JPH07205427A - プリントヘッドアセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 間に支持フィルム部材を使用せずにインク供
給マニホールドの出口とインクジェットプリントヘッド
のインク入口の間にシールを提供する。 【構成】 接着剤部材36はマニホールドチャンバ壁25の
底面26に接するように位置決めされて温度が約95℃乃至
105 ℃に上昇され、接着剤部材表面31が表面26に接着さ
れる。部材36は、マニホールド12と一体的に形成される
位置決め及び留めピン40を避けるように成形され、この
ピン40はプリントヘッド14及びヒートシンク24を固着す
るために使用できる。細長い凹部30は部材36によってハ
ーメチックシールされる。部材36は入口34を備えるプリ
ントヘッド表面と、ワイヤボンド45用に成形されたパッ
シベーション層38の表面32との組合わされた共平面上に
あり、カートリッジチャンバ11からノズル37までの密閉
インク通路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク供給マニホールド
と密に接続されたインクジェトプリントヘッドを備える
サーマルインクジェットプリンタ用のインクカートリッ
ジに関し、更に詳細には予め形成されたホットメルト接
着剤部材によってインク供給マニホールドの出口にシー
ルされる入口を備えるプリントヘッドを有するサーマル
インクジェットプリントヘッドアセンブリに関する。

【０００２】

【従来の技術】既存のサーマルインクジェット印刷の場
合、プリントヘッドは米国特許第４、７７４、５３０号
に開示された様な１つ以上のインク充填チャネル(ink f
illedchannel)を含み、このチャネルはその１端部で比
較的小さなインク供給チャンバ、即ちリザーバ（溜め）
と連通し、反対側の端部にノズルと呼ばれる開口部を有
する。一般的に抵抗器である熱エネルギー生成装置は、
ノズルから所定の距離にある各チャネル内に配置され
る。抵抗器は電流パルスで個々にアドレスされて、イン
クを瞬間的に気化し且つ、インク液滴を噴出する泡を形
成する。泡が成長している間のノズルからのインクの加
速は、ペーパの様な記録媒体に向けてほぼ直線方向に液
滴の運動量及び速度を提供する。抵抗器が起動する時だ
けインク液滴は噴射されるので、この一般的なタイプの
サーマルインクジェット印刷は”ドロップ−オン−デマ
ンド(drop-on-demand)" 印刷として知られている。

【０００３】ドロップ−オン−デマンドサーマルインク
ジェットプリンタの最近の例において、プリンタは、プ
リントヘッドのノズル内のインク圧力が所定の範囲内の
ゲージ圧(gauge pressure)に維持されると、最も有効に
動作することが分かった。特に、動作中に個々のノズル
又はプリントヘッド全体がインク液滴を活発に噴射して
いないような場合に、ある種の負の圧力、即ち”背圧"
が各ノズル内に、及び延出によってプリントヘッドのイ
ンク供給マニホールド内にあることが重要である。サー
マルインクジェット印刷の背圧の望ましい範囲に関して
は、" ゼロックス公開ジャーナル(Xerox Disclosure Jo
urnal)の１６巻、Ｎｏ．４、１９９４年７、８月、２３
３ページ”に提供されている。この背圧は、ノズルから
コピー表面上への液滴インクの意図しない漏れ、即ちイ
ンクの”滴下(weeping)"を防止するために実用的な装置
にとって重要である。液体インクがプリントヘッドから
制御不可能に漏れると、このような滴下はコピーの品質
に悪い結果をもたらすことになることは明白である。

【０００４】この技術の一般的なエンドユーザ（最終利
用者）製品は予めパッケージされ一般的には使い捨ての
アセンブリ形式のカートリッジであり、インクの供給部
を保持する密閉容器及び、その容器に動作的に取り付け
られる線形又はマトリックスアレイのチャネルを有する
プリントヘッドから構成される。一般的にカートリッジ
は、プリンタの電子制御部とインタフェースされる端子
を含み、ヒータの画像形成動作に関して入ってくる信号
を変換するためのデジタル手段と共に、抵抗器やあらゆ
る電子温度センサのようなカートリッジ自体の電子部分
は、プリントヘッド内のインクチャネルと、関連され
る。１つの一般的なプリンタの設計において、カートリ
ッジは、上に画像が描画されるシートから離間される
が、そのシートと近接し、次にタイプライターの様に周
期的にシートを細幅状に横切るように移動して画像を形
成する。シートのフル幅を横切るように延出する線形ア
レイのチャネルを通るようにシートが移動されるフル幅
線形アレイもまた知られている。一般的にカートリッジ
は消費者が必要とする時に購入され、インクの供給部が
尽きるまで使用される。そして、これが使い尽くされた
時に、消費者はカートリッジを交換する。

【０００５】他の考慮すべき事柄も、実用的なインク供
給部に重要である。背圧は例えばインクカートリッジ内
にインクがまだある限り、できるだけ長い時間、使用可
能レベルに維持されなくてはならない。従って、カート
リッジは、カートリッジインクレベルの総範囲のできる
限り大きな割合に対して、背圧を有用な範囲内に維持す
るように設計されなくてはならない。背圧を維持し損な
うことにより、カートリッジ内に残っているインクは、
プリントヘッドを介して漏れ出してしまうか、又は無駄
にされてしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、マニ
ホールドの出口がプリントヘッドの入口と位置合わせ
（整合）されようとされまいと、その間に支持フィルム
部材を使用することなくインク供給マニホールドの出口
とインクジェットプリントヘッドのインク入口の間にシ
ールを行うことである。

【０００７】本発明の別の目的は、予め形成されたホッ
トメルト接着剤部材を使用してマニホールドの出口をプ
リントヘッドの入口にシールすることである。このホッ
トメルト接着剤部材は、接着剤部材の軟化点を越える温
度で、フロー可能な接着剤部材が接触するプリントヘッ
ド及びマニホールドの向かい合う実質的に平面に沿って
フローするが、プリントヘッド入口及びマニホールド出
口内には入らない。そしてこの接着剤部材は冷却される
と、接着剤支持フィルム部材を必要とせずに強固なシー
ルを形成する。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】本発明において、
サーマルインクジェット印刷装置に液体インクを供給す
るためのカートリッジは、マニホールドを含み、このマ
ニホールドは中に出口ポートを備える壁を有するチャン
バを規定する。吸着剤媒体は液体インクの品質を保持し
ながらチャンバの少なくとも一部分を占有する。一実施
例において、所定の形状を有する予め形成されたホット
メルト接着剤部材がマニホールド壁の外側表面の細長い
凹部(elongated recess)を覆うと、インク通過路は形成
される。予め形成された接着剤部材中の小さなスロット
（細穴）は通路からの出口として機能し、プリントヘッ
ドの入口と位置合わせされて、それをシールする。プリ
ントヘッドと隣接するプリント配線基板の間のワイヤボ
ンド（結線）をカバーするパッシベーション（不動態
化）層は、インク入口を有するプリントヘッド表面と実
質的に共平面にある面を提供するように形作られて、少
なくとも部分的に硬化される。結合されたプリントヘッ
ド表面とパッシベーション層表面とは、ホットメルト接
着剤部材を支持する。別の実施例の場合、結合された共
平面プリントヘッド表面とパッシベーション層表面とは
インク通路をマニホールド出口とプリントヘッド入口の
間に形成し、接着剤部材中のスロットがマニホールド壁
内の凹部と同様の形状を有する。更なる実施例におい
て、マニホールド出口とプリントヘッド入口の間のイン
ク通路は、マニホールド壁内に形成されるので、予め形
成されたホットメルト接着剤部材は通路から開口し、且
つプリントヘッド入口と向かい合う出口を囲む形状を有
する。この実施例の場合、他の実施例のように共平面を
備える予め形付けられたパッシペーション層が接着剤部
材を支持すること、又は通路を完成することを要求され
ない。ホットメルト接着剤部材がその軟化点を越えて加
熱されると、接着剤はマニホールドの向かい合う表面及
びプリントヘッドとパッシベーションの結合面に沿って
フローするが、その接着剤の高接触角度(highcontact a
ngle)のためにプリントヘッド入口又はマニホールド壁
凹部中へフローしない。

【０００９】冷却されると、強固なシールは接着剤支持
フィルム部材、及び大きな許容範囲の接着剤部材形状又
はその中のスロットを必要とせずに形成される。これは
接着剤の温度を上昇させるために、接着剤は、コーナー
に達するまで全表面領域を完全に覆うようにフローし、
このコーナーで接着剤の高接触角度のために接着剤は停
止するためである。この特徴を用いて、プリントヘッド
入口及びマニホールド凹部又は出口が、フロー可能な接
着剤でコートされる又は詰まらないようにされる。従っ
て、接着剤部材内のスロットはプリントヘッド入口又は
マニホールド凹部と実質的に同一になる必要はない。代
わりにスロットは、冷却前に僅かに大きくてもよく、入
口へ又は凹部へフローできる。

【００１０】請求項１に記載の本発明は、インクジェッ
トプリンタ用のプリントヘッドアセンブリであって、液
体インクの供給部と、内側と外側の表面及びそれを貫通
する出口を備える壁とを有するインクマニホールドを有
し、前記内側壁表面が前記インクと連通し、ノズルとイ
ンク入口を備える表面を有するプリントヘッドを有し、
前記ノズル及びインク入口が互いに連通し、前記プリン
トヘッドが前記マニホールドの外側表面に固定的に取り
付けられ、前記入口が前記マニホールドの出口と向かい
合い、予め定められた厚み及び形状を有し、且つ貫通ス
ロットを有する予め形成された接着剤部材を有し、前記
接着剤部材がインク入口を備えるプリントヘッド表面と
マニホールド外側表面との間に位置決めされ、前記接着
剤部材の前記スロットがプリントヘッド入口と位置合わ
せされ、前記接着剤部材がインクのあらゆる成分に不溶
性であるホットメルト接着剤であり、前記接着剤部材が
室温よりも高い第１の温度で粘着性になり、前記第１の
温度よりも高い第２の温度でフロー可能になり、且つフ
ロー可能な接着剤部材が接触するマニホールドの外側表
面及びプリントヘッドの表面との高接触角を有し、前記
高接触角によって前記接着剤部材が、前記接着剤部材が
接触する平らな表面を越えてフローすることを防止し、
前記接着剤部材がプリントヘッド入口を備えるマニホー
ルド出口を囲み、シールするが、プリントヘッドの入り
口へフローせず、マニホールド壁と入口を備えるプリン
トヘッド表面との間の間隔を固定するための手段を有
し、相対運動はホットメルト接着剤が前記第２の温度で
フローする時、それらのマニホールド壁とプリントヘッ
ド表面の間で生じず、前記接着剤部材によってシールさ
れる両表面の間の間隔を制御する、こととを備える。

【００１１】請求項２に記載の本発明は、インクジェッ
トプリンタ用のプリントヘッドアセンブリの製造方法で
あって、（ａ）インクの供給部を保持するためであり、
内側及び外側表面を備える壁を有するためのマニホール
ドを提供するステップを有し、前記マニホールド壁が少
なくとも１つの貫通出口を有し、（ｂ）中にスロットを
備える予め形成されたホットメルト接着剤部材をマニホ
ールド壁の外側表面上に配し、接着剤のスロットがマニ
ホールド壁の出口と向かい合うステップを有し、（ｃ）
ノズルと、中に入口を備える表面とを有するプリントヘ
ッドを接着剤部材に対して位置決めするステップを有
し、プリントヘッドの入口が接着剤部材のスロットと位
置合わせされ、（ｄ）接着剤部材を加熱及び硬化して、
接着剤部材がプリントヘッドの入口を囲みそれをマニホ
ールドの出口にシールするステップを有する、ことを備
える。

【００１２】

【実施例】図１は一タイプのサーマルインクジェットプ
リンタ１３の概略等角図であり、この場合、プリントヘ
ッド１４及びそのインク供給部はプリンタ１３のために
１つのパッケージに組み合わされる。このパッケージ
は、本明細書で以後、プリントヘッドアセンブリ又はカ
ートリッジ１０と呼ばれる。カートリッジ１０の主要部
分は、マニホールド１２中に入れられるインク供給部で
あり、別の部分が実際のプリントヘッド１４を含む。本
発明のこの実施例の場合、カートリッジ１０はサーマル
インクジェットプリンタ１３中のキャリッジ１５に取り
付けられる。キャリッジ１５は例えばシート状のペーパ
のような記録媒体１７を横切る様にガイドレール５１を
軸にして行きつ戻りつ移動する。キャリッジ１５に従っ
てプリントヘッド１４が移動している間、プリントヘッ
ドはシート１７と相対して移動し、シート１７上に文字
を印刷する。これは、幾分かタイプライタのようであ
る。示される例において、プリントヘッド１４の寸法
は、シート１７に沿ったカートリッジ１０の各移動のた
めに、プリントヘッドがプリントヘッド内のノズルアレ
イの高さ及びシートの幅によって規定されるスワス（細
幅）(swath) で印刷できるような寸法である。各スワス
が印刷された後、シート１７は矢印１９の方向に（図示
されていない手段によって）割り送りされるので、プリ
ントヘッド１４のあらゆるパス（通過）数はシート１７
上にテキスト又は画像を生成するために使用され得る。
カートリッジ１０はまたケーブル２１として概略的に示
される手段を含み、この手段によってデジタル画像デー
タがプリントヘッド１４の種々の加熱素子（図示せず）
に入力され、所望される画像がプリントアウトされる。
この手段２１は、例えばプラグ手段等を含むことがで
き、この手段はカートリッジ１０内に組み込まれると共
に、装置のデータ処理部分（図示せず）からバス又はケ
ーブルを受け取り、且つそこからプリントヘッド１４内
の加熱素子へ動作上接続できる。

【００１３】図２はプリントヘッドアセンブリ又はカー
トリッジ１０の概略断面立面図である。カートリッジ１
０は主要部分をマニホールド１２の形式をとって有す
る。マニホールド１２は一般的に軽量であるが、耐久性
のあるプラスチックから作られる。マニホールド１２は
空気に通じるベンチレーションポート（換気装置出口）
又はベント（開孔）２３を備える壁２５及びインク出力
ポート又は出口１６を有する、液体インクの貯蔵用の内
部チャンバ１１を規定する。深さが変わる細長い凹部又
はトレンチ（溝）３０は、壁の厚みを増すように壁２５
から延出する外側の壁表面２６内に形成されるので、ハ
ウジング壁２５に段部５２を形成する。凹部３０はマニ
ホールド１２の製造時にチャンバの壁表面に一体成形さ
れてもよい。細長い凹部３０の一端部は出口１６に接続
され、他方の端部は、それがチャンバ壁２５に取り付け
られる時に、プリントヘッドの入口３４と位置合わせさ
れる位置になる。出口１６の中心からプリントヘッド入
口３４の中心までの距離”Ｘ”は、約１０mmである。プ
リントヘッドのノズル表面４２内のノズル３７は、例え
ば約２０mils（０．５０８mm) の距離で記録媒体から僅
かに離間されなければならないので、チャンバの出口１
６とプリントヘッド入口３４の間のオフセット距離Ｘ
は、必要とされる。この間隔は一般的に表面の湿式イン
クに対する反応である例えばペーパのような記録媒体が
巻きついたり(wrapping)又はしわになったりする（cock
ling) 寸法の範囲内である。マニホールドが上に新しく
印刷された湿式インク画像が生成した記録媒体をしわに
するように接触したり引きずることを防止するために、
プリントヘッドのノズル表面はカートリッジマニホール
ド１２を越えて突出されなくてはならない。ノズルがカ
ートリッジから突出する様にプリントヘッドを取り付け
るために、プリントヘッドに隣接するマニホールドの一
部分は突出部９０としてマニホールドから突き出る（図
３参照）。プリントヘッドがマニホールドの突出部９０
に取り付けられ、プリントヘッド入口はマニホールドを
越えて位置される。チャンバ１１内のインク供給部とプ
リントヘッド１４の間にインク通路を提供する凹部３０
は、プリントヘッドリザーバのタイムリーな再充填及び
／又はノズルがインクを滴下する原因となる圧力サージ
の欠如を防ぐために、インクフローの適切な速さに適応
するようにサイズ設定されなくてはならない。再充填が
遅すぎると、プリントヘッドはうまく機能しなくなる。
従って、インクフローのイナータンス(inertance) は、
印刷時のプリントヘッドのインクフローイナータンスと
調和されなければならない。イナータンスは、流体イン
クの加速によって生成される瞬間的な圧力または圧力パ
ルスとして定義される。好適な実施例において、プリン
トヘッド入口３４とインク供給チャンバ出口１６の間の
インク通路は、幾何学的な形状をなし、プリントヘッド
入口からチャンバ出口まで増大する断面フロー領域を有
する。好適な実施例では１つの凹部３０しか有していな
いが、複数の凹部が提供され得る。プリントヘッドへの
インクフロー率を最大化し、インクフローイナータンス
を調和することに加えて、断面領域の増大によって、マ
ニホールド出口１６から比較的小さなプリントヘッド入
口３４への円滑なインクフローの移動が可能になる。

【００１４】所定の形状及び貫通スロット３５を有する
比較的薄い予め形成された接着剤部材３６は、壁表面２
６上に配され、且つそれに実質的に接合され、チャンバ
壁２５の外部又は外側の表面２６において凹部３０をカ
バーする。スロット３５は、プリントヘッドの入口と実
質的に同じ大きさであり、好ましくはその入口よりもわ
ずかに大きい。接着剤部材は図４に示される対向（両
側）表面３１及び３３を有する。接着剤部材３６は凹部
３０と接着剤部材３６が形成する通路を介してフローす
るインクと直接接触するので、接着剤はインクに利用さ
れる構成成分に溶けてはならない。例えば、H.B. Fulle
r's 2106（登録商標）ホットメルト接着剤等のようなあ
らゆる適切なホットメルト接着剤を使用できる。ホット
メルト接着剤の性質は、約９５℃から１０５℃の比較的
低い軟化及び粘着(tacking) 温度と、約１８０℃から２
００℃のフロー可能温度とを含む。ホットメルト接着剤
は、フロー可能状態まで加熱されると、接着剤は接着剤
が接触するほぼ平らな表面のエッジを越えてフローしな
いように接着及びシールされるべき表面と高接触角度を
有すべきである。従って接着剤はマニホールド凹部３０
中へ又はプリントヘッド入口３４中へフローしない。最
終的にホットメルト接着剤はマニホールド、プリントヘ
ッド及びパッシベーション層の材料に強固に接着されな
くてはならない。好適な実施例において、マニホール
ド、プリントヘッド、及びパッシベーション層の材料
は、それぞれプラスチック、シリコン、及びエポキシ樹
脂である。

【００１５】接着剤部材３６は、マニホールドチャンバ
壁２５の底又は外側の表面２６に接するように位置決め
されて、温度が約９５℃乃至１０５℃に上昇され、接着
剤部材表面３１が表面２６に接着又は粘着される。接着
剤部材は、マニホールド１２と一体的に形成又は成形さ
れる位置決め(locating)及び留め(fastening) ピン４０
を避けるように成形され、このピン４０は後述されるよ
うにプリントヘッド１４及びヒートシンク（冷却用放熱
器）２４を固着するために使用できる。細長い凹部３０
は接着剤部材３６によってハーメチックシールされる。
この接着剤部材３６は、入口３４を備えるプリントヘッ
ド表面と、ワイヤボンド４５（後述される）用に成形さ
れた又はモールドされたパッシベーション層３８の表面
３２との組み合わされた共平面上にあり、カートリッジ
チャンバ１１からプリントヘッドノズル３７までの密閉
インク通路(closed ink passageway) を形成する。

【００１６】接着剤部材３６は約４から１０mils（０．
１０１６から０．２５４mm) の厚み、そして好ましくは
７mils（０．１７７８mm) の厚みを有する。次に、アセ
ンブリの自動化のために、接着剤部材３６はその側面３
１上に２から６mils（０．０５０８から０．１５２４m
m) の厚み、好ましくは３mils（０．０７６２mm) の厚
みのポリエステルレリース（剥離）キャリヤストリップ
５０（図８参照）が積層（ラミネート）できる。打抜動
作(punching operation)を使用して、先ず、予め形成さ
れた周囲インクスロット３５、及びプリントヘッドノズ
ルの表面４２と共平面にある前面エッジ３９、の両幾何
学的形状を打抜くことができる。接着剤部材から打ち抜
かれた７mils（０．１７７８mm) の厚みのホットメルト
接着剤ストリップのスクラップ材料が除去されると共
に、接着部材３６だけが、等しく離間されてキャリヤス
トリップ上に残されて、スプール又はリール５４に巻か
れる４０００inch（１０１m ６０cm) の長さのポリエス
テルキャリヤストリップ５０に沿って１．５inch（３．
８１cm) 毎に離間された完全接着剤部材３６を残す。接
着剤部材のリールは、自動装置（ロボット装置）の取り
出し配置（pick and place) 領域に送られる。そして、
接着剤部材３６はキャリヤストリップ５０から剥がされ
て真空を利用してそこから抜き取られ、視察システム(v
ision system) （図示せず）を用いてマニホールドの壁
面２６に位置決めされ、５０spi より少ない特定の圧力
及び約９５℃から１０５℃の温度によってマニホールド
壁表面２６に配される。この圧力及び温度は、接着剤を
フローすることなく接着剤部材を壁面２６へ粘着する。

【００１７】プリントヘッド１４及びプリント配線基板
（ＰＷＢ）４４は、ヒートシンク２４に接合（ボンド）
される。プリントヘッドの端子及びＰＷＢの端子はワイ
ヤボンド４５によって電気的に接続され、プリントヘッ
ド部分アセンブリ４６を完成する。この部分アセンブリ
４６は、待機成形取り付け具（図示せず）上に配され、
そこでパッシベーション層３８が置かれ、成形され、少
なくとも部分的に硬化されて、パッシベーション層の表
面３２が剛性で、入口３４を備えるプリントヘッド表面
と実質的に共平面にあることを確実にする。成形パッシ
ベーション層３８を備えるアセンブリ４６は図５に示さ
れる。プリントヘッド１４はヒートシンク２４に接合さ
れるので、プリントヘッド入口３４はヒートシンクと垂
直方向に対面している。プリント配線基板４４はまたプ
リントヘッドに隣接してヒートシンクに接合される。プ
リントヘッド１４及びプリント配線基板４４の端子又は
接触パッド（図示せず）は、ワイヤボンド４５によって
相互接続される。ヒートシンク内の位置決め穴４３は、
プリントヘッド、ＰＷＢ、及びヒートシンクのアセンブ
リ４６を取り付ける時に用いられ、その穴の中にステー
クピン(stake pin；かしめピン) ４０を挿入することに
よって、マニホールドに関してプリントヘッド入口及び
ノズル面を位置合わせする。ヒートシンク２４内の位置
決め穴４３は、中にあるステークピン４０の部分よりも
大きいので、アセンブリ４６が接着剤部材３６に押圧さ
れる間に、間を適切な接着剤（図示せず）で充填される
空間５５がある。ピン４０とヒートシンク中の穴４３の
間の空間５５用の１つの適切な接着剤には、例えば、紫
外線硬化可能接着剤等があり、それは紫外線露光（expo
sure) によって硬化される。ピン４０のヒートシンクへ
のこの接合は、入口及びパッシベーション層表面３２と
共平面にあるプリントヘッドの表面と、マニホールド表
面２６と、の間のギャップ即ち空間”ｔ”を設定する。
従って、接着剤部材３６がフロー可能状態まで加熱され
た時、そのギャップｔは固定されたままである。一度ピ
ン４０がヒートシンクに接合されてギャップｔを固定す
ると、ステークピンの端部４１が次に超音波でかしめら
れて、ピンヘッド４１を形成し、プリントヘッド、ＰＷ
Ｂ、及びヒートシンクアセンブリの取り付けが完了す
る。

【００１８】プリントヘッド１４のノズル面４２は、ヒ
ートシンク２４のエッジ５６、接着剤部材のエッジ３
９、及びマニホールドチャンバ壁２５の上側エッジの一
部分と共平面にある。カートリッジ１０のこの領域は、
その外側エッジの回りにリップ５７を有し、且つハウジ
ング方向に向かって延出する矩形形状のフレーム又は面
プレート４８によってカバーされる。フレームとハウジ
ングの間の空所領域は適切なパッシベーション物質（図
示せず）で充填される。この物質は、例えば注入器(inj
ection syringe) 等によってプリントヘッドの回りに完
全にハーメチックシールを形成するように熱で硬化可能
である。マニホールド１２及び取り付けられたプリント
ヘッド、ＰＷＢ、並びにヒートシンクアセンブリ４６
は、オーブン内で硬化されるので、予め形成された接着
剤部材３６が同時にフローする。接着剤部材３６に加え
られる熱のために接着剤は、プリントヘッドのノズル面
又は入口のようなエッジに達するまで接着剤部材３６と
接触する表面に沿って流れる。そのエッジにおいて、フ
ロー可能状態の接着剤部材の高接触角のためにフローが
止まり、メニスカスを形成する。このことによって、プ
リントヘッド入口３４中又はノズル面４２上への接着剤
部材のフローは阻止される。接着剤部材は約１８０℃か
ら２００℃に上昇した温度でフローするので、接着剤部
材はプリントヘッド入口のようなコーナー又は他の表面
の切れ目に達するまで接着剤部材が接触する実質的に平
面の表面上を移動する。従って、プリントヘッド、パッ
シベーション表面３２及びマニホールド壁との良好な接
触を確立する。接着剤部材が室温に冷却されると、空気
及びインクを通さない固体の強固なシールが生成され
る。プリントヘッドの上及びプリントヘッド入口３４の
回りの接着剤部材３６への良好な接触及び接着のために
ハーメチックシールはカートリッジ出口１６とプリント
ヘッド入口３４の間に作られる。ベンチレーション開口
部２９を備える装飾的な底部カバー２８は、プリントヘ
ッド、ＰＷＢ、及びヒートシンクアセンブリ４６を覆っ
てハウジングに配置され、マニホールド１２に超音波接
合される。

【００１９】インク保持媒体１８は、チャンバ１１の大
半を占有する３つの分離部分として示される。インク保
持媒体はインクがしみ込んでおり、マニホールドと同じ
耐久性の高いプラスチック物質の頂部マニホールドカバ
ー２７は、マニホールド上に配されて、それに超音波で
接合される。チューブ（管）４７は、インク保持媒体の
各々の開口部を介して、ベント２３からマニホールド内
のチャンバ１１の内側中心へ延出する。業界内で周知で
あるように、プリントヘッドは、プリンタコントローラ
（図示せず）の電気信号によってアドレスされると、サ
ーマルインクジェットプリントヘッド１４の加熱素子
（図示せず）を選択的に起動するためのオンボード回路
を有し、そのプリンタコントローラはカートリッジがキ
ャリッジ１５上に取り付けられると、ケーブル２１（図
１参照）によってカートリッジ印刷回路板４４と接続さ
れる。

【００２０】また、マニホールド１２内にスカベンジャ
２０として示される高い毛管圧を提供する材料から作ら
れる部材がある。スカベンジャ２０は比較的小さな部材
であり、これは媒体１８の毛細管作用よりも高い毛細管
作用を有すると共に、媒体１８と出口ポート１６の間の
多孔性の毛細管バリヤとして機能し、このバリヤがチャ
ンバ壁２５内の凹部３０及び接着剤部材３６によって形
成される通路に通じる。スカベンジャ２０は、音響メラ
ミンフォーム（acoustic melamine foam) でもよく、そ
の１つの適切なタイプは、アメリカ合衆国ミネソタ州の
ミネアポリスのlllbruck社が製造し、"Wiltec"の商標名
で売られているものでもよい。スカベンジャ２０は、好
ましくは更に参照番号２２で示されるようなフィルタク
ロス（濾布）を含み、この布は多孔質のホットメルト貼
合せ用接着剤を用いてメラミンに付着される。一般的に
フィルタクロス２２に好ましい生地はモノフィラメント
ポリエステルスクリーニング生地である。

【００２１】図２において、スカベンジャ２０の外側表
面の一部分がインク保持媒体１８と当接し、且つそのス
カベンジャ２０の外側表面の他の部分が媒体１８とチャ
ンバ１１の内壁との間の開口空間４９に露出されるとい
うことがわかる。単一のチャンバ１１は、所与量のイン
クが想像されるように、媒体１８から媒体１８よりも高
い毛細管作用を有するスカベンジャ２０へ及びそのスカ
ベンジャ２０を介してフローし、そしてそこからスカベ
ンジャよりも高い毛細管作用を有するフィルタ２２を介
して出口１６へフローし、次にそこから細長い凹部３０
と接着剤部材３６が形成する通路を介してプリントヘッ
ド入口３４へフローするように設計される。

【００２２】図３は線３−３に沿って透視されたマニホ
ールド１２の底面図であり、マニホールド壁２５のこの
突出部９０の領域のマニホールド壁表面２６の形状に適
合し、且つステークピン４０を回避することが求められ
る予め形成された接着剤部材３６の幾何学的形状を示
す。上述されたように、この接着剤部材はマニホールド
壁２５の表面２６に位置決めされ、且つて粘着されて、
凹部３０及び鎖線で示される凹部に接続される出口１６
をカバーする。凹部３０及び接着剤部材３６が形成する
通路はその中の貫通スロット３５で終端する。このスロ
ット３５は、プリントヘッドの入口３４と同様の大きさ
及び形状でもよいが、好適な実施例においてはスロット
３５のほうが僅かに大きい。従って、通路は比較的薄い
スロットに変化する。ホットメルト接着剤部材３６は、
約９５℃から１０５℃の比較的低い粘着温度を有するあ
らゆるホットメルト接着剤材であり得る。接着剤部材
は、約１８０℃でフロー可能になり、且つマニホールド
の外側表面２６と高接触角度を有する。接着フローステ
ップの間に、ホットメルト接着剤部材がプリントヘッド
入口３４に向かって、そしてその回りにフローすると共
に、ギャップｔがヒートシンクへピン４０を接合するこ
とによって固定されるので、接着剤部材３６が室温に冷
却されるとすぐに、接着剤部材はマニホールド壁表面２
６と、入口３４並びに共平面のパッシベーションの表面
３２を備えるプリントヘッドの表面との間に頑強な流動
シールを提供する。接着剤部材スロットがプリントヘッ
ドの入口よりも大きい場合、接着剤部材スロットは、接
着剤部材がその入口のエッジへ流れて入口を囲み、メニ
スカスを形成することによって止まる。更に、プリント
ヘッドとマニホールド壁の外側表面２６との間に形成さ
れたメニスカスの高接触角のために、接着剤部材はプリ
ントヘッドのエッジ及びノズル面４２を越えてフローし
ない。

【００２３】接着剤部材３６内のスロット３５に加え
て、ホール（穴）５８は任意ではあるがロボット（図示
せず）のエンドエフェクタによる使用のために接着剤部
材に打ち抜かれてもよく、それにエンドエフェクタを位
置合わせする。ロボットは、接着剤部材３６を図８のキ
ャリヤストリップ５０から除去し、マニホールド１２の
壁表面部分２６にそれを配する。図４は接着剤部材３６
の断面図であり、スロット３５、表面３１、３３を示
す。上述されたように、接着剤部材はあらゆる適切なホ
ットメルト接着剤部材でよく、それは約９５℃から１０
５℃で粘着され、約１８０℃から２００℃の比較的低い
フロー可能温度を有する。ホットメルト接着剤部材はあ
らゆるインク成分に対して不溶性であるべきである。接
着剤部材はフローする前に約４から１０mi（０．２５４
mm） の厚みを有し、この元の厚みが接着剤が上述され
たようにフローできる固定ギャップｔを設定する。

【００２４】図２において明白なように、インクは接着
剤部材３６の露出したホットメルト接着剤表面３１に接
してフローしなければならない。この接着剤はインクに
用いられる成分に溶解しないものであるべきである。さ
もなければ、インクは接着剤及び浸蝕された接着剤によ
って汚染されてしまうので、インクはマニホールド壁表
面２６とプリントヘッドの間で漏れてしまうことがあ
る。一度、接着剤部材３６がマニホールド壁２５の表面
２６上に位置決めされると、接着剤部材は接着剤を粘着
性にするために５０psi （３．５１５kg/cm²）より少な
い圧力で、約５秒から１０秒間、約９５℃に加熱され
る。軟化又は接着性を増大された接着剤は、ハウジング
壁の接合面上にならいその上をわずかにフローして、次
いでその接着剤自体をマニホールド壁２６へ粘着させ
る。接着剤部材の粘着性が増し、次に冷却することによ
って、プリントヘッド、ＰＷＢ、及びヒートシンクアセ
ンブリをマニホールド上に位置決めする時に、それらの
間の相対移動を防止するのに十分な強度でマニホールド
壁に接着部材が接合される。従って、接着剤部材の最終
処理によって、ホットメルト接着剤部材が平らな表面の
エッジまでフローして、メニスカスを形成するので、接
着剤は、カートリッジ１０を組み立てている間に又は組
み立てた後にプリントヘッドの入口３４内に又はプリン
トヘッド１４のノズル面４２上にフローしない。

【００２５】ホットメルト接着剤部材は、オーブン内で
カートリッジを約１８０℃から２００℃の温度で約１０
分から２０分間加熱することによって加圧することなく
確実に固着される。この温度は、カートリッジマニホー
ルド１２用の材料の様な一般的なプラスチック材料の温
度の範囲内では良好であるので、ホットメルト接着剤の
フローは、マニホールドに悪影響を及ぼさない。完全に
硬化されない場合のワイヤボンド用のパッシベーション
材料３８、及びプリントヘッド面４２並びにヒートシン
クエッジ５６を囲む面プレート又はフレーム４８の回り
のシーリング（密閉）接着剤は、ホットメルト接着剤部
材３６のフローイングと同時に硬化される。従って、パ
ッシベーション材料はまた、比較的低い硬化温度を有す
るべきである。

【００２６】図６に別の実施例が示されており、ここで
接着剤部材３６内のスロット５３は、（図３で示された
ように）ホーン（つの）形状の凹部３０と同じ大きさ又
はそれよりも僅かに大きな大きさを有する。従って、接
着剤部材３６が強固な流動シールを提供すると共に、パ
ッシベーション層３８の表面３２はマニホールド出口１
６とプリントヘッド入口３４との間にインク通路の底表
面を形成する。図６の実施例は他の点では図２の実施例
と同じであり、図２におけるスロット３５がより大きな
スロット５３に変更されただけである。図７に別の実施
例が示され、この実施例は図２に示された凹部３０の代
わりにインク通路６０がマニホールド壁の内側にあると
いうことだけが図２の実施例と異なる。この形状の場
合、出口１６は通路６０及び通路出口５９によてプリン
トヘッド入口３４と接続されるので、ホットメルト接着
剤部材５８は図２の接着剤部材よりも寸法的に小さく、
そして成形された又は予め形成されたワイヤボンドパッ
シーベーション層は（図２及び６の実施例に必要な様
に）接着剤部材用の支持面３２を提供することを要求さ
れない。従って、図７において、ワイヤボンドパッシベ
ーション及びフェースプレート４８の回りをシールする
ためのパッシベーション材料は、プリントヘッド、ＰＷ
Ｂ、及びヒーオシンクの部分アセンブリがマニホールド
上に取り付けられた後に提供されて硬化されてもよい。
通路６０は、比較的大きな断面フロー領域を有し、プリ
ントヘッドの再充填中にそして、更に高速の液滴噴出中
にさえ、インクフローの抵抗を阻止するので、プリント
ヘッドの動作又は液滴噴出頻度は影響を受けない。通路
６０は平滑なインクフローを提供するために傾斜されて
形作られる。

【００２７】図９はプリントヘッド部分ユニット７２か
ら組み立てられるページ幅又はフル幅のインクジェット
プリントヘッド７０の拡大部分正面図である。概略的に
示された加熱素子７４は、ノズル３７を介して各チャネ
ル７６内に示される。この実施例において、小さなＵ字
形溝７７、７８は、インク入口３４を有する上側表面７
９と下側表面８１の両方に当接された部分ユニットの間
にそれぞれ形成されるので、当接部分ユニット７２同士
の間の表面接触は最小化される。フル幅のプリントヘッ
ドの強度を高めるために、部分ユニットの下側表面同士
の間のＵ字形の溝７８は、任意ではあるがフロー可能な
エポキシ又は他の適切な接着剤（図示せず）で充填され
てもよい。

【００２８】フル幅のプリントヘッド７０は、ヒートシ
ンクとしても作用する平らな構造バー８０上に当接され
た線形アレイの部分ユニット７２を位置決めして接合す
ることによって、更に安定され、強固にされ得る。フル
幅のプリントヘッドの組み立ては、出口８３を備える細
長いマニホールド８２が部分ユニット表面７９に取り付
けられ、各マニホールド出口８３がプリントヘッド部分
ユニット３４と位置合わせされると完了する。４から１
０mils（０．１０１６から０．２５４mm) の厚みがあっ
て、その中に開口部８５を有する予め形成された平らな
ホットメルトガスケット７５は、マニホールドの取り付
け前にプリントヘッドの入口を囲むように位置決めさ
れ、次に組み立てられたフル幅のプリントヘッドは、オ
ーブン内でページ幅プリントヘッド７０が約１８０℃か
ら２００℃に達するまで約５分間加熱され、ホットメル
トガスケットをフローし、プリントヘッド入口をマニホ
ールド出口にシールする。或いは、個々のガスケット
が、中にホール（穴）８５を有するフル幅長さのホット
メルト接着剤（鎖線で示される）のストリップ８４と交
換してもよい。ホール８５はガスケット７５内の開口部
と同じ大きさでもよく、この大きさは部分ユニット入口
３４よりも僅かに大きい。フル幅ストリップを使用する
場合、フル幅プリントヘッド７０を加熱する時に、フル
幅ストリップがＵ形溝７７にフローしてもよい。その理
由は、重力によって歪まないような下側の面はないから
である。従って、ホットメルト接着剤は単一のホットメ
ルト接着剤ガスケット７５の場合と同じ方法でマニホー
ルド出口８３をプリントヘッド部分ユニット入口３４に
シールする。ホットメルト接着剤がＵ字形溝７７に移動
する場合、ホットメルト接着剤はフル幅のプリントヘッ
ドを強化するにすぎない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によって、マニホールドの出口が
プリントヘッドの入口と位置合わせ（整合）されようと
されまいと、その間に支持フィルム部材を使用すること
なくインク供給マニホールドの出口とインクジェットプ
リントヘッドのインク入口の間にシールをもたらすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の予め形成されたホットメルトシール及
び形付けされたワイヤボンドパッシベーションを備える
プリントヘッドアセンブリを有するサーマルインクジェ
ットプリンタの等角図。

【図２】図１のプリントヘッドアセンブリの部分断面立
面略図であり、本発明の予め形成されたホットメルトシ
ール及び形付けされたワイヤボンドパッシベーションを
示す。

【図３】図２の線３−３に沿って透視された図２のカー
トリッジの断面平面図である。

【図４】図２に示される予め形成されたホットメルトシ
ールの断面図であり、硬化前のシールを示す。

【図５】マニホールドに取り付ける前のプリントヘッ
ド、ヒートシンク、プリント配線基板、及びワイヤボン
ド用の形付けされたパッシベーション層のプリントヘッ
ド部分アセンブリの断面図である。

【図６】図１に示される予め形成されたホットメルトシ
ールの別の実施例が部分的に示される断面図である。

【図７】プリントヘッド入口とマニホールド出口の間の
通路の別の実施例が部分的に示される断面図であり、形
付けされたワイヤボンドに対する必要性を必要とせず、
予め形成されたホットメルトシールの形状を変更する。

【図８】上に、剥離可能に維持される複数の予め形成さ
れたホットメルト部材を含む１巻のキャリアストリップ
の概略等角図である。

【図９】比較的小さなプリントヘッド部分ユニットの当
接物が形成するフル幅アレイプリントヘッドの拡大部分
概略正面図であり、プリントヘッド部分ユニットインク
入口用のマニホールド及び予め形成されたホットメルト
シールを示す。

【符号の説明】

１０ カートリッジ １４ プリントヘッド １１ 内部チャンバ １２ マニホールド １８ インク保持媒体 １６ インク出口ポート ２０ スカベンジャ ２４ ヒートシンク １５ マニホールド壁 ３０ 凹部 ３４ プリントヘッド入口 ３６ 接着剤部材 ４４ ＰＷＢ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラディミール エム．クプチック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 ピッツフォード チャームウッド ロー ド 38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットプリンタ用のプリントヘ
   ッドアセンブリであって、 液体インクの供給部と、内側と外側の表面及びそれを貫
   通する出口を備える壁とを有するインクマニホールドを
   有し、前記内側壁表面が前記インク供給部と連通し、
   ノズルとインク入口を備える表面を有するプリントヘッ
   ドを有し、前記ノズル及びインク入口が互いに連通し、
   前記プリントヘッドが前記マニホールドの外側表面に固
   定的に取り付けられ、前記入口が前記マニホールドの出
   口と向かい合い、 予め定められた厚み及び形状を有し、且つ貫通スロット
   を有する予め形成された接着剤部材を有し、前記接着剤
   部材がインク入口を備えるプリントヘッド表面とマニホ
   ールド外側表面との間に位置決めされ、前記接着剤部材
   の前記スロットがプリントヘッド入口と位置合わせさ
   れ、前記接着剤部材がインクのあらゆる成分に不溶性で
   あるホットメルト接着剤であり、前記接着剤部材が室温
   よりも高い第１の温度で粘着性になり、前記第１の温度
   よりも高い第２の温度でフロー可能になり、且つフロー
   可能な接着剤部材が接触するマニホールドの外側表面及
   びプリントヘッドの表面との高接触角を有し、前記高接
   触角によって前記接着剤部材が、前記接着剤部材が接触
   する平らな表面を越えてフローすることを防止し、前記
   接着剤部材がプリントヘッド入口を備えるマニホールド
   出口を囲み、シールするが、プリントヘッドの入り口へ
   フローせず、 マニホールド壁と入口を備えるプリントヘッド表面との
   間の間隔を固定するための手段を有し、相対運動はホッ
   トメルト接着剤が前記第２の温度でフローする時、それ
   らのマニホールド壁とプリントヘッド表面の間で生じ
   ず、前記接着剤部材によってシールされる両表面の間の
   間隔を制御する、 こととを備えるプリントヘッドアセンブリ。
2. 【請求項２】 インクジェットプリンタ用のプリントヘ
   ッドアセンブリの製造方法であって、 （ａ）インクの供給部を保持するためであり、内側及び
   外側表面を備える壁を有するためのマニホールドを提供
   するステップを有し、前記マニホールド壁が少なくとも
   １つの貫通出口を有し、 （ｂ）中にスロットを備える予め形成されたホットメル
   ト接着剤部材をマニホールド壁の外側表面上に配し、接
   着剤のスロットがマニホールド壁の出口と向かい合うス
   テップを有し、 （ｃ）ノズルと、中に入口を備える表面とを有するプリ
   ントヘッドを接着剤部材に対して位置決めするステップ
   を有し、プリントヘッドの入口が接着剤部材のスロット
   と位置合わせされ、 （ｄ）接着剤部材を加熱及び硬化して、接着剤部材がプ
   リントヘッドの入口を囲み、それをマニホールドの出口
   にシールするステップを有する、 ことを備えるプリントヘッドアセンブリの製造方法。