JP3480955B2 - インクカートリッジ、インクを補充するシステム及びその方法 - Google Patents

インクカートリッジ、インクを補充するシステム及びその方法

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JP3480955B2 JP25220592A JP25220592A JP3480955B2 JP 3480955 B2 JP3480955 B2 JP 3480955B2 JP 25220592 A JP25220592 A JP 25220592A JP 25220592 A JP25220592 A JP 25220592A JP 3480955 B2 JP3480955 B2 JP 3480955B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、一般にコンピュータ制御
プリンタ用インクカートリッジに関し、更に詳細にはこ
のようなカートリッジ内部の歪縮可能なインクバッグの
再充填装置に関する。
【０００２】
【従来技術と問題点】コンピュータ制御プリンタは周知
であり、このようなプリンタの交換可能なペン及びイン
クカートリッジも同様に周知である。このようなカート
リッジはインク溜めバックを備えており、これは大気圧
より低く保たれてインクがうっかりそこから洩れる可能
性を極小にしている。
【０００３】カートリッジアセンブリのインク放出ノズ
ルは通常、要求があれば直ちに印刷可能な状態になるよ
うにインクが注入されたままになっており、インクが引
出されるように、インクが引出されるにつれてインクバ
ッグが次第に歪縮するようになっている。ノズルの中が
空になるのは実質上インク全体積が排出されるときにの
み生ずる。
【０００４】従来技術のインク補給システムの一例には
二重隔壁ニードル（ノズル）装置があるが、これには多
数の部品が必要であり、それ故製造には比較的経費がか
さむ。圧縮ガスボンベに見られるような二重機械弁機構
も三方弁と同様に使用されてきた。インク補給に関する
これら従来技術はすべて比較的複雑、高価で、且つかさ
ばっている。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は、空気を混入させずにイ
ンクを閉じた負圧インク容器に導入する組合わせ装置に
より従来技術の問題を解消し、コンピュータ制御プリン
タのペンカートリッジのインクバッグの詰めなおしを容
易にすることにある。
【０００６】
【発明の概要】本発明の新奇な組合わせ装置において
は、毛管弁がインクバッグの内部およびインク貯蔵室と
連絡している。インクは、インクバッグが満たされるま
で、または貯蔵室の供給インクが実質的に排出しきるま
で毛管弁を通って流れ、供給インクが排出しきった時点
で毛管弁は空気がインクバッグに導入されるのを阻止す
る。貯蔵室はカートリッジ内部に組入れて構成すること
ができまたは特殊コネクタおよび毛管弁を使用してイン
クバッグを定期的に詰め替えるインクの遠隔供給とする
こともできる。毛管弁は廉価であり、移動部分が無く、
そこを通る空気流を阻止し、弁の両側が液体と接触して
いない限りそこを通るインクの流れをも阻止する。
【０００７】
【好適実施例の説明】図１は、その一方だけを図示して
ある１対の並行側壁１２、折り畳み得るインクバッグが
入っている周壁１４、およびその中のインク貯蔵室２０
を備えているハウジング１１から構成されるプリンタの
インクカートリッジ１０を示している。バッグは、その
周辺で共に固定され且つ１９でわかるようにハウジング
の周壁１４に固定されている１対の長方形の可撓性側面
パネル１６、１７から構成されている。
【０００８】バッグには１対の離して設けられた比較的
剛いが軽量の金属板２２、２３がその中にあって、それ
らは互いに離れて、二重の弓形金属ばね２５により可撓
性側面パネル１６、１７と係合されて歪縮可能なバッグ
を拡げるようになっている。今までのプリンタインクカ
ートリッジは一般に中に入っているインクが枯渇したと
き捨てるように詰め替えしない形に構成されている。本
発明のインクカートリッジは消耗するのではなく詰め替
え可能である。
【０００９】バッグからのインクは、当業者に既知であ
るように、全般に２７で示すプリンタのノズル板にある
インクジェットオリフィス（ノズル）またはオリフィス
の配列を通して、コンピュータ制御のもとにインクの引
出しを行う、ハウジング１１の内側に取付けられたヘッ
ド（図示せず）により放出される。
【００１０】剛いインクカートリッジハウジング１１の
内部には、インクバッグの一方の側方に分割壁１１ａが
備えられており、これによりハウジング内に詰め替え可
能なインク貯蔵室２０が画定されている。インク貯蔵室
は適切なインク導管３０により可撓性インクバッグに接
続されている。ねじキャップ３２が、ハウジングの周壁
１４を貫いてインク詰替え室２０の内部に突出している
充填口を覆っている。充填オリフィスの下に泡噴射緩衝
メッシュ３４を随意に設けて、インク貯蔵室に供給イン
クを補給する期間中インクが後方に飛散するのを防止す
ることができる。
【００１１】毛管フィルタ材の円筒形ブロックから成る
毛管弁４０は、ばねバイアスされたインクバッグと詰め
替え可能なインク貯蔵室２０との間に突出しているイン
ク導管３０内に配設されてそこを通る流体であるインク
の流れを制御している。毛管弁４０は、プリンタノズル
板の毛管力より大きい有効毛管力を有するどんなインク
適合材料からでも構成することができる。毛管弁フィル
タ材はダート容量の大きいステンレス鋼編み線メッシュ
から構成されることが望ましい。このようなフィルタ材
の一つは、米国ニューヨーク州、ＥａｓｔＨｉｌｌｓの
ＰａｕｌＰｒｏｃｅｓｓＦｉｌｔｒａｔｉｏｎ社により
ＲＩＧＩＭＥＳＨの商標で販売されている。液体での公
称ろ過定格が１０で絶対定格が２５のＲＥＧＩＭＥＳＨ
Ｊ形焼結編み線メッシュフィルタが現在のところ好適で
ある。このフィルタはインクを貯蔵室２０から歪縮可能
バッグまでインクを通しやすい。歪縮可能バッグは、ば
ねバッグの中の圧力が貯蔵室２０の中の圧力より低く、
これによりインクが貯蔵室２０から毛管弁４０を通して
導管３０に自動的に吸い込まれるように、二重弓形ばね
２５の作用により大気圧より低くまたは負圧に維持され
ている。
【００１２】毛管フィルタ材の性質は、その入口表面お
よびその出口表面が共にインクで湿っているときインク
を通しやすいようなものである。しかし、フィルタはま
た弁としても作用してインクまたは空気が貯蔵室２０の
中の供給インクが排出されて毛管弁４０の入口側がもは
や湿り状態になっていないときフィルタを通していずれ
の方向にも流れないようにしている。続いて、ばねバイ
アスされたインクバッグに残っているインクがカートリ
ッジから引かれ、プリンタ動作中供給インクが完全に排
出されるまでノズル板２７を通して放出される。
【００１３】このような装置では可撓バッグの中の供給
インクを直接監視する必要がなく、充填キャップ３２を
定期的に取り外し、インク貯蔵室２０の中の供給インク
を補給する方がむしろ簡単なことになるという長所を備
えている。透明窓またはサイトゲージを設けて貯蔵室２
０のインクレベルを目で見て監視するようにするのもよ
い。
【００１４】次に図２に転ずると、装置はインク貯蔵室
２０がプリンタインクカートリッジ１０のハウジングの
壁の中に入っていないということを除いては、図１に示
すものと全く同じである。代わりに、カートリッジのイ
ンクバッグにハウジングの周壁１４に設置された閉コネ
クタ４４に終端する充填管（図示せず）を設けることが
できる。インクの遠隔容器４２は、これも図示しない手
段により大気圧より低く保持され（インクが遠隔充填容
器から洩れないようになって）いるが、図１の実施例に
使用されているものと同様の毛管弁構造を採用している
新奇な流体ブリッジによりカートリッジハウジングのば
ねバイアスインクバッグを詰め替えるよう接続すること
ができる。特に、充填装置は、めす結合器６０を管の一
方の部分（インク供給管）５１に、これと接合すべきお
す結合器７０を管の他方の部分（インク配給管）５２に
備えている二部分充填管５０から構成されている。二つ
の管の遠隔端はそれぞれ遠隔詰替えインクの遠隔容器４
２およびカートリッジハウジングの入口コネクタ４４に
接続することができる。
【００１５】今度は図３、図４、図５、および図６を参
照すると、流体ブリッジ装置がそれぞれ接続段階、空気
排除段階、インク注入／配給（流体ブリッジ確立）段
階、および分離段階について図示されている。これらの
図において、流体ブリッジのめす結合器６０およびおす
結合器７０はそれぞれインク供給管５１に接続可能なシ
リンダ６２およびインク配給管５２に接続可能なピスト
ン７２から構成されていることがわかる。シリンダ６２
およびピストン７２は共に軸方向に整列したインク供給
通路６４およびインク配給通路７４を備えている。毛管
フィルタ６６、７６は、図１のフィルタ４０と同様に、
ＲＥＧＩＭＥＳＨのものであるのが望ましいが、インク
供給通路６４およびインク配給通路７４に図示の場所で
設けられている。
【００１６】ピストン７０は、ピストンおよびシリンダ
に設けられている肩６８、７８が図４に示すように接触
するようになるまで、シリンダ６０の穴の中で内側に滑
ることができる。ピストンはピストン７０の溝の中に設
けられたオウリング８０によりボンベ内に滑動可能に封
止されている。それで図３に示すように、空気はそれら
の間の空間８４に捕らえられることが理解される。ピス
トン７０がシリンダ６０の中に押し下げられると（また
はボンベが押し上げられると）、空間８４に捕らえられ
ている空気が通気通路８６を通して排出される。この通
路の拡大部分には、注入およびインク移送過程で空気を
流すと共にそこを通ってインクが上向きに流れることが
ないようにする材料のフィルタ８８が入っている。フィ
ルタ８８に対する好適な材料はＰＯＲＥＸの商標名で販
売されている焼結テフロン材料である。フィルタ８８に
適する更に他の材料は、米国メリーランド州、Ｅｌｋｔ
ｏｎのＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，Ｉｎ
ｃ．により製造されているＧＯＲＥ―ＴＥＸのような呼
吸できる防水織物である。
【００１７】空気を排除してから（図４）、ピストン７
０をシリンダ６０から部分的に引出し（図５）、インク
を空間８４に引込み、毛管フィルタ６６と７６を横断し
て流体ブリッジを作り、これによりインクが今度は遠隔
の負圧インク供給部（遠隔容器）４２から、ばね２５の
影響により更に低い負圧に保たれているばねバイアスさ
れたインクバッグまで連続的に流れる。インクバッグの
詰め替えが達成されると、ピストン７０は図６に示すよ
うに引出される。配給通路７４にある毛管フィルタ７６
では、その下端が現在は空気にさらされ、それによりフ
ィルタおよびばねバイアスされたインクバッグの負圧が
共にインクが配給管５２から後方にインクが洩れないよ
うにしている。空間８４に漏入した残りのインクは毛管
フィルタ６６を通過し（その両側が濡れているので）、
インク供給管５１を通して負圧インク供給部４２に戻
る。この時点で、インク供給管５２をプリンタインクカ
ートリッジ１０から切離すことができる。毛管フィルタ
は、図１の説明に関連して図示したように、カートリッ
ジ１０の流体通路に供給管入口コネクタ４４とインクバ
ッグとの間にも設けることができる。
【００１８】組合わせの構造要素は、材料がインクの化
学薬品に耐える限りポリエチレンまたは同様のもののよ
うな普通の材料から構成することができる。
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の実施によ
り、インクカートリッジにインクを再充填して使用する
ことが可能となるので、インクカートリッジの再使用が
可能となる。そしてインクを溜めておくインクバック
は、毛管によって外部と連絡するので、供給口から外部
へのインク洩れはないし、小型で簡単である。本発明の
インクカートリッジをインクジェットプリンタに用いる
と、インクカートリッジが小型、軽量かつ廉価となる効
果がある。また、インクの遠隔供給も可能となるので使
用に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施し、内部にインクバック、インク
再充填チャンバ、およびそれらを結ぶ毛管弁とを有する
プリンタ用インクカートリッジの展開斜視図である。
【図２】本発明の別の実施例の分解斜視図である。
【図３】図２の実施例で用いられる流体ブリッジの第１
の動作状態（接続）での断面図はである。
【図４】図２の実施例で用いられる流体ブリッジの第２
の動作状態（空気排除）での断面図である。
【図５】図２の実施例で用いられる流体ブリッジの第３
の動作状態（流体ブリッジ確立）での断面図である。
【図６】図２の実施例で用いられる流体ブリッジの第４
の動作状態（分離）での断面図である。
【記号の説明】
１０ インクカートリッジ １１ ハウジング １１ａ 分割壁 １２ 側壁 １４ 周壁 １５，１７ 可●性側面パネル ２０ インク貯蔵室 ２２，２３ 金属板 ２５ 二重弓形金属バネ ２７ ノズル板 ３０ 流体導管 ３２ ネジキャップ ３４ 泡噴射緩働メッシュ ４０ 毛管弁 ４２ 遠隔容器 ４４ 入口コネクタ ５１ インク供給管 ５２ インク配給管 ６０ めす結合器 ６２ シリンダ ６４ インク供給通路 ６６，７６，８８ フイルタ ７０ おす結合器 ７２ ピストン ７４ インク配給通路 ８０ オウリング ８６ 空気通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デービット・ハント アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ ディエゴ，メドウラン・プレース 9192 (72)発明者 マイケル・ボーラ アメリカ合衆国カリフォルニア州サン・ ディエゴ，サーモン・リバー・ロード 12832 (56)参考文献 特開 平２−2013（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263655（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−258353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−88224（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297498（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/01 - 2/21

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 剛いハウジングと、 前記ハウジング内の歪縮可能なインクバッグと、 前記インクバッグと流体連通し、カートリッジ内から引
    いたインクを放出するインク放出ヘッド手段と、 前記インクバッグの可撓性壁が互いに離れるようバイア
    スをかけることにより、前記歪縮可能なインクバッグを
    大気圧より低い圧力に保持する手段と、 前記インクバッグにインクを補充する手段と、 前記インクバッグと前記補充手段とを相互接続する流体
    通路と、 前記通路内にあって、入口表面と出口表面とを有し、該
    入口表面と出口表面とが濡れているときのみインク流を
    通すことができ、前記インク放出ヘッドの毛管力より大
    きい有効毛管力を有するインク適合材料を有する毛管弁
    と、 を備えて成るインクカートリッジ。
  2. 【請求項２】 前記ハウジングが、周壁と、該周壁に接
    合された一対の離隔された、ほぼ平坦で平行な側壁とを
    有し、前記インク放出ヘッドが前記周壁に実装されてい
    ることを特徴とする、請求項１に記載のインクカートリ
    ッジ。
  3. 【請求項３】 周縁部において互いにおよび前記ハウジ
    ング周壁に接合された一対の側面パネルを前記インクバ
    ッグが備えて成ることを特徴とする、請求項２に記載の
    インクカートリッジ。
  4. 【請求項４】 一対の剛い離隔されたプレートをさらに
    備えて成り、 歪縮可能なインクバッグを大気圧より低い圧力に保持す
    る前記手段が、 前記インクバッグ内にあって前記プレー
    トを前記インクバッグ側面パネルと係合するようにして
    前記インクバッグ内を前記大気圧より低い圧力に保持す
    るばねであることを特徴とする、請求項３に記載のイン
    クカートリッジ。
  5. 【請求項５】 前記インクバッグにインクを補充する前
    記手段が、前記ハウジング内の再充填可能な、非歪縮性
    のインク室を備えて成ることを特徴とする、請求項４に
    記載のインクカートリッジ。
  6. 【請求項６】 剛いハウジングと、 前記ハウジング内の歪縮可能なインクバッグと、 前記インクバッグと流体連通し、カートリッジ内から引
    いたインクを放出するインク放出ヘッド手段と、 前記インクバッグの可撓性壁が互いに離れるようバイア
    スをかけることにより、前記歪縮可能なインクバッグを
    大気圧より低い圧力に保持する手段と、 大気圧より低い圧力に保持された遠隔インク供給源に接
    続可能なインク供給部と、前記インクバッグに接続可能
    なインク配給部と、前記供給部および前記配給部上にあ
    って、前記インク供給部とインク配給部とを共に接続す
    る管コネクタと、を有する充填管を備えた、前記インク
    バッグにインクを補充する手段と、 前記管コネクタの少なくと１つに配置され、入口表面と
    出口表面とを有し、該入口表面と出口表面とが濡れてい
    るときのみインク流を通すことができ、前記インク放出
    ヘッドの毛管力より大きい有効毛管力を有するインク適
    合材料を有する毛管弁と、 を備えて成り、 前記ハウジングが、周壁と、該周壁に接合された一対の
    離隔された、ほぼ平坦で平行な側壁とを有し、前記イン
    ク放出ヘッドが前記周壁に実装されており、周縁 部において互いにおよび前記ハウジング周壁に接合
    された一対の側面パネルを前記インクバッグが有し、 一対の剛い離隔されたプレートをさらに有し、 歪縮可能なインクバッグを大気圧より低い圧力に保持す
    る前記手段が、 前記インクバッグ内にあって前記プレー
    トを前記インクバッグ側面パネルと係合するようにして
    前記インクバッグ内を前記大気圧より低い圧力に保持す
    るばねである、インクカートリッジにインクを補充する
    システム。
  7. 【請求項７】 前記コネクタが互いに押されるにしたが
    って体積が減少する室を画定する、互いに係合する、お
    す部品及びめす部品と、前記コネクタが互いに押される
    につれて前記室から空気を排出するための、前記部品の
    少なくとも１つに設けられた通気孔と、を前記コネクタ
    が備えて成ることを特徴とする、請求項６に記載の、イ
    ンクカートリッジにインクを補充するシステム。
  8. 【請求項８】 空気流は通すが液体流は通さないフィル
    タを前記通気孔内にさらに備えて成ることを特徴とす
    る、請求項７に記載の、インクカートリッジにインクを
    補充するシステム。
  9. 【請求項９】 前記毛管弁が、前記管コネクタの各々に
    配置された毛管材を備えて成ることを特徴とする、請求
    項７に記載の、インクカートリッジにインクを補充する
    システム。
  10. 【請求項１０】 前記毛管材が、流体一流体インターフ
    ェースを通してインク流が確立される濡れ可能な繊維の
    アセンブリを備えて成ることを特徴とする、請求項９に
    記載の、インクカートリッジにインクを補充するシステ
    ム。
  11. 【請求項１１】 ハウジングを有するインクカートリッ
    ジ内の消費されたインクを補充するための方法であっ
    て、 前記カートリッジから遠くに配置されたインク貯蔵室を
    充填するステップと、 一対のコネクタを有する延長管
    と、前記コネクタの少なくとも１つに配置された毛管フ
    ィルタとを通して前記インク貯蔵室からインクを、対向
    壁を有する前記ハウジング内に配置された歪縮可能なイ
    ンクバッグに引くステップであって、前記インクバッグ
    は、該インクバッグの前記壁が互いに離れるよう移動し
    てインクバッグの体積を膨張させることにより前記ハウ
    ジング内が負圧に保持される、ステップと、 前記毛管フィルタを弁として使用して、前記インクの引
    き出しステップ中に空気が前記歪縮可能なインクバッグ
    に入るのを防止するステップと、 を備えて成る方法。
  12. 【請求項１２】 ハウジングを有するインクカートリッ
    ジ内の消費されたインクを補充するための方法であっ
    て、 前記カートリッジ内に配置されたインク貯蔵室を充填す
    るステップと、 毛管フィルタを通して前記インク貯蔵室からインクを、
    対向壁を有する前記ハウジング内に配置された歪縮可能
    なインクバッグに引くステップであって、前記インクバ
    ッグは、該インクバッグの前記壁が互いに離れるよう移
    動してインクバッグの体積を膨張させることにより前記
    ハウジング内が負圧に保持される、ステップと、 前記毛管フィルタを弁として使用して、前記インクの引
    き出しステップ中に空気が前記歪縮可能なインクバッグ
    に入るのを防止するステップと、 を備えて成る方法。
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