JP7182571B2 - 流体移送システムおよび方法 - Google Patents

Description

本出願は、ここにその全開示を参考文献として合体させる、２０１７年６月２９日出願の「流体移送システムおよび方法」と題する米国仮出願第６２／５２６６７９号の優先権を主張するものである。

噴射アセンブリに、ある定圧もしくは所望の圧力範囲内の圧力で流体を提供可能な流体供給システムがここに開示される。一例において、流体はインクとすることができ、噴射アセンブリは、インクを分注するように構成されたプリントヘッドとすることができる。一例において、噴射アセンブリは、米国特許出願公開第２０１４／０３３３７０３号明細書（特許文献１）に開示されているタイプの単一マイクロバルブ、または、複数のマイクロバルブのアレイとすることができる。

米国特許出願公開第２０１４／０３３３７０３号明細書

従来の流体供給システムには、噴射アセンブリの発射性能を改善するために圧力を調節することが困難であるという欠点がある。さらに、従来の流体供給システムは、プリント作業を停止したり、その作業に影響を与えたりすることなく、システムが印刷作業を継続するように複数の流体供給源またはカートリッジが交換されうる方法では作動できない。

ここに開示の流体供給システムにおいては、噴射アセンブリの発射性能を変化させるべく圧力を異なる値に調節できる。プリント作業に影響を与えることなく、システムがプリント作業中に、流体供給カートリッジを交換できる。システムは、ドライ状態からプライミングすることが可能である。これらおよびその他の利点はここに記載される実施例によって達成される。

一態様において、流体供給システムは、流体供給源から流体を受けるように構成された可変容量アキュムレータと、流体供給源から可変容量アキュムレータへ流体を移送するためのポンプと、を有する。可変容量アキュムレータは、流体を第１圧力と第２圧力との間で噴射アセンブリに排出するように構成されている。

別の態様において、流体を第１圧力で排出するとき、可変容量アキュムレータは、流体を第１量保持し、流体を第２圧力で排出するとき、可変容量アキュムレータは、流体を第２量保持する。流体の第２量は、流体の第１量よりも少なく、第１圧力は第２圧力よりも大きい。

別態様において、可変容量アキュムレータの容量は、当該可変容量アキュムレータへの流体の移送に応答して増加する。

別態様において、可変容量アキュムレータの容量は、噴射アセンブリへの流体の排出に応答して減少する。

別態様において、流体供給源は、交換可能な流体供給源であり、噴射アセンブリは、交換可能な流体供給源の交換中に中断無く作動する。

別態様において、流体供給源は、交換可能な流体供給源であり、可変容量アキュムレータは、交換可能な流体供給源の交換に必要な時間の間、噴射アセンブリの通常の作動に必要な流体を全部供給可能である。

一態様において、流体供給システムは、圧縮可能チューブを通して流体を付勢することによって流体を移送するペリスタルティックポンプと、流体を含む交換可能な流体供給源と、を有する。圧縮可能チューブは、交換可能な流体供給源が交換されるとき、それが流体供給システムから取り外されるように交換可能な流体供給源と関連付けられている。

別態様において、流体供給システムは、交換可能な流体供給源の交換中、中断無く作動する噴射アセンブリを有する。

別態様において、流体供給システムは、噴射アセンブリと、交換可能な流体供給源から流体を受けるように構成された可変容量アキュムレータと、を有する。

別態様において、交換可能な流体供給源内の流体の量は、圧縮可能チューブの寿命中に使用可能な流体の量以下である。

一態様において、流体を供給する方法は、ポンプによって、流体供給源から、当該流体供給源から流体を受けるように構成された可変容量アキュムレータへと流体を移送する工程と、可変容量アキュムレータから噴射アセンブリへ、流体を第１圧力と第２圧力とで排出する工程とを有し、ここで、第１圧力は第２圧力よりも大きい。

別態様において、流体を第１圧力で排出するとき、可変容量アキュムレータは流体の第１量を保持する。流体を第２圧力で排出するとき、可変容量アキュムレータは流体の第２量を保持し、流体の第２量は流体の第１量よりも小さい。

別態様において、流体供給源は、交換可能な流体供給源であり、さらに、交換可能な流体供給源を交換する工程と、交換可能な流体供給源の交換工程中に、噴射アセンブリを中断無く作動させる工程と、を有する。

一態様において、流体を供給する方法は、ペリスタルティックポンプと、流体を含む交換可能な流体供給源とを提供する工程と、流体を、ペリスタルティックポンプを使用して、圧縮可能チューブを通して当該流体を付勢することによって移送する工程と、を有する。圧縮可能チューブは、交換可能な流体供給源が交換されるとき、それが流体供給システムから取り外されるように交換可能な流体供給源と関連付けられている。

別態様において、方法は、さらに、交換可能な流体供給源を交換する工程を有する。

別態様において、方法は、さらに、交換可能な流体供給源の交換工程中に、噴射アセンブリを中断無く作動させる工程、を有する。

一実施例による例示的流体供給システムを示す図 一実施例による流体供給システムを作動させる例示的方法のフロー図 一実施例による流体供給システムを作動させる別の例示的方法のフロー図 一実施例による流体供給システムを作動させるさらに別の例示的方法のフロー図 一実施例による流体供給システムを作動させるさらに別の例示的方法のフロー図

本発明の製品、デバイス、装置、方法および利用法を説明する前に、本発明は、それらが変化可能であるためここに記載される特定の手順、組成または方法に限定されるものではないと理解される。また、本明細書中に使用される用語は、具体的なバージョンまたは実施例のみを記載する目的のためのものであって、添付の請求項によってのみ限定される、本発明の範囲を限定することを意図するものではない、と理解される。特に別に定義されない限り、ここに使用されているすべての技術的科学的用語は当業者によって普通に理解されている意味を有する。ここに開示されるものに類似または均等なすべての方法および材料は本発明の実施例の実行またはテストにおいて使用可能ではあるが、好適な方法、装置および材料について以下に説明する。ここに言及されるすべての刊行物を、その全体をここに合体される。本開示において何事も、本発明が、先行する発明によるそのような開示に先行する権利を有さないという自白として解釈されてはならない。

類似の参照番号がまたは機能的に均等な要素に対応している添付の図面を参照して種々の非限定的具体例について説明する。

さらに、以後の説明の目的のために、用語、「端部」、「上方」、「下方」、「右側」、「左側」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「側方」、「長手」、およびこれらの派生語は、図面における向きで本開示に関連するものとされる。ただし、本開示は、特に明記されない限り、様々な代替のバリエーションおよび工程順序をとりうるものであると理解される。また、添付の図面に図示され、以下の明細書中に記載された具体的な装置および方法は、単に本開示の例示的態様に過ぎないとも理解される。したがって、ここに開示されている（単数または複数の）具体例または（単数または複数の）態様は、限定的なものとして解釈されてはならない。

また、本明細書および添付の請求項での使用において、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、特にそのコンテキストが明確に矛盾しない限りにおいて複数への言及を含むものであることも銘記されなければならない。したがって、たとえば「燃焼チャンバ」は、「単数または複数の燃焼チャンバ」および当業者に知られているその均等物、などに対する言及である。

本明細書全体を通じて、用語が単数形で使用されている場合、それは、その用語が請求項の要素の単数と複数との両方を含んでいるということが意味されている。たとえば、「噴射アセンブリ」は、いくつかの実施形態においては、単数の噴射アセンブリが設けられ、他の実施形態においては、一つよりも多い噴射アセンブリが設けられる、ということを意味する。

ここでの使用において、用語「約」は、その使用されている数の数値の±１０％を意味する。したがって、約５０％とは、４５～５５％の範囲であることを意味する。

〔システムコンポーネント〕
図１を参照すると、流体供給システムの一例は、以下のコンポーネントを含むことができる。すなわち、交換可能な流体供給源またはカートリッジ２、ポンプ４、アキュムレータ６、ならびに、流体を噴射アセンブリまたはプリントヘッド１２に提供する単数または複数の流体制御バルブ８および１０、を含むことができる。一例において、ポンプ４は、ペリスタルティックポンプとすることができる。以後、ポンプ４は、ペリスタルティックポンプであるとして記載される。ただし、これは限定的な意味に解釈されてはならない。

流体供給カートリッジ２は、交換可能コンポーネントとして構成できる。一例において、流体供給カートリッジ２は、流体１４を、たとえば、封止された容器１６内で大気圧で保持できる。一例において、密封容器１６は、折り畳み可能なバッグとすることができる。ただし、これは限定的な意味に解釈されてはならない。

流体１４は、コネクタまたは取り付け具１８を通り密封容器１６から出てペリスタルティックポンプ４を貫通する圧縮可能チューブ２０を通って、流体供給カートリッジ２をアキュムレータ６に接続するコネクタまたは取り付け具２２を通って移動できる。

流体供給カートリッジ２は、コネクタまたは取り付け具２８を介してシステムから廃流体を回収可能な第２の「廃」流体容器またはダイアパー２６を備えることができる。一例において、各取り付け具２２および２８は、流体供給カートリッジ２が当該流体供給システムに取り付けられない場合には、ニードル／隔膜のコンビネーションとして構成できる。流体供給カートリッジ２は、プロセッサまたはコントローラ３２に、流体１４のタイプと量、その製造日、好適な運転パラメータ、等に関する情報を提供するように構成可能なＩＤチップ３０を備えることができる。容器１６内の流体１４が使用されることで、使用される流体の量を、プロセッサまたはコントローラ３２によってＩＤチップ３０に記録できる。

ペリスタルティックポンプ４は当該技術において周知である。ペリスタルティックポンプ４は、二つの主要パーツ、すなわち、流体１４をアキュムレータ６に供給する圧縮可能チューブ２０と、モータ駆動ポンプヘッド３６（モータ３４によって駆動）、とを備える。モータ駆動ポンプヘッド３６は、少なくとも一つのローラまたはシュー（図示せず）を有し、この少なくとも一つのローラ又がシューが圧縮可能チューブの長さに沿って移動するときにこの圧縮可能チューブ２０を圧縮して流体１４をチューブに沿ってアキュムレータ６に向けて押し出す。いくつかの実施形態において、ペリスタルティックポンプ４の内部チャンバは、圧縮可能チューブ２０を、保護、潤滑または冷却するための、オイルやグリースなどの流体を含むことができる。ペリスタルティックポンプは従来技術において知られており、ここでは簡略化のために詳細には記載されない。

圧縮可能チューブ２０は、そのペリスタルティックポンプ４とその内部の流体１４とが相互作用することから、当該流体供給システムの主要な消耗コンポーネントである。したがって、いくつかの実施形態において、圧縮可能チューブ２０は、流体供給カートリッジまたは流体供給源２と並置または関連付けることができる。いくつかの特に有用な実施形態において、流体供給カートリッジまたは流体供給源２は交換可能とすることができ、交換されたときに、圧縮可能チューブもまた交換されることになる。別実施形態において、流体供給カートリッジまたは流体供給源２の流体容量は、それが圧縮可能チューブ２０の摩耗寿命において処理される流体の量以下となるように選択される。一例として、圧縮可能チューブ２０が劣化して故障する可能性が生じるまでに１リットルの流体１４のポンプ送りに耐えることが予想される場合、流体供給源２の流体容量は１リットル以下とすることができる。いくつかの実施形態において、流体供給カートリッジ２がシステムに設置されると、ポンプヘッド３６のローラが、完全なポンプアセンブリを形成するアキュムレータ６の方向において圧縮可能チューブ２０の長さに沿ってこれを押し付ける。

いくつかの実施形態において、アキュムレータ６は、単数または複数の固定壁３８と少なくとも一つの可動壁４０とを備える閉じられた可変容量４８とすることができる。可動壁４０は、単数または複数のバネ４２によって、単数または複数の固定壁３８に向けて付勢させることができる。可動壁４０をはさむバネ４２の両端部４４は、この、またはこれらの、バネによって加えられる力を測定可能なロードセル４６に対して付勢され、これを圧縮して、その測定された力の示度をプロセッサまたはコントローラ３２に供給できる。アキュムレータ６内の流体１４の量が増えるに伴い、可動壁４０は単数または複数の固定壁３８から遠ざかり、バネ４２がロードセル４６に加える力を増大させる。アキュムレータ６中の流体１４の圧力は、ロードセル４６の出力を、バネ４２が当該ロードセル４６に対して加えている力に変換し、さらに、可動壁４０と接触している流体１４の面積が判っていることによって測定することが可能である。たとえば、圧力＝力／面積である。

当該技術において知られているように、ロードセル４６は、バネ４２によってこのロードセル４６に加えられている力に対応する値を有するアナログ信号を出力する。たとえば、このアナログ信号は、アナログ－デジタル変換器によって、プロセッサまたはコントローラ３２によって処理することが可能なデジタル信号に変換できる。プロセッサまたはコントローラ３２は、このデジタル均等値を当該プロセッサまたはコントローラのメモリに格納されている、力の下方および上方設定値と比較し、この比較に基づき、後述するような方法で、モータ３４の作動をコントロールできる。

いくつかの実施形態において、流入および流出流体制御バルブ８および１０が、それぞれ、流体１４が流体コネクタ５６および５８を介して噴射アセンブリ１２へ流れること、ならびに、それが当該噴射アセンブリ１２から戻ることを可能にする。各流体制御バルブ８および１０は、使用される流体１４のタイプに適合するバイナリ（開閉）バルブとすることができる。

いくつかの実施形態において、流体１４は、一定の圧力、あるいは、所望範囲（たとえば、プロセッサまたはコントローラ３２のメモリに格納されている、力の下方および上方設定値に対応する）の圧力内の圧力、で噴射アセンブリ１２に供給できる。いくつかの実施形態において、所望範囲の圧力は、第１圧力と第２圧力との間の圧力に対応し、第１圧力は第２圧力よりも大きい。いくつかの実施例の作動中において、アキュムレータが満充填であるときのアキュムレータ６中の流体１４の圧力は、第１圧力に対応し、これは最大圧である。さらに、アキュムレータ６が空または空に近いのときのアキュムレータ６中の流体１４の圧力は、第２圧力に対応し、これは最低圧である。いくつかの実施形態において、第１圧力は、第２圧力よりも大きい。噴射アセンブリ１２をここでは、インクなどの流体１４を分注するプリントヘッドであるとして記載しているが、これは限定的な意味に解釈されてはならない（すなわち、流体はインク以外のなにかとすることができる）。

ドライ状態から出発して、噴射アセンブリ１２は、流体１４が第１流体ポート５０を通って流入し、かつ第２流体ポート５２から流出することを可能にすることによってプライミングできる。噴射アセンブリ１２の詳細についてはここではこれ以上記載されない。

〔システム運転〕
初期状態において、アキュムレータ６はドライであり、システムは流体供給カートリッジ２を有さない。運転を開始するためには、流体供給カートリッジ２を取り付け具２２および２８を介してシステムに接続する。この接続によって、流体供給カートリッジ２の圧縮可能チューブ２０がポンプヘッド３６のローラアセンブリに係合し、供給カートリッジの密封流体容器１６がアキュムレータ６に接続される。

システムプロセッサまたはコントローラ３２は、たとえば、流体供給カートリッジの本体上のコンタクト６０を介して、流体供給カートリッジ２が設置されたことを検出でき、ロードセル４６の出力を通じて、アキュムレータ６が所望の作動圧力よりも低いことを検出できる。これに応答して、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４を起動し、ポンプヘッド３６に流体１４を密封容器１６からアキュムレータ６にチェックバルブ５４を介して送り込ませる。プロセッサまたはコントローラ３２は、ロードセル４６の出力をモニタし、当該ロードセルによって測定された力が、アキュムレータ６の容量４８中の所望の量の流体１４に対応する所望の作動値に達したとき、プロセッサまたはコントローラは、モータ４２に対してアキュムレータへの流体の流れをストップさせる。

噴射アセンブリ１２をプライミングするには、流入流体制御バルブ８と流出流体制御バルブ１０との両方を開放する。これによって、流体１４はアキュムレータ６から噴射アセンブリ１２を通って流体供給カートリッジ２に戻るように流れることが可能となる。より具体的には、流出流体制御バルブ１０を通って流れる「廃」流体１４が、流体供給カートリッジ２の「廃」流体容器２６へ流れる。

プロセッサまたはコントローラ３２の制御により、モータ３４は、流体１４がアキュムレータ６から流出する（出る）ときに、ＯＮ／ＯＦＦして、これを流体供給カートリッジ２の密封容器１６からの追加の流体と交換して、それによって、アキュムレータの容量４８の流体の所望のレベルと圧力とを維持できる。

アキュムレータ６が、流体１４によってプライミングされると、廃流体制御バルブ１０が閉じられる。これにより、アキュムレータ６内の圧力が、噴射アセンブリ１２に対して直接加えられ、流体供給システムはその作動状態となる。

流体供給システムの作動中、流体１４は、従来技術において知られているがここではそれ以上説明されない方法で、噴射アセンブリ１２によって「消費」される。プロセッサまたはコントローラ３２の制御により、流体１４がアキュムレータ６から流出すると、可動壁４０が単数または複数の固定壁３８に向けて移動し、これによって、バネ４２によってロードセル４６に加えられる力を減少させる。プロセッサまたはコントローラ３２が、ロードセル４６に対する力がアキュムレータ６の可変容量４８内の流体１４の最低圧力に対応する力の下方設定値を下回ったことを検出すると、プロセッサまたはコントローラはモータ３４を起動し、これにより、ポンプヘッド３６が流体をアキュムレータに送り込み、可動壁４０を単数または複数の固定壁３８と（単数または複数の）圧縮バネ４２とから離間移動させる。この下方設定値は、第２圧力に対応するものとすることができる。プロセッサまたはコントローラ３２が、ロードセル４６に対する力が上方設定値の力に達したことを検出すると、モータ３４は停止される。この上方設定値は、第１圧力に対応するものとすることができる。力の上方および下方設定値（および、それぞれ、第１および第２圧力）は、アキュムレータ６内の流体１４の圧力が、噴射アセンブリ１２の適切な運転のために必要な圧力範囲内に留まるように選択される。プロセッサまたはコントローラ３２内でプログラムされるこれらの力の設定値を変えることによって、アキュムレータ６内の流体１４の異なる作動圧力または異なる作動圧力の範囲を得ることが可能である。

一例において、力の下方および上方設定値は、同じもとのすることができ、それにより、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４を、アキュムレータ６内の流体１４の圧力を、一定または実質的に一定の圧力に維持するようにＯＮ／ＯＦＦさせる。ただし、このことは限定的な意味で解釈されてはならない。なぜなら、力の下方および上方設定値はアキュムレータ６内の流体１４の圧力が所望の低圧力と所望の高圧力との間で、たとえば、ある種の流体１４を分注する噴射アセンブリ１２の意図される運転に適した所望の圧力範囲内、で変化するように選択することも可能であるからである。他の例において、許容可能な圧力の範囲に対応して、上方設定値を、力の下方設定値、よりも大きくすることが可能である。

流体１４が噴射アセンブリ１２によって使用されるので、それは、流体供給カートリッジ２の密封容器１６から使い尽くされることになる。プロセッサまたはコントローラ３２が密封容器１６内に残る流体１４の量が下方流体セットレベルを下回ることを検出すると、プロセッサまたはコントローラは、作業者が気付くことが可能な適当な通知を発行して、モータ３４をＯＮ／ＯＦＦさせ、これによりポンプヘッド３６は流体１４を送り出さず、現在の流体供給カートリッジ２を取り除いてこれを満量の流体１４を含む新しい流体供給カートリッジ２と交換できる。

たとえ、モータ３４がＯＦＦになってポンプヘッド３６が流体１４を送り出していないときであっても、このアキュムレータ６内の流体１４のレベルが低下し、バネ４２がロードセル４６に加える力が下方設定値の力を下回るまでは、当該アキュムレータ６からの圧力により、流体はまだアキュムレータ６から噴射アセンブリ１２へ流れる可能性がある。

一例において、アキュムレータ６およびバネ４２は、アキュムレータ６内の流体１４が噴射アセンブリへの流体の供給用の所望の低圧力よりも下回る前に、密封容器１６内で空になった流体供給カートリッジ２を新しい流体供給カートリッジ２と交換するために十分な時間が提供されるように、それらのサイズを構成できる。一例において、この所望の低圧力は、力の下方設定値に対応するものとすることができ、あるいは、（流体供給カートリッジ２の交換が、ロードセル４６によって測定された力が下方設定値値の力に対応するか、または、それよりも少し上回るときに開始される場合には）、それよりも小さいものとすることができる。

アキュムレータ６の容量４８を正しくサイズ構成することにより、流体が空になった流体供給カートリッジ２を満量の流体を有するものと交換するための任意の時間を許容することが（数分から数時間）が可能となる。その密封容器１６内に満量の流体１４を含む新しい流体供給カートリッジ２が挿入された後は、モータ３４とポンプヘッド３６とをプロセッサまたはコントローラ３２の制御下で正常に運転できる。

噴射アセンブリ１２を交換するためには、流入流体制御バルブ８が閉じられ、流出流体制御バルブ１０が開放される、「廃」流体１４が噴射アセンブリから流出して「廃」流体容器２６へと流入する。これにより、噴射アセンブリ１２を非加圧状態で交換することが可能となる。新しい噴射アセンブリ１２が設置されるときは、流入および流出流体制御バルブ８および１０が開放され、流体１４はこの新しい噴射アセンブリを通って流れて、この新しい噴射アセンブリ内に残っている可能性のある空気を押し出す。プライミング後、流出流体制御バルブ１０が閉じられ、流入流体制御バルブ８は開放状態に留まる。その後、流体供給システム２４はその運転モードに戻る。

流体供給システム２４の運転の一時休止中は、流入流体制御バルブ８を閉じ、そして流出流体制御バルブ１０は短時間開放し、その後閉じることができる。この操作によって噴射アセンブリ１２内の流体１４の圧力が低減されるが、流体は加圧状態でアキュムレータ６から出る。

流体供給システム２４が長時間閉鎖されるのであれば、モータ３４とポンプヘッド３６は無効化され（disabled）、流入および流出流体制御バルブ８および１０をともに開放できる。この状態において、アキュムレータ６内の流体１４は、当該アキュムレータが空になって流体供給システムの圧力が大気圧になるまで、噴射アセンブリ１２を通って「廃」流体容器２６へと流れる。その後、流入および流出流体制御バルブ８および１０の両方を閉じることができる。

図２Ａ～図２Ｃと、引き続き図１とを参照して、流体供給システムの運転の例示的方法について説明する。ただし、この例示的方法は限定的に解釈されてはならない。

〔プライミング〕
最初に、この方法は、開始工程から工程１００へと進行し、ここで、流体供給カートリッジ２が取り付け具２２および２８を介して設置される。次に、方法は工程１０２へと進み、ここで、圧縮可能チューブ２０が、ペリスタルティックポンプ４のポンプヘッド３６のローラに対して移動される。オプションとして、この工程中に、ＩＤチップ３０をプロセッサまたはコントローラ３２によって読み取ることができる。

次に、方法は工程１０４に進み、ここで、流入および流出流体制御バルブ８および１０が開放される。工程１０６において、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４を回し、これによって、ポンプヘッド３６を駆動する。次に、方法は工程１１０に進み、ここで、流体供給システム２４から空気が除去されるまで、流体１４が、アキュムレータ６、噴射アセンブリ１２を通って、「廃」流体容器２６内へと流れることが許容される。その後、工程１１２において、流入および流出流体制御バルブ８および１０が閉じられる。

その後、方法は工程１１４に進み、ここでは、モータ３４を使用して、アキュムレータ６が満充填である既知の状態に対応する、（単数または複数の）バネ４２によって加えられる力をロードセル４６が感知するまで、可変容量４８を満たす。工程１１６において、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４を停止させる。

〔印刷〕
次に、工程１１８において、流入流体制御バルブ８が開放され、これによって、噴射アセンブリ１２にアキュムレータ６から流体１４を分注させる。工程１２０において、流体１４が、ロードセル４６によって検出される力が下方設定値の力に対応するまで、（噴射アセンブリ１２の作動に応答して）アキュムレータ６から分注される。次に、方法は工程１２２へと進み、ここでは、プロセッサまたはコントローラ３２はモータ３４を回転させ、それによってポンプヘッド３６に流体１４をアキュムレータ６内に送り込ませる。

次に、方法は工程１２４に進み、ここでは、プロセッサまたはコントローラ３２は、ロードセル４６によって検出された力が、モータ３４が工程１２２において起動された後の所定時間Ｔ内に、力の上方設定値を上回る値に対応するか否かを判定する。そうであれば（ＹＥＳ）、方法は工程１２６に進み、ここでプロセッサまたはコントローラ３２はモータ３４を停止させる。

その後、工程１２４において、プロセッサまたはコントローラ３２が、ロードセル４６によって検出される力が、モータ３４が工程１２２において起動された後、所定時間Ｔ内に力の上方設定値を上回る値に対応していない、すなわち、工程１２４での判定がＮＯであり、たとえば、現在の流体供給カートリッジ２の流体が少ないか、もしくは流体１４が枯渇していることが示唆される、まで工程１２０～１２６が反復される。

この場合（工程１２４での判定の結果がＮＯであるとき）、方法は工程１２８に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２はモータ３４を停止させる。次に、方法は工程１３０に進み、ここで、現在の流体供給カートリッジ２が、満量の流体１４を含む新しい流体供給カートリッジ２と交換される。次に、工程１３２において、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４を起動させ、ロードセル４６によって検出される力が力の上方設定値を上回る値に対応するまでそれを運転させる。一例において、力の上方設定値は、圧力下にあるとみなされるアキュムレータ６の容量４８に対応し、その後、方法は工程１２６に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２はモータ３４を停止させる。次に、方法は工程１２０に進み、その後、方法は上述したように継続される。

一例において、工程１２８－１３２における流体供給カートリッジ２の交換中、流体１４は、アキュムレータ６から噴射アセンブリ１２に、（単数または複数の）バネ４２によって提供される、一定の圧力または所望範囲内の圧力、供給できる。

図示されているように、ここに記載される流体供給システムは、噴射アセンブリ１２の運転を中断させることなく、流体供給カートリッジ２の「ホットスワッピング」機能を提供できる。これを達成するためにアキュムレータ６を使用できる。ロードセル４６は、アキュムレータ６が満杯であるとき、および、アキュムレータが流体供給カートリッジ２から流体１４で満たされる必要があるとき、を検出できる。

非限定的な例において、約１５ｍＬの容量を有するアキュムレータ６によって、通常の運転において、流体供給カートリッジ２が枯渇した後に、約１５分間、噴射アセンブリ１２に流体１４を提供できる。この時間の間に、現在の流体供給カートリッジ２を、満量の流体１４を含む新しい流体供給カートリッジ２と交換できる。

アキュムレータ６は、流体１４によって、噴射アセンブリ１２の必要性に基づくレベルにまで加圧できる。アキュムレータ６内の流体１４の圧力は、プロセッサまたはコントローラ３２にプログラミングされた上方および下方設定値に対応する高圧力と低圧力との間になるように制御できる。

ロードセル４６は、アキュムレータ６内の流体１４の圧力に対応する電圧をプロセッサまたはコントローラ３２に出力できる。プロセッサまたはコントローラ３２は、ロードセル４６の出力を、プロセッサまたはコントローラ３２がそれを上方および下方設定値と比較してモータ３４をＯＮ／ＯＦＦするときを判定することが可能な、デジタル均等物に変換することが可能な、アナログ－デジタル変換器等の回路を備えることができる。

流入および流出流体制御バルブ８および１０を閉じて、暗射アセンブリへの流体１４の流れを接続解除できる。流入および流出流体制御バルブ８および１０を開放して噴射アセンブリ１２を流体１４でプライミングできる。

噴射アセンブリ１２をプライミングするために使用される「廃」流体は、廃流体容器２６または、この「廃」流体を吸収するように構成されたダイアパーに格納できる。

流体供給システムは、ドライ状態で、すなわち、エンドユーザが当該システムを任意の適当なおよび／または所望のタイプの流体１４用にすることを可能とするように、流体供給カートリッジ２無しで、出荷されうる。

流体供給カートリッジ２接続部は、流体供給システムに「ラッチ」するように構成できる。

〔流体供給レベル感知〕
流体１４の使用を追跡することが可能な方法について以下に説明する。この流体使用追跡によって、流体供給カートリッジ２内に残る流体の量を測定することが可能となる。

一例において、モータ３４は、複数（たとえば三つ）の内部ホール効果センサを備えるブラシレスＤＣモータとすることができ、内部ホール効果センサのうちの一つは内部カウンタとして使用されうる。一例において、内部カウンタとして使用可能な内部ホール効果センサは、１回転毎に１２パルスを発生する。ただし、毎回転ごとに任意の数のパルスを出力するエンコーダの使用も考えられるので、これは限定的に解釈されてはならない。

モータ３４が作動しているときはいつでも、プロセッサまたはコントローラ内のカウンタをインクレメントまたはデクレメントするためにプロセッサまたはコントローラ３２によってホール効果センサパルスの数を利用できる。実質的に同時に、所望の低圧および高圧力のためにロードセル４６をモニタできる。

ペリスタルティックポンプ４の一回転中に流体供給カートリッジ２から取り出される流体１４の量を、合理的な精度測定することが可能である。新しい流体供給カートリッジ２が設置されてからペリスタルティックポンプ４が回転したその回転の数をカウントすることによって、現在の流体供給カートリッジ２から分注された流体１４の量を測定できる。そして、密封容器１６内の流体の初期量から分注された流体１４を減算することによって、封止容器内に残る流体を計算または推定することが可能である。使用されたおよび／または残留する流体１４の量は、プロセッサまたはコントローラ３２によってＩＤチップ３０内に格納できる。これによって、流体供給カートリッジ内の流体１４の残量レベルの追跡を失うこと無く、後の時点において、流体供給カートリッジ２を取り除き、設置することが可能となるであろう。

流体を追跡する別の方法として、流体の使用に基づいてモータ３４を制御することを含めることができる。このようにしてモータ３４を制御することについて以下、図３を参照して説明する。

この方法は、工程２００から始まり、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２が、新しい流体供給カートリッジ２が設置されたか否かを判定する。設置されていなければ、方法は工程２００に留まる。他方、プロセッサまたはコントローラ３２が新しい流体供給カートリッジ２が設置されたと判断した場合には、方法は工程２０２に進む。この工程２０２において、プロセッサまたはコントローラ３２は、ＩＤチップ３０から現在の流体レベルを読み取り、この値を当該プロセッサまたはコントローラ３２のメモリに格納する。

その後、方法は工程２０４に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２はモータ３４を停止するか、または停止状態に留まらせる。次に、方法は工程２０６に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２は、ロードセル４６の出力を介して、アキュムレータ６内の流体１４の圧力が、低い（力の下方設定値未満）か否かを判定する。アキュムレータ６内の流体１４の圧力が低くなければ、工程２０６において、プロセッサまたはコントローラ３２がロードセル４６の出力によって判定されたアキュムレータ６内の流体１４の圧力が力の下方設定値未満であると判断するまで、方法は工程２０４と工程２０６とを繰り返す。

他方、アキュムレータ６内の流体１４の圧力が低いときは、方法は工程２０８に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２のタイムアウトカウンタがリセットされる。次に、方法は工程２１０に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４を起動させる。その後、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４の内部ホール効果センサによって出力されるパルスをカウントし始める。

工程２１２において、プロセッサまたはコントローラ３２は、アキュムレータ６内の流体１４の圧力が所望の高圧力であるか、もしくは、それ以上であることを示す、力の上方設定値よりもロードセル４６の出力が大きいか否かを判定する。大きくなければ、方法は工程２１４に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２は、当該プロセッサまたはコントローラ３２のタイムアウトカウンタがタイムアウトしたか否かを判定する。この点に関して、工程２０８でリセットされるタイムアウトカウンタは、プロセッサまたはコントローラ３２によって周期的にインクレメントされる。

工程２１４において、プロセッサまたはコントローラ３２が、タイムアウトカウンタがタイムアウトしたと判定したならば、方法は工程２１６と２１８とに進み、これらの工程でそれぞれ、モータ３４が停止され、タイムアウトエラーがユーザに報告される。

あるいは、工程２１４において、プロセッサまたはコントローラ３２が、タイムアウトカウンタがまだタイムアウトしていないと判定したならば、方法は工程２２０に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２はポンプヘッド３６がまだ作動中であるか否かを判定する。一例において、プロセッサまたはコントローラ３２は、モータ３４のホール効果センサがパルスを出力していることを感知することによってポンプヘッド３６がまだ作動中であると判定できる。

工程２２０において、プロセッサまたはコントローラ３２が、ポンプヘッド３６が作動していないと判定したならば、方法は工程２２２に進む。この工程２２２において、プロセッサまたはコントローラ３２は、ペリスタルティックポンプ４の一回転ごとに分注される流体１４の推定量を、流体供給カートリッジ２内の流体の初期量から減算することによって流体供給カートリッジ２内の流体１４のレベルが０％を下回っているか否かを判定する。

工程２２２においてプロセッサまたはコントローラ３２が流体１４のレベルが０％を下回っていないと判定したならば、方法は、工程２２４および２２６に進み、これらの工程でそれぞれ、モータ３４が停止され、エラーがユーザに報告される。

他方、工程２２２においてプロセッサまたはコントローラ３２が流体１４のレベルが０％を下回っていると判定したならば、方法は工程２２８と２３０とに進み、これらの工程ではそれぞれ、モータ３４が停止され、噴射アセンブリ１２の作動が停止されるか、阻止され、適当な通知が出力される。工程２３０の後、方法は工程２００に戻る。

工程２２０に戻り、プロセッサまたはコントローラ３２が、ポンプヘッド３６がまだ作動中であると判定したならば、方法は工程２１０に戻り、工程２１２において、ロードセル４６の出力が、所望の上方レベルであるアキュムレータ６内の流体１４の圧力を示す力の上方設定値を上回る値に対応するまで、工程２１０～２２０が繰り返される。この場合は、方法は工程２１２から工程２３２へ進み、プロセッサまたはコントローラ３２はモータ３４を停止する。

工程２３４において、プロセッサまたはコントローラ３２は、流体供給カートリッジ２から分注された流体１４の量を測定し、当該流体供給カートリッジ内の流体の現在レベルをＩＤチップ３０内で更新する。上述したように、プロセッサまたはコントローラ３２は、たとえばペリスタルティックポンプのエンコーダを介して、当該ペリスタルティックポンプ４の回転をカウントでき、ペリスタルティックポンプの一回転当たりに分注される流体１４の推定量を密封容器１６内の流体の初期量から減算して、流体供給カートリッジ２内の流体の現在レベルを判定または計算できる。

工程２３４から、方法は工程２３６に進み、ここで、プロセッサまたはコントローラ３２は、流体１４のレベルが０％を下回るか否かを判定する。下回っているならば、方法は工程２３８に進み、ここで、流体１４が０％を下回っているこの状態をユーザに報告する。他方、工程２３６においてプロセッサまたはコントローラ３２が、流体１４のレベルが０％を下回っていないと判定したならば、方法は工程２４０に進む。この工程２４０において、プロセッサまたはコントローラ３２は、流体１４のレベルが１０％を下回るか否かを判定する。下回っているならば、方法は工程２４２に進み、ここで、この低レベル流体の適当な表示がユーザに報告される。他方、工程２４０においてプロセッサまたはコントローラ３２が流体１４のレベルが１０％を下回っていないと判定したならば、方法は工程２０４に戻る。また、工程２３８および２４２の各工程の後も、方法は工程２０４に戻る。

工程２０４に戻ると、方法は、図３との関連で上述したようにして継続される。

一例において、プロセッサまたはコントローラ３２は、６つの流体レベル状態を追跡できる。

１）流体供給満充填
密封容器１６からまだ流体１４は送り出されていない。

２）使用中
密封容器１６内の流体１４レベルがカウント／計算によって判定される。流体１４は、プライミングのため、もしくは、印刷などの通常の分注作動、のために流体供給カートリッジ２から送り出されている。このとき、流体供給カートリッジ２は、使用中であり満充填ではない、とみなされる。プロセッサまたはコントローラ３２は、たとえばペリスタルティックポンプの回転をカウントして、ペリスタルティックポンプの一回転毎に分注される流体１４の推定量を密封容器１６内の流体の初期量から減算（計算）することによって、密封容器１６内の流体１４の残量を判定できる。密封容器１６内の流体のこの初期量は、ＩＤチップ３０を介して提供でき、あるいは、流体供給システムのユーザインターフェイス（ＵＩ）（図示せず）にユーザによってマニュアルで入力できる。一例において、密封容器１６内の流体１４の残量は、ＵＩ（図示せず）上に１０％単位（decrements）で表示できる。ペリスタルティックポンプ４が運転されその後停止されるそれぞれの場合ごとに、プロセッサまたはコントローラ３２はアキュムレータ６内の流体１４が、力の上方設定値に対応する圧力にあることを判断でき、密封容器１６内に残る流体の量をＩＤチップ３０上で更新できる。

３）使用中－流体レベル低
カウント／計算によって判定される。プライミングまたは通常の分注作動によって流体供給カートリッジ２内の流体１４の、たとえば１０％を除いてすべてが消費されたならば、このことが、ＵＩを介してユーザに通知されるが、通常の作動は続けられる。

４）流体無し
カウント／計算によって判定される。プライミングまたは通常の分注作動によって流体供給カートリッジ２内の流体１４のすべてが消費されたならば、ユーザは、ＵＩを介して、密封容器１６が空であり、現在の流体供給カートリッジ２を、流体の満充填を含む新たな流体供給カートリッジと交換すべきであり、さもなくば、分注（印刷）質の不良と、場合によっては、噴射アセンブリ１２が停止するリスクがあることが通知される。プロセッサまたはコントローラ３２は、「カウントで空」または「障害で空」状態に到達するまで、アキュムレータ６を満たす試みを継続する。

５）カウントで空
カウント／計算によって判定される。カウンタ値が、たとえば経験的に、ゼロ未満のカウント／計算値として定義される所定のＦＡＵＬＴ閾値以下であるならば（これは、ユーザが、流体１４のレベルが低いかまたは流体１４が空になった現在の流体供給カートリッジ２を、満充填の流体１４を含む新しい流体供給カートリッジと交換しない場合に起こる。）プロセッサまたはコントローラ３２は「流体無し」状態に入る。この「流体無し」状態は、流体供給システムはアキュムレータ６を再充填できたが、さらに試みれば、それによって「障害で空」状態が発生するであろうことを意味する。これは、致命的な障害でありうる。その場合、プロセッサまたはコントローラ３２は、アキュムレータ６圧力が所定のＦＡＵＬＴ閾値以下であるときに、流体供給システム、またオプションとして噴射アセンブリ１２を、停止させうる。プロセッサまたはコントローラ３２は、ユーザにこの保留中の停止状態を、ＵＩを介して通知できる。

６）障害で空
この状態は、アキュムレータ６を再充填することを試みるときに、プロセッサまたはコントローラ３２がアキュムレータ６の満充填状態に対応するロードセル４６の出力を感知しないときに生じる。このことは、流体供給カートリッジ２が完全に流体１４が空であるか、もしくは、ロードセル４６が故障した、かのいずれかを意味する。これは致命的な障害であり、この場合、プロセッサまたはコントローラ３２は、流体供給システムを、また場合によっては噴射アセンブリ１２を、停止させる。一例において、プロセッサまたはコントローラ３２は、ロードセル４６の出力が所定の停止閾値に対応するか、もしくは（ＯＲ）、モータ３４の作動に応答してロードセルによって圧力変化が検出されないとき、流体供給システムを停止させ（すなわち、モータ３４の作動を停止する）。プロセッサまたはコントローラ３２は、この保留中の停止状態を、ＵＩを介して通知できる。

〔流体供給〕
流体供給カートリッジ２は、流体１４を保持可能な膜バッグの形態の内部密封容器１６、および、オプションとして「廃」流体容器２６を備えることができる。流体供給カートリッジ２からアキュムレータ６への排出接続部は、隔膜式コネクタによるものとすることができる。

流体供給カートリッジ２は、ペリスタルティックポンプのローラに接触可能して膜バッグを排出隔膜に接続できる圧縮可能チューブ２０を備えることができる。一例において、膜バッグは、少なくとも２５０ｍＬの流体１４を保持するのに十分な大きさのものとすることができる。膜バッグと圧縮可能チューブ２０とは、ＭＥＫを含む、多様な流体タイプを収納するように構成できる。

流体供給カートリッジ２は、腐食性化学物質に対して耐性を有するものとして構成できる。

流体供給カートリッジ２は、当該流体供給カートリッジを確実に位置保持して「漏れる」接続を回避するように、流体供給システムにラッチできる。

流体供給カートリッジ２は、暗号化された流体関連情報を格納して流体保護のために使用することが可能な、ＩＤチップ３０を備えることができる。データの具体例としては、非限定的に、密封容器１６の容量、流体１４のタイプ、噴射アセンブリ１２の単数または複数のマイクロバルブの発射パラメータ、流体の残量、容器ＩＤ、ライセンスコード、製造日コード、および／または、満／空コードが含まれる。

ＩＤチップ３０は、通信バスを介してハードワイヤードコネクタ６０を通じてプロセッサまたはコントローラ３２に接続できる。一例において、通信バスは、Ｉ２Ｃ通信バスとすることができる。一例において、ＩＤチップ３０は、１キロバイトのメモリを有し、１００００の最低書き込みサイクルを備えたものとすることができる。

一例において、流体供給容器２は、オプションとしての、「廃」流体容器２６、または、噴射アセンブリ１２のプライミングからの廃流体を吸収するための「ダイアパー（diaper）」を備えることができる。

一実施形態において、オプションの「廃」流体容器２６または「ダイアパー」への接続は、隔膜式コネクタとすることができる。

以上の例は添付の図面を参照して説明された。以上の例を読み理解することによって当業者は改変および改造に想到するであろう。したがって、以上の例は、本開示を限定するものと解釈されてはならない。

Claims (7)

1. 交換可能な流体供給源から流体を受けるように構成された可変容量アキュムレータと、
   前記流体供給源から前記可変容量アキュムレータへ前記流体を移送するためのポンプと、を有し、
   前記可変容量アキュムレータは、前記流体を第１圧力と第２圧力との間で噴射アセンブリに排出するように構成され、
   前記第１圧力は前記第２圧力よりも大きく、
   前記噴射アセンブリは、前記流体供給源の交換中に中断無く作動する流体供給システム。
2. 前記流体を前記第１圧力で排出するとき、前記可変容量アキュムレータは、前記流体を第１量保持し、
   前記流体を前記第２圧力で排出するとき、前記可変容量アキュムレータは、前記流体を第２量保持し、
   前記流体の前記第２量は、前記流体の前記第１量よりも少ない請求項１に記載の流体供給システム。
3. 前記可変容量アキュムレータの容量は、当該可変容量アキュムレータへの前記流体の移送に応答して増加する請求項１に記載の流体供給システム。
4. 前記可変容量アキュムレータの容量は、前記噴射アセンブリへの前記流体の排出に応答して減少する請求項１に記載の流体供給システム。
5. 前記可変容量アキュムレータは、前記流体供給源の交換に必要な時間の間、前記噴射アセンブリの通常の作動に必要な流体を全部供給可能である請求項１に記載の流体供給システム。
6. ポンプによって、交換可能な流体供給源から、当該流体供給源から流体を受けるように構成された可変容量アキュムレータへと流体を移送する工程と、
   前記可変容量アキュムレータから噴射アセンブリへ、前記流体を第１圧力と第２圧力とで排出する工程と、を有し、
   前記第１圧力は、前記第２圧力よりも大きく、
   前記流体供給源を交換する工程と、
   前記流体供給源を交換する前記工程中に、前記噴射アセンブリを中断無く作動させる工程と、をさらに有する流体を供給する方法。
7. 前記流体を前記第１圧力で排出するとき、前記可変容量アキュムレータは、前記流体の第１量を保持し、
   前記流体を前記第２圧力で排出するとき、前記可変容量アキュムレータは、前記流体の第２量を保持し、
   前記流体の前記第２量は前記流体の前記第１量よりも小さい請求項６に記載の流体を供給する方法。

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