JP4695187B2 - インクジェットペンに使用される方法及び装置 - Google Patents

Description

プリント装置によっては、インクジェットペンを使用してイメージを印字媒体にプリントするものがある。こういったインクジェットペンは、インクが切れたときに交換する必要がある。不都合なことに、インクジェットペンの設計によっては、内部にまだいくらかインクが残っていてもプリントのためのインクがなくなるものがある。このインクは本質的に、インクがインクジェットペンのプリントヘッドノズルから漏出しないように保証する等の特定の設計の性質の結果取り残される。

インクジェットペン内部に取り残されるインク量を低減することが有用である。

以下の詳細な説明では添付図面を参照する。

図１Ａは、ペン寿命開始時の従来のインクジェットペン１０２の特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。インクジェットペン１０２はプリント装置１００に動作可能に結合されて、インクを印字媒体（図示せず）に選択的に噴射してそこにイメージを形成するように構成される。この例では、インクジェットペン１０２は、インクリザーバ１０６を形成するか、又は支持する本体１０４を含む。インクリザーバ１０６は、発泡体又は他の同様の毛細管機構、付勢されたバッグ又はダイアフラム、又はインクを保持すると共にインク１０８（インクリザーバ１０６内の領域として示される）がプリントヘッド１１４から漏出しないようにする背圧を提供するように設計される同様のものを含むことができる。インク１０８は、スタンドパイプ１１０を通してプリントヘッド１１４に提供される。この例では、スタンドパイプ１１０はインクジェットカートリッジ１０６からフィルタ１１２により隔てられる。フィルタ１１２は、不要な粒子がプリントヘッドに入らないようにするように構成される。フィルタ１１２はまた、スタンドパイプ１１０内での背圧の保持を助けることもできる。

スタンドパイプ１１０は、フィルタ１１２を通過したインク１０８をプリントヘッド１１４に供給するように構成される。この例では、スタンドパイプ１１０は、インク１０８を、オリフィス板１１６に形成された制御可能な複数のインクジェットノズルに供給する。ここで、スタンドパイプ１１０からのインク１０８は、各ノズル１２０に流体連通するインクチャネル１１８内に入る。スタンドパイプ１１０はまた、この従来のインクジェットペンでは、インクジェットペンの動作中に生成され得るか、且つ／又はスタンドパイプ１１０内に存在し得る空気又は他の気体（本明細書では単に内部空気１２４と呼ぶ）の保管場所としても機能する。

図１Ｂは、ペン寿命終了時の図１の従来のインクジェットペン１０２を示す例示的な図である。示されるように、インクリザーバ１０６内のインク１０８の量は、大幅に低減している。ここでは、背圧があまりに強すぎて、インクリザーバ１０６内に残留しているインク１０８をプリントヘッド１１４の動作によりスタンドパイプ１１０内に引き込むことができない。さらに、背圧により、スタンドパイプ１１０内に残留しているインク１０８をそれ以上、下に引き込むことができず、プリントヘッド１１４はこのインク１０８を使用することができない。その結果として、インクジェットペンは、いくらかのインクがスタンドパイプ内に取り残された状態で、その寿命の終わりに達する。

図２Ａは、本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の初期段階中のスタンドパイプバブラー２０２を有する例示的なインクジェットペン２００の特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。

この例では、インクジェットペン２００は、背圧が閾値レベルに達すると、スタンドパイプバブラー２０２を介して外部空気をスタンドパイプ１１０に入れることにより、ペン寿命の延長段階にわたって動作するように構成される。このようにして、プリントヘッド１１４はスタンドパイプ１１０内の略すべてのインク１０８を使用することができ、ペン寿命の延長段階の終了時にスタンドパイプ１１０に取り残されたままのインクは、もしあったとしてもごくわずかである。

図２Ａに示すように、スタンドパイプバブラー２０２は、スタンドパイプ１１０を外部空気と流体連通させる少なくとも１つの開口を含む。このような開口の位置、形状、及び／又はサイズがインクジェットペンの設計に応じて可変であることを当業者は理解するであろう。

本開示でのインクジェットペンは単一色のペンを示すが、各種方法及び装置が複数のスタンドパイプ、ひいては複数のスタンドパイプバブラーを有するマルチカラーペンに適用可能であることを意図する。

図２Ｂは、ペン寿命の延長段階中の例示的なインクジェットペン２００を示す。示されるように、インクリザーバ２００内のインク１０８の量は大幅に低減している。ここでは、背圧があまりに強すぎて、インクリザーバ２００内に残留しているインク１０８をプリントヘッド１１４の動作によりスタンドパイプ１１０内に引き込むことができない。しかし、外部空気２０４がプリントヘッド１１４の動作によりスタンドパイプバブラー２０２を通してスタンドパイプ１１０内に引き込まれるため、スタンドパイプ１１０に残留しているインク１０８をさらに下に引き込むことができ、プリントヘッド１１４はこのインクを使用することができる。「泡」又は別の状態でスタンドパイプ１１０に入る外部空気２０４が、内部空気１２４と混ざる。その結果として、インクジェットペン２００は、従来のインクジェットペン１０２と比較してその寿命を延長することができる。

図２Ｃに示すように、ペン寿命の延長段階の終了時には、スタンドパイプ１１０内に取り残されたままであるインク１０８は、もしあったとしてもごくわずかである。特定の実施態様では、スタンドパイプバブラー２０２の一部もラビリンス機構（図示せず）を形成するか、又はそれに繋がって、インクジェットペン２００の水蒸気移動比率（ＷＶＴＲ）を低減できることを当業者は理解するであろう。さらに、当該技術分野において既知のように、ラベル等を使用してこのようなラビリンス機構の少なくとも一部を覆ってもよい。

図３Ａは、本発明の特定のさらなる実施態様による、ペン寿命の初期段階中のスタンドパイプバブラーを有する別の例示的なインクジェットペン３００の特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。

この例では、インクジェットペン３００は、破壊機構３０２が破られるか、又は作用を受けると、スタンドパイプバブラー２０２を介して外部空気をスタンドパイプ１１０に入れることができることにより、ペン寿命の延長段階にわたって動作するように構成される。

図３Ａでは、破壊機構３０２が、スタンドパイプ１１０と流体連通するスタンドパイプバブラー２０２の開口を密閉してシールする。このシールは、スタンドパイプ１１０への外部空気の侵入を防ぐ。

図３Ｂは、ペン寿命の初期段階の終了時の例示的なインクジェットペン３００を示す。示されるように、インクリザーバ３００内のインク１０８の量は、大幅に低減している。ここでは、背圧があまりに強すぎて、インクリザーバ３００内に残留しているインク１０８をプリントヘッド１１４の動作によりスタンドパイプ１１０内に引き込むことができない。同様に、スタンドパイプ１１０内に残留しているインク１０８もそれ以上、下に引き込むことはできず、プリントヘッド１１４はこのインクを使用することができない。

スタンドパイプ１１０内のインクをさらに下に引き込ませ、プリントヘッド１１４が使えるようにするために、破壊装置３０４を利用して、破壊機構３０２を破るか、又はそれに作用を及ぼす。この例では、破壊装置３０４は、破壊機構３０２を永久的に穿孔するように構成される。破壊装置３０４は、ユーザ操作されてもよく、及び／又はプリント装置１００内に含まれてプリント装置１００により操作されてもよい。

特定の他の実施態様では、破壊機構３０２は、ユーザ又はプリント装置が取り外すか、又は変更する（たとえば、穿孔する）してスタンドパイプバブラーを開封するラベル又は接着テープ等のセクションを含むことができる。特定の実施態様では、破壊機構３０２の効率をさらに最大化するために、選択された材料を、制御された様式で落下してスタンドパイプを開封するように設計できることを当業者は理解するであろう。

特定の実施態様では、破壊装置３０４は、破壊機構３０２を一時的にのみ開いて、外部空気をスタンドパイプ１１０に流入させることができる。

図３Ｃは、プリントヘッド１１４の動作により、外部空気２０４がスタンドパイプ１１０内に引き込まれる、ペン寿命の延長段階中の例示的なインクジェットペン３００を示す。変更されている破壊機構３０２が、シールとして機能していないため、外部空気２０４がスタンドパイプ１１０に流入することができる。その結果として、従来のインクジェットペン１０２と比較して、インクジェットペン３００の寿命を延長することができる。

図３Ｄに示すように、ペン寿命の延長段階の終了時では、スタンドパイプ１１０に取り残されたままであるインク１０８は、もしあったとしてもごくわずかである。

図４Ａは、本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の初期段階中のスタンドパイプバブラー４０４を有するさらに別の例示的なインクジェットペン４００の特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。

示されるように、インクジェットペン４００は、スタンドパイプバブラー４０４を有するオリフィス板４０２を備える。この例では、スタンドパイプバブラー４０４は、スタンドパイプ１１０を外部空気２０４に流体連通する少なくとも１つの開口を備える。

このようなスタンドパイプの開口及び／又はスタンドパイプバブラーの例示的な各種実施形態に関連する任意の他の特徴の位置、形状、及び／又はサイズが、インクジェットペンの設計、インク（複数可）等に応じて変化することを当業者は理解するであろう。

インクジェットペン４００は、背圧が閾値レベルに達すると、スタンドパイプバブラー４０４を介して外部空気２０４をスタンドパイプ１１０に入れることにより、ペン寿命の延長段階にわたって動作するように構成される。このようにして、プリントヘッド１１４は、スタンドパイプ１１０内のインク１０８のほとんどすべてを使用することができ、ペン寿命の延長段階の終了時にスタンドパイプ１１０内に取り残されたままのインクは、もしあったとしてもごくわずかである。

図４Ｂは、ペン寿命の延長段階中の例示的なインクジェットペン４００を示す。示されるように、インクリザーバ４００内のインク１０８の量は、大幅に低減している。ここでは、背圧があまりに強すぎて、インクリザーバ２００内に残留しているインク１０８をプリントヘッド１１４の動作によりスタンドパイプ１１０内に引き込むことができない。しかし、外部空気２０４がプリントヘッド１１４の動作によりスタンドパイプバブラー４０４を通してスタンドパイプ１１０内に引き込まれるため、スタンドパイプ１１０に残留しているインク１０８をさらに下に引き込むことができ、プリントヘッド１１４はこのインクを使用することができる。その結果として、インクジェットペン４００は、従来のインクジェットペン１０２と比較してその寿命を延長することができる。

図４Ｃに示すように、ペン寿命の延長段階の終了時では、スタンドパイプ１１０内に取り残されたままであるインク１０８は、もしあったとしてもごくわずかである。

図５は、本発明の特定の実施態様によるスタンドパイプバブラーの開口５０２を有する例示的なインクジェットペンオリフィス板５００を示す例示的な図である。

示されるように、例示的なオリフィス板５００は、２列に配置された複数のノズル１２０を形成する。破線で示されるように、オリフィス板５０２内で、各ノズルは流体連通してインクチャネル１１８からインクを引き出す。スタンドパイプバブラーの開口５０２もインクチャネル１１８と流体連通する。

本明細書において提示した図は等比率で描かれておらず、いくつかの例示的な方法及び装置の特定の特徴及び態様を示すために描かれていることに留意する。

スタンドパイプバブラーの開口の位置、形状、及び／又はサイズは特定のペンの設計によって決まることを当業者は理解するであろう。

図６は、本発明の特定の実施態様によるスタンドパイプバブラーを有する例示的なインクジェットペンの、背圧と送出されるインク量とを示すグラフ６００である。

グラフ６００のｘ軸は、プリントヘッドにより送出されるインク量を表し、ｙ軸はインクリザーバにより提供される背圧を表す。線６０２は、これら２つのパラメータ間の関係を示す。示されるように、背圧は、送出されるインク量が増大するにつれて増大する傾向がある。

図１の従来のインクジェットペン１０２は、通常、最大で送出インク量Ｖ１まで送出し、このポイントで、背圧によりインクが送出されなくなり、インクがスタンドパイプ１１０内に取り残されるため、ペンの寿命は本質的に終わる。Ｖ１後にさらにいくらかのインクをインクリザーバから引き出し得るが、この追加量は、通常、許容できるプリント結果をサポートするにはあまりに低すぎることが認められる。逆に、スタンドパイプバブラーを備える図２〜図４の例示的なインクジェットペンは、ペン寿命の初期段階６０４に加えてペン寿命の延長段階６０６を通して動作し、それにより、より大きな送出インク量Ｖ２になる。示されるように、背圧が閾値レベルＴＬに達すると、このようなインクジェットペン内のスタンドパイプバブラー（複数可）は、外部空気２０４をスタンドパイプ１１０に流入させる。インクジェットペンが破壊機構３０２又は他の同様の選択的に操作される開口を備える場合、背圧が閾値レベルＴＬに達した時点で、又はその時点の前後で破壊機構を破るか、又はそれに作用することができる。

図２〜図４の例示的なインクジェットペンはペン寿命の延長段階６０６で動作し、この一方でプリントに使用されるすべてとは言えないが大半のインクがスタンドパイプから引き出される。しかし、いくつかの実施態様では、ペン寿命の延長段階６０６で動作している間に、いくらかのインクをさらにインクリザーバからスタンドパイプに引き込むことができる。

上記開示を構造的特徴／機能的特徴及び／又は方法論的動作に固有の言葉で説明したが、添付の特許請求の範囲は説明した特定の特徴又は動作に限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴及び動作は、本開示を実施する例示的な形態である。

ペンの寿命開始時の従来のインクジェットペンの特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。 ペン寿命終了時の図１の従来のインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の初期段階中のスタンドパイプパブラーを有する例示的なインクジェットペンの特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の延長段階中の図２Ａの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命終了時の図２Ａの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の初期段間中のスタンドパイプバブラーを有する別の例示的なインクジェットペンの特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の初期段階の終了時の図３Ａの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の延長段階中の図３Ａの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命終了時の図３Ｃの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の初期段階中のスタンドパイプバブラーを有するさらに別の例示的なインクジェットペンの特定の特徴を断面図で示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の延長段階中の図４Ａの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、ペン寿命の終了時の図４Ａの例示的なインクジェットペンを示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、スタンドパイプバブラーの開口を有する例示的なインクジェットペンのオリフィス板を示す例示的な図である。 本発明の特定の実施態様による、スタンドパイプバブラーを有する例示的なインクジェットペンの、背圧と送出されるインク量との関係を示すグラフである。

Claims (9)

1. インクリザーバと、
   前記インクリザーバと一体に形成され、前記インクリザーバからのインクをプリントヘッドに通す立て管と、
   前記インクリザーバと前記立て管とを隔て、前記インクが通過し、前記立て管内での背圧の保持を助けるフィルタと、
   開口とを備え、
   前記開口は、外部空気を前記立て管に入れるように構成されることを特徴とするインクジェットペン。
2. 前記開口は、前記立て管の側面を貫通することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットペン。
3. 前記開口は、前記立て管内の背圧が閾値レベルに達したときに、外部空気が前記立て管に入れるように構成されることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットペン。
4. 前記開口は破壊機構で密閉され、
   前記破壊機構は、破られるまで前記開口を密閉してシールすることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットペン。
5. 前記破壊機構は、一度破られると永久的に破られたままであることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットペン。
6. 前記破壊機構は選択的に破られることが可能であることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットペン。
7. 前記立て管の少なくとも一部を形成する本体と、
   前記立て管に流体連通する前記プリントヘッドであって、複数のインクジェットノズル及び前記開口の少なくとも一部を画定するオリフィス板を含む、前記プリントヘッドとをさらに備え、
   前記開口は、前記オリフィス板内に延び、前記開口は、前記オリフィス板及び前記プリントヘッドを通して外部空気を前記立て管に入れるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットペン。
8. 前記開口は、前記立て管内の背圧が閾値レベルに達したときに、外部空気を前記立て管に入れるように構成されることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットペン。
9. インクリザーバと、
   前記インクリザーバと一体に形成され、前記インクリザーバからのインクをプリントヘッドに通す立て管と、
   前記インクリザーバと前記立て管とを隔て、前記インクが通過し、前記立て管内での背圧の保持を助けるフィルタと、
   前記プリントヘッドに含まれ、インクジェットペンで使用するためのオリフィス板とを備え、
   前記オリフィス板は、複数のインクジェットノズルと、空気を前記オリフィス板及び前記立て管に通すように構成される少なくとも１つの開口とを画定することを特徴とするインクジェットペン。

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