JP5273338B2 - 導管を通して流体を移送するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、供給源から受け部に流体を送出する機械に関し、より具体的には、繰り返し導管を変形させて、流体を移動させる機械に関する。

流体移送システムは周知であり、多数の用途で用いられる。例えば、知られている適用例を２つだけ挙げてみると、プリンタにおいては、インクを供給源から１つ又はそれ以上のプリントヘッドに移送することができ、薬剤を液体源からポートに送給して、患者に射出することができる。これらの知られているシステムにおける、流体を移動させる１つの方法は蠕動ポンプである。蠕動ポンプは、一般に、一対のロータを含み、これを通して送給導管が配置される。モータの駆動力下でのロータの回転が、送給方向に送給導管を押し潰す。ある量の流体が送給方向に押される際に、供給源は、引き続き送給導管を充填するため、流体は、連続的に送給導管を通して射出ポートに送出される。

蠕動ポンプの使用から生じる１つの問題は、繰り返される導管の押し潰しである。ロータが回転する際に、導管の壁が元へ戻るようになる前に、ロータは、一般に、その壁を互いに緊密に押し付ける。短い長さの導管が押し潰され、膨張expandされる回数が増えるのに伴って、導管の耐用寿命は悪影響を受ける。導管についてのこうした耐用寿命が短縮される危険性に対処する１つの方法は、シリコーン・エラストマのような流体導管によく用いられるものより弾性のある導管材料を用いることである。残念なことに、より弾性的な材料は高価で、幾つかの用途では、コスト競争が激しい。

導管を通して流体を送給するシステムで用いられる他の方法には、ブラダが配置されたリザーバを設けることが含まれる。ブラダは、入口弁と出口弁との間に連結される。ブラダにはガスが周期的に充填されてリザーバから流体が送出され、リザーバから流体が送出され、次いで、次の周期が開始される前に通気される。別の方法は、圧縮ガスを囲まれたリザーバに噴射して、リザーバからの流体を推し進めるものである。囲まれたリザーバ内の圧力は、リザーバ内の流体供給が本質的に尽きるまで、連続的に高められる。感知されるリザーバ内の低レベルに応じて、ガス噴射が終了し、リザーバ内の圧力が通気されるため、リザーバは補充されるか又は交換されることができる。補充又は交換後に、圧縮ガスが再度リザーバ内に送り込まれて、流体を導管の中に及び導管を通して移動させる。しかし、これらの種々の方法においてリザーバ又は内部リザーバ・チャンバを加圧するために用いられるポンプは、幾つかの用途では、一般に高価な又は崇高いものである。

上述の固形インク又は相変化インクプリンタもまた、リザーバからプリントヘッドに液体インクを移送するものである。これらのプリンタは、従来、ペレットとして、又は、チャネルへの開口部を通して供給チャネルに挿入されるシアン、イエロー、マゼンタ、及びブラックのカラーインクのインクスティックとして、インクを固体形態で用いる。開口部の各々は、１つの特定の構成のスティックのみを受け入れるように構築することができる。このように供給チャネルの開口部を構築することは、特定の特徴を有するインクスティックが間違ったチャネルに挿入される危険性を減少させる助けとなる。

インクスティックがその対応する供給チャネル内に供給された後で、それらは、重力又は機械式アクチュエータによってプリンタのヒータ・アセンブリに付勢される。ヒータ・アセンブリは、電気エネルギを熱に変換するヒータと、溶融プレートとを含む。溶融プレートは、一般には、プレート又は片持ち漏斗の形状の、アルミニウム又は他の軽量の材料から形成される。ヒータは、溶融プレートと接触するインクスティックを溶融する温度に溶融プレートを加熱するために溶融プレートに最も近い。溶融プレートは、固形インクチャネルに対して傾けることができ、溶融プレート上に当たる固形インクが相を変化させる際に、その色用のリザーバ内に滴下するように方向付けられる。リザーバ内に保管されたインクは、次の使用を待ちながら、引き続き加熱される。

液体のカラーインクの各々のリザーバは、少なくとも１つのマニホルド通路を通してプリントヘッドに連結することができる。プリントヘッドが受け取り媒体又は画像ドラム上にインクをジェット噴射することを要求したときに、液体インクがリザーバから引き出される。一般には圧電デバイスであるプリントヘッド要素は、コントローラが駆動電圧でこの要素を選択的に作動させる際に、液体インクを受け取り、このインクを画像形成面上に放出する。具体的には、液体インクは、プリントヘッド内の圧電要素によって微細なオリフィスから射出されるようにマニホルドを通してリザーバから流れる。

液体インクのプリントヘッドのスループット率が増加するのに伴って、十分な量の液体インクをプリントヘッドに送給する必要性も増加する。より高いスループット率から生じる１つの問題は、プリントヘッド流路内の抵抗及び圧力に対する増加した感度である。制限されたインク流量は、画像形成速度を制限するか又は減少させる可能性がある。リザーバとプリントヘッド要素との間で液体インクをフィルタ処理するフィルタ・システムを有するシステムにおいては、流量はまた、時間経過に伴い変化し、所望の印刷品質を提供するのに十分な量で液体インクをプリントヘッドに引き出すには不十分となる場合がある。

流動抵抗問題に対処する１つの方法は、フィルタ面積を増加させることである。増加したフィルタ面積は、多量のインクをフィルタを通して移動させるのに必要な圧力降下を減少させる。しかし、フィルタ面積を増加させると、フィルタ材料は高価なことが多いため、プリンタ価格も増加する。さらに、相変化プリンタのプリントヘッド近傍の空間は常に容易に利用できるとは限らないため、より大きなフィルタのための空間は利用できない場合がある。

流動抵抗、並びに、高速画像形成に伴う増加した容量要求を克服する別の方法は、制限的な流路を通してインクを押し出すために液体インクを加圧することである。導管内で流体を加圧する１つの知られている方法は、蠕動ポンプを用いることである。上述のように、蠕動ポンプは、導管の耐用寿命に悪影響を及ぼす可能性がある。固形インクプリンタの消費者は価格に敏感であり、より高価な導管材料を有する蠕動ポンプの使用は、プリンタの価格付けに悪影響を及ぼす可能性がある。

上述のように導管内で流体を加圧する他の方法もまた、固形インクプリンタの製造においてトレードオフを課すものである。例えば、上述のリザーバ及びリザーバの配置を含めると、ポンプ作動パラメータに対応させるために、幾つかの既存のプリンタ設計の大規模な修正が必要になる場合がある。既存の部品の配置があまりにも広範囲にわたる場合には、空間制約のような他の制限が生じる場合がある。

後述の流体移送装置は、流体源から流体のための受け部への流体の流れを容易にするものである。流体移送装置は、供給源から受け部への流体の流れを容易にするものである。流体移送装置は、流体源と流体受け部との間に連結された導管を通して流体を移送するための流体移送導管と、流体源と流体受け部との間の流体移送導管の一部に沿った、流体移送導管の近傍の圧縮機導管と、流体を圧縮機導管内に噴射するための圧縮機導管に連結されたポンプと、流体移送導管を通して流体を送出するために圧縮機導管の加圧及び通気を選択的に可能にするように動作される、圧縮機導管の近傍の流体移送導管の一部を圧縮し、圧縮解除する通気穴と、を含む。

この種の流体移送装置を、プリンタ、多機能製品、パッケージング・マーカ、又は他の画像形成装置若しくはサブシステムのような相変化インク画像形成装置に組み込んで、プリントヘッド・リザーバへの溶融インクの流れを容易にすることができる。これらの画像形成装置は、便宜上、以下ではプリンタと呼ばれる。改善された相変化インク画像形成装置は、固形インクスティックを溶融させて、溶融インクを生成するための溶融要素と、溶融要素によって生成される溶融インクを収集するための溶融インクコレクタと、溶融インクコレクタから溶融インクを移送するための溶融インク移送装置と、溶融インク移送装置から受け取った溶融インクを保管するための溶融インクリザーバと、溶融インクリザーバから溶融インクを受け取るためのプリントヘッドと、プリントヘッドが溶融インクを射出して、画像を形成する画像形成面と、を含み、溶融インク移送装置は、さらに、インク移送導管と圧縮機導管とを有する二重導管を含み、二重導管のインク移送導管の出口端は溶融インクリザーバに連結され、二重導管のインク移送導管の入口端は溶融インクコレクタに連結されており、流体を二重導管の圧縮機導管内に噴射するために圧縮機導管の入口に連結された流体ポンプと、圧縮機導管内の圧力を選択的に解放するための二重導管の圧縮機導管に連結された通気弁とを含み、圧縮機導管の加圧及び通気がインク導管を圧縮及び圧縮解除する。

流体を送出するための改善された方法は、流体移送導管に対して作用された圧力を解放し、解放された圧力に応じて流体移送導管が元へ戻る際に、流体源から流体移送装置に流体を引き出すように圧縮機導管を通気し、流体移送導管の流体の一部を放出する目的のために、圧縮機導管内の圧力を高めるように流体を圧縮機導管に噴射する、ステップを含む。

流体移送装置及び流体移送装置を組み込むインク画像形成装置の上記の態様及び他の特徴を、添付の図面と関連させて以下で説明する。

図１を参照すると、以下により詳細に説明される、流体移送装置を組み込むインクプリンタ１０の斜視図が示され、この流体移送装置は、フィルタの流体抵抗を克服するのに十分な圧力で溶融インクをリザーバに送給する。読者は、流体移送装置が固形インクプリンタの実施形態にあるように開示されているが、この流体移送装置は、他の流体移送用途に用いるように構成できることを理解すべきである。従って、本明細書において説明される流体移送装置は、多くの代替的な形態及び変形態様で実施することができる。さらに、任意の好適なサイズ、形状、若しくは種類の要素又は材料を用いることができる。

図１は、上面１２と側面１４とを有する外側ハウジングを含むインクプリンタ１０を示す。フロントパネル表示画面１６のようなユーザインターフェース・ディスプレイは、プリンタのステータスに関する情報及びユーザの命令を表示する。プリンタの動作を制御するためのボタン１８又は他の制御要素は、ユーザインターフェース・ウィンドウに隣接しているか、又はプリンタ上の他の位置にあってもよい。インクジェット印刷機構（図３）は、ハウジングの内側に収容される。溶融インク移送装置は、溶融インクを溶融要素から収集し、この溶融インクを印刷機構に送給する。溶融インク移送装置は、プリンタ・ハウジング上面の下方に収容される。ハウジングの上面は、インク供給システムにユーザがアクセスできるように、図２に示されるように開くヒンジ取り付けされたインクアクセス・カバー２０を含む。

図２に示される特定のプリンタにおいては、インクアクセス・カバー２０は、プリンタのインクアクセス・カバー２０が持ち上げられたときに、インク支持リンク機構２２が摺動し、インク支持位置にピボット運動するように、インク支持リンク機構要素２２に取り付けられている。図２からわかるように、インクアクセス・カバーを開けると、キー付き開口部２４Ａ−Ｄを有するキー・プレート２６が現れる。各々のキー付き開口部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは、固形インク供給システムの幾つかの個々の供給チャネル２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄの１つの挿入端にアクセスできるようにする。

カラー・プリンタは通常４色のインク（イエロー、シアン、マゼンタ、及び黒色）を使用する。各々の色のインクスティック３０は、カラーインクスティックの形状に対応する適切なキー付き開口部２４Ａ−Ｄを有する供給チャネル２８Ａ−Ｄの１つを通って送給される。プリンタのオペレータは、１つの色のインクスティックを別の色の供給チャネルに挿入しないよう注意を施す。インクスティックは色の染料が深く染み込んでいることがあるため、プリンタのユーザが、どの色がどれであるかを区別するのは難しい。シアン、マゼンタ、及び黒色のインクスティックは、特に色の外観に基づいて視覚的に区別するのは困難である可能性がある。正確な色のインクスティックだけが確実に各々の供給チャネルに挿入されるようにプリンタ・オペレータを助けるために、キー・プレート２６は、キー付き開口部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄを有する。キー・プレートの各々のキー付き開口部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄは、独特な形状を有する。その供給チャネルのための色のインクスティック３０は、キー付き開口部の形状に対応する形状を有する。キー付き開口部とこれに対応するインクスティック形状は、その供給チャネルのための正確な色のインクスティック以外のすべての色の各々のインク供給チャネルのインクスティックを除外する。

図３に示すように、インクプリンタ１０は、インク支持サブシステム７０と、電子回路モジュール７２と、紙／媒体トレイ７４と、プリントヘッド５２と、中間画像形成部材５８と、ドラム維持管理サブシステム７６と、転写サブシステム８０と、ワイパ・サブアセンブリ８２と、紙／媒体プレヒータ８４と、両面印刷経路８８と、廃棄インク・トレイ９０と含むことができる。簡単に言えば、固形インクスティック３０は、インク・ローダ供給路４０内に支持され、これを通って固形インクスティック溶融チャンバ３２に移動する。溶融チャンバにおいて、インクスティックは溶融させられ、液体インクは、プリントヘッド５２内の印刷要素に送給される前に、後述される方法で、移送導管５４を通して保管のためのリザーバに送出される。圧電要素が、孔を通してインクを射出して、部材が回転する際に、中間画像形成部材５８上に画像を形成する。画像形成部材を最適温度範囲内に維持するように、中間画像形成部材のヒータは、電子回路モジュール７２内のコントローラによって制御されて、インク画像を生成し、それを記録媒体シートに転写する。記録媒体シートは、紙／媒体トレイ７４から移動させられ、紙プレヒータ８４内に方向付けられるため、記録媒体シートは、インク画像を受け取るのにより最適な温度に加熱される。転写サブシステム８０内の転写ローラと中間画像部材５８との間の記録媒体の移動は、位相調整及び画像転写のために調整される。

流体移送装置２００の１つの実施形態の概略図が図４に示される。この装置は、流体供給源２０８に連結された入口と、流体受け部２１０に連結された出口とを有する流体移送導管２０４を含む。圧縮機導管２１４は、ポンプ２１８の出口に連結された入口と、通気穴２２０に連結された出口とを有する。圧縮機導管２１４は、導管２０４の一部の近傍にある。通気穴２２０及びポンプ２１８は、コントローラ２２４に電気的に接続されて、これらの部品を選択的に作動させたり不作動にしたりする。ポンプ２１８は、モータ（図示せず）によって駆動される、一定又は可変容量型ポンプとすることができる。モータは、ポンプ２１８用ハウジングの外部にあるものとすることもできるし、或いは、それに組み込むこともできる。

装置２００は、流体移送導管２０４の完全な押し潰しを必要としない、流体供給源２０８からの流体を流体受け部２１０に送出する方法を実施する。本方法は、送出周期の１つの相において、流体供給源２０８からの流体が流体移送導管２０４内に引き込まれることを含み、流体は、周期の別の相の間に導管２０４の出口から受け部２１０内に射出される。コントローラ２２４による作動後に、ポンプ２１８は、流体を圧縮機導管２１４内に噴射する。コントローラ２２４は、通気穴２２０が閉鎖するように動作させたため、導管２１４内への流体の噴射は導管２１４の壁を膨張させる。こうした膨張が、導管２１４近傍の部分に沿って導管２０４の壁を圧縮する。移送導管の圧縮効果は、導管の幾何学形状及び導管が作られる材料、並びに、圧縮のために用いられる周期の相及び圧力の持続時間に依存する。こうした圧縮が、導管内の流体の一部を受け部２１０に射出する。コントローラ２２４は、通気穴２２０が開くように動作させ、それにより、圧縮機導管２１４内の圧力が解放され、導管２０４は、その前の形状に戻る。導管が戻る際に、導管２０４は、その公称形状に戻り、それは、流体供給源２０８からの流体が、導管２１４を加圧し通気する次の周期のために導管２０４に入り、流体移送導管２０４を通して流体を送出することを可能にする。逆止弁２２８を流体移送導管２０４の出口に設けて、流体受け部からの流体が導管２０４に再び入らないようにすることができる。同様に、逆止弁２３０を流体移送管２０４の入口に連結して、導管２０４内の流体が流体供給源２０８に再び入らないようにすることができる。

流体移送装置は、圧縮機導管内の圧力を解放する様々な構造を組み込むことができる。これらの構造は、導管を開いてより低い圧力領域にする上述の通気ポートを含んで、圧力降下が、圧縮機導管内で生じるようにすることができる。圧縮機導管に連結されたシリンダ内のピストンのような閉システムにおいては、ピストンの戻り行程が、圧縮流体をシリンダ内に引き込むため、移送導管は元へ戻ることができる。圧力を解放する他の構造を用いて、圧縮機導管内の圧力を低下させることができるため、流体移送導管は元へ戻り、流体を流体移送導管内に引き込むことができる。こうしたすべての構造が、本明細書において用いられる「通気」という用語に包含される。

装置２００内の流体移送導管２０４の圧縮及び圧縮解除は、一般的な蠕動ポンプによって挟み潰される導管の一般的な部分より長い流体移送導管部分に沿って行われるため、導管壁の撓みは、蠕動ポンプに関して要求されるほど大きいものである必要はない。導管壁の圧縮及び圧縮解除の低減は、導管の耐用寿命を延ばすのに役立つ。装置２００の１つの実施形態において、ポンプは、空気圧縮機である。このような圧力源は、比較的高価なものではない。

溶融インクに用いることができる流体移送装置１００の１つの実施形態の概略図が、図５に示される。装置１００は、流体移送装置２００と同様なものであり、ポンプ１０４と、溶融インク移送導管１０８と、圧縮機導管１１０とを含む。インク移送導管１０８の入口は、固形インクスティックが溶融要素１２０によって液化される際に、インクを捕らえるためのコレクタ１１４に連結される。溶融要素１２０は、単一の滴下点を有する通常の溶融プレートとすることもできるし、或いは、溶融トラフ、複数の滴下点を有するプレート、又は溶融チャンバのような別の構成を有することもできる。コレクタ１１４は、漏斗、又はインク液滴を収集し、それらを導管１０８の開放端に方向付ける他の先細構造とすることができる。コレクタ１１４は、導管１０８の開放端を溶融チャンバの出口に連結するコネクタとすることができる。

コネクタ１２４は、圧縮機導管１１０をポート１２８と連結させる。ポート１２８は、弁１３０の下流側を圧縮機導管１１０に連結することを可能にする。弁１３０の上流側は、弁１３４の下流側に連結される。弁１３４の上流側は、ポンプ１０４に連結される。ポンプ１０４は、弁１３０及び１３４を通して流体を圧縮機導管１１０内に噴射する。ポンプ１０４は、空気又は別の気体を圧縮機導管１１０内に移動させて、導管を加圧することができるが、液体も、この目的のために用いることができる。ポンプ１０４によって移動される流体は、弁１３４を通って弁１３０に流れる。ポンプのコストを活かすために、弁１３４を用いて、ポンプ１０４を移送導管システム、又は例示的な実施例におけるパージ機能のためのプリントヘッドのような別の部品に連結することができる。しかし、このような弁は、移送導管システムの動作には必要ではない。弁１３０は、ポンプ１０４によって噴射される流体を、プリンタ１０で用いられる各々の色のインクにつき１つの複数のコネクタ１２４に連結する。図５では、全インクの色を移送するのに単一のポンプの使用を示し、各々のカラーが、それ自体のポンプを有することができるが、複数のポンプのコストにより、色ごとに独立して制御されるポンプは正当化されない場合がある。弁１３０及び１３４を電気的に作動させ、電子回路モジュール７２内のコントローラに接続して、これらの弁をシーケンス制御することができる。さらに、ポンプ１０４は、ポンプ１０４の作動及び速度制御のためにコントローラに接続することができる。ポンプ１０４によって圧縮機導管１１０に噴射される流体は、より詳細に後述される方法で、導管１０８から溶融インクを放出するために、導管１１０を加圧し、インク移送導管１０８を押し潰す。周期の圧力解放相の間に、導管１１０が弁１３０の通気ポート１４０に連結され、圧力が解放されるように弁１３０を動作させることによって、圧力が解放される。例示的な実施例においては、圧力は周囲の空気に解放される。周期の次の相において、ポート１４４を通して導管１１０をポンプ１０４に連結するように弁１３０を動作させて、導管１１０が再び加圧されるようにする。さらに、周期の圧力解放相の間に通気ポート１４０を負圧源に連結して、圧縮機導管１１０内の圧力をより迅速に解放することもできる。

流体を移送するための導管の１つの実施形態が図６に示される。流体移送導管１０８は、圧縮機導管１１０内に配置されて示される。圧縮機導管１１０の通気の際のこの実施形態における２つの導管の関係は図６の上方の形状で示される。例えば、弁１３０に関して上述されたように、導管１１０が通気されるときには、流体移送導管１０８は、その弛緩した位置に戻る。導管１０８が元へ戻る際には、流体がコレクタ１１４から流れることができる範囲まで流体をその入口に引き入れる傾向がある。導管１１０が、例えば、圧縮機導管１１０に噴射される流体に関して上述されたように加圧されたときには、流体移送導管１０８は、図６の下方の形状で示されるように押し潰される。導管１０８に対するこうした作用により、図５に示されるように、例えば、リザーバ１５０に連結できる移送導管１０８の出口から流体が放出される。圧縮機導管１１０の次の通気に応じて、移送導管１０８は再び弛緩する。導管１０８内の流体容積が、圧縮機導管１１０の加圧中に放出される流体の量だけ減少させられているため、移送導管１０８は、図５の例示的な実施例においては、コレクタ１１４に連結されたその入口において対応する量の流体を受け入れることが可能である。

図５に示される例示的な実施例を参照すると、流体移送導管１０８内の流体の一方向の移動は、この導管１０８の各々の端部に逆止弁１５４及び１５８を組み込むことによって強化することができる。逆止弁１５４は、導管１０８からリザーバに放出される流体が、例えば、導管１０８に戻らないようにするものである。逆止弁１５８は、流体がコレクタ１１４に連結された入口において導管１０８から出て行かないようにするものである。このように、逆止弁１５８は、インクをプリントヘッド・リザーバ１５０に放出するために、導管１０８内の圧力を維持することを助ける。逆止弁を移送導管の入口、出口、又は入口と出口の両方で用いて、流体導管を通る流体の移動を保証することができる。導管の幾何学形状、重力に対するシステムの方向付け、流体の粘度、周期相のタイミング、及び他の関連するパラメータを含む多数の要因が、逆止弁を含めることに対する必要性に影響を与える。

相変化インクプリンタにおける、インクを移送するための導管の別の実施形態が図７に示される。この導管１５０は、二重導管からなる。二重導管は、圧縮機導管１５８をインク移送導管１６０から分離し、これらの導管の両方を周囲環境から分離する一体壁１５４を有する。圧縮機導管１５８は、移送導管１６０と概ね平行である。この実施形態においては、上述のもののような方法で圧縮機導管１５８を圧縮し、解放すると、図７の下方の形状で示されるように、移送導管１６０が押し潰される。こうした押し潰しにより、インクは、移送導管１６０から放出される。上述のような方法で、圧縮機導管１５８が通気されたときには、移送導管１６０は元へ戻って、コレクタ１１４から溶融インクを受け入れる。同様に、上述のように、逆止弁を移送導管１６０の一端又は両端に配置して、導管を通るインクの一方向の流れを保持することができる。

相変化インクプリンタにおける、インクを移送するための導管の別の実施形態が図８に示される。この実施形態においては、導管１８０は、ハウジング導管１８８内に圧縮機導管１８４と、流体移送導管１８６とを含む。ハウジング導管１８８は、可撓性であってもよいし又は剛性であってもよい。導管１８８の内部容積は、圧縮機導管１８４と流体移送導管１８６の両方を収容するのに十分なだけ大きい。圧縮機導管１８４は、ハウジング導管１８８内の移送導管１８６と概ね平行である。上述のもののような方法で圧縮機導管１８４を圧縮し、解放すると、図８の下方の形状で示されるように、流体移送導管１８６が押し潰される。ハウジング導管１８８は、流体導管の圧縮を強化し、流体を移送導管１８６から放出するために、圧縮機導管１８４と係合した状態で流体移送導管１８６を保持するのに十分なだけ剛性がある。上述のように、圧縮機導管１８４が通気されたときには、移送導管１８６は元へ戻って、流体源から流体を受け入れる。同様に、上述のように、逆止弁を移送導管１８６の一端又は両端に配置するか又は組み込んで、導管を通るインクの一方向の流れを保持することができる。図７に関して上述された導管１５０をハウジング導管１８８内に配置し、同様の方法で動作させることもできる。

圧縮機導管１１０及びインク移送導管１０８を、例えば、図７に示されるような、単一で平行な導管配置に組み込むこともできるし、或いは、それらは、個別の導管とすることもできる。それらが個別の導管である場合には、例えば、図６に示されるように、一方を他方の中に取り付けることもできるし、或いは、互いに隣接して配置し、第３の連続的なチューブによって取り囲むこともできる。図６に示される導管配置内の導管は、導管が効果的な動作のために同心円上に配置されることを必要としない。圧縮機導管及びインク移送導管の両方を、例えば、シリコーン又はウレタンのような弾性材料から形成することができる。図６に示されるような導管形状内の導管においては、圧縮機導管は、ステンレス鋼又は真鍮のような剛性材料から構成することができる。ねじれを防止するために、内部ばね又は外部ばねによって導管を形成することができる。これに加えて、導管の一方又は両方を、ニクロム線のような加熱要素、又は冷却要素によって形成して、流体移送導管内の流体を周囲温度と異なる所望の温度に維持することができる。

リザーバ又は他の受け部内への流体の効率的な送出には、流体移送導管の完全に圧縮された変位は必要ではない。チューブの全長がほぼ等しい程度に圧縮する傾向があるため、流体移送導管からかなりの流体量を移動させるのに、少量の圧縮だけを必要とする。例えば、送出周期の放出相中に流体の適切な流れを与えるのは、移送導管壁の３０パーセントの変位で十分とすることができる。移送導管の圧縮を１００％より少ない変位に低減することによって、導管の耐用寿命は、蠕動ポンプなどによって圧縮される導管に比べて改善される。

導管を円筒形状で形成することができるが、例えば、平坦な形状のような他の形状も可能である。移送導管が形状を変化させる際に、一方の軸が概ね圧縮され、別の軸が膨張するため、形状は、重要なパラメータではない場合がある。こうした理由のために、圧縮機導管は、移送導管の膨張に適応するサイズ及び／又は形状でなければならないし、或いは、膨張した移送導管に適合するのに十分なだけ可撓性がなければならない。同様に、移送導管は、圧縮機導管内の圧力に応じて、三日月、ねじれ、又は他の形の形状をとるように成形することができる。これに加えて、導管は、逆止弁として機能する脆弱壁部を有する場合がある。例えば、インクジェット付近に、より薄い壁を有する移送導管を形成すると、移送導管のその部分は、導管の残りの部分よりさらに及びより迅速に潰れることが可能になる。こうした作用が、別個の逆止弁に対する必要性を排除するのに十分なだけ導管の入口を密閉することができる。逆止弁として動作する脆弱壁部は、特定の領域において流体移送導管を平坦化するか、又は、特定の領域において、より可撓性のある若しくは減少したデュロメータ材料で流体導管の一部を形成することによって製造することもできる。

流体移送装置の１つの実施形態においては、圧縮機導管及び流体移送導管について、１７０ｍｍの長さのシリコーン・チューブを用いた。流体移送導管は、３．５ｍｍの内径と、０．４ｍｍの壁厚とを有するものであった。圧縮機導管は、５．３ｍｍの内径と、０．６ｍｍの厚さの壁とを有するものであった。ポンプ及び弁は、０．６秒以内で圧力及び通気周期を実行するように操作された。平均送出速度は、１４．６ｍｌ／分であり、圧縮された気圧は、およそ５ＰＳＩであった。ポンプ圧、並びに、周期の「オン」及び「オフ」回数の制御は、移送装置を通して流量を変化させるのに効果的であると分かった。

流体移送装置の種々の実施形態を用いて、流体を移送する方法を実施することができる。本方法は、圧縮機導管内の圧力を解放して、解放された圧力に応じて流体移送導管が元へ戻る際に、流体移送導管が流体源から流体を引き出し、流体移送導管内の流体の一部を放出する目的のために、圧縮機導管内の圧力を高めるように流体を圧縮機導管に噴射することを可能にすることを含む。圧縮機導管内の圧力を解放することは、様々な技術によって達成することができる。これらの技術は、導管を開いて、より低い圧力領域にして、圧力降下が圧縮機導管内で生じるようにすることを含む。圧縮機導管に連結されたシリンダ内のピストンのような閉システムにおいては、ピストンの一行程が、圧縮機導管内の圧力を高め、戻り行程が圧縮流体をシリンダ内に引っ込めて圧縮機導管を通気し、移送導管が、元へ戻ることができるようになる。圧力を解放するための他の技術を用いて、圧縮機導管内の圧力を下げることができるので、流体移送導管は元へ戻り、流体移送導管内に流体を引き込むことができる。すべてのこうした技術は、本明細書において用いられる「通気する」という用語内に包含される。

上述の相変化インク画像形成装置のような、固体を液体に変換することを必要とする装置においては、本方法は、さらに、液体及び液体の集合体を生成して、流体移送導管に挿入するために固体を溶融することを含むことができる。本方法は、さらに、導管内の液体を所望の温度に維持するための導管の温度調節を含むことができる。本方法は、さらに、放出された流体が流体移送導管に逆流するのを防止し、流体リザーバ又は他の受け部内に流体が逆流するのを防止して、圧力を維持し、流体を流体移送導管から放出することを含むことができる。これに加えて、本方法は、さらに、圧縮機導管内の圧力を下げるのを助けるために、圧縮機導管を負圧源に連結することをさらに含むことができる。

当業者であれば、上述の溶融チャンバの特定の実施に幾多の修正を加えることができることを認識するであろう。従って、特許請求の範囲は、示され、上述された特定の実施形態に限定されるものではない。本来提示された特許請求の範囲及び修正される可能性がある特許請求の範囲は、現在は予期されていないか又は価値を認められていないもの、例えば、出願者／特許権所有者及び第三者から生じる可能性があるものを含む、本明細書において開示される実施形態及び教示についての変形物、代替物、修正物、改善物、均等物、及び実質的な均等物を包含する。

本明細書において説明される流体移送装置を有する相変化画像形成装置の斜視図である。 インクアクセス・カバーが開いて、固形インクスティックが供給チャネルに支持されるべき位置にある状態を示す、相変化画像形成装置の拡大部分平面斜視図である。 インク画像形成装置の主要サブシステムを示す、図２に示されるインクプリンタの側面図である。 流体移送装置の概略図である。 溶融インク移送装置の概略図である。 図５の装置で用いることができる二重導管の例示的な実施形態である。 図５の装置で用いることができる別の二重導管の例示的な実施形態である。 図５の装置で用いることができる別の二重導管の例示的な実施形態である。

符号の説明

１００、２００：流体移送装置
１０４、２１８：ポンプ
１０８、２０４：流体移送導管
１１０、２１４：圧縮機導管
１１４：コレクタ
１２０：溶融要素
１４０：通気ポート
１５０：リザーバ
２２０：通気穴

Claims (3)

1. 流体源に連結された入口端と受け部に連結された出口端とを有する、流体を移送するための流体移送導管と、
   圧縮機導管と、
   加圧流体を前記圧縮機導管内に噴射して、前記圧縮機導管の少なくとも一部が前記移送導管の一部を圧縮する、前記圧縮機導管に連結されたポンプと、
   前記流体移送導管を通して流体を送出するために前記圧縮機導管の加圧及び通気を可能にするように動作される、前記圧縮機導管内の圧力を選択的に解放するための通気穴と、
   を含み、
   前記流体移送導管と前記圧縮機導管はそれぞれ円形断面を有しそれら円形断面の一の側の一の側面において相隣り合った状態で二重導管内に配置され、前記流体移送導管は前記側面を通じて前記圧縮機導管から選択的に圧力を受けることを特徴とする流体移送装置。
2. 固形インクスティックを溶融させて、溶融インクを生成するための溶融要素と、
   前記溶融要素によって生成される溶融インクを収集するための溶融インクコレクタと、
   前記溶融インクコレクタから溶融インクを移送するための溶融インク移送装置と、
   前記溶融インク移送装置から受け取った溶融インクを保管するための溶融インクリザーバと、
   前記溶融インクリザーバから溶融インクを受け取るためのプリントヘッドと、
   を含み、
   前記溶融インク移送装置は、
   インク移送導管と圧縮機導管とを有する二重導管
   を含み、前記インク移送導管と前記圧縮機導管はそれぞれ円形断面を有しそれら円形断面の一の側面において相隣り合った状態で前記二重導管内に配置され、前記流体移送導管は前記側面を通じて前記圧縮機導管から選択的に圧力を受けるように構成されており、前記二重導管の前記インク移送導管の出口端は前記溶融インクリザーバに連結され、前記ニ重導管の前記インク移送導管の入口端は前記溶融インクコレクタに連結されており、
   流体を前記二重導管の前記圧縮機導管内に噴射するために前記圧縮機導管の入口に連結された流体ポンプと、
   前記圧縮機導管内の圧力を選択的に解放するための前記二重導管の圧縮機導管に連結された通気弁と
   を含み、前記通気弁が、前記インク移送導管を通して溶融インクを送出するために前記圧縮機導管の加圧及び通気を可能にするように動作させられる
   ことを特徴とする相変化インク画像形成装置。
3. 流体を送出するための方法であって、
   圧縮機導管内の圧力を解放し、解放された圧力に応じて流体移送導管が元へ戻る際に、流体移送導管が流体源から流体を引き出すことを可能にし、
   前記流体移送導管の流体の一部を放出する目的のために、前記圧縮機導管内の圧力を高めるように流体を圧縮機導管に噴射する、
   ステップを含み、
   前記流体移送導管と前記圧縮機導管はそれぞれ円形断面を有しそれら円形断面の一の側面において相隣り合った状態で二重導管内に配置され、前記流体移送導管は前記側面を通じて前記圧縮機導管から選択的に圧力を受けことを特徴とする方法。

Images