(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントヘッドリザーバであって、
インクキャビティの一部を形成するキャビティ壁と、
前記インクキャビティ内に鉛直に配置され、当該インクキャビティを上流側キャビティと下流側キャビティとに分割するフィルタと、
を有し、
前記上流側キャビティはインクキャビティ入口を通じてインク源に連通し、下流側キャビティはインクキャビティ出口を通じてインクジェットノズルに連通し、
前記フィルタの上流側キャビティを形成している側のキャビティ壁の一部が、上流側キャビティと独立し、かつ前記フィルタを介して下流側キャビティに連通する下流側キャビティ延長部を形成し、
前記上流側キャビティを形成するキャビティ壁は、上流側キャビティに連通する第１通気孔を含み、
前記下流側キャビティ延長部を形成するキャビティ壁は、下流側キャビティ延長部に連通する第２通気孔を含む、
プリントヘッドリザーバ。
【請求項２】
インクジェットプリンタのためのプリントヘッドリザーバであって、
各々インクキャビティの一部を形成するキャビティ壁を有し、キャビティ壁の形成された面同士を当接させて間にインクキャビティを形成する第１および第２プレートと、
第１および第２プレートの間に、これらのプレートに挟まれて鉛直に配置され、インクキャビティを第１プレート側の上流側キャビティと第２プレート側の下流側キャビティに分割するフィルタと、
を有し、
前記上流側キャビティはインクキャビティ入口を通じてインク源に連通し、下流側キャビティはインクキャビティ出口を通じてインクジェットノズルに連通し、
さらに、第１プレートのキャビティ壁の一部は、上流側キャビティと独立し、前記フィルタを介して下流側キャビティに連通する下流側キャビティ延長部を形成し、
前記第１プレートには、上流側キャビティに連通する第１通気孔と、下流側キャビティ延長部に連通する第２通気孔とが設けられている、
プリントヘッドリザーバ。
【請求項３】
請求項２に記載のプリントヘッドリザーバにおいて、
第１プレートは、当該第１プレートから突出し、前記上流側キャビティと下流側キャビティ延長部を隔てる壁を含み、この壁が第１通気孔に向かって傾斜していることで、エアポケットが第１通気孔に向かって移動するよう促される、
プリントヘッドリザーバ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリントヘッドリザーバにおいて、
第１および第２通気孔が再循環用流路に連通していることによって、前記通気孔から吐出されたインクが、前記インクキャビティ内に再循環可能になっている、
プリントヘッドリザーバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリントヘッドリザーバにおいて、第１および第２通気孔は、直径対長さの比率が約１：６である、プリントヘッドリザーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ、特にプリントヘッドのインクキャビティの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、プリントヘッドの面板に設けられた孔を通じて、インクを基体へ射出することによって、基体表面上に画像を形成する。プリントヘッドの面板は、プリントヘッドのリザーバ（貯液部）に連通しており、リザーバはインク源に通じている。固体インクプリンタでは、固体インクを溶融し、溶けたインクをプリントヘッドリザーバに送る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プリントヘッド面板の孔はかなり小さく、インク中の小さな不純物によって簡単に塞がれてしまう。したがって、インクを孔に供給する前に、インクをプリントヘッドリザーバ内に送りつつ濾過する。既知のプリントヘッドリザーバでは、水平フィルタがリザーバ内に設けられている。水平フィルタを用いることで、プリントヘッドリザーバは幅が太い形状になっていた。したがって、よりコンパクトなプリントヘッドリザーバを提供することが望ましい。
【０００４】
固体インクプリンタの電源をオフにすると、プリントヘッドリザーバ内に残存するインクが凝固することが考えられる。その後、プリントヘッドリザーバ内でインクが溶けると、以前はインク中で溶解状態であった空気が、溶液から分離してプリントヘッドリザーバ内に気泡またはエアポケットを形成する場合がある。大きなエアポケットは、インクがプリントヘッド面板内の孔へ移動する際における、インクの濾過を妨げることがある。またエアポケットまたは気泡は、孔へ通じる他のチャネル部分にも形成されることがある。これらのエアポケットおよび／または気泡は、プリントヘッドリザーバからパージ、すなわちエア抜きされる。閉じこめられた空気をインクの流路から逃がすことが可能な通気孔を、プリントヘッドリザーバ内に設けることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
プリンタのためのプリントヘッドリザーバであって、インクキャビティ（空洞部）の一部を形成するキャビティ壁を有する。キャビティ壁は、インクキャビティに連通する通気孔を含む。インクキャビティは、インクキャビティ入口を通じてインク源に連通し、インクキャビティ出口を通じてインクジェットノズルに連通する。
【０００６】
プリンタのためのプリントヘッドリザーバであって、インク流路を通じてインク源に連通するキャビティを形成している本体を有する。本体は、キャビティおよびインク流路に連通している通気孔を含む。通気孔は、キャビティ内に設けられたフィルタの上流側および下流側のキャビティのそれぞれに、これらのキャビティに連通するように設けられる。また、これらの通気孔はフィルタの上流側に設けられる。下流側キャビティに連通する通気孔は、フィルタの上流側に、上流側キャビティとは独立して設けられた下流側キャビティ延長部に対して連通し、この延長部を介して下流側キャビティと連通する。その通気孔を通過するインクは、インク流路内へ再循環される。
【０００７】
インクジェットプリンタに使用するプリントヘッドリザーバであって、本体と、インクバケツと、フィルタとを有する。本体は、インクキャビティを形成する。インクキャビティは、キャビティ入口と、キャビティ出口と、キャビティ入口の上方に位置して空気をインクキャビティから逃がす通気孔とを有する。インクバケツは、本体に取り付けられている。インクバケツは、キャビティ入口を通じてキャビティに連通している。フィルタは、キャビティ内に設けられ、キャビティをフィルタ上流側キャビティとフィルタ下流側キャビティとに分割している。通気孔は、上流側および下流側キャビティのそれぞれに、これらのキャビティに連通するように設けられる。また、これらの通気孔はフィルタの上流側に設けられる。下流側キャビティに連通する通気孔は、フィルタの上流側に、上流側キャビティとは独立して設けられた下流側キャビティ延長部に対して連通し、この延長部を介して下流側キャビティと連通する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１を参照すると、インクジェットプリンタＡ（図１２）のためのプリントヘッドリザーバ１０は一般的に、液状インクをノズルスタックＢ（図１３）に供給し、ノズルスタックＢはインクをドラムＣ（図１３）上に吐出する。紙であってもよい印刷媒体は、ドラムの周囲を移動して、ドラム上に付着したインクの転写を受ける。リザーバ１０は、プリントヘッドＤ（図１３）の一部分であって、第１のプレートすなわち前部プレート１２と、第２のプレートすなわち中間プレート１４と、第３のプレートすなわち後部プレート１６とを含む。プリントヘッドリザーバ１０は、各プレートの底部が実質的に水平であって、リザーバが一対のジャーナル１８（図１には１つのみが示されている）を軸として回転可能な状態で、インクジェットプリンタ内部に配置されている。なお、「前部」、「中間」および「後部」の用語は、理解を助けるために、リザーバの構成部品を図示されている状態で説明する目的で使用しており、構成部品の相互位置関係を限定するものではない。
【０００９】
インクは一般的に、後部プレート１６から前部プレート１２に向かって送られる。図２を参照すると、後部プレートは、リザーバを組み上げた時に中間プレート１４に隣接する前面２０と、前面の反対側に位置する後面２２とを含む。後面２２から複数のバケツ壁２４が延伸し、複数のインクバケツ２６を形成している。図示した実施形態では、４個のインクバケツが示されており、各バケツは異なる色のインクを受け入れる。それらの色は特に、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックであることが考えられる。ただし、その数より少ない数または多い数のインクバケツが設けられることも可能であり、それらのインクバケツで違う色のインクを受け入れてもよい。インクバケツ２６は通常、溶融されてバケツ内へ滴下されたインクを受ける。ただし、溶融を経なかった液状インクがインクバケツに供給されることも可能である。
【００１０】
図３を参照すると、各インクバケツ２６は流路２８に連通し、流路２８は後部プレート出口３２に連通する。各インクバケツ内において、バケツ壁２４からインクバケツ２６内へ内側に突出する肩部３６の上に、フィルタ３４が設置されている。フィルタ３４は、インクが流路２８内へ移動して後部プレート出口３２に至る前に、インクから不純物を除去する。後部プレート出口３２は、弁部材４２を介して、中間プレート入口４０に連通する。弁部材４２は、一方向逆止弁の部品から成り、後部プレート出口３２から中間プレート入口４０内へインクを通過させる。弁部材４２は、インクが中間プレート入口４０から後部プレート出口３２へ逆戻りすることを防止する。弁部材４２は、後部プレート出口３２と中間プレート入口４０との間の差圧に応じて開閉する。
【００１１】
図４を参照すると、中間プレート１４は、前面４４と後面４６とを有する。中間プレートの前面４４は前部プレート１２に接触し、中間プレートの後面４６は後部プレート１６の前面２０に接触する。中間プレート入口４０には、中間プレート１４の後面４６に形成され互いに１２０°の間隔をあけて配置された３つのローブ状凹部が設けられている。２つのローブ５２は、概略下方に延びる。第３のローブ５０は、上方に延伸してインクチャンバ５６につながる。インクは、インクバケツ２６から中間プレート入口４０に流入し、上向きローブ５０を通ってインクチャンバ５６に入る。図３からわかるとおり、インクチャンバ５６は、中間プレート１４の後面４６と、後部プレート１６の前面２０との両方に設けられた凹部によって構成されている。
【００１２】
インクチャンバ５６からインクは、下向きローブ５２に設けられた開口部５８（図５）を通じて送出される。２つの下向きローブ５２はそれぞれ、流路６４（図３では点線で１つのみ示している）に連通する開口部５８を有する。流路６４は、中間プレート１４の前面４４に設けられた中間プレート出口６８（図６）に連通する。図６からわかるとおり、インクの各色に２つずつで合計８つの中間プレート出口６８が、中間プレートの前面４４の下部に設けられている。その数より少ない数または多い数の中間プレート出口６８が設けられることも可能である。インクは、中間プレート出口６８から送出され、フィルタ上流側キャビティ７４（図３）に流入する。
【００１３】
ノズルスタックの孔のサイズが極めて小さいので、インクは、ノズルスタックに供給される前に濾過される。鉛直フィルタ７６が、前部プレート１２と中間プレート１４との間に挟まれ、それらのプレートに対して実質的に平行に配置されている。フィルタ７６を鉛直に配置すると、プリントヘッドリザーバ１０をよりコンパクトに構成できる。ただし、フィルタ７６は、鉛直方向以外の他の角度にて配置されることも可能である。また、フィルタ７６は極めて細かいので、フィルタにかかる圧力を軽減するために、フィルタの表面積を最大にしている。フィルタは、水平方向に対して角度が付けられていると、表面積をより大きくできる。
【００１４】
フィルタ上流側キャビティ７４は、中間プレート１４の前面４４とフィルタ７６との間に設けられる。図１０にさらに明確に示されるように、フィルタ７６は２つの層を有する。第１層７８は細かい網から成り、第２層８２はフェルト材料から成る。パージ期間以外では、インクは、フィルタ７６をフェルト層８２から先に通過する。フェルト層８２は、フィルタ上流側キャビティ７４に隣接している。各フィルタは、１０μｍ程度の小さな不純物をインクから除去できる。インクは、フィルタ上流側キャビティ７４からフィルタ下流側キャビティ８６内へ、フィルタ７６を通過して流れる。このことは、以下でさらに詳述する。
【００１５】
前部プレート１２は、前面９０（図１）と、フィルタ７６に隣接する後面９２（図７）とを有する。フィルタ下流側キャビティ８６は、フィルタ７６と前部プレート１２の後面９２との間に設けられる。図７を参照すると、前部プレート１２は後面９２において、複数の開口部９４を有する。開口部９４は、流路を通じて、前部プレートの前面９０に設けられた複数の前部プレート出口に連通している。インクは、フィルタ７６を通過して、開口部９４に流入する。前部プレート１２の後面９２には、４つのフィルタ下流側キャビティ８６を構成する４つの凹部が、各色に対して１つずつ設けられている。図７からわかるとおり、フィルタ下流側キャビティは場合によっては、２つ以上の開口部９４を有することがある。したがって、前部プレート１２の前面９０には、特定の１色に対して２つ以上のプレート出口が設けられる場合がある。同様に、図６に示すとおり、中間プレート１４の前面４４には、４つのフィルタ上流側キャビティ７４を構成する４つの対応の凹部が設けられている。
【００１６】
インクは、インクバケツ２６から、前部プレート１２の前面へ流れ、さらにノズルスタック（図示せず）へ至る。プリントヘッドリザーバ内を通過して流れるインクは、プリンタの電源をオフにした際に凝固することがある。凝固−溶融サイクルによって空気がインク溶液から分離した場合や、不適切な状態でインクを充填した場合に、フィルタキャビティ７４および８６内に大きな気泡が形成される。フィルタの上流側、すなわち上流側キャビティ７４内に空気が封入されると、フィルタ７６の有効面積が減少してしまう。フィルタの下流側、すなわち下流側キャビティ８６内に空気が封入されると、印刷時に流路内に気泡が混入し、インク流路をパージする必要性が生じる可能性がある。図６を参照すると、フィルタキャビティ７４および８６内に閉じこめられた空気を逃がすために、上流側パージ用通気孔１００および下流側パージ用通気孔１０２が設けられている。中間プレート出口６８（それは同時に、フィルタ上流側キャビティ入口であるとも言える）は上流側パージ用通気孔１００より下方に位置するので、上方に向かうインクの流れによって封入空気が通気孔に向けて移動される。
【００１７】
図８および図９にさらに明確に示されるとおり、各上流側通気孔１００は、各フィルタ上流側キャビティ７４から空気を逃がすために使用できる通路を提供する。各上流側通気孔１００は、中間プレート１４の前面４４から延伸する分離壁１０６によって、各下流側通気孔１０２から分離されている。分離壁１０６は、フィルタ上流側キャビティ７４を形成する凹部とは別個になるよう、下流側パージ用通気孔１０２周囲の楕円形凹部を形成する。楕円形凹部によって、フィルタ７６通過による圧力低下を補償することができ、それによって、フィルタ上流側キャビティ７４をパージすることができる。
【００１８】
フィルタ７６は、図１０に示すように、分離壁１０６に固定されることが可能である。フィルタ７６のフェルト層８２は、分離壁１０６の下流側通気孔側のフィルタ部分には設けられていない。もし楕円形凹部を覆うようにフェルト層が配置されているとすると、インクがフィルタ７６のフェルト層７８を最後に通過することになってしまうので、その部分にフェルト層８２を設けないことによって、パージ期間中またはパージ期間後にフェルト繊維が下流側通気孔１０２を塞ぐことを回避している。各通気孔１００および１０２は、対応のキャビティの最上部に設けられている。また通気孔１００および１０２は、凹部７４および８６を形成している傾斜した壁の頂点付近に配置されており、それによって、エアポケットは通気孔に向かって移動するよう促される。
【００１９】
図１１を参照すると、各通気孔１００および１０２（図１１では見えない）は、中間プレート１４の後面４６に形成された対応の溝１１０および１１２に連通している。溝１１０および１１２は、インクバケツ２６に向かって延伸するインク樋１１４に向かって延伸している。溝１１０および１１２に被さるように一片のテープ１１６を配置することによって、通気孔１００および１０２から高速で送出されるインクの方向を変更し、インクが溝に戻りインク樋に向かうようにすることが可能である。
【００２０】
図８から図１０を参照すると、図示される実施形態における通気孔１００および１０２はかなり小さい。通気孔は、直径が約０．００６８インチ（０．１６６６ｍｍ）であって、かつ長さが約０．０４０インチ（０．９８ｍｍ）であることが考えられ、その場合はアスペクト比が約６：１である。通気孔は、アルミニウム製のプリントヘッドリザーバにドリルにより穿孔されることが好ましい。通気孔のサイズは、動的および定常状態の数学的モデルを用いて、以下の３つのパラメータのバランスをとることによって決定される。
【００２１】
第一に、穴の直径を最大にして、短いパージ期間内に、存在しうる気泡またはエアポケットを通気孔から最大限に放出できるようにした。エアポケットは、中間プレート出口６８と上流側キャビティ７４内の上流側通気孔１００との間、ならびに、前部プレート１２の後面９２の開口部９４と下流側キャビティ８６内の下流側通気孔１０２との間に形成されうる。ただし、空気の抵抗が高すぎると、インクが通気孔まで達することができず、インクのメニスカスが通気孔に形成されない。インクメニスカスが形成されない場合、インクの液位が低下して、空気がフィルタキャビティ内に戻ってしまう。
【００２２】
第二に、通気孔からのインクの流出を防ぐために、通気孔の長さを最大にして、パージ期間中に消費されるインクの量が最少限になるようにした。インク消費量を最少にすると、パージ効率が上昇し、さらにパージを実施できるインクがプリントヘッドリザーバ内に大量に残される。製作可能なアスペクト比が維持される範囲内で、通気孔の長さを最大にした。
【００２３】
第三に、上記第一のパラメータは維持したまま、印刷時にフィルタキャビティの最上部内にインクが保持されるだけのメニスカス力を得るために、通気孔の直径を小さくした。印刷および静水頭高さによって生じるシステム圧力低下が通気孔において、メニスカス力を上回ると、インクの液位が低下して、空気がフィルタキャビティ内に戻ってしまう。
【００２４】
フィルタキャビティ７４および８６をパージするためには、空気をプリントヘッドリザーバ内に導入する。再度図１を参照すると、フィッティング１２０が、後部プレート１６の後面２２に取り付けられている。フィッティング１２０は、空気圧源（図示せず）に接続している。図２を参照すると、フィッティングは後部プレート通路１２２に連通し、後部プレート通路１２２は中間プレート通路１２４に連通する。中間プレート通路１２４は、各色に１つずつ設けられた４つの吹出口１２６に連通する。各吹出口１２６は、対応のインクチャンバ５６に通じる開口部１２８を有する。開口部１２８に整列しかつ対向して設けられた上部開口部は、覆ってもよい。
【００２５】
パージ期間には空気が、フィッティング１２０を通過して、通路１２２および１２４を通って吹出口１２６に至る。吹出口１２６から空気は、開口部１２８を通ってインクキャビティ５６に入る。それによってインクキャビティ内の気圧は、弁部材４２（図３）の下流側の圧力のほうが高い状態になり、弁は遮断される。圧力によって、インクが中間プレート出口６８を通過するよう押し進められ、それにより、フィルタキャビティ７４および８６内に存在するエアポケットが、通気孔１００および１０２から押し出される。通気孔から押し出されたインクは、テープ１１６に突き当たり、溝１１０および１１２を流れ下ってインク樋１１４に入る。インク樋からインクは、インクバケツ２６に流入し、システム内に再循環される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】インクジェットプリンタのためのプリントヘッドリザーバの一部分を示す、前面斜視図である。
【図２】図１のプリントヘッドリザーバの後部プレートを示す前面斜視図である。
【図３】図１のプリントヘッドリザーバを示す側面断面図である。
【図４】図１のプリントヘッドリザーバの中間プレートを示す後面斜視図である。
【図５】図４の中間プレートの流入口を示す、拡大図である。
【図６】図１のプリントヘッドリザーバの中間プレートの前面を示す立面図である。
【図７】図１のプリントヘッドリザーバの前部プレートの後面を示す立面図である。
【図８】図１のプリントヘッドリザーバの上部を示す断面図であって、プリントヘッドリザーバの上流側パージ用通気孔およびインクキャビティ内のエアポケットを表す図である。
【図９】図１のプリントヘッドリザーバの上部を示す断面図であって、プリントヘッドリザーバの上流側パージ用通気孔およびインクキャビティ内のエアポケットを表す図である。
【図１０】図１のプリントヘッドリザーバの上部を示す断面図であって、プリントヘッドリザーバの下流側パージ用通気孔およびインクキャビティ内のエアポケットを表す図である。
【図１１】図１のプリントヘッドリザーバの上部の後面を示す拡大斜視図である。
【図１２】図１のプリントヘッドリザーバを用いたインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図１３】図１２のインクジェットプリンタを示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  プリントヘッドリザーバ、１２  前部プレート、１４  中間プレート、１６  後部プレート、４４  中間プレート前面、７４  フィルタ上流側キャビティ、７６  フィルタ、８６  フィルタ下流側キャビティ、１００  上流側通気孔、１０２  下流側通気孔、１０６  分離壁、１１０，１１２  溝、１１４  インク樋。
【図１】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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