JP2013241024A

JP2013241024A - インク吐出路外にフィルタが配置されたプリントヘッドリザーバ

Info

Publication number: JP2013241024A
Application number: JP2013185909A
Authority: JP
Inventors: David P Platt; ピープラットデイビッド; David R Koehler; アールケーラーデイビッド; L Stephens Terrance; エルスティーブンステレンス; James D Padgett; ディーパジェットジェームス
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: JP2008132782A; JP5726969B2; EP1925453B1; US7748830B2; US20080122912A1; BRPI0704248A; EP1925453A2; EP1925453A3

Abstract

【課題】フィルタ抵抗による圧力低下で噴出部へのインク吸い込みが邪魔されることを防ぐと共にフィルタにかかるコストを抑える。
【解決手段】インク源から供給されるインクが通るインク注入口１２から、そのインクを貯留するためのチャンバ１６に至る流路即ちインク注入路２２上に、粒状物を阻止し噴出部即ちノズル２８の目詰まりを防ぐフィルタ１４を設ける。フィルタ１４とノズル２８の間にあるチャンバ１６に一旦インクを貯留しているため、フィルタ１４の前後で圧力低下が生じても、ノズル２８はインクを正常に吸い込める。フィルタ１４はインク注入口１２に装着できる小型で安価なものでよい。チャンバ１６の頂部にあるベントホール１８により通気路２６が形成されるため、チャンバ１６の内圧は自動調節される。ベントホール１８にも異物阻止用のフィルタを設けるとよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、固体インク式インクジェットプリンタ等に使用されるプリントヘッドリザーバに関する。

通常、固体インク用プリントヘッドは熔融させたインクを蓄えるインクリザーバを備えており、そのインクリザーバはインク貯留用のチャンバ、そのチャンバをインク源とつなぐインク注入口、そのチャンバ内のインクを噴出部アレイに導く一群のチャネル等を有している。噴出部とはインク吐出口例えばノズルであり、噴出部からインクを吐出させることで紙等の印刷媒体上やドラム、ベルト等の中間転写面上に像を印刷することができる。また、こうしたインクリザーバでは、大抵、噴出部に達するインク流路上にフィルタを配置し、粒状物による噴出部の目詰まりをそのフィルタによって防止している。

米国特許第６１９９９６０号明細書

ここに、従来におけるフィルタの位置は、噴出部に至るインク流路のうちチャンバから噴出部に至るインク吐出路の上である。しかしながら、こうした配置では、噴出部にインクを吸い込むときにフィルタが抵抗となり、あるポイントを超えると圧力が低下してしまうという問題が発生する。即ち、インク吐出路上にフィルタがあるとそのフィルタが抵抗となって圧力が下がってしまい、その結果高負荷状態になり噴出部が十分にインクを吸い込めなくなることがある。

インク吐出路上に配置したフィルタによる抵抗を下げるにはそのフィルタのサイズを大きくすればよいが、高価なフィルタ素材を多く使用することになるためプリントヘッド製作コストひいてはプリンタ製造コストが嵩んでしまう。また、プリンタの印刷速度を高めるには噴出部に向かうインクの流量を増やす必要があり、それにはフィルタも大面積のものにする必要があるが、反面、ユーザから求められているのはより小型のプリンタひいてはより小型のプリントヘッドである。それに応えるため表面積の小さなプリントヘッドを使用すると吐出速度の向上という要請に応えるのが難しくなる。

本発明は、上述した問題点のうち少なくとも一部を解消乃至緩和することを目的としてなされたものである。そのため、本発明の一実施形態に係るリザーバにおいては、インク源から供給されるインクが通るインク注入口から、そのインクを貯留するためのチャンバに至る流路上に、フィルタを設けるようにしている。さらに、チャンバは、その内部を外気と連通させるベントホールを有する。

プリントヘッドリザーバの背面図である。プリントヘッドリザーバの前面図である。プリントヘッドリザーバの縦断面図である。プリントヘッドリザーバの別の例の縦断面図である。

図１にプリントヘッドリザーバ１０の背面を示す。プリントヘッドリザーバとは、後にジェット化され紙等の直接印刷媒体上や中間転写面等を提供する媒介媒体上に吐出されることとなるインクを、その中に貯留する部材である。プリントヘッドリザーバは、１個又は複数個設けられる噴出部の動作を制御する駆動手段、例えば回路基板に装着乃至嵌着される。そうした基板や、その基板と噴出部（例えばノズル）若しくはそのアレイとの接続部・連結部のことを、まとめてジェットスタックと呼ぶ。

各噴出部は、そのプリントヘッドリザーバ内の対応するチャンバからインクを吸い込みそれをジェット化、吐出する。各チャンバにはインク注入口があり、例えば加圧されたインクがそのインク注入口につながれているホースを介してそのチャンバ内に注入、充填される。更に、プリントヘッドリザーバにはフィルタを設けるのが普通である。このフィルタは、粒状物がインクに混ざり込み噴出部によるジェット化プロセスを妨害すること、例えばその噴出部が目詰まりを起こし吐出不能や軸ブレ等が生じることを防ぐためのものである。

従来におけるフィルタ位置はチャンバから噴出部に至る流路即ちインク吐出路上であった。こうした位置では、フィルタ前後で圧力低下が発生すると、噴出部からかなり強く吸わないとチャンバからのインクがその噴出部に届かなくなる。噴出部にインクが届かなければその噴出部からはインクが吐出されない。この問題は、噴出部がフィルタを介してインクを吸わねばならないことから生じている。従来の構成におけるこうした問題を解決するには例えばフィルタのサイズを拡げればよいが、フィルタ素材は高価であるためフィルタを大きくするとコスト増が生じる。また、克服可能な水準に圧力低下幅を抑えるためフィルタを大きくすると、それを収容するプリントヘッドリザーバもかなり大きくしなければならなくなる。

図１に示したプリントヘッドリザーバ１０においては、インク中への粒状物混入を規制することができるようインク流路上に、但しインク吐出路外の場所に、フィルタ１４を設けている。即ち、図示の如くプリントヘッドリザーバ１０に複数個（構成によっては１個でもよい）設けられているインク注入口１２にフィルタ１４を装着乃至連結してある。その位置はそのインク注入口１２の下流側であり、そのインク注入口１２を介して注入されるインクが対応するチャンバ１６内に溜まる前に、そのインクをフィルタ１４によって濾過することができる。例えば、プリントヘッドリザーバ１０のバックプレートにモールド等の手法で１個又は複数個の窪み乃至孔を形成しておき、個々の窪み乃至孔の中にフィルタ１４を配置することで、インク源から各チャンバ１６に至る流路上にそれぞれフィルタ１４を設けることができる。このように窪み乃至孔を設けた構成を採るにせよ採らないにせよ、図示例におけるバックプレートはフィルタ１４の取付先となるので本願ではフィルタプレートと呼んでいる。プリントヘッドリザーバ１０は、例えば、こうしたフィルタプレートをその本体部材の背面に取り付け、ノズル等が形成されているアウトレットプレートを当該本体部材の前面に取り付けた構成を採っている。その本体部材内に形成されるチャンバ１６からノズルに対してインクが送給されることから、本プリントヘッドリザーバ１０乃至その本体部材はフロントリザーバとも呼ばれる。これに対して、プリントヘッドリザーバ１０にインクを加圧供給するインク源をバックリザーバと呼んで区別する。

また、各チャンバ１６にはそのチャンバ１６内を外気と連通させるための孔即ちベントホール１８が形成されている。このベントホール１８を介してチャンバ１６内の圧力が自動調節されるため、フィルタ１４前後での圧力低下により引き起こされる諸問題を緩和することができる。また、このベントホール１８にも空気濾過用のフィルタを設け、ベントホール１８を介してチャンバ１６内のインク内に粒状物が入りそのインクが汚染されることを防ぐようにするとよい。

図２に、プリントヘッドリザーバ１０の前面即ちそのアウトレットプレートの露出面を示す。このアウトレットプレートには、対応するチャンバ１６から対応するノズルへとインクを届けるのに使用するチャネル２０が複数本（構成によっては１本でもよい）形成されている。これらと共にジェットスタックを形成する回路基板は、その上の制御回路により各ノズルの動作を制御することができるよう、このアウトレットプレートに連結固定される。

図３に本発明の一実施形態に係るプリントヘッドリザーバ１０の縦断面を示す。このプリントヘッドリザーバ１０には２本のインク流路が形成されており、そのうち１本目はインク注入路２２である。インクはこのインク注入路２２上にあるインク注入口１２を通ってチャンバ１６に入りその中に溜まる。また、このチャンバ１６にはベントホール１８によって通気路２６も形成されている。

２本目のインク流路はインク吐出路２４であり、インクはこの流路に沿ってチャンバ１６からチャネル２０に入り、そのチャネル２０を介して到達するノズル２８の先端から吐出される。上述した通り従来の構成にて圧力低下過剰による問題を引き起こしていたフィルタは今やこのインク吐出路２４には設けられておらず、フィルタ１４としてインク注入路２２上に設けられているので、圧力低下による問題にさらされることなくノズル２８にインクを吸い込ませることができる。また、通気路２６によるチャンバ内圧自動調節も、こうした問題の緩和に役立っている。

また、本実施形態では、フィルタ１４の配置されている場所がベントホール１８付チャンバ１６の液外に張り出している。これは配置上の重要な特徴点であり、これに比べれば、その他の部材に対するフィルタ１４の位置関係は肝要なものではない。但し、本発明を実施するに当たって重要なのは、フィルタをベントホール付チャンバより上流に配置すること、即ち濾過されたインクがチャンバ内に貯留され然る後にノズルに送られるようにすることである。これを達成する一手法として、ここでは、ベントホール１８付チャンバ１６から張り出した位置、即ちインク注入口１２の開口部から奥まった位置にフィルタ１４を配置している。

図４に本発明の他の実施形態に係るプリントヘッドリザーバ１０の縦断面を示す。本実施形態でも、ベントホール１８付チャンバ１６の本室より上流に位置することとなるようフィルタ１４が配置されているが、その位置はプリントヘッドリザーバ１０内である。即ち、プリントヘッドリザーバ１０内に収容されてはいるものの、このフィルタ１４はインク注入口１２からベントホール１８付チャンバ１６の本室に至るインク注入路上に位置しているので、インク注入口１２を介してプリントヘッドリザーバ１０内に注入されるインクはまずこのフィルタ１４によって濾過される。また、本実施形態では注入口貯留部の一例として中間チャンバ３０が設けられている。インク注入口１２から入ってきたインクはまずこの中間チャンバ３０内に溜まり、フィルタ１４によって濾過され、そしてベントホール１８付チャンバ１６の本室内へとあふれ出す。そのチャンバ１６にはベントホール１８が設けられているので、チャンバ１６内の圧力は自動的に調整される。従って、各ノズルはフィルタによる圧力低下に患わされることなく、対応するチャネル２０を介し対応するチャンバ１６から濾過済のインクを吸い込むことができる。

また、本発明に係るプリントヘッドリザーバの用途は、上述した実施形態の細部構成によって限定されるものではない。肝要なのは、フィルタを配置する位置をインク注入路上とすることである。更に、インク注入路とノズルの間にはチャンバがあり、そのチャンバにはチャンバ内の圧力を自動調節するベントホールが設けられているので、ノズルに吸い込まれるインクの圧力はフィルタによる濾過動作にかかわらず安定する。

翻って、図１に示す例では、フィルタ１４が例えばディスク型フィルタとして構成されている。より詳細には、ディスク状のステンレス鋼フェルトとディスク状のステンレス鋼メッシュの双方を、ディスク型フィルタが形成されることとなるよう、前述のフィルタプレート即ちある種のプレート状形成体に接合乃至接着している。なお、ここで述べたフィルタ形状及びフィルタ素材は一例であり、ディスク以外の形状或いはステンレス鋼以外の素材も使用することができる。また、本発明はプリントヘッドリザーバ全体で１個の大きなフィルタを共用する形態でも実施できるが、フィルタ素材は高価であるので、図示の通りチャンバ１６毎に１個ずつ即ち合計４個のフィルタ１４を使用し、個々のフィルタ１４を小さくして合計の使用素材量を抑えることで、その実現コストをかなり抑えることができる。また、フィルタ１４の装着先等となる構造部材即ちフィルタプレートの形成素材はどのような素材であってもよいが、本実施形態ではアルミニウムを想定している。プリントヘッドリザーバ１０の他の部分がアルミニウム製の場合、このようにフィルタプレートもアルミニウム製にして部材間の機械的特性差を抑えた方がよい。

また、図１に示すプリントヘッドリザーバ１０にはインク注入口１２も４個設けられている。即ち、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色インクを別々のチャンバ１６に別々のインク注入口１２から注入できるようにしてある。しかしながら、この記載乃至図示に他意即ち本発明の要旨を限定する意味合いはない。フィルタをインク注入路に配置するに当たり、インクの色を何通りにするか、どのような種類のインクを使用するか、リザーバサイズがどの程度か等といった事項については、特に限定する必要がない。

ご理解頂けるように、上掲のものもそれ以外のものも含め、本発明の特徴に係る部材及び機能やその代替物は、他種システム乃至他種用途との組合せでも好適に使用することができる。また、本発明が属する技術分野にて十分な習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）であれば、本願による開示に基づき或いは独自に、本願記載の思想に対して代替、変形、置換乃至改良に該当する新たな構成を想到することがあろう。別紙特許請求の範囲に記載の発明はそうした構成も包含する思想である。

１０プリントヘッドリザーバ、１２インク注入口、１４フィルタ、１６チャンバ、１８ベントホール、２０チャネル、２２インク注入路、２４インク吐出路、２６通気路、２８ノズル（噴出部）、３０中間チャンバ。

図１に示したプリントヘッドリザーバ１０においては、インク中への粒状物混入を規制することができるようインク流路上に、但しインク吐出路外の場所に、フィルタ１４を設けている。即ち、図示の如くプリントヘッドリザーバ１０に複数個（構成によっては１個でもよい）設けられているインク注入口１２にフィルタ１４を装着乃至連結してある。その位置はそのインク注入口１２の下流側であり、そのインク注入口１２を介して注入されるインクが対応するチャンバ１６内に溜まる前に、そのインクをフィルタ１４によって濾過することができる。例えば、プリントヘッドリザーバ１０のバックプレートにモールド等の手法で１個又は複数個の窪み乃至孔を形成しておき、個々の窪み乃至孔の中にフィルタ１４を配置することで、インク源から各チャンバ１６に至る流路上にそれぞれフィルタ１４を設けることができる。このように窪み乃至孔を設けた構成を採るにせよ採らないにせよ、図示例におけるバックプレートはフィルタ１４の取付先となるので本願ではフィルタプレートと呼んでいる。チャンバ１６からノズルに対してインクが送給されることから、本プリントヘッドリザーバ１０はフロントリザーバとも呼ばれる。これに対して、プリントヘッドリザーバ１０にインクを加圧供給するインク源をバックリザーバと呼んで区別する。

Claims

インク源から供給されるインクが通るインク注入口と、
そのインクを貯留するためのチャンバと、
インク注入口からチャンバに至る流路上に配置されたフィルタと、
を備え、
上記チャンバが、その内部を外気と連通させるベントホールを有する、
リザーバ。
請求項１記載のリザーバであって、更に、少なくとも１個の噴出部と、上記チャンバからその噴出部に至る流路と、を備え、当該噴出部にその流路を介し上記チャンバからインクが吸い込まれるリザーバ。
請求項１記載のリザーバであって、上記インク注入口と上記チャンバの間でインクを暫時貯留する注入口貯留部を備えるリザーバ。
本体部材と、
本体部材の背面に取り付けられ、インク注入口を備えたフィルタプレートと、
本体部材の前面に取り付けられ、ノズルを備えたアウトレットプレートと、
を有し、
本体部材とフィルタプレートとアウトレットプレートによりフロントリザーバチャンバが形成され、
フロントリザーバチャンバは、バックリザーバからのインクをインク注入口を介して受け取り、かつ当該フロントリザーバチャンバの内部と外気を連通するベントホールを有し、
さらに、インク注入口とフロントリザーバチャンバの間のインク経路に、フィルタプレートに結合されて設けられたフィルタを有する、リザーバ。