(57)【要約】【課題】インク貯蔵タンクと、インクチャンバを印字ヘッドに接続するインク供給パイプとを備える、一定の圧力下でインクを連続的に供給するための装置を提供すること。【解決手段】インク貯蔵タンクは、大気に接続されるガス通路が設けられた比較的大きなインクチャンバを有する容器を備える。インク貯蔵タンクの内部には、第１のチャンバ３３および第２のチャンバ３５が存在する。大気に接続されるガス吸入口３１は、第１のチャンバ３３の内側に設けられる。２つのチャンバ間の隔壁３６の下部には、第１のチャンバ３３内のガスを第２のチャンバ３５内に流入させ、第２のチャンバ３５内のインクを第１のチャンバ３３内に流入させるガス−液体交換通路が設けられる。本装置は、ガス圧の平衡を利用して、一定圧力プロセスを設計し、作成することができる。【選択図】        図６
2005219483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定の圧力下でインクを連続的に供給するための装置であって、
大気に接続するガス通路が設けられた比較的大きなインクチャンバを有するインク貯蔵タンクと、
前記インクチャンバを印字ヘッドに接続するインク供給パイプと、
前記インクチャンバの下部に配置され、前記パイプに接続されるインク排出口と、
を備え、
前記インクチャンバは、隔壁により第１のチャンバと第２のチャンバとに分離され、前記第１のチャンバの上部に設けられたガス吸入口が大気に接続し、
前記隔壁の下部には、前記第１のチャンバ内のガスを前記第２のチャンバ内に流入させると共に前記第２のチャンバ内のインク液を前記第１のチャンバ内に流入させるガス−液体交換通路が設けられ、
前記第１のチャンバの上部に設けられたカバーを有するインク充填口を備える装置。
【請求項２】
一定の圧力下でインクを連続的に供給するための装置であって、
隔壁により第１のチャンバと第２のチャンバとに分離される比較的大きなインクチャンバを有するインク貯蔵タンクと、
前記第１のチャンバの上部に設けられたガス通路と、
前記インク貯蔵タンクの上部に設けられ、大気に接続すると共に、前記ガス通路が接続されるガス吸入口と、
前記隔壁の下部に設けられ、前記第１のチャンバ内のガスを前記第２のチャンバ内に流入させると共に前記第２のチャンバ内のインク液を前記第１のチャンバ内に流入させるガス−液体交換通路と、
前記インクチャンバの下部に配置されたインク排出口と、
前記インク排出口を印字ヘッドに接続するインク供給パイプと、
前記第１のチャンバの上部に設けられたカバーを有するインク充填口と、を備え、
前記第１のチャンバ内のインク液位を前記印字ヘッドより低くして漏れを防止する、装置。
【請求項３】
前記インク貯蔵タンクの最下部からの前記印字ヘッドの高さは、前記印字ヘッドに有効な吸引力を超えないように選択される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ガス−液体交換通路と前記印字ヘッドとの間の高さの差は、前記印字ヘッドの最適な吸引力を生じるように選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ガス−液体交換通路は前記隔壁の下部における穴であり、該穴は所定の高さを有し、該穴の上部を通じてガスが通過する一方で、該穴の下部を通じて液体がガスと反対の方向に通過する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
前記ガス−液体交換通路はガスガイド穴と液体ガイド穴とを有し、これらの両方の穴は前記隔壁の下部に配置され、前記ガスガイド穴は、前記液体ガイド穴よりも高い位置に設けられる、請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
前記ガスガイド穴と前記印字ヘッドとの間の高さの差は、前記印字ヘッドの最適な吸引力を生じるように選択される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記インク排出口は前記第２のチャンバの底部に配置される、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記インク貯蔵タンクが横向きに配置されることにより、前記インク充填口が前記インク貯蔵タンクの上部に位置されるとともに、前記インク排出口が前記インク貯蔵タンクの下部に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタと共に使用されるインク供給装置に関し、特に、インクを連続的に供給することができる大容量のインク供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のデスクトップ型のインクジェットプリンタは、多くの場合、カートリッジハウスを有する印字ヘッドを使用している。カートリッジは容量が限られており、印字ヘッドにインクを供給するようにカートリッジハウス内に取り外し可能に挿入される。容量が限られているため、カートリッジが１つだと、限られた数の標準的なページしかプリントアウトすることができない。そのため、カートリッジを頻繁に交換する必要があり、プリンタのユーザにとって不便である。
【０００３】
そこで、図１に示されるような装置が使用されている。この装置はインク貯蔵タンク１０３を有しており、インク貯蔵タンク１０３は、容量がカートリッジよりもずっと大きく、プリンタ１０１に隣接して配置される。インク貯蔵タンク１０３は、フレキシブルパイプ１０２を介して、印字ヘッド１０４に接続される。この構成において、１つのインク貯蔵タンク１０３のインク容量はカートリッジ数個に相当し、インク液をインク貯蔵タンク１０３にいつでも手軽に加えることができる。従って、ユーザは、カートリッジを交換することなく、多数のページを印刷することができる。
【０００４】
上述した技術的解決策では、インクを連続的に供給する比較的原始的な装置を提供したが、この装置は、インク貯蔵タンク１０３の最高液位が、印字ヘッド１０４のノズルが位置する高さと等しいか或いはそれよりも僅かに低くなければならないという問題を有する。インク貯蔵タンク１０３の最高液位が印字ヘッド１０４のノズルよりも高いと、印字ヘッド１０４における圧力が増大し、それにより、インクが印字ヘッド１０４から漏れ出てしまう虞がある。印字ヘッドからインクが漏れると、プリンタおよび印字媒体が汚れてしまう。また、インク貯蔵タンク１０３の最低液位が印字ヘッド１０４の最大吸込揚程よりも低いと、印字ヘッド１０４によって加えられる吸引力が、インク貯蔵タンク１０３から印字ヘッド１０４にインクをくみ上げるほどには大きくなく、結局、印刷動作が停止してしまう。
【０００５】
従って、インクを連続的に供給するこの装置は、図１において、Ｈ１２≦０および｜Ｈ１１｜≦Ｓという要件を同時に満たさなければならない（印字ヘッド１０４が位置する基準面を選択し、この基準面よりも上方をプラス、基準面よりも下方をマイナスとする）。ここで、Ｈ１１は、インク貯蔵タンク１０３の最も低い部分から印字ヘッド１０４のノズルが位置する面までの距離であり、Ｈ１２は、インク貯蔵タンク１０３内の最高液位から印字ヘッド１０４のノズルが位置する面までの距離である。また、Ｓは、印字ヘッド１０４の最大吸込揚程である。従って、上記要件を満たすために、インク貯蔵タンク１０３の高さは限られ、一定の床面積下では、インク容量が限られてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、前述した問題を解決するための技術的解決策が生み出されている。図２は、大判インクジェットプリンタにインクを連続的に供給する装置の機能図である。図２に示されるように、インク貯蔵タンク２０３は、印字ヘッド２０４の最大吸込揚程範囲から十分低い位置に配置され得る。また、この装置内には、ポンプ２０５と、最大吸込揚程範囲内に位置する中継容器２０６と、センサとが付設される。中継容器２０６内のインク液が所定の液位に達するまで消費されると、ポンプ２０５が作動してインクをインク貯蔵タンク２０３から中継容器２０６へ供給する。中継容器２０６が満杯液位に達するまで満たされると、ポンプ２０５が停止され、インク貯蔵タンク２０３と中継容器２０６との間の通路が遮断される。このようにして、一定の圧力下でインクを繰り返し供給することができる。
【０００７】
このような所謂一定圧力下でのインク供給とは、動作中に印字ヘッド２０４によって加えられる吸引力が、ゼロと最大吸込揚程との間で変化するのではなく、中継容器２０６の高さ範囲内で変化するということを意味する。吸引力の比較的小さな変化の範囲内で印字ヘッド２０４が動作することで最適な印字品質が得られることが、実際の作業により分かっている。しかしながら、このインク供給装置は、ポンプ２０５およびセンサ等の電気機械装置を使用するため、比較的複雑であり、高価である。また、インク貯蔵タンク２０３内にインクを注入する時にインク排出口を介してパイプ内にガスが入り込むと、印字ヘッド２０４が損傷する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本出願人は、図３および図４に示される物理実験によって啓発された。図３において、ガラスブロック３０２は、水で満たされた開口状容器３０１を覆っている。この容器は、内部にガスを全く入り込ませない状態で上下逆に垂直に配置されている。図３に矢印で示される方向にガラスブロック３０２を引き抜くと、容器内の水は、大気圧の作用により流れ出ない。大気圧が水の重量の力に勝り、容器内で釣り合いがとられる。しかし、容器を回転させて、グラスの開口を水平面に対して傾けると、図４に示されるように、開口領域で高さの差ｈ１０が生じ、それにより、この釣り合いが崩れる。従って、開口でガスと液体が交流し、図４に矢印で示されるように開口の上部から容器にガスが入り込むとともに、グラスの開口の下部で水が容器から流れ出る。この物理実験の下、出願人は、この原理を本発明の構造に組み入れた。
【０００９】
本発明の１つの目的は、一定の圧力下でインクを連続的に供給するための装置であって、構造が簡単で且つ一定圧力の効果として優れた性能を有する装置である。
【００１０】
本発明の別の目的は、一定の圧力下でインクを連続的に供給するための装置であって、インクを手軽に補充することのできる装置である。
【００１１】
前述した目的を達成するため、本発明は、一定の圧力下でインクを連続的に供給するための装置を提供する。この装置は、大気に接続するガス通路を有する比較的大きなインクチャンバを備えた容器であるインク貯蔵タンクと、インクチャンバを印字ヘッドに接続するインク供給パイプと、インクチャンバの下部に配置され、パイプと接続されるインク排出口と、を備えた装置である。インクチャンバは、隔壁により第１のチャンバと第２のチャンバとに分離されていても良く、これにより、大気に接続するガス吸入口が第１のチャンバの上部に設けられても良い。隔壁の下部には、第１のチャンバ内のガスを前記第２のチャンバ内に流入させるガス−液体交換通路が設けられる。また、この通路は、第２のチャンバ内のインク液を前記第１のチャンバ内に流入させる。また、カバーを有するインク充填口が第１のチャンバの上部に設けられても良い。
【００１２】
ここで、インク貯蔵タンクの動作原理について詳細に説明する。インク貯蔵タンクは、パイプを介して印字ヘッドにインクを供給し、それと同時に、第１のチャンバの最も高い部分にあるガス通路を介して、ガスがインクチャンバ内に供給される。これにより、第１のチャンバ内には負圧が確実に生じない。この期間中は、第２のチャンバは気密状態を保っており、これにより、第２のチャンバへのガスの流入が防止される。インク排出口が第２のチャンバ内に配置されていれば、インクは排出口から出るであろうが、この期間中は排出口に流入することはない。第２のチャンバ内のインク液の位置エネルギーはガス−液体交換通路のインク液の位置エネルギーよりも高いが、インクが印字ヘッドに供給される時に第２のチャンバ内の液位が減少しないため、負圧に起因して、ガス−液体交換通路でガス−液体交換が生じない。
【００１３】
第１のチャンバ内のインク液が消費されて、第１のチャンバの液位がガス−液体交換通路の上端よりも低くなると、第１のチャンバ内のガスがガス−液体交換通路を介して第２のチャンバ内に流入する。従って、第２のチャンバの平衡が崩れ、第２のチャンバ内のインク液は、ガス−液体交換通路の下部を介して、第１のチャンバ内に流入する。そのため、第１のチャンバの液位が上昇し、第２のチャンバの液位が減少する。
【００１４】
第１のチャンバ内の液位がガス−液体交換通路の上端よりも高くなると、ガスは、ガス−液体交換通路を介して第２のチャンバ内に供給されない。同時に、負圧により、第２のチャンバ内のインク液は、ガス−液体交換通路を介して第１のチャンバ内に流入しない。
【００１５】
以上のプロセスは、循環的に繰り返される。その結果、印字動作中、第２のチャンバ内のインク液の液位がガス−液体交換通路よりも高く保たれている場合には、印字ヘッドが動的に均衡のとれた状態でインクを引き寄せ、吸引力の変化は、第１のチャンバの液位圧力変化の範囲内となる。従って、印字ヘッドの吸引力は、最適な印字品質を生じる範囲内となる。
【００１６】
本発明の一定圧の印字によれば、圧力が従来技術よりも一定に保たれるため、従来技術と比較して印字品質が向上する。また本発明は、従来技術に必要な電気機械装置および制御回路を排除した。ガス圧の平衡原理を利用すると、一定圧のプロセスを設計して作ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図５に示されるように、４つのインク貯蔵タンク３は、その側面の舌部（tongue）および溝(groove)により、互いに一体化されている。各インク貯蔵タンク３の上部にはそれぞれ、フィルタスクリーンを収容するガス吸入口３１が設けられていても良い。
【００１８】
インク貯蔵タンクの一実施形態を示す図６および図７の断面図を参照すると、第１のチャンバ３３および第２のチャンバ３５が含まれており、これらのチャンバはインク貯蔵タンク内に設けられる。プロセスおよび構造を考慮して、第２のチャンバ３５は、非水密隔壁３６によって２つの部分に分離されていても良い。第１のチャンバ３３の上端のガス通路は、ガス吸入口３１と、フィルタスクリーン４０と、パイプライン３２とから成る。ガスガイド穴３７および液体ガイド穴３８は、いずれも第１のチャンバ３３に接続されるとともに、第２のチャンバ３５の底部に設けられる。また、パイプ（図示せず）を介して印字ヘッド４を接続するインク排出口３９は、第１のチャンバ３３の最下部に設けられていても良い。第１のチャンバ３３の側壁上にはインク充填口３４が設けられており、このインク充填口３４は、インク貯蔵タンクの動作中にプラグで封止されてもよい。
【００１９】
第２のチャンバ３５内のインクが使い果たされてインクの供給が必要になると、インク貯蔵タンクを横にして、インク充填口３４を上方に向けることができる。インクは、第１のチャンバ３３を介して第２のチャンバ３５に供給される。図６から分かるように、第２のチャンバ３５の重心は、第１のチャンバ３３の重心よりも高い。図７に示されるようにガスガイド穴３７を介してガスが第２のチャンバ３５に供給されるため、インク液の位置エネルギーにより、第２のチャンバ３５内のインクは、液体ガイド穴３８を介して第１のチャンバ３３内に流入する。
【００２０】
図６に示すように、印字ヘッド４に対するインク貯蔵タンクの設計および配置は、以下の要件を満たすようになされる。まず第１に、プリンタを長期間にわたって使用しなかった場合には、第２のチャンバ３５の上端部におけるガスが加熱時に膨張してインク液を第１のチャンバへと押し出す。その結果、第１のチャンバの液位が図６に示される位置まで上昇する。従って、第１のチャンバ３３内の液位が、印字ヘッド４が位置する面よりも高くなることを避けるため、第１のチャンバの容量をＨ２≦０となるように確保しなければならない。さもなければ、インク漏れが生じる。
【００２１】
第２に、印字ヘッド４の吸引力が不十分にならないように、｜Ｈ１｜≦Ｓとする。最後に、ガスガイド穴３７と印字ヘッド４との間の高さの差Ｓ１を、その値が印字ヘッド４の最適な吸引力の値に近くなるように選択して、最適な印字品質が得られるようにしなければならない。
【００２２】
図８に示す本発明の別の実施形態では、第２のチャンバ３５内の隔壁３６が取り除かれており、上述した実施形態よりも薄くて高さがある。ガスガイド穴３７および液体ガイド穴３８は、２つのチャンバ間の隔壁の下部に配置される。ガス吸入口３１およびインク充填口３４は、第１のチャンバの側壁に設けられており、これらは、一体カバー４１で封止される。一体カバー４１は、図８に細い線で示すように、使用中には開放することができる。また、インク排出口３９は、第２のチャンバ３５の底部に配置される。インク充填時には、インク貯蔵タンクを横向きにしてインク充填口３４を上方に向けることができる。これにより、インク排出口３９がタンクの下部に位置することになる。従って、タンク内に幾らかの量のインクが残っていても、インク排出口３９を介してガスがタンク内に入り込まない。従って、タンク内に入り込むガスによって印字ヘッドが損傷することはない。
【００２３】
図９に示す本発明の別の実施形態では、ガス−液体交換通路の構造形態のみが上述した実施形態と異なっている。この実施形態において、ガス−液体交換通路は特定の高さｈ１を有する１つの穴であり、この高さｈ１は、インク貯蔵タンクの形状および容量に関する実験に従って決定されなければならない。この決定された高さｈ１により、第１のチャンバ内の平衡状態の液位は、印字ヘッドの高さに関する前述した関係を満たすようになる。
【００２４】
本発明の構造的な原理は、全ての種類のデスクトップ型の大判インクジェットプリンタの連続インク供給に適用できる。従って、本発明は、上述した実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】デスクトップ型インクジェットプリンタにインクを連続的に供給する従来の装置の機能図である。
【図２】大判インクジェットプリンタにインクを連続的に供給する従来の装置の機能図である。
【図３】上下逆に垂直に配置された容器を示す概略図である。
【図４】僅かに傾けられた容器を示す概略図である。
【図５】４色インクを連続的に供給する装置の一実施形態を示す立体図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインク貯蔵タンクを示す構造的な断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインク貯蔵タンクの動作原理を示す構造図である。
【図８】本発明の別の実施形態を示す構造図である。
【図９】本発明の別の実施形態を示す構造図である。
【符号の説明】
【００２６】
３，１０３，２０３  インク貯蔵タンク
４，１０４，２０４  印字ヘッド
３１  ガス吸入口
３２  パイプライン
３３  第１のチャンバ
３４  インク充填口
３５  第２のチャンバ
３６  隔壁
３７  ガスガイド穴
３８  液体ガイド穴
３９  インク排出口
４０  フィルタスクリーン
１０１  プリンタ
１０２  フレキシブルパイプ
２０５  ポンプ
２０６  中継容器
３０１  開口状容器
３０２  ガラスブロック
【図１】
2005219483.tif 000003
【図２】
2005219483.tif 000004
【図３】
2005219483.tif 000005
【図４】
2005219483.tif 000006
【図５】
2005219483.tif 000007
【図６】
2005219483.tif 000008
【図７】
2005219483.tif 000009
【図８】
2005219483.tif 000010
【図９】
2005219483.tif 000011