JPH04273020A - インクジェットプリンタ用印刷ヘッド機構及び印刷ヘッド機構へのインク充填方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ、より詳細にはインクジェットプリンタの印字ヘッド
のプライミングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタには、「コンテ
ィニュアス型」と「ドロップオンデマンド型」がある。 コンティニュアス型のプリンタにおいては、印字ヘッド
の１個またはそれ以上のノズルからインクが絶えず噴射
されて、インク滴が作られる。それらのインク滴は必要
に応じて偏向され、記録媒体の指定された場所に付着す
るか、もし印字する必要がなければ、ガーターの中に入
り、そこからインク源へ戻され、再循環される。ドロッ
プオンデマンド型のプリンタにおいては、印字ヘッド内
の複数のチャンネルの中にインクが入っており、必要に
応じて、エネルギーパルスが加えられ、チャンネルの一
端のノズルから記録媒体へ向けて、インク滴が噴射され
る。

【０００３】サーマルインクジェットプリンタの場合、
上記エネルギーパルスは、通例、各チャンネルの中に１
個づつ配置された抵抗体へ電流パルスを個別に印加する
ことによって発生し、そのエネルギーパルスによりチャ
ンネル内のインクが加熱されて蒸発する。どれか１つの
チャンネルの中で気泡が成長すると、インクがチャンネ
ルのノズルから膨れ出る。電流パルスが終了し、気泡が
崩壊し始めると、その段階で、チャンネル内のインクが
引っ込んで、膨れ出たインクから分離する。膨れ出たイ
ンクは滴となって、チャンネルの反対側の方向に記録部
材に向かって進む。そのあと、チャンネルは、再び、毛
管作用でインク供給容器から吸引されたインクで充てん
される。

【０００４】一般に、使用前に空気を除去して印字ヘッ
ドを確実にインクで満たされた状態にするため、インク
ジェットプリンタの印字ヘッドをプライミングする（呼
び水をする）必要がある。たとえばインク噴射ノズルに
吸引圧を加えて印字ヘッドにインクを吸い込むことによ
りプライミングを実行することもできるし、代わりに、
印字ヘッドに加圧したインクを押し込むこともできる。

【０００５】本発明は、印字ヘッドが付属インクリザー
バを備えていて、遠隔インク供給タンクからリザーバを
通して印字ヘッドへインクを供給し、インクが印字ヘッ
ドに入る前に、リザーバ内にインクから分離した空気を
集める形式のインクジェットプリンタに関するものであ
る。従来の上記形式のプリンタにおいては、特に印字ヘ
ッド機構をプライミングしているときに空気を除去する
ためのベントがリザーバに設けられている。また、ある
種のプリンタにおいては、戻し管を介して遠隔インク供
給タンクにベントが接続されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ベン
トを使用せずに、リザーバから空気を除去することによ
って、印字ヘッドと付属リザーバのプライミングを容易
にし、印字ヘッド機構を簡単にすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、以下のようなインクリザーバと印字ヘッ
ドから成るインクジェットプリンタの印字ヘッド機構を
提供する。印字ヘッドは、リザーバに通じた少なくとも
１個のインクチャンネル、インクチャンネルの一端のイ
ンク噴射ノズル、およびノズルからインクを噴射させて
、記録媒体に付着させる働きをする手段を有する。リザ
ーバはインク入口が付いており、インクはその入口を通
して印字ヘッド機構へ供給される。また、印字ヘッド機
構のプライミング中、リザーバの内部から印字ヘッドの
ノズルを通して空気を排出するため、仕切り手段がリザ
ーバの中に設けられている。

【０００８】発明の実施例において、仕切り手段は、リ
ザーバ内の仕切りの一の側に前記入口に通じた第１室と
、他の側にインクチャンネルに通じた第２室を形成して
いる。ある実施例においては、仕切り手段は、リザーバ
の下部に、仕切り手段を貫通する少なくとも１個の開口
と、リザーバの上部に、少なくとも１個の開口を有して
いる。リザーバ上部にある開口がインクに与える全流れ
抵抗は、リザーバ下部にある開口がインクに与える全流
れ抵抗よりも小さい。別の実施例においては、仕切り手
段は網の目で構成されている。

【０００９】印字ヘッドのノズルに吸引圧を加えて前記
インク入口を通してリザーバにインクを吸い込むことに
より、あるいはリザーバの前記インク入口に加圧したイ
ンクを供給することにより、印字ヘッド機構をプライミ
ングすることができる。

【００１０】本発明の印字ヘッド機構を組み入れたプリ
ンタにおいては、記録媒体を横切って印字ヘッド機構を
前後に動かすため、印字ヘッド機構を走査キャリッジに
搭載し、遠隔インク供給源を設けて、インクリザーバに
インクを供給することができる。

【００１１】以下、添付図面を参照して発明の幾つかの
実施例について説明する。諸図面を通じて、対応する部
品は同じ参照番号で表示してある。

【００１２】

【実施例】図１に示したサーマルインクジェットプリン
タ２０の印字ヘッド１は、従来の印字ヘッドであって、
複数のインクチャンネル（見えない）を有し、各チャン
ネルはその一端にインク噴射ノズル（同様に見えない）
を有する。印字ヘッドは往復可能なキャリッジ２に取り
つけられている。キャリッジ２は、印字動作中、記録媒
体３を横切って印字ヘッドを前後に動かす。既に述べた
ように、印字ヘッドが移動しているとき、印字ヘッドの
チャンネル内の抵抗体に選択的に加えられた電流パルス
により、インク滴１Ａが記録媒体３へ向けて噴射され、
要求された印字情報が記録媒体３に記録される。印字ヘ
ッド１の一の側に隣接して取り付けられているのは、イ
ンクリザーバ４である。印字中に噴射されたインクは、
このインクリザーバ４から印字ヘッドのチャンネルへ吸
い込まれたインクで置き換えられる。印字ヘッドの他の
側に取り付けられているヒートシンク８（図２参照）は
、明確化のため図１から省いてある。インクリザーバ４
は供給管６を介して柔軟な袋状容器７の形をした遠隔イ
ンク供給源に接続されている。

【００１３】図２に、印字ヘッド１、付属リザーバ４、
およびヒートシンク８から成る印字ヘッド機構を詳しく
示す。この印字ヘッド機構においては、ノズルがシート
の表面に向けてインク滴を噴射するように、印字ヘッド
と付属リザーバが配置されている。米国特許第４，７７
４，５３０　号に、本発明の印字ヘッド機構の印字ヘッ
ドと似ている印字ヘッドがより詳細に説明されているの
で参照されたい。図２のリザーバ４の入口５に、インク
袋状容器７から供給管６が接続される。印字ヘッド１の
他の側に取り付けられているヒートシンク８は、チャン
ネル内の抵抗体が発生した熱を印字ヘッドから除去する
。リザーバ４とヒートシンク８はキャリッジ２に取り付
けられていて、印字ヘッド１と一緒に動く。

【００１４】リザーバ４の内部は仕切り壁９によつて２
つの室１０，１１に分割されている。２つの室のうち大
きいほうの室１０はインク入口５と直接通じており、室
１１は好ましい共用出口１２または複数の対応する出口
１２を介して、印字ヘッドのインクチャンネルと直接通
じている。仕切り壁９の開口１３と隙間１４は、室１０
と室１１の間を連絡する。仕切り壁９の底の近くに（す
なわち、リザーバ４の下部に）位置する開口１３（１個
だけが見える）は、仕切り壁９の上端の隙間１４よりも
大きな流れ抵抗をインク流に与える。一般に、開口１３
は、直径が１ｍｍで、４個設けられており、隙間１４（
壁９の長さ方向に伸びている）は、幅が２ｍｍ以上であ
る。

【００１５】

【作用】次に、印字ヘッド機構の作用について説明する
。印字動作の実施中は、図２に示すように、リザーバ４
にある程度インクが入っている。印字ヘッド１のチャン
ネルノズルからインクが噴射されると、リザーバ４の室
１１からチャンネルに毛管作用で吸い込まれたインクが
噴射されたインクと置き替わる。そして、室１０から仕
切り壁９の開口１３を通ってインクが室１１に流入し、
インク袋状容器７から入口５を通ってリザーバ４に新し
いインクが吸い込まれる。リザーバ４内のインクから分
離したすべての空気は、インクの上方のリザーバの上部
に集まるので、リザーバ内のインクの量は時間の経過と
共に減少する。

【００１６】リザーバ４および印字ヘッド１のインクチ
ャンネルに確実に十分なインクが入っているように、と
きどき印字ヘッド機構をプライミングする必要がある。 たとえば、リザーバ４内のインクの量が決まったレベル
以下に減少した場合や、インク袋状容器７が使い尽くさ
れて別の容器と交換した場合に、プライミングが実施さ
れる。また、長く使用しなかったあとプリンタを使用す
るときには、当然ながらプライミングが実施される。プ
ランミングの後、インクの表面レベルがインク出口１２
より十分に上方にあるように、リザーバ４にできるだけ
多くのインクが入ってことが好ましい。この構造は、印
字中のキャリッジ２の移動によりインクがどのように動
いても、リザーバから印字ヘッドへ空気が入り込まない
ことを保証する。それに加えて、リザーバ内のインクか
ら空気が分かれる傾向があるので、可能な限り多量のイ
ンクが存在していることによって、インク供給に障害が
起きる前にインクから最大限の空気が分離することがで
きる。

【００１７】図示したリザーバ４の構造は、インクを加
圧してリザーバに供給することによっても、印字ヘッド
のインク噴射ノズルを介してリザーバに吸引圧を加える
ことによっても、印字ヘッド機構をプライミングするこ
とができる。ここでは、インク袋状容器に圧力を加えて
、入口５を通してリザーバ４にかなり急速にインクを押
し入れることによってプライミングを実施するものと仮
定する。上記プライミングの結果、インク／空気はリザ
ーバ４から出口１２そして印字ヘッドのノズルを通して
排出される。仕切り壁９の上端にある隙間１４によって
与えられる流れ抵抗は出口１２によって与えられる流れ
抵抗よりかなり小さいので、リザーバの中に、隙間１４
を通る流れが優先的に生じるであろう。その結果、室１
０の上部の空気は最初に室１１へ排出される。室１０が
インクで一杯になると、室１１へ排出された空気はリザ
ーバ４から押し出されて、インク噴射ノズルを通して印
字ヘッド１から排出されるであろう。そのあと、仕切り
壁９の上端を越えて室１０から溢れ出たインクが室１１
を満たして、印字ヘッド機構のプライミングが完了する
。

【００１８】印字ヘッド機構がプライミングされ、印字
が開始されると、印字ヘッド機構は図示した状態になる
。インクと一緒にリザーバ４に吸引された空気はリザー
バの中で分離し、図示のように、インクの上方の空間を
占める。リザーバ内に集まった空気が多すぎるときは、
印字ヘッド機構が再びプライミングされる。

【００１９】図示した印字ヘッド機構のインク供給装置
は、インク袋状容器７とリザーバ４の間を接続する１本
の外部管すなわち供給管６のみでよく、かなり簡単なも
のである。説明したように、プライミングの実施中、リ
ザーバの内部構造により印字ヘッドを通して空気が確実
に除去されるので、プライミングの際にリザーバから空
気を除去するための通気管は不要である。搭載型リザー
バと遠隔インク供給源の間にインク供給管と通気管が存
在する従来の装置に比べて、図示した装置は、使用する
外部管が１本だけであるから、製造費が安く、しかもレ
イアウトが簡単になり、印字ヘッドキャリッジ２に作用
する外力も少ないという利点がある。

【００２０】インク袋状容器７に圧力を加える代わりに
、印字ヘッドのノズルに吸引圧を加えてプライミングを
実施しても、やはり、上に述べたような流れがリザーバ
４内に生じるであろう。すなわち、リザーバの中に隙間
１４を通る流れが優先的に生じる結果、リザーバ内の空
気は室１１を通して印字ヘッドの外へ吸い出されるであ
ろう。一般に、プリンタ内に記録媒体３の一の側に設置
された保守／蓋締めヘッドで、印字ヘッドのノズルに吸
引圧を加えることができる。プリンタを使用しないとき
、または保守が必要なとき、印字ヘッド１は保守ステー
ションに置かれる。

【００２１】プライミングを上記のように確実に行わせ
るには、すなわちインクが室１１に流入する前にリザー
バ４の室１０をインクで一杯にするには、プライミング
のときインクをかなり急速にリザーバに流入させること
が重要である。もしインクがリザーバに流入する速度が
遅すぎれば、室１０が一杯になる前に、下の開口１３を
通ってインクが漏れ出るであろう。たとえば、印字中の
　６．５ｃｃ／分の流量に比べて、プライミング中のリ
ザーバに流入するインクの流量を１５ｃｃ／分にしても
よい。

【００２２】図２に示した装置の場合、開口１３と隙間
１４の流れ抵抗の必要な差は、単に寸法の差によって得
られる。しかし、開口１３の代わりに、印字中はインク
が通るのを許し、プライミング中は閉じる弁を使用して
も、同じ結果が得られるであろう。

【００２３】仕切り壁９に４個の開口１３を設けると前
に述べたが、任意の数の開口を使用してもよいことは理
解されるであろう。同様に、仕切り壁９の上端の隙間１
４を複数の開口で置き換えることができよう。

【００２４】図３は、図２に示した仕切り壁９を網の目
１９で置き換えた印字ヘッド機構の修正態様を示す。こ
の場合には、仕切り壁の開口１３は不要なので、省いて
ある。網の目１９として、たとえば、　Ｕｎｉｑｕｅ　
Ｗｉｒｅ　Ｗｅａｖｉｎｇ　Ｃｏ．Ｉｎｃ．から市販さ
れている″２０μ（　２００　×　９００メッシュ）Ｓ
ｔａｉｎｌｅｓｓ　Ｃｌｏｔｈ−ＵＦＭＣ　Ｗｉｒｅ−
Ｔｙｐｅ３１６Ｌ″を使用することができる。図３の印
字ヘッド機構をプライミングするとき、図２の場合と同
様に、インクがかなり急速にリザーバに流入して室１０
を一杯にする。インクが網の目の仕切り壁１９の上端に
達すると、溢れて室１１に流れ込み網の目の他の側を濡
らすであろう。そうなると、インクは隙間１４を通るほ
かに、網の目を通って室１１を満たす。印字中、リザー
バを通って流れるインクは網の目１９を通過する。

【００２５】図４は、図２に示した印字ヘッド機構の別
の修正態様である。この場合、リザーバ内の仕切り壁２
９は同様に網の目形式であるが、仕切り壁の上端の隙間
は省かれ、網の目がリザーバ４の上面まで完全に伸びて
いる。図４に示した印字ヘッド機構をプライミングする
とき、最初、網の目２９の開口は、インクが流れるのに
抵抗するが、空気が流れるのを許すので、インクは室１
０に流入して室１０を一杯にし、他方空気は網の目を通
過した流入インクによって置き換えられ、印字ヘッドの
ノズルを通って印字ヘッド機構から出ていく。室１０が
インクで一杯になると、インクの増大する圧力が最終的
に網の目の抵抗に打ち勝つ結果、インクは網の目２９を
通って流れ、同様に室１１を満たす。一般に、プライミ
ング中、インクは　４０　″Ｈ２Ｏ　の圧力でリザーバ
に供給される。印字中、リザーバを通って流れるインク
は、図３の場合と同様に、網の目を通過する。

【００２６】図４の印字ヘッド機構は、印字ヘッドに達
したすべてのインクが網の目２９を通過するので網の目
で濾過されるという利点がある。

【００２７】図２〜図４に示した各印字ヘッド機構にお
いて、リザーバ４の小さいほうの室１１の寸法は、毛管
作用によってインクが流れるのを妨げる程度の大きさに
すべきである。そのためには、出口１２を含むリザーバ
の壁から少なくとも２ｍｍ離して、仕切り壁９，１９，
２９を配置すべきである。

【００２８】上に述べた印字ヘッド機構はサーマルイン
クジェットプリンタのためのものであるが、同様な構造
を他の形式のドロップオンデマンド型インクジェットプ
リンタの印字ヘッド機構に使用することができるであろ
う。また、上記の構造は、可動キャリッジに搭載する必
要がない複数の印字ヘッド（たとえば、ページ幅プリン
タの固定アレイを構成する印字ヘッド）を有するプリン
タに使用することもできるであろう。その場合、ページ
幅アレーを作るため、複数の印字ヘッドが正確に横に並
べて配置される。ページ幅アレーは静止しており、記録
媒体がアレーの長手方向に直角な方向に動く。

【００２９】印字ヘッドリザーバ内に仕切りを設けるこ
とによって印字ヘッド機構をプライミングする上記の一
般的な方法は、唯一の利用可能な空気ベントが、図２〜
図４のリザーバ出口１２に似た液体室の下部領域の出口
であるとき、その液体室を満たすために使用できるであ
ろう。上に述べたように、液体室の中に設けられた仕切
りにより、リザーバ４の場合と同様に、液体室は、唯一
の利用可能空気ベントより上のレベルまで液体で満たさ
れるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】サーマルインクジェットプリンタの斜視図であ
る。

【図２】サーマルインクジェットプリンタの印字ヘッド
機構の部分断面図である。

【図３】図２の印字ヘッド機構の修正態様の部分断面図
である。

【図４】図２の印字ヘッド機構の別の修正態様の部分断
面図である。

【符号の説明】

１　　印字ヘッド １Ａ　　インク滴 ２　　往復キャリッジ ３　　記録媒体 ４　　インクリザーバ ５　　インク入口 ６　　供給管 ７　　インク袋状容器 ８　　ヒートシンク ９　　仕切り壁 １０，１１　　室 １２　　インク出口 １３　　開口 １４　　隙間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　印字ヘッドと、インク入口をもつイン
   クリザーバから成るインクジェットプリンタの印字ヘッ
   ド機構であって、前記印字ヘッドは、前記リザーバに通
   じた少なくとも１個のインクチャンネル、前記インクチ
   ャンネルの一端にあるインク噴射ノズル、前記ノズルか
   らインク滴を噴射して記録媒体の上に付着させる働きを
   する手段から成り、前記リザーバは、印字ヘッド機構の
   プライミング中、リザーバ内部から印字ヘッドのノズル
   を通して空気を排出するため内部に仕切り手段が設けら
   れていることを特徴とする印字ヘッド機構。
2. 【請求項２】　　液体入口と、流入液体で置き換えられ
   る空気のベントをもつ容器へ液体を供給する方法であっ
   て、一の側に前記入口と通じた第１室と、他の側に前記
   ベントと通じた第２室を形成し、前記２つの室の間を流
   れる液体に流れ抵抗を与える貫通開口をもつ仕切り手段
   を前記容器の中に設けること、および前記入口に液体を
   供給して、前記第２室より先に前記第１室を実質上液体
   で満すこと、のステップから成ることを特徴とする方法
   。