JP6547824B2 - インクカートリッジおよびインクジェットプリントヘッド - Google Patents

Description

本発明は、広くはインクカートリッジのインクジェットプリントヘッドに関し、より具体的には、インクジェットプリントヘッドのラベルに関する。

使い捨てインクジェットプリントヘッドを輸送および保管する場合、インクが乾いたり漏れたりしないように、ノズルプレートを密封する必要がある。プリントヘッドのノズルプレートを密封する周知の方法は、低粘着性テープを張ることである。印刷品質を向上させるために、最新世代のノズルプレートでは感光ノズルプレート（ＰＩＮＰ）が使用される。このＰＩＮＰ素材は、金属やポリイミドで作られる旧世代のノズルプレートと比べてかなり脆弱である。このＰＩＮＰのより脆弱な性質のせいで、テープを剥がす際にノズルプレートを破損してしまうことが多い。

本発明の目的は、ノズルプレートを破損する確率を減じるために、消費者がテープを剥がすスピードを減じさせるインクジェットプリントヘッドを提供することである。

本発明の一例示的実施形態によるインクジェットプリントヘッドは、インクカートリッジ本体と、ノズル孔を有するノズルプレートと、ノズルプレートに接着されて、ノズルプレートのノズル孔を密封するように設けられているテープと、封止部と、を含み、該封止部は、インクジェットプリントヘッドの第１の表面に接着するように設けられている第１の部分と、インクジェットプリントヘッドの第２の表面に接着するように設けられている第２の部分と、を含み、該第２の部分は、第１の外側部分と、第２の外側部分と、該第１および第２の外側部分の間に配置されて、テープに接着するように設けられている中央部分とを含むフォーク状構成を有しており、第２の部分とインクジェットプリントヘッドの第２の表面との間の粘着性の方が、第１の部分とインクジェットプリントヘッドの第１の表面との間の粘着性よりも高く構成されている。

少なくとも１つの実施形態では、封止部は上層と下層とを含んでいる。

少なくとも１つの実施形態では、上層は真珠光沢ポリプロピレンで形成されている。

少なくとも１つの実施形態では、下層はポリエチレンテレフタレートで形成されている。

少なくとも１つの実施形態では、下層は接着剤を含んでいる。

少なくとも１つの実施形態では、上層は約２．６ミルの厚さを有している。

少なくとも１つの実施形態では、下層は約１．２ミルの厚さを有している。

少なくとも１つの実施形態では、第１の部分は約２ １／８インチの長さを有している。

少なくとも１つの実施形態では、第１の部分は約１１／１６インチの幅を有している。

少なくとも１つの実施形態では、第２の部分は約２インチの長さを有している。

少なくとも１つの実施形態では、第２の部分の中央部分は、約３／１６インチ〜約１／３２インチの幅を有している。

本発明の一例示的実施形態によるインクカートリッジは、インクカートリッジ本体と、インクカートリッジ本体内に配置されて、インクを受けて収容するように設けられているインク容器と、インクカートリッジ本体に設けられて、インク容器と流体連通して、インクをインク容器から受けて印刷媒体へと吐出するためのプリントヘッドチップと、を含み、該プリントヘッドチップは、ノズル孔を有するノズルプレートと、ノズルプレートに接着されてノズルプレートのノズル孔を密封するように設けられているテープと、封止部と、を含み、該封止部は、インクジェットプリントヘッドの第１の表面に接着するように設けられている第１の部分と、インクジェットプリントヘッドの第２の表面に接着するように設けられている第２の部分と、を含み、該第２の部分は、第１の外側部分と、第２の外側部分と、該第１および第２の外側部分の間に配置されて、テープに接着するように設けられている中央部分と、を含むフォーク状構成を有しており、第２のラベル部分とインクジェットプリントヘッドの第２の表面との間の粘着性の方が、第１の部分とインクジェットプリントヘッドの第１の表面との間の粘着性よりも高く構成されている。

本発明の一例示的実施形態による、インクジェットプリントヘッド用の封止部は、インクジェットプリントヘッドの第１の表面に接着するように設けられている第１の部分と、インクジェットプリントヘッドの第２の表面に接着するように設けられている第２の部分と、を含み、該第２の部分は、第１の外側部分と、第２の外側部分と、該第１および第２の外側部分の間に配置されて、インクジェットプリントヘッドのノズルプレートに接着されるテープに接着するようにされている中央部分と、を含むフォーク状構成を有しており、第２の部分とインクジェットプリントヘッドの第２の表面との間の粘着性のほうが、第１の部分とインクジェットプリントヘッドの第１の表面との間の接着よりも高く構成されている。

本発明の実施形態のその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付図面および付属の各請求項から容易に明らかになる。

本発明によるインクジェットプリントヘッドは、ノズルプレートを破損する確率を減じるために、消費者がテープを剥がすスピードを減じさせることができる。

本発明の例示的実施形態の特徴および利点は、添付図面と照らし合わせながら以下の詳細な説明を参照することで、さらに完全に理解される。

一般的なインクジェットプリントヘッドの斜視図である。 一般的なインクジェットプリンタの斜視図である。 梱包テープを含む一般的なインクジェットプリントヘッドの斜視図である。 本発明の一例示的実施形態による梱包ラベルの平面図である。 様々な梱包ラベルの剥離スピードの比較を示すヒストグラムである。

本明細書で使用する見出し項目は、構成上の目的しかなく、明細書または請求項の範囲を限定するために使用するものではない。本出願全体で使用する「〜してもよい」および「〜できる」という言葉は、強制（つまり「ねばならぬ」）の意味ではなく、許容（つまり「可能性がある」）の意味で使用している。同様に、「含む」という言葉は、何かを含むが限定的ではないことを意味する。理解しやすいように、可能な場合は、諸図に共通する類似の要素を表すのに類似の番号を付与している。

図１を参照すると、ノズル孔を密封するテープを用いて梱包される、本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッドが全体的に１０１として示されている。プリントヘッド１０１は、蓋１６１と本体１６３とで形成されているハウジング１２７を有しており、蓋の底面と本体の上面とをインターフェース１７１で取り付けるかまたは接続することで一体に組み立てられている。ハウジングの形状は、プリントヘッドを担持または収容する外部デバイス、プリントヘッドに収容されるインク量、およびプリントヘッドが１種類以上の異なるインクを収容するかどうかに依って様々である。いずれの実施形態でも、ハウジングまたは本体は、その内部に、初回または補充のインク、および使用中にインクジェットプリントヘッド内の適切な背圧を維持するためのフォームインサート、ラングなどの構造物を保持するためのコンパートメントを少なくとも１つは有している。ある実施形態では、内部コンパートメントは、３種類のインク、特にはシアン、マゼンタおよびイエローのインクを収容するための３つのチャンバを含んでいる。別の実施形態では、コンパートメントは、ブラックインク、フォトインクおよび／またはシアンインク、マゼンタインクもしくはイエローインクのうちの複数種を収容している。コンパートメントを遠隔の大容量インク源に接続する流体接続部（図示せず）が存在し得ることが理解される。

テープ自動接合（ＴＡＢ）回路２０１の１つの部分２０５が、ハウジングの１つの表面１８１に接着し、別の部分２１１が別の表面２２１に接着している。図示のように、これらの２つの表面１８１、２２１は、エッジ２３１のところで互いに対して直角に存在している。ＴＡＢ回路２０１には複数の入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタ２４１が作製されており、使用中にヒーターチップ２５１をプリンタ、ファックス機、コピー機、写真複写機、プロッター、複合機などの外部デバイスに電気的に接続する。ＴＡＢ回路２０１には複数の導電体２６１が存在して、Ｉ／Ｏコネクタ２４１をヒーターチップ２５１の接合パッド２８１に電気的に接続したり短絡したりするが、そのような接続を容易にする様々な製造技法は知られている。なお、８つのＩ／Ｏコネクタ２４１、８つの導電体２６１、および８つの接合パッド２８１を示しているが、本明細書では任意の数が包含されることが理解される。また、そのようなコネクタ、導電体および接合パッドの数は、互いに同じでなくてもよいことも理解される。

ヒーターチップ２５１は、ハウジング内部のインク供給部と流体接続する少なくとも１つのインクビア３２１を収容している。典型的には、ヒーターチップのインクビアの数は、ハウジング内部に収容されているインクの種類の数と１対１の対応である。ビアはふつう横並びまたは縦並びになっている。プリントヘッドの製造中、ヒーターチップ２５１は、好ましくは、当業界では周知の種々の接着剤、エポキシなどのうちのいずれかによりハウジングに取り付けられる。図示のように、ヒーターチップは、４列（Ａ列〜Ｄ列）の流体噴射素子、特には抵抗加熱素子、またはヒーターを収容している。わかりやすいように、列中のヒーターをドットで表しているが、典型的なプリントヘッドには何百というヒーターが収容されている。ヒーターチップのヒーターは、好ましくは、成長、堆積、マスキング、光リソグラフィおよび／またはエッチングもしくはその他の製造ステップにより、一連の薄膜層として形成されることが理解される。他の図に示す、複数のノズル孔を有するノズルプレートは、薄膜処理中、インクを使用中に吐出するためにノズル孔がヒーターと揃うように、ヒーターチップに重ねて接着されるかまたはヒーターチップと一緒に製造される。あるいは、ヒーターチップは、電気機械的にインクを吐出する、流体噴射素子として圧電素子を収容する単なる半導体ダイである。しかし、本明細書で広義に述べるように、ヒーターチップという用語は、「ヒーター」という名称がインクの電熱的な吐出を示唆するものの、両方の実施形態を包含する。またさらに、全ヒーターチップは、図示のような上面発射構造の代わりに側面発射構造として構成してもよい。

図２を参照すると、梱包テープを剥がした後のプリントヘッド１０１を収容するインクジェットプリンタとしての外部デバイスが、全体的に４０１として示されている。プリンタ４０１には、１つ以上のプリントヘッドを収容する複数のスロット４４１を有するキャリッジ４２１が含まれる。キャリッジ４２１は、当業界では周知のように、ドライブベルト５０１に供給される推進力によって、シャフト４８１に沿って（コントローラ５７１の出力５９１により）印刷ゾーン４３１の上方で往復動させられる。キャリッジ４２１の往復動は、プリンタ４０１内で給紙トレイ５４１から用紙搬送路に沿って印刷ゾーン４３１を通過し排紙トレイ５６１へと送られる用紙５２１などの印刷媒体に対して相対的に実行される。

印刷ゾーンでは、キャリッジ４２１は、矢印で示すように、用紙送り方向に対して概ね垂直の往復動方向に往復動する。そのようなときに、プリントヘッドからのインク滴は、プリンタのマイクロプロセッサまたは他のコントローラ５７１の指令に応じてヒーターチップ２５１（図１）から吐出されることになる。インク滴放出のタイミングは、印刷中の画像のピクセルパターンに対応する。多くの場合、そのようなパターンは、プリンタ外部の、コントローラに（外部入力により）電気的に接続されたデバイス、たとえばコンピュータ、スキャナ、カメラ、視覚的表示装置、携帯情報端末、またはその他で生成される。ユーザー選択インターフェース６０１を有するコントロールパネル５８１も、コントローラ５７１に入力６２１を与えて、プリンタの追加の性能や堅牢性を可能にし得る。

インク一滴を印刷または放出するために、流体噴射素子（図１のＡ列〜Ｄ列のドット）に少量の電流が個別に流されて、少量のインクを急速に加熱する。それによってインクは局所のインクチャンバ内で蒸発し、ノズルプレートから印刷媒体に向けて吐出される。そのようなインク滴を放出するのに必要な噴射パルスは、単一またはスプリット噴射パルスを具現化してもよく、接合パッド２８１、導電体２６１、Ｉ／Ｏコネクタ２４１およびコントローラ５７１間の接続から入力端子（たとえば接合パッド２８１）のヒーターチップで受信される。入力端子からの噴射パルスは、内部ヒーターチップ配線により、１個または多数の流体噴射素子へと搬送される。

図３を参照すると、典型的には、ノズルプレート２１を有するプリントヘッド１０１は、輸送や取扱中のインク漏れを防止するためにプレートの個々のノズル孔２３を覆う梱包テープ１１を有している。テープ１１は、インクジェットプリントヘッド１０１のノズルプレート２１を、特には各ノズル孔２３を覆った状態で示されている。テープ１１は、ノズルプレート２１の幅を上回らない細幅部分１３を有している。テープ幅広部分１５ａのラベル部分は、プリントヘッド１０１の表面２２１でくびれるかまたはテーパーして細幅部分１３になる。細幅部分１３は、同じ表面で太くなって幅広部分１５ｂになり得る。テープ１１の一端にユーザー用タブ１９を作って、輸送後、使用前にそれをつかんでテープ１１を剥がすようにもできる。

消費者がテープをノズルプレートから剥がすスピードが高くなると、ノズルプレートを損傷する確率も、特にノズルプレートがＰＩＮＰである場合に高くなることが観察されている。この意味で、テープの最初の粘着性が高く、テープが剥がされるにつれて低くなる場合、テープを剥がすスピードが高まるので、ＰＩＮＰに損傷が生じることになる。それとは反対に、テープの最初の粘着性が低く、剥がされるにつれて高くなる場合は、テープを剥がすスピードは低くなり、したがってテープがＰＩＮＰに損傷を与えることも少なくなる。本発明の例示的実施形態によると、このような結果は、フォーク状のラベルを密封テープに設けることで得られる。

図４は、本発明の例示的実施形態による、全体的に参照番号５０で表される梱包ラベルの平面図である。梱包ラベル５０（封止部）は、第１のラベル部分５２（第１の部分）と第２のラベル部分５４（第２の部分）とを含んでいる。第２のラベル部分５４は、プリントヘッド１０１の表面２２１でノズルプレート２１を覆って密封する目的がある。この意味で、第２のラベル部分５４は、ノズルプレート２１の両側を延びる２つの外側部分５６、５８と、ノズルプレート２１上を延びる中央部分６０とを含むフォーク形状である。中央部分６０は、ノズル孔２３を密封する細いテープ（図示せず）上に接着されるものである。第２のラベル部分５４は、第１のラベル部分５２が示す粘着性と比べて、プリントヘッド表面に対し高い粘着性を示す。したがって、梱包ラベル５０をプリントヘッドから剥がす際、消費者は、梱包ラベル５０を初めは素早く剥がすが、その後粘着性がより高い第２のラベル部分５４にくると、もっとゆっくりと梱包ラベル５０を剥がさざるを得ない。こうすることで、一般的な梱包テープで生じ得るようなノズルプレート２１への損傷を避けることになる。

本発明の効果を実証するために、３つのラベル構成の剥離速度を比較した。ラベル１は、本発明にしたがって、第１のラベル部分および第２のフォーク状ラベル部分を含めて作製したもので、第２のラベル部分は、ノズルプレート上に配置され、第１のラベル部分と比べてプリントヘッド表面に対し高い粘着性を示した。比較ラベル１は、梱包テープに接着されたラベルで作製し、ラベルは梱包テープと比べてプリントヘッド表面に対し高い粘着性を示した。比較ラベル２は、梱包テープに接着されたラベルで作製し、ラベルも梱包テープもプリントヘッド表面に対し比較的低い粘着性を示した。各構成を２５個ずつとして、７５個のプリントヘッドを作製した。７５名に普通にプリントヘッドを剥がしてもらい高速カメラで動画撮影した。図５は、無作為の被験者が３種の異なるテープ構成を剥がしたスピードのヒストグラムを示す。結果を以下に述べる。

比較ラベル１：この構成では、消費者は、比較ラベル２およびラベル１の各構成と比べてかなり速く剥がすことになった。比較ラベル１の平均値は９００．３インチ／分で、標準偏差は７０４．２であった。したがって、テープ構成の粘着性が最初は高く、次いで低くなる場合、剥離スピードは非常に速くなり、標準偏差は大きくなる。このことはつまり、最初の粘着性が高ければ、消費者は（高粘着性テープを剥がすために）強い剥離力を加えるが、低粘着性領域になっても引き続き強い力のままなので、（ＰＩＮＰ上の）テープが非常に素早く剥がされるため、と考えられる。

比較ラベル２：この構成では、消費者の剥離速度は比較ラベル１よりも低かった（９００．３インチ／分に対し、３２４．１インチ／分）。最初の粘着性が低いので、剥がし始めはほとんど力を必要としない。したがって、消費者は、より小さい力で剥がし始め、そのままＰＩＮＰ上のテープもゆっくりと剥がす。

ラベル１：この構成では、消費者は最もゆっくりとテープを剥がすことになった。この構成では、最初の粘着性は低いが、その後のＰＩＮＰ領域では高くなる。フォーク状設計では、ＰＩＮＰのまわりでは高粘着性テープを用いるが、ＰＩＮＰに接する部分はそうではない。この構成により、消費者はゆっくりと剥がし始め（最初の粘着性が低いため）、その後ＰＩＮＰ領域の高粘着性フォークに近づくと、さらに遅くなる。この構成では、最も遅い剥離スピード（２１２．９インチ／分）および最も小さい標準偏差（１６７．０）が得られた。

本発明の具体的な実施形態を例示し説明してきたが、当業者にとっては本発明の精神と範囲を逸脱しない様々な他の変化形態および変更形態が明白であろう。したがって、本発明の範囲内のそのような変化形態および変更形態はすべて別記請求項に含まれるものとする。

１１ 梱包テープ
１３ 細幅部分
１９ ユーザー用タブ
２１ ノズルプレート
２３ ノズル孔
５０ 梱包ラベル
５２ 第１のラベル部分
５４ 第２のラベル部分
５６、５８ 外側部分
６０ 中央部分
１０１ プリントヘッド
１２７ ハウジング
１６１ 蓋
１６３ 本体
１８１、２２１ 表面
１７１ インターフェース
２０１ テープ自動接合回路
２１１ 別の部分
２３１ エッジ
２４１ Ｉ／Ｏコネクタ
２５１ ヒーターチップ
２６１ 導電体
２８１ 接合パッド
３２１ インクビア
４０１ プリンタ
４２１ キャリッジ
４３１ 印刷ゾーン
４４１ スロット
４８１ シャフト
５０１ ドライブベルト
５２１ 用紙
５４１ 給紙トレイ
５６１ 排紙トレイ
５７１ コントローラ
５８１ コントロールパネル
５９１ 出力
６０１ ユーザー選択インターフェース
６２１ 入力

Claims (13)

1. インクジェットプリントヘッドであって、
   インクカートリッジ本体と、
   ノズル孔を有するノズルプレートと、
   前記ノズルプレートに接着されて、前記ノズルプレートの前記ノズル孔を密封するように設けられているテープと、
   封止部と、を備え、
   前記封止部は、
   前記インクジェットプリントヘッドの第１の表面に接着するように設けられている第１の部分と、
   前記インクジェットプリントヘッドの第２の表面に接着するように設けられている第２の部分と、を含み、
   前記第２の部分は、第１の外側部分と、第２の外側部分と、前記第１および第２の外側部分の間に配置されて、前記テープに接着するように設けられている中央部分と、を含むフォーク状構成を有しており、前記第２の部分と前記インクジェットプリントヘッドの前記第２の表面との間の粘着性の方が、前記第１の部分と前記インクジェットプリントヘッドの前記第１の表面との間の粘着性よりも高く構成されている
   インクジェットプリントヘッド。
2. 前記封止部は、上層と下層とを含んでいる
   請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
3. 前記上層は、真珠光沢ポリプロピレンで形成されている
   請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
4. 前記下層は、ポリエチレンテレフタレートで形成されている
   請求項２または請求項３に記載のインクジェットプリントヘッド。
5. 前記下層は接着剤を含んでいる
   請求項２〜４のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
6. 前記上層は約２．６ミルの厚さを有している
   請求項２〜５のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
7. 前記下層は約１．２ミルの厚さを有している
   請求項２〜６のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
8. 前記第１の部分は約２ １／８インチの長さを有している
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
9. 前記第１の部分は約１１／１６インチの幅を有している
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
10. 前記第２の部分は約２インチの長さを有している
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
11. 前記第２の部分は、約３／１６インチ〜約１／３２インチの幅を有している
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットプリントヘッド。
12. インクカートリッジであって、
    インクカートリッジ本体と、
    前記インクカートリッジ本体内に配置されて、インクを受けて収容するように設けられているインク容器と、
    前記インクカートリッジ本体に設けられて、前記インク容器と流体連通して、インクを前記インク容器から受けて印刷媒体へと吐出するためのプリントヘッドチップと、を含み、
    前記プリントヘッドチップは、
    ノズル孔を有するノズルプレートと、
    前記ノズルプレートに接着されて、前記ノズルプレートの前記ノズル孔を密封するように設けられているテープと、
    封止部と、を含み、
    前記封止部は、
    前記インクジェットプリントヘッドの第１の表面に接着するように設けられている第１の部分と、
    前記インクジェットプリントヘッドの第２の表面に接着するように設けられている第２の部分と、を含み、
    前記第２の部分は、第１の外側部分と、第２の外側部分と、前記第１および第２の外側部分の間に配置されて、前記テープに接着するように設けられている中央部分と、を含むフォーク状構成を有しており、前記第２のラベル部分と前記インクジェットプリントヘッドの前記第２の表面との間の粘着性の方が、前記第１の部分と前記インクジェットプリントヘッドの前記第１の表面との間の粘着性よりも高く構成されている
    インクカートリッジ。
13. インクジェットプリントヘッド用の封止部であって、
    前記インクジェットプリントヘッドの第１の表面に接着するようにされている第１の部分と、
    前記インクジェットプリントヘッドの第２の表面に接着するように設けられている第２の部分と、を含み、
    前記第２の部分は、第１の外側部分と、第２の外側部分と、前記第１および第２の外側部分の間に配置されて、前記インクジェットプリントヘッドのノズルプレートに接着されるテープに接着するように設けられている中央部分と、を含むフォーク状構成を有しており、前記第２の部分と前記インクジェットプリントヘッドの前記第２の表面との間の粘着性の方が、前記第１の部分と前記インクジェットプリントヘッドの前記第１の表面との間の粘着性よりも高く構成されている
    封止部。

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