(57)【要約】【課題】優れたインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】インクジェットプリンタは、インク供給源112と、上流側インク配管67を介して上記インク供給源との間で流体が流れるよう連通しているプリントヘッドＩＣ74と、下流側インク配管106を介して上記プリントヘッドＩＣ74との間で流体が流れるよう連通する廃インク出口と、上流側インク配管67に位置する上流側遮断バルブ138と、下流側インク配管に位置する下流側ポンプ機構114とを備える。プリントヘッドの上流のバルブおよびプリントヘッドの下流のポンプによって、ユーザがプリントヘッドＩＣの上流、下流、またはプリントヘッドＩＣ内のインクの流れを能動的に制御できる。インクの溢れ、色の混ざり合い又はプリントヘッドのデプライミング等の問題が生じた場合に、ユーザが状況の是正のために単純なトラブル解消の手順に従うことができる。【選択図】図２４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給源と、
ノズルのアレイを有しており、上流側インク配管を介して前記インク供給源との間で流体が流れるよう連通しているプリントヘッド集積回路（ＩＣ）であって、それぞれのノズルが印刷媒体へとインクの滴を射出するためのそれぞれのアクチュエータを備えている当該プリントヘッドＩＣと、
下流側インク配管を介して前記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通している廃インク出口と、
前記上流側インク配管に位置する上流側遮断バルブと、
前記下流側インク配管に位置する下流側ポンプ機構と、
を備えているインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記ポンプ機構が、インクを前記廃インク出口または前記インクマニホールドに向かって送るために可逆である請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記ポンプ機構が、蠕動ポンプである請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記インクジェットプリンタは、
前記ノズルのインクを大気圧未満の静水圧に維持するための前記プリントヘッドＩＣの上流側の圧力調節器
をさらに備えている請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記インク供給源が、前記遮断バルブの上流のインクタンクであり、
前記圧力調節器が、前記インクタンクに配置されている、請求項４に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
前記圧力調節器が、前記インクタンクのインクに沈められた気泡出口と、大気へと通気された空気導入口とを有している泡立ち点調節器であり、
インクの消費に起因する前記インクタンク内の静水圧の低下によって、空気が前記空気導入口を通って引き込まれ、前記気泡出口において気泡を形成して、前記インクタンク内の圧力を一定に保つ、請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記インクジェットプリンタは、
インクから粒子状物質を取り除くための前記プリントヘッドＩＣの上流のフィルタ
をさらに備えている請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】
前記インクタンクが、シールされて前記遮断バルブとの間で流体が流れるよう連通している出口を有しており、前記フィルタが、前記出口を覆って前記インクタンクに位置している請求項７に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項９】
前記インクタンクが、着脱式のインクカートリッジであり、前記出口を、前記上流側インク配管に解放可能に係合させることができる請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】
前記遮断バルブが、閉鎖方向に付勢されており、当該プリンタの電源が断たれたときに閉鎖位置へと戻る請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１１】
前記遮断バルブが、閉鎖位置へと移動するときにインクを変位させることで、該遮断バルブが開くときに、有限の量のインクが前記インクタンクから引き出されて、前記気泡出口における静水圧が泡立ち点圧力に向かって低下する請求項６に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１２】
前記インクジェットプリンタは、
前記プリントヘッドＩＣの前記ノズルから離間した非シール位置と、前記ノズルを覆って気密のシールを生成するシール位置との間で可動なキャップ装置
をさらに備えている請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１３】
前記ノズルのアレイが、ノズル板に形成され、
前記キャップ装置が、前記ノズル板に付着したインクおよび粒子状物質を取り除くように構成されている請求項１２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１４】
前記インクジェットプリンタは、
インクの存在の有無を検出するための前記プリントヘッドＩＣの下流のセンサ
をさらに備えている請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１５】
前記センサが、前記蠕動ポンプの上流側にある請求項１４に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１６】
前記インクジェットプリンタは、別個のインク色のための複数のインクタンク、ならびにそれぞれの色のための複数の上流側インク配管および複数の下流側インク配管をさらに備えており、
前記蠕動ポンプが、各インク色を同時に送ることができる多チャネルの蠕動ポンプである請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１７】
前記インクジェットプリンタは、
前記センサおよび前記蠕動ポンプへと動作可能に接続され、前記センサからの出力に応答して前記ポンプを動作させるコントローラ
をさらに備えている請求項１４に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１８】
前記インクジェットプリンタは、
前記プリントヘッドＩＣを選択的にプライミングおよびデプライミングするために、前記遮断バルブおよび前記ポンプへと動作可能に接続された電子コントローラ
をさらに備えている請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１９】
前記インクジェットプリンタは、
前記プリントヘッドＩＣを選択的にプライミングおよびデプライミングするために、前記遮断バルブ、前記センサ、および前記ポンプへと動作可能に接続された電子コントローラ
をさらに備えている請求項１４に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項２０】
前記インクジェットプリンタは、
前記プリントヘッドＩＣを選択的にプライミングおよびデプライミングするために、前記遮断バルブ、前記キャップ装置、および前記ポンプへと動作可能に接続された電子コントローラ
をさらに備えている請求項１２に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷の分野に関し、特にはインクジェット印刷の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷は、印刷による像形成の一般的かつ万能な一形態である。本件譲受人は、ＭＥＭＳプリントヘッドＩＣによってインクを射出するプリンタを開発した。これらのプリントヘッドＩＣ（集積回路）は、半導体の製造に使用されるリソグラフィエッチングおよびデポジットの技法を使用して形成される。
【０００３】
ＭＥＭＳプリントヘッドＩＣの微小サイズのノズル構造が、高いノズル密度（ＩＣの単位表面積当たりのノズル数）、高い印刷解像度、少ない消費電力、ならびに自冷作用、したがって高い印刷速度を可能にしている。そのようなプリントヘッドが、特許文献１、２に詳しく記載されている。これらの文献の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００４】
小さなノズル構造および高いノズル密度は、ノズルの詰まり、デプライミング（ｄｅ‐ｐｒｉｍｉｎｇ）、ノズルの乾燥（デキャップ）、色の混ざり、ノズルの溢れ、インク流への気泡の混入、などによって難事を引き起こし得る。これらの問題のそれぞれが、印刷品質にとって有害なアーチファクトを生じ得る。プリンタの構成部品は、これらの問題が生じる恐れを最小限にするように設計される。最適な状況は、固有の機能によってこれらの問題の発生をなくすことができるプリンタ構成部品である。実際には、多数のさまざまな種類の動作条件、ならびに輸送または日々の動作における災難または過度に乱暴な取り扱いゆえ、部品の設計、材料の選択、などといった「受動的」な管理では、上述の問題に対処することは不可能である。
【特許文献１】米国特許出願１０／１６０２７３（米国特許第6,746,105号）
【特許文献２】米国特許出願１０／７２８８０４（米国特許第7,246,886号）
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、第１の態様によれば、
インク供給源と、
ノズルのアレイを有しており、上流側インク配管を介して上記インク供給源との間で流体が流れるよう連通しているプリントヘッド集積回路（ＩＣ）であって、それぞれのノズルが印刷媒体へとインクの滴を射出するためのそれぞれのアクチュエータを備えているプリントヘッドＩＣと、
下流側インク配管を介して上記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通している廃インク出口と、
上記上流側インク配管に位置する上流側遮断バルブと、
上記下流側インク配管に位置する下流側ポンプ機構と、
を備えているインクジェットプリンタを提供する。
【０００６】
本発明は、単純なポンプおよびバルブを追加することによって、インクリザーバからプリントヘッドＩＣのノズルへのインクの流れについて、能動的な制御をユーザに提供する。インクの溢れ、色の混ざり合い、またはプリントヘッドのデプライミングなどといった問題が生じた場合に、ユーザは、状況の是正のために単純なトラブル解消の手順に従えばよい。
【０００７】
場合により、ポンプ機構は、インクを廃インク出口またはインクマニホールドに向かって送るために可逆である。好ましくは、ポンプ機構は、蠕動ポンプである。
【０００８】
場合により、このプリンタは、ノズルのインクを大気圧よりも低い静水圧に維持するために、プリントヘッドＩＣの上流側に圧力調節器をさらに備えている。好ましくは、インク供給源が、遮断バルブの上流のインクタンクであって、上記圧力調節器が、インクタンクに配置されている。さらなる好ましい形態においては、上記圧力調節器が、インクタンクのインクに沈められた気泡出口と、大気へと通気された空気導入口とを有している泡立ち点調節器であり、インクの消費に起因するインクタンク内の静水圧の低下によって、空気が空気導入口を通って引き込まれ、気泡出口において気泡を形成して、インクタンク内の圧力を実質的に一定に保つ。
【０００９】
場合により、このプリンタは、インクから粒子状物質を取り除くために、プリントヘッドＩＣの上流にフィルタをさらに備える。好ましくは、インクタンクが、シールされて遮断バルブとの間で流体が流れるよう連通している出口を有しており、フィルタが、この出口を覆うようにインクタンクに位置している。とくに好ましい形態においては、インクタンクが、着脱式のインクカートリッジであり、上記出口を、上流側インク配管に解放可能に係合させることができる。
【００１０】
場合により、遮断バルブは、閉鎖方向に付勢され、プリンタの電源が断たれたとき（スイッチのオフまたは省電力の待機モード）に閉鎖位置へと戻る。好ましくは、遮断バルブが、閉鎖位置へと移動するときにインクを変位させることで、遮断バルブが開くときに、有限の量のインクがインクタンクから引き出されて、気泡出口における静水圧が泡立ち点圧力に向かって低下する。
【００１１】
場合により、このプリンタは、プリントヘッドＩＣのノズルから離間した非シール位置と、ノズルを覆って気密のシールを生成するシール位置との間で可動なキャップ装置をさらに備える。好ましくは、ノズルのアレイが、ノズル板に形成され、キャップ装置が、ノズル板に付着したインクおよび粒子状物質を取り除くように構成される。
【００１２】
場合により、このプリンタはさらに、インクの存在の有無を検出するためのセンサを、プリントヘッドＩＣの下流に備えている。好ましくは、センサは、蠕動ポンプの上流側に位置する。とくに好ましい形態においては、このプリンタが、別個のインク色のための複数のインクタンク、ならびに各色のそれぞれのための複数の上流側インク配管および下流側インク配管を備えており、蠕動ポンプが、各インク色を同時に送ることができる多チャネルの蠕動ポンプである。好ましい実施形態は、センサおよび蠕動ポンプへと動作可能に接続され、センサからの出力に応答してポンプを動作させるコントローラをさらに備えることができる。場合により、廃インク出口は、インク溜めへと続いている。
【００１３】
本発明は、第２の態様によれば、インクジェットプリンタに組み込まれるプリントヘッドアセンブリであって、
ノズルのアレイを有しており、それぞれのノズルが印刷媒体へとインクの滴を射出するためのそれぞれのアクチュエータを備えているプリントヘッド集積回路（ＩＣ）と、
上記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通しており、インク供給源に解放可能に係合するように構成されている上流側インク配管と、
上記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通している下流側インク配管、
上記下流側インク配管を介して上記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通している廃インク出口と、
上記上流側インク配管に位置する上流側遮断バルブと、
上記下流側インク配管に位置する下流側ポンプ機構と、
を備えるプリントヘッドアセンブリを提供する。
【００１４】
場合により、ポンプ機構は、インクを廃インク出口またはプリントヘッドＩＣに向かって送るために可逆である。好ましくは、ポンプ機構は、蠕動ポンプである。
【００１５】
場合により、インク供給源は、インクカートリッジであり、上流側インク配管が、インクカートリッジの出口に解放可能かつ流体を漏らさぬように係合するように構成されている。
【００１６】
場合により、遮断バルブは、閉鎖方向に付勢され、プリントヘッドアセンブリがプリンタに取り付けられ、プリンタの電源が断たれたとき（スイッチのオフまたは省電力の待機モード）に閉鎖位置へと戻る。好ましくは、遮断バルブが、閉鎖位置へと移動するときにインクを変位させることで、遮断バルブが開くときに、有限の量のインクがインクカートリッジから引き出されて、インクカートリッジの出口における静水圧を低下させる。
【００１７】
場合により、このプリントヘッドアセンブリは、プリントヘッドＩＣのノズルから離間した非シール位置と、ノズルを覆って気密のシールを生成するシール位置との間で可動なキャップ装置をさらに備える。好ましくは、ノズルのアレイが、ノズル板に形成され、キャップ装置が、ノズル板に付着したインクおよび粒子状物質を取り除くように構成される。
【００１８】
場合により、このプリントヘッドアセンブリはさらに、インクの存在の有無を検出するためのセンサを、インクマニホールドの下流に備えている。好ましくは、センサは、蠕動ポンプの上流側に位置する。とくに好ましい形態においては、プリンタが、別個のインク色のための複数のインクタンク、ならびに各色のそれぞれのための複数の上流側インク配管および下流側インク配管を有しており、蠕動ポンプが、各インク色を同時に送ることができる多チャネルの蠕動ポンプである。好ましい実施形態は、センサおよび蠕動ポンプへと動作可能に接続され、センサからの出力に応答してポンプを動作させるコントローラをさらに備えることができる。場合により、廃インク出口は、プリンタのインク溜めへと続いている。
【００１９】
本発明は、第３の態様によれば、インクジェットプリンタ用のプリントヘッドアセンブリであって、
印刷媒体へとインクを射出するためのノズルのアレイを有するプリントヘッド集積回路（ＩＣ）と、
遮断バルブと
を備えており、
該遮断バルブが、
インク供給源につながるインク導入口と、上記プリントヘッドＩＣへと接続されたインク出口と、バルブシートとを定めているバルブ本体、
上記バルブシートに密に係合するように付勢され、上記インク導入口と上記インク出口との間に流体シールをもたらすバルブ部材と、
作動時に上記バルブ部材を上記バルブシートとの密着から離し、非作動時に上記バルブ部材を上記バルブシートへ再び密着させるアクチュエータと、
を有しているプリントヘッドアセンブリを提供する。
【００２０】
本発明は、停止の期間の間、インク配管を上流へと移動し得る汚染物からインク供給源のインクを保護する。バルブ部材が、常に閉鎖位置へと付勢されているため、たとえ停電の場合でも、デフォルトの状態としてプリントヘッドＩＣからインク供給源をシールする。この付勢は、導入口と出口との間の圧力差が小さい場合でもシールが損なわれることがないように流体シールをもたらすために充分に強力である。
【００２１】
好ましくは、バルブ部材がダイアフラムを有しており、インク出口およびインク導入口がどちらも、バルブ部材によるシールを解放するときにダイアフラムがバルブシートから離れるように引かれてインク導入口およびインク出口の流体の圧力を下げるよう、ダイアフラムの片側との間で流体が流れるよう連通している。さらなる好ましい形態においては、バルブ部材をバルブシートとのシールの係合へと付勢するとき、ダイアフラムが残留張力のもとにある。場合により、アクチュエータは、バルブ部材をバルブシートから引き離すためにダイアフラムの付勢に逆らって機能する。場合により、アクチュエータはソレノイドを有している。場合により、アクチュエータは形状記憶合金を有している。場合により、形状記憶合金は、ニチノール（商標）ワイヤを備えている。場合により、ダイアフラムはポリウレタンである。
【００２２】
好ましくは、アクチュエータは、ダイアフラムがバルブ部材をバルブシートへと再び密着させる場合よりも素早く、ダイアフラムをバルブシートから離れるように引く。さらなる好ましい形態においては、バルブシートが円錐台形の表面を有しており、ダイアフラムの片側から延びる相補的な表面に当接してシールを形成する。
【００２３】
本発明は、第４の態様によれば、
インク供給源と、
ノズルのアレイを有しており、上流側インク配管を介して上記インク供給源との間で流体が流れるよう連通しているプリントヘッド集積回路（ＩＣ）であって、それぞれのノズルが印刷媒体へとインクの滴を射出するためのそれぞれのアクチュエータを備えているプリントヘッドＩＣと、
下流側インク配管を介して上記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通している廃インク出口と、
上記上流側インク配管に位置する上流側ポンプ機構と、
上記下流側インク配管に位置する下流側ポンプ機構と、
上記上流側ポンプ機構および上記下流側ポンプ機構を選択的に動作させるためのユーザ制御部と、
を備えるインクジェットプリンタを提供する。
【００２４】
プリントヘッドＩＣの上流および下流の両方において流体アーキテクチャを通ってインクを選択的に送るための能力をプリンタのユーザに与えることで、ＭＥＭＳプリントヘッドに関係する多数の問題を、発生後に是正することが可能になる。これに鑑み、プリンタの構成部品そのものを、デプライミング、色の混ざり合い、およびガス発生などといった問題に対して安全にすることが、不可欠でなくなる。プリンタを通過するインクの流れを能動的に制御するシステムは、ユーザがプリントヘッドＩＣのプライミング（ｐｒｉｍｅ）、デプライミング、またはパージを実行できることを意味する。また、上流側配管および／または下流側配管のデプライミング（当然ながら、その後の再プライミングも）が可能である。この制御システムによれば、ユーザが、印刷にアーチファクトを引き起こす状態が生じたときに、これを矯正することができる。
【００２５】
好ましくは、上流側インク配管が、上流側ポンプ機構を迂回する上流側バイパス配管を有しており、この上流側バイパス配管が、上流側遮断バルブを有している。
【００２６】
好ましくは、下流側インク配管が、下流側ポンプ機構を迂回する下流側バイパス配管を有しており、この下流側バイパス配管が、下流側遮断バルブを有している。
【００２７】
好ましくは、廃インク出口は、廃インクを保管するためのプリンタ内のインク溜めへとインクを送る。
【００２８】
好ましくは、ユーザ制御部は、上流側および下流側遮断バルブを選択的に開閉することができる。
【００２９】
好ましくは、上流側および下流側ポンプ機構は、それぞれ上流側および下流側インク配管において両方向にインクを送ることができるように可逆である。
【００３０】
好ましくは、上流側インク配管は、プリントヘッドＩＣが取り付けられたＬＣＰ成型品を終端とし、下流側インク配管は、ＬＣＰ成型品から出発する。
【００３１】
好ましくは、上流側ポンプ機構および下流側ポンプ機構が、ただ１つの流体ポンプを通過して延びる別個の流体配管によってもたらされている。
【００３２】
好ましくは、流体ポンプが蠕動ポンプである。
【００３３】
好ましくは、上流側インク配管および下流側インク配管が、流体ポンプの上流に追加の遮断バルブを有している。
【００３４】
あるいは、上流側バイパスバルブおよび下流側バイパスバルブが、上流側および下流側インク配管の両者において、流体ポンプの上流の３方向分岐に位置する３方弁でそれぞれ置き換えられる。
【００３５】
本発明は、第５の態様によれば、インク供給源からプリントヘッドＩＣおよび廃インク出口へとインクを供給するためのインク分配部材であって、
それぞれがプリントヘッドＩＣの該当のノズルとの間で流体が流れるよう連通するための開口、該開口からインク供給源に向かって延びる上流部、および該開口から廃インク出口に向かって延びる下流部を有している一連のインク水路
を備えており、
それぞれのインク水路が、インク水路の１つにおいて広がる気泡が上記上流部から上記下流部に向かって追われるように幾何学的に形作られているインク分配部材を提供する。
【００３６】
インクからＬＣＰ成型品の小さな水路へとガス発生が生じることで、印刷物に容易に視認できるアーチファクトが生じ得る。気泡を下流側インク配管へと引き込むために毛管または他の手段を使用する異形の水路を有するインク分配部材を使用することは、プリントヘッドＩＣへの気泡の混入を最小限にする役に立つ。また、より大きなインク気泡を含んでいる水路がより小さなインク気泡を含んでいる水路よりも優先的に満たされるように促進することで、プライミングがより一様に生じるようにするために使用することができる。
【００３７】
好ましくは、インク水路は、少なくとも１つの断面寸法が上記下流部から上記上流部の始まりに向かって先細りであるように幾何学的に形作られる。
【００３８】
好ましくは、インク水路が、毛管作用によって気泡を上記上流部から上記下流部へと追い立てるように幾何学的に形作られる。
【００３９】
好ましくは、上記上流部が上記下流部よりも短い。
【００４０】
好ましくは、インク水路は、気泡が上記開口を過ぎて上記下流部へと引き込まれるように形作られる。
【００４１】
好ましくは、インク分配部材は、ＬＣＰ成型品である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
次に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しつつあくまで例として説明する。
【００４３】
従来技術の形式の流体アーキテクチャを使用するプリンタは、現在係属中の米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）の開示によって例示される。背景として、このプリンタ設計からのプリントヘッドアセンブリを、本発明の実施形態に先立って説明する。
【００４４】
プリントヘッドアセンブリ
図１〜４に示されているプリントヘッドアセンブリ２２は、出口成型品２７からインクを受け取るべく本体２０の下面に取り付けられるようになっている（上記の米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）の図１０を参照）。
【００４５】
プリントヘッドアセンブリ２２は、一般に、柱２６の間で本体２０の真下を延びるように構成された細長い上部部材６２を備えている。Ｕ字形のクリップ６３が、上部部材６２から突き出している。これらクリップ６３が、剛板３４に設けられたリセス３７を通過し、プリントヘッドアセンブリ２２を固定すべく本体２０に形成されたラグ（図示されていない）によって捕捉される。
【００４６】
上部部材６２は、プリントヘッドアセンブリ２２が本体２０へと固定されたときに出口成型品２７の出口に受け入れられる複数の供給チューブ６４を有している。供給チューブ６４に、インクの漏れを防ぐための外側コーティングを設けてもよい。
【００４７】
上部部材６２は、いくつかの利点を提供する液晶ポリマー（ＬＣＰ）から製作される。熱膨張係数（ＣＴＥ）がシリコンの熱膨張係数に類似するように成型することが可能である。プリントヘッド集積回路７４（後述）および下方に位置する成型品のＣＴＥが大きく相違すると、全体としての構造にたわみが生じ得ることを、理解できる。しかしながら、成型方向におけるＬＣＰのＣＴＥは、非成型方向にくらべてはるかに小さい（約２０ｐｐｍ／℃に比べて約５ｐｐｍ／℃）ため、ＬＣＰ成型品の成型方向が確実にプリントヘッド集積回路（ＩＣ）７４の長手方向の広がりと同じ方向になるように、注意を払わなければならない。さらに、ＬＣＰは、ポリカーボネート、スチレン、ナイロン、ＰＥＴ、およびポリプロピレンなどといった「通常のプラスチック」の典型的には５倍の弾性率を持つ比較的高い剛性を有している。
【００４８】
図２にもっともよく示されているとおり、上部部材６２は、下部部材６５（接着フィルム６６によって上部部材６２へと貼り付けられる）を受け入れるための開放チャネルの構成を有している。下部部材６５は、やはりＬＣＰから製作されており、下部部材６５の長さに沿って形成された複数のインクチャネル６７を有している。それぞれのインクチャネル６７が、供給チューブ６４のうちの１つからインクを受け取り、プリントヘッドアセンブリ２２の全長にわたってインクを分配する。チャネルの幅は１ｍｍであり、厚さ０．７５ｍｍの壁によって隔てられている。
【００４９】
図示の実施形態においては、下部部材６５が、下部部材６５の長さに沿って延びる５つのチャネル６７を有している。それぞれのチャネル６７が、５つの供給チューブ６４のうちのただ１つからインクを受け取り、それぞれの供給チューブ６４は、異なる色のインクが混ざり合う恐れを少なくするため、インク貯蔵モジュール４５（上記の米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）の図１０を参照）のうちの１つからインクを受け取る。この点に関し、接着フィルム６６も、下部部材６５が上部部材６２へと組み付けられたときに、チャネル間のインクの混合を防止すべく個々のインクチャネル６７をシールするように機能する。
【００５０】
各チャネル６７の底部には、等間隔の一連の穴６９（図３に最もよく見て取ることができる）が存在し、下部部材６５の底面に５列の穴６９をもたらしている。中央の穴６９の列が、プリントヘッドＩＣ７４の直上で下部部材６５の中心線に沿って延びている。図８に最もよく見て取ることができるとおり、中央の列の各側に位置する他の穴６９の列は、インクをプリントヘッドＩＣ７４へと供給することができるよう、それぞれの穴６９から中央までの水路７０を必要とする。
【００５１】
図４を参照すると、プリントヘッドＩＣ７４が、ポリマーシールフィルム７１によって下部部材６５の下面に取り付けられている。このフィルムは、ＰＥＴまたはポリスルホンフィルムなどの熱可塑性フィルムであってよく、あるいはＡＬ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓおよびＲｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されている熱硬化性フィルムなど、熱硬化性フィルムの形態であってよい。ポリマーシールフィルム７１は、中央のフィルムの両側に接着層を有する積層体であり、下部部材６５の下面へと重ねられている。図３、８、および９に示されているとおり、複数の穴７２が、プリントヘッドＩＣ７４とチャネル６７間の流体の連通のために中央に配置されたインク送出点（中央の穴６９の列および水路７０の端部）に一致するように接着フィルム７１を貫いてレーザ穿孔されている。
【００５２】
ポリマーシールフィルム７１の厚さが、ポリマーシールフィルム７１によってもたらされるインクシールの有効性にとって重要である。図７および８に最もよく見て取ることができるとおり、ポリマーシールフィルムが、プリントヘッドＩＣ７４の背面にエッチングされたチャネル７７ならびにフィルムの反対側の水路７０をシールしている。しかしながら、フィルム７１は、水路７０の開放端を横切ってシールを行っているため、水路内へと張り出し、あるいは垂れ下がる可能性もある。水路７０へと垂れ下がるフィルムの部位が、プリントヘッドＩＣ７４にエッチングされたいくつかのチャネル７７を横切って広がっている。この垂れ下がりが、エッチングによるチャネル７７のそれぞれを隔てている壁の間にすき間を生じさせる可能性がある。当然ながら、これによってシールが失われ、インクがプリントヘッドＩＣ７４から漏れ出し、さらには／あるいはエッチングによるチャネル７７の間で漏れる可能性がある。
【００５３】
これを防止するために、ポリマーシールフィルム７１は、エッチングによるチャネル７７のシールを維持しつつ、水路７０への垂れ下がりを補償するために、充分に厚くなければならない。ポリマーシールフィルム７１の最小厚さは、下記に依存して決まる。
【００５４】
１．ポリマーシールフィルム７１の垂れ下がり先である水路の幅
２．フィルムの積層構造の接着層の厚さ
３．プリントヘッドＩＣ７４が押し込まれるときの接着層の「剛性」
４．積層体の中央のフィルム材料の弾性率
２５ミクロンというポリマーシールフィルム７１の厚さが、図示のプリントヘッドアセンブリ２２にとって適切である。しかしながら、５０、１００、さらには２００ミクロンへと厚さを増すと、もたらされるシールの信頼性も、それに従って向上する。
【００５５】
インク配送用導入口７３が、プリントヘッドＩＣ７４の「前」面に形成されている。導入口７３が、導入口に配置されたそれぞれのノズル（上記の米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）の図２３〜３６に記載されている）へとインクを供給する。インクは、個々の導入口７３のすべてへと供給されるように、ＩＣへと届けられなければならない。したがって、個々のプリントヘッドＩＣ７４の導入口７３が、インクの供給の複雑さおよび配線の複雑さを低減すべく物理的にまとめられる。また、電力の消費を最小限にするため、およびさまざまな印刷速度を可能にするため、論理的にもまとめられる。
【００５６】
それぞれのプリントヘッドＩＣ７４は、５つの異なる色のインク（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、およびＩＲ）を受け取って印刷するように構成され、各色ごとに１２８０個のインク導入口を含んでおり、これらのノズルが偶数番目および奇数番目のノズル（それぞれ６４０個）へと分割されている。各色の偶数番目および奇数番目のノズルは、プリントヘッドＩＣ７４上の異なる列に設けられており、真の１６００ｄｐｉの印刷を実行すべく縦に整列しており、すなわち図５に明確に示されているとおり、ノズル８０１が１０列に配置されている。１つの列において隣り合う２つのノズル８０１の間の水平距離は、３１．７５ミクロンである。一方、ノズル列の間の垂直距離は、ノズルの噴射順序にもとづくが、列は、典型的には、［ドット線の正確な数］＋［列の噴射の間に用紙が移動する距離に対応するドット線の分数］によって隔てられている。また、所与の色のための偶数番目および奇数番目のノズルの列の間隔は、後述のようにインクチャネルを共有できるような間隔でなければならない。
【００５７】
すでに示唆されているとおり、本発明はページ幅印刷に関するものであり、したがってプリントヘッドＩＣ７４が、プリントヘッドアセンブリ２２の全幅を横切って水平方向に延びている。これを達成するため、個々のプリントヘッドＩＣ７４が、図２および３に示されるとおり、接着層７１の表面を横断して当接の関係で一体に連結されている。プリントヘッドＩＣ７４を、ＩＣを接着層の融点を上回って加熱し、次いでシールフィルム７１へと押し付けることによってポリマーシールフィルム７１へと取り付けることができ、あるいはＩＣの下方の接着層をＩＣをフィルムへと押し付ける前にレーザで融解させることによって取り付けることができる。他の選択肢は、ＩＣをフィルム７１へと押し付ける前に、ＩＣの加熱（接着剤の融点を超えない）および接着層の加熱の両方を行うことである。
【００５８】
個々のプリントヘッドＩＣ７４の長さは、おおよそ２０〜２２ｍｍである。Ａ４／ＵＳレターサイズのページを印刷するために、１１または１２個の個々のプリントヘッドＩＣ７４が連続的に連結される。個々のプリントヘッドＩＣ７４の数を、他の幅の用紙に対応すべく変更することができる。
【００５９】
プリントヘッドＩＣ７４を、様々なやり方で連結することができる。ＩＣ７４を連結するための１つの特定のやり方が、図６に示されている。この構成においては、ＩＣ７４の端部が、連結によって隣り合うＩＣ間に垂直方向のオフセットが存在しないＩＣの水平線が形成されるように形作られている。実質的に４５°の角度を有する斜めの接合部が、ＩＣ間に設けられている。接続縁は真っ直ぐではなく、位置合わせを容易にするための鋸歯形状を有しており、ＩＣ７４は、約１１ミクロン（接続縁に垂直に測定）だけ離間して位置するように意図されている。この構成において、各列の最も左側のインク送出ノズル７３は、線ピッチ１０個分ずつ下げられ、三角形の構成に配置されている。この構成は、接合部に或る程度のノズルの重なり合いをもたらし、ノズルのピッチを維持して、インクの液滴が印刷領域に沿って一貫して届けられるように保証している。また、この構成は、充分な連結を保証すべくＩＣ７４の縁により多くのシリコンがもたらされるように保証している。ノズルの動作の制御が、ＳｏＰＥＣ装置（上記の米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）で後述）によって実行される一方で、ノズルの補償は、記憶装置の要件に応じて、プリントヘッドにおいて実行することができ、あるいはやはりＳｏＰＥＣ装置によって実行することができる。この点に関し、ＩＣ７４の一端においてノズルの三角形配置を下げて配置することで、プリントヘッド上の記憶装置の要件が最小限となることを理解できるであろう。しかしながら、記憶装置の要件があまり重要でない場合には、三角形以外の形状も使用可能であり、例えば下げられた列が、台形の形状をとってもよい。
【００６０】
プリントヘッドＩＣの上面は、プリントヘッドＩＣの縁に沿って設けられたいくつかの接続パッド７５を有している。これらの接続パッド７５が、ＳｏＰＥＣ装置からノズル７３の動作を制御するためのデータおよび／または電力を受け取るための手段をもたらしている。さらに、ＩＣ７４が接着層７１に形成された穴７２に正確に整列するよう、接着層７１の表面へのＩＣ７４の正しい配置およびＩＣ７４の整列を容易にするために、ＩＣ７４の表面に基準７６が設けられている。基準７６は、隣のＩＣおよび接着層７１の表面に対するＩＣ７４の真の位置を知らせるために、適切な位置決め設備によって容易に認識できるマーカの形態であり、戦略的にＩＣ７４の縁に配置され、接着層７１の全長にわたって配置されている。
【００６１】
ポリマーシールフィルム７１に形成された穴７２からインクを受け取ってインク導入口７３へと分配するために、それぞれのプリントヘッドＩＣ７４の下面は、図７に示すとおりに構成されている。いくつかのチャネル７７がエッチングによって設けられており、それぞれのチャネル７７が、１つの特定の色または種類のインクを届けるために専用に、導入口７３の１対の列との間で流体が流れるよう連通している。チャネル７７は、約８０ミクロンの幅（ポリマーシールフィルム７１の穴７２の幅と同等）であり、ＩＣ７４の全長にわたって延びている。チャネル７７は、シリコンの壁７８によってセクションへと分割されている。導入口７３までの流路を短くし、個々のノズルのインクの欠乏の可能性を少なくするため、各セクションに直接的にインクが供給される。この点に関し、それぞれのセクションが、およそ１２８個のノズル８０１について各ノズルの導入口７３を介して供給を行う。
【００６２】
図９が、どのようにしてインクがノズル７３への供給のためにＩＣ７４の下面に形成されたエッチングによるチャネル７７へと送られるのかを、さらに分かり易く示している。図示のとおり、ポリマーシールフィルム７１を貫いて形成された穴７２が、シリコン壁７８がチャネル７７をセクションへと分割している地点において、チャネル７７のうちの１つに整列している。穴７２は、１つの穴７２がチャネル７７の２つのセクションへとインクを供給するよう、チャネル７７の幅と実質的に同じ約８０ミクロンの幅である。これにより、ポリマーシールフィルム７１において必要とされる穴７２の密度が半分になることを、理解できるであろう。
【００６３】
それぞれのプリントヘッドＩＣ７４をポリマーシールフィルム７１の表面へと配置して整列させた後で、可撓ＰＣＢ７９（図４を参照）が、ノズルの制御および動作のために接続パッド７５へと制御信号および電力を供給できるよう、ＩＣ７４の縁に沿って取り付けられる。図１にさらに分かり易く示されているように、可撓ＰＣＢ７９は、プリントヘッドアセンブリ２２から延びてプリントヘッドアセンブリ２２の周囲に折り曲げられている。
【００６４】
さらに、可撓ＰＣＢ７９は、受信される電力およびデータ信号を制御するために、複数の減結合キャパシタ８１を可撓ＰＣＢ７９の長さに沿って配置して有することができる。図２に最もよく示されているとおり、可撓ＰＣＢ７９は、クレードルユニット１２の制御回路から電力および／またはデータ信号を受け取るために、可撓ＰＣＢ７９の長さに沿って形成された複数の電気接点１８０を有している。また、複数の穴８０が、可撓ＰＣＢ７９の遠位縁に沿って形成され、可撓ＰＣＢを本体２０の剛板３４のフランジ部４０へと取り付けるための手段をもたらしている。可撓ＰＣＢ７９の電気接点とクレードルユニット１２の電力およびデータ接点との接触の様相は、後述される。
【００６５】
図４に示されているとおり、媒体シールド８２が、通過する媒体との接触に起因して生じ得る損傷からプリントヘッドＩＣ７４を保護している。媒体シールド８２は、適切なクリップ‐ロック機構または接着剤によって、プリントヘッドＩＣ７４の上流において上部部材６２へと取り付けられている。このやり方で取り付けられたとき、プリントヘッドＩＣ７４は、通過する媒体の経路から外れて、媒体シールド８２の表面の下方に位置する。
【００６６】
媒体シールド８２と上部部材６２および下部部材６５との間に、空気圧縮機などからの圧縮空気を受け取ることができる空間８３が設けられている。この空間８３がプリントヘッドアセンブリ２２の全長に沿って延びているため、圧縮空気をプリントヘッドアセンブリ２２のいずれかの端部から空間５６へと供給し、アセンブリに沿って一様に分布させることができる。媒体シールド８２の内表面に、一連のフィン８４が設けられており、媒体シールド８２の全長にわたって一様に分布した複数の空気出口を定めている。圧縮空気が、これらの空気出口を通過し、プリントヘッドＩＣ７４を横切るように媒体の送出方向に案内される。この構成は、媒体と一緒に運ばれる塵埃および他の異物のプリントヘッドＩＣの表面への付着（ノズルの閉塞または損傷を引き起こしかねない）を防止するように機能する。
【００６７】
能動式のインク流制御システム
本発明は、プリンタの動作寿命において考えられる多数の不都合な状況を矯正するための万能な制御システムをユーザに提供する。さらには、プリントヘッドを、輸送、長期保管、および再使用のために準備することが可能である。また、この制御システムによれば、ユーザがプリントヘッドＩＣのノズルに所望の負圧を設定することが可能である。この制御システムは、上述した従来技術のプリンタ設計について、容易に取り入れることができる変更しか必要としない。
【００６８】
プリントヘッドの保守の要件
プリンタの保守システムは、いくつかの要件を満たさなければならない。
【００６９】
１．脱水防止（ｈｙｄｒａｔｉｏｎ）のためのシール
１．粒子状物質を排除するためのシール
１．脱水防止のための液滴の射出
１．インクのパージのための液滴の射出
１．乾燥したノズルの是正
１．溢れの是正
１．粒子状物質の付着の是正
１．ガス発生（ｏｕｔｇａｓｓｉｎｇ）の是正
１．色の混ざりの是正
１．デプライム（ｄｅｐｒｉｍｅ）の是正
プリンタアセンブリの種々の機構部品が、プリントヘッド保守システムによる対処が必要とされる問題を最小限にするという観点において設計されている。しかしながら、プリンタアセンブリの構成部品の設計でプリントヘッド保守システムに関して生じるすべての問題に対処できると期待することは、現実的でない。脱水防止のためのノズル面のシールおよび粒子状物質の排除のためのノズルのシールに関して、保守システムは、これら２つの要件を達成する外周シール付きのキャップ部材を取り入れることができる。
【００７０】
脱水防止のための液滴の射出（あるいは、塗れた液滴の維持）およびインクのパージのための液滴の射出は、印刷エンジンコントローラ（ＰＥＣ）がプリントヘッド保守システムの全体において或る役割を果たすことを必要とする。
【００７１】
粒子状物質の付着については、プリントヘッドの上流に配置されるフィルタを使用することによって対処することができる。しかしながら、小さなサイズのフィルタによって流れが過剰に妨げられることにならないよう、考慮を払わなければならない。フィルタの表面積を増すことによって、プリントヘッドへの適切なインク供給速度を維持することができる。
【００７２】
プリントヘッドの溢れの是正は、典型的には、プリントヘッドのノズル面上のインク滴を取り除くために、何らかの種類の吸い取りまたは拭き取り機構を必要とする。プリントヘッドのインク射出面を横切って溢れたインクを取り除くための方法およびシステムが、いずれも２００５年１０月１１日付の我々の以前の米国出願第１１／２４６，７０７号（「Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｗｉｔｈ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｉｎｋ」）、第１１／２４６，７０６号（「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ａ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｕｓｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｉｎｋ」）、第１１／２４６，７０５号（「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｒｅｍｏｖｉｎｇ  Ｉｎｋ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｕｓｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ」）、および第１１／２４６，７０８号（「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｒｅｍｏｖｉｎｇ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ  ｆｒｏｍ  ａ  Ｐｒｉｎｔｈｅａｄ  ｕｓｉｎｇ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ」）に記載されている。これらの米国出願のそれぞれの内容は、ここでの言及によって本明細書の一部をなすものとされる。
【００７３】
乾いたノズル、ガス発生、色の混合、およびノズルのデプライムは、典型的には強力なインクのパージを必要とするため、是正がより困難である。インクのパージは比較的無駄が多く、キャップ機構にとってインクの除去という問題を引き起こす。やはり、上記引用の米国出願に記載されている機構は、インクの収集およびインク溜めへの輸送の機能を取り入れている。
【００７４】
ガス発生は、ミクロン規模の流体の流路を有しているプリントヘッドにとって重大な問題である。ガス発生は、インクに溶けている気体（典型的には、チッ素）が溶液から脱け出して気泡を形成する場合に生じる。これらの気泡が、インク配管にとどまり、場合によってはインク射出チャンバにとどまって、下流のノズルの射出を妨げる可能性がある。
【００７５】
図１０が、ＬＣＰ成型品６５の下面を示している。水路６９が、プリントヘッドＩＣ（図示されていない）の取り付け点と穴６９との間を延びている。ガス発生からの気泡１００が、上流のインク配管に形成され、下流のプリントヘッドＩＣへと送られる。
【００７６】
図１１が、ガス発生の気泡によって生じるアーチファクトを示している。気泡１００がプリントヘッドＩＣへと送られると、ノズルがデプライムされ、インクではなくて気泡のガスが射出され始める。これが、得られる印刷物において矢じり形のアーチファクト１０２として現われる。うまくいけば、上流のインクの流れからの圧力によってプリントヘッドＩＣの気泡が最終的に解消され、アーチファクトは消える。しかしながら、気泡１００が、水路の不連続部に付着する傾向を有する可能性がある。プリントヘッドＩＣのチャネル７７を横切るシリコン壁７８（図９を参照）などといった不連続部が、いくらかの気泡を捕捉して、このチャネル７７の端部から供給を受けるノズルにとって、インクの閉塞を実質的に形成する傾向にある。これらは、通常は、矢じり形のアーチファクト１０２の底部の角から延びる筋状のアーチファクト１０４をもたらす。これらの気泡が印刷を続けても解消されず、アーチファクトが永続し、あるいはインクによる冷却を欠いてノズルが焼損し得るという重大な危険が存在する。
【００７７】
部品の設計を利用するだけでは対処の難しいもう１つの問題が、色の混ざり合いである。色の混ざり合いは、或る色のインクが、ノズル板の面を介して別の色のインクとの流通を確立した場合に生じる。１つのインクローンからのインクが、各配管の流体の圧力がわずかに異なることによって、浸透圧の相違によって、さらには単純な拡散によって、別の色のインクローンへと駆動され得る。
【００７８】
ノズル板のキャップおよび払拭によって、ノズル間に流体の流路を生じさせる粒子状物質の大部分は取り除かれる。しかしながら、高いノズル密度を有するプリントヘッドＩＣにおいては、プリンタを数時間または一晩のあいだ休止させておくとき、ただ１片の紙ぼこりまたは薄い表面の膜だけで、色の混合が大いに生じてしまう。
【００７９】
プリントヘッドの保守の問題を引き起こす要因に対処するために、本発明は、プリントヘッドアセンブリの構成部品の設計に大きく依存するのではなく、問題が生じたときに是正を行うためのプリントヘッド保守の仕組みのための能動式の制御システムを使用する。
【００８０】
図１２Ａおよび１２Ｂは、図１〜１１に示したプリントヘッドのための流体アーキテクチャの概念図である。異なるインク色が、ＬＣＰ成型品のチャネル６７へと供給され、穴６９を介し、プリントヘッドＩＣ７４につながるより小さな水路７０へと供給される。図１２Ｄに最もよく見て取ることができるとおり、このアーキテクチャでは、インクの配管がプリントヘッドＩＣ７４を終端としている。したがって、プリントヘッドＩＣ７４におけるインクの流れの状況を変えようとする試みは、上流での介入によって行われる必要がある。
【００８１】
図１３Ａおよび１３Ｂが、プリントヘッドＩＣ７４がインク配管の終端ではない流体インクアーキテクチャを示している。ＬＣＰ成型品の小さな水路７０が、プリントヘッドＩＣ７４への供給の穴を終端とするのではなく、ＬＣＰ成型品の下流側チャネル１０６への供給穴１１０につながる下流側チャネル１０８へと続いている。このやり方で、インク配管の気泡をプリントヘッドＩＣ７４を通ってパージする必要がない。代わりに、気泡は、下流側のインク水路１０８を好んで、プリントヘッドＩＣ７４を完全にバイパスする。
【００８２】
図１３Ｂに示されているように、プリントヘッドＩＣ７４の上流のインク配管は、ポンプ１１４を有しており、下流側のインク配管も、同様にポンプ１１６を有している。これにより、広くはインク配管、特にはプリントヘッドＩＣ７４に所望の流れの状況を生み出すために、はるかに高い柔軟性を有する制御システムがもたらされる。
【００８３】
下流側のポンプ１１６は、インク溜め１１８へと供給を行い、これは、このシステムの流体アーキテクチャが、図１２Ａおよび１２Ｂに示したアーキテクチャよりも多くのインクを無駄にすることを浮き彫りにしている。
【００８４】
図１４は、ＬＣＰ成型品、ポリマーシールフィルム２１、およびプリントヘッドＩＣ７４の概略の断面図である。ＬＣＰチャネル６７から上流側の水路７０に至り、プリントヘッドＩＣ７４への導入口７２（図９を参照）を過ぎて下流側のインク水路１０８へと至り、下流側のＬＣＰチャネル１０６へと送られるインクの流れが示されている。上流側の水路１７および下流側の水路１０８が、実質的にただ１つの水路１２０であることを理解できるであろう。
【００８５】
図１５Ａ、１５Ｂ、および１５Ｃが、インク配管に不可避的に存在する気泡の位置をよりよく制御するために、水路１２０の壁をどのように形作ることができるかを示している。図１５Ａは、上流側のＬＣＰチャネル６７と下流側のＬＣＰチャネル１０６との間でインクを送る２つの水路１２０を示しており、両方の水路において、インクの流れに気泡が混入している。しかしながら、左方の水路１２０の気泡１２６は、右方の水路の気泡１２４よりも有意に小さい。上流側の水路７０をプリントヘッドＩＣから上流側のＬＣＰチャネル６７に向かって先細りにすることで、気泡１２４は、その表面により高い曲率半径１２２の部位を有することになる。小さい方の気泡１２６は、比較的大きな曲率半径１２８を有する。１２２におけるより高度な曲率が、右方のインク水路１２０の上流端７０を下ってインクを引き込むより強力な毛管力を生じさせる。
【００８６】
図１５Ｂに示されるとおり、インク水路１２０の側面の形状が、プリントヘッドＩＣ７４がより一様にプライムおよびデプライムされるよう、気泡の混入１２６および１２４を一様なサイズにしようとする傾向を有している。
【００８７】
図１５Ｃに示されるとおり、インク水路１２０の形状を、射出ノズルおよびチャンバにおける気泡の混入の量を最小限にすべく、プリントヘッドＩＣ７４を過ぎてインクの気泡１００を移動させるために使用することができる。インク水路１２０の側面を下流側のＬＣＰチャネル１０６から上流側のＬＣＰチャネル６７へと先細りにすることで、気泡１００が、下流側の端部において上流側の端部１２８よりも小さな曲率半径１２２を有する傾向になる。表面張力および毛管現象ゆえ、気泡１００が下流側のＬＣＰチャネル１０６に向かって付勢され、プリントヘッドＩＣ７４への導入口にとどまろうとしなくなる。プリントヘッドＩＣ７４は、少量の気泡１００を吸い込むかもしれないが、図１２Ａおよび１２Ｂに示したアーキテクチャと異なり、気泡のすべてを吐き出すように強いられることはない。
【００８８】
次に、制御システムの万能性を、図１６〜２１を参照して説明する。図１６に示されているように、上流側および下流側のポンプ１１４および１１６の両者は、並列なバイパス配管に遮断バルブ（それぞれ１１３および１３２）を有している。流体システムをプリントヘッドＩＣ７４の背後までインクでプライミングするために、コントローラが、両方の遮断バルブ１１３および１３２を「閉鎖」に設定する。上流側のポンプ１１４が、上流側のＬＣＰチャネル６７を通り、水路１２０の上流側の端部を下ってインクを押し込む。下流側のポンプ１１６は、わずかに高い速度で駆動される。典型的には、上流側のポンプ１１４よりもおよそ２０％だけ大きな能力にて駆動される。上流側のポンプが下流側のポンプよりも小さな能力を有しているため、流量の差が、プリントヘッドＩＣ７４を通って吸い込まれる空気によって埋め合わせされる。これにより、流体アーキテクチャがプリントヘッドＩＣ７４の背後までインクでプライミングされ、すべての気泡の混入が上流側のＬＣＰチャネル６７および上流側の水路７０から取り除かれることが保証される。
【００８９】
図１７は、プリントヘッドＩＣ７４の下流のアーキテクチャをデプライミングするためのシステムの設定を示している。両方の遮断バルブ１１３および１３２が閉じられる一方で、上流側のポンプが停止される。停止しているポンプは、実質的に閉じた遮断バルブとして機能する。これは、インク配管の上流端が、インクの供給に関して閉められたことを意味する。一方で、下流側のポンプ１１６は、水路１２０の下流側の端部１０８および下流側のＬＣＰチャネル１０６からインクをゆっくりと吸い出す。最終的に、下流側のポンプ１１６は、単にプリントヘッドＩＣ７４を通って空気のみを引き込む。この設定は、システムのプリントヘッドＩＣ７４の下流側のデプライミングを保証する。
【００９０】
図１８は、プリントヘッドＩＣ７４の上流の流体アーキテクチャをデプライミングするためのシステムの設定を示している。この設定においては、上流側の遮断バルブ１３０が閉じられ、上流側のポンプが逆方向に運転される。一方で、下流側の遮断バルブ１３２は開かれ、下流側のポンプ１１６は停止される。上流側のポンプ１１４が、インクを上流側の配管７０および６７を通ってカートリッジ（図示されていない）に向かって吸い戻す。開いた遮断バルブ１３２が、インク配管１０６および１０８の下流端のインクの一部を許す。しかしながら、最終的には、上流側のポンプ１１４は、プリントヘッドＩＣ７４から上流側の水路７０および６７を通って空気のみを引き込む。
【００９１】
図１９は、プリントヘッドＩＣ７４に所望の負圧を生成するためのシステムの設定を示している。プリントヘッドＩＣのノズルに負の静水圧を持たせる利点は、上記で引用した２００４年１２月２０日に出願された米国特許出願１１／０１４７６９（事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）において詳しく検討されている。上流および下流の両方の遮断バルブ１１３および１３２が開かれる。しかしながら、上流側のポンプ１１４は停止され、閉じた遮断バルブとして機能する。プリントヘッドＩＣ７４の下流では、下流側のポンプ１１６が比較的ゆっくりと運転される。遮断バルブ１３２が開いているため、下流のバルブ１１６が、ポンプから下流側の遮断バルブ１３２を通って循環してポンプ１１６へと戻る流れを生成する。上流側の遮断バルブ１３０が開いているため、下流側の水路１０８および１０６から少量のインクが、ベンチュリ効果によってインクの循環ループへと吸い込まれる。流れの維持のため、少量のインクがインク溜めへと流れ出る。
【００９２】
循環するインクによるベンチュリ効果によって、下流側の水路１０８および１０６の静水圧が低下するため、プリントヘッドＩＣ７４における静水圧もやはり低下する。
【００９３】
図２０を参照し、インクの流通または「パージ」のための設定を示す。上流側の遮断バルブ１３０が閉じられる一方で、上流側のポンプ１１４が運転され、上流側の水路６７および７０にインクを供給する。下流側の遮断バルブ１３２が開かれる一方で、下流側のポンプ１１６は停止され、したがって流体システムの該当の分岐を閉鎖する。この設定は、インクを供給源から直接的に引き込み、インク溜めへと供給する。これは、或る程度のインクの無駄を伴うが、ガス発生によって生じる気泡をアーキテクチャの全体からパージする。
【００９４】
図２１は、プリントヘッドＩＣ７４をパージするために必要とされる設定を示している。この設定においては、下流側のポンプ１１６および下流側の遮断バルブ１３２が停止および閉鎖される。これは、実質的に、プリントヘッドＩＣ７４の下流に流れの妨げを生成する。プリントヘッドＩＣの上流において、上流側のポンプ１１４が運転されるが、上流側の遮断バルブ１３０は閉じられる。これにより、ノズル面の表面において滴となって集まるまで、インクがプリントヘッドＩＣのノズルから押し出される。ここから、このパージされたインクを、上記で引用した現在係属中の２００５年１０月１１日に出願された米国特許出願１１／２４６７０７（当方事件番号：ＦＮＥ００１ＵＳ）に記載されているような機構を用いて、インク溜めへと収集および運搬することができる。
【００９５】
この流体アーキテクチャによる能動式の制御システムは、ユーザがアーチファクトに気が付いたときにいつでもプリントヘッドを回復させることができる多目的な動作範囲を提供する。また、製造者がプリントヘッドＩＣをデプライミングして出荷し、ユーザが最初の始動時にプリントヘッドＩＣをプライミングすることができる。例えば、プリントヘッドの最終の印刷テストの後で、アセンブリが乾燥状態とされて出荷される。制御システムが、プリントヘッドＩＣ７４の上流側をデプライミングし、次いで下流側をデプライミングするために使用される。
【００９６】
始動時に、図１６に示した設定が上流側をプライミングするために使用され、次いで図２０の設定が、コンディションを通過する流れを生成し、その後に図１９の設定が、プリントヘッドＩＣに負圧を確立する。印刷の際、図１９の設定が、プリントヘッドのノズルに所望の負圧の状態を維持することができる。
【００９７】
ノズルの乾燥または浸透による色の混ざりを是正するため、ユーザは下流側をデプライミングし、次いで上流側をプライミングし、その後に負圧を確立させることができる。
【００９８】
インク配管におけるガス発生に対処するために、ユーザは、図２０に示したとおり流通パージを行うことができる。
【００９９】
プリントヘッドＩＣの外側の何らかの汚染またはインク配管内のインクの汚染を取り除くために、制御システムは、図２１に示すとおりプリントヘッドを溢れさせ、その後に図１９に示すとおり再び負圧を確立させることができる。
【０１００】
印刷ジョブの終わりにおいて、制御システムを、キャップ装置がプリントヘッドＩＣの周囲に外周シールを配置する前に、プリントヘッドＩＣの下流側を自動的にデプライミングするように設定することができる。
【０１０１】
上流および下流のポンプ１１４および１１６を、蠕動ポンプによってもたらすことが可能である。上記で引用した米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号：ＲＲＣ００１ＵＳ）に示されている形式のプリンタにおいては、蠕動ポンプが、１０マイクロリットルという容積の分解能を有している。これは、適切な寸法の蠕動チューブ上での約５ｍｍの行程に一致する。これらの仕様は、約３ミリリットル／分という最大流量をもたらし、得られる流れにおける脈動はきわめて小さい。
【０１０２】
バルブは、好ましくは、容積ゼロであり、漏れゼロであり、迅速かつ容易に動作させることができなくてはならない。この分野の当業者であれば、これらの要件を満たすバルブ機構の範囲を容易に特定できるであろう。
【０１０３】
ポンプが１つだけの実施例
図２２が、ポンプが１つだけである流体制御システムの第１の実施例を示している。この実施例は、インクの流れをプリントヘッドＩＣ７４を過ぎて最終的にインク溜め１１８へと導くために、４つの遮断バルブ１３４、１３５、１３６、および１３７を使用する。下記の表１に、このアーキテクチャにおいて種々の制御状態をもたらすためのバルブおよびポンプのそれぞれの動作状態が示されている。ポンプの状態を示している列において、「下り」は、蠕動ポンプ１１４がインクの流れを図２２に示されているとおり下流へと駆動していることを示しており、「上り」は、図２２について見たときの上方向へのインクの流れを示している。
【０１０４】
表１：ただ１つのポンプ／４つのバルブの実施例
【表１】
2009528184.tif 000003
図２３は、ポンプが１つだけである第２の実施例を示しており、この実施例は、上述の実施例において可能なすべての制御状態を達成するために、２つのバルブしか使用しない。しかしながら、この実施例においては、バルブ１３８および１４０が３方弁であり、したがってわずかにより高価な構成部品である。
【０１０５】
下記の表２が、ポンプが２つである実施例によって達成される流れの状態を実現するためのシステムの構成部品のそれぞれの動作状態を示している。
【０１０６】
表２：ただ１つのポンプ／２つのバルブの実施例
【表２】
2009528184.tif 000004
図２４は、ポンプがただ１つである第３の実施例を示しており、流体アーキテクチャがさらに簡素化されている。ただ１つのインク配管だけが図示されており、カラープリンタが各色のインクのために別個の配管（当然ながら、別個のインクタンク１１２も）を有することを理解できるであろう。図２４に示されるとおり、このアーキテクチャは、ＬＣＰ成型品１６４の下流にただ１つのポンプ１１４を有し、ＬＣＰ成型品の上流に遮断バルブ１３８を有している。ＬＣＰ成型品は、接着ポリマーフィルム７１（図２を参照）を介してプリントヘッドＩＣ７４を支持している。遮断バルブ１３８が、プリンタがオフであるときは常に、インクタンク１１２のインクをプリントヘッドＩＣ７４から切り離している。これは、プリントヘッドＩＣ７４における色の混ざり合いが停止期間の間にインクタンク１１２へと達することがないようにしている。これらの問題については、図２９および３０に示した遮断バルブを参照してさらに詳しく後述する。
【０１０７】
インクタンク１１２は、ノズルにおけるインクに比較的一定の負の静水圧を維持するために、通気の泡立ち点圧力調節器２００を有している。インクリザーバ内の泡立ち点圧力調節器は、ここでの言及によって本明細書の一部をなすものとされる現在係属中の２００６年１２月１８日に出願された米国特許出願１１／６４０３５５号（当方事件番号ＲＭＣ００７ＵＳ）に包括的に記載されている。しかしながら、この記載の目的のため、調節器２０２は、タンク１１２のインクに沈められ、空気導入口２０６へと延びるシール付きの導管２０４によって大気へと通気された気泡出口２０２として示されている。プリントヘッドＩＣ７４がインクを消費するにつれ、タンク１１２内の圧力が低下し、気泡出口２０２における圧力差によって空気がタンクへと吸い込まれる。この空気が、インク内に気泡を形成し、タンクのヘッドスペースへと上昇する。この圧力差は、泡立ち点圧力であり、気泡出口２０２の直径（または、最小寸法）および空気の進入に抵抗している出口におけるインクメニスカスのラプラス圧力に依存する。
【０１０８】
泡立ち点調節器は、出口の静水圧を実質的に一定（空気の凸状メニスカスが気泡を形成してインクタンクのヘッドスペースへと上昇するときにわずかな変動が存在する）に保つべく、沈められた気泡出口２０２において気泡を生成するために必要な泡立ち点圧力を使用する。出口における静水圧が泡立ち点にあるならば、インクタンク内の静水圧の推移も、どれだけのインクがタンクから消費されたかにかかわらず既知である。タンク内のインクの表面における圧力は、インクの水位が出口へと低下するにつれて、泡立ち点圧力に向かって減少する。当然ながら、ひとたび出口２０２が露出されると、ヘッドスペースが大気へと通気され、負圧が失われる。インクの水位が気泡出口２０２に達する前に、インクタンクを再び満たすか、あるいは交換（カートリッジである場合）しなければならない。
【０１０９】
インクタンク１１２は、再充填が可能な固定のリザーバであってよく、交換式のカートリッジであってよく、あるいは（援用される米国特許出願１１／０１４７６９（当方事件番号ＲＲＣ００１ＵＳ）に開示されているような）再充填可能なカートリッジであってよい。粒子状物質による汚染に対する防護のために、インクタンク１１２の出口１６２は、フィルタ１６０を有している。このシステムにおいて、少量の逆流も想定されるため、一部のプリンタは、プリントヘッドＩＣ７４の下流にも同様にフィルタを取り入れることができる。しかしながら、フィルタの寿命は有限であるため、単純にインクカートリッジを交換することによって古いフィルタが交換されることが、ユーザにとってとくに好都合である。上流側および／または下流側のフィルタが、別途の消耗品であるならば、定期的な交換は、ユーザの勤勉さに依存する。
【０１１０】
気泡出口２０２が泡立ち点圧力にあり、遮断バルブ１３８が開かれているとき、ノズルにおける静水圧も、一定かつ大気圧未満である。しかしながら、遮断バルブ１３８が或る時間期間にわたって閉じられると、ガス発生の気泡がＬＣＰ成型品１６４またはプリントヘッドＩＣ７４において形成され、ノズルにおける圧力を変化させる可能性がある。同様に、１日の間の温度変化からの気泡の膨脹および収縮が、遮断バルブ１３８の下流のインク配管６７の圧力を変化させる可能性がある。同様に、非動作の期間の間に、溶けていた気体が溶液から出てくることによってインクタンクの圧力が変化する可能性がある。
【０１１１】
ＬＣＰ１６４からポンプ１１４につながる下流側のインク配管１０６は、ポンプの電子コントローラ１５４へと接続されたインクセンサ１５２を備えることができる。センサ１５２は、下流側のインク配管１０６にインクが存在するか否かを検出する。あるいは、システムにおいてセンサ１５２を省略し、ポンプ１１４を、種々の動作のそれぞれについて適当な時間期間にわたって動作するように構成することができる。これは、インクの無駄が増えるため、動作コストに悪影響を及ぼすかもしれない。
【０１１２】
ポンプ１１４は、インク溜め１８４へと供給を行う（ポンプが順方向に動作しているとき）。インク溜め１８４は、プリンタにおいてプリントヘッドＩＣ７４よりも高くないように物理的に配置されている。これにより、待機の期間の間、下流側のインク配管１０６内のインクの列がＬＣＰ１６４から「垂れ下がる」ことができ、プリントヘッドＩＣ７４に負の静水圧を生み出すことができる。ノズルにおける負の圧力が、インクのメニスカスを内側へと引っ張り、色の混ざり合いを防止する。当然ながら、蠕動ポンプ１１４を、ＬＣＰ１６４とインク溜め１８４のインク出口との間に流体の連通が存在するよう、開いた状態に停止させる必要がある。
【０１１３】
上述のように、非動作の期間の間に、異なる色のインク配管の間に圧力の差が生じる可能性がある。さらに、ノズル板の表面に紙ぼこりまたは他の粒子状物質が存在することで、インクが或るノズルから別のノズルへと滲む可能性がある。それぞれのインク配管の間のわずかな圧力差によって駆動され、プリンタが動作していないときに色の混ざり合いが生じる可能性がある。遮断バルブ１３８が、色の混ざり合いがインクタンク１１２まで広がることがないよう、インクタンク１１２をプリントヘッドＩＣ７４のノズルから絶縁する。ひとたびタンク内のインクが別の色で汚染されてしまうと、回復は不可能であり、交換が必要である。これを、バルブの上流側および下流側の間の圧力差がきわめて小さい場合にシールの完全性を維持できるという遮断バルブの能力に関して、以下でさらに説明する。
【０１１４】
キャップ装置１５０は、プリントヘッドＩＣ７４の脱水の防止ならびに紙ぼこりおよび他の粒子状物質からのノズル板の保護のために、待機期間のあいだノズルをシールするプリントヘッド保守ステーションである。さらに、キャップ装置１５０は、乾いたインクおよび他の汚染物質を取り除くためにノズル板を拭くように構成されている。プリントヘッドＩＣ７４の脱水は、インクの溶媒（典型的には、水）が蒸発して、インクの粘度が高くなる場合に生じる。インクの粘度が高すぎると、インク射出アクチュエータが、インク液滴の射ち出しに失敗する。万が一にキャップ装置によるシールが損なわれると、電源オフまたは待機の期間の後にプリンタを再び動作させるときに、脱水したノズルが問題となる可能性がある。
【０１１５】
上述の問題は、プリンタの動作の寿命において珍しいものではないが、図２４に示した比較的単純な流体アーキテクチャによって効果的に是正することが可能である。また、ユーザが、簡単なトラブル解決手順を使用して、最初にプリンタをプライミングし、プリンタを移動させる前にデプライミングし、あるいはプリンタを既知の印刷準備完了状態へと復帰させることができる。これらの状況のいくつかの例を下記に示す。
【０１１６】
最初のプライミング
プリントヘッド（または、完全に組み立てられたプリンタ）は、インクのない状態で出荷される。設置後の新品の乾いたプリントヘッドのプライミングが、図２５Ａおよび２５Ｂに示されている。キャップ装置１５０がプリントヘッドＩＣ７４に適用され、遮断バルブ１３８が最初は閉じられる。図２５Ａに示されているとおり、上流側のＬＣＰチャネル７０または下流側のＬＣＰチャネル１０８にはインクが存在しない。蠕動ポンプ１１４のインクセンサ１５６が、インクの不在をコントローラ１５４へと知らせる。
【０１１７】
図２５Ｂを参照すると、遮断バルブ１３８が開かれ、ポンプ１１４が順方向（インクタンク１１２からインク溜め１８４へ）の送出を行う。インクが、ＬＣＰ成型品の上流側および下流側チャネル７０および１０８に注入される。インクが、毛管作用によってプリントヘッドＩＣ７４へと送られる。多チャネル（各色に１つのチャネル）のポンプ１１４は、センサ１５６がすべてのインク配管についてインクの存在を記録したときに停止する。ノズルが、気泡出口２０２における圧力を泡立ち点圧力へと下げるために、キャップ装置１５０へと発射を行うことができる。他方で、単純に印刷ジョブを印刷することで、インクタンク１１２の圧力はすぐに通常の動作圧力へと下げられる。
【０１１８】
色の混ざり合い
ノズル板が清浄なままであれば、異なるインク配管の間の毛管橋絡は存在しない。多くの場合、キャップ装置１５０がノズル板を効果的に清浄化するが、紙ぼこりがノズル間でインクを滲ませる場合には、遮断バルブ１３８がインクタンク１１２を汚染から保護する。遮断バルブ１３８の下流での混ざり合いであれば、後述の「待機‐準備」の手順の際に容易に是正が可能である。
【０１１９】
色の混ざり合いに対する他の防護技法として、ノズルの脱水、ポンプ１１４の開状態の維持、および希薄な濡れ維持ドットが挙げられる。濡れ維持ドットは、通常は、ノズルの連続する発射の間の期間がデキャップ時間を超える場合に、ノズルの乾燥を防止するために使用される。デキャップは、ノズルからの蒸発によってインクの粘度がもはや発射が不可能な点まで高まるときに生じる。しかしながら、待機の際に発射される希薄かつ頻繁でない濡れ維持ドットが、品質の落ちたインクを、上流の配管に沿ってはるか遠くへと移動し得る前に、ノズルからパージする。
【０１２０】
待機に先立ってプリントヘッドＩＣ７４で意図的に脱水を生じさせることで、インクの粘度が高くなり、したがってノズル板を横切って滲むことができなくなる。単純にインクを温めることで脱水を生じさせることができ、これは、プリントヘッドＩＣ７４への発射未満のパルスによって達成可能である。
【０１２１】
上述のように、蠕動ポンプ１１４を開状態にすることで、ノズルがインク溜め１８４の廃インク出口に流通した状態に保たれる。下流側のインク配管１０６のインクの重量が、ノズルに負の圧力を生み出す。ノズルにおける負の圧力が、ノズル板へとにじみ出る傾向の少ない凹状のメニスカスを生成する。
【０１２２】
待機から準備へ
図２６Ａが、待機状態のプリンタを示している。遮断バルブ１３８が閉じられ、ポンプ１１４は開かれている。キャップ装置１５０がプリントヘッドＩＣ７４を覆ってシールを行っている。プリンタが比較的短い時間（例えば、一晩）だけ待機状態であった場合、インクに或る程度の脱水が生じているが、おそらくはノズルが乾ききるほどではない。しかしながら、たとえ軽い脱水であっても、インクが視認可能に濃くなる可能性があり、色の混ざり合いが生じている可能性もある。図２６Ｂが、プリントヘッドＩＣの上流のインクをパージするためのシステムの設定を示している。遮断バルブ１３８が開かれ、ポンプ１１４が、閉鎖位置（プリントヘッドＩＣ７４とインク溜め１８４との間の流通がない）へと動かされる。次いで、プリントヘッドＩＣ７４が、キャップ装置１５０をパージされるインクを吸い取るべくその場に位置させたままで、液滴の爆発を印刷する必要がある。パージされるインクの量は、プリンタに依存するが、目安として、図１および２に示したプリントヘッドでは、プロセスブラックのページの約１０％〜３０％相当を印刷する必要がある。
【０１２３】
プリンタがより長い期間にわたって待機状態にあった場合、プリントヘッドが、プリントヘッドＩＣ７４を支持しているＬＣＰ成型品まで脱水されることによって、プライミングされることができる。この場合、プリントヘッドＩＣを、発射可能なインクによってプライミングする必要がある。図２６Ｃが、これを達成するためのプロセスを示している。遮断バルブ１３８を閉じた状態で、ポンプ１１４が、インクの溢れ１５８を各ＩＣ７４のノズル板へと押し出すべく、少量だけ逆方向に駆動される。図２６Ｄに示されるとおり、キャップ装置１５０が、溢れ１５８をノズル板を横切って分布させるべくプリントヘッドＩＣ７４を拭う一方で、ＬＣＰ成型品へのインクの戻りを防止すべくノズルが発射される。これがすぐには成功しない場合、すべてのノズルの脱水が回復されるまで、このプロセスを繰り返すことができる。
【０１２４】
プリントヘッドＩＣ７４が脱水から回復されたとき、遮断バルブ１３８が開かれ（図２６Ｅを参照）、ポンプ１１４が再び順方向に駆動され、開位置に停止する。プリントヘッドＩＣ７４のノズルが、ノズル板を横切ってインクの溢れを拭ったことに起因する色の混ざりが存在しないことを保証するため、最後に一度だけ発射される。
【０１２５】
電源オフ／プリンタの移動
図２７Ａおよび２７Ｂが、制御下での（すなわち、ユーザが主電源スイッチをオフにする）電源オフの手順を示している。これは、ユーザがプリンタを移動させ、保管場所等に配置する場合に使用されると考えられる。色の混ざり合いおよび溢れ（移動時の振動に起因する）を防止するために、プリントヘッドＩＣ７４がデプライミングされる。図２７Ａに示されているとおり、遮断バルブ１３８が閉じられる一方で、キャップ装置１５０によるプリントヘッドＩＣ７４のシールが解除され、ポンプ１１４がインク溜めへと順方向の送りを行う。
【０１２６】
図２７Ｂを参照すると、ノズルを通って引き込まれる空気が、プリントヘッドＩＣ７４およびポンプ１１４までの下流側インク配管をデプライミングする。センサ１５６がインクがない旨を記録したとき、ポンプ１１４が閉鎖位置に停止し、キャップ装置１５０がプリントヘッドＩＣをシールする。
【０１２７】
停電
突然に電力の供給が断たれる場合、遮断バルブ１３８は閉じるように付勢されている。これは、インクタンクにおける色の混ざり合いを防止する。電源断の時点におけるプリンタの状態に応じて、ポンプ１１４は、開または閉のいずれの可能性もあり、キャップ装置１５０は、シールを行っている可能性も、シールを行っていない可能性もある。しかしながら、遮断バルブがインクタンクを保護すべく閉じている限り、他のすべての状況は、電源が回復したときにユーザによって是正可能である。
【０１２８】
電源オン
図２８Ａ〜２８Ｃは、スイッチオフの期間の後にプリンタをオンにするためのプロセスを示している。デプライミングまたは色の混ざりの程度が知られていないため、最悪の場合が仮定され、すなわち混ざり合ったインクがポンプ１１４まで、遮断バルブ１３８の下流の全体に存在すると仮定される。これが、図２８Ａを参照すると、プリントヘッドＩＣ７４およびポンプ１１４までの下流側配管をデプライミングすることによって修正される。遮断バルブ１３８が閉じられたままである一方で、キャップ装置１５０によるノズルのシールが解除され、ポンプ１１４がインク溜めへと順方向にインクを送る。センサ１５６がインクの不在を読み取ると、図２８Ｂに示されているとおり、キャップ装置１５０がプリントヘッドＩＣ７４を再びシールし、遮断バルブ１３８が開かれる。図２８Ｃに示されるとおり、プリントヘッドＩＣ７４の上流のインクが、ポンプ１１４へと流される。センサ１５６がインクの存在を記録すると、遮断バルブが閉じられ、ポンプ１１４を、ノズルにおける静水圧が大気圧未満となるよう、好ましくは開放状態に停止させることができる。今やプリンタは待機状態にあり、印刷のためには、単純に上述の待機から準備への手順が開始される。
【０１２９】
デプライムからの回復
プリントヘッドＩＣのうちの１つが動作の最中にデプライム状態になってしまうという可能性の低い出来事においては、ユーザは、（図２８Ｂに示されるとおり）ノズルをキャップ装置でシールし、遮断バルブ１３８を開き、順方向への送りを行うことによって、この問題に素早く対処することができる。ＬＣＰ成型品が再びインクで満たされ、これがプリントヘッドＩＣに注入される。
【０１３０】
溢れの回復
万が一にプリンタが衝撃または振動を受けると、プリントヘッドＩＣにおいてノズル板へとインクが溢れる可能性がある。ユーザは、上述の図２６Ｃ〜２６Ｅに記載のプロセスを始めることによって、これを是正することができる。
【０１３１】
完全な色の混ざり合い
印刷された画像から完全な色の混ざり合い（遮断バルブの下流での色の交差汚染）が明らかである場合、ユーザは、図２８Ａ〜２８Ｃに示した電源オンの手順に速やかに従うべきである。プリントヘッドＩＣのデプライミング、およびその後の再プライミングは、（インクに関して最も経済的なやり方ではないかもしれないが）プリンタを大部分の不具合状態から回復させ、したがってユーザによって最も頻繁に使用される救済手段であり得る。
【０１３２】
遮断バルブ
上述のように、インクタンクを色の混ざり合いから保護することは不可欠である。ひとたび供給タンクのインクが汚染されてしまうと、回復は不可能であり、交換が必須である。これを達成するため、遮断バルブ１３８（図２４を参照）は、プリントヘッドＩＣ７４へとインクを送るとき、または色の混ざったインクをＬＣＰ成型品１６４から洗い流すときに、開かれるべきである。他の時間は、インクタンク１１２が、流体に関して絶縁された状態に保たれていなければならない。
【０１３３】
これに鑑み、遮断バルブ１３８は、閉状態へと付勢されている必要がある。電力が断たれたならば必ず、インクタンクとプリントヘッドＩＣ７４との間の流体の連通が停止されなくてはならない。シールがわずかに損なわれるだけで、長期にわたるプリンタの不動作の間に汚染物がインクタンクへと移動することができるため、バルブにおける流体シールが確実であることが重要である。これは、上流側のインク配管の場合のように、バルブをまたいだ圧力差がきわめて小さい場合に、困難である。大きな圧力差は、可動のバルブ部材をバルブシートに対して押し付け、シールの完全性を助ける傾向を有している。
【０１３４】
図２９および３０に示したバルブ１３８は、各色の上流側インク配管を同時に開閉する。バルブ本体２００が、インクタンク（図示されていない）から続く入り口チャネル２０２を定めている。出口チャネル６７が、ＬＣＰ成型品（図示されていない）へと続いている。アクチュエータアーム２０４が、操作力２０６が加えられたときに複数のバルブのためのリフタ２０８がバルブステム２１０を持ち上げるように、バルブ本体に枢支されている。
【０１３５】
図３０は、１つのバルブを示している部分断面図である。バルブ部材２１２が、ダイアフラム２１４の付勢作用のもとでバルブシート２１６に当接してシールを行っている。操作力２０６が、ダイアフラムの付勢に逆らってバルブステム２１０を持ち上げ、バルブ部材２１４をシートから離すように作用する。しかしながら、アクチュエータアーム２０４は第１種のてこであり、したがって操作力２０６は、ステム２１０を持ち上げるために機械的な利点を使用している。
【０１３６】
上述のように、バルブをまたぐ圧力差は小さいが、バルブシート２１６に対するシールの完全性は、弾性的に変形したダイアフラム２１４によって維持される。バルブ本体２１２は、バルブシート２１６に当接して流体を通さないシールを形成するため、ポリウレタンなどの弾性材料である。しかしながら、バルブステム２１０は、フランジ付きの金属ピン２１８を軸方向の凹所２２０に取り付けて有している。これは、バルブ部材２１２の（比較的）柔らかい弾性材料を圧縮することによって、バルブリフタ２０８が単純にステム２１０の端部から滑り出てしまうことがないように保証している。
【０１３７】
ダイアフラム２１４は、バルブが開くときにインク配管の内容積を増加させるというもう１つの重要な利点を有している。ダイアフラム２１４の比較的大きな表面積が、バルブ部材２１６から離れて上昇するときにインク配管に吸引を生み出す。上述のように、上流側のインク配管にいくらかの吸引を生成することは、インクタンクを泡立ち点調節器（図２４を参照）がプリントヘッドＩＣにおける負圧を制御している圧力へと低下させるうえで助けとなる。
【０１３８】
ダイアフラムを持ち上げることによってインク配管の静水圧が低下する一方で、バルブを閉じるときにダイアフラムを急激に下降させすぎると、圧力のスパイクが生じる可能性がある。これは、特には蠕動ポンプが閉鎖状態にある場合に、プリントヘッドＩＣのノズル板上に溢れを生じさせる可能性があるため、望ましくない。しかしながら、バルブをゆっくりと閉じることで、インク配管を通ってパルスを送ることが避けられる。ダイアフラムの下降によって生じる内容積の減少は、インクタンクの水位を上昇させることによって吸収される。この点に関し、アクチュエータは、バルブを、バルブを閉じるときよりも高速で開かなければならない。戻りの行程が減速されているソレノイドを使用することができる。他の簡潔なアクチュエータは、形状記憶合金を使用する。ニチノール（商標）ワイヤなどの形状記憶合金は、もとより戻りの行程がゆっくりとなる傾向を有している。加熱電流が、最初のマルテンサイトからオーステナイトへの相変化を駆動する一方で、マルテンサイトへの復帰は、より低速な傾向にある伝導による冷却に拠っている。このゆっくりとした相変化を、プリントヘッドＩＣにおける圧力パルスを回避するために使用することができる。
【０１３９】
本明細書においては、本発明をあくまで例として説明した。この分野の当業者であれば、幅広い本発明の考え方の精神および範囲から外れることのない多数の変種および変更を、容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】従来技術のプリントヘッドアセンブリの上方からの斜視図である。
【図２】図１に示したプリントヘッドアセンブリの分解図である。
【図３】図１に示したプリントヘッドアセンブリの反対側からの分解図である。
【図４】図１のプリントヘッドアセンブリの断面端面図である。
【図５】図２〜４に示したプリントヘッド集積回路モジュールの三角形状に下げられた端部の部分拡大の斜視図である。
【図６】図２〜５に示した２つのプリントヘッド集積回路モジュールの間の接合部の拡大した斜視図である。
【図７】図５に示したプリントヘッド集積回路の下面の図である。
【図８】図１５のプリントヘッドアセンブリの上面透視図であり、特にはインクをプリントヘッド集積回路へと供給するためのインク水路を示している。
【図９】図８の部分拡大図である。
【図１０】ＬＣＰ成型品の水路内の気泡の拡大図である。
【図１１】インク配管への気泡の混入によって生じ得るアーチファクトの図である。
【図１２Ａ】従来技術の流体システムにおけるＬＣＰ成型品およびプリントヘッドＩＣの図である。
【図１２Ｂ】従来技術の流体システムにおけるインク配管の分岐を示す図である。
【図１３Ａ】本発明の流体システムにおけるＬＣＰ成型品およびプリントヘッドＩＣの図である。
【図１３Ｂ】本発明の流体システムにおけるインク配管の分岐を示す図である。
【図１４】本発明の流体システムにおけるＬＣＰ成型品およびプリントヘッドＩＣの概略の断面図である。
【図１５Ａ】受動的な気泡制御のためのＬＣＰ水路の形状を示す図である。
【図１５Ｂ】受動的な気泡制御のためのＬＣＰ水路の形状を示す図である。
【図１５Ｃ】受動的な気泡制御のためのＬＣＰ水路の形状を示す図である。
【図１６】本発明によってもたらされる能動制御によって可能になる種々の単位動作を示す図である。
【図１７】本発明によってもたらされる能動制御によって可能になる種々の単位動作を示す図である。
【図１８】本発明によってもたらされる能動制御によって可能になる種々の単位動作を示す図である。
【図１９】本発明によってもたらされる能動制御によって可能になる種々の単位動作を示す図である。
【図２０】本発明によってもたらされる能動制御によって可能になる種々の単位動作を示す図である。
【図２１】本発明によってもたらされる能動制御によって可能になる種々の単位動作を示す図である。
【図２２】流体システムについて、ただ１つのポンプ／４つのバルブの実施例を示す図である。
【図２３】流体システムについて、ただ１つのポンプ／２つのバルブの実施例を示す図である。
【図２４】ポンプが１つである他の流体システムの図である。
【図２５Ａ】図２４の流体システムについて、最初のプリントヘッドＩＣのプライミングを概略的に示している。
【図２５Ｂ】図２４の流体システムについて、最初のプリントヘッドＩＣのプライミングを概略的に示している。
【図２６Ａ】図２４の流体システムについて、待機から印刷準備モードへの移行の動作の各段階を概略的に示している。
【図２６Ｂ】図２４の流体システムについて、待機から印刷準備モードへの移行の動作の各段階を概略的に示している。
【図２６Ｃ】図２４の流体システムについて、待機から印刷準備モードへの移行の動作の各段階を概略的に示している。
【図２６Ｄ】図２４の流体システムについて、待機から印刷準備モードへの移行の動作の各段階を概略的に示している。
【図２６Ｅ】図２４の流体システムについて、待機から印刷準備モードへの移行の動作の各段階を概略的に示している。
【図２７Ａ】図２４の流体システムについて、長期オフモード／プリンタ移動モードへの移行を概略的に示している。
【図２７Ｂ】図２４の流体システムについて、長期オフモード／プリンタ移動モードへの移行を概略的に示している。
【図２８Ａ】図２４の流体システムについて、長期オフモード／デプライミング状態／色が完全に混ざり合った状態からの回復を概略的に示している。
【図２８Ｂ】図２４の流体システムについて、長期オフモード／デプライミング状態／色が完全に混ざり合った状態からの回復を概略的に示している。
【図２８Ｃ】図２４の流体システムについて、長期オフモード／デプライミング状態／色が完全に混ざり合った状態からの回復を概略的に示している。
【図２９】遮断バルブの斜視図である。
【図３０】遮断バルブの部分断面図である。
【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１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
2009528184.tif 000034
【図２６Ｂ】
2009528184.tif 000035
【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２６Ｅ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
2009528184.tif 000041
【図２８Ｂ】
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【図２８Ｃ】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年10月15日(2008.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク供給源と、
ノズルのアレイを有しており、上流側インク配管を介して前記インク供給源との間で流体が流れるよう連通しているプリントヘッド集積回路（ＩＣ）であって、それぞれのノズルが印刷媒体へとインクの滴を射出するためのそれぞれのアクチュエータを備えている当該プリントヘッドＩＣと、
下流側インク配管を介して前記プリントヘッドＩＣとの間で流体が流れるよう連通している廃インク出口と、
前記上流側インク配管に位置する上流側遮断バルブと、
前記下流側インク配管に位置する下流側ポンプ機構と、
を備えているインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記ポンプ機構が、インクを前記廃インク出口または前記インクマニホールドに向かって送るために可逆である請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記インクジェットプリンタは、
前記ノズルのインクを大気圧未満の静水圧に維持するための前記プリントヘッドＩＣの上流側の圧力調節器
をさらに備えている請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記インク供給源が、前記遮断バルブの上流のインクタンクであり、
前記圧力調節器が、前記インクタンクに配置されている、請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項５】
前記インクジェットプリンタは、
インクから粒子状物質を取り除くための前記プリントヘッドＩＣの上流のフィルタ
をさらに備えている請求項４に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項６】
前記インクタンクが、シールされて前記遮断バルブとの間で流体が流れるよう連通している出口を有しており、前記フィルタが、前記出口を覆って前記インクタンクに位置している請求項５に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項７】
前記遮断バルブが、閉鎖方向に付勢されており、当該プリンタの電源が断たれたときに閉鎖位置へと戻る請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項８】
前記遮断バルブが、閉鎖位置へと移動するときにインクを変位させることで、該遮断バルブが開くときに、有限の量のインクが前記インクタンクから引き出されて、前記気泡出口における静水圧が泡立ち点圧力に向かって低下する請求項７に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項９】
前記インクジェットプリンタは、
インクの存在の有無を検出するための前記プリントヘッドＩＣの下流のセンサ
をさらに備えている請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項１０】
前記インクジェットプリンタは、
前記プリントヘッドＩＣを選択的にプライミングおよびデプライミングするために、前記遮断バルブ、前記センサ、および前記ポンプへと動作可能に接続された電子コントローラ
をさらに備えている請求項９に記載のインクジェットプリンタ。
【国際調査報告】
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