(57)【要約】共通の通路終端面（１０４）において終わる複数個の通路（１０４ａ）を有するボデー（１０３）、及び通路から齎された液滴を選択的に射出するノズル（１０２ａ）を有するノズル板（１０２）を有し、そしてノズル板は接着剤層によりボデーに着脱自在に取り付けられる。
2004504963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の通路終端面（１０４）において終わっている複数の通路（１０４ａ）を有するボデー（１０３）及び前記通路終端面（１０４）に着脱自在に取り付けられたノズル板（１０２）を備え、前記ノズル板（１０２）が前記複数の通路（１０４ａ）から始まっている液滴の選択的な射出のためのノズル（１０２ａ）を持っている多通路小滴堆積装置であって、前記ノズル板（１０２）が接着剤層により前記通路終端面（１０４）に着脱自在に取り付けられ、前記接着剤層は、前記通路終端面から前記ノズルを外す際に前記接着剤層と前記通路終端面（１０４）との間で接着の破断がありかつ前記接着剤層内には凝集の破断がないことを特徴とする多通路小滴堆積装置。
【請求項２】
前記ノズル板（１０２）が貫通穴を有しかつ前記通路終端面（１０４）において前記ボデー（１０３）上に置かれ、こうして前記小滴射出ノズル（１０２ａ）を提供している請求項１による多通路小滴堆積装置。
【請求項３】
前記接着剤層と前記ノズル板（１０２）との間に第１の中間層を更に備える先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項４】
前記接着剤層と前記通路終端面（１０４）との間に第２の中間層を更に備える先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項５】
前記ノズル板（１０２）がポリマーのシート材料から作られ、かつノズル板（１０２）を支持するためのフレーム（１０１）に取り付けられる先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項６】
前記ボデー（１０３）が、前記ノズル板（１０２）を前記複数の通路と整合して前記通路終端面（１０４）上に置くための整合マークを更に備える先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項７】
前記ノズル板（１０２）が複数のミニノズル板（１０２）からなる先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項８】
前記複数のミニノズル板（１０２）がフレーム（１０１）に着脱自在に固定される先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項９】
前記多通路小滴堆積装置が、インキジェット印刷に使用するためのプリントヘッド構造である先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【請求項１０】
前記複数の通路（１０４ａ）が、ピエゾ圧力により前記通路終端面（１０４）においてインキを射出するための手段を含む先行請求項のいずれかによる多通路小滴堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、小滴堆積装置、特にインキジェット式プリントヘッドに関する。特に、本発明は、ノズル板をプリントヘッドのボデーに取り付ける方法に関する。
【０００２】
［発明の背景］
インキジェット印刷の技術において、不均一な印刷、ホワイトラインなどの諸問題が発生し得ること、及びかかる印刷欠陥の原因が、インキの小滴をインキ受容媒体に向かって推進させるノズルにあることが多いことが知られている。上述の印刷欠陥は、例えばノズル内のインキの乾燥又はインキ内の不純物によるインキの詰まりにより、例えばインキ内の硬い顔料の存在のため傷つけられたノズルにより発生する可能性がある。
【０００３】
ＳＯＨＯ（Ｓｍａｌｌ　Ｏｆｆｉｃｅ／Ｈｏｍｅ　Ｏｆｉｃｅ）の印刷機においては、プリントヘッドは、問題が発生したとき全体的に除去され交換される。大きいインキジェット印刷機においてはプリントヘッドも大きく、ページ幅のプリントヘッドさえ使用される。かかるプリントヘッドの典型的な例が、ＵＳ−Ａ−５８５５７１３号に明らかにされている。この特許は、内部に複数個の平行な通路を有するボデーを持ったプリントヘッドを明らかにし、この通路は共通の通路終端板において終わっており、更にノズル板が通路終端面においてボデーに取り付けられる。ボデーとノズル板とは、互いにしっかりと接合され、従ってノズルの欠陥により印刷に問題が生じたときは、プリントヘッド全体を放棄しなければならない。さもなければ、ノズル板を外してこれを新しいものと交換する作業は極めて厄介な作業である。上述のプリントヘッド構造においては、ノズル板は、プリントヘッドの価格の２０％以下に相当する。従って、使用者は、印刷機のプリントヘッドのかなり安価な部分の欠陥のために印刷機の高価なプリントヘッドの廃棄を強いられる。
【０００４】
ＥＰ−Ａ−０７０３０８２号は、ノズル板がクランプによりプリントヘッドのボデーに着脱自在に取り付けられた印刷機を明らかにする。
【０００５】
ＪＡ−５−５５　１２１０８１号においては、ノズル板は、案内レールの手段によりプリントヘッドのボデーに着脱自在に取り付けられる。
【０００６】
ＪＡ−Ａ−６３　０６４７５５号は、各がノズルを１個しか持たないノズル板であって、突起と溝との手段によりプリントヘッドのボデーに着脱自在に取り付けられるノズル板を明らかにする。
【０００７】
改良され着脱自在に取り付けられるノズル板に対する要求がなお存在する。
【０００８】
［発明の目的及び概要］
容易に交換できるノズル板を備えた小滴堆積装置を提供することが本発明の目的である。
【０００９】
上述の目的は、請求項１に請求された本発明による小滴堆積装置により具体化される。従属請求項は本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１０】
本発明により、ノズル板を通路終端面から外す際に、接着剤層と通路終端面との間で接着の破断（ａｄｈｅｓｉｖｅ　ｂｒｅａｋ）があり、かつ接着剤層内の凝集の破断（ｃｏｈｅｓｉｖｅ　ｂｒｅａｋ）がないように、接着剤層を使うことによりノズル板がプリントヘッドのボデーに着脱自在に取り付けられる。本発明の重要な利点は、剪断力による引き剥がしの際に、ノズル板が、接着剤層と一緒にプリントヘッドのボデーから剥がされることである。プリントヘッドのボデー上に残る接着剤はないか又は無視できるほど僅かである。従って、ノズル板が故障しても、ノズル板及び接着剤層を取り去り、そして新しいノズル板をプリントヘッドのボデーに取り付けてプリントヘッドのボデーを再使用することは容易である。
【００１１】
本発明は、本発明を限定する意図のない図面を参照して説明される。
【００１２】
［発明の詳細な記述］
共通の通路終端面において終わっている複数の通路を有するボデー、及び貫通穴を有し前記終端面において前記ボデー上に置かれたノズル板を備えている多通路小滴堆積装置において、特にインキジェット式プリントヘッドにおいて、ノズル板／インキ受入れ媒体の距離が一定のままでありかつノズル板と通路との間の整合が乱されないように、印刷機の運転中に動いている前記ノズル板を持つことなしに、ノズル板をボデーに着脱自在に取り付けることが可能であることを見いだした。これは、通路の出口がノズルの開口より大きく、従ってピエゾ力によりノズルを経てインキが推進されたとき、インキがノズル板に対して圧力を加える場合にその通りである。
【００１３】
まず、異なった機械的構成を有する本発明による４種の実施例が説明されるであろう。第１及び第２の実施例においては、ノズル板１０２がフレーム１０１に取り付けられ、更にこのフレームがプリントヘッドのボデー１０３に取り付けられる。第３の実施例においては、いわゆる「ミニノズル板」が使われる。第４の実施例においては、ノズル板１０２を支持するためのフレーム１０１は使用されない。
【００１４】
この場合、ノズル板は、本発明により、即ち、ノズル板を通路終端面から外すときに接着剤層と通路終端面との間で接着の破断があるように接着剤層を使うことにより、如何にしてノズル板が着脱自在に取り付けられるかが説明されるであろう。
【００１５】
本発明の第１の実施例においては、図１に示されるように、ノズル板はフレームに取り付けられる。フレーム及び／又はノズル板は、ボデーに着脱自在に取り付けられる。フレーム１０１は、厚さｄ及び内側寸法ＸとＹとを有し、そしてノズル１０２ａを有するノズル板１０２が設けられる。ボデー１０３は、インキを提供する通路１０４ａが終わる面１０４−「通路終端面」と呼ばれる−の側に、通路終端面が低い縁１０５を有しかつ前記面の残りの部分がこの縁より上方に高くなるように、ｄ’≦ｄになるように厚さｄ’を選ぶように機械加工される。フレームに取り付けられたノズル板が、通路終端面のその他の部分と接触して置かれるようにｄ’＝ｄであることが好ましい。通路終端面のこの残り部分は、Ｘ’≦Ｘ及びＹ’≦Ｙになるように選ばれた寸法Ｘ’及びＹ’を持つ。Ｘ’及びＹ’は、通路終端面の残り部分にフレームがぴったり適合するように内側寸法Ｘ及びＹと等しいことが好ましい。この実施に際して、ノズル板の整合を支援するには通路終端面上の合わせマークが有用であるが、このマークは厳密に必要であるとは言えない。即ち、通路終端面の高くなった部分上にフレームが適合するため、ノズルが通路終端面のインキ通路の出口と整合させられるからである。
【００１６】
本発明の第２の実施例においては、図２に示されるように、第１の実施例と同様に、ノズル板はフレームに取り付けられ、かつフレーム及び／又はノズル板はボデーに着脱自在に取り付けられる。しかし、この第２の実施例においては、通路終端面１０４は機械加工されないで単に平らのままに保たれる。ノズル板１０２を支持しているフレーム１０１は、平らな通路終端面上に置かれ、ノズル板１０２はフレームと通路終端面との間に位置決めされ、次いで、フレームが小滴堆積装置のボデー１０３に固定される。この場合、ノズル板のノズルを通路終端面の通路開口と容易に揃えることができるように、ボデーは、通路終端面に少なくも１個の整合用マークを持つことが好ましい。
【００１７】
本発明の第１及び第２の実施例の両者においては、ノズル板を支持しているフレームは、本技術において知られる適宜の材料から作ることができ、これは、ステンレス鋼又はその他の材料（例えば、銅、アルミニウム、ニッケルなど）から作ることができ、これは強固なプラスチック（例えば、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリカーボネートなど）で作ることができる。
【００１８】
本発明の第３の実施例においては、ノズル板はマイクロインジェクションで成型される。マイクロインジェクション成型の技法はよく知られ、許容差及び複写可能性の優れた管理によりマイクロメーター尺度の寸法で部品を作ることができる。この技法により、本技術において知られる適宜のポリマーをノズル板の製造に使うことも実質的に可能となる。例えば、熱可塑性プラスチック、繊維強化熱可塑性プラスチック、熱硬化性プラスチック及びエラストマーを、本発明による多通路堆積装置で使用するためのノズル板の製造に使うことができる。マイクロインジェクション成型により、１個の大きいノズル板を作るために一緒に組み合わせ得る「ミニノズル板」を作ることが可能である。このシステムの利点は、ノズルが故障したとき、ノズルを支持している「ミニノズル板」だけが交換されることである。
【００１９】
かかる装置が図３に図式的に示される。これは、各が４個のノズル１０２ａを持っている２個の「ミニノズル板」１０２を示す。「ミニノズル板」は、フレーム１０１内にきつく適合するように形成され、このフレームは通路終端面１０４において小滴射出装置のボデー１０３に取り付けられる。これら「ミニノズル板」は、その長さに亙ったノッチを持ち、フレームはバネ１０１ａを持つことができ、このバネは、「ミニノズル板」がフレーム内に押されたときにノッチ内に適合し、「ミニノズル板」をフレーム内に固定して保持する。「ミニノズル板」は、取り外しを容易にするために、グリップを設けることもできる。
【００２０】
「ミニノズル板」内のノズルの数はノズル直径とノズルのピッチ、及び「ミニノズル板」を容易に取り扱うために望ましい「ミニノズル板」の寸法に依存する。例えば、直径１００μｍでかつピッチ２００μｍを有するノズルのあるノズル板を「ミニノズル板」で作る場合は、マイクロインジェクション成型により作ることが便利であり、「ミニノズル板」は、各「ミニノズル板」ごとに約０．５ｃｍの長さを与える一列になった約２５個のノズルを持っている。
【００２１】
「ミニノズル板」が置かれるフレーム１０１及び／又はノズル板１０２は、第１及び第２の実施例におけると同様に、ボデー１０３に着脱自在に取り付けられる。フレーム１０１は、ボデー１０３の一体の部分とすることもでき、この場合、通路終端面は、機械加工されて「ミニノズル板」を受け入れるためのフレームとして作用する高くされた縁を持つことが好ましい。フレームがボデーに着脱自在に取り付けられた場合は、フレームがボデーの一体部分であるときより「ミニノズル板」の交換が容易である。
【００２２】
本発明の第４の実施例においては、ノズル板を支持するために特別のフレームは使用しない。ノズル板は、「通常」のノズル板又は「ミニノズル板」のいずれとすることもできる。貫通穴を有するポリマーシートで作られることが好ましいノズル板は、ボデー１０３に着脱自在に取り付けられる。
【００２３】
上述のすべての実施例において、ノズル板１０２は、シート状のポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、又はより好ましくはポリイミドのような化学薬品耐食性ポリマーである材料から作られることが好ましい。ポリイミドは、熱膨張係数が比較的小さいこと及びノズル出口面に適切な光学的平面又は鏡面に近い特に平らな状態のシートで得られることの利点を持つ。ノズル板は、ＵＳ−Ａ−５０１０３５６号に明らかにされたような低エネルギーの面コーティングで被覆することもできる。ノズル板は、またシリコンで作ることもできる。
【００２４】
ノズル１０２ａは、本技術において知られる適宜の技法を用いて、これをノズル板に作ることができる。直径が約３００μｍのとき、ノズルを作るための可能な方法は、精密な機械式穿孔である。より小さい穴径（即ち、２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下）に対しては、本技術熟練者によく知られた作成方法はレーザー穿孔である。小径ノズルの製作については、プラズマエッチングが極めて滑らかな壁面を持ったノズルを作ることができるため、プラズマエッチングが選択された方法である。壁面のこの平滑さは、ノズルの詰まり及びインキの誤誘導の回避を支援する。ノズル作成の非常によい方法は組合せレーザー／プラズマエッチングであり、これにおいては、レーザービームの本来の焦点合わせ及び位置決めが使用され、これにより、ノズル板材料を貫通する（最終的にノズルに要求される直径より小さい）小直径の穴を加工することができる。この最初のレーザー加工の後、レーザー穿孔された穴の直径をノズルの最終直径に広げるためにプラズマエッチング段階が続けられる。
【００２５】
さて、本発明により、ノズル板を如何にして着脱自在に取り付けるかが説明されるであろう。
【００２６】
一般に、ノズル板は、ネジ、クランプ、或る種のプレススタッド、コイルバネなどのような機械的手段により、着脱自在にボデーに取り付けることができる。また、例えば、フレームを形成するために磁気材料を使用することにより、或いはフレーム及び／又はボデーに永久磁石を組み込むことにより、磁力により着脱自在に取り付けることもできる。
【００２７】
本発明により、通路終端面からノズル板を外す際に、接着剤層と通路終端面との間で接着の破断がありかつ接着剤層内には凝集の破断のないように接着剤層を使うことにより、ノズル板をプリントヘッドのボデーに着脱自在に取り付けることができる。穿孔されたノズル板に実質的に直角方向に力が加えられたときは、ノズル板の運動又は変位はないが、剪断力により剥がされたときは、ノズル板は接着剤層と共にプリントヘッドのボデーから外される。この効果を得るために、３種の材料、即ち、接着剤及びこの接着剤により互いに取り付けられる２個の部品の適正な組合せを使用しなければならない。これら２個の部品は、中間層が使用されないならば、それぞれノズル板及び通路終端面である。中間層の存在に対しては、更に以下を参照されたい。
【００２８】
ノズル板は、ポリイミドで作られることが好ましい。別の幾つかの材料が既に上述された。通路終端面は、圧電セラミック材料ＰＺＴで作られることが好ましい。通路終端面用のその他の可能な材料には、ＰＺＴ以外の別のセラミック材料、ステンレス鋼、及び焼結酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３が含まれる。接着剤は、或る種のサーモ接着剤を同様に使用できるが、いわゆる「除去可能な」粘着剤が好ましい。粘着剤により互いに取り付けられる２個の部品の材料のａ．ｏ．に依存して多かれ少なかれ適している粘着剤には、ＢＡＳＦからのアクロナル（Ａｃｒｏｎａｌ）４Ｄ、アクロナル５０Ｄ、アクロナルＤＳ３４５４、アクロナル３５Ｄ、アクロナルＬＡ４４９Ｓ；フランスのＣＹＧからのアドヒシブ（Ａｄｈｅｓｉｖｅ）１３Ｄ及びアドヒシブ５１Ｒ；Ｒｏｈｍ　＆　ＨａｓｓからのプライマルＥＰ−６１２０及びプライマルＰＳ−６１Ｄ；英国Ｈ．Ｂ．ＦｕｌｌｅｒからのＳＥ４３６７，ＳＥ１３９０，ＳＥ４３９７；Ｒｈｏｎｅ−ＰｏｕｌｅｎｃからのＲ３００、Ｒ３６１、Ｒ３９７が含まれる。
【００２９】
ノズル板と通路終端面との間に、種々の中間層を使うことができる。
【００３０】
第１の種類の中間層は下塗り層であり、これは、ノズル板と接着剤との間の接着を強化するためにノズル板に適用することができる。下塗り層はまずノズル板に適用され、続いて下塗り層に接着剤層が適用される。与えられたノズル板及び接着剤の種類に対する適切な下塗り層は、経験により決定することができる。
【００３１】
第２の種類の中間層は剥離強化層であり、これは通路終端面と接着剤との間の接着度を小さくするために、通路終端面に適用することができる。適切な剥離強化用製品は、通路板及び接着剤の種類に依存し、Ｂａｒｅｃｏ　ｄｉｖ．からのポリワックス（Ｐｏｌｙｗａｘ）１０００（ポリエチレンワックス）、ｄｅＰｏｎｔからのバイダックス（Ｖｙｄａｘ）１０００（ポリ四弗化エチレン（ＰＴＦＥ））、Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａｓｓからのプレキシガム（Ｐｌｅｘｉｇｕｍ）Ｍ３４５（ポリメチルメタクリレート）のような製品を含むことができる。
【００３２】
第３の種類の中間層は、通路終端面とノズル板との間に位置決めされ、オリフィスを有するモリブデン板のような中間構造である。この事例では、ノズル板は、上述のように、中間構造に着脱自在に接着されることが好ましい。しかし、この中間構造は、通路終端面に着脱自在に接着することもできる。いずれの場合も、接着剤層は、ノズル板と通路終端面との間でかつノズル板と中間構造との間か又は中間構造と通路終端面との間のどちらかに位置決めされ、或いは接着剤層が２層ある場合は両方に位置決めされる。
【００３３】
接着剤層は、例えば塗布により、通路終端面にではなくノズル板に（又はノズル板に既に適用された中間層に）適用されることが好ましい。次いで、接着剤層を含んだノズル板が、通路終端面に接着される。
【００３４】
ノズル板は、ＵＳ−Ａ−５８５５７１３号に明らかにされたように波型を持つことができる。この場合は、波型には、微小な空洞部及び接着面ランド部が一緒に形成される。波型は、典型的に深さ２−４μｍ、間隔又は波長１０−２０μｍのものである。微小空洞部間に残されたランド部は、微小空洞部の幅の０．０５倍から０．２５倍の間の、通路終端面と接触している幅を持つことが好ましい。接着剤の組成及び微小空洞部間のランド部の関連寸法を管理することにより、ノズル板の接着強度は、力がノズル面に直角であるとき（この力は、主に、ノズル板に達した通路内のインキの圧力により加えられる）、強い接着力を有し、そして剥がす力がボデーからノズル板を分離するように加えられたとき、十分に弱い接着力であるように、調整することができる。
【００３５】
すべての種類の中間層、並びに波型は、相互に組み合わせることができ、かつ上に明らかにされた異なった機械的構成を有する実施例と組み合わせることができる。
例１
−ノズル板：カプトンフィルム（カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）はＤｕＰｏｎｔの登録商標であり、カプトンはポリイミドである）、タイプ２００ＨＮ、呼び厚さ５０．８μｍ
−通路終端面：ＰＺＴ
−接着剤：アクロナル５０Ｄ（ＢＡＳＦ社）、濃度＝５０％（この接着剤はアクリルベース、水ベースのラテックスである）
接着剤は、２０μｍコーティングナイフの手段によりカプトン（登録商標）に適用された。乾燥後の接着剤層の厚さは約１０μｍであった。塗布された接着剤層を有するカプトン（登録商標）フィルムは、圧力下で通路終端面に接着された（コーダーラミパッカー（Ｃｏｄｏｒ　Ｌａｍｉｐａｃｋｅｒ）ＬＰＰ６５０の使用による；２個のロール間に十分な圧力を作るように、積層ロールは、圧痕１ｍｍに設定された）
積層の４８時間後に、ノズル板が通路終端面から剥がされた。接着剤は、ノズル板と共に通路終端面から完全に除かれた。通路終端面には接着剤は残らなかった。
例２ないし４
以下の接着剤が使用された。
−例２：アクロナル３５Ｄ（ＢＡＳＦ社）、濃度＝５０％
−例３：ロボンド（Ｒｏｂｏｎｄ）ＰＳ−８１２０（Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａｓｓ社）、濃度＝５４−５５％
−例４：ロボンドＰＳ−８１１１（Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａｓｓ社）、濃度＝５６−５７％
その他、試験は例１と同じであった。例１と同じ試験結果が得られた。
例５ないし８
ＰＺＴが酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３と置換された；その他、試験は例１−４と同じであった。例１と同じ試験結果が得られた。
通路内のインキにピエゾ圧力を加え得る壁を有するインキ通路が共通の通路終端面において終わる圧電式インキジェットプリンターにおいて、本発明により通路終端面に着脱自在に取り付けられたノズル板を有することは非常に有益である。しかし、これは、インキの射出が、例えば音波、気泡の発生、熱膨張などにより進められるインキジェット式のプリントヘッドにおいて上に明らかにされたような容易に交換できるノズル板を持つことは有益でないという意味ではない。事実、各インキジェットプリントヘッドにおいて、殊にプリントヘッドが広いアレイ、特にページ幅のノズルアレイを有するインキジェットプリンターにおいては、−インキ射出方法とは無関係に−プリントヘッド全体ではなくてノズル板のみを交換できることが望ましい特徴である。本発明は、圧電式インキジェットプリントヘッドだけでなく全ての種類の小滴堆積装置に応用することができる。
【００３６】
本発明の好ましい実施例を非常に詳細に説明したが、本技術熟練者には、請求項において定義された本発明の範囲から離れることなく、これに多くの変更をなし得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明により着脱自在に取り付けられたノズル板の第１の実施例の分解図を示す。
【図２】
本発明により着脱自在に取り付けられたノズル板の第２の実施例の分解図を示す。
【図３】
本発明により着脱自在に取り付けられたノズル板の第２の実施例の分解図を示す。
【国際公開パンフレット】
2004504963.tif 000003
2004504963.tif 000004
2004504963.tif 000005
2004504963.tif 000006
2004504963.tif 000007
2004504963.tif 000008
2004504963.tif 000009
2004504963.tif 000010
2004504963.tif 000011
2004504963.tif 000012
2004504963.tif 000013
2004504963.tif 000014
2004504963.tif 000015
2004504963.tif 000016
2004504963.tif 000017
2004504963.tif 000018
2004504963.tif 000019
2004504963.tif 000020
【国際調査報告】
2004504963.tif 000021
2004504963.tif 000022
2004504963.tif 000023