JP4210034B2 - インク容器を一新するシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にインクジェット印字システムに関し、より詳細には、インクジェット印字システム用インク容器を一新する（refurbishing）ことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術のインクジェットプリンタには、紙等の印字媒体の上方を左右に移動するキャリッジに搭載されたプリントヘッドを有するタイプのものがある。印字媒体上の適当な位置の上方をプリントヘッドが通り過ぎるときに、制御システムがプリントヘッドを起動させ、インク滴を印字媒体上に噴出し所望の画像および文字を形成する。このようなプリンタが適切に作動するためには、プリントヘッド用のインク供給容器が信頼性の高いものでなければならない。
【０００３】
インクジェットプリンタには、キャリッジに搭載されキャリッジと共に移動するインク供給容器を用いる種類のものがある。タイプによっては、このインク供給容器は、プリントヘッドとは別個に交換可能である。他のタイプでは、プリントヘッドとインク供給容器とが一緒に一体的なユニットを形成しており、いったんインク供給容器内のインクが枯渇すれば、１つのユニットとして交換される。
インク供給容器の１タイプが、ヨーロッパ特許出願番号第０７７８ １４４号に開示されている。これは、インクジェットプリンタ用インク供給容器を再充填する再充填キットおよび方法に向けられている。インク供給容器は、インク槽と液出口とを保持するシャシを有する。インク槽は、インクを収容している。シャシは、下端にキャップのついた硬い保護シェル内に封入されている。シャシは、本体と、インク槽を規定し支持するのに役立つフレームとを有する。フレームの両側には、槽の両面を封入するようにプラスチックシートが取り付けられた面が設けられている。シャシ本体には充填ポートが設けられて、インクが層内に導入できるようになっている。ヨーロッパ特許出願番号第０７７８ １４４号には、インク供給容器を再充填する３つの別個の方法が説明されている。ヨーロッパ特許出願番号第０４９８ １１７号には、他のタイプのインク供給容器が開示されている。これは、インク容器のカートリッジおよび製造方法に向けられている。インク容器のカートリッジは、インク収容部、中空のニードルで貫かれる栓、およびインクが収容部に逆流するのを防止する装置を含む。防止装置は、弁、その中を弁が動くことができる第１の液通路、および第１の通路よりもインク収容部近くに配置された第２の通路を含む。弁は、第２の通路を閉じることができる。
【０００４】
「オフ・アクシス」の印字システムと呼ばれる、他の種類のプリンタは、キャリッジ上には配置されていないインク供給容器を用いる。プリントヘッドを断続的に補充するタイプのものがある。プリントヘッドは、静止した槽まで定期的に移動して補充を行う。米国特許出願番号第０９／０３４，７１９号は、柔軟性を有する管等の管路を経由して、プリントヘッドが、交換可能なインク供給容器(supply or container)に液通し(fluidically coupled)ている、他の印字システムを説明している。これによって、印字動作中、プリントヘッドを連続的に補充することができる。
【０００５】
本願の対応米国出願の親出願において、ハウジングに搭載されたメモリ装置を有する、交換可能なオフ・アクシスのインク容器が説明されている。プリンタのステーションに挿入すると、プリンタとメモリ装置との間で電気接続が確立される。この電気接続によって、プリンタとメモリとの間で情報のやり取りを行うことができる。メモリ装置は、プリンタが利用する情報を記憶しており、高品質の印字が保証される。この情報は、カートリッジをプリンタに搭載すると、自動的にプリンタに提供される。この情報のやり取りによって、カートリッジのプリンタとの互換性が保証される。
【０００６】
記憶した情報によって更に、容器のインクが枯渇（deplete）してからその容器を用いることが防止される。槽のインクが枯渇してからプリンタを動作すると、プリントヘッドが損傷を受けたり壊れてしまう可能性がある。本願に関係するメモリ装置は、使用中に槽内に残っているインクの量に関して、プリントヘッドからのデータによって更新される。新しいカートリッジを取り付けると、プリンタは、その槽の容積を示す情報をメモリ装置から読み出す。使用中、印字システムはインクの使用量を推定し、カートリッジ内に残っているインクを示すようにメモリ装置を更新する。いったんインク容器内のインクが略枯渇すると、メモリ装置はインク切れ状態を反映するように更新される。すると、インクが枯渇したカートリッジ及びメモリ装置は廃棄される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、印字システム用の単一使用(single-use)のインク送出容器を一新する他に採りうる各方法を含む。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一新する各方法は、インク送出容器上に元の（original）各要素の電気的および機械的な再構成または交換を含む。それぞれの方法は、インク送出容器上の現存するインク液出口、電気コネクタ、および情報記憶装置を利用する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明はインク容器を一新する各方法を含むが、プリンタおよび元の備品のインク容器を十分に説明すると、本発明をよりはっきりと理解することができる。
【００１０】
図１に、インク容器１２、プリントヘッド１４、および圧縮機１６等の加圧気体源を有する印字システム１０を示す。圧縮機１６は、管路１８でインク容器１２に接続されている。インク容器１２によって、インク等の印をつける液体(marking fluid)１９が、管路２０を経由してプリントヘッド１４に供給される。インク容器１２は、インク１９を収容する液槽２２、外部シェル２４、およびシャシ２６を含む。好適な実施例において、シャシ２６は、外部シェル２４を空気で加圧する管路１８に接続するように構成された、空気入口２８を含む。シャシ２６にはまた、液出口３０も含まれている。液出口３０は、液槽２２と液管路２０との間を接続する管路２０に接続するように構成されている。
【００１１】
好適な実施例において、液槽２２は柔軟性を有する材料から形成されており、外部シェル２４を加圧することによって、液槽２２から管路２０を通ってプリントヘッド１４への加圧したインクの流れが生じるようになっている。液槽２２内の加圧インク源を用いることによって、液槽２２からプリントヘッド１４に比較的高流量で液体を流すことができる。プリントヘッドへのインク送出を高流量すなわち高速で行うことによって、印字システム１０による印字を高スループットにすることができる。
【００１２】
インク容器１２はまた、複数の電気接点を含む。これについては以下により詳細に説明する。電気接点は、インク容器１２上の回路とプリンタ制御エレクトロニクス（制御手段）３２との間の電気接続を行う。プリントヘッド制御エレクトロニクス３２は、印字システム１０の様々な機能を制御する。こういった機能には、プリントヘッド１４を起動してインクを施してポンプ１６を起動し、インク容器１２を加圧することが含まれるが、これに限定するものではない。インク容器１２は、情報記憶装置３４およびインク体積感知回路３６を含む。情報記憶装置３４は、インク容器１２の容積やインクの特性等の情報を、プリンタ制御エレクトロニクス３２に提供する。インク体積感知回路３６は、インク容器１２内の現在のインク体積に関する信号を、プリンタ制御エレクトロニクス３２に供給する。
【００１３】
図２は、印字システム１０の１実施例を示す斜視図である。印字システム１０は、同時にいくつかのインク容器１２を収容するように構成された、プリンタのフレーム３８を含む。図２に示す実施例は、同様のインク容器１２を４つ有している。本実施例において、それぞれのインク容器は異なるカラーのインクを収容しており、シアン、イエロー、マゼンタ、およびブラックのインクを用いて４色印字を行うことができるようになっている。プリンタのフレーム３８は、プリンタ１０の動作を制御する制御盤４０と、そこから紙が放出される媒体スロット４２とを有する。
【００１４】
図１も参照して、それぞれのインク容器１２内のインク１９が枯渇すると、容器１２は、新しい供給インクを収容している新しいインク容器１２と交換される。更に、インク容器１２は、異なるインク特性が必要とされる用途のためや異なる媒体上での使用のためのインク交換等、インク切れ状態以外の理由でプリンタのフレーム３８から取り外されるかもしれない。交換したインク容器１２が、プリンタのフレーム３８に関連した対応する電気接点と信頼性の高い電気接続を形成すると共に、必要な相互接続を適切に形成して、印字システム１０が高い信頼性で作動するようにすることが重要である。
【００１５】
図３および図４は、インク１９を収容する液槽２２（図１）を収容している外部シェル２４を有する元もとある備品のインク容器１２を示す。外部シェル２４は、インク容器１２をプリンタのフレーム３８に挿入する方向に関して前端上に固定された前キャップ５０と、後端上に固定された後キャップ５２とを有する。前キャップ５０は、そこを通って空気入口２８および液出口３０が槽２２から突出している（図１）開口部４４を、その前端上に有する。槽シャシ２６は、前キャップ５０に隣接する端すなわち基部(base)を有しており、空気入口２８およびインク出口３０が開口部４４を通って突出するようになっている。開口部４４は壁４５に取り囲まれており、それによって開口部４４が凹み内に配置されている。空気入口２８および液出口３０は、いったんインク容器１２がプリンタのフレーム３８内に適切に挿入されると、それぞれ圧縮機１６およびプリントヘッド１４（図１）と接続するように構成されている。空気入口２８および液出口３０については、以下でより詳細に説明する。
【００１６】
前キャップ５０はまた、壁４５が取り囲んでいる凹み内に配置された別の開口部４６も有する。シャシ２６の基部すなわち端はまた、開口部４６にもさらされている。複数の平らな電気接触パッド(electrical contact pads)５４が、槽シャシ２６上に配置されており、開口部４６内に配置されて、インク容器１２に関連する回路とプリンタ制御エレクトロニクス３２との間の電気接続を行う。接触パッド５４は、長方形で直線的に１行に配置されている。接触パッド５４のうちの４つは情報記憶装置３４に電気的に接続されており、４つは図１に関して説明したインク体積感知回路３６に電気的に相互接続されている。好適な実施例において、情報記憶装置３４は半導体メモリであり、インク体積感知回路３６は誘導感知装置を含む。壁４５は、情報記憶装置３４および接触パッド５４を機械的損傷から保護するのに役立つ。更に壁４５は、不注意で指が接触パッド５４に接触することを最小限にするのに役立つ。接触パッド５４については、図５に関してより詳細に説明する。
【００１７】
好適な実施例において、インク容器１２は、容器１２の前キャップ５０の両側に配置された１つまたはそれよりも多い手がかりおよびガイド用の造作(keying and guiding features)５８、６０を含む。手がかりおよびガイド用の造作５８、６０は、容器１２の両側から外向きに突出して、プリンタのフレーム３８（図２）上の対応する手がかりおよびガイド用の造作すなわちスロットと共に作動し、インク容器１２をプリンタのフレーム３８に挿入している間にインク容器１２を整列させ案内する助けとなる。手がかりおよびガイド用の造作５８、６０はまた、手がかりの機能も果たし、適切なカラーやインクタイプ等の適切なインクのパラメータを有するインク容器１２が確実にプリンタのフレーム３８の指定されたスロットに挿入されるようにする。
【００１８】
後キャップ５２の片側には、ラッチ肩部６２が設けられている。ラッチ肩部６２は、プリンタ部上の対応するラッチの特徴(latching features)に対応して作動し、インク容器１２をプリンタのフレーム３８内に固定し、加圧空気、液体、電気等の相互接続が、高い信頼性で行われるようにしている。ラッチ肩部６２は、重力の基準系に関して下向きに延びる、鋳造したタングである。図４に示すインク容器１２は、座標系６４のＺ軸に沿ってプリンタのフレーム３８（図２）に挿入されるよう配置されている。この向きでは、インク容器１２にかかる重力はＹ軸に沿っている。
【００１９】
図５は、電気接触パッド５４の拡大図である。接触パッド５４に隣接して、直立した案内部材７２がシャシ２６に搭載されている。電気接触パッド５４は２対の接触パッド７８を含んでおり、それぞれの対は、図１に示す体積感知回路３６のうちの一方と電気的に接続されている。パッド７８のそれぞれの対同士の間に間隔を置いて配置された４つの接触パッド８０は、情報記憶装置３４に電気的に接続されている。体積感知接触パッド７８のそれぞれの対は、１行の接触パッド５４の外側に配置されている。接触パッド７８は、留め具８４によってシャシ２６に搭載されているフレキシブル回路８２（図１３）の一部である。体積感知接点７８のそれぞれの対同士の間に配置された４つの中間接点８０は、エポキシやガラス繊維等の非導電性基板８６上に配置された金属導電層である。基板８６上にはまた、メモリ装置３４も搭載されており、基板８６内に形成された導電トレース（図示せず）によって接続されている。メモリ装置３４は、エポキシ等の保護コーティングによって封入して示している。接点８０のある方とは反対側である、基板８６の裏側は、接着材で接着されているか、留め具８４によってシャシ２６に取り付けられている。
【００２０】
図６から、案内部材７２が座標系６４のＺ軸に沿って延びているのがわかる。案内部材７２は、遠端がとがった先細になっている。案内部材７２は、重要な案内機能を果たし、インク容器１２をプリンタのフレーム３８に挿入する間に適切な電気接続が確実に行われるようにしている。図７は、プリンタのフレーム３８内の収容ステーション８９のインク容器のレセプタクルすなわち収容スロット８８内に固定した１つのインク容器１２を示す。インク容器の指示(indicia)９０は、それぞれのインク容器のレセプタクル８８に近接して位置してもよい。インク容器の指示９０は、インク容器１２をインク容器収容ステーション８９内の適切なスロット８８に挿入するためにユーザがカラーを照合する助けとなるような、カラーの見本やインクカラーを示す字句であってもよい。前述のように、図３および図４に示す鍵および案内の特徴５８、６０によって、インク容器１２を誤ったスロット８８内に取り付けることが防止される。インク容器１２を誤ったレセプタクル８８に取り付けてしまうと、カラーが不適切に混ざり合ったり異なるインクタイプのインクが混ざり合ってしまう可能性があり、これらはいずれも、印字品質を不良にしてしまう可能性がある。
【００２１】
インク容器収容ステーション８９内のそれぞれの収容スロット８８は、鍵および案内の特徴すなわちスロット９２とラッチ部９４とを含む。鍵および案内のスロット９２は、鍵および案内の特徴６０（図３）と協同して、インク容器１２をインク容器収容ステーション８８内に案内する。インク容器１２上の手がかりおよびガイド用の造作５８（図３）に対応する手がかりおよびガイド用のスロット９２は、図示されていない。ラッチ部９４は、インク容器１２上の対応するラッチの造作６２とかみ合うように構成されている。手がかりおよびガイド用のスロット９２の幾何学的形状は、レセプタクル８８によって異なっていて、インク容器とレセプタクルとの間の互換性を保証している。
【００２２】
図８は、インク容器収容ステーション８９内の単一のインク容器収容スロット８８を示す。スロット８８は、インク容器１２と相互接続する相互接続部を含む。好適な実施例において、こういった相互接続部は、液入口９８、空気出口９６、および電気的相互接続部１００を含む。相互接続９６、９８、１００のそれぞれは、フローティングプラットフォーム(floating platform)１０２上に配置されている。フローティングプラットフォーム１０２は、コイルばね１０１（図１０Ａ）によって、取り付けたインク容器１２に向かってＺ軸に沿ってバイアスされている。液入口９８および空気出口９６は、それぞれインク容器１２上の対応する液出口３０および空気入口２８（図３）と接するように構成されている。電気的相互接続１００は、インク容器１２上の電気接点５４とかみ合うように構成されている。
【００２３】
挿入中にインク容器１２を案内してインク容器１２とプリンタのフレーム３８との間に適切な相互接続が行われるようにするのは、インク容器１２に関連する手がかりおよびガイド用の造作５８、６０と、インク容器収容ステーション８９に関連した対応する手がかりおよびガイド用の造作９２との間の、相互接続である。更に、インク容器収容ステーション８９内のそれぞれのスロット８８に関連する側壁が、インク容器１２の対応する側壁とかみ合って、スロット８８に挿入する間にインク容器１２を案内し整列させる助けとなる。
【００２４】
図９および図１０Ａは、フローティングプラットフォーム１０２の更なる詳細を示す。プラットフォーム１０２は、インク容器１２をインク容器収容スロット８８に挿入する方向と反対方向に、コイルばね１０１によってバイアスされている（図１０Ａ）。プラットフォーム１０２は、プラットフォーム１０２の動きをＸ、Ｙ、およびＺ軸のそれぞれの方向に制限する機械的拘束（図示せず）に向かってバイアスされている。従って、プラットフォーム１０２は、座標軸６４のＸ、Ｙ、Ｚ軸のそれぞれの方向に動きの程度が制限されている。
【００２５】
プラットフォーム１０２によって、電気コネクタ１００が支持され、プラットフォーム１０２から突出している。電気コネクタ１００は、略長方形であり、２つの側面(lateral sides)１０７、上面および下面、および遠端１０５を有する。端１０５からは、複数の、弾力性を有しばねでバイアスされた電気接点１０４が突出している。電気接点１０４は、薄いワイヤ状の部材であり、インク容器１２に関連した対応する電気接点５４（図３）とかみ合って、インク容器１２をプリンタ制御エレクトロニクス３２（図１）と電気的に接続する。電気コネクタ１００は、その上面上に案内スロット１０６を有する。案内スロット１０６は、互いに対向し収束していく(converging)壁を有する。これらの壁は、協同して、案内部材７２（図５および図１０Ｂ）とかみ合う。案内部材７２は案内スロット１０６とかみ合って、接点１０４を接触パッド５４と適切に整列させる。図１０Ｂは、電気接点１０４と適切に整列した接触パッド５４を示す。
【００２６】
図９および図１０Ａを参照して、液入口９８および気体出口９６は、フローティングプラットフォーム１０２から突出している。液入口９８は、ニードル１０８を取り囲むインク供給スリーブ１１０を含む。ニードル１０８は、その遠端近くにポートを有する。ニードル１０８には、カラー１１１がシールし摺動するようにかみ合う。カラー１１１は、ばね１１３によって、遠端に向かってポートをふさぐように付勢されている。
【００２７】
更に図１０Ａを参照して、インク出口３０は、その遠端に隔壁１２２を有する円筒形の部材である。隔壁１２２は、ニードル１０８を収容するスリットを有する。好適な実施例において、ボール１２４とばね１２６とを含む逆止め弁がインク出口３０内に配置されていて、ニードル１０８を挿入するまでインクの流出を防止している。ボール１２４は、隔壁１２２に当たった状態で固定されており、ニードル１０８によって、隔壁１２２から遠ざかる方向に押される。空気入口２８もまた、スリットのある隔壁１２８を有する円筒形の部材である。
【００２８】
図１１Ａ、図１１Ｂ、および図１５に示すように、シェル２４は、その前端に円筒形の首部１３０を有する、略長方形の部材である。シャシ２６は円形の板すなわち栓であり、シャシ２６の前側が首部１３０の縁と同一平面上にある状態で、シャシ２６が首部１３０に挿入され首部１３０をシールする。槽２２は、シェル２４内にぴったりと合った、つぶれることのできるバッグ等のつぶれることのできる槽である。槽２２の開口部は、シールするようにシャシ２６に接合されている。シャシ２６は、シェル２４およびキャップ５０、５２と共に、槽２２用のハウジングを規定している。シェル２４は気密であり、槽２２を取り囲む空間内に圧力チャンバ１３２を作り出している。圧力チャンバ１３２には、空気入口２８が通じている。図１２を参照して、槽２２の対向する両外側には、硬い補強材のプレート１３４が取り付けられている。インク容器１２の外部シェル２４は、柔軟性を有する槽２２に対してシールされており、従って、圧力容器としての役割を果たす。使用中、外部シェル２４を加圧することによって、つぶれることのできる槽２２を加圧することができる。
【００２９】
２つの誘導インク体積センサコイル３６は、フレキシブル回路８２の互いに対向する脚部上に形成されている。コイル３６はそれぞれ、センサ接点７８（図３）の１つの対に接続された２つのリード線１３８（図１３）を有する。コイル３６のうちの一方は槽２２の一方の側に配置され、他方は反対側に配置されている。印字システム１０に接続すると、制御装置３２（図１）は、コイル３６の一方に時間変化電流信号を供給する。この時間変化電流によって、他方のコイル３６に電圧が誘導され、その大きさは、コイル３６同士の間の離間距離が変化するにつれて変化する。インクが用いられるにつれて、槽２２の互いに対向する側壁部は一緒になってつぶれ、コイルの対の電磁結合すなわち相互インダクタンスが変化する。結合におけるこの変化が制御装置３２によって感知され、制御装置３２はその結果としてインクレベルを推測する。更に、制御装置３２はまた、インク容器１２を取り付けるときに、コイル３６のうちの一方に通じる２つの接触パッド５４同士の間が電気的に導通しているかどうかを判定することによって、導通チェックも行う。
【００３０】
インク容器１２はそれぞれ、情報記憶装置３４によって提供されるデータの形で表される、独自のインク容器に関する特徴を有する。このデータは、その取り付けたインク容器１２に合わせてユーザがプリンタ１０を再構成する必要なしに、自動的にインク容器１２からメモリ装置３４を経由して印字システム１０に提供される。メモリ装置３４は、保護セクション、一度だけ書き込めるセクション(write-once section)、および何度も書き込み／消去ができるセクション(multiple write/erase section)を有する。カートリッジ１２を最初にプリンタ１０内に取り付けると、制御装置３２が、メーカの識別、部品の識別、システムの係数、整備モード(service mode)、およびインク供給容器の大きさ等のインク容器情報を読み出す。印字システム１０はコイル３６のうちの一方に通電し、他方の（受信(receiving)）コイル３６から初期受信コイル電圧を読み出す。受信コイル３６からのこの初期受信コイル電圧は、インク容器１２がフルの状態を示す。印字システム制御エレクトロニクスは次に、初期受信コイル電圧を示すパラメータを、メモリ装置３４の保護部上に記録する。次に印字システム制御エレクトロニクスは、書き込み保護のフィーチャー(feature)を開始して、メモリの保護された部分における情報が変えられないことを保証する。
【００３１】
一度だけ書き込めるセクションは、メモリの、制御装置３２が一度だけ書き込むことができる部分である。何度も書き込み／消去ができるセクションは、一度よりも多くデータを書き込むことができる。このセクションにおいてデータを上書きすると、前に記憶していたデータが消去される。
【００３２】
インク容器１２を印字システム１０に挿入すると、制御装置３２は、様々な印字機能を制御するためのパラメータ情報をメモリ装置３４から読み出す。例えば、制御装置３２は、パラメータ情報を用いて、残っているインクの推定量を計算する。残っているインクが低インクしきい値体積よりも少ない場合には、そのことを示すメッセージがユーザに提供される。更に、インク容器１２内のインクがしきい値体積よりも少ない場合には、制御装置３２は印字システム１０をディセーブルして、インクの供給なしでプリントヘッド１４が動作するのを防止することができる。インクなしでプリントヘッド１４を動作すると、その結果、プリントヘッドの信頼性が低下したり、プリントヘッド１４が悲劇的な故障をしてしまう可能性がある。
【００３３】
動作において、制御装置３２は、インク容器１２に関連するメモリ装置３４から、初期体積情報を読み出す。印字中にインクが用いられるにつれて、インクレベルは制御装置３２に監視され、メモリ装置３４はインク容器１２に残っているインクに関する情報を含むように更新される。その後制御装置３２は、メモリ装置３４を経由してインク容器１２内の送出可能なインクのレベルを監視する。好適な実施例において、データは、接地に関する単一のデータラインを用いて、順次プリンタ１０とメモリ装置３４との間で転送される。
【００３４】
好適な実施例において、体積情報は以下のものを含む。すなわち、（１）メモリの書き込み保護部における初期供給サイズのデータ、（２）メモリの一度だけ書き込める部分に記憶された粗いインクレベルのデータ、および（３）メモリの何度も書き込み／消去ができる部分に記憶された精密なインクレベルのデータ、である。初期供給サイズのデータは、インク容器１２内に最初存在している送出可能なインクの量を示す。
【００３５】
粗いインクレベルのデータは、多数の一度だけ書き込めるビットを含む。こういったビットはそれぞれ、インク容器１２内に最初存在している送出可能なインクのうちの何分の１かに対応している。第１の好適な実施例において、８つの粗いインクレベルのビットのそれぞれが、インク容器１２内に最初ある送出可能なインクの８分の１に対応している。以下の説明において用いる第２の好適な実施例において、７つの粗いインクレベルのビットのそれぞれが、インク容器１２内に最初ある送出可能なインクの８分の１に対応し、１つの粗いインクレベルのビットが、インク切れ状態に対応する。しかし、粗いインクレベルのカウンタに所望される精度によって、これよりも多いまたは少ない粗いビットを用いてもよい。
【００３６】
精密なインクレベルのデータは、インク容器１２内に最初存在している送出可能なインクの体積の８分の１のうちの何分の１かに比例する、精密なビットの二進数を示す。従って、精密なビットの二進数全体の範囲は、１つの粗いインクレベルのビットと同等である。これについては、以下で更に説明する。
【００３７】
印字システム１０は、初期供給サイズのデータを読み出して、インク容器１２内に最初存在している送出可能なインクの量すなわち体積を計算する。プリントヘッド１４が噴出する滴体積は、各パラメータをベースにして印字システム１０が決定する。インク容器１２内の送出可能なインクの初期体積、およびプリントヘッド１４の推定滴体積を用いて、印字システム１０はそれぞれの滴が初期送出可能インク体積のうちの何分の１を表すかを計算する。これによって、印字システム１０は、送出可能なインクの初期体積のうちの、インク容器１２内に残っている何分の１かを監視することができる。
【００３８】
印字中、印字システム１０は、プリントヘッド１４が噴出したインク滴の数に等しい滴カウントを維持する。印字システム１０は、少量、通常１ページ、を印字した後、滴カウントを精密なビットの二進数の値に変換する。この変換は、精密なビットの二進数全体の範囲が、インク容器１２内の送出可能なインクの初期体積の８分の１に対応する、という事実を利用している。精密なビットの二進数の値をフルにデクリメントまたはインクリメントする度に、印字システム１０は、粗いインクレベルのビットのうちの１つをセットするように書き込みを行う。粗いインクレベルのビットのそれぞれはメモリ装置３４の一度だけ書き込めるセクションにあり、これらのビットおよび対応するインクレベルの値を変えることはできないからである。
【００３９】
印字システム１０は、粗いインクレベルのビットと精密なインクレベルのビットとを定期的に照会して、インク容器１２内に残っているのが初期送出可能インクの何分の１であるかを判定する。すると印字システム１０は、印字システム１０のユーザに、インク容器１２内のインクレベルを示す「ガス計器(gas gauge)」その他の表示を提供する。好適な実施例において、印字システムは、第６の粗いインクレベルのビットがセットされると、「低インク警告」を行う。また、好適な実施例において、印字システムは、インク容器１２のインクが略枯渇すると、第８の（最後の）粗いインクレベルのビットをセットする。この最後の粗いインクレベルのビットは、「インク切れ」ビットと呼ばれる。粗いインクレベルのビットを照会すると、印字システムは、インク切れビットのセットを、インク容器１２についての「インク切れ」状態であると解釈する。
【００４０】
体積は、インク使用の第２の段階の間においてのみ、誘導センサコイル３６（図１２）で感知される。第１の段階の間は、精密なカウンタと粗いカウンタの両方が用いられる。インク滴は、メモリ装置３４の精密なカウンタ部にカウントされ記録される。精密なカウンタがフルにインクリメントまたはデクリメントする度に、別の粗いカウンタのビットがセットされる。第２の段階の間は、インクレベルセンサコイル３６のみを用いる。受信コイル３６からの電圧出力は、メモリ装置３４上に記録されているパラメータが示す電圧レベルと比較される。パラメータが示す電圧出力は、メモリの書き込み／消去部上に記録される。連続する読み出しのそれぞれが、エラーチェック技術として直前の読み出しと比較され、コイルの誤動作(malfunction)を検出できるようにしている。
【００４１】
印字システム１０において、プリンタ１０とメモリ装置３４との間のデータ転送は、接地に関する単一のデータライン上で順次行われる。上述のように、インク容器１２内のインクが枯渇していく間に、メモリ装置３４は、その初期状態および現在の状態を示すデータを記憶する。プリンタ１０は、メモリ装置３４を、残っているインクの体積を示すように更新する。送出可能なインクの大部分または略すべてが枯渇してしまうと、プリンタ１０は、インク容器１２が「インク切れ」信号を供給することができるように、メモリ装置３４を変える。プリンタ１０は、インク容器１２での印字を停止することによって応答してもよい。その時点で、ユーザは新しいインク容器１２や、本発明に従って一新されたインク容器を挿入する。
【００４２】
インクが枯渇した後も、容器１２は潜在的に、新しい供給インクを補充すれば、更に用いることができる。しかし、こういったインク容器１２は、１度だけ用いるように設計されている。メモリ装置内に記憶された情報が、再充填前に槽内にあったインクの量を示しているからである。再充填し再びプリンタ上に取り付けても、メモリ装置３４内のデータは、再充填前に入っていたインクの体積を依然として示すであろう。メモリ装置３４が知らせる低インク警告は、不正確なために、ユーザにとって無意味になろう。ユーザは、メモリ装置の様々な利点や安全装置を奪われる。その結果として、槽は再充填用に設計されてはいない。図１４ないし図１６に関して説明する本発明は、こういったインク容器１２を再使用する方法および装置である。
【００４３】
図１４を参照して、インク容器１２を一新する本発明の方法を示す。方法は、ステップ１７０で示すように、初期インクが少なくとも部分的に枯渇したインク容器１２が生じることによって開始する。インク容器１２は、１つまたはそれよりも多いインクジェットのプリントヘッド１４に、インクを供給することによって、枯渇する。インクがプリントヘッド１４に供給されると、インク容器１２に関連するメモリ装置３４は、インク容器１２内に残っているインクを判定するための情報で更新される。
【００４４】
ステップ１７２で表すように、最初のインクとは異なる新しいインクの源が液出口３０に設けられて、液槽２２を再充填する。液槽２２は、インクが供給されるにつれて膨張し、圧力チャンバ１３２内の空気と置き換わる。ステップ１７４で表すように、圧力チャンバ１３２内の圧力を開放するために、空気入口２８を通って空気が開放される。ステップ１７６で表すように、メモリ装置３４が枯渇状態を示す信号を印字システム１０に供給しないよう、メモリ装置３４がディセーブルされる。ステップ１７８で表すように、液槽２２内のインク体積の増大を示す新しい信号源が設けられる。好適な実施例において、新しい信号源は、再充填ステップ１７２の後の、印字に利用可能なインク体積の増大を示す。最後に、ステップ１８０において、インク容器１２が再取り付けされ、インク容器１２と印字システム１０との間の液体的、空気的、および電気的接続が確立される。すると、再充填された槽２２内の新しいインクは、管路２０を経由し、プリントヘッド１４が利用できるようになる。更に、新しい信号源は、印字システム制御エレクトロニクス３２が利用できるようになり、印字システム制御エレクトロニクス３２に情報を提供して、ステップ１７２において供給された新しいインクで印字できるようにすることができる。
【００４５】
次に図１５および図１６を参照して、インク容器１２を充填する方法および装置を示す（図１４のステップ１７２およびステップ１７４）。インク容器１２を一新するのに、つぶれることのできる槽２２に交換インクを供給する。交換インクが供給されるにつれて、槽２２は膨張し、圧力容器２４と槽２２との間の圧力チャンバ１３２内の空気と置き換わる。圧力チャンバ１３２への加圧を回避し、インク流量を最大限にするために、チャンバ１３２から空気入口２８を経由して圧力容器２４の外側の位置への空気の流路が確立される。
【００４６】
インクがインク容器１２に導入されると、シール部材１２４が、隔壁１２２に接触しているシール位置から非シール位置に動く。非シール位置において、シール部材１２４は、液出口３０の遠端から遠ざかる方向に、中空のボス１２３内へと直線的に変位する。同時に、隔壁１２２を放射状に変位させることによって、隔壁１２２内に開口部すなわち経路が確立される。これを行う方法のひとつは、中空のニードル等の中空の管路を隔壁１２２を貫いて挿入して、この中空の管路が、シール部材１２４を直線的に変位し、隔壁１２２を放射状に変位するようにする、というものである。次に、インク源と槽２２との間に、インクの流れが確立される。するとインクは、インク源から、隔壁１２２内の経路、シール部材１２４、およびボス１２３を通り、槽２２へと流れる。インクの流れを一層よくするために、インク源を加圧してもよい。
【００４７】
再充填動作中に圧力チャンバ１３２から空気が迅速に移動することができるようにするために、隔壁１２８を放射状に変位させることによって、隔壁１２８内に開口部すなわち経路を確立してもよい。これを行う方法のひとつは、中空のニードル等の中空の管路を隔壁１２８を貫いて挿入する、というものである。次に空気の流れが確立され、空気が、圧力チャンバ１３２から、中空のボス１２９および隔壁１２８内の開口部を通り、空気収集領域へと流れるようにする。様々な他に採り得るものがあるが、例えば、空気収集領域は大気外すなわち真空源(outside atmosphere or a source of vacuum)であってもよい。槽２２を再充填する時、圧力チャンバ１３２に印加される真空源によって、インクの流れが更によくなる。
【００４８】
次に図１６を参照して、インク容器１２用再充填装置の例示的実施例を示す。好ましくはインクスリーブ１４２およびベントスリーブ１４４を有する再充填アダプタ１４０が用いられる。インクスリーブ１４２とベントスリーブ１４４とは管状部材であり、インク出口３０および空気入口２８を覆って摺動する開いた下端を有する。インクスリーブ１４２は、内部に中空のニードル１４６が配置されており、この中空のニードル１４６は、遠端近くにポート１４７を有する。シールカラー１４８がシールするようにニードル１４６とかみ合い、ポート１４７をふさぐ閉位置と、図１６に示す開位置との間で摺動するように動く。開位置において、インクはニードル１４６を通ってポート１４７から流出することができる。コイルばね１５０がシールカラー１４８を閉位置に付勢している。ニードル１４６は、管路１５２によってインク槽すなわちタンク１５６に接続されている。管路１５２内には好ましくはポンプ１５４が接続されていて、インクを圧力下でタンク１５６からくみ上げる。ベントスリーブ１４４内には、中空のニードル１５８または管状部材が搭載されている。
【００４９】
再充填するには、アダプタ１４０がインク出口３０および空気入口２８の上に配置される。ニードル１４７が隔壁１２２のスリットを刺し貫き、ボール１２４を押し下げて、逆止め弁を開く。ニードル１５８は、隔壁１２８のスリットを刺し貫き、圧力チャンバ１３２を大気に通気する。ポンプ１５４がオンになって、矢印で示すように、インクがタンク１５６から槽２２内にくみ上げられる。槽２２の容積が膨張することによって置き換えられる圧力チャンバ１３２内の空気は、ニードル１５８を通って大気に通気される。いったん槽２２を再充填すると、アダプタ１４０は取り外される。
【００５０】
インクを再充填するのに加えて、メモリ装置３４（図５）に関する一新（図１４のステップ１７６およびステップ１７８）も行って、メモリ装置３４がこれまで提供してきた利点が依然として存在するようにするべきである。メモリ装置３４の一新については、その参照によって本明細書に組み込まれる米国特許出願番号第０９／０３４，８７５号においてより詳細に説明している。シャシ２６上に配置された元のメモリ装置３４は、インク容器１２の少なくとも部分的に枯渇したインクレベル状態を示す、データ信号の第１の源を提供する。すなわち、上述のとおり、メモリ装置３４は、低減したインクレベルまたはインク切れ状態を反映するように印字システムによって変更された、メモリの一度だけ書き込める部分に記憶された粗いインクレベルのデータを含む。従って、インク容器１２を再充填すると、その結果、残っているインクの量は変化するが、指示された粗いインクレベルは変化しない。従って、メモリ装置３４は正確な残りインク情報を提供していないことになり、その結果、不適切な低インク状態信号が出てしまう。更に、再充填したインクは、メモリ装置３４が示すのと同じインクのパラメータ（すなわち、密度、着色剤、溶剤、添加物、等の組成物の要因）を必ずしも有しているわけではないので、印字システム１０は、この再充填したインクを適切に補償して高い印字品質を保証することができないかもしれない。
【００５１】
メモリ装置３４を一新するのに、カートリッジ１２が再び取り付けられても（図１４のステップ１７６）、メモリ装置３４内に以前から存在するデータを、プリンタ１０と更にやり取りすることはできなくなる。１技術において、メモリ装置３４内のすべてのデータが消去される。これは、メモリ装置３４をＸ線や電界等のエネルギー源にさらすことによって行うことができる。このエネルギー源が十分なら、メモリ装置３４内のデータがリセットされる。次にインク容器１２の槽を再充填する。そうすると、メモリ装置３４を、再充填したインク容器１２のパラメータを反映するように再プログラムすることができる。印字システム１０に取り付けると、印字システムは、元のインク容器と同様の方法で、インク容器１２と共に動作する。
【００５２】
他の一新する方法において、メモリ装置３４はディセーブルされ、ほぼ同一のメモリ装置またはエミュレータと交換される。新しいメモリ装置３４は、元のメモリ装置３４のエミュレータすなわち略レプリカであってもよい。エミュレータとは、プリンタ１０と情報を交換する、メモリ装置３４と機能的に同等である電子回路のことである。エミュレータは、機能的には同等であるが、構造は非常に異なっていてもよい。エミュレータは、メモリとしての機能を果たす部分を持つこともあり(likely)、槽２２の容積、インクのタイプ、カラー、等を示す情報を提供することもある。エミュレータは、オプションで、新しい供給インクが供給される度等、元のメモリ装置３４とは異なる方法でリセットされてもよい。更に、エミュレータは、槽２２内のインクの実際の状態に関わらず動作することができるようにする情報をプリンタ１０に提供するように構成されていてもよい。
【００５３】
エミュレータや新しいメモリ装置等の新しい信号源には、プリンタ１０が適切に動作するのに必要なデータが提供されるべきである。新しい信号源は、単一のワイヤ入力／出力を通じて、順次プリンタ１０と情報をやり取りすることができるべきである。新しい信号源が提供するこのデータは、プリンタ１０が、利用可能なインク体積の指示を行うのに用いる。
【００５４】
インク容器１２を一新する１技術において、第１のメモリ装置３４はシャシ２６（図５）から取り外される。基板８６は、メモリ装置３４および接触パッド８０と共に１ユニットとして、シャシ２６からてこで上げるその他の方法で取り外してもよい。新しいメモリ装置３４またはエミュレータと接触パッド８０とを有する新しい基板８６は、シャシ２６の、元の基板８６、メモリ装置３４、および接触パッド８０が保持されていたのと同じ場所に固定されてもよい。新しい基板８６は、留め具や接着材によって固定してもよい。フレキシブル回路８２上に配置され誘導コイル３６に接続された体積感知接触パッド７８を取り外す必要はない。
【００５５】
または、新しい１組の接触パッド８０のみを含む基板８６をシャシ２６上に搭載してもよい。新しいメモリ装置３４またはエミュレータは、インク容器１２上の他の場所すなわち離れた場所に搭載して、リード線で新しい１組の接触パッド８０と接続してもよい。
【００５６】
他の一新する方法では、元の基板８６、メモリ装置３４、および接触パッド８０が所定位置のままでいることができる。新しい基板８６は、新しいメモリ装置３４および接触パッド８０と共に、元のメモリ装置３４および接触パッド８０の上に接合される。基板８６の材料は、電気的絶縁体である。従って、基板８６によって、新しい接触パッド８０は、元の接触パッド８０および元の接触パッド８０を元のメモリ装置３４に接続していた元の基板８６における導電トレースから絶縁される。元の接触パッド８０は、新しい基板８６に覆われてプリンタ接点１０４（図９）との電気的係合から絶縁されているので、係合することができない。
【００５７】
他の一新する方法において、元の接触パッド８０のうちの使用可能な部分は所定位置のままであり、元のメモリ装置３４から電気的に分離される。この方法において、好ましくは、ナイフ等の鋭利な物体で基板８６を貫き接触パッド８０を横切って、切り傷がつけられる。この切り傷によって、基板８６は、保持される部分と使い捨ての部分とに分けられる。保持される方の部分は、接触パッド８０のうちのかなりの部分を含む。基板８６の使い捨ての方の部分は、メモリ装置３４と、それに隣接するほんの少しの接触パッド８０とを含む。この切り傷は、基板８６の保持される方の部分上に含まれる接触パッド８０の部分と、メモリ装置３４の４つの端子との間の電気的導通を切断する。基板８６の保持される方の部分上の接触パッド８０の大きさは元の接触パッド８０よりも小さいが、プリンタ接点１０４（図９）と接続するには十分な大きさである。
【００５８】
通常、次に、シャシ２６から基板８６の使い捨ての方の部分を、第１のメモリ装置３４と接触パッド８０のその上に含まれる部分と共に、取り外す。すると、新しいメモリ装置３４を、その端子を元の接触パッド８０に接続した状態で、基板の保持される方の部分の上に含まれる元の接触パッド８０に隣接してまたはその上に搭載することができる。オプションで、新しいメモリ装置３４を、凹み（図３）以外のハウジング上のどこか他の場所に搭載したり、プリンタ１０からさえ離れた場所に搭載して、リード線で元の接触パッド８０に接続してもよい。または、基板８６の保持される方の部分上の接触パッド８０を、離れて配置したエミュレータまたはメモリ３４に取り付けたリード線に接続してもよい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、いくつか利点を有する。単一使用の（使い捨て式）インク容器を液体的に一新するこういったいろいろな(alternate)方法によって、こうしたインク容器を再充填し、廃棄前に何度も用いることができるようになる。インク容器１２を電気的に一新することによって、再充填後に槽２２内に収容されるインク体積を印字システム１０に提供して、印字システム１０が再充填インクの使用を監視することができるようになる。再充填に用いた交換インクが元のインクと異なる（着色剤、溶剤、添加物、等が異なっていたり、成分の濃度が異なっている等）場合には、新しい信号源３４がこの変化を反映することができる。新しい信号源３４を有するインク容器が印字システム１０内に取り付けられると、印字システム１０は、インクの変化に関してユーザに警告を行うこともできる。これは、取り付けたインクのタイプや源を示す、印字システム１０やコンピュータの画面が表示するメッセージの形であってもよい。このようなメッセージは、槽２２内に収容されているインクが既知の源または組成のものであるかどうかを示してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 元の備品(original equipment)のインク送出システムを有する印字システムの概略図である。
【図２】 図１に関して説明される印字システムを組み込んだプリンタの等角図である。
【図３】 図１の印字システムのインク容器の端面等角図である。
【図４】 図３のインク容器の側面図である。
【図５】 図３のインク容器の部分拡大基端面図(proximal end view)である。
【図６】 図３のインク容器の、図５の６−６線側断面図である。
【図７】 インク容器のレセプタクル(receptacles)を示す、図２のプリンタの一部の部分拡大等角図である。
【図８】 図２のプリンタの、図７の８−８線部分拡大等角断面図である。
【図９】 図２のプリンタのインターフェース部の、拡大等角図である。
【図１０Ａ】 取り付けたインク容器の部分断面図も示す、図９に示すプリンタのインターフェース部の図９の１０Ａ−１０Ａ線部分断面図である。
【図１０Ｂ】 図１０Ａのプリンタの、図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線拡大断面図である。
【図１１Ａ】 遠端から示した、図１０Ａおよび図１０Ｂのインク容器の部分組立分解等角図である。
【図１１Ｂ】 基端から示した、図１０Ａおよび図１０Ｂのインク容器の部分組立分解等角図である。
【図１２】 図１０Ａおよび図１０Ｂのインク容器の、更なる組立分解等角図である。
【図１３】 インク容器から取り外して示した、図１０Ａおよび図１０Ｂのインク容器の誘導液レベルセンサ(inductive fluid level sensors)を示す、拡大側面図である。
【図１４】 インク容器１２を一新する方法を示すフローチャートである。
【図１５】 前キャップ(leading cap)を取り外した状態の、図１０Ａおよび図１０Ｂのインク容器の断面図である。
【図１６】 前キャップを取り外した状態の、インク再充填中のインク容器を示す、図１０Ａおよび図１０Ｂのインク容器の断面図である。

Claims (5)

1. 再充填アダプタと第２のインク容器内の新しいインクの供給部とを用いて、第１のインク容器を再充填する方法であって、該再充填アダプタはインクスリーブとベントスリーブとを含み、該インクスリーブは、前記第２のインク容器の新しいインクの供給部に接続するためのインク入口ポートと再充填されるインクを前記第１のインク容器へと送るためのインク出口ポートとを有する第１の流体管を含み、該ベントスリーブは、前記第１のインク容器につながる空気入口と空気収集領域に液通する空気出口とを有する第２の流体管を含んでおり、
   （ａ）前記再充填アダプタの前記インクスリーブの前記インク出口ポートを、前記第１のインク容器のインク出口に接続するステップと、
   （ｂ）前記ベントスリーブを前記第１のインク容器の空気入口に接続するステップと、
   （ｃ）前記再充填アダプタの前記インクスリーブの前記インク入口ポートを、前記第２のインク容器に接続するステップと、
   （ｄ）前記第２のインク容器から前記第１のインク容器へと前記アダプタを通って前記インクを流して、前記アダプタを通って前記第１のインク容器から同時に空気を流すようにするステップと
   を含むことによって、インクで前記第１のインク容器を再充填する方法。
2. 前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｂ）の接続するステップを同時に行う請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のインク容器内に含まれる前記インクを加圧して、前記インクスリーブを通って前記第２のインク容器から前記第１のインク容器へと前記インクを流すことをさらに含む請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１のインク容器が再充填された時点で前記アダプタを取り除くステップをさらに含む請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. インクジェット印字システムのインクジェットプリントヘッドにインクを提供するインク容器を一新する方法であって、該インク容器が、インクジェット印字システムのインクジェットプリントヘッドに液通する液入口に着脱可能に結合でき、隔壁を含む液出口と、液槽と、前記インク容器内のインクの特性に関する情報を前記印字システムに通信するための、前記インク容器に搭載された電気接触パッドに接続されたメモリ装置とを含んでおり、
   前記隔壁の内面からシール用ボールを変位させるステップと、
   前記液出口にインク源を結合するステップと、
   前記インク源から前記シール用ボールを通り液槽へのインクの流れを確立するステップと、
   イネーブル情報を前記印字システムに提供して、前記印字システムが作動できるようにするために、前記メモリ装置を一新するステップと
   を含んでなり、
   前記インク容器が外部ハウジングによって形成される圧力チャンバを含んでおり、前記圧力チャンバと前記外部ハウジングの外側領域との間に空気の流れを確立しており、
   前記インク容器が前記圧力チャンバと前記外部ハウジングの外側領域との間を連絡する空気入口を含んでおり、前記空気入口に管路を接続することと、前記圧力チャンバから前記空気入口を通り前記管路への空気の流れを確立して前記液槽へのインクの流れを高めることとを含むものである、インク容器を一新する方法。

Images