JP5919591B2 - インクジェット印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッド、特にサーマルインクジェットヘッドおよび／または圧電インクジェットヘッドを使用して、例えばガラス面またはセラミック面に印刷するための印刷装置に関する。

セラミックインクを使用して、例えばセラミック面のような面に印刷するための装置が知られている。セラミックインクは、液体中に懸濁された固形顔料を含む分散系である。この分野で使用される顔料は、一般に、色特性だけでなく、セラミックプロセスに特有の高温（８００〜１２００℃）での燃焼に耐えることができる非常に高い熱安定性によっても特徴付けられる、酸化物または無機塩類である。一般に、既知のセラミックインクは、従来のインクジェットプリンタで使用される有機顔料の密度（通常、１〜２ｇ／ｃｍ^３）よりもかなり高い、最大で約４〜５ｇ／ｃｍ^３の高い密度を有する。

欧州特許出願公開第２，０９３，０６５号明細書は、プリンタ用のインクを供給するためのシステムについて記載する。

出願人は、セラミックインクの使用には、印刷システム内でのインクの沈降という問題が伴うことに気付いた。この現象は、印刷システムを使用できなくする。

出願人は沈降の問題を考慮した。出願人によれば、沈降の問題は、安定した高い流体流量をもってインクを回路内で循環させることにより解決され得る。

本発明の第１の態様によれば、インクジェット印刷装置が提供され、装置は、第１の量の印刷流体を基準面に対して第１の高さで収容する第１のリザーバと、印刷流体を第１のリザーバへ向けて押し進めるための供給システムと、第２の量の印刷流体を基準面に対して第２の高さで収容する第２のリザーバであって、第２の高さが第１の高さよりも所定の値だけ小さい、第２のリザーバと、印刷流体を第１のリザーバから受け入れてこの印刷流体を第２のリザーバへ送る導管と、噴射ユニットが位置する噴射面とを備え、噴射面は、噴射ユニット内に背圧を発生させるために、第１の高さと第２の高さとの平均よりも高い位置に配置され、導管内の印刷流体の流量は、噴射ユニットから噴射され得る最大流量よりも多く、印刷流体の流量は、噴射ユニットから噴射され得る最大流量の約５倍〜約１０倍である。印刷流体は、例えば最大で４ｇ／ｃｍ^３または５ｇ／ｃｍ^３の高い密度を有するセラミックインクであってもよい。

好ましくは、第１の高さと第２の高さとの間の高さの差が約１０ｍｍ〜約１０００ｍｍである。

好ましくは、噴射面は、噴射ユニット内に対応する背圧を発生させるために、第１の高さと第２の高さとの平均よりも約３０ｍｍ〜約１００ｍｍの値だけ高い位置に配置される。

好ましくは、第１および第２のリザーバは、越流リザーバまたは溢流リザーバである。

好ましくは、第１のリザーバは、底部と、底部から所定の高さにある自由面とを備え、第２のリザーバは、底部と、底部から所定の高さにある自由面とを備え、第１のリザーバの底部と自由面との間の高さは、第２のリザーバの底部と自由面との間の高さよりも高く、第１のリザーバの底部と第２のリザーバの底部とが同じ水平面に位置する。

好ましくは、第１のリザーバは、底部と、底部から所定の高さにある自由面とを備え、第２のリザーバは、底部と、底部から所定の高さにある自由面とを備え、底部からの高さ同士が同じであり、第２のリザーバの底部は、第１のリザーバの底部よりも低い高さにある。

好ましくは、第１のリザーバは、排出出口を備え、第２のリザーバは、排出出口を備え、これらの排出出口同士が互いに流体連通する。

好ましい実施形態によれば、装置は、所定量の印刷流体、例えばインクを収容するとともに、少なくとも導管から排出される印刷流体を収集するための容器も備える。

好ましくは、装置は、少なくともリザーバおよび導管を洗浄するための所定量の洗浄流体を収容する容器も備える。

好ましくは、装置が複数のサーマルインクジェットヘッドも備え、サーマルインクジェットヘッドのそれぞれは、印刷流体容器と、ノズルプレートを有する噴射ユニットと、導管に接続される流体供給／排出パイプと、出口パイプとを備え、印刷流体容器がスポンジ状体などを含まない。

好ましくは、装置が複数のモジュールも備え、各モジュールは、２つ以上の噴射ユニットと、プリント回路と、噴射ユニットのための印刷流体を収容するための単一の容積部を画定するヘッダとを備え、このヘッダは、導管と流体連通状態で接続されてこの導管から印刷流体を受け入れるように形成される。

好ましくは、各モジュールの各ヘッダは、導管の対応する開口の内側にシール係合するように形成される複数の煙突状部を備える。

好ましくは、導管は、Ｕ形状ジョイントにより接続される２つの平行なチューブを備える。

また、装置は、導管の内側において印刷流体を調整可能な速度で連続的に循環させるための液圧回路を形成する一連の接続チューブも備えることが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、インクジェット印刷装置のためのモジュールが提供され、モジュールは、２つ以上の噴射ユニットと、プリント回路と、ヘッド支持体と、噴射ユニットのための印刷流体を収容するための単一の容積部を画定するヘッダとを備え、このヘッダは、導管と流体連通状態で接続されて導管から印刷流体を受けるように形成される。モジュールは、上述した装置の一部を形成してもよい。

好ましくは、モジュールが噴射ユニットの２つの列を備え、一方の列の噴射ユニットは、他方の列の噴射ユニットに対して千鳥状に配置される。

好ましくは、ヘッダは、導管の対応する開口の内側にシール係合するように形成される複数の煙突状部を備える。

好ましい実施形態によれば、ヘッド支持体がグラファイトを備える。

本発明の第３の態様によれば、インクジェット印刷装置に印刷流体を供給するための方法が提供され、方法は、
− 第１の量の印刷流体を基準面に対して第１の高さで収容するように形成される第１のリザーバに印刷流体を供給するステップと、
− 第１のリザーバから導管を通じて、噴射ユニットが位置する噴射面へ印刷流体を供給するステップと、
− 印刷流体を、導管から、第２の量の印刷流体を基準面に対して第２の高さで収容するように形成される第２のリザーバへ供給するステップと
を備え、
第１のリザーバと第２のリザーバとの間で印刷流体の流れを得るために、第２の高さが第１の高さよりも所定の値だけ小さく、導管内の印刷流体の流量は、噴射ユニットから噴射され得る最大流量よりも多く、印刷流体の流量は、噴射ユニットから噴射され得る該最大流量の約５倍〜約１０倍である。

好ましくは、印刷流体は、導管の内側において調整可能な速度で連続的に循環される。印刷流体は、例えば最大で４ｇ／ｃｍ^３または５ｇ／ｃｍ^３の高い密度を有するセラミックインクであってもよい。

本発明の他の態様によれば、インクジェット印刷装置に印刷流体を供給するための方法が開示され、噴射面は、噴射ユニットで背圧を発生させるために、第１の高さと第２の高さとの平均よりも高い位置に配置される。

本発明は、添付図面を参照して読まれるべき非限定的な例として与えられる以下の詳細な説明から完全に明らかになる。

図１−１は、本発明に係る装置の第１の実施形態における一のインク充填ステップを概略的に示す。 図１−２は、本発明に係る装置の第１の実施形態における別のインク充填ステップを概略的に示す。 図２は、定常的な作業形態における同じ装置を示す。 図３は、インク排出形態における同じ装置を示す。 図４−１は、一の洗浄形態における同じ装置を示す。 図４−２は、別の洗浄形態における同じ装置を示す。 図４−３は、さらに別の洗浄形態における同じ装置を示す。 図５は、洗浄ステップ後の洗浄流体排出ステップにおける同じ装置を示す。 図６ａは、一の角度および断面から見たプリントヘッドを示す。 図６ｂは、別の角度および断面から見たプリントヘッドを示す。 図６ｃは、さらに別の角度および断面から見たプリントヘッドを示す。 図７ａは、本発明の一態様に係る第２のモジュールを示す。 図７ｂは、本発明の一態様に係る第２のモジュールを示す。 図７ｃは、本発明の一態様に係る第２のモジュールを示す。 図７ｄは、本発明の一態様に係る第２のモジュールを示す。 図８は、インク搬送導管と関連付けられる複数のモジュールの分解図である。 図９は、図８に類似する分解部分である。 図１０は、図９に係る導管およびモジュールの断面である。

装置は、その全体が参照符号１により示される。

好ましくは、本発明に係る装置により、以下の機能のうちの少なくとも１つを実施することができるようになる。
− プリントヘッドが接続される１つ以上の導管を提供すること、
− ヘッドの正確な動作を確保するのに適した、２つの自由面の相対位置とノズルプレートのレベルとによって調整され得る背圧を導管の内側に生成すること、
− 全てのヘッドから同時に噴射され得る最大流量よりも導管内の流量が多くなるように、導管の内側においてインクを調整可能な速度で一定の循環状態に維持すること、
− 導管および接続されるヘッドにインクを充填するとともに、それらのインクを排出すること、
− 特別な流体を使用して、導管、接続されるヘッド、および接続される液圧回路全体を含むシステム全体を洗浄すること。

図１〜図５に示されるように、装置１は、添付図面および以下の詳細な説明から明らかになるように、導管２と、複数のプリントヘッド３と、印刷流体（一般にインク）の第１のレベルを維持するための第１のリザーバ４と、印刷流体の第２のレベルを維持するための第２のリザーバ５と、印刷流体を収容する第１の容器６と、洗浄流体を収容する第２の容器７と、廃棄流体を収集する第３の容器８と、複数の弁Ｖと、ポンプ９と、液圧回路を形成するとともに上述した構成要素のための流体接続を形成する一連の接続チューブ（個々に特定されない）とを備える。

弁は、向かい合って配置される三角形により表わされるとともに、後に数字が続く文字Ｖにより識別される。従来から使用される記号にしたがって、開いた弁（その中を流体が流れる）が小さい黒色の三角形により示され、一方、閉じた弁（流体が遮断される）が小さい白色の三角形により識別される。二方弁は、向き合って配置される小さい２つの三角形により表わされ、一方、三方弁は、１つの球へ向けて集まる３つの三角形を用いて表わされる。

第１のリザーバ４は、溢流タイプまたは越流タイプのリザーバであることが好ましい。第１のリザーバは、任意の形態をとってもよいが、流体収容容積部４１と、溢れ出る過剰な流体を下流側へ送るための排出容積部４２とを備えることが好ましい。好適には、第１のリザーバ４が円筒形状を有してもよく、また、排出容積部４２が中心円筒カップ（開放した底部を有する）の形態を成すことができ、この中心円筒カップは、該カップの上縁を越えて流れる過剰な流体を受け入れる。

Ｈ４は、基準面ＲＳとリザーバ４内の流体の自由面ＩＳ４との間の高さを示す。流体の自由面ＩＳ４は、第１のリザーバ４の底部に対するカップの縁の高さによって決定される。実際に、第１のリザーバ４内の流体は、カップの縁までしか達することができない。この縁部を越えると、流体は、カップの内側へ溢れ出た後、第１のリザーバの排出口から流出する。図１−１において、基準面ＲＳは、第１のリザーバ４の底部が位置する面である。図示しない他の実施形態において、基準面は、第１のリザーバ４の底部に対してさらに近い（したがって、さらに高く上がる）、あるいはさらに遠い（したがって、さらに低く下がる）第１のリザーバの自由面の平面と平行な任意の平坦面であってもよい。

第２のリザーバ５は、第１のリザーバ４の形状と同様の形状を有することが好ましく、したがって、その詳しい説明を繰り返さない。対応する部分は、対応する参照数字（数字４を数字５に置き換える）によって表わされる。

図１〜図５に示される実施形態では、第２のリザーバ５の底部５１ａが、底部４１ａとほぼ同じ高さにある。しかしながら、高さＨ４は、高さＨ５よりも大きさｈだけ高いことが好ましい。

別の実施形態（図示せず）において、第１のリザーバ４は、第２のリザーバ５と同じ形状および同じ寸法を有する。したがって、底部に対する自由面の高さは、両方のリザーバ４，５において同じである。この実施形態（図示せず）において、第２のリザーバ５の底部５１ａは、第１のリザーバ４の底部４１ａよりも低い高さにある。したがって、この場合も、ｈに等しい高さの差またはレベル差が、２つの自由面ＩＳ４，ＩＳ５間に形成される。

ｈの値は、第１のリザーバ４と第２のリザーバ５との間に位置してヘッドを通過する液圧回路の部分の特性を含む、様々なパラメータによって決まる。ｈの値は、印刷流体の化学的／物理的特性、特に、例えば印刷流体の密度および印刷流体の粘度によって決まってもよい。液圧回路のその幾何学的形態および特性に影響を及ぼすパラメータは、例えば、チューブの長さ、チューブの断面、導管の長さおよび断面、ならびに、液圧回路の様々な構成要素のために使用される材料の印刷流体流れ抵抗である。ｈの値は、以下で明らかになるように、ポンプの特性と組み合わせて回路内の流体の流量を決定するのに役立つ。差ｈは、インクが約０．８〜１．３ｇ／ｃｍ^３の密度と約２〜１５ｃＰ（センチポアズ）の粘度とを有する場合には、約１０ｍｍ〜約１０００ｍｍであることが好ましい。

インクは、約１．１〜１．２２ｇ／ｃｍ^３の密度と約７〜１１ｃＰ（センチポアズ）の粘度とを有することが好ましい。

約０．８〜１．０ｇ／ｃｍ^３の範囲の密度は、溶剤系インクを示す。

同じ幾何学的形態の場合には、インクの粘性が大きければ大きいほど、ｈの値を大きくしなければならない。

ポンプ９がほぼ一定の流量を有するので、ｈの値が装置内の流体の流量を決定する。ポンプ９の流量は、好ましくは、差ｈにより決定される流量よりも高くなければならず、そうしないと、インクが使用される印刷段階中に、リザーバ４，５が空になって、自由面が維持されない。インクの流量は非常に重要である。これは、低い流量、あるいは、いずれにせよ不十分な流量が、導管２に沿う異なる地点での望ましくない背圧差の原因となるからである。逆に、チューブ内の背圧におけるこれらの差（または、降下）は、約１水柱ｃｍ未満でなければならない。このようにすると、全てのヘッドが均一に供給される。

別の非常に重要な値は、噴射面ＡＳ、すなわち、プリントヘッド３のアクチュエータユニット３３（または、より具体的には、噴射ユニットまたはノズルプレート）が位置する平面（図６に示される）とＨ４およびＨ５の平均値との間の高さｋである。実際に、ヘッドの噴射器が適切に機能するためには、例えば、約０．８〜１．３ｇ／ｃｍ^３の密度と約２〜１５ｃＰ（センチポアズ）の粘度とを有するインクに関しては、約３水柱ｃｍ〜１０水柱ｃｍと等しい背圧を確保することが必要である。この背圧は、一方で、ノズルからのインクの望ましくない流出を回避する圧力であるが、他方で、背圧は高すぎる値を有してはならず、そうしないと、噴射器を再充填することができなくなる。

ｋが適切な値の場合、ヘッドからのインクの滴下を防止するために一般に使用されるスポンジ状体を伴わずにヘッドを使用できる。ヘッドがスポンジ状体を有しないということは、ヘッドの内側からインクをほぼ完全に排出できることを意味し、これにより、顔料粒子がヘッドの底部に沈降してインク噴射ノズルを塞ぐことによりヘッドの動作に悪影響を及ぼすことが防止される。スポンジ状体が無いことに伴う他の利点は、スポンジ状体自体の詰まりが防止されるという点であり、詰まりは、特定数の動作サイクルの後に徐々に起こる。スポンジ状体が無いことに伴う更なる利点は、それがスポンジ状体の材料とインク（特定の材料に対して特に侵襲的な溶剤をベースにする場合がある）との間の不適合リスクを回避するという点である。スポンジ状体が無いことにより、ヘッドの全体的で完全な洗浄を行うことができる。また、このことは、いろいろなタイプおよび／または色のインクをさらに容易に使用できることを意味する。

導管２は、円筒体の形態を成すことが好ましい。導管の第１の端部（図１−１の右端）には供給ラインが設けられ、また、導管の第２の端部（図１−１の左端）には流体出口ラインが設けられる。導管２は、単一の導管であってもよいが、互いに接続される２つ以上のチューブを備えてもよい。各チューブは、例えば、略円形または楕円形の断面を有してもよい。一例として、各チューブは、約４０〜５０ｍｍの直径と、約８００ｍｍであるが１０００〜２０００ｍｍ程度であってもよい長さとを有してもよい。導管２の長さは、必要とされる印刷パスの幅によって決まる。

複数のプリントヘッド３が導管２の底部に接続される。図１〜図５に示される実施形態では、５つのプリントヘッドがそれぞれの供給／排出パイプ３１により導管２と流体連通する。

プリントヘッドはサーマルインクジェットタイプであることが好ましい。

各供給／排出パイプ３１は、ヘッド３の内側で、従来のように各ヘッドの最下部に配置された出力ノズル（図示せず）へ向けて、特定の深さにわたって延びることが好ましく、これにより、インク排出ステップ（図３）中にインクの大部分をヘッドから排出できる。ノズルに加えて、各ヘッドは、弁Ｖ１２（周囲環境へ向けた換気口としての役目を果たす）と弁Ｖ１５との間のライン区間に接続される出口パイプ３２も備え、それにより、インク充填ステップ（図１−２）中にヘッドから空気を排出できる。

また、出力パイプ３２は、インクを排出する（図３）および洗浄流体を排出する（図５）ためのステップ中に弁Ｖ１２を開放することにより大気と接触状態に置かれる。各出力パイプ３２は、それぞれのヘッドの内側で供給パイプの深さよりも浅い深さにわたって延びており、また、その端部は、ヘッド内のインクレベルの限界を規定する。これにより、以下でより明らかになるように、ヘッドをほぼ完全に空にでき、廃棄インクの量を最小限に抑えることができるとともに、高速洗浄が可能となる。

ここで、最初に図１−１を参照して、インク充填ステップについて説明する。充填ステップのこの第１の部分にわたって、第１の溢流リザーバ４にインクが充填される。

インクは、ポンプ９を用いてインク容器６から導出される。インクは、容器６から、三方弁Ｖ３１へ向かって、弁Ｖ９を通過し、第１の溢流リザーバ４の所まで流れる。溢流リザーバ４の容積部４１には、高さＨ４に達するまでインクが充填される。第１の溢流リザーバ４内へ導入される更なるインクは、排出出口内へ落下して、容器６へ向けて送られ、容器６に戻される。好都合なことに、図示の実施形態において、インクは、それが第２の溢流リザーバ５の排出出口と通じるまで流れ、ここから、過剰なインクが三方弁３５を通過してリザーバ６へ戻る。

明確にするため、以下の図では、図１−１に示される多くの参照符号が示されない。

その後のステップ（図１−２に示される）は、導管２内、プリントヘッド３内、および、第２の溢流リザーバ５内にインクを充填することを示す。第１の溢流リザーバ４には、図１−１に関連して説明した充填サブステップ中にインクが既に充填されている。

インクは、ポンプ９によりインク容器６から移動される。インクは、ポンプ９から、開位置にある弁Ｖ１０を通過して、導管２へ流れる。代わりに弁Ｖ１１，Ｖ９が閉じられている。インクは、導管２を満たすとともに、重力によりヘッド３を満たす。過剰なインクも、開放した弁Ｖ１３，Ｖ１４を通じて、第２の溢流リザーバ５へ向けて自由に流れることができる。実際には、弁Ｖ１４は、導管２が完全に満たされるまで閉じられたままである。この弁はその後にのみ開かれる。弁Ｖ１２，Ｖ１５は、空気が（Ｖ１２から）流出できるようにするとともに任意の過剰なインクが（Ｖ１５から）流出できるようにするために開放される。過剰なインクは、弁Ｖ３５，Ｖ３６を通じてインク容器６へ戻る。第２の溢流リザーバ５を満杯に維持するため、弁Ｖ１７はこのステップ中に閉じられたままである。

インク充填ステップが完了すると、本稼働ステップが始まってもよい（図２）。インクは、第１の溢流リザーバ４内へ導入されるべく容器６からポンプ９により移動されて弁Ｖ９に達する。インクは、２つのリザーバ４，５内の印刷流体の自由面間の高さの差ｈに起因する圧力によって、弁Ｖ１１を通じて導管２に達するとともに、重力によってヘッド３に達する。その後、インクは、弁Ｖ１４から第２の溢流リザーバ５へ向けて流れ、第２の溢流リザーバを溢流縁部に至るまで満たす。２つの溢流リザーバ４，５からの過剰なインクは、弁Ｖ３５を通じてインクリザーバ６へ流れ、完全にリサイクルされる。このステップ中、白色で示される弁は、閉じられており、インクが通過できないようにする。

好ましくは、全てのヘッドから同時に噴射され得る最大流量よりも導管２内の流量が多くなるように、インクが導管２内において調整可能な速度で一定の循環状態に維持される。

最大噴射可能流量は、噴射液滴量と、各ヘッド内のノズルの数と、ヘッドの数と、最大動作周波数とを乗じることによって計算される。例えば、各液滴の名目上の量が１５０×１０^−１２リットル（１５０ピコリットル）である場合であって、５つのヘッドが存在し、ヘッドごとのノズルの数が６４０であり、最大動作周波数が３０００ｓ^−１である場合、最大噴射可能流量（ピコリットル）は、５×６４０×１５０×３０００＝１４００×１０^−６リットル／ｓである。出願人は、本発明に係る装置の正確な動作のためには、インクの実際の流量が好ましくは先に示されたように計算されるこの最大噴射可能流量の５〜１０倍でなければならないことを確認した。したがって、先の例の場合、実際の流量は、約７０００×１０^−６リットル／ｓ〜約１４，０００×１０^−６リットル／ｓであることが好ましい。

インク充填形態と比べて、作業形態では、インクを導管２から第２の溢流リザーバ５へ供給するために、弁Ｖ１０，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１５およびＶ１６が閉じられる一方で、弁Ｖ１４が開放される。

本発明によれば、印刷装置１は、装置自体からのインクの完全な排出も可能にするように設計される。図３は、インクの排出中の装置１を示している。この動作は、それがシステム内に充填されたほぼ全てのインクを回収して環境内にまき散らさないようにできるので、非常に有用である。また、この動作は、沈降物が残存する可能性を排除するべく装置を完全に洗浄できるようにする洗浄ステップ（後述する）を行う前に有利である。

排出ステップ中は、ポンプ９が停止するとともに、ほぼ全ての弁が開放される。弁の開放は、適切な順序で行われ、好ましくは全てが同時ではない。したがって、ほぼ全てのインクが回収されるように全てのインクを重力によってインク容器６へ流出させることができる。

図４−１，図４−２，図４−３は、洗浄ステップのサブステップを示す。第１のサブステップでは、インク充填サブステップにおいてインクに関して行われた態様と同様の態様で、第１の溢流リザーバ４に水（または他の洗浄流体）が充填される。清浄水が、ポンプにより水容器７から移動されて、溢流リザーバ４内へ充填される。過剰な水（このときは汚染されている）は、汚れた洗浄水を収集する容器８へ送られる。好ましくは、第１の溢流リザーバ４は、プラントが空になり、その後に再びインクで充填されるまで水で満杯のままである。

図４−２は、水（または、何らかの他の洗浄流体）が導管２内および他の溢流リザーバ５内へも導入されるその後のサブステップを示す。洗浄水は、ほぼ層状運動を伴ってチューブ内へ導入され、これにより、水がヘッドを充填することがほぼ防止される。この場合も先と同様に、汚れた洗浄水を収集するために、汚れた水が容器８内へ回収される。

図４−３は次のサブステップを示し、このサブステップ中、水（または、他の洗浄流体）がプリントヘッド内へも導入される。弁Ｖ１５が開かれ、それにより、ヘッドからの過剰な水がパイプ３１を通じて溢流リザーバ５へ移動する。過剰な汚染水は、弁Ｖ３５，Ｖ３６，Ｖ２０を通じて廃棄物タンクへ送られる。このサブステップ中、水（または、他の洗浄流体）は、噴射器を洗浄するためにヘッドからも滴下できる。

水は、起動が再びなされるまで、プラントの内側、溢流リザーバ、ヘッド、および、チューブの内側に残されることが好ましい。

また、噴射器へ向けられるウォータージェットとノズルプレートからの液滴を排除するためのエアージェットとの組み合わせによって、噴射器を外側から洗浄するためのシステムを想起できる。この洗浄システムは、図示しないが、導管２の長手方向で移動できるキャリッジに装着されてもよい。

図５は、実際の洗浄ステップに続いて洗浄流体を排出中の装置１を示す。このステップ中、図５に示されるように、弁は、水容器とインク容器とに通じる弁を除き、全てが開放される（実際には、それらの弁は適切な順序で開放される）。無論、ポンプ９は、このプラント排出ステップ中にわたって停止している。

したがって、本発明に係る装置を用いると、導管に接続されるヘッドの全ての動作を標準化できるとともに、インクを常に移動させ続けることができる。各ヘッド内では、印刷中、的確な内部背圧レベルが維持され、これにより、ノズルからのインクの滴下が防止される。好適には、回路全体のインクを空にして、適切な洗浄流体により回路全体が洗浄されてもよい。なお、急速沈降インクが存在するときには、排出ステップおよび洗浄ステップが重要である。更なる重要な利点は、廃棄インクの量が最小限に抑えられるという点である。

したがって、作業サイクルの終わりに、および他の不測の理由によるいずれにおいても、リザーバ、ヘッド、および様々なチューブを空にすることができるとともに、様々なパイプを洗浄するため、および任意のインク交換の場合のいずれにおいても有用な洗浄動作を行うことができる。このタイプのメンテナンスは、機械休止時間を考慮して通知されてもよく、また、より良好な再始動およびさらに長いシステム寿命を確保する。詰まりに起因する重大な局面を防止するため、１つ以上のフィルタを、たとえそれらのフィルタが図１〜図５に示されていなかったとしても想起することもできる。

図６ａ，図６ｂ，図６ｃは、図１〜図５に示される装置１で用いるのに適したプリントヘッド３を示す。図６に見られるように、ヘッドは、スポンジ状体を何ら含まないが、流体を供給する／排出するためのチューブ３１と、出口チューブ３２とを含む。また、好ましくは約１０ｍｍ〜約３０ｍｍの長さを有するノズルプレートを伴う噴射ユニット３３も見える。

図７ａ，図７ｂ，図７ｃ，図７ｄは、複数の噴射ユニット１１を有するモジュール１０を示す。図７は４つの噴射ユニット１１を示す。噴射ユニットはサーマルインクジェットタイプであることが好ましい。

このモジュール１０は、好適には、図１〜図５の図に関連して説明された装置の性能特徴を最適化する。この場合も、スポンジ状体が存在しない。好適には、それぞれの噴射ユニットの単一のノズルプレートのそれぞれは約１０ｍｍ〜約３０ｍｍの長さを有してもよく、また、約６４０個のノズルが設けられてもよい。

これらのモジュール１０は、高度な組み付け精度をもって導管２に組み付けられて、液圧接続の大幅な簡素化を可能にする。実際に、図１〜図５に示される、各導管２に接続されるべき各ヘッド３ごとに２つのパイプ３１，３２を有する構成と比べて、導管自体に対する直接の接続によって単一のモジュール１０を供給できる状態が想定される。この構成を用いると、様々なノズルプレートの相対的な位置合わせが大きく改善され、その結果、印刷精度が大幅に向上する。また、このことは、単一ヘッドを伴う始動に関して、ノズルの上端に「定着する」インクの量も最小限に維持され、急速沈降インクが使用されてもよくなるので、重要である。

好ましくは、各モジュール１０は、電気コネクタ１７を有するプリント回路１２を備える。プリント回路１２は、２つの部品が互いに対して千鳥状となる、適した態様で形成される。プリント回路１２は、噴射ユニットのための特定数の小穴を備える。ヘッド支持体１３がプリント回路の反対側と関連付けられる。ヘッド支持体１３は、（噴射ユニット１１を実質的に形成する）シリコンの熱膨張係数に可能な限り近い熱膨張係数を有する材料から作られるのが好ましい。好ましくは、ヘッド支持体１３は、何らかの他の方法でプリント回路１２に接着されあるいは締結される。噴射ユニット１１はヘッド支持体１３に接着されるのが好ましい。しかしながら、電気的接触を安定させるために、噴射ユニット１１とプリント回路１２上に形成される電気路との間で溶接１４が行われる。

ヘッド支持体の反対側にはヘッダ本体１５が設けられ、このヘッダ本体１５は、共通の平坦なチャンバ１５ｄと、導管２の適切な開口の内側に係合するように形成される複数の突出する煙突状部１５ａ，１５ｂ，１５ｃとを有する。突出する煙突状部１５ａ，１５ｂ，１５ｃには、小さくてもよい不純物保持メッシュを有するそれぞれの濾過要素１５ｅが設けられるのが好ましい。好ましくは、突出する煙突状部１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、共通のチャンバ１５ｄに対して約２０ｍｍだけ突出する。好ましくは、突出する煙突状部１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、共通のチャンバと反対側のそれらの端部へ向けて広げられる。

煙突状部および共通のチャンバは、ヘッド支持体１３の適切な開口１３’を通じて、噴射ユニットと連通する。このようにして、インクが噴射ユニット１１に達してもよい。

各モジュール１０には、例えば球状または半球状の心出しブシュの形態を成す心出し／位置合わせ要素１６も設けられ、これらの要素は、以下で明らかになるように、後述する主支持体の対応する長手方向シートおよび横方向シートの内側に係合する。

好適には、各モジュール１０は、一連の関連するモジュールを形成するため、したがって噴射ユニットを形成するために、他のモジュールと関連付けられ得る。図８および図９は、対導管２の内側に係合するように形成されるモジュール１０の２つの平行な列を示す。対導管２は、Ｕ形状ジョイント２ｃ（図８の左側で見ることができる）により互いに接続される２つの平行なチューブ２ａ，２ｂを備える。インクのための入口２ｄおよび出口２ｅが一対のダクト２の他端に設けられる。流体力学的な理由により、入口２ｄはチューブ２ａの上面接点にあることが好ましく、また、出口２ｅは他のチューブ２ｂの下面接点にあることが好ましい。好ましくは、図１０に明確に示されるように、各単一パイプ２ａ，２ｂは、オメガ形状を有するとともに、略円形の内部断面と、パイプ２ａ，２ｂを主プレート１０１に安定して固定するための一対の長手方向フランジを形成する平坦ベースとを有する。

突出する煙突状部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが対導管２内へ挿入されると、これらの煙突状部は約５ｍｍ〜１０ｍｍだけ突出する。

図９は、複数のモジュール１０を使用するシステムの一部の簡略化された分解図である。同じシステムの分解断面が図１０に示される。システムは、チューブ同士を接続するＵ形状ジョイント（図示せず）と、入口ジョイントと、出口ジョイントとを有する一対のチューブ２を備える。また、システムは、主支持プレートとしての役目を果たす厚くて長い適切に穿孔されたプレート１０１、モジュール１０の２つの列、および、組み合わされた個々のモジュール１０の噴射ユニットと対向する複数の小穴１０２’を有する下部カバー１０２も備える。好適には、突出する煙突状部１５ａ〜１５ｃと対導管２との間のシールを確保するためにリングシール１０３が想起される。好適には、洗浄水または他の不純物がプリント回路部品に衝突するのを防止するために小穴１０２’として形成されるシール１０４も想起される。基本的に、噴射ユニットおよび噴射プレートだけが露出されたままである。２つのチューブ２ａ，２ｂは、固定形材１０５ａ，１０５ｂによって主プレート１０１に固定される。特に、外部フランジを主プレート１０１に固定するために２つの形材１０５ａが設けられ、また、中心フランジまたは内部フランジを固定するために１つの形材１０５ｂが設けられる。

上述したように、リングシールは、煙突状部とチューブ２ａ，２ｂとの間に設けられるのが好ましい。好適には、これらのシールは、主プレート１０１の厚み部に形成されるシートの内側に収容される。これらのシートは、シールが径方向外側に広がることができないように、径方向内側にのみ広がることができるように形成される。このように、２つのチューブ２ａ，２ｂが主プレート１０１に固定されるときには、それらのチューブがシール１０３を押し潰して、シール１０３が径方向内側に変形され、それにより、チューブ２ａ，２ｂとモジュール１０の煙突状部との間に流体シールが与えられる。

好適には、主プレートに加えて、ボックス状体を形成するために２つの側壁が想起されてもよい（図１０）。側壁は、例えば、噴射ユニット１１、および一般にはインクジェットプリントヘッドのモジュール１０を駆動させるための電子回路を支持することができる。

図１〜図５に示される導管２およびヘッド３は、好適には、図７〜図１０に関連して説明された主プレート、側壁、固定形材、下部カバー、シール、および、ジョイントに加えて、チューブ２ａ，２ｂおよび（２重の）一連のモジュール１０と置き換えられてもよい。

上述したように、図７〜図１０に関連して説明された一組の部品は、それが組み立ておよび印刷精度をかなり向上させるという点において非常に有益である。

Claims (19)

1. 第１の量の印刷流体を基準面（ＲＳ）に対して第１の高さ（Ｈ４）で収容する第１のリザーバ（４）と、前記印刷流体を前記第１のリザーバ（４）へ向けて押し進めるための供給システム（９）と、第２の量の印刷流体を前記基準面（ＲＳ）に対して第２の高さ（Ｈ５）で収容する第２のリザーバ（５）であって、前記第２の高さ（Ｈ５）が前記第１の高さ（Ｈ４）よりも値（ｈ）だけ小さい、第２のリザーバ（５）と、前記印刷流体を前記第１のリザーバ（４）から受け入れて前記印刷流体を前記第２のリザーバ（５）へ送る導管（２）と、噴射ユニットが位置する噴射面（ＡＳ）とを備え、前記噴射面（ＡＳ）は、前記噴射ユニット内に背圧を発生させるために、前記第１の高さ（Ｈ４）と前記第２の高さ（Ｈ５）との平均よりも高い（ｋ）位置に配置され、前記導管（２）内の前記印刷流体の流量は、前記噴射ユニットから噴射され得る最大流量よりも多く、前記印刷流体の前記流量は、前記噴射ユニットから噴射され得る前記最大流量の５倍〜１０倍であり、
   前記第１および前記第２のリザーバ（４，５）が越流リザーバまたは溢流リザーバであり、
   前記第１のリザーバ（４）が、底部（４１ａ）と、前記底部（４１ａ）から所定の高さ（Ｈ４）にある自由面（ＩＳ４）とを備え、前記第２のリザーバ（５）が、底部（５１ａ）と、前記底部（５１ａ）から所定の高さ（Ｈ５）にある自由面（ＩＳ５）とを備え、前記底部からの前記高さ（Ｈ４，Ｈ５）同士が同じであり、前記第２のリザーバ（５）の前記底部（５１ａ）は、前記第１のリザーバ（４）の前記底部（４１ａ）よりも低い高さにある、インクジェット印刷装置（１）。
2. 前記第１の高さ（Ｈ４）と前記第２の高さ（Ｈ５）との間の高さの差（ｈ）が１０ｍｍ〜１０００ｍｍである、請求項１に記載のインクジェット印刷装置（１）。
3. 前記噴射面（ＡＳ）が、前記噴射ユニット内に対応する前記背圧を発生させるために、前記第１の高さ（Ｈ４）と前記第２の高さ（Ｈ５）との前記平均よりも３０ｍｍ〜１００ｍｍの値（ｋ）だけ高い位置に配置される、請求項１または２に記載のインクジェット印刷装置（１）。
4. 前記第１のリザーバ（４）が排出出口を備え、前記第２のリザーバ（５）が排出出口を備え、前記排出出口同士が互いに流体連通する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
5. 所定量の印刷流体、例えばインクを収容するとともに、少なくとも前記導管（２）から排出される印刷流体を収集するための容器（６）も備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
6. 少なくとも前記リザーバ（４，５）および前記導管（２）を洗浄するための所定量の洗浄流体を収容する容器（７）も備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
7. 複数のサーマルインクジェットヘッド（３）も備え、前記サーマルインクジェットヘッドのそれぞれが、印刷流体容器と、ノズルプレートを有する噴射ユニット（３３）と、前記導管に接続される流体供給／排出パイプ（３１）と、出口パイプ（３２）とを備え、前記印刷流体容器がスポンジ状体などを含まない、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
8. 複数のモジュール（１０）も備え、各モジュール（１０）が、２つ以上の噴射ユニット（１１）と、プリント回路（１２）と、前記噴射ユニット（１１）のための印刷流体を収容するための単一の容積部を画定するヘッダ（１５）とを備え、前記ヘッダが、前記導管（２）と流体連通状態で接続されて前記導管（２）から印刷流体を受け入れるように形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
9. 各モジュール（１０）の各ヘッダが、前記導管（２）の対応する開口の内側にシール係合するように形成される複数の煙突状部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を備える、請求項８に記載のインクジェット印刷装置（１）。
10. 前記導管（２）が、Ｕ形状ジョイントにより接続される２つの平行なチューブ（２ａ，２ｂ）を備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
11. 前記導管（２）の内側において前記印刷流体を調整可能な速度で連続的に循環させるための液圧回路を形成する一連の接続チューブも備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
12. モジュール（１０）も備え、該モジュールが、２つ以上の噴射ユニット（１１）と、プリント回路（１２）と、ヘッド支持体と、前記噴射ユニット（１１）のための印刷流体を収容するための単一の容積部を画定するヘッダ（１５）とを備え、前記ヘッダ（１５）が、前記導管（２）と流体連通状態で接続されて前記導管（２）から印刷流体を受けるように形成される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
13. 前記モジュール（１０）が噴射ユニットの２つの列を備え、一方の列の前記噴射ユニットが、他方の列の前記噴射ユニットに対して千鳥状に配置される、請求項１２に記載のインクジェット印刷装置（１）。
14. 前記ヘッダ（１５）が、前記導管（２）の対応する開口の内側にシール係合するように形成される複数の煙突状部（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）を備える、請求項１２または１３に記載のインクジェット印刷装置（１）。
15. 前記ヘッド支持体がグラファイトを含む、請求項１２，１３または１４に記載のインクジェット印刷装置（１）。
16. 前記印刷流体がセラミックインクである、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のインクジェット印刷装置（１）。
17. インクジェット印刷装置に印刷流体を供給するための方法であって、
    第１の量の印刷流体を基準面（ＲＳ）に対して第１の高さ（Ｈ４）で収容するように形成される第１のリザーバに印刷流体を供給するステップと、
    前記第１のリザーバから導管（２）を通じて、噴射ユニットが位置する噴射面（ＡＳ）へ前記印刷流体を供給するステップと、
    前記印刷流体を、前記導管（２）から、第２の量の印刷流体を前記基準面（ＲＳ）に対して第２の高さ（Ｈ５）で収容するように形成される第２のリザーバ（５）へ供給するステップと
    を備え、
    前記第１のリザーバと前記第２のリザーバとの間で印刷流体の流れを得るために、前記第２の高さ（Ｈ５）が前記第１の高さ（Ｈ４）よりも値（ｈ）だけ小さく、前記導管（２）内の前記印刷流体の流量は、前記噴射ユニットから噴射され得る最大流量よりも多く、前記印刷流体の前記流量は、前記噴射ユニットから噴射され得る前記最大流量の５倍〜１０倍であり、
    前記第１および前記第２のリザーバ（４，５）が越流リザーバまたは溢流リザーバであり、
    前記第１のリザーバが、底部（４１ａ）と、前記底部（４１ａ）から所定の高さ（Ｈ４）にある自由面（ＩＳ４）とを備え、前記第２のリザーバ（５）が、底部（５１ａ）と、前記底部（５１ａ）から所定の高さ（Ｈ５）にある自由面（ＩＳ５）とを備え、前記底部からの前記高さ（Ｈ４，Ｈ５）同士が同じであり、前記第２のリザーバ（５）の前記底部（５１ａ）は、前記第１のリザーバ（４）の前記底部（４１ａ）よりも低い高さにある、方法。
18. 前記印刷流体が、前記導管（２）の内側において調整可能な速度で連続的に循環される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記印刷流体がセラミックインクである、請求項１７または１８に記載の方法。

Images