JP2000168095A - 自己洗浄型プリンタ及びその組立て方法 - Google Patents

自己洗浄型プリンタ及びその組立て方法

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JP2000168095A
JP2000168095A JP11341836A JP34183699A JP2000168095A JP 2000168095 A JP2000168095 A JP 2000168095A JP 11341836 A JP11341836 A JP 11341836A JP 34183699 A JP34183699 A JP 34183699A JP 2000168095 A JP2000168095 A JP 2000168095A
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liquid
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fluid
orifice
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Ravi Sharma
ラビ・シャーマ
John A Quenin
ジョン・エイ・クエニン
Christopher N Delametter
クリストファー・エヌ・デラメッター
Michael E Meichle
マイケル・イー・マイクル
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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    • B41J2/01—Ink jet
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    • B41J2/165—Prevention or detection of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
    • B41J2/16585—Prevention or detection of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles for paper-width or non-reciprocating print heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2/16517—Cleaning of print head nozzles
    • B41J2/16552—Cleaning of print head nozzles using cleaning fluids

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄効果を強化できる反転流と超音波とを用
いた自己洗浄型プリンタ及びその組立て方法を提供す
る。 【解決手段】 自己洗浄型プリンタは以下のものを備え
る：面を有するプリントヘッド；面の向い側に配置され
て面との間に間隙を形成している構造部材、前記間隙は
液体が流れるのに十分な大きさであり、前記構造部材は
流れを加速して剪断力を惹起させて面に作用させる；間
隙と流体的に接続されている接続部、前記接続部は流れ
の方向を変える作用をなすもので、それに伴って流体が
撹拌される；流体中を伝播させて面に作用する圧力波を
発生させるために流体と連通している圧力パルス発生
器、前記圧力パルス発生器は圧力波を面に作用させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概してインクジェ
ットプリンター装置及びその装置の組立て方法、特に反
転流と超音波とを用いた自己洗浄型インクジェットプリ
ンタ及びその装置の組立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリンタは、インク液滴
を吐出させて紙などのシート状印刷媒体上に鮮明な画像
を形成する。インクジェットプリンタは普通紙に印刷で
き、その上、非接触印刷方式にして低騒音、低エネルギ
ー、及び低稼働コストと言った有利なところがあること
から、インクジェットプリンタが市場で広く受け入れら
れている。
【０００３】従来のインクジェットプリンタに「連続
型」インクジェットプリンタがある。この連続型インク
ジェットプリンタでは、インクの液滴が奔流の形で噴出
する吐出点の近傍でトンネル状静電帯電通孔を利用して
いる。インク液滴が帯電通孔を流れるにつれて、インク
液滴が選択的に帯電させられる。帯電した液滴は、所定
の電位差を持つ一対の偏向板によって下流側に偏向させ
られる。帯電した液滴を止めるために用いることができ
るが、帯電していない液滴は自由に印刷媒体に衝突して
付着するが、帯電した液滴はガターにより遮蔽されて回
収される。
【０００４】他方、「オンデマンド」型インクジェット
プリンタの場合では、インク液滴を形成するのにオリフ
ィスごとに加圧アクチュエータを用いている。このアク
チュエータには、加熱型及び圧電型の二種がある。加熱
型アクチュエータの場合、適当なところに置かれたヒー
タがインクを加熱してガス状気泡に相転移させること
で、印刷媒体に向って吐出されるのに十分な値までイン
ク内圧を上昇させる。圧電型アクチュエータの場合で
は、機械的圧力が加わったときに電場が生じる性質、或
いはそれとは逆に、電場が作用すると機械的圧力を発生
する性質を持つ圧電物質が用いられている。そのような
特性を持っている自然界の物質には、水晶や電気石など
がある。最も普通に製造される圧電セラミックには、チ
タン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、
メタニオブ酸鉛がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】「連続型」と「圧電
型」のいずれかにしても高速インクジェットプリンタで
利用するインクは、多くの特質を有していなければなら
ない。例えば、インクは不乾性でなければならず、不乾
性とすることで射出チャンバ内でのインクの乾燥を阻止
又は遅らせることができる。従って、インク液滴を時々
吐出させて空洞及び対応するオリフィスを閉塞させるこ
となく、開放したままである。グリコールの添加によっ
てインクジェットチャンバを通るインクの自由な流れを
容易にしている。もちろん、インクジェットプリントヘ
ッドは常にインク液滴を噴出できる環境に維持してい
る。そのため、前述のオリフィスは多種類の浮遊粒子に
さらされることとなる。この浮遊粒子はオリフィスの周
囲の表面に堆積したり、オリフィス及びチャンバ内に堆
積することもある。そこへインクが流れでそれらの付着
粒子が掻集められて塊となり、それがオリフィスをせき
止めてしまうか、或いは、好ましいインク液滴の形成を
阻害する程に液滴の表面湿潤状態を変えてしまう。適切
な液滴形成が元通りにできるようにするためには、付着
粒子を面及びオリフィスから洗浄するべきである。従来
では、この洗浄はブラッシング、擦り、スプレー、真空
吸引によりそれを行っているか、または、オリフィスに
インクを流して吐出させることでそれを行っている。
【０００６】そのため、インクジェットプリンタにおい
て使用されるインクは、以下に掲げる課題を有している
といえる。すなわち、インクがオリフィス中及びオリフ
ィス上で乾燥しやすく、そのためにオリフィスをふさぐ
こととなる。また、オリフィス板をワイパーでこする
と、板やワイパー上にワイパー自身から生ずる粒子が付
着して、オリフィスをふさぐことになる。
【０００７】インクジェットプリントヘッド用クリーナ
はすでに知られている。1986年７月１５日に特許となっ
た米国特許第4,600,928号にインクジェットプリントヘ
ッド用クリーナが開示されている。この特許は洗浄シス
テムを備えた連続型インクジェットプリンタに関わり、
ここでの洗浄システムは液滴オリフィス、帯電板ないし
キャッチャ面(捕捉面)の近傍でインクを保持する一方
で、斯かる保持されたインクに超音波振動を作用させて
洗浄するように構成している。インクは、帯電板とその
向い側の壁部材との間に働く毛細管引力により保持され
ており、プリントヘッド本体上の刺激発生器から発生す
る超音波振動が保持されている液体を介して帯電板表面
に伝達されるようになっている。しかし、この特許の洗
浄技術では、液滴オリフィス及び液滴チャネルを直接洗
浄するようにはなっていない。
【０００８】以上のことから、反転流と超音波とを用い
た自己洗浄型プリンタ及びその組立て方法を提供するこ
とが必要とされている。
【０００９】本発明の目的は、洗浄効果を強化すること
ができる反転流と超音波とを用いた自己洗浄型プリンタ
及びその組立て方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的のため、本発明
による自己洗浄型プリンタは、以下のものを備えてい
る：面を有するプリントヘッド；前記面の向い側に配置
されて前記面との間に間隙を形成している構造部材、前
記間隙は、液体が当該間隙を介して第１方向に流れるの
に充分な大きさであり、前記構造部材は液体の前記流れ
を加速することでその液体に剪断力を惹起させている
間、当該剪断力を前記面に作用させる；前記間隙と流体
的に接続されている接続部、前記接続部は、前記第１方
向からこの第１方向とは反対方向の第２方向へと流れの
方向を変える作用をなすものであって、流れの方向の変
更に伴って流体が撹拌される；流体中を伝播させて前記
面に作用する圧力波を発生させるために流体と連通して
いる圧力パルス発生器、前記圧力パルス発生器は、圧力
波を流体中に発生させている間、当該圧力波を流体中を
伝播させて前記面に作用させる。
【００１１】本発明によれば、前記圧力パルス発生器か
らの圧力波と前記構造部材により惹起された前記剪断力
とが前記面に働くと共に、前記接続部による流れの方向
変化に伴って惹起する流体の撹拌作用で、前記面が洗浄
されるのである。
【００１２】本発明の好ましい実施の形態による自己洗
浄型プリンタにおいては、前記プリントヘッドは、多数
のインクチャネルを設けており、それぞれのインクチャ
ネルはオリフィスで終端している。また、前記プリント
ヘッドは全てのオリフィスの周囲を囲んでいる一つの面
を有している。プリントヘッドは、オリフィスを通して
インク液滴を射出させることができ、インク液滴はプリ
ントヘッドに隣接して置かれたプラテンローラにより支
持された印刷媒体（例えば、紙やスライド）によってさ
えぎられる。油質薄片状堆積物及び粒状物質のような汚
染物質が面に付着して完全に又は部分的にオリフィスを
ふさいでしまうことがある。例えば、油質薄片はグリー
スであり、粒状物質は、粒状のほこり、ダスト、金属
粉、及び乾燥インクの外被等である。汚染物質の存在
は、それぞれのオリフィスからのインク液滴の適切な射
出を妨げ、それによって縞状のように好ましくない瑕疵
を含んだ画像を生じさせることとなる。そこで、面から
汚染物質を洗浄することが望ましい。
【００１３】それによって、洗浄器組立体は、面に沿っ
て又はオリフィスを横断してあるいは両方ともに満足す
るように配置され、面に沿って又はオリフィスを横断し
てあるいは両方に流体を送ることによって面又はオリフ
ィスあるいは両方から汚染物質を洗浄することができ
る。ここに詳述したように、洗浄器組立体は、面又はオ
リフィスあるいは両方を横断して流体を順方向にあるい
は逆方向に送るように配置されている。この交互に行き
来する流れは洗浄効果を強化するものである。加えて、
組立体は、面又はオリフィスあるいは両方の向い側にこ
れらとの間のギャップを形成するために配置された隔壁
を含んでいる。ギャップの寸法は、ギャップを通って流
体が流れることを許容できるように決められる。
【００１４】隔壁の存在によって流体中に流体力学的剪
断力を引き起こすようにギャップ中の流体の流れが増幅
される。この剪断力は、汚染物質に対して働き、面又は
オリフィスあるいは両方から汚染物質を洗浄する。前述
の交互に行き来する流れとギャップを通しての流体の流
れの（隔壁による）加速との組み合わせは、面又はオリ
フィスあるいは両方の有効かつ満足できる洗浄を提供す
るものである。さらに、液体中に圧力波を発生させるた
めに超音波発生器を用いることができ、それによって洗
浄を強化できる。ギャップと流体的に接続しているポン
プは、ギャップを通して流体をくみ出すために利用でき
る。加えて、後の廃棄のために流体中から粒状物質をろ
過するためにフィルタが利用できる。
【００１５】本発明の特徴は、面又はオリフィスあるい
は両方の向い側にこれらとの間のギャップを明確にする
ために配置された隔壁が備えられていることであり、こ
れによって流体力学的剪断力を引き起こすことができ、
前記剪断力によって面又はオリフィスあるいは両方から
汚染物質を洗浄することができる。
【００１６】本発明のその他の特徴は、ギャップを通っ
て流体を順方向及び逆方向のいずれにも送るためのバル
ブシステムを含んでいる配管回路を備えていることであ
る。
【００１７】さらに、本発明の特徴は、ギャップ内に圧
力波を導くためにギャップと流体的に連通している超音
波発生器を備えていることである。
【００１８】本発明の利点は、本発明に係る洗浄器組立
体が直接的かつ有効にプリントヘッドのヘッド面、イン
ク液滴オリフィス及びインクチャネルを洗浄することで
ある。
【００１９】これらの目的及びその他の目的、本発明の
特徴及び利点は、添付図面と説明のために記載された発
明の態様とを合わせた以下の詳細な説明を読むことによ
って当業者には明らかとなるであろう。
【００２０】また、本発明による自己洗浄型プリンタの
組立て方法は、以下のステップを備える：構造部材を面
の向い側に配置して、前記面との間に間隙を形成するス
テップ、前記間隙は、液体が当該間隙を介して第１方向
に流れるのに十分な大きさであり、前記構造部材は液体
の前記流れを加速することでその液体に剪断力を惹起さ
せている間、その剪断力を前記面に作用させる；接続部
を前記間隙と流体的に接続するステップ、前記接続部
は、前記第１方向からこの第１方向とは反対方向の第２
方向へと流れの方向を変える作用をなすものであって、
流れの方向の変更に伴って流体が撹拌される；流体中を
伝播させて前記面に作用する圧力波を発生させるために
圧力パルス発生器を流体と連通するように配置するステ
ップ、前記圧力パルス発生器は、圧力波を発生させてい
る間、その圧力波を流体中を伝播させて前記面に作用さ
せる。
【００２１】
【好ましい実施の形態】図１を参照すると、紙の如くの
非透光性媒体や、スライドやＯＨＰシートの如くの透光
性媒体の如くの印刷媒体(以後、「印刷紙」と称する)３０
の上に画像２０を印刷するための自己洗浄型プリンタが
符号１０として示されている。印刷紙３０は、プラテン
ローラ用モータ５０で回転させられるプラテンローラ４
０上に保持されている。プラテンローラ用モータ５０が
プラテンローラ４０を回転させると、印刷紙３０は矢印
５５で示した方向に送られる。
【００２２】図１及び図２において、プリンタ１０はプ
ラテンローラ４０に隣接して配置された「ページ幅」の
プリントヘッド６０を備えている。プリントヘッド６０
は多数のインクチャネル７０を有するプリントヘッド本
体６５からなり、各チャネル７０はチャネル出口７５で
終端している。加えて、インク７７を内部に保持する各
チャネル７０は、相対するよう配置された平行な側壁７
９ａ、７９ｂとで画成されている。プリントヘッド本体
６５にはカバー板８０が適当な接着材で取り付けられて
いる。このカバー板８０には、チャネル出口７５のそれ
ぞれと一直線に連通するオリフィス８５が複数形成され
ている。カバー板８０の面９０は印刷紙３０に面してい
る。
【００２３】印刷紙３０上に画像２０を印刷するために
は、インク液滴１００をオリフィス８５から印刷紙３０
の方へ射出させて印刷紙３０に付着させる必要がある。
この結果を得るために、プリントヘッド本体６５は、チ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）のような圧電性物質によ
り構成される「圧電型インクジェット」プリントヘッド
であってもよい。そのような圧電性物質は電気的刺激に
対して機械的な応答をし、電気的な刺激がされたときに
側壁７９ａと側壁７９ｂとが同時に内部へ変形する。側
壁７９ａと側壁７９ｂとが同時に内部へ変形すると、チ
ャネル７０の容積は減少してチャネル７０からインク液
滴１００を搾り出す。インク液滴１００は、オリフィス
８５と直交する第１軸１０７に沿って射出されるのが好
ましい。インクはインク供給コンテナ１０９からチャネ
ル７０に供給される。また、供給コンテナ１０９は加圧
されていることが好ましく、そうしてプリントヘッド６
０に供給させられたインクの圧力はインク圧調節装置１
１０により調整される。
【００２４】さらに図１及び図２を参照して、印刷紙３
０は、紙送り制御システム１２０により電気的に制御さ
れているプラテンローラの回転でページ幅のプリントヘ
ッド６０へ給紙される。また、紙送り制御システム１２
０は制御器１３０により制御されている。ここに開示さ
れた紙送り制御システム１２０は、一例に過ぎず、多く
の異なる形態をとることができる。ページ幅のプリント
ヘッド６０の場合、ヘッド６０に対して印刷紙３０を移
動させる方が好ましい。プラテンローラモータ５０、イ
ンク圧調節装置１１０及び洗浄器組立体に接続されてい
る制御器１３０は、印刷及びプリントヘッド洗浄操作を
可能にする。洗浄器組立体の構造及び作用について、こ
れから説明する。制御器１３０としては、パーカー・ハ
ニフィン(Parker Hannifin)（米国カリフォルニア州ロ
ーネルトパーク(Rohrnert Park)所在）から入手できる
「コンピュモータ(CompuMotor)」型制御器を使用するこ
とができる。
【００２５】図３に、カバー板８０が汚染物質１４０に
よってふさがれている状態を示す。例えば、汚染物質１
４０としては油膜や面９０上に存在している粒状物があ
る。また、汚染物質１４０は完全に又は部分的にオリフ
ィス８５をふさいでしまうことがある。例えば、粒状物
としては、グリースなどの油膜や、ほこり、ダスト、金
属粉、及び乾燥したインクの外被などがある。汚染物質
１４０がオリフィス８５を完全にふさいでしまうと、オ
リフィス８５からインク液滴１００が射出されなくなっ
て好ましくない。また、汚染物質１４０がオリフィス８
５を部分的にふさいでいる場合には、インク液滴１００
の飛跡が図示のように第１軸１０７から傾いて第２軸１
４５に沿って飛散することがある。もし、インク液滴１
００が第２軸１４５に沿って移動した場合、インク液滴
１００は、印刷紙３０上の意図しない場所に付着するこ
とになる。このようにオリフィス８５が完全又は部分的
に塞がれると、「帯状」パターンの如くの瑕疵が印刷さ
れることになり、非常に好ましくない結果となる。ま
た、汚染物質１４０が液滴の表面の湿潤状態を変えてし
まい、かくて好ましい構造の液滴１００の形成を妨げる
ことがある。それゆえ瑕疵の印刷を避けるために汚染物
質１４０を洗浄（すなわち除去）することが好ましいの
である。
【００２６】図１、図４、図５、図６及び図７におい
て、洗浄液を面９０に沿って流し、オリフィス８５を横
断して流れるようにしてこれらから汚染物質１４０を洗
浄する洗浄器組立体１７０を面９０に最も近いところに
配置している。洗浄器組立体１７０は、面９０から距離
をおいて離れたところの第１位置又は「休止」位置１７
２ａから面９０と係合する第２位置１７２ｂとの間を移
動可能である。この移動は、制御器１３０と接続したエ
レベータ１７５によって行なわれる。
【００２７】洗浄器組立体１７０は以下に記載される理
由によりハウジング１８０からなる。ハウジング１８０
内には開放端１９５を有するほぼ長方形のカップ１９０
が配置されている。カップ１９０には開放端１９５と連
通する空洞１９７を備えている。ゴム又はこれに類する
ものであるエラストマーのシール２００が開放端１９５
に適切な接着力で接着されており、一つ又は複数のオリ
フィス８５を取り囲むように、また面９０と密閉的に係
合するように寸法が合わされている。例えば細長隔壁２
１０の如くの構造部材が空洞１９７に沿って延在してい
ると共に、オリフィス８５と対峙するように配向されて
いる。隔壁２１０は端部２１５を有し、オリフィス８５
の向い側に配置されると、オリフィス８５と端部２１５
との間に所定の大きさのギャップ２２０が形成される。
さらに、隔壁２１０の端部２１５は、オリフィス８５を
含まない面９０の部分の向い側にして、面９０と端部２
１５の間にギャップ２２０が形成されるようにしてもよ
い。
【００２８】以下に詳細に説明されているように、面９
０又はオリフィス８５あるいは、両方から汚染物質１４
０を洗浄除去するために、前記ギャップ２２０に洗浄液
が流れるように構成されている。ギャップ２２０を介し
て流れる洗浄液の流速としては、約１〜２０ｍ／ｓｅｃ
であってもよい。同様に、ギャップ２２０の高さは約３
×１０-3〜３０×１０-3インチ（約７．６２×１０-3〜
７６．２×１０-3ｃｍ）であってもよい。さらに、少な
くともいくぶんかは隔壁２１０があることによりギャッ
プ２２０内の汚染物質１４０に作用する流体力学的圧力
は、約１〜３０ｐｓｉ（約６．８９５〜２０６．８５ｋ
Ｐａ）であってもよい。隔壁２１０は、後述する理由に
より、空洞１９７を第１チャンバ２３０と第２チャンバ
２４０に区画している。また、後述するように、多数の
圧力パルス波２４７を発生させる超音波発生器２４５を
設けて、洗浄効果を強化している。
【００２９】図１、図４、図５及び図６において、内部
連通している第１チャンバ２３０と第２チャンバ２４０
とは、閉ループ配管回路２５０をなしている。ギャップ
２２０を通った液体を再利用するために、配管回路２５
０はギャップ２２０と連通している。そのために、配管
回路２５０は、第２チャンバ２４０から液体の供給用貯
蔵容器２７０まで延在する第１配管部分２６０と、貯蔵
容器２７０から第１チャンバ２３０へ延在する第２配管
部分２８０とからなる。第２配管部分２８０には再循環
ポンプ２９０が配置されている。「順方向流れ」モード
の動作時、多数の矢印２９５で示したように、液体はポ
ンプ２９０によって貯蔵容器２７０から送り出され、第
２配管部分２８０を通り、第１チャンバ２３０に入り、
ギャップ２２０を通り、第２チャンバ２４０に入り、第
１配管部分２６０を通って貯蔵容器２８０に戻る。配管
回路２５０を通って循環している液体から汚染物質１４
０をろ過（すなわち分離）するために、第１配管部分２
６０には第１フィルタ３００が配置され、第２配管部分
２７０には第２フィルタ３１０が配置されている。エレ
ベータ１７５によるカップ１９０のプリントヘッド６０
に対して接近、後退する移動を阻害せずに容易なものと
するために、カップ１９０に隣接した配管回路２５０の
部分は、フレキシブル管とするのが好ましい。
【００３０】図１及び図５に最もよく示すように、順方
向の流れの間、第１配管部分２６０を通る液体の流れを
さえぎる第１バルブ３２０は、第１配管部分２６０の箇
所に設けるのが好ましい。同様に、第２配管部分２７０
を通る液体の流れをさえぎる第１バルブ３３０は、第１
配管部分２７０の所定箇所に設けるのが好ましい。この
点について、後述の理由により空洞１９７を貯蔵容器２
７０から隔離すべく、第１バルブ３２０と第２バルブ３
３０とは第１配管部分２６０と第２配管部分２８０にそ
れぞれ配置している。第３配管部分３４０は、第１配管
部分２６０と接続されている開放端と液溜め３５０に入
れられている開放端とを有している。この液溜め３５０
には、吸引（すなわち、真空）ポンプ３６０を後述の理
由により連通させている。吸引ポンプ３６０は、カップ
１９０がヘッドから離れて第１位置１７２ａへ戻る前に
当該カップ１９０と関連する洗浄液用配管を排出させる
ようになっている。さらに、第３配管部分３４０内に配
管回路２５０を液溜め３５０から離すために第３バルブ
３７０を設けている。
【００３１】図５及び図６を参照して、本発明では、カ
ップ１９０及びギャップ２２０を通る洗浄液の順方向の
流れのみならず、それとは逆方向の流れもまた許容する
ものである。この点については、４方向弁（例えば、ス
プールバルブ）３８０のような継ぎ手が配管回路２５０
に配置されている。４方向弁３８０が第１位置にあると
きは（図５）、洗浄液は矢印２９５で示されているよう
に第１方向（すなわち、順方向）に流れる。そのため、
４方向弁３８０は、弁システムとしてみなせる。４方向
弁が第２位置にあるときは（図６）、洗浄液は矢印３８
５で示されているように第２方向（すなわち、逆方向）
に流れる。逆方向の流れの間にこの４方向弁３８０を妥
当な方式で運転するため、それに空気抜き取りバルブ３
８２を開けるために、制御器１３０を利用している。ギ
ャップ２２０を通る洗浄液の順方向及び逆方向の流れは
洗浄効果を増すものである。洗浄の必要の程度に応じて
何回でも流れは反転して流すことができる。ここに記載
された順方向及び逆方向の操作モードは、いわゆる「走
査型」プリントヘッド及びここに記載したページ幅のプ
リントヘッド６０とに適用することができる。逆方向の
流れを実現するその他の方法も、ここに教示しているも
のを基礎として当業者によって用いることができる。
【００３２】図５、図６及び図７を参照して、「順方向
流れ」で洗浄器組立体１７０が稼働している間、第１バ
ルブ３２０と第２バルブ３１０は開放されており、一方
第３バルブ３７０は閉じている。また、４方向弁３８０
は第１位置で運転されている。再循環ポンプ２９０は貯
蔵容器２７０から液体をくみ出して第１チャンバ２３０
へ入れるように働く。その後ギャップ２２０を通して流
れる。しかし、液体がギャップ２２０を通して流れるた
めに、隔壁２１０の端部２１５があることから液体中に
流体力学的剪断力が導入される。面９０（又はオリフィ
ス８５）と直交方向に働く「垂直」成分δｎと面９０に
沿って（又はオリフィス８５を横断して）働く「せん
断」成分τとを有する流体力学的圧力が液体中に生じて
いることから前記剪断力が発生していると考えられる。
【００３３】図７に、垂直圧力成分δｎとせん断圧力成
分τのベクトル表現が最もよく示されている。上述の流
体力学的剪断力は面９０又はオリフィス８５あるいは両
方から汚染物質１４０を除去するように汚染物質に働
き、それによって汚染物質１４０はギャップ２２０を通
って流れる液体に乗せられて運ばれる。汚染物質１４０
が面９０及びオリフィス８５から洗浄されるように、汚
染物質１４０を乗せた液体は第２チャンバに流れてい
き、そこから第１配管部分２６０に入る。再循環ポンプ
２９０は動作を続け、汚染物質１４０を乗せた液体は第
２配管部分２８０へ送り出されたところから貯蔵容器２
７０へ流れる。しかし、液体は配管回路２５０を通って
再循環されるので、液体中から汚染物質１４０を除去す
ることが好ましい。汚染物質１４０が面９０上に及びオ
リフィス８５を横断して堆積しないようにするためにも
前記の処理が好ましい。そうして、配管回路２５０を通
って再循環している液体から汚染物質１４０をろ過する
ために第１フィルタ３００と第２フィルタ３１０が備え
られている。このように、４方向弁３８０は所定時間周
期で順方向の流れを許すように働く。
【００３４】順方向流れについて所定時間の経過後、４
方向弁３８０は第２位置に動き、流体の流れは矢印３８
５の方向へと流れる。面９０又はオリフィス８５あるい
は両方から十分に汚染物質１４０を洗浄した後は、再循
環ポンプ２９０は動作を中止し、第１バルブ３２０と第
２バルブ３３０は貯蔵容器２７０から分離するように閉
じられる。このとき、第３バルブ３７０は開かれ、吸引
ポンプ３６０が第１配管部分２６０、第２配管部分２８
０及び空洞１９７から液体を大体吸引するように働く。
この吸引された液体は後の排気のために液溜め３５０に
流れる。しかし、液溜め３５０に流れこむ液体は、フィ
ルタ３００／３１０があることによって汚染物質１４０
をほとんど含まないものであり、もし必要であれば貯蔵
容器２７０に入れて再利用することができる。
【００３５】図８及び図９を参照すると、細長隔壁２１
０の長さ及び幅によって面９０及びオリフィス８５に対
して働く流体力学的圧力をコントロールできることを見
出したことについて示している。この効果は洗浄作用を
厳密に制御するために重要である。また、隔壁２１０の
端部２１５がオリフィス８５の向い側に配置されたと
き、細長隔壁２１０の長さ及び幅によってチャネル７０
内の液体への相当量の浸透を制御することができること
を見出した。チャネル７０内の液体の浸透の制御が垂直
圧力δｎの作用と考えられている。しかし、垂直圧力δ
ｎは、ギャップ２２０の高さに逆比例するものであるこ
とを見出した。それゆえ、隔壁２１０の長さを増すこと
によって、垂直圧力δｎ、それにチャネル７０内の液体
の浸透量は増加する。さらに、垂直圧力δｎが液体が端
部２１５及び面９０に沿ってなめらかにすべる場合の液
体中の圧力低下に直接的に比例することを見出した。そ
れゆえ、隔壁２１０の幅を増すことによって、垂直圧力
δｎ、それにチャネル７０内の液体の浸透量は増加す
る。
【００３６】上記結果は、側壁７９ａ又は７９ｂのいず
れかに付着している汚染物質を洗浄するために重要なも
のである。特に、細長隔壁２１０が予定の長さＸより長
くなるよう作られたときには、もし必要とすれば、ギャ
ップ２２０の高さを減らすことで洗浄作用を強化するこ
とができる。同様に、細長隔壁２１０が予定の幅Ｗより
広くなるよう作られたときには、もし必要とすれば、ギ
ャップ２２０の流量を増やすことで洗浄作用を強化する
ことができる。それゆえに、当業者は、適切でない実験
をすることなく、隔壁２１０の長さＸと幅Ｗとを共に変
化させて汚染物質の外被の量及び厳密さ(severity)に依
存している最適の洗浄を得るために最適なギャップサイ
ズを得ることができる。シール２００の高さＨは同様な
結果を得るようギャップ２２０のサイズを変えるために
変化させることができることもまた上記議論によって理
解されている。
【００３７】図１に戻って、移動できるカップ１９０の
ためにエレベータ１７５は洗浄用カップ１９０と連結さ
れており、プリントヘッド６０が第２位置１７２ｂにあ
るときはシール２００は面９０と密閉的に結合する。こ
の結果を得るために、エレベータ１７５は制御器１３０
と接続され、エレベータ１７５の運転は制御器１３０に
よって制御される。もちろん、洗浄操作が終了したとき
はエレベータ１７５は下降し、かくてシールは面９０か
ら係脱する。
【００３８】図１に最もよく示すように、洗浄器組立体
１７０を用いてページ幅のプリントヘッド６０を洗浄す
るために、プラテンローラ４０は、カップ１９０がプリ
ントヘッド６０と係合できるように退避するとか、移動
できるようでなければならない。制御器１３０から電気
的信号は、モータ機構を動かしてプラテンロール４０を
第１両端部矢印３８７の方向に動かしカップ１９０の上
方方向への移動によって空間を形成する。また、制御器
１３０は、プリントヘッド６０をふさがない第１位置１
７２ａからプリントヘッド６０をふさぐ第２位置１７２
ｂ（点線で示した）にカップ１９０を動かすためにエレ
ベータ１７５を制御する。カップ１９０がプリントヘッ
ドカバー板８０をふさぐとき、液体は洗浄用カップ１９
０を通ってプリントヘッドカバー板８０を覆って洗浄器
組立体１７０を循環する。印刷のためにプリントヘッド
６０が必要とされるときは、カップ１９０はエレベータ
１７５により休止の第１位置１７２のあるハウジング１
８０内に引っ込ませる。カップ１９０は両端矢印３８８
の方向にハウジング１８０から外向きに出すこと及び内
向きに引っ込ませることのどちらもできる。
【００３９】しかし、上述の機械的構成はほんの一例に
過ぎない。多くの異なる形態を取りうるものである。例
えば、プリントヘッド６０は、カップ１９０がプリント
ヘッドカバー板８０をふさぐための間隔を提供する都合
の良い位置へと水平軸３８９を軸として外向きに回転さ
せるようにすることも考えられる。
【００４０】図５、図６、図７、図８及び図９を参照す
ると、上述された超音波発生器２４５のような圧力パル
ス発生器が空洞１９７と液体的に連接しており、液体中
に多数の圧力波２４７（すなわち、超音波振動）を発生
させることができる。圧力波２４７は汚染物質１４０に
衝撃を与え、面９０又はオリフィス８５あるいは両方か
ら汚染物質１４０を取り除く。圧力波２４７が面９０及
びオリフィス８５に実質的に垂直に向けられたベクトル
に沿って液体に機械的なエネルギーを与えることによっ
て前記結果が生じるものと考えられている。もちろん、
液体は非圧縮性であり、つまり、圧力波２４７は液体中
を伝播して汚染物質１４０に到達する。ここで圧力波２
４７は約１７，０００ＫＨｚ以上であることが好まし
い。
【００４１】図１０及び図１１とに本発明の第２実施の
態様を示す。本発明の第２実施の態様では、加圧ガス供
給器３９０は加圧ガスをギャップ２２０に注入するため
にギャップ２２０と連絡している。ガスは液体内に多数
のガス気泡を形成し、それによって面９０又はオリフィ
ス８５あるいは両方からの汚染物質１４０の洗浄を強化
することができる。
【００４２】図１２及び図１３には本発明の第３実施の
態様を示す。本発明の第３実施の態様では、隔壁２１０
がなく、汚染物質１４０は隔壁２１０を要することなく
面９０又はオリフィス８５あるいは両方から洗浄され
る。この場合、隔壁２１０がないことによってギャップ
２２０の容積は最大となり、汚染物質１４０に対して働
く剪断力は最小となる。汚染物質の量がほとんどない時
又は面９０又はオリフィス８５あるいは両方への損傷の
おそれを避けるために面９０又はオリフィス８５あるい
は両方に対する剪断力を最小にする必要があるときに、
本発明のこの態様が特に有用となる。
【００４３】図１４に「順方向流れ」モードで動作して
いる本発明の第４実施の態様を示す。この第４実施の態
様は「順方向流れ」モードで動作しているものが示され
ているが、同じように「逆方向流れ」モードでも動作で
きるものである。この本発明の第４実施の態様では、隔
壁２１０がなく、隔壁２１０を要することなく側壁７９
ａ及び側壁７９ｂから汚染物質１４０が洗浄される。こ
の場合、配管回路２５０はチャネル７０及び第１配管部
分２６０と内部接続しているフレキシブルな第４配管部
分４１５（例えば、フレキシブルホース）からなる。こ
の点については、第４配管部分４１５は十分に長くフレ
キシブルで印刷の間のプリントヘッド６０の動きを妨げ
ないものである。
【００４４】本発明の第４実施の態様において、配管回
路２５０は、第１配管部分２６０内に置かれた第４バル
ブ４１７とチャネル７０に接続している第５バルブ４２
０とを含む。加えて、第６バルブ４３０が第４配管部分
４１５内の第５バルブ４２０と第１配管部分２６０との
間に置かれる。操作の間、第４バルブ４１７、第３バル
ブ３７０および第５バルブ４２０は閉じられ、一方、第
６バルブ４３０と第２バルブ３３０は開かれる。再循環
ポンプ２９０は、洗浄液を空洞１９７に送り込むために
運転される。そのため、多数の矢印２９５で示されてい
るように洗浄液は循環される。第６バルブ４３０を通っ
て出た液体は、第４配管部分４１５を通って送られる。
【００４５】洗浄液としては、溶媒となる適当な液体で
あればよく、例えば、具体的には水、イソプロパノー
ル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノ
ブチルエーテル、また、オクタン、酸又は塩基、界面活
性剤、及びこれらの組み合わせである。複合液組成のも
の、例えば、マイクロエマルジョン、ミセルの界面活性
剤、ビヒクル及び固体粒子が液体中に分散しているもの
も使用できる。
【００４６】本発明の利点は本発明に係る洗浄器組立体
がプリント面９０、インク液滴オリフィス８５及びイン
クチャネル７０を直接的かつ効果的に洗浄できることで
あり、これは上述の記載により理解されている。隔壁２
１０が液体中に剪断力を引き起こすことによって、ギャ
ップ２２０を通る流れが面９０、オリフィス８５及びイ
ンクチャネル７０から汚染物質１４０を洗浄するように
働く。また、４方向弁３８０の運転によってギャップ内
の洗浄液の交互に行き来する流れを増幅することから、
それによって液体は汚染物質１４０と接触することがで
きる。このように、液体の撹拌は汚染物質１４０をほど
くように汚染物質１４０を撹拌する。汚染物質が面９０
にあろうとなかろうと、また、汚染物質が部分的又は完
全にオリフィス８５を覆っているか又はインクチャネル
７０内にあるかにかかわらず上記現象が起こる。また、
超音波発生器２４５を使用することによって液体中に導
かれる圧力波の働きによってさらに洗浄効果を強化する
ことができる。
【００４７】本発明は好ましい態様について特に参照し
て記載されていると同時に、種々の変形が可能であり、
本発明から外れることなく好ましい態様の要素について
の等価な置換が可能であることが当業者に理解されてい
る。加えて、本発明の本質的な教示から離れることなく
本発明の教示するものについての多くの変形が特定の状
態や物質として適用できる。
【００４８】例えば、面９０、チャネル７０及びオリフ
ィス８５の洗浄を強化するために、ヒーターを貯蔵容器
２７０に置くことができ、それによって液体を加熱する
ことができる。液体の温度が上がると洗浄効果が増す型
の洗浄液であるときにはこれは特に有効である。他の例
としては、多数のプリントヘッドがそれぞれ多数の色の
中の一色に対応している多色プリンタの場合には、異な
る色のインクによってプリントヘッドが交差汚染するこ
とを避けるために各色ごとに専用となるよう、一つ又は
複数の洗浄器組立体が使用されてもよい。
【００４９】さらに他の例としては、洗浄が必要な時を
検知するための汚染センサーを洗浄器組立体１７０に接
続することができる。この点については、部分的に又は
完全にブロックされたチャネル７０がインク液滴１００
を発射しようとするときにインク内の背圧の上昇を検知
するために、チャネル７０内のインクと流体的に接続し
ている圧力変換器を汚染センサーとして用いることがで
きる。また、部分的に又は完全にブロックされたチャネ
ル７０がインク液滴１００を発射しようとするときの弱
いインク流を検知するために、チャネル７０内のインク
と接続している流れ検知器を汚染センサーとして用いる
ことができる。
【００５０】また、反射率又は放射率によって汚染物質
１４０の存在を光学的に検知するために、面９０及びオ
リフィス８５に光学的に接続している光学検知器を汚染
センサーとして用いることができる。また、一定周期で
チャネル７０の浄化をする間にスピットン状(spitton-l
ike)の容器に放たれたインクの量を測定する装置を汚染
センサーとして用いることができる。この場合、スピッ
トン状の容器に放たれたインクの量が測定され、オリフ
ィスが汚染物質１４０でブロックされていなければスピ
ットン状容器にあるはずの算出されているインクの量に
対して比較される。さらに、制御器１３０は他の予備的
な作用として働く。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る自己洗浄型インクジェットプリ
ンタであって、ページ幅のプリントヘッドを含んでいる
プリンタの立面図である。
【図２】 多数のチャネルを含み、各チャネルがオリフ
ィスで終端しているプリントヘッドの部分垂直断面図で
ある。
【図３】 除去されるべき汚染物質で覆われたいくつか
のオリフィスを現しているプリントヘッドの部分垂直断
面図である。
【図４】 汚染物質を除去するための洗浄器組立体の立
面図である。
【図５】 オリフィスと隔壁との間にギャップを設ける
ためにオリフィスの向い側に配置された隔壁を含んだ洗
浄器組立体であって、洗浄液が順方向に流れる様子及び
流体中に圧力波を導くための超音波発生器を示している
洗浄器組立体の断面図である。
【図６】 オリフィスと隔壁との間にギャップを設ける
ためにオリフィスの向い側に配置された隔壁を含んだ洗
浄器組立体であって、洗浄液が逆方向に流れる様子を示
している洗浄器組立体の断面図である。
【図７】 超音波発生器が液体中に圧力波を導くことか
らギャップを通して順方向及び逆方向に交互に液体が流
れることによって面及びオリフィスから汚染物質が除去
される様子を示している洗浄器組立体の拡大部分垂直断
面図である。
【図８】 インクチャネル内の汚染物質を除去するため
に、隔壁の長さを増したことによりギャップの高さを減
らした場合を示している洗浄器組立体の拡大部分垂直断
面図である。
【図９】 インクチャネル内の汚染物質を除去するため
に、隔壁の幅を増したことによりギャップの幅を増した
場合を示している洗浄器組立体の拡大部分垂直断面図で
ある。
【図１０】 超音波発生器が液体中に圧力波を導くこと
からギャップ内の液体にガス気泡を導入するために、洗
浄器組立体がギャップと連絡している流体に供給する加
圧ガスを含んでおり、順方向に液体が流れることを示し
ている本発明の第２実施の態様の垂直断面図である。
【図１１】 超音波発生器が液体中に圧力波を導くこと
からギャップ内の液体にガス気泡を導入するために、洗
浄器組立体がギャップと連絡している流体に供給する加
圧ガスを含んでおり、逆方向に液体が流れることを示し
ている本発明の第２実施の態様の垂直断面図である。
【図１２】 ギャップの最大容積を増すために隔壁をな
くしたものであって、超音波発生器が液体中に圧力波を
導き、順方向に液体が流れることを示している本発明の
第３実施の態様の垂直断面図である。
【図１３】 ギャップの最大容積を増すために隔壁をな
くしたものであって、超音波発生器が液体中に圧力波を
導き、逆方向に液体が流れることを示している本発明の
第３実施の態様の垂直断面図である。
【図１４】 ギャップの最大容積を増すために隔壁をな
くしたものであって、順方向に液体が流れる間は洗浄液
の流れがオリフィスを通ってチャネルに導かれるもので
あって、超音波発生器が液体中に圧力波を導くことを示
している本発明の第４実施の態様の垂直断面図である。
【符号の説明】
Ｈ シールの高さ Ｗ 作られた隔壁を越える幅 Ｘ 作られた隔壁を越える余剰の長さ δｎ 垂直圧力成分 τ せん断圧力成分 １０ 自己洗浄型プリンタ ２０ 画像 ３０ 印刷紙 ４０ プラテンローラ ５０ プラテンローラモータ ６０ プリントヘッド ６５ プリントヘッド本体 ７０ チャネル ７５ チャネル出口 ７７ インク ７９ａ 側壁 ７９ｂ 側壁 ８０ カバー板 ８５ オリフィス ９０ 面 １００ インク液滴 １０７ 第１軸 １０９ インク供給コンテナ １１０ インク圧力発生器 １２０ 紙送りシステム １３０ 制御器 １４０ 汚染物質 １４５ 第２軸 １７０ 洗浄器組立体 １７２ａ 第１位置 １７２ｂ 第２位置 １７５ エレベータ １８０ ハウジング １９０ カップ １９５ 開放端 １９７ 空洞 ２００ シール ２１０ 隔壁 ２１５ 端部 ２２０ ギャップ ２３０ 第１チャンバ ２４０ 第２チャンバ ２４５ 超音波発生器 ２４７ 圧力波 ２５０ 配管回路 ２６０ 第１配管部分 ２７０ 貯蔵容器 ２８０ 第２配管部分 ２９０ 再循環ポンプ ３００ 第１フィルタ ３１０ 第２フィルタ ３２０ 第１バルブ ３３０ 第２バルブ ３４０ 第３配管部分 ３５０ 液溜め ３６０ 吸引ポンプ ３７０ 第３バルブ ３８０ ４方向弁 ３８２ 空気抜き取りバルブ ３８９ 水平軸 ３９０ 加圧ガス発生器 ３９５ ガス気泡 ４１５ 第４配管部分 ４１７ 第４バルブ ４２０ 第５配管部分 ４３０ 第６配管部分 ４４０ 検知器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファー・エヌ・デラメッター アメリカ合衆国14624ニューヨーク州ロチ ェスター、タロズ・ウェイ２番 (72)発明者 マイケル・イー・マイクル アメリカ合衆国14617ニューヨーク州ロチ ェスター、キンドルウッド・レイン86番

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 自己洗浄型プリンタは、以下のものを備
    える： （ａ）面を有するプリントヘッド； （ｂ）前記面の向い側に配置されて前記面との間に間隙
    を形成している構造部材、前記間隙は、液体が当該間隙
    を介して第１方向に流れるのに十分な大きさであり、前
    記構造部材は液体の前記流れを加速することでその液体
    に剪断力を惹起させている間、その剪断力を前記面に作
    用させる； （ｃ）前記間隙と流体的に接続されている接続部、前記
    接続部は、前記第１方向からこの第１方向とは反対方向
    の第２方向へと流れの方向を変える作用をなすものであ
    って、流れの方向の変更に伴って流体が撹拌される； （ｄ）流体中を伝播させて前記面に作用する圧力波を発
    生させるために流体と連通している圧力パルス発生器、
    前記圧力パルス発生器は、圧力波を流体中に発生させる
    ている間、当該圧力波を流体中を伝播させて前記面に作
    用させる。
  2. 【請求項２】 自己洗浄型プリンタの組立て方法は、以
    下のステップを備える： （ａ）構造部材を面の向い側に配置して、前記面と前記
    構造部材との間に間隙を形成するステップ、前記間隙
    は、液体が当該間隙を介して第１方向に流れるのに十分
    な大きさであり、前記構造部材は、液体の前記流れを加
    速することでその液体に剪断力を惹起させている間、当
    該剪断力を前記面に作用させる； （ｂ）接続部を前記間隙と流体的に接続するステップ、
    前記接続部は、前記第１方向からこの第１方向とは反対
    方向の第２方向へと流れの方向を変える作用をなすもの
    であって、流れの方向の変更に伴って流体が撹拌され
    る； （ｃ）流体中を伝播させて前記面に作用する圧力波を発
    生させるために圧力パルス発生器を流体と連通するよう
    に配置するステップ、前記圧力パルス発生器は、圧力波
    を流体中に発生させている間、当該圧力波を流体中を伝
    播させて前記面に作用させる。
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