JP2021183417A - メニスカス圧が動的に制御されるインクジェット印刷システム - Google Patents

Abstract

【課題】より確実にインクを基板に送達するために、ノズルのメニスカス圧を動的に制御する、インクジェット印刷システム及び方法が提供される。【解決手段】本システム及び方法は、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する、印刷ヘッドの長手方向軸線の角度を推測するステップと、ノズル全体の目標圧力差を保つために、少なくとも部分的に、長手方向軸線の推測した角度に基づいて、ノズルの上流の目標供給流体圧、及びノズルの下流の目標再循環流体圧を決定するステップと、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するステップとを含む。【選択図】図２

Description

本開示は、一般にインクジェット印刷に関し、さらに詳細には、印刷ヘッドノズルのメニスカスに存在する流体圧を動的に制御することに関する。

複雑な三次元表面に印刷できるインクジェット印刷システムが知られており、これは動作中に印刷ヘッドの配向が変化する。このシステムは、インクをノズル内で所望のメニスカスレベルに保持するために、印刷ヘッド内の背圧を動的に制御する。しかしながら、インクをノズルに供給するために背圧を使用することで、インクをノズルに供給できる流量が制限される可能性がある。

本開示の一態様によれば、インクジェット印刷システムは、インク供給部と、インクを吐出するノズルを有する印刷ヘッドであって、長手方向軸線を画定し、垂直基準軸線に対して少なくとも１自由度で回転するように支持される、印刷ヘッドと、インク供給部とノズルとの間に流体結合された、供給ラインと、供給ラインから独立して、ノズルとインク供給部との間に流体結合された、再循環ラインとを備える。供給ポンプは、供給ラインに配置され、供給ポンプとノズルとの間にある供給ライン内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有し、再循環ポンプは、再循環ラインに配置され、再循環ポンプとノズルとの間にある再循環ライン内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する。配向センサーは、印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を判定し、配向信号を生成する。プロセッサーは、供給ポンプと、再循環ポンプと、配向センサーとに動作可能に結合され、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する、長手方向軸線の角度を推測し、ノズル全体の目標圧力差を保つために、少なくとも部分的に、長手方向軸線の推測した角度に基づいて、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定し、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる。

本開示の別の態様によれば、インクジェット印刷システムは、インク供給部と、垂直基準軸線に対して少なくとも１自由度で回転するように支持される、フレームと、フレームに結合され、インクを吐出するノズルを有する印刷ヘッドであって、長手方向軸線を画定する、印刷ヘッドと、インク供給部とノズルとの間に流体結合された、供給ラインと、供給ラインから独立して、ノズルとインク供給部との間に流体結合された、再循環ラインとを備える。供給ポンプは、供給ラインに配置され、供給ポンプとノズルとの間にある供給ライン内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有し、再循環ポンプは、再循環ラインに配置され、再循環ポンプとノズルとの間にある再循環ライン内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する。少なくとも１つの圧力センサーがフレームに結合され、実際の供給ライン圧を示す供給ライン圧信号、及び実際の再循環ライン圧を示す再循環ライン圧信号を生成するように構成され、且つ印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を判定するために配向センサーが提供され、配向信号を生成する。プロセッサーは、供給ポンプと、再循環ポンプと、少なくとも１つの圧力センサーと、配向センサーとに動作可能に結合され、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する、長手方向軸線の角度を推測し、ノズル全体の目標圧力差を保つために、少なくとも部分的に、長手方向軸線の推測した角度に基づいて、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定し、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号にそれぞれ基づいて、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる。

本開示のさらに別の態様によれば、インクジェット印刷システムに提供される、印刷ヘッドのノズルを通るインクを動的に制御する方法は、配向センサーからの配向信号に基づいて、印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を判定するステップと、印刷ヘッドの長手方向軸線と垂直基準軸線との間の角度を計算するステップと、ノズルで目標圧力差を得るために、少なくとも部分的に長手方向軸線の配向に基づいて、ノズルに供給する供給ライン内の目標供給流体圧、及びノズルから戻る再循環ライン内の目標再循環流体圧を決定するステップと、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、供給ラインに提供された供給ポンプの可変供給ポンプ速度、及び再循環ラインに提供された再循環ポンプの可変再循環ポンプ速度を制御するステップとを含む。

これまで述べてきた形態、機能、及び利点は、種々の実施形態において別個独立に達成することができ、或いは以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細を見ることができる、さらに別の実施形態で組み合わせることができる。

本発明の開示による、インクジェット印刷システムの概略ブロック図である。 図１のインクジェット印刷システムで用いられる、例示的なアクチュエーターの拡大斜視図である。 図１のインクジェット印刷システムの正面図である。 垂直位置にある、図１から図３のインクジェット印刷システムの、印刷ヘッドの断面の概略正面平面図である。 第１の回転位置にある、図４の印刷ヘッドの断面の、概略正面平面図である。 印刷ヘッドのノズルが反転された、第２の回転位置にある、図４及び図５の印刷ヘッドの断面の概略正面平面図である。 インクジェット印刷システムに提供される、印刷ヘッドのノズルを通る供給流体流量、及び再循環流体流量を動的に制御する方法を示すブロック図である。

図面は必ずしも縮尺通りではないこと、並びに開示されている実施形態は、概略的に図示される場合があることを理解されたい。また、後述する詳細な説明は単に例示的なものであって、本発明、又はその用途及び使用を限定することは意図されていないことが、さらに理解されるべきである。したがって、本開示は、説明の便宜上、いくつかの例示的な実施形態として図示及び説明されるが、これは様々な他の種類の実施形態、並びに様々な他のシステム及び環境で実施され得ることが理解されよう。

以下の詳細な説明は、本発明を実施する上で現在最良と考えられている態様のものである。本説明は、限定的な意味に解釈されるべきではなく、本発明の一般原理を単に例示する目的でなされたものであり、これは、本発明の範囲が、添付の特許請求の範囲によって最もよく定義されることによる。

本明細書では、航空機の表面１０（図４〜図６）などの複雑な三次元表面に印刷するのに特に適した、インクジェット印刷システム及び方法が開示される。インクジェット印刷システムは、インクが吐出されるノズルを有する、印刷ヘッドを備える。さらに詳細には、本明細書で開示されるシステム及び方法は、少なくとも部分的に印刷ヘッドの配向に基づいて、ノズルの上流の供給流体圧、及びノズルの下流の再循環流体圧の両方を動的に管理する。供給及び再循環流量は、印刷ヘッドの配向にかかわらず、ノズルのメニスカスで目標流体圧が保たれるように制御される。

図１を参照すると、インクジェット印刷システム２０は、フレーム２４に結合された、印刷ヘッド２２を備える。フレーム２４は、垂直基準軸線２６に対して少なくとも１自由度で回転するように支持される。いくつかの実施形態において、フレームは、例えば直交するＸ、Ｙ、及びＺ軸の周囲で、３自由度で回転するように支持され、垂直基準軸線２６は、図１に示すように、Ｚ軸と平行であってもよい。

インクジェット印刷システム２０は、垂直基準軸線２６に対して少なくとも１自由度でフレーム２４を作動させるための、フレームアクチュエーター３０をさらに備えてもよい。例えば、図２に示すフレームアクチュエーター３０は、フレーム２４をＸ、Ｙ、及びＺ軸の周囲で回転させるように動作する。この実施形態において、フレームアクチュエーター３０は、複数のマイクロ作動部品を有する、マイクロホイール作動装置３２を備える。例えば、マイクロホイール作動装置３２は、第１の電気モーター３６に回転可能に結合された、第１のマイクロホイール３４と、第２の電気モーター４０に回転可能に結合された、第２のマイクロホイール３８とを備える。第１の電気モーター３６、及び第２の電気モーター４０はそれぞれ、第１のマイクロホイール３４、及び第２のマイクロホイール３８を独立して駆動させる。しかしながら、必要に応じて、より少ない、又はより多い数のマイクロホイール、及び電気モーターをマイクロホイール作動装置３２に組み込んでもよいことは理解されよう。

いくつかの実施形態において、第１のマイクロホイール３４の周囲には第１のホイール表面４２があり、第２のマイクロホイール３８の周囲には第２のホイール表面４４がある。また、第１のホイール表面４２、及び第２のホイール表面４４はそれぞれ、ジンバル４８の表面のマイクロテクスチャと係合する、ホイールマイクロテクスチャ４６を有する。フレーム２４は、ジンバル４８の周囲で枢動及び／又は回転する、フレーム基部５０を備えてもよく、その結果、第１の電気モーター３６、及び第２の電気モーター４０が順に、又は同時に動作すると、フレーム２４が枢動する。フレームアクチュエーター３０は、図２ではジンバル式のアクチュエーターとして示されているが、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、歯車駆動、又はロボットアームなどの他のタイプのフレームアクチュエーターが使用されてもよいことは理解されよう。また、図示されているフレームアクチュエーター３０は、３軸での移動を行うが、フレームアクチュエーターは、３軸よりも多い、又は少ない移動が可能であってもよいことは理解されよう。

図３を参照すると、インクジェット印刷システム２０は、印刷ヘッド２２のノズル５４にインクを供給する、バルクインク供給部５２を備える。さらに詳細には、供給ライン５６がインク供給部５２をノズル５４に流体結合し、これを通してインクがノズル５４に供給される。再循環ライン５８は、供給ライン５６から独立してノズル５４をインク供給部５２に流体結合し、これを通してインクがノズル５４から除去される。供給ポンプ６０は、供給ライン５６に配置され、供給ポンプ６０とノズル５４との間にある供給ライン５６内で供給ライン流体圧を生成するように、可変供給ポンプ速度を有する。同様に、再循環ポンプ６２は、再循環ライン５８に配置され、再循環ポンプ６２とノズル５４との間にある再循環ライン５８内で再循環流体圧を生成するように、可変再循環ポンプ速度を有する。したがって、供給ポンプ６０及び再循環ポンプ６２は、ノズル５４で流体圧を生成するように動作できることが理解されよう。

印刷ヘッド２２は、フレーム２４に結合され、フレーム２４に対して枢動可能である。図３〜図６に最もよく示されているように、印刷ヘッド２２は通常、内部インク通路７２を画定するハウジング７０を備える。内部インク通路７２は、ノズル５４と、供給ライン５６及び再循環ライン５８のそれぞれとの間を流体連通させる。したがって、印刷ヘッド２２は、ノズル５４を通って延伸する長手方向軸線６６を画定し、ノズル５４の配向を示す。

印刷ヘッド２２の配向を判定するための、配向センサー１００が設けられる。図３の例示的な実施形態では、配向センサー１００は、フレーム２４に結合された加速度計である。或いは、配向センサー１００は、印刷ヘッド２２などの、フレーム２４に取り付けられた任意の構造に結合されてもよい。加速度計は、垂直基準軸線２６などの固定された基準フレームに対して、長手方向軸線６６などの、印刷ヘッド２２に関連付けられた、基準となる配向を判定し得る。この実施形態では、配向センサー１００は、長手方向軸線６６と、垂直基準軸線２６との間の角度を示す、配向信号を生成する。装置によっては、エンドエフェクタの所与の位置に基づいて、ＣＮＣマシンによっていつでも配向フィードバックが提供され得る。

インクジェット印刷システム２０は、ノズル５４の上流及び下流の、インクの実際の圧力を判定する、少なくとも１つの圧力センサーをさらに備える。図３に示す例では、少なくとも１つの圧力センサーは、供給ライン５６を通してノズル５４に供給されたインクの実際の圧力を示す、供給ライン圧信号を生成するように構成された、供給圧センサー１０２を備える。少なくとも１つの圧力センサーは、再循環ライン５８を通してノズル５４から除去されたインクの実際の圧力を示す、再循環ライン圧信号を生成するように構成された、再循環圧センサー１０４をさらに備える。供給圧センサー１０２及び再循環圧センサー１０４は、圧力マニホールド１０５内に収容されている。

動作中は、印刷ヘッド２２は、インク供給部５２からインクを受けて、ノズル５４から表面１０にインク滴を選択的に吐出する。図４〜図６に最もよく示されているように、ノズル５４は、インク滴を正確に吐出するために、インクがノズル５４内に存在する所望のメニスカスレベル１１２を画定する。所望のメニスカスレベル１１２は、供給圧センサー１０２及び再循環圧センサー１０４を収容する圧力マニホールド１０５に対して、固定された位置を有する。例えば、ノズル５４の所望のメニスカスレベル１１２は、長手方向軸線６６に沿って距離Ｄ１分、供給圧センサー１０２及び再循環圧センサー１０４から離間されている。

インクジェット印刷システム２０は、印刷ヘッド２２の動作を制御するための、コントローラー１２０をさらに備える。さらに詳細には、コントローラー１２０は、動作を制御するために、データ記憶装置１２４に記憶されたロジックを実行し得る、プロセッサー１２２を備える。コントローラー１２０は、供給ポンプ６０、再循環ポンプ６２、配向センサー１００、供給圧センサー１０２、及び再循環圧センサー１０４に動作可能に結合される。コントローラー１２０は、あらゆる種類のコンピューター装置、又はコントローラーを代表するものであってもよく、或いはまた、全体がサーバーに含まれる装置などの、別の装置の一部であってもよく、コントローラー１２０の一部は、他の場所にあってもよく、或いは他のコンピューター装置内に配置されてもよい。

プロセッサー１２２は、少なくとも部分的に印刷ヘッド２２の配向に基づいて、供給ライン圧と再循環ライン圧との間の圧力差を動的に制御するようにプログラムされる。さらに詳細には、プロセッサー１２２は、配向センサー１００からの配向信号に基づいて、垂直基準軸線２６に対する、長手方向軸線６６の角度Ａを推測するようにプログラムされてもよい（図４〜図６）。また、プロセッサー１２２は、少なくとも部分的に長手方向軸線の推測した角度に基づいて、ノズル５４で目標圧力差を保つために、目標供給圧及び目標再循環圧を決定してもよい。さらに、プロセッサー１２２は、目標供給圧及び目標再循環圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御してもよく、これによって、印刷ヘッド２２の配向にかかわらず、ノズル５４で目標圧力差を与える。供給圧センサー１０２及び再循環圧センサー１０４が提供される例では、プロセッサーは、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号にそれぞれ基づいて、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにさらにプログラムされる。いくつかの例では、目標圧力差は、約＋２ミリバール〜−２ミリバール（ｍｂａｒ）の範囲内にある。

また、プロセッサー１２２は、目標供給圧及び目標再循環圧までのヘッド圧調節を計算するようにプログラムされてもよい。ヘッド圧調節は、長手方向軸線６６及び印刷ヘッド２２の配向に沿った、ノズル５４のメニスカスレベル１１２と、供給圧センサー１０２及び再循環圧センサー１０４との間の距離Ｄ１に基づく。距離Ｄ１が予め定められてほぼ固定され、配向センサー１００で長手方向軸線６６の角度が判定されると、単純な三角法を用いて、ヘッド圧調節が計算され得る。

ヘッド圧調節は、印刷ヘッド２２の配向によって変化することは理解されよう。さらに詳細には、角度Ａのコサインは、ヘッド圧調節を距離Ｄ１で割ったものに等しい。別の言い方をすれば、ヘッド圧調節は、距離Ｄ１と角度Ａのコサインとの積に等しい。したがって、長手方向軸線６６が垂直になるように印刷ヘッド２２が配向されると、角度Ａはゼロになり、ゼロのコサインは１なので、ヘッド圧調節は、距離Ｄ１に等しい。図５に示すように、印刷ヘッド２２が角度Ａ１まで回転されると、ヘッド圧調節は、距離Ｄ１に角度Ａ１のコサインを乗じたものに等しい。例えば、角度Ａ１が２０度で、距離Ｄ１が２インチ（５．０８センチメートル）の場合は、ヘッド圧調節は１．８８水柱インチ（４．６８ｍｂａｒ）である。このヘッド圧調節は後に、目標供給圧及び目標再循環圧に到達するように、予備的な供給圧及び再循環圧の計算に適用される。

さらに、図６に示すように、印刷ヘッド２２が角度Ａ２に反転されると、ヘッド圧調節は負の値になることに留意されたい。したがって、目標とする供給圧及び再循環圧を得るためには、反転した印刷ヘッド２２に対するヘッド圧調節では、予備的な供給圧及び再循環圧の計算値を増加させることが必要になる。

図７は、印刷ヘッド２２を介して供給圧及び再循環圧を動的に制御する例示的な方法２００を示す、フローチャートである。方法２００は、配向センサー１００からの配向信号に基づいて、印刷ヘッド２２の長手方向軸線６６の配向を判定するステップである、ブロック２０２から始まる。方法２００は引き続き、ブロック２０４において、印刷ヘッド２２の長手方向軸線６６と、垂直基準軸線２６との間の角度を計算する。ブロック２０６において、ノズル５４で目標圧力差を得るために、少なくとも部分的に、長手方向軸線６６の推測した角度に基づいて、ノズル５４に供給されるインクの目標供給圧、及びノズル５４から除去されるインクの目標再循環圧が決定される。ブロック２０８において、方法２００は、目標供給圧及び目標再循環圧を得るために、ノズル５４に供給する供給ラインに与えられた、供給ポンプの可変供給ポンプ速度と、ノズル５４から戻る再循環ラインに与えられた、再循環ポンプの可変再循環ポンプ速度とを制御するステップを含む。

上述したように、表面１０を塗装する方法は、フレーム２４に結合された印刷ヘッド２２を有する、インクジェット印刷システム２０を使用して実行されてもよく、印刷ヘッド２２はノズル５４を有する。本方法は、印刷ヘッド２２にインクを供給するステップと、ノズル５４から表面１０にインク滴を選択的に吐出するステップと、インクが印刷ヘッド２２に供給される際に、フレーム２４を少なくとも１自由度で作動させるステップと、ノズル５４で圧力差を動的に制御するステップとを含む。

フレーム２４を作動させるために、フレーム２４はＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の周囲で回転される。例えば、このような作動は、第１の電気モーター３６及び第２の電気モーター４０を使用して、第１のマイクロホイール３４と第２のマイクロホイール３８とを独立して駆動させることを含むことができる。特定の例において、フレーム２４がジンバル４８の周囲で枢動及び／又は回転する、フレーム基部５０を備えるときは、その作動は、第１の電気モーター３６、及び第２の電気モーター４０が順に、又は同時に動作することによって、フレーム２４が枢動することを含む。このような例では、モーター３６、４０が動作されると、ジンバル４８がフレーム基部５０に対して動く。

インクの提供については、インクはバルクインク供給部５２から、印刷ヘッド２２のノズル５４に提供又は供給される。例えば、インクは、インク供給部５２及びノズル５４に流体結合された、供給ライン５６を通してノズル５４に供給される。また、インクは、供給ライン５６から独立して、ノズル５４及びインク供給部５２に流体結合された再循環ライン５８を通して、ノズル５４から除去することができる。

インクが印刷ヘッド２２に供給されると、供給ライン５６に配置された供給ポンプ６０を使用して、供給ポンプ６０とノズル５４との間にある供給ライン５６内に供給ライン流体圧が生成され、供給ポンプ６０は可変供給ポンプ速度を有する。同様に、インクの供給により、再循環ライン５８に配置された再循環ポンプ６２を使用して、再循環ポンプ６２とノズル５４との間にある再循環ライン５８内に再循環流体圧が生成され、再循環ポンプ６２は可変再循環ポンプ速度を有する。また、インクの供給により、供給ポンプ６０及び再循環ポンプ６２が動作することによって、ノズル５４で流体圧がさらに生成される。

差圧を動的に制御するステップは、ノズル５４の上流及び下流のインクの、実際の圧力を判定するステップをさらに含む。例えば、判定を行うために、供給圧センサー１０２は、供給ライン５６を通してノズル５４に供給されるインクの実際の圧力が生成されていることを示す、供給ライン圧信号を生成する。同様に、再循環圧センサー１０４は、再循環ライン５８を通してノズル５４から除去されたインクの実際の圧力を示す、再循環ライン圧信号を生成する。可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度は、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号に基づいて制御される。

動的に制御するステップは、印刷ヘッド２２の配向を判定するステップをさらに含む。さらに詳細には、配向の判定は、配向センサー１００を使用して、固定された基準軸線２６に対する、印刷ヘッド２２に関連付けられた基準軸線６６の配向を判定することによって行われる。以下でさらに詳しく説明する。

圧力差を動的に制御するステップは、少なくとも部分的に印刷ヘッド２２の配向に基づいて、供給ライン圧と再循環ライン圧との間の圧力差を動的に制御するステップを含む。配向は、配向センサー１００からの配向信号に基づいて、垂直基準軸線２６に対する、印刷ヘッド２２の長手方向軸線６６の角度Ａを推測することによって判定され得る。ノズル５４で目標圧力差を保つための目標供給圧及び目標再循環圧は、少なくとも部分的に、印刷ヘッド２２の長手方向軸線６６の、推測した角度Ａに基づいて決定することができる。可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度は、目標供給圧及び目標再循環圧を得るために制御され、これによって、印刷ヘッド２２の配向にかかわらず、ノズル５４で目標圧力差を与える。

動的に制御するステップは、目標供給圧及び目標再循環圧までのヘッド圧調節を計算するステップをさらに含むことができる。このような計算は、印刷ヘッド２２の配向に従ったヘッド圧調節の変更を含むことができる。ヘッド圧調節は後に、目標供給圧及び目標再循環圧に到達するように、予備的な供給圧及び再循環圧の計算に適用することができる。

また本開示は、以下の実施例による実施を含む。

実施例Ａ１．フレームに結合された印刷ヘッドを有するインクジェット印刷システムを使用して、表面を塗装する方法であって、印刷ヘッドはノズルを有し、方法は、印刷ヘッドにインクを供給するステップと、ノズルから表面にインク滴を選択的に吐出するステップと、インクが印刷ヘッドに供給される際に、フレームを少なくとも１自由度で作動させるステップと、ノズルで圧力差を動的に制御するステップとを含む、方法。

実施例Ａ２．作動させるステップが、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸の周囲でフレームを回転させるステップをさらに含む、実施例Ａ１に記載の方法。

実施例Ａ３．作動させるステップが、第１及び第２の電気モーターを使用して、第１及び第２のマイクロホイールを独立して駆動させるステップをさらに含む、実施例Ａ１又はＡ２に記載の方法。

実施例Ａ４．フレームが、ジンバルの周囲で枢動及び／又は回転するフレーム基部を備え、作動させるステップが、第１及び第２の電気モーターを順に、又は同時に動作させることによって、フレームを枢動させるステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ３のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ５．インクを供給するステップが、バルクインク供給部から印刷ヘッドのノズルにインクを供給するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ４のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ６．インクを供給するステップが、インク供給部とノズルとに流体結合された供給ラインを通して、ノズルにインクを供給するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ５のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ７．供給ラインから独立した、ノズルとインク供給部とに流体結合された再循環ラインを通して、ノズルからインクを除去するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ６のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ８．インクを供給するステップが、供給ラインに配置された供給ポンプを使用して、供給ポンプとノズルとの間にある供給ライン内で供給ライン流体圧を生成するステップをさらに含み、供給ポンプが可変供給ポンプ速度を有する、実施例Ａ１からＡ７のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ９．インクを供給するステップが、再循環ラインに配置された再循環ポンプを使用して、再循環ポンプとノズルとの間にある再循環ライン内で再循環流体圧を生成するステップをさらに含み、再循環ポンプが可変再循環ポンプ速度を有する、実施例Ａ１からＡ８のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ１０．インクを供給するステップが、供給ポンプ及び再循環ポンプを動作させることによって、ノズルで流体圧を生成するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ９のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ１１．動的に制御するステップが、ノズルの上流及び下流で、インクの実際の圧力を判定するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ１０のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ１２．実際の圧力を判定するステップが、供給圧センサーを使用して、供給ラインを通してノズルに供給されたインクの実際の圧力を示す、供給ライン圧信号を生成するステップをさらに含む、実施例Ａ１１に記載の方法。

実施例Ａ１３．実際の圧力を判定するステップが、再循環圧センサーを使用して、再循環ラインを通してノズルから除去されたインクの実際の圧力を示す、再循環ライン圧信号を生成するステップをさらに含む、実施例Ａ１１又は実施例Ａ１２に記載の方法。

実施例Ａ１４．動的に制御するステップが、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号に基づいて、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ１３のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ１５．動的に制御するステップが、印刷ヘッドの配向を判定するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ１４のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ１６．配向を判定するステップが、配向センサーを使用して、固定された基準フレームに対する、印刷ヘッドに関連付けられた基準軸線の配向を判定するステップをさらに含む、実施例Ａ１５に記載の方法。

実施例Ａ１７．圧力差を動的に制御するステップが、少なくとも部分的に、印刷ヘッドの配向に基づいて、供給ライン圧と再循環ライン圧との間の圧力差を動的に制御するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ１６のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ１８．配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線（２６）に対する、印刷ヘッドの長手方向軸線の角度を推測するステップをさらに含む、実施例Ａ１７に記載の方法。

実施例Ａ１９．動的に制御するステップが、ノズルで目標圧力差を保つために、少なくとも部分的に、印刷ヘッドの長手方向軸線の、推測した角度に基づいて、目標供給圧及び目標再循環圧を決定するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ１８のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ２０．目標供給圧及び目標再循環圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するステップをさらに含み、これによって、印刷ヘッドの配向にかかわらず、ノズルで目標圧力差を与える、実施例Ａ１９に記載の方法。

実施例Ａ２１．動的に制御するステップが、目標供給圧及び目標再循環圧までのヘッド圧調節を計算するステップをさらに含む、実施例Ａ１からＡ２０のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ａ２２．計算するステップが、印刷ヘッドの配向に従ってヘッド圧調節を変更するステップをさらに含む、実施例Ａ２１に記載の方法。

実施例Ａ２３．目標供給圧及び目標再循環圧に到達するように、ヘッド圧調節を予備的な供給圧及び再循環圧の計算に適用するステップをさらに含む、実施例Ａ２２に記載の方法。

実施例Ｂ１．インク供給部と、インクを吐出するように構成され、少なくとも１自由度で回転するように支持されたノズルを有する、印刷ヘッドと、供給ラインに配置され、供給ポンプとノズルとの間にある供給ライン内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有する、供給ポンプと、再循環ラインに配置され、再循環ポンプとノズルとの間にある再循環ライン内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する、再循環ポンプと、印刷ヘッドの配向を決定する、配向センサーと、供給ポンプと、再循環ポンプと、配向センサーとに動作可能に結合されたプロセッサーであって、プロセッサーは、印刷ヘッドの配向に基づいて目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる、プロセッサーとを備える、インクジェット印刷システム。

実施例Ｂ２．インク供給部とノズルとの間に流体結合された供給ラインと、供給ラインから独立して、ノズルとインク供給部との間に流体結合された再循環ラインとをさらに備える、実施例Ｂ１に記載のシステム。

実施例Ｂ３．印刷ヘッドが長手方向軸線を画定し、プロセッサーが、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する長手方向軸線の角度を推測し、少なくとも部分的に、長手方向軸線の推測した角度に基づいて、ノズル全体の目標圧力差を保つために、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定するようにさらに構成される、実施例Ｂ２に記載のシステム。

実施例Ｂ４．インク供給部と、インクを吐出するように構成されたノズルを有する印刷ヘッドであって、印刷ヘッドは、長手方向軸線を画定し、垂直基準軸線に対して少なくとも１自由度で回転するように支持される、印刷ヘッドと、インク供給部とノズルとの間に流体結合された、供給ラインと、供給ラインから独立して、ノズルとインク供給部との間に流体結合された、再循環ラインと、供給ラインに配置され、供給ポンプとノズルとの間にある供給ライン内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有する、供給ポンプと、再循環ラインに配置され、再循環ポンプとノズルとの間にある再循環ライン内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する、再循環ポンプと、印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を判定し、配向信号を生成する、配向センサーと、供給ポンプと、再循環ポンプと、配向センサーとに動作可能に結合された、プロセッサーであって、プロセッサーは、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する、長手方向軸線の角度を推測し、少なくとも部分的に、長手方向軸線の推測した角度に基づいて、ノズル全体の目標圧力差を保つために、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定し、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる、プロセッサーとを備える、インクジェット印刷システム。

実施例Ｂ５．実際の供給ライン圧を示す供給ライン圧信号、及び実際の再循環ライン圧を示す再循環ライン圧信号を生成するように構成された、少なくとも１つの圧力センサーをさらに備える、実施例Ｂ１からＢ４のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ６．少なくとも１つの圧力センサーが、供給ライン圧センサーと、再循環ライン圧センサーとを含む、実施例Ｂ５に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ７．プロセッサーが、さらに少なくとも１つの圧力センサーに動作可能に結合され、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号にそれぞれ基づいて、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにさらにプログラムされる、実施例Ｂ６に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ８．ノズルが、ノズルでインクが保持される所望のメニスカスレベルを画定する、実施例Ｂ１からＢ７のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ９．ノズルの所望のメニスカスレベルが、印刷ヘッドの長手方向軸線に沿って距離Ｄ１分、少なくとも１つの圧力センサーから離間される、実施例Ｂ８に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ１０．プロセッサーが、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定するときに、長手方向軸線の推測した角度と、距離Ｄ１とに基づいてヘッド圧を計算し、ヘッド圧に基づいて、目標供給圧及び目標再循環圧を調節するようにさらにプログラムされる、実施例Ｂ９に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ１１．配向センサーが加速度計を含む、実施例Ｂ１からＢ１０のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ１２．少なくとも１自由度で回転するように支持されるフレームをさらに備える、実施例Ｂ１からＢ１１のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｂ１３．印刷ヘッドがフレームに結合される、実施例Ｂ１２に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｃ１．インク供給部と、少なくとも１自由度で回転するように支持されたフレームと、フレームに結合され、インクを吐出するように構成されたノズルを有する印刷ヘッドと、供給ラインに配置され、供給ポンプとノズルとの間の供給ライン内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有する、供給ポンプと、再循環ラインに配置され、再循環ポンプとノズルとの間の再循環ライン内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する、再循環ポンプと、実際の供給ライン圧を示す供給ライン圧信号、及び実際の再循環ライン圧を示す再循環ライン圧信号を生成するように構成された、少なくとも１つの圧力センサーと、印刷ヘッドの配向を決定し、配向信号を生成する、配向センサーと、供給ポンプと、再循環ポンプと、少なくとも１つの圧力センサーと、配向センサーとに動作可能に結合されたプロセッサーであって、プロセッサーは、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号に基づいて、可変供給ポンプ速度、及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる、プロセッサーとを備える、インクジェット印刷システム。

実施例Ｃ２．少なくとも１自由度が、垂直基準軸線に対するものである、実施例Ｃ１に記載のシステム。

実施例Ｃ３．印刷ヘッドが長手方向軸線を画定し、配向センサーが、印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を画定する、実施例Ｃ１又はＣ２に記載のシステム。

実施例Ｃ４．少なくとも１つの圧力センサーがフレームに結合される、実施例Ｃ１からＣ３のいずれか１つに記載のシステム。

実施例Ｃ５．インク供給部とノズルとの間に流体結合された供給ラインと、供給ラインから独立して、ノズルとインク供給部との間に流体結合された再循環ラインとをさらに備える、実施例Ｃ１からＣ４のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ｃ６．プロセッサーが、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する、印刷ヘッドの長手方向軸線の角度を推測し、少なくとも部分的に推測した角度に基づいて、ノズル全体の目標圧力差を保つために、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定し、可変供給ポンプ速度、及び可変再循環ポンプ速度を制御することによって、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るようにさらにプログラムされる、実施例Ｃ５に記載のシステム。

実施例Ｃ７．インク供給部と、垂直基準軸線に対して少なくとも１自由度で回転するように支持される、フレームと、フレームに結合され、インクを吐出するように構成されたノズルを有する印刷ヘッドであって、印刷ヘッドは長手方向軸線を画定する、印刷ヘッドと、インク供給部とノズルとの間に流体結合された、供給ラインと、供給ラインから独立して、ノズルとインク供給部との間に流体結合された、再循環ラインと、供給ラインに配置され、供給ポンプとノズルとの間にある供給ライン内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有する、供給ポンプと、再循環ラインに配置され、再循環ポンプとノズルとの間にある再循環ライン内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する、再循環ポンプと、フレームに結合され、実際の供給ライン圧を示す供給ライン圧信号、及び実際の再循環ライン圧を示す再循環ライン圧信号を生成するように構成された、少なくとも１つの圧力センサーと、印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を判定し、配向信号を生成する、配向センサーと、供給ポンプと、再循環ポンプと、少なくとも１つの圧力センサーと、配向センサーとに動作可能に結合されたプロセッサーであって、プロセッサーは、配向センサーからの配向信号に基づいて、垂直基準軸線に対する、長手方向軸線の角度を推測し、少なくとも部分的に、長手方向軸線の推測した角度に基づいて、ノズル全体の目標圧力差を保つために、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定し、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、供給ライン圧信号及び再循環圧信号にそれぞれ基づいて、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる、プロセッサーとを備える、インクジェット印刷システム。

実施例Ｃ８．ノズルが、ノズルでインクが保持される所望のメニスカスレベルを画定する、実施例Ｃ１からＣ７のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｃ９．ノズルの所望のメニスカスレベルが、印刷ヘッドの長手方向軸線に沿って距離Ｄ１分、少なくとも１つの圧力センサーから離間される、実施例Ｃ８に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｃ１０．プロセッサーが、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定するときに、長手方向軸線の推測した角度と、距離Ｄ１とに基づいてヘッド圧を計算し、ヘッド圧に基づいて、目標供給圧及び目標再循環圧を調節するようにさらにプログラムされる、実施例Ｃ９に記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｃ１１．少なくとも１つの圧力センサーが、供給ライン圧センサーと、再循環ライン圧センサーとを含む、実施例Ｃ１からＣ１０のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｃ１２．配向センサーが加速度計を含む、実施例Ｃ１からＣ１１のいずれか１つに記載のインクジェット印刷システム。

実施例Ｄ１．インクジェット印刷システムに提供される、印刷ヘッドのノズルを通るインクを動的に制御する方法であって、方法は、配向センサーからの配向信号に基づいて、印刷ヘッドの長手方向軸線の配向を判定するステップと、印刷ヘッドの長手方向軸線と垂直基準軸線との間の角度を計算するステップと、ノズルで目標圧力差を得るために、少なくとも部分的に長手方向軸線の配向に基づいて、ノズルに供給する供給ライン内の目標供給流体圧、及びノズルから戻る再循環ライン内の目標再循環流体圧を決定するステップと、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、供給ラインに提供された供給ポンプの可変供給ポンプ速度、及び再循環ラインに提供された再循環ポンプの可変再循環ポンプ速度を制御するステップとを含む、方法。

実施例Ｄ２．実際の供給ライン圧を示す供給ライン圧信号、及び実際の再循環ライン圧を示す再循環ライン圧信号を生成するために、少なくとも１つの圧力センサーがさらに提供され、可変供給ポンプ速度、及び可変再循環ポンプ速度を制御するステップが、供給ライン圧信号、及び再循環ライン圧信号にそれぞれ基づく、実施例Ｄ１に記載の方法。

実施例Ｄ３．ノズルが、ノズルにインクが保持される所望のメニスカスレベルを画定し、ノズルの所望のメニスカスレベルが、印刷ヘッドの長手方向軸線に沿って距離Ｄ１分、少なくとも１つの圧力センサーから離間され、目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を決定するステップが、長手方向軸線の配向と距離Ｄ１とに基づいてヘッド圧を計算するステップと、ヘッド圧に基づいて、目標供給圧及び目標再循環圧を調節するステップとをさらに含む、実施例Ｄ２に記載の方法。

実施例Ｄ４．少なくとも１つの圧力センサーが、供給ライン圧センサーと、再循環ライン圧センサーとを含む、実施例Ｄ２又はＤ３に記載の方法。

実施例Ｄ５．配向センサーが加速度計を含む、実施例Ｄ１からＤ４のいずれか１つに記載の方法。

実施例Ｄ６．供給ラインが、ノズルをインク供給部に流体結合し、再循環ラインが、供給ラインから独立して、ノズルをインク供給部に流体結合する、実施例Ｄ１からＤ５のいずれか１つに記載の方法。

種々の有利な配置の説明は、例示及び説明の目的で提示されており、すべてを述べ尽くそうとするものでも、開示された形式の実施形態への限定を意図するものでもない。多数の変更及び変種が、当業者にとって明らかであろう。さらに、他の有利な実施形態と比較して、異なる有利な実施形態は、異なる利点を表すことができる。選択された１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理、及び実際の応用を上手く解説するとともに、開示を他の当業者にとって理解可能にするために、選択及び説明されている。特定の使用に適するものとして、様々な変更が考えられる。

１０ 表面
２０ インクジェット印刷システム
２２ 印刷ヘッド
２４ フレーム
２６ 垂直基準軸線
３０ フレームアクチュエーター
３２ マイクロホイール作動装置
３４ 第１のマイクロホイール
３６ 第１の電気モーター
３８ 第２のマイクロホイール
４０ 第２の電気モーター
４２ 第１のホイール表面
４４ 第２のホイール表面
４６ ホイールマイクロテクスチャ
４８ ジンバル
５０ フレーム基部
５２ インク供給部
５４ ノズル
５６ 供給ライン
５８ 再循環ライン
６０ 供給ポンプ
６２ 再循環ポンプ
６６ 長手方向軸線
７０ ハウジング
７２ 内部インク通路
１００ 配向センサー
１０２ 供給圧センサー
１０４ 再循環圧センサー
１０５ 圧力マニホールド
１１２ メニスカスレベル
１２０ コントローラー
１２２ プロセッサー
１２４ データ記憶装置

Claims (10)

1. インク供給部（５２）と、
   インクを吐出するよう構成され、少なくとも１自由度で回転するように支持されたノズル（５４）を有する、印刷ヘッド（２２）と、
   供給ライン（５６）に配置され、供給ポンプ（６０）と前記ノズル（５４）との間にある前記供給ライン（５６）内で供給流体圧を生成するために、可変供給ポンプ速度を有する、供給ポンプ（６０）と、
   再循環ライン（５８）に配置され、再循環ポンプ（６２）と前記ノズル（５４）との間にある再循環ライン（５８）内で再循環流体圧を生成するために、可変再循環ポンプ速度を有する、再循環ポンプ（６２）と、
   前記印刷ヘッド（２２）の配向を判定する、配向センサー（１００）と、
   前記供給ポンプ（６０）と、前記再循環ポンプ（６２）と、前記配向センサー（１００）とに動作可能に結合されたプロセッサー（１２２）であって、前記プロセッサー（１２２）は、前記印刷ヘッド（２２）の前記配向に基づいて目標供給流体圧及び目標再循環流体圧を得るために、前記可変供給ポンプ速度、及び前記可変再循環ポンプ速度を制御するようにプログラムされる、プロセッサー（１２２）と
   を備える、インクジェット印刷システム（２０）。
2. 実際の供給ライン圧を示す供給ライン圧信号、及び実際の再循環ライン圧を示す再循環ライン圧信号を生成する、少なくとも１つの圧力センサー（１０２、１０４）をさらに備え、
   前記プロセッサー（１２２）が、前記少なくとも１つの圧力センサー（１０２、１０４）にさらに動作可能に結合され、前記供給ライン圧信号、及び前記再循環ライン圧信号にそれぞれ基づいて、前記可変供給ポンプ速度及び前記可変再循環ポンプ速度を制御するようにさらにプログラムされる、
   請求項１に記載のインクジェット印刷システム（２０）。
3. 前記ノズル（５４）が、インクが前記ノズル（５４）で保持される所望のメニスカスレベル（１１２）を画定し、前記ノズル（５４）の前記所望のメニスカスレベル（１１２）が、前記印刷ヘッド（２２）の長手方向軸線（６６）に沿って距離Ｄ１分、前記少なくとも１つの圧力センサー（１０２、１０４）から離間される、請求項１又は２に記載のインクジェット印刷システム（２０）。
4. 前記プロセッサー（１２２）が、前記目標供給流体圧及び前記目標再循環流体圧を決定するときに、前記長手方向軸線（６６）の推測した角度（Ａ）と、前記距離Ｄ１とに基づいてヘッド圧を計算し、前記ヘッド圧に基づいて、目標供給圧及び目標再循環圧を調節するようにさらにプログラムされる、請求項３に記載のインクジェット印刷システム（２０）。
5. 前記インク供給部（５２）と前記ノズル（５４）との間に流体結合された、供給ライン（５６）と、
   前記供給ライン（５６）から独立して、前記ノズル（５４）と前記インク供給部（５２）との間に流体結合された、再循環ライン（５８）と
   をさらに備え、
   前記印刷ヘッド（２２）が、長手方向軸線（６６）を画定し、前記プロセッサー（１２２）が、
   前記配向センサー（１００）からの配向信号に基づいて、垂直基準軸線（２６）に対する前記長手方向軸線（６６）の角度（Ａ）を推測し、
   少なくとも部分的に、前記長手方向軸線（６６）の前記推測した角度（Ａ）に基づいて、前記ノズル（５４）全体の目標圧力差を保つために、前記目標供給流体圧及び前記目標再循環流体圧を決定する、
   ようにさらにプログラムされる、
   請求項１から４のいずれか一項に記載のインクジェット印刷システム（２０）。
6. フレーム（２４）に結合された印刷ヘッド（２２）を有するインクジェット印刷システム（２０）を使用して、表面（１０）を塗装する方法であって、前記印刷ヘッド（２２）はノズル（５４）を有し、前記方法は、
   前記印刷ヘッド（２２）にインクを供給するステップと、
   前記ノズル（５４）から前記表面（１０）にインク滴を選択的に吐出するステップと、
   前記インクが前記印刷ヘッド（２２）に供給される際に、前記フレーム（２４）を少なくとも１自由度で作動させるステップと、
   前記ノズル（５４）の圧力差を動的に制御するステップと
   を含む、方法。
7. 動的に制御する前記ステップが、供給ライン圧信号及び再循環ライン圧信号に基づいて、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 圧力差を動的に制御する前記ステップが、少なくとも部分的に、前記印刷ヘッド（２２）の配向に基づいて、供給ライン圧と再循環ライン圧との間の圧力差を動的に制御するステップをさらに含む、請求項６又は７に記載の方法。
9. 動的に制御する前記ステップが、
   少なくとも部分的に、前記印刷ヘッド（２２）の長手方向軸線（６６）の推測した角度（Ａ）に基づいて、前記ノズル（５４）の目標圧力差を保つために、目標供給圧及び目標再循環圧を決定するステップと、
   前記目標供給圧及び前記目標再循環圧を得るために、可変供給ポンプ速度及び可変再循環ポンプ速度を制御して、前記印刷ヘッド（２２）の配向にかかわらず、前記ノズル（５４）に前記目標圧力差を与えるステップと
   をさらに含む、請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 動的に制御する前記ステップが、目標供給圧及び目標再循環圧にするためのヘッド圧調節を計算するステップをさらに含み、
    計算する前記ステップが、
    前記印刷ヘッド（２２）の配向に従って前記ヘッド圧調節を変更するステップと、
    前記目標供給圧及び前記目標再循環圧に到達するように、前記ヘッド圧調節を予備的な供給圧及び再循環圧の計算に適用するステップと
    をさらに含む、請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。

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