JPH0624873B2 - インクジェットプリンタのプリンタヘッドの加熱 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来技術 本発明はインクジェットプリンタに関し、特に、液体の
望ましくない付着による不適正作動を排除するようにし
たインクジェットプリンタのプリンタヘッドの改良に関
する。

従来技術 インクジェットプリンタの分野で“連続的”という用語
は、ドロップオンデマント（drop on demand）型のもの
に対して、インク滴の連続的流れを利用するインクジェ
ットプリンタの形式を特徴づけるために用いられる。連
続的インクジェットプリンタは、（連続的なインク滴の
“捕捉”軌道と“プリント”軌道とを有する）二元すな
わちバイナリ型のもの、若しくは、（連続的なインク滴
の複数の軌道を有する）多重偏向すなわちマルチデフレ
クション型のものとすることが出来る。バイナリ型のイ
ンクジェットプリンタは複数のインク滴の流れを用いる
ことが多く、一方、マルチデフレクション型のインクジ
ェットプリンタは単一のインク滴の流れを用いることが
多い。一般的に、連続的インクジェットプリンタはイン
クを圧力をかけられた状態で受け入れるインク溜めを有
し、該インク溜めに連通したオリフィスプレートからイ
ンクを流れとして出すようになっている。連続的動揺が
インクの流れに与えられ（例えば、電気／機械トランデ
ユーサによる振動）、該インクの流れが均一な寸法及び
形状の滴に滴化される。チャージプレートがインクの流
れの滴化点の近くに置かれて、印刷の情報信号に従って
滴を帯電し、帯電された滴はそれらの正規の軌道から偏
向される。一つの一般的なインクジェットプリンタにお
いては帯電された滴はキャッチャすなわち捕捉装置に向
けて偏向され、帯電されない滴は正規の軌道をに沿って
進められ被印刷物に至るようになっている。上記の部品
（特に、オリフィスプレート及びチャージプレート）
は、正確な帯電、偏向及び非印刷滴の捕捉を行うために
精密に設定しなければならない。しかし、これができた
としても、各操作の始めにおいて大きな問題がある。例
えば、チャージプレートに付着した液体は、短絡や滴の
不適性帯電を起こす可能性がある。キャッチャ上の望ま
しくないところへの液の付着は、滴の偏向に悪影響を与
えたり、インクの被印刷物への移動路に抵抗を与える。
プリンタヘッドのクリチカルな面の上に望ましくない液
が付着するのを避けるための技術が開発されてきてい
る。例えば、プリンタヘッド面にインクが付かないよう
にしながらインク流の始動及び停止を行えるように開発
されている。また、それらの面に付着した望ましくない
インクを除去するための空気噴出サイクルがある。ま
た、インクジェットプリンタの操作を停止しプリンタヘ
ッド面を物理的に掃除する場合もある。

そのような操作が注意深く行われたとしても、許容でき
ない短い操作時間の間で、電極の短絡や不規則なインク
滴の動きなどの不適性作動が起こることが判明してい
る。この問題は、下部プリンタヘッドがインク流に極め
て近くに設定されるコンパクトなプリンタヘッドにおい
て特に深刻である。

研究の結果、そのような不適性作動の一つの顕著な原因
は、きれいな液がプリンタヘッドの面に付着するためで
あることを発見した。更に、そのようなきれいな液の付
着の原因及びそれを排除する構造を発見し、その結果、
インクジェットプリンタの不適性作動を著しく減少する
ことが出来た。

発明の開示 本発明の目的は、インクジェットプリンタの品質と信頼
性を増すとともに、プリンタヘッドの面に望ましくない
液の付着が生じるのを防ぐ手段を提供することにより、
当該インクジェットプリンタのメインテナンスの必要性
の減少を図ることにある。

本発明の一つの構成においては、印刷滴を被印刷物に向
けるための上方プリンタヘッド手段と、該上方プリンタ
ヘッド手段と共同する下方プリンタヘッド手段とを有す
るインクジェットプリンタにおいて、下方プリンタヘッ
ドの上でインクの蒸気が凝縮すなわち液化するのを防ぐ
手段を備えることを特徴とする。特定の好ましい構造で
は、当該インクジェットプリンタの印刷操作の間、下方
プリンタヘッドに隣接する大気中の蒸気の露点より高い
温度に該下方プリンタヘッドを加熱する手段を有する。

図面の簡単な説明 以下の本発明の好ましい実施例の説明では、添付図面を
参照するが、この図面は、 第１図が、本発明に係るインクジェットプリンタの斜視
図、 第２図が、第１図の断面図で、上方及び下方プリンタヘ
ッドの一実施例を示す。

第３図が、第１図のインクジェットプリンタのインク供
給システムの図、 第４図が、第２図に示したインクジェットプリンタの一
部の拡大断面図、 第５図が、第２図のインクジェットプリンタの部分の拡
大正面図である。

第１図には、本発明を有効に利用することが出来るイン
クジェットプリンタ１の一例が示されている。プリンタ
１は、プリンタシリンンダ３に対し紙を送ったり出した
りする紙フィード／リターン部２を有している。紙操作
部の詳細は本発明の要部には関係がなく、従って、その
詳細を説明する必要はないであろう。第１図にはまた、
支持部６上に適当な駆動装置７により駆動可能に取り付
けられたプリンタヘッダ５が示されている。印刷操作の
間、プリンタヘッダはシリンダ３上を回転している紙に
近接した状態で印刷物を横切って横断方向に動かされ
る。インクは、インクカートリッジ８に接続された可撓
性の導管１１によってプリンタヘッドに供給され、戻さ
れる。貯蔵／始動ステーション９は（第１図で見て）プ
リンタヘッド５の印刷路の左側に隣接して設けられ、駆
動装置７及びキャリッジ装置６は、以下に述べるよう
に、プリンタヘッドをプリンタ１１の操作サイクルの適
当な段階でステーション９と作業関係になるように動か
す。第２図には、本発明に係るプリンタヘッド５の、詳
細が示されている。プリンタヘッド５は、ハウジング２
２上に取り付けられ、インクを受け入れる入り口２３を
有するプリンタヘッドボデイ２１を備える上部プリンタ
ヘッド部を有している。ボデイ２１はプリンタヘッド空
所２４に至る通路と、空所２４からプリンタ１１のイン
ク循環システムに至る出口２９（第３図）を有してい
る。上部プリンタヘッド部は、また、オリフィスプレー
ト２５と、ボデイ２１に機械的振動を与える為の（図示
しない）適当なトランスデユーサを有している。トラン
スデユーサはオリフィスプレート２５から噴出されるイ
ンクフィラメントすなわちインクの細い流れに振動を与
えて、このインクフィラメントを均一に間隔をあけられ
たインク滴の流れにする。本発明に従って使用される好
ましいオリフィスプレートは米国特許第４，１８４，９
２５号に開示されているが、他の種々の形態のものを使
用することができる。

プリンタヘッド５の下部部分、インクフィラメントが滴
化する点でインク滴に所望の帯電を行うように設定され
たチャージプレート２６と、印刷に用いられないインク
滴（図示の実施例においては帯電されたインク滴）を捕
捉するためのキャッチャすなわち滴捕捉装置２７とを有
している。好ましい代表的なチャージプレートが１９８
３年７月２７日に出願された米国特許出願第５１７，６
０８号及び米国特許第４，２２３，３２１号に開示され
ているが、他のチャージプレートを使用することもでき
る。代表的なキャッチャが米国特許第３，８１３，６７
５号、４，０３５，８１１号及び４，２６８，８３６号
に開示されているが、他の形式のキャッチャとすること
も出来る。図示の実施例においては、プリンタヘッドの
下部部分は、当該プリンタのための保護及び空気コント
ロール機能を生ずる壁部材２８を有している。第２図に
示す実施例においては、壁部材２８当該キャッチャ２７
との間の間隙は、０．０３インチ（０．０７６インチ）
以下とし、それらの間を通るインクの流れが壁面近くを
通るようにすることができる。

第１図のインク供給／循環システムは、インクの循環路
を形成する種々の導管（すなわちライン）を有してい
る。第３図に示すように、ポンプ入り口ライン７１は、
インク供給カートリッジ８からポンプ６０の入り口、ま
た、出口ライン７２はポンプ６０とメーンフィルタとの
６９間に、ヘッド供給ライン７３がメーンフィルタ６９
からプリンタヘッドに、ヘッド戻りライン７４がプリン
タヘッド出口からキャッチャ戻りライン７５とメーンイ
ンク戻りライン７６との間の接続部に延びている。ま
た、インク戻りライン７９が貯蔵／始動ステーション９
からカートリッジ８に延びている。通気ライン７８がメ
ーンフィルタ６１からカートリッジ８に、また、インク
バイパスライン７７がライン７３からカートリッジ８に
延びている。第３図のシステムはまた、インクヒータ６
１、流れ制限器６２、ファイナルフィルタ６３、ヘッド
戻りバルブ６４、温度センサ６５そして圧力センサ６６
を有している。以下の説明から分かるように、本発明に
係るプリンタのインク循環システムは、第３図のものに
限定されない。

第１図及び第３図に示すように、カートリッジ８はイン
ク循環システムに対し、挿入式にして容易に取り付け、
取り外しを行うことが出来る形式のものとすることが出
来る。このようにするため、カートリッジ８にはそれを
当該プリンタに挿入した際に、ライン７１、７６、７
７、７８、そして７９とそれぞれ接続される適当なカッ
プリング４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅが設
けられている。カートリッジ８はその内部を大気圧にす
るための通気部が設けられている。カートリッジは、戻
りライン７６のインクの戻りを生ずる内部ベンチュリ構
造を有している。しかし、本発明に係るプリンタは、戻
りラインからカートリッジへのインクの吸引を生ずる別
個の真空ポンプを用いた循環システムを用いることも出
来る。

センサ６５のフィードバック制御の下、ヒータ６１が循
環するインクの温度を調整し、また、圧力センサ６６が
ポンプ６０を調整して適当な周囲のラインの循環圧力を
得る。バルブ６４が閉じられると、プリンタヘッド２１
に入るインクが、オリフィスプレート２５から印刷のた
めのインクの流れを生ずる。このインクの流れは、以下
に述べるように、トランスデユーサの影響の下、制御さ
れた態様、若しくは、制御されない態様でインク滴にさ
れる。

第２図には、インクヘッダの下部部分に望ましくない液
が付着するのを防ぐための一つの好ましい構造が示され
ている。すなわち、キッチャ２７の内部にヒータ５０が
設けられ、このヒータが（１）オリフィスプレート２５
から被印刷物Ｓへ至るインクの流れに隣接したキッチャ
面２７ｂの一部、及び、（２）チャーイプレート２６の
露出面を加熱するようになっている。この構造の第４図
により詳細に示されているように、加熱エレメントが空
所５１の中に熱伝導性接着剤５２によって取り付けられ
ている。キッチャのボデイは、ステンレススチールや充
填プラスチックにより形成するのが好ましいが、熱伝導
性の良い他の材料で作ることも出来る。第４図に示す実
施例においては、スペーサエレメント５３がチャージプ
レート２６とキッチャ２７との間に設定され、エポキシ
樹脂５４がキッチャの頂部をチャージプレートに結合し
ている。（電極のリード線を支持している）面２６ａ及
び（インク滴帯電電極を支持している）面２６ｂはヒー
タ５０によって周囲の温度よりも高い温度に加熱され
る。

第５図は、プリンタヘッドの下部部分の正面図であり、
ヒータ５０のための回路線５６、５７が点線で示されて
おり、また、ヒータ５０の電源Ｐを選択的に作動動させ
る機械制御器１００の制御の下で作動するスイッチ５８
が示されている。キッチャに温度センサ５９を付けるこ
とにより、プリンタヘッドの加熱面を適当な温度に保つ
ための入力を制御器１００に与えることが出来る。その
ようにする代わりに、ヒータを一定電源レベルで作動す
ることも出来る。

これに関し、周囲の蒸気が凝縮してプリンタヘッド面に
付着しないようにするため、ヒータがプリンタヘッド面
をそのための最低温度に保つことが望ましい。この最低
温度は、公称作動インク温度、チャージプレート及びキ
ッチャ面とインクの流れの間の間隙、そして、周囲の湿
気及び温度によって決まる。一般的に、この最小温度は
インクの流れの周囲の領域の露点以上とされる。インク
の温度を８５゜Ｆとした場合、キッチャ面を１０６゜及
び１１０゜Ｆ（４１゜及び４３℃）に加熱すれば、キッ
チャ及びチャージプレートに結露しないことが分かっ
た。より小さい温度差を利用することができ、当業者は
電源を変えながら、視覚的観察により作動温度差を決め
ることが出来る。上述した実施例は、被印刷物を横切る
ようにされるインクジェットプリンタにおいて非常に有
益なものである。しかし、印刷作業の間のインク蒸気が
結露するのを防ぐ他の手段が、本発明に従って用いるこ
とが出来る。例えば、放射線加熱手段を、関係のある面
に向けて設定することが出来る。加熱空気流を関係のあ
る面に向けて吹き付ける手段を利用することも出来る。

以上においては、本発明を連続的プリンタ及びそのチャ
ージプレートそして／もしくはキッチャ面への結露に関
連して説明してきたが、それらに限定されるものではな
く、（例えば、ドロップオンデマン型プリンタなどの）
他の形式のインクジェットプリンタ、そして、（例え
ば、第２図に２８で示した保護壁構造などの）他の構造
に結露するのにも適用することも出来る。すなわち、第
２図に５０′で示したごときヒータエレメントをそのよ
うな他のプリンタヘッド構造に設けることが出来る。

工業上の適用性 本発明は、チャージプレー及びキッチャ上に付着する液
による、印刷インク滴への悪影響を減少若しくは排除す
ることにより信頼性のある、そして、高い品質のインク
ジェット印刷を行うのに有益である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク滴を被印刷物に向けるためのプリン
   タヘッド上部部分及び該上部部分と共同するプリンタヘ
   ッド下部部分とを有し、プリンタヘッド下部部分にイン
   ク蒸気が結露するのを防止する手段を有することを特徴
   とするインクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】上記結露防止手段が、印刷作業の間、周囲
   の蒸気の露点以上の温度にプリンタヘッドの下部部分の
   所要部分を加熱するための手段を有することをと特徴と
   する請求の範囲第１項に記載のインクジェットプリン
   タ。
3. 【請求項３】(i)加圧下で供給されたインクからインク
   滴の流れを作るためのプリンタヘッド上部部分と、(ii)
   チャージプレートを備え、上記インク滴を選択的に帯電
   するプリンタヘッド下部部分とを有する形式のインクジ
   ェットプリンタにおいて、プリンタヘッドの下部部分の
   作用面を加熱するための手段を有することを特徴とする
   インクジェットプリンタ。
4. 【請求項４】インク滴の流れを出すプリンタヘッド上部
   部分と、インク滴が通過する際にインク滴に影響を与え
   るプリンタヘッド下部部分とを有するインクジェットプ
   リンタにおいて、印刷作業の間、上記下部部分を周囲の
   蒸気がその上に結露するのを防止する温度に加熱するよ
   うにしたことを特徴とするインクジェットプリンタ作動
   法。
5. 【請求項５】(i)供給されたインクからインク滴の流れ
   を生ずるプリンタヘッド上部部分と、(ii)上記インク滴
   を選択的に帯電するための電極を有する帯電プレート及
   び帯電若しくは非帯電に応じてインク滴を捕捉する手段
   を備えるインクジェットプリンタにおいて、プリンタヘ
   ッド下部部分の作用面にそれに隣接した蒸気が結露する
   のを防止する温度に加熱する手段を有することを特徴と
   するインクジェットプリンタ。
6. 【請求項６】(i)加圧下で供給されたインクから連続的
   インク滴の流れを生じるプリンタヘッド上部部分、(ii)
   上記流れに近接して設けられた面を有し、上記インク滴
   を選択的に帯電するためのチャージプレート及び帯電さ
   れたインク滴を捕捉するためのキャッチャを備えるプリ
   ンタヘッド下部部分とを有し、キャッチャ及びチャージ
   プレートの作用面に周囲の蒸気が結露するのを防止する
   ためその蒸気の露点より高い温度にキャッチャ及びチャ
   ージプレートの作用面を加熱するための手段を有するこ
   とを特徴とするインクジェットプリンタ。
7. 【請求項７】上記インク滴の流れ周りでチャージプレー
   ト及びキャッチャの作用面に対抗して設けられた壁部材
   とを有することを特徴とする請求の範囲第６項に記載の
   インクジェットプリンタ。
8. 【請求項８】上記壁部材に上記蒸気が結露するのを防止
   する温度に壁部材の上記作用面に対抗する面を加熱する
   ための手段を有することを特徴とする請求の範囲第７項
   に記載のインクジェットプリンタ。