JPH11188891A - インクジェットプリンタ及び毛管作用により液体を移送するための容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良された低いインクレベルの検出を用い
た、インクジェットプリンタのためのインク供給ハウジ
ングを提供する。 【解決手段】 ハウジング１７は、仕切部材４４により
第一のチャンバ４０と第二のチャンバ４２に仕切られ
る。第一のチャンバ４０は、液体インクを保持するため
に通常発泡材料から作られるインク保持部材４６を含
む。第二のチャンバ４２に貯蔵される液体インク４８
は、実質的にインク保持材料を有しない第二のチャンバ
４２から、仕切部材４４により画定されるインク入口４
１を介してインク保持材料４６へ移動する。ハウジング
の底床５４に好ましくは成型工程で形成される一連の平
行のリブ７０は、インク入口４１へ延びてインク保持部
材４６と接触する。

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
リンタに関し、より詳細には、インクを記録媒体上に射
出するインクジェット式のプリントヘッドにインクを供
給するための改良されたインクタンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、インクを紙
等のプリント媒体上に、近接して離間したドットから成
る制御されたパターンで射出する。カラー画像を形成す
るためには、インクジェットの複数のグループ化が用い
られ、各グループは連結されたインク容器から異なる色
のインクが供給される。

【０００３】幾つかの典型的な設計が、プリントヘッド
に流体連絡するインク容器のために存在する。インク
は、インクが取出されるにつれて徐々にしぼむ小袋又は
袋に容れられることが可能である。他の設計において
は、発泡材料等のインクを含浸した多孔性材料が、単一
のチャンバハウジングに配置され、インクはプリント実
行時に多孔性材料から取出される。米国特許第５，２１
６，４５０号は、このような単一のチャンバ設計を開示
する。

【０００４】もう一つのタイプのインクの供給ハウジン
グは、キヤノンＢＪ−６００Ｃプリンタで使用されてい
るタイプである。液体インクの供給部を含む第一のチャ
ンバは、発泡材料を充填した第二のチャンバと接触する
垂直の溝を有する垂直の壁により分離されている。下側
の口は、第一のチャンバを第二のチャンバに接続してい
る。第二のチャンバはプリントヘッドに接続され、イン
クがプリントヘッドノズルから射出されると、インクは
第一のチャンバに入っているインクから、第二のチャン
バに入っている発泡材料により吸収される。第二のチャ
ンバに入っている発泡材料内のインクレベルが、プリン
トすることにより所定のポイントまで低下すると、発泡
材料が飽和状態を解くにつれて、垂直の溝は空気に曝さ
れるようになる。発泡材料は、第一のチャンバからイン
クを吸収し、第一のチャンバ内のインク上の空気の圧力
を低下させる。発泡材料の飽和とインク上の負圧との適
切な組合せは空気を溝を介して引き込み、従って、吸収
されたインクを変位させ、平衡状態に達する。このタイ
プのカートリッジは、「バブラ」として知られている。

【０００５】このタイプの２つのチャンバのインク供給
部を用いた１つの問題は、プリント実行時にプリントカ
ートリッジが頻繁に傾けられ、発泡部材によるインクの
吸収を早まって中断してしまうことである。この状況
は、図１に示されている。図１は容器がオペレータの方
向へ水平位置から５度傾けられた状態にある従来技術で
ある容器２の横断面図を示す。チャンバ３は、ポート６
を介してプリントヘッド１にインクを供給するインク吸
収部材４により充填される。最初に完全にインクで満た
されるチャンバ５は、依然として出口７の高さより高い
が、５度の傾きにより、インク吸収部材４にもはや流体
連絡しないインクレベルを有する。この状態が続く場
合、インク吸収部材の飽和の変化を検出する従来技術の
方法により、低いインクレベルが早まって検出されるで
あろう。例えば、日本の特公平５−３３２８１２は、カ
ートリッジがインク貯蔵タンクの１つの面に存在する開
口部に取り付けられる透明な光路部材を有するインク減
少の検出システムを記載している。ＬＥＤ（発光ダイオ
ード）は、インクレベル低下の微候を提供するために、
インクタンクへ誘導されてセンサへ反射されて戻る光ビ
ームを放射する。本出願と同時係属中の米国特許出願第
０８／５７２, ５９５号は、光がインク供給チャンバの
下部の面に形成されるプリズムに向けられる２つのチャ
ンバから成る構成を開示する。図１を参照すると、低い
インクレベルの感知機構がチャンバ５に残っているイン
クを感知するものである場合、例えば、光線８を光源
（図示せず）からチャンバ５の下部に形成された窓９を
介して方向付けられると、もし傾きがなければインクレ
ベルは窓の下であるとしても、インクレベルは感知され
るため、誤った測定値が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、コンパートメ
ントの１つに存在するインク吸収部材に含まれるインク
の改良された低いインクレベルの感知を用いた、インク
ジェットプリンタのための複数のチャンバから成るイン
ク供給ハウジングを提供することが好ましい。

【０００７】また、その中にインクの液体供給部を持つ
チャンバ内の低いインクレベルの改良された検出を用い
て、インクジェットプリンタ用の複数のチャンバから成
るインク供給ハウジングを提供することが好ましい。

【０００８】更に、インクタンクハウジングに加えられ
る傾きに関係なく、インク供給コンパートメントから他
の相互に接続されたチャンバ内のインク含浸される多孔
性部材へのインクの連続的な流れを維持することが好ま
しい。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、インク供給
チャンバの底面は、間に形成された毛管チャネル（複
数）を有する、表面に沿って平行なリッジ又はリブを形
成することにより修正され、そのチャネルは相互に連結
している口まで延びて発泡材料と接触している。毛管力
がこのチャネルに沿ってこのインク上に作り出されるよ
うに、リブは選択された高さ及びリブ間の間隔を有す
る。従って、インク供給チャンバ内のインクが発泡チャ
ンバに触れない位置へ移動するように、ハウジング全体
が傾けられると、孤立したパドルからチャネルに沿って
インクを移動させるために毛管力が確立される。この作
用は、望ましくない重力を補償して、多孔性部材と流体
接触し続けているインクの一定のレベルを維持する。そ
の結果として、発泡コンパートメントへのインクの流動
は中断されず、そのコンパートメントにおける低レベル
のインクの感知は正確な測定値をもたらすであろう。ま
た、インクレベルが選択された起動レベル以下に低下す
ると、低レベル光感知機構が適切な時に作動できるよう
になるであろう。

【００１０】より詳細には、本発明は、インク供給部が
負圧下での毛管流動によりプリントヘッド内のチャネル
に接続され、またプリントヘッド内のノズルを介して記
録媒体上に射出されるインクジェットプリンタに関し、
前記プリンタは、最初のインクの供給を含んでいる第一
のチャンバと、インク移送口により前記第一のチャンバ
に接続され、インク吸収材料を含む第二のチャンバとを
有するインク供給ハウジングを含み、第二のチャンバは
インクをプリントヘッドに流体連絡している出口を有
し、前記ハウジングは底面上に形成された複数のリブを
有する前記第一のチャンバにより特徴づけられ、前記リ
ブはそれらの間に毛管チャネルを形成し、少なくとも前
記リブの一部は前記インク移送口まで延びて前記インク
吸収材料と接触する。

【００１１】本発明はまた、毛管作用により出口を介し
て流体を移送するための容器に関し、該容器は、多孔性
媒体を有する第一のチャンバと、最初の液体供給を貯蔵
するための第二のチャンバとを含み、該チャンバは前記
容器の底面に隣接している連絡口を有する仕切壁により
分離され、前記容器は前記第二のチャンバの底面に沿っ
て延びている複数の盛り上がったリッジを有することを
特徴とし、該リッジは前記連絡口を介して延びて前記媒
体と接触し、該リッジは、前記第二のチャンバ内の流体
レベルが前記リッジの高さ以下に低下した時に、液体が
前記平行なリッジにより生み出される毛管作用により前
記第一のチャンバ内の前記媒体に供給され続けるように
リッジの間に間隔を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】図２は、本発明のインク容器の好
ましい実施の一形態を組み込んだサーマルインクジェッ
トプリンタ１０の斜視図を表す。プリンタ１０は、例示
に過ぎない。本発明は、他のタイプのサーマルインクジ
ェットプリンタ及び圧電プリンタ、ドットマトリクスプ
リンタ及びドキュメントラスタ入力スキャナからの信号
により駆動されるインクジェットプリンタ等の他の複写
装置においても実施することが可能である。プリンタ１
０は、キャリッジレール１４により支持されるキャリッ
ジ１２上に取り付けられるインクジェットプリントヘッ
ドカートリッジ１１を含む。キャリッジレールは、イン
クジェットプリンタ１０のフレーム１５により支持され
る。プリントヘッドカートリッジ１１は、インクの小滴
をコントローラ５０から受信される電気信号の制御のも
とで選択的に射出するサーマルインクジェットプリント
ヘッド１８に供給するためのインクを含む、図３に断面
が示される容器１６を含む。容器１６は、図３に更に詳
細に示される反射要素２１を取り付けた壁１７Ａを有す
るハウジング１７を含む。容器１６は、プリントヘッド
１８に流体を供給するが着脱可能なように連結され、イ
ンクが容器１６から枯渇した時に交換可能になってい
る。或いは、特定のシステムの必要性に応じて各消耗時
に、カートリッジ全体を交換できるようにしてもよい。
プリントヘッド１８は、容器１６からインク射出オリフ
ィス又はノズルの其々にインクを運ぶ複数のインクチャ
ネルを含む。プリント実行時に、キャリッジ１２は横幅
全体が走査パスを構成するキャリッジレール１４に沿っ
て矢印２３の方向に往復運動する。実際のプリント領域
は、走査パス内に含まれる。プリントヘッドカートリッ
ジ１１がプリントパスに沿って往復運動し、用紙又はト
ランスペアレンシー等の記録媒体２４を通過すると、イ
ンクの小滴はプリントヘッドノズルのうちの選択された
ノズルから用紙に向って射出される。通常、キャリッジ
１２が通過する間は、記録媒体２４は静止状態に保たれ
る。通過し終わる度に、記録媒体２４は矢印２６の方向
にステップ移動する。プリンタ１０の動作のより詳細な
説明のために、その内容が本願明細書に組込まれるもの
とする本出願と同時係属中の米国特許出願第０８／５７
２, ５９５号が参照される。

【００１３】また、光学的感知アセンブリ３０が図２に
示される。図２及び３を参照すると、アセンブリ３０
は、第一の光源３４及び光センサ３８が中に存在するハ
ウジング３１を含む。光源は電源に電気的に接続され、
光センサ３８の出力はシステムコントローラ回路に電気
的に接続される。容器１６は、２つのコンパートメント
ユニットとして設計される。容器ハウジング壁１７Ａが
アセンブリ３０と向かい合う位置に移動すると、光源３
４からの光が光誘導要素２１の方へ向けられるように、
アセンブリ３０はキャリッジパスに取り付けられる。光
センサ３８は、要素２１及び要素２２の何れかから、本
出願と同時係属中の米国特許出願第０８／５７２，５９
５号に記載される方法で方向づけられる光を検出するよ
うに配置される。

【００１４】図３は、図２の線３−３に沿ったプリント
ヘッドカートリッジ１１の断面図を含み、ハウジング１
７及び容器に取り付けられたプリントヘッド１８を示
す。プリントヘッド１８は、容器１６に流体が供給され
るが着脱可能なように接続される。ハウジング１７は、
好ましい実施の一形態においてはポリプロピレンであ
る、軽量であるが耐久性のあるプラスチックから作られ
る。ハウジング１７は、壁１７Ｂ内に形成される空気取
入口３２及びインク出口３４を有する。空気取入口３２
は、ハウジング１７の内部と周囲との間の空気の移動を
可能にする。インク出口３４は、インク容器１６に容れ
られたインクの、ハウジング１７の内部からインクジェ
ットプリントヘッド１８への流体の移動を可能にする。
マニホルド３７は、濾過されたインクをインク出口３４
からプリントヘッド１８に、そして記録媒体２４上にイ
ンクを射出するためにインク射出オリフィスに導く。

【００１５】ハウジング１７は、仕切部材４４により第
一のチャンバ４０と第二のチャンバ４２に仕切られる内
部空間を画定する。仕切部材４４は、ハウジング１７の
１つの側壁からハウジングの対向する側壁まで延び、第
二のチャンバ４２が第一のチャンバ４０より大きいよう
に、基本的に第一のチャンバ４０と第二のチャンバ４２
へハウジングを分割する。

【００１６】第一のチャンバ４０は、液体インクを保持
するために通常発泡材料から作られるインク保持部材４
６を含む。第二のチャンバ４２に貯蔵される液体インク
４８は、実質的にインク保持材料を有しない第二のチャ
ンバ４２から、仕切部材４４により画定されるインク入
口４１を介してインク保持材料４６へ移動する。注入口
４９は、カートリッジをインクで満たすことを可能にす
る。

【００１７】インク４８はインク入口４１を介してイン
ク保持材料４６へ進み、インクはプリントヘッド１８へ
プリントのためのインクを供給するために必要に応じて
インク出口３４を介して放出される。インク保持材料４
６内にプリントヘッド１８へ供給するための適切な量の
インクを保持するために、ハウジング１７は、必要な時
に材料４６をインクで満たすために液体インク４８の上
に適切な量の空気圧を維持することにより、第二のチャ
ンバ４２から第一のチャンバ４０へインクを移動させる
メカニズムを含む。このメカニズムは、静止の（流動し
ない）状態まで第二のチャンバ４２に与圧するために、
通気出口６６に連結された通気入口６４を有する空気移
動通路６２を、仕切部材４４と共に画定する誘導部材６
０を含む。誘導部材６０は、仕切部材４４のように１つ
の側壁から対向する側壁まで延びず、その代わりに通気
管を形成する。

【００１８】ここまでに記載された容器１６のコンパー
トメントの構造は例示である。プリントヘッドノズルに
適切な背圧を維持し、分割セクションを有するインク供
給容器を構成する他の既知の方法も存在する。本発明の
目的のために、作動時に、当業者にはよく知られている
技術により定められる圧力状態のもとで、２つのコンパ
ートメント間の通路を介してインクがチャンバ４２から
チャンバ４０へ移動するように容器が構成されることは
理解される。本発明に関連することは、図４の端面図、
及び図５の上部斜視図（一対のリブ）に示されるリブ７
０をインク容器１６に追加することにより成される修正
である。

【００１９】図３、４及び５を参照すると、リブ７０は
ハウジングの底床５４に、好ましくは成型工程で形成さ
れる一連の平行なリブである。リブはインク入口４１へ
延び、インク保持部材４６と接触する。図５に示される
リブの対は、長さｌ及び床からの高さ（容器１６の傾き
の程度に関わらず、床の最も低い部分からリブの最も高
い部分までの高さ）ｈを有する。リブは離間して位置さ
れ、幅ｗと高さｄを有する毛管チャネル７２を形成す
る。容器１６が図５に示されるようにある角度φだけ傾
けられた場合に、リブは毛管作用によりチャネル７２に
沿ってインクを取出し、発泡部材４６と接触するように
設計される。チャンバ４２の右下の隅の孤立したインク
パドルと発泡部材との間に流体リンクが確立されると、
発泡部材の毛管力がインクを移動させる力を提供する。

【００２０】毛管力は、方程式により支配される：Ｆ＝
（２＊ｄ＋ｗ）＊γ＊ｃｏｓθであり、ここで、θはイ
ンクと壁１７Ａとの間の接触角であり、γはインクの表
面張力である。２＊ｄ＋ｗは、メニスカスの接触長さで
ある。

【００２１】流体の重量は反対方向に作用する：Ｗ＝ρ
＊ｇ＊ｄ＊ｗ＊ｌ＊ｈであり、ここで、ρはインクの密
度であり、ｇは重力加速度(9.8ｍ／秒²)である。ｈは式
ｌ＊ｓｉｎφにより置き換えることが可能である。

【００２２】これらの力は釣り合わなければならないの
で： Ｆ＝Ｗ＝（２ｄ＋ｗ）γｃｏｓθ＝ρｇｄｗｌ² ｓｉｎ
φ これをφについて解くと：φ＝ｓｉｎ^-1（（（２ｄ＋
ｗ）γcos θ）／（ρｇｄｗｌ² ））となる。

【００２３】一例として、ｄ＝ｗ＝０．５ｍｍ、ｌ＝３
５ｍｍ、γ＝４０．６ダイン／ｃｍ、θ＝６０度、そし
てρ＝１．０４ｇ／ｃｃである場合、φは５．６度であ
る。例えば、インクタンクは高さｈまで５．６度傾ける
ことが可能であり、それでも依然として発泡部材へ全て
のインクを孤立したパドルから取り出すことができる。

【００２４】リブ７０は、φ＝１０度までの高さｈのハ
ウジングの傾きを補償する場合には、ｄ＝ｗ＝０．３乃
至０．８ｍｍで構成することが可能である。

【００２５】チャンバ４２に残留するインク４８の減少
がインクのレベルを光源３４から向けられる光の高さ以
下まで低下させ、（正確な）低インクレベル信号がセン
サ３８により発せられるという結果をもたらすことは明
らかであろう。更に、部材４６のインク飽和レベルが一
様に低下するため、部材４６の特性に依存するいかなる
低レベル感知も精度を維持するであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平位置に対して傾けられた従来技術のインク
容器の断面図である。

【図２】本発明の改良されたインク容器を組み入れたイ
ンクジェットプリンタの斜視図を示す。

【図３】インク供給チャンバの底に形成された毛管のリ
ブを示す、図２に示されるインクカートリッジを通して
の断面図である。

【図４】平行のリブ間の間隔を示す、インク供給チャン
バの端面図である。

【図５】一対のリブの上部斜視図である。

【符号の説明】

１０ プリンタ １１ プリントヘッドカートリッジ １６ 容器 １７ ハウジング ４０ 第一のチャンバ ４１ インク入口 ４２ 第二のチャンバ ４６ インク保持部材 ７０ リブ ７２ 毛管チャネル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク供給が負圧下での毛管流動により
   プリントヘッド内のチャネルに接続され、前記プリント
   ヘッド内のノズルを介して記録媒体上に射出されるイン
   クジェットプリンタであって、 前記プリンタは、最初のインク供給を保有している第一
   のチャンバと、インク移送口により前記第一のチャンバ
   に連結され、インク吸収材料を保持する第二のチャンバ
   とを有するインク供給ハウジングを含み、前記第二のチ
   ャンバは前記プリントヘッドとインクを流体連絡する出
   口を有し、 前記ハウジングは、底面に形成される複数のリブを有す
   る前記第一のチャンバにより特徴づけられ、前記リブは
   前記リブの間に毛管チャネルを形成し、少なくとも前記
   リブの一部は前記インク移送口へ延びて前記インク吸収
   材料と接触する、 インクジェットプリンタ。
2. 【請求項２】 毛管作用により出口を介して流体を移送
   するための容器であって、 多孔性媒体を有する第一のチャンバと、最初の供給液体
   を貯蔵するための第二のチャンバとを含み、該チャンバ
   は前記容器の底面の近くに連絡口を有する仕切壁により
   仕切られ、前記容器は前記第二のチャンバの底面に沿っ
   て延びた複数の盛り上がったリブを有することにより特
   徴づけられ、該リブは前記連絡口を介して延びて前記媒
   体と接触し、前記リブはそれらの間に深さｄ及び幅ｗを
   有するチャネルを有する、 毛管作用により液体を移送するための容器。