JP4047397B2

JP4047397B2 - 液体インク供給システム

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Publication number: JP4047397B2
Application number: JP32875094A
Authority: JP
Inventors: ウェイ−ピングリンジョン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-01-03
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: US5657065A; JPH07205444A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクジェットのインク送出システムに係り、特にインク送出及び濾過のための媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリントシステムは、一般に、二つのタイプがある。それらは連続ストリーム方式及びドロップ・オン・デマンド（drop-on-demand）方式である。連続ストリームのインクジェットシステムにおいて、インクは少なくとも一つのオリフィス又はノズルを介して圧力下で連続的な流れにおいて押し出される。インクの流れは、ディジタルデータ信号による圧力調整によって周期的に摂動され、これによってインクの流れがノズルから一定距離で液滴に分割される。この分割点において、液滴は帯電され且つ静電界を通過し、この静電界は、液滴を再循環のための側溝（ガッタ）や記録媒体上の特定位置へ方向付けるために各液滴の軌道を調整する。ドロップ・オン・デマンド方式において、液滴はディジタルデータ信号によって記録媒体上の位置へノズルから直接吐出される。液滴はそれが記録媒体上に滴下されない限り、形成されないし且つ吐出されない。
【０００３】
ドロップ・オン・デマンド方式は、これらの方式がインクの回収、帯電、又は偏向を必要としないので連続流れ方式より簡単である。三つのタイプのドロップ・オン・デマンド・インクジェットシステムがある。ドロップ・オン・デマンド方式の第１のタイプは、一端にノズルを有し、その他端の近くに圧力パルスを生成するための圧電トランスデューサを有するインク充填チャネル又は通路をその主要部品として有している。比較的大きなサイズのトランスデューサはノズルの接近離間を妨げ、且つトランスデューサの物理的な制限によってインク滴下の低速化が生じる。滴下の低速は、滴下速度の変化及び方向性に対する許容範囲を相当低減し、これによって高品質のコピー（複写）を生成するシスムの能力に影響を与える。インク液滴を射出するために圧電デバイスを用いるドロップ・オン・デマンド方式も印刷速度が遅いという欠陥を有している。
【０００４】
第２のタイプのドロップ・オン・デマンド方式は、音響インクジェットシステムとして知られており、この方式は音響方式によってノズル又はオリフィスからインクを押し出す。ディジタルデータ信号がインク溜めの下部近くに位置する音響トランスデューへ送られ、且つインクを介して伝搬する音響波の形成を生じる。音響波は、インクレベル（高さ）の上部近くに焦点を合わされ、且つインクをノズルからノズルの上部に位置する記録媒体へ押し出すのに必要なエネルギを提供する。このタイプの音響インクジェットデバイスを用いた場合、複数配列の音響トランスデューサとノズルを、小さな距離で極めて正確に近接するように詰め込むことは難しい。このインクジェットシステムは高速印刷に充分には適さない。
【０００５】
第３のタイプのドロップ・オン・デマンド印刷システムは、熱インクジェット印刷である。既存の熱インクジェット印刷システム（米国特許第4,463,359 号参照）において、プリントヘッドは一つ又はそれより多くのインク充填チャネルを備え、これらのチャネルは比較的小さなインク供給チャンバ又はマニフォールドと連通している一端を有し且つ反対端にノズルと呼ばれる開口を備えている。熱エネルギジェネレータ、通称、抵抗器は、ノズルから所定の距離にある複数のチャネルの各々の中に配置されている。抵抗器は電流パルスによって個々にアドレスされ、抵抗器のすぐ近傍で一時的にインクを気化させて圧力を瞬間的に高め、且つインク液滴を押し出す気泡を形成する。気泡が成長するにつれて、ノズルから膨出するインクの蒸発によって増圧を受けたインクは、インクの表面張力によってメニスカス（表面張力によって形成される湾曲面）として一時的に保たれる。気泡が崩壊し始めると、後部チャネル内のインクや、ノズルと気泡の間のチャネル内にまだ残っているインクが、壊れかかった気泡へ向かって移動し始め、次いでノズルでインクの容量の収縮を生じ、これにより液滴としての膨張するインクの分離が得られる。気泡が成長している間のノズルからのインクの加速によって、液滴の運動量及び速度が用紙及び透明紙のような記録媒体上へ向かってほぼ直線方向で提供される。空になったインクは、インク供給システムと連結されている後部チャネルから補充される。インクの流体力学的動作が停止した時、この処理はすべて最初から繰り返される用意ができている。インクの液滴が吐出されるのは、抵抗器がディジタルデータ信号によって起動された時のみであるので、この一般的なタイプの熱インクジェット印刷は、「ドロップ・オン・デマンド」印刷方式として知られている。熱インクジェット印刷は、一般に、「気泡射出」印刷方式としても知られている。このタイプの印刷方式は、連続ストリーム方式より単純且つ低コストのデバイスを提供し、さらにほぼ同じ高速印刷能力を有している。
【０００６】
米国特許第4,463,359 号のプリントヘッドは、毛管作用によってインク溜めからインクを補給する一つ又はそれより多くのインク充填チャネルを有する。メニスカスは小さな負背圧によって各ノズルで部分的に形成され、インクが（ノズルから）垂れるの妨げる。背（又は背圧）における小さな負圧は、毛管作用によって、又はインクチャネルにおける位置よりわずかに低い位置においてインクレベル（高さ）を有するインク溜めを配置することによって生成され得る。抵抗器又は加熱器（ヒーター）は、ノズルから上方の各チャネル内に配置される。データ信号を表す電流パルスは抵抗器に印加され、これらの抵抗器と接触しているインクを一時的に気化し、且つ電流パルスごとに気泡を形成する。インク液滴はこれらの気泡の成長及び崩壊によって各ノズルから押し出される。加熱器に対する電流パルスは、各液滴が押し出された後、インクをチャネル内のさらに遠くへ縮退させ得るようなインクの過剰駆逐や未完成のメニスカス破壊を回避するために適切に用いられる。ヒートシンキング基体の上部と下部に取り付けられたプリントヘッドの線形及びスタッガード（互い違いの）線形配列を有する熱インクジェットデバイスや、複数のカラー印刷用の異なるプリントヘッド内の異なるカラーインクを有する熱インクジェットデバイスのような様々の熱インクジェットデバイスの線形配列の例が知られている。
【０００７】
プリントヘッドの一般的なタイプは「サイドシュータ（sideshooter ）」として知られている。サイドシュータがこのように名付けられたのは、インク液滴が加熱素子によって生成される気泡の形成及び成長の方向に相対して直角にインクノズルから吐出されるからである。米国特許第4,774,530 号は、このような構成について非常に詳しく述べている。米国特許第4,638,337 号は、ブローアウト（噴出）として知られる気化されたインクを突然の吐出が加熱器を凹所に配置することによって回避されるサイドシュータを開示している。他のタイプのプリントヘッドは、「ルーフシュータ（roofshooter ）」として知られており、このルーフシュータは気泡の形成及び成長の方向と同じ方向へインク液滴をノズルから吐出する。
【０００８】
ドロップ・オン・デマンドの熱インクジェットプリンタの現在の実施例において、プリンタが最も効果的に働くのは、プリントヘッドノズル内のインクの圧力が所定範囲のゲージ圧力に保たれている時であることがわかった。特に、個々のノズル又はプリントヘッド全体がインクの液滴を積極的に吐出しないような動作の時点において、いくらかの負圧又は「背圧」が各ノズル内に存在し、さらに延びてプリントヘッドのインク供給マニフォールド内に存在することが重要である。熱インクジェット印刷における背圧の望まれる範囲に付いては、１９９１年７月及び８月の「ゼロックス公開ジャーナル（Xerox Disclosure Journal）」第１６巻、第４号の２３３頁に説明されている。この背圧は液体インクがノズルから記録媒体の表面上へ意図しないのに漏れたり、「垂れ（weeping ）」たりするのを回避するための実践的なアプリケーションに重要である。このような垂れは、液体インクがプリントヘッドから制御不可能に漏れてしまうように、記録媒体の印刷品質に明らかに悪影響を与える。
【０００９】
当技術分野における一般的なエンドユーザプロダクト（製品）は、プリパッケージ（事前に詰め込まれた）された通常は使い捨てタイプのカートリッジであり、このカートリッジはインクの供給部を保持する密封容器と、該供給部に作動的に取り付けられ、且つ線形配列又はマトリックス配列のインクノズル及びチャネルを有するプリントヘッドを備える。カートリッジは一般にプリンタの電子制御部とインターフェースするための端子を含んでいてもよい。抵抗器及びあらゆる電子的温度センサと共に、加熱器の画像形成動作のための入力信号を変換するためのディジタル手段などのカートリッジ自体の中の電子部品が、プリントヘッド内のインクチャネル及びノズルと協働している。プリンタの一般的なデザインにおいて、カートリッジは、画像が描画されようとする記録媒体又はシートに近接するプリントヘッドと共に保持され、且つタイプライターとほぼ同様に、印刷幅（swath ：スワス）の要求に従って記録媒体又はシートを周期的に横切って移動されて、画像を形成する。一般に、カートリッジは消費者が必要とする時に購入され、且つインクの供給部が空になる迄、プリントヘッドへインクを送るのにカートリッジ内のインクの量が足りなくなる迄、又は妨害や目詰まりが発生する迄、使用される。
【００１０】
他の考察も実践的なインク供給のために重要である。例えば、背圧は、インクカートリッジ内にインクの供給が有る間はできるだけ長く利用可能なレベルで保持されなければならない。従って、カートリッジは、カートリッジ内の総合的な範囲のインクレベルのできるだけ大きな割合に対して使用可能な範囲内で所望される背圧を保持するようにデザインされ且つ位置決めされなければならない。背圧は、インク格納媒体の毛管作用によって又はインク溜めのインクレベルをプリントヘッド内のインクレベルに合わせて調整することによって提供され得る。必要な背圧が保持されない場合、カートリッジ内に残っているインクはプリントヘッドのノズルを介して漏洩するか、そうでなければ、浪費される。
【００１１】
他のデザインにおいて、カートリッジ及びプリントヘッドは、異なるカラーのインク及びインクジェットプリントヘッドの異なるインク入口及びチャネルに連結されている異なるインク出口を有するいくつかの部分に仕切られ得る。各カラーインクは、それ自体のインク保持チャンバ又はインク溜めを有し、且つ多数のインクノズル及びチャネルを有するプリントヘッドの専用の部分と連結されているインク出口を有する。このタイプのインクジェットデザインは、単一の印刷幅モードで、選択されたインク（例えば、黒、シアン、マゼンタ、イエローその他）の単色刷り又は数色のインクの多色刷りを可能にする。カラー画像は、プリントヘッドがそれを横切って移動すると、記録媒体又はシート上に形成され得る。
【００１２】
迅速なインクジェット印刷方法は、線形又はマトリックス配列のノズルを含む当接されたプリントヘッドの全幅配列を使用する。全幅の印刷プロセスは、加熱器又は抵抗器及びインクノズルの配列を備えたプリントヘッドの全幅の配列を用いる。全幅の印刷プロセスは、記録媒体の印刷領域の全幅を横切って延出するノズルの線形配列を通って高速で移動される記録媒体又はシートを含む。線状印刷が実行されるや否や、記録媒体は前進して次の列のプリントを可能にする。通常、インクはインク溜めから全幅配列のプリントヘッドへ供給される。
【００１３】
米国特許第4,095,237 号は移動可能なプリントヘッドへのインクの供給を開示しており、ここでは、流れの経路がそのプリントヘッドと連通している液体インク溜めの流れの経路内に位置している。このフィルタに対して開示されている材料は発泡ゴム又は発泡プラスチックである。プリントヘッドの高さはインク溜めの出口部分より高い位置まで持ち上げられる。
【００１４】
米国特許第4,419,678 号はインクジェットプリンタ用のモジュールのインク供給システムを開示しており、この特許において、液体インク供給容器が印刷装置内へ挿入され、且つ連絡管がこの容器に穴を空けて、容器の出口部分及び通気部分に対して密封（緊密なシール）を形成する。
【００１５】
初期の特許においては、フェルト物質が液体インクの流れを制御するために使用された。米国特許第4,751,527 号は、複数の穴がフィルムに形成され且つインクが充填されるインクジェット「タイププリンタ」を開示している。このフィルムの選択的加熱領域はインク内に気泡を発生し、且つこれらの気泡の圧力によってインクを吐き出し、これによってシート上に画像を印刷する。このプロセスの開始時にインクをフィルムへ移行するため、フェルトインク供給部材は、このフィルムへのインクの漸次的な流れに対する芯材（ウィック）として作用するために使用される。
【００１６】
米国特許第4,394,669 号は、コピー面に相対して移動するプリントヘッドを有するインクジェット記録装置を開示している。フェルト部材はプリントヘッドから余分な流出液を集めるための吸収手段として作用するために使用される。
【００１７】
米国特許第4,803,502 号は、画像形成シートにインクを付着するために多数のローラを有する画像形成カートリッジを開示している。各インク付着ローラはポリテトラフルオロエチレンのフェルトのような材料から作られたインク送出素子と接触している。
【００１８】
米国特許第4,771,295 号は、複数のインク格納コンパートメント（室）を有するインク供給カートリッジ構成を開示している。インクは調整された多孔率及び毛管現象の網状のポリウレタンフォームの媒体内に格納される。この媒体はインクを空にしてインクパイプにし、これらのパイプはインクから気泡や固体粒子を濾過するためのワイヤステンレスフィルタを具備している。このフォーム（発泡材）は中で孔サイズを減少するように圧縮され、これによってフォームの厚みを減少すると共にその密度を高める。このように、フォームの毛管引力は高められるが、インク流量の速度が低下する。通常、ポリウレタンの孔サイズは均一ではないし、且つ製造プロセスでこれらを制御することは難しい。更に、添加剤、潤滑剤、及びジイソシアン酸エステルのような未反応の材料は、インクと相互作用して、所望されない染料吸収、顔料凝集、及びインク汚染を生じ、これにより不良コピー画像品質が生成され得る。
【００１９】
米国特許第4,791,438 号は第１のインク溜めと第２のインク溜めを含むインクジェットペン（インク供給部）を開示しており、これらの二つのインク溜めの間にインク流路を形成する毛管部材を有している。この毛管部材は、第１のインク溜め内の温度と圧力が高まるにつれて、毛管作用によって第１のインク溜めから第２のインク溜めへインクを引き出す。これに対して、ハウジング内の温度と圧力が下がった時、インクは第２のインク溜めから第１のインク溜めへ逆戻りする。
【００２０】
米国特許第4,929,969 号は、大量の発泡材料の形態における媒体を有するドロップ・オン・デマンド方式のインクジェット印刷用インク供給溜めを開示している。この発泡材料は、均一サイズの隙間孔を生成する微細フィラメントの３次元で分岐した網状構造（ネットワーク）を備えている。開示されている発明の好ましい実施例において、この発泡材料は熱硬化性メラミン縮合体である。この特許において、発泡材料が液体インク用の媒体として用いられた時、制御された毛管背圧を発することがさらに指摘されている。メラミンフォームは少々脆く、且つ組立てプロセスに壊れやすい。デブリス（残骸）がプリントヘッド内のインクチャネル内に入り易く、これにより、迷い射出、爆発射出、インク方向指示違い、及び他の問題を発生し、結果的に画像の品質が低下する。更に、インクカートリッジ内のメラミンホルムアルデヒドフォームは耐薬品性ではない。メラミンホルムアルデヒドフォームは暑い気候の時の保管や輸送の際に達し得る温度、約５０℃で水や他のインク成分によって部分的に浸食されるか又は分解され得る。分解された発泡材料はプリントヘッドのインクチャネル内に堆積することができる。これによりインク経路の妨害や他の印刷上の問題を生じることになる。
【００２１】
既存のインク供給システムは、既存の発泡材及びフェルトインク媒体の分散及び劣化によって、大部分が、良好な光学的密度を有する高品質のプリントを提供し且つ保持することができない。除去されたファイバ（繊維）、粒子、及びデブリスはインクチャネルの妨害の大きな原因として認識される。インクチャネルの妨害は、インクの滴下、迷い射出、爆発射出、その他の射出上の問題を生じ得る。ワイヤメッシュ又は単一層フィルタが、粒子を濾過するためにインク媒体とノズルの間で使用されるが、これらのフィルタは、これらが単一平面上で粒子、デブリス、又はファイバを濾過するにすぎないので、不十分な濾過や妨害を受けることになる。この濾過によって、プリントヘッドにおいて低速なインクの補充及び空気の摂取問題を発生し、これによって印刷速度の低速化及びインクジェット印刷の品質の低下が生じる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
様々なサイズの粒子、ファイバ、又はデブリスを濾過して除くと共にノズルに対して強力且つ安定したインクフロー（インクの流れ）を保持することが可能なインク送出及び濾過媒体が必要とされ、これによって良好な光学的密度を有する高品質の印刷が達成され且つ維持され得る。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の一つの目的は、インク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００２４】
本発明の他の目的は、制御可能な孔サイズと多孔率並びに調整可能なインク経路を有するインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００２５】
本発明の他の目的は、インクチャンバ又はインク格納媒体からインクを吸収又は抽出し、且つ濾過されたインクをプリントヘッドへ供給することが可能なカートリッジのための親水性のインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００２６】
本発明の他の目的は、所定の孔サイズ及び多孔率を有する材料によって選択的に層状化されたインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００２７】
本発明の他の目的は、カートリッジ内、特に、プリントヘッド内のインク通路に目詰まり領域が発生するのを避けるため、ファイバ、発泡材粒子、及びデブリスのような大、中、小の物体を順次に取り除くためにマルチプレーナ（多重平面）濾過が可能であるインク送出及び濾過媒体を提供することにある。この順次濾過プロセスは選択的濾過又はグラジェント（勾配）濾過プロセスとも呼ばれる。
【００２８】
本発明の他の目的は、少なくとも一つの織物（織物状材料）の層と少なくとも一つの熱的押出又は供給成形された多孔性材料の層の組み合わせを備える層状化構造を有するインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００２９】
本発明の他の目的は、多孔性層状材料の組成を備えるインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００３０】
本発明の他の目的は、多重平面及び管状の構造を含む異なるように組み立てられたインクカートリッジ又はインク溜めを適応するために異なる物理的形状を有することが可能であるインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００３１】
本発明の他の目的は、特に、上昇した温度での作用、輸送、及び保管中に改善された熱的安定性及びインクの適合性を有するインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００３２】
本発明の他の目的は、簡単にクリーニングされ且つルーズファイバ（目の荒い繊維）を発生しないインク送出及び濾過媒体のための材料を提供することにある。
【００３３】
本発明の他の目的は、多孔性毛管バリヤーとして作用することができ、且つ更に気泡がプリントヘッドに入るのを防止するインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００３４】
本発明の他の目的は、良好な光学的密度を有する高品質のプリントが得られるようにインク送出を妨害しないインク送出及び濾過媒体を提供することにある。
【００３５】
上記の目的は、インクジェットプリントシステムのためのインク送出及び濾過媒体を含む本発明によって得られる。インク送出及び濾過媒体は、制御可能な孔サイズと多孔率を有す多孔性媒体を備える。好ましい実施例において、インク送出及び濾過媒体は織物を備える。さらに好ましい実施例において、本発明による織物は、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルスルフォン、ポリエステル、レーヨン、ポリ弗化ビニリデン、及びポリテトラフルオエチレンのようなモノフィラメントファイバ（単繊維）を含む。織物は、インク供給及び濾過媒体の厳密な要求条件を満たすため、可撓性であり、使用中は熱的に安定しており、インク成分による浸食に対して耐薬品性であり、且つ洗浄及びクリーニングが可能である。織物の孔サイズ及び多孔率は、１インチ当たりのステッチ（編目）の数、繊維編目パターン、及び繊維の厚さ又は直径を調整することによって調整され得る。更に、多孔率は織物をあらゆる所望の形状に層状化することによって調整される。更に、織物は層ごとにあらゆる所望の孔サイズを有する織物を組み合わせて層状化され得る。従って、各層の孔サイズは調整され得るだけでなく、媒体全体の多孔率が同一の又は異なる孔サイズを有する織物の層を積み重ねてスタックすることによって調整され得る。インク送出及び濾過媒体の特に順次濾過プロセスは、望ましくないインクの目詰まりや妨害を生じずに円滑なインクフローをプリントヘッドへ提供し、これによって迷い射出、爆発射出、及びインクの方向違いのような射出上の問題を実質的に取り除くことができる。更に、印刷スピードの低速化及びインクジェットプリントの品質の低下を結果的に招く低速インク再充填や空気摂取の問題を発生する粒子、デブリス又はファイバによるインクフローの非効率的な濾過や妨害によって制限されるインクフローが、本発明による生成され且つ保持されるインクの安定且つ強力な流れによって回避され又は低減される。インク送出及び濾過媒体のための織物は、ルーズファイバのない連続のモノフィラメント及びマルチフィラメント（複繊維）の材料によって織られ、且つ既存のフェルトやフォームが欠点として見なすルーズファイバ、デブリス、及び粒子の問題を避けることができる。インク送出及び濾過媒体は、例えば、インクジェットプリントシステム用インクカートリッジの中で使用され得る。更に、織物は、ナイロン（ポリアミドの形式）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリルニトリル、ポリエーテルスルフォン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、セルロース（レーヨン）、グラスファイバ、及びこれらの組み合わせからモノフィラメント又はマルチフィラメントの形態において選択され得る。本発明による織物は、可撓性であり、動作中は熱的に安定しており、且つインクジェット用途において使用される共通のインク成分に対して耐薬品性である。
【００３６】
本発明の一つの態様は、インクジェットプリントヘッドへ液体インクを供給するためのシステムである。このシステムは、液体インクとインク濾過出口領域とを収容するための少なくとも一つのチャンバを有するハウジングと、第１の側と第２の側を有するインク送出及び濾過媒体と、を有する。その第１の側が該プリントヘッドと流体的に連通している該インク濾過出口領域に隣接するように配置され且つその第２の側が少なくとも一つのチャンバ内の液体インクに当接している。該インク送出及び濾過媒体が多孔性織物の複数の層を備える。該インク送出及び濾過媒体の各層が実質的に同一の平均孔寸法を有する。
本発明の別の態様は、インクジェットプリントヘッドへ液体インクを供給するためのシステムである。このシステムは、実質的に液体インクで満たされるインク格納媒体と、インク濾過出口領域とを収容するための少なくとも一つのチャンバを有するハウジングと、第１の側と第２の側を有するインク送出及び濾過媒体と、を有する。その第１の側が該プリントヘッドと流体的に連通している該インク濾過吐出領域に隣接するように配置され且つその第２の側が該インク格納媒体に当接している。該インク送出及び濾過媒体が多孔性織物の複数の層を備える。該インク送出及び濾過媒体の各層が実質的に同一の平均孔寸法を有する。
【００３７】
【実施例】
図示するため、本発明は、例えば、インクカートリッジの実施例に使用するために説明されている。本発明を含むインクカートリッジの実施例が図２及び図３に示されている。しかしながら、あらゆる市場入手可能なカートリッジを使用することは本発明の範囲を逸脱しない。更に図示するため、図８及び図９に示されているように、全幅配列（アレイ）の熱インクジェットプリントヘッドの実施例に用いるための本発明も以下に説明されている。更に、インク送出及び濾過媒体をあらゆる種類のインク供給システムに組み入れることは本発明の範囲を逸脱するものでなく、且つそれは熱インクジェット印刷システムでの使用に限定されない。
【００３８】
図１は、カートリッジ１０と呼ばれる単一パッケージ内にプリントヘッドとインク供給システムが一体化されたタイプの熱インクジェット・プリンタ（印刷装置）を示す一般的な図である。カートリッジ１０の主要部分は、インク供給システムとプリントヘッド１２を備えている。本発明の実施例において、カートリッジ１０はより大きな熱インクジェット印刷装置内に配置されている。カートリッジ１０は、タイプライターのように、カートリッジ１０が用紙を横切って移動すると、プリントヘッド１２が、用紙（又はあらゆる記録媒体）１６に相対して移動しながら、その用紙１６上に点や文字を印刷することができるように、キャリッジ（往復台）１４を伝って移動せしめられる。例示した実施例において、プリントヘッド１２は、用紙１６に沿ったカートリッジ１０の各経路（パス）が、プリントヘッド１２が行又はテキストの単一行の一部分をプリントアウト（印刷出力）するのを可能にするだけの大きさを有しているが、一般に、テキストの行（ライン）がカートリッジ１０の印刷幅に無理に合う必要はない。カートリッジ１０の各印刷幅ごとに、シート１６上へテキストや画像を発生するためにプリントヘッド１２の何度でも通過され得るように、シート１６は矢印１８の方向へ（図示していない手段によって）送られてもよい。カートリッジ１０は、所望される画像をプリントアウトするため、ディジタル画像データ信号がプリントヘッド１２の種々の加熱素子へ入力され得る公知の手段２０も含む。これらの手段２０は、例えば、回路、電気的接続部、又はプラグ手段を含み、且つこれらの手段はカートリッジ１０内に組み込まれており、且つインクジェットプリンタのデータ処理部分からバス又はケーブルを介して電子データ信号を受け、且つプリントヘッド１２内の加熱素子との作動的接続が可能となっている。
【００３９】
図２は、カートリッジ１０の断面図である。カートリッジ１０はハウジング２４とカーバープレート（覆い板）４８の形態が大部分を占めている。ハウジング２４は、一般に、軽量だが耐久性のあるプラスチック製である。ハウンジング２４の内壁５２は、液体インクを格納（貯蔵）するためのチャンバ２６、大気と該チャンバ２６に対して開口しているベント開口部２８、インク出口５１、及びインク井戸３０を画定する。インク井戸３０は、プリントヘッド１２へインクを供給するため、インクチャネル５０を介してインクジェットプリントヘッド１２に接続されているインク出口５１と流体的に連通している。インク濾過出口領域４３が、図２において、インク送出及び濾過媒体４２の第１の側４１とインク井戸３０の上部に近い該インク井戸３０の間の領域内に配置されているのが示されている。他の実施例においては、インク濾過出口領域４３は、第１の側４１とインク出口５１の間に配置されてもよい。好ましい実施例においては、インク送出及び濾過媒体４２が、インク井戸３０に近い内壁５２の一部分と部分的に当接している。図２においては、インク送出及び濾過媒体４２の第２の側３９が、インク格納媒体３２に当接しているのが更に示されている。インク送出及び濾過媒体４２の第１の側４１は、インクが、インク濾過出口領域４３とインク出口５１に達する前に、媒体４２の中を通過しなければならない最も外側の又は一番最後の層である。他の実施例においては、インク格納媒体は、全く存在しないか、又は第２の側３９が液体インクだけと当接するようなサイズを有するだけでよい。それぞれが３２の参照番号を有する三つの分離した部分として本明細書中に示されているインク格納媒体３２は、ハウジング２４のチャンバ２６の大部分を占有している。開口空間４４はインクのオーバーフロー（過剰流出）及び空気圧の均衡化のために設けられている。
【００４０】
図３は、カートリッジ１０の種々の素子がコンパクトなユーザが交換可能な装置（ユニット）へいかにして成形され得るかを示すカートリッジ１０の分解図である（大きさは比例せず）。本発明の実用的な実施例において有用なカートリッジ１０の他の部分は、ヒートシンク３４と通気カバー３６を有し、該通気カバーは、例えば、ハウジング２４の下部の内部からの熱の通気を許容するための開口３８を有する。実用設計は、一般に、プリントヘッド１２内の加熱素子の選択的な起動に対するオンボード回路のための空間を含んでいる。
【００４１】
均圧のためにベント開口部２８からハウジング２４の内部又はチャンバ２６（図２）の中心へ向けて（外部大気圧と接続している）ベント開孔部２８から延出している通気パイプ４０も図２及び図３に示されている。
【００４２】
図２及び図３に示された実施例において、インク格納媒体３２はポリエステル繊維のニードルドフェルト（needled felt）を含むことができる。ニードルドフェルトは、例えば、ニードル織機の作用によって物理的に絡み合わされた繊維から作られるが、更に、繊維が集結してマット状にされたり又はソーキング（浸漬）、蒸気加熱、若しくは加圧によって処理され得る。本発明の実施例において、ニードルドフェルトは１立方センチメートル当たり０．０２乃至０．２５グラムの密度であってもよい。インク格納媒体３２を形成するポリエステルのニードルドフェルトの最適密度は１立方センチメートル当たり約０．０９５グラムであるのが好ましい。このフェルトのこの好ましい密度は、液体インクを保持するための良好な容積効率を反映している。この目的に適したフェルトのタイプは、ニューヨーク州メディナ市、ビーエムピー（ＢＭＰ）・オブ・アメリカによって製造されている。ナイロン繊維（ファイバ）又はメラミンポリマー繊維から作られた他の耐薬品性フェルトは、これらのフェルトがインクジェット印刷に使用されるインクと適合性である場合は、カートリッジ内のインク格納媒体３２のために使用され得る。所望される親水性と網状構造を有する多孔性ポリマー発泡材はカートリッジ内のインク格納媒体３２としても使用され得る。
【００４３】
所望の範囲で液体インクの背圧を提供すると共に有用な容積効率と可搬性を提供するため、ニードルドフェルトを成形するポリエステル繊維は２種類の繊維の混紡したタイプのものでなければならず、第１のタイプのポリエステル繊維の細さは、第２のタイプのポリエステル繊維の細さよりはるかに高い。とりわけ、ニードルドフェルトの好ましい組成例は、ほぼ等しい割合の６デニールと１６デニールのポリエステル繊維を備える。
【００４４】
インク格納媒体３２は、フェルトが内壁５２とインク送出及び濾過媒体４２に適度な接触と圧縮を及ぼすようにハウジング２４内部に充填される。本発明の一つの業務用実践向け実施例において、インク格納媒体３２は、各々が厚さ１／２インチ（１．２７ｃｍ）のニードルドフェルトの三つの層を積み重ね、且つそれらの三つの層をハウジング２４の内部に充填することによって、創成される。
【００４５】
本発明によれば、多孔性インク送出及び濾過媒体４２は、インク格納媒体３２とインク濾過出口領域４３の間の領域内のハウジング２４内に配置されて（図２）、インク格納媒体３２からインク出口５１及びプリントヘッド１２へ流れるインクを送出し且つ濾過する。或いは、インク送出及び濾過媒体４２はチャンバ２６内のインクとインク濾過出口領域４３の間に配置されて、且つインクをインク出口５１及びプリントヘッド１２へ濾過し且つ送出してもよい。従って（この場合）、インク格納媒体３２を使用しても又は使用しなくともよい。
【００４６】
本発明の好ましい実施例において、インク送出及び濾過媒体４２は、調整可能な孔サイズを有する織物（織物状材料）から作られている。選択された織物は、インクを容易に流れさせるように多孔性であるのみならず、（水性インク用途のために）親水性であることが重要である。織物の少なくとも孔サイズは、良好な毛管現象を提供するのみならず、調整可能であるので、インク送出及び濾過媒体として使用するのに理想的である。更に、インク送出及び濾過媒体のための織物は、ルーズファイバ（荒い繊維）を用いずに織られ、且つルーズファイバ、デブリ、及び粒子による問題を引き起こさない。
【００４７】
図５の（ａ）乃至（ｄ）、図６の（ａ）乃至（ｆ）、及び図７は、図で示すため、本発明によって異なる多孔率を達成するために使用され得る複数の異なる織り目を示している。図５の（ａ）乃至（ｄ）は、ポリマー繊維織物に好ましい幾つかの織り目であり、図６の（ａ）乃至（ｆ）は、グラスクロス（ガラス繊維布）に好ましい織り目（パターン）であり、且つ図７は、モノフィラメントナイロン繊維で調製されたナイロン製織物であるミラクルワイプ（Miracle Wipe）４０００の顕微鏡写真である。特に、図５の（ａ）は綾織り、図５の（ｂ）は変わりタフタ（taffeta ）織り、図５の（ｃ）は平織り（square weave）、図５の（ｄ）はオランダ逆平織り（plain reverse Dutch weave ）、図６の（ａ）は平織り（plain weave ）、図６の（ｂ）は絡み織、図６の（ｃ）は千鳥朱子織り、図６の（ｄ）は８本通糸朱子織り、図６の（ｅ）は３×１（本）綾織り、及び図６の（ｆ）は高モジュラス織りを示す。図７は、インク供給のために形成された穴又は孔（図７の暗い部分）を有する複数のモノフィラメントナイロン繊維を示す。上記の織物のうちの幾つかは、テキサス州のスペクトラム社（Spectrum Company）、ニューヨーク州のテトコ社（Tetko Inc.）、及びテクスワイプ社（TexWipes Co.）（ＶＷＲ科学研究会社（VWR Scientific Co.）のサプライヤー）から入手できる。
【００４８】
織物の孔サイズ及び多孔率は、例えば、１インチ当たりの接結（stitching ）の数、繊維の接結パターン、及び繊維の厚さ又は直径によって調整され得る。織物の孔サイズ及び多孔率は、要求されるインクの流量によって変化し得る。例えば、織物は複数の孔サイズを有する複数の孔を有する。本発明の一つの実施例において、織物の平均孔サイズは０．１ミクロン乃至５５００ミクロンである。本発明の好ましい実施例において、織物の平均孔サイズは０．１ミクロン乃至２０００ミクロンである。例えば、本発明によれば、プリントヘッド側に隣接する最も外側の層として位置するための微細層は１乃至１３０ミクロンであり、好ましくは１乃至３０ミクロンの微細な孔サイズを有する。選択された織物は、織り方に基づいて変化し且つ好ましくは０．１％乃至７４％に及ぶ多孔率即ち開口領域を有し得る。更なる好ましい実施例において、織物は１％乃至５０％の開口領域を有する。織物は、１０乃至２０００ミクロンの直径を有する繊維を有し得る。
【００４９】
調整可能な多孔率を有する一個体の織物の他に、多孔率は織物を積層することによってさらに調整され得る。織物の層のスタック（積層）は、仕上げ製品がインクジェットの用途に必要とされる所望される集結度（統一性）、多孔率、及び親水性を維持しさえすれば、縫合、射出成形、熱溶融ポリマーによるラミネート、超音波接合、接着剤塗布及び接着（ボンディング）によって共に結合され得る。
【００５０】
ある織物の厚みは、例えば、１／１６インチ（約０．１６ｃｍ）より薄くなる傾向を有するので、織物はインク送出及び濾過媒体の用途を満たす厚みへスタッキングするのに理想的である。さらに、インク送出及び濾過媒体の剛性を高め且つ厚みをより厚くするために、以下に示す目の荒いポリマー（高分子）ネット材料、繊維、及び多孔性焼結プラスチック、並びにポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、及びポリエーテルスルフォンを含む材料のような実質的に剛性の材料が織物と共に使用され得る。これらの材料の内のいくつかは、ジョージア州のポーレックス・テクノロジ（Porex Technologies）、テキサス州のスペクトラム・カンパニー（Spectrum Company）、及びニューヨーク州のテトコ社（Tetko Inc.）などから入手可能である。本発明による一つの実施例において、織物は、グリッド（格子）、網、ブロック、又はスクリーン（遮蔽）の形態で熱的に押出され得るか又は射出成形され得る多孔性プラスチックと界面を接している。
【００５１】
本発明の一つの実施例において、織物層は孔サイズに従ってスタック内に順次に配列され得る。図４は、これらの孔サイズに従って配列された織物の順次配列された層の実施例を示す。インクフロー（インクの流れ）矢印５４は、プリントヘッド１２へのインクフロー方向を示す。層５６は、大きな孔サイズを有する目の荒い織物を表し、且つ中ぐらいの孔サイズを有する織物である層５８と結合し、且つこの層５８は、比較的小さな孔サイズを有する微細な織物である層６０と結合している。従って、インクフローの間、粒子、ルーズファイバ、及びデブリスは、プリントヘッドへ向かうインク経路に沿って、フィルタ５６、５８、及び６０のそれぞれによって、順次、濾過されて取り除かれる。この実施例の利点は、異なるサイズの粒子、ファイバ、及びデブリスがインクフローをせき止めずに、異なる層において濾過されて取り除かれ得ることである。従って、粒子、ファイバ、及びデブリスの集積が、円滑なインクジェットプリントのために必要とされる安定し且つ強力なインクフローを妨害しないように、インク送出及び濾過媒体４２内に収容されたこれらの粒子、ファイバ、及びデブリスの周辺で、及びこれらを通り抜けて、インクフロー方向を変えるだけである。安定且つ強力なインクフローは、インクの供給及び高速印刷のため、プリントヘッドにおいて適切なインク補充を行うために特に重要である。更に、粒子、ファイバ、及びデブリスをこれらの層を介して濾過して取り除くことによって、目詰まりを生じずに、粒子、ファイバ、及びデブリスを完全に又は全体的に濾過する可能性が非常に高められる。更に、本発明による多層構造体によって提供される効率的なインク供給及び濾過処理が、迷い（ミス）射出、爆発射出、方向指示ミス、及びベタ領域の付着量の低下などの射出上の問題が更に低減されるか又は取り除かれる。
【００５２】
本発明の他の実施例において、織物の各層が同じ平均孔サイズを有するか、又は異なる平均孔サイズを有する層のあらゆる所望される組み合わせを有し、これにより、層のスタックは所望される最終濾過多孔率を有するように組み立てられ得る。しかしながら、上記のあらゆる実施例において、織物の層を積み重ねることによって、粒子、ファイバ、及びデブリスが異なる層で濾過されて取り除かれやすくなるので、所望されない粒子、ファイバ、及びデブリスは、インク送出及び濾過媒体４２を介して分散される。従って、図４に示した実施例に対して先に説明したように、インクは、安定し且つ強力なインクフローに対して所望されない妨害や規制を生成するようなフィルタの片面に沿って集積するのではなく、他の経路を通って、粒子、ファイバ、及びデブリスの周りを移行することができる。
【００５３】
他の実施例においては、織物を積層することによって、所定のインクチャネルが特定経路に沿ってインクを方向付けするために設定され得るように、各層の孔が調整可能に位置合わせされ得る。例えば、大きな孔を有する多数の荒い目を有する織物層が、隣接する織物層とわざと「心ずれ（位置合わせ違い）」するように位置決めされ、これによって効果的に小さな孔のインク送出及び濾過媒体が生成される。
【００５４】
他の実施例においては、インク送出及び濾過媒体４２の孔サイズは、種々のタイプのインクを適応するように作られる。特に、孔サイズと多孔率は、粒状材料を含まない染料ベースのインクを収容するように調整され得る。これに対して、他のインク送出及び濾過媒体４２は、通常、５ミクロンより下であり且つ好ましくは１ミクロンより下の顔料粒子を含む顔料ベースのインクを適応するように組み立てられ得る。
【００５５】
本発明によれば、織物は、合成材料又は自然発生材料を含有してもよい有機材料又は無機材料を含むことができる。それらは、特に、ナイロン（ナイロン６、６／６、１２、その他）、ポリアクリル酸エステル、ポリエステル、ガラス、セルロース（例えば、レーヨン又はコットン）、ウール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリアミド（例えば、アラミド）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリ弗化ビニリデン、金属及び誘導体並びにそれらの組み合わせによって作られた織物である。連続するモノフィラメント（単繊維）とマルチフィラメント（複繊維）の両繊維が、図５に示した織り目を含むあらゆる所望される織り目において織物を準備する際に使用され得る。
【００５６】
他の実施例においては、多孔性セラミック、焼結ガラス、多孔性スチール、及びポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリ弗化ビニリデンその他のような多孔性プラスチックを含む多くの多孔性材料が、単独で、又はインク送出及び濾過媒体の構成においてナイロンなどのあらゆる上記の織物と組み合わされて使用され得る。
【００５７】
本発明の他の実施例において、インク送出及び濾過媒体のための織物はモノフィラメント織物から作られ、このモノフィラメント織物は、機械的縫合、接着剤有りか接着剤無しの、又は耐薬品性の塗布（コーティング）用グルー（接着剤）を用いた熱的ラミネーション（積層）、又は加熱又は加圧を含む処理によって結合され得る。グルー又は接着剤を使用する場合は、孔やインクフローに所望されないあらゆる妨害を引き起こさないように注意され且つ配慮されなければならない。
【００５８】
本発明の他の実施例によれば、インク送出及び濾過媒体の織物は、クリーンルーム環境で洗浄され、清浄され、処理され、切り取られ、打抜かれ、且つ充填される。これらの織物の内のいくつかはクリーンルームワイパを含むクリーンルームに使用するために市場入手可能である。これらのクリーンルームワイパは、例えば、Miracle Wipe 4000 （ミラクルワイプ）、Knitted Nylon Class 100 Cleanroom Wipers（ニット状ナイロンクラスクリーンルームワイパ）（クラス１００クリーンルーム条件下でテクスワイプ社（Texwipe Co. ）によって洗浄され且つクリーニングされたモノフイラメントナイロンの織物）、Performix 900 （パフォーミックス）（バークシャー社（Birkshire Co. ）によって製造されたナイロン繊維）、Superpolx 1200（スーパーポルクス）ワイパ（モノフィラメントヤーンによって製造されたダブルニットポリエステルで粒子発生率が低く且つ抽出可能な材料）、（ポリエステルの連続モノフィラメントによってバークシャー社によって製造された）Superpolx 1200（スーパーポルクス）ワイパ、Alpha Wipes Class 100 Cleanroom Wipers（アルファワイプクラス１００クリーンルームワイパ）（クラス１００クリーンルームにおいて洗浄され且つ充填された連続フィラメントポリエステルから作られた「ノーラン（伝線しない）」布）、Alpha 10（アルファ）ワイパ（バークシャー社によって１００％ポリエステルの連続フィラメントから製造された）ダブルニットポリエステル・Ultra-Hem 2000（ウルトラヘム））、及び他の同様の市販品などである。
【００５９】
本発明の他の実施例によれば、インク送出及び濾過媒体４２は、プリントヘッド１２へ送出するためにインクを受け取り又は抽出することができる。一つの実施例において、インク送出及び濾過媒体の織物は、カートリッジ内のインク溜め又はインク格納媒体３２からインクを吸収し又は受け取り、且つそのインクを濾過した後にインク出口５１及びプリントヘッド１２へ効果的に送るために優れた毛管引力を提供し得る極めて小さなサイズの孔を有する。概して、媒体の孔サイズが小さくなると、インクを吸収したり、抽出するためのより大きな毛管引力（又は毛管作用）を有する。高速インクデマント（要求）の条件下にあっても、インク格納媒体３２からインクをプリントヘッド１２へ効果的に送ることを確実とするため、最適な毛管引力と（水性インク用途のための）親水特性を有する適切な孔サイズを有する織物を、インク送出及び濾過媒体のために選択することが重要である。
【００６０】
他の実施例において、インク送出及び濾過媒体４２は小さな孔サイズを有し且つ所望されない気泡がこの孔を通過するのを防止する。
【００６１】
他の実施例において、インク送出及び濾過媒体４２は、染料又は顔料、或いはこれらの組み合わせたものを含む水性又は非水性インクによって使用され得る。織物が疎水性であれば、この織物は非水性インク用に使用され得る。本発明によれば、織物は、好ましくは、（水からなる）水性インクを使用するインクジェット用途に使用するために親水性である。
【００６２】
更に本発明によれば、織物は、一般に使用されているインク成分と一緒に使用した場合、化学的に不活性であり、且つ浸透剤、保湿剤、染料若しくは顔料成分、又はインクの他のインク成分を浸出したり又はこれらと反応することはない。更に、熱インクジェットプリンタ内の加熱手段に付随して発生したり、又は暑い天候下の温かい倉庫内での保管や輸送に付随して発生する熱が材料やインク特性に対して不当に影響を与えたり又はこれらを変更しないように、織物は熱的に安定している。
【００６３】
図８及び図９はインク送出及び濾過媒体を熱インクジェットシステムへ組み込んだ本発明の他の実施例を示しており、この熱インクジェットシステムは小さなプリントヘッドの配列を突き合わせることによって作られた全幅配列のプリントヘッドを有している。特に、図８は全幅配列の熱インクジェットプリントヘッドの平面図を示している。全幅配列の熱インクジェットプリントヘッドを電源と電気的に接続させるための電気的コネクタ６２が示されている。全幅配列の熱インクジェットプリントヘッド（図８）は、電気的回路板６４と、全幅配列プリントヘッドを備える回路板６４の下にある冷却流体チャネルへ冷却流体を通すことにより熱を除去するための冷却流体チャネル入口６８と冷却流体チャネル出口６６を含む。取付け穴７０（図９）及び小さな挿入穴７２（図８）が全幅配列のプリントヘッドとインク供給デバイスを接続するために提供されている。インク液滴７８を射出する多重ジェットプリントヘッド７４の（図９に示したインク供給デバイスと接続している）上部側に配置された多くのインク穴７６を有する（一連続に集結された）複数のジェットプリントヘッド７４も示されている。
【００６４】
図９は、図８に示した全幅配列のプリントヘッドへインクを供給するためのインク供給デバイスの平面図を示しており、且つこのデバイスは図８に示した全幅配列のプリントヘッドを備える電気的回路板のほぼ上部に位置している。インク供給デバイス（図９）は、例えば、供給ハウジング８０、小さな挿入穴７２（図８）と心合わせるための（図示しないがハウジング８０の下に位置する）取付け挿入部８２、及び供給ハウジング８０と対応するインク流入管８６とインク流出管８４を含む。全幅配列のプリントヘッドを有する熱インクジェットプリンタと共に使用するように適合されたインク送出及び濾過媒体４２の他の実施例が示されている。インク送出及び濾過媒体４２と前縁９６の間の複数のスペーサ９０は、インクがインク穴７６（図８）へ流れ、次いでプリントヘッドへ流れる（開口スリットを有する）インクフロー領域９２を画定する。図示すると、インクは、インク流入管８６を介して流れ、多孔性のインク送出及び濾過媒体４２をインクフロー矢印５４方向へ通過し、スロット（切り込み）付インクフロー領域９２を介して、複数のジェットプリントヘッド７４上のインク穴７６（図８）へ入り、次いでこのプリントヘッド内のインクチャネルへ流入する。この実施例によれば、背圧は、インク供給ハウジング８０内にインク格納媒体を提供したり、連結しているインク溜め内のインク高さをプリントヘッド内のインク高さまで下げたり、又は任意の他の手段によって制御され得る。インク溜め（図示しない）は、図９に示したインク流入管８６を介してインクハウジング８０に連結されている。図９に示したように、インク送出及び濾過媒体４２の第２の側３９は、液体インクと接しているが、インク格納媒体が使用されてもよい。
【００６５】
他の実施例において、インク送出及び濾過媒体は、図１１に示した管状形態であってもよい。この管状形態１０２は、インクがハウジングを充填し且つインクフロー領域９２、次いでプリントヘッド７４（図８）へ流入する前にインクを濾過するため、インク流入管排出部分８３（図９）に取り付けられてもよい。
【００６６】
図１０は、本発明による他の実施例を示しており、この実施例において、インク格納媒体３２は本発明の多孔性織物のカバー（覆い）１００によってほぼ全表面領域上で覆われている。覆い１００は、プレ・フィルタとして作用し、且つインク送出及び濾過媒体４２が、インク格納媒体３２によって発生された粒子、ファイバ、及びデブリスを濾過するのを補助する。覆い１００の使用は、インク格納媒体３２がルーズファイバ（荒い繊維）で作られたフェルトを有する時にもっと効果を発揮する。他の実施例において、覆い１００は複数のインク格納媒体３２を単一装置として覆うこともでき、更には、異なるように組み立てられたインク格納媒体を覆う為のあらゆる方法も本発明の範囲を逸脱しない。
【００６７】
以下の実施例は、図示目的のために提供され且つ本発明の範囲を限定することを意図しない。これらの実施例は例示することを意図しており、且つ本発明はこれらの実施例において説明されているそれらの材料、条件、又は処理パラメータに限定されない。変更及び改良が可能であり且つ本発明の精神及び範囲を逸脱しないことが理解されよう。
【００６８】
異なるカラー（例えば、ブラック（黒）、シアン、マゼンタ、イエロー、他）を有する多くの染料ベースのインク及び顔料ベースのインクが以下の実験において速乾性及び遅乾性のインクとして使用された。
【００６９】
ミラクルワイプ（Miracle Wipe）４０００（テクスワイプ社製クリーンルーム作業用）のモノフィラメントナイロン繊維で作られた１インチ当たり約３０乃至５０個の孔を有するメッシュ状ナイロン繊維布が８層の織物を提供するために折り曲げられた。一枚のペーパータオルが湿潤（濡れ）及び濾過テストのためにその下に置かれた。乾きが遅い染料ベースの黒インクが２〜３滴、布（織物）の上へ落とされた。黒インクはナイロンの布に直ぐ吸収され、且つ布の反対側へ浸透し、これによってインクはペーパータオルへ移行した。同様に、黒インクを染み込ませたポリエステルのフェルトが８層のメッシュ状ナイロン織物（布）の上部に置かれた時は、円滑なインクの吸収及び移行が観察された。更に、インクの湿潤及び濾過テストが、一緒に縫合された６層の網状ナイロン布で実行された時も良好な結果が観察された。
【００７０】
他の実施例において、４層を有する網状（メッシュ状）ナイロン布（テクスワイプ社（Texwipe Co. ）のMiracle Wipe 4000 Knitted Nylon Class 100 Cleanroom Wipers（ミラクルワイプ４０００ニット状ナイロン・クラス１００・クリーンルームワイパ）が、熱溶融ポリマーによって、１０ミクロンのポリエステル織物フィルタ（インク送出及び濾過媒体４２の第１の側４１）の上にラミネートされた。遅乾性染料を染み込ませたポリエステルフェルトを網状ナイロン織布上に重ねることを含む湿潤及び濾過テストは、インクが布に速く吸収され、反対側へ移行し、且つポリエステルフィルタを通過したことを示した。この実験では、インク送出及び濾過媒体として網状ナイロン布／ポリエステルフィルタパッケージが使用され得ることを示す。遅乾性のカーボンブラック（顔料）インクが同じ湿潤及び濾過テストに用いられた時に同様の良好な結果が得られた。成功したインク湿潤及び濾過テストはまた、速乾性のシアン、マゼンタ、及びイエローインクを用いたナイロン／ポリエステルタイプの織物によって実行された。実験において、１３ミクロンのナイロン織物フィルタ（テトコ社製）が上記の１０ミクロンのポリエステルのフィルタに替わって同様に使用された時に優良な結果が得られた（ナイロン／ナイロン層構造）。
【００７１】
他の実施例において、親水性のポリエチレンプラスチックのような多孔性媒体（ポーレックステクノロジ（Porex Technologies）Ｘ−４７４４から入手した１／８インチ（約０．３２ｃｍ）厚さの親水性ポリエチレン）が１３ミクロン（テトコ社製）の孔サイズを有するナイロン製織物によってラミネートされ、且つインク送出及び濾過媒体として使用された。黒インクを染み込ませたポリエステルフェルト（インク格納媒体）が多孔性の親水性ポリエチレン媒体の上部に配置された。インクは多孔性のポリエチレン媒体によって受け取られ、且つナイロン織物フィルタを首尾良く通過した。
【００７２】
他の実施例においては、メラミンフォルムアルデヒドファイバ（メラミンフォルムアルデヒドフォームに類似しているバソフィル（Basofil ））によって作られた多孔性フェルト材料が、熱溶融性メッシュ（網）布（ハンドラーテキスタイルコーポレーション（Handler Textile Corporation ）のナイロン織物）によって一つの側がラミネートされ、且つ他の側がモノフィラメントのナイロン織物（１３ミクロンの孔サイズ）によってラミネートされた。上記に説明されているテストと同様のインク湿潤及び濾過テストが実行された。その結果は、フェルト材料は、インクを受け取り、格納し、且つ移行するために多層のインク送出及び濾過媒体の構成において使用され得ることを示した。
【００７３】
他の実施例において、多孔性のセルロースのスポンジ（ナショナルスポンジコーポレーション（National Sponge Corporation ）社製、３／１６インチ（約０．４８ｃｍ）厚のフォーム（発泡材）を有する微細な多孔性）が洗浄され、乾燥され、モノフィラメントナイロン布（１０ミクロン）によってラミネートされ、且つインク送出及び濾過媒体として使用された。インクはポリエステルフェルト（インク格納媒体）からフォームへ、次いで織物を容易に移行され得る。セルロースフォーム又はスポンジは細菌の生長を避けるために殺菌剤によって殺菌処理される。殺菌剤（例えば、ドイチル（Dowicil ）１５０）を含む乾くのが遅いシアン染料インクは、インク送出及び濾過媒体として使用するためにセルローススポンジ及び織物（１０ミクロンのポリエステル）を備える多孔性のインク送出及び濾過媒体によって首尾良く用いられた。
【００７４】
他の実施例において、糸屑が出ない非織物状ポリエステル及びセルロースを備えた複合材料（テクスワイプ社のテクニクロス２（Techni-cloth II ））がインク送出及び濾過媒体として使用された。８層の複合材料が、底層（インク送出及び濾過媒体の最終層）としてナイロン織物（１０ミクロン、テトコ社製）と共に結合された。積層されたインク送出及び濾過媒体は乾きの遅いマゼンタ染料インクを染み込ませたポリエステルのフェルトによるインク湿潤及び濾過テストを受けた。これによって、インクがポリエステル及びセルロースを有する多層材料へ速やかに吸収され、且つナイロンフィルタを容易に通過したことが示された。
【００７５】
他の実施例において、モノフィラメントのナイロン織物の幾つかの層を備える織物がインクジェット用途のためのカートリッジのインクチャンバ内のインク送出及び濾過媒体として使用された。カートリッジは、図３に示したように組み立てられ、且つそれは黒の染料系インク、３枚のポリエステルフェルトからなるインク格納媒体、本発明のインク送出及び濾過媒体、必要な電気的接続を有する２５６個のノズルの付いた熱インクジェットプリントヘッド、及びヒートシンクを備える。４枚のモノフィラメントのナイロン織物（テクスワイプ社製のミラクルワイプ４０００（Miracle Wipe 4000 ））が適切な大きさに切り取られた。これらは共に重ねられ、且つそれらのエッジが糊でグルーされ且つポリカーボネート溶液で共に密封されて、且つ図２及び図３に示したようにインク出口及びインク格納媒体の間に位置に配置された多層のインク送出及び濾過媒体を形成する。約６４ｍｌの染料系黒インクがインクカートリッジの底部チャンバ内へ注意深く滴下された。後部の覆い４８（図２及び図３参照）を密閉し且つプリントヘッド１２（図２及び図３参照）を真空でプライミング（下塗り）した後で、プリントヘッドはインクで充填された。良好な背圧は、インクをプリントヘッドのノズルから一滴も垂らさずにカートリッジ内のインクのために保持された。インクカートリッジは、１、２、３、及び４本の画素行、数字、文字、異なる字体における英文テキスト、漢字（日本語）、図形、４分の１階調、及びベタ領域を含む印刷テストのための熱インクジェットプリンタ（MicroMarc printer of Texas Instrument Co. （テキサスインスツルメンツ社のマイクロマルクプリンタ））内に配置された。
【００７６】
良好な解像度（３００ｄｐｉ）を有する優れた印刷品質が、あらゆる迷い射出、爆発射出、又は所望されない誤った方向性指示の問題を発生せずに、普通紙上で得られた。更に、本発明のインク送出及び濾過媒体が、望ましくないインク妨害を受けずにインクカートリッジ内で首尾よく作用したことを示す良好なベタ領域の光学的密度データが種々の普通紙上で得られた。インクは、インク格納媒体を介してインクチャンバから受け取られ、濾過され、次いでインク供給に伴って生じ得るあらゆる問題や望ましくない気泡を発生せずにプリントヘッドへ高頻度で送出された。
【００７７】
この実験に関して異なる普通紙上への熱インクジェット印刷によって得られる光学的密度データを本明細書中にリストアップする。即ち、ギルバート（Gilbert ）ボンドペーパーは１．３１、ストラスモア（Strathmore）ボンドペーパーは１．３４、クラシッククレスト（Classic Crest ）ペーパーは１．２８、クラシックレイド（Classic Laid）ペーパーは１．３６、ハンマーミル・フォア・デーピー（Hammermil fore DP ）ペーパーは１．０７、ランク・ゼロックス・チャンピオン・ブラジル（Rank Xerox Champion Brazil）ペーパーは１．３６、スプリンギル（Springhill）ＡＳＡサイズペーパーは１．３３、ゼロックス再生紙３Ｒ３７０４は１．２８、カナダ産メモリウェア（Memoryware）ペーパーは１．２７、ゼロックス画像シリーズ用スムースペーパー（平滑紙）ＬＸは１．２３、及びゼロックス画像シリーズ用酸性スムースサイズペーパーは１．２７である。白いシミ又は筋のような欠陥がプリント見本からは全く見られない。このようにして、本発明によるインク送出及び濾過媒体の効果的な使用によって好結果の実験が示された。
【００７８】
他の実施例において、５枚のナイロン織物（計測された孔サイズが約３０乃至１１０ミクロンであり２孔間距離が約７５０ミクロンのテクスワイプ社製のミラクルワイプ４０００）が積層され且つそのエッヂがポリエステルポリマによって密着された。繊維の底部の一枚は１１ミクロンの孔サイズと以下の特性（メッシュの数が１インチ当たり５１０個、糸の直径が２８ミクロン、繊維の厚みが６０ミクロン、重量が１平方ヤード当たり１．５オンス、及び６％の開口領域）を有するモノフィラメントのポリエステルの織物と接着剤によって熱的にラミネートされる。インク送出及び濾過媒体の上記の構成は、インクフロー方向に向かって小さくなっていく孔サイズに従って織物層のシーケンシャルな配列を表す。小さな孔サイズのポリエルテル織物の側がインクウェル（井戸）３０とプリントヘッド１２（図２）に連結されたインク出口５１（図２参照）に近接して配置された。また、カートリッジ内の全ての素子は、インク送出及び濾過媒体がこの場合、異なる孔サイズを有し且つ更なる織物を有するより多くの層を有していることを除いて、最後の実施例（図３参照）に説明されているのと同様に組み立てられる。下塗りした後、１、２、３、及び４本の画素行、数字、文字、異なる字体における英文テキスト、漢字（日本語）、４分の１階調、図形、及びベタ領域を含む印刷テストが実行された。良好な解像度（３００ｄｐｉ）を有する優れた印刷品質があらゆる迷い射出、爆発射出、所望されない気泡や方向指示違いを生じることなく普通紙上で得られた。非常に良い光学的密度データが普通紙上で得られた。それらを以下にリストアップする。ギルバート（Gilbert ）ボンドペーパーは１．２９、ストラスモア（Strathmore）ボンドペーパーは１．３２、クラシッククレスト（Classic Crest ）ペーパーは１．３６、ゼロックス画像シリーズ用スムースＬＸペーパー（平滑紙）は１．２２、ゼロックス画像シリーズ用スムーズサイズペーパーは１．２６、及びチャンピオンデータコピー紙は１．２６である。ここでも、不十分なインク供給による白いシミ又は筋のような欠陥はプリント見本から見られない。このようにして、本発明のシーケンシャルな濾過方法によるインク送出及び濾過媒体の効果的な使用の好結果の実験が示された。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は、様々なサイズの粒子、ファイバ、又はデブリスを濾過すると共に、ノズルに対して強力且つ安定したインクフローを保持することが可能なインク送出及び濾過媒体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクカートリッジとプリントヘッドを有する熱インクジェットプリンタを示す図である。
【図２】本発明を含むインクカートリッジの実施例を示す断面図である。
【図３】本発明を含む図１に示したインクカートリッジを示す分解図である。
【図４】本発明の実施例によるインク送出及び濾過媒体の実施例を示す分解図である。
【図５】図５の（ａ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図５の（ｂ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図５の（ｃ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図５の（ｄ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
【図６】図６の（ａ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図６の（ｂ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図６の（ｃ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図６の（ｄ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図６の（ｅ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
図６の（ｆ）は本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
【図７】本発明と共に使用される限定されない織物媒体の例を示す図である。
【図８】全幅アレイの熱インクジェットプリントヘッドを示す図である。
【図９】本発明を含む図８に示した全幅アレイプリントヘッドのためのインク供給デバイスを示す平面図である。
【図１０】本発明の他の実施例を含むインクカートリッジの実施例を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例による管状形態のインク送出及び濾過媒体を示す図である。
【符号の説明】
１０カートリッジ
１２プリントヘッド
１６シート
１８キャリッジ
２０手段

Claims

インクジェットプリントヘッドへ液体インクを供給するためのシステムであって、
液体インクとインク濾過出口領域とを収容するための少なくとも一つのチャンバを有するハウジングと、
第１の側と第２の側を有するインク送出及び濾過媒体と、を有し、
前記第１の側が前記プリントヘッドと流体的に連通している前記インク濾過出口領域に隣接するように配置されていて、且つ前記第２の側が前記少なくとも一つのチャンバ内の前記液体インクに当接していて、
前記インク送出及び濾過媒体が多孔性織物の複数の層を備え、前記インク送出及び濾過媒体の各層が実質的に同一の平均孔寸法を有する、液体インク供給システム。
インクジェットプリントヘッドへ液体インクを供給するためのシステムであって、
実質的に液体インクで満たされるインク格納媒体と、インク濾過出口領域とを収容するための少なくとも一つのチャンバを有するハウジングと、
第１の側と第２の側を有するインク送出及び濾過媒体と、を有し、
前記第１の側が前記プリントヘッドと流体的に連通している前記インク濾過出口領域に隣接するように配置されていて、且つ前記第２の側が前記インク格納媒体に当接していて、
前記インク送出及び濾過媒体が多孔性織物の複数の層を備え、前記インク送出及び濾過媒体の各層が実質的に同一の平均孔寸法を有する、液体インク供給システム。