(57)【要約】印刷装置のプリントヘッドにその場で取り付けるための保守キャップが提供される。保守キャップは、液体を受領するための少なくとも１つのチャンバを画定する筐体を備える。筐体内の開口は、保守キャップがプリントヘッドと係合されると、液体をチャンバからプリントヘッドの一部に通すための経路を提供する。また保守キャップは、プリントヘッドと係合するために開口の周囲に配置された封止を含む。筐体に結合された変換器は、プリントヘッドを洗浄するように、チャンバおよびプリントヘッド内に含有された液体内に超音波音響波を生成するために使用される。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドの少なくとも一部に取り付けるための保守キャップであって、
液体を受領するために少なくとも１つのチャンバを画定する筐体であって、前記筐体は、
前記保守キャップが前記プリントヘッドと係合されると、前記液体を前記チャンバから前記プリントヘッドの一部の中に通すための通路を提供する少なくとも１つの開口と、
前記プリントヘッドと係合するための前記少なくとも１つの開口の周囲に配置された封止と、を備える、筐体と、
前記チャンバおよび前記プリントヘッド内に含有された前記液体内に超音波音響波を発生し、それによって前記液体のキャビテーションによって生成された力を受けて前記プリントヘッドを洗浄するために、前記筐体に結合された少なくとも１つの変換器であって、前記少なくとも１つの変換器は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数を有する音響波を発生するように構成される、少なくとも１つの変換器と、
を備える、保守キャップ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの開口は、細長く、前記プリントヘッドの前記面内の開口の長さより長い、請求項１に記載の保守キャップ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの開口の周囲に配置された前記封止は、前記プリントヘッドの前記面と係合するための適合する面封止である、請求項１または２に記載の保守キャップ。
【請求項４】
前記筐体は、前記保守キャップから分離して配置された液体供給部から液体を受領するための流体ポートを備える、請求項１〜３のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの変換器は、３０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、また好ましくは３８ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の音響波を発生するように構成される、請求項１〜４のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの変換器は、音響波を前記チャンバに０．１〜１０Ｗ／ｃｍ2、好ましくは１〜１０Ｗ／ｃｍ2の強度で提供するように構成される、請求項１〜５のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの変換器は、前記少なくとも１つの開口と反対側の表面上の前記筐体に結合される、請求項１〜６のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項８】
前記筐体内の前記少なくとも１つの開口の前記細長い軸に平行に配置された複数の変換機を備える、請求項１〜７のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項９】
前記プリントヘッドは、その中に前記プリントヘッドの排出場所が配置された内容積を備え、前記内容積と前記プリントヘッドの前記外側との間に通路を提供する開口スロットを備えた面をさらに備える、静電プリントヘッドである、請求項１〜８のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項１０】
前記筐体は、前記チャンバが少なくとも１つのそれぞれのプリントヘッドと係合されると、前記液体を前記チャンバから前記少なくとも１つのそれぞれのプリントヘッドの一部の中に通すための少なくとも１つのそれぞれの通路を提供する、少なくとも１つの開口を備える、共通チャンバを備える、請求項１〜９のいずれかに記載の保守キャップ。
【請求項１１】
前記筐体は、複数のチャンバを画定し、
前記チャンバのそれぞれは、前記他のチャンバから隔離され、
各チャンバは、前記チャンバがプリントヘッドに係合されると、前記液体を前記チャンバから前記プリントヘッドの一部の中に通すための通路を提供する開口を備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の保守キャップ。
【請求項１２】
充填レベル制御デバイスをさらに備え、
前記充填レベル制御デバイスは、前記少なくとも１つのチャンバと流体連通し、前記少なくとも１つのチャンバ内の液体に対する最大平衡高さを制御するように構成され、
好ましくは、前記充填レベル制御デバイスは、前記液体の前記最大平衡高さが前記筐体の前記開口の前記高さより高いように構成される、請求項１〜１１のいずれかに記載の保守キャップを備えるシステム。
【請求項１３】
前記充填レベル制御デバイスは、堰を備え、
前記堰の前記頂部の高さは、前記少なくとも１つのチャンバおよび前記チャンバと係合されるプリントヘッドによって画定される洗浄容積内の前記液体の前記最高平衡高さを限定する、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのチャンバおよび前記チャンバと係合されるプリントヘッド内の前記液体の高さを監視するためのレベル検出システムをさらに備え、
好ましくは、前記レベル検出システムは、前記プリントヘッドのための局所インク圧力制御システムである請求項１〜１１のいずれかに記載の前記保守キャップを備える、または、請求項１２または１３に記載のシステムを備える、
システム。
【請求項１５】
プリントヘッドを洗浄する方法であって、
保守キャップをプリントヘッドと係合させることにより、前記保守キャップと前記プリントヘッドとの間に封止を形成することと、
液体を前記保守キャップによって画定されたチャンバの中に供給することにより、前記プリントヘッドの前記排出領域を前記液体内に浸すことと、
２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数を有する超音波音響波を前記液体内に発生させることにより、前記プリントヘッドの前記排出領域を洗浄することと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記プリントヘッドの前記排出領域が前記液体内に浸されるときに、前記保守キャップによって画定された前記チャンバの中への前記液体の供給を停止することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記保守キャップと前記プリントヘッドとの間に封止を形成するステップは、洗浄容積を画定し、
前記洗浄容積は、前記保守キャップチャンバ内の少なくとも第１の容積と、前記プリントヘッド内の内容積である第２の容積と、の組合せを備える相互連結容積から形成され、
好ましくは、前記排出領域を浸すステップは、前記液体を前記洗浄容積に充填することを含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記液体は、前記プリントヘッド内に使用される前記インクに対するキャリア液と同じ液体を備える、請求項１５〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記保守キャップは、請求項１〜１１のいずれかに記載の保守キャップである、請求項１５〜１８のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を使用して印刷装置のプリントヘッドを洗浄するためのプリントヘッド保守キャップに関する。またプリントヘッド保守キャップを使用する方法も提供される。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第９３／１１８６６号パンフレットに説明されている静電プリントヘッドの型が周知である。この型の静電プリントヘッドは、化学的不活性物質に分散された荷電固体粒子を排出し、まず凝縮し次いで固体粒子を排出するために印加電界を使用することによりキャリア液を分離させる。印加電界は電気泳動を生じ、荷電粒子がインクの表面に接触するまで荷電粒子は基板に向かって電界内を動くので、凝縮が起きる。印加電界が表面張力に勝る十分な大きさの力を荷電粒子上に生成するときに排出が起きる。電界は排出場所と基板との間に電位差を生成することによって発生される。すなわちこれは電圧を排出場所で、および／または排出場所の周囲で電極に印加することによって達成される。
【０００３】
排出が起きる場所は、プリントヘッドの幾何形状ならびに電界を生成する電極の場所および外形によって決定される。通常プリントヘッドはプリントヘッドの本体からの１つまたは複数の突起からなり、これらの突起（排出直立部としても公知である）は、それらの表面上に電極を有する。電極に印加されたバイアスの極性は、電気泳動力の方向が電極から離れて基板に向かうように、荷電粒子の極性と同じである。さらにプリントヘッド構造の全体の幾何形状および電極の位置は、凝縮および排出が突起場所の周りの高度に局在化された領域で起きるように設計される。
【０００４】
インクは、排出された粒子を補充するために連続して排出場所を流れ去るように配置される。この流れを可能にするために、インクは低粘度で、通常は数センチポアズでなければならない。排出される材料は、荷電粒子の選択的排出に起因して粒子の凝縮がより高いので、より粘性があり、その結果、材料は衝撃で広がりにくいので、この技術を使用して非吸収基板上に印刷できる。
【０００５】
様々なプリントヘッドの設計が、国際公開第９３／１１８６６号パンフレット、国際公開第９７／２７０５８号パンフレット、国際公開第９７／２７０５６号パンフレット、国際公開第９８／３２６０９号パンフレット、国際公開第９８／４２５１５号パンフレット、国際公開第０１／３０５７６号パンフレットおよび国際公開第０３／１０１７４１号パンフレットなどの先行技術に説明されている。
【０００６】
上に説明されたようなプリントヘッドは、持続的使用を通して、最終的に取り除かなければならない不要な物質の堆積物を蓄積することがある。時としてインク粒子は、プリントヘッドの排出場所の領域に固体堆積物を形成することがあり、浮遊粉塵粒子が排出場所および中間電極を含む排出領域に積ることがある。
【０００７】
プリントヘッドから不要な物質を取り除くこれまでに公知の方法は、あらゆるデブリを追放するために洗浄（またはリンス）液を、プリントヘッドの排出領域を通過させることである。このような方法に使用される洗浄液は、主にインクキャリア液から構成され、その中でインク粒子は決して溶けない。プリントヘッドのあらゆる表面上で乾燥したインク粒子の堆積物を取り除くために、このような方法を機械的に「擦り洗う」工程と組み合わせることが好ましい。通常機械的に「擦り洗う」工程は、液体の流れを攪拌し、それによってインク堆積物を除去するために、洗浄液を空気と組み合わせるものである。場合によってはこの「擦り洗う」工程の有効性は、インク堆積物上の乾燥部を完全に取り除くには不十分であることがわかっている。
【０００８】
インク堆積物を分解できる洗浄液を使用して、上記の方法を実行する試みが行われてきた。しかしこのような液体は印刷に使用されたインクに不適合であった。洗浄後にプリントヘッドに残る少量の洗浄液が印刷インクと混ざることは避けられないので、液体は互いと適合しなければならない。
【０００９】
プリントヘッドからすべての不要な物質を首尾よく取り除くことができる他のこれまでに公知の方法は、プリントヘッドの排出領域に近づくようにプリントヘッドの前面を取り外す、またはさらなる洗浄を行うことができるように印刷機からプリントヘッドを取り外す、のいずれかのために、手動の介入が必要であった。次いで溶媒、化学薬品または超音波洗浄機の使用などの広範囲の洗浄方法がプリントヘッドに適用されることがある。プリントヘッドが印刷機の中に再挿入される前に、あらゆる溶媒残留物をプリントヘッドから注意深く取り除くことができる。
【００１０】
プリントヘッドおよび／またはその前面を取り外し、洗浄し、続いて再挿入することは、実行するために著しい技能を必要とする、時間のかかる工程である。これは、印刷機の中断時間という望ましくない時間を必要とし、取り外し、洗浄し、再度取り付ける間にプリントヘッドの要素を損傷する危険性が増す。
【００１１】
米国特許明細書第６，１８３，０５７Ｂ１号は、その中にプリントヘッドの面と係合するための洗浄キャップが提供される、プリンタを洗浄するための装置を教示している。使用時に洗浄流体の連続流は、流体内の粘性力がプリントヘッド上のデブリを除去して取り除くようにプリントヘッドの面上を通過する。約１７，０００ｋＨｚの周波数を有する圧力波を液体内に誘発するために、超音波変換器が提供される。
【００１２】
しかしこのような装置は、中間電極の背後に配置された排出領域を備えるプリントヘッドとともに使用するのに適していない。プリントヘッドの面上の流体の一定流量では、排出場所を備えるプリントヘッドの領域に流体が深く浸透せず、したがってプリントヘッドの外側への洗浄作用が限定される。また流体の流れにより乱流が生じ、乱流はプリントヘッドに向かって伝搬するときに超音波圧力波の減衰を生じる。
【００１３】
したがって不要な物質を完全に取り除く一方で、公知の技法を使用して遭遇した問題を避けることができる、プリントヘッドを洗浄するための改良された手法を提供することが必要とされている。
【発明の概要】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、プリントヘッドの少なくとも一部に取り付けるための保守キャップが提供され、保守キャップは、液体を受領するために少なくとも１つのチャンバを画定する筐体を備え、筐体は、保守キャップがプリントヘッドと係合されると、液体をチャンバからプリントヘッドの一部の中に通すための通路を提供する少なくとも１つの開口と、プリントヘッドと係合するための少なくとも１つの開口の周囲に配置された封止とを備える。保守キャップは、チャンバおよびプリントヘッド内に含有された液体内に超音波音響波を発生させ、それによってプリントヘッドを洗浄するために筐体に結合された、少なくとも１つの変換器をさらに備える。この少なくとも１つの変換器は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数を有する音響波を発生するように構成される。
【００１５】
上記の保守キャップは、プリントヘッドの排出領域に超音波エネルギーを提供できる一方で、プリントヘッドをその場に留めることができる。このことは多くの理由でプリントヘッドの洗浄の公知の技法を超えて有利である。本発明は、静電インクジェットプリンタのプリントヘッドの洗浄に特に好都合である。
【００１６】
保守キャップは、それ自体とプリントヘッドとの間に封止を形成することができ、それによって保守キャップのチャンバ、プリントヘッドの内容積、および保守キャップとプリントヘッドとの間の小さい封止容積（このような封止容積が保守キャップのチャンバの封止容積に加えられる場合）を備える洗浄容積を画定することができる。保守キャップおよびプリントヘッドの内容積を備える液密領域を形成することにより、プリントヘッドを印刷装置から取り除く必要なしにプリントヘッドの排出領域を洗浄液内に浸すことができる。
【００１７】
少なくとも１つの超音波変換器は、洗浄容積内に含有された液体全体に伝搬する超音波を供給でき、表面上の不要な物質の堆積を取り除く作用をするキャビテーション気泡を形成する。超音波洗浄は、プリントヘッドの印刷インクと適合しない溶剤を使用する必要性がない。
【００１８】
２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数を有する超音波のこの使用により、超音波がプリントヘッドの面内のスロットを貫通し、プリントヘッドの内容積に伝搬することができる一方で、不要な物質を取り除くために十分なパワーを提供する。さらに選択された周波数の範囲は、公知の超音波変換器で容易に到達できるパワー強度でキャビテーションを起こすことができる。
【００１９】
少なくとも１つの開口は細長く、プリントヘッドの面内の開口の長さより長くてもよい。これにより、超音波はプリントヘッド内の開口の全長にわたって伝搬し、プリントヘッドの内部領域の中に入ることができる。これにより、均一な洗浄作用をプリントヘッドの排出領域全体にわたって機能させることができる。
【００２０】
封止の様々な構成が企図されるが、少なくとも１つの開口の周囲に配置される封止は、プリントヘッドの面と係合するための適合する面封止であることが好ましい。これにより、保守キャップをプリントヘッドの面と容易に係合させることができ、通常保守キャップとそれを通って超音波を伝搬させなければならないプリントヘッドとの間に短いチャネルを提供し、したがってキャップとプリントヘッドの排出領域との間の波力の減衰は最小になる。
【００２１】
少なくとも１つの変換器は、音響波をチャンバに０．１〜１０Ｗ／ｃｍ2、好ましくは１〜１０Ｗ／ｃｍ2の強度で提供するように構成されることが有利である。この強度範囲は、超音波がプリントヘッド内の開口を貫通できる周波数で駆動されるときに、洗浄容積内に含有された液体内にキャビテーション気泡を形成することができることを本出願人は発見した。
【００２２】
一実施形態では、少なくとも１つの変換器は、音響波をチャンバに５０Ｗ以下の電力で提供するように構成された、１２ｃｍ2の放射表面（すなわちそれを通って超音波エネルギーがチャンバの中に伝達されるチャンバとの接触面積）を有する。
【００２３】
筐体は、保守キャップから分離して配置された液体供給部から液体を受領するための流体ポートを備えてもよい。これにより、保守キャップから離れて配置された源から筐体が充填されることができる一方で、キャップはプリントヘッドと係合される。
【００２４】
少なくとも１つの変換器は、少なくとも１つの開口と反対側の表面上の筐体に結合されてもよい。これにより、超音波を筐体内の開口に向かって、したがってプリントヘッドの排出領域に向かって方向付けることができる。
【００２５】
保守キャップは、筐体内の少なくとも１つの開口の細長い軸に平行な線に配置された、または平行な線に沿って配置された２つ以上の変換器を備えてもよい。これにより、超音波エネルギーがプリントヘッド内の排出領域においてアレイを跨いて一様に分散される。
【００２６】
原則として、保守キャップは多数の異なる型のプリントヘッドとともに使用されてもよい。適切なプリントヘッドの一例は、その中にプリントヘッドの排出場所が配置された内容積を備え、内容積とプリントヘッドの外側との間に通路を提供する開口スロットを備えた面をさらに備える静電プリントヘッドである。
【００２７】
また保守キャップを備え、さらに充填レベル制御デバイスを備えるシステムも提供され、充填レベル制御デバイスは、少なくとも１つのチャンバと流体連通し、少なくとも１つのチャンバおよびチャンバと係合されるプリントヘッド内の液体に対する最大平衡高さを制御するように構成される。これにより、上限を洗浄容積に対して画定することができ、したがってその中に洗浄液を配置してもよい正確な容積を画定する。
【００２８】
充填レベル制御デバイスは、少なくとも１つのチャンバおよびチャンバと係合されるプリントヘッド内の液体の最大高さが、筐体の開口の高さより高いように構成されてもよい。これにより、洗浄容積が保守キャップから出てプリントヘッドの内容積の中に入ることができ、それによって洗浄液はプリントヘッドの排出場所を包み込むことができる。
【００２９】
充填レベル制御デバイスは堰を備えてもよく、堰の頂部の高さは、少なくとも１つのチャンバおよびチャンバと係合されるプリントヘッド内の液体の最大高さを限定する。液体の最大高さを限定する堰の使用により、最大充填レベルを超えることなく過剰液体を保守キャップに供給することができる。これにより、洗浄液の正確な容積を決定し、保守キャップに送達する必要のない、単純な充填する工程が可能になる。
【００３０】
筐体は複数のチャンバを確定してもよく、チャンバのそれぞれは他のチャンバから流体分離され、各チャンバは、チャンバがプリントヘッドと係合されると、液体をチャンバからそれぞれのプリントヘッドの一部の中に通すための通路を提供する開口を備える。これにより、キャップを多数のプリントヘッドを備える印刷モジュールとともに使用することができ、プリントヘッドは、例えばそれぞれが異なるそれぞれのインクの化学的性質を使用することができる。
【００３１】
別法として、チャンバは、チャンバがプリントヘッドと係合されると、複数のそれぞれのプリントヘッドと連通する複数の開口を備えてもよい。
【００３２】
本発明の第２の態様によれば、プリントヘッドを洗浄する方法が提供される。方法は、保守キャップをプリントヘッドと係合させることにより、保守キャップとプリントヘッドとの間に封止を形成することと、液体を保守キャップによって画定されたチャンバの中に供給することにより、プリントヘッドの排出領域を液体内に浸すことと、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数を有する超音波音響波を液体内に発生させることにより、プリントヘッドの排出領域を洗浄することと、を含む。
【００３３】
この方法は、プリントヘッドを印刷装置から取り外す、またはインク固形物の溶媒を使用する必要なしに、プリントヘッドの内部および外部構成要素に集中的な洗浄する工程を提供するので、この方法はプリントヘッドを洗浄するこれまでの方法を超えて有利である。
【００３４】
保守キャップとプリントヘッドとの間に封止を形成するステップは洗浄容積を画定してもよく、洗浄容積は、保守キャップチャンバ内の少なくとも第１の容積とプリントヘッド内の内容積である第２の容積の組合せを備える、相互連結した容積から形成される。この相互連結された容積は、保守キャップとプリントヘッドとの間の封止によって画定されるあらゆる容積の存在を含む。浸すステップの間、洗浄容積は、超音波をその原点から洗浄されるプリントヘッドの各部に伝搬することができるように液体で充填される。通常液体は、好ましくはプリントヘッド内で使用されるインクのためのキャリア液と同じ液体を備える洗浄液である。このような液体の使用は、万一洗浄液のいかなる残留物が洗浄作業後にインクに接触し、またはインクと混合したとしても、インクとの適合性を確保し、プリントヘッドの作動前に後続のフラッシングまたは乾燥するステップの必要性を減らす。
【００３５】
好ましくは保守キャップによって画定されたチャンバの中への液体の供給は、プリントヘッドの排出領域が液体内に浸されると停止される。プリントヘッドの排出領域が液体内に浸されるときに、保守キャップによって画定されたチャンバの中への液体の供給が停止されることにより、液体を落ち着かせることができ、それによってそれを通る超音波が乱流に起因して減衰に悩まされることなく伝搬できる安定した媒体を提供する。
【００３６】
通常プリントヘッドは、使用時に下方に面する排出領域（例えば中間電極および複数の排出先端部を含む）を有し、保守キャップは、したがって好都合に下からプリントヘッドと係合されてもよい。また保守キャップは、プリントヘッドが下方に向いて傾斜した排出領域を有するが、排出部の線の軸は水平に配向されている場合にも使用されてもよい。
【００３７】
多数のプリントヘッドを備える印刷装置の場合、単一の保守キャップを使用して、具体的には分離したチャンバが個々のプリントヘッドに提供される場合に、位置を変える必要なしに多数のプリントヘッドを同時にまたは個別に洗浄してもよい。
【００３８】
理解されるように、第２の態様による方法は、好ましくは第１の態様による保守キャップを使用して実行される。
【００３９】
次に本発明の一部の例について添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明とともに使用するのに適したプリントヘッドの斜視図である。
【図２】図１に示されたプリントヘッドの分解図である。
【図３】プリントヘッドの異なる部品に洗浄／リンス液を方向付けるマニホールドブロックの断面図である。
【図４】プリントヘッドの先端領域に洗浄流体を方向付ける通路を示す、プリントヘッドの断面図である。
【図５】図１に示されたプリントヘッドの排出領域の詳細な横断面図である。
【図６】図１に示されたプリントヘッドの排出領域の三次元の近接図である。
【図７】図４と同じ図であるが、示された流体流れ経路を備える図である。
【図８】本発明の一例による、超音波保守キャップの分解図である。
【図９】プリントヘッドと係合された超音波保守キャップの断面図である。
【図１０】保守キャップおよびプリントヘッドが洗浄液で充填されている場合に、プリントヘッドと係合された超音波保守キャップの断面図である。
【図１０ａ】プリントヘッドが傾斜配向されている場合における洗浄液のレベルを示す、図１０と同じ断面図である。
【図１１】洗浄液を充填する工程における、保守キャップおよび充填レベルデバイスを含むシステムの概略図である。
【図１２】洗浄液を排水する工程における、保守キャップおよび充填レベルデバイスを含むシステムの概略図である。
【図１３】超音波保守キャップを使用して洗浄する工程の段階を説明する流れ図である。
【図１４】同じ洗浄液供給部から保守キャップの多数のプリントヘッドを充填するための工程を説明する流れ図である。
【図１５】堰／通気孔の構成要素およびプリントヘッドの係合区分を備える、保守キャップの斜視図である。
【図１５ａ】堰／通気孔の構成要素およびプリントヘッドの係合区分を備える、保守キャップの斜視図である。
【図１６】保守キャップと係合するプリントヘッドモジュールの外部ケーシングの斜視図である。
【図１７】保守キャップの係合機構を示す図である。
【図１８】保守キャップをプリントヘッドに封止するための封止の横断面図である。
【図１９】４個のプリントヘッド印刷モジュールとともに使用するための保守キャップの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明の理解を促進するために、まず図１〜図６に関連した公知のプリントヘッドの構造について論じ、続いて図７に関連した公知の洗浄作動の使用について論じる。
【００４２】
図１は、国際公開第９３／１１８６６号パンフレットに説明された型の静電プリントヘッドを示し、その作動原理は背景技術の章に論じた。本発明とともに使用するためのプリントヘッド１００は、流入ブロック１０１および流出ブロック１０２からなる２部構成の本体を備え、流入ブロック１０１と流出ブロック１０２との間にプリズム２０２および中央タイル２０１が配置され、後者はその前縁部（図２）に沿って形成された排出アレイを有する。プリントヘッドの前部では、中間電極板１０３が基準板１０４上に装着され、基準板１０４はプリントヘッドの本体上に装着される。中間電極１０３はスロット１０６を備え、スロット１０６は通常幅０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであり、使用時にそれを通ってインクが排出される。中間電極１０３は通常プリントヘッド１００の前面を形成する。ガスケット２０８は基準板１０４と流入ブロックおよび流出ブロックとの間に提供される。
【００４３】
図２、図３、図４、図５および図６を参照すると、プリントヘッドの本体は流入ブロック１０１および流出ブロック１０２を備え、その間にプリズム１０２および中央タイル２０１が挟まれる。中央タイル２０１は、その前縁部に沿った排出場所４０３のアレイ、およびその後縁部に沿った電気接続２０３のアレイを有する。各排出場所４０３は、インクメニスカスと（当技術分野で周知の方法で）相互作用する直立部４００を備える。直立部４００のどちらの側部上にも、排出直立部４００の両側を通過するインクを運ぶインクチャネル４０４がある。使用時に一定の割合のインクが、例えば印刷画像の画素を形成するために排出場所４０３から排出される。静電力の印加により排出場所４０３からインクが排出されることは当業者には十分に理解されており、本明細書にはそれ以上は説明しない。
【００４４】
プリズム２０２は一連の狭チャネル４１１を備え、中央タイル２０１内の個々の排出場所４０３のそれぞれに対応する。各排出場所４０３のインクチャネルは、プリズム２０２のそれぞれのチャネルと流体連通し、プリズム２０２のそれぞれのチャネルは、流入ブロック１０１内に形成された入口マニホールドの前部４０７と流体連通する（当該入口マニホールドは図２に表されているように流入ブロック１０１の底面上に形成されるので、図２には示されていない）。排出場所４０３の反対側では、インクチャネル４０４は排出場所４０３毎に単一のチャネル４１２に統合し、中央タイル２０１の底面（図５に示されているように）上の排出場所４０３から離れて、流出ブロック１０２内に形成された出口マニホールド２０９の前部４０９と流体連通する点まで延在する。
【００４５】
インクはプリントヘッド１００内のインク供給管２２０を用いて排出場所４０３に供給され、これはインクを流入ブロック１０１内の入口マニホールドに補給する。インクは入口マニホールドを通過し、そこからプリズム２０２のチャネル４１１を通って中央タイル２０１上の排出場所４０３に進む。次いで使用時に排出場所４０３から排出されない余剰インクは、中央タイル２０１のインクチャネル４１２に沿って流出ブロック１０２内の出口マニホールド２０９の中に流れる。インクは出口マニホールド２０９から出てインク戻り管２２１を通り、バルクインク供給部に戻る。
【００４６】
プリズム２０２のチャネル４１１は個々の排出場所４０３に連結されており、個々の排出場所４０３において正確に制御された排出特性を維持するために、インクを的確な圧力で入口マニホールドから供給される。インク入口マニホールドによりプリズム２０２の個々のチャネル４１１のそれぞれに供給されるインクの圧力は、プリントヘッド１００の排出場所４０３のアレイの全幅にわたって等しい。同様に中央タイル２０１の個々のチャネル４１２のそれぞれから出口マニホールド２０９に戻るインクの圧力は、排出場所４０３のアレイの全幅にわたって等しく、出口において正確に制御されるのは、入口および出口のインク圧力が各排出場所４０３においてインクの静止圧を一緒に決定するからである。
【００４７】
またプリントヘッド１００は、上部洗浄流体マニホールド２０４および下部洗浄流体マニホールド２０５を備える。上部および下部洗浄流体マニホールドは、それぞれ入口１０５ａ、１０５ｂを有し、それらを通してリンス／洗浄液をプリントヘッド１００に供給することができる。流入ブロック１０１および流出ブロック１０２は、どちらも洗浄流体通路４０１を備える。流入ブロック１０１内の通路は上部洗浄流体マニホールド２０４と流体連通し、流出ブロック１０２内の通路は下部洗浄流体マニホールド２０５と流体連通する。流体連結部２０６は、洗浄流体マニホールドをそれぞれの洗浄流体通路に関連付ける。
【００４８】
流入ブロックおよび流出ブロック内の洗浄流体通路４０１は、洗浄流体出口２０７において終了する。排出場所４０３への経路は、基準板１０４内のＶ字形空洞によって画定された閉鎖空間４０５ならびに流入ブロック１０１および流出ブロック１０２の外表面に沿って、排出場所４０３自体が空洞４０２内に位置する点まで続く。この例ではＶ字形空洞の２つの側部は互いに対して９０度である。
【００４９】
図７に示されているように、矢印Ａは、プリントヘッドの洗浄作動の一環の間にリンス／洗浄液および／または空気が取った流動経路を示す。領域Ｂは、入口および出口マニホールドを通りインクチャネル４１１および４１２に沿ってインクが取った経路を示す。通常作動中に、インクの流れは、入口側（入口ブロック２０１）から出口側（流出ブロック２０２）まで場所４０３の周囲に存在する。通常使用時に、洗浄液の流れはなく、実際にプリントヘッド内に洗浄液は存在しない。しかし洗浄作動中にインクの流れは停止され、インクは好ましくは、インクが洗浄液と実質的に混合しないように、入口２２０および出口２２１における圧力を下げることにより、プリントヘッドから引き抜かれる。洗浄液は、排出先端部および中間電極を備える空洞の内表面を洗い流すために、通路４０１を通って空洞４０２の中に供給される。洗浄が完了すると、インクを排出場所４０３に移動して戻すことにより、また排出場所４０３の周囲にプリントヘッドの流入側から流出側まで一定流量を再開させることにより、プリントヘッドを再準備することができる。
【００５０】
上に説明された洗浄作動は、乾燥したインクの堆積物などのプリントヘッド上の不要な物質が、それ以上積極的に洗浄する工程が加えられずに洗浄液の流れのみを受けるという点で限定されている。
【００５１】
また洗浄流体通路４０１は、洗浄液が保守キャップの中に供給される、または保守キャップから流れ出るときに、空洞４０２に排出口を付けるために以下に説明される洗浄作動の一部にも使用され、保守キャップはプリントヘッドの前面に封止される。これは、入口１０５ａおよび１０５ｂを洗浄液の供給部、圧縮空気の供給部、または大気に連結する、制御弁の組合せの使用によって遂行される。
【００５２】
プリントヘッド１００がその排出場所４０３を下方に向けるように配向される際、中間電極１０３はプリントヘッド１００の内容積の下面を形成する。プリントヘッドの内容積は、その中に排出場所４０３が突起する開放空洞を備え、溜り部を形成するために中間電極１０３によって下からまたその側面上において基準板１０４によって囲まれる。内容積は、中間電極１０３内の開口１０６を通って流れるのを妨げられた場合に、内容積内に保持される液体の量を充填されてもよい。このような場合、排出場所４０３は液体の高さに依存して部分的または完全に浸水されてもよい。以下に説明される保守キャップ装置とともに使用される際、内容積は中間電極１０３内の開口１０６を介してさらなるチャンバに連結される。内容物内の液体は、下のチャンバ内の液体で静力学的平衡に支持され、したがって中間電極１０３内の開口１０６を通って流れ出るのを防止される。またプリントヘッドおよび保守キャップは、プリントヘッドの排出場所が下方に向き、全く下方よりむしろ傾斜されるように配向されてもよく、排出部の線は水平線に配向される。この場合、同じ原理が内容積の充填に適用され、液体は同様に中間電極１０３内の開口１０６を通って流れ出るのを防止される。
【００５３】
図８の洗浄保守キャップ８００は、さらにその場で洗浄する工程のために装置を提供し、超音波エネルギーを使用してプリントヘッド１００から不要な物質を積極的に取り除く。使用時、保守キャップ８００は、筐体８０１とプリントヘッド１００との間に封止を形成するために、プリントヘッド１００と係合されてもよい（図９参照）。次いで筐体８０１は、排出場所４０３および中間電極１０３を含むプリントヘッド１００の要素を包み込むように洗浄液１００１のレベルが十分な高さ１００２に達するまで、洗浄液１００１を充填されてもよい（図１０参照）。超音波変換器８０５は筐体８０１に結合され、次いで電力を洗浄液１００１に超音波音響波の形で伝達するために使用されてもよい。超音波により洗浄液１００１のキャビテーションを生じ、キャビテーションは排出場所４０３などのプリントヘッドの排出領域および中間電極１０３の表面の周囲に衝撃波を生成する。洗浄液１００１のキャビテーションによって生じた衝撃波は、不要な物質の堆積を砕く作用をし、それによってプリントヘッド１００を洗浄する。またキャビテーション気泡を崩壊することによって生成された力は、超音波変換器の見通し線に配置されていない止まり穴および凹部を貫通することができる。
【００５４】
保守キャップ８００の筐体８０１は、使用時に洗浄液１００１が保持されるチャンバを画定する。筐体８０１は、開口８０２を図８に示されたようなその頂面内に備える。筐体８０１内の開口８０２は、中間電極１０の形状にほぼ対応する細長い長方形である。筐体８０１がプリントヘッド１００と係合されると、筐体８０１の頂面上の開口８０２の位置は、筐体チャンバ内の洗浄液１００１とプリントヘッドの内容積との間に流路を提供するように、中間電極１０３内の開口１０６の場所に対応する。
【００５５】
筐体８０１とプリントヘッド１００との間に封止を形成できるように、開口８０２の大きさはプリントヘッド１００の中間電極１０３の大きさより小さい。具体的には筐体８０１内の開口８０２の長さは中間電極１０３の長さより短く、筐体８０１の開口８０２の高さは中間電極１０３の高さより低い。超音波を中間電極１０３内の開口１０６全体にわたって供給できるように、筐体８０１の開口８０２の長さは中間電極１０３内の開口１０６の長さより長い。
【００５６】
好ましい実施形態では、筐体は、超音波エネルギーを液体の中に有効に導くために、また超音波を筐体のチャンバ内の液体全体に一様に広げるために、筐体の底面に厚い壁を備える。筐体のチャンバは、超音波出力の大部分を頂壁内の開口に向かって方向付けるために、筐体の頂部に向かって次第に狭められる。
【００５７】
この例では、筐体８０１は厚さ２ｍｍの鋼または同様の剛性材料から組み立てられる。この例では、筐体８０１はプリントヘッドの中間電極と少なくとも同じ幅を有する。保守キャップが、図１９に示された保守キャップなどの２つ以上のプリントヘッド１００を備える印刷モジュールとともに使用するのに適した例では、筐体８０１内に２つ以上の開口８０２が存在してもよい。
【００５８】
洗浄またはリンス液１００１は、大部分が印刷インクに使用されるキャリア液から構成される。好ましくは、洗浄またはリンス液は、Ｃ1〜Ｃ20アルカンなどの脂肪族炭化水素を含む。より好ましくは、洗浄またはリンス液は分岐Ｃ1〜Ｃ20アルカンである。このような液体は、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ製のＩｓｏｐａｒ  Ｇ、ヘキサン、シクロヘキサンおよびイソデカンを含む。
【００５９】
リンス液は分散剤をさらに含んでもよい。分散剤は通常高分子、オリゴマーまたは界面活性剤などの材料であり、これはインク堆積物の分散性を向上させるために、リンス液に加えられる。分散剤の例には、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ製のＳｏｌｓｐｅｒｓｅ  Ｓ１７０００およびＣｏｌｏｒｂｕｒｓｔ  ２１５５が含まれる。
【００６０】
リンス液は電荷制御剤をさらに含んでもよい。好ましくは、電荷制御剤は金属塩または極性溶媒である。例には、Ｈｕｌｓ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ．製の「Ｎｕｘｔｒａ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ６％」およびＯＭＧ製の「Ｏｃｔａ−Ｓｏｌｉｇｅｎ  Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ６」が含まれる。
【００６１】
洗浄液と適合する材料から作成された適合した面封止８０３は、筐体８０１内の開口８０２の周囲に配置される。保守キャップ８００およびプリントヘッド１００が係合されると、面封止８０３は筐体８０１とプリントヘッド１００との間に位置付けられ、液密封止を形成する。したがって面封止８０３は小容積の側壁を形成し、筐体８０１によって形成された第１の基部および中間電極１０３によって形成された頂部を有する。小容積は、２つの開口、すなわち筐体８０１内の開口８０２および中間電極１０３内の開口１０６を備える。このようにして、保守キャップ８００およびプリントヘッド１００は、係合されたときにより大きい閉鎖された洗浄容積を形成するために協働し、より大きい閉鎖された洗浄容積は、保守キャップ筐体８０１のチャンバ、プリントヘッド１００と保守キャップ８００との間の小容積、およびプリントヘッド１００の中間容積を備える。
【００６２】
図４を参照すると、洗浄液を充填されるプリントヘッド１００の内容積は、排出場所４０３および空洞４０２を少なくとも包囲する容積を備え、基準板１０４ならびに流入ブロック１０１および流出ブロック１０２の表面内のＶ字形空洞４０２によって画定された閉鎖空間４０５、ならびにこれらの空間４０５に入る流体出口２０７をさらに含んでもよい。図５および図６を参照すると、洗浄液を充填されるプリントヘッド１００の内容積はインクチャネル４０４、４１１および４１２をさらに備え、入口マニホールド４０７および出口マニホールド４０９の前部をさらに含んでもよい。
【００６３】
理解されるように、保守キャップ筐体８０１が２つ以上の開口８０２を備える場合、保守キャップ筐体８０１内の各開口８０２に対して個別の面封止８０３を備える、２つ以上の面封止８０３が存在してもよい。
【００６４】
封止板８０４は、面封止８０３を保守キャップ８００の筐体８０１に締め付けるために使用される。
【００６５】
この例では、２つの超音波変換器８０５は、筐体８０１を通ってキャップ内の洗浄液１００１の中に音響エネルギーを伝搬させることができるように、保守キャップ筐体８０１の底部の外面に堅固に付着される。超音波変換器８０５は、圧電気変換器または筐体８０１内に含有された液体内に超音波を発生できる別の型の変換器であってもよい。保守キャップ８００に適切な変換器および駆動電子機器の一例は、約１２ｃｍ2の放射表面を有する４０ｋＨｚ５０Ｗの変換器およびＧｅｎｅｒａｔｏｒ  Ｂｏａｒｄ（発電基盤）であり、どちらもＥＪ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｔｄ（www.ejelectronics.co.uk）から市販されている。
【００６６】
市販の汎用超音波洗浄機では、３０〜３３ｋＨｚの周波数を作動する変換器が一般に使用され、効果的だが非常に強烈な洗浄作用を提供する。４０ｋＨｚなどの高い周波数は、あまり強烈ではないが、より多く浸透し、したがって繊細な対象および複雑な形状により適し、そのようなものとして宝石の洗浄に対してより一般的に使用される。静電プリントヘッドを洗浄する際に市販の超音波洗浄機の効果を検査するために実行された試験では、３０〜３３ｋＨｚで作動する超音波洗浄機はプリントヘッドを損傷する可能性があることが見出された。
【００６７】
本出願では、超音波変換器は、３８ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数の音響波を発生するときに最も効果的であることがわかっており、これは中間電極１０３内のスロット１０６を貫通することができた。この周波数の音響波は、排出場所４０３および中間電極１０３を洗浄する際に、排出場所４０３および中間電極１０３を損傷することなく効果的であることがわかった。この周波数範囲は本例では最適な使用条件を提供することがある一方で、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数の音響波は、多少固有の設計に依存して保守キャップの他の例の使用に適する可能性がある。
【００６８】
使用中に超音波変換器８０５の出力の周波数をわずかに変調することにより、励磁の固定ノードおよび反ノードの形成を防ぎ、これは洗浄液１００１の容積全体に一様でない配電を生み出すはずである。周波数は、周波数が連続して変化する方法で変調される掃引によって、または望ましくは、周波数が固定値の間で周期的に変わるホッピングによって、変調されてよい。
【００６９】
洗浄流体のキャビテーションを確保するために、超音波変換器は、キャビテーションを起こすのに適切な電力レベルで超音波エネルギーを流体に供給するように構成される。液体の表面にキャビテーションを起こすために必要な電力レベルは、各変換器の放射表面が振動する表面積および超音波の周波数に関連する。超音波キャビテーションを生成するために必要な電力強度は、超音波の周波数が増加するにつれて増加する。超音波の周波数および強度のどちらも、プリントヘッドを損傷するほどの電力強度を使用することなく、洗浄流体のキャビテーションを生成するように選択しなければならない。
【００７０】
２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数範囲を有する超音波に対して、各変換器の電力レベルは、好ましくは０．１〜１０Ｗ／ｃｍ2であり、より好ましくは１〜１０Ｗ／ｃｍ2である。
【００７１】
本発明の好ましい実施形態では、各変換器は約１２ｃｍ2の放射表面を有し、５０Ｗ以下の強度でチャンバ内に超音波を提供する。好ましくは使用時に、各変換器は３０〜５０Ｗの電力で駆動される。
【００７２】
保守キャップ８００とともに使用するのに適した型のプリントヘッド１００は細長い構造である。プリントヘッド１００に供給される電力は、そのいかなる要素を損傷することなく着実な洗浄する工程を達成させるために、その長さに沿って実質的に均一であるべきである。変換器８０５は、概して音響波の伝搬の主な方向に垂直な円形の横断面である。したがって開口８０２は概して細長いので、２つの変換器は、開口に沿って音響波の比較的均質な分散を提供するために、長い方向に通常６０ｍｍ離間して並んで配置される。これらは、変換器の間の中心点がプリントヘッド１００の中心と位置合わせされるように、プリントヘッドに対して対称的に位置付けられる。
【００７３】
２つの変換器が本例に使用されているが、他の例に使用されるのに適した変換器の数は、各変換器の形状、大きさおよび電力、ならびに保守キャップおよびプリントヘッドの幾何形状に依存する。これは、１次元、２次元もしくは３次元配列、または場合によっては他の形状の配置に提供される１つ、２つまたは３つの変換器によって達成されることがある。
【００７４】
次に保守キャップの筐体８０１を参照すると、これは２つの流体ポートを備え、そのそれぞれは流体連結部８０６に取り付けられ、洗浄液１００１を受領する、または排水するのに適切である。第１の流体ポートは、洗浄液源から洗浄液１００１を受領するために、かつ洗浄液１００１を洗浄液排水部に排水するための両方に使用される。第２の流体ポートは充填レベル制御デバイス１００７に連結され（これについては図１１を参照されたい）、充填レベル制御デバイス１００７は、保守キャップ８００が所望の充填レベル１００２まで充填されると、過剰な洗浄液１００１をチャンバから排水することができることにより、プリントヘッド１００および保守キャップ筐体８０１によって形成されたより大きい閉鎖容積内の洗浄液１００１の充填レベルを制御するために使用される。
【００７５】
第２の流体ポートの使用は充填レベルを制御する便利な手段を提供するが、他の例では単一のポートおよび連結部を使用してこの二重機能を提供することができる。別法として、単一のポートおよび連結部を使用して、充填レベルを他の手法（液体の制御された容積を使用するなど）を使用して達成される環境、または実際に充填レベルの監視もしくは制御が必要ない環境に使用することができる。また当然ながら対応する連結部を備えた３つ以上の流体ポートを使用するのが好都合である場合にそのように使用することもできる。
【００７６】
図９では、保守キャップ８００は、プリントヘッド１００と係合して示されている。保守キャップ筐体８０１、面封止８０３、およびプリントヘッド１００は、洗浄液１００１を充填できる閉鎖した洗浄容積を形成するために協働する。プリントヘッド１００は、保守キャップ８００が係合されると印刷装置に連結され、プリントヘッド１００を取り外す必要なしに、またはプリントヘッドから中間電極１０３を取り外す必要なしに、超音波で洗浄する工程をその場で実行してもよいことを理解されたい。
【００７７】
プリントヘッド１００は下方に方向付けられるように示されている。これにより、中間電極１０３および排出場所４０３がそれぞれ水平面にある際に、洗浄液１００１のレベルがプリントヘッド１００の印刷領域を一貫して包み込むことができる。したがってある特定の高さの洗浄液１００１が中間電極１０３全体を浸し、わずかに高い洗浄液１００１が排出場所４０３のすべてを浸す。
【００７８】
図１０では、保守キャップ８００はプリントヘッドと係合され、洗浄液１００１を備えているように示されている。洗浄液１００１は、保守キャップ筐体８０１内のチャンバを充填し、開口８０２を通って延在し、中間電極１０３内の開口を通ってプリントヘッド１００の中に充填レベル１００２まで延在する。中間電極１０３および排出場所４０３は洗浄液１００１に浸される。
【００７９】
排出場所４０３が浸されるように洗浄液がチャンバおよびプリントヘッドの内容積を充填した後、洗浄液の保守キャップ８００への供給が停止し、チャンバおよびプリントヘッド内の液体を静止させることができ、したがってそれを通って超音波が乱流に起因して攪乱することなく伝搬できる媒体を提供する。
【００８０】
超音波変換器８０５によって発生された超音波は、洗浄液１００１全体に伝播し、洗浄容積の内面にわたってキャビテーション気泡を形成する。気泡の崩壊によって生成される力は、プリントヘッド１００の排出領域を含む表面から不要な物質を取り除く作用をする。
【００８１】
一部の機械構成では、作動時にプリントヘッドの各排出部に等しい静止圧が存在するように排出部の線は水平線に配向されるが、排出場所が下方に向き、全く下方よりむしろ傾斜されるようにプリントヘッドが配向されることが好ましいことがある。この場合、洗浄液をある所定のレベルに充填することにより、排出場所４０３のすべておよび排出場所に向く中間電極の内側表面、ならびに中間電極の外側面の大部分を浸す（図１０ａ）。この場合、キャップの面封止の場所に隣接した中間電極の外側面の最高縁部に小領域の捕捉された空気が存在する可能性があり、これはこの領域が排出領域から離れており、したがって超音波の洗浄作動によって洗浄される必要がないので許容される。
【００８２】
下方に傾斜されたプリントヘッドの配向に対して、充填および排水を選択された特定の配向に最適化するために、本発明の範囲内の修正形態を保守キャップの詳細な設計に行ってもよいことが理解されよう。
【００８３】
図１１では、保守キャップ８００は、充填レベル制御デバイス１００７をさらに備えるシステムの一部を形成する。充填レベル制御デバイスは、保守キャップ８００およびプリントヘッド１００内の洗浄液の最大充填レベル１００２を画定するように機能をする。図１１では、充填レベル制御デバイス１００７は保守キャップから物理的に分離した構成要素であるように示されているが、実際にはこれは以下に説明される充填高さ１００２の制御を助けるので、充填レベル制御デバイス１００７は保守キャップの一部として提供されてもよい。
【００８４】
図１１は、保守キャップ８００および充填レベル制御デバイス１００７を使用して洗浄液を充填する工程の概略図を提供する。充填ポンプ１１０１は液体供給部から洗浄液１００１を提供する。充填弁１１０３は開いているように示されており、これにより洗浄液１００１が第１の流体連結部８０６を介して保守キャップ筐体８０１のチャンバの中に流れることができる。充填レベル制御デバイス１００７は、保守キャップ筐体８０１のチャンバと流体連通する。保守キャップ筐体８０１のチャンバが充填される際、少量の洗浄液１００１が第２の流体連結部８０６から充填レベル制御デバイス１００７の中に流れる。最終的に洗浄液１００１は保守キャップ筐体８０１のチャンバを充填し、プリントヘッド１００の排出領域を充填し始める。洗浄液レベルが上昇するにつれて、保守キャップおよびプリントヘッドの内部が連結された容積からの空気が、洗浄流体通路４０１ならびに入口１０５ａおよび１０５ｂを介して大気に放出される。
【００８５】
充填レベル制御デバイス１００７は、充填レベル制御デバイス１００７の内側を外側に連結させる通気孔１１０５を使用して大気圧に保たれる閉鎖容積を備える。充填レベル制御デバイス１００７および保守キャップ筐体のチャンバは大気圧であり、かつ流体連通するので、充填レベル制御デバイス１００７内の洗浄液１００１のレベルは、保守キャップ８００およびプリントヘッド１００内の洗浄液１００１と同じレベルである。充填レベル制御デバイス１００７は堰１１０６を備え、その頂部は所望の充填高さ１００２に固定される。洗浄液１００１のレベルが堰１１０６の高さを超えると、液体は堰１１０６を越えて流れ、排水弁１１０４を介して充填レベル制御デバイスに連結された排水ポンプ１１０２によって取り除かれる。したがって保守キャップ８００およびプリントヘッド１００に供給された洗浄液１１０１がある特定のレベル１００２に達すると、供給されたあらゆる過剰な洗浄液１００１は液体レベル制御デバイス１００７内の積１１０６を越えて流れ、排水ポンプ１１０６によって取り除かれることが可能になる。プリントヘッド１００および保守キャップ８００内の洗浄液１００１が確実に適正なレベル１００２に達するために、保守キャップ８００のチャンバは、保守キャップ８００およびプリントヘッド１００を所望の充填レベル１００まで充填する必要があるよりわずかに多い洗浄液１００１を供給される。過剰な洗浄液１００１は、次いで充填レベル制御デバイス１００７を介してチャンバから出て排水されることが可能である。堰１１０６から溢れ出る過剰な洗浄液１００１は、洗浄液源タンクに戻される。
【００８６】
図１２は、保守キャップ８００および充填レベル制御デバイス１００７を使用する洗浄液を排水する工程の概略図を提供する。洗浄液を充填する工程とは対照的に、ここでは充填弁１１０３は閉じており、第１の流体連結部８０６は充填ポンプ１１０１と流体連通しない。そうではなく第１の流体連結部８０６は、排水弁１１０４を介して排水ポンプ１１０２と流体連通する。排水弁１１０４は、もはや充填レベル制御デバイス１００７と排水ポンプ１１０２との間に流体連通を提供しない。
【００８７】
排水する工程の間に、洗浄液１００１は第１の流体連結部８０６を介して保守キャップ筐体８０１内のチャンバから取り除かれる。充填レベル制御デバイス１００７およびプリントヘッド１００内の洗浄液１００１は、まず保守キャップ筐体８０１内のチャンバの中に流れ、次いで第１の流体連結部８０６を介して排水される。
【００８８】
保守キャップ８００が排水された後、プリントヘッド１００は、次いで超音波洗浄処理によって除去されたまたはほぐれた不要な物質を取り除くために、（図７に関連して説明された手順を使用して）洗浄液１００１で洗い流されてもよい。
【００８９】
超音波保守キャップ８００を使用して洗浄する工程の一例の段階が図１３に示されており、以下の通りである。
【００９０】
１．プリントヘッド１００は印刷機に係合されたままである一方で、超音波保守キャップ８００はプリントヘッド１００と係合され、したがって保守キャップ８００とプリントヘッド面との間に液密封止が形成される。係合時に、保守キャップは下方に面する（または下方に傾斜した）排出場所４０３の真下に位置付けられる。
【００９１】
２．プリントヘッド１００の周囲のインク流れ（プリントヘッド１００のインク入口ポートと出口ポートとの間のインク圧力の差によって制御される、印刷作動中のプリントヘッド１００の一定の特徴）は、入口ポートおよび出口ポートを等しい圧力に正常作動の圧力の中間点で設定することによって停止される。次いで入口ポートおよび出口ポートにおける圧力は、インクを洗浄されるプリントヘッド１００の少なくとも最下部から引き抜くために下げられる。
【００９２】
３．充填ポンプ１１０１が、洗浄液１００１を保守キャップ筐体８０１のチャンバの中に供給し始める。筐体チャンバ内の洗浄液１００１の高さは、筐体８０１および面封止８０３を越えて増加し、中間電極１０３および排出場所４０３が洗浄液１００１内に包み込まれるようにプリントヘッド１００の中に入る。所定の高さ１００２で、洗浄液は充填レベル制御デバイス１００７の堰１２０６を越えて流出し始め、充填レベル制御デバイス１００７は保守キャップ内のチャンバ８０１と流体連通する。したがってプリントヘッド１００内の洗浄液１００１の高さは、充填レベル制御デバイス１００７内の堰１２０６の高さに限定される。充填ポンプ１１０１は、所望の充填レベルに達するために必要であるよりわずかに多い洗浄液１００１を保守キャップ８００に提供した後、充填ポンプ１１０１は洗浄液１００１を保守キャップ８００に提供するのを停止するように構成される。少量の液は、常に充填レベル制御デバイス内の堰１１０６を越えて流れ、次いで洗浄液１００１の供給源に戻される。別法として、感知デバイスを使用して、液体が堰１１０６から溢れて流れ始めるときを感知し、充填ポンプ１１０１にポンプ供給を停止するように制御してもよい。充填ポンプ１１０１が洗浄液を保守キャップ８００に提供するのを停止すると、次いで充填弁１１０３は閉じられ、洗浄液１００１が洗浄する工程中に保守キャップ８００に排水するのを防ぐ。
【００９３】
４．超音波変換器８０５は、次いで所定の期間、通常０．５〜２分間駆動される。この期間中、超音波変換器は、好ましくは０．１〜５秒の短い爆発で駆動され、好ましくは０．１〜５秒の短期間の停止と交互に行われる。短期間の停止により、完全に破壊しない（例えば洗浄液内に溶解した空気の存在に起因する）キャビテーション気泡を洗浄液から消すことができ、電力の後続の爆発の開始時に液体を通る超音波の伝達が向上し、それによってこの方法の洗浄の効果が増す。変換器８０５は、それぞれが好ましくは３８ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの周波数で３０Ｗ〜５０Ｗの電力で駆動される。この周波数は、掃引パターンまたはホッピングパターンを使用して変調されてもよい。超音波音響波が洗浄液１００１内に発生され、プリントヘッド１００の排出領域に向かって伝搬する。キャビテーション気泡が洗浄液１００１内に形成される。キャビテーション気泡が崩壊すると大きい力が生成され、それにより中間電極１０３および排出場所４０３の周囲の不要な物質の堆積が除去または弱められる。
【００９４】
５．排水弁１１０４は、次いで排水ポンプ１１０２と保守キャップ筐体８０１の第１の流体連結部８０６との間の連結を開く。洗浄液１００１は、第１の流体連結部８０６を介してプリントヘッド１００、充填レベル制御デバイス１００７、および保守筐体８０１内のチャンバから排水される。除去された物質は、排水する液体によりプリントヘッド１００および保守キャップから運び出される。
【００９５】
６．プリントヘッドは、インクを先端部に向かって再度進めるために、インク圧力を上げることによりインクを再充填される。プリントヘッドのインクチャネルが十分にインクを充填されることを確保するために、一部のインクが先端部から放出されてもよい。いかなる放出されたインクも、続く洗い流すステップによりプリントヘッドから取り除かれる。
【００９６】
７．次いで超音波キャップ内で使用されるものと同じ型の洗浄液が、流体入口１０５ａおよび１０５ｂに供給され、これは先に外部制御弁を介して大気に放出されたものである。洗浄液は上部および下部流体マニホールド２０４、２０５を通過し、ここで洗浄液は、流体連結部２０６を介してプリントヘッド１００の幅にわたって一様に離間された８個（上側に４個、下側に４個）の通路４０１に分散される。洗浄液は、流体出口２０７から出現し、プリントヘッド１００の前面付近の基準板１０４内の空洞４０２の中に入り、その中に排出先端部４１０および中間電極１０３の内面が配置される。洗浄液は、周期的に短い爆発で流体通路４０１を通って方向付けられ、外部制御弁を介して制御される。通常爆発時間は２秒の作動、１秒停止が９秒間行われる。洗浄液は、空洞４０２から中間電極１０３の中心にある開口スロットを通り、洗浄液が排水される保守キャップ８００の中に流れる。
【００９７】
８．プリントヘッド先端部の周囲のインク流れは、プリントヘッドのインク入口２２０とインク出口２２１との圧力差を設定することによって再開される。
【００９８】
９．保守キャップは、プリントヘッドの面から封止を解除されるが引き抜かれない。これにより次の乾燥するステップの間にプリントヘッドの通気が増加する。
【００９９】
１０．次いで通路４０５、空洞４０２および中間電極１０６の面から残留洗浄液を乾燥させるために、空気が外部制御弁を介して流体入口１０５ａおよび１０５ｂに供給される。空気は空間４０５および空洞４０２を通って流れ、係脱された保守キャップの封止を通過してそこから大気に放出される中間電極の面内のスロットから出る。
【０１００】
１１．超音波保守キャップ８００は、次いでプリントヘッド１００から完全に引き抜かれる。キャップが引き抜かれる際、キャップのプリントヘッド係合区分に取り付けられたワイパー１５３０が、プリントヘッドの面にわたって引き寄せられ、プリントヘッドの面からあらゆる残留液を取り除く。
【０１０１】
終了
【０１０２】
上に説明された順序は、超音波洗浄の期間を１つまたは複数のプリントヘッドの保守に組み込む、可能な順序の一例であり、この順序の詳細は本発明の範囲内で変化してもよいことが理解される。
【０１０３】
上の説明は、キャップ内の流体連結部８０６を介して、保守キャップチャンバおよびプリントヘッド空洞４０２にリンス／洗浄液を充填することを説明している。充填する他の方法は、本発明の範囲内であることが可能であり、リンス／洗浄液を保守キャップチャンバおよびプリントヘッドを通してプリントヘッド空洞４０２に供給するために、プリントヘッドの洗浄流体入口１０５ａおよび１０５ｂを利用することを含む。
【０１０４】
多数のそれぞれのプリントヘッドとともに使用するために多数の超音波保守キャップに対して充填する工程の段階が、図１４に示されている。
【０１０５】
単一の充填ポンプから並行に洗浄液を供給される多数の保守キャップ（多数の保守キャップは異なる高さで印刷機上にあってもよい）に対して、ポンプ１１０１と各保守キャップ８００のそれぞれとの間に個別の充填弁１１０３を有することが好都合である。第１のキャップが一旦充填されると、それに関連した充填弁は閉じる一方で、ポンプは、１つずつキャップがすべて充填され、すべての充填弁が閉じるまで、洗浄液をその他のキャップに引き続き供給する。
【０１０６】
各チャンバが不要な洗浄液を使用することなく適切に充填されることを確保するために、各チャンバ内の洗浄液のレベルに対する検出システムを利用することができる。これは、液体レベルが堰の高さまたはその付近であるときを検知するために、充填レベル制御デバイス１００７内に配置された液体レベルセンサを備えてもよく、検出システムは、別法として堰によって設定された所望の充填レベルに達して液体が堰を溢れ出るときを検知するために、充填レベル制御デバイスからの流出部に配置された液体流れセンサを備えてもよい。
【０１０７】
別法として、この機能を局所プリントヘッドインク圧力制御装置（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｋ  Ｆｅｅｄ（ローカル・インク・フィード）またはＬＩＦと略す）によって実行することができる。チャンバを充填する作動中に、ＬＩＦは、洗浄液レベルがプリントヘッドの排出先端部に触れたときを検知するように適切に構成されることが可能である。このことを行うことができる１つの方法は、ＬＩＦをプリントヘッドに連結するインク補給管に吸引を行うこと、および既存のセンサ（これはプリントヘッドにインクを準備するときに、インク補給圧力の閉ループ制御に使用される）を使用してＬＩＦ内の空気圧を監視することによる。洗浄液が先端部を浸すと、ＬＩＦセンサで空気圧の降下が起き、これを使用してポンプおよび弁の制御装置に信号を送ってそれぞれのチャンバに対する充填弁を閉じる。
【０１０８】
多くの適切な可能性が充填レベルを検出するために存在し、本発明に首尾よく利用できることが理解されよう。
【０１０９】
多数の保守キャップ８００を充填する段階は以下の通りである。
【０１１０】
３ａ．すべてのキャップに対する充填弁１１０３を開く。
【０１１１】
３ｂ．充填ポンプ１１０１はすべてのキャップに洗浄液１００１を提供する。
【０１１２】
次いで反復判定ループを開始して、すべての充填弁が閉じるまで繰り返される。
【０１１３】
反復ループは以下のステップを含む。
【０１１４】
３ｃ．すべての充填弁が閉じているかどうかを判定する。すべての充填弁が閉じている場合、ステップ３ｆに進む。いずれかの充填弁が開いたままである場合、判定ループをステップ３ｄに続ける。
【０１１５】
ループが開始されると、すべての充填弁はステップ３ａに求められるように開く。
【０１１６】
３ｄ．各キャップに対して充填レベルが監視される。充填レベルが所望のレベルに新たに達したと検出された場合、ステップ３ｅに進む。所望の充填レベルに達していない場合、引き続き充填レベルを監視する。
【０１１７】
３ｅ．充填レベルが所与のキャップにおいて所望のレベルに新たに達したと検出された後、当該キャップに関連した充填弁を閉じる。次いでステップ３ｃが反復される。
【０１１８】
３ｆ．すべての充填弁が閉じているとき、反復判定ループが中断され、充填ポンプからの洗浄液の供給を停止する。
【０１１９】
保守キャップ８００の一部の実施形態は、保守キャップ８００を使用中にプリントヘッド１００に正確にしっかりと取り付けることができるように、図１５および図１５ａに示されたようにプリントヘッド係合区分１５００を備える。
【０１２０】
プリントヘッド係合区分１５００は直立する側壁１５１０を備え、側壁１５１０は、保守キャップ８００と係合するときにプリントヘッド１００を部分的に包囲するように、保守キャップ８００の開口８０２を越えて延在する。保守キャップ８００は複数の軸受１７４０、１７５０を備え、複数の軸受１７４０、１７５０は、プリントヘッド係合区分１５００内の複数の軸受スロット１７２０、１７３０内に配置される。プリントヘッド係合区分１５００および保守キャップ８００は、軸受１７４０、１７５０および軸受スロット１７２０、１７３０によって拘束される際に、互いに対してわずかな距離を移動してもよい。
【０１２１】
側壁１５１０はリニアキー溝軸受１５２０を含む。リニアキー溝軸受１５２０は、プリントヘッドモジュール外部ケーシング１６００上に、図１６に示された対応する輪郭１６２０と係合するように設計される。
【０１２２】
一部の実施形態では、側壁１５１０をプリントヘッド１００上のキャップ８００を装着する他の手段と置換でき、またはキャップ８００を装着する他の手段と一緒に使用することができる。これは特に多数のプリントヘッドが提供され、同じキャップを同時に２つ以上のプリントヘッドを覆うために使用する場合に当てはまる。
【０１２３】
プリントヘッド係合区分１５００を備える保守キャップ８００は、多数のステップにおいてプリントヘッドモジュール外部ケーシング１６００と係合される。保守キャップ８００は、まず保守キャップ８００をプリントヘッド１００に対して横方向に移動させることにより、プリントヘッドに面する位置に移動され、リニアキー溝軸受１５２０は、プリントヘッドモジュール外部ケーシング１６００の対応する輪郭１６２０に沿って移動する。この移動は、通常モーター付きリニアステージ（図示せず）によって運ばれる。リニアキー溝軸受１５２０およびプリントヘッドモジュール外部ケーシング１６００の対応する輪郭１６２０を提供することにより、プリントヘッド１００および保守キャップ８００の相対位置がプリントヘッドモジュール外部ケーシング１６００の輪郭に許容される相対位置に拘束される。
【０１２４】
横方向に移動中、保守キャップ８００はプリントヘッド１００の面に締め付けられず、リニアキー溝軸受１５２０およびプリントヘッドモジュール外部ケーシング１６００の輪郭によって画定された経路に沿って、プリントヘッド１００の面を自由に横断する。
【０１２５】
一旦プリントヘッドの面の上に位置すると、保守キャップ８００は、図１７に示された空気圧アクチュエータ１７１０によって運ばれる第２の移動においてプリントヘッド１００の面に締め付けられる。この第２の移動は、係合中に封止面から緩んだ材料またはデブリを確実にぬぐい去るための強打の動きである。この動きは保守キャップ８００の軸受１７４０および１７５０ならびにプリントヘッド係合区分１５００内の軸受スロット１７２０および１７３０によって案内される。第１の軸受スロット１７２０および第２の軸受スロット１７３０は、前から後ろに角度が異なり（図１７参照）、それに沿ってそれぞれの軸受１７４０および１７５０が移動し、したがって確実に封止８０３が次第に導かれ圧迫される一方で、プリントヘッド１００の面にわたって移動する（軸受のこの配置は、保守キャップ８００の両側に存在する）。空気圧アクチュエータ１７１０は圧縮空気によって駆動され、計量された流出制限を使用して係合運動の速度が制御される。最後の一撃の空気圧クッションは、封止８０３をその最後の圧縮された位置にゆっくりと入れるために使用される。
【０１２６】
またこの実施形態においてキャップの係合区分の側壁１５１０の間に装着される、充填レベル制御デバイス１００７を備える保守キャップの一実施形態が、図１５および図１５ａに示されている。
【０１２７】
図１８は、本発明とともに使用するのに適した封止８０３の一例を示す。封止８０３自体は、開放した中空形状構造であり、空気間隙を囲む湾曲した隆起区分を備える。封止８０３は、ショア硬さ７０Ａのフルオロエラストマー（ＤｕＰｏｎｔ製の商標Ｖｉｔｏｎ）などの圧縮可能な材料から形成され、これはアイソパー系洗浄液に適合する。封止８０３は、空気圧を動力とする作動のクッション性のある端部の打撃が圧縮可能な材料自体を圧縮する前に、湾曲した隆起区分が空気間隙の中に崩れるように設計される。これは液密封止を達成する役に立つ。
【０１２８】
図１９は、多数のプリントヘッドを備える印刷モジュールに適する超音波保守キャップ２０００を示す。保守キャップの筐体は４個のチャンバを画定する。各チャンバは開口２１００およびプリントヘッドと係合するための面封止を備える。超音波保守キャップ２０００は、筐体内の洗浄液に超音波を生成するために筐体に接着された４個の超音波変換器２２００を備える。この設計の変形形態は、４個の個々の開口およびそれぞれのプリントヘッドと係合するための面封止を備えるすべての４個のプリントヘッドに対する共通のチャンバと、２つのチャンバであって、少なくとも１つのチャンバは２つ以上のプリントヘッドに共通する２つのチャンバと、を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１０ａ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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