JP2004276587A - 溶媒インク印刷システムのための自動始動プロセス - Google Patents

Abstract

【課題】 プリントヘッドから粒子又はインク残留物を除去し、ジェット形成前にオリフィスプレートを湿らせるため、染料無しの洗浄流体をプリントヘッドに供給する連続インクジェットプリンターのための自動始動方法。
【解決手段】インクヒーターがオンにされ、液滴発生器から噴出されたインクからの溶媒の蒸発が増大する。溶媒蒸気は、比較的低温の帯電プレート及び捕捉器面上に凝結する。該表面上に形成した凝結液は、帯電リード部及び捕捉器面から導電インクを除去するため該表面上に最終すすぎを提供する。一定時間の凝結液によるクリーニングの後、インクヒーターがオフにされ、帯電プレート捕捉器アッセンブリに取り付けられたヒーターがオンにされ、帯電プレート及び捕捉器を乾燥させる。インク液滴を捕捉器へと偏向させるため帯電電圧がオンにされる。このとき、プリントヘッドが印刷準備完了となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶媒インク印刷システムに係り、より詳しくは、溶媒インクを用いて作動する連続インクジェットプリントヘッドのための自動始動プロセスに関する。

インクジェット印刷システムが知られている。このインクジェット印刷システムでは、加圧流体供給マニホルドから導電性記録流体を受け取って平行な流れの列で流体を放出する１つ又は複数列のオリフィスを備えるプリントヘッドが設けられている。そのようなプリントヘッドを使用するプリンターは、流れの各々で液滴を選択的に帯電させ、偏向し、プリント受け取り媒体上に液滴の少なくとも幾つかを堆積させると共に、該液液の他方は液滴捕捉装置を打たせることにより、グラフィックの再構成を達成する。

連続インクジェットヘッドの自動始動シーケンスの間、圧力下でのインクジェットは、均一な液滴を形成するように励起される。これらの液滴は、帯電プレート及び捕捉器を超えて落ちるが、まぶた状シール部及び捕捉受皿アッセンブリの密封領域内に捕捉され、次に、捕捉スロートへと吸引され、真空により流体システムへと戻らせられる。

長年に亘って、２列連続インクジェット印刷様式を使用した多数のインクジェットプリンターが開発され、速度、耐久性、及び、使用上の容易さを改善し続けてきた。これらのプリンターは、しばしば水性インクを使用して、様々な印刷用途に使用されている。水性インクを使用した場合、これらのプリンターは、何時間にも亘って印刷することができ、オペレーターの介入無しの信頼性の高い自動始動を実証した。水性インク技術の利点にも関わらず、例えばエタノール又はＭＥＫベースのインク等の溶媒インクは、幾つかの用途で好ましい。例えば金属又はプラスチックに印刷する等の用途では、溶媒インクは、水性インクより遙かに迅速に乾燥し、より永久的に保存されるという溶媒インクの特徴の結果として、水性インクを超えて好ましいものとなる。

しかし、金属及びプラスチック上に印刷するため溶媒インクを好ましいものとするのと同じ特徴は、溶媒インクを、インクジェットプリンターで機能させることを遙かに困難にさせる。当該インクは印刷媒体上で迅速に乾燥するので、それらは、インクジェットプリントヘッド及び流体システムの様々な構成部品上でも迅速に乾燥する。特に、これらのインクは、オリフィスプレート及びプリントヘッドの帯電プレート上で迅速に乾燥することができる。オリフィスプレートでは、乾燥されたインクは、インクが通って噴出されるべきところのオリフィスを詰めるおそれがあり、ジェットの方向性に悪い影響を及ぼす。帯電プレート上で乾燥したとき、乾燥したインクは、充電電極の間に短絡状態を作り出しかねない。

これらの問題の結果として、溶媒インクを使用した従来技術のインクジェットプリンターは、当該プリンターが始動されるときと停止されるときとの両方で適切に作動させるため、非常に訓練を受けたオペレータによる介入をかなり必要としていた。オペレータが介入する必要無しに高い信頼性で始動させることができる高揮発性溶媒ベースのインクを使用するプリンターに対する必要性が存在している。この必要性は、本発明により合致される。

従って、オペレータが介入する必要無しに高い信頼性で始動を提供する高揮発性溶媒ベースのインクを使用するプリンターのために自動始動を適用可能にする必要性が存在している。

上記必要性は、本発明に係る自動始動方法により満たされる。当該方法では、凝結液及び洗浄流体の両方が、プリントヘッドのリード部からインク残留物を除去するために使用される。洗浄流体は、当該インクのために作り出された流体である。凝結液は、コイル管ヒーターを使用して形成される。

本発明の一態様によれば、印刷用の揮発性インクを使用したインクジェットプリンターのための自動始動方法が提供される。本始動方法では、最初に、容易にインクを溶解させる無色洗浄流体が用意される。洗浄流体は、液滴発生器を通して交差洗浄され、液滴発生器と連係した帯電プレートとオリフィスプレートの外側面とからインク残留物を溶出してすすぎ出すため、洗浄流体を液滴発生器のオリフィスプレートの液滴発生オリフィスから流出させる。洗浄流体は、液滴発生オリフィスから噴出され、液滴発生オリフィスからの流体噴出を停止させること無く、噴出流体が洗浄流体からインクに変化させられる。帯電プレートは、噴出流体を加熱することにより生成された凝結液ですすぎを実行される。

本発明の他の目的及び利点は、次の説明、添付図面及び添付した請求の範囲から明らかとなろう。

本発明によれば、１つ又はそれ以上のプリントヘッドを備えて構成された流体システムに自動始動を適用することができる。各プリントヘッドインターフェースコントローラ（ＰＩＣ）及びプリントヘッド内部で別々に設けられた入口及び出口は、同一であるので、本発明を単一のプリントヘッドのみを有する流体システムで使用することに限定すること無しに、単一のプリントヘッドのみを参照して本発明を説明する。

本発明は、オペレータがボタンを押すことにより、オペレータによる追加の介入無しに自動的に停止状態から印刷状態へと移行操作することを可能にする。本発明は、２つのキーとなる利点をオペレータに提供する。第１に、オペレータは、装置のところにいたり、始動に複雑な操作をする必要性無しに、自動的にプリントヘッドを始動させることができる、ということである。第２には、自動始動は、安全性の面で重要な特徴となる、ということである。溶媒を使用する現行のインクジェットプリントヘッドは、それをクリーンにするためプリントヘッド上に溶媒流体を噴霧させることを必要としている。本発明の自動始動は、オペレータが、プリントヘッドを健康又は安全性への危険性を孕むおそれのある有害な流体又は可燃性の流体にさらされること無くプリントヘッドを取り扱うことを可能にする。典型的な実施例では、始動ボタンは、プリンターの制御パネル上にあり、及び／又は、始動は、ホストコンピュータメニューから選択可能とすることができる。

本発明に係る自動始動は、プリントヘッドから粒子やインク残留物を除去し、オリフィスプレートを噴射ジェット形成前に乾燥させるため、無染料洗浄流体をプリントヘッドに提供する。洗浄流体の圧力は、洗浄流体を、液滴発生器から噴射開始させるため上昇させられる。一旦、噴射ジェットが確立されたならば、インクは、ジェット噴射洗浄流体の圧力で液滴発生器に供給される。洗浄流体の流れは停止される。プリントヘッドにインクが供給されているので、洗浄流体が液滴発生器から噴射されたとき、インクが該洗浄流体に置き換わる。インクヒーターがオンになり、液滴発生器から噴射されたインクからの溶媒の蒸発量を増加させる。溶媒蒸気は、比較的低温の帯電プレートと捕捉器面とに凝結する。これらの表面上に形成する凝結液は、帯電リード部及び捕捉器面から導電インクを除去するため、これらの表面の一つの最終的なリンスを提供する。凝結液クリーニングの１周期後、インクヒーターは、オフにされ、帯電プレート捕捉器アッセンブリに取り付けられたヒーターが、帯電プレート及び捕捉器を乾燥させるためオンにされる。次に、インク液滴を捕捉器へと変更させるため帯電電圧がオンにされる。この時点で、プリントヘッドは、印刷準備が完了となる。

ここで、自動化始動シーケンスを、図１を用いて、始動を容易にする流体システム概要部１０を参照して説明する。始動シーケンスは、空気ポンプ１２をオンにすることで開始する。これは、プリントヘッド内に正の圧力を提供し、プリントヘッド内の可燃性蒸気の濃度を減少させる。真空ポンプ１４が、インクタンク１６、浪費物タンク１８及びクリーナータンク２０内に真空を形成するためオンにされる。真空ポンプからの排気物は、流体システムキャビネットの外側にある排出ポート２２に差し向けられる。これは、流体システムキャビネット内部の溶媒蒸気の増大を防止する。それは、これらの蒸気を、発火安全ルーム排出手段に差し向けるための従来手段も提供する。洗浄流体をクリーナー流体タンク２０からフィルター手段２６を通ってプリントヘッド２８までポンプで送出するため、クリーナー流体ポンプ２４がオンにされる。洗浄流体がプリントヘッドの液滴発生器３４を通してポンプ吸い上げされることを可能にするためクリーナー流体バルブ３０及び交差洗浄バルブ３２が開放される。浪費物バルブ３６が開放され、且つ、逸れバルブ３８が閉じられた状態で、洗浄流体は、浪費物タンク１８の真空により援助されつつ、プリントヘッドから浪費物タンク１８まで流れる。

洗浄流体は、交差洗浄バルブ３２が開放された状態で、液滴発生器で約６．９ｋＰａ（約１ｐｓｉ）の圧力を生成するのに十分に高い流量でプリントヘッドへとポンプ吸引される。この圧力まで液滴発生器３４を加圧することにより、洗浄流体は、液滴発生器のオリフィスから流出される。この流出交差洗浄は、乾燥インク及び他の粒子を液滴発生器から漏れ出させるように機能する。それは、オリフィス内に存在する乾燥インクも再溶解させる。オリフィスから流出した洗浄流体は、オリフィスプレート４０の外側、連係する帯電プレート及び捕捉器４４の面をすすぎ始める。このインクは、浪費物タンク１８の真空の結果として、捕捉器４４から、開いた捕捉器バルブ４６及び浪費物バルブ３６を通って浪費物タンク１８へと流れる。逸れバルブ３８は、使用済み洗浄流体がインクタンク１６へと流れ込むことを防止するため閉じられる。

この流出交差洗浄状態の次に、液滴発生器３４を通ってより低い流量を有する状態が続く。この減少した流量では、浪費物タンク１８の真空は、液滴発生器３４において僅かな真空を発生するのに十分となる。液滴発生器における真空は、圧力が高過ぎて、流体が液滴発生器のオリフィスを通って流出することができないレベルである。その代わりに、真空は、空気をオリフィスを通して液滴発生器内に吸引させ、オリフィスプレートの内側の粒子を除去する。

これらの流出交差洗浄及び空気吸引状態は、非常に高い「超励起」刺激振幅が液滴発生器に印加された状態で繰り返される。当該技術分野で知られており、例えば米国特許番号４，６００，９２８号で画定された超励起振動は、液滴発生器の振動が、残っている粒子を揺さぶってオリフィスプレートから遊離させるようなレベルで液滴発生器３４の圧電駆動結晶体にＡＣ電圧を印加する工程を備えている。「超励起振動」は、最初に流出交差洗浄の間に印加され、次に、空気吸引交差洗浄の間に印加される。超励起振動状態の次には、液滴発生器の別の流出交差洗浄が続き、このとき洗浄流体を用いて、捕捉器４４の面、又は、オリフィスプレート及び帯電プレートの間の隙間に残っているおそれのある残留物を除去する。

交差洗浄バルブ３２が閉じられ、クリーナーポンプ２４は、液滴発生器内の洗浄流体圧力を、オリフィスから洗浄流体のジェットを形成するのに必要となる圧力、例えば５１．７ｋＰａ（７．５ｐｓｉ）に上昇させるようにサーボ制御される。インク圧力が所望の圧力、例えば５１．７ｋＰａ（７．５ｐｓｉ）までに上昇したとき、オリフィスからインクの急速な流れが、オリフィスプレート及び帯電プレートの間の隙間から流体を引き込む。

一旦、洗浄流体のジェットの形成が確立された場合、インクポンプ５０がオンにされ、インクタンク１６から、フィルター５２を通り、流体連結部５４を介してプリントヘッド２８まで、インクを送出する。インクポンプ５０は、クリーナー流体ポンプ４８からの出力量と合致するように駆動される。これは、両方のポンプを等しい電圧で付勢し、５１．７ｋＰａ（７．５ｐｓｉ）のプリントヘッド圧力を形成することにより、なすことができる。このインク圧力では、インク供給バルブ６４が開放され、クリーナー流体バルブ３０が閉じられ、クリーナー流体ポンプがオフにされる。インクは、液滴発生器のオリフィスから噴出される流体として洗浄流体に取って換わる。流体が噴出されている間のこの洗浄流体からインクへの遷移は、ジェットに最小のかく乱しかない状態で発生する。インクがオリフィスから噴出した状態では、浪費物バルブ３６は、閉じられ、捕捉器４４からインクタンク１６までインクを戻して差し向けるため逸れバルブ３８が開放される。

始動中のこの時点では、インクヒーター５６が付勢され、インク温度を周囲温度より１６．７Ｋ（３０°Ｆ）増大させる。これは、噴出されたインクから溶媒を急速に蒸発させる。溶媒蒸気は、比較的低温の帯電プレート及び捕捉器の面上に凝結する。溶媒の凝結液は、プリントヘッドの面及び捕捉器の面から残りのインクを溶解させる。この凝結液は、タンクの真空の結果として、捕捉器スロート内に引っ張られ、浪費物タンク１８へと流れ込む。

所定期間の後、例えば約２分後、インクヒーター５６がオフにされ、インクが周囲温度まで冷却することを可能にする。捕捉器４４と連係され且つ帯電プレートの下方に配置されたヒーター５８は、例えば米国特許番号４，６２２，５６２号により教えられるように、帯電プレートの面の温度を上昇させるため使用することができ、当該面又は帯電プレート及び捕捉器から凝結液を除去する。まぶた状蓋部６２と連係された別個のヒーター６０も同様にまぶた状蓋部上の凝結液を無くすために使用されてもよい。一旦、帯電プレートがヒーター５８により乾燥されたならば、電圧、典型的には、６０ボルトのオーダーにある電圧が、プリントヘッドの帯電リード部に印加され、ジェットが偏向開始される。今や完全作動ポイントの帯電電圧をプリントヘッドの帯電リード部に印加し、ジェットの全てを捕捉状態へと持っていくことができる。プリントヘッドは、今や、印刷準備完了となる。

本発明をその実施例を参照して詳細に説明したが、他の変形及び変更が、添付された請求の範囲で画定された本発明の範囲から逸脱すること無く可能であることは明らかとなった。

図１は、本発明に係る自動始動を適用することができる流体システムのブロックダイアグラム図である。

Claims (10)

1. 印刷用の溶媒インクを噴出するように連係する液滴発生器及びオリフィスプレートを備えたプリントヘッドを有する、連続インクジェットプリンターを始動するための方法であって、
   インクを容易に溶解する無色洗浄流体を用意し、
   前記洗浄流体を前記液滴発生器を通して交差洗浄し、
   前記液滴発生器と連係した帯電プレートと前記オリフィスプレートの外側面とからインク残留物を溶出してすすぎ出すため、前記洗浄流体を前記液滴発生器のオリフィスプレートの液滴発生オリフィスから流出させ、
   前記洗浄流体を前記液滴発生オリフィスから噴出させ、
   前記液滴発生オリフィスからの流体噴出を停止させること無く、噴出流体を洗浄流体からインクに変化させ、
   前記噴出流体を加熱することにより生成された凝結液で前記帯電プレートをすすぐ、各工程を備える、方法。
2. 前記洗浄流体が前記プリントヘッドを通過した後、該洗浄流体を浪費物タンクへと差し向ける工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
3. 緩く堆積した物を振動させるため大振幅で圧電アクチュエータを駆動する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記プリントヘッドに空気を供給して該プリントヘッドから可燃性蒸気を排気するための空気ポンプ手段を用意する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
5. 前記噴出流体を洗浄流体からインクへと変化させる工程は、該噴出する洗浄流体の圧力と合致する圧力で前記プリントヘッドにインクを送出する工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記噴出流体を洗浄流体からインクへと変化させる工程は、
   前記液滴発生器へとインクを導入するように開放する第１のバルブ手段を設け、
   前記液滴発生器への洗浄流体の流れを停止させる第２のバルブ手段を設ける、各工程を更に備える、請求項１に記載の方法。
7. 印刷用の溶媒インクを噴出するように連係する液滴発生器及びオリフィスプレートを備えたプリントヘッドを有する、連続インクジェットプリンターを始動するための自動始動システムであって、
   インクを容易に溶解する無色洗浄流体と、
   前記洗浄流体を前記液滴発生器を通して交差洗浄する手段と、
   前記液滴発生器と連係した帯電プレートと前記オリフィスプレートの外側面とからインク残留物を溶出してすすぎ出すため、前記洗浄流体を前記液滴発生器のオリフィスプレートの液滴発生オリフィスから流出させるための手段と、
   前記洗浄流体を前記液滴発生オリフィスから噴出させるための手段と、
   前記液滴発生オリフィスからの流体噴出を停止させること無く、噴出流体を洗浄流体からインクに変化させるための手段と、
   前記帯電プレートをすすぐため前記噴出流体を加熱することにより生成された凝結液と、
   を備える、自動始動システム。
8. 前記プリントヘッドに空気を供給し、これにより該プリントヘッドから可燃性蒸気を排気するための空気ポンプ手段を更に備える、請求項７に記載の自動始動システム。
9. 前記噴出流体を洗浄流体からインクへと変化させるための手段は、該噴出する洗浄流体の圧力と合致する圧力で前記プリントヘッドにインクを送出する手段を更に備える、請求項７に記載の自動始動システム。
10. 前記噴出流体を洗浄流体からインクへと変化させる手段は、
    前記液滴発生器へとインクを導入するように開放する第１のバルブ手段と、
    前記液滴発生器への洗浄流体の流れを停止させる第２のバルブ手段と、
    を更に備える、請求項７に記載の自動始動システム。
    
    

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