JP4268330B2 - 通気可能なインクジェットプリントヘッドのキャッピングおよびプライミングアセンブリ - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にはプリントヘッドを含むインクジェットプリンタに関し、より特定的には、プリントヘッドにふたをした場合に生じるプリントヘッドのキャッピング圧を発生させる欠陥を緩和する開位置と、プリントヘッドの定期的な保守時にプリントヘッドの密封プライミング（priming：インク充填）を可能にする閉位置とを有する、通気可能なインクジェットプリントヘッドのキャッピングおよびプライミングアセンブリに関する。
【従来の技術】
【０００２】
いわゆる「ドロップオンデマンド（drop-on-demand）」タイプと呼ばれるインクジェットプリンタは、少なくとも１つのプリントヘッドを有し、このプリントヘッドからインク滴が記録媒体へと噴射される。プリントヘッド内部において、インクは複数のチャネルの中に含まれ、エネルギーパルスを用いてチャネル端部のオリフィスから要求に応じてインク滴が噴射される。
【０００３】
サーマルインクジェットプリンタでは、通常、エネルギーパルスは各チャネル中に個々に配置される抵抗器によって発生し、各抵抗器は電流パルスによって個々にアドレス指定されて、チャネル内のインクを加熱および気化する。任意の一チャネル中で蒸気泡が成長すると、インクはチャネルのオリフィスまたはノズルから膨張を始め、最後には電流パルスが停止して泡が壊れ始める。この段階になると、チャネル内のインクは後退し、チャネルから離れて記録媒体方向に進むインク滴を形成する膨張インクとは分離する。その後、チャネルは毛細管作用によって再充填され、供給コンテナからインクが導入される。
【０００４】
米国特許第４，６３８，３３７号には、あるタイプのサーマルインクジェットプリンタの一例が記載されている。このプリンタはキャリッジ型プリンタで、複数のプリントヘッドを備え、各プリントヘッドはレシプロ型キャリッジ上に取り付けられる各自のインク供給カートリッジを有する。各プリントヘッド中のチャネルオリフィスは、キャリッジの移動線と垂直に整列し、キャリッジが一方方向に移動すると一掃分（swath：スワース）の情報が静止記録媒体上に印刷される。その後、記録媒体は、印刷されたスワース幅と同じ距離だけキャリッジ移動方向に垂直方向にステップ状に進められ、逆方向に移動して残り一掃分の情報を印刷する。
【０００５】
例えばプリンタ使用時は定期的なオリフィスのクリーニングによって、および／またはプリンタ未使用時もしくは長期間使用しない場合はプリントヘッドにふたをすることによってインクジェットプリンタのインク噴射オリフィスまたはノズルを保守する必要が認められている。プリントヘッドにふたをするのは、プリントヘッドの乾燥防止を意図したものである。また、プリントヘッドの各チャネルが確実に完全にインクで充填され、汚染物質や空気泡を含まないようにするために、使用前のプリントヘッドのプライミングも必要である。各種インクジェットプリンタのプリントヘッドの保守および／またはプライミングステーションは米国特許第４，８５５，７６４号および４，８６３，７１７号等に、印刷中のプリントヘッドのインクレザバからのガスの除去については米国特許第４，６７９，０５９号に記載されている。上記各特許は本願に引用して援用する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術のキャッピングメカニズムまたはアセンブリでは、プリンタのアイドル時（プリンタヘッドにふたをした状態）に、密封されたキャッピングアセンブリ内部で徐々に正の圧力が発生するという問題が残っている。この正の圧力は、通常かつ普通は、プリントヘッドのオリフィスまたはノズル内の空気およびインクを、ノズルにインクを供給するプリントヘッドのチャネル中へ押し戻してしまう。当然ながらこれは、その後のプリントヘッドのプライミングを困難にし、かつ印刷品質を落とすという望ましくない結果をもたらす。この問題点は、保守時のプライミング操作中はキャッピングアセンブリまたはメカニズムを通気せず完全に密封状態にする必要があることで、さらに複雑化している。
【０００７】
従って、プリントヘッドにふたをした場合にプリントヘッドのキャッピング圧を生じる欠陥を緩和すると同時に、定期的な保守作業時に密封プライミングを行うことが可能な通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従って、プリントヘッドを密封プライミングできるようにインクジェットプリントヘッドのノズル面にふたをし、かつプリントヘッドを通気して、非プライミング時にプリントヘッドから圧力を生じるプリントヘッドの欠陥を緩和する通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリが提供される。通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリは、インクジェットプリントヘッドのノズル面と密封係合する密封部材を有するキャップ部材と、該キャップ部材に取り付けられ、プライミング凹部と真空経路とが内部に形成されたキャッピング部材とを含む。さらに、通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリは、キャッピング部材の外表面からキャッピング部材を通ってプライミング凹部へと延びるように形成され、ふたをされるインクジェットプリントヘッドのノズル面を通気し、これによりキャッピング圧を生じるインクジェットプリントヘッドのノズル面の欠陥を緩和する通気経路を含む。
【０００９】
以下の本発明の詳細な説明では添付の図面を参照されたい。
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、本発明を好適な実施形態に従って説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定するものではなく、前掲の特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲内に含まれうるすべての変更、変形、および等価物を包含することを意図する。
【００１１】
本発明の特徴を一般的に理解するために図面を参照する。図中、同一要素には同じ参照番号を用いている。
【００１２】
まず図１を参照すると、インクジェットプリンタ等の液体インクジェットプリンタ１０の概略立面図が示される。図示するように、液体インクジェットプリンタ１０は、一般に６０で示す本発明の通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ（詳細は後述する）と、プリンタ１０によってその上に印刷が行われる用紙１４の束を収容するインプットトレイ１２とを組み入れる。各用紙１４はピックアップ装置１６によってインプットトレイ１２から取り出され、フィードローラ１８によって搬送機構２０へと供給される。搬送機構２０は、液体インクプリントヘッドアセンブリ２６下で支持ローラ２４の１つによって駆動される一つまたは複数のフィードベルト２２によって用紙を移動させる。プリントヘッドアセンブリ２６は周知のように、プリントヘッドサポート等に取り付けられるか、または適当な供給チューブを介して関連プリントヘッドに接続されるインク供給部（符号なし）を含む。
【００１３】
プリントヘッドアセンブリ２６はプリントヘッド２８を含み、これは例えば、ベルト２２と対向するようにプリントヘッドサポート（図示せず）によって印刷位置に支持されるレシプロ型プリントヘッド、または部分もしくはページ幅アレイプリントヘッドで構成してもよい。印刷中、プリントヘッド２８は、用紙１４がベルト２２によって複数のプリントヘッド２８下方を通過して運ばれる間に、用紙１４上に液体インク滴を画像に合わせて堆積する。周知のように、各プリントヘッド２８は、プリントヘッド下に形成され用紙１４を横切る印刷領域内で、上述のごとく画像に合わせたインク滴を堆積するのに十分な長さのスタッガード状または線形アレイ等のアレイ状の印刷ノズルを含む。用紙１４が印刷領域を移動すると、プリントヘッド群２８は用紙１４上に液体インク画像を印刷または記録する。
【００１４】
上記のように印刷領域内で液体インク画像の印刷または記録が完了すると、用紙１４はベルト２２によってドライヤーアセンブリ３２を通過させられ、用紙上の液体インクを乾燥させる。乾燥インク画像が印刷された用紙１４は、ドライヤーアセンブリ３２からアウトプットトレイ３３へと移動される。
【００１５】
図示するように、コントローラ３４は、搬送機構２０およびドライヤーアセンブリ３２を含むプリンタ１０の各部の操作、ならびに本発明に従う通気可能なキャッピングおよびプライミング操作を含む保守操作を制御する。搬送機構２０は、例えばピックアップ装置１６、フィードローラ１８、ベルト２２、およびドライブローラ２４を含む。さらにコントローラ３４は、当業者には理解できると考えるが、プリントヘッドアセンブリ２６の移動、およびプリントヘッド２８による印刷の制御を行う。コントローラ３４は好適には、中央処理装置（ＣＰＵ）、電子記憶装置、およびディスプレイまたはユーザーインターフェース（ＵＩ）を有する内蔵型専用ミニコンピュータである。センサーおよび接続部（図示せず）の助けにより、コントローラ３４はプリントヘッド２８によって印刷される画像のデータフローの読み出し、獲得、準備、および管理を行う。また、コントローラ３４は、その他の機械サブシステムおよび印刷操作全般を操作および制御するメインマルチタスクプロセッサである。
【００１６】
印刷ジョブ完了時、または停電等の必要時には、プリントヘッドアセンブリ２６はベルト２２から離れるように矢印３６の方向に移動する。本発明のプリントヘッドの通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０の成形キャッピング部材５２は、プリントヘッドアセンブリ２６の下で矢印４０方向に移動し、プリントヘッドアセンブリ２６のプリントヘッドにふたをする。プリントヘッドの通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０がプリントヘッドアセンブリ２６の真下にくると、プリントヘッドアセンブリ２６はベルト２２に向かって移動し、成形キャッピング部材５２上の盛り上がった膜５０と密封係合して、本発明に従ってプリントヘッド２８のキャッピング、通気、およびその後の十分なプライミングを行う（以下に詳述する）。
【００１７】
このようにプリントヘッドアセンブリ２６がふたをされ、通気および十分なプライミングが行われた後に、再び別の印刷ジョブが必要になると、プリントヘッドアセンブリ２６はベルト２２から離れるように移動し、プリントヘッドの通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０は、プリントヘッドアセンブリ２６が記録用紙１４上への印刷のためにベルト２２と適切な位置に再配置されるように、プリントヘッドアセンブリ２６から離れるように移動する。
【００１８】
次に図１〜図４を参照すると、プリントヘッドアセンブリ２６は、例えばレシプロ型プリントヘッド２８を含み、これは上記で本発明のプリントヘッドの通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０とのキャッピング位置に移動したものである。プリントヘッドの通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０は、このようにプリントヘッド２８のノズル面２９をふたして密封する。図示するように、プリントヘッドの通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０は、好ましくは基板５４と凹部５６とを有する成形キャッピング部材５２に接合される低い（２０〜３０ショアＡ）デュロメータのシリコンゴムからなる盛り上がった膜５４を含む。凹部５６の側面は図ではまっすぐに示すが、内側に向かってテーパ付けされてもよく、真空経路５８へと続くオリフィスを有するベース６２で終了する。
【００１９】
図からさらにわかるように、成形キャッピング部材５２は、底壁６２、プライミングチャンバまたは凹部５６を規定する側壁６４，６６、および真空装置７０から該チャンバまたは凹部５６へと延びる真空経路５８とを含む。ノズル面２９は底壁６２の上方に座するため、該チャンバまたは凹部５６内部には囲まれたプライミングギャップ５７が形成される。図示するとおり、囲まれたプライミングギャップ５７はこのように、ふたされるインクジェットプリントヘッドのノズル面２９と、キャッピング部材５２の底壁６２および側壁６４，６６と、真空経路５８内のバルブ装置７２とによって規定される。
【００２０】
キャッピング部材５２は第１の開口または真空ホール８８を含み、崩壊可能な膜８４は第２の開口９０を含み、第１の開口８８と第２の開口９０とは好ましくは整列し連通するように配置され、これによりふたされるインクジェットプリントヘッドのノズル面２９からプライミング凹部５６、および真空経路５８への空気およびインクの流体流路を規定する。図からわかるように、真空ホールまたは開口８８は、好ましくはプライミング凹部５６内部の中心に位置する。真空経路５８中への第１の開口８８の相対的サイズ、および崩壊可能な膜８４を通る第２の開口９０の相対的サイズは、崩壊可能な膜８４が崩壊位置８４”において、ホール８８を囲む領域は密封しながら、ホール８８は開いた状態に維持できるようになっている。
【００２１】
プライミング凹部５６、従ってプライミングギャップ５７は、真空経路５８中へ延びる開口、アパーチャ、またはホール８８を囲む盛り上がった凸部５９を含む。この盛り上がった凸部５９は、崩壊可能な膜が崩壊位置８４”にある場合に、この膜８４と密封接触できる適当な位置にある。囲まれたプライミングギャップ５７はノズル面２９の密封後かつ真空をかける前に形成されるため、空気を含む。
【００２２】
本発明に従う重要な点は、通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０のキャッピング部材５２が、キャッピング部材の外表面８２から形成されプライミング凹部またはチャンバ５７中へと延び、ふたをされるインクジェットプリントヘッドのノズル面を通気し、これにより非プライミング時にキャッピング圧を生じるノズル面の欠陥を緩和する通気経路８０を含むことである。通気経路はキャッピング部材５２の本体部を通る曲がった迷路状の経路を含み、プライミング凹部５６内に湿度を維持すると同時に、非プライミング時（ノズル面がふたおよび密封されているが、真空装置は作動していない状態）に圧力を生じるプライミング凹部５６およびノズル面２９の欠陥を緩和する。通気経路８０は、凹部５６内（かつ囲まれたプライミングギャップ５７内）に位置する通気穴または開口８６を含み、これは真空ホール８８から間隔を空けて周辺部に配置される。
【００２３】
図からさらにわかるように、通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ６０は、プライミングギャップ５７および通気経路８０への開口またはホール８６にかぶさるように取り付けられる崩壊可能な膜８４を含む。この崩壊可能な膜８４の重要な点は、プライミングギャップ５７上に片持ち式に取り付けられることである。図示するように、崩壊可能な膜８４は、ノズル面２９から真空経路５８への接続経路、かつ重要には通気経路８０への接続経路を規定する通常の開位置８４’を有する。崩壊可能な膜８４はさらに、真空下で実現される崩壊位置８４”を有し、底壁６２の盛り上がった凸部５９を有効に密封し、これによりノズル面２９と通気経路８０との間の接続経路を閉鎖する。
【００２４】
通気経路８０への接続経路を閉鎖し、その後ノズル面２９をプライミングするために、真空経路５８にはポンプ７０およびバルブ７２等の真空装置が接続され、真空経路を通ってノズル面２９に真空圧をかける。ノズル面２９にかけられる真空は、同時に崩壊可能な膜８４にもかけられ、これを通常の開位置８４’から崩壊位置８４”へと崩壊させ、ノズル面２９に対して真空圧をかけられるように真空経路５８は露出しながら、通気経路８０を密封かつ閉鎖する。
【００２５】
このように、プリントヘッドの密封プライミングができるようにノズル面にふたをし、かつプリントヘッドを通気して、非プライミング時にプリントヘッドから圧力を生じるプリントヘッドの欠陥を緩和する通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリが提供される。通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリは、インクジェットプリントヘッドのノズル面と密封係合する密封部材を有するキャッピング部材と、該キャッピング部材に取り付けられ、プライミング凹部および真空経路が内部に形成されたキャッピング部材とを含む。通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリはさらに、キャッピング部材の外表面からキャッピング部材を通ってプライミング凹部へと延びるように形成され、ふたされるインクジェットプリントヘッドのノズル面を通気し、これによりキャッピング圧を生じるインクジェットプリントヘッドのノズル面の欠陥を緩和する通気経路を含む。
【００２６】
ここに開示する実施形態が好適であるが、当業者であればこの教示から前掲の特許請求の範囲によって規定されることを意図する各種変更、変形、改良が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従う通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリを含む液体インクプリンタの概略立面図である。
【図２】 インクジェットプリントヘッドのノズル面との密封係合状態を示す、本発明の通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリの概略図である。
【図３】 インクジェットプリントヘッドのノズル面とふたをした状態で密封係合している様子を示す本発明の通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリの縦断面図であって、真空状態でない通気開位置と、真空状態下でのプライミング操作時の閉位置とを示す図である。
【図４】 図３の拡大図であり、インクジェットプリントヘッドのノズル面とふたをした状態で密封係合している様子を示す本発明の通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリの縦断面図であって、真空状態でない通気開位置と、真空状態下でのプライミング操作時の閉位置とを示す図である。
【符号の説明】
１０ 液体インクジェットプリンタ、２６ プリントヘッドアセンブリ、２８プリントヘッド、５２ キャッピング部材、５６ プライミング凹部、５８ 真空経路、６０ 通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ、８０通気経路、８４ 崩壊可能な膜。

Claims (3)

1. インクジェットプリントヘッドの密封プライミングを行うことができるように前記プリントヘッドのノズル面にキャッピングし、かつ前記プリントヘッドを通気して、前記プリントヘッドから圧力を生じる欠陥を緩和する通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリであって、
   （ａ）前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズル面と密封係合する密封手段を有する第１のキャッピング部材と、
   （ｂ）前記第１のキャッピング部材に取り付けられ、プライミング凹部と真空経路とが内部に形成される第２のキャッピング部材と、
   （ｃ）前記第２のキャッピング部材の外表面から前記第２のキャッピング部材を通って前記プライミング凹部へと延びるように形成され、キャッピングされる前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズル面を通気し、これによりキャッピング圧を生じる前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズル面の欠陥を緩和する通気経路と、
   （ｄ）前記プライミング凹部上かつ前記通気経路上に取り付けられ、前記真空経路から前記通気経路への接続経路を規定する通常の開位置と、前記真空経路は露出したままで前記接続経路を閉鎖する屈曲位置との間を繰り返し移動可能な屈曲可能な膜と、
   （ｅ）前記真空経路に接続され、キャッピングされる前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズル面および前記屈曲可能な膜に前記真空経路から真空圧をかけ、前記屈曲可能な膜を前記通常の開位置から前記屈曲位置へと移動させて、前記通気経路を密封かつ閉鎖し、かつ前記真空経路を露出して、前記キャッピングされるインクジェットプリントヘッドの前記ノズル面に対して前記真空圧がかけられるようにする真空手段と、
   を含む通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリ。
2. 用紙経路沿いに内部の印刷領域を通って移動する用紙上に液体インク画像を印刷するインクジェットプリンタであって、
   （ａ）フレームに取り付けられ、ノズル面を有し、液体インクを含み、用紙上に画像に合わせた液体インクを堆積して液体インク画像を形成するプリントヘッドと、
   （ｂ）前記プリントヘッドの選択的な密封プライミングを行うことができるように前記インクジェットプリンタの非プライミング時に前記プリントヘッドの前記ノズル面にキャッピングし、かつ前記プリントヘッドを通気して、前記プリントヘッドから圧力を生じる前記プリントヘッドの欠陥を緩和する通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリであって、
   前記通気可能なキャッピングおよびプライミングアセンブリは、
   （ｉ）前記プリントヘッドの前記ノズル面と密封係合する密封手段を有する第１のキャッピング部材と、
   （ｉｉ）前記第１のキャッピング部材に取り付けられ、プライミング凹部と真空経路とが内部に形成される第２のキャッピング部材と、
   （ｉｉｉ）前記第２のキャッピング部材の外表面から前記第２のキャッピング部材を通って前記プライミング凹部へと延び、前記プリントヘッドの前記ノズル面を通気して、キャッピング圧を生じる前記プリントヘッドおよび前記ノズル面の欠陥を緩和する通気経路と、
   （ｉｖ）前記プライミング凹部上かつ前記通気経路上に取り付けられ、前記真空経路から前記通気経路への接続経路を規定する通常の開位置と、前記真空経路は露出したままで前記接続経路を閉鎖する屈曲位置との間を繰り返し移動可能な屈曲可能な膜と、
   （ｖ）前記真空経路に接続され、キャッピングされる前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズル面および前記屈曲可能な膜に前記真空経路から真空圧をかけ、前記屈曲可能な膜を前記通常の開位置から前記屈曲位置へと移動させて、前記通気経路を密封かつ閉鎖し、かつ前記真空経路を露出して、前記キャッピングされるインクジェットプリントヘッドの前記ノズル面に対して前記真空圧がかけられるようにする真空手段と、
   を含むインクジェットプリンタ。
3. 前記真空経路は、前記プライミング凹部内の中心に配置された真空ホールを含み、前記通気経路は、前記真空ホールから間隔をあけて前記真空ホールの周辺部に配置された開口を含む、請求項２に記載のインクジェットプリンタ。

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