(57)【要約】  インクジェットプリントヘッド筐体を通り抜ける空気の乱流が、前記筐体内の空気流入開口と前記プリントヘッドとの間に高効率粒子大気(HEPA)濾過システムを設けることによって、前記プリントヘッドと印刷媒体との間の印刷領域に到達する前に減少する。乱流は、前記印刷領域へ到達する前に前記プリントヘッド筐体へ引き込まれる空気のHEPA濾過によって、前記空気の経路を介して前記空気から除去される。
2009541094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流入開口を有する筐体；
前記空気流入開口を介して前記筐体へ空気を送るように備えられているファン；
前記プリントヘッドと印刷媒体との間の印刷領域を介して流体液滴を引き出すように備えられたプリントヘッドであって、前記印刷領域は前記ファンによって前記筐体内を流れる空気に曝露されているプリントヘッド；及び
前記空気流入開口と前記印刷領域との間に設けられるHEPA濾過システムであって、前記印刷領域に到達する前に前記空気流入開口を通り抜ける空気の乱流を減少させるHEPA濾過システム；
を有するインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項２】
前記筐体がプリントヘッドインターフェース制御装置筐体である、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項３】
前記HEPA濾過システムが交換可能なHEPAフィルタを有する、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項４】
交換可能な非HEPAフィルタが前記空気流入開口に付属する、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項５】
前記筐体内部に設けられたマニホールドをさらに有するインクジェットプリントヘッドシステムであって、前記マニホールドは、前記プリントヘッド内部でのインク流を制御するように備えられている、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項６】
交換可能な非HEPAフィルタが前記マニホールドに付属する、請求項5に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項７】
前記HEPAフィルタが、前記空気流入開口と前記マニホールドとの間に設けられている、請求項5に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項８】
前記HEPA濾過システムが、前記筐体へ入り込む空気から粒子状乱流源を除去するように備えられている、請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドシステム。
【請求項９】
インクジェットプリントヘッドによって生成される像中のアーティファクトを減少させる方法であって：
乱流成分を有する空気を空気源から空気路を介して印刷領域へ向かうように流すことによって、流体液滴が印刷媒体へ向かって引き出される手順；及び
前記印刷領域を流れる前記空気の乱流成分が減少するように前記空気路中にHEPA濾過システムを設置する手順；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットプリンタの分野に関する。より詳細には本発明は、印刷アーティファクトが減少するように、係るプリンタの印刷領域内部で層流の空気を供する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷システムは、乱流の空気流及び紙の埃、プリントヘッドの適切な動作に影響を及ぼす汚染に対して影響を受けやすい。汚染からプリントヘッド周辺の領域を保護する複数の方法が確立されてきた。たとえばプリントヘッドを筐体で覆い、その筐体を正圧下で濾過された空気を充填する方法である。
【０００３】
図1は係る従来技術のシステムの例である。ここでは、プリントヘッド集合体には、空気流入ファン2を有するプリントヘッドインターフェース制御装置筐体1が供されている。空気流入ファン2は、取り換え可能な空気流入フィルタ3を介して筐体1に空気を送り込むように備えられている。そのフィルタは、プリントヘッドの内部部品からの外部残余物の量を減少させる。プリントヘッド集合体を通り抜ける空気流は、空気流入ファン2から、マニホールド4の周囲を流れ、マニホールドフィルタ5へ入り込み、そしてプリントヘッド6へ入り込む。プリントヘッドを通り抜ける印刷媒体の方向は、図1において破線矢印7で表されている。他方空気流の方向は一組の矢印8によって表されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの構造が粒子に起因する誤動作を大幅に減少させてきた一方で、従来技術は、プリントヘッドノズル開口と印刷媒体との間（以降では「印刷領域」と呼ぶ）を流れる乱流の空気流によって引き起こされる非直線のインク液滴の軌跡に係る問題を解決してこなかった。インク液滴の軌跡が直線であることは、印刷媒体上へ液滴を適切に設けることにとって重要である。乱流の空気流が印刷領域内部で生じるとき、その影響を受けたジェットは、液滴の誤記録を引き起こし、所望の画質を下回ってしまう。
【０００５】
印刷領域内での空気の乱流は少なくとも2つの原因を有する。空気流入ファン2が空気流を生成する際、空気の乱流が空気流入ファン2自身によって生成される。また高速の空気が物体及び界面の周囲を流れるときにも、乱流は生成される。これらの物体及び界面は、プリントヘッド構造の角部や端部であるかもしれないし、又は汚染粒子や筐体1の内部構造に付着した残余物かもしれない。物体及び界面は、空気境界層を妨害し、かつ層流の空気流を減少させる恐れがある。その結果、空気流の速度及び/又は方向のばらつきが増大する。これらの空気流のばらつきは、プリントヘッドから放出されるインク液滴の速度及び方向を変化させるのに十分であると思われる。
【０００６】
空気流は冷却や汚染物の減少にとって必要である。しかし空気流内での乱流は、印刷アーティファクトを抑制させるために制御されることが必要である。従って本発明の目的は、プリントヘッド中での空気流の乱流を減少させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様によると、筐体内の空気流入開口と印刷領域との間にHEPA濾過システムを設置することによって、インクジェットプリントヘッド筐体を通り抜ける空気の乱流を、印刷領域に到達する前に減少させることができることが分かった。
【０００８】
本発明の他の態様によると、インクジェットプリントヘッドによって生成される像中のアーティファクトを減少させる方法が供される。当該方法は、空気源から空気路を介して印刷領域へ向かうように乱流の空気を流す手順、及び層流の空気流のみが前記印刷領域へ導入されるように前記空気路中にHEPA濾過システムを設置する手順を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以降の本発明の好適実施例の詳細な説明では、添付の図面が参照される。
【００１０】
本説明は特に、本発明による装置の一部を形成する構成要素、又は前記装置と直接協働する構成要素に関する。具体的に図示又は記載されていない構成要素は、当業者にとって周知である様々な形態をとって良いことに留意して欲しい。
【００１１】
図2は、本発明の好適実施例によるプリントヘッド集合体を図示している。従来技術を表す図1、及び図2の両方に現れる参照番号は、機能の似た構造を指すが、必ずしも構造が同一なわけではない。たとえば参照番号1は、図2のプリントヘッドインターフェース制御装置筐体1と同一であるとみなされている。しかし図2のプリントヘッドインターフェース制御装置筐体1は、図1のプリントヘッドインターフェース制御装置筐体1と同一の機能を有するものの、構成は明らかに異なっている。同じことはマニホールド4についても言える。マニホールド4は、プリントヘッドを設置するための領域10を前方に設けている（簡明を期すため、図2にはプリントヘッドが図示されていない）。従来技術のように、マニホールド4は交換可能なフィルタを有して良い。
【００１２】
図2のプリントヘッド集合体は、印刷媒体の移動方向7で表されているように、図1に図示されたプリントヘッド集合体と同じように設置されている。空気流入開口9は、空気流入ファン及び空気流入フィルタ（それぞれ独立しては図示されていない）を有して良い。空気流入開口9は、空気をプリントヘッドドッキングステーションからプリントヘッドインターフェース制御装置筐体1へ引き込む。空気流入開口9に付属する空気流入フィルタは交換可能であって良い。
【００１３】
高効率微粒子大気(HEPA)濾過システム11が、空気流入開口9とマニホールド4との間に設けられている。一般的には、HEPA濾過は、製造プラント内の大気から放射性の埃粒子を除去するため、第2次世界大戦中に原子力委員会によって開発された。HEPAフィルタは従来、強い編み込み紙となる非常に小さなガラスファイバから作られる。しかしHEPAフィルタの他の構成も本発明の技術的範囲内であると解される。これにより、多数の非常に小さなふるいで構成されるフィルタが生成される。そのふるいは、生物剤を含む極端に小さな粒子を捕獲することができる。一旦捕獲されると、HEPAフィルタの高い吸収性孔のため、汚染物及び粒子は逆循環できない。HEPAフィルタは、病院の手術室、燃焼センター、コンピュータチップのような製品の実験室や製造施設で一般に用いられている。これらの環境では粒子及びバクテリアが存在しないことが求められている。粒子の濾過よりもさらに、HEPAフィルタはまた空気の乱流を減少させることもできる。つまり空気がHEPAフィルタを通過することで、空気流はより層流となる。
【００１４】
図3に図示されているように、図示された実施例の範囲内では空気流の方向8は、空気流入開口9で開始される。ここで空気は、ファン（図示されていない）によって、プリントヘッドインターフェース制御装置筐体1へ導入される。空気はHEPA濾過システム11を通り抜ける。続いてその通り抜ける空気は、マニホールド4へ入り込み、プリントヘッド（図示されていない）へ入り込み、そして排出開口（図示されていない）へ流出して良い。その空気流はプリントヘッドの冷却を助ける。空気圧は、汚染粒子が筐体に入り込むのを防ぐために正圧に維持されている。
【００１５】
空気流入ファンは必ず、流入開口9を介して空気乱流をその空気流に導入してしまう。図4A及び4Bは、空気ファン12からの空気の乱流の程度を、非HEPA濾過システム13を通過する場合と、HEPA濾過システム11を通過する場合とで比較している。概略図から分かるように、図4Aに図示されているように、非HEPA濾過システム13の存在によっては、乱流14はほとんど減少しない。対照的に図4Bでは、HEPA濾過システム11は乱流を減少させ、かつ層流の出力空気流15を生成する。
【００１６】
インク液滴の進路がまっすぐでなくてはならないという要件は、プリンタの公称解像度に支配されていて、かつ、インク液滴が進行しなければならないノズル-印刷媒体間の距離の関数である。ノズルと印刷媒体間の空間は印刷領域と呼ばれる。印刷領域内での直線経路からの標的のばらつきは3ミリラジアン未満であることが好ましい。所望の解像度が増大することで、インク液滴の進路がまっすぐでなくてはならないという要件はより厳しく（3ミリラジアン未満）なり、かつ空気の乱流に対して敏感になる。印刷領域内での空気の乱流は予期し得ない誤記録を引き起こす。
【００１７】
プリントヘッドインターフェース制御装置筐体1内部での空気圧が制御され、かつ印刷領域内での空気の乱流はHEPA濾過システム11によって最小限に抑制される。本発明に従ったHEPA濾過システム11の設置によって、乱流が最小となる層流が印刷領域へ供される。
【００１８】
インクジェットのまっすぐさに影響を与えうる乱流はまた、高速で流れる空気が対象物や界面-表面にとどまる粒子や残余物など-の周囲を流れるときにも、生成される恐れがある。図5A及び5Bは、層流17と、外部からの粒子16の存在によって空気の流れが妨害されているときに、その外部からの粒子16によって誘起される乱流18との差異を図示している。
【００１９】
図6A及び6Bは、外部からの粒子を除去する好適実施例によるHEPA濾過システムの能力を表している。粒子濃度は、検査中に、オリフィスプレート、プリントヘッドの底部、及びプリントヘッド集合体に隣接する空間内でエアゾルパーティクルカウンタを用いることによって、測定された。図6Aは、HEPA濾過システムが本発明に従って用いられるときに、直径5μmよりも大きな外部からの粒子が減少していることを示している。印刷媒体がプリンタを介して移動しているような状況でさえも、HEPA濾過システムは、オリフィスプレートとプリントヘッド底部の両方において粒子計測数を実効的に減少させる。図6Bは、直径が少なくとも0.5μmの外部からの粒子についての図6Aと同様のデータを表している。オリフィスプレート領域内部での外部からの粒子が減少しているということは、空気の乱流源を実効的に減少させる上でのHEPA濾過システムの重要性を示唆している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来技術に係る濾過システムを有したプリントヘッドインターフェース制御装置を図示している。
【図２】本発明によるプリントヘッドインターフェース制御装置を図示している。
【図３】プリントヘッドを通り抜ける空気流の方向を示す図2と似た図である。
【図４】A及びBは、非HEPA濾過システムを通り抜ける空気流とHEPA濾過システムを通り抜ける空気流との差異を表す概略図である。
【図５】A及びBは、粒子が存在しない場合の空気流と粒子が存在する場合の空気流との差異を表す概略図である。
【図６】A及びBは、媒体の静止時及び移動時でのプリントヘッド中の粒子濃度のグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
1  プリントヘッドインターフェース制御装置の筐体
2  空気流入ファン
3  空気流入フィルタ
4  マニホールド
5  マニホールドフィルタ
6  プリントヘッド
7  印刷媒体の移動方向
8  空気流方向
9  空気流入開口
10  プリントヘッド設置領域
11  HEPA濾過システム
12  空気ファン
13  非濾過システム
14  流入空気
15  流出空気
16  外部粒子
17  層流空気
18       
外部粒子が誘起する乱流
【図１】
2009541094.tif 000003
【図２】
2009541094.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2009541094.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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