JP2005271595A - 流体吸収材を有する流体供給源 - Google Patents

Abstract

【課題】流体供給源がインク成分との反応で腐食、劣化するのを防ぐ。
【解決手段】 流体供給源は、本体と、この本体内に配置され、第１の表面エネルギーを有する可逆的に流体を吸収する材料（２３０）と、この可逆的に流体を吸収する材料内に配置され、第１の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する少なくとも１つの繊維（２４０、２４１）とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２ａ

Description

本発明は、流体吸収材を有する流体供給源に関する。

（関連出願に対する相互参照）
本願は、Joseph W. StellbrinkおよびEric A. Ahlvinによって２００４年３月２５日に出願された「Fluid Supply Media」という名称の米国特許出願第１０／８０８，９９８号に関連する。

過去１０年間にわたって、インクジェットプリンタを用いる電子プリント技術等の分野において、流体のマイクロマニピュレーションは大きく進展した。操作するまたは噴射する流体の体積が小さくなるにつれて、流体供給源を含むシステムのさまざまな部分において生じる空気または気泡が及ぼす影響が大きくなる可能性がある。流体噴射カートリッジおよび流体供給源は、流体噴射カートリッジの供給容器、マイクロ流体チャネル、およびチャンバにおいて気泡が形成されないようにするうえで実務家が直面する問題のよい例を提供する。インクジェットプリントシステムにおける流体供給源は、ありふれた一例に過ぎない。

現在、高速かつ正確な方法でインクを定量的に分配することができる幅広くさまざまな高効率のインクジェットプリントシステムが用いられている。しかし消費者は絶えず、速度、画像品質、およびコスト削減における改善をますます要求している。インクジェットプリンタのコストを削減し小型化するとともにプリントページ当たりのコストを削減しようとして、交換式のインク槽を搭載した小型の半永久的プリントヘッドを有するプリンタが開発されている。半永久的ペンと交換式のインク供給源とを有する典型的なインクジェットプリントシステムにおいては、交換式のインク供給源には通常流体相互接続部を覆うシールが設けられており、配送および保管中にインクの漏れおよび蒸発を防止するとともに相互接続部が汚染されないようにする。通常、槽には圧力調整器が付け加えられて、プリントヘッドにインクを最適背圧で送出する。そのようなプリントシステムは、プリントヘッド内のインクの背圧をできるだけ小さな範囲内に維持しようと努める。典型的には、気泡がたった１つの変数である背圧の変化は、プリント密度ならびにプリントおよび画像品質に非常に影響を及ぼす可能性がある。さらに、使用中でない場合であっても、落下等の応力がかかると、流体供給源内に捕らえられる空気の量が増加する可能性がある。その後で高度が変動すると、典型的にはこの空気が膨張してインクを押しのけ、これが結局最終的に押しのけられたインクが供給容器から吐出されてしまうことにつながる。この吐出インクによって、インクがその内部に配置される製品パッケージまたはその他の容器が損傷してしまう。

さらに、画像品質の改善によって結局インク配合が複雑になり、それによって、インクに接触するインク供給源やプリントカートリッジの材料に対して、インクの感度が高くなる。典型的には、このように画像品質を改善すると結局インクジェットインクの有機含有量が増加し、その結果、利用する材料が遭遇する環境はより腐食性になり、したがって、材料の適合性の問題を提起する。

重量とコストの両方を削減するために、現在利用されている材料の多くは、プラスチックやエラストマー等のポリマーでできている。このようなプラスチック材料の多くは、典型的には、安定剤、可塑剤、粘着付与剤、重合触媒、および硬化剤等のさまざまな添加剤を利用する。このような分子量の小さい添加剤は、通常、ポリマーの製造に伴うさまざまなプロセスを改善し材料の特性にひどく影響を及ぼすことなくコストを削減するために添加される。このような添加剤は、典型的にはポリマーの分子量と比較して分子量が小さいので、インクによるポリマーからの浸出、インクの成分との反応、またはその両方が、ポリマー自体よりも容易に行われ得る。どちらの場合でも、このような分子量の小さい添加剤とインクの成分との反応はまた、結局沈殿物またはゼラチン状物質の形成につながる可能性があり、その結果さらにプリントまたは画像の品質が低下する可能性がある。

このような問題が解消されなければ、過去１０年間にわたって見られたインクジェットプリントおよびその他のマイクロ流体デバイスの不断の成長および発展は弱まるであろう。現在のインク供給技術は、出荷でかかる負荷および高度の仕様を満たし続けながら、送出されるインクの量を最大にすることに絶えず取り組んでいる。消費者がより安価、小型、高信頼性、高性能の装置を要求するので、原材料および製造プロセスをより安価でより高信頼性に改良および開発するよう常に圧力がかかる。流体噴射システムを最適化することができれば、現在のところは実用的でない又は費用対効果が大きくない幅広い種類の用途が切り開かれるであろう。

本発明に係る流体供給源は、本体と、この本体内に配置され、第１の表面エネルギーを有する可逆的に流体を吸収する材料と、この可逆的に流体を吸収する材料内に配置され、前記第１の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する少なくとも１つの繊維とを備えることを特徴とするものである。以下に、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

本発明に係る流体供給源１００の一実施形態の断面図を図１に示す。本実施形態において、流体供給源１００は、液体を収容するよう構成された容器または本体１２０を含む。本体１２０は、毛細状材料等の可逆流体吸収材１３０を挿入しやすくする傾斜内壁１２２を有する。他の実施形態において、本体１２０は、垂直または鉛直の側壁、または流体吸収材１３０を封入し液体を収容するのに好適な何らかのその他の構成を有してもよい。さらに、本体１２０を長方形の形状を有するものとして示すが、本体１２０の内部は、様々な異なる形状および構成のうちのいずれであってもよい。毛細状材料１３０を容器１２０に挿入した後、流体を加えることで、流体供給源１００を毛細状材料で満たして、流体を毛細状材料に吸収またはウィッキングしてもよい。本実施形態において、容器または本体１２０は、ポリプロピレンを利用して射出成形によって形成される。しかし他の実施形態において、保管される流体に適合するいかなる好適な金属、ガラス、セラミック、またはポリマーの材料もまた、利用してもよい。例えば、ポリエチレン、ポリエステル、さまざまな液晶ポリマー、ガラス、ステンレス鋼、およびアルミニウムは、本体１２０を形成するのにこれもまた利用してもよい材料のほんの一部である。本実施形態において、可逆流体吸収材１３０は、接着されたポリエステル繊維（ＢＰＦ）と通常呼ばれる毛細状材料である。ＢＰＦは、一緒に接着した多数の繊維のストランドから成っており、それぞれの繊維の向きはランダムである。しかしＢＰＦのブロックは「繊維（grain）」方向または優先的な毛管方向を有する。他の実施形態において、接着されたポリプロピレンもしくはポリエチレン繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリウレタンフォーム、またはメラミン等のその他の材料も可逆流体吸収材１３０を形成するのに利用してもよい。毛細状材料１３０は、単成分ポリマー材料、材料同士を混合したもの、ならびに、コアがポリマーでありそれとは異なる材料で形成された同軸のポリマーシースを有する複合繊維等、多成分構造を有して形成された繊維を利用してもよい。例えば毛細状材料１３０は、コアがポリプロピレン等のポリオレフィンであり同軸のポリエステルのシースを有する繊維を利用してもよい。表面を改質した材料を含む、保管されている液体よりも表面エネルギーが高いいかなる材料を利用してもよい。本実施形態において、流体供給源１００はまた、可逆流体吸収材の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する、毛細状材料１３０内に配置された少なくとも１つの繊維（図示せず）も含む。

毛細状材料１３０は、本体１２０内に収容され、流体が流体供給源１００から本体１２０の開口部（図示せず）を通って流体噴射システム（図示せず）へと高い信頼性で流れるのを促進するように構成されている。さらに、毛細状材料１３０は、流体供給源１００の背圧を調整する毛管力を作り出す。本実施形態において、図１の横線で表すように繊維は本体１２０の長手方向を向いており、流体相互接続部（図示せず）が毛細状材料１３０の繊維の向きと垂直になるよう構成されている状態で材料の「繊維端（end grain）」が内部端壁１２３に隣接するようになっている。流体相互接続部を毛細状材料の繊維の向きと垂直に配置する際に、流体供給源を取り外し動作を継続するために次に再び取り付けることが望ましい用途について、取付け中に圧縮し次に流体供給源１００の取外し中に戻すことによって、流体を高い信頼性で移動させる。再び取り付けて動作を継続することができないさらに他の実施形態においては、毛細状材料１３０の繊維の向きは、流体流の方向または流体供給源１００に取り付けられた流体相互接続部と平行であってもよい。例えば、本発明の流体供給源を利用するフェルトペンにおいて、芯またはペン先の接続は毛細状材料１３０の繊維の向きと平行であってもよい。流体供給源はペン先に実質的に永久に取り付けられているからである。そのような実施形態においては、流体は、セルロースをベースにしたまたはポリマーをベースにした材料のシートまたはロール等のプリント媒体にペン先が接触しているときにそのプリント媒体上に画像または印を作成する、インク等の液体材料を備えてもよい。

各図面は正確な縮尺率ではないということに注意するべきである。さらに、さまざまな要素は正確な縮尺率で描かれてはいない。本発明がよりはっきりと説明され理解されるようにするために、いくつかの寸法は他の寸法に関して誇張されている。

さらに、本明細書において説明する実施形態のうちのいくつかは二次元の図で示し、さまざまな領域が深さおよび幅を有しているが、このような領域は、実際には三次元の構造の装置の一部のみを示すものであるということをはっきりと理解すべきである。したがって、このような領域は、実際の装置上に製造されるときには、長さ、幅、および深さを含む３つの寸法を有する。さらに、本発明をさまざまな実施形態によって説明するが、このような説明は、本発明の範囲または適用可能性に対する限定であることを意図するものではない。さらに、本発明の実施形態は、説明する物理的構造に限定されるよう意図するものではない。このような構造が含まれるのは、現在好ましい実施形態における本発明の有用性および用途を示すためである。

図２ａは、本発明を用いる可逆流体吸収材の一実施形態を示す斜視図である。本実施形態において、毛細状材料２３０は、毛細状材料２３０の本体内に縫い込まれたまたは編み込まれた糸状繊維（threading fiber）２４０、２４０’を含む。糸状繊維２４０、２４０’はそれぞれ、毛細状材料２３０の表面エネルギーよりも低い表面エネルギーを有する。本実施形態において、毛細状材料２３０は、約１４マイクロメートルという実質的に均一な直径の個々の繊維から形成されたＢＰＦ材料であり、全体の密度が１立方センチメートルあたり約０．１３グラムである毛細状材料２３０の塊を提供する。しかし、他の実施形態において、約５マイクロメートルから約５０マイクロメートルの範囲の直径の繊維もまた利用して、毛細状材料２３０を形成してもよい。特定の一実施形態において、ＢＰＦ材料は、個々の直径が約２０マイクロメートルプラスマイナス２マイクロメートルであり全体の密度が１立方センチメートル当たり約０．１５グラムである繊維を含む。さらに他の実施形態において、直径が約５マイクロメートルから約５０マイクロメートルの範囲の繊維を混合したものを利用して毛細状材料２３０を形成してもよい。しかし他の実施形態において、毛細状材料は上述のようなその他の材料を利用して形成してもよく、これよりも直径が大きくても小さくてもよく、これよりも密度が高くても低くてもよい。利用する個々の材料、直径、および密度は、保管されている個々の流体、供給源内に収容されている流体の量、供給源を保管し使用する個々の環境条件、および供給源の予想寿命、等のさまざまな要因によって決まる。

図２ｂおよび図２ｃの断面図で示すように、流体供給源は、毛細状材料内に縫い込まれたまたは通された、より直径が大きい糸状繊維２４０、２４０’を含んでもよい。本実施形態において、糸状繊維２４０、２４０’はそれぞれ、直径が０．５ミリメートルのポリテトラフルオロエチレンから形成されている。他の実施形態において、糸状繊維２４０、２４０’はそれぞれ、直径が約５マイクロメートルから約１．０ミリメートルの範囲であってもよい。本発明において利用することができる市販のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）材料の一例は、「テフロン（登録商標）」という商標名でE.I. DuPont de Nemours & Co.から入手可能である。しかし他の実施形態において、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、およびポリフッ化ビニル等の材料から形成された、多くのその他のフッ素ポリマー繊維もまた利用してもよい。さらに、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、および天然ゴム等、その他の表面エネルギーが低い材料もまた利用してもよい。個々の繊維材料は、毛細状材料２３０を形成するのに利用される個々の材料によって決まる。通常、糸状繊維２４０、２４０’の表面エネルギーは、毛細状材料２３０の表面エネルギーよりも１平方メートル当たり約１５から約２０ミリジュール低い。利用する個々の値は、保管される個々の流体、流体供給源内に収容されている流体の量、および完全に使い切ったときに容器内に残る流体の許容量、等のさまざまな要因によって決まる。

本実施形態において、糸状繊維２４０はヘビ状または折返しのパターンになるよう形成された単一の行を形成し、繊維２４０の８つの直線部２４１が等間隔を置いて配置され毛細状材料２３０の頂面２３３から底面２３４へと延びている。さらに糸状繊維２４０’が、糸状繊維２４０によって形成されるヘビ状構造のそれぞれの側に１行ずつ、２行を形成する。さらに糸状繊維２４０’のそれぞれの行もまた、図２ｃに示すように一方の端面２３２から他方の端面２３２’へと延びる３つの直線部２４１’を有するヘビ状パターンを形成する。この構成によって、毛細状材料に対する繊維の重量パーセントが約３．８パーセントになる。本実施形態において、直線部２４１同士および２４１’同士は互いに略平行であり、直線部２４１と直線部２４１’とは互いに直交している。しかし他の実施形態において、直線部は、ｖ字型を繰り返したもの等の互いにさまざまな角度をなすもの、ならびにその他の繊維とさまざまな角度をなすものを含む、幅広くさまざまな構成のいずれで形成してもよい。さまざまな間隔もまた利用してもよく、それぞれの繊維はさまざまな数の行または列を有してもよい。さらに、糸状繊維２４０、２４０’はまた、表面エネルギーが低い外面を形成する表面エネルギーが低いコーティングを施した、コア材料としての表面エネルギーが高い材料を有する、繊維を含んでもよい。そのような繊維は、プラズマ、コロナ、または炎による表面処理、湿式の表面化学処理、表面コーティング技術、および同時押出し成形等、幅広くさまざまな技術を利用して形成してもよい。

毛細状材料の表面エネルギーよりも表面エネルギーが低い繊維または糸は、糸状繊維２４０の場合には捕らえられた空気または気体が底面２３４から頂面２３３へより容易に移動する経路を提供し、糸状繊維２４０’の場合には空気または気体が端面２３２または２３２’のどちらかにより容易に移動することができる、と考えられている。毛細状材料内に縫い込まれた表面エネルギーが低い糸を利用することによって、負荷をかけた後の高度生存率（altitude survival rate）を４０から５０パーセント増加させることができるということが実験により明らかになっている。これによって、流体供給源の容積を一定に保ちながら供給源内に収容することができる流体の量が増加する。

図３ａおよび図３ｂは、本発明を用いる毛細状材料の他の実施形態を示す斜視図である。図３ａに示す実施形態において、糸状繊維３４０はヘビ状パターンでできた２行を形成し、それぞれの行の８つの直線部が等間隔を置いて配置され毛細状材料３３０の頂面３３３から底面３３４へと延びている。この構成によって、毛細状材料に対する繊維の重量パーセントが約２．５パーセントになる。本実施形態において、図２に示す実施形態について上述したように、幅広くさまざまなその他の構成のいずれもまた利用してもよい。図３ｂにおいて、糸状繊維３４０’は、ヘビ状パターンになるよう形成された３行を形成し、それぞれの行の８つの直線部が等間隔を置いて配置され毛細状材料３３０’の一方の側面３３５から他方の側面３３５’へと延びている。この構成によって、毛細状材料に対する繊維の重量パーセントが約２．５パーセントになる。糸状繊維３４０、３４０’はそれぞれ、直径が約５マイクロメートルから約１．０ミリメートルの範囲であってもよい。さらに、糸状繊維３４０、３４０’はそれぞれ、毛細状材料３３０’の表面エネルギーよりも表面エネルギーが低い。

本発明において利用することができる毛細状材料の他の実施形態を図３ｃの概略正面図に示す。本実施形態において、長繊維３４２が毛細状材料３３０”内にランダムに分散しており、全体として毛細状材料構造の一方の面から他方の面へと延びている。長繊維３４２は、毛細状材料３３０”の表面エネルギーよりも表面エネルギーが低い。本実施形態において、長繊維（すなわち、表面エネルギーがより低い繊維）３４２は、図３ａおよび図３ｂに示す糸状繊維３４０、３４０’と直径が同じまたは同様である。しかし他の実施形態において、長繊維３４２は、直径が約５マイクロメートルから約１．０ミリメートルの範囲であってもよい。さらに他の実施形態において、繊維の直径のさまざまな組合せならびにさまざまな直径の繊維もまた利用してもよい。

毛細状材料を形成する繊維内にランダムに分散した表面エネルギーが低い短繊維を毛細状材料が含む、本発明の他の実施形態を、図４ａおよび図４ｂの概略図に示す。短繊維４４４は通常、直径が毛細状材料４３０を形成する繊維の直径と同様である。短繊維４４４の長さは、毛細状材料４３０を挿入する本体の一番短い寸法よりも短い。本実施形態において、毛細状材料４３０を形成する繊維は直径が約１５マイクロメートルプラスマイナス３マイクロメートルであり、短繊維４４４は直径が約２マイクロメートルから約１５マイクロメートルの範囲である。しかし他の実施形態において、毛細状材料の繊維の直径は約２マイクロメートルから約３０マイクロメートルの範囲に及んでもよく、短繊維４４４は約２マイクロメートルから約５０マイクロメートルの範囲に及んでもよい。短繊維４４４は、利用する製造プロセス中に毛管繊維と混合され、毛細状材料４３０を形成する。本実施形態において、短繊維４４４が毛管繊維に加えられて、毛細状材料に対する繊維の重量パーセントが約２パーセントから約５パーセントの範囲になる。しかし他の実施形態において、その他の範囲もまた利用してもよく、一般に抽出する流体の所望量と毛細状材料が提供する全体的な所望の背圧範囲とのバランスである。本実施形態において、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、天然ゴム、およびそれらの混合物等、いかなる表面エネルギーが低い繊維を利用してもよい。

図５は、カバーを開いた状態で示す典型的なインクジェットプリントシステム５０２の斜視図である。プリントシステムは、収容ステーション５２５内に取り付けられた複数の交換式のインク容器５１２を含む。インクは、交換式のインク容器５１２からマニホルド（本図では見えない）を通ってインクジェットプリントヘッド５１６に供給される。インクジェットプリントヘッド５１６は、プリンタ部５１８からの作動信号に応答してプリント媒体５０４上にインクを堆積させる。プリントヘッド５１６からインクが噴射されると、プリントヘッドにはインク容器５１２からインクが補充される。インク容器５１２、収容ステーション５２５、およびインクジェットプリントヘッド５１６はそれぞれ、プリント媒体５０４と相対的に移動してプリントを行う走査キャリッジ５２７の一部である。プリンタ部５１８は、プリント媒体５０４を収容する媒体トレイ５２４を含む。プリント媒体５０４がプリントゾーンを通って進むと、走査キャリッジ５２７がプリント媒体５０４と相対的にプリントヘッド５１６を移動させる。プリンタ部５１８はプリントヘッド５１６を選択的に作動して、プリント媒体５０４上にインクを堆積させ、それによって媒体５０４上にプリントを行う。

走査キャリッジ５２７は、走査機構上でプリントゾーンを通って移動する。走査機構は、走査キャリッジ５２７が走査軸を通って移動するときにその上を走査キャリッジ５２７が摺動する摺動ロッド５２６を含む。位置決め手段（図示せず）を用いて走査キャリッジ５２７を正確に位置決めする。さらに、走査キャリッジ５２７が走査軸に沿って移動するときに、紙前進機構（図示せず）を用いてプリントゾーンを通ってプリント媒体５０４を進ませる。リボンケーブル５２８等の電気リンクによって走査キャリッジに電気信号が供給されて、プリントヘッドを選択的に作動する。

図６は、例示的インク送出システムの走査部をさらに示す概略図である（わかりやすくするために、図５に示す走査キャリッジ５２７の支持構造は省いている）。例示的プリントシステムにおいて、通常１つはブラックのインク用であり１つはカラーのインク用である一対の交換式のインク容器６１２が、収容ステーション５２５（図５を参照されたい）内に取り付けられる。上述のように、インク容器は毛細状材料で実質的に満たされており、これがインクを保持するのに役立つ。収容ステーションの基部には、マニホルド６１０が取り付けられる。図５に示すように、インクジェットプリントヘッド５１６は、マニホルドを介して収容ステーション５２５に流体連通している。図６に示す実施形態において、インクジェットプリントシステムは、３つの別個のカラーのインク（シアン、マゼンタ、およびイエロー）を収容している３色のインク容器６１２ＣＭＹと、ブラックのインクを収容している第２のインク容器６１２Ｋとを含む。交換式のインク容器６１２ＣＭＹ、６１２Ｋは、別の方法で仕切って、３色よりも少ないインクカラーを収容してもよく、それよりも多くが必要な場合には３色よりも多いインクカラーを収容してもよい。例えば、高忠実度プリントの場合には、６色またはそれよりも多くのカラーを用いる場合がしばしばである。

図６に示すインク槽およびプリントヘッドの具体的な構成は、多くの可能性のある構成のうちのひとつである。マニホルド６１０上のタワー６１４Ｋ、６１４Ｃ、６１４Ｍ、６１４Ｙは、交換式のインク供給源の流体相互接続ポート６１５Ｋ、６１５Ｃ、６１５Ｍ、６１５Ｙに係合する。タワーは、頂端に目の細かい（fine mesh）フィルタ６１３Ｋ、６１３Ｃ、６１３Ｍ、６１３Ｙを含む。タワーの頂端は、インク容器（図６には示さず）内の毛細状材料に接触して信頼性の高い流体相互接続部を確立する。マニホルド内の内部チャネル（図示せず）が、さまざまなインクカラーを適切なプリントヘッド６１６Ｋ、６１６Ｃ、６１６Ｍ、６１６Ｙへ送る（説明の目的のために、ブラックのインクがたどる経路を幅広の矢印で示す）。

図７ａは、インクジェットプリントカートリッジ７１６が流体槽７２４内に配置された毛細状材料７３０を含む本発明の他の実施形態を分解組立斜視図で示す。プリントカートリッジ７１６は、図５に示すインクジェットプリントシステム５０２または図８に示す流体定量供給システム８０２等の流体堆積システムによって用いられるよう構成されている。プリントカートリッジ７１６は、流体槽７２４に流体連通する流体エジェクタヘッド７０６を含む。流体槽７２４は、インク等の流体を流体エジェクタヘッド７０６に供給し、カートリッジ本体７２０、可逆流体吸収材７３０、および、カートリッジ本体７２０のキャップを形成するカートリッジクラウン７７４を含む。カートリッジ本体７２０は通常、可逆流体吸収材７３０を収容するよう構成された内部容積７７６を有する槽を備える。可逆流体吸収材７３０は、可逆流体吸収材の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する毛細状材料７３０内に配置された１つまたは複数の繊維（図示せず）を含む。槽と流体吸収材７３０とは、流体エジェクタヘッド７０６によって定量供給される流体を収容している。本実施形態において、流体吸収材７３０は、糸状繊維、長繊維、短繊維、またはそれらの混合物を有する可逆流体吸収材について上述した実施形態のうちのいずれを含んでもよい。利用する個々の実施形態は、定量供給される個々の流体、プリントカートリッジを保管し使用する個々の環境条件、およびカートリッジの予想寿命、等のさまざまな要因によって決まる。図７ａに示す特定の実施形態において、プリントカートリッジ７１６は、キャリッジ（例えば図５に示す走査キャリッジ５２７を参照されたい）に脱着可能に連結しキャリッジによって走査軸に沿ってプリント媒体を横切って運搬されるよう構成されている。しかし他の実施形態において、プリントカートリッジ７１６は、キャリッジまたは流体定量供給システムのどこか他の部分に永久的にまたは半永久的に連結されるよう構成されていてもよい。

カートリッジクラウン７７４は、カートリッジ本体７２０と協同して、内部容積７７６と内部容積７７６内に配置された流体吸収材７３０とを封入するよう構成された、カバーまたはキャップを含む。本実施形態において、クラウン７７４はカートリッジ本体７２０と流体シールを形成するよう構成されている。しかし他の実施形態において、その他のキャッピングおよびシールの仕組みもまた利用してもよい。クラウン７７４はまた、充填ポート７５０も含む。充填ポート７５０は通常クラウン７７４を貫く入口を備え、プリントカートリッジ７１６に流体を充填または補充することができるようにする。図示の特定の実施形態において、充填ポート７５０は、いったんプリントカートリッジの充填が完了すると充填ポート７５０が提供する開口部をシールするよう構成された機構を含む。他の実施形態において、シール機構は、弁機構または隔壁等、充填プロセス中に形成されたいかなる開口部も自動的にシールしてもよい。さらに他の実施形態において、充填ポート７５０は使用されていないときには手動で閉じるよう構成されていてもよい。図７ａの分解組立図に示す実施形態においては流体吸収材７３０はクラウン７７４とは別個であるが、他の実施形態において、流体吸収材７３０をクラウン７７４に取り付けて単一のユニットを形成してもよく、あるいは、吸収材をカートリッジ本体７２０の内部容積７７６に取り付けてもよい。さらに他の実施形態において、流体吸収材７３０は、その外面に沿った、流体を通さない薄膜で封入または取り囲んでもよい。そのような実施形態において、カートリッジ本体は刺して穴を開ける、突き刺す、または弁機構等何か他の方法で流体槽７２４に収容されている流体と流体エジェクタヘッド７０６との間を選択的に流体連通するよう、構成されている。

流体噴射カートリッジ７１６の流体エジェクタヘッド７０６の断面図を図７ｂに示す。流体エジェクタヘッド７０６は、流体エジェクタアクチュエータ７６０をその上に形成した基板７６２を含む。本実施形態において、流体エジェクタアクチュエータ７６０は熱抵抗器である。しかし、圧電、フレックステンショナル、音響、および静電等、その他の流体エジェクタアクチュエータもまた利用してもよい。チャンバ層７５２は流体エジェクタアクチュエータ７６０の周りに流体チャンバ７５６を形成し、流体エジェクタアクチュエータ７６０を作動すると、通常流体エジェクタアクチュエータ７６０の上に配置されたノズル７５８から流体が噴射されるようにしている。基板７６２に形成された流体チャネル７６４が、槽７７６内の流体が流体チャンバ７５６を充填するための流体経路を提供する。チャンバ層７５２の上にはノズル層７５４が形成され、ノズル層７５４は、そこを通って流体が噴射されるノズル７５８を含む。

本発明を用いる流体定量供給システムを図８に概略的に示す。本実施形態において、流体定量供給システム８０２は、流体受取構造８０４の上または中に流体を定量供給するよう構成されている。一実施形態において、流体は、セルロースをベースにしたまたはポリマーをベースにした材料のシートまたはロール等のプリント媒体上に画像を作成する、インク等の液体材料を含む。他の実施形態において、流体は非画像形成材料を含んでもよく、その場合流体定量供給システム８０２を利用して、流体受取構造８０４の上または中に材料を精密にかつ正確に定量供給、配分、割り当て、および配置する。流体受取構造は、フレキシブルシート、薄膜のロール、小型容器、プレート、固体の支持体、またはその上に流体を定量供給することができるなんらかのその他の材料等、さまざまな構造を含んでもよい。流体定量供給システム８０２は通常、流体供給源８００、流体定量供給構造８１０、流体噴射システム８０８、搬送機構８６８、流体噴射コントローラ８７２、および流体受取構造コントローラ８７０を備える。

流体噴射システム８０８は通常、流体受取構造８０４上に流体を噴射するよう構成された機構を備える。一実施形態において、流体噴射システム８０８は１つまたは複数の流体噴射カートリッジを含み、それぞれのカートリッジは、流体受取構造８０４上に複数の場所における滴の形で流体を定量供給するよう構成された、複数の流体エジェクタアクチュエータとノズルとを有する。他の実施形態において、流体噴射システム８０８は、流体受取構造８０４上に選択的に流体を噴射するよう構成されたその他の装置を含んでもよい。例えば流体受取構造８０４は、多数の小型容器または容器をその上に配置したトレイを含んでもよい。そのような実施形態において、流体噴射システム８０８は、単一の流体エジェクタまたはきちんとグループ分けした１組の流体エジェクタを含み、それぞれの流体エジェクタまたはグループ分けした１組のエジェクタが所望の容器の開口部内に流体を定量供給するようになっていてもよい。流体噴射システム８０８は、可逆流体吸収材の上述した実施形態のうちのいずれを利用してもよい。

流体供給源８００は、流体定量供給装置８１０を介して流体噴射システム８０８に流体を供給する。特定の一実施形態において、流体定量供給装置８１０は、流体供給源８００から流体噴射システム８０８内に配置された適切な流体エジェクタへと流体を送る内部チャネルを有するマニホルドを備える。さらに他の実施形態において、流体定量供給装置８１０は、流体を流体噴射システムへと送る管等の１つまたは複数のコンジットを含んでもよい。流体供給源８００は、上述の実施形態のうちのいずれかと同様の可逆流体吸収材を含む。流体噴射システム８０８もまた、上述の実施形態のうちのいずれかと同様な可逆流体吸収材を含んでもよい。

搬送機構８６８は、流体噴射システム８０８に対して流体受取構造８０４を移動させるよう構成された装置を備える。搬送機構８６８は、流体受取構造８０４を支持し位置決めするか流体噴射システム８０８を支持し位置決めするかまたはその両方を行うよう構成された、１つまたは複数の構造を含む。一実施形態において、支持体（図示せず）が、搬送機構８６８が流体受取構造８０４を移動させるときに流体噴射システム８０８を静止して支持するよう構成されている。プリントの用途においては、そのような構成は通常ページワイドアレイのプリンタと呼ばれ、流体噴射システム８０８は実質的に流体受取構造８０４の寸法に及んでいてもよい。他の実施形態において、支持体は、流体受取構造８０４の寸法を横切って流体噴射システム８０８を左右に往復して移動させるよう構成され、一方別の支持体が、流体受取構造８０４を異なる方向に移動させるよう構成されている。さらに他の実施形態において、搬送機構８６８を省いてもよく、その場合流体噴射システム８０８および流体受取構造８０４は、定量供給動作中に横方向に移動することなく流体受取構造８０４上または内に所望の場所において流体を定量供給するよう構成されている。

噴射コントローラ８７２は通常プロセッサを備える。プロセッサは、流体噴射システム８０８の動作を命令する制御信号を発生するよう構成され、流体受取構造コントローラ８７０に信号を送る。本実施形態においてプロセッサという用語は、メモリ内に入っている命令のシーケンスを実行する、従来既知のまたは将来開発されるいかなるプロセッサを含んでもよい。このような命令のシーケンスを実行することによって、演算処理装置は制御信号の発生等の各ステップを行う。このような命令は、演算処理装置が実行するように、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、大容量記憶装置、または何かその他の永続的な記憶装置からランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）にロードしてもよい。他の実施形態において、ソフトウェア命令の代わりにまたはそれと組み合わせてハードワイヤードの回路を用いて、説明した機能を実行してもよい。噴射コントローラ８７２は、ハードウェア回路とソフトウェアとのいかなる特定の組合せにも、演算処理装置が実行する命令のいかなる特定の源にも限定されない。

噴射コントローラ８７２は、流体を定量供給する方法を表すデータ信号を１つまたは複数の源から受け取る（ホストからのデータ８７１で示す）。噴射コントローラ８７２は、流体噴射システム８０８から滴が噴射されるタイミング、ならびに、流体受取構造８０４に対して流体噴射システムが移動する実施形態における流体噴射システムの移動を命令する、制御信号を発生する。そのようなデータの源は、流体定量供給システム８０２に関連するコンピュータまたはポータブルメモリ読出装置等のホストシステムを含んでもよい。そのようなデータ信号は、赤外線、光学、電気、またはその他の通信モードに従って、噴射コントローラ８７２に伝達されてもよい。さらに、本実施形態では、そのようなデータ信号に基づいて、噴射コントローラ８７２はまた流体受取構造コントローラに、搬送機構８６８の移動を命令する信号を送る。しかし他の実施形態では、搬送機構８６８の移動を命令するデータ信号は流体受取構造コントローラに直接送られてもよい。

本発明の一実施形態による流体供給源の一部の断面図である。 本発明の一実施形態による可逆流体吸収材の斜視図である。 図２ａに示す流体吸収材の２ｂ−２ｂ線における断面図である。 図２ａに示す流体吸収材の２ｃ−２ｃ線における断面図である。 本発明の他の実施形態による流体吸収材の斜視図である。 本発明の他の実施形態による流体吸収材の斜視図である。 本発明の他の実施形態による流体吸収材の概略正面図である。 本発明の他の実施形態による流体吸収材の一部の断面図である。 図４ａに示す流体吸収材の拡大図である。 インクジェットプリントシステムの一例の斜視図であって、これには、本発明の一実施形態により、本発明のインク供給源を組み込むことができる。 本発明の一実施形態によるインクジェットプリントシステムの一例のインク供給源、連結マニホルドおよびインクジェットプリントヘッドを概略的に示した模式図である。 本発明の他の実施形態によるインクジェットカートリッジの分解組立斜視図である。 図７ａに示す流体エジェクタヘッドの拡大断面図である。 本発明の一実施形態による流体分配システムのフロー図である。

符号の説明

１００、８００ 流体供給源
１２０、７２０ 本体
１３０、２３０、３３０、４３０、７３０ 流体吸収材
２４０、３４０、 糸状繊維
４４４ 短繊維
５１２、６１２ インク容器
７０６ 流体エジェクタヘッド
７１６ 流体エジェクタカートリッジ
７２４ 流体槽

Claims (17)

1. 本体（１２０、７２０）と、
   この本体内に配置され、第１の表面エネルギーを有する可逆的に流体を吸収する材料（１３０、２３０、３３０、３３０’、３３０”、４３０、７３０）と、
   この可逆的に流体を吸収する材料内に配置され、前記第１の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する少なくとも１つの繊維（２４０、２４０’、３４０、３４０’、３４２、４４４）と
   を含んでなる流体供給源（１００、８００）。
2. 前記本体が、流体表面エネルギーを有する流体を受け取るようになっており、この流体表面エネルギーが、前記第１の表面エネルギーよりも少なくとも１平方メートル当たり１０ミリジュール低い請求項１に記載の流体供給源。
3. 前記本体が、流体表面エネルギーを有する流体を受け取るようになっており、この流体表面エネルギーが、前記繊維表面エネルギーよりも少なくとも１平方メートル当たり１０ミリジュール高い請求項１に記載の流体供給源。
4. 前記本体が、流体表面エネルギーを有する流体を受け取るようになっており、この流体表面エネルギーが、前記第１の表面エネルギーよりも少なくとも１平方メートル当たり１５ミリジュール低く、前記繊維表面エネルギーよりも少なくとも１平方メートル当たり１０ミリジュール高い請求項１に記載の流体供給源。
5. 前記可逆的に流体を吸収する材料が、接着されたポリエステル繊維をさらに含む請求項１に記載の流体供給源。
6. 前記可逆的に流体を吸収する材料が、ポリマーのコアとポリマーの外部シースとを有する接着されたポリマー繊維をさらに含み、このポリマーの外部シースが、前記ポリマーのコアとは異なる材料で形成されている請求項１に記載の流体供給源。
7. 前記可逆的に流体を吸収する材料が、接着されたポリマー繊維をさらに含む請求項１に記載の流体供給源。
8. 前記少なくとも１つの繊維が、少なくとも１つの糸状繊維（２４０、２４０’、３４０、３４０’）をさらに含む請求項１に記載の流体供給源。
9. 前記少なくとも１つの糸状繊維が、この少なくとも１つの糸状繊維上にフッ素ポリマーコーティングをさらに含む請求項８に記載の流体供給源。
10. 前記少なくとも１つの繊維が、前記可逆的に流体を吸収する材料内にランダムに分散された複数の短繊維（４４４）をさらに含む請求項１に記載の流体供給源。
11. 前記本体に取り付けられ、前記本体と流体連通する流体エジェクタヘッド（７０６）をさらに含んでなる請求項１に記載の流体供給源。
12. 前記本体と前記流体エジェクタとが、流体エジェクタカートリッジ（７１６）を形成する請求項１１に記載の流体供給源。
13. 請求項１に記載の少なくとも１つの流体供給源と、
    この少なくとも１つの流体供給源と流体連通する少なくとも１つの流体エジェクタヘッド（７０６）と、
    この少なくとも１つの流体エジェクタヘッドと電気的に接続する流体コントローラ（８７２）と、
    流体受取構造および前記流体コントローラと電気的に接続する流体受取構造コントローラ（８７０）であって、前記流体コントローラおよびこの流体受取構造コントローラが、前記少なくとも１つの流体供給源から前記流体受取構造の上にまたは中に、流体を分配するものである流体受取構造コントローラと
    を含んでなる流体分配システム。
14. 前記流体受取構造が、セルロースをベースにした材料またはポリマーをベースにした材料である請求項１３に記載の流体分配システム。
15. 流体槽（７２４）に流体を加えるステップを含んでなる流体供給方法であって、この槽が、
    この槽内に配置され、第１の表面エネルギーを有する毛細状材料（１３０、２３０、３３０、３３０’、３３０”、４３０、７３０）と、
    この毛細状材料内に配置され、前記第１の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する少なくとも１つの繊維（２４０、２４０’、３４０、３４０’、３４２、４４４）と
    を有するものである液体供給方法。
16. 内部容積を有する実質的に剛性の外部容器を有する流体槽（６１２ＣＭＹ、６１２Ｋ）と、
    前記内部容積を実質的に満たし、第１の表面エネルギーを有する流体吸収材料（１３０、２３０、３３０、３３０’、３３０”、４３０、７３０）と、
    前記流体吸収材内に配置され、第２の表面エネルギーを有する１つまたは複数の繊維（２４０、２４０’、３４０、３４０’、３４２、４４４）であって、前記第１の表面エネルギーはこの第２の表面エネルギーよりも高いものである１つまたは複数の繊維と
    を含んでなる液体消耗品用の交換式容器。
17. 流体を保持する手段と、
    前記流体を保持する手段内に配置され、前記流体を可逆的に吸収する手段と
    を含んでなる流体供給源であって、
    前記流体を可逆的に吸収する手段が、
    第１の表面エネルギーを有する毛細状材料（１３０、２３０、３３０、３３０’、３３０”、４３０、７３０）と、
    前記第１の表面エネルギーよりも低い繊維表面エネルギーを有する少なくとも１つの繊維（２４０、２４０’、３４０、３４０’、３４２、４４４）と
    を有するものである流体供給源。

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