(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の熱膨張係数と第１の弾性係数特性とを有する第１のプラスチック材料から形成された剛いプラスチック枠部材を有する枠構造であって、前記枠部材は突端領域４２を有している、枠構造と、
誘電体層部材とプリントヘッドとを有するプリントヘッド・アセンブリであって、前記誘電体層部材は前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する、プリントヘッド・アセンブリと、
前記突端領域４２の一部を覆い、かつ前記剛いプラスチック枠部材に取り付けられた第２のプラスチック材料であって、該第２のプラスチック材料は前記突端領域４２において１つまたは複数のしなやかな梁を形成し、前記第２のプラスチック材料は前記第１の弾性係数特性より小さい第２の弾性係数特性を有するエラストマー材料であり、前記１つまたは複数のしなやかな梁は前記第１のプラスチック材料に固定されている、第２のプラスチック材料と、
前記１つまたは複数のしなやかな梁に前記誘電体層部材を取り付ける手段と、
を備え
ペンが極限温度を受けて、前記第１のプラスチック材料が前記誘電体層部材と異なる割合で膨張または収縮するとき、前記１つまたは複数のしなやかな梁が曲がり、応力を減少させて前記ペンの損傷を防ぎ、また、前記１つまたは複数のしなやかな梁は溶融して、前記誘電体層部材に形成された窓を埋め、該窓を通る、前記プリントヘッドに接続する導体を封入することを特徴とする、インクジェット・ペンカートリッジ。
【請求項２】
前記取付ける手段が、熱を印加することにより前記第２のプラスチック材料と前記誘電体層部材との間に形成されたシールを備えている、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記取付ける手段が、前記梁と前記誘電体層部材との間に配置された接着材料を備えている、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記プリントヘッド・アセンブリが、インクが基板の周縁から内側に向けて供給される方式の縁送り基板を備え、前記１つまたは複数のしなやかな梁が、前記基板の少なくとも２つの対向する縁に沿って形成されたしなやかな梁を有し、前記１つまたは複数のしなやかな梁が前記誘電体層部材に取り付けられている、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記１つまたは複数のしなやかな梁がトラック構造を形成し、前記トラック構造が前記基板を取り囲み、前記誘電体層部材が前記トラック構造に取り付けられている、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項６】
プリントヘッド・アセンブリをインクジェット・ペンカートリッジの突端領域４２に取り付ける方法であって、前記インクジェット・ペンカートリッジは第１の熱膨張係数を有する第１のプラスチック材料から形成されたプラスチック枠部材で製作された枠構造を有し、前記プリントヘッド・アセンブリは誘電体層部材とプリントヘッドとを有し、前記誘電体層部材は前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有し、
前記突端領域４２の一部を覆う第２のプラスチック材料の１つまたは複数のしなやかな梁を形成するステップであって、前記第２のプラスチック材料は前記第１のプラスチック材料よりしなやかであり、前記１つまたは複数のしなやかな梁は前記第１のプラスチック材料に固定される、ステップと、
前記誘電体層部材を前記１つまたは複数のしなやかな梁に取付けるステップであって、前記インクジェット・ペンカートリッジが極限温度を受けて、前記第１のプラスチック材料が前記誘電体層部材と異なる割合で膨張または収縮するとき、前記１つまたは複数のしなやかな梁が曲がり、また、前記１つまたは複数のしなやかな梁は溶融して、前記誘電体層部材に形成された窓を埋め、該窓を通る、前記プリントヘッドに接続する導体を封入する、ステップと、
を含む方法。
【請求項７】
前記取付けるステップが、前記誘電体層部材を前記１つまたは複数のしなやかな梁に熱かしめすることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記取付けるステップが、前記１つまたは複数のしなやかな梁の表面に接着剤を施し、前記接着剤が硬化する間に前記梁の表面に対して所定位置に前記誘電体層部材を固定する、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記プリントヘッド・アセンブリが、対向する縁を有する、インクが基板の周縁から内側に向けて供給される方式の縁送り基板を備え、前記１つまたは複数のしなやかな梁を形成する前記ステップが、前記基板の前記少なくとも２つの対向する縁に沿って、しなやかな梁を形成することを含み、前記誘電体層部材を前記１つまたは複数のしなやかな梁に取り付ける前記ステップが、前記層を前記しなやかな梁の各々に取り付けることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記プリントヘッド・アセンブリが、インクが基板の中央孔から外側に向けて供給される方式の中心送り基板を備えている、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記インクジェット・ペンカートリジが、前記枠構造内に取り付けられたインク溜めと、前記インク溜めから前記突端領域４２に通じるインク路とをさらに備えている、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は熱インクジェット（“ＴＩＪ"）プリントカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＩＪ技術はコンピュータのプリンタに広く使用されている。非常に一般的に、ＴＩＪは、画像または画像の部分を作り出すために選択的に作動してインク溜めから（紙のような）印刷媒体上にインクのジェットまたは噴霧を放つ幾つかの小さい制御可能なインクジェットを通常備えたプリントヘッドを備えている。ＴＩＪプリンタは、たとえば、ヒューレット・パッカード・ジャーナルＶol.36、Ｎo.5、Ｍay、1985、およびＶol.39、Ｎo.4、Ａugust、1988  に記されている。
【０００３】
熱インクジェット・プリントカートリッジは小体積のインクを急速に加熱してインクを気化させ、複数のオリフィスの一つを通して放出させ、インクのドットを印刷媒体上に印刷するようにすることにより動作する。典型的にはオリフィスはノズル部材内に一つ以上の線形アレイを成して配置されている。各オリフィスから正しい順序でインクが放出されるとプリントヘッドが紙に対して移動するにつれて文字または他の画像が紙の上に印刷される。
【０００４】
既知の一つの装置では、インクジェット・プリントヘッドは一般にインクをインク溜めからオリフィスに近い各気化室に供給するインク路、オリフィスが所要パターンで形成されている金属オリフィス板またはノズル部材、および気化室あたり一つずつの一連の薄膜抵抗器を備えたシリコン基板、を備えている。
【０００５】
インクの単独ドットを印刷するには、外部電源から電流を所定の薄膜抵抗器を通過させる。次に抵抗器を加熱し、気化室内の隣接インクの薄層を過熱させて爆発的気化を生じさせ、その結果インク小滴を関連オリフィスを通して紙の上に放出させる。
【０００６】
模範的インクジェット・カートリッジは本発明の譲受人に譲渡されている“Ｄisposable Inkjet Ｈead”という名称の米国特許第4,500,895号に記されている。
【０００７】
他のインクジェット・プリントヘッドは“Ｔermal Ink Ｊet Ｃommon-slotted Ink Ｆeed Ｐrinthead”という名称の米国特許第4,683,481号に記されており、インクはインク溜めから基板に形成された細長い穴を通して各種気化室に供給される。インクは次に基板とノズル部材との間の障壁層に形成されているマニホールド域に、次に複数のインク路内に、および最後に各種気化室内に流入する。この設計は中心送り設計と言われており、インクは中心位置から気化室に送られ、次に外向きに気化室内に分散される。
【０００８】
“ Ink Ｄelivery Ｓystem for an Inkjet Ｐrinthead ”という名称の共通に譲渡されている米国特許第5,278,584号は縁送りプリントヘッド装置を記している。インク路および気化室を備えた障壁層が、長方形基板と、オリフィスのアレイとを備えたノズル部材との間に設置されている。基板にはヒータ要素の二つの線形アレイがあり、ノズル部材の各オリフィスは気化室およびヒータ要素に関連している。障壁層のインク路は、一般的に基板の二つの対向する縁に沿って走るインク入り口があり、その結果、基板の縁の周りを流れるインクはインク路におよび気化室に入ることができる。
【０００９】
ＴＩＪペンではインク溜めをプリントヘッドに接続する必要がある。この接続の大きさがペンを使用するプリンタの構造に影響する。理想的な溜めとプリントヘッドとの間の結合器は、印刷構造の観点からは、ＴＩＪヘッドの長さより長くなく、駆動ホイールおよびピンチホイールが可能な限りプリントヘッドに近付くことができるよう十分高い。この結合器の大きさが少しでも増大すれば、紙処理能力と妥協することになり、印刷品位に影響すると共に、プリンタの大きさが増大する。
【００１０】
本発明が目的とする用途はばね袋インクジェットペン用であるが、ばね袋ペンに限定されるものではない。一つの模範的ばね袋ペン装置では、第１のモールド材料から作られたペン枠は内側で、ポリエチレンのような、第２のモールド材料で覆われ、ばね袋の膜をかしめるのに適する表面を作っている。枠を作る第１のモールド材料は、たとえば、エンジニアリングプラスチックとすることができ、第２のモールド材料では達成し得ない必要なペン構造を与える。本発明は第１および第２の材料を空間効率の良い、耐漏洩接続を生ずるように流体接続することに関する。
【００１１】
材料を接続する慣習的方法には糊、ガスケットまたはＯリングのようなシール、または機械的プレスばめがある。これらの場合には二つ以上の別々の部品を作り、共に組みつけて単一ユニットを形成する。各部品を製造時のその必要性、構造的完全性に関して、且つ組合せ部品の公差に留意して、設計し、大きさを決めなければならない。このような継手は、場所を取ると共に、それらの信頼性が部品の公差、表面仕上げ、および組立動作により影響される可能性がある。
【００１２】
共通に譲渡されている係属中の出願、07,853,372、は第１のモールド材料と第２のモールド材料との間の耐漏洩継手について記しており、これでは、第２のモールド材料は材料が溶融状態から冷却するにつれて収縮するので、第１のモールド材料から形成された直立管の周りにモールドされている第２のモールド材料が収縮し、二つのモールド材料間に漏れない継手を作る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェット・プリントヘッド・アセンブリをインクジェット・ペンカートリッジの突端領域に取り付けるための方法を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
プリントヘッド・アセンブリをインクジェット・ペンカートリッジの突端領域に取り付ける方法について記す。カートリッジは第１の熱膨張係数を持つ第１のプラスチック材料で形成されたプラスチック枠部材から製作された枠構造を備えている。プリントヘッド・アセンブリは誘電体層部材およびプリントヘッドを備え、誘電体層は第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を持っている。方法は、
突端領域に一つ以上のしなやかな梁を形成し、しなやかな梁を第１のプラスチック材料に固定する階梯、および
誘電体層部材をしやかな梁に取り付ける階梯であって、ペンが温度極限を受け、第１のプラスチック材料が誘電体材料とは異なる割合で膨張または収縮するにつれて、しなやかな梁が曲がり、ペンの破損を招く可能性のある応力を減らす階梯、
を備えている。
取り付け階梯は誘電体層をしなやかな梁に熱かしめする、または接着剤を梁の表面に施すことを含むことができる。
本発明の他の局面によれば、インクジェット・ペンカートリッジが述べられており、第１の熱膨張係数を持つ第１のプラスチック材料で形成された剛いプラスチック枠部材、および誘電体支持層部材およびプリントヘッドを備えたプリントヘッド・アセンブリから構成されている。誘電体層は第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を持っている。第２のプラスチック材料から形成されたしなやかな梁が第１のプラスチック材料に固定されている突端領域に設置されている。誘電体層部材をしなやかな梁に取り付ける手段が設けられており、ペンが温度極限を受け、第１のプラスチック材料が誘電体材料とは異なる割合で膨張または収縮するにつれて、しなやかな梁は曲がる。
本発明のこれらのおよび他の特徴および長所は、付図に図解してあるように、その模範的実施例の下記詳細説明から一層明らかになるであろう。
【００１５】
【実施例】
好適実施例を説明するにあたり、ここに参照する図面は本発明の顕著な局面を図解する上で明瞭にするため簡単にしてあることを理解すべきである。したがって、たとえば、多数の回路線のうち、わずかだけを図示してある。
【００１６】
図１−図２を参照すると、参照数字10は一般に、インク溜め12およびプリントヘッド・アセンブリ14を備えているインクジェット・プリントカートリッジを示している。プリントヘッド・アセンブリ14は典型的にはテープ自動化結合（ＴＡＢ）プロセスを利用して製作されるので、「ＴＡＢヘッド・アセンブリ」（ＴＨＡ）といわれることがある。ＴＨＡ14はオリフィス17および柔軟ポリマーテープ18から成るノズル部材16を備えている。
【００１７】
図２Ａは側面蓋板24を取り外した状態のカートリッジ10を示し、カートリッジの溜め12および鼻領域40の一方の側を示している。カートリッジは、第１はエンジニアリングプラスチック、たとえば、（「ＮＯＲＹＬ」という商標のもとに販売されている材料のような）ガラス入り変性ポリフェニレンオキシド、および第２はエラストマ性ポリオレフィン材料というように、二つの化学的に異なる材料から製作された枠構造32を備えている。第２のプラスチツク材料に好適な材料は1993年５月３日に出願された“Ｔwo Ｍaterial Ｆrame Ｈaving Ｄissimilar Ｐroperties for ＴhermalＩnk-Ｊet Ｃartridge”という名称の同時係属中の出願08/058,730 に記されている。第１の材料はモールドされて剛い外側枠構造34を形成する。この材料は好適に高い弾性係数（典型的に200,000乃至800,000psiまたは 以上）を備え、寸法的に安定で、プリントカートリッジをプリンタに設置したとき良好な位置合わせを確保する。（カートリッジ上の基準面は、第１のプラスチック材料から作られるが、プリンタのキャリッジの基準面を参照しなければならない。）この材料は高い融点を持つ傾向があり、寸法精度に悪影響を及ぼさずに各種ペン・アセンブリ硬化プロセスを行なうことができる。他の場合には、接着剤硬化およびかしめのプロセス中、寸法のずれが生じて突端と基準面との位置合わせを不正確にする。第１のプラスチツク材料に対する典型的材料は20重量％のガラスファイバーが入っているポリフェニレンオキシドまたは20重量％のカーボンファイバーが入っているポリスルホンである。
【００１８】
第２の材料はモールドされて内側構造36を形成し、これに溜め膜12Aおよび12Bが熱かしめにより固定される（図２Ｂ）。この材料36は好適にも低い弾性係数（典型的には100,000psi未満）および低い融点を持ち、かしめプロセスを容易にしている。加えてこの第２のプラスチック材料は第１のプラスチツク材料と良好に接着するように好適に選定されている。第１のプラスチック材料に匹敵する寸法安定性は第２のプラスチック材料にとって不必要であるかまたは可能である。第２のプラスチック材料の目的に適する典型的材料には低弾性係数ポリオレフィンまたはデュポンのＨytrelがある。
【００１９】
図２Ｃは剛いプラスチック枠部材34および内側構造部材36を示す簡略断面図である。カートリッジ10には突端領域42を有する鼻40があり、ここにプリントヘッド14が固定されている。エンジニアリングプラスチック材料がモールドされて剛い直立管44を形成しており、直立管44は直立管開口45を形成し、インク溜めからプリントヘッドまでのインク経路の一部を形成している。
【００２０】
ここに記す本発明は中心送りまたは縁送りプリントヘッド構成に適応することができる。図３Ａおよび図３Ｂは米国特許第5,278,584号に更に詳細に記されているような縁送りプリントヘッド構成を示している。ＴＡＢプリントヘッド・アセンブリ14は柔軟ポリマーテープ18、たとえば、３ＭコーポレーションからＫapton ＴＭテープとして市場入手できるテープ、を備えている。この構成では、ノズル17は、たとえば、レーザ削摩により、テープ18に形成されている。テープ18の裏面には導電線路19があり、これは再度テープの表面に露出している大きい接触パッド20で終わっている。テープ18の裏に固定されているのは複数の個別に付勢し得る薄膜抵抗器172を備えているシリコン基板170である。各抵抗器は一般に単一オリフィス17の後に設置されて、一つ以上のパッド20に順次にまたは同時に加えられる一つ以上のパルスにより選択的に付勢されるときオーミックヒータとして動作する。線路19は図３Ｂに示すように、プリントヘッド基板170の狭い縁まで引き回されているが、インクは図３Ｂに示すように、基板の長い縁の周りの発射室に供給される。障壁層174は基板170とテープ18との間に形成され、インクをインク溜め12から受け取り、インクを発射室に導くインク路176を形成している。この縁送り構成では、テープ18は枠構造34を構成するエンジニアリングプラスチックにより形成される剛い梁180に固定されている。
【００２１】
図１０は既知の中心送りプリントヘツド構成を断面で示している。この構造では、ＴＡＢプリントヘッド・アセンブリ14は柔軟Ｋapton ＴＭ ポリマーテープ18を備えている。導電線路19はテープの裏面に慣習的写真平板エッチングおよび／またはめっきプロセスにより形成される。これら導電線路は図３Ａ−図３Ｂの縁送り構成の場合のように、プリンタと相互接続するように設計された大きい接触パッドで終わっている。窓130がテープ18に形成され、シリコン基板140が窓の内部に形成され、導電線路19が基板上の電極に結合されている。基板140には溜めからインクが通って流れる中心開口142がある。ヒータ抵抗器144が、基板上方に設置され、障壁層148により基板から分離されているオリフィス板に形成された対応するオリフィス17に隣接して基板上に設置されている。この既知の装置では、基板140は直立管44の出力端で剛いエンジニアリング枠材料により形成されている剛い突端梁150に対して固定され、構造用エポキシ152により所定位置に保持されている。この既知の装置では、線路を保護するのに、紫外線硬化したカプセル封入用材料154が基板の縁とテープに形成された窓の縁との間の隙間を覆っている。
【００２２】
継手無し二材料枠構造
本発明の一局面によれば、インクジェットペンに対する継手無し二材料枠構造が記されている。一般に、第２のプラスチック材料は直立管44の内面および突端領域42を被覆し、第１および第２のプラスチック材料がインク溜めとプリントヘッドとの間のインク経路内で出会う継手を排除している。これによりこのような継手での漏洩の危険、および第１のプラスチック材料とインクとの間の化学的適応性の必要性が排除される。
【００２３】
本発明のこの局面は縁送りおよび中心送りの両プリントヘッド構成に適用することができる。図４および図５は縁送り構成を示す。図４Ａは図１−図２に示す形式のカートリッジの鼻領域40の斜視図であり、突端領域42およびそれを取り付ける前に突端領域上方に吊り下げられているＴＨＡアセンブリを示している。そこに示してあるとおり、枠構造36を構成する第２のプラスチック材料の薄い層は突端領域で第１の材料の剛い枠構造34を覆い、鼻領域の側面に重なるようになっている。
【００２４】
図４Ｂは図４Ａの縁送り構成のＴＨＡ14を断面で示している。そこに示すとおり、シリコンのダイ170がＫaptonテープ18の下側で障壁層174に固定され、ノズルオリフィス17がテープ18に形成されている。薄膜抵抗器172がそれぞれのオリフィスの下でシリコンダイ170に設置されている。導電線路19はダイの側面に沿ってテープ18の下側に形成されており、電流を運ばない疑似線路もこの側に形成され、被覆層18Aとともに動作して導電線路へのインク流経路を阻止することによりインクの短絡を防止する。被覆層18AはＫaptonテープ18の下側におよび線路19および19Aの下に取り付けられ、線路を更に保護している。好適実施例では、被覆層18Aは実際に、1.5ミルのエチルビニルアセテート（ＥＶＡ）、0.5ミルのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層、および1.5ミルのエチルビニルアセテート（ＥＶＡ）層から成る３層積層から形成されている。ＥＶＡは過熱するとリフローする熱可塑性材料であり、第２のプラスチック材料、ポリオレフィンに良く結合する。ＰＥＴは膜を緊張せずに打ち抜き且つ取り扱うことができる担体材料として働く。或る用途では、単層被覆、たとえば、ＥＶＡ、ポリオレフィン、エチルアクリル酸（ＥＡＡ）または或る他の材料、が適切なことがある。コロナ放電処理が、他の場合縁接着を示すポリマー膜間の接着を増強する良好な手段であることがしばしばある。プラズマエッチングも接着を向上するのに使用することができる。
【００２５】
図５ＡはＴＨＡを取り付ける前、突端領域42の直上に吊られている縁送りＴＨＡ14を示している。図５ＢはＴＨＡを突端領域に取り付けてからのカートリッジおよびＴＨＡを示す。ペン構造の一方の側面の一部だけを図５Ａに図示してある。直立管開口45とは反対のペン構造の他の側面は図示部分の鏡像である。直立管44は要素44Aとして断面で示してある剛い第１のプラスチック材料により形成されている。エラストマー性の第２のプラスチック材料は直立管開口45の内面上の被覆を形成しており、突端領域42およびしなやかな梁182を覆い続ける。Ｋaptonテープ18の下面はしなやかな梁で突端領域42に結合され、第２のプラスチック材料と耐インク漏洩であるテープ18の内面との間の継手を形成している。インクはインク溜め12から直立管開口45におよびシリコン基板170の長い縁に流入する。インクは側面インク路176に入り、発射室に進む。その結果、インクは第１のプラスチック材料にも第１のプラスチック材料と第２のプラスチック材料との間の継手にも接触せず、それによりインク漏洩の危険が排除される。
【００２６】
図１１Ａ−図１１Ｂは中心送りプリントヘッド構成を示す。図１１Ａはカートリッジの突端領域42の斜視図であり、ＴＨＡ14が突端領域上方に吊られ、ＴＨＡを突端領域に取り付ける前の構成を示している。図１１Ｂは図１１Ａの線１１Ｂ−１１Ｂに沿って取った断面図であり、ＴＨＡ14を示している。図１１Ｂに示すように、中心送り構成はシリコン基板140を備えており、これにインクを基板面に形成された熱インクジェット抵抗器144の上方の発射室に分配する中心開口142が形成されている。障壁層148は基板140およびオリフィス板146を分離している。線路19は抵抗器を付勢する手段となる。インク短絡保護を行なうために、疑似線路も設けられている。Ｋaptonテープ18の下側に設置されている被覆層 18Aは線路19を被覆している。
【００２７】
図１２は中心送りプリントヘッド構成を採用しているペンの鼻部分を通して取った断面図である。この図は直立管44を通して且つプリントヘッド14の長い方の縁を横断して取ってある。ここで直立管44は、やはり剛い外側枠構造34を形成している剛いプラスチック材料44Aによって画定されていることがわかる。本発明によれば、内部枠部材のエラストマー性の第２のプラスチック材料はモールドされ、直立管開口45の内部を覆い、連続層内では突端領域42の外面で凹み領域42Aを覆っている。図１２では、ＴＨＡ14は熱および圧力を加えてＴＨＡを取り付ける直前に凹み領域42Aの上方に吊られて図示されている。図１３は図１２と同様の図であるが、熱および力をスクリムシート161に対して加えてＴＨＡをかしめホーンから分離する熱かしめホーン160を備えている装置を示している。プリントヘッドを構成するシリコン基板140は突端領域42の凹み領域42Aに取り付けられ、第２のプラスチック材料の層に固定されて中心基板開口142の周辺の周りにシールを形成している。下に更に詳細に説明するように、図１２および図１３はフレキシブル相互接続回路18を所定位置に結合する方法を更に図解している。
【００２８】
なおも図１３を参照すると、インクは溜め12からインク経路を通って直立管44に流入し、次いで直立管開口45を通ってシリコン基板の中心開口142に流れるが、すべて剛い外枠構造34を形成する第１のプラスチック材料とは接触せず、または第１のプラスチック材料と第２のプラスチック材料との間の継手とは接触しないで行なわれる。
【００２９】
本発明のこの局面から生ずる幾つかの長所が存在する。一つは第１のプラスチック材料と第２のプラスチック材料との間の継手を通って漏洩するインクによる漏洩の危険が排除されることである。第２の長所は、インクがインクと接触しないため、第１のプラスチック材料とインクとの適合性の発生が排除されることである。第３の長所は第１のプラスチック材料内の充填材料から発生する微粒子によるインクの汚染の可能性が排除されることである。このような充填材料には、たとえば、第１のプラスチック材料の性質を増強するのに使用されるガラスファイバーおよびカーボンファイバーがある。充填材料の微粒子はインクが第１のプラスチック材料に接触すればインクを汚染する可能性があり、プリントヘッドノズルを詰まらせるに至る。第４の長所は第２のプラスチック材料が、特に充填材を第１のプラスチック材料に使用する場合、インク経路に沿って第２のプラスチック材料より滑らかな表面を示す可能性があるということである。空気泡は最初の充填およびプライムのプロセス中にペンカートリッジの内側に集まる傾向があり、信頼性の問題を生ずる。泡は滑らかな表面より粗い表面に集まりやすい傾向がある。
【００３０】
同等材料の熱的ＴＡＢ取り付け
本発明の他の局面によれば、第２の枠材料はＴＡＢ回路の表面に結合するのに使用するため二材料枠構造の表面に置かれる。多数の用途において、被覆層18Aのようなポリマー皮膜はインク短絡保護のためＫaptonテープ18の下面に設けられる。他の用途では、ポリマー皮膜はテープ18に設けられていない。典型的にＴＡＢ回路のポリマー皮膜の融点は第２のプラスチック材料の融点と同じである。ＴＡＢ回路のポリマー皮膜はポリオレフィンから成る第２のプラスチツク材料と化学的に同じであるように処理することができるから、これら材料間の継手に化学結合を得ることが可能であり、この結合はＴＡＢ回路の皮膜面と第１のプラスチック材料との間の結合より優れている。特に、第１のプラスチック材料、第２のプラスチック材料、および被覆材料18AまたはＫaptonテープ18を材料間の接合で良好な接着を得るシステムとして設計するのが望ましい。第１よび第２のプラスチックおよび被覆層18Aおよびテープ18についてこれまで説明したもの以外の材料を使用することができる。第２のプラスチツク材料に可能な他の材料には塩素またはふっ素が入っているＥＶＡおよびポリマーがある。一般に、熱可塑性ポリマーは好ましい材料である。これらにはポリオレフィンおよびＥＶＡがある。特に役立つ性質は第２のプラスチック材料および被覆層18Aを熱かしめ境界面で混合できるので、二つの材料の分子が境界面で混合するということである。二つの材料の融点を同等にすれば、境界面でのこのような混合が非常に強まる。
【００３１】
図４−図６の縁送りプリントヘッド構造は本発明のこの局面を示している。図５は突端領域42を覆い、ＴＨＡ14の縁の下に突出する第２の枠材料を示している。第２のプラスチック材料は第１のプラスチック材料の穴を184において埋めており、したがって突端を覆う第２のプラスチック材料の層および枠構造の内部の第２のプラスチック材料の部分を共にロックしている。更に、溝186が第１のプラスチツク材料内に突端領域の縁で突端領域の各長辺に沿って形成されている。溝はここでは、この点で突端の下にロックする第２のプラスチック材料が存在しないので、またこの実施例では、この区域は二つの枠構造のモールドの間の主要シャットオフの先にあるので、ロック要素として使用されている。第２の枠構造モールディング中、第２のプラスチック材料を枠の内側から第１のプラスチック部材にある穴を通してまたは直立管の内面の下から突端領域に伝えることができる。
【００３２】
図５Ａおよび図５Ｂは代表的熱かしめホーン190を備えて突端の一区画の上方に設置されているＴＨＡ14を示す。ホーンは熱的発熱体または超音波発熱体を備えることができる。ホーン190は典型的にはＴＨＡを覆う柔軟なスクリムシート層191を備えているので、第２のプラスチック材料が溶けてもホーンには固着しない。スクリムシート用の典型的材料はデュポンから入手できるテフロン（ＴＭ）であり、厚さ２ミルの層が良好に働くことがわかっている。圧力および熱を加えるにつれて（図５Ｂ）、突端領域42の上方にモールドされる第２のプラスチック材料が被覆層18Aに接着する。ＴＡＢ線路上に被覆層を必要としないペンの場合には、第２の材料はホットメルト材料をＫaptonおよび銅に結合する仕方と同様の仕方でＫaptonおよび銅の線路材に直接結合する働きをする。熱エネルギを加えるにつれて、第２のプラスチック材料の速度が下がり、その結果材料は流れてＴＡＢ回路の窓および線路上方の空間を濡らして埋める。
【００３３】
図７はＴＨＡ14が図５Ａおよび図５Ｂに関してまさに説明した仕方で突端領域42に取り付けられている状態の鼻領域の一部の簡略上面図である。ここで、プリントヘツドと突端との間の主要インクシール域は、点描域212（図７）により示したようにしなやかな梁182およびリッジ192の上方にある。被覆層18Aはしなやかな梁182に部分的に重なっている。したがって、梁は被覆層に部分的に結合し、基板の軸に沿ってＫaptonテープに部分的に結合している。基板の短軸に沿っては、被覆層の位置公差により、重なりは可能でないことがある。この重なりが不能であれば、第２のプラスチック材料をＫaptonへの最大接着について、および接着を最大にするのに使用されるコロナ放電のような処理に対して、最適化する。
【００３４】
しなやかな梁182の外側でプリントヘツドの長縁に沿って走る点描域194は突端領域42の「頬」領域であり、ここでＴＨＡ14の下面が突端領域を覆う第２のプラスチック材料に熱かしめされる。図５Ａおよび図５Ｂに示したように、被覆層18Aは頬領域で第２のプラスチック材料の上に横たわっており、したがって、被覆層と第２のプラスチック材料との間に化学結合が存在し、それによりこれら区域での接着が向上している。
【００３５】
図７は突端領域のそれぞれの四隅にある柱210を示す。これら柱は剛いプラスチック材料から製作され、その高さは柱の上面が、ＴＨＡを突端に取り付けるのに使用される熱かしめ動作中熱および圧力を加えるとＴＨＡ層が据わる整合面になるように選択される。したがって、柱210はＴＨＡのＺ位置を精密に揃える。
【００３６】
図１２および図１３は本発明のこの局面を中心送りプリントヘッド構造に適用したところを示す。図示のように、ここでは第２のプラスチツク材料がＴＨＡ14に向かい合っている区域まで突端領域を覆っており、図１３に示すように熱かしめ動作中、Ｋaptonテープ18の下にある被覆層18Aは第２のプラスチツク材料と化学的に結合している。
【００３７】
本発明のこの局面はＴＡＢ回路の鼻領域40のフラップ（flap）側面およびラップ（wrap）側面40Aおよび40Bへの接着を向上することができる。ＴＨＡの取り付けプロセス中、柔軟ＴＨＡ14のフラップ部およびラップ部は、鼻領域のそれぞれのフラップ側およびラップ側面に対して、鼻の上隅の周りに下向きに包まれ、それらの側面に接着する。今までは、取り付けはＫaptonテープ18と剛い第１のプラスチック材料との間で直接行なわれた。ＴＡＢ回路と鼻領域の側面との間の接着を改善するには、第２のプラスチック材料を第１のプラスチック材料の上にモールドしてテープ18およびその上に形成されている被覆層18Aを熱かしめすることができる区域を設ける。ラップ側面40Aで、第２のプラスチック材料は、第１のプ ラスチック材料内に形成されている凹みに形成される層36Bおよび細長い区域37（図６Ａ）を形成する。フラップ側面40Bで、第２のプラスチック材料は層36C（図６Ｃ）を形成する。製作中、ＴＨＡを鼻40の突端領域42に熱かしめしてから、ＴＨＡ14の領域14Aを側面40Aに対して包み、熱および圧力をかしめホーン（図示せず）により加えてＴＨＡ領域14Aを鼻のラップ側面40A（図６Ｂ）に熱かしめする。同様に、ＴＨＡ14の領域14Bを側面40Bに対して押し、熱および圧力をかしめホーンにより加えてＴＨＡ領域14Bを鼻のフラップ側面40B（図６Ｄ）に熱かしめする。フラップ側面およびラップ側面をＴＨＡに取り付けるこの手法は縁送りおよび中心送りのいずれのプリントヘッド構成にも採用することができる。
【００３８】
この取り付け手法には多数の長所がある。たとえば、第２のプラスチック材料を溶融し、且つ幾分流動させる熱かしめは熱かしめ領域に使用して第１のプラスチック材料のモールドにより生ずる沈みを平らにし、第１のプラスチック材料内の空洞作成溝を埋めることができる。この取り付け手法を用いて、ＴＡＢ回路の突端領域を単一熱かしめ動作によりペン本体に取り付けることができる。これにより今度は複数の熱かしめサイクルによりＴＡＢ回路に誘起される応力、およびＴＡＢ回路面上のインク短絡皮膜がＴＡＢ回路から解放される可能性が排除される。ＴＨＡを第２のプラスチック材料に結合する他の長所は第２のプラスチツク材料が第１のプラスチツク材料の寸法安定性と妥協せず且つＴＨＡを損傷しないほど十分低い温度および圧力でリフローする第２のプラスチック材料の能力である。華氏170−350度という融点は第２のプラスチック材料にとって典型的なものである。熱かしめ器の模範的熱かしめ温度の範囲は華氏350−450度であり、熱かしめプロセス中にかしめ器に加えられる力は約１ないし５ポンドである。第２のプラスチック材料およびＴＨＡ被覆層18Aが同様の融点を持ち且つ混合可能であれば、混合が境界面で発生する。他に、二つの材料の溶融および材料のリフローは共に結合中の表面の平面度の欠乏を解決する。更に、このＴＡＢ回路取り付け手法は、縁送りプリントヘッドに適用されるとき、ＴＡＢ回路をその各端に付加してＴＡＢ持ち上がりの問題を排除する別の端部付加手順の必要性を排除する。本発明によれば、第２のプラスチック材料ＴＡＢ回路上のインク短絡皮膜との化学結合を行なうので、継手は極めて強く、別の端部付加手順は不必要である。また、中心送りプリントヘッドでは、本発明は封入用材料のビードをＴＡＢ回路の縁までほどこしてこれを保持する必要性が排除される。
【００３９】
模範的実施例に使用されるポリオレフィンのような材料はコロナ放電装置、プラズマエッチング（酸素灰化）または接着促進剤の添加による処理を必要とすることがあることに注目する。このような処理はＴＡＢ回路がＥＶＡのようなインク短絡皮膜を採用しない場合に推奨される。第２のプラスチック材料ポリオレフィンは処理なしでＥＶＡ層に熱かしめしやすい。ＥＶＡ皮膜層がなければ、コロナ放電装置による処理を熱かしめ前に行なえばポリオレフィンおよびＫaptonとＴＡＢ回路の銅線路表面との間の結合が容易になる。コロナ処理はポリマーの表面に遊離基を生ずる。遊離基は化学結合が行なわれる場所である。
【００４０】
無接着剤インクジェットペン装置
本発明の譲受人であるヒューレット・パッカード社が開発した形式のインクジェット・カートリッジでは、カートリッジは、オリフィス板を取り付けるプリントヘツドダイが取り付けられるフレキシブル・タブ回路を備えた熱インクジェットヘッド・アセンブリ、すなわち、ＴＨＡを備えている。被覆層がフレキシブル回路の下にある。ＴＨＡは所定位置でペン本体に取り付けられ、インクをインク溜めからプリントヘッドのオリフィス板の発射室に送るようにしている。カートリッジは、先に説明したように、その先端にインク溜めに導く直立管の出力ポートを取り囲む突端領域を形成する鼻領域を備えている。これまで、ＴＨＡは慣習的に熱硬化エポキシ接着剤により突端領域に取り付けられていたが、この接着剤はディスペンサ針を通して精密に施して、余分な接着剤がオリフィスノズルを封止しないようにすると同時に十分な接着剤を供給して漏洩を回避しなければならない。接着剤には２分程度の硬化時間が必要である。この時間中、ＴＨＡは突端と精密に位置合わせされて突端に平行になっていなければならない。これには接着剤の硬化の上流で所定プロセスが必要であり、このとき、ＴＨＡは位置合わせされ、所定位置に確実に固定されて平面内位置合わせを維持している。精密な平行度を維持するには別の取り付け具が必要なこともある。
【００４１】
したがってＴＨＡを突端領域に取り付ける、接着剤を施す階梯および長い硬化時間を必要としない、改善された方法を提供するのが有利である。本発明のこの局面はこのような改善された方法を提供する。
【００４２】
図５Ａおよび図５Ｂは本発明のこの局面を縁送りプリントヘッド構成へ適用することを示している。この実施例では、ＴＨＡ14はＫaptonテープ18の下面に接着されて、インクが線路19に流れるのを防止することにより、インク短絡に対する保護を行なう被覆層18Aを備えている。
【００４３】
本発明のこの局面によれば、ＴＨＡは熱かしめ動作により突端領域42に取り付けられる。第２のプラスチック材料から形成されたしなやかな梁182が枠構造の突端領域からＴＡＢ回路18の皮膜18AおよびＫapton層まで上方に突出している。梁182はプリントヘッド基板170の短辺に沿って上方に突出する横リッジ192に接続している。リッジ192は、図４Ａに示すように、梁182より高く突出して、下に更に完全に説明するように、線路封入溶融材料となる。したがって、梁182およびリッジ192は直立管開口45の周りに完全に広がり、かつ直立管から隔たっている取り囲まれたトラック214を形成している。トラック214はしたがって直立管開口45を実質上囲んでいる。梁182およびリッジ192は第２のプラスチック材料、すなわち、この実施例ではポリオレフィン材料、から形成されている。熱かしめ動作中、ＴＨＡ14はトラックに結合されている。一般にプロセスはトラックをＴＨＡ14のＫapton層18に結合するよう最適化されている。
【００４４】
図５Ａは熱および圧力を加える前、すなわち、ＴＨＡ14を突端に結合する前、ＴＨＡ18の上方に設置されたかしめホーン190を示す。図５Ｂで、ＴＨＡ18は結合状態で、すなわち、かしめホーン190により熱および圧力を加え、ポリオレフィン材料のリフローを生じてリッジ192および梁182を形成した後の状態を示している。ポリオレフィン材料はＫapton層18の下側にインク短絡保護皮膜を構成するＥＶＡ層に化学的に結合する。ホーンにより加えられる熱および圧力を除去すると、ポリオレフィン材料は固化し、ペンの突端領域とＴＨＡ14との間に非常に強い結合を生ずる。この取り付け法はトラックとＴＨＡとの間にシールを生じ、このシールはインク路からプリントヘッドへ流れるインクのインク漏洩に強く耐える。
【００４５】
接着促進剤を、たとえば、第２のプラスチック材料上の皮膜としてまたはポリオレフィンの構成成分として、ポリオレフィンに加え、ポリオレフィンとＥＶＡ層および／またはＫaptonとの間の接着を促進することができる。接着促進剤は、たとえば、突端領域に好適には厚さが１ミリメートル未満の薄い層として、精密な塗布手段の必要なしに、噴霧することができる。このような接着促進剤は当業者には周知である。二つのポリマーの間の接着を増強する他の手法には、上に説明したように、コロナ放電装置またはプラズマエッチングによる処理がある。
【００４６】
図１２および図１３は本発明のこの局面を中心送りプリントヘッド構成に適用したものを示す。図１２はＴＨＡ から構成されている基板140が第２のプラスチック材料から形成された台座158に乗っている状態で、突端領域に吊されたかしめホーン160を示す。空洞162が基板140およびオリフィス板146に隣接してＫaptonテープ層18に形成された窓130の区画の上方にかしめホーン内に形成されている。空洞は、下に更に詳細に説明するように、溶融形態の第２のプラスチック材料の流れを梁156から上に流して窓130を埋め、プリントヘッドに接続されている線路19を封入する。
【００４７】
基板140は直立管開口45を取り巻く第２のプラスチツク材料から形成された台座158に受けられている。かしめホーンにより熱および圧力がＴＨＡに加えられるにつれて、梁156および台座158を形成する第２のプラスチック材料は溶けて基板140の縁の周りにおよび上縁の上方オリフィス板146の縁まで再形成し、それにより基板140を封入して三次元シールを形成する。図１３は図１２と同様であるが、第２のプラスチック材料がリフローして基板140に結合されて後の構成を示す。接着促進剤を使用することにより、ポリオレフィンとシリコン基板との間に化学結合を形成することができる。この実施例は、第２のプラスチック材料がシリコン基板140の縁の周りにリフローするという点で、機械的ロックをも同様に考慮している。
【００４８】
第２のプラスチツク材料は枠32をモールドするプロセスの一部としてモールドされる。モールド特徴は施行される接着剤よりはるかに正確に位置決めし、大きさを決めることができるから、変位した第２のプラスチック材料の可変性は施行される接着剤に対するよりはるかに低い。これによりプロセスの歩留まりがはるかに改善される。
【００４９】
インクジェットカートリッジの無接着剤封入
多数の熱インクジェット装置では、ダイは付勢信号を供給してプリントヘッドを刺激し、インク小滴を放出するように制御装置に電気的に接続されている。典型的には、ＴＡＢフレキシブル相互接続回路がこの接続目的に使用される。ダイは回路の表面に取り付けられ、相互接続回路の導電線路は張り出し導電リードによりダイ制御パッドに接続されている。保護がなければ、これらリードは露出し、電気的短絡の他に化学的および機械的損傷を受けやすい。
【００５０】
ダイの線路を保護する慣習的手法は露出している線路が施行材料により封入されるように針ディスペンサを通して液体封入材料を施すことである。この材料は典型的に熱的に硬化されるかまたは紫外線（ＵＶ）硬化される材料である。材料を施すプロセスは典型的にはむしろ複雑であり、封入しようとする区域を予備加熱し、ディスペンサを通して封入材料を施し、施した材料を熱によりまたはＵＶオーブンで硬化する典型的階梯から構成されている。このような封入階梯はインクジェットペン装置を製作するプロセスに時間および費用を追加する。
【００５１】
慣習的封入プロセスの他の欠点は封入が硬化したとき一般にＴＡＢ回路上に幾らかの高さを持っているということである。ＴＡＢ回路上のこの距離は印刷媒体上にインクジェットペンの間隔を決める際に考慮しなければならない。この間隔が増大するにつれて、方向不良の滴により導入される位置誤差も増大し、印刷品位が低下する。また、間隔距離はオリフィス板の表面のキャッピングおよび拭き取りを行なうことが困難になる。プリントヘッドを使用していないときノズルを乾き切らないようにしておくには、典型的にはゴムキャップでノズルをシールする。背の高い封入用ビードがキャップとペンとのシールを妨害する。ペンを動かすにつれて、ノズルの噴霧（インク）がノズルの周りに堆積し、究極的にノズルを詰まらせおよび／または誤った方向に向ける。この堆積物を除去するのに典型的にはゴムワイパーを使用する。背の高い接着剤ビードはビードに隣接する端部ノズルにサービスするワイパーの能力を妨害する傾向がある。その上、封入材料は処理中浸出してインクジェットヘッドのノズル近くまで流れ、影響を与える。
【００５２】
本発明の他の局面によれば、線路を接着剤なしで封入し、慣習的封入法の問題点を回避している。
【００５３】
図８および図９は本発明のこの局面を縁送りプリントヘッドに適用したものとして示す部分断面図である。図８で、かしめホーン190、スクリムシート191、およびＴＨＡ14は、熱および圧力を加える前、突端領域42上方に吊られて図示されており、ＴＨＡは、かしめホーン190およびスクリムシート191がＴＨＡ上方に設置された状態で、リッジ192に乗っているように示してある。図９で、ＴＨＡは結合状態で、すなわち、かしめホーン190により熱および圧力を加え、第２のプラスチック材料の溶融を生じてリッジ192を形成してからの状態を示している。第１の窓196がテープ18に形成され、導体線路19を基板170に結合できるようにしている。一実施例では、リッジ192を形成する材料を溶かし、この窓196を通して流し、線路19を封入している。幾つかの用途では、基板の各短い縁に一つの窓を設けるだけで適切な封入を行なうのに十分である。図８および図９に示す実施例では、第２の窓198がポリマーテープ18に形成されている。この窓はテープ18を構成するブリッジ要素200により第１の窓から分離され、リッジ192の上方にある。
【００５４】
かしめホーン190には、封入しようとするプリントヘッドの区域上方に設けられた領域に、解放域または空洞202が形成されている。、隆起したリッジ192に圧力および熱が加えられるにつれて、第２のプラスチック材料の粘度が下がり、リッジ192からの材料が流れて第２の窓198を濡らして埋める。かしめホーンにより熱および圧力が加えられるにつれて、ホーンの空洞202および柔軟スクリムシート191が、溶融した第２のプラスチック材料がリッジ192から第１の窓198を経て流入するモールドを形成する。柔軟スクリムシート191の長所は、スクリムシートも封入用溶融材料が流入するモールド空洞を形成するのに役立つので、かしめホーンとＴＨＡとの位置合わせをあまり厳しくなく行えるということである。溶融材料はブリッジ要素200の上方を流れて第１の窓196に入り線路19を覆って封入する。これを図９に示してある。この実施例は、部品公差のため、ＴＡＢ18を突端領域に設置するのに隙間Ｇを許容しなければならないので、しかも溶融材料を隙間を越えて流し、線路19を封入しなければならないので、役にたつ。第２の窓198は溶融材料を流し、しかも、小さいブリッジ要素200が二つの窓の間にあるので、片持ち梁線路19の長さが典型的ＴＡＢ設計規則を侵すことはない。
【００５５】
また図８および図９に示してあるのは基板170の表面に施して、線路の隣接導体要素との不必要な短絡なしに、線路19の基板との結合を容易にする誘電体列要素201である。
【００５６】
第２の材料は枠の製作プロセスの一部としてモールドされ、したがってプラスチックモールドの性質上、封入として使用するために溶融している特徴192を、慣習的封入接着剤分配プロセスに比較して、非常に正確に大きさを決めることができる。このことは接着剤ビードがモーディングプロセスで有効に形成され、それによりかしめホーンの穴が封入ビードの寸法を制御するという点で特に正しい。したがって、本発明は慣習的封入方法に比較して組立および封入の歩留まりを改善している。
【００５７】
図１２および図１３は本発明のこの局面を中心送りプリントヘッド構成に適用したところを示す。図１２は、ＴＨＡ14が第２のプラスチック材料から形成されたしなやかな梁156に乗っている状態で、突端領域に吊られているかしめホーン160およびスクリムシート161を示している。空洞162がテープ層18に形成された開放窓区域130の上方でかしめホーンに形成され、基板140およびオリフィス板146を収容している。熱および圧力がかしめホーンにより加えられるにつれて、空洞および柔軟スクリムシート161は溶融形態を成す第２のプラスチツク材料を梁156から上に流し、窓130を埋め、プリントヘッドに接続されている線路19を封入する。
【００５８】
図１４および図１５は中心送りプリントヘッド構成に対する本発明のこの局面の代わりの実施例を示す。この実施例では、第２のプラスチック材料は梁182を形成するようにモールドされるが、図１１に関して上に説明したようには突端領域を覆わない。梁182は突端領域の表面上に広がり、熱および圧力を加えることにより溶融し、線路封入を形成する材料となる。この実施例では、基板140は直立管44を形成する第１のプラスチック材料に接着剤ビード152により固定されている。したがって、接着剤152は剛い第１のプラスチック材料により形成される梁150の外部に面する表面に施され、テープ18により支持される基板140は突端領域に設置される。かしめホーン160およびスクリムシート161はＴＨＡ14の上方に設置され、これに熱および圧力を加えて梁182を形成する第２のプラスチック材料を溶かし、基板140を梁150の外面に対して下向きに押す。結果を図１５に示すが、そこでは、第２のプラスチツク材料が溶けてリフローして線路19を封入し、基板140は梁150の上向き表面に対して押され、接着剤ビード152を圧縮している。この場合（図１５）には、被覆層は第１の注入材料に直接結合されている。
【００５９】
しなやかな突端構成
これまで説明したとおり、インクジェットペン・カートリッジの一形式には縁送りダイおよびオリフィス板があり、そこではオリフィス板のノズルへのインク送り路がダイおよびオリフィス板およびダイ自身を支持するフレキシブル相互接続回路と協同してペン枠により形成されている（図３Ａ）。ペンが極限温度を受けるにつれて、ＴＨＡおよびペン枠は温度変化と共に膨張および収縮する。典型的には、ペン枠のＣＴＥ（熱膨張係数）はＴＨＡのものよりはるかに高い。したがって、ペンが加熱および冷却されるにつれて、ペン枠はＴＨＡより多く膨張および収縮する。したがってＴＨＡは引っ張りおよび圧縮の応力を受ける。この応力によりフレキシブル回路と障壁層との間の結合継手および／またはフレキシブル回路18と構造用エポキシ152との間の結合継手が破損するに至たる。
【００６０】
本発明のこの局面によるこの問題を解決するには、ＴＨＡ14を突端領域42でしなやかな梁に熱かしめする。ペンが極限温度を受けるにつれて、および第１のプラスチック材料がＫaptonテープ18より多く膨張または収縮するにつれて、第１のプラスチック材料とＫapton材料との間の膨張係数の不一致はしなやかな梁を曲げることにより除去される。これによりＴＡＢ回路と突端との間のインク継手に現われる応力が減少する。
【００６１】
しなやかな、かしめ得る梁を使用する他の利益は、比較的少量の熱を第１のプラスチック材料に伝えて、梁を急速にかしめることができるということである。ＴＨＡを突端に固定する慣習的な方法では、ＴＨＡを100℃で２分間硬化しなければならない熱硬化材料で所定位置に糊付けしている。硬化プロセスでの余分な熱は第１のプラスチック材料の温度を上げ、枠を膨張させる。この慣習的プロセスが完了し冷却されてからペンが取り付け具から取り外されるにつれて、圧縮応力がＴＡＢ回路18に加わる。ペンは典型的には−40℃から＋60℃の温度範囲を剥離故障なしに生き残ることができなければならない。しかし、慣習的プロセスでは、ペンは温度極限の高い端で構成され、したがって環境に近いその寿命の大部分で、最初の構成時に誘起される応力を受ける。本発明では、かしめプロセスを急速に、たとえば、約２秒以下で行なうことができるので、第１のプラスチック材料はかしめホーンから本質的に絶縁され、したがってアセンブリに最初にかかる応力は慣習的プロセスの場合より（ほぼ２倍）低い。また典型的ポリフェニレンオキシドはエポキシ硬化プロセス中変わる傾向があることがわかっている。これが発生すると、第１のプラスチック材料に伝えられるエネルギが少なくなる。したがって、この付加応力の源が排除される。
【００６２】
図５Ａおよび図５Ｂは縁送りプリントヘッド構成に関して本発明のこの局面を図解している。図５Ａに示すとおり、ＴＨＡ14は代表的かしめホーン190で突端の一区画の上方に設置されている。ＴＨＡはスクリムシート191によりホーンから分離され、メルトがホーンに固着しないようにしている。しなやかな梁182が突端領域から突出し、エラストマ性の第２のプラスチック材料から製作されている。熱および温度がＴＨＡに加えられるにつれて（図５Ｂ）、ＴＨＡは枠の第２のプラスチック材料に、特に基板に隣接するしなやかな梁182に、熱かしめされる。ＴＨＡの頬領域へのかしめはコンプライアンスの硬化を減らす傾向があるが、実験的に求まるように、なおかなりの利得が存在する。しかし、必要な応力が少ない場合でも、しなやかな梁と突端かしめ域との間に隙間を付加してＴＨＡの領域を曲げるか、または突端かしめ域を、ＴＨＡをしなやかな梁182に向かってまたは遠くに変位させるのに必要な力を減らす一連の非常に薄いしなやかな梁にすることができる。
【００６３】
本発明のこの局面はＴＨＡをＴＨＡ−本体加工取り付け具でかしめることができるので、およびしなやかな梁182をダイに非常に近く、たとえば、１mm以内、に設置することができるので、本発明は慣習的接着剤プロセスで必要な硬化プロセスの前にＴＨＡ押圧の問題も排除される。慣習的プロセスでは、ＴＨＡを熱棒打ち留めプロセスで所定位置に留め、接着剤硬化前に平面内位置合わせを制御する必要がある。硬化中、ヘッドを止めに対して留めてＺ軸高さを制御する必要がある。最後に、別の頬かしめ動作がその後で必要である。これら局部かしめ動作はすべてＴＨＡの平坦さを減らし、応力の蓄積を生ずる。本発明を用いれば、単一かしめ動作ではるかに平面度の高いＴＨＡが生じ、したがって蓄積する応力が少ない。
【００６４】
図１２および図１３は本発明のこの局面を中心送りプリントヘツド構成に適用したところを示している。ここで基板140は各々エラストマ性の第２のプラスチック材料で製作されている台座158におよびしなやかな梁156に熱かしめされている。その結果、梁および台座は曲がって第１のプラスチック材料とＫaptonテープ18との間の、温度膨張係数の差による、移動の差を処理する。
【００６５】
ＴＨＡを今まで説明してきたような熱かしめの代わりに、慣習的接着剤によりしなやかな梁に取り付けることができることに注目する。これはやはり、しなやかな梁が接着剤取り付けの場合でも曲がるので、剥離の問題に関して長所を発揮する。
【００６６】
上述の実施例は本発明の原理を表すことができる可能な特定の実施例を単に図解したものであることが理解される。当業者は本発明の範囲および精神を逸脱することなく他の構成をこれら原理に従ってゐに工夫することができる。たとえば、本発明を内蔵インク溜めを備えたインクジェットペンカートリッジの文脈で説明してきたが、本発明は内蔵インク溜めの無いインクジェットペン、たとえば、遠くに設置した溜めからインクの供給を受けるペンまたは分離可能な溜めを備えたペンにも適用できる。
【００６７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。
[例１]
プリントヘッド・アセンブリ（14）をインクジェット・ペンカートリッジの突端領域（42）に取り付ける方法であって、カートリッジは第１の熱膨張係数を持つ第１のプラスチック材料から形成されたプラスチック枠部材（34）から作製された枠構造（32）を備え、プリントヘッド・アセンブリは誘電体層部材（18）およびプリントヘッド（140または170）を備え、誘電体層は前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を持っているものにおいて、方法は、
前記突端領域（42）において、第２のプラスチック材料の一つ以上のしなやかな梁（182または156）を形成し、該一つ以上のしなやかな梁を前記第１のプラスチック材料に固定する階梯、および
前記誘電体層部材（18）を前記一つ以上のしなやかな梁（182または156）に取り付ける階梯であって、前記ペンが温度極限を受け、前記第１のプラスチック材料が前記誘電体材料とは異なる割合で膨張または収縮するにつれて、前記一つ以上のしなやかな梁が曲がり、ペンの破損を招く可能性のある応力を減らす階梯、を備えて成る方法。
[例２]
更に、前記取り付ける階梯は前記誘電体層部材（18）を前記一つ以上のしなやかな梁（182または156）に熱かしめすることを備えて成ることを特徴とする例１に記載の方法。
[例３]
更に、前記取り付ける階梯は前記一つ以上のしなやかな梁（182ま たは156）の表面に接着剤を施し、前記接着剤を硬化しながら前記誘電体層（18）を前記梁の表面に対して所定位置に固定することを備えて成ることを特徴とする例１または例２に記載の方法。
[例４]
更に、前記プリントヘッド・アセンブリ（14）は縁送り基板（170）を備えて成り、一つ以上のしなやかな梁を形成する階梯はしなやかな梁（182）を前記基板の少なくとも二つの対向する縁に沿って形成することを備えて成り、前記誘電体層部材を前記一つ以上のしなやかな梁に取り付ける前記階梯は前記層を前記しなやかな梁の各々に取り付けることを備えて成ることを特徴とする上記いずれかの例に記載の方法。
[例５]
更に、一つ以上のしなやかな梁（182）を形成する前記階梯は前記しなやかな梁のトラック構造（214）を形成することを備えて成り、前記トラック構造は前記基板を実質的に囲んでおり、前記誘電体層部材を取り付ける前記階梯は前記層部材を前記トラック構造に取り付けることを備えて成ることを特徴とする例４に記載の方法。
[例６]
更に、前記プリントヘッド・アセンブリ（14）は中心送り基板（140）をそなえていることを特徴とする例１−３のいずれかに記載の方法。
[例７]
更に、前記突端領域に前記突端領域（42）に至るインク路（45）に実質的に囲まれている前記第２のプラスチック材料の支持台座（158）を形成する階梯、および前記中心送り基板（140）を前記台座に取り付ける階梯を含み、前記台座は前記第１のプラスチック材料が膨張または収縮するにつれて曲がり、それによりペンの破損を招く可能性のある応力を減らすことを特徴とする例６に記載の方法。
[例８]
更に、前記一つ以上のしなやかな梁（156）は前記台座構造の外側に、前記インク路から間を隔てて設けられていることを特徴とする例７に記載の方法。
[例９]
更に、前記インクジェット・カートリッジ（10）は更に前記枠構造内に取り付けられたインク溜め（12）、および前記インク溜めから前記突端領域に至るインク路（45）を備えていることを特徴とする例１に記載の方法。
[例１０]
第１の熱膨張係数を持つ第１のプラスチック材料で形成された剛いプラスチック枠部材（34）を備えている枠構造（32）、
誘電体支持層部材（18）およびプリントヘッド（140または170）を備えたプリントヘッド・アセンブリ（14）であって、前記誘電体層は前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を備えているものであるプリントヘッド・アセンブリ（14）、
突端領域（42）に第２のプラスチック材料で形成され、前記第１のプラスチック材料に固定されている一つ以上のしなやかな梁（156または182）、および
前記誘電体層部材（18）を前記一つ以上のしなやかな梁（156または182）に取り付ける手段であって、前記ペンが温度極限を受け、第１のプラスチック材料が前記第誘電体材料とは異なる割合で膨張または収縮するにつれて、前記一つ以上のしなやかな梁は曲がり、ペンの破損を招く可能性のある応力を減らす手段、
を備えて成ることを特徴とするインクジェット・ペンカートリッジ（10）。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリをインクジェット・ペンカートリッジの突端領域に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の局面を具現するインクジェット・カートリッジの斜視図である。
【図２Ａ】図１のカートリッジの側蓋を取り除いた斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａの線Ｂ−Ｂに沿って取った断面図である。
【図２Ｃ】図１のカートリッジの簡略断面図である。
【図３Ａ】慣習的縁送りプリントヘッド構成を示す断面（下側）図である。
【図３Ｂ】前記縁送りプリントヘッド構成の斜視図である。
【図４Ａ】図１のカートリッジの鼻領域の一部の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿って取ったＴＨＡの断面図である。
【図５Ａ】本発明を具現する縁送りインクジェツト・プリントヘッド構成の部分断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａと同様であるが、ＴＨＡを突端領域に取り付けた後を示す図である。
【図６Ａ】ＴＨＡのタブ側をカートリッジに取り付けたところを示す斜視図である。
【図６Ｂ】ＴＨＡのタブ側をカートリッジに取り付けたところを示す斜視図である。
【図６Ｃ】ＴＨＡのフラップ側をカートリッジに取り付けたところを示す斜視図である。
【図６Ｄ】ＴＨＡのフラップ側をカートリッジに取り付けたところを示す斜視図である。
【図７】縁送りプリントヘツド構成の簡略上面図である。
【図８】縁送りプリントヘッド構成に関する本発明の封入局面を示す部分断面図であり、熱および圧力を加える前を示す図である。
【図９】図８と同様の図であるが、かしめホーンにより熱および圧力をＴＨＡに加えた後を示す図である。
【図１０】既知の中心送りインクジェット・プリントヘッド構成の断面図である。
【図１１Ａ】特に本発明による中心送りプリントヘツドを受けるようになっている図１のカートリッジの突端領域の斜視図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの線１１Ｂ−１１Ｂに沿って取られた中心送りプリントヘッド構造の断面図である。
【図１２】熱および圧力を加えてＴＨＡに取り付ける前にＴＨＡを突端上方に吊った状態の、図１１Ａの突端領域の部分断面図である。
【図１３】図１２と同様の図であるが、熱および圧力をかしめホーンによりＴＨＡに加えた後の図である。
【図１４】中心送りインクジェット・プリントヘッド構成の部分断面図である。
【図１５】図１４と同様の図であるが、熱および圧力をかしめホーンにより加えた後を示す図である。
【符号の説明】
10：インクジェツト・カートリツトジ
12：インク溜め
12A：不浸透膜
12B：不浸透膜
14：プリントヘッド・アセンブリ
18：柔軟誘電体層
32：枠構造
34：外側枠要素
36：内側枠要素
42：突端領域
44：直立管
45：溝開口
140：プリントヘッド基板部材
170：プリントヘッド基板部材
【図１】
0003917678.tif 000002
【図２Ａ】
0003917678.tif 000003
【図２Ｂ】
0003917678.tif 000004
【図２Ｃ】
0003917678.tif 000005
【図３Ａ】
0003917678.tif 000006
【図３Ｂ】
0003917678.tif 000007
【図４Ａ】
0003917678.tif 000008
【図４Ｂ】
0003917678.tif 000009
【図５Ａ】
0003917678.tif 000010
【図５Ｂ】
0003917678.tif 000011
【図６Ａ】
0003917678.tif 000012
【図６Ｂ】
0003917678.tif 000013
【図６Ｃ】
0003917678.tif 000014
【図６Ｄ】
0003917678.tif 000015
【図７】
0003917678.tif 000016
【図８】
0003917678.tif 000017
【図９】
0003917678.tif 000018
【図１０】
0003917678.tif 000019
【図１１Ａ】
0003917678.tif 000020
【図１１Ｂ】
0003917678.tif 000021
【図１２】
0003917678.tif 000022
【図１３】
0003917678.tif 000023
【図１４】
0003917678.tif 000024
【図１５】
0003917678.tif 000025