(57)【要約】インクジェット・プリントヘッド組立体（１０）は、集積回路製造技術の製造物である少なくとも一つの細長いインクジェット・プリントヘッド・チップ（２０）を有する。組立体（１０）はまた、対面する一対の側壁（２８）を有する細長い窪み部（１８）を形成する少なくとも一つの対応するインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアを有する。各プリントヘッド・チップ（２０）はそれぞれの窪み部（１８）に収容される。各インクジェット・プリントヘッド・チップ（２０）とそれぞれの窪み部（１８）は、各インクジェット・プリントヘッド・チップとその両側の側壁（２８）との間にギャップ（２６）が形成されるような寸法とする。各プリントヘッド・チップ（２０）をそれぞれの窪み部（１８）に保持するために、弾性変形可能材料（２２）を各ギャップに充填する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ページ幅インクジェット・プリントヘッドのためのインクジェット・プリントヘッド組立体であって、
集積回路製造技術の製造物である少なくとも一つの細長いインクジェット・プリントヘッド・チップと、
対応する少なくとも一つのインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアであり、対面する一対の側壁を有する細長い窪み部を形成し、その又はそれぞれのプリントヘッド・チップが対応の一つの窪み部に収容され、その又はそれぞれのインクジェット・プリントヘッド・チップ及び対応の窪み部の寸法が当該インクジェット・プリントヘッド・チップと各側壁との間にギャップを形成するように寸法決めされている、前記インクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアと、
各ギャップを満たするように、かつ、その又はそれぞれのプリントヘッド・チップを対応の窪み部内の所定位置に保持するように、各ギャップ内に配置された弾性変形可能材料であり、プリントヘッド組立体の通常の取扱いの際前記少なくとも一つのプリントヘッド・チップと前記少なくとも一つのプリントヘッド・チップ・キャリアとの相対運動を吸収できるように選択された前記弾性変形可能材料と
を備えたプリントヘッド組立体。
【請求項２】
多数のインクジェット・プリントヘッド・チップを備え、
これらのインクジェット・プリントヘッド・チップは、これらに対応するインクジェット・プリントヘッド・チップの細長い窪み部内に配置されている、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド組立体。
【請求項３】
インクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアがインク分配マニホールドに取り付けられている、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド組立体。
【請求項４】
複数のモジュールを備え、
それぞれのモジュールが一つのインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアと、キャリア内に取り付けられた一つのインクジェット・プリントヘッド・チップと、モジュールが取り付けられた保持構造とを有する、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド組立体。
【請求項５】
弾性変形可能材料がエラストマー系材料である、請求項１のインクジェット・プリントヘッド組立体。
【請求項６】
エラストマー系材料がシリコン・ベース材料の形態である、請求項６に記載のインクジェット・プリントヘッド組立体。
【請求項７】
集積回路製造技術の製造物である少なくとも一つの細長いインクジェット・プリントヘッド・チップと、
対応する少なくとも一つのインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアであり、対面する一対の側壁を有する細長い窪み部を形成し、その又はそれぞれのインクジェット・プリントヘッド・チップ及び対応の窪み部の寸法が、当該プリントヘッド・チップの幅が対応の窪み部の幅よりも所定の範囲で小さくなるように寸法決めされている前記インクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアと
を有するインクジェット・プリントヘッドを組み立てる方法であって、
一対の対面する側壁とインクジェット・プリントヘッド・チップとによってインクジェット・プリントヘッド・チップの各側にギャップが形成されるように、各インクジェット・プリントヘッド・チップを対応の前記キャリア内に配置するステップと、
その又はそれぞれのインクジェット・プリントヘッド・チップを対応の窪み部内に固定するために、弾性変形可能材料に硬化する一群の粘着剤の中から選ばれた粘着剤であり、通常の取扱いの際にそこから前記弾性変形可能材料がその又はそれぞれのプリントヘッド・チップとプリントヘッド・チップ・キャリアの相対運動を吸収できるよう選択された前記粘着剤を用いて、各ギャップを充填するステップと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプリントヘッド組立体に関する。より詳細には、本発明はプリントヘッドの組立体及びプリントヘッドの組み立て方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
本出願人は、多数の米国特許及び特許出願の対象であるページ幅インクジェット・プリントヘッドを開発した。このプリントヘッドによって１６００ｄｐｉもの高解像度を持つテキスト及び画像の印刷が可能である。
【０００３】
プリントヘッドの不可欠な部品として、一つ以上のプリントヘッド・チップがある。プリントヘッド・チップは集積回路製造技術の製造物である。詳細にいえば、各プリントヘッド・チップは、シリコンウエハー基板の全長にわたって配置された複数のノズル装置（ｎｏｚｚｌｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ）を備えている。各ノズル装置はマイクロ電気機械システムの形態をとる。本出願者人は最高８４０００のノズル装置を有する当該プリントヘッドの製造を可能にする技術を開発した。
【０００４】
一般に、プリントヘッドの組立て中、プリントヘッド・チップは何らかの形態のキャリア内に配置される。キャリアはインク分配マニホールドなどのインク分配装置の一部を形成する。一方、キャリア自体は、なんらかの方法でインク分配装置に取り付けられ、プリントヘッド・チップとインク分配装置との間に何らかの形態のインターフェースを形成する。
【０００５】
プリントヘッド・チップのそれぞれのキャリア内への設置は、通常、プリントヘッド・チップをキャリア内に形成された窪み部に単に押し込むことによって行なわれる。したがって窪み部は、とまりばめ（ｓｎｕｇ  ｆｉｔ）や締まりばめによってプリントヘッド・チップをキャリア内の所定位置に確実に保持できるように寸法決めされている。
【０００６】
プリントヘッド・チップは、その細長い形状のために、たわみを生じやすい。その結果、通常の取扱いの際及び作動中に、キャリアにいかなる応力がかかっても、それがキャリア、さらにプリントヘッド・チップにたわみをもたらすことがある。当該技術における技術者であれば、ノズル装置が各々マイクロ電気機械システムの形態をとっているために、このようなたわみは非常に望ましくないものであることは理解されよう。
【０００７】
このようなはめ合いに関する特有の問題は、窪み部に微粒子が侵入する可能性があることから生じる。かかる材料が1個又は複数の比較的硬い粒子である場合は特にそうである。チップを窪み部に押し込む際、かかる粒子がプリントヘッド・チップと窪み部の壁の間にはさまる可能性がある。そうなれば、微粒子が衝突するプリントヘッド・チップ上の地点に応力が集中する部位が発生することになる。そのため、通常なら問題にならないわずかなたわみがチップにかかっても、応力集中によりプリントヘッド・チップが破断することがある。
【０００８】
本出願人は、この問題を解決し、プリントヘッド・メーカーがプリントヘッドの組立て段階で無塵環境を実現する必要性を軽減する方法として、本発明を考案した。周知の通り、チップメーカーはチップ製造環境を無塵とするために相当な経費を負担している。本出願人は、プリントヘッドの組立て段階でそのような無塵環境を達成する必要がなくなることが望ましいと考える。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の第１様態によれば、
集積回路製造技術の製造物である、少なくとも一つの細長いインクジェット・プリントヘッド・チップと、
対面する一対の側壁を有する細長い窪み部を形成する少なくとも一つの対応のインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアであり、その又はそれぞれのプリントヘッド・チップが対応の窪み部に収容され、その又はそれぞれのインクジェット・プリントヘッド・チップと対応の窪み部が当該インクジェット・プリントヘッド・チップと両側壁との間にギャップが形成されるように寸法決めされている、前記インクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアと、
その又はそれぞれのインクジェット・プリントヘッドを対応の窪み部内に適所に保持するために各ギャップ内に充填される弾性変形可能材料と
を備えたインクジェット・プリントヘッド組立体を提供する。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、集積回路製造技術の製造物である少なくとも一つの細長いインクジェット・プリントヘッド・チップと、対面する一対の側壁を有する細長い窪み部を形成する少なくとも一つの対応のインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリアとを有するインクジェット・プリントヘッドを組み立てる方法を提供する。その又はそれぞれのインクジェット・プリントヘッド・チップと対応の窪み部は、各プリントヘッド・チップの幅が対応の窪み部の幅より所定の範囲において短くなるように寸法決めされている。この方法は、
対面する一対の側壁とインクジェット・プリントヘッド・チップとによってインクジェット・プリントヘッド・チップの両側にギャップが形成されるように各インクジェット・プリントヘッド・チップを対応のキャリア内に配置するステップと、
各ジェット・プリントヘッド・チップを対応の窪み部内に固定するため、弾性変形可能材料へと硬化する一群の粘着剤の中から選んだ粘着剤で各ギャップの少なくとも一部を充填するステップと
を含む。
【図面に沿っての詳細な説明】
【００１１】
図１において、参照番号１０は本発明によるインクジェット・プリントヘッド組立体の第１実施形態を全般的に示している。
【００１２】
インクジェット・プリントヘッド組立体１０はページ幅のインクジェット・プリントヘッドの形態をとっている。
【００１３】
インクジェット・プリントヘッド組立体１０はインクジェット・プリントヘッド・チップ・キャリア１４を有する。キャリア１４の上にインク分配マニホールド１２が配置されている。
【００１４】
インクジェット・プリントヘッド・キャリア１４は支持部材１６を有する。支持部材１６内には細長い窪み部、すなわちチャンネル１８が形成されている。
【００１５】
インクジェット・プリントヘッド１０は複数のインクジェット・プリントヘッド・チップを有し、そのうちの一つを番号２０で表わす。インクジェット・プリントヘッド・チップ２０は集積回路製造技術の製造物ないしは生産物である。さらにインクジェット・プリントヘッド・チップ２０は、複数のノズル装置（図示せず）を有する。各ノズル装置はマイクロ電気機械システムの形態をとっている。このため、各ノズル装置は少なくとも一つの可動部品を有し、可動部品はノズルチャンバ内でインクに作用しそのインクをノズルチャンバから噴出する。
【００１６】
インクジェット・プリントヘッド・チップ２０とチャンネル１８はともに矩形の断面を有し、チャンネル１８はインクジェット・プリントヘッド・チップ２０より所定の寸法だけ大きい。特に、チャンネル１８の幅はプリントヘッド・チップ20より所定の寸法だけ大きくなっている。チャンネル１８の幅は約３１０ミクロン〜５１００ミクロンの範囲とする。インクジェット・プリントヘッド・チップ２０の幅は約３００ミクロン〜５０００ミクロンの範囲とする。
【００１７】
組立中、チップ２０は矢印２１が示すようにチャンネル１８に挿入される。インクジェット・プリントヘッド・チップ２０は、番号２２と表示された、硬化すると弾性変形可能材料を形成する粘着剤によってチャンネル１８内に固定される。前述のようにそれぞれの寸法が異なっているため、プリントヘッド・チップ２０をチャンネル１８内に挿入した際、プリントヘッド２０の各側と、チャンネル１８を形成する対応する側壁２８の間にギャップ２６が形成される。したがって、ギャップ２６の幅は約５ミクロン〜５０ミクロンまでの範囲となる。ギャップ２６には弾力性のある柔軟材料２２が充填される。
【００１８】
前記特許出願に記載されているように、プリントヘッド・チップ２０は非常に大きな長さ・幅の比を持つ。その理由は、ページ幅印刷を可能にするだけの十分な長さを保持しつつ、チップ２０の幅をできるだけ小さくしてチップ面積を維持することがこの製造工程によって可能だからである。さらに、キャリア１４とインク分配マニホールド１２もまた比較的大きな長さ・幅の比を有する。このため、通常の取扱いの際及び作動中にプリントヘッド１０はたわみを生じやすい。ギャップ２６がなければ、このたわみはプリントヘッド・チップ２０に直接伝わり、それが好ましくないことは容易に理解できるであろう。本発明の出願以前に行なわれていたように、チップ１０をチャンネル１８内に取り付ける際、チップ２０の側面２４、又は側壁２８の一方が微粒子で汚染された場合、微粒子が側壁２８上に衝突した地点に応力集中点が生じる。その後、キャリア１４にいかなるたわみが生じても、応力集中点においてチップ２０の破断が発生する。
【００１９】
そのため、ギャップ２６を設けることで、キャリア１４にある程度のたわみがかかっても、そのたわみはチップ２０に伝わらなくなる。さらに、粘着剤は、一旦硬化して弾力性のある柔軟材料２２になると、チップ２０をチャンネル１８内の所定位置に保持しながらキャリア１４のたわみを吸収する役割を果たすようになる。
【００２０】
粘着剤は硬化してエラストロマ系材料になるタイプのものを用い、具体的にはシリコンラバー系粘着剤を用いる。
【００２１】
図２〜図９までの図で、参照番号３０は本発明によるインクジェット・プリントヘッド組立体の第２実施形態を全般的に示している。図１に関し、特に記載のない限り、同じ参照番号は同じ部品を示す。
【００２２】
プリントヘッド組立体 ３０は、前記米国特許出願第０９／６９３，６４４号明細書、同第０９／６９３，７３７号明細書及び同第０９／６９６，３４０号明細書の対象であるプリントヘッド組立体に類似している。そのため、ここでの説明はプリントヘッド・チップ２０を取り付ける方法に限定し、前記特許出願明細書において既に記述されている詳細については説明を行なわずに概略的な記述のみを行う。
【００２３】
プリントヘッド組立体３０は複数のモジュールを有するモジュール式プリントヘッド組立体である。各モジュール３２は、プリントヘッド・チップ２０を受けるチャンネル３６を形成するキャリア３４を有する。チャンネル３６とプリントヘッド・チップ２０の相対寸法はプリントヘッド組立体１０の相対寸法に等しい。そのためギャップ３８もまた、プリントヘッド・チップ２０の各側面２４とそれに対応するチャンネル３６の側壁４０との間に形成される。プリントヘッド組立体１０と同様、プリントヘッド・チップ１０は、番号４２と表示される、弾力性のある柔軟材料に硬化する粘着剤によってそれぞれのチャンネル３６内に固定される。ギャップ３８とこの弾力性のある柔軟材料の利点については前述のとおりである。
【００２４】
図２に示すように、プリントヘッド３０はモジュール３２が配置される保持構造４４を有する。各キャリア３４はタイルの形をしており、保持構造４４の中に取り付けられる。この実施形態では、３個のタイル３４が保持構造４４に取り付けられている。条件によっては、プリントヘッド３０が一つ以上の保持構造４４を有する場合がある。保持構造４４は対面する一対の側面部４６と一つのフロア部４８を有し、それらがタイル３４を取り付ける部位５０を形成する。
【００２５】
各タイル３４は入れ子構成５６を形成し、その結果、タイル３４は部位５０に沿って端と端を合わせた形で入れ子となる。タイル３４を部位５０に配置する方法の詳細については、前記特許出願に記載されている。
【００２６】
各タイル３４は、第２モールド５４の上に位置する第１モールド５２を有し、モールド５２と５４はともに保持構造４４の部位５０に取り付けられている。モールド５２と５４の構造の詳細については前記特許出願に記述されている。第１モールド５２にはチャンネル（溝）３６が形成されている。
【００２７】
チャンネル３６の一方の側に、第１モールドにより複数の隆起したリブ５８が形成されている。隆起リブ５８は、印刷媒体がプリントヘッド・チップ２０から適当な間隔をおいてプリントヘッド・チップ２０上を移動するのを助ける働きをする。チャンネル３６の反対の側には複数の導電性ストリップ６０が形成されている。ストリップ６０はチップ２０の電気接点と配線でつながれており、制御回路（図示せず）とプリントヘッド・チップ２０を接続する。
【００２８】
第１モールド５２にはその全長のほぼ中間の位置に窪み部６２が形成されている。窪み部６２は、タイル３４を保持構造４４の部位５０に取り付ける際に保持構造４４の側面部４６の一方が形成するキャッチ６４に嵌め合うような位置に設けられ、そのような寸法に形成されている。この場合もまた、タイル３４を保持構造４４に設置する方法の詳細については前記特許出願に記述されている。
【００２９】
図３に見られるように、第１モールド５２の中には複数のインレット開口６６が形成されている。開口６６はプリントヘッド・チップ２０にインクを供給するために用いられる。
【００３０】
開口６６は、第２モールド５４に縦に間隔をあけて形成された対応する開口６８と流体連通している。また空気供給のために、開口７０がモールド５４に形成されている。さらに詳細については前記特許出願に記載されている。
【００３１】
タイル３４と保持構造４４は、タイル３４と保持構造４４の間の相対運動がある程度吸収されるように構成されている。これを実現する方法の詳細については、前記特許出願に記載されている。例えば、保持構造４４のフロア部４８上にカラー付き構造７２が設置されている。カラー付き構造７２は弾力性のある柔軟な疎水性素材でできており、第２モールド５４に形成された補完的窪み部と嵌めあう。その結果、このような相対運動にもかかわらず密封性を保つことができる。カラー７２は、フロア部４８に形成された通路７４（図８）の開口を囲む。この場合も、詳細については前記特許出願に記載されている。
【００３２】
インク及び空気をチップ２０に供給する方法の詳細については、前記特許出願に記載されているため、ここでは説明しない。ただし簡潔にいえば、通路７４は、第２モールド内の開口６８と流体連通しており、同様に開口６８は開口６６と流体連通している。通路７４は６セットに分かれており、その各々が、例えば、青緑、黄色、赤紫、黒、赤外線インク、及び固定剤を受け取る。それ以外にも６種類までのインクの組み合わせを用いることができる。その場合、チップ２０は「６色」チップとなる。
【００３３】
図８に示すように、プリントヘッド３０はノズル層７８を覆うノズルガード７６を有する。前記米国特許出願第０９／６０８，７７９号明細書にさらに詳細に記述されている通り、ノズル層７８はシリコン・インレット支持体８０に取り付けられている。
【００３４】
図９では、ギャップ３８と弾力性のある柔軟材料４２をはっきり見ることができる。
【００３５】
当業者であれば、弾力性のある柔軟材料４２と併せてギャップ38を設けることにより、チップ２０とチャンネル３６の側壁４０の間への微粒子の侵入によって生ずる応力集中点を避けられることが理解できるだろう。ギャップ３８と弾力性のある柔軟材料４２を用いることにより、チップ２０をそれぞれのチャンネル３６に圧入したり、場合によってはとまりばめまでする必要も回避することができる。その結果、かかる微粒子の侵入による悪影響を相当程度軽減することができる。
【００３６】
さらに、当業者であれば、具体的実施形態に示されているように、概略的に述べてきた本発明の意図と範囲を逸脱することなく本発明に数々の変更や修正を加えることが可能であることを理解するであろう。したがって、これら２つの実施形態はあらゆる点で説明のためのものであって、限定的なものとみなす必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるインクジェット・プリントヘッド組立体の第１実施形態の概略立体図を示す。
【図２】本発明によるインクジェット・プリントヘッド組立体の第２実施形態の立体図を示す。
【図３】図２のインクジェット・プリントヘッド組立体の一つのモジュールの分解図を示す。
【図４】図３のモジュールの立体図を示す。
【図５】図３のモジュールの平面図を示す。
【図６】図３のモジュールを一方の側からみた図を示す。
【図７】図３のモジュールを反対側からみた図を示す。
【図８】図５の断面Ａ−Ａにおける図３のモジュールの前部断面図を示す。
【図９】図３のモジュールの一部の詳細図を示す。
【国際公開パンフレット】
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2005500192.tif 000014
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【国際調査報告】
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2005500192.tif 000022