JPS62500512A - インクカ−トリッジ及びそれを使う連続インクジェットプリンタ - 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】 インクカーｌ−リッジ及びそれを使う連続インクジェットプリンタ 挟斐１ 本発明は、連続インクジェットプリンタのインク供給循環装置に関し、特に、使 用者がインク供給／帰還すザバーの取り替えを容易にしたインクカートリッジ及 びそれを使用するプリンタに関する。

技Ｊ！ｉｙパし景一 連続インクジェットプリンタにおいては、オリフィスプレートから出される液体 インクフィラメントすなわち液体インクの細い流れに所定の振動を与えることに より均一に間隔の五かれたインク滴が作られるようになっている。インクフィラ メントは、オリフィスプレートに連通されたプリンタヘッドの空所に加圧したイ ンクを供給することにより形成される。印刷情報は、インク滴を選択的に帯電し てその方向を変えることにより該インク滴に伝えられる。インク滴の一部は被印 刷物に達して印刷を行うが、かなりのインク滴は印刷に使われることなく、キャ ッチャすなわち捕捉器に捕捉されてインク供給回路に戻される。プリンタヘッド の空所は（例えば、始動時における空所内の動的圧力制御を容易にするために） オリフィスプレート以外のインク出口を備えるようにされることがある。また、 プリンタをインクリザバーに接続するための種々のカップリングが使用されてい る。連続インフジエラＩ・プリンタのインク供給装置が比較的に複雑であること から、インクリザバーをプリンタの永久的部分として構成することが多く行われ ている。従って、リザバーとプリンタの種々の導管との間のすべてのカップリン グは永久的なものとされ、インクは、例えば大きなインク供給源から注ぐことに よって、リザバーに追加供給される。このような方法は、プリンタを熟練したも のが使用する場合は良い。しかし、オフィスなどでの使用おいては、使用者が不 慣れである場合が多く、インクをこぼしてしまうなどの問題がある。従って、プ リンタをオフィスなどで使用する場合には、不慣れなものでも簡単に取り付け、 取り外しの行うことができる使い捨てインクカートリッジによりインクの供給を 行えるようにすことが好ましい。

そのような使い捨てカーＩ・リッジは、より簡易なインクジェットプリンタ、例 えばドロップオンデマンド型プリンタに使われたり、また、電子写真複写装置に おいてトナーを供給するのに使われてきた。そのようなカートリッジを装填する 従来の一つの方法は、カートリッジに破ることができる封止部分を設け、当該カ ートリッジをプリンタ内に装填した場合に、同プリンタのプローブがその封止部 分を突き破り、それによりインクの供給を可能にするものがある。この方法は使 用者が簡単に行うことができるという点で有効なものであるが、インクがこぼれ ることがある。また、より複雑な連続インクジエッドブリンクにおいては、当該 プリンタのインク循環導管と取り替え可能なインクリザバーとの間の所定の複数 の接続が正確なもので、信頼性の有るものでなければならない。

１哩 本発明の目的は、インクの取り替えを容易にする相互に作用するインクカートリ ッジ及びプリンタ構造を含む連続的インクジェットプリンタシステムを提供する ことにある。本発明に係るカートリッジは、プリンタ内で使用する前、及び後に おいて自己密封するようにされており、また、その所定の部品がプリンタの特定 のインクライン端子と連通ずるようになっている。カートリッジは、リザバーを 構成する側壁、頂壁、底壁を有しており、頂壁には、（１）インク供給ボー１− １（ｉｉ）インク帰還ボートを含む複数のカートリッジボートを形成する手段、 並びに、上記ボート内に設定された常閉バルブを有している。

本発明に係るプリンタは、インクカートリッジをプリンタ内の所定の位置に位置 決めするハウジングと、インク供給及び帰還ライン端子を含む複数の端子で、そ の中にバルブ手段を有し、該バルブ手段が（ｉ）ハウジングに対し所定の位置に 設定され、（ｉｉ）通常は閉じた位置に偏倚され、（ｉｉｉ）インクカートリッ ジの所定の部分に係合することにより解放されるようになされている複数の端子 と、ハウジング内に位置設定されたインクカートリッジをバルブ手段が解放され る位置、及び、ラインの端子から離れた位置の間で動かす手段とを有するカート リッジインターフェイス構造を有している。

本発明においては、また、上述のカートリッジとそれを受け入れるインターフェ イス構造とを備える改良された連続的インクジェットプリンタ循環システムを提 供する。

乳ｌΔＷ乳 以下に述べる本発明の詳細な説明では、添付図面を参照して行うが、 第１図は、本発明に係る連続インクジェットプリンタの斜視図、 第２図は、本発明に係る連続インクジェットプリンタインク供給回路の概要図、 第３図は、本発明の一実施例に係るインクカートリッジの平面図、 第４図は、第３図の［Ｖ−ＩＶ線に沿った断面図、第５図は、第２図に示したカ ートリッジの断面図、第６図ないし第８図は、第２図のバルブ及びそれを使用し たプリンタの端末構造の断面図、 第９図及び第１０図は、本発明の一実施例に係るプリンタのカートリッジ受は入 れ及びインタフェース構造の斜視図である。

Ｋ１鮭へ１胛 第１図には、本発明を利用したインクジェットプリンタ１の一例が示されている 。プリンタ１は、プリンタシリンダ３にないし紙を送ったり出したりする紙フィ ード７・′リターン部２を有している。紙操作部の詳細は本発明の要部には関係 がなく、従って、その詳細を説明する必要はないであろう。第１図にはまた、支 持部６上に適当な駆動装置７により駆動可能に取り付けられたプリンタヘッダ５ が示されている。印刷操作の間、プリンタヘッダはシリンダ３上を回転している 紙に近接した状悪で印刷路を横切って横断方向に動がされる。インクは、インク カートリッジ８に接続された可撓性の導管１１によってプリンタヘッドに供給さ れ、戻される。貯蔵／始動ステーション９はく第１図で見て）プリンタへラド５ の印刷路の左側に隣接して設けられ、駆動装置７及びキャリッジ装置６は、操作 サイクルの適当な段階でステーションつと作業関係になるように動かす。

第２図には、上方部分及び下方部分を有するプリンタヘッド５が示されている。

上方部分は、インクを受け入れる入口２３を備えたプリンタへラドボディ２１を 有している。ホデイ２１は、プリンタヘッド空所に通じる流路、（図示しない） プリンタのオリフィスプレート構造、及びプリンタヘッド出口を有している。上 方部分は、プリンタへラドボディに機械的振動を与えるための（図示しない）ト ランスデユーサを有している。そのようなトランスデユーサは、オリフィスブー トからでるインクライン端子ｌ〜に振動を与えて、それをインク滴の流れにする ものであり、公知の種々の形式のものを用いることが出来る。

プリンタヘッド５の下方部分は、インクフィラメントがインク滴になる所に設定 されてインク滴を還択的に帯電するためのチャージプレー１〜２９及び印刷に使 われないインク滴（この実施例では、帯電されたインク滴）を捕捉するキャッチ ャ３０を備えている。好ましいチャージプレートとしては、米国特許第４，２２ ３，３２１号に開示されたものがあるが、他の形式のものでもよい。キャッチャ としては米国特許第３，８１３，６７５号や第４゜２６８．８３６号などに開示 されたものがある。

印刷作業の間、複数のインクフィラメントがオリフィスプレートのオリフィスか ら発射され、１ヘランスデユーサにより均一に間隔の開けられた均一のサイズの インク滴の流れにされる。チャージプレー１・はインクフィラメントがインク滴 にされる領域近くに設定され、該プレートの種々の帯電部分にそれぞれ伝えられ る情報信号に従って各インク滴を運択的に帯電する。帯電されたインク滴はキャ ッチャ３０に向けて変更され、それに捕捉されてプリンタヘッドに戻され、帯電 されていないインク滴は被印刷物の達する。

第２図には、本発明の一実施例に係るインク供給循環回路が示されているが、こ の回路はインク循環路を形成する種々のラインすなわち導管を有している。すな わち、ポンプ入口ライン７１がインク供給カートリッジ８からポンプ６０の入口 に、ポンプ出口ライン７２がポンプ６０とメインフィルタ６つとの間に、ヘッド 供給ライン７３がメインフィルタ６つからプリンタヘッド入口へ、また、ヘッド 帰還ライン７４がプリンタヘッド出口からキャッチャ帰還ライン７５とメインイ ンク帰還ライン７６との間の接続部分へ接続されている。メイン帰還ライン７６ はまた、ホームステーション帰還ライン７つに接続されている。通気ライン７８ 及びインクバイパスライン７７がメインフィルタ６９からカートリッジ８に接続 されている。真空ポンプ８０がライン８１によりカー１−リッジに接続されてお り、インクがライン７６を通して帰還するのを助勢している。以下の説明から明 らかになるように、本発明は、第２に示したインク循環回路を使用するものに限 定されるものではない。第２における他のエレメント、すなわちインクヒータ６ １、可変流路抵抗６２、ファイナルフィルタ６３、ヘッド帰還バルブ６４、温度 センサ６５、圧力センサ６６は本発明の実施には不可欠のものではないが、有効 に使うことが出来る。

次に、第３図、第４図及び第５図を参照しながら本発明を説明する。カートリッ ジ８はインク循環回路のラインに対し、一つのユニットとして容易に装填し、ま た、取り出すことが出来る。具体的には、カートリッジ８１は側壁８３、底壁８ ４、それに頂壁８５を有しており、それらによってインクリザバー８６を形成し ている。頂壁８５は８７で示す高くなった部分を有しており、その中に、当該カ ートリッジの外側からリザバー８６内にインクを戻すボート３１．３２．３３． ３４．３５．３６が形成されている。それらのボートはそれぞれ常閉バルブ４１ ．４２．４３．４４．４５．４６を有している。

代表的カートリッジバルブ１４０が、第６図により詳細に示されている。バルブ はそれぞれ、雌部分１２１を有しており、該部分が（以下に述べる）導管端部の 雄部分を受け入れ、カートリッジ内に至る密封された流路を形成するためのカッ プリングをなす。各カートリッジバルブは、ばね１４２などの弾性手段によって 通常の閉じた位置に偏倚されている閉鎖部分１４１．を有している。

閉鎖部分１４１はその偏倚力に抗して、オリフィス１４３を、従ってカートリッ ジの内部に連通ずるそれぞれのカートリッジボートを開くように可動である。閉 鎖部分はステム部分１４４及びバルブボディを通る通路内に設けられた穴付フラ ンジ１４５に一体的に形成されている。

第３図ないし第５図に示されたカートリッジは、第２図の回路と共に用いられる ように設計されている。ボート３２はポンプ入口ライン７１に、ボー１〜３６は 帰還ライン７６に、ボート３５はバイパス−通気帰還ライン７７に、ボーＩ・３ ４は真空ライン８１に、ボート３３．３１はライン８２ａと８２ｂに接続される ようにされている。

カートリッジ内部はボート３２に接続されて底壁８４の近くの位置に延び、フィ ルタ部分８８で終わっているインク供給導管すなわちライン８８ａを有している 。インクレベル感知チューブ８つはボート３３に接続されていプリンタのインク 供給循環回路にカートリッジを出し入れするのを容易にするために、プリンタの 内面構造及びカートリッジは本発明の特徴に従って作られている。

カートリッジ８つに接続されるプリンタの各ラインは、それぞれの各端部が、カ ートリッジのボー１〜に密封接続して連通される雄型接続端子となっている。具 体的には、く供給ライン７１の）端子１０２はボート３２に、（センサライン８ ２ａ、８２ｂの）端子１０１．１．０３はボー１〜３１．３３に、（帰還ライン ７６の）端子１０６はボー１〜３６に、（真空ライン８１の）端子１０４はボー ト３４に、（バイパスライン７７の）端子１０５はボーＩ・３５に接続されるよ うになっている。

各端子の構造は第７図に示されている。端子１５０はばねなど１５２の弾性部材 により、常閉位置に偏倚されている封鎖部分１５１が設けられている。部分１５ １はステム１５４及び開口付き当接部分１５５に一体的に結合されている。封鎖 部分１５１は、当接部分１５５のカートリッジ内のバルブ付きボートのフランジ １４５との圧力係合によって解放位置に可動とされている。同様に、カートリッ ジバルブ］−４０の封鎖部分１４１は、同じ係合によって解放位置に可動とされ ている。端子１５０とバルブ１４０との係合が第８図に示されている。端子１５ ０はシールリング１５６を有しており、該リングがバルブ１．４０の通路に係合 されるようになっている。

本発明においては、各カートリッジバルブとライン端子との適正な整合及びそれ らの係合、係合解除はカートリッジとプリンタカートリッジハウジングとに設け られた相互作用整合構造によって行われる。具体的には、カー１−リッジの高く された部分８７が当接縁８７ｃに向がって先細りとされた長手方向整合縁８７ａ 、８７ｂを有している。更に、各整合縁は、持ち上げ溝８７ｄ、８７ｅ含有して いる。

カー■・リッジのインターフェース構造は、プリンタのカートリッジハウジング １２０内に設けられている（第１図、第９図、第１０図参照）。ラインの端子は ハウジング１２０の頂壁１７０に設けられており、それらの共同カップリング構 造は下向きにされ、ハウジング１２０に挿入されるカートリッジ８の頂部内の各 共同ボートと係合されるようになっている。挿入されたカートリッジのボート及 びバルブ構造の適正な整合を行うために、整合及び係合部材１７１は、挿入され たカー１ヘリツジの案内及び当接縁と係合するための位置でハウジング内に支持 される。従って、部材１７１は係合アーム１７２．１７３を有しており、それら アームは停止面１７４から外方向に向けて広がり、カー１〜リッジ８７ｄ、８７ ｅの高くなった部分８７の側部の内側に向けて先細りとされた内向きテーパに一 致するようにされている。アーム１７２．１７３は、カー１−リッジか（縁８７ ａ、８７ｂのアーム１７２．１７３との共同によって案内され）その当接面が整 合及び係合部材の停止面］７４と接触するように動かされると、アーム１７２． １７３のフランジ１７２ａ、１７３ａがカートリッジの縁のＭ　８７　ｄ、８７ ｅ内にきつくはまるようにされている。

カーｌ・リッジが上述したように装填されると、インク供給循環回路のラインの 端子に対し当該カートリッジが整合され、該カートリッジをライン端子に係合さ せるためにカーｌ・リッジを持ち上げるリフト手段が作動される。

そのようなリフＩ・手段は、第９図及び第１０図に示されるように、カートリッ ジハウジングのハウジングドア］７７を、部材１７１のための往復動駆動装置１ ７８゜１７９に接続するためのトグルリンク１７６とすることが出来る。図示の ように、トグルリンク１７６はビボッＩ〜１７６ａのところでドアのフランジ１ ７７ａと接続されており、ピボット１８０の周りでドアを閉めることに応じてリ フトアームを持ち上げ、また、ドアを開けることに応じてリフトアームを下げる ようにされている。トグルリンクはドアの動きの最も上方での動き、従ってリフ トアームの最も上方での動きを僅かに越したオーバセンタ位置を有している。

操作に当たっては、整合位置に案内されたカートリッジは、）〜グルリンク】７ ６が１７６　ａのところでドア１７７に接続されているので、ドアが閉じられる ことに応答し、１〜グルリンク１７６が持ち上げられるので持ち上げられる。カ ー１〜ツツジのボートの雌型接続部分は、このようにしてラインの端子の雄型接 続部分と係合されるようになる。カートリッジ８の上方への動きにより、カート リッジバルブ１４０及び端子バルブ１５０の相互解放が行われ、１〜グルリンク の最終的オーバセンタへの動きにより、バルブが解放される位置にわずかにバッ クオフするのが許容される。カートリッジ８を取り外すことが必要なときには、 ドア１７７が開けられ、カートリッジが始めに上方に動かされてトグルリンクの オーバセンタ位置を通され、それからリフトアームが下方に動がされてカートリ ッジボートがライン端子から外される。カートリッジボートがラインから外され ると、両バルブは急速に閉じ、従って、カートリッジからもプリンタのラインか らもインクの漏れは生じない。従って、それから空になったカートリッジを新し いカートリッジと取り替えることが出来る。

産業上の」１果一 本発明は、カー■・リッジの取り替えに特に有効である。

バルブは、相互作用する案内構造によって適正な作動関係に正確に整合される。

共同リフト構造は、信頼性のある状態でカートリッジの取り付け、取り外しを行 うことが出来る。例えば、ユニークな頂部係合はぐ例えばカートリッジボディ全 体に固有の弾性により）当該カートリッジが変形することによってバルブが不適 正にセットされるのを防ぐことが出来る。各バルブは相互に解放及び封鎖され、 それによりインクの漏れを防ぐことが出来る。

ＩＧ　２ ＩＧ　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プリンタヘッドにインクを供給するためのインク供給手段とプリンタヘッド からのインクを戻すインク帰還手段を有する連続インクジェットプリンタにおい て使用されるインクカートリッジにおいて、 （ａ）インクリザバーを形成する側壁、頂壁、底壁と；（ｂ）インク供給ポート 及びインク帰還ポートを形成するために上記頂壁内に設けられた手段と；（ｃ） 上記供給及び帰還ポート内にそれぞれ設けられた第１及び第２の常用バルブと； を有し、供給及び帰還ポート並びにそれぞれのバルブがプリンタのインク供給及 び帰還手段と係合してそれぞれバルブが開かれるような構成及び位置とされてい るインクカートリッジ。 ２．上記カートリッジの供給ポートが、インクリザバー内を延びて上記底壁の近 くに延びるインク供給ラインに接続され、上記インク供給ラインがインクフィル タを有していることを特徴とするとする請求の範囲第１項に記載のインクカート リッジ。 ３．上記項壁が、高くなった中央部分を有し、該中央部分が長手方向に延びる一 対の整合縁と、これらの整合縁をほぼ横切るように延びる当接縁とを有し、上記 供給及び帰還ポートの出口が上記高くなった中央部分内に設けられている請求の 範囲第１項に記載のインクカートリッジ。 ４．上記長手方向整合縁が、それぞれ、プりンタによって当該カートリッジが持 ち上げられるように構成された溝を有する請求の範囲第３項に記載のインクカー トリッジ。 ５．上記カートリッジの項壁が更に、上記高くされた中央部分に設けられた（ｉ ）真空ポートと、（ｉｉ）バイパスポートと、（ｉｉｉ）インクレベルポートと を形成する手段を有し、これらポートは通常は閉じた状態に偏倚され、当該プリ ンタの各ライン構造との係合によって開かれるように構成及び位置決めされてい るバルブを有している請求の範囲第３項に記載のインクカートりッジ。 ６．上記整合縁が当接縁の方向で互いに近付くようになっている請求の範囲第３ 項に記載のインクカートリッジ。 ７．プリンタヘッドと、プリンタヘッドにインクを供給する供給ラインと、プリ ンタヘッドからインクを戻すための帰還ラインとを有するインクジェットプリン タにおいて使用されるインクカートリッジにおいて、（ａ）プリンタ内の所定の 位置に当該カートリッジを位置決めするためのハウジングと、 （ｂ）それぞれ、上記ハウジングの所定の位置に設定され、また、通常は閉じた 位置に偏倚されるとともにインクカートリッジの所定の部分と係合することによ り解放されるバルブを有する供給及び帰還ライン端子と、上記端子に対してバル ブ解放位置と間隔を置かれた位置との間で、上記ハウジング内に設定されたイン クカートリッジを動かすための手段とを有することを特徴とするインクカートリ ッジ。 ８．上記位置決め手段が、インクカートリッジを動かすための上記手段によって 動かされる一対の間隔をあけたリフトアームを有することを特徴とする請求の範 囲第７項に記載のインクカートリッジ。 ９．上記位置決め手段が、上記リフトアーム間に位置決めされた停止部材を有す ることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のインクカートリッジ。 １０．上記リフト手段がトグルリンクを有しており、該トグルリンクは上記バル ブが開かれる位置にあるときにオーバセンタ状態となるようにされていることを 特徴とする請求の範囲第８項に記載のインクカートリッジ。 １１．解放位置と閉鎖位置との間を可動のドアを有し、上記リフト手段が（ｉ） 上記間隔を開けた状態に上記ドアを解放するように動かすことにより、また、（ ｉｉ）上記バルブが解放した状態にドアを閉じるように動かすことにより起動さ れるようにされた請求の範囲第１０項に記載のインクカートリッジ。 １２．上記プリンタが、（ｉ）真空ライン端子、（ｉｉ）インクバイパスライン 端子、（ｉｉｉ）インクレベルセンサ端子を有し、これら端子が、通常閉じられ た位置に偏倚され、インクカートリッジの所定の部分に係合されることにより解 放位置に動かされるバルブを有する請求の範囲第９項に記載のインクカートリッ ジ。 １３．プリンタヘッドと該プリンタヘッドのためのインク供給及び帰還ラインを 有する種類のインクジェットプリンタにおける改良されたインクリザバーにおい て、（１）インク供給帰還リザバーを形成する側壁、垣壁及び底壁、並びに インク供給ポート及びインク帰還ボートを有する手段と、インク供給及び帰還ポ ート内にそれぞれ設けられ、通常は閉じた位置に偏倚されている第１及び第２の バルブを有するインクカートリッジと、 （２）上記プリンタ内の所定の位置にインクカートリッジを位置決めするための ハウジング、 それぞれ上記ハウジングに対して所定の位置に設定され、通常は閉じた位置に偏 倚されたバルブを有し、該バルブがインクカートリッジの所定の部分に係合する ことにより解放位置に可動とされている供給及び帰還ライン端子、並びに、 ハウジング内に設定されたインクカートりッジを上記端子に対してバルブ解放位 置と間隔を開けた位置との間で動かすための手段を有するカートリッジインター フェース構造とを備える改良されたインクリザバー。