JPH05201007A

JPH05201007A - インク・ジェット・プリントヘッドのキャップ・システム

Info

Publication number: JPH05201007A
Application number: JP4216368A
Authority: JP
Inventors: Kris M English; クリス・エム・イングリッシュ; J P Harmon; ジェイ・ピー・ハーモン; Jefferson P Ward; ジェファーソン・ピー・ワード
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1993-08-10
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: DE69214549D1; US5146243A; EP0526010B1; EP0526010A2; JP3342511B2; EP0526010A3; DE69214549T2

Abstract

(57)【要約】【目的】インク・ジェット・プリントヘッドのノズルの
キャップ着脱における圧力変動を小さくする。【構成】断面図に示すように、プリンタに取り付けられ
たキャップ６５は柔軟なチューブ状のカバー６６を有
し、カバー６６の内部は柔軟なダイアフラム９４で二つ
のチャンバ９５、１００に仕切られている。チャンバ１
００は通気孔１０２により外の雰囲気に連絡している。
プリントヘッド１０８にキャップが押しつけられると、
チャンバ９５の上位開口８６は図示のようにプリントヘ
ッドのノズル１１０を囲んで封止するが、ダイアフラム
がたわんで、ノズルへの圧力変化を小さくする。プリン
トヘッドからキャップが離脱するときも同様である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明はインク・ジェット・プリ
ンタに関するものであり、より詳細には、柔軟性のある
ダイアフラムを備えたインク・ジェット・プリントヘッ
ド・キャップを含むこのようなプリンタにおけるサービ
ス・ステーションに関するものである。

【０００２】

【従来技術と問題点】インク・ジェット・プリンタには
交換可能なプリント・カートリッジが含まれており、そ
の上にはプリントヘッドが形成されている。該カートリ
ッジにはインクの貯蔵部が含まれており、該インクはプ
リントヘッド内のノズルを通して発射されて、用紙など
のプリント媒体に至るようにされている。このようなプ
リント・カートリッジの構成および動作は、当業者にと
って周知のことである。

【０００３】インク・ジェット・プリントヘッドが使用
されていないとき、それらを保守するために２つの主要
な制限的事項がある。第１には、ノズルの乾燥を防止す
るために、該ノズルに対して封止された環境を備えなけ
ればならない。第２には、該封止された環境と周囲圧力
との間の圧力の変動を最小限にせねばならない。封止さ
れた環境内における相対的な圧力の減少によりノズルの
発射準備がなされ、チャンバ内の３本のピンによるカラ
ー混合がなされる。圧力が増大するとノズルの発射準備
の解除ががなされて、それらが不動作状態になるように
される。

【０００４】従来のインク・ジェット・プリンタにはサ
ービス・ステーションが含まれており、プリント・カー
トリッジの移行経路の一端部上には、該プリント・カー
トリッジが搭載されている。該サービス・ステーション
に含まれているワイパーは、ノズル開口部を含むプリン
トヘッドの表面から汚染物質、乾燥インクおよびインク
を除去するために該プリントヘッドを掃引するためのも
のである。ノズル内のインクの乾燥を防止するために、
プリントヘッド上にはキャップも設けられている。プリ
ントヘッドのノズルにおけるインクの乾燥を減少させる
ようにキャップ内で気化インクを生成させるために、該
プリンタは、ノズルからのインクをキャップに対して発
射するようにプログラムすることができる。このような
発射の操作によっても、全ての粘性インクに対してノズ
ルを清浄化するようにされる。

【０００５】インク・ジェット・プリンタに対する従来
技術のプリントヘッドには、ノズルに渉る圧力差を防止
するための通気孔部が含まれている。通気されないキャ
ップにおいては、プリントヘッドの封止係合部に出入り
するようにキャップが移動するにつれて、圧力スパイク
が生成することがある。圧力の変動も、温度または高度
の変化の結果としても生じ得るものである。通気孔部は
スパイクの大きさを減少させる傾向を有するものである
が、蒸気をキャップから拡散させて、これにより、ノズ
ル内におけるインクの乾燥の増大を許容することもあ
る。

【０００６】ノズル内におけるインクの乾燥は、キャッ
プからの蒸気拡散の速度に比例している。蒸気拡散の速
度は、拡散経路の長さで除算された、拡散の生じ得る断
面領域に比例している。従って、蒸気の拡散を最小限に
するためには、その長さを最小限にしながら通気孔部の
断面領域を最小限にすることが望ましい。

【０００７】圧力を等化することに加えて、従来技術の
通気孔部は、そこからキャップ内に集まるインクを流す
流通経路としても作用する。従来技術の通気孔部はイン
クで妨げられるものであり、このために、ノズルに渉る
望ましくない圧力差が生じるようにされる。これに対し
て、通気孔部が妨げを防止するために十分な大きさのも
のであるときには、プリントヘッドのノズルにおけるイ
ンクの乾燥を防止するためには、該通気孔部は十分に効
果的な蒸気バリアではない。

【０００８】

【発明の目的】インク・ジェット・プリンタにサービス
・ステーションを設けることにより、通気孔部の妨げを
することなく、極めて効果的な蒸気拡散バリアとしての
機能を実現し、従来の問題点を解決すること。

【０００９】

【発明の概要】この発明は、インクが放出されるノズル
を備えた、インク・ジェット・プリントヘッドに対する
キャップからなるものである。キャップの少なくとも一
部は十分に柔軟性があり、キャップがプリントヘッドに
対抗して動かされるときに、該キャップ内部の圧力の増
大に応答して変歪するようにされる。

【００１０】この発明の別の局面において、蒸気拡散バ
リアは該キャップの柔軟性のある部分に隣接して形成さ
れている。ダイアフラムの変歪チャンバはバリアとキャ
ップとの間で規定されている。拡散バリアにおいて形成
された通気孔部の一端は該チャンバと連絡しており、そ
の他端は周囲圧力に対して通気されている。

【００１１】この発明のプリントヘッド・キャップおよ
びサービス・ステーションによれば、極めて効果的な蒸
気拡散バリアを用いることによってプリントヘッド・ノ
ズル内のインクの乾燥が防止され、また、プリントヘッ
ド・キャップの通気孔部の妨げが更に防止される。この
発明は極めて粘度の高いインクの場合に特に有利なもの
である。

【００１２】

【好適な実施例の詳細な説明】図１および図２における
サービス・ステーション１０は、この発明によって構成
されたブラック・カートリッジおよびカラー・カートリ
ッジのプリントヘッドの双方のためのものである。サー
ビス・ステーション１０はインク・ジェット・プリンタ
に組み込まれており、このインク・ジェット・プリンタ
には、カラー・カートリッジまたはブラック・カートリ
ッジのいずれかを、カラーまたはブラック・インクによ
るプリント操作のために装荷することができる。プリン
タに含まれているキャリッジ１２は、図１からみて、そ
の上に搭載されたブラック・カートリッジ１４（部分的
に破断して示されている）を備えている。カートリッジ
１４に含まれたプリントヘッド１５に備えられているノ
ズル（図示されない）は、カートリッジ内のインクをそ
れから発射するために形成されたものである。キャリッ
ジ１２はガイドロッド１６に沿って双方向に実質的にプ
リンタの幅にわたって可動のものである。

【００１３】図１においてみられるように、該キャリッ
ジはその最右端の位置にあるように示されており、カー
トリッジ１４をサービス・ステーション１０内に配置す
るようにされている。プリンタがプリント操作をしてい
ないとき、または、プリントヘッドの修理等を必要とし
ないときには、キャリッジ１２はサービス・ステーショ
ンに移動する。他のプリンタでは、サービス・ステーシ
ョンを該プリンタの最左端側に配置することもできる。

【００１４】明瞭には示されていないけれども、プリン
タを通して用紙を誘導する構成が該プリンタに含まれて
おり、キャリッジ１２がサービス・ステーション１０か
ら左向きに動いたときに、用紙の表面をプリントヘッド
１５の直下に配置するようにされる。

【００１５】サービス・ステーション１０には、カラー
・カートリッジのサービス・ステーション１８およびブ
ラック・カートリッジのサービス・ステーション２０が
含まれている。サービス・ステーション１８，２０は、
回転キャリア２２上で１８０゜離れて搭載されている。
キャリア２２は軸２４の周囲に１８０゜回転できるもの
である。キャリアは駆動ギア（図示されない）に応答し
て回転するが、このギアはキャリア２２上のスプロケッ
ト２６に係合している。ブラック・カートリッジ１４に
代えてカラー・カートリッジがキャリッジ１２に搭載さ
れているときには、キャリア２２が１８０゜回転して、
カラー・ステーションに対する位置が図１におけるよう
に示されているとすると、カラー・ステーション１８が
ブラック・ステーション２０に関して上向きの方位にあ
るようにされる。これに対して、キャリッジ１２に搭載
されているブラック・カートリッジ１４については、キ
ャリア２２は図１で例示された位置にある。

【００１６】ブラック・ステーション２０にはキャップ
３１が含まれている。このキャップに含まれているもの
は、ベイシン構成２８，ブラック・スレッド３０および
ブラック・スレッド・カバー３２であり、これらの全て
はキャリア２２内に形成されたトレイ３４内で受け入れ
られている。スレッド３０はスプリング３６によりバイ
アスされ、同様にスレッド・カバー３２およびベイシン
構成２８もバイアスされて、図１においてみられるよう
に、スレッド上で左側に搭載されている。トレイ３４に
は一対の対向したカム表面３８，４０が含まれており、
その上部にはカムホロワ４２，４４のようなカムホロワ
が乗っている。ポスト４６で付与される左向きの表面
は、キャリッジが右向きに動くのにつれて、該キャリッ
ジ１２上のアーム４８と係合するようにされる。図１か
ら認められるように、キャリッジ１２がサービス・ステ
ーションから左向きに動いたときには、スプリング３６
によってスレッド３０が左側にバイアスされる。かくし
て、表面４０に乗っているホロワ４２，４４により、ス
レッドを図１にみられる状態から下方に動かすようにさ
れる。これに対して、スレッドがサービス・ステーショ
ンに向けて動くときには、アーム４８がポスト４６と係
合するために、スレッド３０が右上方に動くようにされ
る。このような動作のために、スレッド・カバー３２が
プリントヘッド１５に対抗して片寄るようにされる。

【００１７】ブラック・カートリッジがステーション内
に移動するにつれて、プリントヘッド１５はワイパー５
０の先端部を横切っていくが、このワイパーはプリント
ヘッド表面からインクおよびくずをぬぐい去るものであ
る。ワイパー５０はホロワ・ブラケット５２上に搭載さ
れている。このホロワ・ブラケットに含まれているポス
ト５４は、ワイパー５０内に形成された開口部５６に受
け入れられる。方形のフレーム５８は、キャリア２２上
に搭載されたカム６０を包囲している。一対の下方に伸
長しているポスト６２，６４は、一対の対応するホール
（図示されない）で受け入れられているが、このホール
は、図１のキャリア２２の下部のプリンタ構成体（これ
も図示されない）に含まれたものである。ここで認めら
れることは、キャリア２２が図１に示された位置にある
ときに、ブラケット５２がカム６０によって上部位置に
維持されることである。該キャリアが１８０゜回転する
と、カム６０がブラケットの下部から回転するにつれ
て、ブラケットは下部の位置へと移動する。

【００１８】カラー・ステーション１８にはカラー・キ
ャップ６５が含まれている。該カラー・キャップには、
スレッド・カバー６６およびカラー・スレッド６８（こ
れも、ここではベースとして参照される）が含まれてい
る。スプリング７０はこのスレッドを図１の左側にバイ
アスする。スレッド・カバー６６はスレッド６８上に搭
載されている。ブラック・カートリッジ１４ではなく、
カラー・カートリッジ（図示されない）がキャリッジ１
２上に搭載されているときには、キャリア２２が軸２４
の周囲で１８０゜回転することにより、スレッド・カバ
ー６６が上部方向に向かうようにされる。キャリア２２
がこのように回転すると、カム６０は反転してブラケッ
ト５２をその下部位置に向けて駆動するようにされる。
キャリア２２に搭載されているカラー・ワイパー７２も
これに次いで上方に向かうようにされる。

【００１９】表面４０と同様な（図１における）カム表
面７４はキャリア２２上で形成されている。ホロワ４
２，４４が表面４０上に乗っている態様と同様にして、
カム・ホロワ７６，７８が表面上に乗っている。アーム
４６がブラック・スレッド３０から伸長しているのと同
じ態様で、アーム８０がカラー・スレッド６８から伸長
している。

【００２０】ブラック・カートリッジ１４に代ってキャ
リッジ１２上に搭載されているカラー・カートリッジ
（図示されない）について、キャリッジ１２に関するカ
ラー・スレッド６８の動きは、ブラック・スレッド３０
に対して前述されたと同様なものである。キャリッジ１
２が図１に示されている位置に向けて右側に動くのにつ
れて、カラー・プリントヘッドはワイパー７２によって
ぬぐい取りがなされる。このワイパー７２の先端部は、
その下部位置にあるワイパー５０の先端部の上に伸長し
ている。次に、キャリッジ１２上のアーム４８がポスト
８０に当り、これによってカラー・スレッド６８が右上
方に向けて動くようにされる。このために、スレッド・
カバー６６がカラー・プリントヘッドに対抗して片寄る
ようにされる。

【００２１】ここで図３〜図５に移り、キャップ６５の
構成について、より詳細に考察していく。この発明のこ
の実施例において、カラーのスレッド・カバー６６は、
３５（Ｓｈｏｒｅ─Ａ）なる硬度をもつエチレン・プロ
ピレン・ヂエネ・モノマー（ＥＰＤＭ）からモールドさ
れている。該スレッド・カバーに含まれている上部封止
用リップ８２（これも、ここでは封止手段として参照さ
れる）は、図２において最もよく観察されるように、実
質的に方形の断面を有するチューブ状の構成体または部
材８４の上部表面上に形成されている。図４および図５
において認められるように、部材８４に含まれているも
のは、リップ８２の内部周辺部によって境界付けされる
上位開口部８６、および、これも図２で観察できる下位
開口部８８である。

【００２２】チューブ状の部材８４を構成するものは、
統合的に形成される上位壁部９０および下位壁部９２で
ある。図４および図５において認められるように、壁部
９０は壁部９２よりも僅かに薄いものである。

【００２３】壁部９０，９２の接合部においては、ダイ
アフラム９４がチューブ状の部材８４の内部周辺部と接
合されており、このために、壁部９０によって境界付け
られたチューブ状部材の該当部位を、壁部９２によって
境界付けられた該当部位から封止するようにされてい
る。ダイアフラム９４とリップ８２との間のスレッド・
カバー６６で構成されるものは、これもこでは空洞部と
して参照されるようなチャンバ９５である。

【００２４】この発明のこの実施例において、スレッド
・カバー６６の全ては、一様な硬度および柔軟性を有す
るＥＰＤＭから統合的にモールドされている。ダイアフ
ラム９４がチューブ状の部材８４よりも薄いことから、
該ダイアフラムはチューブ状の部材よりも容易に曲げら
れる。同様にして、上位壁部９０が下位壁部９２よりも
薄いことから、下位壁部に比べて上位壁部の方が僅かに
柔軟性が高い。この発明のこの実施例において、上位壁
部９０には十分に柔軟性があり、人指を用いて上位壁部
９０に対し横向きおよび下向きの圧力を加えて、該ダイ
アフラムの上に上位壁部が折り重なるようにキャップを
変形することが可能である。しかしながら、この上位壁
部９０は十分な硬度を有しており、圧力が加えられない
ときには、上位壁部９０に撓みが生じることはない。

【００２５】ここでカラー・スレッド６８について考え
ると、この実施例におけるスレッド６８はナイロン６−
１０／３０％ＧＦで作られている。カバー６６に比べる
と、このスレッド６８は相当に硬いものである。このス
レッドに含まれているものは、実質的に方形の凹部を有
する溝部９６である。実質的に方形のベース部分９８
は、溝部９６の内部で上方に伸長している。ここでも、
部分９８は蒸気不透過性または蒸気拡散作用のバリアと
して参照される。スレッド・カバー６６は、ベース部分
９８とチューブ状部材８４の下位部分の間の調整材を介
してスレッド６８上に搭載されている。キャップの下位
壁部９２の柔軟性および方形のベース部分９８と下位壁
部９２との相対的な寸法のために、方形のベース部分９
８と下位壁部９２との間の封止はキャップの周辺部で形
成される。ダイアフラムの変歪チャンバ１００はダイア
フラム９４と方形のベース部分９８との間で形成されて
いる。通気孔部１０２を構成するものは、チャンバ１０
０と連絡する上位開口部を備えた孔部、および、スレッ
ド６８の外部と連絡する下位開口部である。図２では、
通気孔部１０２の下位開口部も見えている。

【００２６】スレッド６８には突起部１０４が更に含ま
れており、（図１および図２における）スプリング７０
の一端部がその上で受け入れられている。該スレッドに
は一対の下方に伸長する脚部（その一方は脚部１０６で
ある）が更に含まれており、前述されたような横方向お
よび縦方向のスレッドの動きを許容しながら、該スレッ
ドをキャリア２２上に保持するための機能を果たす。

【００２７】その動作中において、キャリッジ１２が、
ブラック・カートリッジ１４ではなく、カラー・カート
リッジ（図示されない）をその上に搭載している場合キ
ャリア２２は軸２４の周囲で１８０゜回転しており、こ
のために、スレッド・カバー６６における開口部８２
が、カラー・カートリッジのプリントヘッドの直下位に
配置される。キャリッジ１２が図１に示された位置に向
けて右側へと移動するにつれてアーム４８がポスト８０
に当り、このために、キャリッジが移行を継続するとと
もにカラー・スレッド６８が右側に移動する。このよう
な移動の間に、カラー・スレッドをキャリア上に支持す
る（７６，７８のような）カムは、カム表面７４を上方
に移動させる。この動作により、スレッド・カバー６６
がカラー・プリントヘッドに向けて移動される。キャリ
ッジ１２が図１に示された位置に到達すると、スレッド
・カバー６６は（図５の）カラー・プリントヘッド１０
８内に駆動され、カラー・カートリッジがプリンタ内の
用紙上にインクを噴出するノズル（図示されない）を支
承するノズル・プレート１１０の下部になるようにされ
る。

【００２８】リップ８２および上位壁部９０は十分に柔
軟なものであって、図５に示されたプリントヘッド１０
８の下部表面対して封止することが許容され、また、キ
ャップとプリントヘッドとの間の製造上の誤差がすべて
吸収される。リップ８２がプリントヘッドに当るとチャ
ンバ９５内の圧力が上昇するため、図５に示されている
ように、ダイアフラム９４が下方に変歪するようにされ
る。組織体９４は極めて柔軟な性質のものであること、
および、チャンバ１００が通気孔部１０２を介して雰囲
気に通じていることのために、このような変歪は可能で
ある。

【００２９】チャンバ１００と通気孔部１０２との間の
効果的な流体バリアがダイアフラム９４で生成されるた
めに、通気孔部１０２が湿気で詰まることから防止され
る。また、前述されたように、通気孔部１０２はチャン
バ１００と外の雰囲気圧力との間で連絡するようにも作
用して、図５において示されているようなダイアフラム
９４の変歪が許容される。ダイアフラム９４を介しての
蒸気拡散が可能であることから、通気孔部１０２が相当
に伸長しており、比較的径が小さいことが有利かつ望ま
しいことであり、このために、チャンバ１００から雰囲
気に対する拡散が最小限にされる。そのように最小限に
することによって、チャンバ９５からダイアフラム９４
を介してチャンバ１００に至る拡散が減少し、これによ
り、ノズル内でインクを乾燥させることが抑止される。

【００３０】ここで認められるべきことは、圧力差（例
えば、温度の変動または高度変化の結果として生じる圧
力差）が生じがちであるにも拘らず、チャンバ９５と周
囲圧力の間に大きい圧力差を防止するようにダイアフラ
ム９４が作用することである。周囲圧力に関するチャン
バ９５内の圧力を減少させる効果的な傾向がある場合に
おいては、例えば、キャリッジ１２が図１における位置
から下方に移動して、スプリング７０がカラー・スレッ
ド６８をその左側下部の位置に戻すときには、ダイアフ
ラム９４が上方に曲げられる。カップ６６がプリントヘ
ッド１０８から離れていくにつれて、チャンバ９５にお
ける圧力は、ダイアフラム９４の上方への曲りによって
対抗動作されるような傾向をもって、周囲圧力に関して
降下するようにされる。

【００３１】その好適な実施例においてこの発明の原理
の例示および説明をしてきたが、ここで当業者にとって
容易に明かであるべきことは、このような原理から逸脱
することなく、この発明の装置および詳細事項における
修正が可能なことである。これら全ての修正について主
張されることは、この発明における特許請求の精神およ
び範囲に入るということである。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の実施によ
り、ブラック・カートリッジの他にカラー・カートリッ
ジを搭載するようなプリントヘッドにおいても、新規な
キャップにより容易にノズル・プレートを封止できる。
そして、このキャップの装着、離脱時におけるノズル・
プレートへの圧力変動が小さく抑えられる。したがっ
て、ノズル・プレートの待機状態が良好に保たれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を用いて構築されたインク・
ジェット・プリントヘッドとサービス・ステーションを
説明するためのインク・ジェット・プリンタの部分正面
図である。

【図２】ブラック・カートリッジ・サービス・ステーシ
ョンとカラー・カートリッジ・サービス・ステーション
の分解斜視図である。

【図３】図１、図２のカラー・カートリッジ・サービス
・ステーションの断面をしめす拡大斜視図である。

【図４】カラー・カートリッジ・サービス・ステーショ
ンの部分断面立面図である。

【図５】カラー・キャップがプリントヘッドに押しつけ
られたときの図４と同様の部分断面立面図である。

【符号の説明】

１０サービス・ステーション１２キャリッジ１４ブラック・カートリッジ１６ガイドロッド１８カラー・カートリッジ・サービス・ステーション２０ブラック・カートリッジ・サービス・ステーショ
ン２２キャリア６５カラー・キャップ６６スレッド・カバー６８カラー・スレッド７８カム・ホロワ８２上部封止用リップ８４チュウブ状の部材８６上位開口部８８下位開口部９０上位壁部９２下位壁部９４ダイアフラム９５チャンバ９６溝部９８ベース部分１００変歪チャンバー１０２通気孔部１０４突起部１０６脚部１０８カラー・プリントヘッド１１０ノズル・プレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェファーソン・ピー・ワードアメリカ合衆国ワシントン州ブラッシュ・プレイリー、エヌ・イー・ホームステッド・ドライブ 17903

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後記（イ）乃至（ロ）を有するインク・ジ
ェット・プリントヘッドのキャップ・システム。（イ）前記インク・ジェット・プリントヘッドのノズル
と連絡するための第一の開口を有する第一の端部と、第
二の開口を有する第二の端部と、前記第一、第二の開口
を連絡するための内部とを有するチューブ状の部材、（ロ）前記チューブ状の部材の前記内部に設けられ、前
記第一、第二の開口を相互に封止するためのダイアフラ
ム。
【請求項２】前記第一の端部を前記インク・ジェット・
プリントヘッドに押しつけ、前記インク・ジェット・プ
リントヘッドの周辺を封止するための手段を付加してな
る請求項１記載のインク・ジェット・プリントヘッドの
キャップ・システム。
【請求項３】前記第一の端部が前記インク・ジェット・
プリントヘッドに押しつけられるのに応じて前記第一の
端部と前記ダイアフラムとが変歪する請求項２記載のイ
ンク・ジェット・プリントヘッドのキャップ・システ
ム。