JP2020514122A - フルカラーのページ幅印刷のためのインクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

インクジェットプリントヘッドは、マニホールドであって、マニホールドに沿って延在する第１、第２、第３および第４のインク供給チャンネルと、マニホールドに画定される出口の対応する第１、第２、第３および第４の列とを有するマニホールドを含み、第１のインク送出群は、出口の第１および第２の列を含み、かつ第２のインク送出群は、出口の第３および第４の列を含む。プリントヘッドチップの第１のアレイは、出口の第１および第２の列からインクを受け取るようにマニホールドの下面に実装され、かつプリントヘッドチップの第２のアレイは、出口の第３および第４の列からインクを受け取るようにマニホールドの下面に実装される。第１のインク送出群と第２のインク送出群との間の距離は、出口の第１の列および第２の列間の距離または出口の第３の列および第４の列間の距離より大きい。【選択図】図１０

Description

本発明は、インクジェットプリントヘッドに関する。それは、主に高速ページ幅印刷に適した堅固なフルカラープリントヘッドを提供するために開発された。

本出願人は、例えば、その内容が参照により本明細書に組み込まれる国際公開第２０１１／１４３７００号パンフレット、国際公開第２０１１／１４３６９９号パンフレットおよび国際公開第２００９／０８９５６７号パンフレット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１つまたは複数の固定インクジェットプリントヘッドを採用している。したがって、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はるかに速い印刷速度を提供する。

現在、デスクトップ印刷のためのマルチカラーのＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドは、４色のインクを、プリントヘッドの５つのカラーチャンネル（ＣＭＹＫＫ）を通して複数の突合せプリントヘッドチップに送出する、米国特許第７３４７５３４号明細書に記載の液晶高分子（ＬＣＰ）マニホールドに基づいている。Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップは、対向する接着剤層間にはさみ込まれる中央高分子ウェブから構成される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つのインクチャンネルのそれぞれから、一連の曲がりくねったインク経路を介して各プリントヘッドチップのそれぞれのカラープレーンにインクを送る。黒色（Ｋ）チャンネルの冗長性は、印字品質および黒色光学濃度の向上に有用である。

しかしながら、印刷速度が高速である場合、ＬＣＰマニホールドは、実用面で限界がある。ＬＣＰマニホールドからプリントヘッドチップまで複数のインクを送出するための複数の複雑なインク経路は、プリントヘッドが高速で走行中に予期しないデプライミングを引き起こす原因となることがある。プリントヘッドチップに近いインクの中身が十分に多くなければ、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。したがって、気泡に強く、デプライム現象の生じにくい、高速プリントに適したカラープリントヘッドを提供することが望ましい。

ＬＣＰは、シリコンに類似のＣＴＥを有する、Ａ４プリントヘッドのための材料として満足のいく選択肢であるが、ＬＣＰは、通常、より長いプリントヘッド（例えば、Ａ３プリントヘッド）を製造するのに必要な剛性がない。Ａ４サイズより長いことができるプリントヘッドを製造するのに適したプリントヘッドアーキテクチャを提供することが望ましい。

ページ幅プリントヘッドにおけるプリントヘッドの電気的接続は、通常、プリントヘッドの外側側壁を回り込む１つまたは複数のフレックスＰＣＢを介して行われる。代替のより複雑なアプローチは、積層セラミックインクマニホールドの層を通して電気配線を引き回すことである（例えば、ＨＰ，Ｉｎｃ．に付与された米国特許第６３２２２０６号明細書を参照されたい）。しかしながら、フレックスＰＣＢは、高価であり、製造原価を大きく増加させる。さらに、急な角度でのフレックスＰＣＢの曲げは、ＰＣＢに歪を生じさせ、その上に組み込むことができる構成要素を限定する。したがって、ページ幅プリントヘッドで使用される従来の電気配線配置の堅固で安価な代替形態を提供することが望ましい。

インクジェット式のデジタル印刷機では、複数のモノクロプリントヘッドは、通常、米国特許第８８４５０８０号明細書に記載のように媒体供給方向に沿って積み重ねられる。この配置により、単色のインクを印刷する各プリントヘッドで複数のインクチャンネルを使用することにより、超高速印刷が可能になる。しかしながら、プリントヘッドをこのように積み重ねることに関する問題は、ユーザがプリントヘッドを交換するときにプリントヘッドの正確な位置決めが必要であることである。さらに、媒体供給機構に関して、比較的長い印刷ゾーンを通して印刷媒体とプリントヘッドとの位置合わせを維持しなければならないという強い要求がある。したがって、高速で多色印刷することができ、現場での複数のプリントヘッドの位置決めを必要としない、デスクトップ印刷に適した交換可能なプリントヘッドを提供することが望ましい。

第１の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
剛性の細長いマニホールドであって、マニホールドに沿って延在する第１、第２、第３および第４の平行インク供給チャンネルと、マニホールドに画定される出口の対応する第１、第２、第３および第４の平行列とを有し、出口の各列は、インク供給チャンネルのそれぞれの１つと流体連通し、第１のインク送出群は、出口の第１および第２の列を含み、かつ第２のインク送出群は、出口の第３および第４の列を含む、剛性の細長いマニホールドと、
マニホールドの単一下面に実装されたプリントヘッドチップの第１のアレイであって、それぞれの第１のプリントヘッドチップは、出口の第１および第２の列からインクを受け取る、プリントヘッドチップの第１のアレイと、
マニホールドの下面に実装されたプリントヘッドチップの第２のアレイであって、プリントヘッドチップの第２のアレイは、プリントヘッドチップのアレイと平行でありかつ位置合わせされ、それぞれの第２のプリントヘッドチップは、出口の第３および第４の列からインクを受け取る、プリントヘッドチップの第２のアレイと
を含み、第１のインク送出群と第２のインク送出群との間の距離は、出口の第１の列および第２の列間の距離または出口の第３の列および第４の列間の距離より大きい、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第１の態様によるプリントヘッドは、有利には、単一の交換可能なプリントヘッドからの４色のインク（例えば、ＣＭＹＫ）の印刷を可能にし、同時にプリントヘッド配管および位置合わせ問題を単純にする。特に、多チャンネル化されたプリントヘッドチップは、２つのインク色のみを印刷するために配管され得、プリントヘッドチップは、例えば、２つの平行列のマニホールドの共通面に取り付けられて、すべての４つのインク色の印刷を可能にする。単一の交換可能なマニホールド上にプリントヘッドチップの２つの列を配置することにより、チップの正確な位置合わせは、ユーザまたは技術者により、現場ではなく工場で高精度に実行され得る。さらに、各プリントヘッドチップは、印刷する４つ以上（例えば、４、５、６または７つ）のインクチャンネルのために構成されるため、各色は、印刷速度を向上させ、かつ／または作動しないノズルによって引き起こされる印刷アーチファクトを最小化する冗長性を有する。５つのインクチャンネルを有するＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップの場合、中央チャンネルは、色ごとに２つのインクチャンネルを提供するために作動しなくてもよい。この配置は、有利には、異なる色を印刷するカラーチャンネル間の距離を増加させ、それによりプリントヘッドチップのノズルプレート上の色混合を最小化する。換言すれば、第１の態様によるプリントヘッドは、印刷速度、冗長性、プリントヘッド位置合わせおよびノズルプレート上での色混合の要求間の優れた妥協を提供する。

好ましくは、プリントヘッドチップの各列は、それぞれの介在構造を介して下面に取り付けられる。介在構造は、好ましくは、プリントヘッドチップのそれぞれの列に共通である。

好ましくは、各介在構造は、フィルムまたはシムであって、その中に画定される複数の開口を有するフィルムまたはシムを含む。

好ましくは、シムは、５ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥ、より好ましくは２ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有する。

好ましくは、シムは、鉄と、ニッケル、コバルトおよびクロムからなる群から選択される少なくとも１つの他の金属との合金から構成される。通常、合金は、Ｉｎｖａｒ材である。好ましくは、Ｉｎｖａｒ材は、約３６％のニッケルおよび６４％の鉄からなる単相合金である。しかしながら、他のＩｎｖａｒの変更形態は、本発明の範囲内である。

好ましくは、シムは、下面のそれぞれの凹部に受けられる。凹部は、下面の１つまたは複数の段差形状によって画定され得る。

好ましくは、プリントヘッドチップの各列は、一列に配置される複数の突合せプリントヘッドチップを含む。

好ましくは、各インク供給チャンネルは、異なる有色インクを含み、および各プリントヘッドチップは、２つの異なる色のインクを印刷するように構成される。

好ましくは、各プリントヘッドチップは、各色のインクのために少なくとも２列の並べられたノズルを含む。したがって、プリントヘッドは、各色のインクについて冗長性を有し、それは、有利にはページ幅アレイの印字品質を向上させる。

好ましくは、各プリントヘッドチップは、長手方向軸を中心として非対称である。

好ましくは、プリントヘッドチップの第１および第２の列は、鏡面対称性を有し、プリントヘッドチップの第２の列は、プリントヘッドチップの第１の列に対して反対向きである。

好ましくは、第１および第２の列のプリントヘッドチップの対向する遠位長手方向縁は、プリントヘッドチップへの電気的接続のためのボンドパッドを有する。

好ましくは、プリントヘッドチップの第１の列および第２の列間の距離は、５０ｍｍより小さいか、３０ｍｍより小さいか、２０ｍｍより小さいか、または１５ｍｍより小さい。好ましくは、プリントヘッドチップの第１の列および第２の列間の距離は、５〜２０ｍｍである。

好ましくは、プリントヘッドチップの第１および第２の列によって画定される印刷ゾーンの幅は、５０ｍｍより小さいか、３０ｍｍより小さいか、２０ｍｍより小さいか、または１５ｍｍより小さい。好ましくは、印刷ゾーンは、５〜２０ｍｍの幅を有する。

第２の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
マニホールド表面に画定された複数のインク出口を有するマニホールドと、
マニホールド表面に実装され、かつインク出口と並べられた複数のプリントヘッドチップと、
マニホールド表面に実装され、かつインク出口からオフセットされるＰＣＢであって、プリントヘッドチップに電気的に接続されるＰＣＢと、
ＰＣＢを覆うシールドプレートと
を含み、シールドプレートは、ＰＣＢと熱接触する１つの面と、プリントヘッドの下面を画定する露出した反対側の面とを有する、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第２の態様によるプリントヘッドは、有利には、印刷中、シールドプレート上のインクエアロゾルの結露を最小化するようにプリントヘッドのための保護シールドプレートを暖める。インクエアロゾルの結露は、インクジェットプリンタにおいて、特により長い印刷の実行中に問題となり、なぜなら、プリントヘッド上の凝縮されたインク液滴の形成は、潜在的に印字品質の低下につながるためである。

好ましくは、シールドプレートは、電気絶縁性である。

好ましくは、プリントヘッドチップは、シムを介してマニホールド表面に実装される。

好ましくは、シールドプレートは、ＰＣＢの下面に密接に接触する。

好ましくは、ＰＣＢは、剛性のＰＣＢ（例えば、ＦＲ４に基づくＰＣＢ）である。

好ましくは、ＰＣＢの下面は、シムの下面と同一平面である。

好ましくは、ＰＣＢは、シムより厚く、およびマニホールド表面は、それぞれの同一平面である下面を有するＰＣＢおよびシムに適合するために階段状である。

好ましくは、シールドプレートは、ＰＣＢおよびシムの一部に接合される。

好ましくは、シムは、プリントヘッドチップからオフセットされた少なくとも１つのボイド領域を有し、ボイド領域は、シールドプレートの一部をマニホールドから熱的に隔離する。

好ましくは、プリントヘッドは、プリントヘッドチップの列を含み、およびＰＣＢは、プリントヘッドチップの列に隣接して長手方向に延在する。

好ましくは、プリントヘッドは、プリントヘッドチップの第１および第２の列を含み、プリントヘッドチップの第１の列は、それぞれの第１のＰＣＢを有し、かつプリントヘッドチップの第２の列は、それぞれの第２のＰＣＢを有し、第１および第２のＰＣＢは、プリントヘッドチップの第１および第２の列の対向する遠位長手方向側部に位置付けられる。

好ましくは、第１および第２のＰＣＢは、プリントヘッドチップの第１および第２の列の端部の周りを少なくとも部分的に包む。

好ましくは、中央長手方向領域は、プリントヘッドチップの第１の列と第２の列との間に画定される。

好ましくは、シールドプレートは、第１および第２のＰＣＢを覆うペリメータシールドプレートであり、ペリメータシールドプレートは、中央長手方向領域を覆う中央脚を有する。

好ましくは、プリントヘッドチップの第１および第２の列は、シムを介してマニホールドに実装され、シムは、中央長手方向領域と一致する少なくとも１つのボイド領域を有し、ボイド領域は、シールドプレートの中央脚をマニホールドから熱的に隔離する。

第３の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
剛性の細長いマニホールドであって、その長さに沿って延在する１つまたは複数のインク供給チャンネルと、その中に画定されたインク出口とを有する剛性の細長いマニホールドと、
マニホールドに取り付けられたシムであって、インク出口からのインクを受け取るための複数のシム開口を有するシムと、
シムに接着接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、インク出口の１つまたは複数からのインクを受け取る、複数のプリントヘッドチップと
を含み、シムは、５ｐｐｍ／℃以下の熱膨張率（ＣＴＥ）を有する金属合金から構成される、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第３の態様による本発明は、有利には、比較的長い一体構造のプリントヘッドの構造を可能にし、それは、Ａ４サイズより長い（例えば、長さ２１０ｍｍより大きい）ことができる。例えば、第２の態様による本発明は、一体構造のＡ３サイズのプリントヘッドの構造を可能にする。

上記のように、ＬＣＰは、その成型性、剛性および比較的小さいＣＴＥのため、ページ幅プリントヘッドのための材料の共通の選択肢である。しかしながら、他のプラスチックより堅固であるが、ＬＣＰは、長い一体構造のプリントヘッドマニホールドの構造のために必要な剛性を有しない。金属が剛性のプリントヘッドマニホールドを構築するための材料の明らかな選択肢であるが、金属の熱膨張性は、一般に、金属とシリコンとの間の熱膨張特性の不一致のため、金属上へのプリントヘッドチップの直接の取付に適していると考えられない。より長いプリントヘッドを構築する問題に対する１つのアプローチは、それ自体のそれぞれのキャリア上の各プリントヘッドチップを熱的に隔離することである。しかしながら、個別的なプリントヘッドチップキャリアは、突合せプリントヘッドチップの列に適しておらず、印刷ゾーンの幅を増加させる。

第３の態様によるプリントヘッドは、例えば、一方または両方の接合面に液体として加えられるエポキシ系接着剤を使用する、マニホールドへの複数のプリントヘッドチップの接着接合に適した金属合金（例えば、Ｉｎｖａｒ）シムを採用する。シムは、高温での膨張が最小限であり、複数のプリントヘッドチップをマニホールドに実装するための安定構造を提供する。これは、次に、マニホールドのための材料の選択におけるより大きい柔軟性を提供する。マニホールドは、シムと同じであるかまたはシムと異なる材料から構成され得、剛性、コスト、製造容易性などに基づいて選択され得る。例えば、マニホールドは、ステンレス鋼、Ｉｎｖａｒまたは高分子などの材料から構成され得る。通常、マニホールドは、シムと同じ材料から構成される。

好ましくは、シムは、鉄と、ニッケル、コバルトおよびクロムからなる群から選択される少なくとも１つの他の金属との合金から構成される。

好ましくは、マニホールドは、一体構造である。

好ましくは、マニホールドは、その下面に画定された長手方向インクキャビティを有し、シムは、長手方向インクキャビティに橋渡しするようにマニホールドの下面に取り付けられる。

好ましくは、長手方向インクキャビティは、ルーフと、ルーフと下面との間に延在する側壁とを有し、複数のインク出口は、ルーフに画定される。

好ましくは、長手方向リブは、インクキャビティをリブの両側の長手方向インク供給チャンネルに分割し、リブは、マニホールドの下面と同一平面である下面を有する。

好ましくは、シムは、リブおよびマニホールドの下面に接合される。

好ましくは、各プリントヘッドチップは、リブと並べられた中央部分と、それぞれの長手方向インク供給チャンネルと重なり合う対向する側部とを有する。

好ましくは、シムおよびＰＣＢは、マニホールドの下面に隣接して接合される。

好ましくは、シムおよびＰＣＢは、同一平面である下面を有する。

好ましくは、マニホールドの下面は、シムおよびＰＣＢの異なる厚さに適合するために階段状である。

第４の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
剛性の細長いマニホールドであって、少なくとも１つのインク供給チャンネルと、その中に画定された長手方向インクキャビティを有する下面とを有し、長手方向インクキャビティは、ルーフと、ルーフと下面との間に延在する側壁とを有する、剛性の細長いマニホールドと、
長手方向インクキャビティに橋渡しするように下面に取り付けられたシムであって、長手方向インクキャビティからインクを受け取るための複数のシム開口を有するシムと、
シム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、シム開口の１つまたは複数を介して長手方向インクキャビティからインクを受け取る、複数のプリントヘッドチップと
を含み、複数の貫通孔は、インク供給チャンネルと長手方向インクキャビティとの間の流体連通を提供するためにマニホールドに画定され、各貫通孔は、ルーフに画定された第１の端部を有する第１の部分と、マニホールドの下面に画定された第２の端部を有するそれぞれの側壁を通して延在する第２の部分とを有し、シムは、第２の端部を封止する、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第４の態様によるプリントヘッドは、有利には、プリントヘッドチップのための後面開放チャンネルアーキテクチャを提供し、それは、チップから出る気泡の放出および／またはプリントヘッドで別にトラップされる気泡の放出を容易にする。特に、貫通孔の第２の部分は、気泡がプリントヘッドから簡単に流れ出すことができる比較的大きいインク供給チャンネルへの気泡の排出の可能性を最大化する。さらに、ブリッジングシムを有する長手方向インクキャビティは、プリントヘッドの複雑なインク経路を回避し、それによりプリントヘッドチップへのインクの供給力を最大化し、高い印刷頻度においてインクジェットノズルのインクが不足する危険性を最小化する。

好ましくは、各貫通孔の第２の部分の少なくとも一部は、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。

好ましくは、それぞれの第２の部分は、気泡がそれぞれのプリントヘッドチップからインク供給チャンネルの方へ上昇することを可能にするように構成される。

好ましくは、それぞれの第２の部分は、それぞれの側壁にノッチを画定する。

好ましくは、各貫通孔は、円形であり、かつ第１および第２の部分は、一般に半円形である。

第５の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
剛性の細長いマニホールドであって、少なくとも１つのインク供給チャンネルと、その上に実装された複数のプリントヘッドチップを有する下面とを有する剛性の細長いマニホールドと、
マニホールドの下面に取り付けられた剛性のＰＣＢであって、マニホールドの長さを延長し、かつマニホールドの側壁を越えて横方向に突出する剛性のＰＣＢと、
マニホールドの側壁に取り付けられたリードリテーナと、
ＰＣＢの第１の長手方向縁部に沿って位置付けられた接触パッドから上向きに延在する複数のリードであって、各リードは、リードリテーナを介してマニホールドの側壁に固定される、複数のリードと
を含み、ＰＣＢは、ＰＣＢとプリントヘッドチップとの間の電気的接続を介してプリントヘッドチップに電力およびデータを供給する、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第５の態様によるプリントヘッドは、有利には、例えばＦＲ−４基材に基づく従来のＰＣＢを介してプリントヘッドチップに電力およびデータを供給するための堅固な配線配置を提供する。

好ましくは、プリントヘッドは、プリントヘッドチップの列の対の側面に位置するＰＣＢの対を構成し、各ＰＣＢは、プリントヘッドチップのそれぞれの列に電力およびデータを供給する。

好ましくは、各ＰＣＢは、プリントヘッドチップを囲むシールドプレートによって覆われ、シールドプレートは、プリントヘッドのためのキャッピング面を画定する。

好ましくは、プリントヘッドは、中央長手面を中心として対称である。

好ましくは、マニホールドの下面は、段差を有し、およびＰＣＢの対向する第２の長手方向縁部は、段差に対して突き合わされる。

好ましくは、リードは、リードリテーナからＰＣＢの接触パッドの方へ外方に広がる。

第６の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
剛性の細長いマニホールドであって、その長さに沿って延在する１つまたは複数のインク供給チャンネルを有し、各インク供給チャンネルは、複数のインク出口を画定するベースと、細長い可撓性フィルムを含むルーフとを有する、剛性の細長いマニホールドと、
マニホールド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、インク出口の１つまたは複数からのインクを受け取る、複数のプリントヘッドチップと
を含み、可撓性フィルムは、可撓性フィルムの長さに沿って位置付けられる複数の作動可能に独立した蛇腹を含む、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第６の態様によるプリントヘッドは、有利には、細長いインク供給チャンネルにおける圧力変化に対する動的応答を提供する。特に、複数の離散した蛇腹は、インク供給チャンネルの任意の所定の領域において局所的な圧力変化に対する迅速かつ動的な応答を可能にし、同時にインク供給チャンネルの他の領域における好ましくない共振効果を回避する。さらに、第６の態様によるプリントヘッドは、圧力スパイクを減衰させるためのエアボックスを有するプリントヘッドとは対照的に、脱気されたインクにおける圧力スパイクの減衰を可能にする。

好ましくは、各蛇腹は、可撓性フィルムの波形領域を含む。

好ましくは、蛇腹は、バッフルによって互いから作動可能に分離される。

好ましくは、バッフルは、フィルムを隣接する作動可能に独立した蛇腹に分割するように連続波形フィルムから上方に延在する。

好ましくは、プリントヘッドは、マニホールドと係合され、かつ可撓性フィルムを覆うために位置付けられたカバープレートを含み、カバープレートは、大気に開放された複数の通気孔を有する。

好ましくは、可撓性フィルムは、高分子から構成される。

好ましくは、各インク供給チャンネルは、１つの長手方向端部でマニホールドポートを有し、および蛇腹は、その側壁からインク供給チャンネルに吊り下げられる。

好ましくは、マニホールドポートのレベルは、インク供給チャンネルに吊り下げられる蛇腹の最も低い部分のレベルに対応する。

第７の態様において、プリントヘッドのための多チャンネル流体結合部であって、
第１のチャンネルおよび第２のチャンネルを有する本体であって、第２のチャンネルは、第１のチャンネルより比較的長い、本体と、
第１の入口ポートおよび第１のチャンネルの反対側の端部の第１の出口ポートと、
第２の入口ポートおよび第２のチャンネルの反対側の端部の第２の出口ポートと
を含み、第１および第２のチャンネルは、それを通って流れる流体の流れ抵抗を比例的に調整するように構成される、多チャンネル流体結合部が提供される。

第７の態様の流体結合部は、有利には、流体結合部における異なる長さの流体チャンネルによる圧力低下を補償する。したがって、結合部における比較的より長い流体チャンネルおよび比較的より短い流体チャンネルは、同じまたは類似した圧力低下を有するであろう。通常、より長いチャンネルは、増加する粘性抵抗のため、同様に寸法決めされたより短いチャンネルより大きく圧力低下する。これは、プリントヘッドインク送出システムなどのシステムで好ましくなく、インク圧力は、プリントヘッド性能、最終的には印字品質を最適化するために重要である。第７の態様の流体結合部は、小型流体結合部を比較的より長いチャンネルおよび比較的より短いチャンネルで設計することを可能にし、同時に流体結合部を出る流体の圧力低下の差を最小化する。このように、流体結合部の上流の圧力調整器は、流体結合部の特有の流体力学によって損なわれることなく、インクジェットプリントヘッドのための関連する流体圧力を設定することができる。

好ましくは、第１および第２のチャンネルを通って流れる流体の流れ抵抗は、均一にされる。

好ましくは、第２のチャンネルは、第１のチャンネルより大きい断面積を有する少なくとも一部を含む。

好ましくは、第２のチャンネルは、傾斜壁を有する。

好ましくは、第１および第２の出口ポートは、第１および第２の入口ポートに対して横に広がる。

好ましくは、第２のチャンネルは、出口チャンネルから入口チャンネルの方へ傾斜するルーフを有する。

好ましくは、複数の第１のチャンネルおよび複数の第２のチャンネルである。

好ましくは、第１の入口ポートは、第１の出口ポートに比較的近位であり、かつ第２の入口ポートは、第２の出口ポートに比較的遠位である。

好ましくは、流体結合部は、４つのインク色のための２つの第１のチャンネルと２つの第２のチャンネルとを含む。

好ましくは、入口ポートまたは出口ポートは、放射状に配置される。

さらなる態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
少なくとも第１および第２のインク供給チャンネルを有するマニホールドと、
マニホールドの少なくとも一端に接続された上記のような流体結合部と
を含むインクジェットプリントヘッドが提供される。

流体結合部は、流体結合部であり得、プリントヘッドの入口結合部であり得る。好ましくは、入口結合部の入口ポートは、プリントヘッドの長手方向軸に対して垂直に延在する。

好ましくは、入口ポートは、プリントヘッドのインク吐出方向の反対方向に延在する。

好ましくは、第１および第２のインク供給チャンネルは、マニホールドに沿って長手方向に延在する。

第８の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
マニホールド表面に画定された複数のインク出口を有するマニホールドと、
マニホールド表面に接着接合されたシムであって、インク出口と並べられた開口を有するシムと、
シムに接着接合されたプリントヘッドチップの第１の列と、
シムに接着接合されたプリントヘッドチップの第２の列と
を含み、シムは、第１および第２の列のすべてのプリントヘッドチップを実装するための一部共通のシムである、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第８の態様によるプリントヘッドは、有利には、プリントヘッドチップの複数の列の相対位置合わせを容易にする。

好ましくは、シムは、プリントヘッドチップの第１および第２の列に対応する第１および第２の長手方向シム部分を含み、第１および第２の長手方向シム部分のそれぞれは、それぞれの第１および第２の開口を含む。

好ましくは、第１および第２の長手方向シム部分は、複数のトラスを介して相互接続される。通常、トラスは、長手方向シム部分に対して短手方向に延在する。

好ましくは、シムは、金属または金属合金から構成される。通常、シムおよびマニホールドは、同じ材料から構成される。

好ましくは、シムは、マニホールド表面に画定された相補的な位置合わせ特徴部と係合される複数の機械的位置合わせタブを含む。

好ましくは、シムは、複数のトラスを介して相互接続された第１および第２の長手方向シム部分を含み、トラスは、１つまたは複数の位置合わせタブを含む。

好ましくは、第１および第２の列は、一列に一緒に突き合わされた複数のプリントヘッドチップを含む。

第９の態様において、プリントヘッドカートリッジであって、
細長いマニホールドと、
マニホールドの下部に実装された複数のプリントヘッドチップと、
マニホールドの上部に実装されたケーシングと
を含み、ケーシングは、第１のケーシング部と第２のケーシング部とを含み、第１および第２の部分は、ケーシングがマニホールドの長手方向軸に沿って伸縮可能であるようにそれぞれの方へ長手方向に付勢される、プリントヘッドカートリッジが提供される。

第９の態様によるプリントヘッドカートリッジは、有利には、使用中、長手方向の伸長によって引き起こされるマニホールドの歪を最小化する。通常、プリントヘッドカートリッジは、ユーザが取り扱うためのケーシングを有し、それは、マニホールドに取り付けられる。比較的短いプリントヘッドでは、マニホールドの長手方向への伸長が比較的小さい。しかしながら、より長いプリントヘッド（例えば、Ａ３サイズのプリントヘッド）では、マニホールドの熱膨張は、より大きくなり、長手方向の伸長を過度に拘束する剛性のケーシングではプリントヘッドのそりおよび印字品質の低下がもたらされるであろう。第９の態様による２つの部分からなるケーシングは、特により長いプリントヘッドにおいてそりを最小化する。

好ましくは、ケーシングは、プリントヘッドカートリッジのユーザによる取扱いのために構成される。

好ましくは、プリントヘッドカートリッジは、第１のケーシング部と第２のケーシング部との間に位置付けられる中央位置決め装置を含む。

好ましくは、第１および第２のケーシング部は、中央位置決め装置の方へ付勢される。

好ましくは、第１および第２のケーシング部は、中央位置決め装置を橋渡しするばねクリップを介して相互接続される。

好ましくは、中央位置決め装置は、プリンタへのユーザによる挿入中、プリントヘッドカートリッジを並べるための位置合わせ特徴部を有する。

好ましくは、マニホールドは、金属または金属合金から構成され、かつ一体構造であり得る。

好ましくは、マニホールドは、５ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥを有する金属合金から構成される。

好ましくは、ケーシングは、インクコネクタを受けるためにその一端または両端に開口を有する。インクコネクタは、上記の種類の流体結合部に接続され得る。

第１０の態様において、インクジェットプリントヘッドであって、
マニホールド表面に画定された複数のインク出口を有するマニホールドと、
マニホールド表面に実装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、奇数個のカラーチャンネルを有し、各カラーチャンネルは、インクジェットノズル装置の少なくとも１つのそれぞれの列を有する、複数のプリントヘッドチップと
を含み、各プリントヘッドチップの中央カラーチャンネルは、マニホールドからインクを受け取らないダミーカラーチャンネルである、インクジェットプリントヘッドが提供される。

第１０の態様によるプリントヘッドは、有利には、ダミーカラーチャンネルを採用してプリントヘッドの構造的完全性を改善し、かついくつかの実施形態において、使用中、改善された熱調整を提供する。さらに、例えば、５つのカラーチャンネルを有するプリントヘッドは、各色が冗長性を有する２色の印刷に適合され得、同時に改善された確実性および任意選択的に熱調整の上記の利点を享受する。

好ましくは、ダミーカラーチャンネルには、プリントヘッドの裏側表面に画定されるインク供給チャンネルがない。

好ましくは、マニホールド表面の長手方向リブは、ダミーカラーチャンネルと並べられる。

好ましくは、プリントヘッドチップは、シムを介してマニホールド表面に実装される。

好ましくは、シムは、マニホールド表面の長手方向リブと並べられたシムリブと、マニホールドのそれぞれのインク出口からのインクを受け取るためのシムリブの両側にある長手方向シムスロットの対とを有する。

好ましくは、ダミーカラーチャンネルの両側のカラーチャンネルのみがマニホールドからインクを受け取る。

好ましくは、各プリントヘッドチップは、マニホールドから２つの異なる色のインクを受け取る。

好ましくは、長手方向インク供給チャンネルの対は、長手方向リブの両側に画定され、各長手方向インク供給チャンネルは、少なくとも１つのそれぞれのカラーチャンネルまたはより好ましくは複数のそれぞれのカラーチャンネルにインクを送出する。

１つの実施形態において、各プリントヘッドチップは、中央のダミーチャンネルを含む５つのカラーチャンネルを含み、ダミーカラーチャンネルの一方側のカラーチャンネルの第１の対は、第１のインクを印刷し、かつダミーカラーチャンネルの反対側のカラーチャンネルの第２の対は、第２のインクを印刷する。

好ましくは、各カラーチャンネルは、インクジェットノズル装置の列の対を含む。

いくつかの実施形態において、ダミーカラーチャンネルのインクジェットノズル装置は、ＰＣＢに電気的に接続される。

好ましくは、インクジェットノズル装置は、熱応動装置であり、それにより、使用中、ダミーカラーチャンネルは、ダミーカラーチャンネルにおけるインクジェット装置の作動を介してそれぞれのプリントヘッドチップの温度調整を容易にする。

さらなる態様において、奇数個のカラーチャンネルであって、各カラーチャンネルは、インクジェットノズル装置の少なくとも１つの列を含む、奇数個のカラーチャンネルを有し、プリントヘッドチップの中央カラーチャンネルは、インクを受け取らないダミーカラーチャンネルである、プリントヘッドチップが提供される。

ダミーカラーチャンネルのインクジェットノズル装置は、熱調整のためにプリントヘッドチップの電子機器を駆動するように電気的に接続され得る。

本発明の特定の態様に関連する上記のような好ましい実施形態は、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９および第１０の態様のそれぞれに等しく適用可能であり得ることが理解されるであろう。上記の好ましい実施形態は、１つの特定の態様と厳密に関連付けることを意図せず、当業者は、好ましい実施形態が本発明の特定の他の態様に適用可能であることを容易に理解するであろう。

本明細書で使用されるように、「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することができる任意の印刷流体を意味するものとする。インクは、着色剤を含んでも含まなくてもよい。したがって、「インク」という用語は、従来のダイベースまたは顔料ベースのインク、赤外線インク、媒染剤（例えば、プレコートまたはフィニッシャ）、３Ｄ印刷流体等を含み得る。流体または印刷流体が参照される場合、これは、本明細書では「インク」の意味に限定することを意図しない。

本明細書で使用されるように、「実装される」という用語は、介在部を介した直接実装および間接実装の両方を含む。

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は、インクジェットプリントヘッドの前方斜視図である。 図２は、プリントヘッドの底面斜視図である。 図３は、プリントヘッドの分解斜視図である。 図４は、プリントヘッドのケーシングの中央部分の拡大図である。 図５は、入口および出口結合部を有するプリントヘッドの本体の分解斜視図である。 図６は、流体結合部の斜視図である。 図７Ａは、流体結合部の第１のチャンネルを通した断面斜視図である。 図７Ｂは、流体結合部の第２のチャンネルを通した断面斜視図である。 図８は、１つの流体結合部が取り外された本体の端部の拡大分解斜視図である。 図９は、可撓性フィルムが取り外されたインクマニホールドの拡大上面斜視図である。 図１０は、インクマニホールドの断面斜視図である。 図１１は、シムを有し、プリントヘッドチップの１つの列が取り外されたインクマニホールドの拡大断面斜視図である。 図１２は、インクマニホールドの下面の拡大底面斜視図である。 図１３は、シムおよびプリントヘッドチップ実装配置の側断面図である。 図１４は、シムおよびプリントヘッドチップ実装配置の断面底面斜視図である。 図１５は、個別のプリントヘッドチップを示す。 図１６は、シムの一部の上面斜視図である。 図１７は、プリントヘッドの断面側面斜視図である。 図１８は、プリントヘッドの一部の底面斜視図である。 図１９は、シールドプレートおよび封止材の１つの列が取り外されたプリントヘッドの拡大底面斜視図である。

図１〜４を参照すると、ユーザがプリンタ（図示せず）に挿入する交換可能プリントヘッドカードリッジの形態の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、中央位置決め装置４の両側に位置付けられる第１のケーシング部３Ａおよび第２のケーシング部３Ｂを有する細長い成形プラスチックケーシング３を含む。中央位置決め装置４は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１７／０３１３０６１号明細書に記載の種類の印刷モジュールなどの印刷モジュールに対してプリントヘッドカートリッジ１を位置付けるための位置合わせノッチ５を有する。第１および第２のケーシング部３Ａおよび３Ｂは、第１のケーシング部と第２のケーシング部との間に係合されるばねクリップ６により、互いに向けてかつ中央位置決め装置４に向けて付勢される（図４を参照されたい）。２つの部品からなるケーシング３は、ばねクリップ６と組み合わせることにより、少なくともある程度まで長手方向に伸長することが可能になり、プリントヘッド１の本体１７におけるある程度の長手方向の伸長に適合する。この配置は、使用中、プリントヘッド１の本体１７の応力またはそりを最小化する。

多チャンネル入口結合部８Ａの入口コネクタ７Ａは、ケーシング３の一端で開口を通って上方へ突出し、多チャンネル出口結合部８Ｂの出口コネクタ７Ｂは、ケーシングの反対側の端部で開口を通って上方へ突出する（２つの入口コネクタおよび２つの出口コネクタのみが図１に示されている）。入口コネクタ７Ａおよび出口コネクタ７Ｂは、プリントヘッドへのインクを供給する／プリントヘッドからインクを供給される相補的な流体結合部（図示せず）との結合のために構成される。相補的な流体結合部は、例えば、インク送出モジュールおよび／または米国特許出願公開第２０１７／０３１３０６１号明細書に記載の種類の印刷モジュールの一部であり得る。

プリントヘッド１は、プリントヘッドのそれぞれの側壁に沿って延在する電気接点１３の両列を介して電力およびデータ信号を受け取る。電気接点１３は、プリンタ（図示せず）または印刷モジュールの相補的な接触から電力およびデータ信号を受け取り、以下でさらに詳細に説明されるようなＰＣＢを介して電力およびデータをプリントヘッドチップ７０に送出するように構成される。

図２に示されるように、プリントヘッド１は、プリントヘッドの下を通る印刷媒体（図示せず）上に印刷するためのプリントヘッドチップの第１の列１４および第２の列１６を含む。プリントヘッドチップの各列は、２色のインクを印刷するように構成され、プリントヘッド１は、４つのインク色（ＣＭＹＫ）を印刷することが可能なフルカラーのページ幅プリントヘッドとなる。プリントヘッド１は、一般に、使用中のプリントヘッドの異なるインク色にも関わらず、プリントヘッドチップの第１の列１４および第２の列１６を二分する長手面を中心として対称である。

図３に示される分解斜視図において、本体１７は、さまざまな他の構成要素を取り付けるためのプリントヘッド１の剛性コアを形成することが分かる。特に、ケーシング３は、本体１７の上部にスナップ嵌めされ、入口結合部８Ａおよび出口結合部８Ｂ（ケーシング３によって包み込まれる）は、本体の両端に接続され、ＰＣＢ１８の対は、本体の下部に取り付けられ（次にシールドプレート２０によって覆われ）、（電気接点１３を画定する）複数のリード２２は、本体の両側壁に実装される。

図５を参照すると、本体１７は、それ自体、細長いマニホールド２５と、相補的なカバープレート２７とを含む２つの部分からなる部機械加工された構造である。マニホールド２５は、プリントヘッドチップの第１の列１４および第２の列１６の両方を取り付けるための単一下面を有するキャリアとして機能する。マニホールド２５は、カバープレート２７の対向する長手方向側部から下向きに延在する対向するフランジ２９の対間に受けられる。フランジ２９は、マニホールド２５の相補的なスナップ係止特徴部２６とのスナップ係止係合のために構成され、組み立てられた本体１７を形成する。

マニホールド２５およびカバープレート２７は、優れた剛性および比較的小さい熱膨張率を有する金属合金材料（例えば、Ｉｎｖａｒ）から形成される。組み合わせて、マニホールド２５およびカバープレート２７は、その長手方向軸に沿って最小限の伸長をするプリントヘッド１のコアに堅い剛性の構造を提供する。上記のように、ケーシング３は、本体１７の任意の長手方向の伸長を拘束しないように構成され、それにより使用中のプリントヘッドのそりを最小化する。したがって、プリントヘッド１は、Ａ４長さプリントヘッドまたはＡ３長さプリントヘッドとして設けられ得る。単一のページ幅プリントヘッドが最大Ａ３長さ（すなわち最大で３００ｍｍ）で構成され得ることは、本発明の利点である。これまで、Ａ３サイズの媒体上へのページ幅印刷は、ページ幅アレイおよびプリントヘッド１でつぎ合わされた複数のプリントヘッドモジュールを介してのみ可能であった。したがって、Ａ３サイズのカラーページ幅印刷のための商業化が拡大される。

図６は、多チャンネル流体結合部８の１つを詳細に示し、それは、入口結合部８Ａまたは出口結合部８Ｂの何れでもあり得る。しかしながら、図６に関して特徴を説明するために、示された流体結合部８は、入口結合部８Ａであることを前提とする。

流体結合部８は、例えば、印刷モジュールの相補的な流体結合部へのプリントヘッド１の垂直結合のための９０度の角度を通して４色のインクを伝送するように設計され、同時に、４つの流体コネクタは、プリントヘッドおよびその周囲の空間制約内に幾何学的に収めることができることを保証する。さらに、流体結合部８は、流体結合部を通した任意の圧力低下を均一にするように設計され、それにより、４つのインク色は、マニホールド２５に入るときに同じまたは類似した相対圧力を有する。

次いで、図６、７Ａおよび７Ｂを参照すると、流体結合部８は、結合部本体１０から上方へ垂直に延在する４つの入口ポート９Ａ〜Ｄと、入口ポートに垂直に結合部本体から延在する対応する出口ポート１１Ａ〜Ｄとを含む。入口ポート９Ａ〜９Ｄは、結合部本体１０の周りで放射状に配置され、それにより、２つの外側入口ポート９Ａおよび９Ｄは、それらのそれぞれの出口ポート１１Ａおよび１１Ｄに比較的近位であり、２つの内側入口ポート９Ｂおよび９Ｃは、それらのそれぞれの出口ポートに比較的遠位である。入口ポート９Ａ〜９Ｄの放射状の配置により、入口ポートを、プリントヘッドと係合される印刷モジュール（図示せず）の空間制約内に収めることができる。さらに、入口ポートは、プリントヘッド挿入／除去中、同時の垂直係合／解放のための同一平面である上面を有する。

流体結合部８に入る各インクは、（例えば、上流側圧力調整器によって）慎重に制御されたそれぞれの静水圧を有し、インクが流体結合部を通って流れるときにインクの相対的な静水圧が変わらないことが重要である。例えば、４つのインクは、等しい静水圧で入口ポート９Ａ〜９Ｄに入り得、これらのインクは、等しい静水圧でマニホールド２５に向けて出口ポート１１Ａ〜１１Ｄを出ることが望ましい。各インクは、流体結合部８を通って流れ抵抗（すなわち粘性抵抗）を受けるため、ある程度の圧力低下は回避不能である。しかしながら、２つの内側入口ポート９Ｂおよび９Ｃを通って流れる２つのインクのための流体経路がより長いにもかかわらず、圧力低下がすべてのインクに関して均一であることが重要である。したがって、図７Ｂに示されるように、入口ポート９Ｂを出口ポート１１Ｂと接続する流体チャンネル１２Ｂは、入口ポート９Ｂの方へ上方に傾斜したルーフ１３Ｂを有する。入口ポート９Ｃと出口ポート１１Ｃとを接続する対応する流体チャンネルのルーフ１３Ｃは、同様に、入口ポート９Ｃの方へ上方に傾斜する。対照的に、入口ポート９Ａを出口ポート１１Ａと接続する流体チャンネル１２Ａは、同様に傾斜したルーフを有さず、流体は、より湾曲した流体経路から支援なしでより急な角度を通って曲がることが必要である。

したがって、２つの内側流体チャンネル１２Ｂおよび１２Ｃのルーフ構成は、２つの外側流体チャンネル１２Ａおよび１２Ｄと比較して比較的より長いそれらの流体経路によって引き起こされることがあるいかなる追加的な流れ抵抗も打ち消す効果を有する。したがって、流体結合部８を通した圧力低下は、４つのすべての流体チャンネル１２Ａ〜１２Ｄで同じであるかまたは類似しており、４つの入口ポート９Ａ〜Ｄに入るインクが等しい静水圧を有するとき、４つの出口ポート１１Ａ〜１１Ｄのそれぞれは、等しい静水圧を有するであろう。対照的に、（ＨＰ，Ｉｎｃ．に付与された）米国特許第７，３９９，０６９号明細書に記載の流体コネクタなど、当該技術分野において知られているプリントヘッドのための流体コネクタは、異なる長さを有するさまざまな流体チャンネルの流れ抵抗（および圧力低下）に関してかなりの違いを有する。

図８は、出口結合部８Ｂに加えて、マニホールド２５の出口端およびカバープレート２７の拡大図である。カバープレート２７は、その長さに沿って、離間した複数の通気孔３０を有し、それは、マニホールド２５の上部に取り付けられた可撓性フィルム３１を自由に曲げることができるように大気に開放されることが分かるであろう。可撓性フィルム３１の機能は、以下でさらに詳細に記載される。

さらに図８を参照すると、多チャンネル出口結合部８Ｂは、マニホールド２５の一端でマニホールドポート３４からインクを受け取る。同様に、多チャンネル入口結合部８Ａは、マニホールド２５の反対側の端部でマニホールドポート３４にインクを送出する。当然のことながら、代替的な結合装置は、本発明の範囲内である。

ここで、図９および１０を参照すると、インクマニホールド２５は、長手方向にかつマニホールド側壁４１と平行に延在する４つのインク供給チャンネル４０を含む。各インク供給チャンネル４０は、マニホールド２５の一端でマニホールドポート３４からインクが供給され、インクは、マニホールドの反対側の端部でマニホールド出口３４を介してインク供給チャンネルを出る。インク供給チャンネル４０は、マニホールド２５の上部を覆う可撓性フィルム３１によって覆われ、可撓性フィルム３１は、複数の離散した波形部分または蛇腹４３を含む。

通常、印刷システムは、異なる流体応答周波数を有するいくつかのサブシステムによって開発され、蛇腹４３は、プリントヘッド１における静水圧変化に迅速に応答するように設計される。最適な吐出性能を維持するために、プリントヘッド１内の内圧は、ノズル補充一貫性を可能とするように比較的狭い圧力領域内に最適に維持されなければならない。プリントヘッド１にインクを供給するインク送出システムは、通常、動的な圧力変化に対して比較的遅い応答を有するため、プリントヘッドのインクジェットノズルの迅速な補充は、インク送出システムが応答することができるまで、インクの吐出された体積をふさぐ蛇腹４３によって局所的に制御される。同様に、蛇腹４３は、減衰機能も実行し、完全なインク流での印刷が突然止まったときに圧力スパイクを「吸収」することができる。

蛇腹４３の数および構成は、プリントヘッド１の性能を最適化するために変更され得ることが理解されるであろう。特に、蛇腹４３の数および構成は、インク供給チャンネル４０に沿った好ましくない共振効果を最小化するように最適化され得る。このように、インク供給チャンネル４０の１つの部分における高いインク需要は、可撓性フィルム３１の全長にわたって定在波を誘導することなく、蛇腹４３の数によって適合させることができる。蛇腹４３は、フィルムの長さに沿って離間させることにより（例えば、フィルムの介在する平面部分において）、または図９〜１１に示されるように短手方向のバッフル４５を使用して可撓性フィルム３１を長手方向部分に分割することにより、別々に動作するユニットに分離され得る。バッフル４５は、フィルム３１の全長に沿った定在波の発生を最小化し、同時に４つのすべてのインク供給チャンネルを覆う単一の部品からフィルムを成形することを可能にし、それによりプリントヘッド１の加工を容易にする。

蛇腹４３は、米国特許第８０２５３８３号明細書に記載されているようなエアボックスを必要とすることなく、圧力変動に応答できることがさらに理解されるであろう。したがって、プリントヘッド１は、脱気されたインクとの使用に適切である。

図１０で最もよく分かるように、蛇腹４３は、インク供給チャンネル４０のそれぞれにマニホールド２５の上面から「吊り下げられる」。蛇腹４３は、マニホールドポート３４のレベルに対応するレベルまで吊り下げられ、それにより、気泡は、蛇腹の下でインク供給チャンネル４０の上部空間にトラップされる可能性がない。したがって、望ましくない気泡がインク供給チャンネル４０に入った場合、これらは、インク流れより上の空間にトラップされるのではなく、マニホールドポート３４を通してインクの流れとともにマニホールド２５から押し流すことができる。

さらに図１０を参照すると、４つのインク供給チャンネル４０は、対をなして配置され、各対は、長手方向の隔壁４４によって分離される。比較的より厚い長手方向の中央壁４６は、インクチャンネル４０の２つの対を分離する。各インク供給チャンネル４０のベース４８および隔壁４４の両側において複数の貫通孔５０が画定される。貫通孔５０は、ここで、図１１〜１３を参照して記載されるようにプリントヘッドチップ７０の２本の平行列にインクを供給する。

インク供給チャンネル４０の１つの対に対応する貫通孔５０は、マニホールド２５の下面５２の方へインク供給チャンネルのベース４８から下向きに延在する。各貫通孔５０は、マニホールド２５の下面５２に画定される長手方向インクキャビティ６０のキャビティルーフ５５に合う第１の部分５４を有する。長手方向リブ５８は、キャビティルーフ５５から下向きに延在し、長手方向インクキャビティ６０を、リブの両側に位置付けられる長手方向インク供給チャンネル５６の対に分割する。長手方向リブ５８は、マニホールドの下面５２と同一平面である端面５９を有する。

長手方向インクキャビティ６０は、キャビティ側壁６２を有し、キャビティ側壁６２は、キャビティルーフ５５から下向きに延在し、マニホールド２５の下面５２と合う。各貫通孔５０の第２の部分６４は、キャビティルーフ５５を越えて延在し、下面５２と合う。このように、貫通孔５０の第２の部分６４は、キャビティ側壁６２にノッチを形成する。同様に、図１１に最もよく示されているように、貫通孔５０の第１の部分５４の少なくとも一部は、隔壁４４の両側にノッチを形成する。

貫通孔５０の第２の部分６４によって画定されるノッチは、使用中、気泡が膨張してプリントヘッドチップ７０から離れて上昇する空間を提供する。示される実施形態において、貫通孔５０は、断面が円形であり、第１の部分５４および第２の部分６４は、略半円形である。しかしながら、貫通孔５０は、インク流れおよび気泡の管理を最適化するための任意の好適な断面形状であり得ることが理解されるであろう。

図１３および１４に最もよく示されているように、Ｉｎｖａｒシム６６は、長手方向インク供給チャンネル５６のそれぞれを橋渡しするように、マニホールド２５の下面５２および長手方向リブ５８の同一平面である端面５９に接着接合される。したがって、シム６６は、マニホールド２５の下面５２と合う貫通孔５０の第２の部分６４全体を封止する。

示される実施形態において、シム６６は、４色のインクに対応する４つのすべての長手方向インク供給チャンネル５６を橋渡しするように、マニホールド２５の下面５２に接合される単一部品のシムである。突合せプリントヘッドチップ７０の列は、インク供給チャンネル５６のそれぞれの対の上でシム６６に接着接合されて、プリントヘッドチップの第１の列１４および第２の列１６を形成する。

図１６に単独で示されるＩｎｖａｒシム６６は、使用中、プリントヘッドチップ７０の各列のための安定したプラットホームを提供し、熱膨張は無視できる。シム６６は、プリントヘッドチップ７０に相当する厚さを有する（例えば、厚さ約１００〜１０００ミクロン）。事実上、Ｉｎｖａｒシム６６は、複数のプリントヘッドチップを実装できる一体構造のマニホールドに基づく長いプリントヘッドの構造を可能にする。

長手方向のシム部分６６Ａおよび６６Ｂの対を有する単一のシム６６の使用は、２つのシム部分６６Ａおよび６６Ｂ間の平行を保証することにより、プリントヘッドチップ７０の第１の列１４および第２の列１６の相対的なゆがみを最小化する。マニホールド２５に対するシム６６の位置合わせは、シム上の機械的位置合わせタブ６１を使用して容易になり、機械的位置合わせタブ６１は、下面に画定される凹部の形態の位置合わせ特徴部６３と係合する（図１４を参照されたい）。シム６６は、マニホールド６３の対応する複数の位置合わせ特徴部６３との係合のために位置付けられる複数の位置合わせタブ６１を有することが理解されるであろう。複数の位置合わせタブ６１は、ｘ軸およびｙ軸両方における位置合わせを保証する。

シム６６の中央長手方向部分は、２つの主要な長手方向部分６６Ａおよび６６Ｂを接続する一連のシムトラス６７間にボイド６８を画定する。したがって、プリントヘッドチップ７０の第１の列１４と第２の列１６との間の領域は、マニホールド２５の下面５２から比較的熱的に隔離され、マニホールドを通って循環するインクで冷却されるヒートシンクとしての役割を果たす。プリントヘッド１のこの中央領域の熱的隔離は、第１の列１４と第２の列１６との間のクールスポットの最小化を支援し、有利には印刷中にプリントヘッドの下面へのインクの結露を最小化する。

使用中、プリントヘッドチップ７０の各列は、インク供給チャンネル４０のそれぞれの対から２つのインクを受け取る。貫通孔５０を介して長手方向インク供給チャンネル５６の対に、それから各長手方向のシム部分６６Ａおよび６６Ｂに画定された長手方向シムスロット６９の対を介してプリントヘッドチップ７０の裏面にインクが供給される。長手方向シムスロット６９は、長手方向シムリブ７２の両側に沿って延在し、長手方向シムリブ７２自体は、マニホールド２５の長手方向リブ５８と並べられる。

長手方向インク供給チャンネル５６は、開放インクチャンネルアーキテクチャを提供し、それにより、インクの比較的大きい本体は、プリントヘッドチップ７０の裏面に隣接する。この配置は、高い印刷頻度での印刷に好適であり、同時にプリントヘッドチップのインクジェットノズルがインク不足にならないことを保証する。さらに、それぞれがシム６６と合い、プリントヘッドチップ７０からオフセットされた第２の部分６４を有する拡大された貫通孔５０は、気泡を許容するアーキテクチャを提供し、それにより、プリントヘッドチップへのインクの流れを妨げるトラップされた気泡の危険性は最小化される。さらに、貫通孔５０の第１の部分５４および第２の部分６４は、任意の気泡をプリントヘッド１から容易に押し流すことができるところからインク供給チャンネルへの、トラップされた気泡の放出を容易にする。

インクは、シムスロット７２から、各プリントヘッドチップ７０の裏面に画定された対応するインク送出スロットに供給される。図１５に示される典型的なＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップ７０は、５つのインクを潜在的に印刷するための５つのカラーチャンネルを含む。単一のプリントヘッドチップの５つのカラーチャンネルは、さまざまな異なる印刷構成のための柔軟性を提供し、これまで、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップ７０は、米国特許第７，５２４，０１６号明細書に記載のＣＭＹＫ（ＩＲ）、米国特許第８，６１３，５０２号明細書に記載のＣＭＹＫＫ、米国特許第７，４４１，８６２号明細書に記載のＣＣＭＭＹまたは米国特許出願公開第２０１７／０３１３０６７号明細書に記載のモノクロ（例えば、ＫＫＫＫＫ）を印刷するために配管されてきた（上記明細書のそれぞれの内容は、参照により本明細書に組み込まれる）。プリントヘッド１では、第１の列１４は、通常、２色のインクを印刷するため配管されるＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップ７０を含み、第２の列１６は、通常、フルカラー（ＣＭＹＫ）印刷のためにインクの２つの異なる色を印刷するために配管されるＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップを含む。したがって、プリントヘッド１は、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドチップの５つの利用可能なカラーチャンネルの４つのみを利用する。図１５に示されるように、２つの外側カラーチャンネル７１Ａは、それぞれのインク供給チャンネル５６から供給されるインクの単色を印刷するために使用され、２つの反対側の外側カラーチャンネル７１Ｂは、別のそれぞれのインク供給チャンネルから供給される別の色のインクを印刷するために使用される。中央カラーチャンネル７１Ｃは、マニホールド２５からいかなるインクも受け取らない、吐出しないノズルのダミー列を含む。図１３に最もよく示されているように、ダミーカラーチャンネル７１Ｃに対応するプリントヘッドチップ７０の中央部分は、マニホールド２５の長手方向リブ５８と並べられて、プリントヘッドチップを実装するためのさらなる機械的支持を提供する。プリントヘッドチップ７０のダミーチャンネル７１Ｃに対応する裏面インク送出スロットは、エッチングされなくてもよく、または部分的にのみエッチングされてもよく、さらなる機械的支持を提供する。いくつかの実施形態において、裏面チャンネルの部分エッチングは、プリントヘッドチップ７０の実装中に押し出された接着剤の収容に有用であり得る。

プリントヘッドチップ７０の中央ダミーカラーチャンネル７１Ｃの機械的利点にもかかわらず、温度調節に関するさらなる利点が実現され得る。ダミーカラーチャンネル７１Ｃに対応するノズルの列は、インクを受け取らないが、必要に応じてプリントヘッドチップを加熱するためにプリンタ制御装置にさらに電気的接続され得る。プリントヘッドチップのすべてのカラーチャンネルにわたる温度調節は、一定の印字品質および非吐出ノズルの中央ダミー列の実現に重要であり、アクティブ加熱要素を有するそれぞれは、プリントヘッドチップにわたる改善された温度調節を実現するために使用され得る。

図１７〜１９を参照すると、ここで、プリントヘッド１のための電気配線配置がさらに詳細に記載される。長手方向のＰＣＢ１８の対は、プリントヘッドチップ７０の第１の列１４および第２の列１６の側面にその両側で配置され、各ＰＣＢは、マニホールド２５の下面５２に接合される。各ＰＣＢ１８は、さまざまな電子部品を実装するための剛体基板（例えば、ＦＲ−４基板）を含み、マニホールド２５の下面５２に画定される段差７４に対して突き合わされる１つの縁部を有する。各ＰＣＢ１８は、マニホールド２５の側壁４１を越えて外側へ横方向に延在する。シールドプレート２０は、各ＰＣＢ１８の下面に接合され、プリントヘッドチップ７０の第１の列１４および第２の列１６ならびに第１の列と第２の列との間の中央長手方向領域を囲む。各ＰＣＢ１８およびシールドプレート２０の突出部分は、プリントヘッド１の両ウィング７５を画定する一方、シールドプレート２０の均一平面状下面は、プリントヘッドチップの両方の列を囲むペリメータキャッパ（図示せず）との係合のために構成される。

プリントヘッドチップ７０のそれぞれの列に近位の各ＰＣＢ１８の縁部は、ピンアウト７７のそれぞれの列を有し、各ピンアウトは、ワイヤボンド接続（図示せず）を介してプリントヘッドチップの１つの上のそれぞれのボンドパッド７３に接続される。封止材７９は、ワイヤボンドを保護し、各ＰＣＢ１８の近位縁と、ボンドパッド７３を含むプリントヘッドチップ７０の対向縁との間に延在する。ＰＣＢ１８は、熱を発生させて、印刷中、インクエアロゾルにさらされるシールドプレート２０を暖める。上記のように、シールドプレート２０の中心部は、シム６６に画定されるボイド６８により、マニホールド２５から比較的熱的に隔離される。したがって、プリントヘッドチップ７０の第１の列１４と第２の列１６との間のシールドプレート２０の中央長手方向領域上のインクの結露は、最小化される。

図１７で最もよく分かるように、接触パッド８０の列は、各ＰＣＢ１８の上面の遠位端部分に沿って長手方向に延在する。各リード２２は、接触パッド８０に接続された一端を有し、本体１７のそれぞれの側壁の方へ上向きに延在する。リード２２は、カバープレート２７のそれぞれのフランジ２９に取り付けられたリードリテーナ２４を介してカバープレート２７のそれぞれのフランジ２９に実装された上部と、接触パッド８０の方へ外側に横方向に広がる下部とを有する。各リード２２は、外部電源およびプリンタのデータコネクタへの接続のための電気接点１３を画定する部分も有する。このように、プリントヘッドチップ７０の各列は、プリントヘッドチップの列に隣接するそれぞれのリード２２およびそれぞれのＰＣＢ１８を介して電気接点１３から電力およびデータを受け取る。

したがって、上記のプリントヘッド１は、ページ幅印刷、特に比較的より長いプリントヘッドを使用するフルカラーのページ幅印刷の課題に対処するための複数の特徴を有する。

当然のことながら、本発明は、例示のみによって説明されてきたが、添付の特許請求の範囲に定められた本発明の範囲内で詳細の変更形態がなされ得ることが理解されるであろう。

Claims (19)

1. インクジェットプリントヘッドにおいて、
   剛性の細長いマニホールドであって、前記マニホールドに沿って延在する第１、第２、第３および第４の平行インク供給チャンネルと、前記マニホールドに画定される出口の対応する第１、第２、第３および第４の平行列とを有し、出口の各列は、前記インク供給チャンネルのそれぞれの１つと流体連通し、第１のインク送出群は、前記出口の第１および第２の列を含み、かつ第２のインク送出群は、前記出口の第３および第４の列を含む、剛性の細長いマニホールドと、
   前記マニホールドの単一下面に実装されたプリントヘッドチップの第１のアレイであって、前記第１のアレイの各プリントヘッドチップは、前記出口の第１および第２の列からインクを受け取る、プリントヘッドチップの第１のアレイと、
   前記マニホールドの前記下面に実装されたプリントヘッドチップの第２のアレイであって、前記プリントヘッドチップの第２のアレイは、前記プリントヘッドチップの第１のアレイと平行でありかつ位置合わせされ、前記第２のアレイの各プリントヘッドチップは、前記出口の第３および第４の列からインクを受け取る、プリントヘッドチップの第２のアレイと
   を含み、前記第１のインク送出群と前記第２のインク送出群との間の距離は、前記出口の第１の列および第２の列間の距離または前記出口の第３の列および第４の列間の距離より大きいことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
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、プリントヘッドチップの各アレイは、それぞれの介在構造を介して前記下面に実装されたプリントヘッドチップの列を含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
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、各介在構造は、フィルムまたはシムであって、その中に画定される複数の開口を有するフィルムまたはシムを含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
4. 請求項３に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各プリントヘッドチップは、前記プリントヘッドチップに沿って長手方向に延在する奇数個のカラーチャンネルを含み、中央カラーチャンネルは、作動しないことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
5. 請求項３に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記シムは、５ｐｐｍ／℃以下のＣＴＥ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。
6. 請求項５に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記シムは、鉄と、ニッケル、コバルトおよびクロムからなる群から選択される少なくとも１つの他の金属との合金から構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。
7. 請求項３に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、前記シムは、前記下面のそれぞれの凹部に受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。
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、プリントヘッドチップの各アレイは、一列に配置される複数の突合せプリントヘッドチップを含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
9. 請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各インク供給チャンネルは、異なる有色インクを含み、および各プリントヘッドチップは、２つの異なる色のインクを印刷するように構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。
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、各プリントヘッドチップは、各色のインクのために少なくとも２列の並べられたノズルを含むことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
11. 請求項８に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各プリントヘッドチップは、長手方向軸を中心として非対称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。
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、プリントヘッドチップの第１および第２の列は、鏡面対称性を有し、前記プリントヘッドチップの第２の列は、前記プリントヘッドチップの第１の列に対して反対向き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。
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、前記第１および第２の列のプリントヘッドチップの対向する遠位長手方向縁は、前記プリントヘッドチップへの電気的接続のためのボンドパッド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。
14. 請求項８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の第１の列および第２の列間の距離は、３０ｍｍより小さいことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
15. 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、前記マニホールドは、その下面に画定された長手方向インクキャビティを有し、シムは、前記長手方向インクキャビティに橋渡しするように前記マニホールドの下面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。
16. 請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、長手方向インクキャビティは、ルーフと、前記ルーフと前記下面との間に延在する側壁とを有し、前記複数のインク出口は、前記ルーフに画定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。
17. 請求項１６に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、長手方向リブは、前記インクキャビティを前記リブの両側の長手方向インク供給チャンネルに分割し、前記リブは、前記マニホールドの前記下面と同一平面である下面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。
18. 請求項１７に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、シムは、前記リブおよび前記マニホールドの前記下面に接合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。
19. 請求項１６に記載のインクジェットプリントヘッドにおいて、各プリントヘッドチップは、リブと並べられた中央部分と、それぞれの長手方向インク供給チャンネルと重なり合う対向する側部と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。

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