JP2013515625A - 連続インクジェットプリンタの流体回路の測定システム、流体回路、及びその測定システムを実行するように構成されたブロック - Google Patents

Abstract

本発明は、連続インクジェットプリンタの流体回路の測定システムに関する。本発明によれば、測定タンク（１２）を備えられる連続センサ（１５）を使用してインク量を測定するシステムが実現される。そして、測定タンク（１２）は、まず排出され、次に、加圧され、プリンタヘッドに供給されるインクを保存する中間タンク（１１）と連通導管によって接続される。中間タンク（１１）と連通し、測定タンク（１２）とも連通導管によって連通する専用の一定レベルのタンク（１３）を使用できるので、本測定システムは有利に多機能システムを構成し、必要ならば専用溶媒タンク（１４）から溶媒を追加することによって、インクの粘度及び粘度補正を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続インクジェットプリンタの流体回路の測定システムに関し、特に、インク量及びインクの粘度を測定することができ、粘度を補正することができるシステムに関する。

また、本発明は、流体回路の２つの「基本」機能、すなわち、プリンタヘッドに加圧されたインクを供給することと、吸引によりプリンタヘッドから戻る流体を回収することを達成する測定システムを実行する、インクジェットプリンタの流体回路に関する。

連続インクジェットプリンタは、様々な製品のコード化及び工業的マーキングの分野で周知であり、例えば、製品列の食品上に直接かつ高速に、バーコード又は賞味期限をマークする。このようなタイプのプリンタはまた、グラフィック印刷可能な技術が利用される特定の装飾分野で見られる。

連続インクジェットプリンタには、伝統的に区別される２つのカテゴリーがある。
−一方は、単一ジェット（２〜３個のジェット）の各液滴が液滴の偏向制御に対応する多様なパスに送られ得るマルチデフレクション連続インクジェットプリンタ（multi-deflection continuous jet printers）である。これにより、偏向方向である方向に、印刷されるゾーンのドット列を印刷するラスタストローク（raster stroke）を達成する；
−他方は、並んで配置された複数のジェット各々が印刷用に構成された単一パスを有するバイナリ連続インクジェットプリンタ（binary continuous jet printers）である。所定の瞬間で、全てのジェットの同期制御が、一般にノズルプレート上のノズルのパターンに対応するパターンに応じて媒体上に印刷させることができる。

両タイプのプリンタにおいて、表面の印刷は、プリンタヘッドと印刷される媒体との間の相対運動によって達成される。

図１に示すように、これらのプリンタは、一般にプリンタ本体から離れたプリンタヘッド１を備える。プリンタヘッド１は、プリンタヘッドの操作に必要な流体式又は電気式接続をもたらすアンブリカル（umbilical）１９によって接続される。

プリンタヘッド１は、加圧された導電性のインクが供給され、ノズルを介して１以上の連続ジェット９を発射できる、液滴発生器２を有する。前記ジェットは、ノズルから上流に位置する周期的な刺激システム（periodic stimulation system）の動作の下、サクションの液滴に変化する。液滴が印刷用ではないとき、液滴は、リサイクルされるために液滴を回収するガーター３に向けられる。ジェットに沿って配置されるデバイス４（チャージ電極及び偏向電極）は、命令により、液滴を電気的にチャージさせ、偏向させることができる。これらの液滴は、液滴発生器から自然な放出軌跡から逸脱する。印刷用の液滴は、ガーターから逃れ、（図示しない）印刷される媒体に置かれる。

インクジェットプリンタはまた、２つの基本機能、すなわち、適切な圧力で、適切な品質で、インクを液滴発生器に供給することと、サクションによってジェットから印刷用に使用されないインクを回収することとを、実行する流体回路を備える。

インクジェットプリンタはまた、動作シーケンス（センサ出力測定、動的コンポーネント制御、・・・）を管理でき、かつ異なる機能を起動可能な処理を実行できるコントローラを備える。

最後に、これらのプリンタは、プリンタを実行し、代わりに動作を知らされる手段をオペレータに与えるインターフェースを備える。

一般的見解は、インクジェットプリンタの信頼できる動作は、周期的なメンテナンスの介入を要求するということである。

いくつかは、例えば、消費した流体を置換する消耗品（インク及び溶媒）をプリンタに再供給すること等は手作業である。そして、プリンタにより、貯蓄量の消耗をユーザに知らせることは有益であり、又は不可欠である。このようなカテゴリーとして、予防保守を介してフィルタ又は携帯ポンプエレメント等の寿命が限られたコンポーネント又は磨耗パーツの交換を挙げることができる。他のメンテナンス操作は、その頻度、コンポーネントへのサクセス性、及び作業の（繰り返しによる）信頼性の理由で自動的に行われることが望ましい。

プリンタヘッドの動作機能は、上記後者のカテゴリーにある。これらの機能は、ジェットの開始及び終了と、液滴発生器、ノズル及びガーターの洗浄又はリンスと、ジェットの安定性のチェックとに関する。これらは、プリンタ全体の信頼性に大いに関わる。この点は、多くの存在するプリンタヘッドが液滴発生器を、加圧インク源及び溶媒源に、そして真空源に接続させることができる流体スイッチエレメント（ソレノイド弁又は一方向弁）を備えている理由である。同様に、インク回収ガーターは、閉鎖エレメントと、潜在的に溶媒の供給源（supply）を備え得る。このような流体エレメント用のコマンド・シーケンスは、ジェットの終了及び開始を最適に実行させることができる。このようなタイプの配置は、例えば、株式会社キーエンスの特許文献１、本出願人の特許文献２に説明されている。

先行技術の連続インクジェットプリンタ流体回路によって実行される機能は、２つのカテゴリーに分類することができる。
−調整された圧力でインクをヘッドの液滴発生器に供給することと、サクションで、ヘッドから戻る印刷に使用されなかった流体を回収することとからなる、２つの「基本」機能と呼ばれる機能
−主に消耗品（インク及び溶媒）の供給と、インク品質のモニタリング及び制御と、ヘッドのメンテナンスとに関連し、「ユーティリティ」機能と呼ばれる機能

これら２つのタイプの機能は、かなり異なる目的と技術的要求を有する。これらは、プリンタのコントローラによって起動され、順序付けられる。

（流体回路の基本機能）
先行技術において、連続インクジェットプリンタの流体回路の基本機能を実行する異なる方法を見つけ出すことができる。インクの加圧は一般的に、様々な技術のポンプの使用によって、あるいは、インクが移送されたタンクに圧縮空気を使用した加圧によって行われる。真空又はサクションは一般的に、ポンプ又は加圧インクの流れによる動力が供給されるハイドロ−エジェクタの直接使用によって、あるいは、例えば、圧縮空気を供給したベンチュリー（venturi）を使用して減圧されたタンクによって生成される。

先行技術の利用可能な全てのソリューションにおいて、特に、シンプルで、信頼性のある、そして実績のある一つのソリューションがある。インクは、コントローラが回転速度を制御できる、例えば（直流又はステッピング）モーターによって駆動されたギアポンプ（非常に多くの、このようなタイプのプリンタの製造によって使用される実績のある技術）を使用して加圧される。そして、加圧されたインクが、ギアによって生成された圧力変動を鈍らせることができるアンチ−パルスエーション（anti-pulsation）システムを通過する。このようなソリューションは、例えば、マーケム・イマージュ社の製品名９０４０で流通するプリンタで使用される。インクの圧力は、メインフィルタによってフィルタリングされ、プリンタヘッドに向けられる前に、圧力センサを使用して測定される。コントローラは圧力センサで測定された圧力値を使用して、モーターの回転速度に作用して所定の設定値にインク圧力を制御することができる。第２制御モードは一般的に、（ヘッドで測定された）ジェット速度が利用可能であるとき、実行される。そして、コントローラは、ポンプモーターの速度に作用し、所定の値でジェットの速度を制御する。そして、圧力センサは、機械のモニタリング用インジケータとして使用される。一般に、インクの温度はまた、プリンタの異なる制御機能を考慮するために、ポンプのアウトレットで測定される。

ギアポンプは一般的に、インクジェットの排出のために要求された流量よりもかなり大量の流量を有するので、第２基本機能、すなわち、ヘッド由来の流体の戻りに必要なサクションを実行するために、ハイドロ−エジェクタ（ベンチュリー）にこの駆動力を使用することが、既に、先行技術、例えばドミノ・プリンティング・サイエンス株式会社の特許文献３で提案されている。

（流体回路のユーティリティ機能）
プリンタヘッドにインクを供給するために、先行技術の連続インクジェットプリンタ用の多くのインク回路は、中間物として説明され得る少なくとも１つのタンクを使用する。

実際、このような中間タンクにおいて、適切な品質のインク、例えば、適切な粘度及び／又は濃度のインクが調製され、次に、プリンタヘッドに加圧下で供給される。さらに、印刷用に使用されず、ヘッドから戻る（インク及び溶媒に関連する）流体は、この中間タンクに回収される。印刷用に使用されるインクは、一般に、プリンタのユーザ（オペレータ）によって提供される外部予備品（カートリッジ又はカン）から中間タンクで置換されなければならない。

上述したように、印刷目的のためにヘッドに供給する加圧されたインクは、適切な品質でなければならない。実際に、印刷されないインクのリサイクルの間に溶媒が蒸発するので、インクの粘度及び／又は濃度は一般的に、プリンタのユーザによって提供される溶媒の外部予備品（カートリッジ又はカン）から、中間タンクで周期的に溶媒を追加することによって調整されなければならない。

従って、第１ユーティリティ機能は、インク量を決定することからなる。先行技術において、第１ユーティリティ機能は、このような中間タンク中のインクの特徴的なレベルを検出することを含む。一般的に、流体回路の予想される特徴を前提として、この中間タンク中の２、３の離散レベルを検出することのみが必要である。具体的には、オーバーフローを回避させることができるハイレベル、コントローラが新規なインクを追加することによって維持しようとするワーキングレベル、及び、インク加圧システムによって空気の取り込みを回避させることができるローレベルである。特定の場合、ハイレベル及びローレベルのみが利用される。

多くの離散レベル検出器の技術が先行技術において使用され、実行するのに最も信頼性があり、容易であるものは、タンクにつかるロッドレベルセンサ（rod level sensors）の原理を使用する。この原理は、検出される液体が導電性であることが考慮される。抵抗は、タンクにつかる２つのロッドレベルセンサ間で測定され、そして、インクがロッドを短絡させる場合、抵抗の液滴が検出され、そのレベルでインクの存在を示す。しかしながら、このようなシステムは、一般的に揮発性溶媒を有するインクの場合である、電流が可燃性の環境を通るとき、標準的に実装が必要である電子防護のせいで、依然とし費用がかかる。さらに、このようなタイプの検出器は、一般的に溶媒として絶縁流体を使用することができない。

第２ユーティリティ機能は、粘度測定である。先行技術において、粘度はしばしば、調整流体リストリクタ（calibrated hydraulic restrictor）を介して所定量の流体のフローに対して必要な時間を決定することによって測定される。このようなデバイスは一般的に、測定キャビティ、少なくとも２つのレベル検出器、及びキャビティを充填及び空にする流体スイッチ手段という専用手段の実行を要求する。

準同一手段（Quasi-identical means）は、（例えば、特許文献４に示されるように）先行技術にも見られる回転ボール粘度計を実行することが必要である。このようなタイプの粘度計において、ボール径よりもわずかに大きな内径を有する垂直チューブにおけるボールの落下速度は、チューブ中に含まれる流体の粘度を代表する。このようなデバイスは、多くの数のコンポーネントの実行を要求する。粘度の推定はまた、連続インクジェットプリンタにおける、運転可能なときのジェットのパラメータと、可能ならばジェットの速度とを測定することによって、粘度計を用いることなく行うことができる。実際に、所定の状態（特に、インク及びノズル）に対して、ノズルから上流で測定されたインク圧力及び測定されたインク温度に対する、ジェットの速度でノズルを通過するインクの粘度と連結する特徴を特定することができる（イマージュ社の特許文献５）。この方法は、測定を実行するために、特に運転可能なインクジェット、すなわち、通常の速度に近い速度でヘッドによって効果的に排出されたインクジェットを有する必要があるため、全ての状態においては所望の柔軟性を提供することができない。

第３ユーティリティ機能は、中間タンクに含まれるインクの粘度（濃度）を補正することから構成される。公知技術によって使用されるソリューションの主な欠点は、一方でインクの関係量が事前に把握されておらず、他方で、添加される溶媒量も正確に把握されていないので、中間タンクに含まれるインク量の粘度ギャップを補正することができる溶媒量が粗く推定されることしかできないということである。この点は、使用される手段が溶媒量の測定（分配部材（ソレノイドバルブ又はポンプ）を通過する溶媒のはっきりとは定義されていないフローの経過時間）を許容していないという事実によるものである。予想された粘度に関する粘度のおおよその制御は、粘度のある（robust）インクが使用される場合はほとんど重要ではなく、精度の高いインクのプリンタを使用する可能性を制限する。

他のユーティティ機能は、危険な操作のリスクを減少し、又はユーザの快適さを増加するために、使用される。

例えば、消費された流体の取換予備品（replacement reserves）で利用できる消耗品の量を推定することは興味深い。先行技術によれば、そのソリューションとして、消費可能な製品のカン（ボトル）を、流体回路に統合された補助タンクに移送することから構成され得る。このようなタンクは、レベル検出器を備える（イマージュ社の市販されたシリーズＳ８プリンタ）。

必要に応じて流体回路にしっかりと接続された、密閉され、取り外し可能な消耗品のカートリッジも使用することができる。この場合、カートリッジの残る消耗品の量の推定は、カートリッジ自身の外部手段を使用して、場合により、ビデオジェット社の特許文献６に説明されたように専用センサの実行を要求して実行される。特許文献６のソリューションは、残留流体の量が、半硬質密閉カートリッジ（semi-rigid sealed cartridge）から流体の引き出しによって形成された真空特性に接続されるということを考慮することからなる。このようなソリューションは、専用の加圧センサの実行を要求する。

言い換えれば、これらのユーティティ機能の実行は、多くのコンポーネントの使用を制御（電子）部材と共に要求する。

商業的ソリューション及び前記文献で説明されたソリューションを要約することによって、発明者等は、これまでに、連続ジェットプリンタのインク回路の、基本機能を実行するためのデザイン・ソリューションの３つのカテゴリーと、適用できる場合、ユーティリティ機能とがあるという結論に至った。

１／このカテゴリーによると、流体回路の大部分の機能が各機能に専用の区別できる手段を使用して、独立して実行される。連続インクジェットプリンタのサプライヤーによってかなり頻繁に選ばれるこのようなソリューションは、利点を有する。具体的には、一方で、コンポーネントが関係する機能に対して完全に寸法化され技術的に高性能となり、他方で、機能間の相互作用が低減され、そして、流体回路の動作がロバストになり、開発することが容易になる。しかしながら、コンポーネント及び関連付けられる制御インターフェースの数と、アセンブリの困難性と、システムのもたらす嵩高性（bulkiness）とは、高額に設定された製造コストと、最適ではない商業的状態を導く。

２／プリンタの性能又はユーザに提供されるサービスの損失をもたらすもののコンポーネントの数を減らして前記カテゴリーのエレメントを使用するカテゴリーである。これらの機械は、誘導された制限を許容する非常にコスト重視の市場を対象とする。これらのプリンタは、要求の多いアプリケーションに対して提案されえない。このようなカテゴリーの一のソリューションは、ドミノ社の特許文献７に示されている。中間タンク及び消耗品貯蓄（consumable reserve）として取り外し可能な再生タンクを使用することからなる。さらに、タンクのレベルは検出器を使用して測定されないが、残留量は、交換時での再生タンクに存在する初期量と、インクと、溶媒の消費の推定とを知ることにより推定される。主な欠点は、推定が概算であり、そして、タンクが完全に空になる前に、ヘッドによって空気の取り込みを回避するために、十分な安全マージンを有して（交換される）空のタンクを知らせることが必要である。この点は、大量の消耗品を失うか、ユーザにタンクのレベルを視覚的にモニターすることを要求する結果になり実用的ではない。さらに、中間タンクがないことは、取り込む空気を回避するために取り外し可能なタンクの交換中に印刷を停止することをもたらし、そして、時間のかかるメンテナンス操作を動作させることをもたらす。

３／第３のカテゴリーは、良好なレベルのプリンタの基本ニーズに関して妥協することなく、第１のカテゴリーの欠点に対応可能なデザイン・ソリューションとして分析され得る。従って、共有手段を使用してインク回路の２つタイプの機能（基本機能及びユーティリティ機能）を実行することの問題である。この点は、使いこなすためのかなりの複雑さ及び弱い信頼性を犠牲にするが、より少ないコンポーネントを使用し、流体回路のよりコンパクト性を保証することを可能にさせる。本出願人の特許文献８は、コンパクトな流体回路を説明する。多くの機能（ユーティティ機能及び基本機能）が、圧力センサと、異なるタンクに流体を送らせ、向けらせる複数のソレノイドバルブとに接続する可変量セルにより実行され得る。異なる機能は連続的に（順番に）管理され；しかしながら、それでもこのような効果的なシステムは、可変量サイクルの段階とソレノイドバルブの制御との間のタイミングの重大な態様が原因で、特に開発が複雑さである。この点は、システムの異なるアクチュエータの応答時間を管理する必要性によって困難になる。可変量セルはその特性により、特定のニーズによって開発される精度が高いコンポーネントを形成する。かなり多くのソレノイドバルブは、技術的に高性能を要求する信頼性の問題を提起する。

結局、このようなデザインの先行技術の連続インクジェットプリンタのインク回路の欠点は、次のように要約され得る。
−インク回路における各機能は他の機能と独立して実行される。インク回路はシンプルなソリューションのアセンブリからなるが、統合され制御するために多くのコンポーネントを使用し、結果として大きくかつコスト高のアセンブリとなる；
−高機能デザインの回路はコンポーネントの数（コスト）を減少するが、開発の困難性を加えることにより、複雑さ及び信頼性に関連したリスクは増加する。非標準的な流体コンポーネントの開発ニーズは、最終製品の費用対効果に影響を与える；
−低コストであるが、技術的かつ機能的な妥協を得るために非常に単純化された構造を有するインク回路は、結果として、ユーザに貧弱な性能又は減少した性能を提供することとなり、十分に的確ではないアラームのフィードバックに関連する増加したリスクをもたらす。

従って、本発明の目的は、上述した欠点の全て又は一部を解消することである。

従って、本発明の一の目的は、基本機能と、少なくとも印刷用インク量を決定するユーティリティ機能とを実行する連続インクジェットプリンタの流体回路をシンプルかつ信頼できるように設計することである。

本発明の他の目的は、少なくとも基本機能と、少なくとも印刷用インク量を決定するユーティリティ機能とを実行する流体回路の機械的サブアセンブリを提供することであり、そして、シンプルかつ低廉に製造することである。

特開２００１−０７１５３２号公報 仏国特許出願公開第２８７９９６１号明細書 米国特許第４８２７２７８号明細書 国際公開第２００７／１２９１１０号 欧州特許第０３６２１０１号明細書 国際公報第２００９／０４７４９７号 国際公報第２００７／１２９１１０号 国際公報第８８／０４２３５号

この目的を達成するために、本発明は、プリンタヘッドを備える連続インクジェットプリンタの流体回路の測定システムであって、
−インクで満たされ、加圧された前記インクを前記プリンタヘッドに供給し、そして、前記ヘッドからもたらされ印刷に使用されない流体それぞれを回収するように構成された、断面S1の高さ全体に渡る第１のタンクと、
−底部が完全閉止の第１のバルブを備える第１の流体ラインによって前記第１のタンクの底部と流体的に接続される、断面S2の高さ全体に渡る第２のタンクであって、測定タンクの高さ全体に渡る液柱を連続的に検出するように構成された連続レベルセンサを備え、前記第１のタンクと前記第２のタンクの内部が同じガス圧力である第２のタンクと、
−前記第２のタンクを完全に空にするために、前記第２のタンクから前記第１のタンクにインクの強制流体接続を定める手段と
を備える測定システムを提供する。

本発明によれば、制御手段が、第１のバルブの開放を実行するように構成される。第２のタンクへ完全な流入が行われると、第１のタンクと第２のタンクの間の流体連通によって同一高さHに満たすのを達成するために、システムは、連続レベルセンサと断面S1及びS2とによる同一高さHの検出から、第１のタンクと第２のタンクに収容されるインクの総量を決定するように構成された計算手段を備える。従って、システムは、インクの量を測定するシステムを構成する。

好ましくは、第２のタンクから第１のタンクにインクの強制流体連通を定める手段はポンプを備える。

本発明の一実施形態によれば、連続レベルセンサは、圧力センサにしっかりと接続される外側の一端部を有する、第２のタンクに垂直に配置されたチューブによって構成される。測定タンク外部の圧力は、内部を支配するガス圧力と同じである。従って、圧力センサは相対的に、第２のタンクの外部の圧力を参照して動作する。

一の相補的実施形態によれば、システムは、
−第２の流体ラインによって第１のタンクに接続され、完全閉止の第２のバルブを備える第３のタンクであって、底部がまた調整流体リストリクタを備える第３の流体ラインによって前記第２のタンクの底部と連続的に流体接続し、また第１のタンクにオーバーフローできるように配置された断面S3の高さ全体に渡る第３のタンクと、
−第１のタンクから第３のタンクに強制流体連通を定める手段と
を備える。

本発明によれば、制御手段は、第１のタンクから第３のタンクへの強制流体接続の間、第１のタンクへのオーバーフローと第２のバルブの完全閉止とによって第３のタンクに一定レベルが定められるまで、引き続き第２のバルブの開放を実現するように構成され、第２のタンクへの流入が終了し、一定のレベルが第３のタンクに定められると、一方で、第１、第２及び第３のタンクの間の流体連通によって同一の高さで満たし、他方で、調整流体リストリクタを介して一定圧力でインクのフローを定める。測定システムの計算手段は、一方で、連続レベルセンサによる同一の高さと断面S1、S2及びS3との検出から、３つのタンクに収容されるインク量を、他方で、一定圧力でインクが調整流体リストリクタを流れるとき、時間とともに、連続レベルセンサによって測定されたレベルの変化からインクの粘度μを決定するように構成される。これにより、システムはまた印刷用インクの粘度計を構成する。

一の有利な変形例によれば、計算手段は、調整流体リストリクタを介して流れ、連続レベルセンサによって検出される２つの既知の流体レベルの間を通過する一定圧力のインクが要する時間の関数として、連続レベルセンサによって測定されるレベルの変化から、粘度μを決定するように構成される。

好ましくは、各タンクは、全高について、一定の断面（S1，S2，S3）を有する。

他の相補的な実施形態によれば、また、
−溶媒で満たされるように構成された第４のタンクと、
−溶媒をもたらすために、第４のタンクから第２のタンクに強制流体連通を定める手段と
を提供する。
この実施形態によれば、計算手段はまた、計算された粘度μの知得から第２のタンクにもたらされる溶媒の高さh’を決定するように構成される。この実施形態によれば、制御手段は、強制流体接続部によって第２のタンクに溶媒の供給を阻止するように構成される。高さh’が連続レベルセンサによって検出されると、これにより、システムがまた印刷用インクの粘度補正器を構成する。

好ましくは、第４のタンクは、第２のタンクにオーバーフローすることができるように構成される。

好ましくは、溶媒をもたらすために、第４のタンクから第２のタンクに強制流体連通を定める手段はポンプを備える。

本発明はまた、上述した測定システムを実行する、プリンタヘッドを備える連続インクジェットプリンタの流体回路に関する。そして、第１のタンクの底部は、供給ポンプと呼ばれるポンプを介してプリンタヘッドの液滴発生器と、ハイドロ−エジェクタを介して、ヘッドからもたらされ印刷に使用されなかった流体を回収するガーターとに接続される。ハイドロ−エジェクタは、動作状態において、ガーターで回収され第１のタンクに向けられるインクの吸引を起こすことができるように、供給ポンプに接続される。

回路はまた、強制流体連通によって第１のタンクを満たすように構成される取り外し可能なインクカートリッジを備える。そして、第２のタンクから第１のタンクに排出するポンプは有利に、強制流体連通によって取り外し可能なインクカートリッジから第１のタンクを満たすことができるポンプである。

回路はまた、強制流体連通によって第４のタンクを満たすように構成された取り外し可能な溶媒カートリッジを備える。そして、第２タンクに溶媒を供給するポンプは有利に、液滴発生器を洗浄するために溶媒を液滴発生器に供給させることができるポンプである。

このようなタイプの回路において、好ましくは、第１のタンクは、
−頂上部のベントと、
−永続的にベントと連通し、ハイドロ−エジェクタを介してガーターによって回収されるガス由来の溶媒蒸気を凝縮するバッファを備えるキャビティによって構成される受動的コンデンサと
を備える。

最後に、本発明は、上述した測定システムを実行するように設計され、２つのベースプレートの間に固定されるエンベロープを備えるブロックに関する。内部には、３本のチューブが、下部ベースプレートと呼ばれる一方のベースプレートに直角に固定されて配置され、上部ベースプレートから離れて配置される。各チューブが第２、第３及び第４のタンクそれぞれを構成するように設計されるとともに、３本のチューブとエンベロープとの間の空間は、第１のタンクを構成するように設計される。

従って、基本機能及びユーティティ機能の全てを実行し、コンパクトで、シンプルかつ製造及び組立のあまり費用がかからない機械アセンブリを特徴づける。

さらに、製造物を単純化するために、好ましくは、チューブは円形断面を有する。

よりコンパクトな、本発明の測定システムに専用の流体回路のパーツを形成するために、
−ソレノイドバルブタイプの第１及び第２のバルブを下部ベースプレートによって支持させ、
−及び／又は、第２のタンクからインクを排出するポンプを下部ベースプレートに固定し、
−及び／又は、第２のタンクの溶媒を、第４のタンクから供給するポンプを上部ベースプレートに固定する
ことが有利に可能である。

連続レベルセンサの一部である圧力センサはまた、上部ベースプレートによって支持されてもよい。

本発明の測定システムを実行する連続インクジェットプリンタの流体回路の流体経路図（hydraulic diagram）。 本発明の測定システムを実行するように設計されたブロックの内部透明図。 本発明の手段が統合された図２のブロックの、下方から見た低角度の３次元ワイヤーフレームの図。 図３のブロックの上部から見た低角度の３次元ワイヤーフレームの図。 本発明のプリンタに使用されるように構成された所定のインクの温度の関数として、インク密度の変化を示す図。

他の利点及び特徴は、添付図面を参照して、例として、非制限的な本発明の詳細な説明を読むことにより、より明らかになる。

図１は、プリンタヘッド１を備えるマルチデフレクション連続インクジェットプリンタの、本発明の流体回路を示す。

ヘッド１は、液滴発生器２と、回収ガーター３とを備える。ヘッド１は、アンブリカル１９を介して、ヘッドに入る４本の流体導管の一つに各々が接続する４つのソレノイドバルブ５，６，７，８に結合する。

インク−ヘッドのソレノイドバルブ５は、開位置で、液滴発生器２に加圧インクの供給を認める。

溶媒−ヘッドのソレノイドバルブ６は、開位置で、液滴発生器２に加圧溶媒の供給を認める。

パージソレノイドバルブ７は、開位置で、一定のメンテナンス操作中、真空源への液滴発生器２の接続を認める。

ガーターソレノイドバルブ８は、インクのジェット９が液滴発生器によって発射されないとき、閉位置で、ガーター３の隔離を認める。このことは、流体回路で溶媒の蒸発を最小化するためにジェット９が発射されないとき、空気が入るのを防止する。

ガーター３は、印刷動作（ソレノイドバルブ８は開）において、取り外せないように、アンブリカル１９を介して流体回路に配置された真空源に接続される。

ヘッドのメンテナンス動作は、図示しない、プリンタのコントローラによって制御されるこれらのソレノイドバルブの開放及び閉止の特定のシーケンスによって行われる。このようなコントローラは、全ての制御と、本発明の計算手段を統合する。シーケンスは、以下に説明する流体回路の機能を実行することができる。

次に、基本機能（ヘッド１への加圧インクの供給、ヘッドから戻る流体のサクション）が本発明の流体回路でどのように行われるのかを説明する。

加圧インクの供給に関して、ヘッド１に向けられるインクは、中間タンク１１に引き込まれる。このようなタンクは、明細書及び本発明の関連で、中間として限定される。当該タンクは、厳密に言えば、インクカートリッジ３０及び溶媒カートリッジ４０（取り外し可能な消耗品カートリッジ）と、プリンタヘッド１との間の中間であり、流体回路の一部にインクが保存されるストレージ−バッファ・タンクを構成するからである。ヘッドから戻る流体は、同じ中間タンク１１によって回収される。

タンク１１に収容されるインクは、以下に説明するように、特に本発明のシステムを使用して粘度が調整され、最適印刷動作の要求品質で維持される。

フィルタ格子２２によって粗くフィルタリングされた後、中間タンク１１中の送り出されるインクは、インクを加圧するギアポンプ２０のインレットに到達する。このポンプ２０は、コントローラによって速度（動力）が制御されるモーターによって駆動される。ポンプ２０は、動作範囲（圧力／流量、又は、圧力／特徴的な回転速度）を調節するために、調節可能なバイパス２１によってバイパスされる。ギアポンプ２０のアウトレットで、平均圧力は脈動（undulation）を受け、脈動の周波数は、回転速度及びギアの歯の数に関連する。この脈動は、インク圧力によって直接決まり、また結果として印刷中の液滴の偏向の大きさ（deflection amplitude）に影響を与える、飛行中の液滴の速度を妨げる可能性があり、マーキング品質を低下させる。これが、アンチ−パルスデバイス２３が有利にポンプ２０の下流に供給される理由である。好ましくは、アンチ−パルスデバイス２３は、大量のガスを含み、加圧インクに水没した変形可能で弾力性のあるエンベロープ（envelope）からなり、ポンプ２０のアウトレットでのこのような脈動を鈍らせることができる。アンチ−パルスデバイス２３の特性は、ポンプの平均動作点に応じて決定される。

圧力センサ２４は、アンチ−パルスデバイス２３の下流に供給される。一般にヘッドのインクジェット速度が有効ではないとき（例えば、ジェットの排出が停止されるとき、又はジェットの速度が測定され得ないとき）、圧力センサ２４のデータは、コントローラによって使用され、設定値に応じてインク圧力を制御する。ジェットの速度制御モードにおいて、良好な品質で印刷したい場合のように、圧力センサ２４がインジケータとして使用され、プリンタの動作をモニターする。さらに、インク粘度制御の管理に使用できるインクの温度を得ることができる圧力センサ技術を提供することができる。

最後に、インクは、ヘッド１に送られる前に、センサ２４の下流のメインフィルタ２５によってフィルタリングされる。メインフィルタ２５は、フィルトレーショングレード（filtration grade）と、プリンタのメンテナンス介入を必要とする前の非常に長い期間の間、ノズルを保護させることができる能力とを有する。

印刷に使用されなかった流体は、ハイドロ−エジェクタ２６を用いて、アンブリカルを介してヘッドで吸引される（ガーターによって回収され、又はパージから戻る）。本発明の流体回路において、ハイドロ−エジェクタ２６は、ベンチュリー効果によって真空を生成する駆動エネルギーとして、ポンプ２０からのフローの一部を使用する。言い換えれば、ポンプ２０によって戻された余分なフローが使用され、フィルタ格子２７によってフィルタリングされた後、ヘッド１から中間タンク１１に戻る流体を推進するのに必要な真空を生成するハイドロ−エジェクタ２６に加圧インクをもたらす。フィルタ格子２７は、ハイドロ−エジェクタ２６のインジェクタ（高性能リストリクタ）を保護するのに役立つ。

周知の通り、ジェットを開始及び停止することは、２つの細心の注意を払う動作である。

長期間の停止の後でさえ、適切かつ信頼できるジェットの起動を保証するために、これらのシーケンスを最適化しなければならない。本発明の流体回路において、一般的にこれらの動作は以下のように実現される。
−ジェットを停止する際に、ジェットは溶媒中を通過し、液滴発生器２及びノズルを洗浄し、そして、パージ及びガーター３の回路は（それらのソレノイドバルブ７，８を含む）リンスされ、終了するために、ヘッドの全てのソレノイドバルブ５，６，７，８を閉止する前に、溶媒が液滴発生器２及びガーター３から吸引される；
−ジェットを開始する際に、ガーター３を開放した後、液滴発生器２は加圧溶媒が供給され、そして、パージの間、ソレノイドバルブ５はソレノイドバルブ６を閉止する前にしばらくの間開放される。ジェットは徐々に、安定性を損なうことなく、溶媒からインクの流れになる。これらの動作のシーケンスは、異なる粘度の流体に切り換わる間、ジェットの安定性を保証するために観察されなければならない。インク及び溶媒は、接近した圧力値及び両流体の圧力の良好な安定性をもって、ヘッドに供給される。

次に、説明した流体回路で実行される本発明の測定システムの一実施形態を説明する。

システムは、部分的に分割されて、互いに接続され、そして、導管又は経路によって予備消耗品の２つの取り外し可能なカートリッジ（インクカートリッジ３０及び溶媒カートリッジ４０）に接続した４つの機能性タンク１１，１２，１３，１４を画定する単一の容器１０と、例えば、４つの３方向ソレノイドバルブ１８，３２，３３，４２及び２方向ソレノイドバルブ４３及び２つの低容量ダイヤフラムポンプ３１，４１等の（コントローラによって制御される）いくつかの動的流体コンポーネントとを備える。インクカートリッジ３０及び溶媒カートリッジ４０は、連続動作中、プリンタによって消費される流体を交換させることができる。これらのカートリッジは、カートリッジが収容する流体の体積を測定又は検出するカートリッジ自身の手段を有さない。カートリッジは対応するソレノイドバルブ３２，４２に関連付けられたベースに接続する。

もっと正確に言えば、底部が平らで水平な唯一の容器１０は、高さの一部だけに存在し、上部が共通の空間で開放する４つのタンク１１，１２，１３，１４に容器１０を分割する内部の隔壁を備える。従って、４つのタンク１１，１２，１３，１４は、均一なガス圧力でバランスする。容器１０内部の共通空間は、ベント１１１を介して外部と連通する。このベントのおかげで、流体を吸引するハイドロ−エジェクタ２６の戻り（driving back）から溶媒の気体で充満した空気（プリンタヘッド１のガーター３に入るインクと空気の混合物）を、外部に逃がすことができる。開放空気が到達する前、このような溶媒の蒸気が充満した空気は、充満した空気とコンデンサの壁との間の接触面に広がるバッフルを備えるキャビティによって構成された受動的なコンデンサ１６を介して通過する。このようなコンデンサ１６は、重力によって中間タンク１１に戻る溶媒から蒸気の一部を、壁で凝縮させることができる。受動的なコンデンサ１６から逃がした空気は、ペルチェセル（Peltier cell）又は当業者によって知られた他のシステムによって冷却される（図示しない）能動的なコンデンサを介して通過してもよい。

以下に説明するように、本発明のシステムの測定機能（回路のユーティティ機能）によれば、各タンク１１，１２，１３，１４は、多かれ少なかれ流体で満たされる。隔壁が容器１０の天井まで到達しないので、満杯のタンクは隣接するタンクにオーバーフローできる。従って、以下に説明するように、タンク１３は、中間タンクにオーバーフローすることによって一定レベルのタンクとして使用される。

上述したように、中間タンク１１は、加圧され、プリンタヘッド１に供給し、そしてガーター３を介してプリンタヘッドからの戻り由来の流体を回収するように設計されたインクを収容するものである。このタンク１１は、一般的に１３００ｃｍ^３の最大収容量を有する。

第２のタンク１２は、厳密に言えばインク及び溶媒レベルの測定が、装備する連続レベルセンサ１５を使用して行われるので、測定タンクである。

第３のタンク１３は、閉回路で、中間タンク１１由来のインクが供給され、中間タンク１１にオーバーフローすることによって一定レベルのタンクを構成する。より正確には、インクは、フィルタ格子２８及びポジションＮＣ（１−２）のソレノイドバルブ１８を介して戻すことによって、中間タンク１１からタンク１３に供給ポンプ２０を使用して送り込まれる。従って、一定レベルで満たされると、タンク１３は、後述する粘度計機能を実行させることができる一定の静圧でインクを供給する。一定レベルのタンク１３は、調整流体リストリクタ１７を備え、タンク１２及び１３の底部を接続する導管Ｌ３を使用して、測定チャンバ１２と連続的に流体連通する。調整リストリクタ１７は、用語の技術的意味で、その直径よりかなり大きな長さを有する粘性リストリクタ（viscous restrictor）である。

第４のタンク１４は、ジェットの開始及び停止の間、ヘッドのリンスのために役立つ溶媒タンクを構成する。このタンク１４はまた、溶媒カートリッジ４０が空であるとき、粘度を補正するのに必要な溶媒を供給することにより、プリンタの動作を延長させることができ、それにより、空のカートリッジの交換を引き延ばす能力をユーザに提供する。このタンク１４は、測定タンク１２にオーバーフローしてもよい。

インク又は溶媒を中間タンク１１に移送するために、２つのサブアセンブリが提供され、各々が一方の流体の移送に専念するサブアセンブリを構成する２つのソレノイドバルブに接続するポンプを備える。

従って、インクの移送に対して、サブアセンブリは、ソレノイドバルブ３２，３３と関連付けられたポンプ３１を備える。このサブアセンブリは、一方でカートリッジ３０から中間タンク１１に新しいインクを移送し、他方で中間タンク１１に向けることで測定タンク１２を空にさせることができる。

溶媒の移送に対して、他のサブアセンブリは、ソレノイドバルブ４２，４３に接続するポンプ４１を備える。この他のサブアセンブリは、一方で、溶媒カートリッジ４０から溶媒タンク１４にタンク１２にオーバーフローすることによって、あるいは、溶媒タンク１４から測定タンク１２に、決定された溶媒量を測定タンク１２に移送させ、他方で、ジェットの停止及び開始の間にヘッドのリンスのために、溶媒タンク１４由来の溶媒を加圧させることができる。

従って、溶媒移送ポンプ４１由来の溶媒の供給（流体ラインＬ４）を除いて、容器１０に接続する流体ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ１０，Ｌ３は、４つのタンク１１，１２，１３，１４の、平らで水平な底部のレベルでのみ接続され、後述するように使用される連通導管（communicating vessel）によって流体の連通ができる。

上述の通り、センサ１５は、連続レベルセンサである。従って、測定１２に存在する流体の任意のレベル(液位)を測定することができる。そして、本発明のシステムは、周期的にレベル測定を行うことによって、時間とともにレベルの変化を確認して利用する。図のように、連続レベルセンサ１５は、チューブ１５０の一方の端部にしっかりと接続される圧力センサ１５１によって構成される。チューブ１５０の他の端部は開放している。チューブ１５０は、チューブの開口が底部近くで開口するように、測定タンク１２に垂直に配置される。もちろん、当業者に公知である、例えば超音波センサ、容量センサ等の連続レベルを測定させることができる他のデバイスは存在する。しかしながら、使用デバイスが使用流体（インク、溶媒）の可燃性を考慮して防爆である必要がある。

圧力センサ１５１は、測定タンク１２に存在する流体柱の圧力Pstatを測定する。容器１０の液面上のガスの圧力は、外部圧力基準を有する相対圧力センサとして動作するセンサ１５１が位置付けられる外部空気の圧力に等しい。検討中の流体の通常密度dの知得から、コントローラは流体柱の高さhと、次の周知の等式：
h = (1/g) * Pstat/d（但し、gは重力加速度である）
に従って流体レベルとを推定する。

インクの種類に応じて、密度は、本発明のプリンタに使用されるように適合された所定のインクに対する、図５に示されるような温度の関数として僅かに変化する。その結果として、測定レベルの精度を向上するために、密度dは、測定した瞬間に、取得した温度の関数として決定されてもよい。

周期的に、センサ１５１は調整される。ゼロレベルを決定するセンサのオフセットは、測定タンク１２を空にすること、例えば、チューブ１５０の開口のレベル以下まで空にすることを完了した後、測定される。測定タンク１２を完全に空にすることは、次のように行われる。
＊ソレノイドバルブ３２がポジションＮＯ（２−３）に切り換えられ、そして、インク移送ポンプ３１のインレットを測定タンク１２の底部と接続する（流体ラインＬ１０）；
＊ソレノイドバルブ３３がポジションＮＯ（２−３）に切り換えられ、そして、インク移送ポンプ３１のアウトレットを中間タンク１１の底部と接続する（ラインＬ１の右側部分）；
＊インク移送ポンプ３１が起動され、測定タンク１２のレベルが低レベルに到達するまで、周期的にレベル測定が行われる。

流体回路のユーティティ機能、又は、言い換えれば本発明の測定システムの機能は、要求通りにプリンタのコントローラによって実行される。

インク量及び粘度の測定関数に関して、インク移送ポンプ３１の流量は本質的に、ラインＬ３を介して一定レベルのタンク１３から測定タンク１２に向けられるインクの流量以上に意味を持つ。

（容器に残るインク量の測定及び臨界値（クリティカルレベル）テスト）
（上述したように）連続レベルセンサ１５の調整の後、測定タンク１２及び中間タンク１１は流体的に、ソレノイドバルブ３３をポジションＮＣ（１−２）に切り換えることによって、それらの底部で接続される。インク加圧ポンプ２０のアウトレットで回収されたインクは、中間タンクに向けられる（ポジションＮＯ（２−３）のソレノイドバルブ１８）。一定レベルのタンク１３は連続的に、ラインＬ３で調整リストリクタ１７を介して測定タンク１２に接続される。タンク１１，１２，１３で考慮される容量のレベルは、平衡した後、センサ１５によって測定される単一の値（図１に示される高さH）になる傾向がある。３つのタンク１１，１２，１３の断面の面積を知ることにより、コントローラは利用可能な正確なインク量を推定する。これは、印刷用に準備した、言い換えれば適切な品質（粘度）のインクである。

このレベルと、既定の閾値とを比較することにより、コントローラが次の臨界値を管理することができる。
＊容器１０をオーバーフローするというリスクを有するレベルを超えるレベル；
＊中間タンク１１をオーバーフローするリスクがないままで、インクカートリッジ３０からの新しいインクの移送によって、インクの補充を要求する低レベルに到達するレベル；
＊インクの消費（印刷）を停止することを要求する低レベルに到達し、インク加圧回路を介してヘッドによって空気の取り込みを回避するレベル

（加圧されてヘッド１に供給することを目的とするインクの粘度の測定）
本機能は、一定レベル（一定充填）のタンク１３から流れる、レベルセンサ１５によって提供される２つの既定値間で定義されるインク量が、調整流体リストリクタ１７を通過するのに必要とされる時間の測定により実行される。この測定時間は、各タイプのインクに対して全使用温度範囲に渡り同じ測定プロトコルで既に成立した特徴的カーブを使用するインクの粘度と関係がある。

はじめに、コントローラは、一定レベルのタンク１３が連続的にインク加圧ポンプ２０のアウトレットで回収されるインクを供給されるように、ポジションＮＣ（２−１）のソレノイドバルブ１８の配置を制御する。測定タンク１２を空にして、中間タンク１１から分離した後（ポンプ３１の停止、ポジションＮＯ（２−３）のソレノイドバルブ３３）、測定タンク１２は調整リストリクタ１７を備えるラインＬ３のフローによって満たされる。測定タンクの流体高さが所定の容量を決定する２つの所定のレベル値を超えると、持続時間がその瞬間瞬間で測定される。このフロー持続時間は、所定の温度で粘度を代表する。

（粘度を調整するための溶媒追加の制御）
上述した機能を使用して測定された、容器１０中に収容されたインクの正確な量及び粘度を把握する、上述した機能のおかげで、コントローラは、測定値と、測定温度と同じ温度で実験的方法で事前に決定された設定値との粘度ギャップを計算することができる。従って、あまりも低くすぎる粘度の場合でも、インクの希釈レベル及びその粘度、又は、インクの粘度を代表するパラメータに関係する特性から、通常粘度に戻すために追加する溶媒の量を正確に決定することができる。このような特性は、インクの各タイプに対して事前に決定され、プリンタに保存される。

追加する溶媒の量は、上述したように、必要ならばレベル測定に対して混合密度の影響を考慮して、測定タンク１２のレベル間の相違に変換される。（空の又は空ではない）溶媒カートリッジ４０の充填状態に応じて、粘度を補正するのに役立つ溶媒は、溶媒カートリッジ４０から、又は溶媒タンク１４からもたらされ得る。
＊溶媒カートリッジ４０が空でない場合、カートリッジは溶媒移送ポンプ４１のインレットに接続され（ポジションＮＣ（２−１）のソレノイドバルブ４２）、ソレノイドバルブ４３が閉止される。ポンプ４１が起動されると、ポンプ１４は溶媒タンク１４に移送する。溶媒タンク１４が満たされると、事前にその測定レベルが無効ではないことが保証されている測定タンク１２にオーバーフローする。
＊溶媒カートリッジ４０が空又は無い場合、溶媒タンク１４は溶媒移送ポンプ４１のインレットに接続され（ポジションＮＯ（２−３）のソレノイドバルブ４２）、ソレノイドバルブ４３が開放される。溶媒移送ポンプ４１が起動されると、ポンプ４３は一部を溶媒タンク１４に、そして一部を測定タンク１２に移送する（ソレノイドバルブ４３開放）。

どちらの場合にしても、所望の溶媒レベルが得られるまで、コントローラは、追加される溶媒のレベルの周期的な測定をはじめる。レベルは、一定レベルのタンク１３から連続的にもたらされるインクの量を推定することによって補正される。

そして、測定タンク１２は中間タンク１１に流入される。

ポジションＮＯ（２−３）のソレノイドバルブ１８を介してリサイクルするインクによるインクにより、粘度の均一化ができる。より正確には、ソレノイドバルブ１８は、ポジションＮＯ（２−３）であり、ポンプ２０が起動され、中間タンク１１由来のインクが加圧ポンプ２０によって吸引され、この同じ中間タンク１１に再び向けられ、混合によりインクの均一化に寄与する。

（新しい空ではないインクカートリッジ３０の存在に対するテスト）
このテストは、次の３つのステップで行われる。
１／コントローラは、上述したように、タンク１１，１２，１３のインク量の第１回目の測定を開始し、
２／インクの少量がインク移送ポンプ３１を使用してカートリッジ３０から引き出され（ポジションＮＣ（２−１）のソレノイドバルブ３２）、中間タンク１１に向け（ポジションＮＯ（２−３）に切り換えられたソレノイドバルブ３３）、そして測定タンク１２と中間タンク１１の間の流体ラインＬ１を遮断し、
３／ソレノイドバルブ３３が再び、ポジションＮＣ（２−１）に切り換えられて３つのタンクをバランスさせ、上述したように、インク量の第２回目の測定が行われる。

第１回目の測定との比較は、インク量に差異があるか否かを把握させることができる。従って、この差異が存在する場合、インク移送は実際に効果的であり、これにより流体回路に接続する空ではないインクカートリッジ３０の存在を確認する。差異が観察されない場合、インクカートリッジ３０は空又は存在しない。

（カートリッジと中間タンクとの間のインクの移送制御）
容器１０のレベルが許容し、新しいインクカートリッジが存在する場合（最大収容量は公知である仮定する）、コントローラはインクカートリッジの内容物をタンクに移送することを決定する。移送は、メインタンク１０にオーバーフローするのを回避するために、各移送に関するタンクのレベルのモニタリングとともに、何度も行われる。先行する機能のステップ２及び３は、ステップ２で、移送回数を制限するためにかなり大量のインクと何度も関連付けられる。

タンクのレベルがもはや変化しなくなるまで、処理は続けられる。そして、カートリッジは、十分に、又はカートリッジの容量が予定通りではない場合は、レベルが安全値を超えるまで、移送される。

（溶媒カートリッジ４０を完全に空にするテスト）
溶媒を追加するとき、このテストは実行され、インクの粘度を補正する。上述したように、カートリッジ４０からの溶媒の追加は、レベルの変化が測定される測定タンク１２にオーバーフローするまで、溶媒タンク１４を満たす。この変化が観察されない場合、溶媒カートリッジ４０は空である。

溶媒カートリッジの交換により、溶媒の追加が新しいカートリッジから要求されると、状態を自動的にリセットする。

（ジェットの停止及び開始の間、ヘッドのリンスのための溶媒加圧）
上述したように、ヘッドに加圧溶媒を供給する必要性は、ジェットの停止及び開始の間のみ、一般的に一日につき１〜２回起きる。

ダイヤフラムポンプ４１は、ジェットの停止／開始の間のみ、溶媒を加圧するために使用される。この動作のために、溶媒は常に溶媒タンク１４から取り出され（ポジションＮＯ（２−３）のソレノイドバルブ４２）、そして、次回の溶媒の追加で再び満たされ、粘度を補正する。

選択されるポンプ４１の性能は、以下の通りである。
−ポンプ４１は、印刷するためにインクがヘッドで有さなければならない圧力（略２〜３ｂａｒｓ）と同じ桁数の圧力を提供し；
−ポンプ４１は、必要な流量を移送し、リストリクタ４５を介して溶媒タンク１４に溶媒をリサイクルし；
−ポンプ４１は、十分な流量を移送し、液滴発生器２のノズルを介してジェットを発射する。

しかしながら、発明者等によって知られているように、このタイプのダイヤフラムポンプは、かなり大きな圧力の脈動、一般に約１ｂａｒを生成する。そこで、発明者等は、特定のデバイスが無い場合、これらの圧力脈動がジェットの有害な不安定さをもたらすことを検討した。そして、発明者等は、次のように、シンプルな減衰デバイス（damping device）を実装することを明確にした。

溶媒を加圧する前の、溶媒移送動作以外で、ソレノイドバルブ４３は、重力によって、キャビティ４６が調整リストリクタ４５を介して溶媒タンク１４に向けられ空になるのに十分に長い時間、開放される。ソレノイドバルブ４３が閉止されると、キャビティ４６の気泡が溶媒移送ポンプ４１より下流の溶媒回路に残存する。

ポンプ４１が起動されると、溶媒−ヘッドのソレノイドバルブ６は最初は開放されていない。ダイヤフラムポンプ４１によって生成された過度の圧力脈動は、リストリクタ４５と関連付けられた、気泡により構成された減衰デバイスによって減衰させられる。

一定時間後、圧力が安定化されると、加圧された溶媒が停止／開始シーケンスの間で使用され得る。実際に、性能は、溶媒−ヘッドのソレノイドバルブ６の開口で、指向性があり安定した溶媒のジェットを得るのに十分である。

発明者等はまた、本発明のシステムの全ての測定機能（流体回路のユーティリティ機能）を実行するように設計された、コンパクトかつ製造及び組立てるのに容易であるブロックを実現した。

図２の内部透明図で説明されるブロックは、単一の容器１０を構成する（図２で透明に、図３及び図４で視認可能に形成された）エンベロープ１００で実現された。

このエンベロープ１００は、上部ベースプレート１０１と下部ベースプレート１０２とによって閉じられた矩形断面のチューブ部分によって構成される。本発明の流体回路のコンポーネントは独立でかつパイプによって接続され、又は、ベースプレート１０１及び１０２に直接固定され、又は一緒に組立てられてユニットに実質的に統合されるマクロ−コンポーネント（macro-components）を構成する。

従って、エンベロープ１００内部のタンクは、（図２で説明される）２つのベースプレート１０１，１０２の間の円形断面１２，１３，１４のチューブから実現される。これは、組立てるのが容易である、コンパクトで安価な構造を作り出すことを可能にさせる。従って、エンベロープ内で、３つのチューブ１２，１３，１４は、下部ベースプレート１０２に直角に固定され、上部ベースプレートから一定距離に配置される。３つのチューブ１２，１３，１４とエンベロープ１００との間の作業空間（working volume）は、中間タンク１１の空間を構成する。

チューブの断面、及び容器の矩形エンベロープ１００の断面は、次の点に注意して選択される。
＊中間タンク１１の作業空間は、インクの最小保証容量を許容するインクの量と、予備インクカートリッジの量と、全ての環境の下でオーバーフローを回避するために安全に動作する追加量との総和を少なくとも収容することができ（好ましくは約１３００ｃｍ^３）；
＊溶媒タンク１４の容量は、空の溶媒カートリッジの交換前に、最低限の好ましい状態の下で最小保証された作業の自立性を許容する溶媒量を収容することができ（好ましくは約１５０ｃｍ^３）；
＊一定レベルのタンク１３の容量は、できる限りコンパクトであるが、容易に製造できるために、最小であり（好ましくは約０．８ｃｍ^２の断面のチューブ）；
＊測定タンク１２の可動断面の面は、連続レベルセンサ１５によって提供されるレベルの測定精度を考慮すると、インクの粘度を補正するために追加した溶媒の容量測定、又は、粘度を測定するために一定レベルのタンク１３から流れたインクの容量測定の所望の精度と対応可能である（好ましくは約１．５ｃｍ^２の断面のチューブ）。

好ましくは、ベースプレート１０１，１０２は各々、固定エレメント（ベースプレートに直接エレメントを固定するタップ加工されたインサート物（tapped inserts）又はホール（holes））の一定数を含む成形プラスチックピースと、流体接続部（ピースを貫き、ベースプレートの厚さに直接形成された小さな導管）と、ベースプレートと直接成形されたコンポーネントのパーツとによって構成される。固定エレメント、接続部、又は統合したコンポーネントが何であれ、このようなベースプレートの成形が合理的な複雑さを（低コストで）維持することを保証する。

図３に示すように、好ましくは、下部ベースプレート１０２は、ハイドロ−エジェクタ２６及びフィルタ２２の本体の他に、（図示しない）溶媒カートリッジ３０及びインクカートリッジ４０の２つの接続ベース１２１と、４つのソレノイドバルブ１８，３２，３３，４４のインターフェースをとるスイッチングブロック１２０もまた、容器１０の底部に統合する。４つのソレノイドバルブ１８，３２，３３，４２は、ベースプレートのシンプルなスルーピース（through-pieces）によって形成されるアクセス導管と共に、関係タンク１３，１２，１４それぞれと反対の下部ベースプレート１０２の真下に統合されるスイッチングブロック１２０にグループ化される。

上部ベースプレート１０１は有利に、ベントアウトプット中の溶媒蒸気凝縮システム１６の一部と、図１を参照して、ソレノイドバルブ４３、気泡のキャビティ４６、及びリストリクタ４５を備える溶媒供給ブロック１３０との流体インターフェースとを統合する。

上部ベースプレート１０１は有利に、レベルセンサの圧力セル１５１を支持する。

図３及び図４に示されるように、補助ダイヤフラムポンプ３１，４１は有利に、独立かつベースプレート１０１，１０２に直接固定され、メンテナンスのために容易にアクセスできる。

さらに、本発明の流体回路の基本機能を実行するコンポーネントは、本発明の測定システムのブロックについて次のように報告される。

加圧インクの供給ブロック１１０、又は加圧ブロックは、コンパクトに、アンチ−パルスデバイス２３と、圧力／温度センサ２４と、メインフィルタ２５と、保護フィルタ２７，２８とを統合する。図で示されるように、本発明者等は、次のものを形成するのが好ましかった。
＊わずかに加圧されたイナートガスを含有する、シールされた、ハイドロフォーム金属ベローズ形式のアンチ−パルスデバイス２３；
＊アンチ−パルスデバイスのキャビティへの直接挿入によって、圧力／温度センサ２４の統合（図３）；
＊容易に交換可能なフィルタカートリッジ形式で、アンチ−パルスデバイス２３のキャビティに直接接続するように構成されたメインフィルタ２５；
＊メンテナンスのために、容易にロック可能なシールされた筐体によるメインフィルタ２５の保護

さらに、インクを加圧するためのポンプ２０は、バイパス２１を統合し、上流では容器１０の下部ベースプレート１０２に統合されるフィルタ２２のアウトレットで、そして下流では供給ブロック１１０に接続する独立コンポーネントである。このような構成は、プリンタの熱挙動を最適化するために流体回路の筐体外部にポンプのモーターを配置させることができる。

図３に示すように、ハイドロ−エジェクタ２６は下部ベースプレート１０２に統合される。ハイドロ−エジェクタ２６のアウトレットは、中間タンク１１の反対側に下部ベースプレートを貫通し、（図示しない）上部ベースプレート１０１直下のパイプ開口まで延びる。このようなハイドロ−エジェクタ２６は、（図示しない）パイプによって上流で加圧ブロック１１０に隣接する加圧ポンプ２０のアウトレットに接続される。ハイドロ−エジェクタ２６の真空インレットは、（図示しない）パイプによって（図示しない）アンブリカルの２つの導管に接続される。中間タンク１１にできる限り近づけるハイドロ−エジェクタ２６の統合は、アウトプットの流体の圧力水頭の損失を最小にすると同時に、性能を最大化させることができる。（リストリクタを備える）そのインジェクタは、メンテナンスのために容易に解体可能なコンポーネントである。

本発明は多くの利点を提供する。
−本発明は、前文で言及した先行技術の流体回路に対するデザイン・ソリューションの３つのカテゴリーの利点を、大部分の欠点に悩まされることなく有し；
−本発明は、インク及び追加される溶媒の量の精確な測定を実行させることができ、インクの品質の精確な制御を可能にし；
−本発明は、消耗品カートリッジ（インク，溶媒）の交換時間枠の制限なく、測定を実行させ、ユーザに消耗品を機器に再供給できるように流体の予備品を構成させることができ；
−本発明は、性能（高精度なインク量及び粘度の制御）及び最適コスト（容易な製造、複雑ではない成形ピース、容易な組立）の譲歩をすることなく、（機能間の相互作用がなく）信頼できる（少ないコンポーネントを使用する）シンプルな流体回路を提供させることができ；
−本発明は、性能／コスト比率の観点から、効果的に先進の統合化技術を組み合わせ、特に、本発明は、独立の標準的コンポーネントと特別に開発されたマクロ−コンポーネントとの結合を許容し、また、パイプ、シンプルなスルーピース（through-pieces）、又は製造容易なベースプレートの塊に統合する導管によって、流体接続部を接続し；
−本発明は、シンプルかつ速い流体回路アセンブリに、２つのベースプレート間に取り込まれるチューブ形状によって構成される一般的な構成を有するブロックを使用でき；
−本発明は、コンパクトな流体回路を提供させることができ；
−本発明は流体回路を単純化したので、流体回路の動作がより安定して予測通りとなり；
−本発明は、流体回路の基本機能及びユーティリティ機能を分離させることができ、性能及びコストに関して、各機能のコンポーネントを最適にサイズ化して選択することを可能にする。

他の実施形態及び改良はまた、本発明の範囲を超えることなく、考えることができる。

従って、インクの量とそれに関連付けられたブロックを測定するシステムが一定レベルのタンク１３の使用と３つのタンク１１，１２，１３のレベルHの測定とを提供すると同時に、中間タンク１１及び測定タンク１２のみを備え、タンクが収容する均一なインク高さを測定するために２つのタンクの間の導管を連通することによって接続を形成する前に、インクを中間タンクに完全に流し込む、インクの量を測定するシステムも考えることができる。

Claims (21)

1. プリンタヘッドを備える連続インクジェットプリンタの流体回路の測定システムであって、
   インクで満たされ、加圧された前記インクを前記プリンタヘッドに供給し、そして、前記ヘッドからもたらされ印刷に使用されない流体それぞれを回収するように構成された、断面Ｓ１の高さ全体に渡る第１のタンク（１１，１３）と、
   底部が完全閉止の第１のバルブ（３３）を備える第１の流体ライン（Ｌ１）によって前記第１のタンクの底部と流体的に接続される、断面Ｓ２の高さ全体に渡る第２のタンク（１２）であって、測定タンクの高さ全体に渡って液柱を連続的に検出するように構成された連続レベルセンサ（１５）を備え、前記第１のタンクと前記第２のタンクの内部が同じガス圧力である第２のタンク（１２）と、
   前記第２のタンクを完全に空にするために、前記第２のタンクから前記第１のタンクにインクの強制流体連通を定める手段（Ｌ１，３２，３１，３３，Ｌ１０）と、
   前記第２のタンクへ完全な流入が行われると、前記第１のタンクと前記第２のタンクの間の連通導管によって同一の高さＨに満たすのを達成するために、前記第１のバルブ（３３）の開放を実行するように構成された制御手段と、
   前記連続レベルセンサと断面Ｓ１及びＳ２とによる前記同一の高さの検出から、前記第１のタンクと前記第２のタンクに収容されるインクの総量を決定して、インク量を測定するように構成された計算手段と
   を備える測定システム。
2. 請求項１記載の測定システムであって、
   前記第２のタンクから前記第１のタンクにインクの強制流体連通を定める前記手段はポンプ（３１）を備えることを特徴とする測定システム。
3. 請求項１又は２記載の測定システムであって、
   前記連続レベルセンサ（１５）は、圧力センサ（１５１）にしっかりと接続される外側の一端部を有する、前記第２のタンク（１２）に垂直に配置されたチューブ（１５０）によって構成され、
   前記測定タンク外部の圧力は内部を支配するガス圧力と同じであり、
   前記圧力センサ（１５１）は相対的に前記第２のタンクの外部の圧力に関連して動作することを特徴とする測定システム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定システムであって、
   第２の流体ライン（Ｌ２）によって前記第１のタンク（１１）に接続され、完全閉止の第２のバルブ（１８）を備える、断面Ｓ３の高さ全体に渡る第３のタンク（１３）であって、底部が調整流体リストリクタ（１７）を備える第３の流体ライン（Ｌ３）によって前記第２のタンクの底部と連続流体連通し、また前記第１のタンク（１１）にオーバーフローできるように配置された第３のタンクと、
   前記第１のタンクから前記第３のタンクに強制流体接続を定める手段（Ｌ２，１８，２０）とを備え、
   前記制御手段は、前記第１のタンクから前記第３のタンクへの強制流体連通の間、前記第１のタンクへのオーバーフローと前記第２のバルブ（１８）の完全閉止とによって前記第３のタンクに一定のレベルが定められるまで、引き続き前記第２のバルブ（１８）の開放を実行するように構成され、前記第２のタンクへの完全流入が終了し、前記一定のレベルが前記第３のタンクに定められると、一方で、前記第１のタンク、前記第２のタンク及び前記第３のタンクの間の連通導管によって同一の高さで満たし、他方で、前記調整流体リストリクタ（１７）を介して一定圧力でインクのフローを定め、
   前記測定システムの前記計算手段は、一方で、前記連続レベルセンサによる前記同一の高さと断面Ｓ１、Ｓ２及びＳ３の検出から、３つの前記タンク（１１，１２，１３）に収容されるインク量を、他方で、一定圧力で前記インクが前記調整流体リストリクタを流れるとき、時間の関数として、前記連続レベルセンサによって測定されたレベルの変化からインクの粘度μを決定するように構成され、
   従って、印刷用インクの粘度計を構成することを特徴とする測定システム。
5. 請求項４記載の測定システムであって、
   前記計算手段は、前記調整流体リストリクタ（１７）を介する流れが、前記連続レベルセンサ（１５）によって検出される２つの既知の高さの間を移動するインクレベルの変化を取り込む時間の関数として、前記連続レベルセンサによって測定される前記レベルの変化から、インクの粘度μを決定するように構成されることを特徴とする測定システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の測定システムであって、
   各タンク（１１，１２，１３）は、全高について、一定の断面（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）を有することを特徴とする測定システム。
7. 請求項４〜６のいずれか一項に記載の測定システムであって、
   溶媒で満たされるように構成された第４のタンク（１４，４０）と、
   溶媒をもたらすために、前記第４のタンク（１４）から前記第２のタンク（１２）に強制流体連通を定める手段（Ｌ４，４２，４１）とをさらに備え、
   前記計算手段はまた、計算された粘度μの知得から前記第２のタンクにもたらされる溶媒の高さｈ’を決定するように構成され、
   前記制御手段は、前記強制流体連通によって前記第２のタンクに溶媒の供給を阻止するように構成され、
   従って、高さｈ’が連続レベルセンサ（１５）によって検出されると、印刷用インクの粘度補正器を構成することを特徴とする測定システム。
8. 請求項７記載の測定システムであって、
   前記第４のタンク（１４）は、前記第２のタンク（１２）にオーバーフローすることができるように構成されることを特徴とする測定システム。
9. 請求項７〜８のいずれか一項に記載の測定システムであって、
   溶媒を供給するために、前記第４のタンク（１４）から前記第２タンク（１２）に強制流体連通を定める手段（Ｌ４，４２，４１）は、ポンプ（４１）を備えることを特徴とする測定システム。
10. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の測定システムを実行する、プリンタヘッド（１）を備える連続インクジェットプリンタの流体回路であって、
    前記第１のタンクの底部は、供給ポンプと呼ばれるポンプ（２０）を介して前記プリンタヘッドの前記液滴発生器（２）と、ハイドロ−エジェクタ（２６）を介して、前記ヘッドからもたらされ印刷に使用されなかった流体のための回収ガーター（３）とに接続され、
    前記ハイドロ−エジェクタ（２６）は、動作状態において、前記ガーターで回収され前記第１のタンクに向けられるインクの吸引を起こすことができるように、供給ポンプ（２０）に接続されることを特徴とする流体回路。
11. 請求項１０記載の流体回路であって、
    強制流体連通によって前記第１のタンクを満たすように構成される取り外し可能なインクカートリッジ（３０）をさらに備える流体回路。
12. 請求項１１記載の流体回路であって、
    前記第２のタンク（１２）から前記第１のタンク（１１）への排出ポンプ（３１）は、強制流体連通によって前記取り外し可能なインクカートリッジ（３０）から前記第１のタンクを満たすことができるポンプであることを特徴とする流体回路。
13. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の流体回路であって、
    強制流体連通によって前記第４のタンクを満たすように構成された取り外し可能な溶媒カートリッジ（４０）を備えることを特徴とする流体回路。
14. 請求項１３記載の流体回路であって、
    前記第２タンクに溶媒を供給するポンプ（４１）は、前記液滴発生器（２）を洗浄するために溶媒を前記液滴発生器に供給させることができるポンプであることを特徴とする流体回路。
15. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の流体回路であって、
    前記第１のタンクは、
    前記第１のタンクの頂上部のベント（１１１）と、
    前記ベントと連続連通し、前記ハイドロ−エジェクタ（２６）を介して前記ガーター（２）によって回収される溶媒蒸気を凝縮するためのバッファを備えるキャビティによって構成される受動的コンデンサ（１６）と
    を備えることを特徴とする流体回路。
16. 請求項８記載の測定システムを実行するように設計されたブロックであって、
    ２つのベースプレート（１０１，１０２）の間に固定されるエンベロープ（１００）を備え、
    前記ブロック内部に、３本のチューブ（１２，１３，１４）が、下部ベースプレートと呼ばれる一方のベースプレート（１０２）に直角に固定されて配置され、上部ベースプレートから離れて配置され、
    前記チューブの各々が第２、第３及び第４のタンクそれぞれを構成するように設計されるとともに、前記３本のチューブと前記エンベロープとの間の空間が前記第１のタンクを構成するように設計されることを特徴とするブロック。
17. 請求項１６記載のブロックであって、
    前記チューブは円形断面を有することを特徴とするブロック。
18. 請求項１６又は１７記載のブロックであって、
    ソレノイドバルブタイプの前記第１のバルブ（３３）及び前記第２のバルブ（１８）は、前記下部ベースプレート（１０２）によって支持されることを特徴とするブロック。
19. 請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のブロックであって、
    前記第２のタンクからインクを排出する前記ポンプ（３１）は、前記下部ベースプレート（１０２）に固定されることを特徴とするブロック。
20. 請求項１６〜１９のいずれか一項に記載のブロックであって、
    前記第２のタンクの溶媒を前記第４のタンクから供給する前記ポンプ（４１）は、前記上部ベースプレートに固定されることを特徴とするブロック。
21. 請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のブロックであって、
    前記連続レベルセンサの一部である前記圧力センサ（１５１）は、前記上部ベースプレート（１０１）によって支持されることを特徴とするブロック。

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