JP3689267B2 - インクジェットプリントカートリッジからエアを除去する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願の基礎となる米国出願は、１９９５年１０月２７日に出願され、本出願の出願人に譲渡されたS. Dana Seccombeの米国特許出願第０８／５４９，１０４号の一部継続出願である。
本発明は、一般にインクジェットプリンタの分野に関し、より詳細には、インクジェットのプリントヘッドへのインク送出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット技術は、比較的よく開発されている。この技術の基本原理は、W.J.LloydおよびH.T.Taubによる、Output Hardcopy Devices（R.C.DurbeckおよびS.Sherr編集、Academic Press, San Diego, 1988）の第13章、"Ink-jet Devices"、および、Hewlett-Packard Journal, Vol.36, No.5 (May 1985)、Vol.39,No.4 (August 1988)、Vol.39, No.5 (October 1988)、Vol.43, No.4 (August 1992)、Vol.43, No.6 (December 1992)およびVol.45, No.1 (February 1994)における様々な論文において述べられている。
【０００３】
通常の熱インクジェットのプリントヘッドは、精密に形成したノズルのアレイを有する。これらのノズルは、液体インク（すなわち、溶媒に溶けたまたは分散した着色剤）をインク槽から受け取る発射チャンバのアレイを組み込んだプリントヘッド基板に取り付けられている。それぞれのチャンバは、「発射抵抗器」として知られている薄膜抵抗器を有し、これはノズルと反対側に配置され、ノズルとの間にインクを集めることができるようになっている。電気プリントパルスによって熱インクジェットの発射抵抗器が加熱されると、その近傍にある少量のインクが気化し、プリントヘッドからインク滴を噴出する。ノズルは、行列をなすアレイ状に配列されている。それぞれのノズルを適切な順序に動作させることによって、プリントヘッドが紙を通り過ぎる際に文字または画像を紙上に形成する。
【０００４】
プリントカートリッジ内にトラップされた(trapped)空気あるいはエアは、次第に面倒な問題となってきている。過去には、カートリッジが大きくエアを容易にためておくことができ、また、カートリッジの動作寿命が短くて蓄積するエアの量はそう多くはなかったので、プリントカートリッジ内でのエアの蓄積は大部分無視されていた。しかし、今日の高度なプリントカートリッジの設計においては、通路、粒子フィルタ、オリフィス、および導管がますます小型になってきている。このように寸法が小さくなってくると、エアおよび気泡がプリントカートリッジを通るインクの流れを妨げてノズルがインクを噴出しなくなる傾向がある。これにより、プリントカートリッジが故障して、寿命が来る前に交換しなければならなくなる。
【０００５】
エアは、複数の源からプリントカートリッジ内にトラップされる（entrapped)。まず、エアは、製造中に完全に取り除くことができないので、最初から存在する。第２に、プリントヘッドをインク槽と接続するインク管の組立中に気泡が存在する可能性もある。製造後プリントカートリッジの寿命にわたって、インク内に溶けていたエアは溶液から気泡となって出てくる。さらに、インク格納容器の材料を透過してエアがプリントカートリッジに入り込んでくる。最後に、状況によっては、エアがノズルを通ってプリントカートリッジ内に吸い込まれる場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以前は無視されていたインクジェットのプリントカートリッジ内のエアおよび気泡の存在であるが、多くの理由から、現在では、エア管理が最近のインクジェットカートリッジの設計に影響を与える要因のうちの１つにならざるを得なくなっている。
【０００７】
インクジェットのプリントカートリッジからエアを除去するシステムの１つが、１９９０年１１月６日発行のAllenへの米国特許第４，９６８，９９８号に述べられている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
簡潔に一般的な言葉で言えば、本発明による装置は、プリントカートリッジ内にエア用の所定の収集領域を含む。エアは、この領域から導管によって除去される。この導管は、プリントヘッドまたはプリントカートリッジの壁に設けた導管のどちらかを通って、エアを排出する。本発明による方法は、所定の領域にエアを収集する段階と、導管を用いてエアを除去する段階と、除去されているエアの代わりにインクを補う段階とを含む。
【０００９】
別の実施形態において、本発明による装置は、エア収集領域に通じている第１導管、およびインク流路と液通する第２導管を含む。この装置はさらに、第１導管と第２導管の間を切り換えて、収集領域からのエアが第１導管を通ってプリントカートリッジから除去され、インクが第２導管を通ってプリントカートリッジ内に流路を介して向けられるようにする手段を含む。
【００１０】
本発明の他の態様および利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明から明らかになろう。以下の詳細な説明は、本発明の原理を例により示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
例示のための図面に示すように、本発明は、プリントカートリッジ内のエア用の所定の収集領域と液通する導管を用いて、プリントカートリッジからエアを除去する方法および装置において実施される。
【００１２】
図１を参照して、参照番号１２は一般的に、命令によりインク滴１６を噴出するプリントカートリッジ１４を含むプリンタを示す。インク滴１６は、紙等のプリント媒体１８上に画像を形成する。プリント媒体１８は、モータ２１とプリント媒体と係合する２つのプリントローラ２０、２０'とによって、プリントカートリッジ１４に対して横方向に動く。プリントカートリッジは、駆動ベルト２３およびモータ２４によって、プリント媒体１８を横切って左右に動く。プリントカートリッジは、命令により電気回路２６によって通電される、図示しない複数の発射抵抗器を含む。この電気回路２６は、プリントカートリッジ１４が紙を横切って横方向に動き、紙がローラ２０、２０'によって動く際に、インク滴１６がプリント媒体１８上に画像を形成するように、発射抵抗器に順次通電してゆく。
【００１３】
図１を参照すると、インクはインク槽３０からプリントカートリッジ１４に供給される。インク槽３０は静止しており、圧力がかかっていない状態もしくは加圧されていてもよい。インクは、複動弁３６を通じて導管３４に取り外し可能に取り付けられた一体型コネクタ３２によってインク槽３０から供給される。コネクタ３２によって、供給インクが枯渇するとインク槽を交換することができる。このインク槽内のインクは、プリントカートリッジの最大のインク流の要件を満たすのに必要な導管３４を通るインクの流れを維持するのに十分な圧力（これは、−２０水柱インチ（約５０．８水柱センチメートル）から＋１００水柱インチ（約２５４水柱センチメートル）であってもよい）に維持される。この圧力はまた、導管３４の直径および長さにも左右される。導管３４は略らせん形状をしており、インク槽３０に対するプリントカートリッジ１４の動きに適応している。コネクタが導管から分離されると、複動弁３６がそれと同時に両方の開口部を閉じ、エアがシステム内に吸い込まれないようにしている。同様に、コネクタが導管３４にはめ込められると、複動弁３６がコネクタ３２と導管３４の両方を同時に開き、エアがシステム内に吸い込まれることなくインク槽３０とプリントカートリッジ１４との間でインクの液通ができるようにしている。
【００１４】
図１の導管３４は、動作中にプリントカートリッジ１４を詰まらせる可能性のあるいかなる物質をも収集する粒子フィルタ３７内にその終端がある。このフィルタ３７は、インク圧力調整器の高圧側に配置されており、エアがインク槽３０内、複動弁３６において、または導管３４内に吸い込まれたとしても、この高圧によってエアがプリントカートリッジに流入し、フィルタ内に引っかかってインクの流れを妨げることがない。
【００１５】
図１のプリンタ１２はまた、プリントカートリッジ１４上の図示しないノズルを真空引きしたり、または、プリントカートリッジを加圧することができる整備ステーション４０も含む。整備ステーション４０は、ノズルと係合してシールする変形可能なカップ４２を含む。一実施形態において、このカップ４２は弁４５を通じて真空源４４に接続されている。整備ステーション４０は、プリントカートリッジ１４をカップ４２上に置くことによって動作し、このカップ４２上においてノズルが真空引きされてインクがノズルを通ってプリントカートリッジ１４から吸い出される。
【００１６】
図１のプリントカートリッジ１４を、図２および図３という２つの分解組立図で示す。プリントカートリッジ１４は、２つの近接し重なり合った平らなパネル５０、５０'から形成された頂板４７を含む。これらのパネルは、頂板４７内にあるインクのための内部中空通路５４を形成している。この通路５４は取り入れ管４８を受け、図５のインク流路（インクオリフィス）４９で終わっており、インクをプリントカートリッジ内に分配する。頂板の上側のパネル５０は、大気と連絡する小さな孔５３を含む。下側のパネル５０'は、これよりも直径がかなり大きい円形の開口部５１を含む。図５の円形の開口部５１を横切って液密シールを形成する仕切壁 (diaphragm)５２が、両パネル５０、５０'に挟まれシールされている。そのため、仕切壁５２の周辺の縁は、エアとインクの両方に対してシールされている。仕切壁５２は、薄いポリエチレンプラスチックまたはポリフッ化ビニリデンのいずれかからなって、仕切壁５２がエアとインクの両方を通さないようにすることができる。仕切壁５２は変形可能で柔軟性を有しており、弾性は有しても有していなくてもよい。仕切壁５２の表面の両側で圧力差が生じると、仕切壁５２は図４ないし図６に示すようにプリントカートリッジ内へと膨らむ。仕切壁５２の上側は、孔５３を通して絶え間なく大気圧にさらされている。
【００１７】
図２および図５を参照すると、参照番号６０は一般的に、仕切壁５２を支持しプリントヘッド１４内に供給されるインクの圧力を調整する圧力調整器を示す。この圧力調整器６０は、２つの支持具６６に支持された軸６４を中心にして回転するレバー６２を含む。これらの支持具６６は、頂板４７の下側のパネル５０'の下側に取り付けられている。このレバー６２はまた、インク流路４９の弁座７０を含む一体型アーム６８も含む。弁座７０は、室温加硫シリコーン（room temperature vulcanizing silicone: ＲＴＶ）からなる平らで平坦な表面であり、一体型アーム６８の表面の皿穴に埋まっている。レバー６２は、レバー６２が頂板４７の平面と平行になると弁座７０が着座し、それによってインク流路４９が図４に示すように閉じるように、その位置が調整されている。
【００１８】
図２のレバー６２は、ピストン７５および蓄圧ばね７４で仕切壁５２と係合している。蓄圧ばね７４は、レバーの円形のくぼみ７２内に取り付けられており、この蓄圧ばね７４がレバー６２から外れないようになっている。ピストンは蓄圧ばね７４に取り付けられており、周辺のくぼんだ係合表面７６によって所定位置に保持されている。図４、図５、および図６を参照すると、蓄圧ばね７４は、レバー６２を動かしてインク入口弁４９、７０を開かずに、仕切壁５２両面の圧力差によって仕切壁５２がたわんでピストン７５が上下に往復しうるように設計されている。図４において、仕切壁５２は若干下向きに寄っていて、すなわちよりくぼんだ形状になっている。図６において、仕切壁５２は若干上向きに寄っていて、すなわちより平坦な形状にある。図示の動きは、インク格納容器の壁の一部が動いて、存在している可能性のあるいずれの気泡をもプリントカートリッジのエア収集領域９８に向かって押し動かしている様子を示している。これは、プリントカートリッジ内のエア管理の重要な一態様である。
【００１９】
図５において、ピストン７５が仕切壁５２によって十分下向きに押されてレバー６２にそのピストン７５の底が当たり、レバー６２の機械的な動きを引き起こすときに、インク弁４９、７０が開く。レバー６２は、圧力設定ばね７８によってプリントカートリッジ１４内に支持されている。圧力設定ばね７８は、それがレバー６２に及ぼす力が、インク弁４９、７０に及ぼされる開く力すなわちクラッキング力(cracking force)と等しくなるように、設計されている。それによって生じた圧力は、Ｐ0すなわち調整器のクラッキング圧力である。圧力設定ばね７８の力は、図２の開口部５１であらわになった仕切壁５２の面積と、大気圧と図５のプリントヘッド８６に供給されるインクの圧力との圧力差との積に等しくなるように設定されている。通常、この圧力差は、約マイナス３水柱インチである。圧力設定ばね７８はまた、レバー６２に及ぼされる力がレバーの行程にわたって実質的に一定であるように、予荷重がかけられている。このようにばね力を一定にすることによって、レバーの動きが、クラッキング圧力のあらゆる所与の変化についても大きくなる。言い換えれば、圧力が少し変化してもレバーが大きく動く。この最終的な結果は、弁座７０がインク流路４９の半径にほぼ等しい距離だけインク流路４９から離れると、弁が開いてフルの流れ状態になる、というものである。
【００２０】
図３を参照すると、プリントカートリッジ１４はさらに、ハウジング８２を有し、このハウジング８２の側壁の端に形成された段８３で頂板４７を受ける。ハウジング８２および頂板４７は、共にプリントヘッド８６用のインク格納容器をなす。インク格納容器は、後述の主インクチャンバ８５（第１インクチャンバを構成する）および圧力室 (plenum)９１（第２インクチャンバを構成する）を含む。インク格納容器、図１の導管３４、およびインク槽３０は、ポリスルホンや、ポリフッ化ビニリデン、液晶ポリマー等の、エアとインクの両方を通さない材料から製造される。
【００２１】
ハウジング８２の底壁には、インクがプリントヘッド８６に流れるようにする複数のインク供給スロット８４がある。プリントヘッド８６は半導体基板であり、その上には、発射チャンバ、発射抵抗器、およびオリフィス板が、従来技術の方法により配置されている。プリントヘッドは、タブボンディングによって柔軟性のある導体８７上に取り付けられており、発射抵抗器への電気信号は、図１および図３の導体８８を通る。プリントヘッドがインク滴を噴出しているときには、プリントヘッドは実際にインクをプリントカートリッジから汲みだしており、圧力調整器６０は、圧力Ｐ0を生成し、維持しようとする。圧力室９１においては、流れによって引き起こされる圧力低下のために、これよりも低い圧力Ｐ1（Ｐ0よりもわずかにより負である）になっている。
【００２２】
プリントカートリッジ１４は、カートリッジ内にあるいかなるエアも領域９８内に取り込んでためておくように設計されている。エアおよび気泡は、プリントカートリッジの頂部に垂直に上昇し、所定の領域９８に達する。従って、エアは邪魔にならない場所に蓄えられ、エアおよび気泡がプリント中にインクの流れを妨げないようにする。
【００２３】
図３を参照すると、参照番号９０は一般的に、プリントカートリッジ１４の内部からエアを除去する初期化装置 (priming assembly)を示す。初期化装置９０は、プリントヘッド８６の周りに圧力室９１を形成する４つの側壁９２および頂壁９３を含む。これらの壁はまた、圧力設定ばね７８をハウジング８２の底壁の上部に支持する。頂壁９３は、共に圧力室９１と連絡する２つの導管を有する。一方の導管は、開口（フローオリフィス）９４からなり、主インクチャンバ８５と圧力室９１との間を連絡している。他方の導管は、圧力室９１をプリントカートリッジ内のエアが収集される領域９８に接続する入口９６を有する垂直導管 (snorkel)９５である。開口９４は、すべてのプリント動作中にインクが垂直導管９５を通ってではなく開口９４を通ってプリントヘッド８６に流れるような大きさになっている。開口９４の幾何的形状は、プリント動作中であってインクの流れが最大の時に、この開口９４部分に生じる圧力が、垂直導管９５の高さＬによって決定される圧力よりも小さくなるように形成されている。実際に組み立てられた一実施形態において、開口９４の直径は約１ｍｍ（０．０４０インチ）であり、垂直導管９５の内径は約２ｍｍ（０．０８０インチ）であった。
【００２４】
図７の初期化装置９０はまた、プリントヘッド８６と係合してシールすることができる上述の整備ステーション４０を含む。整備ステーション４０は、圧力室９１にかかる圧力差Ｐ2−Ｐ0を生じ、いかなるプリント動作中におけるインク流量よりもはるかに高い流量でプリントヘッド８６を通ってインクを引き出すことができる。開口９４は、この高インク流量状態の下で開口９４において大きな圧力低下が生じて、プリントカートリッジの頂部領域９８におけるインクおよびエアが図７に示すように、垂直導管９５を下ってプリントヘッド８６から引き出されるような大きさになっている。
【００２５】
稼動に際しては、図１のインク槽３０およびプリントカートリッジ１４は、最初にインクが充填されシールされている。インク導管３４は、インクが充填されていても、いなくてもよい。まず最初に、インク槽３０が複動弁３６によってインク導管３４に接続される。図１のプリンタ１２が、プリントカートリッジ１４に図１のインク滴１６の噴出の開始を命令すると、インクは導管３４を通って流れ、導管内のいかなるエアもプリントカートリッジに流入してハウジングの頂部領域９８内に取り込まれる。図４に示すように、この時点において、プリントカートリッジはハウジングの頂部にわずかな気泡９８があり、インク流路４９はレバー６２によって閉じられており、仕切壁５２はわずかにくぼんでおり、プリントヘッド８６へのインクの流れは、すべて開口９４を通っている。
【００２６】
図５のプリントヘッド８６では、プリンタからの命令によりインク滴を噴出し続けるので、プリントカートリッジ１４内のインクの圧力は低下し始める。圧力室９１にかかる圧力差はますます負になる。孔５３内の大気圧と主インクチャンバ８５内の圧力との圧力差のため、仕切壁５２のくぼみはより大きくなる。この圧力低下が継続して、図５のピストン７５がレバー６２に当たり、仕切壁５２によってピストンがレバーを動かして図５に示すようにインク流路４９を開くようになる。これは、レバー６２の、図５の軸６４を中心にした回転運動である。インク流路４９が開くのは、「クラッキング圧力」であり、これは圧力設定ばね７８によって決定される。すると、インクがプリントカートリッジ１４に流入し、プリントカートリッジ内の圧力は元に戻り、エアはすべて領域９８内に収集される。仕切壁５２にかかる圧力差がインクの流入により低下すると、ピストン７５によってレバーがインク流路４９を閉じ、プリントカートリッジへのインクの流入は停止する。
【００２７】
すぐ上で説明した工程において、プリントカートリッジを通るインクの流れる経路は、まず図２の頂板４７の取り入れ口４８内へ、図２の通路５４を通り、図５のインク流路４９から出て、主インクチャンバ８５内へ、開口９４を通って、圧力室９１内へ、そしてプリントヘッド８６から出る、というものである。
【００２８】
プリントカートリッジの温度が、例えばプリントヘッドの動作により上昇すると、それによって、ハウジング８２内のエア圧力が上昇するかエア体積が増大するかのいずれかが起こる可能性がある。上述のように、インク格納容器の壁部が動いて、この温度上昇に対応する。仕切壁５２は図６に示すように上向きにたわみ、より平坦になって、ハウジング内の圧力を一定に維持する。温度が低下すると、仕切壁５２は下向きにたわみ、くぼみがより大きくなって、一定の圧力が維持される。これは、ピストン７５とレバー６２との相対的な動きによるものであり、蓄圧ばね７４によって可能になっている。レバー６２は静止したままであり、このような温度変化の影響は受けない。
【００２９】
プリントカートリッジ１４の頂部領域９８内に取り込まれたエアを除去するのに、整備ステーション４０を用いてプリントカートリッジがパージされる。図７および図８において、真空源４４がプリントヘッド８６のノズルに印加され、圧力室９１内で圧力Ｐ２が生じ、プリントカートリッジを通る非常に大きな流量のインクの流れが生じる。開口９４のサイズが小さく、開口９４にかかる圧力低下が大きいために、プリントカートリッジ内のエアがすべて、開口９４を通る代わりに、図７に示すように垂直導管９５を下って引き出される。ハウジング内の圧力差が低下しインク流路４９が図８に示すように開くので、垂直導管９５を下ってハウジングから引き出されるエアの体積が、それに代わるインクの流体体積により補われる。その結果、プリントカートリッジはインクで迅速に初期化され、システムからエアが除去される。
【００３０】
すぐ上で説明した工程において、エアおよびインクの流路は、所定のエア収集領域９８から、入口９６を通り、垂直導管９５を下り、圧力室９１内へ、プリントヘッド８６から出て、そして整備ステーション４０内へ、というものである。
【００３１】
真空源を用いてシステムからエアを除去するには複数の方法があるが、エア除去工程中に除去されるインク量を最小にすることにも注意を注ぐべきであると考えられる。このようにして除去される余分なインクは、すべてプリントには利用できないインクであり、このようにして除去されるインクそれ自体をすべて溜めておく必要が生じる。エアを除去する一方でインクの除去量を最小にするために、ノズルにピストンをつけてプリントカートリッジから所定の量だけ引き出すようにしてもよい。このようにすると、プリントカートリッジから除去されるインクおよびエアの量が自動的に制限される。他にとり得る方法として、真空源のタイミングをカムまたはクロックのどちらかで調節して、ノズルへの真空の印加を制限してもよい。
【００３２】
エア用の所定の収集領域９８と連絡する、図４の垂直導管９５である第１導管、および、主インクチャンバ８５と圧力室９１とを連絡する開口９４を含む第２導管がある、ということが理解されるべきである。さらに、圧力調整器６０およびプリントヘッド８６によって圧力室９１にわたって圧力差Ｐ１−Ｐ０が生じると、インクは、第２導管を含むプリントカートリッジ内のインク流路を通って流れる。図７の整備ステーション４０によって圧力室９１にわたって圧力差Ｐ２−Ｐ０が生じると、エア収集領域９８からのエアは第１導管を通ってプリントカートリッジから除去される。従って、圧力室９１にかかる圧力差をＰ１−Ｐ０とＰ２−Ｐ０との間で選択的に変えることによって、プリントカートリッジ内の液体の流れが第１導管と第２導管との間で選択的にシフトされる。
【００３３】
図９を参照すると、参照番号１４'は一般的に、本発明の別の実施形態を示す。所定のエア収集領域９８と連絡する導管は、主インクチャンバ８５の壁を通過する導管１０２である。この導管１０２は、エアがプリントカートリッジ内に入るのを防止する、逆止弁１０４または「ダックビル」弁を含む。この導管１０２はまた、エアをエア収集領域９８から引き出す真空源４４'に接続可能である。
【００３４】
図１０を参照すると、第２の別の実施形態において、プリントカートリッジの孔５３には、加圧ユニット１０１が連結されている。プリントカートリッジには第２の変形可能なカップ１０３がついており、圧力源１０５は、弁１０７を通って孔５３へと向けられている。この正圧は、仕切壁５２の「参照」側に印加され、仕切壁５２は、図１０に示すように、これに応答してプリントカートリッジ内へと延びる。ピストン７５は圧力設定ばね７８に押しつけられ、調整器６０と接触する。圧力源１０５によって生じる圧力Ｐ３は、圧力設定ばね７８のクラッキング圧力Ｐ０よりも大きいので、調整器のレバー６２が軸６４を中心にして回転して、弁座７０をインク流路４９から分離する。インクはプリントカートリッジに流入し、プリントカートリッジ内部の圧力は圧力Ｐ３に上昇する。これは、プリントカートリッジ内のインクおよび取り込まれたエアをノズルから整備ステーションのカップ４２に押し込むのに十分な圧力である。
【００３５】
１つまたは複数のノズルまたはノズルに通じるインクチャネルからエアが出ていく（従ってノズルが非初期化(depriming)されてその結果プリント時にインクを噴出することができなくなる）のを回避するために、プリントヘッドの一実施形態には、インクを噴出するノズルよりも大きな開口（オリフィス）を有する非放出ノズルがさらに備えられている。例えば、この非放出ノズルの開口の直径は、放出を行うノズルの開口の直径の２倍であってもよい。真空を用いて取り込まれたエアを除去する実施形態において、非放出ノズルのノズル圧力は、インクを噴出するノズルよりも低い（ゼロ近くである）ことが必要であろう。さもなければインク噴出ノズルを非初期化してしまうエアのほぼすべてが、非放出ノズルを通って流れ、それによってインク噴出ノズルが非初期化される可能性が低減する。非放出ノズルは、結局、逆止弁の役割をし、インクジェットのカートリッジ内部を周囲空気から隔離した状態に保つ。この非放出ノズルはプリントヘッド内に有することが望ましいが、他にとり得る方法として図１１および図１３に示すように、プリントヘッドの近くのプリントカートリッジ本体内で、整備ステーションのカップ４２に包まれるような位置に、この非放出ノズル１０９を置くことが代替案として実現可能である。
【００３６】
別の実施形態において、圧力室９１は、非放出ノズル１０９（プリントヘッド上であれプリントヘッドに隣接してであれ）のみをカバーするように配置される。この実施形態においては、プリントノズルを通ってインクのみが抽出される（ポンプ４４およびカップ４２を経由して、または、空気圧を孔５３に印加して調整器の弁を開くことによって）。このような実施形態を図１２に示す。図１２において、圧力室９１は小さなオリフィス１１３（好適な実施形態において、直径が約１ｍｍ（０．０４０インチ）である）を含み、プリントカートリッジが初期化されていない場合は液体高さの平行を保ち、非放出ノズル１１５、１１７を逆止弁としての役割をするように濡れた状態に保つ。垂直導管９５が、前述のように、圧力室９１に連結されている。
【００３７】
通常のプリント動作において、放出を行うノズルは命令のとおり発射するが、垂直導管９５および圧力室９１は関与しない。非放出ノズル１１５、１１７にはインクが充填されており、毛管圧によって、エアがカートリッジ本体内に吸い戻されないようにされている。初期化の間、カップ４２は両方の組のノズルをカバーし、真空が印加される（または、５３に圧力が印加され、調整器の弁が開いて主インクチャンバ８５が加圧される）。垂直導管９５が到達可能なところにあるエアをすべて迅速に除去し、代わりにインクで補う。通常のノズルがエアにアクセスする前に、主インクチャンバにはインクが再充填される。
【００３８】
図１３は、図１２の隔離した圧力室の方式をプリントヘッドに配置した非放出ノズルに適用したものを示す。開口部１１９が、圧力室９１をプリントヘッド８６の非放出ノズル（図示せず）に連結している。ここでもまた、真空が印加されると（または圧力がかかると）、エアは、放出を行うノズルを経由せず、非放出ノズルおよび垂直導管を経由して除去される。
【００３９】
本発明の具体的な実施形態を説明し示したが、本発明は本明細書において説明し示した具体的な形式または部品の配列に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００４０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
（実施態様１）インクジェットカートリッジに連結されたインク槽（３０）を含み、該インクジェットのカートリッジからエアを除去する装置を有するインクジェットシステムであって、液体のインクを中に収容する複数のチャンバを有するインクジェットカートリッジのハウジング（８２）と、該ハウジングの底部に取付られたプリントヘッド（８６）と、前記ハウジング内にあり、その頂部において前記ハウジング内のエア用の所定のエア収集領域を有する第１インクチャンバ（８５）と、前記ハウジング内にあり、前記第１インクチャンバに隣接した圧力室を形成し、前記第１インクチャンバと液通してそこからインクを受け取る第２インクチャンバ（９１）と、前記ハウジング内に設けられ、前記圧力室内に達する第１端および前記エア収集領域内に第２端を有することによって前記圧力室を前記エア収集領域に連結する垂直導管（９５）と、エアを前記エア収集領域から出し、それによりエアを前記カートリッジから除去する、前記ハウジングと選択的に係合可能な加圧化手段（１０１、４０）とを含むシステム。
（実施態様２）前記加圧化手段はエア押し出し手段（１０５）を含む、前項(1)記載のシステム。
（実施態様３）前記エア押し出し手段は真空源（４４，４４'）を含む、前項(1)記載のシステム。
（実施態様４）前記エア押し出し手段は前記プリントヘッドを通ってエアを流すことによって前記カートリッジからエアを除去する、前項(2)または(3)に記載のシステム。
（実施態様５）前記エア押し出し手段は前記カートリッジの前記ハウジング内に配置された少なくとも１つの開口を通ってエアを流すことによって前記カートリッジからエアを除去する、前項(2)または(3)に記載のシステム。
（実施態様６）前記エア強制手段が、プリントヘッドに負圧を印加する、前記プリントヘッドに接続可能な整備ステーション（４０）をさらに含む、前項(3)に記載のシステム。
（実施態様７）インク流路を有するインクジェットのプリントカートリッジ（１４）からエアを除去する装置において、前記カートリッジ内にあり、その中のインクを受け取る手段を有する、第１インクチャンバ（８５）と、該第１インクチャンバのすぐ下にある、第２インクチャンバ（９１）と、前記第１インクチャンバ内にあるエア用の所定のエア収集領域であって、前記プリントカートリッジの内部圧力がＰ0であるエア収集領域と、前記カートリッジ内に取り付けられ、前記エア収集領域内に延びるその第１端において前記エア収集領域と連絡する入口を有する所定の高さの垂直な導管（９５）と、前記インク流路における前記第１インクチャンバと前記第２チャンバとの間にある開口（９４、１１３）であって、プリント中のインクの流れが最大である状態の下で、該開口にかかる圧力低下が、前記垂直な導管の所定の高さによって決定される静水圧よりも小さくなるような所定の幾何学的構成を有する開口と、前記カートリッジに取付られ、前記第２インクチャンバに接続されて、前記プリントカートリッジ内の前記流路を通ってインクを汲みだし、前記第２インクチャンバにかかる第１圧力差Ｐ1−Ｐ0を生じるプリントヘッド（８６）と、第１インクチャンバと解放可能に係合でき、第２インクチャンバにかかる第２圧力差Ｐ3−Ｐ0を生じる圧力発生手段（１０１）であって、前記第１圧力差Ｐ1−Ｐ0が前記第２インクチャンバを横切るように生じると、インクが前記開口（９４、１１３）を通って流れ、前記垂直な導管（９５）を通っては流れず、前記第２圧力差Ｐ3−Ｐ0が第２インクチャンバを横切って生じると、エアが前記垂直な導管を強制的に下って前記流路から除去されるようになっている圧力発生手段とを含む装置。
（実施態様８）インク流路を有するインクジェットのプリントカートリッジ（１４）からエアを除去する装置において、前記カートリッジ内にあり、インクを収めることができる第１インクチャンバ（８５）と、該第１インクチャンバのすぐ下にある第２インクチャンバ（９１）と、前記第１インクチャンバ内にあるエア用の所定のエア収集領域であって、前記プリントカートリッジの内部圧力がＰ0であるエア収集領域と、前記カートリッジ内に取り付けられ、前記エア収集領域内に延びるその第１端において前記エア収集領域と連絡する入口を有する所定の高さの垂直な導管（９５）と、前記インク流路における前記第１インクチャンバと前記第２チャンバとの間にある開口（９４、１１３）であって、プリント中のインクの流れが最大である状態の下で、該開口にかかる圧力低下が、前記垂直な導管の所定の高さによって決定される静水圧よりも小さくなるような所定の幾何学的構成を有する開口と、前記カートリッジに取付られ、前記第２インクチャンバに接続されて、前記プリントカートリッジ内の前記流路を通ってインクを汲みだし、前記第２インクチャンバにかかる第１圧力差Ｐ1−Ｐ0を生じるプリントヘッド（８６）と、プリントヘッド（８６）と解放可能に係合でき、第２インクチャンバにかかる第２圧力差Ｐ３−Ｐ０を生じる負圧発生手段（４０）であって、前記第１圧力差Ｐ１−Ｐ０が前記第２インクチャンバを横切るように生じると、インクが前記開口（９４、１１３）を通って流れ、前記垂直な導管（９５）を通っては流れず、前記第２圧力差Ｐ3−Ｐ0が第２インクチャンバを横切って生じると、エアが前記垂直な導管を強制的に下って前記流路から除去されるようになっている負圧発生手段とを含む装置。
（実施態様９）第１インクチャンバの内部とその外部との間に設けられた仕切壁（５２）と、該仕切壁の両面間の圧力差に応じて開閉する、インクの供給量を制御する弁（４９，７０）とを更に設けたことを特徴とする前項(7)または(8)に記載の装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】 図１のプリントカートリッジの一部の分解組立斜視図である。
【図３】 図１のプリントカートリッジの第２の部分の分解組立斜視図である。
【図４】 圧力調整器の通常の動作位置を示す、それぞれ図２および図３の４−４線および４'−４'線の断面に沿った側面図である。
【図５】 圧力調整器の開口が開いてインクがプリントカートリッジのハウジング内に入ってくるようにするところを示す、それぞれ図２および図３の４−４線および４'−４'線の断面に沿った側面図である。
【図６】 インク体積の変化に対応するアキュムレータを示す、それぞれ図２および図３の４−４線および４'−４'線側断面図である。
【図７】 エアを垂直導管を下ってプリントヘッドから引き出す整備ステーションを示す、それぞれ図２および図３の４−４線および４'−４'線の断面に沿った側面図である。
【図８】 圧力調整器の開口が開いてインクがプリントカートリッジのハウジング内に入ってくるようにするときに、エアを垂直導管を下ってプリントヘッドから引き出す整備ステーションを示す、それぞれ図２および図３の４−４線および４'−４'線の断面に沿った側面図である。
【図９】 本発明の別の実施形態によるプリントカートリッジの側面図である。
【図１０】 圧力調整器の開口が開いてインクがプリントカートリッジのハウジング内に入ってくるようにするときに、仕切壁に圧力を印加して蓄積したエアをプリントヘッドから押し出す整備ステーションを示す、それぞれ図２および図３の４−４線および４'−４'線の断面に沿った、別の実施形態の側面図である。
【図１１】 非放出ノズルを用いてエアを除去できることを示す、図８の側面図の一部である。
【図１２】 独立した圧力室および垂直導管と連結されたカートリッジ本体内の非放出ノズルを用いてエアを除去できることを示す、図８の側面図の一部である。
【図１３】 独立した圧力室および垂直導管と連結されたプリントヘッド内の非放出ノズルを用いてエアを除去できることを示す、図８の側面図の一部である。
【符号の説明】
１４ インクジェットカートリッジ
３０ インク槽
４９ インク流路
５２ 仕切壁
５３ 孔
６２ レバー
７０ 弁座
７４ 蓄圧ばね
７５ ピストン
７８ 圧力設定ばね
８２ ハウジング
８５ 主インクチャンバ（第１インクチャンバ）
８６ プリントヘッド
９１ 圧力室（第２インクチャンバ）
９４ 開口（フローオリフィス）
９５ 垂直導管
９８ エア収集領域
１０１ 圧力源、圧力発生手段

Claims (2)

1. インクジェットペンカートリッジに接続されたインク槽を含み、かつ前記カートリッジからエアを除去する装置を有するインクジェットシステムであって、
   液体インクを内部に収容する複数のチャンバを有するハウジングと、
   該ハウジングの底部に取り付けられ、インクを噴出するノズルを備えたプリントヘッドと、
   前記ハウジング内の第１インクチャンバであって、前記底部の反対側の前記第１インクチャンバの頂部領域において前記ハウジング内の不要なエアを収集するエア収集領域を有する第１インクチャンバと、
   オリフィスを有し、前記ハウジング内で前記第１インクチャンバに隣接するとともに液連通し、前記第１インクチャンバからインクを受け入れる第２インクチャンバと、
   前記ハウジング内に取り付けられ、前記第２インクチャンバにおける第１端および前記エア収集領域内における第２端を有することにより、前記第２インクチャンバを前記エア収集領域に連結する垂直導管と、
   前記プリントヘッドのノズルよりも大径のオリフィスを前記ハウジングの底部に有し、前記プリントヘッドのノズルよりもノズル圧力が低い非放出ノズルと、
   前記ハウジングと選択的に結合可能な真空源であって、前記底部で前記不要エアを前記非放出ノズルを通して前記エア収集領域から抜き出すことにより、前記不要エアを前記カートリッジから除去するための真空源とを含み、
   前記非放出ノズルが前記プリントヘッドの近くのハウジングの底部に設けられ、前記オリフィスを有する前記第２インクチャンバは前記非放出ノズルのみを覆うように配置されている、インクジェットシステム。
2. 前記インク槽から前記第１インクチャンバにインクを供給し、かつ前記プリントヘッドに供給されるインク圧力を調整する圧力調整器をさらに備えている、請求項１に記載のインクジェットシステム。

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