(57)【要約】      （修正有）【課題】インクの圧力変動を軽減しかつ小型軽量な循環型インク供給路を具備したインクジェットプリンターを提供する。【解決手段】インクジェットプリンター用インク供給システムは、実質的に無脈流のインクの流れを発生させるように構成された再循環ポンプ１１１に連結した再循環タンク１０１を含んでいる。少なくとも１つの加熱要素と熱的接触をする螺旋状に形成されたインク管を有する加熱ユニット１１５は、再循環ポンプ１１１からインクを受け入れ、インクがプリントヘッドに入る時とプリントヘッドから戻される時に、インクの特性を計測する温度センサと圧力センサとを備えたセンサユニットブロック１０３に送り出す。戻されたインクは、それから再循環タンク１０１に移され、そこから再循環ポンプ１１１が再循環インクを引き込む。再循環タンク１０１内を実質的に真空に保つために、エアーポンプが再循環タンク１０１に連結されている。【選択図】図７
2014162233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出口（２０７）と吸入口（２０９）とを有する、供給された再循環インクを収容する第１容器（１０１）と、
上記排出口からのインクの供給を受けるための吸入端（１０４）と、圧力端（１０６）とを有する、上記システム内に実質的に無脈流のインクの流れを発生させるよう構成された再循環ポンプ（１１１）と、
螺旋状に形成されたインク管（３０７）と、上記螺旋状の一方の端と熱的接触をする第１および第２加熱要素（３０３ａ、３０３ｂ）とを備え、上記圧力端との間に設置されたフィルター（１１３）を有する上記圧力端からのインクを受けるための吸入口（３０２）と、排出口（３０４）とを有する加熱ユニット（１１５）と、
供給インクの圧力および温度を検知するための第１圧力センサ（１０５ｂ）と、第１温度センサ（１０７ｂ）とが設置されたプリントヘッドインク供給管（４０２）と、
上記プリントヘッドインク供給管から供給されたインクを受け入れるための供給インク取入口（１１６）と、未噴射インクを送るための戻り口（１１４）とを有する再循環インク噴射プリントヘッド（１０９）と、
上記戻り口からインクを受け入れる戻りインク管（４０８）とを備え、
上記戻りインク管は、第１容器の上記吸入口と流体連通しており、戻りインクの圧力および温度を検知するために上記戻りインク管に設置された第２圧力センサ（１０５ａ）と第２温度センサ（１０７ａ）とを備えていることを特徴とするインクジェットプリンター用インク供給システム（１００）。
【請求項２】
上記第１容器内において圧力を低く維持するために選択的に加圧可能な上記第１容器と流体連通しているエアーポンプ（１１９）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインク供給システム。
【請求項３】
上記システムに導入するための充填用インクを収容する上記第１容器と流体連通している第２容器（１２３）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインク供給システム。
【請求項４】
上記第１容器内において圧力を低く維持するために選択的に加圧可能な上記第１容器と流体連通しているエアーポンプをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のインク供給システム。
【請求項５】
上記再循環ポンプの圧力端との間に設置され、上記第１容器と流動連通し、圧力調整バルブ（１１７）を含むバイパス管（１２９）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のインク供給システム。
【請求項６】
上記システムに導入するための充填用インクを収容する上記第１容器と流体連通している第２容器をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のインク供給システム。
【請求項７】
上記第１容器内において圧力を低く維持するために選択的に加圧可能な上記第１容器と流体連通しているエアーポンプをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のインク供給システム。
【請求項８】
小型収容部材（７０１）と、
上記小型収容部材に実質的に保持されたインク流体回路であって、上記小型収容部材に封入された再循環タンク（１０１）と、上記再循環タンクからインクを実質的に無脈流で引き込み、そして実質的に無脈流でインクを該インク流体回路内に送り出すよう構成され、上記小型収容部材に封入された再循環ポンプ（１１１）と、上記再循環ポンプに押し出されたインクを加熱するために上記小型収容部材に設置された加熱ユニット（１１５）と、上記小型収容部材に設置され、上記加熱ユニットから受け入れたインクと、１つまたはそれ以上のプリントヘッドから受け入れた戻りインクの圧力と温度とを検知するよう構成された第１および第２圧力センサと第１および第２温度センサとを備えるセンサユニット（１０３）とを備えたインク流体回路と、
上記小型収容部材に収容され、上記センサに応答し、上記再循環ポンプの速度と、上記加熱ユニットの温度とを調整するために作動可能なよう構成された制御システム（５００）とを備えていることを特徴とする軽量インク供給システム（１００）。
【請求項９】
上記再循環タンクは、上記再循環タンクから空気を除去するために動作可能であるエアーポンプ（１１９）と流体連通していることを特徴とする請求項８に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１０】
上記加熱ユニットが、管（３０７）を備え、上記管を通してインクが送られ、上記管は二重螺旋形に形成され１つまたはそれ以上の加熱要素と熱的接触していることを特徴とする請求項９に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１１】
上記インク流体回路が、上記再循環ポンプによって送り出されたインクを、上記流体回路内の流体圧力が閾値を超えた時に上記再循環タンクに送るためのバイパス線（１２９）をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１２】
上記制御システムが、
上記センサユニットから導出される計測圧力差を得るステップと、
上記センサユニットから導出される計測温度を得るステップと、
上記計測圧力差と、少なくとも１つの予め規定された許容圧力とを比較し、上記計測温度と少なくとも１つの予め規定された許容温度とを比較するステップと、
上記比較に応じて上記再循環ポンプの速度を変更するステップと、
上記比較に応じて、上記加熱ユニットが発生する熱の温度を変更するステップとを実行するための制御論理を備えたメモリを有するコンピュータベースプロセッサーであることを特徴とする請求項１１に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１３】
上記小型収容部材は、走査用プリントヘッド（１０９）に、上記プリントヘッドが走査する時に上記走査用プリントヘッドと共に移動するよう設置されることを特徴とする請求項８に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１４】
上記再循環タンクは、上記再循環タンクから空気を除去するために動作可能であるエアーポンプと流体連通していることを特徴とする請求項１３に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１５】
上記加熱ユニットが、管を備え、上記管を通してインクが送られ、上記管は二重螺旋形に形成され１つまたはそれ以上の加熱要素と熱的接触していることを特徴とする請求項１４に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１６】
上記インク流体回路が、上記再循環ポンプによって送り出されたインクを、上記流体回路内の流体圧力が閾値を超えた時に上記再循環タンクに送るためのバイパス線をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１７】
上記制御システムが、
上記センサユニットから導出される計測圧力差を得るステップと、
上記センサユニットから導出される計測温度を得るステップと、
上記計測圧力差と、少なくとも１つの予め規定された許容圧力とを比較し、上記計測温度と少なくとも１つの予め規定された許容温度とを比較するステップと、
上記比較に応じて上記再循環ポンプの速度を変更するステップと、
上記比較に応じて、上記加熱ユニットが発生する熱の温度を変更するステップとを実行するための制御論理を備えたメモリを有するコンピュータベースプロセッサーであることを特徴とする請求項１６に記載の軽量インク供給システム。
【請求項１８】
実質的に一定のインク流体圧力を発生させ、インク液を加熱するための加熱ユニット（１１５）の吸入口（３０２）と流体連通している排出口（１０６）を有するギアポンプ（１１１）と、
上記加熱ユニットによって加熱されたインクと機能的に接触するよう設置された第１温度センサ（１０７ｂ）と第１圧力センサ（１０５ｂ）と、
再循環用プリントヘッドから受け入れたインクと機能的に接触するように設置された第２温度センサ（１０７ａ）と第２圧力センサ（１０５ａ）と、
上記第１および第２温度センサと上記第１および第２圧力センサに応答し、ポンプの速度と上記加熱ユニットが発生する熱を調整するよう構成された制御システム（５００）とを備えることを特徴とするインクジェットプリンター用のインク流体回路。
【請求項１９】
上記プリントヘッドから受け入れたインクが内部に送られ、そこから上記ギアポンプがインク液を引き込む一つの再循環容器（１０１）と、上記容器内を実質的に真空に保つための蠕動性エアーポンプ（１１９）とをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のインク供給回路。
【請求項２０】
上記流体回路の外部に設置され、上記流体回路に選択的にインクを導入するよう調整された供給タンク（１２３）をさらに備え、上記供給タンクは上記１つの再循環容器と流体連通していることを特徴とする請求項１９に記載のインク供給回路。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔背景〕
〔技術分野〕
本発明は、概してインクジェットプリンターに関し、特に再循環して供給されたインクを使用するインクジェットプリンターに関する。
【０００２】
〔関連技術の記載〕
インクジェットプリンターのインク液の液滴はインクジェット用のプリントヘッドのノズルから、例えば、特に塗工紙でもよいが、受容層に噴射される。通常、インクジェット用のプリントヘッドは列になっているノズルを有し、各ノズルは、異なる場所へインクを噴射する。各ノズルは同時にインクの噴射をすることも可能である。上記インクは、例えば、圧力波を作り出す熱アクチュエーターや圧電性アクチュエーターを利用してノズルから噴射される。通常、インク液の大きさを一定に保つことができるようにすること、または、インク液の大きさを変化させて記録可能なプリンターにおいては、インク液の大きさを自在に制御することができるようにすることが目的とされる。インク液の大きさを確実に一定にするための主な条件の１つは、プリントヘッドにおけるインクの圧力を、使用される当該プリントヘッドに適した一定の範囲内で安定させることである。
【０００３】
プリントヘッドのノズルにおけるインクの圧力は種々の方法によって一定に保つことが可能である。例えば、小型インクジェットプリンターには、上記プリントヘッドを収容するシャトルに設置されたインク容器（ｉｎｋ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ）内に設けられた負圧発生部材を採用することが多い。大型プリンターや業務用インクジェットプリンターでは、上記インクの圧力または上記インクの上方の空気（大気）の圧力を直接制御することによって、インクタンク内の圧力を調節し安定させるシステムを該インクタンクに備えることが多い。
【０００４】
従来のデザインが克服しなければならない問題は、インク液の大きさがばらばらになって、印刷の質を低下させてしまうことになる圧力の変動である。このような圧力の変動はダイヤフラムインクポンプやインペラインクポンプによって生じ得る。従来のシステムでは、圧力を調節する部材を加えることで、このような圧力の変動、又は振動を軽減しようとしたが、その結果、大型で、かつ複雑で扱いにくいシステムになってしまった。特に、上記プリントヘッドがプリンターシステムによって制御されるキャリッジキャリッジ（ｃａｒｒｉａｇｅ）に設置されており、印刷物が大きく、印刷物にインクを塗布する時に上記プリントヘッドが印刷物を往復するようになっている大型の走査用プリントヘッドを使用する場合に振動が悪化する。これら大型の従来技術システムは、（時には２つの）再循環タンクと、フィルターと、ポンプと、加熱器とを備えているが、上記キャリッジは、実際に走査する際にそれらの重みに耐えられないので、これらは常に固定状態でなければならない。したがって、従来のインク供給システムは、長さのある管を有したプリントヘッドに接続されていなければならず、印刷中にプリントヘッドのキャリッジが止まったり動いたりする毎に、上記管の内部に圧力の振動が生じてプリントヘッドに送られることになる。さらに、インク供給管とインク戻り管が長いということは、熱の損失が大きいことを意味し、従来のシステムでは加熱器を追加することでこの問題を軽減しようとしている。しかしながら、加熱器を追加すると、ＵＶ硬化性インクが過熱され、その結果、早すぎる段階で硬化を促してしまい、化学的な安定性を損なうことになる。
【０００５】
〔要約〕
本発明の要点を述べるために、本発明のある態様と、効果と、新規な特徴とが本明細書に記載されている。本発明の特定の実施形態のいずれかに基づいて、必ずしもすべての効果が達成されるわけではないことが理解されるべきである。したがって、本発明は、本明細書に記載または提案されているような複数の他の効果を必ずしも実現することなく、本明細書に記載の１つの効果または複数の効果を実現または最大限利用することで具体化または実施してもよい。
【０００６】
インクジェットプリンター用インク供給システムは、実質的に無脈流のインクの流れを発生させるように構成された再循環ポンプに連結した再循環タンクを含んでいる。少なくとも１つの加熱要素と熱的接触をする螺旋状に形成されたインク管を有する加熱ユニット（ｈｅａｔｉｎｇ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、上記ポンプからインクを受け入れ、該インクがプリントヘッドに入る時と該プリントヘッドから戻される時に、インクの特性を計測する温度センサと圧力センサとを備えたセンサユニットに送り出す。上記の戻されたインクは、それから再循環タンクに移され、そこから上記ポンプが再循環インクを引き込む。上記再循環タンク内を実質的に真空に保つために、エアーポンプが上記再循環タンクに連結されている。
【０００７】
別の実施形態も、添付された図面を参考にした下記に記載の実施形態の詳細な説明から当業者に容易に明らかになるであろう。また、本発明は開示されたいかなる特定の実施形態に限定されるものではない。
【０００８】
〔図面の簡単な説明〕
図面において、同一の参照番号は、同一または機能的に類似の要素を示している。また、参照番号の左端の数字は当該参照番号が最初に表示された図面を示している。
【０００９】
図１は、インク供給システムの一例の機能概略図である。
【００１０】
図２は、上記システムに利用されるよう調整された再循環タンクの一例の断面図である。
【００１１】
図３は、加熱ユニットの一例の分解図である。
【００１２】
図３Ａは、収容部材を取り外した上記加熱ユニットを示す図である。
【００１３】
図４は、センサブロックユニットの一例の斜視図である。
【００１４】
図４Ａは、図４のセンサブロックユニットの分解図である。
【００１５】
図４Ｂ−Ｂは、図４のＢ―Ｂ線に沿った上記センサブロックユニットの断面図である。
【００１６】
図４Ｃ−Ｃは、図４のＣ―Ｃ線に沿った上記センサブロックユニットの断面図である。
【００１７】
図５は、制御システムの一例の機能概略図である。
【００１８】
図６は、制御システムとして機能するよう調整可能なコンピュータベースシステムの一例の機能概略図である。
【００１９】
図７は、収容部材内に設置または、該収容部材に保持された上記インク供給システムの構成例の立面図である。
【００２０】
〔詳細な説明〕
本発明の種々の実施形態およびその効果は図１〜図７を参照することで最もよく理解できる。各図面の各要素は必ずしも原寸通りに描かれているものではなく、その代わりに、各実施形態の原理を明確に示すために強調して示されている。全図面を通して、種々の図面の同一および対応する部分には同一番号が用いられている。
【００２１】
また、本明細書において、「実施形態」、「一実施形態」、「種々の実施形態」またはこれらの別のいずれの形態に言及することは、特定の実施形態と共に記載された本発明の特定の特徴または態様が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所における、「一実施形態において」、「別の実施形態において」という記載、またはこれらの別の表示方法は必ずしもその全てがそれぞれの個々の実施形態に言及しているわけではない。
【００２２】
一例として挙げるインク供給システム１００は、本質的には流体回路であり、再循環ポンプ１１１の吸入端１０４に連結した流出口を有する再循環容器１０１を備え、再循環ポンプ１１１の圧力端１０６は、再循環ポンプ１１１との間にフィルター１１３を有する加熱ユニット１１５に連結されている。しかしながら、フィルター１１３の位置は、設計上好適なように、加熱ユニット１１５の上流側または下流側のいかなる適した位置にしてもよい。フィルター１１３を加熱ユニット１１５の上流側に設置するように設計すれば、加熱ユニット１１５を温度センサ１０５の近くに設置することができる。加熱ユニット１１５から出たインクは圧力センサ１０５と温度センサ１０７とを含むセンサブロックユニット１０３と、１つまたはそれ以上の再循環プリントヘッド１０９に連結したプリントヘッド供給インク管１１６に送られる。噴射されなかったインクは、戻り管１１４を介して供給システム１００に再導入される。より詳細に後述されるように、第１組の圧力センサ１０５と温度センサ１０７は、プリントヘッド供給インク管１１６につながり、第２組の圧力センサ１０５と温度センサ１０７は戻りインク管１１４につながっている。したがって、インクが上記プリントヘッドに入る前と該プリントヘッドから出てすぐに、圧力と温度の計測が行われる。戻りインク１０２は、センサブロックユニット１０３から流れ出て、再循環容器１０１に送られる。システム１００は、再循環容器１０１と流体連通しているエアーポンプ１１９を備えており、再循環容器１０１とエアーポンプ１１９との間には、流出検知センサ１２１が設置されている。さらに、逆止弁１１７が再循環ポンプ１１１の圧力端１０６からのバイパス線１２９に連結しており、該逆止弁から排出されたインクが再循環容器１０１に流入する。
【００２３】
図２は収容室２０２を画定する収容部２０５を備える再循環容器１０１の一例の断面図である。収容室２０２内では、例えば浮きなどを含んだ流体レベル検知ユニット２０３が、インクの最小の閾値を検知可能な適当な深さまで伸びている。流体レベル検知ユニット２０３は、（後述の）コンピュータベース制御システムに関わる流体レベル信号２０１を発生するよう構成されている。流出管２０７は、再循環ポンプ１１１の吸入端１０４に連結し、流入管２０９は、センサブロック１０３からの戻りインク１０２を収容室内に送るために収容室２０２内に伸びている。注入口２１２は、上記システムの起動時または上記収容室内の流体レベルが低い時に、該システムに導入される充填用インク（ｆｉｌｌ  ｉｎｋ）１１０を受け入れるために設置されている。注入口２１２は、インクが上に向かって飛び散って、流体レベル検知ユニット２０３に干渉することを防ぐとともに、充填用ポンプ（ｆｉｌｌ  ｐｕｍｐ）によって導入され得る気泡を消散するために、収容部２０５の内壁に画定された扇形の縁２１４へ供給インク１１０を送る。吹出口２１６は、エアーポンプ１１９に連結した送気管１１２に連結している。
【００２４】
再循環ポンプ１１１は、振動を起こさないように上記システム内にインクを送り出し、自吸できるようなポンプが選択される。当然のことながら、望ましい流れと圧力でプリントヘッドにインクが送られるようにすべきである。再循環ポンプ１１１は、ギアポンプであることが好ましく、特に外部ギアポンプであることが好ましい。一実施形態では、再循環ポンプ１１１はモーター１３１によって駆動し、動的な封入ではなく、静的な封入になるように、該再循環ポンプは該モーターに磁力で連結され、それによって信頼性が大きく向上する。さらに、モーター１３１はブラシのないモーターであることが好ましい。再循環ポンプ１１１の速度によってシステム１００内のインクの圧力が制御されることが理解されるであろう。
【００２５】
ここで図３および図３Ａを参照すると、加熱ユニット１１５の一例が、第１および第２収容部材３０１ａ、３０１ｂと、第１および第２平面加熱要素３０３ａ、３０３ｂと共により詳細に示されている。収容部材３０１ａ、３０１ｂは、（下記に詳述するが）加熱要素３０３ａ、３０３ｂにエネルギーを供給し、コントローラーに連結した制御線３０５ａ、３０５ｂを取り囲んで保持している。図３Ａに、より簡潔に示すように、上記加熱ユニットは、二重螺旋状に形成されることが好ましく、フィルター１１３を介して再循環ポンプ１１１からインクを受け入れる取入口３０２と、センサブロックユニット１０３への注入口に連結した排出口３０４とを有するインク管３０７を保持している。第１および第２加熱要素３０３ａ、３０３ｂは当該螺旋状の両側に配置される。インク管３０７の長さは、好ましくは、流体の取り入れ温度、流出速度および流出量を考慮して、関連技術の当業者に理解されるような、第１および第２加熱要素３０３ａ、３０３ｂによって発生した熱を移すことができる長さであれば十分である。実施形態の一例では、上記管の長さは約３メートルである。この長さは、インクが排出口３０４を介して加熱ユニット１１５から出て、プリントヘッドで使用されるために約４０度〜約５０度でセンサブロック１０３に到達できるのに十分であることが実証された。加熱ユニット１１５は、インクが加熱ユニット１１５に入り、該加熱ユニットから出るまでにインクの温度を約２５度上昇させるのに適していることが好ましい。しかし、本システムを初めて利用した直後は、上記インクが適温になるまで複数回循環させることが必要となることがある。
【００２６】
従来技術システムの典型例では、インクに熱を伝える収容部を加熱する。しかし、この構成では、タンクとインクとの間の表面接触面積が少なく、またタンク内の乱流が少ないため概して十分な加熱ができない。別のシステムでは、短い長さの加熱管（約１フィート）を有する熱交換器を使用している。より長い管（約３フィート）を備えた上記の二重螺旋管の形態は、コスト効率が良く、インクが加熱管へ接触する接触表面を増加させる簡易な方法であって、インクの流れによって加熱されたインクが混ざり、それによって、インクが流れずに過熱されてしまう滞留（インクが静止している）領域が無くなることを確実にする。
【００２７】
一例として挙げるセンサブロックユニット１０３は、図４〜図４Ｃに示すように、温度センサおよび圧力センサの設置保持構造を備えている。図４および図４Ａにおいて、センサブロックユニット１０３は、設置ブロック４０７と圧力センサ制御基板４０５とを包む外部収容ユニット４０１、４０３を備えている。図４のＢ―Ｂ線および図４のＣ―Ｃ線の断面図に示すように、設置ブロック４０３は、該設置ブロック内に概して垂直に画定され、加熱ユニット１１５の排出口３０４と連結した注入端４０４と、適当なプリントヘッド（不図示）の対応する注入口に連結されたプリントヘッド供給インク管１１６内に画定された２つの排出口４０６ａ、４０６ｂとを有する供給インク注入チャネル４０２を含んでいる。本例におけるチャネル４０２は、両排出口４０６ａ、４０６ｂにインクを供給するために分岐している（図中「Ｃ」）。同様に、戻りインクチャネル４０８は、供給インク注入チャネル４０２と平行に設置ブロック４０７内に画定され、該戻りインクチャネルは、適当なプリントヘッド（不図示）の対応する排出口に連結した戻りインク管１１４に画定された２つの注入口４１０ａ、４１０ｂを有している。注入口４１０ａ、４１０ｂは、ブロック４０７の内部で再循環タンク１０１の流入管２０９に連結した排出口４１２まで伸びている１つの戻りインクチャネル４０８に合流する。
【００２８】
設置ブロック４０７は、向かい合う該設置ブロックの壁によって画定される一対の第１実装ボーリング穴４１４ａ、４１４ｂをさらに備えており、実装ボーリング穴４１４ａ、４１４ｂは、それぞれの対応する最も近いチャネル４０２、４０８と交差する深さまで伸びている。第１および第２温度センサ１０７ａ、１０７ｂは、例えば、サーミスターであって、供給インクまたは戻りインクのどちらかがチャネル４０８、４０２を通った時に、第１および第２温度センサ１０７ａ、１０７ｂが流体に接するように、ボーリング穴４１４ａ、４１４ｂに挿入されている。温度センサ１０７は、以下により詳細に再度説明する制御システムに連結された制御線４０９を含んでいる。同様に、ブロック４０３は、供給インクチャネル４０２および戻りインクチャネル４０８内の流体圧力を検知するための圧力センサ１０５ａ、１０５ｂを収容するよう設計された向かい合う上記ブロックの壁によって画定される一対の第２実装ボーリング穴４１６ａ、４１６ｂを有している。断面図において、各圧力センサ１０７は、各分岐（図中「Ｃ」）付近または各分岐におけるインクのそれぞれの流れに接触するように設置されていることが分かる。さらに、圧力センサ１０７は、上記制御システムに連結される制御基板４０５に連結される。本実施形態例では、両圧力センサ１０７は、インクシステム内のプリントヘッドの近くの同じ場所に位置している。しかしながら、一次システム要素（例えば、ポンプ、タンク、フィルター、加熱ユニットなど）をプリンタヘッドから遠くに離さなければならない実施形態でも、上記圧力センサはプリントヘッドの近くに設置するべきである。
【００２９】
上述したように、一例として挙げるシステム１００は、吹出口２１６に連結した空気１１２を介して再循環タンク１０１と流体連通しているエアーポンプ１１９を含むことが好ましい。エアーポンプ１１９は、センサブロックユニット１０３において望ましい圧力を得るために、必要に応じて再循環タンク１０１に空気を供給し、または再循環タンクから空気を取り除く蠕動ポンプとしてもよい。作動モード、待機モード、排気モードを含むエアーポンプ１１９の作動は、その時の状態に基づいた望ましい圧力を維持するために構成された制御論理アルゴリズムに従って制御システムによって制御される。蠕動ポンプの利点は、電源が切れていても空気を閉じ込めて再循環タンク１０１内の真空を保つことである。これは、従来システムと比較して、インクを節約し、ユーザの不満を減らす大きな特性である。さらに、送気管１１２は、送気管１１２に入るインクやインクの泡沫を検知することができる流出センサ１２１を含んでいる。センサ１２１が管１１２に入るインクまたはインクの泡沫を検知した場合、センサ１２１から、該管の閉鎖や排気を命じる制御システムに検知信号が発信される。
【００３０】
インク供給システムの設計に精通した人ならば、従来システムの典型例では、インクが大量にこぼれてからのみ作動するフロートセンサ（ｆｌｏａｔ  ｓｅｎｓｏｒ）を備えた大型で重量のある流出トラップタンク（ｏｖｅｒｆｌｏｗ  ｔｒａｐ  ｔａｎｋ）を利用していることを認識するであろう。この従来システムでは、ユーザがこぼれたインクを除去するための保守手順を追加する必要があり、それによって多くの時間とインクが無駄になることは言うまでもない。一方、送気管上の流出センサ１２１は、インクが再循環タンク１０１から大量に流出するかなり前に作動するので、インクを節約し、保守の必要性を減らすことになる。さらに、上記のことから、従来技術システムより安価でかつ小型で軽量な装置になる。
【００３１】
システム１００は、新たなインクを導入するために、その排出口がフィルター１２７に連結した充填用ポンプ１２５の吸入端１１６に連結した大量インク供給容器１２３を備えた構造を含むことが好ましい。充填用インク１１８はバイパス線１２９を介して再循環タンク１０１に送られる。また、逆止弁１３３をフィルター１２７とバイパス線１２９との間に設置してもよい。逆止弁１３３は充填用インク１１８が上記システムに導入されている間はつねに開いている。逆止弁１３３の目的は、充填用ポンプ１２５が作動していない時でも、再循環容器１０１内に維持された真空状態によって、供給容器１２３からインクを吸い上げられるからである。これによって、再循環容器１０１のインクが溢れ、該インクが送気管１１２に流れていってしまうが、流出センサ１２１が作動した時に上記システムは停止されることになる。したがって、逆止弁１３３は充填用ポンプ１２５が作動していない間は閉じている。
【００３２】
また、フィルター１１３、１２５は、約５ミクロン（５μ）より大きいサイズのゲルや粒子をインクから取り除くよう構成されていることが好ましい。さらに、接触器（またはガス抜き器）を、再循環ポンプ１１１の排出口とセンサブロックユニット１０３との間に位置するインク再循環経路内に含んでもよい。
【００３３】
動作にあたって、再循環ポンプ１１１が吸入端１０４からインクを引き込む再循環タンク１０１から再循環インクを引き込み、該インクを圧力端１０６に流す。フィルター１１３を通った後、インクは加熱ユニット１１５に入り、そこから加熱インク１０８として出ていき、センサブロックユニット１０３まで送られ、センサブロックユニット１０３を介して該インクはプリントヘッド供給インク管１１６からプリントヘッド１０９へ導入されるまで流れていく。該インクの温度および圧力は、該インクがプリントヘッド１０９に流れる前に、温度センサ１０７と圧力センサ１０５によって計測される。噴出されなかった戻りインクは、戻り管１１４を介して、センサブロックユニット１０３に戻り、そこで該インクの温度および圧力が温度センサ１０７と圧力センサ１０５によってそれぞれ再度測定され、センサブロックユニット１０３から排出された戻りインク１０２は再循環タンク１０１に再び戻される。
【００３４】
再循環ポンプ１１１の圧力端１０６に、例えば、フィルターの詰まりや、または下流部での他の障害物によって、管やプリントヘッドなどのいずれかにおいて圧力がかかりすぎた場合、逆止弁１１７が開いてインクがバイパス線を流れて再循環タンク１０１に戻れるようにする。このような時、圧力センサ１０５によって計測されるセンサブロックユニット１０３の供給端への圧力は閾値より低くなり、それによって、過度の圧力が解消するまで動作を停止させるよう構成された制御システムに送られる警告信号が発信される。
【００３５】
システム１００のインクレベルは、流体レベル検知ユニット２０３を介して上記制御システムによって監視される。インクレベルが予めセットされた閾値に到達した場合、上記制御システムは、充填用ポンプ１２５に圧力を加えて大量供給タンク１２３からインクを再び供給し始めるよう構成されている。
【００３６】
図５は、上述した種々の要素がコンピュータベース制御システム５００に連結されているシステム１００内に用いられ得る信号ネットワークの一例の機能図である。本例では、制御システム５００は、それぞれ再循環タンク１００と大量インク供給タンク１２３からの入力流体レベル情報信号５０２、５０４として、センサブロッユニット１０３、再循環ポンプ１１１、および／またはモーター１３１からの圧力および温度信号５０６と、それらと共に、送気管流出検知器１２１からの流体検知信号５１８を受信するよう構成されている。制御システム５００は、下記に記載するように、制御システム５００に受信した入力に基づいて種々の制御命令を発信させる制御論理を備えており、その制御命令には以下のものがある：（１）センサブロックユニット１０３から受信した圧力信号５０６に基づきシステム１００の圧力を増加させる必要がある場合の、再循環ポンプモーター１３１への加圧命令５０８；（２）上記再循環タンクの真空状態が弱まった場合の、エアーポンプ１１９への加圧、減圧および排ガス命令５１０、または送気管１１２内で流体が検知された場合の、減圧または排ガス命令：（３）システム１００内の流体レベルが低すぎる場合の、供給インクポンプ１２５への加圧および減圧命令５１２；（４）インク温度が作動するにあたっての許容範囲外であることを示す温度信号５０６に応じた加熱ユニット１１５への加圧命令５１４。逆止弁１１７が開放された場合は、上記システムを終了するために、上記と同じ情報経路が用いられる。
【００３７】
上述のようなシステムの圧力調整は、プリントヘッド１０９の注入口および出口でのセンサブロックユニット１０３内のプリントヘッド供給インク管１１６および戻りインク管１１４における圧力を測定することで実施される。一実施形態では、受容可能なシステムの圧力の閾値は、供給インク管１１６と戻りインク管１１４との間の圧力の差として規定される。上述したように、圧力センサ１０５は圧力信号を制御システム５００に送る。制御システム５００は、上記測定差を算出し、そして、システムの圧力が許容範囲内にあるかどうか該測定差と１つまたは複数の閾値とを比較する制御論理を備えている。制御システム５００が、上記圧力測定差が許容圧力値外であると判断した場合、制御システム５００は、再循環ポンプ１１１とモーター１３１に命令信号を送って、再循環ポンプ１１１の速度を加速または減速させ、システムの圧力を増加または減少させる。
【００３８】
同様に、システムの温度調整は、プリントヘッド供給インク管１１６および戻りインク管１１４におけるインクの温度を測定することで実施される。一実施形態では、システムの許容温度の閾値は、供給インク管１１６および戻りインク管１１４に関する平均温度として規定される。温度センサ１０７は、平均測定温度を算出し、そして温度が許容範囲内であるかどうか該平均測定温度と１つまたは複数の閾値とを比較する制御論理を備えるよう構成された制御システム５００に、温度信号５０６を送る。制御システム５００が、上記平均測定温度が許容温度値外であると判断した場合、制御システム５００は、命令信号５１４を上記加熱ユニットに送って、加熱ユニット１１５内の熱を増加させたり減少させたりする。
【００３９】
制御システム５００は、当業者によって理解されるように、１つまたはそれ以上のコンピュータベースプロセッサーであってもよい。そのようなプロセッサーは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅｄ  ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ））、特定用途向け集積チップ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｈｉｐ（ＡＳＩＣ））、プログラマブル回路基板（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ（ＰＣＢ））、マイクロコントローラー、またはその他の適当な集積チップ（ＩＣ）機器によって実現してもよい。
【００４０】
図６を参照すると、プロセッサー６００は、実際はコンピュータシステムを備えている。そのようなコンピュータシステムは、例えば、通信バス６０３に連結した１つまたはそれ以上の中央演算処理装置（ＣＰＵ）を含んでいる。上記コンピュータシステムは、例えば、限定されるわけではないが、フラッシュメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのメインメモリ６０５を含むことができ、さらに二次メモリ６０７も含むことができる。上記二次メモリは、例えば、ハードディスクドライブおよび／またはリムーバブル記録ドライブを含むことができる。上記リムーバブル記録ドライブは、周知の方法によりリムーバブル記録ユニットからの読み取りおよび／または該リムーバブル記録ユニットへの書き込みを行う。上記リムーバブル記録ユニットは、フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスクなどであり、上記リムーバブル記録ドライブによって読み取りおよび書き込みが行われる。上記リムーバブル記録ユニットは、コンピュータソフトウェアおよび／またはデータを内蔵したコンピュータ利用可能な記録媒体を含んでいる。
【００４１】
二次メモリ６０７は、コンピュータプログラムまたは他の命令を上記コンピュータシステムにロードさせる他の同様の手段を含むことができる。そのような手段は、例えば、リムーバブル記録ユニットやインターフェースを含むことができる。上記の例として、（ビデオゲーム機器に見られるような）プログラムカートリッジやカートリッジインターフェースと、（ＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭのような）リムーバブルメモリチップと、連結ソケットと、その他のリムーバブル記録ユニットと、ソフトウェアおよびデータを上記リムーバブル記録ユニットから上記コンピュータシステムに移すインターフェースとが挙げられる。
【００４２】
（制御論理６０９とも呼ばれる）コンピュータプログラムは、上記メインメモリおよび／または二次メモリに記録される。コンピュータプログラムは、通信インターフェースを介しても受け入れられる。そのようなコンピュータプログラムが実行された時、上記コンピュータシステムが本明細書に記載された本発明の特定の特徴を実行できるようにする。特に、上記コンピュータプログラムは、実行された時、制御プロセッサー６００が本発明の特徴を実行し、および／または実行させることを可能にするものである。
【００４３】
プロセッサー６００と上記のプロセッサーメモリは、上記プロセッサーを、上述したような特定の予め規定された方法で起動させるデータおよび命令を示す論理ロジックまたはその他の基盤構造を持つよう構成されるのが好ましい。上記制御論理は１つまたはそれ以上のモジュールとして実行されるのが好ましい。上記モジュールは上記プロセッサーメモリに備わり、１つまたはそれ以上のプロセッサーを実行するよう構成されるのが好ましい。上記モジュールは、特定のタスクを実行するソフトウェアまたはハードウェア要素を含んでいるが、これに限定されるわけではない。したがって、モジュールは、例えば、ソフトウェア要素、プロセス、機能、サブルーチン、プロシージャ、属性、集合要素、タスク要素、オブジェクト指向のソフトウェア要素、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、電気回路、データなどの要素を含んでもよい。制御論理は、いかなる適当な入力／出力装置に成り得る通信バス６０３に連結されたコンピュータインターフェース６１１を利用した上記メモリにインストールしてもよい。コンピュータインターフェース６１１は、予め構成された変更またはカスタマイズのいずれかにしたがって、ユーザが上記制御論理を変更できるよう構成されてもよい。
【００４４】
上記制御論理は、従来は、１つまたはそれ以上の上記メモリ記録装置にあるデータ構造内における上記プロセッサーによるデータビットの操作およびこれらデータビットの管理を含んでいる。このデータ構造は、プロセッサーメモリ内に記録されたデータビットの集合体が物理的に編成されるようにし、特定の電気または磁気要素を示す。上記のような記号的な表現は、当業者が他の当業者に効率的に記述内容および発見事項を伝えるために用いられる手段である。
【００４５】
上記制御論理は、概して、プロセッサーが実行する一連のステップになると考えられる。これらのステップは、概して、物理量の操作を必要とする。必ずしも必須ではないが、通常は、これらの物理量は、記録、移送、結合、比較、または操作することが可能である電気、磁気、または光信号の形態を有している。これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、文、用語、数字、レコード、ファイルなどと称するのは当業者にとっては通常のことである。しかしながら、これらの用語および他の用語はプロセッサーの動作に適した物理量と関連すべきであること、またこれらの用語は上記コンピュータ内および上記コンピュータの作動中に存在する物理量に適用される単なる従来の表示に過ぎないということに留意すべきである。
【００４６】
上記プロセッサー内での操作は、操作する人が行う手動操作に関連することが多い、追加、比較、移動、検索などの言葉で称されることが多いことが認識されるべきである。人が操作に関わらないことが必要であったり、望ましいことさえあるということが認識されるべきである。本明細書に記載の動作は、上記プロセッサーまたはコンピュータと相互作用する操作する人またはユーザと協働して実行される機械の動作である。
【００４７】
本明細書に記載の上記プログラム、モジュール、プロセス、方法などは、実施例にすぎず、いかなる特定のプロセッサー、装置、またはプロセッサー言語に関連または限定されるものではないことも認識されるべきである。むしろ、様々なタイプの汎用性の計算機または計算装置を、本明細書に記載された内容にしたがって作成されたプログラムと共に使用してもよい。同様に、例えばリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）のような不揮発性メモリや、例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＰＣＢ、マイクロコントローラ、またはマルチチップモジュール（ＭＣＭ）のような要素に記録された組込み論理またはプログラムを有する専用プロセッサーシステムを使用して、本明細書に記載の制御機能方法を実行するための専用装置を作成することが好ましいことが明らかになるだろう。本明細書に記載の機能を実行するためにハードウェア機器を実装することは関連技術の同業者にとっては自明であろう。
【００４８】
ソフトウェアを利用して本発明を実行する実施形態においては、上記のリムーバブル記録ドライブ、メモリーチップ、または通信インターフェースを使用して、該ソフトウェアをコンピュータプログラム製品に記録し、上記コンピュータシステムにロードすることができる。上記制御論理（ソフトウェア）は、制御プロセッサーによって実行された時、該制御プロセッサーに本明細書に記載した本発明の特定の機能を実行させる。さらに別の実施形態では、本発明の特徴はハードウェアとソフトウェアとを組み合わせて実施可能である。
【００４９】
図７は、走査用プリントヘッドを使用した印刷において特に効果的であるコンパクトなデザインを実現するシステム１００の構成を示している。上記で特定した要素、つまり、再循環タンク１０１と、再循環ポンプ１１１と、該再循環ポンプのモータ１３１と、制御システム５００とが小型収容部７０１に設置されている。フィルター１１３は、収容部７０１の上方に伸びる、上記ポンプからの排出口に固定され、収容部７０１の裏側に設置された加熱ユニット１１５の注入口に連結した管を有している。センサユニットブロック１０３は、走査用プリントヘッドとしてもよい１つまたはそれ以上のプリントヘッドに接続可能となるように収容部７０１の外部に設置されている。そのコンパクトなデザインおよび軽さと、そして、従来技術のシステムにおいてこれまで設置されていた要素を排除したことで、収容部７０１に、設置、収容、または保持されるインク回路を備える上記システムは、上記プリントヘッドが印刷物を往復する時に該プリントヘッドとともに移動するように、上記プリントヘッド、つまりプリントヘッドキャリッジに完全に設置されてもよい。
【００５０】
システム１００は従来の再循環インク供給システムに対していくつかの効果を奏することが理解されるであろう。コンパクトなシステム１００は、走査する（つまり、印刷物に対応して移動する）プリンヘッドプリンターとの使用に適するように従来のシステムよりもはるかに少ない場所を必要とし、従来のシステムよりもはるかに軽い。複雑な構造が無いことから、信頼性が大きく増し、インク漏れが少なくなり、さらに問題が起こった時の修理も容易となる。上記のコンパクトなデザインは製造するコストも安く、そのため、印刷産業においてより安価な選択肢となる。
【００５１】
この新規なデザインの効果からもいくつかの効果が得られる。例えば、上記エアーポンプに結合する再循環タンク１０１のデザインによって上記インク回路内の気泡が少なくなる。さらに、従来システムの多くが再循環タンク１０１を２つ使用する。そのため、本明細書に記載のシステムにおいて、再循環タンク１０１が１つだけ必要であることは、大きさ、重さ、コスト面で大きな利点である。再循環タンク１０１が１つだけ必要なことから、第二タンクと、レベルセンサと、エアーポンプと、流出検知器とがあるために、本システムが大きく、重くなってしまうことがない。システム１００は、調整に対する応答性が非常によい。例えば、上述したように、再循環ポンプ１１１の速度によって、圧力センサでの供給側から戻る側のインクの圧力の差を制御する。上記ポンプの速度を変えることによって、センサブロックユニット１０３において計測される圧力の差をほとんどすぐに（例えば、約２００ミリ秒またはそれ以下）変化させる。本デザインの一実施形態における更なる効果は、エアーポンプ１１９が上記戻る側の圧力を制御し、それによって、確実に目標圧力を保つために、上記圧力の差、および上記戻る側の圧力の計測の両方を利用することができることである。ファームウェアでは、上記再循環ポンプは、圧力の差を維持するために制御され、上記エアーポンプは上記の戻る側の目標圧力を維持するために制御される。上記流体回路内のインクの速度に関連した螺旋状の管３０３を有する加熱ユニット１１５のデザインは、温度変化への応答性も高める。システムの応答性が良いことは、テンポが速い時、インクを継続的に大量に使用するような活発な印刷状況、または付属のプリントヘッドの噴射の開始と停止を短時間で何度も切り替える時に特に望ましい。
【００５２】
また、このシステムは、複数の自給式の、独立して制御されるインク供給システム１００をプリンターに導入できるという大きな効果も奏する。複数の大型のプリントヘッドの列を有する従来の大型印刷機、または多色刷りの大型の印刷機では、複数のインク供給システムが、１つの制御システムと真空ポンプを共有することが多く、そのため非常に複雑な制御アルゴリズムが必要となり、その結果、さらなる保守をすることになる。さらに、そのような従来システムでは、複数の異なる種類のインクが使用され得るため、１つの管理システムが複数のセンサで監視して複数のポンプで制御しなければならない各種類ごとに特有の温度および圧力の設定基準を要することになりかねない。それに対して、本明細書で開示した上記システムは、専用の制御システムと、センサの列と、制御とを含み、その結果、システム１００は、他のシステム１００を構成する方法とは独立して、特定のインクに個別に合わせることができる。
【００５３】
上述したように、また関連した図面に示したように、本発明は、再循環インクを要するインクジェットプリンター用のインク供給システムを備えている。本発明の特定の実施形態について記載したが、本発明の変形例は、特に上述した内容を考慮して当業者によって実施可能であるため、本発明はこれに限定されないことが認識されるだろう。したがって、本発明は、本システムの精神および範囲を具体化する特徴や他の改良点を実施する上記のような変形例を含むように添付の請求項によって理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】インク供給システムの一例の機能概略図である。
【図２】上記システムに利用されるよう調整された再循環タンクの一例の断面図である。
【図３】加熱ユニットの一例の分解図である。
【図３Ａ】収容部材を取り外した上記加熱ユニットを示す図である。
【図４】センサブロックユニットの一例の斜視図である。
【図４Ａ】図４のセンサブロックユニットの分解図である。
【図４Ｂ−Ｂ】図４のＢ―Ｂ線に沿った上記センサブロックユニットの断面図である。
【図４Ｃ−Ｃ】図４のＣ―Ｃ線に沿った上記センサブロックユニットの断面図である。
【図５】制御システムの一例の機能概略図である。
【図６】制御システムとして機能するよう調整可能なコンピュータベースシステムの一例の機能概略図である。
【図７】収容部材内に設置または、該収容部材に保持された上記インク供給システムの構成例の立面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ−Ｂ】
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【図４Ｃ−Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2014162233000001.pdf