JP2007509786A - インクジェットプリントヘッドのくずの蓄積を減少させるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

インクジェットプリントヘッドは、内部コンパートメントを画成するハウジングを含む。ハウジングは、物体が前を通るとき物体にインク滴を放出するようになっているノズルの列を有する前面またはプリント面を含む。前面は、ハウジングの外部と内部コンパートメントの間に空気の流れを許すように、ノズル列の少なくとも一部分を取り囲む前方空気通路を画成する。ハウジングは、ハウジングの外部と内部コンパートメントの間に空気の流れを許すように構成された、少なくとも一つの追加的な空気通路を画成する。空気通路は、オリフィス列の周りのくずの蓄積を減少させる前方空気通路を通して積極的な空気の流れを作るように構成される。プリントヘッドは、また、オリフィス列が、郵便のような、印刷運転中高速でプリントヘッドを通過する物質によって損傷されるのを防止するために、前方空気通路の一部分を横切って延びる保護構造体を含んでもよい。

Description

ドロップ・オン・デマンドのインクジェットプリンタが、一般に、例えばコンベアラインに沿って搬送されるパッケージや、箱、または郵便物に印刷するのに使用される。各々のプリントヘッドは、典型的には、インクが小滴の形態で放出されるオリフィスまたはインク出口開口の列を有するノズル組立体を有する。小滴は、印刷されるべきカートンまたは物体の側面（または他の面）に向かって所定のパターンで放出され、インクがカートン面に当たるとき、所定の印がその面に印刷される。。そのようなインクジェットプリント装置は、例えば、商標、ロット番号、シリアル番号、製造日、出荷日情報、バーコード、図画、他の適切な情報などの、様々な情報（印）をカートンまたはパッケージに印刷するのに使用される。プリントヘッドのノズル組立体は、インクの供給源と連通している。プログラム可能なコントローラが、印刷されるべき面がプリントヘッドの前を通過するときに、その面に所望の情報または印を印刷するために、インクを予め選択されたパターンに従ってノズルオリフィスから射出させるように、インクの小滴を形成し且つ放出するための、バルブまたは他のよく知られた手段の操作を調整する。

プリントヘッドは、典型的には、ノズル組立体と、ノズル組立体の操作を制御するための電子機器と、を収容するハウジングで構成される。一般的に、ノズル組立体は、プリントヘッドの前面またはプリント面に配置されたオリフィス列を含み、このプリント面は、プリントされるべき面から短い距離（オリフィス−基プレート距離または離間距離と称される）隔てられている。

これらのプリントヘッドは、しばしば、プリントヘッドの性能に悪影響を及ぼすことがある、ダスト、くず、その他の汚染物が存在する中で作動する。例えば、郵便の適用では、比較的高いラインスピードが、頻繁な方向変更と郵便物の曲がりと連結して、大量の紙ダスト、ばらばら繊維や一般くずを作る。このくずは、オリフィス列を含む、プリント装置の全ての表面に堆積する。くずが列に重大なレベルまで積もると、オリフィスは、塞がれまたは方向が変えられ、その結果印刷能力を減じる。この問題は、高い処理量に適応する投射距離を減少させるので、一層悪化される。特に、単位時間あたり印が付けられる物の数が増すにつれて、投射距離を典型的に、減少させる必要がある。例えば、郵便の適用では、787 ft/minのラインスピードと、毎秒15印刷の処理量が遭遇する。典型的なインクジェットプリントヘッドのこれらのパラメータを満たすために、投射距離を0.02インチかそれよりも小さい値まで減少させることが必要である。郵便物とプリントヘッドの間のこの比較的小さい距離は、プリントヘッド、特にプリント面およびオリフィス列上での、くずの蓄積を増大させることがある。その結果として、インクジェットプリンタのオリフィス列の上および周りのくずの蓄積を減少させるプリントヘッドの必要がある。

インクジェットプリントヘッドは、オリフィス列を担持する前面を有するハウジングを含む。ハウジングは、オリフィス列の少なくとも一部分を取り囲む第一の空気通路を含む。少なくとも一つの他の空気通路が、ハウジングに設けられる。例えば、ハウジングは、対向した側壁を含み、壁の各々は、空気を前記ハウジングに流入、流出させる、少なくとも一つの開口を含む。空気通路は、オリフィス列の周りのくずの蓄積を減少させるため、オリフィス列を通る空気の流れを容易にするように構成される。プリントヘッドは、また、前記前方開口を通して前記ハウジングに流入するインクを集めるための手段を含んでもよい。この手段は、前方開口に隣接してハウジング内に配置された、吸収材料からなるのがよい。

保護構造体が、オリフィス列の損傷を防止するために、第一の空気通路の一部分を横切って配置されてもよい。オリフィスは、直線列に配置されてもよく、保護構造体は、前記オリフィス列にほぼ平行な方向に前記開口を横切って延びる直線部材を含んでいてもよい。保護構造体は、ハウジングの前面と一体に形成されてもよい。変形例として、保護構造体は、ハウジングと別々に形成され、ハウジングに例えば留め具によって取り付けられてもよい。保護構造体は、オリフィス列の上流および／またはオリフィス列の下流に配置されてもよい。

前述の概要、並びに本発明のある実施形態の次の詳細な記載は、添付の図面に関連して読むとき、より良く理解されよう。本発明を図示する目的のために、ある実施形態が図面に図示されている。しかしながら、本発明は、添付の図面に示された構成および手段に限定されないことを理解すべきである。

今、図面を参照すると、図１は、インクジェット印刷ステーション１０の斜視図であり、このインクジェット印刷ステーション１０は、該印刷ステーションを通過する、一般的に１５で指示される、一連の物品、物体、または他のパッケージを搬送するコンベア１７に沿って配置される。各物品またはパッケージは、選択された印が印刷されるべき面を有する。印刷ステーション１０は、面に印刷されるべき印がその面で明白且つ鮮明な解像度を有するように、物品１５の面から所望の垂直高さおよび水平間隔に取付られたプリントヘッド１１を含む。理解されるように、印刷ステーションは、物品１５に対してプリントヘッド１１の位置を調整するための取付構造または支持構造を含むのがよい。

インク供給装置１９は、インク供給ライン２１を通してインクをプリントヘッドに供給するように、印刷ステーション１０に設けられる。この技術でよく知られるように、コントローラ２３が、プリントヘッド１１へのインクの流れを制御し、物品１５の面７に所望の印を印刷するために、小滴を所定のパターンに形成するように、ノズル組立体のオリフィス１３からインクを押し出すべく、プリントヘッド１１内のノズル組立体の操作を制御するために設けられる。そのようなインク供給装置およびプリントヘッドは、ここに援用される、米国特許第5,101,224号に記載される。224特許のプリントヘッドは、圧力下に維持されたインク源に個々のバルブを介して連結された、複数のノズルを有するノズル組立体を利用している。プログラム可能なコントローラが、バルブの操作を調整して、インクをバルブを通してノズルに流れさせ、予め選択されたパターンまたは複数のパターンにしたがって、ノズルから射出させる。変形例として、ノズル組立体は、米国特許第5,227,813号、第5,235,352号、第5,426,455号、第5,433,809号、第5,436,648号、および第5,703,631号に開示されるような、圧電プリントヘッドノズルであってもよく、これらの特許の開示は、ここに援用される。

今、図２ないし図４を参照すると、本発明のある側面によるプリントヘッド３０が、より詳細に示される。プリントヘッド３０は、内部コンパートメント（図示せず）を画成するハウジング３２を含む。少なくとも一つのノズル組立体３４、およびノズル組立体を制御するための電子機器（図示せず）が、内部コンパートメント内に取り付けられる。図示された実施形態では、プリントヘッドは、背中合わせの形態に配置された二つのノズル組立体３４（またはプリント機械）を含む。プリントヘッド３０は二つのノズル組立体を有するものとして図示されているが、プリントヘッドが、本発明の範囲から逸脱することなく、一つまたはそれ以上のノズル組立体を有してもよいことは理解されよう。ノズル組立体３４は、上述のように、インク供給源（図示せず）および外部電子機器コントローラ（図示せず）に連結する。

図５により詳細に示すように、各ノズル組立体は、オリフィス３８の列を有する前面３６を含む。ノズル組立体３４のオリフィス列は、互いにほぼ平行に、且つ物品がプリントヘッドの前を通る方向に対してほぼ垂直に延びる。一般的に矢印４０で図示されたこの方向は、ここでは処理方向と称される。ハウジングは、前方開口４４を含むプリント面またはプレート４２を含む。ノズル組立体３４は、オリフィス列３８から放出されるインク滴が開口４４の前を通る物品に当たるために、ノズル組立体の前面が前面開口４４と整列するように、ハウジング内に取り付けられる。

従来のプリントヘッドの設計では、ハウジングは、一般的に、インク、ほこり、その他の汚染物がハウジングの内部コンパートメントに入るのを阻止するように構成されている。ハウジングを密封する一つの理由は、ハウジング内に収容された電子機器をそのような汚染物から保護するためである。そのような設計では、プリント面の前面開口の寸法は、典型的には、プリント面とノズル組立体の間の隙間を最小にするように、最小にされる。さらに、プリント面とノズル組立体の間の隙間は、従来では、例えばエラストマーのガスケットによって密封される。

反対に、本発明のある側面によるプリントヘッドでは、前方開口４４は、オリフィス列３８を通る積極的な空気の流れを作るための空気通路４６として機能する。前方空気通路４６は、空気をハウジング３２の外部と内部の間に通すように、オリフィス列３８の少なくとも一部分を取り囲む。前方空気通路４６は、好ましくは、ノズル組立体３８の側端５０を越えて横に延びるように、前方開口を拡大することによって形成される。図５に見られるように、これは、ノズル組立体３４の上流側に第一の隙間または開口５２を、ノズル組立体３４の下流側に第二の隙間５４をもたらす。隙間５２，５４の幅Ｄ₁，Ｄ₂は、特定の印刷適用に依存し、例えばラインスピードや投射距離などの要因に応じて変える必要がある。さらに、幅Ｄ₁，Ｄ₂は、同じである必要はない。満足できる結果は、0.125インチから0.5インチまで変動する幅で達成できる。

ハウジング３２は、好ましくは、ハウジングの外部と内部の間に、少なくとも一つの追加的な空気通路４８または開口を含む。図２ないし図４に示す実施形態では、ハウジングは、側壁に空気通路４８を含む。空気通路４６，４８は、オリフィス列３８の周りのくずの蓄積を減少させるために、オリフィス列３８を通る積極的な空気の流れを容易にする。プリントヘッド３０は、追加的にまたは代替的に、前方空気通路を通る空気の流れを容易にするために、ファンまたは吸引器（図示せず）のような手段を備えてもよい。理解されるように、吸引器を、追加的な空気通路の代わりに使用することができる。そのような設計では、吸引器は、空気および汚染物および余剰分を前方空気通路４４を通って且つ（複数の）オリフィス列３８から引き込むために、前方空気通路４６に直接連結されてもよい。変形例として、吸引器は、例えば通路４８を通してハウジングから空気を吸い出すように連結され、これによって空気を前方開口４４を通してハウジングに流入させてもよい。そのような構成の例は、図３Ｂに示されており、吸引器組立体シュラウド４９が側方通路４８の上に横たわる。シュラウド４９は、ホース５３を介して主吸引ユニット５１に相互に連結されている。吸引ユニットは、空気を開口４８を通してハウジング３２から吸い出し、空気を、前方空気通路４４を通してハウジングに流入させる。

プリントヘッド３０は、また、前記前方空気通路４４を通って前記ハウジングに流入するインクを集めるための手段を含むのがよい。この手段は、前方通路４４に隣接してハウジング内に配置された吸収材料（図示せず）からなるのがよい。変形例として、この手段は、前方通路を通ってハウジングに入るインクおよびその他の汚染物を集めるための吸引器からなってもよい。

オリフィス列３８が、該オリフィス列の前を通る物質によって損傷されるのを防止するために、保護構造体５８が、前方通路４６の一部分を横切って配置されているのがよい。図２に示す実施形態では、保護構造体５８は、通路４６の一部分を横切って延びるが、オリフィス列３８からのインク滴の流れと干渉しない、水平部材６０と垂直部材６２の格子を含む。図２の実施形態では、保護構造体は、オリフィス列３８の上流に配置された上流部分６４と、オリフィス列３８の下流に配置された下流部分６６と、を含む。変形例では、そのような構造体は、例えば列３８の上流側の一側にのみ配置されている。図示した実施形態では、保護構造体の各部分は、一つの垂直部材６２と一つの水平部材６０と、を含む。しかしながら、保護構造体は、本発明の範囲から逸脱することなく、多数の他の形態をとってもよいことは理解されよう。例えば保護構造体５８は、図６に示すように、例えば留め具によって、プリントプレート４２に取り外し可能に連結していてもよい。保護構造体は、0.02インチまたはそれ以下の比較的短い距離が一般的で、郵便物が、さもなければ郵便がプリントヘッド３０を通るときに前方開口の中へ延びる、ペーパークリップ、ホッチキス針、のような要素を含む、郵便処理機のような適用に特に有用である。

理解されるように、ハウジングの形状およびある他の特徴は、プリントヘッドが使用されるべき適用に依存する。図２ないし図４に示す実施形態は、郵便キャンセル機用に構成される。そのような郵便キャンセル機の例は、米国特許第5,988,057号に記載され、その開示は、ここに援用される。ハウジング３２は、投射距離を調整可能な取付ブラケット７０を含み、投射距離は、例えば留め具７２をゆるめて、プリントヘッドをブラケット７０に対して動かすことによって調整可能である。ハウジング３２は、また、プリントプレート４２の底端に隣接した位置で外方に延びる、一体形成の水平壁７４を含む。水平壁７４は、プリントキャンセル機の対応する壁またはプレートと整列して、郵便物の個々のピースが移動する連続的な面を形成する。

図７は、本発明の実施形態のある側面による面プレート４２’の変形例の実施形態を図示する。面プレート４２’は、図２に示すハウジング３２に連結されるように構成される。この目的のために、プレート４２’の底は、ねじ開口１００を呈する。留め具（図示せず）が、水平壁７２の開口に通して、この開口に螺合して面プレート４２’をハウジング３２にしっかり固定する。面プレート４２’は、開口４４’の上流側に保護構造体５８’を含むことをのぞいて、図２の面プレート４２と同様である。開口４４’の下流側は、上方壁１０２および下方壁１０４を含む。テーパ壁の上流端は、滑らかな端部を提供し、これによって、例えば郵便のようなパッケージが印刷中開口４４’の前を通るとき、これに対する摩耗を減少する。壁は、郵便物が開口４４’の中へ内方に曲がる、例えば曲がる傾向を減少させるために、開口の前を通るとき郵便物の支持を提供する。面プレートは、さらに、開口４４’の下流に配置された切り下げ(undercut)部分１０６を含む。切り下げ部分１０６は、印刷後に面プレートを横切るとき、郵便物上のインク汚れを防止するように構成される。より具体的には、切り下げ部分は、面プレートと印刷がプリントヘッド３０によって行われる郵便物の部分の間の下流の非接触期間のために設けられる。

本発明は、ある実施形態を参照して記載されたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な修正がなされ、均等物に置き換わってもいいことは、当業者に理解されよう。加えて、本発明の範囲を逸脱することなく、特定の状況または部材を本発明の示唆に適合させるために、多くの改造がなされてもよい。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の請求項の範囲内にある、全ての実施形態を含むことを意図する。

本発明の実施形態のある側面による、インクジェットプリントヘッドを利用したインクジェット印刷装置の斜視図。 本発明の実施形態のある側面によるインクジェットプリントヘッドの斜視図。 印刷装置に設けられた、図２のプリントヘッドを示す斜視図。 変形例の実施形態のある側面を表す図。 印刷装置に設けられた、図２のプリントヘッドを示す斜視図。 本発明の実施形態のインクジェットプリントヘッドのある側面を示す正面図。 本発明の実施形態のある側面による取り外し可能な保護構造体を示す図。 本発明の実施形態のある側面による面プレートの変形例の実施形態を示す図。

Claims (18)

1. ノズルオリフィス(３８)の列を担持する前面(３６)を有するハウジング(３２)を備え、ハウジング(３２)は、オリフィス列(３８)を取り囲む前方開口(４４)と、少なくとも一つの他の開口(４８)と、を含み、開口(４４，４８)は、オリフィス列(３８)の周りのくずの蓄積を減少させるために、オリフィス列(３８)を通る空気の流れを容易にするように構成される、
   ことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
2. ハウジングは、対向した側壁を含み、側壁の各々は、空気を前記ハウジングに流入、入出させる、少なくとも一つの開口を含む、
   請求項１に記載のプリントヘッド。
3. オリフィス列の損傷を防止するために、前方開口の一部分を横切って配置された保護構造体をさらに含む、
   請求項１に記載のプリントヘッド。
4. オリフィス列は、オリフィスの直線列からなり、保護構造体は、前記オリフィス列にほぼ平行な方向に開口を横切って延びる直線部材からなる、
   請求項３に記載のプリントヘッド。
5. 保護構造体は、前記オリフィス列から上流に配置される、
   請求項４に記載のプリントヘッド。
6. 保護構造体は、水平部材および垂直部材の格子を含む、
   請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
7. 物品(１５)を印刷ステーション(１０)を通って処理方向に移動させるための手段(１７)を有するタイプの印刷ステーション(１０)に使用するインクジェットプリントヘッドであって、
   処理方向とほぼ交差する方向に向けられたノズルの直線列(３８)を有する前面(３６)を有し、前面(３６)がノズル列(３８)を取り囲む前方開口(４４)を含み、開口(４４)がオリフィス列(３８)の周りのくずの蓄積を減少させるためにオリフィス列(３８)を通る空気の流れを容易にするように構成されたハウジング(３２)と、
   物品(１５)が開口(４４)の前を通るとき、物品(１５)が開口(４４)を損傷するのを防止するために、開口(４４)の少なくとも一部分を横切って延びる保護構造体(５８)と、を含む、
   ことを特徴とするプリントヘッド。
8. 保護構造体は、オリフィス列にほぼ平行な方向に、前方開口を横切って延びる部材からなる、
   請求項７に記載のプリントヘッド。
9. 部材は、前記オリフィス列の上流に配置される、
   請求項８に記載のプリントヘッド。
10. 保護構造体は、ハウジングの前面と一体に形成される、
    請求項７に記載のプリントヘッド。
11. 保護構造体は、ハウジングの前面と別々に形成される、
    請求項７に記載のプリントヘッド。
12. 内部コンパートメントを画成するハウジング(３２)を含み、ハウジング(３２)は、ノズルの列(３８)を有する前面(３６)を有し、ノズルの列(３８)は、物体(１５)が列(３８)の前を通るとき、物体(１５)上にインクの滴を放出するようになっており、前面(３６)は、ハウジングの外部と内部コンパートメントの間に空気の流れを許すように、ノズル列(３８)の少なくとも一部分を取り囲む第一の空気通路(４４)を画成し、これにより第一の空気通路(４４)および少なくとも一つの追加的な空気通路(４８)を通る空気の流れが、ノズル列(３８)の周りのくずの蓄積を減少させる、
    ことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
13. ハウジングは、対向した側壁を含み、前記側壁の各々は、少なくとも一つの空気通路を含む、
    請求項１２に記載のプリントヘッド。
14. オリフィス列が、印刷中、オリフィス列の前を通る材料によって損傷するのを防止するために、第一の空気通路の少なくとも一部分を横切って延びる保護構造体をさらに含む、
    請求項１２に記載のプリントヘッド。
15. オリフィス列は、ほぼ直線であり、保護構造体は、オリフィス列にほぼ平行な方向に第一の空気通路を横切って延びる部材を含む、
    請求項１７に記載のプリントヘッド。
16. 保護構造体は、前記オリフィス列の上流に配置される、
    請求項１４に記載のプリントヘッド。
17. 保護構造体は、ハウジングの前面と一体に形成される、
    請求項１４に記載のプリントヘッド。
18. 保護構造体は、ハウジングの前面と別々に形成される、
    請求項１４に記載のプリントヘッド。

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