(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）上面に表面（１４）を有する印刷ヘッド（１０）であって、前記表面が少なくとも１つのインク排出開口部（１６）を有する開口部領域（１８）と、クリーニング流体源（２６）と接続するのに適合した前記開口領域の一方側に近接して配置された第１ガター（２２）と、クリーニング流体のレシーバと接続するのに適合した前記開口領域の反対側に近接して配置された第２ガター（２４）とを有する印刷ヘッド（１０）と、ここで、前記クリーニング流体源（２６）は、印刷ヘッドに形成され、第１ガターにクリーニング流体を汲み出すポンプ（３６）を有しており、
（ｂ）前記開口領域および前記ガターの反対側に位置し、前記第１ガターから前記開口領域を越えて前記第２ガターまで流体が流動できるような大きさの空隙（４４）をその上に規定する封止された封入部（４２）を形成するための、カバー部材（４０）を有するセルフクリーニングインク印刷プリンタ。
【請求項２】
上記カバー部材にはアコースティックエネルギー源が取り付けられている請求項１記載のセルフクリーニングインク印刷プリンタ。
【請求項３】
（ａ）印刷ヘッドを提供する工程であって、前記印刷ヘッドが、少なくとも１つの開口部を規定する表面と、汚染物によって閉鎖されやすい前記少なくとも１つの開口部と、前記少なくとも１つの開口部の第１側に近接する表面に配置される第１ガターと、前記第１側の反対側にある前記少なくとも１つの開口部の第２側に近接する表面に配置される第２ガターとを有し、前記第１ガターはクリーニング流体源に接続され、前記第２ガターは前記クリーニング流体のレシーバに接続される、印刷ヘッドを提供する工程と、ここで、前記クリーニング流体源（２６）は、印刷ヘッドに形成され、第１ガターにクリーニング流体を汲み出すポンプ（３６）を有しており、
（ｂ）前記少なくとも１つの開口部と前記第１ガターと前記第２ガターとを有する表面の領域の大きさおよび形状に対応するカバー部材を提供する工程と、
（ｃ）前記領域の反対側に、前記第１ガターから前記少なくとも１つの開口部を超えて前記第２ガターへ向かうクリーニング流体の流れのための空隙を規定する領域周辺の表面を封止するように前記カバー部材を配置する工程とを有するセルフクリーニングインク印刷プリンタの組み立て方法。
【請求項４】
上記カバー部材にはアコースティックエネルギー源が取り付けられている請求項３記載のセルフクリーニングインク印刷プリンタの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般にインクジェットプリンタ装置およびその組み立て方法に関する。本発明は特に、印刷ヘッドおよびインク排出開口部の表面上にあるクリーニング流体を指向し、その流体を収集するためのガタークリーニング構造を有するセルフクリーニングインク印刷プリンタと、さらにそのプリンタの組み立て方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、インク滴を画像の様式でレシーバ上に排出することによってレシーバ上に画像を形成する。普通紙に印刷できるというプリンタの性能に加えて、非衝撃、低ノイズ、低エネルギー使用および低コスト作動という利点が、市場でインクジェットプリンタが広く受け入れられている大きな理由である。
【０００３】
これに関して「連続的な」インクジェットプリンタは、インク滴が水流の状態で排出される地点付近に配置される静電気荷電トンネルを使用する。選択された液滴が荷電トンネルによって電気的に荷電される。荷電液滴は、所定の電位差を有する偏向板の存在によって下流で偏向される。ガターは荷電液滴をさえぎるために使用され得るが、非荷電液滴は記録媒体に自由に衝突する。
【０００４】
「オンデマンド」インクジェットプリンタの場合、全ての開口部において、加圧アクチュエータはインクジェット液滴を形成するために使用される。これに関して、２種類のアクチュエータの内のいずれか１つが使用され得る。これら２種類のアクチュエータは熱アクチュエータおよび圧電アクチュエータである。熱アクチュエータに関しては、都合の良いところに配置されるヒータはインクを加熱し、若干のインクは蒸気泡へと相変化し、インク滴が記録媒体に放出されるのに十分なように内部インク圧を上昇させる。圧電アクチュエータに関しては、圧電材料が使用され、圧電材料は機械的圧力が付与されると電界が形成されるような圧電特性を有する。この逆もまた真である。すなわち、付与された電界は材料中に機械的圧力を生成する。これらの特徴を有する幾つかの天然材料は石英およびトルマリンである。たいていの一般に生成される圧電セラミックスは、ジルコニウムチタネート、バリウムチタネート、チタネート、およびメタニオベートである。
【０００５】
「連続的」タイプおよび「圧電」タイプのいずれであっても高速インクジェットプリンタのインクは、いくつかの特別な特徴を有さなければならない。例えばインクは非乾燥性を有し、これによりインク排出チャンバ内におけるインクの乾燥が妨げられるかまたは遅延され、インク液滴の時折の吐き出しにより空隙および対応する開口部が開いた状態にされる。グリコールを付加すると、インクジェットチャンバを通るインクの自由な流れが促進される。もちろん、インクジェット印刷ヘッドは、インクジェット印刷が行われる環境にさらされる。従って上述した開口部は多種類の浮遊微粒子（ａｉｒ  ｂｏｒｎ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）にさらされる。微粒子屑は開口部の周辺に形成された表面、その開口部内およびチャンバ自体に蓄積する。すなわちインクはこのような微粒子屑と結合し、空隙を遮るかまたは表面を濡れたように変えて適当なインク液滴の形成を抑制する干渉バリを形成する。適当な液滴形成が回復するように、微粒子屑は表面および開口部から洗浄されなければならない。従来技術において、この洗浄はふつう、ブラシがけ、ふき取り、スプレーがけ、真空吸引および／または開口部からのインクの吐き出しによって行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従ってインクジェットプリンタにおいて使用されるインクは下記の問題を有すると言える。すなわち、インクが開口部内および開口部の周辺で乾燥し易いので、開口部を詰まらせてしまうこと、および、開口部板のふき取りにより板およびワイパが磨耗し、ワイパ自身が開口部を詰まらせる粒子を生成することである。
【０００７】
インクジェット印刷ヘッドクリーナは公知である。インクジェット印刷ヘッドクリーナは、１９９０年１１月１３日に発行されたＪａｍｅｓ  Ｃ．  Ｏｓｗａｒｄによる発明の名称「Ｉｎｋ  Ｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｈｅａｄ  Ｆａｃｅ  Ｃｌｅａｎｅｒ」の米国特許第４，９７０，５３５号に開示されている。この特許は、印刷ヘッド面に対向して形成された封入部を通る制御された空気通路を与えるインクジェット印刷ヘッド面クリーナを開示する。空気は封入部内において入り口から開口部に向かって指向される。開口部に入る空気はヘッド面上のインクジェット装置に向けられ、出口から排出される。真空源は出口に付加されており、開口部内において亜大気圧を形成する。収集チャンバおよびリムーバブル引出し器（ｄｒａｗｅｒ）は、除去されたインクの処理を容易にするために出口の下に配置される。Ｏｓｗａｒｄ特許はブラシやワイパの使用を開示していないし、またインクを除去するための液体溶媒の参照使用も開示しておらず、Ｏｓｗａｒｄ技術はインクを除去するためにむしろ加熱気体を使用している。しかしながら、洗浄のために加熱空気を使用することは液体溶媒を使用するよりも非効果的である。また加熱空気を使用すると、印刷ヘッド面に与えられ得る壊れやすい電子回路にダメージを与え得る。さらに、Ｏｓｗａｒｄ特許は、洗浄作用によって印刷速度が影響を受けないように印刷ヘッド面を洗浄していないようである。
【０００８】
従って、本発明の目的は、印刷ヘッド表面の磨耗、インク接触、または複雑なクリーニング装置に関して制限されることなく効果的にクリーニングされるセルフクリーニングプリンタおよびそのプリンタの組み立て方法を提供することである。
【０００９】
上記の目的を考慮して本発明は添付の請求の範囲によって規定される。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の例示的な実施態様によると、セルフクリーニングインク印刷プリンタは、複数のインクチャンネルをその中に規定する印刷ヘッドを有し、各インクチャンネルはインク排出開口部内において終端している。印刷ヘッドはまた、上面に全ての開口部を囲む開口領域を有する表面も有する。印刷ヘッドはその開口部を通してインク滴を排出可能であり、インク滴は印刷ヘッドに近接して設けられたプラテンローラによって支持されるレシーバ（例えば紙または透明紙）によって途中で遮られる。油性膜状堆積物または粒子状材料などの汚染物は、表面上に残存し、完全にまたは部分的に開口部をふさぎ得る。油性膜は例えばグリースであり得、粒子状材料は汚物、埃、金属および／または乾燥インクの堆積物の粒子であり得る。汚染物の存在は、それぞれの開口部からの適当なインク滴の排出を妨げ、それにより、バンディング（ｂａｎｄｉｎｇ）のような所望でない画像形成を生じさせてしまう。従って汚染物を表面から洗浄することが望ましい。
【００１１】
従って本発明の例示的な実施態様によると、第１ガターが開口領域の一方側に近接して配置され、クリーニング流体源と接続するのに適合する。第２ガターは開口領域の反対側に近接して配置され、クリーニング流体のレシーバと接続するのに適合する。カバー部材は封止された封入部を形成するために開口領域およびガターの反対側に設けられる。封入部は、汚染物を表面および／または開口部から除去するように、流体が第１ガターから開口領域を越えて第２ガターを通って流れることができる大きさを有する空隙を規定する。
【００１２】
本発明の特徴は、クリーニング液体源に接続するのに適合した開口領域の一方側に近接して配置された第１ガターと、クリーニング液体のレシーバに接続するのに適合した開口領域の反対側に近接して配置された第２ガターとを提供することにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、封止された封入部を形成する開口領域とガターとの反対側に配置されたカバー部材であって、第１ガターから開口領域を越えて第２ガターに向かい、表面および／または開口領域から汚染物を除去するためのクリーニング流体流の空隙を規定するカバー部材を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、クリーニング流体を循環させるための印刷ヘッド基板中に、流体流チャンネルを通ってガターに接続される印刷ヘッド中に不可欠に形成されるポンプを提供することにある。
【００１５】
本発明の他の特徴は、クリーニング作用を促進するために、クリーニング流体が空隙を通るときにクリーニング流体を励起するためのアコースティックエネルギー源を提供することにある。
【００１６】
本発明の利点として、クリーニング流体のためのガターおよびチャンネルは、印刷ヘッド内に組み込まれており、カバー部材を印刷ヘッドに近接させて配置する必要がないので、複雑なクリーニング装置が必要となることを避けることができる。
【００１７】
他の利点として、開口領域内の表面に接触しないでクリーニングが達成されるので、印刷ヘッドの繊細な面に対する潜在的なダメージを避けることができる。
【００１８】
本発明によると、印刷ヘッドに重大なダメージを与えない任意の液体がクリーニング液体として使用可能である。例えば、水、イソプロパノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、オクタン、酸および塩基、界面活性剤溶液およびそれらの任意の混合物がクリーニング流体として使用可能である。ミクロエマルジョン、ミセル状界面活性剤溶液、小胞、および液体中に分散した固体粒子などの複合溶液もまたもまたクリーニング液体として使用可能である。
【００１９】
この発明の前記およびそれ以外の目的と利益は、本発明の実例となる実施の形態が示されかつ説明されている図面を考慮して以降の詳細な説明を読めば当業者に明らかになるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本説明は、本発明による装置の一部を形成するかまたはより直接的に働き合う要素に向けられる。特に図示または説明されていない要素も当業者に公知の様々な形態を取り得ることが理解されるべきである。
【００２１】
図１に示されるように、インクジェット印刷ヘッド１０は半導体材料からなる本体１２を有する。上記半導体材料には例えばＣＭＯＳ材料が挙げられるが、これに限定されることはない。本体１２は前表面１４を有し、前表面１４は、細長い開口領域１８の周辺境界を一般に規定する線形配列中に配置された複数のインク排出開口部１６を有する。図２に示されるように、各インク排出開口部１６は、表面１４からその基板を通り抜けて各インクチャンネル２０にまで及ぶ。インクチャンネル２０は流体の通路においてインク供給源（不図示）に接続される。印刷ヘッド１０は、従来、例えば気泡が発生するようにインクを加熱するために作動される、前表面１４に設けられた加熱素子を使用することによって、各インクチャンネル２０内に含まれたインクを、インク排出開口部１６を介して開口部１６の反対側に配置された紙または透明紙のようなレシーバ上に選択的に排出するように操作される。
【００２２】
印刷ヘッド１０の前表面１４はさらに開口領域１８の第一側に近接して配置される第１の細長いガター（溝）２２と、開口領域１８の第二側に近接して配置される第２の細長いガター２４とを有する。第１ガター２２は、クリーニング流体源２６から本体１２の基板を通って延びる供給チャンネル３０とつながる複数の接続チャンネル２８を介して、流体通路においてクリーニング流体源２６に接続される。第２ガター２４は、本体１２の基板を通って延びる戻りチャンネル３４とつながる接続チャンネル３２を通って、クリーニング流体源２６に接続される。クリーニング流体源２６は好ましくは印刷ヘッド１０の本体１２にミクロに加工されたマイクロ流体ポンプと、それを流れる流体をろ過するために戻りチャンネル３４内に設けられたフィルタ３８と、ポンプ３６にクリーニング流体を供給するためのチャンネル３４に接続する任意の流体リザーバ（不図示）とを有する。ポンプ３６は、戻りチャンネル３４からクリーニング流体を吸引または掃気し、供給チャンネル３０および接続チャンネル３８を通して第１ガター２２にその流体を汲み出すように操作可能である。
【００２３】
図２は図１の印刷ヘッド１０の本体１２の２−２線断面を示す。図２は、開口領域１８と印刷ヘッド１０の表面１４にある第１ガター２２および第２ガター２４との反対側に設けられたカバー部材４０を示し、カバー部材４０は、開口領域１８と第１ガター２２と第２ガター２４との上にある空隙４４を規定する封入部４２を形成する。カバー部材４０は、溝（ｇｒｏｏｖｅ）５０内に取り付けられたエラストマーシール部材４８と封止して埋め込み可能な周縁端部４６を有する。この溝５０は、開口領域１８と第１ガター２２および第２ガター２４との周辺に延びており、それにより空隙４４を封止する。そのように封止されると、空隙４４は、開口領域１８およびインク排出開口部１６からの乾燥インク、粒状材料およびその他の汚染物を取り除くおよび／または溶解させるために、矢印５２によって示されるように、第１ガター２２から開口領域１８およびインク排出開口部１６を超えて第２ガター２４に向かうクリーニング流体流のための閉鎖した通路を形成する。クリーニング流体、インクおよびその他の汚染物は、第２ガター２４から接続チャンネル３２および戻りチャンネル３４を通ってフィルタ３８に流れ、フィルタ３８は汚染物を除去する。クリーニング流体は第１ガター２２に再循環するために、戻りチャンネル３４にある残余物を通ってポンプ３６に進む。
【００２４】
クリーニング作用を促進させるために、クリーニング流体が流れるときに励起されるように、アコースティックエネルギー源５４が空隙４４に近接して与えられる。アコースティックエネルギー源５４は好ましくは図示されるようにカバー材料４０の頂上またはカバー材料４０上に取り付けられた超音波トランスデューサ（変換器）５６を有し、適当な従来の様式で作動および動作される。
【００２５】
クリーニング流体は、水、イソプロパノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、オクタン、酸および塩基、界面活性剤溶液、およびそれらの任意の混合物などの任意の適当な液体溶媒組成であり得る。ミクロエマルジョン、ミセル状界面活性剤溶液、小胞（ｖｅｓｉｃｌｅ）、および液体中に分散した固体粒子などの複合溶液もまた使用され得る。
【００２６】
上述の説明において、印刷ヘッド１０が印刷モードである間に、カバー材料４０は印刷ヘッド１０から分離可能であり、インクが開口部１６から紙や透明紙などの記録媒体上に通常の様式で選択的に排出されることが分かる。印刷ヘッド１０が印刷モードでないときに、カバー部材４０はエラストマー封止部材４８によって封止して埋め込まれ、開口領域１８およびガター２２および２４を封止して封入し、湿潤環境を提供して、その上のインクの乾燥を遅らせるかまたは妨げ、埃や紙などの繊維材料の浮遊微粒子の集合物が開口領域１８内に集まり汚染することを防ぐ。ポンプ３６は、任意のインクおよびその他の汚染物を洗浄するために、クリーニング流体を第１ガター２２から開口領域１８およびインク開口部１６を超えて第２ガター２４に汲み出すのに適当な電源を使用して作動可能である。
【００２７】
上述の説明より、本発明の他の利点は、本発明の装置を使用すれば複雑な洗浄装置を必要としないで、または洗浄操作をもたらす印刷ヘッド１０による閉じたアラインメントを必要としないで、開口領域１８および開口部１６が効果的に洗浄されることであることが分かる。このことにより、クリーニング装置を単純化し洗浄効率を増加させることができる。
【００２８】
この発明の好ましい実施態様を例として説明したが、好ましい実施態様において構造上の様々な変更および等価な置換をこの発明の精神または範囲のいずれかからも逸脱することなく遂行することが可能であることを当業者は理解すべきである。さらに、この発明の本質的な技術から逸脱することなく、本発明が教示する特定の状況および材料に適合するように多数の改変を行うことができる。例えば印刷ヘッド１０は、従来技術の欄およびその他の欄で説明したようにに圧電またはその他の公知の従来構成物であり得る。また他の実施例として、エラストマーシール部材４８はカバー部材４０の周縁端部４６に配置され、カバー部材４０も同様に適宜構成され得る。
【００２９】
結果として提供されるのは、ガタークリーニング構造を有するセルフクリーニングインク印刷プリンタおよびその組み立て方法である。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明によると、印刷ヘッド表面の磨耗、インク接触、または複雑なクリーニング装置に関して制限されることなく効果的にクリーニングされるセルフクリーニングプリンタおよびそのプリンタの組み立て方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるセルフクリーニング印刷ヘッドの略正面図である。
【図２】  図１の２−２線についての印刷ヘッドの断面図であり、本発明の印刷ヘッドの上に効果を奏するように設けられたカバー部材を示す。
【符号の説明】
１０  印刷ヘッド
１２  本体
１４  表面
１６  インク排出開口部
１８  開口部領域
２２  第１ガター
２４  第２ガター
２６  クリーニング流体源
２８  接続チャンネル
３０  供給チャンネル
３２  接続チャンネル
３４  戻りチャンネル
３６  ポンプ
３８  接続チャンネル
４０  カバー部材
４２  封止された封入部
４４  空隙
４６  周縁端部
４８  エラストマーシール部材
５０  溝
５２  矢印
５４  アコースティックエネルギー源
５６  超音波トランスデューサ
【図１】
0004355424.tif 000002
【図２】
0004355424.tif 000003