JP2000229417A - 振動隔壁のある自己洗浄型インクジェットプリンターとそのプリンターの組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 洗浄効果を向上ため、振動隔壁のある自己洗
浄型インクジェットプリンターとそのプリンターの組立
方法を提供する。 【解決手段】 プリンターはヘッド内の複数のインクチ
ャンネル７０を画成するプリントヘッド６０を含み、洗
浄組立体１７０は表面９０に沿って及び/ 又はオリフィ
スにわたって液体の流れを導き、表面９０及び/ オリフ
ィスから汚染物を洗浄する。洗浄組立体１７０は表面又
はオリフィスと反対の位置に配設された振動隔壁２１０
を具備し、表面９０又はオリフィスとの間のギャップを
画成する。可振隔壁の存在により、液体内に流体力学的
せん断力が生じ、表面９０及び/ 又はオリフィスから汚
染物を洗浄する。更に、ギャップと液体で連通したポン
プ２９０を備え、ギャップを経由して液体を送り出す。
フィルター３００、３１０を備えて液体から汚染物が分
離される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンター装置とその方法に係り、より詳細には振動隔壁の
ある自己洗浄型インクジェットプリンター及びそのプリ
ンターの組立方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンターは画像様に受
像媒体上にインク液滴を噴射させて、受像媒体上に画像
を形成する。普通紙に印字可能であるというプリンター
の能力に加え、非接触、低ノイズ、低エネルギー使用及
び低コスト動作であるという利点が、市場においてイン
クジェットプリンターが幅広く受け入れられている主な
理由である。

【０００３】この点に関して、“連続的”インクジェッ
トプリンターは、インキ液滴が流れの形で噴射される場
所の近位に配設された静電荷を帯びたトンネルを利用す
る。液滴の中で選択されたものだけが電荷を帯びたトン
ネルにより静電気的に荷電させる。電荷を帯びた液滴
は、偏向板間に所定の電位差を有する偏向板の存在によ
り下流方向に偏向される。電荷を帯びた液滴を遮断する
ためガッターが利用され、電荷を帯びていない液滴は記
録媒体には自由に到達することができる。

【０００４】“オンデマンド”型インクジェットプリン
ターの場合、全てのオリフィスで加圧アクチュエ−タが
利用されてインク液滴が発生する。この点に関して、二
つのタイプのアクチュエータのいずれか一つが利用され
る。上記二つのタイプのアクチュエータは熱アクチュエ
ータと圧電アクチュエータである。熱アクチュエータに
関して、便利な位置に配設したヒータはインクを加熱
し、ある量のインクが相変化してガス状蒸気バブルにな
り、インク液滴が記録媒体に放たれるのに十分に、イン
ク内部圧を上昇させる。圧電アクチュエータに関して
は、圧電材料が利用され、その材料は機械的ストレスが
加わると電界が発生するという圧電性質を有する。さら
にその逆も当てはまる。つまり、印加した電界により材
料に機械的ストレスが生じる。上記性質を有する天然に
存在する材料には石英や電気石がある。最もよく圧電セ
ラミックが製造されるものは、鉛ジルコネートチタネー
ト、バリウムチタネート、鉛チタネート及び鉛メタニオ
ベートである。

【０００５】“連続”若しくは“圧電”タイプのいずれ
の高速インクジェットプリンター用のインクは、多くの
特別な性質を有さなければならない。例えば、インクは
非乾燥である性質がなければならず、その結果インク噴
射チャンバー内のインクの乾燥は阻止される、若しくは
ゆっくりとインク液滴、空洞の随時吐出による状態にな
り、対応するオリフィスはオープンな状態のままであ
る。グリコールを添加することにより、インクジェット
チャンバー内でのインクの自由な流れが容易になる。も
ちろん、インクジェットのプリントヘッドは、インクジ
ェット印刷が行われる際に外部の環境に晒される。それ
ゆえ、先に述べたオリフィスは多くの種類の空気で生じ
た微粒子に晒される。微粒子片はオリフィスの回りの表
面に蓄積され、オリフィス及びチャンバーに蓄積され
る。すなわち、インクはかかる微粒子片と結合して、オ
リフィスをブロックする、若しくはインク液滴の正常な
形成を阻害する表面濡れ性を変化させる干渉粗砥を形成
する。微粒子片は表面及びオリフィスから洗浄させるべ
きであり、正常な液滴形成させるように元の状態に戻す
べきである。先行技術において、通常、上記の洗浄はブ
ラシ、拭き取り、スプレー、真空吸引及び/ 又はオリフ
ィスからインクを吐出させることにより行われていた。

【０００６】よって、インクジェットプリンターに利用
されるインクには、以下の問題がある：インクはオリフ
ィスの周辺で乾燥し易く、オリフィスの目詰まりを引き
起こす；オリフィスプレートを拭くことによりプレート
及びワイパーに摩耗が生じ、ワイパー自身からオリフィ
スを目詰まりさせる粒子が発生する。インクジェットの
プリントヘッドクリーナは周知であり、ジェームス
Ｃ．オスワルド（James C. Oswald)の名義で、発明名称
“インクジェットプリントヘッド面のクリーナ（Ink Je
t Print Head Face Cleaner)”で、米国特許第４、９７
０、５３５号に開示されている。この特許はインクジェ
ットのプリントヘッド面のクリーナを開示しており、プ
リントヘッド面に対して形成される包囲体を介して制御
された空気の通路を提供するものである。空気は入口を
経由して包囲体の空洞へ導かれる。空洞に進入した空気
はヘッド面のインクジェット開口部を通過して出口から
出る。真空源が出口に取付けられ、空洞内に大気中より
も低い圧力が生じる。収集チャンバーと取外し可能な引
き出し部を出口の下に設け、除去インクの廃棄を容易に
する。オスワルドの特許はブラシ又はワイパーの使用を
開示していないが、更に、この特許はインクを除去する
ための液体溶媒の使用にも言及していない。むしろ、こ
のオスワルドの技法はインクを除去するための暖かな空
気を使用する。しかしながら、暖かな空気の使用は液体
溶媒の使用よりも洗浄効果は劣る。更に、暖かな空気の
使用により、プリントヘッド面に存在するもろい電気回
路に損傷を与えてしまう。また、オスワルドの特許はヘ
ッド面にわたり空気の流れ又は液体溶媒の“あちこち
（to-and-fro) ”移動を開示していないようである。こ
の“あちこち”移動は洗浄効果を増大させる働きがあ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、振
動隔壁のある自己洗浄型プリンター及びそのプリンター
の組立方法を提供し、振動隔壁により洗浄効果を向上さ
せることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は自己洗浄型プリンターに関し、請求項１に
記載されるように、自己洗浄型プリンターは表面を有す
るプリントヘッドと、第一の方向に液体が流れるサイズ
のギャップを形成する前記表面と対向して配設され、振
動している間に液体の流れにせん断力を誘導するように
液体の流れを加速される可振構造部材とからなり、よっ
てせん断力が液体の流れに生じている間、せん断力は前
記表面に対して作用し、せん断力が前記表面に対して作
用している間、前記表面は洗浄される。

【０００９】本発明の模範的な実施態様によれば、自己
洗浄型プリンターは複数のインクチャンネルを画成する
プリントヘッドからなり、各インクチャンネルはオリフ
ィスで終端している。更に、プリントヘッドは全てのオ
リフィスを囲繞する表面を有する。プリントヘッドはオ
リフィスを介してインク液滴を噴射させることができ、
インク液滴はプリントヘッドに隣接して配設されたプラ
テンローラにより支えられた受像媒体（例えば、紙又は
透明体）により遮断される。油状フィルム様沈殿物又は
微粒子物質のような汚染物は表面に存在し、オリフィス
を完全に若しくは部分的に妨害する。油状フィルムは、
例えばグリースであり、微粒子物質は乾燥インクの不純
物、塵、金属及び/ 又は堆積物などの粒子である。汚染
物の存在により、夫々のオリフィスからのインク液滴の
正常な噴射が妨害され、よってバンディング（banding)
のような好ましくない画像加工物(image artifacts) が
生じる。したがって、表面から汚染物を洗浄することが
望まれている。

【００１０】よって、洗浄組立体は表面及び/ 又はオリ
フィスに対して配設され、表面にそって及び/ 又はオリ
フィスにわたって液体の流れの導き、表面及び/ 又はオ
リフィスから汚染物を洗浄する。洗浄組立体は表面及び
/ 又は、表面とオリフィスとの間のギャップを画成する
オリフィスと反対の方向に配設された振動隔壁を具備す
る。ギャップはギャップを介して液体が流れるようなサ
イズである。振動隔壁の存在により、ギャップ内での液
体の流れが加速され、液体内に流体力学的せん断力が生
じる。このせん断力は微粒子物質に作用して、表面及び
/ 又はオリフィスから微粒子物質を洗浄する。更に、ギ
ャップと液体で連通したポンプが、ギャップを介して液
体を送り込むために設けられる。加えて、フィルターを
設けて液体から微粒子物質をろ過して廃棄処分する。

【００１１】本発明の特徴は、表面及び/ 又はオリフィ
スと反対の位置に配設した振動隔壁を提供し、表面との
間にギャップを形成させてギャップ内の流体力学的せん
断力を生じさせ、そのせん断力により表面及び/ 又はオ
リフィスから微粒子物質を除去することにある。本発明
の別の特徴は、ギャップと液体で連通した超音波変換器
を提供し、ギャップ内に圧力波を発生させることであ
る。

【００１２】本発明の更に別の特徴は、ギャップを経由
する液体の流れを導く配管回路の提供である。本発明の
効果は、本発明に属する洗浄組立体が表面及び/ 又はオ
リフィスに損傷を与えるブラシ若しくはワイパーを使用
せずに、表面及び/ 又はオリフィスから汚染物を洗浄す
ることである。

【００１３】本発明の上記及び他の目的、特徴並びに効
果は、本発明を示し、例示的に説明する図面と共に、以
下の詳細な説明を読むことにより、当業者には明白とな
るであろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】明細書は本発明の主題を詳細に指
摘し、明確にクレームする特許請求の範囲の内容の理解
のために利用されるが、本発明は以下の添付図面を照合
して、発明の詳細な説明から一層理解されるであろう。
以下の説明は、本発明による装置の一部を構成する、若
しくは直接協働する要素を詳細に説明するものである。
具体的に示さない、若しくは説明しない要素は当業者に
は周知である形態をとり得ることは理解されるであろ
う。

【００１５】よって、図１を参照するに、受像媒体３０
に画像２０を印字する１０で示される自己洗浄型プリン
ターを示し、受像媒体は反射型受像媒体（例えば、紙）
若しくは透過型受像媒体（例えば、透明体）である。受
像媒体３０はプラテンローラ４０に支持され、プラテン
ローラはプラテンローラ４０と係合するプラテンローラ
モータ５０により回転可能である。このようにして、プ
ラテンローラモータ５０がプラテンローラ４０を回転さ
せると、受像媒体３０は第一の矢印５５が示す方向に進
む。

【００１６】図１及び図２を参照するに、プリンター１
０は、プラテンローラ４０に隣接して配設された“ペー
ジ幅”プリントヘッド６０を更に含む。プリントヘッド
６０は、複数のインクチャンネル７０を有するプリント
ヘッド体６５を含み、各チャンネル７０はチャンネル出
口７５で終端している。加えて、インク体７７を保持す
るのに適した各チャンネル７０は、１対の対向に配設さ
れた平行側壁７９ａ及び７９ｂにより限定される。複数
のオリフィス８５を具備するカバープレート８０は、適
当な接着剤によりプリントヘッド体６５に固着され、プ
リントヘッド体６５との間に形成されたオリフィス８５
は、チャンネル出口７５の夫々とともに直線的に整列さ
れる。カバープレート８０の表面９０は全てのオリフィ
ス８５を囲繞し、受像媒体３０に面する。もちろん、受
像媒体３０に画像２０を印字するために、インク液滴１
００は受像媒体３０の方向にオリフィス８５から放出さ
れ、液滴１００は受像媒体３０により受け取られる。こ
のことを達成させるために、プリントヘッド体６５は、
鉛ジルコニウムチタネート（ＰＺＴ）のような圧電性材
料で作られた“圧電インクジェット”プリントヘッド体
である。かかる圧電性材料は電気的刺激に機械的に応
じ、電気的に刺激されると側壁７９ａ/ ｂが同時に内側
に変形する。側壁７９ａ/ ｂが同時に内側に変形する
と、チャンネル７０の体積は減少し、チャンネル７０か
らインク液滴１００を押しつぶす。インク液滴１００は
オリフィス８５に垂直である第一の軸１０７に沿って噴
射されることが好ましい。もちろん、インクはインク供
給容器１０９からチャンネル７０に供給される。更に、
供給容器１０９には圧が印加されており、プリントヘッ
ド６０に送るインク圧力はインク圧力調整器１１０によ
り制御されている。

【００１７】更に、図１及び図２を参照するに、受像媒
体３０はページ幅プリントヘッド６０に対して、プラテ
ンローラ４０の回転により移動し、プラテンローラ４０
は紙運搬制御システム１２０により電気的に制御され
る。紙運搬制御システム１２０は制御器１３０により制
御される。本願で開示する紙運搬制御システム１２０は
例として示されているが、多くのさまざまな配置は、本
願に教示することに基づいて可能である。ページ幅プリ
ントヘッド６０の場合には、受像媒体３０を固定ヘッド
６０を通過させて移動させることは一層便利である。プ
ラテンローラモータ５０に接続した制御器１３０、イン
ク圧力調整器１１０及び洗浄組立体により、印字とプリ
ントヘッド洗浄の動作が可能となる。洗浄組立体の構造
及び動作を、以下に詳細に説明する。制御器１３０は米
国カリフォルニア州のロールナートパーク（Rohrnert P
ark)にあるパーカーハンニフィン(Parker Hannifin) か
ら市販されているモデルコンピュモータ（model CompuM
otor) 制御器である。

【００１８】図３を参照するに、カバープレート８０は
汚染物１４０が詰まった状態で観測されている。例え
ば、汚染物１４０は表面９０に存在する油状フィルム又
は微粒子物質である。更に、汚染物１４０はオリフィス
８５を部分的、若しくは完全に塞いでいる。例えば、微
粒子は乾燥インクの不純物、塵、金属及び/ 又は堆積物
などの粒子である。油状フィルムは、例えばグリース等
である。汚染物１４０がオリフィス８５を完全に塞ぎ、
インク液滴１００はオリフィス８５から噴射できなくな
るので、汚染物１４０の存在は好ましくない。更に、汚
染物１４０がオリフィス８５を部分的に塞ぐときは、イ
ンク液滴１００の飛行は第一の軸１０７から逸脱し、第
二の軸１４５（図示してある）に沿って移動する。仮に
インク液滴１００が第二の軸１４５に沿って移動するな
らば、インク液滴１００は目的場所とは異なる位置の受
像媒体３０に付着する。このようにして、オリフィス８
５のかかる完全若しくは部分的な遮断により、“バンデ
ィング”のような印字加工物が発生し、非常に好ましく
ない結果が招来する。更に、汚染物１４０の存在により
液滴１００の表面濡れ性に影響を与え、適正な液滴形成
を邪魔する。したがって、印字加工物を回避するため
に、汚染物１４０を洗浄（つまり、除去）することが望
まれている。

【００１９】よって、図１、図４、図５及び図６を参照
するに、１７０で示される洗浄組立体は表面９０のすぐ
近くに配設され、汚染物１４０をオリフィスから洗浄す
るために、表面９０に沿って、かつ、オリフィス８５に
わたって洗浄液体の流れを導く。洗浄組立体１７０は第
一の、つまり表面９０から離間した“リセット”位置１
７２ａから、表面９０に係合する第二の位置１７２ｂへ
移動可能である。この移動は制御器１３０に結合したエ
レベータ１７５により実行される。洗浄組立体１７０は
以下に説明する理由のための筐体１８０を含む。開放端
部１９５を有する矩形カップ１９０が筐体１８０内に配
設される。カップ１９０は、開放端部１９５と連通する
空洞１９７を画成する。適当な接着剤により、ゴムなど
の弾性シール２００が開放端部１９５に取付けられ、一
つ又はそれ以上のオリフィス８５を囲繞する大きさであ
り、表面９０を密閉して係合する。細長い可振隔壁２１
０のような構造部材が、空洞１９７に沿って延在し、オ
リフィス８５と反対方向で、垂直に配向する。現在示し
た理由では、隔壁２１０は鉛ジルコネートチタネート
（ＰＺＴ）のような圧電性材料から作られることが好ま
しい。この点に関して、電界を印加した際に、機械的ス
トレスが材料に発生する。この機械的ストレスにより、
圧電性材料が“ポール（polled) ”された方向に応じ
て、好ましい方向に材料が曲がる（つまり、変形す
る）。隔壁２１０は端部２１５を有し、この端部はオリ
フィス８５と反対方向に配設されたときに、オリフィス
８５と端部２１５との間の所定のサイズのギャップ２２
０が限定される。更に、隔壁２１０の端部２１５はオリ
フィス８５を含まない表面９０の部分と反対の位置に配
設され、ギャップ２２０は表面９０と端部２１５との間
に画成される。以下に詳細に説明するように、ギャップ
２２０は、表面９０及び/ 又はオリフィス８５から汚染
物１４０を洗浄するために、ギャップを介して液体が流
れるようなサイズである。加えて、端部２１５で電界を
誘導する一対の変換器２１８ａ及び２１８ｂが、端部２
１５の近傍の隔壁２１０に接続される。本発明の好的実
施態様では、変換器２１８ａ/ ｂは金属プレートから作
られており、導電性であり、よって電界が発生する。こ
のようにして電界を発生させるために、変換器２１８ａ
/ ｂが適当な電源（図示せず）に接続される。電界が端
部２１５で誘導されると、端部２１５は好ましい方向
（図示してある）に曲がる。二つの変換器２１８ａ/ ｂ
が好ましいが、所望の際には一つの変換器のみでもよ
い。いずれにしても、二つの変換器２１８ａ/ ｂが利用
されれば、変換器２１８ａ/ ｂは連続的に利用可能であ
る（つまり、交互に利用できる）。つまり、変換器２１
８ａが利用可能なときは、変換器２１８ｂは利用しなく
てよい。逆に、変換器２１８ｂが利用可能であるとき変
換器２１８ａは利用されなくてもよい。このようにし
て、連続的に利用可能である変換器２１８ａ/ ｂは、ギ
ャップ２２０内で振動性の“あちこち移動”を液体に発
生させる。次に、液体の上記あちこち移動は、洗浄効果
を向上させると発見された“掃除”作用を引き起こす。
例のみに制限されるわけではないが、あちこち移動の周
波数は約１Ｈｚと５Ｈｚの間である。更に、例のみに制
限されるわけではないが、ギャップ２２０を流れる液体
の速度は、秒速約１から２０ｍである。より更に、例の
みに制限されるわけではないが、ギャップ２２０の高さ
は、おおよそ千分の３から３０インチ（１インチは２．
５４cmである）である。更に、少なくても部分的に隔壁
２１０の存在によるギャップ２２０内の汚染物１４０へ
印加される流体力学的圧力は、おおよそ１から３０psi
（平方インチ当たりのポンド、７０３から２１０９０kg
/m² ）である。隔壁２１０は空洞１９７を、以下に十分
に説明する理由のために、第一のチャンバー２３０と第
二のチャンバー２４０へ区分け（つまり、分割）する。

【００２０】図５を参照することにより、相接続してい
る第一のチャンバー２３０と第二のチャンバー２４０は
閉鎖ループ配管回路２５０である。配管回路２５０は液
体でギャップ２２０と連通しており、ギャップ２２０を
経由して液体を循環させていることが理解できる。この
点に関して、配管回路２５０は、第二のチャンバー２４
０から液体供給を含む貯蔵容器２７０へ伸長する第一の
配管セグメント２６０からなる。更に、配管回路２５０
は貯蔵容器２７０から第一のチャンバー２３０へ伸長す
る第二の配管セグメント２８０を有する。再循環ポンプ
２９０は第二の配管セグメント２８０に配設される。複
数の第二の矢印２９５で示されるように、ポンプ２９０
は貯蔵容器２７０から液体を送りだし、第二の配管セグ
メント２８０を介して第一のチャンバー２３０へ、さら
にギャップ２２０を介して第二のチャンバー２４０へ、
第一の配管セグメント２６０を介して貯蔵容器２７０へ
戻る。第一のフィルター３００は第一の配管セグメント
２６０に配設され、第二のフィルター３１０は第二の配
管セグメント２８０に配設されており、液体が配管回路
２５０を循環するときに液体から汚染物１４０をろ過
（つまり、分離）する。カップ１９０に隣接する配管回
路２５０のある部分は、プリントヘッド６０に向かって
及びプリントヘッド６０から離れてカップ１９０の邪魔
されない移動を容易にするように、可撓性管材料から作
られていることが好ましく、その移動はエレベータ１７
５により行われる。

【００２１】更に、図５を参照するに、第一のバルブ３
２０は第一の配管セグメント２６０の所定位置に配設さ
れることが好ましく、第一のバルブ３２０は第一の配管
セグメント２６０を通して液体の流れをブロックするよ
うに作動する。更に、第二のバルブ３３０は第二の配管
セグメント２８０の所定位置に配設されることが好まし
く、第二の配管セグメント２８０を通して液体の流れを
ブロックするように作動する。この点に関して、第一の
バルブ３２０及び第二のバルブ３３０は、第一の配管セ
グメント２６０と第二の配管セグメント２８０に夫々位
置し、現在説明する理由のため、空洞１９７を貯蔵容器
２７０から分離させる。第三の配管セグメント３４０
は、第一の配管セグメント２６０に接続したセグメント
の開放端部と液ため３５０と連結している別の開放端部
とを具備する。現在説明する理由により、液ため３５０
は吸引（つまり、真空）ポンプ３６０と連通している。
吸引ポンプ３６０はカップ１９０にある液体を出し、カ
ップ前の液体を洗浄する関連配管は分離し、第一の位置
１７２ａへ戻る。更に、液ため３５０から配管回路２５
０を分離させるように作動する第三のバルブ３７０を、
第三の配管セグメント３４０に配設する。

【００２２】図５及び図６を参照するに、洗浄組立体１
７０の作動中に、第一のバルブ３２０及び第二のバルブ
３１０は開放し、一方、第三のバルブ３７０は閉じてい
る。次に、再循環ポンプ２９０は貯蔵容器２７０から液
体を汲み出して第一のチャンバー２３０へ送るように作
動する。それから液体はギャップ２２０を流れる。しか
しながら、液体はギャップ２２０を流れるときに、隔壁
２１０の端部２１５の存在により、流体力学的せん断力
が液体内で誘発される。このせん断力は液体内で形成さ
れる流体力学的ストレスにより発生すると信じられてお
り、このストレスは表面９０（又はオリフィス８５）に
垂直に作用する“垂直”成分δ_n と、表面９０（オリフ
ィス８５にわたって）に沿って作用する“ずれ”成分τ
とを有する。垂直ストレス成分δ_n とずれストレス成分
τとを表わすベクトルを、図６に分かるように示す。前
述の流体力学的せん断力は汚染物１４０に作用して、表
面９０及び/ 又はオオリフィス８５から汚染物１４０を
除去し、汚染物１４０はギャップ２２０を流れる液体内
で浮遊する。加えて、変換器２１８ａ及び２１８ｂが交
互に作動して、隔壁２１０の端部２１５の前述の“掃
除”運動を誘発させる。次に、この掃除運動によりギャ
ップ内の液体を前後に移動させ、更に汚染物１４０をば
らばらにする。このようにして、洗浄効果が増大する。
汚染物１４０が表面９０及びオリフィス８５から洗浄さ
れるので、液体内で浮遊した汚染物１４０のある液体は
第二のチャンバー２４０へ流れ、そこから第一の配管セ
グメント２６０に流れる。再循環ポンプ２９０は作動継
続すると、浮遊した汚染物１４０のある液体は、液体が
第二の配管セグメント２８０へ送り出される場所から貯
蔵容器２７０へ流れる。しかしながら、液体が配管回路
２５０を循環しているときに、液体から汚染物１４０を
除去することが好ましい。このことは、汚染物１４０が
表面９０並びにオリフィス８５にわたって再付着しない
ようになる。このようにして、第一のフィルター３００
及び第二のフィルター３１０が設けられ、配管回路２５
０を再循環する液体から汚染物１４０をろ過する。表面
９０及び/ 又はオリフィス８５から所望量の汚染物１４
０が洗浄された後、再循環ポンプ２９０はその動作を停
止し、第一のバルブ３２０及び第二のバルブ３３０を閉
じて、貯蔵容器２７０から空洞１９７を離す。この点
で、第三のバルブ３７０が開放され、吸引ポンプ３６０
が第一の配管セグメント２６０、第二の配管セグメント
２８０及び空洞１９７から液体を実質的に吸引するよう
に作動する。この吸引された液体は、その後の廃棄のた
めに液ため３５０へ流される。しかしながら、液ため３
５０へ流れる液体はフィルター３００/ ３１０の存在に
より汚染物１４０は実質的に含まず、よって必要ならば
貯蔵容器２７０へリサイクルされる。

【００２３】図７及び図８を参照するに、細長い隔壁２
１０の長さ及び幅が表面９０及びオリフィス８５に対し
て作用する流体力学的ストレスの量を制御することが分
かった。この効果は洗浄作用の激烈さを制御するには重
要である。更に、隔壁２１０の端部２１５はオリフィス
８５に対向して配設されるとき、細長い隔壁２１０の長
さ及び幅はチャンネル７０への液体の浸透量（図示した
ように）を制御することがわかった。チャンネル７０へ
の液体の浸透の制御は垂直ストレスδ_n の量の関数であ
ると信じられている。しかしながら、垂直ストレスδ_n
の量はギャップ２２０の高さに逆比例することが分かっ
た。したがって、垂直ストレスδ_n とチャンネル７０へ
の液体の浸透量は、隔壁２１０の長さを増加させること
により増大する。更に、液体は端部２１５及び表面９０
に沿って滑り流れるので、垂直ストレスδ_n の量は液体
内での圧力低下に直接比例することが分かった。したが
って、垂直ストレスδ_n 及びチャンネル７０への液体の
浸透の量は隔壁２１０の幅が増すことにより増大する。
上記の効果は、側壁７９ａ若しくは７９ｂのいずれかに
付いた汚染物１４０を洗浄するためには重要である。具
体的には、細長い隔壁２１０が公称長さＸ以上を有する
ように製造されると、ギャップ２２０の高さは減少し
て、所望ならば洗浄作用を増大させる。更に、細長い隔
壁２１０は公称幅Ｗ以上を有するように製造されると、
ギャップ２２０での流出は速くなり、所望ならば洗浄作
用が増大する。このようにして、当業者には過度な実験
なしに、隔壁２１０の長さＸ及び幅Ｗの双方を変更さ
せ、汚染物質の付着物の量及び激烈さに依存して、最適
洗浄のための最適ギャップサイズを得ることができる。
更に、シール２００の高さＨを変化させて同様な結果が
得られるキャップ２２０のサイズを変更させることがで
きることも、前述の議論から理解される。

【００２４】図１に戻ると、エレベータ１７５が洗浄カ
ップ１９０に接続されており、そのエレベータはプリン
トヘッド６０が第二の位置１７２ｂにある時に、シーツ
２００が表面９０に密閉して係合するようにカップ１９
０を持ち上げる。このこを実行するために、エレベータ
１７５は制御器１３０に接続しており、エレベータの動
作は制御器１３０により制御可能である。もちろん、洗
浄動作が終了すると、エレベータ１７５は下に下がり、
もはやシールは表面９０に係合しなくなる。

【００２５】図１でよく分かるように、洗浄組立体１７
０を利用してページ幅プリントヘッド６０を洗浄するた
めに、プラテンローラ４０はプリントヘッド６０と係合
するように、カップ１９０に空間を付与するように移動
しなければならない。制御器１３０からの電気信号はモ
ータ駆動機構（図示せず）を作動させ、第一の二方向を
示す矢印３８７の方向にプラテンローラ４０を移動させ
てカップ１９０の上部での移動に対する空間を空ける。
更に、制御器１３０はエレベータ１７５を制御し、その
エレベータは、プリントヘッド６０と係合しない第一の
位置１７２ａからプリントヘッド６０と係合する第二の
位置１７２ｂ（見せかけで示す）へカップ１９０を運搬
する。カップ１０９がプリントヘッドのカバープレート
８０と係合すると、洗浄組立体１７０は洗浄カップ１９
０を通して、プリントヘッドのカバープレート８０上に
液体を循環させる。プリントヘッド６０が印字に利用さ
れるときには、カップ１９０はエレベータ１７５により
筐体１８０に引っ込められ、静止している第一の位置１
７２ａに移動させる。カップ１９０は二つの方向を示す
矢印３８８の方向に、筐体１８０から外側へ進める、並
びに筐体の内側へ引っ込める。

【００２６】更に、図１を参照するに、初期に出口チャ
ンバー２４０から出る液体は汚染物１４０を含んでいる
であろう。液体を再循環させるよりも液ため３５０中の
液体を集めることが望まれる。したがって、吸引ポンプ
３６０が作動する際に、上記汚染物含有液体は第二のバ
ルブ３３０を閉じ、そして第三のバルブ３７０を開放さ
せることにより、液ため３５０へ送られる。それで液体
は汚染物１４０を含まず、第三のバルブ３７０を閉じ、
そして第二のバルブ３３０を開放させることにより再循
環させる。液体を再循環されるべき時期を決めるため
に、検出器３９７を第一の配管セグメント２６０に配設
する。検出器３９７からの情報は処理され、バルブを作
動させるのに利用し、液ため３５０へ、若しくは再循環
のいずれかに流出する液体を向かわせる。この点に関し
て、検出器３９７は分光学的検出器である。いずれにし
ても、洗浄工程の最後に、吸引ポンプ３６０が作動し、
第三のバルブが開放されて液ために送り、第二のバルブ
３３０と第一のバルブ３２０との間に残っている液体を
抜き取る。この工程により、洗浄組立体１７０がカバー
プレート８０から離れるときに液体がこぼれるのを防止
する。更に、上記工程はカバープレート８０を実質的に
乾燥させ、よってプリントヘッド６０はオリフィス周辺
に存在する液滴洗浄からの障害なしに機能するようにな
る。印字を再開するために、第六のバルブ４３０が閉ま
り、第五のバルブ４２０は開放されてチャンネルに呼び
インクを差す。吸引ポンプ３６０は再び作動し、第三の
バルブ３７０が開放されてカップ１９０に残る液滴が吸
引される。あるいは、カップ１９０が離され、分離スピ
トゥーン（spittoon）（図示せず）がプリントヘッド６
０と整列し、プリントヘッド６０が印字している間、チ
ャンネル７０から噴射されるインク液滴を集める。

【００２７】前述の機械的配置は一例でしかない。多く
のさまざまな配置が可能である。例えば、プリントヘッ
ド６０は水平軸３８９の回りの外側に回転して便利な位
置へ行き、プリントヘッドのカバープレート８０を係合
するカップ１９０に公差を与える。図９及び図１０を参
照するに、本発明の第二の実施態様を示す。この発明の
本第二の実施態様では、圧印加されたガス供給体３９０
はギャップ２２０と連通しており、ギャップ２２０に圧
印加されたガスを注入する。ガスは液体中で多様なガス
バブルの形態をしており、表面９０及び/ 又はオリフィ
ス８５から汚染物１４０の洗浄力を増大させる。

【００２８】図１１を参照するに、本発明の第三の実施
態様を示す。本発明の第三の実施態様では、４００で示
されるピストン装置のような圧力パルス発生器は、第一
のチャンバーと液体で連通している。ピストン装置４０
０は往復運動するピストン４１０を含み、第一のチャン
バー２３０に複数の圧力パルス波を発生させ、圧力波は
第一のチャンバー２３０の液体に伝播してギャップ２２
０に入る。ピストン４１０は第一の位置と第二の位置を
往復運動し、第二の位置を見かけ上示しておく。圧力波
の効果はその力により表面９０及び/ 又はオリフィス８
５から汚染物１４０の洗浄を向上させることである。

【００２９】図１２及び図１３を参照するに、本発明の
第四の実施態様を示す。本発明の第四の実施態様では、
細長い隔壁２１０は長手方向に伸びた孔４２０を内部に
有する。本隔壁２１０は、ゴムやＰＺＴ組成物のような
弾性的圧電性材料から作られることが好ましい。気圧ポ
ンプ４３０は孔４２０に結合しており、ガス（例えば、
空気）を孔４２０へ送り込む。ガスが孔４２０に送り込
まれると、弾性的隔壁２１０に圧が加わり、隔壁２１０
は幅Ｗ以上、かつ長さＸ以上に膨張し、前述の洗浄効果
が向上する。このようにして、隔壁２１０は隔壁の第一
の体積から第一の体積以上の第二の体積へ膨張する。更
に、ブリードバルブ４４０を備えることが好ましい。ポ
ンプ４３０が作動して弾性的隔壁が膨張している間は、
ブリードバルブ４４０は閉じている。所望の洗浄が終了
した後、ポンプ４３０はその動作を停止させ、ブリード
バルブ４４０は開放して孔４２０からガスを抜く。ガス
は孔４２０から放出されるので、隔壁２１０は再び初期
の第一の体積に戻る。

【００３０】図１４を参照するに、本発明の第五の実施
態様を示す。この発明の第五の実施態様では、隔壁２１
０は金属材料から作られており、隔壁２１０は磁界の影
響下で移動可能である。一対の対向電磁石４５０ａ/ ｂ
は、隔壁２１０の端部２１５の近傍で空洞１９７の内壁
に取付けられている。磁石４５０ａ/ ｂは連続して利用
可能であり、連続して隔壁２１０の端部２１５に作用す
る磁界を発生させる。各磁石４５０ａ及び４５０ｂが利
用可能であるので、端部２１５は磁石に引かれ、端部２
１５の前述の“掃除”運動が起きる。もちろん、この掃
除運動は、前記したように洗浄効果を増大させる。

【００３１】洗浄液体は、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、オクタン、酸及び塩基、界面活性剤溶液や上記
の混合物にような適当な液体溶媒成分でさしつかえな
い。更に、マイクロエマルジョン、ミセル界面活性剤溶
液、ベシクルや液体に固体粒子を分散させたもののよう
な複合液体組成物も利用できる。

【００３２】本発明の効果は、表面９０及び/ 又はオリ
フィス８５に傷を付けるブラシやワイパーを利用せず
に、洗浄組立体１７０が表面９０及び/ 又はオリフィス
８５から汚染物を洗浄することにあることは、前記の記
載から理解される。上記のことは、隔壁２１０がギャッ
プ２２０を流れる液体中でせん断ストレスを誘発し、表
面９０及び/ 又はオリフィス８５から汚染物１４０を洗
浄するからである。

【００３３】本発明の別の効果は、洗浄効率が向上する
ことにあることが前記の説明から理解される。このこと
は、振動する変換器２１８ａ/ ｂの動作によりギャップ
内での洗浄液体のあちこち運動が誘発され、よって液体
に激しい運動を与えて、汚染物１４０と接触するように
なるからである。このようにして、液体を激しく運動さ
せることにより汚染物１４０にその運動を伝え、汚染物
１４０はばらばらになる。

【００３４】本発明は好ましい実施態様を詳細に引用し
て説明したが、さまざまな変形態様が可能であり、本発
明から逸脱することなく好ましい実施態様の要素を均等
物に置換できることは、当業者には理解できる。加え
て、多くの変形例は、本発明の本質的な教示から逸脱す
ることなく、本発明の詳細な状況に適し、及び重要であ
る。例えば、ヒータを貯蔵容器２７０に配設して液体を
加熱し、表面９０、チャンネル７０及び/ 又はオリフィ
ス８５の洗浄効果を増大させることも可能である。液体
の温度は増加するにつれて洗浄効果が向上するタイプの
洗浄液体であるときに、上記のことは特に有用である。
別の例としては、複数の色の夫々に対応した複数のプリ
ントヘッドを有するマルチカラープリンタの場合、色毎
に一つ又はそれ以上の専用洗浄組立体が利用され、異な
る色のインクによるプリントヘッドの汚染物の混合を回
避することが可能である。更に別の例としては、汚染セ
ンサを洗浄組立体１７０に設置し、洗浄が必要とされる
時間を検出する。この点に関して、かかる汚染センサに
はインクチャンネル７０と液体内で連通した圧力変換器
が挙げられ、部分的な又は完全に覆われたチャンネル７
０がインク液滴を噴射させようとするときに、元の圧力
の増加を検出する。更に、かかる汚染センサはチャンネ
ル７０と連通した流れ検出器でもあり、部分的又は完全
に覆われたチャンネル７０がインク液滴を噴射１００し
ようとするときに、インクの低流出を検出する。更に、
かかる汚染センサは表面９０及びオリフィス８５と光学
的に連通した光学検出器であり、反射若しくは放射率に
より汚染物１４０の存在を光学的に検出する。更に、か
かる汚染センサは、チャンネル７０への定期的な所定の
パージング(purging) の間に、スピトゥーン様容器への
放出されたインク量を測定する装置である。この場合、
スピトゥーン様容器への放出されたインク量は装置によ
り測定され、オリフィスが汚染物１４０によりブロック
されていないときのスピトゥーン様容器に存在するイン
クの既知量に対して比較される。更に、制御器１３０は
他の補助機能を駆動させる。

【００３５】したがって、本発明により提供するもの
は、振動隔壁及び超音波発生器を備えた自己洗浄型プリ
ンターと、そのプリンターの組立方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に属し、ページ幅プリントヘッド
を具備する自己洗浄型インクジェットプリンターの立体
図である。

【図２】図２はプリントヘッドの垂直部分断面図であ
り、プリントヘッドは複数のチャンネルを有しており、
各チャンネルはオリフィスで終端している。

【図３】図３はプリントヘッドの垂直部分断面図であ
り、除去されるべき汚染物で表面を覆われた数多のオリ
フィスを示す。

【図４】図４は汚染物を除去する洗浄組立体の立体図で
る。

【図５】図５は洗浄組立体の垂直断面図であり、洗浄組
立体はオリフィスと反対側に配設された振動隔壁を具備
し、オリフィスと隔壁との間にギャップを形成する。

【図６】図６は振動隔壁の垂直断面の部分拡大図であ
る。

【図７】図７は洗浄組立体の垂直断面の部分拡大図であ
り、インクチャンネル内から汚染物を洗浄するため、振
動隔壁の増大した長さにより減少した高さを有するギャ
ップを示す。

【図８】図８は洗浄組立体の垂直断面の部分拡大図であ
り、インクチャンネル内から汚染物を洗浄するため、振
動隔壁の増大した幅により増加した幅を有するギャップ
を示す。

【図９】図９は本発明の第二の実施態様の垂直断面図で
あり、洗浄組立体はギャップ内の液体へガスバブルを導
入させるギャップと液体で連通した圧力ガス供給体を具
備する。

【図１０】図１０は本発明の第二の実施態様の垂直断面
の部分拡大図である。

【図１１】図１１は本発明の第三の実施態様の垂直断面
図であり、洗浄組立体はギャップ内の液体に複数の圧力
パルスを発生させるギャップと連通した圧力パルス発生
器を具備する。

【図１２】図１２は本発明の第四の実施態様の垂直断面
図であり、洗浄組立体は膨張可能な隔壁を具備する。

【図１３】図１３は膨張可能な隔壁の垂直断面の部分拡
大図である。

【図１４】図１４は本発明の第五の実施態様の垂直断面
図であり、隔壁は金属製であり、かつ電磁石により定ま
る磁界の影響下で移動可能である。

【符号の説明】

６０ プリントヘッド ６５ プリントヘッド本体 ７０ チャンネル ７７ インク体 ８０ カバープレート ９０ 表面 １７０ 洗浄組立体 １８０ 筐体 １９０ カップ １９５ 開放端部 １９７ 空洞 ２００ シール ２１０ 隔壁 ２３０ 第一のチャンバー ２４０ 第二のチャンバー ２５０ 配管回路 ２６０ 第一の配管セグメント ２７０ 貯蔵容器 ２８０ 第二の配管セグメント ２９０ 再循環ポンプ ２９５ 第二の矢印 ３００ 第一のフィルター ３１０ 第二のフィルター ３２０ 第一のバルブ ３３０ 第二のバルブ ３４０ 第三の配管セグメント ３５０ 液ため ３６０ 吸引ポンプ ３７０ 第三のバルブ ３９７ 検出器

───────────────────────────────────────────────────── 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，ニューヨーク 14624, ロチェスター，タロス・ウェイ ２ (72)発明者 マイケル イー メイクル アメリカ合衆国，ニューヨーク 14617, ロチェスター，カインドルウッド・レイン 86 (72)発明者 クラオス−ディーター エヌ ビーア ドイツ連邦共和国，71397 ネルメルスバ ハ，シュヴァルベンヴェーク 15Ｂ (72)発明者 ウォルター エス スティーブンス アメリカ合衆国，ニューヨーク 14450, フェアポート，ブルム・ロード 20

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ） 表面（９０）を有するプリント
   ヘッド（６０）と、 （ｂ） 第一の方向に液体が流れるサイズのギャップ
   （２２０）を画成するように前記表面と対向して配設さ
   れ、振動している間に液体の流れを加速させて液体の流
   れにせん断力を生じさせる可振構造部材（２１０）とか
   らなり、せん断力が液体の流れの中に生じている間、せ
   ん断力は前記表面に対して作用し、せん断力が前記表面
   に作用している間、前記表面が洗浄される自己洗浄型プ
   リンター。
2. 【請求項２】 前記ギャップと液体で連通し、前記ギャ
   ップを介して液体を送り出すポンプ（２９０）を更に有
   する請求項１記載の自己洗浄型プリンター。
3. 【請求項３】 前記ギャップと液体で連通し、前記ギャ
   ップにガスを注入して液体の流れの中にガスバブル（３
   ９５）を発生させて前記表面の洗浄を向上させるガス供
   給体（３９０）を更に有する請求項１記載の自己洗浄型
   プリンター。
4. 【請求項４】 前記ギャップと液体で連通し、液体の流
   れの中に圧力波を発生させて前記表面の洗浄を向上させ
   る圧力パルス発生器（４００）を更に有する請求項１記
   載の自己洗浄型プリンター。
5. 【請求項５】 前記構造部材は第一の体積から第一の体
   積よりも大きい第二の体積へ膨張可能である請求項１記
   載の自己洗浄型プリンター。
6. 【請求項６】 前記構造部在と結合し、前記構造部材を
   振動させるように電界を発生させる変換器を更に有する
   請求項１記載の自己洗浄型プリンター。
7. 【請求項７】 自己洗浄型プリンターの組立方法であっ
   て、 振動している間、液体の流れにせん断力が生じるように
   液体の流れを加速させ、液体が流れるサイズのギャップ
   を画成するようにプリントヘッドの表面に対向して可振
   構造部材を配設する段階から成り、 液体の流れにせん断力が発生している間は、せん断力は
   前記表面に対して作用し、せん断力が前記表面に対して
   作用している間は、前記表面が洗浄される組立方法。
8. 【請求項８】 前記部材を振動させるために前記部材に
   一対の対向する変換器（２１８ａ/ ２１８ｂ）を接続す
   る段階を更に含む請求項７記載の組立方法。
9. 【請求項９】 前記ギャップと液体で連通し、前記ギャ
   ップに液体を送るポンプを配設する段階を更に含む請求
   項７記載の組立方法。
10. 【請求項１０】 前記ギャップと液体で連通し、液体の
    流れの中にガスを注入してガスバルブを発生させて前記
    表面の洗浄を向上させるガス供給体を配設する段階を更
    に含む請求項７記載の組立方法。
11. 【請求項１１】 前記ギャップと液体で連通して、液体
    の流れの中に圧力波を発生させる圧力パルス発生器を配
    設する段階を更に含む請求項７記載の組立方法。
12. 【請求項１２】 前記可振構造部材を配設する段階は、
    第一の体積から第一の体積よりも大きな第二の体積へ膨
    張可能である可振構造部材を配設することから成る請求
    項７記載の組立方法。