JP2003145804A

JP2003145804A - インク集滴器

Info

Publication number: JP2003145804A
Application number: JP2002321239A
Authority: JP
Inventors: Michael Long; マイケル・ロング
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2003-05-21
Also published as: EP1314567A1; US20030085964A1; US6820970B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インクの跳ね及び噴霧を低減し、印刷媒体に
衝突する前に滴が飛ばなければならない距離を最小限に
し、インク滴の軌道に影響を与えることなく、収集され
たインク流体の除去を増大させる構造の簡単なインク集
滴器を提供する。【解決手段】本発明によるインク集滴器は、印刷装置
において用いられる、多孔材料から成る本体を備えたイ
ンク集滴器である。その本体は、本体にインク滴が衝突
する範囲の限界を定める限界端を備えた第１の部分と、
その限界端から後退させた領域を備える第２の部分と、
その後退させた領域に隣接して位置され、第２の部分と
ともに、インクが堆積する堆積領域を構成する第３の部
分とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、デジタ
ル制御される印刷装置の分野に関し、特に、連続式イン
クジェットプリンタに関する。そのインクジェットプリ
ンタにおいては、液体インクストリームが滴となり、そ
れらの一部が記録面に到達可能な一方で、他の滴は、集
滴器によって選択的に収集され、記録面への到達が妨げ
られる。

【０００２】

【従来の技術】デジタル制御インクジェット印刷は、伝
統的に、２つの技術のうちの１つによって実現される。
両方の技術とも、プリントヘッドに形成されたチャネル
を通してインクを供給する。各々のチャネルは、少なく
とも１つのノズルを含む。インクの滴は、そのノズルか
ら選択的に押し出され、記録面に堆積される。

【０００３】第１の技術は、一般に「ドロップオンデマ
ンド」インクジェット印刷と呼ばれる技術であり、加圧
アクチュエータ（熱、圧電及びその他）を用いて、記録
面に衝突させるインク滴を提供する。そのアクチュエー
タを選択的に稼動させることにより、プリントヘッドと
印刷媒体との間の空間を横切り、かつ、印刷媒体に衝突
する飛行インク滴を形成、かつ放出させる。印刷画像の
形成は、インク滴の個々の形成を制御することによって
達成され、それは、所望の画像を生成するために必須で
ある。典型的に、各々のチャネル内の小さな負圧は、イ
ンクが間違ってノズルから飛び出すことを防止し、ま
た、ノズルにおいて、やや凹型の半月形状を形成する。
従って、負圧は、ノズルを清潔に保つことを助ける。

【０００４】通常の「ドロップオンデマンド」インクジ
ェットプリンタは、加圧アクチュエータを使用し、プリ
ントヘッドの開口部でインクジェット滴を生成する。典
型的に、熱アクチュエータ及び圧電アクチュエータを含
む２種類のアクチュエータのうち１つが使用される。熱
アクチュエータを用いる場合、ヒータが、都合の良い場
所に設置され、インクを加熱し、多量のインクを、ガス
状の水蒸気の気泡に相変化させる。その水蒸気の気泡
は、インク滴が放出されるまで十分に内部インク圧を上
げる。圧電アクチュエータを用いる場合、圧電材料に電
界が印可される。その圧電材料は、材料内に機械的応力
を生成するという特性を有し、インク滴を放出させる。
最も一般的に作成される圧電材料は、チタン酸ジルコン
酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸鉛及びメタニオブ酸
鉛等のセラミックである。

【０００５】第２の技術は、一般に「連続ストリー
ム」、又は「連続式」インクジェット印刷と呼ばれる技
術であり、インク滴の連続ストリームを生成する加圧イ
ンク源を用いる。通常の連続式インクジェットプリンタ
は、複数の帯電素子を用いる。それらの帯電素子は、糸
状の作動流体が個々のインク滴に分離する点の近くに位
置される。インク滴は、電気的に帯電され、その後、大
きな電位差を有する偏向電極によって、適切な位置に向
けられる。印刷が望まれないとき、インク滴は、インク
捕獲機構（集滴器、阻止装置、溝及びその他）に向かっ
て偏向され、再生利用されるか、又は廃棄される。印刷
が望まれるとき、インク滴は偏向されず、印刷媒体に衝
突することが可能となる。あるいは、偏向されないイン
ク滴がインク捕獲機構に収集される一方、偏向されたイ
ンク滴が印刷媒体に衝突してもよい。

【０００６】例えば、跳ねや噴霧を最小限に抑えようと
試みる集滴器アセンブリが明らかにされている（例え
ば、特許文献１参照。）。

【０００７】また、跳ねや噴霧を最小限に抑えようと試
みる、平坦な多孔カバー部材を組み込んだ集滴器アセン
ブリが明らかにされている（例えば、特許文献２参
照。）。

【０００８】さらに、第１のインク滴収集表面の上方に
位置されたインク滴偏向表面を有する溝（両表面は、無
孔材料でできている）を開示するものがある（例えば、
特許文献３参照。）。

【０００９】

【特許文献１】米国特許第４４６０９０３号明細書

【特許文献２】米国特許第３３７３４３７号明細書

【特許文献３】米国特許第４６６７２０７号明細書

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特許文献１
（１９９４年７月１７日に、Ｇｕｅｎｔｈｅｒ等が取得
した米国特許第４４６０９０３号）などに開示される集
滴器アセンブリは、インク滴がまず集滴器の硬質の表面
に衝突し、その表面上で集まるので、なお、跳ねや噴霧
の潜在能力が存在する。加えて、この集滴器アセンブリ
は、斜めブレードエッジを組み込み、まず、印刷に用い
られないインク滴（以下、「非印刷滴」という。）を捕
らえる。非印刷滴の飛んでくる速度は、斜めブレードエ
ッジに沿った好ましいインク滴の流れ方向を、少なくと
も部分的に妨げ、収集された滴の集まりの少なくとも一
部を、好ましい偏向方向と反対の方向に飛ばす程十分に
速い（典型的に、１０ｍ／ｓ近い）。滴の集まりが、斜
めブレードのエッジに向かって上方に飛ぶために、ブレ
ードエッジの効果的な位置は変化し、非印刷滴が捕らえ
られるかどうかに関して不確実さが増す。加えて、集滴
器のブレードエッジ上に集中したインク滴は、プリント
ヘッドの移動によって、記録媒体上に「投げ飛ばされ
る」場合がある。

【００１１】また、特許文献２（１９６８年３月１２日
にＳｗｅｅｔ等が取得した米国特許第３３７３４３７
号）などに開示される集滴器アセンブリは、他の点にお
いて印刷品質に影響を与える。集滴器の表面上で電荷を
生成する必要性は、その集滴器の構成を複雑なものと
し、それは、より多くの構成要素を必要とする。この複
雑な集滴器の構成は、プリントヘッドと媒体との間に大
きな空間を必要とし、インク滴の軌道距離を増大させ
る。インク滴の軌道距離の増大は、インク滴の配置の正
確さを減じ、印刷画像の品質に影響を与える。高品質画
像を保証するために、印刷媒体に衝突する前にインク滴
が移動しなければならない距離を最小限にする必要があ
る。

【００１２】Ｓｗｅｅｔ等によって開示された電極と溝
との組み合せは、インク滴軌道平面における長い相互作
用領域を生成する。従って、多孔溝は、この平面におい
て、雨樋機能に必要とされる長さよりもずっと長い。こ
れは、望ましくない無関係な空気循環の原因となる。こ
の空気循環は、インク滴の配列の正確さに悪影響を与え
る場合がある。加えて、Ｓｗｅｅｔの溝が、インク滴の
軌道平面において平坦であるので、インク滴の経路から
除去されたインク滴の収集領域は全くない。収集された
インク滴が、Ｓｗｅｅｔ溝の平坦な表面上に集中するの
で、収集されたインク滴が、収集されないインク滴を妨
害する潜在能力が増す。加えて、収集されたインク滴の
集中は、新しい相互作用表面を生成する。その相互作用
表面は、溝の平坦な表面に関して高さが連続的に変化
し、事実上、印刷滴と非印刷滴との間の判別端をより小
さく生成する。これは、非印刷滴を収集せず、印刷滴を
収集する潜在能力を増大させる。

【００１３】さらに、特許文献３（１９８７年５月１９
日にＳｕｔｅｒａ等が取得した米国特許第４６６７２０
７号）などに開示される溝において、インク滴と集滴器
表面との間の電荷ポテンシャルを生成する必要性は、集
滴器の構成を複雑にし、その構成は、より多くの構成要
素を必要とする。この複雑な集滴器の構成は、プリント
ヘッドと媒体との間に大きな空間を必要とし、インク滴
の軌道距離を増大させる。インク滴の軌道距離の増大
は、インク滴の配列の正確さを減少させ、印刷画像の品
質に影響を与える。加えて、Ｓｕｔｅｒａ等によって開
示される集滴器において、インク滴の経路から除去され
るインク滴の収集領域は全くない。収集された滴は、Ｓ
ｕｔｅｒａ等による溝の平坦で傾斜した表面上に集中
し、集滴器の底部エッジに位置された真空チャネルに向
かって下方に移動する。この時点で、インクは、集滴器
の傾斜した表面上に集まり始め、厚いドーム型のインク
表面を有する領域を形成する。この領域において、収集
された滴が、収集されなかった滴を妨げる潜在能力は増
大する。加えて、収集された滴の集中は、新しい相互作
用表面を形成する。その新しい相互作用表面は、溝の表
面に関して高さが連続的に変化し、事実上、印刷滴と非
印刷滴との間の判別端をより小さく生成する。これは、
非印刷滴を収集せずに、印刷滴を収集する潜在能力を増
大させる。

【００１４】また、Ｓｗｅｅｔ等やＳｕｔｅｒａ等によ
って開示されるような集滴器アセンブリは、一般に、媒
体に向かって飛ばされるインク量を最小限に抑えるため
に、インク除去チャネルの一端に吸引装置を適用し、集
滴器表面上に集められるインクの除去を助ける。しか
し、その吸引装置によって生成される乱気流は、インク
滴の配列の正確さを低減し、逆に印刷画像の品質に影響
を与える。

【００１５】本発明の目的は、インクの跳ね及び噴霧を
低減し、印刷媒体に衝突する前に滴が飛ばなければなら
ない距離を最小限にし、インク滴の軌道に影響を与える
ことなく、収集されたインク流体の除去を増大させる構
造の簡単な集滴器を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のイン
ク集滴器は、印刷装置において用いられる、多孔材料か
ら成る本体を備えたインク集滴器である。このインク集
滴器において、前記の本体は、前記の本体にインク滴が
衝突する範囲の限界を定める限界端を備えた第１の部分
と、前記の限界端から後退させた領域を備える第２の部
分と、前記の後退させた領域に隣接して位置され、前記
の第２の部分とともに、インクが堆積する堆積領域を構
成する第３の部分とを備える。

【００１７】本発明に係る第２のインク集滴器は、イン
ク滴が衝突する範囲の限界を定める限界端と、前記の限
界端から後退させた後退領域と、前記の後退領域から突
き出た縁部分とを有する多孔材料から成る本体を備え
る。前記の後退領域は、前記の限界端と前記の縁部分と
の間に位置される。

【００１８】本発明に係る印刷装置は、ノズルを備えた
プリントヘッドと、前記のノズルに近接して位置され、
経路に沿ってインク滴を放出するインク滴形成機構と、
前記の経路に近接して位置され、前記の経路に沿って飛
行するインク滴に外力を印可し、前記の外力によって、
前記のインク滴が、印刷に用いられるインク滴の第１の
経路及び印刷に用いられないインク滴の第２の経路のう
ち１つに沿って飛行を始めるインク滴制御機構と、前記
の第２の経路に位置され、かつ、前記のインク滴制御機
構から離れて位置されたインク集滴器とを備える。この
印刷装置において、前記のインク集滴器は、インク滴が
衝突する範囲の限界を定める限界端と、前記の限界端か
ら後退させた後退領域と、前記の後退領域から突き出た
縁部分とを有する多孔材料から成る本体を備え、前記の
後退領域は、前記の限界端と前記の縁部分との間に位置
される。

【００１９】本発明に係る製造方法は、本体を備えるイ
ンク集滴器を製造する方法である。その製造方法は、前
記の本体を製造する本体製造ステップを含み、その本体
製造ステップは、本体にインク滴が衝突する範囲の限界
を定める限界端を形成するステップと、前記の限界端に
隣接して、前記の限界端から後退させた後退領域を形成
するステップと、前記の後退領域に隣接して、前記の後
退領域から突き出た縁部分を形成するステップとを含
む。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。以下の説明は、
特に、本発明による装置の一部、又は本発明に直接的に
関連する構成要素に対するものである。特に図示、又は
説明されない構成要素は、当業者に周知の種々の形態を
とりうると理解されるべきである。

【００２１】図１及び図２を参照すると、インクジェッ
トプリントヘッド１０が示される。インクジェットプリ
ントヘッド１０は、ベース１２を備える。ベース１２
は、そのベース１２の一端から延びる上部足１４と、他
端から延びる下部足１６とを有する。ノズル板１８は、
上部足１４に取り付けられる。ノズル板１８は、上部足
１４内に内部設置された少なくとも１つのインク輸送チ
ャネル２２（図２）を介して、インクマニホールド２０
やプリントヘッド１０のベース１２と流体のやりとりを
行う。加圧インク源２４は、インクマニホールド２０を
介して、ノズル板１８に接続され、ノズル板１８と流体
のやりとりを行う。

【００２２】限界端３６を備える多孔集滴器３４は、下
部足１６に取付けられる。多孔集滴器３４は、少なくと
も１つのインク除去チャネル４０（図２）を介して、吸
引マニホールド３８に接続され、吸引マニホールド３８
と流体のやりとりを行う。吸引源４２は、吸引マニホー
ルド３８に接続される。以下でより詳細に説明されるよ
うに、後退領域４８が、限界端３６に近接して位置さ
れ、堆積インク４６の収集領域として作用する。

【００２３】図３の（１）を参照すると、ノズル板１８
は、それに形成された少なくとも１つの穴２６を有す
る。加圧源２４からのインクは、その穴２６を通って放
出され、インクストリーム２８を形成する。穴２６に近
接して位置されるインク滴形成機構３０は、インク源２
４によって供給されるインクからインク滴３２を形成す
る。インク滴形成機構３０は、熱アクチュエータ、圧電
アクチュエータ、音響アクチュエータ、機械アクチュエ
ータ及びその他を含んでもよい。

【００２４】図４及び図５を参照すると、動作中におい
て、インク源２４からの加圧インクは、インクマニホー
ルド２０及びノズル板１８への１以上のインク輸送チャ
ネル２２を介して、プリントヘッド１０を通り、１以上
の穴２６を通って出て行く。インク滴形成機構３０は、
１以上の穴２６を通って放出されたインクから、インク
滴３２，３３を形成する。インク滴偏向システムは、印
刷に用いるインク滴（以下、「印刷滴」という。）３３
を、印刷に用いられないインク滴（以下、「非印刷滴」
という。）３２と分離する。非印刷滴３２は、限界端３
６における、又は限界端３６近くの多孔集滴器３４の斜
面４３に衝突して、限界端３６を越えて向こう側にイン
クの表面フィルム４４を形成し、多孔集滴器３４の後退
領域４８においてインクの堆積４６を形成する。インク
滴偏向システムは、Ｃｈｗａｌｅｋ等が取得し、一般に
譲渡された米国特許第６０７９８２１号に開示されたシ
ステム、すなわち、静電偏向及びその他を含んでもよ
い。

【００２５】動作中、実質的に一定の量の堆積インク４
６は、限界端３６に沿って留まり、一方、実質的に一定
の量であるが、それがより大きい堆積インク４６は、多
孔集滴器３４の後退領域４８に留まる。堆積インク４６
は、多孔集滴器３４の複数の穴によって吸収され、イン
クが、１以上のインク除去チャネル４０を介して、吸引
マニホールド３８まで移動する。そのインク除去チャネ
ル４０において、インクは、廃棄、又は再生利用のため
に収集される。わずかな真空（周囲の処理条件に対する
負の気圧）が、インク除去を助けるために適用されても
よい。加えて、インク除去を助けるために、１以上のイ
ンク除去チャネル４０の中に、吸収性のある材料４１が
位置されてもよい。吸収材料４１は、特定の印刷用途に
応じて、１以上のインク除去チャネル４０の全ての領
域、又は１以上のインク除去チャネル４０の一部の領域
を占めることができる。

【００２６】図５の破線に示されるように、吸収材料４
１は、吸収性材料の重さの数倍もの量の流体を吸収でき
る任意の多孔材料であってよく、紙、布及びその他を含
む。あるいは、その吸収材料は、紙綿、又は（一般に、
木材フラッフ（ｆｌｕｆｆ）と呼ばれる）細分された木
材パルプ等の１以上のシート、又は層の、セルロースで
できた材料を含むパッドであってよい。例えば、適当な
吸収材料は、既知のウェットレーイング処理、又はエア
ーレーイング処理のいずれかによって準備されるクレー
プ紙綿及び／又は親水性繊維集合体の複数の重ね合わさ
れた層及び／又は米国特許第３７９４０２９号に開示さ
れる親水性の泡を含んでもよい。吸収材料が上方の基準
面側から濡れる場合に、運搬（ウィッキング）シート、
又は運搬層は、湿気を、紙綿の一部の比較的大きな表面
を介して、運ぶ。あるいは、吸収シート、又は吸収層
は、任意の吸収性の高い化学繊維、織布、非織布、又は
多孔材料を含んでもよい。例えば、それは、化学繊維の
マット、又は芯、化学繊維の混じったもの、非織布セル
ロース芯及び／又はオープンセルスポンジのようなシー
トを含む。

【００２７】その１以上の吸収層は、代わりに、疎水性
繊維のマット、又は塊を含んでもよい。その疎水性繊維
において、芯の液体保持機能が、繊維の大きな表面領域
に沿って生じる。ダクロン及びナイロン等の水に濡れな
い繊維は、一般的に、水がその繊維に浸透しないという
観点から、水を吸収しないという固有の特性を有する。
しかし、そのような繊維は、流体を、表面に沿って運ぶ
ことを可能にするという特性を有する。そのような繊維
質材料の芯は、典型的に、芯が配列されたとき、その大
きな表面領域上に大量の液体を保持する、すなわち含
む。

【００２８】あるいは、吸収材料として、自身の重さの
数倍の量の流体を吸収できる吸水性の高い樹脂が使用さ
れてもよい。そのような吸水性の高い樹脂の例は、ビニ
ルエステル及びエチレン不飽和カルボン酸又はその誘導
体の共重合体の鹸化製品、でんぷん及びアクリル酸のグ
ラフト重合体、架橋重合ポリアクリル酸、ビニルアルコ
ール及びアクリル酸の共重合体、部分的に加水分解され
たポリアクリルニトリル、架橋重合カルボキシメチルセ
ルロース、架橋重合ポリエチレングリコール、キトサン
の塩及びプルランのゲルである。これらの物質の１つが
使用されてよく、又はこれらの物質のうち２以上の物質
が結合されて、混合物の形態で使用されてもよい。

【００２９】また、吸収材料として、親水コロイドポリ
マー等の吸収性の高い材料も使用できる。親水コロイド
ポリマー材料は、これらの材料が、その何倍もの重さの
液体を吸収し保持できるので、層、又はシートの所望の
吸収特性及び液体保持特性を増大させる一方、層、又は
シートのかさを減少させることが可能である。これらの
材料は、液体と接触して膨張し、ゼラチン状の塊を形成
する。親水コロイドポリマー材料は、より多くの露出表
面を提供して吸収力を増大させるために、顆粒、又は小
片等の粒子の形態で使用できる。親水コロイドポリマー
材料の例は、（ａ）米国特許第３６６１８１５号に開示
された、アイオワ州マスカティーンのＧｒａｉｎＰｒ
ｏｃｅｓｓｉｎｇ社の製品番号３５−Ａ−１００の加水
分解されたでんぷんポリアクリルニトリル共重合体Ｈス
パン、（ｂ）ミシガン州ミッドランドのＤａｗＣｏｒ
ｎｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌ社の、架橋重合された、製
品番号ＸＤ−８５８７．０１Ｌ、（ｃ）ミネソタ州ミネ
アポリスのＧｅｎｅｒａｌＭｉｌｌｓＣｈｅｍｉｃａ
ｌ社の製品番号ＳＧＰ５０２Ｓ、（ｄ）ニューヨーク州
ニューヨークのＮａｔｉｏｎａｌＳｔａｒｃｈａｎｄ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ社の製品番号７８−３７１０、
（ｅ）西バージニア州チャールストンのＵｎｉｏｎＣ
ａｒｂｉｄｅ社の、ヒドロゲルベースの製品Ｃａｒｂｏ
ｗａｘ（商標）、又は（ｆ）米国特許第３４２５９７１
号に開示された、イリノイ州ピオリアの米国農務省の、
塩基鹸化されたでんぷんポリアクリロニトリル及びグラ
フト共重合体を含む。

【００３０】図６の（１）から図６の（３）を参照する
と、多孔集滴器３４の実施の形態が示される。図６の
（１）は、一般的に、菱形断面集滴器５２と呼ばれる、
多孔集滴器３４の１つの好ましい実施の形態を示す。非
印刷インク滴５０は、限界端３６で、又はその近くで多
孔集滴器３４の斜面４３に衝突し、限界端３６において
表面インクフィルム４４を形成し、多孔集滴器３４の後
退領域４８において堆積畝４６を形成する。後退領域４
８は、実質的に「Ｌ」字型で、多孔集滴器３４の幅寸法
の少なくとも一部のあらかじめ決められた長さに渡って
存在する。集滴器５２の動作は、上述された。加えて、
集滴器５２の構造は、以下に述べられるように、より小
さいサイズ（２乃至７μｍの穴径）の穴を可能にする。

【００３１】図７を参照すると、集滴器５２の前面６０
は、斜面４３まで延びる。斜面４３は、限界端３６で終
わる。後退領域４８は、限界端３６から始まり、底部表
面６４で終わる。後退領域４８の第１の表面６６は、角
度７０で第２の表面６８につづく。典型的には、第１の
表面６６は、底部表面６４に向かって存在しており、そ
れによって、限界端３６を区画する。しかし、第１の表
面６６は、底部表面６４に向かって垂直でなくてもよ
い。第１の表面６６は、任意の適当な角度で、底部表面
６４に向かって存在してもよい。好ましい実施の形態に
おいて、角度７０は直角であり、集滴器５２の多孔材料
に対して容易に機械加工される。しかし、角度７０は、
集滴器５２の特定の設計に応じて、鋭角、又は鈍角であ
ってよい。底部表面６４の一部は、機械加工で除かれ
て、インク除去チャネル４０を残す。

【００３２】図６の（２）及び図６の（３）を参照する
と、図６の（２）及び図６の（３）は、それぞれ、円筒
型断面を有する集滴器５４及び三角形の断面を有する集
滴器５６を示す。各々の集滴器は、限界端３６と後退領
域４８とを有する。集滴器５４及び集滴器５６の動作
は、実質的に、上述の菱形断面を有する集滴器３４の動
作に類似する。

【００３３】図６の（２）において、非印刷インク滴５
０は、限界端３６で、又は限界端３６近くで、多孔集滴
器５４の斜面４３に衝突し、限界端３６において表面イ
ンクフィルム４４を形成し、多孔集滴器５４の後退領域
４８で堆積畝４６を形成する。後退領域４８は、多孔集
滴器５４の幅寸法の少なくとも一部のあらかじめ決めら
れた長さに渡って存在する曲面を有する。図６の（３）
において、非印刷インク滴５０は、限界端３６で、又は
限界端３６近くで、多孔集滴器５６の斜面４３に衝突
し、限界端３６で表面インクフィルム４４を形成し、多
孔集滴器５６の後退領域４８で堆積畝４６を形成する。
後退領域４８は、多孔集滴器５４の幅寸法の少なくとも
一部のあらかじめ決められた長さに渡って存在する、限
界端３６に関して平坦な斜面を有する。

【００３４】上述したような流体ジェットの厳しい区分
け特性を有する集滴器３４は、集滴器３４が、インクジ
ェットプリンタのノズル板近くに位置されることを可能
にする。言い換えると、これは、印刷に用いられるイン
ク滴が飛ばなければならない距離を低減し、インク滴の
配列を改善する。従って、集滴器３４は、Ｃｈｗａｌｅ
ｋ等が取得し、一般に譲渡された米国特許第６０７９８
２１号に開示される連続式インクジェットプリンタに組
み込まれることが可能である。あるいは、集滴器３４
は、例えば、熱、音響及び圧電のいずれかのインク滴形
成機構、静電偏向及びその他を使用する連続式インクジ
ェットプリンタに組み込まれる場合がある。

【００３５】集滴器３４は、限界端を覆う薄い安定した
流体フィルムを維持するために、一連の非印刷インク滴
衝突からの流体除去速度を制御することによって、厳格
な区分け手段として動作する。その薄い流体フィルム
は、複数の重要な機能を有する。それは、多孔材料の明
らかな粗さを低減し、それによって、一直線の区分け線
を区画するのに役立つ。それは、集滴器への空気循環速
度を低減し、空気循環による噴出の偏りを低減する。そ
して、それは、インク滴が溝に衝突するときに、二次的
な滴形成、又は噴霧を防ぐことを助ける。薄い流体フィ
ルムの厚さは、安定した限界端の位置を維持するために
一定であるべきだが、その厚さに関連する寸法は、その
用途に応じて変化してよい。

【００３６】通常の動作条件下において、集滴器は、衝
突する流体を、供給される速さと同じ速さで除去すべき
である。例えば、速度１０ｍ／ｓで集滴器の平坦な表面
に垂直に衝突する直径約２５μｍの流体の滴は、特有の
フローキャパシティ、少なくとも０．５ｍｌ／ｓ／ｍｍ
^２を有する集滴器を必要とする。この特有の流速は、強
力な吸引力と組み合せて、非常に多くの穴をもつ集滴器
材料を使用することにより達成できる。しかし、強力な
吸引力は多量の空気を吸引し、印刷品質の低下につなが
る場合がある。この状態を避けるために、多孔集滴器３
４は、接線、又は斜めの衝突表面を用いて、その衝突
を、幾何学的に、多孔集滴器３４の広い領域に渡って分
布させる。加えて、多孔集滴器３４は、毛管作用及び親
水性材料を利用して、その流体を、多孔集滴器３４の広
い領域に渡って分布させ、三次元の流体領域を生成す
る。加えて、多孔集滴器３４は、低減された吸引を用い
ることにより、分散した流体フローを加速して、衝突領
域から離れさせる。

【００３７】多孔集滴器３４は、任意の多孔材料で作ら
れていてよい。好ましくは、その多孔材料は、浸透可能
な表面を有する。大部分が開口部であるその浸透表面
は、滴の大きさよりもずっと小さいサイズの複数の穴を
有し、滴を即座に衝突点から流れさせて、衝突エネルギ
ーを最小限にできる。多孔率及び穴の特徴的なサイズ分
類を満足させる多孔セラミック材料、多孔アルミナ材
料、多孔プラスチック材料、多孔ポリマー材料、多孔炭
素材料及び多孔金属材料が存在する。利用可能なセラミ
ック材料は、追加の効果を有する。その追加の効果は、
寸法の安定性、穴を閉じることなく容易く製造されるこ
と、親水性であること、多種類の流体に対して化学的に
不活性なことを含む。これは、特に、陰イオンのインク
が使用されるとき効果がある。陰イオンのインクは、正
に帯電した表面をメッキし、事実上、集滴器を詰まら
せ、流体の排出を妨げるからである。多孔アルミナは、
化学的に不活性で陰イオンである。従って、集滴器を詰
まらせる潜在能力が低減される。この種の材料は、Ｆｅ
ｒｒｏｓＣｅｒａｍｉｃＰｒｏｄｕｃｔｓ社やＲｅｆ
ｒａｃｔｒｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手
できる。

【００３８】あるいは、図７を参照して、異なる多孔率
を有する表面を備えた集滴器３４が形成されてもよい。
例えば、集滴器３４の前面６０及び／又は背面６２は、
集滴器３４の斜面４３及び後退領域４８よりも多孔率が
低くてもよい。典型的に、これは、最もインク流速の高
い表面に、吸引力を集中させるためになされる。集滴器
３４の特定の表面に対して吸引力を最大限にする一方、
その吸引力を集中させることは、集滴器３４の周囲及び
集滴器３４への吸引力によって生成される無関係な空気
循環によってインク滴が誤った方向に移動することを低
減する。これらの表面に対する吸引力は低減されるけれ
ども、これらの表面上におけるインク量の制御を助ける
ために、これらの表面が多孔材料から作成されること
は、なお効果的である。異なる多孔率の集滴器表面は、
１以上の表面上に異なる大きさの材料粒子を組み込むこ
と、製造処理中にその材料に多孔ポリマーを組み込むこ
と、１以上の表面を多孔ポリマーでコートすること、１
以上の表面をキャリア内に吊るされた細かいアルミナ粒
子でコートすること及びその他によって達成できる。

【００３９】また、図８を参照すると、集滴器３４は、
多孔材料シェル７４によって覆われた非多孔材料ベース
７２で作成されてもよい。非多孔材料ベース７２は、多
孔材料シェル７４と流体をやり取りする少なくとも１つ
のチャネル７６を有する。その多孔材料シェル７４は、
堆積インクが、再生利用、又は排出のために、非多孔材
料ベース７２を介して、集滴器３４の１以上の表面から
除去されることを可能にする。また、インク除去プロセ
スを助けるために、吸引が使用されてもよい。

【００４０】また、多孔集滴器３４は、二次的な滴形成
（通常、噴霧と呼ばれる）を最小限に押さえる。１０ｍ
／ｓ近い速さで飛ぶインク滴が平坦な表面に衝突すると
き、衝突エネルギーは、より小さい霧形態の滴の形成を
引き起こす程十分に高い。多孔集滴器３４は、少なくと
も３つの特徴を利用する。その特徴は、印刷滴の軌道に
悪影響を及ぼすことなく、衝突エネルギー及び噴霧の形
成を低減するための薄い流体フィルム、小さい表面の穴
の特徴的サイズ及び吸引アシストフローを含む。

【００４１】多孔集滴器３４の表面上の薄い流体フィル
ムは、飛んでくる同じ組成のインク滴と高い親和性を持
つ表面を有する。その滴は、親水性表面フィルムを「濡
らし」、強力な表面エネルギーの力によって薄い流体フ
ィルムに引き寄せられる。加えて、その流体フィルム
は、弾性媒体として作用し、インク滴の最大減速力を大
いに減じる。この結果、噴霧形成の潜在能力が大いに低
減される。

【００４２】多孔集滴器３４の表面の穴の特徴的サイズ
は、インク滴のサイズよりもずっと小さく、従って、よ
り長い時間間隔に渡って衝突を分散し、衝突エネルギー
を実質的に低減する。加えて、吸引アシスト多孔溝の傾
斜した表面は、衝突点において、実質的に、インク滴の
速度ベクトルに平行な内部フロー方向を提供する。この
結果、特に、流体フィルムが形成される前のシステム起
動の間、衝突エネルギーを低減し、噴霧の形成を低減す
る。

【００４３】集滴器３４と連動して使用される吸引の量
は、他の設計の集滴器で使用される吸引量と比較して、
十分に低減される（ある場合には３の因数）。従って、
吸引アシスト空気循環の量は、集滴器３４に適用でき
る。吸引アシスト空気循環の量は、印刷滴の軌道に悪影
響を及ぼすこと、又は不合理な量のノイズを形成するこ
となく、インク滴の衝突エネルギー及び噴霧の形成を低
減するために十分である。

【００４４】図９から図１１を参照すると、集滴器３４
の代替の好ましい実施の形態を組み込むインクジェット
プリントヘッド１０が示される。図１及び図２を参照し
て述べられた穴形状に類似する穴形状は、図９から図１
１を参照して、同様の符号を用いて述べられる。

【００４５】インクジェットプリントヘッド１０は、ベ
ース１２を備える。ベース１２は、そのベース１２の一
端から延びる上部足１４と、他端から延びる下部足１６
とを有する。ノズル板１８は、上部足１４に取り付けら
れる。ノズル板１８は、上部足１４内に内部設置された
少なくとも１つのインク輸送チャネル２２を介して、イ
ンクマニホールド２０やプリントヘッド１０のベース１
２と流体のやりとりを行う。加圧インク源２４は、イン
クマニホールド２０を介して、ノズル板１８に接続さ
れ、ノズル板１８と流体のやりとりを行う。

【００４６】限界端３６を備える多孔集滴器３４は、下
部足１６に取付けられる。多孔集滴器３４は、少なくと
も１つのインク除去チャネル４０を介して、吸引マニホ
ールド３８に接続され、吸引マニホールド３８と流体の
やりとりを行う。吸引源４２は、吸引マニホールド３８
に接続される。以下でより詳細に説明されるように、後
退領域４８が、限界端３６に近接して位置され、堆積イ
ンク４６の収集領域として作用する。

【００４７】動作中において、インク源２４からの加圧
インクは、インクマニホールド２０及びノズル板１８へ
の１以上のインク輸送チャネル２２を介して、プリント
ヘッド１０を通り、１以上の穴２６を通って出て行く。
インク滴形成機構３０は、１以上の穴２６を通って放出
されたインクから、インク滴３２，３３を形成する。イ
ンク滴偏向システムは、印刷滴３３を、非印刷滴３２と
分離する。非印刷滴３２は、限界端３６における、又は
限界端３６近くの多孔集滴器３４の斜面４３に衝突し
て、限界端３６を越えて向こう側にインクの表面フィル
ム４４を形成し、多孔集滴器３４の後退領域４８におい
てインクの堆積４６を形成する。

【００４８】動作中、実質的に一定の量の堆積インク４
６は、限界端３６に沿って留まり、一方、実質的に一定
の量であるが、それがより大きい堆積インク４６は、多
孔集滴器３４の後退領域４８に留まる。堆積インク４６
は、多孔集滴器３４の複数の穴によって吸収され、イン
クが、１以上のインク除去チャネル４０を介して、吸引
マニホールド３８まで移動する。そのインク除去チャネ
ル４０において、インクは、廃棄、又は再生利用のため
に収集される。わずかな真空（周囲の処理条件に対する
負の気圧）が、インク除去を助けるために適用される。
加えて、インク除去を助けるために、１以上のインク除
去チャネル４０の中に、吸収性のある材料４１が位置さ
れてもよい。吸収材料４１は、特定の印刷用途に応じ
て、１以上のインク除去チャネル４０の全ての領域、又
は１以上のインク除去チャネル４０の一部の領域を占め
ることができる。吸収材料４１は、上述したように、吸
収性材料の重さの数倍もの量の流体を吸収できる任意の
多孔材料であってよい。

【００４９】図１２の（１）を参照すると、集滴器３４
は、底部表面８２から延び、斜面４８で終わる前面８０
を含む。斜面４３は、上方に延び、限界端３６で終了す
る。限界端３６に隣接して位置される後退領域４８は、
集滴器３４の限界端３６から始まり、縁部分８６で終わ
る。縁部分８６は、背面８８を含む。後退領域４８は、
限界端３６から始まり、底部表面８２で終わる。後退領
域４８の第１の表面９０は、第１の角度９４で第２の表
面９２につづく。第２の表面９２は、第２の角度９８で
第３の表面９６につづく。典型的に、第１の表面９０
は、底部表面８２に向かっており、よって、限界端３６
を区画する。しかし、第１の表面９０は、底部表面８２
に向かって垂直である必要はなく、第１の表面９０は、
任意の適当な角度で、底部表面８２に向かって存在して
もよい。第３の表面９６は、限界端３６が位置される平
面に対向して存在し、集滴器３４の縁部分８６で終わ
る。好ましい実施の形態において、第１の角度９４及び
第２の角度９８は、直角であり、集滴器３４の多孔材料
に対して容易く機械加工される。しかし、第１の角度９
４及び第２の角度９８は、集滴器３４の特定の設計に応
じて、鋭角、又は鈍角であってよい。

【００５０】図１２の（２）及び図１２の（３）を参照
すると、別の実施の形態が示される。図１２の（２）に
おいて、後退領域４８は、限界端３６から始まって、縁
部分８６で終わる表面１００を含む。断面から見ると、
その表面１００は、実質的に、円筒形である。また、図
１２の（２）における集滴器３４は、底部表面８２から
斜面４３に延びる前面８０を含む。斜面４３は、下方に
延び、限界端３６で終わる。図１２の（３）において、
後退領域４８は、角度１０６で交わる表面１０２及び表
面１０４を含む。表面１０２は、限界端３６から始ま
り、表面１０４は、縁部分８６で終わる。断面を見る
と、表面１０２、表面１０４及び角度１０６は、実質的
な三角領域を区画する。また、図１２の（３）における
集滴器３４は、底部表面８２から斜面４３の間に存在す
る前面８０を含む。斜面４３は、下方に延び、限界端３
６で終了する。

【００５１】これらの実施の形態において、１つのイン
ク除去チャネル４０も、底部表面８２に対して機械加工
されない。しかし、吸引力は、集滴器３４の全ての表面
において、なお存在する。なぜなら、集滴器３４の外形
が、図１及び図２を参照して述べられた集滴器３４の外
形と比較して、低減されたからである。あるいは、底部
表面８２の一部が、機械加工されて除去され、インク除
去チャネル４０を残してもよい。加えて、これらの実施
の形態は、図７を参照して上述されたように、異なる多
孔率を有する表面を組み込んでもよく、図８を参照して
上述されたように、多孔材料シェルを有する非多孔性材
料ベースを組み込んでもよい。

【００５２】上述の用途に加えて、多孔性集滴器３４
は、他の連続式インクジェットプリンタにおいて用途を
見いだす。図１３を参照すると、プリントヘッド１０
は、インク滴を、その体積によって印刷経路、又は非印
刷経路に分離するシステム１１０に結合される。インク
は、プリントヘッド１０の表面１１３に形成されるノズ
ル１８を介して放出され、軸Ｘに沿って表面１１３に実
質的に垂直に移動する糸状の作動流体１１４を形成す
る。糸状の作動流体１１４がそのままの状態である物理
的領域は、ｒ_１として示される。典型的にヒータ１１８
であるインク滴形成機構１１６は、画像データに従って
種々の周波数で選択的に稼動され、糸状の作動流体１１
４を、個々のインク滴１２０、１２２のストリームに分
散させる。いくつかのインク滴の凝集が、インク滴１２
２の形成途中に発生しうる。この分離及び凝集の領域
は、ｒ_２として示される。領域ｒ_２に続いて、滴形成
は、領域ｒ_３で完了し、システム１１０が適用される表
面１１３から離れたところで、インク滴１２０、１２２
が、小滴１２０及び大滴１２２（体積及び／又は質量に
よって判断される。）の実質的に２つのサイズ分類に分
けられる。好ましい実施において、システム１１０は、
軸Ｘに実質的に垂直な気体循環によって提供される力１
２４を含む。その力１２４は、距離Ｌに渡って作用す
る。その距離Ｌは、距離ｒ _３よりも短いか、又はその距
離ｒ_３に等しい。典型的に、距離Ｌは、システム部１２
５によって区画される。大滴１２２は、体積の小さな滴
１２０よりも質量が大きく、運動量が大きい。ガス力１
２４は、インク滴のストリームと相互に作用するので、
個々のインク滴は、各々の滴の体積及び質量に応じて分
離する。従って、気体流速は、小滴の経路Ｓと大滴の経
路Ｋとの十分な区別Ｄに適応され、小滴１２０が、以下
で述べるようなインク集滴器構造によって捉えられる一
方、大滴１２２が印刷媒体Ｗに衝突することを可能にす
る。あるいは、インク集滴器の位置をややずらすことに
よって大滴１２２が収集され、小滴１２０が印刷媒体Ｗ
に衝突してもよい。

【００５３】多孔集滴器３４は、特別の印刷用途に応じ
て、体積の大きな滴、又は体積の小さな滴を収集するよ
うに位置される。これは、図示されるように、１つの滴
経路において１つの多孔集滴器のみを位置決めするこ
と、又は２つの多孔集滴器３４を位置決めすることを含
む。プリントヘッド１０が２つの多孔集滴器３４を含む
とき、所望のサイズのインク滴が印刷媒体Ｗに衝突する
ことができるように、気体流速が適切に調整される。

【００５４】大滴１２２と小滴１２０との間の分離量Ｄ
は、相対的な大きさのみによらず、気体循環生成力１２
４の速度、濃度及び粘度、大滴１２２と小滴１２０の速
度や濃度及び大滴１２２と小滴１２０が、ガスフロー１
２４と相互作用する相互作用距離（図３にＬとして示さ
れる）にもよる。異なる濃度や粘度を有する空気、窒素
その他を含む気体が使用されても、同様の結果が得られ
る。

【００５５】本発明は、特に好ましい実施の形態を参照
して詳細に述べられたが、本発明の範囲内で、特許請求
の範囲及びその法的均等によって包含されることが意図
される種々の変形および改良が可能であることが理解さ
れるべきである。

【００５６】

【発明の効果】本発明によるインク集滴器により、イン
クの跳ね及び噴霧を低減し、印刷媒体に衝突する前に滴
が飛ばなければならない距離を最小限にし、インク滴の
軌道に影響を与えることなく、収集されたインク流体の
除去を増大させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリントヘッドに取付けられた本発明による
インク集滴器の１つの好ましい実施の形態の斜視図。

【図２】プリントヘッドに取付けられた図１に示され
るインク集滴器の実施の形態の内部流体チャネルを示す
斜視図。

【図３】（１）は、インク滴形成機構の代替の位置を
示す側面図、（２）は、インク滴形成機構の別の代替の
位置を示す側面図、（３）は、インク滴形成機構のさら
なる別の代替の位置を示す側面図。

【図４】プリントヘッドに取付けられた図１に示され
るインク集滴器の実施の形態の側面図。

【図５】プリントヘッドに取付けられた図１に示され
るインク集滴器の実施の形態の内部流体チャネルを示す
側面図。

【図６】（１）は、図１に示される本発明によるイン
ク集滴器の１つの好ましい実施の形態の側面図、（２）
は、図１に示される本発明によるインク集滴器の代替の
実施の形態の側面図、（３）は、図１に示される本発明
によるインク集滴器の別の代替の実施の形態の側面図。

【図７】図１に示される本発明によるインク集滴器の
代替の実施の形態の側面図。

【図８】図１に示される本発明によるインク集滴器の
代替の実施の形態の側面図。

【図９】プリントヘッドに取付けられた本発明による
インク集滴器の代替の好ましい実施の形態の斜視図。

【図１０】プリントヘッドに取付けられた本発明によ
るインク集滴器の代替の好ましい実施の形態の斜視図。

【図１１】プリントヘッドに取付けられた図９及び図
１０に示されるインク集滴器の実施の形態の側面図。

【図１２】（１）は、図９及び図１０に示される本発
明によるインク集滴器の代替の好ましい実施の形態の側
面図、（２）は、図１２の（１）に示される本発明によ
るインク集滴器の代替の実施の形態の側面図、（３）
は、図１２の（１）に示される本発明によるインク集滴
器の代替の実施の形態の側面図。

【図１３】本発明によるインク集滴器及びプリントヘ
ッドの図式的な図。

【符号の説明】

１０プリントヘッド１２ベース１４上部足１６下部足１８ノズル板２０インクマニホールド２８インクストリーム３４多孔集滴器３６限界端３８吸引マニホールド４６堆積インク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】印刷装置において用いられる、多孔材料
から成る本体を備えたインク集滴器であって、前記本体は、前記本体にインク滴が衝突する範囲の限界を定める限界
端を備えた第１の部分と、前記限界端から後退させた領域を備える第２の部分と、前記後退させた領域に隣接して位置され、前記第２の部
分とともに、インクが堆積する堆積領域を構成する第３
の部分とを備えるインク集滴器。
【請求項２】インク滴が衝突する範囲の限界を定める
限界端と、前記限界端から後退させた後退領域と、前記
後退領域から突き出た縁部分とを有する多孔材料から成
る本体を備え、前記後退領域は、前記限界端と前記縁部分との間に位置
されることを特徴とするインク集滴器。
【請求項３】ノズルを備えたプリントヘッドと、前記ノズルに近接して位置され、経路に沿ってインク滴
を放出するインク滴形成機構と、前記経路に近接して位置され、前記経路に沿って飛行す
るインク滴に外力を印可し、前記外力によって、前記イ
ンク滴が、印刷に用いられるインク滴の第１の経路及び
印刷に用いられないインク滴の第２の経路のうち１つに
沿って飛行を始めるインク滴制御機構と、前記第２の経路に位置され、かつ、前記インク滴制御機
構から離れて位置されたインク集滴器とを備える印刷装
置であって、前記インク集滴器は、インク滴が衝突する範囲の限界を
定める限界端と、前記限界端から後退させた後退領域
と、前記後退領域から突き出た縁部分とを有する多孔材
料から成る本体を備え、前記後退領域は、前記限界端と前記縁部分との間に位置
されることを特徴とする印刷装置。