JP2997017B2 - 熱インキジェットプリンタ用のプリントヘッド及びそのインキカートリッジ - Google Patents

熱インキジェットプリンタ用のプリントヘッド及びそのインキカートリッジ

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JP2997017B2
JP2997017B2 JP2186990A JP18699090A JP2997017B2 JP 2997017 B2 JP2997017 B2 JP 2997017B2 JP 2186990 A JP2186990 A JP 2186990A JP 18699090 A JP18699090 A JP 18699090A JP 2997017 B2 JP2997017 B2 JP 2997017B2
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
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    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17513—Inner structure

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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱インキジェットプリントヘッド及びインキ
カートリッジに関する。
（従来の技術及びその課題） ノズル及びそのパイロット制御用の電気端子を担持す
る多層プリント板が、インキを含浸させたスポンジ体を
収容するリザーバの端壁に固定された熱インキジェット
プリンタ用のプリントヘッドが公知である。
これらノズルはプリント板を通る供給導管を介してリ
ザーバ内部と液圧的に接続され、該リザーバの端壁の穴
に対応する位置に配設されている。プリント板の電気端
子はリザーバ外側の端壁に固定された扁平なケーブルの
対応する心線にはんだ付け又は溶接されている。扁平な
ケーブルは圧力作用下、プリンタの対応する固定された
端子に接続することが出来る伝導性領域又はパッドを担
持している。
固定された板を有するリザーバは、プリンタのキャリ
ッジ上に取り外し可能に取り付けられた一体化されたプ
リント及び供給装置を形成する。インキが消費される
と、その一体化されたプリント及び供給装置はインキが
装填された別の装置と交換される。
明らかであるように、インキは常にノズルに充填され
ておりかつプリント板の内側金属層と接触している。長
時に亘る格納、又は一体化されたプリントヘッドの不作
動期間中、インキの乾燥、又はプリント板の内部層にお
ける腐食現象によって、ノズルが閉塞され、その結果、
プリント品質が劣化し、プリントヘッド自体のプリント
効率が低下する。さらに、プリントヘッドの寿命は、リ
ザーバ内に収納されたインキの寿命よりもはるかに長い
ため、一体化されたプリント及び供給装置を交換すると
きには、未だ使用可能であるプリント板を廃棄しなけれ
ばならない。
本発明は特許請求の範囲に記載されたとおりであり、
以下、これについて説明する。
本発明は、添付図面に関して、非制限的に一例として
掲げた好適な実施例に関する以下の詳細な説明からより
一層明らかになるであろう。
（実施例） 第１図及び第２図を参照すると、プリントヘッド１
は、プリンタ（図示していないが、当業者に周知であ
る）の可動キャリッジ12上に固定された支持構造体10を
備えている。
下方に開口しかつ構造体10の端壁18によって上方に閉
塞されたキャビティ又は中間リザーバ16が、構造体10の
伸長部分14に設けられている。
構造体10は、端壁18に接続されかつ該端壁18に対して
略垂直方向に伸長する４本のアーム20−23を備えてい
る。４本のアームの内、２本のアーム20、23が図示して
ある。各アーム、例えば、アーム20（第２図）は、構造
体10の隣接し相互に垂直である２つの側壁24′、26′の
２つの細長い部分24、26によって形成される。壁24′、
26′、及びこれら壁24′、26′に対してそれぞれ平行で
該壁24′、26′に面する他の２つの側壁（その壁28′の
み図示）は、インキカートリッジ32（第１図）を受け入
れる受け入れスペース30を画成する。故に、インキカー
トリッジ32は端壁18と反対側の穴34を通じてスペース30
内に導入しかつ該スペース30から除去することが出来
る。
故に、４本のアーム20−23は、インキカートリッジ32
をスペース30内に挿入する操作中、該インキカートリッ
ジ32に対する環状ガイドとして機能する。
管状要素36が壁18に固定されて、中間リザーバ16をス
ペース30に連通させる。この管状要素36はスペース30内
を伸長しかつ穴34方向に向けられた尖鋭端37を有してい
る。
プリントキャリア29上にドットをプリントする当該技
術分野にて周知の型式の熱インキプリント要素35すなわ
ちプリントヘッドが、伸長部分14（第１図）上に固定さ
れている。該プリント要素35は、中間リザーバ16を第１
図及び第２図おいて下向きに閉塞しており、該要素35
は、例えば本出願人による1989年１月26日付けのイタリ
ヤ国特許出願第67044−A/89号に記載された型式の、絶
縁層及び樹脂層間に介装された複数の金属層を支持する
シリコン板36によって形成される。より具体的には、イ
ンキは、対応する噴出チャンバ（図示せず）に連通する
と共に、プリント要素35の絶縁層の一つに設けられた複
数のノズル45（第２図）を通じてキャリア29上に噴出さ
れる。該噴出チャンバは、シリコン板39を通って伸長す
る供給管路を介して中間リザーバに連通している。プリ
ントキャリア29に向けられたプリント板39の外面には、
伝導性領域又はパッドが配設されており、これら伝導性
領域又はパッドはプリント要素35の金属層の一つを介し
て、噴出チャンバ内に収容されたヒータ要素（図示せ
ず）に接続される。支持構造体10の外側に固定された扁
平ケーブル53が板39上に伝導性領域又はパッドに溶接又
ははんだ付けされている。
カートリッジ32（第３図及び第４）は略平行四辺形の
形状をし、正面壁44に固定された４つの側壁40、41、4
2、43により形成された容器33を備えている。
容器33の内部には、補助スペース46が形成されてお
り、該補助スペース46はカートリッジ32の縦軸線Ａ−Ａ
に対して横方向の位置に配設されかつ正面壁44、側壁42
及び正面壁44に対して垂直な内壁48と境を接している。
補助スペース46は、一側部にてインキカートリッジ32の
内側方向に開放する一方、反対側部にて例えば軟質ゴム
のような弾性的材料から成る要素50によって閉塞されて
いる。インキカートリッジ32を支持構造体10に取り付け
たとき、補助スペース46及び閉塞要素50は管状要素36に
対応する位置に配設され、このため、管状要素36は閉塞
要素50に穴を開け、その端部37によってインキカートリ
ッジの補助スペース46内に侵入する。
容器33には、インキを含浸させることの出来る連通孔
を有するスポンジ状材料52が充填されている。金属グリ
ル47が補助スペース46の開口部46′上に配設されてお
り、このスポンジ状材料52がスペース46内に侵入するの
を防止する。
容器33にスポンジ状材料52が充填された後、該容器33
は壁44と反対側の壁40−43の端縁に密封された蓋54によ
って閉塞される。
この蓋54には、外部への穴56が形成されており、蓋54
と接触するスポンジ部分を外気圧に連通させる。この穴
56は容器33の内部方向に伸長すると共に、蓋54上を上方
に伸長するドーム58内に配設された導管57を備えてい
る。インキカートリッジ32には、例えば、導管56（第３
図参照）から空気を吸引し、インキリザーバ（図示せ
ず）に連通する第２図の管36と同様のニードル管を介し
閉塞体50を通って底部からインキを導入することにより
インキが充填される。インキが補助スペース46を満た
し、スポンジ状材料52に完全に含浸されると、インキカ
ートリッジ32が充填されたことになる。
スポンジ材料52の毛管作用によりインキを容器内に保
持するため、インキが充填されたカートリッジ32は、イ
ンキが失われることなく、任意に位置にて長時間保存す
ることが出来る。
プリント工程を開始するためには、閉塞要素50に穴を
開けた後、管状要素36の端部37が補助スペース46（第１
図）内に侵入するようにして、インキが充填されたイン
キカートリッジ32を支持構造体10の補助スペース30（第
２図）に嵌める。
プリント工程を開始する前、プリントヘッド１は吸引
ステーション（図示せず）に動かされ、このステーショ
ンにてインキカートリッジ32内に収容されたインキがノ
ズル45を通って吸引される（第２図参照）。このように
して、インキは各ノズル内にメニスカスを形成し、この
メニスカスの表面張力により、スポンジ状材料52の毛管
現象に起因して保持スペース46（第１図）及び補助リザ
ーバ16内に形成された凹状部分が均衡される。この凹状
部分はプリントヘッド１が作動していないとき、１〜5c
m水柱程度であるが、プリント工程中、ある量のインキ
が再度、プリント要素35のリザーバ16から吸引されて、
ノズル45から噴出されるインキに置換するとき、20〜30
cm水柱程度まで増大する。プリントヘッド１から分離し
た、インキカートリッジ32を使用することにより、プリ
ンタの格納期間中、リザーバ16及びプリント要素35をイ
ンキ無しの状態に維持することが可能となり、これによ
り、その後のプリンタ作動時、ノズルが作動可能である
ようにすることが出来る。
さらに、プリンタの作動が妨害されたとき、インキカ
ートリッジ32は、既にヘッド１に既に取り付けられてい
る場合、取り外し、格納することが出来る一方、インキ
リザーバ16及びノズル45は掃除して残留インキを除去す
ることが出来る。この方法は、乾燥したインキがノズル
に詰まるのを防止し、インキが長時間に亘りこれらの層
と接触することに起因して、腐食したり、インキがプリ
ント要素35の金属及び絶縁層に浸み込むのを最小にす
る。プリントヘッド１は、又多色プリントにも使用する
ことが出来る。第７図を参照すると、支持構造体60は色
の異なるインキを収容する複数のインキカートリッジ62
を備えることが出来る。支持構造体60は、例えば、４つ
のインキカートリッジ62（簡単化のため、２つのみ図
示）を担持することが出来る。各インキカートリッジ62
は第３図のインキカートリッジ32と同様であり、例え
ば、黒、マゼンタ、シナン及びブルーといった異なる色
のインキを保持している。
支持構造体60は、４つのインキカートリッジに対応す
る、第２図のリザーバ16と同様の４つの中間リザーバ16
1、162、163、164を備えており、これら４つのリザーバ
の各々にはインキカートリッジ62の閉塞要素502、503に
対応して穴を開けることの出来る管状要素361−64が設
けられている。これら中間リザーバ161−164の各々は、
第２図の要素35と同様の同一数のプリント要素351−354
により底部が閉塞されており、これら各プリント要素は
それ自身のカラーインキにより同一のプリントキャリア
に連続してプリントすることが出来る。
第８図には、例えば、各々色の異なるインキが充填さ
れた複数の独立的なリザーバ又は区画室に分割した単一
のインキカートリッジ72を収容することの出来る支持構
造体70が図示されている。
この支持構造体70は４隅に配設されかつカートリッジ
72を収容して案内することの出来る管状溝76が形成され
た矩形の端壁74を備えている。
インキカートリッジ72は例えば壁82により４つの別個
の区画室80に分割された平行四辺形の容器78により形成
される。グリル87により該区画室の内部方向に開口した
インキを集めるチャンバ86が各区画室の底部84に配設さ
れており、該チャンバ86は円筒状壁88と境を接してい
る。このチャンバ86は底部84を通る軟質ゴム５から成る
閉塞要素90にて閉塞されている。尖鋭端を有する管92
が、各プリント要素90に対応する位置にて壁74に配設さ
れており、この管92はインキカートリッジ72が構造体70
に取り付けられたとき、プリント要素90に穴を開けかつ
チャンバ86内に侵入することが出来る。管92は底部壁74
の外側突起部分96に設けられた補助リザーバ94と連通し
ている。各補助リザーバ94は、上述の型式の熱インキジ
ェットプリント要素93により閉塞されている。
インキカートリッジ72の各区画室80には、色の異なる
インキを含浸させることの出来るスポンジ状材料95が充
填されている。
プリント要素93は相互に整合されており、プリント工
程中、プリントヘッドが前方に働く方向に対して平行に
配設されている。このようにして、同一のプリント位置
にて異なる色のインキ液滴を放出することにより、４色
の何れかにより又は異なる色の濃淡を付けて選択的にプ
リントすることが可能となる。インキカートリッジ72
は、区画室80を相互に完全に隔離するような方法にて、
側壁及び分離壁82に溶接された蓋98により上向きに閉塞
されている。蓋98の上に配設された導管89が各区画室80
を外気圧に連通させる。
このようにして、要するに、図示した熱インキジェッ
トプリントヘッドにおいて、インキは対応する噴出チャ
ンバと連通し、該噴出チャンバ内に収容されたヒータ要
素の急速な加熱の効果によりインキを噴出する複数のノ
ズルを通じて小さい液滴の形態にて噴出される。ノズ
ル、噴出チャンバ、ヒータ要素及び関係する導体はシリ
コン板により支持された複数の金属層及び絶縁層として
構成されている。板はプリントヘッド構造体に固定さ
れ、該プリントヘッド構造体に取り付けた取り外し可能
なインキカートリッジ内に収容したインキが供給され
る。該インキカートリッジは、インキを含浸させたスポ
ンジを収容する剛性なインキリザーバを備えており、プ
リントヘッドに取り付けられかつインキカートリッジの
ゴム膜に穴を開ける針型式の導管によりプリントヘッド
に液圧的に接続することが出来る。格納及びプリントヘ
ッドの不作動期間中、インキカートリッジは取り外すこ
とが出来、これによりノズルを乾燥させ、インキによる
ノズルの詰まり及び板の層の腐食を防止することが可能
となる。
説明した熱インキジェットプリントヘッドは、最初に
説明した従来技術による欠点が略皆無である。プリント
板はその寿命期間中、より完全に使用することが出来、
プリントしない期間中、該プリント板をインキ無しの状
態に維持し、インキによる腐食の虞れを最小にすること
が出来る。
本発明の範囲から逸脱することなく、本発明によるプ
リントヘッドは、部品の変形、付加又は交換及び／又は
形態を変えることが可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の熱インキジェットプリントヘッドの断
面図、 第２図は第１図に示したプリントヘッドの支持構造体の
断面図、 第３図は第１図のプリントヘッドに使用されるインキカ
ートリッジの断面図、 第４図は第３図の線４−４に沿った水平方向断面図、 第５図は第３図の線５−５に沿った断面図、 第６図は第２図の線６−６に沿った断面図、 第７図は本発明による多色プリントヘッドの縦方向断面
図、 第８図は異なる色のインキ用の単一のインキカートリッ
ジを有する多色プリントヘッドの縦方向断面図である。 1:プリントヘッド、10:構造体 12:可動キャリッジ 14:伸長部分 16:キャビティ（リザーバ） 18:端壁、20、23:アーム 29:プリントキャリア 30:スペース 32:インキカートリッジ 33:容器、34:穴 35:プリント要素、36:管状要素 37:尖鋭端、39:シリコン板 42:側壁、44:正面壁 45:ノズル、46:補助スペース 47:金属グリル、48:内壁 50:閉塞体、52:スポンジ状材料 53:偏平ケーブル 54:蓋、57:導管 58:ドーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アドリアノ・フェッタ イタリア国トリノ県 10081 カステー ラモンテ，カントン・タレンチノ ３ (56)参考文献 特開 昭64−72852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−281850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−22952（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/05

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のノズル（45）を担持する少なくとも
    １つの多層のプリント要素（35）のための支持構造体
    （10）であって、前記多層のプリント要素（35）は、シ
    リコン板（39）上に付着された絶縁層と樹脂層との間に
    介装された金属層により形成され、 前記プリント要素内では、前記ノズルが、前記シリコン
    板を通る供給導管を介して中間リザーバ（16）に連通し
    ている、熱インキジェットプリンタ用のプリントヘッド
    にして、 前記シリコン板（39）及び前記中間リザーバ（16）が前
    記支持構造体（10）上に固定状態に取り付けられ、前記
    支持構造体が、剛性壁（40−44、54）にて形成され多孔
    質材料（52）を充填された容器（33）を有するインキカ
    ートリッジ（32）を取り外し可能に収容する受け入れ手
    段（20、23）と、 前記支持構造体に対して固定されかつ前記中間リザーバ
    に連通する管状要素（36）と、を備え、 前記管状要素が、前記受け入れ手段内にて伸長し、前記
    カートリッジが前記受け入れ手段内に挿入されたとき、
    前記容器を前記中間リザーバに液圧的に接続するように
    構成したことを特徴とする熱インキジェットプリンタ用
    のプリントヘッド。
  2. 【請求項２】請求項１記載のプリントヘッドにして、 前記壁の第１の壁（54）には、大気圧と連通する穴（5
    6）が形成され、前記第１の壁と反対の前記壁第２の壁
    （44）には、インキを受け入れるチャンバ（46）を閉塞
    する弾性的材料から成る要素（50）を備え、前記インキ
    受け入れチャンバが前記容器の内部に連通しかつ前記多
    孔質材料が存在しないようにしたことを特徴とするプリ
    ントヘッド。
  3. 【請求項３】請求項１記載のプリントヘッドにして、 前記インキ受け入れ手段が、前記中間リザーバに隣接す
    る端部壁（18）によってその一端が閉塞される一方、他
    端が開放して、前記インキカートリッジを導入し得るよ
    うにしたスペース（30）を画成することを特徴とするプ
    リントヘッド。
  4. 【請求項４】請求項３記載のプリントヘッドにして、 前記インキ受け入れ手段が、前記端部壁に対して固定さ
    れると共に、前記壁に対し垂直に伸長しかつ前記カート
    リッジを前記ヘッド上に支持するガイド要素（20−23）
    を備えることを特徴とするプリントヘッド。
  5. 【請求項５】剛性な側壁（40−43）及び端部壁（44）に
    より形成され、かつインキを含浸させた多孔質材料（5
    2）が充填された容器（33）と、 前記端部壁に固定された穿孔可能な閉塞要素（50）とを
    備える、熱インキジェットプリントヘッドに取り外し可
    能に取り付け得るインキカートリッジにして、 前記容器が、前記端部壁、前記側壁の少なくとも１つの
    側壁、及び前記端部壁に対して固定されかつ該端部壁に
    対して垂直な第３の壁（48）によって画成されたインキ
    受け入れチャンバ（46）であって、該チャンバは前記容
    器の内部方向に開放するとともに、前記多孔質材料が存
    在しない前記インキ受け入れチャンバ（46）を備え、 前記閉塞要素が、前記インキ受け入れチャンバに対応す
    る位置に配設されることを特徴とするインキカートリッ
    ジ。
  6. 【請求項６】各々が異なる色のインキ液滴を放出する複
    数のノズルを担持する複数の多層プリント要素（93）用
    の支持構造体（70）を備え、前記各プリント要素のノズ
    ルが対応する中間リザーバ（94）に連通する、熱インキ
    ジェットプリンタ用の多色プリントヘッドにして、 前記プリント要素（93）及び前記中間リザーバ（94）
    が、前記支持構造体（70）上に配設され、前記支持構造
    体（70）が、各々異なる色のインキを含浸させ得る多孔
    質材料（95）にて充填される複数の相互に隔離した区画
    室（80）に分割された容器（78）を有する単一のカート
    リッジ（72）を取り外し可能に収容する受け入れ手段
    （74）と、前記構造体上に固定されかつ前記受け入れ手
    段の方向に伸長する管状要素（82）と、を備え、各管状
    要素（82）が、対応する中間リザーバと連通し、前記カ
    ートリッジが前記支持構造体に取り付けられたとき、各
    区画室を前記対応する中間リザーバに液圧的に接続させ
    ることを特徴とする多色プリントヘッド。
  7. 【請求項７】前記構造体（70）がプリント方向に可動の
    カートリッジ上に取り付けられた請求項６記載のプリン
    トヘッドにして、 前記プリント要素が、前記プリント方向に対し平行に整
    合され、前記各プリント要素が、異なる色のインキ液滴
    を連続的に放出し選択的に可変の色濃淡にてプリントし
    得るようにしたことを特徴とするプリントヘッド。
  8. 【請求項８】請求項６又は７記載のプリントヘッドにし
    て、 前記各区画室（80）が、前記容器の少なくとも第１の壁
    及び第２の壁（82）によって画成されるインキ受け入れ
    チャンバであって、一側部にて前記区画室の内部と連通
    する一方、反対側部にて穿孔可能な閉塞要素（90）によ
    り閉塞された前記チャンバを備え、前記管状要素（92）
    が前記閉塞体に穴を開け、前記チャンバを対応する中間
    リザーバに液圧的に接続させるようにしたことを特徴と
    するプリントヘッド。
  9. 【請求項９】側壁及び端部壁により形成され、かつ前記
    端部壁に対して垂直な分割壁（82）により隔離された複
    数の独立的な区画室に分割された容器（78）を備え、前
    記各区画室が、前記端部壁に配設された穿孔可能な閉塞
    要素（90）を有する、熱多色インキジェットプリントヘ
    ッドに取り外し可能に取り付け得るインキカートリッジ
    にして、 前記各区画室が、異なる色のインキを含浸させ得る多孔
    質材料（95）にて充填され、インキ受け取りチャンバ
    （86）が各区画室内に配設され、該チャンバが、前記端
    部壁と、前記側壁及び分割壁（82）の少なくとも１つの
    壁と、及び前記端部壁に固定されかつ該端部壁に対して
    垂直な第３の壁（88）とによって画成され、 前記チャンバが、一側部にて前記区画室と連通する一
    方、反対側部にて前記閉塞要素により閉塞されかつ前記
    多孔質材料が存在しないようにしたことを特徴とするイ
    ンキカートリッジ。
JP2186990A 1989-07-13 1990-07-13 熱インキジェットプリンタ用のプリントヘッド及びそのインキカートリッジ Expired - Lifetime JP2997017B2 (ja)

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