(57)【要約】【課題】  インクジェット式マーカーのプリントヘッドにおける圧力を制御する。【解決手段】  負圧材料を含むチャンバと隣接した関係で配置され、流体的に接続される、少なくとも１つのフリー流体リザーバを有する流体容器と、流体をフリー流体リザーバから流体イジェクタに直接供給するために少なくとも１つのフリー流体リザーバと流体イジェクタとを直接に接続する流体供給口と、を含む流体タンクにおいて、フリー流体リザーバと負圧材料を含むチャンバの容積比が、約０．３対１から約３．０対１の間であり、フリー流体リザーバ及び負圧材料を含むチャンバの少なくとも一部が、流体供給口の上に配置される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧材料を含むチャンバと隣接した関係で配置され、流体的に接続される、少なくとも１つのフリー流体リザーバを有する流体容器と、
流体を前記フリー流体リザーバから流体イジェクタに直接供給するために前記少なくとも１つのフリー流体リザーバと流体イジェクタとを直接接続する流体供給口と、
を含み、
前記フリー流体リザーバと前記負圧材料を含むチャンバとの容積比が、約０．３対１から約３．０対１の間であり、前記フリー流体リザーバ及び前記負圧材料を含むチャンバの少なくとも一部が、前記流体供給口の上に配置される、
流体タンク。
【請求項２】
前記流体供給口と、前記フリー流体リザーバと前記負圧材料を含むチャンバの両方との間に配置される、フィルタを更に含む、
請求項１に記載の流体タンク。
【請求項３】
前記フィルタが、前記負圧材料の断面積のかなりの部分と接触する、請求項２に記載の流体タンク。
【請求項４】
前記負圧材料と接触しているフィルタの領域が、前記フリー流体リザーバと接触しているフィルタの領域よりも小さい、請求項２に記載の流体タンク。
【請求項５】
前記負圧材料が、前記フィルタから分離され、前記フィルタの上に配置される、請求項２に記載の流体タンク。
【請求項６】
前記フリー流体リザーバが前記フィルタの上に配置される領域よりも、前記負圧材料が前記フィルタの上に配置される領域が大きい、請求項２に記載の流体タンク。
【請求項７】
前記負圧材料が、前記フリー流体リザーバが配置される領域とほぼ同じ面積の領域の上に配置される、請求項２に記載の流体タンク。
【請求項８】
前記フィルタの一部として少なくとも１つの毛管要素を更に含む、請求項２に記載の流体タンク。
【請求項９】
前記少なくとも１つの毛管要素が、前記フィルタと前記負圧材料との間に配置される、請求項８に記載の流体タンク。
【請求項１０】
前記負圧材料が、フェルト製である、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項１１】
前記負圧材料が、不織布材料である、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項１２】
前記流体容器に配置される少なくとも１つのバブルチャンバを更に含む、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのバブルチャンバが、前記負圧材料を含むチャンバに流体結合される、請求項１２に記載の流体タンク。
【請求項１４】
前記割合が、０．５対１から２対１の間である、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項１５】
前記割合が、約１対１である、請求項１４に記載の流体タンク。
【請求項１６】
前記流体容器がふたを有し、前記負圧材料を含むチャンバが該ふたに取り付けられる、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項１７】
前記負圧材料と前記流体供給口との間に配置される少なくとも１つの毛管要素を更に含む、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの毛管要素が、少なくとも１つのリブを含む、請求項１７に記載の流体タンク。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの毛管要素が、前記負圧材料に接続される、請求項１７に記載の流体タンク。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの毛管要素が、前記流体供給口に接続される、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項２１】
前記流体供給口から間隔を置いて前記負圧材料を配置するために前記流体供給口に配置される少なくとも１つのマニホールド・リブを更に含む、請求項１に記載の流体タンク。
【請求項２２】
第１の負圧材料チャンバの構成を有する第１のタイプの流体容器ふたを製造し、
前記第１の構成と異なる第２の負圧材料チャンバの構成を有する第２のタイプの流体容器ふたを製造し、
前記第１及び第２のふたを受け入れる流体容器を製造し、
前記第１及び第２のふたのうちの１つを流体容器に適用するために選択し、
前記選択されたふたを単一アセンブリライン上で前記流体容器に適用する、
単一アセンブリライン上で異なる流体容器を製造する方法。
【請求項２３】
マーキング装置において使用可能な流体容器のためのアセンブリキットであって、該キットが、共に組み立て可能な構成部品を有し、
第１の負圧材料チャンバの構成を有する第１のタイプの流体容器ふたと、
前記第１の構成と異なる第２の負圧材料チャンバの構成を有する第２のタイプの流体容器ふたと、
前記第１及び第２のふたを受け入れる流体容器と、
負圧材料要素と、
の組み合わせを含み、
前記第１及び第２のふたのうちの１つが、前記流体容器に適用するために選択され、負圧材料要素が、前記流体容器に配置されるために選択されるとき、該選択されたふた、該選択された負圧材料要素、及び、前記流体容器が、マーキング装置において使用可能な流体容器に組み立てることができる、
アセンブリキット。
【請求項２４】
負抵抗材料を含むチャンバと隣接した関係で配置され、流体的に接続される、フリー流体リザーバを備えた流体容器と、
前記流体容器内に開口し、流体を前記フリー流体リザーバからプリントヘッドに直接供給するために前記フリー流体リザーバと該プリントヘッドとを直接接続する、流体供給口と、
を含み、
前記負抵抗材料チャンバが、前記流体供給口の開口部の上に完全に配置される、
プリントヘッドを有する流体マーカーのための流体容器。
【請求項２５】
前記フリーインクチャンバ及び前記負抵抗材料を含むチャンバの少なくとも１つを支持するために前記流体供給口に配置される多孔性要素を更に含む、請求項２４に記載の流体容器。
【請求項２６】
前記流体容器内に配置される少なくとも１つのバブルチャンバを更に含む、請求項２４に記載の流体容器。
【請求項２７】
前記流体容器がふたを有し、前記負抵抗材料を含むチャンバが、該ふたに取り付けられる、請求項２４に記載の流体容器。
【請求項２８】
フリー流体リザーバと、該フリー流体リザーバと流体で相互接続される負圧材料チャンバとを含む、プリントヘッド・カートリッジの受動圧力制御の方法であって、
前記フリー流体リザーバ及び前記負圧材料チャンバの両方の領域の半分以上の領域の直下に流体供給口を配置し、
前記フリー流体リザーバの下にある前記流体供給口の一部を介してのみ、流体をカートリッジから供給する、
プリントヘッド・カートリッジの受動圧力制御の方法。
【請求項２９】
前記負圧材料チャンバの容積に対する前記フリー流体リザーバの容積の割合を約０．３対１乃至約３．０対１に設定することを更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記割合が、約１対１である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記負圧材料をフェルト材料の形で提供する、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式マーカーのプリントヘッドにおける圧力を制御することに関し、即ち、本発明は、流体タンク、単一アセンブリライン上で異なる流体容器を製造する方法、アセンブリキット、プリントヘッドを有する流体マーカーのための流体容器、及び、プリントヘッド・カートリッジの受動圧力制御の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、インクジェット式プリントヘッドの流体圧力は、緊密に制御された範囲内に維持される。負圧は、通常、インクがプリントヘッドの開口部又はノズルから滲出するのを防止するために、インクジェット式プリントヘッドに接続されるインクタンクにおいて維持される。このような負圧を実現するための１つの従来の方法は、例えば、発泡体などの毛管材料を使用する。しかしながら、負圧材料や、発泡体などの毛管材料を使用することには、多くの欠点がある。
【０００３】
例えば、インクタンク容器の容積効率は、発泡体又は他の負圧材料によって占有される空間の量によって低下される。さらに、比較的高いインク流動条件に基づいて、発泡体又は他の負圧材料は、負圧を相対的に受け入れられない値に上昇させ、同様に、インクジェット式プリントヘッドのノズルの流体再充填を減速させるインピーダンスを生成し、また、特定の状況において、「スターブド・ジェット（starved jet）」状態、即ち、インクが適切なインクジェット式プリントヘッド動作に対して充分な容量でプリントヘッドに供給されない状態、を生じることがある。また、インクタンクにおける発泡体又は他の負圧材料は、一般的に、部分的に飽和されるだけであって、空気及びインクの混合物を含み、これにより、ある状況において「デプライム（de-prime）」状態を防止することを困難にすることがある。使用可能なインクが発泡体から流出される前に、デプライム状態は、発泡体から空気の送出に伴って生じる。さらに、発泡性負圧／毛管要素は、その中に粒子を含むことがあり、粒子がプリントヘッドのインクジェット・ノズルに到達する場合、インクジェット・ノズルを詰まらせることがある。
【０００４】
容積効率問題に対応するために、一部のプリントヘッドは、マルチチャンバ「気泡」設計を用いる。例えば、気泡設計のマルチチャンバ・プリントヘッドの例が従来の技術に示されている（特許文献１及び２を参照）。マルチチャンバ気泡設計のプリントヘッドは、一般的に、負圧材料、例えば、発泡体を含む１つのチャンバと、インクのみを含む他のチャンバを有する。インク（及び、インクが消費されたときの空気）を含む他のチャンバは、フリー流体リザーバ（フリーインクチャンバ）と称されてもよく、一般にチャンバ間の小さい開口部を介して負圧／毛管材料（例えば発泡体）のチャンバに対して流体接触状態にある。インクは、インクタンクから引き出され、負圧材料のチャンバから引き出されることによってプリントヘッドに供給される。マニホールドを介してフリーインクチャンバからインクのプリントヘッドへの流れは、この流れ構成の結果として、圧力制御される。インクが負圧／毛管材料から消費されると、空気は、一般には負圧／毛管材料より上に設置される通気口を通ってインクジェット・カートリッジに入る。しかしながら、マルチチャンバ気泡設計インクタンク構成は、上述したデプライム問題又はインピーダンス問題を解決しない。
【０００５】
デプライム問題を改善するための１つの方法として、インクタンクからのインクをプリントヘッドに流出することを負圧／毛管材料（例えば、発泡体）のチャンバからではなく、フリーインクチャンバから行なうことがある。この構成は、デプライム問題を軽減させるが、負圧／毛管（例えば発泡体）材料と、フリーインクチャンバとの間の開口部が比較的小さい領域であるために、比較的高いインピーダンスが、高い流動条件の下でも、なお依然として存在する。
【０００６】
前述のデプライム解決構成も、例えば、高温、及び／又は低圧などの環境的変化に対してあまり強くない。例えば、インクタンク温度が増加したり、又は、その気圧が増加するとき、インクジェット式プリントヘッド及びインクタンクの寿命が尽きるまでの途中に一般に存在する、フリーインクチャンバに閉じ込められた空気が、そのフリーインクチャンバ内で増加／拡張する。この拡張は、インクを変位させ、例えば、発泡体などの負圧材料を過飽和させる傾向がある。この過飽和は、プリントヘッドにおける正圧をもたらし、それゆえに、プリントヘッドにおけるノズルからから流体を滲出させる結果になったり、さらに／又は、流体が、発泡体から溢出し、一般には発泡体の上に設置されるインクジェット式カートリッジの通気口から流体を漏出させる結果を生じることがある
【特許文献１】米国特許第５，１８２，５７９号
【特許文献２】米国特許第５，４２０，６２５号
【特許文献３】米国特許第５．９７１，５３１号
【特許文献４】ＥＰ特許第０９５６９５９Ａ２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
永続的気泡が毛管又は発泡体流体リザーバから放出され、本発明のシステム及び方法で用いられる液状流体リザーバにおける光学レベル検出システムから方向付けられる、圧力制御アーキテクチャを有する再充填可能な流体容器システムが、出願中の米国特許出願（譲受人事件整理番号第Ｄ／Ａ３５００及び代理人整理番号第１１７４１２号）において開示され、これらの内容は、参照によって本明細書中に全体として組み込まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態において、約０．３対１から約３．０対１の割合は、好ましくは約０．５対１から約２対１の割合、より好ましくは、約１対１の割合が、インクジェット式タンク／カートリッジ負圧材料チャンバの容積及びフリーインクチャンバの容積の間に達成される。種々の例示的な実施の形態において、これは、カートリッジに配置されるフィルタの上に負圧材料チャンバの一部を配置することによって達成される。本発明によるシステム、装置、及び方法は、環境的変化に対するインクジェット式タンク／カートリッジのロバスト性を向上させる。
【０００９】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、部分的に負圧要素と接触状態にある比較的大きな流体微粒子フィルタを使用するインクタンク及び／又はインクカートリッジの構成を提供する。種々の例示的な実施の形態において、負圧／毛管材料が、インクタンク又はインクカートリッジのフィルタの垂直に配置されたり、又は、張り出ているから、比較的最適なフリーインク容積に対する気泡容積の割合が約０．３対１乃至約３．０対１の割合であり、好ましくは約０．５対１乃至約２対１の割合であり、より好ましくは、約１対１の割合であることが達成されることができる。
【００１０】
種々の例示的な実施の形態において、負圧／毛管材料は、発泡体である。他の例示的な実施の形態において、この材料は、例えばフェルトなどの不織布材料でもよい。
【００１１】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、負圧材料とフィルタとの間に比較的大きい接触面積を提供し、該フィルタと接触状態にある負圧材料の密度が、インクジェット式容器又はカートリッジからのインクのフロー・インピーダンスを低下させるためにフィルタに近い比較的低い値を有する。
【００１２】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、インクジェット式容器又はカートリッジからのインクのフロー・インピーダンスを低下させるために、インクジェット式プリントヘッドカートリッジのインク吐出ポート及び／又はインク吐出マニホールドの上に比較的大きい領域の負圧材料を設ける。
【００１３】
本発明は、負圧材料がフィルタに接触する領域と、比較的低いインピーダンスで負圧材料が接触しないフィルタ領域をインクが流れている比較的大きな領域とがあるように、フィルタの一部のみとじかに接触したり、その上に離間配置されている、インクタンク若しくはインクカートリッジにおけるフィルタと負圧材料との接触をもたらす。
【００１４】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、インクタンク容器及び／又はカートリッジを提供し、負圧材料は、インクタンク容器及び／又はカートリッジのフィルタの表面の一部と接触するので、フィルタ内を流れるインクは、フリーインクタンク・チャンバから直接流出され、負圧材料チャンバからは直接流出されない。
【００１５】
本発明によるインクタンク構造の種々の例示的な実施の形態において、インクジェット式プリントヘッドの圧力制御性能は、比較的簡単な静圧制御配置によって、比較的高いインク流量率で向上され、これにより、比較的複雑な動的圧力制御システムの使用を必要とせずに、スターブド・インクジェット式ノズルによるどんな問題も軽減する。
【００１６】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、また、負圧材料チャンバを介するインクリザーバ・チャンバからのインクの送り出しと関連付けられる可能性がある「デプライム」問題を軽減させる。
【００１７】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、負圧材料チャンバが、直接に又は間接的にインクタンク要素からフリーインクチャンバに吊り下げられている、インクジェット式プリントヘッドカートリッジ又はタンクの構成を提供する。
【００１８】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、インクジェット式マーカー・インクタンクチャンバ及び／又はカートリッジのリッド・アセンブリの一部として、負圧材料チャンバを提供する。
【００１９】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、少なくとも１つの負圧要素とインクタンク吐出マニホールドとを分離するために、例えば毛管要素などの１つ以上のスペーサを提供する。
【００２０】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、少なくとも１つの負圧要素とインクタンク吐出マニホールドとの間の様々な分離を達成するために、例えば毛管要素などの１つ以上のスペーサを提供する。
【００２１】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、少なくとも１つの負圧要素とインクタンク吐出マニホールドとの間で所望量の流体が接触することを達成するために、例えば毛管要素などの１つ以上のスペーサを提供する。
【００２２】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、個々の流体容器に対して望ましい圧力制御に応じて負圧材料チャンバ位置及び／又は負圧材料特性を変更させる、異なった構成を備えたインクジェット式プリントヘッド流体容器のアレンジを提供する。
【００２３】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、異なる圧力調整特性を備えた種々のプリントヘッドが同じアセンブリライン上で製造可能にすることによって、改良されたインクタンク・アセンブリプロセスを提供する。
【００２４】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、インクをフリーインクチャンバのみからプリントヘッドに直接に供給させる、インクジェット式プリントヘッド・カートリッジ構成を提供する。
【００２５】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、例えばマーキング流体又は洗浄液体などの他の流体が流体容器内に配置されたフリー流体リザーバから流入されるマニホールドにおいて、及び／又は該マニホールドの上に配置されるフィルタに対し、毛管材料チャンバのベース全体をさらしている、マーキング又は他の流体容器の構成を提供し、インクジェット式プリントヘッド・カートリッジにおける圧力低下を最小限にする。
【００２６】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、インクタンクの圧力損失を加減し、調節するために、バブラー／気泡チャンバをインクタンク内の負圧材料チャンバの複数の側面に設置することを提供する。
【００２７】
本発明によるシステム、装置、及び方法の種々の例示的な実施の形態は、インクが負圧材料チャンバから直接的に取り出されるか又はそこから流出されるインクタンクと対照的に、インクがフリーインクチャンバから取り出されるプリントヘッドと関連して、負圧材料又は毛管材料として、例えばフェルトなどの不織布材料を提供する。
【００２８】
本発明の第１の態様は、流体タンクであって、該流体タンクは、負圧材料を含むチャンバと隣接した関係で配置され、流体的に接続される、少なくとも１つのフリー流体リザーバを有する流体容器と、流体を上記フリー流体リザーバから流体イジェクタに直接供給するために上記少なくとも１つのフリー流体リザーバと流体イジェクタとを直接接続する流体供給口と、を含み、上記フリー流体リザーバと上記負圧材料を含むチャンバとの容積比が、約０．３対１から約３．０対１の間であり、上記フリー流体リザーバ及び上記負圧材料を含むチャンバの少なくとも一部が、上記流体供給口の上に配置されることを特徴とする。
【００２９】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記流体供給口と、上記フリー流体リザーバと上記負圧材料を含むチャンバの両方との間に配置される、フィルタを更に含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の第３の態様は、上記第２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記フィルタが、上記負圧材料の断面積のかなりの部分と接触することを特徴とする。
【００３１】
本発明の第４の態様は、上記第２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記負圧材料と接触しているフィルタの領域が、上記フリー流体リザーバと接触しているフィルタの領域よりも小さいことを特徴とする。
【００３２】
本発明の第５の態様は、上記第２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記負圧材料が、上記フィルタから分離され、上記フィルタの上に配置されることを特徴とする。
【００３３】
本発明の第６の態様は、上記第２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記フリー流体リザーバが上記フィルタの上に配置される領域よりも、上記負圧材料が上記フィルタの上に配置される領域が大きいことを特徴とする。
【００３４】
本発明の第７の態様は、上記第２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記負圧材料が、上記フリー流体リザーバが配置される領域とほぼ同じ面積の領域の上に配置されることを特徴とする。
【００３５】
本発明の第８の態様は、上記第２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記フィルタの一部として少なくとも１つの毛管要素を更に含むことを特徴とする。
【００３６】
本発明の第９の態様は、上記第８の態様に記載の流体タンクにおいて、上記少なくとも１つの毛管要素が、上記フィルタと上記負圧材料との間に配置されることを特徴とする。
【００３７】
本発明の第１０の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記負圧材料が、フェルト製であることを特徴とする。
【００３８】
本発明の第１１の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記負圧材料が、不織布材料であることを特徴とする。
【００３９】
本発明の第１２の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記流体容器に配置される少なくとも１つのバブルチャンバを更に含むことを特徴とする。
【００４０】
本発明の第１３の態様は、上記第１２の態様に記載の流体タンクにおいて、上記少なくとも１つのバブルチャンバが、上記負圧材料を含むチャンバに流体結合されることを特徴とする。
【００４１】
本発明の第１４の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記割合が、０．５対１から２対１の間であることを特徴とする。
【００４２】
本発明の第１５の態様は、上記第１４の態様に記載の流体タンクにおいて、上記割合が、約１対１であることを特徴とする。
【００４３】
本発明の第１６の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記流体容器がふたを有し、上記負圧材料を含むチャンバが該ふたに取り付けられることを特徴とする。
【００４４】
本発明の第１７の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記負圧材料と上記流体供給口との間に配置される少なくとも１つの毛管要素を更に含むことを特徴とする。
【００４５】
本発明の第１８の態様は、上記第１７の態様に記載の流体タンクにおいて、上記少なくとも１つの毛管要素が、少なくとも１つのリブを含むことを特徴とする。
【００４６】
本発明の第１９の態様は、上記第１７の態様に記載の流体タンクにおいて、上記少なくとも１つの毛管要素が、上記負圧材料に接続されることを特徴とする。
【００４７】
本発明の第２０の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記少なくとも１つの毛管要素が、上記流体供給口に接続されることを特徴とする。
【００４８】
本発明の第２１の態様は、上記第１の態様に記載の流体タンクにおいて、上記流体供給口から間隔を置いて上記負圧材料を配置するために上記流体供給口に配置される少なくとも１つのマニホールド・リブを更に含むことを特徴とする。
【００４９】
本発明の第２２の態様は、単一アセンブリライン上で異なる流体容器を製造する方法であって、第１の負圧材料チャンバの構成を有する第１のタイプの流体容器ふたを製造し、上記第１の構成と異なる第２の負圧材料チャンバの構成を有する第２のタイプの流体容器ふたを製造し、上記第１及び第２のふたを受け入れる流体容器を製造し、上記第１及び第２のふたのうちの１つを流体容器に適用するために選択し、上記選択されたふたを単一アセンブリライン上で上記流体容器に適用することを特徴とする。
【００５０】
本発明の第２３の態様は、マーキング装置において使用可能な流体容器のためのアセンブリキットであって、該キットが、共に組み立て可能な構成部品を有し、第１の負圧材料チャンバの構成を有する第１のタイプの流体容器ふたと、上記第１の構成と異なる第２の負圧材料チャンバの構成を有する第２のタイプの流体容器ふたと、上記第１及び第２のふたを受け入れる流体容器と、負圧材料要素と、の組み合わせを含み、上記第１及び第２のふたのうちの１つが、上記流体容器に適用するために選択され、負圧材料要素が、上記流体容器に配置されるために選択されるとき、該選択されたふた、該選択された負圧材料要素、及び、上記流体容器が、マーキング装置において使用可能な流体容器に組み立てることができることを特徴とする。
【００５１】
本発明の第２４の態様は、プリントヘッドを有する流体マーカーのための流体容器であって、該流体容器が、負抵抗材料を含むチャンバと隣接した関係で配置され、流体的に接続される、フリー流体リザーバを備えた流体容器と、上記流体容器内に開口し、流体を上記フリー流体リザーバからプリントヘッドに直接供給するために上記フリー流体リザーバと該プリントヘッドとを直接接続する、流体供給口と、を含み、上記負抵抗材料チャンバが、上記流体供給口の開口部の上に完全に配置されることを特徴とする。
【００５２】
本発明の第２５の態様は、上記第２４に記載の流体容器において、上記フリーインクチャンバ及び上記負抵抗材料を含むチャンバの少なくとも１つを支持するために上記流体供給口に配置される多孔性要素を更に含むことを特徴とする。
【００５３】
本発明の第２６の態様は、上記第２４に記載の流体容器において、上記流体容器内に配置される少なくとも１つのバブルチャンバを更に含むことを特徴とする。
【００５４】
本発明の第２７の態様は、上記第２４に記載の流体容器において、上記流体容器がふたを有し、上記負抵抗材料を含むチャンバが、該ふたに取り付けられることを特徴とする。
【００５５】
本発明の第２８の態様は、フリー流体リザーバと、該フリー流体リザーバと流体で相互接続される負圧材料チャンバとを含む、プリントヘッド・カートリッジの受動圧力制御の方法であって、上記フリー流体リザーバ及び上記負圧材料チャンバの両方の領域の半分以上の領域の直下に流体供給口を配置し、上記フリー流体リザーバの下にある上記流体供給口の一部を介してのみ、流体をカートリッジから供給することを特徴とする。
【００５６】
本発明の第２９の態様は、上記第２８に記載の方法において、上記負圧材料チャンバの容積に対する上記フリー流体リザーバの容積の割合を約０．３対１乃至約３．０対１に設定することを更に含むことを特徴とする。
【００５７】
本発明の第３０の態様は、上記第２８に記載の方法において、上記割合が、約１対１であることを特徴とする。
【００５８】
本発明の第３１の態様は、上記第２８に記載の方法において、上記負圧材料をフェルト材料の形で提供することを特徴とする。
【００５９】
本発明によるシステム及び方法の種々の他の特徴と効果は、本明細書中で述べられる例示的な実施の形態の検討によって明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
本発明の種々の例示的な実施の形態は、以下に示す図面を参照して詳細に述べられる。
【００６１】
流体噴射システムや、流体を収容し消費する他の技術と共に使用可能な、本発明による流体容器の種々の例示的な実施の形態の以下の詳細な説明は、明確であり、また慣れ親しんでいることから、１つの特定のタイプの流体噴射システム、例えば、本発明による再充填可能な流体容器を使用するインクジェット・プリンタなどを想定してもよい。本明細書中に適用されるように、流体とは、液体、スラリー、ゲルなどの非気体の（即ち、比較的非圧縮性の）流動性媒体のことである。しかしながら、以下に概説されたり、あるいは論述されているように、本発明の原理が、本明細書中に詳細に議論されるインクジェット・プリンタの他に、いずれの公知の、又は今後開発される流体噴射システムにも等しく適用され得ることは理解すべきである。さらに、本発明の原理が、通気が必要とされる他の流体収容システムにも適用され得ることは理解すべきである。このような流体噴射用途は、インクジェット・プリンタに限定されるものではなく、燃料電池、薬剤、薬品、写真結果などの受媒体上への調合や、排出を制御するために還元剤をエンジン排気に注入、冷却の間の凝結排出などが挙げられる。
【００６２】
図１は、インクジェット式プリントヘッド・カートリッジ１００の断面図であり、フリーインクチャンバ１２０、負圧材料チャンバ１２２、インクレベル１２４の上に位置するエア・スペース１２１、流体接続開口部１２５、流体供給開口部１３０、流体供給開口部１３０のすべて又は一部にわたって配置されるフィルタ１３１、及び、プリントダイ／プリントヘッド１０８を含んでいる。この構成の１つの利点は、インクタンク１００から流出されるインクが、負圧材料チャンバ１２２から直接に流出される代わりに、フリーインクチャンバ１２０から流出されることによって、一般には印刷ダイ１０８とも称されるプリントヘッドに供給されることである。この構成は、印刷ダイ／プリントヘッド１０８で発生している「デプライム」状況の可能性を減少させる。しかしながら、インクタンク又はカートリッジ１００のフリーインクチャンバ１２０における負圧材料１５０とフリーインクとの間の開口部１２５が比較的小さい領域であるために、比較的高い流量条件において比較的高いインピーダンスを有する。
【００６３】
図１において示されるインクタンク１００は、周囲温度が上がったり、又は、周囲気圧が増加したときに、フリーインクチャンバ１２０に存在する空気の膨張にも影響されやすい。膨張された空気は、一般に、インクを変位させ、負圧材料１５０を過飽和させ、印刷ダイヘッド１０８において陽圧が生じ、その結果として、インクジェットからの滲出、又は、流体が負圧材料１５０から溢出して流体がカートリッジから漏出する結果になることもある。
【００６４】
環境的変化に対する図１に示すインクタンクのロバスト性を向上させるために、本発明の例示的な実施の形態によると、負圧材料チャンバ１２２の容積及びフリーインクチャンバ１２０の容積の間に、約０．３対１乃至約３．０対１の割合、好ましくは約０．５対１乃至約２対１の割合、より好ましくは、約１対１の割合が定められる。これは、例えば、負圧材料１５０をフィルタ１３１の一部に接触させたり、又は、その上に配置させることによって、達成することもできる。出願人は、約０．３対１の割合を有するインクタンクでは、容積効率が良好であるが、漏出特性がそれより高い割合を有するインクタンクほど良好でないこと、さらに、約３対１の割合を有するインクタンクでは漏出に対しては非常に強いが、それより低い割合を有するインクタンクほど容積効率が良好でないことを認識した。したがって、これらの極値間の割合が、良好な妥協案であることが認識されている。
【００６５】
図２に示すように、本発明による第１の例示的な実施の形態において、インクジェット式プリントヘッド・カートリッジ又はインクタンク２００は、比較的大きいマニホールド開口部２３０を有し、インクレベル２２４の上にエア・スペース２２１を有するフリーインクチャンバ２２０の容積と負圧材料チャンバ２２２との割合は、約０．３対１乃至約３．０対１、好ましくは、約１：１である。この結果、負圧材料２５０の容積が相対的に増加することになり、それにより、負圧材料２５０が、該負圧材料２５０がマニホールド２１０及び／又はフィルタ２３１の一部の上に配置されなかった場合よりも、相対的に更に変位したインクを吸収することを可能にする。
【００６６】
適度な環境的変化に対応するように適している、フリーインクチャンバ２２０の容積に対する負圧材料チャンバ２２２の容積の間における約１対１又はそれ以上の割合は、モールド製造の問題及びスペース制約のために一部の既存のインクジェット式プリントヘッド・カートリッジにおいて達成することは困難である。負圧材料２５０がフィルタ２３１の上にあったり、又は、その上に突き出ている（張り出している）ことから、約１対１というフリーインク容積に対する負圧材料の容積の最適な割合が、従来の大きさのインクジェット式プリントヘッド・カートリッジを使用して達成されてもよい。
【００６７】
図２の第１の例示的な実施の形態において、インクタンクの構成において、負圧材料２５０の一部の下に配置される比較的大きなフィルタ２３１を使用する。負圧材料２５０は、フィルタ２３１と接触した状態で配置され、又は、フィルタ２３１から分離されることもできる。両方の構成により、圧力特性が向上される結果となる。負圧材料２５０がフィルタ２３１から分離されている状況において、インクは、負圧材料２５０から、該負圧材料２５０の底部の断面積全体を横切って、フリーインクチャンバ２２０の下のマニホールド２１０内に流入する。負圧材料２５０及びフリーインクタンク・チャンバ２２０の間の境界面の断面積は、例えば、図１に示される実施の形態よりも実質的に大きい。いずれの場合においても、マニホールド２１０を介してプリントヘッド２０８に方向付けられるインクは、フリーインクチャンバ２２０からマニホールド２１０に直接方向付けられる。
【００６８】
出願人は、インクタンク・マニホールドに露出される負圧材料の表面積が大きくなるほど、マニホールドへのインクの流れに対する負圧材料のインピーダンスが低くなることを発見した。
【００６９】
さらに、フィルタ２３１の毛管特徴は、インクタンク／カートリッジ２００のある方向における流体の負圧材料２５０への接触を改善させる働きをすることがあるので、これにより、印刷ダイ／プリントヘッド２０８を含むインクタンク／カートリッジ２００を、環境温度及び圧力の変化に対してより強く耐え得るようにしている。
【００７０】
図２に示すように、フィルタ２３１の一部のみが、負圧材料２５０と接触して、又は、離れた状態で、その真下に位置するので、負圧材料２５０と接触するフィルタ２３１の領域、及び、インクが比較的低いインピーダンスでマニホールド２１０を介してフリーインクチャンバ２２０からプリントヘッド２０８に直接流入するためのフィルタ２３１の別の比較的大きな領域の両方が存在する。第１の例示的な実施の形態において、インクタンク／カートリッジ２００の性能は、環境的変化に対し更に比較的ロバスト性があり、図１に示される例示的な実施の形態に比べ、良好な圧力調整特徴を有する。
【００７１】
図２に示される第１の例示的な実施の形態では、（ａ）比較的高い流速でインクタンク／カートリッジ２００の圧力制御性能を向上させることによって、「スターブド・インクジェット」問題が生じる可能性を減少させ、（ｂ）流体が負圧材料から直接引き出されていないことから、デプライム情況が生じる可能性を減少させ、（ｃ）例えば、温度変化及び圧力変動などの環境的変化に対しロバスト性を維持しながら、インク供給効率を向上させる。
【００７２】
図３に示される第２の例示的な実施例において、インクジェット式プリンタヘッド・カートリッジ又はインクタンク３００は、分離した負圧材料チャンバ３２２が、例えばインクタンク／カートリッジ３００のふた（リッド）３４０である分離要素３４０から、インクレベル３２４の上のエア・スペース３２１を有すフリーインクチャンバ３２０内に掛け渡される、構成を有する。本発明の例示的な実施の形態において、負圧材料チャンバ３２２は、インクタンク／カートリッジ３００に取り付けられるふた３４０の一部である。
【００７３】
図３に示すように、インクタンク３００は、本体３０１、フリーインクチャンバ３２０を含む多数のチャンバ、負圧材料チャンバ３２２、インクバブリング・チャンバ３２３、インクマニホールド・チャンバ３１０、及び、ふた３４０を有する。ふた３４０は、例えば、負圧材料チャンバ３２２と連絡する通気口３２６を備えることができる。図３に示される第２の例示的な実施の形態において、負圧材料チャンバ側壁とプリントヘッド・インクチャンバ側壁との間の距離は制御され、１つ以上の個々のインクバブリング・チャンバ３２３は、フリーインクチャンバ３２１に残留する気泡の大きさを制御するために設けられることができる。スペース３２７は、負圧材料３５０をフィルタ３３１から分離することができる。
【００７４】
図３に示される第２の例示的な実施例は、極めて柔軟性のあるモジュラー方式要素を有する。一群のインクジェット式プリントヘッド製品中の種々の製品は、異なる製品調整要求を含む異なる必要性を含んでいるので、第２の例示的な実施の形態は、所与の製品の特定の圧力調整要求に応じて、負圧材料３５０の大きさ及び形状を増減したり、及び／又は、負圧材料３５０の種々の特性を変化させるために、異なった構成のふたを備えた同じプリントヘッド本体の使用を可能にする。
【００７５】
第２の例示的な実施の形態は、組立てプロセスにおける最終ステップがふたを取り付けることであるから、異なる構成のふたの製造、及びインクジェット式プリントヘッドアセンブリ全体が同じアセンブリライン上で組み立てられることも、可能にする。したがって、１種のインク（又は他の流体）タンク本体３０１に、２つ以上の別個のふた３４０のうちの１つ及び／又は２種類以上の負圧材料３５０のうちの１つを取り付けることが可能であることにより、特定のタイプのインク（流体）タンク本体３０１に対して、単に、多数の種類のふた３４０のうちの所望の１つ、及び、多数の種類の負圧材料３５０のうちの１つを設けることによって、異なるインク（流体）タンク３００が組み立てられる。
【００７６】
種々の例示的な実施の形態において、多数（複数）のインクジェット・バブリングチャンバが、インクタンク３００の圧力損失を修正するために負圧材料チャンバ３２２の１つ以上の側面に配置されることがある。
【００７７】
図４は、この発明の第３の例示的な実施の形態を示す。負圧材料４５０とマニホールド４１０間の分離の程度が、（フィルタの有無にかかわらず）１つ以上の毛管要素（例えば、リブ４１５）の形状に基づいている。それにより、負圧材料４５０を含むリザーバ内のインクと、マニホールド４１０、そして、例えばモジュラー方式プリントヘッドダイ４０８との間の流体の接触を可能にし、維持する。
【００７８】
図５は、毛管リブ４１５を備えたプリントヘッドのインクタンクマニホールドの第４の例示的な実施の形態の斜視図を示す。種々の寸法（形状、厚さ、高さ、及び、毛管リブ４１５の数）は、例えば、スターブド・インクジェット式プリントヘッド状態の発生や、デプライム状態の発生を低減させたり、さらに／又は、プリントヘッドのインク流量特性の環境条件の影響を最小限にしながら、最大インク供給効率を維持するために、所望のインク流速を達成するように、変わる可能性があり選択されることもできる。複数の毛管リブ４１５が図４及び図５に示されてはいるが、１つの必要な毛管リブのみを設けること、さらに、リブ４１５が、マニホールド４１０の一部であったり又は離れていてもよく、及び／又は、負圧材料の一部であったり、そうでなければ、該負圧材料と接触していてもよいことは、理解される。本発明の種々の例示的な実施の形態において、毛管リブ４１５は、負圧材料４５０の延長部として形成されてもよい。こうした例示的な実施の形態において、毛管リブの延長部は、（インク流体を含む）インクを吸収しない材料から完全に若しくは部分的に形成されたり、さらに／又は、この材料で完全に若しくは部分的に被覆されていてもよい。１つの例示的な実施の形態において、１つの毛管リブのみが使用される場合、負圧材料に好適な支持を提供するために、要求されるように、毛管開口部の側壁が変更されることもできる。さらに、本発明の種々の例示的な実施の形態において、毛管リブ４１５は、マニホールド４１０、フィルタ、及び負圧材料４５０を含む、インクタンクの異なる部分の一部として配置されたり、及び／又は、それらと接続されることもできる。
【００７９】
例えば、図１乃至図５に示される本発明の上述した実施の形態のいずれにおいても、負圧材料又は毛管材料は、例えば、フェルトなどの不織布材料であってもよい。フェルトは、発泡体に対して多くの利点を有するものとして認識されている。発泡体は、相対的にランダムな配置の気孔と、気孔形状を備えた本質的にランダムに構成された材料である。発泡体は、また、ある方向又は別の方向における毛管方向選択性を有する。しかしながら、繊維フェルトは、発泡体に対してより秩序ある、完全に一方向に指向された材料である。フェルトは、一般的に、ファイバグレイン方向、クロスグレイン方向、及び、「ニードリング」方向を有する。ファイバグレイン方向に沿って、フェルトは、比較的高い毛管現象性を有し、中程度の流動抵抗を有する。クロスグレイン方向に沿って、フェルトは、適度な毛管現象性を有し、流動抵抗は比較的高い。ニードリング方向に沿って、フェルトは、毛管現象性が比較的低く、液体の流動抵抗が比較的低い。インクカートリッジが動作中であるときに一般にグレイン方向が垂直方向に位置合わせされた状態でフェルトを適切に指向させることによって、プリントヘッドは、毛管現象、流動抵抗、及びインク供給効率に関して最適化することができる。さらに、ファイバ寸法、デニール、及び、ニードル寸法を最適化することによって、プリントヘッドの性能は、微調整することができる。ポリエステル製フェルトを含む好適な不織布材料、及び、こうした材料の特別の特性の例は、米国特許第５，４２０，６２５号及び同第５，９７１，５３１号（Dietl et al.）に見出され、これらの内容は、参照によって本明細書中に全体として組み込まれる。
【００８０】
本発明が上記概説される例示的な実施の形態と共に記載されたが、多くの代替、改良及び変更が当業者にとって明らかである。したがって、前述のように、本発明の例示的な実施の形態は、図示することを目的とされ、制限するものではないことを意図する。種々の変更は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】プリントヘッド、及び、比較的小さい流体接続開口部によって接続される負圧材料チャンバにインクを供給するフリーインクチャンバを備えた例示的なインクタンクの断面図である。
【図２】本発明によるインクタンクの第１の例示的な実施の形態の断面図である。
【図３】本発明によるインクタンクの第２の例示的な実施の形態の１つの例示的な実施の形態の断面図である。
【図４】本発明によるインクタンクの第３の例示的な実施の形態の１つの例示的な実施の形態の断面図である。
【図５】毛管リブを備えた、本発明によるインクタンク・マニホールドの第４の例示的な実施の形態の斜視図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  インクヘッド・カートリッジ
１０８  プリントヘッド
１２０  フリーインクチャンバ
１２２  負圧材料チャンバ
１３０  流体供給開口
１３１  フィルタ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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