１９より下流に配置さ
れているが、別の実施例においては、これらの滴
が印刷面１４に達する前に滴の軌道を検出するよ
うに配置することもできる。

第１図の装置は、たとえば電気的情報信号に応
じて、白い紙の上に黒い印を付ける。情報または
ビデオ信号は、データ入力端子を介して制御器２
７へ加えられる。これらに使用できる制御器は、
モトローラ・コーポレーシヨン（Motorola
Corporation）から市販されているモデル6800な
どプログラム付きマイクロプロセツサである。画
像を表わすビデオ信号は、たとえば、制御器記憶
空間内の割り当てられた記憶場所に記憶される。

制御器２７は、各種の装置要素へ電気的制御信
号を発する出力ポートを介してプリンタにインタ
フエースしている。制御器２７と記録部材運搬用
モータ２２は、デジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変
換器２８と増幅器２９によつて連絡されている。
制御器２７の命令を受けて、記録部材１９は、運
搬装置により、インク・ジエツトの流れの近くま
で動かされる。それが到達する前に、ノズルはプ
リンタを校正するための滴の流れを発する。各滴
センサは、差動増幅器３０とアナログ・デジタル
（Ａ／Ｄ）変換器３１を通して制御器２７へ信号
を送る。センサは、左右のセンサに、たとえば、
中央ノズル２′からの流れについてはセンサ１６，
１７に滴の流れを一致させる役目をする。制御器
２７は、１度に１ノズルづつ、プリンタを構成す
る複数のノズルについて検出と校正を行なう。

制御器２７は、さらに、滴形成を促進する圧電
素子４を励振する出力を有している。圧電素子４
は、約100−125KHzの範囲の滴発生率を生じさせ
る周波数で励振される。圧電素子と制御器とは、
増幅器３７とＤ／Ａ変換器３８で連絡されてい
る。

制御器２７は、増幅器３６とデジタル・アナロ
グ交換器３５を介して各々の帯電電極６にインタ
フエースしている。滴がちぎれる時点に各電極６
に現われる電圧は、各々のインク滴に誘起される
電荷を現わしている。ノズル配列２に沿つた各
Ｄ／Ａ交換器３５からのアナログ出力は、インク
滴を記録部材１９上の特定の区域へ制御して偏向
させるため、各滴に対する印字決定か非印字決定
にしたがつて異ならなければならない。その帯電
方法に関する詳細は、1981年12月２日出願の係属
米国特許出願第326721号を参照されたい。

ステレンス鋼製ガター９の斜視図を第３図に、
同ガターの縦断面図を第４図に示す。ガター９
は、ステンレス鋼が低表面エネルギをもつパリレ
ン（Parylene）やポリテトラフルオロエチレン
などの材料で被覆されている滴衝突表面５０を形
成している。インク滴５がガターに衝突すると、
３つの現像が組み合わさつて、インクをその衝突
区域から移動させる。最初に、運動量、すなわち
運動中の滴の慣性によりインクが表面すなわち区
域50に沿つて“滑り”当初の衝突区域から移動す
る。次に重力が、図示の方向に、衝突区域から高
表面エネルギの材料と低表面エネルギの材料の中
間面５２までインクを引つ張る。最後に、重力が
引き続きインクを衝突区域から移動させている間
に、毛管吸収によりインクは低表面エネルギの材
料から高表面エネルギの湿潤性金属表面上へ引つ
張られる。

ガター９の最狭部は、口腔部すなわち入口５４
である。堆積したインクがこの口腔５４にブリツ
ジを形成するかも知れないが、重力および（また
は）毛管作用によつて、安定性はなく、ガターの
広い部分へ流下していくであろう。両材料間の中
間面すなわち境界５２は、滑らかな壁面にするこ
とができる。あるいは、図示のように、さらにプ
ラスチツク被覆付き口腔すなわち入口５４内を上
方に伸びる金属伸長部５６を備えることもでき
る。

重力および毛管吸引力を補助するため弱い真空
を導入してインクをガター入口から吸引すること
ができる。この真空の圧力はガターからインクが
流れ出るのを助けなければならないが、インク滴
の経路を乱しガターから外すようであつてはなら
ない。この真空は、インク・リザーバ６２へつな
がつている再循環導管６０に沿つてガターより下
流の個所に導入される。当該分野では知られてい
るように、導管６０は、ガター９において減圧す
るためのポンプ６４などの手段のほか、再生およ
び空気分離装置を備えることができる。

開示したガター構造により、再循環ループで達
成できる流量は増大する。詳述すると、毛管中間
面をもつていないインク・ジエツト・ガターは、
毛管流を生じさせる中間面をもつ同一幾何学形状
のガターが処理することができる同じインク流量
を処理することができない。好ましい製造方法に
よれば、低い真空中でパリレン（parylene）を蒸
発させ、続いて冷たい（25℃またはそれ以下）ス
テレンス鋼のガター表面に厚さが１−２ミクロ
ン、粗さが10−20ミクロンを越えないようにパリ
レン（parylene）を凝結させることによつて、ス
テレンス鋼にパリレン（parylene）が被覆され
る。このコーテイング法は、好ましい製造方法で
あるが、低表面エネルギーの材料を高表面エネル
ギーの支持部で支持される固体部材にして、滑ら
かな部材の中間面がインク流の区域内で両者間を
橋渡しするようにしてもよい。

インクはポンプ３２によりインク・リザーバ６
２から吸上げられる。マニホールド１内に特定の
インク圧力が生じるように、ポンプ３２の回転速
度が監視され、調節される。その圧力を維持する
ため、制御器２７はＤ／Ａ変換器３３とそれに付
属する増幅器３４を通じてポンプの速度を調節す
る。インクがマニホールド１に戻ることによつ
て、インク処理ループが閉じる。開示したガター
材料を使用することにより、インクはガターに詰
ることがなく、高速、高分解能の連続形インク・
ジエツト印刷に必要な処理量が可能になる。

以上、本発明を詳細に説明した。しかし、特許
請求の範囲の精神すなわち広義の範囲に入る設計
変更や代替物はすべて本出願によつて保護される
ことを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインク・ジエツト・プリ
ンタの略正面図、第２図は第１図のプリンタの略
平面図、第３図は第１図のプリンタにおいてイン
クを捕捉して再循環させるために使われるガター
の斜視図、および第４図は第３図のガターの縦断
面図である。 １……インク・マニホールド、２……ノズル、
３……インク液の連続フイラメント、４……圧電
素子、５……滴、６……帯電電極、８……直線軌
道、９……ガター、１０，１１……偏向板、１４
……印刷面、１６，１７……センサ対、１９……
記録部材、２０……矢印、２１……コンベヤ、２
２……モータ、２３……駆動装置、２４……滴捕
捉器、２７……制御器、２８……デジタル・アナ
ログ変換器、２９……増幅器、３０……差動増幅
器、３１……アナログ・デジタル変換器、３２…
…ポンプ、３３……デジタル・アナログ変換器、
３４……増幅器、３５……デジタル・アナログ変
換器、３６……増幅器、５０……滴衝突表面、５
２……中間面、５４……口腔（入口）、５６……
金属伸長部、６０……インク再循環導管、６２…
…インク・リザーバ、６４……ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続式インク・ジエツト・プリンタ装置にお
   いて一定のインク滴を集める捕捉装置において、 (a) 印刷期間及び非印刷期間中にインク滴の流れ
   を発生するインク・ジエツト形成手段と、 (b) インク滴が前記非印刷期間中に衝突する第１
   表面エネルギーを有する第１表面にインク滴衝
   突区域を構成する第１手段と、 (c) 前記第１表面よりも高い表面エネルギーを有
   する第２表面を有し、前記第１表面に対して位
   置決めされており、この第１表面と共に、前記
   衝突区域内のインクが毛管吸引によつて横切つ
   て動く境界を形成する第２の手段と、 を包含することを特徴とする捕捉装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記第１手段がポリテトラフルオロエチレンであ
   り、前記第２手段が金属であることを特徴とする
   装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
   金属がステンレス鋼であることを特徴とする装
   置。