特許7154039動的に制御されるインクリザーバを有するインクジェット印刷システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-06
(45)【発行日】2022-10-17
(54)【発明の名称】動的に制御されるインクリザーバを有するインクジェット印刷システム
(51)【国際特許分類】
B41J 2/175 20060101AFI20221007BHJP
B41J 2/01 20060101ALI20221007BHJP
【ＦＩ】
B41J2/175 171
B41J2/175 121
B41J2/175 501
B41J2/01 451
B41J2/01 401
B41J2/175 141
【請求項の数】
18
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2018097769
(22)【出願日】2018-05-22
(65)【公開番号】P2019001157
(43)【公開日】2019-01-10
【審査請求日】2021-05-21
(31)【優先権主張番号】15/624,351
(32)【優先日】2017-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(74)【代理人】
【識別番号】100163522
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 晋平
(74)【代理人】
【識別番号】100154922
【弁理士】
【氏名又は名称】崔 允辰
(72)【発明者】
【氏名】リチャード・ジェイ・ベイカー
(72)【発明者】
【氏名】マイルズ・エス・ダンカンソン
(72)【発明者】
【氏名】ロバート・ジー・パリフカ
(72)【発明者】
【氏名】ベネット・エム・モリアーティ
(72)【発明者】
【氏名】シェーン・イー・アーサー
【審査官】小宮山 文男
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－３００３３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０３５８５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インク受けチャンバおよび制御流体供給源からの制御流体を受容するための制御チャンバを画定するインクリザーバーと、前記インクリザーバーの配向を判定して配向信号を生成するよう構成された配向センサとを有するインクジェットアセンブリのインクリザーバーの圧力を動的に制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサを備え、前記プロセッサは、少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて、前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために前記制御流体供給源を制御する、
ようにプログラムされており、
前記インクリザーバーが長手方向軸線を画定し、垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の角度を感知することによって、前記配向センサが前記インクリザーバーの前記配向を判定し、前記プロセッサは、少なくとも部分的に、前記垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の前記角度に基づいて、前記制御チャンバの前記所望の圧力を決定するようプログラムされている、コントローラ。
【請求項2】
前記インク受けチャンバに配置されたインクは、インク上面レベルを画定し、前記インク受けチャンバに流体的に連通するノズル内の所望のメニスカスレベルは、前記長手方向軸線に沿って距離Ｄ１だけ前記インク上面レベルから離間され、前記プロセッサは、前記垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の前記角度および前記距離Ｄ１に基づいて前記垂直基準軸線に沿った有効水柱高さを計算し、および少なくとも部分的に、前記有効水柱高さに基づいて、前記制御チャンバの前記所望の圧力を決定するようさらにプログラムされている、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項3】
前記プロセッサが前記所望のメニスカスレベルにおける所定の圧力から前記有効水柱高さを減じることによって前記制御チャンバの前記所望の圧力を決定するようプログラムされている、請求項２に記載のコントローラ。
【請求項4】
インク受けチャンバおよび制御流体供給源からの制御流体を受容するための制御チャンバを画定するインクリザーバーと、前記インクリザーバーの配向を判定して配向信号を生成するよう構成された配向センサとを有するインクジェットアセンブリのインクリザーバーの圧力を動的に制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサを備え、前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて、前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために前記制御流体供給源を制御する、
ようにプログラムされており、
前記インクジェットアセンブリが前記制御チャンバの前記実際の圧力レベルを示す圧力信号を生成するために、前記制御チャンバに動作可能に結合された、圧力センサをさらに備え、前記プロセッサが、前記圧力センサにさらに動作可能に結合される、コントローラ。
【請求項5】
インク受けチャンバおよび制御流体供給源からの制御流体を受容するための制御チャンバを画定するインクリザーバーと、前記インクリザーバーの配向を判定して配向信号を生成するよう構成された配向センサとを有するインクジェットアセンブリのインクリザーバーの圧力を動的に制御するためのコントローラであって、前記コントローラは、前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサを備え、前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて、前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために前記制御流体供給源を制御する、
ようにプログラムされており、
前記制御流体供給源が、第１のバルブを介して前記制御チャンバと流体連通する正圧供給源と、第２のバルブを介して前記制御チャンバと流体連通する負圧供給源とを含み、前記プロセッサが、前記第１のバルブと、前記第２のバルブとに動作可能に結合される、コントローラ。
【請求項6】
インクジェット印刷システムであって、インク受けチャンバおよび制御チャンバを画定するインクリザーバーと、
前記制御チャンバに流体的に連通する制御流体供給源と、
前記インクリザーバーの配向を判定して、配向信号を生成するよう構成された配向センサと、
前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために、前記制御流体供給源を制御する
ようブログラムされており、
前記インクリザーバーが長手方向軸線を画定し、前記配向センサは、垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の角度を決定するよう構成されている、インクジェット印刷システム。
【請求項7】
前記インク受けチャンバと流体連通するノズルを画定する印刷ヘッドをさらに備え、前記ノズルは、前記インクリザーバーに対する固定位置を有する所望のメニスカスレベルを画定する、請求項６に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項8】
前記インク受けチャンバに配置されたインクが、インク上面レベルを画定し、前記ノズルの前記所望のメニスカスレベルが、前記インクリザーバーの前記長手方向軸線に沿って前記インク上面レベルから距離Ｄ１だけ離間される、請求項７に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項9】
前記プロセッサが、前記垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の前記角度および前記距離Ｄ１に基づいて前記垂直基準軸線に沿った有効水柱高さを計算し、および少なくとも部分的に、前記有効水柱高さに基づいて、前記制御チャンバの前記所望の圧力を決定するようさらにプログラムされている、請求項８に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項10】
前記制御チャンバの前記所望の圧力を決定するステップが、前記所望のメニスカスレベルにおける所定の圧力から前記有効水柱高さを減じるステップを備える、請求項９に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項11】
インクジェット印刷システムであって、
インク受けチャンバおよび制御チャンバを画定するインクリザーバーと、
前記制御チャンバに流体的に連通する制御流体供給源と、
前記インクリザーバーの配向を判定して、配向信号を生成するよう構成された配向センサと、
前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために、前記制御流体供給源を制御する
ようブログラムされており、
当該インクジェット印刷システムが、前記制御チャンバの前記実際の圧力レベルを示す圧力信号を生成するために、前記制御チャンバに動作可能に結合された、圧力センサをさらに備え、前記プロセッサが、前記圧力センサにさらに動作可能に結合される、インクジェット印刷システム。
【請求項12】
インクジェット印刷システムであって、
インク受けチャンバおよび制御チャンバを画定するインクリザーバーと、
前記制御チャンバに流体的に連通する制御流体供給源と、
前記インクリザーバーの配向を判定して、配向信号を生成するよう構成された配向センサと、
前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために、前記制御流体供給源を制御する
ようブログラムされており、
前記配向センサが加速度計を備えるインクジェット印刷システム。
【請求項13】
インクジェット印刷システムであって、
インク受けチャンバおよび制御チャンバを画定するインクリザーバーと、
前記制御チャンバに流体的に連通する制御流体供給源と、
前記インクリザーバーの配向を判定して、配向信号を生成するよう構成された配向センサと、
前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために、前記制御流体供給源を制御する
ようブログラムされており、
可撓性膜が前記インク受けチャンバおよび前記制御チャンバの間に配置されている、インクジェット印刷システム。
【請求項14】
インクジェット印刷システムであって、
インク受けチャンバおよび制御チャンバを画定するインクリザーバーと、
前記制御チャンバに流体的に連通する制御流体供給源と、
前記インクリザーバーの配向を判定して、配向信号を生成するよう構成された配向センサと、
前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために、前記制御流体供給源を制御する
ようブログラムされており、
前記制御流体供給源が、第１のバルブを介して前記制御チャンバと流体連通する正圧供給源と、第２のバルブを介して前記制御チャンバと流体連通する負圧供給源とを含み、前記プロセッサが、前記第１のバルブと、前記第２のバルブとに動作可能に結合される、インクジェット印刷システム。
【請求項15】
動的に制御されたインク背圧を有するインクジェット印刷システムであって、前記インクジェット印刷システムは、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たフレームと、
前記フレームに結合され、長手方向軸線を画定し、制御チャンバおよびインク受けチャンバを備えるインクリザーバーと、
前記制御チャンバと流体連通して、制御流体を様々な圧力レベルで送達する、制御流体供給源と、
前記インクリザーバーの配向を判定して、配向信号を生成する、配向センサと、
前記制御流体供給源および前記配向センサに動作可能に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
少なくとも部分的に、前記配向信号に基づいて前記制御チャンバの所望の圧力を決定し、および
前記制御チャンバの実際の圧力レベルを前記制御チャンバの前記所望の圧力に調整するために、前記制御流体供給源を制御する
ようブログラムされている、インクジェット印刷システム。
【請求項16】
前記配向センサは、前記垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の角度を判定するよう構成され、前記プロセッサは、少なくとも部分的に、前記垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の前記角度に基づいて、前記制御チャンバの前記所望の圧力レベルを決定するようプログラムされている、請求項１５に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項17】
前記インク受けチャンバと流体連通するノズルをさらに備え、前記ノズルが前記インクリザーバーに対して固定された位置を有する所望のメニスカスレベルを画定する、請求項１６に記載のインクジェット印刷システム。
【請求項18】
前記インク受けチャンバに配置されたインクがインク上面レベルを画定し、前記ノズルの前記所望のメニスカスレベルは、前記インクリザーバーの前記長手方向軸線に沿って距離Ｄ１だけ前記インク上面レベルから離間され、かつ
前記プロセッサは、前記垂直基準軸線に対する前記長手方向軸線の前記角度および前記距離Ｄ１に基づいて前記垂直基準軸線に沿った有効水柱高さを計算し、および少なくとも部分的に、前記有効水柱高さに基づいて、前記制御チャンバの前記所望の圧力を決定する
ようさらにプログラムされている、請求項１７に記載のインクジェット印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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、インクジェット印刷中に使用される、インクリザーバ内に保持されたインクの圧力の制御に関する。
【背景技術】
【0002】
ドロップオンデマンド方式の印刷システムは一般に、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、印刷ヘッド内でわずかな背圧を維持する。背圧は、システムがインクを能動的に射出していないときに、インクがノズルから漏れるのを防止するように十分に高くする必要があるが、ノズルを通して印刷ヘッドに空気が取り込まれるほどの高さであってはならない。従来のシステムでは、背圧は、一般に静圧レベルに設定される。一部のシステムでは、使用される印刷モードのタイプに基づいて、複数の静圧レベルが提供される場合がある。しかしながら、１つ以上の静圧レベルを提供するシステムは、複雑な三次元表面に印刷するように構成されたインクジェットシステムの背圧を適切に管理しておらず、印刷ヘッドが、印刷する表面に対して異なる姿勢で配置されると、背圧要件が変化する場合がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
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、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たインクリザーバであって、インク受けチャンバ、及び制御チャンバを画定する、インクリザーバと、制御チャンバと流体連通して、様々な圧力レベルで制御流体を送達する、制御流体供給源と、インクリザーバの長手方向軸線の配向を判定して、配向信号を生成する、配向センサとを備える。プロセッサが、制御流体供給源、及び配向センサに動作可能に結合されて、配向センサ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、推測した長手方向軸線の角度に基づいて、制御チャンバの所望の圧力を決定し、制御チャンバの実際の圧力レベルを、制御チャンバの所望の圧力に調節するために、制御流体供給源を制御するようにプログラムされる。
【0004】
本開示の別の態様によれば、動的に制御されたインク背圧を有するインクジェット印刷システムは、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たフレームと、フレームに結合されたインクジェットアセンブリとを備える。インクジェットアセンブリは、長手方向軸線を画定するインクリザーバを備え、内部チャンバを画定するハウジングと、ハウジングに配置されて、内部チャンバを制御チャンバとインク受けチャンバとに分割する可撓性膜と、制御チャンバと流体連通して、様々な圧力レベルで制御流体を送達する制御流体供給源と、インクリザーバの長手方向軸線の配向を判定して、配向信号を生成する配向センサとを備える。インクジェットアセンブリは、インク受けチャンバと流体連通するノズルを画定する、印刷ヘッドであって、ノズルは、インクリザーバに対して固定された位置を有する、所望のメニスカスレベルを画定し、インク受けチャンバに配置されたインクは、インク上面レベルを画定し、ノズルの所望のメニスカスレベルは、インクリザーバの長手方向軸線に沿って、距離Ｄ１でインク上面レベルから離間される、印刷ヘッドをさらに備える。プロセッサは、制御流体供給源、及び配向センサに動作可能に結合されて、配向センサ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、推測した長手方向軸線の角度と、距離Ｄ１とに基づいて、垂直基準軸線に沿った有効水柱高さを計算し、少なくとも部分的に、有効水柱高さに基づいて、制御チャンバの所望の圧力を決定し、制御チャンバの実際の圧力レベルを、制御チャンバの所望の圧力に調節するために、制御流体供給源を制御するようにプログラムされる。
【0005】
本開示の別の態様によれば、インクジェットアセンブリのインクリザーバの圧力を動的に制御する方法が提供され、本方法は、配向センサからの配向信号に基づいて、インクリザーバの長手方向軸線の配向を決定するステップと、インクリザーバの長手方向軸線と、垂直基準軸線との間の角度を計算するステップと、少なくとも部分的に、この角度に基づいて、インクリザーバの制御チャンバの、所望の圧力を決定するステップと、ノズルで所望の圧力を生成するために、インクリザーバと流体連通する制御流体供給源を制御するステップとを含む。
【0006】
これまで述べてきた特徴、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。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
本明細書では、航空機の表面１０（図５）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。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、印刷ヘッドの配向に基づいて、インクリザーバの圧力を動的に管理する。結果として、印刷ヘッドの配向に関わらず、印刷ヘッドのノズルにおけるメニスカスのレベルが維持される。
【0011】
図１をさらに詳細に参照すると、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、インクジェットアセンブリ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。
【0012】
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に示す例示的な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。
【0013】
インクジェットアセンブリ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５に最もよく示されているように、インクジェットアセンブリ２２は通常、インクを保持するインクリザーバ６０と、印刷する表面１０にインクを堆積させる、印刷ヘッド６２とを備える。インクリザーバ６０は、供給導管６４を介して印刷ヘッドと流体連通してもよい。２つの供給導管６４が示されているが、必要に応じて、これよりも数が少ない、又は多い供給導管６４が設けられてもよい。また、インクリザーバ６０は、長手方向軸線６６に沿って延伸する。
【0014】
図５に最もよく示されているように、インクリザーバ６０は、内部チャンバ７０を画定する、ハウジング６８を備える。ハウジング６８には可撓性膜７２が配置されて、内部チャンバ７０を制御チャンバ７４と、インク受けチャンバ７６とに分割する。可撓性膜７２は、制御チャンバ７４及びインク受けチャンバ７６の容積の変化に対応する。いくつかの実施形態において、可撓性膜７２は、インク受けチャンバ７６の流体に反力又は圧力を加えることなく、形状を変更できるように構成される。可撓性膜７２は、図５ではほぼ平面であるように示されているが、可撓性膜７２は、円錐台形状、又は袋状などの他の形状で形成されてもよいことは理解されよう。ハウジング６８は、インク出口ポート７８と、インク補充ポート８０と、第１の圧力供給ポート８２と、第２の圧力供給ポート８４と、圧力感知ポート８６とをさらに画定する。インク補充バルブ８１は、インク補充ポート８０と流体連通する、インク補充ライン８３に設けられてもよい。
【0015】
インク受けチャンバ７６に配置されたインクの圧力を制御するために、制御流体が制御チャンバ７４に供給される。引き続き図５を参照すると、制御流体供給源８８は、制御チャンバ７４と流体連通して、制御流体を様々な圧力レベルで送達する。図示されている実施形態において、制御流体供給源８８は、第１のバルブ９２から第１の圧力供給ポート８２を通って制御チャンバ７４と流体連通し、正圧（すなわちハウジング６８の外部に存在する大気圧を超える）で制御流体を供給する、正圧供給源９０を備える。制御流体供給源８８は、第２のバルブ９６から第２の圧力供給ポート８４を通って制御チャンバ７４と流体連通し、負圧（すなわちハウジング６８の外部に存在する大気圧を下回る）で制御流体を供給する、負圧供給源９４をさらに備える。第１のバルブ９２、及び第２のバルブ９６を選択的に開くことによって、制御チャンバ７４に所望の圧力の制御流体が供給され、この圧力は次に、可撓性膜７２を介して、インク受けチャンバ７６のインクに印加される。例示的な制御流体は空気であるが、他の流体が使用されてもよい。
【0016】
また、インクジェットアセンブリ２２の配向を判定するための、配向センサ１００が設けられる。図５の例示的な実施形態では、配向センサ１００は、インクリザーバ６０のハウジング６８に結合された加速度計である。したがって、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、インクリザーバ６０の長手方向軸線６６などの、インクリザーバ６０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１００は、インクリザーバ６０の長手方向軸線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。
【0017】
インクジェットアセンブリ２２は、制御チャンバ７４の実際の圧力レベルを測定するための、圧力センサ１０２をさらに備える。図５に最もよく示されているように、圧力センサ１０２は、圧力感知ポート８６と流体連通する、圧力センサライン１０４に配置されてもよい。圧力センサ１０２は、制御チャンバ７４の実際の圧力レベルを示す、圧力信号を生成する。
【0018】
印刷ヘッド６２は、インクリザーバ６０からインクを受けて、表面１０にインク滴を選択的に吐出する。図５及び図６に最もよく示されているように、印刷ヘッド６２は、供給導管６４、及びインク出口ポート７８を介して、インク受けチャンバ７６と流体連通するノズル１１０を画定し、ここからインク滴が吐出される。ノズル１１０は、インク滴の正確な吐出を容易にする、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、インクリザーバ６０に対して、固定された位置を有する。さらに詳細には、インクリザーバ６０がインクで満たされると、インク受けチャンバ７６に配置されたインクは、インク上面レベル１１４を画定し、ノズル１１０の所望のメニスカスレベル１１２は、インクリザーバ６０の長手方向軸線６６に沿って、インク上面レベル１１４から距離Ｄ１だけ離間される。また、所望のメニスカスレベル１１２は、ノズル１１０の先端１０９に対し、距離Ｄ２で画定されてもよい。例えば、図５に示すように、距離Ｄ２は約１０ミクロンであってもよい。
【0019】
インクジェットアセンブリ２２は、インクジェットアセンブリ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１２２を備える。コントローラー１２０は、第１のバルブ９２、第２のバルブ９６、配向センサ１００、及び圧力センサ１０２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。
【0020】
プロセッサ１２２は、インクリザーバ６０の配向に基づいて、制御チャンバ７４の圧力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１２２は、配向センサ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。
【0021】
また、プロセッサ１２２は、インクリザーバ６０の長手方向軸線６６の角度Ａ、及びノズル１１０の所望のメニスカスレベル１１２と、インク上面レベル１１４との間の距離Ｄ１に基づいて、垂直基準軸線２６に沿った有効水柱高さを計算するようにプログラムされる。距離Ｄ１が予め定められてほぼ固定され、配向センサ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、有効水柱が計算され得る。
【0022】
プロセッサ１２２はさらに、少なくとも部分的に有効水柱高さＨに基づいて、制御チャンバ７４の所望の圧力を決定するようにプログラムされてもよい。有効水柱高さＨは、直接、水柱インチなどの圧力値に変換することができ、インクを所望のメニスカスレベル１１２に維持するのに必要な背圧の量の測定に使用され得る。さらに詳細には、制御チャンバ７４の所望の圧力は、メニスカスで所定の圧力を維持するために、有効水柱高さＨに相当する圧力を考慮に入れなければならない。数学的に示すと、メニスカスＰＭにおける所定の圧力は、制御チャンバＰＣの所望の圧力と、有効水柱圧ＰＥＷＣとの和に等しい。制御チャンバＰＣの所望の圧力は、いくつかの要因に依存するが、主としてインクリザーバ６０と、印刷ヘッド６２との間の距離に関連する。航空機に印刷するのに用いられるシステムの場合、例えば、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、約＋１０水柱インチ～－１０水柱インチの範囲内であることが予想される。メニスカスＰＭにおける所定の圧力は、インクを所望のメニスカスレベル１１２に保持する値になるように選択される。例えば、メニスカスＰＭにおける所定の圧力は、約＋０．５水柱インチ～－０．５水柱インチの範囲内であってもよい。
【0023】
また、前述の方程式は、制御チャンバＰＣの所望の圧力を求めるために再編成されてもよく、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、メニスカスＰＭにおける所定の圧力から、有効水柱圧ＰＥＷＣを減じたものに等しい。例えば、メニスカスＰＭにおける所定の圧力が－０．２５水柱インチで、有効水柱高さＨが２インチ（したがって、有効水柱圧ＰＥＷＣは２水柱インチ）の場合、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、－２．２５水柱インチである。
【0024】
有効水柱圧ＰＥＷＣは、インクリザーバ６０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、有効水柱高さを距離Ｄ１で割ったものに等しい。別の言い方をすれば、有効水柱高さは、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インクリザーバ６０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、有効水柱圧ＰＥＷＣは、距離Ｄ１に等しい。図７に示すように、インクリザーバ６０が角度Ａ１まで回転されると、有効水柱圧ＰＥＷＣ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インチの場合は、有効水柱高さは（したがって、有効水柱圧ＰＥＷＣは）、１．８８水柱インチである。この例において、メニスカスＰＭにおける所定の圧力が－０．２５水柱インチの場合は、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、－２．１３水柱インチである。
【0025】
さらに、図８に示すように、インクリザーバ６０が角度Ａ２に反転されると、有効水柱高さは、負の値になることに留意されたい。前述のチャンバ圧の方程式によれば、負の値を減ずると、結果的に、インクを所望のメニスカスレベル１１２に維持する、制御チャンバＰＣの所望の圧力を得るために、有効水柱圧ＰＥＷＣをメニスカスＰＭにおける所定の圧力に加えることになる。例えば、有効水柱高さ（したがって有効水柱圧ＰＥＷＣ）が－１．５水柱インチで、メニスカスＰＭにおける所定の圧力が－０．２５水柱インチの場合は、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、＋１．２５水柱インチである。したがって、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、インクリザーバ６０の配向によって、正にも負にもなり得る。
【0026】
プロセッサ１２２は、制御チャンバの所望の圧力を達成するために、制御チャンバ７４における圧力レベルを調節するように、さらにプログラムされてもよい。さらに詳細には、プロセッサ１２２は、第１のバルブ９２、及び第２のバルブ９６を選択的に開閉することによって、制御チャンバ７４の内部の圧力を変化させるように、制御流体供給源８８を動作させてもよい。プロセッサは、制御チャンバ７４が所望の圧力にいつ達するかを判定するために、圧力センサ１０２からの圧力信号に基づく、単純なフィードバックループを使用してもよい。
【0027】
図９は、インクジェットアセンブリ２２のインクリザーバ６０の圧力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。本方法は、配向センサ１００からの配向信号に基づいて、インクリザーバ６０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。本方法は、ブロック２０２で判定したインクリザーバ６０の配向に基づいて、インクリザーバ６０の長手方向軸線６６と、垂直基準軸線２６との間の角度Ａを計算するステップである、ブロック２０４に続く。ブロック２０６において、少なくとも部分的に、ブロック２０２で計算された角度に基づいて、インクリザーバ６０の制御チャンバ７４の所望の圧力が決定される。前述したように、制御チャンバＰＣの所望の圧力は、メニスカスＰＭにおける所定の圧力から、有効水柱圧ＰＥＷＣを減じたものに等しくなり得る。次に、有効水柱圧ＰＥＷＣが、有効水柱高さを計算することによって決定されてもよく、有効水柱高さは、距離Ｄ１と、角度Ａのコサインとの積に等しい。本方法は、インクリザーバ６０で所望の圧力を生成するように、制御流体供給源８８を制御するステップである、ブロック２０８に続く。例えば、制御流体供給源は、インクリザーバ６０の制御チャンバ７４と流体連通する、正圧供給源９０と、負圧供給源９４とを含んでもよく、プロセッサ１２２は、圧力供給源を選択的に制御して、制御チャンバ７４の実際の圧力を、制御チャンバ７４の所望の圧力と合致するように調節してもよい。プロセッサ１２２は、圧力センサ１０２からのフィードバックを制御チャンバの所望の圧力と比較して、制御チャンバ７４がいつ所望の圧力になるかを判定し得る。
【0028】
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つまた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。
【符号の説明】
【0029】
１０ 表面
２０ インクジェット印刷システム
２２ インクジェットアセンブリ
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 マイクロホイール
３６ 電気モーター
３８ マイクロホイール
４０ 電気モーター
４２ ホイール表面
４４ 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
６０ インクリザーバ
６２ 印刷ヘッド
６４ 供給導管
６６ 長手方向軸線
６８ ハウジング
７０ 内部チャンバ
７２ 可撓性膜
７４ 制御チャンバ
７６ インク受けチャンバ
７８ インク出口ポート
８０ インク補充ポート
８１ インク補充バルブ
８２ 圧力供給ポート
８３ インク補充ライン
８４ 圧力供給ポート
８６ 圧力感知ポート
８８ 制御流体供給源
９０ 正圧供給源
９２ 第１のバルブ
９４ 負圧供給源
９６ 第２のバルブ
１００ 配向センサ
１０２ 圧力センサ
１０４ 圧力センサライン
１０９ 先端
１１０ ノズル
１１２ メニスカスレベル
１１４ インク上面レベル
１２０ コントローラー
１２２ プロセッサ
１２４ データ記憶装置
２００ 方法
２０ インクジェット印刷システム
２２ インクジェットアセンブリ
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 マイクロホイール
３６ 電気モーター
３８ マイクロホイール
４０ 電気モーター
４２ ホイール表面
４４ 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
６０ インクリザーバ
６２ 印刷ヘッド
６４ 供給導管
６６ 長手方向軸線
６８ ハウジング
７０ 内部チャンバ
７２ 可撓性膜
７４ 制御チャンバ
７６ インク受けチャンバ
７８ インク出口ポート
８０ インク補充ポート
８１ インク補充バルブ
８２ 圧力供給ポート
８３ インク補充ライン
８４ 圧力供給ポート
８６ 圧力感知ポート
８８ 制御流体供給源
９０ 正圧供給源
９２ 第１のバルブ
９４ 負圧供給源
９６ 第２のバルブ
１００ 配向センサ
１０２ 圧力センサ
１０４ 圧力センサライン
１０９ 先端
１１０ ノズル
１１２ メニスカスレベル
１１４ インク上面レベル
１２０ コントローラー
１２２ プロセッサ
１２４ データ記憶装置
２００ 方法
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】