JP3179559B2 - バルブ装置およびオリフィスのシール方法 - Google Patents

バルブ装置およびオリフィスのシール方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、インクジェットペン
用のインク供給システムの一部として用いられるバルブ
装置と、該バルブ装置の一部であるオリフィスのシール
方法とに関する。
【0002】
【技術背景】インクジェット印字では、一般に、インク
ジェットペンのインク溜めから印字面へのインク液の供
給を制御して行う。ドロップオンディマンド(drop
−on−demand)として知られるインクジェット
印字法には、印字ヘッドとインク溜めを含むペンが用い
られる。印字ヘッドは、インク溜めからインク液を射出
するための制御信号に応答する。
【0003】ドロップオンディマンド型の印字ヘッドに
は、通常、インク液を射出するための二つの機構のうち
の一つが用いられる。すなわち、熱気泡あるいは圧電圧
力波である。熱気泡型印字ヘッドには、加熱されてイン
ク溶剤の小部分を急激に気化させる薄膜抵抗器が含まれ
る。インク蒸気の急速な膨脹によって、少量のインクが
印字ヘッドのオリフィスから押し出される。
【0004】圧電圧力波型印字ヘッドには、制御信号に
応答して印字ヘッド中のインクの体積を急激に圧縮し、
オリフィスからインク液を押し出す圧力波を発生させる
ための圧電要素が用いられる。
【0005】従来のドロップオンディマンド型印字ヘッ
ドは、ペンのインク溜めからインク液を射出する、ある
いは“汲み出す”には有効であるが、印字ヘッドが休止
状態のときに、印字ヘッドからのインクの透過を防止す
る機構を持っていない。したがって、ドロップオンディ
マンド技術では、印字ヘッドが休止中であるときに常に
ペンからのインク漏れを防止するために、インク溜めの
液体を、印字ヘッドで若干の背圧がかかるような方法で
収容しなくてはならない。ここでは、“背圧”という用
語は、印字ヘッドを通過するインクの流れに抵抗するペ
ンのインク溜め内の部分真空を意味する。背圧は、背圧
の増大が部分真空の増大を表すように、正の向きに考察
される。したがって、水柱の高さのセンチメートル(c
m)といった正の用語で測定される。
【0006】印字ヘッドにおける背圧は、常にインク漏
れを防止できる強さでなければならない。しかし、背圧
は、印字ヘッドがその背圧にうちかってインク液を射出
することができないほど強くてはならない。さらに、イ
ンクジェットペンは、背圧の変動を引き起こす環境変化
があっても動作するように設計しなければならない。イ
ンク溜めの背圧に影響を及ぼす激しい環境変化は、イン
クジェットペンの空輸中に発生する。この場合、周囲の
気圧は、飛行機の高度があがり、機内が減圧されるにつ
れて、低下する。周囲の気圧が低下するにつれて、印字
ヘッドからのインク漏れを防止するのに必要な背圧は大
きくなる。したがって、ペンの内部の背圧のレベルは、
周囲の圧力降下時にはこれを調整しなければならない。
【0007】インクジェットペンのインク溜めの背圧も
また、“動作効果”とも呼ぶべきものに影響される。重
大な動作効果は、印字ヘッドが起動されてインク液を射
出するときに発生する。これによりインク溜めのインク
が減少し、その結果インク溜めの背圧が低下する(より
負になる)。この背圧の増大を制御しないと、インクジ
ェットペンは、最後には故障してしまう。これは、印字
ヘッドが増大した背圧にうちかってインクを射出するこ
とができないためである。このような故障が、インク溜
め中の使用可能なインクがすべて射出される前に発生す
ると、インクの浪費につながる。
【0008】環境変化や動作効果に応じてインクジェッ
トのインク溜めの背圧を制御するこれまでの試みとし
て、包括的にアキュムレータと呼ぶことのできる機構が
ある。アキュムレータの例が“METHOD AND
APPARATUSFOREXTENDING THE
ENVIRONMENTAL RANGEOFAN
INK JET PRINT CARTRIDGE”と
題する米国特許出願07/289,876号に記載され
ている。
【0009】一般に、従来のアキュムレータは、インク
ジェットペンのインク溜めの容積と液通したアキュムレ
ータ容積を規定する移動可能なカップ状の機構からな
る。このアキュムレータは、インク溜め内の背圧のレベ
ルの変化に応じて、最小容積位置と最大容積位置の間を
移動するように設計されている。アキュムレータの移動
によってインク溜めの全体的な容積が変化し、背圧がイ
ンク漏れの防止に適した動作範囲内にとどまり、かつ印
字ヘッドがインク液の射出を続けることができるように
背圧レベルの変化が制御される。
【0010】たとえば、周囲の気圧降下によって周囲の
圧力とペンの内部の背圧の差が減少すると、アキュムレ
ータは、インク溜めの容積を大きくするように移動し、
それによって背圧をインク漏れが防止される(上述の動
作範囲内の)レベルにまで上昇させる。つまり、アキュ
ムレータの移動による容積の増大によって、周囲気圧と
背圧の差が小さくなることを防止する。周囲気圧が低下
するとき、インク溜めが一定の容積のままである場合、
この圧力差の減少が発生する。
【0011】アキュムレータはまた、環境変化や動作効
果(たとえばペンの動作中に発生するインクの減少)に
よって背圧の上昇が起こるときは、常にインク溜めの容
積を小さくするように移動する。アキュムレータの移動
による容量の減少によって背圧が動作範囲内のレベルに
低下し、それによって印字ヘッドはインクの射出を続け
ることができる。
【0012】アキュムレータは、通常、アキュムレータ
をインク溜めの容積を増す位置に向かって絶えず押圧す
る内部あるいは外部弾性機構を備えている。この弾性機
構は、アキュムレータが移動してインク溜めの容積を増
大あるいは減少させるときにも、(インク漏れを防止す
るために)インク溜め内に十分な最小背圧を維持する効
果を有する。
【0013】これまでのアキュムレータは、気泡発生器
として知られる装置と連動させて用いられてきた。気泡
発生器は、アキュムレータがその最小容積位置に移動し
(すなわち、アキュムレータがこれ以上インク溜め内の
背圧を低下させることができなくなり)、印字ヘッドが
インク溜めからのインクの射出を続けるにつれて背圧が
上昇し続けるときに、インク溜めに周囲の気泡が進入し
うるようにする。気泡発生器によって供給された気泡
は、インク溜めの背圧が印字ヘッドの故障を発生させる
レベルにまで上昇することを防止する効果を持つ。
【0014】気泡発生器は、一般に、ペンのインク溜め
と周囲の空気の間に流体を流通させる小のオリフィス
を有する。気泡発生器のオリフィスは、気泡発生器のオ
リフィスからのインク漏れを発生させる重力および静圧
力に対抗するように、充分小さくなっており、またイン
クの表面張力は充分大きくなっている。さらに、インク
溜めのインクが、通常、気泡発生器のオリフィスのイン
ク溜め側を覆っているため、周囲の空気は、背圧がオリ
フィスを覆うインク溜めのインクを通って気泡を引き込
むだけのレベルに上昇するまでは、インク溜めに進入す
ることができない。
【0015】気泡発生器を用いる場合の問題の一つは、
ペンがインク溜めのインクがもはやオリフィスを覆わ
ず、周囲の空気の流入が制限されない位置に移動すると
きに発生する。この結果、周囲の空気が無制限に流入す
ることによって背圧がなくなり、それによってインク漏
れと印字ヘッドの誤動作が発生する。
【0016】
【発明の目的】この発明は、ペンがインクがオリフィス
を覆わない位置まで移動する(たとえば反転される)と
き、常に、気泡発生器のオリフィスを効果的にふさぐバ
ルブ装置と、該オリフィスをふさぐ(シールする)方法
とを提供することを目的とする。
【0017】
【発明の概要】このバルブは、オリフィスが通常インク
溜めのインクで覆われ、ペンが直立位置にある、インク
ジェットペンのインク溜め内の気泡発生器のオリフィス
に組み合わせて用いられる。このバルブは、この容器に
結合され、オリフィスの近くに配置されるベースン(b
asin)を有する。このベースンには、インクに対し
て非混和性であり、インクと乳化しないシール液がほぼ
いっぱいに満たされている。このシール液は、ペンが反
転される、あるいは直立位置からかなり傾けられると
き、常にオリフィスをふさぐために十分な表面張力、粘
性、密度あるいはこれらが組合わさった特性を有する。
【0018】このベースンとシール液は、ペンが直立位
置にあるとき、常に周囲の空気と気泡発生器のオリフィ
スの間で流体を流通させるための狭い通気路をなすよう
に構成される。シール液は、ペンが直立位置から傾いた
とき、オリフィスと通気路の両方をふさぐ。
【0019】ペンの向きにかかわりなくシール液が通気
路をふさぐが、通気路から流れ出ないようにシール液を
選択し、通気路を形成する。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
【0021】図1から図4において、この発明のバルブ
20は、従来のインクジェットペン22に結合されてい
る。ペン22は、プラスチック等の材料で形成され、側
壁26、頂部28、基部30からなるインク溜め24を
含む。インク溜め24中のインク31は、ペン22が図
1に示す直立位置にあるとき、常に基部30の上面29
を完全に覆っている。
【0022】印字ヘッド(図示せず)が、ペン22に取
りつけられており、制御信号に応答してインク溜め24
からインク液を射出する。インク溜めのインク31が減
少すると、インクの上面33が基部30に近づく。
【0023】ペン22の基部30は中央開口部32を有
し、これにバルブ20が伸長し、このバルブは基部30
に取り付けられている。バルブ20は、ポリスルフォン
等のプラスチックで形成され、ほぼ円筒状の細長い中空
のベースン34を含んでいる。ベースン34の中間部か
ら外向きにフランジ38が突出している。フランジ38
の周縁は、熱溶着等によって、開口部32の周辺の基部
の下面36に形成された環状の凹部40に固着されてい
る。
【0024】ベースン34のフランジ38の下の部分
は、開放通気スペース42を通って伸長し、ベースン3
4の底部44は、ペン22の側壁26の底部の間に伸長
する底板46に固着されている。底板46には開口部4
8が形成され、通気スペース42と周囲の空気との間に
流体の流通を提供して、通気スペースが周囲気圧にとど
まるようにしている。
【0025】バルブ20のベースン34の頂部50は、
基部30の上面29と共面である外面52を有する。気
泡発生器のオリフィス54は、ベースン34の頂部50
を貫通して伸長し、ペン22のインク溜め24とバルブ
20のベースン34によって形成される内部チャンバー
56との間に流体を流通させる。気泡発生器のオリフィ
ス54の径は、好適には0.20mmから30mmの間
である。
【0026】内部通路60を有する通気管58が、ベー
スン34に取り付けられている。通気管58は、その内
端62がチャンバー56の内部のオリフィス54に近い
ベースン34の頂部50の内面64の直下に位置するよ
うに向けられる。通気管58の外端66は、通気スペー
ス42内に位置する。
【0027】ベースン34のチャンバー56は、シール
液68でほとんど完全に満たされている。以下により詳
細に説明するが、シール液68は、ペン22の向きにか
かわらず、通気管58の通路60から流出することな
く、通路60をふさぐために十分な密度、表面張力、あ
るいは粘性、あるいは密度、表面張力および粘性が組合
わさった特性を有する。
【0028】ペン22は、通常、図1に示す直立位置で
動作する。この直立位置では、シール液68の上面70
は、通気管58の内端62のすぐ下にある。その結果、
通路60は、管58全体を通して完全に開いた状態であ
り、チャンバー56と通気スペース42の間に流体の流
通を提供する。
【0029】インク溜め24内部の背圧が、インク溜め
24内における最大許容背圧に近いレベルにまで上昇す
ると(最大許容レベルは、それを越えると印字ヘッドが
背圧にうちかってインク溜めからインク液を射出するこ
とができないレベル)、背圧は、通路60を介して、チ
ャンバー56内に、さらにはオリフィス54を覆うイン
ク溜めのインク31を通って、インク溜め24内に通気
スペース42からの空気を引き込めるだけの大きさにな
る。気泡がインク溜め24に入ると、背圧は、わずかに
低下して、ペンの性能にとって許容可能なレベルにとど
まる。
【0030】図1および図2において、シール液68
は、ペン22が傾斜してその結果インク溜め24のイン
ク31が流れてベースン34の頂部50の外面52が露
出している(図2)とき、常に、周囲の空気がインク溜
め24に流れ込むことを防止する阻止バルブとして働
く。たとえば、ペン22のインク溜め24にインクが半
分以下しか入っておらず、ペン22が図2に示すように
その側面を下にして傾いている場合、インク溜め24の
インク31は、オリフィス54を覆わない。シール液6
8がない場合、通気スペース42内の周囲の空気が、簡
単に通気管58中の通路60を通ってオリフィス54に
流れ込み、それによってペン22のインク溜め24内の
背圧をなくしてしまう。
【0031】この発明によれば、ペン22が傾くと、バ
ルブベースン34内のシール液68が、ベースン34の
頂部50の内面64に向かって流れ、それによってオリ
フィス54をふさぐ。さらに、シール液68は、通気管
58の内端62を横切って流れ、通路60をふさいで、
周囲の空気が管58を通ってチャンバー56に流入する
のを防止する。つまり、シール液68は、インク溜め2
4への周囲の空気の侵入によってインク溜め24内の背
圧が失われないようにするための二つの機構(すなわ
ち、オリフィス54をふさぐ機構と、通路60をふさぐ
機構)を提供する。
【0032】シール液68は、十分な密度、表面張力、
あるいは粘性、あるいは濃度、表面張力および粘性の組
合わさった特性を有し、この粘性は、シール液68が気
泡発生器のオリフィス54あるいは通気管通路60のい
ずれかからベースンチャンバー56から流れ出ることの
ない粘性である。たとえば、0.51mm以下の通気管
通路60を有するバルブ20に対しては、水銀がシール
液68として十分である。水銀は、通路60をふさぐ
が、ペン22が、通気管58の内端62がシール液68
に浸っているとき通気管58の外端66が通気管58の
内端62より相対的に低くなるような向きになっても、
(水銀が)通路60を通ってベースン34の外に移動す
ることがない(図2および図4参照)。
【0033】シール液68として適当な他の材料は、四
臭化アセチレン、ブロモベンゼン、およびジブロモベン
ゼン等の多臭素化高密度有機物である。これらの材料
は、水銀より低密度であるが、通気路60を通ってシー
ル液68の移動をさけるに十分な表面張力を有する。シ
ール液68として適当な材料としては、さらに、ポリメ
チル1−3,3,3−トリフルオロプロピルシロキサン
等のフルオロアルキルシロキサンがある。また、ペンシ
ルバニア州ブリストルのPetrarch Syste
msが“Halocarbon”の商品名で販売するシ
リカゲル濃縮したクロロフルオロカーボン潤滑剤等のそ
の他の材料もシール液として十分なものと考えられる。
【0034】当業者にはシール液として十分な液体が数
多くあることは明白であろう。一般に、このシール液
は、1.4g/ml以上の密度、あるいは10dyn/
cm以上の表面張力、および2000cp以上の粘度を
有しなければならない。
【0035】シール液68は、ペン22に収容されるイ
ンク31に対して非混和性であり、乳化しない。この特
徴によって、シール液68とインク31の混合物が、気
泡発生器のオリフィス54中、あるいはその近くに形成
されたり、あるいはペン22がかなり長時間にわたって
反転した位置に置かれる場合にはその混合物が通気管通
路60の中、あるいはその近くに形成されるのを防止す
る。このような混合物は、オリフィス54あるいは通路
60の内部に残留し、その結果ペン22が直立位置に戻
ったとき、オリフィス54あるいは通路60に詰まる傾
向がある。このようにオリフィス54が詰まると、オリ
フィス54と通気管58によって提供される背圧の制御
が阻害される。つまり、シール液68の高い密度と非混
和性によってペン22が直立位置に戻るとき、シール液
68がオリフィス54から流れ出るようにしている。
【0036】図3に示すように、ペン22が完全に反転
されるときは、常に、シール液68は、ベースン34の
内面64に向かって移動し、オリフィス54と通路60
をふさぐ。上述の通り、ペン22が反転された状態のと
き、シール液68の高い表面張力あるいは高い密度、あ
るいは高い粘性によって、シール液68がオリフィス5
4を通ってインク溜め28に移動するのを防止する。
【0037】シール液68の表面70は、ペン22が図
1に示す直立位置からわずかでも傾くと、すぐに通路6
0がふさがれるように、通気管58の内端62に近くな
っているのが好適である。これは、インク溜め24のイ
ンク31がほとんどなくなり、ペン22が図4に示すよ
うに傾いている場合に特に有益である。このような場
合、限られた量のインク溜め24のインク31が速く流
れて、ベースン34の頂部50の外面52が現れ、それ
によって気泡発生器のオリフィス54が露出する。しか
し、シール液68と通路60の内端62が上述したよう
な関係になっていれば、インク溜め24のインクが流れ
てオリフィス54が露出する前に、通路60がふさがれ
る。その結果、通気スペース42からの周囲の空気がオ
リフィス54から流入することはない。
【0038】図5〜図7は、この発明にしたがって形成
されたバルブ220の代替実施例を、さまざまな方向で
示すものである。バルブ220はペン222に結合さ
れ、ペン222は、前述のペン22と同様に、側壁22
6、頂部(図示せず)および基部230によって形成さ
れるインク溜め224を有する。ペン222の基部23
0には中央開口部232があり、その下端はバルブ22
0によってほぼふさがれている。
【0039】より詳細には、バルブ220は、ほぼ平坦
な円形の頂部238を有するベースンカバー250を含
む。カバー250の頂部238の周縁は、熱溶着等によ
って、開口部232の周りの基部230の下面に形成さ
れた環状の凹部240に固着されている。一体に形成さ
れたほぼ管状の側壁239が、頂部238から下向きに
伸長して(図5)、底板246が形成された端部の開放
したほぼ円筒状のベースン234をほぼ取り囲むように
なっており、この底板246は、ペン222の側壁22
6の底部に取り付けられている。底板246は基部23
0の下面236との間に通気スペース242を形成し、
この通気スペース242は、底板246に形成された開
口部248を介して周囲の空気に通じている(図6)。
【0040】ベースン234は、カバー250の管状側
壁239によってほぼ取り囲まれているが、その間には
間隔がおかれている。ベースン234の開いた頂部23
5は、カバー頂部238の内面264に近い。面264
とベースン234の間のスペース242は通路260を
形成し、この通路260は、内面264の間を伸長し、
通気スペース242内の周囲の空気に達している。
【0041】前述の気泡発生器のオリフィス54とほぼ
同様に機能する気泡発生器オリフィス254が、カバー
250の頂部238に形成されている。オリフィス25
4は、頂部238の外面252から、頂部238の外面
252と内面264の間の位置まで伸長する。オリフィ
ス254の下端は、カバー250の頂部238の内面2
64に形成されたカウンタボア255に接している。カ
ウンタボア255は、微量のインク237あるいは粘性
のシール液268を捕らえ、ペン222が、以下により
詳細に説明するように、直立位置(図5)と反転位置
(図6)の間を移動するとき、オリフィス254をふさ
ぐ。
【0042】ベースン234には、図1に示す実施例で
説明したシール液68のようなシール液268が入って
いる。シール液268の表面270はオリフィス254
に近く、ペン222が反転したとき(図6)シール液2
68はカウンタボア255に入り、それによってオリフ
ィス254をふさぐ(すなわち、このとき、カバー25
0の外面252は、インク溜め224のインク237に
よって覆われていない)。
【0043】オリフィス254をふさぐと同時に、シー
ル液268は移動して、反転したベースン234の直下
にある領域で通路260をふさぐ。通路260の幅は、
ベースン234の頂部235からカバー250の頂部2
38の内面264までで測定して、0.3mm以下であ
ることが好適である。したがって、シール液268の高
い表面張力がシール液に作用するインク溜め224の背
圧とあいまって、ペン222が反転したとき(図6)、
あるいは図7に示すように傾いたときに、常に、シール
液268が通路260を通って通気スペース242に向
かって流れることを防止する。当業者には、シール液の
高い粘性と通路260の小さな径という組合せによっ
て、インク溜め224へのシール液268の流入が防止
されることが理解されよう。
【0044】オリフィス254の近傍のカウンタボア2
55は、毛細管現象によって微量のインク237もしく
はシール液268を捕らえる。捕らえられたインク23
7もしくはシール液268は、図5の229に示すよう
なメニスカスを形成し、捕らえられたインク233の量
は、カウンタボア255の内部コーナー257の近くで
最大となる。カウンタボア255の直径は、十分な量の
インク237を保持できる大きさ(たとえば、1.22
mm以上)とすることが好適であり、それによってイン
ク溜め224内の通常の動作背圧の影響で、カウンタボ
ア255からインク溜め224に引き出されるインク2
37あるいはシール液268の量が、極く小さくなるよ
うにする。さらに、オリフィス254とカウンタボア2
55は偏心させ、オリフィス254をカウンタボア25
5のコーナー257に近くして、オリフィス254のす
ぐ近くで比較的多量のインク237あるいはシール液2
68が捕らえられるようにし(図5)、以下に説明する
補足的封鎖効果を達成する。
【0045】カウンタボア255中に捕らえられたイン
ク237は、ペン222が直立位置(図5)と反転位置
(図6)の間を移動するとき、高密度のシール液268
の表面にあるインクを引き付ける働きをする。表面エネ
ルギーは、捕らえられたインクとシール液上のインクの
コアレッセンス(coalescence)によって最
小限になるため、一つのインク滴がすぐに形成される。
このインク滴が、すべての通路をふさぎ、メニスカルシ
ールを再形成する。シール液268が高粘性であること
が、この効果を増大させる。
【0046】図7は、ペン222が直立位置から反転位
置に移動するときの、比較的少量のインク溜め224の
インク231を有するペンを示す。ベースン234は、
ペン222が直立位置から(図7に示すよりも)かなり
大きく傾けられるまで、シール液268がオリフィス2
54を完全にふさぐように、移動することのないような
構成になっている。しかし、インク溜め224のインク
231の量が比較的小さい場合、オリフィス254の近
くのカバー250の頂部238の外面252は、オリフ
ィスがシール液268によってふさがれる前に露出する
(図7参照)。しかし、カウンタボア255中に捕らえ
られたインク237は、シール液268がオリフィス2
54と通路260の両方をふさぐ位置(たとえば、直立
位置から90°傾いた位置)に達するまで、薄膜メニス
カスを形成することによってオリフィス254を効果的
にシールする。
【0047】当業者には、この捕らえられたインク23
7はまた、ペン222が反転位置から直立位置に移動す
る際、シール液268とインク溜め224中の液231
のどちらもオリフィス254を覆わないときに、オリフ
ィス254をふさぐ働きをすることが理解されるであろ
う。
【0048】前述したように、カウンタボア255に捕
らえられて薄膜メニスカスを形成する液237は、イン
クとすることができる。シール液268もまた、上述の
薄膜メニスカスを形成するが、粘性が高いため、その形
成はより低速に進行する。
【0049】なお、オリフィス254の一端はインク溜
め224に開口し、他端は通路260に開口しており、
該他端の径は該一端の径より大きく、これら両端は偏心
していてもよい。
【0050】図8は、反転位置にあるこの発明のバルブ
320の代替実施例を示す。図8に示す実施例は、図5
〜図7に示す実施例に対して、ベースン334内にブロ
ッキングボール353をシール液368にほぼ浸された
状態で収容するという変更を加えたものである。カバー
の頂部338は、頂部の内面364に形成した曲面をな
す凹部357を有する。凹部357は、ボール353の
形状と一致する。オリフィス354が、頂部338の外
面352から伸長して、凹部357に接している。
【0051】ボール353はシール液368より大きい
密度を有し、したがってバルブ320が図8に示すよう
に反転するときは、常に、ボール353は凹部357に
入ってオリフィス354をふさぐ。ペン322が直立位
置に戻ると、ブロッキングボール353はペンの底板3
46に向かって下向きに移動し、その結果通路360を
介してインク溜めと通気スペース342の間の流体の流
通が回復する。
【0052】ブロッキングボール353は、ペン322
が直立位置に戻るとき、シール液368中をボールが底
板346に向かうときの速い動きによって、通路360
からシール液368が引き出され、ボールの残した一時
的な空隙に入ることによって、通路360が確実に開
き、前述の流体の流通が再確立されるよう、十分な密度
を持つことが好適である。
【0053】ブロッキングボール353は、好適には、
結合層(bondinglayer)で被覆された高密
度のコアからなる。結合層は、シール液368と結合
し、その結果シール液の薄い膜が常にボール353の周
囲に保持され、オリフィス354の効果的なシールを確
実にする。結合層は、General Electri
c Co.が商品名“TPR178/179”として販
売するもののような、柔軟な樹脂とすることができる。
この樹脂は、メルカプト−プロピル、あるいはアミノ−
プロピル官能基を含むものとすることができる。このよ
うな被覆されたボールは、Petrarch Syst
emsから商品名“PS182”あるいは“PS18
3”として販売されるもののような、ポリフルオロアル
キルシロキサンからなるシール液とともに用いるのが最
も良い。
【0054】結合層で被覆されたボール353は、ペン
322が直立位置に戻るときに、通気路360、オリフ
ィス354および凹部357からシール液368を引き
出すのに有効である。前述したように、ペンのインク溜
めと通気スペース342の間に流体の流通を回復するた
めには、通路360からシール液368を効果的に除去
することが望ましい。
【0055】以上、この発明の原理を実施例と代替実施
例を参照して説明し、図示したが、この発明の構成やそ
の細部には、かかる原理から離れることなく、さらに変
更を加えることができるのは明らかである。したがっ
て、この発明は特許請求の範囲と精神に包含されるあら
ゆる変更とその等価物を含むものである。
【0056】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、インクジェットペンにおいて、周囲気圧が変化した
際に、誤動作等の問題を生ずることなく、インク溜めの
背圧を良好に調整して、インク漏れを効果的に防止する
ことができる。
【0057】また、この発明によれば、上記のペンが直
立位置から外れて傾いたり、あるいは反転したりした際
において、上記の背圧を調整するためのオリフィスをシ
ール液が良好にシールして、ペンからのインク漏れを効
果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のバルブを含むインクジェットペンの
側面図で、ペンが直立位置にある場合を示している。
【図2】図1のバルブとペンを示す図で、該ペンが図示
の位置にあるときのバルブ動作を示している。
【図3】反転位置にあるときの図1のバルブとペンを示
す図である。
【図4】傾いた位置にあるときの図1のバルブとペンを
示す図である。
【図5】この発明のバルブの代替実施例の拡大側面図
で、ペンが直立位置にあるときのバルブを示している。
【図6】反転位置にあるときの図5のバルブを示す図で
ある。
【図7】傾いた位置にあるときの図5のバルブを示す図
である。
【図8】この発明のバルブの他の代替実施例の拡大側面
図で、反転位置にあるときのバルブを示している。
【符号の説明】
20 バルブ 22 インクジェットペン 24 液(インク)溜め 31 第1の液(インク) 32 開口部 34 ベースン 42 開放通気スペース 48 開口部 54 オリフィス 56 チャンバー 58 通気管 60 通路 68 シール液
フロントページの続き (72)発明者 ドナルド イー ウエンゼル アメリカ合衆国オレゴン州アルバニー エヌダブリュ 12番アベニュー 2820 (56)参考文献 米国特許5341160(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/175 B41J 2/05

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の液体を貯留しその内部に背圧を保
    持する液溜めであって、該液溜めが第1の位置にある
    きはいつも該第1の液体でシールされている気泡発生
    リフィスを形成する様構成された液溜め; 前記液溜めの前記気泡発生オリフィスの近傍に結合され
    ているベースン;および前記ベースン内に永久に貯留
    され、前記液溜めが前記第1の位置にあるときに前記
    気泡発生オリフィスから離れているシール液;とを含み
    前記ベースンは前記液溜めが第1の位置から外れて移動
    された後にはシール液が前記気泡発生オリフィスに向か
    って流れ気泡発生オリフィスをシールする様に配置
    されることを特徴とするインクジェットペン用バルブ装
    置。
  2. 【請求項2】 前記気泡発生オリフィスと前記ベースン
    のまわりの周囲の空気との間に延びる流路を規定する通
    気手段を含み、該流路は、液溜め内の背圧が第1の背圧
    より上昇するときはいつも、周囲の空気を気泡発生オリ
    フィスを通して液溜めに導くことを特徴とする請求項1
    記載のバルブ装置。
  3. 【請求項3】 前記液溜めは、前記オリフィスが第1の
    液体によってシールされないように、第1の位置から外
    れて移動可能であり、かつ前記ベースンとシール液は、
    液溜めが第1の位置から外れて移動するときはいつも、
    該シール液が流路をふさぐように配置されることを特徴
    とする請求項2記載のバルブ装置。
  4. 【請求項4】 前記シール液は、10dyn/cm以
    上の表面張力と、1.4g/ml以上の密度を有し、第
    1の液体と非混和性であることを特徴とする請求項1記
    載のバルブ装置。
  5. 【請求項5】 前記通気手段は、ベースン内に内端を有
    し、ベースン外に外端を有するチューブからなることを
    特徴とする請求項2記載のバルブ装置。
  6. 【請求項6】 前記通気手段は、液溜めに連結されベー
    スンの一部を覆うカバーを含み、該カバーは、ベースン
    の覆われた部分から分離してベースンとカバーの間の通
    路を規定することを特徴とする請求項3記載のバルブ装
    置。
  7. 【請求項7】 前記気泡発生オリフィスは、カバーを通
    して広がり、前記液溜めに開口する第1の直径部分と、
    前記通路に開口する第2の直径部分とを有し、第2の直
    径部分の直径は第1の直径部分の直径よりも大きいこと
    を特徴とする請求項6記載のバルブ装置。
  8. 【請求項8】 第1の液体を貯留しその内部に背圧を保
    持する液溜めであって、該液溜めが直立の位置にあると
    きは該第1の液体でシールされている気泡発生オリフィ
    スを形成する様構成されたインクジェットペンの液溜め
    の気泡発生オリフィスのシール方法であって、 液溜めが直立の位置から外れた後、移動して気泡発生
    リフィスをシールするシール液を気泡発生オリフィスの
    直下にオリフィスから離して貯留するステップを含む
    とを特徴とする気泡発生オリフィスのシール方法。
  9. 【請求項9】囲の空気を気泡発生オリフィスを通し
    て液溜めに導く通路を形成するステップ;及び液溜めが
    直立の位置から外れるときはいつも、シール液が移動し
    て通路をふさぐようにシール液を配置するステップを含
    ことを特徴とする請求項8記載の気泡発生オリフィス
    のシール方法。
  10. 【請求項10】ール液がふさがれた通路の外を流れ
    るの防ぐのに充分な表面張力を有するシール液を選択す
    ることを特徴とする請求項9記載の気泡発生オリフィス
    のシール方法。
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