(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体がリザーバから該リザーバに対して往復動する放出機構へと供給される装置で使用するための流体供給システムであって、
前記リザーバおよび前記放出機構と相互接続された第１のチューブであって、前記放出機構の往復動と共に延長および収縮することが可能な第１の直径を有する第１の螺旋状コイルを規定するよう形成されている、第１のチューブと、
前記リザーバおよび前記放出機構と相互接続された第２のチューブであって、前記第１の直径よりも小さな第２の直径を有する第２の螺旋状コイルを規定するよう形成されると共に前記第１の螺旋状コイルと同心に構成され、該第２の螺旋状コイルが、前記放出機構の往復動と共に延長および収縮することが可能なものである、前記第２のチューブと
を備えている、流体供給システム。
【請求項２】
前記第１および第２の螺旋状コイルが、前記放出機構の往復軸と平行な直線のコイル軸に沿って延びている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１のチューブが第１の回転方向に巻かれ、前記第２のチューブが第２の回転方向に巻かれ、該第１および第２のチューブにより、前記第１および第２の螺旋状コイルの延長時に該第１および第２のチューブが互いに交差するウェブ状マトリクスが形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記リザーバが、前記放出機構から離隔した複数の外部流体区画室を含み、前記放出機構が、該放出機構に内蔵された複数の内蔵流体区画室を含み、前記各チューブが、前記外部流体区画室をそれに対応する前記内蔵流体区画室に接続するよう構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記各チューブが異なる流体を運ぶ、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１及び第２の螺旋状コイルが複数のバネを形成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記バネが、前記放出機構を前記リザーバに向かって引っ張るよう付勢するものである、請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に流体供給システムに関し、特に、複数の同心コイル状チューブを介して静止リザーバから往復動を行う放出機構へと流体を供給するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタでは、紙面を横切って往復動できるようキャリッジに据え付けられた使い捨て式ペンを介して紙等の記録媒体上にインクが堆積される。インクは、そのペンの印刷ヘッドを介して放出され、その印刷ヘッドは、そのペンに内蔵されたリザーバ中に貯蔵されている所定量のインクに接続されている。インクリザーバが空になった場合には、そのペンがキャリッジから取り外されて廃棄され、新しいペンと交換される。そのようなペンの一例は、本出願人の「Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｋ  Ｊｅｔ  Ｐｅｎ  Ｂｏｄｙ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｈａｖｉｎｇ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｉｎｋ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ｆｅｅｄ  Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」と題する米国特許第４７７１２９５号に開示されている。なお、上記引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとし、その詳細な説明は省略することとする。
【０００３】
インクジェットペンの寿命を延ばすために、ペンの内蔵インクリザーバの再充填を行うための幾つかの軸外インク供給手法が提案されている。これら手法は、一般にペンから離れた位置に位置決めされた大型インクリザーバといった形での第２の外部インク供給機構の使用を含むものである。ペンの内蔵インク供給機構が空になると、１本または複数本のチューブの構成体を介して外部リザーバから代替インクが供給される。その大型インクリザーバにより、内蔵インク供給機構の持続期間を超えた後もペンを使用することが可能となり、実際上、ペンの寿命が、それに関連する印字ヘッドの寿命と一致するように延びることになる。そのような手法の一例が、本出願人の「Ｏｆｆ  Ｂｏａｒｄ  Ｉｎｋ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａｎ  Ｉｎｋ  Ｊｅｔ  Ｐｒｉｎｔｅｒ」と題する米国特許第４８３１３８９号に提示されている。なお、上記引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとし、その詳細な説明は省略することとする。
【０００４】
既知の軸外インク手法は、一般に、プリンタのペンの寿命を延ばすうえで有効ではあるが、改良の余地があり、特に、ペンにインクを供給する方法を改良する必要がある。従来、インクは、外部インク供給機構からペン内のリザーバへと延びる可撓性チューブ機構を介して供給されている。このチューブ機構は、一般に、直線部分として延び、その各チューブは、ペンの往復を可能にする長さを有している。ペンが往復動してそのペンと外部リザーバとの距離が変化した際には、その結果として生じるたるみを取るために、チューブ機構がそれ自体の上に折りたたまれる。
【０００５】
このチューブ機構を用いた構成は多数の問題につながるものであり、その大部分は、ペンの往復時にチューブを折りたたむことに起因するものである。そのようにチューブを折りたたむことにより、例えば、許容不能な大きな応力がチューブに加えられてチューブの疲労が増大し、それに応じてチューブの寿命が短くなる、ということが多い。加えて、チューブを折りたたむと、望ましくない大きなトルクがペンに加えられて、ペンを駆動するのに必要な力が増大することになる。更に、チューブを折りたたむには、かなりの量のクリアランスが必要となるので、軸外インク供給機構を使用した場合には、プリンタの寸法が著しく大きくなってしまう。後者の問題は、多色ペンを使用する場合には特に困難な問題となる。これは、多色ペンを使用する場合には、リザーバと往復動するペンとの間に複数本のチューブ（各色毎に１本）を設ける必要があるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の一般的な目的は、チューブを畳むことやチューブを極端に曲げることにより応力を発生させることなく、静止リザーバから往復放出機構へと流体を供給することが可能な流体供給システムを提供することにある。詳細には、本発明は、不当な応力や疲労を課すことなくチューブの延長および収縮が可能となるようチューブが螺旋状に形成されている軸外流体供給システムを提供することを意図したものである。
【０００７】
本発明の別の一般的な目的は、チューブを使用して放出機構の往復動に不適当な重い負荷をかけることなく静止リザーバから放出機構へと流体を供給する軸外流体供給システムを提供することである。これは、チューブが放出機構に加えるトルクを最小限に抑えることに最も直接的に関連するものであり、そのトルクの最小化は、チューブによりもたらされる引きずりを低減させることによって可能となる。したがって、本発明の目的の１つは、バネ状コイルとして形成されたチューブを介して流体を供給する流体供給システムを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の一般的な目的は、複数本のチューブを含む軸外流体供給システムであって、それらチューブが占有する空間を最適化する軸外流体供給システムを提供することにある。詳細には、本発明は、複数本の同心コイル状チューブを介して静止リザーバと往復動する放出機構との相互接続を行う流体供給システムを提供することを意図したものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数本のコイル状チューブを備えた流体供給システムを提供することにより、従来の軸外インク供給手法における問題を、全てではないにしても、その大部分を解消するものである。これらのチューブは、静止リザーバから往復動する放出機構（好適にはインクジェットプリンタのペンという形態をとる）へと流体を供給するためのものである。それらチューブは、放出機構の往復動の軸と平行な軸に沿ってコイル状に巻かれ、システムの空間使用を最適化するように同心的に構成される。それらコイルは、各ペンの往復動と共に延長および収縮し、事実上、チューブの間隔が変化することになる。隣接するチューブは逆方向に巻かれ、これにより、延長された形のチューブのための構造的支持を提供するウェブ状マトリクスを形成する。
【００１０】
【実施例】
上述のように、本発明は、らせん状チューブ構成体を介してリザーバから相対的に往復動可能な放出機構へと流体を供給するのに使用するシステムに関するものである。本発明は、幅広い用途を有するものであるが、プリンタのインク供給システムとしての使用に特に適していることが実証されている。そのシステムについて、軸外インク供給手法を用いるインクジェットプリンタに関して特に説明することとする。
【００１１】
まず図１を参照する。同図には、包括的に符号１０で示す従来のインクジェットプリンタが概略的に示されていることが理解されよう。同図に示すように、そのプリンタは、シャシ１１を備えており、そのシャシ１１は、そのプリンタの作動部品を収容するような寸法となっている。好適実施例では、シャシ１１は、高さＨが約約２０３ｍｍ（８ｉｎｃｈ）、幅Ｗが約４３２ｍｍ（約１７ｉｎｃｈ）、奥行きが約３５６ｍｍ（約１４ｉｎｃｈ）のものである。これは、従来寸法のシャシを表している。
【００１２】
本発明によれば、プリンタ１０は、軸外インク供給手法を使用したものであり、往復動するペン１４にインクを定期的に供給するリザーバ１２を備えている。ペンは、横シャフト１６に沿って規定される往復軸（図２および図４のＡ）に沿って往復動する。ペンはキャリッジ１８上に据え付けられ、そのキャリッジ１８が前記横シャフト１６上に移動可能に据え付けられる。キャリッジ１８は、プロセッサ制御式モータ（図示せず）を使用して横シャフト１６に沿って双方向に移動可能となっており、そのような移動により、ペンの印字ヘッド１４ａを介してインクを堆積させるよう媒体シートを横切ってペンが有効に往復動することになる。インクはチューブ構成体２０を介してリザーバからペンへと供給され、そのチューブ構成体２０は、以下で詳述するように本発明の流体供給システムを実施したものである。
【００１３】
少しの間リザーバ１２に焦点を当て、引き続き図１を参照することとする。そのリザーバ１２は静止しており、プリンタのシャシ１１に固定されていることに留意されたい。理想的には、リザーバは、再充填のための容易にアクセスを提供すると共にプリンタの動作部品に対する干渉をなくすよう位置決めされる。この目的のために、リザーバは、プリンタのシャシの一部として形成すること、あるいは、図１に示すようにシャシの側壁のうちの１つに固定することが可能である。
【００１４】
図示のように、リザーバ１２は、多区画室構造を有するものであり、各区画室１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、プリンタのペンへ送るための個々の充填用インクを収容する。リザーバの各区画室は補充可能なものであり、これにより、外部インク供給機構中のインクの持続期間を超えた後もペンを有効に使用することが可能となる、ということに留意されたい。その補充は一般に、新しいインクカートリッジまたはインクびんを取り付けることによって行われるが、様々な異なる方法で行うことが可能である。
【００１５】
好適実施例では、リザーバは４つの異なるインクを備え、それらインクは文字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋで示されている。文字Ｙ、Ｍ、Ｃは、それぞれ黄色、マゼンタ、シアンのインクを示している。文字Ｋは黒のインクを示している。各インクは、別々の区画室内に収容され、その各区画室は、チューブ構成体２０を介してペン１４に接続されている。このチューブ構成は、４本の異なるチューブを備えており、各区画室を別々のチューブによりペンに接続できるようになっていることを想起されたい。
【００１６】
ペン１４はまた、複数の内蔵区画室（図示せず）から成る内蔵リザーバを備えており、その各区画室は、外部リザーバ１２からの別個のインク供給を受けるようになっている。インクは、受け取られた後に、一時的にペンの内蔵リザーバに貯蔵され、次いで、印刷の必要に応じてペンの印字ヘッド１４ａに送られる。追加のインクは、チューブ構成体２０を介して外部リザーバからペンに供給される。
【００１７】
したがって、インクは、（１）外部リザーバ中の遠隔インク源を設け、（２）外部リザーバとペンとの間にインク流路を設け、（３）そのインク流路を介して外部リザーバからペンにインクを供給する、という各ステップを含むプロセスを介してペンに供給される。前記インク流路は、以下で説明する本発明の流体供給システムを形成するチューブ構成体２０という形態をとるものである。
【００１８】
ここで図２および図４を参照する。チューブ構成体20は複数本のチューブ20a,20b,20c,20dを備えており、その各チューブは、リザーバ12のインク区画室をペン14における対応する内蔵インク区画室に接続するものである、ということが理解されよう。図示のように、それらチューブは、一連の細長い螺旋状コイル22a,22b,22c,22dを形成するよう構成され、その各コイルは複数の巻き線（または巻き）24を含んでいる。それらコイルは、コイル軸Ｂに沿って延び、一連の細長いバネに相当するものを形成している。軸Ｂは、ペンの往復軸Ａと平行であり、ペンの往復動に伴ってコイルが軸Ｂに沿って延長および収縮することができるようになっている。これにより、横方向の長さが事実上変化するチューブ構成体を備えたインク供給システムが提供される。図２は、全てのコイルが完全に収縮した状態を示している。図４は、図２の状態に対してコイルが延長された状態を示している。したがって、ペンキャリッジおよび外部リザーバに対するトルクを最小限にするようコイルが軸Ｂに沿ってほぼ直線的に延長することが理解されよう。
【００１９】
それらチューブは、良好な物理的記憶（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｍｅｍｏｒｙ）を有する材料から形成され、その各チューブは、そのチューブの非変形時の状態が、完全に押しつぶされたバネの状態に相当する（図２および図５）ように構成される。ペンが移動すると軸Ｂに沿ってコイルが変形し、その変形がコイルのバネ状効果によって対抗される。したがって、ペンの往復は、一方向では対抗され、それと逆方向ではコイルのバネ状効果によって助けられることになる。好適実施例では、選択されるチューブ材料は、基本的には堅めの材料であり、所望の動的応答をコイルに与える。典型的なチューブは、テフロン、ナイロン、ビニル、またはウレタン等の材料で形成される。これら材料は全て、インクの移送に適したものであることが分かっている。
【００２０】
チューブの寸法は、流体を最適に通過させるよう選択されるが、チューブ構成体による占有空間を最適化するように小さい寸法に維持される。好適実施例では、チューブは、外径が約１．８ｍｍ（約０．０７２５ｉｎｃｈ）、内径が約１．６ｍｍ（約０．０６２５ｉｎｃｈ）のものとなる。これらの直径は、インクを移送するための使用にとって許容可能なものであることが証明されている。しかし、当業者であれば、これらの直径が、送るべき特定の流体に応じて変更可能なものであることが理解されよう。
【００２１】
本発明の主な特徴の１つによれば、チューブは、異なるコイル直径で巻かれると共に、共通の軸Ｂに沿って同心で構成される。この構成は、コイルを断面図で示す図３に最もよく示されている。図示のように、各コイルの直径は、そのコイルのチューブ径にほぼ等しい量だけ、隣接するコイルの直径と異なり、密に離間した同心コイルを構成することが好ましい。好適実施例では、コイル直径は一般に、約３８．１ｍｍ（約１．５ｉｎｃｈ）〜約６３．５ｍｍ（２．５ｉｎｃｈ）の範囲となり、垂直間隔（図１ないし図５）が約６３．５ｍｍ（約２．５ｉｎｃｈ）である全体的なコイル構成が提供される。この垂直間隔は、従来の大きさのプリンタシャシに適合するものとなる。
【００２２】
ここで、図２および図４を再度参照する。各コイルは、それらコイルの巻きによってその外側に隣接するコイルを支持してそれらコイルの巻きが互いに重なり合うように構成される、ということに留意されたい。例えば、コイル22a,22cは、第１の回転方向に巻かれる。その結果、右上に傾斜する巻き24がもたらされる（図２参照）。コイル22b,22dは、前記第１の回転方向とは逆の第２の回転方向に巻かれ、その結果、左上に傾斜する巻き線24がもたらされる（図２参照）。したがって、このシステムは、強化された構造的支持を有するチューブ構成体を備えたものとなる。図４は、コイルが延長され、チューブが相互に交差してウェブ状マトリクスを形成した場合における逆方向の巻きの効果を明確に示すものである。そのようなマトリクスにより、従来ならコイル自体の重量でたるむことになる延長されたコイルに対して付加的な構造的支持が提供される。コイルのたるみは、（例えば、或るコイルの巻き線が別のコイルの巻き線の間を通過することにより）様々なチューブがからまることに起因してコイルの収縮時に問題を発生させ、ペンキャリッジに対するトルクを増大させ、プリンタの他の作動部品と干渉する可能性があるものである。
【００２３】
図５は、複数のチューブがプリンタのペンとインクリザーバとの間に延び、その各チューブの第１の端部がリザーバのマニホルド２８に接続され、その第２の端部がペンのマニホルド２６に接続されている構成を示すものである。それらマニホルドは、一般に従来設計のものであり、各チューブをリザーバおよびペンの対応するインク区画室に接続するものである。リザーバのマニホルド２８は、例えば、リザーバ１２の一部を形成し、区画室１２ａ〜１２ｄと連通する通路を備えたものとなる。ペンのマニホルド２６は、キャリッジ１８の一部を形成し、上記と同様に、ペンの内蔵の区画室と連通する通路を備えたものとなる。
【００２４】
図５は、完全に収縮させた状態でチューブ構成体20を示すものであり、この場合、ペン14はプリンタのインクリザーバ12に最も近接した位置に移動されている。この構成では、チューブのコイル22a〜22dは、完全に収縮され、そのコイルの巻き線は、連続する側壁を有するコイルを形成するように互いに直ぐ隣接している。そのように完全に収縮した状態でのコイル長は、本明細書では、コイルの固体長(solid length)として定義され、そのコイル22aの固体長は、図５に符号Ｓで示されている。この長さＳは、プリンタの寸法が最小限になるよう最小に維持することが好ましいが、ペンの往復動を可能にする長さでなければならない。この長さＳはチューブの巻き線24の数によって決まることが理解されよう。
【００２５】
コイルの延長の最大範囲は、コイルの直径およびコイルの巻き線の数によって決まる。したがって、図５では４本のチューブ全てが完全に収縮した状態で示されているが、当業者であれば、コイル22b〜22dは一般には完全に収縮するものとはならず、それらコイルは、それらの直径が増大するにつれて延長の範囲を一層大きくすることが可能なものとなる、ということが理解されよう。
【００２６】
本発明の好適実施例について説明してきたが、当業者であれば、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく上述の実施例に様々な修正を加えることが可能であることが理解されよう。例えば、チューブの詰まりその他の故障を避けるための多くの修正を個々のチューブの特定構成に加えることができる。また、本発明の流体供給システムは、特定のインクの組み合わせを有する多色プリンタ内での使用に関して説明されたが、異なる色の組み合わせを用いるプリンタ、または黒のインクしか使用しないプリンタでも、同様に有用なものとなる。
【００２７】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００２８】
１．インクが静止リザーバから放出用の往復動を行うペンへと供給されるインクジェットプリンタにおけるインク供給システムであって、前記リザーバおよび前記ペンと相互接続され、前記ペンの往復動と共に延長および収縮するように前記リザーバと前記ペンとの間に延びる細長い螺旋状コイルを形成するよう構成された、インク供給チューブを備えていることを特徴とする、インク供給システム。
【００２９】
２．前記チューブが、前記ペンの往復軸と平行に延びるコイル軸に沿って巻かれている、前項１記載のシステム。
【００３０】
３．前記螺旋状コイルがバネを形成するものである、前項１記載のシステム。
【００３１】
４．前記バネが、前記ペンを前記リザーバに向かって引っ張るよう付勢するものである、前項３記載のシステム。
【００３２】
５．流体がリザーバから相対的に往復動を行う放出機構へと供給される装置で使用される流体供給システムであって、前記リザーバおよび前記放出機構と相互接続された第１のチューブであって、前記放出機構の往復動と共に延長および収縮が可能な第１の螺旋状コイルを規定するよう形成されている、前記第１のチューブと、前記リザーバおよび前記放出機構と相互接続された第２のチューブであって、前記第１の螺旋状コイルと同心に構成されると共に前記放出機構の往復動と共に延長および収縮が可能な第２の螺旋状コイルを規定するよう形成されている、前記第２のチューブとを備えていることを特徴とする、流体供給システム。
【００３３】
６．前記第１および第２の螺旋状コイルが、前記放出機構の往復軸と平行なコイル軸に沿って延びている、前項５記載のシステム。
【００３４】
７．前記第１のコイルが第１の直径を有し、前記第２のコイルが前記第１の直径よりも小さい第２の直径を有し、その第２のコイルが前記第１のコイル内に収容されている、前項５記載のシステム。
【００３５】
８．前記第１のチューブが第１の回転方向に巻かれ、前記第２のチューブが第２の回転方向に巻かれ、それらチューブにより、前記コイルの延長時に前記チューブが互いに交差することになるウェブ状マトリクスが形成される、前項５記載のシステム。
【００３６】
９．前記リザーバが複数の外部流体区画室を備え、前記放出機構が複数の内蔵流体区画室を備え、前記各チューブが、前記外部流体区画室を対応する内蔵流体区画室に接続するよう構成されている、前項５記載のシステム。
【００３７】
１０．前記各チューブが異なる流体を運ぶ、前項９記載のシステム。
【００３８】
１１．前記螺旋状コイルが複数のバネを形成する、前項５記載のシステム。
【００３９】
１２．前記バネが、前記放出機構を前記リザーバに向かって引っ張るよう付勢するものである、前項１１記載のシステム。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、チューブに不当な応力や疲労を課すことなく、静止リザーバから、往復動を行う放出機構へと流体を供給することが可能な、流体供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流体供給システムを組み込んだプリンタの概要を示す正面図である。
【図２】本発明の好適実施例に従って構成された複数の同心コイル状チューブを備えた流体供給システムの部分正面図である。
【図３】図２のライン２Ａ−２Ａに沿って断面した好適実施例のチューブを示す側面図である。
【図４】プリンタのペンの往復時のチューブの状態の変化を示すようコイル状チューブを延長させた状態で図２の流体供給システムを示す部分正面図である。
【図５】コイル状チューブが完全に後退した状態で図２の流体供給システムを示す部分背面図である。
【符号の説明】
１２                              リザーバ
１４                              ペン
１４ａ                            印字ヘッド
１６                              横シャフト
１８                              キャリッジ
２０                              チューブ構成体
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ    チューブ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ    螺旋状コイル
２６                              ペンのマニホルド
２８                              リザーバのマニホルド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003557281.tif 000006