特開 2023-143771 両面印刷動作中にインクジェット印刷ヘッドの温度を調節するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023143771

(43)【公開日】2023-10-06

(54)【発明の名称】両面印刷動作中にインクジェット印刷ヘッドの温度を調節するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20230928BHJP

   B41J 2/17 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 103

B41J2/01 401

B41J2/01 307

B41J2/17

【審査請求】未請求

【請求項の数】32

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023035185

(22)【出願日】2023-03-08

(31)【優先権主張番号】17/656,404

(32)【優先日】2022-03-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】596170170

【氏名又は名称】ゼロックス コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100167911

【弁理士】

【氏名又は名称】豊島 匠二

(72)【発明者】

【氏名】ダグラス、ケイ．、ヘルマン

(72)【発明者】

【氏名】ジェイソン、エム．、ルフェーヴル

(72)【発明者】

【氏名】シーミット、プラハラジ

(72)【発明者】

【氏名】チューホン、リウ

(72)【発明者】

【氏名】ジョージ、エー．、アルバレス

【テーマコード（参考）】

2C056

【Ｆターム（参考）】

2C056EB07

2C056EB30

2C056EC07

2C056EC29

2C056HA05

2C056HA09

2C056HA15

2C056HA17

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】インクジェットプリンタは、プリンタ内の各印刷ヘッドの両側に取り付けられた一対の温度調節モジュール３６を含む。各温度調節モジュールは、印刷ヘッドの温度が所定の設定点を超えたときにコントローラによって作動される熱電式冷却装置２２０を含む。
【効果】印刷ヘッドを冷却することによって、印刷ヘッドの温度は、速乾性インクがそれらの最適な性能を得ることを可能にし、かつ両面印刷動作が印刷ヘッドの温度を所定の設定点を著しく上回って上昇させることを防止する温度範囲内に保つことができる。
【選択図】図２Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インクジェットプリンタであって、
インク滴を噴射するように構成された印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドの温度を示す信号を生成するように構成されたセンサと、
前記印刷ヘッドから熱を除去するように構成された第１の熱電式冷却装置と、
前記センサ及び前記第１の冷却装置に動作可能に接続されたコントローラであって、
前記印刷ヘッドの前記温度が所定の温度設定点よりも高いことを示す前記センサによって生成された前記信号に応答して、前記印刷ヘッドから熱を除去するよう前記第１の冷却装置を動作させるように構成されている、コントローラと、を備える、インクジェットプリンタ。

【請求項2】

前記印刷ヘッドから熱を伝導するために前記印刷ヘッドに取り付けられた伝熱部材を更に備え、
前記第１の熱電式冷却装置が、前記伝熱部材から熱を除去するように更に構成されている、請求項１に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項3】

前記第１の熱電式冷却装置に動作可能に接続された電流発生器を更に備え、
前記コントローラが、前記電流発生器に動作可能に接続されており、前記コントローラが、
前記電流発生器を動作させて前記第１の熱電式冷却装置を作動させるように更に構成されている、請求項２に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項4】

前記熱電式冷却装置が、ペルチェ冷却装置である、請求項３に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項5】

前記ペルチェ冷却装置から熱を放散するために前記ペルチェ冷却装置に取り付けられたヒートシンクを更に備える、請求項４に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項6】

前記伝熱部材が、銅から作製されている、請求項５に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項7】

前記ヒートシンクが、アルミニウムから作製されている、請求項６に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項8】

前記第１の熱電式冷却装置が取り付けられている前記印刷ヘッドの側部とは反対側の前記印刷ヘッドの側部に取り付けられている第２の熱電式冷却装置を更に備える、
請求項７に記載のインクジェットプリンタ。

【請求項9】

インクジェットプリンタを動作させる方法であって、
前記インクジェットプリンタ内の印刷ヘッドの温度を示す信号を生成することと、
生成された前記信号を所定の温度設定点と比較することと、
前記印刷ヘッドの温度が前記所定の温度設定点よりも高いことを示す前記センサによって生成された前記信号に応答して、前記印刷ヘッドから熱を除去するよう第１の熱電式冷却装置を動作させることと、
を含む、方法。

【請求項10】

伝熱部材を用いて前記印刷ヘッドから熱を伝導することと、
前記伝熱部材から熱を除去するよう前記第１の熱電式冷却装置を動作させることと、
を更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

電流を発生させることと、
発生された前記電流を前記第１の熱電式冷却装置に接続して前記第１の熱電式冷却装置を作動させることと、
を更に含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記発生された電流を前記第１の熱電式冷却装置に接続することが、前記発生された電流をペルチェ冷却装置に接続する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記ペルチェ冷却装置に取り付けられたヒートシンクを用いて、前記ペルチェ冷却装置から熱を放散すること、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記伝熱部材が、銅から作製されている、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ヒートシンクが、アルミニウムから作製されている、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記第１の熱電式冷却装置が取り付けられている前記印刷ヘッドの側部とは反対側の前記印刷ヘッドの側部に取り付けられている第２の熱電式冷却装置を用いて前記印刷ヘッドを冷却すること、
を更に含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

熱調節モジュールであって、
ブラケットと、
前記ブラケットに取り付けられた第１の伝熱部材と、
前記第１の伝熱部材に取り付けられた第１の熱電式冷却装置であって、前記第１の伝熱部材から熱を除去するように構成された第１の熱電式冷却装置と、を備える、熱調節モジュール。

【請求項18】

前記ブラケットが、印刷ヘッドの形状に対応する開口部を有して更に構成されている、請求項１７に記載のモジュール。

【請求項19】

前記ブラケットの前記開口部が、プロセス方向における印刷ヘッドの幅及びクロスプロセス方向における前記印刷ヘッドの長さに対応するように更に構成されている、請求項１８に記載のモジュール。

【請求項20】

前記ブラケットが、前記印刷ヘッドの両側に隣接するように構成されている２つの平行な側面を有するＵ字形を有して更に構成されている、請求項１９に記載のモジュール。

【請求項21】

前記第１の伝熱部材が、前記ブラケットの第１の側に取り付けられており、前記モジュールが、
前記ブラケットの第２の側への第２の伝熱部材と、
前記第２の伝熱部材に取り付けられた第２の熱電式伝導部材と、を更に備える、請求項２０に記載のモジュール。

【請求項22】

前記第１の熱電式冷却装置に取り付けられた第１のヒートシンクと、
前記第２の熱電式冷却装置に取り付けられた第２のヒートシンクと、
を更に備える、請求項２１に記載のモジュール。

【請求項23】

前記第１の熱電式冷却装置及び前記第２の熱電式冷却装置が、ペルチェ冷却装置である、請求項２２に記載のモジュール。

【請求項24】

前記第１の伝熱部材及び前記第２の伝熱部材が各々、銅から作製されている、請求項２３に記載のモジュール。

【請求項25】

前記第１の伝熱部材及び前記第２の伝熱部材が各々、アルミニウム製から作製されている、請求項２３に記載のモジュール。

【請求項26】

前記ブラケットが、前記プロセス方向において前記印刷ヘッドの両側に隣接するように構成されている２つの平行な側面と、前記クロスプロセス方向において前記印刷ヘッドの両側に隣接するように構成されている２つの平行な側面とを有する、長方形を有して更に構成されている、請求項１９に記載のモジュール。

【請求項27】

前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクが、アルミニウムから作製されている、請求項２２に記載のモジュール。

【請求項28】

前記第１のヒートシンク及び前記第２のヒートシンクが、複数のアルミニウムフィンである、請求項２７に記載のモジュール。

【請求項29】

印刷ヘッドであって、
複数のインクジェットを有する印刷ヘッドであって、各インクジェットが、インク滴を噴射するための圧電トランスデューサを有して構成されている、印刷ヘッドと、
前記印刷ヘッドの第１の側に取り付けられた伝熱部材と、
前記伝熱部材に取り付けられ、前記伝熱部材から熱を除去するように構成された熱電式冷却装置と、を備える、印刷ヘッド。

【請求項30】

前記熱電式冷却装置に取り付けられたヒートシンクを更に備える、
請求項２９に記載の印刷ヘッド。

【請求項31】

前記ヒートシンク及び前記伝熱部材が、前記熱電式冷却装置の両側に取り付けられている、請求項３０に記載の印刷ヘッド。

【請求項32】

前記熱電式冷却装置が、ペルチェ冷却装置である、請求項３１に記載の印刷ヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、媒体上にインク画像を生成するデバイスに関し、より詳細には、印刷中にそのようなデバイスの印刷ヘッド温度を調節することに関する。

【背景技術】

【0002】

インクジェットプリンタとしても知られるインクジェット画像化デバイスは、印刷ヘッドから液体インクを噴射して、画像を画像受容表面上に形成する。印刷ヘッドは、アレイ状に配置された複数のインクジェットを含む。各インクジェットは、印刷ヘッドコントローラに結合された圧電アクチュエータを有する。印刷ヘッドコントローラは、画像に対応するデジタルデータコンテンツに対応する発射信号を生成する。印刷ヘッド内のアクチュエータは、インクチャンバ内に膨張することによって発射信号に応答して、画像受容表面上にインク滴を噴射し、発射信号を生成するために使用されたデジタル画像コンテンツに対応するインク画像を形成する。画像受容表面は、通常、媒体材料の連続ウェブ又は一連の媒体シートである。

【0003】

色画像を生成するために使用されるインクジェットプリンタは、典型的には、複数の印刷ヘッドアセンブリを含む。各印刷ヘッドアセンブリは、典型的には、単一色のインクを噴射する１つ以上の印刷ヘッドを含む。典型的なインクジェットカラープリンタでは、４つの印刷ヘッドアセンブリが、プロセス方向において位置付けられ、各印刷ヘッドアセンブリが、異なる色のインクを噴射する。最も頻繁に使用される４つのインク色は、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックである。そのようなプリンタの一般的な名前は、ＣＭＹＫカラープリンタである。一部のＣＭＹＫプリンタは、各色のインクを印刷する２つの印刷ヘッドアセンブリを有する。同じ色のインクを印刷する印刷ヘッドアセンブリは、クロスプロセス方向において隣接する印刷ジェット間の距離の１／２だけ互いにオフセットされており、２つのアセンブリにある印刷ヘッドによって噴射されるインクの色のラインの、１インチ当たりの画素数の密度を２倍にする。本明細書で使用するとき、「プロセス方向」という用語は、プリンタ内の印刷ヘッドを通過するときの画像受容表面の移動の方向を意味し、「クロスプロセス方向」という用語は、画像受容表面の平面内でプロセス方向に対して垂直な方向を意味する。

【0004】

カラーインクジェットプリンタにおける画像品質は、少なくとも３つのパラメータ、すなわち、色域、粒状性、及びインク滴サテライトに依存する。色域は、より速く乾くインクを使用することによって対処することができる。速乾性インクは、より多くのインクを画像に堆積させることを可能にする。また、乾燥機は、インクをより迅速に蒸発させるので、プリンタを通して媒体を移動させるローラにインクがオフセットすることなく、より多くのインク量を媒体上に分配することができる。

【0005】

粒状性、より具体的には、オーバーレイ粒状性は、インク滴がより速く媒体に付着してより速く不動化されるため、速乾性インクによって対処することもできる。オーバーレイ粒状性の主な原因は、インク滴に作用するせん断力であり、これは、インク滴を互いに混合するウェットドロップ－オン－ウェットドロップ相互作用を増大させる。したがって、流動性が減少すると、インク滴の相互作用が減少し、その結果、オーバーレイ粒状性が減少する。いくつかの速乾性インクの最良のオーバーレイ粒状性能は、印刷ヘッド温度設定点が、３７℃の現在の目標から３２℃のより低い温度に変化するときに達成される。加えて、速乾性インクを噴射するインクジェットの安定性は、印刷ヘッド温度が約３０℃～約３２℃の範囲に維持されるときに、より頑強である。印刷ヘッド温度をこの範囲に維持することは、重量のある媒体ストックが両面印刷される場合、シートが印刷ヘッドを通過して両面印刷のために印刷ゾーンに戻されるときに重量のあるストックが熱を吸収するので、非常に困難である。この吸収された熱の一部は印刷ヘッドに伝達され、印刷ヘッドの温度を上昇させる。印刷ヘッド温度の上昇は、速乾性インクの最適な性能に悪影響を及ぼし、ノズルプレート上及びノズル内のインクの乾燥につながる可能性がある。ノズルプレート上及びノズル内のインクが乾燥すると、インクジェットが動作しなくなる。本明細書で使用される場合、「動作不能なインクジェット」という用語は、インク滴を全く噴射しないインクジェット、又はインクジェットノズルとインク受容表面との間の法線から離れる方向にインク滴を噴射するインクジェットを意味する。印刷ヘッド温度をインクの有効範囲内に調節することによって、速乾性インクの有効性を維持することが有益であろう。

【発明の概要】

【0006】

カラーインクジェットプリンタは、特に重量のあるストックの両面印刷中に印刷ヘッド温度を調節するように構成されている。カラーインクジェットプリンタは、インク滴を噴射するように構成された印刷ヘッドと、印刷ヘッドの温度を示す信号を生成するように構成されたセンサと、印刷ヘッドから熱を除去するように構成された第１の熱電式冷却装置と、センサ及び第１の冷却装置に動作可能に接続されたコントローラとを含む。コントローラは、印刷ヘッドの温度が所定の温度設定点よりも高いことを示すセンサによって生成された信号に応答して、印刷ヘッドから熱を除去するよう第１の冷却装置を動作させるように構成されている。

【0007】

カラーインクジェットプリンタを動作させる方法は、特に重量のあるストックの両面印刷中に印刷ヘッド温度を調節する。この方法は、インクジェットプリンタ内の印刷ヘッドの温度を示す信号を生成することと、生成された信号を所定の温度設定点と比較することと、印刷ヘッドの温度が所定の温度設定点よりも高いことを示すセンサによって生成された信号に応答して、印刷ヘッドから熱を除去するよう第１の熱電式冷却装置を動作させることとを含む。

【0008】

熱調節モジュールは、印刷ヘッド温度を調節するために、カラーインクジェットプリンタの印刷ヘッドに選択的に取り付けられ、そこから取り外されるように構成されている。熱調節モジュールは、ブラケットと、ブラケットに取り付けられた第１の伝熱部材と、第１の伝熱部材に取り付けられた第１の熱電式冷却装置とを含み、第１の熱電式冷却装置は、第１の伝熱部材から熱を除去するように構成されている。

【0009】

印刷ヘッドは、カラーインクジェットプリンタにおいて印刷ヘッド温度を調節するように構成されている。印刷ヘッドは、複数のインクジェットを有する印刷ヘッドを含み、各インクジェットは、インク滴を噴射するための圧電トランスデューサと、印刷ヘッドの第１の側に取り付けられた伝熱部材と、伝熱部材に取り付けられ、伝熱部材から熱を除去するように構成された熱電式冷却装置とを有して構成されている。

【図面の簡単な説明】

【0010】

印刷ヘッド温度を調節するカラーインクジェットプリンタ及びカラーインクジェットプリンタの動作方法の前述の態様及び他の特徴は、添付の図面に関連して、以下の記述で説明される。

【0011】

【図1】印刷ヘッド温度を調節するカラーインクジェットプリンタの概略図である。

【図2A】図１に示されたプリンタ内の一対の温度調節モジュールを有して構成された印刷ヘッドの側断面図である。

【図2B】印刷ヘッドの周りに取り付けられた交換可能な温度調節モジュールの斜視図である。

【図3】プリンタ内の印刷ヘッドの温度を調節する、図１のプリンタの構成要素のブロック図である。

【図4】図１の温度調節モジュールを動作させるためのプロセスのフロー図である。

【図5】両面印刷中に重量のあるストックとともに速乾性インクを使用するのに有効な範囲に印刷ヘッド温度を維持することができない従来技術のカラーインクジェットプリンタの概略図である。

【図6】図５のプリンタの印刷ゾーンを示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本明細書で開示したプリンタ及びプリンタの動作方法のための環境、並びにプリンタ及びプリンタの動作方法の詳細の一般的な理解のために、図面を参照する。図面では、同様の参照番号が、同様の要素を指定するために図面を通じて使用されている。本明細書で使用するとき、「プリンタ」という単語は、インク滴を異なる種類の媒体上に噴射してインク画像を形成する任意の装置を包含する。

【0013】

以下に説明するプリンタ及び方法は、印刷ヘッド温度が所定の範囲外になったときに圧電印刷ヘッドから熱を除去するために、プロセス方向において圧電印刷ヘッドの両側の熱電式冷却装置を使用する。範囲の上限閾値を３２℃に設定し、下限閾値を３０℃に設定することによって、印刷ヘッド温度は、最も速乾性のインクの最適な性能を保証し、特に重量のあるストックを使用する両面印刷ジョブ中に、印刷ヘッド内の圧電インクジェットの動作状態を維持するのに役立つ範囲に維持することができる。

【0014】

図５は、プリンタの圧電印刷ヘッドを冷却しない従来技術の高速カラーインクジェットプリンタ１０を示す。例示されるように、プリンタ１０は、媒体シート供給部ＳＳ_１又はＳ_２のうちの１つから取り出された媒体シートの表面上にインク画像を直接形成するプリンタであり、シートＳは、１つ以上のアクチュエータ４０を動作させるコントローラ８０によってプリンタ１０を通って移動され、アクチュエータ４０は、コンベヤ５２のローラ又は少なくとも１つの駆動ローラに動作可能に接続されており、コンベヤ５２は、プリンタの印刷ゾーンＰＺ（図６に図示）を通過する媒体搬送部４２の一部分を備える。一実施形態では、各印刷ヘッドモジュールは、プリンタによって印刷され得るクロスプロセス方向において、最も広い媒体の幅に対応する幅を有するたった１つの印刷ヘッドを有する。他の実施形態では、印刷ヘッドモジュールは、複数の印刷ヘッドを有し、各印刷ヘッドが、プリンタが印刷することができるクロスプロセス方向において、最も広い媒体の幅未満の幅を有する。これらのモジュールでは、印刷ヘッドは、単一の印刷ヘッドよりも広い媒体が印刷されることを可能にするずらされた印刷ヘッドのアレイ状に配置されている。加えて、モジュール内、又はモジュール間の印刷ヘッドはまた、印刷ヘッドによってクロスプロセス方向に噴射された液滴の密度が、クロスプロセス方向において、印刷ヘッド内のインクジェット間の最小の間隔よりも大きくなり得るように組み合わせることができる。プリンタ１０は、たった２つの媒体シート供給部を有するように示されているが、プリンタは、各々が異なる種類又はサイズの媒体を含む、３つ以上のシート供給部で構成することができる。

【0015】

図５の先行技術のプリンタ１０における印刷ゾーンＰＺを図６に示す。印刷ゾーンＰＺは、シートがプロセス方向において通過する最初のインクジェットから、シートがプロセス方向において通過する最後のインクジェットまでの距離と等しいプロセス方向における長さを有し、クロスプロセス方向において互いに真向かいにある、印刷ゾーンの両側の最も外側にあるインクジェット間の最大距離である幅を有する。図６に示す各印刷ヘッドモジュール３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、及び３４Ｄは、それぞれ、印刷ヘッドキャリアプレート３１６Ａ、３１６Ｂ、３１６Ｃ、及び３１６Ｄのうちの１つに取り付けられた３つの印刷ヘッド２０４を有する。

【0016】

図５に示すように、印刷された画像は、インク画像がシートＳ上に印刷された後、画像乾燥機３０の下を通過する。画像乾燥機３０は、インク画像を加熱し、画像をウェブに少なくとも部分的に固定するために、赤外線ヒータ、加熱空気送風機、エアリターン、又はこれらの構成要素の組み合わせを含むことができる。赤外線ヒータは、ウェブの表面上の印刷された画像に赤外線熱を加えて、インク中の水又は溶媒を蒸発させる。加熱空気送風機は、扇風機、又は他の加圧空気源を使用して、インク上に加熱空気を方向付けて、インクからの水又は溶媒の蒸発を補う。次いで、空気が収集され、空気戻りによって排気されて、プリンタ内の他の構成要素との乾燥機空気流の干渉を低減する。

【0017】

二重経路７２は、基材が印刷された後に搬送システム４２からシートを受容し、そのシートを、印刷ヘッドを通過する移動方向とは反対方向にローラの回転によって移動させるように提供される。二重経路７２内の位置７６において、基材は、媒体搬送システム４２によって運ばれているジョブストリームに合流することができるように、反転されることができる。コントローラ８０は、シートを選択的にひっくり返すように構成されている。すなわち、コントローラ８０は、シートの裏面を印刷できるようにシートを反転させるためにアクチュエータを動作させることができるか、又はシートの印刷された面を再び印刷できるように、シートを反転させることなくシートが搬送経路に戻されるように、アクチュエータを動作させることができる。枢動部材８８の移動により、二重経路７２へのアクセスが提供される。枢動部材８８の回転は、枢動部材８８に動作可能に接続されたアクチュエータ４０を選択的に動作させるコントローラ８０によって制御される。図５に示すように枢動部材８８が反時計回りに回転されるとき、媒体搬送部４２からの基材は、二重経路７２に方向転換される。枢動部材８８を方向転換位置から時計回り方向に回転させることにより、二重経路７２へのアクセスが閉じられるため、媒体搬送部上の基材は、容器５６に移動する。別の枢動部材８６が、二重経路７２にある位置７６と媒体搬送部４２との間に位置付けられている。コントローラ８０が、アクチュエータを動作させて、枢動部材８６を反時計回り方向に回転させると、二重経路７２からの基材は、媒体搬送部４２上でジョブストリームに合流する。枢動部材８６を時計回り方向に回転させることにより、媒体搬送部４２への二重経路アクセスが閉じられる。

【0018】

図５に更に示すように、二重経路７２に方向転換されなかった印刷済み媒体シートＳは、媒体搬送部によって、これらのシートが収集されるシート容器５６に搬送される。印刷されたシートが容器５６に到達する前に、これらのシートは光学センサ８４を通り過ぎる。光学センサ８４は、印刷されたシートの画像データを生成し、この画像データは、コントローラ８０によって分析される。コントローラ８０は、印刷ジョブの媒体シート上の印刷画像における縞を検出するように構成されている。加えて、テストパターン画像が印刷されたシートが、印刷ジョブ中に間隔を置いて挿入される。これらのテストパターン画像は、コントローラ８０によって分析されて、存在する場合、テストパターンにインクを噴射するように動作された、いずれのインクジェットが実際にインクを噴射したかを判定し、インクジェットがインク滴を噴射した場合、インク滴が適切な質量でその意図された位置に降着したかどうかを判定する。噴射すると想定されたインク滴を噴射しない、又は正しい質量を有していない滴を噴射する、若しくは誤った位置に降着する任意のインクジェットは、本明細書では動作不能なインクジェットと呼ばれる。コントローラは、コントローラに動作可能に接続されたデータベース９２に、動作不能なインクジェットを特定するデータを記憶することができる。テストパターンが印刷されたこれらのシートは、ランタイムミッシングインクジェット（run－time missing inkjet、ＲＴＭＪ）シートと呼ばれることがあり、これらのシートは、印刷ジョブの出力から廃棄される。ユーザは、ユーザインターフェース５０を動作させて、動作不能なインクジェットの数及び動作不能なインクジェットが位置する印刷ヘッドを特定するインターフェース上に表示されるレポートを取得することができる。光学センサ８４は、デジタルカメラ、ＬＥＤ及び光検出器のアレイ、又は通過表面の画像データを生成するように構成された他のデバイスであり得る。すでに述べたように、媒体搬送部はまた、シートを反転させ、そのシートを、印刷ヘッドモジュールの前に搬送部に戻すことができ、その結果、シートの反対側を印刷することができる二重経路を含む。図５は、シート容器に収集されている印刷されたシートを示しているが、これらのシートは、媒体シートの折り畳み、丁合、綴じ、及びステープル留めなどの作業を実施する他の処理ステーション（図示せず）に方向付けることができる。

【0019】

機械又はプリンタ１０の様々なサブシステム、構成要素及び機能の動作及び制御は、コントローラ又は電子サブシステム（electronic subsystem、ＥＳＳ）８０の助けを借りて実施される。ＥＳＳ又はコントローラ８０’は、印刷ヘッドモジュール３４Ａ～３４Ｄ（したがって印刷ヘッド）、アクチュエータ４０、及び乾燥機３０の構成要素に動作可能に接続されている。ＥＳＳ又はコントローラ８０は、例えば、電子データ記憶装置を備えた中央処理装置（central processor unit、ＣＰＵ）、及びディスプレイ又はユーザインターフェース（user interface、ＵＩ）５０を有する自己完結型コンピュータである。ＥＳＳ又はコントローラ８０は、例えば、センサ入力及び制御回路、並びに画素配置及び制御回路を含む。加えて、ＣＰＵは、走査システム又はオンライン若しくはワークステーション接続（図示せず）などの画像入力源と、印刷ヘッドモジュール３４Ａ～３４Ｄとの間の画像データの流れを読み出し、捕捉し、準備し、かつ管理する。したがって、ＥＳＳ又はコントローラ８０は、印刷プロセスを含む他の全ての機械サブシステム及び機能を操作及び制御するための主要なマルチタスクプロセッサである。

【0020】

コントローラ８０は、プログラム命令を実行する汎用又は専用のプログラマブルプロセッサを用いて実装することができる。プログラムされた機能を実施するために必要とされる命令及びデータは、プロセッサ又はコントローラに関連付けられたメモリ内に記憶され得る。プロセッサ、それらのメモリ、及びインターフェース回路は、以下に記載される動作を実施するようにコントローラを構成する。これらの構成要素は、印刷回路カード上に提供されてもよいか、又は特定用途向け集積回路（application specific integrated circuit、ＡＳＩＣ）内の回路として提供されてもよい。回路の各々は、別個のプロセッサで実装され得るか、又は複数の回路は、同じプロセッサ上に実装され得る。代替的に、回路は、超大規模集積回路（very large scale integrated、ＶＬＳＩ）内に提供される個別の構成要素又は回路で実装することができる。また、本明細書に記載される回路は、プロセッサ、ＡＳＩＣ、個別の構成要素、又はＶＬＳＩ回路の組み合わせで実装することができる。

【0021】

動作中、生成される画像の画像コンテンツデータは、印刷ヘッドモジュール３４Ａ～３４Ｄに出力される印刷ヘッド制御信号の処理及び生成のための、走査システム又はオンライン若しくはワークステーション接続のいずれかからコントローラ８０に送信される。画像コンテンツデータとともに、コントローラは、媒体の重量、媒体の寸法、印刷速度、媒体の種類、各シートの各面上に生成されるインク領域被覆率、各シートの各面上に生成される画像の位置、媒体の色、繊維状媒体の媒体繊維配向、印刷ゾーンの温度及び湿度、媒体の含水量、並びに媒体の製造業者を特定する印刷ジョブパラメータを受信する。本文書で使用するとき、「印刷ジョブパラメータ」という用語は、印刷ジョブのための非画像コンテンツデータを意味し、「画像コンテンツデータ」という用語は、媒体シート上に印刷されるインク画像を特定するデジタルデータを意味する。

【0022】

同様の構成要素を特定するために同様の参照番号を使用し、図１は、プリンタの各圧電印刷ヘッドの温度を調節するために、印刷ヘッド温度調節モジュール３６がコントローラ８０’によって監視及び操作される、高速カラーインクジェットプリンタ１０’を示す。圧電印刷ヘッド３４Ａ_１は、図２Ａに示すように一対のモジュール３６を有して構成されており、同じ印刷ヘッドモジュール３４Ａ（図６）内の中央の印刷ヘッドに関連付けられた別のモジュール３６のヒートシンク２１６も図２Ａに示されている。印刷ヘッドは、伝熱部材２１２及び熱電式冷却装置２２０、並びに任意選択的にヒートシンク２１６を有して、一体型交換可能ユニットとして構成することができるか、又は伝熱部材、冷却装置、及び任意選択的にヒートシンクを、説明したように既存のプリンタ内の印刷ヘッドに取り付けることができる。既知のプリンタのそのような変更はまた、印刷ヘッド温度センサが各印刷ヘッドにまだプリンタに備わっていない場合、印刷ヘッド温度センサの設置が必要であり、コントローラが、以下でより詳細に説明するように温度調節モジュールを動作させることができるように、コントローラに動作可能に接続された部材内に記憶された追加のプログラム命令を必要とする。図１において、図示されたモジュール３６は、各印刷ヘッドモジュール３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄにおいて観察者に最も近い印刷ヘッドの温度調節を支援する。モジュール３６は、サーマルインクジェット印刷ヘッドではなく圧電印刷ヘッドとともに使用するために構成されているが、その理由は、圧電インクジェット印刷ヘッドの温度を、その通常動作温度を下回る狭い温度範囲内に調節することが、特に、重量のあるストックを使用する両面印刷ジョブ中に、各インクジェットがヒータを含むサーマル印刷ヘッドよりも高い精度を必要とするからである。

【0023】

温度調節モジュール３６を有して構成された圧電印刷ヘッド３６Ａが、図２Ａにより詳細に示されている。図２Ａにおいて、モジュール３６は、プロセス方向で印刷ヘッド３４Ａ_１の各側に位置付けられる。各モジュールは、伝熱部材２１２と、一組のヒートフィンとして示されているヒートシンク２１６と、伝熱部材２１２とヒートフィン２１６との間に間置された熱電式冷却装置２２０とを含む。伝熱部材２１２は、銅（３８５Ｗ／ｍ・ケルビン度）又はアルミニウム（２３９Ｗ／ｍ・ケルビン度）などの高い熱伝導率を有する材料から作製されている。ヒートフィン２１６もまた、アルミニウム（２３７Ｗ／ｍ・ケルビン度）などの比較的高い伝熱材料から作製されている。本明細書で使用される場合、「熱電式冷却装置」という用語は、装置を横断する電流の方向に装置内の温度勾配に沿って熱を伝導する装置を意味する。熱電式冷却装置２２０は、ヒートフィンが延在する平面に対応する平面を有して構成される。一実施形態では、熱電式冷却装置は、装置を通過する電流の方向に対応する方向に熱を伝導するように構成されたＮドープ領域及びＰドープ領域を含む半導体デバイスである。このような装置は、一般にペルチェ装置として知られており、市販されている。コントローラ８０’は、熱電式冷却装置２２０が熱を伝熱部材２１２からヒートフィン２１６に方向付けるため、熱を放散することができる方向に、電流を熱電式冷却装置２２０に結合するように構成されている。したがって、モジュール３６は、印刷ヘッド３４Ａ_１から熱を引き出して印刷ヘッドを冷却するように構成されている。

【0024】

図２Ａに示すように、温度センサ２２４が、伝熱部材２１２に取り付けられており、このセンサは、コントローラ８０’に動作可能に接続されている。センサ２２４は、印刷ヘッドの温度に対応する部材２１２の温度を示す電気信号を生成するように構成されている。コントローラ８０’は、センサ２２４からの信号と比較される一対の温度設定点を有して、以下でより詳細に説明するように、２つの設定点によって規定される温度範囲内に印刷ヘッドを保つためにどのタイプの温度調節が必要であるかを判定するように構成されている。

【0025】

一実施形態では、温度調節モジュール３６は、印刷ヘッドに選択的に取り付け、そこから取り外すことができる交換可能なモジュールとして構成されている。このようなモジュールが図２Ｂに示されている。モジュール３６は、伝熱部材２１２が取り付けられているブラケット２４０を含み、熱電式冷却装置２２０は、伝熱部材２１２に取り付けられている。図示される実施形態では、ブラケット２４０は、側面から見たときに２つの平行な側面２４４Ａ及び２４４Ｂを有するＵ字形に構成されている。各側面２４４Ａ及び２４４Ｂは、図に示すように、伝熱部材２１２及び熱電式冷却装置２２０を含む。２つの側面は、それらの間に、印刷ヘッド３６Ａなどの印刷ヘッドのプロセス方向の幅及び印刷ヘッドのクロスプロセス方向の長さに対応する開口部を有して構成されている。このブラケット２４０は、図に示すように、印刷ヘッドモジュールに設置する前に、印刷ヘッド上にかぶせることができる。印刷ヘッドをブラケットに挿入し、構成要素をブラケットに取り付けることができるように、印刷ヘッドの形状及びサイズに対応する開口部を有する長方形など、ブラケットの他の構成も可能である。所望であれば、伝熱部材２１２をブラケット２４０に取り付けるために使用される接着剤及び熱電式冷却装置２２０を部材２１２に取り付けるために使用される接着剤と同様の伝熱接着剤を使用して、一組のヒートフィンとして示されるヒートシンク２１６を熱電式冷却装置２２０に取り付けることもできる。そのような接着剤の一例は、Ｄｏｗ ＤＯＷＳＩＬ（商標）１－４１７４ ＴＣ伝熱接着剤である。

【0026】

次に、図３を参照して、印刷ヘッドの温度調節について説明する。コントローラ８０’は、コントローラ８０’が図３を参照して説明した温度調節プロセスを実行するときに、コントローラに動作可能に接続されたメモリに記憶されたプログラム命令を有して構成される。コントローラ８０’は、温度センサ２２４からの信号を監視し、それを所定の温度範囲の上限閾値設定点及び所定の範囲の下限閾値設定点と比較する。信号によって示される温度が所定の範囲の下限閾値未満である場合、コントローラは、印刷ヘッドヒータ２３２に動作可能に接続されたパルス幅変調（pulse width modulation、ＰＷＭ）ユニット２２８を動作させる。ユニット２２８によって生成されたＰＷＭ信号のデューティサイクルは、印刷ヘッドヒータを動作させて、印刷ヘッドに熱を加える。０％のＰＷＭ信号は、ヒータをオフにし、１００％の信号は、ヒータをその最大熱発生能力にし、これらの値の間では、ヒータは、その最大能力に対応するパーセンテージで動作される。これらのタイプのヒータは、印刷ヘッドがプリンタ内の周囲温度を上回る温度のままであることを保証するものとして知られている。温度信号が、印刷ヘッドの温度が２つの設定点の間の温度範囲内にあるが上昇していることを示すと、コントローラ８０’は、印刷ヘッドヒータ２３２によって生成される熱を低減するようにＰＷＭユニットを動作させる。印刷ヘッドの温度が、２つの設定点のうちの大きい方によって特定される上限閾値を超える場合、コントローラは、ＰＷＭユニットのデューティサイクルを０に設定し、コントローラ８０’は、電流発生器２３６を動作させて熱電式冷却装置２２０を通して電流を送出する。熱電式冷却装置の動作は、センサ信号によって示される温度がより大きい設定点を下回るまで継続し、示される温度が低下し続けると、コントローラは、電流発生器２３６をオフにし、温度が２つの設定点間の温度範囲で安定し始めるまで、ヒータ２３２を次第にオンにするようにＰＷＭユニット２２８を動作させ始める。その時点で、コントローラは、ＰＷＭ信号デューティサイクルを変更して、温度を温度範囲内に保つ。温度がこの範囲から外れる場合、温度が上限温度閾値を超えた場合には、コントローラは、冷却装置２２０を動作させて印刷ヘッドの温度を低下させるか、又はＰＷＭモジュールを動作させて１００％デューティサイクルを有するＰＷＭ信号を生成して印刷ヘッドを加熱し、設定点間の温度範囲に戻す。一実施形態では、２つの設定点は、約３０℃～約３２℃である。

【0027】

図４は、プロセス方向で印刷ヘッドの各側にある調節モジュール３６を用いて印刷ヘッド温度を調節するプロセス４００のフロー図を示す。モジュール３６は、プリンタ内の印刷ヘッドの温度を所定の温度範囲内に維持するように動作する。下記の考察において、機能又は動作を実施するプロセス４００への言及は、記憶されたプログラム命令を実施して、プリンタ内の他の構成要素に関連して機能又は動作を実施する、コントローラ８０’などのコントローラの動作を指す。プロセス４００は、例示目的のために、図１のプリンタ１０’を用いて実施されるものとして記載されている。

【0028】

プリンタ１０’を動作させるプロセス４００は、ＰＷＭユニットの動作から始まり、１００％デューティサイクル信号を生成して印刷ヘッドヒータを作動させ、印刷ヘッドの温度を２つの設定点の下限閾値まで上昇させる（ブロック４０４）。その後、コントローラは、温度センサ信号を２つの設定点温度と比較し（ブロック４０８）、印刷ヘッド温度が２つの設定点によって定義される温度範囲内にある限り、ＰＷＭユニットは、ＰＷＭ信号を調整して印刷ヘッド温度を温度範囲内に保つように動作される（ブロック４１２）。印刷ヘッド温度信号が、印刷ヘッド信号が温度範囲外であることが示す場合、印刷ヘッド温度が上限閾値を超えているかどうかを判定する（ブロック４１６）。そうである場合、ＰＷＭユニットは、０パーセントのデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を生成するように動作され、電流発生器は、熱電式冷却装置に電流を供給するように動作される（ブロック４２０）。この処理（ブロック４１６及び４２０）は、印刷ヘッド温度が上限閾値を超えなくなるまで継続する。プロセスは、電流発生器を作動停止させて冷却装置をオフにし（ブロック４２４）、プロセスは、印刷ヘッド温度が下限温度閾値未満であるかどうかを判定する（ブロック４２８）。そうである場合、ＰＷＭユニットは、１００％のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号を生成するように動作され（ブロック４０４）、プロセスは継続する。印刷ヘッド温度が上限閾値を超えておらず、下限閾値以上である場合、プロセスは、印刷ヘッド温度が温度範囲内にあることを検証し（ブロック４０８）、温度が温度範囲外になるまでＰＷＭ信号調整を継続する。

【0029】

様々な上記に開示したもの並びに他の特徴及び機能の変形、又はそれらの代替物が、多くの他の異なるシステム又は用途に望ましく組み合わされてもよいことが理解されるであろう。以下の「特許請求の範囲」によって包含されることも意図される、様々な現在予期されない代替、修正、変形、又は改善が、後に当業者によって行われてよい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】