JP3989835B2 - ６色インクジェットモジュラプリントヘッドのインク給送 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュラプリントヘッドに関する。更に具体的には、本発明は、そのようなモジュラプリントヘッドのアセンブリに関する。具体的には、本発明は、プリントヘッドアセンブリに関する。
【０００２】
【発明の背景】
本出願人は、以前に、ページ幅プリントヘッドを使用して写真品質の印刷を提供することを提案している。しかし、必要な寸法を有するそのようなページ幅プリントヘッドを製造することは、プリントヘッドのノズルが故障したとき、全体のプリントヘッドをスクラップにして置換する必要があるという意味で問題があった。
【０００３】
従って、本出願人は、複数の小さな置換可能プリントヘッドモジュールから作られ、このようなモジュールが端部と端部とをつなぐように配列されるページ幅プリントヘッドの使用を提案している。この配列の利点は、全体のプリントヘッドをスクラップにする必要なしに、ページ幅プリントヘッドの中で故障したモジュールを除去及び置換できることである。
【０００４】
更に、ページ幅プリントヘッドを構成するアセンブリの中で、個々のモジュールの熱膨張を吸収して、隣り合ったモジュールが相互に対して必要な整列を維持することを確実にする必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、プリントヘッドアセンブリであって、
プリントヘッドの為に溝を画成する溝画成部分、前記溝画成部分から延びるコア部材を有する本体と、
前記コア部材の内側に配列された複数のインクギャラリーと、
前記コア部材の外側に配列された複数のインク給送通路であって、各々のインク給送通路が前記インクギャラリーの１つと連絡する第１の端部及び前記溝の中へ開いている反対の端部を有するインク給送通路と、
前記溝の中に取り付けられたプリントヘッドと、
を備え、これにより、前記インクギャラリーの各々から給送されたインクが前記プリントヘッドの各プリントヘッドチップへ供給される、プリントヘッドアセンブリが提供される。
【０００６】
コア部材は、壁の１つの側から突き出る複数の分離エレメントを有する壁の形態であり、分離エレメントは複数の別々の溝を画成してもよい。
【０００７】
本体は、溝を閉止してギャラリーを画成するために、壁に固定された囲い部材を含んでもよい。
【０００８】
複数の離散的通路は、壁の反対側に形成されてもよい。本体は、離散的通路を閉止して給送通路を画成するカバー部材を含んでもよい。
【０００９】
カバー部材の外面は、導電性エレメントを保有してもよく、導電性エレメントは、前記少なくとも１つのプリントヘッドチップへ制御信号を与える。導電性エレメントは、カバー部材の成型中にホットスタンピングによってカバー部材の前記外面に形成されてもよい。好ましくは、プリントヘッドは、端部と端部とを繋ぐように配列される複数のプリントヘッドモジュールを含む。各モジュールは、プリントヘッドチップを保有し、これにより、流体が各プリントヘッドチップに供給される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、以下添付の図面を参照し、例を挙げて説明される。
【００１１】
本発明に従ったプリントヘッドは、概略的に参照番号１０で示される。プリントヘッド１０は、図１〜図４で示されるマルチモジュールプリントヘッドであるか、図５〜図１５で示されるシングルモジュールプリントヘッドであることができる。実際には、プリントヘッドはマルチモジュールプリントヘッドである可能性が高いが、多くの場合、例示されるシングルモジュールプリントヘッドが説明目的のために提供される。
【００１２】
プリントヘッド１０は、溝形部材１２の形式をした取り付け部材を含む。溝形部材１２は、一対の対向する側壁１４及び１６を有する。これらの側壁は、ブリッジ部分又は床部分１８によって相互に接続され、溝２０を画成する。
【００１３】
モジュール又はタイル２２の形式をした複数のプリントヘッド構成部品は、溝形部材１２の溝２０の中で端部と端部とをつなぐように配列される。
【００１４】
例示されるように、各々のタイル２２は段差のある端部領域２４を有し、隣り合ったタイル２２が端部と端部とを合わせられるとき、隣り合ったタイルのプリントヘッドチップ２６が重なるようになっている。更に、注意すべきは、プリントヘッドチップ２６は、関連したタイル２２の長手方向側面に対して或る角度で伸び、隣り合ったタイル２２のチップ２６が重なるのを容易にしていることである。重なりの角度は、隣り合ったチップ２６の間のオーパラップ区域が、プリントヘッドチップ２６のインクノズルの間の共通ピッチの上にあることを可能にする。更に、隣り合ったタイル２２のプリントヘッドチップ２６を重ねることによって、プリントヘッド１０を通過する印刷媒体（図示されない）に印刷が行われるとき、印刷の不連続が生じないことが分かるであろう。
【００１５】
もし所望であれば、プリントヘッド１０の長さを伸長するため、複数の溝形部材１２を、端部と端部とをつなぐように配列することができる。この目的のために、クリップ２８及び受け取り形成部分３０（図４）が溝形部材１２の１つの端部に配列されて、隣り合った溝形部材１２の対応する形成部分（図示されない）と接続して噛み合うようにされる。
【００１６】
プリントヘッドチップのノズルは、マイクロメートルで測定される寸法を有することが、当業者によって理解されるであろう。例えば、各々のノズルのノズル開口は、約１１又は１２マイクロメートルであってもよい。写真品質の印刷を確保するためには、プリントヘッド１０のタイル２２は、相互に対して正確に整列し、動作条件のもとで、その整列を維持することが重要である。そのような動作条件のもとでは、温度の上昇によってタイル２２の膨張が生じる。この膨張を考慮に入れて、隣り合ったタイル２２の相互間の整列を維持することが必要である。
【００１７】
この目的のため、溝形部材１２及び各々のタイル２２は、溝形部材１２の溝２０の中にタイル２２を位置決めする相補的位置決め形成部分を有する。溝形部材１２の位置決め形成部分は、溝形部材１２の壁１４の内面に配列されて長手方向に間隔を明けられた一対の噛み合い又は位置決め形成部分３２を含む。更に具体的には、各々のタイル２２は、それに関連して、２つのそのような位置決め形成部分３２を有する。更に、溝形部材１２の位置決め形成部分は、溝形部材１２の壁１６の内面に配列されたスナップリリース又はクリップ３４の形式をした固定手段を含む。各々のタイル２２は、それに関連して、１つのスナップリリース３４を有する。より明瞭な取り付け形成部分３２の１つが図１２に示される。
【００１８】
図６で最も明瞭に示されるように、各々のタイル２２は、第１の成形物３６、及び第１の成形物３６と接合する第２の成形物３８を含む。成形物３６は、プリントヘッドチップ２６が受け取られる長手方向に伸びる溝３９を有する。更に、溝３９の１つの側に、プリントヘッドチップ２６から所望の間隔を明けてプリントヘッドチップ２６の上を通過する印刷媒体を維持するため、複数の隆起リブ４０が画成される。溝３９の反対側には、複数の導電性リブ４２が画成される。導電性リブ４２は、成形プロセスの間にホットスタンピングによって成形物３６へ成形される。これらのリブ４２は、チップ２６と電気的に接触させてチップ２６の動作を制御するため、チップ２６の電気接点へ配線される。言い換えれば、リブ４２は、後で詳細に説明するように、チップ２６のノズルへ制御回路を接続するためのコネクタ４４を形成する。
【００１９】
タイル２２の位置決め形成部分は、長手方向に間隔を明けられた一対の協調エレメントを含む。この協調エレメントは、タイル２２の第２の成形物３８の１つの側壁５０に沿って配列された受け取り凹部４６及び４８の形式をしている。これらの凹部４６及び４８は、図６で最も明瞭に示される。
【００２０】
凹部４６及び４８の各々は、関連した位置決め形成部分３２の１つを受け取る。
【００２１】
タイル２２の成形物３６は、更に、凹部４６及び４８を有する側とは反対の成形物３６の側で、その長さに沿ったほぼ中間点に相補的エレメント又は凹部５０を画成する。成形物３６が成形物３８へ取り付けられるとき、段差のある凹部部分５２（図７）が画成され、凹部部分５２は溝形部材１２のスナップリリース３４を受け取る。
【００２２】
溝形部材１２の位置決め形成部分３２は、壁１４の内面から伸びた実質的に半球の突起物の形状をしている。
【００２３】
タイル２２の凹部４６は、図１２で、より明瞭に示されるように、実質的に円錐形である。凹部４８は細長く、その長手方向軸は溝形部材１２の長手方向軸と平行な方向に伸びている。更に、形成部分４８は、その長手方向軸と直角の断面で見たとき実質的に三角形であり、その関連した位置決め形成部分３２が滑るように受け取られる。
【００２４】
タイル２２が溝形部材１２の溝２０の割り当てられた位置へ挿入されるとき、溝形部材１２の位置決め形成部分３２は、関連した受け取り形成部分４６及び４８の中に受け取られる。スナップリリース３４はタイル２２の凹部５０の中に受け取られ、スナップリリース３４の内側の端部は凹部５０の壁５４（図７）と接する。
【００２５】
更に、注意すべきは、タイル２２の幅が溝形部材１２の壁１４及び１６の間の間隔よりも小さいことである。その結果、タイル２２が溝形部材１２の割り当てられた位置へ挿入されるとき、スナップリリース３４はタイル２２を配置できるように外側へ動かされる。次に、スナップリリース３４は解放されて、凹部５０へ受け取られる。これが起こるとき、スナップリリース３４は、凹部５０の壁５４を押圧し、タイル２２を壁１４の方向へ強制し、突起物３２が凹部４６及び４８の中に受け取られるようにする。凹部の中に受け取られた突起物３２は、タイル２２を長手方向に位置決めする。しかし、動作中に、タイル２２の膨張に起因する長さの増加に対処するため、他の突起物３２はスロット形凹部４８の中で滑ることができる。更に、スナップリリース３４は凹部５０よりも短いので、溝形部材１２に対するタイル２２の側面の運動は、長手方向で吸収される。
【００２６】
更に注意すべきは、スナップリリース３４は、弾力可撓性アーム５６の上に設けられることである。このアーム５６は、溝形部材１２の長手方向を横切る方向でスナップリリースを移動させる。従って、溝形部材１２に対するタイル２２の横方向の膨張が容易になる。最後に、突起物４６及び４８の傾いた壁によって、溝形部材１２のの床１８に対するタイル２２の垂直膨張が、或る程度まで吸収される。
【００２７】
こうして、これらの取り付け形成部分３２、３４、４６、４８及び５０の存在によって、タイル２２の全てが多かれ少なかれ同じ率で膨張すると仮定すれば、タイル２２の整列が容易になる。
【００２８】
図１４で更に明瞭に示されるように、成形物３６は、長手方向に間隔を明けられて画成された複数の入口開口５８を有する。これらの開口５８が配列されたラインの隣に、空気供給ギャラリー６０が画成される。開口５８は、インク及び関連の液体物質、例えば、定着剤又はワニスを、タイル２２のプリントヘッドチップ２６へ供給するために使用される。ギャラリー６０は、空気をチップ２６へ供給するために使用される。この点に関して、チップ２６は、チップ２６のノズル層６３をカバーするノズル保護部分６１（図１２）を有する。ノズル層６３は、本出願人の同時係属出願第ＰＣＴ／ＡＵ００／００７４４号明細書で詳細に説明されるようなシリコン入口背面の上に取り付けられる。この同時係属出願の開示は、参照によって、特にここに組み込まれる。
【００２９】
開口５８は、対応する開口６２と連絡する。開口６２は、成形物３６と接合する成形物３８の表面６４の中で、長手方向に間隔を明けて画成される。更に、開口６６が表面６４の中に画成される。開口６６は、空気ギャラリー６０へ空気を供給する。
【００３０】
図１４で更に明瞭に示されるように、下面６８は、開口６２が開いている複数の凹部７０を画成される。更に、開口６６が開いている２つの凹部７２が画成される。
【００３１】
凹部７０は、溝形部材１２の床１８から立ち上がっているカラー７４を収容する大きさである。これらのカラー７４は、２つの同心円環によって画成され、溝形部材１２の溝２０に対するタイル２２の移動を吸収し、依然として緊密なシーリングを確保する。凹部６６は類似のカラー７６を受け取る。これらのカラー７６も、２つの同心円環の形状をしている。
【００３２】
カラー７４及び７６は、溝形部材１２の床１８を通って伸びる通路７８（図１０）の開口を取り巻く。
【００３３】
カラー７４及び７６は、エラストマー性及び疎水性の物質で、溝形部材１２の成形の間に成形される。溝形部材１２は、こうして２つの射出成形プロセスによって成形される。
【００３４】
成形物３６に関して成形物３８を位置決めするため、成形物３６は、対向する端部に配列された位置決めペグ８０（図１４）を有する。ペグ８０は、成形物３８のソケット８２（図６）の中に受け取られる。
【００３５】
更に、成形物３６の上面、即ち、チップ２６を有する表面は、一対の対向する凹部８２を有する。凹部８２は、タイル２２を選択及び配置するロボットピックアップポイントとして働く。
【００３６】
タイル２２のチップ２６へインク及び空気を供給する構成部品は、図１５で詳細に示される。
【００３７】
このように、通路７８．１の最初の系列を介して、シアンインクがチップ２６へ提供される。マゼンタインクは通路７８．２を介して提供され、イエローインクは通路７８．３を介して提供され、ブラックインクは通路７８．４を介して提供される。可視スペクトルで見ることができないが、赤外線スペクトルでは見ることのできるインクは、通路７８．５の系列によって提供され、定着剤は通路７８．６の系列を介して提供される。従って、説明されたチップ２６は、６「色」チップ２６である。
【００３８】
タイル２２及び溝形部材１２の公差の中に製造変動を収めるため、標本抽出手法が使用される。
【００３９】
製造が完了した後、各々のタイル２２は、その公差を評価するため測定される。ゼロ公差に対して、特定タイル２２の仕様からの偏差が記録され、そのタイル２２は、各々が同じ偏差を有するタイル２２を含むビンに置かれる。２０ミクロンの公差帯域を提供する約＋１０ミクロン又は−１０ミクロンの最大公差が、タイル２２について推定される。
【００４０】
タイル２２の貯蔵は、中心極限定理によって決定される。中心極限定理は、非正規分布母集団からの標本の平均が正規分布であり、標本のサイズが大きくなると、任意の分布の母集団から取られた標本の平均が母数に近づくことを規定する。
【００４１】
言い換えれば、中心極限定理は、通常の統計分析と対比して、平均を変量自身として使用する。そうすることによって、母集団の個々の項目ではなく平均の分布が設定される。平均のこの分布は、それ自身の平均、及びそれ自身の分散並びに標準偏差を有するであろう。
【００４２】
中心極限定理は、元の分布の形状がどのようなものであれ、元の分布から取られた標本の平均から生じる新しい分布は、標本のサイズが増加するにつれて、実質的に鐘形の正規分布曲線を生じることを記述している。
【００４３】
一般的に、母集団平均の両側における変量は、全ての標本で等しく表されなければならない。その結果、標本平均は母集団平均の周りに集まる。ゼロ位置の周りの対称単峰正規分布となる分布の形状とは無関係に、ゼロに近い標本平均は、公差が増加するにつれて、ますます普通にならなければならない。
【００４４】
従って、製造が完了したとき、各々のタイル２２は、チップ２６と成形物３６及び３８との間の変動を光学的に測定される。タイルアセンブリが測定されたとき、それは公差シフト、例えば、＋３ミクロンを反射するように、レーザでマークされるかバーコードを付けられる。次に、このタイル２２は、＋３ミクロンタイルのビンの中に置かれる。
【００４５】
各々の溝１２は光学的にチェックされ、位置決め形成部分３２及び３４の位置が記録される。これらの形成部分は、各々のタイルのロケーション又はベイについて様々な量だけ整列から外れていてよい。例えば、これらの位置決め形成部分３２及び３４は、最初のタイルベイで−１ミクロンだけ仕様から外れ、第２のタイルベイで＋３ミクロンだけ外れ、第３のタイルベイで−２ミクロンだけ外れていてもよい。以下同様である。
【００４６】
タイル２２は、ロボットでピックアップされ、位置決め形成部分３２及び３４の偏差に従って配置される。更に、各々のタイル２２も、その隣り合ったタイル２２に対して選択される。
【００４７】
この配列によって、タイル２２及び溝形部材１２の製造公差の変動は吸収され、溝形部材１２の中で位置又はベイに合ったタイル２２を適切に選択することによって、ゼロ偏差平均が可能となるようにされる。
【００４８】
タイル２２の１つを置換することが望まれるか要求されるとき、類似の作業を実行することができる。
【００４９】
ここで図１６を参照すると、本発明に従ったプリントヘッドアセンブリが、概略的に参照番号９０によって示される。アセンブリ９０は、プリントヘッド１０を受け取ることのできる溝９４を画成する本体部材９２を含む。
【００５０】
本体９２はコア部材９６を含む。コア部材９６は、平行間隔関係で配列された複数の溝画成エレメント又はプレート９８を有する。囲い部材１００はコア部材９６と接合して、隣り合ったプレートの間に画成された溝を閉止し、インクギャラリー１０２を形成する。囲い部材１００は、その動作的に内側の表面に、間隔平行関係で伸びる複数の隆起リブ様の形成部分１０４を有する。各々のリブ様部材１０４は、最上部のもの（即ち、溝９４に最も近いもの）を除いて、スロット１０６を画成する。コア部材９６のプレート９８の１つの自由端は、スロット１０６の中に受け取られて、ギャラリー１０２を画成する。
【００５１】
複数のインク供給路は、コア部材９６の動作的に外側の表面に沿って、間隔平行関係で画成される。これらの供給路は、インク給送通路１０８を画成するため、カバー部材１１０によって閉止される。これらのインク給送通路１０８は、関連するギャラリー１０２からタイル２２のプリントヘッドチップ２６へインクを供給するため、プリントヘッド１０の溝形部材１２の通路７８と連絡する溝９４へ開いている。
【００５２】
更に、タイル２２の空気供給ギャラリー６０と連絡して、各々のプリントヘッドチップ２６のノズル層６３の上に空気を送るため、空気供給溝１１２が溝９４の下に画成される。
【００５３】
タイル２２の導電性リブ４２と同じように、本体９２のカバー部材１１０は、その外面１１６に導電性リブ１１４を保有する。導電性リブ１１４も、カバー部材１１０の成形の間に、ホットスタンピングによって形成される。これらの導電性リブ１１４は、プリントヘッドアセンブリ９０の足部分１２０の外面１１８の上にある接触パッド（図示されていない）と電気的に接触する。
【００５４】
プリントヘッド１０が溝９４の中へ挿入されるとき、各々のタイル２２のコネクタ４４の導電性リブ４２は、導電性ストリップ１２２によって、本体９２の導電性リブ１１４の対応するセットと電気的に接触するように配置される。導電性ストリップ１２２は、各々のタイル２２のコネクタ４４と本体９２のリブ１１４のセットとの間に配置される。ストリップ１２２はエラストマーストリップである。このエラストマーストリップは、各々のリブ４２を、カバー部材１１０の導電性リブ１１４の１つと電気的に導通させるため横方向に配列された導電性通路（図示されていない）を有する。
【００５５】
従って、本発明の利点は、モジュール性を有し、ロボット手法によって迅速に組み立てることができ、その点に関して、製造公差を考慮に入れた高品質の印刷を容易にするプリントヘッド１０が提供されることである。更に、プリントヘッドアセンブリ９０も高速及び低コストで製造されることができる。
【００５６】
当業者は、広範囲に記述された本発明の思想又は範囲から逸脱することなく、特定の実施形態として示された本発明に対して、多数の変形及び／又は修正がなされてよいことを理解するであろう。従って、本発明の実施形態は、全ての点で例示として考えるべきであり、制限として考えるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従ったマルチモジュールプリントヘッドの３次元の図である。
【図２】 図１のプリントヘッドの３次元の組立分解図である。
【図３】 本発明に従ったプリントヘッドの取り付け部材を、１つの側面から見た３次元の図である。
【図４】 他の側面から見た取り付け部材の３次元の図である。
【図５】 本発明に従ったシングルモジュールプリントヘッドの３次元の図である。
【図６】 図５のプリントヘッドの３次元の組立分解図である。
【図７】 図５のプリントヘッドの平面図である。
【図８】 図５のプリントヘッドを１つの側面から見た側面図である。
【図９】 図５のプリントヘッドを反対側から見た側面図である。
【図１０】 図５のプリントヘッドの底面図である。
【図１１】 図５のプリントヘッドの端面図である。
【図１２】 図７の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿って取られた図５のプリントヘッドの断面図である。
【図１３】 図１０の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩに沿って取られた図５のプリントヘッドの断面図である。
【図１４】 プリントヘッド構成部品を底面から見た３次元の図である。
【図１５】 構成部分のプリントヘッドチップへ流体を供給する構成部品の底面図である。
【図１６】 本発明に従ったプリントヘッドを含むプリントヘッドアセンブリの３次元の略図である。
【符号の説明】
１０ プリントヘッド
１２ 溝形部材
１４、１６ 側壁
１８ 床部分
２０ 溝
２２ モジュール又はタイル
２６ プリントヘッドチップ
３２ 位置決め形成部分
３４ スナップリリース又はクリップ
４６ 凹部
５８ 入口開口
６０ 空気供給ギャラリー
６１ ノズル保護部分
６２ 開口
６３ ノズル層
６５ シリコン入口背面
７０ 凹部
７４ カラー
７８ 通路

Claims (6)

1. プリントヘッドアセンブリであって、
   プリントヘッドの為に溝を画成する溝画成部分、前記溝画成部分から延びるコア部材を有する本体と、
   前記コア部材の内側に配列された複数のインクギャラリーと、
   前記コア部材の外側に配列された複数のインク給送通路であって、各々のインク給送通路が前記インクギャラリーの１つと連絡する第１の端部及び前記溝の中へ開いている反対の端部を有するインク給送通路と、
   前記溝の中に取り付けられたプリントヘッドと、
   を備え、これにより、前記インクギャラリーの各々から給送されたインクが前記プリントヘッドの各プリントヘッドチップへ供給される、プリントヘッドアセンブリ。
2. 前記コア部材が、内側から突き出る複数の分離エレメントを有する壁の形態をしており、前記分離エレメントは複数の別々のインクギャラリーを画成する、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記本体が、前記インクギャラリーを閉止するために、前記壁に固定された囲い部材を含む、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記本体が、前記インク給送通路を閉止するカバー部材を含む、請求項３に記載のアセンブリ。
5. 前記カバー部材の外面が導電性エレメントを保有し、前記導電性エレメントは前記少なくとも１つのプリントヘッドチップへ制御信号を与える、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記導電性エレメントが、前記カバー部材の成型中にホットスタンピングによって前記カバー部材の前記外面に形成される、請求項５に記載のアセンブリ。

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