JP2752843B2 - ページ幅型サーマル・インクジェット印刷ヘッド - Google Patents

ページ幅型サーマル・インクジェット印刷ヘッド

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JP2752843B2
JP2752843B2 JP4111894A JP11189492A JP2752843B2 JP 2752843 B2 JP2752843 B2 JP 2752843B2 JP 4111894 A JP4111894 A JP 4111894A JP 11189492 A JP11189492 A JP 11189492A JP 2752843 B2 JP2752843 B2 JP 2752843B2
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
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    • B41J2/155—Arrangement thereof for line printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/20—Modules

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】〔発明の背景〕本発明は、オン・デマンド
式のサーマル・インクジェット式印刷に関し、より詳細
には、完全に機能的な屋上噴射型の印刷ヘッド・サブユ
ニットから組立られる形式のページ幅型サーマル・イン
クジェット印刷ヘッドに関するものである。
【０００２】ドロップ・オン・デマンド式のサーマル・
インクジェット印刷ヘッドには、２つの一般的な構成が
ある。一方の構成において、例えば、ホーキンズ（Hawk
ins)その他に対する米国再発行特許第３２，５７２号明
細書において開示され、図１においても概略的に示され
ている印刷ヘッド構造のように、小滴は、インク流路内
のインクの流れに対して平行であって、印刷ヘッドのバ
ブル発生加熱要素の表面に対しても平行である方向にお
いてノズルから発射される。この構成は、縁部又は側面
噴射と呼ばれることもある。他方のサーマル・インクジ
ェットの構成は、例えば、アオキ（Aoki）その他に対す
る米国特許第４，５６８，９５３号において開示された
印刷ヘッドのようにして、バブル発生加熱要素の表面に
対して垂直な方向においてノズルから小滴を発射する。
この後者の構成は、屋上噴射と呼ばれることもあり、図
２において概略的に示されている。基本的な相違は小滴
噴出の方向にあることが理解され得るであろう。側面噴
射の構成が加熱要素を有する基板の平面において小滴を
噴出するのに対して、屋上噴射は、加熱要素を有する基
板の平面から逸脱してそれに対する垂直な方向において
小滴を噴出するのである。
【０００３】当該印刷ヘッドは、キャリッジ型のプリン
タにおいて使用されることも可能であり、情報列を印刷
し、続いて記録媒体を１列の間隔だけ段送りして、全ペ
ージの情報が印刷されるまで隣接する情報列を印刷し続
けることになる。代替的に、当該印刷ヘッドは、ページ
幅型印刷ヘッドのサブユニットとして考慮され、ページ
幅型印刷のための構造的な画像棒材上に配列されること
も可能である。ページ幅型印刷において、印刷ヘッド
は、複数の印刷ヘッド・サブユニットを画像棒材上にお
いて端と端を接して当接させることによって、或いはそ
れらを２本の独立した画像棒材上又は同一画像棒材の対
向側面上において千鳥配列することによって組立られる
ことも可能である。
【０００４】〔発明の概要〕本発明の目的は、屋上噴射
型の印刷ヘッド・サブユニットから組立られるページ幅
型サーマル・インクジェット印刷ヘッドを提供すること
にある。
【０００５】本発明において、インクジェット式プリン
タ用のページ幅型サーマル・インクジェット印刷ヘッド
は、構造棒材の一方の側面の表面に固定装架されること
になる完全に機能的な屋上噴射型の印刷ヘッド・サブユ
ニットから組立られる。通路は、棒材の中において、印
刷ヘッド・サブユニットを包含する棒材の側面表面に隣
接して形成され、通路とその表面に装架された印刷ヘッ
ド・サブユニットのインク入口との間には開口が準備さ
れるので、棒材の中の通路に供給されたインクは、イン
クを満たされた個々のサブユニットを維持することにな
る。屋上噴射印刷ヘッド・サブユニットが、構造棒材の
一方の縁部に装架されていて、印刷ヘッド・サブユニッ
ト及び／又はインク供給管即ちマニホルドのための空間
を準備する必要なくして互いに積重ねられることも可能
であるので、複数のページ幅型印刷ヘッドが使用される
カラー印刷のための印刷帯域の寸法は、最小限のものと
なる。更に、構造棒材の厚さは、棒材が印刷ヘッドの運
転温度の故の歪みを防止するに足るほど十分に頑丈なも
のであることを可能にする。
【０００６】以上の特徴及びその他の目的は、類似の部
品が同一の参照番号を有している図面を参照して後続の
明細書を解釈することから、明瞭となるであろう。
【０００７】〔図面の簡単な説明〕図１は、典型的な側
面噴射型のサーマル・インクジェット印刷ヘッドの概略
的な断面図である。
【０００８】図２は、典型的な屋上噴射型のサーマル・
インクジェット印刷ヘッドの概略的な断面図である。
【０００９】図３Ａは、２本の独立した構造棒材上にお
ける千鳥配列された側面噴射印刷ヘッド・サブユニット
によって形成される、典型的なページ幅型印刷ヘッドの
正面図である。
【００１０】図３Ｂは、単独の構造棒材の対向側面にお
いて千鳥配列されている側面噴射印刷ヘッド・サブユニ
ットによって形成される、典型的なページ幅型印刷ヘッ
ドの正面図である。
【００１１】図４は、図３Ａにおいて示されたページ幅
型印刷ヘッドの部分的な等角投映図である。
【００１２】図５は、単独の構造棒材上におけるサブユ
ニットの接合によって作成される小型の側面噴射印刷ヘ
ッド・サブユニットの接合から形成される、典型的なペ
ージ幅型印刷ヘッドを部分的に拡大して示している正面
図である。
【００１３】図６は、単独の構造棒材上における千鳥配
列された屋上噴射印刷ヘッド・サブユニットによって形
成される、本発明のページ幅型印刷ヘッドを部分的に示
している等角投映図である。
【００１４】図７は、図３Ａにおいて使用された構造棒
材の歪みを概略的に示している。
【００１５】図８は、図６において示された複数の印刷
ヘッドから製造される、多色刷りのページ幅型サーマル
・インクジェット印刷ヘッドの正面図である。
【００１６】図９は、図５において示された複数のペー
ジ幅型印刷ヘッドから形成される、多色刷りのページ幅
型印刷ヘッドの正面図である。
【００１７】本発明は実施例に関連して以下に説明され
ることになるが、発明をそれらの実施例に限定するよう
には意図されていない。反対に、添付された請求項によ
って規定される発明の精神及び範囲の中に包含され得る
ような総ての代案、修正及び同等物をカバーするように
意図されるのである。
【００１８】〔好適な実施態様の説明〕図１において、
典型的な側面噴射即ち縁部噴射型のサーマル・インクジ
ェット印刷ヘッド１０は、印刷ヘッドの縁部即ち側面１
３におけるノズル１４によって終端する毛管充填流路１
２を備えた断面において概略的に示されている。流路の
他方の端部は、シリコン流路板１１の中において異方性
にエッチングされるタンク１７と連通している。タンク
と同時にエッチングされるか、或いは独立したエッチン
グ段階において、流路１２は、ホーキンズらの米国再発
行特許第３２，５７２号及びホーキンズの米国特許明細
書第４，９３５，７５０号において開示されたように、
流路板１１の中においてエッチングされる。加熱板１６
は、加熱要素２０と、不動態化されたアドレッシング電
極２１と、共同帰線２２（不動態層が示されていない）
とを包含していて、その上には厚膜層２３が積層されて
パターン形成され、各々の加熱要素の上に個々の凹みを
準備して、ピット２４を形成することになる。タンク１
７は、入口を覆って配置されるフィルタ１８を介するイ
ンク３２の進入のための入口２５を準備する貫通エッチ
ングによって形成される。当該分野においては周知であ
るように、加熱要素に対して送付される電気パルスは、
インクを瞬間的に気化させ、小滴１５をノズル１４から
放出することになるバブル１９を形成する。流路内のイ
ンクは、矢印３１で示されるように、タンク１７から毛
管作用によって供給される。
【００１９】典型的な屋上噴射型のサーマル・インクジ
ェット印刷ヘッドは、図２において示されている。この
構成において、シリコン加熱板２７は、貫通してエッチ
ングされるタンク即ち供給スロット３０を有している。
入口２５は、フィルタ１８によって被覆される。加熱要
素２０の配列は、タンク３０の開放底部の近傍における
加熱板表面３３においてパターン形成される。加熱要素
は、不動態化されたアドレッシング電極２１及び共同帰
線２２（不動態層が示されていない）を介して選択的に
アドレスされる。流れ誘導層２９は、パターン形成され
て、矢印３１で示されるように、タンクから加熱要素上
の位置までのインクの流路を形成することになる。ノズ
ル１４を包含しているノズル板２８は流れ誘導層２９に
対して整列配置されて結合され、ノズルは加熱要素の直
上に位置することになる。加熱要素に対して送付される
電気信号は、インクを一時的に気化させ、加熱要素に対
して垂直な方向に小滴１５を噴出することになる小滴噴
出バブル１９を形成する。
【００２０】図３Ａは、完全に機能的な側面噴射印刷ヘ
ッド・サブユニットが等しく離間配置されるようにして
構造棒材３８に装架されている、ページ幅型サーマル・
インクジェット印刷ヘッドの先行技術の１実施例を示し
ている。図１に示されたものと同様の側面噴射印刷ヘッ
ド１０を備えた構造棒材は、装架フランジ４０を有する
棒材コネクタ３９によって締付け合わされている。各々
の構造棒材における印刷ヘッドには、印刷ヘッド・サブ
ユニットの入口に対して整列配置されて密閉される開口
（示されていない）を有するマニホルド３７からインク
が供給される。棒材コネクタは、棒材の間に適切な間隔
を準備して、印刷ヘッド・サブユニットばかりでなくイ
ンク・マニホルドのための間隙をも提供することにな
る。構造棒材及びコネクタは、例えばボルト４１によっ
て互いに対して固定して取付けられる。一方の構造棒材
における印刷ヘッド・サブユニットは、他方の構造棒材
の印刷ヘッド・サブユニットからオフセットしていて、
総ての印刷ヘッド・サブユニットからのノズルから噴出
される小滴によってページ幅の有効範囲を準備すること
になる。ページ幅型印刷ヘッドの位置決め基準点に関す
る理解を助けるため、Ｘ、Ｙ及びＺの座標が図３Ａに示
されていて、Ｚ方向は、小滴が印刷ヘッドのノズルから
記録媒体へ移動する方向である。Ｘ方向は、記録媒体に
対して平行な平面にあり、Ｙ方向は、ページ幅型印刷ヘ
ッドを通過する記録媒体の運動の方向を示している。従
って、この図面において、小滴は、紙面の平面における
ノズルから垂直な方向において観察者に向かって移動す
ることになる。側面噴射印刷ヘッド・サブユニットを利
用している代替的な先行技術のページ幅型印刷ヘッドが
図３Ｂに示されていて、この場合、単独の構造棒材３８
は、両方の縁部における棒材装架フランジ４０と共に使
用され、側面噴射サーマル・インクジェット印刷ヘッド
・サブユニットは、対向側面において千鳥配列されるよ
うにして装架されている。棒材の各々の側面における印
刷ヘッド・サブユニットは、印刷ヘッド・サブユニット
の入口に対して整列配置されて密閉される開口（示され
ていない）を備えて、そこからのインクの漏洩を防止す
るように成した、インク・マニホルド３７を有する。
【００２１】図４に注目すると、インク供給マニホルド
３７が破線において部分的に示されるようにして、図３
Ａのページ幅型印刷ヘッドの一部が等角投映図として示
されている。Ｘ、Ｙ及びＺの座標は、記録媒体（示され
ていない）に対する印刷ヘッド・サブユニット１０の位
置決め基準点を示している。この図面において、各々の
サブユニットは、配線結合４２を介して印刷ヘッド電極
２１に対して取付けられる信号供給線４３を備えて示さ
れている。
【００２２】先行技術のページ幅型印刷ヘッドの代替的
な実施例が図５において示されている。この構成におい
て、ページ幅型インクジェット印刷ヘッド４８の部分的
に拡大された正面図は、端と端を接して当接される側面
噴射印刷ヘッド・サブユニット１０Ａから組立られる形
式のものとして示されている。その長さは、ページ幅で
あって、約８．５インチ（２１．６ｃｍ）から１１イン
チ（２８ｃｍ）であり、印刷ヘッド及びインク供給マニ
ホルドの前面高さＷは、約０．５０から１．０インチ即
ち１．２５から２．５ｃｍである。概略的に示された加
熱要素２０は、ノズル１４を介する各々の流路１２の中
において示されている。このページ幅型の実施例におい
て、微細なｖ溝５９は、加熱板ウェーハの表面内におい
て加熱要素の各々の組の対向側面上に平行して任意に異
方性にエッチングされ、傾斜壁部４９を作成するために
使用される僅かに傾斜したダイシングは、加熱要素と支
持電極と回路（示されていない）とを包含する表面５０
を切り離さないことになる。このことは、ダイシング・
ブレードが微細ｖ溝５９の｛１１１｝平面の外側のみを
切断するので、総ての微小亀裂を排除することになる。
加熱板１６Ａの対面壁部４９は、印刷ヘッド・サブユニ
ット１０Ａの精密公差接合を可能とするため、僅かに傾
斜したダイシング・ブレードによって作成されることが
望ましかった。対向して傾斜する壁部４９は、ダイシン
グ切断が等しくはあっても反対方向に傾斜される傾斜ダ
イシング・ブレードによって為されるとき、加熱板１６
Ａの底部表面が頂部表面５０よりも小さいので、間隙５
３を作り出すことになる。ページ幅型印刷ヘッド４８を
強化するため、詳細には傾斜即ち傾斜壁部４９を産み出
す傾斜切り溝によって生起される加熱板１６Ａの間にお
ける間隙５３は、流動性エポキシその他の適当な接着剤
を任意に充填される（示されていない）ことも可能であ
る。ページ幅型印刷ヘッド４８は、平坦な構造部材３８
上における印刷ヘッド・サブユニット１０Ａの組立によ
って更に強化され安定化されることも可能である。ペー
ジ幅型印刷ヘッド４８の組立は、出口３４を有する伸長
した中空のマニホルド３７の各々の出口が印刷ヘッド・
サブユニット１０Ａの入口２５と整列配置されるときに
完了する。ガスケット３５は、適当な接着剤によってマ
ニホルド３７に対して密閉される。当該ガスケットは、
印刷ヘッド・サブユニットの入口及びマニホルドの出口
を密閉的に囲繞し、印刷ヘッド・サブユニットに供給さ
れたインクがマニホルドを介してそれらの間の境界面に
おいて漏洩することを防止する。この先行技術のページ
幅型印刷ヘッドの更に詳細な説明に関しては、ホーキン
ズの米国特許第４，９３５，７５０号が参照される。
Ｘ、Ｙ、Ｚの座標は、この図面に関しても示されている
ので、小滴は、図５を含んでいる紙面の平面から垂直な
方向において観察者に向かって噴出されることになる。
【００２３】図６に注目すると、屋上噴射型の印刷ヘッ
ド・サブユニット２６Ａを使用している、本発明のペー
ジ幅型サーマル・インクジェット印刷ヘッド６０が示さ
れている。構造に関しては図２において示されたものと
同様の印刷ヘッド・サブユニットは、オフセットして千
鳥配列されるようにして２列で構造棒材６２の縁部６７
に装架される。各々の印刷ヘッド・サブユニットの入口
は、棒材縁部６７に隣接して棒材の中に形成されるイン
ク供給通路６４と連通するように印刷ヘッド・サブユニ
ットのタンク３０（図２を参照）を配置することになる
棒材６２内の開口６５と整列配置される。信号線４３を
内部に備えた可撓ケーブル４６は、構造棒材６２の表面
６８に装架され、配線結合（示されていない）のような
手段によって印刷ヘッド・サブユニットの電極２１（図
２）に対して接続される。装架フランジ６６は、構造棒
材の各々の端部に取付けられて、プリンタ内にページ幅
型印刷ヘッドを装架するための手段を準備することにな
る。各々の印刷ヘッド・サブユニット２６Ａは、互いに
オフセットしている２列のノズルを包含し、１つのノズ
ルを介する断面図は、図２において示されている。イン
クの通路を容易に準備するため、構造棒材は、その一方
の縁部を介してフライス加工された溝６４を有する主要
部分と、溝を覆って結合されて、貫通する開口６５を包
含するように成したカバー６３という２つの部分から構
成される。ページ幅型棒材の長さは、プリンタの印刷帯
域において印刷されるべき記録媒体の幅を少なくとも横
断する間隔である寸法Ｌによって示されている。構造棒
材の幅は、２つの印刷ヘッド・サブユニットを収容する
ように寸法形成されて、寸法Ｗによって示されている。
棒材の厚さ即ち深さは、寸法Ｔとして示されている。外
部のインク供給源（示されていない）は、ページ幅型印
刷ヘッドから離間した位置に配置されて、ホース（示さ
れていない）によって構造棒材内の通路６４にインクを
供給する。ホースの端部は、周知の連結手段によって通
路６４に対して密閉的に取付けられる。
【００２４】サーマル・インクジェット印刷ヘッドに関
しては、２つの基本的な印刷ヘッドのアーキテクチャが
存在する。一方は、図１において示された縁部噴射即ち
側面噴射の印刷ヘッドである。他方は、図２において示
された屋上噴射の印刷ヘッドである。基本的な相違が滴
量噴出の方向にあることは、理解され得るであろう。側
面噴射の構成では、小滴が加熱板における加熱要素表面
に対して平行な平面において噴出されるのに対して、屋
上噴射の構成では、小滴が加熱要素の表面に対して垂直
な方向において噴出されるのである。
【００２５】ページ幅型サーマル・インクジェット印刷
棒材を形成するサーマル・インクジェット印刷ヘッド・
サブユニットのページ幅型配列の製造において、どちら
の印刷ヘッド・サブユニットのアーキテクチャが使用さ
れるのかによって、印刷棒材のアーキテクチャには重要
な相違が存在することになる。図３Ａ及び図３Ｂが側面
噴射印刷ヘッドを使用している千鳥配列されたサブユニ
ットのページ幅型印刷棒材を示しているのに対して、図
６は屋上噴射印刷ヘッドを使用している千鳥配列された
サブユニットのページ幅型印刷棒材を示している。図３
Ａ及び図３Ｂのページ幅型印刷ヘッドは側面噴射印刷ヘ
ッド・サブユニットのオフセットして千鳥配列された構
成を使用して、図５のページ幅型印刷ヘッドは端と端を
接した接合という構成におけるページ幅型印刷ヘッド・
サブユニットを使用している。
【００２６】本発明のページ幅型印刷棒材は、各々のサ
ブユニットが加熱板内のインクタンク即ち供給スロット
の各々の側面上において千鳥配列されたノズルの２本の
配列を有するようにして、互い違いに千鳥配列された屋
上噴射印刷ヘッド・サブユニットを使用しているが、図
２において示されて、本文に引例として組み込まれるこ
とになるドレーク（Drake)らの米国特許第４，７８９，
４２５号において開示されたように単独のノズル列が使
用されることもまた可能である。屋上噴射印刷ヘッド・
サブユニットの２列の千鳥配列の使用は、ページ幅型印
刷ヘッドに渡って隣接するノズルの間隔を保ちながら
も、図５において示されたように当接する共線的サブユ
ニットに関わる技術的な問題を回避することになる。し
かし、サブユニットの当該配列は、本文に引例として組
み込まれるドレークらの米国特許第４，９８５，７１０
号において開示されたもののように、当接されるサブユ
ニットの単独の列から構成されることも可能である。必
要とされる精密ダイシングの故に技術的にはより困難な
ものであるが、そのような共線的配列は、Ｙ方向即ち用
紙経路方向においてより少ない空間のみを消費するとい
う利点を有する。図２に関連して前述したように、屋上
噴射印刷ヘッド・サブユニットは、印刷棒材装架基板内
におけるタンク即ちスロットを介してインクを供給され
る。サブユニットの加熱板と基板の間における密閉材
は、単純に印刷ヘッド・サブユニットを基板へ取付ける
ために普通に使用される印刷ヘッド結合接着剤であるこ
とも可能である。この密閉は、精密公差を有するもので
はなく、商業的な技術と材料を使用することになる。
【００２７】印刷ヘッド・サブユニットの精密位置決め
のプロセスにおいて、屋上噴射及び側面噴射のページ幅
型印刷棒材のアーキテクチャには重大な相違が存在す
る。精密公差は、スポット位置決めのＸ軸及びＹ軸にお
いて決定的である。Ｘ軸及びＹ軸は図６において理解さ
れるように屋上噴射の場合には印刷ヘッドの平面内にあ
り、側面噴射の場合にはＸ軸及びＺ軸が印刷ヘッドの平
面内にあるがＹ軸は印刷ヘッドの平面から逸脱してい
る。この重要性は、２つの面を有するものである。第１
に、屋上噴射印刷ヘッドは、それらが取付けられること
になる構造的基板棒材のシリコンチップの厚みの変動又
は歪みに関する大きな問題なしで、整列配置されること
が可能である。これらの２つの寸法的変動は、スポット
位置決めに関して遥かに重要性の少ないＺ軸寸法に影響
を及ぼすものである。側面噴射の構成の場合、これらの
２つの問題は、致命的なＹ軸寸法に大きな影響を与え
て、隣接するピクセル・スポットの位置決め誤差を誘導
することになる。例えば、ウェーハからウェーハへの印
刷ヘッド・サブユニットの厚みの変動（通常は、±１３
ミクロン）の故に、所定の印刷棒材の側面噴射印刷ヘッ
ド・サブユニットは、厚みの均一性を保証するために同
一のウェーハから切り出される必要があるかも知れない
が、屋上噴射ダイ・サブユニットは、厚みの変動が致命
的ではないＺ軸において発生するので、いずれのウェー
ハから切り出されることも可能なのである。第２に、印
刷ヘッド・サブユニットをそれらの自然な平面即ちウェ
ーハの平面において位置決めすることは、屋上噴射印刷
ヘッドに関して為されているように、シリコン・トラン
スデューサの全幅配列の数多くの技術に関して既に商業
的に為されているので、そのような位置決めのためには
既製の市販の機器が存在しているのである。
【００２８】ページ幅型サーマル・インクジェット屋上
噴射印刷棒材のアーキテクチャのもう１つの利点は、熱
偏位に対するその安定性にある。図７は、ページ幅型側
面噴射のアーキテクチャに関する問題点を示している。
結合された印刷ヘッドを備えた棒材の側面が反対側より
も高い温度になるので、熱い側の熱膨張は、棒材におい
て湾曲を引き起こすことになる。図７は、この状況の機
械的な分析を提供している。代表的な材料の制約と寸法
を想定すると、例えグラファイトのように非常に膨張が
低い材料の場合であっても、構造棒材の頂部から底部へ
の各々の摂氏温度勾配ごとに１２ミクロンに対応する湾
曲が１１インチの印刷棒材において存在することにな
る。更に、この湾曲は、側面噴射に関する致命的なＹ方
向においてスポット位置決めに影響を与える。図７から
理解され得るように、決定的な寸法は、印刷棒材の剛性
（即ち歪み耐性）に対して３乗の関連性を有する棒材の
厚みｔである。α＝熱膨張率、Ａ＝断面積、△Ｔ＝熱勾
配、Ｅ＝弾性係数、更にｔ＝棒材の厚みであるとする
と、力Ｆ＝α△ＴＡＥとなる。Ｉが構造棒材の厚みｔ×
高さの３乗÷１２に等しい慣性モーメントであるとする
と、曲げモーメントＭ＝Ｆｔ／２となり、更に湾曲半径
Ｒ＝ＥＩ／Ｍとなる。例えば、構造棒材がグラファイト
であるならば、△Ｔ＝１℃、厚み＝０．２５インチ
（０．６４ｃｍ）、深さ＝２インチ（５．１ｃｍ）とな
り、グラファイトのその熱膨張率は２．５ｃｍ／℃に等
しくなる。グラファイトの弾性係数は、１．５×１０6
ｐｓｉに等しい。当該力は２．５ポンド（１．１３ｋ
ｇ）に等しくなって、湾曲半径＝２４，０００インチ
（６１０ｍ）となり、この結果は、摂氏温度当りで１２
ミクロンというＹ方向における湾曲即ち変化を生じるの
である。
【００２９】図６において示されたように屋上噴射印刷
ヘッド・サブユニットを使用するページ幅型印刷ヘッド
の場合、熱誘導される構造棒材の歪みの方向が決定的で
はないＺ軸方向にあることになり、致命的な寸法Ｔは非
常に大きく形成され得ることが理解され得るであろう。
典型的な値の具体例として、Ｔは、側面噴射については
０．２５インチ（０．６４ｃｍ）、屋上噴射の印刷棒材
については２．５インチ（６．４ｃｍ）であることが可
能である。屋上噴射の印刷棒材に関してＴ寸法が大きく
なり得る１つの理由は、それが用紙経路の空間を消費し
ないからである。当該印刷棒材の機械的安定性に関する
効果は、側面噴射の印刷棒材のものより１，０００倍も
大きくなるであろうと思われることになる。インク配給
システムに関して、ページ幅型屋上噴射印刷棒材は、印
刷棒材基板内部のタンクからシリコン加熱板内における
スロットを介してインクを供給することが可能であるの
で、専用のインク・マニホルドを必要としないことにな
る。これは、マニホルドのコストとマニホルドのインク
密閉に関する印刷ヘッドの決定的な段階を省くだけでな
く、印刷ヘッド及び印刷棒材基板がそれらの熱を印刷の
間に排出されることになるインクへ移動させることをも
許容するのである。従って、ページ幅型屋上噴射印刷棒
材は、熱管理に関する利点を有することになる。更に、
屋上噴射形式の印刷ヘッド・サブユニットを使用するペ
ージ幅型サーマル・インクジェット印刷棒材は、Ｙ軸寸
法公差を最小限にして、印刷棒材に剛性と歪み耐性を付
与するＺ軸において大きな寸法を準備することになる寸
法を有する印刷棒材基板の使用をも可能とするのであ
る。屋上噴射ページ幅型印刷ヘッドの印刷棒材基板は、
インク配給システムを内部に組み込んで、余分なインク
配給の構成要素を削除することも可能である。更に、本
件の設計は、シリコン・サブユニットからの熱が構造基
板及びインクへ移動され、それが更に容易にインク印刷
システムから去ることが可能になるという点で、熱に関
して有利である。
【００３０】多色刷りのインクジェット印刷システムに
おいては、各々の色に１つずつである数個のページ幅型
印刷ヘッドが使用されなければならない。一般的に、１
つは黒色で、それぞれの１つはマゼンタ、イエロー及び
シアンのものである、４つの印刷ヘッドが使用される。
通常は紙である記録媒体へインクが染み込んでしまうこ
とを防止するためには、インクが迅速に乾燥され得るよ
うにして印刷帯域の面積を最小限にすることが重要であ
る。図６においても示された本発明の屋上噴射型のペー
ジ幅型印刷ヘッドを利用している多色刷りのサーマル・
インクジェット印刷ヘッドの正面図が、図８において示
されている。印刷ヘッド・サブユニットがＺ方向に面し
た構造棒材の縁部に対して結合されるので、ページ幅型
印刷ヘッドは、約０．１から０．２ｃｍの厚さを有する
可撓的電極によってのみ離間されて互いに積重ねられる
ことが可能となり、図８においてそれぞれにＬ及びＰ1
として示されるように、ページ幅型印刷ヘッドの長さと
４つの構造棒材の厚さによって規定された間隔とによっ
て規定される印刷面積を提示することになる。実施例に
おいて、Ｌが８．５インチ（２１．６ｃｍ）から１１イ
ンチ（２８ｃｍ）の間にあり、Ｗ（図６）が０．２５イ
ンチ（０．６４ｃｍ）から０．５インチ（１．３ｃｍ）
の間にあるので、Ｐ1 は、約１．５インチ（３．８ｃ
ｍ）から２．２５インチ（５．７ｃｍ）の間にあること
になる。側面噴射印刷ヘッド・サブユニットを使用して
いる多色刷りのページ幅型プリンタに関する類似の正面
図が、図９において示されている。各々のページ幅型印
刷ヘッドは、図５において示されたように、印刷ヘッド
・サブユニットの端と端を接した接合を使用している。
その印刷面積は、ページ幅型印刷ヘッドの印刷区域の長
さＬと、各々の印刷ヘッドに関するインク供給マニホル
ド３７を備えた４つの印刷ヘッドの高さとによって規定
されるので、積重ねられたページ幅型印刷ヘッドの間隔
Ｐ2 は、屋上噴射型の印刷棒材の間隔よりも大きいもの
である、約３インチ（７．６ｃｍ）から４インチ（１０
ｃｍ）の間にあることになる。印刷帯域の２．５インチ
（６．４ｃｍ）よりも大きい印刷帯域のいかなるＹ間隔
も、乾燥の手段が適用され得る前に湿ったインクが紙に
染み込んでしまう時間を許すことによって、紙が波形に
なったりしわになったりすることを許容することになる
ので、不都合であると考慮される。図５において示され
たように当接されたサブユニットを使用している側面噴
射型のページ幅型印刷ヘッドが図９において使用された
が、図３Ａ及び図３Ｂにおいて示された複数のページ幅
型印刷ヘッドを使用している多色刷りのインクジェット
式プリンタに関しても、実質的に同じであるか又は更に
大きな印刷帯域が必要とされることになる。従って、図
９において示された印刷ヘッドの構成によるものと同じ
く不十分なカラー印刷が行われることになるのである。
【００３１】本発明に関する以上の説明からは多くの修
正及び変更が自明であり、そのような修正及び変更の総
ては、本件請求項の範囲の中に含まれるべきものである
と意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な側面噴射型のサーマル・インクジェ
ット印刷ヘッドの概略的な断面図である。
【図２】 典型的な屋上噴射型のサーマル・インクジェ
ット印刷ヘッドの概略的な断面図である。
【図３】 Ａは２本の独立した構造棒材上における千鳥
配列された側面噴射印刷ヘッド・サブユニットによって
形成される、典型的なページ幅型印刷ヘッドの正面図で
ある。Ｂは単独の構造棒材の対向側面において千鳥配列
されている側面噴射印刷ヘッド・サブユニットによって
形成される、典型的なページ幅型印刷ヘッドの正面図で
ある。
【図４】 図３Ａにおいて示されたページ幅型印刷ヘッ
ドの部分的な等角投映図である。
【図５】 単独の構造棒材上におけるサブユニットの接
合によって作成される小型の側面噴射印刷ヘッド・サブ
ユニットの接合から形成される、典型的なページ幅型印
刷ヘッドを部分的に拡大して示している正面図である。
【図６】 単独の構造棒材上における千鳥配列された屋
上噴射印刷ヘッド・サブユニットによって形成される、
本発明のページ幅型印刷ヘッドを部分的に示している等
角投映図である。
【図７】 図３Ａにおいて使用された構造棒材の歪みを
概略的に示している。
【図８】 図６において示された複数の印刷ヘッドから
製造される、多色刷りのページ幅型サーマル・インクジ
ェット印刷ヘッドの正面図である。
【図９】 図５において示された複数のページ幅型印刷
ヘッドから形成される、多色刷りのページ幅型印刷ヘッ
ドの正面図である。
【符号の説明】
１０ サーマル・インクジェット印刷ヘッド、１１ シ
リコン流路板、１２ 流路、１３ 側面、１４ ノズ
ル、１５ 小滴、１６ 加熱板、１７ タンク、２０
加熱要素、２１ アドレッシング電極、２２ 共同帰
線、２３ 厚膜層、２４ ピット、２５ 入口、２７
シリコン加熱板、２９ 流れ誘導層、３０ タンク、３
２ インク、３３ 加熱板表面、３７ インク供給マニ
ホルド、３８構造棒材、３９ 棒材コネクタ、４０ 装
架フランジ、４１ ボルト、４２ 配線結合、４３ 信
号供給線、４８ ページ幅型インクジェット印刷ヘッ
ド、４９傾斜壁部、５０ 表面、５９ ｖ溝、６０ ペ
ージ幅型インクジェット印刷ヘッド、６２ 構造棒材、
６３ カバー、６４ インク供給通路、６５ 開口、６
６ 装架フランジ、６７ 棒材縁部、６８ 表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々のサブユニットが小滴放出ノズルの
    配列を有して、印刷ヘッドがプリンタ内に固定装架され
    るとき、少なくともページ幅の長さを有する印刷帯域を
    規定するようにして記録媒体が移動されることになる経
    路にノズルが対面するように成した、完全に機能的な複
    数の印刷ヘッド・サブユニットから組み立てられる形式
    のものであるインクジェット式プリンタ用のページ幅型
    サーマル・インクジェット印刷ヘッドであって、次のも
    のを有する印刷ヘッド： その上に屋上噴射型印刷ヘッドサブユニットが設けられ
    る端部表面の間において縁部表面を有する構造棒材であ
    って、前記縁部表面は長さＬが少なくとも印刷帯域の長
    さに等しく、前記棒材の長手方向に対して直角方向でか
    つ前記縁部表面に平行な方向に測った幅Ｗが予め設定さ
    れた幅であり、前記棒材の縁部表面に直角方向に測った
    厚みＴが予め設定された厚みであり、前記棒材の縁部表
    面は、棒材の長さＬと前記設定された幅Ｗによって規定
    される表面積を有し、その設定された幅Ｗとは、前記棒
    材の縁部表面の上に設けられた少なくとも２つの屋上噴
    射型印刷ヘッドサブユニットの幅に等しい値であり、前
    記予め設定された棒材の厚みＴは前記棒材の幅Ｗよりも
    大きな値を有しており、前記縁部表面は、前記構造棒材
    がプリンタ内に固定装架されるとき記録媒体に対面する
    ように成した、前記構造棒材； 棒材の中に準備され、棒材縁部表面から所定の間隔を置
    いて隣接して離間配置されるように成した通路； 隣接する縁部表面を貫通して通路に連通する複数の開
    口； 各々のサブユニットが前記棒材縁部表面における開口の
    それぞれの１つと整列配置されるインク入口を有し、更
    に複数の加熱要素をも有するように成し、加熱要素の各
    々は、加熱要素に対して垂直な方向において記録媒体経
    路に向かってインク小滴を噴出するようにしてサブユニ
    ット・ノズルのそれぞれの１つと整列配置されるように
    成した、棒材縁部表面に装架される屋上噴射型の複数の
    印刷ヘッド・サブユニット； サブユニットが記録媒体から所定の間隔を置いて離間配
    置されてそれに対面するようにして、構造棒材をプリン
    タ内に固定装架する手段； インクをインク供給源から棒材通路へ供給する手段；お
    よび 電気信号の印加の結果としてインクの一時的な気化によ
    るインク小滴のドロップ・オン・デマンド噴出を行うた
    めにデジタル化されたデータを表している電気信号をサ
    ブユニットの加熱要素へ選択的に印加する手段。
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