JP5845290B2

JP5845290B2 - 印刷システム及び関連方法

Info

Publication number: JP5845290B2
Application number: JP2013555406A
Authority: JP
Inventors: レブロン，ヘクター，ジョーズ; アンダーソン，スペンサー，シー
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: BR112013021600B1; EP2678162A1; WO2012115654A1; EP2678162B8; EP2678162A4; US8814319B2; KR20140018889A; JP2014506537A; US20130314465A1; EP2678162B1; KR101797266B1; CN103384600A; BR112013021600A2

Description

背景
インクジェット印刷技術は、多くの商業印刷装置に使用されて、手頃な費用で高品質のイメージ印刷の解決策を提供する。「ドロップオンデマンド」として知られるインクジェット印刷の１つのタイプは、複数のノズルを介して１枚の用紙のような印刷媒体上にインク滴を吐出するためにインクジェットペンを利用する。ノズルは一般に、ペン上の１つ又は複数のプリントヘッドにおいてアレイに構成され、ペン及び印刷媒体が互いに対して移動する際に、ノズルからの適切に順序付けられたインクの吐出により、文字または他のイメージが印刷媒体に印刷されるようになっている。特定の例において、サーマル式インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッドは、加熱素子に電流を通電して熱を発生させて噴射チャンバ内の流体のごく一部を気化させることにより、ノズルから液滴を吐出する。別の例において、ピエゾ式インクジェット（ＰＩＪ）プリントヘッドは、ノズルからインク滴を押し出す圧力パルスを生成するために圧電材料のアクチュエータを使用する。

インクジェット技術に伴う継続的努力は、ノズルの健全状態を維持している。プリントヘッドは一般に、プリントヘッドノズルにおいてインクの乾燥を低減するために、不使用中に高湿度環境でキャッピング又は封止される。しかしながら、水または溶剤の蒸発のような「デキャップ（decap）」に関連した要因（即ち、インクジェットノズルが使用中にキャッピングされずに周囲環境にさらされたままになっている時間）は、インクの乾燥を増大させる可能性があり、ノズルの目詰まり又は部分閉塞、或いはノズル内にインクの薄い膜および／または粘性の詰め物の形成という結果になる。詰まった及び閉塞したノズルは、ノズルから吐出されるインク滴の重さ、速度、飛翔軌道、形状および色を変更する可能性があり、それらの全ては、インクジェットプリンタの印刷品質に悪影響を及ぼす可能性がある。

さて、本実施形態が、添付図面に関連して、一例として説明される。

一実施形態による、インクジェット吐出ノズルのインクメニスカスを膨張させるマイクロプライミング事象を実現するのに適したインクジェット印刷システムを示す図である。一実施形態による、空気圧源に関連して作動するように結合されたプリントヘッドモジュールを示す図である。一実施形態による、空気圧パルスの強制的送り込みを停止した空気圧源に関連して作動するように結合されたプリントヘッドモジュールを示す図である。一実施形態による、プリントヘッドの底部からの部分的透視図である。一実施形態による、単一のプリントヘッドノズルの断面図である。一実施形態による、別個の空気圧源にそれぞれ関連して作動するように結合された２つのレギュレータチャンバを有するプリントヘッドモジュールを示す図である。

図面の全体にわたって、同一の参照符号は、類似しているけれども必ずしも同一でない要素を示す。

詳細な説明
問題および解決策の概要
上述したように、インクジェット印刷装置の印刷品質を改善するための努力目標を提示し続けるインクジェット印刷技術の１つの領域は、健全な（即ち、清浄な）インクジェット吐出ノズルを維持するための能力である。デキャップの問題を軽減する従来の方法は、ノズルをプライミングしてノズルを清浄に保つために「サービスステーション」の機構を使用することを含む。ブロウプライミング（blow priming：一吹きのプライミング）は、プリントヘッドをサービスする方法であり、この場合、インクがノズルから押し出されて、ノズルからデブリ及び／又は空気を勢いよく流す。このサービス方法において、ブロウプライミングのポンプは、ノズルからインクを押し出す空気圧をプリントヘッド圧力調整システムに印加する。このサービス方法の欠点は、プライミング事象の後にノズルプレートから余分なインクを除去する必要があることを含む。他の方法は、時としてフライバイインク吐出とも呼ばれ、インクを廃棄用容器へ吐き出すために、サービスステーションの上にプリントヘッドを移動させることを含む。双方の方法は、プリントヘッドを痰つぼ又はサービス領域の上へ移動させるための追加の時間を必要とし、これは特に、より短いデキャップ時間を有する印刷システムにおいて、プリンタのワークフローに対する妨害という結果になる。係るワークフローの妨害は一般に、ハイスループットの産業用ワンパス印刷システムを扱う場合には、許容できない。別の方法は、吐き出しバー（spit-bar）を媒体上に印刷することを含む。しかしながら、これは通常、ロール対ロール用紙の応用形態でのみ行われ、その理由は、カットシートの媒体上に吐き出しバーを印刷することは一般に、大抵の顧客に受け入れられないからである。媒体を搬送するベルト又はテーブル上に直接的に印刷することは、別の代替案であるが、これは、媒体の裏面に付着するインクという結果になる可能性があり、ベルト又はテーブルの寿命を短くする可能性がある。これらプリントヘッドノズルのサービス方法に伴う別の顕著な欠点は、それらが全て、全体的な印刷コストを増加させ且つ管理を困難にする可能性があるインク及び用紙の無駄を生じることである。

本開示の実施形態は、概してインクがノズルから吐出されずに又はたれずに、ノズルのインクメニスカスを膨張させるマイクロプライミング方法を用いることにより、従来のノズルサービス方法およびシステムの欠点を克服するのに役立つ。圧力源（単数または複数）（例えば、ブロウプライミングポンプなど）からの空気圧パルスが、インクジェットペンの内部のレギュレータ空気袋へ少量の空気を押し込むマイクロプライミング事象としての機能を果たす。空気圧パルスがレギュレータ空気袋を膨張させる場合、少量ンのインクがペンのレギュレータチャンバ（インクリザーバ）内で変位し、それによりプリントヘッドからインクを吐出せずに又は押し出さずに関連するノズルのメニスカスが活性化され及び膨張する。コントローラは、インクのレオロジー、動作温度、及び特定のプリントヘッドのマイクロ流体アーキテクチャのような、インクジェットペンの動作特性に基づいて、圧力源（単数または複数）からの空気パルスのパルス長、ドウェル時間、及びパルス数を制御するように構成される（例えば、実行可能なソフトウェア命令を通じて）。各ノズルの簡潔なメニスカスの膨張は、短期間のノズル健全状態の問題（デキャップ）に一般に関連したノズルの粘性の詰め物に打ち勝つ。メニスカスの膨張は、ノズルからの健全な最初の液滴吐出を可能にし、インクジェット印刷装置の全体的な印刷品質を改善する。

１つの例示的な実施形態において、印刷システムは、プリントヘッド及びレギュレータチャンバを有するプリントヘッドモジュールを含む。レギュレータチャンバは、インク及びレギュレータ空気袋を包含する。レギュレータ空気袋およびプリントヘッドがインクと流体連絡し、プリントヘッドは複数の吐出ノズルを含む。印刷システムは、空気袋を膨張させるための圧力源を含み、前記空気袋を膨張させることにより、吐出ノズルからインクを押し出さずに吐出ノズルのメニスカスを動かすのに十分な量のインクが変位する。

別の実施形態において、プリントヘッドモジュールを動作させる方法は、空気圧パルスをプリントヘッドモジュールの第１のチャンバへ押し込むことを含む。第１のチャンバ内の空気袋が空気圧パルスで膨張され、空気袋を膨張させることにより或る量のインクが変位する。或る量のインクを変位させることが、第１のチャンバに関連した第１の吐出ノズルからインクを押し出さずに、第１の吐出ノズルのインクメニスカスを活性化させる。

別の実施形態において、印刷システムはプリントヘッドモジュールを含む。複数のチャンバがモジュール内にあり、各チャンバはインク及び空気袋を包含する。プリントヘッドモジュールは、複数のインクスロットを有するプリントヘッドを含み、この場合、各インクスロットは、複数のチャンバの１つからのインクと流体的に対応する。当該システムは、複数の圧力源を含み、それぞれがチャンバの１つと関連付けられている。当該システムは、第１の圧力源が第１のチャンバの第１の空気袋を膨張させて、第１のインクスロットに隣接する吐出ノズルからインクを押し出さずに、吐出ノズルのメニスカスを動かすのに十分な量の、第１のチャンバのインクを変位させるためのコントローラを含む。

例示的な実施形態
図１は、本開示の一実施形態による、インクジェット吐出ノズルのインクメニスカスを膨張させるマイクロプライミング事象を実現するのに適したインクジェット印刷システム１００を示す。インクジェット印刷システム１００は、インクジェットペン又はプリントヘッドモジュール１０２（用語「インクジェットペン」及び「プリントヘッドモジュール」は本開示の全体にわたって交換自在に使用され得る）、インク供給部１０４、ポンプ１０６、空気圧源（単数または複数）１０８、取り付けアセンブリ１１０、媒体搬送アセンブリ１１２、プリンタコントローラ１１４、及びインクジェット印刷システム１００の様々な電気コンポーネントに電力を供給する少なくとも１つの電源１１６を含む。プリントヘッドモジュール１０２は一般に、１つ又は複数のレギュレータ／フィルタチャンバ１１８を含み、当該チャンバ１１８は、チャンバ１１８内のインク圧力を調整するための圧力制御レギュレータ、及びインクをフィルタリングするための１つ又は複数のフィルタを含む。また、プリントヘッドモジュール１０２は、少なくとも１つの流体吐出アセンブリ又はプリントヘッド１２０（例えば、サーマル式またはピエゾ式プリントヘッド１２０）を含み、当該流体吐出アセンブリ又はプリントヘッド１２０は、印刷媒体１２４上へ印刷するように、複数のオリフィス又はインク吐出ノズル１２２を介して印刷媒体１２４の方へインク滴を吐出するためのプリントヘッドダイ並びに関連した機械的および電気的コンポーネントを有する。また、プリントヘッドモジュール１０２は一般に、プリントヘッド１２０を担持し、プリントヘッド１２０とプリンタコントローラ１１４との間で電気通信を提供し、且つ支持体のマニホールド通路を介してプリントヘッド１２０とインク供給部１０４との間で流体連絡を提供する支持体も含む。

ノズル１２２は通常、プリントヘッドモジュール１０２及び印刷媒体１２４が互いに対して移動する際に、ノズルからの適切に順序付けられたインクの吐出により、文字、記号および／または他のグラフィックス、又はイメージが印刷媒体１２４上に印刷されるように、１つ又は複数の列に構成される。代表的なサーマル式インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッドは、ノズル１２２が配列されたノズル層、及びノズルの背後に配置された集積回路チップ／ダイ上に形成された噴射抵抗器を含む。各プリントヘッド１２０は、プリンタコントローラ１１４及びインク供給部１０４に関連して作動するように接続される。動作中、プリンタコントローラ１１４は、噴射抵抗器を選択的に付勢して、熱を発生させて噴射チャンバ内の流体のごく一部を気化させ、ノズル１２２を介して印刷媒体１２４上へインク滴を吐出する蒸気泡を形成する。ピエゾ式（ＰＩＪ）プリントヘッドにおいて、ピエゾ素子（圧電素子）を用いてノズルからインクを吐出する。動作中、プリンタコントローラ１１４は、ノズルに近接して配置されたピエゾ素子を選択的に付勢して、非常に急速に変形させ、ノズルを介してインクを吐出する。

インク供給部１０４及びポンプ１０６は、印刷システム１００内のインク供給システム（ＩＤＳ）の一部を形成する。一般に、ＩＤＳにより、インクは、インク供給部１０４からプリントヘッド１２０へプリントヘッドモジュール１０２のチャンバ１１８を介して流れる。幾つかの実施形態において、ＩＤＳは、インク供給部１０４と一緒になった真空ポンプ（図示せず）、ポンプ１０６及びプリントヘッドモジュール１０２も含むことができ、インク供給部１０４とプリントヘッドモジュール１０２との間にインク再循環システムを形成することができる。真空ポンプを有するインク再循環システムにおいて、消費されないインク（即ち、吐出されないインク）の一部はインク供給部１０４に再び戻るように流れることができる。再循環システムの他の実施形態において、ポンプ１０６のような単一のポンプを用いて、真空ポンプが含まれることができないようなＩＤＳにおいてインクを供給し且つ再循環することができる。

空気圧源１０８が、プリントヘッドモジュール１０２のレギュレータチャンバ１１８内のレギュレータ空気袋へ少量の空気を押し込む空気パルスを提供する。以下でより詳細に説明されるように、少量の空気は、レギュレータ空気袋を膨張させ、それによりプリントヘッドモジュール１０２内のリザーバ内で少量のインクを変位させる。プリントヘッドモジュール１０２内のインクの変位は、インクリザーバに関連したノズルのそれぞれのメニスカスを活性化させるが、ノズルからインクを吐出または押し出すことはない。空気圧源１０８は、例えば、プリントヘッドをサービスするために幾つかのインクジェット印刷システムで使用されるような、ブロウプライミングポンプとして実現され得る。また、空気圧源１０８は、インク供給部１０４からのインクをプリントヘッドモジュール１０２にポンピングするために使用されるポンプ１０６のようなポンプとしても実現され得る。係る具現化形態において、ポンプ１０６は、プリントヘッドモジュール１０２のレギュレータチャンバ１１８内のレギュレータ空気袋に空気圧パルスを供給し、並びにプリントヘッドモジュール１０２内のインクリザーバへ加圧インクを供給するように構成される。

取り付けアセンブリ１１０が、プリントヘッドモジュール１０２を媒体搬送アセンブリ１１２に対して位置決めし、媒体搬送アセンブリ１１２が、印刷媒体１２４をインクジェットプリントヘッドモジュール１０２に対して位置決めする。かくして、印刷区域１２６が、プリントヘッドモジュール１０２と印刷媒体１２４との間の領域においてノズル１２２に隣接して画定される。印刷システム１００は、静止した及び印刷媒体１２４の幅に広がる一続きのプリントヘッドモジュール１０２、或いは印刷媒体１２４の幅を横切って前後に走査する１つ又は複数のモジュールを含むことができる。走査型プリントヘッドアセンブリにおいて、取り付けアセンブリ１１０は、印刷媒体１２４を走査するために媒体搬送アセンブリ１１２に対してプリントヘッドモジュール（単数または複数）１０２を移動させるための可動キャリッジを含む。静止型または非走査型プリントヘッドアセンブリにおいて、取り付けアセンブリ１１０は、媒体搬送アセンブリ１１２に対して所定の位置に、プリントヘッドモジュール（単数または複数）１０２を固定する。かくして、媒体搬送アセンブリ１１２は、プリントヘッドモジュール（単数または複数）１０２に対して印刷媒体１２４を位置決めする。

プリンタコントローラ１１４は一般に、プロセッサ、ファームウェア、及びインクジェットプリントヘッドモジュール１０２、空気圧源（単数または複数）１０８、インク供給部１０４及びポンプ１０６、取り付けアセンブリ１１０、及び媒体搬送アセンブリ１１２と通信する及びそれらを制御するための他のプリンタ電子機器回路を含む。プリンタコントローラ１１４は、コンピュータのようなホストシステムからホストデータ１２８を受け取り、データ１２８を一時的に格納するためのメモリを含む。一般に、データ１２８は、電子、赤外線、光、又は他の情報伝達経路に沿ってインクジェット印刷システム１００に送られる。データ１２８は、例えば印刷されるべき文章および／またはファイルを意味する。そういうものだから、データ１２８は、インクジェット印刷システム１００の印刷ジョブを形成し、１つ又は複数の印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータを含む。一例において、プリンタコントローラ１１４は、データ１２８を使用し、且つ印刷制御モジュール１３０からの印刷命令を実行してインクジェットプリントヘッドモジュール１０２及びプリントヘッド１２０を制御し、ノズル１２２からインク滴を吐出する。かくして、プリンタコントローラ１１４は、印刷媒体１２４上に文字、記号、及び／又は他のグラフィックス又はイメージを形成する、吐出されるインク滴のパターンを画定する。吐出されるインク滴のパターンは、データ１２８からの印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータにより決定される。

一実施形態において、プリンタコントローラ１１４は、コントローラ１１４のメモリに格納されたサービス制御モジュール１３２を含む。サービス制御モジュール１３２は、例えば、空気圧源（単数または複数）１０８の動作を通じてノズルプライミング事象を制御することにより、プリントヘッドモジュール１０２のサービスを制御するための、プリンタコントローラ１１４（即ち、コントローラ１１４のプロセッサ）で実行可能なサービス命令を含む。より具体的には、コントローラ１１４は、どの空気圧源が空気圧パルスを生成するか（即ち、複数の空気圧源１０８が存在する場合）、パルスのタイミング（例えば、印刷の液滴吐出事象に関して）、パルス長、ドウェル時間（即ち、レギュレータ空気袋を収縮させるために必要な各空気圧パルス間の時間）、並びに生成されている及び圧力レギュレータベントを介してプリントヘッドモジュール１０２内のレギュレータ空気袋または専用のインクプライミングポートへ送られるパルスの数を制御するためにモジュール１３２からの命令を実行する。サービス制御モジュール１３２の命令は特に、インクがノズルから吐出されずに又はたれずに、ノズルのインクメニスカスの膨張を生じるプリントヘッドモジュール１０２内でのインク変位を達成するように、パルス長、ドウェル時間および空気パルスの数を制御するために、特定のプリントヘッドモジュール１０２の動作特性に基づいて構成される。係る特性は、例えば、プリントヘッドモジュール１０２で使用されているインクのレオロジー、動作温度、及び特定のプリントヘッド１２０のマイクロ流体アーキテクチャを含むことができる。

一実施形態において、インクジェット印刷システム１００は、ドロップオンデマンドのサーマル式バブルインクジェット印刷システムであり、この場合、プリントヘッド１２０はサーマル式インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッドである。ＴＩＪプリントヘッドは、インクを気化し且つノズル１２２からインク又は他の液滴を押し出す気泡を形成するためにインクチャンバ内に熱抵抗吐出素子を実装する。別の実施形態において、インクジェット印刷システム１００は、ドロップオンデマンドのピエゾ式インクジェット印刷システムであり、この場合、プリントヘッド１２０はピエゾ式インクジェット（ＰＩＪ）プリントヘッドであり、ＰＩＪプリントヘッドは、ノズル１２２からインク滴を押し出す圧力パルスを生成するために吐出素子として圧電材料のアクチュエータを実装する。

図２は、一実施形態による、空気圧源１０８に関連して作動するように結合されたプリントヘッドモジュール１０２を示す。プリントヘッドモジュール１０２は、レギュレータ／フィルタチャンバ１１８、２つの圧力制御レギュレータ２００、及び１つ又は複数のプリントヘッド１２０を含む。レギュレータ／フィルタチャンバ１１８は、プリントヘッドモジュール１０２の内部インクリザーバ１１８として働き、ノズル１２２を介してインクを吐出する前にインク供給部１０４からのインクの一時的な貯蔵を行う（用語「レギュレータ／フィルタチャンバ」及び「インクリザーバ」は本開示の全体にわたって交換自在に使用され得る）。また、プリントヘッドモジュール１０２は一般に、インクをプリントヘッド１２０に入れる前にインクをフィルタリングするためのフィルタ２０２、及びインクがプリントヘッド１２０に到達するために通過するマニホールド通路２０４を有するダイ支持体２０３も含む。

この実施形態において、各圧力制御レギュレータ２００は、３つのレギュレータベント開口、即ちプリントヘッドモジュール１０２に対する開口２０６、空気圧源１０８に対する開口２０８、及び周囲空気に対する開口２１０を含む。また、圧力制御レギュレータ２００は、レギュレータ空気袋２１２、レギュレータフラップ２１４、及びレギュレータスプリング２１６も含む。レギュレータ空気袋２１２は、チャンバ１１８（即ち、内部インクリザーバ１１８）内に配置され、チャンバ１１８の内部のインクと流体連絡する。空気圧源１０８が、空気管２１８を介して受動的ベント開口２０８に関連して作動するように結合され、それによって、プライミング事象により空気圧源１０８からの加圧空気パルス（即ち、空気圧パルスをプライミング）が空気管２１８を通過して、ベント開口２０８及び２０６を通り抜けてレギュレータ袋２１２へ入る。レギュレータ袋２１２は、空気圧源１０８が空気圧パルスを空気管２１８及びベント開口２０８と２０６に強制的に通す際に膨張する。レギュレータ袋２１２が膨張すると、それらはチャンバ１１８内の少量のインクを変位させる。チャンバ１１８内のインクの変位は、マニホールド通路２０４及びインクスロット４００を通ってプリントヘッド１２０のノズル１２２へ伝播し（以下の図４の説明を参照）、それにより、ノズル１２２のそれぞれにおけるインクメニスカスが膨れる。インクの変位は、インクがノズル１２２から吐出されずに又はたれずに、メニスカスを膨らませるのに十分である。メニスカスの膨らみは、ノズル１２２内に形成され得る任意の粘性の詰め物または薄い膜を破壊し、それにより妨害されずにすぐにインク滴を吐出できるようにノズル１２２がプライミングされる。

圧力源１０８が、空気圧パルスを強制的に空気管２１８に通すことを停止する場合、図３に示されるように、レギュレータスプリング２１６がレギュレータフラップ２１４を反対方向に引くことにより、レギュレータ袋２１２が収縮する。レギュレータ袋２１２内のプライミング空気圧力は、ベント開口２０６を介して袋から押し戻されて、ベント開口２１０を介して周囲空気へ押しやられる。レギュレータ空気袋２１２の収縮により、膨れているメニスカスが再びその通常状態に引き戻されることが可能になり、それによりノズル１２２内での粘性の詰め物の形成を防止するのに役立つ別の破壊が提供される。

さて、図４及び図５を参照すると、プリントヘッド１２０が、レギュレータ空気袋２１２を加圧してノズルのメニスカスを膨らますことに関するノズルプライミング過程を明らかにすることを支援するために、より詳細に説明される。図４は、一実施形態による、プリントヘッド１２０の底面からの部分的透視図を示す。プリントヘッド１２０は本開示の全体にわたって、２つのインクスロット４００の周りに列で配列されたノズル１２２を有するように示されるが、本明細書で説明される原理は、図示された特定の構成を有するプリントヘッドに対するこれら適用に限定されない。むしろ、１つのインクスロットを備えるプリントヘッド又は３つ以上のインクスロットを備えるプリントヘッドなどのような、他のプリントヘッド構成も可能である。上述したように、ダイ支持体２０３は、マニホールド通路を有し、そのマニホールド通路を介して、レギュレータチャンバ１１８からのインクがプリントヘッド１２０に到達する。ダイ支持体２０３及びプリントヘッド１２０は一般に、接着剤層４０２により互いに接着される。プリントヘッドノズル１２２に到達する前に、レギュレータチャンバ１１８からのインクは、支持体２０３のマニホールド通路およびインクスロット４００を流れる。波線４００は、支持体２０３内のインクスロット４００のおおまかな位置を表すことが意図されている。

図５は、一実施形態による、単一のプリントヘッドノズル１２２の断面図を示す。この例において、ノズル１２２は、インクスロット４００の周りに列で配列された多くのノズルの１つである。一般に、ノズル１２２は、チャンバ層５０２の上に配置されたノズルプレート５００に形成される。ノズル１２２は、チャンバ層５０２に形成された吐出チャンバ５０４の上に、且つ基板５０８に形成された吐出素子５０６（例えば、熱抵抗器または圧電アクチュエータ）の上に位置する。図２に関連して上述されたように、プライミング事象の間、圧力源１０８が空気圧パルスをレギュレータ袋２１２へ押し込む場合、膨張する袋は、レギュレータチャンバ１１８内の少量のインクを変位させる。変位した少量のインクがプリントヘッド１２０のノズル１２２に伝播することにより、各ノズルのインクメニスカス５１０が、図５に示されるように外方へ膨れる。留意すべきは、インク変位の量はメニスカスを外方へ膨らますのに十分であるが、インクがノズル１２２から吐出される又はたれるには少なすぎる。

波線５１２は、メニスカスの通常状態（即ち、プライミング事象が生じていない場合）におけるメニスカスの位置を表し、その位置は、プライミング事象が完了した後で、圧力源１０８が空気圧パルスをレギュレータ空気袋２１２へ押し込むのを停止して、当該袋が、図３に示されるように、レギュレータフラップ２１４を反対方向に引っ張るレギュレータスプリング２１６に起因して収縮するのを可能にされる場合に、メニスカスが一般に戻る場所である。収縮するレギュレータ袋２１２により、膨れているメニスカスがその通常状態に引き戻される。プライミング事象の間、メニスカス５１０がこのように、その通常の休止状態とそれが外方へ膨れる状態との間で運動する又は動く場合に、ノズル１２２が妨害されずにプライミングされてインク滴をすぐに吐出できるようにしたままで、粘性の詰め物および他の関連した「デキャップ」の問題が破壊される。

図２〜図５に関連して上述されたプリントヘッドモジュール１０２を概して参照すると、圧力制御レギュレータ２００の双方は、共通の空気圧源１０８により同時に制御される。しかしながら、ノズルのプライミング中に、ノズルからインク滴を吐出するのには有利ではない。プライミング事象と同時に吐出事象が生じる場合、吐出されるインク滴は、プライミング事象の結果としてインクを伝播する追加のエネルギーにより影響を受ける。例えば、液滴の重さ、速度および形状は、通常のインク滴パラメータに対して一様でないかもしれない。従って、図２〜図５の実施形態はノズルからインクを吐出せずに又はたらさずに吐出ノズルのプライミングの利益をもたらすが、それらは、吐出事象とプライミング事象の同時発生を避けるために、ノズルからの最適でない液滴吐出頻度という結果になる可能性がある。

図６は、一実施形態による、それぞれが別個の空気圧源１０８に関連して作動するように結合された、２つのレギュレータチャンバ１１８を有するプリントヘッドモジュール１０２を示す。図６の実施形態は、吐出されるインク滴に影響を及ぼさずに、吐出事象とプライミング事象を同時に行うことを可能にする。さて、図６を参照すると、プリントヘッドモジュール１０２は、図２〜図５に関連して上述されたプリントヘッドモジュール１０２とほぼ同じように構成される。しかしながら、図６のプリントヘッドモジュール１０２は、単一のレギュレータ／フィルタチャンバ１１８だけの代わりに、２つのレギュレータ／フィルタチャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂを含む。レギュレータチャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂは、ノズル１２２を介してインクを吐出する前にインク供給部１０４からのインクの一時的な貯蔵を行うために、内部インクリザーバ１１８Ａ及び１１８Ｂの働きをする。レギュレータチャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂは、同じ色のインクを有することができ、又は異なる色のインクを有することができる。更に、プリントヘッドモジュール１０２は、別個のそれぞれの空気圧源１０８Ａ及び１０８Ｂによりそれぞれサポートされている２つの圧力制御レギュレータ２００Ａ及び２００Ｂを有する。また、圧力制御レギュレータ２００Ａ及び２００Ｂはそれぞれ、レギュレータチャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂにも対応する。

図６のプリントヘッドモジュール１０２は、レギュレータチャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂにそれぞれ対応する２つのインクスロット４００Ａ及び４００Ｂをそれぞれ有する１つ又は複数のプリントヘッド１２０を含む。より具体的には、レギュレータチャンバ１１８Ａがプリントヘッド１２０のインクスロット４００Ａと流体連絡し、レギュレータチャンバ１１８Ｂがプリントヘッド１２０のインクスロット４００Ｂと流体連絡する。かくして、インクスロット４００Ａに隣接するノズル列にあるノズル１２０を介して吐出されるインクは、レギュレータチャンバ１１８Ａから来るインクであるが、インクスロット４００Ｂに隣接するノズル列にあるノズル１２０を介して吐出されるインクは、レギュレータチャンバ１１８Ｂから来るインクである。また、プリントヘッドモジュール１０２は一般に、インクをプリントヘッド１２０に入れる前にインクをフィルタリングするためのフィルタ２０２、及びインクがプリントヘッド１２０に到達するために通過するマニホールド通路２０４Ａ及び２０４Ｂを有するダイ支持体２０３も含む。プリントヘッド１２０は、本開示の全体にわたって、プリントヘッドモジュール１０２における１つ又は２つのレギュレータチャンバ１１８に対応する２つのインクスロット４００を有するように説明されるが、説明される原理は、プリントヘッドモジュール１０２における異なる数のレギュレータチャンバ１１８に対応する異なる数のインクスロット４００を有するプリントヘッド１２０に同様に適用される。例えば、プリントヘッド１２０は４つのインクスロット４００を有することができ、この場合、第１の２つのインクスロットがプリントヘッドモジュールの第１のレギュレータチャンバと流体連絡し、第２の２つのインクスロットがプリントヘッドモジュールの第２のレギュレータチャンバと流体連絡する。

依然として図６を参照すると、ノズルのプライミング事象と液滴吐出事象が、インク滴の品質に影響を与えずに同時に行うことができ、その理由は、２つのレギュレータチャンバ１１８Ａ及び１１８Ｂに関連したノズル１２０が別個にプライミングされ得るからである。かくして、例えば、図６に示されるように、レギュレータチャンバ１１８Ｂに関連したノズル１２０がノズルプライミング事象を蒙るが、レギュレータチャンバ１１８Ａに関連したノズル１２０が、プライミング事象により影響を及ぼされずにインク滴を吐出することができる。プリンタコントローラ１１４は、ノズルプライミング事象も蒙っているノズルで液滴吐出事象が確実に生じないように、プライミング事象と吐出事象の双方が、複数のレギュレータチャンバ１１８間で何時および何処で（即ち、どのレギュレータチャンバ１１８に関して）生じるかを制御する及び協調させることができる。

図２〜図５の実施形態に関連して上述したのと同様に、図６の実施形態におけるノズルプライミング事象により、加圧空気パルスが、プリンタコントローラ１１４により決定されて制御されて、空気圧源１０８Ａ又は１０８Ｂにより生成される。図６の例において、空気圧源１０８Ｂは空気パルスを生成するように制御されている。従って、以下の説明は、レギュレータチャンバ１１８Ｂに流体的に関連付けられているノズル１２０に関してプライミング事象が発生していると仮定するが、当該説明は、レギュレータチャンバ１１８Ａに流体的に関連付けられているノズル１２０に関してプライミング事象が発生していることに同様に適用される。圧力源１０８Ｂからの空気パルスが、対応する空気管２１８Ｂを通って、対応するレギュレータチャンバ１１８Ｂ内のベント開口２０８及び２０６を介してレギュレータ空気袋２１２へ入る。レギュレータ袋２１２は、圧力源１０８Ｂが空気管２１８Ｂ及びベント開口２０８と２０６に空気圧パルスを強制的に通す際に膨張する。レギュレータ袋２１２が膨張すると、チャンバ１１８Ｂ内の少量のインクが変位する。インクの変位は、対応するマニホールド通路２０４Ｂ及びインクスロット４００Ｂを通ってプリントヘッド１２０のノズル１２２に伝播し、それによりノズル１２２のインクメニスカスが膨れる。インクの変位は、インクスロット４００Ｂに関連したノズルのメニスカスを膨らませるのに十分であるが、それはインクをノズル１２２から吐出しない又はたらさない。メニスカスの膨らみは、ノズル１２２内に形成され得る任意の粘性の詰め物または薄い膜を破壊し、それにより、妨害されずにすぐにインク滴を吐出できるようにノズル１２２がプライミングされる。

圧力源１０８Ｂが、空気圧パルスを強制的に空気管２１８Ｂに通すことを停止する場合、レギュレータスプリング２１６がレギュレータフラップ２１４を反対方向に引くことにより、チャンバ１１８Ｂ内のレギュレータ袋２１２が収縮する。レギュレータ袋２１２内のプライミング空気圧力は、ベント開口２０６を介して袋から押し戻されて、ベント開口２１０を介して周囲空気へ押しやられる。レギュレータ空気袋２１２の収縮により、膨れているメニスカスが再びその通常状態に再び引き戻されることが可能になる。

上述したように、今説明されたようなレギュレータチャンバ１１８Ｂに関連したノズルプライミング事象の間、液滴吐出事象は、レギュレータチャンバ１１８Ａ及び対応するインクスロット４００Ａに関連したノズル１２２を介して同時に発生することができる。

Claims

内部に第１の空気袋を有する第１のチャンバ及び内部に第２の空気袋を有する第２のチャンバを含むプリントヘッドモジュールを動作させる方法であって、
空気圧パルスを前記プリントヘッドモジュールの前記第１のチャンバへ押し込み、
前記空気圧パルスで前記第１のチャンバ内の前記第１の空気袋を膨張させ、
前記第１の空気袋を膨張させることにより或る量のインクを変位させることを含み、
前記或る量のインクを変位させることが、前記第１のチャンバに関連した第１の複数の吐出ノズルからインクを押し出さずに、前記第１の複数の吐出ノズルのインクメニスカスを活性化させ、
前記第２の空気袋を膨張させずに、前記プリントヘッドモジュールの前記第２のチャンバに関連した第２の複数の吐出ノズルからインク滴を吐出し、前記インク滴を吐出することが前記インクメニスカスを活性化させることと同時に行われる、方法。
前記空気圧パルスを前記プリントヘッドモジュールの前記第１のチャンバへ押し込むことが、
圧力源で前記空気圧パルスを生成し、
前記プリントヘッドモジュールの前記第１のチャンバの圧力レギュレータベントを介して前記空気圧パルスを送ることを含む、請求項１に記載の方法。
前記空気圧パルスを生成することが、生成されるパルスのパルス長、パルス間のドウェル時間、及びパルス数を制御することを含む、請求項２に記載の方法。
前記空気圧パルスを生成することが、インクの特性、前記プリントヘッドモジュールのアーキテクチャ、及び前記プリントヘッドモジュールの動作環境に基づいて、パルス長、ドウェル時間、及びパルス数を決定することを含む、請求項３に記載の方法。
前記インク滴を吐出することが、前記空気圧パルスも生成するポンプで前記プリントヘッドモジュールの前記第２のチャンバへインクをポンピングすることを含む、請求項１に記載の方法。
印刷システムであって、
プリントヘッドモジュールと、
インク及び第１の空気袋を包含する、前記プリントヘッドモジュール内の第１のチャンバと、
前記第１のチャンバから分離され、インク及び第２の空気袋を包含する、前記プリントヘッドモジュール内の第２のチャンバと、
前記第１のチャンバと流体連絡する第１のインクスロット及び前記第２のチャンバと流体連絡する第２のインクスロットを有し、前記第１のインクスロットと流体連絡する第１の複数の吐出ノズル及び前記第２のインクスロットと流体連絡する第２の複数の吐出ノズルを有するプリントヘッドと、
前記第１の空気袋と関連した第１の空気圧力源と、
前記第２の空気袋と関連した第２の空気圧力源と、
コントローラとを含み、
前記コントローラは、（ｉ）第１の空気圧力源が第１の空気袋を膨張させて、前記第１の複数の吐出ノズルからインクを押し出さずに、前記第１の複数の吐出ノズルのメニスカスを動かすのに十分な量の、前記第１のチャンバのインクを変位させ且つ前記第１の複数の吐出ノズルにインク滴を吐出させないこと、及び（ii）前記第２の空気圧力源が第２の空気袋を膨張させずに前記第２の複数の吐出ノズルがインク滴を吐出することを同時に行うように構成されている、印刷システム。
前記コントローラが、前記第１の空気袋を膨張させるための、前記第１の空気圧力源からの空気圧パルスを制御するように構成されている、請求項６に記載の印刷システム。
前記コントローラが、前記プリントヘッドモジュールの動作特性に基づいて、前記第１の圧力源からのパルス長、ドウェル時間、及びパルス数を制御するように構成されている、請求項６に記載の印刷システム。
前記動作特性が、インクのレオロジー、プリントヘッドのアーキテクチャ及びインクの動作温度特性、プリントヘッドモジュールのアーキテクチャ、及びプリントヘッドモジュールの動作環境からなるグループから選択される、請求項８に記載の印刷システム。