JP3723575B2 - 大容量インクタンクを備えるインクジェットプリンタ - Google Patents

Description

発明の技術分野
本発明は、インクジェットプリンターに関する。詳しくは、本発明は、プリントカートリッジから離れた位置に取付けられた大容量インクタンクを備えるインクジェットプリンタに関する。
発明の背景技術
インクジェットプリンタ及びインクジェットプリンタ用使い捨てインクジェットカートリッジは、この分野においてよく知られている。
現在の使い捨てインクジェットカートリッジは、典型的には、内蔵型インクタンクと、該インクタンクと連結している複数のインクジェットノズルを支持するインクジェットプレート装置と、ジェットノズルを駆動回路に接続するための複数の外部電気コネクターとを有している。典型的には、カートリッジタンク内のインクが使い尽くされた時、ジェットプレート部品が十分に機能するかどうかに関わらず、カートリッジ全体が取り外されなければならない。
複数のインク吐出ノズルを有するサーマルインクジェットプリンタでは、各ノズル近傍でインクを加熱するのに使用される抵抗器の欠陥によって、しばしば不具合が発生する。相対的に低い抵抗器の故障率のために、現在の便利な使い捨てインクジェットカートリッジに使用されるジェットプレート装置は、元のインクタンクが使い尽くされた後でも、それら本来の印刷品質特性を保って十分に使用可能である。従って現在の使い捨てカートリッジは、製品コスト及びカートリッジの頻繁な取り換えに必要な時間の双方で消費者にとってコストが高くなる結果となり、製品のかなりの浪費がある。
インクジェットカートリッジの容量を単に大きくするだけでは、インクジェットカートリッジの頻繁な交換や再充填に伴う問題を解決することに十分でない。インクジェットカートリッジは、一般的にインクジェットプリンタの可動プリントキャリッジ上に取り付けられている。従って、インクジェットカートリッジのインクの容量が大きくなればなるほど、インクジェットカートリッジを保持しているプリンタキャリッジによって移動されることが要求されるインクジェットカートリッジの重量が増す。インクジェットカートリッジのインク重量の増加は、プリンタキャリッジを駆動するモータに過酷な要求をすることになろう。プリンタキャリッジが重くなることによって、キャリッジは移動行程の２つの終端でより大きな慣性力に打ち勝たなければならないから、性能もまた制限される。これら２終端位置では、前記キャリッジは進行してきた方向に逆戻りし、他方で、印刷処理中の記録媒体上を通過する。キャリッジの慣性力が増すと、与えられた駆動モータのトルクが方向を逆転させるために必要とする時間を増し、その結果、印刷速度を低減し得る。
加えて、インクジェットカートリッジは、典型的には、プリントキャリッジの一側端上に取り付けられており、カウンタバランス機構（つり合いおもり機構）を必要とする不均衡な負荷を引き起こす。そのため、カートリッジが再充填される必要がある回数を制限するために、インクジェットカートリッジ内のインク容量を増やすことは、インク容量を大きくすることによって生じるパワーの消費と負荷の問題を伴い、困難である。
その結果、インクジェットカートリッジに初めからあったインクは使い果たされているが、インクジェットプレートからの印刷品質が高いことが判っている間は、使い捨てインクジェットカートリッジのインクを手動で補充することはこの分野で周知である。しかしながら、多くの使い捨てインクジェットカートリッジはインクを補充できように設計されていないから、使い捨てインクカートリッジの手動補充は扱いにくく困難である。より最近には、インクジェットカートリッジの中には、米国特許第５２８０３００号に開示されたインクジェットカートリッジのように、再補充可能に設計されたものがある。これらの再補充可能なインクジェットカートリッジは、ジェットプレートが未だ高い印刷能力を持っている間は所定回数の再補充のためにインクジェットカートリッジの再補充できるよう設計されている。しかしながら、再補充容易なカートリッジを作っても、このカートリッジをしばしば補充しなければならないことを含む面倒さ、時間、経費は軽減しない。
自動再補充も検討されてきている。ルーダーの米国特許第４９６７２０７号には、搬送移動の一端に設けた“サービスステーション”でインクジェットカートリッジの周期的な再補充を可能にしたシステムが開示されている。加えて、プリンタキャリッジから離れて設けられたより大きなタンクから、使い捨てインクジェットカートリッジの小さなタンクへ、インクを連続的に供給する種々の態様が提案されている。例えば、チャンの米国特許第４８３１３８９号は、発泡体含有インクジェットカートリッジに供給チューブを介して接続された大容量インク供給装置を開示している。このインクは、カートリッジ内のインクが使い果たされた時にキャピラリーの作動を通じてインクジェットカートリッジに連続的に供給される。
米国特許第５３６９４２９号及び米国特許第５３６７３２８号は、インクタンクと、プリンタキャリッジ上に取り付けられたジェットプレート装置と、印刷中にインクジェットカートリッジのインクタンクを再補充する外部タンクシステムと有する典型的なインクジェットカートリッジを含むシステムを記述している。米国特許第５３６９４２９号に開示されたシステムには、外部インクタンク、インクジェットカートリッジ、及び外部タンクとインクジェットカートリッジとを接続するチューブは、単一の取り外し可能なユニット部品を形成するよう構成されている。インクジェットカートリッジ装置上のジェットプレートの印刷品質が不満足な結果になるレベルまで落ちた時に、外部タンク内のインク容量が使い果たされるように設計されている。
米国特許第５３６９４２８号に開示されているようなシステムは、一旦前記大容量タンク内のインクが使い果たされると、大容量インクタンクと、インクジェットカートリッジと、これら２つを接続するチューブとを廃棄することを必要とする。従って、この形式のシステムには、消費者にとってのこのような浪費と初期コストが、未だに存在する。更に、プラスチック製品の大量の過剰処分に関しては、そのような嵩張った使い捨てシステムは望ましくない。加えて、一体のプラスッチク装置はインクによって汚染され、従来の使い捨てには適さないだろう。また、米国特許第５３６９４２９号に記述されたシステムの一体部品ユニットの交換は、インクタンクの大きさのための困難である。更に、タンクに取り付けられたチューブは、プリンタの可動部品を邪魔しないように適切に配置することを確保するのに注意を払いつつプリンタ内に導入されなければならない。
再補充可能な別体インクタンクを用いるシステムは、ベルギーのＶＩＰシステムズから入手可能である。このタイプのシステムは、上述の浪費問題の軽減を助ける。加えて、このＶＩＰシステムズの装置は、オペレータが一定度合いでインクレベルを監視できるように殆ど全てが透明プラスッチックで作られている。しかしながら、米国特許第５３６９４２９号に記述された装置の場合では、このシステムはプリンタハウジングの外部に導入され、インクの湿潤及び溢流によってオペレータがインクレベルを監視するのを妨げ得る。また、このＶＩＰシステムズの装置は、新しいインクジェットカートリッジが導入されたときに、チューブから空気を除去するための比較的複雑な呼び水的充填システム（priming system）を組み込んでいる。従って、このＶＩＰシステムズの装置のこの複雑な外部の取付けは、製造することをより高価なものとし、むしろ使用も困難である。
発明の開示
本発明は、従来技術のシステムの使用の不便さ、浪費、コスト、面倒な廃棄の問題に煩わされずに、移動可能なプリントキャリッジにインクを連続的に供給するインクジェットプリンタである。好適には、この印刷システムは、取り外し可能な複数の小さなインクジェットカートリッジを有し、その各々が、別のタンクであって前記インクジェットプリンタのハウジング内に実質的に永久的に取り付けられた大きな複数のインクタンクの一つと液体の流通が可能に接続されている。前記インクジェットプリンタ内に取り付けられた可撓性チューブもまた、各々の大容量タンクと各インクジェットカートリッジとを接続し、前記インクタンクからインクジェットカートリッジに接続を維持したまま、プリントキャリッジが前後へ移動することを可能にしている。交換の必要なしにインクジェットプリンタの寿命を全うするために、前記永久的に取り付けられたインクタンクは、時々、インクが再補充される。
本発明のインクジェットプリンタは、従来技術のシステムおりも実質的に優れており、なぜなら、大容量インクタンクは、実施的にプリンタ自身のハウジングの端に一体的に設けられているからである。好ましくは、大容量インクタンクは、高さ及び深さよりも小さい幅を持ったバンケーキ形状とされ、幾つかがハウジングの端に水平方向に重なる。このことはスペースの有効利用となり、プリンタに設けた大容量インクタンクの数を増やすのに便利な手段となる。
本発明の好ましい実施形態における他の重要な特徴は、タンクが実質的にハウジングの内側に有っても、各大容量タンクのインクのレベルが、インクジェットプリンタの前面から簡単に見られることである。一つの実施形態では、大容量インクタンクの透明部分が、ハウジングの外側にあり、一方で、タンクの残りの部分は、ハウジングの内側にある。この特徴が、各タンク内のインクレベルを監視することを極めて容易にし、プリンターのオペレータに対して便利なものとする。好ましくは、大容量インクタンクの各々に、透明な一体型隆起部を、前記ハウジングの外側にあるタンクの部分に有している。この実施形態では、前記隆起部は、前記ハウジングの垂直スロットを通って突き出し、それによって前記タンクをハウジング内の所定箇所に保持する働きをする。
更に、印刷品質が十分な製品寿命が終わったためにカートリッジがインクジェットカートリッジを交換する必要が有るとき、インクジェットカートリッジを交換するだけでよい。このインクジェットカートリッジは、クイック解除式取付け具を介して前記チューブに取り外し可能に取り付けられ、インクジェットカートリッジの取り替えを容易にしている。インクジェットカートリッジの取り外しは、インクシステムの他の部分の取り外しを必要としない。従って、カートリッジの取り替えは、使用者にとって簡単であり、ジェットプレート装置の製品寿命よりずっと長い製品寿命を持つ他のチューブや大容量インクタンクを取り換える必要がない。こうして、本発明のインク供給システムは、浪費、コスト、及び廃棄の問題を実施的に削減する一方で、プリンタに大容量のインク備えさせ、高い印刷品質を維持する。
本発明の好ましい実施形態は、接続チューブを介してのサイフォン作用によって大容量インクタンクからインクジェットカートリッジへインクを送ることができるようにして、ポンプや圧力制御装置の必要を無くすことによって、製造コストは最小限とされるという利点もある。この実施形態では、大容量インクタンク及び見ることのできるインクレベル監視部位は、大容量タンク内のインクレベルが、タンクがほぼ満タンからほぼ空になったときにプリントカートリッジ内のインクレベルより約２インチから９インチ低い位置で変化するように配置されている。
本発明の更に有利な点は、インチタンクが単純な工程を用いて再補充では、インクタンクの再補充が、インクジェットプリンタの他の可動部分に妨げられないように配置されていることにある。加えて、プリンタの通常の作動の間、即ち、インクタンクの再補充のために印刷を停止する必要がない間に、インクタンクを再補充することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の大容量インクタンクを組み込んだ大型インクジェットプリンタの正面図である。
図２は、内部に大容量インクタンクを組み込んだプリンタハウジングの斜視図である。
図３は、図２のハウジングの背面図である。
図４は、プリンタハウジングを外した本発明のインクタンクの全体斜視図である。
図５は、内部に大容量インクタンクを組み込んだプリンタハウジングの断面図である。
図６は、取り外し可能なインクジェットカートリッジが、離れた大容量タンクによってインクが供給されている状態を示すインクジェットプリンタの一部を示す斜視図である。
図７は、本発明のインク供給システムのインクジェットカートリッジの詳細な正面図である。
図８は、図７に描かれたインクジェットカートリッジの背面図である。
図９は、図７に描かれたインクジェットカートリッジの底面図である。
図１０は、図７に描かれたインクジェットカートリッジを分解して内部が見れるようにした図である。
詳細な説明
本出願の出願人たるエンキャド，インコーポレイテッドは、４つの従来技術である使い捨てインクジェットカートリッジに従来使用しているＮｏｖａ Ｊｅｔ IIIの商標名で多色インクジェットプリンターを製造、販売している。“Ｎｏｖａ Ｊｅｔ III”（エンキャド パート第２０２４０９番）と名付けられたＮｏｖａ Ｊｅｔ IIIプリンターの操作マニュアルは、参照のために本書に添付されている。
本発明は、インクジェットカートリッジの各々に大容量インクを供給するシステムを提供することによりＮｏｖａ Ｊｅｔ IIIを改良するものである。図１を参照すれば、大型インクジェットプリンター１０は、左右のハウジング１１，１２を有し、一対の脚部１４によって支持されている。“大型”インクジェットプリンタは、典型的に床立脚式であり、幅１８インチよりも大きな記録媒体に印刷することができる。対称的に、小型プリンターは、典型的に、デスクトップに使用するのに適しており、８．５インチ×１１インチ又は１１インチ×１１インチの用紙に印刷する。右方にあるハウジング１１は、オペレータが入力制御するためのディスプレイとキーパッドと共に図１に示され、プリンター装置の操作に関する種々の電気的、機械的構造部品を備えているが、本発明には直接関係しない。左方のハウジング１２は、図２及び図３と関連し以下により詳細に記述されており、以下でもより詳細に説明されるインクジェットカートリッジ２６にインクを送る大容量インクタンクを収容している。
連続印刷媒体（図示せず）のロールが、プリンタ１０に供給されるべき紙を連続的に供給できるようにプリンタ１０の後部のローラに載置されれるか、又は、個々のシートになった用紙（図示せず）が、プリンター１０内に送られる。プラテン１８は、印刷媒体を支持する水平表面を形成し、印刷は用紙上へのインク液粒の選択配置（deposition）によって得られる。作動中、用紙の連続供給は、プラテン１８に沿って間隔を開けられた複数の上部ローラー（図示せず）によって、プラテン１８を横断して、プリンタ１０の後部に設けられた用紙のロールから案内される。他の実施形態では、１枚の用紙または他の印刷媒体が前記ローラ（図示せず）によってプラテン１８を横切って案内される。支持構造物２０は、プラテン１８上方に懸架され、印刷されるべき一枚の用紙又は他の印刷媒体が、プラテン１８と支持構造物２０との間を通過できるように、プラテン１８と前記支持構造物との間にその長さ方向に十分な間隔をもってスパンを形成している。
支持構造物２０は、プラテン１８の上方でプリントキャリッジ２２を支持している。プリントキャリッジ２２は、複数のインクジェットカートリッジホルダ２４を有し、その各々に、取り外し可能なインクジェットカートリッジ２６が載っている。より好ましい実施形態では、４個のプリントカートリッジ２６が、プリントキャリッジ２２上のホルダ２４内に取り付けられているけれども、４個以上又は４個以下のインクジェットカートリッジ２６を備え、本発明を構成することが想定されている。各々のインクジェットカートリッジ２６は、制限された容量（好ましくは約２０〜４０ミリリットルのインク）の一体型インク貯蔵タンクを備えている。更に、これら一体型タンクの各々には、好ましくは異なる色のインクを入れられる。この４個のカートリッジを持つ実施形態では、これらの４個のタンクには、好ましくは、黒、マゼンタ、藍色、黄色のインクが入っている。
支持構造物２０は、一般的に、プラテン１８と平行配置された案内ロッド３０を備えている。プリントキャリッジ２２は、好ましくは、案内ロッド３０と摺動自在に係合する分割スリーブを備え、案内ロッド３０に沿って前記プリントキャリッジの移動を可能にして、直線印刷経路を決め、双方向矢印３２によって示されているように、前記経路に沿ってプリントキャリッジ２２が移動する。モータ及び駆動ベルト機構（図示せず）は、案内ロッド３０に沿ってプリントキャリッジ２２を駆動するのに使用される。
本発明によれば、各インクジェットカートリッジ２６内にあるインクタンクは、大容量の再充填可能なインクタンク３６と液体が流通可能に連結され、該大容量タンクはプリンタ１０に対して固定され、左のハウジング１２の内部に収納されている。液体の流通は、プラスチック導管３８を介してなされ、該導管は各インクジェットカートリッジ２６と各高容量インクタンク３６との間に延在している。導管３８は、好ましくはプラスチックチューブでできており、プリントキャリッジ２２がプラテン１８の長さ方向に沿って移動する間、インクタンク３６とインクジェットカートリッジ２６との接続を維持するのに十分な長さとされる。従って、チューブ３８の長さは、プロッターの大きさやプラテン１８の長さによって変わるだろう。ある特定の実施形態においては、チューブ３８は外形が０．０９インチ、内径が０．０５インチである。Ｄサイズプロッターの特定の実施形態ではチューブ長さは６３インチであり、Ｅサイズプロッターではチューブ長さは７５インチであり、Ｆサイズプロッターではチューブ長さは８７インチである。
インクタンク３６は、ハウジング１２の内部にあるため、好ましくは各々が考慮して設計されていることが明らかである。図示するのために、タンク３６とハウジング１２との結合物が図２及ぶ図３に示され、ハウジング１２から外したタンク３６の斜視図が図４に示されている。各タンク３６は、好ましくは、ハウジング１２の底と前部の湾曲した表面形状にほぼ合致する湾曲した底と前部とを備えている。これにより、大型タンク３６内のインクとカートリッジ内のインクとの間の適切な圧力差を作り出すのに適した高さで、タンク３６を、ハウジング１２の内面に安定して載せることができる。本発明のこの好ましい実施形態の１態様は、以下に詳述される。
タンク３６の容量は、好ましくは、約４００〜６００ミリリットルである。この容量は、この容量のインクがほぼ排出された後、インクジェットカートリッジは、許容できる印刷品質に関する使用寿命が終わりに近づいていることが分かるので、便利である。勿論タンク３６の再補充は、取り付けられたカートリッジ２６を交換することなく随時行われる。従って、もし、タンク３６の全容量を使い切った後、オペレータが与えられたカートリッジからの印刷品質が許容できるものと分かれば、その時再補充することができるし、同じカートリッジの使用が、いつまでも続くだろう。
各タンク３６の幅は、好ましくはその高さ及び深さに比べ小さく、各々“パンケーキ”形状をしている。このことはインクの容量を削減させる傾向にあるが、所定の全体寸法のタンク３８を維持でき、ハウジング１２の内部において長さ方向に長くするインクタンクを水平方向に隣接して重ねる。これにより、ハウジング内部の空間の有効利用を促進し、プリンターの深さを深くすることなくインクタンク３６の数（即ち、インクの色）を増すことをができる。
好ましくは、タンク３６は、トングタイプ又は溝型の形態内で隣接して一緒に嵌まり合う。これは、タンク３６の左側壁に２つの小さい円環状の僅かに膨らんだ膨出部分を設け、タンク３６の右側壁には、実質的に嵌合する凹み３７を設けることによって得られる。こうしてタンク３６が隣接して配置されると、タンクの隣接した前記膨出部分３７及びこれに対応する前記凹みが嵌合し合うことで、それらを安定して配置させる力が働く。前記膨出部分とこれに嵌合する前記凹みとの寸法及び数は、大幅に変更することができ、有効性を維持することもできる。緊密な“スナップフィット”係合を持ったタンクを作ることもできる。
各タンク３６は、また、インクが空になった時にタンク３６を再補充するための上部開口４２が形成されている。通常、タンクの開口４２は、再補充が必要なときにオペレータにより手動で取り外せる摩擦固定式キャップ４４で閉じられている。好ましくは、開口４２は、タンク３６がハウジング１２に組み込まれたときにプリンタ１０の前部近傍に位置するように配置される。
更に、各タンク３６の前壁は、一体型の隆起部４０を形作るように形成されている。隆起部４０は、タンク３６の幅よりも小さい幅を持ち、タンク３６の前表面に沿ってタンク３６の底表面に至るまで、垂直方向に延びる。各タンク３６の一体型の隆起部４０は、ハウジング１２の前部に設けられたスロット４８を通して突き出るような大きさとされている。本発明のより好ましい実施形態では、突き出した隆起部４０は、タンク３６の透明なインク収容部分を備えている。インクは、透明な隆起部４０及びタンク３６の残りを満たすので、タンク３６内のインクレベルは、インクジェットプリンタ１０の前から容易に見ることができる。一つの実施形態では、前記隆起部は、タンク３６の天部に最も近い表面の端部でタンク３６の表面から最も遠くまで延び、タンク３６の傾斜した前面及び底面に沿って下方に延びるにつれて徐々に低くなる。その結果として、ハウジング１２に組み込まれると、前記隆起部は、スロット４８の天部でハウジング１２の表面から外側へ最も遠くへ突き出し、底面に近いハウジング１２の内部と整合するまで突出度合いが徐々に小さくなる。
タンク３６は、幅広く種々の材料で形成することができる。要求される材料は、オペレータがインクレベルを監視するのに十分な透明度と、標準のプリンタインクの存在での劣化抵抗とを有する。製造の簡単化のためには、タンク全体が透明であることが好ましく、適切な材料としては、例えば、透明ＰＶＣ及びポリカーボネートプラスチックがある。
このインクタンクシステムの幾つかの利点は明らかである。まず最初に、各タンク内のインクレベルは、インクジェットプリンターの前面から容易に監視される。インクレベルの監視は、電気的感知や他の遠隔感知を必要としない。更に、タンクの小さな部分だけでプリンターハウジングの外部から見ることができるという事実が、再補充可能なインクタンクシステムの何れにも時々起きる不可避的なインクのこぼれによって生じる見やすさの問題を少なくする。好ましくは、監視のしやすさは、適切な性能を発揮するのに必要なインクレベルを表示するために、隆起部４０又はハウジング１２の隆起部４０近傍にマーキングするかラベリングすることによって更に改良される。
インクジェットカートリッジが適切に機能するには、カートリッジのインク排出ノズルの内部のインクの圧力が大気圧よりも低いことが必要である。この場合には、インクの表面張力がカートリッジ内部の空気（即ち“負”）の圧力の降下分をつり合わせるまで、ノズルでのインク表面は、カートリッジ自身の内側へわずかな凹みを形成する。もし、カートリッジ内の圧力が、高くなりすぎると、インクはノズルから溢れ、印刷品質を低下させるとともにインク漏れを起こすだろう。もしカートリッジ内の圧力が低すぎると、前記凹みがカートリッジ内で離れすぎて、インクの噴射が不十分になるだろう。インクタンク３６内の圧力に対するインクジェットカートリッジ２６内の負の圧力が維持されることを確保するために、タンク３６内のインクレベル３７がインクジェットカートリッジ２６内のインクレベルより、ほぼ１．７又は２から７、８又は９インチ低い高低差で維持されるように、インクタンクがハウジング１２内に配置される。これにより、インクジェットカートリッジ２６上のインクが２水柱インチと７水柱インチの間の負の圧力で維持される。
今、図５を参照すれば、好ましくは、インクタンク３６が満たされたときにこの満タンのインクタンク３６のインクレベル３５がインクジェットカートリッジ２６内のインクレベル３９より２インチ低くなるよう、インクタンク３６は、ハウジング１２内に配置される。インクタンク３６内が空になると、インクタンク３６内のインクとインクジェットカートリッジ内のインクとの高低差は減少し、好ましい実施形態では、インクタンク３６が空に近づいたときほぼ９インチより低くは下がらないだろう。インクが空になったときにタンク３６内部を一定の空気圧に維持するために、タンク３６の上方後部は、タンク３６の内外に空気の流通を許容するための小さな通気孔を備えている。
隆起部４０とほぼ反対側であってタンク３６の後部上方には、タンク３６の後壁から上方且つ後方に延びる第１部分とタンク３６内に延びる第２部分とを持った結合挿入部５０を組み込む開口がある。挿入部５０は、標準のパネル取付けタイプであり、そこでは前記後方の開口周りのタンク３６壁は、ねじ切りされた中央部分上で六角ナットに挟まれている。タンク３６の内部では、挿入部５０は、チューブ５２を接続するホース取付用抜け止め斜面（hose barb）を有し、該チューブは、好ましくは、外形１／８インチで内径が１／１６インチのポリウレタンチューブであって、摩擦によって固定される。このチューブ５２は、タンク３６内でインク中に下方へ延び、タンク３６の内底面に届いている。ミネソタ州セントポールのカラープロダクトカンパニーから型番ＰＭＣ４２−０１で市販されて入手可能な挿入部は、この目的に適していることが判っている。
結合挿入部５０のタンク３６の外側にある部分は、前に記述されたプラスチックチューブ３８の一端に取り付けられた結合本体５４の一側に結合するように形成された結合部分を備えている。結合本体５４は、チューブ３８が嵌め込まれ摩擦で固定されるホース取付抜け止め斜面上でチューブ３８に固定されている。
バルブは、結合本体５４内に設けられている。このバルブは、結合本体５４が結合挿入部５０から外れているときは閉じており、結合挿入部５０と結合本体とが係合しているときに開いている。これにより、係合時には、インクがタンクからインクジェットカートリッジに流れることができ、結合本体５４及び結合挿入部５０が外されたときには、チューブ３８の外部へカートリッジ２６から、又は、チューブ３８からカートリッジ２６内へインクが漏れないようにしている。記述したようなバルブを持った好適な結合本体５４は、ミネソタ州セントポールのカラープロダクトカンパニーから型番ＰＭＣＤ１７−０１で市販されて入手可能である。
結合挿入部５０及び結合本体５４へは、縦長の開口５５からアクセスでき、該開口は、各タンク３６に対して一つづつ、ハウジング１２の後壁の各結合挿入部５０近傍に設けられている。好ましくは、このチューブは、透明又は半透明のプラスチックでできている。この場合、チューブ３８内のインクは、チューブ３８が後部開口５５の近傍にあるところで、見ることができる。従って印刷がうまく行っていることは、以下に詳述した操作で、タンク３６近傍のチューブ３８内のインクの存在を観察することによってある程度確認することができる。加えて、もし、タンク３６又はチューブ３８の一本を交換することが必要なら、プリンター１０の分解の必要性を最小限にしてタンク３６からチューブ３８を取り外すことは容易である。
チューブ３８は、結合本体５４からプリンタ１０の支持構造物２０の左端内へ延び、そこで、これらのチューブは、湾曲可能な導管案内路装置（conduit router）６０の一端に挿入され、該装置は、好ましくは中空のプラスチックチェーンであり、その一端は、タンクを収容しているハウジング１２の近傍で支持構造物２０に固定されている。このチェーンは、チェーンの軸を含む面内で２つの取り得る方向の内の一つの方向にのみ直線形態から離れて曲がるような一体型の留め具（stops）で構成されている。プラスチックチューブ３８がそのようなチェーン内部に挿入されると、該チューブはチェーンと同じ方向にのみ曲がるよう拘束される。このようなチェーンは、当業者において公知であり、ドイツのアイガス（Igus）から入手可能である。アイガスの０５−１−０１８−０タイプは、内部に挿入された外径０．０９インチのチューブ３８を持った４つのタンクを備えた実施形態にとって有利であることが判っている。
支持構造物２０、プリントキャリッジ２２、及びチューブ３８を通されたアイガス製プラスチックチェーン６０の斜視図が図６に図示されている。アイガス製チェーン６０の他端は、プリントキャリッジに固定され、従って、移動可能なプリントキャリッジがステッピングモータと駆動ベルトとの協働で前後に搬送されるにつれて、アイガス製チェーンは、それ自身が前後に曲がる。こうして、チェーン６０内に挿通されたプラスチックチューブ３８もまた、チェーン内でそれ自身が前後に曲がり、従って、プリントキャリッジ２２が支持構造物２０に沿って前後に移動している間、固定タンク３６からインクをスムースに送り続ける。アイガス製チェーン６０は、作動中に不快な騒音を発生するおそれがあるので、アイガス製チェーン６０が直線形態に延びるときにチェーンリンクが衝突する支持構造物２０の垂直面に沿って、粘着性裏面を有する発泡パッド６２を配置しておくことが好ましい。好ましい材料は、ミネソタ州ミネアポリスのスリーエム（３Ｍ）から部品番号スコッチＶＨＢ４９５１として入手可能である。これは、両面粘着性の独立気泡のアクリル発泡体で、厚みが０．０４５インチである。一側の裏張りを取り除いてその面の粘着面を露出させ、これが支持構造物２０に張り付けられる。
プリントキャリッジ２２でチェーン６０を出た後、各チューブ３８は、インク流量レギュレター６４に通され、該レギュレターは、プリンターが作動している時に全開状態となる。この流量レギュレター６４は、オペレータがチューブ３６を介してカートリッジ２６内へのインク流れ又はタンク３６の側へ戻るインク流れを許容し、阻止することができるタイプのものであればよい。図６に示されているように、当業者に周知のローラクランプを使用することが適切であることが判っている。このタイプのクランプでは、チューブ３８は、傾斜底を持った溝内に載置されている。可動圧力ホイールは、該ホイールが前記溝の一端に配置されたときにチューブ３８を挟むことによって流れを制限し、前記圧力ホイールが前記溝の他端に配置されたときにチューブ３８を介して流れを許容する。この目的に適したローラクランプは、ニューヨーク州エッジウッドのクォージナから型番１４０１０で入手可能である。
流量レギュレター６４を通過した後、各チューブ３８は、そのそれぞれのインクジェットカートリッジ２６に導かれる。インクジェットカートリッジの詳細は、図７から図１０に図示されている。インクジェットカートリッジ２６は、カートリッジハウジング７０と、ジェットプレート７２と、電気コネクター装置７４と、ほぼ７０ミリリットル容量の制限付き容量インクタンク７６と、好ましくはカートリッジの上部パネルに一体的に形成されているクイック解除式取付け具８０とを有している。このカートリッジ２６は、公知の幾つかのカートリッジのように、内部のインクタンク内に発泡体挿入物を設けるべきではない。発泡体の存在は、タンク３６からカートリッジ２６へのインク流れに必要なサイフォン作用を妨げる。
本発明を使用するための好ましいカートリッジは、ケンタッキー州レキシントンのレックスマーク インターナショナル インコーポレイテッド製のボディプリントヘッド１０４０７７４型のような公知のカートリッジに類似している。しかしながら、このカートリッジは、内部に発泡体挿入物を備え、標準タイプ１０４０７７４の上部蓋が外部タンクからインクを供給するための開口を持っていないため、この基本的装置に変更が必要である。結果的に、本発明に使用するためのカートリッジは、発泡体挿入物を持たない１０４０７７４型のようなハウジング７０を構成するだろう。しかしながら、プラスチック上部蓋は、好ましくは、以下に詳述されているようにチューブ３８の接続及び取り外しを容易にする一体型の開口及び取付け具８０が形成されたハウジング７０に、超音波溶接される。上部蓋の一体型の取付け具８０は、好ましくは、標準の雌型ルアーロック形状に形成される。
好ましくは、前記電気接続装置７４は、従来のインクジェットプリンター同様、カートリッジハウジング７０上に配置され、これと接合する電気コネクター装置（図示せず）とプリントカートリッジホルダー２４上で接合する。接続装置７４は、電気制御信号をプリンターハウジング１１内のメインコントロール電子回路からジェットプレート７２に電送し、公知の方法で印刷動作を制御する。
ジェットプリンタ７２は、複数のインクジェットノズルを有し、該ノズルは、従来の設計のものでもよい。ジェットプレート７２は、プラテン１８上であってインクジェットカートリッジ２６の下に載せられた用紙又は他の印刷媒体上にインク付着させるために、インクがジェットプレート７２から吐出するように、カートリッジハウジング７０の底面に、プラテン１８に平行して取り付けられる。
クイック解除式取付け具８０は、カートリッジ２６の簡単な取り替えを可能にするために、チューブ３８にインクジェットカートリッジ２６を取り外し可能に接続するのに利用される。好ましい実施形態では、チューブ３８の端部は、雄型クイック解除式取付け具８２の上端部に接続され、この取付け具は、カートリッジ２６の上蓋に一体的に形成された雌型取付け具８０と係合する。雄型取付け具８２の底蓋は、接続チューブ７７の一端に接続され、気密的封鎖がその接続部分に形成されている。好ましくは、チューブ７７は、従来公知の接着方法によって雄型取付け具８２に接着されている。好ましくは、接続チューブ７７は、粘着剤で取付け具８２に取り付けられている。一つの実施形態では、接続チューブ７７は、ステンレス鋼チューブで形成されている。他の実施形態では、接続チューブ７７は、ポリウレタンチューブで形成されている。
好ましくは、クイック解除式取付け具８２は、ニューヨーク州エッジウッドのクォジナカンパニーから６５１０５番の品番で入手できるような従来のルアーロックタイプの取付け具である。このクイック解除式取付け具８２は、インクジェットカートリッジ２６をチューブ３８から簡単に取り外すことができるという利点を有している。こうして、ジェットプレート７２の印刷品質が低下し始めたとき、インクジェットカートリッジ２６を容易に外すことができ、新品のジェットプレートを持った新しいカートリッジと交換することができる。好ましくは、カートリッジと一体の雌型端８０とクイック解除式装置の雄型端８２との接続は、接続時の両者間の気密的封鎖の形成する。
カートリッジ２６及びカートリッジ２６とチューブ２８との間の接続方法の多くのタイプは、本発明に利用され得ることに注意すべきである。他の実施形態は、米国特許出願第０８／３６５８３３号に開示されたカートリッジを使用しており、該出願の開示は、参考のために本書に添付されている。
ここで、本発明の大容量インク貯蔵システムが、オペレータの使用を便利にする種々の特徴を有することを明らかにする。例えば、呼び水的充填（priming）は、多くの従来システムよりもずっと容易で便利である。上述で端的に説明したように、インクタンク３６からのインクは、ポンプ装置のような駆動装置を何ら用いずにインクジェットカートリッジ２６内に送られるという利点がある。好ましくは、インクがインクジェットカートリッジから吐出され、媒体上に付着させられたときに、インクジェットカートリッジ２６とインクタンク３６との間のチューブ３８を通じてサイフォン作用によって、インクタンク３６からのインクは、チューブ３８を通じて引かれる。前記サイフォン作用を維持するために、前記チューブは実質的に大気から遮断されていなければならない。チューブ３８から過剰空気を取り除くことが、充填の工程である。空気で満たされたチューブ３８に充填するために、カートリッジ上のクイック解除式取付け具８２の螺着を取り外し、取り付けられていた接続チューブ７７がカートリッジ２６から外される。チューブ３８の端部でクイック解除式取付け具８２と係合するクイック解除式取付け具内に達する充填用シリンジが設けられている。このシリンジは、例えば、カートリッジ天板に一体の取付け具８０と同様のものとすることができる。接続チューブ７７は、取付け具８２が前記シリンジ上の相補う取付け具と係合するまで、シリンジ内に挿入される。そこでプランジャが後退させられ、チューブ３８を通じてタンク３６からインクを引き出す。インクが接続チューブ７７に達した時、充填が終了し、流量レギュレター６４が閉位置に移動させられる。このシリンジは、そこで、接続チューブ７７から外され、カートリッジ２６内に戻され、その位置で、クイック解除式取付け具８２がカートリッジに再び締め付けられ、流量レギュレター６４が再び開かれる。印刷処理中にジェットプレート７２を通じてカートリッジ２６からインクが流れると、サイフォン作用によってタンク３６から引き出されたインクによって元に戻るだろう。
インクジェットカートリッジ２６の使用寿命が来ると、インクジェットカートリッジだけを交換すれば良いことも明らかだろう。カートリッジ２６の交換が必要になると、オペレータは、流量レギュレター６４を閉じ、接続チューブ７７を取り外すためにカートリッジの天部のクイック接続式取付け具８２を取り外す。接続チューブ７７は、そこで古いカートリッジを取り除いた後、ホルダー２４内に配置される新しいカートリッジ２６内に配置される。それから流量レギュレータ６４を再び開けられる。従ってインクジェットカートリッジの除去は、このインクシステムの他の部品の除去を必要としないし、再度の呼び水も必要ない。こうして、本発明のインク供給システムは、実質的に、無駄を無くし、コストを削減し、廃棄問題を少なくする一方で、プリンタに大容量のインクを供給し、且つ高い印刷品質を維持する。
本発明は、その思想と本質的特徴から離れることなく他の特定形態における実施形態が存在し得る。ここで記述された実施形態は、全ての観点で考慮されるべきであり、図示のものにのみ制限されるべきない。本発明の範囲は、従って、上述の説明よりもむしろ請求の範囲によって示される。請求の範囲の内容及び均等な範囲内での全ての変更は、その技術的範囲内に含まれる。

Claims (4)

1. 上部パネル、底部パネルおよび内部領域を有する取り外し可能なインクジェットカートリッジと、
   前記底部パネルに設けられたジェットプレートと、
   前記上部パネルに一体的に形成され、前記ジェットプレートのほぼ上に位置し、前記上部パネルから前記内部領域への開口を規定する第１の取り付け具と、
   外部インクタンクからインク供給チューブと、
   前記開口に見合った大きさの前記インク供給チューブに連結つれた接続チューブと、
   前記第１の取り付け具と係合したときに、実質的に気密的封鎖が形成されるように構成された第２の取り付け具と、
   を備え、
   前記接続チューブが前記第２の取り付け具を貫通し、前記第２の取り付け具が前記第１の取り付け具と係合したときに、前記接続チューブが前記開口を貫通し、前記接続チューブの下部が前記ジェットプレートに近接し、前記第２の取り付け具が前記第１の取り付け具と係合しないときに、前記接続チューブが完全に前記内部領域から外れる位置まで移動可能なように、前記第２の取り付け具が前記接続チューブの上端部に固定されていることを特徴とするインクジェットプリンタ用のインク供給システム。
2. 請求項１に記載のインクジェットプリンタ用のインク供給システムであって、
   前記接続チューブは、前記インク供給チューブの端部に固定されたステンレススチールチューブを含むことを特徴とするインクジェットプリンタ用のインク供給システム。
3. 請求項１に記載のインクジェットプリンタ用のインク供給システムであって、
   前記第１および第２の取り付け具がルアーロックタイプの取り付け具を含むことを特徴とするインクジェットプリンタ用のインク供給システム。
4. 内部領域及び前記内部領域をカバーする上部パネルを有し、前記内部領域に発泡体およびインク供給チューブの両方が存在しないハウジングと、
   前記上部パネルに形成され、液体の流通のために前記内部領域への開口を規定する第１のルアーロックタイプの取り付け部と、
   前記インクジェットプリンタの一部として形成され、前記インク供給チューブと接続チューブとを連結するとともに、前記第１のルアーロックタイプの取り付け部と係合される第２のルアーロックタイプの取り付け部と、
   を有し、
   前記第１のルアーロックタイプの取り付け部と、第２のルアーロックタイプの取り付け部は実質的に気密封鎖された状態で係合するように構成されており、
   前記第１のルアーロックタイプの取り付け部と、第２のルアーロックタイプの取り付け部が係合したときに、前記接続チューブが前記開口を貫通し、前記接続チューブの下部が前記ハウジング内の底面に近接することを特徴とするインクジェットプリンタ用の取り外し可能なインクジェットカートリッジ。

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