JP4689927B2 - インクジェットプリンタに対して複数個のプリントヘッドの位置を調整する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ドロップ・オン・デマンド型インクジェットプリンタのような小滴付着装置に関するものである。
【0002】
典型的なドロップ・オン・デマンド型インクジェットプリンタは、プリンタのカートリッジあるいはプリンタ本体上に取り付けられた1つあるいはそれ以上のプリントヘッドを含み、インクは、前記プリントヘッドあるいは各プリントヘッドに形成されたノズルを通ってプリンタにある1つあるいはそれ以上のインク容器から噴射される。
【0003】
より高い分解能のドロップ・オン・デマンド型インクジェット印刷に対する要求のために、ノズルから噴射されたインクが印刷表面に当たる正確な位置を正確に制御することは望ましい。したがって、各プリントヘッドはカートリッジあるいはプリンタ本体上に個別に整列される。もしプリントヘッドの中の1つが故障したら、故障プリントヘッドを取り除き、交換プリントヘッドをカートリッジあるいはプリンタ本体上に正確に整列させる必要がある。これは、困難な作業であるので、時間がかかる作業であり得る。
【0004】
その好ましい実施形態では、本発明は、これらの問題および他の問題を解決しようとしている。
【0005】
第1の態様では、本発明は、ベースと、このベース上に調整できるように取り付けられ、かつプリントヘッドによって生成されたプリントのストリップがデータムに対して所定の位置にあるようにこのベース上のデータムに位置決めできるプリントヘッドとを含む小滴付着装置を提供し、このベースがこのデータムを使用してプリンタ上に位置決めできる。
【0006】
プリントヘッドによって生成されるプリントのストリップは、ベース上に形成されるデータムと整列され、ベースをプリンタに取り付けるために使用されるので、このプリントヘッドは、プリンタのカートリッジあるいは本体に対して発生されたプリントストリップの整列に少しの損失もなしに容易に交換できる。このストリップとベース上に形成される単一データムとの整列は、カートリッジあるいはプリンタ本体に対してストリップの整列の容易さも改善する。すなわちプリントがプリントヘッドのノズルの軸に対してある角度で噴射できるので、プリントヘッドの位置は、生成されるプリントストリップに対して調整される。
【0007】
好ましい配置では、この装置は、複数のプリントヘッドを含み、各プリントヘッドは、ベース上に調整できるように取り付けられ、プリントヘッドによって生成されるプリントのストリップがデータムに対してそれぞれの所定の位置にあるようにベース上のデータムに対して位置決めできる。
【0008】
したがって、単一プリントヘッドに関する上記の長所は多プリントヘッド装置に対しても与えられるので、例えば、もしプリンタが故障になるとしたら、ベースは、故障プリンタから取り外され、データムを使用して、すなわち各個別のプリントヘッドを再整列する必要なしに交換プリンタに正確に取り付けられ、それでプリントヘッドによって生成されるプリントのストリップはなお正確に整列している。
【0009】
さらに、プリント幅を増加させるために複数のプリントヘッドを使用する場合、第2のプリントヘッドの第1のノズルがプリントヘッド間に高印刷品質を保持するために第1のプリントヘッドの最後のノズルの後に1ピッチにできるだけ近接して配置されることは重要である。本発明によって、この位置決めは、速く、容易に行うことができる。
【0010】
プリントヘッドは、ベース上で対に、例えば並んで対に配置されてもよい。これは、ベース上のプリントヘッドの取り付けの密度を増加させるので、コンパクトな小滴付着装置を提供する。
【0011】
好ましい実施形態では、この装置は、データムに対してベース上のこのプリントヘッドあるいは各プリントヘッドの位置を調整する手段を含む。これによって、個別のプリントヘッドは、ベース上に位置決めできるので、プリントヘッドによって生成されるプリントのストリップはデータムに対して所定の位置にある。
【0012】
調整手段は、データムに対してこのプリントヘッドあるいは各プリントヘッドの位置を配置する手段と、データムに対するこのプリントヘッドあるいは各プリントヘッドの配置を調整する手段とを含んでもよい。したがって、ベース上のプリントヘッドの位置および配置は個別に調整できる。
【0013】
この調整手段は、このプリントヘッドあるいは各プリントヘッドに係合する複数の調整部材を含んでもよく、各調整部材は、ベース上のプリントヘッドの位置を調整するようにベースに対して移動できる。例えば、各調整部材は先細表面を含んでもよく、プリントヘッドは、ベースに対する先細表面の移動がベース上のプリントヘッドの位置を調整するように先細表面と反対方向に推し進められる。1つの適当な調整部材は、ベースに形成される合致するように型出しされねじを切られた穴に係合するねじすじを有する先細ねじであり、穴内のねじの軸運動によって、先細表面と反対方向に推し進められるプリントヘッドは、ベースに対して移動する。穴内のねじの運動は正確に移動できるので、プリントヘッドからのプリントのストリップとベース上のデータムとの整列もこのように正確に制御される。
【0014】
プリントヘッドは、調整部材の先細表面に係合する合致するような先細の表面を有する。合致するような先細の表面の係合によって、プリントヘッドは、調整部材によってベースに対して保持できる。
【0015】
この装置は、好ましくは、ベース上に弾性的に取り付けられ、プリントヘッドを調整手段と反対方向に推し進める手段を含む。これは、調整手段のいかなる調整もプリントヘッドにほぼ完全に移すことを保証できる。
【0016】
この装置は、好ましくは、ベース上に取り付け可能であり、ベース上のこのプリントヘッドあるいは各プリントヘッドの位置の誤った調整を防止するために調整手段をシールドする手段を含む。
【0017】
この装置は、さらにこのプリントヘッドあるいは各プリントヘッドから噴射去れた流体がそれぞれの溝を通過するようにその中に形成された少なくとも1つの溝を有する溝付部材を含んでもよい。
【0018】
各プリントヘッドは、ノズルプレートに形成された複数のノズルを含んでもよく、ノズルプレートおよびノズルから噴射されたインクが通過する溝の壁は、インク除去手段がノズルの1つからの噴射に続いて凹部に収集されたいかなるインクも取り除くように移動できる凹部の少なくとも一部を規定する。
【0019】
本発明は、データムに対して物体を位置決めする装置も提供し、前記装置は、前記データムを搭載するベースを含み、物体を収容する手段と、各々がベースに対して移動できる複数の先細の調整部材と、調整部材と反対方向に収容された物体を推し進める手段とを含むので、ベースに対する調整部材の移動は前記データムに対する収容物体の位置を調整する。
【0020】
好ましくは、前記調整部材は、データムに対する収容部材の位置を調整する第1の調整部材と、データムに対する収容部材の配置を調整する第2の調整部材とを含む。
【0021】
好ましくは、各調整部材は、ベースに形成された合致するような先細の穴に係合する先細ねじを含む。
【0022】
好ましくは、推し進める手段がベース上に弾性的に取り付けられる。
【0023】
収容手段は、物体を収容するフレームを含み、データムに対するフレームの位置は、前記調整部材を移動させることによって調整可能である。
【0024】
本発明は、データムに対する複数の物体を位置決めする装置をさらに提供し、前記装置は、前記データムを搭載するベースを含み、各々がそれぞれの物体を収容する複数の収容手段と、各収容手段に対して、各々がベースに対して移動できる複数の先細調整部材と、ベースに対する調整部材が前記データムに対する収容物体の位置を調整するように調整部材と反対方向に収容部材を推し進める手段とを含む。
【0025】
この装置は、このプリントヘッドあるいは各プリントヘッドに生成されたプリントのストリップがデータムに対して所定の位置にあるように1つのプリントヘッドあるいは複数のプリントヘッドを位置決めするためのものであり、このベースは、データムを使用してプリンタ上に位置決めできる。
【0026】
本発明は、物体を収容する手段と、各々がベースに対して移動できる複数の先細調整部材と、調整部材にぶつかって収容部材を推し進める手段とを含むベースによって搭載されるデータムに対して物体を位置決めする方法をさらに提供し、この方法は、前記収容手段に物体を取り付けるステップと、ベースに対する調整部材を移動させ、前記データムに対して収容物体の位置を調整するステップとを含む。
【0027】
この方法は、好ましくは、第1の調整部材を移動させ、データムに対して収容物体の位置を調整するステップと、第2の調整部材を移動させ、データムに対して収容物体の配置を調整するステップとを含む。
【0028】
ドロップ・オン・デマンド型インクジェット印刷装置のような小滴噴射装置からの小滴の噴射は、ノズルとつながっている流体室に収容される小滴流体の気泡があることから生じ得る。気泡は、流体室からの小滴噴射を防止するような程度まで流体室内の音響効果を妨害し得る。小さいサイズのノズルのために、効果的に全システムを「洗い出す」ことなしに流体室から気泡を取り除くことは困難である。
【0029】
その好ましい実施形態では、本発明は、これらの問題および他の問題を解決しようとする。
【0030】
本発明は、
それから小滴の噴射を行うために電気信号によって作動できるアクチュエータを有する少なくとも1つの流体室と、
この流体室あるいは各流体室の方へおよび/またはこの流体室あるいは各流体室から離れて小滴流体を移送し、かつ前記小滴流体の気泡を空気出口に導く導管手段とを備えているプリントヘッドを提供する。
【0031】
小滴流体の気泡を空気放出出口のような空気出口に導くことによって、流体室に気泡があることを避けることができる。
【0032】
プリントヘッドは、流体を前記少なくとも1つの流体室に供給する流体入口と、前記少なくとも1つの流体室と前記流体入口との間に配置されているフィルタとを含んでもよく、前記導管手段は、前記流体入口からの小滴流体を前記フィルタに移送するように構成される。
【0033】
したがって、本発明は、それから小滴の噴射を行うために電気信号によって作動可能なアクチュエータ手段を有する少なくとも1つの流体室と、流体を少なくとも1つの流体室に供給する流体入口と、前記少なくとも1つの流体室と前記流体入口との間に配置されたフィルタと、前記流体入口からの小滴流体を前記フィルタに移送する蛇行状導管手段とをを含むプリントヘッドも提供する。このプリントヘッドは、好ましくは空気出口を含み、前記蛇行状導管手段は、移送される流体の気泡をそれによって前記空気出口に導くように構成されている。
【0034】
気泡は、前記蛇行状導管手段と前記フィルタとの間に配置されてもよい。気泡は、流体を前記フィルタから離れたところに移送するように構成されてもよい、すなわち空気出口も、プリントヘッドの流体出口であってもよい。
【0035】
少なくとも1つの流体室は、圧電材料の層を含むシートで構成されてもよく、導管手段は前記シートに結合されたカバーに形成されている。フィルタは、カバーと一体であってもよい。
【0036】
本発明は、さらに圧電材料の層を含むシートと、前記シートに形成された少なくとも1つの流体室と、前記シートに結合されたカバーと、前記シートに形成され、小滴流体を前記少なくとも1つの流体室に移送する蛇行状導管手段とを含むプリントヘッドを提供する。好ましくは、フィルタは、前記蛇行状導管手段から前記少なくとも1つの流体室に移送される流体が前記フィルタを通過するように前記シートに形成される。
【0037】
圧電ドロップ・オン・デマンド型インクジェットプリントヘッドでは、音響圧力波は、流体室から流体(例えばインク)の小滴を噴射するように電気信号によって発生される。この装置は、単一のこのような流体室を有してもよいが、より一般的には各々がそれぞれのノズルを有するこのような流体室のアレイを有するプリントヘッドを有し、このプリントヘッドは、要求ありしだい流体室から小滴を噴射するのに必要である力を供給するデータ伝達作動電気信号を受信する。各流体室は、作動電気信号によって偏向させられる圧電素子によって境界をつけられ、それによって小滴を噴射する音響圧力波を発生する。典型的な構造の更なる詳細に対する公開明細書のヨーロッパ特許第0,277,703号、米国特許第4,887,100号およびWO91/17051号に対する参照が行われる。
【0038】
印刷中、熱が圧電素子の作動によって流体室に発生される。流体室間の噴射流体の粘度の変動を生じ得るこの熱のわずかは流体室の噴射流体に熱伝達される。噴射流体の粘度のこのような変動は、小滴噴射速度の変動および印刷画像の結果のドット配置エラーを生じ得る。
【0039】
その好ましい実施形態では、本発明も、この問題および他の問題を解決しようとする。
【0040】
本発明は、他の態様では、ベースと、前記ベースに形成される少なくとも1つの流体室と、流体を前記少なくとも1つの流体室から噴射する手段と、前記ベースに取り付けられたカバーと、前記少なくとも1つの流体室からの流体の噴射中プリントヘッドに発生される熱を放熱するカバーに取り付けられたヒートシンクとを含むプリントヘッドを提供する。
【0041】
ヒートシンクをカバーに取り付けることによって、流体室からの流体の噴射中プリントヘッドに発生される熱は、流体室から速く放熱でき、それによって流体室の流体の粘度のいかなる顕著な変動の持続期間も最少にする。
【0042】
ヒートシンクの使用によっても、噴射流体室および非噴射流体室の流体の温度は、流体噴射中流体室間に発生される熱を分散することによって迅速に均等にすることができ、それによって流体室間の流体の粘度のいかなる変動も最少にする。したがって、本発明は、ベースと、前記ベースに形成される複数の流体室と、流体を前記流体室から噴射する手段と、前記ベースに取り付けられたカバーと、カバーに取り付けられ、前記印刷ヘッドからの流体の噴射中発生される熱を前記流体室間に分散するヒートシンクとを含むプリントヘッドも提供する。
【0043】
流体からヒートシンクへの熱伝達を改善するために、このカバーは、好ましくは前記ベースよりも高い熱伝導率を有する材料から形成される。好ましくは、カバーは、ベースの材料およびカバーの材料の異なる熱膨張特性の結果として特に生じ得るプリントヘッドの歪みを避けるためにベースとほぼ同じ熱膨張率を有する材料から形成される。例えば、カバーは、ケイ素あるいは窒化アルミニウムから形成されてもよく、ベースは、圧電材料から形成されてもよい。
【0044】
好ましくは、カバーは、流体を少なくとも1つの流体室に供給する流体供給手段を含む。ヒートシンクは、流体を前記流体供給手段に移送する流体入口を含んでもよい。好ましくは、ヒートシンクは、1行に並んで配置される複数のフィンを含む。
【0045】
熱がヒートシンクから速く放熱できるために、プリントヘッドは、好ましくは圧縮空気の流れのような冷却剤流体の流れをプリントヘッドに供給する手段を含む。
【0046】
プリントヘッドは、好ましくは前記プリントヘッドのためのケーシングを含み、前記ケーシングは、前記冷却剤流体の流れを受け入れる入口および前記冷却剤流体のための出口を含む。これによって、作動電気信号も供給する駆動回路は、冷却剤流体によって冷却できるので、駆動回路の過熱の可能性を減らす。
【0047】
好ましくは、前記ケーシング内の冷却剤流体の圧力が与えられる。前記冷却剤流体の流れがケーシングに入る速度を調整する手段も備えられているのが好ましい。バルブは、プリントヘッド内のエアフローおよび空気圧の両方を調整するためにケーシングの入口および出口に設けられてもよい。
【0048】
1つの好ましい実施形態では、カバーは少なくとも1つのほぼ平面のシートを含む。
【0049】
本発明は、添付図面を参照して例としてさらに説明される。
【0050】
本発明は、例えば、ドロップ・オン・デマンド型インクジェット印刷装置のような小滴付着装置に関するものである。好ましい実施形態では、小滴付着装置は、インクジェットプリンタのカートリッジあるいは本体に取り付けるためのプリントヘッドモジュールを含む。このような実施形態は、次に図1から図5を参照して説明される。
【0051】
図1を参照すると、プリントヘッドモジュール100は、1つあるいはそれ以上のプリントヘッド104が調整できるように取り付けられベースプレート102とクランプ装置106と、カバー108とを備えている。図1から図3に示された実施形態では、ベースプレート102上に調整できるように取り付けられた4つのプリントヘッド104が設けられている。しかしながら、いかなる数のプリントヘッドもベースプレート102上に取り付けられてもよい。図4に示された実施形態では、2つのプリントヘッドが、ベースプレート102上に取り付けられている。このプリントヘッドは、図2および図4に示された実施形態によるようにジグザグ配置にあるいは図3に示された実施形態によるように対に配置されている。一対の2つのプリントヘッドは、パッケージ密度を改善するために並んで取り付けられている。
【0052】
ベースプレート102は、ボルト、クリップ等のようないかなる従来の手段によってもプリンタ上に取り付け可能である。プリンタ上のベースプレートの整列は、ベースプレート上のデータム103を使用して実行される。図2に示されるように、データム103は、ベースプレート102に形成される溝103によって本実施形態で具体化されるが、データムは任意の従来の形をとってもよい。
【0053】
各プリントヘッド104は、インクが例えばヨーロッパ特許第027703号、ヨーロッパ特許第0278590号、より詳細には参照してここに組み込まれる英国特許出願第9710530号および英国特許出願第9721555号から公知であるようなこのノズルとつながっている流体室と関連する作動手段に電気信号を印加することによって噴射できる複数のノズルを含む。各プリントヘッド104の作動手段は関連駆動回路に接続され、流体室は、1つあるいはそれ以上のインク容器に接続できる。
【0054】
図4によりはっきりと示されるように、各プリントヘッドは、プリントヘッドがベースプレート102上に取り付けることができる外部フレーム部105を含む。このフレーム105は、プリントヘッド104と一体であってもよいし、あるいはそれから分離されてもよい。明確に示すために、図4では、ベースプレート102上に取り付けられたフレーム105だけを示している。
【0055】
図3および図4により詳細に示されているように、各プリントヘッド104は、ベースプレート102に形成されたスロット110に取り付けられているので、プリントヘッドのノズルは、ノズルから噴射されるインクが印刷面に付着できるようにスロット110によって露出される。各プリントヘッドは、プリントヘッド104のそれぞれの整列面116、118に係合する、図5(a)に示されるようなテーパ付き調整ねじによってベースプレート102上に調整できるように取り付けられる。各調整ねじ112、114は、ベースプレート102に形成されるねじ山をつけられた穴120、122に係合するねじすじを有する。図4および図5(b)に示されるように、プリントヘッド104の整列面116、118にもテーパが付けられ、このテーパは、好ましくは調整ねじのテーパに合致する。
【0056】
ベースプレート102に取り付けられたスラストピン124は、調整ねじ112、114を整列面116,118に推し進めるのに役立つ。図5(c)を参照すると、スラストピン124は、ベースプレート102に取り付けられるケーシング126から突き出し、ケーシング126から離れたところにスラストピン124を片寄らせるばねあるいは他の弾性部材を収容する。横に押される場合、スラストピン124は、フレーム105がスロット110に取り付け、スロット110から取り外しできるように整列面118から離れたところに傾斜できる。
【0057】
ベースプレート102上の各プリントヘッド104を整列させるために、プリントヘッド104は、ベースプレート102のスロット110に取り付けられ、調整ねじ112、114およびスラストピン124によって所定の位置に保持される。そして、プリントヘッドは、インクがプリントヘッドから射出されるようにプリンタに接続される。したがって、プリントのストリップはプリントヘッドによって生成される。データム103に対するプリントのストリップの位置に関して、ベースプレート102上のプリントヘッド104の位置は、調整ねじ112によって調整可能である。穴120の調整ねじ112を回転させることにより、プリントヘッド102のテーパが形成された整列面116と調整ねじ112との係合によって、プリントヘッドは、図3および図5(b)の矢印130によって示されるようにY方向に移動する。同様に、ベースプレート102に対するプリントヘッド104の方向は、調整ねじ114によって調整される。穴122の調整ねじ114を回転させることによって、プリントヘッド102のテーパが形成された整列面118と調整ねじ114との係合により、プリントヘッドは、図3の矢印132によって示されるように調整ねじ112の周りに回転する。調整ねじ112、114の典型的な調整範囲は、それぞれ0.8mm(±0.4mm)および1°(±0.5°)である。
【0058】
プリントヘッドによって生成されるプリントのストリップがベースプレート102上のデータム103に対して所定の位置にくるまで、ベースプレート上のプリントヘッドの位置が、調整ねじ112、114を使用して調整される。各プリントヘッドは順に調整可能であるので、各プリントヘッドによって生成されるプリントのストリップはデータム103に対して所定の位置にある。したがって、もしプリンタが故障した場合、ベースプレート102は、故障のプリンタから取り外し、データム103を使用してベースプレートをプリンタ上に正確に位置決めする。即ち、各個別のプリントヘッド103を再配列する必要なしに交換プリンタ上に正確に取り付けることができる。これにより、プリントヘッド整列の損失なしに故障のプリンタの迅速で、簡単な交換が可能になる。
【0059】
ベースプレート102上に取り付けられたプリントヘッド104の全部の位置が適当に調整された場合、プリントヘッドは、プリンタから切り離され、プリントヘッドをその所望の位置に保持するように、クランプ装置106をボルト107により、ベースプレート102上に取り付ける。クランプ装置106も、調整ねじ112、114を誤った運動から保護するのに役立つ。固定ねじ(図示せず)は、その調整位置にプレートヘッドを固定するために使用されてもよい。
【0060】
図2に示されるように、カバー108は、ベースプレート102上に取り付けられたプリントヘッド104を物理的に保護するのに役立つ。開口140が、ノズルから離れているプリントヘッド104の末端に形成されるコネクタ150を露出させるようにカバー108に形成され、プリントヘッドをプリンタに電気的に再接続できるようにしている。
【0061】
ベースプレート102は、ベースプレート102上に取り付け可能であるスロット付プレート160を含む。図6を参照すると、スロット付プレート160には、多数のスロット162が形成され、このスロット162の幅Wは、図7に示されるように、一般的には、1〜2mmであり、各プリントヘッド104に対して1つのスロットがベースプレート102に取り付け可能である。
【0062】
図7は、プリントヘッド104とベースプレート102およびスロット付プレート160との整列を示す断面図である。図7に示されるように、スロット付プレート160は、ベースプレート102と整列されるので、プリントヘッド104のノズルプレート172に形成されるノズル170は、ノズルから噴射されるインクがスロット付プレート160の側面に突き当たらないでスロット付プレート160を通過できるように露出される。スロット付プレート160の外部表面164は、耐摩耗を改善するために被覆されてもよい。
【0063】
ノズルプレート172の上部表面およびスロット付プレートに形成されたスロット162の壁は、共に凹部180を規定する。ノズルプレート172に形成されたノズル170からの小滴噴射中、ノズルからの小滴の噴射中小滴の本体からちぎりとられ得る流体の小滴は、凹部に収集される。凹部への流体の収集は、噴射中小滴の偏向をもたらし得るので、プリント面上の小滴の不正確な位置の射出をもたらし、さらにノズル170の閉鎖をもたらし得る。
【0064】
このような問題を避けるために、この装置は、凹部に収集されたいかなるインクも取り除くように凹部に移動可能であるワイパーブレード190のような手段を含む。図8に示されるように、スロット付プレート160は、ワイパーブレードがノズルプレートに接触することを防止するのに役立ち、それによってワイパーブレードによるノズルプレートに対する損傷を防止する。インクは、表面張力の動作の下にワイパーブレードの材料の中に引き入れられる。
【0065】
図9は、プリントヘッド1100の一部の分解透視図である。このプリントヘッドは、図9のZ軸に平行な方へ分極される圧電材料のシートの形のベース1110を含む。分極される方向は矢印1120によって示される。このベースは、平行な流体室あるいは溝1130の列とともに形成される。この溝1130は、プリントヘッドの全上部表面の上に延びるカバー1140によって閉じられる。インクのような流体は、溝1130の各々にインクを供給するためにほぼカバーの幅全部に延びる導管1160にインクを供給する、カバー1140にあるインク入口1150にインク容器(図示せず)から供給される。
【0066】
溝1130は、各溝1130に対して1つのノズルであるノズル1175が形成されるノズルプレート1170のその対応する端部で終わるエンドシュータ形状のものである。インクは、小滴の形で溝1130から要求ありしだい噴射され、印刷面の印刷行に付着され、印刷面とプリントヘッド1100との間には、溝軸の平面に垂直な相対運動がある。
【0067】
矩形断面を有する溝1130は、長く、狭く、溝の長さに延びる対向する側壁1180を有する。溝1130の側壁1180には、溝の長さに沿って延びる電極1190が装備されている。電極1190に加えられる作動電気信号は、壁1180の上部半分でずれモード作動を生じる。壁の下半分は、上半分の運動に従うように強制されるので、壁はシェブロン形状に変形する。壁の偏向は、溝のインクを圧縮し、流体をノズル1175から噴射する。ベースの後部のワイヤボンド相互接続部1200は、駆動回路(図示せず)から作動電気信号を電極1190に供給する。
【0068】
例として、流体室がグループAおよびBに分割される図10に示されるような装置を考察する。温度センサS1は、グループAの中心の方へ温度を測定するように構成され、温度センサS2は、グループBの中心の方へ温度を測定するように構成される。図11は、流体室グループAだけがそのノズルから小滴を噴射するように作動される場合、センサS1およびS2のそれぞれによって検出された温度T1およびT2の時間に対する変動を示している。図11に示されるように、検出温度T1およびT2間に明らかな温度差△Tがある。流体室間のこのような温度差は、流体室から噴射される流体量の差をもたらし得て、印刷ドットのサイズの変動を生じる。したがって、△Tを減らすことが望ましい。
【0069】
このような削減は、比較的高い熱伝導率を有するか、シート1110を形成するPZTのような圧電材料の熱膨張率とほぼ等しい熱膨張率CTEを有する材料からカバー1140を形成することによって行い得る。カバーに適する材料は、ケイ素および窒化アルミニウムを含む。
【0070】
図12に示されるように熱放熱を助け、小滴噴射中発生されるいかなる熱も溝間に分散するために、ヒートシンク1200はカバー1140に接続される。このヒートシンクは、アルミニウムから形成され、多数のフィン1210を含む。図12に示された実施形態では、任意のフィン数を有するヒートシンクを使用できるけれども、ヒートシンク1200は4つのフィン1210を有する。インク入口1220は、ヒートシンクに形成され、インクをカバー1140に形成される入口1150に供給する。
【0071】
図13は、プリントヘッド1100のための駆動回路を示す透視図である。プリントヘッド1100は、駆動回路が取り付けられる低密度回路板1240が取り付けられるベースプレート1230に取り付けられる。駆動回路1250は、図13に示されるように、これは重要でないけれども、カプセル材1270によってカプセル化できるチップ1260を含む。
【0072】
作動電気信号を駆動回路1250からプリントヘッド1100への供給中、熱は駆動回路1250に発生される。図14を参照すると、駆動回路1250およびヒートシンク1200の両方の冷却を推進するために、ケーシング1300は、プリントヘッド1100および駆動回路1250を囲むためにベースプレート1230に取り付け、加圧空気のような冷却剤流体の流れは、入口1310を介してケーシング1300に噴射できる。出口1320によって、冷却剤流体は、ケーシング1300の向こうの外側に送ることができる。入口および出口は、一般的には5mmの寸法を有する。
【0073】
入口は、冷却剤流体の流れがヒートシンクの冷却フィンに当たるように配置されている。入口および出口に設けられたバルブの使用によって、ケーシングへの冷却剤の流れの流量およびケーシング内の冷却剤流体の圧力を制御できる。例えば、1バールの過度の圧力で40リットル/分の流量の場合、シート110およびチップ260は、溝に少しのインクもなく7.8Wでプリントヘッドを作動する場合57℃および33℃に冷却できる。
【0074】
冷却剤流体を駆動回路およびヒートシンクに供給するのに加えて、ケーシングは、駆動回路の上にパリレン不動態剤を付着するために利用されてもよい。ケーシングにその後注入された冷却剤流体に含まれたいかなる水蒸気からも駆動回路を保護するために防水単層を形成するために濃縮する気相パリレンは、入口1310に注入される。これは、カプセル材が断熱体の役目を果たすのに役立つ駆動回路のチップをカプセル化する要求を避けるので、チップの温度のより大きな減少を可能にする。
【0075】
図15は、プリントヘッド2104の側面断面図を示す。例えば、ヨーロッパ特許第0,277,703号から公知であるように、プリントヘッドは、複数のほぼ平行な面を持つ溝が形成されるジルコニウムチタン酸鉛(PZT)のような分極圧電材料のシート2200を含む。カバープレート2202は、流体室2204を規定するように溝を実質的に閉じるためにシート2200の上部表面上に取り付けられる。流体供給マニホールド2206は、カバープレート2202に形成され、流体を1つあるいはそれ以上の流体室2204に供給する。プリントヘッドが単色のインクを付着するように配置される場合、マニホールド2206は、このプリントヘッドの流体室の全てに流体を供給してもよい。特に、各々がそれぞれの色のインクをそれぞれの流体室の数に供給する複数のマニホールドがあってもよい。フィルタ2208は、流体室を汚物の進入による汚染から護るためにインク容器(図示せず)とつながっていて、マニホールド2206とインク入口2210との間に配置されている。
【0076】
導管2212は、プリントヘッドに配置され、インク入口からの流体をフィルタ2208に移送する。流体に閉じ込められた気泡がフィルタ2208を通ってマニホールド2206に、そこから流体室2204に流れ込むことを防止するために、導管は、小滴流体の気泡をプリントヘッドの空気出口2214に導くように構成される。空気出口2214は、エアブリードの形であってもよいしあるいはその代わりに小滴流体がインク容器に戻ることができるインク出口の形であってもよい。
【0077】
図16に示されるように、本実施形態では、導管2212は蛇行状装置を有し、この装置によって、マニホールド2206に供給される流体の気泡は、導管の拡大部分の方向に、すなわち導管の中で阻止されないで空気出口2214の方へ曲がったくねったように流れる。
【0078】
図17は、プリントヘッド2104の他の実施形態の側面断面図を示す。この実施形態は、カバープレートがPZTシート2200に結合された2つの隣接するプレート部材2220、2222を含むことを除いて、図15に示された実施形態と同様である。
【0079】
蛇行状導管2212およびフィルタハウジング2224は、第1のプレート部材2220に形成される。図18に示されるように、この導管は、インク入口2210の小滴流体をフィルタハウジング2224に移送する。フィルタハウジング2224は、第2のプレート部材2222に形成されるマニホールド2206と流体でつながっているので、このマニホールド2206は、PZTシート2200で形成される複数の流体室2204と流体でつながっている。
【0080】
本実施形態では、第1および第2のプレート部材2220、2222は、カバープレートがPZTシート2200と良好な熱膨張適合性ならびに適当な剛性を有することを保証するようにPZT材料からも形成される。しかしながら、PZTは、ヘッドを横切って小さい温度勾配を生じ得る熱の比較的低い導体である。カバーがケイ素および窒化アルミニウムの1つから形成されるプリントヘッドの実施形態は、図19に示される。本実施形態では、蛇行状導管2212は、例えば、エッチングによってカバー部材2220、2222の表面仕上げ面に形成される。このようなエッチング技術は、フィルタ2230を第2のプレート部材2222に付随するように形成するために使用されてもよい。エッチングによって、フィルタは、約15ミクロンの幅の開口を有する例えば50〜100ミクロンの厚さの比較的小さい寸法で容易および正確の両方の方法で形成できる。
【0081】
カバーをケイ素および窒化アルミニウムの1つから形成することは、カバーが作動中発生される熱を放熱するヒートシンクの役目を果たすことを可能にし得る。熱放熱を助けるために、ヒートシンクはカバーに接続されてもよい。カバーに形成される導管2212を通るインクの流れも、プリントヘッドの均一温度を保証するために流体室の作動中発生される熱を分散するように働く。
【0082】
前述された実施形態では、導管は、PZTシートに結合されたほぼ平坦なカバーに形成され、フィルタを介して流体を共通のマニホールドに供給する。図20〜図22は、小滴流体の気泡をインク出口の方へ導いている間、直接共通マニホールドの方へ、かつ共通マニホールドから離れたところに流体を移送する他の装置を示している。
【0083】
図20に示された実施形態では、複数のインク入口2300およびインク出口2302は、ノズルから離れているPZTシート2200の端部に取り付けられたマニホールド部材2304に形成される。PZTシートに形成された溝の上部は、PZTシートに結合されたカバープレート2306によって閉じられる。流体は、インク入口2300からマニホールド部材2304に形成されたマニホールド2206へ、かつマニホールド2206から流体室2204に移送される。流体は、インク容器(図示せず)にインク出口2302によって戻される。したがって、流体は、入口から出口へ蛇行するように流れる。本実施形態では、マニホールド2206に供給される流体の気泡は、流体室に入らないで入口2300から直接出口2302に生じる。
【0084】
図21aおよび図21bに示された実施形態では、開口2400は、小滴流体を流体室2204に供給するようにカバープレート2202に形成される。インクは、カバープレート2202に取り付けられたマニホールド部材に形成されるマニホールド2402から開口に供給される。前述された第4の実施形態と同様に、マニホールド部材2404は、複数のインク入口2406および複数のインク出口2408を含む。図21bに示されるように、インク出口は、インク入口に対してジグザグに配置され、その結果、流体は、マニホールド2402を介してインク入口からインク出口に蛇行するように移送され、気泡は、直接入口から出口に送られる。
【0085】
図22に示された実施形態では、流体を流体室2204の方へ、かつ流体室2204から離れたところに移送する導管2500は、PZTシート2200に形成され、溝にほぼ垂直なカバープレート2204は、PZTシートに形成される。導管に閉じ込められた気泡は、流体室2204に入らないで導管の入口から出口に流れる。
【0086】
(用語がクレームを含む)本明細書に開示され、かつ/または図面に示された各特徴は、他の開示された特徴および/または図示された特徴とは無関係に本発明に組み込まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は小滴付着装置の第1の実施形態の分解図を示す。
【図2】 図2は一部が切り取られたカバーおよびクランプ装置を有する図1の小滴付着装置の後部透視図を示す。
【図3】 図3は完全に切り取られたカバーおよびクランプ装置を有する小滴付着装置の第2の実施形態の後部透視図を示す。
【図4】 ベースプレート上に取り付けられたプリントヘッドフレームを示し(a)および(b)は第3の実施形態の平面図および透視図をそれぞれを示し、(c)はプリントヘッドフレームの整列面の透視図を示す。
【図5】 (a)は調整ねじの側面図を示し、(b)は調整ねじとのプリントヘッドフレームの係合の簡略断面図、(c)はスラストピンの側面図を示す。
【図6】 図6は小滴付着装置のベースプレートのスロット付プレートの実施形態の透視図を示す。
【図7】 図7はベースプレートを有するスロット付プレートの整列を示すプリントヘッドの断面図を示す。
【図8】 図8はノズルワイパーの動作を示す図7の同じ断面図である。
【図9】 図9はベースおよびカバーを有するプリントヘッドの実施形態の分解の概略透視図である。
【図10】 図10はプリントヘッドの正面図である。
【図11】 図11は小滴噴射中図10のプリントヘッドにわたる温度勾配を示す図である。
【図12】 図12はカバーに取り付けられたヒートシンクを有する図9のプリントヘッドの透視図である。
【図13】 図13は作動電気信号を図12のプリントヘッドに供給する駆動回路の部分透視図である。
【図14】 図14は冷却剤流体を図13のプリントヘッドおよびヒートシンクに供給するケーシングの透視図である。
【図15】 図15は他のプリントヘッドの側面断面図である。
【図16】 図16は図15に示されたプリントヘッドの流体供給導管の上部断面図である。
【図17】 図17は他のプリントヘッドの側面断面図である。
【図18】 図18は図17に示されたプリントヘッドの流体供給導管の上部断面図である。
【図19】 他のプリントヘッドの断面図である。
【図20】 他のプリントヘッドの断面図である。
【図21】 他のプリントヘッドの断面図であり、bはaに示されたプリントヘッドのインク入口および出口のジグザグ配置を示す。
【図22】 他のプリントヘッドの断面図である。
Claims (10)
- インクジェットプリンタに対して複数個のプリントストリップを整列させる方法であって、前記インクジェットプリンタは、実質的に平坦な搭載面を有し、且つ前記インクジェットプリンタ上に着脱できるベースと、複数個のプリントヘッドであって、前記それぞれのプリントヘッドは、個別に前記プリントストリップを形成し、且つ前記ベースの前記搭載面上に調整可能に取り付けた複数個のプリントヘッドとからなり、
該方法は、
前記それぞれのプリントヘッドにより生成されるプリントストリップが、前記ベースに設けられた基準の位置であるデータムに対して所定の位置に位置決めされるように、前記ベース上の前記各プリントへッドを前記データムに対して所定の位置に位置決めするステップと、
前記データムを用いて、前記インクジェットプリンタ上に前記ベースを組み付け、前記インクジェットプリンタに対して前記ベースを整列させるステップと、を含み、
前記搭載面に平行なそれぞれのプリントヘッドの位置は、前記搭載面に対して直交する方向にテーパ化された面を含んでいる一つ又は一つ以上の調整ピン部であって、前記ベース上に設けられた穴部内に、前記搭載面と直交する方向に移動可能に取り付けられている前記調整ピン部の前記テーパ化された面に、前記プリントヘッドの一部を係合させることによって、調整され、
前記各プリントヘッドを位置決めするステップは、前記調整ピン部の前記テーパ化された面と前記プリントヘッドの一部が係合している状態で、前記各調整ピン部を、前記搭載面と直交する方向に移動させることによって、前記プリントヘッドを前記搭載面と平行な方向に移動させるように構成したことを特徴とする方法。 - 前記プリントヘッドは、ノズルの配列方向に沿って形成された前記プリントヘッドの長手方向が、互いに平行になるように、対になって前記ベース上に配設されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記インクジェットプリンタは、前記ベース上に弾発的に組み付けた手段(124)を含み、前記手段(124)が、前記調整ピン部に対向して前記プリントヘッドを付勢することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- インクジェットプリンタであって、前記インクジェットプリンタは、実質的に平坦な搭載面を有するベースと、前記ベースの前記搭載面上に調整可能に取り付けられている複数個のプリントヘッドであって、前記ベースに設けられた基準の位置であるデータムに対して位置決めされる複数個のプリントヘッドとを含んでおり、且つ前記インクジェットプリンタにおいて、
前記データムに対して前記ベースの前記搭載面上のそれぞれのプリントヘッドの位置を調整するための調整手段が設けられており、
各プリントヘッドにより生成されるプリントストリップが、前記データムに対して所定の位置に位置決めされ、前記ベースは、前記データムを用いて当該インクジェットプリンタに対して位置決めされ、
前記調整手段が、前記搭載面に対して直交する方向にテーパ化された面を含んでいる一つ又は一つ以上の調整ピン部であって、前記ベース上に設けられた穴部内に、前記搭載面と直交する方向に移動可能に取り付けられている前記調整ピン部を含んでおり、
且つ、前記各調整ピン部の前記テーパ化された面に、前記プリントヘッドの一部が係合されており、それによって、前記ベース及び前記各プリントヘッドに関しては、前記調整ピン部の前記テーパ化された面と前記プリントヘッドの一部が係合している状態に於いて、テーパ化された面を含んでいる前記調整ピン部の、前記搭載面と直交する方向への移動が、前記プリントヘッドの位置を、前記搭載面と平行する方向に移動させるように調整する事を特徴とする方法。 - 前記調整ピン部は、ねじ山を具備し、前記対応する孔には、前記ねじ山を前記孔内で回転させるためのねじが切られていることを特徴とする請求項4記載のインクジェットプリンタ。
- 前記プリントヘッドの一部は、前記調整ピン部のテーパ面に係合するテーパ面を含むことを特徴とする請求項4又は5に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記ベース上に弾発的に組み付けた手段(124)を含み、前記手段(124)が、前記調整ピン部に対向して前記プリントヘッドを付勢することを特徴とする請求項4〜6の何れかに記載のインクジェットプリンタ。
- 前記調整ピン部を保護するための保護手段を前記ベース上に設け、前記保護手段が、前記ベース上の各プリントヘッドの偶発的に起こり得る位置ずれを防止することを特徴とする請求項4〜7の何れかに記載のインクジェットプリンタ。
- 前記ベースに組み付けられるスロット付きの部材を含み、前記スロット付きの部材(160)が、少なくとも一つのスロット(162)を有し、前記各プリントヘッドから出射した流体が、前記各スロットを通過することを特徴とする請求項4〜8の何れかに記載のインクジェットプリンタ。
- 各プリントヘッドが、ノズルプレートに形成された複数のノズルを含み、前記ノズルプレートと前記ノズルから射出されたインクが通過する前記スロットの壁とが、凹部の少なくとも一部を規定し、前記ノズルの1つからのインクの射出に続いて、前記凹部内に集められたインクを除去するために、インク除去手段が前記凹部内に移動することを特徴とする請求項9記載のインクジェットプリンタ。
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