JP2018052110A - 印刷ヘッド用の圧力スパイク除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導管の接続及び取り外しにおける、印刷ヘッド開口に気泡を引き込む負圧スパイクを解決する、印刷ヘッド用の圧力スパイク除去装置を提供する。【解決手段】装置は、インク供給源に接続するように構成された第１のコネクタと、印刷ヘッドに接続するように構成された第２のコネクタと、第１及び第２のコネクタの間に配置され、第１のコネクタから第２のコネクタまでインク経路を形成する第１のチャンバと、第１のチャンバに隣接して配置された第２のチャンバと、第１及び第２のチャンバの間の適合壁とを含む。システムは、印刷ヘッドと、印刷ヘッドに接続されたインクタンクと、印刷ヘッドとインクタンクとの間に接続された適合壁装置とを含み、適合壁装置が、印刷ヘッドとインクタンクとの間のインク経路を形成する第１のチャンバと、第２のチャンバとを有し、第１及び第２のチャンバが適合壁によって分離されている。【選択図】図１

Description

本開示は、印刷ヘッドに関し、より具体的には、印刷ヘッドとインクタンクとの間の接続に関する。

インクジェット印刷システムは、典型的には、印刷ヘッドに接続されたインク供給システムから構成されている。印刷ヘッドは、インク供給システムから印刷ヘッドを通って紙などの印刷基材までのインクの流れを制御する電子機器を有する。インク供給システムは、典型的には、急速着脱装置を使用して導管を介して印刷ヘッドに接続する。真空ポンプは、最適化された動作印刷ヘッド圧力を提供することができる。

導管の接続及び取り外しは、印刷ヘッド開口に気泡を引き込む負圧スパイクを引き起こす可能性がある。印刷中において、印刷ヘッドの物理的移動及び複雑な流体相互作用はまた、インク圧力スパイクをもたらす可能性がある。インクを噴射する代わりに空気を噴射するため、基材上にインクが着弾しないことから、気泡は、印刷画像に欠陥を引き起こす。さらに、空気の破裂は、スパッタリング及び他の欠陥を引き起こす可能性がある。

印刷システムの充填及び使用において空気を管理するための多くの解決策は、印刷システムの様々な態様を再設計することを含む。

実施形態は、インク供給源に接続するように構成された第１のコネクタと、印刷ヘッドに接続するように構成された第２のコネクタと、第１及び第２のコネクタの間に配置され、第１のコネクタから第２のコネクタまでインク経路を形成する第１のチャンバと、第１のチャンバに隣接して配置された第２のチャンバと、第１及び第２のチャンバの間の適合壁とを含む装置である。

他の実施形態は、印刷ヘッドと、印刷ヘッドに接続されたインクタンクと、印刷ヘッドとインクタンクとの間に接続された適合壁装置とを含み、適合壁装置が、印刷ヘッドとインクタンクとの間のインク経路を形成する第１のチャンバと、第２のチャンバとを有し、第１及び第２のチャンバが適合壁によって分離されているシステムである。

図１は、インクジェット印刷システムのシステム実施形態を示している。 図２は、適合壁装置の実施形態を示している。 図３は、適合壁装置の実施形態の３次元図を示している。 図４は、適合壁装置の代替実施形態を示している。 図５は、適合壁装置を有しないインクヘッドライン圧力における経時的な圧力のグラフを示している。 図６は、適合壁装置の存在下におけるインクヘッドライン圧力における経時的な圧力のグラフを示している。 図７は、適合壁装置を有する容積に対するインクキャビティ内の圧力を示している。

図１は、インクジェット印刷システム１０の実施形態を示している。ここに示されている構成要素のいくつかは、任意であってもよい。構成要素の一部又は全ては、１つのハウジング若しくはケースの内部に存在してもよく、又は、一部がケースの内部に存在し且つ他が外部であってもよい。印刷ヘッド１８は、典型的には、局所インク容器及び「ジェットスタック」から構成されている。ジェットスタックは、一体に積層されたときに、インクチャネルを形成してインクを移動させるためにアクチュエータを提供する一連の薄金属、ポリマー又はその双方のプレートから構成されている。アクチュエータは、プレートのスタックによって形成されたチャンバ上で作用し、典型的にはノズルプレートと称されるスタックにおける最後のプレートに含まれる孔のアレイの選択されたものからインクを押し出す。

インクは、インクタンク１４にインクを供給するインク供給システム１２を介して印刷ヘッドに入る。インクタンクは、急速着脱継手２０を介して印刷ヘッドに接続する。印刷ヘッドに対するインクの供給は、加圧下で行うことができる。真空ポンプ２２は、圧力を制御することができるが、システムは、供給されるインクの圧力を制御する他の手段を含んでもよい。システムはまた、パージポンプ２４を使用してシステムから古いインクをパージするプロセスを制御してもよい。

システムのパージは、弁又は圧力レギュレータ２１によって接続が監視された状態で、それ自体の急速解放継手又は着脱部２３を有する再循環タンク２６にインクを駆動することができる。印刷ヘッドメンテナンスアタッチメント３０はまた、システムにおける古いインクを廃棄タンク２８へと吸い上げることができる。システム全体の全ての圧力は、緊密な監視を必要とする。取り外し中において、システムに空気を引き込むことがある負圧スパイクが発生する。

圧力を管理して圧力スパイクを管理するために、適合壁装置１６は、インクタンク１４と印刷ヘッド１８との間に存在する。適合壁装置は、急速着脱継手を有する後方互換性がある。インクタンク導管は、急速着脱部の一方側に継手を有し、印刷ヘッドは、急速着脱部の他方側に継手を有する。適合壁装置は、急速着脱継手を使用して既存の印刷ヘッドのインク経路にそれが挿入されるのを可能とするために同じ継手を有する。

適合壁装置は、ポリマー、プラスチック、又はさらに薄ステンレス鋼などの適合性材料の壁を含むことからそのように称される。図２は、装置１６のより詳細な図を示している。装置１６は、上述したように、装置をインクタンクに接続する継手３２と、装置を印刷ヘッドに接続する他の継手３４とを有する。インクは、ハウジング３０におけるインクチャンバ３３を通って継手又はコネクタ３２を介してコネクタ又は継手３４に流入する。図２の実施形態において、インク経路の一方側に適合壁３８がある。適合壁３８は、圧力変動を管理して印刷ヘッドへの空気の侵入を回避するように破線４０によって示されるように撓むことができる。適合壁３８とハウジング３０の側部との間の圧力制御チャンバ３１は、膜が自由に撓むのを可能とするのに十分な深さを有する。

膜が撓むと、チャンバ内の空気は、通気口３６を介して圧力チャンバ３１から押し出される。これは、インク経路内のシステムに入る空気ではなく、膜が撓まないことを意味する、圧力が中立であるときに圧力チャンバを満たす単なる雰囲気であることに留意すべきである。適合壁装置ハウジング３０内の圧力を監視及び制御するために、圧力レギュレータが通気口に取り付けられてもよい。

１つの真空ポンプ又は複数の真空ポンプは、印刷ヘッド圧力を最適化するために、印刷ヘッドに対するタンクの高さを調整しながら、インク供給部内の圧力を制御することができる。適合壁装置における最適な圧力を提供するために追加の真空ポンプが使用されることができ、又は、適合壁装置が最適な高さに配置されている場合には印刷ヘッド真空ポンプが使用されることができる。あるいは、印刷ヘッド及び適合壁装置の双方の圧力は、タンク及び適合壁装置の高さによって制御されてもよい。圧力を制御する方法にかかわらず、膜にわたって生じる圧力を制御することは、最適な印刷ヘッド圧力を維持するためにインク接続中に圧力スパイクの最大吸収を提供する。

図３は、ハウジング３０のより詳細な図を有する装置１６の３次元図を示している。この実施形態において、ハウジングは、３つの部分を有する。接続プレート４２及び４４は、膜が撓むことができる内部空隙領域を有する。中間部４６は、インクチャンバ３３を形成する。インクは、入力接続部３２を通って出力接続部３４から中間部４６に流入する。

図３の図において、インクは、図２に示されたものと同様の経路を流れるが、膜は、実際には、ページに対して上下に撓む。図３からわかるように、通気口３６は、ハウジングの底部に位置する。左又は右に撓む膜を示すために、ハウジングをインク経路の周りで時計回りに９０度回転させる必要がある。示されていない適合壁は、中央部４６とコネクタプレート４２又は４６のいずれかとの間に存在し、本質的にインクチャンバの上部又は底部開口のいずれかを覆う。

代替実施形態において、図４のインクチャンバ５０の開口は、双方とも、それぞれ膜を有することができる。この実施形態において、２つの適合壁は、インクチャンバを取り囲んでいる。インク経路は、適合壁６０及び６２によって入力ポート５２と出力ポート５４との間に形成される。適合壁は、２つの圧力チャンバ７０及び７２を形成する。適合膜６０及び６２は、それぞれ、６４及び６６において示す位置へと個別に又は同時に撓むことができる。各圧力チャンバは、チャンバ７０についてのベント５６及びチャンバ７２についてのベント５８などのそれ自体の通気口を有する。

実験を行った。図５は、適合壁装置を有しない印刷ヘッドにおける圧力スパイクのグラフを示している。着脱において、負圧スパイクは、約−３．６ｐｓｉである。図６は、適合壁装置による結果を示している。２つのグラフ間の縮尺は変化することに留意されたい。適合壁装置との着脱において、圧力スパイクは、約−０．６ｐｓｉである。適合壁装置の存在は、圧力スパイクを５回以上低減させる。双方のグラフともに、着脱プロセスのスパイクを示している。

図７は、適合壁装置のグラフを示している。線８０の勾配は、ハウジングの壁に当たる膜によって引き起こされる。線８２の勾配は、膜の弾性に起因する。このグラフにおいて、２つの実施形態が示されている。第１の構成において、膜は、１方向にのみ曲がることができる。これは、グラフにおいて円の線によって示されている。第２の構成において、膜は、両方向に曲がる。これは、グラフにおいて赤い四角の線によって示されている。

このようにして、負圧スパイクは、膜が撓んで圧力の変化を吸収するのを可能とすることによって処理されることができる。装置は、全ての種類の既存の印刷ヘッド並びに将来の印刷ヘッドにおいて容易に着脱されることができる。

Claims (10)

1. インク供給源に接続するように構成された第１のコネクタと、
   印刷ヘッドに接続するように構成された第２のコネクタと、
   前記第１及び第２のコネクタの間に配置され、前記第１のコネクタから前記第２のコネクタまでインク経路を形成する第１のチャンバと、
   前記第１のチャンバに隣接して配置された第２のチャンバと、
   前記第１及び第２のチャンバの間の適合壁とを備える、装置。
2. 前記第２のチャンバの反対側において前記第１のチャンバに隣接して配置された第３のチャンバをさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のチャンバと前記第３のチャンバとの間において第２の適合壁をさらに備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記第３のチャンバに接続されたポートをさらに備える、請求項２に記載の装置。
5. 前記ポートに取り付けられた圧力レギュレータをさらに備える、請求項４に記載の装置。
6. 前記インク経路に直交する前記第１のチャンバに接続されたポートをさらに備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１のコネクタが急速着脱コネクタを備える、請求項１に記載の装置。
8. 前記第２のコネクタが急速着脱部を備える、請求項１に記載の装置。
9. 前記コネクタ、チャンバ及び壁がハウジング内に収容される、請求項１に記載の装置。
10. 印刷ヘッドと、
    前記印刷ヘッドに接続されたインクタンクと、
    前記印刷ヘッドと前記インクタンクとの間に接続された適合壁装置とを備え、前記適合壁装置が、前記印刷ヘッドと前記インクタンクとの間のインク経路を形成する第１のチャンバと、第２のチャンバとを有し、前記第１及び第２のチャンバが適合壁によって分離されている、システム。

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