JP2806987B2

JP2806987B2 - インクジェットプリンタのインク供給装置

Info

Publication number: JP2806987B2
Application number: JP1226359A
Authority: JP
Inventors: レオナルド・バルザー
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1988-09-02
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: US4929963A; JPH02107453A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、プリンタに関するものであり、とりわけ、
インクジェットプリンタのためのインク送出システムに
関するものである。

［従来技術およびその問題点］コンピュータ及び情報を発生する同様のタイプの装置
からの出力を、紙のようなプリント媒体にプリントする
のに、プリンタが用いられる。一般に利用可能なタイプ
のプリンタには、衝撃式プリンタ、レーザープリンタ、
及び、インクジェットプリンタがある。インクジェット
プリンタは、インク供給源から紙へ微細流（ファイン・
ストリーム）または小滴の形でインクを転送する。

一般的なタイプのインクジェットプリンタの１つが、
熱式（サーマル）インクジェットプリンタである。典型
的な熱式インクジェットプリンタの場合、所定のプリン
ト経路に沿って移動するプリントヘッドの放出キャビテ
ィ内に、少量のインクが含まれている。放出キャビティ
は、その壁面に電気抵抗器が設けられている。精密に設
定された時点に、電流がこの抵抗器に通されて、抵抗器
が加熱され、さらに、抵抗器にすぐ隣接したインクが加
熱されることになる。加熱されたインクの一部は、蒸発
し、膨張して、キャビティからインクの小滴を押し出
し、紙に衝突させて、付着させる。

本発明は、インクをプリントヘッドに供給する方法を
取り扱ったものである。プリントヘッドにインクを供給
するため、多数のアプローチがなされてきた。従来式イ
ンクジェットプリンタの１つのタイプでは、インク供給
は、プリントヘッドに取りつけられた容器の内側に支持
されているサック内で行なわれる。容器内部は、大気圧
をわずかに下まわる圧力に保たれているので、サック内
のインクも、大気圧を少し下まわる圧力になる。この減
圧は、抵抗器に加熱パルスのない場合に、プリントヘッ
ドからインクが漏れるのを防止するために必要になる。

リザーバからのインクは、毛細管を通って放出キャビ
ティへ吸い込まれる。放出されたインクとちようど正確
に入れ代る量のインクが、毛細管を介して吸入されるの
で、小滴の放出後、放出キャビティは、すぐに再充填さ
れることになる。サックリザーバシステムは、さまざま
なタイプのインクジェットプリンタに有効に働くので、
該産業での標準になっている。

しかしながら、従来のリザーバシステムには、いくつ
かの欠点がある。場合によっては、適正な負のシステム
圧の維持が困難なこともある。可動プリントヘッドにリ
ザーバが取りつけられるので、プリントヘッド、取付け
具、及び、横行メカニズムとその電源の重量及びコスト
が、別のやり方で必要とされる重量及びコストよりも増
大することになる。サック内で形成される気泡が毛細管
に吸入されると、放出器がインク切れになって、インク
放出に支障をきたすことになる。

従来のインクジェットプリンタについてのもう１つの
重要な関心事は、プリントヘッドにおける熱の発生であ
る。各小滴は、プリントヘッドから放出されるので、イ
ンクを蒸発させて、小滴を押しやるのに用いられる熱の
一部は、プリントヘッド内に保持されることになる。こ
の熱がしだいに上昇し、プリントヘッドの温度が変化し
て、放出性能に変化を生じることになる。すなわち、高
速で、大量のインクを放出するように、プリントヘッド
を動作させると、その温度は、それ以上の動作に支障を
きたすほど上昇する可能性がある。熱の発生は、いくつ
かのインクジェットプリンタにとって、プリント能力、
出力の質、及び、速度に制限を加える主要因の１つであ
る。

インクジェットプリンタにインクを供給する方法の改
良が必要とされている。新しいアプローチでは、このイ
ンク供給システムが遭遇する問題を回避し、さらに、熱
の発生及び気泡のたまる問題の解決に寄与することが望
ましい。本発明は、この要求を満たすものであり、さら
に、関連した利点が得られるようにするものである。

［解決しようとする問題点および解決手段］本発明は、インクジェットプリントのために改良され
たインク供給システムを提供するものである。新規のシ
ステムは、固定インク供給源が可動プリントヘッドキャ
リッジに取りつけられていないので、インク供給源がキ
ャリッジに取りつけられるシステムに比べると、キャリ
ッジの重量が減少する。それは、プリントヘッドにおけ
る減圧を直接制御することによって、確実に圧力を補正
し、さらに、高い高度での使用といった条件についても
調整可能になっている。気泡は、該システムから、自動
的にかなりの程度まで除去されるので、気泡によってチ
ャネルがつまるといった事態の発生率が低下することに
なる。インクは、毛細管に送り込む前に、フィルターに
かけ、異物によってつまる可能性を低下させることも可
能である。重要なのは、本発明によって、プリントヘッ
ドが許容できる低さの均一な温度に維持され、インクか
ら気泡が除去されて、プリントの速度及び量を増すこと
が可能になるという点である。本発明のアプローチで
は、複雑でなく、あるいは、高価でもないコンポーネン
トが用いられる。

本発明によれば、熱式インクジェットプリンタは、イ
ンクを入れるのに適したキャビティ、及び、キャビティ
に隣接して、電流が通されると、キャビティ内のインク
を加熱するようになっている抵抗器を備えたインク放出
器と、インクを流すことが可能なインク流チャネルと、
一方の端がインク流チャネルに通じ、もう一方の端がイ
ンク放出器のキャビティに通じている毛細管チャネルを
有するプリントヘッドと、インクを汲み出すポンプと、
インク放出器のキャビティの下に位置する供給されるイ
ンクを収容しておくインクリザーバと、ポンプの高圧側
からインク流チャネルの一方の端に延びるインク供給管
と、インク流チャネルのもう一方の側からリザーバに延
びる第１のインク戻り管と、リザーバからポンプの吸入
側に延びる第２のインク戻り管から構成されている。こ
こで用いられているように［〜の下に（below）］とい
う用語は、２つのつながった素子の一方が、もう一方の
つながっている素子に比べて鉛直方向に関して（above
the center of the earth）低い位置についていること
を表わしており、これによって、２つの素子間には静水
圧ヘッドと圧力差が存在することになる。

さらに一般的には、プリンタは、インクをプリント媒
体に向けて放出する放出手段と、プリントヘッド手段に
送られるインク流からインクの一部を取り出し、取り出
した部分を放出手段に供給するための供給手段を含んで
おり、プリント媒体に固形をプリントするプリントヘッ
ド手段と、ポンプ圧を加えてインク流をプリントヘッド
手段に押しやるポンプ手段と、供給手段によって取り出
されなかったインク部分をポンプ手段に送り返し、再循
環させて、プリントヘッド手段に戻すためのリターン手
段と、インク流圧を供給手段のポイントにおける大気圧
未満に保つ圧力制御手段を備えた、プリントヘッドを介
してインク流を循環させる送出手段から構成される。

本プリンタの場合、プリントヘッドがプリントに必要
とするよりもはるかに多量のインクを絶えず循環させる
ようになっている。インクの循環量は、一般に、比較可
能な時間期間において、プリントヘッドが放出する量の
1000倍を超える。インクは，ポンプからプリントヘッド
のインク流チャネルに流れ、さらに、リザーバを介して
ポンプに送り返される。プリントヘッドにおいて、毛細
管チャネルは、一方の端がインク流チャネルに通じ、も
う一方の端が放出キャビティに通じていて、精確に正し
い量のインクがインク流チャネルから吸い取られ、キャ
ビティに送り込まれて、放出されたインクに入れ代わる
ようになっている。

このプリントの場合、どの熱式インクジェットプリン
タについても同じであるが、キャビティ内のインク圧
が、大気圧未満であることが重要である。圧力が大気圧
以上になると、抵抗器が加熱されなくても、キャビティ
からインクが漏れる、すなわち、押し出されることにな
り、結果として、漏出により、プリントの質が劣ること
になる。現在のところ望ましいアプローチでは、物理的
にプリントヘッドキャビティの下（すなわち、鉛直方向
に関して、低いところに）に位置するインクレベルにな
っている通気式インクリザーバを利用して、キャビティ
内の圧力に制御を加え、大気圧未満の選択レベルにする
ようになっている。インクリザーバは、プリントヘッド
の下流にポンプループをなしており、毛細管に吸入され
なかった過剰インクは、プリントヘッドから流出し、第
１の戻り管を通ってリザーバに戻ることになる。第１の
戻り管は、インクを大気圧の通気式リザーバに送るの
で、第１の戻り管における静水圧ヘッドと、該戻り管内
での流体抵抗による圧力損失を考慮すると、インク流チ
ャネル及びプリントヘッド放出キャビティ内の圧力は、
大気圧未満になる。

また、この構成によって、インク流チャネルと放出キ
ャビティ内の圧力に調整を加えるための制御しやすい手
段が得られる。リザーバを上下させるだけで、第１の戻
り管における静水圧ヘッドが変化し、その結果、インク
流チャネルと放出キャビティにおける圧力が逆方向へ、
等しい量だけ変化することになる。このため、放出キャ
ビティにおける動作圧は、プリンクの設計において容易
に調整することができる。最適な負圧は、現在のとこ
ろ、静水圧ヘッドの水で約100〜130ミリメートルであ
り、この結果、直径が43マイクロメートルの放出ノズル
を有する一般的なインクジェットプリンタの場合、漏出
することなく、放出されたインクがスムーズに流れるこ
とになるものと信じられている。

本発明は、また、インク流の回路内にガス分離器を設
け、インクから蒸気及び気泡を除去できるようにするも
のである。気泡は、毛細管をふさいで、インク放出器の
インク切れを生じさせる可能性があるので、インクジェ
ットプリンタ内の液体インクに形成される気泡の問題は
継続した問題であった。また、インクから特定の微粒子
を除去するフィルターには、循環時に、インクからガス
を除去し、空気によって粒子フィルターがつまらないよ
うにし、プリントヘッド内に気泡が形成される可能性の
確度を低下させる分離器が含まれている。

本発明のアプローチは、先行アプローチと対照しやす
いものである。最も一般的な低圧の熱式インクジェット
プリンタの場合、インクは、空気エンクロージャ内に取
り付けられたサック、または、代替案として、管によっ
て供給を受ける収容タンクに入っているが、これらは、
全て、プリントヘッドキャリッジに取り付けられてい
る。放出されたインクと入れ替えるのに十分なだけのイ
ンクが、プリントヘッドに送られる。放出されたインク
量を上まわる量が、プリントヘッドに対して流されるこ
とはない。プリントヘッドにおける負圧制御は、圧力
球、真空ポンプ、または、周期的自動メカニズムによっ
て維持される。

こうしたアプローチは、広範囲にわたる用途で利用可
能であるが、本アプローチによって克服される欠点がい
くつかある。インク供給または収容タンクは、本アプロ
ーチの場合、プリントヘッドキャリッジに取りつけられ
ていないので、プリントヘッドキャリッジの重量が減少
し、移動しやすくなる。減量は、とりわけ、大きい図形
に用いられる大形のインクジェットプリンタや、高速プ
リンタにとって有利である。本発明では、インクを追加
しなければならない場合に、プリントを中断する必要が
ない。本再循環インク流は、インク流路及びプリントヘ
ッド内の気泡をリザーバに移動させ、そこで大気に戻す
ことによって、チャネルがつまり、インク放出器にイン
ク切れを生じて、プリントを中断させるといったことが
ほとんどないようにするのにも有効である。絞り球また
は真空ポンプのアプローチの場合、負圧を正確に、再現
可能なように制御するのが困難である。本プリンタの場
合、液圧ヘッドの優位性と、リザーバの高さの調整可能
な特徴によって、負圧が一定に維持され、また、容易に
制御可能になる。

インクの再循環アプローチは、これまでに、IBM社の
インクジェットプリンタの一部に用いられているが、そ
れは、放出キャビティに送られるインクのほとんど全て
がプリントヘッドから放出される高圧タイプのものであ
った。インクの一部は、電界偏向によってプリント媒体
に送られ、別の部分は、電界偏向によって戻りチャネル
に送られて、ポンプ、または、インク溜め（サンプ）に
戻される。本アプローチは、空の管システムの充填時に
生じる可能性のあるポンプによって発生する最大水圧が
約400ミリメートルまでの低圧システムであるという点
で、異なっている。すなわち、本システムの圧力は、大
気圧を約＋0.6psi（平方インチ当りポンド。但し、１イ
ンチは2.54cm。１ポンドは約454g。）上まわることはな
く、通常は、大気圧を−0.2psi下まわり値に近いが、IB
M社のシステムのような高圧システムの動作圧は、約＋6
0psiである。本アプローチの場合、ほとんどのインク
は、プリントヘッドから放出されずに、ポンプに戻り、
放出されるインクと入れ替えるのに十分な量のインクだ
けが、放出テャビティに吸入される。本アプローチは、
熱式インクジェットプリンタに用いるのに適している
が、先行アプローチの場合は適していない。また、本発
明のアプローチでは、ポンプの小形化が必要となり、漏
出の可能性は低下する。

本発明の他の特徴及び利点については、例示のため本
発明の特徴を図解した添付の図面に関連した、下記のさ
らに詳細な説明から明らかになる。

［実施例］本発明は、そのコンポーネントが、第１図に示されて
いる、プリンタ10において具現化されている。プリンタ
10には、キャリッジ13に取りつけられたプリントヘッド
12が含まれており、キャリッジ13は、さらに、プリント
ヘッド支持バー14にスライド可能な形で取りつけられて
いる。キャリッジ13は、キャリッジ13に取りつけられた
ケーブル16によって、バー14上をスライドして移動する
ことが可能になっている。ケーブル16は、プーリ18の上
に伸び、モータ20によって動作する。

インクは、ポンプ22によってプリントヘッド12に送ら
れる。（ここで用いられているように、“インク”とい
う用語は、プリントヘッドによって、媒体に情報を記録
するために放出される液体を意味するものである。“イ
ンク”という用語は、プリント技術の一部で用いられて
いるような狭い意味に限定されるものではない。）イン
ク供給管24は、ポンプ22の放出ポート26からプリントヘ
ッド12に伸びている。ポンプ22は複動式ピストンポンプ
が望ましいが、蠕動ポンプあるいは許容し得る他の任意
のタイプでもかまわない。ポンプは、その放出ポート26
において、インク圧ヘッドの約400ミリメートルに相当
する、すなわち、平行インチ当り0.6ポンドまでの圧力
を生じるのが望ましい。

インク供給管24は、まっすぐに伸びた管材料でもよい
が、インク流の質を改良するいくつかの修正を含めるの
が望ましい。一般的なポンプ22がその動作サイクルを一
巡する際、ポンプは、圧力の経時変化を伴って、インク
を供給することになる。圧力の変化を抑えるため、放出
ポート26に隣接したインク供給管24に、アキュムレータ
28がつながっている。アキュムレータ28には、液体ヘッ
ドの上にエアスペースが設けられており、エアスペース
内の空気が圧縮されことによって、圧力の増大が阻止さ
れるようになっている。さらに、圧力の変化を抑える助
けとなるように、インクの供給管には、アキュムレータ
28の下流に、インクがプリントヘッド12に流れていく途
中で通ることになる直径を小さくしたある長さの部分30
が設けられている。アキュムレータ28と管材料の直径を
縮小した該長さの部分30が、協働して、それぞれ、電気
回路におけるコンデンサと抵抗器に似た役割をし、サー
ジを抑えて、インクがスムーズに流れるようにする。

フイルター／ガス分離器32は、ポンプ22とプリントヘ
ッド12の間において、インク供給管に取りつけるのが望
ましい。インクがそれを通って流れる際、フイルター32
は、インク流から気泡や溶存ガスの一部を除去するだけ
ではなく、粒状汚染物も除去する。フイルター／ガス分
離器32には、入口102と出口104を備えた容器100が設け
られている。インクが直径を縮小した該長さの部分30か
ら入口ポート102を通ってフイルター／ガス分離器32に
流入し、出口104を通ってフイルター／ガス分離器32か
ら流出し、プリントヘッド12に送られる。入口102と出
口104の間には、インクが通らねばならないフイルター
素子106が設けられている。該フイルター素子によっ
て、インクから微粒子が除去される。25マイクロメート
ルのフイルター孔を有するフイルター素子106で十分で
あることが、分っている。

ポンプ22によって生じる圧力下において、容器100に
インクが充填される。インク内の気泡は、容器100内部
の上部にまで浮上する。インクは、狭窄容積をなす、直
径を縮小した該長さの部分30からより容積の大きい容器
100に流れ込むので、圧力の低下を生じ、インク中の溶
存ガスの一部が気泡が形成することになる。容器100の
上部には、気泡を浮上させ、つながっているガス除去管
110に送り込むことができるようにするのに十分な直径
を有する、ガスの分離ポート108が設けられている。ポ
ート108及びガス除去管110が気泡の浮上を可能ならしめ
るには、８ミリメートルの直径で十分であることが分か
っている。

インクは、また、ポンプ22の圧力によって、ポート10
8及びガス除去管110を通って浮上する。従って、システ
ムにおける静水圧が上昇することになる。ガス除去管11
0の上部において、ガス除去管110内に、絞り112が配置
されている。この絞り112は、ガス除去管110に比べて直
径がはるかに小さい管である。実際には、絞り112に
は、内径が0.6ミリメートルで、長さが35ミリメートル
あれば十分であることが分かっている。気泡は、絞り11
2の毛管現象に打ち勝って、絞り（restriction）112か
らインクリザーバへガスとインクとを送り、インクリザ
ーバ内における液体インクのレベルを超えるレベルでイ
ンクを放出するダクト114に流入しなければならないの
で、運転停止時に、インクがダクト114に引き戻される
ことはない。絞り112は、また、ポート108のない容器10
0の圧力を下まわるが、絞り112のない容器の圧力を上ま
わる背圧を、容器100内のインクに対してさらに加える
ことになる。戻り管54がふさがれ、ポンプ22の動作速度
が十分に上昇すれば、この設計によって、所望の場合に
は、プリントヘッド12におけるインク圧が上昇して、大
気圧を超えるようにすることが可能である。圧力が上昇
して大気圧を超えると、インクが連続して放出され、ま
た、インク流チャネル及び毛細管システムに入り込んだ
可能性のある気泡が放出されることになる。システムの
始動時または所望の時間間隔で気泡を除去する正圧放出
システムが、これによって得られることになる。正圧モ
ードの動作は、例えば、始動時、あるいは、気泡によっ
て損われた動作の検出時に、キャリッジの横行範囲の一
方の端に位置するサービスステーション領域へプリント
ヘッド12を移動させることによって実施可能になる。サ
ービスステーションには、インクサンプ116が設けられ
ており、システムの気泡を除去するため、正圧によって
その中へインクが放出される。このパージの後、プリン
トヘッド12は、説明通り、通常の形で動作する。

流量絞りのアプローチは、また、インクから気泡を分
離し、インクから除去して、気泡がフイルター素子106
を通って、プリントヘッド12に送り込まれることがない
ようにするのが助けることになる。

フイルター／ガス分離器32のガス分離機能がなけれ
ば、容器100は、最終的には、ガスで満たされ、インク
が流れなくなるということも考えられる。

プリントヘッド12の内部構造については、第２図にさ
らに詳しく示されている。プリントヘッド12には、基板
36を取りつける支持プレート34が備わっている。第２図
に断面図で示されたインク流チャネル38は、支持プレー
ト34に形成されている。ポンプ22によって送り出される
インクは、インク供給管24を通って、次に、インク流チ
ャネル38に入り込み、これを通って流れることになる。

プリントヘッドには、また、少なくとも１つの、通常
は複数のインク放出器が設けられているが、これらは、
基板36の外側に向いた表面42に隣接して放出キャビティ
を備えていることが望ましい。表面42には、ノズルプレ
ート43が重なっており、スペーサ47によって分離されて
いる。ノズルプレート43には、オリフィス44のような開
口部が設けられている。インクは、オリフィス44を介し
てキャビティ40から外側へ押し出され、プリトヘッド12
に隣接して配置された媒体46にぶつかる。キャビティ40
の壁面の１つには、薄膜電気抵抗器45が形成されてい
る。キャビティ40内のインクは、指令があると、抵抗器
45に電流が通されて、加熱される。電流が十分に増大す
ると、インクの一部が蒸発し、キャビティ40からインク
の小滴を押し出して、媒体46にぶつける。

インクは、毛細管チャネル48によって、インク流チャ
ネル38から放出キャビティ40に供給される。毛細管チャ
ネル48は、一方の端がインク流チャネル38に通じ、もう
一方の端がキャビティ40に通じている。

毛細管の力によって、インク流チャネル38からインク
が吸い取られ、毛細管チャネル48を介してキャビティ40
へ送り込まれる。インク流チャネル38から吸引されて、
毛細管チャネル48へ送り込まれるインクの量は、プリン
トヘッド12から放出されるインクの量によって決まり、
その量とちようど等しい。別個になったポンプ、レギュ
レータ、あるいは、制御装置は、不要である。毛細管チ
ャネル48は、毛細管の力が働くことによって、インク流
チャネル38からのインクの吸引を可能ならしめるのに十
分な、小さい寸法を備える必要がある。

ほとんどのプリントヘッドには、複数のこうした放出
器及びキャビティが含まれているので、いくつかの場所
で、毛細管チャネルを分岐し、複数のキャビティにイン
クを送り込めるようにすることができる。典型的な望ま
しい動作を行うプリントヘッド12の場合、毛細管チャネ
ル48には、インク流チャネル38に最も近接して配置され
た主送りチャネル50部分と、主送りチャネル50から個々
のキャビティ40へのいくつかの副チャネル52が含まれて
いる。（代替案として、インク流チャネルから別個にな
った各キャビティへ、多数の別個になった毛細管チャネ
ルを延ばすことも可能である。）例えば、制限を加える
ものではないが、本発明に従った作られたプリントヘッ
ド12の１つにおいては、主送りチャネル50の幅は、約１
ミリメートルで、副チャネル52の幅は、58マイクロメー
トルである。オリフィス44の直径は、43マイクロメート
ルである。

インク流チャネル38を通るインクのごくわずかな部分
しか、毛細管チャネル48によって吸引されない。一般
に、毛細管チャネル48によって吸引されるインクの体積
流量は、インク流チャネル38を通るインクの体積流量
の、0.1％未満である。毛細管チャネル48に吸引されな
かった、残りの量のインクは、リザーバに戻り、第１図
に示す方法で再循環することになる。

プリントヘッド12の出口側、すなわち、プリントヘッ
ドにおけるインク流チャネル38の出口側からリザーバ56
まで、第１のインク戻り管54がのびている。リザーバ56
には、ある量のインク62が収容されている。第１の戻り
管54は、インク62のレベルを下まわるポイントで、リザ
ーバにインクをあける。本発明における特定の利点の１
つは、リザーバに極めて大量のインクを収容することが
できるので、インクを追加せずに、長期間にわたってプ
リントを働かせることができるということである。イン
ク充填ボトル63によって、インク62のレベルが一定に保
たれる。インクの追加が必要な場合には、オフィスのウ
オータクーラのように、ボトル63が取り替えられる。イ
ンクの供給源を元どおり補充する際、プリンタの動作を
中断する必要がない。

第１のインク戻り管54は、インク62のレベルより下
で、リザーバ56に通じ合っている。プリントヘッド12か
らのインクが、容器58に流入しリザーバ56内のインク量
が増大する。このとき、戻り管54に圧力が生じてインク
が容器58に入る際、戻り管54を流れるインクの気泡が大
気に解放される。

同時に、第２のインク戻り管64を通るある量のインク
62からインクが吸引される。第２のインク戻り管64は一
方の端が、容器58の低部近くに通じているため、インク
62の表面の下に位置することになり、もう一方の端は、
ポンプ22の吸入すなわち入力側に通じている。ポンプの
吸入によって、リザーバ56からインクが取り出され、ポ
ンプ22内に入り込む。ポンプ22は、加圧して、インク供
給管24、インク流チャネル38（毛細管チャネル48によっ
て、少量のインクが吸引される）、第１のインク戻り管
54を介して、リザーバ56にインクを送り返す。

インクリザーバ56は、物理的に、プリントヘッド12の
下に配置されている。この結果、プリントヘッド12のつ
ながっているキャビティ40内における圧力が、大気圧未
満になる。（本書で用いられているように、「正」圧及
び「負」圧は、大気圧に関連したものである。）リザー
バ56のポイントにおいて、第１の戻り管54の圧力は、大
気圧である。インク戻り管54内におけるインク柱によっ
て生じる圧力を大気圧から引くと、インクの流れていな
い場合における、プリントヘッド12キャビティ40内での
圧力が求められる。従って、キャビティ40内の圧力は、
インク流量が少ない場合には、大気圧未満となり、流量
絞りによる戻り管54内の圧力降下は、高さの差による液
圧未満になる。これは、所望の結果であり、ノズル44を
通じてのインクの漏出及び排出が阻止され、ヘッド12の
放出チャンバ内におけるインク流の動力学に合わせて、
正しい負圧に維持される。大気圧に関する負圧が、キャ
ビティ40内で維持されなければ、抵抗器45によって加熱
されなくても、インクの損失を生じる可能性がある。負
圧の大きさは、リザーバ56内におけるインクのレベルと
プリントヘッド12の位置との高さの差によって決まる。
（管の全長に沿って圧力降下のような他の影響も生じる
可能性があるが、これらは、本システムの場合、一般に
わずかな大きさであり、解析によって有効に減少させる
ことが可能である。）本発明のインク流システムに適合すれば、プリントヘ
ッドにおいて負のインク圧を生じる他の実施可能な方法
を受けいれることも可能である。

本発明のインク流アプローチの場合、設計者は、リザ
ーバ56を上下させるだけで、プリントヘッドにおける負
圧の大きさを直接制御することができる。特定のヘッド
に関するこの経験から明らかになったことは、リザーバ
56をプリントヘッド12の下に配置して、約100〜130ミリ
メートルのインク液圧の負圧（平方インク当り約0.14〜
0.19ポンドの負圧に対応する）が生じるようにするのが
望ましいということである。

プリントヘッドを通って、プリントヘッドからリザー
バに流れるインクによって、熱が除去され、プリントの
需要量に関係なく、プリントヘッドにおける動作温度を
低い、安定した状態に保ことが可能になる。インク内の
気泡は、システムから絶えず除去され、先行技術による
インクジェットプリンタに見うけられた、システムが気
泡によってつまるという問題が回避されるようになって
いる。インクリザーバ、ポンプ、及び、その他のインク
供給システムに関する構成要素は、プリンタのフレーム
に取りつけられており、プリントヘッド、あるいは、プ
リントヘッドキャリッジには取りつけられないので、プ
リントヘッド及びプリントヘッドキャリッジの重量が低
く保たれる。従って、プリントヘッド支持構造における
強度の要件が緩和されることになり、質量の減少のた
め、プリントヘッドの移動は、指令に対する応答性を高
めることになる。

インク供給管24と第１のインク戻り管54をプリントヘ
ッド12にまで導くため、第３図に示すように、供給管理
メカニズム70が考案されている。移動性支持体（トラベ
リングサポート）74に、一対のプーリ72が取りつけられ
る。プーリ72は、２つの平行なトラック76上を転動す
る。各プーリ72には、凹状の外表面78が備わり、それぞ
れの管24及び54を、プーリ72上に装着することができる
ようになっている。トラック76は、プリントヘッド12及
びキャリッジ13を支持する支持バー14と平行をなしてお
り、トラック76の一方は、支持バー14に隣接している。
管は、プーリ72上をプリントヘッド12まで延びており、
そこで、インク流チャネル38の流入側と流出側に通じて
いる。プリントヘッド12が、モータ20によって、支持バ
ー14に沿って移動する際、管24及び54は、回転につれ
て、プーリ72上を転動する。各ユニットの距離ずつ、プ
リントヘッド12が進行し、移動性支持体74は、同じ方向
に半分の距離だけ移動する。この構成によって、管24及
び54は、一定の高さに保持され、プリントヘッド12に対
する接続がしっかり維持される。インク流に影響する、
管24及び54のもつれ、すなわち、管が互いに、あるい
は、メカニズムの他の部分とからみ合う状態が回避され
ることになる。

本発明は、とりわけ、大形の高出力プリンタの構成に
有効な、制御性の高い方法で、プリントヘッドにインク
を供給するものである。例示を目的として、本発明の特
定の実施例について詳細な説明を加えてきたが、本発明
の精神及び範囲を逸脱することなく、各種修正を加える
ことが可能である。従って、本発明は、特許請求の範囲
による場合を除き制限を受けることはない。

［効果］本発明は、以上のように構成され作用するものである
から上記した課題を解決することができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に係り、第１図はインクジェット
プリンタのインク供給装置およびそのインク流路の概要
を示す図、第２図はプリントヘッドの側面図、第３図は
プリントヘッドとインク供給回収ラインの動きを管理す
るための、管の引き回しの態様を示す図である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/18 B41J 2/185

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクリザーバと、前記インクリザーバと流路で結合され、前記インクリザ
ーバからのインクを所定の圧力で送り出すポンプ手段
と、前記ポンプ手段の出力と流路で結合された入口を備えて
おり、さらに、下方に第１の出口、及び上方に第２の出
口を備えた容器と、前記第１の出口と流路で接続された入口と、前記インク
リザーバへ流路で結合された出口とを有する、前記イン
クリザーバよりも上方に設けられたプリントヘッドとを備えたインクジェットプリンタのインク供給装置にお
いて、前記第２の出口が戻り管によって前記インクリザーバに
結合されており、前記容器内の気泡を含んだインクが前
記ポンプ手段の圧力により前記第２の出口から前記戻り
管を経て前記インクリザーバへ戻されることを特徴とするインク供給装置。
【請求項２】前記戻り管はその少なくとも１箇所に絞り
部分を有することを特徴とする、請求項１に記載のイン
ク供給装置。
【請求項３】前記容器内部の少なくとも前記入口と前記
第１の出口との間のインク流路において、インク中の不
要な微粒子を除去するフィルタ手段を備えていることを
特徴とする、請求項１または請求項２に記載のインク供
給装置。
【請求項４】前記フィルタ手段はガス分離機能を含むこ
とを特徴とする、請求項３に記載のインク供給装置。