JP4436413B2 - フィルタエレメント支持体、フィルタ、インク印刷システム - Google Patents

Description

多くのインクジェットペンにおいて、インクは射出ノズルに達する前にろ過される。インク供給部と射出ノズルとの間に配置されたフィルタは、ノズルに向かって通るインクの流れを遅くするか妨げる可能性のある粒子をろ過して取り除く。高速印刷の要求と共に、ペン内を通り、具体的にはインクフィルタを通るインク流量を多くすることに対する要求が高まっている。より大きいフィルタを収容するためにインクジェットペンのサイズを大きくしたり、フィルタを跨って、すなわち両側の圧力降下を大きくしたりもせずに、フィルタを通るインク流量を多くするには問題がある。

本発明の実施形態は、ペンサイズを大きくしたり、フィルタ両側の圧力降下を大きくすることもなく、増大したインク流量に対応するインクフィルタを提供するために開発された。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、インクジェット印刷およびインクジェットペンに関して説明される。しかしながら、本発明の実施形態は、インクジェット印刷、インクジェットペンにあるいはインクで使用するようには限定されない。より正確に言うと、本発明の実施形態は、そのようなフィルタまたはフィルタ支持体から利益を得る可能性のある任意の用途または環境で使用することができる。図に示し後述する例示的な実施形態は、本発明を例示するが限定しない。他の形態、詳細および実施形態を作成し実施することができる。従って、以下の説明は、説明に続く特許請求の範囲において定義される、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきでない。

図１〜図３を参照すると、フィルタ１０は、支持体１２、及びフィルタエレメント１４と１６とを有する。支持体１２は、長方形の本体１８と、２つのくさび形キャビティ２２及び２４を画定する仕切り２０とから成る。仕切り２０は、フィルタ１０が使用されるインクや他の流体を通さず、従って２つのキャビティ２２と２４と間の流体の流れの隔壁である。流体は、フィルタエレメント１４を通って上側キャビティ２２に入る。流体は、キャビティ２２のより深い部分２８にある出口２６を通って、上側キャビティ２２から出る。流体は、下側キャビティ２４に、キャビティ２４のより深い部分３２にある入口３０を通って入る。流体は、下側キャビティ２４からフィルタエレメント１６を通って出る。仕切り２０は、上側キャビティ２２では出口２６に向かって下に傾斜し、下側キャビティ２４では入口３０から下に傾斜する。

図３に、フィルタ１０を通る流体の流れを示す。図３を参照すると、流体は、矢印３４で示したように上側フィルタエレメント１４を通って上側キャビティ２２に流れ込み、矢印３６で示したように入口３０を通って下側キャビティ２４に流れ込む。流体は、矢印３８で示したように上側キャビティ２２から出口２６を通って流れ出て、矢印４０で示したように下側キャビティ２４からフィルタエレメント１６を通って流れ出る。フィルタ１０の流量特性は、フィルタエレメント１４と１６との流れ容量をそれぞれ出口２６と入口３０の流れ容量と整合させることにより改善することができる。

図１〜図３に示した二重の流れの二重エレメントフィルタ１０は、同じ周囲領域を覆う単一の流れの単一エレメントフィルタと比べて、フィルタを通る流体の流量をほぼ２倍にすることができる。流体が各フィルタエレメント１４および１６に別々に流れるので、フィルタ１０の両側の圧力降下をほとんど、又は全く大きくせずに、流量を増やすことができる。代替として、フィルタ１０によって提供されるろ過面積が単一の流れのフィルタよりも大きいので、より密な孔隙のフィルタエレメントを使用して、単一の流れのフィルタと比べて流量を大幅に減少させることなく、より小さな汚染物質を除去することができる。

図１〜図３を再び参照すると、フィルタエレメント１４は、その周囲に沿って、支持体本体１８の上側面４２に支持されている。フィルタエレメント１６は、その周囲に沿って支持体本体１８の下側面４４に支持されている。面４２と４４とは、図２と図３で最もよく分かるようにくぼみが付けられるか、又はフィルタエレメント１４と１６を支持するために他の形で構成されている。エレメント１４と１６とには任意の適切なフィルタ媒体を使用することができる。例えば、インクジェットペンにおいて、成型プラスチック支持体本体１８に熱で固定された高分子フィルタエレメントが使用される。上側キャビティ２２の浅い部分４８に配置された傾斜バッフル４６を使用して、流体が仕切り２０に沿って下に流れやすくすることができる。バッフル４６は、フィルタエレメント１４と仕切り２０との間隔がきわめて小さいフィルタ用途で、流体の流れを向上させるのに望ましい場合がある。

図４は、例えば図１〜図３に示したフィルタのような二重の流れの二重エレメントフィルタ５２を利用するインクジェット印刷システム５０を示すブロック図である。印刷システム５０は、フィルタ５２、インク供給部５４、および印刷ヘッド５６を有する。インクフィルタ５２が、インク供給部５４と印刷ヘッド５６との間に配置されているため、インクは、最初にフィルタ５２を通らないと印刷ヘッド５６に達することができない。インクは、印刷ヘッド５６から用紙や他の印刷媒体５８上に射出される。印刷システム５０は、一般に、任意のインクジェットプリンタまたはプロッタを表わす。例えば、小型インクジェットプリンタでは、印刷システム５０の構成要素が、互いに物理的に近い単一ユニットとして一緒に収容されてもよく、大型インクジェットプロッタでは、印刷システム５０の構成要素が互いに物理的に離れた別個のユニットに収容されてもよい。

インクフィルタ５２は、第１のフィルタエレメント６２と第２のフィルタエレメント６４とを支持する支持体６０を備える。支持体６０は、例えば図１〜図３に示したフィルタ１０内の上側及び下側キャビティ２２及び２４のような、重なっているが、しかし分離された２つのフローチャンバ６６、６８を利用して、インクがインク供給部５４からフィルタエレメント６２と６４とを通って印刷ヘッド５６に別々に流れることを可能にするように構成されている。第１のフローチャンバ６６は、第１のフィルタエレメント６２の下流に位置決めされ、その結果、インクは、チャンバ６６に達し次に印刷ヘッド５６に達するためにフィルタエレメント６２を通らなければならない。第２のチャンバ６８は、第２のフィルタエレメント６４の上流に位置決めされ、その結果、インクは、フィルタエレメント６４に達し次に印刷ヘッド５６に達するためにチャンバ６８を通らなければならない。

図５と図６は、サーマルインクジェットプリンタ用のインクペン７０を示す。インクペンは、一般にインクカートリッジまたは印刷カートリッジとも呼ばれる。図５は、インクペン７０の斜視図である。図６は、図５の線６−６に沿ったインクペン７０の断面図である。図５と図６に示したペン７０のいくつかの特徴の相対的な縮尺と寸法は大幅に調整されており、またインクジェット印刷の当業者に周知のいくつかの従来の機能は、分かりやすくするために省略されている。図５と図６を参照すると、インクペン７０は、例えば図１〜図３に示したフィルタなどの二重の流れの二重エレメントフィルタ７２を有する。フィルタ７２の下のペン７０の底に印刷ヘッド７４がある。印刷ヘッド７４は、インク発射オリフィス７８を備えたオリフィス板７６と、インク発射オリフィス７８の後ろに配置された集積回路チップ８２上に形成された発射抵抗器８０とを有する。フレキシブル回路８４は、外部導体パッド８６から発射抵抗器８０まで電気トレースを支持する。

インクペン７０がプリンタに取り付けられるとき、ペン７０は、導体パッド８６によってプリンタコントローラに電気的に接続される。動作において、プリンタコントローラは、フレキシブル回路８４の信号トレースを通して、発射抵抗器８０に選択的に通電する。発射抵抗器８０が通電されたとき、抵抗器８０の近くの気化チャンバ８８内のインクが気化され、インクの小滴が孔７８を通して印刷媒体上に射出される。次に、気化チャンバ８８は、次の発射に備えてインクを補充する。印刷ヘッド７４を通るインクの流れは、図６に矢印９０で示されている。

インクペン７０において、インクは、ペン７０の上部に配置されるリザーバ９２から印刷ヘッド７４に供給される。フィルタ７２は、インクリザーバ９２と印刷ヘッド７４の間に配置される。フィルタ７２は、図１〜図３に示した支持体１２と類似の支持体９４を有する。支持体９４には、インクフィルタエレメント９６と９８とが取り付けられる。ペン７０内にフィルタ７２を保持して、フィルタ７２を通る以外の、リザーバ９２と印刷ヘッド７４との間のインクの流れを封止するために、フィルタ支持体９４とペン本体１００との間に、締りバネや他の適合アタッチメントが作成される。リザーバ９２からフィルタ７２を通って印刷ヘッド７４に至るインクの流れは、図６の矢印１０２によって示されている。

この説明の最初で述べたように、図示し以上説明した例示的な実施形態は、本発明を例示するが限定しない。他の形態、詳細および実施形態を作成し実施することができる。したがって、以上の説明は、以下の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を限定するように解釈されるべきでない。

本発明の１つの実施形態によるインクフィルタの分解組立斜視図である。 図１に示したフィルタの分解組立断面図である。 図１に示したフィルタの断面図である。 本発明の１つの実施形態によるインク供給部、フィルタおよび印刷ヘッドを示すブロック図である。 本発明の１つの実施形態によるインクペンの斜視図である。 図５の線６−６に沿った、図５に示したインクペンの断面図である。

Claims (9)

1. 第１のくさび形キャビティと、
   前記第１のキャビティと分離され、略鉛直方向で前記第１のくさび形キャビティの下に配置される第２のくさび形キャビティと、
   前記第１のキャビティの深い部分からの出口と、
   前記第２のキャビティの深い部分への入口とを備え、
   前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティが重なって構成される略矩形であり、
   前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとの間には隔壁が配置され、
   前記第１のキャビティの上面を覆う第１フィルタエレメントと、前記第２のくさび形キャビティの下面を覆う第２のフィルタエレメントを支持し、
   流体は、前記第１のフィルタエレメントを通って前記第１のキャビティに入り前記出口を通って前記第１のキャビティから出て、この一方で、前記第１のフィルタエレメントを通らない流体は、前記入口を通って前記第２のキャビティに入り前記第２のフィルタエレメントを通って前記第２のキャビティから出ることを特徴とするフィルタエレメント支持体。
2. 略鉛直方向で重なる複数のくさび形のキャビティを画定する略矩形のフィルタエレメント支持体であって、
   前記フィルタエレメント支持体の上面に配置され前記複数のキャビティの一方を覆う第１のフィルタエレメントを支持するように構成された第１の面と、
   前記上面と反対側の前記フィルタエレメント支持体の下面に配置され前記複数のキャビティの他方を覆う第２のフィルタエレメントを支持するように構成された第２の面と、
   前記第１の面の近傍の第１のキャビティの第１の部分と、前記第２の面の近傍の第２のキャビティの第２の部分との間に配置された流体の流れの隔壁と、
   前記第１の部分の深い部分からの出口と、
   前記第２の部分の深い部分への入口とを備え、
   前記流体は、前記第１のフィルタエレメントを通って前記第１の部分に入り前記出口を通って前記フィルタエレメント支持体から出て、この一方で、前記第１のフィルタエレメントを通らない流体は、前記入口を通って前記第２の部分に入り前記第２のフィルタエレメントを通って前記フィルタエレメント支持体から出ることを特徴とするフィルタエレメント支持体。
3. 前記隔壁が、前記第１の面から前記第２の面に向かって下に傾斜することを特徴とする請求項２に記載のフィルタエレメント支持体。
4. 第１のフィルタエレメントの下流に配置されたくさび形の第１のフィルタチャンバを覆う前記第１のフィルタエレメントと、
   第２のフィルタエレメントの上流に配置され、略鉛直方向で前記第１のフィルタチャンバの下に配置されるくさび形の第２のフィルタチャンバを覆う前記第２のフィルタエレメントと、
   前記第１のフィルタチャンバの深い部分からの出口と、
   前記第２のフィルタチャンバの深い部分への入口とを備え、
   前記第１のフィルタチャンバ及び前記第２のフィルタチャンバが重なって構成される略矩形であり、
   前記第１のフィルタチャンバと前記第２のフィルタチャンバとの間には隔壁が配置され、流体は、前記第１のフィルタエレメントを通って前記第１のフィルタチャンバに入り前記出口を通って前記第１のフィルタチャンバから出て、この一方で、前記第１のフィルタエレメントを通らない流体は、前記入口を通って前記第２のフィルタチャンバに入り前記第２のフィルタエレメントを通って前記第２のフィルタチャンバから出ることを特徴とするフィルタ。
5. 前記第２のフィルタチャンバが、前記第１のフィルタチャンバと分離され重なっていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。
6. 第１のくさび形キャビティと、前記第１のキャビティと分離され略鉛直方向で前記第１のキャビティの下に配置される第２のくさび形キャビティと、前記第１のキャビティの深い部分からの出口と、前記第２のキャビティの深い部分への入口とを有し、前記第１のキャビティ及び前記第２のキャビティが重なって構成される略矩形の支持体と、
   前記支持体によって支持され、前記第１のくさび形キャビティを覆い前記支持体の上面に配置される第１フィルタエレメントと、
   前記支持体によって支持され、前記第２のくさび形キャビティを覆い前記支持体の下面に配置される第２のフィルタエレメントとを備え、
   前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとの間には隔壁が配置され、
   流体は、前記第１のフィルタエレメントを通って前記第１のキャビティに入り前記出口を通って前記支持体から出て、この一方で、前記第１のフィルタエレメントを通らない流体は、前記入口を通って前記第２のキャビティに入り前記第２のフィルタエレメントを通って前記支持体から出ることを特徴とするフィルタ。
7. 略鉛直方向で重なる複数のくさび形のキャビティを画定する略矩形の支持体であって、前記支持体の上面の前記複数のキャビティの一方の第１の面と、前記支持体の下面の前記複数のキャビティの他方の第２の面とを有する支持体と、
   前記第１の面の第１の部分の上で支持され、前記複数のキャビティの前記一方を覆う第１のフィルタエレメントと、
   前記第２の面の第１の部分の上で支持され、前記複数のキャビティの前記他方を覆う第２のフィルタエレメントと、
   前記第１のフィルタエレメントの近傍の前記複数のキャビティの前記一方の第１の部分と、前記第２のフィルタエレメントの近傍の前記複数のキャビティの前記他方の第２の部分との間の流体の流れの隔壁と、
   前記第１の部分の深い部分からの出口と、
   前記第２の部分の深い部分への入口とを備え、
   前記流体は、前記第１のフィルタエレメントを通って前記第１の部分に入り前記出口を通って前記複数のキャビティの前記一方から出て、この一方で、前記第１のフィルタエレメントを通らない流体は、前記入口を通って前記第２の部分に入り前記第２のフィルタエレメントを通って前記複数のキャビティの前記他方から出ることを特徴とするフィルタ。
8. 前記隔壁が傾斜隔壁で構成され、
   前記出口が、前記第２の面の第２の部分を通り前記複数のキャビティの前記一方の前記第１の部分に開口し、
   前記入口が前記第１の面の第２の部分を通り前記複数のキャビティの前記他方の前記第２の部分に開口し、
   前記出口が、前記隔壁の下端近くの前記第２のフィルタエレメントの近傍にあり、前記第入口が、前記隔壁の上端近くの前記第１フィルタエレメントの近傍にあることを特徴とする請求項７に記載のフィルタ。
9. インク供給部と、
   インクフィルタを通して前記インク供給部に動作可能に接続された印刷ヘッドとを備え、
   前記インクフィルタが、第１のフィルタエレメントの下流に配置されたくさび形の第１のフィルタチャンバを覆う前記第１のフィルタエレメントと、第２のフィルタエレメントの上流に配置され、略鉛直方向で前記第１のフィルタチャンバの下に配置されるくさび形の第２のフィルタチャンバを覆う前記第２のフィルタエレメントと、
   前記第１のフィルタチャンバの深い部分からの出口と、
   前記第２のフィルタチャンバの深い部分への入口とを有し、
   前記第１のフィルタチャンバ及び前記第２のフィルタチャンバが重なって、略矩形の前記インクフィルタが構成されており、
   前記第１のフィルタチャンバと前記第２のフィルタチャンバとの間には隔壁が配置され、インクは、前記第１のフィルタエレメントを通って前記第１のフィルタチャンバに入り前記出口を通って前記インクフィルタから出て、この一方で、前記第１のフィルタエレメントを通らない前記インクは、前記入口を通って前記第２のフィルタチャンバに入り前記第２のフィルタエレメントを通って前記インクフィルタから出ることを特徴とするインク印刷システム。

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