特許 7559054 冗長ページワイド印刷用のモジュラーインクジェット印字ヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-20

(45)【発行日】2024-10-01

(54)【発明の名称】冗長ページワイド印刷用のモジュラーインクジェット印字ヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/155 20060101AFI20240924BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20240924BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20240924BHJP

【ＦＩ】

B41J2/155

B41J2/14 611

B41J2/14 603

B41J2/175 503

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2022513596

(86)(22)【出願日】2020-08-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-16

(86)【国際出願番号】 EP2020073133

(87)【国際公開番号】W WO2021047867

(87)【国際公開日】2021-03-18

【審査請求日】2023-08-14

(31)【優先権主張番号】62/900,356

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/023,370

(32)【優先日】2020-05-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】522074028

【氏名又は名称】メムジェット テクノロジー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】テランダー，ジェイソン

(72)【発明者】

【氏名】バーク，デイビッド

【審査官】小宮山 文男

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０８６７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６３４１８４５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１７－１８９８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３８５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１０３４３４０２（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

媒体供給方向に垂直な方向に一列に配置された複数の印字ヘッドモジュールを含むモジュラーページワイドインクジェット印字ヘッドであって、各印字ヘッドモジュールは、
基板の長さに沿って媒体供給方向に垂直な長手方向に延在する平行に配置された複数のインク供給通路を有する基板と、
平行に配置された複数の印字ヘッドセグメントであって、各印字ヘッドセグメントは、前記基板の長さに沿って長手方向に延在し、長手方向に一列に配置された複数の印字チップを含み、一列における全印字チップは、それぞれ、前記インク供給通路のうちの対応する１つのインク供給通路からだけインクを受け取り、各印字チップは、重複単色印刷用の複数のノズル列を含み、複数のノズルは、各画素位置を印刷するのに利用可能である複数の印字ヘッドセグメントと、
を含み、
複数の指部が、各印字ヘッドモジュールの両端部から長手方向に延在し、
各指部は、指部の総数が印字ヘッドセグメントの数の２倍であり、それぞれが、前記印字ヘッドセグメントの１つの一部を含み、
隣接する印字ヘッドモジュールにおける互いの前記指部は、隣接する印字ヘッドモジュールのそれぞれの印字ヘッドセグメントが重複するように相互噛合されており、
すべての印字ヘッドモジュールは、同一の構造である、
モジュラーページワイドインクジェット印字ヘッド。

【請求項2】

各印字ヘッドモジュールは、媒体供給方向に対して同じ方向に方向付けられている、請求項１に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項3】

隣り合う印字ヘッドモジュールは、媒体供給方向に対して反対方向に方向付けられている、請求項１に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項4】

各指部に含まれている各印字ヘッドセグメントの前記一部は、前記指部の１つの側縁の方へ位置決めされている、請求項３に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項5】

各印字ヘッドモジュールは、少なくとも４つの印字ヘッドセグメントを含む、請求項１に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項6】

前記印字ヘッドの印刷ゾーンは、１００ｍｍ未満である、請求項１に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項7】

各基板は、対向する第１及び第２の面を有し、前記第１の面は、前記基板に装着されて
いる１つ又は複数の第１のＰＣＢを有し、前記第２の面は、前記基板に装着されている１
つ又は複数の第２のＰＣＢを有する、請求項１に記載のモジュラーインクジェット印字ヘ
ッド。

【請求項8】

前記第１及び第２のＰＣＢは、互いに略垂直である、請求項７に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項9】

前記第１及び第２のＰＣＢは、前記基板に規定されている長手方向のスロットを通る電気コネクタを介して接続されている、請求項７に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項10】

隣接インク供給通路の各対は、前記隣接インク供給通路の間に位置決めされている前記長手方向のスロットの１つを有する、請求項９に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項11】

各インク供給通路は、複数のインク出口を規定するベース、及び細長い可撓膜を含むルーフを有し、各印字チップは、前記インク出口のうち１つ又は複数のインク出口からインクを受け取る、請求項１０に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項12】

各第２のＰＣＢは、電力コネクタ及びデータコネクタを含む群から選択されている１つ又は複数の外部コネクタを含む、請求項７に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド
。

【請求項13】

各インク供給通路は、前記インク供給通路の対向端部でインクポートを有し、前記インクポートは、前記基板から離れて延在する、請求項１に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項14】

隣接印字ヘッドモジュールの対応する隣接インクポートは、相互接続されている、請求項１３に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項15】

前記インクポートは、前記印字ヘッドの長さを延ばす共通インクキャリアの各入口及び出口通路に接続されている、請求項１４に記載のモジュラーインクジェット印字ヘッド。

【請求項16】

請求項１に記載のモジュラーページワイドインクジェット印字ヘッド用の印字ヘッドモジュールであって、
基板の長さに沿って媒体供給方向に垂直な長手方向に延在する平行に配置された複数のインク供給通路を有する基板と、
前記基板の長さに沿って長手方向に延在する平行に配置された複数の印字ヘッドセグメントであって、各印字ヘッドセグメントは、長手方向に一列に配置された複数の印字チップを含み、一列における全印字チップは、それぞれ、前記インク供給通路のうちの１つのインク供給通路からだけインクを受け取り、各印字チップは、重複単色印刷用の複数のノズル列を含み、複数のノズルは、各画素位置を印刷するのに利用可能である平行に配置された複数の印字ヘッドセグメントと
を含み、
複数の指部は、各印字ヘッドモジュールの両端部から長手方向に延在し、
各指部は、指部の総数が印字ヘッドセグメントの数の２倍であり、それぞれが、前記印字ヘッドセグメントの１つの一部を含む、
印字ヘッドモジュール。

【請求項17】

各基板は、反対向きの第１及び第２の面を有し、前記第１の面は、前記基板に装着されている１つ又は複数の第１のＰＣＢを有し、前記第２の面は、前記基板に装着されている１つ又は複数の第２のＰＣＢを有する、請求項１６に記載の印字ヘッドモジュール。

【請求項18】

前記第１及び第２のＰＣＢは、前記基板に規定されている長手方向のスロットを通る電気コネクタを介して接続されている、請求項１７に記載の印字ヘッドモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
この発明は、インクジェット印字ヘッドに関する。この発明は、高品質ページワイド印刷に適しているロバストなフルカラーモジュラー印字ヘッドを提供するために主に開発されている。

【背景技術】

【0002】

発明の背景
出願人は、例えば、国際公開第２０１１／１４３７００号、国際公開第２０１１／１４３６９９号及び国際公開第２００９／０８９５６７号（その内容を参照により本明細書に引用したものとする）に記載の様々な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、単一通過で印字ヘッドを通り過ぎて印刷媒体を供給する供給機構と組み合わせて１つ又は複数の固定インクジェット印字ヘッドを使用する。従って、Memjet（登録商標）プリンタは、従来の走査型インクジェットプリンタよりも非常に速い印刷速度を与える。

【0003】

比較的短い印刷動作に適しているデジタル印刷機は、ページワイド印刷技術の重要な市場機会を示す。高価な媒体供給システムの大幅な変更無しで、オフセット印刷機における従来のアナログ印刷板を交換するために、ページワイドインクジェット印刷ユニットを使用してもよい。本出願人は、既存のオフセット印刷機を高速デジタルインクジェット印刷機にアップグレードしたいＯＥＭのニーズに適している印刷システムを開発している。例えば、米国特許第１０，０９９，４９４号（参照により本明細書に引用したものとする）には、１つ又は複数の印刷モジュールを有する単色印字バーを含むモジュラー印刷システムが記載されている。各印刷モジュールは、インクジェット印刷機ＯＥＭの要件に適している高品質、高速印刷を与える、各印字ヘッドにおける５つのノズル列によって５ｘ冗長性を有する。米国特許第１０，０９９，４９４号に記載のように、媒体供給通路に沿って単色印字バーを積み重ねることによってフルカラー印刷用に、モジュラー印刷システムを構成してもよい。

【0004】

モジュラーインクジェット印刷システムのこれらの改良にもかかわらず、このようなシステムを更に改良する必要がまだある。単色印字バーの配列を使用する１つの欠点は、フルカラー印刷用の全印刷ゾーンが比較的長いことである。印字バー間の間隔を最小化する革新的な手段でも、４つの印字バー（例えば、ＣＭＹＫ印字バー）に対する印刷ゾーンの長さは、媒体供給通路に沿ってまだ５００ｍｍであり得る。より長い印刷ゾーンは、整列及び正確なドットオンドット配置の点だけでなく、既存のオフセット媒体供給システムへの統合の点でも、難問を引き起こす。例えば、限られた空間は、媒体供給通路でインクジェット印刷エンジンに利用できることがあり、このような印刷エンジンを収容する媒体供給システムを再構成することは、ＯＥＭにとってコストがかかる。

【0005】

印刷ゾーンのサイズを最小化する１つの手法は、印刷ゾーンにわたって各印字ヘッド及び互い違いの印字ヘッドから４色のインクを印刷することである。このようなプリンタの１つは、例えば、国際公開第２０１１／０１１８２４号に記載されている。しかし、このようなプリンタに関する問題は、各色通路に冗長性がなく、その結果、必然的に速度及び／又は印刷品質に影響を与えることである。従って、この種のプリンタは、デジタルインク印刷機での使用に通常適していない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、媒体供給方向に沿って最小長の印刷ゾーンを有するデジタルインクジェット印刷機に適しているモジュラー印刷システムを提供することが望ましい。高品質、高速印刷のために十分な冗長性を有するこのような印刷システムを提供することが特に望ましい。更に、インク、電力及びデータを多数の密集印字チップに供給する効率的な配置が望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0007】

発明の概要
第１の態様において、列を成して交互に配置されている複数の印字ヘッドモジュールを含むモジュラーインクジェット印字ヘッドであって、各印字ヘッドモジュールは、
基板の長さに沿って縦方向に延在する複数の平行インク供給通路を有する基板と、
基板の長さに沿って縦方向に延在する複数の平行印字ヘッドセグメントであって、各印字ヘッドセグメントは、列を成して交互に配置されている複数の印字チップを含み、１列における各印字チップは、インク供給通路のうち各１つのインク供給通路からインクを受け取り、各印字チップは、冗長印刷用に構成されている複数のノズル列を含む複数の平行印字ヘッドセグメントと
を含み、
複数の指部は、各印字ヘッドモジュールの対向端部から縦方向に延在し、
各指部は、印字ヘッドセグメントのうち各１つの印字ヘッドセグメントの一部を含み、
隣接印字ヘッドモジュールの指部は、隣接印字ヘッドモジュールの印字ヘッドセグメントが重複するように相互噛合されている、
モジュラーインクジェット印字ヘッドを提供する。

【0008】

第１の態様による印字ヘッドは、有利なことに、媒体供給方向に重複セグメントの間の距離を最小化しながら、多くの印字ヘッドセグメントを重複配置で位置決めすることができる。従って、各色通路における多重冗長性を維持しながら、媒体供給方向に沿った印刷ゾーンの全長を最小化する。

【0009】

好ましくは、全印字ヘッドモジュールは、同一である。

【0010】

一実施形態において、各印字ヘッドモジュールは、媒体供給方向に対して同じ方向に方向付けられている。別の実施形態において、交互印字ヘッドモジュールは、媒体供給方向に対して反対方向に方向付けられている。

【0011】

好ましくは、各指部に含まれている各印字ヘッドセグメントの一部は、指部の１つの側縁の方へ位置決めされている。

【0012】

好ましくは、各印字ヘッドモジュールは、少なくとも４つの印字ヘッドセグメントを含む。

【0013】

好ましくは、印字ヘッドの印刷ゾーンは、１００ｍｍ未満である。

【0014】

好ましくは、指部の数は、印字ヘッドセグメントの数の２倍である。

【0015】

好ましくは、各基板は、対向する第１及び第２の面を有し、第１の面は、基板に装着されている１つ又は複数の第１のＰＣＢを有し、第２の面は、基板に装着されている１つ又は複数の第２のＰＣＢを有する。

【0016】

好ましくは、第１及び第２のＰＣＢは、互いに略垂直である。

【0017】

好ましくは、第１及び第２のＰＣＢは、基板に規定されている縦スロットを通る電気コネクタを介して接続されている。

【0018】

好ましくは、隣接インク供給通路の各対は、隣接インク供給通路の間に位置決めされているこれらの縦スロットの１つを有する。

【0019】

好ましくは、各インク供給通路は、複数のインク出口を規定するベース、及び細長い可撓膜を含むルーフを有し、各印字チップは、インク出口のうち１つ又は複数のインク出口からインクを受け取る。

【0020】

好ましくは、各第２のＰＣＢは、電力コネクタ及びデータコネクタからなる群から選択されている１つ又は複数の外部コネクタを含む。

【0021】

好ましくは、各インク供給通路は、インク供給通路の対向端部でインクポートを有し、インクポートは、基板から離れて延在する。

【0022】

好ましくは、隣接印字ヘッドモジュールの対応する隣接インクポートは、相互接続されている。

【0023】

好ましくは、インクポートは、印字ヘッドの長さを延ばす共通インクキャリアの各入口及び出口通路に接続されている。

【0024】

関連態様において、複数の前記印字ヘッドモジュールを有するモジュラーインクジェット印字ヘッド用の印字ヘッドモジュールであって、
基板の長さに沿って縦方向に延在する複数の平行インク供給通路を有する基板と、
基板の長さに沿って縦方向に延在する複数の平行印字ヘッドセグメントであって、各印字ヘッドセグメントは、列を成して交互に配置されている複数の印字チップを含み、１列における各印字チップは、インク供給通路のうち各１つのインク供給通路からインクを受け取り、各印字チップは、単色印刷用に構成されている複数のノズル列を含む複数の平行印字ヘッドセグメントと
を含み、
複数の指部は、印字ヘッドモジュールの対向端部から縦方向に延在し、
各指部は、印字ヘッドセグメントのうち各１つの印字ヘッドセグメントの一部を含み、
各指部は、隣接印字ヘッドモジュールの指部を相互噛合させるように構成され、これによって、隣接印字ヘッドモジュールの印字ヘッドセグメントが重複することができる、
印字ヘッドモジュールを提供する。

【0025】

好ましくは、各基板は、対向する第１及び第２の面を有し、第１の面は、基板に装着されている１つ又は複数の第１のＰＣＢを有し、第２の面は、基板に装着されている１つ又は複数の第２のＰＣＢを有する。

【0026】

好ましくは、第１及び第２のＰＣＢは、基板に規定されている縦スロットを通る電気コネクタを介して接続されている。

【0027】

第２の態様において、列を成して交互に配置されている複数の印字ヘッドモジュールを含むモジュラーインクジェット印字ヘッドであって、各印字ヘッドモジュールは、少なくとも４つの異なるインクを印刷するように構成されている少なくとも４列の印字チップを有し、各印字チップは、各インクの冗長印刷用の多数のノズル列を有し、印字ヘッドの印刷ゾーンは、媒体供給方向に１００ｍｍ未満である、モジュラーインクジェット印字ヘッドを提供する。

【0028】

第２の態様によるモジュラーインクジェット印字ヘッドは、有利なことに、狭い印刷ゾーンを有するモジュラー印字ヘッドにおいて、フルカラー印刷及び各色における多重冗長性を組み合わせる。このような印字ヘッドは、オフセット印刷機で使用される既存の媒体供給通路への低コスト統合に非常に適している。

【0029】

好ましくは、各印字チップは、冗長印刷用に構成されている少なくとも３つのノズル列を有する。

【0030】

好ましくは、印字ヘッドモジュールは、これらの少なくとも４列の印字チップに対応する少なくとも４つの指部を有し、隣接印字ヘッドモジュールの指部は、相互噛合されている。

【0031】

好ましくは、各指部は、各印字チップの少なくとも一部を含む。

【0032】

好ましくは、隣接印字ヘッドモジュールは、各指部に含まれている重複印字チップを有する。

【0033】

好ましくは、各指部は、指部の１つの側縁の方へ位置決めされている各印字チップを有する。

【0034】

一実施形態において、各交互印字ヘッドモジュールは、媒体供給方向に対して反対方向に方向付けられ、これによって、互いに比較的接近して重複印字チップを位置決めする。別の実施形態において、各印字ヘッドモジュールは、媒体供給方向に対して同じ方向に方向付けられている。

【0035】

好ましくは、各印字チップは、各縦スロットを介して電力及びデータを受け取る。

【0036】

好ましくは、縦スロットは、各印字ヘッドモジュールにおける縦インク供給通路で交互に配置されている。

【0037】

好ましくは、各印字ヘッドモジュールは、モノリシック基板に規定されている縦インク供給通路及び縦スロットを有するモノリシック基板を含む。

【0038】

好ましくは、モノリシック基板は、重合体、金属合金及びセラミックから選択されている材料で構成されている。

【0039】

好ましくは、各基板は、対向する第１及び第２の面を有し、第１の面は、基板に装着されている１つ又は複数の第１のＰＣＢを有し、第２の面は、基板に装着されている１つ又は複数の第２のＰＣＢを有する。

【0040】

好ましくは、第１及び第２のＰＣＢは、互いに略垂直である。

【0041】

好ましくは、第１及び第２のＰＣＢは、基板に規定されている縦スロットを通る電気コネクタを介して接続されている。

【0042】

好ましくは、複数の第１のＰＣＢは、印字チップを有する各印字ヘッドモジュールの第１の面に相互装着されており、印字チップの各列は、各第１のＰＣＢに電気的に接続されている。

【0043】

好ましくは、各印字チップは、ワイヤーボンドを介して各第１のＰＣＢに電気的に接続されている。

【0044】

第３の態様において、列を成して交互に配置されている複数の印字ヘッドモジュールを含むモジュラーインクジェット印字ヘッドであって、各印字ヘッドモジュールは、
複数のインク供給通路を有する基板と、
基板に装着されている複数の印字チップであって、各印字チップは、各インク供給通路からインクを受け取る複数の印字チップと、
各印字ヘッドモジュールの対向端部から縦方向に延在する複数の指部であって、各指部は、各印字チップの少なくとも一部を含む複数の指部と
を含み、
隣接印字ヘッドモジュールの指部は、隣接印字ヘッドモジュールの印字チップが重複するように相互噛合されており、
各指部に含まれている印字チップの一部は、指部の１つの側縁の方へ位置決めされている、
モジュラーインクジェット印字ヘッドを提供する。

【0045】

第３の態様によるモジュラー印字ヘッドは、有利なことに、重複印字チップの間の距離を最小化し、これによって、印刷ゾーンの全幅を最小化する。

【0046】

好ましくは、隣接印字ヘッドモジュールの側縁は、重複印字チップの間の距離を最小化するように近接している。

【0047】

好ましくは、各印字ヘッドモジュールは、少なくとも４列の印字チップを有する。

【0048】

好ましくは、各印字チップは、各インクの冗長印刷用の多数のノズル列を有する。

【0049】

好ましくは、印字ヘッドモジュールは、少なくとも４列の印字チップに対応する少なくとも４つの指部を有し、隣接印字ヘッドモジュールの指部は、相互噛合されている。

【0050】

好ましくは、各指部は、隣接印字ヘッドモジュールの対応するインク供給通路が重複するように各インク供給通路の一部を含む。

【0051】

好ましくは、各指部は、隣接印字ヘッドモジュールのインクポートが重複するようにインクポートを含む。

【0052】

第４の態様において、列を成して交互に配置されている複数の印字ヘッドモジュールを含むモジュラーインクジェット印字ヘッドであって、各印字ヘッドモジュールは、
複数の縦インク供給通路を有する基板と、
基板の第１の面に装着されている複数の印字チップであって、各印字チップは、各インク供給通路からインクを受け取る複数の印字チップと、
各印字ヘッドモジュールの対向端部から縦方向に延在する複数の指部であって、各指部は、第１の面に対向する基板の第２の面から離れて延在するインクポートを有し、各インクポートは、各インク供給通路と流体連通している複数の指部と
を含み、
各インク供給通路は、各印字ヘッドモジュールの対向端部でインクポートの各対に接続されており、
隣接印字ヘッドモジュールの指部は、隣接印字ヘッドモジュールのインクポートが重複するように相互噛合されている、
モジュラーインクジェット印字ヘッドを提供する。

【0053】

第４の態様による印字ヘッドは、有利なことに、インクを全配列に供給しながら、印字ヘッドモジュールの配列を、列を成して入れ子にすることができる。各印字ヘッドモジュールのインクポートとインク供給通路との間の最小距離は、印字ヘッドを通る流量を最大化し、圧力降下を最小化する。

【0054】

好ましくは、各印字ヘッドモジュールの１つの端部におけるインクポートは、インク入口ポートであり、各印字ヘッドモジュールの対向端部におけるインクポートは、インク出口ポートである。

【0055】

好ましくは、縦インク供給通路は、基板の厚さを介して規定されている縦スロットで交互に配置されている。

【0056】

好ましくは、縦スロットは、各印字ヘッドモジュールの指部に延在していない。

【0057】

好ましくは、各縦スロットは、データ及び電力を印字チップに供給する電気接続部を収容する。

【0058】

好ましくは、１つの印字ヘッドモジュール内のインク供給通路は、互いに流体的に分離されている。

【0059】

好ましくは、印字チップは、複数の列で配置されており、各列は、インク供給通路のうち各１つのインク供給通路に対応する。

【0060】

好ましくは、各指部は、１つの印字チップの少なくとも一部を含む。

【0061】

好ましくは、隣接印字ヘッドモジュールのインクポートは、印字ヘッドの縦軸と直角に延在する列で整列されている。

【0062】

好ましくは、各印字ヘッドモジュールは、４つのインク色に対応する４つのインク供給通路を含み、４列の印字チップは、４つのインク色に対応し、１対の指部は、４列の印字チップの各々に対応し、合計で８つの指部を設ける。

【0063】

関連態様において、印字ヘッドモジュールであって、
複数の縦インク供給通路を有する基板と、
基板の第１の面に装着されている複数の印字チップであって、各印字チップは、各インク供給通路からインクを受け取る複数の印字チップと、
各印字ヘッドモジュールの対向端部から縦方向に延在する複数の指部であって、各指部は、基板の対向する第２の面から離れて延在するインクポートを有し、各インクポートは、各インク供給通路と流体連通している複数の指部と
を含み、
隣接印字ヘッドモジュールの指部は、相互噛合されるように構成されており、
各インク供給通路は、各印字ヘッドモジュールの対向端部でインクポートの各対に接続されている、
印字ヘッドモジュールを提供する。

【0064】

１つの態様に関連して記載の好ましい実施形態を、関連のある場合、他の態様に同様に適用できることが、当然分かる。

【0065】

本明細書で使用されるように、用語「インク」は、インクジェット印字ヘッドから印刷可能な任意の印刷流体を意味するものとする。インクは、着色剤を含んでもよく、又は含まなくてもよい。従って、用語「インク」は、従来の染料ベース及び顔料ベースのインク、赤外線インク、紫外線インク、固定剤（例えば、プレコート及び表面処理剤）、機能性流体（例えば、太陽インク、検知インク）、三次元印刷流体、生体液などを含んでもよい。流体又は印刷流体を参照する場合、これは、本明細書に記載の「インク」の意味を限定するように意図されていない。

【0066】

本明細書で使用されるように、用語「装着」は、直接装着、及び介在部品を介する間接装着の両方を含む。

【0067】

図面の簡単な説明
ここで、本発明の実施形態について、添付図面を参照してほんの一例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0068】

【図1】第１の実施形態によるモジュラーインクジェット印字ヘッドの正面斜視図である。

【図2】図１に示す印字ヘッドの背面斜視図である。

【図3】第１の実施形態による個々の印字ヘッドモジュールの正面斜視図である。

【図4】図３に示す印字ヘッドモジュールの背面斜視図である。

【図5】縦インク供給通路を見せるために様々な構成要素を取り外した状態の第１の実施形態による印字ヘッドの背面斜視図である。

【図6】第１の実施形態による印字ヘッドモジュールの断面斜視図である。

【図7】第１の実施形態による印字ヘッドモジュールの拡大断面斜視図である。

【図8】個々の印字チップの斜視図である。

【図9】第１の実施形態による印字ヘッドモジュールの１つの端部から延在する指部の拡大斜視図である。

【図10】第１の実施形態による１対の相互噛合指部の拡大平面図である。

【図11】第１の実施形態による１対の入れ子印字ヘッドモジュールの背面斜視図である。

【図12】連結マニホールドを示す第１の実施形態による印字ヘッドの断面斜視図である。

【図13】第２の実施形態によるモジュラーインクジェット印字ヘッドの正面斜視図である。

【図14】図１３に示す印字ヘッドの側面斜視図である。

【図15】第２の実施形態による隣接印字ヘッドモジュールの平面図である。

【図16】第２の実施形態による印字ヘッドモジュールの斜視図である。

【図17】後側ＰＣＢを取り外した状態の図１６に示す印字ヘッドモジュールの斜視図である。

【図18】図１７に示す印字ヘッドモジュールの断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0069】

発明の詳細な説明
第１の実施形態
図１及び図２について説明する。図１及び図２は、本発明の第１の実施形態によるモジュラーインクジェット印字ヘッド１（又は「印字バー」）を示す。印字ヘッド１は、交互に配置され、相補的支持構造体５に装着された複数の印字ヘッドモジュール３を含む。典型的に、支持構造体５は、印字ヘッドモジュール３を相補的に収容するように構成されている１つ又は複数の開口部を有する。３つの印字ヘッドモジュール３を図１及び図２の実施形態に示すけれども、印字ヘッド１は、任意の所要の長さのページワイド印字バーを構成するために、より多数又は少数の印字ヘッドモジュール（例えば、１～２０個の印字ヘッドモジュール）を含むことができることが分かる。

【0070】

図３～図７は、第１の実施形態による個々の印字ヘッドモジュール３を示す。各印字ヘッドモジュール３は、基板７の長さに沿って縦方向に延在する４つの平行インク供給通路９を有する細長いインクマニホールドの形で基板７を含む。インク供給通路９を、基板７の後側面に規定し、複数のインク出口１１を、各インク供給通路のベースに規定する。インク出口１１は、各インク供給通路９から、基板７の各前側チップ装着面１２に沿って列を成して装着された複数の印字チップ１３にインクを供給する。典型的にＣＭＹＫインクを印刷するために、４列の印字チップ１３を、４列のインク供給通路９に整列させる。１つの印字ヘッドモジュール３における各列の印字チップ１３は、印字ヘッドの印字ヘッドセグメント１５を規定し、各印字ヘッドセグメントは、列を成して交互に当接する６つの印字チップを含む。ページワイド配置で交互に当接するように構成されている印字チップは、当業者に知られている。例えば、出願人の、列を成して印字チップを連結する落下ノズル三角形アーキテクチャは、米国特許第７，２９０，８５２号（その内容を参照により本明細書に引用したものとする）に記載されている。

【0071】

当然、各印字ヘッドモジュール３における印字ヘッドセグメント１５の数は、特定の用途によって、４つよりも少数又は多数でもよい。例えば、印字ヘッドモジュール３は、追加のスポットカラー（例えば、橙色、紫色、緑色、カーキ色など）、紫外線インク、赤外線インク及び／又は固定流体を印刷するために、最大１０個の印字ヘッドセグメントを有してもよい。同様に、各印字ヘッドセグメント１５は、６つよりも少数又は多数の印字チップ（例えば、２～１５個の印字チップ）を含んでもよい。

【0072】

図７に最も良く示すように、インクを、インク供給通路９のうち各１つのインク供給通路９から各印字チップ１３に供給し、各印字チップ１３は、単色印刷用に構成されている。各印字チップ１３は、冗長単色印刷用の複数のノズル列１７（例えば、２～１０個のノズル列）を有する。換言すれば、複数のノズルは、所与のインクに対する各画素位置を印刷し、速度及び／又は印刷品質を向上させるために、利用可能である。図８は、４ｘ冗長性を与える４つのノズル列１７を有する分離で印字チップ１３を示す。５ｘ冗長性を与える５つのノズル列を有するMemjet（登録商標）印字チップは、印字ヘッドモジュール３での使用に同様に適している。

【0073】

従って、印字ヘッドモジュール３は、比較的狭い印刷ゾーンにわたって多重冗長フルカラー印刷の重要な利点を与える。典型的に、印字ヘッド１の印刷ゾーンは、媒体供給方向に、即ち、印字ヘッドセグメント１５及び印字チップ１３の縦軸に直角な横方向に、２００ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、又は８０ｍｍ未満の寸法を有する。

【0074】

印字ヘッド１において、各印字ヘッドモジュールの対向端部から縦方向に延在する相互噛合指部１９を介して、印字ヘッドモジュール３を入れ子にする。図示の実施形態において、１つの印字ヘッドモジュール３の各端部における４つの指部１９は、両端部における指部の総数が各印字ヘッドモジュールにおける印字ヘッドセグメントの数の２倍であるように、印字ヘッドモジュールにおける４つの印字ヘッドセグメント１５に対応する。図９に最も良く示すように、隣接印字ヘッドモジュール３の印字ヘッドセグメントが印字ヘッド１における相互噛合指部にわたって重複するように、各指部１９は、印字ヘッドセグメント１５のうち１つの印字ヘッドセグメント１５の一部を含む。図１０及び図１１は、隣接印字ヘッドモジュール３の対に対する重複領域を示す。

【0075】

全印字ヘッドモジュールは同一であるけれども、第１の実施形態によるページワイド印字ヘッド１において、各交互印字ヘッドモジュール（即ち、図１及び図２における中央印字ヘッドモジュール）を、媒体供給方向に対して反対方向に方向付ける。さて、図９及び図１０について説明する。各指部１９に含まれる印字チップ１３を、指部の１つの側縁２１の方へ位置決めする。このオフセット配置及び交互方向付け印字ヘッドモジュール３の結果として、同じ色通路における重複印字チップ１３の間の距離を最小化する。図１０に示す重複領域で対応する印字ヘッドセグメント１５の間隔を最小化することによって、整列及び印刷品質を、重複領域で向上させる（本文脈で、「対応する印字ヘッドセグメント」は、同じ印刷行で同じインクを印刷する印字ヘッドセグメントである）。典型的に、対応する印字ヘッドセグメント１５からの重複印字チップ１３の間の距離は、２０ｍｍ未満、１０ｍｍ未満、又は６ｍｍ未満である。

【0076】

電力及びデータを印字チップ１３に供給するために、第１の実施形態による印字ヘッドモジュール３は、基板７の各前側面２４及び後側面２６に互いに平行に装着された対向する第１及び第２の硬質ＰＣＢ ２３及び２５を有する。４つの第１のＰＣＢ ２３は、４つの印字ヘッドセグメント１５に対応し、各第１のＰＣＢを、各列の印字チップ１３に沿って位置決めする。１つの印字ヘッドセグメント１５における各印字チップ１３は、ワイヤーボンド（図示せず）を介して各第１のＰＣＢ ２３に接続されたボンドパッド２７を有する。基板の厚さを介して規定された縦スロット３０を通る電気コネクタを介して基板の後側面２６に装着された第２のＰＣＢ ２５に、４つの第１のＰＣＢ ２３を接続する。第１の実施形態による印字ヘッドモジュール３において、電気コネクタは、第２のＰＣＢから延在する相補的ソケット３４に係合された各第１のＰＣＢ ２３から延在するピンコネクタ３２の形をとる。隣接インク供給通路の各対が隣接インク供給通路の間に位置決めされた縦スロットの１つを有するように、これらの電気接続部を収容できる縦スロット３０を、縦インク供給通路９に沿って交互に位置決めする。図５に最も良く示すように、インク供給通路９は、一番端の印字チップ１３にインクを供給するために、印字ヘッドモジュール３の各端部で指部１９に延在する。しかし、電気接続部を収容できる縦スロット３０は、インク供給通路９よりも比較的短く、指部１９に延在していない。従って、指部１９に位置決めされた印字チップ１３は、指部に延在する第１のＰＣＢ ２３を介して経路設定されたピンコネクタ３２からデータ及び電力を受け取る。

【0077】

縦スロット３０及びインク供給通路９の交互配置は、基板７を通るインク及び電気配線の経路設定を単純化する。従って、基板７を、モノリシック構成要素として形成してもよい。例えば、基板７を、成形重合体（例えば、液晶重合体）、セラミック材料、又はダイカスト金属合金（例えば、インバール）で形成してもよい。

【0078】

上述のように、各インク供給通路９は、複数のインク出口１１を規定するベース１０を有し、各印字チップ１３は、インク出口のセットからインクを受け取る。図６及び図７に最も良く示すように、インク圧力変動を抑制する目的で、細長い可撓膜３５は、各インク供給通路９のルーフにわたって封止する。可撓膜３５の形状及び機能のより詳細な説明は、米国特許第１０，３４３，４０２号（その内容を参照により本明細書に引用したものとする）に見られる。

【0079】

第１の実施形態による印字ヘッドモジュール３において、第２のＰＣＢ ２５は、４つのインク供給通路９の４つの細長い可撓膜３５を覆い、必要に応じて、膜の屈曲を可能にする通気口（図示せず）を第２のＰＣＢ ２５に設けてもよい。図４について簡単に説明する。基板７に対向する第２のＰＣＢの外面は、第１のＰＣＢ ２３を介して印字チップ１３に供給される外部電力及びデータを受け取る電力コネクタ３９及びデータコネクタ４０を含む、基板７に装着された多くの電気構成要素３８を有する。

【0080】

各インク供給通路９は、インク供給通路の対向端部で基板７の各指部１９に位置決めされたインクポート４１の対応する対を有する。インクポート４１は、基板７の平面に垂直な印字ヘッドモジュール３の後側面から離れて延在する吐出口の形である。典型的に、印字ヘッドモジュール３の１つの端部におけるインクポート４１が入口ポートであり、対向端部におけるインクポートが出口ポートであるように、インク供給通路９を介してインクを再循環させる。インクポート４１を介して個々にインクを、各印字ヘッドモジュール３のインク供給通路９に供給してもよい。代わりに、印字ヘッドモジュール３のセット、又は印字ヘッド１における全印字ヘッドモジュールは、インクポート４１を介して直列接続された対応するインク供給通路９を有してもよい。

【0081】

図１２に示すように、隣接印字ヘッドモジュール３のインクポート４１を、印字ヘッドにわたって横方向に整列させ、対応する印字ヘッドセグメント１５に対する隣接インクポートを相互接続する。図示の実施形態において、印字ヘッド１にわたる連結マニホールド４３を便利に使用して、対応する整列インクポート４１を流体的に接続する。他のコネクタ（例えば、個々のＵ字形パイプのセット）を同様に使用して、直列流体接続部を設けてもよい。

【0082】

第２の実施形態
図１３及び図１４について説明する。図１３及び図１４は、本発明の第２の実施形態によるモジュラーインクジェット印字ヘッド１００（又は「印字バー」）を示す。関連のある場合、第１及び第２の実施形態における同じ特徴を、同じ参照符号で特定する。

【0083】

第２の実施形態による印字ヘッド１００は、交互に配置され、Ｕ字形通路１０５の形をとる相補的支持構造体に装着された４つの印字ヘッドモジュール１０３を含む。Ｕ字形通路１０５は、印字ヘッドモジュール１０３を相補的に収容するように構成されている１つ又は複数の開口部を有するベース１０６を有し、上述のように、任意の所要の長さのページワイド配列を構成するために、印字ヘッドモジュールの数を変更してもよい。

【0084】

第１の実施形態による印字ヘッド１と対照的に、印字ヘッドモジュール１０３の線に沿って延在し、印字ヘッドの縦軸に平行な梁部材の形をとる細長いインクキャリア１０１からインクを、第２の実施形態による印字ヘッド１００に供給する。Ｕ字形通路１０５の側壁１０９から横方向外向きに延在するフランジ１０７によって、インクキャリア１０１を支持する。インクパイプ１１０は、印字ヘッドモジュール１０３の方へインクキャリア１０１から横方向に延在し、インクポート４１と接続する一方、インクキャリアは、インクキャリアの１つの端部に接続されたインク管１１２を介してインク容器（図示せず）からインクを受け取り、戻す。従って、各印字ヘッドモジュール１０３に４色のインクを個々に供給し、各印字ヘッドモジュール１０３は、４色のインクをインクキャリア１０１に戻す。インクキャリア１０１は、４色の各々に対する共通インク入口及び出口線を含む。

【0085】

更に、図１３について説明する。１対の母線１１４（電力及び接地）は、複数の印字ヘッドモジュール１０３に電力を供給するインクキャリア１０１のルーフに沿って縦方向に延在する。母線１１４を、インク管１１２と同じインクキャリア１０１の端部で電力ケーブル１１５に接続する。印字ヘッド組立体の１つの縦方向端部から延在する電力ケーブル１１５及びインク管１１２で、有利なことに、組立体の設置面積を、媒体供給方向に最小化する。

【0086】

コネクタストラップ１１６の対は、母線１１４から水平面で横方向に延在し、個々の印字ヘッドモジュール１０３に電力を供給する。電力及びデータを印字チップ１３に供給する多くのＰＣＢを収納するＰＣＢハウジング１１９のルーフに位置決めされた電力接点１１８を介して、コネクタストラップ１１６を各印字ヘッドモジュール１０３に電気的に接続する。例えば、タイミング信号及び／又は印刷データを制御器（図示せず）から各印字ヘッドモジュールに供給することができるデイジーチェーンデータコネクタ１２０を介して、印字ヘッドモジュール１０３を連結する。代わりに、印刷モジュール１０３は、データを制御器から並行して個々に受け取ってもよい。

【0087】

図１５に示すように、隣接モジュールの重複印字チップ１３の間の密な間隔を与えるために、印字ヘッド１００における隣接印字ヘッドモジュール１０３は、相互噛合指部１９を有する。しかし、第１の実施形態による印字ヘッド１と対照的に、第２の実施形態による印字ヘッド１００は、媒体移動方向に対して同じ方向に方向付けられた全印字ヘッドモジュール１０３を有する。同様に方向付けられた全印字ヘッドモジュール１０３、及び重複領域における印字チップの等間隔を用いて、第２の実施形態による印字ヘッド１００のデータ処理要件を、第１の実施形態による印字ヘッド１に比べて単純化する。

【0088】

さて、図１６について説明する。図１６は、ＰＣＢハウジング１１９を取り外した状態の第２の実施形態による個々の印字ヘッドモジュール１０３を示す。印字ヘッドモジュール１０３の構造は、第１の実施形態による印字ヘッドモジュール３の構造と同様である。従って、第２の実施形態による各印字ヘッドモジュール１０３は、基板７の長さに沿って縦方向に延在し、基板の前側及び後側でＰＣＢを相互接続する電気コネクタを収容する縦スロット３０に組み入れられた４つの平行インク供給通路９を有する細長いインクマニホールドの形の基板７を含む（図６参照）。

【0089】

第２の実施形態による印字ヘッドモジュール１０３で電力及びデータを印字チップ１３に供給するために、５つの別々のＰＣＢは、基板７の後側面２６に装着され、前側面２４に装着された第１のＰＣＢ ２３の面に対して垂直に延在する。図１６に示す最後尾ＰＣＢは、各データポート１２４を介して制御器（図示せず）からデータを受け取るデータＰＣＢ １２２である。残りの４つのＰＣＢは、ＰＣＢハウジング１１９のルーフ上の電力接点１１８を介して接続ストラップ１１６の各対に電気的に接続された電力ＰＣＢ １２６である。データＰＣＢ １２２は、例えば、リボンコネクタ（図示せず）を介して印刷データを電力ＰＣＢ １２６に分配し、基板７の厚さを介して規定された縦スロット３０を通る電気コネクタを介して、４つの電力ＰＣＢを各第１のＰＣＢ ２３に接続する（第１の実施形態による図６及び図７に示す印字ヘッドモジュール３と同様）。

【0090】

図１３に示すように、各印字ヘッドモジュール１０３の４つの電力ＰＣＢ １２６及びデータＰＣＢ １２２は、熱を印字ヘッド１００から除去する冷却ファン（図示せず）を組み込むことができる各ＰＣＢハウジング１１９に含まれる。電力ＰＣＢ １２６の間隔及び垂直方向は、基板７から離れて熱を放散するのに役立つ。

【0091】

図１７及び図１８は、４つの電力ＰＣＢ １２６に接続する印字ヘッドモジュールの後側面２６上の４列のモジュール接点１３０を見せるためにＰＣＢを取り外した状態の印字ヘッドモジュール１０３を示す。第２の実施形態による印字ヘッドモジュール１０３において、基板７を通る電気コネクタは、基板の前側面２４で４つの第１のＰＣＢ ２３に接続されたリードフレーム１３２の形をとる。基板の上で封止し、４つのインク供給通路９の４つの細長い可撓膜３５を保護するカバー板１３４で、基板７の後側面を覆う。

【0092】

上述から、印字ヘッド１及び１００は、高速、高品質冗長印刷が求められるデジタルインクジェット印刷機及び特定のデスクトップ用途での使用に非常に適していることが、当業者は容易に分かる。特に、媒体供給方向における印刷ゾーンの最小長、各色平面内の冗長性、及び単一相補的支持構造体内の印字ヘッドモジュールの優れた整列により、有利なことに、このような印字ヘッドを様々な用途に使用することができる。

【0093】

本発明はほんの一例として説明されていること、及び添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内で詳細な修正を行うことができることが、当然分かる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】