JPH0443785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジエツトプリンタ用インク供給
システムに関し、詳細にはインクジエツトプリン
タのプリントヘツドのインクジエツトに入るイン
クに対する静的圧力調整器として作用するインク
供給貯蔵容器に関する。

発射されたインクを取り換える通常の再供給機
構が毛細管現象によるものでありかつインク供給
圧力がインクジエツトプリンタのプリントヘツド
ノズルにより発生できる毛細管圧力の範囲内にな
ければならないので、インパルス型インクジエツ
トプリンタは特別なインク供給要件を必要とす
る。インク貯蔵容器は典形的には低い供給静水圧
を与えるようにプリントヘツドに接続されている
ので、このシステムは慣性力によるプリントヘツ
ドあるいは供給ラインの動作により発生された圧
力サージの影響を受けやすい。そのため、プリン
トヘツドが移動した時でもインク供給源をプリン
トヘツドのインクジエツトと同じ相対レベルに保
つことが望ましい。これまで用いられてきたイン
ク供給システムは一般にかさばるので、所望の印
刷特性を与えるのに必要な圧力の要件を維持する
ためにプリントヘツドの動きにインク供給システ
ムを合わせることは難かしかつた。更に、インパ
ルスインクジエツトプリンタの通常の構成は同様
のインク供給システムに接続された複数の小滴発
射デバイスを与えるものであつた。体積の大きい
インクジエツト機構である現存のシステムによつ
ては、再循環システムをインク供給システムへリ
ンクすること及び大形インク供給容器を配置する
ことは更に必要な圧力の要件を維持することの困
難さを増す。これまで、これらの欠点の結果とし
て個々のインクジエツトデバイスが独立して動作
できるように互いに分離することが必要だつた。
更に、インクジエツトプリントシステムは全て、
インク供給システムのラインあるいはプリントヘ
ツド内に全く空気あるいはガスがない時に最もよ
く動作する。この要件はインパルスプリンターに
とつては特に厳しいものである。というのは気泡
は液体の非圧縮性を妨害しかつインパルス機構が
適正に動作するのを妨げる。この問題を解決する
ための各種の方法例えば気泡がプリントヘツドに
達する前に気泡用の特別のチヤンバーを設けるこ
とあるいはインク供給システムが使用される前に
インク供給システムから空気を取り除くこと等が
提案された。しかし、現在の構成では、これらの
方法は、インクジエツトプリンタの有効性及びコ
ンパクトさを全く打ち消す付加の複数なシステム
調整を必要とする。更に、多くの従来のインクジ
エツトプリンタにあつては、システムは、特にイ
ンク供給システムが一般にかさばりかつこのため
プリントヘツドから遠隔の位置に配置されねばな
らないという事実のために各プリントヘツドに固
有に整合されねばならない。これはプリントヘツ
ドの取替え等の調整を困難かつ費用のかかるもの
にし、所望された時にシステム内でプリントヘツ
ドの動きで制限し、更にインクジエツトプリンタ
のフレキシビリテイを減少させる。

従つて、本発明の目的は、前述の欠点を解決す
るインクジエツトプリンタ用のインク供給システ
ムを提供することである。

本発明の別の目的は、各プリントヘツドのイン
クジエツト中に導びかれるインクに対する静的圧
力調整器として作用するインクジエツトプリント
デバイス用のインク供給システムを提供すること
である。

本発明の別の目的は、プリントヘツドに与えら
れるインクをインクジエツトと同じ相対レベルに
保つために必要な機構を簡単化するコンパクトな
インク供給システムを提供することである。

本発明の別の目的は、インクジエツトプリンタ
のプリントヘツドから遠隔の位置に配置できる大
容量のインク容器を使用することを可能にするイ
ンク供給システムを提供することである。

本発明の別の目的は、ほぼ同じ高さにあるイン
クジエツトアレイを与えることができかつ単一の
インクジエツトとして機能するようにもできるイ
ンク供給システムを提供することである。

前述の目的及び他の目的は、一般的に言えばイ
ンパルス小滴インクジエツトプリンタの少なくと
も１つのインクジエツトプリントヘツドと流体連
通にあるインク供給システムを与えることにより
本発明によつて実現される。このインク供給シス
テムは、インクを２次インク供給容器に供給する
１次インク源を含んでいる。この２次インク供給
容器は一定の静的圧力でインクをインクジエツト
プリンタのプリントヘツドに与える１時的貯蔵容
器として機能する。この２次貯蔵容器は、インク
の漏れを防止するためにその周辺でシールされた
上部表面をなすフレキシブル薄膜を有する低い高
さ（profile）・直径比のカツプ状構成を含んでい
る。貯蔵容器がインクで満たされることができる
ようにするため空気抜き弁が設けられている。２
次貯蔵容器の頂部をシールするフレキシブル薄膜
はその中央に小さい反射スポツトを有している。
この反射スポツトは、膜の上に取り付けられた接
近センサと共に、各貯蔵容器内の液体レベルの変
化を検出するためのレベル検出機構を与える。こ
のレベル検出機構の感度は２次貯蔵容器が以下に
述べられる方法で満たされることを可能にする適
当な弁あるいはポンプを動作する。２次貯蔵容器
は一定レベルが両者間で維持されるような方法で
インクジエツトプリントヘツドに接続されてい
る。

本発明において、貯蔵容器内でインクを適正な
レベルに維持するレベル検出機構を備えた２次貯
蔵容器を有するインク供給システムを設けたイン
クジエツトプリンタが効果的に動作でき、ここで
２次貯蔵容器はインクをプリントヘツドノズルに
供給するマニホールドとして機能することがわか
る。貯蔵容器のコンパクトさは、インクジエツト
ヘツドが動作された時に貯蔵容器をインクジエツ
トヘツドと同じ相対レベルに保持するために必要
な機構を簡単化する。これがプリントヘツドへ極
めて接近して貯蔵容器を配置することを可能にす
る。本発明により２次貯蔵容器を有することによ
り、大形の１次インク容器がインクジエツトヘツ
ドから遠隔に配置できる。

以下に図面を参照して本発明について詳細に説
明する。

第１図には、本発明のインク供給システムを表
わす回路図が示されている。１次インク源１はイ
ンクを２次すなわち１時的インク供給貯蔵容器１
０及びインクジエツトプリントヘツド２０に供給
する。ポンプ２は１次インク源１からのコマンド
に基づいてインクを供給し、フイルタ３を通つて
２次貯蔵容器１０に運ぶ。２次貯蔵容器１０は次
にインクを導管１６を介してインクジエツトプリ
ントヘツド２０に供給する。インクを１次供給源
から２次貯蔵容器に運ぶために適当な手段が使用
できる。図中に表わされた手段はインクは２次貯
蔵容器に進めるぜん動ポンプの形式を取つてお
り、動作状態にない時にはこのポンプ内の配管の
１部は障壁として作用しインクの逆流を防止する
ために、圧縮される。このポンプは典形的には
0.25ml／分の大きさの低い体積偏移で動作する。
しかし、他の手段例えば動送りシステム等がイン
クを１次供給源から２次貯蔵容器に運ぶために使
用できる。フイルタはポンプの内側管壁を腐食さ
せる残存分子を除去する。フイルタの孔は一般に
約10ミクロンより小さい。フイルタ自体は容易に
交換できる取替カートリツジ形式である。両側に
シールを備えた迅速切離しアタツチメント４は二
重のシールを与え、かつ、インクのロスあるいは
空気の流入なしに、充填あるいは保守のために２
次貯蔵容器及びインクジエツトプリントヘツドを
取り去ることを可能にする。２次貯蔵容器１０
は、インクジエツトプリントヘツドすなわちノズ
ルアレイ２０用のマニホールドすなわち中央サプ
ライとして機能する。組込手動弁５は個々のヘツ
ドがメンテナンス、搬送、ヘツド動作中にあるい
は空気抜きのために切り離されることを可能にす
る。

２次すなわち１時的貯蔵容器１０は、その頂部
上にゆるく取り付けられているがインクの漏れを
防止するためにシールされたプラスチツク薄膜１
１を備える低い高さ（profile）・直径、比のカツ
プ状構造を含んでいる。空気抜き弁１２は貯蔵容
器が満たされるようにするために設けられてい
る。一般に厚さが約1milのこの膜は使用してい
るインクと化学的に反応しない例えばポリエチレ
ンの性質を有するポリオレフインあるいはポリテ
トラフルオエチレン（polytetrafluoethylene）等
の他の重合体等の適当なフレキシブル材料からつ
くられる。２次インク貯蔵容器用の頂部筐体とし
て機能するフレキシブル薄膜１１はその中央に小
さい反射スポツトを有している。レベル検出機構
１４の形式の接近デバイスはこのフレキシブル膜
の反射スポツトの最大高さのすぐ上に配置されて
いる。このレベル検出機構１４は発光ダイオード
（LED）と、液面変化を検出するホトトランジス
タとを含んでいる。しかし、他の形式のレベル検
出機構が使用できることも本発明の範囲内にあ
る。例えば、容量性結合による検出機構、磁気接
近センサ、あるいは光源としての白熱灯及びホト
ダイオード光検出器等を用いた他の形式の光学検
出手段がある。膜の高さがホトトランジスタに達
する反射光量を決定する。この膜が最下点にある
時には、信号はポンプを動作し貯蔵容器を満た
す。この膜が所定の時間内に最大高さまで戻るこ
とができずフイルム内の故障あるいはインク供給
システムが空であることを示すと、信号が附勢さ
れる。しかし、低インク信号の開始はプリンタの
引き続く動作を妨げない。付加の時間周期にイン
クジエツトを供給するために十分な量のインクが
まだ貯蔵容器内に残つており、この時間周期長は
２次貯蔵容器の容積に依存する。

透明保護カバー１５が貯蔵容器１０のフレキシ
ブル膜１１の上に設けられている。このカバーは
フレキシブル膜を物理的に保護するように機能
し、併わせて膜が特に（以下に説明される）イン
クジエツトラインの空気抜き中に過剰に引きのば
されることを防止する。このように、保護カバー
１５は膜が通常の凸位置にある時にはフレキシブ
ル膜１１の上約１／32″のところに位置される。

２次貯蔵容器は、１つのプリントヘツドの配置
内あるいはインクジエツトプリントヘツドアレイ
内でプリンタのインクジエツトプリントヘツドに
機械的に取り付けられている。この機械的なアタ
ツチメントは、貯蔵容器の位置がインクジエツト
プリントヘツドに対して同じレベルに固定されこ
れにより一定の静的圧力がシステム内で保持され
ることを可能にすることを保証する。貯蔵容器が
インクジエツトノズルのオリフイスの上部に配置
されるとインクの不要な一定の流れが発生する。
貯蔵容器が実質的にオリフイスより下に落ちる
と、貯蔵容器に向かうインクの逆流が発生する。
この説明では、２次貯蔵容器の最下レベル
（miniscus）がインクジエツトノズルのオリフイ
スのレベルより下2.54cmと5.08cmとの間に保持さ
れる。動作においては、インクは毛細管現象によ
り２次貯蔵容器からインクジエツトオリフイスに
ひかれる。ポンプが約0.01ないし0.5ml／minの速
さで２次貯蔵容器をゆつくり満たし、一方インク
ジエツトプリントヘツドによるプリントが続く。

本発明のインク供給構造は、0.01−0.5ml／min
の充填速度よりも極めて大きい流速（約10ml／
min）でインクをこのシステムを通してポンピン
グすることにより、インクジエツトプリントヘツ
ドを空気抜きするために使用される。２次貯蔵容
器が迅速に満たされ、インクがインクジエツトア
レイを流れ続けることができる。通常のプリント
動作では、２次貯蔵容器にポンピングされた充填
インクはヘツドを空気抜きせずに貯蔵容器を満た
す。というのは貯蔵容器を充填しかつフレキシブ
ル膜をたわませるのに必要な圧力はインクジエツ
トオリフイスを流通させるのに必要な圧力よりも
極めて小さいからである。保護カバー１５はフレ
キシブル膜が空気抜き動作中過剰に引きのばされ
ることを防止し、これにより膜の完全性を保つ。
膜が引きのばされ従つてのびて変形できるなら
ば、この膜は光センサにつきあたりこれを覆い、
絶えずインク信号がない状態となり、しかもその
もとの形にもどらない。前述の手動弁５はインク
ジエツトヘツドを選択的に切り離しかつ空気抜き
する能力を与える。

第２図には、電子制御システムが示されてい
る。インク３１を内蔵する供給貯蔵容器３０は発
光ダイオード（LED）４１及びホトトランジス
タ４２から成る接近デバイスの下に配置されてい
る。接近デバイスはフレキシブルインク貯蔵容器
のダイヤフラムすなわち膜３３の中央に配置され
た白い反射性ドツト３２上に設けられている。ダ
イヤフラム上のドツトがインクレベルと共に上下
に移動するので、ホトトランジスタは反射光を多
く受けたり少なく受けたりする。この光はホトト
ランジスタ内のベース電流を与え、比例的にこの
トランジスタをオンあるいはオフにし従つてコレ
クタ電圧を降下あるいは上昇させる。貯蔵容器が
満たされた時に、コレクタ電圧は最低であり、イ
ンクレベルが低下するにつれて電源電圧に向けて
徐々に増加する。透明保護ふた３４はフレキシブ
ルダイヤフラム３２上に位置されている。コレク
タ電圧は、可変基準電圧入力を有する１対の比較
器４３Ａ及び４３Ｂに入力される。入力電圧が基
準電圧Ｂより小さい時に、出力Ｂは高くなり貯蔵
容器が満たされていることを示す。検出器の出力
がインクレベルと共に変わるので、最大インクレ
ベルは基準電圧Ｂを調整することによつて調整で
きる。比較器Ａは低インクレベルを検出するため
に同様に機能する。入力電圧が基準電圧Ａより上
にある（電圧Ｂより上、出力Ｂがオフにある）時
には、出力Ａは高くなり低インクレベルを示す。
２つの比較器の出力はセツト／リセツトフリツプ
フロツプ４４中に与えられる。インクレベルが最
低レベルに達した時に、比較器Ｂはレベルを検出
しフリツプフロツプをセツトする。次に、このフ
リツプフロツプはインク供給ポンプモータをオン
にする。出力がラツチされるので、コンパレータ
にはいかなるヒステリシスも必要とされない。

連続発振クロツク５２はカウンタ５１に送られ
る。カウンタ５１の通常附勢状態にあるリセツト
ラインは貯蔵容器がポンプモータ５３により充填
されている間は附勢されない。貯蔵容器が設定時
間周期内に満たされないと、カウンタがその最大
値までカウントする。カウンタがその最大値に達
した時に、いかなるインク出力信号も発生されな
い。ダイオードがカウンタを分流しカウンタ出力
をその入力に与えているので、それ以上のクロツ
クパルスは受信されずかつインクなし信号が保持
される。

本発明のインク供給システムは複数のインクジ
エツトプリントヘツドを有するインクジエツトプ
リンタ内に実現された。各インクジエツトプリン
トヘツドは各プリントヘツド毎に約10−12のオリ
フイスから成る多数のインクジエツトオリフイス
を備えている。説明のために、以上の、通常は７
個、のインクジエツトヘツドがアレイとして考え
られる。

２次インク供給貯蔵容器の容積は次の式により
決定される。

Ｖ＝πh（R²＋h²／３） ここで、ｈ＝フレキシブル膜のたわみ高さ Ｒ＝貯蔵容器の半径 合計のたわみが0.635cmのフレキシブル薄膜を
備えた約5.08cmの直径の典形的な貯蔵容器は約30
分の連続動作を可能にする。これは前述の式に基
づいて約6.5mlの容積を有する貯蔵容器を必要と
する。

本発明の１時貯蔵容器の使用は主としてほぼ同
じ高さにあるインパルスインクジエツトアレイを
与えることを意図している。しかし、１時貯蔵容
器は、拡張されたインク充填間隔が希望されてい
るような単一のインパルスインクジエツトとして
も機能する。貯蔵容器のコンパクトさは、インク
ジエツトが移動された時に貯蔵容器をこのインク
ジエツトと同じ相対レベルに保持するのに必要な
機構を簡単化する。このように、貯蔵容器がイン
クジエツトに極めて接近して配置できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインク供給システムの回路
図、第２図は本発明のレベル検出機構の作用の結
果として得られた電気的応答を示す回路図であ
る。 １…１次インク源、２…ポンプ、３…フイル
タ、４…切離しアタツチメント、５…手動弁、１
０…２次貯蔵容器、１１…フレキシブル薄膜、１
２…空気抜き弁、１３…反射スポツト、１４…レ
ベル検出機構、１５…透明保護カバー、１６…導
管、２０…インクジエツトプリントヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １次インク供給源と、２次インク貯蔵容器
   と、前記１次インク供給源に接続されインクを前
   記供給源から前記２次インク貯蔵容器にポンピン
   グするポンプモータ手段と、前記２次インク貯蔵
   容器内の前記インクのレベルに応答して前記貯蔵
   容器内の前記インクのレベルを検出しかつ前記貯
   蔵容器内の前記インクのレベルが所定値より下に
   低下した時に前記ポンプモータ手段のポンピング
   を開始する制御手段とを含み、前記ポンプモータ
   手段は前記２次インク貯蔵容器内の前記インクの
   レベルが所定値に等しいかあるいは大きい時には
   前記インクを前記２次インク貯蔵容器にポンピン
   グせず、前記制御手段は前記貯蔵容器内の前記イ
   ンクのレベルが実質的に前記所定値に等しいかあ
   るいは大きい時には前記ポンプモータ手段のポン
   ピングを停止し、前記２次インク貯蔵容器が更に
   空気抜き弁を含み、前記ポンプモータ手段は前記
   インクプリントヘツドを空気抜きするために使用
   されることを特徴とするインクジエツトプリンタ
   に供給するインク供給システム。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記制御手
   段が、前記貯蔵容器内の前記インクのレベルを検
   出しかつ前記レベルが前記所定値より下に低下し
   た時には出力信号を発生する検出手段と、該検出
   手段からの前記出力信号に応答して第１のスイツ
   チ状態に切り換えかつ前記出力信号の存在しない
   ことに応答して第２のスイツチ状態に切り換える
   スイツチ手段とを含み、前記ポンプモータ手段
   が、前記スイツチ手段の第１のスイツチ状態への
   切り換えに応答してインクを前記供給源から前記
   貯蔵容器にポンピングしかつ第２のスイツチ状態
   への切り換えに応答してインクを前記供給源から
   前記貯蔵容器にポンピングしない、インク供給シ
   ステム。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記スイツ
   チ手段が更に比較器手段とフリツプフロツプ手段
   とを有し、比較器手段は前記検出手段からの出力
   信号と基準値信号とに応答して前記出力信号を前
   記基準値信号に比較し、かつ前記検出手段からの
   前記出力信号が前記基準値に等しいかあるいは大
   きい時に第１の比較器出力を発し前記出力信号が
   前記基準値より小さい時に第２の比較器出力を発
   生し、フリツプフロツプ手段は前記第１の比較器
   出力に応答して第１のスイツチ状態に切り換えか
   つ前記第２の比較器出力に応答して第２のスイツ
   チ状態に切り換え、前記ポンプモータ手段は前記
   フリツプフロツプ手段が第１のスイツチ状態に切
   り換えられた時にインクを前記供給源から前記貯
   蔵容器にポンピングし、かつ前記フリツプフロツ
   プ手段が第２のスイツチ状態に切り換えられた時
   にインクを前記供給源から前記貯蔵容器にポンピ
   ングするインク供給システム。 ４ 特許請求の範囲第２項又は第３項において、
   更に、前記２次インク貯蔵容器内のインクのレベ
   ルが前記所定値に等しいかあるいは大きい時に指
   示信号を発生する指示手段を含み、該指示信号が
   前記貯蔵容器内のインクのフルレベルを示すイン
   ク供給システム。 ５ 特許請求の範囲第４項において、前記指示手
   段が、クロツク信号パルスを与えるクロツク手段
   と、前記スイツチ手段のスイツチ状態とクロツク
   信号パルスと応答し、前記貯蔵容器内のインクの
   レベルが前記所定の値より下に低下した時にカウ
   ントを開始するカウンタ手段とを含み、前記カウ
   ンタ手段は最大カウント値までカウントした時に
   前記指示信号を発生するインク供給システム。 ６ 特許請求の範囲第１項において、前記２次イ
   ンク貯蔵容器がその上部表面を形成するフレキシ
   ブル膜を含み、該膜がその中央に反射性スポツト
   を有するインク供給システム。 ７ 特許請求の範囲第６項において、前記レベル
   を検出するレベル検出機構が発光ダイオード及び
   ホトトランジスタから成り、前記フレキシブル膜
   の動きに応答して前記膜上の反射性スポツトと共
   に前記２次インク貯蔵容器内の液面のレベル変化
   を検出するインク供給システム。 ８ 特許請求の範囲第６項において、前記フレキ
   シブル膜が透明カバーにより保護されているイン
   ク供給システム。 ９ 特許請求の範囲第１項において、前記ポンプ
   モータ手段がぜい動ポンプであるインク供給シス
   テム。 １０ 特許請求の範囲第１項において、更に前記
   ポンプモータ手段と前記２次インク貯蔵容器との
   間に保守の際に取り換えできるフイルターカート
   リツドを含むインク供給システム。 １１ 特許請求の範囲第１項において、更に前記
   １次インク供給源と２次インク貯蔵容器との間に
   配置された迅速切り離し弁を含み、該切り離し弁
   が前記１次インク供給源と２次インク貯蔵容器間
   のインクの流れを制御し、かつ２次インク貯蔵容
   器が１次インク供給源から切り離されることを可
   能にする二重シールを与えるインク供給システ
   ム。