JP2013052644A

JP2013052644A - インクジェットプリントシステムのノズルクリーニング方法とインクジェットプリントシステム

Info

Publication number: JP2013052644A
Application number: JP2011193718A
Authority: JP
Inventors: Masuhiro Higashi; 益弘東
Original assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Current assignee: Shima Seiki Mfg Ltd
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-21
Also published as: CN102975493B; CN102975493A

Abstract

【構成】
インクジェットプリントシステムのノズルをクリーニングする。バルブを開いて周囲の空気がキャップ内に導入されるようにして、吸引ポンプを始動し、次いでノズルの周囲にキャップを密着させた状態でバルブを閉じることにより、ノズルをクリーニングする。次いで吸引ポンプを停止させ、キャップ内の圧力を増加させる。
【効果】
インクのロスが少なく、しかも高いクリーニング効果が得られる。
【選択図】図４

Description

この発明はインクジェットプリントシステムでのノズルのクリーニングに関する。

インクジェットプリントシステムでは、ノズル内で固化したインク、気泡、異物等を除くため、ノズルのクリーニングが行われている。特許文献１（JP2707260B）は、バルブにより周囲の空気に連通し、吸引ポンプにより内圧を低下させることができるキャップを用いて、ノズルをクリーニングすることを開示している。特許文献１では、キャップをノズルに密着させてバルブを閉じ、吸引ポンプを始動してノズルをクリーニングする。

発明者は、特許文献１の手法では、クリーニング時にインクが多量にキャップ内に吸引され、またクリーニング効果も必ずしも高くないことに着目した。そしてクリーニング時のインクのロスが少なく、かつクリーニング効果が高いクリーニング方法を検討して、この発明に到った。

JP2707260B

この発明の課題は、クリーニング時のインクのロスを少なくしながら、ノズルを確実にクリーニングすることにある。

この発明は、インクの吐出用のノズルと、ノズルの周囲を着脱自在に気密に覆うキャップと、キャップ内に空気を供給するバルブと、ノズル内の雰囲気を吸引する吸引ポンプとを備えているインクジェットプリントシステムの、ノズルをクリーニングする方法において、
バルブを開いて周囲の空気がキャップ内に導入されるようにして、吸引ポンプを始動する始動ステップと、
次いでノズルの周囲にキャップを密着させた状態でバルブを閉じることにより、ノズルをクリーニングするクリーニングステップと、
次いで吸引ポンプを停止させ、キャップ内の圧力を増加させる復帰ステップ、とを実行することを特徴とする。

またこの発明は、インクの吐出用のノズルと、ノズルの周囲を着脱自在に気密に覆うキャップと、キャップ内に空気を供給するバルブと、ノズル内の雰囲気を吸引する吸引ポンプとを備えている、インクジェットプリントシステムにおいて、
バルブを開いて周囲の空気がキャップ内に導入される状態で吸引ポンプを始動させ、次いでノズルの周囲にキャップを密着させた状態でバルブを閉じ、次いで吸引ポンプを停止させてキャップ内の圧力を増加させるように、前記バルブと前記吸引ポンプとを制御するコントローラを備えていることを特徴とする。

クリーニング時にノズルから吐き出されるインクの量は、ノズル前面側のキャップの内圧とノズル背面側の圧力との差で定まる。従来例のように、キャップをノズルの周囲に密着させ、バルブを閉じた状態で吸引ポンプを始動すると、ポンプの吸引力が小さい間もインクがノズルから吐出され無駄になる。これに対して、バルブを開いて周囲の空気がキャップ内に導入される状態で吸引ポンプを始動し、次いでバルブを閉じると、吸引ポンプの吸引力が充分増加した後にキャップを気密にすることにより、急激にキャップの内圧を低下させることができる。従って短時間でノズルのクリーニングができ、インクのロスが少ない。またノズル背面側の圧力の低下が少ないので、ノズルに大きな圧力差を加えることができクリーニング効果が高い。

この明細書において、インクジェットプリントシステムに関する記載はそのままそのノズルのクリーニング方法にも当てはまり、ノズルのクリーニング方法に関する記載はそのままそのインクジェットプリントシステムノズルにも当てはまる。

好ましくは、復帰ステップでは、キャップ内の空気圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らない範囲で、キャップ内の圧力を増加させる。キャップの内圧が周囲の気圧（以下単に大気圧という）へ近づくまでの間、ノズルに吸引力が作用し、インクがロスされる。またこの時間は待時間となる。ところでノズルをクリーニングし、インクを吐出させることに伴い、ノズル背面側の圧力は低下している。このため吸引ポンプを停止させ、直ちにバルブを開くと、キャップの内圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回るため、空気等がノズル内に吸引される。なおノズルはインクを毛細管現象により吸引するので、ノズルの出口側の圧力がノズル背面側の圧力を、例えば50mmH₂O〜100mmH₂O程度上回っても、空気はノズル内に侵入しない。ノズル内に空気が侵入し始める圧力差がここでの所定値で、所定値はノズルの設計により変化する。ノズルに空気が侵入すると、次のプリント時にピエゾ素子等によりインクに圧力を加えても、加えた圧力が気泡の収縮で逃がされ、正確なプリントができない。従って、キャップ内の空気圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らないようにしながら、キャップの内圧を積極的に増すことにより、大気圧への復帰時のインクのロスを少なくすると共に、待ち時間を短縮する。

例えば、復帰ステップでは、吸引ポンプを僅かに逆転させてキャップ内に空気あるいはインクを送り込む。これによって、キャップ内の空気圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らないようにしながら、キャップの内圧を増すことができる。また例えばキャップのノズルの周囲との接触面が弾性体で構成されている場合、ノズルをキャップ側へ前進させて、あるいはキャップをノズル側へ前進させて、ノズルとキャップとの距離を短縮すると、キャップの内容積が減少する。このようにしてもキャップ内の空気圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らないようにしながら、キャップの内圧を増すことができる。

実施例のインクジェットプリントシステムの全体的なブロック図実施例のインクジェットプリントシステムの要部ブロック図実施例でのノズルのクリーニングアルゴリズムを示すフローチャート実施例での各部の動作タイミングを示す図で、1)は吸引ポンプの動作を、2)はバルブの動作を、3)はキャップとノズルヘッドとのコンタクトを、4)はキャップ内の圧力とノズル背面側の圧力とを示す。

以下に、発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図４に、実施例のインクジェットプリントシステム２とそのノズルのクリーニング方法とを示す。インクジェットプリントシステム２はアパレル製品のプリント用で、大きな面積に高速でプリントするため、CMYK×濃淡の合計８個のノズルアレイを備え、各ノズルアレイに複数個のノズルを設けている。しかしCMYKで合計４個のノズルを備える紙用のインクジェットプリントシステムでも、同様に実施できる。その場合は例えば４個のノズルがまとめて配置されているので、４個のノズル全体を同時に１個のキャップで覆ってクリーニングする。

４はベッドで、アパレル製品を広げて固定し、６はアームで、ドライブ７によりガイド８に沿って移動する。またプリントヘッド１０はアーム６に沿って移動する。昇降ドライブ１１は、複数のノズルアレイの集合体から成るノズル部１２を、プリントヘッド１０に対して昇降させる。全体としては、ノズル部１２がベッド４に対して２軸に沿って水平移動すると共に、ベッド４に対して昇降する。１４はコントローラで、インクジェットプリントシステム２を制御し、１６はクリーニング部で、図２に示す構成を備えて、ノズル部１２のノズルをクリーニングする。

図２に実施例の要部を示し、２０はクリーニングユニットで、プリントユニット２２毎に例えば８セット、クリーニング部１６に設けられている。またプリントユニット２２はCMYK×濃淡の例えば８セット、ノズル部１２に設けられている。プリントユニット２２は、メインタンク２３に蓄えたインクをサブタンク２４からノズルアレイ２６に供給し、各ノズルを独立して制御することにより、インクを吐出する。またノズルアレイ２６はフレーム２５に取り付けられ、ノズルアレイ２６の周囲は平坦な下向き面となっている。

クリーニングユニット２０にはキャップ３０が設けられ、３２はその上面のパッキングで、弾性材料からなる。パッキング３２の上面は平坦なフランジ３３を構成して、フレーム２５の底面に密着自在である。吸引ポンプ３４はコントローラ１４の制御により、キャップ３０の空気とインク等を吸引する。電磁弁３６はバルブの例で、コントローラ１４の制御により開閉し、開くとキャップ３０内へ周囲の空気を供給する。吸引ポンプ３４と電磁弁３６はインクジェットプリントシステム２全体のコントローラ１４で制御するが、クリーニング部１６のみを制御するローカルなコントローラにより制御しても良い。その場合、ノズルアレイ２５の位置及び昇降動作との同期のため、ローカルコントローラがインクジェットプリントシステム２全体のコントローラ１４と通信する。

図３に実施例のクリーニング方法を示す。図３のステップ１で、例えばノズルを下降させることにより、電磁弁３６を開いた状態でキャップ３０をノズルアレイ２６のフレーム２５に密着させ、吸引ポンプ３４を始動する。なおキャップ３０の昇降機構を設けて、キャップ３０を昇降させても良い。また吸引ポンプ３４を始動する際にキャップ３０はノズルアレイ２６のフレーム２５に密着していなくても良く、このとき電磁弁３６は閉じていても良い。即ち吸引ポンプ３４の吸引力が最大の例えば１／４に達するまでの時間は、キャップ３０はノズルアレイ２６のフレーム２５に密着していなくても良く、電磁弁３６は閉じていても良い。そして例えば吸引ポンプ３４の吸引力が最大となるまでの時間待って、あるいは吸引力が所定値以上となるまでの時間待って、電磁弁３６が開きキャップ３０がノズルアレイ２６のフレーム２５に密着した状態から、電磁弁３６を閉じる（ステップ２）。次いで例えば所定時間後に、吸引ポンプ３４を停止する（ステップ３）。

吸引ポンプ３４の停止から例えば一定の時間待って、吸引ポンプ３４を僅かに逆に動作させ、キャップ３０内の圧力を緩やかに上昇させる（ステップ４）。この時、キャップ３０内の圧力がノズルの背面側の圧力を所定値以上、例えば100mmH₂O上回らないように、吸引ポンプ３４の逆転動作をコントローラ１４により制御する。なおステップ４の代わりに、あるいはステップ４と共に、プリントヘッド１０のノズル部１２をさらに下降させることにより、パッキング３２を圧縮して、キャップ３０内の圧力を高めても良い（ステップ５）。

ノズルの背面側にはサブタンク２４があり、その内圧Pbがノズルの背面側の圧力となる。クリーニング時にノズル背面側の圧力が常圧に戻る時定数を例えば予め測定し、ノズル背面側の時定数以上の、好ましくはより長い時定数で、キャップ３０の内圧を大気圧付近まで戻す。一定の時定数で制御する代わりに、圧力センサによりノズル背面側の圧力とキャップ３０内の圧力を監視しても良い。そしてノズル背面側の圧力が常圧に戻った後に電磁弁３６を開き、ノズルアレイ２６を上昇させて、クリーニングを終了する（ステップ６）。

図４に、図３のステップ１〜６での、吸引ポンプ３４，電磁弁３６，キャップとノズルアレイ２６のフレーム２５との接触／非接触の動作を示す。例えば電磁弁３６が開き、キャップ３０がフレーム２５に密着した状態で、吸引ポンプ３４を始動し、吸引力が最大になると、電磁弁３６を閉じる。この結果、キャップ３０内の圧力は急激に低下し、ノズル背面側は電磁弁３６を閉じる直前まで常圧に保たれているので、キャップ３０とノズル背面との間に大きな圧力差が生じ、この圧力差によりノズルアレイ２６の各ノズルがクリーニングされる。実施例のようにノズルが多数ある場合、１つのノズルが詰まっていても他のノズルからインクが吸引されるため、クリーニングが不完全になることがある。これに対して実施例のように急激に大きな吸引力を加えると、他のノズルの最大流量を越える吸引となり、目詰まりしたノズルにも充分な吸引力が作用する。

クリーニングで吐出されるインクの量は、ノズル背面側の圧力とキャップ内の圧力との差で定まり、4)でハッチングを施した部分の面積で定まる。急激に大きな圧力差を発生させ、キャップ内の圧力がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らないように、ノズル背面側での時定数よりも長い時定数で積極的に大気圧側へ戻すことにより、インクのロスを少なくする。またクリーニングに必要な時間を短縮する。

図４の４の鎖線は従来例での動作を示し、ノズル背面側の圧力とキャップ内の圧力との差が小さいためクリーニング効果も低く、ロスされるインクの量も多く、クリーニングに時間がかかる。

２インクジェットプリントシステム
４ベッド
６アーム
７ドライブ
８ガイド
１０プリントヘッド
１１昇降ドライブ
１２ノズル部
１４コントローラ
１６クリーニング部
２０クリーニングユニット
２２プリントユニット
２３メインタンク
２４サブタンク
２５フレーム
２６ノズルアレイ
３０キャップ
３２パッキング
３３フランジ
３４吸引ポンプ
３６電磁弁

Claims

インクの吐出用のノズルと、ノズルの周囲を着脱自在に気密に覆うキャップと、キャップ内に空気を供給するバルブと、ノズル内の雰囲気を吸引する吸引ポンプとを備えているインクジェットプリントシステムの、ノズルをクリーニングする方法において、
バルブを開いて周囲の空気がキャップ内に導入されるようにして、吸引ポンプを始動する始動ステップと、
次いでノズルの周囲にキャップを密着させた状態でバルブを閉じることにより、ノズルをクリーニングするクリーニングステップと、
次いで吸引ポンプを停止させ、キャップ内の圧力を増加させる復帰ステップ、とを実行することを特徴とする、インクジェットプリントシステムのノズルのクリーニング方法。
前記復帰ステップでは、キャップ内の空気圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らない範囲で、キャップ内の圧力を増加させることを特徴とする、請求項１のインクジェットプリントシステムのノズルのクリーニング方法。
前記復帰ステップでは、吸引ポンプによりキャップ内に空気あるいはインクを送り込む、もしくはキャップの内容積を減少させることにより、キャップ内の圧力を増加させることを特徴とする、請求項２のインクジェットプリントシステムのノズルのクリーニング方法。
インクの吐出用のノズルと、ノズルの周囲を着脱自在に気密に覆うキャップと、キャップ内に空気を供給するバルブと、ノズル内の雰囲気を吸引する吸引ポンプとを備えている、インクジェットプリントシステムにおいて、
バルブを開いて周囲の空気がキャップ内に導入される状態で吸引ポンプを始動させ、次いでノズルの周囲にキャップを密着させた状態でバルブを閉じ、次いで吸引ポンプを停止させてキャップ内の圧力を増加させるように、前記バルブと前記吸引ポンプとを制御するコントローラを備えていることを特徴とする、インクジェットプリントシステム。
前記コントローラは、キャップ内の空気圧がノズル背面側の圧力を所定値以上上回らない範囲で、キャップ内の圧力を増加させるように、前記吸引ポンプもしくはノズルとキャップとの距離を制御することを特徴とする、請求項４のインクジェットプリントシステム。