JP4146575B2

JP4146575B2 - 印刷装置

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Publication number: JP4146575B2
Application number: JP11252799A
Authority: JP
Inventors: チルダースウィンスロップ; ジョン・ウェイド; ジョー・アール・パイエッターザイク
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2019-04-20
Also published as: EP0953447A2; EP0953447B1; EP0953447A3; US6120139A; DE69926171D1; JPH11320909A; DE69926171T2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット・プリンタに関し、更に詳細に記せば、フィルタ支持体を利用してフィルタの取付け工程を簡単にしたインク配給装置が付属している走査印字ヘッドを有するインクジェット・プリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、図形プロッタ、ファクシミリ機械および複写機のような感熱式インクジェット・ハードコピー装置は、広く受け入れられている。これらハードコピー装置は、Ｗ．Ｊ．ＬｌｏｉｄおよびＨ．Ｔ．Ｔａｕｂにより「出力ハードコピー装置」（編集者Ｒ．Ｃ．ＤｕｒｂｅｃｋおよびＳ．Ｓｈｅｒｒ、１９９８年、サン・ディエゴトのアカデミック・プレス発行）の第１３章、「インクジェット装置」で、および米国特許第４，４９０，７２８号および第４，３１３，６８４号に説明されている。この記述の基礎は更に「ヒューレット・パッカード・ジャーナル」の幾つかの巻号｛３６巻５号（１９８５年５月）、３９巻４号（１９８８年８月）、３９巻５号（１９８８年９月）、４３巻４号（１９９２年８月）、４３巻６号（１９９２年１２月）、および４５巻１号（１９９４年２月）｝の色々な論文に開示されており、ここに参考のため記載しておく。インクジェット・ハードコピー装置は、高品質の印刷を作り、コンパクトで可搬であり、またインクが紙を打つだけであるから急速に且つ静かに印刷する。
【０００３】
インクジェット・プリンタは、印刷媒体に対して規定された配列の特定の場所に個別ドットのパターンを印刷することにより印刷画像を形成する。場所は、直線配列を成す小さいドットとして便利に可視化される。場所は、時に、「ドット・ロケーション」、「ドット位置」、または「画素」といわれる。したがって、印刷動作を、ドット・ロケーションのパターンをインクのドットで埋めるここと見ることができる。
【０００４】
インクジェット・ハードコピー装置は、インクの非常に小さい滴を印刷媒体上に放出することによりドットを印刷し、通常、各々がインク放出ノズルを有する１つ以上の印字ヘッドを支持する可動往復台を備えている。往復台は、印刷媒体の表面の上方を横断し、ノズルは、マイクロプロセッサまたは他の制御器の命令に従ってインク滴を適切な時期に放出するよう制御され、この場合インク滴を施すタイミングは、印刷される画像の画素に対応するよう計画される。
【０００５】
通常のインクジェット印字ヘッド（すなわち、シリコン基板、基板上に構成された構造、および基板との接続）は、液体インク（すなわち、溶解着色剤または溶媒内に分散した顔料）を使用している。インクジェット印字ヘッドは、液体インクをインク貯蔵容器から受けるインク放出室の配列を組込んだ印字ヘッド基板に取付けられた精密に形成されたオリフィスまたはノズルの配列を備えている。各室は、ノズルと反対に設置されているので、インクは室とノズルとの間に集まることができる。インク小滴の放出は通常、マイクロプロセッサの制御により行われ、その信号は、電気線路により抵抗器要素に運ばれる。電気的印刷パルスがインクジェット発射室抵抗器を加熱すると、抵抗器に隣接するインクの小部分が蒸発し、インク滴を印字ヘッドから放出する。適切に設置されたノズルが、ドットの行列パターンを形成する。各ノズルの動作を適切な順序で行なうと、印字ヘッドが紙を通って移動するにつれて、文字または画像が紙の上に印刷される。
【０００６】
ノズルを備えたインク・カートリッジをその上に印刷しようとする媒体の幅を横断して反復移動させる。媒体を横断するこの移動の歩進の所定数ごとに、各ノズルにインクを放出させるか、または制御用マイクロプロセッサのプログラム出力に従ってインクの放出を控える。媒体を横断する移動が完了するごとに、インク・カートリッジの列として配置されたノズルの数にノズル中心間距離を乗じた幅にほぼ等しいスウォースを印刷することができる。このような移動またはスウォースの各完了後に、媒体はスウォースだけ前進し、インク・カートリッジは次のスウォースを開始する。信号の適切な選択およびタイミングにより、媒体上に所要印刷が得られる。
【０００７】
インクジェット印字ヘッドは通常、印字カートリッジのハウジングまたは本体に取付けられている。インクジェット印字ヘッドのインクは、印字カートリッジに組込まれた内部貯蔵容器から、または印字カートリッジとインク供給源とを接続する管によりインクを印字カートリッジに供給する「軸外」インク供給源から供給される。通常「軸外」インク供給源を有する印字カートリッジも非常に小さい内部インク貯蔵容器を備えている。いずれの場合でも、ハウジングは、インクを内部インク貯蔵容器から印字ヘッドに供給するインク導管を備えている。それでインクは、基板の底部の中心に形成された細長い穴を通して（「中心送り」）または基板の外縁の周りを通して（「縁送り」）様々な蒸発室に送られる。中心送りではインクは、基板にある中心スロットを通って基板とノズル部材との間の障壁層に形成された中心マニホルド域に、次にインク入口溝に、そして最後に様々なインク蒸発室に流入する。縁送りではインクは、インク貯蔵容器から基板の外縁の周りをインク入口溝に流入し、最後にインク蒸発室に流入する。インクジェット印字ヘッドは、微粒子汚染に非常に敏感である。この問題を処理するのに通常フィルタがインク貯蔵容器と印字ヘッドとの間のインク流路に設置される。
【０００８】
中心送りまたは縁送りのいずれにおいても、インク貯蔵容器から印字ヘッドまでの流路は、本来的にインク蒸発室へのインク流を制約する。インクジェット印刷に伴う関心事は、紙または他の印刷媒体へのインク流が十分であることである。印刷品質は、印字ヘッドを通過するインク流の関数である。印刷すべき紙または他の媒体の上でインクが少なすぎると、かすれた読みにくい文書が作られる。
【０００９】
解像度および印刷品質を増大させるには、印字ヘッド・ノズルを共に近接して設置しなければならない。これにはヒータ抵抗器および関連蒸発室を共に近接して設置する必要がある。プリンタの処理量を増大させるには、更に多数のノズルを印字ヘッドに設けて印刷スウォースの幅を大きくする。また、プリンタの処理量は、ヒータ抵抗器を更に高い周波数で点火することにより増大する。共に近接して設置され且つより高い周波数で点火されるヒータ抵抗器の数を増すと、熱発生の集中がはるかに大きくなる。この熱を印字ヘッドから除去してインクを各蒸発室に急速に供給する際の困難を防止する必要がある。
【００１０】
従来の印字ヘッドは、高いインク放出割合で動作するとき、印字ヘッドの裏面を横断するインクの流れが印字ヘッドを適切に冷却するには不十分であるから、冷却の問題を持っていた。印字ヘッドの温度が高くなりすぎると印刷品質が低下する。これは、印字ヘッドが、インクの性質および泡の核形成および成長の特性が温度に強く依存するので狭い温度範囲内で最適に動作するように精密に調整され、この温度範囲外では印字ヘッドが良く働かないからである。
【００１１】
空気および他のガスの泡および微粒子もインク配給装置に大きな問題を生ずる可能性がある。インク配給装置は、ガスを解放して泡を発生することができ、それにより装置を泡で詰まらせ、劣化させる。良好なインク配給装置の構成では、泡の問題を排除するか軽減する技法を考慮することが重要である。したがって、印刷要素の寿命中に生ずる他の問題は、空気の除去である。空気は、印字ヘッドの動作中、フィルタと印字ヘッドとの間に集まる。使用度の高い型式を有するプリンタでは、フィルタと印字ヘッドとの間に空気を貯えるための大きい容積を備えることが好ましい。使用割合の低いプリンタでは、この容積を小さくする。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
卓上プリンタ、大様式プリンタ、ファクシミリ機械、および複写機のような、高速印刷装置の必要性が存在する。これまで、印字ヘッドには、発生した大量の熱を除去する能力が欠けていたため、高速印刷に必要な高速インク放出割合で動作する能力がなかった。
【００１３】
したがって、高速印刷割合で動作するインク配給装置に用いる新しいインク流装置の必要性が存在する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、印字ヘッドの更に良好な冷却を行なって熱発生により生ずる従来の印字ヘッドの熱的問題を克服し、印字ヘッドをインクの欠乏で苦しめる可能性のある印字ヘッド近辺の泡の蓄積を避け、印字ヘッドから離れた場所に空気の蓄積のための十分な容積を与える印刷装置である。この印刷装置は、外部ハウジング、インク放出室が形成されている前面と裏面とを有する基板、外側ハウジングの中に設けられ、基板の裏面近くに遠端を有するインク導管、を備えており、外部ハウジングおよび基板は、インク放出室までのインク流路を形成しており、印刷装置は更に、外側ハウジングとインク導管との間に、インク流路と連絡している泡蓄積室を備え、浮力がインク流路に溜まった泡を泡蓄積室の中に移動させるのに役立つようにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を外部インク源を有する軸外プリンタの情況で下に説明することにするが、本発明は、印字カートリッジに組込まれたインク貯蔵容器を有する軸上インクジェット印字カートリッジを使用するインクジェット・プリンタにも等しく役立つことは明らかなはずである。図１は、本発明を利用するに適したインクジェット・プリンタ１０の一実施形態の、カバーを取り外した状態の斜視図である。一般に、プリンタ１０は、未使用紙を保持するトレイ１２を備えている。印刷動作を開始すると、紙のシートがトレイ１２Ａからシートフィーダを使用してプリンタ１０に送られ、次にＵ方向に回って今度は反対方向にトレイ１２Ｂに向かって走行する。シートは、印刷領域１４で止まり、１つ以上の印字カートリッジ１８を支持する走査往復台１６がシートを横断して走査され、その上にインクのスウォースを印刷する。単一走査または多数走査の後、シートは、通常のステッパモータおよび送りローラを使用して印刷領域１４の中の次の位置まで歩進して移行し、往復台１６が再びシートを横断して走査し、インクの次のスウォースを印刷する。シート上の印刷が終了すると、シートはトレイ１２Ｂ上方の位置まで前進し、その位置に保持されてインクを確実に乾燥させてから解放される。
【００１６】
往復台１６走査機構は、それに沿って往復台１６が滑る滑り棒２２、およびプリンタのマイクロプロセッサからの電気信号を往復台１６の電気接点に伝えるフレキシブル電気ケーブル（図示せず）を備えている。また図示されているのは、往復台１６にある光検出器により光学的に検出されて往復台１６を空間的に精密に位置決めするための符号ストリップ２４である。往復台１６に接続されているモータ（図示せず）は、往復台１６を滑り棒２２に沿って印刷領域１４を横断して移動させるために使用される。
【００１７】
インクジェット・プリンタ１０の特徴には、加圧することができ、または大気圧でよい、取換え可能インク供給カートリッジ３１，３２，３３、および３４が入っている軸外インク供給ステーション３０から、インクを印字カートリッジ１８に、および究極的に印字ヘッドのインク放出室に、供給するインク配給装置もある。カラープリンタの場合には、通常、黒インク、黄色インク、マゼンタインク、およびシアンインクのための別々のインク供給カートリッジが存在する。４本の管３６がインクを四つの取換え可能インク供給カートリッジ３１−３４から印字カートリッジ１８に運ぶ。
【００１８】
図２は、印字カートリッジ１８の一実施形態の斜視図である。印字ヘッド・ノズル配列が位置５８にある。集積回路チップ７８は、印字カートリッジ１８の一定のパラメータに関してフィードバックをプリンタに与える。フレキシブル電気テープ回路８０には、電気接触パッド８６、電気リード８４（図５に示してある）、およびテープ８０を貫通してレーザ・アブレートされたノズル８２（図５に示してある）が入っている。フレキシブル電気テープ回路８０印字ヘッド基板８８に、および障壁層１０４に固定されて印字ヘッド組立体８３を形成している。印字ヘッド組立体８３は、図７に関して下に説明するように印字カートリッジ１８に固定されている。接触パッド８６は、印字カートリッジ１８が往復台１６に設置されたとき往復台１６の電気接点（図示せず）と整列して係合する。好適には、往復台１６の電気接点は、印字カートリッジ１８の方に弾力的に片寄せられて確実な接触を確保している。
【００１９】
隔壁エルボ７１は、インクを往復台１６から隔壁２５に向けるとともに隔壁を支持している。印字カートリッジ１８の最上部に形成された通気穴７４は、印字カートリッジ１８に設置された、下に説明する圧力調整器により使用される。代わりの実施形態では、別々の調整器を軸外インク供給源と各印字カートリッジ１８との間に接続することができる。印字カートリッジ１８を往復台１６に設置すると、印字カートリッジ１８は、インク供給ステーション３０に解放可能に取付けられた往復台外インク供給源３１−３４と流体連通する。
【００２０】
図３は、印字カートリッジ１８の下側を示す。偏りノズル８２の２つの平行な列がテープ８０を貫通してレーザ・アブレートされている。
【００２１】
図４は、図２のＡ−Ａ線で切った、テープ８０を除去した状態の、印字カートリッジ１８の断面斜視図である。囲い板７６が中空針６０を囲んで針６０との不注意の接触を防止し、また印字カートリッジ１８を往復台１６に設置したときの隔壁５２と針６０との整列を補助している。囲い板７６を、隔壁５２および中心隔壁５２を針６０に対して受ける内部円錐形またはテーパ部分７５を備えているように図示してある。プラスチック導管６２が針６０から穴６５により室６１に導かれている。
【００２２】
走査往復台および印字カートリッジの実施形態は、１９９６年８月３０日に出願された「印字カートリッジの上方に広がらないインク経路を有する軸外インク供給源を備えたインクジェット印刷装置」という名称の米国特許出願、０８／７０６１２１に説明されており、これを参考のためここに記載しておく。
【００２３】
印字カートリッジ１８内部の調整器弁（図示せず）は、印字カートリッジ１８の内部インク室６１への入口穴６５を開閉することにより圧力を調整する。調整器弁を開くと、中空針６０がカートリッジ１８内部のインク室６１と流体連絡する。針６０は、隔壁５２の中心を貫いて形成されている自己封止穴を貫通している。穴は、針を除去すると、ゴム隔壁５２の弾力により自動的に封止される。
【００２４】
調整器の構成および動作の説明については１９９６年８月３０日に出願された「印字カートリッジの上方に広がらないインク経路を有する軸外インク供給源を備えたインクジェット印刷装置」という名称の米国特許出願、０８／７０６１２１を参照されたい。この出願を参考のためここに記載しておく。
【００２５】
図５は、図２および図３に示した印字ヘッド組立体８３の簡易概略図を示す。電気リード８４がテープ８０の裏に形成され、接触パッド８６まで延長して往復台１６の電気接点と係合している。電気リード８４の他端は、窓８４を通して、様々なインク放出室およびインク放出要素が形成されている基板８８の端子に結合されている。インク放出要素は、ヒータ抵抗器または圧電要素でよい。
【００２６】
基板８８の上にあるデマルチプレクサは、接触パッド８６に加えられる到来電気信号を多重解除し、印字ヘッド８３が印刷領域を横断して走査するにつれて様々なインク放出要素を選択的に付勢してインク小滴をノズル８２から放出する。一実施形態では、インチあたりのドット（ｄｐｉ）解像度は、６００ｄｐｉであり、５１２個のノズル８２が存在する。
【００２７】
図６は、印字ヘッド組立体８３を取り外した状態の印字カートリッジ１８の斜視図である。接着剤／封止剤を突端区域１７４および１７６、および突端壁１７８および１７９の頂部に沿って施し、印字ヘッド組立体８３を印字カートリッジ本体１１０に固定する。区域１７４および１７６の接着剤／封止剤は、上方ににじみ出て基板８８の端を印字カートリッジ本体１１０に固定し、テープ８０の裏の電気リードを絶縁するので、それらは電気リード８４の近傍でインクにより短絡することはない。
【００２８】
図７は、図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図であり、印字カートリッジ１８の内部のインク室６１から、本発明の一実施形態を使用している縁送り印字ヘッドのインク放出室９４までのインクの流れ９２を示している。他の図の場合と同じ数字で区別した要素は、同一であり、重複して説明しないことにする。
【００２９】
障壁層１０４、フレキシブルテープ８０、および基板８８は、インク入口溝９０およびインク蒸発室９４を形成している。インク放出要素９６および９８を付勢すると、インクの小滴１０１，１０２がインク放出室９４に関連するノズル８２から放出される。フレキシブルテープ８０の導体部分は、接着剤１０８でプラスチック印字カートリッジ本体１１０に糊付けされている。インク入口溝１３２を形成する障壁層、インク蒸発室９４、インク蒸発室９４の内部のヒータ抵抗器９６，９８、および印字ヘッドの電気回路の説明については、１９９７年１０月３１に出願された「高速印刷用インク配給装置」という名称の米国特許出願０８／９６２，０３１を参照されたい。
【００３０】
印字カートリッジ１８のプラスチック本体１１０は、インク導管６３がインク流９２を印字カートリッジ１８内部のインク室６１から基板８８の裏側まで導くように形成される。インク導管６３は、フィルタ支持体２００、インク導管壁１６２，１６３、およびカートリッジ本体１１０の壁により形成されている。壁１６２，１６３は、基板８８の裏面に垂直な方向に実質上整列している。導管６３には基板８８の裏面に近い遠端がある。インク導管６３は、基板８８の裏面と連絡する狭いインク送りスロットのある区画を備えている。インク送りスロットは、基板８８の裏面に隣接する遠方導管開口を形成している。インク導管壁１６２，１６３は、基板８８の近くに共に近接して基板８８の裏面に衝突するインクの速度を増大させる。インク導管壁１６２，１６３の間の距離を約０．５ｍｍと５ｍｍとの間にすることができる。一好適実施形態では、導管６３の遠端は基板８８の裏面の３ミルと１２ミルとの間の距離以内まで延長している。壁１６２，１６３の間の距離は、好適実施形態では、約１ｍｍである。基板８８の大きさ、インク粘度、およびインク流量によっては他の距離も適している。遠端には横に広がる部分１６７がある。一好適実施形態では、横に広がる部分は、基板８８の裏面に平行になっている。ハウジング内の横に広がる流れ指導子１６５を基板８８の近くに設けてよい。
【００３１】
インク導管壁１６２，１６３の厚さは、約０．５ｍｍであるが、より薄い壁も使用してよい。下限は、装置の熱適性能より製造公差の方に多く依存する。０．５ｍｍより厚い壁も良く動作する。より厚い壁は熱的性能が更に良好であるが、圧力降下および泡許容度が悪い。
【００３２】
インク導管壁１６２，１６３は、インク流９２を基板８８の裏面とインク導管壁１６２，１６３との間の狭い間隙を通して基板８８の裏面に沿って導く。狭い間隙は、従来の印字カートリッジ構成のものよりはるかに狭い。それで流れ指導子１６５は、インク流９２を基板８８の縁の周りをインク溝１３２の中に導く。流体がインク導管６３から流れて基板８８に衝突するにつれて、インクが、温かいインクが媒体上に放出される場所である滴放出室の方に流れるとき、熱が基板８８からインク内に伝わる。流体指導子１６５は、泡蓄積室内のインクの加温を減らし、基板８８とインクとの間の伝熱を改善する。
【００３３】
インク導管６３のインク導管壁１６２，１６３は、基板８８の裏面から約０．１２７ｍｍ（５ミル）で終わり、それにより狭い間隙を形成する。この間隙の受容可能な範囲は、インク粘度および流量により、約３ミルから約１２ミルである。
【００３４】
従来の印字カートリッジの場合と同じ体積のインクがノズル８２から放出されるが、基板８８の裏面を横断するインク粘度は、インク導管６３の端で基板８８とインク導管壁１６２，１６３との間に存在する、インク導管６３のどこでも流れに対して利用できる大きな区域に比較して狭い間隙のため、はるかに高い。インク導管壁１６２，１６３が基板８８の裏面および流れ指導子１６５に近いことにより生ずる速度の増大により基板８８の裏面から移動インクへの比較的大きい熱の伝達が生ずる。加熱されたインクは、基板８８の周りをインク入口溝１３２におよび次にインク放出室９４に流入する。
【００３５】
インクジェット印字ヘッドは、特定の汚染に非常に敏感である。この問題を処理するには、インクの貯蔵容器６１と印字ヘッド８３との間にフィルタが必要である。フィルタは、特定の汚染物がインク貯蔵容器６１から印字ヘッド８３に流れて印字ヘッドノズル８２を詰まらせることがないようにする。
【００３６】
印刷要素の寿命中に生ずる他の問題は、空気ガス放出である。空気は、印字ヘッドの動作中フィルタ２０２と印字ヘッド８３との間に集まる。図７に示したのは、フィルタ支持体２００の壁、インク導管壁１６２，１６３、およびカートリッジ本体１１０により規定され形成された泡蓄積室１６８，１７０である。インクが加熱されるにつれて、インク内への空気の溶解度は減少し、空気が泡１１２の形でインクから外に拡散する。これら泡１１２がインクの流れを制限しないようにするためには、泡蓄積室１６８，１７０を印字カートリッジ本体に形成してこれらの泡を蓄積させる。泡蓄積室１６８，１７０は、フィルタ支持体２００の壁、インク導管壁１６２，１６３、およびカートリッジ本体１１０の流体指導子１６５により規定され形成される。泡蓄積室１６８，１７０は、印字ヘッドを印刷装置に取付けたとき基準の重力枠に対して基板８８の上方に設置される。図７に示した実施形態では、２つの泡蓄積室１６８，１７０は、導管６３の反対側に形成されている。一方の室１６８は、壁１６３と印字ヘッド・ハウジング１１０の外側部分との間に形成されている。他方の室１７０は、壁１６２と印字ヘッド・ハウジング１１０の外側部分との間に形成されている。
【００３７】
各横に広がる流れ指導子１６５と導管６３の遠端との間の空間は、泡逃がし開口を形成している。泡逃がし開口は、インク流路と泡蓄積室との間に連絡している。示した実施形態では、流れ指導子１６５は、基板８８の裏面に対して一定角度または収束形態を形成している。したがって、泡１１２は、導管６３および基板８８の周りを通って入口溝１３２に次にインク放出室９４に入るインクの流れ９２を妨害しない。
【００３８】
高い使用割合のプリンタの場合には、フィルタと印字ヘッドとの間に空気貯蔵用の大きい体積を設けるのが好ましい。低い使用割合のプリンタでは、この体積を減らすことができる。フィルタ支持体２００の高さを、予想されるガス放出により、泡蓄積室１６８，１７０に対して体積を変えるのに役立つように調節することができる。好適実施形態では、これら泡蓄積室１６８，１７０は、各々２〜３立法センチメートルの容量を備えているが、容量を、予想ガス放出により、この好適体積より大きくまたは少なくすることができる。受容可能範囲は、約１〜５立法センチメートルである。泡蓄積室１６８，１７０は、基板８８の長さ方向に広がって基板８８の障壁層に形成されたすべてのインク溝１３２と流体連絡するようになっている。
【００３９】
フィルタ２０２の網目の大きさは、インクが網目の通路を通過できるが、正常空気圧にある気泡がインクで湿っている網目通路を通過しないように十分小さい。その結果、網目は、印字カートリッジについて空気逆止め弁の機能にも役立つ。
【００４０】
インクは、貯蔵容器６１から導管６３を通り、導管６３の遠端開口から出る。一好適実施形態では、インク流９２は、基板８８に実質的に垂直な第１の方向にある。インク流は、導管６３の遠端をこの第１の方向に出、基板８８に実質的に水平な第２の方向に向けなおされる。図７に示した実施形態では、インクは、２叉に別れた流れパターンを形成し、インクの実質的に半分が第２の方向を通り、残りのインクが第２の方向とは実質的に反対の第３の方向を通る。好適実施形態では、インクはね約３〜１２ミルの距離以内で方向変換を完了している。それは、伝熱の大部分が行なわれる、インクが方向を変える基板の表面に沿っている。横に広がる部分１６７は、伝熱を増大させ、第２および第３の方向にインクの流れを導く。
【００４１】
横に広がる部分１６７は、流体指導子１６５と協同して動作し、インク流路９２を基板８８の周りに向けて放出インク小滴への伝熱を極大にする。換言すれば、この形態は、基板８８から泡蓄積室に入っているインクに伝わる熱の量を極小にする。横に広がる部分は、インク流路に収束形態を与え、インクをインク流路に一層良く導く。
【００４２】
しかし、泡逃がし開口が設けられて泡をインク流路から泡蓄積室に逃がして、泡が詰まるか、またはインク流路の流れ抵抗が実質的に増大しないようにしている。
【００４３】
図８は、図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図であり、本発明の他の実施形態を使用する縁送り印字ヘッドのインク放出室までのインクの流れを示している。この実施形態では、インク導管壁１６２，１６３は、基板８８の裏側に構造的に接触している。インク溝または開口１６６がインク導管壁１６２，１６３の遠端に設けられ、インクがインク導管壁１６２，１６３のインク溝１６６を通って基板８８の裏側に沿って流れることができるようにしている。インク導管壁１６２，１６３を基板８８に対して接触させることにより、流体の衝突円柱と基板の裏面との間の距離が極小になる。これによりインクの冷却効果が極大になる。インク導管壁１６２，１６３のインク溝１６６を、孤立した壁部分を基板の各端に置いて、または個別のインク溝を基板の長さに沿って配置して、ほとんど基板の長さの単一溝とすることができる。
【００４４】
泡がインク導管を閉塞する可能性を回避しながら基板を横断して流れるインクの速度を増大させることについて上に述べた本発明の概念は、他の形式の印字ヘッドに適用できる。
【００４５】
図９は、図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図であり、本発明の他の実施形態を使用する中心送り印字ヘッドのインク放出室までのインクの２叉流れを示している。図９は、衝突流を使用する中心送り印字ヘッドを示しており、これではインク導管６３’が壁１６２’，１６３’およびカートリッジ本体１１０の内壁により形成されている。このとき流れ指導子１６７は、インク流９２を基板８８の中心インクスロット８７の方に導く。基板８８の裏と壁１６２’，１６３’との間に形成された狭い間隙６５’および流れ指導子１６７は、インク９２を比較的高い速度で基板８８の大きい表面域に沿って流す。インク導管壁１６２’，１６３’の近くで生じた基板８８および流れ指導子１６７までのインク速度の増大により基板８８の裏から移動インクへの比較的大きい熱の伝達が生ずる。図９は壁１６２’，１６３’と基板８８との間に狭い間隙を示してあるが、インク導管壁１６２’，１６３’を基板８８に接触させ、図８に関して説明したように、インク溝にインクをインク導管壁１６２，１６３のインク溝を通しておよび基板８８の裏側に沿って流させることができる。インク導管壁１６２，１６３を基板８８に対して接触させることにより、流体の衝突カラムと基板の裏との間の距離が距離が極小になる。これによりインクの冷却効果が極大になる。インク導管壁１６２，１６３のインク溝１６６を、孤立した壁部分を基板の各端に置いて、または個別のインク溝を基板の長さに沿って配置して、ほとんど基板の長さの単一溝とすることができる。
【００４６】
インクが基板８８により加熱されるにつれてインクから外に拡散した泡１１２を蓄積する中心泡蓄積室１７１を図示してある。泡蓄積室１７１は、基準の重力枠に対して基板８８の実質的に上方に設置され、基板８８の裏面の近くで発生した泡を集める。横に広がる流れ指導子１６９がインク供給スロットの上方に設置されている。泡逃がし開口が流れ指導子１６５と導管壁１６２’の遠端との間に形成されている。インク流路９２の中に発生した泡は、泡逃がし開口を通して泡蓄積室に逃げる。流体指導子１６９とインク導管壁１６２，１６３との間に開口が設けられて泡を泡蓄積室１６９に逃がしている。したがって、泡１１２はインク導管６３’を通ってインク放出室９４に入るインク流９２を妨害しない。流れ指導子１６７はまた、泡蓄積室１６９にあるインクの加温を減らし、基板８８とインクとの間の伝熱を向上させる。図９に示した印字ヘッドの完全構造を当業者は容易に理解するであろう。
【００４７】
新奇なインク導管６３’のため基板から引き出される付加熱は、印字ヘツドを、印刷品質に悪影響を与えずに高い速度で動作させる。高められた熱性能は、熱交換器のような、基板に取付けたどんな付属品にも頼っていない。このような付属品ははるかに複雑で効果であるように思われる。印字カートリッジを単一使用使い捨てカートリッジ、再充填可能カートリッジ、または外部インク供給源に接続されたカートリッジとすることができる。
【００４８】
図１０は、テープ８０を除去した状態の、図２の線Ｂ−Ｂで切った、図７の印字カートリッジの断面、斜視図である。図示してあるのは、インクおよび圧力調整器を入れるためのインク貯蔵容器６１、フィルタ支持体２００（フィルタの網を除去してある）、インク導管壁１６２および１６３、基板８８の裏面に至るインク導管６３（フィルタ支持体２００および壁１６２，１６３により形成されている）、およびフィルタ支持体２００およびインク導管壁１６２，１６３およびおよびカートリッジ本体１１０により形成された泡蓄積室１６８，１７０である。
【００４９】
本発明は、図２に示したもの以外の広範囲の製品の実施を可能にする。たとえば、このようなインク配給装置を、図１１に示したようなファクシミリ機械５００に使用されるインクジェット・プリンタに組込むことができ、この場合、走査カートリッジ５０２、および管５０６により接続された軸外インク供給源５０４を仮想輪郭線で示してある。
【００５０】
図１２は、ここに説明したインク配給装置を組込んだ、組合せファクシミリ／複写器としてよい、複写機械５１０を示す。走査印字カートリッジ５０２および管５０６により接続された軸外インク供給源５０４を仮想輪郭線で示してある。
【００５１】
図１３は、トレイ５１８により支持された広い、連続紙ロールに印刷する大様式プリンタ５１６を示す。走査印字カートリッジ５０２が管５０６により軸外インク供給源５０４に接続されて図示されている。
【００５２】
以下に、本発明の実施形態を要約列挙する。
【００５３】
＜１＞外側ハウジング１１０と、
その上にインク放出室９４が形成されている前面、および裏面を有する基板８８と、
基板８８の裏面に近い遠端を有するインク導管６３であって、導管６３、外側ハウジング１１０、および基板８８がインク放出室９４までのインク流路９２を形成しているインク導管６３と、
インク流路９２に連通し、浮力がインク流路９２に蓄積した泡を泡蓄積室１６８，１７０に移動させるのに役立つようにした泡蓄積室１６８，１７０と、
を備えている印刷装置。
【００５４】
＜２＞溝１６６がインク導管６３の遠端と基板８８の裏面との間に形成されてインクをインク放出室９４に流すようにした、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００５５】
＜３＞インク導管６３の遠端が基板８８の裏面に対して接触し、開口１６６がインク導管６３の遠端に形成されてインクを基板８８の裏面に沿ってインク放出室９４に流す、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００５６】
＜４＞インク導管６３の遠端に、基板８８の裏面の一部に沿って基板８８の裏面に実質的に平行に広がり、基板８８の裏面に沿ってインク放出室９４に至るインク流路９２を更に形成している少なくとも１つの横に広がる壁１６７を備えたいる、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００５７】
＜５＞ハウジング１１０からインク導管６３の方に横に広がって、
基板８８の裏面に沿ってインク放出室９４に至るインク流路９２を形成する流れ指導子１６９を備えている、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００５８】
＜６＞ハウジング１１０からインク導管６３の方に横に広がっている流れ指導子１６９を備え、
流れ指導子およびインク導管６３がそれらの間に、泡逃がし窓を形成してインク流路９２に形成された泡のための逃げ道９２を与える間隙備えている、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００５９】
＜７＞インク導管６３が外側ハウジング１１０および基板８８と協同してインク流路９２を形成し、
インク流路９２が、基板８８の裏面に近付くまで基板に実質的に垂直な第１の方向に導かれ、
インク流路９２が、次にほぼ直角に曲がって基板８８に実質的に平行に流れ、
インク流路９２が、次に基板８８の縁の周りに延長してからインク放出室９４に入る、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００６０】
＜８＞ハウジング１１０を取付ける走査往復台１６を備えている、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００６１】
＜９＞インク導管６３に関するインク供給源３０を備えている、前記＜１＞に記載の印刷装置。
【００６２】
本発明の特定の実施形態を図示し説明してきたが、当業者には本発明からその広い局面に関して逸脱せずに変更および修正を行い得ることが明らかであり、したがって、付記した特許請求の範囲は、その範囲に、そのようなすべての変更および修正を含み本発明の真の精神および範囲に入るものとして包含するものとする。
【００６３】
【発明の効果】
上述のように本発明は、
外側ハウジングと、その上にインク放出室が形成されている前面、および裏面を有する基板と、前記基板の裏面に近い遠端を有するインク導管であって、前記導管、前記外側ハウジング、および前記基板がインク放出室までのインク流路を形成している前記インク導管と、インク流路に連通し、浮力が前記インク流路に蓄積した泡を泡蓄積室に移動させるのに役立つようにした当該泡蓄積室とを備えていることを特徴とする印刷装置である。
したがって、本発明によれば、印字ヘッドの更に良好な冷却を行なって熱発生により生ずる従来の印字ヘッドの熱的問題を克服し、印字ヘッドをインクの欠乏で生じる可能性のある印字ヘッド近辺の泡の蓄積を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を取入れたインクジェット・プリンタの一実施形態の斜視図である。
【図２】フレキシブル電子回路およびその電気接触パッド、および往復台との流体接続を示す単独印字カートリッジの斜視図である。
【図３】カートリッジの下面にある印字ヘッド部分および往復台との流体接続を示す別の斜視図である。
【図４】図２の印字カートリッジの線Ａ−Ａで切った断面斜視図であり、往復台の流体接続に接続された印字カートリッジを示す。
【図５】印字ヘッド組立体の裏側の簡略斜視図である。
【図６】図２の印字カートリッジの斜視図であり、基板およびフレックステープを取付ける突端区域を示す。
【図７】図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図であり、本発明の一実施形態を使用する縁送り印字ヘッドのインク放出室へのインクの流れを示す。
【図８】図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図であり、本発明の一実施形態を使用する縁送り印字ヘッドのインク放出室へのインクの流れを示す。
【図９】図２の線Ｂ−Ｂで切った断面図であり、本発明の一実施形態を使用する中心送り印字ヘッドのインク放出室へのインクの流れを示す。
【図１０】図２の線Ｂ−Ｂで切った断面斜視図であり、圧力調整器を入れるインク室、フィルタ支持体、および基板の裏面に至るインク流導管を示す。
【図１１】インク配給装置の一実施形態を仮想輪郭線で示したファクシミリ機械の斜視図である。
【図１２】ファクシミリ機械およびプリンタと組み合わせることができる複写機の斜視図であり、インク配給装置の一実施形態を仮想輪郭線で示している。
【図１３】インク配給装置の一実施形態を示す大様式インクジェット・プリンタの斜視図である。
【符号の説明】
１０インクジェット・プリンタ
１６往復台
３０インク供給源
６３インク導管
８８基板
９２インク流路
９４インク放出室
１１０外側ハウジング
１６６溝
１６７壁
１６８泡蓄積室
１７０泡蓄積室

Claims

外側ハウジングと、
インク放出室がその上に形成されている前面、および裏面を有する基板と、
前記外側ハウジングの中に設けられ、前記基板の裏面に近い端部を有するインク導管であって、このインク導管、前記外側ハウジング、および前記基板が前記インク放出室までのインク流路を形成している、インク導管と、
前記外側ハウジングと前記インク導管との間に設けた泡蓄積室であって、前記インク流路に蓄積した泡が浮力によってこの泡蓄積室に移動するように前記インク流路に連通する、泡蓄積室と、
を備えていることを特徴とする印刷装置。
複数の溝が前記インク導管の端部と前記基板の裏面との間に形成されてインクを前記インク放出室に流すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記インク導管の端部が前記基板の裏面に接触し、複数の開口が前記インク導管の端部に形成されてインクを前記基板の裏面に沿って前記インク放出室に流すことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記インク導管の端部に、前記基板の裏面の一部に沿って前記基板の裏面に略平行に広がり、前記基板の裏面に沿って前記インク放出室に至るインク流路を更に形成する少なくとも１つの横方向に広がる壁を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記ハウジングから前記インク導管に向けて横方向に広がり、前記基板の裏面に沿って前記インク放出室に至るインク流路を形成する流れ指導子を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記ハウジングから前記インク導管に向けて横方向に広がる流れ指導子を備え、前記流れ指導子および前記インク導管がそれらの間に、前記インク流路内で形成された泡の逃げ道を与える泡逃がし窓を形成する間隙を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記インク導管と前記外側ハウジングと前記基板とによってインク流路を形成し、前記インク流路は、前記基板の裏面に近付くまで前記基板に略垂直な第１の方向に導かれ、次に、略直角に曲がって前記基板に実質的に平行に延び、次に、前記基板の縁の周りまで延びて前記インク放出室に入ることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記ハウジングが取り付けられる走査往復台を備えることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
前記インク導管に接続するインク供給源を備えたことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。