JP2001130016A - 自動洗浄式インクジェットとその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ページ幅を有する印刷ヘッドのヘッド面に付
着する異物を効果的に除去できる印刷システムを提供す
る。 【解決手段】 インク噴出用オリフィス85か開口する印
刷ヘッド面90に対峙して、洗浄カップ190を設ける。洗
浄カップ190内には洗浄液の流れに対して障壁となる回
転ローラを配置して、ヘッド面90との間で隙間220を形
成する。回転ローラは当該隙間を流れる洗浄液に対して
流体力学的剪断力を惹起させるようになっている。洗浄
液は順方向のみならず、それとは逆の逆法網にも流れる
ようにしている。回転ローラと双方向流れ作用とにより
ヘッド面やオリフィスから堆積異物を効果的に除去して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット印
刷装置とその方法とに関し、諸述すれば、逆流方式と、
例えば回転部材ないし回転ローラや微動障壁部材の如く
の障壁部材とを利用した自動洗浄式インクジェット印刷
システムとその印刷システムの組立方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット印刷装置は、印刷すべき
画像に応じて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。インクジェット印
刷装置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、及び低稼動コストと言った
有利なところがあることから、インクジェット印刷装置
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印刷装置に「連続
型」インクジェット印刷装置がある。この連続型インク
ジェット印刷装置では、インクの液滴が奔流の形で噴出
する吐出点の近傍にトンネル状静電帯電通孔を利用して
いる。インク液滴は帯電通孔を流れるにつれて選択的に
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
ていない液滴は自由に飛翔して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
れるようになっている。

【０００４】他方、「オンデマンド」型インクジェット
印刷装置の場合では、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では、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、印刷媒体に向って射出されるのに十分な値までイ
ンク内圧を上昇させている。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を用いている。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てい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「オンデ
マンド型」のいずれかにしても高速インクジェット印刷
装置で利用するインクには幾つかの特性がなければなら
ない。例えば、インクは不乾性でなければならず、不乾
性とすることで噴射室内でのインクの乾燥を阻止又は遅
らせることができ、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、
開放したままにすることができる。グリコールを添加し
たインクもあって、この場合でのインクはインクジェッ
ト室を流れやすくなっている。

【０００６】インクジェット印刷ヘッドは常にインク液
滴を噴出できる環境に維持されている。そのため、前述
のオリフィスや印刷ヘッドの表面は、多種の浮遊粒子に
さらされることとなる。この浮遊粒子はオリフィスを囲
繞する印刷ヘッド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
て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。また、インクが完全に乾いて印刷ヘッド上及
びインク通孔内に堅い被覆物を形成することがある。適
切な液滴形成を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
来は、この洗浄はブラッシやワイパーを用いて行った
り、吹飛ばし方や真空吸引方を用いてそれを行っている
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。

【０００７】ところが、オリフィスを囲繞する印刷ヘッ
ドの表面をワイパーでふき取ったりして溜ったインク滓
を除去していると、当該表面のみならず、ワイパーも摩
耗してしまうことが判明した。そればかりではなくて、
ワイパーで拭いたりしていると、ワイパーから微粒子が
削られて、それがオリフィスに詰まってしまうこともあ
る。

【０００８】前述したようにインクジェット印刷ヘッド
用の洗浄機構はよく知られている。例えば、1990年１１
月１３日に特許となった米国特許第4,970,535号には、
印刷ヘッド面に形成した囲繞体を流れる空気量を制御す
ることで印刷ヘッド面を洗浄する印刷ヘッド洗浄機構が
開示されている。この従来構成においては、囲繞体の入
口から内部空洞を介して出口へと流れる空気が、印刷ヘ
ッド面上のインク噴出孔を通過することでヘッド面を洗
浄するようになっている。その時、囲繞体の出口は真空
源に接続されているので、内部空洞には大気圧よりも低
い気圧、即ち、負圧が醸し出されている。従って、空気
がヘッド面を通過するに伴って当該ヘッド面から異物が
吸引され、かくてその空気流に運ばれて排出されること
になる。

【０００９】前述の米国特許では、空気流で運ばれた異
物は、囲繞体の出口の下方に配設した取出し自在引出し
付き回収室に回収されるようになっている。この特許で
はブラシないしワイパーを併用しているが、インク滓除
去作用を補助するための液状溶剤を利用することについ
てはなんら開示がない。むしろ、この米国特許でのイン
ク滓の除去は主として加熱空気を用いることでそれを行
っている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、加熱空気に
よるインク滓除去は、液状溶剤を用いてインク滓除去を
行っている場合に比べて、あまり効果的ではない。ま
た、加熱空気を用いていると、印刷ヘッド面に配置され
ることもある熱に弱い電子回路が熱の影響で破損すると
言った問題がある。更に、この米国特許には、印刷ヘッ
ド面に対して空気流や液状溶剤を一方向に流した後にそ
れとは反対方向に流す、いわゆる逆流方式を利用してい
る形跡はない。この逆流方式があれば、印刷ヘッドの洗
浄効果が高めることができるのではあるが。

【００１１】それゆえ、本発明の目的は、前述した従来
技術に付随する諸問題点を解消すべく工夫した自動洗浄
式印刷装置とその方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の好ましい一実施
の形態においては、自動洗浄式印刷システムは、その先
端がオリフィスとなっている複数のインク通孔を有する
印刷ヘッドからなる。プリントヘッドにおけるオリフィ
スが開口する部分はヘッド面となっている。この印刷ヘ
ッドはオリフィスを介してインク滴を噴射するようにな
っており、噴射したインク滴は、前記印刷ヘッドの近傍
に配置したプラテンローラに支えられたシート状印刷媒
体へと飛翔して付着する。

【００１３】しかし、油膜状の付着物や粒子状付着物な
どの異物がヘッド面に付着堆積して、それがオリフィス
を部分的、或いは完全に閉塞することがある。油膜状付
着物にはグリースなどがあり、また、粒子状付着物には
塵埃、金属粉、乾いたインク滓などがある。このような
堆積異物があると、オリフィスからのインク滴の噴射が
適切に行われず、そのためにインク滴の付着により形成
される画像に汚れや斑が生じる。従って、ヘッド面やオ
リフィスから堆積異物を除去するのが望ましいのであ
る。

【００１４】以上のことから、印刷システムに設ける洗
浄機構をヘッド面ないしオリフィスに対して臨ませて、
洗浄液が当該ヘッド面やオリフィスを洗い流すよ卯にし
て、ヘッド面やオリフィスにおける堆積異物を除去して
いる。後述するように、本発明による洗浄機構は、ヘッ
ド面やオリフィスを横切って順方向に洗浄液を給送した
り、同じくヘッド面やオリフィスを横切って前記方向と
は逆の逆方向に洗浄液を給送する弁システムを備えてい
る。このように洗浄液を順方向と逆方向とに交互に流す
と洗浄効率が高まるのである。

【００１５】そのための洗浄機構として、第１配管部と
第２配管部とからなり、洗浄液を搬送する配管回路を洗
浄機構に設けている。第２配管部は第１液路に、第１配
管部は第２液路にそれぞれ接続する。第１及び第２液路
は何れもヘッド面で開口するように印刷ヘッドに形成さ
れている。洗浄すべきヘッド面やオリフィスは、前記第
１及び第２液路の開口部に臨ませている。

【００１６】この構成で、第１配管部を流れる洗浄液は
第１液路に入って、当該第１液路の開口からでてくる。
第１液路から出てきた洗浄液はヘッド面やオリフィスを
洗い流した後、第２液路を経て第２配管部に流入する。
第２配管部に流入した洗浄液には、ヘッド面やオリフィ
スから洗い流して除去した堆積異物を含んでいるが、こ
の洗浄液は前述の弁システムで排出処分してもよいし、
或いは、循環させてリサイクルしてもよく、逆方向に循
環させてもよい。

【００１７】また、洗浄機構には回転ローラの如くの回
転部材が備わっていて、この回転ローラはヘッド面やオ
リフィスと対峙させられて、両者間に隙間を形成してい
る。この隙間は、洗浄液の流れを許容し得るほどの大き
さである。このように回転ローラを設け、この回転ロー
ラを回転させていることから、前記隙間での洗浄液の流
れが加速され、やがては当該流れに流体力学的剪断力が
惹起される。この剪断力は堆積異物に作用してヘッド面
ないしオリフィスから掻き落とす作用をなす。本発明で
は順方向と逆方向への流体の往復流れと回転ローラを用
いた殊による隙間での流れの加速との二つの作用で、ヘ
ッド面ないしオリフィスを効率的かつ効果的に洗浄でき
るのである。隙間への洗浄液の流れはポンプを用いてそ
れを行っている。また、堆積異物を運んでいる洗浄液か
ら当該堆積異物を除去するのに、フィルタを用いてもよ
い。

【００１８】本発明の特徴の一つとしては、ヘッド面や
オリフィスと対峙させて回転ローラを用い、この回転ロ
ーラとヘッド面やオリフィスとの間に隙間を形成してい
ることにある。この回転ローラは隙間において洗浄液の
流れに流体力学的剪断力を惹起することができ、この剪
断力でヘッド面ないしオリフィスから堆積異物を除去す
ることが出きるのである。

【００１９】本発明のもう一つの特徴としては、隙間に
おける洗浄液の流れ方向を第１方向と、この第１方向と
は反対の第２方向とに指向させる配管回路と弁システム
とを利用しているところにある。

【００２０】また別の特徴としては、第１及び第２液路
を印刷ヘッドと一体形成して洗浄液がヘッド面に行き渡
るようになっており、これにより洗浄プロセス時に堆積
異物を洗浄液ごとに排出できるようにしているところに
ある。

【００２１】このような構成の洗浄機構を利用する本発
明にあっては、ヘッド面やオリフィス及び、ヘッド面に
配設することもある電子回路などに悪影響をもたらす接
触式部裸子やワイパー、或いは加熱空気などは一切利用
しないでヘッド面やオリフィスを清浄し得る利点があ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以後、本発明の好ましい実施の形
態を詳述するに当たっては、本発明による印刷装置の一
部を構成する構成部品や、それと直接協働関係にある構
成部品について説明するが、本発明に直接関係がなく、
従って、説明しない、或いは図示もしないその他の構成
部品については、当業者の手でどのような形態を採って
もよいものである。

【００２３】先ず図１において、図示の自動洗浄式印刷
システム１０は、画像２０をシート状印刷媒体３０に印
刷するものであって、前記シート状印刷媒体３０として
は、例えば紙の如くの反射性印刷媒体や、例えばＯＨＰ
フィルムの如くの透過性印刷媒体の何れであってもよ
い。尚、以後の実施の形態の説明ではシート状印刷媒体
３０を、その種類を問わずに印刷用紙と称する。

【００２４】印刷用紙３０はプラテンローラ４０に支え
られているが、このプラテンローラ４０は、該プラテン
ローラ４０と係合している駆動モータ５０により回転さ
れて給紙するようになっている。従って、プラテンロー
ラ４０が駆動モータ５０による駆動されていると、印刷
用紙３０は矢印５５で示した給紙方向に紙送りされる。

【００２５】図１から図３において、印刷システム１０
は、ページ幅に対応する長さのほぼ矩形状印刷ヘッド６
０からなる。この印刷ヘッド６０はプラテンローラ４０
に近接して並置されていると共に、長さがＬで、その長
さ方向に一列に並んで互いに隔離した複数のインク通孔
７０が形成されているヘッド本体６５からなる。各イン
ク通孔７０の噴射口７５は、プラテンローラ４０に対峙
するヘッド本体６５の表面に形成されている。

【００２６】ヘッド本体６５の長手方向とは直交する方
向に沿ってインク通孔７０の列の両側には、図２に明確
に示すように第１液路７６ａと第２液路７６ｂとが形成
されている。別の方法としては、これらの第１液路７６
ａと第２液路７６ｂとをヘッド本体６５に形成する代わ
りに、別部材の形成してそれをヘッド本体６５と一体化
させてもよい。

【００２７】図１から図３に示すように、インク７７が
保持されるようになっている各通孔７０は、互いに対峙
する平行な側壁７９ａ、７９ｂで画成されている。通孔
７０の噴射口７５とそれぞれ同心整合するオリフィス８
５が一列に形成されているカバー板８０が適当な接着材
を用いてヘッド本体６５のヘッド面に取り付けられてい
る。このカバー板８０の外表面９０は、オリフィス８５
の開口が臨んでいると共に、印刷用紙３０と対峙するよ
うになっている。

【００２８】言うまでもないことではあるが、この印刷
用紙３０に画像２０を印刷するに当たっては、印刷用紙
２０の方へとオリフィス８５からインク滴１００が噴出
されて、印刷用紙３０に付着しなければならない。この
ために、ヘッド本体６５としては、例えばチタン酸ジル
コン酸鉛(ＰＴＺ)の如くの圧電材からなる圧電式インク
ジェット印刷ヘッドであってもよい。斯かる圧電材は電
気刺激に機械的に応動するようになっており、図示の実
施の形態では、一対の側壁７９ａ、７９ｂが電気刺激に
応答して内側に同時に変形するようになっている。

【００２９】前述のように側壁７９ａ、７９ｂが内側に
同時に変形すると、各通孔７０の容積が減少し、それに
伴ってインク滴１００が通孔７０から搾り出されること
になる。このように搾り出されたインク滴１００は、好
ましくはオリフィス８５に対して直交する第１軸１０７
に沿って飛翔されるのが望ましい。尚、通孔７０へのイ
ンクの供給はインク供給容器１０９からなされるが、こ
の供給容器１０９は、印刷ヘッド６０へ供給されるイン
クの圧力がインク圧調整器１１０により制御できるよう
に加圧されているのが望ましい。

【００３０】また、図１から図３に示すように、印刷用
紙３０は、ページ幅の長さを有する印刷ヘッド６０に対
してプラテンローラ４０の回転により移送される。プラ
テンローラ４０の回転は、制御器１３０により制御され
る給紙移送制御システム１２０により電子的に制御され
る。この給紙移送制御システム１２０は、印刷プロセス
時に印刷用紙３０を、常時静止している印刷ヘッド６０
に対して移送させるものである。プラテンローラ駆動モ
ータ５０と、インク圧調整器１１０と洗浄機構とに接続
している制御器１３０は、印刷動作及びヘッド洗浄動作
を制御するようになっている。この制御器１３０として
は、米国カリフォルニア州ローナートパーク所在のパー
カー・ハニフィン社から入手し得る商品名「コンピュモー
タ」の如くの制御器であってもよい。

【００３１】図４に、カバー板８０が堆積異物１４０で
汚染されている状態を示す。この堆積異物１４０には、
例えばグリースなどの油状膜であったり、塵埃や金属
粉、乾いたインクの滓、或いはそれらの混合物などの粒
子状異物であったりするが、何れにしても堆積異物１４
０はカバー板８０の外表面９０(以後、「ヘッド面」と称
する)に付着して、オリフィス８５を部分的或いは完全
に塞いでいることもあれば、そうでない場合もある。何
れにしても、カバー板８０が堆積異物１４０で汚れてい
ると、それが例えばオリフィス８５を完全に塞いでいる
場合では、インク滴１００が当該オリフィス８５から飛
翔できなくなるので望ましくない。

【００３２】また、オリフィス８５が堆積異物１４０で
部分的に塞がっていたとしても、そのオリフィス８５か
ら噴射されたインク滴１００が第１軸１０７から逸れて
別の第２軸１４５へと飛翔してしまう。このようにイン
ク滴１００が第２軸１４５に沿って飛翔すれば、印刷用
紙３０から見れば決められた位置から逸れた箇所に付着
してしまって、所定の画像２０が鮮明に印刷されなくな
る。

【００３３】このように、オリフィス８５が部分的、或
いは完全に塞がると、「画像斑」の如くの非常に望ましく
ない印刷汚れが発生する。また、堆積異物１４０がある
と、オリフィス８５近くのヘッド面９０の部分での湿潤
状態が変わってしまって、インク滴１００が適切に形成
されなくなり、これもまた印刷汚れを惹起することにな
る。従って、印刷汚れを回避するためにも、堆積威武溢
１４０を洗浄、即ち、払拭するのが望ましいのである。

【００３４】図１と図５から図８において、１７０は洗
浄機構であって、この洗浄機構１７０は、洗浄液がヘッ
ド面９０に沿ってオリフィス８５を横切るように流れて
堆積異物１４０と除去するように前記外表面９０近傍に
配置されている。この洗浄機構１７０は、ヘッド面９０
とは距離を置いて隔てる第１ないし「休止」位置１７２ａ
と、図１に示したようにヘッド面９０に当接する第２な
いし「動作」位置１７２ｂとの間を移動自在である。休止
位置１７２ａと動作位置１７２ｂとの間における洗浄機
構１７０の移動は、当該洗浄機構１７０と連結した昇降
機１７５によりなされ、この昇降機１７５は制御器１３
０と電気的に接続されて当該制御器１３０により制御さ
れるようになっている。

【００３５】洗浄機構１７０は、後述の理由によりハウ
ジング１８０を備えている。このハウジング１８０内に
は、上向き開放端１９５を有するほぼ矩形の洗浄カップ
１９０が配置されている。洗浄カップ１９０には、前記
開放端１９５に連通する溝１９７が形成されている。開
放端１９５には、例えば接着剤などにより弾性シール２
００が取り付けられているが、このシール２００として
はゴム製であってもよく、オリフィス８５の列を囲繞し
ながら、ヘッド面９０と水密状態で係合するように、そ
の寸法が定められている。

【００３６】洗浄カップ１９０の溝１９７内には、オリ
フィス８５の列の直下において回転部材が設けられてい
る。この回転部材としては、長さが印刷ヘッドの長さＬ
に等しく、それ自身の長手軸を中心に時計方向のみなら
ず、反時計方向にも回転自在な回転ローラ２１０からな
るのが望ましい。この回転ローラ２１０の外周面２１５
は、回転ローラ２１０をオリフィス８５の列と対峙させ
た状態で溝１９７内に配置すると、当該外周面２１５と
オリフィス８５との間に所定寸法の隙間２２０が形成さ
れるようにする。別の方法としては、回転ローラ２１０
の外周面２１５を、オフィス８５の列に対峙させるので
はなくて、ヘッド面９０の一部に対しさせて、前記隙間
２２０がヘッド面９０と回転ローラ２１０の外周面２１
５との間に形成されるようにしてもよい。

【００３７】後ほど詳述するように、隙間２２０の大き
さは、ヘッド面９０とオリフィス８５の何れか一方、ま
たは両方から堆積異物１４０を回転ローラ２１０の作用
を借りて除去するために洗浄液がその隙間２２０を流れ
る程度でよい。本発明を限定するものではないが、一例
として具体例を挙げれば、隙間２２０を流れるときの洗
浄液の流速は約１〜２０m/secである。この場合、これ
もまた一例ではあるが、隙間２２０の高さは３/１００
０〜３/１００インチ(０.０７６２〜０.７６２ミリ)で
あってもよく、回転ローラ２１０の直径としては約０.
０５〜１００センチであってもよい。更に、それまた一
例ではあるが、回転ローラ２１０の回転速度は約１０〜
１０,０００ｒｐｍであり、部分的には少なくとも回転
ローラ２１０を設けたことにより、また、その回転によ
り隙間２２０において堆積異物１４０に作用する流体力
学的圧力は約１〜４０ｐｓｉ(６.８９６〜２７５.８kN/
cm²)であってもよい。

【００３８】図９から図１１に、回転ローラ２１０の変
形例をそれぞれ示す。即ち、回転ローラ２１０の外周面
２１５は必ずしも円滑なものでなくてもよく、それぞれ
の図に示すように不規則な表面にしてもよい。即ち、回
転ローラ２１０の外表面２１５には、図１０の変形例で
は複数の突起２２５が、図１１の変形例では凹部２２７
が、また、図１１の変形例では剛毛(bristle)２２９が
それぞれ形成されている。これらの変形例による回転ロ
ーラ２１０を用いれば、隙間２２０における洗浄液の流
れに乱流を惹起することができるから、ヘッド面９０と
オリフィス８５の何れか一方、または両方の洗浄を促進
することができる。

【００３９】図１と図５から図７に戻って、第１液路７
６ａと第２液路７６ｂとは閉ループ式配管回路２５０を
介して接続されている。この配管回路２５０は前記した
隙間２２０と連通しているので、この隙間２２０を介し
て洗浄液をリサイクルないし循環させることができる。
この配管回路２５０は、第２液路７６ｂから液溜め２７
０まで延在して、内部に洗浄液を含んでいる第１配管部
２６０と、前記液溜め２７０から第１液路７６ａまで延
在する第２配管部２８０とからなる。

【００４０】第１配管部２８０には循環ポンプ２９０が
設けられており、本発明による洗浄機構が「順方向給液」
モードにあると、矢印２９５で示したようにポンプ２９
０は液溜め２７０内の洗浄液を第２配管部２８０を介し
て第１液路７６ａへ、そして隙間２２０を介して第２液
路７６ｂへ、その後、第１配管部２６０を介して液溜め
２７０へと順に給液する。第１配管部２６０に交換式第
１フィルタ３００を、第２配管部２８０に交換式第２フ
ィルタ３１０をそれぞれ設けて、配管回路２５０での洗
浄液の流れに伴ってこの洗浄液で運ばれる堆積異物１４
０を濾過、即ち、分離するようにしてもよい。

【００４１】図１と図６とに示すように、洗浄機構が前
述のように順方向給液モードにあると、即ち、洗浄液が
矢印２９５で示した順方向に給液されていると、第１配
管部２６０の所定箇所に設けた第１弁３２０で第１配管
部２６０での洗浄液の流れを遮断するのが望ましい。第
２配管部２８０の所定箇所にも第２弁３３０を設けるの
が望ましく、この第２弁３３０で第２配管部２８０での
洗浄液の流れを遮断するようになっている。第１及び第
２配管部２６０、２８０にそれぞれ設けた第１及び第２
弁３２０、３３０は、後述するように液溜め２７０と溝
１９７との連通を一時的に遮断するようにしている。

【００４２】前記第１配管部２６０には第３配管部３４
０の一方の開放端が接続されており、この第３配管部３
４０の他方の開放端は回収液槽３５０に差し込まれてい
る。この回収液槽３５０は後述の理由により吸引ポンプ
(真空ポンプ)３６０が接続されている。この吸引ポンプ
３６０は、ヘッド面９０から洗浄カップ１９０を離間さ
せて第１ないし休止位置へ戻す前に当該洗浄カップ１９
０とそれに連なる配管類内の洗浄液を排出するためのも
のである。また、この第３配管部３４０には配管回路２
５０と回収液槽３５０との連通を遮断する第３弁３７０
が設けられている。

【００４３】図６と図７とにおいて、本発明にあって
は、洗浄液は洗浄カップ１９０内にあって隙間２２０を
流れる順方向の流ればかりではなくて、それとは逆方向
の流れもできるようにしている。そのために配管回路２
５０に、例えばスプール弁の如くの４方向弁からなるジ
ャンクション３８０を設けている。この４方向弁３８０
は、洗浄液が矢印２９５で示した第１方向、即ち、順方
向に流れる、図６に示した第１ないし順方向位置と、同
じく洗浄液が矢印３８５で示した第２方向、即ち、逆方
向に流れる、図７に示した第２ないし逆方向位置との何
れかを選択的にとるようになっている。

【００４４】前述した制御器１３０はこの４方向弁３８
０とも電気的に接続されていて、当該４方向弁３８０を
状況に応じて第１位置と第２位置の何れかをとるように
制御する。この制御器１３０はエアブリード弁３８２と
も電気的に接続されていて、逆流時にはこの絵アブリー
ド弁３８２を開放して配管回路２５０に混入した空気を
排出するようにしている。従って、洗浄液を順方向及び
逆方向に隙間２２０に流せば、洗浄効率が高まるのであ
る。このように、どの程度洗浄すべきか、所望の洗浄度
合いに応じて洗浄液の流れを何回も反転させてもよい。

【００４５】尚、前述の説明から、前述の順方向給液モ
ードと逆方向給液モードは、本実施の形態において説明
しているページ幅と等しい長さの印刷ヘッド６０のみな
らず、いわゆる「走査型」印刷ヘッドのも適用できること
は容易に理解されよう。従って、前述の４方向弁３８０
は、配管回路２５０での順方向給液と逆方向給液とを醸
し出す弁としている。言うまでもないことではあるが、
４方向弁３８０に頼らず、当業者には周知のその他の方
法で洗浄液の逆流が達成されるようにしてもよい。

【００４６】図６から図８において、洗浄機構１７０が
順方向給液モードにあると、第１弁３２０と第２弁３３
０とは開成されているが、第３弁３７０は閉成されてい
る。この時、４方向弁３８０は第１位置、即ち、順方向
位置に設定されている。この状態で循環ポンプ２９０が
駆動されると、液溜め２７０から第１液路７６ａへと洗
浄液が給送される。しかし、このように給液された洗浄
液が隙間２２０を流れるにつれて、回転ローラ２１０の
外周面における洗浄液の流れ逆らう部分が障壁となり、
回転ローラ２１０の存在により隙間２２０が狭められて
いることから流体力学的剪断力が流れに作用する。この
ように洗浄液の流れに剪断力が作用すれば、ヘッド面９
０(またはオリフィス８５)に対して法線方向に作用する
「直交」応力成分δｎと、ヘッド面９０に沿って(また
は、オリフィス８５を横切って)作用する「剪断」応力成
分τとからなる流体力学的応力が流れに生じるようであ
る。

【００４７】前述の直交応力成分δｎと剪断応力成分τ
のベクトル成分を図８に示す。前述の流体力学適応力の
成分、即ち、直交応力成分δｎと剪断応力成分τとが堆
積異物１４０に働き掛けて当該堆積異物１４０をヘッド
面９０とオリフィス８５から除去してしまうのである。
除去された堆積異物１４０は隙間２２０を流れた洗浄液
に運ばれて第２液路７６ｂに流入し、その後、当該第２
液路７６ｂを介して第１配管部２６０へと運ばれる。循
環ポンプ２９０は依然と駆動されているから、第２配管
部２６０を流れる堆積異物１４０を含んだ洗浄液は液溜
め２７０へ戻り、再び第２配管部２８０へと循環させら
れる。

【００４８】しかしながら、洗浄液に含まれる堆積異物
１４０は、前述のように当該洗浄液を配管回路２５０に
おいて循環するに当たりヘッド面９０やオリフィス８５
に再び付着してしまうのを防ぐためにも、除去しておく
のが望ましい。前述の第１フィルタ３００と第２フィル
タ３１０とはこのように配管回路２５０を循環する洗浄
液から堆積異物１４０を除去するために設けているので
ある。

【００４９】このように、４方向弁３８０は所定時間だ
け第１位置、即ち、順方向位置に設定しておく。洗浄液
の順方向給液を前記所定時間だけ行った後は、４方向弁
３８０を第２位置、即ち、逆方向位置に設定して、矢印
３８５で示した逆方向に洗浄液を流す。このようにして
ヘッド面９０とオリフィス８５の洗浄に使われた洗浄液
に含まれる堆積異物１４０が所定量になると、循環ポン
プ２９０を停止し、第１及び第２弁３２０、３３０を閉
成して溝１９７と液溜め２７０との連通を遮断する。こ
の時第３弁３７０は閉成し、吸飲ポンプ３６０を稼働さ
せて、第１配管部２６０、第２配管部２８０、そして溝
１９７に滞留している洗浄液を回収液槽３５０へと吸引
する。回収液槽３５０に回収された洗浄液は、適宜処分
する。しかしながら、フィルタ３００、３１０を用いて
いることから、回収液槽３５０に回収した洗浄液には堆
積異物１４０が含まれていないこともあるので、その場
合は所望に応じて液溜め２７０へとリサイクルしてもよ
い。

【００５０】図１へ戻って、前述した洗浄カップ１９０
は昇降機１７５と連動しているので、洗浄機構１７０が
第２位置(動作位置)にあると、洗浄カップ１９０に設け
たシール２００がヘッド面９０と水密状態で係合する。
これが行われるようにするために、この昇降機１７５は
制御器１３０により制御されるように電気的に接続して
ある。なお、洗浄動作が終了すると、昇降機１７５は降
下させられてシール２００とヘッド面９０との係合を解
放するようになっている。

【００５１】上記の剛性の洗浄機を用いてページ幅もあ
る印刷ヘッド６０を洗浄するには、前述のように洗浄機
構１７０を第１位置(休止位置)と第２位置(動作位置)と
の間を移動自在、ないし、昇降自在とするばかりではな
くて、図１において双頭矢印３８７で示したようにプラ
テンローラ４０をも印刷ヘッド６０に対して接近、退避
できるようにする必要がある。これについては、制御器
１３０からの電子信号で図示しない駆動機構を起動して
プラテンローラ４０を矢印３８７に沿って移動させるこ
とで、上昇した洗浄カップ１９０がヘッド面９０とシー
ル２００を介して係合できるようにしている。

【００５２】前述したように、制御器１３０で昇降機１
７５を制御することにより、図１において実線で示した
ようにヘッド面９０とは離間している第１位置１７２ａ
から、同じく図１において仮想線で示したようにヘッド
面９０と係合する第２位置１７２ｂへと洗浄カップ１９
０を移動させるようにしている。洗浄カップ１９０がカ
バー板８０、ひいてはヘッド面９０と係合すると、洗浄
機構１７０により前述のように洗浄カップ１９０内の溝
１９７を介して、ヘッド面９０を洗い流すように洗浄液
が循環させられる。しかし、印刷ヘッド６０が入用とな
って、即ち、印刷用紙への印刷に必要なときには、洗浄
カップ１９０は昇降機１７５によりハウジング１８０内
の第１ないし休止位置１７２ａに退避させられる。この
洗浄カップ１９０の第１位置１７２ａと第２位置１７２
ｂとの間の移動方向を図１において双頭矢印３８８で示
す。

【００５３】図１２と図１３とに本発明の第２実施の形
態を示す。この第２実施の形態では、第１配管部２６０
に第１ガス供給弁３９３ａのついた第１加圧ガス供給器
３９０ａを、また、第２配管部２８０に第２ガス供給弁
３９３ｂのついた第２加圧ガス供給器３９０ｂをそれぞ
れ設けている。これら第１及び第２加圧ガス供給器３９
０ａ、３９０ｂは隙間２２０(図４、図８)と連通してい
て、加圧ガスをこの隙間２２０に供給している。換言す
れば、加圧ガスを洗浄液に送り込むことにより洗浄液を
泡立ててヘッド面９０とオリフィス８５における堆積異
物１４０の除去を促進している。但し、図１２に示すよ
うに洗浄液を順方向給液している場合、第２ガス供給弁
３９３ｂは開成、第１ガス供給弁３９３ａは閉成にして
おく。他方、図１３に示すように洗浄液を逆方向給液し
ている場合では、第１ガス供給弁３９３ａは開成、第２
ガス供給弁３９３ｂは閉成にしておく。

【００５４】別の方法としては、第１及び第２ガス供給
弁３９３ａ、３９３ｂの何れか一方を交互に開成、閉成
して、洗浄液内の気泡が断続的に急速に流れるようにす
れば隙間２２０における洗浄液を攪拌させることができ
るので、洗浄効果が高まる。

【００５５】図１４と図１５とに本発明の第３実施の形
態を示す。この実施の形態では、例えばピストン機構の
如くの機械的圧力パルス発生器４００を洗浄カップ１９
０の溝１９７と連通した状態で設けている。この圧力パ
ルス発生器４００は、往復動ピストン４１０からなり、
このピストン４１０が往復動するに伴って溝１９７内に
パルス状圧力波が生じ、これが溝１９７内の洗浄液に伝
播して隙間２２０に伝わるようにしている。ピストン４
１０は第１位置と第２位置との間を往復動するものであ
り、第１位置を実線で、また、第２位置を点線でそれぞ
れ示す。このパルス状圧力波は、それがもたらす力の作
用でヘッド面９０とオリフィス８５から堆積異物１４０
を除去する上で大いに役立っている。

【００５６】本発明の第４実施の形態を図１６と図１７
とに示す。前述の第３実施の形態では機械的圧力パルス
発生器を用いていたが、本実施の形態ではトランスジュ
ーサ装置の如くの音響圧力パルス発生器４１２を溝１９
７と連通した状態で用いている。この音響圧力パルス発
生器４１２は、溝１９７内で音響パルス状圧力波を生じ
る超音波トランスジューサ４１４からなり、溝１９７内
の洗浄液に伝播して隙間２２０に伝わるようにしてい
る。この音響パルス状圧力波は、それがもたらす力の作
用でヘッド面９０とオリフィス８５から堆積異物１４０
を除去する上で大いに役立っている。音響圧力波として
は、一例を挙げれば約１７ＫＨｚ以上の周波数を有する
ものであってもよい。

【００５７】本発明の第５実施の形態を図１８と図１９
に示す。この実施の形態では、第１及び第２配管部２５
０、２６０の端部を、カバー板８０に側方から延在する
ように形成した第１及び第２穿孔４１８、４１９にそれ
ぞれ接続している。これらの第１及び第２穿孔４１８、
４１９は第１及び第２液路７６ａ、８７ｂと機能的には
それぞれ同一である。即ち、この実施の形態では、ヘッ
ド本体６５に第１及び第２液路７６ａ、７６ｂを設ける
代わりに、カバー板８０に第１及び第２穿孔４１８、４
１９を設けているのである。

【００５８】図２０は本発明の第６実施の形態を示して
いる。この実施の形態では、第１及び第２配管部２６
０、２８０のそれぞれの端部を、カバー板８０のヘッド
面９０に側方から延在するように刻設した第１及び第２
溝４１８’、４１９’にそれぞれ挿通している。

【００５９】図２１から図２３までに」、本発明の第７
実施の形態を示す。この第７実施の形態では、前述の実
施の形態で用いた回転ローラ２１０の代わりに、長さが
ヘッド本体６５の長さＬに等しい急激傾動自在な障壁部
材４１６を用いて、この傾動自在障壁部材４１６の急激
な左右微動によりヘッド面９０やオリフィス８５から堆
積異物１４０を除去している。換言すれば、障壁部材４
１６は第１位置４１６ａと第２位置４１６ｂとの間を往
復傾動するのである。このように往復傾動が行われるた
めには、障壁部材４１６としては電気刺激に応答して変
形する圧電材で構成するのが望ましい。この実施の形態
は、できるだけ最大量の剪断力をヘッド面９０とオリフ
ィス８５とに作用させるべく隙間２２０において最大の
乱流を惹起したい場合に特に有用である。

【００６０】図２４は本発明の第８実施の形態を示して
いる。この図では、洗浄液が順方向に給送される場合だ
けを示しているが、これでも逆方向の給送が可能である
ことは当業者には容易に理解されよう。この第８実施の
形態では、回転部材ないし障壁部材はなく、従ってこの
回転部材ないし障壁部材を用いないでインク通孔７０の
側壁７９ａ、７９ｂから堆積異物１４０を除去してい
る。この場合での配管回路２５０には可撓性ホースの如
くの第４配管部４１５を設けて、この第４配管部４１５
でインク通孔７０と第１配管部２６０とを接続してい
る。この第４配管部４１５は、印刷時での印刷ヘッド６
０の動きが妨げられるようなことがないように、可撓性
を有すると共に、充分な長さを有している。

【００６１】図２４の第８実施の形態では、配管回路２
５０の第１配管部２６０に第４弁４１７を設け、また、
インク通孔７０と連通する第５弁４２０をも設けてい
る。更に、この第５弁４２０と第１配管部２６０との間
を接続する第４配管部４１５に第６弁４３０を設けてい
る。印刷ヘッド６０を洗浄するに当たっては、第４弁４
１７、第３弁３７０、第５弁４２０は全て閉成し、第６
弁４３０と第２弁３３０だけを開成する。この状態で循
環ポンプ２９０を起動すると、洗浄カップ１９０の溝１
９７に洗浄液が供給され、矢印２９５で示したように循
環する。第６弁４３０を貫流した洗浄液は第４配管部４
１５を介して第１配管部２６０へ流入する。

【００６２】インク通孔７０を流れ、第６弁４３０から
排出される洗浄液にはヘッド面６０やオリフィス８５か
ら除去した堆積異物１４０が含まれていることがある。
従って、洗浄液は循環させるよりは、回収液槽３５０へ
と回収するのが望ましい。そのために、吸引ポンプ３６
０が稼働しているときに第２弁３３０を閉成し、第３弁
３７０を開成することで、回収液槽３５０へと洗浄液が
流れるようにする。この洗浄液から堆積異物１４０がな
くなれば、第３弁３７０を閉成し、第２弁３３０を開成
して循環させてもよい。

【００６３】その際、洗浄液から堆積異物１４０がなく
なったかどうかは、第１配管部２６０に設けた検出器４
４０で検出することができる。この検出器４４０からの
情報を処理して、洗浄液を回収液槽３５０へ流入させる
か、或いは、循環させるか、何れかによって弁３２０、
３３０、３７０、３８０を適宜作動させればよい。この
場合に用いる検出器４４０としては、光学分光検出器で
あってもよい。

【００６４】前述の第８実施の形態によれば、洗浄操作
の終了段階に吸引ポンプ３６０を起動し、第３弁３７０
を開成して、第２弁３３０と第２弁３２０との間におけ
る配管回路の部分に滞留している洗浄液を回収液槽３５
０へと流入させる。この操作により、洗浄機構１７０が
第１ないし休止位置へ退避されたときに洗浄液がこぼれ
るのを防ぐことができる。また、この操作でカバー板８
０を乾燥させることができ、従って印刷ヘッド６０が直
ちに稼働できる状態になる。カバー板８０が湿潤状態の
ままであるか、或いは直ちに乾燥できないようであれ
ば、オリフィス８５に滞留している洗浄液が液滴となっ
てインク滴の飛翔に対して障害になる。ところで、洗浄
操作から印刷操作に戻すには、第６弁を閉成し、第５弁
を開成して、インク通孔７０にインク液を注入してお
く。そして吸引ポンプ３６０を再び稼働させ、第３弁３
７０を開成して、洗浄カップ１９０に残っている洗浄液
を吸引する。

【００６５】別の方法としては、洗浄カップ１９０を取
り外して、別の小壺(図示せず)でも印刷ヘッド６０に持
ち込んで、印刷ヘッド６０へのインク注入、即ち、プラ
イム操作時にインク通孔７０から吐き出されるインク液
を回収するようにしてもよい。

【００６６】洗浄液としては、例えば水、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
・モノブチール・エテール、オクタン、酸、塩基、界面活
性剤溶液、またはそれらの組合せの如くの適当な溶剤組
成物であってもよい。例えば微小乳化物、膠質界面活性
剤溶液、液に分散した気泡(vesicles)や固形粒子の如く
の液状複合組成物も利用できる。

【００６７】前述の説明から、本発明においてはヘッド
面９０やオリフィス８５などを木津つける傷つけること
になる接触ブラシやワイパーなどを用いないで、当該ヘ
ッド面９０やオリフィス８５などから堆積異物１４０を
洗浄機構１７０で洗い流すことができる利点がある。こ
れは回転ローラないし障壁部材２１０が隙間２２０を流
れる洗浄液に剪断応力を醸し出してヘッド面９０やオリ
フィス８５から堆積異物１４０を除去する働きをするか
らである。

【００６８】また、本発明にあっては、洗浄効率を増加
させることができる利点もある。即ち、４方向弁３８０
を操作することで隙間２２における流体を交互に順方向
と逆方向に流すことができるの出、従来の洗浄機構に比
べて堆積異物１４０と接触する液体を著しく攪拌させる
ことができるからである。このように洗浄液を攪拌させ
ることができれば、ヘッド面９０やオリフィス８５にく
っついている異物１４０を積極的に掻き落とすことがで
きる。

【００６９】尚、所望によっては液溜め２７０にヒータ
を設けて洗浄液を加温することで、ヘッド面９０、イン
ク通孔７０、オリフィス８５などの洗浄効果を助長させ
るようにしてもよい。特に洗浄液が、その温度が高けれ
ば高いほど洗浄効果を高めることができるようなもので
あれば、ヒータを設けるのが望ましい。

【００７０】また、多色カラー印刷機能を有し、各色ご
とに専用印刷ヘッドを有するカラー印刷装置にあって
は、各色ごとに専用洗浄機構を用いて異なった色のイン
クの混色を避けるのが望ましい。

【００７１】本発明を実施するに当たっては、洗浄が必
要かどうか、そのタイミングを検出するために汚れセン
サーを洗浄機構１７０に設けることもできる。この場
合、汚れセンサーとしては圧力トランスジューサとし
て、部分的、或いは完全に閉塞したインク通孔７０から
インク滴１００が噴射されるときに発生するインクの背
圧の上昇を検出するようにすればよい。別の方法として
は、汚れセンサーとしては流れ検出器として、部分的、
或いは完全に閉塞したインク通孔７０からインク滴１０
０噴射されるときに発生するインクの低流量を検出する
ようにすればよい。

【００７２】圧力トランスジューサや流れ検出器の他
に、汚れセンサーとして光学検出器を利用することも可
能である。この場合、ヘッド面９０やオリフィス８５に
照準を合わせて光学検出器を配置して、反射率もしくは
放射率を検出することで異物１４０の有無を光学的に検
出する。

【００７３】更に、汚れセンサーとしては、インク通孔
７０を定期的にパージ(浄化操作)しているときに小壺様
容器にに放出されたインクの量を測定する計測器であっ
てもよい。この場合、小壺様容器の放出されたインクの
量をその計測器で測量して、オリフィスが異物１４０で
閉塞されていない場合に小壺様容器にあるべきインクの
既知量と比較するようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施した自動洗浄式インクジェット
印刷装置の概略平面図。

【図２】 インクジェット印刷装置における印刷ヘッド
から印刷用紙へインク滴が噴射される様子を示した、図
１における線２Ａ-２Ａに沿った拡大断面図。

【図３】 図２における線２Ｂ-２Ｂに沿ってみた印刷
ヘッドの底面図。

【図４】 印刷ヘッドのヘッド面と、そのヘッド面に臨
むオリフィスに異物か堆積している状態を示す、図２と
類似の断面図。

【図５】 堆積異物を除去するための洗浄機構の概略平
面図。

【図６】 洗浄液が順方向へ給送されている場合での、
図５における線５-５に沿う洗浄機構の概略断面図。

【図７】 図６に示した洗浄機構において洗浄液が逆方
向へ給送されている状態を示す概略断面図。

【図８】 洗浄機構における洗浄カップ内の回転部材の
作用を示す各段断面図。

【図９】 図８に示した回転部材の変形例を示す部分断
面図。

【図１０】 図８に示した回転部材の別の変形例を示す
部分断面図。

【図１１】 図８に示した回転部材のまた別の変形例を
示す部分断面図。

【図１２】 洗浄液が順方向に給送されている場合での
本発明の第２実施に形態による洗浄機構を示す概略断面
図。

【図１３】 洗浄液が逆方向に給送されている場合での
図１２に示した洗浄機構を示す概略断面図。

【図１４】 洗浄液が順方向に給送されている場合での
本発明の第３実施に形態による洗浄機構を示す概略断面
図。

【図１５】 洗浄液が逆方向に給送されている場合での
図１４に示した洗浄機構を示す概略断面図。

【図１６】 洗浄液が順方向に給送されている場合での
本発明の第４実施に形態による洗浄機構を示す概略断面
図。

【図１７】 洗浄液が逆方向に給送されている場合での
図１６に示した洗浄機構を示す概略断面図。

【図１８】 本発明の第５実施に形態による洗浄機構を
示す概略断面図。

【図１９】 本発明の第５実施の形態による洗浄機構に
おける洗浄カップの部分を拡大して示す部分拡大断面
図。

【図２０】 本発明の第６実施の形態による洗浄機構に
おける洗浄カップの部分を拡大して示す部分拡大断面
図。

【図２１】 洗浄液が順方向に給送されている場合での
本発明の第７実施の形態による洗浄機構を示す概略断面
図。

【図２２】 洗浄液が逆方向に給送されている場合での
本発明の第７実施の形態による洗浄機構を示す概略断面
図。

【図２３】 図２１と図２２に示した障壁部材の作用を
説明する部分拡大断面図。

【図２４】 本発明の第８実施の形態による洗浄機構を
示す概略断面図。

【符号の説明】

10・・・印刷装置 20・・・画像 30・・・シート状印刷媒体 40・・・プラテンロー
ラ 50・・・駆動モータ 60・・・印刷ヘッド 70・・・インク通孔 76a・・・第１液路 76b・・・第２液路 80・・・カバー板 85・・・オリフィス 100・・・インク滴 109・・・インク供給容器 110・・・インク圧調整
器 120・・・給紙移送制御システム 130・・・制御器 140・・・堆積異物 170・・・洗浄機構 175・・・昇降機 180・・・ハウジング 190・・・洗浄カップ 197・・・溝 200・・・シール 210・・・回転ローラ 220・・・隙間 250・・・配管回路 260・・・第１配管部 270・・・液溜め 280・・・第２配管部 290・・・循環ポンプ 300・・・第１フィルタ 310・・・第２フィルタ 340・・・第３配管部 350・・・回収液槽 360・・・吸引ポンプ 370・・・第３弁 380・・・４方向弁 382・・・エアブリード
弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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14450ニューヨーク州フェ アポート、ブルーム・ロード20番

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (a)ヘッド面(90)と該ヘッド面に開口し
   て、当該ヘッド面に洗浄液を流すべく配置されている液
   路(7a、7b)とを有する印刷ヘッド(60)と、(b)前記ヘッ
   ド面と対峙して配置されて、当該ヘッド面との間に洗浄
   液の流れを許容する大きさの隙間(220)を形成する回転
   部材(210)と、(c)前記隙間と連繋して洗浄液の流れ方向
   を第１方向から該第１方向とは反対の第２方向へ切り換
   えるジャンクション(380)とからなり、前記回転部材(21
   0)は洗浄液の流れを加速して当該流れに剪断力を惹起す
   ることで、この剪断力が発生している間にこの剪断力を
   前記ヘッド面に作用させて、この剪断力がヘッド面に作
   用させられている間に前記ヘッド面を清浄することより
   なる自動洗浄式印刷システム。
2. 【請求項２】 (a)印刷ヘッドのヘッド面と対峙して回
   転部材を配置することで、前記ヘッド面と前記回転部材
   との間に洗浄液の流れを許容する大きさの隙間を形成
   し、(b)前記印刷ヘッドにおいて前記ヘッド面と連通し
   た状態でヘッド面へと洗浄液を流す液路を形成し、(c)
   ジャンクションを前記隙間に連繋させて洗浄液の流れ方
   向を第１方向から該第１方向とは反対の第２方向へ切り
   換えるジャンクションとからなり、前記回転部材は洗浄
   液の流れを加速して当該流れに剪断力を惹起すること
   で、この剪断力が発生している間にこの剪断力を前記ヘ
   ッド面に作用させて、この剪断力がヘッド面に作用させ
   られている間に前記ヘッド面を清浄することよりなる自
   動洗浄式印刷システムの組立方法。