(57)【要約】  インクジェットプリントヘッドはベースを有する細長い流体マニホールドを含み、ベースはトラス構造を含む。トラス構造は、対向する弦の間に延びるウェブを有し、ウェブと弦との間の複数の開口部が流体出口を形成する。１つ以上のプリントヘッドチップは、トラス構造のウェブに取り付けられ、それぞれのプリントヘッドチップが複数の流体出口からの印刷流体を収容する。  【選択図】図２０
2019514743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラス構造を含むベースを有する細長い流体マニホールドであって、前記トラス構造は、対向する弦の間に延びるウェブを有し、前記ウェブと前記弦との間の複数の開口部が流体出口を形成する、細長い流体マニホールドと、
前記トラス構造のウェブに取り付けられた１つ以上のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが複数の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、
を具えることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、複数のウェブは、前記弦の間に形成されたギャップに沿って延びる波状構造により連続的に形成されることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記流体出口は略三角形又は垂鐘型であることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、突合せた複数のプリントヘッドチップが前記トラス構造に沿って一列に配置されていることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記トラス構造は、チップ接合領域に接合ウェブを含み、突合せた各対のプリントヘッドチップは、前記接合ウェブのうちの１つにより共通に支持されるそれぞれの突合せ端部を有することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項６】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記プリントヘッドチップは、接着フィルムを介して前記ベースに取り付けられることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記プリントヘッドチップは、前記対向する弦の間の距離より小さい幅を有し、前記接着フィルムは、前記プリントヘッドチップの縁部と前記弦との間のギャップを封止することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項８】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記流体マニホールドは成形高分子材料からなることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項９】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各流体出口は、それぞれのプリントヘッドチップの一方の側から、前記プリントヘッドチップの他方の側に向かって横方向に広がることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各流体出口の幅広の端部が、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて延びることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各流体出口は、それぞれの気泡抜きキャビティに向かって広がることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各気泡抜きキャビティは、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて位置することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１３】
請求項１２に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各気泡抜きキャビティは、それぞれの流体出口から階段状に並んだシェルフにより形成されたフロアを有することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１４】
請求項１３に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記フロアは、前記それぞれの流体出口の方に下向きにカーブしていることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【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トヘッドに関する。インクジェットプリントヘッドは、主に、高いインク流量、静水圧サージ、及び気泡抜きの管理を伴うモノクロ高速印刷を可能にするよう開発されている。
【背景技術】
【０００２】
出願人は、例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれるＷＯ２０１１／１４３７００、ＷＯ２０１１／１４３６９９、及びＷＯ２００９／０８９５６７に記載されるような広範囲のＭｅｍｊｅｔ（登録商標）インクジェットプリンタを開発している。Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリンタは、シングルパス方式でプリントヘッドを超えて印刷媒体を供給する供給機構を併用した固定プリントヘッドを採用している。 従って、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリンタは、従来のスキャンインクジェットプリンタよりも遥かに速い印刷速度を提供する。
【０００３】
マルチカラーのＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドカートリッジは、一般的に、その内容が参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７３４７５３４に記載の液晶高分子（ＬＣＰ）マニホールドに基づいている。複数の突合せＭｅｍｊｅｔチップが、開口ダイ取付フィルムを介して、ＬＣＰマニホールドの表面に接合される。ＬＣＰマニホールドはダイ取付フィルムと協働して、５つの主インクチャンネルから、一連の曲がりくねったインク流路を介して、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）チップのそれぞれのカラープレーンにインクを送る。
【０００４】
その内容が参照により本明細書に組み込まれるＵＳ８０２５３８３に記載のように、ＬＣＰマニホールドは、静水圧力の変動を減衰させるため、５つの主インクチャンネル上に位置する一連のエアボックスを更に組み込む。
【０００５】
上述のＬＣＰマニホールドを具えるＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドカートリッジは、オフィスプリンタ、ラベルプリンタ、大判シートプリンタ、及び業務用プリンタを含む、広範囲のシングルパス方式のインクジェットプリンタの構築のために様々な用途で利用可能なプラットフォームを提供する。業務用プリンタは、通常、その内容が参照により本明細書に組み込まれるＵＳ８８４５０８０に記載のような、媒体供給方向に並べられた複数のプリントヘッドを有する。
【０００６】
Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドカートリッジは、マルチカラー印刷用に設計されているが、モノクロ印刷のみを要するプリンタが一部存在する。例えば、ＵＳ８８４５０８０に記載の業務用プリンタは、印刷速度を最大にするために５つのモノクロプリントヘッドカートリッジを採用している。自明なことだが、ＬＣＰマニホールドは、単色のインクを通すことができ、名目上は５色のＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップからモノクロ印刷を提供する。しかし、印刷速度が非常に高速な場合、ＬＣＰマニホールドは実用的な面で限界がある。ＬＣＰマニホールドからプリントヘッドチップまでの複雑なインクの経路は、プリントヘッドが高速で走行中に予期せぬデプライミングを引き起こす原因となり得る。プリントヘッドチップに近いインクの中身が十分でなければ、チップは、インクの需要が高い時期にインク不足が生じ、チップのデプライミングをもたらす。第２に、複雑なインク経路は気泡のトラップが生じやすくなり、気泡がシステム内でトラップされると、プリントヘッドチップは、インク不足となってデプライムが生じる。第３に、エアボックスは静圧システムで比較的剛性なコンプライアンスを提供するが、特定のノズル群がより多くのインク流量を必要とする場合、エアボックスの抵抗が大きすぎるため、静圧システムが需要増に対して機動的に対処できなくなる。
【０００７】
従って、上述のＬＣＰマニホールドの欠点のうち少なくとも一部に対処する、高速モノクロ印刷用に構成されたプリントヘッドアセンブリを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
第１の態様において、トラス構造を含むベースを有する細長い流体マニホールドであって、トラス構造は、対向する弦の間に延びるウェブを有し、ウェブと弦との間の複数の開口部が流体出口を形成する、細長い流体マニホールドと、
トラス構造のウェブに取り付けられた１つ以上のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが複数の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと
を具えることを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【０００９】
第６の態様に係るインクジェットプリントヘッドは、プリントヘッドチップを取り付けるのに非常に安定した構造を提供すると同時に、大きなインク流量及び気泡抜き経路が可能になるオープンな流体アーキテクチャを提供する。
【００１０】
好ましくは、複数のウェブは、弦の間に形成されたギャップに沿って延びる波状構造により連続的に形成される。
【００１１】
好ましくは、流体出口は略三角形又は垂鐘型である。
【００１２】
好ましくは、複数の突合せプリントヘッドチップがトラス構造に沿って一列に配置されている。
【００１３】
好ましくは、トラス構造はチップ接合領域に接合ウェブを含み、突合せた各対のプリントヘッドチップは、接合ウェブのうちの１つにより共通に支持されるそれぞれの突合せ端部を有する。
【００１４】
好ましくは、プリントヘッドチップは、接着フィルムを介してベースに取り付けられる。
【００１５】
好ましくは、プリントヘッドチップは、対向する弦の間の距離より小さい幅を有し、接着フィルムは、プリントヘッドチップの縁部と弦との間のギャップを封止する。
【００１６】
好ましくは、流体マニホールドは成形高分子材料からなる。
【００１７】
好ましくは、各流体出口は、それぞれのプリントヘッドチップの一方の側から、プリントヘッドチップの他方の側に向かって横方向に広がる。
【００１８】
好ましくは、各流体出口の幅広の端部が、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて延びる。
【００１９】
好ましくは、各流体出口は、それぞれの気泡抜きキャビティに向かって広がる。
【００２０】
好ましくは、各気泡抜きキャビティは、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて位置する。
【００２１】
好ましくは、各気泡抜きキャビティは、それぞれの流体出口から階段状に並んだシェルフにより形成されたフロアを有する。
【００２２】
好ましくは、フロアは、それぞれの流体出口の方に下向きにカーブしている。
【００２３】
第２の態様において、少なくとも１つの縦方向に延びるチャンネルを具える細長い流体マニホールドであって、流体マニホールドは複数の流体出口を形成するベースを有し、流体出口はチャンネルのフロアに沿って縦方向に位置する、細長い流体マニホールドと、流体マニホールドのベースに取り付けられた複数のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップは１つ以上の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、チャンネルのルーフに沿って縦方向に延びる細長い可撓性フィルムであって、可撓性フィルムは複数の流体出口に対向して位置する、細長い可撓性フィルムと、を具えることを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００２４】
第２の態様に係るプリントヘッドは、有利には、インクで静圧スパイクを減衰させると同時に、プリントヘッドチップへのインク流量を最大にする。
【００２５】
好ましくは、インクマニホールドは、上部と下部とを具え、上部及び下部が協働してチャンネルを形成する。
【００２６】
好ましくは、上部は可撓性フィルムを具える。
【００２７】
好ましくは、下部は複数のインク供給出口を具える。
【００２８】
好ましくは、インクマニホールドのルーフが細長い開口部を形成し、可撓性フィルムが細長い開口部を封止する。
【００２９】
第３の態様において、流体マニホールドのベースに沿って縦方向に位置する複数の流体出口を有する細長い流体マニホールドであって、各対の隣接する流体出口が、支持ウェブにより隔離された、細長い流体マニホールドと、一列に配置され、流体マニホールドのベースに取り付けられた突合せた複数のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが１つ以上の流体出口からの印刷流体を収容する、突合せプリントヘッドチップと、を具え、突合せた各対のプリントヘッドチップは、支持ウェブのうちの１つにより共通に支持されるそれぞれの突合せ端部を有することを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００３０】
第３の態様に係るプリントヘッドは、有利には、プリントヘッドチップを突き合わせる実装配置を提供し、プリントヘッドチップの裏面に形成されるインク供給チャンネルの閉塞を最小にする。
【００３１】
好ましくは、各インク供給スロットは、インクマニホールドの縦軸に沿った各支持ウェブよりも相対的に長い。
【００３２】
好ましくは、各支持ウェブは、各プリントヘッドチップの背面に形成されたインク供給チャンネルの領域のうちの１０％以下、８％以下、又は５％以下を塞ぐ。
【００３３】
好ましくは、突合せ端部を支持する支持ウェブは、プリントヘッドチップの端部に対応する外形を有する。
【００３４】
好ましくは、突合せ端部を支持する支持ウェブのそれぞれは、その両側で流体出口の間に斜めに延びる。
【００３５】
好ましくは、各プリントヘッドチップは、対向する端部の間に中央部分を有し、その中央部分は１つ以上の支持ウェブにより支持される。
【００３６】
好ましくは、各プリントヘッドチップの中央部分を支持する支持ウェブの数は、５個以下である。
【００３７】
好ましくは、各流体出口は、各プリントヘッドチップの幅の少なくとも半分の幅を有する。
【００３８】
好ましくは、印刷流体を１つのプリントヘッドチップに供給する流体出口の結合領域は、少なくともプリントヘッドチップの全体面積の半分である。
【００３９】
好ましくは、プリントヘッドチップは、接着フィルムを介してインクマニホールドのベースに取り付けられ、接着フィルムは流体出口と並べられた開口部を有する。
【００４０】
第４の態様において、複数の流体出口を形成するベースを有する細長い流体マニホールドと、流体マニホールドのベースに取り付けられた複数のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが１つ以上の流体出口からのインクを受け取る、プリントヘッドチップと、を具え、各流体出口は、インクマニホールドを横切って横方向に延び、各プリントヘッドチップの幅の少なくとも半分延びることを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００４１】
好ましくは、インクを１つのプリントヘッドチップに供給する流体出口の結合領域は、少なくともプリントヘッドチップの全体面積の半分である。
【００４２】
第４の態様に係るプリントヘッドは、有利には、各プリントヘッドチップで可能なインクの量を最大にし、拡散速度を上げ、インクジェットノズルがインクで詰まってしまう傾向を低減する。
【００４３】
第５の態様において、少なくとも１つの縦方向に延びるチャンネルを具える細長い流体マニホールドであって、流体マニホールドは複数のインク出口を形成するベースを有し、インク出口はチャンネルのフロアに沿って縦方向に間隔が空けられる、細長い流体マニホールドと、流体マニホールドのベースに結合される複数のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが１つ以上の流体出口からのインクを受け取る、プリントヘッドチップと、チャンネルを横切って位置する複数の横リブであって、各横リブがチャンネルのフロアから上向きに延びる、横リブと、を具え、１つ以上の横リブは凹部を有し、横リブの間のチャンネルのフロアに沿った流体流れが可能になることを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００４４】
第５の態様に係るプリントヘッドは、有利には、トラップした気泡が流体マニホールドから流れ出ることが可能になり、流体マニホールドの構造的剛性を最大にする。
【００４５】
好ましくは、流体マニホールドは、上部と下部とを具え、上部及び下部が協働してチャンネルを形成する。
【００４６】
好ましくは、下部は横リブと複数の流体出口とを具える。
【００４７】
好ましくは、上部は、チャンネルを横切って延びる更なる横リブを具える。
【００４８】
第６の態様において、細長い流体マニホールドであって、流体マニホールドのベースに沿って縦方向に位置する複数の流体出口を有する、細長い流体マニホールドと、流体マニホールドのベースに取り付けられた１つ以上のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが１つ以上の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、を具え、各流体出口はそれぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部に向かって横方向に広がることを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００４９】
第６の態様に係るプリントヘッドは、有利には、気泡がプリントヘッドチップのフットプリントから横方向に離れて移動するのを容易にする。
【００５０】
好ましくは、流体出口は、交互にプリントヘッドチップの対向する長手方向縁部に向かって横方向に広がる。
【００５１】
好ましくは、複数の突合せプリントヘッドチップは、流体マニホールドのベースに沿って一列に配置される。
【００５２】
好ましくは、各流体出口は、それぞれのプリントヘッドチップに面する略三角形又は垂鐘型の開口部を有する。
【００５３】
好ましくは、各流体出口は、それぞれのプリントヘッドチップの一方の側からプリントヘッドチップの他方の側に向かって横方向に広がる。
【００５４】
好ましくは、プリントヘッドチップは、接着フィルムを介して流体マニホールドに取り付けられ、フィルムは流体出口と並べられた開口部を有する。
【００５５】
好ましくは、各流体出口の幅広の端部が、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて延びる。
【００５６】
好ましくは、各流体出口は、それぞれの気泡抜きキャビティに向かって広がる。
【００５７】
好ましくは、各気泡抜きキャビティは、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて位置する。
【００５８】
好ましくは、各気泡抜きキャビティは、それぞれの流体出口から階段状に並んだシェルフにより形成されたフロアを有する。
【００５９】
好ましくは、フロアは、それぞれの流体出口の方に下向きにカーブしている。
【００６０】
第７の態様において、複数の流体送りコンパートメントを含むベースを有する細長い流体マニホールドであって、各コンパートメントは流体出口と気泡抜きキャビティとを有する、細長い流体マニホールドと、ベースに取り付けられた１つ以上のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップは１つ以上の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、を具え、各流体出口は、それぞれのプリントヘッドチップと並べられ、各気泡抜きキャビティがそれぞれのプリントヘッドチップからオフセットされることを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００６１】
第７の態様に係るインクジェットプリントヘッドは、有利には、空気を抜かれた泡が流体出口に流れてプリントヘッドチップへのインクの流れの経路を塞がないように、気泡抜きを容易にする。
【００６２】
好ましくは、各流体出口は、泡が気泡抜きキャビティに向かって移動するよう構成される。
【００６３】
好ましくは、各流体出口は、気泡抜きキャビティに向かって広がる。
【００６４】
好ましくは、各流体送りコンパートメントは、気泡抜きキャビティ用のフロアを形成するシェルフを具える。
【００６５】
好ましくは、シェルフは、流体出口の方にカーブした縁部を有する。
【００６６】
好ましくは、プリントヘッドチップの１つ以上の流体供給チャンネルは、各流体出口と並べられる。
【００６７】
好ましくは、流体出口は、交互にプリントヘッドチップの対向する長手方向縁部に向かって横方向に広がる。
【００６８】
第８の態様において、細長い流体マニホールドであって、入口ボスと、出口ボスと、入口ボスと出口ボスとの間に延びる縦チャンネルと、流体マニホールドのルーフキャビティで縦チャンネル上に位置する複数のエアキャビティと、縦チャンネルのフロアに形成された複数の流体出口とを具える、細長い流体マニホールドと、流体マニホールドのベースに取り付けられた複数のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが１つ以上の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、を具え、エアキャビティは、流体マニホールドのルーフから縦チャンネルに向かって延びるリブにより形成され、各リブは、入口ボス及び出口ボスの下面を越えて突出するリップを有することを特徴とする、インクジェットプリントヘッドが提供される。
【００６９】
第８の態様に係るインクジェットプリントヘッドは、有利には、エアキャビティの自己調節を提供し、流体マニホールドの入口ボスと出口ボスとの間のインクの流れを用いて、エアキャビティから突出する気泡がせん断される。
【００７０】
好ましくは、流体マニホールドは、上部と下部とを具え、上部及び下部が協働してチャンネルを形成する。
【００７１】
好ましくは、上部は入口ボスと、出口ボスと、エアキャビティとを具える。
【００７２】
好ましくは、下部はベースを具える。
【００７３】
好ましくは、上部及び下部はそれぞれ、協働してチャンネルの側壁を形成する壁を具える。
【００７４】
第９の態様において、少なくとも１つの縦方向に延びるチャンネルを具える細長い流体マニホールドであって、流体マニホールドは複数の流体出口を形成するベースを有し、流体出口は、チャンネルのフロアに沿って間隔が空けられる、細長い流体マニホールドと、流体マニホールドのベースに結合された複数のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップは１つ以上の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、チャンネルを横切って位置する複数の横リブであって、各横リブがチャンネルのフロアから上向きに延びる、横リブと、を具えることを特徴とするインクジェットプリントヘッドが提供される。
【００７５】
好ましくは、チャンネルの長手方向端部に向かって位置する１つ以上の横リブの高さは、チャンネルの中央部分に位置する横リブよりも低い。
【００７６】
好ましくは、横リブの高さは、チャンネルの長手方向端部に向かって先端が細くなる。
【００７７】
好ましくは、１つ以上の横リブは、逆さのアーチの外形を有する。
【００７８】
好ましくは、チャンネルの長手方向端部に向かって位置する横リブは、逆さのアーチの外形を有する。
【００７９】
好ましくは、チャンネルの一方の長手方向端部は入口端部で、チャンネルの他方の長手方向端部は出口端部である。
【００８０】
好ましくは、インクの流れの方向は、入口端部及び出口端部で垂直方向に変わる。
【００８１】
好ましくは、流体マニホールドは、上部と下部とを具え、上部及び下部が協働してチャンネルを形成する。
【００８２】
好ましくは、下部は横リブと複数の流体出口とを具える。
【００８３】
好ましくは、上部は、チャンネルの入口端部及び出口端部にそれぞれ合う入口ボスと出口ボスとを具える。
【００８４】
好ましくは、上部はチャンネルのルーフを横切って延びる、更なる横リブを具える。
【００８５】
好ましくは、下部の横リブ及び上部の更なる横リブは、互いにオフセットされている。
【００８６】
本明細書で用いられるように、「インク」という用語は、インクジェットプリントヘッドから印刷され得る任意の印刷流体を意味するものとする。インクは、着色剤を含んでもよく、又は含まなくてもよい。従って、「インク」という用語は、従来のダイベース又は顔料ベースのインク、赤外線インク、媒染剤（例えば、プレコート又はフィニッシャ）、３Ｄ印刷流体等を含んでもよい。
【００８７】
本明細書で用いられるように、「実装される」という用語は、介在部を介した直接実装及び間接実装の両方を含む。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら一例のみとして説明する。
【図１】図１は、本発明に係るインクジェットプリントヘッドアセンブリの正面斜視図である。
【図２】図２は、プリントヘッドアセンブリの下面斜視図である。
【図３】図３は、プリントヘッドアセンブリの分解斜視図である。
【図４】図４は、プリントヘッドアセンブリの本体部分の下面斜視図である。
【図５】図５は、インクマニホールドアセンブリの上面斜視図である。
【図６】図６は、上部インクマニホールドの上面斜視図である。
【図７】図７は、上部インクマニホールドの下面斜視図である。
【図８】図８は、上部及び下部インクマニホールドの斜視図である。
【図９】図９は、上部インクマニホールドの拡大図である。
【図１０】図１０は、下部インクマニホールドの拡大図である。
【図１１】図１１は、下部インクマニホールドのインク供給スロットの拡大図である。
【図１２】図１２は、プリントヘッドチップが取り付けられた、下部インクマニホールドの拡大図である。
【図１３】図１３は、プリントヘッドチップがダイ取付フィルムに取り付けられた図である。
【図１４】図１４は、プリントヘッドチップが取り付けられた、下部インクマニホールドの断面斜視図である。
【図１５】図１５は、一対の突合せプリントヘッドチップを示す。
【図１６】図１６は、下部インクマニホールドの別のリブ構造の斜視図である。
【図１７】図１７は、トラス構造を有する、別の下部インクマニホールドの下面斜視図である。
【図１８】図１８は、トラス構造の一部分の拡大図である。
【図１９】図１９は、トラス構造の上面斜視図である。
【図２０】図２０は、プリントヘッドチップが取り付けられた、トラス構造の上面斜視図である。
【図２１】図２１は、個々のインク送出コンパートメントの拡大図である。
【図２２】図２２は、透明のダイ取付フィルム及び１つのプリントヘッドチップが取り外された、トラス構造の下面斜視図である。
【図２３】図２３は、図２１に示したダイ取付フィルムにおいて、１つのプリントヘッドチップが取り外された図である。
【図２４】図２４は、別の下部インクマニホールドの一方の端部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
図１を参照すると、ユーザがプリンタ（図示せず）に挿入する付替プリントヘッドカードリッジの形をした、インクジェットプリントヘッド１が示されている。プリントヘッド１は、ユーザによる取り外し及び挿入を容易にする、中央グリップ部５を有する細長い本体３を具える。第１の結合部７は、細長い本体３の一方の長手方向端部に位置し、第２の流体結合部９は、細長い本体の反対側の長手方向端部に位置する。第１の流体結合部７及び第２の流体結合部９は、例えば、プリントヘッド１に且つプリントヘッド１からインクを供給するインク送出モジュールからなる相補的な流体結合部（図示せず）と結合するために構成される。流体結合部は、プリントヘッドの全体的なフットプリントを最小にして、複数のプリントヘッドを媒体搬送路に沿ってぎっしりと充填できるように、プリントヘッド１のノズルプレートに対して垂直方向に略上方に延在する。
【００９０】
本体３は、スナップフィット係合により本体に取り付けられたインクマニホールドアセンブリ１０を剛性のあるものにして、支える。インクマニホールドアセンブリ１０は、上部インクマニホールド１２と下部インクマニホールド１４とを具え、それらは本体３の流体結合部７及び９と流体連通している。上部インクマニホールド１２及び下部インクマニホールド１４は、典型的に、液晶高分子（ＬＣＰ）等の硬い材料からなるが、言うまでもなく、他の硬い材料（例えば、ガラス、セラミック等）も本発明の範囲内である。
【００９１】
図２に移ると、プリントヘッドの集積回路（「チップ」）１６のアレイが、エンドツーエンドで一列に突合せられ、ダイ取付フィルム１８を介して、下部インクマニホールド１４の裏面に取り付けられる。ダイ取付フィルム１８は、例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれるＵＳ７７３６４５８及びＵＳ７８４５７５５に記載の、インクを送出するのに適したレーザドリル開口部を有する両面の接着フィルムを具える。プリントヘッドチップ１６は、インクマニホールド１０に回り込まれたフレックスＰＣＢ２０から電力及びデータ信号を受信し、フレックスＰＣＢは、同様に、プリントヘッド１に沿って縦方向に延びる一連の電気接触部２２を介して、プリンタコントローラ（図示せず）から電力及びデータ信号を受信する。各プリントヘッドチップ１６は、ワイヤボンドを介して、フレックスＰＣＢ２０から電力及びデータの信号を受信し、ワイヤボンドは、各プリントヘッドチップの一方の長手方向縁部の領域に沿って延びるシール材で保護されている。適切なワイヤボンドの配置は当業者に周知で、例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれるＵＳ８０２５２０４に記載されている。
【００９２】
図３は、プリントヘッド１の主要構成要素を、明瞭性のためにフレックスＰＣＢ２０を除いた状態にして分解斜視図で示す。上部インクマニホールド１２及び下部インクマニホールド１４が互いに密に接合することでインクマニホールドアセンブリ１０が形成され、同時に、上部インクマニホールドは、相補的なスナップロック機能により本体３に固定される。上部インクマニホールド１２及び下部インクマニホールド１４の詳細、ならびにそれらの別の実施形態について、残りの図面を参照しながら説明する。
【００９３】
上部インクマニホールド１２及び下部インクマニホールド１４が共に接合され、協働することで、インクマニホールドアセンブリ１０に沿って縦方向に延びる主インクチャンネル２５が形成される。インクは、上部インクマニホールド１２の一方の端部に形成された入口２７を介して第１の流体結合部７から主インクチャンネル２５に受け取られ、インクは、上部インクマニホールド１２で主インクチャンネル２５の反対側の長手方向端部に形成された出口２９を介して第２の流体結合部９から出る。
【００９４】
図７及び８に最も良く示されるように、上部インクマニホールド１２は、入口２７及び出口２９のそれぞれの入口ボス２７Ａと出口ボス２９Ａとの間に延びる一対の対向する長手方向の側壁３０を具える。入口ボス２７Ａ及び出口ボス２９Ａは、側壁３０の下面と同一平面上にある下面を形成する。一連の第１のリブ３２は、上部インクマニホールド１２のルーフキャビティ内、且つ複数の長手方向の側壁３０の間に横方向に延びる。第１のリブ３２は、上部インクマニホールド１２のルーフから主インクチャンネル２５に向かって略下方に延びる。従って、上部インクマニホールド１２のルーフキャビティに位置する第１のリブ３２は、使用中は空気で満たされている多数の個々のキャビティ２６を形成する。
【００９５】
図５及び６を参照すると、上部インクマニホールド１２のルーフは、ペリメータリップ３４を画定し、ペリメータリップ３４は、エアキャビティ２６を覆って封止するようにペリメータリップ３４に接合された細長い可撓性フィルム３６（例えば、高分子フィルム）を有する。対応するペリメータシール３８がペリメータリップ３４の周囲に位置し、可撓性フィルム３６によってエアキャビティ２６を効果的に封止できるようにする。堅いカバー（図示せず）が、可撓性フィルム３６をダメージから守り、蒸気がフィルムを通過するのを最小限にするよう、可撓性フィルム３６の上に配設されてもよい。
【００９６】
可撓性フィルム３６は、エアキャビティ２６と共に、その内容が参照により本明細書に組み込まれるＵＳ８０２５３８３に記載のエアボックスと同様の方法で、静水圧の変動を減衰させる役割を果たす。例えば、印刷が突然停止した場合、可撓性フィルム３６はインクラインの圧力スパイクを吸収して、最終的にプリントヘッドの表面の漏れを最小限にすることが出来る。しかし、可撓性フィルム３６は、エアボックス単体よりもコンプライアンスが高いため、プリントヘッド１は、特に高速印刷に効果が高い湿し水を提供する。更に、可撓性フィルム３６は、必要であればプリントヘッドチップ１６側に曲がることが可能なため、高速印刷の高流量の要求に迅速且つ動的に対処するのに適している。言うまでもなく、一部の実施形態において、フィルム３６が存在しなくてもよく、エアキャビティ２６が、ＵＳ８０２５３８３に記載の配置と同様のルーフ構造で圧力変動を減衰させてもよい。他の実施形態において、エアキャビティをなくして、フィルム３６単独でプリントヘッド１の圧力変動の減衰を行ってもよい。
【００９７】
図８に最も良く示されるように、下部インクマニホールド１４は、上部インクマニホールド１２の下面との相補的係合のために構成された上面を有する。特に、細長いペリメータの側壁３７は、上部インクマニホールド１２の長手方向の側壁３０に合うように位置することで、主インクチャンネル２５が形成される。ペリメータの側壁３７は、各長手方向端部に曲がり端部壁３９を有し、曲がり端部壁３９は上部インクマニホールド１２の入口ボス２７Ａ及び出口ボス２９Ａをそれぞれ封止する。複数の第２のリブ４０は、ペリメータの側壁３７の対向する縦断面の間を横方向に延びる。第２のリブ４０は、下部インクマニホールド１４に構造的剛性をもたらすと同時に、主インクチャンネル２５の容量を最大にする。第１のリブ３２及び第２のリブ４０は、インクが主チャンネル２５を流れることが可能になるように間隔が空けられた表面を有する。第１のリブ３２及び第２のリブ４０は、主インクチャンネル２５を通るインク流路にピンチポイントができないようにするために、互いにオフセットされる。
【００９８】
上部インクマニホールドの入口ボス２７Ａ、出口ボス２９Ａ、及び長手方向の側壁３０の下面は、同一面上にあり、エアキャビティ２６が空気に満たされている場合に主インクチャンネル２５の上限を定める。図９に最も良く示されるように、第１のリブ３２はそれぞれ、入口ボス２７Ａ、出口ボス２９Ａ、及び長手方向の側壁３０の同一面上の下面を越えて突出するリップ３３を有する。この配置により、エアキャビティ２６の自己調節が最適化される。従って、エアキャビティ２６のいずれかで空気がいっぱいになった場合、インクが主インクチャンネル２５を通って流れると、主インクチャンネルに広がる気泡がせん断されて、出口２９から流し出される。このように、エアキャビティ２６内の空気量は自己調節式で、エアキャビティには、（例えば、ノズルの「ガルピング（ｇｕｌｐｉｎｇ）」により）下部マニホールド１４から立ち上がる気泡により空気が補充され、突出するリップ３３を有するリブ３２の設計により、出口２９に向かうインクの流れに余剰な空気が巻き込まれるようにする。
【００９９】
図１０乃至１６を参照すると、第１の実施形態において、下部インクマニホールド１４のベース４１は、主インクチャンネル２５のフロア４２を有し、フロア４２は、複数のインク供給スロット４４を形成する。インク供給スロット４４は、主インクチャンネル２５からインクを受け取り、ダイ取付フィルム１８を介して、プリントヘッドチップ１６の裏側にインクを供給する。インク供給スロット４４は、フロア４２の長さに沿って縦方向に間隔が空けられ、斜め接合ウェブ４６及び横ウェブ４８の形をした支持ウェブにより互いに隔離される。プリントヘッドチップ１６は、粘着性のダイ取付フィルム１８を介して、下部インクマニホールド１４のベース４１に取り付けられる。ダイ取付フィルム１８は、インク供給スロット４４と鏡面対称の複数のスロット開口部５０と、下部インクマニホールド１４の斜め接合ウェブ４６及び横ウェブ４８と鏡面対称の複数のフィルムウェブ５２とを有する。
【０１００】
主インクチャンネル２５及びインク供給スロット４４の配置は、それぞれのプリントヘッドチップ１６で利用可能なインク量を最大にするように設計される一方で、プリントヘッドチップをベース４１に取り付けるのに十分な支えを提供する。それぞれのプリントヘッドチップ１６の端部は、斜めの接合ウェブ４６により支持され、最小限の横ウェブ４８が、それぞれのプリントヘッドチップの中間部分を支持するため、斜めの接合ウェブの間に位置する。突合せた各対のプリントヘッドチップ１６は、共通の斜め接合ウェブ４６上に支持された長手方向端部をそれぞれ有する。
【０１０１】
インク供給スロット４４は、プリントヘッドチップ１６の幅の少なくとも半分の幅を有する。更に、インクを１つのプリントヘッドチップ１６に供給するインク供給スロット４４を合わせた領域は、少なくともプリントヘッドチップの全体面積の半分である。この配置により、プリントヘッドチップ１６へのインクの流れが最大になるとともに、オープンアーキテクチャを提供し、気泡をプリントヘッドチップからインクマニホールドアセンブリ１０に抜くことが可能になる。
【０１０２】
気泡のトラップは、インクジェットプリントヘッドの設計において常に存在する問題である。図１６は、下部インクマニホールド１４の変形例で、各々の第２のリブ４０は、インク供給スロット４４に対向する下側凹部５２を有する。凹部５２は、プリントヘッドチップ１６から通気路を提供するように位置し、インクの流れが、第２のリブ４０の上下の主インクチャンネル２５を通ることが可能になる。このように、気泡のトラップは、主インクチャンネル２５からより容易に流れ得る。
【０１０３】
図１７乃至２２を参照すると、下部インクマニホールド１４の第２の実施形態において、ベース４１は、プリントヘッドチップ１６を支持するトラス構造６０を有する。トラス構造６０は、第１の弦６２と、それに対向する第２の弦６４とを有し、複数のトラスウェブ６６が２つの弦の間に延びて、横方向に広がったインク出口６１を形成する。トラスウェブ６６は、各プリントヘッドチップの長さに沿って第１の弦６２と第２の弦６４との間に延びる略波状構造によって連続的に形成される。他のトラス構成（例えば、通常の斜めのウェブ）は、言うまでもなく本発明の範囲内である。
【０１０４】
トラス構造６０は、プリントヘッドチップ１６の実装に良好な機械的支持を提供する。トラスウェブ６６により、プリントヘッドチップ１６が、最小限のチップの割れで、下部インクマニホールド１４のベース４１に実装されることが可能になる。更に、横方向に広がったインク出口６１は、気泡抜き、並びにプリントヘッドチップへのインクの流れのために最適化されている。
【０１０５】
図１８において最も良く示されるように、インク出口６１は、トラスウェブ６６と弦６２及び６４との間の開口部により形成され、それらは略三角形又は垂鐘型である。従って、プリントヘッドチップをトラス構造６０に実装するとき、インク出口６１は、交互にプリントヘッドチップ１６の反対側の長手方向縁部に向かって横方向に広がる。広がった配置により、気泡がプリントヘッドチップの長手方向縁部に向かって（且つそれを越えて）、最終的にはプリントヘッドチップのフットプリントの外側に移動するよう促される。よって、第２の実施形態の設計は、第１の実施形態の通常のスロット設計（図１０及び１１を参照）における潜在的な問題に対処する。長方形のインク供給スロット４４では、浮遊気泡は、プリントヘッドチップ１６に流れるインクの下方への力を克服できないため、スロット内にトラップされ得る。しかし、横方向に広がったインク出口６１により、気泡がプリントヘッドチップ１６の縁部に向かって、且つそれを越えて横方向に移動するよう促される場合、インク出口から逃れるのに十分な浮力がない気泡によって、プリントヘッドに流れるインクを遮断することはできない。その代り、十分な浮力がない気泡は、インクマニホールドアセンブリ１０に上向きに逃れるのに十分な浮力を得るまで、プリントヘッドチップからオフセットされた横の気泡抜きキャビティ７０に移される。インク出口６１の横の広がりにより、気泡がプリントヘッドチップ１６から所望の方法で離れるよう促される。
【０１０６】
図１９乃至２１を参照すると、複数のインク送出コンパートメント６８が、第２の実施形態に係る下部インクマニホールド１４のベースに形成される。各インク送出コンパートメント６８は、プリントヘッドチップ１６と並べられた、横方向に広がったインク出口６１と、プリントヘッドチップからオフセットされた気泡抜きキャビティ７０とを具える。気泡抜きキャビティ７０は、インク出口６１の広がった（幅広の）端部７１に接触し、そこから気泡を受け取るよう構成される。インク送出コンパートメント６８は、気泡抜きキャビティ７０のフロアを形成するシェルフ７２を具える。シェルフ７２は、プリントヘッドチップ１６の方へ、且つ広がったインク出口６１の方へ下向きにカーブした横縁部７４を有する。従って、インク出口６１の気泡は、インク出口から気泡抜きキャビティ７０に横方向且つ上向きに移動するよう促される。
【０１０７】
図２３に示すように、第２の実施形態のダイ取付フィルム１８は、交互に反転した台形の開口部７５を有し、インクはそこを通って、下部インクマニホールド１４のインク出口６１から、プリントヘッドチップ１６に受け取られる。図２２を参照すると、ダイ取付フィルム１８が下部インクマニホールド１４のベースに透明に重ねて示され、インク出口６１、プリントヘッドチップ１６、及びダイ取付フィルムに形成された台形の開口部７５との位置関係を明らかにしている。台形の開口部７５はそれぞれ、インク出口６１と並べられ、各インク出口の広がった端部７１は、台形の開口部の幅広の端部を越えて広がっている。プリントヘッドチップ１６が、ダイ取付フィルム１８を介して下部インクマニホールド１４のベースに実装されることで、インク出口６１の広がった端部７１も、プリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて突出する。従って、ダイ取付フィルム１８及びトラス構造６０が協働して、プリントヘッドチップ１６を下部インクマニホールド１４のベースに密封して取り付ける一方で、プリントヘッドチップから立ち上がった気泡が、プリントヘッドチップのフットプリントの外側に移動することが可能になる。
【０１０８】
図２４を参照すると、下部インクマニホールド１４の第２の実施形態において、長手方向の側壁３７の間で横方向に延びる第２のリブ４０は、主インクチャンネル２５の端部に向かって異なる外形を有する。特に、第２のリブ４０の高さは、それぞれの曲がり端部壁３９に向かうにつれて低くなる。図２４に示すように、端部壁３９及び上部インクマニホールド１２の出口ボス２９Ａに最も近い第２のリブ４０Ａは、逆さのアーチの外形を有し、最も低い。端部壁３９に２番目に近い第２のリブ４０Ｂは、逆さのアーチの外形を有し、第２のリブ４０Ａより相対的に高い。端部壁３９に３番目に近い第２のリブ４０Ｃは、第２のリブ４０Ｂより相対的に高い。残りの第２のリブ４０は、同じ高さを有し、長手方向の側壁３７の高さ以下である。
【０１０９】
主インクチャンネル２５のそれぞれの端部に向かうにつれて第２のリブ４０の高さを低くすることにより、インクが入口２７から主チャンネルへと方向を変えるにつれ、また同様に、インクが主インクチャンネルから出口２９に方向を変えるにつれ、インクの流れ抵抗が低減する。このことは、プリントヘッド１の全長に亘り相対的に一定した流れ抵抗を維持するのに役立ち、インクの方向が変わる端部領域で流れ抵抗が相対的に増える結果生じる可能性のある印刷のアーチファクトを最小化する。
【０１１０】
言うまでもなく、本発明は例示のみによって説明されてきたが、詳細部分は、添付図面に定められた本発明の範囲内で変更され得ることが理解されるだろう。
【図１】
2019514743.tif 000003
【図２】
2019514743.tif 000004
【図３】
2019514743.tif 000005
【図４】
2019514743.tif 000006
【図５】
2019514743.tif 000007
【図６】
2019514743.tif 000008
【図７】
2019514743.tif 000009
【図８】
2019514743.tif 000010
【図９】
2019514743.tif 000011
【図１０】
2019514743.tif 000012
【図１１】
2019514743.tif 000013
【図１２】
2019514743.tif 000014
【図１３】
2019514743.tif 000015
【図１４】
2019514743.tif 000016
【図１５】
2019514743.tif 000017
【図１６】
2019514743.tif 000018
【図１７】
2019514743.tif 000019
【図１８】
2019514743.tif 000020
【図１９】
2019514743.tif 000021
【図２０】
2019514743.tif 000022
【図２１】
2019514743.tif 000023
【図２２】
2019514743.tif 000024
【図２３】
2019514743.tif 000025
【図２４】
2019514743.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月1日(2017.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラス構造を含むベースを有する細長い流体マニホールドであって、前記トラス構造は、対向する弦の間に延びるウェブを有し、前記ウェブと前記弦との間の複数の開口部が流体出口を形成する、細長い流体マニホールドと、
前記トラス構造のウェブに取り付けられた１つ以上のプリントヘッドチップであって、各プリントヘッドチップが複数の流体出口からの印刷流体を収容する、プリントヘッドチップと、
を具え、各流体出口は、それぞれのプリントヘッドチップの一方の側から、前記プリントヘッドチップの他方の側に向かって横方向に広がることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、複数のウェブは、前記弦の間に形成されたギャップに沿って延びる波状構造により連続的に形成されることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記流体出口は略三角形又は垂鐘型であることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、突合せた複数のプリントヘッドチップが前記トラス構造に沿って一列に配置されていることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
請求項４に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記トラス構造は、チップ接合領域に接合ウェブを含み、突合せた各対のプリントヘッドチップは、前記接合ウェブのうちの１つにより共通に支持されるそれぞれの突合せ端部を有することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項６】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記プリントヘッドチップは、接着フィルムを介して前記ベースに取り付けられることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記プリントヘッドチップは、前記対向する弦の間の距離より小さい幅を有し、前記接着フィルムは、前記プリントヘッドチップの縁部と前記弦との間のギャップを封止することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項８】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記流体マニホールドは成形高分子材料からなることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項９】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各流体出口の幅広の端部が、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて延びることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各流体出口は、それぞれの気泡抜きキャビティに向かって広がることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１１】
請求項１０に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各気泡抜きキャビティは、それぞれのプリントヘッドチップの長手方向縁部を越えて位置することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１２】
請求項１１に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各気泡抜きキャビティは、それぞれの流体出口から階段状に並んだシェルフにより形成されたフロアを有することを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【請求項１３】
請求項１２に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記フロアは、前記それぞれの流体出口の方に下向きにカーブしていることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。
【国際調査報告】
2019514743.tif 000027
2019514743.tif 000028