(57)【要約】【課題】ドロップ・オン・デマンドインクジェットプリンタのプリントヘッド内のノズルを効率よくクリーニングする。【解決手段】ソレノイド５２を駆動して圧力調整器膜３２を内向きに変形させて、前記インク溜め１４の容積を減少させる。ソレノイド５２の動作は、ロッカーレバー４０を介してバルブ膜３６伝わり外向きに変形させ、インク導管３０を開く。インク導管３０から正圧にてインクが供給され、インク溜め１４およびノズルを通ってインクを外に射出する。ソレノイド５２を戻して、圧力調整器膜３２とバルブ膜３６を元の位置とし、ノズルのサーマルまたは圧電駆動体を駆動してノズルからインクをいくらか射出して、インク溜め１４内をわずかな負圧とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルからのインクだれを防ぐためにインク溜め内にわずから負圧が必要なドロップ・オン・デマンドインクジェットプリンタのプリントヘッド内に間隔を空けて配置されたノズルをクリーニングする方法であって、
インク溜め内の開口部を覆う弾性圧力調整器膜を、前記開口部にて内向きに変形させて、前記インク溜めのインク保持容積を減少させるステップと、
前記インク溜め内の開口部を覆い且つ前記インク溜め内に突出しているインク導管をキャップしている弾性バルブ膜を、前記開口部にて外向きに且つ前記インク導管から離れるように変形させて、前記インク導管が正圧で前記溜り内へ且つ前記ノズルを通って外へのインク送達を提供して前記ノズルをクリーニングできるようにするために、前記インク導管のキャップを外すステップと、
前記弾性バルブ膜を前記インク導管に向かって内向きに戻し、前記溜り内へのインク送達を停止させるために前記インク導管を再びキャップするステップと、
前記圧力調整器膜を外向きに戻して、前記インク溜め内のインク圧力を減らすために前記インク溜めの前記インク保持容積を増やすステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記弾性バルブ膜が内向きに戻って前記インク導管を再びキャップしたときで、且つ前記弾性圧力調整器膜が外向きに戻って前記インク溜めの前記インク保持容積を増やす前に、前記ノズルからのインクだれを防ぐわずかな負圧を前記インク溜め内に確保するために、前記ノズル用のサーマル又は圧電駆動体を駆動することによって前記ノズルからインクをいくらか射出するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記弾性バルブ膜と前記弾性圧力調整器膜と相互接続するロッカーレバーを前進方向にピボット回転して、前記圧力調整器メンブレンを内向きに変形して前記インク溜め内の前記インク保持容積を減らし且つ前記弾性バルブ膜を外向きに変形して前記インク導管のキャップを外すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ロッカーレバーを後進方向にピボット回転して、前記圧力調整器膜を外向きに戻して前記インク溜め内の前記インク保持容積を増やし且つ前記弾性バルブ膜を内向きに戻して前記インク導管を再びキャップするステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くはインクジェットプリンタに関し、より具体的には、インクジェットプリントヘッド内のノズルをクリーニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、一般に連続インクジェット及びドロップ・オン・デマンド（DOD）インクジェットと称される２つの大きなカテゴリに分類されることができる。
【０００３】
DODインクジェットプリンタにおいて、印刷インク滴はプリントヘッド内に近接して配置されたノズルから、紙のような印刷媒体の上に射出される。典型的には、これらのインク滴はサーマル又は圧電駆動体を介して形成され、これらの駆動体は「発射（firing）装置」と呼ばれることがある。サーマル駆動体においては、薄膜抵抗器又はその他のタイプのヒータ要素を、ノズルのために小さな発射チャンバ内に配置することができる。電気印刷パルスがヒータ要素を加熱すると、発射チャンバ内のノズルとヒータ要素の間に蒸気又は気泡が形成される。この気泡が、インク滴をノズルから射出させる。それから、ヒータ要素が冷えると気泡は壊れ、補充インクがインクの毛管現象により発射チャンバ内にノズルへと引き込まれる。圧電駆動体においては、圧電結晶又はその他の圧電要素を発射チャンバ内に配置することができる。電気印刷パルスが圧電要素を励起すると、それは機械的に駆動されて、インク滴をノズルから排出させる。
【０００４】
DODインクジェットプリンタ内のプリントヘッド用のインク送達装置は、「背圧」として知られるわずかな負圧又は減圧で、非常に少量のインクをプリントヘッド内の発射チャンバまで送達する。このわずかな負圧が望ましいのは、これが、ノズルのインクを発射チャンバ内に引き戻すことによって、ノズルからのインクの漏れ、すなわちだれ（drooling）を防ぐからである。さらに、これは各ノズルにわずかにくぼんだインクのメニスカスを形成し、これがノズルをクリーンに保つ助けとなる。典型的には、１９９７年７月２２日付けで発行された従来技術の米国特許第５，６５０，８１１号に述べられているように、プリントヘッド内のこのわずかな負圧は、大気圧下では約２〜３インチ水柱であり得る。この特許はまた、このわずかな負圧がプリントヘッド用のインク溜りをプリントヘッドより下に位置させることによって生成され得ることも記している。あるいは、このわずかな負圧は、非線形ばねを使用して、プリントヘッド上のインク溜り内の開口部で弾性メンブレンを外向きに引くことによって生成されることができる。この後者のアプローチは、１９８５年４月２日付けで発行された米国特許第４，５０９，０６２号に詳細に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，６５０，８１１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，５０９，０６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
DODインクジェットプリンタにおける既知の問題は、汚れ又は乾いたインクが時間と共にノズル内に蓄積することである。これが起こる前にノズルは、インク又はクリーニング溶媒を正圧下でノズルを通って外向きに勢いよく流す（flushing）ことによってクリーニングされるべきである。そうしないと、この汚れ又は乾いたインクによって、ノズルから射出されたインク滴が通常とるべき印刷軌跡から外れる可能性がある。そのような方向のずれは、印刷された画像の質を劣化させる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ノズルからのインクだれを防ぐためにインク溜り内にわずかな負圧が要求されるドロップ・オン・デマンドインクジェットプリンタのプリントヘッド内に間隔を空けて配置されたノズルをクリーニングする方法であって、インク溜め内の開口部を覆う弾性圧力調整器メンブレンを、前記開口部にて内向きに変形させて、前記インク溜めのインク保持容積を減少させるステップと、前記インク溜め内の開口部を覆い且つ前記インク溜め内に突出しているインク導管をキャップしている弾性バルブ膜を、前記開口部にて外向きに且つ前記インク導管から離れるように変形させて、前記インク導管が正圧で前記インク溜め内へ且つ前記ノズルを通って外へのインク送達を提供して前記ノズルをクリーニングできるようにするために、前記インク導管のキャップを外すステップと、前記弾性バルブ膜を前記インク導管に向かって内向きに戻し、前記溜り内へのインク送達を停止させるために前記インク導管を再びキャップするステップと、前記圧力調整器膜を外向きに戻して、前記溜り内のインク圧力を減らすために前記溜りの前記インク保持容積を増やすステップと、を含む方法。
【０００８】
また、この方法はさらに、前記弾性バルブ膜が内向きに戻って前記インク導管を再びキャップしたときで、且つ前記弾性圧力調整器膜が外向きに戻って前記インク溜めの前記インク保持容積を増やす前に、前記ノズルからのインクだれを防ぐわずかな負圧を前記インク溜め内に確保するために、前記ノズル用のサーマル又は圧電駆動体を駆動することによって前記ノズルからインクをいくらか射出するステップをさらに含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明が、ドロップ・オン・デマンド（DOD）インクジェットプリンタ内で具現化されたものとして描写されている。そのようなプリンタの特徴は一般的に知られているので、以下の記載は、本発明の開示された実施形態の一部を形成する又はそれらと協働する要素のみに、特に向けられている。しかし、開示されていない他の要素が当業者には既知の様々な形態をとることがあり得ることを理解されたい。
【００１０】
図１及び図２は、DODインクジェットプリントヘッド１２のためのインク送達装置１０を示す。
【００１１】
インク送達装置１０は、プリントヘッド１２の上に固定された閉鎖型インク溜めすなわちインク蓄積チャンバ１４を含む。インク溜め１４内のインク１６は、非常に少量が、最初にフィルタ１８を通って、次に底部スロット２０を通ってプリントヘッド１２の中へ流れることが企図されている。わずかに減圧された空間２２、すなわち大気圧よりわずかに低い空間が、インク溜め１４内のインク液面２４の上に存在する。これは、「背圧」として知られるわずかな負圧でインク１６をプリントヘッド１２に送るという既知の必要性に合致している。典型的には、１９９７年７月２２日付けで発行された従来技術の米国特許第５，６５０，８１１号に述べられているように、インク溜め１４及びプリントヘッド１２の中のこのわずかな負圧は、大気圧下で約２〜３インチの水柱とすることができる。このわずかな負圧が望まれるのは、これが、プリントヘッド１２内のノズルプレート２６に接近して配置されたインク射出ノズル（図１及び図２には示されていない）からのインクの漏れ、すなわちだれを、ノズルのインクをプリントヘッド内に引き戻すことによって防ぐからである。さらに、これは各ノズルにわずかにくぼんだインクのメニスカスを形成し、これがノズルをクリーンに保つ助けとなる。
【００１２】
圧力調整器及びインク補充機構２８は、非常に少量のインク１６をインク溜め１４からプリントヘッド１２へ送達する間にインク溜め１４内にわずかな負圧を維持し、且つこのインク送達に応答して、正圧のインク供給源（図示せず）からインク溜め１４への同量のインク補充を行う。この正圧インク供給源は、インク溜め１４内に突出しているチューブのようなインク導管３０によって、流体連通している。図１及び図２を参照のこと。
【００１３】
圧力調整器及びインク補充機構２８は圧力調整器膜すなわちダイアフラム３２を含んでおり、これは、インク溜め１４内の壁開口部３４を気密して（エアタイトに）覆っている。圧力調整器膜３２は弾性を有しているが、これは、図２に示されているように、インク溜め１４からプリントヘッド１２へのインク送達の間に壁開口部３４で内向きに変形することによってインク溜め１４内のわずかな負圧を維持して、インク溜め１４の保持容積を減少させ、且つ図１に示されているように、インク導管３０を介したインク溜め１４へのインク補充の間に壁開口部で外向きに戻ることによってインク溜め１４の保持容積を増加させるためである。また、この機構２８は、圧力調整器膜３２よりもはるかに小さいバルブ膜すなわちダイアフラム３６を含んでいる。これは、インク溜め１４内の他の開口部３８を気密して覆って、通常はインク導管３０をキャップし、すなわち閉じて、インク溜め１４へのインク補充を妨げる。図１を参照のこと。このバルブ部材３６は弾性を有しており、インク溜め１４へのインク補充を開始するために、図２に示されるように、他の開口部３８で外向きに且つインク導管３０から離れるように変形してインク導管３０のキャップを外し、すなわち開けて、且つインク溜め１４へのインク補充を停止するために、図１に示されるように、インク導管３０に向かって内向きに戻ってインク導管３０を再びキャップする。
【００１４】
インク１６に曝されることを避けるためにインク溜め１４の外に位置するロッカーレバー４０は、インク溜めの上にピボットピン４２を介してピボット的に搭載されており、圧力調整器膜３２とバルブ膜３６とを相互接続している。インク溜め１４からプリントヘッド１２へのインク送達により、図２に示されるように圧力調整器膜３２は内向きに変形してインク溜めの保持容積を減少させ、それが今度は同時にロッカーレバー４０を前進方向（時計回り）にピボット回転させて、バルブ膜３６を外向きに変形させ、インク溜め１４へのインク補充を開始するためにインク導管３０のキャップを外す。インク１６がインク溜め１４に補充されると、図１に示されるように圧力調整器膜３２は外向きに戻ってインク溜めの保持容積を増加させ、それが今度はロッカーレバー４０を後進方向（反時計回り）にピボット回転させて、バルブ膜３６を外向きに戻して、インク溜めへのインク補充を停止するためにインク導管３０を再びキャップする。
【００１５】
ヘリカル圧縮ばね４４は、図1における時計回りのピボット力をロッカーレバー４０に印加し、これによってロッカーレバー４０は、インク導管３０をキャップしているバルブ膜３６を軽く保持する。このピボット力は、圧力調整器膜３２が図２に示されるように内向きに変形すると容易に克服されるほど、十分に小さなものである。
【００１６】
［ノズルのクリーニング方法］
図３はプリントヘッド１２を示しており、これは、ノズルプレート２６に密接して間隔を空けて配置されたノズル４６とそれらのノズル４６のための各々の発射チャンバ４８とを含んでいる。各発射チャンバ４８は既知のサーマル又は圧電駆動器５０を有し、これは、電気印刷パルスによって駆動されると、印刷インク滴をノズルから印刷媒体（図示されていない）の上に射出させる。
【００１７】
インク１６を使用してノズル４６をクリーニングする方法は、図４及び図５に示されている。図４及び図５は、インク送達装置１０を部分的に改変して描いており、本発明の好適な実施形態に従ったノズルクリーニング方法を描写している。
【００１８】
図４において、ソレノイド５２又はその他の既知の機械的アクチュエータが付勢されて、ソレノイドのプランジャ５４を左に動かす。このプランジャ５４はそれから、ロッカーレバー４０をピボットピン４２の周囲に前進方向にピボット回転させて、インク溜め１４の壁開口部３４を覆っている弾性圧力調整器膜３２を壁開口部で内向きに変形させて、インク溜め１４のインク保持容積を減少させる。また、インク溜め１４における他の開口部３８を覆って且つインク溜め１４の中に突出しているインク導管３０をキャップしている弾性バルブ膜３６が、その開口部３８で外向きにインク導管３０から離れる方向に変形されて、インク導管３０がインク溜め１４の中への且つノズル４６を通って外へのインク送達を正圧で提供してノズル４６をクリーニングするために、インク導管３０のキャップを外す。
【００１９】
例えばタイマ（図示せず）によって決定され得る十分な時間がノズルクリーニングのために経過した後に、ソレノイド５２の付勢が無くなってプランジャ５４が図５で右に引き込まれ、プランジャ５４をロッカーレバー４０から引き離す。ばね４４はそれから、ロッカーレバー４０をピボットピン４２の周囲に後進方向にピボット回転し、インク導管３０に向かって内向きに弾性バルブ膜３６を戻し、インク溜め１４へのインク送達を停止するためにインク導管３０を再びキャップする。また、弾性圧力調整器膜３２が外向きに変形されて、インク溜め１４内のインク圧力を減らすためにインク溜め１４のインク保持容積を増やす。
【００２０】
バルブ膜３６が内向きに戻ってインク導管３０を再びキャップし且つ圧力調整器膜３２が外向きに戻ってインク溜め１４の保持容積を増やす前の段階で、サーマル又は圧電駆動器５０は多数回、例えば２０００回駆動されて、非常に少量のインク１６をノズル４６から射出させる。これが、わずかな負圧がインク溜め１４内に生成されてノズルからのインクだれを防ぐことを確実にする。しかし、このステップは必ずしも必須なものではない。なぜなら、弾性圧力調整器膜３２を外向きに変形させてインク溜め１４のインク保持容積を増加させるステップが、インク溜め１４内にわずかな負圧を生じさせるのに十分であり得るからである。
【００２１】
プランジャ５４を有するソレノイド５２は、図１及び図２に示されているように、その動作中にインク送達装置１０から離れるように回転してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】インク送達装置を有するDODインクジェットプリンタの、部分的に断面を示す正面図である。
【図２】インク送達装置を有するDODインクジェットプリンタの、部分的に断面を示す正面図である。
【図３】DODインクジェットプリンタ内のプリントヘッドの、部分的に断面を示す正面図である。
【図４】DODインクジェットプリンタ内のプリントヘッドの、部分的に断面を示す正面図であり、本発明の好適な実施形態にしたがってプリントヘッド内のノズルをクリーニングする方法を描写するために部分的に改変された図である。
【図５】DODインクジェットプリンタ内のプリントヘッドの、部分的に断面を示す正面図であり、本発明の好適な実施形態にしたがってプリントヘッド内のノズルをクリーニングする方法を描写するために部分的に改変された図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  インク送達装置、１２  インクジェットプリントヘッド、１４  インク溜め、１６  インク、１８  フィルタ、２０  底部スロット、２２  空間、２４  インクレベル、２６  ノズルプレート、２８  圧力調整器及びインク補充メカニズム、３０  インク導管、３２  圧力調整器膜、３４  壁開口部、３６  バルブ膜、３８  他の開口部、４０  ロッカーレバー、４２  ピボットピン、４４  ばね、４６  ノズル、４８  発射チャンバ、５０  サーマル又は圧電駆動器、５２  ソレノイド、５４  プランジャ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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