JPH06198904A - サーマルインクジェットプリンタ用のインク圧調整器 - Google Patents

サーマルインクジェットプリンタ用のインク圧調整器

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JPH06198904A
JPH06198904A JP5200489A JP20048993A JPH06198904A JP H06198904 A JPH06198904 A JP H06198904A JP 5200489 A JP5200489 A JP 5200489A JP 20048993 A JP20048993 A JP 20048993A JP H06198904 A JPH06198904 A JP H06198904A
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spring
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pressure regulator
cartridge
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Tofigh Khodapanah
トファイ・コーダパナハ
George T Kaplinsky
ジョージ・ティ・カプリンスカイ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可撓性バッグ中のインクをほぼ完全に使い果
たすことが可能なインクカートリッジを提供すること 【構成】 交換可能または再充填可能なインクカートリ
ッジ用の可撓性を有するインクバッグの内部で使用する
ためのインク圧調整器である。この調整器は、実質的に
直線的な力/偏向特性を有するように構成された弓形バ
ネ60と、充分に平坦な形状に圧縮される一対の側板40,5
0とからなるものであり、印刷によりカートリッジから
インクが使い果たされた後に残留するインクの量を最小
限にするようにしたものである。この調整器は、1つま
たは2つ以上の個別片から製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に高速のコンピュ
ータにより駆動されるインクジェットプリンタ及びプロ
ッタその他の用途のためのインク溜めであって、回路マ
スクのレイアウトのように液体の精密なパターン分配が
要求されるものに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】このよ
うなプリンタにおけるインク溜めは、通常、インクがプ
リントヘッドから漏洩しまたは垂れ落ちることがないよ
うに準大気圧(sub-atmospheric)または負圧下に維持さ
れる。可動プリンタキャリッジ上に搭載される詰め替え
可能なインク溜めカートリッジやプリンタキャリッジ上
に搭載される使い捨て型の交換可能なカートリッジ、ま
た配管接続によりインクをプリントヘッドにポンプ作用
でくみ上げる遠隔式またはオフボード式のインク溜めを
含め、様々なタイプのインク溜めを用いることが可能で
ある。オンボード式の詰め替え可能なまたは使い捨て型
のカートリッジの場合、普通は、ポリマーフォームがイ
ンク溜め内に設けられており、そのフォームの毛細管作
用により、インクがプリントヘッドから漏出するのを防
止するようになっている。この目的のために一般に使用
されるタイプの高分子フォームが非微生物分解型のもの
であることから、以前に使用されたカートリッジが空に
なって廃棄される際に環境上の問題が生じることにな
る。これに加え、インク溜め中に工業用フォームを用い
ることによりインクカートリッジの動作圧力範囲が制限
されることになり、また、このようなフォームは、通
常、プリンタインクと不親和性を有し及び/または有害
な反応をする化学残留物を残すものである。同様に、オ
フボード圧力式インク溜めからプリントヘッドへインク
を搬送するために使用される比較的長い配管は、異なる
プリント圧力範囲に良好に適合するものではない。
【0003】インクジェットプリンタ用の圧縮可能なイ
ンク溜めが、1983年12月20日にSaitoに付与された米国
特許第4,422,084号に開示されている。これは、ポリプ
ロピレンのインクバッグの壁部が互いに離れるように偏
向力を与えるバネにより、前記インクバッグ中に負圧を
維持するものである。
【0004】オンボード圧力式インク溜めカートリッジ
の一例が、David S. Hunt 及び W.Bruce Reid により19
91年6月19日に出願されて本出願人に譲渡された「SPRIN
G-BAG PRINTER INK CARTRIDGE WITH VOLUME INDICATO
R」と題する米国特許出願第07/717,735号に開示されて
いる。この出願に開示のカートリッジは、基本的に、可
撓性を有するインクバッグを収容する矩形のハウジング
と、インクフィルターと、そのフィルターからインクを
受容するプリントヘッドとから構成されている。インク
バッグの内側のバネにより、その可撓性を有する壁部が
互いに離れるように付勢され、これにより、負圧または
準大気圧がインク溜め中に維持される。この圧力は、イ
ンクがプリントヘッドから放出される際に打ち負かされ
る。この種のカートリッジは、その意図された目的には
好適に適合するが、インクバッグの内側における所定体
積の空間がバネによって占有されるが故にインクが必ず
しも完全に使用されるとは限らない、という欠点を有す
る。その出願において認められるように、バネには一対
の隔置された平行な板が本質的に含まれており、これら
がバネにより離れるように付勢される。
【0005】また、関連するものとして、本出願人の米
国特許出願である「COLLAPSIBLE FILM-BAG/FRAME」(HP
Docket No. 191,501)と題する発明、 及び「INK DELIVE
RY SYSTEM」(HP Docket No. 189,045)と題する発明があ
る。これらは、双方とも本出願と同時に出願されたもの
であり、その開示内容は前記引用をもって本明細書に包
含させたものとし、その詳細な説明は省略する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、負圧下に維持
されるべきインク溜めを備えた液体インクカートリッジ
用の圧力調整器を提供するものであり、この調整器は、 a) 前記インク溜めの可動壁部にそれぞれ係合可能な
一対の隔置された側板と、 b) 前記側板間に配置された湾曲部を有すると共に、
前記側板が互いに離れるようにその付勢を行う弓形バネ
とからなるものである。
【0007】更に本発明は、負圧下に維持されるべきイ
ンク溜めを収容する硬質ハウジングと、可撓性を有する
少なくとも一つの壁部を有する前記インク溜めと、その
インク溜めの内部と液体連通したサーマルインクジェッ
トプリントヘッドと、前記インク溜め内のインク圧調整
器とからなるサーマルインクジェットプリンタ用インク
カートリッジを提供するものであり、前記調整器は、 a) 前記インク溜めの前記可撓性を有する壁部にそれ
ぞれ係合可能な一対の隔置されたほぼ平行の平坦な側板
と、 b) 前記側板間に配置され、前記側板が互いに離れる
ように付勢する一対の対向する湾曲部を有する弓形バネ
とからなるものである。
【0008】
【実施例】本発明が用いられた交換可能なインクカート
リッジを図1に示す。このインクカートリッジは、一対
の隔置された被覆板12,14を有する硬質ハウジング10を
備え、前記被覆板12,14は、プラスチック製の周辺壁部1
6の対向側面に対して接着等により貼り付けるように意
図されたものである。カートリッジの突端部13は、(図
1で認められるように)その最低端の壁部にインク噴射
口を有しており、これに電気的に駆動されるプリントヘ
ッド(図示せず)が装着される。
【0009】可撓性を有するインク溜めバッグは、イン
ク溜めの壁部16の内側に周辺端部が接合される一対の薄
膜22,24を備え、圧力調整器30を収容する。この圧力調
整器30は、可撓性を有するインク溜め壁部の薄膜22,24
に係合するように弓形バネ60によって離間方向に付勢さ
れた一対の隔置された平行な板40,50を備える。ハウジ
ング10の突端部13は、インクフィルタ18を備えており、
このインクフィルタ18は、適当なポート手段により可撓
性を有するインク溜めバッグと液体連通状態で配置さ
れ、またプリントヘッドと液体連通したインク出口を有
する。
【0010】圧力調整器の側板40,50は、図2(A)及び
図2(B)に最も良好に示されており、ステンレス鋼等の
金属製の連続的な金属ストリップから別個に切断可能な
ものである。現時点における好適実施例では、各側板
は、隅部が丸められたほぼ矩形の構成のものであり、可
撓性を有するバッグの薄膜の損傷を防止するようになっ
ている。また、図2(A)で認められるように、必要に応
じて、後述する目的のために、各側板の対向する端部に
切欠き42,52を設けることができる。切断及び工作に際
して側板を適切に位置決めするために、各側板部分にイ
ンデクスホール44及びインジケータ46を設けることがで
きる。
【0011】図3(A)及び図3(B)は、個々の弓形バネ
60からなるストリップの異なる実施例を示しており、こ
の弓形バネ60も共通の金属ストリップから好適に切断可
能なものである。各々の弓形バネ60は、一対の隣接した
ダイアモンド形状部分62,64からなり、図3(A)に示す
切断線aa,bbでストリップから切断される。各弓形バネ
の2つの隣接したほぼダイアモンド形状部分間の結合部
は、バネヒンジ66を形成する。好適には、バネヒンジ66
は、その中に矩形の開口部68を有し、これにより、間隔
をおいた一対の平行なヒンジ部分70,72が規定される。
【0012】ヒンジから移動されるダイアモンド形状部
分の一方の端部には、横断スロット74が形成され、前記
ダイアモンド形状部分の他方の遠隔端部では、タブ76が
切断される。このタブ76の寸法は、バネがヒンジ66を中
心として曲げ戻されて一対の湾曲部80,82を形成する
(図4)際にスロット74中で受容されるような寸法であ
る。図3(B)に示すバネの実施例は、図3(A)に示すバ
ネに比べて僅かに幅広い外形を有し(その長さ及び幅は
設計上の選択事項である)、また図示の位置で細長いス
ロット65が設けられている。これらは、バネの最終的な
曲げ特性に対する付加的な制御パラメータを設計者に与
えるものである。
【0013】弓形バネ60は、好適には、スポット溶接ま
たはレーザ溶接により、その湾曲部80,82の頂部におい
て、側板40,50の各々の中央部に対して固着される。該
バネ60は、無応力状態では、図4における実線形状を有
する。調整器がインクカートリッジ内に組み込まれる
と、該調整器は、途中まで圧縮され、カートリッジのハ
ウジング内で予め応力が与えられた状態を最初に有する
ようになる。この事前応力量は、弓形バネが曲げられる
曲率について所望の程度を選択することにより、設計者
によって容易に制御可能なものである。
【0014】インクがインク溜めバッグから引き出され
ると、該バッグの可撓性を有する側壁部22,24と圧力調
整器の側板40,50とが互いに向かって徐々に移動し、こ
れにより、該側板と弓形バネとが、図4に仮想線で示す
途中まで圧縮された位置を有するようになる。インク溜
めからインクが吸い出されてバネ60が更に圧縮される
と、最終的には該バネは本質的に平坦な状態を有するよ
うになる。この場合、2つの側板40,50は互いに垂直方
向で接触するようになる。これは、上側の相互接続され
たスロット74及びタブ76によるバネの端部が、隔置され
た2つの側板40,50の上側端部における互いに対向する
開口部42,52の間を移動するからである。同様に、バネ6
0の下側ヒンジの端部は、2つの対向する側板40,50にお
ける下側の開口部42,52により形成される空間内へと移
動し、これにより、圧力調整器を充分に平坦な形状まで
圧縮させることが可能となる。実際には、該調整器が有
することのできるバネ比は、約25:1から50:1程
度までである。これにより、場合に応じて、インク溜め
が廃棄されたり再充填されたりするのに先立ち、インク
溜め中のほぼ全てのインクを使用することができるよう
に、調整器を充分に圧縮させることが可能になる。
【0015】理想的には、側板40,50及び弓形バネ60の
双方は、ステンレス鋼等の非腐食性のシート金属から作
成される。ある一つの実施例では、バネは厚さ0.15mm(6
mil)のステンレス鋼から構成され、また側板は厚さ0.18
mm(7mil)のType 301のバネ焼入れ(spring tempered)ス
テンレス鋼であって、約1.52×109Pa(220,000psi)の最
小引張強度及び約1.38×109Pa(200,000psi)の最小降伏
強度を有するものから構成される。
【0016】上述のように構成された様々なバネの力/
偏向特性を図8に示す。一般に、圧縮に大きな力を必要
とするバネは、インク溜めバッグ中に高い負力を生成す
る。該バネを圧縮させるための力は、(1)バネの厚
さ、(2)バネの長さ、(3)バネの幅、(4)バネの
曲率の程度、の内の一つ以上を変更することによって容
易に制御することができる。スロット74とタブ76との接
続及び開口部68は、バネの屈曲特性に与える影響を最小
限にするように設計される。
【0017】図8は、それぞれ同じ構成を有する多数の
バネについてのテスト結果をプロットしたものである。
図8は、側板の外側幅が約37mmから6mmになるまでバネ6
0が圧縮される際のバネの偏向と偏向力との間の(線形
的ではなく)曲線的な関係を示すものである。バネが充
分に圧縮される範囲の端部では、バネの最後の数mmを圧
縮するために一層大きな力が必要とされることから、そ
の曲線は実質的に直線化する。しかしながら、動作範囲
内において、バネは約16mmの事前応力がかけられた幅で
装着され、また、約16mmから6mmまでの範囲内でバネを
圧縮するために必要な加えられる力の量が、実際には偏
向の増大と共に減少することが理解されよう。これらの
偏向特性は、主として、バネヒンジ66の新規の構成及び
バネ部分62,64のダイアモンド形状または台形形状の構
成によって達成されるものである。その製造工程では、
バネのストリップはある選択された弓形または曲率まで
曲げられ、その結果として、インクがインク溜めから吸
い出される際にバネを偏向させるために必要な所望量の
力が得られる。圧力調整器は、典型的にはインク溜めの
全容積の約1%の体積しか占有しないので、最終的な結果
として、可撓性バッグからインクがほぼ完全に吸い出さ
れることになる。台形状または実質的にダイアモンド形
状のバネ部分62,64も、実質的には図8に示すバネ特性
を有するものとなる。図4を査閲すれば、バネの全体的
に圧縮された位置において、バネ60の上側端部及び下側
端部が依然として側板40,50の上縁部及び下縁部の僅か
内側に配置されていることがわかる。これにより、バネ
ヒンジ66と互いに結合されたスロット74及びタブ76とが
外側まで突出することはなく、即ち、可撓性バッグの壁
部を損傷しやすい位置まで突出することはない。
【0018】図5及び図6は、圧力調整器の修正実施例
を示すものである。この場合、側板40,50の各々は、そ
の一端だけに切欠き42,52を有している。この切欠き
は、曲げられたバネヒンジ66を有する弓形バネの端部を
受容するように配置され、また、調整器が圧縮される際
にそれに余裕を与えるものである。スロット74及びタブ
76を有する弓形バネの端部を受容するための側板の他端
における切欠きは必須のものではないことが分かった。
その理由は、調整器が完全に圧縮された状態では、その
スロット及びタブは互いに隣接して横たわり、切欠き4
2,52が配置される弓形バネの曲げられた端部ほど多くの
スペースを(図6で見た際の垂直方向に)占めないこと
にある。
【0019】所望であれば、図7に示すように圧力調整
器をステンレス鋼等の単一の金属片から形成することが
できる。この実施例では、個々の圧力調整器は、連続的
な金属ストリップから形成され、切断線a-aで切断する
ことにより提供される。この場合、中央のダイアモンド
形状のバネ部分90,92は、図1及び図3に示す場合のよ
うに曲線状の形状に曲げられ、また矩形の側面部分94,9
6は、側板を形成するよう実質的に平坦のままにされ
る。弓形バネ部分の端部には適当な形状が与えられ、そ
の弓形バネの一端において屈曲ヒンジ98が形成され、ま
たバネ部分90,92の他端には互いに係合可能なタブ100及
びスロット102が形成される。
【0020】ここで説明した圧力調整器は、その製造が
容易なものであり、また、最終的なバネ特性の精密な制
御を失うことなく組み立てることが容易なものである。
当業者であれば容易に理解されるように、好適な実施例
から多くの修正策を生み出すことが可能であり、従っ
て、特許請求の範囲に記載の限定事項にのみにより本発
明の保護範囲が規定されることが意図されている。
【0021】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、可
撓性バッグ中のインクをほぼ完全に使い果たすことが可
能なインクカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】サーマルインクジェットプリンタ用の交換可能
なまたは使い捨て式のインクカートリッジを示す分解斜
視図である。
【図2】(A)及び(B)は、圧力調整器の第1実施例のた
めの個々の側板を形成するよう互いに作用することが意
図された側板からなる連続的な金属ストリップの2つの
実施例を示す平面図である。
【図3】(A)及び(B)は、図2の側板と共に使用する弓
形バネを形成するように切り離されることが意図された
金属片からなる連続的なストリップの2つの実施例を示
す平面図である。
【図4】一対の側板及び弓形バネからなる圧力調整器を
示す側面図である。
【図5】図2のような金属板からなる連続的なストリッ
プの第2実施例を示す平面図である。
【図6】図5の側板を有する修正された圧力調整器を示
す斜視図である。
【図7】隔置された側板及びその間の弓形バネが単一の
金属片からなる圧力調整器を形成するように構成された
連続的な金属ストリップを示す平面図である。
【図8】本発明の教示に従って構成された圧力調整器の
バネの力/偏向特性を示すグラフである。
【符号の説明】
10 硬質ハウジング 22,24 薄膜 30 圧力調整器 40,50 側板 60 弓形バネ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負圧下に維持されるべきインク溜めを備え
    た液体インクカートリッジ用の圧力調整器であって、こ
    の調整器が、 前記インク溜めの可動壁部にそれぞれ係合可能な一対の
    隔置された側板と、 その側板間に配置された湾曲部を有すると共に前記側板
    が互いに離れるようにその付勢を行う弓形バネとからな
    ることを特徴とする、液体インクカートリッジ用の圧力
    調整器。
JP5200489A 1992-08-12 1993-08-12 サーマルインクジェットプリンタ用のインク圧調整器 Pending JPH06198904A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US92881192A 1992-08-12 1992-08-12
US928811 1992-08-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06198904A true JPH06198904A (ja) 1994-07-19

Family

ID=25456808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5200489A Pending JPH06198904A (ja) 1992-08-12 1993-08-12 サーマルインクジェットプリンタ用のインク圧調整器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5541632A (ja)
EP (1) EP0583154B1 (ja)
JP (1) JPH06198904A (ja)
KR (1) KR100225708B1 (ja)
CA (1) CA2093971A1 (ja)
DE (1) DE69314572T2 (ja)
ES (1) ES2107626T3 (ja)

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