JP4226519B2 - 流体噴射機構用の気流調整組立品 - Google Patents

Description

インクジェットプリントヘッド等の流体噴射機構の改良に関する。

インクジェットプリンタは、媒体上にプリントする場合、特にカラー画像の正確なプリントが必要な場合によく使われるようになった。例えば、そのようなプリンタは、デジタルカメラを用いて生成したカラー画像ファイルをプリントする場合、仕事上のプレゼンテーションのカラーコピーをプリントする場合、等でよく使われるようになった。インクジェットプリンタは、より総称的には、インク等の流体を紙等の媒体上に噴射する流体噴射装置である。

インクジェットプリンタは、媒体上へのプリントがますます高速になっている。高速になった方法のひとつは、そのようなプリンタのインクジェットプリントヘッド（より一般的には流体噴射機構）が、媒体スワス（swath）の一端からスワスの他端まで移動するときにインクを噴射しながら、媒体スワスの上をより高速に移動することである。しかし、プリント速度が増加すると、媒体上に望ましくないアーティファクト（artifact、印刷画像のノイズやゆがみなどの欠陥）が形成されてしまう可能性がある。

例えば、インクを噴射しているインクジェットプリントヘッドを媒体スワスを横切って高速に移動させることから、望ましくないいわゆる「ワーム（worms）」が生じる可能性がある。プリントヘッドが媒体を横切って移動している間にプリントヘッドと媒体との間をプリントヘッドを通り過ぎて勢いよく流れる気流は、プリントヘッドが噴射しているインクに影響を及ぼす。この気流がインクに及ぼす影響は、媒体上に認識できるインクの尾を引いたもの（trails）、すなわち「ワーム」、が生じてしまう可能性がある、ということである。

本発明の一実施形態の流体噴射機構用の気流調整組立品は、少なくとも１つの第１の表面および少なくとも１つの第２の表面を備える。少なくとも１つの第１の表面は、流体噴射機構が移動している間、少なくとも実質的に気流に流体噴射機構を迂回させるためのものである。少なくとも１つの第２の表面は、流体噴射機構の前面と少なくとも略同一平面上にあり、流体噴射機構が移動している間、流体噴射機構の前面（流体が噴射される面）の上に気流抗力を作り出す。

本明細書において参照する図面は、明細書の一部を形成する。図面において示す特徴は、別段の指示がない限り、本発明のすべての実施形態ではなく本発明のいくつかの実施形態のみを説明する意図で述べており、それと反対の含意は、別段の指示がない限り行われてはならない。

本発明の例示的実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成し、実例として本発明を実施することができる具体的な例示的実施形態を示す、添付図面を参照する。このような実施形態は、当業者が本発明を実施することができるようにするのに十分詳細に説明されている。その他の実施形態を利用してもよく、本発明の精神または範囲から逸脱することなく論理的、機械的、およびその他の変更を行ってもよい。したがって、以下の詳細な説明は、限定する意味で解釈してはならず、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。

（流体噴射機構用の気流調整組立品）
図１は、本発明の実施形態による、インクジェットプリントヘッド等の流体噴射機構用の気流調整組立品１００（気流を調整するための部品）を示す。図１の気流調整組立品１００は、表面１０４Ａ、１０４Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂを含む複数の表面を有する単一の構成部品１０２を含む。表面１０４Ａ、１０４Ｂを総称して表面１０４と呼び、表面１０６Ａ、１０６Ｂを総称して表面１０６と呼ぶ。表面１０４は表面１０６と垂直である。気流調整組立品１００はさらに、橋部１１２と、流体噴射機構をその中に取り付けることができる領域１１４とを含む。

それぞれの表面１０４は、少なくとも実質的に、涙滴形になっている。説明するように、表面１０４は、気流調整組立品１００の空気力学的に効率良く（空気抵抗係数が小さく）気流を誘導する面であり、流体噴射機構が移動している間、気流に、領域１１４内に搭載された流体噴射機構を迂回させる。すなわち、流体噴射機構が移動している間、表面１０４はそれぞれ、領域１１４内に搭載された流体噴射機構を迂回するよう気流を分割すなわち分岐させ、したがって、流体噴射機構の上の気流を最小にする。

表面１０６Ａは、複数の平行なリブ１０８を含み、表面１０６Ｂは複数の平行なリブ１１０を含む。説明するように、表面１０６、そして特に表面のリブ１０８、１１０は、流体噴射機構が移動している間、領域１１４内に搭載された流体噴射機構の前面の上に気流抗力（drug、気流による抗力）を作り出す。すなわち、表面１０６は抗力を発生させる表面であり、流体噴射機構が移動している間、領域１１４内に搭載された流体噴射機構の上の気流を減速させ（すなわち気流の流体噴射機構に対する相対速度を減少させる）、したがって流体噴射機構の上の気流抗力を最大にする。これは、流体噴射機構がそこを通って移動する静止していた空気の速度（絶対速度）を機構の速度に合わせ、流体滴の飛翔経路に影響を及ぼす気流がない状態で流体滴が媒体まで達することができるようにし、流体滴が期待される位置に配置されるようにする、という効果を有する。

図２は、本発明の実施形態による、気流調整組立品１００内に取り付けた流体噴射機構２０２を示す。流体噴射機構２０２は、インクを噴射することができるインクジェットプリントヘッドとして具体的に示すが、別のタイプの流体を噴射することができる別のタイプの流体噴射機構であってもよい。流体噴射機構２０２は、具体的には、気流調整組立品１００の表面１０６と少なくとも略同一平面にある前面２０４を含む。

図３は、本発明の実施形態による、機構２０２が移動している間、表面１０４が気流に、流体噴射機構２０２を迂回させる方法を示す、気流調整組立品１００の平面図である。組立品１００および機構２０２が、矢印３０２Ａで示す方向に進んでいる間は、表面１０４Ａが、機構２０２の移動方向に配列され、空気を誘導する面である。したがって、流体噴射機構２０２が移動して流体を噴射している間、線３０４Ａで表す気流は、分岐しすなわち分割され、機構２０２を迂回する。

同様に、組立品１００および機構２０２が、矢印３０２Ａで示す方向と反対である矢印３０２Ｂで示す方向に進んでいる間は、表面１０４Ｂが、機構２０２の移動方向に配列された誘導する面である。流体噴射機構２０２が移動して流体を噴射している間、線３０４Ｂで表す気流は、分岐すなわち分割され、機構２０２を迂回する。したがって、流体噴射機構２０２が移動して流体を噴射している間、表面１０４は、機構２０２の上の気流を最小にする。

図４は、本発明の実施形態による、流体噴射機構２０２が移動している間、機構２０２の前面２０４の上に表面１０６が気流抗力を作り出す方法を示す、気流調整組立品１００の正面側から見た断面図である。気流調整組立品１００および機構２０２は、紙等の媒体４０２の下にあり、機構２０２は、方向３０２Ａおよび／または方向３０２Ｂに移動している間、媒体４０２の上に流体を噴射する。気流調整組立品１００および機構２０２はまた、媒体４０２の上、または、媒体４０２に対して別の方向に位置してもよい。組立品１００および機構２０２が、矢印３０２Ａで示す方向に進んでいる間、表面１０６Ａおよびそのリブ１０８は、機構２０２の前面２０４よりも（進んでいる方向に関して）前に位置する。したがって、組立品１００を用いない場合と比較して、線４０４Ａで表す気流は、次第に短くなっていく破線４０４Ａで示すように、表面１０６Ａのリブ１０８の上を進むときに、機構２０２に対して減速される。すなわち、機構２０２から見て、組立品１００が用いられないと仮定した場合と比較すれば、気流の速度は減少する。（実際には、気流の速度（絶対速度）は機構２０２の速度に合わせて増加する。）
同様に、組立品１００および機構２０２が、矢印３０２Ｂで示す方向に進んでいる間、表面１０６Ｂおよびそのリブ１１０は、機構２０２の前面２０４よりも（進んでいる方向に関して）前に位置する。線４０４Ｂで表す気流は、次第に短くなっていく破線４０４Ｂで示すように、表面１０６Ｂのリブ１１０の上を進むときに、リブ１１０が存在しないと仮定した場合と比べて減速する。したがって、流体噴射機構２０２が移動して媒体４０２上に流体を噴射している間、表面１０６は、機構２０２の前面２０４の上の気流抗力を作り出すかまたは最大にする。

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の実施形態による、流体噴射機構２０２が、媒体スワス５０２に対して移動しその上に流体を噴射している間、媒体スワス５０２上の、望ましくない、気流によって生じる流体噴射アーティファクトを、気流調整組立品１００が少なくとも実質的に低減する方法を例示的に示す。図５Ａにおいて、媒体スワス５０２は、気流調整組立品１００を機構２０２に取り付けていない場合に、その上に機構２０２が流体を噴射している結果として生じる。その結果、「ワーム」として知られている望ましくない流体噴射アーティファクト５０４が生じる可能性がある。

そのようなワームのアーティファクトは、媒体スワス５０２上の追加された流体ではなく、特定のパターンを有する流体滴の配置エラー（placement errors）によって生じた欠陥である、ということが留意される。ワームのアーティファクトが目に見えるのは、気流の流れが、出力におけるパターンが目に見えるように画像をひずませるような方法で、滴の配置を誤らせるからである。したがって、ワームのアーティファクトは、あるタイプの流体噴射試験を行うときに容易に認識される傾向があり且つ流体滴に及ぼす空気力学的影響によって生じる特定のタイプの欠陥である。空気力学的影響によってまた、結果として生じる媒体上の画像出力における粒子の粗さ等、その他のタイプの欠陥も生じる可能性があり、そのようなその他のタイプの欠陥もまた、組立品１００が防止するということが留意される。

比較すると、図５Ｂにおいて、媒体スワス５０２は、気流調整組立品１００を機構２０２に取り付けた場合に、その上に流体噴射機構２０２が流体を噴射している結果として生じる。説明したように、流体噴射機構２０２の上の気流に影響を及ぼす気流調整組立品１００の表面１０４、１０６のために、アーティファクト５０４は生じない。したがって、気流調整組立品１００は、アーティファクト５０４のような、望ましくない、気流によって生じる流体噴射アーティファクトを、少なくとも実質的に防止する。

（気流調整組立品の他の実施形態）
図６は、本発明の他の実施形態による、流体噴射機構２０２に取り付けた気流調整組立品を示す。図１および図２の組立品１００が、表面１０４、１０６を含む単一の構成部品１０２を有するのに対して、図６の組立品は、表面１０４、１０６を含む２つの構成部品１０２Ａ、１０２Ｂを有する。すなわち、構成部品１０２Ａは表面１０４Ａ、１０６Ａを含むのに対して、構成部品１０２Ｂは表面１０４Ｂ、１０６Ｂを含む。図１および図２の組立品１００の橋部１１２は、図６の組立品からは省いている。構成部品１０２Ａ、１０２Ｂはそれぞれ、機構２０２の互いに反対の側に取り付けられている。

図７は、本発明の他の実施形態による、そこに気流調整組立品が一体化した、流体噴射機構２０２を示す。図１、図２、および図６の組立品１００は、流体噴射機構２０２と別個でそこに取り付けた、１つまたは２つの構成部品１０２を有する。比較すると、図７の組立品は、実際には流体噴射機構２０２の一部である。気流調整組立品は、流体噴射機構２０２と一体型なので、機構２０２に取り付けているわけではない。

図８Ａおよび図８Ｂは、本発明のさまざまな実施形態による、気流調整組立品１００の平面図を示す。組立品１００は、空気力学的に効率の良く気流を誘導する面（先頭表面）としての表面１０４を有するものとして示している。表面１０４は、図１乃至図７において涙滴形であるものとして示した。しかし、空気力学的に効率の良い（空気抵抗係数の低い）気流の誘導面１０４は、本発明のその他の実施形態において、涙滴形以外の形状を有してもよい。図８Ａにおいては、組立品１００の表面１０４はノーズコーン形（nose cone）（或いはへら形、ドーム形状）であるのに対し、図８Ｂにおいては、組立品１００の表面１０４は形状が三角形である。

図９Ａおよび図９Ｂは、本発明のさらなるさまざまな実施形態による、気流調整組立品１００の平面図を示す。組立品１００は、抗力を誘導する表面としての表面１０６を有するものとして示している。表面１０４は、図１乃至図７において平行なリブ１０８、１１０を有するものとして示した。しかし表面１０４は、平行なリブ１０８、１１０を含むこと以外によって抗力を作り出してもよい。例えば、リブ１０８、１１０は、互いに平行でなくてもよく、別の方法で図１乃至図７に示すのと異なるように位置してもよい。さらに、図９Ａにおいて表面１０４は、リブ１０８、１１０の代わりに、複数の柱（ポスト、posts）９０２、９０４を含んで気流抗力を生じさせる。図９Ｂにおいて表面１０４は、リブ１０８、１１０の代わりに、斜線領域９５２、９５４で示すように、粗いまたは粗くした表面状態により気流抗力を生じさせるものとして示す。

（流体噴射の装置および方法）
図１０は、本発明の実施形態による流体噴射装置１０００のブロック図を示す。流体噴射装置１０００は、流体噴射機構２０２と気流調整組立品１００とを含む。流体噴射機構２０２は、一実施形態において、インクジェットプリントヘッド等のインクジェットプリント機構であって、流体噴射装置１０００がインクジェットプリンタ等のインクジェットプリント装置であってもよいようにしてもよい。気流調整組立品１００は、説明したように、図１および図６に示す１つまたは２つの構成部品１０２を含んでもよい。気流調整組立品１００はまた、説明したように、図７に示す、流体噴射機構２０２と一体型であってもよい。

図１１は、本発明の実施形態による使用方法１１００を示す。例えば方法１１００は、説明した気流調整組立品１００および流体噴射機構２０２とともに行ってもよい。まず、流体噴射機構２０２が媒体スワスの上で一方向に移動する（１１０２）。流体噴射機構２０２が媒体スワスの上で移動している間（１１０４）、機構２０２の前面２０４から流体が噴射される（１１０６）。例えば、機構２０２がインクジェットプリントヘッドまたは別のタイプのインクジェットプリント機構である場合には、インクが噴射されてもよい。

気流は、気流調整組立品１００の表面１０４等によって、流体噴射機構２０２を迂回するように分岐すなわち分割される（１１０８）。さらに気流は、組立品１００の表面１０６等によって、機構２０２の前面２０４の上で相対的に減速される（１１１０）。すなわち、機構２０２の前面２０４の上に気流抗力が作り出される。次に媒体が次のスワスまで前進し（１１１２）、方法１１００は必要に応じて繰り返されて（１１１４）、所望のとおりに媒体の上で流体を噴射する。方法１１００が繰り返される度に、１１０２において現在の媒体スワスの上で流体噴射機構２０２が移動する方向は、左から右へ進むことから右から左へ進むことへ等、交互になってもよい。

図１２Ａおよび図１２Ｂは、本発明のさまざまな実施形態による、製造方法１２００、１２５０を示す。方法１２００は、気流調整組立品１００が図１または図６に示される場合の流体噴射機構２０２および気流調整組立品１００の製造についてのものであってもよいのに対して、方法１２５０は、図７の一体型の気流調整組立品１００を含む流体噴射機構２０２の製造についてのものであってもよい。図１２Ａにおいて、流体噴射機構２０２がまず設けられる（１２０２）。次に、機構２０２の上の気流を最小にし、機構２０２の前面２０４の上の気流抗力を最大にする、組立品１００の１つまたは２つの構成部品１０２が設けられる（１２０４）。最後に、構成部品（複数可）１０２が機構２０２に取り付けられる（１２０６）。

図１２Ｂにおいて、流体噴射機構２０２がここでもまた最初に設けられる（１２５２）。流体噴射機構２０２上に、流体噴射機構２０２の前面２０４と垂直な表面１０４等の空気力学的に効率の良い誘導面（先頭表面）が、少なくとも１つ形成される（１２５４）。最後に、流体噴射機構２０２上に、流体噴射機構２０２の前面２０４と略同一平面にある表面１０６等の抗力を誘導する表面が、少なくとも１つ形成される（１２５６）。

具体的な実施形態を本明細書において示し説明したが、当業者であれば、同じ目的を達成するよう考案されたいかなる仕組みも、示した具体的な実施形態の代わりにしてもよいということを理解しよう、ということが留意される。本願は、本発明のいかなる改造または変形も包含するよう意図される。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される、ということが明白に意図される。

本発明の流体噴射機構用の気流調整組立品は、例えばインクジェットプリントヘッドに対して適用可能である。

本発明の実施形態による流体噴射機構用の気流調整組立品の図である。 本発明の実施形態による流体噴射機構に取り付けた気流調整組立品の図である。 本発明の実施形態による、気流調整組立品の表面が、気流に少なくとも実質的に機構を迂回させる方法を示す、流体噴射機構用の気流調整組立品の平面図である。 本発明の実施形態による、流体噴射機構の前面の上に気流調整組立品の表面が気流抗力を作り出す方法を示す、該機構用の気流調整組立品の正面側から見た断面図である。 本発明の実施形態による、流体噴射機構に取り付けた気流調整組立品を利用することによって、「ワーム」として知られている望ましくないアーティファクトが実質的に除去される方法を示す図である。 本発明の実施形態による、流体噴射機構に取り付けた気流調整組立品を利用することによって、「ワーム」として知られている望ましくないアーティファクトが実質的に除去される方法を示す図である。 本発明の実施形態による、２つの別個の構成部品を有する流体噴射機構用の気流調整組立品の図である。 本発明の実施形態による、一体型の気流調整組立品を有する流体噴射機構の図である。 本発明のさまざまな実施形態による、気流に少なくとも実質的に機構を迂回させる気流調整組立品の異なる表面を示す流体噴射機構用の気流調整組立品の平面図である。 本発明のさまざまな実施形態による、気流に少なくとも実質的に流体噴射機構を迂回させる気流調整組立品の異なる表面を示す、該機構用の気流調整組立品の平面図である。 本発明のさまざまな実施形態による、流体噴射機構の前面の上に気流抗力を作り出す、気流調整組立品の異なる表面を示す、該機構用の気流調整組立品の平面図である。 本発明のさまざまな実施形態による、流体噴射機構の前面の上に気流抗力を作り出す、気流調整組立品の異なる表面を示す、該機構用の気流調整組立品の平面図である。 本発明の実施形態による流体噴射装置のブロック図である。 本発明の実施形態による使用方法のフローチャートである。 本発明のさまざまな実施形態による、製造方法のフローチャートである。 本発明のさまざまな実施形態による、製造方法のフローチャートである。

符号の説明

１００ 気流調整組立品
１０２Ａ 第１の構成部品
１０２Ｂ 第２の構成部品
１０４ 第１の表面
１０６ 第２の表面
１０８ リブ（柱状部分）
１１０ リブ（柱状部分）
２０２ 流体噴射機構
２０４ 前面（流体が噴出される面）

Claims (9)

1. インクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品であって、
   前記インクジェットプリントヘッドが媒体上を横切って移動している間、前記移動している方向とは反対の方向で前記インクジェットプリントヘッドと前記媒体との間を流れる気流に少なくとも前記インクジェットプリントヘッドを迂回させるような少なくとも１つの第１の表面と、
   前記インクジェットプリントヘッドの流体が噴射される前面と少なくとも略同一平面にあり、凹凸を有する少なくとも１つの第２の表面とを備え、
   前記凹凸は、前記インクジェットプリントヘッドの移動する方向に略直交する方向で延びていることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
2. 前記少なくとも１つの第１の表面と前記少なくとも１つの第２の表面を含む構成部品をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
3. 第１の構成部品と第２の構成部品とをさらに備え、前記第１の構成部品は、前記第１の表面の１つと前記第２の表面の１つとを有し、前記第２の構成部品は、前記第１の表面のうちの他の一つと前記第２の表面のうちの他の一つとを有することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
4. 前記インクジェットプリントヘッドには、前記少なくとも１つの第１の表面および前記少なくとも１つの第２の表面が一体化していることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
5. 前記少なくとも１つの第１の表面は前記少なくとも１つの第２の表面と垂直であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
6. 前記少なくとも１つの第１の表面はそれぞれ、涙滴形状、ノーズコーン形状、および三角形状からなる形状の群から選択される形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
7. 前記少なくとも１つの第１の表面は空気抵抗係数が小さいことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
8. 前記少なくとも１つの第２の表面はそれぞれ、複数のリブ、複数の柱、および粗い表面のうちの１つを備えることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。
9. インクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品であって、
   前記インクジェットプリントヘッドが媒体上を横切って移動して流体を噴射している間、それぞれ前記インクジェットプリントヘッドの移動方向内に配列されて、前記移動している方向とは反対の方向で前記インクジェットプリントヘッドと前記媒体との間を流れる気流に対して空気抵抗係数が小さく、前記移動方向において前記インクジェットプリントヘッドよりも前に位置するような少なくとも１つの誘導面、および、
   前記インクジェットプリントヘッドが移動して流体を噴射している間、それぞれ前記インクジェットプリントヘッドの流体が噴射される前面と少なくとも略同一平面に配置され、前記移動方向において前記インクジェットプリントヘッドの前記前面よりも前に位置し、凹凸を有する表面のうちの少なくとも１つを備え、
   前記凹凸は、前記インクジェットプリントヘッドの移動する方向に略直交する方向で延びていることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド用の気流調整組立品。

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