JPH09123474A - 補充可能なインクジェットカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリントヘッドのノズルを介して補充リザー
バからプリントヘッドカートリッジのインクリザーバに
インクを通すことによって補充がなされる補充作業で利
用される補充可能カートリッジを提供すること。 【解決手段】 インク供給リザーバ２２と、プリントヘ
ッド２０とを備え、カートリッジ１２は外壁に形成され
た開孔部５５を有し、開孔部５５には、リザーバ２２ま
で続く第一端部と、周囲に面し且つ周囲からリザーバ２
２に空気が流れ込めるように有孔端末キャップ５７を適
合させた第二端部とを有する通気管５６が取り付けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタ装置に関するものであり、更に詳しく言うと、カ
ートリッジの補充を可能にする構造を備えたインクジェ
ットカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる「ドロップオンデマンド」方式
のインクジェットプリンタまたはプロッタは、記録媒体
の方向にインク滴を方向づける少なくとも１個のプリン
トヘッドを有している。プリントヘッド内で、インクは
複数のチャネルに収容されており、エネルギーパルスが
トランスデューサに加えられることにより、必要に応じ
て、チャネル端部のノズルからインク滴が噴射される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在のインクジェット
プリンタならびにプロッタの多くは、内蔵式インク用品
が組み込まれた使い捨てのプリントヘッドカートリッジ
を利用していた。しかしながら、現在のプリントヘッド
技術は、抵抗ヒータ素子のようなプリントヘッド構造機
器の寿命と信頼性が内蔵式インク用品の耐用年数をはる
かに越えるまでに進歩した。例えば、Ｘｅｒｏｘ４００
４プリントヘッドの場合、ヒータの信頼性として１回の
注入量あたりパルス５×１０⁷個を越える寿命を備えて
いるのに、標準的な装填インクで続くのは１回の注入量
あたりパルス５×１０⁶個である。このように、装填イ
ンクを使い切ったことによるインクカートリッジ用品の
廃棄は、不経済で環境に好ましくないと思われる。

【０００４】それ故、インクジェットカートリッジの補
充を行って寿命を延ばす必要性が十分に認識されてお
り、これを遂行するためのいくつかの方法と装置が提示
されてきた。そのようなアプローチの一つは、第二補助
インクリザーバを主プリントヘッドカートリッジに連結
し、動作時に連続再供給を行うことである。この技術は
米国特許第５，３６９，４２９号明細書に提示されてい
る。

【０００５】別の技術は、装置からインクカートリッジ
を外して、既設の通気孔を介してインクを満たした注入
器により、或いは、新たな通気孔を形成するまたは既設
の通気孔を拡大する専用工具を利用することにより、補
充を行うことに関するものである。そして、カートリッ
ジは、補助供給源から管または注入器により補充され
る。この種の補充の開示は、米国特許第５，１９９，４
７０号と第５，３２９，２９４号明細書にある。米国特
許第４，９６８，９９８号明細書は、プリントヘッドを
サービスステーションに移動して、カートリッジ本体の
開孔部に補充チューブを挿入することによって、プリン
トヘッドからカートリッジを外さずに行うカートリッジ
の補充を開示している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】既設のカートリッジが交
換されるのではなく補充されるのであれば、カートリッ
ジは、どのような補充技術がしようされた場合でも対応
できるように設計しねければならない。本発明は、プリ
ントヘッドのノズルを介して補充リザーバからプリント
ヘッドカートリッジのインクリザーバにインクを通すこ
とによって補充がなされる補充作業で利用される補充可
能なカートリッジの設計技術に関するものである。この
補充インク流を可能にする機構は、カートリッジの通気
孔を介して作用する真空機構動作である。

【０００７】更に詳しく言うと、本発明は、インク供給
リザーバと、プリントヘッドとを備え、カートリッジは
外壁に形成された開孔部を有し、開孔部には、リザーバ
まで続く第一端部と、周囲に面し且つ周囲からリザーバ
に空気が流れ込めるように有孔端末キャップを適合させ
た第二端部とを有する通気管が取り付けられることを特
徴とするインクジェットプリンタ用の補充可能なインク
カートリッジに関するものである。

【０００８】

【発明実施の形態】図１は、本発明の補充可能なインク
カートリッジを組み込んだインクジェット印刷装置の概
略図である。図２は、補充装置の近傍に配置された遠隔
補充位置にある補充可能なインクカートリッジの概略端
面図である。図３は、図１の補充可能なカートリッジの
第一実施例の通気孔の拡大図である。図４は、カートリ
ッジの第二実施例を示す。図５は、本発明の補充可能な
カートリッジの第３実施例の拡大図である。

【０００９】図１に、本発明の補充可能なインクカート
リッジを利用できるサーマルインクジェットプリンタ１
０の実施例を示す。プリンタ１０は、ガイドレール１７
上を前後に移動できる走査キャリッジ１６に取り付けら
れた補充可能プリントヘッドカートリッジ１２を備えて
いる。カートリッジ１２は、プリントヘッド２０と、イ
ンクまたはインク含浸フォーム構成材で満たされた一体
型インク供給リザーバ２２とを備えている。プリントヘ
ッド内には、各々が抵抗ヒータを備え且つプリントヘッ
ド充填孔を介してリザーバから連続的にインクが供給さ
れる複数のチャネルが形成されている。インクチャネル
はノズル面２８内のノズル２６にて終端している。使用
時、走査キャリッジ１６は矢印２９の方向に往復直線運
動し、抵抗ヒータが選択的に通電されて対応プリントヘ
ッドノズルからインク滴が噴出される。インク滴は、印
刷ゾーンすなわち印刷幅３２に沿って記録媒体３０の方
向に向けられる。走査キャリッジの各通過時には記録媒
体は静止している。それぞれの通過の最後に記録媒体３
０が次の印刷行に送られる。印刷装置１０の動作に関す
る更なる詳細は、米国特許第４，６３８，３３７号明細
書ならびに米国再発行特許第３２，５７２号明細書に記
載されており、それらの内容は参考としてここに組み込
まれる。

【００１０】図２を参照すると、カートリッジ１２は、
キャリッジ１６上の所定位置から取り外された状態で示
されており、真空装置４２と組み合わせて補充装置４０
によって補充される準備が整っている位置で示されてい
る。

【００１１】図２は、カートリッジ１２のリザーバ２２
がプリントヘッドのノズル２６を介してどのように補充
されるかを示した概略端面図であり、補充装置４０と連
結させる前の位置に保持されたカートリッジ１２を示し
ている。装置４０は、機械的挟持機構４４と、補充イン
ク容器４６と、ノズル面２８の表面と接合してノズル２
６を囲む可撓性圧縮可能ガスケット４８を備えている。
カートリッジ１２は、ノズル面２８に沿って形成された
複数のノズル２６を有するプリントヘッド２０を備えて
いる。インクリザーバ２２は、フォーム構成材２３に含
浸された所定量のインクを保持している。リザーバ２２
は、軽い負圧によりカートリッジ内で気密密閉される。
インク流は従来様式によるもので、充填孔を介し、プリ
ントヘッド２０に形成されたインクチャネルへの、毛細
管作用によるものである。それぞれのインクチャネル
は、選択的に通電されることによりインクを加熱し、ノ
ズルを介してインクを噴出する抵抗を備えている。チャ
ネルは、インクが排出されるたびに絶えず補充される。
大気圧は、容器内では、カートリッジの壁に形成され、
図３に更に詳細に図示されている二重機能通気孔５４に
より保たれる。

【００１２】図３に記載されているように、この第一実
施例では、通気孔５４の開孔部５５は、カートリッジ１
２の壁１２ａに形成されている。開孔部５５には、通気
管５６が挿入されており、一端はリザーバ２２内に突き
出し、他端は壁１２Ａを僅かに越えて周囲に突き出して
いる。通気管５６は、空気流を可能にする有孔端末キャ
ップ５７を有し、且つ、通常の作動条件下で空気の通過
は許すがカートリッジからの液状インクの流出は妨げる
Ｇｏｒｔｅｘ（登録商標）又は類似の構成材とすること
ができる防壁部材５８を備えている。好適実施例では、
端末キャップには、直径０．２ｍｍ以下のせん孔があ
る。図４に記載の代替実施例では、有孔端末キャップ
は、Ｇｏｒｔｅｘ（登録商標）材料と端末キャップ５７
の間に挿入された、好適実施例ではステンレススチール
である、網状円板によって裏打ちされており、同じく
０．２ｍｍ以下の孔径を提供する。

【００１３】図２の説明を更に続けると、装置４０が矢
印４５方向に移動してプリントヘッドと密封接触する
と、ガスケット４８はノズル面２８の表面と接合してノ
ズル２６を囲む。装置４２は、注入器タイプの真空吸引
機構６０と協力して作動する。機構６０は、通気管５６
の一端に取り付けられた可撓管６６によってリザーバ２
２に接続される。

【００１４】好適実施例において、挟持機構４４は安価
な成形プラスチック部品である。ガスケット４８は、機
械的挟持圧力によりプリントヘッドのノズル面領域との
漏れ防止密封を実現するシリコンのような成形エラスト
マー材料である。容器４６は、制限開孔部７０とフィル
タ７２にインクが最適に流れるようにする所望量の補充
インクを保持する。

【００１５】図１〜図３を参照すると、動作時、補充動
作を開始する決定がなされる。これは、オペレータ、ま
たは、内容が参考としてここに組み込まれる米国特許第
５，１３６，３０５号明細書に開示されているタイプの
インクレベル監視システムによって自動的になされう
る。信号が発生されて、インクの補充が必要であること
を示すインジケータ表示が行われる。オペレータはカー
トリッジを遠隔位置に外して、挟持機構４４がカートリ
ッジ１２の切欠き７２、７４と嵌合し、ガスケット４８
がノズル面プレート２８を覆うことによって密閉される
ように装置４０を動かす。次いで、管６６はカートリッ
ジ１２の通気管５６に接続され、機構６０のプランジャ
６２は、通気管５６からのカートリッジリザーバへの負
圧が、ノズル１６を介した容器５６からのインクの吸出
しに十分であるように矢印６４の方向に引き出される。
満足の行く結果を生じるのは、２００〜２５０トルの真
空であることが判明している。

【００１６】ノズル２６を介して容器４６からインクが
流れ始めると、インクは通常動作時のインク毛管流と逆
に経路を流れ、例えばインクはインクチャネルを通って
流れてリザーバ２２を補充しはじめる。補充作業は、リ
ザーバが所望レベルに満たされるまで継続され、そうな
った時点で管６６が外される。

【００１７】その後、挟持機構は後退させられ、装置４
２がプリントヘッドノズル面２８との密封嵌合状態から
移動される。次にカートリッジが通常使用位置に戻され
る。

【００１８】図５に変形された通気孔５４を備えたカー
トリッジ１２の第３実施例を示す。この実施例の場合、
カートリッジ壁１２Ａには、２個の凹部１２Ｂ、１２Ｃ
が作成されカートリッジ壁の円形出張り部１２Ｄを生じ
るように変更されている。この実施例の場合、通気管６
６はカートリッジの出張り部１２Ｄに取り付けられてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の補充可能なインクカートリッジを組
み込んだインクジェット印刷装置の概略図である。

【図２】 補充装置の近傍に配置された遠隔補充位置に
ある補充可能なインクカートリッジの概略端面図であ
る。

【図３】 図１の補充可能なカートリッジの第一実施例
の通気孔の拡大図である。

【図４】 カートリッジの第二実施例の図を示す。

【図５】 本発明の補充可能なカートリッジの第３実施
例の拡大図である。

【符号の説明】

１０ サーマルインクジェットプリンタ １２ プリントヘッドカートリッジ １６ 走査キャリッジ １７ ガイドレール ２０ プリントヘッド ２２ 一体型インク供給リザーバ ２３ フォーム構成材 ２６ ノズル ２８ ノズル面 ３０ 記録媒体 ３２ 印刷幅 ４０ 補充装置 ４２ 真空装置 ４４ 機械的挟持機構 ４６ 補充インク容器 ４８ ガスケット ５４ 二重機能通気孔 ５５ 開孔部 ５６ 通気管 ５７ 端末キャップ ５８ 防壁部材 ６０ 真空吸引機構 ６２ プランジャ ６６ 可撓管 ７０ 制限開孔部 ７２ フィルタ ７４ 切欠き

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レナート・ピイ・アポロニオ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14617 ロチェスター セントポールブールバー ド 3970

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク供給リザーバと、 プリントヘッドとを備え、 カートリッジの外壁には開孔部が形成されており、開孔
   部には、リザーバまで続く第一端部と、周囲に面し且つ
   周囲からリザーバへ空気が流れ込めるように有孔端末キ
   ャップを適応させた第二端部とを有する通気管が取り付
   けられることを特徴とするインクジェットプリンタ用の
   補充可能なインクカートリッジ。
2. 【請求項２】 プリントヘッドカートリッジがプリント
   ヘッドノズルを介してインク補充リザーバからのインク
   により補充されるインク補充装置において、カートリッ
   ジの外壁に少なくとも１個の通気開孔部があり、開孔部
   には一端がカートリッジに突き出し他端が周囲に突き出
   した通気管が取り付けられ、前記通気管の他端には、周
   囲からリザーバへの空気流を許す有孔端末キャップが組
   み込まれ、更に前記通気管を介した空気の通過は許すが
   液体インクの流れは妨げる防壁部材も備わっていること
   を特徴とするインク補充装置。