JP3104070B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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- JP3104070B2 JP3104070B2 JP30507190A JP30507190A JP3104070B2 JP 3104070 B2 JP3104070 B2 JP 3104070B2 JP 30507190 A JP30507190 A JP 30507190A JP 30507190 A JP30507190 A JP 30507190A JP 3104070 B2 JP3104070 B2 JP 3104070B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はインクジェット記録ヘッド、特にそのインク
供給室と圧力室とを連結する供給路の改良に関する。
供給室と圧力室とを連結する供給路の改良に関する。
オンデマンド型インクジェット記録装置に要求されて
いる高印字品質化に応えるためにはノズル密度をより高
めることが必要である。そのために、例えば特開昭56−
172号公報に見られるように、共通の基板上に形成した
ノズル列に対して複数のインク室をその両側に交互に配
置して高密度化したインクジェット記録ヘッドが提案さ
れている。さらにこの種の記録ヘッドを低コストで形成
するために、基板を高分子樹脂材により形成する手段が
採られるようになってきた。
いる高印字品質化に応えるためにはノズル密度をより高
めることが必要である。そのために、例えば特開昭56−
172号公報に見られるように、共通の基板上に形成した
ノズル列に対して複数のインク室をその両側に交互に配
置して高密度化したインクジェット記録ヘッドが提案さ
れている。さらにこの種の記録ヘッドを低コストで形成
するために、基板を高分子樹脂材により形成する手段が
採られるようになってきた。
ところで、高密度化したインクジェット記録ヘッドに
より高印字品質を得るためには、インク供給室から供給
路を経て圧力室に入り、圧力室内で加圧され、圧力室の
一端に連通したノズルより噴射される、一連のインク挙
動、即ちインク飛行速度や飛行方向そして1ドット当り
のインク量等が、個別にばらつきがないことが求められ
る。インク挙動のばらつきに大きな影響を与える要因
は、圧力室の入口に相当する供給路の形状寸法と、出口
に相当するノズルの形状寸法のばらつきである。供給路
とノズルの断面積のばらつきがそれぞれ±15%以下であ
れば、例え他の部分がばらついても印字品質は確保され
るということが実験的に確認されている。
より高印字品質を得るためには、インク供給室から供給
路を経て圧力室に入り、圧力室内で加圧され、圧力室の
一端に連通したノズルより噴射される、一連のインク挙
動、即ちインク飛行速度や飛行方向そして1ドット当り
のインク量等が、個別にばらつきがないことが求められ
る。インク挙動のばらつきに大きな影響を与える要因
は、圧力室の入口に相当する供給路の形状寸法と、出口
に相当するノズルの形状寸法のばらつきである。供給路
とノズルの断面積のばらつきがそれぞれ±15%以下であ
れば、例え他の部分がばらついても印字品質は確保され
るということが実験的に確認されている。
これを各部の寸法精度に置き換えると、矩形断面の供
給路で幅、深さ各々約40μmに対し±2.5μm、円形断
面の供給路及びノズルで直径約40μmに対し±2.5μm
になる。しかし現実的には、高分子樹脂材の射出成形法
で、このような微細寸法を高精度に成形することは困難
である。
給路で幅、深さ各々約40μmに対し±2.5μm、円形断
面の供給路及びノズルで直径約40μmに対し±2.5μm
になる。しかし現実的には、高分子樹脂材の射出成形法
で、このような微細寸法を高精度に成形することは困難
である。
また、微細寸法を高精度に成形するために、特開平−
294047号に見られるように、インク供給室、圧力室、供
給路、ノズル全てをレーザービームで加工する方法があ
るが、これば工数がかかり、非現実的である。
294047号に見られるように、インク供給室、圧力室、供
給路、ノズル全てをレーザービームで加工する方法があ
るが、これば工数がかかり、非現実的である。
これに対して供給路のみをレーザーで加工する方法が
考えられる。本発明者が作成したヘッドを第4図に示
す。圧力室4の設けられた基板1に閉じた流路系を構成
するように第2基板8、10が接合されている。インク吐
出側にはノズル6が形成されたノズル板9が接合されて
いる。また圧力室4の流入側には、レーザー加工により
供給路3が形成されている。また圧力室に対応して第2
基板8上には圧電素子7が設けられている。
考えられる。本発明者が作成したヘッドを第4図に示
す。圧力室4の設けられた基板1に閉じた流路系を構成
するように第2基板8、10が接合されている。インク吐
出側にはノズル6が形成されたノズル板9が接合されて
いる。また圧力室4の流入側には、レーザー加工により
供給路3が形成されている。また圧力室に対応して第2
基板8上には圧電素子7が設けられている。
しかし、本発明者がこの構成のヘッドで印字試験を行
ったところ、吐出不良が多数発生した。それを解析した
ところ供給路3に塵11が詰まっていることが判明した。
レーザーで孔を形成した場合、レーザー光の入射側の断
面積をA1、出射側のそれをA2とした場合、A1>A2の関係
になる。このヘッドではインク供給室2側よりレーザー
光を入射して供給路3を形成したためインク供給室2側
の断面積が広くなっており、第4図でわかるように塵が
詰まり易く、固定されやすい形状となっている。
ったところ、吐出不良が多数発生した。それを解析した
ところ供給路3に塵11が詰まっていることが判明した。
レーザーで孔を形成した場合、レーザー光の入射側の断
面積をA1、出射側のそれをA2とした場合、A1>A2の関係
になる。このヘッドではインク供給室2側よりレーザー
光を入射して供給路3を形成したためインク供給室2側
の断面積が広くなっており、第4図でわかるように塵が
詰まり易く、固定されやすい形状となっている。
また供給路3と圧力室4とのつなぎ部には流れがよど
む点13が存在するため、ここに停滞した気泡はなかなか
とり除くことができないという問題があった。
む点13が存在するため、ここに停滞した気泡はなかなか
とり除くことができないという問題があった。
そこで本発明はこのような問題点を解決するものでそ
の目的とするところは塵詰まりを起こしにくく、かつ気
泡の滞留しにくい供給路形状をレーザー加工によって形
成することにある。
の目的とするところは塵詰まりを起こしにくく、かつ気
泡の滞留しにくい供給路形状をレーザー加工によって形
成することにある。
本発明はノズルに連通する圧力室と、該圧力室へ孔状
の供給路を介してインクを供給するインク供給室とを備
えたインクジェット記録ヘッドにおいて、圧力室、供給
路、インク供給室は高分子樹脂により形成され、孔状の
供給路は、圧力室よりインク供給室側に向けてレーザー
ビーム光を照射することにより形成されたことを特徴と
する。
の供給路を介してインクを供給するインク供給室とを備
えたインクジェット記録ヘッドにおいて、圧力室、供給
路、インク供給室は高分子樹脂により形成され、孔状の
供給路は、圧力室よりインク供給室側に向けてレーザー
ビーム光を照射することにより形成されたことを特徴と
する。
また、係るインクジェット記録ヘッドにおいて、孔状
の供給路は、インク供給室から圧力室に向かって拡開す
るテーパー形状であることを特徴とする。また、係るイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、供給路長さが20μm
以上1μm以下であることを特徴とする。
の供給路は、インク供給室から圧力室に向かって拡開す
るテーパー形状であることを特徴とする。また、係るイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、供給路長さが20μm
以上1μm以下であることを特徴とする。
また、係るインクジェット記録ヘッドにおいて、供給
路の供給室側断面積S1と圧力室側断面積S2とがS1<S2で
あり、かつ100μm2<S1<S2<50000μm2の関係を満たし
ていることを特徴とする。
路の供給室側断面積S1と圧力室側断面積S2とがS1<S2で
あり、かつ100μm2<S1<S2<50000μm2の関係を満たし
ていることを特徴とする。
以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
第1図はヘッド基板を形成するための型構造の一例を示
す断面図である。
第1図はヘッド基板を形成するための型構造の一例を示
す断面図である。
ヘッド基板1は固定側型板19と可動側型板20との間に
射出注入された高分子樹脂素材により一体的に成形され
る。
射出注入された高分子樹脂素材により一体的に成形され
る。
この成形に使用される固定側型板19には、そのキャビ
ティ部に、ヘッド基板1の圧力室4に対応した成形用凸
部14が形成されている。また、圧力室成形用凸部14の一
端部には、ノズル6と連通するための通孔5を形成する
ためのピン15が設けられている。これに対する可動側型
板20には、そのキャビィティ部に、ヘッド基板1のイン
ク供給室2に対応した成形用凸部12が形成されている。
また上記の通孔5を形成するためのピン15に対向する部
分に、ピン15の先端部の支持穴21が形成されている。な
お、図中の符号22はランナー部、23はゲート部、24はイ
ジェクタピンを示している。
ティ部に、ヘッド基板1の圧力室4に対応した成形用凸
部14が形成されている。また、圧力室成形用凸部14の一
端部には、ノズル6と連通するための通孔5を形成する
ためのピン15が設けられている。これに対する可動側型
板20には、そのキャビィティ部に、ヘッド基板1のイン
ク供給室2に対応した成形用凸部12が形成されている。
また上記の通孔5を形成するためのピン15に対向する部
分に、ピン15の先端部の支持穴21が形成されている。な
お、図中の符号22はランナー部、23はゲート部、24はイ
ジェクタピンを示している。
このように構成された両型板19、20間にランナー部22
及びゲート部23を介して上述した高分子樹脂素材が射出
注入されると、一面にインク供給室2を有し、他面に圧
力室4を有し、圧力室4の一端にノズル板7に設けたノ
ズル6と連通するための通孔5を有するヘッド基板1が
成形される。
及びゲート部23を介して上述した高分子樹脂素材が射出
注入されると、一面にインク供給室2を有し、他面に圧
力室4を有し、圧力室4の一端にノズル板7に設けたノ
ズル6と連通するための通孔5を有するヘッド基板1が
成形される。
第2図は、このようにして成形されたヘッド基板1へ
の供給路の形成工程を示したものである。上述した工程
により成形されたヘッド基板1は、インク供給室2の形
成面を表にして固定され、圧力室4の一端からインク供
給室2に向かってレーザービームLを照射することによ
り、所要の供給路3が形成される。
の供給路の形成工程を示したものである。上述した工程
により成形されたヘッド基板1は、インク供給室2の形
成面を表にして固定され、圧力室4の一端からインク供
給室2に向かってレーザービームLを照射することによ
り、所要の供給路3が形成される。
これに用いるレーザービーム発生装置40は、レーザー
触媒として、ArF、KrF、XeCl、XeF等を用いた発振波長
が193乃至351nmの、化学結合を直接開裂させるに必要な
紫外光領域の高エネルギーのフォトンを高強度で発振で
きるエキシマレーザー装置が好ましい。装置40から出力
したレーザービームLをイメージマスク41と集光レンズ
42を用いて、ヘッド基板1上のインク供給室2と圧力室
4の連結部に収束させて、所要の供給路3を形成する。
触媒として、ArF、KrF、XeCl、XeF等を用いた発振波長
が193乃至351nmの、化学結合を直接開裂させるに必要な
紫外光領域の高エネルギーのフォトンを高強度で発振で
きるエキシマレーザー装置が好ましい。装置40から出力
したレーザービームLをイメージマスク41と集光レンズ
42を用いて、ヘッド基板1上のインク供給室2と圧力室
4の連結部に収束させて、所要の供給路3を形成する。
第3図は、形成された供給路3の断面図である。
実際にポリカーボネートを素材として、ヘッド基板1
を射出成形法により形成し、インク供給室2及び圧力室
4の連結部に縮小率が8の集光レンズ42を用いてエネル
ギー密度が6.0J/cm2のレーザービームを照射したとこ
ろ、繰り返し周波数200Hzで約600回のショット数により
穴径40μm、深さ120μmでテーパー角度θが約2度の
供給路3を1供給路当り3秒で形成することができた。
を射出成形法により形成し、インク供給室2及び圧力室
4の連結部に縮小率が8の集光レンズ42を用いてエネル
ギー密度が6.0J/cm2のレーザービームを照射したとこ
ろ、繰り返し周波数200Hzで約600回のショット数により
穴径40μm、深さ120μmでテーパー角度θが約2度の
供給路3を1供給路当り3秒で形成することができた。
必要に応じて、ヘッド基板1とレーザービーム装置40
のいずれか一方を供給路3の配置に合わせて順次相対的
に移動させながら、ヘッド基板1上に所要数の供給路3
を形成する。
のいずれか一方を供給路3の配置に合わせて順次相対的
に移動させながら、ヘッド基板1上に所要数の供給路3
を形成する。
前記の方法で供給路3となる孔を形成する場合、孔の
長さが20μm未満では樹脂が型に充填されず基板を形成
できない。またこの長さが1mmを越えた場合レーザーで
孔を形成するためには1000発以上のレーザー光の照射を
必要とし、コスト及びレーザーの耐久性の面からみて問
題である。これらの理由から孔の長さは、20μmから1m
mの範囲が好ましい。
長さが20μm未満では樹脂が型に充填されず基板を形成
できない。またこの長さが1mmを越えた場合レーザーで
孔を形成するためには1000発以上のレーザー光の照射を
必要とし、コスト及びレーザーの耐久性の面からみて問
題である。これらの理由から孔の長さは、20μmから1m
mの範囲が好ましい。
また供給路3のインク供給室2側断面積をS1、圧力室
4側の断面積をS2とした場合にS1、S2の関係はS1<S2、
となる。ここで圧力室4内で圧力を発生するためにはS
1、S2は任意の値では満足されず本発明者の実験による
とS1は円形断面の場合直径10μm以上は必要でありS2は
直径250μm以下でないと液滴が射出されないことが確
認された。これを数式で示すと、およそ100μm2<S1<S
2<5000μm2となる。
4側の断面積をS2とした場合にS1、S2の関係はS1<S2、
となる。ここで圧力室4内で圧力を発生するためにはS
1、S2は任意の値では満足されず本発明者の実験による
とS1は円形断面の場合直径10μm以上は必要でありS2は
直径250μm以下でないと液滴が射出されないことが確
認された。これを数式で示すと、およそ100μm2<S1<S
2<5000μm2となる。
本発明はノズルに連通する圧力室と、該圧力室へ孔状
の供給路を介してインクを供給するインク供給室とを備
えたインクジェット記録ヘッドにおいて、圧力室、供給
路、インク供給室は高分子樹脂により形成され、孔状の
供給路は、圧力室よりインク供給室側に向けてレーザー
ビーム光を照射することで形成された構成であることに
より、インク挙動のばらつきに大きな影響を与える要因
となる圧力室の入口に相当する供給路の断面積と、出口
に相当するノズルの断面積とのばらつきを許容範囲内に
抑えることができると同時に、インク供給室から圧力室
に向かって拡開するテーパー形状に形成することが容易
に且つ高速に行え、供給路において塵が詰まりにくく、
インクの流れがスムーズで気泡の停滞がないインクジェ
ットヘッドを低コストで高精度に提供することができる
という効果を有する。
の供給路を介してインクを供給するインク供給室とを備
えたインクジェット記録ヘッドにおいて、圧力室、供給
路、インク供給室は高分子樹脂により形成され、孔状の
供給路は、圧力室よりインク供給室側に向けてレーザー
ビーム光を照射することで形成された構成であることに
より、インク挙動のばらつきに大きな影響を与える要因
となる圧力室の入口に相当する供給路の断面積と、出口
に相当するノズルの断面積とのばらつきを許容範囲内に
抑えることができると同時に、インク供給室から圧力室
に向かって拡開するテーパー形状に形成することが容易
に且つ高速に行え、供給路において塵が詰まりにくく、
インクの流れがスムーズで気泡の停滞がないインクジェ
ットヘッドを低コストで高精度に提供することができる
という効果を有する。
また、係るインクジェット記録ヘッドにおいて、供給
路長さが20μm以上1mm以下であることにより、型板へ
高分子樹脂を射出注入することによるヘッド基板形成
を、より容易に行うことができ、さらにレーザービーム
照射による供給路形成を高速に行うことができるという
効果を有する。
路長さが20μm以上1mm以下であることにより、型板へ
高分子樹脂を射出注入することによるヘッド基板形成
を、より容易に行うことができ、さらにレーザービーム
照射による供給路形成を高速に行うことができるという
効果を有する。
また、係るインクジェット記録ヘッドにおいて、供給
路の供給室側断面積S1と圧力室側断面積S2とがS1<S2で
あり、かつ100μm2<S1<S2<50000μm2の関係を満たし
ていることにより、供給路において塵が詰まりにくく、
インクの流れがスムーズで気泡の停滞のない、吐出特性
が安定したインクジェットヘッドを提供することができ
るという効果を有する。
路の供給室側断面積S1と圧力室側断面積S2とがS1<S2で
あり、かつ100μm2<S1<S2<50000μm2の関係を満たし
ていることにより、供給路において塵が詰まりにくく、
インクの流れがスムーズで気泡の停滞のない、吐出特性
が安定したインクジェットヘッドを提供することができ
るという効果を有する。
第1図は本発明に用いる流路基板を形成する為の型構造
の一例を示す断面図。第2図は、本発明の実施例を示す
断面図。第3図は同実施例における供給路の拡大断面
図。第4図は従来ヘッドの構造を示す断面図。 1……ヘッド基板 2……インク供給室 3……供給路 4……圧力室 5……通孔 6……ノズル 7……圧電素子 8、10……第2基板 9……ノズル板 11……塵 19……固定側型板 20……可動側型板 40……レーザービーム発生装置 41……マスク 42……集光レンズ
の一例を示す断面図。第2図は、本発明の実施例を示す
断面図。第3図は同実施例における供給路の拡大断面
図。第4図は従来ヘッドの構造を示す断面図。 1……ヘッド基板 2……インク供給室 3……供給路 4……圧力室 5……通孔 6……ノズル 7……圧電素子 8、10……第2基板 9……ノズル板 11……塵 19……固定側型板 20……可動側型板 40……レーザービーム発生装置 41……マスク 42……集光レンズ
Claims (4)
- 【請求項1】ノズルに連通する圧力室と、該圧力室へ孔
状の供給路を介してインクを供給するインク供給室とを
備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、 前記圧力室、前記供給路、前記インク供給室は高分子樹
脂により形成され、前記孔状の供給路は、前記圧力室よ
り前記インク供給室側に向けてレーザービーム光を照射
することにより形成されたことを特徴とするインクジェ
ット記録ヘッド。 - 【請求項2】前記孔状の供給路は、前記インク供給室か
ら前記圧力室に向かって拡開するテーパー形状であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のインクジェ
ット記録ヘッド。 - 【請求項3】前記供給路長さが20μm以上1μm以下で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のイン
クジェット記録ヘッド。 - 【請求項4】前記供給路の供給室側断面積S1と圧力室側
断面積S2とがS1<S2であり、かつ100μm2<S1<S2<500
00μm2の関係を満たしていることを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載のインクジェット記録ヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30507190A JP3104070B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | インクジェット記録ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30507190A JP3104070B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | インクジェット記録ヘッド |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04176655A JPH04176655A (ja) | 1992-06-24 |
JP3104070B2 true JP3104070B2 (ja) | 2000-10-30 |
Family
ID=17940767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30507190A Expired - Fee Related JP3104070B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | インクジェット記録ヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3104070B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06191452A (ja) * | 1992-12-26 | 1994-07-12 | Kazuhiko Goto | 自転車の発電装置 |
JP6051482B1 (ja) * | 2016-03-03 | 2016-12-27 | 株式会社弘福 | 足湯容器 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6183064B1 (en) | 1995-08-28 | 2001-02-06 | Lexmark International, Inc. | Method for singulating and attaching nozzle plates to printheads |
US6158843A (en) * | 1997-03-28 | 2000-12-12 | Lexmark International, Inc. | Ink jet printer nozzle plates with ink filtering projections |
JP3389986B2 (ja) | 1999-01-12 | 2003-03-24 | セイコーエプソン株式会社 | インクジェット記録ヘッド |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP30507190A patent/JP3104070B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06191452A (ja) * | 1992-12-26 | 1994-07-12 | Kazuhiko Goto | 自転車の発電装置 |
JP6051482B1 (ja) * | 2016-03-03 | 2016-12-27 | 株式会社弘福 | 足湯容器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04176655A (ja) | 1992-06-24 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |