JP2004034702A - Method for cleaning nozzle plate - Google Patents
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Abstract
Description
【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ようなインキジェット印刷機構に関する。
【0002】
より特別には、本発明は、印刷ヘッドの清掃機構に関する。
【0003】
[従来技術及びその課題]
現今のインキジェット印刷システムは、ファックス、カラー写真印刷、産業用応用などのような広範囲の装置及び広範囲の用途において使用される。これら印刷システムにおいては、インキ、恐らくは種々のカラーインキが、印刷ヘッドに置かれた少なくも1個のノズルアレイから受像用材料に噴射される。
【0004】
インキジェットプリンターにおける従来から知られた問題点は、通過するインキを受像用材料に噴射するノズルが、ノズル及び印刷ヘッドの内部におけるインキの詰まりにより閉塞されることである。これは、ノズルを作動不可能にさせ、不備な印刷又は劣化した画質を生ずる。
【0005】
印刷された画像の明瞭度及びコントラストを改良するために、近年の研究は使用されるインキの改良に焦点を合わせてきた。より濃い黒色及びより鮮明な色彩を有し水による色あせのより少ない印刷をより迅速に提供するために、インキに使用される顔料が開発されてきた。これら顔料ベースのインキは、より初期の染料ベースのインキより固体含有量が大きい。両形式のインキも速やかに乾燥し、このため、インキジェット印刷機構が高画質の画像を形成することができる。
【0006】
インキ噴射方法を使用して印刷版を作るようなある種の産業用の応用においては、インキは、特定の問題を生ずる特定の性質を持っている。例えば、印刷後、紫外線放射によりインキの急速硬化を許す紫外線硬化性インキがある。
【0007】
小さいノズルと急速乾燥インキとの組合せは、乾燥したインキ及び小さいダスト又は紙の繊維によるだけでなく、新しいインキ自体内の固体による印刷ヘッドの詰まりに対しても敏感である。
【0008】
種々の方法で印刷ヘッドを保護し清掃することにより詰まりの問題に対処し又は修正することが知られる。即ち、
−キャッピング:印刷ヘッドの非作動中、これを閉鎖用の囲いで汚染物から封じることができる。これは、インキの乾燥も防止する。キャッピングユニット
は、通常は、ノズルアレイに周りの置かれたゴムシールから構成される。
【0009】
−スピッティング:各ノズルを通るインキ滴を、通常スピツーンと呼ばれる廃インキ受け器内に周期的に噴射することにより、ノズルから詰まりが清掃される。これは、ある時間使用されないノズルに集中させることができるが、通常
、スピッティング中は、すべてのノズルが作動させられる。
【0010】
−真空支援のパージング:或る特定の運転中、特に詰まり又は完全に詰まったノズルを清掃するために、ノズルの外側に真空が適用されている間に印刷サイクルが始動される。これがノズルの清掃と浄化とを助ける。パージングは、通常は、印刷ヘッドがキャッピングユニット内にあるときになされる。これは、このユニットが、真空を作るためのノズルアレイを取り巻く良好なシールを提
供するためである。
【0011】
−溶剤の適用:溶剤の適用により、インキ残渣が溶解され、印刷ヘッドが清掃
される。例えば、特許文献1。
【0012】
−払拭:印刷前及び印刷中、エラストマーワイパーを使用して、インキ残渣、紙のダスト及びその他の不純物を除去することにより、インキジェット印刷ヘ
ッドが拭かれ清掃される。
【0013】
−インキジェット印刷ヘッドを清掃するための種々の組合せが知られる。
【0014】
特許文献2においては、払拭は、振動及び溶剤の適用と除去と組み合わせて行われる。この方法は、払拭作用による接触及び振動のため、ノズルプレートを特に摩耗させる。
【0015】
特許文献6においては、ノズルプレートからインキが解放され、その後、プレートがブラシ掛けされ払拭される。払拭作用のため、ノズルプレートの摩耗と剥ぎ取りとが激しい。
【0016】
特許文献4に説明されたシステムは、弾性体の柱状の部材による長手方向のみの清掃を使用し、弾性により最終的にノズル部分と組み合ってジグザグ状の溝を清掃する。これは不満足な結果を与え、更に印刷ヘッドを破損に至らしめることがある。
【0017】
印刷ヘッドを清掃し保護するように設計されたこれらの諸装置は、通常は、プロッターのシャシ内に取り付けられたサービスステーションに集結され、これにより印刷ヘッドを、保守のためにステーション上で動かすことができる。かかるサービスステーションの例が、払拭、キャッピング、スピッティング及びパージング作用と組み合って特許文献3において見いだすことができる。
【0018】
上に説明されたように、払拭のようなヘッドと接触する清掃作用は、ノズルプレートをかなり摩耗させかつ剥ぎ取る。ノズルプレートを撥インキ性にするためのプレート上の特別のコーティングが破損され易く、このため、印刷ヘッドをしばしば交換することが必要となる。これはかなりの費用の原因である。
【0019】
別の問題は、ある種の従来技術の清掃方法がいかなる形式のインキにもうまく適合しないことである。
【0020】
摩耗と剥ぎ取りとを小さくさせ、同時に清掃の要求に十分である清掃方法を提供することについての要求がある。
【0021】
これまで、満足な清掃方法は提供されていない。
【0022】
【従来技術】
【0023】
【特許文献1】
欧州特許出願公開第1080909号明細書
【0024】
【特許文献2】
米国特許第6241337号明細書
【0025】
【特許文献3】
米国特許第6193353号明細書
【0026】
【特許文献4】
米国特許第6164754号明細書
【0027】
【特許文献5】
米国特許第5864348号明細書
【0028】
【特許文献6】
米国特許第5557306号明細書
【0029】
【特許文献7】
米国特許第4340897号明細書
【0030】
【課題を解決するための手段】
以上説明された有利な効果は、請求項1に説明された特別の特徴を有する方法により具体化される。印刷ヘッドを調整する方法は、実施態様において与えられる。
【0031】
この方法を使用するためのインキジェット印刷装置が実施態様9において与えられる。本発明の好ましい実施例についての特別な特徴は従属実施態様において説明される。
【0032】
本発明の更なる利点及び実施例は以下の説明及び図面より明らかとなるであろう。
【0033】
[発明の詳細な記述]
ノズルプレート上の溶剤の運動が与えられる湿潤ブラシ掛け及び溶剤清掃の組合せを提供する諸段階により、十分かつ非摩耗性の清掃方法が提供される。
【0034】
第1に、ノズルプレート上に溶剤が適用される。
【0035】
溶剤の存在下においてブラシでノズルプレートをブラシ掛けすることにより、ノズルプレート上に集められたデブリを緩めるための別の段階が提供される。
【0036】
ノズルプレートの溶剤清掃が、次の2段階で提供される。
【0037】
−別の段階において、又は上の第1の段階と組み合わせられた段階において、
清掃用溶剤が適用される。
【0038】
−最後に、ノズルプレートが真空清掃される。
【0039】
液体又は溶剤の存在下におけるブラシ掛け段階は、湿潤ブラシ掛けが乾燥ブラシ掛けより摩耗が小さいこと、及びこのブラシ掛け段階がノズルプレート上に集められたデブリを緩めるに非常に有効であることの利点を持つ。
【0040】
清掃用溶剤の適用とこれに続く真空清掃の諸段階がノズルプレート上の溶剤の運動を生じ、これは、ノズルプレートからのデブリ及びインキ残渣の除去並びにノズルの清掃に非常に効果的である。
【0041】
本発明の方法を使用している幾つかの方法が以下与えられるであろう。
【0042】
[第1の実施例]
以下の例においては、湿潤ブラシ掛け及び溶剤清掃が、4個の異なった段階で提供される。
【0043】
ノズル2を含んだノズルプレート1が描かれている図1を参照する。
【0044】
本方法の種々の段階は、矢印Dで示された方向でノズルプレート1上を動く分離した手段3、4、5により実行される。このため、分離した手段により行われる異なった段階が、異なった位置において一貫して連続して遂行される。
【0045】
第1の段階において、ノズルプレート1に溶剤が適用される。この実施例においては、インキ自体が溶剤として使用される。インキは、低い乾燥速度のため溶剤として容易に使用し得る水性インキである。適用は、インキが非常に小さい力で噴出されるような状態でインキをノズル2から出すことにより行われ、このため、ノズルプレート1上にインキが残る。特別な適用手段、例えば非画像状噴射システムにより適用される特別な溶剤を使うこともできる。
【0046】
第2の段階は、ブラシ3をノズルプレート1上で動かすことにより行われる。ノズルプレート1と接触しているブラシ3は、通常、テフロン(商品名)として知られるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の織物からなる。その他の形式のブラシ3を使用することができる。
【0047】
湿潤ブラシ掛け段階が、ノズルプレート1上に集められたインキ残渣及びその他のデブリを摩耗なしに緩めることを保証する。
【0048】
湿潤ブラシ掛けの後に、例えば噴射手段4により清掃用溶剤が適用される。溶剤は接触式のシステムを使用して適用することもできるが、非接触式システムの使用が好ましい。
【0049】
ノズルプレート1上への清掃用溶剤の適用の直後に、溶剤は、真空清掃手段5による真空清掃により除去される。清掃用溶剤の一定の適用及び真空清掃のため、ノズル2上のノズルプレート1上で、方向Dの運動と反対方向の溶剤の運動が作られる。
【0050】
溶剤の横方向の運動により、緩んだ粒子を引っ張る清掃用溶剤の機械的効果も提供される。
【0051】
別の事実は、運動によりインキ残渣の溶解が改善されることである。これは、溶剤と固体とが撹拌されたとき固体をより速やかに溶解させ同一の効果に寄与することができる。
【0052】
[第2の実施例]
湿潤ブラシ掛けを可能とさせるための溶剤の適用段階と清掃用溶剤の適用段階とを組み合わせることが可能である。これが図2の構成を生む。
【0053】
第1の段階においては、噴射手段4又はその他の適宜の適切なシステムにより、溶剤がノズルプレート1に適用される。溶剤は、二つの目的に供されるであろう。即ち、溶剤は湿潤ブラシ掛けを可能としかつ清掃用溶剤として役立つであろう。
【0054】
この方法は、湿潤ブラシ掛けを可能とするためのインキの廃棄がなく、かつ2回の異なった溶剤の適用を行う必要がない。
【0055】
適用直後に、ブラシ3を使用してノズルプレート1がブラシ掛けされる。不織フェルトが印刷ヘッドと接触して使用された。
【0056】
上の例と同様に、最後の段階は真空清掃段階であり、同様に噴射手段4と真空清掃手段5との間で溶剤の運動が作られる。或る一定の透水性を有するブラシ3を使用するシステムが提供されるならば、ブラシ3は溶剤の流れを邪魔しないであろう。
【0057】
このシステムは、ブラシ3自体もこれを通過する溶剤の流れにより清掃され又は濯がれるという追加の利点を持つ。
【0058】
このシステムは、ノズルプレート1の明白な摩耗が少ない良好な清掃を提供する。
【0059】
更に可能な実施例及び変更例が関連の考察とともに以下説明される。
【0060】
[ブラシ]
ブラシ3の構造は変更することができ、適宜適切な織物、例えば、ベルベット又は不織布、例えばフェルトのブラシ3を使うことができる。ブラシ3の化学的組成は、インキ及び/又はノズルプレート1の組成に適合させることができる。使用可能でありかつ証明された効果を有する可能な材料は、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)及びポリプロピレンである。
【0061】
その他の材料が可能である。以下のリストは、これらに限定すると考えるべきでない。PTFE,PP,PET,PUR,ナイロン…
PTFEからブラシ3を作ることは、ブラシ繊維が化学的に不活性であること及びブラシ3がある種の自己清掃特性を有することの利点を持つ。材料の低い硬度がノズルプレートの引掻き傷を避ける。
【0062】
ブラシ3は、印刷ヘッド上のより均一な溶剤の流れを作ることにより清掃過程を支援することもできる。
【0063】
ブラシ3の構成は、幾つかの希望のパラメーター間の妥協である。例えば、良好なブラシ掛けを提供するため及び印刷ヘッド1に多少の力を働かせるために、ブラシ繊維は、多少の剛性を持つこと及びより多くの繊維又はブラシの毛が良好な清掃のできることが必要である。しかし、溶剤の適用及び清掃用溶剤の適用の段階が組み合わせられた場合は、ノズルプレート1上の溶剤の運動を許すために、ブラシ3の多少の多孔性がなければならない。
【0064】
図4に示されるように、ブラシ3の毛は、穴空きのベース7に取り付けることができる。これにより追加の方向におけるデブリと溶剤との容易な除去が可能である。これは、穴空き部における軽度の真空の適用により強化することができる。
【0065】
ブラシ3は、固定バット型とすることができるが、特に非常に粘性の大きいインキを使用するときは、ブラシ3を更新させるための自動機構を設けることにより効率的にすることができる。
【0066】
図5はかかる可能な機構が、織物リボン3の形式のブラシ3を備えたシステムであること示す。このとき、装置は以下を備える。
【0067】
−清掃用モジュール6に新鮮なブラシ織物3を供給する繰出しロール8、
−活動ブラシ3として使用するリボンの部分を支持するブラシ面9、
−使用済みのブラシ織物を巻き取る取入れロール10。
【0068】
これが、必要なときのブラシ3の更新を容易にする。
【0069】
[清掃の方向と速度]
最も好ましい清掃システムは、印刷ヘッドを長手方向に掃除するが、ヘッド又は内部プリンター配列の寸法に応じて、横断方向又はノズルアレイを横切るいかなる方向の清掃も可能である。
【0070】
清掃速度は、0.001から0.05m/sの間で変更することができるが、好ましくは0.005から0.02m/sの間である。
【0071】
清掃用モジュール又はステーション6を静止型として清掃用ステーション上を印刷ヘッドを移動させることにより清掃を実行することができるが、印刷ヘッド上を動く移動式清掃ステーション6もまた可能である。
【0072】
清掃能力を強化するために、ブラシ3に追加の運動を提供することが可能である。ブラシ3は、移動中、振動させて溶解能力を強化させることができる。音響又は超音波振動の導入もまたデブリ及び乾燥インキを緩めることを強化する。これらの運動は、例えば圧電式変換器により駆動することができる。
【0073】
ブラシ3は、集められたデブリをブラシの毛から拭い取る静止スクレーパーの使用により清掃し得る回転式ブラシとすることができる。
【0074】
[ブラシの調整]
例えば、長期間の不使用によりブラシ3が乾燥したとき、再び完全に濡らすには多少の時間を要すること、及び最初は清掃が不十分であることが見いだされている。これは、非作動の清掃用モジュール又はブラシ3を、プリンター内部のブラシ3の乾燥防止用キャッピング内に貯蔵して溶剤の飽和雰囲気を保持することにより避けることができる。
【0075】
キャッピング内では、清掃用モジュールは、ブラシ3をデブリ及び乾燥粒子のないように濯ぐように作動させることができる。
【0076】
清掃用溶剤を使用した場合は、清掃及び溶解の能力は、卓越して溶剤の特性により決定される。
【0077】
最も重要な特性の一つは表面張力である。表面張力が小さ過ぎると、薄膜は小滴を形成しつつノズルプレート上に残り、これは、乾燥後、小さい乾燥粒子を生ずるであろう。大きい表面張力は、溶剤の容易な除去を可能とするが溶剤と汚染物(乾燥インキ、デブリ)との接触を困難にする。
【0078】
別の態様は、溶剤と汚染物との化学的融和性である。
【0079】
純インキは、通常、乾燥したインキと完全に融和できかつ小さい表面張力を有し、従って真空により容易に除去することはできない。
【0080】
純水は容易に除去できる溶解能力が小さい。湿潤能力と溶解能力との間のトレードオフの小さいことが見いだされた。これは、例えばインキと水との混合により生ずることがあり得る。
【0081】
清掃用溶剤の清掃能力に影響を与える更なる態様は、例えば、ノズルプレート1の抗濡れコーティングの組成、溶剤内の可能な添加剤、溶剤の温度…である。
【0082】
別の態様は、真空の強さと平衡しなければならない清掃用溶剤の体積である。真空度が小さいときは清掃用溶剤が印刷ヘッド上に残るであろうが、一方では、真空度が小さすぎる場合は乾燥したインキ及びデブリを緩めて溶解するに十分な時間が与えられない。
【0083】
溶剤が真空により除去されたとき、清掃用溶剤は、後で除去するための廃棄物として集めることができる。しかし、より好ましい実施例においては、溶剤はリサイクルされ、例えば、濾過又はその他の純化方法の後、再使用される。これがプリンターの廃棄物生成量を減らす。
【0084】
[清掃用溶剤の噴射]
ノズルプレート1上の溶剤の流れを作るために、清掃用溶剤はノズルプレート1への垂線と0から80゜の間の角度で、溶剤適用手段4によりノズルプレート1上に噴射されることが好ましい。
【0085】
これがノズル2の良好な完全清掃を提供し、ノズルプレート1上の溶剤の流れの発生を可能とする。
【0086】
噴流の方向は、機能の清掃速度又は噴射体積に適合させることができる。溶剤の流量は、好ましくは5から200ml/minの間であり、入口7を通って供給される。
【0087】
適用される溶剤の標準の層流を使用する代わりに、より効率的な形態が可能である。即ち、
−清掃用溶剤の流れの中に気泡が導入され、これがより攻撃的かつ効率的な清
掃を与える。
【0088】
−溶剤のパルス状の流れも、より効率的な清掃を与える。
【0089】
[真空清掃]
真空清掃は、次の二つの機能を行う。即ち、
−清掃用溶剤及びデブリの除去、
−真空が清掃用液体の流れを指向させる。
【0090】
通常、溶剤を適用する溶剤噴射モジュール4が、まず印刷ヘッド上を移動し、その後、真空清掃用手段5が溶剤を除去するであろう。このとき、流れの方向は清掃用モジュール6の運動方向とは逆である。
【0091】
しかし、より大きな真空度の適用により、真空清掃手段5が清掃流体噴射モジュール4より前にまず印刷ヘッド上を通過することができる。次いで、清掃用溶剤が、清掃用モジュール6の運動と同じ方向で真空手段5に吸引される。これは明らかにより強い真空を必要とする。
【0092】
真空スリット5の下方の印刷ヘッド内部の圧力Pは、普通は、−5から−50kPa(−0.05から−0.5bar)の間である。
【0093】
第1の値は溶剤を除去するための最小値であり、一方、第2の値は印刷ヘッドのノズル2から多量のインキを抜き取ることなく良好な清掃をもたらす。
【0094】
清掃用モジュール6からノズルプレート1の表面までの距離を決定するとき、同じ考慮をしなければならない。
【0095】
距離が近すぎると、印刷ヘッドが偶然に破損される、ノズル2から抜き取られるインキが多い、溶剤の流れが困難である等々の生ずることがあり得る。ヘッドと清掃用モジュール6との間の距離が大きすぎるときは、真空の損失による劣弱な清掃等々が予想される。
【0096】
使用された距離は、適用された真空及び溶剤の流量に応じて0.1から1mmの間で変更することができる。
【0097】
清掃用モジュール6とノズルプレート1との間の距離は、清掃用モジュール6に突起11を設けることにより維持することができる。これらの突起11は、清掃区域外に置かれ、かつノズルプレート1の印刷ヘッドの外側と接触することが好ましい。清掃が行われるとき、突起11は印刷ヘッド上を滑り、そして滑り接触に置かれたノズルプレート1までの距離を一定に保つ。
【0098】
すべての清掃用構成要素のパラメーターの理想的な組合せは、事例毎に見いださねばならない。
【0099】
インキの組成、清掃速度、ブラシ特性等々の変化のすべてが清掃結果に影響する。
【0100】
例えば、清掃用モジュール6は、これからの清掃用流体の漏洩のない作動点を決定するために複数の設定を試行することができる。清掃用溶剤の流量と真空ユニット5による空気の抜取りとの正しい組合せが重要である。
【0101】
作動点は決定されねばならずかつ次のような種々のパラメーターに大きく依存して変化する可能性がある。即ち、
−ブラシの形式及び大きさ、
−清掃用モジュールからノズルプレートまでの距離、
−清掃用モジュールの形態:即ち、幅、長さ、流体適用具と真空スリットとの
間の距離、及びこれらのブラシ及び清掃用モジュールの縁までの距離、
−スリットの長さと幅。
【0102】
これらパラメーターを変更することは、例えば、或る作動点に対してより少ない真空の要求を持つことを許し、これは容易に得ることができる。
【0103】
[例]
本発明による方法を実行するために、インキジェット印刷システムに、図3に示された清掃用モジュール6が装備された。
【0104】
印刷機は、水性染料インキを使用する。
【0105】
モジュール6は、矢印で示された方向Dで最後のスイープをするようにして印刷ヘッド上を両方向に移動し、この場合、真空スリット5は常に印刷ヘッドを通過する。通常は、ただ1回の前後スイープが使用される。これが印刷ヘッドの十分な清掃を提供する。
【0106】
モジュール6は、溶剤を印刷ヘッドに適用するためのスリット又はノズルアレイ4を備える。
【0107】
良好な清掃結果を得るために、次の設定が試験された。
【0108】
−清掃用溶剤の適用体積は45ml/minであり、入口12を経て供給される。
【0109】
−真空が適用され、更にスリット5の背後の真空室内の圧力を相対圧力−10
kPa(−0.1bar)に設定することにより空気流量約58l/minが得られた。
【0110】
中央に、印刷ヘッドをブラシ掛けするためのブラシ3が設けられる。スリット5の他方の側は、真空連結部13を介して真空源に接続される。スリット4及び5の開口は0.5mm幅である。
【0111】
モジュール6は、ノズルプレート1から0.3mmの距離で印刷ヘッド上を0.005から0.05m/secの速度で移動する。
【0112】
更なる印刷のための印刷ヘッド調節の効果的な方法は、次の諸段階により提供することができる。即ち、
−真空支援パージング:この段階中、ノズルプレート1の外側に真空が適用される。これは、真空源に接続されたキャッピングユニットに印刷ヘッドを接触させることにより行うことができる。必要ならば、詰まったノズル2の清掃を
助けるために、印刷ヘッドのノズル2が作動させられる。
【0113】
−ノズル2を更に清掃するために噴射段階中、印刷ヘッドが駆動される。
【0114】
−本発明による清掃段階が提供される。
【0115】
−待機状態において印刷ヘッドを保護するために、印刷ヘッドは、ノズル2の更なる汚染とインキの乾燥を防ぐようにキャッピングユニットと接触させられ
る。
【0116】
印刷ヘッドの良好な調整を提供するために、真空支援のパージング段階と改良された清掃との組合せが特に重要である。噴射を実行することができかつ印刷が直ちに開始されない場合はキャッピングだけが必要である。
【0117】
清掃用モジュール6は両方向で作動するように特別に設計することができる。2個のブラシ間に中央の液体噴射部分が設けられる。外側に2個の真空モジュール5が設けられる。これにより、両運動方向における噴射、ブラシ掛け、真空処理の使用ができる。
【0118】
本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、特許請求の範囲に定められた本発明の範囲から離れることなくこれに多くの変更をなし得ることが、本技術熟練者に明らかとなったであろう。
【0119】
本発明の実施態様は次の通りである。
【0120】
1.インキジェット印刷ヘッドのノズルプレート(1)の清掃方法であって、−前記ノズルプレート(1)に溶剤を提供し、
−前記溶剤の存在下においてブラシ(3)により前記ノズルプレート(1)にブラシ掛けをすることにより前記ノズルプレート(1)上に集められたデブリ(debris)を緩め、
−前記ノズルプレート(1)に清掃用溶剤を適用し、
−続いて、真空清掃により前記ノズルプレート(1)から前記清掃用溶剤とデブリとを除去する
諸段階を含み、
前記清掃用溶剤の適用と前記清掃用溶剤の前記続いた除去とが、ノズルプレート(1)上の溶剤の運動を与える
ことを特徴とする方法。
【0121】
2.前記溶剤の提供段階と前記清掃用溶剤の適用段階とが同じである実施態様1による方法。
【0122】
3.インキジェットプリンターからのノズルプレート(1)を清掃するための清掃用モジュールであって、
−前記ノズルプレート(1)に清掃用溶剤を提供するための手段(4)、
−前記ノズルプレート(1)上に集められたデブリを緩めるために前記溶剤の存在下で前記ノズルプレート(1)にブラシ掛けするためのブラシ(3)、
−前記ノズルプレート(1)から前記清掃用溶剤及びデブリを除去するため、及びノズルプレート(1)上における前記溶剤の運動を与えるための真空清掃用手段(5)
を備えた清掃用モジュール。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施例の諸構成要素のレイアウトを示す。
【図2】本発明による第2の実施例の諸構成要素のレイアウトを示し、これにおいては、溶剤の適用及び清掃用溶剤の適用が同一段階である。
【図3】本発明による諸段階を実行するための清掃用モジュールを示す。
【図4】ブラシを通過する追加の真空清掃を有する清掃用モジュールを示す。
【図5】ブラシ用織物を更新するためのシステムを有する清掃用モジュールを示す。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an ink jet printing mechanism such as a printer or a plotter.
[0002]
More particularly, the present invention relates to a printhead cleaning mechanism.
[0003]
[Prior art and its problems]
Modern ink jet printing systems are used in a wide variety of equipment and applications, such as fax, color photographic printing, industrial applications, and the like. In these printing systems, ink, and possibly various color inks, is ejected from at least one array of nozzles located on a printhead onto an image receiving material.
[0004]
A known problem with ink jet printers is that the nozzles that eject the passing ink onto the image receiving material are blocked by clogging of the nozzles and the interior of the printhead. This renders the nozzle inoperable, resulting in poor printing or degraded image quality.
[0005]
To improve the clarity and contrast of printed images, recent work has focused on improving the inks used. Pigments used in inks have been developed to provide faster printing of darker blacks and sharper colors and less fade with water. These pigment-based inks have a higher solids content than the earlier dye-based inks. Both types of inks also dry quickly, which allows the ink jet printing mechanism to form high quality images.
[0006]
In certain industrial applications, such as making printing plates using ink jetting methods, inks have certain properties that cause certain problems. For example, there are UV curable inks that allow rapid curing of the ink by UV radiation after printing.
[0007]
The combination of small nozzles and quick-drying inks is sensitive not only to dry ink and small dust or paper fibers, but also to plugging the printhead with solids in the new ink itself.
[0008]
It is known to address or correct the problem of jams by protecting and cleaning the printhead in various ways. That is,
-Capping: when the printhead is not operating, it can be sealed from contaminants by a closing enclosure. This also prevents drying of the ink. The capping unit usually consists of a rubber seal placed around the nozzle array.
[0009]
-Spitting: The nozzles are cleared of clogs by periodically injecting drops of ink through each nozzle into a waste ink receiver, commonly called spitoon. This can focus on nozzles that are not used for some time, but usually all nozzles are activated during spitting.
[0010]
-Vacuum-assisted purging: During certain operations, especially in order to clean clogged or completely clogged nozzles, a printing cycle is started while a vacuum is applied outside the nozzles. This aids in nozzle cleaning and cleaning. Purging is typically done when the printhead is in the capping unit. This is because this unit provides a good seal around the nozzle array for creating a vacuum.
[0011]
-Application of solvent: The application of the solvent dissolves the ink residues and cleans the print head. For example, Patent Document 1.
[0012]
Wiping: Before and during printing, the ink jet print head is wiped and cleaned by using an elastomeric wiper to remove ink residues, paper dust and other impurities.
[0013]
-Various combinations for cleaning ink jet print heads are known.
[0014]
In
[0015]
In
[0016]
The system described in U.S. Pat. No. 6,037,086 uses only a longitudinal cleaning with an elastic columnar member and resiliently cleans the zigzag groove in combination with the nozzle portion. This gives unsatisfactory results and can further damage the printhead.
[0017]
These devices, designed to clean and protect the printhead, are typically concentrated at a service station mounted within the plotter's chassis, which moves the printhead over the station for maintenance. Can be. An example of such a service station can be found in US Pat.
[0018]
As explained above, cleaning actions that come into contact with the head, such as wiping, can cause considerable wear and tear of the nozzle plate. The special coating on the plate that renders the nozzle plate ink-repellent is susceptible to breakage, which often requires that the printhead be replaced. This is a significant expense.
[0019]
Another problem is that certain prior art cleaning methods do not fit well with any type of ink.
[0020]
There is a need to provide a cleaning method that reduces abrasion and stripping while at the same time being sufficient for cleaning requirements.
[0021]
So far, no satisfactory cleaning method has been provided.
[0022]
[Prior art]
[0023]
[Patent Document 1]
EP-A-1080909
[Patent Document 2]
US Pat. No. 6,241,337
[Patent Document 3]
US Pat. No. 6,193,353
[Patent Document 4]
US Pat. No. 6,164,754
[Patent Document 5]
US Pat. No. 5,864,348
[Patent Document 6]
US Pat. No. 5,557,306
[Patent Document 7]
US Pat. No. 4,340,897
[Means for Solving the Problems]
The advantageous effects described above are embodied by a method having the particular features described in claim 1. A method for adjusting a printhead is provided in an embodiment.
[0031]
An ink jet printing apparatus for using this method is provided in embodiment 9. Particular features of the preferred embodiment of the invention are set forth in the dependent embodiments.
[0032]
Further advantages and embodiments of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
[0033]
[Detailed Description of the Invention]
Providing a combination of wet brushing and solvent cleaning in which solvent movement on the nozzle plate is provided provides a satisfactory and non-abrasive cleaning method.
[0034]
First, a solvent is applied on the nozzle plate.
[0035]
Brushing the nozzle plate with a brush in the presence of a solvent provides another step for loosening the debris collected on the nozzle plate.
[0036]
Solvent cleaning of the nozzle plate is provided in two stages.
[0037]
-In another stage, or in a stage combined with the first stage above,
A cleaning solvent is applied.
[0038]
-Finally, the nozzle plate is vacuum cleaned.
[0039]
The brushing step in the presence of a liquid or solvent has the advantage that wet brushing has less wear than dry brushing and that this brushing step is very effective in loosening debris collected on the nozzle plate have.
[0040]
The application of the cleaning solvent and the subsequent steps of vacuum cleaning result in the movement of the solvent on the nozzle plate, which is very effective in removing debris and ink residues from the nozzle plate and cleaning the nozzle.
[0041]
Some methods using the method of the present invention will be given below.
[0042]
[First Embodiment]
In the following examples, wet brushing and solvent cleaning are provided in four different stages.
[0043]
Please refer to FIG. 1 in which a nozzle plate 1 including a
[0044]
The various steps of the method are performed by
[0045]
In a first step, a solvent is applied to the nozzle plate 1. In this embodiment, the ink itself is used as the solvent. Inks are water-based inks that can be easily used as solvents due to low drying rates. The application is effected by ejecting the ink from the
[0046]
The second stage is performed by moving the
[0047]
The wet brushing step ensures that the ink residues and other debris collected on the nozzle plate 1 are loosened without wear.
[0048]
After the wet brushing, a cleaning solvent is applied, for example, by means of the jetting means 4. The solvent may be applied using a contact system, but the use of a non-contact system is preferred.
[0049]
Immediately after the application of the cleaning solvent on the nozzle plate 1, the solvent is removed by vacuum cleaning by the vacuum cleaning means 5. For constant application of the cleaning solvent and vacuum cleaning, a movement of the solvent in the direction opposite to that of the direction D is created on the nozzle plate 1 on the
[0050]
The lateral movement of the solvent also provides the mechanical effect of the cleaning solvent to pull loose particles.
[0051]
Another fact is that the movement improves the dissolution of the ink residue. This can contribute to the same effect by dissolving the solid more quickly when the solvent and the solid are stirred.
[0052]
[Second embodiment]
It is possible to combine the steps of applying a solvent to allow wet brushing and applying a cleaning solvent. This produces the configuration of FIG.
[0053]
In a first stage, the solvent is applied to the nozzle plate 1 by the injection means 4 or any other suitable system. The solvent will serve two purposes. That is, the solvent will allow wet brushing and will serve as a cleaning solvent.
[0054]
This method does not waste ink to enable wet brushing and does not require two different solvent applications.
[0055]
Immediately after application, the nozzle plate 1 is brushed using the
[0056]
As in the above example, the last stage is a vacuum cleaning stage, in which a solvent movement is likewise created between the jetting means 4 and the vacuum cleaning means 5. If a system using a
[0057]
This system has the additional advantage that the
[0058]
This system provides good cleaning of the nozzle plate 1 with little apparent wear.
[0059]
Further possible embodiments and modifications are described below with relevant considerations.
[0060]
[brush]
The structure of the
[0061]
Other materials are possible. The following list should not be considered limiting. PTFE, PP, PET, PUR, nylon ...
Making the
[0062]
The
[0063]
The configuration of the
[0064]
As shown in FIG. 4, the bristles of the
[0065]
The
[0066]
FIG. 5 shows that such a possible mechanism is a system with a
[0067]
A feeding roll 8 for supplying
A brush surface 9 for supporting the part of the ribbon used as the
An
[0068]
This facilitates updating of the
[0069]
[Cleaning direction and speed]
The most preferred cleaning system cleans the print head longitudinally, but is capable of cleaning in the transverse direction or any direction across the nozzle array, depending on the dimensions of the head or internal printer array.
[0070]
The cleaning speed can vary between 0.001 and 0.05 m / s, but is preferably between 0.005 and 0.02 m / s.
[0071]
Cleaning can be performed by moving the printhead over the cleaning station with the cleaning module or
[0072]
To enhance the cleaning ability, it is possible to provide the
[0073]
The
[0074]
[Brush adjustment]
For example, it has been found that when the
[0075]
Within the capping, the cleaning module can be operated to rinse the
[0076]
If a cleaning solvent is used, the cleaning and dissolving ability is predominantly determined by the properties of the solvent.
[0077]
One of the most important properties is surface tension. If the surface tension is too low, the film will remain on the nozzle plate forming droplets, which after drying will result in small dry particles. High surface tension allows easy removal of the solvent but makes contact between the solvent and contaminants (dry ink, debris) difficult.
[0078]
Another aspect is the chemical compatibility of the solvent with the contaminant.
[0079]
Pure inks are usually completely compatible with the dried inks and have a low surface tension and therefore cannot be easily removed by vacuum.
[0080]
Pure water has a low dissolving capacity that can be easily removed. A small trade-off between wetting and dissolving capacity was found. This can occur, for example, by mixing ink and water.
[0081]
Further aspects affecting the cleaning ability of the cleaning solvent are, for example, the composition of the anti-wetting coating of the nozzle plate 1, possible additives in the solvent, the temperature of the solvent ...
[0082]
Another aspect is the volume of cleaning solvent that must be balanced with the strength of the vacuum. When the degree of vacuum is low, the cleaning solvent will remain on the print head, while when the degree of vacuum is too low, there is not enough time to loosen and dissolve the dried ink and debris.
[0083]
When the solvent is removed by vacuum, the cleaning solvent can be collected as waste for later removal. However, in a more preferred embodiment, the solvent is recycled and reused, for example, after filtration or other purification methods. This reduces the amount of waste generated by the printer.
[0084]
[Injection of cleaning solvent]
In order to create a flow of the solvent on the nozzle plate 1, the cleaning solvent is preferably sprayed onto the nozzle plate 1 by the solvent application means 4 at an angle between 0 and 80 ° with the normal to the nozzle plate 1. .
[0085]
This provides a good thorough cleaning of the
[0086]
The direction of the jet can be adapted to the cleaning rate or jet volume of the function. The flow rate of the solvent is preferably between 5 and 200 ml / min and is fed through the
[0087]
Instead of using a standard laminar flow of the applied solvent, more efficient forms are possible. That is,
-Air bubbles are introduced into the stream of cleaning solvent, which gives a more aggressive and efficient cleaning.
[0088]
The pulsating flow of solvent also gives more efficient cleaning.
[0089]
[Vacuum cleaning]
Vacuum cleaning performs the following two functions. That is,
-Removal of cleaning solvents and debris;
The vacuum directs the flow of the cleaning liquid;
[0090]
Usually, the solvent jetting module 4 applying the solvent will first move over the print head, after which the means for vacuum cleaning 5 will remove the solvent. At this time, the direction of the flow is opposite to the direction of movement of the
[0091]
However, the application of a higher degree of vacuum allows the vacuum cleaning means 5 to first pass over the print head before the cleaning fluid ejection module 4. Then, the cleaning solvent is sucked into the vacuum means 5 in the same direction as the movement of the
[0092]
The pressure P inside the print head below the vacuum slit 5 is usually between -5 and -50 kPa (-0.05 to -0.5 bar).
[0093]
The first value is the minimum value for removing the solvent, while the second value provides good cleaning without drawing a lot of ink from the
[0094]
When determining the distance from the
[0095]
If the distance is too short, the print head may be accidentally damaged, more ink may be withdrawn from the
[0096]
The distance used can vary between 0.1 and 1 mm depending on the vacuum applied and the flow rate of the solvent.
[0097]
The distance between the
[0098]
The ideal combination of parameters for all cleaning components must be found on a case-by-case basis.
[0099]
Changes in ink composition, cleaning speed, brush properties, etc. all affect cleaning results.
[0100]
For example, the
[0101]
The operating point has to be determined and can vary greatly depending on various parameters, such as: That is,
The type and size of the brush,
The distance from the cleaning module to the nozzle plate,
The configuration of the cleaning module: width, length, distance between the fluid applicator and the vacuum slit, and distance to these brushes and the edge of the cleaning module;
The length and width of the slit.
[0102]
Changing these parameters allows, for example, having less vacuum requirements for certain operating points, which can be easily obtained.
[0103]
[Example]
In order to carry out the method according to the invention, the ink jet printing system was equipped with a
[0104]
The printing press uses an aqueous dye ink.
[0105]
The
[0106]
[0107]
The following settings were tested to obtain good cleaning results.
[0108]
The application volume of the cleaning solvent is 45 ml / min and is supplied via the
[0109]
A vacuum is applied and the pressure in the vacuum chamber behind the
An air flow rate of about 58 l / min was obtained by setting kPa (-0.1 bar).
[0110]
In the center, a
[0111]
The
[0112]
An effective method of printhead adjustment for further printing can be provided by the following steps. That is,
-Vacuum assisted purging: During this stage, a vacuum is applied outside the nozzle plate 1. This can be done by contacting the print head with a capping unit connected to a vacuum source. If necessary, the
[0113]
The print head is driven during the firing phase to further clean the
[0114]
A cleaning step according to the invention is provided.
[0115]
-To protect the print head in the standby state, the print head is brought into contact with the capping unit so as to prevent further contamination of the
[0116]
Of particular importance is the combination of a vacuum assisted purging step and improved cleaning to provide good alignment of the printhead. If the firing can be performed and printing does not start immediately, only capping is required.
[0117]
The
[0118]
Although the preferred embodiment of the invention has been described in detail, it will become apparent to those skilled in the art that many changes may be made thereto without departing from the scope of the invention as defined in the claims. There will be.
[0119]
The embodiments of the present invention are as follows.
[0120]
1. A method for cleaning a nozzle plate (1) of an ink jet print head, comprising:-providing a solvent to said nozzle plate (1);
-Loosening debris collected on said nozzle plate (1) by brushing said nozzle plate (1) with a brush (3) in the presence of said solvent;
Applying a cleaning solvent to the nozzle plate (1),
-Followed by steps of removing said cleaning solvent and debris from said nozzle plate (1) by vacuum cleaning,
The method according to claim 1, wherein the application of the cleaning solvent and the subsequent removal of the cleaning solvent provide a movement of the solvent on the nozzle plate (1).
[0121]
2. 2. The method according to embodiment 1, wherein the step of providing the solvent and the step of applying the cleaning solvent are the same.
[0122]
3. A cleaning module for cleaning a nozzle plate (1) from an ink jet printer,
Means (4) for providing a cleaning solvent to said nozzle plate (1);
A brush (3) for brushing the nozzle plate (1) in the presence of the solvent to loosen debris collected on the nozzle plate (1);
A vacuum cleaning means (5) for removing the cleaning solvent and debris from the nozzle plate (1) and for providing a movement of the solvent on the nozzle plate (1).
Cleaning module with a.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a layout of components of a first embodiment according to the present invention.
FIG. 2 shows the layout of the components of a second embodiment according to the invention, in which the application of the solvent and the application of the cleaning solvent are at the same stage.
FIG. 3 shows a cleaning module for performing the steps according to the invention.
FIG. 4 shows a cleaning module with additional vacuum cleaning passing through a brush.
FIG. 5 shows a cleaning module with a system for renewing a brush fabric.
Claims (2)
−前記ノズルプレート(1)に溶剤を提供し、
−前記溶剤の存在下においてブラシ(3)により前記ノズルプレート(1)にブラシ掛けをすることにより前記ノズルプレート(1)上に集められたデブリを緩め、
−前記ノズルプレート(1)に清掃用溶剤を適用し、
−続いて、真空清掃により前記ノズルプレート(1)から前記清掃用溶剤とデブ
リとを除去する
諸段階を含み、
前記清掃用溶剤の適用と前記清掃用溶剤の前記続いた除去とが、ノズルプレート(1)上の溶剤の運動を与える
ことを特徴とする方法。A method for cleaning a nozzle plate (1) of an ink jet print head, comprising:
Providing a solvent to said nozzle plate (1);
Loosening debris collected on the nozzle plate (1) by brushing the nozzle plate (1) with a brush (3) in the presence of the solvent;
Applying a cleaning solvent to the nozzle plate (1),
-Followed by steps of removing said cleaning solvent and debris from said nozzle plate (1) by vacuum cleaning,
The method according to claim 1, wherein the application of the cleaning solvent and the subsequent removal of the cleaning solvent provide a movement of the solvent on the nozzle plate (1).
−前記ノズルプレート(1)に清掃用溶剤を提供するための手段(4)、
−前記ノズルプレート(1)上に集められたデブリを緩めるために前記溶剤の存在下で前記ノズルプレート(1)にブラシ掛けするためのブラシ(3)、
−前記ノズルプレート(1)から前記清掃用溶剤及びデブリを除去するため、及びノズルプレート(1)上における前記溶剤の運動を与えるための真空清掃用手段(5)
を備えた清掃用モジュール。A cleaning module for cleaning a nozzle plate (1) from an ink jet printer,
Means (4) for providing a cleaning solvent to said nozzle plate (1);
A brush (3) for brushing the nozzle plate (1) in the presence of the solvent to loosen debris collected on the nozzle plate (1);
A vacuum cleaning means (5) for removing the cleaning solvent and debris from the nozzle plate (1) and for providing a movement of the solvent on the nozzle plate (1).
Cleaning module with a.
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