JP3434497B2 - インク容器にインクを補充する装置および方法 - Google Patents

Description

【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
ンタにインクを供給するインク容器に関し、より具体的
には、インク容器にインクを保持し、またインクの放出
を制御する毛細管貯蔵部材を有する交換可能なインク容
器を補充する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタはキャリッジ内
に搭載されたインクジェットプリントヘッドを利用する
ことが多く、キャリッジは紙等の印刷媒体を横切って端
から端に移動する。プリントヘッドが印刷媒体を横切っ
て移動すると、制御システムはプリントヘッドを作動さ
せて印刷媒体上にインク滴を付着つまり射出して、画像
および文字を形成する。インクは、キャリッジにより移
動される、あるいはキャリッジと共に移動しない印刷シ
ステムに備えられる、インクの供給源によりプリントヘ
ッドに供給される。

【０００３】インク供給源がキャリッジと共に移動しな
い場合、インク供給源は、連続的にプリントヘッドに補
充するための管を使用して、プリントヘッドに連続的に
結合している。代替的に、プリントヘッドとインク供給
源との結合を容易にする補充ステーションの近くにプリ
ントヘッドを位置決めして、プリントヘッドをインク供
給源と断続的に結合させることもできる。

【０００４】インク供給源がキャリッジと共に移動する
場合、インク供給源はプリンタヘッドと一体化していて
もよく、このときプリンタヘッドとインク供給源の全体
がインクの尽きたときに交換される。代替的に、インク
供給源はキャリッジと共に移動しプリントヘッドと分離
して交換可能であってもよい。インク供給源が分離して
交換可能である場合、インク供給源はインクが尽きると
交換され、プリントヘッドはプリントヘッドの寿命が終
わると交換される。インク供給源が印刷システムのどこ
に位置しているかに関わらず、インク供給源はインクジ
ェットプリントヘッドに確実にインクを供給することが
重要である。

【０００５】インクジェットプリントヘッドにインクを
供給することに加えて、インク供給源によりいくつかの
機能が印刷システムに付加されることが多い。例えば、
インク供給源およびインクジェットプリントヘッド内で
負のゲージ圧（しばしば背圧と呼ばれる）を維持するこ
と等である。ゲージ圧とは大気圧を基準としたインクジ
ェットプリントヘッド内の圧力である。この負ゲージ圧
は、インク供給に伴うヘッド圧を大気圧より低い値に保
ち、インク供給源あるいはインクジェットプリントヘッ
ドからのインク漏れ（しばしばドローリング（droolin
g）と呼ばれる）を防ぐために、十分でなければならな
い。インク供給源は、インクジェットプリンタが保管中
および動作中に遭遇する幅広い範囲の温度および大気圧
において負ゲージ圧すなわち背圧を提供するよう要求さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットプリン
トヘッドに確実にインクを供給するインク容器が常に必
要とされている。これらインク容器は、通常の取り扱い
中、およびインク容器が通常の使用および保管中に遭遇
する温度および圧力の変化の間、インク漏れを防ぐため
に十分な背圧を提供しなければならない。加えて、これ
らインク容器は、ページあたりの印刷コストを削減する
ため、相対的に低いコストで製造される必要がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一形態は、交換
可能なインク容器を補充する装置である。インク容器は
重力座標系を基準として上部および底部を有する。交換
可能なインク容器は、さらに、その中に配置される毛細
管貯蔵部材および底部に配置される流出入口を有する。
補充装置は毛細管貯蔵部材を押しつけるために底部に挿
入されるよう形成された流体接続部を含み、さらに、交
換可能なインク容器を満たすインクの量を決定する手段
も含まれる。さらに、決定した量のインクを流体接続部
を介して交換可能なインク容器に供給するインク送出装
置が含まれる。インク送出装置は、流出入口近くの毛細
管貯蔵部材にインクを供給するために、重力座標系を基
準として底を下にして位置付けられるインク容器にイン
クを送出するように構成されている。

【０００８】一つの実施形態において、インクの量を決
定する手段は、毛細管貯蔵部材に向けてインクを吸い込
む背圧を測定する背圧測定装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、カバーを開けた状態の印
刷システム１０の一つの例示的な実施形態の透視図であ
る。印刷システム１０は、本発明による方法および装置
を用いた補充に適する少なくとも一つのインク容器１２
を含む。印刷システム１０は、さらに、プリンタ部１４
に設置された少なくとも一つのインクジェットプリント
ヘッド（図示せず）を含む。インクジェットプリントヘ
ッドはプリンタ部１４からの起動信号に応答してインク
を射出する。インクジェットプリントヘッドはインク容
器１２によりインクを補給される。

【００１０】インク容器１２を補充する本発明の方法お
よび装置の詳細を述べる前に、最初にインク容器１２に
ついてさらに詳細に述べることが助けとなろう。本発明
の方法および装置は図７から図１０を参照して論述され
る。

【００１１】インクジェットプリントヘッドは、好まし
くはスキャニングキャリッジ１８に搭載され、図１に示
すように印刷媒体に相対して移動する。代替的には、イ
ンクジェットプリントヘッドは固定され、印刷媒体が印
刷を実行すべくプリントヘッドを通過する。インクジェ
ットプリンタ部１４は印刷媒体２２を受けるメディアト
レイ２０を含む。印刷媒体２２が印刷ゾーンに進むと、
スキャニングキャリッジは印刷媒体２２に対してプリン
トヘッドを動かす。プリンタ部１４はプリントヘッドを
選択的に動作させ、印刷媒体にインクを付着させて印刷
を実行する。

【００１２】図１に示す印刷システム１０は、二つの交
換可能なインク容器１２、つまり、黒インク用のインク
容器１２とシアン、マゼンタ、およびイエローのインク
を含む３色に分割されたインク容器１２と共に示されて
おり、これによって４色印刷が可能になる。インク容器
１２は、４色より多いあるいは少ないインクの色を使用
する印刷システムのように、さらに多いあるいは少ない
インクの色を使用する印刷システム１０にも適してい
る。例えば、典型的に６色以上の色を使用する高忠実度
印刷における印刷システムである。

【００１３】図２は、インク供給源すなわちインク容器
１２、インクジェットプリントヘッド２４、およびイン
ク容器１２とプリントヘッド２４とを流体的に相互接続
する流体接続部２６を含む印刷システム１０を模式図化
したものである。

【００１４】プリントヘッド２４は、ハウジング２８お
よびインク射出部３０を含む。インク射出部３０はプリ
ンタ部１４による起動信号に応答して、インクを射出し
て印刷を実行する。ハウジング２８は、インクを射出す
る射出部３０により使用されるインク３２を収容する小
さなインクリザーバを形作っている。インクジェットプ
リントヘッド２４がハウジング２８に蓄えられたインク
３２を射出するか使い果たすかすると、インク容器１２
はプリントヘッド２４を補充する。インク容器１２に蓄
えられるインクの量は、典型的にはハウジング２８内の
インク容器の量より極めて多い。従って、インク容器１
２はプリントヘッド２４のインクの主要供給源である。

【００１５】インク容器１２は流出入口３６および吸気
口３８を有するリザーバ３４を含む。リザーバ３４内に
は、接点で熱融合した網状の繊維が配置され、毛細管貯
蔵部材４０を形作っている。毛細管貯蔵部材４０はイン
クジェット印刷システム１０においていくつかの重要な
機能を果たす。毛細管貯蔵部材４０は、印刷システム１
０からインク容器１２を抜き差ししている間にリザーバ
３４からインクが漏れないようインクを保持するために
十分な毛管現象を有しなければならない。この毛管力
は、温度や圧力の変化といった環境状態の幅広い変化に
対して、インクリザーバ３４からのインク漏れを防ぐほ
ど十分に強くなければならない。毛管現象は、インク容
器１２が取り扱い中に受ける可能性のある衝撃や振動は
もちろん、リザーバ３４のすべての方向に対してインク
をインク容器１２内に留めておけるほど十分であるべき
である。

【００１６】インク容器１２が印刷システム１０に取り
つけられ、流体接続部２６を通ってプリントヘッドと流
体的に接続されると、毛細管貯蔵部材４０はインク容器
１２からインクジェットプリントヘッド２４にインクが
流れ出るようにするべきである。インクジェットプリン
トヘッド２４が射出部３０からインクを射出すると、負
ゲージ圧（背圧）がプリントヘッド２４に発生する。プ
リントヘッド２４内の負ゲージ圧は、毛細管部材４０内
にインクを保持している毛管力に打ち勝つほど十分でな
ければならず、これにより平衡に達するまでインクがイ
ンク容器１２からプリントヘッド２４に流れる。一旦平
衡に達しプリントヘッド２４内のゲージ圧がインク容器
１２内のインクを保持する毛管力と等しくなると、イン
クはもはやインク容器１２からプリントヘッド２４に流
れ込まなくなる。プリントヘッド２４内のゲージ圧は一
般的にインク射出部３０からのインク射出速度に依存す
る。印刷速度すなわち射出速度が増加するにつれ、プリ
ントヘッド内のゲージ圧もより負になってインクはさら
に速い速度でインク容器１２からプリントヘッド２４に
流れ込む。一つの好ましいインクジェット印刷システム
１０において、プリントヘッド２４は水１０インチに等
しい最大背圧すなわち水１０インチに等しい負ゲージ圧
を作り出す。

【００１７】プリントヘッド２４は、温度変化や圧力変
化等の環境の変化を補償するために調整装置を備えるこ
とができる。これらの変化が補償されないと、プリント
ヘッド射出部３０から制御されないインク漏れが発生し
得る。印刷システム１０のいくつかの構成において、プ
リントヘッド２４は調整装置を含まず、代わりに毛細管
部材４０が、通常の圧力および温度の変移に対してプリ
ントヘッド２４内の負の背圧を維持するのに使用される
こともある。毛細管部材４０の毛管力はインクを毛細管
部材中に引き戻すのに役立ち、これによりプリントヘッ
ド２４内にわずかな負の背圧を作り出す。このわずかな
負圧は、圧力変化や温度変化等の大気状態の変化中にイ
ンクが射出部３０から漏れる（ドローリング）のを防ぐ
のに役立つ。毛細管部材４０は、通常の貯蔵および動作
状態中のドローリングを防ぐためプリントヘッド２４内
に十分な背圧つまり負のゲージ圧を提供するべきであ
る。

【００１８】図２の実施形態は、それぞれ分離して交換
可能であるインク容器１２およびプリントヘッド２４を
示している。インク容器１２はインクが尽きたとき交換
され、プリントヘッド２４は寿命が尽きると交換され
る。本発明の方法および装置は、図２に示されたもの以
外の構成を持つインクジェット印刷システム１０にも適
用可能である。例えば、インク容器１２とプリントヘッ
ド２４は単一のプリントキャリッジにまとめることがで
きる。インク容器１２およびプリントヘッド２４を含む
プリントキャリッジは、キャリッジ内のインクが尽きる
と交換される。

【００１９】図２に示すインク容器１２およびプリント
ヘッド２４は単一のカラーインクを収容する。代替的
に、インク容器１２は、３つの分離された小室（チェン
バー）に区切られてそれぞれの小室が異なる色のインク
を収容することができる。この場合、３つのプリントヘ
ッド２４は、それぞれのプリントヘッドがインク容器１
２内の異なった小室と流体的に接続することが必要とな
る。他の構成もまた可能である。例えば、インク容器１
２に付随する小室がより多いかあるいは少ない構成や、
またプリントヘッドを分割してそれぞれのインク色をプ
リントヘッドあるいは射出部３０の異なる小室に供給す
る構成などである。

【００２０】図３は図２に示したインク容器１２の分解
図である。インク容器１２はインクリザーバ部３４、毛
細管部材４０、およびインクリザーバ３４内に空気を吸
入するための空気口３８を有する蓋４２を含む。毛細管
部材４０はインクリザーバ３４内に挿入される。リザー
バ３４は図７を参照して後述されるようにインクで満た
される。好ましい実施形態において、ｈ、ｗ、ｌでそれ
ぞれ表される高さ、幅、長さの寸法は、インク容器１２
が十分な容量を持つようにすべて１インチより大きい。

【００２１】好ましい実施形態において、毛細管部材４
０は接触点で熱で融合する網状の繊維から形成される。
これらの繊維は好ましくは二構成要素の繊維で形成さ
れ、被覆を作るポリエステル（ポリエチレンテレフタレ
ート（PET）あるいはそれの共重合体など）および低コ
スト、低収縮率、高強度の熱可塑性ポリマー（好ましく
はポリプロピレンあるいはポリブチレンテレフタレー
ト）で形成されたコア材料を有する。

【００２２】網状の繊維は、好ましくはメルトブロウフ
ァイバプロセス（melt blown fiberprocess）を用いて
形成される。このようなメルトブロウファイバプロセス
において、被覆ポリマーのメルトインデックスと類似の
メルトインデックスのコア材料を選択するのが望まし
い。このようなメルトブロウファイバプロセスを使用し
て、コア材料の主な必要条件は、押し出された時に結晶
化するかあるいはメルトブロウプロセス中に結晶化でき
ることである。従って、高密度ポリエチレンテレフタレ
ート等の他の高い結晶性の熱可塑性ポリマーも、ナイロ
ンおよびナイロン６６等のポリアミドと同様に、使用す
ることができる。値段が安く成形がし易いので、ポリプ
ロピレンが好ましいコア材料である。加えて、ポリプロ
ピレンのコア材料を使用すると、さまざまなメルトブロ
ウ技術を用いた精密（fine）繊維の製造を可能にするコ
ア強度が得られる。コア材料は同様に被覆材料への接着
が可能であるべきである。

【００２３】図４(b)は、毛細管部材４０を形成する網
状の繊維を単純化して表しており、図４(a)に示した毛
細管部材４０のライン４Ｂ−４Ｂで切り取った部分を拡
大して示している。毛細管部材４０は、個々の繊維４６
が他の繊維と接触点で熱で接着しているか熱で融合して
いる網状の繊維から構成されている。毛細管部材４０を
構成している網状の繊維４６は折りたたまれた単一の繊
維４６から形成されてもよいし、あるいは複数の繊維４
６から形成されてもよい。網状の繊維は、矢印４４で表
される繊維方向を全体的に有する自己支持構造を形成す
る。網状の繊維４６で形作られる自己支持構造は、繊維
４６の間に曲折する格子間のパスを形成する空間つまり
ギャップをつくる。この曲折したパスは毛細管部材４０
内にインクを保持する優れた毛管特性を有するように形
成される。

【００２４】一つの実施形態において、毛細管部材４６
は、網状の繊維全体に渡っていくつかの接触点で個々の
繊維４６が熱で接着するかあるいは溶け合って融合する
メルトブロウプロセス（melt blowing process）を使用
して形成される。この網状の繊維は、型を通って冷却さ
れたとき、硬化して自己支持の三次元構造を形成する。

【００２５】図５(a)は図４のライン５Ａ−５Ａを通る
断面を表し、個々の繊維４６の断面を示す。個々の繊維
４６のそれぞれは二構成要素の繊維であり、コア５０と
被覆５２を有している。繊維４６のサイズ、および被覆
５２とコア５０の対応する部分は明示のために誇張され
ている。コア材料は繊維の成分全体の重量の最低３０％
から９０％までを構成しているのが好ましい。好ましい
実施形態では、個々の繊維４６はそれぞれ平均して１２
ミクロン以下の直径を有する。

【００２６】図５(b)は図５(a)に示した繊維４６と同様
の代替的な繊維４６を表すが、図５(b)の繊維は円形の
断面ではなく十字のつまりＸ字型の断面を有する点が異
なっている。図５(b)に示す繊維４６は丸くない十字型
のコア５０と、コア材料５０を完全に覆う被覆５２を有
している。さまざまな他の代替的な断面が使用でき、ほ
んの一例を挙げると、三突き出し型つまりｙ字型の繊
維、あるいはｈ字型断面の繊維等である。丸くない繊維
を使用すると繊維の表面積が増加する。網状の繊維４０
の毛管圧力および吸収力は、吸湿性の繊維表面に正比例
して増加する。従って、丸くない繊維の使用により毛管
圧力および毛細管部材４０の吸収力が増加する傾向があ
る。

【００２７】毛管圧力および吸収力を向上する別の方法
は、繊維４６の直径を減少させることである。繊維の密
度および重量を一定の大きさにしたとき、小さい繊維４
６を使用すると繊維の表面積が増加する。より小さい繊
維４６はより一様の保持を提供する。従って、繊維４６
の形状を変化させるのと同様、繊維４６の直径を変化さ
せることで、印刷システム１０にとって望ましい毛管圧
力を得ることができる。

【００２８】図６は個々の繊維４６の熱による接着また
は熱による融合を表している。図６は２つの個々の繊維
間の接触点でのライン６−６で切った断面である。個々
の繊維４６はそれぞれコア５０および被覆５２を含む。
２つの繊維４６間の接触点において、被覆５２は近接の
繊維４６の被覆と溶け合うか融合している。個々の繊維
の融合は接着剤あるいは接着物を使用せずに達成され
る。さらに、個々の繊維４６は維持する手段を必要とせ
ずに接着を保ち、これによって自己支持構造を形成す
る。

【００２９】図７は、インク容器１２にインクを満た
す、本発明による補給装置５４の模式図である。本発明
による補給装置５４は、インク源５６、インク源５６と
流体接続部６０を結合する圧縮装置５８、およびインク
容器１２に圧縮したインクを送る流体接続部６０を含
む。圧縮装置５８はインク源５６からインク容器１２に
インクを送るため十分な圧力をインクに与える。圧力
は、一般的に、インク容器１２の流出入口３６にインク
を供給するために打ち勝たなければならないインク柱高
さ、つまりインクヘッドに関係している。圧縮装置５８
は、制御した量のインクをインク容器１２の流出入口３
６に送るのに十分な、広範な装置でありえる。例えば、
圧縮装置５８はポンプでもよいし、あるいはインク容器
１２の流出入口３６にインクを送るのに十分なインクヘ
ッドになるようにインク容器１２の上にインク源５６を
位置させてもよい。

【００３０】インクは本発明の補給装置５４によりイン
ク容器１２の流出入口３６に運ばれる。インクが流出入
口３６に運ばれると、インクは流出入口３６に近接する
毛細管貯蔵部材すなわち網状の繊維４０の部分へ供給さ
れる。この運ばれたインクは、網状の繊維の毛管現象に
よって網状の繊維４０の繊維４６間の格子間空間４８に
吸い込まれる。インクが網状の繊維４０の格子間空間に
吸い込まれると、格子間空間内の空気は押し退けられて
インク前部６２を作る。インクがさらにインク容器１２
に運ばれると、このインク前部６２は前方に膨張してイ
ンク前部６４で示されるように毛細管部材４０に入る。
このインク前部６２、６４の膨張は、流出入口３６に近
い領域から広がって、格子間空間４８を満たし、流出入
口３６を囲んでいる領域の網状の繊維４０から空気を追
い出す。網状の繊維４０から空気が追い出されインク容
器１２に圧力がかかるのを防ぐため空気口３８から大気
中に放出されると、インクが追加される。インク容器１
２を満たすのに必要な適当な量のインクが追加される
と、インク供給源５６からのインクの流れは止まる。

【００３１】毛細管部材４０にインクを吸い込むのを助
ける毛管力が増加した空間を作るために、流体接続部６
０は少なくともわずかに網状の繊維６０を押しつけるの
が好ましい。一つの好ましい実施形態では、流体接続部
６０は空洞のインク管であって、網状の繊維４０を十分
に押しつけるよう流出入口３６に挿入される。

【００３２】インク容器１２を満たす過程を大いに簡素
化するため、毛細管部材４０は、ポリプロピレンのコア
とポリエチレンテレフタレートの被覆を持つ少なくとも
一つの二構成要素の繊維から形成されるのが好ましい。
この毛細管部材４０は、１９９８年９月１３日に発行さ
れ本発明の譲受人に譲渡された「Thermal Inkjet PenBo
dy Construction Having Improved Ink Storage and Fe
ed Capability」と題するBakerらの米国特許第4,771,29
5号に開示されているようなサーマルインクジェットペ
ンにおける吸収性の材料のように以前から使用されてい
るポリウレタンフォームよりさらに親水性が高い。ポリ
ウレタンフォームは、未処理の状態では、インクの接触
角が大きく、従って、フォームをぬらすために真空充填
（vacuumfilling）のような高価で時間のかかるステッ
プを使用しないと、ポリウレタンフォームを含んだイン
ク容器を満たすのは困難である。ポリウレタンフォーム
はインク接触角を改善つまり減少させるために処理され
るが、この処理では、製造のコストと複雑さが増すのに
加えて、プリントヘッドの寿命と品質を低下させてしま
う不純物をインクに加える。本発明の毛細管部材４０の
使用により相対的にインク接触角が低くなり、毛細管部
材４０に処理をすることなく毛細管部材４０にインクを
迅速に吸収させることが可能になる。

【００３３】図８は、交換可能なインク容器１２を補充
する本発明の方法を示すフローチャートである。この方
法は、ステップ６６に示すように、交換可能なインク容
器１２を適切に満たすために必要なインクの量を決定す
るステップで始まる。ステップ６８に示すように、流体
接続が交換可能なインク容器１２になされ、インクをイ
ンク容器に提供することができる。好ましい実施形態に
おいて、流体の接続は流体接続部６０を交換可能なイン
ク容器１２の流出入口３６に挿入することで終了する。
ステップ７０で示すように、交換可能なインク容器１２
を満たすのに必要なインクの量が交換可能なインク容器
に供給される。

【００３４】本発明の方法および装置は、交換可能なイ
ンク容器１２を適切に満たすのに必要な量を決定し、こ
の量をインク容器１２に運ぶ。適切な量のインクが交換
可能なインク容器１２に供給されるのが重要である。多
すぎる量のインクが交換可能なインク容器１２に供給さ
れると、毛細管貯蔵部材４０はインクを保持するのに十
分な毛管力を持つことができない。インク容器１２がイ
ンクを保持できないと、印刷システム１０からのインク
容器１２の抜き差しなどの取り扱い中にインクがリザー
バ３４から漏れ出すことがある。さらに、多すぎる量の
インクをインク容器１２に入れておくと、温度や圧力の
変化等の環境条件の変化中にインク漏れが起きることが
ある。従って、補充プロセス中にインク容器１２が過度
に補給されないことが重要である。

【００３５】印刷システム１０が交換可能なインク容器
１２のインクの使用を探知できる場合、補充プロセス中
インク容器１２が補給不足にならないようにすることが
重要である。交換可能なインク容器１２を補給不足にす
ると、印刷システム１０は、インク容器１２がインクを
使い果たしているときにインクがインク容器１２に残っ
ていると推論してしまうことが起こり得る。この場合の
印刷システム１０はインク容器が使い果たされていても
印刷を続ける。もしインク容器１２が補充プロセス中に
補給不足になると、プリントヘッドはインクなしで運転
され（「ドライファイアリング」と呼ばれる）、プリン
トヘッドに壊滅的なダメージを与えることがある。加え
て、インク容器１２が使い果たされたときプリントヘッ
ドを動かすと、プリントヘッド２４内に空気が取りこま
れてしまう。プリントヘッド２４に十分な量の空気が取
りこまれてしまうと、プリントヘッド２４はプリントヘ
ッド２４内の背圧を適切に維持することができなくなっ
てしまい、プリントヘッド２４からインクが無制御に漏
れてしまう結果になり得る。このプリントヘッド２４か
らのインク漏れは印刷品質を低下させるばかりか印刷シ
ステム１０にダメージを与えることがある。

【００３６】交換可能なインク容器１２を満たすのに必
要な量のインクを決定することにはいくつか問題があ
る。一つの問題は、毛細管貯蔵部材４０内のインクの残
量を決定することが困難なことである。毛細管貯蔵部材
４０内のインクの残りは網状の繊維の格子間空間内に保
持されている。従って、この残ったインクの量を測定す
るのは困難である。

【００３７】交換可能なインク容器１２を満たすのに必
要なインクの量を決定する際の別の問題は、多くの場
合、交換可能なインク容器１２は２つ以上のインク隔室
を持っているということである。それぞれのインク隔室
は典型的には異なるインクの色を収容する。例えば、３
色インク容器１２はインクを入れる３つの分離した隔室
を持つ。それぞれの隔室は例えばシアン、マゼンタ、イ
エローのインクのうち一つの異なった色のインクを収容
する。印刷システム１０が３インクのうち１つが使い果
たされたと指示されたとしても、印刷した物によって残
りの２インクのインクレベルは異なっているかもしれな
い。交換可能な３色インク容器１２を適切に補充するに
は、交換可能なインク容器１２のそれぞれの隔室を満た
すのに必要なインクの量を決定することが必要である。
交換可能な３色インク容器の場合、シアン、マゼンタ、
イエローのインクそれぞれの、対応する隔室を満たすの
に必要な量を決定することが必要である。

【００３８】毛細管貯蔵部材４０に残留するインクを決
定するためにインク容器の重さを量ることは、インク容
器１２の重さに基づいて単色のインク容器１２を満たす
のに必要なインクの量を決定することに適している。し
かし、インク容器１２の重さを量ることは、インクを貯
蔵する３つ以上の隔室を有するインク容器には適してい
ない。たとえインク容器の１つが使い果たされたと推測
されたとしても、残りの２つの隔室のそれぞれにどれだ
けインクが残っているかを決定する方法はない。図９お
よび図１０に関して述べられるように、本発明の方法お
よび装置は、３つ以上の分離した隔室を有し、それぞれ
が異なる量のインクを収容する交換可能なインク容器１
２を満たすのに必要な量のインクを決定する手法を提供
する。３つより少ないインク隔室を有するインク容器１
２の場合は、前述の重さを量る手法が適している。

【００３９】図９は、インク容器１２を満たすインクの
量を決定する装置７２を示している。装置７２は背圧測
定装置７４、負圧すなわち真空装置７６、および背圧測
定装置７４とインク容器１２内の毛細管貯蔵部材４０と
を接続する流体接続部７８を含む。真空装置７６は、毛
細管貯蔵部材４０内にインクを保持する毛管力を打ち負
かすに十分な負圧つまり真空を作り出す。背圧測定装置
７４は背圧つまり毛細管貯蔵部材４０内にインクを保持
する保持力を決定する。毛細管貯蔵部材４０内のインク
の量と背圧つまり毛細管部材４０の保持力との間の関係
を特徴付けることにより、所与の測定背圧に対する毛細
管貯蔵部材４０内に残るインクの量を推測することがで
きる。

【００４０】図１０は、インク容器１２を満たすインク
の量を決定する本発明の方法を示した流れ図である。導
管つまり流体接続部７８はまずインク容器１２に挿入さ
れ、ステップ８０で示すように毛細管貯蔵部材４０と係
合する。ステップ８２で示すように、インクは真空装置
７６によって毛細管貯蔵部材４０から流れ出る。ステッ
プ８４で示すように、インク容器１２の静的背圧は背圧
測定装置７４により測定される。最後に、測定されたイ
ンク容器１２の静的背圧に基づいて、毛細管貯蔵部材４
０に残ったインクの量を推測することができる。残留イ
ンクは、測定した静的背圧および毛細管貯蔵部材４０の
残留インクと背圧とを対比した特徴に基づいて推測され
る。残留インクの量が推測されると、インク容器１２を
満たすのに必要なインクの量は、一杯のインク容器１２
の収容するインクの量と毛細管貯蔵部材４０に残るイン
クの量との差に等しくなる。

【００４１】図１１は動作中のインクジェット印刷シス
テム１０を示す。本発明の方法および装置を用いて補充
しインクジェット印刷システム１０に適切に搭載された
インク容器１２を用いて、流管２６を介してインク容器
１２とインクジェットプリントヘッド２４の間が流体的
に接続される。インクを射出する滴下射出部３０を選択
的に動かしてインクジェットプリントヘッド２４内に負
ゲージ圧を発生させる。この負ゲージ圧により毛細管貯
蔵部材４０内の繊維４６間の格子間空間に保持されたイ
ンクが引き出される。インク容器１２からインクジェッ
トプリントヘッド２４に供給されたインクはインクジェ
ットプリントヘッド２４を補給する。インクが流出入口
３６を通ってリザーバを離れると、空気口３８から空気
が流入してインクの代わりにリザーバ３４に存在し、こ
れによって負圧つまり負ゲージ圧がリザーバ３４内に発
生するのを防ぐ。

【００４２】

【発明の効果】本発明の方法および装置は、印刷品質の
低下、プリントヘッドの信頼性の損失または低下、印刷
システム１０の信頼性の損失または低下という問題のう
ち１つまたはそれ以上の問題を引き起こす前述の数々の
問題につながるインク容器の補給の過大あるいは不足を
起こすことなく、広い種類のインク容器を補充する手法
を提供する。加えて、本発明の方法および装置は、流出
入口３６からインク容器１２を満たし、流出入口３６か
ら空気を追い出しながら毛細管貯蔵部材４０内に膨張す
る一様のインク前部６２、６４を提供する。インク容器
１２が印刷システム１０に搭載されると、毛細管部材４
０から吸い出されたインクは、毛細管貯蔵部材４０から
流入するあるとしてもわずかの空気の泡を含む。この方
法でインク容器１２を満たすと印刷システム１０の空気
の流入は減少し、印刷システム１０の信頼性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法および装置を用いた補充に適した
インク容器を組み込んだインクジェットプリンタの一つ
の例示的な実施形態の図。

【図２】インク容器およびインク容器からインクを受け
取って印刷を実行するインクジェットプリントヘッドの
模式図。

【図３】インクリザーバと、リザーバに挿入される網状
の融合した繊維と、リザーバを包むリザーバカバーとを
示す、インク容器の透視図。

【図４】（a）は図３に示す網状の融合した繊維を表す
図。（b）は、図３に示すインクリザーバに挿入される
（a）の網状の融合した繊維を線４Ｂ−４Ｂで切り取っ
た拡大透視図。

【図５】（a）は図４の線５Ａ−５Ａで切った単一の繊
維の断面図であり、（b）は十字型つまりＸ字型のコア
部を有する、図４の繊維の一代替的実施形態の図。

【図６】図４の線６−６で切った接触点で融合した一組
の繊維の断面図。

【図７】図３に示すインク容器を満たすための本発明に
よる装置を単純化して示した図。

【図８】インク容器を満たす本発明による方法のフロー
チャート。

【図９】インク容器を満たすのに必要なインクの量を決
定する、本発明による装置を単純化して示した図。

【図１０】インク容器を満たすのに必要なインクの量を
決定する、本発明による方法のフローチャート。

【図１１】本発明の装置および方法を用いて補充するイ
ンク容器を含むインクジェット印刷システムの模式図。

【符号の説明】

１２ インク容器 ２４ インクジェットプリントヘッド ３６ 流出入口 ３８ 空気口 ４０ 毛細管貯蔵部材 ７８ 流体接続部

フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド・オルセン アメリカ合衆国97330オレゴン州コルヴ ァリス、ノース・ウエスト・チャーミ ア・ヴィスタ 3118 (72)発明者 デヴィッド・シー・ジョンソン アメリカ合衆国97212オレゴン州ポート ランド、ノース・イースト36アベニュー 3902 (72)発明者 ジェフリー・ケィ・ピュウ アメリカ合衆国97034オレゴン州レイ ク・オスウィーゴ、マリルクリーク・ド ライブ 17754 (56)参考文献 特開 平11−216873（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−207990（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−240001（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−174872（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−183183（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−323560（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−191055（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−227656（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】印刷システムにおいて交換可能なインク容
   器にインクを補充する装置であって、前記インク容器は
   重力座標系を基準として上部と底部を有し、さらに内部
   に毛細管貯蔵部材を備え底部に流出入口を備えており、 前記毛細管貯蔵部材を押しつけるために底部に挿入する
   よう構成された流体接続部と、前記毛細管貯蔵部材にインクを吸いこもうとする背圧を
   測定する背圧測定装置と、 前記背圧測定装置によって測定された背圧に基づいて前
   記交換可能なインク容器を満たすインクの量を決定する
   手段と、 前記流体接続部を介して前記交換可能なインク容器に前
   記決定手段により決定された量のインクを供給するイン
   ク送出装置であって、前記流出入口に近い毛細管貯蔵部
   材にインクを供給するために、重力座標系を基準として
   底を下にして位置付けられる前記インク容器にインクを
   送出するように構成されているインク送出装置と、 を備える補充装置。
2. 【請求項２】前記流体接続部が、前記交換可能なインク
   容器に挿入され前記毛細管貯蔵部材を押しつける中空管
   である、請求項１に記載の補充装置。
3. 【請求項３】前記インク送出装置は前記インク容器にイ
   ンクを供給して前記流出入口に近い領域の前記毛細管貯
   蔵部材から空気を追い出すよう構成されている、請求項
   １に記載の補充装置。