JP4036934B2

JP4036934B2 - インク配送システム

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Publication number: JP4036934B2
Application number: JP28852397A
Authority: JP
Inventors: ウインスロップ・ディー・チルダース; ノーマン・イー・パウロスキー，ジュニア
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JPH10128993A; US5992990A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェット・プリンタに関し、より詳細には、インク源からプリントヘッドにインクを供給するインクジェット・プリンタ用のインク配送システムに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
インクジェット・プリンタはよく知られている。この種のプリンタにおいては、プリントヘッドが媒体を横切って走査するときにプリントヘッド内のオリフィスからインク滴が噴出される。ある種のインクジェット・プリンタでは、夫々プリントヘッドと供給インクを収容している使い捨てのプリント・カートリッジが走査キャリッジ内に取り付けられている。インクの供給源が枯渇すると、そのプリント・カートリッジは処分される。その結果、１枚当たりのプリント・コストはかなり高いものになる。
【０００３】
別のタイプのインクジェット・プリンタでは、ユーザは、プリントヘッド自体を処分することなく走査キャリッジ内のインク供給容器を交換することができる。上述のいずれの場合においても、走査キャリッジがプリントヘッド用インク供給容器を支持している。インク供給容器を頻繁に交換しなくてすむようにインク容器の容量はかなり大きくなくてはならないので、キャリッジはかなり大きくなければならない。このようにキャリッジが大きいため、インクジェット・プリンタの大きさを小さくするには限界がある。
【０００４】
軸上に設置されたインク供給容器の欠点を克服するために、走査キャリッジ上に保持されていないインク供給容器を用いる、軸外のインク供給容器を持つプリンタが開発されている。柔軟性を有する管が、軸外のインク供給容器を走査プリントヘッドに接続している。このような軸外のインク配送システムの問題の１つは、プリントヘッドとインク供給容器の高度差がプリントヘッドにかかるインク圧力に直接関係する、ということである。従って、プリンタが傾いたりひっくり返ったりすれば、インクがプリントヘッドのノズルから垂れる可能性が高い。さらに、キャリッジが走査する間に、柔軟な管内のインクの運動量によって、プリントヘッドに印加されるインク圧力が変動する。
【０００５】
従って、上述した既存のインクジェット・プリンタの持つ様々な欠点のない、インクジェット・プリンタ用インク配送システムが必要とされる。
【０００６】
【概要】
インクジェット・プリンタの好適な実施例によれば、インク配送システムは、柔軟性を有する管を経由して静止圧力レギュレータのインク出力に結合されたインクの相互接続部を有する走査キャリッジを含む。圧力レギュレータのインク入力は、管を経由して、交換式のインクのカートリッジを有する静止したインク供給容器に接続されている。比較的小さく半永久的ではあるが交換できる、あるいは永久的な、プリント・カートリッジは、１つまたは複数のプリントヘッドと１つまたは複数のインクの相互接続部を収容しており、相互接続部は、そのプリント・カートリッジでプリントできるカラー・インク毎に１つずつある。プリント・カートリッジは、プリントヘッドと走査キャリッジへ通じる柔軟性を有する管との間に流体結合を形成するように、走査キャリッジに挿入される。プリントヘッドが静止したインク供給容器からインクを受け取るので、プリント・カートリッジの内部に大きなインク・チャンバを作る必要がなく、プリント・カートリッジとキャリッジを小型化することができる。
【０００７】
好適な実施例において、インク圧力レギュレータはキャリッジの休止位置に近接して配置されている。これにより、プリンタが万一水平でない向きに傾いても、プリントヘッドからのインク垂れが防止される。キャリッジが媒体を横切って走査する際、柔軟なインク管内のインクの運動量によってインク圧力の急変を避けるために、プリント・カートリッジのインク・チャンバ内に、柔軟性を有するダイアフラムが組み込まれている。
【０００８】
以下では様々な圧力レギュレータを説明し、様々なプリント・カートリッジを説明する。好適な実施例においては、キャリッジを小型化するのが望ましいので、夫々のプリント・カートリッジは２つの異なるカラーのインクを収容する２重チャンバを有しており、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインクをプリントするフルカラープリンタで必要なプリント・カートリッジが２つだけになるようにしている。
【０００９】
【実施例】
図１は、様々な発明的特徴を組み込んだ、カバーを取り外した状態の、インクジェット・プリンタ１０の一実施例の斜視図である。一般的に、プリンタ１０は、新しい紙を保持するトレー１２を含む。プリント動作が開始すると、紙送り装置を用いてトレー１２から紙のシートが１枚プリンタ１０内に送られ、Ｕ字形の向きに向けられて、反対向きにトレー１２に向かって進む。シートはプリント・ゾーン１４で停止し、１つまたは複数のプリント・カートリッジ１８を収容した走査キャリッジ１６がシートを横切って走査し、その上に１回分のインクをプリントする。
【００１０】
１回または複数回の走査の後、シートは、従来技術のステッパ・モータと送りローラ２０を用いて、プリント・ゾーン１４内の次の位置に一段階移動し、キャリッジ１６が再びシートを横切って走査し、次の１回分のインクをプリントする。シート上へのプリントが完了すると、シートはトレー１２上方の位置に送られ、確実にインクが乾くようにその位置に保持され、その後開放される。
【００１１】
他の実施例のプリンタには、プリンタ１０の背面に出力トレーを配置したものがある。このようなプリンタでは、紙のシートは、Ｕ字形の向きに送り戻されることなく、プリント・ゾーン１４を通って送られる。
【００１２】
キャリッジ１６の走査機構は従来技術のものでよく、通常、それに沿ってキャリッジ１６が摺動する摺動ロッド２２、及びキャリッジ１６内の光電検出器によって光学的に検出されてキャリッジ１６を正確に位置決めするコードが付けられた線条部材２４を含む。従来技術の駆動ベルト・滑車構成を用いてキャリッジ１６に接続されたステッパ・モータ（図示せず）を用いて、キャリッジ１６がプリント・ゾーン１４を横切って運搬される。
【００１３】
本明細書で説明するインクジェット・プリンタ１０及び他のインクジェット・プリンタの新規な特徴は、インクをプリント・カートリッジ１８に、そして最終的にはプリントヘッドのインク噴出チャンバに供給する、インク配送システムに関する。このインク配送システムは、交換式のインク供給カートリッジ３１、３２、３３、３４を収容する軸外のインク供給ステーション３０を含み、これらのインク供給カートリッジは、加圧しても、あるいは大気圧でもよい。カラー・プリンタについては、通常、ブラックのインク、イエローのインク、マゼンタのインク、シアンのインクについて個別のインク供給カートリッジがある。
【００１４】
柔軟なものでも良いしあるいは剛体でもよい４本の管３６は、インクを４つの交換式のインク供給カートリッジ３１ないし３４から圧力レギュレータのハウジング３８内の４つの圧力レギュレータに運ぶ。レギュレータは、インク供給カートリッジ３１ないし３４からの調整されていないインク圧力を、調整されたインク圧力に変換する。調整されたインク圧力は、プリントヘッドその他の要因によるが、通常約−２から−１０水柱インチの間に設定される。一実施例において、プリントヘッドは、１インチ当たり３００ｄｐｉないし６００ｄｐｉの解像度でプリントする。将来のもっと高解像度のプリントヘッドでは、圧力設定値を−１０から−２５水柱インチの範囲にすることが必要かもしれない。レギューレータの圧力はまた、インク通路及びはめあい構造を支持するように選択される。開示したレギューレータ・システムでは、すべてのこのような圧力範囲に対応する。
【００１５】
インク供給カートリッジ３１ないし３４内のインクは加圧してもしなくてもよい。インク供給カートリッジ３１ないし３４の一実施例についての詳細は、代理人整理番号１０９４０５３−２、James Cameron他による"Ink Supply for an Ink-Jet Printer"という名称の、１９９５年４月２７日出願の米国特許出願番号第０８／４２９，９１５号に見出される。
【００１６】
ハウジング３８内のレギュレータの出口から、キャリッジ１６上のマニホルド４２まで、柔軟性を有する４本の管４０が接続されている。
【００１７】
軸外のインク供給容器、レギュレータ、走査キャリッジ、プリント・カートリッジの様々な実施例をこれから説明する。
【００１８】
図２は、図１に示すものと非常に類似しているが、紙トレーを取り外しプリント・カートリッジ１８を１つ取り外した状態の、他のプリンタ４４の平面図である。様々な図面を通して同一の参照番号で識別される要素は、同一であってもよい。
【００１９】
好適な実施例において、ハウジング３８内のレギュレータは、キャリッジ１６の休止位置４６（図２）にできるだけ近接して配置されている。従って、サービス・ステーション４８に近接することになろう。サービス・ステーション４８は、プリントヘッドのプライミングや、プリントヘッドのノズル板のクリーニング等の機能を果たす。このようにレギュレータを配置することによって、プリントヘッドのノズルの休止位置と圧力レギュレータの間の距離が最小になる。プリンタが水平な場合には、このように近接させなくてもよい。しかし、プリンタが傾くと、圧力レギュレータとノズルの高度差が変化する。レギュレータが十分な距離だけノズルよりも上に動けば、インク垂れが起こる。この距離を臨界値よりも小さくすることによって、このようなインク垂れが防止される。これは、以下に表す式によって最もよく説明される。
Ｐp＝ペンのプリントヘッド内のゲージ圧力の設定値。ゲージ圧力は、絶対圧力から絶対大気圧を差し引いたものに等しい。好適な実施例において、ゲージ圧力の設定値は、−４．５水柱インチである。
Ｈ0＝プリンタが水平な場合のレギュレータの高さからプリントヘッドの高さを差し引いたもの。プリンタが水平な場合に、レギュレータがプリントヘッドよりも１インチ高く配置されるよう設計されている、と仮定する。
Ｐr＝レギュレータのゲージ圧力の設定値＝Ｐp−Ｈ0。本例においては、通常動作中におけるレギュレータのプリントヘッドに対する高度差を補償するためには、レギュレータの設定値は−５．５水柱インチであろう。
△Ｐ＝レギュレータ間で予想される圧力のばらつき。
【００２０】
上述の例においては、通常の最悪の場合の許容誤差のばらつきのために、レギュレータの圧力は±１．５水柱インチ変化し得る。従って、最悪の状況の下では、レギュレータの圧力は−４水柱インチにもなり得る。インク垂れを防ぐためには、レギュレータをプリントヘッドよりも４インチよりも高くしてはならない。従って、製品が最悪の場合のインク垂れを引き起こす向きに傾くとき、それは通常、レギュレータがプリントヘッドよりも上になった状態でプリンタが横倒しになるときであるが、そのときにインク垂れを防止するためには、レギュレータがプリントヘッドから４インチ以内になるように配置せねばならない。
【００２１】
従って、次式のようになる。
Ｄmax＝Ｐp（単位：水柱インチ）−Ｈ0−△Ｐ
ただし、Ｄmax＝プリントヘッドの休止位置とレギュレータの間の最大安全距離（単位：インチ）。
【００２２】
ハウジング３８内の夫々のレギュレータは、本質的に、レギュレータの入口と出口の間の開口部を制御する弁から成っている。弁は、レギュレータの出口側のインク圧力の下降に応答して開き、出口側のインク圧力の上昇に応答して閉じる。出口側における所望のインク圧力は、出口側の圧力と周囲圧力（大気圧）の予め定められた圧力差である。典型的な負の調整圧力は、約−４水柱インチであろう。例として、出口側のインク圧力が、例えば−５水柱インチであるしきい値に達したと感知されると、例えば圧力が−３水柱インチに達するまで弁が開き、−３水柱インチに達すると弁が自動的に閉じる。ノズルの直径が小さくなれば、最適インク圧力は負の方向に値が大きくなる。従って、−１０水柱インチあるいは更に大きな負のしきい値圧力も達成できる。
【００２３】
プリンタ１０または４４が動作していないときは、夫々のレギュレータ内の弁は閉じている。レギュレータのこれ以上の詳細事項については、図８ないし図１１を参照して説明する。
【００２４】
図２及び図３において、キャリッジ１６には単一のプリント・カートリッジ１８を取り付けて示している。夫々が圧力レギュレータの出口に接続された４本の管４０は、キャリッジ１６に支持されたゴムの隔壁５２と流体的につながっている。プリント・カートリッジ１８をキャリッジ１６内の関連する区画５５（図３）に押し込むと、夫々のプリント・カートリッジ１８の一部として形成された中空のニードル５４（図４）が、ゴムの隔壁５２を通って挿入され、特定のインク供給カートリッジ３１ないし３４と特定のプリント・カートリッジのプリントヘッドの間に、プリントヘッドへのインクの供給を提供する液体伝達通路ができる。
【００２５】
夫々の剛体の隔壁の肘接手５８（図４）には、柔軟性を有するベローズ５６（図３）が設けられており、ニードル５４が隔壁５２に挿入されたときに隔壁の肘接手５８がある程度ｘ，ｙ，ｚ軸方向に動いて、ニードル５４にかかるｘ、ｙ、ｚ軸方向の負荷を最小にし、ニードル５４のまわりが確実に液密及び気密にシールされるようになっている。ベローズ５６は、ブチルゴム、高ａｃｎニトリル、ラテックス、その蒸気や気体をあまり通さない特性を持った柔軟性を有する材料で形成されていてもよい。一実施例において、ベローズ５６は円形または長方形の柔軟性を有するダイアフラムであり、弾性部材を形成するかあるいは弾性部材で裏打ちされた膜片から成っていてもよい。または、ベローズ５６の代わりに、Ｕ字形または円形の柔軟性を有する管を用いてもよい。
【００２６】
隔壁５２は、ばね（図示せず）によって上方へ付勢されている。これによって、隔壁５２がｚ軸方向の許容誤差を吸収することができ、ニードル５４にかかる負荷が最小になり、ニードル５４のまわりがしっかりとシールされる。
【００２７】
インクチャネル５９は、夫々のニードル５４からプリント・カートリッジ１８のてっぺんを越えてインク・チャンバ内へ延びている。
【００２８】
インクの相互接続に関するもっと詳細な説明は、Norman Pawlowski, Jr.他による"Inkjet Printer With Off-Axis Ink Supply"という名称の、１９９６年８月３０日出願の米国特許出願番号第０８／７０６，０６２号に見出される。
【００２９】
図４は、複数のチャンバを有するプリント・カートリッジ１８の底面側を示す。２本の平行な行のオフセットのかかったノズル６０が、テープ６２を貫いてレーザ・アブレーションによって形成されて示されている。プリント・カートリッジ１８がプリントするカラーインク毎に１本のノズルの行が設けられている。一実施例において、３００個のノズルが間隔をおいて配置され、６００ｄｐｉの垂直解像度でプリントを行う。最初にプリント・カートリッジのインク・チャンバをインクで充填するのに、インク充填穴６４を用いる。ストッパ（図示せず）が、この最初の充填後穴６４を永久にシールするよう意図されている。
【００３０】
金属の接触パッド６８は、インク噴出要素を保持する基板上の電極と電気的に接続されている。
【００３１】
図５は、その頂部を取り外して夫々が特定のカラーのインク用である２つのインク・チャンバ７２、７３が見えるようにした、プリント・カートリッジ１８を示す。インク・チャンバ７２、７３は、夫々、前述の管及びインクの相互接続を経由して、夫々のニードル５４（図４）及び関連するインク供給カートリッジ３１ないし３４と流体的に連結している。夫々のチャンバ７２、７３は、そのチャンバと関連する単一のプリントヘッドの一部あるいは別個のプリントヘッドと流体的に連結している。
【００３２】
走査キャリッジ１６の加速及び減速によるインク圧力の急峻な変動の影響を緩和するため、夫々のチャンバ７２、７３の壁には、ダイアフラム７６として識別される柔軟性を有する（例えばゴムの）部分がある。ダイアフラム７６は、インク圧力の急峻な上昇と共にわずかに外側に曲がり、流入するインクの圧力の上昇を吸収する。逆に、ダイアフラム７６はインク・チャンバ７２、７３内へと内側に曲がって、インク中の負力の急激な上昇を吸収する。ダイアフラム７６の特性は、走査の加速度、柔軟性を有する管４０の寸法、インク・チャンバの寸法、その他の要因を考慮して、そのインクジェット・プリンタの特性に基づいて通常経験的に決定される。
【００３３】
図６は、プラスチックのプリント・カートリッジのフレーム７８に接着または圧縮クランプされた柔軟性を有するダイアフラム７６の、図５中の６−６線での断面図である。一実施例において、ダイアフラム７６の面積は約１平方センチメートルであり、厚さは約０．５ｍｍである。面積及び厚さは、ダイアフラム７６の材料の柔軟性及びそのシステムの要求事項によって決まる。
【００３４】
図７は、二重のチャンバ７２、７３内のインクＡ、Ｂの、シリコン基板８０の外縁のまわり及びインク噴出チャンバ８２、８３内への通路を示す、図４中の７−７線での断面図である。中央の壁８４によって２つのチャンバが分離されている。夫々のインク噴出チャンバ内のヒータ抵抗器８５、８６が選択的に通電されて、対応するノズル６０からインク滴８８、８９が噴出される。図７の特性を持つように変更できるプリントヘッドについてのもっと詳しい事項は、Keefe他による米国特許番号第５，２７８，５８４号に説明されている。
【００３５】
好適な実施例において、ノズル部材９２はKapton（商標）等の柔軟性を有するテープ６２であり、ノズル６０がテープ６２を貫いてレーザ・アブレーションによって形成されている。柔軟性を有するテープ６２上に形成された接触パッド６８（図４）は、テープ６２の裏の導電トレースに接続されている。トレースの他端は、基板８０上の電極に接続されており、基板８０上の電極は、最終的にはヒータ抵抗器８５、８６に接続されている。他の実施例においては、ヒータ抵抗器の代わりに圧電素子が用いられる。テープ６２は、接着剤９４によって、プリント・カートリッジのフレーム７８に固着されている。インク噴出チャンバ８２、８３を形成するバリヤー層９６は、フォトレジストで形成してもよい。バリヤー層９６は、柔軟性を有するテープ６２の底に接着層９８によって固着されている。接着剤１００によって、基板８０が中央の壁８４に固定されており、チャンバ７２、７３の間でのインクのシールがなされている。
【００３６】
好適な実施例では、走査キャリッジ１６を小型化するために二重チャンバを持つプリント・カートリッジ１８を２つ用いて示しているが、チャンバが単一のプリント・カートリッジ（壁８４がない）を４つ用いることもできる。Keefe他による米国特許番号第５，２７８，５８４号は、単一のカラーをプリントするプリント・カートリッジを示している。このプリント・カートリッジを小さくしてインク入口ポートを組み込んだものを本発明のプリンタ内に用いることにより、プリント・カートリッジを２つではなく４つ用いてもよい。本開示の図１は、破線でこのような４つのプリント・カートリッジを示している。あるいは、単一のブラックのインクのプリント・カートリッジと３色入りのプリント・カートリッジを用い、３色入りのプリント・カートリッジが、これらのカラー用の３組のノズルを組み込んでもよい。
【００３７】
図８は、本発明の一実施例によるインク配送システムのブロック図である。図８において、プリント・カートリッジ１８は、単一のインク・チャンバまたは二重インク・チャンバを含む。説明を簡単にするために１つのインクカラーの通路のみを示すが、夫々のカラーのインク毎に別個のインク配送システムがある。
【００３８】
プリント・カートリッジ１８内の夫々のインク・チャンバの内部には、比較的小型のインクのアキュムレータがある。この小型のアキュムレータは、キャリッジの動きによって引き起こされる急峻な圧力変動を吸収するためのものである。一実施例において、このアキュムレータは、インク・チャンバの壁を形成する図５及び図６の柔軟性を有するダイアフラム７６で構成される。他のタイプのアキュムレータを図９に示すが、アキュムレータは、インクをプリント・カートリッジ１８の許容サイズによって数立方センチメートルから数十立方センチメートルだけどこに保持するものであっても良い。一実施例において、図９に示すアキュムレータ１１０はインク袋１１２を含み、このインク袋１１２の側壁１１４、１１５は内部のばね１１８によって外側に付勢されており、チャンバ７２または７３に通じている出口１２０において負圧が提供されるようになっている。このような負圧は、プリントヘッドの特性によるが、通常−２水柱インチから−１０水柱インチ程度である。入口１２２が、プリント・カートリッジに供給されるインクを受け取る。
【００３９】
インクは柔軟性を有する管４０を経由してプリント・カートリッジ１８に配送される。管４０は、好ましくは、DuPont社によってSaran（商標）という商品名で販売されているポリ塩化ビニリデンである。柔軟性を有する管４０は、レギュレータのハウジング３８（図１及び図２）の内部の、レギュレータ１２５の一部を形成する、より大きなアキュムレータ１２４（アキュムレータ１１０と類似）の出力に接続されている。アキュムレータ１２４によって気泡への耐性が提供され、インク供給容器３１からのインクの圧力調整が正確になる。大きなアキュムレータ１２４は、レギュレータの弁１２６によって、交換式のインク供給カートリッジ３１から通じている固定された管３６に接続されている。レギュレータの弁１２６は、ロータリ弁やフラッパ弁等、いかなる形の弁であってもよい。
【００４０】
好適な実施例において、レギュレータの弁１２６は、大きなアキュムレータ１２４の入口１２２と管３６の間の穴を塞いだり開けたりするフラッパ弁であり、ある量のインクを選択的に交換式のインク供給容器３１から大きなアキュムレータ１２４に流す。弁１２６の開閉は、大きなアキュムレータ１２４の出口１２０におけるインク圧力によって決まる。このようなインク圧力は、ダイアフラムによって、あるいは好適な実施例においては図９のアキュムレータ１２４の物理的寸法を監視することによって、決定することができる。プリントヘッドがインクを噴出するにつれて、大きなアキュムレータ１２４はつぶれる。アキュムレータ１２４がある点までつぶれると、インク袋１１２の側壁１１４に接続された位置センサが、弁１２６を開くコントローラ回路にトリガをかける。この位置センサは、インク袋１１２がつぶれてある点に達すると光電検出器とＬＥＤの間の光路を遮断するところの、アキュムレータ１２４の側壁１１４に取り付けられた単なる遮光部材であってもよい。弁１２６が開いている間、アキュムレータ１２４の背圧によって、弁１２６の開時間とインクの流量によって決まる制御された量のインクがインク供給容器３１から引き込まれる。ばね１１８のつぶれはアキュムレータ１２４の出口１２０における負圧に関係するので、インク袋のつぶれに基づいて弁１２６を作動させれば、出口１２０における負圧がかなり一定のレベルに維持される。
【００４１】
インク袋１１２のつぶれを感知する他の方法は、導線と接触する金属の板ばねをインク袋１１２の上または下に配置する、というものである。インク袋１１２がつぶれると、板ばねは導線との接触が切れ、弁１２６を開いてアキュムレータ１２４を再充填する時機であるということを知らせる。感知の他の方法として、例えば静電容量を用いた感知や電磁誘導を用いた感知がある。
【００４２】
インク袋１１２の物理的つぶれを感知する代わりに、アキュムレータ１２４の出口１２０に置かれた従来技術の圧力変換器を用いて、出口１２０における背圧を感知してもよい。
【００４３】
圧力を感知するこれら様々の手段は、図８における弁コントローラ回路１２７として識別される。
【００４４】
好適な実施例において、圧力センサは、インク袋１１２のつぶれを検出するにせよ、アキュムレータ１２４の出口１２０における圧力を直接検出するにせよ、インク供給容器３１のインクがなくなった時点も検出する。システムが弁１２６を開くと、負圧の絶対値が減少しまたアキュムレータ１２４が元のように大きくなるはずである。そうならない場合には、そのことが検出されるので、システムはそれによって、インク供給容器３１のインクがなくなり、弁１２６を閉じて空気が管４０やプリント・カートリッジ１８に入らないようにしなければならない、と判定する。このように判定されることによって、ユーザにインク切れの警告を行うようプリンタに対して指示がなされる。
【００４５】
図１０は、インクジェット・プリンタ用インク配送システムの他の実施例を示す。図において、プリント・カートリッジ１８は、柔軟性を有する管４０を経由して、固定された機械的圧力レギュレータ１２８に接続されている。このような機械的圧力レギュレータ１２８は、図８に関して説明したレギュレータにおけるよりも一層在来型の技術を用いてもよい。このような機械的レギュレータ１２８の１つは、可動レバーを組み込んでおり、レバーの位置は周囲圧力とレギュレータ内のインク圧力の差に基づいている。この圧力差に応答したレバーの動きによって、レギュレータの入口における弁が機械的に開閉され（弁を開くと、レギュレータの圧力が正側に大きくなる）、レギュレータの出口におけるインク圧力が比較的一定に維持される。このようなレギュレータは、本開示を読めば、当業者にはよく理解されるであろう。このレギュレータの特性は、所望の負圧を達成するように調節される。
【００４６】
使用することができる１つのタイプの機械的レギュレータは、Norman Pawlowski, Jr.他による"Apparatus For Providing Ink To An Ink-Jet Print Head And For Compensating For Entrapped Air"という名称の、１９９５年１０月３１日出願の米国特許出願番号第０８／５５０，９０２号に説明されているものと同様のものである。この出願に説明されているレギュレータはプリント・カートリッジ自体の内部にあるが、このようなレギュレータは、プリントヘッドがなくても図８の固定されたレギュレータの役割をすることができる。他の適当な機械的レギュレータは、Norman Pawlowski, Jr.他による"Pressure Regulated Free-Ink Ink-Jet Pen"という名称の、１９９５年８月２４日出願の米国特許出願番号第０８／５１８，８４７号に説明されている。他の適当な機械的レギュレータは、Winthrop Childers他による"An Ink Delivery System for an Inkjet Pen Having an Automatic Pressure Regulator System"という名称の、１９９６年８月３０日出願の米国特許出願番号第０８／７０５，３９４号に見出される。
【００４７】
かくして、固定されたレギュレータを有するインクジェット・プリンタのいくつかの実施例を説明してきた。レギュレータをキャリッジから離れた固定した位置に配置すると、レギュレータをキャリッジに搭載するよりも、以下の２つの主要な点で優れている。
１）プリント・カートリッジとキャリッジを小型化することができるので、非常に小型のプリンタの製造が可能になる。
２）レギュレータを、より正確でかつ空気に対して耐久性のあるものにすることができる。
レギュレータを軸外に置くことによって、レギュレータを大きくすることができ、従ってレギュレータの精度が高くなり、アキュムレータの容量が増大し、レギュレータの気泡に対する許容度が改善される。
【００４８】
レギュレータ及び／またはインク供給ステーションは、キャリッジの走査通路の前方（図１に示す）でも、キャリッジの走査通路の後方でも、どちらに配置することもできる。また、インク供給ステーションは、キャリッジの休止位置の反対側等、プリンタの内外部のほとんどどこにでも配置することができる。
【００５０】
本発明の特定の実施例を示し説明したが、当業者には、最も広い態様における本発明から逸脱することなく変更及び変形を行うことができ、従って、本願特許請求の範囲は、その範囲内にすべてのこのような変更及び変形を本発明の真の精神及び範囲内のものとして包含するものである、ということは明白である。
【００５１】
以下に本発明の実施態様の例を列挙する。
【００５２】
〔実施態様１〕以下の(a)ないし(d)を設け、キャリッジ（１６）及び媒体通路を含むインクジェット・プリント・システム（１０）用のインク配送システムであって、前記キャリッジはキャリッジ軸に沿った向きのキャリッジ通路に沿って走査し、前記媒体通路は前記キャリッジ軸と略垂直な媒体軸に沿った向きであり、前記キャリッジは媒体上にインクを噴出する少なくとも１つのプリントヘッド（８０）を支持するインク配送システム：
(a) 取外し可能に搭載された交換式のインク供給部（３４）を支持する固定したインク供給ステーション（３０）；
(b) 入口及び出口を有する固定した圧力レギュレータ（３８）：前記入口は、前記交換式のインク供給部が前記固定したインク供給ステーションに取外し可能に搭載されたときに前記交換式のインク供給部と流体的に連絡する；
(c) 前記キャリッジに搭載され、第１のプリントヘッド（８０）を支持し、前記第１のプリントヘッドが噴出するインクを収容する第１のプリント・カートリッジ（１８）本体；
(d) 前記圧力レギュレータの前記出口と前記プリント・カートリッジ本体の間を流体的に連絡している柔軟性を有する管路（４０）。
【００５３】
〔実施態様２〕前記プリント・カートリッジ（１８）本体内に、前記プリントヘッド（８０）と流体的に連絡しており、前記キャリッジ（１６）の動きによって発生する前記プリントヘッド内のインク圧力の変動を低減する減衰要素（７６）を含み、前記減衰要素が、外部大気と連絡する基準表面、及び前記プリント・カートリッジ本体内のインクと流体的に連絡している内部表面を有する柔軟性を有する部材であることを特徴とする実施態様１に記載のインク配送システム。
【００５４】
〔実施態様３〕前記キャリッジ（１６）が、前記プリント・システムが動作していないときの休止位置（４６）を有し、所定の長さの単位で測定した前記レギュレータ（３８）と前記停止位置の間の距離が前記所定の長さの単位で測定した水柱の高さで定義した前記レギュレータの最大静ゲージ圧力の絶対値と等しいかそれ以下であり、前記プリント・システム（１０）が傾いても前記プリントヘッド（８０）においてインク圧力が正にならないようにしていることを特徴とする実施態様１または実施態様２に記載のインク配送システム。
【００５５】
〔実施態様４〕前記キャリッジ（１６）が休止位置（４６）を有し、前記キャリッジが前記休止位置にあるときに前記プリントヘッド（８０）は前記媒体通路から横に外れており、前記プリント・システム（１０）が通常意図されるプリント位置と異なる向きに配置されたときに前記プリントヘッドがインク垂れを起こさないように前記プリントヘッドの前記休止位置が前記レギュレータ（３８）から所定の距離をおいていることを特徴とする実施態様１ないし実施態様３のいずれかに記載のインク配送システム。
【００５６】
〔実施態様５〕前記キャリッジ（１６）が、前記媒体通路から横であって前記媒体通路のプリントヘッド（８０）の整備を行う側に外れた休止位置（４６）を有し、
前記レギュレータ（３８）が前記媒体通路の前記整備を行う側に配置されている
ことを特徴とする実施態様１ないし実施態様４のいずれかに記載のインク配送システム。
【００５７】
〔実施態様６〕前記インク供給ステーション（３０）が前記媒体通路の前記整備を行う側に配置されていることを特徴とする実施態様５に記載のインク配送システム。
【００５８】
〔実施態様７〕前記レギュレータ（３８）が、前記プリント・システム（１０）の前側から見たとき、前記キャリッジ（１６）の走査通路から前方に配置されていることを特徴とする実施態様６に記載のインク配送システム。
【００５９】
〔実施態様８〕前記レギュレータ（３８）が前記交換式のインク供給部（３４）の外部に設けられていることを特徴とする実施態様１ないし実施態様７のいずれかに記載のインク配送システム。
【００６０】
〔実施態様９〕第２のプリントヘッドを支持する第２のプリント・カートリッジ（１８）本体を含むことを特徴とする実施態様１に記載のインク配送システム。
【００６１】
〔実施態様１０〕以下のステップ(a)及び(b)を設けたインクジェット・プリンタ（１０）動作方法：
(a) 走査キャリッジ（１６）内の少なくとも１つのプリントヘッド（８０）に、前記走査キャリッジが媒体を横切って走査するときに、付勢信号を供給し、前記少なくとも１つのプリントヘッドからインク滴を噴出させる；
(b) 以下のステップ(b-1)ないし(b-4)を含み、前記少なくとも１つのプリントヘッドにインクを供給する：
(b-1) 前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記媒体上にインク滴を噴出するときに、前記少なくとも１つのプリントヘッドを収容する少なくとも１つのプリント・カートリッジ（１８）本体内に負圧を作り出す；
(b-2) 前記少なくとも１つのプリント・カートリッジ本体と前記プリンタ内の静止した圧力レギュレータ（３８）の間を流体的に連絡している少なくとも１本の柔軟性を有する管（４０）を経由して、前記少なくとも１つのプリント・カートリッジ本体にインクを供給する；
(b-3) 前記少なくとも１本の柔軟性を有する管に入る前記インクの圧力を前記レギュレータによって調整し、前記少なくとも１つのプリント・カートリッジ本体へ通じるインクの圧力が大気圧に関して所望の負の圧力となるようにする；
(b-4) 固定されたインク供給ステーション（３０）内に取り付けられた少なくとも１つの取り外し可能に搭載されたインク供給部（３４）のカートリッジから、前記レギュレータにインクを供給する。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸外のレギュレータを組み込んだインクジェット・プリンタの斜視図。
【図２】プリント・カートリッジを１つ取り付け、軸外のレギュレータを組み込んだ、他の実施例のインクジェット・プリンタの平面図。
【図３】走査キャリッジの一実施例の斜視図。
【図４】プリント・カートリッジとそのインクの相互接続の一実施例の斜視図。
【図５】２つの部分から成るチャンバを示す、図４のプリント・カートリッジの斜視図。
【図６】インク圧力の急激な上昇を低減する、インク・チャンバの壁の柔軟性を有するダイアフラムを示す、図５の６−６線断面図。
【図７】プリントヘッド基板の縁のまわりからインク噴出チャンバへのインクの流れを示す、図４の７−７線断面図。
【図８】インク配送システムの一実施例のブロック図。
【図９】図８の実施例に用いることができるインクのアキュムレータの断面図。
【図１０】インク配送システムの他の実施例のブロック図。
【符号の説明】
１０：プリンタ
１６：キャリッジ
１８：プリント・カートリッジ
３０：インク供給ステーション
３１、３２、３３、３４：インク供給カートリッジ
３８：圧力レギュレータのハウジング
４０：柔軟性を有する管
７２、７３：インク・チャンバ
７６：ダイアフラム
８４：中央の壁
８５、８６：ヒータ抵抗器
８８：インク滴
９６：バリヤー層（プリントヘッド）

Claims

キャリッジおよび媒体通路を備え、前記キャリッジはキャリッジ軸に沿った方向に設けられたキャリッジ通路に沿って走査し、前記媒体通路は前記キャリッジ軸と略垂直な媒体軸に沿った向きに設けられ、前記キャリッジは媒体上にインクを噴出する少なくとも１つのプリントヘッドを支持しており、
固定されたインク供給ステーションと、
前記固定されたインク供給ステーションに取外し可能に搭載された交換式のインク供給部と、
レギュレータバルブ、入口及び出口を備え、前記レギュレータバルブが前記入口及び出口を接続し、前記入口にはインク供給ステーションが流体的に接続され、前記レギュレータバルブが自動的に開閉するようになっており、この開閉により前記出口の周囲の圧力に対して負の圧力を維持するように制御されている固定された圧力レギュレータと、
第１の端部および第２の端部を有する外側壁により形成されるとともに前記第１の端部および前記第２の端部に開口が設けられ、前記第１の端部が前記インク供給ステーションと接続されるとともに前記第２の端部が前記固定された圧力レギュレータの前記入口に接続されることにより、前記インク供給ステーションと固定された圧力レギュレータを接続している管と、
前記キャリッジに搭載され、プリントヘッドと前記プリントヘッドが媒体上に噴射するインクを収容するインクリザーバーとを備えているプリントカートリッジ本体と、
前記圧力レギュレータの前記出口と前記プリントカートリッジ本体とを流体的に連絡している柔軟性を有する管路とを備え、
前記レギュレータバルブが開かれたときに、前記圧力レギュレータの前記出口における負の圧力が前記交換式のインク供給部と前記圧力レギュレータの中から十分にインクを引き出せるように設定されていることを特徴とする、インクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
減衰要素が前記プリントヘッドと流体的に連続している前記インクリザーバーの部分に形成され、前記減衰要素が前記キャリッジの動きによって発生する前記プリントヘッド内のインク圧力の変動を低減させていることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
前記インクジェットプリントシステムが作動していないときに前記キャリッジが休止位置にあり、前記キャリッジが休止位置にあるときに前記プリントヘッドが前記圧力レギュレータから少なくともＮインチの位置にあり、このＮは前記圧力レギュレータのゲージ圧力の設定値の大きさと等しく、水柱インチで測定され、これにより前記プリントシステムが傾くことによって前記プリントヘッドの位置で前記インクの正の圧力にならないようにしていることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
プリントヘッドサービスステーションを備え、前記プリントヘッドサービスステーションが前記圧力レギュレータの近くに配置され、前記インクジェットプリントシステムが作動していないときに前記キャリッジが休止位置にあり、前記キャリッジが休止位置にあるときに前記キャリッジが前記サービスステーションと前記圧力レギュレータの近くに配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
前記交換インク供給部がインク交換ポートおよび固定された導管を備え、該固定された導管が前記インク交換ポートと前記圧力レギュレータの前記入口との間に流体的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
前記固定された圧力レギュレータにはアキュムレータが設けられ、該アキュムレータが前記圧力レギュレータバルブと前記出口とを接続していることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
前記プリントカートリッジ本体にはアキュムレータが設けられ、該アキュムレータが前記圧力レギュレータバルブと前記出口とを接続しており、前記アキュムレータが前記キャリッジの動きによって発生する前記プリントヘッド内のインク圧力の変動を低減させていることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントシステム用のインク配送システム。
走査キャリッジが媒体を横切って走査するときに、前記走査キャリッジ内の少なくとも１つのプリントヘッドに付勢信号を供給し、前記少なくとも１つのプリントヘッドからインク滴を噴出させ、
前記少なくとも１つのプリントヘッドにインクを供給するために、
前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記媒体上にインク滴を噴出するときに、前記少なくとも１つのプリントカートリッジ本体内に負圧を作り出すステップと、
前記少なくとも１つのプリントカートリッジ本体と前記プリンタ内に固定された圧力レギュレータとを流体的に接続している少なくとも１本の柔軟性を有する管を通って、前記少なくとも１つのプリントカートリッジ本体に前記インクを供給し、前記圧力レギュレータがレギュレータバルブを備えているステップと、
前記圧力レギュレータが前記少なくとも１本の柔軟性を有する管に入る前記インクの圧力を調整し、この調整は前記レギュレータバルブの動作を自動的に制御することにより行なわれ、これにより、前記少なくとも１つのプリントカートリッジ本体へ導かれるインクの圧力が大気圧に対して所望の負の圧力となるように調節するステップと、
固定されたインク供給ステーションには少なくとも１つのインク供給カートリッジが交換可能に搭載されており、前記レギュレータバルブを開くことによって前記インクが前記インク供給カートリッジから管を通して前記圧力レギュレータに供給され、前記少なくとも１つのプリントカートリッジ本体内の負の圧力が少なくとも１つの交換可能に搭載されたインク供給カートリッジから前記管および前記圧力レギュレータの中を通ってインクを引き込むステップと、を含み、
管が第１の端部および第２の端部を有する外側壁により形成されるとともに前記第１の端部および前記第２の端部に開口が設けられ、前記第１の端部が前記インク供給ステーションと連結されるとともに、前記第２の端部が前記圧力レギュレータと連結されていることを特徴とするインクジェットプリンタの動作方法。
前記調節するステップには、前記圧力レギュレータの内部のアキュムレータ内の圧力を変更することをさらに含んでいることを特徴とする、請求項８に記載のインクジェットプリンタの動作方法。
前記キャリッジの動きによって発生する前記プリントヘッド内のインク圧力の変動を吸収することを含んでいることを特徴とする、請求項８に記載のインクジェットプリンタの動作方法。