JP7644761B2 - 乾燥プリントヘッドをプライミングするための方法及びシステム - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、乾燥プリントヘッドをプライミングするための方法及びシステムに関する。本発明は主として、いかなる輸送流体も含まない、乾燥した又はプライミングされていないページワイドプリントヘッドの輸送を容易にするために開発された。

発明の背景
Memjet（登録商標）技術を採用したインクジェットプリンタは、スモールオフィスホームオフィス（「ＳＯＨＯ」）プリンタ、ラベルプリンタ、及びワイドフォーマットプリンタを含む多くの異なる印刷フォーマット用に市販されている。Memjet（登録商標）プリンタは通常、ユーザが交換可能な１つ又は複数の静止したインクジェットプリントヘッドを備える。たとえば、ＳＯＨＯプリンタは、単体のユーザが交換可能な多色プリントヘッドを備え、高速インクジェットプレスは、媒体送り方向に沿って位置合わせされたユーザが交換可能な複数の単色プリントヘッドを備え、大判プリンタは、大判のページ幅にわたるようにずらして重なるように配置された、ユーザが交換可能な複数のプリントヘッドを備える。

交換用プリントヘッドは、ユーザによるインクジェットプリンタへの取付けのために「湿潤」又は「乾燥」状態で輸送されてもよい。通常、プリントヘッドは、取付け中、プライミングに関する潜在的な問題を回避するために、「湿潤」状態で輸送される。湿潤輸送プリントヘッドは、インク又は輸送流体で満たされてもよく、それは通常、着色剤を欠くインクビヒクルある。

しかしながら、湿潤輸送プリントヘッドは、ユーザにとっては利便性が低く、それは、インク又は輸送流体は、輸送中にプリントヘッドから漏れる、及び／又は、取付けプロセス中にこぼれることがあるためである。ユーザは、輸送又は取付け中に漏れる又はこぼれる傾向のない、乾燥プリントヘッドを受け取ることを好む。

しかしながら、乾燥輸送プリントヘッドは、乾燥プリントヘッドをインクでプライミングするために使用されるインク送達システムの課題を提示している。したがって、インクジェット印刷システムに新たに取り付けられる交換用プリントヘッドなどの乾燥プリントヘッドをプライミングするための方法及びシステムを提供することが望ましい。

発明の概要
本明細書で使用される場合、「インク」という用語は、インクジェットプリントヘッドから印刷することができる任意の印刷流体を意味するものとする。インクは、着色剤を含んでいてもいなくてもよい。したがって、「インク」という用語は、従来の染料ベース又は顔料ベースのインク、赤外線インク、定着剤（たとえば、プレコート剤及び仕上げ剤）、３Ｄ印刷流体などを含むことができる。

本明細書で使用される場合、「プリンタ」という用語は、従来のデスクトッププリンタ、ラベルプリンタ、複製装置、複写機、デジタルインクジェットプレスなどの、印刷媒体に印をつけるための任意の印刷装置を指す。

図面の簡単な説明
ここで本発明の実施形態は、単なる例示として、添付図面を参照して説明される。

交換可能なインクジェットプリントヘッドを有するプリンタのためのインク送達システムを概略的に示す。 乾燥インクジェットプリントヘッドをプライミングするためのシステムを概略的に示す。

発明の詳細な説明
重力送りインク送達システム
図１を参照すると、プリントヘッド４にインクを供給するためのインク送達システム１を有するプリンタが概略的に示されている。インク送達システムは、米国特許出願公開第２０１１／０２７９５６６号及び米国特許出願公開第２０１１／０２７９５６２号に記載のシステムと同様の機能を有する重力送りシステムであり、これらの特許の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

インク送達システムは、第１のインクライン１０を介してプリントヘッド４のプリントヘッド入口ポート８に接続されたインク出口ポート１０６を有する中間インクタンク１００を備える。中間インクタンク１００のインク戻りポート１０８は、第２のインクライン１６を介してプリントヘッド４のプリントヘッド出口ポート１４に接続されている。よって、中間インクタンク１００と、第１のインクライン１０と、プリントヘッド４と、第２のインクライン１６とは、閉じた流体ループを画定する。通常、第１のインクライン１０及び第２のインクライン１６は、特定の長さの可撓性チューブで構成されている。

プリントヘッド４は、プリントヘッド入口ポート８と第１のインクライン１０とを取り外し可能に相互接続する第１の連結部３と、プリントヘッド出口ポート１４と第２のインクライン１６とを取り外し可能に相互接続する第２の連結部５とによってユーザが交換可能である。プリントヘッド４は通常、ページワイドプリントヘッドであり、たとえば、米国特許出願公開第２０１１／０２７９５６６号、米国特許第１０，３８４，４６１号、米国特許第１０，２９３，６０９号に記載のプリントヘッドであってもよく、そのそれぞれの内容は参照により本明細書に組み込まれる。そのようなプリントヘッドは、入口ポート８と出口ポート１４とを相互接続する１つ又は複数のインクチャンネルを有する。

中間インクタンク１００は、タンクの屋根に位置付けられたエアベント１０９の形態のガスポートを介して大気に通じている。したがって、通常の印刷中、インクは、負の静圧（「背圧」）で重力を受けてプリントヘッド４に供給される。換言すれば、プリントヘッド４の下に位置付けられた中間インクタンク１００からのインクの重力送りにより、所定の負の静圧でプリントヘッドにインクを供給するための圧力調整システムが提供されている。プリントヘッド４のノズルプレート１９で受ける背圧の大きさは、中間インクタンク１００内のインクのレベル２０からのノズルプレートの高さｈによって決まる。

インクは、カートリッジ２４に収容された折たたみ可能なインクバック２３を備える大容量インク貯蔵器から、中間インクタンク１００のインク入口ポート１１０に供給される。カートリッジ２４は、カートリッジベント２５を介して大気に通じており、インクがシステムによって消費されると、折たたみ可能なインクバック２３は折りたたむことができる。折たたみ可能なインクバック２３は通常、インク供給ライン２８を介してインク入口ポート１１０に供給される脱ガスインクを含む空気不透過性フォイルバッグである。カートリッジ２４は通常、ユーザが交換可能であり、適切なインク供給連結部３２を介してインク供給ライン２８に接続されている。

制御システムは、中間インクタンク１００内のインクの略一定のレベル、したがって、一定の高さｈ及び対応する背圧を維持するために使用される。図１に示されるように、制御弁３０は、インク供給ライン２８に位置付けられて、カートリッジ２４から中間インクタンク１００へのインクの流れを制御する。制御弁３０は、中間インクタンク１００の側壁に位置付けられた「高」センサ１０２及び「低」センサ１０４（たとえば、光センサ）からのフィードバックを受信する第１の制御装置１０７の制御下で作動する。インクのレベル２０が「低」センサ１０４を下回ったとき、第１の制御装置１０７は弁３０を開ける信号を送信し、インクのレベルが「高」センサ１０２に到達すると、制御装置は弁を閉じる信号を送信する。このように、中間インクタンク１００内のインクのレベル２０は、比較的一定に維持することができる。中間インクタンク１００は、たとえば、米国特許第１０，４２７，４１４号に記載されているものであってもよく、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

中間インクタンク１００と、第１のインクライン１０と、プリントヘッド４と、第２のインクライン１６とを組み込んだ、閉じた流体ループは、プライミング、デプライミング、及び他の必要な流体作動を容易にする。第２のインクライン１６は、図１に示される時計方向に、インクを流体ループで循環させるぜん動ポンプ４０を含む。

ポンプ４０は、さまざまな流体作動を調整するために、ピンチ弁装置４２と協働する。ピンチ弁装置４２は、第１のピンチ弁４６と、第２のピンチ弁４８とを備え、たとえば、米国特許出願公開第２０１１／０２７９５６６号、米国特許出願公開第２０１１／０２７９５６２号、及び米国特許第９１８０６７６号に記載のピンチ弁装置のいずれかの形態をとることができ、これらの特許の内容は参照により本明細書に組み込まれる。

第１のピンチ弁４６は、第１のインクライン１０から分岐した空気管５０を通る空気の流れを制御する。空気管５０は、大気に通じ、必要に応じて、閉じた流体ループ用の吸気口として機能する空気フィルタ５２で終端している。

空気管５０により、第１のインクライン１０は、インク出口ポート１０６と空気管５０との間の第１の部分１０ａと、プリントヘッド入口ポート８と空気管５０との間の第２の部分１０ｂとに分割されている。第２のピンチ弁４８は、第１のインクライン１０の第１の部分１０ａを通るインクの流れを制御する。

ポンプ４０、第１のピンチ弁４６、及び第２のピンチ弁４８は、さまざまな流体作動を調整する第２の制御装置４４によって制御される。前述から、図１に示されるインク送達システムが、多彩な流体作動を提供するのは当然のことである。表１は、プリンタ１で使用されるいくつかの例示的な流体作動に対するさまざまなピンチ弁及びポンプの状態を示している。当然ながら、これらの例示的な流体作動のさまざまな組合せを採用することができる。

通常印刷（「印刷」モード）時、プリントヘッド４は、負の背圧で重力を受けてインクを中間インクタンク１００から抽出する。このモードでは、ぜん動ポンプ４０は遮断弁として機能し、一方、第１のピンチ弁４６は閉じ、第２のピンチ弁４８は開いて、インク出口ポート１０６からプリントヘッド４の第１のポート８へのインクの流れを可能にする。印刷時、インクは、第１の制御装置１０７の制御下で、中間インクタンク１００のインク入口ポート１１０に供給されて、プリントヘッド４のための比較的一定の背圧を維持する。

プリントヘッドのプライミング又はフラッシング時（「プライム」モード）、インクは、閉じた流体ループを順方向（すなわち、図１に示される時計方向）に循環し、制御弁３０は閉じられている。このモードでは、ぜん動ポンプ４０は、ポンプ圧送順方向に駆動され、一方、第１のピンチ弁４６は閉じ、第２のピンチ弁４８は開いて、プリントヘッド４を介したインク出口ポート１０６からインク戻りポート１０８へのインクの流れを可能にする。このようにプライミングを使用して、プリントヘッドをインクでプライミングすることができる。

「待機」モードでは、ポンプ４０は停止され、一方、第１のピンチ弁４６は閉じ、第２のピンチ弁４８は開く。「待機」モードは、プリントヘッド４で負の静インク圧を維持し、これは、プリンタがアイドル状態のときに、ノズルプレート１９上での色の混合を最小限にする。通常、プリントヘッドは、このモードにおいて、ノズルからのインクの蒸発を最小限にするために蓋をされる（たとえば、米国特許出願公開第２０１１／０２７９５１９号を参照。この特許の内容は参照により本明細書に組み込まれる）。

使用済みのプリントヘッド４を交換するために、プリンタからプリントヘッドを取り外すことができるようにする前に、プリントヘッドをデプライミングする必要がある。「デプライム」モードでは、第１のピンチ弁４６は開き、第２のピンチ弁４８は閉じ、第１のポンプ４０は順方向に駆動されて、空気管５０を介して大気から空気を吸い込む。プリントヘッド４をデプライミングした後、プリンタは、プリントヘッドをインク供給源から切り離す「無効」モードにセットされ、それにより、インクこぼれを最小限にして、プリントヘッドを安全に取り外すことができるようになる。

前述から、複数の流体作動が、図１に関連して上で説明されたインク送達システムを使用して実行されてもよいことが理解されるであろう。

乾燥プリントヘッド４のプライミング
図１に関連して記載されたインク送達システムは、湿潤プリントヘッド、すなわち、通常は輸送流体でプライミングされるプリントヘッドをプライミングするのに非常に適している。「プライム」モードでは、ポンプ４０は、入口ポート８を通してプリントヘッド４にインクを引き込むように、順方向に駆動される。このように、輸送流体は、プリントヘッド４から移動し、第２のインクライン１６を介して中間タンク１００に戻るようにインク送達システムを時計方向に循環する（輸送流体によるインクの希釈は、事実上、ユーザは気が付かない、又は、プリントヘッド４からインクを吐出することによって急速に軽減される）。

しかしながら、乾燥プリントヘッドは、図１に示されるインク送達システムを使用するプライミングには適していない。これは、順方向のポンプ４０の駆動が、入口ポート８を通してプリントヘッドに新鮮なインクを引き込む代わりに、インク噴射ノズルを介してプリントヘッド４に空気を吸い込む傾向があるためである。問題は、より長いプリントヘッド、たとえば、２００ｍｍより長いプリントヘッド又は２５０ｍｍより長いプリントヘッドにおいて特に悪化する。乾燥プリントヘッドのプライミングにおけるこの問題を克服するための１つの手段は、空気がプリントヘッド４に吸い込まれるのを防ぐように、ノズルを密閉することである。プリントヘッドキャッパは、当業者によく知られており、アイドル期間中、ノズルからのインクの脱水を抑制するように設計されている（たとえば、米国特許第１０，５１８，５３６号に記載のキャッパを参照。この内容は参照により本明細書に組み込まれる）。しかしながら、キャッパは、特により長いプリントヘッドにおいて、プリントヘッドノズルプレートのまわりに完璧な気密シールを提供することはまずない。実際、多くのキャッパには、キャッピングチャンバの内外を均圧化するために、小さいブリーザ穴が設けられており、それにより、必要に応じて、プリントヘッドから簡単にキャッパをとることができる。したがって、単にプリントヘッド４をキャッピングすることは、通常、プリントヘッドをプライミングしようとするときに空気がノズルに吸い込まれる問題に対する適切な解決策ではない。

図２に、乾燥プリントヘッド４をプライミングするのに適したシステムが示されている。このシステムでは、プリントヘッド４は、プライミング中、キャッパ２００によって覆われる。さらに、キャッピングチャンバ２０２に接続された適切な真空源（たとえば、真空ポンプ）を介して、キャッパ２００が吸い込まれる。

したがって、上で説明された「プライム」作動に従ってポンプ４０が順方向に駆動するとき、ノズルを通してプリントヘッド４に空気を吸い込むことはできない。むしろ、キャッパ２００のキャッピングチャンバ２０２内で維持される小さい真空圧により、要望通り、入口ポート８を介してプリントヘッド４にインクを引き込むことができ、それにより、プリントヘッドのインクチャンネルをインクでプライミングする。吸込量は、プリントヘッドのノズルにおいてポンプによって加えられる圧力に打ち勝つのに十分であるように制御される。しかしながら、吸込量は、プリントヘッドのノズルを通してキャッパ２００にインクを引き込むには不十分であるように制御される。よって、入口ポート８と出口ポート１４とを相互接続するプリントヘッド４のインクチャンネルは、インクでプライミングすることができる。

第２の制御装置４４は、ポンプ４０の駆動と協働して、キャッピングチャンバ２００における吸込量を制御するために使用されてもよい。このように、乾燥プリントヘッドのプライミングは、プリントヘッド４を通るインクの強制された一方向流れに頼らない種類のインク送達システムを使用して実現可能である。

当然のことながら、本発明は単なる例示として記載されており、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内で細部の変更が可能であることは理解されるだろう。

Claims (8)

1. 乾燥インクジェットプリントヘッドをプライミングするためのシステムであって、
   上流側インクラインに接続された入口ポート及び下流側インクラインに接続された出口ポートを有する前記インクジェットプリントヘッドと、
   前記下流側インクラインに作動可能に接続されたポンプと、
   前記プリントヘッドと係合されたキャッパと、
   前記キャッパのキャッピングチャンバに吸い込みを加えるための真空源と、
   前記ポンプ及び前記真空源の駆動を調整するための制御システムと
   を備え、
   使用時、前記ポンプが、前記真空源と同時に駆動し、それにより、前記入口ポートから前記出口ポートまで前記プリントヘッドを通してインクを引き込み、前記プリントヘッドをプライミングし、
   前記吸い込みが、前記プリントヘッドのノズルを通してインクを引き込むには不十分である、
   システム。
2. インクタンクをさらに備え、前記上流側インクライン及び前記下流側インクラインが、前記プリントヘッドとともに閉じた流体ループを形成するために、前記インクタンクに接続される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記インクタンクを補充するためのバルクインク供給部をさらに備える、請求項２に記載のシステム。
4. 前記インクタンクが、前記プリントヘッドのインク圧の重力制御のために、前記プリン
   トヘッドの高さより下に位置付けられる、請求項３に記載のシステム。
5. 前記ポンプが、一方向ポンプである、請求項１に記載のシステム。
6. 前記ポンプが、インラインぜん動ポンプである、請求項５に記載のシステム。
7. 前記吸い込みが、前記プリントヘッドのノズルにおいて前記ポンプによって加えられる
   圧力に打ち勝つのに十分である、請求項１に記載のシステム。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載のシステムを使用する、乾燥インクジェットプリントヘッドをプライミングする方法。

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