JP2007500637A - 液滴を付着させる装置 - Google Patents

Abstract

液滴を被印刷物上に付着させる装置であって、この装置は、被印刷物用の支持体と、支持体の上方に配置され、液滴を支持体上の被印刷物上に付着させる液滴噴出組立体と、支持体とともに、囲われた領域を形成する囲い構造であって、液滴は囲われた領域を通って被印刷物上に噴出され、囲い構造は支持体とともに入口の隙間および出口の隙間を形成し、被印刷物は入口の隙間および出口の隙間を通って進む、囲い構造と、囲い構造に接続され、囲い構造から両隙間を通る気体の流れを生じさせる、加圧された気体の供給源とを有する。

Description

本発明は被印刷物上に液滴を付着させることに関する。

インキジェット印刷機が、被印刷物上に液滴を付着させる装置の一種である。インキジェット印刷機は、通常、インキ供給部からノズル経路までのインキ経路を有する。ノズル経路はノズル開口にて終わっており、そのノズル開口からインキ滴が噴出させられる。インキ滴の噴出は、例えば圧電偏向器、熱による気泡噴射の発生器、または静電気で反った部材であってもよいアクチュエーターを用いてインキ経路中のインキに加圧することによって制御される。通常の印刷組立体は、しかるべきノズル開口と、付属するアクチュエーターとを備えた、インキ経路の列を有している。各ノズル開口からの液滴の噴出は独立して制御できる。ドロップ・オン・デマンド式の印刷組立体においては、各アクチュエーターは、印刷組立体と被印刷物が互いに相対的に移動させられる時に、画像の特定の画素の位置に選択的に液滴を噴出するために作動させられる。高性能の印刷組立体において、ノズル開口は、通常、５０ミクロン以下、例えば約２５ミクロンの直径を有し、１００〜３００ノズル／インチのピッチで離して配置され、１００から３０００ｄｐｉ以上の解像度を有し、およそ１から７０ピコリットル（ｐｌ）以下の体積を有する液滴を生じさせる。液滴噴出の周波数は、通常、１０ｋＨｚ以上である。

全体の内容を引用によってここに組み入れる、ホイジントン（Hoisington）等の米国特許第５，２６５，３１５号には、半導体ボディと圧電アクチュエーターを有する印刷組立体が記載されている。このボディは、インキ室を形成するためにエッチングされたシリコンから作られている。ノズル開口は、シリコンボディに取り付けられた個別のノズル板によって形成されている。圧電アクチュエーターは、加えられた電圧に応答して幾何形状が変わる、すなわち曲がる圧電材料の層を有している。圧電層の曲がりによって、インキ経路に沿って位置するポンプ室内のインキが加圧される。圧電式のインキジェット印刷組立体は、全体の内容を引用によってここに組み入れる、フィシュベック（Fishbeck）等の米国特許第４，８２５，２２７号およびハイン（Hine）の米国特許第４，９３７，５９８号にも記載されている。

印刷精度は、組立体内の、および印刷機内の多数の組立体の中の、ノズルによって噴出させられる液滴の大きさと速度の均一性を含む多くの要因に影響を受ける。液滴の大きさと液滴の速度の均一性は、インキ経路の寸法の均一性と、音響干渉作用と、インキ流路の汚染と、アクチュエーターの作動の均一性などの要因に、順番に影響を受ける。市販される印刷紙は、印刷品質を低下させることがある、固定されていない粒子を有していることがある。

本発明の一態様は、概して、液滴を被印刷物上に付着させる装置を特徴とする。この装置は、被印刷物用の支持体と、支持体の上方に配置され、液滴を被印刷物上に付着させる液滴噴出組立体と、囲い構造と、囲い構造に接続されている、加圧された気体の供給源とを含む。囲い構造は支持体とともに、囲われた領域を形成し、液滴は囲われた領域を通って被印刷物上に噴出される。囲い構造は支持体とともに入口の隙間および出口の隙間も形成し、被印刷物は入口の隙間および出口の隙間を通って進む。囲い構造に接続された、加圧された気体は、囲い構造から両隙間を通る気体の流れを生じさせる。

ある装置では、囲い構造は、液滴噴出組立体の上方に配置されている囲いを有している。入口および出口の隙間と気体の圧力は、気体を、被印刷物の速度よりも速い速度で隙間を通過させて送るように調節されてもよい。入口および出口の隙間は、０．００４インチの被印刷物に対して、約０．００６インチから約０．１００インチの間であってもよい。加圧された気体の供給源から微粒子状の物質と水分を取り除くのが有利なこともある。場合によっては、加圧された気体の供給源に水または他の溶剤を加えることが有利なこともある。場合によっては、加圧された気体の圧力は、公称大気圧よりも、約０．１インチから約１０インチの水の分だけ高い。

他の装置では、囲い構造は、加圧された気体を、各隙間に隣接するそれぞれの切れ込み部まで送る多岐管分配システムを有する。

本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細が、添付の図面と以下の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、および利点が、これらの説明と図面から、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

異なる図面中の同様な参照符号は、同様な部材を示している。

図１は、インキ滴を被印刷物１２（例えば紙）上に連続的に付着させる装置１０を示している。被印刷物１２は、供給台１６上にあるロール１４から引き出され、様々な色の着いた複数の液滴を被印刷物１２上に配置する一連の液滴付着ステーション１８に供給される。各液滴付着ステーション１８は、被印刷物１２の上方に位置する、液滴を被印刷物１２上に付着させる不動の液滴噴出組立体２０を有する。被印刷物支持構造２２（例えば多孔質プラテン）が、各付着ステーション１８において被印刷物１２の下方にある。被印刷物１２は、最終の付着ステーション２４を出た後に、仕上げ前のステーション２６へ行くこともある。仕上げ前のステーション２６は被印刷物１２を乾燥させるために使われることもある。被印刷物１２を硬化させる紫外線または他の放射線が用いられることもある。次に、被印刷物１２は、折り曲げられ切り離されて完成品にされる仕上げステーション２８に進む。被印刷物の供給速度はおよそ０．２５〜５．０メートル／秒以上である。液滴噴出組立体はインキ滴を噴出させる場合がある。紫外線硬化材料、放射線硬化材料、または、液滴として送ることができるその他の材料を噴出する場合もある。

図２は、印刷可能な被印刷物１２が液滴噴出組立体２０の下方を、機械の長手方向に走行している状態の装置３２を示している。本実施形態では、液滴噴出組立体２０は、印刷ユニット支持体２３内に取り付けられて封止されている、分離している複数の印刷ユニット２１で構成されている。印刷されていない被印刷物１２が入口側３６に入り、印刷された被印刷物３８は出口側４０を出る。被印刷物支持構造２２（例えば多孔質プラテン）は、印刷可能な被印刷物１２を支持する。被印刷物支持構造２２は、湾曲している非多孔質のプラテンまたは回転ドラム（図示せず）であってもよい。加圧された気体４４を、入口４６を介して受け入れる囲い４２が、液滴噴出組立体の上方に取り付けられている。

図２Ａは、図２に示されている装置の、２Ａ−２Ａ線に沿う断面を示している。囲い４２の中に入る加圧された気体は、印刷ユニット支持体２３と支持構造２２によって形成されている、囲われた領域５０の、基部に近い縁部５２と遠い縁部５４まで進む。これらの位置から、加圧された気体は、紙の入口の隙間５６と紙の出口の隙間５８を出る。このような種類の構造は、ごみが印刷領域に入る機会を得る前に、ごみを除去できる。さらに、加圧された気体は、被印刷物を、支持構造に押し付けて平坦に保つのを助けることができる。囲い４２内の圧力は、公称大気圧よりも、約０．１インチから約１０インチまでの間の水の分だけ高い。紙の入口の隙間５６と紙の出口の隙間５８の両方を有することによって、例えば紙詰まりの危険性が低減するように、囲われた領域５０の下で圧力の均衡が保たれる。

気体の圧力は、隙間を通過する気体の速度が約０．２５メートル／秒から約５メートル／秒までの間になるように調整されなければならない。気体の圧力が高過ぎると、画像が損なわれることがあり、電力の要件が制限されるようになることがあり、過剰な騒音が生じることがある。過剰な騒音は乱流によって引き起こされることがあり、速度がより速くなると、乱流がより激しくなり、したがって騒音がより大きくなる。流速がより速くなると電力の要件がより厳しくなるように、所定の流速のために必要とされる電力は気体の流れに比例する。

０．００４インチの被印刷物（例えば紙）の場合の、入口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチであり、出口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである。隙間が大きくなり過ぎると、電力の要件は制限されるようになることがあり、隙間が小さくなり過ぎると、画像が擦れるようになるか、または紙詰まりが生じることがある。

被印刷物は、紙、合成樹脂、または他の印刷可能な被印刷物であってよい。通常の被印刷物はだいたい０．００２インチから０．００８インチまでの厚さである。

加圧された気体は、微粒子状の物質および過剰な水分を取り除くために、例えばＨＥＰＡフィルターを用いてろ過されてもよい。場合によっては、水または他の溶剤が、液滴噴出組立体の目詰まりを防ぐために追加されることもある。場合によっては、液滴の硬化を助けるために不活性気体雰囲気が必要なこともある。また、他の場合には、液滴の硬化を助けるために他の気体が必要なこともある。

図３は、印刷経路を清掃する他の装置６０を示している。本実施形態では、加圧された気体が、印刷ユニット支持体２３に含まれている多岐管分配システム６２まで送られる。図３Ａは他の装置６０の、３Ａ−３Ａ線に沿う断面を示しており、加圧された気体が多岐管分配システム６２からこの分配システム内の切れ込み部６４を通って進むのを示している。本実施形態では、切れ込み部６４は、印刷ユニット支持体２３の横方向の全長に沿って連続している。切れ込み部６４は、加圧された気体を、囲われた領域５０まで送り、次に紙の入口の隙間５６と紙の出口の隙間５８まで送る。

入口および出口の隙間は、気体の圧力および切れ込み部の幅とともに、両隙間を通る気体の速度が好ましくは約１．０メートル／秒になるように調整される。

０．００４インチの被印刷物（例えば紙）の場合、入口の隙間と出口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである。

本発明の多くの実施形態が記載されてきた。それでも、本発明の趣旨と範囲を逸脱することなく様々な変更をなしてもよいことが理解できるであろう。例えば、加圧された気体を、囲われた領域５０まで運ぶ切れ込み部６４の代わりに、印刷ユニット支持体２３内の複数の開口（図示せず）を用いることによって、図３に示されている装置を変更してもよい。この開口は、加圧された気体が液滴の被印刷物１２上への付着を妨げないように構成することができる。付着させられた液滴は、インキまたは他の材料であってよい。例えば、付着させられた液滴は、紫外線または他の放射線によって硬化可能な材料、あるいは、液滴として送ることができるその他の材料であってよい。したがって、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

被印刷物上に印刷する装置の側面図である。 図１に示す印刷ステーションの斜視図である。 図２に示す印刷ステーションの、２Ａ−２Ａ線に沿う断面図である。 他の印刷ステーションの斜視図である。 図３に示す印刷ステーションの、３Ａ−３Ａ線に沿う断面図である。

Claims (22)

1. 液滴を被印刷物上に付着させる装置であって、
   前記被印刷物用の支持体と、
   前記支持体の上方に配置され、前記液滴を前記支持体上の前記被印刷物上に付着させる液滴噴出組立体と、
   前記支持体とともに、囲われた領域を形成する囲い構造であって、前記液滴は前記囲われた領域を通って前記被印刷物上に噴出され、前記囲い構造は前記支持体とともに入口の隙間および出口の隙間を形成し、前記被印刷物は前記入口の隙間および前記出口の隙間を通って進む、囲い構造と、
   前記囲い構造に接続され、前記囲い構造から前記両隙間を通る気体の流れを生じさせる、加圧された気体の供給源と、
   を有する、液滴を被印刷物上に付着させる装置。
2. 前記囲い構造は、前記液滴噴出組立体の上方に配置されている囲いを有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記加圧された気体の圧力は、公称大気圧よりも約０．１インチから約１０インチの水の分だけ高い、請求項２に記載の装置。
4. 前記入口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである、請求項２に記載の装置。
5. 前記出口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである、請求項２に記載の装置。
6. 前記囲い構造は、前記加圧された気体を前記各隙間に隣接するそれぞれの切れ込み部まで送る多岐管分配システムを有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記加圧された気体の圧力は、公称大気圧よりも約０．１インチから約１０インチの水の分だけ高い、請求項６に記載の装置。
8. 前記入口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである、請求項６に記載の装置。
9. 前記出口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである、請求項６に記載の装置。
10. 前記液滴はインキを含む、請求項１に記載の装置。
11. 前記被印刷物は紙を含む、請求項１に記載の装置。
12. 連続的に移動する支持体をさらに有する、請求項１に記載の装置。
13. 前記加圧された気体の供給源から微粒子状の物質を取り除くフィルターをさらに有する、請求項１に記載の装置。
14. 前記加圧された気体の供給源に水分を加えることをさらに含む、請求項１に記載の装置。
15. 前記加圧された気体の供給源に溶剤を加えることをさらに含む、請求項１に記載の装置。
16. 前記隙間と前記気体の圧力は、前記気体を前記被印刷物の速度よりも速い速度で前記隙間を通過させて送るような大きさである、請求項１に記載の装置。
17. 前記気体は空気である、請求項１に記載の装置。
18. 前記気体は空気の酸素含有量よりも少ない酸素含有量を有する、請求項１に記載の装置。
19. 前記気体は空気の酸素含有量よりも多い酸素含有量を有する、請求項１に記載の装置。
20. 前記入口の隙間は約０．００６インチから約０．１００インチである、請求項１に記載の装置。
21. 前記出口の隙間は、約０．００６インチから約０．１００インチである、請求項１に記載の装置。
22. 前記隙間と前記気体の圧力は、前記被印刷物を前記支持体に押し付けて平らにするような大きさである、請求項１に記載の装置。

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