JP2004255874A - インクジェットプリントヘッド用インク供給装置およびインク供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】陰圧調節およびインク補充機構がインクに接触しない、インク供給装置を提供する。
【解決手段】インクジェットプリントヘッド用インク供給装置１０は、インク１６を軽陰圧にてプリントヘッド１２に供給するインクリザーバ１４と、リザーバ１４内の陰圧を一定に維持するとともに供給されたインク相当のインクをインク供給源３０からリザーバ１４に補充する圧調節およびインク補充機構３６と、を有する。圧調節およびインク補充機構３６は、リザーバ１４の開口部を気密に覆いリザーバ１４内を実質的に一定の陰圧に維持するようコンプライアントな圧調節部材３２と、補充アクティベータ３６とを含む。補充アクティベータ３６は、リザーバ１４の外側に位置する圧調節部材３２に連結することでインク１６に接触せず、リザーバ１４内のインク１６がプリントヘッド１２に供給された際にリザーバ１４へのインク補充を開始させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的にインクジェット印刷に関し、特にインクジェットプリントヘッド用インク供給装置およびインク供給方法に関する。

インクジェットプリンタは、連続式インクジェットおよびドロップオンデマンド式（ＤＯＤ）インクジェットと通常呼ばれる、２つの大きな分類に分けることができる。

ＤＯＤインクジェットプリンタにおいて、インクジェットプリントヘッド用インク供給装置は、「背圧」と呼ばれる若干の減圧または陰圧にて、インクをプリントヘッドに供給する。プリントヘッド内のこの軽陰圧は、ノズルにあるインクをプリントヘッド内へ引き込むよう作用することによって、プリントヘッドに密接配置された複数のインク送出ノズルからインクが漏れる（すなわち垂れる）ことを防止するので、設けられることが望ましい。さらにその軽陰圧は、各ノズルに若干凹状のインクメニスカス（インクによる凹凸レンズ）を形成するので、ノズルを清潔に維持しやすくする。特許文献１に記載されるように、プリントヘッドにおける軽陰圧は通常、大気圧より約２〜３インチ水圧低い圧力状態であると考えられる。さらに、上記特許の記載によれば、その軽陰圧は、プリントヘッド用のインクリザーバ（貯蔵部）をプリントヘッドより下方に配置することによって生成できるとされている。代替案では軽陰圧は、プリントヘッドより上方に位置するインクリザーバの開口部における膜状ブラダー（袋）を、非線形ばねを用いて外側に引っ張ることによって生成できる。この後者の手法は、特許文献２に詳述されている。

最近では、大多数のＤＯＤインクジェットプリンタは、「搭載型」インクリザーバを含む。すなわちインクリザーバは、プリントヘッドの上に載置固定され、印刷動作中にプリントヘッドと共に移動する。従来技術である特許文献３、および特許文献４に開示されるとおり、多くの場合、陰圧調節器はインク補充機構に連結し、陰圧調節器およびインク補充機構の両方がインクリザーバ内に位置する。しかし、リザーバ内に陰圧調節およびインク補充機構を設けると、その機構がリザーバ内のインクによる腐食および化学的浸食にさらされるという問題が発生しうる。また、その機構がインクを汚染する場合もある。

米国特許第５，６５０，８１１号明細書 米国特許第４，５０９，０６２号明細書 米国特許第５，９７５，６８９号明細書 米国特許第５，８７２，５８４号明細書

インクジェットプリントヘッド用インク供給装置であって、いくらかのインクを軽陰圧にてプリントヘッドに供給するインクリザーバと、リザーバ内のいくらかのインクがプリントヘッドに供給された際に実質的に一定の陰圧をリザーバ内に維持し、そのインク供給に応答していくらかのインクをインク供給源からリザーバに補充する圧調節およびインク補充機構と、を有する。

その圧調節およびインク補充機構は、リザーバの開口部を気密に覆い実質的に一定の陰圧をリザーバ内に維持するようコンプライアント(compliant)な圧調節部材と、補充アクティベータとを含む。補充アクティベータは、リザーバの外側に位置する圧調節部材に連結することでインクに接触せず、リザーバ内のいくらかのインクがプリントヘッドに供給された際にリザーバへのインク補充を開始させる。

本発明は、ドロップオンデマンド式（ＤＯＤ）インクジェットプリンタにおける実施形態として説明される。そのようなプリンタの特徴は一般に知られているので、本明細書で開示する本発明の実施形態の一部を形成するか、それと協働する要素のみを、特に以下で説明する。本明細書で開示しない他の要素は、当業者に周知の様々な形態をとることができると理解される。

図１に、ＤＯＤインクジェットプリントヘッド１２用のインク供給装置１０を示す。インク供給装置１０は、プリントヘッド１２の上に載置固定される密閉式インクリザーバまたはインク蓄積チャンバ１４を含む。リザーバ１４内のインク１６は、まずフィルタ１８を通り、続いて下部スロット２０を通過して、プリントヘッド１２内へ送出されるよう構成される。若干減圧状態（すなわち、大気圧より若干低い気圧）の空隙２２が、リザーバ１４内のインクレベル２４の上方に設けられる。この構成は、「背圧」と呼ばれる軽陰圧にてインク１６をプリントヘッド１２に供給することについての、周知の必要性に合致するものである。従来技術である特許文献１に記載されるように、プリントヘッド１２における軽陰圧は通常、大気圧より約２〜３インチ水圧低い圧力状態であると考えられる。この軽陰圧は、ノズルにあるインク１６をプリントヘッド１２内へ引き込むよう作用することによって、プリントヘッド１２のノズルプレート２６内に密接配置された複数のインク送出ノズル（図示せず）からインク１６が漏れる（すなわち垂れる）ことを防止するので、設けられることが望ましい。さらにその軽陰圧は、各ノズルに若干凹状のインクメニスカスを形成するので、ノズルを清潔に維持しやすくする。

圧調節およびインク補充機構２８は、リザーバ１４内のいくらかのインク１６がプリントヘッド１２に供給された際に、実質的に一定の陰圧をリザーバ１４内に維持し、そのインク供給に応答して、いくらかのインク１６を加圧インク供給源３０からリザーバ１４に補充する。このことは、図１および図２を比較すると判る。

圧調節およびインク補充機構２８は、リザーバ１４の開口部３４を気密に覆う圧調節膜（またはダイアフラム）３２を含む。圧調節膜３２は、実質的に一定の陰圧をリザーバ１４内に維持するようコンプライアント（変形自在）であり、プリントヘッド１２にいくらかのインク１６が供給された時に図２に示すように内側に変形し、リザーバ１４にいくらかのインク１６が補充された時に図１に示すように外側に復元する。また、補充アクティベータ３６が設けられている。補充アクティベータ３６は、インク１６に接触しないよう、リザーバ１４の外側に位置する圧調節膜３２に連結される。補充アクティベータ３６は、圧調節膜３２が図２に示すように内側に変形した時にリザーバ１４へのインク補充を開始させ、圧調節膜が図１に示すように外側に復元した時にインク補充を終了する。

チューブなどのインク導管３８が、加圧インク源３０からリザーバ１４内へ鉛直に延伸する。インク導管３８は、図２に示すように、リザーバ１４内へ注ぐ構成になっている。

補充アクティベータ３６は、リザーバ１４の開口部４２を気密に覆う弁膜（またはダイアフラム）４０を含む。弁膜４０はコンプライアントであって、通常は図１に示すように開口部４２にてインク導管３８をキャップまたは閉鎖してリザーバ１４へのインク補充を阻止しており、図２に示すように伸長されることでインク導管３８を開放してリザーバ１４へのインク補充を可能にする。補充アクティベータ３６は、ロッカ（揺り）レバー４４を含む。ロッカレバー４４は、リザーバ１４に設けられた旋回ピン４６に旋回可能に取り付けられ、圧調節膜３２に連結するレバー部分４８と、弁膜４０に連結するレバー部分５０とを有する。したがってロッカレバー４４は、圧調節膜３２と弁膜４０との間を接続する。ロッカレバー４４は、圧調節膜３２が内側に変形した時には、図２に示すように旋回ピン４６を軸にして時計回りに旋回することで、弁膜４０がインク導管３８を開放するようにし、圧調節膜３２が外側に復元した時には、図１に示すように旋回ピン４６を軸にして反時計回りに旋回することで、インク導管３８を再度キャップさせる。

ばね５２は、図１において、ロッカレバー４４に反時計回り方向の旋回力を印加する。弁膜４０に連結するロッカレバーの端部５０は、その旋回力によって、インク導管３８がキャップされるよう弁膜４０を保持する。その旋回力は、図２に示すように圧調節膜３２が内側に変形した際に克服されるよう、十分に小さい。

圧調節膜３２に連結するロッカレバー４４の部分４８は実は、片持ち板ばね５４の自由端部である。片持ち板ばね５４の他方の端部５６は、剛直なロッカアーム５８に固定されている。ロッカアーム５８の自由端部は、ロッカレバーの部分５０であって、弁膜４０に連結されている。図３に示すように、弁膜４０がインク導管３８をキャップする際に、圧調節膜３２がさらに外側に（図１に示す外側位置を超えて）変形した場合に、旋回ピン４６を軸にロッカレバー４４が旋回することなく、板ばね５４によって、部分４８がロッカアーム５８から逸れて変形できるようになっている。圧調節膜３２は、インク導管３８をキャップする時点における気圧の若干の上昇、あるいはリザーバ１４内のインク１６の加熱によって、そのようにさらに外側に変形することが考えられる。

図４は、図１〜図３に示す装置に修正を加えたインク供給装置１０の実施形態を表す。図４において、図１〜図３と同じ要素には同じ符号を付す。１つの相違点は、図１〜図３のばね５２が螺旋状の圧縮ばねであるのに対し、図４のばね５２は、螺旋状の引張りばねである点である。

特定の好適な実施形態を特に参照しながら本発明を詳述してきたが、本発明の精神および範囲内で変更および修正を実施可能であると理解される。

本発明の好適な実施形態によるインク供給装置を示す部分断面立面図であって、該装置の動作を表す。 本発明の好適な実施形態によるインク供給装置を示す部分断面立面図であって、該装置の動作を表す。 本発明の好適な実施形態によるインク供給装置を示す部分断面立面図であって、該装置の動作を表す。 インク供給装置の別の実施形態を示す部分断面立面図である。

符号の説明

１０ インク供給装置、１２ インクジェットプリントヘッド、１４ インクリザーバ、１６ インク、１８ フィルタ、２０ 下部スロット、２２ 空隙、２４ インクレベル、２６ ノズルプレート、２８ 圧調節およびインク補充機構、３０ インク供給源、３２ 圧調節膜、３４ 開口部、３６ 補充アクティベータ、３８ インク導管、４０ 弁膜、４２ 開口部、４４ ロッカレバー、４６ 旋回ピン、４８ レバー部分、５０ レバー部分、５２ ばね、５４ 板ばね、５６ ばね端部、５８ ロッカアーム。

Claims (4)

1. インクジェットプリントヘッド用インク供給装置であって、
   いくらかのインクを軽陰圧にてプリントヘッドに供給するインクリザーバと、
   前記リザーバ内のいくらかのインクが前記プリントヘッドに供給された際に実質的に一定の陰圧を前記リザーバ内に維持し、そのインク供給に応答していくらかのインクをインク供給源から前記リザーバに補充する、圧調節およびインク補充機構と、を有し、
   前記圧調節およびインク補充機構が、
   前記リザーバの開口部を気密に覆い、コンプライアントであって、前記リザーバ内のいくらかのインクが前記プリントヘッドに供給された時に内側に変形し、前記リザーバにいくらかのインクが補充された時に外側に復元することで、実質的に一定の陰圧を前記リザーバ内に維持する、圧調節膜と、
   前記リザーバの外側に位置する前記圧調節膜に連結することでインクに接触せず、前記圧調節膜が内側に変形した時に前記リザーバへのインク補充を開始させ、前記圧調節膜が外側に復元した時にインク補充を終了する、補充アクティベータとを含む、インク供給装置。
2. 請求項１に記載のインク供給装置において、
   インク導管が、前記リザーバ内へ注ぐ構成になっており、
   前記補充アクティベータが、前記インク導管を開放および閉鎖することで前記リザーバへのインク補充を実施または阻止するコンプライアントな弁膜を有し、
   前記圧調節膜および前記弁膜が互いに接続されることで、前記圧調節膜が内側に変形した時に前記インク導管が開放され、前記圧調節膜が外側に復元した時に前記インク導管が閉鎖される、インク供給装置。
3. 請求項２に記載のインク供給装置において、前記補充アクティベータが、前記圧調節膜と前記弁膜との間を接続するロッカレバーを含む、インク供給装置。
4. ドロップオンデマンド式インクジェットプリンタのプリントヘッドにインクを送出するリザーバにインクを補充する方法であって、
   インクが前記リザーバから前記プリントヘッドに送出されたことによってコンプライアントな圧調節膜が変形した時に、コンプライアントな弁膜を変形させてインク導管を開放することで、前記インク導管からインクを前記リザーバへ補充させるステップと、
   インクが前記リザーバに補充された後に前記コンプライアントな圧調節膜が復元した時に、前記コンプライアントな弁膜を復元させて前記インク導管を再度キャップすることで、前記インク導管からインクを前記リザーバに補充することを阻止するステップと、を有する方法。

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