JP3710013B2 - カラー可能単一カートリッジ・インクジェット・サービスステーション - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は一般にインクジェット印刷機構に、更に詳細には、各形式のカートリッジに異なるサービス要求のある、少なくとも二つの異なる形式のインクジェット・カートリッジの一つを交換可能に受ける単一カートリッジ・インクジェット印刷機構のサービスステーションに関する。
【０００２】
【発明の背景】
インクジェット印刷機構は、ここでは一般に「インク」という液体着色剤の滴をページ上に発射するカートリッジまたは「ペン」を使用している。各ペンはそれを通してインク滴を発射する非常に小さいノズルが形成されているプリントヘッドを備えている。画像を印刷するには、プリントヘッドがページを横断して前後に移動し、移動するにつれてインク滴を発射する。プリントヘッドを掃除し保護するには、典型的に「サービスステーション」機構をプリンタシャーシ内部に取り付ける。保管、または非印刷期間中、サービスステーションは通常プリントヘッド・ノズルを汚染物および乾燥から封止するキャッピング・システムを備えている。プリントヘッドを真空に引くポンプユニットに接続することによるような、幾つかのキャップも印刷しやすくするために設計されている。
【０００３】
動作中、プリントヘッドの詰まりを、「スピッティング」と言われているプロセスで各ノズルを通して多数のインク滴を発射することにより定期的に掃除する。典型的には、廃インクをサービスステーションの、しばしば「痰壺」と言われる、静止貯蔵器部分に集める。スピッティング、キャップ外しの後、または時には印刷中、ほとんどのサービスステーションはプリントヘッド面を拭いてインク残滓の他に、プリントヘッドに集まった紙屑または他の屑を除去するエラストマのワイパーを備えている。
【０００４】
顧客の中には交換可能な単色および多色のインクジェット・カートリッジのような異なる形式のカートリッジを受けることができる単一カートリッジ印刷機構を備えることがよいと思う者がある。単色カートリッジは典型的に本文を印刷する黒インクを運び、多色カートリッジは典型的に図形、絵、図表などを印刷するシアン、マゼンタ、および黄の色を運ぶ。多色カートリッジは各色（シアン、マゼンタ、および黄）の小滴をページ上の一つの場所に施すことにより、黒インクカートリッジから放出されたインクで印刷した「真黒」とは対照的に、「複合」または「プロセス」黒を印刷する。このような交換可能な単一カートリッジ・プリンタの柔軟性は或る消費者にとっては極めて望ましいが、残念ながら、単色ペンおよび多色ペンのサービス要求はしばしば異なり、いずれの形式のペンにも容易に適合するサービス機構が必要である。
【０００５】
たとえば、ペンは、黒ペン用に顔料主体のインク、多色ペン用に染料主体のインクのような、両立しない異なる形式のインクを使用することができる。他のインク調合物はページ上の高速乾燥を促進することにより黒およびカラーのインクが相互に沈殿して黒／カラー境界での滲みを防止するように設計されている。単一カートリッジ・プリンタがこのような相互沈殿調合剤を使用したとすれば、他のプリントヘッドからサービス要素に残っている残滓で一つのプリントヘッドが汚染されるとノズルの詰まりを生ずる可能性がある。各形式のペンに対するサービス用構成要素を他のペンからのインク残滓による汚染から隔離して、たとえば、カラーインクが黒インク残滓で濁るのを防止するには他の理由もあり得る。
【０００６】
多数のカートリッジ装置において、単色および多色のプリントヘッドでノズルの設置および数が変わる。たとえば、カラーノズルは典型的に黒ノズルよりプリントヘッド面の大きい面積を占有するので、黒およびカラーのサービス要素に対する物理的大きさの要求事項は異なる。したがって、多様な理由で、印刷機構に設置されるカートリッジの各形式についてサービス要素の別々の組合せが必要である。
【０００７】
交換可能な単一カートリッジ印刷機構の他、他の印刷機構においても、サービスステーションが、しばしば「ペン対媒体」または「ペン対紙」間隔と言われる、垂直位置合わせにわずかの変化があるプリントヘッドに容易に適応することが望ましい。今までは、これら垂直高さの変化にペンキャップのエラストマ材料を圧縮し、ペンワイパーのエラストマ材料を曲げることにより順応させてきた。あいにく、正常なペン対媒体間隔より狭いことによるような、極端な圧縮下でキャップを付けて長く保管した後では、キャップのエラストマ材料は永久歪みを起こすことがある。キャップが元の高さに戻ることができない状態で、設置された次のペンが正常なペン対媒体間隔より大きければ、それを適切に封止することができない。この状況はペンの内側のインクの永久的乾燥を生ずることがあり、これはオペレータにとって費用がかかると共に不便である。
【０００８】
したがって、異なる形式のペンを交換可能に受けることができる単一カートリッジ・インクジェットペンでは、サービスステーションは一つのペンを他のペンからの残滓で汚染することなくペンの各形式のサービス要求に適応しなければならない。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の一つの局面によれば、単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に設置された交換可能な第１および第２のインクジェット・カートリッジのプリントヘッドにサービスするためのサービスステーションが設けられている。サービスステーションは枠および枠に旋回可能に且つ平行移動可能に結合された拘束スリーブを備えている。スリーブは対向する第１および第２の端で終わる中空の内部を形成している。サービスステーションは、スリーブの中空内部に拘束され、第１のカートリッジを封止する大きさの第１のキャップ、およびスリーブの中空内部に拘束され、第２のカートリッジを封止する大きさの第２のキャップ、を備えている。片寄せ部材がスリーブの中空内部に受けられて、第１および第２のキャップをスリーブのそれぞれの第１および第２の端の方に片寄せている。
【００１０】
本発明の他の局面によれば、単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に交換可能な設置された第１および第２のインクジェット・カートリッジのプリントヘッドにサービスする方法が設けられている。方法は第１および第２のインクジェット・カートリッジのいずれが印刷機構に設置されているか識別するステップを備えている。回転ステップで、第１および第２のプリントヘッド・キャップを保持するキャップ保持スリーブが回転して、第１のインクジェット・カートリッジが識別されたとき第１のキャップをプリントヘッド封止位置に置き、第２のインクジェット・カートリッジが識別されたとき第２のキャップをプリントヘッド封止位置に置く。片寄せステップで、単一片寄せ部材を使用して第１および第２のキャップを保持スリーブの反対端の方に片寄せる。
【００１１】
本発明の更に他の局面によれば、単一カートリッジ・インクジェット印刷機構が設けられ、第１および第２のインクジェット・カートリッジが各々相互に異なるサービス要件を持つプリントヘッドを備えて、第１のインクジェット・カートリッジまたは第２のインクジェット・カートリッジを受けている。印刷機構はシャーシおよび第１のインクジェット・カートリッジまたは第２のインクジェット・カートリッジを交換可能に受ける往復動キャリッジを備えている。コントローラがキャリッジに結合され、第１のインクジェット・カートリッジまたは第２のインクジェット・カートリッジがキャリッジに設置されているか否か確認する。印刷機構は上に説明したようにすることができるサービスステーションをも備えている。
【００１２】
例示実施例では、サービスステーションはスリーブに結合してスリーブを回転および平行移動させ、第１または第２のキャップをプリントヘッド封止位置に選択的に位置決めする駆動機構を備えている。マイクロスイッチ・フィードバック装置が最初のスリーブ位置をコントローラに伝え、駆動機構がコントローラに応答してスリーブを回転および平行移動させる。駆動機構に結合したロック機構が設置カートリッジをプリントヘッド封止位置に固定する。サービスステーションはスリーブをシャーシに旋回可能且つ平行移動可能に結合するタンブラ組立体をも備えている。第１のワイパーがタンブラ組立体により支持されて、設置されたとき、プリントヘッド拭き取り位置に回転して第１のカートリッジのプリントヘッドを拭き、第２のワイパーがタンブラ組立体により支持されて、設置されたとき、プリントヘッ拭き取り位置に回転して第２のカートリッジのプリントヘッドを拭く。
【００１３】
本発明の全体的目標はカートリッジの健全を維持し、単色インクジェット・カートリッジまたは多色インクジェット・カートリッジのいずれかを使用するとき鮮明な生き生きした画像を印刷する単一カートリッジ・インクジェット印刷機構を提供することである。
【００１４】
本発明の更に他の目標は単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に交換可能に設置することができるインクジェット・カートリッジの異なる形式にサービスする方法を提供することである。
【００１５】
【好適実施例の説明】
図１は産業の、事務所の、家庭の、または他の環境で、営業報告書、通信文、小規模出版物、などの印刷に使用することができる、本発明に従って構成された、ここではインクジェット・プリンタ20として示してある、インクジェット印刷機構の実施例を示す。多様なインクジェット印刷機構を市場入手することができる。たとえば、本発明を具体化することができる印刷機構の幾つかには、数例を挙げれば、プロッタ、携帯型印刷ユニット、複写機、カメラ、ビデオプリンタ、およびファクシミリ機械がある。便宜上本発明の概念をインクジェット・プリンタ20の環境で図解する。
【００１６】
プリンヌの構成要素は型式が変われば変わることがあるが、典型的インクジェット・プリンタ20は好適にはプラスチック材料から作られたケーシング、ハウジング、または外囲器23で囲むことができるシャーシ22を備えている。プリンタ20は印刷媒体のシートをプリンタ20に供給する印刷媒体処理システム24をも備えている。一連の慣習的モータ駆動ローラ（図示せず）を使用して、媒体処理システム24は印刷媒体25のシートまたはページを入力送りトレイ26から、印刷するためハウジング23の内側の印刷領域を通して、出力トレイ28まで移動させる。印刷媒体25は、紙、カードストック、トランスペアレンシ、マイラー、箔、などのような、どんな形式の適切なシート材料でもよいが、便宜上、図解実施例を印刷媒体として紙を使用して説明する。
【００１７】
印刷領域で、紙25は、幾つかの異なる形式のインクジェット・カートリッジから選択し得る単一インクジェット・カートリッジからインクを受け取る。例示実施例では、使用中のカートリッジは黒インクカートリッジ30かまたはカラーインクカートリッジ32から選択されるが、これらを図２および図３にサービス位置で概略示してある。インクジェット・カートリッジ30、32は当業者により普通、「ペン」と言われる。図解したカラーペン32は３色ペンであり、これを、例示の目的で、シアン、黄、およびマゼンタのような染料主体の３インク色を備えているとして説明する。或る実施例では、黒ペン30ではなく、単色ペンを使用することがある。黒インクペン30をここでは染料主体のインクを備えているとして説明する。ペン30、32には、顔料主体インク、パラフィン主体インク、の他、染料および顔料の両特性を持つハイブリッドまたは複合インクのような、他の形式のインクをも使用することができることは明らかである。
【００１８】
図解カートリッジ30、32は各々供給インクを貯蔵する貯蔵器を備えているが、シャーシ22に沿って取り付けられた貯蔵器（図示せず）を備えているもののような他のインク供給貯蔵装置をも使用することができる。カートリッジ30、32はそれぞれプリントヘッド34、35を備えている。各プリントヘッド34、35には当業者に周知のようにそれを貫いて形成された複数のノズルのあるオリフィス板を備えた下面がある。例示プリントヘッド34、35は熱インクジェット・プリントヘッドであるが、圧電プリントヘッドのような、他の形式のプリントヘッドを使用することができる。プリントヘッド34、35は典型的にノズルと関連する複数の抵抗器を備えている。所定の抵抗器を付勢すると、ガスの泡が形成され、インクの小滴がノズルからノズルの下の紙シート25に放出される。
【００１９】
所定のペン30、32を紙25の上を、図３に概略図示した伝統的モータ駆動キャリッジ装置38により側方から側方へ往復して輸送することができる。ペン30、32は、全般に矢40で示した区域でシャーシ22に取り付けることができるマイクロプロセッサのような、プリンタコントローラから受け取る指令に従ってページ25の上に一つ以上のインク小滴を選択的に堆積させる。パーソナルコンピュータのような、典型的にはコンピュータであるホスト装置がコントローラ40に慣習的仕方で伝えることができる指令信号を発生する。プリントヘッド・キャリッジ・モータおよび紙処理システム駆動モータは当業者に周知のように動作するプリンタコントローラ40に応答して動作する。プリンタコントローラもキャリッジ23の外部の全般に矢42で示した領域に設置することができるキーパッドを通して供給されるユーザ入力に応答して動作する。モニタをホストコンピュータに結合して、プリンタの状態、コンピュータで実行されている特定のプログラムのような、視覚情報をオペレータに表示することができる。パーサナルコンピュータ、キーボードおよび／またはマウス装置のようなその入力装置、およびモニタは当業者に周知である。
【００２０】
カートリッジ・サービス室44は、図１の右側にある、プリントヘッド・キャリッジ8の走行経路の一端でプリンタシャーシ22およびケーシング23により形成さ れている。プリントヘツド・サービスステーション50はサービス室44の内部でシャーシに取り付けられ、二つのペン30、32のいずれがプリンタ20に取り付けられていてもサービスする。サービスステーション50例示実施例を詳細に説明する前に、このサービスステーション・キャッピング機構の一般的概念を図２および図３に関して説明する。上の背景の章で述べたように、初期のプリンタは異なるペンに対するペン対紙間隔（プリントヘッドの垂直高さ）の変動をプリントヘッド・キャップのエラストマ材料の圧縮の程度を変えることに頼って調整していた。残念ながら、エラストマのキャップ材料は、圧縮しすぎれば、しばしば永久歪みを生じやすく、このため設置されるペンが短くなり、後の封止が不適切になる。
【００２１】
図２および図３は根回転保持スリーブ部材52、および黒キャップ54およびカラーキャツプ55のような、キャッピング部材を回転モノカートリッジまたは単一カートリッジ・キャッピングシステム51の一般的概念を示している。黒およびカラーのキャップ54、55は、スリーブ52の内部に滑動自在に受けられているそれぞれの基台ユニット56、58に取り付けられている。ばね60のような片寄せ部材が基台56、58を互いに離す方向に、スリーブ52の反対にある両端の方に押す。キャップ54、55を捕捉部材内部で互いに離す方向に弾力的に片寄せる、図解したばね60およびスリーブ52以外の、他の機構も使用することができるが、単一片寄せ部材を使用すれば費用の理由および組立やすさに関して装置が簡単になり有利である。
【００２２】
基台56、58をスリーブ部材内部に保持するため、黒基台56は、スリーブ52の一端に設置された一対の拘束部材64に対して停止する一対のランナ部材62を備えている。同様に、カラー基台ユニット58は、第２対のスリーブ拘束部材68に当たるまでスリーブ52の内部で滑動する一対のランナ部材66を備えている。図解断面図では、拘束部材64、68、およびランナ部材62、66は個別のフィンガとして見えているが、他の形状、たとえば、環形または弓形形状をも実施することができる。
【００２３】
図２および図３を比較すると、スリーブ52が、図１０および図１１を参照して更に下に説明する機構を使用して、タンブラ軸70の周りに180゜回転しているこ とを見ることができる。図２において、黒キャップ54は直立位置にあり、矢72により示したように上向きに移動して黒プリントヘッド34を封止する態勢が整っている。スリーブ52をタンブラ軸70の周りに旋回させてから、図３はスリーブ52が上向きに移動してカラーキャップ55がカラープリントヘッド35を封止することができることを示している。確実な封止を行なうため、ばね60を圧縮して基台ユニット58がスリーブ52の内部に深く押している。
【００２４】
プリントヘッド34、35の参照平面、ここでは水平平面、に対する位置合わせ不良に適応するため、好適には両基台ユニット56、58を、それぞれ旋回点74、75により概略示したように、ばね60にジンバル取り付けする（図２および図３）。基台56、58のこのジンバル取り付けによりそれらをスリーブ52に対して傾けることができる。この傾き動作はプリントヘッド面34、35とキャップ54、55の封止リップとの間の平行度の不足に順応することにより良好な封止を促進する。
【００２５】
図３に距離Ｚとして示したプリントヘッド垂直高さ（ペン対紙間隔）の変化に適応するには、使用中のキャップ54または55を、図３にキャップ55について示したように、ばね60を圧縮することによりスリーブ52の内部を下向きに移動させることができる。好適には、ばね60を、基台56、58およびそれぞれのキャップ54、55の最大所要走行が、図３に距離Ｙで示したように、プリントヘッド面Ｚの垂直変化に順応するように選択する。好適には、ばね60を、キャップが適切に圧縮されてプリントヘッド34、35の周りを適切に封止するようにエラストマキャップ54、55の所要圧縮係数を容易にするように選定する。たとえば、ばね60に対する適切なばね力動作範囲は、特にたとえば、公称値 が35フラスマイナス標準許容差 ５で、25-50の範囲内に選択されたショアＡジュロ硬度を有するエラストマキャップについて、140-160グラム・フォースであると信じられている。その上、図３ に示す変動値Ｘに順応するのに異なるばね変位について加えられるばね力の 量の非常にゆるやかな変化であるゆるやかなばね率を持つばねを選択するのが特に有利である。
【００２６】
図４−図７はサービスステーション50に組み込まれたキャッピング組立体51の好適実施例を示す。ここで、サービスステーション50はサービスステーション枠82（図４）内部にカム設置されて、旋回（回転）運動および平行移動を行なう回転タンブラ組立体80（図５−図７）を備えている。サービスステーション50はサービスステーション枠82の外壁に固定することができる、駆動歯車およびカム組立体84のような駆動機構を備えている。駆動機構84は、慣習的ステッパモータのようなモータ88の出力として働くピニオン歯車86により駆動される。ステッパモータ88はプリンタコントローラ40から受け取った制御信号に応答して回転する。図解した駆動機構84の動作を図１０および図１１に図示してあり、更に下に説明する。
【００２７】
図４に最もよく示すように、サービスステーション50は、一つ以上の痰壺室を備えることができるインク収集貯蔵器または「痰壺」90をも備えている。図解痰壺90は入力樋または捕捉容器92、および主貯蔵器部分94を備えている。捕捉容器92はペン30、32が樋の上に位置決めされたときペンから選択的に放出または「スピット（吐き出す）」されるインクを受ける。捕捉容器92は主貯蔵器94の方に下方に傾斜しているので、インクの液体成分は重力のもとで容器92から貯蔵器94に流れることができる。主貯蔵器94の凹んだ深い部分に吸収剤ライナまたはパッド96を詰めて、溶媒およびキャリアのような、追い出されたインクの液体成分を吸収することができる。これら液体成分は最後にはライナ96から蒸発する。ライナ96の典型的液体吸収材料にはフェルト、厚紙、スポンジ、発泡体、または他の当業者に既知の同等の材料がある。
【００２８】
図５−図７は一端が駆動シャフト102で終わる、タンブラ本体100を備えた回転タンブラ組立体80を示す。シャフト102は、駆動機構84と噛み合い、駆動されて、図４にタンブラ軸70の周りに曲がった矢104により示したように、回転する。このタンブラ軸70は好適には実質上プリントヘッド走査軸105に平行である。走 査軸105に沿ってキャリッジ38はペン30、32をサービスステーションの上方を印刷領域を横断して運ぶ。駆動機構84は両頭矢106により示したように、タンブラ本体を上げ下げしてプリントヘッド34、35にキャップを着脱する。これについては下に図１０および図１１に関して説明する。
【００２９】
駆動端シャフト102の反対に、タンブラ本体100は浮動端シャフト108を備えて いる。浮動端シャフト108は黒プリントヘッド・ワイパー110、およびカラープリントヘッド・ワイパー112を支持する。ワイパー110、112はエラストマ材料、たとえばニトリルゴム、エチレン・プロピレン・ジエン・モノマ（ＥＰＤＭ）エラストマ、当業者が既知の他の形式のゴム様材料のものでよい。拭き取り動作はプリントヘッド34、35を走査軸105に沿ってワイパー110および112に沿って移動さ せることにより達成される。
【００３０】
浮動シャフト108は、図７に示すように単一組み込みユニットとして好適にモ ールドされている黒ワイパー基台114およびカラーワイパー基台115を支持している。各ワイパー基台114、115は黒およびカラーの各ワイパー110および112（図７）により形成されたスロット118を通して嵌まる大きさの上向きに突出するＴ形 部材116を備えている。組立中、ワイパー110、112を引き伸ばしてスロット118の大きさを広げ、Ｔ形部材116の頭部の上方に嵌まるようにすることができ、こう してスロット118の大きさが部材116の茎の部分をぴったり囲むように接触するにつれてワイパーを所定位置に保持する。
【００３１】
タンブラ本体100は長手軸121（図５）を有するキャップ保持スリーブ部材120をも支持している。好適に、タンブラ本体100およびスリーブ120は単一モールドプラスチックユニットとして一体に形成されている。スリーブ120は図２および 図３にスリーブ52について上に説明したように動作する。図解したタンブラ組立体80の場合、スリーブ120は、拘束部材64として働いて黒基台56をスリーブ120の中空内部に固定する一対の対向する黒案内溝122を備えている。黒基台56には二つのランナ部材62があり、これらは案内溝122の内部に滑動自在に受けられてい る。同様に、スリーブ120は一対の対向するカラー案内溝またはスロット124を備えており、これらは図２および図３の拘束部材68として働き、カラー基台58のランナ部材66を滑動自在に受け且つ保持する。
【００３２】
黒およびカラーのキャップ54、55はスリーブ20の内部でわずかに旋回してプリントヘッド34、35の面の傾きまたはカントに適応する。この旋回動作はキャップ基台56、58の各々に一対の旋回支持体を追加することにより行なわれる。図５−図７に示すおり、図解したスリーブ120は一対の対向する開放終端溝またはスロ ット125を形成しており、これらは旋回支柱のような黒キャップ基台56の開放側 に設けられた一対の旋回支柱を滑動自在に受けている。スリーブ120のカラー端に、タンブラ本体100もスロット127のような、一対の開放終端またはスロットを形成している。スロット127の対はカラー基台58の反対側に設置された、旋回支 柱128のような、一対の旋回支柱を滑動自在に受けている。スロット125、127、支柱126、128、溝122、124、およびランナ62、66はスリーブ120にキャップ基台56、58を支持させるので、キャップ54、55をスリーブ内部に平行移動させることができ、または旋回またはジンバル移動させてキャップ封止リップを傾け、完全に座っていないまたは不完全に製造されたプリントヘッドの面を封止する。
【００３３】
図７に最もよく示すように、キャップ54、55、およびキャップ基台56、58はすべて全般に管状であり、各端が開いており、またここでは、各々の断面形長方形である。黒基台56には台座129および、喉132を形成する突出頸部130がある。 黒キャップ54には基台頸部130を囲む下部取り付け部またはカットオフ133がある。カットオフ133から上向きに突出して、黒キャップ54に黒プリントヘッド34のノズルを囲む大きさの封止リップ134がある。黒キャップのカバー135は好適に基台台座129の内部136の中に受けられ、キャップを被せたときプリントヘッド34のノズルの周りに実質的な密閉室を形成している。好適に、カバー135はカップ状 をしており、Ｓantopreneまたは他の親インク性化合物のようなエラストマ材 料から作られている。この化合物はキャッピング中に屈し、気圧的に変化してペン30のデプライミングを防止する。
【００３４】
キャッピングプロセス中、プリントヘッド34のデプライミングを更に防止するには、黒カバー135および台座129が協同して、キャッピングプロセス中空気を封止室から退去させる、ここではカバー135に形成された垂直溝138により形成されている、漏れ溝または通路を形成する。このようにして、リップ134がプリント ヘツド34の面に噛み合うにつれて、（リップ134と接触しているとき、基台56およびキャップカバー135の内部に、プリントヘッド34により形成される）封止室 の内部で空気で構成された圧力が溝138を通して大気に漏れる。
【００３５】
カラー基台58は台座139、および喉142を形成する上向きに突出する頸部140を備えている。カラーキャップ55には基台頸部140を囲む下部取り付け部またはカフス143がある。キャップ55はカフス143の内部から外側に傾いて、図７にキャップ5の断片図により示したように、カラープリントヘッド35のノズルを囲む大き さの封止リップ144を形成している。カラーキャップのカバー145は好適に基台台座139の内部146の中に受けられ、キャップを被せられたとき、カラープリントヘッド35のノズルの周りに実質的な密封室を形成している。好適には、カバー145はカップ状であり、キャッピング中屈して気圧的に変化し、ペン32のデプライミングを防止するエラストマ材料から作られている。
【００３６】
カラーカバー145および台座139は協同して、ここではカバー145に形成された 垂直溝148により形成されている、漏れ溝または通路を形成している。この漏れ溝はキャッピングプロセス中空気を封止室から退去させてプリントヘッド35のデプライミングを防止する。したがって、リップ144がプリントヘッド35の面と噛 み合うにつれて、（リップ144と接触しているとき、基台58およびキャップカバ ー145の内部に、プリントヘッド35により形成される）封止室の内部で空気で構 成された圧力が溝148を通して大気に漏れる。
【００３７】
キャップカバー135、145の外部露出面はそれぞれのキャップ基台56、58の中に設置したときその中に有利に凹んで基台の内部領域136、146の中にポケットを生じている。基台58およびカバー145（図６）により形成されたポケット149のような、これらポケットはばね60の両端を受けている。これら凹み取り付けポケットは基台56、58、および、したがって、キャップ54、55を溝122、124、125、および127の隙間により形成された制限内でタンブラ本体100に対して有利に旋回させ、傾ける。
【００３８】
好適には、案内スロット122、124、ランナ62、66、溝125、127、および旋回支柱126、128はそれぞれの黒およびカラーのキャップ54、56をばね60の一端でジンバルまたは揺動させる大きさにして、キャップ54、55をプリントヘッド面34、35の、ここでは、実質上水平平面として図示してある設計基準面に対する、平行度の変動に適応させる。このようにして、このジンバル取り付け機構は、図２および図３にジンバル点74および75により概念的に示したように、キャップの旋回に備えている。たとえば、プリントヘッド34の面がプリンタ20の前または後の方に傾けば、ランナぶざい62は案内溝122の中で不等の高さまで滑る。同様に、プリ ントヘッド34が左または右の方に傾けば、旋回支柱126は溝125の中で不等の高さまで滑る。
【００３９】
図８に示すように、タンブラ本体100の浮動端108を上方に片寄せるため、特にキャッピングばかりでなく拭き取りにおいても補助するため、サービスステーション50は板ばね150のようなばね部材を備えている。板ばね150はサービスステーション枠82により形成されたスロット152を通して突出している。浮動シャフト108は二つの対向ノッチ1544、155を形成し、板ばね150が二つのノッチ1544およ び155の中に嵌まるナックル156を形成するように形成されている。好適に、ばねナックル156はほぼ痰壺捕捉容器92の下に設置されたシャフト108の中間スパン部158の周りに載っている。板ばねナックル156がノッチ154の中にあると、黒キャップ4はプリントヘッド34を封止するよう位置決めされるが、ナックル156がノッチ155の中にあれば、カラーキャップ55がカラープリントヘッド35を封止するよう位置決めされる。
【００４０】
図９を参照して、位置フィードバック情報プリンタ・コントローラ40に供給するのにサービスステーション50はサービスステーション枠82に取り付けることができるマイクロスイッチ160を備えている。マイクロスイッチ160は、押されると、サービスステーション位置信号をプリンタ・コントローラ40に発するプランジャ162を備えている。プランジャ162を作動させるには、タンブラ本体100は、スリーブの黒キャップ端の近くにスリーブ120から外向きに突出しているトリップ・フィンガ165を備えている。タンブラ−本体100が矢166（図８および図９）で 示すように上向きに駆動されるにつれて、トリップ・フィンガ165は、図９にフィンガ165の破線位置により示したように、プランジャ162に当たって押す。
【００４１】
図４、図１０、および図１１を参照して、プリントヘッド34、35をタンブラ軸70に対して固定位置に固定するためサービスステーション50はキャリッジ38と噛み合うプリントヘッドロック機構168を備えている。ロック機構168は橇部材169および橇から上向きに突出しているキャリッジ・ロック・フィンガ170を備えて いる。橇169は駆動項84により後方に、矢172で示す方向に駆動され、キャリッジ38噛み合う（図１１）。ロック・フィンガ170をキャリッジ38との噛み合いから 外すためロック機構168は支柱174を備えており、この支柱はばね175によりサービスステーション枠82と、または駆動機構84の外側ハウジング部178（図４）から有利に突出している支持支柱176と結合する。
【００４２】
図４の例示実施例では、駆動機構外側ハウジング178は一対のスロット180を形成しており、これは橇169の右側（図４で見て）から外側に突出する一対の支柱182を並進的に受ける。同様に、サービスステーション枠82は橇169の左側（図４で見て）から外側に突出する他の取り付け支柱（図示せず）を受けるスロットを備えている。また橇169の左側から外側に突出しているのはサービスステーション枠82により形成された滑り面188に沿って滑る滑り腕186である。
【００４３】
図１０および図１１は例示駆動機構84がキャップ54、55、およびワイパー110、112をそれらのサービスステーションに移動させる仕方の他、キャリッジロッ ク機構168がキャリッジ38と噛み合ってプリントヘッド34、35をキャッピング位置に固定する仕方を示している。モータ駆動ピニオン歯車86は減速歯車セット192の入力歯車190と噛み合っている。歯車セット192の出力歯車194はカム付き歯車セット98の入力歯車196と噛み合っている。歯車セット192および198はサービス ステーション枠82から駆動機構84の外側ハウジング178（図４）まで延びているシャフトに支持されている。サービスステーション枠82を通してわずかに突出しているカム付き歯車セット198のシャフトのために隙間を与えるには、スリーブ120の盤外壁の表面に、図５に示すように、一連の弓形溝199を設ける。
【００４４】
カム付き歯車セット198はサービスステーション枠82に面する内側に沿ってカ ムトラック200（破線で示してある）を備えている。部分的に歯のある出力歯車202が歯車セット198の内側から突出してタンブラ入力シャフト102に乗っている力歯車と選択的に噛み合う。入力シャフト102の先端はカム付き歯車セット198が回転するにつれてカムトラック200の内側に乗るカムフォロワ205として働く。カムトラック200にはタンブラ回転区画206およびタンブラ昇降区画208がある。カムフォロワ205が実質上入力歯車196と同心であるトラック200の回転区画206にあると、部分的に歯のある出力 歯車 202がタンブラ入力歯車204と噛み合い、タンブラ100をキャッピング位置と拭き取り位置との間で回転させる。図１０は拭 き取り位置に向いている駆動機構84およびタンブラ100を示す。拭き取り位置で、黒ワイパー110を黒プリントヘッド34を拭くように位置決めすることができる か、またはカラーワイパー112をカラープリントヘッド35を拭くように位置決め することができる。
【００４５】
タンブラ100の回転（歯車202および204の噛み合いによる）によりキャップ54、55がプリントヘッドの下に位置決めされると、カム付き歯車セット198が更に回転すればカムフォロワ205がカムトラック200の昇降区画208に移動する。カムフォロワ205が回転区画206から昇降区画208に移るにつれて、歯車202および204 の噛み合いが外れ、タンブラ100の回転が停止する。図１１はキャッピング位置を向いている駆動機構84および タンブラ100を示す。キャッピング位置で、黒キャップ54を黒プリントヘッド34を封止するように位置決めすることができるか、またはカラーキャップ55をカラープリントヘッド35を封止するように位置決めすることができる。スリーブ120のプリントヘッド34、35の方への平行移動を援助するには、駆動機構84に隣接するサービスステーション壁の内面に一対の案内レール（図示せず）を形成し、その間をスリーブを滑らせることができる。
【００４６】
この基本的キャップ選択・昇降システム（歯車86、192、198、204、カムトラック0、およびシャフト・カムフォロワ205）は、カリフォルニヤ州、パロアルトのヒューレット・パッカード会社により生産された携帯型インクジェット・プリンタのＤeskＪet310およびＤeskＪet320型に最初に使用されたが、プリンタの前面の方を向いていた（図面に示した位置に垂直）。しかし、キャリッジ・ロック機構168はここで初めて開示した改良である。
【００４７】
駆動機構84を図４、図１０、および図１１に示すように向けると、キャリッジロック機構168が走査軸105（図４）により規定されるキャリッジ走行経路に実質的に垂直な方向にキャリッジ38と噛み合うことができる。ロック・フィンガ170 をキャリッジ38と噛み合わせるのに、駆動機構84はＬ形作動腕210を備えており、この腕はサービスステーション枠82の旋回支柱212に旋回可能に取り付けられている。腕210にはサービスステーション枠82とタンブラ入力歯車204との間に、タンブラシャフト102に設置された昇降カムまたは円盤216と噛み合う三日月形カムフォロワ214がある。腕210にはロック機構の橇169の内部を通して形成された スロット220の中に上向きに移動する昇降傾斜路部分218もある。例示実施例では、橇支柱182は橇の右側（図４）から、スロット220を通って、橇（図示せず）の左側から外側に突出している。
【００４８】
図１０はキャリッジ38から解放されているロック・フィンガを、サービスステーション枠82から外側に突出している止め222に対して静置されている作動腕210とともに示す。止め222は作動腕210がそれ以上下向きに回転しないようにして駆動機構84の他の構成要素への妨害を回避している。カム付き歯車セット198が回 転するにつれて、タンブラシャフト・フォロワ205はカムトラック200に沿って図１０の回転区画206から図１１に示す昇降区画208に移動する。タンブラ100が上 昇するにつれて、昇降円盤216が三日月フォロワ214の大部分が円盤216の周辺に乗るまで上向きに移動する。この移行により腕210が支柱212の周りを旋回し、傾斜路218をスロット220を通して突出する支柱182の部分に沿って乗せ、これにより橇169が矢172の方向に移動するにつれてロックフィンガ170がキャリッジ38との噛合いに引き込まれる。歯車セット198が更に回転する（図１１の位置から図１０の位置まで）と、腕210が下がり、引っ張りばね175の力に橇169をプリンタ20の前面に向かって（矢172と反対）引かせ、キャリツジ38のロックを解く。
【００４９】
動作中、遮断されてからまたは不活動期間の後、プリンタ20を最初に、キーボード42にあるスイッチの一つを押すことによるように、始動させる。最初、ステッパモータ88が約50ステップ移動し、たとえば、キャップ54または55をカートリッジ30、32のどちらかをプリンタ20に設置する。キャップ54または55を下げてから、キャリッジ38はサービスステーション50のサービス領域を出て、印刷媒体25の方に（図１および図４の左の方に）移動する。サービスルーチンを開始する前に、コントローラ40がどのペンをキャリッジ38に設置するか決定する。次にコントローラ40はタンブラ100の回転位置を決定しなければならない。
【００５０】
サービスステーション50は、サービスステーション50がコントローラ40にタンブラ100の回転基準位置を伝えることができるようにするマイクロスイッチ作動 装置の付いた高価な光学位置フィードバックシステムに有利に取って代わっている。例示実施例では、サービスステーションモータ88は黒キャップ54が、図９に矢166で示すように、完全に直立キャッピング位置になるまで、回転する。ここで、破線でトリガフィンガ165がマイクロスイッチのプランジャ162を押し、それによりマイクロスイッチ160を作動させてホームポジション信号164をコントローラ40に送るように図示してある。マイクロスイッチ160が閉じると、コントローラはモータ88の新しいホームポジションを確定し、モータ制御信号224を介してモータ88を制御し続ける。
【００５１】
新しいホームポジションが確定すると、モータ88はタンブラ100がキャリッジ38に設置されているどちらかのペン30または32にサービスするように回転する適格な数のカウントだけ駆動される。30、32のどちらのペンがキャリッジ38に設置されているかを識別する仕方は、ペン30、32の内部に記憶されている電子識別コードを読み取ること、または異なる構成のペン本体にキャリッジ38にある機械的登録装置を活動させたり活動させなかったりしコントローラ40に供給する電気信号を発生することによること、を含む、当業者に既知の多様な仕方で行なうことができる。
【００５２】
たとえば、黒プリントヘッド34を拭くには、タンブラ本体100を回転し、黒ワ イパー110が直立位置になるようにし、次にキャリッジ38をワイパー110の上を前後に往復させる。同様に、カラープリントヘッド35を拭くには、カラーワイパー112を直立位置に回転する。キャリッジ38は次にプリントヘッドに痰壺捕捉容器92の上を移動させて、スピッティングによりプリントヘッドを清掃する。これはどんなつまったノズルをも清浄にするのに役立つ。もちろん、最初に痰壺に吐き出し、次に適切なワイパー110または112でプリントヘッドを拭くのが一層有利である。
【００５３】
プリンタの不活動の期間中、プリントヘッド34、35を適切なキャップ54、55で封止してインクが乾き切らないようにするのが望ましい。プリントヘッド34、35のノズルにキャッブを被せるには、キャリッジ38が設置プリントヘッドをキャッピング組立体の上を移動させ、どのペンが設置されているかにより、ノズルを内側リップ134、144に位置合わせする。モータ88が次に駆動機構84を駆動し、最初に適切なキャップ54、55を直立位置にし、次に図４に矢106で示したように、タンブラ100およびスリーブ120を上方に持ち上げる。スリーブ52は一定距離上方に移動し、サービスステーション枠82に対するペン高さの変化はばね60の圧縮により調整される。キャップ54、55はプリントヘッド面の平面とキャップのリップ134、144との間の平行度の欠如をスリーブ120を基台56、58と位置合わせするガイ ドおよび支柱の大きさを選択してキャップをスリーブ120に対して傾けることが できるようにして補償することができる。キャップ54、55をそれぞれのプリントヘッドから解放するには、モータ88が歯車カム組立体を駆動してスリーブ120を下げると、キャリッジ38がペン30、32をサービススーション50から遠くへ移動することができる。
【００５４】
【発明の効果】
このように、例示キャッピング組立体51を備えているサービスステーション50はペン対ペン間隔の変化、すなわち、サービスステーション枠82およびシャーシ22に対するプリントヘッド34、35の高さの変化を自動的に調整する。サービスステーション枠82を、初期プリンタでは必要であったサービスステーション枠82の垂直調節を別々に行なう必要なしに、シャーシ22の一定位置に取り付けることができる。この別々の垂直調節がないため製造の速さが有利に上がり、更に廉価な印刷機構20の生産が可能になる。ばね負荷キャップを備えた初期の装置は各々がキャップの一方だけを上向きに押す二つの別々のばねを必要とした。黒およびカラーのキャップ54、55は各々共通の単一ばね60を使用しているので、サービスステーション50を、したがってプリンタ20を組立るのに必要な部品の数が減少する。したがって、キャッピング組立体51、80は更に経済的プリンタ20を有利に提供することができる。
【００５５】
キャッピング組立体51の性能も初期の装置に比較して上がっている。キャッピングの力、すなわちキャップのリップ134、144がプリントヘッド34、35に向かって押す力は今まではキャップ54、55を作るエラストマ材料の硬度またはジュロメータを調節することにより変化した。代わりに、ここに説明したキャッピング組立体51を使用すれば、キャッピング力をばね60が所要変位範囲について所要ばね力を持つように選定することにより変えることができる。好適に、キャッピング力は選定した特定のばねの撓みが変わってもほとんど変わらず、実質上一定のキャッピング力を維持し、キャッピング力へのばね60の変位の量の影響は極小である（図３の距離Ｘを参照）。したがって、キャッピング組立体51はプリントヘッド34、35を合理的に良くすることができ、ペン対紙間隔の大きい変化をばね力およびキャッピング機能を行なうときキャップを移動するのに必要な垂直移動の量（図３の距離Ｘ）を制御することにより調整することができる。
【００５６】
更に他の利点として、キャップ54、55がばね60に乗っているとき浮動しジンバル運動するにつれて、それらはキャップ54、55の中心軸で旋回またはジンバル運動をも行なう。この旋回によりキャップがキャップ封止リップ134、144とプリントヘッド34、35の面との間の角度の変化（平行度を欠く）を考慮することができる。これらペン対紙間隔の変化は、個々の部品の各種公差が特定の極限にある公差の累積から生ずる。他に、キャップ54、55を封止するのに、キャップ54、55の圧縮を必要とするのではなく、ばね負荷を使用することにより、長居保管期間の後のようなキャップの永久変形が防止され、設置されたペンが後に不良封止を経験するという初期プリンタの問題が回避される。
【００５７】
他の幾つかの利点もサービスステーション50により例示した概念を実施することにより実現される。たとえば、痰壺90をワイパー110、112とキャップ54、55との間に設置することによりサービス時間を短くすることが可能である。たとえば、初期の印刷機構では、痰壺は最もしばしば印刷領域に隣接して設置されていた。ここで、ノズル清掃スピッティング・シーケンスの後、プリントヘッドが印刷領域に（図１および図４で左に）戻るにつれて、プリントヘッド面を必要なら単一パスで拭くことができる。
【００５８】
初期の印刷機構はプリントヘッド・キャリッジをキャッピングのため所定位置に固定するときペン対紙間隔の変化を補償することができなかった。ここで、プリントヘッド・ロック機構168は、カートリッジごとに変わることがあるプリン トヘッドの垂直高さ、すなわち、ペン 対紙間隔の変化に関係なくキャリッジ38と堅く噛み合う。図４に最も良く示すように、ロック・フィンガ170はフィンガ170の噛み合い長さに沿って延長しているＶ形溝を備え、組み合う突出***またはキャリッジ38の他の突出部分と噛み合う。キャリッジをキャッピング位置にロックするときプリントヘッド64、66のペン対紙高さの変化を補償するこの能力は初期のキャリッジ・ロックシステムよりかなり有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサービスステーションの一形態を取り入れたインクジェット印刷機構、ここではインクジェット・プリンタ、の一形態の部分切開斜視図である。
【図２】図１のサービスステーションのキャッピング装置の一形態の概略図であり、キャップ取り外し位置にあるところを示している。
【図３】図１のサービスステーションのキャッピング装置の一形態の概略図であり、キャップ被せ位置にあるところを示している。
【図４】図１のサービスステーションの斜視図である。
【図５】図１のサービスステーションの回転部分の斜視図である。
【図６】図５の線６−６に沿って取った断面斜視図である。
【図７】図５に示すサービスステーションの回転部分の部分的に断片の分解斜視図である。
【図８】図４の線８−８に沿って取ったサービスステーションの一部の側面立面図である。
【図９】図１のサービスステーションの一部の部分概略図であり、サービスステーションとプリンタ・コントローラとの相互作用を示す。
【図１０】 図４の線10−10に沿って取った側面立面図であり、図１のサービスステーションの駆動機構のキャップ取り外し位置にあるところを示す。
【図１１】 図４の線10−10に沿って取った側面立面図であり、図１のサービスステーションの代わりのキャップ被せ位置にあるところを示している。
【符号の説明】
20…単一カートリッジ・インクジェット印刷機構
30…インクジェット・カートリッジ
32…インクジェット・カートリッジ
34…プリントヘッド
35…プリントヘッド
38…キャリッジ
42…コントローラ
50…サービスステーション
54…キャップ
55…キャップ
60…片寄せ部材
82…サービスステーション枠
84…駆動機構
88…モータ
90…痰壺
100…タンブラ組立体
102…ワイパー
110…ワイパー
112…スリーブ
114…ワイパー支持位置
115…ワイパー支持位置
120…スリーブ
158…キャップ支持位置
160…マイクロスイッチ・フィードバック装置
168…プリントヘッド・ロック機構

Claims (10)

1. 単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に設置される交換可能な第１または第２のインクジェット・カートリッジのプリントヘッドにサービスするサービスステーションであって、
   枠と、
   前記枠に旋回可能に且つ平行移動可能に結合され、第１の端および前記第１の端に対向する第２の端で終わる中空内部を形成している拘束スリーブと、
   前記スリーブの中空内部に部分的に拘束されており、前記第１のカートリッジを封止する大きさの第１のキャップと、
   前記スリーブの中空内部に部分的に拘束されており、前記第２のカートリッジを封止する大きさの第２のキャップと、
   前記スリーブの中空内部に受けられ、前記第１および第２のキャップを前記スリーブの前記第１の端の方および前記第１の端に対向する第２の端の方に片寄せる片寄せ部材とを、備えたことを特徴とするサービスステーション。
2. 更に、前記スリーブに結合し、前記スリーブを回転および平行移動させて前記第１または第２のキャップを前記プリントヘッドの封止位置に選択的に位置決めする駆動機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載のサービスステーション。
3. 更に、前記スリーブを前記枠に旋回可能にかつ平行移動可能に結合するタンブラを備えていることを特徴とする請求項１記載のサービスステーション。
4. 更に、前記タンブラにより支持され、前記単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に設置されたときプリントヘッド拭き取り位置に前記タンブラとともに回転し、前記第１のカートリッジのプリントヘッドを拭く第１のワイパー、および
   前記タンブラにより支持され、前記単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に設置されたときプリントヘッド拭き取り位置に前記タンブラとともに回転し、前記第２のカートリッジのプリントヘッドを拭く第２のワイパーとを備えていることを特徴とする請求項３に記載のサービスステーション。
5. 前記スリーブの第１の端付近で前記スリーブに結合されて前記スリ ーブの第１のキャップを移動可能に支持する第１の基台と、
   前記スリーブの第２の端付近で前記スリーブに結合されて前記スリーブの第２のキャップを移動可能に支持する第２の基台とを更に有することを特徴とする請求項１に記載のサービスステーション。
6. 前記スリーブは、前記第１端付近に第１の対のスロットと第２の端付近に第２の対のスロットを有し、
   前記第１の基台は、前記スリーブに対し第１の基台が平行移動および前記スリーブとともに回転するように、前記スリーブの前記第１の対のスロットと係合し、
   前記第２の基台は、前記スリーブに対し第２の基台が平行移動および前記スリーブとともに回転するように、前記スリーブの前記第２の対のスロットと係合することを特徴とする請求項５に記載のサービスステーション。
7. 単一カートリッジ・インクジェット印刷機構に交換可能に設置される第１または第２のインクジェット・カートリッジのプリントヘッドにサービスする方法であって、
   前記第１および第２のインクジェット・カートリッジのいずれが前記印刷機構に設置されているか識別するステップと、
   前記第１および第２のプリントヘッド・キャップを保持するキャップ保持スリーブを回転して、前記第１のインクジェット・カートリッジが識別されたとき前記第１のキャップをプリントヘッド封止位置に置き、前記第２のインクジェット・カートリッジが識別されたとき前記第２のキャップを前記プリントヘッド封止位置に置くステップと、
   前記第１および第２のキャップを、単一片寄せ部材を使用して前記保持スリーブの第１の端と前記第１の端に対向する前記第２の端に片寄せるステップとを備えていることを特徴とするプリントヘッドサービス方法。
8. 更に、前記プリントヘッド封止位置に置くステップの後、前記スリーブを前記プリントヘッドの方に平行移動させるステップを備え、
   前記片寄せるステップは、前記カートリッジのプリントヘッドを単一片寄せ部材で圧縮することにより封止するステップを備えることを特徴とする請求項７に記載のプリントヘッドサービス方法。
9. 前記キャップ保持スリーブをタンブラに支持し、第１および第２のワイパーを前記タンブラに支持するステップと、
   前記タンブラを回転して、前記第１のインクジェット・カートリッジが識別されたとき前記第１のワイパーをプリントヘッド拭き取り位置に置き、前記第２のインクジェット・カートリッジが識別されたとき前記第２のワイパーを前記プリントヘッド拭き取り位置に置くステップとを備えていることを特徴とする請求項７に記載のプリントヘッドサービス方法。
10. 第１および第２のインクジェット・カートリッジの各々が相互に異なるサービス要求事項を持つプリントヘッドを備えている前記第１のインクジェット・カートリッジまたは前記第２のインクジェット・カートリッジを受ける単一カートリッジ・インクジェット印刷機構において、
    シャーシと、
    印刷中往復動のため前記シャーシに支持され、前記第１のインクジェット・カートリッジまたは前記第２のインクジェット・カートリッジを交換可能に受けるキャリッジと、
    前記キャリッジに結合して、前記キャリッジに前記第１のインクジェット・カートリッジあるいは前記第２のインクジェット・カートリッジのいずれが設置されているか識別するコントローラと、
    前記コントローラに応じて前記キャリッジに設置された、前記第１のインクジェット・カートリッジまたは前記第２のインクジェット・カートリッジのいずれかのプリントヘッドにサービスするため、前記コントローラに結合されており、
    前記シャーシに結合され、第１の端および前記第１の端に対向する前記第２の端で終わる中空内部を形成している拘束スリーブと、
    前記スリーブの中空内部に部分的に拘束されており、前記第１のカートリッジを封止する大きさの第１のキャップと、
    前記スリーブの中空内部に部分的に拘束されており、前記第２のカートリッジを封止する大きさの第２のキャップと、
    前記スリーブの中空内部に受けられ、前記第１および第２のキャップを前記スリーブの前記第１の端の方と前記第１の端に対向する第２の端の方に片寄せる片寄せ部材とを備えたサービスステーションとを
    有することを特徴とする単一カートリッジ・インクジェット印刷機構。

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