JPS62231760A - プリントヘツドへのインク供給装置 - 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】 （産業−１−の利用分野） 本発明は、紙のような印刷媒体に流体インクを噴射して
その］−に文字や図を描くための印刷装置に関し、特に
往復運動をするインク・ジェットまたはプリントヘッド
に流体インクを一定圧力で遠隔供給し続けるためのイン
ク供給装置に関する。

（従来の技術とその問題点） 一般に、プリントヘッドの組立体が往復運動をするよう
なインクジェット・プリンタではインク溜めが離れた場
所にある。そしてインクは遠隔の場所にあるインク溜め
から可撓性の管路システムを経てプリントへラドキャリ
ッジへ移送される。

これらの配管システ１１は通常複雑でありかつ繊細であ
る。また、プリントヘッドのインク圧を制御するのに必
要な最小限の装置として必要なものは、注入ポンプ、セ
ンサおよび圧力調整器等である。

そしてプリントヘッドのインクがとぎれないようにし、
かつインクの小滴速度を制御するにはインク圧を制御し
なければならない。次の米国特許にはこのようなインク
供給機構の典型例が述べられている。

まず、１９８５年１１月２６［１に登録され、そして“
インク小滴の速度制御装置”（Ｉｎｋ　Ｉ）ｒｏｐ　Ｖ
ｅｌｏｃｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ　５ｙｓｔｃｎ＋）と題
された米国特許第４，５５５．７＋２５Ｊ−には、選択
された２点間のインク流の速度を測定してインク小滴の
速度を制御するような構成が述べられている。そしてイ
ンク流速度の基準値からのずれが検出されると、インク
の速度および／またはインク圧を変えてインク流の速度
をある一定値に近付けるように変化させる。

さらに、１９８４年７月２４日に登録され、モして“イ
ンクジェットプリンタにおけるインクレベルの制御”（
Ｉｎｋ　Ｌｅｖｅｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｆｏｒ＾ｎ　Ｉ
ｎｋ　Ｊｅｔ　Ｐｒ１ｎＬｅｒ）と題された米国特許第
４．４６２，０３７号には、ポンプを用いて静水圧を制
御し、これにより印刷中におけるインクをあるレベルに
維持している構成が開示されている。

また、１９８４年６月２６［］に登録され、そして“静
水圧制御におけるインクジェット・カートリッジ”（Ｉ
ｎｋ　ＪｃＬ　ＣａｒＬｒｉｄｇｃ　ｗｉｔｈ　ＩＩｙ
ｄｒｏｓＬａＬｉｃ　Ｃｏｎ−Ｌｒｏｌｌｃｒ）と題さ
れた米国特許第４．４５６，９１６弓・は、フロートを
持ら１；げるためにカムおよび板ばねを用のフ［ｌ−ト
はインク溜めから、インクジェット・ノズルに接続され
た間仕切参考にインクを移送するのに最適な静水［１ミ
を提供している。

さらに、１９８４年２月２１日に登録され、そして“イ
ンクジェット・プリンタにおけるインクレベルの制御−
（Ｉｎｋ　Ｉ、ｃｖロ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　Ｉｎ
ｋ　Ｊｅｔ　Ｐｒ１ｎｔｅｒ）と題された米国特許第４
，４３３．３４１りには、往復連動をするインク溜めと
主要な固定インク溜めとの間におけるインクの移送方向
および流れを制御することが開示されている。なお、印
刷しないときは逆止め弁により、往復運動をするインク
溜めのインクレベルが上昇する。

また、１９８４年２Ｊ１１４日に登録され、そして“イ
ンクジェットプリンタにおけるインク制御装置”（Ｉｎ
ｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｉｎｋ
　Ｊｅｔ　Ｐｒ１ｎＬｅｒ）と題された米国特許第４，
４３２，００５号には、与圧された一次インク溜めを用
いてプリントヘッドにおけるｉｊ（動キャリブジ−１−
の二次インク溜めｌこインクを供給していることが開示
されている。この場合、電磁弁がインクの流れを制御す
る。そして１ｉｔ記の電磁弁は、二次インク溜めにおけ
るインクレベルを感知する光学センサにより制御される
。

さらに、１９８２年７月２７１に登録され、そして“イ
ンクジェット・ヘッドのアレイに対するインク供給装置
”（Ｉｎｋ　ｓ、ｐｐ母掃宏＾ｎ＾ｒｒａｙ　ｏｒ　Ｉ
ｎｋ　Ｊｅｔｌｌｃａｄｓ）と題された米国特許第４，
３４２．［１４２号には、−次インクの供給源および二
次インクの供給インク溜めが開示されている。それらは
、インクの移送通路に直列に結合されており、そして必
要に応じてプリントヘッドのインクジェットにインクを
供給する。前記のＬ゛６次インク溜めはそのＪ−＋’Ｂ
面に可撓性のある膜を持も、そして内；１＜インクのｌ
ｉ）を感知しモニタする。また、この二次インク溜めは
インクジェットに注入されるインクの静圧調整器として
型動作する。

次に、１９８２年３月９１１に登録され、そして“静電
的なインクジェット・プリンタ用のインクジェットカー
トリッジで磁気駆動される一定ヘッド”（Ｃｏｎ−ｓＬ
ａｎＬ　ｌ１ｃａｄ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ａｃｔｕａｔ
ｅｄ　Ｉｎｋ　Ｊｅｔ　Ｃａｒ−Ｌｒｉｄｇｃ　Ｆｏｒ
　Ｕｓｅ　Ｉｎ　Ａｎ旧ａｃｔｒｏｓＬａＬｉｃ　Ｉｎ
ｋ　ＪｅｔＩ’ｒｉｎｔｃｒ）と題された米国特許第４
，３１９，２５４号には、磁気的に駆動されるピストン
を用いて、インクを一定の高さの制御壁量」―に」−げ
、そしてインクジェット・ノズル部分の領域におけるイ
ンクを比較的一定のハミカ白雫→に維持することが開示
されている。

さらに、１９８０年１月８０に登録され、そして“イン
クジｘ”ｔト記録装置”（Ｉｎｋ　Ｊｅｔ　Ｒｅｃｏｒ
ｄｉｎｇ　Ａｐ−ｐａｒａＬｕｓ）と題された米国特許
第４，１８３．０３０シシ・および１９８０年７Ｊ］２
９Ｒに登録され、そして“側面で試運転されたインクジ
ェット記録装置−ＣＩｎｋ　ＪａＬ　Ｒｃｃ−ｏｒｄｉ
ｎｇ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｗｉｔｈ　Ｔｒｉａｌ　　
Ｒｕｎ　Ａｔ　５ｉｄＣ）と題された米国特許第４，２
１５，３５３号には、それぞれインクデユープ内の静圧
変化を検出して、圧縮空気源の動作を制御することが開
示されている。１１１ｊ記の圧縮空気源（よ圧縮空気を
インクタンクに供給し、そしてインクの供給がからにな
った時のインクタンク内における静圧の減少を補償する
ものである。

また、１９７８年２Ｊ１１４１１に登録され、そして“
インク供給システムおよびプリントヘッド”（Ｉｎｋ　
５ｕｐ−ｐｌｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　Ｐｒ１ｎＬｈ
ｃａｄ）と題された米国特許第４．０７４，２８４号に
は、プリントヘッド内に圧力センサを用いてインク供給
システムの圧力変化を感知し、これによりインク圧が予
め決められただけ減少すると、弁を制御してシステムに
インクを供給することが開示されている。

最後に、１９７８年１月３１１に登録され、そして“イ
ンクジェット・プリンタにおける非中断伝送システム＋
（ＮｏｎｉｎｔｅｒｒｕｐＬ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｓｙ
ｓｔｅｍ　Ｆｏｒ　ＩｎｋＪ　ｃ　Ｌ　Ｐ　ｒ　ｉ　ｎ
　Ｌ　ｃ　ｒ　）と題された米国特許第４，０６７、Ｑ
２（ｉｓ’には、印刷に使用されなかったインクが新鮮
なインクとともにもとのインク溜めに戻されるような配
置が開示されている。これによると、インク圧が変動す
るとインク溜めを満たず動作が停止ｌ−することもある
ので、該インクはインク圧の変動が最小になるような方
法でインク溜めに戻る。

以１−述べたように、印刷システムにおけるインクハ］
の調整についての従来技術は、センサー、ポンプ、ピス
トン、圧縮空気などの使用を提案している。これら従来
装置および従来技術は、たとえ破滅的なものでなくても
インク漏れの問題で完全な印刷装置を得ることは困難で
ある、。

（発明の目的） 本発明は１−述の欠点を解消するためになされたもので
ある。

（発明の概要） 本発明の一実施例によれば、弾性的に支持された筒中な
インク溜めを用いることにより、インク溜めが遠隔の地
にあるシステムにおいても、インク供給源における圧力
の急激な−１−昇と変化が除去される。そしてインク溜
め筐体の−Ｒさがこのインク溜めに充填されたインクの
−Ｒさに比べて無視し得るほどに軽くしておく。また、
インク供給＋ｉ１が減るとインク溜めのレベル位置が１
−５？、シ、そしてインク溜めにおけるインク面が相対
的に一定の高さ、ずなわら、プリントヘッドの中心高さ
にほぼ維持されるように前記の弾性定数が選ばれている
。

これでインク溜め内におけるインクの最大の重さおよび
予め選んだ最小の重さの間でインクの静水圧が一定に保
たれる。なお、前記の静水圧は少なくともプリントヘッ
ド内をインクで満たし続けるような１１ミカに選択され
る。また、インク溜め用には引張りや圧縮、あるいは他
の弾性支持体を用いる弾性システムが全て考慮されてい
る。１１り述のようなシステムにおいて、インク溜めの
重さをその中のインクの重さに比較して無視し得るほど
に軽くしておけば、１１り記の弾性定数はインク溜めの
断面積に直接正比例する。

（発明の実施例） 本発明は、遠隔位置にあるインクを含む固定インク溜め
から反復運動をするプリントヘッドにインクを０（給す
る印刷装置およびその方法を述べたものである。ここで
、プリントヘッドにおけるインク供給圧は一定に保たれ
る。＋ｉｎ記の方法は、インク溜めを。１−１下の両方
向に動くよう弾性材で支持し、そしてインク溜め内にお
けるインクの表面を予めプリントヘッドに応じて決定し
たある高さにして前記プリントヘッドに選択された静水
圧を９え、その後インク溜めおよびその中のインクとを
組合せた屯さの作用としてインク溜めを」二下に動かし
、そして前記インク溜めのインク面をプリントヘッドに
関して予め決められた所望の高さに維持するというステ
ップが含まれている。要するに、本発明による印刷装置
の特徴は、インク溜めの重さがインク溜めにおけるイン
ク（ｊ（給１１１の重さに比較して無視できるような値
にしたことである。

第１図は本発明の一実施例による装置の概略構成図であ
る。ここでは反復運動型のプリントへラド１および遠隔
地にあるインク溜め２を持つインク・ジェット型の印刷
装置が図示的に示されている。そして１１１ｊ記のイン
ク溜め２はＩ’ｉＪ　Ｊ４’Ａ性の管路３によってプリ
ントへラド１に接続されている。１１ζｊ記の可撓性管
路３は、インク溜め２における底の排出１−１とプリン
トヘッドｌの一部を形成するブライミング空洞４との間
に接続されている。なお、前記のプリントへラドｌは→
］゛−マル・ジェット（“バブル・ジェット°）型また
は圧電型でもよいが、両方とも従来技術でよく知られて
いるのでその詳細は省略する。前記プライミング空洞４
からインクがオリフィス板５に供給され、そして要求が
あれば該オリフィス板５の開口部から微小なインクの小
滴６を噴射して、用紙７の一１〕に選択されたパターン
を記録、印刷する。ここで、前記の用紙７はペーパーガ
イド８で誘導されてオリフィス板５に対向し前進する。

また、プリントヘッド１の反復運動機構および用紙７の
供給機構は従来からよく知られているので、簡素化のた
め図示するのを省略した。実際、プリントヘッドｌは水
平方向に反復運動を行い、そしてその用紙７はこのプリ
ントヘッド１に対向して垂直方向に移動する。

前記のインク溜め２はＡｎＳ樹脂（アクリロニトリルー
ブタジエンースヂレン樹１１ケ）やポリフェニレンオキ
シドまたはポリフェニレンエーテルのような軽くて薄い
壁材で作られている。この場合グラスファイバあるいは
カーボンファイバのような充填材あるいは条件材を入れ
°ることもある。ここで、インク溜めのｌＴ′ｉ゛さは
可撓性管路３の全体の市さと共に、インク溜め内にいつ
も保たれているインクの供給１＋ｔ　（１ｎさ）に比べ
れば無視し得るほどに軽い。

次に、インク溜め２の１一部を橋絡するブリッジ構造２
ａの一端は引張ばね９の下端に接続され、そしてこの引
張りばね９の１一端は固定支点１０に保持されている。

かくして、引張ばね９の下端でインク供給用のインク溜
め２が自由に運動できるように支持される。ここで、前
記インク溜め２の重さがその中に含まれたインクの重さ
に比べて無視し得るように軽くしておけば、引張ばね９
の伸縮はインクの重さの線形関数とみなすことができる
。

この手段によってインク溜め２内におけるインクの深さ
ｈは、インク供給の継続にしたがって浅くなり、そして
インク溜め２が−１−９，１，するので、固定支点ｌＯ
とインクの表面Ｓとの間の静水圧水頭Ｉ］は比較的一定
に保たれる。ここで、」〕記の静水圧がオリフィス板５
内の開口部からインクが強制的に発射するのを防ぐため
に、インク溜め２内におけるインクの表面Ｓを前記オリ
フィス板５における開口部アレイの中心−より下に保持
している。これにより前記開口部の背圧はわずかに負と
なる。

この背圧は通常の動作の間外開口部の毛管現象によって
たやすく得られるが、これによりプリントへラド■の不
使用時には各開口部からインクかにじみ出るのを十分防
ぐことができる。なお、前記の静水圧は普通、水柱換算
で−２５，４ｓ＋ｍ〜−ＩＱｌ、６＋ａｓ（真空）であ
る。

ここで前記インク溜め２の断面はどのような形であって
もよいが、説明の都合上このインク溜めの断面が半径ｒ
の円形であると仮定する。また第１図では重力加速度を
矢印ｇで示し、そしてインク溜め内におけるインクの密
度をｐ、ばね定数をｋで表わす。そしてインク溜め２の
重さが無視できると仮定すると、 平衡状態において、　　ｋで＝ｆ’３形ｒ”ｈ両辺を工
で微分すると、 インク溜め２のイ１°効な移動限界値は、インク溜め内
におけるインクの深さｈの変化によって決定される。そ
して、インク溜め２内のインクが維持されるべき最小レ
ベルの示度はスイッチＩＩの位置によって得られる。な
お、このスイッチ１１はインク溜め２の側面から突き出
した突起子２　ｂによって駆動される。インク溜め２が
上界してインクの最小レベル位置に達すると、突起子２
ｂはスイッチ１１を閉結して表示７４　Ｔを駆動する。

インク溜め２が水平および垂直方向の加速を受けて、振
動およびはね返りを生じるような応用においては、簡単
な拘束で前記のような暴走を避けることができる。まず
、水平方向の暴走に対する拘束の−・つば、スリーブＩ
２に＋ｉｉｆ記インク溜め２の筐体をゆるくはめ込むこ
とである。このスリーブ１２はス［Ｊブト１２ａを備え
、そしてそこから突起子２ｂが突き出している。この配
置において、たとえ筐体の外側が前記スリーブ１２の内
面に触れ、そしてインクの保有！１１が減少しても、印
刷動作による振動のためにインク溜め２における餞直方
向の動きの摩擦による誤差は生じない。また、垂直方向
に対する暴走、あるいははね返りを最小にするために管
路内に軽く触れた従来の流体ダンパ（図示せず）または
開１−１部あるいはその両方を用いたりするが、それら
は流体媒質で満たされている。そのようなダンパはポン
プ動作で液体をピストンの前後にすり抜けさせるときに
、インク溜め２の運動エネルギーを吸収する。そのとき
の摩擦拘束は室内のインク溜Ｓをプリントへラド１に対
して比較的一定した高さに維持するときのインク溜め２
の標準的な垂直方向への動きに比べわずかである。

本発明はまた第２図に示したように、インク溜め２の底
側に圧縮ばね９ａを用いても実現される。

すなわち、この配置において圧縮ばね９ａはインク溜め
の市さおよびその中にあるインクの重さを支える。もし
必要なら、インク溜め２を第１図に示したように水平方
向にも拘束することができる。

なお、垂直方向の安定化は液体ダンパによって達成する
ことができる。

したがって、本発明による印刷装置は、＋ｉｉｊ記水頭
の項Ｉ＋を安定に保つために、ポンプ、スイッチ。

センサーおよび他の装置を用いないで、第１図および第
２図におけるコイルばね９．９ｂのような弾性部材を用
いる簡単な手段が提供されている。これによりプリント
ヘッドには本質的に定圧のインクが供給される。なお、
本実施例においてはインクＳの而をプリントヘッドより
低い位置で一定に保ち、そしてインク溜め内におけるイ
ンクの晴が変化してもインク溜めによって働かされる静
水圧面は変化しない。さらに、＋ｉｒｆ述の式７に示し
たように筐体の断面積に比例するばね定数を持つばねを
選択する簡単な手段によって、静水面１１は流体レベル
ｈが変化しても一定である。したがって、プリントヘッ
ドにおけるブライミング空洞４への人口圧力は簡Ｉｌｌ
、に維持できる。

なお、従来通りのばねが第１図および第２図の実施例に
示しであるが、これはうず巻きばねまたは螺旋形ねじり
ばねおよび他の一般的でないばねを使って６本発明を実
現することができる。同様に金属ばねとは別の弾性部材
を用いることもできる。また、プリントヘッドの要求に
従って、プリントヘッドにおけるインク圧をｉＥにら負
にら維持することができる。

（発明の効果） 本発明は以」―詳述するように、反復運動を°４°るプ
リントヘッドおよび遠隔位置にある固定インク溜めを用
いるインクジェット印刷装置におけるインク圧力調整の
問題を改舟しそして単純化することができるので、実用
に供して効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による装置の要部を示す概
略構成図。 第２図は、他の実施例による要部の一部断面図である。 Ｉニブリントヘッド、 ２：インク溜め、 ３：管路、 ４：ブライミング空洞、 ５ニオリフイス板、 ６：インクの小滴、 ７：用紙、 ８：ベーパーガイド、 ９：引張ばね、 １０：固定支点、 ｌｌ：スイッチ、 １２ニスリーブである。 出願人　横河・ヒユーレット・パッカード株式会社代理
人　弁理士　　長　谷　川　次　男１ニアリントへ、バ
。 ２：インクシｑ約 ３：昔路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の（イ）〜（ニ）を含むプリントヘッドへのインク供
   給装置。 （イ）流体インクの供給が要求されたときプリントヘッ
   ドを水平方向に移動させる手段、 （ロ）流体インクの供給を含むインク溜め、（ハ）前記
   インク溜めと水平的に移動可能なプリントヘッドとを接
   続してこのプリントヘッドに流体インクを供給する可撓
   性管路、 （ニ）前記インク溜めに結合された弾性手段で、これは
   前記インクを含むインク溜めの重さに応答し、そして前
   記のインクが減少したときにこのインク溜めを持ち上げ
   て前記プリントヘッドに対しほぼ一定位置の関係になる
   ように前記インクの供給面を維持することにより前記プ
   リントヘッドに対するインク圧を一定にする。