(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）であって、
印刷システムの可動キャリッジに取り付けるＰＨＡ本体構造体と、
空気流体セパレータ構造体と、
前記空気流体セパレータ構造体と連通する空気抜き領域と、
印字ヘッドと、
前記印字ヘッドおよび前記空気流体セパレータ構造体と流体連通する流体プレナムと、
ＰＨＡ自由流体リザーバと、
前記ＰＨＡ本体構造体内に配置されており、前記空気流体セパレータ構造体、前記プレナムおよび前記ＰＨＡ自由流体リザーバを通る流体再循環経路と、
前記ＰＨＡ本体構造体によって支持され、ポンプ・モード中に前記流体再循環経路に流体を再循環させるポンプ構造体と、
ＰＨＡ流体相互接続部とを含む印刷ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）と、
（ｂ）前記キャリッジから離して取り付けられ、補充モードにおいて前記ＰＨＡ流体相互接続部に接続するように適応された自由流体供給源および供給源流体相互接続部を保持する供給リザーバを含んでなり、前記ＰＨＡと前記供給リザーバの間の圧力差が、前記供給源流体相互接続部を介して流体を引き込んで前記ＰＨＡ自由流体リザーバに前記流体を補給するのに十分である場合に、前記供給リザーバと前記ＰＨＡ自由流体リザーバの間に流体接続を実現する流体供給源とを含んでなる流体送出システム。
【請求項２】
前記流体再循環経路内に、再循環方向にのみ流体が流れることを可能にする少なくとも１つの流体制御弁構造体が配置されている請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの流体制御弁構造体は、
前記ＰＨＡ自由流体リザーバおよび前記空気流体セパレータ構造体の間の前記流体再循環経路に配置された第１の一方向流体弁構造体と、
前記流体プレナムおよび前記ＰＨＡ自由流体リザーバの間の前記流体再循環経路に配置された第２の一方向流体弁構造体とを含むものである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の一方向流体弁構造体が第１の逆止弁を含み、前記第２の一方向流体弁構造体が第２の逆止弁を含み、
前記第１逆止弁および前記第２の逆止弁は、それぞれ対応している開放圧力であって、前記再循環方向の流体の流れを可能にする前に上回ることとなる前記開放圧力を有するものである、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ポンプ構造体を作動させるポンプ・アクチュエータをさらに含む請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記ポンプ・アクチュエータが、補給位置に配置されている請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記空気流体セパレータ構造体が、毛管材料の集合体を含む請求項１から６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記毛管材料が、前記流体プレナムにおいて負圧ヘッドを提供する毛細管力を作り出すものであり、毛管流体が枯渇した状態の前記負圧ヘッドが、流体を前記供給源流体相互接続部を介して前記供給リザーバから前記ＰＨＡ自由流体リザーバに流すのに十分なものである、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記流体供給源が、前記圧力差に応じて開く通常閉じている流体弁をさらに含むものである、請求項１から８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記ＰＨＡが、前記ＰＨＡ流体相互接続部と流体連通し前記圧力差に応じて開く通常閉じた流体弁をさらに含むものである、請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記流体供給源が、前記供給源流体相互接続部と前記流体供給源の下壁の間に延在し、前記供給リザーバから前記供給源流体相互接続部に補給流体が流れるシュノーケル流体経路を含むものである、請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
（ａ）可動キャリッジと、
（ｂ）印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）であって、
前記可動キャリッジに取り付けられたＰＨＡ本体構造体と、
空気流体セパレータ構造体と、
前記空気流体セパレータ構造体と連通する空気抜き領域と、
流体の滴を放出する印字ヘッドと、
前記印字ヘッドおよび前記空気流体セパレータ構造体と流体連通する流体プレナムと、
ＰＨＡ自由流体リザーバと、
前記ＰＨＡ本体構造体内に配置され、前記空気流体セパレータ構造体と、前記プレナムと、前記ＰＨＡ自由流体リザーバとを通る流体再循環経路と、
ポンプ・モードにおいて前記流体再循環経路によって流体を再循環させるために前記ＰＨＡ本体構造体によって支持されたポンプ構造体と、
ＰＨＡ流体相互接続部とを含む印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）と、
（ｃ）前記キャリッジから離して取り付けられ、補充モードにおいて前記ＰＨＡ流体相互接続部に接続するように適応された自由流体供給源および供給源流体相互接続部を保持する供給リザーバを含んでなり、前記ＰＨＡと前記供給リザーバの間の圧力差が、前記供給源流体相互接続部を介して流体を引き込んで前記ＰＨＡ自由流体リザーバに前記流体を補給するのに十分である場合に、前記供給リザーバと前記ＰＨＡ自由流体リザーバの間に流体接続を実現する流体供給源とを含んでなるプリンタ。
【請求項１３】
前記キャリッジから離れて取り付けられ、前記補給モードにおいて前記ポンプ構造体を作動させるアクチュエータをさらに含む請求項１２に記載のプリンタ。
【請求項１４】
前記補給モードにおいて前記流体接続を確立すべく前記ＰＨＡと流体供給源を近づけるように移動させるための手段をさらに含む請求項１２または１３に記載のプリンタ。
【請求項１５】
印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）に流体を供給する方法であって、
前記ＰＨＡを印刷システムの可動キャリッジに取り付けるステップと、
前記キャリッジから離れた供給位置に、自由流体の供給量を保持する供給リザーバを含む流体供給源を位置決めするステップと、
印刷カートリッジと前記流体供給源を結合させ、ＰＨＡ流体相互接続部が供給源流体相互接続部と係合して流体相互接続経路を提供するようにするステップと、
ＰＨＡハウジング構造体内の閉じた流体再循環経路を通るように流体をポンピングして、ＰＨＡ自由流体チャンバから、ＰＨＡ毛管構造体、ＰＨＡ印字ヘッドと流体連通したＰＨＡ流体プレナムならびに自由流体チャンバへと流体をポンピングするステップと、
前記毛管構造体が流体枯渇した状態で、前記流体プレナムと前記自由流体チャンバの動的圧力差を利用して、前記毛管構造体が枯渇状態でなくなるまで前記流体供給源から前記流体相互接続経路を介して流体を引き込むステップと
を含んでなる方法。
【請求項１６】
前記動的圧力差が、前記流体相互接続経路内の通常閉じている一方向流体弁を開くものである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記毛管構造体の表面で前記流体から気泡を分離するステップと、
前記ハウジング構造体内の空気抜きから前記気泡を放出するステップと
をさらに含む請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポンピングするステップが、
ポンプを複数のポンプ・サイクルにわたって作動させて、前記流体再循環経路を介して前記毛管構造体に増分的に流体を流すステップを含み、前記動的圧力差は、連続したポンプ・サイクルの間に圧力平衡に達して前記流体供給源から前記流体相互接続経路を介して流体が引き込まれなくなるまでポンプ・サイクルごとに減少するものである、請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
（ａ）多色印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）であって、
印刷システムの可動キャリッジに取り付けるためのＰＨＡ本体構造体と、
前記ＰＨＡ本体構造体内にそれぞれ組み立てられた複数のＰＨＡユニットとを含んでなる多色印字ヘッドアセンブリと、
ここで、各ＰＨＡユニットが、
空気流体セパレータ構造体と、
前記空気流体セパレータ構造体と連通した空気抜き領域と、
印字ヘッドと、前記印字ヘッドおよび前記空気流体セパレータ構造体と流体連通した流体プレナムと、
ＰＨＡ自由流体リザーバと、
前記ＰＨＡ本体構造体内に配置され、前記空気流体セパレータ構造体と前記プレナムと前記ＰＨＡ自由流体リザーバとを通る流体再循環経路と、
前記ＰＨＡ本体構造体によって支持され、ポンプ・モードにおいて前記流体再循環経路に流体を再循環させるポンプ構造体と、
ＰＨＡ流体相互接続部とを含むものであって、
（ｂ）前記キャリッジから離して取り付けられ、補充モードにおいて前記ＰＨＡ流体相互接続部に接続するように適応された自由流体供給源および供給源流体相互接続部を保持する供給リザーバを各ＰＨＡユニットに含み、前記ＰＨＡと前記供給リザーバの間の圧力差が、前記供給源流体相互接続部を介して流体を引き込んで前記ＰＨＡ自由流体リザーバに前記流体を補給するのに十分である場合に、前記供給リザーバと前記ＰＨＡ自由流体リザーバの間に流体接続を実現する流体供給源とを含んでなる流体送出システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
今日、インクジェット印刷システムは一般的に使用されている。スワス（swath）印刷の１つの一般的な形態においては、印刷システムは、印刷ゾーンにおいて印刷媒体上でスワス軸に沿って移動する走査キャリッジ上に取り付けられた１つまたは複数の印刷カートリッジを含んでいる。印刷ジョブにおいて、印刷媒体は、印刷ゾーン内で増分的に前進する。
【０００２】
印刷カートリッジには様々な構成のものがある。１つの構成は、一般に、自給インクまたは流体リザーバと印字ヘッドを含む使い捨て印刷カートリッジの構成である。流体リザーバが空になると、印刷カートリッジは、新しいカートリッジと取り替えられる。もう１つの構成は、永久または半永久印刷カートリッジの構成であり、内部の流体リザーバに、補助流体供給源から供給される流体が、断続的または連続的に補充される。補助供給源は、印刷カートリッジと一緒にキャリッジに取り付けられているか、あるいは一般に「オフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）」または「オフキャリッジ（ｏｆｆ−ｃａｒｒｉａｇｅ）」システムと呼ばれるものではキャリッジと別に取り付けられている。
【０００３】
オフアクシス・システムは、他の形態をとることもできる。オフアクシス流体送出システムの１つの形態は、軸外（オフアクシス）に配置された流体供給源と、カートリッジ上すなわち軸上（オンアクシス）に配置された印刷カートリッジまたは印字ヘッドとの間で継続的に接続された柔軟な管を使用する。オフアクシス流体送出システムのもう１つの形態は、例えばキャリッジを供給機構まで移動させ、そこで接続を行うことによって、オフアクシス流体供給源とキャリッジ取り付け印刷カートリッジとの間の断続的な接続を提供するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、既存のそれぞれのオフアクシスの形態は、コスト、サイズ、複雑さ、送出インク（使用拡張性）、実装密度、空気への対応、インク数、印字ヘッドの寿命、ユーザ介在率などの特定のパラメータを最適化して得られる。インクジェット市場の成熟とともに、顧客の期待はより厳しくなり、したがって、そのような分野の多くにおいて実質的な改善を同時に実現するインク送出システムが必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ：Print Head Assembly）とそのＰＨＡに断続的に接続する流体供給源とを含む流体送出システムについて説明する。実施例において、ＰＨＡは、ＰＨＡ本体構造体と、空気流体セパレータ構造体と、印字ヘッドと、印字ヘッドおよび空気流体セパレータ構造に流体連通した流体プレナムと、ＰＨＡ自由流体リザーバとを含む。流体再循環経路は、セパレータ構造、プレナムおよび自由流体リザーバを通っている。ポンプ・モードにおいては、再循環経路を介して流体を再循環させるべく、ポンプ構造体がＰＨＡ本体構造体によって支持されている。流体供給源は、供給する流体を保持する供給リザーバを含むとともに、ＰＨＡと供給リザーバ間の圧力差がＰＨＡ流体リザーバ内に流体を引き込んでＰＨＡ自由流体リザーバに流体を補充するのに十分である場合には、ＰＨＡに接続することによって供給リザーバとＰＨＡ流体リザーバ間に流体相互接続状態を実現するものである。
【０００６】
もう１つの実施形態において、ＰＨＡハウジング構造体と、負圧の下で流体供給を維持する毛管構造体と、自由流体チャンバと、印字ヘッドと、毛管構造体および印字ヘッド間で流体連通した流体プレナムとを含む印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）に流体を供給する方法を示す。この方法は、印刷システムの可動キャリッジ上にＰＨＡを取り付けるステップと、自由流体の供給量を保持する供給リザーバを含んでおり、キャリッジから離れた供給位置にある流体供給源を配置するステップと、
ＰＨＡ流体相互接続部を流体相互接続経路と係合させて流体相互接続経路を実現するように前記印刷カートリッジと流体供給源を結合させるステップと、
ＰＨＡハウジング構造体内の閉じた再循環経路を介して、ＰＨＡ自由流体チャンバから、ＰＨＡ毛管構造体、ＰＨＡ印字ヘッドと流体連通したＰＨＡ流体プレナム、および自由流体チャンバへと流体をポンピングするステップと、
毛管構造体が流体枯渇状態の場合に、毛管構造体が枯渇状態でなくなるまで、前記流体プレナムと前記自由流体チャンバの間の動圧を利用して、流体供給源リザーバから流体相互接続経路を介して流体を引き込むステップとを含む。
【０００７】
本発明の以上その他の特徴および利点は、添付図面に示したように、実施例の以下の詳しい説明からより明らかになるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例は、ＴＡＳ（ｔａｋｅ−ａ−ｓｉｐ：「少しずつ供給する」の意）流体送出システム（ＩＤＳ：ｆｌｕｉｄ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれることがある断続的に補充可能なオフアクシス・インクジェット印刷システムである。このＴＡＳシステムは、オフキャリッジ流体供給源から印字ヘッドに流体を送る管が必要ない。より正確に言うと、このシステムは、印刷サイクル中に印字ヘッドに流体を提供するオンボードの流体リザーバを含む。この流体リザーバは、印字ヘッドとオフキャリッジ供給源の間の流体結合により断続的に再充填される。
【０００９】
図１に、例示的なＴＡＳ  ＩＤＳシステムを含む印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）５０の断面図を示す。ニードル隔壁流体相互接続部５２は、ＰＨＡ内に流体のための入口を定義する。ニードルは、自由流体チャンバ６０すなわち共通チャンバ内に突出する硬質プラスチック部分５４に成形されたインサートである。このチャンバの下に、小さい開口６３を介して直接流体連通した状態で、膜ポンプ６４の膜ポンプ・チャンバ６２がある。
【００１０】
図１Ａは、分かりやすくするためにいくつかの特徴を省略した相互接続部５２の実施例を拡大図で示す。この相互接続部は、結合相互接続部に接続されたとき流体が通ることができる開口を末端に備えた中空のニードル５２を含む。スライド封止材５２Ｂは、部品５４内でニードルの末端付近にはまり、ばね５２Ｃによって閉位置（図１Ａに示した）に付勢されている。閉位置において、スライド封止材は、ニードルの開口を覆い封止する。開位置において、封止材は、部品５４内に戻され、ニードルの開口を露出させ、中空のニードル内に流体を入れることを可能にする。
【００１１】
共通チャンバ６０の上部に、逆止弁とも呼ばれる一方向吸込み弁６６が配置されている。吸込み弁は、流体が共通チャンバから流れ出るのを許可しかつ流体がチャンバに流れ込むのを防ぐような向きに付けられている。
【００１２】
もう１つの逆止弁６８すなわち再循環弁が、チャンバ６０の底面の吸込み弁の真下に配置されている。再循環弁は、流体が共通チャンバ６０に流れ込むのを許容しかつ流体がチャンバから流れ出るのを防ぐような向きに付けられている。
【００１３】
吸込み弁６６の上にある水平方向の流体チャネル７０は、チャンバの上部の開口を介して、弁をチャンバ７４に接続する。チャンバ７４内には、毛管チャンバと呼ばれることがある毛管材料７６の集合体が入れられている。毛管材料７６は、発泡材料やガラス・ビーズを含む様々な材料からなることができる。毛管材料の上部には、少量の空所７８が存在する。
【００１４】
毛管チャンバ７４の上面に第２の開口８０がある。この開口は、毛管チャンバの上部を、ラビリンス通気孔８４に至る小さいチャネル８２に接続する。このラビリンス通気孔は、毛管チャンバから外気に蒸気が流れるのを防ぐ。
【００１５】
毛管チャンバ７４の底面に、極めて微細な直立管フィルタ８６が取り付けられている。このフィルタは、システムの主なろ過装置として働く。
【００１６】
フィルタ８６の下の小さい流体入口チャネル９０は、直立管フィルタの底面と、一般にオリフィス板またはノズル板に複数のオリフィスとして定義されたノズル・アレイを含む印字ヘッド９２の天井面との間で流体接続を行う。このチャネル９０は、ダイ・ポケットの前につながり、流体プレナム９４を構成する。流体プレナムを画定するＰＨＡ体の天井面９４Ａは、気泡を上方に導くように上方に傾斜している。出口と呼ばれる第２の開口９６は、プレナム９４の後ろに配置されている。流体チャネル９８の再循環チャネルが、この出口９６を再循環弁６８の底面に接続している。
【００１７】
この実施例において、流体は、通常の印刷作業では液体インクである。代替として、流体は、保守作業中の洗浄流体、メーキャップ流体などでもよい。印字ヘッドは、例えばサーマル・インクジェット印字ヘッドや圧電印字ヘッドなどの様々なタイプの流体放出構造体のうちのどれでもよい。
【００１８】
再循環チャネル９８は、逆止弁６６，６８内の圧力勾配が適切な場合に、流体が、共通チャンバ６０、毛管チャンバ７４から、流体プレナム９４を通り、共通チャンバ６０に戻ることができるようにする流体回路（矢印６１で示した）を完成する。
【００１９】
ＴＡＳシステムのこの実施形態のもう１つの部分は、自由流体供給源１００である。図２に示したように、供給源のこの実施形態は、自由流体チャンバ１０２、逆止弁１０４、流体相互接続部１０６、および通常閉じており（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｃｌｏｓｅｄ）補給の際だけ開く通気孔１０８を含む。他のすべてのとき、通気孔は閉じている。この種の通気動作は、流体が通気特徴形状と接触するように供給源が適応された場合に流体の漏れを防ぐために実施される。１つの実施形態において、通気孔１０は、能動通気孔であり、例えば、プリンタの動きによって作動されて開く弁である（挿入またはプリンタの動きに従属したギアによって駆動される弁や、カムやカム面によって作動させる弁など）。代替として、ボール・バブル弁（ｂａｌｌ  ｂｕｂｂｌｅ  ｖａｌｖｅ）や逆止弁（圧力勾配によって作動する）のような受動弁を使用することもできる。
【００２０】
逆止弁１０４は、代替として、ＰＨＡ５０内、例えば自由流体チャンバ６０に入るようにＰＨＡ流体相互接続部の流体経路に入れられてもよい。この場合、流体供給源１００の相互接続部１０６は、ＰＨＡから切り離されたときに閉じられるタイプである。逆止弁１０４の機能をＰＨＡに入れることによって、ＰＨＡの寿命の間に流体供給源１００を何度も交換することができるので、コストを削減することができる。
【００２１】
この実施形態において、シュノーケル１１０が、ハウジング１１２の最下壁１１２Ａに接近している壁１１４によって定義され、流体が、チャンバ１０２から矢印１１６で示した経路に沿って逆止弁１０４まで流れる開口部１１８が残る。このシュノーケルによって、チャンバ１０２内の流体を完全にまたは実質的に完全に空にすることができる。
【００２２】
動作の事象を基にする説明において、ＰＨＡ５０および供給源１００を含むＩＤＳの機能を伝えている。分かりやすくするために、実際の圧力値は省略されており、代わりに、高レベル、中間レベル、目標レベルおよび低レベルの背圧状態を参照する。「背圧」という用語は、真空圧力または負ゲージ圧を示す。
【００２３】
製造時、ＰＨＡ５０が組み立てられ、膜ポンプ・チャンバ、共通チャンバ、プレナム、再循環チャネルおよび入口チャネルが満杯になるまで流体がアセンブリに注入される。流体は、印字ヘッド動作の背圧が適切な値に達するまで毛管材料に注入される。
【００２４】
印刷中、ＩＤＳは、従来の使い捨てカートリッジに使用されているような発泡材ベースのＩＤＳ設計と同じように動作する。印字ヘッド９２のノズルから液滴が放出されるので、直立管領域、すなわちフィルタと再循環逆止弁の下の領域に背圧が生じる。再循環弁６８は、流体が共通チャンバ６０からプレナム９４に流れるのを防ぐ。背圧の蓄積によって、流体が、毛管材料７６から直立管フィルタ８６を通ってプレナム９４に送り込まれる。この流体の移動により、毛管材料が空になり、直立管領域に動的な負圧または背圧が生じる。
【００２５】
図４は、本発明の態様を実施するインクジェット・プリンタ１５０の概要図である。ＰＨＡユニット５０は、システムの横断キャリッジ１４４に取り付けられ、キャリッジ１４４は、キャリッジ・スワス軸１４０に沿って前後に駆動され、点線１４６で示された印刷ゾーンにある印刷媒体上に画像が印刷される。この実施例では、流体供給源は、供給源１００を軸１４２に沿って休止位置（図４に示したような）から補充位置まで移動させるように適応されたシャトル１３０に取り付けられている。印刷後あるいは印刷システムの液滴カウンタからの低流体信号のために必要とされたとき、ＰＨＡ５０は、ポンプ・アクチュエータ１２０が配置されたプリンタ内の指定された補充位置まで軸１４０に沿って速やかに移動される。次に、流体供給源１００は、ＰＨＡ５０の方に送られ、図３に示したように各構成要素の流体相互接続部が結合する。
【００２６】
次に、膜ポンプ６４は、アクチュエータ１２０を含むピストンによって上方に押され、共通チャンバ６０内に正のゲージ圧が増大する。この圧力は、吸込み弁６６のクラッキング圧力に達するまで高くなり、その結果、流体と蓄積した空気が、弁６６とチャネル７０から毛管材料７６に流れる。毛管材料７６は、流体／空気セパレータとしてはたらく。この機能は、空気ではなく流体を吸収する親水性の毛管材料によって達成される。空気は、毛管材料の上の空き領域７８に放出される。この領域は、チャネル８２とラビリンス８４を介して通気され、したがって空気を大気に逃すことができる。枯渇した毛管材料に吸収される流体は、毛管材料内の流体体積を再び大きくし、その背圧が低下する。
【００２７】
ポンプが圧縮されたすぐ後で、ピストン１２０は後退し、ポンプ隔膜がその元の形に復帰することができる。この復帰は、いくつかの方法で達成することができる。１つの例示的な技術は、構造をポンプの形に作成することであり、それにより、構造体の固有の剛性によって復元される。もう１つの技術は、ピストンの変形に反発し、ポンプを元の形に戻すばねを使用することである。この目的に適した膜ポンプは、２００２年１月１６日に出願された「ＯＶＥＲＭＯＬＤＥＤ  ＥＬＡＳＴＯＭＥＲＩＣ  ＤＩＡＰＨＲＡＧＭ  ＰＵＭＰ  ＦＯＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＩＺＡＴＩＯＮ  ＩＮ  ＩＮＫＪＥＴ  ＰＲＩＮＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ」と題するＬｏｕｉｓ  Ｂａｒｉｎａｇａらによる同時係属出願番号１０／０５０，２２０に記載されており、この出願の内容の全ては、参照することにより本明細書の一部をなすものとする。
【００２８】
ポンプ・チャンバの復帰行程の間に、共通チャンバに背圧が蓄積される。蓄積がある程度の大きくなった後、再循環弁６８が開き、流体が再循環チャネル９８からプレナム９４を通って共通チャンバ６０に流れ込むことができる。再循環経路からの流体の流れは、毛管材料（まだ枯渇状態）、直立管フィルタ８６、入口、出口、再循環チャネルおよび再循環弁と関連した動圧損失により制限される。この損失のため、背圧は、ポンプ隔膜のさらなる復帰（拡張）により、共通チャンバ６０内に蓄積し続ける。背圧が十分に蓄積すると、流体供給源の供給逆止弁１０４が開き、流体が流体供給源１００から共通チャンバ６０に流れ込むことができる。この結果、再循環間の流れと供給流入量の圧力がつり合う。
【００２９】
ポンプ６４が、その初期位置に復帰した後、ピストンは、再びポンプを繰り返し作動させる。前述のステップと同じステップが、第２のサイクルから行われるが、連続するサイクルの間には大きな違いがある。サイクルが続くほど、毛管材料７６は、供給源１００からＰＨＡ５０に流体が流入するので枯渇が少なくなる。この枯渇の減少によって、毛管材料と関連した動圧損失の大きさが減少し、再循環経路を含む流体チャネル内の流体速度が増大する。流体チャネル内の流体の流量が増えると、流体チャネルの損失が増える。しかしながら、この実施例では、流体チャネルの損失が増えるよりも速く毛管の圧力損失が低下するように毛管材料が選択される。その結果、再循環経路と関連した圧力損失の大きさが減少する。この圧力損失の減少は、再循環経路が、ポンプの復帰行程によって必要とされるすべての流れを実現できるようになることを意味する。所望の量の流体がＰＨＡに入った後、再循環経路６１は、必要な復帰流量を完全に供給できるようになり、その結果、システムは、供給源１００から流体を受け入れるのを止める。その時からシステムが圧力平衡に達するので、その後のポンプ・サイクルは、再循環が追加されるだけである。この時点で、システムは、その「設定値」にあると考えられる。
【００３０】
ＩＤＳは、ＰＨＡ５０からの空気パージとして機能する再循環サイクルを実行することができる。再循環空気パージ・サイクルは、ＰＨＡ５０が流体供給源１００に結合されていない点以外は補充手順とほとんど同一である。このサイクルが、ＰＨＡが供給源１００から切り離された状態で実行されるので、システムの再循環経路６１は、共通チャンバ６０に流入する唯一の供給源として分離される。
【００３１】
空気パージ手順は、ポンプ６４を動作するサイクルを繰り返し、ポンプ・チャンバが収縮したときに共通チャンバ６０から毛管材料７６に流体と空気をポンピングし、次にポンプ・チャンバが膨張したときに再循環経路６１に流体を戻すステップからなる。空気の泡は、共通チャンバ６０の天井とＰＨＡの傾斜壁における位置のために吸込み弁６６の下に溜まる。各ポンプの内向きの行程のとき、泡は、流体と一緒に毛管チャンバ７４内に放出される。空気は、チャンバから、ラビリンス８４を介して大気に放出される。
【００３２】
このＴＡＳシステムは、ＩＤＳアセンブリのサイズを小さくしかつきわめて小型の多色ＩＤＳを可能にする特徴を含む。ＰＨＡは、比較的小さい行程容積で製造することができ、流体供給源が軸外に配置されているので、流体供給容積は掃引されない。これにより、プリンタ体積が減少する。さらに、ＩＤＳが、ＰＨＡと流体供給源を連続的に接続する管を使用しないので、他のオフアクシス設計と関連する管の行程容積およびコストがなくなる。
【００３３】
実施例において、１つの大きい印字ヘッドまたは１組複数の印字ヘッドへの流体接続を有しそれぞれ多数の流体色で配管された多くのカラー・チャンバを１つのユニットに提供するようにＰＨＡ５０を複製することができる。この機能は、ＰＨＡを比較的小型にしたまま実現することができる。例えば、図５と図７は、多くの色を１つの印字ヘッド・アセンブリに送ることができる流体チャネルのきわめて高密度の実装を可能にするオーバーモールドされたグランド・シール形状を含むきわめて小型の多色（この実施形態では７色）印字ヘッド・アセンブリ２００を示す。ＰＨＡシステム２００は、７色用に構成されているが、それよりも少ないかまたは多い色を使用することができる。したがって、ＰＨＡシステム２００は、図１に示したような７つのＰＨＡユニット５０を含む。システム２００は、液晶重合体（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＰＥＴ、ＡＢＳなどの注入成型プラスチックから製造することができるハウジング構造体２０２を含む。システムは、それぞれユニット５０の相互接続部５２と類似の複数の流体相互接続部２１０Ａ〜２１０Ｇと、ユニット５０のポンプ６４にそれぞれ対応する膜ポンプ２１２Ｇ（図７）とを含む。ポンプは、同じ容量である必要はなく、このことは図７に示されており、ポンプ２１２Ｇが、他のポンプよりも大きなサイズで示されている。これは、例えば、他の色よりも多く利用される流体色、通常は黒に有効である。また、システム２００の各ＰＨＡユニットが、通気孔２１４Ａ〜２１４Ｇを有し、それぞれの通気孔が、ユニット５０の通気孔８４に対応している。システム２００は、２つの印字ヘッド部分２１６Ａ，２１６Ｂを含む。この例において、印字ヘッド部分２１６Ａは、それぞれ異なる色用の６つの異なるノズル・アレイを有するノズル板であり、印字ヘッド部分２１６Ｂは、黒流体のノズル・アレイまたは複数アレイを有するノズル板である。
【００３４】
ハウジング構造体２０２は、図１のユニット５０に関して説明したように、各ユニットに必要とされる共通チャンバ、毛管チャンバ、プレナムおよび流体流れチャンバのキャビティを定義する。
【００３５】
したがって、ＰＨＡシステム２００は、大きさの効率を高めるために一組に構成された各色ごとに独立した流体システムを含む。このシステムは、一組に構成された流体相互接続部、ポンプ、チャンバおよび流体チャネルを含む。この一組に構成する程度によって、体積当たりの色の割合を既知のＩＤＳよりも小さくすることができる。
【００３６】
ＴＡＳシステムのこの実施例は、オフアクシスであり、管を必要としない。したがって、管構成要素に対応するために必要な行程容積も引き回し容積も不要である。ＴＡＳの設計の性質により、前のオフアクシス・インクジェット設計のようなサイズの不効率性がなくなる。
【００３７】
自由流体供給源は、発泡材のような毛管材料などの背圧機構が容積を占めないので、本質的に容積効率が高い。このシステムによって、流体供給源の共通要件がほとんどなくなり、その結果、基本的に自由流体のボックスまたは袋が簡素化される。
【００３８】
以上説明した実施形態は、本発明の原理を表すことができる可能な特定の実施形態の例示に過ぎないことを理解されたい。当業者は、そのような原理に従って、本発明の範囲および趣旨から逸脱しない他の構成を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の態様による例示的な「ＴＡＳ：ｔａｋｅ−ａ−ｓｉｐ」流体送出システムを含む印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）ユニットの実施形態の概略断面図である。
【図１Ａ】分かりやすくするためにいくつかの特徴を省略した相互接続部分の実施例の拡大断面図である。
【図２】流体補給のために図１のＰＨＡに接続することができる例示的な流体供給源の実施例の断面図である。
【図３】図１のＰＨＡと図２の流体供給源の接続関係を示す断面図である。
【図４】本発明の印刷システムの実施態様のブロック図である。
【図５】図１に示した複数のＰＨＡユニットを含む多色ＰＨＡシステムの実施形態の上面等角図である。
【図６】図５の多色ＰＨＡシステムの下面等角図である。
【符号の説明】
５０  印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）
５２  ＰＨＡ流体相互接続部
５２Ｂ，１９４  流体弁
６０  ＰＨＡ自由流体リザーバ
６１  流体再循環経路
６４  ポンプ構造体
６６，６８  流体制御弁構造体
７６  空気流体セパレータ構造体
７８  空気抜き領域
９２  印字ヘッド
９４  流体プレナム
１００  流体供給源
１０２  供給リザーバ
１０６  供給源流体相互接続部
１１２Ａ  下壁
１１６  シュノーケル流体経路
１２０  ポンプ・アクチュエータ
１３０  移動手段
１４４  可動キャリッジ
２００  多色印字ヘッド・アセンブリ（ＰＨＡ）
２１６Ａ，２１６Ｂ  印字ヘッド
２１０Ａ−２１０Ｇ  ＰＨＡ流体相互接続部
２１２Ａ−２１２Ｇ  ポンプ構造体
【図１】
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【図１Ａ】
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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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