(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリントヘッドにインクを供給するインク容器において、
インクを収容する槽を有し、前記インク容器は、印刷システムに挿入されるとき、重力作用方向に関して頂部および底部を有し、前記インク容器は、前記インク容器の前記底部に近接しインクが前記槽から前記プリントヘッドヘと流れることができるようにする流体出口を含み、前記槽は、高さ寸法、幅寸法、および長さ寸法がそれぞれ１インチよりも大きい直方体の構造であり、
三次元の多孔性部材を規定し、個々の繊維の接点において自らに接合されてインクを保持する前記槽内に配置された直方体の構成を有する自立構造を形成し、断面十字のコア材料と、前記コア材料とは異なる材料で前記コア材料を少なくとも部分的に覆う断面十字の外皮材料とを有する複合繊維である、少なくとも１つの連続する繊維であって、前記多孔性部材の繊維の一般的な向きは、前記槽の前記底部に平行で、かつ、前記槽の長さ方向に平行な方向であり、前記自立構造から引き出されるインクが前記インクジェットプリントヘッドに供給される、少なくとも１つの連続する前記繊維と、を含むインク容器。
【請求項２】
前記少なくとも１つの連続する繊維は、接点において互いに接合される複数の繊維である、請求項１記載のインク容器。
【請求項３】
前記少なくとも１つの連続する繊維は、前記繊維をやわらかくして自らに接合する熱によって自らに接合される、請求項１記載のインク容器。
【請求項４】
前記少なくとも１つの連続する繊維は、ある量のインクを保持し、かつその放出を制御することができる、互いに通じるすき間になったスペースを規定する、請求項１記載のインク容器。
【請求項５】
インクジェットプリントヘッドにインクを供給する、主要なインク保管装置において、
流体出口を有する、インクを収容する槽と、
請求項１記載のインク容器と、
前記槽内に配置されてインクを保持し、熱によって互いに融着して、前記槽内にインクを保管する毛管収容部材を規定する、断面十字のコア材料と、前記コア材料とは異なる材料で前記コア材料を少なくとも部分的に覆う断面十字の外皮材料とを有する複合繊維でできた網状組織であって、前記複合繊維でできた網状組織から引き出されるインクは前記インクジェットプリントヘッドに供給される、複合繊維でできた網状組織と、
を含む、主要なインク保管装置。
【請求項６】
前記コア材料はポリプロピレンである、請求項５記載の主なインク保管装置。
【請求項７】
前記外被材料はポリエチレンテレフタレートである、請求項５記載の主要なインク保管装置。
【請求項８】
前記繊維でできた網状組織は、接合材料を用いることなく接点において互いに接合される個々の繊維を含む、請求項５記載の主要なインク保管装置。
【請求項９】
前記繊維でできた網状組織は、前記繊維でできた網状組織をやわらかくする熱を加えることによって熱によって融着され、前記繊維でできた網状組織の個々の繊維が接点において接合するようになっている、請求項５記載の主要なインク保管装置。
【請求項１０】
前記繊維でできた網状組織は、ある量のインクを保持しその放出を制御することができる、互いに通じるすき間になったスペースを規定する、請求項５に記載の主要なインク保管装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの個々の繊維の前記コア材料は、前記少なくとも１つの個々の繊維の３０重量％から９０重量％までを含む、請求項５記載の主要なインク保管装置。
【請求項１２】
前記繊維でできた網状組織のそれぞれの繊維とともに繊維でできた網状組織は、直径が１２ミクロン以下である、請求項５記載の主要なインク保管装置。
【請求項１３】
インクジェット印刷システムにおいて用いる、インクをインク容器に供給する方法において、
インク容器にインクを供給することであって、前記インク容器は、印刷システムに挿入されるとき、重力作用方向に関して頂部および底部を有し、前記インク容器は、前記インク容器の前記底部に近接してインクが、前記容器が有しインクを収容するインク槽から前記プリントヘッドヘと流れることができるようにする流体出口を含み、前記インク槽は、高さ寸法、幅寸法、および長さ寸法がそれぞれ１インチよりも大きい直方体の構造であり、断面十字のコア材料と、前記コア材料とは異なる材料で前記コア材料を少なくとも部分的に覆う断面十字の外皮材料とを有する複合繊維でできた網状組織を前記直方体構造の内部に配置し、前記複合繊維でできた網状組織は、熱によって互いに融着して、互いに通じるすき間になったスペースを規定し、前記インク槽は、印刷システムに挿入されるとき、重力方向に関して頂部および底部を有し、前記インク槽は、前記インク槽の前記底部に近接してインクが前記槽から前記プリントヘッドヘと流れることができるようにする流体出口を含むことと、
前記インク容器に供給されるインクを、毛管作用によって、前記互いに通じるすき間になったスペース内に引き込むことと、
を含む方法。
【請求項１４】
前記インク槽を、前記インク槽と液通するインクジェットプリントヘッドを含むインクジェット印刷システム内に取り付けることと、
前記インクジェットプリントヘッドを作動してインクを噴出することであって、前記インクジェットプリントヘッドは、圧力勾配を作り出して、前記繊維でできた網状組織からインクを引き出す段階と、
をさらに含む、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項１５】
前記コア材料はポリプロピレンである、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項１６】
前記外被材料はポリエチレンテレフタレートである、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項１７】
前記繊維でできた網状組織は、接合材料を用いることなく接点において互いに接合される個々の繊維を含む、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項１８】
前記繊維でできた網状組織は、前記繊維でできた網状組織をやわらかくする熱を加えることによって熱融着され、前記繊維でできた網状組織の個々の繊維が接点において接合するようになっている、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの個々の繊維の前記コア材料は、前記少なくとも１つの個々の繊維の３０重量％から９０重量％までを含む、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項２０】
前記繊維でできた網状組織は、前記繊維でできた網状組織のそれぞれの繊維の直径が１２ミクロン以下である、請求項１３記載のインクをインク容器に供給する方法。
【請求項２１】
インク槽からインクジェットプリントヘッドにインクを供給する方法において、
前記インクジェットプリントヘッドを作動して、媒体上にインクを付着させることと、
前記インク槽からインクを引き出すことであって、前記インク槽は、印刷システムに挿入されるとき、重力作用方向に関して頂部および底部を有し、前記インク槽は、前記インク槽の前記底部に近接してインクが前記槽から前記プリントヘッドヘと流れることができるようにする流体出口を含み、前記インク槽は、高さ寸法、幅寸法、および長さ寸法がそれぞれ１インチよりも大きい直方体の構造であり、
前記インク槽は、断面十字のコア材料と、前記コア材料とは異なる材料で前記コア材料を少なくとも部分的に覆う断面十字の外皮材料とを有する複合繊維でできた網状組織を前記直方体構造の内部に配置し、前記複合繊維でできた網状組織は、熱によって互いに融着して、毛管力によってインクを保持する互いに通じるすき間になったスペースを規定し、前記インク槽は、印刷システムに挿入されるとき、重力作用方向に関して頂部および底部を有し、前記インク槽は、前記インク槽の前記底部に近接してインクが前記槽から前記プリントヘッドヘと流れることができるようにする流体出口を含み、
前記作動ステップは、前記毛管力に打ち勝ってインクを前記インク槽から前記インクジェットプリントヘッドに引き出す圧力差を提供する、方法。
【請求項２２】
プリンタ部による作動に応答してインクを放出中に内部で負のゲージ圧を作り出すインクジェットプリントヘッドの使用中にインクを供給する、請求項１記載のインク容器であって、
前記インクジェットプリントヘッドと液通するように構成されている、インクを収容する槽とを含み、
前記槽内に配置された、接点が個々に熱によって融着し、互いに通じるすき間になったスペースを規定する、断面十字のコア材料と、前記コア材料とは異なる材料で前記コア材料を少なくとも部分的に覆う断面十字の外皮材料とを有する網状組織の複合繊維であって、前記すき間になったスペースは、前記槽を前記プリンタ部に挿入する間に前記槽からインクが漏れないようにするのに十分な毛管力を作り出しながら、前記プリントヘッド内の前記負のゲージ圧が前記毛管力に打ち勝って、前記プリントヘッドを前記槽からのインクで補充することができるようにするように構成されている、網状組織の前記複合繊維とを含む、インク容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、インクをインクジェットプリンタに供給するインクリザーバに関する。より詳細には、本発明は、熱接合した繊維でできた網状組織を利用して、インク容器から制御して放出されるインクを保持し供給する、インク容器に関する。
【０００２】
インクジェットプリンタは、紙等の印刷媒体を横切って左右に動くキャリッジに搭載されたインクジェットプリントヘッドを利用することが多い。プリントヘッドが印刷媒体を横切って動くとき、制御システムがプリントヘッドを作動して、インク滴を印刷媒体上に噴出して付着し、画像およびテキストを形成する。インクは、キャリッジに保持されているか、あるいはキャリッジとともに動くことのない印刷システムに搭載されているインク供給部によってプリントヘッドに供給される。
【０００３】
インク供給容器がキャリッジとともに保持されていない場合には、そのインク供給部は、管路を用いることによってプリントヘッドと連続的に液通して、プリントヘッドを連続的に補充することができる。または、プリントヘッドのインク供給部への接続を容易にする充填ステーションに近接してプリントヘッドを配置することによって、プリントヘッドを断続的にインク供給部に接続してもよい。
【０００４】
インク供給部がキャリッジとともに保持されている場合には、インク供給部は、プリントヘッドと一体的に形成されていてもよい。その場合、インクが枯渇すると、プリントヘッドおよびインク供給部の全体が交換される。または、インク供給部をキャリッジとともに保持して、プリントヘッドとは別個に交換可能にしてもよい。インク供給部が別個に交換可能な場合には、インク供給部は枯渇すると交換され、プリントヘッドはプリントヘッドの寿命の終わりに交換される。印刷システム内のどこにインク供給部が配置されているかにかかわらず、インク供給部がインクジェットプリントヘッドにインクを信頼性高く供給することが、決定的に重要である。
【０００５】
インク供給部は、インクジェットプリントヘッドにインクを供給することに加えて、背圧と呼ばれることが多い負圧を、インク供給部およびインクジェットプリントヘッド内で維持することなど、印刷システム内でさらなる機能を必要とされることがある。この負圧は、インク供給容器に関連するヘッド圧力が大気圧よりも低い値に保たれて、インクがインク供給部からもインクジェットプリントヘッドからも漏れないようにするのに十分でなければならない。このインク漏れは、垂れ落ち（ドルーリング）と呼ばれることが多い。インク供給部は、インクジェットプリンタが保管中および動作中に経験する広範囲の温度および大気圧にわたって、負圧すなわち背圧を供給する必要がある。
【０００６】
これまで用いられてきた負圧発生機構のひとつは、インク吸収部材等の、毛管力を発生する多孔性部材である。このようなインク吸収部材は、以前は、網状ポリウレタンフォームであった。網状ポリウレタンフォームについては、本発明の譲受人に譲渡されている、１９８８年９月１３日発行のBaker等による「Thermal Inkjet Pen Body Construction Having Improved Ink Storage and Feed Capability」という名称の米国特許番号第４，７７１，２９５号において説明されている。ヨーロッパ特許番号第０６９１２０７Ａ２号およびヨーロッパ特許番号第０８９４６３０Ａ２号は繊維を多孔性部材として含むインク容器について述べている。
【０００７】
低コストの材料を利用し、製造が比較的容易で、それによってインク供給コストを低減するインク供給部が、依然として必要とされている。インク供給コストが低減すると、その結果、１ページ当たりの印刷コストも低減する。さらに、このようなインク供給部は、容積効率が高くて、比較的コンパクトなインク容器を構成して、印刷システム全体のサイズを小さくするべきである。さらに、このようなインク供給部は、異なるフォームファクタにおいて製造することができ、印刷システムのサイズを最適化することができるようになっているべきである。最後に、このようなインク供給容器は、インクジェット印刷システムにおいて用いられるインクに適合して、このようなインクが互いに混入することがないようにするべきである。インクが混入してしまうと、印刷品質が低下するとともに、インクジェットプリントヘッドの寿命が短くなる傾向がある。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の一つの態様は、インクジェットプリントヘッドにインクを供給するインク容器である。インク容器は、インクを収容する槽を含む。インク容器はまた、三次元の多孔性部材を規定する、少なくとも１つの連続する繊維も含む。少なくとも１つの連続する繊維は、互いの接点において自らに接合されて、インクを保持する槽内に配置された自立構造を形成する。インクはこの自立構造から引き出されてインクジェットプリントヘッドに供給される。
【０００９】
本発明の好ましい態様において、少なくとも１つの連続する繊維は、コア材料と、該コア材料を少なくとも部分的に取り囲む外被材料とを有する、複合繊維である。この好ましい実施形態において、コア材料はポリプロピレンであり、外被材料はポリエチレンテレフタレートである。少なくとも１つの連続する繊維は、好ましくは熱によって自らに接合され、この熱によって、繊維がやわらかくなって自らに接合する。
【００１０】
【好ましい実施形態の説明】
図１は、カバーを開いた状態で示す、印刷システム１０の例示的な一実施形態の斜視図である。印刷システム１０は、本発明の少なくとも１つのインク容器１２を含む。印刷システム１０はさらに、プリンタ部１４内に取り付けられた少なくとも１つのインクジェットプリントヘッド（図示せず）を含む。インクジェットプリントヘッドは、プリンタ部１４からの作動信号に応答して、インクを吐出する。インクジェットプリントヘッドは、インク容器１２によってインクを補充される。
【００１１】
インクジェットプリントヘッドは、好ましくは、図１に示すように、走査キャリッジ１８に取り付けられ、印刷媒体に相対して動く。または、インクジェットプリントヘッドは固定されており、印刷媒体のほうがプリントヘッドを通って動いて印刷を行う。インクジェットプリンタ部１４は、印刷媒体２２を受け取る媒体トレイ２０を含む。印刷媒体２２が印刷ゾーンを通って進むとき、走査キャリッジがプリントヘッドを、印刷媒体２２に相対して動かす。プリンタ部１４はプリントヘッドを選択的に作動して、インクが印刷媒体に付着し、印刷が行われる。
【００１２】
図１に示す印刷システム１０は、交換可能なインク容器１２を２つ有している。この２つのインク容器は、ブラックのインク用のインク容器１２と、シアン、マゼンタ、およびイエローのインクを収容する３色の仕切りをしたインク容器１２とを表し、４色つの着色剤での印刷ができるようになっている。本発明の方法および装置は、高精度印刷においてなど、４色よりも多いまたは少ないインクのカラーを用いる印刷システム等の他の構成を利用する印刷システム１０に適用可能である。高精度においては、典型的には、６色またはそれよりも多くのカラーを用いる。
【００１３】
図２は、印刷システム１０の概略図である。印刷システム１０は、インク供給容器すなわちインク容器１２と、インクジェットプリントヘッド２４と、インク容器１２とプリントヘッド２４とを流体的に互に接続する流体接続部２６とを含む。
【００１４】
プリントヘッド２４は、ハウジング２８と、インク噴出部３０とを含む。インク噴出部３０は、プリンタ部１４による作動信号に応答してインクを噴出し、印刷を行う。ハウジング２８は、噴出部３０がインクを噴出するのに用いるインク３２を収容する、小さなインク槽を規定する。インクジェットプリントヘッド２４が、インクを噴出し、すなわちハウジング２８に収容されているインク３２が減っていくと、インク容器１２からのインクでプリントヘッド２４を補充する。インク供給容器１２内に含まれているインクの量は、典型的には、ハウジング２８内のインク容積よりもかなり大きい。したがって、インク容器１２は、プリントヘッド２４の主要なインク供給源である。
【００１５】
インク容器１２は、流体出口３６と空気入口３８とを有する槽３４を含む。槽３４内には、互いの接点が熱によって融着して毛管収容部材４０を規定する繊維でできた、網状組織が配置されている。毛管収容部材４０は、インクジェット印刷システム１０内でいくつかの重要な機能を果たす。毛管収容部材４０は、インクを保持して、インク容器１２を印刷システム１０に挿入する間、およびそこから取り外す間に槽３４からインクが漏れないようにするのに十分な毛管作用を有していなければならない。この毛管力は、温度および圧力の変化等、幅広く様々な環境条件においてインク槽３４からインクが漏れないように、十分大きくなければならない。この毛管力は、槽３４のすべての方向について、インクをインク容器１２内に保持するのに、および取り扱い中にインク容器１２が受けるかもしれない衝撃および振動に耐えるのに、十分であるべきである。
【００１６】
いったんインク容器１２が印刷システム１０内に取り付けられ、流体相互接続２６によってプリントヘッドに液通すると、毛管収容部材４０は、インクがインク容器１２からインクジェットプリントヘッド２４へと流れることができるようにするものとする。インクジェットプリントヘッド２４が噴出部３０からインクを噴出すると、背圧と呼ばれることもある負のゲージ圧が、プリントヘッド２４内で作り出される。プリントヘッド２４内のこの負のゲージ圧は、毛管部材４０内でインクを保持する毛管力を制圧し、それによって、平衡状態に達するまでインクがインク容器１２からプリントヘッド２４内へ流れることができるようにするのに十分であるものとする。いったん平衡状態に達し、プリントヘッド２４内のゲージ圧が、インク容器１２内でインクを保持する毛管力と等しくなると、インクはもはや、インク容器１２からプリントヘッド２４には流れない。プリントヘッド２４内のゲージ圧は、一般的に、インク噴出部３０からのインク噴出速度によって決まる。印刷速度すなわちインク噴出速度が増すにつれて、プリントヘッド内のゲージ圧は負のゲージ圧のより大きな値になり、より高速度でインクをインク容器１２からプリントヘッド２４へと流れさせる。好適な１つのインクジェット印刷システム１０において、プリントヘッド２４は１０水柱インチに等しい最大背圧、すなわち１０水柱インチに等しい負のゲージ圧を作り出す。
【００１７】
プリントヘッド２４は、温度や圧力の変動等の環境変化を補償する規制装置を含んでいてもよい。このような変動が補償されない場合には、プリントヘッドの噴出部３０から制御されないインク漏れが起こってしまう可能性がある。印刷システム１０のいくつかの構成において、プリントヘッド２４は規制装置を含んでおらず、その代わりに、毛管部材４０を用いて、通常の圧力および温度の逸脱を制して、プリントヘッド２４内の負の背圧を維持する。毛管部材４０の毛管力によって、インクが毛管部材から引き戻される結果になり、それによって、プリントヘッド２４内でわずかな負の背圧が作り出される。このわずかな負の背圧によって、圧力変化や温度変化等の環境の変化の間に、噴出部３０からインクが漏れたり垂れることのない結果につながる。毛管部材４０は、通常の保管および動作の条件の間に垂れることがないように十分な背圧すなわち負のゲージ圧を、プリントヘッド２４内にもたらすものとする。
【００１８】
図２における実施形態は、それぞれ別個に交換可能なインク容器１２およびプリントヘッド２４を示す。インク容器１２は枯渇すると交換され、プリントヘッド２４は寿命の終わりに交換される。本発明の方法および装置は、図２に示すもの以外の構成を有するインクジェット印刷システム１０に適用可能である。例えば、インク容器１２とプリントヘッド２４とは、単一の印刷カートリッジ内に一体的に形成してもよい。その場合には、インク容器１２とプリントヘッド２４とを含む印刷カートリッジは、カートリッジ内のインクが枯渇すると交換される。
【００１９】
図２に示すインク容器１２およびプリントヘッド２４は、単一のカラーインクを含む。または、インク容器１２を、それぞれが異なるカラーインクを含む３つの別個のチャンバに仕切ってもよい。この場合には、インク容器１２内の異なるチャンバとそれぞれ液通する、３つのプリントヘッド２４が必要である。インク容器１２に関連するチャンバをこれよりも多くさせるか、または少なくさせること、プリントヘッドを仕切ること、およびプリントヘッドまたは噴出部３０の異なる区画に別個のインクカラーを設けること等、他の構成もまた可能である。
【００２０】
図３は、図２に示すインク容器１２の組立分解図である。インク容器１２は、インク槽部３４と、毛管部材４０と、空気がインク槽３４に入ることができるようにする空気入口３８を有する蓋４２とを含む。毛管部材４０がインク槽３４に挿入される。図７に関してより詳細に説明するように、槽３４はインクで充填されており、蓋４２は、インク槽３４の上に配置されて槽をシールする。好ましい実施形態において、それぞれＨ、Ｗ、およびＬで示す、高さ寸法、幅寸法、および長さ寸法はすべて、１インチよりも大きくて、大容量のインク容器１２を備える。
【００２１】
好ましい実施形態において、本発明の毛管部材４０は、互いの接点が熱によって融着した繊維でできた網状組織から形成されている。このような繊維は、好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルまたはその共重合体で形成された外被と、低コスト、低収縮、高強度の熱可塑性ポリマー、好ましくはポリプロピレンまたはポリブチレンテレフタレート、で形成されたコア材料とを有する、複合繊維で形成されている。
【００２２】
繊維でできた網状組織は、好ましくは、メルトブロー繊維プロセスを用いて形成される。このようなメルトブロー繊維プロセスについては、溶融指数が外被ポリマーの溶融指数と同様のコア材料を選択することが望ましい場合もある。このようなメルトブロー繊維プロセスを用いる場合、コア材料の主な必要条件は、押し出すときに結晶するか、または、メルトブローイングプロセス中に結晶可能であるということである。したがって、高密度ポリエチレンテレフタレート等、他の高結晶性熱可塑性ポリマーや、ナイロンおよびナイロン６６等のポリアミドも用いてもよい。ポリプロピレンは、低価格かつ加工容易であるため、好ましいコア材料である。さらに、ポリプロピレンでできたコア材料を用いることによって、コアが強度を有し、様々なメルトブローイング技術を用いて細い繊維を製造することができる。コア材料はまた、外被材料への接合を形成することができるものとする。
【００２３】
図４Ｂは、４Ａ−４Ａ線に沿った図４Ａに示す毛管部材４０の非常に拡大した切り欠き図で示すもので、毛管部材４０を形成する、繊維でできた網状組織の、非常に簡略化した図である。毛管部材４０は、繊維でできた網状組織で構成されており、個々の繊維４６はそれぞれ、接点において他の繊維に、熱接合すなわち熱によって融着している。毛管部材４０を構成する繊維４６でできた網状組織は、折り畳んだ単一の繊維４６で形成されていても、複数の繊維４６で形成されていてもよい。繊維でできた網状組織は、自立構造を形成しており、その繊維の一般的な向きを矢印４４で表す。繊維４６でできた網状組織によって規定される自立構造は、蛇行する、すき間になった経路を形成する、繊維４６同士の間の間隔すなわち間隙を規定する。この、すき間になった経路は、インクを毛管部材４０内に保持する優れた毛管特性を有するように、形成される。
【００２４】
好ましい一実施形態において、毛管部材４０はメルトブローイングプロセスを用いて形成され、それによって個々の繊維４６が、一緒に熱接合すなわち溶融して、繊維でできた網状組織の全体にわたって、様々な接点において融着する。繊維でできたこの網状組織は、ダイを通って送られ、冷却されると、硬化して三次元の自立構造を形成する。
【００２５】
図５Ａは、図４の５Ａ−５Ａ線断面図を表し、個々の繊維４６の断面図を示す。個々の繊維４６はそれぞれ、コア５０と外被５２とを有する、複合繊維である。繊維４６のサイズと、外被５２とコア５０の関係する部分とは、説明をわかりやすくするために、非常に誇張している。コア材料は、好ましくは、繊維全体の含有量の少なくとも３０重量パーセントから９０重量パーセントまでを含む。好ましい実施形態において、個々の繊維４６はそれぞれ、平均して、直径が１２ミクロン以下である。
【００２６】
図５Ｂは、他の繊維４６を表す。図５Ｂにおける繊維４６は、断面が円形である代わりに断面が十字すなわちＸ型であるということを除けば、図５Ａに示す繊維４６と同様である。図５Ｂに示す繊維４６は、非円形すなわち十字のコア５０と、コア材料５０を完全に覆う外被５２とを有する。少数の例を挙げれば、トライローバル、すなわちＹ型の繊維や断面がｈ型の繊維等、さまざまな他にとり得る断面を用いることもできる。非円形の繊維を用いることによって、繊維表面の表面積が増大する結果となる。繊維４６でできた網状組織の毛管圧と吸収性とは、濡れ性のある繊維表面と正比例して増大する。したがって、非円形の繊維を用いることによって、毛管部材４０の毛管圧と吸収性とが改善される結果につながる。
【００２７】
毛管圧と吸収性とを改善する他の方法は、繊維４６の直径を小さくすることである。繊維のかさ密度または重量が一定であれば、より細い繊維４６を用いることによって、繊維の表面積が改善される。繊維４６をより細くすると、保持力がより均一になる結果になる。したがって、繊維４６の形状を変えるのと同様に繊維４６の直径を変えることによって、印刷システム１０の所望の毛管圧を達成することができる。
【００２８】
図６は、個々の繊維４６の熱による融合すなわち熱による融着を示す。図６は、２つの個々の繊維の接点における、６−６線断面図である。個々の繊維４６はそれぞれ、コア５０と外被５２とを有する。この２つの繊維４６の接点において、外被材料５２は、隣接する繊維４６の外被材料とともに溶融すなわち融着している。個々の繊維の融着は、接着剤や結合剤を使用せずに行われる。さらに、個々の繊維４６は、いかなる保持手段も必要とせずまとまっており、それによって自立構造を形成している。
【００２９】
図７は、本発明のインク容器１２内にインクを充填するプロセスの概略図である。インク容器１２は、槽３４に毛管部材４０を挿入した状態で示されている。蓋４２は取り外して示されている。供給インク５６を内部に含むインク容器５４によって、インクが槽３４に供給される。流体管路５８によって、インクがインク供給容器５４から槽３４に流入することができる。インクは、槽に流入するとき、繊維４０でできた網状組織の繊維４６同士のすき間になったスペース４８内に、この繊維でできた網状組織の毛管作用によって引き込まれる。いったん毛管部材４０が、もはやインクを吸収することができなくなると、インク容器５４からのインクの流れが止まる。次に、蓋４２をインク槽３４上に配置する。
【００３０】
インク槽３４を充填するこの方法は、図７に示すように蓋４２なしで行われるが、槽３４を、同様に他の方法で充填してもよい。例えば、代替的に、槽は、蓋４２が所定位置にある状態で充填してもよく、インクは、インク供給容器５４から、蓋４２からのエアベントを通って、槽内へと供給される。または、槽３４を逆にして、インクをインク供給容器５４から流体出口３６を通ってインク槽３４内へと充填してもよい。いったん槽３４内に入ると、インクは毛管部材４０によって吸収される。製造時のインク槽３４の最初の充填中に、いったんインクが枯渇するとインク容器１２を再充填する方法として、本発明の方法を用いてもよい。
【００３１】
好ましくはポリプロピレンでできたコアとポリエチレンテレフタレートでできた外被とを有する複合繊維である、本発明の毛管材料４０を用いることによって、インク容器を充填するプロセスが非常に簡単になる。本発明の毛管材料４０は、本発明の譲受人に譲渡されている１９８８年９月１３日発行のBaker等による「Thermal Inkjet Pen Body Construction Having Improved Ink Storage and Feed Capability」という名称の米国特許番号第４，７７１，２９５号において開示されているもの等の、熱インクジェットペンにおいて吸収材料としてこれまで用いられてきたポリウレタンフォームよりも、親水性が高い。ポリウレタンフォームは、未処理状態においては、インク接触角が大きく、したがって、フォームを濡らすために真空充填等の高価かつ時間のかかる段階を用いることなく、ポリウレタンフォームを中に含むインク容器を充填することは、困難になっている。ポリウレタンフォームは、インク接触角を改善するすなわち小さくするように処理することができる。しかし、この処理をすると、製造のコストが上がり製造が複雑になることに加えて、インク内に不純物が加わる結果となり、それによって、プリントヘッドの寿命が短くなったり、プリントヘッドの品質が低下する結果となってしまう。本発明の毛管部材４０を用いると、インク接触角は比較的小さく、それによって、毛管部材４０を処理する必要なしに、インクを毛管部材４０に容易に吸収させることができる。
【００３２】
図８は、動作中の本発明のインクジェット印刷システム１０を示す。本発明のインク容器１２をインクジェット印刷システム１０内に適切に取り付けた状態で、流体管路２６を通ってインク容器１２とインクジェットプリントヘッド２４との間に液通が確立される。滴噴出部３０を選択的に作動してインクを噴出することによって、インクジェットプリントヘッド２４内に負のゲージ圧が作り出される。この負のゲージ圧によって、毛管収容部材４０内の繊維４６同士の間のすき間になったスペースに保持されているインクが引き出される。インク容器１２によってインクジェットプリントヘッド２４に供給されるインクが、インクジェットプリントヘッド２４を補充する。インクが流体出口３６を通って槽を離れるとき、空気がベント穴３８を通って入り、ある体積のインクと入れ替わって槽３４を出、それによって、槽３４内で負圧すなわち負のゲージ圧が上がらないようにしている。
【００３３】
本発明のインク容器１２は、好ましくはポリプロピレンでできたコアとポリエチレンテレフタレートでできた外被とから成っている、比較的低コストの複合繊維４６を利用している。個々の繊維は、接点が熱接合されて、良好な毛管作用特性を有する、支持なしで立っている自立構造を形成する。繊維４６の材料は、生来的にインクジェットのインクを吸いやすいよう選択される。この特定の繊維４６の材料は、インクジェットのインクの表面張力よりも大きい表面エネルギーを有するよう選択される。生来的に親水性の毛管収容部材４０を用いることによって、ポリウレタンフォーム等のより水を吸いにくい材料においてよく用いられている特別な真空充填技術を必要とすることなく、槽３４により速くインクを充填することができる。より水を吸いにくい材料であれば、インクに界面活性剤を添加または毛管収容部材を処理して濡れ性または親水性を改善する必要があることが多い。界面活性剤は、インクの組成を最適の組成から変更する結果になってしまう。
【００３４】
さらに、毛管収容部材４０用に選択される繊維４６の材料は、この用途においてよく用いられる他の材料よりも、インクジェットのインクへの反応性が低い。インクの成分が毛管収容部材と反応する場合には、最初にフォームに入れられるインクは、フォームから移してプリントヘッド２４を補充するインクとは異なってしまう。インクへのこのような混入の結果、プリントヘッドの寿命が短くなり印刷品質が低くなる傾向がある。
【００３５】
最後に、本発明の毛管収容部材は、フォームタイプの槽よりも製造コストが低い、押し出し成形のポリマーを利用する。さらに、このような押し出し成形のポリマーは、これまで用いられてきたフォームタイプの収容部材よりも、より環境にやさしく、製造に消費するエネルギーが少なくなる傾向がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のインク容器を組み込んだインクジェットプリンタの例示的な一実施形態の図である。
【図２】  本発明のインク容器と、インク容器からインクを受け取って印刷を行うインクジェットプリントヘッドとの、概略図である。
【図３】  インク槽と、槽に挿入する、融着した繊維でできた網状組織と、槽を入れる槽カバーとを示す、本発明のインク容器の組立分解図である。
【図４Ａ】  図３に示す、融着した繊維でできた網状組織を示す図である。
【図４Ｂ】  図３に示すインク槽に挿入した、図４Ａに示す融着した繊維でできた網状組織の、４Ｂ−４Ｂ線で切った、非常に拡大した斜視図である。
【図５Ａ】  単一の繊維の、図４の５−５線断面図である。
【図５Ｂ】  十字のすなわちＸ型のコア部を有する、図４に示す繊維の他の実施形態の図である。
【図６】  接点において融着した１対の繊維の、図４に示される６−６線での断面図である。
【図７】  図３に示すインク供給容器を充填する、本発明の方法の簡略図である。
【図８】  インクジェットプリントヘッドに液通した、図３に示すインク容器の、概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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