JPS63172654A

JPS63172654A - インク供給システム

Info

Publication number: JPS63172654A
Application number: JP62249632A
Authority: JP
Inventors: Tei Kapurinsukii Jiyooji; ジョージ・テイ・カプリンスキー
Original assignee: Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1987-10-02
Publication date: 1988-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: US4714937A; EP0262292B1; EP0262292A3; JP2625127B2; DE3780550D1; CA1284060C; DE3780550T2; EP0262292A2

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】〔産業上の利用分野〕本発明はインクジェットプリンターに関し、特にプロッ
ターで使用するサーマル・インクジェット・プリンタ用
の自己完結式（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）インク
供給システムに関する。

〔従来の技術とその問題点〕

現在のプロッターは、インクが充填されているフオーム
（ｒｏａｓｔ）状インク溜めからインクジェットペンに
インクが送られるインク供給システムを使用している。

そしてガス抜き穴が前記インク溜めの頭部近傍に設けて
あり、これによりフオーム領域に大気圧を与えてインク
が記録媒体上に排出できるようになっている。また、イ
ンク溜めの底部にはフィルタが配設され、これにより粒
子を阻止するようにしである。前記インク溜めの底部に
取付けたマニホルド（ｍａｎｉｆｏｌｄ）は、インク溜
めからノズル板内における複数個のノズルを含むインク
ジェット印字へラドへインクを配分する。ここで、前記
ノズルは薄膜抵抗体のような熱式手段と連結されて、選
択されたインクバブルが紙のような印字媒体へ推進され
る。

しかし、前記のフオーム状のインク供給システムにはい
くつかの欠点がある０例えば、気泡がフオーム内につか
まり、気柱（ｒｉｒ　ｃｈａｎｎｅｌ）を形成すること
があり、その結果、インクジェット印字ヘッドおよびノ
ズルにインクが届かない、ディブライミング（ｄｅｐｒ
ｉｍｉｎｇ）が生じる。更に、製造中に、フオームにイ
ンクを完全に充填することが困難である。また、インク
バブルが均一かつ完全に排出するには、インク溜めまた
はペン（インク・カートリッジ）本体の底部に極めて大
きなフィルタが必要である。このようなフィルタのコス
トは高いので、結局のところ、システムのコストも著し
く高くなる。

更なる欠点としては、フィルタ領域下のマニホルドまで
気泡が侵入することにより、“排出できない（取除くこ
とができない）　”　（ｕｎｐｒｉｍａｂｌｅ）気泡を
形成させてしまうことである。更に、フオームの効率は
約７０％にすぎない。すなわち、インク溜め内における
インクの約７０％しか印字ヘッドに移送することができ
ない。

それに加えて、ペンが片側に移動すると、インクは不安
定になる。この不安定さ故に、ペンを移送（ｓｈｉｐｐ
ｉｎｇ）する際、しばしばインクのディブライミングが
生じ、そのために複雑な調整準備が必要となって再びペ
ンのコストは高（なる。

また、前記のガス抜き穴により空気とインクの接触が可
能となり、これがインクの長期的粘性に影響を及ぼすこ
とがある。また、１回分のフオームから次のフオームへ
のインク排出には反復性がない。従ってブロック−の操
作者はペンが１回の作図を完了し得るかどうか予測でき
ない。

最後に、インク溜め内のインクレベルは二つの方法のう
ちの一つによってしか検知できない。まず、最初の方法
はノズルの噴射回数を計数することである。しかし、例
えば利用者が異なる色のペンを欲する場合に、ペンをプ
ロッター上のサービスステーションに動かしたりすると
、前記の噴射回数はすぐわからなくなる。そこでプロッ
ターにとって古いペンの噴射回数が不明確になってしま
う。それに代わって次はタコメータによる方法を使用す
ることである。この方法は作図の後にペンに配置された
機械的作動するメモリから成り、そして滴下カウント数
が使用済みインクの容量に変換され、それに従ってペン
上のメモリも変化する。

新たな作図の前に、このメモリは作図を開始するだけの
十分なインク量が存在するか否かを判断するためにチェ
ックされる。

このように既存のインク供給システムはその有効性を損
なういくつかの欠点を有していることが明白である。従
って、このような問題点の全てではないにせよ、その大
部分を回避する改良されたインク供給システムの実現が
要望されていた。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は、インクと空気の接触を防止する
とともに、たとえインクのディブライミングが生じても
これを回避し得るインク供給システムを提供することで
ある。

また、本発明の別の目的は、製造が容易であり、かつ部
品の数が少なくてすみ、いかなる位置でも安定したイン
ク供給システムを提供することである。

本発明の更に別の目的は、繰り返し性のあるインク容量
をサーマル・インクジェット装置（または、他のインク
ジェット装置）に供給するインク供給システムを提供す
ることである。本発明の更なる別の目的はインクレベル
を検出するいくつかの方法に適応できるインク供給シス
テムを提供することである。

本発明の上記の目的および別の目的は、以下の説明と関
連した添付図面を考察することにより明快に理解されよ
う。

〔発明の構成〕

本発明に係るインク供給システムは、ある量のインクを
貯蔵するためのインクバッグとインクを印字媒体へ供給
する印字ヘッドとインクを制御された圧力以下で印字ヘ
ッドへ供給するｉｌ　（ｂｌａｄｄｅｒ）と閉鎖モード
と、インクバッグから嚢へインクを運搬する再充填モー
ドと、嚢から印字ヘッドヘイ乙ンクを運搬する印字モードを可能にするバルブＸインク
バック、嚢、印字ヘッドおよび切り換えバルブを互いに
連携するように支持する手段から構成される。

〔発明の実施例〕

さて各図において、同一の参照番号は一貫して視図、第
２図は第１図とほぼ同じであるがカバーを外した場合の
斜視図、第３図はそれに使用されている三路バルブを示
す斜視図、第４図は第２図の一部断面図、第５図は前記
三路バルブの長袖方向における断面図、第６図はその６
−６線に沿った断面図、第７図は同じく７−７線に沿っ
た断面図、第８図は第６図とほぼ同じであるが本システ
゛ムの閉鎖モードを示す断面図、第９図は同じく印字モ
ードを示す断面図、第１０図は同じく充填モードを示す
断面図、第１１図は本発明によるインク供給システムの
印字モードを示す要部の断面図である。いま図面を参照
すると、インク供給システム（または装置）は、一般に
、１０で総称され、そしてこのインク供給システムｌＯ
は、その第１主部表面上でインクバッグ１４と半球状の
３１　（ｂｌａｄｄｅｒ）１６とを支持する支持プラン
トフオーム１２より成る。

第１図のカバー１８は前記のインクバッグ１４と嚢１６
を防護するものであり、該カバー１８は嚢１６のその中
に形成される開口部２０を有している。そして以下の理
由のために、この開口部２０は！１１６の頂部表面に接
近している。

前記プラットフォーム１２の反対側主部表面にはブレナ
ム優チャンバー（ｐｌｅｎｕｍ　ｃｈａｍｂｅｒ）　２
２とインクジェット印字ヘッド２４が配設されている（
第１１図参照）。そしてプレナム・チャンバー２２はイ
ンクバッグ１４と嚢１６とに作動的に連結され、また印
字ヘッド２４は以下に詳述するように前記プレナム・チ
ャンバー２２と作動的に連結されている。

ここで、前記インクバッグ（または、インク溜め）１４
は空気および水を通さず、そしてへこみに対する抵抗を
ほとんど、または全（呈さない材料から成っている。好
適なインクバッグ１４は、容量が約２００−のアルミニ
ウムでコーティングされたプラスチック材料より成って
いるが、勿論、別の容量のものでも構わない、なお、前
記インクバッグ１４は適宜の接着剤によってプラントフ
オーム１２に固定されている。

また、前記半球状の嚢１６は記憶を備えたエラストマ材
料から成り、そしてスタンド（ｓｔａｎｄ−ｏｆｆ）２
６（その詳細は第１１図に示す）上に装着されている。

ここで、前記嚢１６は約１５ｃａｌの有効容量を有する
エチレン・プロピレンの材料より成っており、これは嚢
１６の壁の厚さおよびスタンド２６の寸法に応じて約−
１２，７ｍｍ〜−１５２，４ｍｍ　、好適には約−２５
，４ｍｍ〜−７６，２ｍｍ　（水）の圧力にてインクを
印字ヘッド２４へ供給することができる。なおこの場合
も嚢１６は、インクバッグ１４との関連で別の容量にし
てもよい。

ここで、前記半球状の嚢１６はこの嚢を受は入れるため
に開口部３０を有する固定板２８によってスタンド２６
に固定されている。そして前記の固定板２８は嚢１６の
底部へり３２をスタンド２６に対して押し込め、これを
ねじ３６等によってスタンド２６を囲む支持部材３４に
固定している。

プレナム・チャンバー２２はねじ（図示せず）または一
体に製造された任意の機械的手段等によってプラットフ
ォーム１２の裏側表面に固定されている。なお、前記プ
レナム・チャンバー２２はプラントフオーム１２と同様
にモールドされた硬質なプラスチックから成っている。

印字ヘッド２４はサーマル・インクジェット印字ユニッ
トを備えているが、これは圧電式のような別の印字ユニ
ットでも本発明を実施する際に使用することができる。

以下に説明するように、インクバッグ１４と嚢１６と印
字ヘッド２４とを相互に連結するため第３図に示すよう
な三路バルブ３８が使用される。ここで前記三路バルブ
３８は実質的に円筒状であり、そしてモールドの硬質プ
ラスチックから成る中空体４０で形成されている。また
、この三路バルブ３８は開口部４２（これはインクバッ
グ１４と作動的に連結）と、開口部４４（これは裏１６
を作動的に連結）および一対の開口部４６．４８（これ
は嚢１６および印字ヘッド２４と作動的に連結）とを備
えている。そして、前記開口部４２はバルブ３８の一端
部４０ａの近傍に位置し、これに対して、開口部４４は
反対側端部４０ｂの近傍に位置する。また、開口部４６
．４８も前記端部４Ｑｂの近傍に位置し、そしてこれら
両開口部は相互に対向し、かつ前記開口部４４に対しで
ある角度をもって中空体４０上に位置しているは一体形
成されたスタブ回転部材５０が備えられている。この回
転部材５０には、前記三路バルブ３８が回転するための
回転ブレード（図示せず）が係合するように溝が便宜上
、設けられている。

最後に、このバルブ３８は以下で詳細に述べるように、
製造中インクバッグ１４へのインク充填ができるように
その反対端部４０ａは開口されている。

また、三路バルブ３８はこのバルブ３８が回転できるよ
うに、前記プレナム・チャンバー２２内における同一形
状の開口部５２内に配置されている。回転部材５０はこ
の回転部材５０を係合させるため、回転ブレードを装着
可能である。

なお、前記プレナム・チャンバー２２には、（ａ）内部
のインクバッグ１４内の開口部５６を通して流体通路を
もたらす開口部５４と、（ｂｌ嚢１６との流体通路をも
たらす開口部５８と、（Ｃ）印字へ・ノド２４との流体
通路をもたらす開口部６０とが設けである。また、前記
インクバッグ１４の開口部５６は、ガスケット６２を用
いて周囲のプレスばめによりプレナム・チャンバー２２
の開口部５４に固定されている。

次に第６図および第７図に示すように、三路バルブ３８
の開口部４４はプレナム・チャンバー２２内の開口部５
８と連通し、一方、三路バルブ３８の開口部４２はプレ
ナム・チャンバー２２内の開口部５４と連通している。

また、第９図に示すように、開口部４６．４８はプレナ
ム・チャンバー２２内の開口部５８と６０の間に流体通
路をもたらす。

ここで前記三路バルブ３８の三つの位置は第８図ないし
第１０図に示す。すなわち、第８図では、三路バルブ３
８が閉鎖モードを示している。ここで全ての孔または開
口部は、インクバッグ１４と嚢１６の間、または嚢１６
と印字ヘッド２４の間に流体通路がない位置にある。な
お、回転部材５０は初期の位置状！（０度）を示してい
る。

第９図では、三路バルブ３８が印字モードを示している
。この位置で、インクバッグ１４と嚢１６の間には流体
通路がない。しかし、嚢１６と印字ヘッド２４の間には
プレナム・チャンバー２２内の開口部６０および５８と
それぞれ連通している開口部４６．４８を介して流体通
路がもたらされている。なお、前記回転部材５０は前記
の閉鎖モードの位置（０度）から約７５度回転した状態
になっている。ここで、約７５度という角度によって、
流体通路は開口部６０と４６の間より前に開口部５８と
４８の間に形成される。

第１０図は、三路バルブ３８が再充填モードにある状態
を示す。すなわち、このモードでは、１１６と印字ヘッ
ド２４との間に流体通路がない。しかし、インクバッグ
１４と嚢１６の間にはプレナム・チャンバー２２内の開
口部５４および５８と連通する開口部４２および４４を
介して流体通路が存在する。（第４図、第５図および第
７図をも参照されたい。）なお、回転部材５０は初期の
閉鎖位置（０度）から１８０度回転している。

ここで上記の説明は特定のバルブ３８について言及して
きたが、同一の機能を果たす別の構造のバルブも本発明
の範囲内にあること勿論である。また、前記プレナム・
チャンバー２２には三路バルブ３８の開口端部４０ａと
連通する孔６４が設けである。

この孔６４により、バルブ３８が充填モードにある際に
は、製造中インクバッグ１４にインク６６を充填するこ
とができる。また、このモードでは嚢１６にもインクが
充填される。次に孔６４は栓６８により密閉され、そし
てバルブ３８は第８図に示した閉鎖モードに回転される
。

さて、印字の開始は！１１６の頭部に小さなくぼみを形
成することよって達成される。ここで、前記量１６に機
械的なくぼみを形成することは、三路バルブ３８を第１
０図の充填モードにし、そして鈍い工具によって嚢１６
の頭部を所定の深さまで押圧することにより達成される
。なお、第１図に示すようなカバー１８が嚢１６を防護
するために使用されている場合は、上記の目的のため開
口部２ｏにはくぼみ形成用の孔が設けである。

上述のようにくぼみ形成の動作により、インクバッグ１
４へは一定のインク逆流が生じる。次に、嚢１６と印字
ヘッド２４の間の流体通路をもたらすために、三路バル
ブ３８を第９図に示した位置に回転する。

前記のようにくぼみが形成された嚢１６は、インクを保
持し、かつインクがノズル板７２内のノズル７０から自
由に流出するのを防止するのに必要な負圧にて動作する
ことができる。すなわち、嚢１６が押圧されるとその弾
性記憶の故に元の形状に戻ろうとし、それによって負圧
が生成される。

ノズル７０の機能は、インク滴を噴射する他に、このイ
ンクが負圧の故に嚢１６に逆流することを防止する。ノ
ズル７０はこの機能を、ノズル７０の毛管支えることが
できる。

第１１図に印字以前の、くぼみ形成後の完全に装備され
たインク供給システム１０を示す。三路バルブ３８は、
印字モードで示されている。インクは嚢３８の内部へと
流通する０次にインクは開口部４６を通って三路バルブ
３８から出て、プレナム・チャンバー２２内の開口部６
０に入る。そして、インクは開口部６０からプレナム・
チャンバー２２内の逆漏斗状室（ｉｎｖｅｒｔｅｄｆｕ
ｎｎｅｌ　ｃｈａｍｂｅｒ）　７４　（第４図参照）に
入り、次に印字ヘッド２４内のフィルタ７６へと流れる
。ここで、インク６６は前記フィルタ７６からインク送
り管路室７８に入り、そこでノズル板７２内における複
数個のノズル７０へ供給される。ここで、それぞれのノ
ズル７０と連結された抵抗体（図示せず）が、サーマル
・インクジェット印字ヘッド２４で公知のように、イン
クバブルの噴射を制御する。

本発明に係るインク供給システムの用途として、例えば
、サーマル・インクジェット・ユニット等のインクジェ
ット・ユニットにインクを供給することが挙げられる０
本システムは、上述したように、負の圧力で、印字ヘッ
ドの寿命が要する量のインクを供給する。

また、本発明のインク供給システムは、例えば、大きな
図面を用意するために使用され、そのメモリ内に図面を
記憶するコンピュータ（図示せず）によって、電気的に
駆動されるチャリッジ（図示せず）が取付けられるイン
ク・プロッタに用いるよう、意図される。

インクバック１６の存在によって、数回の嚢１６の再充
填を行うことが可能となり、さらに長期化された印字ヘ
ッド２４の使用ができる。　（これは嚢１６の寸法によ
って与えられるものよりもより多くの印字サイクルに適
応できる。）インクバック１４はその中味（インク）が嚢１６に移送
されるにつれて次第にへこむ。これに対して嚢１６は弾
性材料より形成されているので、インクバッグ１４から
数度にわたって再充填することができる。

ここで、前記嚢１６の寸法は、ブラックアウト（すなわ
ち、印字ヘッド２４における全ノズル７０を噴射状態に
すること）でメートル法の１０判（これは標準よりやや
大きめである）用に十分なインク量を含有できる寸法で
ある。なお、嚢１６は壁およびその厚さの構成によって
、ノズル板７２のレベルでインク６６の滴下を防止する
のに必要な負圧を提供する。

作図が完了した後、インク供給システムを支持するキャ
リッジが、プロッター（図示せず）のサービスステーシ
ョンに戻り、そこで作動装置（図示せず）は、回転部材
５０と係合しかつ三路バルブ３８の状態が第９図に示す
印字位置くこれはインクが嚢１６からヘッド２４へ移動
する）から、第１０図に示す充填位置（これはインクが
インクバッグ１４から嚢１６へ移動する）へ、予め決め
られた時間で変更し、嚢１６の再充填を完了させる。

次に嚢１６は前述のように押圧されてへこみを形成する
。そして、作動装置は三路バルブ３８を第９図の印字位
置へ切換える。この時点で、インク供給システムｌＯは
別の作図（ｐｌｏｔ）用の準備を完了する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、自己完結式の、受動型（ｐａｓｓ
　１ｖｅ）のユニットである本発明に係るインク供給シ
ステム１０は、次のような効果をもたらす。

本システム内に気泡が存在せず（気泡はディブライミン
グの原因となる）、効率の良いインク供給を行い（実質
上、インクバッグ１４の全てのインクが用いられる）、
どんな位置（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）においても安定
で（移送（ｓｈｉｐｐｉｎｇ）に有効である）、インク
は隔離され（三路バルブ３８の閉鎖位置においてインク
は外部環境から遮断され、したがって、インクはノズル
７０以外において、空気に露出されることはない）、ま
た、インクレベルの感知に適応でき（電気的又は機械的
又は視覚的に可能）、そして、再現可能に製造すること
ができる（１１１６は各ユニットと同じ方法で応答する
ように作ることができる）。

また、本発明による印字ヘッド２４は上記の説明より明
らかなようにその寿命が向上すると共に、インクバッグ
１４は嚢／バルブ／印字ヘッドユニットに取り付は可能
な別個のユニットとして製造することができる。従って
、インクバッグ１４からのインクが切れた場合に、シス
テム１０の全体を交換しなくとも、嚢／バルブ／印字ヘ
ッドを交換する前に、ある一定の数のインクバッグカー
トリッジを交換するだけでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるインク供給システムを
示す斜視図、第２図は第１図に示したインク供給システ
ムよりカバーが外された斜視図。第３図は本発明の一実施例に使用される三路バルブの斜
視図。第４図は第２図に示したプラットフォームと開口
部の側断面図。第５図は第３図に示した三路バルブの側
断面図。第６図は第５図の６−６線に沿った断面図。第
７図は第５図の７−７線に沿った断面図。第８図は第６
図と同じものであるが、閉鎖モードを示す要部の断面図
。第９図は同じく印字モードを示す断面図。第１０図は
同じく充填モードを示す要部の断面図。第１１図は印字
モードにおける本発明のインク供給システムの一実施例
を示す要部の断面図である。各図において、１０：インク供給システム、１２ニブラ
ツトフオーム、１４：インクバッグ、１６二嚢、１８：
カバー、２０．４４：開口部、２２：プレナム・チャン
バー、２４：印字ヘッド、３４：支持部材、３８：三路
バルブ、４０：＜ぼみ、５０：回転部材、６２：ガスケ
ット、６６：インク、７０：ノズル、７４：逆漏斗状室
、７６：フィルタである。

Claims

【特許請求の範囲】

ある量のインクを貯蔵するためのインクバックと前記イ
ンクを印字媒体へ供給する印字ヘッドと前記インクを前
記印字ヘッドへ供給する半球状の嚢と閉鎖モードと前記
インクを前記インクバックから前記嚢へ運搬させる再充
填モードと前記インクを前記嚢から前記印字ヘッドへ運
搬させる印字モードを可能にする切り換えバルブと前記
インクバック、嚢、印字ヘッドおよび切り換えバルブが
互いに連携するように指示する手段から構成することを
特徴とするインク供給システム。