JP2012035620A - インクプリンタにおけるインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドロップオンデマンド方式で作動するインクプリンタにおける少なくとも１つのインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法を改良して、ノズルの印刷休止中におけるノズル内のインキの粘度変化を防止するようにする。
【解決手段】印刷運転中に、被印刷物２に印刷点を形成するノズルを、ノズルが所定の体積の第１のインキ滴を被印刷物に向かって噴射するように操作し、被印刷物に印刷点を形成するために用いられないノズルを、該ノズルがプリント休止状態で第１のインキ滴よりも小さな体積の少なくとも１つの第２のインキ滴を噴射するように操作し、インキプリントヘッド１と被印刷物との間を通って吸着流５をガイドし、それも、第２のインキ滴が被印刷物に到達しないように該第２のインキ滴を変向させるような強さの吸着流をガイドする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドロップオンデマンド方式で作動するインクプリンタにおけるインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法に関する。

様々な材料たとえば紙から成る、被印刷物たとえば枚葉シートまたは帯状の記録担体を単色または多色で印刷するために、インクプリンタを用いることができる。そのようなインクプリンタの構造は公知であり、たとえば欧州特許第０７８８８８２号明細書を参照されたい。ドロップオンデマンド（ＤｏＤ）方式で作動するインクプリンタは、インキ通路を有するノズルを備えた単数または複数のプリントヘッドを備えており、そのアクチュエータは、プリンタ制御装置によって制御され、インキ滴を被印刷物に向ける。インキ滴は被印刷物に変向され、そこで印刷像の印刷点が形成される。アクチュエータは、インキ滴を、熱方式（バブルジェット）または圧電方式で形成することができる。

ＤｏＤ方式で作動するインクプリンタでは、使用されるインキは、その物理組成や化学組成でプリントヘッドに適合されており、たとえばインキの粘度が適合されている。低い印刷パフォーマンスでは、印刷過程において、プリントヘッドの全てのノズルが作動しておらず、多くのノズルは、停止状態（印刷休止）の時間にあり、その結果、ノズルのインキ通路内のインキは運動しない。ノズル開口からの蒸発作用により、インキの粘度が変化する恐れがある。その結果、インキ通路内のインキは、もはや所望に運動できず、ノズルから流出できない。極端な場合、インキ通路内のインキは、完全に乾燥して、インキ通路が閉塞するので、このノズルを用いた印刷はもはや不可能となる。

ノズル内のインキの乾燥は、所定の期間（周期）内で全てのノズルから印刷が行われると回避することができる。この期間は、印刷パフォーマンスに応じて調節することができる。その際、個々の印刷点を被印刷物の非印刷部分に塗着するか、または、印刷頁の間に印刷点のラインを印刷することができる。このような方法は、印刷像に不都合が生じる恐れがある。

さらにインキ通路内のインキ量を、振動によって混合することができ、そうするとインキ通路内の均一の粘度が得られる。このような方法は、制限されたインキ量しか通路内に提供されないので、ノズルの停止時間が長い場合には有効でない。

特開昭６０−１８４８５１号公報において、インクプリンタが記載されており、ここでは、印刷時に生じるインキミストが、プリントヘッドと被印刷物の間で吸い込まれる。吸い込み装置は、被印刷物とプリントヘッドとの間に吸着流が生じるように配置されており、吸着流は、インキ滴の飛翔方向に対して垂直に向けられていて、インキミストを連行する。インキミストは、吸着チャンバに吸い込まれ、吸着チャンバにはフィルタが配置されており、フィルタは、インキを空気流から分離する。

米国特許出願公開第２００８／０１４３７８１号明細書において、場合によってはクリーニング運転を実施することが公知であり、クリーニング運転では、プリントヘッドのノズルがインキ滴を吐出する。このためにプリントヘッドがプリント位置からクリーニング位置に旋回し、クリーニング位置では、噴射されるインキ滴は被印刷物に到達せず、捕集容器に到達する。クリーニング運転で生じるインキミストは、吸い込み装置によって吸い込まれる。次いで、プリントヘッドは、再びプリント位置に旋回して戻る。

欧州特許公開第１９２３２１６号明細書において、インキミスト吸込装置を備えた印刷装置が公知である。特にクリーニング運転、いわゆる自由噴射モードにおいて、プリントヘッドのノズルがインキ滴を噴射し、インキ滴は、吸い込み装置に吸い込まれる。クリーニング運転で生じるインキミストは、同様に吸い込まれるので、印刷機器の汚染が生じることはない。吸い込み装置は、吸込流をプリントヘッドに形成する。印刷運転で印刷に用いられるインキ滴は、吸込流によって変向されず、これに対してインキミストを形成する比較的小さな直径のインキ滴は、吸込口に変向される。

欧州特許第０７８８８８２号明細書 特開昭６０−１８４８５１号公報 米国特許出願公開第２００８／０１４３７８１号明細書 欧州特許公開第１９２３２１６号明細書

したがって本発明の課題は、ドロップオンデマンド方式で作動するインクプリンタを運転する方法を改良して、前述の欠点を解消し、ノズルの印刷休止中におけるノズル内のインキの粘度変化を防止するようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、ドロップオンデマンド方式で作動するインクプリンタにおける少なくとも１つのインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法において、印刷運転中に、被印刷物に印刷点を形成するノズルを、該ノズルが所定の体積の第１のインキ滴を被印刷物に向かって噴射するように操作し（印刷プロセス）、被印刷物に印刷点を形成するために用いられないノズルを、該ノズルがプリント休止状態で第１のインキ滴よりも小さな体積の少なくとも１つの第２のインキ滴を噴射するように操作し（再生プロセス）、インキプリントヘッドと被印刷物との間を通って吸着流をガイドし、それも、第２のインキ滴が被印刷物に到達しないように該第２のインキ滴を変向させるような強さの吸着流をガイドする。

好適には、インキプリントヘッドのための印刷像を形成するデータストリームから、各ノズルの印刷休止時間を求め、ノズルの印刷休止時間が所定値を超えると、該ノズルを、少なくとも第２のインキ滴を噴射するために操作する。

好適には、吸着流が、第１のインキ滴の飛翔方向に対して垂直に、インキプリントヘッドを通過する。

好適には、吸着流が、被印刷物の搬送方向に、インキプリントヘッドを通過する。

好適には、吸着流が、持続的にインキプリントヘッドを通過する。

好適には、層状の吸着流が、インキプリントヘッドを通過する。

本発明の別の構成では、インクプリンタにおける少なくとも１つのインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法を実施するための、吸着流を形成するための吸着装置において、正圧チャンバ、吸着チャンバおよびポンプが設けられており、該ポンプは、吸着流を形成するために、管路を介して吸着チャンバと接続されていて、かつ管路を介して正圧チャンバと接続されており、正圧チャンバおよび吸着チャンバは、吸着流がインキプリントヘッドの印刷側を通過するように、インキプリントヘッドの印刷側に隣接して配置されている。

本発明による方法では、ノズル内のインキの特性、たとえばインキの粘度の変化が、ノズル内のインキが常に新しく交換されることにより防止される。このためにノズルは、被印刷物に印刷を行う印刷運転中に、ノズルが印刷点を被印刷物に形成するか否かに応じて様々に操作される。印刷点を被印刷物に形成しようとするノズルは、所定量のインキ滴（以下に第１のインキ滴と記載する）を被印刷物に噴射するように操作される。これに対して、印刷運転中に被印刷物に印刷点を形成するために用いられない、つまり印刷休止（＝停止時間）にあるノズルは、印刷休止時に、所定の時間間隔で、第１のインキ滴よりも少量のインキ滴（以下に第２のインキ滴と記載する）を噴射するように操作される。インキプリントヘッドと被印刷物との間を通って吸着流がガイドされ、それも、第２のインキ滴だけが変向されて被印刷物に到達しないような強さの吸着流がガイドされる。第１のインキ滴は、大きな体積に基づいて、吸着流によって影響を受けず、被印刷物上の印刷画像に不都合な影響が及ぼされない。吸着流は、空気の吸込によって形成することができ、したがって空気流であってよい。好適には、持続的で層状の吸着流がインキプリントヘッドを通過する。

本発明の別の構成は、従属請求項から明らかである。

本発明による方法は、以下の利点を有している。
−印刷に用いられないノズルにおいて完全なインキ交換が行われる。停止時間に基づいて特性が変化する恐れがあるインキは、適時吐出され、吸い込まれ、所定の特性を有する新たなインキと交換される。
−吐出されるインキは、ノズル内のインキの交換（再生）中に、被印刷物に到達せず、印刷画像に不都合な影響を与えない。
−ノズル内のインキの持続的な再生は、印刷運転中に行われる。このために使用されないノズルが少量の第２のインキ滴を形成するのに対して、被印刷物に印刷点を印刷するノズルは、吸込流によって実質的に影響されない大量の第１のインキ滴を形成する。
−再生過程は、印刷運転中にパフォーマンス損失なく進行する。プリンタは、低速で作動させたり停止させたりする必要がない。加えて、第２のインキ滴が被印刷物に到達しないので、損紙が生じない。このことはとりわけエンドレスプリンタ（連続用紙プリンタ）で重要であり、そこでは常に被印刷物がプリントヘッドの下方にある。
−再生に際して吸着されるインキは、空気流から分離され、再びインキタンクに供給される。インキタンクは、ノズルにインキを供給し、したがってインキ消費が抑えられる。

吸収装置を備えたインクプリンタのプリントヘッドの原理図である。 吸着装置を備えた複数のプリントヘッドバーの原理図である。

次に、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳説する。

図１には、インキプリントヘッド１を概略的に示しており、インキプリントヘッド１は、公知のように、インキ通路（図示していない）を有するノズルを備えており、インキ通路は、ドロップオンデマンド方式でインキ滴を形成することができ、インキ滴は、被印刷物２上に印刷点を形成するために、被印刷物２に向けられる。ドロップオンデマンド方式は、公知であり、したがって詳説しない。インキプリントヘッド１は、プリンタ制御装置３と協動し、プリンタ制御装置３では、印刷像を形成するデータストリームから、インキプリントヘッド１における個々のノズル用の制御信号が導出される。データストリームから、第１の操作信号が導出され、第１の操作信号は、ノズルを操作し、ノズルは、印刷点を被印刷物２に形成する。第１の操作信号は、割り当てられたノズルを指示して、所定量の第１のインキ滴を被印刷物２に噴射する。本発明によれば、プリント休止状態にある、つまり停止状態にある一般的なノズルに、第２の操作信号が送られ、操作信号は、ノズルを指示して、第１のインキ滴よりも少量で、したがって被印刷物２に到達しないようにすることができる第２のインキ滴を形成する。第２の操作信号の周波数は、運転状態に応じて調節することができる。第２のインキ滴は、ノズルにおけるインキの特性が、プリント休止状態で、印刷運転においてあとで使用するために不都合に変化しないように選択されている。例として、図１において、第１のインキ滴の経路４．１は太線で示し、第２のインキ滴の経路４．２は細線で示している。

被印刷物２への第２のインキ滴の着弾を防止するために、インキプリントヘッド１に隣接して吸着装置が配置されており、吸着装置は、インキプリントヘッド１と被印刷物２との間に層状の吸着流５を形成し、吸着流５は、持続的に維持することができる。吸着装置は、管路６，７に配置されたポンプ８と、正圧チャンバ９と、フィルタ１１を有する吸着チャンバ１０とを備えている。吸着チャンバ１０は、管路６を介してポンプ８と接続されており、これに対して正圧チャンバ９は、管路７を介してポンプ８と接続されている。したがってポンプ８によって形成される吸着流５の循環回路が形成される。フィルタ１１によりフィルタリングされたインキは、インキタンク１２にガイドされ、したがって再び印刷運転に提供される。

正圧チャンバ９および吸着チャンバ１０は、インキプリントヘッド１に対して、吸着流５がインキ滴の飛翔方向に対して垂直に進行するように配置されている。好適には、吸着流５の進行方向が被印刷物２の搬送方向と一致しており、図１において、矢印ＰＦ１で吸着流５の方向を示し、矢印ＰＦ２で被印刷物２の方向を示す。

本発明による方法では、インキ滴の変向は、その体積Ｖもしくは質量ｍに応じて、滴飛翔軌道４に対して垂直に位置する持続的で層状の吸着流５によって、小さな体積（質量）のインキ滴を吸着するために利用される。比較的小さな質量の滴の、所望で規定の作用によって、実際の印刷行程の間に、被印刷物２に印刷像に関するトラブルが生じることなく、ノズル内のインキの完全な再生または更新（交換）が達成される。再生によって、ノズル内のインキは、たとえば粘度に関して一定の特性を維持する。

吸着装置を使用すると、インキプリントヘッド１と被印刷物２との間に、被印刷物２の搬送方向にみて持続的で層状の吸着流５が形成される。被印刷物２の、同方向に進行する空気流Ｑｐａｐは、ここでは吸着流Ｑａｂｓに加算され、Σ（Ｑａｂｓ＋Ｑｐａｐ）が生じる。ここでは印刷運転で並行して進行する２つの異なるプロセスが存在し、これは、印刷プロセスおよび再生プロセスである。
−印刷プロセス中、印刷像は、インキ滴の特定の境界体積ＶＧｒｅｎｚから形成される。その意味するところによれば、境界体積ＶＧｒｅｎｚよりも大きい体積Ｖ１を有するインキ滴は、吸着流５によって、僅かに変向されるが、その質量ｍ１（ｍ１＞ｍＧｒｅｎｚ）に基づいて、被印刷物２に到達する。
−これに対して境界体積ＶＧｒｅｎｚを下回る体積Ｖ２を有するインキ滴は、吸着流５によって、その割合小さな質量ｍ２（ｍ２＜ｍＧｒｅｎｚ）に基づいて、完全に変向され、したがって吸着される：再生プロセス。

インキ滴吸着を生じさせる境界を示す境界体積ＶＧｒｅｎｚは、吸着流５の強さに基づいて調節可能であり、したがって使用するインキプリントヘッド１の所定の境界体積ＶＧｒｅｎｚに相応して調整することができる。インキプリントヘッドのアクチュエータ（圧電式または熱式）が、インキ滴の体積を、運転電圧により設定する。運転電圧を介して、印刷プロセスを操作するのか、または再生プロセスを操作するのかについて、正確に制御することができる。境界体積ＶＧｒｅｎｚは、使用されるインキプリントヘッド１に依存していて、最小の印刷像を形成するインキ滴の体積Ｖに従って決定される。

本発明による方法は、境界体積ＶＧｒｅｚを下回る所定のインキ滴を印刷運転中に所望に形成する方法に関する。ノズルごとの印刷能力に応じて、ノズル内のインキ再生は、持続的な印刷運転でパフォーマンスを損失することなく調節することができる。印刷能力が所定の値を下回ると、基本能力を得るために、ノズル内のインキの持続的な再生が行われる。この基本能力に関して、各ノズルにおいて持続的な再生が行われ、それも、ノズルがこの時点で印刷像形成のために有効でない場合に行われる。その際、印刷像形成が可能になると、該当するノズルにおいて再生が停止される。再生は、再生パラメータとしてのノズルごとの周波数を介して調節することができる。ノズルの再生は、たとえば最後の印刷実行後に各ノズルの所定の非作動時間が経過すると行われる。

図１では、１つのインキプリントヘッド１が用いられる。これに対して図２では、その原理図で、複数のインキプリントヘッドを備えたプリントヘッドバー１３，１４，１５および吸着装置の配置構造を示している。プリントヘッドバー１３，１４，１５に沿って、プリントヘッドバー１３，１４，１５の片側では正圧チャンバ９と別の片側では吸着チャンバ１０とから成る吸着装置が配置されている。正圧チャンバ９から吸着チャンバ１０に向かう吸着流５および吸着チャンバ１０から正圧チャンバ９に向かう吸着流５は、それぞれ矢印で示している。吸着流５は、第２のインク滴を吸着するために、プリントバー１３，１４，１５のノズルを通過する。

１ インキプリントヘッド、 ２ 被印刷物、 ３ プリンタ制御装置、 ４ インキ滴の経路、 ４．１ 第１のインキ滴の滴路、 ４．２ 第２のインキ滴の経路、 ５ 吸着流、たとえば空気流、 ６ 管路、 ７ 管路、 ８ ポンプ、 ９ 正圧チャンバ、 １０ 吸着チャンバ、 １１ フィルタ、 １２ インキタンク、 １３ プリントヘッドバー、 １４ プリントヘッドバー、 １５ プリントヘッドバー、 Ｖ 体積、 ｍ 質量

Claims (7)

1. ドロップオンデマンド方式で作動するインクプリンタにおける少なくとも１つのインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法において、
   印刷運転中に、
   −被印刷物（２）に印刷点を形成するノズルを、該ノズルが所定の体積（Ｖ１）の第１のインキ滴を被印刷物（２）に向かって噴射するように操作し（印刷プロセス）、
   −被印刷物（２）に印刷点を形成するために用いられないノズルを、該ノズルがプリント休止状態で第１のインキ滴よりも小さな体積（Ｖ２）の少なくとも１つの第２のインキ滴を噴射するように操作し（再生プロセス）、
   インキプリントヘッド（１）と被印刷物（２）との間を通って吸着流（５）をガイドし、それも、第２のインキ滴が被印刷物（２）に到達しないように該第２のインキ滴を変向させるような強さの吸着流（５）をガイドすることを特徴とする、インクプリンタにおけるインキプリントヘッドのノズル内のインキを交換する方法。
2. インキプリントヘッド（１）のための印刷像を形成するデータストリームから、各ノズルの印刷休止時間を求め、ノズルの印刷休止時間が所定値を超えると、該ノズルを、少なくとも第２のインキ滴を噴射するために操作する、請求項１記載の方法。
3. 吸着流（５）が、第１のインキ滴の飛翔方向に対して垂直に、インキプリントヘッド（１）を通過する、請求項１または２記載の方法。
4. 吸着流（５）が、被印刷物（２）の搬送方向に、インキプリントヘッド（１）を通過する、請求項３記載の方法。
5. 吸着流（５）が、持続的にインキプリントヘッド（１）を通過する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 層状の吸着流（５）が、インキプリントヘッド（１）を通過する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するための、吸着流を形成するための吸着装置において、
   正圧チャンバ（９）、吸着チャンバ（１０）およびポンプ（８）が設けられており、
   該ポンプ（８）は、吸着流（５）を形成するために、管路（６）を介して吸着チャンバ（１０）と接続されていて、かつ管路（７）を介して正圧チャンバ（９）と接続されており、
   正圧チャンバ（９）および吸着チャンバ（１０）は、吸着流（５）がインキプリントヘッド（１）の印刷側を通過するように、インキプリントヘッド（１）の印刷側に隣接して配置されていることを特徴とする、吸着流を形成するための吸着装置。

Images