(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷システムにおいて、
インクを収容するインク源と、
走査キャリッジと、
該走査キャリッジにより支持される、少なくとも１つの印刷カートリッジと、
インクを前記インク源から前記印刷カートリッジに供給するために、前記印刷カートリッジに接続された第１の端部を有し、さらに第２の端部を有する少なくとも１つの柔軟な管と、
前記印刷カートリッジ内のインク室と、前記柔軟な管の前記第１の端部との間に接続され、前記少なくとも１つの印刷カートリッジが印刷中でない期間中は少なくとも、閉位置において、前記柔軟な管を前記インク室から自動的に密封するための弁と、
前記柔軟な管の前記第２の端部に接続されて、前記少なくとも１つの印刷カートリッジが印刷中でない前記期間中の多くの時間、前記管内の混合気体の部分圧が周囲圧力よりも十分に低下することを防止して、前記管内の気泡の膨張を制限するために前記柔軟な管を加圧するための手段
を備え、
前記弁と加圧するための前記手段との間の前記柔軟な管は、前記弁と前記加圧するための手段との間に前記柔軟な管を通る直通路を提供することからなる、印刷システム。
【請求項２】
前記弁は第１の弁であり、前記加圧するための手段が、
前記インク源と前記少なくとも１つの柔軟な管との間に接続された第２の弁であって、閉位置において、前記少なくとも１つの印刷カートリッジが印刷していない前記期間中、前記少なくとも１つの柔軟な管を前記インク源から自動的に密封し、及び、開位置において、前記少なくとも１つの印刷カートリッジが印刷中である期間中、前記少なくとも１つの柔軟な管と前記インク源との間に流体結合を提供するための第２の弁
を備えることからなる、請求項１のシステム。
【請求項３】
前記インク源は、
前記加圧するための手段と流体連通する第１の流体相互接続部材を有するインク供給ステーションと、
前記インク供給ステーション内に収容され、インク貯蔵器と、第２の流体相互接続部材を有する少なくとも１つの取り替え可能なインク供給カートリッジ
を備え、
前記第２の流体相互接続部材は、前記インク供給カートリッジが、前記インク供給ステーションに設置されたときに、前記第１の流体相互接続部材に対する密封された流体接続を形成するために前記インク貯蔵器と流体連通し、該第２の流体相互接続部材は、自己密封中央穴を有する弾性の隔壁から構成される、請求項１のシステム。
【請求項４】
前記印刷カートリッジ内にあり、前記インク室に接続されたインク圧力調整器を更に備え、前記インク圧力調整期は、前記インク源から前記インク室へのインクの流れを制御し、前記弁は、前記インク圧力調整器の一部を構成することからなる、請求項１のシステム。
【請求項５】
印刷システムを動作させる方法であって、該印刷システムは、インクを収容するインク源と、走査キャリッジと、該走査キャリッジにより支持される少なくとも１つの印刷カートリッジと、前記印刷カートリッジ内のインク室と、前記インク源と前記印刷カートリッジに流体を通すように結合されて、インクを前記インク源から前記印刷カートリッジに供給するための少なくとも１つの柔軟な管と、前記柔軟な管に接続されて、前記印刷カートリッジが印刷中でない期間において、前記管内の気体の部分圧が周囲圧力よりも十分に低下することを防止するための防止手段と、前記インク室と前記柔軟な管の間に接続された弁とを備え、前記防止手段と前記弁との間の前記柔軟な管は、前記防止手段と前記弁との間に前記柔軟な管を通る直通路を提供し、前記方法が、
前記印刷カートリッジが印刷していない期間中は少なくとも、前記弁が閉位置になるように前記弁を駆動するステップと、
前記管内の気泡の膨張を制限するために、前記印刷カートリッジが印刷中でない期間において、前記管内の気体の部分圧が周囲圧力よりも十分に低下することを防止するための前記手段を作動させるステップ
を含む、方法。
【請求項６】
前記弁は第１の弁であり、加圧するための前記手段が、前記インク源と前記少なくとも１つの柔軟な管との間に接続された第２の弁から構成され、前記作動させるステップが、
前記少なくとも１つの印刷カートリッジが印刷していない期間中、前記少なくとも１つの柔軟な管を前記インク源から密封するために前記第２の弁を閉位置に作動させるステップと、
前記少なくとも１つの印刷カートリッジが印刷中である期間において、前記少なくとも１つの柔軟な管と前記インク源との間に流体結合を提供するために、前記第２の弁を開位置に作動させるステップ
を含むことからなる、請求項５の方法。
【請求項７】
電源のオン／オフ信号を検出し、これに応答して、前記第２の弁を閉位置に作動させる前記ステップを実行するステップをさらに含む、請求項６の方法。
【請求項８】
前記インク源は、
インクジェットプリンタのドッキング・ベイ内のドッキング位置に取り外し可能に挿入される取り替え可能なインク供給器であって、前記ドッキング・ベイは、ポンプ・アクチュエータと、インクを前記印刷カートリッジに供給するための第１の弁に結合された流体入口とを有することかなる、取り替え可能なインク供給器を備え、
前記インク供給器が、
シャーシと、
ある量のインクを収容するために前記シャーシに結合されたインク貯蔵器と、
前記インク供給器が、前記ドッキング位置にあるときに、前記流体入口に係合するために前記シャーシ上に担持される流体出口と、
前記インク貯蔵器と前記流体出口に流体連通するように前記シャーシ上に担持されるポンプであって、前記インク供給器が前記ドッキング位置にあるときに、前記インク貯蔵器からインクを引き込み、前記インクを前記流体出口を通して前記柔軟な管に供給するために前記アクチュエータによって作動可能なポンプ
を備えることからなる、請求項１のシステム。
【請求項９】
前記加圧するための手段が、前記プリンタが使用されていないときに、前記少なくとも１つの柔軟な管と流体連通状態にある圧力源である、請求項１のシステム。
【請求項１０】
前記圧力源は、インクを収容する前記インク源内に配置される、請求項９のシステム。
【請求項１１】
前記ポンプは、容積が可変の室から構成される、請求項８のシステム。
【請求項１２】
前記ポンプと前記インク貯蔵器との間に配置された第２の弁であって、前記インク貯蔵器から前記ポンプへのインクの流れを可能にし、前記ポンプから前記インク貯蔵器へのインクの流れを制限する第２の弁をさらに備える、請求項８のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット・プリンタに関し、より詳細には、固定のインク供給容器、及び走査プリントヘッドを有するインクジェット・プリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット・プリンタは周知のところである。一般的な型式のインクジェット・プリンタには、プリントヘッドと、印刷カートリッジ内に収容されるインクの供給器とを収容する、交換式の印刷カートリッジを用いるものがある。この印刷カートリッジは、補充可能なように意図されたものではなく、最初の供給インクが欠乏すれば、印刷カートリッジは処分され、新しい印刷カートリッジが走査キャリッジ内に取り付けられる。印刷カートリッジを頻繁に交換すると、結果として稼働費用が比較的高くなる。
【０００３】
プリントヘッドの使用できる寿命は、印刷カートリッジ内のインクが欠乏するのにかかる時間よりもかなり長い。印刷カートリッジを貫く開口部を設け、印刷カートリッジにインクを手動で補充することによって、印刷カートリッジを間欠的に補充することが知られている。しかし、こういった補充方法では、ユーザによる操作が必要であり、その他様々な理由からも望ましくない。
【０００４】
管を経由して走査印刷カートリッジに接続された、インクを収容する軟質のバッグ等の、外部の固定インク貯蔵室を設けることも、知られている。しかし、こういったタイプの印刷システムには、様々な欠点がある。それら欠点には、印刷カートリッジ内のインク圧の望ましくない変動、印刷カートリッジと外部のインク供給容器の間の流体シールが信頼性の低い複雑なものになること、外部のインク供給容器を印刷カートリッジに接続するためにプリンタの大きさが大きくなること、インク送出システム内での遮断、印刷カートリッジへ通じる管内でのエアの蓄積、コスト高、および複雑になることが含まれる。このような外部のインク供給容器を、軸外れのインク供給容器と呼ぶ。
【０００５】
本開示に最も関連するものとして、出願人は、気泡を成長させ、インク送出システムを加圧さえする働きを有する拡散機構があることを発見した。配管内の気泡は、内部の相対湿度が１００％である。通常、管は、インクを収容する軟質のバッグと液体連通状態にある。したがって、気泡内の圧力は大気圧と等しい。たいていの環境においては、周囲湿度は１００％よりも低い。管内の全圧は部分圧の和であるので、管内のエアの部分圧は、周囲のエアの部分圧よりも低い。わかるように、この圧力差は、周囲湿度が１００％に近づくにつれてゼロに減る。したがって、この圧力差は、アリゾナのような地域で最大になり、フロリダのような地域で最小になる傾向がある。その結果、管内へのエアの急速な拡散が起こり、気泡が発生する。高温低湿の環境においては、（管の材料、直径、および厚さによっては）数日のうちにエアが充満する管もある。
【０００６】
管内のエアが過剰であると、結局はエアがプリントヘッドに引き込まれる。プリントヘッド内にエアがあると、印刷カートリッジの内部の、または印刷カートリッジに通じる、いかなる圧力調整装置も機能しなくなる。加圧しないインク供給システムの場合、管が過剰なエアを送出すると、プリントヘッドのインク切れも起きる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
必要なのは、印刷カートリッジと、１本またはそれ以上の管を経由して印刷カートリッジに接続された別個のインク送出システムを有し、上記のエアの蓄積問題を回避する、改良したインクジェット・プリンタである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
好適な実施例において、インクジェット・プリンタは、走査キャリッジに挿入される交換式の印刷カートリッジを含む。インク管が、走査キャリッジから、プリンタ内に配置された別個のインク供給容器へと延びる。この外部のインク供給容器は、絶えず加圧しても、間欠的に加圧しても、また加圧しなくてもよい。
【０００９】
管とインク供給容器の間の別個の弁によって、管内の圧力が、確実に周囲圧力と略同一になる。これによって、水分損失と管内へのエアの吸い込みが最小限になる。また、これによって、管内のエアがいかに膨張しても、インク供給容器に達することが防止される。この弁は、プリンタが使用されていないことが検出されると、自動的に作動する。
【００１０】
印刷カートリッジが調整弁を含まない場合には、第２の弁が、印刷カートリッジと管の間に挿入されるため、プリンタが使用されていない場合には、管が、その端において２個の弁によってシールされる。
【００１１】
インク供給容器と管の間の弁の代わりに、管を正圧の圧力源によって加圧してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、各種発明性のある特徴を組み込んだ、カバーを取り除いた状態の、インクジェット・プリンタ１０の１つの実施例の斜視図である。一般的に、プリンタ１０は、未使用の紙を保持するトレー１１を含む。印刷動作が開始されると、紙のシートが、シート送り装置を用いてトレー１１からプリンタ１０内に送られ、次にＵ字の向きにされて、今度は反対方向にトレー１１に向かって進む。シートは印刷ゾーン１２で停止し、次に１個またはそれ以上の印刷カートリッジ１４を含む走査キャリッジ１３が、シートを横切って走査し、その上に１つの帯のインクを印刷する。
【００１３】
単一のまたは多数の走査の後、シートは次に、従来技術のステッピング・モータおよび送りローラ１５を用いて、印刷ゾーン１２内の次の位置へと漸増的にシフトされ、キャリッジ１３が再びシートを横切って走査し、次の１つの帯のインクを印刷する。そのシート上への印刷が終了すると、シートは、トレー１１の上の位置へと進められ、その位置に保持されて、インクを確実に乾燥し、その後解放される。
【００１４】
代替実施例のプリンタには、プリンタ１０の後ろに配置された出力トレーを備えるプリンタもあり、この場合、紙のシートは、Ｕ字の向きに送り返されることなく、印刷ゾーン１２を通り抜ける。
【００１５】
キャリッジ１３の走査機構は、従来技術のものでもよく、一般的に、スライドロッド１６を含み、それに沿ってキャリッジ１３が摺動し、また、コード付きストリップ１７を含み、これは、キャリッジ１３内の光検出器によって光学的に検出されて、キャリッジ１３が正確に位置決めされる。ステッピング・モータ（図示せず）が、従来技術の駆動ベルトとプーリ構成を用いてキャリッジ１３に接続されるが、キャリッジ１３を印刷ゾーン１２を横切って搬送するのに用いられる。
【００１６】
本明細書に記載のインクジェット・プリンタ１０、および他のインクジェット・プリンタの斬新な特徴は、インクを印刷カートリッジ１４に、そして最終的にはプリントヘッド内のインク射出室に供給するための、インク送出システムに関する。このインク送出システムは、交換式のインク供給カートリッジ１９、２０、２１、２２を収容する、軸外れのインク供給ステーション３０を含む。インク供給カートリッジは、加圧しても大気圧でもよい。カラープリンタの場合、通常、ブラックのインク、イエローのインク、マゼンタのインク、およびシアンのインクに対して、別個のインク供給カートリッジがある。
【００１７】
４本の管２３が、インクを、４個の交換式インク供給カートリッジ１９−２２から４個の印刷カートリッジ１４に運ぶ。
【００１８】
各種図面を通して、同じ符号で識別される要素は同一である。
【００１９】
図２は、印刷カートリッジ１４および隔壁２８を示す、キャリッジ１３を見下ろす斜視図である。
【００２０】
図３は、印刷カートリッジ１４の、図２の３−３線に沿った断面図である。キャリッジ１３の底の開口部によって、各々の印刷カートリッジ１４のプリントヘッドの位置２９（図３）が露出している。キャリッジの電極が、印刷カートリッジ１４上に配置された接触パッドと対向している。
【００２１】
印刷カートリッジ１４の内部の調整弁２７（図３）が開くと、中空のニードル３０が、印刷カートリッジ１４の内部のインク室３１と液体連通状態となる。この中空のニードル３０は、隔壁２８の中央を貫いて形成された自己密封スリットを貫いて延びている。この自己密封スリットは、ニードル３０が取り除かれると、ゴムの隔壁２８の弾性によって自動的に密封される。
【００２２】
プラスチックのインク管路３２（カバーを取り除いた状態で図３に示す）が、穴３４（図３）を経由して、ニードル３０からインク室３１へ通じている。初期インク充填孔３３が、初期にインク室３１を充填するのに用いられ、その後ストッパで永久的に密封される。
【００２３】
インクは、キャリッジ１３に管２３により供給されるが、この管２３は、サランTM等のポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、その他適当なプラスチックで形成され、プラスチックのマニホルド３５に接続されている。マニホルド３５によって、インクの流れはそれぞれ９０°方向を変えられる。かかるマニホルド３５は、管２３が十分細くて座屈することなく湾曲可能な場合には、不要である。加圧した（または間欠的に加圧した）軸外れのインク供給容器（以下で説明する）が、かかる細い配管を利用することもできる。好適な実施例において、加圧しないインク管２３の内径は、約１．５ｍｍと２．５ｍｍの間であり、一方、加圧したインク管２３の内径は、約１ｍｍと１．５ｍｍの間である。
【００２４】
隔壁のＬ字管３６（図３）が、インクを、マニホルド３５から隔壁２８へと経路指定し、また隔壁２８を支持する。隔壁２８は、圧着キャップ３８を用いてＬ字管３６に固定されている。
【００２５】
柔軟なベローズ３９（図２）が、キャリッジ１３内の個々の区画４０の各々に対して設けられており、ニードル３０を隔壁２８内に挿入する際に、隔壁２８にある程度のｘ、ｙ、ｚ軸方向の移動を可能にして、ニードル３０へのｘ、ｙ、ｚ軸方向の荷重が最小にされると共に、ニードル３０の周りでの液密且つ気密シールが保証される。ベローズ３９は、ブチルゴム、高アクロルニトリルのニトリルゴム、その他の、蒸気およびエアの透過率が低いという特性を有する柔軟な材料で形成することができる。代替として、ベローズ３９の代わりに、Ｕ字型のまたは円形の柔軟な管を用いることもできる。
【００２６】
印刷カートリッジ１４の頂部に形成される排気口４１が、印刷カートリッジ１４内の圧力調整装置によって用いられる。これについては、図４−図９に関して説明するが、更に詳細については、Norman Pawlowski, Jr. 他による「インク・ジェット・プリントヘッドにインクを供給し捕捉エアを補償する装置」と称する、１９９５年１０月３１日付け出願の米国特許出願第08/550,902号に記載されており、この特許出願を参照として本明細書に取り込む。内部の調整装置によって、インク室３１内にわずかな負圧（例えば、−２から−６水柱インチ）が引き起こされる。代替実施例において、別個の調整装置を、軸外れのインク供給容器と各印刷カートリッジ１４の間に接続することもできる。
【００２７】
所望であれば、印刷カートリッジを、個々のラッチによって走査キャリッジ内に固定することもできる。これらのラッチは、手動で動作させてもばね負荷してもよいが、印刷カートリッジのタブまたは角を押し下げる。他の実施例において、蝶番式バー等の単一のラッチが、４個の印刷カートリッジ全てをキャリッジ内の所定位置に固定する。
【００２８】
シュラウド４２がニードル３０を取り囲むと、印刷カートリッジ１４をキャリッジ１３内に取り付ける際に、ニードル３０と不注意に接触することが防止され、また隔壁２８をニードル３０と位置合わせするのに役立つ。インクは、管２３内のインクと内部インク貯蔵室の間の圧力差に起因して、ニードル３０を通って印刷カートリッジ１４に流入する。
【００２９】
コード付きタブ４３が、キャリッジの区画４０内のコード付きスロットと位置が合って、適切な色の印刷カートリッジ１４が、適切な区画４０内に確実に配置される。代替実施例において、ニードル３０は、別個のサブアセンブリの一部であり、シュラウド４２は別個のサブアセンブリであり、それにより、製造が容易になると共に、色キーのタブがシュラウド上に配置されると仮定すると、シュラウドを変えることによって、色キーを変えることが可能となる。
【００３０】
プリントヘッドのアセンブリは、図３の位置２９において固定されているが、好ましくは、レーザ・アブレーションによって内部に形成されたノズルを有する、柔軟なポリマーのテープである。複数の導体が、テープの後ろに形成されており、導体の端部は、キャリッジ１３上の電極と接触するための接触パッドになっている。導体の他方の端部は、テープの窓を通して基板の端子に接合されており、基板上には、各種のインク射出室およびインク射出要素が形成されている。インク射出要素は、ヒータ抵抗器であっても圧電素子であってもよい。プリントヘッドのアセンブリは、「インクジェット・プリントヘッド用インク送出システム」と称し、本出願人に譲渡された、Brian Keefe他による米国特許第5,278,584号に記載のものと同様とすることができ、この特許を参照として本明細書に取り込む。かかるプリントヘッドのアセンブリにおいて、印刷カートリッジ内のインクは、矩形基板の縁の周りを流れ、インク射出室の各々に通じるインク流路へと流入する。
【００３１】
今まで説明してきた印刷カートリッジおよびインク供給接続部は、ダウン接続タイプであり、この場合、印刷カートリッジ１４をキャリッジ１３内に押し下げたときにインクの接続が行われる。このようにすることによって、結果としてのプリンタの高さを非常に低くすることができる。印刷カートリッジ１４から延びるニードル３０の代わりに隔壁を用いてもよく、また、走査キャリッジ１３上の隔壁２８の代わりに中空のニードルを用いてもよい。
【００３２】
図４−図９は、圧力調整装置４５を記載しており、これは、本明細書に記載のいかなる印刷カートリッジの実施例にも用いることができ、それにより、印刷カートリッジ内のインク室の圧力が調整される。したがって、軸外れのインク供給システム内の圧力は調整しなくてもよい。この調整装置によって、印刷カートリッジ内のインク室は、わずかな、しかし略一定の負圧（例えば、−２から−７水柱インチ）を有し、プリントヘッドのノズルからのインクの垂れが防止される。軸外れのインク供給システムが大気圧にあれば、印刷カートリッジ内のこのわずかな負圧は又、インク供給システムの位置が印刷カートリッジよりもわずかに下であったとしても、軸外れのインク供給システムからインクを引き出す働きもする。調整装置よって又、印刷カートリッジ内のインク室内の所望の負圧を維持しながら、加圧した軸外れのインク供給容器を用いることも可能となる。調整装置は、プリントヘッドの設計に依存して、０から−５０水柱インチという広範囲の負圧（または背圧）を与えるように設計することができる。
【００３３】
図４は、調整装置４５の動作が更に良く理解されるように、膨張可能なエアバッグ（後で説明するが）がない状態の、印刷カートリッジの調整装置部分を示す。調整装置は、圧力調整レバー４６と、蓄圧レバー４７を含む。レバー４６と４７は、印刷カートリッジ・ハウジングの頂部５０（図４）の支持部に形成された孔４８（図３）に挿入される枢軸ピンを支点に枢動する。図４のカートリッジ・ハウジングの頂部５０は、調整装置４５がより良く見えるように簡略化して、ニードル３０およびシュラウド４２を含むインクの相互接続は図示していない。
【００３４】
排気口４１（図３）は、エアバッグ（図４には示さず、図７−図９に示す）へ通じている。図７−図９に関して以下で説明するように、印刷カートリッジ内のインク圧がより負になるために、エアバッグが膨張するにつれて、レバー４６と４７が外向きに広がって、ばね５２が与えるばね力に打ち勝つ。調整レバー４６は、弁座５４を含み、これは、レバー４６が閉位置にある場合、調整装置の入口弁２７と嵌合する。レバー４６が外向きに広がると、インクは、印刷カートリッジのインク室に入ることができ、負のインク圧が低減され、したがってエアバッグが畳まれて再び弁２７が閉じる。
【００３５】
図５は、調整レバー４６の外側を示す斜視図であり、図６は調整レバー４６の内側を示す斜視図である。
【００３６】
図７−図９は、様々な状態にある調整装置４５の動作を示す。蓄圧レバー４７およびエアバッグ５６は、一緒に動作して、印刷カートリッジ本体内に捕捉される恐れのあるエアに起因するだけでなく、他の圧力変化にも起因した、容量の変化を吸収する。蓄圧レバー４７は、背圧のいかなる変動も調整する働きをする。蓄圧レバー４７は、その内側が周囲圧力にあるバッグ５６を圧搾し、バッグからエアを押しだし、印刷カートリッジ内の捕捉エアの膨張を可能にする。蓄圧レバー４７の回転軸に近接して、ばね５２が蓄圧レバー４７に接続されており、それにより、調整レバー４６が動く前に、蓄圧レバー４７が作動せしめられる。
【００３７】
図７は、調整装置４５が見えるように、一方の側が開いた状態の印刷カートリッジ１４を示す。図７は、印刷カートリッジ１４の初期状態を示し、インク室３１内にはインクがなく、エアバッグ５６はぐにゃっとしている。インク室３１内の背圧は周囲圧力と等しく、ばね５２が、２個のレバー４６と４７を完全に合わさるように付勢している。
【００３８】
印刷カートリッジがキャリッジ１３内に取り付けられ、印刷カートリッジの中空のニードル３０（図３）がインクをインク管２３から受け取ると、プリンタ内のサービス・ステーションによって、プリントヘッドのノズルが真空引きされる。かかるサービス・ステーションは周知であり、真空状態にしながら、ノズルにわたってシールを生成する。この真空状態に応答して、蓄圧レバー４７がまず動き、バッグ５６が、図８に示すように膨張し始める。蓄圧レバー４７はその回転軸を中心にして回転し続け、ついに図８に示すように印刷カートリッジ本体の側壁と係合する。この時点で、調整レバー４６が外向きに動き始め、インク５７が入口弁２７（図４）を通ってインク室３１に入り始める。
【００３９】
図９は、インク入口弁２７の完全開放位置を示し、最大のインク流れが、印刷カートリッジ内に供給される。調整レバー４６の位置は、印刷速度によって決まる。
【００４０】
いったんインク室３１がインクで満たされ、または印刷が停止すると、ばね５２の付勢により調整レバー４６が弁２７（図４）を閉じ、レバー４６と４７は図８に示す状態に戻る。
【００４１】
図１０は、インク供給ステーション１８の斜視図である。図１０に示す特定の実施例の場合、４個のカラーのインク供給カートリッジのうちの３個２０、２１、２２のみが、インク供給ステーション１８内に取り付けられている。インク供給ステーション１８内の区画から延びる中空のニードル６０は、管２３のうちの１本と液体連通状態にあり、次いで、印刷カートリッジ１４の１つと接続される。インク供給カートリッジ２０−２２の各々内のインクは、大気圧にあり、各印刷カートリッジ１４の内部の調整装置４５により決定される、各印刷カートリッジ１４内の負圧によって、印刷カートリッジ１４の各々にインクが引き込まれる。ニードル６０の周りのばね負荷された保湿装置（図示せず）が、インク供給カートリッジ２０−２２を取り外した場合に、ニードル６０の端部の側孔を覆うゴム部を有する。プラスチックのＬ字管、すなわちマニホルド６２が、ニードル６０からのインクの方向を変える。
【００４２】
後述する他の実施例において、軸外れのインク供給カートリッジは、間欠的に加圧される。インク供給容器を加圧する実施例と、加圧しない実施例の両方において、各印刷カートリッジの内部の調整装置が、印刷カートリッジに供給されるインクの圧力を調整する。
【００４３】
別個の弁６４が、管２３とインク供給ステーション１８の間に接続されている。弁６４はまた、インク供給ステーション１８の一部を形成することもできる。弁６４は、任意の型式の適切な弁とすることができ、閉位置にある場合に、管２３の信頼性の高い流体シールを与える。弁６４は、モータ６６が制御回路６７によって閉位置となるように制御されると、モータ・シャフト６５の回転その他の手段により、閉位置になされる。制御回路６７は、プリンタの電源がオフになった（そうでなければ、使用されていない）ときを検知し、単に、弁６４を閉じるのに必要な制御電圧をモータ６６に供給する。逆に、プリンタの電源がオンになるか、そうでなければ使用の準備ができたときには、制御回路６７は、弁６４を開くために信号をモータ６６に供給し、それにより、管２３が、インク供給ステーション１８と連通可能となる。制御回路６７は、プリンタ・オフ／オン信号６８によってセットおよびリセットされる、簡単なラッチまたはスイッチとすることができる。
【００４４】
弁６４の目的は、管２３内で一定容量状態を作り出して、プリンタ未使用期間の間、管２３内のいかなる気泡（主に酸素および窒素から成る）の部分圧も、少なくとも管２３の外側のエアの周囲圧力を下らないようにすることである。弁６４の主な機能は、管２３内へのエアの吸い込みを制限することである。
【００４５】
インクジェット・プリンタの１つ実施例において、インク供給カートリッジ内の一方向フラッパ弁が、管２３からインク供給カートリッジ内へのインクの逆流を防止しようとする。インク供給カートリッジ２０−２２内のフラッパ弁等のいかなる一方向弁も、受動的な（電気的に作動しない）ものであり、廉価であって、インクが欠乏した場合に、インク供給カートリッジを処分するのに採算が合う。かかるフラッパ弁は、浸出のレベルが非常に低く、より大きなインク圧を保持できるのは短時間の間だけである。それゆえ、かかるフラッパ弁を弁６４の代わりに用いることはできない。
【００４６】
管２３を通してのエアの吸い込みは、比較的長期間にわたって起こり、プリンタの未使用期間が長い場合に、主として問題になる。エアの吸い込みには、管２３内に以前から存在する気泡の成長が伴い、これにより、固定された供給ステーション１８内に取り外し可能に搭載される、インクを収容する軟質のバッグが、キャリッジ１３と共に走査する印刷カートリッジ１４と、流体的に接続される可能性がある。管２３内の気泡は、周囲大気と圧力平衡状態（すなわち、全圧が略等しい）にある。しかし、気泡内の相対湿度は大まか１００％であり、これは通常、周囲のエアの湿度よりもはるかに高い。全圧が大まか等しく、また、気体の全圧はその部分圧の和であるので、気泡内のエアの部分圧は通常、周囲のエアの部分圧よりも低い。この部分圧の差は、アリゾナで見出されるような、低湿の環境においてはさらに大きくなる。したがって、管２３を通って外部のエアから気泡内へとエアが拡散し、その拡散速度は、この部分圧の差に比例する。夏のアリゾナのような高温低湿の環境においてポリエチレンの配管を用いれば、数日内に気泡が膨張して配管を満たしてしまうであろう。これは、定量的に以下のように表される。
【００４７】
0004021012.tif 000002
よって、（Ｐair,outside−Ｐair,tube）＝（Ｐvapor,tube−Ｐvapor,outside）となる。
【００４８】
上式から分かるように、蒸気圧の差は、外部から気泡内へのエアの拡散速度に比例する。管２３内の蒸気圧は、温度と共に増大し、蒸気圧曲線の表（相対湿度が１００％と仮定した）に基づく。
【００４９】
他の問題源は、配管から拡散する水である。ＦＥＰ等、水の拡散の問題のない配管材料は多いが、エアの拡散速度の低いものは非常に少ない。今までのところ、ＰＣＴＦＥおよびポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）の配管材料が、エアの拡散の観点から好ましいようである。しかし、これらの材料は高価であったり、必要な特性を有するものは入手が困難である。
【００５０】
その方向へのエアの成長を制限する、管２３とプリントヘッドの間の逆止弁があれば、エアは、インク供給容器に向かって膨張しその中に入る。結局、インクバッグの圧力は、インク蒸気圧に達する。暖かい環境では、これによって、バッグが破裂してインクがプリンタ内にまき散らされ得る。いずれにせよ、管２３内のエアは結局プリントヘッドに引き込まれる。これによって、調整装置が機能しなくなり得、そうすると、暖かい期間の間に、インクが垂れプリンタが損傷する。更に、エアによって、プリントヘッドのインク切れが起き得る。
【００５１】
印刷カートリッジが、印刷カートリッジのインク入口（図３におけるインク弁２７）を遮断する弁を組み込んだ調整装置を備える場合、エアは、管内でインク供給ステーションに向かう方向に膨張する。
【００５２】
弁６４が、インク供給ステーションの直後、またはインク供給ステーション自体の内部に付け加えられる場合、インク供給カートリッジへのインク浸出戻りがないので、配管内で捕捉されたいかなるエアも、膨張することができない。平衡状態の圧力は、インクの蒸気圧と大まか等しいので、エアの気泡が成長するためには、インクがシステムを離れるか、またはシステム自体が膨張せねばならない。それゆえ、気泡の成長は、流体損失の速度と等しくなり、それにより、適切な配管材料で制御することが容易になる。
【００５３】
弁６４を付け加えることによって、管２３を形成するのにより広範囲の材料を用いることができる。それゆえ、管２３を形成するのに用いる材料は、通気性に基づくのではなく、柔軟性、曲げ半径、疲労寿命等の属性に基づいて選択することができる。これによってまた、より低コストの管を用いることができ、その結果より小さなシステムにすることができる。
【００５４】
弁６４によってまた、インク供給カートリッジとインク供給ステーションの間のインク漏れに対して、さらなる防御が得られる。印刷カートリッジ本体に入るエアが少なくなるため、印刷カートリッジの寿命も延びる。インク供給ステーションと走査印刷カートリッジの間に、圧力調整装置を備えないプリンタの場合、インクが印刷カートリッジ内へと浸出するのを防止するために、管２３とキャリッジ１３の間に（または、印刷カートリッジの直前に）他の弁が接続されることになる。かかる弁６９を図２に示してあり、そこで、弁６９は、管２３とマニホルド３５の間に接続されている。弁６９はロータリ弁とすることもでき、これは、図４の弁６４に関して説明したように、モータその他のアクチュエータによって作動する。
【００５５】
図１１は、ＦＥＰ配管を想定して、プリンタが未使用である間の、配管内へのエアの拡散（エアの立方センチメートル）対時間のグラフである。そこから分かるように、３ヶ月後から、かなりの量のエアがシステムに入り始める。
【００５６】
図１２は、温度が上昇するにつれて、管の内部の平衡状態の圧力（水柱インチ）（管内の容量が一定であると仮定）を示す。これは、印刷カートリッジとインク供給ステーションでの完全なシールを仮定している。管内でのエアの圧力がこのように上昇すると、管内のエアが膨張することになる。
【００５７】
図１３および図１４は、弁６４の１つの実施例の更なる詳細を示すが、弁６４は、信頼性の高いシールを与え、また、プリンタがオンかオフに切り換えられる場合、または印刷動作の中止や開始が判定された場合に、作動することができるものであれば、実質上どんな型式の弁であってもよい。
【００５８】
図１３は、図４の１１ー１１線に沿って二分割された、開位置にある弁６４を示し、この場合弁６４は、開位置にある場合、弁６４の入口および出口ポートと位置が合う貫通管路を備えた中央シリンダ７０を有するロータリ型式の弁である。管２３は、出口ポートに接続して示し、一方、管７４その他インク管路は、入口ポートおよびインク供給ステーションに接続して示す。インクの流れを矢印７５で示す。潤滑シール７６が、中央シリンダ７０と、弁６４の外側本体との間に設けられている。
【００５９】
図１４は、モータ・シャフト６５に接続されたシリンダ７０の回転により、閉位置にある弁６４を示す。そこから分かるように、入口ポートと出口ポートの間のインク通路が、中央シリンダ７０によって遮断される。
【００６０】
図１３および図１４の実施例では、ロータリ型式の弁を用いたが、他の弁を用いることもできる。
【００６１】
図１５は、本発明の他の実施例を示し、そこでは、プリンタが使用されていないことが制御回路６７によって検知されると、正の圧力源７７を用いて、管２３が加圧される。圧力源７７は、管２３内のエアの部分圧が外部のエアの圧力と略等しくなるように、管２３を加圧し、それにより、エアが管２３内へと拡散するのを防止する。圧力源７７は多くの形態をとることができる。圧力源７７は、ピストン、ベローズ、その他適当な装置とすることができる。適切な圧力源の１つは、図１７および図１８に関して後ほど説明する。ピストンまたはベローズによって与えられる力は、機械的ばねや気体が発生する一定のばね力によって与えることもできる。プリンタがオフである場合に、制御回路６７によって制御される弁が、圧力源７７を管２３に連結することも、また、圧力源７７を、制御回路６７によって選択的に作動することもできる。
【００６２】
他の実施例において、インク供給カートリッジまたはインク供給ステーション１８は、ばね負荷されたインクバッグ、ピストン、ベローズ等の定圧源で、インクを十分加圧するため、別個の圧力源や制御回路６７は不要である。
【００６３】
調整弁または別個の弁のどちらかを形成する、管２３と印刷カートリッジ１４の間の弁６９は、インクがプリントヘッドのノズルから垂れるのを防止するために用いられる。
【００６４】
図１６は、図１および図１０に示すような、加圧しないインク供給カートリッジ７８の分解図である。かかるインク供給カートリッジ７８は、いったん供給インクが欠乏すると、インク供給ステーション１８（図１０）から単に取り外して処分するだけである。かかるインク供給カートリッジ７８の流体相互接続部への接続については、図１０に関して前述した。
【００６５】
加圧しないインク供給カートリッジ７８は、畳むことのできるインクバッグ７９と、２個の堅いプラスチックのハウジング部材８０、８１とから成る。インクバッグ７９は、マイラーやＥＶＡ等の柔軟なフィルム、または多層フィルムで形成することができる。適したフィルムの１つは、本出願人に譲渡され、参照として本明細書に取り込む米国特許第5,450,112 号に記載の９層フィルムである。インクバッグ７９の端部は、インクバッグ７９の動きを制限するために、ハウジング部材８０または８１に、熱かしめまたは超音波溶接することができる。
【００６６】
コード付きタブ８２が、インク供給支持体に形成されたスロットと整合して、適切な色のインク供給カートリッジが、インク供給支持体の正しい区画に確実に挿入される。１つの実施例において、インク供給支持体は又、ばね負荷のラッチを用いて、タブ８２を把持して、カートリッジ７８を固定し、またユーザに対して、カートリッジ７８が適切に取り付けられているという触感をフィードバックする。
【００６７】
プラスチックのインクバッグの嵌合部材８３が、インクバッグ７９の開口部８４を介して部分的に挿入され、接着剤または熱融着によって、開口部８４に対してシールされる。ポペット８５が嵌合部材８３から延びている。バッグの嵌合部材８３は、プラスチックのハウジング部材８０、８１に形成されたスロット８６によって、所定位置にしっかりと保持される。
【００６８】
ポペットばね８７が、ポペット８５の孔８８を介して挿入され、その後にポペットボール８９が続く。ボール８９は、ステンレス鋼またはプラスチックとすることができる。
【００６９】
次に、ゴムの隔壁９１が、ポペット８５の孔８８へと挿入される。隔壁９１はその後、圧着キャップ９２を用いて圧着されポペット８５に固定される。
【００７０】
隔壁９１は、中央を貫いて形成されたスリット９３を有し、このスリット９３を介して、管２３と液体連通状態にある中空のニードル６０（図１０）が挿入される。ニードル６０が取り外されると、隔壁９１の弾性によって、隔壁９１のスリット９３は自動的に閉じるように付勢される。
【００７１】
ポペットばね８７およびポペットボール８９は、短期間では、隔壁９１のスリット９３を通ってインクが漏れないようにさらに確実にするのに役立つ。スリット９３を介して挿入されるニードルがない場合、ポペットばね８７が、ポペットボール８９を、閉じたスリット９３に対して押しつけるため、ボール８９は、スリット９３の閉止と関連して、インク漏れに対するシールを与える。
【００７２】
ポペットなしで隔壁を用いたり、隔壁なしでポペットを用いて、流体の相互接続を設計することが可能である。ポペットのない隔壁ならば、径方向のシールが、ニードルの周りを高い信頼性で密封する。しかし、隔壁を有するインク供給容器が、長時間プリンタ内に取り付けられていると、隔壁は、圧縮硬化を受ける傾向がある。取り外すと、隔壁は、それ自体で完全には再び密封しない恐れがある。供給容器がひっくり返ったり落ちたりすれば、インクが漏出する恐れがある。ポペット弁（単独で）には、圧縮硬化の問題なしに、自己密封するという利点がある（隔壁と比較して）。しかし、ニードルの周りを密封しないという点において、信頼性は低くなる。したがって、カートリッジとの漏れのない流体相互接続を確実にするために、何らかの種類の面シールを確立せねばならない。更に、ポペット弁は、それらが密封する表面が硬質プラスチックの場合、信頼性が変化する。すなわち、密封表面に小さな欠陥があると、漏れにつながる傾向がある。隔壁とポペット弁を組み合わせると、両方の利点を利用することにより、これらの制約が克服される。すなわち、隔壁によって、ニードルの周りに非常に良好なシールが施せると同時に、ポペット弁によって、圧縮硬化の問題が排除される。さらに、隔壁の内面によって、欠陥の影響を受けにくい、ポペット弁に対する従順な密封表面が与えられる。
【００７３】
好適な実施例において、センサ／メモリの集積回路９４が、インク供給カートリッジ７８に永久的に実装される。この回路は、多数の機能を与え、それには、インク供給容器の挿入の確認、供給容器内に残っているインクの指示、及びシステムの残りとインク供給容器との互換性を確実にするコードの提供、等が含まれる。
【００７４】
代替実施例において、インクバッグ７９には正圧がかけられる。これによって、インク供給容器を印刷カートリッジに接続する管３６を、更に細くすることができ、また、インク供給ステーションを、印刷カートリッジよりもかなり下に配置することが可能となる。一定の正圧を達成するために、ばねを用いて、インクバッグ７９の両側を共に押しつけて、正の内圧を作り出すこともできる。かかるばねを用いる場合、インクバッグ７９には、ばね力を分配するために、堅い側面パネルが設けられる。弓ばね、渦巻ばね、泡、気体、その他の弾性素子によって、ばね力を供給することができる。
【００７５】
他の実施例において、インクバッグ７９は、気体等の間欠的な圧力源によって加圧することができる。
【００７６】
図１７および図１８は、間欠的に加圧される軸外れのインク供給カートリッジ９５と、インク供給カートリッジを加圧するための装置を示す。
【００７７】
インク供給カートリッジ９５は、インクを収容するインク貯蔵室９７、ポンプ９８、および流体出口９９を担持するシャーシ９６（図１８）を有する。シャーシ９６は、堅い保護シェル９８に包まれており、保護シェル９８の下端には、キャップ１００が固定されている。キャップ１００には、ポンプ９８へのアクセスを可能にする開口部１０２と、流体出口９９へのアクセスを可能にする開口部１０４とが設けられている。
【００７８】
インク供給カートリッジ９５は、インクジェット・プリンタのドッキング・ベイ１０６に挿入される。インク供給カートリッジ９５を挿入すると、ドッキング・ベイ１０６内のアクチュエータ１０８が、開口部１０２を通してポンプ９８と接触する。さらに、ドッキング・ベイ１０６内の流体入口１１０が、開口部１０４を介して液体出口９９と結合されて、インク供給容器からプリンタへの流体経路が作り出される。アクチュエータ１０８が動作することによって、ポンプ９８が、インクを貯蔵室９７から引き出して、そのインクを、流体出口９９および流体入口１１０を介してプリンタへと供給する。
【００７９】
貯蔵室９７からのインクが欠乏すると、または他のどんな理由によっても、インク供給カートリッジ９５は、ドッキング・ベイ１０６から容易に取り外すことができる。取り外すと、流体出口９９および流体入口１１０は閉じられて、いかなる残留インクも、漏れてプリンタ内に入ったりユーザにかかったりすることを防止するのに役立つ。その後、インク供給カートリッジ９５は、廃棄してもよく、後で再び取り付けるために保管してもよい。このようにして、本発明のインク供給カートリッジ９５によって、インクジェット・プリンタのユーザに対して、信頼性が高く容易に交換可能な、インクジェット・プリンタへのインク供給容器をもたらすために、簡単で経済的な方法が提供される。
【００８０】
インク貯蔵室９７は、柔軟なプラスチックのシートで形成されており、それによって、インクが貯蔵室から欠乏するにつれて、貯蔵室の容積が変化可能となる。これは、インクが貯蔵室から欠乏するにつれて作り出される背圧の量を低減することによって、貯蔵室内の全てのインクを引き出して用いることを可能にするのに役立つ。図示のインク供給カートリッジ９５は、満杯時に、約３０立方センチメートルのインクを収容するように意図したものである。したがって、フレームにより規定されるインク貯蔵室の概略の寸法は、高さ約５７ミリメートル、幅約６０ミリメートル、厚さ約５．２５ミリメートルである。この寸法は、インク供給容器の所望の大きさと、インク供給容器を用いようとするプリンタの寸法に依存して変わる。
【００８１】
インク供給カートリッジ９５には、充填ポート１１４が設けられており、これにより、インクを初期に貯蔵室内に導入可能となる。貯蔵室を充填した後、充填ポート１１４には栓１１６が挿入され、これにより、インクが充填ポートを通って逃げるのが防止される。図示の実施例において、栓は、ポリプロピレンのボールであり、充填ポートに圧力嵌めされる。
【００８２】
ポンプ９８は、インクを貯蔵室から汲み出して、流体出口９９を経由してプリンタに供給するよう機能する。図１８に示すように、ポンプ９８は、ポンプ室１１８を含み、これはシャーシ９６と一体に形成される。
【００８３】
ポンプ入口１２０が、ポンプ室１１８の頂部に形成されており、それにより、ポンプ室１１８とインク貯蔵室９７の間で液体連通が可能となる。ポンプ出口１２２も設けられており、そこを介して、インクをポンプ室１１８から吐出することができる。弁１２４が、ポンプ入口１２０内に配置されている。弁１２４によって、インクは、インク貯蔵室９７からポンプ室１１８に流入することができるが、ポンプ室１１８からインク貯蔵室９７内に逆流することは制限される。このようにして、ポンプ室が減圧されると、インクは、インク貯蔵室から引き出され、ポンプ入口を通って、ポンプ室内へと引き込まれる。ポンプ室が加圧されると、ポンプ室内のインクは、ポンプ出口を通って吐出される。
【００８４】
図示の実施例において、弁１２４は、ポンプ入口の底部に配置されたフラッパ弁である。フラッパ弁１２４は、柔軟材料からなる矩形片である。弁１２４は、ポンプ入口１２０の底部にわたって配置され、その短辺の中点で、シャーシ９６に熱かしめされている。ポンプ室内の圧力が、貯蔵室内の圧力より下に十分低下すると、弁のかしめられていない両辺がそれぞれ下向きに曲がって、弁１２４の周りのインクが、ポンプ入口１２０を通って、ポンプ室１１８に流入することができる。
【００８５】
柔軟なダイアフラム１２６が、ポンプ室１１８の底部を包んでいる。ダイアフラム１２６は、ポンプ室１１８の底部の開口部よりもわずかに大きく、ポンプ室壁の底縁の周りで密封されている。過大寸法のダイアフラムの余った材料によって、ダイアフラムが上下に曲がって、ポンプ室内の容積を変化させることが可能となる。図示のインク供給容器において、ダイアフラムの変位によって、ポンプ室１１８の容積を、約０．７立方センチメートルだけ変化させることが可能となる。図示のポンプ室１１８が完全に膨張したときの容量は、約２．２から２．５立方センチメートルの間である。
【００８６】
圧力板１３０およびばね１３２が、ポンプ室１１８内に配置されている。圧力板１３０の下面は滑らかで、その周辺から上向きに壁が延びている。圧力板１３０の中央領域は、ばね１３２の下端を受けるべく成形され、ばね保持スパイク１３４が設けられている。
【００８７】
圧力板１３０は、その下面が柔軟なダイアフラム１２６に近接した状態で、ポンプ室１１８内に配置されている。ばね１３２は、図示の実施例においてはステンレス鋼であるが、その上端は、シャーシ内に形成されたスパイク１３４上に保持され、ばね１３２の下端は、圧力板１３０上のスパイク１３４上に保持されている。このようにして、このばねは、圧力板をダイアフラムに対して下向きに偏倚させて、ポンプ室の容量を増大させる。側壁は、圧力板１３０の配向を安定化すると共に、ポンプ室１１８内で、圧力板１３０の自由なピストン状移動を可能にするよう機能する。
【００８８】
図１８に示すように、管路１３６が、ポンプ出口１３８を流体出口９９に連結している。流体出口９９は、シャーシ９６から下向きに延びる中空の円筒形ボス１４０内に収容されている。ボス１４０の頂部は、管路１３６内へと開口し、それにより、インクが管路から流体出口へと流入可能となる。ばね１４およびシーリ用ボール１４４が、ボス１４０内に配置され、従順な隔壁１４６および圧着カバー１４８によって、所定位置に保持されている。ばね１４２はわずかに圧縮されるため、ばね１４２によって、シール用ボール１４４が、隔壁１４６に対して偏倚され、シールが形成される。圧着カバー１４８は、隔壁１４６にわたって嵌合し、また、ボス１４０上の環状突起と係合してアセンブリ全体を所定位置に保持している。
【００８９】
シール用ボール１４４の寸法決めは、それが、ボス１４０内で自由に動くことができ、密封位置にない場合には、ボール周りのインク流れを可能にするようになされる。
【００９０】
図１７に示すドッキング・ステーション１５０は、カラープリンタに用いるように意図したものである。したがって、ドッキング・ステーション１５０は、異なる色の１つのインク供給カートリッジ９５を各々が収容可能な、４個の並列なドッキング・ベイ１０６を有している。図示のインク供給容器の構成によって、比較的狭い幅が可能となる。これによって、プリンタの底面積を過度に増大することなく、４個のインク供給容器を、コンパクトなドッキング・ステーション内に並列に配置することが可能となる。
【００９１】
各ドッキング・ベイ１０６は、内側に向き合った垂直な流路を規定する、対向壁を含む。係合プロング１５２を有する板ばねが、各流路の下部内に配置されて、インク供給カートリッジ９５上に形成された噛み合いキー１５４を把持する。他の壁の流路内の噛み合いキーは、各ドッキング・ベイによって異なり、そのドッキング・ベイ内で用いられるインクの色を識別する。ベース板１５６が、各ドッキング・ベイ１０６の底部を規定する。ベース板１５６は、アクチュエータ１０８および流体入口１１０を受ける開口部を含む。
【００９２】
アクチュエータ１０８の上端は、ベース板１５６を貫いてドッキング・ベイ１０６内へと上向きに延びている。アクチュエータ１０８の下部は、ベース板より下に配置され、枢動点１６２で支持されるレバー１６０の一端と枢動可能に結合されている。レバー１６０の他端は、ばね支持部１６４と接触する圧縮ばね１６３（簡略にするため、ばねは１個のみを示す）によって、下向きに偏倚されている。このようにして、圧縮ばねの力によって、アクチュエータ１０８は上向きに付勢されている。回転可能なシャフト１６８上に装着されたカム１６６の位置決めは、係合位置へのシャフトの回転によって、カムが、圧縮ばね１６３の力に打ち勝ち、アクチュエータ１０８を下向きに動かすようになされる。アクチュエータの移動によって、ポンプ９８が、インクを貯蔵室９７から引き出し、流体出口９９および流体入口１１０を介して、プリンタにインクを供給する。
【００９３】
フラグ（図示せず）が、アクチュエータ１０８の底部から下向きに延び、光学検出器内に収容されている。光学検出器は、従来技術の構成をとり、光線をセンサに向けるものである。光学検出器の位置決めは、アクチュエータ１０８が、ポンプストロークの頂部に対応して、最上部位置にある場合に、フラグが光線よりも上に上がって、光線がセンサに達して検出器を付勢するようになされる。低い方の位置のどこにおいても、フラグが光線を遮断し、光線がセンサに達するのを防止して、検出器は非勢状態にある。このようにして、センサを用いると、以下で更に詳細に説明するが、ポンプ動作を制御して、インク供給容器が空であるときを検出することができる。
【００９４】
図示の流体入口１１０（図１８）には、閉じた丸い上端、中央ボア、および横穴１７２を有する、上向きに延びるニードル１７０が含まれる。垂れ下がっている管２３が、図１７で見られるが、弁６４を経由してニードル１７０の下端に接続されている。弁６４、モータ６６、および制御回路６７は、図１０、図１３、および図１４に関して説明したものと同一とすることができる。垂れ下がった管２３は、プリントヘッド（図示せず）へと通じている。ドッキング・ベイ１０６の各々について、垂れ下がった管２３がある。大部分のプリンタの場合、プリントヘッドには通常、少量のインクを保持する小さなインク溜めと、そのインク溜め内で適当な圧力を維持する何らかの型式の圧力調整装置とが含まれる。通常、インク溜め内の圧力は、周囲圧力よりもわずかに低いことが望まれる。この背圧は、インクが、プリントヘッドから滴り落ちるのを防止するのに役立つ。プリントヘッドにおける圧力調整装置には一般的に、プリントヘッドから、垂れ下り管内へと、インクが逆流するのを防止する逆止弁が含まれる。
【００９５】
摺動カラー１７４がニードル１７０を取り囲み、ばね１７６によって上向きに偏倚されている。摺動カラー１７４は、内面がニードル１７０と直接接触している従順なシール部１７８を有する。さらに、図示の摺動カラーには、下向きに延びてばね１７６を部分的に収容する、実質的に堅固な部分１８０が含まれる。この堅固な部分１８０の下縁から、環状ストップ１８２が外側に延びている。環状ストップ１８２は、ベース板１５６と接して、摺動カラー１７４の上向きの運動を制限し、また、ニードル１７０上の摺動カラーの上側位置を規定している。この上側位置において、横穴１７２が、カラー１７４のシール部１７８によって取り囲まれて、横穴が密封され、ニードル１７０の丸い端部は、カラーの上側表面と略同一平面にある。
【００９６】
図１０のインク供給ステーション１８と、インク供給カートリッジ２０−２２との間の流体相互接続は、上記のものと同一である。
【００９７】
インク供給カートリッジ９５が、ドッキング・ベイ１０６に挿入されると、アクチュエータ１０８が、キャップ１００の開口部１０２を介して入り、ポンプ９８を動作する位置になる。柔軟なダイアフラム１２６が最下部位置にある場合、ポンプ室１１８の容量が最大となり、アクチュエータ１０８の底部から延びるフラグが、光線をセンサから遮断している。ばね支持部１６４を押し下げている圧縮ばね１６３によって、アクチュエータ１０８はダイアフラム１２６に押しつけられ、これによって、ポンプ室の容量が低減せしめられ、ポンプ室１１８内に圧力が生成される。弁１２４が、ポンプ室から貯蔵室内へのインクの逆流を制限するので、インクは、ポンプ室から、ポンプ出口１２２および管路１３６を通って、流体出口９９へと進む。圧縮ばね１６３の選定は、ポンプ室内に、約１．５ポンド／平方インチ（１０．５６ｋｇ／ｍ2 ）の圧力を生成するようになされる。もちろん、所望の圧力は、特定のプリンタの要求事項に依存して変えることができ、ポンプストロークを通じて変化することもできる。例えば、図示の実施例において、ポンプ室内の圧力は、ポンプのストローク時に、約９０水柱インチから約４５水柱インチまで変化する。
【００９８】
インクがポンプ室１１８から欠乏するにつれて、圧縮ばね１６３は、アクチュエータ１０８を上向きにダイアフラム１２６に対して押し続けて、ポンプ室１１８内の圧力を維持する。これによって、ダイアフラムは、上向きに中間位置へと移動せしめられ、ポンプ室の容積は小さくなる。この中間位置において、フラグは、光線が光学検出器内のセンサに達しないように遮断し続ける。
【００９９】
ポンプ室１１８から、さらに多くのインクが欠乏すると、ダイアフラム１２６は押されて最上部位置になる。この最上部位置において、ポンプ室１１８の容量は最小動作容量となり、フラグは十分高く上がって、光線はセンサに達し光学検出器を付勢することが可能になる。
【０１００】
プリンタ制御システム（図示せず）が、光学検出器の付勢を検出して、リフレッシュ・サイクルを開始する。リフレッシュ・サイクルの間、カム１６６が回転してレバー１６０と係合し、圧縮ばねを圧縮して、アクチュエータ１０８を最下部位置に動かす。この位置において、アクチュエータ１０８は、ダイアフラム１２６とは接触しない。
【０１０１】
アクチュエータ１０８が、もはやダイアフラム１２６を押さなくなると、ポンプばね１３２が、圧力板１３０およびダイアフラム１２６を外向きに偏倚させ、ポンプ室１１８の容量が膨張し圧力が低減する。ポンプ室１１８内の圧力が低減することによって、弁１２４を開放することが可能になり、インクが、貯蔵室９７からポンプ室１１８へと引き込まれて、ポンプ９８がリフレッシュされる。プリントヘッドにおける逆止弁、垂れ下がり管２３内の流体抵抗、またはその両方によって、インクが管路１３６を通ってポンプ室１１８に戻ることが制限される。代替として、逆止弁を、出口ポート９９に、またはある他の位置に設けて、出口ポート９９を通ってポンプ室１１８内へのインクの戻りを防止することもできる。
【０１０２】
所定量の時間が経過した後、カム１６６が回転してその非係合位置に戻ることによって、リフレッシュ・サイクルは終了する。
【０１０３】
ここで認識されたいのは、アクチュエータの位置を検出することができる、機械的スイッチ、電気的スイッチ、またはある他のスイッチを、光学検出器の代わりに用いることもできる、ということである。
【０１０４】
ポンプ室内の比較的少量のインクのみが加圧されるので、本発明のインク供給容器の構成は特に有利である。大部分のインクは、貯蔵室内に概ね周囲圧力で保持される。したがって、インク漏れの可能性は少なくなり、漏れた場合でも、より容易に抑制することができる。
【０１０５】
図示のダイアフラムポンプは、非常に信頼性が高く、インク供給容器に用いるのに非常に適している、ということが立証済みである。しかし、他の型式のポンプを用いることもできる。例えば、ピストンポンプ、ベローズポンプ、その他の型式のポンプを使用に適合させることができる。
【０１０６】
間欠的に加圧されるインク供給容器の更に詳細については、John Barinaga 他による「二重密封隔壁を備えた自己密封式流体相互接続」と称する、１９９５年１２月４日付け出願の米国特許出願第08/566,821号に記載されており、この特許出願を参照として本明細書に取り込む。
【０１０７】
前記の各種インク供給カートリッジの一定加圧には、間欠的加圧に優る以下の利点がある。
【０１０８】
（１）ポンプ・ステーションの排除により、製造コストが安く、且つ製品の複雑さが最小限になる。
【０１０９】
（２）管の加圧により、管内へのエア拡散が低減または排除される（圧力レベルに依存して）。
【０１１０】
間欠的加圧には、一定加圧に優る以下の利点がある。
【０１１１】
（１）流体シールおよび弁は、一定圧力に耐える必要がなく、その結果として信頼性が向上する。
【０１１２】
（２）プラスチックのシェルがそれほど強固である必要がないので、インク供給容器がより廉価になる。
【０１１３】
本発明の代替実施例において、管２３を加圧してエアの吸い込みを防止するために、ポンプ・アクチュエータ１０８と、ドッキング・ステーション１５０の制御機構は、プリンタが未使用である間でも許可される。この一定加圧によって、図１０における弁６４の必要性を無くすことができる。
【０１１４】
インクジェット・プリンタ用のインク送出システムの多数の実施例を説明した。これらの実施例には、軸外れのインク供給容器、プリンタの使用または未使用に基づいて作動する弁（または、他の管加圧器）、および弁から走査印刷カートリッジへと通じる管が含まれる。弁または他の管加圧器を組み込むことによって、長期間未使用の後のプリンタの信頼性が向上し、また、管を通るエア拡散が問題とならなくなるので、より細くより柔軟な管を用いることができる。
【０１１５】
本発明の特定の実施例を例示および説明したが、当業者には明らかなように、更に広義の態様において、本発明から逸脱することなく、変更および修正を行うことが可能であり。したがって、本発明の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内にあるような全ての変更および修正を包含するものである。
【０１１６】
以下に、本発明の実施態様を列挙する。
【０１１７】
１．印刷システムにおいて、
インクを収容するインク源と、
走査キャリッジと、
該走査キャリッジにより支持される、少なくとも１つの印刷カートリッジと、インクを前記インク源から前記少なくとも１つの印刷カートリッジに供給するために、前記インク源と前記少なくとも１つの印刷カートリッジとの間に接続される、少なくとも１つの柔軟な管と、
第１の弁であって、前記少なくとも１つの印刷カートリッジ内のインク室と、前記少なくとも１つの柔軟な管との間に接続され、前記印刷システムが未使用状態にある場合、閉位置において、前記少なくとも１つの管を前記インク室から自動的に密封するための第１の弁と、
前記少なくとも１つの柔軟な管に接続され、前記管内の混合気体の部分圧が、相当の時間にわたって、周囲圧力よりも相当低下することを防止するための手段と、
からなる印刷システム。
【０１１８】
２．前記圧力低下を防止するための手段は、
第２の弁であって、前記インク源と前記少なくとも１つの柔軟な管との間に接続され、前記印刷システムが未使用状態にあることが判定された場合には、閉位置において、前記少なくとも１つの柔軟な管を、前記インク源から自動的に密封し、前記印刷システムが使用される状態にあることが判定された場合には、開位置において、前記少なくとも１つの柔軟性を有する管と前記インク源との間に、流体連結をもたらすための第２の弁からなる、前項１に記載のシステム。
【０１１９】
３．前記圧力低下を防止するための手段は、前記印刷システムが未使用状態にある場合、前記少なくとも１つの柔軟な管と液体連通状態にある、圧力源であることを特徴とする、前項１または２に記載のシステム。
【０１２０】
４．前記圧力源は、インクを収容する前記インク源内に配置されることを特徴とする、前項３に記載のシステム。
【０１２１】
５．コントローラであって、前記圧力低下を防止するための手段に接続され、前記印刷システムが未使用状態にあることが判定された場合に、前記圧力低下を防止するための手段を作動させるためのコントローラから更になる、前項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【０１２２】
６．前記コントローラは、前記印刷システムへの電力がオフに切り換えられたことを検出し、それに応答して、前記圧力低下を防止するための手段を作動させることを特徴とする、前項５に記載のシステム。
【０１２３】
７．前記インクは、前記周囲圧力よりも高い圧力を間欠的に受け、それ以外の時間では、概ね周囲圧力にあることを特徴とする、前項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【０１２４】
８．印刷システムを動作する方法であって、該印刷システムは、インクを収容するインク源と、走査キャリッジと、該走査キャリッジにより支持される少なくとも１つの印刷カートリッジと、前記インク源と前記少なくとも１つの印刷カートリッジとの間に接続され、インクを前記インク源から前記少なくとも１つの印刷カートリッジに供給するための、少なくとも１つの柔軟な管とを含むような方法において、
前記印刷システムが未使用状態にある場合、前記印刷カートリッジ内のインク室と、前記少なくとも１つの柔軟な管との間に接続された第１の弁を作動させるステップと、
前記少なくとも１つの柔軟な管に接続され、前記管内の混合気体の部分圧が、相当の時間にわたって、周囲圧力よりも相当低下することを防止するための手段と、
を含む方法。
【０１２５】
９．前記印刷システムが未使用状態にあることが判定された場合に、前記圧力低下を防止するための手段を作動させるステップを更に含む、前項８に記載の方法。
【０１２６】
１０．前記圧力低下を防止するための手段を作動させる前記ステップは、
前記インク源と前記少なくとも１つの柔軟な管との間の第２の弁を、前記印刷システムが未使用状態にあることが判定された場合に、閉位置にすべく作動させて、前記少なくとも１つの柔軟な管を、前記インク源から密封するステップと、前記第２の弁を、前記印刷システムが使用される状態にあることが判定された場合に、開位置にすべく作動させて、前記少なくとも１つの柔軟な管と前記インク源との間に、流体連結をもたらすステップと、
を含む、前項９に記載の方法。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、管とインク供給容器の間の別個の弁によって、管内の圧力が確実に周囲圧力と概ね同一になり、これによって、水分損失と管内へのエアの吸い込みが最小限になると共に、管内のエアがいかに膨張したとしても、インク供給容器に達することが防止され、更に細く柔軟な管を使用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込んだインクジェット・プリンタの１つの実施例の斜視図である。
【図２】１個の印刷カートリッジを取り付けたキャリッジを見下ろす斜視図である。
【図３】キャリッジ上の流体相互接続部に接続された、図２の印刷カートリッジの３−３線に沿った断面図である。
【図４】図３の印刷カートリッジの内部の、インク弁を開閉するインク圧力調整装置を示す図である。
【図５】図４の枢動レバーの一方の側を示す図である。
【図６】図４の枢動レバーの他方の側を示す図である。
【図７】圧力調整装置によりインク入口弁が閉じている初期状態を示す図である。
【図８】圧力調整装置によりインク入口弁が開き始める状態を示す図である。
【図９】圧力調整装置によりインク入口弁が完全に開いた状態を示す図である。
【図１０】内部に取り付けたインク供給カートリッジを有し、インク管とインク供給カートリッジの間に本発明の１つの実施例による弁を有する、インク供給ステーションを示す図である。
【図１１】管内へのエア拡散対時間のグラフである。
【図１２】管の内部での平衡状態のエア圧力対温度のグラフである。
【図１３】管をインク供給ステーションに接続する図１０の弁の１１−１１線に沿った断面図であり、弁は開位置にある。
【図１４】管をインク供給ステーションに接続する図１０の弁の１１−１１線に沿った断面図であり、弁は閉位置にある。
【図１５】圧力源を用いてインク管を加圧する、インクジェット・プリンタの１つの実施例を示す図である。
【図１６】加圧されないインク供給カートリッジの分解図である。
【図１７】間欠的加圧のインク供給カートリッジが、インクジェット・プリンタのドッキング・ベイに挿入される様子を示す図である。
【図１８】ドッキング・ベイに完全に挿入された、図１７のインク供給カートリッジを示す、図１７の１５−１５線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０    インクジェット・プリンタ
１３    走査キャリッジ
１４    印刷カートリッジ
２２    インク供給カートリッジ
２３    管
２７    調整装置の入口弁（第１の弁）
３１    インク室
４５    圧力調整装置
６４    別個の弁（第２の弁）
６７    制御回路
７７    圧力源
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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