JP2003103786A - 選択された材料に対して非湿潤性を有した材料でオリフィス板を被覆するための方法及びこの方法により被覆されたオリフィス板 - Google Patents

選択された材料に対して非湿潤性を有した材料でオリフィス板を被覆するための方法及びこの方法により被覆されたオリフィス板

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JP2003103786A
JP2003103786A JP2002267952A JP2002267952A JP2003103786A JP 2003103786 A JP2003103786 A JP 2003103786A JP 2002267952 A JP2002267952 A JP 2002267952A JP 2002267952 A JP2002267952 A JP 2002267952A JP 2003103786 A JP2003103786 A JP 2003103786A
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Gregory A Myhill
エー.マイヒル グレゴリー
Norma Miller
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1606Coating the nozzle area or the ink chamber

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オリフィス板を被覆するための方法及び非湿
潤性被覆を有したオリフィス板を提供する。 【解決手段】 非湿潤性被覆を有したオリフィス板53
0を形成するために、非湿潤性を有した材料が移転ブロ
ックの表面として提供される。非湿潤性材料はトリテト
ラフルオロエチレンからなり、移転ブロックが、アルミ
ニウムのような優れた熱伝達特性を有した比較的柔らか
い材料からなることが好ましい。非湿潤性材料からなる
移転ブロックの表面が、好ましくは加熱条件下で、オリ
フィス板530に押し付けられる。1つの実施形態で
は、非湿潤性表面が2次移転ブロック520に対して押
し付けられ、2次移転ブロックを非湿潤性材料で被覆
し、この2次移転ブロック520の被覆された表面が、
好ましくは加熱条件下で、オリフィス板530に対して
押し付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大別して、流体ジ
ェットプリンタ用のオリフィス板に関し、より詳細に
は、流体ジェットオリフィスを詰まらせることなく、オ
リフィス板の表面に非湿潤性被覆を付着させるための方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】流体ジェットプリンタは、文字や画像を
生成させるために被印刷物上に流体滴を放出することに
よって、被印刷物上に画像を生み出す。流体ジェットプ
リンタのなかには「連続」タイプのものがあり、このよ
うな連続タイプの流体ジェットプリンタでは、インクの
ような流体滴が、帯電した状態で、プリンタヘッドのオ
リフィスを通って連続的に噴射される。次に、帯電した
流体滴は、静電界を利用して、印刷が所望されるときに
は被印刷物上に向けて送られ、印刷が所望されないとき
にはガター(排液溝)内に送られる。
【0003】他のタイプの流体ジェットプリンタとして
は、「オンデマンド(要求即応)」タイプのプリンタが
ある。インクのような流体滴は、印刷が所望されるとき
には印刷ヘッドのオリフィスを通して噴射され、印刷が
所望されないときには噴射されなくなるように選択され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】印刷ヘッドには、一般
に、インク流通路を介してインク貯蔵チャンバが接続さ
れ、一定流量のインクを印刷ヘッドに供給する。インク
噴射ヘッドは、通常、インクとインク噴射ヘッド内の通
路との間の毛管作用を利用して、適正な噴射と流体滴形
成のためにインク噴射ヘッド内の適正な位置にインクを
位置決めする。このため、印刷ヘッドの外部が高圧であ
ると、毛管作用に打ち勝って、インクを印刷ヘッドに押
し戻すという望ましくない状態となり得る。また、印刷
ヘッドの外部が低圧であると、印刷ヘッドからインクを
引き出してしまうという望ましくない状態となり得る。
【0005】インクは、一般に、オリフィス板を貫通し
て形成されているオリフィスを通って放出される。した
がって、オリフィスにおける物質の付着は、表面張力の
相互作用及び液滴形成に影響を与え、適正な作用を乱さ
せ得る。オリフィス表面におけるインクの付着は、さら
に、埃、紙繊維その他屑を引き寄せ、オリフィスの詰ま
りを招くことがある。また、オリフィスの表面に存在す
るインクは、インク汚れの発生につながり、オリフィス
と被印刷物との間の距離を増加させることを必要とさせ
ることがあり、これは印刷品質の低下を招く。よって、
オリフィス板の表面がオリフィスを通して噴射される流
体に対して湿潤性を有しない(すなわち、濡れない)こ
とが所望される。
【0006】また、インク通路の内側は湿潤性を有し濡
れるようになっていることが有利である。内側が湿潤性
を有していれば、インクは内側表面全てを覆い、印刷ヘ
ッド内の適正な位置に進み、空気が印刷ヘッド内のイン
ク通路から出ていく手助けをしやすくなる。印刷ヘッド
の内部に空気が存在する場合やインクが適正な位置に移
動しない場合、噴射が適正に行われない恐れがある。
【0007】一般に知られている様々な非湿潤性被覆方
法は、不十分であることが分かっている。オリフィス板
の穴は一般に小さく、通常、直径が約0.0508mm
(0.002インチ)である。このことは、被覆作業の
際に穴をマスクで覆うことを非常に困難にさせる。オリ
フィス板の表面を被覆することを伴う方法では、うっか
りと、オリフィスの内部を被覆してしまい、流体通路内
での詰まりや不適正な湿潤性を招くことがある。非湿潤
性被覆材料のなかには、インクと接触することにより、
又はオリフィス板から乾いたインクを清掃するために使
用される様々な清掃用溶剤でオリフィス板を清掃したと
きに、オリフィス板の表面から除去されやすいものもあ
る。
【0008】したがって、オリフィスを詰まらせない若
しくはオリフィス内の内部通路を非湿潤性材料で被覆す
ることなく、オリフィス板を被覆して、オリフィス板の
外側に非湿潤性表面を提供する改善された方法を提供す
ることが所望される。
【0009】
【課題を解決するための手段】概括して言うと、本発明
によれば、オリフィス板を被覆するための方法と、非湿
潤性被覆を有したオリフィス板とが提供される。かかる
オリフィス板を形成するために、非湿潤特性を有した材
料が移転ブロックの表面として提供され得る。非湿潤性
材料は、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン:商
標)であることが好ましい。本発明の1つの実施形態で
は、移転ブロックは比較的柔らかい材料であり、アルミ
ニウムのような優れた熱伝達特性を有していることが好
ましい。本発明の1つの実施形態では、移転ブロックは
非湿潤性材料から形成されている又は少なくとも1つの
表面上に厚い非湿潤性材料の層を有している。本発明の
他の実施形態では、薄い非湿潤性材料の層が移転ブロッ
クの表面上に設けられている。本発明のさらに他の実施
形態では、非湿潤性材料が、例えばシリコーンといった
耐熱エラストマのような形態適合性材料からなる表面上
に配設されている。非湿潤性材料からなる移転ブロック
の表面が、好ましくは加熱条件下で、オリフィス板に対
して押し付けられ得る。本発明の1つの実施形態では、
非湿潤性表面が2次移転ブロックに対して押し付けら
れ、非湿潤性材料で2次移転ブロックを被覆し、この2
次移転ブロックの被覆を施された表面が、好ましくは加
熱条件下で、オリフィス板に対して押し付けられる。概
ねオリフィスの縁端までであり、オリフィスを規定する
オリフィス板の内側表面上にはほとんど蓄積されずにオ
リフィス板の表面に移転されるのに適切な厚さ及び他の
特性を有した被覆表面を実現するために、さらに移転が
なされ得る。このようにして、適正な印刷作業が行われ
ることが可能となりながら、インク及びその他の埃はオ
リフィス板の表面に寄せ付けられることができなくな
る。
【0010】移転が行われる温度は、移転される材料の
熱特性及び耐熱性に依存している。ポリテトラフルオロ
エチレン(商標:テフロン)が移転させられる場合、2
04℃(400°F)以上、さらに好ましくは260℃
(500°F)以上、最も好ましくは約288℃〜約3
43℃(550°F〜650°F)の範囲の温度が使用
される。非湿潤性材料が分解を始める程度までオリフィ
ス板及び/又は移転される材料を加熱しないように、注
意を払うべきである。熱及び圧力は、オリフィスを詰ま
らせること又は印刷ヘッドの動作に悪影響を与えること
がないように、オリフィス板の表面上に非湿潤性材料を
移転させるに十分なものとすべきである。
【0011】よって、本発明の目的は、流体ジェットプ
リンタ用オリフィス板上に非湿潤性被覆を提供するため
の改善された方法を提供することにある。
【0012】本発明の他の目的は、外側表面上に非湿潤
性被覆を有した流体ジェット印刷ヘッド用に改善された
オリフィス板を提供することにある。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の完全な理解のために、必
ずしも縮尺に合わせて描かれていない添付図面が参照さ
れる。
【0014】本発明によるオリフィス板は非湿潤性を呈
する非湿潤性表面を有し、この非湿潤性表面が、インク
その他の流体物質、屑がオリフィス板の表面から転がり
落ちことを可能とさせ、蓄積の問題の発生を防止する手
助けをする。
【0015】本発明によれば、非湿潤性を有した材料
は、好ましくはオリフィス板の穴を詰まらせたりオリフ
ィス板の噴射性能に負の影響を与えたりすることなく、
熱又は圧力、好ましくはその両方によって、オリフィス
板の外側表面に移転(移着)させられる。
【0016】本発明の好ましい実施形態では、例えばカ
リフォルニア州ハンティントンビーチのTiodize
社から販売されているTiolon X20(商標)と
いった樹脂を含まない潤滑剤のようなポリテトラフルオ
ロエチレンテフロン(商標:テフロン)系固相フィルム
潤滑材が、スプレーコーティングなどによって、移転ブ
ロックの移転表面上にコーティング(被覆)される。E
ndura Coating社のEnfura、Tio
dize社のA−20、E−20、1000−S20、
FEP Green、PTFE及びX−40、AE Y
ale社のCammie 2000、Ladd Res
earch社の21845、Miller−Steph
eson社のMS122−22、MS 122DF、M
S−143DF、MS−122V、MS−122VM、
MS−143V、MS−136W、MS−145W、U
0316A2、U0316B2、MS−123、MS−
125、MS−322及びMS−324、Oaao B
ock社の633T2(以上、全て商標)のような他の
公知のポリテトラフルオロエチレン(テフロン)ベース
の非湿潤性材料を使用することも可能である。様々な非
ポリテトラフルオロエチレン(テフロン)ベースの非湿
潤性潤滑剤タイプの材料には、ART社のDylyn、
Nyebar、Diamonex、NiLAD、TI−
DLN、Kiss−Cote、酸化チタン、3M社のF
luocad Fluorochemical Coa
ting FC−722、Dupont社のPerma
cote、Plasma Tech社のPlasma
Tech 1633、シリコーンスプレーが含まれる。
これら材料は、噴射される材料と噴射が行われる被印刷
物とを考慮した後に選択されるべきである。したがっ
て、噴射される流体が水性ベースであれば、非湿潤性材
料は疎水性とされるべきである。被印刷物が油又は接着
剤で覆われているならば、それらに対して非湿潤性を示
す材料が選択されなくてはならない。
【0017】有効量の非湿潤性被覆材料をオリフィス板
及びチャンバ板の外側表面に移転させ、特に水性ベース
流体、より特別な場合としてインクといった流体に対す
るその表面の非湿潤特性を大幅に改善させるために、被
覆を施された移転ブロックの表面が、有効量の力及び/
又は熱を付与しながら、印刷ヘッドの外側となるオリフ
ィス板(又はオリフィス板及びチャンバ板「CP/O
P」)の表面に押し付けられ得る。また、本発明による
移転は、オリフィスを規定する板の内側表面上に非湿潤
性物質が付着した状態となることを概略防止することが
できる。
【0018】移転工程を行う前に、移転ブロック、オリ
フィス板の表面、又はその両方を加熱することが有利で
ある。熱量は、移転される物質によって変動する。加熱
は、薄い被覆の移転を確実にするのに有効な高い温度で
なされるべきであるが、オリフィスを詰まらせ得る材料
の分解や流動化を引き起こすに十分な高い温度では行わ
れない。非湿潤性材料がポリテトラフルオロエチレン
(商標:テフロン等)であるとき、加熱は、約204℃
(400°F)より高い温度、好ましくは260℃(5
00°F)より高い温度、最も好ましくは約288℃〜
約343℃(550°F〜650°F)の範囲で行われ
るべきである。
【0019】加熱ステップの温度及び持続時間は、非湿
潤性材料の分解を生じさせないように制御されるべきで
ある。加熱の持続時間は、炉の特性と、オリフィス板及
び接触移転表面の放熱特性とに基づいて変動し得る。ま
た、加熱の温度及び/又は持続時間は、所望される非湿
潤性被覆を生じさせるように最適化され得る。
【0020】許容可能な移転表面には、金属、木、プラ
スチック、シリコーン、ヴァイトン(商標)から形成さ
れる表面、又は非湿潤性被覆材料をオリフィス板に効果
的且つ概略均一に移転させるがオリフィス部分には移転
させないようにオリフィス板と接触させるのに十分な他
の任意の表面が含まれる。移転表面は、非湿潤性材料で
被覆されており、加熱及び加圧下で非湿潤性被覆材料を
十分に解放できるべきである。本発明の1つの実施形態
では、移転表面を有する移転ブロックが研磨アルミニウ
ムである。他の実施形態では、移転ブロックがステンレ
ス鋼であり、より好ましくは非湿潤性材料で被覆された
形態適合性を有した材料の層を有したステンレス鋼であ
る。あるいはまた、第1の被覆ステップが不要となるよ
うに、移転ブロック自体が非湿潤性材料から形成されて
いてもよく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(商
標:テフロン等)製移転ブロックが使用されてもよい。
【0021】結果として得られたオリフィス板は、ポリ
テトラフルオロエチレン(例えば、テフロン)のような
非湿潤性材料の薄い層を有しているはずであり、この非
湿潤性材料の層は、様々な典型的清掃作業に耐性を有
し、許容可能な有効期間の間優れた非湿潤特性を示すこ
とができるものである。移転表面上のポリテトラフルオ
ロエチレン(又は他の非湿潤材料)被覆の厚さは、オリ
フィスの孔寸法、ポリテトラフルオロエチレン移転性そ
の他の設計基準のタイプを含んだオリフィス板の特徴に
基づいて調整されるべきである。さらに、再度の被覆が
必要となるまでに、許容可能な程度の状態で2つ、3
つ、多くの場合は3つ以上のオリフィス板に適切なポリ
テトラフルオロエチレン(商標:テフロン等)被覆を移
転させるように、被覆を施された移転表面を使用するこ
とができることが分かっている。最終的な被覆の厚さは
特定の用途に依存する。多くの用途には約5μmが適し
ている。他の用途には1〜10μmの被覆がより適して
いるであろう。
【0022】本発明の好ましい実施形態によるオリフィ
ス板は、25.4mm当たり72〜140個のオリフィ
スを有し得る。各オリフィスは、内径が約0.0330
2mm〜0.6096mm(0.0013〜0.024
インチ)、ピッチが0.1016mm〜0.381mm
(0.004〜0.015インチ)であることが有利で
ある。好ましいオリフィスの直径は0.0508mm
(0.002インチ)である。
【0023】図面を参照すると、図1は、チャンバ板
(「CP」)110と、同チャンバ板110の前表面1
11aに取り付けられているオリフィス板(「OP」)
120とを備えるチャンバ板及びオリフィス板(「CP
/OP」)100を示しており、チャンバ板はこれを貫
通して延びるチャンバ板孔111を有し、オリフィス板
120はこれを貫通して延びるオリフィス121を有し
ている。非湿潤性被覆122がオリフィス板120及び
チャンバ板110上に施されている。貫通して延びるチ
ャンバ板孔111′を有したチャンバ板110′と、貫
通して延びるオリフィス121′を有し且つチャンバ板
110′の前表面111′上に取り付けられているオリ
フィス板120′と、オリフィス板120′上に施され
た非湿潤性被覆122′とを備えている平坦表面のCP
/OP構造100′が図3〜図5に示されている。
【0024】非湿潤性材料によって被覆されるべきチャ
ンバ板110及びオリフィス板120の表面が複雑な形
状を有している場合(例えば、図1及び図2に示されて
いるように、非平坦である場合)、シリコンパッド13
0のようなエラストマシートを圧力板134aに付着さ
せ、その上にスプレーコーティングなどによって非湿潤
性材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(テフロ
ン))被覆を施してもよい。被覆を施されたシリコンパ
ッド130と、CP/OP100と、圧力板134との
間で、有効被覆122をシリコンパッド130からCP
/OP100に移転させるのに十分な接触を保証するた
めに、CP/OP100の輪郭形状に適合する輪郭形状
を有した圧力板134aを含んだ単数又は複数の圧力板
134で圧力を付与することによって、非湿潤性材料1
32がCP/OP100の所望される表面に移転され得
る。CP/OP100の後部を保護するために、後部圧
力板134bを使用することが可能である。
【0025】図7〜図9を参照すると、CP/OP54
0のオリフィス板530を被覆する方法が示されてい
る。テフロン被覆515が第1の移転ブロック510上
に噴霧され、テフロン被覆層515aを形成させる。得
られた層515aは、多くの場合厚すぎ、被覆層515
aを有している移転ブロック510の表面がオリフィス
板に押し付けられるときに、オリフィスの孔を詰まらせ
得ることが分かっている。そこで、最初に、得られた層
515aを第2の移転ブロック520に対して押し付
け、炉550内で有効時間だけ加熱し、第2の移転ブロ
ック520上にテフロンの層515bを形成させること
ができる。この時点で、さらに、他のブロックへの移転
を行うことも可能であり、図9に示されているように、
炉550内において、加熱条件下で、第2の移転ブロッ
ク520上の層515bをCP/OP540のオリフィ
ス板530に対して押し付け、オリフィス板530上に
非湿潤性被覆を付着させることも可能である。
【0026】CP/OPのオリフィス板に移転ブロック
を押し付けるための押圧装置(プレス)400が図6に
より詳細に示されている。押圧装置400は、固定顎部
410と可動顎部420を含んでいる。ノブ430を回
転させることにより、可動顎部420を固定顎部410
へ向かって前進させ、CP/OP440の前表面をアル
ミニウム製移転ブロック450の被覆された表面451
に対して押し付ける。CP/OP440の背部を保護す
るために、アルミニウムのような比較的柔らかい材料か
ら形成されるべき支持ブロック460が使用され得る。
次に、組立体全体が炉内に入れられ得る。誘導加熱法や
押圧装置400内に加熱要素を配置することのような他
の加熱方法を採用することも可能である。また、可動顎
部420を移動させる方向は逆転させることが可能であ
る。
【0027】上述の説明から明らかにされた目的のうち
上記で示された目的が有効に達成されていることが示さ
れており、本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く、上記の方法を実施する際及び示されている物品にお
いて変更を成し得ることから、上述の説明に含まれてい
る全ての事項及び添付図面に示されている全ての事項
は、例示として解釈されるべきであり、制限を意味する
ものとして解釈されるべきではない。
【0028】また、特許請求の範囲は、本願に記載され
ている発明の全体的特徴及び特定の特徴全てと、文言上
その範囲にあると言える本発明の範囲の記述全てとを網
羅することを意図したものであると理解されるべきであ
る。
【0029】特に、特許請求の範囲では、単数で記載さ
れている構成要素又は成分は、意味的に許容し得る限り
においてこのような構成要素の互換可能な混合物を含む
ことを意図されていると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】チャンバ板/オリフィス板(CP/OP)の断
面図である。
【図2】シリコンで被覆されたパッドに関連した図1の
本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィス板の断
面図であり、パッドが圧力板と共にチャンバ板/オリフ
ィス板に対して押し付けられる前の状態を示している。
【図3】本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィ
ス板の平面図である。
【図4】本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィ
ス板の端面図である。
【図5】本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィ
ス板の側面図である。
【図6】チャンバ板/オリフィス板に非湿潤性被覆を付
与するための装置の略図である。
【図7】本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィ
ス板に非湿潤性被覆を付与するための各ステップを示す
略図である。
【図8】本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィ
ス板に非湿潤性被覆を付与するための各ステップを示す
略図である。
【図9】本発明の実施形態によるチャンバ板/オリフィ
ス板に非湿潤性被覆を付与するための各ステップを示す
略図である。
【符号の説明】
100…チャンバ板及びオリフィス板 110…チャンバ板 120…オリフィス板 121…オリフィス 122…非湿潤性材料 510…第1の移転ブロック 515…ポリテトラフルオロエチレン(テフロン)被覆 520…第2の移転ブロック 530…オリフィス板 540…チャンバ板及びオリフィス板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ノーマ ミラー アメリカ合衆国,コネチカット 06776, ニュー ミルフォード,トゥウィン オー クス 038 Fターム(参考) 2C057 AF93 AP13 AP57 AP60

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 貫通して延びる少なくとも1つのオリフ
    ィスを規定し且つ前表面を有している板を準備するステ
    ップと、 非湿潤性材料から形成されている第1の表面を設けるス
    テップと、 前記第1の表面を移転表面に対して押し付け、非湿潤性
    材料の第1の被覆を前記移転表面に移転するステップ
    と、 被覆された前記移転表面を前記板の前表面に押し付け、
    オリフィスを規定する板の部分に被覆を施すことなくオ
    リフィスのほぼ縁端まで、前記被覆された移転表面の前
    記非湿潤性材料の第2の被覆で前記板を被覆するステッ
    プとを含む、選択された材料に対して非湿潤性を有した
    材料でオリフィス板を被覆するための方法。
  2. 【請求項2】 前記第1の被覆の移転が、非湿潤性材料
    の被覆を移転させるのに有効な加熱条件下で行われる、
    請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記第2の被覆の移転が、非湿潤性材料
    の被覆を移転させるのに有効な加熱条件下で行われる、
    請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の表面が、非湿潤性材料を含む
    組成物を第1の移転ブロックの表面に噴霧することによ
    って形成される、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記非湿潤性材料がポリテトラフルオロ
    エチレンである、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記非湿潤性材料からなる前記第1の表
    面の非湿潤性材料が、樹脂を概略含まないポリテトラフ
    ルオロエチレン系潤滑材である、請求項1に記載の方
    法。
  7. 【請求項7】 前記加熱が約204℃以上まで行われ
    る、請求項3に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記加熱が約260℃から約343℃の
    範囲で行われる、請求項3に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記移転表面が前記前表面の形状に対応
    した形状を有している、請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載の方法によって形成さ
    れたオリフィス板であって、該オリフィス板が、インク
    ジェット印刷ヘッド用オリフィス板として機能するよう
    な寸法及び形状に形成されている、被覆されたオリフィ
    ス板。
JP2002267952A 2001-09-17 2002-09-13 選択された材料に対して非湿潤性を有した材料でオリフィス板を被覆するための方法及びこの方法により被覆されたオリフィス板 Pending JP2003103786A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

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