JPH02503410A - 多色インクジェット印刷装置のためのインクカートリッジ及びハウジング構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 多色インクジェット印刷装置のためのインクカートリッジ及びハウジング構造体 発明の背景 技術分野 本発明は連続印刷式の多色インクジェットプリンタに関し、特に、適正なインク カラー関係で個々の色のインク供給源を対応する色のインク循環機構に接続する ことを保証するよう共働するインクカートリッジ及びプリンタハウジング構造体 に関する。

背景技術 連続印刷式のインクジェット印刷装置においては、オリフィス板から発する液体 インクフィラメントに所定の振動を加えることにより、等間隔で離れたインク液 滴の流れを形成する。フィラメントはオリフィス板に連通した印刷ヘッドのキャ ビティへ加圧インクを供給することにより形成する。インク液滴を選択的に帯電 させ、偏向させることにより、インク液滴の流れに情報を与える。

これらインク液滴の一部は記録媒体に到達するが、大半のインク液滴はキャッチ ャ即ち捕獲器に捕獲され、再循環する。印刷ヘッドのキャビティは（例えば、起 動時のキャビティ内での動圧制御を容易にするために）オリフィス板以外の出口 を備えている場合があり、印刷装置のインク供給機構はまたインク流れを循環さ せる。種々の応用において、使用可能なインクリザーバへ接続する種々の継手が 存在する。

米国特許第４，５９１，８７５号明細書は、サービス業者ではなく普通のオペレ ータがプリンタへインクを汚さずに便利に補充できる極めて有用なインクカート リッジ／プリンタハウジング・システムを開示している。一般に、このシステム は、（イ）閉状態に偏倚せしめられた弁素子をそれぞれ備えた複数個の部分（例 えば、インク供給及び帰還ボート）を有するインクカートリッジ、及び（ロ）閉 状態に偏倚せしめられた対応する複数個のインク循環機構のターミナルを有する プリンタノ＼ウジング、を備える。カートリッジの弁及びハウジングのターミナ ルは、カートリッジをハウジング内に挿入係合することにより、作動せしめられ 、閉状態になることができる。

上述の米国特許第４，５９１，８７５号明細書に開示された交換可能なインクカ ートリッジは多色印刷が可能なプリンタに使用できる。例えば、連続印刷式のイ ンクジェットプリンタは別の色のインクでそれぞれ印刷を行う複数個の別個のイ ンクジェット印刷ヘッドにそれぞれ関連する複数個の別個のインク循環機構を有 する。プリンタを簡略化し安価に製造するという観点からは、異色インクのため のこれらの別個の循環機構を同一の形状のものとするのが極めて望ましい。この 場合、オペレータは同じ作業でインクの色を交換することができ、製造すべき及 び組立るべき異なる部品の数が最少となる。

しかし、多色インクカートリッジを用いるプリンタを使用した場合に潜在的な問 題が生じることが判った。特に、オペレータが、ある１色のインクカートリッジ を、別の色のインクのための印刷ヘッドのインク循環機構と共働するように装着 してしまう可能性がある。このような場合は、異色のインクが混ざり合うという 悲惨な結果を招いてしまい、従って、引き続きの印刷を行う前に、汚染した即ち インクの混ざり合ったインク循環機構を取り除くか完全に清浄する作業を行って 、このような悲惨な状態を治癒しなければならない。

発明の開示 本発明の重要な目的は、（イ）オペレータが汚れを伴わずに簡単にインクの交換 を行うことができ、かつ（ロ）間違った色のインクでインク循環機構を汚染する 潜在的な危険性を伴わずに簡単で安価にプリンタ及びハウジングを製造できると いう利点を有するインクカートリッジ及びプリンタハウジング構造体を提供する ことである。

本発明の一形聾によれば、印刷ヘッド組立体へインクを供給するためのインク供 給手段と印刷ヘッド組立体からインクを帰還させるためのインク帰還手段とをそ れぞれ有する複数個のインク循環機構を有する型式の連続印刷式多色インクジェ ットプリンタに使用するインクカートリッジが提供される。このインクカートリ ッジは、インク供給及び帰還リザーバを形成する側壁、頂壁及び底壁と、プリン タのインク循環機構のインク供給及び帰還手段にそれぞれ係合するように構成さ れ配置されたインク供給及び帰還ボートと、プリンタの対応するキー素子と相互 係合するような位置においてカートリッジの側壁、頂壁又は底壁に形成され、イ ンクカートリッジ内のインクの色を特定する形状を有するように構成されたキー 素子と、を有する。

本発明の別の形態によれば、別個のインク循環機構を有する型式の多色インクジ ェットプリンタのためのカートリッジインターフェイス構造体即ちインクジェッ トプリンタへのカートリッジ接続構造体が提供される。このカートリッジ接続構 造体は、プリンタ内の所定の位置にそれぞれのインクカートリッジを位置決めす るための複数個のハウジングと、対応するハウジングに対して所定の位置にそれ ぞれ位置した複数対のインク供給及び帰還導管と、対応するハウジング内に形成 され特定の色のインクカートリッジと相互係合するように異なった形状をそれぞ れ育する複数個のキー素子と、を具備する。

図面の簡単な説明 以下、添付図面を参照して好ましい実施例を説明する。

第１図は本発明にとって有用なインクジェット印刷装置の一例の斜視図、 第２図は第１図のプリンタのインク循環機構の一例のブロック線図、 第３１図及び第３ｂ図は、本発明を具体化したインクカートリッジ及びプリンタ ハウジング構造体の一例を示す、それぞれ組立て状態及び部品分解状態での斜視 図、第４図及び第５図は、本発明のカートリッジ及びハウジング構造体のキー装 置の好ましい一例を示す拡大斜視図、 第６図及び第７ａ図ないし第７ｃ図は、第４．５図のキー装置にとって可能な種 々の相互係合関係の例を示す図である。

発明を実施するための形態 第１図は本発明の一実施例を具体化した代表的なインクジェット印刷装Ｗ１１を 概略的に示す。一般に、インクジェット印刷装置１は印刷用紙供給及び帰還部分 ２を備え、この部分２から印刷用紙を印刷シリンダ３へ送り、印刷用紙をこの部 分２へ回収する。印刷用紙を処理する機構は本発明の要旨を構成しないので、そ の詳細説明は省略する。第１図に暗示する印刷ヘッド組立体５はキャリッジ組立 体６上に装着され、適当な駆動手段７により移動せしめられる。印刷動作期間中 、印刷ヘッド組立体はシリンダ３と共に回転移動する印刷用紙に近接した印刷経 路を横切って横断運動する。インクは、インク供給カートリッジ８に接続した可 撓性の導管１１を介して印刷ヘッド組立体へ供給され、印刷ヘッド組立体から帰 還せしめられる。貯蔵及び起動部分９は印刷ヘッド組立体５の印刷経路の左側（ 第１図）に隣接して位置し、駆動手段７及びキャリブジ組立体６は、印刷装置の 適当なシーケンスにおいて、貯蔵及び起動部分９と共働するように印刷ヘッド組 立体を運動させる。

第２ＦＸＪに暗示するブロック線図は第１図の印刷装置の別個のインク循環機構 の一つを示す。この機構に関連する印刷ヘッド組立体５は、入口とオリフィス板 に連通したキャビティと印刷ヘッド出口とを有する印刷ヘッド本体を備えた上方 部分を具備する。この上方部分は、インクフィラメントを分断して等間隔のイン ク液滴の流れを生じさせる適当なトランスジューサ手段をも具備する。

印刷ヘッド組立体５の下方部分はインク液滴に所望の電荷を与える帯電板と、帯 電されなかったインク液滴を捕獲するように構成され配置されたインク液滴キャ ッチャとを有する。

ｍ２図に示すインク供給及び循環機構はインク循環経路を形成する種々のインク 導管即ちラインを有する。特に、ポンプ入口ライン７１はインク供給カートリッ ジ８からポンプ６０の入口へ延び、ポンプ出口ライン７２はポンプ６０と主フィ ルタ６９との間を延び、ヘッド供給ライン７３は主フィルタ６９からプリンタヘ ッドの入口へ延び、ヘッド帰還ライン７４はプリンタヘッドの出口からキャッチ ャ帰還ライン７５と主インク帰還ライン７６との間との接続部の３方向ソレノイ ド９７まで延びている。主帰還ライン７６はソレノイド９８を介してホームステ ージジン帰還ライン７９に接続している。ライン７８は主フィルタ６９からカー トリッジ８まで延びている。真空ポンプ８０は導管即ちライン８１を介してカー トリッジの内部に接続する。以後の説明から明らかとなるが、本発明は第２図に 示した特定のインク循環ラインの構成に限定されない。第２図の実施例において 示したインクヒータ６１．可変流れ絞り器６３、温度センサ６５及び圧力センサ ６６の如き他の諸素子をインク循環機構に合体することもできる。

第３ａ図を参照すると、カートリッジ８はインク循環機構の諸ラインに対して、 共働するように簡単に装着でき、簡単に取り外すことができるように構成されて いる。

特に、カートリッジ８は、囲われたインク供給及び帰還リザーバを画定する側壁 ８３、底壁８４及び頂壁８５を有する。カートリッジの頂壁はボート３１．３２ ．３３．３４．３５．３６を備えた***部８７を有し、各ボートはカートリッジ 外部からカートリッジ内の供給及び帰還リザーバへの流体流路を提供する。各ボ ートは、米国時。

許第４，５９１，８７５号明細書に開示された如き弁部材を装着保持しており、 これらの弁部材は閉位置の方へ偏倚せしめられている。カートリッジの各弁部材 は、カートリッジ内にシールされた通路を与える継手を提供するため、プリンタ の導管ターミナルの雄型部分に相互嵌合する雌型部分を有する。

第３ａ図に示す実施例のカートリッジは第２図に示すインク供給及び帰還機構と 共働するように構成されている。このため、ボート３２はポンプ入口ライン７１ に接続するようになっており、ボート３６は帰還ライン７６に接続するようにな っており、ボート３５はフィルタ帰還ライン７８に接続するようになっており、 ボート３４は真空ライン８１に接続するようになっており、ボート３３．３１は レベルセンサライン８２ａ、８２ｂに接続するようになっている。

プリンタの流体処理機構即ちインク供給及び帰還機構に対して、共働するように カートリッジ８を挿入したり、この機構からカートリッジを取り外したりするた め、カートリッジ及びプリンタのインターフェイス構造体即ち接続構造体は、多 数の共働する特性を有する。従って、カートリッジ８に接続すべきプリンタの各 導管即ちラインは、カートリッジの弁付きボートに密封流体連通関係で相互嵌合 するように構成された雄型ターミナルを有する。特に、（供給ライン７１のため の）ターミナル１０２は弁付きボート３２に合致し、（センサライン８２２Ｌ、 ８２ｂのための）ターミナル１０１，１０３は弁付きボート３１，３３に合致し 、（帰還ライン７６のための）ターミナル１０６は弁付きボート３６に合致し、 （真空ライン８１のための）ターミナル１０４は弁付きボート３４に合致し、（ ライン７８のための）ターミナル１０５は弁付きボート３５に合致するようにな っている。

カートリッジのそれぞれの弁及び導管ターミナルの係合及び分離は、カートリッ ジ及びプリンタハウジングのカートリッジ接続部分（インターフェイス部分）に 設けた共働する整合構造体により行われる。特に、カートリッジ８の***部８７ は衝合縁部８７ｃに向かって共に先細り傾斜した長手方向の整合縁部８７ａ、８ ７ｂ（第４図）を有する。更に、各長手方向の整合縁部は、例えばフランジ８７ ｄでできた溝付き持ち上げリップ部を具備する。

プリンタのカートリッジ接続構造体はプリンタのカートリッジハウジング１２０ （第３λ図）内に設けである。

導管ターミナルはこのハウジングの頂壁１７０内に位置し、その接続部分は下方 に向いていて、このハウジングへ挿入されたカートリッジの頂部の対応する部分 と係合できるようになっている。挿入したカートリッジのボート及び弁構造体を プリンタの適正なターミナル及びその弁構造体と適正に整合させるために、挿入 したカートリッジの案内及び衝合縁部に係合する位置において、整合及び持ち上 げ部材１７１がハウジング内で支持されている。この部材は、カートリッジ８の ***部の両側の内向きテーパ部分に適合する程度に外方へ開拡した整合及び係合 フラ、ンジ１７２．１７３を有する。フランジ１７２．１７３は、カートリッジ の衡合縁部即ち衡合面８７ｃが（縁部８７ａ、８７ｂとフランジ１７２．１７３ との共働作用により案内されて）整合及び持ち上げ部材の停止面１７４（第３ｂ 図）に接触するように移動したときに、フランジ１７２．１７３がカートリッジ のフランジ８７ｄの下方の溝内にきちんと入り込むような距離だけ、互いに離れ ている。

上述の方法でカートリッジを完全に挿入したときには、導管ターミナルを向かい 合わせた状態で適正に整合し、ターミナルに係合さ什るようにカートリッジを持 ち上げる手段が作動可能となる。この持ち上げ係合を行う装置の一例としては、 第３ａ、３ｂ図に示すように、プリンタのキャリッジハウジングのドア１７７を フランジ１７２．１７３のための往復駆動手段１７８．１７９に接続するトグル リンク１７６を具備する。図示のように、トグルリンク１７６はピボット１７６ ａにおいてドアのフランジ１７７ａに連結されており、そのピボット１８０での ドアの閉鎖に応答してフランジを上昇させることができ、ドアの開放に応答して フランジを下降させることができる。トグルリンクはドア運動の最上限位置従っ てフランジの運動の最上限位置を僅かに越えたオーバーセンター位置を有する。

作動においては、整合位置へ案内されたカートリッジは、とボット１７６ａにお いてドア１７７に連結されているトグルリンク１７６を上昇させることにより、 ドアの閉鎖に応答して、上昇せしめられる。このため、カートリッジのボートの 雌型接続部分は導管ターミナルの対応する雄型接続部分に係合するように移動せ しめられる。

カートリッジの上方運動により、カートリッジ及びターミナルの弁が開き、トグ ルリンクの最終的なオーバーセンター運動により、組をなす両方の弁を開く位置 よりも僅かに手前の位置へカートリッジを戻す。組をなす弁に対する通常の偏倚 力のため、トグルリンクは印刷動作のための通常の作動位置であるオーバーセン ター位置に保持される。カートリッジを取り外したい場合は、ドアを開き、カー トリッジをまず上方に動かしてトグルリンクのオーバーセンター位置を通過させ 、次いでフランジを下方へ動かしてカートリッジのボートを導管ターミナルから 引き離す。その結果、組をなす両方の弁が瞬時に閉じ、カートリッジ又はプリン タの導管からのインクの漏洩を阻止する。次いで、空のカートリッジを取り外し 、インクの詰まった新たなカートリッジと交換することができる。

第３ｂ図と共に第４．５図を参照すると、本発明によるプリンタのハウジングは クリップ部材４０を有し、このクリップ部材はカートリッジ８の***部の衡合面 ８７ｃ上に形成した対応するキー装置の素子（５１にて示す）と共働するキー装 置の素子（４１にて示す）を有する。クリップ部材はデテント端部４３を備えた アーム部材４２を構成するように（例えばモールド成形により）形成されている 。クリップ部材４０のアーム部材は可撓性で、その端部４３は、挿入され又は取 り外されるインクカートリッジの７ランジ８７ｄがデテント端部に係合したとき にアーム部材を外方に撓ませるカム表面を有する。第３ｂ図を参照すると、クリ ップ部材４０は整合及び持ち上げ部材１７１の後部に装着されていて、カートリ ッジの***部８７が部材１７１の停止面１７４に接触したときに、クリップ部材 により、完全に挿入したカートリッジを保持即ち弾性的に係止するようになって いる。

これにより、カートリッジの挿入が完了したことが感覚的に判り、整合した弁を 係合させるための持ち上げ動作期間中カートリッジを適正な位置に保持する。

第４．５図を参照すると、キー装置の素子５！はカートリッジ８の衝合面８７ｃ 上に位置し、キー装置の素子４１はクリップ部材４０の後壁４６上に位置してい る。

本発明の図示の実施例においては、キー装置はインクカートリッジ８の衝合面５ １，８７ｃ及びクリップ部材４０の後壁４６にモールド成形されたみぞ孔を有す る。

これらのみぞ孔は、プリンタハウジング内へカートリッジを挿入している間に水 平に整合したパターンとなるように位置している。従って、すべてのカートリッ ジ及びクリップ部材を共通のモールドで製造することができる。

第４．５図には、カートリッジハウジングを接続するインク循環機構のためのイ ンクの色を表すピンパターンでクリップ部材を符号化即ちコード化するためクリ ップ部材４０の所定のみぞ孔にキーピン４８を挿入する方法を示す。同様に、第 ６図及び第７ａ図ないし第７ｅ図は、特定のインク色のしるしでカートリッジを コード化するためカートリッジのキー素子５１の所定のみぞ孔内にプラグ部材５ ３を配置する方法を示すつ例えば、第６図に示すインクカートリッジは、第５図 に示すように挿入されるピンによりコード化されるクリップ部材内に挿入するた めには適正にコード化されていない（Ｍ７　ａ図に示すようなカートリッジのプ ラグ部材のコード化位置が、第５図のピンとクリップ部材とで構成されるキ一部 分にカートリッジを挿入するための適正な位置である）。

作動においては、第６図のプラグ部材の位置を有するインクカートリッジは、第 ５図のキー位置でコード化されるカートリッジハウジング内に挿入しようとする オペレータに対して確実な機械的フィードバックを提供する。

従って、カートリッジを挿入している期間中、ピン４８は第６図のカートリッジ のプラグ部材５３に衝合し、カートリッジが完全に挿入されたデテント（係止） 位置に動くのを阻止する。このため、ハウジングに連結されたインク循環機構内 へ間違った色のインクを収容したカートリッジを配置しようとしているオペレー タに、間違いを知らせる。更に、カートリッジが完全挿入位置へ移動できないた め、ハウジングのドアは閉じることができず、ハウジングとの開弁関係になるよ うにカートリッジを持ち上げることができない。従って、間違った色のインクを インク循環機構に導入することにより生じる悲惨な結果の発生を確実に防止でき る。

カートリッジ８がそのプラグ部材によるコード化に対応する色のインクを収容す ることを保証するためには、充填する前にカートリッジをそのプラグ部材でコー ド化し、かつ、適正なピンによるキー構成でインク分配装置を構成することによ り、インク分配装置が適正にコード化されたカートリッジのみを受は入れるよう にするのが極めて好ましい。

当業者なら、ピン及びプラグ部材とのコード化を行う孔以外の形状をキー装置の 部分に利用できることを理解できよう。例えば、クリップ部材及びカートリッジ は別々の色のインクに対して異なる合致（適合）形状を呈するようにモールド成 形することができる。この場合、共通のモールド成形をできるという利点は損な われるが、引き続きのピンとプラグ部材との挿入作業を省略することができる。

また、キー装置の部分は、カートリッジハウジングキー装置の部分において構造 を適当に変えて、上述以外のカートリッジの部分に配置することもできる。

産業上の利用可能性 本発明の重要な産業上の利点の１つは、インク装置への不適正なインクカートリ ッジの挿入を阻止できると共に、別々の色のインク装置に対して共通の製造工程 （例えば、モールド成形）を使用できることである。別の利点は、適正な色のイ ンクを多色プリンタのそれぞれ別個のインク循環機構へ供給できるように、カー トリッジの充填及びカートリッジの使用において共働するカートリッジ識別構造 体を設けたことである。更に別の利点は、簡単な構造で、オペレータによるイン クカートリッジの間違った挿入に対して確実な機械的な妨害を提供できることで ある。

ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３ａ ＦＩＧ。３ｂ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．印刷ヘッド組立体へインクを供給するためのインク供給手段と、前足印刷ヘ ッド組立体からインクを帰還させるためのインク帰還手段とをそれぞれが有する 複数個のインク循環機構を具備した型式の連続印刷式の多色インクジェット印刷 装置に使用するインクカートリッジにおいて、 （イ）インク供給及び帰還リザーバを形成する側壁、頂壁及び底壁を有する壁手 段と、 （ロ）前記壁手段の１つに設けられ、前記インク循環機構の前記インク供給手段 及びインク帰還手段にそれぞれ係合するように構成され配置されたインク供給ポ ート及びインク帰還ポートを画定するための手段と、（ハ）前記印刷装置のキー 素子に対して相互係合する位置において前記壁手段の１つに形成され、前記イン クカートリッジ内のインクの色を識別する形を有するキー素子と、 を備えたインクカートリッジ。
2. ２．印刷ヘッド組立体と、この印刷ヘッド組立体へインクを供給するための供給 導管と、前記印刷ヘッド組立体からインクを帰還させるための帰還導管とをそれ ぞれが有する別個のインク循環機構を具備した型式の多色インクジェット印刷装 置に使用するカートリッジ接続構造体において、 （イ）前記印刷装置内で所定の位置においてそれぞれのインクカートリッジを位 置決めするための複数個のハウジングと、 （ロ）前記複数個のハウジング上の所定の位置にそれぞれ位置した複数対の供給 及び帰還導管と、（ハ）対応する前記ハウジング内にそれぞれ位置し、特定の色 のインクを収容したインクカートリッジと相互係合するような異なる形状をそれ ぞれ有する複数個のキー素子と、 を備えたカートリッジ接続構造体。
3. ３．インク供給導管とインク帰還導管とをそれぞれが有する複数個の別個のイン ク循環機構を具備した型式の多色インクジェット印刷装置のためのインクカート リッジ接続装置において、 （イ）それぞれ異なる色のインクを収容したインクカートリッジを位置決めする ための複数個のハウジングと、（ロ）前記各ハウジングに投げた供給及び帰還導 管接続部と、 （ハ）前記各ハウジング上に形成され、特定の色のインクを収容したインクカー トリッジと相互係合するような異なる形状をそれぞれ有する複数個のキー部材と 、（ニ）インク供給及び帰還リザーバを形成する側壁、頂壁及び底壁を有する壁 手段と、任意の前記ハウジングの前記供給及び帰還導管接続部にそれぞれ係合す るように構成され配置されたインク供給及び帰還ポートと、前記ハウジングの前 記キー部材と相互係合する位置において前記壁手段の１つに形成され、インクカ ートリッジ内のインクの色を識別する形状を有するキー部材と、をそれぞれが有 する複数個のインクカートリッジと、を備えたインクカートリッジ接続装置。
4. ４．請求の範囲第１項に記載のインクカートリッジにおいて、前記カートリッジ のキー素子がみぞパターン及びこれに関連して当該キー素子のコードを決めるポ スト部材を有するモールド部材を備えたインクカートリッジ。
5. ５．請求の範囲第２項に記載のカートリッジ接続構造体において、前記各キー素 子が、それぞれのハウジング内に取り付けられたモールド部材を有し、該モール ド部材が、みぞパターン及びこれに関連して当該キー素子のコードを決めるポス ト部材を備えたカートリッジ接続構造体。