(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリッジ通路に沿って走査する移動可能なキャリッジと、前記移動可能なキャリッジに取り付けられる第１のプリント・カートリッジであって、第１のインク・チャンバを収容するプリント・カートリッジ本体を有し、前記第１のインク・チャンバは変更可能なインク量を収容している第１のプリント・カートリッジと、前記プリント・カートリッジ本体に支持され、表面上にインク噴出要素を有する基板を含み、前記第１のインク・チャンバと流体的に連絡しているプリントヘッドと、前記第１のインク・チャンバの少なくとも壁の１つの一部を形成し、前記第１のインク・チャンバ内で前記キャリッジの加速及び減速によるインク圧力の急激な変動を緩和する表面を有し、該表面が前記キャリッジの走査方向に対して垂直である、柔軟性を有するダイアフラムと、を備えているプリント装置において、
前記キャリッジ通路はキャリッジ軸を有しており、
該キャリッジ軸に対して略垂直な媒体軸を有する媒体通路と、
固定されたインク供給ステーションと、
前記固定されたインク供給ステーションに取外し可能に搭載された交換式のインク供給容器と、
入口及び出口を有する固定された圧力レギュレータであって、前記入口は、前記交換式のインク供給容器が前記固定されたインク供給ステーションに取外し可能に搭載されたときに前記交換式のインク供給容器と流体的に連絡している固定された圧力レギュレータと、
該圧力レギュレータの前記出口と前記プリント・カートリッジ本体との間を流体的に連絡している柔軟性を有する管路と、
をさらに備え、
前記圧力レギュレータは、前記入口及びレギュレータ弁を介して前記インク供給容器に流体的に連絡し、インク圧力に応じて前記レギュレータ弁を開閉させることによりある量のインクを前記インク供給容器から前記出口に流すようになっているプリント装置。
【請求項２】
前記第１のインク・チャンバ内のインクが、前記基板の外縁のまわりから前記基板の表面に供給されていると共に、前記基板の前記表面上に形成された前記インク噴出要素に供給されていることを特徴とする、請求項１に記載のプリント装置。
【請求項３】
第２のインク・チャンバを備え、中央の壁が前記第１のインク・チャンバを第２のインク・チャンバから分離しており、前記基板の裏面が前記中央の壁に対してシールされており、前記第１のインク・チャンバ内のインクが、前記基板の第１外縁のまわりから前記基板の前記表面に流れると共に、前記基板の前記表面上のインク噴出要素に流れ、前記第２のインク・チャンバ内のインクが、前記基板の第２外縁のまわりから前記基板の前記表面に流れると共に、前記基板の前記表面上のインク噴出要素に流れるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のプリント装置。
【請求項４】
インクジェット・プリンタ用のインク配送システムであって、前記インクジェット・プリンタは、固定されたインク供給ステーション、媒体通路及び移動可能な走査キャリッジを備え、該キャリッジは前記媒体通路に対して垂直なキャリッジ軸に沿って走査し、かつ前記キャリッジは媒体にインクを噴出するために取り付けられるプリントヘッドを有しており、前記プリンタは、前記インク供給ステーションに接続される固定されたインク圧力レギュレータを備え、該圧力レギュレータは入口及び出口を有し、前記プリンタは、前記圧力レギュレータと流体的に連絡している前記キャリッジに搭載するためのカートリッジを備え、該カートリッジはインク・チャンバを備え、該インク・チャンバは、前記カートリッジが前記キャリッジに搭載されるときに前記移動可能なキャリッジに配置され、前記インク・チャンバは、変更可能なインク量を収容し、前記インク・チャンバは、該インク・チャンバの少なくとも壁の１つの一部を形成する表面を有する柔軟なダイアフラムを有し、前記表面が前記キャリッジの走査方向に対して垂直であるインク配送システムにおいて、
前記プリンタ上にある前記固定されたインク供給ステーションに取外し可能に搭載され、流体出口を有するインク・リザーバを備え、前記インク・リザーバから流れ出るインクであって、該インクは、前記レギュレータ内でゲージ圧力に応じて開閉するバルブを有する前記レギュレータの前記入口を通り、前記レギュレータの前記出口を通って前記カートリッジの前記インク・チャンバに流れ出すものであり、前記移動可能なキャリッジは、前記インク・チャンバ内のみで生じるインク圧力の急激な変動を前記柔軟性を有するダイアフラムの前記表面を撓ませることによって緩和されていることを特徴とする、インク配送システム。
【請求項５】
インクジェット・プリンタ動作方法であって、該インクジェット・プリンタは、走査キャリッジ、該走査キャリッジに搭載されるプリント・カートリッジ本体、静止した圧力レギュレータ、固定されたインク供給ステーション、及び該固定されたインク供給ステーションに取外し可能に搭載されたインク供給カートリッジを備え、前記プリント・カートリッジ本体は、前記走査キャリッジに搭載され、かつ、プリントヘッド、該プリントヘッドと流体的に連絡しているインク・チャンバ及びダイアフラムを備え、前記インク・チャンバは変更可能なインク量を収容し、前記ダイアフラムは前記インク・チャンバの少なくとも壁の１つの一部を形成する表面を有し、前記表面が前記キャリッジの走査方向に対して垂直であり、前記プリンタは、前記レギュレータと前記インク・チャンバとの間を流体的に連絡している柔軟性を有する管をさらに備えており、
前記走査キャリッジが媒体を横切って走査するとき、前記プリントヘッドに付勢信号を供給して、前記プリントヘッドからインク滴を噴出するステップを含み、
前記プリントヘッドにインクを供給するステップは、
前記プリントヘッドが前記媒体上にインク滴を噴出するときに、前記インク・チャンバ内に負圧を作り出すステップと、
前記インク・チャンバと前記プリンタ内の前記静止した圧力レギュレータとの間を流体的に連絡している前記柔軟性を有する管を経由して、前記インク・チャンバにインクを供給するものであって、前記圧力レギュレータは、入口及びレギュレータ弁を介してインク供給容器に流体的に連絡し、インク圧力に応じて前記レギュレータ弁を開閉させることによりある量のインクを前記インク供給容器から流すステップと、
前記プリント・カートリッジ本体内の前記ダイアフラムの表面を撓ませることによって、前記ダイアフラムの表面に対して垂直な前記走査キャリッジの移動に基づく前記インク・チャンバ内のみで生じるインク圧力の急激な変動を緩和するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェット・プリンタに関し、より詳細には、インク源からプリントヘッドにインクを供給するインクジェット・プリンタ用インク配送システムに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
インクジェット・プリンタはよく知られている。この種のプリンタにおいては、プリントヘッドが媒体を横切って走査するときにプリントヘッド内のオリフィスからインク滴が噴出される。ある種のインクジェット・プリンタでは、夫々プリントヘッドと供給インクを収容している使い捨てのプリント・カートリッジが走査キャリッジ内に取り付けられている。インクの供給源が枯渇すると、そのプリント・カートリッジは処分される。その結果、１枚当たりのプリント・コストはかなり高いものになる。
【０００３】
別のタイプのインクジェット・プリンタでは、ユーザは、プリントヘッド自体を処分することなく走査キャリッジ内のインク供給容器を交換することができる。上述のいずれの場合においても、走査キャリッジがプリントヘッド用インク供給容器を支持している。インク供給容器を頻繁に交換しなくてすむようにインク容器の容量はかなり大きくなくてはならないので、キャリッジはかなり大きくなければならない。このようにキャリッジが大きいため、インクジェット・プリンタの大きさを小さくするには限界がある。
【０００４】
軸上に設置されたインク供給容器の欠点を克服するために、走査キャリッジ上に保持されていないインク供給容器を用いる、軸外のインク供給容器を持つプリンタが開発されている。柔軟性を有する管が、軸外のインク供給容器を走査プリントヘッドに接続している。このような軸外のインク配送システムの問題の１つは、プリントヘッドとインク供給容器の高度差がプリントヘッドにかかるインク圧力に直接関係する、ということである。従って、プリンタが傾いたりひっくり返ったりすれば、インクがプリントヘッドのノズルから垂れる可能性が高い。さらに、キャリッジが走査する間に、柔軟な管内のインクの運動量によって、プリントヘッドに印加されるインク圧力が変動する。
【０００５】
従って、上述した既存のインクジェット・プリンタの持つ様々な欠点のない、インクジェット・プリンタ用インク配送システムが必要とされる。
【０００６】
【概要】
インクジェット・プリンタの好適な実施例によれば、インク配送システムは、柔軟性を有する管を経由して静止圧力レギュレータのインク出力に結合されたインクの相互接続部を有する走査キャリッジを含む。圧力レギュレータのインク入力は、管を経由して、交換式のインクのカートリッジを有する静止したインク供給容器に接続されている。比較的小さく半永久的ではあるが交換できる、あるいは永久的な、プリント・カートリッジは、１つまたは複数のプリントヘッドと１つまたは複数のインクの相互接続部を収容しており、相互接続部は、そのプリント・カートリッジでプリントできるカラー・インク毎に１つずつある。プリント・カートリッジは、プリントヘッドと走査キャリッジへ通じる柔軟性を有する管との間に流体結合を形成するように、走査キャリッジに挿入される。プリントヘッドが静止したインク供給容器からインクを受け取るので、プリント・カートリッジの内部に大きなインク・チャンバを作る必要がなく、プリント・カートリッジとキャリッジを小型化することができる。
【０００７】
好適な実施例において、インク圧力レギュレータはキャリッジの休止位置に近接して配置されている。これにより、プリンタが万一水平でない向きに傾いても、プリントヘッドからのインク垂れが防止される。キャリッジが媒体を横切って走査する際、柔軟なインク管内のインクの運動量によってインク圧力の急変を避けるために、プリント・カートリッジのインク・チャンバ内に、柔軟性を有するダイアフラムが組み込まれている。
【０００８】
以下では様々な圧力レギュレータを説明し、様々なプリント・カートリッジを説明する。好適な実施例においては、キャリッジを小型化するのが望ましいので、夫々のプリント・カートリッジは２つの異なるカラーのインクを収容する２重チャンバを有しており、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのインクをプリントするフルカラープリンタで必要なプリント・カートリッジが２つだけになるようにしている。
【０００９】
【実施例】
図１は、様々な発明的特徴を組み込んだ、カバーを取り外した状態の、インクジェット・プリンタ１０の一実施例の斜視図である。一般的に、プリンタ１０は、新しい紙を保持するトレー１２を含む。プリント動作が開始すると、紙送り装置を用いてトレー１２から紙のシートが１枚プリンタ１０内に送られ、Ｕ字形の向きに向けられて、反対向きにトレー１２に向かって進む。シートはプリント・ゾーン１４で停止し、１つまたは複数のプリント・カートリッジ１８を収容した走査キャリッジ１６がシートを横切って走査し、その上に１回分のインクをプリントする。
【００１０】
１回または複数回の走査の後、シートは、従来技術のステッパ・モータと送りローラ２０を用いて、プリント・ゾーン１４内の次の位置に一段階移動し、キャリッジ１６が再びシートを横切って走査し、次の１回分のインクをプリントする。シート上へのプリントが完了すると、シートはトレー１２上方の位置に送られ、確実にインクが乾くようにその位置に保持され、その後開放される。
【００１１】
他の実施例のプリンタには、プリンタ１０の背面に出力トレーを配置したものがある。このようなプリンタでは、紙のシートは、Ｕ字形の向きに送り戻されることなく、プリント・ゾーン１４を通って送られる。
【００１２】
キャリッジ１６の走査機構は従来技術のものでよく、通常、それに沿ってキャリッジ１６が摺動する摺動ロッド２２、及びキャリッジ１６内の光電検出器によって光学的に検出されてキャリッジ１６を正確に位置決めするコードが付けられた線条部材２４を含む。従来技術の駆動ベルト・滑車構成を用いてキャリッジ１６に接続されたステッパ・モータ（図示せず）を用いて、キャリッジ１６がプリント・ゾーン１４を横切って運搬される。
【００１３】
本明細書で説明するインクジェット・プリンタ１０及び他のインクジェット・プリンタの新規な特徴は、インクをプリント・カートリッジ１８に、そして最終的にはプリントヘッドのインク噴出チャンバに供給する、インク配送システムに関する。このインク配送システムは、交換式のインク供給カートリッジ３１、３２、３３、３４を収容する軸外のインク供給ステーション３０を含み、これらのインク供給カートリッジは、加圧しても、あるいは大気圧でもよい。カラー・プリンタについては、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、シアンのインクについて個別のインク供給カートリッジがある。
【００１４】
柔軟なものでも良いしあるいは剛体でもよい４本の管３６は、インクを４つの交換式のインク供給カートリッジ３１ないし３４から圧力レギュレータのハウジング３８内の４つの圧力レギュレータに運ぶ。レギュレータは、インク供給カートリッジ３１ないし３４からの調整されていないインク圧力を、調整されたインク圧力に変換する。調整されたインク圧力は、プリントヘッドその他の要因によるが、通常約−２から−１０水柱インチの間に設定される。一実施例において、プリントヘッドは、１インチ当たり３００ｄｐｉないし６００ｄｐｉの解像度でプリントする。将来のもっと高解像度のプリントヘッドでは、圧力設定値を−１０から−２５水柱インチの範囲にすることが必要かもしれない。レギューレータの圧力はまた、インク通路及びはめあい構造を支持するように選択される。開示したレギューレータ・システムでは、すべてのこのような圧力範囲に対応する。
【００１５】
インク供給カートリッジ３１ないし３４内のインクは加圧してもしなくてもよい。インク供給カートリッジ３１ないし３４の一実施例についての詳細は、代理人整理番号１０９４０５３−２、James Cameron他による"Ink Supply for an Ink-Jet Printer"という名称の、１９９５年４月２７日出願の米国特許出願番号第０８／４２９，９１５号に見出される。
【００１６】
ハウジング３８内のレギュレータの出口から、キャリッジ１６上のマニホルド４２まで、柔軟性を有する４本の管４０が接続されている。
【００１７】
軸外のインク供給容器、レギュレータ、走査キャリッジ、プリント・カートリッジの様々な実施例をこれから説明する。
【００１８】
図２は、図１に示すものと非常に類似しているが、紙トレーを取り外しプリント・カートリッジ１８を１つ取り外した状態の、他のプリンタ４４の平面図である。様々な図面を通して同一の参照番号で識別される要素は、同一であってもよい。
【００１９】
好適な実施例において、ハウジング３８内のレギュレータは、キャリッジ１６の休止位置４６（図２）にできるだけ近接して配置されている。従って、サービス・ステーション４８に近接することになろう。サービス・ステーション４８は、プリントヘッドのプライミングや、プリントヘッドのノズル板のクリーニング等の機能を果たす。このようにレギュレータを配置することによって、プリントヘッドのノズルの休止位置と圧力レギュレータの間の距離が最小になる。プリンタが水平な場合には、このように近接させなくてもよい。しかし、プリンタが傾くと、圧力レギュレータとノズルの高度差が変化する。レギュレータが十分な距離だけノズルよりも上に動けば、インク垂れが起こる。この距離を臨界値よりも小さくすることによって、このようなインク垂れが防止される。これは、以下に表す式によって最もよく説明される。
Ｐp＝ペンのプリントヘッド内のゲージ圧力の設定値。ゲージ圧力は、絶対圧力から絶対大気圧を差し引いたものに等しい。好適な実施例において、ゲージ圧力の設定値は、−４．５水柱インチである。
Ｈ0＝プリンタが水平な場合のレギュレータの高さからプリントヘッドの高さを差し引いたもの。プリンタが水平な場合に、レギュレータがプリントヘッドよりも１インチ高く配置されるよう設計されている、と仮定する。
Ｐr＝レギュレータのゲージ圧力の設定値＝Ｐp−Ｈ0。本例においては、通常動作中におけるレギュレータのプリントヘッドに対する高度差を補償するためには、レギュレータの設定値は−５．５水柱インチであろう。
△Ｐ＝レギュレータ間で予想される圧力のばらつき。
【００２０】
上述の例においては、通常の最悪の場合の許容誤差のばらつきのために、レギュレータの圧力は±１．５水柱インチ変化し得る。従って、最悪の状況の下では、レギュレータの圧力は−４水柱インチにもなり得る。インク垂れを防ぐためには、レギュレータをプリントヘッドよりも４インチよりも高くしてはならない。従って、製品が最悪の場合のインク垂れを引き起こす向きに傾くとき、それは通常、レギュレータがプリントヘッドよりも上になった状態でプリンタが横倒しになるときであるが、そのときにインク垂れを防止するためには、レギュレータがプリントヘッドから４インチ以内になるように配置せねばならない。
【００２１】
従って、次式のようになる。
Ｄmax＝Ｐp（単位：水柱インチ）−Ｈ0−△Ｐ
ただし、Ｄmax＝プリントヘッドの休止位置とレギュレータの間の最大安全距離（単位：インチ）。
【００２２】
ハウジング３８内の夫々のレギュレータは、本質的に、レギュレータの入口と出口の間の開口部を制御する弁から成っている。弁は、レギュレータの出口側のインク圧力の下降に応答して開き、出口側のインク圧力の上昇に応答して閉じる。出口側における所望のインク圧力は、出口側の圧力と周囲圧力（大気圧）の予め定められた圧力差である。典型的な負の調整圧力は、約−４水柱インチであろう。例として、出口側のインク圧力が、例えば−５水柱インチであるしきい値に達したと感知されると、例えば圧力が−３水柱インチに達するまで弁が開き、−３水柱インチに達すると弁が自動的に閉じる。ノズルの直径が小さくなれば、最適インク圧力は負の方向に値が大きくなる。従って、−１０水柱インチあるいは更に大きな負のしきい値圧力も達成できる。
【００２３】
プリンタ１０または４４が動作していないときは、夫々のレギュレータ内の弁は閉じている。レギュレータのこれ以上の詳細事項については、図８ないし図１１を参照して説明する。
【００２４】
図２及び図３において、キャリッジ１６には単一のプリント・カートリッジ１８を取り付けて示している。夫々が圧力レギュレータの出口に接続された４本の管４０は、キャリッジ１６に支持されたゴムの隔壁５２と流体的につながっている。プリント・カートリッジ１８をキャリッジ１６内の関連する区画５５（図３）に押し込むと、夫々のプリント・カートリッジ１８の一部として形成された中空のニードル５４（図４）が、ゴムの隔壁５２を通って挿入され、特定のインク供給カートリッジ３１ないし３４と特定のプリント・カートリッジのプリントヘッドの間に、プリントヘッドへのインクの供給を提供する液体伝達通路ができる。
【００２５】
夫々の剛体の隔壁の肘接手５８（図４）には、柔軟性を有するベローズ５６（図３）が設けられており、ニードル５４が隔壁５２に挿入されたときに隔壁の肘接手５８がある程度ｘ，ｙ，ｚ軸方向に動いて、ニードル５４にかかるｘ、ｙ、ｚ軸方向の負荷を最小にし、ニードル５４のまわりが確実に液密及び気密にシールされるようになっている。ベローズ５６は、ブチルゴム、高ａｃｎニトリル、ラテックス、その蒸気や気体をあまり通さない特性を持った柔軟性を有する材料で形成されていてもよい。一実施例において、ベローズ５６は円形または長方形の柔軟性を有するダイアフラムであり、弾性部材を形成するかあるいは弾性部材で裏打ちされた膜片から成っていてもよい。または、ベローズ５６の代わりに、Ｕ字形または円形の柔軟性を有する管を用いてもよい。
【００２６】
隔壁５２は、ばね（図示せず）によって上方へ付勢されている。これによって、隔壁５２がｚ軸方向の許容誤差を吸収することができ、ニードル５４にかかる負荷が最小になり、ニードル５４のまわりがしっかりとシールされる。
【００２７】
インクチャネル５９は、夫々のニードル５４からプリント・カートリッジ１８のてっぺんを越えてインク・チャンバ内へ延びている。
【００２８】
インクの相互接続に関するもっと詳細な説明は、Norman Pawlowski, Jr.他による"Inkjet Printer With Off-Axis Ink Supply"という名称の、１９９６年８月３０日出願の米国特許出願番号第０８／７０６，０６２号に見出される。
【００２９】
図４は、複数のチャンバを有するプリント・カートリッジ１８の底面側を示す。２本の平行な行のオフセットのかかったノズル６０が、テープ６２を貫いてレーザ・アブレーションによって形成されて示されている。プリント・カートリッジ１８がプリントするカラーインク毎に１本のノズルの行が設けられている。一実施例において、３００個のノズルが間隔をおいて配置され、６００ｄｐｉの垂直解像度でプリントを行う。最初にプリント・カートリッジのインク・チャンバをインクで充填するのに、インク充填穴６４を用いる。ストッパ（図示せず）が、この最初の充填後穴６４を永久にシールするよう意図されている。
【００３０】
金属の接触パッド６８は、インク噴出要素を保持する基板上の電極と電気的に接続されている。
【００３１】
図５は、その頂部を取り外して夫々が特定のカラーのインク用である２つのインク・チャンバ７２、７３が見えるようにした、プリント・カートリッジ１８を示す。インク・チャンバ７２、７３は、夫々、前述の管及びインクの相互接続を経由して、夫々のニードル５４（図４）及び関連するインク供給カートリッジ３１ないし３４と流体的に連結している。夫々のチャンバ７２、７３は、そのチャンバと関連する単一のプリントヘッドの一部あるいは別個のプリントヘッドと流体的に連結している。
【００３２】
走査キャリッジ１６の加速及び減速によるインク圧力の急峻な変動の影響を緩和するため、夫々のチャンバ７２、７３の壁には、ダイアフラム７６として識別される柔軟性を有する（例えばゴムの）部分がある。ダイアフラム７６は、インク圧力の急峻な上昇と共にわずかに外側に曲がり、流入するインクの圧力の上昇を吸収する。逆に、ダイアフラム７６はインク・チャンバ７２、７３内へと内側に曲がって、インク中の負力の急激な上昇を吸収する。ダイアフラム７６の特性は、走査の加速度、柔軟性を有する管４０の寸法、インク・チャンバの寸法、その他の要因を考慮して、そのインクジェット・プリンタの特性に基づいて通常経験的に決定される。
【００３３】
図６は、プラスチックのプリント・カートリッジのフレーム７８に接着または圧縮クランプされた柔軟性を有するダイアフラム７６の、図５中の６−６線での断面図である。一実施例において、ダイアフラム７６の面積は約１平方センチメートルであり、厚さは約０．５ｍｍである。面積及び厚さは、ダイアフラム７６の材料の柔軟性及びそのシステムの要求事項によって決まる。
【００３４】
図７は、二重のチャンバ７２、７３内のインクＡ、Ｂの、シリコン基板８０の外縁のまわり及びインク噴出チャンバ８２、８３内への通路を示す、図４中の７−７線での断面図である。中央の壁８４によって２つのチャンバが分離されている。夫々のインク噴出チャンバ内のヒータ抵抗器８５、８６が選択的に通電されて、対応するノズル６０からインク滴８８、８９が噴出される。図７の特性を持つように変更できるプリントヘッドについてのもっと詳しい事項は、Keefe他による米国特許番号第５，２７８，５８４号に説明されている。
【００３５】
好適な実施例において、ノズル部材９２はKapton（商標）等の柔軟性を有するテープ６２であり、ノズル６０がテープ６２を貫いてレーザ・アブレーションによって形成されている。柔軟性を有するテープ６２上に形成された接触パッド６８（図４）は、テープ６２の裏の導電トレースに接続されている。トレースの他端は、基板８０上の電極に接続されており、基板８０上の電極は、最終的にはヒータ抵抗器８５、８６に接続されている。他の実施例においては、ヒータ抵抗器の代わりに圧電素子が用いられる。テープ６２は、接着剤９４によって、プリント・カートリッジのフレーム７８に固着されている。インク噴出チャンバ８２、８３を形成するバリヤー層９６は、フォトレジストで形成してもよい。バリヤー層９６は、柔軟性を有するテープ６２の底に接着層９８によって固着されている。接着剤１００によって、基板８０が中央の壁８４に固定されており、チャンバ７２、７３の間でのインクのシールがなされている。
【００３６】
好適な実施例では、走査キャリッジ１６を小型化するために二重チャンバを持つプリント・カートリッジ１８を２つ用いて示しているが、チャンバが単一のプリント・カートリッジ（壁８４がない）を４つ用いることもできる。Keefe他による米国特許番号第５，２７８，５８４号は、単一のカラーをプリントするプリント・カートリッジを示している。このプリント・カートリッジを小さくしてインク入口ポートを組み込んだものを本発明のプリンタ内に用いることにより、プリント・カートリッジを２つではなく４つ用いてもよい。本開示の図１は、破線でこのような４つのプリント・カートリッジを示している。あるいは、単一のブラックのインクのプリント・カートリッジと３色入りのプリント・カートリッジを用い、３色入りのプリント・カートリッジが、これらのカラー用の３組のノズルを組み込んでもよい。
【００３７】
図８は、本発明の一実施例によるインク配送システムのブロック図である。図８において、プリント・カートリッジ１８は、単一のインク・チャンバまたは二重インク・チャンバを含む。説明を簡単にするために１つのインクカラーの通路のみを示すが、夫々のカラーのインク毎に別個のインク配送システムがある。
【００３８】
プリント・カートリッジ１８内の夫々のインク・チャンバの内部には、比較的小型のインクのアキュムレータがある。この小型のアキュムレータは、キャリッジの動きによって引き起こされる急峻な圧力変動を吸収するためのものである。一実施例において、このアキュムレータは、インク・チャンバの壁を形成する図５及び図６の柔軟性を有するダイアフラム７６で構成される。他のタイプのアキュムレータを図９に示すが、アキュムレータは、インクをプリント・カートリッジ１８の許容サイズによって数立方センチメートルから数十立方センチメートルだけどこに保持するものであっても良い。一実施例において、図９に示すアキュムレータ１１０はインク袋１１２を含み、このインク袋１１２の側壁１１４、１１５は内部のばね１１８によって外側に付勢されており、チャンバ７２または７３に通じている出口１２０において負圧が提供されるようになっている。このような負圧は、プリントヘッドの特性によるが、通常−２水柱インチから−１０水柱インチ程度である。入口１２２が、プリント・カートリッジに供給されるインクを受け取る。
【００３９】
インクは柔軟性を有する管４０を経由してプリント・カートリッジ１８に配送される。管４０は、好ましくは、DuPont社によってSaran（商標）という商品名で販売されているポリ塩化ビニリデンである。柔軟性を有する管４０は、レギュレータのハウジング３８（図１及び図２）の内部の、レギュレータ１２５の一部を形成する、より大きなアキュムレータ１２４（アキュムレータ１１０と類似）の出力に接続されている。アキュムレータ１２４によって気泡への耐性が提供され、インク供給容器３１からのインクの圧力調整が正確になる。大きなアキュムレータ１２４は、レギュレータの弁１２６によって、交換式のインク供給カートリッジ３１から通じている固定された管３６に接続されている。レギュレータの弁１２６は、ロータリ弁やフラッパ弁等、いかなる形の弁であってもよい。
【００４０】
好適な実施例において、レギュレータの弁１２６は、大きなアキュムレータ１２４の入口１２２と管３６の間の穴を塞いだり開けたりするフラッパ弁であり、ある量のインクを選択的に交換式のインク供給容器３１から大きなアキュムレータ１２４に流す。弁１２６の開閉は、大きなアキュムレータ１２４の出口１２０におけるインク圧力によって決まる。このようなインク圧力は、ダイアフラムによって、あるいは好適な実施例においては図９のアキュムレータ１２４の物理的寸法を監視することによって、決定することができる。プリントヘッドがインクを噴出するにつれて、大きなアキュムレータ１２４はつぶれる。アキュムレータ１２４がある点までつぶれると、インク袋１１２の側壁１１４に接続された位置センサが、弁１２６を開くコントローラ回路にトリガをかける。この位置センサは、インク袋１１２がつぶれてある点に達すると光電検出器とＬＥＤの間の光路を遮断するところの、アキュムレータ１２４の側壁１１４に取り付けられた単なる遮光部材であってもよい。弁１２６が開いている間、アキュムレータ１２４の背圧によって、弁１２６の開時間とインクの流量によって決まる制御された量のインクがインク供給容器３１から引き込まれる。ばね１１８のつぶれはアキュムレータ１２４の出口１２０における負圧に関係するので、インク袋のつぶれに基づいて弁１２６を作動させれば、出口１２０における負圧がかなり一定のレベルに維持される。
【００４１】
インク袋１１２のつぶれを感知する他の方法は、導線と接触する金属の板ばねをインク袋１１２の上または下に配置する、というものである。インク袋１１２がつぶれると、板ばねは導線との接触が切れ、弁１２６を開いてアキュムレータ１２４を再充填する時機であるということを知らせる。感知の他の方法として、例えば静電容量を用いた感知や電磁誘導を用いた感知がある。
【００４２】
インク袋１１２の物理的つぶれを感知する代わりに、アキュムレータ１２４の出口１２０に置かれた従来技術の圧力変換器を用いて、出口１２０における背圧を感知してもよい。
【００４３】
圧力を感知するこれら様々の手段は、図８における弁コントローラ回路１２７として識別される。
【００４４】
好適な実施例において、圧力センサは、インク袋１１２のつぶれを検出するにせよ、アキュムレータ１２４の出口１２０における圧力を直接検出するにせよ、インク供給容器３１のインクがなくなった時点も検出する。システムが弁１２６を開くと、負圧の絶対値が減少しまたアキュムレータ１２４が元のように大きくなるはずである。そうならない場合には、そのことが検出されるので、システムはそれによって、インク供給容器３１のインクがなくなり、弁１２６を閉じて空気が管４０やプリント・カートリッジ１８に入らないようにしなければならない、と判定する。このように判定されることによって、ユーザにインク切れの警告を行うようプリンタに対して指示がなされる。
【００４５】
図１０は、インクジェット・プリンタ用インク配送システムの他の実施例を示す。図において、プリント・カートリッジ１８は、柔軟性を有する管４０を経由して、固定された機械的圧力レギュレータ１２８に接続されている。このような機械的圧力レギュレータ１２８は、図８に関して説明したレギュレータにおけるよりも一層在来型の技術を用いてもよい。このような機械的レギュレータ１２８の１つは、可動レバーを組み込んでおり、レバーの位置は周囲圧力とレギュレータ内のインク圧力の差に基づいている。この圧力差に応答したレバーの動きによって、レギュレータの入口における弁が機械的に開閉され（弁を開くと、レギュレータの圧力が正側に大きくなる）、レギュレータの出口におけるインク圧力が比較的一定に維持される。このようなレギュレータは、本開示を読めば、当業者にはよく理解されるであろう。このレギュレータの特性は、所望の負圧を達成するように調節される。
【００４６】
使用することができる１つのタイプの機械的レギュレータは、Norman Pawlowski, Jr.他による"Apparatus For Providing Ink To An Ink-Jet Print Head And For Compensating For Entrapped Air"という名称の、１９９５年１０月３１日出願の米国特許出願番号第０８／５５０，９０２号に説明されているものと同様のものである。この出願に説明されているレギュレータはプリント・カートリッジ自体の内部にあるが、このようなレギュレータは、プリントヘッドがなくても図８の固定されたレギュレータの役割をすることができる。他の適当な機械的レギュレータは、Norman Pawlowski, Jr.他による"Pressure Regulated Free-Ink Ink-Jet Pen"という名称の、１９９５年８月２４日出願の米国特許出願番号第０８／５１８，８４７号に説明されている。他の適当な機械的レギュレータは、Winthrop Childers他による"An Ink Delivery System for an Inkjet Pen Having an Automatic Pressure Regulator System"という名称の、１９９６年８月３０日出願の米国特許出願番号第０８／７０５，３９４号に見出される。
【００４７】
以下日本発明の実施態様の例を列挙する。
【００４８】
〔実施態様１〕以下の(a)ないし(c)を設けたプリンタ：
(a) 少なくとも１つのインク・チャンバ（７２、７３）を収容するプリント・カートリッジ本体を有する第１のプリント・カートリッジ（１８）；
(b) 前記プリント・カートリッジ本体に支持され、表面上にインク噴出要素（８５、８６）を収容する少なくとも１つの基板（９６）を含み、前記少なくとも１つのインク・チャンバと流体的に連絡している少なくとも１つのプリントヘッド；
(c) 前記少なくとも１つのインク・チャンバの少なくとも壁の１つの一部を形成し、インク圧力の急峻な変動を緩和する柔軟性を有するダイアフラム（７６）。
【００４９】
〔実施態様２〕前記少なくとも１つのインク・チャンバ（７２、７３）が、同じプリント・カートリッジ本体内に多数のインク・チャンバを含むことを特徴とする実施態様１に記載のプリント装置。
【００５０】
〔実施態様３〕前記少なくとも１つのインク・チャンバ（７２、７３）が中央の壁（８４）によって分離された２つのインク・チャンバを含み、
前記少なくとも１つの基板（９６）が単一の基板を含み、
前記基板の裏面が前記中央の壁に関してシールされており、
前記２つのインク・チャンバの夫々の中のインクが、前記単一の基板の対応する外縁のまわりから前記基板の前記表面へ、更に前記基板の前記表面上の対応するインク噴出要素（８５、８６）へ流れる
ことを特徴とする実施態様２に記載のプリンタ。
【００５１】
〔実施態様４〕前記柔軟性を有するダイアフラム（７６）が外気と連絡している基準表面、及び
前記少なくとも１つのインク・チャンバ（７２、７３）内のインクと流体的に連絡している内部表面を有する
ことを特徴とする前記実施態様のいずれかに記載のプリンタ。
【００５２】
〔実施態様５〕以下の(d)ないし(g)を設けたことを特徴とする実施態様１ないし４の何れかに記載のプリンタ：
(d) 前記プリント・カートリッジ本体を支持するキャリッジ（１６）：前記キャリッジはキャリッジ軸に沿った向きのキャリッジ通路に沿って走査し、媒体通路は前記キャリッジ軸と略垂直な媒体軸に沿った向きである；
(e) 開放可能に搭載された交換式のインク供給容器（３４）を支持する固定されたインク供給ステーション（３０）；
(f) 入口、及び出口、を有する固定された圧力レギュレータ（３８）：前記入口は前記交換式のインク供給容器が前記固定されたインク供給ステーションに取外し可能に搭載されたときに前記交換式のインク供給容器と流体的に連絡している；
(g) 前記圧力レギュレータの前記出口と前記プリント・カートリッジ本体の間を流体的に連絡している、柔軟性を有する管路（４０）。
【００５３】
〔実施態様６〕第２のプリントヘッドを支持する第２のプリント・カートリッジ（１８）を設け、前記キャリッジ（１６）が前記第２のプリント・カートリッジ及び前記第１のプリント・カートリッジを隣り合う位置関係に支持することを特徴とする実施態様５に記載のプリンタ。
【００５４】
〔実施態様７〕以下のステップ(a)及び(b)を設けたインクジェット・プリンタ動作方法：、
(a) 走査キャリッジ（１６）が媒体を横切って走査するとき、前記走査キャリッジ内の少なくとも１つのプリントヘッド（９６）に付勢信号を供給して、前記少なくとも１つのプリントヘッドからインク滴（８８）を噴出する；
(b) 以下のステップ(b-1)ないし(b-3)を設け、前記少なくとも１つのプリントヘッドにインクを供給する：
(b-1) 前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記媒体上にインク滴を噴出するときに、前記少なくとも１つのプリントヘッドを収容する少なくとも１つのプリント・カートリッジ（１８）本体内に負圧を作り出す；
(b-2) 前記少なくとも１つのプリント・カートリッジ本体と前記プリンタ内の静止した圧力レギュレータ（３８）の間を流体的に連絡している少なくとも１本の柔軟性を有する管（４０）を経由して、前記少なくとも１つのプリント・カートリッジ本体にインクを供給する；
(b-3) 前記プリント・カートリッジ本体内のダイアフラム（７６）を撓ませることによって、前記プリント・カートリッジ本体の内部のインク圧力の急峻な変動を緩和する。
【００５５】
〔実施態様８〕以下のステップ(c)及び(d)を設けたことを特徴とする実施態様７記載の方法：
(c) 前記少なくとも１本の柔軟性を有する管（４０）に入る前記インクの圧力を前記レギュレータ（３８）によって調整し、前記少なくとも１つのプリント・カートリッジ（１８）本体へ通じるインクの圧力が大気圧に関して所望の負の圧力となるようにする；
(d) 固定されたインク供給ステーション（３０）内に取り付けられた少なくとも１つの取り外し可能に搭載されたインク供給容器（３４）のカートリッジから、前記レギュレータにインクを供給する。
【００５６】
〔実施態様９〕以下の(a)ないし(c)を設け、媒体軸に沿って媒体を運搬する媒体運搬通路を有し、前記媒体軸に略垂直な走査軸に沿って動く走査キャリッジ（１６）を有するインクジェット・プリント・システム用のインク配送システム：
(a) 第１のインク供給部（３４）及び第２のインク供給部（３３）を含む複数の取外し可能に搭載されたインク供給部（３１ないし３４）を支持する静止したインク供給ステーション（３０）；
(b) 前記走査キャリッジ内に搭載され、前記第１のインク供給部が前記静止したインク供給ステーション上に取外し可能に搭載されたときに前記第１のインク供給部から第１のインクのタイプを受け取る第１のチャンバ（７２）及び前記第２のインク供給部が前記静止したインク供給ステーション上に取外し可能に搭載されたときに前記第２のインク供給部から第２のインクのタイプを受け取る第２のチャンバ（７３）を含む少なくとも２つのチャンバ（７２、７３）を有するプリント・カートリッジ（１８）：前記第１のインクのタイプと前記第２のインクのタイプが異なり、前記プリント・カートリッジが前記第１及び第２のチャンバと夫々流体的に連絡し第１の向きに媒体上にインク滴を噴出する第１及び第２の組のインク噴出要素（８５、８６）を有するプリントヘッド（９６）を含む；
(c) 前記第１のインク供給部と前記第１のチャンバの間及び前記第２のインク供給部と前記第２のチャンバの間にインクの流路を確立する複数の流体通路。
【００５７】
〔実施態様１０〕
前記第１のチャンバ（７２）が、前記走査キャリッジ（１６）の動きによって発生する前記プリントヘッドにおけるインク圧力の変動を低減する減衰要素（７６）と流体的に連絡していることを特徴とする、実施態様９に記載のインク配送システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸外のレギュレータを組み込んだインクジェット・プリンタの斜視図。
【図２】プリント・カートリッジを１つ取り付け、軸外のレギュレータを組み込んだ、他の実施例のインクジェット・プリンタの平面図。
【図３】走査キャリッジの一実施例の斜視図。
【図４】プリント・カートリッジとそのインクの相互接続の一実施例の斜視図。
【図５】２つの部分から成るチャンバを示す、図４のプリント・カートリッジの斜視図。
【図６】インク圧力の急激な上昇を低減する、インク・チャンバの壁の柔軟性を有するダイアフラムを示す、図５の６−６線断面図。
【図７】プリントヘッド基板の縁のまわりからインク噴出チャンバへのインクの流れを示す、図４の７−７線断面図。
【図８】インク配送システムの一実施例のブロック図。
【図９】図８の実施例に用いることができるインクのアキュムレータの断面図。
【図１０】インク配送システムの他の実施例のブロック図。
【符号の説明】
１０：プリンタ
１６：キャリッジ
１８：プリント・カートリッジ
３０：インク供給ステーション
３１、３２、３３、３４：インク供給カートリッジ
３８：圧力レギュレータのハウジング
４０：柔軟性を有する管
７２、７３：インク・チャンバ
７６：ダイアフラム
８４：中央の壁
８５、８６：ヒータ抵抗器
８８：インク滴
９６：バリヤー層（プリントヘッド）
【図１】
0004094709.tif 000002
【図２】
0004094709.tif 000003
【図３】
0004094709.tif 000004
【図４】
0004094709.tif 000005
【図５】
0004094709.tif 000006
【図６】
0004094709.tif 000007
【図７】
0004094709.tif 000008
【図８】
0004094709.tif 000009
【図９】
0004094709.tif 000010
【図１０】
0004094709.tif 000011