| 【発明の名称】 |
インクジェットノズルプレートから過剰なインクを除去する方法と装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】ボール・ウータス
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| 【要約】 |
【課題】ノズルプレートから過剰のインクを除去する。
【解決手段】インクジェットプリントヘッドをパージした後該インクジェットプリンターのノズルプレート上に大きな滴が形成される。プリンテイングの前に充分なワイピングを提供するように、該プリントヘッドをスキムすることにより最初に滴が除去される。スキマーは該プリントヘッドからドレーンされる滴にだけ接触する。該ワイパーシステムの該ワイパーはスキマーとして使用出来る。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも１つのノズルアレイを有するインクジェットプリントヘッドを清掃する方法が、−ワイパーを使用して前記プリントヘッドをワイプする過程を具備しており、該ワイプする動作は、スキマーが前記プリントヘッドに沿って通過するスキミング過程により先行されることを特徴とする該方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプリンター又はプロッターの様なインクジェットプリンテイング機構（inkjet printing mechanisms）に関する。
【０００２】特に本発明は塞がれたノズル（obstructed nozzles）をクリヤ（clear）するようパージ（purged）された後プリントヘッドを清掃（cleaning a print head）するための機構に関する。
【０００３】
【従来の技術とその課題】今日、インクジェットプリンテイングシステムはフアックス、カラーフオトプリンテイング（color photo printing）、産業用応用品（industrial applications）等、の様な広く列挙される応用品の、広く列挙される装置に使用されている。これらのプリテイングシステムでは、恐らくは種々のカラーの、インクが、プリントヘッド内に配置されたノズルの少なくとも１つのアレーから受け材料（receiving material）へ発射される。
【０００４】インクジェットプリンターで長期的に公知の問題は、それを通して該インクが該受け材料へ放射されるノズルが該ノズルの内部及び該プリントヘッド上でのインクの詰まり（clogging）によりブロックされることである。これは或るノズルを動作不能にさせそして欠陥プリント又は劣化プリント品質に帰着する。
【０００５】被プリント画像の明確さとコントラスト（clarity and contrast）とを改良するために、最近の研究は使用されるインクの改良に焦点合わせされて来た。より暗い黒及びより活き活きしたカラーで、より速く、水による変化のより少ないプリンテイングを提供するために、顔料ベースのインク（pigment based inks）が開発された。これらの顔料ベースのインクはより早い時期の染料ベースのインクよりも高い固体含有量を有する。両種のインクはより速く乾燥し、それはインクジェットプリテイング機構が高品質画像を形成することを可能にしている。
【０００６】インクジェット過程を使ってプリンテイングプレートを作る様な或る産業応用品では、特定の問題を引き起こす特殊な特性を有するインク、例えば、プリンテイング後にインクの急速硬化を可能にする紫外線硬化インク（UV curable inks）が存在する。
【０００７】小さなノズルと急速乾燥インク（quick drying ink）との組合せは、乾燥したインクと微少なダスト粒子又は紙繊維とによるのみならず、又該新インク自身内の固体によっても、該プリントヘッドを詰まりやすく（susceptable to clogging）している。
【０００８】種々の方法により該プリントヘッドを保護し、清掃（cleaning）することにより詰まりの問題を防止又は修正することが知られている。
−ワイピング（Wiping）：プリンテイング及びその途中で、インクジェットプリントヘッドがエラストマーのワイパーを使用し、残留インク、紙ダストそして他の不純物を取り除くことによりきれいにワイプ（wiped）される。
−キャッピング（Capping）：非動作期間中該プリントヘッドはシール用囲い（sealing enclosure）により汚染物（contaminants）から離れるようシールされ得る。これは又インクの乾燥を防止する。該キャッピングユニットは普通該ノズルアレイの周りに置かれたゴムシールから成る。
−スピッテイング（Spitting）：多数のインク滴を各ノズルを通して、普通スピッツーン（spittoon）と呼ばれる廃インクレシーバー（waste ink receiver）内へ周期的に発射（firing）することにより、該ノズルから詰まり（clogs）はクリヤ（cleared）される。これは或る時間の間使用されないノズルに濃縮され得るが通常全ノズルがスピッテイング中駆動される。
−真空支援パージング（Vacuum assisted purging）：部分的に又は完全にブロックされたノズルをクリヤするために、特殊な動作中、該ノズルの外部に真空が印加されながら、プリンテイングが駆動される。これは該ノズルのクリヤと洗浄（cleansing）とを助ける。該パージングは該プリントヘッドがキャッピングユニット内にある時普通行われるがそれはこのユニットが該真空を作るために該ノズルアレイの周りに良好なシールを提供するからである。
【０００９】又特許文献１に於ける様に溶剤を適用することを含め他の方法もインクジェットプリントヘッドの清掃用に存在する。
【００１０】プリントヘッドを清掃し保護するよう設計されたこれらの特徴は共通して、プロッターシャシー（plotter chassis）内に設置されたサービスステーション（service station）内に集中しており、そこでは該プリントヘッドは保守用ステーション（station for maintenance）上を移動可能である。ワイピング、キャッピング、スピッテイングそしてパージング（purging）機能を組み合わせた、この様なサービスステーションの例は特許文献２で見出し得る。
【００１１】比較的多量のインクが使用されることが該パージング動作には固有になっている。該ノズルの発射は全ノズルを同時に駆動して通常行われるが該プリント要素のシーケンシャルな駆動も使用され得る。
【００１２】該インクはパージング用真空を提供する同じ真空源によって該キャッピング囲いからドレーンされ得る。又該キャッピング囲いからインクを除去するための代わりのシステムも提供され得る。
【００１３】パージング後過剰な量のインクは該プリントヘッドの外側、特に該ノズルプレート上に留まる。記録用に該プリントヘッドを使用するために、プリンテイングがスタートされる前にワイピング動作が行われる。ワイパーは該プリントヘッドのプリンテイング面の沿って通過する。
【００１４】しかしながらパージング後のワイピング中及び一般的にワイピング中幾つかの問題に遭遇する。
−該プリントヘッドの外側に多量のインクが留まっているので、該ワイパーは充分な仕方で該プリントヘッドを清掃するのに充分な容量を有しない。インクの大きな滴又は小球（blobs）は充分には除去され得ない。
−当該技術のワイパーは、該ノズルアレイの長さを有する、該アレイと平行な、エラストマー材料（elastometric material）の少なくとも１つの長いストリップ（elongated strip）から成り、該ノズルアレイの方向と直角な方向に該プリントヘッド上を動かされる。該ストリップが該プリントヘッドと接触すると、該プリントヘッド上に可成りな力が印加される。該エラストマー材料は或る剛性（rigidity）を有するので、該ワイパーの全長が同時に該プリントヘッドと接触すると該プリントヘッドに機械的衝撃（mechanical shock）が与えられる。この衝撃は該プリントヘッドのノズル内のメニスカスの正常な平衡（normal equilibrium of the menisci）を妨害し得る。機械的衝撃は該プリントヘッド内に空気の侵入を引き起こしさえし得る。又該プリントヘッドと該ワイパーの設置手段は該衝撃により影響され得る。
−該ワイピング動作中該ワイパーの全長はそれが該プリントヘッドと接触して保持される時僅かに変形（deformed）する。該ワイピング動作中それらが相互に圧力接触（pressure contact）に保たれる時該プリントヘッドとワイパーシステムに作用する全部の力は該プリントヘッドと該ワイパーシステムの設置組立体と運動機構上に多くのひずみを与える。
−該ワイピング動作の終わりに該エラストマーのストリップは該プリントヘッドの端部に達し、突然その元の位置まではね返る（recoils）。これは又機械的衝撃を発生する一方同時に、パージング後の最初のワイピング過程中は特に大きい、該ワイパー先端上の残留インクが、ほうり出され（flung away）、該プリンターの内部を汚損（contaminating）する。
【００１５】結果は、パージング後、普通のワイピングは不充分な一方当該技術のワイパーを使用したワイピング動作は該プリンターの整合誤差（alignment errors）と汚損へ導く可成りの機械的応力を生じさせる。
【００１６】例えワイピング後でも多量のインクが該プリントヘッドの側上に留まり得てメニスカスを形成する。
【００１７】幾つかの欠点が克服されねばならないことは明らかである。
【００１８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０１８４３０号明細書【００１９】
【特許文献２】米国特許第６１９３３５３号明細書【００２０】
【課題と課題を解決するための手段】上記説明の有利な結果は請求項１に表明された特定の特徴を有する方法により実現される。本発明の好ましい実施例の特定の特徴は従属請求項で表明される。
【００２１】本発明の更に進んだ利点と実施例は下記の説明と図面とから明らかになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】前の欠点は、パージング後に該プリントヘッドを清掃するための改良された方法により避けられる。
【００２３】該欠点はワイピングが行われる前に該プリントヘッド上の過剰なインクを除去することにより避けられる。ノズルプレートからインク滴をドレーンするスキマーの使用により該過剰分を除去する方法が使用される。
【００２４】本発明はこの後その好ましい実施例と連携して説明されるが、それは本発明をそれらの実施例に限定するよう意図されてないことは理解されるであろう。
【００２５】パージング後プリントヘッド上に蓄積されたインクの大きな滴及び小球（blobs）は図１Ａ及び１Ｂの様である。これらは、該プリントヘッドをゆっくりスキムしそれにより該プリントヘッドの表面上のインクの滴と接触するが、該プリントヘッドの該表面自体には接触しないスキマーにより除去される。
【００２６】該スキミング動作は図２に図解されている。該プリントヘッドと該スキマーとの間の距離ｄは該プリントヘッドの表面から垂れ下がる滴の寸法より小さい必要がある。図３で図解される様に、該スキマーが該表面上の滴と接触すると、それは、表面張力特性（surface tension characteristics）と重力の効果（effectof gravity）とにより、該スキマーに沿って下方へドレーンされる。
【００２７】これはパージング後の予備清掃過程（pre-cleaning step）を提供し、該スキミング過程に続くワイピング動作中の過剰のインクにより引き起こされる問題を避ける。
【００２８】該プリントヘッドの底側（bottom side）と該スキマーの間の距離ｄは０−５ｍｍの範囲にある。代わりにスキミングは、該プリントヘッドに力を印加せずにプリントヘッドに唯触ることにより行うことも出来る。好ましくは該プリントヘッドと該スキマーの間に隙間（clearance）が保たれるのがよい。好ましくは該スキマーが該プリントヘッドを通過する最小距離は０．５と５ｍｍの間がよい。
【００２９】該スキマーが該プリントヘッドに沿って通過する方向は重要でないが、好ましくは該ワイパーを動かすための機構と結合された機構が提供されるのがよい。そこで該プリントヘッドの寸法を有するスキマーが使用される。図２は該スキミング方向が該ノズルアレイの方向と直角である状況を示す。
【００３０】図３では、該スキマーは該ノズルアレイの方向に対し角度付けされた位置を有する。運動方向は重要でない。
【００３１】ことによると、該スキミング運動は該ノズルアレイの方向に沿っている。その時は該ノズルアレイの幅の寸法を有する小さなスキマーが使用出来る。
【００３２】好ましくはワイパー自体がスキマーとして役立つのがよい。これは、スキミング用に別のシステムが提供される必要がないので最も費用効果的（most cost effective）である。ワイピング中それが該プリントヘッドを唯クリヤするように該ワイパーを下げることにより、該ワイパーは、過剰なインクを除去するためにスキマーとして役立つよう該プリントヘッドの表面をスキムする動作を惹起する。スキミング中は、図３で見られる様に、滴が底部へゆっくりドレーン出来るようにするのに充分な時間を提供する程にワイパーの並進速度は減じられる。別の並進機構は必要なく、唯速度だけが適合されるべきである。スキミング速度は好ましくは０．００１と０．５ｍ／ｓの間がよい。
【００３３】有利な効果は、乾燥されたインクより高い溶剤含有量を有する液体インクのために、該ワイパーが該ワイパーの表面に沿って走るインクにより部分的に清掃されることである。
【００３４】該プリントヘッドからの該スキマー又はワイパーの距離ｄとスイーピング（sweeping）中の速度は任意に選ぶことが出来る。使用されるインクの特性とその表面張力、インクジェットプリントヘッドの外表面の特性、ワイパーの構造、寸法、他に依り、もし出来れば次のワイピング動作と組み合わせて、最適の結果を得るためにスキミング距離ｄと速度が選ばれ得る。
【００３５】ことによると、プリントヘッドからインクをドレーンするためにウイック（wick）を使用してスキミングを行うことが出来る。又該プリントヘッドをスキミングするためにフオイル（foil）を使用することも出来る。普通該スキマーはショア（Shore）Ａで３０から８０の硬さを有するエラストマー要素である。
【００３６】該スキミング動作には普通のワイピング動作が続く。これは図４で示す様に１つ又は２重のワイパーを使用して行われ得る。ワイピング中該ワイパーは該プリントヘッドに対し押し付けられる。
【００３７】機械的衝撃と、応力と、そしてはね返り（recoil）中の該ワイパーからのインクの望ましくないほうり出し（flinging）と、を避けるために、該ワイパーは、並進方向に直角な方向に関し小さな角度αで置かれるが、それは２重ワイパーシステム（dual wiper system）用に図５で図解される様である。該角度αは１と９９度の間のどんな角度とすることも出来るが、該範囲は実際は１と１０度の間にある。好ましくは該角度αは１と３度の間の範囲内にあるのがよい。
【００３８】図５で見られる様に該ワイピング方向は通常該ノズルアレイの方向に直角であり、これは該ワイパーブレードも又該ノズルアレイに対し小さな角度αになっていることを意味する。
−ワイピング中該ワイパーは該プリントヘッドとの最初の接触を第１端部で行う。該ワイパーの小さな部分のみが該プリントヘッドと遭遇するので、大きな機械的力は関与しない。
−該ワイパーの更に進んだ動き中該接触点は該第１端からトレーリング端（trailing end）へ徐々に動く。該ワイパーの隣り合う部分が、該ワイピング動作中なお該プリントヘッドと接触しているので、該プリントヘッドをクリヤしつつある該ワイパーの部分ははね返らずゆっくり折り返される（fold back）。
−該ワイパーの該トレーリング端が該プリントヘッドをクリヤすると、この端部は或る量のはね返りを示すが、関与するワイパーブレードの限られた長さのためにその力は小さく、該ワイパーからはインクはほうり出されず、該プリンテイング機構のより少ない汚損に帰着する。これは図６に示す様に該ワイパーブレードの端部にベベルを付ける（bevelling）ことにより更に改良され得る。好ましくは該ベベルを付けた縁が該プリントヘッドのノズルアレイの範囲の外に配置されるのがよい。
【００３９】より少ない機械的応力と衝撃が該プリンター内のより少ない摩滅（wear and tear）しか引き起こさないことは明らかである。
【００４０】該ワイパーは好ましくは少なくとも該ノズルアレイの長さを有するのがよい。ワイピング方向は変化してもよい。通常ワイピングは該ノズルアレイに直角な方向に行われるが、他の方向も可能である。ワイピングは該ワイパー自身の傾斜された方向に直角に行われる（Wiping can be done perpendicular to the direction of the slanted direction of the wiper itself）。代わりに、該ノズルアレイ自身の方向にワイプする小さなワイパーを使うことが出来る。好ましくは該ワイパーはショアＡの３０と８０の間の硬度を有するのがよい。
【００４１】
【実施例】７２ｍｍの長さを有するシャトリング（shuttling）プリントヘッドを備えるインクジェットプリンターがオイルベースのインクを使用して画像をプリントするため使用される。該インクジェットプリントヘッドは５４ｍｍの長さを有するノズルの２列のアレイ（dual array）を備える。
【００４２】該プリントヘッドは該ノズルアレイの周りにシールを有するキャッピングユニットによりキャップされている。
【００４３】これは該プリントヘッドを該キャッピングユニット上に置くことと、該キャッピングユニットが今度は該プリントヘッドを保持するように保守ステーションを高めることと、により行われる。該キャッピングユニット内部に真空が印加されそして同時に詰まったノズルをクリヤするために該ノズルが駆動される。解き放たれたインクは該キャッピングユニットからドレーンされる。
【００４４】該プリントヘッドのパージングの後、該保守ユニットは、該プリントヘッドが該キャッピングユニットをクリヤするよう下げられる。パージングの結果として該プリントヘッドからたれ下がるインクの大きな滴が形成される。該滴の容積によりそれらは典型的に高さで１から５ｍｍの寸法を有し得る。
【００４５】該プリントヘッドは今度は該保守ステーション上に設置されたワイパーシステムの近くに持って来られる。該ワイパーは少なくともプリントヘッドの長さ、約５４ｍｍを有する。該保守ステーションは、該ワイパーの縁が該プリントヘッドの底部縁との０．５ｍｍの隙間に対応する高さへ持って来られるように高められる。
【００４６】該ワイパーは、それを該プリントヘッドの下で０．０２ｍ／ｓの速度で並進させることによりスキマーとして使用される。該プリントヘッドからたれ下がっている滴はかくして取り込まれ該ワイパーに沿って下方へ流れる。該スキミング動作の後該ワイパーは位置付け直されそして更に高められそしてワイピング動作がスタートさせられる。
【００４７】該ワイパーはショアＡで７０の硬度を有し、該ワイパーの方向は該ノズルアレイの方向に対し２度の角度を作る。ワイピングは０．１から０．５ｍ／ｓの間の速度で行われる。好ましくは該速度は約０．２ｍ／ｓであるのがよい。ワイピング速度は、インクとワイパーの特性、例えば、表面張力、該インクの密度、該ワイパーの硬さ又は長さ、他により調整出来る。該ワイパーの光学的速度（optical speed）、構造及び加圧力／接触角（constitution and pressure force/contact angle）を決定する実験的方策（empirical approach）が使われることが可能である。
【００４８】以上でスキミング過程をパージング後のプリントヘッドの処理として説明した。該スキミング過程はプリンテイング過程中もし必要ならどんな瞬間にでも行うことが出来ることは理解され得る。
【００４９】又該ワイピング動作はもし必要があればどんな瞬間にも行うことが出来る。又周期的なワイピングも提供され得る。該ノズルアレイに対する傾斜したワイパーの位置は各ワイピング動作中にも有利であることは明らかである。
【００５０】本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、その中では多数の変型が、付属する請求項で規定された本発明の範囲から離れることなく行うことが出来ることは当業者には今は明らかである。
【００５１】本発明の特徴及び態様を示せば以下の通りである。
【００５２】１．少なくとも１つのノズルアレイを有するインクジェットプリントヘッドを清掃する方法が、−ワイパーを使用して前記プリントヘッドをワイプする過程を具備しており、該ワイプする動作は、スキマーが前記プリントヘッドに沿って通過するスキミング過程により先行されることを特徴とする該方法。
【００５３】２．前記ワイパーが前記スキマーであることを特徴とする上記１の方法。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９３１９４４７６
【氏名又は名称】アグフア−ゲヴエルト，ナームローゼ・フエンノートシヤツプ
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| 【出願日】 |
平成１５年５月１２日（２００３．５．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６０７８２
【弁理士】
【氏名又は名称】小田島 平吉
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| 【公開番号】 |
特開２００３−３４１０７８（Ｐ２００３−３４１０７８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１２月３日（２００３．１２．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−１３３０４７（Ｐ２００３−１３３０４７） |
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