JPH106520A - 側面装填圧力調整自由インク式インクジェット・ペン - Google Patents

側面装填圧力調整自由インク式インクジェット・ペン

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JPH106520A
JPH106520A JP9058501A JP5850197A JPH106520A JP H106520 A JPH106520 A JP H106520A JP 9058501 A JP9058501 A JP 9058501A JP 5850197 A JP5850197 A JP 5850197A JP H106520 A JPH106520 A JP H106520A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】多様なハードコピー機に適応できる比較的狭い
形状因子を示す側面装填自由インク式インクジエットペ
ンの提供。 【解決手段】二重室型ハウジング１０８がプリントヘッ
ド１０２用インクの局部供給装置となるインク蓄積器を
形成している。蓄積器は弁機構により軸外インク貯蔵容
器３０に流体的に結合している。圧力調整機構が室に組
み込まれてペン１００内部に所定のゲージ設定点背圧を
維持し且つ弁機構を制御することにより貯蔵容器からの
インクの流れを調整している。ほぼ線形の力が調整器機
構を片寄せることにより、周囲大気圧と片寄せ力との差
により加えられる力のため弁機構が開くとき通気穴を通
して周囲大気圧により調整器に加えられる力に対して調
整器を平衡させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は一般にインクジェット技術に関
し、更に詳細には自由インク貯蔵容器式インクジェット
・ペンに、特に自由インク式インクジェット・ペン用圧
力調整器に関する。
【０００２】
【関連技術の説明】インクジェット技術の方法は比較的
良く発達している。コンピュータ用プリンタ、図形プロ
ッタ、およびファクシミリ機械のような商業製品はハー
ドコピーを作るのにインクジェット技術を採用してい
る。この技術の基礎は、たとえば、ヒューレット・パッ
カード・ジャーナルＶol.36、Ｎo.5（1985年3月）、Ｖo
l.39、Ｎo.4（1988年8月）、Ｖol.39、Ｎo.5（1988年10
月）、Ｖol.43、Ｎo.4（1992年8月）、Ｖol.43、Ｎo.6
（1992年12月）、およびＶol.45、Ｎo.1（1994年2月）
の各論文に開示されている。これらをここに参考のため
記しておく。インクジェット装置もＯutput Ｈardcopy
Ｄevices（1988年、サンディエゴのアカデミック・プレ
ス発行、Ｒ.Ｃ.ＤurbeckおよびＳ.Ｓherr編集）の第13
章にＷ.Ｊ.ＬloydとＨ.Ｔ.Ｔaubが説明している。
【０００３】一般に、感熱インクジェットの分野では、
インクジェット・ペンに加熱素子と組み合わせて構成さ
れたオリフィス板を備えているプリントヘッドが設けら
れている。オリフィス板のノズルの近くでインクを熱的
に刺激してインク小滴を微小ノズルおよびオリフィスを
通して印刷媒体上に放出し、ドットマトリックス操作で
英数字または画像を形成する。圧電変換器のような他の
形式のインク小滴発生器もこの分野で既知である。
【０００４】ペン自身はインクを貯蔵し、印刷サイクル
中に適切な量のインクをプリントヘッドに供給するため
の自蔵貯蔵容器を備えることができる。これら自蔵、使
い捨てペンをこの分野では印刷カートリッジと言ってい
る。
【０００５】インクを、印刷カートリッジ内で浸透性発
泡材料のような収容媒体に貯蔵することができる（たと
えば、本発明と共通の譲受人に譲渡されている米国特許
第4,771,295号（Ｂaker、他）を参照。この特許をここ
に参考のため記す）。代わりに、ペンを自由インク式印
刷カートリッジとすることができ、これではインクは、
本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここ
に記した米国特許第5,359,353号（Ｈunt、他）に示され
ている偏りインク袋のような自蔵正圧供給インク貯蔵容
器からプリントヘッド機構に供給される。ハードコピー
装置に印刷カートリッジではなく再充填可能な形式のペ
ンを使用すれば、インクは一般に盤外、遠隔、再充填可
能インク貯蔵容器から比較的永続的なペン本体およびプ
リントヘッド機構に供給される。これを軸外インク供給
と言う。初期のインクジェット・プリンタは本発明と共
通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記した米
国特許第4,312,007号（Ｗinfield）に実証されているよ
うな軸外貯蔵容器を使用していた。その上、工学図面な
どの大型描画のような或るハードコピー用途では、取り
替え可能な印刷カートリッジに入れることがてきるより
もはるかに大量のインクを使用する必要性が存在するこ
とがわかってきた。したがって、更に最近になって改良
された、比較的大型の軸外インク貯蔵容器システムも開
発されている。例として、多色盤外インク供給装置を図
示している米国特許第4,831,389号（Ｃhan）、低圧循環
ポンプ・システムを使用するインクジェット・プリンタ
に用いるインク配給システムを実証している米国特許第
4,929,963号（Ｂalazar） 、およびサービス・ステーシ
ョンで再充填するインクジェット・ペンを教示している
米国特許第4,968,998号（Ａllen）を参照のこと（これ
ら特許は各々本発明と共通の譲受人に譲渡されており参
考のためここに記しておく）。
【０００６】更に、インクジェット・ペンを実質的に永
続性のプリントヘッド機構および盤上（この分野では軸
上とも言う）の、ただし取り外し得る、必要に応じて再
充填または取り替えが可能な貯蔵容器を備えるように設
計することができる。
【０００７】印刷カートリッジおよび自由インク式イン
クジェット・ペンは共にインクの小滴をプリントヘッド
から印刷媒体に「放出する」という確実で効率良い手段
を与えるが、プリントヘッドでは一般にプリントヘッド
が作動していないときインクがオリフィスを通って自由
に流れることがないようにする機構が必要である。この
ような制御がなければ、インクが印刷面上にまたはプリ
ンタ機構内に漏れる、または「たれる」ことがある。こ
のような漏れインクはプリントヘッド自身の上に堆積
し、凝固して、正しい動作を損なうこともある。複雑な
ペン・サービスステーションがしばしばハードコピー装
置の一部として設けられ、そこでプリントヘッドを拭き
または作動させて余剰インクを「吐き出す」ことができ
る。
【０００８】この問題を軽減するのに、多数のインクジ
ェット・プリンタはインクを貯蔵容器からプリントヘッ
ドへわずかな不足圧力、すなわち、プリントヘッドにお
いて周囲大気圧より低いゲージ測定圧、で供給している
（当分野では「背圧」動作または「負圧」動作ともい
う）。有効であるためには、このペン背圧を一貫して且
つ予測可能に所要動作範囲内に維持しなければならな
い。すなわち、ペン背圧はペンを使用していないときオ
リフィスを通してインクが不必要に自由に流れないよう
にするのに充分な大きさでなければならず、しかも同時
にプリントヘッドが、作動しているとき、背圧に打ち勝
ってインク小滴を一貫して予測可能に放出するように充
分小さくなければならない。この背圧は周囲大気圧およ
び内部圧力状態のいずれかまたは双方の変化により影響
を受ける。同様に、温度変化はインクジェット・ペン内
のインクおよび空気を収縮または膨張させ、やはり背圧
に影響する。したがって、これら因子を考慮し、インク
ジェット・ペン装置に組み込んだ機構が背圧を所定の望
ましい動作範囲内に維持しなければならない。
【０００９】軸上、発泡材貯蔵容器の、印刷カートリッ
ジでは、発泡材の毛管作用が一般に所要背圧を発生する
のに充分である。自由インク式インクジェット・ペンで
は、可変体積の、盤上、インク蓄積室供給装置（「イン
ク蓄積器」）をしばしば採用している。たとえば、貯蔵
容器は、片寄せられた、膨張または収縮できる柔軟材料
から作ったものでよく、または内部圧力調整装置を備え
たインク蓄積室を設けることができる。米国特許第4,50
9,602号（本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考
のためここに記しておく）では、ばねがインクの詰まっ
た袋膜を引っ張ってインク貯蔵容器の内部にわずかな背
圧を作っている。米国特許第4,677,447号（本発明と共
通の譲受人に譲 渡されており参考のためここに記して
おく）はインク貯蔵容器とインクジェット・プリントヘ
ッドとの間に一定の圧力差を維持する盤上インク貯蔵容
器を備えた印刷装置に逆止め弁を使用することを記述し
ている。米国特許第4,992,802号（本発明と共通の譲受
人に譲渡されており参考のためここに記しておく）はイ
ンクジェット・ペンの環境動作範囲を広げるのに二つの
圧力制御機構の使用を教示している。米国特許第5,040,
002号（本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考の
ためここに記しておく）は貯蔵容器およびプリントヘッ
ドを結合する磁気作動弁型ポートを教示している。関連
米国特許出願第08/065,957号（Ｓeccombe、他）は、出
願番号第08/409,255号として継続されているが、盤外イ
ンク貯蔵容器を使用するインクジェット・ペンに盤上に
設置したダイアフラム式圧力調整器を記述している。
【００１０】プリントヘッドが正しく印刷できるように
背圧を指定公差範囲内に制御する必要がある。印刷品位
の変動は背圧の変動に直接関係している。背圧が小さす
ぎれば印刷品位が不満足になる可能性があり、背圧が大
きすぎればプリントヘッドを飢えさせ、これも、インク
ジェット・ペンを乾いたまま動作させるとプリントヘッ
ド機構を損傷する可能性があるので、印刷品位およびプ
リントヘッド寿命に影響することになる。印刷状態に関
係なく背圧を維持する必要があるが、従来技術では背圧
軸上供給装置のインクのレベルの関数としてまたは蓄積
器およびプリントヘッドを通るインク流量の関数として
変動している。したがって、背圧機構の改善がこれら相
反する動作要求事項を有効にするために必要である。
【００１１】
【発明の概要】その基本的局面において、本発明はペン
に結合するようになっている軸外インク貯蔵容器と共に
使用する自由インク式インクジェット・ペンを提供す
る。ペンは、ペンと貯蔵容器とを流体的に結合させるハ
ウジングと、インクを貯蔵容器から流体継手を経由して
流入させる第１のインク蓄積室インク入り口およびイン
クを第１のインク蓄積室から流出させる第１のインク蓄
積室インク出口を備えている第１のインク蓄積室と、イ
ンクを第１のインク蓄積室から流入させるために第１の
インク蓄積室インク出口に流体的に結合しており、イン
クを第２のインク蓄積室から流出させる第２のインク蓄
積室インク出口を備えている第２のインク蓄積室と、第
２のインク蓄積室に流体的に結合されており、ハウジン
グに取り付けられ、インクを第２のインク蓄積室から流
入させるプリントヘッド・インク入り口を備えている負
圧プリントヘッド機構と、ペンの所定の負圧設定点およ
びインクの貯蔵容器から第１のインク蓄積室への流入の
双方を調整する調整器と、を備えている。
【００１２】ペンのプリントヘッドにおける背圧が主、
軸外インク貯蔵容器からのインク流量の変動にかかわら
ず実質的に一定であることが本発明の長所である。
【００１３】組み込まれているインクジェット・ペンが
インクを遠隔のまたは軸外の、ただし取り外し得る、加
圧貯蔵容器から、一定、定常、プリントヘッド背圧設定
点で受け取るのが本発明の長所である。
【００１４】供給貯蔵容器内のインクの使用が極大であ
ることが本発明の長所である。
【００１５】プリントヘッドの背圧に大きな影響を与え
ずにインクを比較的高い流量でインクジェット・ペンに
配給できることが本発明の他の長所である。
【００１６】背圧を流量、入り口圧力、および印刷媒体
に対するペンの向きの広い範囲にわたり制御することが
本発明の他の長所である。
【００１７】装置をインクジェット・ペン機構に組み込
みやすいようにした足跡を備えるように設計できること
が本発明の他の長所である。
【００１８】装置を部品数少なく且つ公差変化に鈍感に
して、生産歩留まりが高く且つ部品価格が低くなるよう
にして製造できるように設計されていることが本発明の
他の長所である。
【００１９】蒸気障壁部材を使用することにより溶媒損
失を極小にしていることが本発明の更に他の長所であ
る。
【００２０】組み込まれているインクジェット・ペンを
装置を使用して発射準備できることが本発明の更に他の
長所である。
【００２１】遠隔インク供給装置からの流体接続に管が
一つだけあればよく、複雑さおよび部品数を減らしてい
ることが本発明のなお他の長所である。
【００２２】圧力調整装置の摩擦力が極小で、プリント
ヘッドにおける背圧の変化を減らしていることが本発明
の更に他の長所である。
【００２３】向きの変化による慣性能率および浮力の効
果をインクの比重にほぼ等しい比重の構成要素を設計す
ることにより減らしていることが本発明のなお更に他の
長所である。
【００２４】本発明の他の目的、特徴、および長所は以
下の詳細説明および付図を考察すれば明らかになるであ
ろう。付図において類似参照記号は描画を通じて類似特
徴を表している。
【００２５】この説明で参照する図面は特に注記した場
合の他は尺度に合わせて描かれていないと理解すべきで
ある。
【００２６】
【好適実施例の説明】次に本発明の特定の実施例を詳細
に参照する。この実施例は本発明人が本発明を実施する
のに現在のところ最良であると考えている態様を示して
いる。本発明を例示インクジェット・ペン構造に関して
説明するが、当業者は本発明を他の補給可能なインク・
ペンに、および、事実、多数の流体圧力調整機構に、容
易に適応させ得ることを認識するであろう。したがっ
て、記述した例示実施例により限定を行なうつもりはな
く、限定を暗示されるべきではない。
【００２７】図１Ａは本発明を組み込んだ例示の、小さ
い足跡の、インクジェット・プリンタ10を示す。可動キ
ャリッジ12はレール14に支持されている。キャリッジ12
はそれぞれの複数のインクジェット・ペン20（カラー印
刷の場合には、シアン、黄色、およびマゼンタの各イン
クが一つ、および黒インク）を受ける複数の区画を備え
ている。適切なインク受け取り媒体の多数のシートを入
れる入力トレー22、およびキャリッジ12の下に内部印刷
ステーションから印刷済媒体を受ける出力トレー26が設
けられている。ユーザ制御器−状態インジケータ前面パ
ネル28が設けられ、当業者に周知のようにプリンタ・コ
ントローラまたはホストコンピュータ（図示せず）に電
気的に接続されている。インク貯蔵容器30（陰線）がプ
リンタ・ハウジング内部に設けられ、管32を介してペン
20に結合されており、当業者は多様な軸外インク供給装
置を実施できることを認めるであろう。
【００２８】次に図１では、本発明の第１の実施例にし
たがって組立られたペン100が適切な小滴発生機構（図
示せず）が取り付けられ、ＴＡＢフレックス回路105の
ようなその適切な相互接続の付いたノズル板103を備え
ているプリントヘッド組立体102を備えている。ノズル
板103のオリフィス配列を２系列のオリフィス104、106
を備えているように示してある。ペン・ハウジング108
は一般に成形された剛いプラスチックから形成されてい
る。この斜視図からダイアフラム通気穴110およびラビ
リンス通気シャーシ・リド112（今後詳細に説明する）
をも見ることができる。動作中、ペン100は、ペン100が
Ｙ軸方向の平面内で選択的に移動し得る印刷媒体（図示
せず）を横断してＸ方向に選択的に走査されながらイン
ク小滴がＺ軸方向に発射されるような向きになってい
る。
【００２９】図２および図３を見ると、本発明の第２の
実施例によるペン200は調整器モジュール202およびプリ
ントヘッド・モジュール204を備えている。これにより
二つの機構を別々に製造し、試験することができる。そ
の上、このような二重要素構造は比較的永続性の調整器
モジュール202を取り替え可能なプリントヘッド・モジ
ュール204と共に使用するように適応させることができ
る。この装置では、一つ以上のオリフィスまたはインク
小滴発生器が（乾燥発射によるような）損傷を生ずれ
ば、プリントヘッド・モジュール204だけを取り替え
て、消費者の修理費用を下げる。プリントヘッド・モジ
ュール204にはその周辺の周りに隆起リム206があり、調
整器モジュール202を滑り嵌合的に受けてペン200を組立
るようになっている。プリントヘッド機構310（図３の
み）のインク入り口領域に内部設置されているインク直
立管308（図３のみ）は調整器モジュールがプリントヘ
ッド・モジュール204の下降腕212に沿って隆起リム206
内に滑り嵌合するにつれて調整器モジュール202のイン
ク出口ポート（この図では見えない）に挿入され、最後
に図２に示すように完全に受けられるようになってい
る。インク直立管308には中心穴314があり、インクを調
整器モジュールの内部からプリントヘツド機構310の中
に流す。
【００３０】図２および図３の調整器モジュール202お
よび図１の組立済ペン100は調整器モジュール202または
組立済ペン100の垂直に最も上の領域114（今後「調整器
冠114」という）に取り付けられた隔壁216を通して軸外
インク貯蔵容器（図示せず）に結合されている。（この
詳細説明を簡単にするためにおよび調整器内部機構が実
質上第１および第２の実施例で同一であるため、両実施
例を本発明を更に詳細にするにあたり用語「調整器モジ
ュール202」を使用して両実施例に言及することにす
る）。針（図示せず）隔壁216を貫いて挿入し、インク
の化学構造に不浸透性のプラスチック管のような導管
（図示せず）により軸外インク貯蔵容器に結合すること
ができる。調整器冠114にもインク調整器空気浄化ポー
ト218およびインク直立管空気浄化ポート220があり、そ
れらの機能については今後説明する。［用語「空気」は
ここでは導入空気およびシステム内のインクから泡の形
でガス抜きされた蒸気の双方を含むつもりである。］
【００３１】次に図４に転じて、調整器モジュール202
を更に詳細に説明する。調整器シャーシ401は成形され
た剛いプラスチック部品であり、製造しやすくしてい
る。その内部の各種室および通路を今後図７および図８
を説明する際に更に詳述することにする。目の細かいイ
ンク・フィルタ・スクリーン403が調整器シャーシ401の
内部の領域内の隆起スクリーン取り付けリブ405の上に
座るようになっている。スクリーン403は当業界で既知
であるように熱かしめまたは他の適切な方法によるよう
にリブ405に固定して取り付けられている。スクリーン
側シャーシ・カバー407は調整器シャーシ401の周辺全体
の周りにスクリーン取り付けリブ405の上方に内側に突
出しているシャーシ棚部409に座り、組立てたときスク
リーン403とスクリーン側シャーシ・カバー407の内面と
の間に隙間が存在するようになっている（図７にも実証
されている）。スクリーン側シャーシ・カバー407はラ
ビリンス溝411および通気穴413を備えている（図１の11
2、110をも参照）。通気穴413に遠いラビリンス溝411の
端は迷路カバー・リド112のダイアフラム通気穴110に開
いている。通気穴413はダイアフラム空気ボス417の中心
穴415と一直線を成すように設けられている。比較的長
く狭い溝、または「ラビリンス」溝を使用すれば調整器
モジュール202の内部室を周囲大気圧変化を蒙りすいラ
ビリンスに結合したままにしながら蒸気損失が減少する
ことがわかっている。
【００３２】フィルタ・スクリーン403、スクリーン側
シャーシ・カバー407、およびカバー・リド110を組立て
た調整器ジュール202の所定位置に設置した状態で、ス
クリーン側蓄積室400は調整器ジュール202の内部に形成
される。
【００３３】図４および図７を共に参照すると、調整器
冠114は調整器ジュールの隔壁インク室421を形成する隔
壁座419を備えている。二つの別々の室が設けられてい
る。図８に示すように、スクリーン側インク蓄積室400
内に立ち上がる気泡用のスクリーン側、空気分離・浄化
室423、および調整器側インク蓄積室800内に立ち上がる
気泡用の背圧調整器側、空気分離・浄化室425である。
空気浄化機構427および427′…ここに参考のため記載し
ておく、本発明と共通の譲受人により米国特許出願第98
/519,384号に開示されているステンレス鋼球または目の
細かいスクリーンのような…または逆止め弁がそれぞれ
ソケット429（図７）、429′（図４）に嵌合している。
冠カバー431は各浄化室423、425に対する迷路換気溝43
3、433′を備えている。冠カバー・リド435はそれぞれ
浄化室425、423に一つづつ二つの冠カバー・リド通気穴
437、437′を備えている。各ラビリンス通気溝433、43
3′の一端はそれぞれの通気穴437、437′に接続してい
るが、他端はそれぞれの浄化室425、423に接続してい
る。
【００３４】調整器モジュール202は、図７および図８
を比較することにより認められるはずであるように、二
つの、別々のインク蓄積室400、800を組み込んでいる。
【００３５】ダイアフラムを主体とする背圧調整器機構
501が、図４におよび図５に更に詳細に図示してあるよ
うに、調整器側インク蓄積室800に取り付けられてい
る。ダイアフラム組立体503は、ＰＥ/つなぎ/ＰＶＤＣ/
つなぎ/ＰＥ、ＰＥ/つなぎ/ＰＶＤＦ/つなぎ/ＰＥ、Ｐ
Ｅ/つなぎ/ＥＶＯＨ/つなぎ/ＰＥ、のような柔軟材料
（ただしＰＶＤＣは塩化ポリビニリデン‥ＤＯＷｔｍ品
種はＳＡＲＡＮｔｍとして知られている‥であり、ＥＶ
ＯＨはエチレン・ビニル・アルコール共重合であり、Ｐ
Ｅはポリエチレンであり、つなぎは異なる物質を共に結
合するのに使用される層であり、ＰＶＤＦはＫＹＮＡＲ
ｔｍとしても知られている弗化ポリビニリデン、または
低密度ポリエチレン、ＬＤＰＥ、フィルムである）の膨
張および収縮可能な袋505であり、通気空気ボス417の中
心穴415の中に、プレス嵌合によるように、組み合うよ
うになっている袋505（図４のみ）のかしめ円周509があ
る。したがって、袋505の内部はスクリーン側カバー40
7、ラビリンス溝411、および通気 穴413を通して周囲大
気に通じている。代わりの案では、袋505をその所定の
周辺形状、現在の実施例に示すように丸い形状、を維持
するのに取り付け用フープを使用することができる。ダ
イアフラム機構または類似のような他の柔軟部材を袋50
5の代わりに使用できることに注目のこと（たとえば、
関連出願を参照）。
【００３６】背圧調整器機構501には更にプランジャ機
構511がある。プランジャ機構511のレバー513は片寄せ
機構としての捻りばね515およびレバー513を貫いて突出
する針弁519の付いた弁座517を備えている。単純な開閉
式から複雑な流量制御式まで、多様な弁機構を採用でき
ることに注目のこと。本質的に、調整器として設けられ
ているものは弁機構、弁座マウント、前記弁座マウント
に結合し、前記弁機構を開閉するように移動し得る弁
座、および弁座マウントに結合し、弁座を片寄せて弁機
構を所定の片寄せ力で閉じるための、実質上摩擦のな
い、線形力片寄せ機構である。
【００３７】捻りばねを使用すると、片持ち梁ばねを使
用している米国特許出願08/065,957（Ｓeccombe、他）
に開示されている形式のもののような従来技術の圧力調
整器に比較して明確な長所が得られる。背圧変動をばね
力の変化および弁機構を通るインク流量に関係づけるこ
とができる。弁機構を通るインク流量は印刷密度が増大
するにつれて増加する。理想的には、印刷状態またはイ
ンクのレベル状態に関係なく一定背圧が維持さるべきで
ある。この目標は、ばねを使用するシステムは Ｆ＝ｋ ＊ ｘ の関係により断定されるので、達成するのが困難であ
る。ここでＦはばね力であり、ｋはばね常数であり、ｘ
はばねが撓む量である。したがって、与えられた撓みｘ
についてばね力が増す量を減らすには、ばね常数ｋを減
らす必要がある。受容可能な背圧設定点を得るには、ば
ねにそれに従って予備負荷しなければならない。本発明
では、比較的大量の活動コイルをコンパクトな空間内に
組み合わせる手段を提供する捻りばねを使用することに
よりばね常数を減らしている。予備負荷はこのようにし
て半径方向で行なわれる。したがって、機構はインク貯
蔵に一層効率良く使用される余分の体積を占有すること
なく所定の背圧設定点まで予備負荷される。
【００３８】図４に示すように、調整器モジュール202
は完成され、調整器側シャーシ・リド439を用いて流体
漏れを防止する。ペン10のプリントヘッド端、または
「下」から上向きに見た組立済調整器モジュールの切断
図を図６に示す。プランジャ機構511が、捻りばね515が
膨張可能な袋505およびその備品507が調整器モジュール
・ハウジング108のボス417および壁600に対して片寄せ
るように取り付けられていることに注目。ばねボス60
3、605はそれぞれ捻りばね515の突出端を受けている。
弁座519は移動してインク入り口ポート601と接触したり
離れたりする。
【００３９】ペン100を通るインク流はペンが動作する
ように設計されている所定の背圧設定点、たとえば、-2
インチＷＣ（水柱）ゲージ圧、に従って調整される。技
術の現状においては、特定のペン機構の装置構造によ
り、０から約-20インチＷＣまでの範囲が役立ち得ると
信ぜられている。
【００４０】軸外貯蔵容器からのインクは導管および隔
壁216を貫く適切な針を通して供給される（たとえば、
図２および図３を参照）。図８で最も良く見られるよう
に、隔壁インク室421を満たすインクは入り口ポート802
を通して隔壁インク室421から調整器側インク蓄積室800
に流入する。ハウジング壁600を貫くインク溝804、80
6、808はインクをスクリーン側インク蓄積室400に流入
させる。図７に転じてインクがスクリーン側インク蓄積
室400を満たすにつれて、インクはインク・フィルタ・
スクリーン403（図４）を通過し、調整器モジュール202
の濾過済インク蓄積室700に入る。出口溝702は濾過済イ
ンク蓄積室700プリントヘッド102に（図１、図２、図
４）、またはインク直立管308の中心穴314に（図３）、
およびノズル板310（図３）に流体的に結合する。
【００４１】調整器機構は複合平均比重が装置に使用さ
れるインクの比重に近い材料で構成されている。このよ
うにして、浮力が装置をキャリッジの運動または外部の
機械的衝撃による向きの変化または内部変化に鈍感にし
ている。これにより装置は質量が無い‥インクに対し
て、すなわち、相対質量が０である‥ように見えるよう
にしている。装置に流体に関して見かけの質量が無いの
で、装置は沈んだり浮いたりする傾向はない。「無質
量」のこの外見は装置を振動力に対して頑健にしてい
る。これによりハードコピー装置を調整器および弁機構
の共振を生じて「跳ね返る」状態に気を配ることなく設
計することができる。質量がなければ、振動共振は起こ
り得ない。このため今度は、ペンに加わる外力に関係な
く一様な背圧調整を確実に行なうのに役立つ。
【００４２】動作中、調整器モジュールが満杯である
と、弁座517が調整器室800の入り口ポート802を閉じて
いるとき調整器機構501が弁機構を遮断するように所定
の背圧設定点に合わせて力が平衡する。
【００４３】ペンが発射するにつれて、蓄積室700、40
0、800のインク供給装置が枯渇する。インク供給装置が
枯渇するにつれて、蓄積室内部の圧力が下がる。室圧力
が設定点‥周囲大気圧差‥より下に下がるにつれて、ダ
イアフラム223は袋505に空気が詰まり始めると室203の
中に固定される。この圧力差の変動により弁機構が開閉
し、インクを加圧遠隔貯蔵容器から針および隔壁機構を
経てペンおよびプリントヘッド機構に入れる。調整器機
構501がペンの内部インク蓄積室400、700、800と周囲大
気圧との間の圧力差からその力を作り出すので、力はこ
のばね負荷調整器実施例により釣り合わされる。
【００４４】このようにして、唯一つの、黒インクペン
を使用するものから図１Ａに例示する完全カラー・プリ
ンタまでの「ノートブック」携帯型から、描画あたり大
量のインクを消費するが、大型軸外貯蔵容器にも容易に
適応し得る大尺様式製図プロッタまでのような、多様な
ハードコピー機に適応できる比較的狭い形状因子を示す
側面装填自由インク式インクジェット・ペンが提供され
る。
【００４５】本発明の好適実施例および代わりの実施例
のこれまでの説明は例示および説明の目的で提示したも
のである。本発明を徹底的に解説したり、開示した精密
な携帯に限定したりするつもりはない。明らかに、当業
者には多数の修正案および変形例が明らかであろう。例
として、膨張可能な袋による調整器機構をその親出願に
開示されているダイアフラム式機構のような他の適切な
装置で置き換えることができ、捻りばね以外の他の片寄
せ手段をそれに置き換えることができる。
【００４６】同様に、説明したどんなプロセス・ステッ
プをも同じ結果を達成するために他のステップと相互に
交換することができる。実施例は本発明の原理およびそ
の最良態様の実際的用途を最も良く説明し、それにより
当業者が各種実施例および各種修正案について本発明
を、考えている特定の用途に適するものとして理解する
ことができるために、選定され、記述された。本発明の
範囲を付記した特許請求の範囲およびその同等事項によ
り規定するつもりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組み込み感熱インクジェット・ペ
ンの第１の実施例の斜視図である。
【図１Ａ】本発明を取り入れたインクジェット・ハード
コピー装置の斜視図である。
【図２】本発明によるモジュール式感熱インクジェット
・ペン組立体の第２の実施例の斜視図であり、取り付け
得る調整器モジュールおよびプリントヘッドモジュール
を備えている。
【図３】図２に示す実施例の分解図である。
【図４】図１に示す本発明の分解斜視図である。
【図５】図４に示すダイアフラム−バイアス・レバー組
立体の細部の分解斜視図である。
【図６】プリントヘッド・モジュール面から見た図３お
よび図４に示す本発明の調整器モジュールの、断面立面
図である。
【図７】ハウジング・カバー、隔壁、およびフィルタ・
スクリーンを取り外した、図３および図４に示す本発明
の調整器モジュールの斜視図である。
【図８】図７に示す本発明の調整器モジュールの斜視図
であるが、反対側から見たものであり、且つ図４および
図５のダイアフラム主体の背圧調整器機構を取り外して
ある。
【符号の説明】
10…インクジェット・プリンタ 20…インクジェット・ペン 30…インク貯蔵容器 100…インクジェット・ペン 102…プリントヘッド 108…ハウジング 200…インクジェット・ペン 202…調整器 204…プリントヘッド 310…プリントヘッド 400…蓄積室 501…調整器 505…柔軟部材 515…捻りばね（片寄せ手段） 517…弁座 519…弁機構 700，800…蓄積室

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ペンに結合するようになっている軸外イ
    ンク貯蔵容器と共に使用する自由インク式インクジェッ
    ト・ペンにおいて、 前記ペンを前記貯蔵容器に流体的に結合させる手段を備
    えているハウジング、 前記貯蔵容器からインク入り口手段を通してインクを流
    入させ、前記ペンを前記貯蔵容器と流体的に結合させる
    第１のインク蓄積室インク入り口手段、および前記第１
    のインク蓄積室からインクを流出させる第１のインク蓄
    積室インク出口手段、を備えている第１のインク蓄積
    室、 前記第１のインク蓄積室インク出口手段に流体的に結合
    されて前記第１のインク蓄積室からインクを流入させる
    第２のインク蓄積室であって、前記第２のインク蓄積室
    からインクを流出させる第２のインク蓄積室インク出口
    手段を備えている第２のインク蓄積室、 前記第２のインク蓄積室に流体的に結合され、前記ハウ
    ジングに取り付けられており、前記第２のインク蓄積室
    からインクを流入させるプリントヘッド・インク入り口
    手段を備えている負圧プリントヘッド機構、および前記
    ペンの所定の負圧設定点および前記貯蔵容器から前記第
    １のインク蓄積室へのインクの流入の双方を調整する調
    整手段、を備えている自由インク式インクジェット・ペ
    ン。
  2. 【請求項２】 前記調整手段は更に、 インク流量を変化させ、前記インクジェット・ペンのゲ
    ージ圧力が前記所定の負圧設定点にあるとき前記貯蔵容
    器から前記第１のインク蓄積室へのインク流を遮断する
    弁手段、および前記弁手段に結合されて前記弁手段を開
    閉する手段であり、前記貯蔵容器から前記第１のインク
    蓄積室へのインク流量を変化させている間は片寄せ力が
    実質上一定である片寄せ手段、を備えている請求項１に
    記載のインクジェット・ペン。
  3. 【請求項３】 前記片寄せ手段は更に、 周囲大気圧と前記所定の負圧設定点との間の圧力差に応
    答して前記弁手段を開閉する手段、を備えている請求項
    ２に記載のインクジェット・ペン。
  4. 【請求項４】 前記片寄せ手段は更に、 そのばね力がその曲がり範囲を通じて実質的に一定であ
    る捻りばね、 前記捻りばねに隣接して取り付けられ、周囲大気圧に結
    合されて、柔軟部材が大気圧と前記所定の負圧設定点と
    の差に応答して前記インクジェット・ペン内で向きが変
    わるようにされている少なくとも一つの柔軟部材、を備
    えている請求項２に記載のインクジェット・ペン。
  5. 【請求項５】 前記調整手段は、 弁機構、 弁座マウント、 前記弁座マウントに結合されており、インク流量が０と
    所定の正の流量との間で変わるように前記弁機構を開閉
    するように移動可能である弁座、 前記弁座マウントに結合され、前記弁座を前記弁機構を
    所定の片寄せ力で閉じるように片寄せる実質上摩擦のな
    い、線形力片寄せ機構、および前記弁座マウントに結合
    されており、周囲大気圧が前記所定の負圧設定点より大
    きいとき前記弁機構を開くように撓むようになっている
    柔軟機構、を備えている請求項１に記載のインクジェッ
    ト・ペン。
  6. 【請求項６】 更に、前記調整手段は前記第１のインク
    蓄積室内に実質上垂直の向きに取り付けられ、前記ハウ
    ジングが狭い形状因子をもつようにしてある請求項１に
    記載のインクジェット・ペン。
  7. 【請求項７】 更に、前記調整手段は前記貯蔵容器に入
    っているインクのものとほぼ同じ比重をもつように構成
    されている請求項１に記載のインクジェット・ペン。
  8. 【請求項８】 更に、前記負圧プリントヘッド手段は前
    記第２のインク蓄積室インク出口手段と流体的に噛み合
    う手段を設けることにより前記ハウジングから取り外す
    ことができる請求項１に記載のインクジェット・ペン。
  9. 【請求項９】 更に、前記負圧プリントヘッド手段の上
    流にあって、第３のインク蓄積室および前記第２のイン
    ク蓄積室インク出口手段と前記第３のインク蓄積室との
    間にインク・フィルタを備えているインク濾過手段を備
    えている請求項１に記載のインクジェット・ペン。
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