JPH02522A - 流体供給装置 - Google Patents

流体供給装置

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JPH02522A
JPH02522A JP63305871A JP30587188A JPH02522A JP H02522 A JPH02522 A JP H02522A JP 63305871 A JP63305871 A JP 63305871A JP 30587188 A JP30587188 A JP 30587188A JP H02522 A JPH02522 A JP H02522A
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fluid
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ブルース・カウジャー
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17513—Inner structure

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  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 インクジェット・ペン （産業上の利用分野） 本発明は一般にインクジェット印刷システムに使用する
インクジェット・ペンに関し、更に詳細にはインク貯蔵
能力が向上していると共にインク供給特性が改善されて
いるこのようなペンに関する。
（従来技術とその問題点） 各種形式のインクジェット・プリンタに使用する使い捨
てペンの製造において、インクジェット印刷の動作中に
インクが満杯から空まで消耗するときペンのプリントヘ
ッドに実質上一定の背圧（または準大気圧）が確実に発
生するように各種の方法が採られてきた。この方法では
、ペンのオリフィス板から放出されたインク滴の大きさ
はインク消耗期間中一定のままであり、しかもこの背圧
のためすリフイスがインクを発射しないときインクがオ
リフィス板から漏れないようになる。熱インクジェット
・ペンのインク貯蔵槽内の背圧を実質的に一定にするこ
のような一つの方法はＲｏｂ−ｅｒｔ　Ｉ、Ｏｗ等に発
行された米国特許第４，５０９゜０６２号に開示されて
いる。
上述のＬｏｗ等の方法は非常に満足で且つ独特な方法で
あることが示されたが、それにもかかわらずこの方法は
インク貯蔵槽内の背圧を内部のインク消耗のある範囲に
わたり実質上一定のままにしておくためには折りたため
る（つぶれる）袋（旧−ａｄｄｅｒ）が必要であり、こ
れに頼っている。折りたためる袋というこの要件には一
定の不利益、特に、体積的に非能率が伴う。これら不利
益は本発明により克服されており、以下の説明から認め
られ、−層良く理解されるであろう。
使い捨てインクジェット・ペンのインク貯蔵槽にインク
を貯え、折りたためる袋を使用しない、更に新しい別の
方法は特開昭６３−８７２４２号に開示されている。こ
の後者の方法では、黒ペンおよび色ペンの双方に対しイ
ンク貯蔵媒体として網状ポリウレタン・フオームを使用
している。ポリウレタン・フオームのような多孔質媒体
にインクを貯えるというこの一層新しい技法は以前の袋
式貯蔵法に関して幾つかの新しい有用な改良を行ってい
る。
しかしながら、ペンの主インク貯蔵槽に多孔質貯蔵媒体
が必要であることからインク貯蔵槽の体積貯蔵効率が限
られる。また、インク消耗期間中背圧をここに開示する
方法のようにほとんど一定にするということはできない
。また、フオームを切断し、掃除するため、フオーム貯
蔵式ペンにとって費用がかなり追加される。
（発明の目的） 多孔質材料または他のインク貯蔵媒体を使用せずに、そ
してそれらに対する貯蔵スペースをペン本体ハウジング
内に必要とせずに、インク貯蔵能力を有するインクジェ
ット・ペンの更に新しイ有用な改良を提供するのが本発
明の目的である。
他の目的はインク貯蔵体積が、フオーム貯蔵をもつ従来
の同様な形式のインクジェット・ペンに対し実質上増大
している改良されたインクジｘ”）ト・ペンを提供する
ことである。
他の目的はそのインク貯蔵体積を、必要ならば、再設計
することにより非常に増大させることができるインクジ
ェット・ペンを提供することである。
インクをフオームに貯蔵すれば貯蔵できるインクの体積
に限度が生じ、これは望ましくない。
他の目的はペンの動作中インクが満杯から空まで消耗さ
れるにつれて所定の広い温度範囲および環境条件にわた
り実質上一定の公称背圧で動作するインクジェット・ペ
ンを提供することである。
他の目的はその背圧のインク流量による影雪度がインク
を７オームに貯蔵するペンより少いインクジェット・ペ
ンを提供することである。
他の目的は動作が確実で構造が丈夫で且つ経済的であり
、機械的に動く部品を使用しないインクジェット・ペン
を提供することである。
他の目的はその中になお貯えられているインクの量を直
接且つ目視的に表示することができるインクジェット・
ペンを提供することである。
（発明の概要） 本発明の上述の目的および他の利点、および新規な特徴
は、一次インク貯蔵槽部、二次インク貯蔵［Ｂ、および
ベリントヘッド支持部をその内部に有するペン本体ハウ
ジングから成るインクジェット・ペンを設けることによ
り達成される。インク通路は上記各部のすべてを接続し
、インクジェット印刷動作中インクを一次インク貯蔵槽
部から二次インク貯蔵槽部とプリントヘッド支持部とへ
通す。多孔質部材がインク通路と二次インク貯蔵槽部お
よびプリントヘッド支持部との間に設置される。プリン
トヘッド部材はプリントヘッド支持部の外表面上に設置
されてインクジェット印刷中多孔質部材からインクを受
取る。インク１ま動作条件（温度と周囲圧力）が変わる
間、多孔質部材を介して一次と二次との貯蔵槽間を前後
に通過する。
これによりインクがプリントヘッド・オリフィスから漏
出するのが防止される。
本発明の上述の概要は図面と下記の詳細な説明から一層
よく理解されよう。
（実施例） さて第１図と第２図とを参照すると、ペン本体ハウジン
グは全般に１０と示してあり、側壁１４、上部カバー板
１６および下部壁１８により区分された主インク貯蔵槽
すなわち上部インク貯蔵槽１２を備えている。土壁すな
わちカバー板１６は上部プラグ部材１７に一体的に結合
されており、その全体がペン本体ｌＯに密封されている
。側壁１４を透明材料で構成すれば、ペン本体１０中の
インク量を目視することができる。
ペンｌＯの下壁１８は内部にインク流路２２を備えてお
り、この流路をここでは「ゲート」と呼称することもあ
る。インクは通路すなわちゲート２２を通過し、次に選
択した多孔質材料２４を通過してから二次貯蔵槽２６か
、これから説明する方法でフィルタ２９によりプリント
ヘッド支持部２８かに入る。二次貯蔵槽すなわち下部貯
蔵槽２６をここでは「集液ため（ｃａｔｃｈｂａｓｉｎ
）　」と呼称することもあり、プリントヘッド支持部２
８は図示のとおり多孔質材料２４と直接接触するように
延びている直立垂直側壁３０を備えている。
多孔質材料２４は望ましくは網状セルローズ・フオーム
であり、第２図に示すようにその右側部分が、突出した
しきい３４に接触するように設置されている。しきい３
４は図示のとおり壁部材１８の底面から二次貯蔵槽すな
わち集液ため２６の中に延長している。このしきい３４
はフオーム材２４との隣接部分を幾らか圧縮し、このた
めその局部的毛管現象が大きくなっている。しかし更に
大きな圧縮、したがって更に大きな毛管現象が、やはり
フオーム材２４の中に延在し垂直壁３０で支持されてい
るフィルタ２９によりフオーム２４の左側部分に生じる
。フオーム２４の側面から側面へのこの差動的（異なっ
た）圧縮がなければ、空気がフオーム材２４を介してフ
ィルタ２９に向かって引出され、ゲート２２からフィル
タ２９までの流路が中断されることになる。
薄膜抵抗（ＴＦＲ）インクジェット・プリントヘッド３
６は図示のとおりペン本体ノ１ウジングの外側下向き面
に取付けられ、フオーム材２４からフィルタ２９を通し
てインクを受取るように動作する。
こうしてインクは中央インク供給通路３８を通過して薄
膜プリントへラド３６に向う。このプリントヘッドはｔ
ｌｅｗｌｅｔ−Ｐａｃｋａｒｄ　ＪｏｕｒｎａｌＳＶＯ
ｌ、３６、Ｎｏ５．１９８５年５月、に幾分詳細に述べ
られているもののような、当業界で一般に知られている
いろいろの形式のうちの一つとすることができる。典型
的には、薄膜抵抗プリントへラド３６はその上に導電性
微量材料（図示せず）を備えており、この材料は複数の
抵抗性発熱体に接続しており、またＴＦＲ基板上の外側
電気接触パッドまで延びている。これら接触パッドは垂
直ハウジング壁１４の外側側壁面の一つに便利に装着す
ることができる形式の、可撓（ＦＬＥＸ）回路またはテ
ープ自動結合（ＴＡＢ）回路（図示せず）に電気的に接
続されている。このようなＴＡＢ回路接続は、たとえば
、Ｇａｒｙ　Ｂ、　Ｈａｎｓｏｎに対して発行された米
国特許第４゜６３５．０７３号に開示されている形式の
でよい。
ＦＬＥＸ回路またはＴＡＢ回路はペン１０がプリンタの
キャリッジ・アセンブリ　（図示せず）に挿入されると
、ＴＦＲプリントヘッドと別の外部駆動回路とを接続さ
せる。
動　　　　　作 プリントヘッド３６が動作（インク滴の発射）すると、
ペン本体ｌＯの中のインク供給装置に吸引力を発生する
。インクはこの吸引力により主供給貯蔵槽１２から、ゲ
ート通路２２の外へ、フオーム２４とフィルタ２９とを
通って、垂直壁３０で画定される直立（貯水）管に引込
まれ、プリントヘッドに入る。
この作用により、ゲート２２の他は密封されている主イ
ンク貯蔵Ｗ！１２の内部の圧力が下がり、従ってしきい
３４と隣接フオーム２４とを横切って圧力差が発生する
。最初の印刷動作が始まると、空気は上述の圧力差のも
とでしきい３４を横切って右から左へ動き、これにより
インクがフオーム材２４としきい：１４との間に存在す
る毛細空間３５から移動する。
ゲート２２に達すると、この空気は集まって気泡となり
、主貯蔵Ｗｉ１２の内部に浮上り、従って貯蔵槽１２の
中の大気圧により低い圧力が部分的に和らげられる。
各気泡の成長は非常に突然であるが、瞬時ではない。気
泡が小さいときは、その浮力が小さく、表面張力が気泡
をフオーム材２４上かゲート２２を形成している固体材
料上かに保持する。しかしながら、泡が連続して成長す
ると気泡にかかるこれらの力の相対的大きさが逆転し、
泡は結局フオーム２１とゲート材とから離れ、主インク
貯蔵［１２の内部に浮上る。
プリントヘッド３６の背圧を所定の範囲内に設定するた
めには、この泡の形成について明確に理解しでいなけれ
ばならない。特に、フオーム材の選択、フオーム清掃プ
ロセス、フオームの局部圧縮、ゲートの形状寸法、ゲー
ト材料、表面仕上、およびインクの表面張力はそれぞれ
部分的にペンの公称背圧を決定する。本発明の好ましい
実施例では、これらの値の幾つかを下表に示し、本発明
を実施するための現在知られている最良の態様を提示し
ている。
表 ＊フオーム材・・・・・・・・・鐘紡スポンジ・ブロッ
ク、等級Ｔ、。
＊フオーム洗浄・・・・・・新鮮な脱イオン水中で２０
回圧縮、開放する。これを２同経 返す（全部で６０回圧縮） ＊フェルト軸内・・・・・・フィルタで５０％のフオー
ム圧　　ゲートで３２％ 縮（フィルタ　　集液ためで０％（フオームのとゲート
との　　右側部分） 平面に垂直な フェルト軸） ＊ゲートの形状・・・・・・長円形スロット、直径０．
１２５寸法　　　　　　インチ×長さ０．３８８インチ
＊ゲートの材料・・・・・・ＡＢＳ ＊ゲートの表面・・・・・・機械加工（約１２８マイク
ロイ仕Ｅ　　　　　　ンチ、ＲＭＳ） ＊ゲートの表面・・・・・・６２ダイン／　ａｍ張カ プリントヘッド３６における背圧は、プリントヘッド３
６の垂直方向位置とゲート２２の垂直位置との高さの差
と、フオーム２４とフィルタ２９とを通るインク流に基
づく微小なヘッド損失とを除けば、ゲート２２の真上の
圧力と実質上同じである。加えて、二次貯蔵槽２６の周
囲空気からゲート２２までのしきい３４を横切っての圧
力差はペン１０の寿命を通じて一定である。プリントヘ
ッド３６が印刷を停止すると、下壁１８に隣接する空気
・インク界面は非常にゆっくりゲート２２から遠ざかっ
てフオーム内部へ後退する。温度変化が無ければ、この
界面は印刷が再開されるまでこの静止位置に留まってい
る。
主インク貯蔵槽１２の内部の温度が上がる（または周囲
圧力が下がる）と、インクはこの温度上昇（圧力変化）
に伴う空気の膨脹によりゲート２２の外へ下向きに押さ
れる。こうなると、本発明によるペンｌＯの設計と構造
とにより、インクが毛細管現象の大きいプリントヘッド
・オリフィスからよきい３４との間の毛細空間３５にイ
ンクが再び充填される。
プリントヘッド３６がこの期間中動作し続けると、二次
貯蔵［２６のインクが枯渇するまで二次貯蔵槽２６から
非常に低い背圧でインクを取り出す。インクが枯渇した
点で主インク貯蔵槽１２からプリントヘッド３６へのイ
ンク流の正常動作が再開する。
代わりに集液ため内にインクが存在しているときにペン
の動作温度が下がる（または周囲圧力が上がる）と、空
気がしきい３４を横切ってそして前述のように気泡を発
生するよりはインクが主インク貯蔵槽１２に戻りやすく
なる。この動作は集液ため内のインクを飽和フオーム内
に持って来るのにはエネルギを必要としないが、空気が
しきいを横切り、そしてインク内に泡を形成するにつれ
てインク界面に別の空気を作り出すにはエネルギを必要
とするからである。従って、ペン１０は高い温度（また
は圧力）の状態が過ぎればそれ自身その正常状態に戻る
。
上述の実施例に対しては本発明の範囲から逸脱すること
なく各種の変形を行うことができる。たとえば、本発明
は、インクジェットペンでの使用に限られるものではな
く、代りに上述のような方法で周囲温度や圧力の変動に
適応させなければならない他の流体配合システムに使用
することができる。従って、このような他の多様な流体
配給システムに対して、滴下体積、小滴散出頻度、およ
び流体貯蔵容量を変更したり、流体粘度などの変化に対
応したりするためにペンおよびＴＦＲプリントヘッドの
成る部分を設計しなおす必要が生ずることもある。
（発明の効果） 以上の説明のように、本発明のインクジェット・ペンは
主（一次）および二次インク貯蔵部とインクジェット・
プリントヘッドとを有し、これらは多孔質インク伝達手
段で連がれる。通常のまたは所定範囲の温度、圧力下に
おいては、インクは主インク貯蔵部からプリントヘッド
に直接通過される。一方前記範囲外の温度、圧力下にお
いては、二次インク貯蔵部から動作するようになり、二
次インク貯蔵部は多孔質インク伝達手段へインクを与え
、またはそこからインクを受取り、よってプリントヘッ
ドへの背圧が実質上一定に維持されるようになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるインクジェット・ペンの分解斜視
図、第２図は第１１！Ｉの線２−２に沿った断面図であ
る。 ｌＯ：ペン本体、　１２：主（一次）インク貯蔵部、１
４：側壁、　　　１６二上部カバー板、１８：下部壁、
　　２２：インク通路、２４：多孔質部材、２６二二次
インク貯蔵部、２８ニブリントヘッド支持部、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一次インク貯蔵部、二次インク貯蔵部およびプリ
    ントヘッド支持部を有するペン本体と、前記一次、二次
    インク貯蔵部およびプリントヘッド支持部を連結して前
    記一次インク貯蔵部から前記二次インク貯蔵部とプリン
    トヘッド支持部とにインクを通過させるインク流路と、
    前記インク流路と前記プリントヘッド支持部および二次
    インク貯蔵部との間に配置された多孔質部とを含むイン
    クジェットペン。
  2. （２）一次流体貯蔵部と前記一次流体貯蔵部に接近配置
    された二次流体貯蔵部と、前記一次、二次流体貯蔵部の
    間、前記一次流体貯蔵部とオリフィス構との間、前記二
    次流体貯蔵部と前記オリフィスとの間に配置された多孔
    質流体伝達手段と、前記多孔質流体伝達手段の一方の側
    と他方の側との間に毛細管左力差を発生させる手段とを
    含み、流体の温度と圧力変化に応じて、前記二次流体貯
    蔵部の中に流体を与え（またはそこから流体を送出させ
    ）および前記流体伝達手段から流体を送出させ （またはそこに流体を与え）するようにした流体供給装
    置。
  3. （３）前記オリフィス板はインクジェット・プリントヘ
    ッドの一部である請求項（２）記載の流体供給装置。
JP63305871A 1987-12-03 1988-12-02 流体供給装置 Expired - Lifetime JP2807704B2 (ja)

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JP (1) JP2807704B2 (ja)
KR (1) KR910007323B1 (ja)
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