(57)【要約】【課題】インクを１対のプリントヘッドに輸送するためのインク供給パイプラインアセンブリを提供する。【解決手段】インク供給パイプラインアセンブリは、各導管が第１端部および第２端部を有する第１の複数の導管と、各導管が第１端部および第２端部を有する第２の複数の導管と、第１側部および第２側部を有するヒーターであり、前記第１の複数の導管は前記ヒーターの前記第１側部に結合され、前記第２の複数の導管は前記ヒーターの前記第２側部に結合され、前記ヒーターは前記第１の複数の導管と前記第２の複数の導管の前記第１端部と前記第２端部との間に運ばれるインクのために熱を発生するヒーターと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各導管が第１端部および第２端部を有する第１の複数の導管と、
各導管が第１端部および第２端部を有する第２の複数の導管と、
第１側部および第２側部を有するヒーターであり、前記第１の複数の導管は前記ヒーターの前記第１側部に結合され、前記第２の複数の導管は前記ヒーターの前記第２側部に結合され、前記ヒーターは前記第１の複数の導管と前記第２の複数の導管の前記第１端部と前記第２端部との間に運ばれるインクのために熱を発生するヒーターと、
を含む、インクを１対のプリントヘッドに輸送するためのインク供給パイプラインアセンブリ。
【請求項２】
前記第１の複数の導管が前記各導管の前記第１端部と前記各導管の前記第２端部で共に結合される、請求項１に記載のインク供給パイプラインアセンブリ。
【請求項３】
前記第２の複数の導管が前記各導管の前記第１端部と前記各導管の前記第２端部で共に結合される、請求項２に記載のインク供給パイプラインアセンブリ。
【請求項４】
各貯蔵器が複数の他のインク貯蔵器におけるインクと異なる色を有するインクを収容する複数のインク貯蔵器と、
各導管が注入口を有し、前記各注入口が前記貯蔵器の一つだけに結合され、前記貯蔵器の各々が前記各導管の注入口の一つに結合された第１の複数の導管と、
各導管が注入口を有し、前記各注入口が前記貯蔵器の一つだけに結合され、前記貯蔵器の各々が前記導管の注入口の一つに結合された第２の複数の導管と、
第１側部および第２側部を有するヒーターであり、前記第１の複数の導管が前記ヒーターの前記第１側部に結合され、前記第２の複数の導管が前記ヒーターの前記第２側部に結合され、前記ヒーターが前記第１の複数の導管と前記第２の複数の導管の前記第１端部と前記第２端部との間に運ばれるインクのために熱を発生するヒーターと、
一対のプリントヘッドであり、前記プリントヘッドの一つが前記第１の複数の導管の各導管に結合され前記複数の貯蔵器に収容された全ての色のインクを受容し、前記プリントヘッドのもう一つが前記第２の複数の導管の各導管に結合され前記複数の貯蔵器に収容された全ての色のインクを受容する一対のプリントヘッドと、
を含む、インクを一対のプリントヘッドに輸送するためのインク送達システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的に供給源から受容器へ流体をポンプ輸送する機械に関し、さらに詳細には熱処理された流体を供給源から導管を経由して印刷ヘッドに動かす機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体輸送システムは周知であり、多くの用途に用いられる。例えば、溶融チョコレート、キャンディー、またはワックスなどの加熱された流体を製造工程中に一つの位置から他の位置へ輸送することができる。ミルクまたはビールなど他の流体は設備の導管を経由して冷却し輸送することができる。石鹸、潤滑剤、または食品原料などの粘度の高い材料は、機械または設備を通して動かす前に熱処理が必要であり得る。
【０００３】
機械中の熱処理された流体を輸送する特定の用途は相変化プリンタにおける固体インクスティックから溶融されたインクの輸送である。従来、固体インクまたは相変化インクプリンタは、ペレットまたはシアン、イエロー、マゼンタ、およびブラックインクに着色され、供給チャンネル中にチャンネルの開口部を経由して挿入されるインクスティックのような固形インクを用いる。各開口部は一つの特定形態のスティックだけを受容するように構成することができる。このような供給チャンネル開口部の構造は、特別な特徴を有するインクスティックが誤ったチャンネルに挿入される危険性を低減する助けになる。
【０００４】
インクスティックがその対応する供給チャンネルに供給された後、それらは重力または機械的なアクチュエータによってプリンタのヒーターアセンブリへ送られる。ヒーターアセンブリは電気エネルギーを熱に変換するヒーターと溶融プレートを含む。溶融プレートは典型的にプレートまたは側部開放じょうごの形状をしたアルミニウムまたは他の軽量材料から形成される。ヒーターは溶融プレートに接近し、溶融プレートに接触するインクスティックの溶融温度まで溶融プレートを加熱する。溶融プレートは固体インクチャンネルに対して傾斜させることができ、これにより、溶融プレート上に突き当たった固体インクが相変化する時に、対応する色の貯蔵器中滴入するように導かれる。貯蔵器に貯蔵されたインクは後続の使用を待つ間連続して加熱される。
【０００５】
着色された液体インクの各貯蔵器は、少なくとも１個のマニホルド通路を経由してプリントヘッドに結合することができる。ここに用いられる液体インクは、加熱され溶融状態に変化する固体インク、または室温以上の温度に加熱される利点を有する液体インクを指す。プリントヘッドが受容媒体または画像ドラムに噴射することを要求すると、液体インクが貯蔵器から引き出される。典型的に圧電装置であるプリントヘッド素子は、液体インクを受容し、制御器が駆動電圧で前記素子を選択的に起動する時に、画像形成表面にインクを噴出する。特に、液体インクはマニホルドを経由して貯蔵器から流れ、プリントヘッドにおける圧電素子によって微小オリフィスから噴出される。
【０００６】
複数のプリントヘッドを有するプリンタは既知である。これらのプリンタのプリントヘッドは、プリントヘッドが印刷動作中にページの全幅を横断する必要がないように配置することができる。また、プリントヘッドは複数列を単一動作で印刷できるように配置することができる。しかし、各プリントヘッドは、プリントヘッドに割り当てられた画像部分を印刷するために各色のインクを受容する必要がある。本課題を達成する一つの方法は、各プリントヘッドが各色用の分離した供給チャンネルと貯蔵器を有する必要がある。しかし、本方法に適応する典型的に大きな構造はプリンタ中に大きな空間を占拠する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一つの手法はインク色を収容する各貯蔵器をプリンタ中の全てのプリントヘッドに結合することである。４種の色を用いて印刷する典型的なプリンタにおいて、４個の貯蔵器には、４色の溶融インクの一つを収集する各貯蔵器が設けられる。したがって、各プリントヘッドに全ての印刷色を供給するには、４ｎ（ｎはプリントヘッドの数）個の接続が必要である。複数のプリントヘッドを有するプリンタの接続数は問題を生じる。一つの問題は様々なプリントヘッドへの接続の長さである。より遠隔のプリントヘッドから貯蔵器への距離は、環境空気の温度が溶融インクからインクが固化する熱を除去するのに十分の長さを有する可能性がある。この問題に対処するため、各接続は独立に加熱されることができる。しかし、極めて多くの接続を独立に加熱することは、逆にプリンタのエネルギー効率に悪影響を与える。したがって、複数のプリントヘッドと複数のインク貯蔵器間の複数の接続において、溶融インクの温度を保つよりコスト効率の良い構造は有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
インク供給パイプラインは異なる色の加熱されたインクを一体構造の複数プリントヘッドへ提供する。インク供給パイプラインは、各導管が第１端部および第２端部を有する第１の複数の導管と、各導管が第１端部および第２端部を有する第２の複数の導管と、第１側部および第２側部を有するヒーターとを含み、第１の複数の導管はヒーターの第１側部に結合され、第２の複数の導管はヒーターの第２側部に結合され、これにより、ヒーターは第１の複数の導管と第２の複数の導管の第１端部と第２端部との間にインクを運ぶための熱を発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
相変化プリンタ用のインク送達システムは、上述のインク供給パイプラインを組み込んで溶融インクを複数のプリントヘッドに提供することができる。インク送達システムは、各貯蔵器が他の複数のインク貯蔵器におけるインクと異なる色を有するインクを収容する複数のインク貯蔵器と、各導管が注入口を有し、各注入口が一つの貯蔵器だけに結合され、貯蔵器の全てがそれぞれ導管に結合された第１の複数の導管と、各導管が注入口を有し、各注入口が一つの貯蔵器だけに結合され、貯蔵器の全てがそれぞれ導管に結合された第２の複数の導管と、第１の複数の導管がヒーターの第１側部に結合され、第２の複数の導管がヒーターの第２側部に結合され、これによりヒーターが第１の複数の導管と第２の複数の導管の第１端部と第２端部の間にインクを運ぶための熱を発生する、第１側部および第２側部を有するヒーターと、一つのプリントヘッドが第１の複数の導管の各導管に結合され複数の貯蔵器に収容された全ての色のインクを受容し、もう一つのプリントヘッドが第２の複数の導管の各導管に結合され複数の貯蔵器に収容された全ての色のインクを受容する、一対のプリントヘッドと、を含む。
【００１０】
流体輸送装置および流体輸送装置を組み込んだインク画像形成装置の前述の態様および他の特徴を、添付図面を参照しながら以下に説明する。
【００１１】
相変化インクプリンタ内に組み込まれることができる液体インク送達システム用の接続のブロック図が図１に示される。
【００１２】
システム１０は、それぞれステージ領域１６Ａ1〜4、１６Ｂ1〜4、１６Ｃ1〜4および１６Ｄ1〜4を経由してプリントヘッド１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃおよび１８Ｄに結合される貯蔵器１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃおよび１４Ｄを含む。各貯蔵器は単一色の溶融インクを収集する。図１に示されるように、貯蔵器１４Ａはシアン色のインクを収容し、貯蔵器１４Ｂはマゼンタ色のインクを収容し、貯蔵器１４Ｃはイエロー色のインクを収容し、貯蔵器１４Ｄはブラック色のインクを収容する。図１は、各貯蔵器がプリントヘッドの各々に結合され各貯蔵器に貯蔵された着色されたインクを送達することを示す。したがって、各プリントヘッドはブラック、シアン、マゼンタおよびイエローの４色の各々を受容するが、他の種類のカラープリンタでは他の色を用いることができる。溶融インクは高圧ステージ領域に保持され、プリントヘッドが追加のインクを必要とするまでそこに滞留する。貯蔵器とプリントヘッドの空間関係は概略図において接近するように示され、平行グループの走行長さは示されない。
【００１３】
図１は貯蔵器とプリントヘッド間の複数の重なり合う導管の接続点を強調している。独立の導管を用いて貯蔵器をプリントヘッドの各々に結合することができるが、このような配置は経路制御と保持にとって非効率的である。貯蔵器とヘッド間の実際の距離ははるかに長い。また、例えば、ブラックインク貯蔵器１４Ｄとプリントヘッド１８Ａ間の導管線のような最も長い導管線は、ある環境条件下でインクがその目標プリントヘッドに到達する前に固化するほど十分長い可能性がある。導管は、プリンタの動作および妥当なサービスアクセスのための相対運動を可能にするように、可撓に構成され互いに付着されなければならない。これらおよび他の問題に対処するために、図２に示される供給パイプラインアセンブリ２０のようなインク供給パイプラインアセンブリが開発された。供給パイプラインアセンブリは、各複数の導管中のインクを周辺温度と異なる温度に保つヒーターと連結し共に組み立てられた複数の導管グループを指す。用語「導管」は液体または気体の輸送のための通路を有する本体を指す。以下にさらに詳細に記載される実例の供給パイプラインアセンブリ２０は、隣接するプリントヘッドの間およびプリントヘッドと貯蔵器の間の相対的な動きを可能にする可撓性を有する。
【００１４】
図２のインク供給パイプライン２０は、第一グループまたは組の導管２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃおよび２４Ｄ、および第二組の導管２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃおよび２８Ｄを含む。第一組の導管と第二組の導管との間に挟まれるのはヒーター３０である。各組の導管は、導管の各端部が共に一組に結合された独立の導管から構成することができ、これにより、導管は一般にインク供給パイプラインの長さに沿って互いに平行である。他の実施形態において、図２に示すように、導管は単一構造として押し出されることができる。導管は、以下でより詳細に説明するように、ヒーターへの導管の接合を容易にするための比較的平坦な表面を提供する半円形であることが好ましい。この構造は管への熱輸送を促進する。さらに、ヒーターの両側に導管を配置することはヒーターの使用を効率的にする。また、この構成はヒーターの周りに熱量を与え、熱の拡散を高め、熱点の形成可能性および外部絶縁ジャケット背後の過剰に高い表面温度を低下させる。
【００１５】
各組の導管における各導管は注入口端部で色インク貯蔵器に結合され、出口端部でプリントヘッドに結合される。これは色導管線をそれらの接続点までグループ化されるように保つことを可能にし、熱効率の維持を助ける。ここに用いられる結合は、構成要素の間の直接または間接的な接続を指す。一組の導管の出口端部の全ては同じプリントヘッドに結合される。図２に示すように、導管２４Ａと２８Ａはイエローインク貯蔵器に結合され、導管２４Ｂと２８Ｂはシアンインク貯蔵器に結合され、導管２４Ｃと２８Ｃはマゼンタインク貯蔵器に結合され、導管２４Ｄと２８Ｄはブラックインク貯蔵器に結合される。無論、他の可能な組み合わせも可能である。
【００１６】
ヒーター３０は電気抵抗を含み、この電気抵抗はヒーターを通る電流に応じて熱を発生するような抵抗ヒーターテープまたはワイヤの形であってもよい。ヒーター素子は、導管中の溶融インクを適切な温度に維持するために、発生した熱を十分導管に到達させる熱特性を有する電気絶縁材で両側を被覆することができる。一つの実施形態において、ヒーター３０は以下でさらに詳細に説明する様式で作られたカプトンヒーターである。異なる温度環境用に、または供給パイプラインアセンブリの他の実施形態の構造のコストと幾何形状の問題を対処するために、シリコーンヒーターなどの代替のヒーター材料および構造を使用することができる。
【００１７】
一つの実施形態において、ヒーター３０は複数のゾーンを有し、各ゾーンは特定のワット密度を発生する。ヒーターは非導電性基板またはフィルム上に蛇行抵抗加熱トレースを構成することによって形成することができる。蛇行抵抗加熱トレースは既知の供給源から入手可能なＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）で形成することができる。加熱トレースによって発生されるワット密度は特定のゾーンにおけるトレースの幾何形状と線数、ならびにＩＮＣＯＮＥＬトレースの厚さおよび幅の関数である。加熱トレースが所望のワット密度に適切に構成された後、それぞれ延び出るワイヤを有する一対の電気パッドが加熱トレースに結合される。ワイヤはコネクタに終端し、これにより電流源がワイヤに結合され加熱トレースを通る回路が完成される。電流は加熱トレースに熱を発生させる。次いで、加熱トレースが配置される基板はカプトンなどの電気絶縁材料で被覆されることができる。電気絶縁材料はＰＦＡなどの接着剤または機械的留め具によって基板に接合される。
【００１８】
ヒーター３０の高い局部熱による自己破壊を防ぐために、ヒーターを熱伝導ストリップに結合しヒーターの長さに沿って熱的均一性を高めることができる。熱伝導体は、電気絶縁された加熱トレース上に配置されたアルミニウム、銅、または他の熱伝導性材料の層またはストリップにすることができる。熱伝導体は高い熱伝導性路を提供し、これにより熱エネルギーは全体に急速でより均一に広がる。急速な熱エネルギーの輸送は、トレースの温度を損傷に導く限度以下に保ち、アセンブリのトレースおよび他の構成要素上の過剰応力を回避する。より小さな熱応力は、ヒーターの層剥離を引き起こす可能性のあるトレースの熱座屈をより減少させる。一つの実施形態において、ヒーターは、ヒーターの上表面からその下表面へ、カプトン感圧接着剤（ＰＳＡ）、アルミニウム箔、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、カプトン、ＦＥＰ、ＩＮＣＯＮＥＬ、ＦＥＰ、カプトン、アルミニウム箔およびカプトンＰＳＡの各層の積層として形成することができる。従って、本実施形態の材料積み重ねはＩＮＣＯＮＥＬトレースに対して対称的であるが、他の構成および材料を用いることができる。
【００１９】
構成された後のヒーター３０は比較的平坦な上部側と下部側を有する。一組の導管はヒーター３０の上部側に加えられる。この導管組は両面感圧接着剤（ＰＳＡ）を用いてヒーターに接着接合することができる。同様に、もう一組の導管はヒーター３０の下部側に接合される。この構造は、二組の導管が一つのヒーターを共有し、導管中のインクを液体状態に維持することを可能にする。一つの実施形態において、ヒーターは、均一な勾配の熱を発生し、導管中のインクを約１００℃〜約１４０℃の温度範囲内に維持するように構成される。また、ヒーター３０は他の温度範囲の熱を発生するように構成することもできる。ヒーターは、電力停止状態からプリンタを起動するときに生じ得る供給パイプライン内で固化したインクを溶融することも可能である。
【００２０】
図３はそれに結合された２個のプリントヘッドコネクタ４０、４４を有するインク供給パイプライン２０を示す。一つの実施形態において、プリントヘッドコネクタは硬質プラスチック筐体４８、５０である。各筐体内には、一組の導管の各導管にそれぞれノズル一個で対応するように、複数のインクノズルが存在する。プリントヘッドコネクタ４０のインクノズル４６は供給パイプライン２０の第一組の導管に結合され、プリントヘッドコネクタ４４のインクノズルは供給パイプライン２０の第二組の導管に結合される。インクノズルはアルミニウムから製造され、各端部で一体化されたバーブを備えて構成されることができる。確実な封止圧嵌を提供するバーブは導管中に押し込まれて導管からノズルへの流れを可能にする。一つの実施形態において、シリコーン配管はバーブの上に延びて結合の封止を助ける。プリントヘッドコネクタ４０のインクノズルはプリンタ中のプリントヘッドの一つに結合することができ、プリントヘッドコネクタ４４のインクノズルはプリンタ中のプリントヘッドのもう一つに結合することができる。このようにして、複数の導管グループを有する単一のインク供給パイプラインは色インク貯蔵器の全ての色を２つのプリントヘッドに提供する。図３に示されるインク供給パイプラインは、その終端部にヒーター３０に電流源を結合するための電気的接続５２を含む。
【００２１】
図４はインク供給パイプライン２０を色インク貯蔵器の各々に結合するための貯蔵器コネクタ６０の分解図を示す。一つの実施形態において、貯蔵器コネクタ６０は硬質プラスチック筐体６４と、コネクタをプリンタ内の構造に結合するための一対の留め具６８、７０と、供給パイプライン２０の各導管組のための一組のインクノズル７４と、ガスケット７８とを含む。図４に示されるコネクタ６０はコネクタの構造を見やすくするために一組のインクノズルだけを含む。各組のインクノズル７４は一組の導管中の各導管のためのインクノズルを含む。貯蔵器コネクタ６０のインクノズル組における各インクノズルの一端部は供給パイプライン２０中の一組の導管中の一つの導管に結合される。貯蔵器コネクタ６０のインクノズル組における各インクノズルの他端部は色インク貯蔵器の一つに結合される。上述の一体化されたバーブはインクノズルの適切な結合を可能にする。このようにして、インク供給パイプライン２０の各組の導管の注入口は色インク貯蔵器中の全ての色に結合される。また、図３に示される貯蔵器コネクタ６０は全てのインクノズルを取り囲むガスケットを含む。ガスケットはインクノズルとインク貯蔵器からの出口との間の封止接続を確実にする。
【００２２】
作動中に、インク供給パイプラインはその一端に供給パイプラインの注入口端部に嵌合した貯蔵器コネクタを有する。貯蔵器コネクタの各インクノズルはインク貯蔵器に結合され、コネクタはプリンタ内の構造に固定される。プリントヘッドコネクタはプリントヘッドの注入口近くで供給パイプラインの周りに装着される。二組の導管を有する供給パイプラインについては、他のプリントヘッドコネクタが第２プリントヘッドの注入口近くで供給パイプラインの周りに装着される。次いで、プリントヘッドコネクタはそれぞれのプリントヘッドに結合される。次いで、供給パイプラインの終端部で電流源が電気コネクタに結合される。第２インク供給パイプラインは他の２つのプリントヘッドおよび他のプリントヘッド対にインクを供給するための色インク貯蔵器に結合することができる。
【００２３】
その後、インク貯蔵器からポンプ輸送されたインクは供給パイプライン中の導管組に入る。プリンタ中の制御器は電流源を供給パイプライン中のヒーターに結合し、ヒーターはインクをその液体状態に保つための熱を発生する。一組の導管からのインクはそれらに結合されたプリントヘッドに送達し、他の組の導管からのインクはそれらに結合されたプリントヘッドに送達される。したがって、インクは複数のプリントヘッドに液体状態で信頼性高く送達される。
【００２４】
当業者であれば、上述のインク供給パイプラインの特定の実施に多くの変更を行うことができることを理解するでしょう。したがって、以下の特許請求の範囲は上で示し説明した特定の実施形態に制限されない。最初に示した特許請求の範囲および補正される可能性のある特許請求の範囲は、現在予知されない、または認識されないもの、および、例えば出願人／特許権者および他者から生じるものを含む変形、代替、修正、改善、およびここに開示された実施形態と教示の等価および実質上等価なものを包含する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】相変化インクプリンタ用インク送達システムの接続のブロック図である。
【図２】図１に示されるインク送達システムの接続を実施するために用いられるインク供給パイプラインの拡大斜視図である。
【図３】２つのプリントヘッド接続を有する図２に示されるインク供給パイプラインの部分分解図である。
【図４】図２のインク供給パイプラインをインク貯蔵器に結合するための貯蔵器接続の部分分解図である。
【符号の説明】
【００２６】
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ  貯蔵器
１６Ａ1〜4、１６Ｂ1〜4、１６Ｃ1〜4、１６Ｄ1〜4  ステージ領域
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ  プリントヘッド
２０  インク供給パイプラインアセンブリ
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ  第一組の導管
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ  第二組の導管
３０  ヒーター
４０、４４  プリントヘッドコネクタ
４６  インクノズル
４８、５０  筐体
５２  電気的接続
６０  貯蔵器コネクタ
６４  筐体
６８、７０  留め具
７４  インクノズル
７８  ガスケット
【図１】
2008155647.tif 000003
【図２】
2008155647.tif 000004
【図３】
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【図４】
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