JP3156319B2 - インク・ジェット印刷機用のインク・カートリッジ - Google Patents
インク・ジェット印刷機用のインク・カートリッジInfo
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Description
ット印刷システム用インク・カートリッジに関し、さら
に詳しくは、高いインク貯蔵能力を有し、さらにインク
洩れを防止する改良されたカートリッジに関する。
一般的にキャリッジに取り付けられたプリントヘッドを
有し、このキャリッジは、用紙のような可動記録媒体の
幅を横切って前後に移動する。プリントヘッドは、通
常、記録媒体と対向する1列のノズルを有する。各ノズ
ルは、インクを充填したチャネルの一端に位置し、その
他端はインク供給壺に接続される。ノズル近くのインク
が使用されるにつれて、壺のインクが補充される。チャ
ネル内の小型抵抗器は、ディジタル化された情報または
ビデオ信号を表す電流パルスによって、個々にアドレス
される。これらの抵抗器からの熱エネルギーによって、
小滴をノズルから吐出して記録媒体上に前進させ、そこ
で各小滴は、画像のエレメント即ち画素を印刷する。
保持され、その結果、小滴が熱エネルギーによって吐出
されなければ、インクは記録媒体上に滴ることがないと
いう点が重要である。負圧は、またインクが壺から補充
されるにしたがって、ノズルから吐出されるインクの小
滴のサイズを一定に保持することを保証するという利点
を有する。負圧は、通常−0.5インチないし−2.0イン
チの範囲である。
単純な方法を図1に示す。容器6の中のインクは、プリ
ントヘッド1より0.5インチ低い最高インク供給水準2
を有する。容器6の底部は、プリントヘッドより2.0イ
ンチ低い。インクは、プリントヘッドのノズルの毛細管
作用によって、インク供給チューブ3の中を上に吸い上
げられる。容器6が大気圧に露出されたアパチャ4を有
する限り、この構成は、0.5インチないし2.0インチの
負圧で、インク供給チューブ3を介して、プリントヘッ
ド1にインクを供給する。この構成の欠点は、もしカー
トリッジを真直に保持しなければ、インクがノズルから
こぼれること、およびプリントヘッドで使用可能なイン
クの量が、プリントヘッドのノズルの下にあるこの装置
の使用可能な容積によって制限されることである。
の方法を示す。この構成では、チャンバ6は、毛細管作
用によってインクがその中に浮遊した発泡体によって充
満されている。この発泡体は、通常、部分的に飽和した
網状のウレタン・フォームである。発泡体がインクを吸
収することによって、このインクは、プリントヘッド1
で負圧で保持される。負圧の値は、選択された発泡体の
特性、インクの表面張力、プリントヘッド1に対する発
泡体の高さ、および特に重要な発泡体の飽和度を含む多
くの要因によって決定される。もし発泡体にその能力の
100%までインクが充満すると、インクは恰も発泡体
が存在しないかのように挙動し、したがって負圧にはな
らない。発泡体を部分的に飽和させるような設計に固有
の長所は、インクが発泡体によって吸収されるので、カ
ートリッジの方向に関係なく、インクがこぼれないこと
である。この点は、特にカートリッジの輸送の際に有利
である。しかし、この設計の重大な欠点は、その容積効
率の悪さであり、このカートリッジは、所定のインク量
を供給するために比較的大きな容積を必要とする。例え
ば、ヒューレット−パッカード社(Hewlett − Packard
Corporation)製のこの種のカートリッジは、45cc
の容積を有するが、これは22ccの使用可能なインクを
供給できるに過ぎない。従って、このカートリッジの効
率は、50%未満に過ぎない。
ステムに関連して問題が存在するので、改善された容積
効率を有し、一方でさらに洩れの可能性をできるだけ小
さくするインク・ジェット・カートリッジに対する必要
性が存在する。
欠点を克服するインク・ジェット印刷機用のインク・カ
ートリッジに関する。このカートリッジは、上部チャン
バ、下部チャンバおよびそれらの間の第1壁を有するカ
ートリッジ・ハウジングを含む。上部チャンバは、イン
クを吸収するための特定可能な毛細管作用機能を有する
毛細管発泡体を実質的に全体に含む。このチャンバの壁
にあるアパチャによって、発泡体が大気に露出される。
下部チャンバには、実質的にインクが充填されている。
プリントヘッドは、下部チャンバの最上部の水準よりも
高い垂直の高さに設けられる。供給パイプが設けられ、
これは毛細管作用によってインクをチャンバからプリン
トヘッドに供給する。第2毛細管発泡体は、第1毛細管
発泡体の毛細管作用能力よりも高い、特定可能な毛細管
作用能力を有する。第2発泡体は、上部チャンバおよび
下部チャンバ並びに供給パイプと流体によって連通して
いる。実質的にインクに浸されている第2発泡体の高い
飽和度によって、空気が下部チャンバに流入するのが防
止される。
いチャンバとの2つのインク・チャンバを設けることに
よって、カートリッジは、容量が小さくても、比較的高
いインク貯蔵能力を全体として提供する。さらに、この
カートリッジ、その方向に関係なく、インク洩れを防止
するという利点がある。もし第2発泡体が完全に飽和す
ると、インクの充填された下部チャンバは空気から遮断
され、したがってインクは、そこからこぼれ出ることが
できない。カートリッジを傾けた場合に起り得るよう
に、もし第2発泡体が僅かに非飽和状態になれば、第2
発泡体内のインクは、供給パイプの中のインクを保持す
るのに十分な負圧になり、その結果、インクはプリント
ヘッドからこぼれない。したがって、カートリッジの方
向または第2発泡体の飽和の程度に関係なく、インクは
こぼれることができない。
み設け、このチャンバは第1実施例の下部チャンバに相
当する。飽和した発泡体のインク源を設けないので、こ
のカートリッジの容積効率は、図1に示した既知のカー
トリッジの場合と同様に最大になる。しかし、図1のカ
ートリッジとは異なり、この実施例では、毛細管作用能
力の高い発泡体が供給パイプの入口と当接するので、イ
ンク洩れを防止するという利点がある。アパチャによっ
て、このチャンバは大気に露出される。第1実施例の第
2発泡体と同様に、カートリッジの方向に関係なく、こ
の高い毛細管作用能力によって、またインク洩れが防止
される。
ートリッジの幾つかの欠点と、本発明の利点についての
簡単な説明である。本発明の他の特徴、利点および実施
例は、以下の説明、添付図および上記の請求項から、当
業者に明らかとなる。
ートリッジの第1実施例の側部断面図である。このカー
トリッジは、上部チャンバ7を有し、この上部チャンバ
7には、縮充した(felted)網状ポリウレタン発泡体の
ような毛細管発泡体8が実質的に充填されている。この
発泡体8は、チャンバ7の壁に対して圧縮されている。
チャンバはアパチャ4を有し、このアパチャ4によっ
て、上部チャンバ7内の発泡体8が大気圧に露出されて
いる。
ン発泡体、繊維体、または不可欠である毛細管作用を行
うどのような材料でもよい。本例では、発泡体は、水柱
1インチ乃至6インチの圧力を与えなければならない。
下部チャンバ6が設けられ、これには当初実質的にイン
クが充填されている。第1壁23によって、上部チャン
バ7の底部と下部チャンバ6の上部の両方が形成され
る。この第1壁23は、2つのチャンバ6と7の間を水
平に延びるが、カートリッジの垂直壁30とは間隔があ
り、2つのチャンバ6と7を接続する開口部31を形成
する。チャンバ6は、その上部のレベル13がプリント
ヘッド1のレベルよりも低くなるように位置する。図3
において、チャンバ6の上部のレベル13は、プリント
ヘッド1より0.5インチ下に位置する。下部チャンバ6
の底部16は、プリントヘッド1の2.0インチ下になる
ように位置するのが有利である場合もある。下部チャン
バには、組み立て中に、充填用導管19を介してインク
が充填され、次にこれは充填プラグ18によって密封シ
ールされる。
チャ4と下部チャンバへの開口部31を除いて、周囲の
大気から隔離される。したがって、このチャンバ内の圧
力は、アパチャ4と開口部31の間の圧力差によって制
御される。上部チャンバと同じように、下部チャンバの
発泡体は、縮充した網状ポリウレタン、メラミン発泡体
またはポリビニル・スポンジ、多孔性焼結プラスチック
または不可欠の毛細管作用能力を有するどのような材料
でもよい。発泡体9は、100%または100%に近い
飽和度で、空気を通さないで、10インチ乃至15イン
チの水柱を保持しなければならない。
を有する発泡体9は、第1壁23の端部と垂直壁30の
間の開口部の内部に配設され、その結果、この発泡体9
は、発泡体8、下部チャンバ6およびインク供給パイプ
3に対してぴったりと位置する。発泡体9はまた第1壁
23に当接し、2つのチャンバの間にシール部12を形
成する。その結果、第2発泡体は、上部チャンバ内の発
泡体から供給されるインクの不純物除去剤としての機能
を果たす。インクが印刷の間に取り出されるのにつれ
て、第2発泡体は上部の発泡体からインクを補充される
ので、常に100%の飽和度を保持する。換言すれば、
インク・プラグ18と発泡体8および9の両方の高い飽
和度によって、空気がチャンバ6に入り、出て行くイン
クと代替するのが防止されるので、チャンバ6からイン
クが無くなることはない。
泡体9の底部からプリントヘッド1へ毛細管作用によっ
て移送される。第2壁25は、チャンバ6の底部16と
インク流パイプ3の間に位置する。発泡体8よりも高い
毛細管作用能力を有する高毛細管性の発泡体9は、イン
クを上部および下部チャンバ7と6からインク供給パイ
プ3に連通させる伝導体として機能する。発泡体9の毛
細管作用能力は、発泡体8のそれよりも高く、したがっ
てインクのより優れた吸収体であるので、発泡体8また
はチャンバ6にインクがある限り、この発泡体9はイン
クで100%飽和された状態を保持する。発泡体9は、
ポリビニール・アルコールの発泡体によって構成されて
もよい。
通りである。発泡体8が負圧になるように、100%未
満の飽和度で発泡体8にインクを充填する。更に詳しく
は、この発泡体には、その能力の約60%迄インクを充
填する。更に、チャンバ6にその最上部のレベル13迄
インクを充填する。インク充填プラグ18で充填孔19
を塞ぎ、導管19とチャンバ6の両方を密封シールす
る。チャンバ6と7の両方のインクは、プリントヘッド
1に対して負圧になる。チャンバ7では、インクは発泡
体8によって吸収されてしまうので、負圧になる。チャ
ンバ6では、インクはプリントヘッド1のレベルよりも
下に位置するので、負圧になる。
高い毛細管作用能力を有するので、発泡体9は、インク
でより速く飽和する。しかし、上で説明したように、チ
ャンバ6内のインクは空気と遮断されているので、下部
チャンバ6のインクを、発泡体9を介して連通させるこ
とはできない。したがって、最初発泡体9は、上部チャ
ンバ7からのインクによって飽和されるだけである。次
に、今や発泡体9内にあるインクは、プリントヘッドの
ノズルの毛細管作用によって、インク流パイプ3を通っ
てプリントヘッドに送られ、そこでこのインクは、熱エ
ネルギーによって小滴が吐出される迄、負圧のままであ
る。
と、毛細管作用によって、等量のインクが発泡体9から
インク流パイプ3に吸引される。次に、発泡体8から発
泡体9にインクが流入し、発泡体9を100%の飽和度
に保持する。発泡体8からインクを流出するにつれて、
空気がアパチャ4を介して流入し、このインクに取って
代る。発泡体8のインクが空になり、ここに空気が充満
する迄、この過程が繰返される。
て、この空気の一部が発泡体9に入り、第1壁23と発
泡体9の間の気密シール12を破る。その結果、空気は
チャンバ6に入ることができ、その中のインクは、最早
空気から遮断されていない。その結果、インクは今やチ
ャンバ6から発泡体9の中へ流れ始める。チャンバ6か
らのこのインクの供給によって、発泡体8が空になった
後でも、発泡体9は100%の飽和度に保持される。発
泡体9は、インクがチャンバ6から全て流出してしまう
迄、完全に飽和したままである。
によって、図1と図2に示す既知のカートリッジに対し
て多くの利点が提供される。第1に、比較的容積効率の
悪い、発泡体の充填されたチャンバ7が、容積効率の良
い、インクの充填されたチャンバ6と結合されるので、
カートリッジ全体の容積効率は、図2に示す既知のカー
トリッジよりも優れている。さらに、図1に示す既知の
カートリッジと違って、本発明のカートリッジは、その
方向に関係なく、インク洩れを防止する利点がある。発
泡体9が飽和している限り、下部チャンバ6は空気と遮
断され、したがって、インクはそこからこぼれ出ること
ができない。プリントヘッド1がカートリッジの残り部
分より下に位置する(図3で反時計方向に90°回転し
た位置)ように、カートリッジを傾けても、引力によっ
て、チャンバ6と7内のインクが発泡体9から引き離な
されるので、インクはこぼれ出ない。その結果、発泡体
9は、僅かに非飽和状態になり、したがってその中のイ
ンクは、毛細管作用のため負圧になる。この負圧は、供
給パイプ3中にインクを保持するのに十分であり、その
結果、インクはプリントヘッド1からこぼれない。
の構成部品に相当する図4の構成部品には、同じ参照番
号を使用する。この実施例は、インク・プラグ18をゴ
アテックス(gortex)(登録商標)の通気孔27に置き
換えた点が、図3の実施例と異なり、この通気孔27に
よって、空気は絶えず空気導管19を介して流れるが、
流体には浸透しない。その結果、下部チャンバ6は、決
して空気と遮断されず、発泡体9はゴアテックスの通気
孔27を介して空気を取り入れ、常にインクを吸収する
ことができる。この実施例では、発泡体9は、インクを
チャンバ6と7の両方から同時に吸収する。チャンバ6
またはチャンバ7からの流速のいずれがより速いかは、
発泡体8と9の相対的毛細管作用能力を含む多くの要因
によって決まる。チャンバ6またはチャンバ7のどちら
かが、先にインクを流出してしまうように、カートリッ
ジを設計してもよい。ゴアテックスの通気孔27には流
体が浸透しないので、インクは、空気導管13を介して
下部チャンバ6からこぼれ出ることができず、したがっ
て、この実施例によって、図4に示した実施例と同じよ
うに、インク洩れが効果的に防止される。
し、この実施例は、図3または図4で使用することがで
き、または図1のコンセプトの改良に使用することがで
きる。前出の図の構成部品に相当する図5と図6の構成
部品には、同じ参照番号を使用する。この実施例では、
下部チャンバ6が唯一のインク源である。飽和した発泡
体のインク源が無いので、このカートリッジの容積効率
は最大になる。しかし、図1に示したカートリッジと違
って、この実施例には、インク洩れを防止する利点があ
る。高毛細管性の発泡体9は、インク供給パイプ3の吸
入口29としっかり当接し、この吸入口29はアパチャ
4の真下に位置する。プリントヘッド1が、カートリッ
ジの残りの部分より下に位置するように、もしカートリ
ッジを傾けても、引力によってインクが発泡体9から引
き離され、発泡体9は若干非飽和状態になる。発泡体9
が非飽和状態になるため、そこに残っているインクは、
供給パイプ3内にインクを保持するのに十分な負圧にな
り、その結果、インクはプリントヘッド1からこぼれな
い。
である。本発明の範囲全体は、上記の請求項およびそれ
らの実施例で説明されている。したがって、請求項およ
び明細書は、本発明がそれに値する保護の範囲全体を不
当に狭めるように解釈すべきではない。
リッジの側部断面図である。
クを供給する他の既知のインク・カートリッジの側部断
面図である。
ートリッジの側部断面図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 インク・ジェット印刷機用のインク・カ
ートリッジであって、 負圧でインクを保有する第1及び第2のチャンバを有す
るカートリッジ・ハウジングであって、第1チャンバが
第2チャンバの上方に配置されている上記カートリッジ
・ハウジングと、 上記第2チャンバの最上部のレベルより垂直方向に高く
配置されているプリントヘッドと、 インクを上記プリントヘッドに送る供給パイプと、 上記第1及び第2のチャンバからのインクを上記供給パ
イプに伝導する手段であって、この手段が上記第1及び
第2のチャンバの各々の負圧よりも低い圧力に保持され
る上記手段と、 を有することを特徴とするインク・カートリッジ。 - 【請求項2】 インク・ジェット印刷機用のインク・カ
ートリッジであって、 上部チャンバと、下部チャンバと、これらのチャンバの
間の第1壁とを有するカートリッジ・ハウジングであっ
て、上記上部チャンバは大気に露出するアパチャを有す
ると共にインクを吸収する第1の毛細管作用機能を持つ
第1多孔性部材を有し、上記下部チャンバは下部チャン
バを大気に通す導管を有する上記カートリッジ・ハウジ
ングと、 上記下部チャンバの最上部のレベルより垂直方向に高く
配置されているプリントヘッドと、 毛細管作用機能によりインクを上記プリントヘッドに送
る供給パイプと、 上記第1多孔性部材の毛細管作用機能より大きな第2の
毛細管作用機能を持つ第2多孔性部材であって、上記上
部チャンバ、下部チャンバ及び供給パイプと流体的に連
通している上記第2多孔性部材と、 を有することを特徴とするインク・カートリッジ。 - 【請求項3】 インク・ジェット印刷機にインクを供給
する方法であって、 プリントヘッドに対して負圧のカートリッジの第1チャ
ンバにインクを供給する工程と、 プリントヘッドに対して負圧のカートリッジの第2チャ
ンバにインクを供給する工程と、 上記第1及び第2のチャンバからのインクを第1及び第
2のチャンバの負圧よりも低い負圧の流体の伝導手段に
案内する工程と、 この流体的な案内手段からのインクを毛細管作用により
供給パイプに案内する工程と、 この供給パイプからのインクをプリントヘッドに案内す
る工程と、 を有することを特徴とする方法。
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