| 【発明の名称】 |
往復動インキジェット印刷ヘッドへの供給用インクタンク |
| 【発明者】 |
【氏名】パウル・ウータース
【氏名】バルト・バーヘスト
|
| 【要約】 |
【課題】印刷ヘッドへの供給室内の圧力を安定化する。
【解決手段】往復動キャリッジ上に取り付けられたヘッダーインクタンクが、往復運動しているインキジェット印刷ヘッドにインキを供給する。種々の機能要素は、往復運動方向に直角な中心面に関して対称的である。印刷ヘッドへのインキ供給出口、インキ室への供給入口、フロートを備えたインキ液位センサー。或る容積を有する制御された真空源を使用してインクタンクに適切な負圧が供給される。共通側壁を有する２個のインクタンクの組合せが説明される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 インキ供給室（７）を有し、かつ往復動キャリッジ上に取り付けられそして同じキャリッジ上に取り付けられたインキジェット印刷ヘッド（６）にインキを供給するためのインクタンク（６）であって、前記インクタンク（６）の機能要素が、前記往復動キャリッジの運動方向に直角に取り付けられるために中心面に対称的に配列されることを特徴とするインクタンク。
【請求項２】 請求項１によるインクタンク（６）及び大容量を有する管理された真空源の使用により安定した負圧を提供するための真空源を備えた往復動印刷ヘッド（５）用のインキ供給システム。
【請求項３】 インクタンク（６）が好ましくは置換可能である先行請求項のいずれかによるインクタンク（６）を備えたインキジェット印刷機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、往復動する印刷ヘッドを有するインキジェット印刷システムにおける改良された記録品質を有する装置に関し、より特別にはかかる印刷ヘッドへの供給室内に安定圧力を有するかかる装置に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】（インキジェット印刷）現今は、カラー画像の複製を載せた多くの印刷物が作られる。これらカラー印刷物の大部分はオフセット印刷を使って作られるが、事務所及び家庭環境においては、多量のカラー印刷物が比較的小型の印刷装置を使って作られる。可能な使用印刷機の一つがインキジェット印刷機である。インキジェット印刷機においては、インキ滴は、例えば特別なコート紙となし得る受像層に向かってノズルから噴出される。通常、インキジェット印刷ヘッドはノズルのアレイを有し、各ノズルは同時に異なった位置にインキを噴射する。
【０００３】インキは、例えば圧力波を作る熱又は圧電式のアクチュエーターの使用によりノズルから噴射される。
【０００４】一般に、滴の大きさを一定に保持できること、或いは可変の滴の大きさを記録し得る印刷機における滴の大きさの良好な制御のあることが意図される。
【０００５】（印刷ヘッド）図１に、ノズル端部と入口端部とを持った毛管１を有するインキジェット印刷ヘッドが示される。圧力波に端部のノズルからインキを押し出させるためのアクチュエーター２が、各管１に対して設けられる。他方の端部においては、インクタンクから印刷ヘッドにインキが供給される。
【０００６】正常な休止状態においては、毛管１のノズル端においてメニスカス３を形成しているインキは、表面張力による影響を受ける。インキ上に作用している別の力は、メニスカス３の上方のインキの高さのための重力により生ずる「静水圧」である。インキジェット印刷ヘッドはインキにより完全に満たされれていてかつインクタンクに連結されているため、インクタンク内のインキ液面の高さが、印刷ヘッドにおけるインキの圧力を決定する。インクタンクが印刷ヘッドより上方に置かれると、インキ液面とノズルとの間の垂直方向の高さの差のため、正のインキ圧力が生ずるであろう。
【０００７】或る形式の印刷ヘッドは、良好な印刷のために、ノズル領域における安定した負のインキ圧力を必要とする。
【０００８】最終的にノズルにおける負の圧力に到達するために、この正の圧力は、ヘッダータンク内のインキの上に負圧を加えることにより中和させることができる。
【０００９】問題は、一定の又は管理可能な記録品質を得るためには、ヘッド内及びタンク内の負圧を一定に又は小さい範囲内に維持しなければならないことである。
【００１０】（ヘッダータンクを有する往復動印刷ヘッド）最近では、大きい版型の大容量の印刷機においてのインキジェット印刷技術が使用される。
【００１１】インキジェット印刷ヘッドは、印刷すべき画像又はテキストの横断方向寸法と同様の大きさにすることができるが、通常は、印刷ヘッドの大きさはもっと小さい。ページ幅の印刷ヘッドは、小さい形式のものよりまだ高価でありかつ信頼性が小さい。
【００１２】図２は、インキジェット印刷機がどのようにして全画像を構成するかを示す図である。受像用シート４、例えば枚葉紙が、１方向で輸送され（輸送方向は矢印Ａで示される）、そして印刷ステーションの下方を徐々に通過する。
【００１３】受像用シート４より小さい寸法の印刷ヘッド５が、その上方を（矢印Ｂで示された）横断方向で往復し、シート４の紙の上方で往復するときに１行又は複数行ずつ連続的に記録する。画像は徐々に構成される。
【００１４】種々のカラーを記録するために数個の印刷ヘッドを使用して異なるカラー画像を重ねることによりカラー画像を記録することができる。
【００１５】印刷ヘッド５の連続運転を可能とするために、インキ供給源を含んだインクタンクが印刷ヘッド５と組み合わせられる。小さい印刷機は、通常は、ある限定された量のインキの入った小さいカートリッジを持つ。このカートリッジは、選択的に印刷ヘッドノズルと一体化される。
【００１６】これらカートリッジは、空になったとき交換しなければならない。
【００１７】しかし、大きい印刷量又は大きい版型を有するハイエンド（ｈｉｇｈ ｅｎｄ）インキジェット印刷機は大量のインキを消費する。
【００１８】ハイエンド印刷機のインキジェット印刷ヘッドは、印刷ヘッドを支持している往復動キャリッジ上に取り付けられたインクタンクと組み合わせられる。
【００１９】このインクタンクはヘッダータンクと呼ばれ、そして静止している大容量インクタンクから補充することができる。
【００２０】（ヘッダータンクの補充）可能な補充配列を特許文献１において見いだすこちができる。ヘッダータンク内のインキの液位が下がり過ぎると、往復動カートリッジが印刷区域外の補充ステーションに輸送され、ここでヘッダータンクが補充を受ける。
【００２１】この方法における大きい問題は、印刷ヘッド内のインキ圧力を一定に維持することの難しさである。ヘッダータンク内のインキの液位の高さは、常に低下して重力による圧力を小さくし記録の品質の変動を生ずる。液位は、極めて頻繁に補充することにより比較的一定に維持できるが、各回ごとにカートリッジを停止させねばならないので補充中に記録を行うことができず単位時間当たり印刷量の低下を招く。
【００２２】特許文献２において、印刷中に補充ができるヘッダータンクの補充用システムが説明される。往復動カートリッジのヘッダータンクは、柔軟な管により供給タンクに連結される。主タンクは加圧され、そして補充弁が開かれたとき、インキは、空気圧力により印刷運転中に供給タンクからヘッダータンクに圧送される。補充弁は、ヘッダータンクと印刷ヘッドとの間に置かれる。
【００２３】印刷ヘッド内の圧力を一定に維持することが、全般的な問題である。即ち、−ヘッダータンクに大量のインキを補充中であっても、印刷中は「静水圧」を打ち消さねばならない。−往復運動中、加速力のため「静水圧」が変わり得る。加速中、インキ表面が水平でなくされるであろうこと、及び加速度がヘッダータンク内の圧力勾配を作ることが明らかである。−ヘッダータンクの正確な補充の確保のために、ヘッダータンク内のインキの液位を測定する信頼し得る方法が必要である。ヘッダータンク内のインキの運動のため、フロートによる測定値が信頼できないことがある。
【００２４】ヘッダータンクに供給されたインキ量を正確に測定し得るシステムが設けられることが望ましい。
【００２５】別の問題は、ヘッダータンクを支持しているカートリッジの往復運動中、インキが泡立てられ、捕捉された気泡がインキ内に形成される可能性のあることである。これらの気泡はインキの流れと共に印刷ヘッド内に輸送され、印刷された画像に欠陥を生じさせることがある。従来技術においては、気泡の影響を避けこれを打ち消すため特別の対策は無かった。
【００２６】インクタンクが印刷ヘッドと同時に往復運動するときは、カートリッジの運動による印刷ヘッドに至るインキ連結部内の圧力変動を減衰させるための機構を設置すべきである。圧力変動は印刷物の品質に悪影響を与える。
【００２７】更なる問題は、印刷ヘッドの小さなスタガー運動を許すために、インクタンクの寸法を印刷ヘッド自体より小さくなければならないことである。
【００２８】これまで、以下の関連文書が知られている。
特許文献１、インキジェット記録装置特許文献３、インキジェット記録装置用インキカートリッジ特許文献４、インキジェット記録装置、これに適したサブタンクユニット、及びインキ滴排出能力の回復方法特許文献５、インキカートリッジ用のインキジェット記録装置特許文献６、インキジェット式記録装置とこの装置によるサブタンクへのインキ供給方法、及びこの装置によるサブタンクに供給されたインキ量の照合方法【００２９】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１０９７８１４号明細書【００３０】
【特許文献２】欧州特許出願公開第１１４２７１３号明細書【００３１】
【特許文献３】欧州特許出願公開第１１９９１７８号明細書【００３２】
【特許文献４】欧州特許出願公開第１０５５５２０号明細書【００３３】
【特許文献５】欧州特許出願公開第８１２６９３号明細書【００３４】
【特許文献６】欧州特許出願公開第１１４２７１３号明細書【００３５】
【本発明の概要】上述された欠点は、請求項１に述べられた特徴を有する装置により回避される。本発明の好ましい実施例についての特別な特徴は従属請求項において説明される。
【００３６】本発明の更なる利点及び実施例は、以下の説明及び図面から明らかとなるであろう。
【００３７】
【発明の詳細な記述】本発明は、印刷機の往復動キャリッジの運動方向に直角な中心面に対称的に配列された機能要素を有するヘッダータンクの提供により上述の欠点を解決する。
【００３８】次に本発明によるインクタンクの好ましい実施例が説明される。
【００３９】図３Ａは、本発明によるヘッダータンク６の往復運動方向に直角な断面を示す。
【００４０】図３Ｂは、後で説明されるであろう更なる特徴を有する２個のタンクの組合せを示す。
【００４１】図５は、２個のタンクの組合せの水平方向断面を与える。両側に矢印のある線Ｂは、印刷ヘッド及びヘッダータンクを有する印刷カートリッジの往復運動方向を示す。面Ｐはこの方向に直角な中心面である。
【００４２】インクタンク６はインキ室７を有し、かつ数個の機能要素を備え又は機能要素に連結される。
【００４３】機能要素はインクタンク６の作動に影響を有する全ての機構と考えられる。インクタンク６の作動に影響のある全ての機構が機能要素であると考えられる。
【００４４】この観点から幾つかの機能機構を見ることができる。−インキは、インキ室７の底部からインキ供給出口８を経てインキジェット印刷ヘッド５に送られる。インキの液面と印刷ヘッドとの間の高さの差が印刷ヘッドにおける重力による圧力を定め、そして高さの差は最小にすべきである。出口８の位置は、圧力変動を避けるために一定に保つすべきである。印刷ヘッド５内の圧力は、ヘッダータンク６の供給出口８における圧力により直接決められる。
【００４５】−ヘッダータンク６の供給入口１０は、置換中に主タンクからヘッダータンクへのインキを使ってインキ室７におけるインキの置換を可能にする。入口は、円滑な補充を許すためにヘッダータンク６内のインキの液面の下方に達している管により形成される。置換中に、新しいインキの流入による圧力変動を作らないように注意しなければならない。
−インキ室７の頂部の真空入口９において、ヘッダータンク６のインキ室７に安定した負圧が適用され、重力による正の「静水圧」を相殺する。このことは、インキ液面より上方のインキ室７の頂部における空気を抽出することにより具体化される。インキ室７に真空又は負圧を提供するシステムは、後で説明されるであろう。
−印刷ヘッド５において発生した気泡がインキ室７に還流できるように、印刷ヘッド５に還流入口１１が連結される。小さい通路１２がインキ液面より上方におけるインキ室との連結を提供する。
【００４６】図４Ａから４Ｃは、３種の段階中のインクタンク６内のインキ液位を示す。
−左方への加速、−右方への加速、−加速なし（例えば、往復動の停止時）
これら３種の場合において、ヘッダータンク６内のインキ量は同じである。
【００４７】図示のように、図４Ａにおける状態Ｌの間及び図４Ｃにおける状態Ｒの間、インキ室内のインキ表面は、インクタンクの加速のためとインキ室内のインキの慣性のために傾けられる。インク内に静水圧の傾斜が作られる。供給出口８はカートリッジの運動方向に直角の中心面内に設けられているため、インキ室７の出口８の位置におけるインキの液位の高さは、図４から図４Ｃに見られるように影響を受けない。（カートリッジの加速及び減速による）インキ液面の傾斜は対称的に揺動し、各タンクの中央における液位の高さｈは一定のままに留まる。インキ出口８を中心面に沿って印刷ヘッド上に位置決めすることにより、ヘッドの往復運動による圧力の変動を最小にすることができる。
【００４８】室７内へのインキの補充のための入口１０の位置を考えるとき、インキの流入が圧力変化を生ずることを避けなければならない。入口１０の最も中立の位置もまたインキ室７の中心面にある。入口１０は、タンク内へのインキ滴の落下が、例えば気泡内の空気を取り込むなどの生ずることを避けるためにインキの液面の下方で供給することを確保するように構成される。
【００４９】更なる機能的特徴は、インキ室７内のインキ液位を調整するシステムである。
−一定のインキ液位がインキ液位センサーにより現実化される。インキ室７の内部に、一体化された磁石１４を有するフロート１３が設けられる。インキ室７の外側に固定されたリードスイッチ接触片１５と組み合った液位検出システムが設けられる。
【００５０】インクタンク６は、比重の小さいインキ（即ち油性インキ）用に寸法が決められた大体積のフロート１３を選ぶことにより、異なる比重を有するインキに対して適合させられる。
【００５１】インクタンク６の寸法に関して大きい寸法のフロート１３を選ぶことによりインキの運動に対する相当の減衰が得られる。
【００５２】フロート１３は、往復運動中、その位置がインキ室７の内側中心に留まることを確保するために小許容差を有するヒンジを使用してインキ室７に取り付けることができる。フロート１３はそれ自体も対称形であることが好ましい。
【００５３】インキ液位ｈは、リードスイッチ接触片１５の固定高さを調整することにより、インキの種類とは無関係に一定に保つことができる。
【００５４】フロート１３を、往復運動の方向Ｂに直角な中心面に関して対称的に構成することにより、インキ液位センサーシステムの読取り値は、図４Ａ及び４Ｃに示されるように、インキ液面の高さ位置による影響は受けない。
【００５５】リードスイッチ接触片１５がポンプに指令して、ヘッダータンク６の置換中にインキを主タンクからヘッダータンク６に圧送させる。
【００５６】更に、往復運動による更なる圧力変方を減衰させるためインキ運動減衰器１６がインクタンク６内に一体化される。このインキ運動減衰器１６は、インキ室７と印刷ヘッド５へにインキ出口８との間に置かれる。減衰器１６の内側のインキの運動を制限するために、寸法がインキ室７の幅寸法より小さいように選ばれる。往復動方向Ｂの大きさがインキ室７の寸法の半分より小さいことが好ましい。減衰器１６は、インキ室７の出口開口１８の近くでインキの運動を制限する迷路、メッシュ又は多孔性の部材の形式で実行することができる。図３においては、インキ室７の右側に迷路が示される。異なった高さに孔を持った数個の仕切り１７が設けられ、インキは出口開口８に直線経路で移動することができない。往復運動による圧力及び流れの変動を避けるために、減衰器１６は、インクタンク６の中心面に関して対称的に構成される。
【００５７】この減衰器１６は、インキ室７から印刷ヘッドに流入するインキを脱気する重要な機能も持つ。
【００５８】インキがインキ室７から出口８に送られるとき、インキの流れは減衰器１６を通過して誘導される。インキは強制されて、仕切り１７により形成された迷路を通って進路が数回曲げられる。インキ内に捕捉されていた気泡は頂部に上がる傾向を有し、ここでインキ層６内のインキ液面上方の空気と一緒になる。インキ減衰器１６の空気出口は、インキ液面より上方に達しなければならない。
【００５９】一定の負圧を適用することにより、捕捉されていた空気は、大気圧におけるよりも大きい気泡を形成し易く、大きい気泡はより迅速に上昇し易いため、より容易に分離することができる。
【００６０】印刷ヘッド５用のインキ供給システムは、インクタンク６と印刷ヘッド５との間の２個のインキ連結部により現実化される。
【００６１】インキ出口８から印刷ヘッド５に至る第１の連結部は、インクタンク６の底部でかつ減衰器１６の後方にある。この開口が、印刷ヘッド５内にインキを供給する。
【００６２】還流入口１１に連結された第２の連結部は、気泡が印刷ヘッド５からインクタンク６内に戻ることを許すであろう。このことは、新しい（空の）印刷ヘッド５をインキで満たさねばならないときに特に重要である。インクタンク６と開口との連結部の高さは、インクタンク６内のインキ液面の上方に置かれる、この連結部を介して、負圧もインキジェット印刷ヘッド５に直接適用される。
【００６３】一定真空源を提供するために、インクタンク６は大容量の真空容器に連結され、この容器においては、真空は、精密な圧力調整器の管理下にある小容量の抽気ポンプにより維持される。容積の大きい容器を選ぶことにより、圧力は、大量のインキがヘッダータンク６に追加される置換段階中においても容易には変化しないであろう。大きい真空保持装置の圧力は、システムに比較的小量のインキが加えられたときはごく僅かしか変化しないであろう。真空容器の容積は、インキ室７の容積の少なくも５倍であることが好ましい。より好ましくは、真空容器の容積は、インキ室７の容積の５０倍から１００倍大きい。
【００６４】インクタンク６は、その大部分を、射出成型のような公知の方法を使って作ることができる。インキ室７の内側は、親油性を得るために特別な塗装を適用することができる。
【００６５】製造費を低減させるために、共通の側壁を有する組合せ式のインクタンク６の組立体を作ることも可能である。２個のインクタンクの組合せが図５に示される。
【００６６】各カラーについて分離したタンクを設けるべき場合は、共通側壁１８を有するインクタンク６の組合せが費用的に有利である。
【００６７】別の可能性は、例えばハイエンド型モノクロ印刷機用の単一タンクを複式タンク６から作り得るように、タンク６の共通側壁１８に、特別の切離し可能なシール１９が設けられることである。インクタンク６の連結は、別の方向、例えば、特別なインキ通路２０に切離し可能なシール１９を設けることで行うこともできる。
【００６８】往復運動中のインキの液位の変動を防止するために、封鎖なしの開口の寸法は、往復運動中、僅かのインキ量しかタンク６間の開口を経て通過できないように小さくすべきである。
【００６９】数個のタンク６の組合せは更なる利点を持つ。
【００７０】図３Ａ、３Ｂ及び５から分かるように、インクタンク６には、ネジ又はその他の取付け用手段の使用により、印刷機におけるインクタンク６の容易な置換を許すために数個の取付け用の穴／スリットが設けられる。迅速解放システムを持った取付け用手段の使用が好ましい。これは、インキジェット印刷装置においてインキの種類又はカラーを変更するときに必要なことがある。数個のタンク６が往復動キャリッジに一緒に取り付けられる場合は、かかるタンク６が別々に取り付けられたときよりも、迅速に置換を行うことができる。
【００７１】本発明の好ましい実施例が詳細に説明されたが、特許請求項に定められた本発明の範囲から離れることなくこれに多くの変更をなし得ることが、本技術熟練者には明らかであろう。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９３１９４４７６
【氏名又は名称】アグフア−ゲヴエルト，ナームローゼ・フエンノートシヤツプ
|
| 【出願日】 |
平成１５年５月１４日（２００３．５．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６０７８２
【弁理士】
【氏名又は名称】小田島 平吉
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−３４１０９０（Ｐ２００３−３４１０９０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年１２月３日（２００３．１２．３） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−１３５７７５（Ｐ２００３−１３５７７５） |
|