JPH04265753A - 印字ヘッド機構およびそのプライミング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タ、より詳細にはインクジェットプリンタの印字ヘッド
のプライミングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタには、「コンテ
ィニュアス型」と「ドロップオンデマンド型」がある。 コンティニュアス型のプリンタにおいては、印字ヘッド
の１個またはそれ以上のノズルからインクが絶えず噴射
されて、インク滴が作られる。それらのインク滴は必要
に応じて偏向され、記録媒体の指定された場所に付着す
るか、もし印字する必要がなければ、ガーターの中に入
り、そこからインク源へ戻され、再循環される。コンテ
ィニュアス型のプリンタの例が、米国特許第３，７６１
，９５３　号、同第４，３４６，３８８　号、同第４，
６０７，２６１　号、および同第４，６１４，９４８　
号に開示されている。ドロップオンデマンド型のプリン
タにおいては、印字ヘッド内の複数のチャンネルの中に
インクが入っており、必要に応じて、エネルギーパルス
が加えられ、チャンネルの一端のノズルから記録媒体へ
向けて、インク滴が噴射される。

【０００３】サーマルインクジェットプリンタの場合、
上記エネルギーパルスは、通例、各チャンネルの中に１
個づつ配置された抵抗体へ電流パルスを個別に印加する
ことによって発生し、そのエネルギーパルスによりチャ
ンネル内のインクが加熱されて蒸発する。どれか１つの
チャンネルの中で気泡が成長すると、インクがチャンネ
ルのノズルから膨れ出る。電流パルスが終了し、気泡が
崩壊し始めると、その段階で、チャンネル内のインクが
引っ込んで、膨れ出たインクから分離する。膨れ出たイ
ンクは滴となって、チャンネルの反対側の方向に記録部
材に向かって進む。そのあと、チャンネルは、再び、毛
管作用でインク供給容器から吸引されたインクで充てん
される。

【０００４】一般に、使用前に空気を除去して印字ヘッ
ドを確実にインクで満たされた状態にするため、インク
ジェットプリンタの印字ヘッドをプライミングする（呼
び水をする）必要がある。たとえばインク噴射ノズルに
吸引圧を加えて印字ヘッドにインクを吸い込むことによ
りプライミングを実行することもできるし、代わりに、
印字ヘッドに加圧したインクを押し込むこともできる。

【０００５】本発明は、印字ヘッドにインクリザーバが
結合されていて、そのリザーバを通して、遠隔インク供
給容器から印字ヘッドへインクが供給され、そのリザー
バ内に、インクが印字ヘッドに入る前にインクから分離
した空気が集まる形式のインクジェットプリンタに関す
るものである。この形式のプリンタの例が、米国特許第
４，４６２，０３７　号に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、印字
ヘッドおよび付属リザーバのプライミングを容易にする
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、以下のようなインクリザーバと印字ヘッ
ドから成るインクジェットプリンタの印字ヘッド機構を
提供する。印字ヘッドは、リザーバに通じた少なくとも
１個のインクチャンネル、インクチャンネルの一端のイ
ンク噴射ノズル、およびノズルからインクを噴射させて
、記録媒体に付着させる働きをする手段から成り、印字
ヘッド機構は、さらに、インク源、前記インク源からイ
ンクリザーバまでのインク供給管、およびリザーバから
空気と過剰インクを排出する出口のほか、印字ヘッド機
構をプライミングするためインク源からインクリザーバ
へ供給管を通してインクを送る手段を備えている。前記
出口は、印字ヘッドがインク流に与える流れ抵抗に等し
いか、それ以上の流れ抵抗をインク流に与える。

【０００８】前記出口からインク源へインク戻し管を設
けることができる。その場合、前記流れ抵抗は、出口に
おいて与えることもできるし、あるいは戻り管の流れ抵
抗であってもよいし、あるいは両者の組合せであっても
よい。

【０００９】本発明の印字ヘッド機構を組み入れたプリ
ンタにおいて、記録媒体を横切って印字ヘッド機構（イ
ンクリザーバと印字ヘッドから成る）を前後に動かすた
め、印字ヘッド機構を走査キャリッジに搭載することが
できる。

【００１０】以下、添付図面を参照して発明の実施例に
ついて説明する。諸図面を通じて、対応する部品は同じ
参照番号で表示してある。

【００１１】

【実施例】図１に示したサーマルインクジェットプリン
タ１２の印字ヘッド１は、従来の印字ヘッドであって、
複数のインクチャンネル（見えない）を有し、各チャン
ネルはその一端にインク噴射ノズル（同様に見えない）
を有する。印字ヘッドは往復可能なキャリッジ２に取り
付けられており、キャリッジ２は、印字動作中、記録媒
体３を横切って印字ヘッドを前後に動かす。既に述べた
ように、印字ヘッドが移動しているとき、該当するチャ
ンネルのノズルから記録媒体３へ向けてインク滴１Ａが
噴射され、必要な印字情報が記録媒体３に記録される。 印字ヘッド１の一の側に隣接して取り付けられているの
は、インクリザーバ４である。印字中に噴射されたイン
クは、インクリザーバ４と印字ヘッド間のシール付き通
路１３を通して印字ヘッドのチャンネルへ吸い込まれた
インクによって置き替わる。

【００１２】図２に、印字ヘッド１とその付属リザーバ
４から成る印字ヘッド機構を詳しく示す。この図では、
発明の説明の便宜上、インク滴は印字ヘッド１から図１
の場合のように水平方向ではなく、下向きに噴射される
。また、インクリザーバ４内のインクの上方に空気ポケ
ット４Ａを示す。リザーバ４から遠い印字ヘッド１の面
に取り付けられているヒートシンク５は、チャンネル内
の抵抗体が発生した熱を印字ヘッドから除去する。リザ
ーバ４とヒートシンク５はキャリッジ２に取り付けられ
ていて、印字ヘッド１と一緒に動く。

【００１３】プリンタを長期間使用しないとき、印字ヘ
ッド１はプリンタの一の側にある蓋締めステーション（
図示せず）の上に置かれる。蓋締め装置６（図２に図示
されているが、図１には図示してない）は印字ヘッド１
に向かって動き、インク噴射ノズルを閉塞して印字ヘッ
ド内のインクが乾燥するのを防止する。図２は、この状
態を示している。もし印字を開始する前または印字動作
中に、印字ヘッドを清掃する必要があれば、蓋締めステ
ーションにおいて、すなわち蓋締めステーションに入る
ときもしくは離れるとき、清掃が実施される。

【００１４】インクは、プリンタに着脱可能に取り付け
られたインク袋状容器７の形をした遠隔定置リザーバか
ら印字ヘッドのリザーバ４へ供給される。インク袋状容
器７は、ポンプ９を含む供給管８でリザーバ４の下部に
接続され、リザーバ４との接続箇所にある絞り１１（図
２参照）を含む戻し管１０でリザーバ４の上部に接続さ
れている。絞り１１は、以下説明する理由により、印字
ヘッド１の流れ抵抗に等しいか、またはそれ以上の流れ
抵抗をインク流に与えるように選定される。印字を実行
しているとき、ポンプ９は作動しておらず、インク袋状
容器７からリザーバ４へのインクの流れを妨げない。し
たがって、ポンプが作動していないとき、ポンプは流れ
抵抗に何の寄与もしない。印字ヘッドのチャンネルから
噴射されたインクは、リザーバ４から毛管作用でチャン
ネルに吸引されたインクで置き替わり、そして袋状容器
７からリザーバ４へインクが吸引される。リザーバ４内
のインクから分離したすべての空気は、インクの上方の
リザーバの上部４Ａに集まるので、リザーバ内のインク
の量は時間の経過と共に減少していく。絞り１１は、空
気が自由に通過することを許すが、インクの流れに抵抗
を与える。

【００１５】リザーバ４と印字ヘッド１のインクチャン
ネルに十分なインクが入っていることを保証するため、
定期的に印字ヘッド機構をプライミングする必要がある
。満足な動作を保証するには、リザーバ４から印字ヘッ
ド１への通路１３より十分上にインクの表面レベルがあ
るように、できるだけ多くのインクがリザーバ４に入っ
ていることが好ましい。この構造の場合、印字中のキャ
リッジ２の移動によりインクがどのように動いても、リ
ザーバから印字ヘッドへ空気が入り込まないことを保証
することができる。さらに、リザーバ内のインクから空
気が分離する傾向があるので、できるだけ多くのインク
が存在していることにより、インク供給に障害が起きる
前にインクから最大限の量の空気が分離することができ
る。したがって、蓋締め装置６に吸引圧を加えれば印字
ヘッド機構にある程度のインクを吸引することができる
であろうが、リザーバ４がインクで満たされるのはイン
ク出口すなわち通路１３の高さまでであるから、印字ヘ
ッド機構は十分にプライミングされないであろう。上記
の代わりに、本発明の印字ヘッド機構は、印字ヘッド１
を蓋締めステーションに置かれているとき、供給管８内
のポンプ９を作動させることによってプランミングされ
る。

【００１６】このプライミング方法および装置のもう１
つの利点は、印字ヘッド機構と遠隔インク供給リザーバ
およびポンプを交換可能な単一ユニットとして配置する
ことができるので、サーマルインクジェットプリンタ１
２に取り付ける前に印字ヘッドをプライミングできるこ
とである。さらに別の利点は、真空装置を使用せずに、
印字ヘッドのプライミングを実施できることである。

【００１７】ポンプ９が作動すると、インクが強制的に
供給管８を通してリザーバ４に送り込まれる。絞り１１
をもつ戻し管１０は、インク流に、少なくとも印字ヘッ
ド１が与える程度の流れ抵抗を与えるが、空気の流れに
与える抵抗は比較的小さい。その結果、リザーバ４に流
入したインクは、リザーバ内のインクのレベルが戻し管
に達するまでリザーバ４から戻し管１０を通して空気を
追い出すであろう。ここまでは、印字ヘッドがインク流
に与える流れ抵抗より、戻し管１０が空気流に与える流
れ抵抗のほうが小さいので、インクは印字ヘッド１にほ
とんど入らないであろう。したがって、印字ヘッドはプ
ライミングされないままである。しかし、いったんイン
クが戻り管１０に流入すると、戻り管１０が与える流れ
抵抗は少なくとも印字ヘッド１が与える流れ抵抗と同程
度になるので、流れ抵抗の相対的値によって決まる量の
インクが、リザーバ４から戻し管１０および印字ヘッド
１の両方に流れ込むであろう。たとえば、戻し管１０が
インク流に与える流れ抵抗が、印字ヘッドが与える流れ
抵抗に匹敵する場合には、ほぼ同量のインクが戻し管１
０および印字ヘッドを通って流れるであろう。この段階
で、印字ヘッドもプライミングされる。そのあと、ポン
プ９が停止され、インクはポンプを通って自由に流れる
ことができる。

【００１８】一般に、印字ヘッド１をプライミングする
には、４０″（　水柱）の圧力が必要であるから、絞り
１１と戻し管１０は同程度かそれ以上の流れ抵抗を与え
る必要がある。図２に示すように、戻り管１０の入口に
特定の絞り１１を設ける代わりに、管自体がインク流に
必要な流れ抵抗を与えるように、戻し管の内径を選定し
てもよい。したがって、もし供給管８の流れ抵抗が約５
″（水柱）、戻し管の絞りの流れ抵抗が約　３５　″（
水柱）、そして印字ヘッドの流れ抵抗が約　４０　″（
水柱）以下であれば、たとえば　８０　″（水柱）の圧
力を発生するポンプを使用してプライミングを実施する
ことかできる。ポンプが発生する正味圧力は　４０　″
（水柱）であり、少なくとも印字ヘッドの流れ抵抗に等
しいかそれ以上である。一般に、約　４０　″（水柱）
のインク流れ抵抗を与える複数の滴噴射ノズルを有する
印字ヘッドの場合には、内径　０．５　ｍｍ　の戻し管
を使用すればよい。供給管８、戻し管１０および絞り１
１の各内径は、丸管による圧力降下を計算する周知の式
を使用して容易に決定される。

【００１９】リザーバ４から排除された空気が戻し管１
０から入ってくるので、インク袋状容器７は内部のイン
クが発泡するのを防止する手段（図示せず）を備えてい
ることが好ましい。たとえば、袋状容器７のインク出口
にそらせ板または網の目を組み入れてもよい。

【００２０】代替案として、戻し管１０を除去して、リ
ザーバへ逆に流れるのを防止する逆止弁と絞り１１とを
組み入れたベントをリザーバ４に設けることができる。 図３に、この形式の装置を示す。図３に、ベントは１４
で、逆止弁は１５で示してある。図２の部品に対応する
部品は同じ参照番号が付いている。図３に示すように、
ベント１４の出口は、印字ヘッドのノズルのある面と同
一面にあり、蓋締め装置６が印字ヘッドノズルとベント
１４を被覆している。この構造により、プライミング中
、リザーバ４からベント１４を通って流れるすべてのイ
ンクは蓋締め装置６によって集められるであろう。この
実施例の場合、供給管８に圧力を加えるか、または蓋締
め装置６に真空圧を加えることにより、マニホルドをプ
ライミングすることができる。

【００２１】ポンプ９は適当な任意の形式のポンプ、た
とえば指で操作する逆止弁が片側に設けられている形式
の手動操作式容積形ポンプでもよい。代替案として、供
給管８に特定のポンプ機構を結合する代わりに、供給管
を通してインクを押し入れる任意の装置を使用すること
ができる。たとえば、インク袋状容器７に外から圧力を
加えて供給管８に通してリザーバ４にインクを押し入れ
る機構を設けることもできるであろう。

【００２２】上に述べた構造は、印字ヘッドのチャンネ
ルノズルに吸引圧を加えても搭載リザーバを満足にプラ
イミングすることができない形式の印字ヘッド機構に関
するものであるが、単に印字ヘッドに吸引圧を加えずに
プライミングを行うために、同様な構造を他の形式の印
字ヘッド機構に使用することができるであろう。また、
上に述べた構造は、図２および図３に示すように、印字
ヘッドから下向きにインク滴を噴射する印字ヘッド機構
に限定されず、図１に示すように、インク滴を水平に噴
射する印字ヘッド機構にも十分に使用することができる
。

【００２３】また、上に述べた印字ヘッド機構はサーマ
ルインクジェットプリンタのためのものであるが、同様
なインク供給／プライミング構造を他の形式のドロップ
オンデマンド型インクジェットプリンタの印字ヘッド機
構にも使用することができるであろう。また、可動キャ
リッジに搭載する必要のない複数の印字ヘッド（たとえ
ば、ページ幅プリンタの固定アレーを構成する印字ヘッ
ド）を有するプリンタにも、同様な構造を使用すること
ができるであろう。その場合には、ページ幅アレーを作
るため、印字ヘッドが正確に横に並べて配置される。ペ
ージ幅アレーは静止しているが、記録媒体がページ幅ア
レーの長手方向に直角な方向に動く。

【図面の簡単な説明】

【図１】サーマルインクジェットプリンタの斜視図であ
る。

【図２】付属インク供給装置を含む、サーマルインクジ
ェットプリンタの印字ヘッド機構の略図である。

【図３】印字ヘッド機構の別の実施例の略図である。

【符号の説明】

１　　印字ヘッド １Ａ　　インク滴 ２　　往復キャリッジ ３　　記録媒体 ４　　インクリザーバ ４Ａ　　空気ポケット ５　　ヒートシンク ６　　蓋締め装置 ７　　インク袋状容器 ８　　供給管 ９　　ポンプ １０　　戻し管 １１　　絞り １２　　サーマルインクジェットプリンタ１３　　シー
ル付き通路 １４　　ベント １５　　逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　印字ヘッドとインクリザーバから成る
   インクジェットプリンタの印字ヘッド機構であって、前
   記印字ヘッドは、前記リザーバに通じた少なくとも１個
   のインクチャンネル、前記インクチャンネルの一端にあ
   るインク噴射ノズル、前記ノズルからインク滴を噴射し
   て記録媒体の上に付着させる働きをする手段から成り、
   印字ヘッド機構は、さらに、インク源、前記インク源か
   らインクリザーバまでのインク供給管、前記インクリザ
   ーバから過剰インクを排出するための出口、および印字
   ヘッド機構をプライミングするため前記インク源から前
   記供給管に通してインクリザーバへインクを送る手段を
   備えており、前記出口は、印字ヘッドが与える流れ抵抗
   に等しいか、それ以上の流れ抵抗をインク流に与えるこ
   とを特徴とする印字ヘッド機構。
2. 【請求項２】　　インク滴噴射ノズルに通じたインクチ
   ャンネルをもつ印字ヘッドと前記印字ヘッドに結合され
   たインクリザーバを有するインクジェットプリンタの印
   字ヘッド機構をプライミングする方法であって、柔軟な
   インク供給容器から印字ヘッドのリザーバへ管を通して
   インクを送ること、印字ヘッドのリザーバの上部に、空
   気が自由に流れることを許す出口を設けること、前記リ
   ザーバの出口を通るインクの流れ抵抗が、印字ヘッドの
   ノズルを通って出ていくインクの流れ抵抗に等しいか、
   それ以上であるように、印字ヘッドのリザーバを出てい
   くインクの流れを妨げること、および印字ヘッドをプラ
   イミングしているとき、印字ヘッドのリザーバの出口お
   よび印字ヘッドのノズルから出てきたインクを回収する
   こと、の諸ステップから成ることを特徴とする方法。