JP6366448B2 - インク印刷機器において少なくとも１つの印刷ヘッドを有する印刷ヘッドユニットにインクを供給する装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク印刷機器において少なくとも１つの印刷ヘッドを有する印刷ヘッドユニットにインクを供給する装置に関する。

種々異なる材料、たとえば紙から成る被印刷物、たとえば個別シートまたはウェブ状の記録担体に単色または多色で印刷を行うためには、インク印刷機器を使用することができる。このようなインク印刷機器の構造は公知である（たとえば欧州特許第０７８８８８２号明細書参照）。たとえばドロップ・オン・デマンド（ＤｏＤ）原理に従って作業するインク印刷機器は、印刷ユニット内に、１つ以上の印刷ヘッドを備えた印刷ヘッドユニットを有している。印刷ヘッドは、インク通路とアクティベータとを有するノズルユニットを備えている。アクティベータは、プリンタ制御装置によって制御されて記録担体に向かってインク滴を励起することができる。このインク滴は記録担体に導かれ、これによって、この記録担体に印刷画像のための印刷ドットが被着される。アクティベータは、インク滴をサーマル式（バブルジェット）にまたは圧電（ピエゾ）式に発生させることができる。

たとえば圧電式のアクティベータを備えた複数のノズルユニットを有する印刷ヘッドの構造が、米国特許第７２８１７７８号明細書に基づき公知である。各ノズルユニットは、ノズルプレートに配置されたノズルで終端するインク通路を有していて、このインク通路に配置されたアクティベータを備えている。ノズルプレートの傍らを通って、記録担体が案内される。印刷を行いたい場合には、印刷のための設けられたアクティベータが、プリンタ制御装置によって起動制御され、これに続いて、このプリンタ制御装置がインク通路内のインクを圧力波にさらし、この圧力波によって、ノズルから記録担体に向かってインク滴が吐出される。

印刷ヘッドユニットの印刷ヘッドには、印刷の間、常にインクが供給されなければならない。このインクは、好適には脱気されていることが望ましい。このために、印刷ユニットは、たとえば米国特許出願公開第２０１２／０１４０００３号明細書に従って形成されていてよい供給装置を備えることができる。印刷ユニットは、同明細書では、複数の印刷ヘッドを有する印刷バーを備えている。印刷ヘッドの各々は１つの分配器に接続されている。この分配器それ自体はカウンタプレッシャタンクに接続されている。このカウンタプレッシャタンク内には、インクが圧力下で配置されており、これによって、このインクを分配器に搬送することができる。さらに、カウンタプレッシャタンクは、ポンプとフィルタとを介してインク用の蓄え容器に接続されている。カウンタプレッシャタンク内のインクレベルが、調整された高さ未満に低下させられると、蓄え容器からインクがカウンタプレッシャタンク内にポンプにより圧送される。このために、カウンタプレッシャタンク内のインクレベルを測定することができる。蓄え容器内のインクは、ポンプによってインクボトルから補充することができる。カウンタプレッシャタンク内のインクは脱気することができる。このために、脱気ユニットが設けられている。この脱気ユニットは、公知の脱気手段とポンプとを有している。このポンプによって、インクがカウンタプレッシャタンクから脱気手段を介して再びカウンタプレッシャタンク内に返送され、その際に脱気される。この脱気工程は、カウンタプレッシャタンク内のインクが設定値に脱気されるまで実施される。

欧州特許第１９３８９９４号明細書に基づき、インク印刷機器におけるインク用の別の供給装置が公知である。同明細書では、インク用のカウンタプレッシャタンクが設けられている。このカウンタプレッシャタンクは印刷ユニットにおいて複数の印刷ヘッドに接続されており、これによって、これらの印刷ヘッドにインクが供給される。カウンタプレッシャタンク内のインクを補充するためには、このカウンタプレッシャタンクがポンプを介してインク用の蓄え容器に接続されている。カウンタプレッシャタンク内のインクは脱気することができる。このために、脱気手段と、フィルタと、ポンプとから成る脱気ユニットが設けられている。カウンタプレッシャタンクからのインクは、脱気ユニットを介して再びカウンタプレッシャタンク内に返送され、その際に脱気される。印刷ユニット内で消費されなかったインクは、サブタンク内に案内され、そこから、脱気ユニットを介してカウンタプレッシャタンク内に戻される。

欧州特許第０７８８８８２号明細書 米国特許第７２８１７７８号明細書 米国特許出願公開第２０１２／０１４０００３号明細書 欧州特許第１９３８９９４号明細書

本発明により解決すべき問題は、インク印刷ユニットにインクを供給する装置を改良して、印刷ヘッドユニットに供給されるインクが確実に脱気されていて、さらに、供給装置への充填時にかつ供給装置からの排出時にインクが脱気されるようにすることである。

この課題を解決するために、本発明に係る装置では、インクを有するカウンタプレッシャタンクが設けられており、該カウンタプレッシャタンクは、印刷ヘッドユニットの入口に供給管路を介して接続されており、インク用の脱気ユニットが設けられており、該脱気ユニットの入口に第１の方向制御弁が配置されており、該第１の方向制御弁は、第１の位置で、印刷ヘッドユニットの出口への脱気ユニットの接続部を形成しており、該脱気ユニットの出口に第２の方向制御弁が配置されており、該第２の方向制御弁は、第１の位置で、カウンタプレッシャタンクへの脱気ユニットの接続部を形成している。

本発明に係る装置の好ましい態様では、脱気ユニットは、インク用のポンプと脱気手段とを有する。

本発明に係る装置の好ましい態様では、脱気手段は、付加的に、インク用のフィルタを有する。

本発明に係る装置の好ましい態様では、印刷ヘッドユニットは、複数の印刷ヘッドと、個々の印刷ヘッドにインクを供給する１つの分配器とを有し、第１の方向制御弁は、分配器の出口に接続されている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、第１の方向制御弁は、さらに、蓄え容器の出口に接続されており、これによって、第１の方向制御弁の第２の位置で、蓄え容器は、脱気ユニットに接続されている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、第２の方向制御弁は、さらに、蓄え容器の入口に接続されており、これによって、第２の位置で、脱気ユニットは、蓄え容器に接続されている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、カウンタプレッシャタンクと分配器との間の前記供給管路内のインクを脱気するために、第１の方向制御弁と第２の方向制御弁とは、前記第１の位置に切り換えられている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、分配器から第１の方向制御弁に通じる管路内に絞りが嵌め込まれている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、供給装置にインクを充填するために、第１の方向制御弁は、前記第２の位置に切り換えられていて、第２の方向制御弁は、前記第１の位置に切り換えられている。

本発明に係る装置の好ましい態様では、供給装置からインクを排出するために、第１の方向制御弁は、前記第１の位置に切り換えられていて、第２の方向制御弁は、前記第２の位置に切り換えられている。

インク印刷機器において複数の印刷ヘッドと１つの分配器とを有する印刷ヘッドユニットにインクを供給する装置（以下、供給装置とも呼ぶ）は、インクを供給するために印刷ヘッドユニットに接続されたカウンタプレッシャタンクと、インク用の蓄え容器と、インクを脱気するための脱気ユニットとを有している。この脱気ユニットの前後には、それぞれ１つの方向制御弁が設けられている。第１の方向制御弁と第２の方向制御弁とは、
− 印刷ヘッドユニットに供給されるインクが脱気され、
− 供給装置へのインクの充填時には、このインクが蓄え容器から取り出され、脱気ユニットを介して案内され、その後、カウンタプレッシャタンクに供給され、
− 供給装置からのインクの排出時には、このインクが脱気ユニットを介して蓄え容器に搬送される
ように調整することができる。

本発明の改良態様は、従属請求項から明らかである。

本発明の利点は、
− 印刷ユニット内のインクを印刷ヘッドユニットの印刷ヘッドの直ぐ上流側まで脱気することができ、
− 印刷機器のより長い作動時間後、より良好な印刷品質を達成することができ、
− 印刷ヘッドユニット内で使用されなかったインクが廃棄されずに、蓄え容器に返送され、
− 保守に際して、インクを十分により迅速にかつ容易に印刷ユニットから排出することができ、また、印刷ユニットに充填することができ、
− 印刷ユニットへの初期充填を自動化することができる
ことである。

インク印刷機器の印刷ユニットにおけるインク用の供給装置の原理図であり、カウンタプレッシャタンクから印刷ヘッドユニットに供給されるインクが脱気されている。 印刷ユニットにおけるインク用の供給装置の原理図であり、インクが供給装置への充填時に脱気される。 印刷ユニットにおけるインク用の供給装置の原理図であり、インクが供給装置からの排出時に脱気され、蓄え容器内に返送される。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

インク印刷機器の一例として、米国特許出願公開第２０１２／０１４０００３号明細書を参照し、これによって、同明細書を開示に含めたことにする。以下に、インク印刷機器のうち、印刷ユニットにインクを供給する装置を示し、その機能を説明する。

図１には、印刷ユニットＤＥに設けられた印刷ヘッドユニットＤＫの複数の印刷ヘッド６にインクを供給する装置ＶＡが示してある。この供給装置ＶＡには、
− インク用の蓄え容器１と、
− 印刷ヘッドユニットＤＫの印刷ヘッド６にインクを供給するカウンタプレッシャタンク（加圧タンク）７と、
− インクを印刷ヘッドユニットＤＫの個々の印刷ヘッド６に分配する、印刷ヘッドユニットＤＫの印刷ヘッド６用の分配器８と、
− 脱気手段５と、インクフィルタ４と、ポンプ３とから成る脱気ユニットＧＥと、
− 分配器８の出口と脱気ユニットＧＥの入口との間に配置されていて、さらに、蓄え容器１の出口に接続可能であってよい第１の方向制御弁２．１と、
− 脱気ユニットＧＥの出口と、カウンタプレッシャタンク７の入口と、蓄え容器１の入口との間に配置された第２の方向制御弁２．２と、
が設けられている。

脱気手段５と、ポンプ３と、フィルタ４とを備えた脱気ユニットＧＥの構造は公知である。このためには、米国特許出願公開第２０１２／０１４０００３号明細書を参照し、同明細書には、その機能も説明されている。

両方向制御弁２．１，２．２の調整を介して、
− 印刷ヘッドユニットＤＫにより消費されなかったインクを分配器８からカウンタプレッシャタンク７に返送することができ、その際に脱気することができ（脱気ユニットＧＥの第１の実施の形態）、
− 蓄え容器１から供給装置ＶＡへのインクの充填時に、このインクを蓄え容器１からカウンタプレッシャタンク７への途中で脱気することができ（脱気ユニットＧＥの第２の実施の形態）、
− 供給装置ＶＡからの（インクの）排出時に、カウンタプレッシャタンク７と分配器８とから蓄え容器１内に搬送されるインクを脱気することができる（脱気ユニットＧＥの第３の実施の形態）。

方向制御弁２．１，２．２は、たとえば３ポート２位置弁として実現することができる。この３ポート２位置弁によって、インク用の管路が、２つの異なる供給管路に切換可能となる。

ａ） 印刷ヘッドユニットＤＫに供給されるインク、たとえば印刷ヘッドユニットＤＫにより消費されずに、カウンタプレッシャタンク７に返送されるインクの脱気（第１の実施の形態；図１参照）。

印刷ヘッドユニットＤＫの分配器８に供給されるインクの脱気のためには、第１の方向制御弁２．１が調整されて、分配器８の出口が脱気ユニットＧＥに接続されている。さらに、第２の方向制御弁２．２が切り換えられて、脱気ユニットＧＥの出口がカウンタプレッシャタンク７の入口に接続されている。その後、ポンプ３によって、インクを分配器８からフィルタ４と脱気手段５とを介して案内することができ、そこから、カウンタプレッシャタンク７内に案内することができる。その際には、カウンタプレッシャタンク７から分配器８ひいては印刷ヘッド６に供給されるインクも脱気される。脱気ユニットＧＥの脱気性能は、付加的に、インクの体積流量が脱気ユニットＧＥにわたって減少させられることによって向上させることができる。体積流量のこの影響は、分配器８と第１の方向制御弁２．１との間の管路１０内に嵌め込まれた絞り９を介して、ポンプ３の出力の調整または、たとえば分配器８と方向制御弁２．１との間の供給管路１０の横断面の減少によって達成することができる。

ポンプ３の起動制御によって、脱気循環を開始することができる。この場合、インクがフィルタ４と脱気手段５とを通ってカウンタプレッシャタンク７内に圧送される。そこから、脱気されたインクが分配器８内に達し、印刷ヘッド６に達する。消費されなかったインクは、分配器８と方向制御弁２．１とを介して再び脱気ユニットＧＥに供給される。この脱気サイクルは、分配器８内に所望の脱気度が達成されるまで実行することができる。

ｂ） 供給装置ＶＡへの充填時のインクの脱気（第２の実施の形態；図２参照）。

この実施の形態では、第１の方向制御弁２．１の入口が蓄え容器１に接続されるのに対して、第２の方向制御弁２．２は脱気ユニットＧＥの出口をカウンタプレッシャタンク７に接続する。蓄え容器１からカウンタプレッシャタンク７へのインクの圧送時には、このインクが脱気ユニットＧＥを介して案内され、その際に脱気される。したがって、蓄え容器１からカウンタプレッシャタンク７に、脱気されたインクが供給される。その後、この脱気されたインクを分配器８に供給することができる。

ポンプ３の起動制御によって、供給装置ＶＡへの充填が開始される。次いで、カウンタプレッシャタンク７への充填後、実施の形態ａ）に相応して、印刷ヘッドユニットＤＫの残りの構成要素、たとえば分配器８または印刷ヘッド６への充填を行うことができる。ただし、カウンタプレッシャタンク７のインク体積が、カウンタプレッシャタンク７とポンプ３との間の構成要素にインクを充填するために十分に大きいことが前提条件となる。

ｃ） 供給装置ＶＡからの排出時のインクの脱気（第３の実施の形態；図３参照）。

この実施の形態では、第１の方向制御弁２．１の入口が分配器８に接続されるのに対して、第２の方向制御弁２．２は脱気ユニットＧＥの出口を蓄え容器１の入口に接続する。カウンタプレッシャタンク７から蓄え容器１へのインクの圧送時には、このインクが脱気ユニットＧＥを介して案内され、その際に脱気される。したがって、カウンタプレッシャタンク７と印刷ヘッドユニットＤＫとから蓄え容器１に、脱気されたインクが供給される。

ポンプ３の起動制御によって、供給装置ＶＡからの排出が開始される。その際、カウンタプレッシャタンク７の内容物が、印刷ヘッドユニットＤＫと脱気ユニットＧＥとを介して蓄え容器１に圧送される。

両方向制御弁２．１，２．２の調整状態は、図１〜図３に示してある。インクの圧送経路は、図１〜図３に太線で示してある。

供給装置ＶＡの個々の構成要素の構造は公知であり、このためには、米国特許出願公開第２０１２／０１４０００３号明細書を参照する。

ＤＥ 印刷ユニット
ＧＥ 脱気ユニット
ＤＫ 印刷ヘッドユニット
ＶＡ 供給装置
１ 蓄え容器
２ 方向制御弁
３ ポンプ
４ フィルタ
５ 脱気手段
６ 印刷ヘッド
７ カウンタプレッシャタンク
８ 分配器
９ 絞り
１０ 管路

Claims (10)

1. インク印刷機器において少なくとも１つの印刷ヘッドを有する印刷ヘッドユニットにインクを供給する装置であって、
   インクを有するカウンタプレッシャタンク（７）であって、印刷ヘッドユニット（ＤＫ）の入口に供給管路を介して接続されているカウンタプレッシャタンク（７）と、
   インク用の脱気ユニット（ＧＥ）と、が設けられており、
   − 該脱気ユニット（ＧＥ）の入口に第１の方向制御弁（２．１）が配置されており、該第１の方向制御弁（２．１）は、第１の位置で、印刷ヘッドユニット（ＤＫ）の出口への脱気ユニット（ＧＥ）の接続部を形成しており、
   − 該脱気ユニット（ＧＥ）の出口に第２の方向制御弁（２．２）が配置されており、該第２の方向制御弁（２．２）は、第１の位置で、カウンタプレッシャタンク（７）への脱気ユニット（ＧＥ）の接続部を形成していることを特徴とする、インク印刷機器において少なくとも１つの印刷ヘッドを有する印刷ヘッドユニットにインクを供給する装置。
2. 脱気ユニット（ＧＥ）は、インク用のポンプ（３）と脱気手段（５）とを有する、請求項１記載の装置。
3. 脱気ユニット（ＧＥ）は、インク用のフィルタ（４）をさらに有する、請求項２記載の装置。
4. 印刷ヘッドユニット（ＤＫ）は、複数の印刷ヘッド（６）と、個々の印刷ヘッド（６）にインクを供給する分配器（８）とを有し、
   第１の方向制御弁（２．１）は、分配器（８）の出口に接続されている、請求項３記載の装置。
5. 第１の方向制御弁（２．１）は、蓄え容器（１）の出口にさらに接続されており、第１の方向制御弁（２．１）が第２の位置にあるとき、蓄え容器（１）は、脱気ユニット（ＧＥ）に接続されている、請求項４記載の装置。
6. 第２の方向制御弁（２．２）は、蓄え容器（１）の入口にさらに接続されており、第２の位置にあるとき、脱気ユニット（ＧＥ）は、蓄え容器（１）に接続されている、請求項５記載の装置。
7. カウンタプレッシャタンク（７）と分配器（８）との間の前記供給管路内のインクを脱気するときには、第１の方向制御弁（２．１）と第２の方向制御弁（２．２）とは、前記第１の位置に切り換えられている、請求項６記載の装置。
8. 分配器（８）から第１の方向制御弁（２．１）に通じる管路（１０）内に絞り（９）が嵌め込まれている、請求項７記載の装置。
9. 供給装置（ＶＡ）にインクを充填するときには、第１の方向制御弁（２．１）は、前記第２の位置に切り換えられていて、第２の方向制御弁（２．２）は、前記第１の位置に切り換えられている、請求項５または６記載の装置。
10. 供給装置（ＶＡ）からインクを排出するときには、第１の方向制御弁（２．１）は、前記第１の位置に切り換えられていて、第２の方向制御弁（２．２）は、前記第２の位置に切り換えられている、請求項６記載の装置。

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