JP4382970B2 - インクジェットプリンタの印刷ヘッドを洗浄する方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前文に従う、洗浄ベルトを用いてインクジェットプリンタの印刷ヘッドを洗浄する方法、ならびに請求項５の前文に従う、洗浄ベルトと吸引装置とで構成されているインクジェットプリンタの印刷ヘッドを洗浄する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷ポーズの時間が長くなると、インクジェット印刷ヘッドのノズルの内部でインクが濃縮される場合があり、そのため印刷動作を再開したときに障害が起こる可能性がある。これを防止するためにノズルを空噴射するのが通常であり、欧州特許出願明細書０３８９４８１Ｂ１に記載されている構成でもこのことが当てはまる。この構成はエンドレスベルトを備えた洗浄装置と、吸引ブロックを備えたインク微粒子センサからなっている。エンドレスベルトはゴムまたはエラストマーでできており、吸引ブロックは毛管現象効果をもつ一種の吸引ポンプとして作用する。まったく別の目的に用いられるこの吸引ブロックで印刷ヘッドからインクを取り除くことは意図されておらず、技術的にも不可能である。ノズルを空噴射するにはノズルを過圧で負荷することが必要になり、それによって好ましくないことにノズル内部の隅に付着した気泡が圧縮されていっそう隅に押し付けられ、そのため隅から出られなくなって印刷障害につながる恐れがある。
【０００３】
米国明細書５，７３０，５３８、ドイツ特許明細書４０００４５４Ｃ２、およびドイツ特許出願公開明細書１９７０４００３Ａ１にはさらに別の従来技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、印刷障害が回避されるような印刷ヘッドを洗浄する方法を提供するとともに、この方法が効果的に実施できるような装置をつくることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は請求項１の特徴を備えた方法、および請求項４の特徴を備えた装置によって達成される。
【０００６】
本発明との関連で用いる「印刷インキ」という用語は、水をベースとするインキも、またインクジェットプリンタ（Ｉｎｋｊｅｔ ｐｒｉｎｔｅｒ）では印刷し損じる可能性のある、たとえば放射線で硬化可能なインク（いわゆるＵＶ硬化型インキ）などのように別の組成をもつインキも包含される。
【０００７】
本発明の方法により、空気圧で支援されながら機械的に印刷ヘッドが洗浄される、印刷ヘッドの非常に迅速な洗浄が可能であり、また、吸引装置を用いて印刷ヘッドの少なくとも１つのノズルの内部から印刷インキを本発明に従い吸引することにより、ノズルの空噴射なしに印刷インキをノズルから取り除くことができる。
【０００８】
本発明による方法の有利な発展形態は従属請求項から明らかであり、前記発展形態は実施例の説明と図面からも明らかである。
【０００９】
ノズル穴からの印刷インキの除去、およびこれと同時に行われる印刷ヘッドのノズル出口面の洗浄に関して有利な実施態様では、ノズル出口面が、吸引装置によって印刷インキが印刷ヘッドから除去される間に洗浄ベルトによって拭き取られ、もしくはこすられる。
【００１０】
印刷ヘッドから除去した印刷インキを洗浄ベルトに素早く蓄えることに関して有利な実施態様では、印刷ヘッドから洗浄ベルトへのインキ転移が吸引装置による吸引空気の支援によって行われる。
【００１１】
ノズル内部から封入空気を除去することに関して有利な実施態様では、印刷インキがノズル穴に封入されている空気と一緒にノズル穴から吸い出される。ノズル内部の気泡によって引き起こされ、微粒子放出が起こらないことで表面化する印刷障害が、これによって効果的に防止される。
【００１２】
本発明の装置の利用は本発明の方法の実施だけに限定されるものではないが、本発明の装置によって非常に念入りに印刷ヘッドからのこすり取り、または拭き取りをすることができ、しかも印刷ヘッドから洗浄ベルトへのインキ転移を空気圧で支援しながらこれを行うことができる。
【００１３】
本発明による装置の有利な発展形態は、従属請求項ならびに実施例の説明と図面とから明らかである。
【００１４】
吸引装置で吸い出されるべき印刷ヘッドのノズルを取り囲む領域を気密に密封するという点に関して有利な実施態様では、洗浄ベルトが、ノズルが開口している印刷ヘッドのノズル出口面にも、吸引装置にも広い面積で当接する。
【００１５】
洗浄ベルトの裏面から洗浄ベルトを貫通して吸引し、それによって印刷インキを洗浄ベルトの表面に吸いとるという点に関して有利な実施態様では、洗浄ベルトが空気を通過させる。
【００１６】
処理されるべき汚れた印刷インキが滴り落ちないように洗浄ベルトで蓄えるという点に関して有利な実施態様では、洗浄ベルトが織物またはフェルトの素材でできている。
【００１７】
本発明による洗浄装置は、印刷ヘッドを洗浄するために一時的にインクジェットプリンタと組み合せることができる。このことは、洗浄されるべき印刷ヘッドが比較的重く、そのために水平面で移動できない場合または調節目的のためにわずかにしか移動できない場合に有利である。
【００１９】
有利には、輪転印刷機であってよいオフセット印刷機のインクジェットプリンタ、またはオフセット印刷機であってよい輪転印刷機のインクジェットプリンタは、組み合わされた運転をするために、これらの刷り込みユニットまたは番号印刷ユニットとして配属されている。したがって、印刷機ですでに多色刷りで印刷されているシート状の被印刷体に、有利なことにインクジェットプリンタによって追加的に個別的な記号表示、たとえば入れ代わるバーコード、連続する番号、あるいは種々の受取人住所などを印刷することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に基づく方法の実施、および本発明に従う装置の構造について、有利な実施形態を示す図面を参照して説明する。
【００２１】
輪転印刷機として構成されていてシート状の被印刷体２をオフセット印刷する印刷機１に、被印刷体搬送方向に見てインクジェットプリンタ３が後置されている。インクジェットプリンタ３の印刷ヘッド４は、被印刷体２に近い印刷位置（図１）か、被印刷体２から引き戻された洗浄位置（図２ないし図６）かへ選択的に変位可能である。吸引ベルトシステムとして構成されている搬送装置５は印刷機１からインクジェットプリンタ３へと被印刷体を搬送し、インクジェットプリンタの印刷ヘッド４の下側を通過させる役目をする。吸引ベルトシステムは、吸引テーブル６と、この吸引テーブル６の上を案内される循環する搬送ベルト７とで構成されている。被印刷体２は吸引テーブル６によって搬送ベルト７にある開口部を通して搬送ベルトに吸引され、それによって見当を合わせて搬送ベルト７の上で確実に保持されるので、被印刷体２が印刷ヘッド４の下に位置しているときには、被印刷体２を印刷ヘッド４で印刷することができる。
【００２２】
印刷ヘッド４が搬送装置５の方へ変位した印刷位置（図１）にあるとき、印刷ヘッドは「ドロップ・オン・デマンド」と呼ばれるインクジェット原理に従って被印刷体２に印刷をすることができ、このとき、印刷ヘッド４のノズル８は印刷画像に合わせて制御されるので、どのノズル８からも、搬送ベルト７の上に置かれた被印刷体２の上に付着させたい場合にだけ微粒子を放出することができる。
【００２３】
印刷ヘッド４は、それぞれが複数のポンプ室１０を包含している複数のノズルモジュール９で構成されている。それぞれのポンプ室１０の中には圧電素子および特に圧電フィルム１１が配置されており、圧電素子はポンプとして、圧電フィルムはポンプアクチュエータとして機能する。各ポンプ室１０の端部には、インキ微粒子が放出されるノズル８の一つがある。それぞれのノズルモジュールのノズル８は互いに一定の間隔Ａをおいて一列に配置されている。高い解像度を得るため、被印刷体の搬送方向Ｒで相前後して配置されているノズルモジュール９は、被印刷体の搬送方向Ｒに対して横断方向にそれぞれ１つのピクセル分だけ互いにオフセットされている。したがって間隔Ａは、ノズルモジュールの数とピクセル間隔とを掛け合わせた積に相当している。
【００２４】
印刷ヘッド４が洗浄位置（図２ないし図６）にあるとき、洗浄モジュール１２は、インクジェットプリンタ３の範囲外のパッシブ位置（図２）からインクジェットプリンタ３の範囲内のアクティブ位置（図５）へと変位する。これを可能にするため、インクジェットプリンタ３の側壁１３には窓１４が切り取られており、この窓を通って洗浄モジュール１２を印刷ヘッド４と搬送装置５の間でインクジェットプリンタ３へ水平に差し込むことができる。
【００２５】
洗浄モジュール１２は、プレート状の２つの長手方向ウェブ１６および１７と、断面で見て（図６）山形をした横方向支持体１８および１９とが組み合わされたフレーム１５で構成されている。ピボットベアリング２０としての球軸受またはころ軸受により、繰出しロール２１、巻取りロール２２、ならびに２つの方向転換ロール２３および２４がフレーム１５の内部に回転支承されている。かさ歯車伝動装置としての歯車伝動装置２６を介して巻取りロール２２を回転駆動するための電気的なモータ２５は、フレーム１５にあるコンソール２７によって固定されている。モータ２５は、洗浄モジュール１２がアクティブ位置（図５）にあるときに窓１４の方を向くほうの洗浄モジュール１２の側で、フレーム１５に固定されている。コンソール２７は、モータ軸が巻取りロール２２に対して直角になるようにモータ２５を保持している。モータ軸２８に回転不能に装着されているかさ歯車２９は、巻取りロール２２に回転不能に装着されているかさ歯車３０と噛み合っている。
【００２６】
さらに、空気式の吸引ポンプとして構成された負圧生成器３２と、これによって真空を賦課可能なケース状の吸引室３３であって吸引プレート３４を備えているものとで構成されている吸引装置３１も、洗浄モジュール１２の構成要素である。長手方向ウェブ１６と１７の間、ならびに横方向支持体１８と１９の間に配置されている吸引室３３は、フレーム１５から突出する接続パイプ３５および柔軟なホース３６を介して、電気モータ３７で駆動される負圧生成器３２とつながれている。接続パイプ３５は吸引室３３の中央から、洗浄モジュール１２がアクティブ位置（図５）にあるときに窓１４の方を向くほうの洗浄モジュールの側の方向へ、長手方向ウェブ１６を貫通して延びている。吸引室３３の壁を形成している吸引プレート３４は、ノズル８と対応して網目状に配置され、列をなすように配置された吸引開口部３８を備えている。
【００２７】
空気を透過させるフリースでできた洗浄ベルト３９は一方のベルト端部で繰出しロール２１に、また他方のベルト端部で巻取りロール２２に取り付けられており、たとえばこれらの巻き付けロール２１および２２に挟み込まれており、もしくは掛け止められている。洗浄ベルト３９は繰出しロール２１から方向転換ロール２３、吸引室３３、および方向転換ロール２４を介して上述した順序で巻取りロール２２へと案内される。繰出しロール２１は、清潔でまだ印刷インキ４０を吸っていない洗浄ベルト３９の部分を備蓄しておく役目を果たし、巻取りロール２２は、洗浄ベルト３９が使い捨て材料ないし消費材料として処分されるまで汚れた部分を蓄えておく役目を果たす。
【００２８】
吸引室３３、およびこれとともに吸引プレート３４は垂直方向で印刷ヘッド４の方に向かって、および印刷ヘッドから再び離れるように変位可能にフレーム１５の中で支持されている。吸引室３３および吸引プレート３４のこうした変位には、圧力流体の賦課可能なたとえば空気式のピストン往復シリンダであってよい、少なくとも１つのアクチュエータ４１が用いられる。有利には、このような種類のピストン往復シリンダが少なくとも２つ設けられている。アクチュエータ４１が吸引プレート３４を上昇させると、吸引プレート上を案内されている洗浄ベルト３９が、印刷ヘッド４にあるノズル出口面４２に対して押圧される。接続パイプ３５は、たとえば垂直方向に長手方向で延びる長孔として寸法取りされ得る側壁１６の窓４３の内部で十分な余地をもっているので、接続パイプ３５は吸引室３３の変位に伴って窓４３の内部で動くことができる。
【００２９】
ノズル出口面４２は、印刷ヘッド４に固定されている非常に薄いノズルプレート４４の一部である。洗浄ベルト３９の同一の車間部分は、拭き取り面である表面でノズル出口面４２に当接するとともに、裏面では吸引装置３１に、厳密に言うと吸引装置の吸引プレート３４に当接する。
【００３０】
印刷ヘッド４に穿設されている各ノズル穴４５のノズル穴直径Ｄ（図７）はたとえば約５００μｍであり、したがって、たとえば約２０μｍであり得るノズルプレート４４に穿設されている各ノズル開口部４６のノズル開口部直径ｄよりもはるかに大きい。つまり下面にノズル出口面４２があるノズルプレート４４は、そのノズル開口部４６で、ノズル穴４５を部分的に一種の絞りとして閉じている。
【００３１】
ノズルプレート４４とノズル穴４５の間の隅に１つまたは複数の小気泡４７が形成されることがあり、この気泡は印刷障害につながる場合があるとともに、たとえば欧州特許出願明細書０３８９４８１Ｂ１で提案されているようなノズル８の空噴射では除去できないことが判明している。それよりもはるかに好ましいのはノズル穴４５に負圧をかけることであり、これによって図７に破線で示唆されているように気泡４７が膨張する。気泡４７は隅に固着していることができなくなり、むしろノズル開口部４６の方向に、そしてノズル開口部から出るように引っ張られ、それによって印刷インキ４０が追従して隅に流れこむことができる。
【００３２】
上述したシステムの機能は次のとおりである：
搬送装置５の上に平坦に載せられているシート状の被印刷体２は、印刷ヘッド４の下でこの印刷ヘッドによって印刷される。このとき印刷ヘッド４は搬送装置５と、これによって印刷ヘッド４のそばを通過して搬送される被印刷体２の非常に近くまで降下し、印刷ヘッド４はそのノズル８から印刷インキ微粒子を放出する。それぞれのノズル８から微粒子放出するため、ノズルのポンプ室１０の中に配置されている圧電フィルム１１に電圧が印加されることによってノズルのポンプ室１０が活性化され、その結果、圧電フィルム１１がノズル内部の方向へ変形して、中にある印刷インキ４０が微粒子としてノズル８から押し出される。
【００３３】
この印刷動作のあいだ（図１）、インクジェットプリンタ３に属している洗浄モジュール１２はインクジェットプリンタ３の外部にとり出されている。場合により被印刷体２からノズル出口面４２に裏移りした、またはノズル８からノズル出口面４２に漏れ出した印刷インキ４０をノズル出口面４２から取り除くため、および気泡４７をノズル８の内部から取り除くため、ないしはノズル８の内部での空気閉じ込めを防止するため、印刷ヘッド４を定期的な間隔で洗浄モジュール１２によって洗浄するのが好都合であり、そのために洗浄モジュール１２はインクジェットプリンタ３の残り部分、すなわち印刷モジュール４８と組み合わされる。
【００３４】
そのために印刷ヘッド４は図２に示されているように搬送装置５からより大きな間隔をとるようにセットされ、その結果、洗浄モジュール１２を水平方向で被印刷体搬送方向Ｒに対して横向きに側壁１３のそばを通り、ないしこれを貫通させて、印刷ヘッド４と搬送装置５の間に生じた中間スペースへと変位させることができる。このことは、操作員が洗浄モジュール１２をガイド装置の上に、たとえばガイドレールの上に載せ、これに沿って印刷モジュール９の中へ押し込むことによって行われる。
【００３５】
上記の手順が終わり、洗浄モジュールが印刷モジュール４８の内部に移った後（図５および図６）、洗浄ベルト３９とノズル出口面４２の間には間隔がまだ残っており、この間隔は、印刷ヘッド４が降下することでノズル出口面４２が洗浄ベルト３９の上に載せられることによって克服することができる。しかしながら有利には前記間隔を克服するためにアクチュエータ４１を用いて洗浄ベルト３９をノズル出口面４２の方へと上昇させ、図６に示されているようにノズル８を覆うようにノズル出口面４２に対して押圧させる。
【００３６】
洗浄ベルト３９とノズル出口面４２との間の接触が成立する前、または成立した後にモータのスイッチを入れ、それによって巻取りロール２２が（図６を参照して）時計回りに回転し始め、洗浄ベルト３９は被印刷体搬送方向Ｒに吸引プレート３４と接触しながらその上をゆっくりと進む。洗浄ベルト３９が被印刷体搬送方向Ｒと反対方向に進むことも同様に可能である。図示しない実施形態に関しては、洗浄ベルト３９が被印刷体搬送方向Ｒに対して横向きに走行することも考えられる。洗浄ベルト３９が拭い取りをしているあいだ連続的にノズル出口面２４のそばを通過し、このときノズル出口面は、その際に自らに沿って引きずられていく洗浄ベルト３９によって徹底的に拭い取られる。ノズル出口面４２にある印刷インキ４０ばかりでなく、場合により印刷インキ４０と混合している汚れ、たとえば紙粉などもノズル出口面４２から洗浄ベルト３９によって取り去られる。（図６を参照して）時計回りに回転する繰出しロール２１から洗浄ベルト３９が清潔な状態で繰り出されるので、継続的に清潔なベルト部分がノズル出口面４２と接触することになる。
【００３７】
印刷ヘッド４の上述した機械的な洗浄は、その洗浄時間全体にわたって吸引装置３１で空気圧によって支援することができる。この場合、負圧生成器３２がモータ２５よりも前またはこれと同時に動かされ、モータ２５の後またはこれと同時に停止される。しかしながら印刷ヘッド４の多段階の洗浄も可能であり、この場合には印刷ヘッドが洗浄段階では機械的にも空気圧的にも洗浄され、これに後続する洗浄段階では機械的にのみ洗浄される。この場合、拭い取りをしている間は吸引装置３１を停止し、その間に洗浄ベルト３９を続けて走行させることを意図してもよい。
【００３８】
負圧生成器３２が動作しているときに吸引室３３の内部で生じる真空は、吸引開口部３８およびこれを覆っている洗浄ベルト３９を貫通して、ノズル８のノズル穴４５に伝えられる。そのために吸引開口部３８の配置と、洗浄モジュール１２の洗浄位置（図６）での位置決めは、吸引開口部３８がノズル８のノズル開口部４６を覆うように行われる。有利にはそれぞれのノズル８に、洗浄時にそのノズル８と一直線に並ぶ、対応する吸引開口部３８が割り当てられる。しかしながら、吸引開口部３８が同時に複数のノズル開口部４６を覆うことを意図してもよい。
【００３９】
印刷ヘッド４が清潔になると、吸引室３３およびこれとともに吸引プレート３４がアクチュエータ４１によって再び印刷ヘッド４から離れるように降下し、モータのスイッチが切られ、このとき洗浄ベルト送りの停止は、循環している洗浄ベルト３９とノズル出口面４２との間の間隔が成立した後に、つまり降下の後に行うのが有利である。
【００４０】
洗浄モジュール１２は洗浄の後に印刷モジュール４８から取り出すことができ、これは組み合わせのときと逆のやり方で行う。その後、印刷ヘッド４は再び搬送装置５の方に向かって印刷位置（図１）へ変位し、次いで洗浄中には停止されていた印刷ヘッド４のインキ放出が再び動作するので、印刷機１からインクジェットプリンタ３へ供給される被印刷体２に、インクジェットプリンタ３で個別情報の刷り込みその他を再び施すことができる。被印刷体２は印刷機１で４色またはそれ以上の色の印刷画像を施されており、これに刷り込み画像が追加される。たとえば、連続して搬送装置５からインクジェットプリンタ３へ搬送されるシート状の被印刷体２のそれぞれに、被印刷体２をパンフレットに加工した後でこの被印刷体２が発送されるべき別々の受取人住所をインクジェットプリンタ３で印刷する。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットプリンタを、それから取り出されている洗浄モジュールおよび降下した印刷ヘッドとともに示す断面図である。
【図２】印刷ヘッドが上昇しているインクジェットプリンタを示す断面図である。
【図３】図２に示すインクジェットプリンタを、印刷ヘッドおよび洗浄モジュールとともに示す下面図である。
【図４】図３に示す洗浄モジュールの平面図である。
【図５】横方向に差し込まれた洗浄モジュールを備えているインクジェットプリンタを示す図である。
【図６】図５に示す洗浄モジュールの縦断面図である。
【図７】図６に示す印刷ヘッドのノズルの詳細図である。
【符号の説明】
１ 印刷機
２ 被印刷体
３ インクジェットプリンタ
４ 印刷ヘッド
５ 搬送装置
６ 吸引テーブル
７ 搬送ベルト
８ ノズル
９ ノズルモジュール
１０ ポンプ室
１１ 圧電フィルム
１２ 洗浄モジュール
１３ 側壁
１４ 窓
１５ フレーム
１６ 長手方向ウェブ
１７ 長手方向ウェブ
１８ 横方向支持体
１９ 横方向支持体
２０ ピボットベアリング
２１ 繰出しロール
２２ 巻取りロール
２３ 方向転換ロール
２４ 方向転換ロール
２５ モータ
２６ 歯車伝導装置
２７ コンソール
２８ モータ軸
２９ かさ歯車
３０ かさ歯車
３１ 吸引装置
３２ 負圧生成器
３３ 吸引室
３４ 吸引プレート
３５ 接続パイプ
３６ ホース
３７ 電気モータ
３８ 吸引開口部
３９ 洗浄ベルト
４０ 印刷インキ
４１ アクチュエータ
４２ ノズル出口面
４３ 窓
４４ ノズルプレート
４５ ノズル穴
４６ ノズル開口部
４７ 気泡
４８ 印刷モジュール
Ａ 間隔
Ｄ ノズル穴直径
ｄ ノズル開口部直径
Ｒ 被印刷体搬送方向

Claims (10)

1. 洗浄ベルト（３９）を用いてインクジェットプリンタ（３）の印刷ヘッド（４）を洗浄する方法において、
   吸引装置（３１）によって前記印刷ヘッド（４）の少なくとも１つのノズルの内部から印刷インキ（４０）を吸引除去し、同時に、前記洗浄ベルト（３９）によって、前記印刷ヘッド（４）に固定されているノズルプレート（４４）を拭き取り、またはこすることを特徴とする方法。
2. 洗浄ベルト（３９）を用いてインクジェットプリンタ（３）の印刷ヘッド（４）を洗浄する方法において、吸引装置（３１）によって印刷インキ（４０）を前記印刷ヘッド（４）から前記洗浄ベルト（３９）に吸引することを特徴とする方法。
3. 前記吸引装置（３１）によって印刷インキ（４０）を前記印刷ヘッド（４）の少なくとも１つのノズル（８）の内部から吸い出す、請求項２記載の方法。
4. 洗浄ベルト（３９）と吸引装置（３１）で構成されており、インクジェットプリンタ（３）の印刷ヘッド（４）を洗浄する装置において、前記洗浄ベルト（３９）が、洗浄を実施する間、前記印刷ヘッド（４）と前記吸引装置（３１）との間に配置されていることを特徴とする洗浄装置。
5. 前記洗浄ベルト（３９）が前記印刷ヘッド（４）にも前記吸引装置（３１）にも当接する、請求項４記載の洗浄装置。
6. 前記洗浄ベルト（３９）が空気を通過させる材料でできている、請求項４または５記載の洗浄装置。
7. 前記洗浄ベルト（３９）が吸収性のある材料でできている、請求項４から６のいずれか１項記載の洗浄装置。
8. 請求項４から７のいずれか１項に記載の洗浄装置を備えているインクジェットプリンタ。
9. 請求項８に記載のインクジェットプリンタ（３）が一体化されている、またはインライン運転のために請求項８に記載のインクジェットプリンタと連結可能であるオフセット印刷機。
10. 請求項８に記載のインクジェットプリンタ（３）が一体化されている、またはインライン運転のために請求項８に記載のインクジェットプリンタと連結可能である輪転印刷機。

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