JP2023515014A - インク圧力を制御するための低コストインク送出システム - Google Patents

Abstract

インクジェットプリントヘッドにインクを送出するためのインク送出システム。このシステムは、第１のインクタンクと、第２のインクタンクと、空気入口及び空気出口を有する主空気ラインと、第１のインクタンクと主空気ラインとを相互接続する第１の空気ラインと、第２のインクタンクと主空気ラインとを相互接続する第２の空気ラインと、主空気ライン内に位置決めされた空気ポンプと、主空気ライン内に位置決めされた第１及び第２の空気流制限器と、第１及び第２のインクタンクを相互接続するインク循環ラインと、インク循環ライン内に位置決めされる、第１のインクタンクから第２のインクタンクにインクを圧送するためのインクポンプとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットプリンタのためのインク送出システムに関する。本発明は、主に、１つ又は複数のプリントヘッドに比較的一定の圧力でインクを供給し、且つ既存の循環式インク送出システムのコストを削減するために開発された。

Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）技術を採用したインクジェットプリンタは、スモールオフィス・ホームオフィス（「ＳＯＨＯ」）プリンタ、ラベルプリンタ、大判プリンタなど、様々な印刷フォーマット向けに市販されている。Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリンタは、通常、ユーザが交換可能な１つ又は複数の固定式インクジェットプリントヘッドを含む。例えば、ＳＯＨＯ向けプリンタは、単一のユーザ交換可能な多色プリントヘッドを含み、高速インクジェット印刷機は、媒体送り方向に沿って整列された複数のユーザ交換可能なモノクロプリントヘッドを含み、大判プリンタは、大判ページ幅全体に広がるように千鳥状に重ねて配置された複数のユーザ交換可能なプリントヘッドを含む。

複数のプリントヘッドにインクを供給することは、プリントヘッドの数が増えるにつれて問題となり得る。高いプリント品質を維持するために、各プリントヘッドは、共通のインクリザーバからほぼ同じインク圧力でインクを受け取る必要がある。

その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第１０，２５２，５４０号明細書は、同じカラーチャネルに複数のプリントヘッドを有するデジタルインクジェット印刷機に適したインク送出システムを記載している。このシステムは、共通のインク送出モジュールにおける総圧力制御と、それぞれのプリントヘッドを含む各プリントモジュールにおける局所的な微細圧力制御とを使用する。複数のインクジェットプリントヘッドの高いインク流れの要求により、インク送出モジュールのインク圧力を制御するためのダイヤフラムポンプは、大型で高品質なポンプであることが要求される。したがって、インク送出モジュールは、主にダイヤフラムポンプの高コストに起因して、インク送出システム全体のうちで必然的に高価な構成要素である。

各カラーチャネルに少数の（例えば、１つ又は２つの）プリントモジュールを有するインクジェット印刷機の場合、より大型のシステムのために設計された高価なインク送出モジュールは、望ましくなく、システムの全体的なコストを大幅に増大させる。したがって、より小型のインクジェット印刷機で使用するのに適した低コストのインク送出システムを提供することが望ましいであろう。さらに、米国特許第１０，２５２，５４０号明細書に記載されているインク送出モジュールの低コストの代替品を提供することが望ましいであろう。

第１の態様において、１つ又は複数のプリントヘッドにインクを送出するためのインク送出システムであって、
第１の空気ポート、プリントヘッド出口に接続するための第１のインクポート、バルクインク供給源に接続するためのインク補給ポート及び第１のインク循環ポートを有する第１のインクタンクと、
第２の空気ポート、プリントヘッド入口に接続するための第２のインクポート及び第２のインク循環ポートを有する第２のインクタンクと、
空気入口及び空気出口を有する主空気ラインと、
第１の空気ポートと主空気ラインとを相互接続する第１の空気ラインと、
第２の空気ポートと主空気ラインとを相互接続する第２の空気ラインと、
第１及び第２の空気ライン間で主空気ライン内に位置決めされた空気ポンプであって、空気入口から空気出口に向かって空気を圧送するように構成される空気ポンプと、
空気入口と第１の空気ラインとの間に位置決めされた第１の空気流制限器と、
空気出口と第２の空気ラインとの間に位置決めされた第２の空気流制限器と、
第１及び第２のインクタンクを相互接続するインク循環ラインと、
インク循環ライン内に位置決めされる、第１のインクタンクから第２のインクタンクにインクを圧送するためのインクポンプと
を含むインク送出システムが提供される。

第１の態様によるインク送出システムは、有利には、空気流制限器と協働する単一の低コストの空気ポンプを用いて、低圧及び高圧のインクタンク内のインク圧力を制御する。このインク送出システムは、カラーチャネルごとに１つ又は２つのモノクロプリントヘッドを有するタイプのインクジェットプリンタで使用するのに特に適している。この方法において、高価な高品質のダイヤフラムポンプを使用することなく、安定した圧力をプリントヘッドに送出可能である。

好ましくは、第１のインクタンクは、負に加圧され、及び第２のインクタンクは、正に加圧される。

好ましくは、負のインクラインは、第１のインクポートに接続され、正のインクラインは、第２のインクポートに接続され、及び１つ又は複数のプリントヘッドは、正及び負のインクライン間に相互接続される。

好ましくは、各プリントヘッドは、プリントモジュール内に含まれ、局所的な圧力制御を有する。

好ましくは、インク送出システムは、インク供給ラインを介して第１のインクタンクに接続されたバルクインク供給源をさらに含む。

好ましくは、インク送出システムは、インク供給ライン内に位置決めされた補給ポンプをさらに含む。

好ましくは、第１のインクタンクは、第１のインクレベルセンサを有し、補給ポンプは、第１のインクレベルセンサが第１のインクタンク内のインクの所定のレベルを感知することに応答して、バルクインク供給源から第１のインクタンクにインクを圧送するように制御される。

好ましくは、第２のインクタンクは、第２のインクレベルセンサを有し、インクポンプは、第２のインクレベルセンサが第２のインクタンク内のインクの所定のレベルを感知することに応答して、第１のインクタンクから第２のタンクにインクを圧送するように制御される。

好ましくは、インク送出システムは、第２のインクタンクから１つ又はプリントヘッドを通してインクを循環させ、且つ第１のインクタンクにインクを戻すように構成される。

第２の態様において、主空気ラインに接続されたそれぞれの第１及び第２の空気ラインを有するそれぞれの第１及び第２のインクタンク内の第１及び第２のインク圧力を制御する方法であって、
第１及び第２の空気ライン間で主空気ラインに動作可能に接続された空気ポンプを作動させるステップと、
主空気ライン内に位置決めされた第１及び第２の空気流制限器を使用して、第１及び第２のインク圧力を制御するステップと
を含み、
主空気ラインを通した空気流方向に対して、第１の空気流制限器は、第１の空気ラインの上流にあり、及び第２の空気流制限器は、第２の空気ラインの下流にある、方法が提供される。

好ましくは、第１及び第２の空気流制限器は、調整可能である。

好ましくは、第１及び第２の空気流制限器は、独立して制御可能である。

好ましくは、第１及び第２のインクタンクは、１つ又は複数のインクジェットプリントヘッドを含む流体ループ内で接続される。

好ましくは、方法は、プリントヘッドからプリントするステップを含む。

好ましくは、方法は、プリント中に各プリントヘッドにおけるインク圧力を局所的に制御するステップを含む。

好ましくは、方法は、第１のインクタンクから第２のインクタンクにインクを圧送することにより、第２のインクタンク内のインクを補充するステップを含む。

好ましくは、方法は、バルクインク供給源から第１のインクタンクにインクを圧送することにより、第１のインクタンク内のインクを補充するステップを含む。

好ましくは、第１のインクタンクは、負に加圧され、及び第２のインクタンクは、正に加圧される。

本明細書で使用する場合、「インク」という用語は、インクジェットプリントヘッドからプリントされ得る任意のプリント流体を意味すると解釈される。インクは、着色剤を含んでも又は含まなくてもよい。したがって、「インク」という用語は、従来の染料ベース又は顔料ベースのインク、赤外線インク、定着剤（例えば、下塗り剤及び仕上剤）、３Ｄプリント流体などを含むことができる。流体又はプリント用流体に言及する場合、これは、本明細書における「インク」の意味を限定することを意図していない。

ここで、添付の図面を参照して本発明の実施形態を例としてのみ記載する。

図１は、本発明によるインク送出システムを概略的に示す。 図２は、プリントモジュールの斜視図である。

図１を参照すると、インク送出モジュール７に接続された正のインクライン３（「正レール」）及び負のインクライン５（「負レール」）を含むインク送出システム１が概略的に示されており、インク送出モジュール７は、正のインクライン及び負のインクラインのそれぞれにおけるインク圧力を調節する。複数のプリントモジュール９は、それぞれの入口ライン１０及び出口ライン１２を介して正のインクライン３と負のインクライン５との間に相互接続されている。図１には、２つのプリントモジュール９が示されているが、任意の数のプリントモジュール（例えば、１、２又は３つのプリントモジュール）が正のインクライン３と負のインクライン５との間に相互接続され得ることが理解されるであろう。プリントモジュール９は、個々のプリントモジュールよりも広いプリントゾーン媒体にわたって延在するように、千鳥状に重なり合う配置で物理的に位置決めされ得る。このようにして、約８インチを超える幅（例えば、少なくとも１６インチ、少なくとも３２インチ又は少なくとも４０インチ）を有するプリント媒体へのプリントのために、複数のプリントモジュール９を採用することができる。代替的に又は追加的に、プリントモジュール９は、媒体送り経路に沿って整列され得る。

図２を簡単に参照すると、個々のプリントモジュール９は、供給モジュール１４と、供給モジュールに着脱可能に接続されたプリントヘッド１６とで構成されている。プリントヘッド１６は、プリント媒体へのインクジェットプリントのためのプリントチップのアレイを含み、当技術分野で知られているように、モノクロ又はカラープリントヘッド（例えば、２色又は４色プリントヘッド）であり得る。例えば、プリントヘッド１６は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第９，９５０，５２７号明細書に記載されているタイプのものであり得る。明瞭性の観点から、本明細書では、単色のインクのためのインク送出システムを記載するが、複数色のインクの供給のために複数のインク送出システムを使用できることが理解されるであろう。

供給モジュール１４は、プリントヘッド１６のための駆動及び論理回路（例えば、プリントエンジンコントローラチップ、駆動トランジスタ等を有する１つ又は複数のＰＣＢ）を収容する本体２０と、入口モジュール２２及び出口モジュール２４とを含む。入口モジュール２２は、入口ライン１０に接続されたモジュール入口ポート２６を有し、出口モジュール２４は、出口ライン１２に接続されたモジュール出口ポート２８を有する。適切なプリントモジュールカップリング２９は、必要に応じてプリントモジュール全体の便利な交換を可能にする。

プリントヘッド１６は、プリントヘッド入口及び出口カップリング３０及び３２によって供給モジュール１４に流体的に接続される。プリントヘッド入口及び出口カップリング３０及び３２は、典型的には、ユーザによる各プリントモジュール９からの使用済みプリントヘッド１６の便利な取り外し及び新しいプリントヘッドとの交換を可能にするクイック接続カップリングである。

入口モジュール２２は、それぞれのプリントモジュール９のためのプリントヘッド１６内のインク圧力の局所的な制御を提供するためのすべての必要な構成要素を含む。したがって、各プリントモジュール９は、それぞれのプリントヘッド１６におけるインク圧力の局所的な独立した制御を提供し、それにより局所的な圧力変動に応答して局所的なインク圧力を自動的且つ動的に微調整することができる。各プリントモジュール９内の局所的圧力制御の詳細な説明については、米国特許第１０，２５２，５４０号明細書を参照されたい（その内容が参照により本明細書に組み込まれる）。

図１に戻ると、インク送出モジュール７は、負のインクライン５に接続された第１のインクポート５２を有する第１のインクタンク５０と、正のインクライン３に接続された第２のインクポート５６を有する第２のインクタンク５４とを含む。第１及び第２のインクタンク５０及び５４は、それぞれの第１及び第２の空気ライン６４及び６６を介して共通の主空気ライン６２に接続されたそれぞれの第１及び第２の空気ポート５８及び６０を有する。第１及び第２の空気ライン６４及び６６間の主空気ライン６２には、空気ポンプ６８が位置決めされている。空気ポンプ６８は、主空気ライン６２の一端にある空気入口７０を通して空気を吸い込み、反対側の端にある空気出口７２を通して空気を送り出す。第１の（上流）空気流制限器７６は、空気入口７０と第１の空気ライン６４との間に位置決めされ、第２の（下流）空気流制限器７８は、空気出口７２と第２の空気ライン６６との間に位置決めされる。第１及び第２の空気流制限器７６及び７８は、それを通る空気流を独立して制御するために独立して調整可能であり得る。いくつかの実施形態では、第１及び第２の空気流制限器７６及び７８は、第１及び第２のインクタンク５０及び５４内の空気又はインク圧力センサ（図示せず）に応答して、インク圧力を動的に調整するためのコントローラ（図示せず）の制御下で自動的に調整可能であり得る。

空気ポンプ６８が作動すると、第１及び第２の空気流制限器７６及び７８が協働して、第１のインクタンク５０に負のヘッド圧を、第２のインクタンク５４に正のヘッド圧を発生させる。プリント中、インクは、正のインクライン３を介して第２のインクタンク５４から引き出され、それぞれのプリントヘッド１６を含むプリントモジュール９を通り、負のインクライン５を介して第１のインクタンク５０に戻される。

第２のインクタンク５４から消費されたインクは、第１のインクタンクの第１のインク循環ポート８２と、第２のインクタンクの第２の循環ポート８４とを相互接続するインク循環ライン８０を介して第１のインクタンク５０から補充される。インクポンプ８６（又は「リフトポンプ」）は、インク循環ライン８０に位置決めされ、負圧の第１のインクタンク５０から正圧の第２のインクタンク５４にインクを引き上げるようになっている。インクポンプ８６の作動は、コントローラ（図示せず）によって制御され、このコントローラは、第２のインクタンク５４内のインクレベルが所定のレベルより低くなったことに応答して、第２のインクタンク５４内の第２のインクレベルセンサ８８から信号を受け取り、インクポンプを作動させる。

第１のインクタンク５４は、バルクインク供給源９０と第１のインクタンクの補給ポート９４とを相互接続する供給ライン９２を介してバルクインク供給源９０から補充される。補給ポンプ９６は、第１のインクタンク５０からインクが消費されたとき、第１のインクタンク５０にインクを補給するために供給ライン９２に位置決めされている。補給ポンプ９６の作動は、コントローラ（図示せず）によって制御され、このコントローラは、第２のインクタンク内のインクレベルが所定のレベルより低くなったことに応答して、第２のインクタンク５４内の第２のインクレベルセンサ９８から信号を受け取り、補給ポンプを作動させる。

インク送出モジュール７は、典型的には、各種外部カップリング、すなわち供給ライン９２を接続するための供給カップリング１０１、正のインクライン３を接続するための正ラインカップリング１０２及び負のインクライン５を接続するための負ラインカップリング１０３を備える自己完結型のユニットである。

上記で示唆したように、プリント中、調整された正圧のインクが正のインクライン３に供給される。各プリントモジュール９は、正のインクライン３からインクを引き込み、そのインクは、負のインクライン５を介して、調整された負圧でインク送出モジュール７に戻される。正のインクライン３及び負のインクライン５における相対的な正圧及び負圧の制御を維持することにより、各プリントモジュール９において比較的一定の背圧が提供される。各プリントヘッド１６における背圧の追加の局所制御は、各プリントモジュール９における局所圧力コントローラによって提供され得る（米国特許第１０，２５２，５４０号明細書を参照されたい）。

第１及び第２の空気流制限器７６及び７８によって第１及び第２のインクタンク５０及び５４の両方におけるヘッド圧を制御する空気ポンプ６８は、有利には、インク送出モジュール７において高価な高品質のダイヤフラムポンプを使用することなく、簡単な圧力制御を可能にする。リフトポンプ８６は、圧力調節に関与しないため、比較的安価なポンプであり得る。したがって、インク送出モジュール７の全体的なコストは、例えば、１つ又は２つのプリントモジュール９に対して適切な圧力制御を提供しながら、先行技術のシステムと比較して最小化される。

当然のことながら、本発明は、例としてのみ記載されており、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内で詳細の変更形態がなされ得ることが理解されるであろう。

Claims (18)

1. １つ又は複数のインクジェットプリントヘッドにインクを送出するためのインク送出システムにおいて、
   第１の空気ポート、プリントヘッド出口に接続するための第１のインクポート、バルクインク供給源に接続するためのインク補給ポート及び第１のインク循環ポートを有する第１のインクタンクと、
   第２の空気ポート、プリントヘッド入口に接続するための第２のインクポート及び第２のインク循環ポートを有する第２のインクタンクと、
   空気入口及び空気出口を有する主空気ラインと、
   前記第１の空気ポートと前記主空気ラインとを相互接続する第１の空気ラインと、
   前記第２の空気ポートと前記主空気ラインとを相互接続する第２の空気ラインと、
   前記第１及び第２の空気ライン間で前記主空気ライン内に位置決めされた空気ポンプであって、前記空気入口から前記空気出口に向かって空気を圧送するように構成される空気ポンプと、
   前記空気入口と前記第１の空気ラインとの間に位置決めされた第１の空気流制限器と、
   前記空気出口と前記第２の空気ラインとの間に位置決めされた第２の空気流制限器と、
   前記第１及び第２のインクタンクを相互接続するインク循環ラインと、
   前記インク循環ライン内に位置決めされる、前記第１のインクタンクから前記第２のインクタンクにインクを圧送するためのインクポンプと
   を含むことを特徴とするインク送出システム。
2. 請求項１に記載のインク送出システムにおいて、前記第１のインクタンクは、負に加圧され、及び前記第２のインクタンクは、正に加圧されることを特徴とするインク送出システム。
3. 請求項１に記載のインク送出システムにおいて、負のインクラインは、第１のインクポートに接続され、正のインクラインは、前記第２のインクポートに接続され、及び１つ又は複数のプリントヘッドは、前記正及び負のインクライン間に相互接続されることを特徴とするインク送出システム。
4. 請求項３に記載のインク送出システムにおいて、各プリントヘッドは、プリントモジュール内に含まれ、局所的な圧力制御を有することを特徴とするインク送出システム。
5. 請求項１に記載のインク送出システムにおいて、インク供給ラインを介して前記第１のインクタンクに接続された前記バルクインク供給源をさらに含むことを特徴とするインク送出システム。
6. 請求項３に記載のインク送出システムにおいて、インク供給ライン内に位置決めされた補給ポンプをさらに含むことを特徴とするインク送出システム。
7. 請求項６に記載のインク送出システムにおいて、前記第１のインクタンクは、第１のインクレベルセンサを有し、前記補給ポンプは、前記第１のインクレベルセンサが前記第１のインクタンク内のインクの所定のレベルを感知することに応答して、前記バルクインク供給源から前記第１のインクタンクにインクを圧送するように制御されることを特徴とするインク送出システム。
8. 請求項１に記載のインク送出システムにおいて、前記第２のインクタンクは、第２のインクレベルセンサを有し、前記インクポンプは、前記第２のインクレベルセンサが前記第２のインクタンク内のインクの所定のレベルを感知することに応答して、前記第１のインクタンクから前記第２のタンクにインクを圧送するように制御されることを特徴とするインク送出システム。
9. 請求項１に記載のインク送出システムにおいて、前記第２のインクタンクから１つ又はプリントヘッドを通してインクを循環させ、且つ前記第１のインクタンクに前記インクを戻すように構成されることを特徴とするインク送出システム。
10. 主空気ラインに接続されたそれぞれの第１及び第２の空気ラインを有するそれぞれの第１及び第２のインクタンク内の第１及び第２のインク圧力を制御する方法において、
    前記第１及び第２の空気ライン間で前記主空気ラインに動作可能に接続された空気ポンプを作動させるステップと、
    前記主空気ライン内に位置決めされた第１及び第２の空気流制限器を使用して、前記第１及び第２のインク圧力を制御するステップと
    を含み、
    前記主空気ラインを通した空気流方向に対して、前記第１の空気流制限器は、前記第１の空気ラインの上流にあり、及び前記第２の空気流制限器は、前記第２の空気ラインの下流にあることを特徴とする方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、前記第１及び第２の空気流制限器は、調整可能であることを特徴とする方法。
12. 請求項１０に記載の方法において、前記第１及び第２の空気流制限器は、独立して制御可能であることを特徴とする方法。
13. 請求項１０に記載の方法において、前記第１及び第２のインクタンクは、１つ又は複数のインクジェットプリントヘッドを含む流体ループ内で接続されることを特徴とする方法。
14. 請求項１３に記載の方法において、前記プリントヘッドからプリントするステップをさらに含むことを特徴とする方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、プリント中に各プリントヘッドにおけるインク圧力を局所的に制御するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
16. 請求項１４に記載の方法において、前記第１のインクタンクから前記第２のインクタンクにインクを圧送することにより、前記第２のインクタンク内のインクを補充するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、バルクインク供給源から前記第１のインクタンクにインクを圧送することにより、前記第１のインクタンク内のインクを補充するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
18. 請求項１０に記載の方法において、前記第１のインクタンクは、負に加圧され、及び前記第２のインクタンクは、正に加圧されることを特徴とする方法。
    
    

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