JP4448563B2 - インク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、一般に、インク・ジェット印刷の技術分野に関するものであり、特に、インク・ジェットプリントヘッド群に対するインクの供給及びインクの圧力制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インク・ジェット技術は、比較的に順調に開発されて来た。この技術の根本原理は、W.J.Loyd及びH.T.Taub共著のOutput Hardcopy Devices (Ed.R.C.Durbeck and S.Sherr,Academic Press,San Diego,1985)の第12章における”Ink-Jet Devices ”，Hewlett-Packerd 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), 及びVol.45,No.1,(Februrary 1994)等に種々記載されている。
【０００３】
代表的なサーマルインク・ジェットプリントヘッドは、インク・レザーバからインク液、例えば、溶媒に溶解又は分散された着色剤を受容する発射室列と合体するプリントヘッド支持体に取り付けられる精密に形成されたノズル列を有している。前記各発射室は、”発射抵抗器”として知られている薄膜抵抗器を、インクが該抵抗器と前記ノズルとの間に収集されるように前記ノズルに対向して配設されている。
電気的印刷パルス列がサーマルインク・ジェット発射抵抗器を加熱すると、前記抵抗器近傍の前記インクの微小部分が蒸発し、前記プリントヘッドからインクの液滴を発射する。前記ノズル群はマトリクス配列に配置される。各ノズルを適正に連続作動させることは、前記プリントヘッドが紙のような前記印刷媒体を通過すると、文字又は像を前記紙上に形成させる。
【０００４】
インク供給系は、前記インクが前記ノズル群から漏出しないように前記プリントヘッドに対し”背圧”として知られている微小の真空を与える。このような背圧を与えないと、前記インクは前記印刷媒体上にあるいはプリンタ機構内に漏れ出す。しかしながら、前記背圧は、前記発射抵抗器に電圧が印加された場合、該抵抗器が前記背圧に打ち勝って、一貫した且つ予測し得る方法でインク液滴群を発射するに足る微小なものである。通常、この真空は、大気圧よりも約２〜３インチ（１インチは約２．５センチメートル、以下インチの説明は省略）水柱である。
【０００５】
前記背圧の調整は、プリント・カートリッジの設計における発展のために、近年一層重要になって来た。可動部品の質量及び作動中のインク容量は、より単純な駆動機構が使用されるように減少されつゝある。質量の減少は、作動中に前記発射抵抗器群による発熱を吸収すべき前記プリントヘッド周りの材料の容量を減少してしまった。
その結果、前記発射抵抗器群からの熱移動が慎重に扱われないと、前記インク及び前記プリントヘッドが温度における大幅な変動を受け易くなる。この温度変動は、又、前記インクが加熱及び冷却されると、前記背圧に大幅な変動をもたらしている。その正味の結果は、これらの全ての変動がプリント品質に影響を与えることである。
【０００６】
圧力波動を静めたり、伝播する圧力波に対する衝撃吸収手段として作用するために、アキュムレータが液圧装置に多用されている。これらの用途において、窒素又は空気のような圧縮ガスが使用され、前記ガスは必要に応じて交互に圧縮と減圧がなされる。インク・ジェット印刷装置における一使用例が、Bader 等による米国特許第4,223,323 号に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなアキュムレータは、前記ガスが交互に圧縮と減圧され得る圧力範囲では良好に作動するが、前記ガスが圧縮されない場合、殆ど影響を及ぼさない。
【０００８】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解消し、前記プリントヘッドへの前記インク供給圧力を一定に保てるように、前記インクの温度変化に応じて前記インク収容量を変化させるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、印刷媒体上にインクを印刷するためのインク・ジェットプリントカートリッジにおける前記インクを略一定した圧力に保つための装置であって、前記プリントカートリッジ内のインク・ジェットプリントヘッド、前記プリントヘッドに連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッドに前記インクを送液するための手段、及び前記インクが略一定した圧力に維持されるように、前記インクの温度が変化するにつれて、前記収容手段の容量を変化させるための前記プリントヘッドに対し実効的に連結された流体アキュムレータ、から成ることを特徴とするインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータによって達成される。
【００１０】
本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、プリントヘッド用のインク封じ込み部を形成する流体アキュムレータを具備している。前記アキュムレータは、前記インクが前記プリントヘッドへの前記インク供給圧力を略一定に保てるように、前記インクの温度変化に応じて前記インク収容量を変化させている。
【００１１】
本発明の他の実施態様におけるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、圧力P1で前記インクを収容するインクレザーバ、前記圧力P2で前記インクを印刷媒体上に印刷するインク・ジェットプリントヘッド、及びそれが前記インクレザーバから前記インクを前記圧力P1で受け、前記プリントヘッドに前記圧力P2で前記インクを供給するように、前記インクレザーバ及びプリントヘッドに夫々連結される圧力調節器、を夫々具備して成り、前記圧力P1が前記圧力P2よりも大であり、前記流体アキュムレータは、前記インクの温度変化に応じて前記プリントヘッドに供給される前記インクが、略一定の圧力を保てるように、前記プリントヘッドに実効的に連結されている。
なお、本発明の他の局面及び利点は、本発明の原理を例示した添付図面を参照して以下に詳述する説明から明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施態様におけるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、添付した各図面に示されているように、インクをインク・ジェットプリントヘッドに略一定の圧力で供給するための装置を具現化したものである。
【００１３】
図１を参照すれば、参照数字12は、作動指令でインク液滴16を発射するプリントカートリッジ14を具備しているプリンタを全体的に示している。前記インク液滴16は紙のような印刷媒体18上にイメージを形成する。前記印刷媒体18は、該印刷媒体18を引き出す二本のプリントローラ20,21 及びモータ21によって前記プリントカートリッジ14に対して横方向に移動される。前記プリントカートリッジ14は、駆動ベルト23及びモータ24によって前記印刷媒体18を横切って前後に駆動される。
前記プリントカートリッジ14は、電気回路26による指令で電圧が印加される複数の発射抵抗器（図示せず）を内蔵している。前記電気回路26は、前記プリントカートリッジ14が前記各ローラ20,21 によって移動される前記印刷媒体18に対し横方向に移動するにつれて、前記インク液滴16が前記印刷媒体18上にイメージを形成するように、前記発射抵抗器を連続的に印加する。
【００１４】
更に、図１を参照すれば、インクがインクレザーバ30から前記プリントカートリッジ14に供給されている。前記インクレザーバ30は固定していて、柔軟性を有するものであるか、あるいは加圧されたものであっても良い。前記インクは、複動弁36によって導管34に対し取り外し自在に取り付けられた一体形連結部32によって前記インクレザーバ30から供給される。
前記一体形連結部32は、前記インク供給が終了したら、前記インクレザーバ30を交換できるようになっている。前記インクレザーバ30内の前記インクは、前記プリントカートリッジ14の最大インク流出条件を満たすために必要な前記導管34を介したインクの流量を維持するに足る圧力P1に保たれていて、該圧力P1は−20インチ〜＋100 インチ水柱である。
【００１５】
前記圧力P1も又、前記導管34の口径及び長さよって左右される。前記導管34は、前記インクレザーバ30に対する前記プリントカートリッジ14の動きを容易にするため略ヘリカル状に形成されている。前記一体形連結部32が前記導管34から分離されると、前記複動弁36は、空気が装置内に導入されないように両開口部を同時に閉止する。又、前記一体形連結部32が前記導管34に連結されると、前記複動弁36は、前記一体形連結部32及び導管34を同時に開口し、空気が装置内に導入されることなく前記インクレザーバ30と前記プリントカートリッジ14間に前記インクの流通を可能にする。
【００１６】
図１の前記導管34は、作動中前記プリントカートリッジ14を詰まらせる異物を捕集する粒子フィルタ37まで延長されている。仮に前記空気が前記インクレザーバ30、前記複動弁36、あるいは前記導管34に導入されても、前記空気が前記プリントカートリッジ14中に流れ、前記粒子フィルタ37を詰まらせたり、インクの流動を妨げないように、前記粒子フィルタ37が、インク圧力調節器の高圧側に配設されている。
【００１７】
図１の前記プリンタ12は又、前記プリントカートリッジ14のノズル群（図示せず）上に真空を与えることが可能なサービス・ステーション40を具備している。
前記サービス・ステーション40は、前記ノズル群に係合して密封する変形可能なキャップ42を具備している。前記キャップ42は、弁45によって真空源44に連結されている。前記サービス・ステーション40は、真空が前記ノズル群上にに与えられて、前記インクが前記ノズル群を通して前記プリントカートリッジ14から吸引される前記キャップ42上へ前記プリントカートリッジ14を向けることによって作動する。
【００１８】
図１の前記プリントカートリッジ14は、図２及び図３に分解して示されている。前記プリントカートリッジ14は、二枚の接触して重ね合わさった平板 50,50’から形成される上板47を具備している。前記各平板 50,50’は、前記上板47内に前記インク用の内部中空流路54を形成している。前記内部中空流路54は取り入れ管48を受容し、図５のインク・オリフィス49まで延長され、前記プリントカートリッジ14内に前記インクを分散させる。
前記上板47の前記平板 50 は、外気に通じる小さな空気抜け孔53を有している。前記上板47の前記平板50’は、充分に大きな口径の丸孔51を有している。図５の前記丸孔51を横切り流体密封を形成するダイアフラム52が、前記各平板 50,50’間に挟持され液封されている。従って、前記ダイアフラム52の外周縁部は、空気及びインクに対し封止される。
【００１９】
前記ダイアフラム52は、該ダイアフラム52が空気及びインクに対し非浸透性であるようなポリエチレンあるいはポリフッ化ビニリデン樹脂から形成される。前記ダイアフラム52は、変形可能で可撓性を有しているが、弾力性あるいは非弾力性であっても良い。前記ダイアフラム52の表面を横切って差圧が生じると、図４〜図６に示されているように前記ダイアフラム52が前記プリントカートリッジ14内に拡張する。前記ダイアフラム52の上側は、前記空気抜き孔53を通して外気に対し連続的に曝されている。
【００２０】
図２及び図５を参照すれば、参照数字60は、前記ダイアフラム52を支持し、前記プリントカートリッジ14内に供給されるインクの圧力を調節する圧力調節器を全体的に示している。前記圧力調節器60は、二個の支持部66によって支持される軸64を中心にして揺動するレバー62を具備している。前記各支持部66は、前記上板47の前記下方平板50’の下側に取り付けられている。
前記レバー62は更に、前記インク・オリフィス49のための弁座70を有する一体化されたアーム68も具備している。前記弁座70は、常温加硫（RTV)シリコーンを平坦化した平面を、前記一体化されたアーム68の表面に皿穴状に埋め込んだものである。前記レバー62は、該レバー62が前記上板47の平面に平行すると、前記弁座70が着座して前記インク・オリフィス49が、図４に示されているように、閉止されるように配設されている。
【００２１】
図２の前記レバー62は、往復動部材75とアキュムレータ・ばね74によって前記ダイアフラム52を係止している。前記アキュムレータ・ばね74は、該ばね74が前記レバー62から外れないように前記レバー62の円形凹部72内に装着される。前記往復動部材75は、前記アキュムレータ・ばね74に取り付けられ、外周凹状係止表面76によって所定位置に保持される。図４〜図６を参照すれば、前記アキュムレータ・ばね74は、前記ダイアフラム68の表面に作用する差圧が該ダイアフラム52を撓ませ、前記レバー62を揺動させたり、前記インク・オリフィス49及び弁座70を開口させることなく、前記往復動部材75を上下方向に往復動させるように設計されている。図４の前記ダイアフラム52は、下方向に僅かに引き下げられるか、あるいは一層凹曲化を呈するようになっている。図６の前記ダイアフラム52は、上方向に僅かに引き上げられるか、あるいは一層平面を呈するようになっている。図示した運動は、前記インク容器の容量を変化させているインク封じ込みの器壁部を示している。前記プリントカートリッジ14が加熱あるいは冷却されると、前記ダイアフラム52が撓み、温度変化の過渡期中、前記プリントヘッドに対する前記インク圧力を一定に保つために必要な容量変化を容易にさせる。
【００２２】
図５の前記インク・オリフィス49及び弁座70は、前記往復動部材75が前記レバー62に対して底を着き且つその運動を機械的に可能ならしめるように、前記ダイアフラム52によって下方向に充分に押し付けられると、開口する。前記レバー62は圧力設定ばね78によって前記プリントカートリッジ14内に支持される。前記圧力設定ばね78は、前記レバー62の力が、前記インク・オリフィス49及び弁座70の開口力又は亀裂力と同等になるように設計されている。前記圧力設定ばね78のばね力は、図５のプリントヘッド86に供給される前記インク圧力と外気圧との差圧により増加する前記開口部51によって露出された前記ダイアフラム52の領域によってもたらされる力と同等になるように設定される。通常、前記差圧は、約−３インチ水柱である。前記圧力設定ばね78は、前記レバー62の力が該レバー62の全揺動範囲にわたり本質的に一定であるように予め負荷調整されている。そのような一定したばね力は、前記レバー62の運動を前記亀裂力に与えられたどんな変化に対しても大きくならしめている。換言すれば、圧力の微小変化が前記レバー62の大きな運動をもたらすと言うことである。正味の結果は、前記弁座70が前記インク・オリフィス49の半径に略等しい距離まで該オリフィス49から離れると、前記インク・オリフィス49が全流出状態に開口することになる。
【００２３】
図３を参照すれば、前記プリントカートリッジ14は更に、筐体の各側壁端縁部に形成された段差83に前記上板47を受容するハウジング82を具備している。前記ハウジング82及び上板47は共に前記プリントヘッド86のためのインク封じ込みを構成する。正常の印刷作動中、前記インク封じ込みは、図２の前記圧力調節器60により一定圧力に保たれている容量を有している。
前記ハウジング82の底壁には、前記プリントヘッド86に前記インクを流出させる複数のインク供給スロット84が設けられている。前記プリントヘッド86は、その上に前記発射室、発射抵抗器、及びオリフィス板が通常の方法で配設された半導体基板である。前記プリントヘッド86は、タブ結合によって可撓性導体87上に装着され、前記発射抵抗器への電気信号が図１及び図３の導体88を通して伝えられる。
【００２４】
更に、図３を参照すれば、参照数字90は、前記プリントカートリッジ14の内部から空気を排除するための脱気組立体を全体的に示している。前記脱気組立体90は、前記プリントヘッド86の周辺に中間室91を形成する四個の側壁92及び一個の上壁93を具備している。前記各壁は、前記ハウジング82の底壁上に前記圧力設定バネ78を支持し、更に、後述するように前記プリントヘッド86上に二次差圧化領域を形成する。
前記上壁93は更に、流出オリフィス94及びシュノーケル95を具備している。前記シュノーケル95は、空気が集まる前記プリントカートリッジ14の上部領域98と前記中間室91を連結する入り口96を有する導管である。前記プリントカートリッジ14は、該カートリッジ14における如何なる空気も前記上部領域98に捕捉、貯留するように設計されている。従って、前記空気は、空気及び気泡が印刷中にインクの流動を妨げないように、辺鄙な位置に溜められる。
【００２５】
前記流出オリフィス94は、印刷作動中、前記インクが前記シュノーケル95を経由せずに前記プリントヘッド86に流出するような大きさに設定されている。前記流出オリフィス94は、最大のインク流出で印刷する場合、それを通して前記シュノーケル95の高さよりも小さな圧力低下が生じるような寸法が与えられている。
【００２６】
図５の前記プリントヘッド86が前記プリンタ12からの指令でインク液滴を発射し続けると、前記プリントカートリッジ14内の前記インクの圧力が低下する。本発明の一実施態様において、前記プリントカートリッジ14における差圧は−３インチ水柱以上に負圧になる。前記ダイアフラム68は、前記空気抜き孔53における外気圧と前記ハウジング82における圧力間の差圧のために一層凹曲化する。図５に示されているように、前記往復動部材75が前記レバー62に底を着け、前記ダイアフラム52が前記往復動部材75をして前記レバー62を動かし、前記オリフィス49を開口させるまで、この圧力低下が続く。この圧力低下は、図５の前記軸64を中心とする前記レバー62の回転運動になる。前記オリフィス49が開口する点が前記亀裂圧であり、前記圧力設定ばね78によって設定される。その後、インクが前記プリントカートリッジ14内に流入し、前記プリントカートリッジ14内の圧力が回復し、前記上部領域98に空気が集められる。前記ダイアフラム52の差圧が前記インクの流入のために減少すると、前記往復動部材75は前記レバー62をして前記オリフィス49を閉止せしめ、前記プリントカートリッジ14内への前記インクの流入が停止する。
【００２７】
前記プリントカートリッジ14の温度が、例えば、前記プリントヘッド86の作動のために上昇すると、この温度上昇は、前記ハウジング82における前記インク圧力を上昇させるか、あるいはインクの容量を上昇させることになる。前述したように、前記インク封じ込みの器壁が移動して温度上昇を受容する。前記ダイアフラム52は、図６に示されているように、上方向に撓み、一層平坦になって前記ハウジング82内の圧力を一定に保つ。温度低下があると、前記ダイアフラム52は、下方向に撓み、一層凹曲化されて前記ハウジング82内の圧力を一定に保つ。これは前記往復動部材75と前記レバー62間の相対運動であり、前記アキュムレータ・ばね74によって許容されているものである。前記レバー62は静止状態を保ち、そのような温度の逸脱によって影響を受けない。
【００２８】
前記ハウジング82の前記上部領域98から空気を除去するために、前記プリントカートリッジ14は前記サービス・ステーション40を使用して浄化される。図７及び図８を参照すれば、真空44が前記プリントヘッド86の前記ノズル群に与えられ、非常に大きい流量が前記プリントカートリッジ14を通して導入される。前記プリントカートリッジ14における空気は、図７に示されているように、前記流出オリフィス94の小さい寸法とそこを介した大きな圧力低下のために、前記流出オリフィス94に代わり前記シュノーケル95から引き出される。
前記シュノーケル95から引き出された空気の容量は、図８に示されているように前記ハウジング82における前記差圧が低下し、前記オリフィス49が開口するので、前記インクの流体量によって置換される。その結果、前記プリントカートリッジ14の前記インクによる急速脱気がなされ、この装置からの空気が除去される。
【００２９】
本発明の特定の実施態様が記述、図示されているが、本発明は、此処に開示されたような特定の形態及び各部品の配置に限定されない。特に、前記ダイアフラム52は、前記インクを略一定した圧力に保つために、図９に示されているようなある方向に付勢されたベローズ106 、又は図10に示されているようなシリンダ104 内で往復滑動自在なピストン102 と置換することが当然に可能である。本発明は又、各請求項の記載内容によっても限定されない。
なお、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータの各実施態様を列挙すれば、概ね以下の通りである。
【００３０】
1) 印刷媒体上にインクを印刷するためのインク・ジェットプリントカートリッジにおける前記インクを略一定した圧力に保つための装置であって、前記プリントカートリッジ内のインク・ジェットプリントヘッド、前記プリントヘッドに連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッドに前記インクを送液するための手段、及び前記インクが略一定した圧力に維持されるように、前記インクの温度が変化するにつれて、前記収容手段の容量を変化させるための前記プリントヘッドに対し実効的に連結された流体アキュムレータ、から成ることを特徴とするインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３１】
2) 上記1)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記流体アキュムレータが二種類の連続的に圧縮されない流体を分離し、該流体の一方が大気圧の空気であり、他方が約０〜-20 インチ水柱の圧力のインクであるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３２】
3) 印脱媒体上にインクを印刷するためのインク・ジェットプリントカートリッジにおける前記インクの容量変化を受容するための装置であって、前記プリントカートリッジ内のインク・ジェットプリントヘッド、前記プリントヘッドに連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッドに前記インクを送液するための手段、及び前記インク収容手段の器壁を形成している可動部材から成り、前記可動部材が前記インクと圧力連通している内側と、外気と圧力連通している外側から成る両側を有しているので、前記インク収容手段内の前記インクの容量が変化すると、前記部材が受容作用に対応して移動するインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３３】
4) 上記3)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記可動部材が、シリンダ内で往復滑動自在なピストンであり、該ピストンが前記インクを略一定した圧力に保つために或る方向に付勢されているインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３４】
5) 上記3)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記可動部材が、前記インク収容手段に対し外周縁部を封止され、前記インクを略一定した圧力に保つために或る方向に付勢されている変形可能なシート部材であるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３５】
6) 上記3)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記可動部材が、前記インクを略一定した圧力に保つために或る方向に付勢されているベローズであるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３６】
7) インク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記インクをP1圧力で収容しているインクレザーバ、記録媒体上に前記インクをP2圧力で印刷するためのインク−ジェットプリントヘッド、前記レザーバから前記プリントヘッドに前記インクを送液するための導管、前記導管に連結され、前記レザーバと前記プリントヘッドに夫々流体連通している圧力調節器、及び前記インクの温度が上昇するにつれて前記プリントヘッドに供給される前記インクが略一定した圧力に保たれるように前記プリントヘッドに実効的に連結された流体アキュムレータから成り、前記圧力調節器が前記インクを前記レザーバから前記P1圧力で収容し、前記P2圧力で前記インクを前記プリントヘッドに供給し、前記P1圧力が前記P2圧力よりも大であるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３７】
以上、記述した本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、次に記すような新規な効果を奏するものである。
即ち、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記プリントカートリッジ14内の前記インク・ジェットプリントヘッド86、前記プリントヘッド86に連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッド86に前記インクを送液するための手段82、及び前記プリントヘッド86に実効的に連結された流体アキュムレータから成り、前記流体アキュムレータが、前記インクの温度の変化するにつれて前記収容手段82の容量を変化させるので、前記インクを略一定した圧力に維持することが可能になった。
【００３８】
更に、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記圧力P1で前記インクを収容する前記インクレザーバ30、前記圧力P2で前記インクを前記記録媒体18上に印刷する前記インク・ジェットプリントヘッド86、及びそれが前記インクレザーバ30から前記インクを前記圧力P1で受け、前記プリントヘッド86に前記圧力P2で前記インクを供給するように、前記インクレザーバ30及びプリントヘッド86に夫々連結される前記圧力調節器60、を夫々具備して成り、前記圧力P1が前記圧力P2よりも大であるので、前記プリントヘッド86に実効的に連結された前記流体アキュムレータは、前記インクの温度変化に応じて前記プリントヘッド86に供給される前記インクを、略一定の圧力に保つことが可能になった。
【００３９】
特に、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記プリントカートリッジ14の温度が、例えば、前記プリントヘッド86の作動のために上昇すると、この温度上昇は、前記ハウジング82における前記インク圧力を上昇させるか、あるいはインクの容量を上昇させることになり、前記インク封じ込みの前記ダイアフラム52が移動して上方向に撓み、一層平坦になって温度上昇を受容し、前記ハウジング82内の圧力を一定に保つことが可能になった。
温度低下があると、前記ダイアフラム52は、下方向に撓み、一層凹曲化されて前記ハウジング82内の圧力を一定に保つことが可能になった。
【００４０】
更に、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記ハウジング82の前記上部領域98から空気を除去するために、前記サービス・ステーション40を使用して前記真空44が前記プリントヘッド86の前記ノズル群に与えられ、非常に大きい流量が前記プリントカートリッジ14を通して導入されるので、前記プリントカートリッジ14における空気が、前記シュノーケル95から引き出される、前記ハウジング82における前記差圧が低下し、前記オリフィス49が開口するので、前記インクの流体量によって置換され、その結果、前記プリントカートリッジ14の前記インクによる急速脱気がなされ、この装置からの空気を除去することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に基づくインク・ジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】図２は、図１のプリントカートリッジの一部を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図１のプリントカートリッジの別の部分を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、圧力調節器の正常作動位置を示す側断面図である。
【図５】図５は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、プリントカートリッジのハウジング内にインクの流入を許容する圧力調節器のオリフィスの開口を示す側断面図である。
【図６】図６は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、インク容量の変化を受容するアキュムレータを示す側断面図である。
【図７】図７は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、シュノーケル及びプリントヘッドから空気を引き出すサービス・ステーショを示す側断面図である。
【図８】図８は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、圧力調節器のオリフィスが開口してプリントカーリッジのハウジング内にインクの流入を許容すると、シュノーケル及びプリントヘッドから空気を引き出すサービス・ステーショを示す側断面図である。
【図９】図９は、アキュムレータとして作動するベローズを示す側断面図である。
【図１０】図10は、アキュムレータとして作動するピストンを示す側断面図である。
【符号の説明】
12 プリンタ
14 プリントカートリッジ
16 インク液滴
18 印刷媒体
20，20’ プリントローラ
21 モータ
23 駆動ベルト
24 モータ
26 電気回路
30 インクレザーバ
32 一体形連結部
34 導管
36 複動弁
37 粒子フィルタ
40 サービス・ステーション
42 キャップ
44 真空源
45 弁
47 上板
48 取り入れ管
49 インク・オリフィス
50 上方板
50’ 下方板
51 丸孔
52 ダイアフラム
53 空気抜き孔
60 圧力調節器
62 レバー
64 軸
66 支持部
68 アーム
70 弁座
74 アキュムレータばね
75 往復動部材
76 外周凹状係止表面
78 圧力設定ばね
82 ハウジング
83 段差
84 インク供給スロット
86 プリントヘッド
87 可撓性導体
88 導体
90 脱気組立体
91 中間室
92 側壁
93 上壁
94 流出オリフィス
95 シュノーケル
96 入り口
98 上部領域
【発明が属する技術分野】
本発明は、一般に、インク・ジェット印刷の技術分野に関するものであり、特に、インク・ジェットプリントヘッド群に対するインクの供給及びインクの圧力制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インク・ジェット技術は、比較的に順調に開発されて来た。この技術の根本原理は、W.J.Loyd及びH.T.Taub共著のOutput Hardcopy Devices (Ed.R.C.Durbeck and S.Sherr,Academic Press,San Diego,1985)の第12章における”Ink-Jet Devices ”，Hewlett-Packerd 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), 及びVol.45,No.1,(Februrary 1994)等に種々記載されている。
【０００３】
代表的なサーマルインク・ジェットプリントヘッドは、インク・レザーバからインク液、例えば、溶媒に溶解又は分散された着色剤を受容する発射室列と合体するプリントヘッド支持体に取り付けられる精密に形成されたノズル列を有している。前記各発射室は、”発射抵抗器”として知られている薄膜抵抗器を、インクが該抵抗器と前記ノズルとの間に収集されるように前記ノズルに対向して配設されている。
電気的印刷パルス列がサーマルインク・ジェット発射抵抗器を加熱すると、前記抵抗器近傍の前記インクの微小部分が蒸発し、前記プリントヘッドからインクの液滴を発射する。前記ノズル群はマトリクス配列に配置される。各ノズルを適正に連続作動させることは、前記プリントヘッドが紙のような前記印刷媒体を通過すると、文字又は像を前記紙上に形成させる。
【０００４】
インク供給系は、前記インクが前記ノズル群から漏出しないように前記プリントヘッドに対し”背圧”として知られている微小の真空を与える。このような背圧を与えないと、前記インクは前記印刷媒体上にあるいはプリンタ機構内に漏れ出す。しかしながら、前記背圧は、前記発射抵抗器に電圧が印加された場合、該抵抗器が前記背圧に打ち勝って、一貫した且つ予測し得る方法でインク液滴群を発射するに足る微小なものである。通常、この真空は、大気圧よりも約２〜３インチ（１インチは約２．５センチメートル、以下インチの説明は省略）水柱である。
【０００５】
前記背圧の調整は、プリント・カートリッジの設計における発展のために、近年一層重要になって来た。可動部品の質量及び作動中のインク容量は、より単純な駆動機構が使用されるように減少されつゝある。質量の減少は、作動中に前記発射抵抗器群による発熱を吸収すべき前記プリントヘッド周りの材料の容量を減少してしまった。
その結果、前記発射抵抗器群からの熱移動が慎重に扱われないと、前記インク及び前記プリントヘッドが温度における大幅な変動を受け易くなる。この温度変動は、又、前記インクが加熱及び冷却されると、前記背圧に大幅な変動をもたらしている。その正味の結果は、これらの全ての変動がプリント品質に影響を与えることである。
【０００６】
圧力波動を静めたり、伝播する圧力波に対する衝撃吸収手段として作用するために、アキュムレータが液圧装置に多用されている。これらの用途において、窒素又は空気のような圧縮ガスが使用され、前記ガスは必要に応じて交互に圧縮と減圧がなされる。インク・ジェット印刷装置における一使用例が、Bader 等による米国特許第4,223,323 号に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなアキュムレータは、前記ガスが交互に圧縮と減圧され得る圧力範囲では良好に作動するが、前記ガスが圧縮されない場合、殆ど影響を及ぼさない。
【０００８】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解消し、前記プリントヘッドへの前記インク供給圧力を一定に保てるように、前記インクの温度変化に応じて前記インク収容量を変化させるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、印刷媒体上にインクを印刷するためのインク・ジェットプリントカートリッジにおける前記インクを略一定した圧力に保つための装置であって、前記プリントカートリッジ内のインク・ジェットプリントヘッド、前記プリントヘッドに連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッドに前記インクを送液するための手段、及び前記インクが略一定した圧力に維持されるように、前記インクの温度が変化するにつれて、前記収容手段の容量を変化させるための前記プリントヘッドに対し実効的に連結された流体アキュムレータ、から成ることを特徴とするインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータによって達成される。
【００１０】
本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、プリントヘッド用のインク封じ込み部を形成する流体アキュムレータを具備している。前記アキュムレータは、前記インクが前記プリントヘッドへの前記インク供給圧力を略一定に保てるように、前記インクの温度変化に応じて前記インク収容量を変化させている。
【００１１】
本発明の他の実施態様におけるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、圧力P1で前記インクを収容するインクレザーバ、前記圧力P2で前記インクを印刷媒体上に印刷するインク・ジェットプリントヘッド、及びそれが前記インクレザーバから前記インクを前記圧力P1で受け、前記プリントヘッドに前記圧力P2で前記インクを供給するように、前記インクレザーバ及びプリントヘッドに夫々連結される圧力調節器、を夫々具備して成り、前記圧力P1が前記圧力P2よりも大であり、前記流体アキュムレータは、前記インクの温度変化に応じて前記プリントヘッドに供給される前記インクが、略一定の圧力を保てるように、前記プリントヘッドに実効的に連結されている。
なお、本発明の他の局面及び利点は、本発明の原理を例示した添付図面を参照して以下に詳述する説明から明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施態様におけるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、添付した各図面に示されているように、インクをインク・ジェットプリントヘッドに略一定の圧力で供給するための装置を具現化したものである。
【００１３】
図１を参照すれば、参照数字12は、作動指令でインク液滴16を発射するプリントカートリッジ14を具備しているプリンタを全体的に示している。前記インク液滴16は紙のような印刷媒体18上にイメージを形成する。前記印刷媒体18は、該印刷媒体18を引き出す二本のプリントローラ20,21 及びモータ21によって前記プリントカートリッジ14に対して横方向に移動される。前記プリントカートリッジ14は、駆動ベルト23及びモータ24によって前記印刷媒体18を横切って前後に駆動される。
前記プリントカートリッジ14は、電気回路26による指令で電圧が印加される複数の発射抵抗器（図示せず）を内蔵している。前記電気回路26は、前記プリントカートリッジ14が前記各ローラ20,21 によって移動される前記印刷媒体18に対し横方向に移動するにつれて、前記インク液滴16が前記印刷媒体18上にイメージを形成するように、前記発射抵抗器を連続的に印加する。
【００１４】
更に、図１を参照すれば、インクがインクレザーバ30から前記プリントカートリッジ14に供給されている。前記インクレザーバ30は固定していて、柔軟性を有するものであるか、あるいは加圧されたものであっても良い。前記インクは、複動弁36によって導管34に対し取り外し自在に取り付けられた一体形連結部32によって前記インクレザーバ30から供給される。
前記一体形連結部32は、前記インク供給が終了したら、前記インクレザーバ30を交換できるようになっている。前記インクレザーバ30内の前記インクは、前記プリントカートリッジ14の最大インク流出条件を満たすために必要な前記導管34を介したインクの流量を維持するに足る圧力P1に保たれていて、該圧力P1は−20インチ〜＋100 インチ水柱である。
【００１５】
前記圧力P1も又、前記導管34の口径及び長さよって左右される。前記導管34は、前記インクレザーバ30に対する前記プリントカートリッジ14の動きを容易にするため略ヘリカル状に形成されている。前記一体形連結部32が前記導管34から分離されると、前記複動弁36は、空気が装置内に導入されないように両開口部を同時に閉止する。又、前記一体形連結部32が前記導管34に連結されると、前記複動弁36は、前記一体形連結部32及び導管34を同時に開口し、空気が装置内に導入されることなく前記インクレザーバ30と前記プリントカートリッジ14間に前記インクの流通を可能にする。
【００１６】
図１の前記導管34は、作動中前記プリントカートリッジ14を詰まらせる異物を捕集する粒子フィルタ37まで延長されている。仮に前記空気が前記インクレザーバ30、前記複動弁36、あるいは前記導管34に導入されても、前記空気が前記プリントカートリッジ14中に流れ、前記粒子フィルタ37を詰まらせたり、インクの流動を妨げないように、前記粒子フィルタ37が、インク圧力調節器の高圧側に配設されている。
【００１７】
図１の前記プリンタ12は又、前記プリントカートリッジ14のノズル群（図示せず）上に真空を与えることが可能なサービス・ステーション40を具備している。
前記サービス・ステーション40は、前記ノズル群に係合して密封する変形可能なキャップ42を具備している。前記キャップ42は、弁45によって真空源44に連結されている。前記サービス・ステーション40は、真空が前記ノズル群上にに与えられて、前記インクが前記ノズル群を通して前記プリントカートリッジ14から吸引される前記キャップ42上へ前記プリントカートリッジ14を向けることによって作動する。
【００１８】
図１の前記プリントカートリッジ14は、図２及び図３に分解して示されている。前記プリントカートリッジ14は、二枚の接触して重ね合わさった平板 50,50’から形成される上板47を具備している。前記各平板 50,50’は、前記上板47内に前記インク用の内部中空流路54を形成している。前記内部中空流路54は取り入れ管48を受容し、図５のインク・オリフィス49まで延長され、前記プリントカートリッジ14内に前記インクを分散させる。
前記上板47の前記平板 50 は、外気に通じる小さな空気抜け孔53を有している。前記上板47の前記平板50’は、充分に大きな口径の丸孔51を有している。図５の前記丸孔51を横切り流体密封を形成するダイアフラム52が、前記各平板 50,50’間に挟持され液封されている。従って、前記ダイアフラム52の外周縁部は、空気及びインクに対し封止される。
【００１９】
前記ダイアフラム52は、該ダイアフラム52が空気及びインクに対し非浸透性であるようなポリエチレンあるいはポリフッ化ビニリデン樹脂から形成される。前記ダイアフラム52は、変形可能で可撓性を有しているが、弾力性あるいは非弾力性であっても良い。前記ダイアフラム52の表面を横切って差圧が生じると、図４〜図６に示されているように前記ダイアフラム52が前記プリントカートリッジ14内に拡張する。前記ダイアフラム52の上側は、前記空気抜き孔53を通して外気に対し連続的に曝されている。
【００２０】
図２及び図５を参照すれば、参照数字60は、前記ダイアフラム52を支持し、前記プリントカートリッジ14内に供給されるインクの圧力を調節する圧力調節器を全体的に示している。前記圧力調節器60は、二個の支持部66によって支持される軸64を中心にして揺動するレバー62を具備している。前記各支持部66は、前記上板47の前記下方平板50’の下側に取り付けられている。
前記レバー62は更に、前記インク・オリフィス49のための弁座70を有する一体化されたアーム68も具備している。前記弁座70は、常温加硫（RTV)シリコーンを平坦化した平面を、前記一体化されたアーム68の表面に皿穴状に埋め込んだものである。前記レバー62は、該レバー62が前記上板47の平面に平行すると、前記弁座70が着座して前記インク・オリフィス49が、図４に示されているように、閉止されるように配設されている。
【００２１】
図２の前記レバー62は、往復動部材75とアキュムレータ・ばね74によって前記ダイアフラム52を係止している。前記アキュムレータ・ばね74は、該ばね74が前記レバー62から外れないように前記レバー62の円形凹部72内に装着される。前記往復動部材75は、前記アキュムレータ・ばね74に取り付けられ、外周凹状係止表面76によって所定位置に保持される。図４〜図６を参照すれば、前記アキュムレータ・ばね74は、前記ダイアフラム68の表面に作用する差圧が該ダイアフラム52を撓ませ、前記レバー62を揺動させたり、前記インク・オリフィス49及び弁座70を開口させることなく、前記往復動部材75を上下方向に往復動させるように設計されている。図４の前記ダイアフラム52は、下方向に僅かに引き下げられるか、あるいは一層凹曲化を呈するようになっている。図６の前記ダイアフラム52は、上方向に僅かに引き上げられるか、あるいは一層平面を呈するようになっている。図示した運動は、前記インク容器の容量を変化させているインク封じ込みの器壁部を示している。前記プリントカートリッジ14が加熱あるいは冷却されると、前記ダイアフラム52が撓み、温度変化の過渡期中、前記プリントヘッドに対する前記インク圧力を一定に保つために必要な容量変化を容易にさせる。
【００２２】
図５の前記インク・オリフィス49及び弁座70は、前記往復動部材75が前記レバー62に対して底を着き且つその運動を機械的に可能ならしめるように、前記ダイアフラム52によって下方向に充分に押し付けられると、開口する。前記レバー62は圧力設定ばね78によって前記プリントカートリッジ14内に支持される。前記圧力設定ばね78は、前記レバー62の力が、前記インク・オリフィス49及び弁座70の開口力又は亀裂力と同等になるように設計されている。前記圧力設定ばね78のばね力は、図５のプリントヘッド86に供給される前記インク圧力と外気圧との差圧により増加する前記開口部51によって露出された前記ダイアフラム52の領域によってもたらされる力と同等になるように設定される。通常、前記差圧は、約−３インチ水柱である。前記圧力設定ばね78は、前記レバー62の力が該レバー62の全揺動範囲にわたり本質的に一定であるように予め負荷調整されている。そのような一定したばね力は、前記レバー62の運動を前記亀裂力に与えられたどんな変化に対しても大きくならしめている。換言すれば、圧力の微小変化が前記レバー62の大きな運動をもたらすと言うことである。正味の結果は、前記弁座70が前記インク・オリフィス49の半径に略等しい距離まで該オリフィス49から離れると、前記インク・オリフィス49が全流出状態に開口することになる。
【００２３】
図３を参照すれば、前記プリントカートリッジ14は更に、筐体の各側壁端縁部に形成された段差83に前記上板47を受容するハウジング82を具備している。前記ハウジング82及び上板47は共に前記プリントヘッド86のためのインク封じ込みを構成する。正常の印刷作動中、前記インク封じ込みは、図２の前記圧力調節器60により一定圧力に保たれている容量を有している。
前記ハウジング82の底壁には、前記プリントヘッド86に前記インクを流出させる複数のインク供給スロット84が設けられている。前記プリントヘッド86は、その上に前記発射室、発射抵抗器、及びオリフィス板が通常の方法で配設された半導体基板である。前記プリントヘッド86は、タブ結合によって可撓性導体87上に装着され、前記発射抵抗器への電気信号が図１及び図３の導体88を通して伝えられる。
【００２４】
更に、図３を参照すれば、参照数字90は、前記プリントカートリッジ14の内部から空気を排除するための脱気組立体を全体的に示している。前記脱気組立体90は、前記プリントヘッド86の周辺に中間室91を形成する四個の側壁92及び一個の上壁93を具備している。前記各壁は、前記ハウジング82の底壁上に前記圧力設定バネ78を支持し、更に、後述するように前記プリントヘッド86上に二次差圧化領域を形成する。
前記上壁93は更に、流出オリフィス94及びシュノーケル95を具備している。前記シュノーケル95は、空気が集まる前記プリントカートリッジ14の上部領域98と前記中間室91を連結する入り口96を有する導管である。前記プリントカートリッジ14は、該カートリッジ14における如何なる空気も前記上部領域98に捕捉、貯留するように設計されている。従って、前記空気は、空気及び気泡が印刷中にインクの流動を妨げないように、辺鄙な位置に溜められる。
【００２５】
前記流出オリフィス94は、印刷作動中、前記インクが前記シュノーケル95を経由せずに前記プリントヘッド86に流出するような大きさに設定されている。前記流出オリフィス94は、最大のインク流出で印刷する場合、それを通して前記シュノーケル95の高さよりも小さな圧力低下が生じるような寸法が与えられている。
【００２６】
図５の前記プリントヘッド86が前記プリンタ12からの指令でインク液滴を発射し続けると、前記プリントカートリッジ14内の前記インクの圧力が低下する。本発明の一実施態様において、前記プリントカートリッジ14における差圧は−３インチ水柱以上に負圧になる。前記ダイアフラム68は、前記空気抜き孔53における外気圧と前記ハウジング82における圧力間の差圧のために一層凹曲化する。図５に示されているように、前記往復動部材75が前記レバー62に底を着け、前記ダイアフラム52が前記往復動部材75をして前記レバー62を動かし、前記オリフィス49を開口させるまで、この圧力低下が続く。この圧力低下は、図５の前記軸64を中心とする前記レバー62の回転運動になる。前記オリフィス49が開口する点が前記亀裂圧であり、前記圧力設定ばね78によって設定される。その後、インクが前記プリントカートリッジ14内に流入し、前記プリントカートリッジ14内の圧力が回復し、前記上部領域98に空気が集められる。前記ダイアフラム52の差圧が前記インクの流入のために減少すると、前記往復動部材75は前記レバー62をして前記オリフィス49を閉止せしめ、前記プリントカートリッジ14内への前記インクの流入が停止する。
【００２７】
前記プリントカートリッジ14の温度が、例えば、前記プリントヘッド86の作動のために上昇すると、この温度上昇は、前記ハウジング82における前記インク圧力を上昇させるか、あるいはインクの容量を上昇させることになる。前述したように、前記インク封じ込みの器壁が移動して温度上昇を受容する。前記ダイアフラム52は、図６に示されているように、上方向に撓み、一層平坦になって前記ハウジング82内の圧力を一定に保つ。温度低下があると、前記ダイアフラム52は、下方向に撓み、一層凹曲化されて前記ハウジング82内の圧力を一定に保つ。これは前記往復動部材75と前記レバー62間の相対運動であり、前記アキュムレータ・ばね74によって許容されているものである。前記レバー62は静止状態を保ち、そのような温度の逸脱によって影響を受けない。
【００２８】
前記ハウジング82の前記上部領域98から空気を除去するために、前記プリントカートリッジ14は前記サービス・ステーション40を使用して浄化される。図７及び図８を参照すれば、真空44が前記プリントヘッド86の前記ノズル群に与えられ、非常に大きい流量が前記プリントカートリッジ14を通して導入される。前記プリントカートリッジ14における空気は、図７に示されているように、前記流出オリフィス94の小さい寸法とそこを介した大きな圧力低下のために、前記流出オリフィス94に代わり前記シュノーケル95から引き出される。
前記シュノーケル95から引き出された空気の容量は、図８に示されているように前記ハウジング82における前記差圧が低下し、前記オリフィス49が開口するので、前記インクの流体量によって置換される。その結果、前記プリントカートリッジ14の前記インクによる急速脱気がなされ、この装置からの空気が除去される。
【００２９】
本発明の特定の実施態様が記述、図示されているが、本発明は、此処に開示されたような特定の形態及び各部品の配置に限定されない。特に、前記ダイアフラム52は、前記インクを略一定した圧力に保つために、図９に示されているようなある方向に付勢されたベローズ106 、又は図10に示されているようなシリンダ104 内で往復滑動自在なピストン102 と置換することが当然に可能である。本発明は又、各請求項の記載内容によっても限定されない。
なお、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータの各実施態様を列挙すれば、概ね以下の通りである。
【００３０】
1) 印刷媒体上にインクを印刷するためのインク・ジェットプリントカートリッジにおける前記インクを略一定した圧力に保つための装置であって、前記プリントカートリッジ内のインク・ジェットプリントヘッド、前記プリントヘッドに連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッドに前記インクを送液するための手段、及び前記インクが略一定した圧力に維持されるように、前記インクの温度が変化するにつれて、前記収容手段の容量を変化させるための前記プリントヘッドに対し実効的に連結された流体アキュムレータ、から成ることを特徴とするインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３１】
2) 上記1)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記流体アキュムレータが二種類の連続的に圧縮されない流体を分離し、該流体の一方が大気圧の空気であり、他方が約０〜-20 インチ水柱の圧力のインクであるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３２】
3) 印脱媒体上にインクを印刷するためのインク・ジェットプリントカートリッジにおける前記インクの容量変化を受容するための装置であって、前記プリントカートリッジ内のインク・ジェットプリントヘッド、前記プリントヘッドに連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッドに前記インクを送液するための手段、及び前記インク収容手段の器壁を形成している可動部材から成り、前記可動部材が前記インクと圧力連通している内側と、外気と圧力連通している外側から成る両側を有しているので、前記インク収容手段内の前記インクの容量が変化すると、前記部材が受容作用に対応して移動するインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３３】
4) 上記3)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記可動部材が、シリンダ内で往復滑動自在なピストンであり、該ピストンが前記インクを略一定した圧力に保つために或る方向に付勢されているインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３４】
5) 上記3)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記可動部材が、前記インク収容手段に対し外周縁部を封止され、前記インクを略一定した圧力に保つために或る方向に付勢されている変形可能なシート部材であるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３５】
6) 上記3)のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記可動部材が、前記インクを略一定した圧力に保つために或る方向に付勢されているベローズであるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３６】
7) インク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータであって、前記インクをP1圧力で収容しているインクレザーバ、記録媒体上に前記インクをP2圧力で印刷するためのインク−ジェットプリントヘッド、前記レザーバから前記プリントヘッドに前記インクを送液するための導管、前記導管に連結され、前記レザーバと前記プリントヘッドに夫々流体連通している圧力調節器、及び前記インクの温度が上昇するにつれて前記プリントヘッドに供給される前記インクが略一定した圧力に保たれるように前記プリントヘッドに実効的に連結された流体アキュムレータから成り、前記圧力調節器が前記インクを前記レザーバから前記P1圧力で収容し、前記P2圧力で前記インクを前記プリントヘッドに供給し、前記P1圧力が前記P2圧力よりも大であるインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータ。
【００３７】
以上、記述した本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、次に記すような新規な効果を奏するものである。
即ち、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記プリントカートリッジ14内の前記インク・ジェットプリントヘッド86、前記プリントヘッド86に連結され、前記インクを収容し、前記プリントヘッド86に前記インクを送液するための手段82、及び前記プリントヘッド86に実効的に連結された流体アキュムレータから成り、前記流体アキュムレータが、前記インクの温度の変化するにつれて前記収容手段82の容量を変化させるので、前記インクを略一定した圧力に維持することが可能になった。
【００３８】
更に、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記圧力P1で前記インクを収容する前記インクレザーバ30、前記圧力P2で前記インクを前記記録媒体18上に印刷する前記インク・ジェットプリントヘッド86、及びそれが前記インクレザーバ30から前記インクを前記圧力P1で受け、前記プリントヘッド86に前記圧力P2で前記インクを供給するように、前記インクレザーバ30及びプリントヘッド86に夫々連結される前記圧力調節器60、を夫々具備して成り、前記圧力P1が前記圧力P2よりも大であるので、前記プリントヘッド86に実効的に連結された前記流体アキュムレータは、前記インクの温度変化に応じて前記プリントヘッド86に供給される前記インクを、略一定の圧力に保つことが可能になった。
【００３９】
特に、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記プリントカートリッジ14の温度が、例えば、前記プリントヘッド86の作動のために上昇すると、この温度上昇は、前記ハウジング82における前記インク圧力を上昇させるか、あるいはインクの容量を上昇させることになり、前記インク封じ込みの前記ダイアフラム52が移動して上方向に撓み、一層平坦になって温度上昇を受容し、前記ハウジング82内の圧力を一定に保つことが可能になった。
温度低下があると、前記ダイアフラム52は、下方向に撓み、一層凹曲化されて前記ハウジング82内の圧力を一定に保つことが可能になった。
【００４０】
更に、本発明のインク・ジェットプリントヘッド用流体アキュムレータは、前記ハウジング82の前記上部領域98から空気を除去するために、前記サービス・ステーション40を使用して前記真空44が前記プリントヘッド86の前記ノズル群に与えられ、非常に大きい流量が前記プリントカートリッジ14を通して導入されるので、前記プリントカートリッジ14における空気が、前記シュノーケル95から引き出される、前記ハウジング82における前記差圧が低下し、前記オリフィス49が開口するので、前記インクの流体量によって置換され、その結果、前記プリントカートリッジ14の前記インクによる急速脱気がなされ、この装置からの空気を除去することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に基づくインク・ジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】図２は、図１のプリントカートリッジの一部を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、図１のプリントカートリッジの別の部分を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、圧力調節器の正常作動位置を示す側断面図である。
【図５】図５は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、プリントカートリッジのハウジング内にインクの流入を許容する圧力調節器のオリフィスの開口を示す側断面図である。
【図６】図６は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、インク容量の変化を受容するアキュムレータを示す側断面図である。
【図７】図７は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、シュノーケル及びプリントヘッドから空気を引き出すサービス・ステーショを示す側断面図である。
【図８】図８は、図２及び図３の4-4 線及び 4’-4’線に沿って切断し、圧力調節器のオリフィスが開口してプリントカーリッジのハウジング内にインクの流入を許容すると、シュノーケル及びプリントヘッドから空気を引き出すサービス・ステーショを示す側断面図である。
【図９】図９は、アキュムレータとして作動するベローズを示す側断面図である。
【図１０】図10は、アキュムレータとして作動するピストンを示す側断面図である。
【符号の説明】
12 プリンタ
14 プリントカートリッジ
16 インク液滴
18 印刷媒体
20，20’ プリントローラ
21 モータ
23 駆動ベルト
24 モータ
26 電気回路
30 インクレザーバ
32 一体形連結部
34 導管
36 複動弁
37 粒子フィルタ
40 サービス・ステーション
42 キャップ
44 真空源
45 弁
47 上板
48 取り入れ管
49 インク・オリフィス
50 上方板
50’ 下方板
51 丸孔
52 ダイアフラム
53 空気抜き孔
60 圧力調節器
62 レバー
64 軸
66 支持部
68 アーム
70 弁座
74 アキュムレータばね
75 往復動部材
76 外周凹状係止表面
78 圧力設定ばね
82 ハウジング
83 段差
84 インク供給スロット
86 プリントヘッド
87 可撓性導体
88 導体
90 脱気組立体
91 中間室
92 側壁
93 上壁
94 流出オリフィス
95 シュノーケル
96 入り口
98 上部領域
Claims (6)
- ａ）インク・ジェットプリントヘッドと、
ｂ）前記プリントヘッドと流体連通し、インクを収容するハウジングと、
ｃ）前記ハウジングの壁を形成し、前記ハウジングと圧力連通する内側と大気と圧力連通する外側を有し、前記ハウジングのインクが増えると前記ハウジングの容量を増やし、前記ハウジングのインクが減ると前記ハウジングの容量を減らすように動く可動部材と、
ｄ）前記ハウジングと流体連通するインク・オリフィスと、
ｅ）前記インク・オリフィスに設けられ、インク・オリフィスの開閉を制御するレバーとを有し、前記ハウジングの容量が所定値以下になるように前記可動部材が動いたとき、前記可動部材が前記レバーを動かし前記インク・オリフィスを開くように前記可動部材が前記レバーに連結されていることを特徴とする印刷装置用プリントカートリッジ。 - 前記可動部材はシリンダとその中で往復動をするピストンを有し、前記ピストンは前記ハウジングのインクが増加したとき前記ハウジングの容量を増加させ、前記ハウジングのインクが減少したとき前記ハウジングの容量を減少させて、インクを略一定圧力にするようになっていることを特徴とする請求項１に記載のプリントカートリッジ。
- 前記可動部材は、前記ハウジングを封止し、前記ハウジングのインクが増加したとき前記ハウジングの容量を増加させ、前記ハウジングのインクが減少したとき前記ハウジング器の容量を減少させてインクを略一定圧力にするようになっている、外周縁部を備えた変形可能なダイアフラムを有することを特徴とする請求項１に記載のプリントカートリッジ。
- 前記可動部材が、前記ハウジングのインクが増加したとき前記ハウジングの容量を増加させ、前記ハウジングのインクが減少したとき前記ハウジングの容量を減少させてインクを略一定圧力にするようになっているベローズを備えていることを特徴とする請求項１に記載のプリントカートリッジ。
- インクをハウジングに供給するインク・オリフィスと、圧力設定ばねと、前記ハウジング外部の大気圧と連通し、前記大気圧と前記ハウジングの空気領域との間に圧力差が生じたとき、前記ハウジング内に拡張して前記ハウジングの容積を減少させる前記ハウジングの壁に設けられた可動部材と、第１端部を中心として揺動し、第２端部が前記可動部材と前記圧力設定ばねに連結され、前記第１端部と第２端部の間の位置で前記インク・オリフィスに対し着座可能な弁座を備えたレバーと、
前記可動部材と前記レバーの間に配置されたアキュムレータ・ばねとを有し、前記圧力差が所定値より小さいとき、前記アキュムレータ・ばねによって前記レバーを揺動すること無しに前記可動部材を拡張し、前記圧力差が所定値より大きいとき、前記拡張部材によって前記レバーを揺動して前記弁座を前記インク・オリフィスから離すことを特徴とするプリントカートリッジのハウジング内に配置されたプリントカートリッジ用の圧力調節器。 - 前記圧力設定ばねは、前記レバーが所定距離移動する間、略一定の圧力を与えるようになっていることを特徴とする請求項５記載の圧力調節器。
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