JPH071743A - 負圧インク供給システム - Google Patents

負圧インク供給システム

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JPH071743A
JPH071743A JP5326924A JP32692493A JPH071743A JP H071743 A JPH071743 A JP H071743A JP 5326924 A JP5326924 A JP 5326924A JP 32692493 A JP32692493 A JP 32692493A JP H071743 A JPH071743 A JP H071743A
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JP
Japan
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ink
cartridge
ink reservoir
flexible
bag
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Pending
Application number
JP5326924A
Other languages
English (en)
Inventor
George T Kaplinsky
ジョージ・ティ・カプリンスカイ
David W Swanson
デイヴィッド・ダブリュ・スワンソン
James E Clark
ジェイムズ・イー・クラーク
Tofigh Khodapanah
トフィー・コダパナー
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い容積効率を有するプリントカートリッジ
を提供すること 【構成】 外部ケーシング部材と、非弾性で可撓性の壁
部により形成された内部折り畳み可能インク溜めと、イ
ンクの格納及び供給時に負圧を生成するための前記イン
ク溜め内の内部バネ手段とを有する、インクジェットプ
リントカートリッジ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、サーマルインクジェッ
ト（TIJ）プリンタに関し、特にそのプリンタで用いら
れるペンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】TIJプリンタは、一般に、TIJプリントヘ
ッドに接続されたインク溜めを有するTIJ ペンを備え
る。ある種のペンは、インク溜めに配設されたポリマー
フォームを有し、このフォームの毛細管作用によりプリ
ントヘッドからのインクの漏出を防止するようになって
いる。かかるフォーム式ペンには、通気供給システムが
設けられており、このシステムでは、別個の通気開口部
を介して空気がインク溜めに入り、インク溜めからプリ
ントヘッドを介して供給されるインクを交換する。
【０００３】別の種類のTJIプリンタが備えるインク溜
めは、通常は大気圧より低い圧力あるいは負圧下に維持
され、プリントヘッドからのインクの漏出を防止するよ
うになっている。様々な種類のインク溜めを使用可能で
あり、例えば、可動式プリンタキャリッジに取り付けら
れる再充填可能なインク溜めや、プリンタキャリッジに
取り付けられる使い捨て式の交換可能カートリッジや、
配管によりプリンタキャリッジ上のプリントヘッドにイ
ンクを送るようにした遠隔式あるいはオフボード式イン
ク溜め等を使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】手持式インクジェット
プリンタ用の折畳式インク溜めが、Saito氏の米国特許
4,422,084号（1983年12月20日発行）に開示されてい
る。各種バネによりポリプロピレン製のインクバッグ中
に負圧が維持され、前記バネは、前記バッグの壁を互い
に離すように前記バッグを付勢する。そのバネは、イン
クバッグ内部あるいは外部に取り付け可能であるが、バ
ネ圧の調整構造により、インクバッグがほぼ完全に空に
なることはなく、また、そのバッグ自体は、プリンタキ
ャリッジには搭載されない。
【０００５】外部のバネあるいはエラストマー・ブラダ
（袋）を用いて一定の負圧を達成する別のインク溜め
が、米国特許4,509,062号（1985年4月2日発行）に開示
されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、TIJプリンタ
／プロッタ、ファクシミリ装置等のプリント装置で用い
られるカートリッジに組み込まれる改良された負圧式イ
ンク溜めを提供する。本発明の独創的な特徴により多数
の利点が提供される。カートリッジ自体は、１方向には
比較的薄く、かかる薄い寸法を生かしてプリンタ／プロ
ッタの占有面積／空間を小さくするようにプリンタ／プ
ロッタ上に様々な方向で取り付けることができるもので
ある。インク供給システムは簡単で効率的である。イン
クは、フレーム上の相容性プラスチック材料に対して熱
接合その他の適当な技術で取り付けられた２片の対向配
置された薄い可撓性の非弾性プラスチック状材料により
形成されたほぼ気密なインク溜め内に保持される。この
インク溜め中の圧力調整器は、プリントヘッドからのイ
ンク漏出を防止するのに必要な負圧を提供するためのバ
ネ付勢された２つのピストンを有するものである。フレ
ームは、好適には２つの異なるプラスチック材料で構成
される。１つの材料は、外面を形成し、構造的支持を提
供する、エンジニアリングプラスチック製のものであ
り、第２の材料は、インクの流路を提供し、バッグ材料
への熱を用いた取り付けに適するものである。そのフレ
ームに取り付けられた高強度の金属製の側方カバーは、
内部のインク溜め用の保護カバーを提供すると共にカー
トリッジに剛性を与える外部ケーシングを形成するもの
である。小型で高強度の外部ケーシングの内部の上述の
バネ／バッグ式インク溜め構造により、高い容積効率
（ペンの外部体積と比較した供給可能なインクの体積）
が達成される。
【０００７】カートリッジ中の様々な主なインク溜め構
成要素は、互いに同一軸に沿って、その全てが取付可能
であり、これにより、バネアセンブリ、バッグ壁、フィ
ルタ及び側方カバーを含むカートリッジの製造及び組立
てが容易になる。バネアセンブリは、バネ板、保護カバ
ー、及び弓形(bowed)バネを含み、またそれらは取り付
けのために共通軸に沿って１つに組立可能なものであ
る。
【０００８】
【実施例】図面は、一対の隔置されたカバー板12,14を
有する剛性の外部ハウジング10を備えた交換可能なイン
クカートリッジを示すものである。前記カバー板12,14
は、プラスチック周壁部16の対向側部に対して、熱接合
または接着により、また好適にはかみあいタブを介した
圧入により固定されるよう意図されたものである。カー
トリッジの突出部13は、その最下端の壁部にインク排出
用開口部19（図１参照）を有し、これに対して、電気的
に駆動されるプリントヘッド（図示せず）が取り付けら
れる。
【０００９】比較的剛性の内部プラスチックフレーム20
と、そのフレーム20に取り付けられ、少なくとも一方が
プラスチック等の可撓性の薄膜である、一対のインクバ
ッグ側壁22,24とを備えた内部折畳式インク溜め構造体2
5が、外部ハウジング10中に取り付けられている。好適
には、内部フレーム20は、２段階射出成型処理により外
側ハウジング10と共に成型される。内部フレーム20は、
ハウジング10のプラスチックより柔軟で低融点のプラス
チックから形成され、バッグ壁22,24を熱接合できるよ
うになっている。また代替的に、内部フレーム20は、ハ
ウジング10への取り付けを容易にするために多少の可撓
性を持たせて別途構成することも可能なものであるが、
そのフレーム20は、以下で説明する可撓性のインクバッ
グ薄膜に比較して剛性を有するものとなる。
【００１０】内部フレーム20は、一対の対向する側縁部
21を有し、これに対して、可撓性のプラスチック製イン
クバッグ薄膜22,24がその周縁部で熱溶着等によりそれ
ぞれ結合されて、インク溜め構造体25が形成される。こ
のインク溜め構造体25は圧力調整器30を含み、その圧力
調整器30は好適には、可撓性薄膜22,24へ向かって弓形
バネ60により離間方向に付勢された一対の隔置されたほ
ぼ平行な金属製の側板40,50からなるものである。次い
で、内部フレーム20と薄膜22,24と圧力調整器30とを含
む組立後のインク溜め構造体25は、カートリッジの周壁
部16の内側に取り付けられ、次いで側壁部12,14が、カ
ートリッジハウジングの周壁部16に取り付けられる。ハ
ウジング10の突出部13はまた、可撓性のインクバッグに
液体連通状態で配設されたインクフィルタ18を備えてい
る。このフィルタ18は、インク溜め構造体の内部に取り
付けることが可能であり、また、インク溜めからフィル
タ18への液体連通を確実にするためにポート及びシール
に関して多少の改造を行うことにより、インク溜め構造
体の外部であって外部ハウジング10の内部に配設するこ
とが可能である。ハウジングの周壁部16の最下部にはイ
ンク排出開口部19が設けられ（図１参照）、これを介し
てインクがフィルタ18からプリントヘッド（図示せず）
へと下方に排出される。
【００１１】圧力調整器の側板40,50は、ステンレス鋼
等の金属からなる連続的な金属ストリップから個々に切
り出すことができ、それぞれの板はほぼ矩形の形状を有
し、その隅部は、可撓性バッグ薄膜の損傷を最小限にす
るために丸められている。
【００１２】好適には、弓形バネ60も、ステンレス鋼等
の共通の金属ストリップから切り出すことができる。
【００１３】弓形バネ60は、好適には、スポット溶接ま
たはレーザ溶接で、その各湾曲部の頂点で各側板40,50
の中央に固定される。
【００１４】次いで、必要であれば、一方の表面上にア
クリル接着剤を有する薄くて丈夫なポリエチレンカバー
層41,51という形態のエッジガードを、側板40,50のそれ
ぞれの外面に加圧接着することができる。カバー層41,5
1はそれぞれ、側板40,50より少し大きく形成されてお
り、カバー層の約1.2ミリメートルのマージン幅が金属
板40,50の各縁部を超えて伸びて、それらの縁部が比較
的脆弱なプラスチックバッグ壁の薄膜22,24に接触する
のを防止するようになっている。
【００１５】圧力調整器30は、フレーム20の中央に配置
され、次いでハウジング10と２つの可撓性のプラスチッ
クインクバッグ側壁即ち薄膜22,24が、その周縁部で内
部プラスチックフレーム20の側縁部21に熱接合またはセ
メント接着される。この際、調整器及びカバー層41,51
が、常に可撓性薄膜壁22,24の間でフレーム20内の中央
位置を維持するよう注意する。次いでバッグ壁22,24
は、好適には薄膜バッグ壁22,24を図１の破線Bで示す領
域中でカバー層41,51に熱接合することによって、圧力
調整器30に固定される。この熱接合の主な目的は、圧力
調整器30の相対的な移動を防止し、また金属製側板40,5
0が比較的脆弱な薄膜バッグ壁22,24に直接接触してその
側板の縁部が薄膜を切ったり穴を開けたりするのを防止
することである。保護用のカバー層を設けなかった場合
には、バッグ壁は、熱接合や適当な接着剤を用いて圧力
調整器に直接接合することができる。いずれの構成方法
によっても、薄膜壁22,24に接触するインクの面積が縮
小され、これにより薄膜を介したインクからの水分の移
動が最小限になる。かかる移動は、時間の経過につれて
インクの品質を劣化させるものであり、この問題は、上
述のようにして最小限に抑えられる。一実施例では、熱
接合される破線領域の寸法は約8mm×29mmであり、この
熱接合領域は側板40,50の中央に配置される。別の実施
例では、調整器の側板とバッグ側壁は、最初は互いに可
動接触するよう組み立てられる。その後、加熱されたプ
ラテンを瞬間的にその薄膜に接触させて、その薄膜を側
板に溶着する。その溶着品質を向上させるためには、フ
レーム内部に多少の真空を形成する必要がある。
【００１６】インクがインク溜めバッグから引き出され
る際に、インクバッグの可撓性の側壁22,24と圧力調整
器の側板40,50とが、互いに接近するよう徐々に移動
し、この移動は、バネがほぼ平坦な形状になり、２つの
側板40,50が互いにほぼ接触するようになって、バッグ
中のインクがほぼ完全に空になるまで行われる。
【００１７】上記の好適実施例はその様々な変更が可能
なものであり、したがって、本発明の保護範囲は特許請
求の範囲の記載のみにより規定されることを意図したも
のであるということは、当業者には容易に理解されよ
う。例えば、カバー層41,51は場合によっては不要であ
り、２つの可撓性の薄膜壁の代わりに単一の可撓性の薄
膜壁を有するインクバッグを構成することも可能であ
る。この場合には、圧力調整器は、バネによりその単一
の可撓性の薄膜バッグ壁に係合するように付勢される単
一の側板しか必要としない。
【００１８】したがって、本発明は、調整器が、確実に
中央に位置決めされ、好適には２つの側板40,50の外面
を覆う縁部防護層にバッグ壁を熱接合することにより、
可撓性薄膜バッグ壁の間の適切な位置に常に保持される
ようにする、接着技術を提供するものである、というこ
とが以上の説明から分かる。
【００１９】かかる本発明の好適実施例では、側板の外
面に接合された丈夫なプラスチック層という形態の保護
用の縁部防護体によって、薄いバッグ壁の調整器による
不慮の破損が防止される。その保護層は、側板の縁部を
超えてそれぞれ延び、側板の縁部がバッグ壁に直接接触
するのを防止するようになっている。図２は、複合フレ
ーム構造16,20及び一対の側方カバー12,14を備えた外部
ペンケースを含む、本発明を実施した一部組み立てられ
たインクカートリッジを示すものである。このフレーム
構造は、インク溜め用の開放領域315を規定する。この
カートリッジの１つの隅にペン突出部13が形成され、そ
の突出部13の一端21にプリントヘッド17が取り付けられ
る。TIJプリントヘッドは、当業界で周知のものであ
り、そのプリントヘッド面内には複数のオリフィスノズ
ルが設けられている。本実施例では、そのノズルは、プ
リントヘッド面にほぼ直交する方向にインク滴を射出す
る。
【００２０】圧力調整器30は、内周フレーム20の開放領
域315における中央に位置決めされ、２つの可撓性のイ
ンク溜め側壁22,24が、その周縁部において内周フレー
ム20の外縁壁21に熱接合またはセメント接着され、その
際、調整器が可撓性側壁の間で内周フレーム内の中央に
常に維持されるように注意する。次いでインク溜めの側
壁を、好適には符号144で示す領域で熱接合することに
より、側板に固定することができる。この熱シーリング
の主な目的は、圧力調整器30と可撓性側壁との相対移動
を防止し、また金属側板40,50が比較的脆弱なインク溜
め側壁に直接接触するのを防止して、側板の端部が側壁
を切ったり穴を開けたりするのを防止することである。
図６に最も良好に示されているように、各カバー板146
は、かみ合いタブ148及びスロット149を介して外周フレ
ームに据え付けられる。
【００２１】インク溜め側壁に用いられる材料は、可撓
性で、比較的穴が開きにくく、水分を通さず、またイン
ク溜めからのインクの漏出や移動を防止するために収容
されているインクに対して相容性的及び非反応性であ
り、また空気、ほこり、液体等の外部の汚染物質を通さ
ないものであるべきである。
【００２２】このインク溜めは、ポート122を介してイ
ンクが充填されるものであり、そのポートは、後で輸送
用に栓で塞がれる。プリントヘッド上のオリフィスを介
してインクを発射するのに必要な手段は、当業界で周知
のものであり、バネ式インク溜めを漸進的に収縮させる
ものであり、そのインク溜め中のインクの体積が減少す
るにつれてその側壁が両方とも内部に収縮するようにな
っている。
【００２３】図４、図５及び図６において、外周フレー
ムは、厚さが縮小された溝15の反対側に一対の隔置され
た平行なスロット10a,10bを備えている。カバー板は、
スロット10a,10bと位置合わせされた中央に配置された
別のスロット（図示せず）をそれぞれ備えている。これ
らは、対向するインク溜め側壁24,22にセメント接着あ
るいは熱接合によりシールされるインクレベル指示スト
リップ113,114のための通路をそれぞれ提供するもので
ある。結合領域を図４に領域142,144として示す。固定
のぞき窓125を有する窓装置124は、前記の厚さが縮小さ
れた溝15上にそれに位置合わせして配置されており、指
示ストリップ113,114の移動用の通路を提供するように
なっている。
【００２４】図７の概略図は、インク溜めからインクが
消費される間にバネにより加えられる負圧の範囲を最適
化するために、カートリッジ内でバネアセンブリに予荷
重が加えられる態様を示すものである。バネに実際に要
求される負圧は、ノズルオリフィスの構造、カートリッ
ジの形状（カートリッジの厚みによって決まるインク溜
めの外部への延長限度を含む）、及びキャリッジのプリ
ント位置に取り付けられた際のカートリッジの水平／垂
直方向によって決まるインク溜め中の静止インク上端位
置といった様々な要因に基づくものである。この点で、
入口穴122を介してインクがインク溜めに供給される際
にインク溜めの可撓性の壁に加えられるバネ力は、カー
トリッジの保管時、キャリッジへのカートリッジの設置
時、あるいはキャリッジ上での動作中に、プリントヘッ
ドからのインクの漏出等のあらゆるインク漏れを防止す
るために十分な背圧（即ち負圧）を提供するように較正
されなければならない。したがって、図７の中央の「事
前装填」に最もよく示されているように、可撓性の壁
は、充填動作が完了した後に、ケーシングのカバー板あ
るいは剛性フレーム部材に接触してはならない。
【００２５】図９は直立位置で取り付けられたカートリ
ッジを組み込んだTIJプリンタの好適実施例を示すもの
であり、そのカートリッジは、その最長寸法がZ軸、中
間寸法がY軸、最小寸法がX軸に沿っている。このプリン
タは、シート紙等のプリント媒体236を支持するプラテ
ン234を含む様々な要素を支持するハウジング232を備え
ている。このプリンタは、ペン250からプリント媒体上
にインクを射出するために支持シャフト240に沿って駆
動されるペンキャリッジ238を備えている。当業界で周
知のように、このプリンタは更に、媒体を媒体搬送軸に
沿ってY方向（矢印242）に搬送して、走査軸244に沿っ
てキャリッジ238により遂行される後続の連続的な横断
区画に関して媒体を位置決めするための媒体送り機構
（図示せず）を備える。本発明の一態様によれば、キャ
リッジ238は、複数の薄いペン250を保持し、そのペンの
薄さのためキャリッジ移動のX方向244に沿って比較的薄
いものとなっている。その結果、プリンタ230の幅もま
た従来設計と比べて小さくすることができる。更に、ペ
ンの奥行き寸法はその高さ寸法より小さく、これにより
ペンの占有面積を最小限にすると共に大容量のペンを提
供することができる。これは、プリンタの占有面積を更
に小さくすることを可能にする。
【００２６】好適実施例では、キャリッジ238は、例え
ば黒、シアン、マゼンタ及び黄色といった異なる色の４
つのペンを保持するように構成された区画を有する。こ
れらのペンは緊密に詰めた配置状態で固定され、また新
しいペンに交換するためにキャリッジから選択的に取り
外すことができる（図８参照）。これらのペンのプリン
トヘッドは、プリント媒体に面したペンの前記区画にお
ける開口を介して露出されている。
【００２７】上述の実施例はTIJプリンタであるが、本
発明は、カートリッジの一部としてインク溜めを組み込
んだ他のプリントカートリッジに用いるよう適合可能な
ものである。同様に、本発明は、２つの材料からなるフ
レームに限定されるものではなく、可撓性の薄膜をフレ
ームに熱ステーキング、のり付け、接着、または圧縮等
によるシールを行うことができるように、単一または複
合フレーム部材に適合可能なものである。
【００２８】本発明の特定実施例を図示及び説明してき
たが、特許請求の範囲に定める本発明の思想及び範囲か
ら逸脱することなく、様々な改造や変更を加え得ること
が、当業者には理解されよう。
【００２９】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、最
小限の占有面積を有する大容量のペンを提供することが
でき、これにより、プリンタの占有面積を縮小すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例である交換可能なまたは使
い捨て式のインクカートリッジを組立前の状態で示す分
解斜視図である。
【図２】図３の2-2断面図である（バネアセンブリは図
示せず）。
【図３】図２のカートリッジの部分拡大断面図である。
【図４】本発明の別の好適実施例を組立前の状態で示す
分解斜視図である。
【図５】図４のカートリッジを組立後の状態で示す斜視
図である（側方カバーは図示せず）。
【図６】図４のカートリッジを組立後の状態で拡大して
示す斜視図である（側方カバーを取り外した状態）。
【図７】本発明のバネアセンブリの３段階の圧縮を概略
的に示す説明図である。
【図８】上述のカートリッジを複数ペン式キャリッジに
装着するための３つのステップを示す説明図である。
【図９】プリンタ／プロッタで使用するよう取り付けら
れる本発明の複数のカートリッジを示す斜視図である。
【符号の説明】
10 外部ハウジング 22,24 インクバッグ薄膜 25 内部折畳式インク溜め構造体 30 圧力調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・イー・クラーク アメリカ合衆国オレゴン州97321−9372ア ルバニー，ブランブルウッド・レイン・ノ ースウエスト・4771 (72)発明者 トフィー・コダパナー アメリカ合衆国カリフォルニア州92129サ ン・ディエゴ，ソコロー・コート・11156

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】カートリッジの一部として組み込まれたイ
    ンク溜めを有するプリントカートリッジであって、 外部ケーシング部材と、 その外部ケーシング部材の内部に取り付けられたインク
    溜め部材であって、前記インク溜め中にインクがある際
    に負圧を生成する内部バネ手段を備えた、前記インク溜
    め部材と、 前記インク溜め部材を気密区画として維持すると共に満
    杯位置から中間位置を介して実質的空位置へと移動する
    ための、前記内部バネ手段に結合された可撓性の壁手段
    とを備えることを特徴とする、プリントカートリッジ。
JP5326924A 1992-12-23 1993-12-24 負圧インク供給システム Pending JPH071743A (ja)

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