JP2006256326A - インクジェット装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インクジェット・プリントヘッドのインクが凝固するときに汚染物質がノズルの中に引き込まれることを防ぐ。
【解決手段】ノズルを有する、液滴生成プリントヘッドを動作させる方法は、プリントヘッドを加熱し、溶融した相変化インクをプリントヘッドに与えてプリントヘッドが溶融相変化インクを収容するようにし、プリントヘッドを冷却させ、プリントヘッドの冷却中においてプリントヘッド内の相変化インクが凝固するときにノズルの出口にメニスカスを実質的に維持するのに十分な圧力で、該プリントヘッド内の相変化インクを加圧する。
【選択図】図５

Description

本願の開示は、一般的に、インクジェット印刷に関し、より具体的には、複数のインクチャンネル及びエアチャンネルを有するインク供給ケーブルを含むインクジェット印刷装置に関する。
媒体に印刷するためのドロップオンデマンド式インクジェット技術は、プリンタ、プロッタ、及びファクシミリ機といった商品に採用されている。一般的に、インクジェット画像は、プリントヘッド又はプリントヘッド・アセンブリにおいて実施される複数の液滴生成器により放出されるインク滴を選択的に受像体表面に配置することにより形成される。例えば、プリントヘッド・アセンブリと受像体表面とは相対的に移動するように構成されて、液滴生成器は、例えば、適当なコントローラによって、適時に液滴を放出するように制御される。受像体表面は、転写表面あるいは紙のような印刷媒体とすることができる。転写表面の場合においては、その上に印刷された画像は、その後、紙のような出力印刷媒体に転写される。幾つかのインクジェット・プリントヘッドは、溶融された固体又は相変化インクを採用する。
本発明の目的は、インクジェット・プリントヘッドのインクが凝固するときに汚染物質がノズルの中に引き込まれることを防ぐことにある。
本発明に係る、ノズルを有する、液滴生成プリントヘッドを動作させる方法は、プリントヘッドを加熱すること、溶融した相変化インクを前記プリントヘッドに与えて、該プリントヘッドが溶融相変化インクを収容するようにすること、プリントヘッドを冷却させること、プリントヘッドの冷却中において、プリントヘッド内の相変化インクが凝固するときに、ノズルの出口にメニスカスを実質的に維持するのに十分な圧力で、該プリントヘッド内の相変化インクを加圧することを含む。
図１及び図３は、コントローラ１０と、プリントヘッド２０とを含むインクジェット印刷装置の実施形態の概略ブロック図であり、プリントヘッド２０は、インク３３の液滴を印刷出力媒体１５上に放出するための複数の液滴放出液滴生成器を含む。印刷出力媒体搬送機構４０は、印刷出力媒体をプリントヘッド２０に対して移動させることができる。プリントヘッド２０は、このプリントヘッド２０に取り付けられた複数のオンボード・インク・リザーバ６１、６２、６３、６４からインクを受け取る。オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４のそれぞれは、それぞれのインク供給チャンネル７１、７２、７３、７４により、複数の遠隔インク容器５１、５２、５３、５４からインクを受け取る。遠隔インク容器５１ないし５４は、例えば、複数の弁８１、８２、８３、８４を介して、加圧空気供給源７６によって与えられる加圧空気により、選択的に加圧することができる。遠隔容器５１ないし５４からオンボード・リザーバ６１ないし６４へのインクの流れは、例えば、加圧又は重力によるものとすることができる。出力弁９１、９２、９３、９４を形成して、オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４へのインクの流れを制御することができる。
オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４は、さらに、例えば、選択的に、遠隔インク容器５１ないし５４を加圧し、弁８５によりエアチャンネル７５を加圧することによって、選択的に加圧することができる。あるいは、インク供給チャンネル７１ないし７４を、例えば、出力弁９１ないし９４を閉じることにより閉じて、エアチャンネル７５を加圧することができる。別の代替的手法として、好適な弁をオンボード・リザーバに形成して、オンボード・リザーバの加圧を可能にすることができる。オンボード・インク・リザーバの加圧は、プリントヘッドの内部を加圧して、プリントヘッド内に含まれるインクが加圧されるようになる。オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４を加圧して、例えば、プリントヘッド２０における洗浄又はパージ動作を実行することができる。本願にさらに述べられるように、オンボード・リザーバを比較的低い圧力でクールダウン又はウォームアップ中に加圧することは、汚染物質がプリントヘッドの中に引き込まれることを防ぐことができる。プリントヘッド２０、オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４、及び遠隔インク容器５１ないし５４は、溶融された固体又は相変化インクを含有することができ、例えば、プリントヘッド、オンボード・インク・リザーバ、及び遠隔インク容器上に配設されるヒータ構造により加熱されることができるように構成することができる。インク供給チャンネル７１ないし７４及びエアチャンネル７５もまた加熱することができる。
オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４は、通常の印刷動作中、例えば、弁８５を制御して、エアチャンネル７５を大気に通気することができる。オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４は、さらに、遠隔インク容器５１ないし５４からのインクの非加圧転写中（すなわち、オンボード・インク・リザーバ６１ないし６４を加圧することなくインクが転写される場合）に大気に通気することができる。
図２は、図１の実施形態と同様であり、プリントヘッド２０により放出された液滴を受け取るための転写ドラム３０を含むインクジェット印刷装置の実施形態の概略ブロック図である。印刷出力媒体搬送機構４０は、転写ドラム３０に対して、回転しながら出力印刷媒体１５と係合して、転写ドラム上に印刷された画像が印刷出力媒体１５に転写されるようにする。
図３に概略的に示すように、インク供給チャンネル７１ないし７４及びエアチャンネル７５の一部を、多導管ケーブル７０における導管７１Ａ、７２Ａ、７３Ａ、７４Ａ、７５Ａとして実施することができる。さらに、図３に概略的に示すように、プリントヘッド２０は、温度センサ２１を含んで、例えば異なる位置におけるプリントヘッドの温度を感知することができる。温度センサ２１は、温度を示す信号をコントローラ１０に与えることができ、例えば、これはサーミスタにより実施することができる。
図４は、図１に示す印刷装置及び図２に示す印刷装置のプリントヘッド２０に採用することができる液滴生成器３０の実施形態の概略ブロック図である。液滴生成器３０は、溶融した相変化又は固体インク３３を、マニホルド、リザーバ、又は他のインク収容構造から受け取る入口チャンネル３１を含む。溶融インク３３は、例えば、可撓性ダイアフラム３７により片側に接合された圧力又はポンプ・チャンバ３５の中に流れる。電気機械式トランスジューサ３９が可撓性ダイアフラム３７に取り付けられて、例えば、圧力チャンバ３５の上に重なることができる。電気機械式トランスジューサ３９は、例えば、液滴ファイヤリング（発射）信号及び非ファイヤリング信号をコントローラ１０から受け取る電極４３間に配設された、圧電素子４１を含む圧電トランスジューサとすることができる。電気機械式トランスジューサ３９の起動によって、インクを圧力チャンバ３５から液滴形成出口チャンネル４５に流すようにし、ここからインク滴４９が、例えば、転写表面又は印刷出力媒体とすることができる受像媒体４８の方向に放出される。出口チャネル４５は、ノズル又はオリフィス４７を含むことができる。ノズル又はオリフィスの端部は、ノズル又はオリフィスの出口を含む。
図５は、ノズルを含むプリントヘッドを動作させるための手順の概略的なフロー図である。ブロック１１１において、プリントヘッドが加熱される。この加熱は、例えば、次のブロック１１３においてプリントヘッドに与えられる溶融した相変化インクの少なくともおよそ融点の温度まで加熱される。このことは、例えば、プリントヘッド上に配設されたヒータ構造を活性化することにより達成することができる。ブロック１１３において、溶融固体又は相変化インクがプリントヘッドに与えられて、プリントヘッドが溶融相変化インクを有するようになる。ブロック１１５において、プリントヘッドは、例えば、プリントヘッド内に又はこの上に配設されたヒータ構造からのパワーを除去することにより、冷却させる。ブロック１１７において、プリントヘッドの冷却中、プリントヘッド内の相変化インクが、プリントヘッドのノズル出口におけるメニスカス（表面張力）を実質的に維持するのに十分な比較的低い圧力で加圧され、これは実質的に、プリントヘッド内の相変化インクが凝固するときに、ノズル内のインクがプリントヘッドの中に引き込まれることを防ぐ。例示的な例として、比較的低い圧力は、約１．２インチ水柱から約１．４インチ水柱までの範囲（約．０４３ｐｓｉ（約２９６Ｎ／ｍ2）から約．０５０ｐｓｉ（約３４５Ｎ／ｍ2））とすることができる。別の例として、比較的低い圧力は、約１．１インチ水柱から約１．５インチ水柱までの範囲（約．０４０ｐｓｉ（約２７６Ｎ／ｍ2）から約．０５４ｐｓｉ（約３７２Ｎ／ｍ2））とすることができる。ブロック１１９において、プリントヘッドが、相変化インクの凝固点より低い温度まで冷却した場合に加圧が中止される。例えば、プリントヘッドの温度が、相変化インクの凝固点より約５から１０℃だけ低い温度まで降下した場合に、加圧が中止される。ノズルの出口にメニスカスを維持するために比較的低い圧力を用いることにより、プリントヘッド内のインクが凝固するときに汚染物質がノズルの中に引き込まれることを防ぐことができる。
図６は、ノズルを有し、凝固した相変化又は固体インクを含有するプリントヘッドを動作させるための手順の実施形態のフロー図である。ブロック１５１において、プリントヘッドが、例えば、相変化インクの融点より高い温度まで加熱される。ブロック１５３において、プリントヘッド内の相変化インクが溶融するとき、プリントヘッド内のインクが、プリントヘッドのノズルの出口にメニスカスを実質的に維持するのに十分な比較的低い圧力で加圧され、これは実質的に、プリントヘッド内の相変化インクが凝固するとき、ノズル内のインクがプリントヘッドの中に引き込まれることを防ぐ。例示的な例として、比較的低い圧力は、約１．２インチ水柱から約１．４インチ水柱までの範囲（すなわち、約．０４３ｐｓｉから約．０５０ｐｓｉ）とすることができる。別の例として、比較的低い圧力は、約１．１インチ水柱から約１．５インチ水柱までの範囲（すなわち、約．０４０ｐｓｉから約．０５４ｐｓｉ）とすることができる。ブロック１５５において、プリントヘッドの温度が、相変化インクの融点より高い温度に到達した場合に加圧が中止される。例えば、プリントヘッドの温度が、相変化インクの融点より約５℃から２５℃だけ高い温度に到達した場合に加圧が中止される。別の例として、プリントヘッドの温度が、相変化インクの融点より高く、プリントヘッドに対する所定の温度設定点より約５℃から１５℃だけ低い温度に到達したときに加圧を中止することができる。ノズルの出口にメニスカスを維持するために比較的低い圧力を用いることにより、プリントヘッド内のインクが溶融するときに汚染物質がノズルの中に引き込まれることを防ぐことができる。
本願の出願当初における特許請求の範囲及び補正され得る特許請求の範囲は、本書において開示されている、実施形態及び教示の変形態様、代替的技術、修正、改善、等価物及び実質的な等価物を含み、これらには、現在予測されていない又は理解されていないものを含み、例えば、出願人／特許者及び他の者から生じ得るものを含む。
遠隔インク・リザーバを含むインクジェット印刷装置の実施形態の概略ブロック図である。 遠隔インク・リザーバを含むインクジェット印刷装置の別の実施形態の概略ブロック図である。 図１及び図２のインクジェット印刷装置のインク供給構成部品の実施形態の概略ブロック図である。 図１のインクジェット印刷装置のプリントヘッド、及び、図２のインクジェット印刷装置のプリントヘッドに採用することができる液滴生成器の実施形態の概略ブロック図である。 ノズルを有するプリントヘッドを動作させるための手順の実施形態のフロー図である。 ノズルを有し、凝固相変化又は固体インクを含むプリントヘッドを動作させるための手順の実施形態のフロー図である。
符号の説明
１０：コントローラ
１５：印刷出力媒体
２０：プリントヘッド
３３：インク
４０：印刷出力媒体搬送機構
５１、５２、５３、５４：遠隔インク容器
６１、６２、６３、６４：インク・リザーバ
６７：加圧空気供給源
７１、７２、７３、７４：インク供給チャンネル
８１、８２、８３、８４：弁
９１、９２、９３、９４：出力弁

Claims (4)

  1. ノズルを有する、液滴生成プリントヘッドを動作させる方法であって、
    プリントヘッドを加熱し、
    溶融した相変化インクを前記プリントヘッドに与えて、該プリントヘッドが前記溶融相変化インクを収容するようにし、
    前記プリントヘッドを冷却させ、
    前記プリントヘッドの冷却中において、該プリントヘッド内の相変化インクが凝固するときに、前記ノズルの出口にメニスカスを実質的に維持するのに十分な圧力で、該プリントヘッド内の相変化インクを加圧する、
    ことを含む方法。
  2. 前記プリントヘッド内の相変化インクを加圧することが、該プリントヘッド内の相変化インクを、約１．１インチ水柱から約１．５インチ水柱（約２７６Ｎ／ｍ2から約３７２Ｎ／ｍ2）までの圧力で加圧することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記プリントヘッドが、該プリントヘッド内の相変化インクの凝固点より低い温度まで冷却した場合に、該プリントヘッド内の相変化インクの加圧を中止することを更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 前記プリントヘッドが、該プリントヘッド内の相変化インクの凝固点より約５℃〜１０℃低い温度まで冷却した場合に、該プリントヘッド内の相変化インクの加圧を中止することを更に含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
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