(57)【要約】  本発明は、インク供給境界面２と、インク容器５とインク供給境界面２との間の接続部を形成するダクト３と、背圧システムとを含むインク容器５を提供する。背圧システムは、インク容器５内に位置する溶剤系インクを保持するための異方性繊維状部材９を含み、繊維状部材９は複数の繊維８によって構成される。繊維の少なくとも一部は、インク供給境界面２に通じるダクト３に面している。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク容器（５）であって、
インク供給境界面（２）と、
前記インク容器（５）と前記インク供給境界面（２）との間の接続部を形成するダクト（３）と、
前記インク容器（５）内に位置する溶剤系インクを保持するための異方性繊維状部材（９）を備える背圧システムであって、前記繊維状部材（９）が、繊維方向を有する複数の繊維（８）によって構成され、前記繊維（８）の少なくともいくつかが、前記繊維方向が前記ダクト（３）に向くように前記インク供給境界面（２）に通じる前記ダクト（３）に面している背圧システムとを含む、前記インク容器（５）において、
前記繊維状部材（９）と前記ダクト（３）との間に位置する調整部材（１２）を特徴とし、
前記繊維状部材（９）に対する前記調整部材（１２）の容積は２０％未満である、インク容器（５）。
【請求項２】
前記繊維状部材（９）が、前記溶剤系インク用の前記インク容器（５）の容量の大部分を占め、すなわち、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは９０％、最も好ましくは９５％を占める、請求項１に記載のインク容器（５）。
【請求項３】
前記繊維状部材（９）が、互いに付着した繊維（８）からなる複数の繊維層（７）によって形成される、請求項１または２に記載のインク容器（５）。
【請求項４】
前記繊維層（７）の各々の最大厚さが、３つの前記繊維（８）の直径に対応し、好ましくは２つの前記繊維の直径に対応し、最も好ましくは１つの前記繊維の直径に対応する、請求項３に記載のインク容器（５）。
【請求項５】
前記繊維（８）の少なくともいくつかが、ポリエチレンポリプロピレン繊維であり、前記ポリエチレンが好ましくは外側シースを形成し、前記ポリプロピレンが内側コアを形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項６】
フィルタ（４）をさらに備え、前記フィルタ（４）が、前記繊維状部材（９）と前記ダクト（３）との間に位置している、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項７】
前記フィルタ（４）がストランド（１４）からなるメッシュ（１３）を含む、請求項６に記載のインク容器（５）。
【請求項８】
前記ストランド（１４）が金属製である、請求項７に記載のインク容器（５）。
【請求項９】
前記調整部材（１２）が圧縮性発泡体を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項１０】
前記繊維状部材（９）に対する前記調整部材（１２）の容積が１０％未満であり、好ましくは５％未満である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項１１】
前記調整部材（１２）が、前記ダクト（３）に向けられた前記繊維状部材の表面側（９ａ）全体に沿って延在する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項１２】
通気口をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項１３】
前記繊維状部材が前記溶剤系インク用のものであり、前記溶剤系インクが、エタノールおよびイソプロピルアルコールなどのアルコール、メチルイソブチルケトンおよびメチルエチルケトンなどのケトン、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどのアミド、およびキシレンからなる群から選択される少なくとも１つの溶剤を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のインク容器（５）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のインクジェット式容器を備えるインクジェットカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ用のインク容器に関し、特に、溶剤系インクを収容するインク容器の背圧システムおよびこのような容器を備えたインクジェットカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットカートリッジから流出するインクの正確な制御は、インクジェットプリンタを用いて高品質の印刷を達成するために不可欠な必須条件の１つである。この量のインクの流れの制御を支援するシステムの１つは、インク容器内に負圧を生成する背圧システムである。インク容器内の負圧は、想定外のインクの漏出を防止する。そうでない場合、このような漏出は、インクを使用しているプリントヘッドが休止しているか、またはインク容器が突然の加速を被る場合に起こることがある。
【０００３】
当該技術分野で知られている１つの背圧システムは、発泡体の細孔網の毛細管現象によって引き起こされる容器内の負圧を生成するために連続気泡発泡体を使用する。
【０００４】
例えばポリウレタンポリエーテルからなる発泡体などのこれらの連続気泡発泡体は、概して、３つの空間次元の全てにおいて均一な弾性を有する。その結果、これらの連続気泡発泡体がプリンタのインク容器に取り付けられる場合に、周囲のあらゆる方向に密接に適応することができる。容器内に負圧を生成することによって、上流に流れる空気が滞留する可能性があるので、出口を介して容器に収容されたインクの流路に位置する構成要素間の密接な接触を達成することが望ましい。換言すれば、インクの流路に沿って２つの構成要素の間に十分な空間がある場合、気泡が形成され、続いてインクの流れが妨害され、または停止することさえある。
【０００５】
しかし、本発明者らは溶剤系インク用のインク容器の開発中に、発泡体の材料が溶剤を吸収して経時的に材料を膨潤させることに気付いた。発泡体の材料の体積は容器の設定体積内で増加するので、空隙すなわち細孔の体積は減少する。これにより、毛細管現象が減少するだけでなくインク容器の使用可能な容量が減少する。さらに、容器の壁にかかる負荷が増大し、インク容器の寸法安定性に影響を及ぼすことが見出されている。これにより、容器の壁および隣接する構成要素が損傷する可能性があり、または、インク容器が交換可能なインクカートリッジの一部である場合は、カートリッジがプリンタ内で故障する可能性がある。最悪の場合、膨潤は容器の材料の破損を引き起こす。したがって、当初は水性インク向けであったインク容器の構造を、適切に強化しなければならない。
【０００６】
水性インク用のインクジェットカートリッジの構造は、例えば米国特許第８，４８０，２１７号明細書に記載されている。容器は、圧縮性発泡体および非圧縮性繊維材料からなる水性インクを吸収するための多孔質材料を含み、容器の空間の大部分が発泡体によって占められている。非圧縮性繊維材料は発泡体上に配置され、確実な通気のために必要な多孔質材料と内部カートリッジ壁との間の空隙を提供する。
【０００７】
溶剤系インクに耐える傾向にある別のシステムは、バッグなどの可撓性インク容器に作用する機械ばねシステムである。このシステムでは、機械ばねは外部バッグ表面に固定されており、これにより、ばねによって反対方向に作用する力が内部バッグの容積を拡大することができ、所望の背圧が得られる。しかし、これらのシステムは、このようなシステムを構成するために必要な小型部品の数が多いため、いずれも設計が複雑であるだけでなく製造するのが困難でコストがかかる。また、可撓性インク容器の容積を適合させるためのシステムの複雑な構造および可動性によって、システムは摩耗しやすくなり、したがって、経時的に誤動作が起こりやすい。
【０００８】
欧州特許出願公開第１２５８３６３号明細書には、インク保持部材の過度の変形を抑制したインクタンクが開示されている。２つの保持部材は、異なる毛細管を有し、かつ発泡材料または繊維材料であってもよいインクタンク内に設けられる。
【発明の概要】
【０００９】
その結果、耐溶剤性があり、容器からの任意の想定外のインクの漏出を防止するために必要な負圧を提供する背圧システムが必要とされている。本発明の別の目的は、インク容器の空間に正確に適合させることができ、かつ溶剤系インクと接触している場合に経時的に寸法の不安定性を生じさせない安価で効果的な解決策を提供することである。また、背圧システムは、既存の容器設計の改良を可能にすることが望ましい。
【００１０】
これらの目的を達成するために、本発明は、インク供給境界面と、インク容器とインク供給境界面との間の接続部を形成するダクトと、背圧システムとを含むインク容器を提供する。背圧システムは、インク容器内に位置する溶剤系インクを保持するための異方性繊維状部材を含み、繊維状部材は複数の繊維によって構成される。繊維の少なくとも一部は、インク供給境界面に通じるダクトに面している。
【００１１】
繊維状部材の新規の耐溶剤性繊維系構造は、プリントヘッドが休止している間にインクを容器内に保持するのに必要な背圧を提供する。異方性繊維状部材は溶剤系インクに耐性があるので、本発明の背圧システムは寸法的に安定している。結果として、背圧システムは、溶剤系インクにさらされる水性インク用の背圧システムに関連して上述した負圧の変動を受けない。その結果、耐溶剤性繊維の間および／または耐溶剤性繊維内に作用する毛細管力のために、インク容器の内部の圧力がインク容器の外部の圧力を下回って維持される。一方、これは、インクの需要がない一方でインクを長期間にわたってインク容器内に留まらせている期間中に、インク容器からインクが漏出することを防止する。特に後者である漏出防止の特徴は、本発明によるシステムを、インクカートリッジだけでなくインクジェットプリンタ内に永続的に設置されたインク容器にも適用可能にする。さらに、膨潤が少ないことによって容器内の全てのインクが使用可能になる。
【００１２】
加えて、本発明の背圧システムは、水系システムの単純な構造を維持し、かつ、残りの部分がインク粒子を貯蔵して供給するために使用される溶剤に耐性がある限り、単に発泡体を本発明の繊維状部材に置き換えることによって既存の容器を改良するように使用することさえできる。
【００１３】
当業者は、溶剤系インクの溶剤は有機溶剤などの溶剤を指すが、溶剤として水の使用を含まないことをこの説明から理解するであろう。本発明による耐溶剤性とは、溶剤系インクにさらされた場合のインク容器の構成要素のほぼ安定した挙動およびそれらの材料特性を指す。
【００１４】
繊維状部材は概して、互いに平行に整列しているので、異方性材料の特性を有する。上述したように、繊維の少なくとも一部は、インク供給境界面に通じるダクトに面している。その結果、これらの繊維の長手方向軸は、繊維に蓄えられたインクを前記ダクトに向かって導く。
【００１５】
インク供給境界面は概して、インク容器の型に応じて構成されている。より具体的には、インク容器がインクカートリッジの一部を形成する場合、インク供給境界面は取り外し可能な接続部として設計され、空のインクカートリッジを新しいインクカートリッジと交換することを容易にする。しかし、インク容器がプリントヘッド用の再充填可能な容器などのプリンタの一部として永続的に設置される場合、インク供給境界面は、好ましくはプリントヘッドとのより永続的な接続を確立するように設計される。最後に、インク供給境界面が、インク容器内に貯蔵されたインク用のプリントヘッドを備えることも可能である。
【００１６】
好ましい実施形態では、繊維状部材は溶剤系インク用のインク容器の貯蔵容量の大部分を占め、すなわち、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９０％、最も好ましくは少なくとも９５％を占める。
【００１７】
繊維状部材によって貯蔵容量の大部分を占めることにより、繊維の毛細管現象によって生じる安定した負圧と、高い寸法安定性とを保証する。また、このようにしてインク容器の貯蔵容量を提供することにより、慣性力によるプリントヘッドの概略的に突然の動きに影響を及ぼす可能性がある容器内の溶剤系インクの移動が確実になくなる。換言すれば、インクの重量の大部分を繊維状部材内に貯蔵することによって、容器に貯蔵されたインクの重心点は著しく移動しないため、プリントヘッドと共に移動するインク容器には特に有効である。その結果、繊維状部材内に貯蔵されるインクの占有率が高いほど、毛細管力だけでなくインク容器の動力学的挙動をより良好に制御することができる。
【００１８】
本発明の特に好ましい実施形態では、繊維状部材は、互いに付着した繊維からなる複数の繊維層によって形成される。
【００１９】
この特に好ましい実施形態は、繊維状部材を設計して製造する際の毛細管現象の制御を可能にする。インク容器内で繊維状部材によって加えられる負圧を極めて正確に決定することができる理由の１つは、繊維体の断面を具体的に設計する能力の範囲内にある。先行技術で使用される発泡体とは対照的に、繊維体の断面は、繊維の長手方向の長さに沿って略均一である。換言すれば、繊維体のこの構成は毛細管現象を正確に調整し、インクを容器内に保持するのに必要な背圧を生成する。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、各繊維層の最大厚さは、１つの繊維径の２〜３倍に対応する。
【００２１】
この範囲内の各層の厚さを保つことにより、繊維の配置または配列がより予測可能であるので、繊維状部材によって加えられる毛細管力の量を調整する際の制御が向上する。繊維配列の予測可能性は、層の厚さが減少するにつれて増加する。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態では、繊維状部材の繊維の少なくともいくつかは、ポリエチレンポリプロピレン繊維であり、ポリエチレンは好ましくは外側シースを形成し、ポリプロピレンは繊維の内側コアを形成する。
【００２３】
ポリエチレンポリプロピレンからなる材料は、溶剤系インクに使用される溶剤に対して良好な耐性および相溶性を有することが見出されている。好ましくは、全ての繊維はこの材料から製造される。
【００２４】
さらに、ポリエチレンの外側シースおよびポリプロピレンの内側コアで繊維を形成することは、ポリエチレンの融点がポリプロピレンよりも低いので繊維の完全性に著しい影響を与えることなく、連続繊維を熱により容易に接合できるという利点がある。
【００２５】
さらなる実施形態のインク容器はまた、繊維状部材とダクトとの間に位置するフィルタを備える。
【００２６】
フィルタは、基本的に、プリントヘッドのダクトまたはノズルを閉塞する可能性がある寸法の粒子またはデブリが入るのを防止する。このような粒子は、例えば繊維状部材から分離した繊維またはインク粒子の凝集体であってもよい。
【００２７】
フィルタは、好ましくは、インク供給境界面に通じるダクト口の上に直接配置される。したがって、フィルタはインク流路上にあり、プリントヘッドと流体連通している。
【００２８】
別の実施形態では、容器のフィルタはストランド（strand）からなるメッシュを含む。
【００２９】
このようなフィルタの特性を、信頼性の高いインクの流れの要件に容易に適合させることができる。より具体的には、フィルタの外形寸法が変化しない状態とすることができ、ここで、ストランドの断面の寸法、輪郭および密度を調整することによって、フィルタの流れ特性が大幅に変化する可能性がある。
【００３０】
一実施形態では、フィルタのストランドは金属製である。金属は、溶剤系インクに使用される任意の溶剤に対して耐性が高いという利点を有し、本発明の容器は、そのために設計されている。
【００３１】
さらなる実施形態のインク容器はまた、繊維状部材とダクトとの間に位置する調整部材を備える。
【００３２】
調整部材の機能は、特にプリントヘッドに通じるダクトまたはフィルタの側面にある、カートリッジ内の繊維状部材の適合を改善することである。調整部材を使用することにより、インクの連続流路が存在するように、横方向と比較してより高い剛性を繊維の長手方向における繊維系構造に局所的に適合させることができる。
【００３３】
換言すれば、流路に沿った構成要素の密接な接触によって連続流路が確立され、これにより、プリントヘッドへのインクの流れを塞ぐ可能性のある気泡を生成する空気の回収点となるデッドスペースが存在しなくなる。気泡は、インク容器内の負圧のためにインクの流路へ逆方向に入ることがある。
【００３４】
特に、フィルタがダクトの入口の前に取り付けられている場合、インク容器の内側の比較的滑らかな壁面と比較して不均一な表面が存在する。フィルタの粗面または波状面、および長手方向における繊維の比較的高い剛性により、繊維状部材が繊維の表面側に面するフィルタの表面と直接接触することが困難になる。繊維の長手方向における繊維体の剛性により、繊維状部材を単にフィルタに押し付けることによる不完全な嵌合に起因する、フィルタと繊維状部材との間の任意の隙間を閉鎖することも困難になる。ここで、調整部材は、繊維状部材の繊維とフィルタの表面との間の可撓性界面として機能する。したがって、調整部材は、好ましくはフィルタと繊維の表面側の両方に直接接触している。
【００３５】
フィルタが存在しなければ、調整部材には、インク容器のインク供給境界面に通じるダクトに直接面していない領域において、繊維状部材からインクの流路を方向転換するという利点が依然としてある。そうでない場合、繊維の表面側がインク容器の内壁に部分的に直接接触し、繊維から引き出されたインクの流れ抵抗を著しく増大させる可能性がある。その結果、インク容器を空にすることが困難になることがある。
【００３６】
好ましい実施形態では、調整部材は圧縮性発泡体を含む。
【００３７】
インク容器全体に圧縮性発泡体を使用することは、上記で詳述した負の効果の少なくともいくつかを有するが、圧縮性発泡体を含む調整部材を単独で形成することは、必要とされる場合に圧縮性発泡体の等方性を利用する。一方、この発泡体は、繊維状部材の表面側９ａのインクの流路をダクトまたはフィルタに向けて容易に方向転換する一方で、圧縮可能な特性は、繊維の表面側からダクトまたはフィルタへの滑らかな移動を容易にする。
【００３８】
さらに、発泡体の圧縮性を使用して、適切に調整部材を圧縮することによってインク容器内の毛細管力を微調整してもよい。調整部材はまた、フィルタの機能を果たすことにより、上述のフィルタを補完するかまたは上述のフィルタの代替とすることができる。
【００３９】
これらの目的のいずれかを達成するために、調整部材の最小厚さは、繊維状部材の一部である互いに最も離れた２つの繊維の表面側の間の最大距離の２〜５倍の大きさであってもよい。一方、厚さは、好ましくは繊維状部材を出るインクの流路を確実に方向転換するのに十分に厚くなるように選択される。いずれにしても、調整部材の貯蔵容量は、好ましくは繊維状部材の貯蔵容量と比較してごくわずかである。
【００４０】
したがって、好ましい実施形態では、繊維状部材に対する調整部材の容積は、２０％未満、好ましくは１０％未満、最も好ましくは５％未満である。
【００４１】
別の好ましい実施形態では、調整部材は、ダクトに向けられた繊維状部材の表面側９ａ全体に沿って延在する。
【００４２】
ダクトの口部が概してインク容器の表面側全体に延在しないので、この実施形態は、調整部材がインクの流れを繊維状部材からフィルタまたはダクトに向けて方向転換するように意図されている場合に特に有効である。流路の方向を変更する調整部材はまた、インク容器を完全に空にすることを容易にする。
【００４３】
本発明の一実施形態では、インク容器は通気口をさらに備える。
【００４４】
通気口には、背圧システムに起因する負圧を安定させるという利点がある。上述したように、インク供給境界面の近傍では、インク圧は、静水圧によるインクの脱落を回避するために大気圧を下回るべきである。しかし、プリンタの動作中に消費されるインクの量はまた、容器内に負圧を生成する。負圧が望ましくないレベルに達するのを回避するために、容器は、好ましくは大気圧に連通して容器の内側部分が繊維の真上に配置されている通気口を含む。カートリッジ内の負圧が増加すると、容器から出るインクによる容器の内部圧力に対する影響を基本的に排除することによって所望のレベルの負圧を再確立するために、通気口によって容器に若干の空気が入る。換言すれば、通気口は、容器内の負圧が好ましくは背圧システムによってのみ生じることを保証する。
【００４５】
好ましい実施形態では、繊維状部材は溶剤系インク用のものであり、溶剤系インクは、エタノールおよびイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などのアルコール、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）およびメチルエチルケトン（ＭＥＫ）などのケトン、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などのスルホキシド、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などのアミド、およびキシレンからなる群から選択される少なくとも１つの溶剤を含む。
【００４６】
したがって、繊維状部材は、本発明による溶剤系インクに使用可能な前記溶剤の少なくとも１つ、任意の前記溶剤または前記溶剤の任意の適切な組み合わせに対して耐性がある。これにより、それぞれのインク粒子のための溶剤の最適な選択が可能となり、このインクで達成される印刷物の品質が向上する。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態の１つによるインク容器を備えるインクジェットカートリッジをさらに提供する。
【００４８】
交換可能なインクジェットカートリッジは、空のカートリッジを新しいカートリッジに迅速かつ簡単に交換することを容易にする。さらに、耐溶剤性の要件は、永続的に設置されたインク容器の場合よりも少ない。より具体的には、このようなカートリッジでは、依然として一定量の膨潤を起こす発泡体によって調整部材を構成してもよい。しかし、上述したように、繊維状部材の体積占有率と比較して体積占有率が相対的に低いため、膨潤は、プリントヘッドにインクを提供する際にインク容器の機能に著しい影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
本発明を、例示的な実施形態によってより良好に理解するために説明する。これらの実施形態は、以下の図面を考慮することによって最良に理解することができる。これらの図面の図中では、同一の特徴または同一または類似の機能を有する特徴については、同一の参照番号が使用される。これらの図において、
【図１】インクジェットカートリッジの断面図である。
【図２】カートリッジの背圧システムを形成する発泡部材が部分的に取り付けられた、図１に示す従来技術のインクジェットカートリッジの３次元図である。
【図３】本発明による繊維状部材の層の側面図である。
【図４】本発明の背圧システムを形成する、組み立てられた繊維状部材を示す図である。
【図５】繊維状部材が部分的に取り付けられた本発明によるインクジェットカートリッジを示す図である。
【図６】図６ｂに示すインクジェットカートリッジのインク供給境界面のＸ線画像から得られたインクカートリッジに属するインク供給境界面の概略断面図を、図６ａにおいて明確にするための図である。
【図７】調整部材を含む本発明によるインクジェットカートリッジの別の実施形態を示す図である。
【図８】インク供給境界面に通じるダクトの入口で、本発明によるインク容器に使用してもよいフィルタの例示的な実施形態を示す図である。
【好ましい実施形態の説明】
【００５０】
図１に示すインクジェットカートリッジ１は、インク容器５と、フィルタ４と、ダクト３と、インク供給境界面２とを備える。インク供給境界面２は、必要に応じて印刷するためのインク滴を供給するプリントヘッド吐出アセンブリとして形成されてもよい。
【００５１】
図１に示すインク容器５は、容器５内に収容されたインクを、インク自体がもたらす静水圧によってインク供給境界面２から漏出させる構成を有する。同様の結果は、カートリッジを突然の加速に被らせるインクジェットカートリッジ１の取り扱い中または操作中にも生じる可能性がある。
【００５２】
上述したように、インク容器５内にインクを保持する負圧を提供する背圧システムをインク容器５内に含めることによって、この漏出を回避することができる。従来技術で知られる概略的な背圧システムは図２に示されており、この背圧システムは容器に挿入された発泡体６からなる。発泡体の開放細孔は、インクを保持するのに必要な負圧を生成する。発泡部材を製造するために概略的に使用される１つの材料は、ポリウレタンポリエーテルである。
【００５３】
図２に示す従来技術のインクジェットカートリッジ１は２つのインク容器５を有しており、インク容器５の各々は上述の負圧を生成するための圧縮性多孔質発泡体６を含む。１つのインクジェットカートリッジ１における複数のインク容器５は、概して異なるインクに使用される。しかし、本発明者らが見出したように、インク粒子を収容するために水とは異なる媒体を使用する溶剤系インクを使用する場合、発泡材料は溶剤へさらされることによって大幅に改質され、かつ損傷を受けやすい。この有害な処理中に生じる膨潤は、発泡体の特性を変化させ、かつ容器の本体自体に損傷を与える可能性のある周囲に圧力がかかる原因となる。
【００５４】
したがって、本発明は、毛細管現象によって負圧を生成する異なる本体を使用する。図３および図４に示すように、図２に示す多孔質発泡体６の本体は、耐溶剤性繊維８からなる繊維層７で構成された繊維状部材９に置き換えられている。
【００５５】
繊維８は、好ましくは、エタノールおよびＩＰＡ（アルコール系インク）、ＭＩＢＫおよびＭＥＫ（ケトン系インク）、ＤＭＳＯ（スルホキシド系インク）およびＤＭＦ（アミド系インク）などの溶剤系インクに使用される溶剤との良好な相溶性を有するポリエチレンポリプロピレンから製造される。一方、これらの繊維はキシレン系インクとの相溶性が低いため、この溶剤は好ましくは前記繊維８と共に使用されない。
【００５６】
繊維８は、１種のポリマーの外側シースおよび別の材料の内側コアを含んでもよい。この場合、繊維は中空ではないので、繊維間に毛細管現象が生じる。さらに、外側シースの材料の融点がコアよりも低い場合、外圧の印加によって補完される可能性がある加熱により、隣り合う繊維を束ねて繊維状部材９を形成する容易な方法を提供する。例えば上述の材料混合物の場合、外側シースは、好ましくはポリエチレンおよびポリプロピレンのコアで作られ、コアの融点は外側シースよりも高い。
【００５７】
十分なレベルの負圧を生成するために、繊維は、好ましくは１０〜３０ミクロン、より好ましくは１５〜２５ミクロン、最も好ましくは２０ミクロンの直径を有する。これらの寸法は毛細管現象が確立されるのに必要な空間を提供し、同時に、これらの寸法によって負圧が所望の範囲内に収まるかまたは所望の値に達する。
【００５８】
図３に示すように、層７の繊維８は互いに隣り合い、かつ互いにほぼ平行に配置されている。繊維状部材９（図４）の三次元形状を形成するように互いに積層された繊維層７についても同様である。なお、図３は、繊維が平行な「棒」のように見える概略的な理想図である。実際には、繊維はある程度の不規則性またはうねりを示す。したがって、実際の繊維配列は図に示されている繊維配列ほど厳密ではない。１つの層の好ましい層の厚さは、好ましくは繊維８の直径の２倍から３倍の範囲内である。
【００５９】
この配置は、繊維８を互いに可能な限り少なく付着させる場合の任意の不規則性を残している。説明のために、繊維層７の厚さがおよそ１つの繊維径である場合、繊維層７は、基本的に図３に示すように整列した繊維列からなる。繊維層の最大厚さが平均繊維径の２倍である場合、２つの厳密に配列された繊維列が得られ、この繊維列は、繊維が交互にずらして配置された部分を含むこともできる。これらの不規則性は、層の厚さが増加するにつれて増加する。上記の範囲内で層の厚さを維持することは、個々の繊維層７を製造するために実用的かつ費用効率の良い方法であることが見出されている。
【００６０】
上述したように、少なくとも隣り合う繊維間の小空間は繊維状部材９の毛細管特性をもたらす。この空間は、好ましくは、繊維の長手方向に対する横断面に見られるように、繊維間の空間を伴わずに繊維を配列しない円形断面などの断面を含む繊維を使用することによって生成される。さらに、隣り合う繊維間に存在する毛細管現象を補完するために中空繊維を使用することも可能である。
【００６１】
図５に示すように、本発明による繊維状部材９の寸法および形状は、図２に示す発泡体６の寸法および形状と類似している。したがって、インク容器５に溶剤系インクを保持させるために、発泡体６の代わりに繊維状部材９を容器５に挿入するだけで、インク容器５を耐溶剤性にすることができる。さらに、図５は、２つのインク容器５を含む本発明の一実施形態によるインクジェットカートリッジ１を示している。好ましくは、これら２つのインク容器５は同一である。しかし、当業者であれば、容器５の１つが本発明による背圧システムを使用してもよい一方で、同じインクジェットカートリッジ１８の別の容器には、水性インク用の従来技術の背圧システムを取り付けてもよいことを理解するであろう。当業者であれば、カートリッジが１つのインク容器５のみを備えてもよいことを理解するであろう。
【００６２】
図５はまた、繊維状部材９を形成する繊維８の概略的な繊維方向を示している。この構成から得られた繊維状部材９の異方性弾性は、繊維８の長手方向と直交する方向のインク容器５の内側に対する繊維状部材９の適合性と比較して、繊維状部材の表面側９ａ、すなわち繊維の端部における繊維状部材９の適合性を低下させる。換言すれば、繊維の方向に沿う繊維状部材９の剛性は、他の２つの寸法における剛性よりも著しく高い。その結果、繊維状部材９の表面側の幾何学的形状は、インク容器５の内部形状に適合するように調整されなければならない。
【００６３】
繊維方向に沿った高い剛性により、繊維状部材とインクの流路上の後続の成分との結合に困難が生じるが、繊維状部材９の繊維の向きは、水圧のために繊維８のこの好ましい方向を有する。より具体的には、好ましい方向はダクト３側に向くべきであり、または存在する場合には、繊維８によって作用する最適な毛細管現象のためにフィルタ４のフィルタ表面側に向くべきである。換言すれば、繊維は、好ましくはフィルタ表面またはダクトの開口部の平面に対して垂直に、容器の内部に向かって配置される。
【００６４】
しかし、インク容器５からのインクの流路に沿った構成要素間の密接な接触が確立されなければ、インク容器５を保持するプリンタの機能性に重大な欠点が存在する可能性がある。より具体的には、フィルタ４と繊維状部材９との間の界面が可能な限り緊密ではない場合には、多孔質材料からインクを吸い込む代わりに、周辺からガスを吸い込む可能性がある。この影響は、例えば「１インチプリントヘッド」の場合など、より大きな寸法のフィルタが使用された場合により顕著になる。より具体的には、これらのフィルタの大きな表面のために、繊維状部材９との結合がさらに重要になる。
【００６５】
フィルタ４と繊維状部材９との間の不十分な接触の悪影響は、Ｘ線分析を用いて本発明者らによって確認され、図６ａおよび図６ｂに示されている。明確にするために、図６ｂに示す元のＸ線画像は、図６ａに示すような概略図として再描画されている。繊維状部材９の幾何学的形状がインク容器５の内部形状に完全に適合せず、かつ挿入力によって強制的に適合させることができなかった場合、インク容器５の内壁と繊維状部材９との間に存在するガスで満たされたデッドスペースまたは空隙１０が生じる。さらに、フィルタ４と繊維状部材９との間の接触が十分に密接でない場合、インク容器５のデッドスペース１０に含まれるガスがフィルタの表面に沿って移動し、最終的にプリントヘッド１５に向かうインクの正常な流れを妨害し、最終的に停止させるインク流路に気泡１１を生じさせる可能性がある。
【００６６】
繊維状部材９とフィルタ４との間の接触が不十分である理由の１つは、図８ａおよび図８ｂのフィルタ４の例示的な実施形態、すなわち波状のまたは不均一なフィルタ表面に見ることができる。さらに、インク容器５への加熱取付工程およびフィルタ４（例えば金属製）、インク容器５の本体（例えばポリマー製）および／または繊維状部材９（例えばポリマー製）の異なる熱膨張係数のために、フィルタ表面は完全に平坦ではない可能性がある。
【００６７】
この問題に対する別の解決策は、図７に示すように、繊維状部材９をインク容器５の内部形状に幾何学的に適合させることに加えて調整部材１２を使用することである。調整部材１２は、繊維状部材９とダクト３またはフィルタ４との間に流体連通を確立することができる高可撓性材料で作られている。図７に示すように、調整部材１２の幾何学的形状は、インク容器５のフィルタ４およびダクト３が設けられている部分のインク容器５の内部形状と密接に一致する。調整部材１２の使用は、フィルタ表面が不均一なフィルタ４（図８ａおよび図８ｂ参照）が存在する場合に特に好ましいが、フィルタ４を含まずにインク容器５のために調整部材１２を使用してもよい。
【００６８】
発泡体は、繊維状部材９の長手方向と比較して３つの次元全てにおいて容易に圧縮可能であるので、調整部材１２の材料は好ましくは発泡体である。したがって、繊維状部材９の幾何形状とインク容器５の幾何学的形状との任意の不一致に密接に適合することができる。これにより、上記で詳述したような悪影響が生じるデッドスペース１０（図６ａ参照）の形成が防止される。
【００６９】
調整部材１２は、好ましくは耐溶剤性の発泡体から作られるが、上記でより詳細かつ明確に述べたように、繊維状部材９の体積に対して発泡体の体積が十分に小さい限り、溶剤系インクに接触して膨潤する発泡体から作られてもよい。換言すれば、非耐溶剤性の発泡体により膨潤が生じているにもかかわらず、繊維状部材９に対する寸法またはインク容器５の容量に対する寸法が小さいために発泡体の寸法変化は小さく、これにより、上述の負の効果は、仮にあったとしてもインク容器５の機能に著しい影響を与えない。
【００７０】
いかなる場合でも、繊維状部材とフィルタ４またはダクト３への入口若しくは口部との間の緩衝材として作用する発泡体層の厚さは、上記でより詳述したように、膨潤の影響を回避するが依然として緩衝材としての機能、および、好ましくは繊維の表面側から流出するインクの方向転換手段としての機能を果たすために、可能な限り小さくなるように選択されるべきである。
【００７１】
調整部材を界面として使用する別の利点は、前記調整部材の毛細管現象の微調整を達成するための選択肢があることであり、したがって、結果として生じる背圧システムの毛管現象を達成するための選択肢があることである。より具体的には、インク容器への繊維状部材の挿入の程度によって繊維状部材９に起因する、好ましくは発泡体からなる調整部材１２に対する圧縮を制御することにより、実際の毛細管現象をプリンタの完璧な機能性に適した所望の値に設定することができる。
【００７２】
図８ａおよび図８ｂに見られるように、フィルタ４は、好ましくは複数の噛合ストランド１４によって順に構成されるメッシュ１３として形成される。ストランド１４またはフィルタ４の好ましい材料は、溶剤系インクの溶剤に耐性のある金属である。上述のように、このような構成のフィルタは、製造が容易であり、流れおよびフィルタ４を通過するインクから分離する必要があるデブリおよび粒子に関して、所望の特性に応じて微調整することができる。そうでない場合、このデブリまたは粒子は、プリントヘッドまたはプリントヘッド自体に通じるインクの狭いダクトを塞ぐ可能性がある。
【参照符号】
【００７３】
１  カートリッジ
２  インク供給境界面
３  ダクト（インク流路の一部を形成）
４  フィルタ
５  インク容器
６  発泡体（従来技術）
７  繊維層
８  繊維
９  いくつかの繊維層を含む繊維状部材
９ａ  繊維状部材の表面側
１０  フィルタに隣接する空隙
１１  インクの流路を塞ぐ気泡
１２  調整部材
１３  フィルタメッシュ
１４  メッシュを形成するストランド
１５  プリントヘッド
【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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【図６ａ）】
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【図６ｂ）】
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【図７】
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【図８ａ）】
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【図８ｂ）】
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【国際調査報告】
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