(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペンに結合するようになっている軸外インク貯蔵容器と共に使用する自由インク式インクジェット・ペンにおいて、
前記ペンを前記貯蔵容器に流体的に結合させる手段を有するハウジングと、
前記貯蔵容器からインク入り口手段を通してインクを流入させ、前記ペンを前記貯蔵容器と流体的に結合させる第１のインク蓄積室インク入り口手段、および前記第１のインク蓄積室からインクを流出させる第１のインク蓄積室インク出口手段を有する第１のインク蓄積室と、
前記第１のインク蓄積室インク出口手段に流体的に結合されて前記第１のインク蓄積室からインクを流入させる第２のインク蓄積室であって、前記第２のインク蓄積室からインクを流出させる第２のインク蓄積室インク出口手段を有する第２のインク蓄積室と、
前記第２のインク蓄積室に流体的に結合され、前記ハウジングに取り付けられており、前記第２のインク蓄積室からインクを流入させるプリントヘッド・インク入り口手段を有する負圧プリントヘッド機構と、
前記ペンの所定の負圧設定点および前記貯蔵容器から前記第１のインク蓄積室へのインクの流入の双方を調整する、前記ハウジングの内部に収装される調整手段と、
を備えたことを特徴とする自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項２】
前記調整手段は、
インク流量を変化させ、前記インクジェット・ペンのゲージ圧力が前記所定の負圧設定点にあるとき前記貯蔵容器から前記第１のインク蓄積室へのインク流を遮断する弁手段と、
前記貯蔵容器から前記第１のインク蓄積室へのインク流量を変化させている間は実質上一定の片寄せ力を有し、前記弁手段に結合されて前記弁手段を開閉する片寄せ手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項３】
前記片寄せ手段は、周囲大気圧と前記所定の負圧設定点との間の圧力差に応じて前記弁手段を開閉する手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項４】
前記片寄せ手段は、
そのばね力がその曲がり範囲を通じて実質的に一定である捻りばねと、
大気圧と前記所定の負圧設定点との差に応じて前記インクジェット・ペン内で向きが変わるように、前記捻りばねに隣接して取り付けられ、かつ周囲大気圧にさらされた少なくとも一つの柔軟部材と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項５】
前記調整手段は、
弁機構と、
弁座マウントと、
前記弁座マウントに結合されており、インク流量が０と所定の正の流量との間で変わるように前記弁機構を開閉するように移動可能である弁座と、
前記弁座マウントに結合され、前記弁座を前記弁機構を所定の片寄せ力で閉じるように片寄せる実質上摩擦のない、線形力片寄せ機構と、
前記弁座マウントに結合されており、周囲大気圧が前記所定の負圧設定点より大きいとき、前記弁機構を開くように撓む柔軟機構と、
備えたことを特徴とする請求項１に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項６】
前記調整手段は、前記第１のインク蓄積室内に実質上垂直の向きに取り付けられ、前記ハウジングが狭い形状因子をもつようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項７】
前記調整手段は、前記貯蔵容器に入っているインクのものとほぼ同じ比重をもつように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項８】
前記負圧プリントヘッド手段は、前記第２のインク蓄積室インク出口手段と流体的に結合する手段を設けることにより前記ハウジングから取り外すことができることを特徴とする請求項１に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【請求項９】
前記負圧プリントヘッド手段の上流に設けられ、第３のインク蓄積室および前記第２のインク蓄積室インク出口手段と前記第３のインク蓄積室の間に配されたインクフィルタを有するインク濾過手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自由インク式インクジェット・ペン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は一般にインクジェット技術に関し、更に詳細には自由インク貯蔵容器式インクジェット・ペンに、特に自由インク式インクジェット・ペン用圧力調整器に関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
インクジェット技術の方法は比較的良く発達している。コンピュータ用プリンタ、図形プロッタ、およびファクシミリ機械のような商業製品はハードコピーを作るのにインクジェット技術を採用している。この技術の基礎は、たとえば、ヒューレット・パッカード・ジャーナルＶol.36、Ｎo.5（1985年3月）、Ｖol.39、Ｎo.4（1988年8月）、Ｖol.39、Ｎo.5（1988年10月）、Ｖol.43、Ｎo.4（1992年8月）、Ｖol.43、Ｎo.6（1992年12月）、およびＶol.45、Ｎo.1（1994年2月）の各論文に開示されている。これらをここに参考のため記しておく。インクジェット装置もＯutput Ｈardcopy Ｄevices（1988年、サンディエゴのアカデミック・プレス発行、Ｒ.Ｃ.ＤurbeckおよびＳ.Ｓherr編集）の第13章にＷ.Ｊ.ＬloydとＨ.Ｔ.Ｔaubが説明している。
【０００３】
一般に、感熱インクジェットの分野では、インクジェット・ペンに加熱素子と組み合わせて構成されたオリフィス板を備えているプリントヘッドが設けられている。オリフィス板のノズルの近くでインクを熱的に刺激してインク小滴を微小ノズルおよびオリフィスを通して印刷媒体上に放出し、ドットマトリックス操作で英数字または画像を形成する。圧電変換器のような他の形式のインク小滴発生器もこの分野で既知である。
【０００４】
ペン自身はインクを貯蔵し、印刷サイクル中に適切な量のインクをプリントヘッドに供給するための自蔵貯蔵容器を備えることができる。これら自蔵、使い捨てペンをこの分野では印刷カートリッジと言っている。
【０００５】
インクを、印刷カートリッジ内で浸透性発泡材料のような収容媒体に貯蔵することができる（たとえば、本発明と共通の譲受人に譲渡されている米国特許第4,771,295号（Ｂaker、他）を参照。この特許をここに参考のため記す）。代わりに、ペンを自由インク式印刷カートリッジとすることができ、これではインクは、本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記した米国特許第5,359,353号（Ｈunt、他）に示されている偏りインク袋のような自蔵正圧供給インク貯蔵容器からプリントヘッド機構に供給される。ハードコピー装置に印刷カートリッジではなく再充填可能な形式のペンを使用すれば、インクは一般に盤外、遠隔、再充填可能インク貯蔵容器から比較的永続的なペン本体およびプリントヘッド機構に供給される。これを軸外インク供給と言う。初期のインクジェット・プリンタは本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記した米国特許第4,312,007号（Ｗinfield）に実証されているような軸外貯蔵容器を使用していた。その上、工学図面などの大型描画のような或るハードコピー用途では、取り替え可能な印刷カートリッジに入れることがてきるよりもはるかに大量のインクを使用する必要性が存在することがわかってきた。したがって、更に最近になって改良された、比較的大型の軸外インク貯蔵容器システムも開発されている。例として、多色盤外インク供給装置を図示している米国特許第4,831,389号（Ｃhan）、低圧循環ポンプ・システムを使用するインクジェット・プリンタに用いるインク配給システムを実証している米国特許第4,929,963号（Ｂalazar） 、およびサービス・ステーションで再充填するインクジェット・ペンを教示している米国特許第4,968,998号（Ａllen）を参照のこと（これら特許は各々本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記しておく）。
【０００６】
更に、インクジェット・ペンを実質的に永続性のプリントヘッド機構および盤上（この分野では軸上とも言う）の、ただし取り外し得る、必要に応じて再充填または取り替えが可能な貯蔵容器を備えるように設計することができる。
【０００７】
印刷カートリッジおよび自由インク式インクジェット・ペンは共にインクの小滴をプリントヘッドから印刷媒体に「放出する」という確実で効率良い手段を与えるが、プリントヘッドでは一般にプリントヘッドが作動していないときインクがオリフィスを通って自由に流れることがないようにする機構が必要である。このような制御がなければ、インクが印刷面上にまたはプリンタ機構内に漏れる、または「たれる」ことがある。このような漏れインクはプリントヘッド自身の上に堆積し、凝固して、正しい動作を損なうこともある。複雑なペン・サービスステーションがしばしばハードコピー装置の一部として設けられ、そこでプリントヘッドを拭きまたは作動させて余剰インクを「吐き出す」ことができる。
【０００８】
この問題を軽減するのに、多数のインクジェット・プリンタはインクを貯蔵容器からプリントヘッドへわずかな不足圧力、すなわち、プリントヘッドにおいて周囲大気圧より低いゲージ測定圧、で供給している（当分野では「背圧」動作または「負圧」動作ともいう）。有効であるためには、このペン背圧を一貫して且つ予測可能に所要動作範囲内に維持しなければならない。すなわち、ペン背圧はペンを使用していないときオリフィスを通してインクが不必要に自由に流れないようにするのに充分な大きさでなければならず、しかも同時にプリントヘッドが、作動しているとき、背圧に打ち勝ってインク小滴を一貫して予測可能に放出するように充分小さくなければならない。この背圧は周囲大気圧および内部圧力状態のいずれかまたは双方の変化により影響を受ける。同様に、温度変化はインクジェット・ペン内のインクおよび空気を収縮または膨張させ、やはり背圧に影響する。したがって、これら因子を考慮し、インクジェット・ペン装置に組み込んだ機構が背圧を所定の望ましい動作範囲内に維持しなければならない。
【０００９】
軸上、発泡材貯蔵容器の、印刷カートリッジでは、発泡材の毛管作用が一般に所要背圧を発生するのに充分である。自由インク式インクジェット・ペンでは、可変体積の、盤上、インク蓄積室供給装置（「インク蓄積器」）をしばしば採用している。たとえば、貯蔵容器は、片寄せられた、膨張または収縮できる柔軟材料から作ったものでよく、または内部圧力調整装置を備えたインク蓄積室を設けることができる。米国特許第4,509,602号（本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記しておく）では、ばねがインクの詰まった袋膜を引っ張ってインク貯蔵容器の内部にわずかな背圧を作っている。米国特許第4,677,447号（本発明と共通の譲受人に譲 渡されており参考のためここに記しておく）は インク貯蔵容器とインクジェット・プリントヘッドとの間に一定の圧力差を維持する盤上インク貯蔵容器を備えた印刷装置に逆止め弁を使用することを記述している。米国特許第4,992,802号（本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記しておく）はインクジェット・ペンの環境動作範囲を広げるのに二つの圧力制御機構の使用を教示している。米国特許第5,040,002号（本発明と共通の譲受人に譲渡されており参考のためここに記しておく）は貯蔵容器およびプリントヘッドを結合する磁気作動弁型ポートを教示している。関連米国特許出願第08/065,957号（Ｓeccombe、他）は、出願番号第08/409,255号として継続されているが、盤外インク貯蔵容器を使用するインクジェット・ペンに盤上に設置したダイアフラム式圧力調整器を記述している。
【００１０】
プリントヘッドが正しく印刷できるように背圧を指定公差範囲内に制御する必要がある。印刷品位の変動は背圧の変動に直接関係している。背圧が小さすぎれば印刷品位が不満足になる可能性があり、背圧が大きすぎればプリントヘッドを飢えさせ、これも、インクジェット・ペンを乾いたまま動作させるとプリントヘッド機構を損傷する可能性があるので、印刷品位およびプリントヘッド寿命に影響することになる。印刷状態に関係なく背圧を維持する必要があるが、従来技術では背圧軸上供給装置のインクのレベルの関数としてまたは蓄積器およびプリントヘッドを通るインク流量の関数として変動している。したがって、背圧機構の改善がこれら相反する動作要求事項を有効にするために必要である。
【００１１】
【発明の概要】
その基本的局面において、本発明はペンに結合するようになっている軸外インク貯蔵容器と共に使用する自由インク式インクジェット・ペンを提供する。ペンは、ペンと貯蔵容器とを流体的に結合させるハウジングと、インクを貯蔵容器から流体継手を経由して流入させる第１のインク蓄積室インク入り口およびインクを第１のインク蓄積室から流出させる第１のインク蓄積室インク出口を備えている第１のインク蓄積室と、インクを第１のインク蓄積室から流入させるために第１のインク蓄積室インク出口に流体的に結合しており、インクを第２のインク蓄積室から流出させる第２のインク蓄積室インク出口を備えている第２のインク蓄積室と、第２のインク蓄積室に流体的に結合されており、ハウジングに取り付けられ、インクを第２のインク蓄積室から流入させるプリントヘッド・インク入り口を備えている負圧プリントヘッド機構と、ペンの所定の負圧設定点およびインクの貯蔵容器から第１のインク蓄積室への流入の双方を調整する調整器と、を備えている。
【００１２】
ペンのプリントヘッドにおける背圧が主、軸外インク貯蔵容器からのインク流量の変動にかかわらず実質的に一定であることが本発明の長所である。
【００１３】
組み込まれているインクジェット・ペンがインクを遠隔のまたは軸外の、ただし取り外し得る、加圧貯蔵容器から、一定、定常、プリントヘッド背圧設定点で受け取るのが本発明の長所である。
【００１４】
供給貯蔵容器内のインクの使用が極大であることが本発明の長所である。
【００１５】
プリントヘッドの背圧に大きな影響を与えずにインクを比較的高い流量でインクジェット・ペンに配給できることが本発明の他の長所である。
【００１６】
背圧を流量、入り口圧力、および印刷媒体に対するペンの向きの広い範囲にわたり制御することが本発明の他の長所である。
【００１７】
装置をインクジェット・ペン機構に組み込みやすいようにした足跡を備えるように設計できることが本発明の他の長所である。
【００１８】
装置を部品数少なく且つ公差変化に鈍感にして、生産歩留まりが高く且つ部品価格が低くなるようにして製造できるように設計されていることが本発明の他の長所である。
【００１９】
蒸気障壁部材を使用することにより溶媒損失を極小にしていることが本発明の更に他の長所である。
【００２０】
組み込まれているインクジェット・ペンを装置を使用して発射準備できることが本発明の更に他の長所である。
【００２１】
遠隔インク供給装置からの流体接続に管が一つだけあればよく、複雑さおよび部品数を減らしていることが本発明のなお他の長所である。
【００２２】
圧力調整装置の摩擦力が極小で、プリントヘッドにおける背圧の変化を減らしていることが本発明の更に他の長所である。
【００２３】
向きの変化による慣性能率および浮力の効果をインクの比重にほぼ等しい比重の構成要素を設計することにより減らしていることが本発明のなお更に他の長所である。
【００２４】
本発明の他の目的、特徴、および長所は以下の詳細説明および付図を考察すれば明らかになるであろう。付図において類似参照記号は描画を通じて類似特徴を表している。
【００２５】
この説明で参照する図面は特に注記した場合の他は尺度に合わせて描かれていないと理解すべきである。
【００２６】
【好適実施例の説明】
次に本発明の特定の実施例を詳細に参照する。この実施例は本発明人が本発明を実施するのに現在のところ最良であると考えている態様を示している。本発明を例示インクジェット・ペン構造に関して説明するが、当業者は本発明を他の補給可能なインク・ペンに、および、事実、多数の流体圧力調整機構に、容易に適応させ得ることを認識するであろう。したがって、記述した例示実施例により限定を行なうつもりはなく、限定を暗示されるべきではない。
【００２７】
図１Ａは本発明を組み込んだ例示の、小さい足跡の、インクジェット・プリンタ10を示す。可動キャリッジ12はレール14に支持されている。キャリッジ12はそれぞれの複数のインクジェット・ペン20（カラー印刷の場合には、シアン、黄色、およびマゼンタの各インクが一つ、および黒インク）を受ける複数の区画を備えている。適切なインク受け取り媒体の多数のシートを入れる入力トレー22、およびキャリッジ12の下に内部印刷ステーションから印刷済媒体を受ける出力トレー26が設けられている。ユーザ制御器−状態インジケータ前面パネル28が設けられ、当業者に周知のようにプリンタ・コントローラまたはホストコンピュータ（図示せず）に電気的に接続されている。インク貯蔵容器30（陰線）がプリンタ・ハウジング内部に設けられ、管32を介してペン20に結合されており、当業者は多様な軸外インク供給装置を実施できることを認めるであろう。
【００２８】
次に図１では、本発明の第１の実施例にしたがって組立られたペン100が適切 な小滴発生機構（図示せず）が取り付けられ、ＴＡＢフレックス回路105のようなその適切な相互接続の付いたノズル板103を備えているプリントヘッド組立体 102を備えている。ノズル板103のオリフィス配列を２系列のオリフィス104、106を備えているように示してある。ペン・ハウジング108は一般に成形された剛いプラスチックから形成されている。この斜視図からダイアフラム通気穴110およびラビリンス通気シャーシ・リド112（今後詳細に説明する）をも見ることができる。動作中、ペン100は、ペン100がＹ軸方向の平面内で選択的に移動し得る印刷媒体（図示せず）を横断してＸ方向に選択的に走査されながらインク小滴がＺ軸方向に発射されるような向きになっている。
【００２９】
図２および図３を見ると、本発明の第２の実施例によるペン200は調整器モジュール202およびプリントヘッド・モジュール204を備えている。これにより二つの機構を別々に製造し、試験することができる。その上、このような二重要素構造は比較的永続性の調整器モジュール202を取り替え可能なプリントヘッド・モジュール204と共に使用するように適応させることができる。この装置では、一つ以上のオリフィスまたはインク小滴発生器が（乾燥発射によるような）損傷を生ずれば、プリントヘッド・モジュール204だけを取り替えて、消費者の修理費用を下げる。プリントヘッド・モジュール204にはその周辺の周りに隆起リム206があり、調整器モジュール202を滑り嵌合的に受けてペン200を組立るようになっている。プリントヘッド機構310（図３のみ）のインク入り口領域に内部設置されているインク直立管308（図３のみ）は調整器モジュールがプリントヘッド・モジュール204の下降腕212に沿って隆起リム206内に滑り嵌合するにつれて調整器モジュール202のインク出口ポート（この図では見えない）に挿入され、最後に図２に示すように完全に受けられるようになっている。インク直立管308には中心穴314があり、インクを調整器モジュールの内部からプリントヘツド機構310の中に流す。
【００３０】
図２および図３の調整器モジュール202および図１の組立済ペン100は調整器モジュール202または組立済ペン100の垂直に最も上の領域114（今後「調整器冠114」という）に取り付けられた隔壁216を通して軸外インク貯蔵容器（図示せず）に結合されている。（この詳細説明を簡単にするためにおよび調整器内部機構が実質上第１および第２の実施例で同一であるため、両実施例を本発明を更に詳細にするにあたり用語「調整器モジュール202」を使用して両実施例に言及することにする）。針（図示せず）隔壁216を貫いて挿入し、インクの化学構造に不浸透性のプラスチック管のような導管（図示せず）により軸外インク貯蔵容器に結合することができる。調整器冠114にもインク調整器空気浄化ポート218およびインク直立管空気浄化ポート220があり、それらの機能については今後説明する。［用語「空気」はここでは導入空気およびシステム内のインクから泡の形でガス抜きされた蒸気の双方を含むつもりである。］
【００３１】
次に図４に転じて、調整器モジュール202を更に詳細に説明する。調整器シャ ーシ401は成形された剛いプラスチック部品であり、製造しやすくしている。そ の内部の各種室および通路を今後図７および図８を説明する際に更に詳述することにする。目の細かいインク・フィルタ・スクリーン403が調整器シャーシ401の内部の領域内の隆起スクリーン取り付けリブ405の上に座るようになっている。スクリーン403は当業界で既知であるように熱かしめまたは他の適切な方法によるようにリブ405に固定して取り付けられている。スクリーン側シャーシ・カバー407は調整器シャーシ401の周辺全体の周りにスクリーン取り付けリブ405の上方に内側に突出しているシャーシ棚部409に座り、組立てたときスクリーン403とスクリーン側シャーシ・カバー407の内面との間に隙間が存在するようになっている（図７にも実証されている）。スクリーン側シャーシ・カバー407はラビリンス溝411および通気穴413を備えている（図１の112、110をも参照）。通気穴413に遠いラビリンス溝411の端は迷路カバー・リド112のダイアフラム通気穴110に開いている。通気穴413はダイアフラム空気ボス417の中心穴415と一直線を成すように設けられている。比較的長く狭い溝、または「ラビリンス」溝を使用すれば調整器モジュール202の内部室を周囲大気圧変化を蒙りすいラビリンスに結合したままにしながら蒸気損失が減少することがわかっている。
【００３２】
フィルタ・スクリーン403、スクリーン側シャーシ・カバー407、およびカバー・リド110を組立てた調整器ジュール202の所定位置に設置した状態で、スクリーン側蓄積室400は調整器ジュール202の内部に形成される。
【００３３】
図４および図７を共に参照すると、調整器冠114は調整器ジュールの隔壁インク室421を形成する隔壁座419を備えている。二つの別々の室が設けられている。図８に示すように、スクリーン側インク蓄積室400内に立ち上がる気泡用のスクリーン側、空気分離・浄化室423、および調整器側インク蓄積室800内に立ち上がる気泡用の背圧調整器側、空気分離・浄化室425である。空気浄化機構427および427′…ここに参考のため記載しておく、本発明と共通の譲受人により米国特許出願第98/519,384号に開示されているステンレス鋼球または目の細かいスクリーンのような…または逆止め弁がそれぞれソケット429（図７）、429′（図４）に嵌合している。冠カバー431は各浄化室423、425に対する迷路換気溝433、433′を備えている。冠カバー・リド435はそれぞれ浄化室425、423に一つづつ二つの冠カバー・リド通気穴437、437′を備えている。各ラビリンス通気溝433、433′の一端はそれぞれの通気穴437、437′に接続しているが、他端はそれぞれの浄化室425、423に接続している。
【００３４】
調整器モジュール202は、図７および図８を比較することにより認められるはずであるように、二つの、別々のインク蓄積室400、800を組み込んでいる。
【００３５】
ダイアフラムを主体とする背圧調整器機構501が、図４におよび図５に更に詳細に図示してあるように、調整器側インク蓄積室800に取り付けられている。ダイアフラム組立体503は、ＰＥ/つなぎ/ＰＶＤＣ/つなぎ/ＰＥ、ＰＥ/つなぎ/ＰＶＤＦ/つなぎ/ＰＥ、ＰＥ/つなぎ/ＥＶＯＨ/つなぎ/ＰＥ、のような柔軟材料（ただしＰＶＤＣは塩化ポリビニリデン‥ＤＯＷｔｍ品種はＳＡＲＡＮｔｍとして知られている‥であり、ＥＶＯＨはエチレン・ビニル・アルコール共重合であり、ＰＥはポリエチレンであり、つなぎは異なる物質を共に結合するのに使用される層であり、ＰＶＤＦはＫＹＮＡＲｔｍとしても知られている弗化ポリビニリデン、または低密度ポリエチレン、ＬＤＰＥ、フィルムである）の膨張および収縮可能な袋505であり、通気空気ボス417の中心穴415の中に、プレス嵌合によるように、組み合うようになっている袋505（図４のみ）のかしめ円周509がある。したがって、袋505の内部はスクリーン側カバー407、ラビリンス溝411、および通気 穴413を通して周囲大気に通じている。代わりの案では、袋505をその所定の周辺形状、現在の実施例に示すように丸い形状、を維持するのに取り付け用フープを使用することができる。ダイアフラム機構または類似のような他の柔軟部材を袋505の代わりに使用できることに注目のこと（たとえば、関連出願を参照）。
【００３６】
背圧調整器機構501には更にプランジャ機構511がある。プランジャ機構511のレバー513は片寄せ機構としての捻りばね515およびレバー513を貫いて突出する針弁519の付いた弁座517を備えている。単純な開閉式から複雑な流量制御式まで、多様な弁機構を採用できることに注目のこと。本質的に、調整器として設けられているものは弁機構、弁座マウント、前記弁座マウントに結合し、前記弁機構を開閉するように移動し得る弁座、および弁座マウントに結合し、弁座を片寄せて弁機構を所定の片寄せ力で閉じるための、実質上摩擦のない、線形力片寄せ機構である。
【００３７】
捻りばねを使用すると、片持ち梁ばねを使用している米国特許出願08/065,957（Ｓeccombe、他）に開示されている形式のもののような従来技術の圧力調整器に比較して明確な長所が得られる。背圧変動をばね力の変化および弁機構を通るインク流量に関係づけることができる。弁機構を通るインク流量は印刷密度が増大するにつれて増加する。理想的には、印刷状態またはインクのレベル状態に関係なく一定背圧が維持さるべきである。この目標は、ばねを使用するシステムは
Ｆ＝ｋ ＊ ｘ
の関係により断定されるので、達成するのが困難である。ここでＦはばね力であり、ｋはばね常数であり、ｘはばねが撓む量である。したがって、与えられた撓みｘについてばね力が増す量を減らすには、ばね常数ｋを減らす必要がある。受容可能な背圧設定点を得るには、ばねにそれに従って予備負荷しなければならない。本発明では、比較的大量の活動コイルをコンパクトな空間内に組み合わせる手段を提供する捻りばねを使用することによりばね常数を減らしている。予備負荷はこのようにして半径方向で行なわれる。したがって、機構はインク貯蔵に一層効率良く使用される余分の体積を占有することなく所定の背圧設定点まで予備負荷される。
【００３８】
図４に示すように、調整器モジュール202は完成され、調整器側シャーシ・リ ド439を用いて流体漏れを防止する。ペン10のプリントヘッド端、または「下」から上向きに見た組立済調整器モジュールの切断図を図６に示す。プランジャ機構511が、捻りばね515が膨張可能な袋505およびその備品507が調整器モジュール・ハウジング108のボス417および壁600に対して片寄せるように取り付けられていることに注目。ばねボス603、605はそれぞれ捻りばね515の突出端を受けている。弁座519は移動してインク入り口ポート601と接触したり離れたりする。
【００３９】
ペン100を通るインク流はペンが動作するように設計されている所定の背圧設定点、たとえば、-2インチＷＣ（水柱）ゲージ圧、に従って調整される。技術の現状においては、特定のペン機構の装置構造により、０から約-20インチＷＣまでの範囲が役立ち得ると信ぜられている。
【００４０】
軸外貯蔵容器からのインクは導管および隔壁216を貫く適切な針を通して供給される（たとえば、図２および図３を参照）。図８で最も良く見られるように、隔壁インク室421を満たすインクは入り口ポート802を通して隔壁インク室421から調整器側インク蓄積室800に流入する。ハウジング壁600を貫くインク溝804、806、808はインクをスクリーン側インク蓄積室400に流入させる。図７に転じてインクがスクリーン側インク蓄積室400を満たすにつれて、インクはインク・フ ィルタ・スクリーン403（図４）を通過し、調整器モジュール202の濾過済インク蓄積室700に入る。出口溝702は濾過済インク蓄積室700プリントヘッド102に（図１、図２、図４）、またはインク直立管308の中心穴314に（図３）、およびノズル板310（図３）に流体的に結合する。
【００４１】
調整器機構は複合平均比重が装置に使用されるインクの比重に近い材料で構成されている。このようにして、浮力が装置をキャリッジの運動または外部の機械的衝撃による向きの変化または内部変化に鈍感にしている。これにより装置は質量が無い‥インクに対して、すなわち、相対質量が０である‥ように見えるようにしている。装置に流体に関して見かけの質量が無いので、装置は沈んだり浮いたりする傾向はない。「無質量」のこの外見は装置を振動力に対して頑健にしている。これによりハードコピー装置を調整器および弁機構の共振を生じて「跳ね返る」状態に気を配ることなく設計することができる。質量がなければ、振動共振は起こり得ない。このため今度は、ペンに加わる外力に関係なく一様な背圧調整を確実に行なうのに役立つ。
【００４２】
動作中、調整器モジュールが満杯であると、弁座517が調整器室800の入り口ポート802を閉じているとき調整器機構501が弁機構を遮断するように所定の背圧設定点に合わせて力が平衡する。
【００４３】
ペンが発射するにつれて、蓄積室700、400、800のインク供給装置が枯渇する 。インク供給装置が枯渇するにつれて、蓄積室内部の圧力が下がる。室圧力が設定点‥周囲大気圧差‥より下に下がるにつれて、ダイアフラム223は袋505に空気が詰まり始めると室203の中に固定される。この圧力差の変動により弁機構が開 閉し、インクを加圧遠隔貯蔵容器から針および隔壁機構を経てペンおよびプリントヘッド機構に入れる。調整器機構501がペンの内部インク蓄積室400、700、800と周囲大気圧との間の圧力差からその力を作り出すので、力はこのばね負荷調整器実施例により釣り合わされる。
【００４４】
このようにして、唯一つの、黒インクペンを使用するものから図１Ａに例示する完全カラー・プリンタまでの「ノートブック」携帯型から、描画あたり大量のインクを消費するが、大型軸外貯蔵容器にも容易に適応し得る大尺様式製図プロッタまでのような、多様なハードコピー機に適応できる比較的狭い形状因子を示す側面装填自由インク式インクジェット・ペンが提供される。
【００４５】
本発明の好適実施例および代わりの実施例のこれまでの説明は例示および説明の目的で提示したものである。本発明を徹底的に解説したり、開示した精密な携帯に限定したりするつもりはない。明らかに、当業者には多数の修正案および変形例が明らかであろう。例として、膨張可能な袋による調整器機構をその親出願に開示されているダイアフラム式機構のような他の適切な装置で置き換えることができ、捻りばね以外の他の片寄せ手段をそれに置き換えることができる。
【００４６】
同様に、説明したどんなプロセス・ステップをも同じ結果を達成するために他のステップと相互に交換することができる。実施例は本発明の原理およびその最良態様の実際的用途を最も良く説明し、それにより当業者が各種実施例および各種修正案について本発明を、考えている特定の用途に適するものとして理解することができるために、選定され、記述された。本発明の範囲を付記した特許請求の範囲およびその同等事項により規定するつもりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による組み込み感熱インクジェット・ペンの第１の実施例の斜視図である。
【図１Ａ】本発明を取り入れたインクジェット・ハードコピー装置の斜視図である。
【図２】本発明によるモジュール式感熱インクジェット・ペン組立体の第２の実施例の斜視図であり、取り付け得る調整器モジュールおよびプリントヘッドモジュールを備えている。
【図３】図２に示す実施例の分解図である。
【図４】図１に示す本発明の分解斜視図である。
【図５】図４に示すダイアフラム−バイアス・レバー組立体の細部の分解斜視図である。
【図６】プリントヘッド・モジュール面から見た図３および図４に示す本発明の調整器モジュールの、断面立面図である。
【図７】ハウジング・カバー、隔壁、およびフィルタ・スクリーンを取り外した、図３および図４に示す本発明の調整器モジュールの斜視図である。
【図８】図７に示す本発明の調整器モジュールの斜視図であるが、反対側から見たものであり、且つ図４および図５のダイアフラム主体の背圧調整器機構を取り外してある。
【符号の説明】
10…インクジェット・プリンタ
20…インクジェット・ペン
30…インク貯蔵容器
100…インクジェット・ペン
102…プリントヘッド
108…ハウジング
200…インクジェット・ペン
202…調整器
204…プリントヘッド
310…プリントヘッド
400…蓄積室
501…調整器
505…柔軟部材
515…捻りばね（片寄せ手段）
517…弁座
519…弁機構
700，800…蓄積室
【図１】
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【図１Ａ】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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