KR101544227B1

KR101544227B1 - 상변화 잉크 프린트헤드 리저버에 이용하기 위한 히터, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리 및 이러한 히터와 리저버 어셈블리를 포함하는 프린터

Info

Publication number: KR101544227B1
Application number: KR1020100003726A
Authority: KR
Inventors: 나서 앨라비자데; 크리스토퍼 제이 라하티; 채드 제이 슬레네스
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2015-08-12
Also published as: US8092000B2; EP2208619A1; CN101856908A; JP5280382B2; MX2010000538A; CN101856908B; JP2010162895A; US8550611B2; BRPI1000119A2; US20100182386A1; US20120113196A1; EP2208619B1; KR20100084982A

Abstract

상변화 잉크 프린트헤드 리저버에서 사용하기 위한 히터가 제공되고, 상기 히터는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 갖는 제 1 절연층, 및 제 1 절연층에 있는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부와 정렬하는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 갖는 제 2 절연층을 포함한다. 상기 히터는 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이에 사형 패턴으로 배열된 저항 가열 트레이스를 포함한다. 저항 가열 트레이스는 전류를 수용하여 전류를 열로 변환시키도록 구성된다. 저항 가열 트레이스는 대응하는 잉크 공급 경로 개구부 주위에 연속적인 둘레를 형성하는, 제 1 절연층 및 제 2 절연층에서의 각각의 잉크 공급 경로 개구부를 위한 트레이스 링을 포함한다.

Description

상변화 잉크 프린트헤드 리저버에 이용하기 위한 히터, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리 및 이러한 히터와 리저버 어셈블리를 포함하는 프린터 {A HEATER FOR USE IN A PHASE CHANGE INK PRINTHEAD RESERVOIR AND A RESERVOIR ASSEMBLY FOR USE IN A PHASE CHANGE INK IMAGING DEVICE AND A PRINTER INCLUDING SUCH A HEATER AND A RESERVOIR ASSEMBLY}

본 발명은 일반적으로 상변화 잉크 젯 이미징 장치, 및, 특히 이러한 이미징 장치에 이용되는 프린트헤드를 가열하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

고체 잉크 또는 상변화 잉크 프린터는 종래에는 펠릿 또는 잉크 스틱으로서, 고체 형태의 잉크를 수용하였다. 고체 잉크 펠릿 또는 잉크 스틱은 통상적으로 프린터용 잉크 로더의 삽입 개구부를 통해 삽입되고, 잉크 스틱은 공급 기구 및/또는 중력에 의해 고체 잉크 용융 어셈블리를 향해 공급 채널을 따라 가압되거나 미끄러진다. 용융 어셈블리는 고체 잉크를 액체로 용융시키고, 이 액체는 용융 잉크 컨테이너로 운반된다. 용융 잉크 컨테이너는 다량의 용융 잉크를 유지하고 필요에 따라 프린터의 적어도 하나의 프린트헤드에 가장 가까이 위치된 하나 이상의 프린트헤드 리저버로 용융 잉크를 전달하도록 구성된다.

프린트헤드 리저버는 서로 접착되거나 부착되어 있는 복수 개의 플레이트 또는 판넬로 형성되고 용융 잉크 컨테이너로부터 프린트헤드의 잉크 젯을 향하여 잉크를 보내는 잉크 공급 경로를 형성하도록 정렬된 개구부를 포함할 수도 있다. 프린트헤드 리저버의 판넬 중 하나는, 통상적으로 리저버에서 상변화 잉크를 액체 또는 용융된 형태로 유지하기 위해서 리저버를 가열하기 위한 프린트헤드 리저버용 히터의 역할을 하도록 구성된다.

잉크 공급 경로로부터 잉크가 새는 것을 방지하기 위해서, 히터와 인접한 리저버 플레이트 사이에 부착 본드 또는 시일이 상기 플레이트의 잉크 공급 경로 개구부 주위에 연속적으로 있어야만 한다. 히터의 잉크 공급 경로 개구부 주위의 상승되거나 오목한 영역 등의 비평면 표면 지형은 잉크 공급 경로 개구부 주위의 히터와 인접한 리저버 플레이트 사이의 부착 또는 접착을 나쁘게 하고, 즉, 잉크 공급 경로를 따라 이동하는 잉크가 플레이트 사이에 스며들도록 한다. 잉크가 공급 경로로부터 새어나와 히터와 인접한 리저버 플레이트 사이로 들어가는 것은, 프린트헤드의 수명에 역효과를 줄 수도 있다.

본 발명은, 전술한 단점을 해소하는 것을 목적으로 한다.

상변화 잉크 이미징 장치에서 사용하기 위한 리저버 어셈블리가 제공되고, 리저버 어셈블리는 잉크원으로부터 액체 잉크를 수용하도록 구성된 잉크 입력 포트를 포함하는 후방 플레이트, 및 잉크원으로부터 수용된 잉크를 유지하고 잉크를 프린트헤드로 전달하도록 구성된 잉크 탱크를 포함하는 전방 플레이트를 포함한다. 제 1 열 분배 플레이트는 후방 플레이트에 부착되고, 제 2 열 분배 플레이트는 전방 플레이트에 부착된다. 히터는 제 1 열 분배 플레이트와 제 2 열 분배 플레이트 사이에 부착된다. 히터, 제 1 열 분배 플레이트, 및 제 2 열 분배 플레이트는 각각, 잉크 입력 포트로부터 잉크 탱크로 잉크를 안내하도록 구성된 잉크 공급 경로를 형성하기 위해서 다른 잉크 공급 경로 개구부와 정렬하는 잉크 공급 경로 개구부를 포함한다. 히터는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 갖는 제 1 절연층, 및 제 1 절연층에 있는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부와 정렬하는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 갖는 제 2 절연층을 포함한다. 히터는 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이에 위치된 저항 가열 요소를 포함한다. 저항 가열 요소는 전류를 수용하고 이 전류를 열로 변환시키도록 구성된다. 저항 가열 요소는 대응하는 잉크 공급 경로 개구부 주위에 연속적인 둘레를 형성하는, 제 1 절연층 및 제 2 절연층에서의 각각의 잉크 공급 경로 개구부를 둘러싸는 재료를 포함한다.

본 발명에 따른 장치에 따라, 잉크 공급 경로로부터 잉크가 새는 것을 방지하여서 프린트헤드의 수명을 유지할 수 있게 된다.

도 1 은 온-보드 잉크 리저버를 포함하는 잉크 젯 인쇄 장치의 실시형태의 개략 블록 다이아그램이다.
도 2 는 온-보드 잉크 리저버를 포함하는 잉크 젯 인쇄 장치의 다른 실시형태의 개략 블록 다이아그램이다.
도 3 은 도 1 및 도 2 의 잉크 젯 인쇄 장치의 잉크 운반 부품의 실시형태의 개략 블록 다이아그램이다.
도 4 는 도 1 ~ 도 3 의 온-보드 리저버의 일 실시형태를 형성하는 플레이트의 분해 사시도이다.
도 5 는 도 4 의 온-보드 잉크 리저버의 측단면도이다.
도 6 은 도 4 의 온-보드 리저버의 히터 및 열 분배 플레이트를 도시하는 측면도이다.
도 7 은 도 6 의 히터의 물질 스택 업이다.
도 8 은 히터에 있는 잉크 공급 경로 개구부 주위의 트레이스 링을 도시하는 도 7 의 저항 가열 트레이스 층의 사형 저항 가열 트레이스 패턴의 도면이다.
도 9 는 히터에 있는 잉크 공급 경로 개구부 주위의 트레이스 브레이크를 도시하는 도 7 의 저항 가열 트레이스 층의 사형 저항 가열 트레이스 패턴의 종래 기술의 도면이다.

본 발명의 전술한 양태 및 다른 특징들은 첨부하는 도면과 관련하여 이하의 기술에서 설명된다.

본 실시형태의 일반적인 이해를 위해서, 도면 부호가 이용된다. 도면에서, 요소 등을 표시하기 위해서 전체에 걸쳐 도면 부호가 이용된다.

여기에서 사용된 바와 같이, "이미징 장치" 라는 용어는 일반적으로 인쇄 매체에 이미지를 적용하기 위한 장치를 지칭한다. "인쇄 매체" 는 종이, 플라스틱의 물리적인 시트 (physical sheet), 또는 이미지를 위한 다른 적절한 물리적 매체 또는 기재일 수 있다. 이미징 장치는, 피니셔 (finisher), 종이 공급기 등의 다양한 다른 부품을 포함할 수도 있고, 복사기, 인쇄기, 또는 다기능 기계로서 포함될 수도 있다. "인쇄 작업 (print job)" 또는 "문서" 는 보통, 특정 사용자로부터의, 한 세트의 관련 시트이고, 일반적으로 한 세트의 인쇄 작업 원본 시트 또는 전자 문서 페이지 이미지로부터 복사된 하나 이상의 수집된 복사본 세트이거나 그렇지 않으면 관련된 다른 시트이다. 이미지는 일반적으로 마킹 엔진 (marking engine) 에 의해 인쇄 매체상에 표현될 전자식 유형의 정보를 포함할 수도 있고 텍스트, 그래픽, 그림 등을 포함할 수도 있다.

도 1 및 도 3 은 잉크 젯 인쇄 장치의 실시형태의 개략적인 블록 다이아그램이고, 잉크 젯 인쇄 장치는 제어기 (10) 및 프린트헤드 (20) 를 포함하고, 프린트헤드 (20) 는 인쇄 출력 매체 (15) 상에 잉크 방울 (33) 을 발사하기 위한 잉크 방울을 발사하는 복수 개의 잉크 방울 생성기를 포함할 수 있다. 인쇄 출력 매체 운송 기구 (40) 는 프린트헤드 (20) 에 대해 프린트 출력 매체를 이동시킬 수 있다. 프린트헤드 (20) 는 프린트헤드 (20) 에 부착된 복수 개의 온-보드 잉크 리저버 (61, 62, 63, 64) 로부터 잉크를 수용한다. 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 는 각각의 잉크 공급 채널 (71, 72, 73, 74) 을 통해 복수 개의 리모트 잉크 컨테이너 (51, 52, 53, 54) 로부터 잉크를 수용한다.

도 1 ~ 도 3 에 도시되지는 않았지만, 잉크 젯 인쇄 장치는 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 에 잉크를 공급하기 위한 잉크 운반 시스템을 포함한다. 일 실시형태에서, 잉크 젯 인쇄 장치는 상변화 잉크 이미징 장치이다. 따라서, 잉크 운반 시스템은 적어도 고체 형태의 상변화 잉크의 적어도 한 가지 색상원을 갖는 상변화 잉크 운반 시스템을 포함한다. 상변화 잉크 운반 시스템은 또한 상변화 잉크의 고체 형태를 액체 형태로 용융하거나 상변화시키고 용융된 상변화 잉크를 적절한 리모트 잉크 컨테이너로 운반하기 위한 용융 및 제어 장치 (도시되지 않음) 도 포함한다.

리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 는 유지하고 있는 용융된 상변화 잉크를 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 로 전달하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 는, 예컨대 복수 개의 밸브 (81, 82, 83, 84) 를 통해 압축 공기원 (67) 에 의해 제공된 압축된 공기에 의해서 선택적으로 가압될 수도 있다. 리모트 컨테이너 (51 ~ 54) 로부터 온-보드 리저버 (61 ~ 64) 로의 잉크의 유동은 예를 들어 압력 또는 중력에 의한 것일 수 있다. 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 로의 잉크의 유동을 제어하기 위해서 출력 밸브 (91, 92, 93, 94) 가 제공될 수도 있다. "리모트 잉크 컨테이너" 또는 등가의 용어는, 자주 설명되는 바와 같이, 따로 떨어져 있는 거리를 뜻하지만, 상기 용어는 기능적인 관계에도 적용하도록 의도되어서 클로즈 포지셔닝 (close positioning), 단일 유닛으로의 통합 (integration) 또는 조립에 동일하게 적용한다.

온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 는, 예컨대 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 를 선택적으로 가압하고 밸브 (85) 를 통해 공기 채널 (75) 을 가압함으로써 선택적으로 가압될 수도 있다. 대안적으로, 잉크 공급 채널 (71 ~ 74) 은, 예를 들어 출력 밸브 (91 ~ 94) 를 폐쇄함으로써 폐쇄될 수 있고, 공기 채널 (75) 이 가압될 수 있다. 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 는 예를 들어 프린트헤드 (20) 상에 클리닝 또는 퍼징 (purging) 작업을 수행하도록 가압될 수 있다. 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 및 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 는 용융된 고체 잉크를 담도록 구성될 수 있고 가열될 수 있다. 잉크 공급 채널 (71 ~ 74) 및 공기 채널 (75) 도 가열될 수 있다.

예를 들어 공기 채널 (75) 이 대기에 통기되도록 밸브 (85) 를 제어함으로써, 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 는 정상 인쇄 작업 동안에 대기에 통기된다. 또한 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 로부터의 잉크의 비가압식 이동 (non-pressurizing transfer) 동안에 (즉, 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 의 가압 없이 잉크가 이동될 때) 온-보드 잉크 리저버 (61 ~ 64) 는 대기에 통기될 수 있다.

도 2 는 도 1 의 실시형태와 유사한 잉크 젯 인쇄 장치의 실시형태의 개략적인 블록 다이아그램이고, 프린트헤드 (20) 에 의해 발사된 방울을 수용하기 위한 이동 드럼 (30) 을 포함한다. 인쇄 출력 매체 운송 기구 (40) 는 출력 인쇄 매체를 이동 드럼 (30) 에 롤링가능하게 결합하여서 이동 드럼상에 인쇄된 이미지가 인쇄 출력 매체 (15) 로 이동되도록 한다.

도 3 에 개략적으로 묘사된 바와 같이, 잉크 공급 채널 (71 ~ 74) 및 공기 채널 (75) 의 일부는 다중-도관 케이블 (70) 에서 도관 (71A, 72A, 73A, 74A, 75A) 으로서 실행될 수 있다.

도 4 및 도 5 는 온-보드 리저버 (61, 62, 63, 64) 를 실행하기 위한 리저버 어셈블리 (60) 의 실시형태를 묘사한다. 리저버 어셈블리 (60) 는 잉크 탱크와 잉크 공급 경로를 포함하는 하우징을 형성하도록 조립된 복수 개의 플레이트 또는 판넬로 형성된다. 일 실시형태에서, 리저버 어셈블리는 후방 판넬 또는 플레이트 (104) 및 전방 판넬 또는 플레이트 (108) 를 포함한다. 후방 플레이트 (104) 와 전방 플레이트 (108) 사이에는 필터 어셈블리 (120) 가 위치되고, 그 다음에 제 1 열 분배 플레이트 (114) 와 제 2 열 분배 플레이트 (118) 사이에 히터 (110) 이 개재된다. 후방 플레이트 (104) 은 일반적으로 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 로부터 잉크를 수용하는 리저버 어셈블리 (60) 의 후방부를 포함하고, 전방 플레이트 (108) 은 프린트헤드에 잉크를 공급하는 리저버 (61 ~ 64) 를 포함한다.

후방 플레이트 (104), 제 1 히터 플레이트 (114), 제 2 히터 플레이트 (118), 필터 어셈블리 (120), 및 전방 플레이트 (108) 는 각각 스테인레스강 또는 알루미늄 등의 열전도성 재료로 형성될 수도 있고, 예를 들어, 감압성 접착제 또는 다른 적절한 부착제 또는 결합제 등에 의해서 임의의 적절한 방식으로 서로 결합되거나 시일링될 수도 있다. 히터 (110) 는, PTC (양의 온도 계수) 또는 NTC (음의 온도 계수) 재료로 될 수도 있고 그를 따라 흐르는 전류에 대응하여 열을 발생시키는 내열 필름, 테이프, 트레이스 또는 와이어의 형태일 수도 있는 가열 요소를 포함한다. 가열 요소는, 열적 특성 및/또는 발생된 열을 거기에 있는 상변화 잉크를 적절한 온도로 유지하거나 가열하도록 할 수 있는 적절한 양으로 리저버 어셈블리의 플레이트에 전달시킬 수 있는 매우 얇은 단면을 갖는 폴리이미드 등의 전기적 절연 재료로 각 측이 도포될 수도 있다. 일 실시형태에서, 히터는 일정한 구배로 열을 발생시켜서 리저버 어셈블리의 잉크를 약 100 ℃ ~ 약 140 ℃ 의 온도 범위 내에서 유지하도록 구성된다. 히터 (110) 는 다른 온도 범위에서 열을 발생시키도록 구성될 수도 있다. 히터 (110) 는, 전력 강하된 상태 (powered down state) 로부터 인쇄기가 켜질 때 발생할 수도 있는, 리저버 어셈블리의 통로 및 챔버 내에서 고화된 상변화 잉크를 리저버 어셈블리가 용융시킬 수 있도록 충분한 열을 발생시킬 수 있다.

일반적으로, 잉크는 후방 플레이트 (104) 로부터 전방 플레이트 (108) 로 이동한다. 후방 플레이트는 각각 공급 채널 (71, 72, 73, 74) 에 연결되는 입력 포트 (171, 172, 173, 174) 를 포함하고 이를 통해, 연결된 리모트 잉크 컨테이너 (51 ~ 54) 로부터 잉크를 수용한다 (도 1 ~ 도 3 참조). 입력 포트를 통해 수용된 잉크는 인접하여 위치된 후방 플레이트와 제 1 히터 플레이트에 의해 형성된 필터 챔버로 이동된다. 도 5 에 묘사된 바와 같이, 후방 플레이트 (104) 및/또는 제 1 히터 플레이트 (114) 는 필터 챔버 (124) 를 규정하는 리세스, 캐비티, 및/또는 벽을 포함할 수도 있다. 각각의 필터 챔버 (124) 는 입력 포트 (171 ~ 174) 중 하나 (174; 도 5 참조) 를 통해 잉크를 수용하도록 구성된다. 후방 플레이트 (104) 와 제 1 히터 플레이트 (114) 사이에는 수직 필터 어셈블리 (120) 가 개재되어 상기 후방 플레이트와 제 1 히터 플레이트에 대해 실질적으로 평행하게 위치된다. 필터 어셈블리는 일반적으로 입자가 잉크로 들어가서 제팅 프로세스 (jetting process) 에 문제를 야기하는 것을 방지해준다. 입자는 제트를 막아서, 제트를 고장내거나 비축을 유발할 수도 있다. 수직 필터는 프린트헤드 리저버를 보다 컴팩트하게 해주지만, 필터는 수직과는 대조적인 다른 각도에 위치될 수 있다. 또한, 필터는 매우 미세해서, 필터에 걸친 압력 강하를 감소시키기 위해서 필터의 표면적이 최대화된다. 수평인 각도에서의 필터는 더 큰 표면적을 제공한다. 필터 어셈블리의 필터는 임의의 적절한 방식으로 후방 플레이트 및 제 1 열분배 플레이트 중 하나에 접착되거나 부착될 수도 있다. 대안적으로, 필터 어셈블리의 필터는, 슬롯 또는 홈 등의, 후방 플레이트 및/또는 제 1 열분배 플레이트의 성형부 또는 이와 다른 형성부에 의해서 특정 위치에 유지될 수도 있다.

도 4 및 도 5 의 실시형태에서, 제 1 히터 플레이트 (114) 는 리저버 어셈블리 안으로 통합되는 각각의 필터 챔버 (124) 에서 상부 위치에 위치되는 개구부 (271, 272, 273, 274) 를 포함하는 위어 플레이트 (weir plate) 를 포함한다. 제 1 히터 플레이트의 개구부 (271 ~ 274) 는 잉크 공급 경로를 향한 입구를 포함한다. 히터 (110) 및 제 2 히터 플레이트 (118) 는 잉크 공급 경로의 나머지를 형성하기 위한 제 1 히터 플레이트/위어 플레이트의 개구부와 정렬하는 대응하는 개구부를 포함한다. 예를 들어, 도 4 에 묘사된 바와 같이, 제 2 히터 플레이트 (118) 는 잉크 경로 개구부 (471 ~ 474) 를 포함하고, 히터는 잉크 경로 개구부 (371 ~ 374) 를 포함한다.

히터 및 제 1 히터 플레이트와 제 2 히터 플레이트의 개구부에 의해 형성된 잉크 공급 경로는 필터 챔버 (124) 에 수용된 잉크를 전방 플레이트 (108; 이하 탱크 플레이트라 부름) 로 통합된 연결된 리저버, 또는 탱크 (61 ~ 64) 로 안내한다. 도 4 에 묘사된 바와 같이, 전방 플레이트는 제 2 히터 플레이트 (118) 쪽으로 연장하고 리저버 (61 ~ 64) 를 규정하기 위해 제 2 히터 플레이트 (118) 와 함께 작동하는 복수 개의 탱크 벽 (128) 을 포함한다. 리저버 (61 ~ 64) 는, 프린트헤드가 작동하고 잉크가 분사될 수도 있는 제트 스택으로 잉크를 보내는 리저버 (61 ~ 64) 의 출구 개구부를 통해 잉크를 뽑아낼 때까지 잉크를 유지한다. 각각의 리저버는 리저버가 압력을 자가조절할 수 있도록 해주는 통기구 (134) 를 포함한다. 그 다음에 제트는 압력 강하를 겪지 않고 채널 (130) 을 통해 잉크를 뽑아낼 수 있다. 또한, 리저버 통기구는 공기 채널 (75) 에 작동가능하게 결합되어서 (도 1 ~ 도 3 참조) 양의 압력이 리저버 (61 ~ 64) 안으로 도입되어서 프린트헤드에서 클리닝 또는 퍼징 작업을 실행할 수도 있다.

도 6 은, 제 1 열분배 플레이트 (114) 와 제 2 열분배 플레이트 (118) 및 각각의 플레이트에 정렬된 잉크 공급 개구부에 의해 형성된 결과로 초래된 잉크 경로 (138) 에 접착되어 있는 히터 (110) 를 도시한다. 히터 (110) 는 제 1 측면 (140) 및 제 2 측면 (144) 을 갖는다. 제 1 열분배 플레이트 (114) 와 제 2 열분배 플레이트 (118) 는 각각, 히터의 제 1 측면 (140) 과 제 2 측면 (144) 에 각각 접착 또는 부착하기 위한 접착면 (148, 150) 을 포함한다. 제 1 열분배 플레이트와 제 2 열분배 플레이트의 접착면은, 임의의 적절한 접착제 또는 결합제가 사용될 수 있더라도, 양면 감압성 접착제 (154; PSA) 를 이용하여 히터의 제 1 측면과 제 2 측면에 각각 부착 또는 접착될 수도 있다. 이 구성은, 리저버 내의 잉크를 원하는 온도에서 유지하기 위해서 실질적으로 전체 리저버 어셈블리에서 열을 발생시키는데 단일 히터가 사용되도록 할 수 있다. 히터 요소 자체는, 저항 히터 요소로부터 전기적으로 절연될 수도 있는 열전도 재료의 층을 포함하는 여러 층으로 이루어질 수도 있다.

일 실시형태에서, 히터는 절연층 또는 필름 사이에 개재된 가열 요소층으로 형성된다. 도 8 에 묘사된 바와 같이, 가열 요소층은 인코넬 (Inconel) 등의 열전도성 재료로 형성된 사형 패턴의 저항 가열 트레이스 (158) 에 의해 형성될 수도 있다. 저항 가열 트레이스로서 사용하기 위한 다른 적절한 재료로는 구리, 알루미늄, 은, 다양한 합금 등이 있다. 여기에서 사형 패턴은 인접한 틈에 의해 분리된 다층 경로의 전도성 재료를 갖는 임의의 트레이스 레이아웃으로도 규정된다. 저항 가열 트레이스에 의해 발생된 와트-밀도는 저항 가열 트레이스의 두께와 폭뿐만 아니라 특정 구역에서의 트레이스의 기하학적 구조와 개수의 함수이다. 일 실시형태에서, 임의의 적절한 와트 밀도가 이용될 수도 있지만, 저항 가열 트레이스의 와트 밀도는 대략 50 와트/in² 이다. 저항 가열 트레이스가 대략적으로 원하는 와트 밀도로 구성된 후에, 각각이 연장하는 와이어를 갖는 한 쌍의 전기 패드가 저항 가열 트레이스에 결합된다. 와이어는 커넥터에서 끝나서 저항 가열 트레이스를 통해 회로 경로를 완성하기 위해서 전류원이 와이어에 결합될 수도 있다. 전류는 저항 가열 트레이스가 열을 발생시키도록 야기한다. 절연층 또는 필름은 폴리이미드 등의, 적절한 열전도성을 가지며 비전기전도성 재료에 의해 형성될 수도 있다. 저항 가열 트레이스층은 접착제 또는 결합제 또는 결합 재료 등에 의해 임의의 적절한 방식으로 절연 층에 접착되거나 부착될 수도 있다.

히터 (110) 를 높은 국부 열로부터의 자기-파괴로부터 지키기 위해서, 히터는 히터 길이를 따라 열적 균일성을 향상시키기 위해서 열전도성 스트립에 결합될 수도 있다. 열전도체는, 접착된 가열 요소층 및 절연층에 의해 형성된 구조물의 적어도 일측에 부착되는 알루미늄, 구리, 또는 다른 열전도성 재료로 된 포일층 또는 스트립일 수도 있다. 열전도체는 열전도성이 높은 경로를 제공하여서 열에너지가 질량 전체로 신속하고 보다 균일하게 퍼지게 된다. 열에너지의 신속한 이동은 손상을 주는 것을 제한하면서 트레이스 온도가 트레이스 및 어셈블리의 다른 부품 상에서 과도한 응력을 방지하게끔 해준다. 열응력이 작으면, 트레이스의 열적 버클링 (buckling) 이 작아져서, 히터의 층이 분리되도록 할 수도 있다. 대안적으로, PTC 필름 히터가 적용될 수도 있는데, 근본적으로 커버리지 면적에 걸쳐 균일하게 가열할 수도 있고 추가적으로, 단부 효과 및 유체 유동 영역 등의, 비균일성에 대한 국소적인 영향을 보상할 수도 있다.

도 7 을 참조하면, 히터 어셈블리의 특정 실시형태의 재료 스택업이 층의 두께에 따라서 분해된 단면으로 도시된다. 히터는, 히터의 일 측면으로부터 다른 측면까지 이하의 층으로 구성되는 층 스택-업으로서 형성될 수도 있다: 알루미늄 포일 (160), 폴리이미드 (164), 폴리이미드 (168), 인코넬 (170), 폴리이미드 (174), 그리고 폴리이미드 (178). 도 7 에 묘사된 바와 같이, 제 1 폴리이미드 절연층 (168) 은 얇은 폴리이미드 부착층 (164) 에 의해 포일에 부착된다. 그 다음 저항 가열 트레이스층 (170) 은 제 1 절연층 (168) 상에 적층되거나 놓인다. 그 다음에 제 2 절연층 (178) 은 다른 얇은 폴리이미드 부착층 (174) 을 이용하여 저항 가열 트레이스층 (170) 에 부착된다. 이렇게 구성되면, 히터는, 예를 들어, 도 6 에 묘사된 바와 같이, PSA 접착제를 이용하여 열분배 플레이트에 부착될 수도 있다. 도 7 에 묘사된 히터의 재료 스택이 대표적인 일 실시형태이다. 다른 히터 재료, 층 구성 등이 다른 온도 환경에서 이용될 수도 있고, 또는 히터의 다른 실시형태의 구성에 대한 비용 및 기하학적 주제를 다루는데 이용될 수도 있다.

잉크가 잉크 공급 경로 외부로 새는 것을 방지하기 위해서, 플레이트의 잉크 공급 경로 개구부 주위를 따라 히터와 열분배 플레이트의 접착면 사이에 부착 본드 또는 시일이 연속적으로 있어야만 한다. 제 1 열분배 플레이트와 제 2 열분배 플레이트는 스테인레스강 또는 알루미늄 등의 강성 재료로 만들어질 수도 있기 때문에, 적어도 접착면상의 잉크 공급 경로 개구부를 둘러싸는 영역에서, 열분배 플레이트의 접착면이 균일하거나 평평한 지형으로 형성되거나 제조될 수도 있다. 따라서, 잉크 공급 경로 개구부 주위의 히터의 접착면의 평탄도 (flatness) 또는 평면성 (planarity) 이 히터와 열분배 플레이트 사이의 접착 효율에 대단히 중요하다. 잉크 공급 경로 주위의 영역에서 상승 또는 오목한 영역 등의 비평면 표면 지형으로 인해 잉크 공급 경로 개구부 주위의 히터와 열분배 플레이트 사이의 부착 또는 접착이 나빠질 수도 있고, 즉, 잉크 공급 경로를 따라 이동하는 잉크가 플레이트 사이로 스며들 수도 있다. 공급 경로에서 잉크가 새어나와 시간이 지남에 따라 히터와 열분배 플레이트 사이로 들어가면 플레이트 사이의 접착 결합을 약하게 하여서 퍼지 및 제팅 등에 있어서 성능 열화 또는 고장을 유발할 수 있다.

트레이스 스타일의 히터 요소의 예에 있어서, 히터의 저항 가열 트레이스층에서, 트레이스 브레이크, 즉 저항 가열 트레이스의 사형 패턴의 트레이스 사이의 불연속 또는 틈에 의해 히터의 잉크 공급 경로 개구부 주위의 접착 영역의 비평면 표면 지형이 유발될 수도 있다. 히터는 히터의 부품층의 두께에 대응하는 전체 두께를 갖는다. 따라서, 히터의 전체 두께는 트레이스가 위치되는 영역과 트레이스 브레이크가 위치되는 영역 사이에서 달라질 수도 있다. 도 7 의 실시형태에서, 히터는 대략 0.25 ㎜ 의 전체 두께를 가지고, 저항 가열 트레이스층은 대략 0.025 ㎜ 의 두께를 갖는다. 그 결과, 히터 트레이스가 위치되는 곳의 히터 두께는 0.25 ㎜ 이고, 트레이스 브레이크가 위치되는 곳의 히터 두께는 0.175 ㎜ 이다.

미리 공지된 히터의 저항 가열 트레이스 패턴의 설계에 있어서, 저항 가열 트레이스 패턴은 통상적으로 도 9 에 묘사된 바와 같이 각각의 잉크 공급 경로 개구부 주위의 영역에서 트레이스 브레이크 (180) 를 포함한다. 종래 설계에서와 같이, 잉크 공급 경로 개구부 (371 ~ 374) 주위의 트레이스 브레이크 (180) 는 잉크 공급 경로 개구부 (371 ~ 374) 주위에서 대응하는 히터 두께 변화를 유발할 수도 있고, 즉, 접착에 대해 비평면 표면 지형을 유발할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 히터의 잉크 공급 경로 개구부 주위의 비평면 표면 지형으로 인해 잉크 공급 경로 개구부 주위의 히터와 열분배 플레이트 사이의 부착 또는 접착이 나빠질 수도 있다.

히터의 사형 저항 가열 트레이스층의 트레이스 브레이크로부터 야기될 수도 있는 히터의 잉크 공급 경로 개구부 주위의 비평면 표면 지형에 의해 제기된 문제를 다루기 위해서, 저항 가열 트레이스 패턴은 히터의 각각의 잉크 공급 경로 개구부 주위에서 트레이스 링을 포함하도록 변경되었다. 도 8 을 참조하면, 잉크 공급 경로 개구부 (371 ~ 374) 주위의 트레이스 링 (184) 을 도시하는 저항 가열 트레이스 패턴의 실시형태가 도시된다. 트레이스 링 (184) 은 각각의 잉크 공급 경로 개구부 주위에서 연속적인 둘레를 형성한다. 트레이스 링은 저항 가열 트레이스층의 사형 저항 가열 트레이스와 일체화되고 저항 가열 트레이스의 나머지 부분과 동일하게 형성될 수도 있다. 트레이스 링은 히터 트레이스의 나머지 부분과 두께가 동일하지만, 상이한 폭을 가질 수도 있고 히터 회로의 일부일 수도 있고 비기능성일 수도 있다.

잉크 공급 경로 개구부를 둘러싸는 트레이스 링 (184) 은 잉크 공급 개구부 주위의 저항 가열 트레이스층의 일정하거나 균일한 두께가 히터의 접착면의 평면성을 촉진하도록 해주고, 즉, 잉크 공급 개구부 주위에서 히터와 열분배 플레이트 사이의 부착을 촉진한다. 따라서, 히터와 열분배 플레이트 사이의 잉크가 새는 경로가 제거될 수도 있다. 와이어 및 연속적이고, 대부분 연속적이거나 불연속적인 필름을 포함하는 다른 히터 요소 구성 또는 재료가, 요구되는 새지 않는 어셈블리를 용이하게 하기 위해 포트 개구부를 둘러싸는 균일한 두께에 대한 동일한 조치로 구성될 것이다.

당업자들은 전술된 특정 구현에 대해 다수의 변경이 이루어질 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 이에 따라, 이하의 청구범위는 앞서 도시되고 설명된 특정 실시형태로 한정되지 않는다. 원래의 그리고 보정될 수도 있는 청구범위는, 현재로서 예상 밖이거나 인정받지 못하고 예컨대 출원인/특허권자 등에 의해 발생될 수도 있는 것들을 포함하며, 여기에 기재된 실시형태 및 교시의 변형, 대안, 변경, 개선, 등가물, 및 실질적인 등가물을 포함한다.

20: 프린트헤드
60: 리저버 어셈블리
104: 후방 플레이트
108: 전방 플레이트
110: 히터
114: 제 1 열분베 플레이트
118: 제 2 열분배 플레이트
158: 저항 가열 트레이스
168: 제 1 절연층
178: 제 2 절연층
171, 172, 173, 174: 잉크 입력 포트
184: 트레이스 링
371, 372, 373, 374; 잉크 공급 경로 개구부

Claims

상변화 잉크 프린트헤드 리저버에 이용하기 위한 히터로서,
상기 히터는,
적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 포함하는 제 1 절연층으로서, 상기 제 1 절연층은 적어도 상기 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부 주위에 일정한 두께를 갖는, 상기 제 1 절연층,
상기 제 1 절연층에서의 상기 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부와 정렬된 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 포함하는 제 2 절연층으로서, 상기 제 2 절연층은 적어도 상기 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부 주위에 일정한 두께를 갖고, 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층은 폴리이미드를 포함하는 재료로 형성되는, 상기 제 2 절연층,
상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층 사이에 개재된 저항 가열 요소로서, 상기 저항 가열 요소는 전류를 받아 열을 발생시키도록 구성되고, 상기 저항 가열 요소는 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층에서의 각각의 잉크 공급 경로 개구부를 둘러싸고 각각의 잉크 공급 경로 개구부와 정렬하는 일정한 재료 두께를 포함하고, 상기 가열 요소는 일정한 폭의 트레이스들, 일정하지 않은 폭의 트레이스들, 와이어들, 불연속적인 필름 및 연속적인 필름 중 하나 이상을 포함하고, 상기 저항 가열 요소는 인코넬 (inconel), 알루미늄 합금, PTC 화합물 및 NTC 화합물 중 하나의 재료로 형성되는, 상기 저항 가열 요소, 및
상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 하나에 부착되는, 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금 및 구리 합금 중 하나의 재료로 이루어지는 포일층으로서, 상기 포일층은 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층에서의 상기 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부와 정렬하는 적어도 하나의 잉크 공급 경로 개구부를 포함하고, 상기 제 1 절연층, 상기 저항 가열 요소, 상기 제 2 절연층, 및 상기 포일층은 상변화 잉크 리저버 어셈블리의 제 1 열분배 플레이트와 제 2 열분배 플레이트 사이에서 결합하기 위해 존재하는, 상기 포일층을 포함하는, 상변화 잉크 프린트헤드 리저버에 이용하기 위한 히터.
제 1 항에서,
상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층은 네개의 잉크 공급 경로 개구부들을 각각 포함하는, 상변화 잉크 프린트헤드 리저버에 이용하기 위한 히터.
상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리로서,
상기 리저버 어셈블리는,
잉크원으로부터 액체 잉크를 수용하도록 구성된 잉크 입력 포트를 포함하는 후방 플레이트,
상기 잉크원으로부터 수용된 잉크를 유지하고 프린트헤드로 상기 잉크를 전달하도록 구성된 잉크 탱크를 포함하는 전방 플레이트,
상기 후방 플레이트에 부착된 제 1 열분배 플레이트,
상기 전방 플레이트에 부착된 제 2 열분배 플레이트, 및
상기 제 1 열분배 플레이트와 상기 제 2 열분배 플레이트 사이에 부착된 히터를 포함하고,
상기 히터, 상기 제 1 열분배 플레이트, 및 상기 제 2 열분배 플레이트는 상기 잉크 입력 포트로부터 상기 잉크 탱크로 잉크를 안내하도록 구성된 잉크 공급 경로를 형성하기 위해 다른 잉크 공급 경로 개구부들과 정렬하는 잉크 공급 경로 개구부를 각각 포함하고,
상기 히터는,
적어도 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위에 일정한 두께를 갖는 제 1 절연층,
적어도 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위에 일정한 두께를 갖는 제 2 절연층,
상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층 사이에 사형 패턴으로 배열된 저항 가열 트레이스로서, 상기 저항 가열 트레이스는 전류를 받아 상기 전류를 열로 변환하도록 구성되고, 상기 저항 가열 트레이스는 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위의 상기 히터가 일정한 두께를 가질 수 있도록 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위에 연속적인 둘레를 형성하는 트레이스 링을 포함하는, 상기 저항 가열 트레이스를 포함하는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층은 폴리이미드를 포함하는 재료로 형성되는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 4 항에 있어서,
상기 저항 가열 트레이스는 인코넬로 형성되는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 5 항에 있어서,
상기 히터는 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 하나에 부착되는 알루미늄 포일층을 추가로 포함하는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 6 항에 있어서,
상기 후방 플레이트는 복수개의 잉크 입력 포트들을 포함하고,
상기 전방 플레이트는 각각의 잉크 입력 포트를 위한 잉크 탱크를 포함하고,
상기 히터, 상기 제 1 열분배 플레이트, 및 상기 제 2 열분배 플레이트는 상기 각각의 잉크 입력 포트로부터 대응하는 잉크 탱크로 잉크를 안내하도록 구성된 잉크 공급 경로를 형성하기 위해 대응하는 잉크 공급 경로 개구부들과 정렬하는 상기 각각의 잉크 입력 포트를 위한 잉크 공급 경로 개구부를 각각 포함하는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 7 항에 있어서,
상기 저항 가열 트레이스는 용융된 형태로 상기 잉크 공급 경로들 및 상기 잉크 탱크들에 포함된 고체 잉크를 유지하기에 충분한 열을 발생시키도록 구성되는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 8 항에 있어서,
상기 저항 가열 트레이스는 100 ℃ 내지 140 ℃ 사이에서 상기 잉크 공급 경로들 및 상기 잉크 탱크들에 포함된 고체 잉크를 유지하기에 충분한 열을 발생시키도록 구성되는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
제 3 항에 있어서,
상기 후방 플레이트 및 상기 제 1 열분배 플레이트는 상기 후방 플레이트와 상기 제 1 열분배 플레이트 사이에서 필터 챔버를 둘러싸고,
상기 필터 챔버는 상기 잉크 입력 포트를 통해 잉크를 수용하고 상기 제 1 열분배 플레이트 내에서의 상기 잉크 공급 경로 개구부로 상기 잉크를 지향시키도록 구성되고,
상기 필터 챔버는 상기 제 1 열분배 플레이트에서 상기 잉크 공급 경로 개구부와 상기 잉크 입력 포트 사이에 위치되는 적어도 하나의 필터를 포함하는, 상변화 잉크 이미징 장치에 이용하기 위한 리저버 어셈블리.
프린터로서,
다량의 용융된 상변화 잉크를 유지하도록 구성된 용융된 잉크 컨테이너,
이미징 부재 상에 용융된 상변화 잉크를 이젝팅하도록 구성된 프린트헤드, 및
리저버 어셈블리를 포함하고,
상기 리저버 어셈블리는,
상기 용융된 잉크 컨테이너로부터 액체 잉크를 수용하도록 구성된 잉크 입력 포트를 포함하는 후방 플레이트,
상기 용융된 잉크 컨테이너로부터 수용된 잉크를 유지하고 상기 프린트헤드로 상기 잉크를 전달하도록 구성된 잉크 탱크를 포함하는 전방 플레이트,
상기 후방 플레이트에 부착된 제 1 열분배 플레이트,
상기 전방 플레이트에 부착된 제 2 열분배 플레이트, 및
상기 제 1 열분배 플레이트와 상기 제 2 열분배 플레이트 사이에 부착된 히터를 포함하고,
상기 히터, 상기 제 1 열분배 플레이트, 및 상기 제 2 열분배 플레이트는 상기 잉크 입력 포트로부터 상기 잉크 탱크로 잉크를 안내하도록 구성된 잉크 공급 경로를 형성하기 위해 다른 잉크 공급 경로 개구부들과 정렬하는 잉크 공급 경로 개구부를 각각 포함하고,
상기 히터는,
적어도 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위에 일정한 두께를 갖는 제 1 절연층;
적어도 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위에 일정한 두께를 갖는 제 2 절연층,
상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층 사이에 사형 패턴으로 배열된 저항 가열 트레이스로서, 상기 저항 가열 트레이스는 전류를 받아 상기 전류를 열로 변환하도록 구성되고, 상기 저항 가열 트레이스는 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위의 상기 히터가 일정한 두께를 가질 수 있도록 상기 잉크 공급 경로 개구부 주위에 연속적인 둘레를 형성하는 트레이스 링을 포함하는, 상기 저항 가열 트레이스를 포함하는, 프린터.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층은 폴리이미드를 포함하는 재료로 형성되는, 프린터.
제 12 항에 있어서,
상기 저항 가열 트레이스는 인코넬로 형성되는, 프린터.
제 13 항에 있어서,
상기 히터는 상기 제 1 절연층 및 상기 제 2 절연층 중 하나에 부착된 알루미늄 포일층을 추가로 포함하는, 프린터.
제 14 항에 있어서,
상기 후방 플레이트는 복수개의 잉크 입력 포트들을 포함하고,
상기 전방 플레이트는 각각의 잉크 입력 포트를 위한 잉크 탱크를 포함하고,
상기 히터, 상기 제 1 열분배 플레이트, 및 상기 제 2 열분배 플레이트는 상기 각각의 잉크 입력 포트로부터 대응하는 잉크 탱크로 잉크를 안내하도록 구성된 잉크 공급 경로를 형성하기 위해 대응하는 잉크 공급 경로 개구부들과 정렬하는 상기 각각의 잉크 입력 포트를 위한 잉크 공급 경로 개구부를 각각 포함하는, 프린터.
제 15 항에 있어서,
상기 저항 가열 트레이스는 용융된 형태로 상기 잉크 공급 경로들 및 상기 잉크 탱크들에 포함된 고체 잉크를 유지하기에 충분한 열을 발생시키도록 구성되는, 프린터.