(57)【要約】      （修正有）【課題】循環式のインクを圧送するインク供給部との協働において、インク印刷ヘッドへのインクの供給を妨げる障害部を回避することが可能な印刷装置を提供する。【解決手段】印刷装置は、インク滴９を吐出する個別に制御可能な複数のインクノズル６を備えたインク印刷ヘッド４と、インク印刷ヘッドのインク７の流入管路１１ａおよび／または戻し管路１１ｂを形成するインク管路１１と、インク管路に接続されているチャンバ１７と、を含み、インク印刷ヘッド、インク管路およびチャンバが、被印刷物３に対して相対的な共通の運動３５を実施する。インク管路は、インク印刷ヘッドの循環式インク供給部１０の一部分であり、チャンバに質量エレメント２０が対応配置され、質量エレメントの位置２１および／または形状が、共通の運動により、チャンバに対して可変であり、インクの圧力変動、かつ／またはインクの運動を補償するために、チャンバの容積がピストン２３により可変される。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
被印刷物にインクを印刷する装置であって、
−インク滴（９）を吐出するための、個別に制御可能な複数のインクノズル（６）を備えたインク印刷ヘッド（４，４ａ，４ｂ，４ｃ）と、
−インク印刷ヘッドのインク（７）のための流入管路（１１ａ）および／または戻し管路（１１ｂ）を形成する、インク（１２）が充填されたインク管路（１１，１１ａ，１１ｂ）と、
−前記インク管路に接続されているチャンバ（１７）と、
を備え、
−前記インク印刷ヘッド、前記インク管路および前記チャンバは、前記被印刷物（３）に対して相対的な共通の運動（３５）を実施するように設計されている、被印刷物にインクを印刷する装置において、
−前記インク管路（１１，１１ａ，１１ｂ）は、前記インク印刷ヘッド（４，４ａ，４ｂ，４ｃ）のための循環型のインク供給部（１０）の部分であり、
−前記チャンバ（１７）に質量エレメント（２０）が対応配置されており、
−前記質量エレメント（２０）の位置（２１）および／または形状（２２）は、前記共通の運動（３５）に条件付けられて、前記チャンバ（１７）に対して相対的に可変であり、前記インク（７，１２）における圧力変動を補償するために、かつ／または前記インク（７，１２）の運動を補償するために、前記チャンバの容積（Ｖ）は、前記質量エレメントの前記位置および／または前記形状に依存していることを特徴とする、被印刷物にインクを印刷する装置。
【請求項２】
前記質量エレメント（２０）は、前記チャンバ（１７）の可動な壁（２３）または前記チャンバ内の可動なピストン（２３）を形成する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記質量エレメント（２０）は、レバー（２４）を介して前記チャンバ（１７）の可動な壁（２３）に接続されている、または前記チャンバ内の可動なピストン（２３）に接続されている、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ピストン（２３）または前記レバー（２４）にばね（２７）およびダンパ（２８）が対応配置されている、請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記質量エレメント（２０）は、変形可能なダイヤフラム（２９）を形成しているか、または変形可能なダイヤフラムに配置されており、前記ダイヤフラムは、前記チャンバ（１７）の壁（２９）を形成する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記インク管路（１１，１１ａ，１１ｂ）は、２つの絞り（３１，３２）、つまり流入絞り（３１）と戻し絞り（３２）とを有しており、前記絞りは、前記インク管路の領域（３３）を、前記インク印刷ヘッド（４，４ａ，４ｂ，４ｃ）の前後で前記循環式のインク供給部（１０）の残りの部分から切り離している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
両方の前記絞り（３１，３２）は、調節可能である、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記インク管路（１１，１１ａ，１１ｂ）は、第１のインク印刷ヘッド（４ａ）および少なくとも１つの別のインク印刷ヘッド（４ａ，４ｂ）のための流入管路（１１ａ，１３）を形成し、前記チャンバ（１７）は、前記第１のインク印刷ヘッドの手前で前記インク管路に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記インク管路（１１，１１ａ，１１ｂ）は、最後のインク印刷ヘッド（４ｃ）および少なくとも１つの別のインク印刷ヘッド（４ａ，４ｂ）のための戻し管路（１１ｂ，１４）を形成し、前記チャンバ（１７）は、前記最後のインク印刷ヘッドの背後で前記インク管路に接続されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記インク印刷ヘッド（４，４ａ，４ｂ，４ｃ）は、障害のない印刷中には不動であり、障害部（３ｂ）がある場合のみ前記インク管路（１１，１１ａ，１１ｂ）および前記チャンバ（１７）と一緒に、前記共通の運動（３５）を前記被印刷物（３）の表面（３ａ）に対してほぼ垂直方向に実施する、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案
本考案は、請求項１の前提部に記載の特徴を備える装置に関する。
【０００２】
本考案の技術分野
本考案は、グラフィック産業の技術分野に関し、特に平坦な基板上への産業的なインク印刷（インクジェット印刷）の領域、つまり好適には紙、台紙、厚紙またはプラスチックから成る、シート状またはウェブ状の被印刷物上に液状のインクを塗布する領域に関する。
【０００３】
液状のインクの塗布は、公知のＤＯＤ（drop-on-demand）インク印刷法では、印刷イメージを平坦な被印刷物上に形成することにより行われる。インク印刷ヘッド（略してヘッド）は、個別に制御可能な複数のノズルによって、印刷すべきイメージに対応する、好適にはピコリットルの範囲にある微細なインク滴を形成し、このインク滴を非接触式に印刷点として被印刷物上に転移させる。ノズルの制御は、ピエゾアクチュエータにより行われてよい。
【０００４】
産業インク印刷機の印刷ヘッドは、インク供給機のユニットに接続されている。このようなユニットは、印刷すべき各カラーのために貯蔵容器を有している。一般的に、インクは、ポンプによって貯蔵容器から管路を通じて印刷ヘッドまたは印刷ヘッドの列へと圧送される（送りもしくは流入）。産業インク印刷機は大抵の場合、循環式のインク供給部を有している、つまり印刷されなかったインクは、場合によっては別のポンプにより、貯蔵容器へと戻るように圧送される（戻し）。さらにインク供給部は、フィルタ、脱気器および温度調節器、ならびにインク液の圧力を測定するためのセンサを有していてよい。
【０００５】
被印刷物およびインク印刷ヘッドは、印刷時に、つまり互いに対する相対運動中に、接触してはならない。なぜならばヘッドの、通常はシリコンから製造されていて、コンピュータチップに類似する繊細性質を持つ、極めて敏感なノズル面がさもなければ損傷してしまうからである。したがって、ノズル面と、被印刷物、もしくは被印刷物の、ヘッドに面した表面との間では最低間隔を維持することが必要である。この間隔の維持を妨げる障害部となるのが、たとえば被印刷物の折り曲げられた角折れ（いわゆるドッグイア）または被印刷物における波状隆起部であり得る。したがって、たとえば光学センサを備えた監視装置が設けられていてよく、これによりこのような潜在的な障害部を適時に検出し、たとえば印刷工程を停止するか、被印刷物を排出するか、またはヘッドを安全位置へと動的に持ち上げることにより排除することができる。このようにヘッドを上昇させ再び降下させることは、ヘッド内またはインク管路内のインクの望ましくない移動および／またはインク液における望ましくない圧力変動をもたらしてしまい、結果としてインクが制御されずにヘッドから流出するか、空気がヘッド内に吸い込まれてしまう。
【０００６】
先行技術
特開２０１５-１７８２１２（JP2015-178212A）は、被印刷物にインクを印刷する装置を開示している。この装置は、インク印刷ヘッドと、該インク印刷ヘッドにフレキシブルなインク管路を介して接続された貯蔵容器とを含んでいる。これら全ては一緒に、往復運動可能な（「走査する」）キャリッジ上に配置されている。貯蔵容器は、キャリッジ上で走査方向に運動可能に配置されており、インク液における圧力変動を減じるために設計されている。走査式のインク印刷法は、産業分野において、つまり大量印刷製品の製造時には、生産性が低いために使用されない。走査式のインク印刷法は、一般的に、循環式のインク供給部との協働においても使用されない。
【０００７】
課題
この背景から、本考案の課題は、特に、産業インク印刷、つまり生産性の高いインク印刷において、かつ循環式の、つまり高いインク容量を圧送するインク供給部との協働において、インク印刷ヘッドへのインクの供給の障害部を回避することを可能にする、先行技術に対して改善された装置を提供することにある。
【０００８】
この課題は、本考案により、請求項１に記載の装置により解決される。
【０００９】
本考案の有利で、したがって好適な態様は、従属請求項ならびに詳細な説明および図面から明らかである。
【００１０】
本考案
被印刷物にインクを印刷する本考案に係る装置は、インク滴を吐出するための、個別に制御可能な複数のインクノズルを備えたインク印刷ヘッドと、インク印刷ヘッドのインクのための流入管路および／または戻し管路を形成する、インクを充填されたインク管路と、インク管路に接続されているチャンバとを含み、インク印刷ヘッド、インク管路およびチャンバが、被印刷物に対して相対的な共通の運動を実施するように設計されており、インク管路が、インク印刷ヘッドのための循環式のインク供給部の部分であり、チャンバに質量エレメントが対応配置されており、質量エレメントの位置および／または形状が、共通の運動により、チャンバに対して相対的に可変であり、チャンバの容積が、インクにおける圧力変動を補償するために、かつ／またはインクの運動を補償するために、質量エレメントの位置および／または形状に依存していることにより優れている。
【００１１】
本考案は、有利な形式で、産業的な、つまり生産性の高いインク印刷において、かつ循環式の、つまり高いインク容量を圧送するインク供給部との協働において、インク印刷ヘッドへのインクの供給の障害部を回避することを可能にする。
【００１２】
慣性に基づいて、質量エレメントはインク印刷ヘッド、インク管路およびチャンバの共通の運動に対する補償運動を実施する。これにより、有利な形式で、インクにおける望ましくない圧力変動の補償および／またはインクの望ましくない運動の補償が行われる。この補償運動により、チャンバの容積は、運動方向に応じて拡大または縮小され得る。インクにおける潜在的な圧力変動および／またはインクの潜在的な運動は、可変のチャンバ容積により補償され得る。インク供給が阻害されるということは、こうして回避することができる。ヘッドの振動も、本考案を設けることにより上述の問題をもたらさなくなる。
【００１３】
質量エレメントの質量は、好適には１００〜２００グラムの範囲であるか、またはそれよりも小さい。
【００１４】
本考案の別の態様
本考案の好適な別の態様は、質量エレメントがチャンバの可動の壁またはチャンバ内の可動のピストンを形成することにより優れていてよい。
【００１５】
本考案の好適な別の態様は、質量エレメントが、レバーを介してチャンバの可動の壁に接続されている、またはチャンバ内の可動のピストンに接続されていることにより優れていてよい。てこ比の選択により、チャンバの最大の容積が選択され得る。
【００１６】
本考案の好適な別の態様は、ピストンまたはレバーにばねおよびダンパが対応配置されていることにより優れていてよい。
【００１７】
可動の壁、可動のピストン、レバー、ばねおよび／またはダンパは、小型化されて形成されていてよく、つまりたとえばマイクロマシンの形式で形成されていてよい。特に、このマイクロマシンは、印刷ヘッド内に統合されている、かつ／または印刷ヘッドの製造中に行われ得る。
【００１８】
本考案の好適な別の態様は、質量エレメントが、変形可能なダイヤフラムを形成するか、または変形可能なダイヤフラムに配置されており、ダイヤフラムがチャンバの壁を形成することにより優れていてよい。
【００１９】
本考案の好適な別の態様は、インク管路が２つの絞り、つまり流入絞りと戻し絞りとを有していて、これらの絞りがインク管路の領域を、インク印刷ヘッドの前後で循環式のインク供給部の残りの部分から切り離していることにより優れていてよい。この切離しにより、質量エレメントの運動により圧力変動および／またはインク運動が補償されるインク容量が減じられる。したがって質量エレメントは、より小さく寸法設計されてよく、より動的に反応することができる。
【００２０】
本考案の好適な別の態様は、両方の絞りが調節可能であることにより優れていてよい。これにより、切り離されたインク容量も調節可能である。調節は、期待される共通の運動に依存して、もしくは運動の区間および／またはダイナミクスに依存して行われてよい。
【００２１】
本考案の好適な別の態様は、インク管路が第１のインク印刷ヘッドおよび少なくとも１つの別のインク印刷ヘッドのための流入管路を形成し、チャンバが、第１のインク印刷ヘッドの手前でインク管路に接続されていることにより優れていてよい。
【００２２】
本考案の好適な別の態様は、インク管路が最後のインク印刷ヘッドおよび少なくとも１つの別のインク印刷ヘッドのための戻し管路を形成し、チャンバが、最後のインク印刷ヘッドの背後でインク管路に接続されていることにより優れていてよい。
【００２３】
本考案の好適な別の態様は、インク印刷ヘッドが障害のない印刷中には不動であり、障害部がある場合にのみ、インク管路およびチャンバとともに共通の運動を、被印刷物の表面に対してほぼ垂直方向に実施することにより優れていてよい。好適には、印刷中にヘッド（もしくは複数のヘッド）は静止し、被印刷物のみが運動させられる。
【００２４】
本考案、本考案の別の態様および本考案の実施例の特徴は、互いに対する任意の組み合わせにおいても本考案の有利な別の態様である。さらに本考案の別の態様は、上述の「本考案の技術分野」の段落に開示された個別の特徴および特徴の組み合わせを有していてよい。
【００２５】
本考案の実施例
本考案および本考案の好適な別の態様を以下に図面に関連して好適な実施例につき詳しく説明する。互いに一致する特徴は図面において同一の参照符号を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本考案に係る装置の好適な実施例を有する機械を示す図である。
【図２】ピストンを備えた本考案に係る装置の好適な実施例を示す図である。
【図３】ダイヤフラムを備えた本考案に係る装置の好適な別の実施例を示す図である。
【００２７】
図１は、被印刷物３、たとえば紙の表面３ａへの印刷時の機械２、たとえば産業インク印刷機２に設けられた本考案に係る装置１を示している。被印刷物は、障害部（Stoerung）３ｂ、たとえば角折れまたは波状隆起部を有していることがある。この障害部とインク印刷ヘッド４との衝突を阻止するために、インク印刷ヘッドは制御された運動３５、たとえば上昇運動および下降運動を実施することができる。
【００２８】
インク印刷機２は、列をなした複数の印刷ヘッド４ａ〜４ｃを有している、または複数の印刷ヘッドを備える１つの印刷バーを有していてもよい。本考案を以下では例示的にヘッド４ａにつき説明する。
【００２９】
ヘッド４ａは、インクメニスカス８においてインク７を吐出し、インク滴９を形成するための少なくとも１つのインクノズル６、有利には別個に制御可能な多数のノズルを備えたノズル面５を含んでいる。インク滴９は、衝突時に紙上に印刷点を形成する。メニスカスは、好適には常に図示された形状および位置に保持される。なぜならば、さもなければインクが制御されずにヘッドから滴下してしまうか、空気が吸い込まれてしまうことがあるからである。このために必要なインク圧力は、約−１０ｍｂａｒであり、本考案により好適にはほぼ一定に維持される。
【００３０】
装置１は、インク１２のためのインク管路１１、流入管路１１ａおよび戻し管路１１ｂならびに流入分配器１３、戻し分配器１４、流入ポンプ１５および戻しポンプ１６を備えた循環式のインク供給部（インク循環路）を含んでいる。ポンプは好適には制御可能なポンプであり、これによりインク液の圧力をほぼ一定に保つことができる。インク循環路のインク貯蔵容器は図示されていない。各分配器中のインク容量は、約１００ｍｌ〜２００ｍｌであり、つまりその重さは約１００〜２００ｇである。
【００３１】
ヘッド４（またはヘッド４ａ〜４ｃもしくは４ｄ）、インク管路１１（もしくは１１ａおよび１１ｂ）およびチャンバ１７は、好適には１つの共通の筐体または１つの共通の支持体を備える統合された１つのユニット３６を形成する。このユニットは、たとえば障害部３ｂを避けるために、制御された共通の運動３５を実施することができる。
【００３２】
図２には、特にチャンバ１７が図示されている。チャンバ１７は、開口１８を有している。この開口１８により、チャンバはインク管路１１に接続されている、つまりインク７は開口を通じてチャンバ内に流入し、かつチャンバから流出することができる。さらに、チャンバは、側壁１９ａおよび１９ｂを有している。これらの側壁１９ａ，１９ｂの間に、可動の壁２３もしくはピストン２３が配置されている。このピストンは、択一的な位置２１でも図示されている。この択一的な位置２１では、ピストンは、共通の運動３５が行われた場合に、その質量慣性に基づいて運動する。このためには、ピストンは（軸２５に回動可能に取り付けられた）レバー２４とロッド２６とを介して可動の質量エレメント２０に結合されている。付加的には、ばね２７とダンパ２８が設けられていて、これにより質量エレメントの制御されていない振動を阻止することができる。質量エレメントの質量は、運動すべきインクの質量に相応して約１００〜２００ｇである。インク容量の減少／絞りにより、質量エレメントの質量も減じられてよく、その結果質量エレメントを小さく寸法設計することができる。
【００３３】
インク管路１１もしくは１１ａ内には、流入絞り３１が設けられており、インク管路１１もしくは１１ｂ内には戻し絞り３２が設けられている。両絞りは、好適には、たとえばインク管路内での移動により調節可能である。これにより、循環式のインク供給部の残りの部分から切り離された領域３３もしくはその容積Ｖが形成され得る。開口１８の領域にも、好適には調節可能な絞り３４が設けられていてよい。この絞り３４は、（ダンパ２８に相応する）ダンパとしても作用する。
【００３４】
図３は、ピストンの代わりにダイヤフラム２９を備えた択一的な実施形態を示している。チャンバ１７は、ダイヤフラムによりインク管路１１に向かって画定されている。ダイヤフラムは変形可能であり、図面では第２の形状２２でも図示されている。チャンバは給気開口３０も備えている。さらに、質量エレメント２０は慣性に基づいて共通の運動３５に対する補償運動を実施する。ダイヤフラムは補償運動により変形し、チャンバの容積Ｖを変化させる。
【符号の説明】
【００３５】
１  装置
２  機械
３  被印刷物
３ａ  表面
３ｂ  障害部／角折れ／波状隆起部
４  インク印刷ヘッド
４ａ  第１の印刷ヘッド
４ｂ  別の印刷ヘッド
４ｃ  最後の印刷ヘッド
４ｄ  印刷バー
５  ノズル面
６  インクノズル
７  インク
８  メニスカス
９  インク滴
１０  循環式のインク供給部
１１  インク管路
１１ａ  流入管路
１１ｂ  戻し管路
１２  インク
１３  流入分配器
１４  戻し分配器
１５  流入ポンプ
１６  戻しポンプ
１７  チャンバ
１８  開口
１９ａ，ｂ  側壁
２０  質量エレメント
２１  位置
２２  形状
２３  可動の壁／ピストン
２４  レバー
２５  軸
２６  ロッド
２７  ばね
２８  ダンパ
２９  壁／ダイヤフラム
３０  給気開口
３１  流入絞り
３２  戻し絞り
３３  領域
３４  別の絞り
３５  運動もしくは運動の方向
３６  統合されたユニット
Ｖ  チャンバの容積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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