JP2004519362A - インクジェット式プリンタのインク・レベルおよび負の圧力の制御 - Google Patents

Abstract

拡張するようバイアスされ、補充インクを受けるよう構成された拡張可能インク・コンテナ、および拡張可能インク・コンテナに補充インクを供給するインク貯蔵槽を有する、インクジェット式プリンタ。プリンタはまた、拡張可能インク・コンテナの内容量の補充値および満杯値を検出する電子内容量検知器を有する。補充インクの流れは、拡張可能インク・コンテナの内容量が補充値まで減少すると開始され、拡張可能インク・コンテナの内容量が満了値まで増加すると終了する。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、一般にインクジェット式プリンタ・カートリッジに関し、特に、正しい圧力を維持しながら、インクジェット式プリンタ・カートリッジのインクを補充する構成、および方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
着脱可能なプリンタ・カートリッジは、主にそれらが一定のインク内容量を有するという事実に大いに起因して、比較的高価となる傾向がある。このインク内容量は、カートリッジが急速に動くプリント・キャリッジの一部を占めるため、比較的小さくなければならず、そのため、より大きな内容量を有するインク・カートリッジは、この種の運動のための、より大きくてより高価なメカニズムを必要とする。より大きなインク内容量は、また、より大きなインク内容量を支えて移動しなければならない、構成要素への応力増加のために、システムにより多くの故障をもたらす。
【０００３】
使い捨てプリント・カートリッジの有効寿命を延ばすよう、可動キャリッジ上に据付けられるプリント・カートリッジに含まれるインクを補充するために、大容量の静止インク貯蔵槽が、インクジェット・プリンタに取り付けられた。しかし、これらのシステムは、特定の設計障害と争わねばならない。例えば、カートリッジのインクの圧力は、インクがノズル・プレートから漏れ出すのを防ぐために、一般に大気圧より低く抑えたり、あるいは、相対的に負にしなければならない。これは、カートリッジが、ただインクを含んでいればよいだけではなく、補充インクがカートリッジに供給されている時でも、カートリッジに格納されるインクの圧力を降下させる構造もしくは構成要素を含まなければならないことを意味する。さらに、印字ヘッドの迅速な移動により、プリント・カートリッジの圧力が変動する可能性もある。最後に、すでに言及されたように、プリンタ・カートリッジの重量は、印字ヘッド・サポートおよび運動メカニズムの修復のコストおよび頻度を減らすために、最小化されなければならない。
【０００４】
これらの問題に対処する１つの試みは、プリント・カートリッジを、インク供給ラインにより、直接大容量貯蔵槽に接続するシステムから成る。他の構想では、同じ目的を達成するために、モジュール式のアプローチを採用し、カートリッジまたは大容量インク貯蔵槽それぞれを、互いに置き換え可能とする。しかしながら、これら２つの方法は、不利な点を有する。例えば、プリント・カートリッジ上のノズル・プレートの液圧は、大容量貯蔵槽の高さ、インク供給ラインの粘着性インク流れにより生じる圧力降下、および印刷の間、キャリッジ加速により生じる圧力サージにより影響を受ける。前述のように、これらの好ましくない圧力効果は、逆にノズルの処理能力に衝撃を与えることになり、プリンタの処理能力およびプリント品質を妨げる。一般に、プリンタ・カートリッジ内部の圧力が負になればなるほど、印字ヘッド上のノズルから放出されるインク液滴は小さくなる。従って、印刷中に、貯蔵槽の高さに関連する圧力変化、インク供給ラインの粘着性の流れ、およびキャリッジ加速により生じる圧力サージは、プリント品質を低下させる。プリンタ・カートリッジ内の圧力があまりに負になると、ノズル枯渇が起こり得て、インク放出が止まるというノズルの故障になる。これらのシステムの他の不利な点は、非常に厄介なものになりかねないカートリッジ置き換え手順を含む。
【０００５】
他の提案された問題解決法では、大容量貯蔵槽、供給ラインの圧力損失、およびプリンタキャリッジ加速のサージからの、圧力変化の効果を最小化するために、プリンタ・カートリッジ自身が、その圧力を管理することができる。そのようなシステムの１つが、プリンタ・カートリッジ補充のための「一飲みにする」方法である。インク補充が必要なときに、プリンタキャリッジはキャリッジ進行の一端の、補充ステーションで止まり、大容量貯蔵槽から補充される。他のアプローチは、着脱可能なプリント・カートリッジの圧力検知および制御装置の設置を含む。このシステムにより、弁、バイアススプリング、およびカートリッジの内容量可変の抑制室を用い、印刷中に、高速のインク補充が可能となる。弁は、遠隔貯蔵槽からのインク流を管理するのに適している。インク補充は、機械的に抑制室に連結される弁により、機械的に制御される。抑制室内容量が特定の値まで減少すると、弁が開き、補充インクが流れ始め、抑制室の内容量を増加させ、特定の値まで増加すると、弁が閉じ、補充インクの流れを止める。プリント・カートリッジを交換する必要が出てきた場合は、圧力調整システム全体が廃棄される。
【０００６】
他の選択肢は、異なるアプローチを採用する；このアプローチでは、圧力調整システム全体は、プリンタ・ベースに置かれ、キャリッジには置かれない。このような方法では、カートリッジ交換がなされる場合、圧力調整システムは廃棄されず、例えば、印刷状況や履歴と同様に、大容量インク貯蔵槽からの、より多い情報を利用することができるより強力なプリンタにより、インク補充が決定される。しかしながら、圧力センサはプリント・カートリッジにはなく、ここで管理される圧力は、カートリッジ圧でなく、むしろ補充ライン圧力であり、それは実質的に異なることがある。
【０００７】
これらのアプローチは全て、手頃なコストで最高の性能を提供するように、適当な圧力を維持すると共に、プリント・カートリッジへのインクを補充しようとするものである。これらの提案された解決法は、最も効果的にカートリッジの圧力を維持する一方で、効果的にプリント・カートリッジのインクを補充することには失敗する。必要とされるのは、補充プロセスを最も効果的に管理するために、補充サイクル制御に、プリンタ・コントローラの力を利用するシステムである。システムはまた、印字ヘッドから離れて補充インク内容量を貯蔵する一方で、プリント・カートリッジを適正圧力で維持しなければならない。システムは、また、プリント・カートリッジが交換される際に、捨てられたり、交換されることになる構成要素の量を制限しなければならない。
【０００８】
（発明の概要）
インクジェット式プリンタのインク・レベルおよび圧力制御のシステム及び方法は、いくつかの特徴を有し、そのどの１つも、単独で、その望ましい属性の原因となるものではない。ここでは、請求項によって表される範囲を制限することなく、本発明のより顕著な特徴が簡潔に論じられる。この議論を考慮した後、特に、「好ましい実施例の詳細な説明」と名付けられた項を読まれた後に、このシステムおよび方法の特徴が、いかにして従来のプリンタ・システムや方法に勝る、いくつかの利点を提供するかについて理解されるだろう。
【０００９】
１つの態様において、本発明は、インク貯蔵槽から拡張可能インク・コンテナへの補充、および、インクジェット式プリンタ用拡張可能インク・コンテナの正しい圧力の維持方法に関する。この方法は、膨張力を拡張可能インク・コンテナに印加し、圧潰力をインク貯蔵槽に印加して、インクを貯蔵槽から拡張可能インク・コンテナに転送することによって達成可能であり、そこにおいて、インクの転送は電子的に制御され、拡張可能インク・コンテナ内のインク内容量が補充値まで減少したときに開始され、拡張可能インク・コンテナ内のインクの内容量が満了値まで増加したときに終了する。あるいは、貯蔵槽のインクは、例えば、拡張可能インク・コンテナへの転送用ポンプにより加圧されてもよい。
【００１０】
別の態様では、インクジェット式プリンタは、膨張する偏りを持った拡張可能インク・コンテナを含んでおり、インク貯蔵槽から補充インクを受け取るよう構成される、と表現される。インク貯蔵槽は、拡張可能インク・コンテナよりも比較的高い圧力の下でインクを貯蔵しており、拡張可能インク・コンテナの電子測定内容量が、補充値まで減少すると、拡張可能インク・コンテナに補充インクを提供するように構成される。拡張可能インク・コンテナの電子的に決定された内容量が、満了値まで増加すると、補充プロセスは終了する。
【００１１】
さらにもう一つの態様では、インクジェット式プリンタは、インク・コンテナを収容したプリント・カートリッジを有していると表現され、そして、方法は、インク・コンテナを補充し、インク・コンテナ内を最適圧力範囲に維持するためのものである、と表現される。これは、インク・コンテナに膨張しようとする力を印加し、さらに、補充インクを補充インク貯蔵槽からプリント・カートリッジへと供給することによって達成される。このプロセスにおいて、補充インクの供給は、プリント・カートリッジ内の、電子的に検出されたインク内容量が低くなると開始され、プリント・カートリッジ内のインク内容量が高くなると終了する。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
本発明の実施例は、ここでは、添付図を参照して記載されており、全体にわたって、同様の数字は、同様の要素を参照している。本願明細書において述べられる説明で使用される用語は、単にそれが本発明のある特定の実施例の詳細な説明と連動して用いられているものであり、いかなる限られた、もしくは制限的方法で解釈されることも目的としてはいない。さらに、本発明の実施例は、新しいいくつかの特徴を含むこともあるが、そのいかなるものも、単独でその望ましい属性の原因となったり、もしくは本願明細書に記載された発明の実施にあたって、不可欠なものとなったりすることはない。
【００１３】
最初に図１を参照して、ここでは、インクジェット式プリンタ補充システム１００の、第１実施例の斜視図が示されている。システム１００は、インク貯蔵槽２００、プリンタ・カートリッジ３００および供給ライン４００を有する。プリンタ・ボディの一部に載置されたインク貯蔵槽２００は、インク補充が必要となるとインク貯蔵槽２００からプリンタ・カートリッジ３００に補充インクの流れを引き起こすよう、プリンタ・カートリッジ３００の圧力より比較的高い圧力の下にある、大容量の補充インクを格納可能である。供給ライン４００は、プリンタ・カートリッジ３００のインク・レベルが低くなった場合に補充インクの流れを向けるために、インク貯蔵槽２００を、高速可動プリンタ・キャリッジ１１０に載置されたプリンタ・カートリッジ３００へと接続している。供給ライン４００は、補充インクの流れを制御するための、フロー制御弁４２０を有する。フロー制御弁４２０を挟んで、インク貯蔵槽２００内のインクの相対的高圧力と、プリンタ・カートリッジ３００内のインクの相対的低圧力との間に、差圧が存在する。フロー制御弁４２０が開くと、インク貯蔵槽２００からプリンタ・カートリッジ３００へ、補充インクが流れ始める。弁作動装置４２５は、フロー制御弁４２０のポジションを制御する。あるいは、インク貯蔵槽２００は気圧調節されておらず、むしろ大気圧に晒されており、インク貯蔵槽２００からプリンタ・カートリッジ３００までの補充インクの流れは、ポンプ（図１には図示せず）によって提供される。
【００１４】
インク貯蔵槽２００の相対的高圧力は、多くの異なる方法において達成することができる。例えば、単純な方法は、プリンタ・カートリッジ３００に対して、プリンタのより高い位置に、インク貯蔵槽２００を配置することである。その結果、インク貯蔵槽２００とプリンタ・カートリッジ３００との間は、作動液高差または作動液頭差となる。他の実施例は、インク貯蔵槽２００に必要な圧力を供給するために、ポンプを用いることである。インク貯蔵槽２００内に高圧力をもたらすユニークな方法が、図２に示されている。
【００１５】
インク貯蔵槽２００の切欠側面図である、図２を参照すると、インク貯蔵槽２００は、プリンタ・ボディの固定された部分に、利便的に載置可能であることが認められる。これにより、例えばプリンタキャリッジ（図１のアイテム１１０）のような、プリンタの可動部分に、インク貯蔵槽２００を載置した場合に起こりうる圧力変動を予防することができる。特定の実施例において、インク貯蔵器２００は、圧潰インク・コンテナ２０４をカプセルに入れる、筐体２０２を備えている。インク収容が可能で、また、柔軟に圧潰可能ないかなる構造も、圧潰インク・コンテナ２０４として使用可能である；例えば、それは浮き袋でもよい。若干の実施例では、筐体２０２および圧潰インク・コンテナ２０４は統合可能である。例えば、ジャバラは筐体２０２および圧潰インク・コンテナ２０４のために利用可能であり、その場合、ジャバラは圧潰可能である。
【００１６】
力は、圧潰インク・コンテナ２０４を圧潰させるために一方に偏る。特定の実施例では、その力は、プレートまたはプラットフォームを使って、圧潰インク・コンテナ２０４に力を印加する、スプリング２１０により発生させることが可能である。図２に示される本実施例では、力はピストン２１５および貯蔵槽プレート２２０を通して、圧潰インク・コンテナ２０４に印加される。図２に示すように、スプリング２１０に蓄えられたエネルギーは、スプリング２１０およびピストン２１５間の一種の結合を形成する、スプリング・プラットフォーム２１８への力として印加される。スプリング・プラットフォーム２１８は、スプリング２１０の力をピストン２１５に移し、それは、力が貯蔵槽プレート２２０へも移されるよう、貯蔵槽プレート２２０に接触していても、貼り付けられていてもよい。その後、貯蔵槽プレート２２０は、圧潰インク・コンテナ２０４を圧潰させるように、力を印加する。結果としてこの力は、圧潰インク・コンテナ２０４内で、補充インクの流れを生じさせるのに必要な、インクの圧力の増加を導く。
【００１７】
圧潰インク・コンテナ２０４は、補充が必要となる場合、補充インクをインク貯蔵槽２００から出し、供給ライン（図１および図４のアイテム４００）に送り出すメカニズムを有する。図２に示すように、圧潰インク・コンテナ２０４は、インクを圧潰インク・コンテナ２０４内部から筐体２０２の外に移送する、取り付けられた貯蔵槽チューブ２２５を有する。貯蔵槽隔壁２３０は、供給ライン（図１および図４のアイテム４００）をインク貯蔵槽２００に接続するための、貯蔵槽チューブ２２５および供給ライン針（図４のアイテム４１５として後述）間の結合を形成する。あるいは、いかなる接続部品も、供給ラインおよび貯蔵槽チューブ２２５の間に使用可能である。図１および図３を参照すると、上述の通り、若干の実施例では、圧潰インク・コンテナ２０４を使用するよりむしろ、貯蔵槽に含まれるインクを大気圧に晒している。ムレイ（Ｍｕｒｒａｙ）他に対する米国特許第５，６８６，９４７号明細書（「ムレイ」（「Ｍｕｒｒａｙ」））、それが開示する全てがここで組み込まれる開示は、大気圧に開放された、大容量インク貯蔵槽を有する貯蔵槽システムを記載している。この種のシステムは、圧潰インク・コンテナ２０４に代わるものとして利用でき、補充インクを貯蔵槽からプリンタ・カートリッジ３００まで流れさせる、液体への原動力である、流れエネルギーは、すでに論じた、供給ライン４００の動き、および貯蔵槽３００およびプリンタ・カートリッジ２００間での、いかなる高さ違いによる影響と同じく、供給ライン４００を補充インクが流れるときの粘着性流れ損失からの圧力サージを克服するために、補充インクに加えられる。前述のように、流れエネルギーは、ポンプ（図示せず）の使用、プリンタ上でのプリント・カートリッジ３００より高い位置への貯蔵槽２００の配置、あるいは、公知技術のいかなる他の手段によっても加えれることができる。
【００１８】
再び図２を参照して、若干の実施例では、インク貯蔵槽２００に残るインク量を決定しておくことは有利であり、インク貯蔵槽２００内のインク量を表す電子信号を発することは更に有利となろう。インク貯蔵槽２００内のインクの低レベルでの信号のみが必要なアプリケーションもあり、同様に高レベルでの信号のみが必要なアプリケーションもある。さらに、他の実施例では、例えばおそらく高レベルから低レベルへのインク・レベルの連続表示など、自動車の燃料レベル計器と同様の、レベル連続表示が必要となることもある。これらのアプリケーションおよび特徴は、ユーザのニーズにより決定される。多くの異なるレベル検知および表示装置が存在しており、この機能のために使用可能である。この種のシステムの１つの例が、図２に示されている。図２では、ピストン２１５は、ピストン２１５上のある参照レベルに取り付けられた、位置インジケータ２３５を添付している。本実施例において、圧潰インク・コンテナ２０４のインクの内容量が変わるにつれ、位置インジケータ２３５は、線形経路に沿って上下に移動する。このシステムでは、位置インジケータ２３５は、圧潰インク・コンテナ２０４が満ちているときの最下部エンドポイントから始まり、インクが圧潰インク・コンテナ２０４から移され、内容量が減少するにつれ、上方へと移動する。位置インジケータ２３５は、圧潰インク・コンテナ２０４が空のときに対応する、高エンドポイントで止まる。
【００１９】
上下の位置インジケータ２３５の進行経路エンドポイントの近傍に、それぞれ、低インク・レベル検知器２４０および高インク・レベル検知器２４５を配置してもよい。これらの検知器２４０、２４５は、それぞれ、圧潰インク・コンテナ２０４が空および満ちたときの容積に一致するように配置される。このように、本実施例では、圧潰インク・コンテナ２０４が満ちている場合は、ピストン２１５および位置インジケータ２３５は、その最も低位置にある。その時、位置インジケータ２３５は高レベル検知器２４５のすぐ近くに配置され、高レベル検知器２４５は、プリンタ（図示せず）に、インク貯蔵槽２００が満ちた内容量状態にあることを示す信号を発することができる。逆に、本実施例において、圧潰インク・コンテナ２０４の内容量が空の値へと減少したとき、ピストン２１５および位置インジケータ２３５は、その最も高位置へ来る。この位置で、位置インジケータ２３５は、低レベル検知器２４０のすぐ近くに配置され、低レベル検知器２４０は、プリンタ（図示せず）に、インク貯蔵槽２００が空の内容量状態にあることを示す信号を発することができる。
【００２０】
例えば、図２にあるような、別の装置の位置に対する、ある装置の位置を検出しさらに表示するために使用可能と知られている多くのメカニズムがあり、これらのメカニズムのいずれもが使用可能である。この種のメカニズムの１つの例は、光源および検知器である。このメカニズムでは、位置インジケータ２３５は、ＬＥＤ（発光ダイオード）のような光源であり、上下のレベル検知器２４５、２４０は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）または増倍型光電管などの光センサである。実施例において使用可能な他のメカニズムは、１つ以上のリミット・スイッチである。リミット・スイッチを使用するには、上下レベル検知器２４５、２４０は、それぞれ、位置インジケータ２３５があると閉じる、回路スイッチであってもよい。位置インジケータ２３５は、電気的、機械的、磁気的、光を伴って、もしくはその他により、位置を表示可能である。スイッチが閉じると、そのスイッチと関連する回路が繋がり、圧潰インク・コンテナ２０４の適当なレベルに一致する信号が発生する。上下レベル検知器２４５、２４０は、これらのいずれか、または特定の任意のアプリケーションの必要性に準拠した、別の検知要素であってもよい。
【００２１】
図２Ａは、２つだけよりむしろ多数のインク・レベルでの、貯蔵槽２００内のインク・レベルに比例する信号を作るために使用可能な、他の種類のセンサを例示する。本実施例において、位置インジケータ２５０は、抵抗体片２５５と電気的に接触している。位置インジケータ２５０および抵抗体片２５５は、回路内にある抵抗体片２５５の量に比例する抵抗値を有する回路（図示せず）を形作る。減少する貯蔵槽内のインク・レベルに対応して、位置インジケータが抵抗体片を上がるにつれ、位置インジケータ２５０は、より高い位置で抵抗体片２５５と接触する。回路が抵抗体片２５５の底部に接触している場合、より多くの抵抗体片２５５が回路に存在し、回路の抵抗値はより大きい。回路全体の抵抗は計測可能であり、インク貯蔵槽２００内に残っているインク・レベルと回路の抵抗値の間の一致が続くこととなる。これは、回路の抵抗を検出することにより、プリンタは、満ちているか空であるかのみではなく、むしろ、あらゆるレベルで、貯蔵槽２００のインク・レベルを検知可能であることを意味する。
【００２２】
別の実施例では、位置インジケータ２３５は、それが貯蔵器筐体２０２と共に要素を成すものであるなら、例えば貯蔵槽プレート２２０、スプリング・プレート２１８、もしくは圧潰インク・コンテナ２０４自体など、他の構成要素に取り付け可能である。これらの別の実施例では、高レベルおよび低レベル検知器２４５、２４０は、貯蔵槽２００の、満ちたもしくは空の状態に正確に一致するために適当とされる他の場所に、設置可能である。あるいは、位置インジケータ２５０、および抵抗体片２５５は、図２Ａで連続インク・レベルのために図示したように、貯蔵槽の一部として統合可能である。貯蔵槽２００内に残っているインク量を反映する検知器により発せられる信号は、補充インク流の制御時での利用のために、プロセッサまたはマイクロプロセッサ（図示せず）に、電子リード（図示せず）経由で送られる。加圧され、囲まれた貯蔵槽２００を用いず、むしろ空気に対して開放されている実施例では、他の検知手段が必要となる。この種の例では、タンクに含まれる液体レベルを検出するために、多数の公知手段のいずれかが、使用可能である。例えば、この種の手段は、タンク内の特定のレベルに、２本の電極を使用し、そこにおいて、電極は、タンク内のインクを利用してその回路を形成する。本実施例では、流体レベルが減少し、電極が剥き出しになってしまうと、回路が切れ、この状態を示す信号がプロセッサ（図示せず）に伝達される。
【００２３】
開放タンクのインク・レベルを検出する他の手段は、上記に記載されているのと同様の、光作動スイッチである。ここで、光源および光検知器間の光路は、貯蔵槽２００内のインクの存在によって妨げられる。インクが光路上にない場合、インク・レベルがその検知器により決定されるレベルより下にあることを示す信号が発せられる。複数セットの光源および検知器は、多数のレベルのいずれかでインクを検出するために使用可能であり、または１つの光源を、多数の検知器と連動させて用いることができる。あるいは、インク・レベルの連続は、浮遊位置インジケータおよび上述されている検出手段のいずれかを用いて検出可能である。前述のように、これらの信号は、貯蔵槽２００内に存在するインクが充分でない場合、プリンタ・カートリッジ（図１のアイテム３００）に補充インクの供給を始めないことを確実にするために、使用可能である。ユーザが、どれくらいのインクが残っているかに知るために、貯蔵槽３００を見る場合、ムレイ（Ｍｕｒｒａｙ）において示されているように、レベル表示ウインドウ（図示せず）を装備しておくことは、望ましいものとなるだろう。
【００２４】
図３は、図１に示されたシステムでの、プリンタ・カートリッジ３００の一実施例の切欠側面図である。有利な実施例では、プリンタ・カートリッジ３００は、プリンタが、可能な最高品質の画像を生成することを確実にするための、特定の特徴を有している。第１に、プリンタ・カートリッジ３００のインクの圧力は、プリンタが作動している大気の圧力より、低いものとなっていることが好ましい。ノズル・プレート３０５は、プリンタ・カートリッジ３００に取り付けられる。ノズル・プレート３０５は、印刷動作中のプリント媒体（図示せず）上へ、インクの液滴を放出するノズルを収容している。低いインクの圧力は、インクがノズル・プレート３０５から不注意にもれ出るのを防止する。プリンタ・カートリッジ３００内の圧力は、特定のノズル・プレート３０５およびアプリケーションに適当な範囲に維持されるのが好ましく、さらに、大気圧直下から、水の１５または２０インチと同程度大気圧より低い範囲であってもよい。可能な最高画質を生成させるためには、この圧力範囲は、大気圧より水の２から６インチの間だけ低いことが好ましい。プリンタ・カートリッジ３００内のインクの圧力が大気圧より低すぎる場合、ノズルは圧力差を克服することができなくなり、ノズルの不正確な動作および画質の劣化を引き起こし、さらに悪い場合には、ノズル枯渇またはデプライミングが起こることになる。
【００２５】
特定の実施例の他の特徴は、プリンタ・カートリッジ３００は、補充されるよう構成されており、それによって、それがインクを使い切った場合、プリンタ・カートリッジ３００の高価な取替えを避ける点にある。プリンタ・カートリッジ３００は、ノズル・プレート３０５上のノズルを作動させるのに必要な電子回路（図示せず）を含んでいる。プリンタ・カートリッジ３００交換時には、これらの電子構成要素およびノズル・プレートも捨てられる。従って、プリンタ・カートリッジ３００の取替えは、取替えを必要とするインクを遥かに超えるコストがかかる。必要であるのは、継続的な動作のための、より多くのインクのみである場合、有利なプリント・カートリッジ３００は、プリンタ・カートリッジ３００取替えの比較的高いコストを避けるために、それが含むインクの補充を考慮に入れた構成となる。
【００２６】
図３に示される本実施例では、これらの特徴の双方が、特定の設計機能またはその同等物の編入により、達成可能である。図３のプリンタ・カートリッジ３００は、カートリッジ筐体３１０の操作端もしくはインク放出端に添付されたノズル・プレート３０５を備えている。カートリッジ筐体３１０は、インクを収容するための容積、および、外面上のノズル・プレート３０５を備えるだけでなく、プリンタ・カートリッジ３００の内部構成要素を形成する。カートリッジ筐体３１０の容積は、頂上に位置し、外部環境からプリンタ・カートリッジ３００の内部部分を切り離すキャップ３１２により、完全なものとなる。キャップ３１２は、統合収容構成要素（アイテム３１０および３１２を合わせて）を形成するカートリッジ筐体３１０に対して、着脱可能に添えられるよう設計されてもよく、または、永久に添付されるものでもよい。図３に示した本実施例では、キャップ３１２は、カートリッジ筐体３１０の側面の上端の下へ延びる、下部３１３を有する。この下部３１３は、それ自体とキャップ３１２上部との間に、空スペース３１４を形成する。
【００２７】
インク収容装置は、プリンタ・カートリッジ３００の圧力制御およびインク・レベル・センサ構成要素と共に、図３に示した実施例での、カートリッジ筐体３１０内部に位置している。これらの構成要素は、拡張可能インク室３１５、カートリッジ・プレート３２０、ジャバラ３２５、カートリッジ軸３３０、スプリング・プラットフォーム３３５、およびカートリッジ・スプリング３４０を含む。拡張可能インク室３１５は、プリンタ・カートリッジ３００内のインク貯蔵を構成し、それはカートリッジ・プレート３２０の下部、キャップ３１２の下部をカートリッジ・プレート３２０へ接続するジャバラ３２５の外部、カートリッジ筐体３１０の内壁、およびキャップ３１２の上部により形成される。印刷のために、ノズル・プレート３０５により、インクがカートリッジから引き出されるとき、図３に示されるプリンタ・カートリッジの実施例を調べることにより、拡張可能インク室３１５の内容量が減少し、さらに、補充動作時に内容量が増えることが、認められるだろう。補充インクが拡張可能インク・コンテナ３１５に供給されると、そのインク内容量が増加するにつれて、ジャバラ３２５は縮まり、拡張可能インク室３１５を拡張させる。ジャバラ３２５は、カートリッジ・プレート３２０の外側エッジに取り付けられ、それは一般に、カートリッジ・プレート３２０およびジャバラ３２５との気密封止を形成するために、カートリッジ筐体３１０の内側の端と一致する形状を有する、平坦なプレートである。ジャバラは、例えばポリエステル、ポリエチレンなど、いかなる可撓性薄膜でも形成可能であり、または柔軟性、強さ、もしくは水分抵抗性、または、不浸透性などの、異なる層を伴う合成フィルムにより形成可能である。カートリッジ・プレート３２０およびジャバラ３２５は、カートリッジ筐体３１０と連動して、拡張可能インク室３１５をカプセル化する。カートリッジ軸３３０は、カートリッジ・プレート３２０の上部に取り付けられ、一般にカートリッジ・プレート３２０の上部から、キャップ３１２、３１３の上下部分の間に形成された空所スペース３１４へと延びる、縦ロッドである。スプリング・プラットフォーム３３５は、カートリッジ・プレート３２０の反対側に位置する、軸３３０の先端にある。スプリング・プラットフォーム３３５は、一般に軸３３０の端にある、平坦な環状フランジであり、張力を軸３３０に伝えることができる。
【００２８】
カートリッジ・スプリング３４０は、軸３３０を囲んで、キャップ３１３とスプリング・プラットフォーム３３５の下部部分との間に位置する。カートリッジ・スプリング３４０は、スプリング・プラットフォーム３３５の底面に、スプリング・プラットフォーム３３５を上方へ押し上げるような形で位置する。この力は、その後軸３３０に伝えられ、その後軸３３０から、カートリッジ・プレート３２０へと伝えられる。カートリッジ・プレート３２０は、スプリングの力によって上方へ移動するよう促進され、ジャバラ３２５を圧潰させて、拡張可能インク室３１５を拡張しようとする傾向を有する。拡張可能インク室３１５を拡張させる傾向を有する、カートリッジ・プレート３２０に印加されるこの力は、拡張可能インク室３１５の圧力を制御する。カートリッジ・スプリング３４０の力の下で、拡張しようとする拡張可能インク室３１５の傾向は、ノズル・プレート３０５を挟む圧力差を生成し、印刷が行われない時、もしくは出荷の間に、インクがノズルから不注意に漏れるのを防止することができる。このようにして、図３に示されるプリンタ・カートリッジ３００の実施例では、カートリッジ・スプリング３４０の力を用いて、拡張可能インク室３１５内の圧力が管理される。従って、カートリッジ・スプリング３４０のスプリング力が、本実施例において示される、プリンタ・カートリッジ３００に配置される、拡張可能インク室３１５内のインクの圧力を決定することになる。
【００２９】
スプリングおよびプラットフォーム位置の、他のいかなる構成も、スプリングを有するプリンタ・カートリッジ３００内のインクの圧力を管理するという、この同じ目的を達成するために、利用可能である。この種のシステムの他の実施例は、図３Ａに示されている。図３Ａは、プリンタ・カートリッジ３００に含まれるインクへの負の圧力を維持するために、ねじりスプリング３７０を利用する、プリンタ・カートリッジ３００を示している。プリンタ・カートリッジ３００のインクの量が変わるにつれて、直線状に上下移動するカートリッジ・プレート３２０の代わりに、カートリッジ・プレート３２０は、カートリッジ・プレート３２０の一方の端付近にあるピボット３７５に載置され、そのピボット３７５の周りで回転する。ピボット３７５は、キャップ３１３のような、プリンタ・カートリッジ３００の構造の一部に固定される。プレート脚３７７は、カートリッジ・プレート３２０から伸び、ピボット３７５の周りで、ピン・ジョイントを形成する。インジケータ脚３７８は、ピボット３７５から伸び、プレート脚３７７により形成されるピン・ジョイントに、固く取り付けられている。インジケータ脚３７８は、カートリッジ・プレート３２０がピボット３７５の周りで回転すると、弧状に回転するよう取り付けられたインク・レベル・インジケータ３６０を有している。その進路に沿った各位置での、インク・レベル・インジケータ３６０の位置は、プリンタ・カートリッジ３００内に残るインク量と一致する。プリンタ・カートリッジ・インク・レベルの検出方法およびメカニズムの説明は、以下で提供される。ねじりスプリング３７０は、ピボット３７５の周りで同心に取り付けられ、力を印加するための、コイルから外側へ延びる２つの端を有する。一端はインジケータ脚３７８に対して力を印加し、他端は、キャップ３１３の下部など、プリンタ・カートリッジ筐体の固定部分に対し、力を印加する。インジケータ脚３７８およびプリンタ・カートリッジ３００の固定部分に対し、力を印加することにより、ねじりスプリング３７０は、カートリッジ・プレート３２０を、ピボット３７５の周りで回転させる傾向を持ち、それによってインク室３１５の容積を拡張し、そのインクの圧力を減少させる傾向を有することになる。
【００３０】
さらに、プリンタ・カートリッジ３００に補充インク流を起こさせる手段は、図３に示されている。カートリッジ・チューブ３４５は、インクがカートリッジ筐体３１０を通って、拡張可能インク室３１５に注ぐことを可能にするもので、特定の実施例に含まれる。一実施例では、カートリッジ・チューブ３４５は、図３に示されるように、一般にカートリッジ筐体３１０を通って、または、キャップ３１２の一部を通って、もしくは、プリンタ・カートリッジ３００の他の部分を通って突き出す、管形状である。カートリッジ・チューブ３４５は、その一端が拡張可能インク室３１５に達する。プリンタ・カートリッジ３００から延びる他端には、それに取り付けられるカートリッジ隔壁３５０がある。カートリッジ隔壁３５０は、従来技術において、挿入される針を受けるための、共通タイプのものである。あるいは、隔壁および針接続は、いかなるタイプの接続部品とも取り替え可能である。従って、カートリッジ・チューブ３４５、およびカートリッジ隔壁３５０は、プリンタ・カートリッジ３００の外部から、拡張可能インク室３１５内部へと補充インクが通るのための、流体経路を形成する。
【００３１】
図３および図３Ａに示したように、実施例は、拡張可能インク室３１５内に残るインク量を検出し、インク量に一致する信号を発するための検知手段を装備可能である。特に、図３に示されたプリンタ・カートリッジ３００の実施例の検知手段は、キャップ３１２の空所スペース３１４にあるが、それはプリンタ・カートリッジ３００上または内の、どこか他の所に位置していてもよく、または図３Ａ、図３Ｂに示された実施例の、インジケータ脚３７８に位置していてもよい。検知手段は、位置表示装置、および１つ以上の検出装置を含んでいてもよい。例えば、図３、図３Ａおよび図３Ｂに示した実施例では、インク内容量インジケータ３６０および２つの内容量検知器である、高インク内容量検知器３６２および低インク内容量検知器３６４を含んでいる。図２の実施例において述べられたインジケータおよび検知器に類似して、インク内容量インジケータ３６０は、インク内容量検知器３６２、３６４に、その状態を送るいかなる装置でもよい。上記のように、インク内容量インジケータ３６０は、ＬＥＤまたは磁石であってもよく、または、拡張可能インク室３１５のインクの内容量と一致するインク内容量検知器３６２、３６４で信号を発する位置検出のために、共通して用いる、他のどんな表示手段であってもよい。
【００３２】
図３では、インク内容量インジケータ３６０は、スプリング・プラットフォーム３３５に取り付けられている。他の実施例では、例えば図３Ａおよび図３Ｂのインジケータ脚３７８など、その位置が拡張可能インク室３１５内のインク内容量と一致する、他のいかなる構成要素にも取り付け可能である。他の構成要素は、カートリッジ・プレート３２０、軸３３０、カートリッジ・スプリング３４０またはジャバラ３２５を含んでいてもよい。インク内容量インジケータ３６０は、拡張可能インク室３１５の低レベル内容量に対応した最下進行点、および拡張可能インク室３１５の高レベル内容量に対応した最上進行点を伴って、上下に移動する。最上および最下進行点の一方または両方には、対応するインク内容量検知器３６２、３６４が、位置インジケータ３６０の存在を検出するために位置している。若干の実施例では、低インク内容量検知器３６４のみが、低インク内容量信号を生成するために提供される。低インク内容量信号は、プリンタ・カートリッジ３００への、補充インクの流れを開始するために使用可能である。もう１つの実施例では、上下のインク・レベル検知器３６２、３６４の双方ともが、拡張可能インク室３１５の上下レベルに対応する信号を発するために提供され、それらは、補充インクの流れの開始・停止を含む、プリンタによる様々な制御機能のために利用可能である。記載されている検知器と同様に、高内容量検知器３６２および低内容量検知器３６４は、ＣＣＤまたは増倍型光電管のような光センサによるものであってもよく、それらは、回路のリミット・スイッチであっても、磁気タイプであっても、もしくは、従来技術において共通に利用される、他のいかなる種類の検知器であってもよい。若干の実施例では、多くの可能なインク内容量のインク・レベルに一致する信号を提供するために、その進行に沿った場所のいずれかで、位置インジケータ３６０の位置を検出できる検知器が利用可能である。例えば、図２Ａに示される抵抗体片２５５は、上述のように、プリンタ・カートリッジ３００において、インク・レベルの連続を示すために使用可能である。検知器により発せられる信号は、その後、プリンタ・カートリッジ３００上へ組み込まれた電子リードを経て、または独立電子リード（図示せず）を通って、プロセッサ（図示せず）に伝えられる。プロセッサは、プリンタ・オペレーティング・プロセッサであってもよく、独立プロセッサであってもよく、または、コンピュータのプリンタ・オペレーティング・プロセッサの一部であってもよい。信号は、その後、プリンタ・カートリッジ３００への補充インクの流れを制御するために、プロセッサによって利用される。加えて、拡張インク室３１５に印加される力が、特性が判明しているカートリッジ・スプリング３４０によって決定されるので、インク室３１５のインクの圧力は、インク室３１５の内容量の関数となり、プリンタ・カートリッジ３００により発せられる信号は、同様にプリンタ・カートリッジ３１５のインクの圧力を示すために利用できる。
【００３３】
図３Ｂは、図１に示されるシステムで利用可能な、プリンタ・カートリッジ３００の代わりの実施例を示している。本実施例では、ノズル・プレート３０５は、プリンタ・カートリッジ３００の一部ではない。プリンタ・カートリッジ３００は、代わりに単にノズル・プレート３０５にインクを供給するだけであり、それは印刷ヘッド３８５を経て、プリンタ・キャリッジに添付される。本実施例では、プリンタ・カートリッジ３００は、取り扱いの間、インクがプリンタ・カートリッジ３００から流れ出るのを防止する、弁アセンブリ３８０を備えている。弁プレート３８１は、他の弁アセンブリ３８０を支持するために、カートリッジ筐体３１０の内壁に固く取り付けられる。バルブ・スプリング３８２は、弁プレート３８１に装着され、プリンタ・カートリッジ３００からのインクの流れを開始させたり止めたりする、弁アセンブリ３８０を開閉するボール３８３に対して、力を印加している。ボール３８３は、ボール３８３の外面と、均一に、そして、一様に合致する表層を有する、カートリッジ筐体３１０内の環形ホールである弁座３８４に対して定位する。バルブ・スプリング３８２は、弁プレート３８１とボール３８３の間で圧縮され、弁座３８４に向かってボールが収容される傾向を生じさせるように、ボール３８３上に力を印加する。プリンタ・カートリッジ３００からのインクの流れを開始させるためには、ボール３８３を座から外すよう、バルブ・スプリング３８２の力に打ち勝たねばならない。プリンタ・カートリッジ３００が、キャリッジまたは特に印刷ヘッド３８５、ボール３８３と係合している印刷ヘッド３８５、上に設置されるときに、座３８４からそれを外すことによって、プリンタ・カートリッジ３００からのインクの流れを、ノズル・プレート３０５の方へ導くことができる。印刷ヘッド３８５は、プリンタ・カートリッジ３００が設置されるときに、弁アセンブリ３８０内でボール３８３を、嵌合して外す形に成形される。図３Ｂに示される実施例により、プリンタ・カートリッジ３００および印刷ヘッド３８５は、それぞれに交換可能であることが認められ、さらに、プリンタ・カートリッジ３０５、もしくは印刷ヘッド３８５の取替えが必要な場合、捨てられる構成要素の量をさらに制限する。
【００３４】
ここで、図４を参照すると、図１のシステムの一実施例のインク供給ライン４００の切欠側面図が示されている。図４は、さまざまな実施例で使用可能な、供給ライン４００の若干のパーツを示している。供給チューブ４０５は、一般に貯蔵槽端４０６およびカートリッジ端４０７を有する可撓性チューブであり、加圧されたインクを含み、それを貯蔵槽端４０６から、カートリッジ端４０７へと移動させることが可能である。可撓性供給チューブ４０５は、インク貯蔵槽（図１および図２のアイテム２００）が位置する静止位置から、媒体上にインクを塗布するとき、印刷媒体上を前後に移動するキャリッジ頭部（図示せず）までの、流体経路を形成するための、十分な長さへの適応性、および、十分な可撓性を持っている。供給チューブ４０５は、プリント・キャリッジ（図示せず）が印刷媒体を横切って、前後に進行するときに、それに対して不必要な引きずりを生成してしまうのを避けるに十分に軽い素材で利便的に作成可能である。図３および図４を参照すると、カートリッジ針４１０は、一般に補充インクが供給ライン４００からプリント・カートリッジ３００へ流れることができるよう、カートリッジ隔壁３５０に挿入される、十分小さく細長い、狭いチューブである。カートリッジ針４１０は、インクが供給チューブ４０５から流れるときに、インクを含むよう、一方の端は供給チューブ４０５へ添付され、他端は、インクがプリント・カートリッジ３００内に流入することができるよう、カートリッジ隔壁３５０に挿入される。貯蔵槽針４１５は、供給チューブ４０５の貯蔵槽端４０６に添付される。貯蔵槽針４１５は、構造上、一般にカートリッジ針４１０と類似しており、同様に供給チューブ４０５に添付される。図２および図４を参照すると、貯蔵槽針４１５は、インクがインク貯蔵槽２００から出て、供給チューブ４０５へ移ることができるような、流体経路を形成するために、貯蔵槽隔壁２３０に挿入することができる。
【００３５】
弁４２０および対応する弁作動装置４２５は、カートリッジ針４１０と貯蔵槽針４１５との間の位置に、供給チューブ４０５に沿って設置される。弁４２０は、適当な形で供給チューブに取り付けられ、それによって、弁４２０は、供給チューブ４０５を経由したインクの流体経路を形成し、または固定可能とする。弁４２０は、液体のための流体経路を形成または固定するために使用可能な、本技術で公知となったいかなるタイプのものでもよい。こうしたタイプには、ボール弁、ゲート弁、蝶形弁およびニードル弁が含まれるが、フロー制御弁のいかなるタイプも利用可能である。弁筐体に取り付けられる弁作動装置４２５は、弁４２０の位置を制御する。弁作動装置４２５は、電気作動装置、ソレノイド、水力の作動装置、空気力の作動装置またはユーザによる動作のための手動作動装置を含むが、これに限らず弁位置決め分野で一般に使われる、いかなる作動装置でもあってもよい。特定の実施例では、弁作動装置４２５は、プリンタ内、またはコンピュータ内、もしくは、他のプリンタを制御する装置のいずれかに位置する、プロセッサ（図示せず）からの制御信号を受信する。プロセッサ（図示せず）は、いつ弁４２０を作動させるべきかを、弁作動装置４２５に知らせる。弁作動装置４２５は、補充インクの流れ率制御を可能にするために、弁４２０を単なる開閉位置より多くの状態に置くことができてもよい。
【００３６】
操作方法は、図１から図４を参照することによって説明可能である。特に、プロセッサ（図示せず）は、プリント・カートリッジ・レベル検知手段３６０、３６２、３６４から、低インク・レベル信号を受け取り、供給ライン４００を通る流体経路を形作るために、弁４２０を位置させる弁作動装置４２５に送られる制御信号を生成することにより、応答する。貯蔵槽スプリング２１０によって圧潰インク・コンテナ２０４へと印加される力は、圧潰インク・コンテナ２０４内部に圧力を発生させ、それによって、インクは貯蔵槽２００から出て、供給チューブ４０５および弁４２０を経由し、プリント・カートリッジ３００への供給ライン４００を流れることが可能となる。インクは拡張可能インク・コンテナ３１５内に流入し、そのコンテナを拡張し、それによって位置インジケータ３６０を、低インク・レベル検知器３６２から遠ざけ、さらに高インク・レベル検知器３６４に向かう方向へ移動させる。拡張可能インク・コンテナ３１５内のインク・レベルが、特定のレベルに達すると、高いインク・レベル検知器３６４はこの状態を感知して、対応する信号を発し、それをプリンタ（図示せず）へ送る。プリンタは、高インク・レベル検知器３６４から、高インク・レベル信号を受け取り、弁作動装置４２５のための制御信号を発し、それは制御信号を受信すると、即座に、貯蔵槽２００からプリント・カートリッジ３００までの補充インクの流れを固定するために、弁４２０を別のポジションに移す。
【００３７】
再び図１から図４を参照して、若干の実施例では、圧潰インク・コンテナ２０４のインク・レベルのためのレベル検知器２４０、２４５は、補充インクの流れを開始し、固定する際の考慮のため、やはりプリンタに送られる、貯蔵槽インク・レベル信号を発する。貯蔵槽２００に、プリント・カートリッジ３００へと流れるインクがない場合、この種の信号は、プリンタが補充インクの流れを開始するために弁を開けるのを防止することができる。多くの他の機能は、貯蔵槽２００からのインクの流れの制御において、プロセッサまたはプリンタによって実行可能である。これらは、プリンタ機能および性能を最大限引き出す、最適な補充タイミングを決定するために、貯蔵槽２００もしくはプリント・カートリッジ３００内の、ユーザ関連のインク・レベル設定値に指示を与えるたり、または、プリンタが印刷している画像を分析することを含むことも可能である。他の高度な制御機能は、補充作動の間、プリント・カートリッジ３００の圧力変動を最小化するために、弁４２０を有する供給ライン４００での、補充インクの流れ率を制御することを含む。従って、補充インクの供給を制御するためにプロセッサを利用することは、多数がカートリッジに位置するため、カートリッジ交換時に、交換されなければならない、補充インク供給制御のための機械式制御手段を利用するといった、現在のシステムを超えるいくつかの効果を提供する。
【００３８】
図４Ａは、ポンプ４３０を用いた供給ライン４００に代わる実施例を示している。図１から図４Ａを参照すると、ポンプ４３０は、補充インクに流れエネルギーを付加し、それによって貯蔵槽２００からプリンタ・カートリッジ３００への、補充インクの流れを制御するために用いられる。これは、貯蔵槽３００を加圧するよりむしろ、大気圧に開放し、それによって、より単純な構造が可能となる。ポンプ４３０は、ある意味で上述した弁４２０を伴った実施例のそれと同様のプロセッサ（図示せず）から信号を受け取るポンプ・コントローラ４３５により起動される。使用するポンプは、単純な蠕動ポンプなど、例えば液体に流れエネルギーを付加する分野において公知の、いかなるポンプであってもよい。
【００３９】
図４および図４Ａに示される実施例を利用することにより、いくつかの効果が達成される。例えば、過去のシステムがこの機能を実行することができなかったのに対して、このシステムでは、ノズルがアンプライムされると、プリンタ・カートリッジ（図３のアイテム３００）に対する加圧インクの供給を通して、ノズルをプライムするために使用してもよい。さらに、図１および図４Ａを参照して、ユーザがインク・タイプを変えたい場合に、ポンプ４３０を用いると、供給ライン４００を洗い流すという単純な方法が可能となる。異なるインク・タイプは異なるアプリケーションに対して適当であり、供給ライン４００は交換のために洗われねばならない。ユーザがシステムを洗浄するために、他の若干の構成要素を加えなければならなかったり、もしくは、プリント・ノズルのサイフォンによる緩慢なシステム洗浄よりむしろ、ポンプ４３０の使用により、ポンプ４３０を用いたシステム洗浄が可能となる。加えて、プリンタ・カートリッジの好適な負の圧力範囲は、インク・タイプが異なると、変化してしまう。プロセッサ、またはプリンタ・コントローラ、またはコンピュータに、プリンタ・カートリッジ３００内のインク量の関数として、補充インクの供給を制御させることにより、様々なタイプのインクのための、適正な負の圧力範囲が、維持可能となる。これはプリンタ・カートリッジのインクへの負の圧力が、プリンタ・カートリッジ３００内のインク量に従って変化するためであり、補充プロセスは、適正な圧力範囲に一致するレベルに、適切に対応したレベルを維持可能である。これは、他の補充システムによっては達成できない。
【００４０】
プロセッサという用語は、一般の感覚で使用され、本願明細書において開示される実施例と関連して記載されるプロセッサの機能は、一般の多目的プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに特定の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または、他のプログラム可能な論理装置、ディスクリート・ゲート、またはトランジスタ論理、ディスクリート・ハードウェア構成要素、または本願明細書に記載されている機能を実行するための、これらのいかなる組合せもでもよい。多目的プロセッサは、プロセッサという用語から連想されるが、それに代わり、プロセッサはいかなるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくはステート・マシンであってもよい。プロセッサは、また、例えばＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサまたはコンピュータ、ＤＳＰコアと連携した１つ以上のマイクロプロセッサ、またはこの種の他のいかなる構成も、コンピュータの組合せとしてインプリメント可能である。
【００４１】
図５は、光源および光センサを利用した、一実施例での、位置検出システム５００の側面図である。図２、図３および図５を参照して、位置インジケータ２３５、３６０のいずれかの進行での、高低双方のレベル設定点の検出機能は、１台の位置検知器５０２によって実行可能である。図５は、これを達成する単純なシステムを示しており、そこにおいて、進行対象の２つの位置は、１台の位置検知器５０２を用いて検出される。この図は、干渉がない場合、位置検知器５０２により受け取られ登録される信号を送信機５０３が送り出すように、相対的に整列配置された送信機５０３および位置検知器５０２を示している。送信機５０３は、光エネルギー、電波、磁気波、または位置検知器５０２によって検出および登録可能な分子さえ送信することができる。伝送および検出は、一般に送信機５０３から位置検知器５０２までの伝送方向に対して垂直な経路に沿って進行する、パドル５０１により邪魔をされる。
【００４２】
図２、図３および図５を参照して、パドル５０１は、上述の実施例で用いられる場合、これらの図に示された位置インジケータ２３５、３６０のように、垂直方向に移動することができる。パドル５０１が、その進行の最下点にある場合は、それは、送信機５０３から位置検知器５０２までの伝送経路５１０を露出させている。パドル５０１が、その低進行設定点から上がり始めると、パドル上部は、送信機５０３および位置検知器５０２の間で、伝送経路５１０を妨げ、それにより、位置検知器５０２は、送信機５０３により送信された信号を受信するのを妨げられる。プリンタのプロセッサ（図示せず）は、停止信号を受け取り、それにより、パドル５０１がその進行進路の下部にもはやないと判断する。パドル５０１が、その最上進行設定点まで進行を続けると、送信機５０３から位置検知器５０２に対する送信は、パドル５０１により妨害され続ける。パドル５０１がその最上進行設定点に到達すると、パドル５０１の下部は、伝送経路５１０を露出させ、送信機５０３および位置検知器５０２間の信号伝送が可能となる。プリンタのプロセッサ（図示せず）は、信号の存在を知らされ、プロセッサは、パドル５０１がその最上進行設定点にいると判断する。加えて、貯蔵槽２００が空の場合、プロセッサは、プリンタ・カートリッジ３００を補充するのを妨げるために、貯蔵槽２００およびプリンタ・カートリッジ３００双方からの信号を利用することができ、それによってプロセッサは、パドルがその上下の進行のどこに位置しているかを見失うことを防止する。あるいは、力が不注意に消失した場合はいつでも、補充作動が、不用意にプリンタ・カートリッジ３００を過剰満杯にしないよう、プロセッサは満杯状態のプリンタ・カートリッジ３００のデフォルト設定を失敗させることができる。この手段により、それぞれインク貯蔵槽２００およびプリンタ・カートリッジ３００の、インクの現在の内容量に一致する、貯蔵槽プレート２２０またはカートリッジ・プレート３２０の位置は、それぞれのインク・コンテナの上下インク・レベル双方を示すための、２台の検知器を使用するよりむしろ、１つの位置インジケータ５０１と、１台の位置検知器５０２を使用して決定することができる。
【００４３】
あるいは、１つの信号だけが利用されるよう、位置検出システム５００をセットアップすることができる。この種の実施例において、位置インジケータ５０３は、パドル５０１の高進行設定点もしくは低進行設定点のいずれかに対応する位置検知器５０２に、信号を送ることができる。位置検知器５０２は、その後、その設定点に対応した、プリンタによって利用される信号を発する。例えば、位置検出システム５００は、プリンタ・カートリッジ（図３のアイテム３００）の低インク・レベルを示すために、プリント・カートリッジ（図３のアイテム３００）内で使用可能である。この種の状況において、パドル５０１は、最下進行設定点にあって、位置インジケータ５０３を位置検知器５０２へ露出させていてもよい。位置検知器５０２は、その後、プリント・カートリッジ（図３のアイテム３００）が、インク低位置にあることを示す信号を、プリンタ（図示せず）に送信可能である。プリンタは、その後、補充シーケンスを開始することができる。補充シーケンスが発生すると、パドル５０１は上方へと移動し、位置インジケータ５０３および位置検知器５０２間の伝送を妨げる。そして、それにより、位置検知器５０２から発せられる信号は切断される。プリンタは、その後、プリント・カートリッジに送られる補充インクの量を制御するために、タイミング・シーケンス、もしくは他の若干のフロー制御シーケンスを使用することができる。
【００４４】
このように、本発明は、プリンタ・カートリッジのインクの適正圧力を維持すると共に、インクが使い尽くされた後も、プリンタ・カートリッジの連続使用を可能にする、インク・カートリッジ補充システムおよび方法を提供することにより、プリンタ・カートリッジの分野の課題を解決している。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット式プリンタ上のプリント・カートリッジへのインク補充のためのシステムの第１実施例の斜視図である。
【図２】図１のインク貯蔵槽の線２‐２に沿った切欠側面図である。
【図２Ａ】図１のインク貯蔵槽の他の実施例を示す、図１の線２−２に沿った切欠側面図である。
【図３】図１のプリント・カートリッジの線３‐３に沿った切欠側面図である。
【図３Ａ】図１のプリント・カートリッジの他の実施例を示す、図１の線３‐３に沿った切欠側面図である。
【図３Ｂ】図１のプリント・カートリッジのさらに他の実施例を示す、図１の線３‐３に沿った切欠側面図である。
【図４】図１のインク供給ラインの切欠側面図である。
【図４Ａ】図１のインク供給ラインの他の実施例の切欠側面図である。
【図５】図１のインク貯蔵槽またはプリント・カートリッジの実施例において利用される、光源および光センサを用いた、位置インジケータの側面図である。
【符号の説明】
１００ インクジェット式プリンタ補充システム、 ２００ インク貯蔵槽、 ３００ プリンタ・カートリッジ、 ４００ 供給ライン、 ４２０ フロー制御弁。

Claims (27)

1. 貯蔵槽から拡張可能インク・コンテナを補充し、インクジェット式プリンタでの使用のために、拡張可能インク・コンテナの適正圧力範囲を維持する方法であって、以下を含む：
   拡張力を拡張可能インク・コンテナに印加すること；
   圧潰力を貯蔵槽に印加すること；および
   拡張可能インク・コンテナに、貯蔵槽からインクを移動させること、そこにおいて、インクの転送は電子的に制御され、拡張可能インク・コンテナ内のインク内容量が、第１値まで減少すると開始され、拡張可能インク・コンテナのインクの内容量が第２値まで増加すると終了する。
2. 拡張力が、拡張するスプリングにより印加され、そこにおいて、拡張するスプリングの力が、拡張可能インク・コンテナ内のインクの圧力を制御する、請求項１に記載の方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、さらに以下を含む：
   拡張可能インク・コンテナの内容量をモニタし、補充インクの流れを制御するプロセッサによって用いられる、拡張可能インク・コンテナの内容量に対応する、一組の第１信号を生成すること；および
   第１信号に応答して、インクの流れを制御すること。
4. 貯蔵槽が浮き袋から成る、請求項３に記載の方法。
5. 貯蔵槽が圧潰スプリングにより圧潰され、圧潰スプリングの力が、貯蔵槽からインクの供給圧を決定する、請求項３に記載の方法。
6. プロセッサが、補充インクの流れを制御するために、フロー制御弁を利用する、請求項５に記載の方法。
7. 電子的に貯蔵槽のインク内容量をモニタし、貯蔵槽のインク内容量に対応する一組の第２信号を生成し、そこにおいて、その第２信号が、プロセッサに貯蔵槽のインクの量を伝えることをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. インクジェット式プリンタであって、以下を含む：
   拡張するようバイアスがかけられ、補充インクを受けるよう構成された、拡張可能インク・コンテナ；
   圧潰するようバイアスがかけられ、拡張可能インク・コンテナに補充インクを供給するよう構成された貯蔵槽；および
   拡張可能インク・コンテナ内のインクの第１量および第２量を検出するよう構成された電子内容量検知器、そこにおいて、補充インクの流れは、拡張可能インク・コンテナ内のインク量が第１量へ減少すると開始され、拡張可能インク・コンテナ内のインク量が第２量まで増加すると終了する。
9. 拡張可能インク・コンテナを収容するよう構成されたプリント・カートリッジを有するインクジェット式プリンタにおいて、インク・コンテナを補充して、インク・コンテナ内に、好適な圧力範囲を維持する方法であって、以下を含む：
   インク・コンテナを拡張する傾向がある力を、インク・コンテナに印加すること；
   インク・コンテナに含まれるインク内容量に対応した電子信号を検出すること；および
   プリント・カートリッジの外部に位置する弁を用いて、貯蔵槽からプリント・カートリッジへの補充インクの供給を制御すること、そこにおいて、インク・コンテナ内のインク内容量が小さい場合に、補充インクの供給が開始され、インク・コンテナ内のインク内容量が大きい場合に、補充インクの供給が終了する。
10. 拡張可能インク・コンテナを収容するよう構成されたプリント・カートリッジを有するインクジェット式プリンタにおいて、インク・コンテナを補充して、インク・コンテナ内に、好適な圧力範囲を維持する方法であって、以下を含む：
    インク・コンテナを拡張する傾向がある力を、インク・コンテナに印加すること；
    インク・コンテナに含まれるインク内容量に対応した電子信号を検出すること；および
    プリント・カートリッジの外部に位置するポンプを用いて、貯蔵槽からプリント・カートリッジへの補充インクの供給を制御すること、そこにおいて、電子的に決定されたインク・コンテナ内のインク内容量が小さい場合に、補充インクの流れが始まり、電子的に決定されたインク・コンテナ内のインク内容量が大きい場合に、補充インクの流れが終了する。
11. インクジェット式プリンタ・カートリッジ内の拡張可能インク・コンテナを補充し、拡張可能インク・コンテナ内のインクの所望圧力範囲を維持するシステムであって、以下を含む：
    拡張力を拡張可能インク・コンテナに印加するための手段；
    貯蔵槽内に収容されたインクを補充するための流れエネルギーを与える手段；および
    補充インクを貯蔵槽から拡張可能インク・コンテナへと移すための手段、そこにおいて、補充インクを移すための手段は、拡張可能インク・コンテナ内のインク量が、電子的に判断された第１値へ減少すると、転送を開始し、拡張可能インク・コンテナ内のインク量が、電子的に判断された第２値まで増加するときに、転送を終了する。
12. 拡張可能インク・コンテナ内のインクの一つ以上の量を電子的に判断し、および、インクの転送を制御するために、拡張可能インク・コンテナ内のインク量に対応する、一組の第１信号を提供するための手段をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 貯蔵槽のインクの１つ以上のレベルの存在を、電子的に判断し、および、貯蔵槽のインクのレベルに対応する一組の第２信号を提供するための手段をさらに含み、そこにおいて、一組の第２信号が貯蔵槽のインクのレベルを示すために利用される、請求項１２に記載のシステム。
14. 拡張可能インク・コンテナ内のインク・レベルを電子的に判断するための手段がリミットスイッチである、請求項１１に記載のシステム。
15. 拡張可能インク・コンテナ内のインク・レベルを電子的に判断するための手段が、フォトセンサおよび光源である、請求項１１に記載のシステム。
16. 貯蔵槽内のインク・レベルを電子的に判断するための手段が、リミットスイッチである、請求項１２に記載のシステム。
17. 貯蔵槽内のインク・レベルを電子的に判断するための手段が、フォトセンサおよび光源である、請求項１２に記載のシステム。
18. 貯蔵槽内のインク・レベルを電子的に判断するための手段が、抵抗体片から成る、請求項１２に記載のシステム。
19. 請求項１２に記載のシステムにおいて、インクの移送手段が、以下を含む補充チューブを含む：
    拡張可能インク・コンテナに操作可能に接続されたカートリッジ端；
    貯蔵槽に操作可能に接続された貯蔵槽端；および
    カートリッジ信号に応答し、補充インクの流れを制御するよう構成された、流れ制御弁。
20. 一組の第１信号を受信し、前記一組の第１信号に応答して、フロー制御弁を操作するよう構成されたプロセッサをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
21. プロセッサが、一組の第２信号を受信し、前記一組の第２信号に応答して、フロー制御弁を作動するよう、さらに構成された、請求項２０に記載のシステム。
22. プリンタ・カートリッジ内のインクの圧力の所望の範囲を維持すると共に、インクジェット式プリンタ・カートリッジを補充するためのシステムであって、以下を含む：
    拡張可能インク・コンテナ；
    拡張可能インク・コンテナを拡張させるようバイアスされた力を印加するのに適応した、第１弾性部材；
    プリンタ・カートリッジから離れて、インクジェット式プリンタ上に載置された、圧潰可能インク貯蔵槽；
    圧潰可能インク貯蔵槽を圧潰させるようバイアスされた力を印加するのに適応した、第２弾性部材；
    圧潰可能インク貯蔵槽から、拡張可能インク・コンテナへと補充インクを移動させるのに適した補充ライン；
    拡張可能インク・コンテナのインクの量が、第１値に減少すると、第１組の信号を発し、拡張可能インク・コンテナ内のインク量が、第２値まで増加すると、第２組の信号を発するのに適している、電子インク・レベル検知器；
    圧潰可能インク貯蔵槽から拡張可能インク・コンテナへの、補充インクの流れを、開始させたり止めたりするのに適応した、フロー制御弁および弁作動装置；および
    第１組の信号を受信し、そこにおいて補充インクを流れ始めさせるよう、弁作動装置に開放制御信号を送るのに適していて、さらに、第２組の信号を受信し、そこにおいて補充インクの流れを止めるよう、弁作動装置に閉鎖制御信号を送るのに適しているプロセッサ。
23. プロセッサが、さらに、圧潰可能インク貯蔵槽内のインクの１つ以上の量と一致する、貯蔵槽インク・レベル信号を受信するのに適している、請求項２２に記載のシステム。
24. インクジェット式プリンタ・カートリッジであって、以下を含む：
    可変内容量のインクを含むのに適した、
    拡張可能インク・コンテナ；
    前記拡張可能インク・コンテナを拡張させるようにバイアスされた弾性部材；および
    前記拡張可能インク・コンテナ内のインクの、前記内容量を示す、少なくとも１つの電子信号を発するのに適した、前記可変内容量に応答する電子インク・レベル・インジケータ。
25. 前記圧力インジケータが、拡張可能インク・コンテナの可動部分の位置を示すのに適している位置インジケータと、前記位置インジケータに応答し、前記電子信号を発するのに適した、１つ以上の位置検知器とをさらに含んでいる、請求項２４に記載のインクジェット式プリンタ・カートリッジ。
26. インクジェット式プリンタ・カートリッジであって、以下を含む：
    可変内容量のインクを収容するのに適した、拡張可能インク・コンテナ；
    前記拡張可能インク・コンテナを拡張させるようバイアスされた弾性部材；および
    前記拡張可能インク・コンテナ内のインクの、前記内容量の圧力を示す、少なくとも１つの電子信号を発するのに適した、前記可変内容量に応答する、電子インク圧力インジケータ。
27. 前記圧力インジケータが、拡張可能インク・コンテナの可動部分の位置を示すのに適している位置インジケータと、前記位置インジケータに応答し、前記電子信号を発するのに適した、１つ以上の位置検知器をさらに含んでいる、請求項２６に記載のインクジェット式プリンタ・カートリッジ。

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