JP3289995B2 - 液体ガス抜き装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、大概的には液体ガス抜き装置に
係り、更に詳細にはサーマルインクジェットプリント装
置のインク供給システム中のガス抜き装置に関する。

【０００２】サーマルインクジェットプリンタの１つの
形態が、トーペイ（Ｔｏｒｐｅｙ）等のＵＳ−Ａ−４６
３８３３７中に述べられている。このプリンタはキャリ
ッジタイプであり、複数のプリントヘッドを持ち、各々
がそれ独自のインク供給カートリッジを備え、往復運動
を行なうキャリッジに取付けられている。各々のプリン
トヘッドの流路オリフィスはキャリッジの移動の延長線
上に垂直に並べられ、キャリッジが一方向に移動すると
き、情報の列は静止記録媒体上にプリントされる。記録
媒体は、キャリッジの移動線延長上に垂直に、プリント
された列の幅と同等の間隔をあけてステップされ、そし
て、他の情報の列をプリントするため、キャリッジは反
対方向に移動させられる。各々のプリントヘッドに、そ
れ独自のインクカートリッジを供給する他の手段とし
て、このプリントヘッドには、キャリッジに取付けられ
る必要のない１つかそれ以上の供給タンクからのインク
が供給され得る。

【０００３】ヘンペル（Ｈｅｍｐｅｌ）等のＵＳ−Ａ−
５１２１１３０には、熱インクジェットプリンタ用プリ
ントヘッドアッセンブリが開示されており、インクはイ
ンク供給通路を通過してプリントヘッドへ運ばれ、プリ
ントヘッドのプリントヒータに近接する吸熱源から熱を
受け取る。そしてインクは、第２リザーバを介して、プ
リントヘッドへ送られ、プリントヘッドに対する位置
は、プリントヘッド吐出オリフィスにおけるインク圧力
を設定する。プリントヘッドが空転しているとき、吐出
オリフィスをキャップするとともに、必要時にはプリン
トヘッドからのインクを浄化するキャップ手段が設けら
れる。

【０００４】本技術分野で知られているインクジェット
プリンタでは、インクリザーバのインクに存在する分解
ガスによる問題が生じでいる。インクの温度を制御する
ことを困難にすると共に、分解ガスは、流路オリフィス
付近のインクが加熱されたとき、小滴から放出されるイ
ンクの量及びその排気の方法に大きな影響を与え、この
ため、プリントの品質が低下している。流路オリフィス
付近にヒータ抵抗器が配置された場合、近傍の分解ガス
は膨脹し、インク気化ガス泡に合体されることもあり、
このため、気化ガス泡、その結果としてのインク小滴は
その最適の量及び形状から変形する。また、インクジェ
ットプリンタでは、プリントヘッドの中を負圧に維持す
るのが普通であるが、空気泡の存在がこれを困難とする
可能性がある。インクの流れ抵抗の度合いもまた、特に
毛管による補充が防止または阻止されるようフィルター
スクリーン周辺に集められるとき、分解ガス泡によって
引き起こされる。

【０００５】本発明は、液体中に分解されたガスの除去
のための、液体ガス抜き装置を供給することを追及して
いる。本発明はさらに、インクジェットプリンタのイン
ク供給システムにおけるインクガス抜きシステムを供給
することを追及している。本発明は、さらに、インク温
度及びインク中の分解されたガスの量が正確に制御され
る、インクジェットプリンタのインク供給システムを供
給することを追及している。

【０００６】本発明は、液体をガス抜きするための装置
を供給するものであって、この装置は、液体サプライお
よびこの液体サプライに連通するアウトレットと、ガス
浸透孔を備えて液体サプライとアウトレットの間に配置
されたガス抜きタンクと、液体を再循環する手段と、ガ
ス抜きタンクおよびアウトレットの間に設けられ、液体
を加熱することによってガスを取り除くヒータとで構成
される。液体はインク（または他の液体）であることが
でき、アウトレットはインクジェットプリンタのプリン
トヘッドに連結したものであることができる。

【０００７】アウトレットは、ガス抜きタンクに底部に
おいて連結され、ヒータはこの底部に近接して配置され
ることが望ましい。ガス抜きタンクは、インレットを備
えるオーバフロータンクと、オーバフロータンクアウト
レットと、サプライアウトレットとで構成され、このガ
ス抜きタンクは、オーバフローアウトレットの液位より
下方に配置されるサプライアウトレットを備えるのが望
ましい。このオーバフローアウトレットは、液体サプラ
イに連結されることが望ましい。他の手段として、液体
の液位は、センサ及びポンプのような再循環手段とリン
クした制御システムによって維持される。プリントヘッ
ドにおいて、例えば−１インチ（−２５．４ミリ）水頭
の負の圧力を維持するため、オーバフロータンクは、ア
ウトレット付近で、この僅か下方に（このためプリント
ヘッドに）取付けられるのが望ましい。

【０００８】ガス抜きタンクのサプライアウトレットと
アウトレットとの間の流路は、例えば、ステンレススチ
ールまたはテフロン製パイプのような、ガス不浸透性伝
達の特性を備えることが望ましい。

【０００９】一つの実施例においては、ヒータは流路の
周囲に張り渡された金属ワイヤまたはフォイルにより構
成される。ワイヤまたはフォイルは、ホースの内側また
は外側に取付けられる。このワイヤまたはフォイルはガ
ス抜きタンクから流路に沿って一定の間隔を保って伸張
することが望ましく、この間隔はインクが最適に加熱さ
れるように選択されている。他の実施例においては、こ
のヒータは、フィルタの上流であってガス抜きタンクの
中または流路に配置される不浸透性ヒータである。

【００１０】流路には、ヒータとアウトレットの間にフ
ィルターが設けられることが望ましい。このフィルター
は適当な従来のフィルターで構成されると良い。

【００１１】ベントは、液体に対して不浸透性である
が、空気またはガスに対しては浸透性の皮膜を含むこと
が望ましい。皮膜はＧｏｒｅｔｅｘ（商品名）織物によ
り形成される。

【００１２】本発明の他の特徴によると、液体のガス抜
きのための装置が提供され、この装置は、液体サプライ
と、オーバフロータンクと、液体をサプライからタン
ク、オーバフローアウトレットを経由してサプライへと
循環させるポンプで構成され、オーバフロータンクは、
液体上の大気中に通気された空気スペース、液体面下に
ガス抜きされた液体を解放するアウトレットを備え、こ
のアウトレットは、液体を加熱しガス抜きするヒータを
備えている。

【００１３】本発明の他の特徴によると、上記に説明し
たようなガス抜き装置を伴った、インクジェットプリン
タのインク供給システムが提供される。

【００１４】発明の実施例は例を挙げ、添付の図面を参
照して説明される。

【００１５】図１はインク供給システムを備えた熱イン
クジェットプリンタのダイアグラムであり、図２は図１
に示されたインク供給システムで使用されるガス抜き装
置を示している。

【００１６】図１において、破線で示されるアセンブリ
のプリントヘッド１は、電極ボード２に取付けられ、従
来のタイプのもので良く、適当なプリントヘッドは、参
考としてここにも併合されている、ヘンペル（Ｈｅｍｐ
ｅｌ）等のＵＳ−Ａ−５１２１１３０に開示されてい
る。

【００１７】プリントヘッド１（破線で表示）のインク
サプライは、メイン供給タンク６に含まれている。イン
クは、下記に詳細に説明されるように、タンクアウトレ
ット９から伸びるライン８中に配置されるポンプ７によ
って、吸熱源５を経由して、タンクから第２供給タンク
１０へと排出される。メイン供給タンクが吸熱源および
第２供給タンクより上方に配置される場合、インクは重
力により排出される。第２タンク１０底部のサプライア
ウトレット１１は、インクをプリントヘッドアダプタブ
ロック４へ排出するライン１２によって連結され、第２
タンク上部のリターンアウトレット１３は、インクをメ
イン供給タンク６へ戻すためライン１４によって連結さ
れている。第２タンク１０の上部には空気孔１５が設け
られている。

【００１８】プリントヘッドアダプタブロック４に排出
されたインクは、充填ホール（図示せず）を介して、プ
リントヘッドのマニホールドへ送られる。プリントヘッ
ドのインク流路は、通常の毛管現象によってマニホール
ドから充填される。

【００１９】プリントヘッドの保守ステーション１６
は、ライン１７によってメインタンク６上部の各々のポ
ートに連結されている。下記に説明されるように、保守
ステーション１６の作動と連動する真空ポンプ１８はま
た、ライン１９によってメインタンク上部のそれぞれの
ポートと連結されている。

【００２０】システムは、インク流路、例えば、サプラ
イ及びリターンライン８、１４や、プリントヘッドアダ
プタブロック４に割り当てられる流体フィルターを備え
ることが理解される。

【００２１】図１に示されるプリントヘッドアセンブリ
の作動が以下に説明されるが、予め、アセンブリが一部
を成すプリンタはすでに作動中であり、ポンプ７は起動
し、インクはメインタンク６から吸い込まれているもの
とする。ポンプ７は、プリントのためにいかなる条件の
下でも、少なくともオーバフロータンクからインクが引
き出される流量と同じ流量で、インクを第２タンク１０
へ供給する（すなわち、供給アウトレット１１を介し
て）。したがって、第２タンク１０内のインク液位は上
昇する可能性があり、インク液位がリターンアウトレッ
ト１３に達した場合には、余分なインクはライン１４を
経由してメインタンクへ戻らされる。

【００２２】プリントヘッド１において、インクの滴り
は、良く知られた方法であるインク流路オリフィス内の
気化ガス泡の形成により流路オリフィスから排出され
る。各々の排出に続き、流路オリフィスは、すでに説明
したように第２タンク１０からインクを受け取ることに
よる、アダプタブロック４からの毛細管現象により再充
填される。

【００２３】メインタンク６から第２タンク１０への通
路中で、インクは、プリントヘッドの吸熱源５を通り、
インク流路オリフィスのヒータ抵抗器付近を通過し加熱
される。続いて、インクはメインタンク６内のインクよ
りより高い温度、すなわち、プリントヘッド１が作動さ
れるときのさらに適当な高い温度の第２タンク１０に到
達する。

【００２４】保守ステーション１６は、従来通りの構成
であり詳細には説明しないが、典型的な保守ステーショ
ンのさらに詳細な情報は、ＵＳ−Ａ−５１２１１３０を
参照されたい。保守ステーション１６は、図面に示され
るように、タンク６を介して連結されるのに代えて、直
接真空ポンプ１８に連結されると良い。しかしながら、
開示されている配置では、クリーニング操作中にプリン
トヘッドから落下したインクがタンク６に直接流れ、溢
れることを防止するため、第２タンクのリターンアウト
レット１３が（メインタンクの上部を介して）吸込み源
に連結されることを確実にするという利点がある。

【００２５】プリントヘッドの流路オリフィスにおける
インク圧力は、僅かに液位を減少させ、典型的に−０．
２から−２．０インチの範囲（−０．５から−５．１セ
ンチ）水頭に維持されるべきことは一般的に認められる
ことである。図１に示される配置においては、流路オリ
フィスに対する第２タンク１０の位置はその後のインク
圧力を設定し、負の圧力ヘッドが設定され、流路オリフ
ィスにおいて必要なインク圧力の獲得を確実にするよう
調節される。インク内に発生する圧力の超過の可能性
は、１５における第２タンク１０の大気中への通気によ
って減少する。

【００２６】図１に示される配置は、プリントヘッド温
度の効果的な制御の達成を可能にする。

【００２７】図１に示されるような配置は、説明された
ようなキャリッジ型プリンタに使用可能であり、大きな
共通吸熱源やページ幅プリンタで見られるような遠隔イ
ンクサプライを伴ったプリントヘッドの大型、定置装置
にもまた適用可能である。カラープリンタには、複数の
プリントヘッド（典型的に４個）が設けられ、各々のア
センブリは図１に示されたものであって、特定の色のイ
ンクを排出するために使用可能である。図１に示したシ
ステムの特定の構成要素は、プリントヘッドのいくつか
または全てによって共有可能である。例えば、（例え
ば、カラープリンタにおいて）一つ以上のメインタンク
６がある場合においても、一つの真空ポンプ１８のみが
必要とされる。プライミングの間、ポンプ７は作動され
る必要はなく、プライミングにより除去されたインクが
第２タンク１０から取り除かれるよう、選択バルブ２０
は閉鎖されている。

【００２８】図２に関して言えば、これは図１のインク
供給システムで使用される本発明による液体ガス抜き装
置を開示している。ガス抜き装置の基本的構成部品は、
オーバフロータンクとして機能する第２タンク１０であ
る。このタンク１０は、インレット２１において、ポン
プ７によって吸熱源５を通して液体サプライ６からくみ
出されたインク３４のような液体を受ける。オーバフロ
ーアウトレット１３は、インクがほぼ同様の液位の表面
２２を形成するよう、インレット２１と同じ高さにあ
り、過剰のインクは、矢印１４Ａで示されるように、オ
ーバフローアウトレット１３を通って流出し、ライン１
４を経由して液体サプライ６へと戻される。タンク１０
は、プリントヘッド１に対して、プリントヘッド部で約
−１インチ（−２５．４ｍｍ）の負の圧力を維持するよ
う取付けられている。

【００２９】液体インク表面の上方は、ガスが孔１５を
介して大気中２６へと脱出できるスペース２４である。
半浸透性皮膜（Ｇｏｒｅｔｅｘ織物）２８は、孔１５を
横切って広がり、この皮膜は、孔１５からのガスの脱出
を許容するが、液体インクの脱出は防止する．ガス不浸
透性ステンレススチール管３０は、供給タンク１０のア
ウトレット１１に連結されている。管３０と供給アウト
レット１１の接合点において、抵抗ワイヤ３２が配管３
０の周りに数回巻き付けられ、適当な電源（表示されて
いない）に連結されており、これによって供給アウトレ
ット１１近辺のインク３４を加熱する手段が形成されて
いる。ワイヤ３２は、配管３０に沿って約０．２５から
０．７５インチ（６．４から１９ミリ）延びている。運
転に際し、インク３４の加熱は、インク３４中の分解さ
れたガスを溶液から出しスペース２４に上昇させ、イン
クが出口フィルター３６に達する前に（下記参照）、皮
膜２８を通して大気中２６に通過させる。こうして、配
管３０に沿ったプリントヘッド１へ送られるインクは、
実質的に分解されたガスが抜かれ、その状態に保たれ
る。トラップされた空気泡がフィルターの下流に導かれ
ると、ガス抜きされたインクがそれを吸収する。トラッ
プされたガスおよび／または不純物がプリントヘッドへ
達しないことを確実にするさらなる手段を与えるため、
ヒータワイヤ３２の下流のインク３４の流路にフィルタ
ー３６が配置されている。

【００３０】サプライアウトレット１１とフィルター３
６の間の配管３０の長さは、放出されたガスが、フィル
ターへ向かう下流に運ばれるよりは、第２タンク１０の
スペース２４に上昇することを確実にするよう、十分な
長さとするべきである。フィルターは、分離ガス泡が通
過することを防ぎ、こうしてそれがプリントヘッド内に
侵入する事は防止するが、フィルター面に収集され、ト
ラップされたガス泡がそこを通過するインクの流れを妨
げないよう構成されている。したがって、配管３０の径
及びアウトレット１１とフィルター３６間の長さは、非
常に小さいガス泡が、フィルター３６に引き寄せられる
前に、第２タンク１０のスペース２４に脱出しやすいよ
うに、より大きな泡を形成するよう結合できるような長
さになるよう選択されるべきである。このガス泡制御を
確実にする一つの方法は、ガス泡をその上で（すなわ
ち、粗くした領域の凹凸のある表面上に）、容易に核状
にするように、配管３０の内部の加熱区域に粗くした表
面位置（表示されていない）を設けることである。容易
に核状にされた泡は、さらに短時間で第２タンク１０の
スペース２４に向かって上方に移動する、より大きな泡
を形成するよう成長及び結合しやすくなる。他の方法と
して、フィルター３６の上流の配管３０、またはアウト
レット１１付近の第２タンクの底部のどちらかの位置に
おけるインクの加熱には、浸漬ヒータ（表示されていな
い）が使用可能であり、これによって、インクは加熱領
域を通過してフィルターに近付くにつれて実質的にガス
抜きされる。浸漬ヒータもまた容易に泡を核状化させて
成長させる粗くした核状位置を持つことができよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】インク供給システムを備えたサーマルインクジ
ェットプリンタのダイアグラムである。

【図２】図１に示したインク供給システムで使用される
ガス抜き装置を示す図である。

【符号の説明】 ４ プリントヘッドアダプタブロック，５ 吸熱源，７
ポンプ，１０ 第２供給タンク，１１ サプライアウ
トレット，１６ プリントヘッドの保守ステ−ション，
１８ 真空ポンプ，２１ インレット，２４ スペ−
ス，２８ 皮膜，３０ 管，３２ ワイヤヒータ，３６
フィルタ−

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アイバン・レザンカ アメリカ合衆国 ニューヨーク州14534 ピッツフォード スクエアレーン ６ (72)発明者 ロバート・エス・カーツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州14580 ウェブスター フォックスホロウ 1202 (72)発明者 ロジャー・ジー・テューマー アメリカ合衆国 ニューヨーク州14450 フェアポート リトルスプリングラン 55 (72)発明者 ロバート・ピー・アルタベラ アメリカ合衆国 ニューヨーク州14534 ピッツフォード バーオークドライブ ５ (56)参考文献 特開 昭63−147652（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−500398（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インレットとアウトレットを有し、内部
   に液体を備えたメイン供給タンクと、 流路を介して前記メイン供給タンクのアウトレットと連
   結する液体排出装置と、 前記流路に沿って前記液体を移動させる手段と、 前記メイン供給タンクから液体を受け取り、その液体を
   前記液体排出装置に供給するために前記メイン供給タン
   クのアウトレットと前記液体排出装置との間の流路中に
   配置される第２供給タンクであって、供給アウトレット
   を有する底部と、インレットと、オーバフローアウトレ
   ットと、通気孔を有する上部とを有し、前記通気孔は液
   体に対して不浸透性である皮膜からなり、前記第２供給
   タンクのインレットとオーバフローアウトレットは、所
   定量の液体が前記第２供給タンク内で、液体の上方に形
   成され第２供給タンクの上部と接する空気スペースとと
   もに含まれるように、前記供給アウトレットの上方であ
   って且つ第２供給タンクの上部の下方に配置されてお
   り、前記第２供給タンクのインレットは前記メイン供給
   タンクのアウトレットと連結しており、前記第２供給タ
   ンクの供給アウトレットは前記液体供給装置と連結して
   おり、前記第２供給タンクのオーバーフローアウトレッ
   トは、前記液体を移動させる手段が前記第２供給タンク
   を溢れさせないように、第２供給タンクの液面が前記オ
   ーバーフローアウトレットまで上昇したときに液体をメ
   イン供給タンクに戻すために前記メイン供給タンクのイ
   ンレットに連結している、前記第２供給タンクと、 前記第２供給タンクの供給アウトレットと前記液体排出
   装置との間の前記流路に沿って、且つ前記供給アウトレ
   ットに近接して配置され、前記液体を加熱し当該液体中
   に溶解又は混入するガスを第２供給タンクの前記空気ス
   ペースまで上昇させて、第２供給タンクの上部の前記通
   気孔から除去するためのヒータと、からなる液体ガス抜
   き装置。