JP2016531780A - プリントヘッド洗浄キャップ - Google Patents

Abstract

プリントヘッドに装着するためのプリントヘッドメンテナンスキャップが提供され、プリントヘッドメンテナンスキャップは、洗浄サイクル中にリンス液がプリントヘッドを通ってから入るチャンバを画定する本体と、洗浄サイクルが始まる前にプリントヘッドと係合するためのシールと、チャンバおよび周囲雰囲気内の圧力を均等化するための通気システムと、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、静電プリントヘッドで使用するためのプリントヘッドメンテナンスキャップ（ｐｒｉｎｔｈｅａｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃａｐ）に関する。

国際公開第９３／１１８６６号パンフレットに記載されているタイプのプリントヘッドの一般的な動作方法はよく知られており、この方法では、粒子の凝集または濃縮がプリントヘッド内に実現され、次いで、噴射位置（ｅｊｅｃｔｉｏｎ ｌｏｃａｔｉｏｎ）で凝集した粒子は基体上に噴射される。アレイプリンタの場合、複数の噴射位置が１つまたは複数の列をなして配置され得る。

このタイプの静電プリンタは、印加電場を使用することにより化学的に不活性な絶縁キャリア流体中に分散された荷電固体粒子を噴射して最初に濃縮し、次いでその固体粒子を噴射する。印加電場は電気泳動を引き起こし、荷電粒子は電場中を基体に向かって移動してからその荷電粒子がインクの表面に遭遇するため、濃縮が起こる。印加電場が表面張力に打ち勝つほど大きい電気泳動力を作り出すと、噴射が起こる。電場は、噴射位置と基体との間に電位差を作ることによって生成され、このことは、噴射位置にありかつ／または噴射位置を取り囲む電極に電圧を印加することによって実現される。

噴射が起こる位置は、プリントヘッドの幾何形状と電場を作る電極の位置および形状とによって決定される。典型的には、プリントヘッドは、プリントヘッドの本体からの１つまたは複数の突出部からなり、これらの突出部（噴射直立部としても知られる）は突出部の表面上に電極を有する。電極に印加されるバイアスの極性は、電気泳動力の方向が電極から離れて基体に向かうように、荷電粒子の極性と同じである。さらに、プリントヘッド構造の全体的幾何形状および電極の位置は、突出部の先端周囲の非常に局所的な領域で濃縮が起こり、次いで噴射が起こるように設計される。

インクは、噴射されている粒子を補充するために、噴射位置を通り過ぎて連続的に流れるように配置される。この流れを可能にするために、インクは低粘度でなければならず、典型的には数センチポアズでなければならない。噴射される材料は、荷電粒子の選択的噴射により粒子の濃度が高いために粘性が強く、その結果、この技術は、その材料が衝撃であまり広がることがないため、非吸収性基体上に印刷するために使用することができる。

様々なプリントヘッドの設計が、従来技術に記載されており、例えば、国際公開第９３／１１８６６号パンフレット、同第９７／２７０５８号パンフレット、同第９７／２７０５６号パンフレット、同第９８／３２６０９号パンフレット、同第９８／４２５１５号パンフレット、同０１／３０５７６号パンフレット、および同第０３／１０１７４１号パンフレットに記載されている。

使用に際して、プリントヘッドは、ある段階で、プリントヘッドの噴射先端部から凝集したインク粒子を除去すること、または噴射先端部もしくは中間電極（ＩＥ）から浮遊微粒子を除去することを含む種々の理由のうちの１つまたは複数の理由で洗浄する必要がある。以前のプリントヘッドおよび洗浄方法はすべて、プリントヘッド内のインクをすべてリンス液と取り換えることにより洗浄が行われるようなものであった。

プリントヘッド内のインクをリンス液と取り換える必要があるかかる設計およびプロセスは様々な問題をもたらす。第１に、インク経路を通じてリンス液で洗い流すことによりプリントヘッドを洗浄すると大量のインクリンス混合物を作られ、この混合物は、インクを希釈しかつ／またはリンスを汚染するものであるので、ろ過または廃棄されなければならない。プリントヘッドには洗浄後にインクで再充填される（ｒｅ−ｐｒｉｍｅｄ）必要もあり、リンスがインクで取り換えられるときにインク濃度が安定するのにかなりの時間を要する。これはさらに、インクの希釈および／またはリンス中への多量のインクの混合を引き起こすので、この希釈物および／または混合物は、リンスを清浄にするためにろ過して取り除かれなければならない。

さらに、この種のプロセスには時間がかかり、特に、プリントヘッドの良好な印刷性能を維持するためにエジェクタおよび中間電極を定期的に洗浄して適切に清浄な状態に保つことが望ましい場合、プリントヘッドのダウンタイムを最小限に抑えることが望ましい。

したがって、本発明は、上記に特定された問題のうちの１つまたは複数を軽減するまたは完全に回避することを対象とする。

噴射先端部および該当する場合は中間電極を洗浄すれば、通常は印刷性能を維持するのに十分であり、プリントヘッド内の他の構造物は運転中に定期的な洗浄を必要としないことが認識されている。

本発明によれば、使用中にインクが噴射される１つまたは複数の噴射先端部を有する静電プリントヘッドを洗浄する方法が提供され、この方法は、使用中に印刷するための噴射先端部の周りの領域へのインクの事前流れを止めること、先端領域に圧力差を生じさせ、それによってインクメニスカスを先端部から後退させること、およびリンスを先端部内に通して先端部を洗浄すること、を含む。

このような方法により、リンスが供給されるときに先端部にインクがないまたは実質的にないことが可能になる。これにより、リンスがそれを通ってまたは横切って流される領域が少なくなりかつこれらの領域はリンスが供給されるときにインクで満たされていないので、消費されるインクおよび必要とされるリンス液の量が確実に最小限に抑えられる。

本発明の一利点は、プリントヘッドが洗浄中にインクで充填された（ｐｒｉｍｅｄ）ままであることである。好ましくは、プリントヘッド内の専用通路がリンス液および空気をプリントヘッドの先端部からＩＥ（中間電極）までの空洞に方向付けられ、結果としてこの空洞はリンスとインクの非常に少ない混合で洗浄される。先端部周囲のインクの流れは止められることが好ましいが、プリントヘッドはインクで満ちたままである。先端領域内の空気圧は、インクメニスカスが先端領域からわずかに後退するように高められて、洗浄のために先端部を露出させることが好ましい。次いで、リンスが、プリントヘッド本体内の専用通路からＩＥの内面で方向付けられて、結果としてＩＥの内面および先端部が洗浄される。リンスの流れは、一気に脈動されることが好ましく、このことは、インク流路に入るリンスの量を減らすのに役立つ。次いで、リンスは、メンテナンス中にプリントヘッドの表面上に封着されたメンテナンスキャップに流れ込むことが好ましい。

別々の通路を使用して洗浄液をプリントヘッドの先端部およびＩＥに導入するとともに、インクを先端部から吸引するが、プリントヘッドの残り部分からは吸引しないことにより、充填が維持され、リンスおよびインクの相互汚染が維持され、プリントヘッド内へのリンスの流れを空気と交互に脈動させることにより、リンスはインク流路を上方へあまり流れず、再充填を不要にすることにより、洗浄サイクルは劇的に短縮され、無駄が削減される。

インクは、先端部の洗浄中にプリントヘッドの本体内にとどまることが好ましい。これは、プリントヘッド全体を詰め替えるのではなく、インクだけが先端部に向かって前に移動されるので、それによって洗浄後のプリントヘッドの再充填が速まることを意味する。「プリントヘッドの本体」は本質的に、正常な運転過程でインクを収容するはずの有意な容積のプリントヘッドの各部分を意味する。プリントヘッドの本体は入口マニホルドおよび出口マニホルドを含み、通常、これは、それぞれの噴射先端部に接続するインク流路のベースに依然としてインクがあることを意味する。

上記の方法は、リンスの流れを脈動させるステップをさらに含んでいてもよい。脈動ステップは、リンスのパルスと空気のパルスを交代にすることを含んでいてもよい。脈動ステップは、混合された空気およびリンスのパルスを含んでいてもよい。脈動ステップは、リンスを空気流中に噴射することを含んでいてもよい。脈動ステップは、空気パルスと混合された空気およびリンスのパルスとを含んでいてもよい。

空気／リンスパルスは、空気パルスより５０％長いことが好ましい。空気／リンスパルスは典型的には３秒である。空気パルスは典型的には２秒である。

プリントヘッドは中間電極を備えることが好ましく、リンスは中間電極の内面で方向付けられることが好ましい。

必要な圧力差は、プリントヘッドの本体内のインクと先端部での雰囲気との間に形成されることが好ましい。

圧力差は、先端部における大気圧の局所的な上昇を適用することによって引き起こされ得る。

先端部における大気圧の局所的上昇は、空気および／またはリンスを先端領域に流し込むことによって引き起こされ得る。

圧力差は、プリントヘッドの本体内のインク圧力を下げることによって引き起こされ得る。

本発明はさらに、インク用の入口を含む本体と、使用中に本体からインクを噴射することができる１つまたは複数の噴射先端部のアレイと、インクを先端部に供給し、インクを先端部から取り除くための本体を通るそれぞれの流路と、先端部を洗浄するリンス液を供給するための、本体を貫通して噴射先端部まで延びる少なくとも１つの専用通路と、を備える静電プリントヘッドを提供する。

プリントヘッドは、噴射先端部を取り囲むｖ字形の空洞を有する基準面プレート（ｄａｔｕｍ ｐｌａｔｅ）を含んでいてもよい。

本体はさらに、インクが通過する流入ブロックおよび流出ブロックを含んでいてもよい。

「Ｖ」の角度は、流入ブロックおよび流出ブロック上の対応するフィーチャに合致することが好ましく、それにより、１つまたは複数の平行辺の流体経路を画定する。

基準面プレートと流入ブロックおよび流出ブロックとの間にシールが設けられる。

さらに、次の利点、すなわち（ｉ）プリントヘッドから噴射されたリンス液を捕えるおよび排出する、（ｉｉ）プリントヘッドの前面を洗浄するのを支援する、（ｉｉｉ）先端部およびＩＥの洗浄中にプリントヘッドがインクで満たされたままでいるのを可能にする、および（ｉｖ）プリントヘッドにクランプされている間に誤って挿入したり引き抜いたりすることができない、のうちの１つまたは複数を提供することができるメンテナンスキャップが提供される。

本発明によれば、プリントヘッドに装着するためのプリントヘッドメンテナンスキャップが提供され、プリントヘッドメンテナンスキャップは、洗浄サイクル中にリンス液がプリントヘッドを通ってから入るチャンバを画定する本体と、洗浄サイクルが始まる前にプリントヘッドと係合するためのシールと、チャンバおよび周囲雰囲気の中の圧力を均等化するための通気システムと、を備える。

使用中にメンテナンスキャップが装着される対象のプリントヘッドは、静電プリントヘッドでよい。「メンテナンスキャップ）」および「洗浄キャップ（ｃｌｅａｎｉｎｇ ｃａｐ）」という用語は同義である。洗浄は、キャップの優先目的であるが、他の役目も考えられる。

プリントヘッドメンテナンスキャップは、使用中にシールをプリントヘッドと係合した状態にするための手段をさらに備えていてもよい。係合手段はクランプおよび／または空気圧操作機構を含む。

通気システムは１つまたは複数のバッフルを含む。１つまたは複数のバッフルは、ステレオリソグラフィまたは三次元印刷技術によって形成された一体構成要素から形成され得る。

プリントヘッドメンテナンスキャップは、使用中にキャップから流体を排出するための１つまたは複数のドレンをさらに備えていてもよい。このことは、それによりキャップを様々な範囲で使用することができるので、特に複数のドレンが設けられる場合に特に効果がある。

キャップをマルチヘッドプリントヘッドで使用できるようにするために１つまたは複数の追加シールが設けられてもよい。

プリントヘッドメンテナンスキャップは、キャップ内に１つまたは複数のリンス液噴流を与えるための可動スプレーヘッドをさらに備えていてもよい。

キャップを動かしてプリントヘッドと係合するまたはプリントヘッドとの係合を外すための駆動機構が設けられてもよい。駆動機構は、プリントヘッドメンテナンスキャップの係合手段の一部でもよく、または別個のものでもよい。

プリントヘッドメンテナンスキャップは、プリントヘッドと封止的に係合したときにキャップの動きを妨げるためのインターロックをさらに備えていてもよい。

プリントヘッドメンテナンスキャップは真空ワイパをさらに備えていてもよい。真空ワイパはキャップ本体に対して枢動可能でもよい。真空ワイパはプリントヘッドの所期の位置の方へ偏倚させられてもよい。

本発明はさらに、複数の噴射先端部および１つの中間電極を有する静電プリントヘッドを提供し、静電プリントヘッドは上述したメンテナンスキャップをさらに備える。

プリントヘッドにおいて、真空ワイパは中間電極と接触しないことが好ましい。

以前のメンテナンスキャップは、
通気されず、したがってメンテナンスキャップから流体を排出して、プリントヘッドから流体を吸い出すまたは充填除去（ｄｅ−ｐｒｉｍｅ）ことがあり、プリントヘッドからのインクを事前に除去する必要があった。
また、中間電極に封着するのではなく、プリントヘッドのケースワークに封着したために、洗浄中に内部が濡れ、長い乾燥期間が必要であった。
さらに、クランプ状態の間にユニットの誤挿入または誤引抜きに対する防御がなかった。

次に、本発明の種々の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

本発明によるプリントヘッドの斜視図である。 図１に示されているプリントヘッドの分解図である。 洗浄液をプリントヘッドの様々な部分に向けるマニホルドブロックの断面図である。 洗浄液をプリントヘッドの先端領域に向ける通路を示すプリントヘッドの断面図である。 図１に示されているプリントヘッドの噴射領域の詳細断面図である。 図１に示されているプリントヘッドの噴射領域の三次元クローズアップ説明図である。 図４と同じ図であるが、流体流路が示されている。 洗浄方法に使用するメンテナンスキャップの一例を示す図である。 図８のメンテナンスキャップおよび種々の流体接続部の端面図である。 メンテナンスキャップの内部構成要素のいくつかの概略図である。 メンテナンスキャップ上の通気システム内のバッフルの一配置構成を示す図である。 メンテナンスキャップ上の通気システム内のバッフルの一配置構成を示す別の図である。 メンテナンスキャップが係合する対象のプリントヘッドモジュール外部ケーシングの一例を示す図である。 洗浄プロセスの段階を説明する流れ図である。

本発明のプリントヘッド１００は流入ブロック１０１および流出ブロック１０２からなる２部分本体を備え、流入ブロック１０１と流出ブロック１０２との間にはプリズム２０２および中央タイル２０１が配置され、プリズム２０２および中央タイル２０１は、プリズム２０２および中央タイル２０１の前縁に沿って形成されたエジェクタアレイを有する。プリントヘッドの前面には、中間電極プレート１０３が基準面プレート１０４上に取り付けられ、基準面プレート１０４は次にプリントヘッドの本体上に取り付けられる。基準面プレート１０４と流入ブロックおよび流出ブロックとの間にガスケット２０８が設けられる。

図２、図３、図４、図５および図６を参照すると、プリントヘッドの本体は流入ブロック１０１および流出ブロック１０２を備え、流入ブロック１０１と流出ブロック１０２との間にプリズム２０２および中央タイル２０１が挟まれる。中央タイル２０１は、中央タイル２０１の前縁に沿って噴射位置または噴射先端部４０３のアレイを有し、中央タイル２０１の後縁に沿って電気接続部２０３のアレイを有する。各噴射位置４０３は直立部４００を備え、インクメニスカスが直立部４００と（当技術分野で周知の態様で）相互作用する。直立部４００の両側には、噴射直立部４００の両側を通り過ぎてインクを搬送するインク流路４０４がある。使用中、インクの一部が、例えば印刷画像の画素を形成するために、噴射位置４０３から噴射される。静電力の印加による噴射位置４０３からのインクの噴射は、当業者によってよく理解されており、本明細書ではさらに説明しない。

プリズム２０２は、中央タイル２０１内の個々の噴射位置４０３のそれぞれに対応する一連の狭流路４１１を備える。各噴射位置４０３のインク流路は、プリズム２０２のそれぞれの流路と流体流通し、これらの流路は、次に流入ブロック１０１内に形成された入口マニホルドの前部４０７と流体流通する（前記入口マニホルドは、この入口マニホルドが図２に示されるときに流入ブロック１０１の下面に形成され、したがって図２には示されていない）。噴射位置４０３の他方の側では、インク流路４０４は、噴射位置４０３ごとにまとまって単一流路４１２になり、中央タイル２０１の下面（図５に描かれている）上の噴射位置４０３から離れて、インク流路４０４が流出ブロック１０２内に形成された出口マニホルド２０９の前部４０９と流体流通することになるポイントにまで延びる。

インクは、プリントヘッド１００内のインク供給管２２０によって噴射位置４０３に供給され、インク供給管２２０は、流入ブロック１０１内の入口マニホルド内にインクを供給する。インクは入口マニホルドを通り、そこからプリズム２０２の流路４１１を通って中央タイル２０１上の噴射位置４０３へ移動する。次いで、使用中に噴射位置４０３から噴射されない余剰インクは、中央タイル２０１のインク流路４１２に沿って流出ブロック１０２内の出口マニホルド２０９に流れ込む。インクは、インク戻り管２２１を通って出口マニホルド２０９から離れ、バルクインク供給部内に戻る。

個々の噴射位置４０３に接続されるプリズム２０２の流路４１１には、個々の噴射位置４０３での正確に制御された噴射特性を維持するために、インクが入口マニホルドから正確な圧力で供給される。プリズム２０２のそれぞれの個々の流路４１１に供給されるインクの圧力は、プリントヘッド１００の噴射位置４０３のアレイの全幅にわたって同等である。同様に、中央タイル２０１のそれぞれの個々の流路４１２から出口マニホルド２０９に戻るインクの圧力は、噴射位置４０３のアレイの全幅にわたって同等であり、出口で正確に制御される。というのは、入口のインク圧力と出口のインク圧力が共に、各噴射位置４０３でのインクの静止圧を決定するからである。

プリントヘッド１００には、上部洗浄液マニホルド２０４および下部洗浄液マニホルド２０５も設けられる。上部洗浄液マニホルドおよび下部洗浄液マニホルドはそれぞれ入口１０５ａおよび１０５ｂを有し、入口１０５ａおよび１０５ｂからリンス／洗浄液をプリントヘッド１００に供給することができる。流入ブロック１０１および流出ブロック１０２には共に洗浄液通路４０１が設けられる。流入ブロック１０１内の通路は上部洗浄液マニホルド２０４と流体流通し、流出ブロック１０２内の通路は下部洗浄液マニホルド２０５と流体流通する。流体コネクタ２０６が、洗浄液マニホルドをそれぞれの洗浄液通路に連接する。

流入ブロックおよび流出ブロック内の洗浄液通路４０１は洗浄液出口２０７で終わる。噴射位置４０３までの経路は、基準面プレート１０４内のＶ字形空洞４０２と流入ブロック１０１および流出ブロック１０２の外表面とで画定された密閉空間４０５に沿って、噴射位置４０３自体が空洞４０２内に位置しているポイントまで続く。Ｖ字形空洞の両側は、この例では互いに９０度をなす。

図７に見られるように、矢印Ａは、プリントヘッドの洗浄中にリンス／洗浄液および／または空気がたどる流体経路を示す。領域Ｂは、インクが入口マニホルドおよび出口マニホルドを通りインク流路４１１および４１２に沿ってたどる経路を示す。通常運転中、インクの流れが、入口側（入口ブロック２０１）から出口側（流出ブロック２０２）まで先端部４０３の周りに存在する。通常の使用では、洗浄液の流れはない（実際、洗浄液はプリントヘッド内に存在しない）。しかし、洗浄運転中にはインクの流れが止められ、インクは、下記のように、先端部から上述の図７に示されている位置までわずかに吸引される。インクのこうした吸引は、洗浄液が通路４０１を通って空洞４０２内に供給されるときに洗浄液がプリントヘッド内のインクと実質的に混ざることはなく、先端部４０３を洗浄できることを意味する。洗浄が完了すると、プリントヘッドは、インクを噴射位置４０３に戻すことにより容易に充填することができ、したがって、プリントヘッドは、プリントヘッドの流入側から流出側までの噴射位置４０３の周りの絶え間ない流れを再開することができる。

噴射先端部の洗浄中に使用され得るメンテナンスキャップの一例が、図８〜図１０に示されている。

メンテナンスキャップ８００はプリントヘッド係合部分８０１および係合部分８０２を含み、係合部分８０２は、この例ではクランプ係合である。プリントヘッド係合部分８０１は、ベース部分８０３および直立側壁８０４を含む。側壁はリニアキー溝軸受８０５を含み、リニアキー溝軸受８０５は、プリントヘッドモジュール外部ケーシング９０１（図１２）上の対応する輪郭部９０２と係合する。側壁は、プリントヘッド上にキャップ８００を取り付ける他の手段に置き換えることができ、あるいはこの手段と共に使用することもできる。このことは、多数のプリントヘッドが設けられかつ同じキャップがプリントヘッドのうちの複数を同時に覆うために使用される場合、特に当てはまる。キャップには、プリンタ内のキャップの初期設置に役立つ取付けハンドル８１４がさらに設けられてもよい（その後、キャップは自動的に制御されるが）。

ベース部分８０３はタンク８０６を含み、タンク８０６上にプリントヘッドシール８０７が取り付けられる。タンク８０６は、使用中にリンス液がプリントヘッドからＩＥ１０３のスロットを通って排出される開口部８０８を有し、開口部８０８はタンク８０６内に空洞を画定している。開口部８０８は、シール８０７によって取り囲まれる。これらの図では、洗浄されるべきプリントヘッドは、タンクの上にシール８０７と係合して配置される。シール８０７の下には、開口部８０８の反対側に、一対のスプレーヘッドガイド８１０（一方が図１０に見える）上に取り付けられた可動スプレーヘッド８０９が設けられる。スプレーヘッド８０９の機能は、微細なリンス液噴流をＩＥ１０３上に向けることによりＩＥ１０３の外面を洗浄することである。

運転中、メンテナンスキャップはプリントヘッドの前面を横切って挿入され、中間電極の外面に対してクランプされるかまたはその他の方法で固締されて、液密シールを形成する。プリントヘッドのインク経路は、インクが先端部の圧力差により先端部から後退させられるので、最先端領域を除いて洗浄プロセス中にインクで満たされたままである。したがって、洗浄作用は、プリントヘッドの先端からＩＥまでの領域に限定される。キャップは、洗浄運転中にプリントヘッドからリンス液を集めて排出するので、リンス液は、プリントヘッドから離れたかつプリントヘッドより低い所にある流体管理システム内のタンクに排出されることが好ましい。シールがあるため、メンテナンスキャップからの排液作用は、メンテナンスキャップ内に、プリントヘッドからインクを吸い出すことになる部分真空を作る可能性がある。別の好ましい特徴が、これを防止することができるバッフル付き通気システムである（図１１参照）。このシステムは、１つまたは複数、この場合は２つの空気抜き８１３を含み、これらの空気抜きは、メンテナンスキャップの内側と周囲雰囲気との間の空気圧の均等化を可能にするので、一連のバッフル８４３、８４４を組み込むことにより空気抜きを通るリンス液の漏れを防止する。

メンテナンスキャップは、好ましい一実施形態では、中間電極の表面にクランプするための空気圧作動クランプを有する。このことは、一対のカムストリップ８１２に直接作用する一対の双方向ピンシリンダアクチュエータ８１１を使用して実現されることが好ましく、一対のカムストリップ８１２は、メンテナンスキャップベース部分８０３のプリントヘッドへの上方クランプ動作を引き起こすために、この例では縦方向に動かされる。シリンダ８１１は、図９に示されているようにそれぞれ２つの空気圧コネクタ、すなわちシールアンクランプ空気圧コネクタ８１８およびシールクランプ空気圧コネクタ８１９に接続するスイッチト圧縮空気源から平行に空気圧で駆動される。

キャップがプリントヘッドに封着されたときにキャップを引き抜こうとしないことが重要であり、この引抜きにより、キャップがプリントヘッドを横切ってこすれ、シール、駆動部またはプリントヘッド自体を損傷させる可能性がある。同様に、キャップは、クランプ状態の間にプリントヘッドの表面を横切って挿入されてはならない。これらの不測の事態から防護するために、キャップを抜き差しするリニア駆動機構（図示せず）へのキャップの連結は、クランプ機構を作動させるシリンダ８１１と同じスイッチト圧縮空気源からフィードされ得る第３の空気圧ピンシリンダ８１５を使用することにより、キャップのクランプ状態に連動することが好ましい。シリンダ８１５は、キャップのクランプが外されると駆動部をキャップに係合させ、キャップがアンクランプされるとその係合を解除し、それによってキャップ駆動部を連動させてクランプ状態にする。図示の例では、リニア駆動機構は、リニア駆動機構の可動部内に位置する４つの駆動係合ピン８１７を介して駆動係合ブロック８１６に連続的に係合する。作動されると、シリンダ８１５のピンは、駆動係合ブロック８１６のソケット内に位置する。この状態では、メンテナンスキャップ全体が、プリントヘッドの下で抜き差しするためのリニア駆動部に連結される。シリンダ８１５を作動させるスイッチト圧縮空気源は、クランプシリンダ８１１のアンクランプ状態を作動させる同じ圧縮空気源であり、これらはすべて、気送管によってシールアンクランプ空気圧コネクタ８１８に連接される。したがって、アンクランプ状態が作動されると、リニア駆動機構はキャップアセンブリ全体と係合する。

クランプ状態のとき、リニア駆動機構は可動スプレーヘッド８０９のみと係合する。スプレーヘッド８０９は開口部８０８の長手方向に沿って移動できて、スプレーヘッド８０９の動きがガイド８１０によって中央に案内される。リンス液が、スプレーヘッドをスプレーヘッド接続部８３１に接続する剛体管８３０を経由してスプレーヘッドに供給される。管８３０はまたスプレーヘッド８０９を駆動係合ブロック８１６に機械的に連結していて、管８３０は、管８３０がタンク８０６から流体を喪失せずにシールを通って移動できるようにするタンク壁内のＯリングシールを挿通する。クランプ状態のとき、スプレーヘッド８０９はそれによってプリントヘッドの長手方向に沿って動かされて、洗浄運転で必要なときに、リンス、空気、またはリンスと空気の混合物を噴霧してもよい。

真空ワイパ
好ましい一実施形態では、真空ワイパ８２０が、ベース部分８０３の一方の端部に配置される。真空ワイパ８２０はワイパ本体８２２の上面に狭いスロット８２１を備え、狭いスロット８２１は、一対の管８１０（この例では、スプレーヘッドガイドとしての役目も果たす剛体管）およびコネクタ８２３を介して短いフレキシブル管（図示せず）経由で一対の真空ワイパ接続部８２５に流体流通する。ワイパ本体は、ワイパ本体の付着点をベース部分８０３に枢着され、プリントヘッドに向かって上方に跳ね上げられる。ワイパ本体８２２に取り付けられた２つのローラ８２４が、メンテナンスキャップが挿入されるまたは引き抜かれるときに、プリントヘッドの表面に対して噴射領域の両側に数ミリメートル転がり、ローラは、ワイパスロットとＩＥの表面との間の間隔を約０．２ｍｍに制御する働きをする。接続部８２５が真空源に接続されると、空気がスロット８２１に吸い込まれる。メンテナンスキャップが洗浄運転後にプリントヘッドから引き抜かれるときにこのように真空を利用することが、ＩＥの表面からの滴りまたは残留リンス液があればこれをワイパに吸い込み、ＩＥの外面を乾燥させるために使用されてもよい。真空はＩＥの２つのブレードの間のスロットから流体をより効果的に吸い出すので、ＩＥを乾燥させるときに従来のワイパよりも効果的であることが分かっている。上述した真空ワイパはまた、ＩＥと摩擦接触しないので、精密なＩＥ構成要素を摩損するまたはその他の方法で損傷するリスク、あるいは異物をＩＥスロットに押し込むリスクを最小限に抑える。

バッフルシステム
タンク８０６に入る流体は、一方または両方のキャップドレンコネクタ８３２から排出される。２つのキャップドレンを設けることにより、２つのドレンの下方のドレンが使用され、上方のドレンが詰まるそれぞれの場合に、キャップを様々な方向に取り付けられたプリントヘッドに使用することが可能になる。キャップドレンコネクタ８３２はバッフル付き通気ブロック８４０内に取り付けられ、バッフル付き通気ブロック８４０は、メンテナンスキャップの内側と周囲雰囲気との間の空気圧の均等化を可能にするとともに、一連の内部バッフル８４３、８４４を組み込むことにより空気抜き８１３を通るリンス液の漏れを防止する。通気ブロックは、両側に１つずつある２つの下方突出部分を有する中空体８４２を備える。これらの突出部分はそれぞれ、突出部分のベースに、キャップから排出するリンス液を搬送して遠隔流体管理システム内のタンクに戻す流路８４５を有する。流路８４５は通気ブロックの中空内部に開放しており、中空内部の中では、一連の下り傾斜バッフル８４３、８４４が、リンスがはねかかりなどから中空体８４２を通って上方に通過するのを妨げるとともに、空気が空気抜き８１３と流路８４５との間を通過できるようにする。プリントヘッド洗浄プロセスに使用されるリンスと空気が混合するので、タンクドレン８３４を通気ブロック入口８３３に接続する短い管（図示せず）に沿ったタンク８０６から通気ブロック８４０への流れが不連続になり、通気ブロック８４０とタンク８０６との間の十分な空気の通過が可能になってタンク８０６内の圧力を周囲雰囲気の圧力付近に維持する。さらに、プリントヘッドおよびキャップが垂直方向以外の向きで運転されるとき、２つの流路８４５の高い方の流路は全体的にリンスがなくなり、タンク８０６との連続的な空気接続部として働いてタンク８０６内の大気圧を維持する。

上述したメンテナンスキャップは、図８〜図１０に示されているように垂直方向に、または図９に示されているように垂直方向から最大で±７５度までの任意の角度θで動作することができるので、プリントヘッドがこの方向の範囲内で取り付けられる印刷機での使用に適している。

洗浄プロセスの一例の説明が図１３に示してあり、下記のとおりである。

１．開始：プリントヘッド洗浄運転が自動スケジューリングかオペレータ介入のどちらかにより求められると、印刷が停止され、プリントヘッドは基体から離され（または基体がプリンタのタイプに応じて動かされ）、図８〜図１０に記載されているようなメンテナンスキャップがプリントヘッドの表面に配置される。

２．メンテナンスキャップはプリントヘッドの表面に封着される。

３．プリントヘッドの周りのインクの流れ（プリントヘッドの入口ポートと出口ポートとの間のインク圧力の差によって制御される、プリントヘッドの通常運転状態でのプリントヘッドの不変特徴）が、入口ポートおよび出口ポートでの等圧を通常運転圧力の中間点に設定することによって止められる。

４．軽い正圧のかかった空気が、外部制御弁によって洗浄液入口１０５ａ、１０５ｂに供給される。この空気は、上部洗浄液マニホルド２０４および下部洗浄液マニホルド２０５を通過し、そこで空気は、流体コネクタ２０６を通って、プリントヘッドの幅にわたって均等に離間された８つの通路４０１、すなわち上側の４つの通路および下側の４つの通路に分散される。空気は洗浄液出口２０７から出てきて、噴射先端部４０３にごく近接するプリントヘッドの前面付近の空洞４０２および中間電極１０３の内面に入る。先端部付近の空気圧は、プリントヘッドの外側の雰囲気またはメンテナンスキャップ内の雰囲気の空気圧よりわずかに高い。というのは、ＩＥの狭いスロットがプリントヘッドから外への空気の流れに絞りを与えるからである。高い方の空気圧は、インクをプリントヘッドから後方へ押し出すのに十分ではなく、噴射先端部４０３を露出させるほどインクを先端領域から後退させる。

５．リンスと空気の混合物が、外部制御弁によって制御されて、洗浄液通路４０１を通って周期的に一気に方向付けられる。典型的なタイミングは、空気２秒、リンスおよび空気３秒、空気２秒、リンスおよび空気３秒、空気２秒、リンスおよび空気３秒、空気２秒である。このタイミングは、インク流路に入るリンスの量を最小限に抑えながら、効果的な洗浄を可能にすることが分かっている。リンス液は、空洞４０２から中間電極１０３の中央にある開放スロットを通ってメンテナンスキャップに流れ込み、メンテナンスキャップからリンス液は排出される。

６．空気が止められ、メンテナンスキャップが取り外されて、ワイパが中間電極１０３の外面を横切って引っ張られて滴りがあればこれを除去することが可能になる。キャップはプリントヘッドに再封着される。

７．空気が再び供給されて、プリントヘッドの内面の乾燥を開始する。空気は空間４０５および空洞４０２を通ってメンテナンスキャップに流れ込み、メンテナンスキャップから空気は抜かれる。

８．プリントヘッドの周りのインクの流れは、インク圧力を高めてインクを前方に先端部まで再び持って行き、プリントヘッドの入口ポートと出口ポートとの間の圧力差を設定することによって回復される。流れは、３０秒間で順方向に（入口から出口に）確立され、次いで入口ポートでの圧力と出口ポートでの圧力とを交換することによって逆向きにされ、これは、洗浄プロセスからインク流路内にトラップされた空気を噴射する効果がある。

９．この状態で、メンテナンスキャップは再び取り外され、中間電極の外面は再びワイプ（拭取り処理）されて残留リンス滴を除去し、メンテナンスキャップはプリントヘッドから完全に引き抜かれる。

１０．合計１５０秒の別の乾燥段階が続き、乾燥段階の１２０秒後にインクの流れは順方向に戻される。次いで、空気は止められる。

１１．圧力は、先端部でのインク圧力が先端部を取り囲む雰囲気の圧力の直下になるように制御され、したがって、インクの流れは、噴射先端部およびインクメニスカスピンの両側から流路４０４の先端部および縁部まで流路４０４に閉じ込められる。

１２．終了。
全シーケンスは５分以内に完了し、従来の方法のシーケンスの約４分の１である。

上述したステップの多くは本発明に必須ではなく、実際、本発明は本明細書と共に提出される特許請求の範囲によって極めて広く定義されることが理解されよう。

Claims (15)

1. プリントヘッドに装着するためのプリントヘッドメンテナンスキャップであって、
   洗浄サイクル中にリンス液が前記プリントヘッドから流通して入るチャンバを形成する本体と、
   洗浄サイクルが始まる前に前記プリントヘッドと係合するためのシールと、
   前記チャンバおよび周囲雰囲気の中の圧力を均等化するための通気システムと
   を備える、プリントヘッドメンテナンスキャップ。
2. 使用中に前記シールを前記プリントヘッドと係合した状態にするための手段をさらに備える、請求項１に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
3. 係合手段がクランプおよび／または空気圧操作機構を含む、請求項１または２に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
4. 前記通気システムが１つまたは複数のバッフルを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
5. 前記１つまたは複数のバッフルが一体構成要素から形成される、請求項４に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
6. 使用中に前記キャップから流体を排出するための１つまたは複数のドレンをさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
7. 前記キャップをマルチヘッドプリントヘッドで使用できるようにするために１つまたは複数の追加シールをさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
8. 前記キャップ内に１つまたは複数のリンス液噴流を与えるための可動スプレーヘッドをさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
9. 前記キャップを動かして前記プリントヘッドと係合するおよび前記プリントヘッドとの係合を解除するための駆動機構をさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
10. 前記プリントヘッドと封止的に係合したときに前記キャップの動きを妨げるためのインターロックをさらに備える、請求項９に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
11. 真空ワイパをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
12. 前記真空ワイパが前記キャップ本体に対して枢動可能である、請求項１１に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
13. 前記真空ワイパが前記プリントヘッドの所期の位置の方へ偏倚させられる、請求項１２に記載のプリントヘッドメンテナンスキャップ。
14. 複数の噴射先端部および１つの中間電極を有する静電プリントヘッドであって、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のメンテナンスキャップをさらに備える静電プリントヘッド。
15. 前記真空ワイパが前記中間電極と接触しない、請求項１０〜１２のいずれか一項に従属する場合の請求項１４に記載の静電プリントヘッド。

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