特表 2024-545762 プリントヘッドの位置合わせ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-11

(54)【発明の名称】プリントヘッドの位置合わせ

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/01 20060101AFI20241204BHJP

   B05C 5/00 20060101ALI20241204BHJP

   B05B 1/14 20060101ALI20241204BHJP

   B41J 2/175 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

B41J2/01 307

B05C5/00 101

B05B1/14 Z

B41J2/01 451

B41J2/175 101

B41J2/175 161

B41J2/175 151

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024537163

(86)(22)【出願日】2022-12-15

(85)【翻訳文提出日】2024-08-19

(86)【国際出願番号】 US2022081647

(87)【国際公開番号】W WO2023122474

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】63/265,807

(32)【優先日】2021-12-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513317345

【氏名又は名称】カティーバ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140833

【弁理士】

【氏名又は名称】岡東 保

(72)【発明者】

【氏名】ロバート ディ．タフ

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー ビュヒナー

【テーマコード（参考）】

2C056

4F033

4F041

【Ｆターム（参考）】

2C056EA07

2C056EB20

2C056EB29

2C056HA08

2C056HA09

2C056KC02

2C056KC05

4F033AA01

4F033BA03

4F033DA05

4F033EA03

4F033MA00

4F033NA01

4F041AA02

4F041AA05

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA05

4F041BA10

4F041BA13

4F041BA21

(57)【要約】

【課題】
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について開示する。
【解決する手段】
プリントヘッドアセンブリは、複数のノズルを有するプリントヘッドと、プリントヘッドに取り付けられたノズルプレートと、少なくとも３つの締結具によってノズルプレートに取り付けられたベースプレートとを備える。少なくとも３つの締結具は、直交座標系の３次元の各次元において独立して、ベースプレートに対してノズルプレートを位置決めする。プリントヘッドアセンブリは、プリントヘッドと流体マニホールドとの間に流体接続部を有する。流体マニホールドは、位置合わせ特徴部を有する。プリントヘッドアセンブリはさらに、ベースプレートに結合するタイル構造体を有する。タイル構造体は第１部分と第２部分を有し、第１部分は第２部分に弾力的に結合される。

【選択図】図１A

【特許請求の範囲】

【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、
複数のノズルを備えるプリントヘッドと、
前記プリントヘッドに取り付けられたノズルプレートと、 少なくとも３つの締結具によって前記ノズルプレートに取り付けられたベースプレートと、を備え、前記少なくとも３つの締結具は、各X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向において独立して、前記ベースプレートに対して前記ノズルプレートを位置決めする、プリントヘッドアセンブリ。

【請求項2】

前記締結具のうちの少なくとも１つはシムを含む、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項3】

前記締結具のうちの少なくとも１つは円錐ねじである、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項4】

前記少なくとも１つの円錐ねじは、前記ベースプレートに対する前記ノズルプレートの回転が調整可能となるように配置される、請求項３に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項5】

前記少なくとも１つの円錐ねじは、前記ベースプレートに対して前記ノズルプレートが回転可能となるように配置された第１円錐ねじと、前記ベースプレートに対して前記ノズルプレートが直線移動可能となるように配置された第２円錐ねじとを含む、請求項４に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項6】

前記ノズルプレートは、長手寸法と、短手寸法と、第１端部と、前記長手寸法に沿って前記第１端部とは反対側の第２端部とを有し、
前記第１円錐ねじは、前記第１端部に位置し、
前記第２円錐ねじは、前記ノズルプレートの側面に沿って前記第２端部に位置する、請求項５に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項7】

前記ベースプレートの熱膨張係数は、約２０×１０^－６／Ｋ未満である、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項8】

前記プリントヘッドは第１プリントヘッドであり、
前記ノズルプレートは第１ノズルプレートであり、
前記プリントヘッドアセンブリは、第２ノズルプレートに取り付けられた第２プリントヘッドをさらに備え、
前記第２のノズルプレートは、X軸方向およびY軸方向において前記ベースプレートに対する前記第２のノズルプレートの独立した位置決めを提供し、Z軸方向において前記ベースプレートに対する前記第２のノズルプレートの位置を、固定する少なくとも３つの締結具によってベースプレートに取り付けられている、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項9】

第１端部が前記ベースプレートに取り付けられたタイル構造体と、
前記タイル構造体の前記第１端部とは反対側の第２端部に取り付けられた流体マニホールドとをさらに備え、
前記流体マニホールドは、少なくとも２つの流体接続部と、少なくとも２つのマニホールド位置合わせ特徴部とを備える、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項10】

前記タイル構造体に取り付けられた電気部品をさらに備え、
前記電気部品は、前記流体マニホールドのノッチ内に配置された接続部材を有する、請求項９に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項11】

前記流体マニホールドは、前記流体接続部を取り囲む壁を有する、請求項９に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項12】

前記流体マニホールドは、マニホールド締結具を受ける凹部を有する、請求項９に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項13】

前記流体マニホールドは、前記マニホールド締結具の有無を検知するセンサをさらに備える、請求項１２に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項14】

前記センサは、前記流体マニホールドの主面に取り付けられる、請求項１３に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項15】

前記タイル構造体は、前記ベースプレートに取り付けられた第１部材と、前記流体マニホールドに取り付けられた第２部材とを有し、
前記第１部材は、弾力接続部によって前記第２部材に取り付けられる、請求項９に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項16】

前記タイル構造体は、方向決め特徴部を有する、請求項９に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項17】

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、
支持プレートと、
複数の位置合わせ突起部を含む供給プレートと、
前記支持プレートと前記供給プレートとの間に設けられた複数の印刷タイルと
を備え、
前記複数の印刷タイルのそれぞれは、
各々が複数のノズルを備える複数のプリントヘッドと、
前記複数のプリントヘッド各々に取り付けられたノズルプレートと、
少なくとも３つの締結具によって前記ノズルプレートに取り付けられたベースプレートであって、前記少なくとも３つの締結具は、各X軸方向、Y軸方向、およびZ軸方向において独立して、前記ベースプレートに対して前記ノズルプレートを位置決めするベースプレートと、
前記供給プレートの前記位置合わせ特徴部のうちの１つと一致する少なくとも１つの位置合わせ特徴部を含む流体マニホールドと
を備える、プリントヘッドアセンブリ。

【請求項18】

前記供給プレートは、印刷タイル案内部をさらに備える、請求項１７に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項19】

前記支持プレートは、印刷タイル案内部をさらに備える、請求項１７に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【請求項20】

前記支持プレートは印刷タイル案内部をさらに備え、
前記供給プレートは印刷タイル案内部をさらに備え、
前記印刷タイルは、第１部分と第２部分とを含むタイル構造体を備え、前記第１部分は第２部分に弾力的に結合され、前記第２部分は前記ベースプレートに結合される、請求項１７に記載のプリントヘッドアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本願は、２０２１年１２月２１日出願の米国仮特許出願第６３／２６５，８０７号の利益を主張し、その全内容を参照により本明細書に組み込む。

【背景技術】

【0002】

産業用インクジェットプリンタは、大型基材に材料を塗布して各種デバイスを形成するために使用される。基材は、硬質や軟質、厚板、薄板のいずれも可能であり、種々の材質からなるものが可能である。このように使用される基材の最も代表的な種類として、各種ガラスからなる基材が挙げられ、これらの基材は、テレビ等の電子ディスプレイやスマートフォン用のディスプレイを製造するために処理される。

【0003】

インクジェットプリンタでは、基材上に印刷材料を吐出して堆積させるノズルを備えたプリントヘッドが使用される。今日の産業用インクジェットプリンタでは、微小な印刷材料液滴を極めて高い精度で基材上に堆積させて、微小または極細の構造を正確に配置して形成する。生産速度を上げるために、複数のプリントヘッドを使用して１つの印刷ジョブを実行するのが一般的である。近年のインクジェット印刷は非常に精密であるため、印刷液滴が確実に所望の場所に着弾するよう、プリントヘッドを精密に位置合わせすることが有用である。印刷液滴のサイズが１０μｍまで小さくなると、プリントヘッドの位置合わせの必要性が高まる。

【0004】

産業規模のインクジェットプリンタにおいて、プリントヘッドの交換が必要になる場合がある。今日のプリントヘッドは一般的に複数個がセットになっており、１つのカートリッジに対して数個のプリントヘッドが設けられる。あるプリンタに使用されるプリントヘッドのアセンブリでは、プリントヘッドのカートリッジが複数必要となる場合もある。プリントヘッドとカートリッジを交換する際にプリンタのダウンタイムを最小限に抑えるには、インク供給部や電気部品との接続を確実にしつつ、プリントヘッドカートリッジの取り外しと取り付けを素早く行うことが有用である。また、全てのカートリッジが互いに位置合わせされていると便利である。

【0005】

また、インクジェットプリンタが動作すると、通常、プリンタ部品の温度が変化する。こうした温度変化によって、プリントヘッドやカートリッジでは、ノズルの位置合わせや配置が変化する場合がある。このような変化が起こると、ノズルの新たな位置に基づくプリンタの再較正が必要になる場合が多い。ノズルの位置が動作温度範囲に応じて数ミクロン単位で変化し得るからである。例えば、プリントヘッドを１つの印刷カートリッジ内に装着して位置合わせし、複数のカートリッジを組み合わせてプリントヘッドアセンブリを作成する作業を、全て室温で行うものとする。生産中にプリントヘッドアセンブリの温度が上昇すると、全てのプリントヘッドとノズルの位置合わせが変化する可能性がある。このような変化を検出して対応するためには、時間のかかる較正作業が必要となり、生産が遅くなってしまう。このような変化を管理し、最小限に抑えることができれば、生産速度を上げることができる。

【0006】

産業規模のインクジェットプリンタ用のプリントヘッドにおいて、極めて正確な位置合わせを実現、維持、管理するための方法および装置が継続的に求められている。

【発明の概要】

【0007】

本明細書に記載の実施形態によれば、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、複数のノズルを備えるプリントヘッドと、プリントヘッドに取り付けられたノズルプレートと、少なくとも３つの締結具によってノズルプレートに取り付けられたベースプレートとを備え、少なくとも３つの締結具は、３次元の各次元において独立して、ベースプレートに対してノズルプレートを位置決めする、プリントヘッドアセンブリが提供される。

【0008】

本明細書に記載の他の実施形態によれば、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、支持プレートと、複数の位置合わせ特徴部を含む供給プレートと、支持プレートと供給プレートとの間に設けられた複数の印刷タイルとを備え、複数の印刷タイルのそれぞれは、各々が複数のノズルを備える複数のプリントヘッドと、複数のプリントヘッド各々に取り付けられたノズルプレートと、少なくとも３つの締結具によってノズルプレートに取り付けられたベースプレートであって、少なくとも３つの締結具は、３次元の各次元において独立して、ベースプレートに対してノズルプレートを位置決めするベースプレートと、供給プレートの位置合わせ特徴部のうちの１つと一致する少なくとも１つの位置合わせ特徴部を含む流体マニホールドとを備える、プリントヘッドアセンブリが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】一実施形態に係るプリントヘッド群の平面図である。

【0010】

【図1B】図１Ａのプリントヘッド群の一部を示す立面図である。

【0011】

【図2A】一実施形態に係る産業規模のインクジェットプリンタに用いられるタイル部品の概略側面図である。

【0012】

【図2B】図２Ａのタイル部品の概略上面図である。

【0013】

【図3A】一実施形態に係る印刷タイルを部分的に分解した概略側面図である。

【0014】

【図3B】図３Ａの印刷タイルを組み立てた上面図である。

【0015】

【図3C】一実施形態に係る図３Ａおよび図３Ｂの印刷タイルの一部を示す詳細図である。

【0016】

【図4】印刷タイルが部分的に挿入され、部分的に組み立てられた状態のプリントヘッドアセンブリを示す概略立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１Ａは、一実施形態に係るプリントヘッド群１００の平面図である。プリントヘッド群１００は、複数のプリントヘッド１０２（本例では、３つのプリントヘッド１０２）を含み、各プリントヘッドは、印刷材料を吐出するための複数のプリントノズルを有する。簡略化のため、ノズルは図示していない。各プリントヘッド１０２は、ノズルプレート１０４に取り付けられる。各ノズルプレート１０４は、ベースプレート１０６に取り付けられる。ベースプレート１０６は、複数のノズルプレート１０４および複数のプリントヘッド１０２をひとまとめにする役割を果たし、プリントヘッド群１００を構成する。

【0018】

各ノズルプレート１０４は、３つの締結具によってベースプレートに取り付けられる。これらの締結具は、３次元の各次元において独立して、ベースプレートに対してノズルプレートを位置決めする。各ノズルプレート１０４は、長手寸法１１０と、短手寸法１１２と、第１端部１１４と、長手寸法１１０に沿って第１端部１１４とは反対側に位置する第２端部１１６とを有する。第１締結具１１８は、長手寸法１１０の方向におけるノズルプレートの中心軸上の、第１端部１１４に位置する。第１締結具１１８は、ノズルプレート１０４をその長手寸法１１０に沿って位置決めするように操作可能である。第１端部１１４には、長手寸法１１０に対して対称なノッチ１２０が形成される。本例では、ノッチ１２０の直線状の２辺は、長手寸法１１０に沿って延びるノズルプレート１０４の中心軸上に位置する点で合流する。第１締結具１１８は、ノッチ１２０の２辺に均等な力を与えることにより、第１端部１１４において位置決めのための力を与える。この力は、短手方向では相殺され、長手方向では加算される。これにより、第１締結具１１８の操作によって、ノズルプレート１０４を長手寸法１１０の方向に位置決めすることが可能になる。プリントヘッド群１００のプリントヘッドおよび他の部品の位置関係を維持するために、寸法の安定性が確保されるよう、ベースプレートの熱膨張係数は低い。一例では、ベースプレートの熱膨張係数は約２０×１０^－６／Ｋ未満である。

【0019】

図１Ｂは、プリントヘッド群１００の一部を示す概略立面図である。この図では、ノズルプレート１０４の一部と共に、上述したようなノズルプレート１０４の位置決めに用いることができる締結具１５０の一例を示す。締結具１５０は、縁部１５４が傾斜した円錐頭部１５２を有する円錐ねじである。締結具１５０は、円錐頭部１５２がノズルプレート１０４に当接するように配置される。円錐ねじ１５０が操作されると、ノズルプレート１０４における円錐頭部１５２との当接点が変化する。円錐ねじ１５０が前進すると、当接点は円錐頭部１５２のうち大径側の位置に移動し、その結果、ノズルプレート１０４を円錐ねじ１５０から遠ざける方向に付勢する力が生じる。円錐ねじ１５０が後退すると、円錐頭部１５２におけるノズルプレート１０４との当接点は小径側の位置に移動し、その結果、円錐ねじ１５０によってノズルプレート１０４に加えられる力が減少する。ノズルプレート１０４に対する力の均衡の変化に伴い、ノズルプレート１０４に対する反力によって、ノズルプレート１０４が円錐ねじ１５０に向かって付勢される。このように、ノズルプレートを長手寸法１１０の方向に位置決めすることのできる締結具として、円錐ねじを用いることができる。

【0020】

再び図１Ａを参照すると、ノッチ１２０は、長手寸法１１０に関して対称であれば任意の形状を有することができる。形状は、多角形、円形、または不定形状とすることもできる。

【0021】

第２締結具１２２は、第２端部１１６に位置し、ノズルプレート１０４をその短手寸法１１２の方向に位置決めするように操作可能である。第２締結具１２２は、ノズルプレート１０４の側面１２４に沿って、第２端部１１６の近傍に配置される。本例では、第２締結具１２２がノズルプレート１０４の側面１２４に沿って第２端部１１６の近傍に配置されるため、第２締結具１２２を操作することによって、ノズルプレート１０４をその垂直軸周りで回転させることができる。すなわち、第２締結具１２２を操作することにより、ノズルプレート１０４を、その長手寸法１１０と短手寸法１１２とによって画定される平面（ベースプレート１０６に略平行な平面）に垂直な軸周りで回転させることができる。

【0022】

第２締結具１２２が操作されると、第１端部１１４が第１締結具１１８周りで回転しつつ、第２端部１１６が短手寸法１１２の方向に移動する。第１締結具１１８が同時に操作されない場合には、第１締結具１１８は、長手寸法１１０におけるノズルプレート１０４の位置を維持し、第１端部１１４の位置を維持する。一方、第２締結具１２２は、第２端部１１６の位置を変化させる。その結果、固定された第１締結具１１８の位置周りでノズルプレート１０４が回転する。第２締結具１２２がノズルプレート１０４を移動させる距離は短いため、第２締結具１２２は、実質的には、ノズルプレート１０４を短手寸法１１２に対して略平行に準線形的に（すなわち、差動的には非平行に）移動させる。また、第２締結具１２２を操作することによって、ノズルプレート１０４を任意の所望の特徴部または方向に位置合わせすることができる。特に、各ノズルプレート１０４の第２締結具１２２を操作することによってノズルプレート１０４を互いに位置合わせすることができ、その結果、プリントヘッド群１００の全てのノズルプレート１０４を位置合わせすることができる。各ノズルプレート１０４の第１締結具１１８を操作することによって、ベースプレート１０６の平面に略平行な平面を画定する２次元の各次元において、プリントヘッド群１００の全てのノズルプレート１０４を位置合わせすることができる。

【0023】

対向部材１３０を設けることによって、長手寸法１１０の方向に復元力を与えることが可能である。対向部材１３０は、ノズルプレート１０４の第２端部１１６に位置しており、第２端部１１６に当接する。対向部材１３０は、ノズルプレートに対して、第１締結具１１８によって加えられる力の方向とは略反対方向に力を加えるように構成される弾性部材である。第１締結具１１８を操作してノズルプレート１０４を対向部材１３０に向かって（第１締結具１１８から離れる方向に）押し込むと、対向部材１３０が凹み、ノズルプレート１０４は第１締結具１１８から離れる方向に移動する。ノズルプレート１０４が第１締結具１１８から離れる方向に移動すると、対向部材１３０は復元力による位置エネルギーを蓄積する。第１締結具１１８を操作してノズルプレート１０４を第１締結具１１８に向かって移動させると、対向部材１３０に蓄積された復元力による位置エネルギーが解放され、ノズルプレート１０４が第１締結具１１８に向かって移動する。

【0024】

場合によっては、対向部材１３０を第１対向部材として、第２締結具１２２とは反対側に位置する第２対向部材１３２をプリントヘッド群１００に設けることもできる。第２対向部材１３２は、上記と同様の復元力を与えるものである。すなわち、第２締結具１２２を操作してノズルプレート１０４を第２締結具１２２に向かって回転させると、ノズルプレート１０４を第２締結具１２２に向かって移動させる復元力である。第１対向部材１３０および第２対向部材１３２は、板ばねやコイルばね等のばね部材、またはその他の弾性部材（例えば、ゴム製止め具等の均質な圧縮性部材）であってもよい。

【0025】

なお、対向部材１３０、１３２は、温度サイクル中の熱膨張の影響を管理するのに役立つ。プリントヘッド群１００の温度が変化すると、プリントヘッド群１００の部品が熱膨張することにより、部品の寸法および相対位置が変化する。部品は、組成がほぼ同一であり、かつ相対位置が近いため、同様の部品（例えば、全てのノズルプレート１０４）の熱応答性は、ほぼ同一である。例えば、ノズルプレート１０４の寸法は、温度が上昇するにつれて大きくなる。ノズルプレート１０４に当接している各種締結具の位置は変化しないため、熱膨張によって対向部材１３０、１３２にかかる力が増大し、対向部材１３０、１３２が凹む。その後、温度がサイクル中に低下すると、ノズルプレート１０４の寸法収縮に伴って対向部材１３０、１３２が弛緩する。これにより、温度サイクルの間中、実質的に全てのノズルプレート１０４が整列した状態を維持することができる。

【0026】

第３締結具１４０を設けることによって、長手寸法１１０および短手寸法１１２の方向とは異なる第３方向においてノズルプレート１０４を調整することが可能である。本例では、各ノズルプレート１０４の第３方向の位置を調整するために、ノズルプレート１０４の第３締結具１４０と共に、１つ以上のスペーサ１４２を用いる。本例では、ノズルプレート１０４を第３方向に位置決めするために、２つの締結具１４０を用いる。一方は第１端部１１４に設け、他方は第２端部１１６に設ける。２つの締結具１４０は、それぞれ対応のスペーサ１４２を用いて独立して操作可能である。これにより、ノズルプレート１０４およびそれに取り付けられたプリントヘッド１０２の高さ調整をさらに行うことが可能になる。スペーサ１４２は、ノズルプレート１０４とベースプレート１０６との間に位置し、かつ第３締結具１４０の力が働く領域の略下方に位置する。これにより、第３締結具１４０の近傍において、ノズルプレート１０４を第３方向の所望の位置に配置することができる。スペーサ１４２の厚さは、第３方向においてノズルプレート１０４をパラメトリックに位置決めすることができる任意の所望の厚さに設定することができる。一例では、各スペーサ１４２の厚さは２５μｍであるが、これに限定されない。スペーサ１４２は、ノズルプレート１０４とベースプレート１０６との間で略外側に突出している。これにより、スペーサ１４２を容易に操作することができる。なお、第３方向におけるノズルプレート１０４の位置および角度の調整の必要に応じて、１箇所に２つ以上のスペーサ１４２を設けてもよいし、スペーサ１４２を設けない箇所があってもよい。

【0027】

ノズルプレート１０４は、プリントヘッド１０２が取り付けられた状態で、上記の３方向において任意の順序で位置合わせすることができる。処理の一例では、ノズルプレート１０４をベースプレート１０６に緩く取り付ける。プリントヘッド群１００の第１ノズルプレート１０４を、ノッチ１２０内の固定位置締結具１４４を用いて、長手寸法１１０に関して固定の位置に据え付ける。プリントヘッド１０２が取り付けられた他のノズルプレート１０４を、それぞれ対応の第１端部１１４において第１締結具１１８を用いて第１ノズルプレート１０４と位置合わせする。全てのノズルプレート１０４の第２締結具１２２を操作して、全てのノズルプレート１０４を位置合わせする。例えば、全てのノズルプレート１０４の第２締結具１２２を用いて、全てのノズルプレート１０４を基準位置（例えば、ベースプレート１０６の縁部）に位置合わせしてもよい。次に、第３締結具１４０をスペーサ１４２と共に操作して、第３方向におけるノズルプレート１０４の位置合わせおよび高さ調整を行う。ベースプレート１０６には、後述するタイル構造体の支柱を受けるための４つの凹部１４６が設けられる。凹部１４６によって、プリントヘッド群１００を印刷タイルと一体化することが可能になる。印刷タイルは、プリントヘッド群１００に印刷液を供給し、プリントヘッド群１００の動作を制御するものである。

【0028】

プリントヘッド群１００には、プリントヘッド１０２に印刷液を供給するための印刷液導管が取り付けられる。図２Ａは、一実施形態に係る産業規模のインクジェットプリンタに用いられるタイル部品２００の概略側面図である。この側面図では、タイル部品２００が備えるプリントヘッド群１００において、１つのプリントヘッド１０２、１つのノズルプレート１０４、ならびに１組の第１締結具１１８、第２締結具１２２、および第３締結具１４０が示される。ノズルプレート１０４には、プリントヘッド１０２の第１側面２０４に隣接して供給導管２０２が取り付けられる。また、ノズルプレート１０４には、プリントヘッド１０２の第２側面２０８に隣接して戻り導管２０６が取り付けられる。供給導管２０２は、プリントヘッド１０２に印刷液を送出する。戻り導管２０６は、プリントヘッド１０２からの印刷液を戻す。したがって、タイル部品２００は、インクジェットプリンタ用の印刷タイル（図２Ａには図示せず）の一部として用いることができる流体部品である。供給導管２０２と戻り導管２０６は、図２Ａに示す例から互いに位置を入れ替えてもよい。すなわち、供給導管２０２を第２側面２０８に隣接して取り付け、戻り導管２０６を第１側面２０４に隣接して取り付けてもよい。

【0029】

供給導管２０２および戻り導管２０６は、流体マニホールド２１０にも取り付けられる。流体マニホールド２１０は、タイル部品２００を印刷供給システム（図示せず）と流体的に接続するために用いるものである。図２Ｂは、タイル部品２００の概略上面図である。流体マニホールド２１０は、供給導管２０２および戻り導管２０６（図２Ａ）と係合する位置に、流体供給ポート２１２および流体戻りポート２１４を有する。流体供給ポート２１２および流体戻りポート２１４の各々は、印刷供給システムのそれぞれの流体ノズルが挿入されたときに封止する封止面２１５を有する。印刷供給システムの各流体ノズルは肩部を有しており、肩部は、流体供給ポート２１２および流体戻りポート２１４との流体接続が形成されたときに、封止圧力で封止面２１５に接触する。これにより、流体ポート２１２、２１４と印刷供給システムとの間の接続部が封止される。

【0030】

流体マニホールド２１０は、タイル部品２００を構成要素として含む印刷タイルの装着を補助する２つの位置合わせ特徴部２１６を有する。印刷タイルについては、以下で詳述する。位置合わせ特徴部２１６は、流体供給ポート２１２と流体戻りポート２１４との間に位置しており、本例では、流体供給ポート２１２と流体戻りポート２１４の中心を結ぶ線からわずかにずれた位置に配置される。位置合わせ特徴部２１６は、流体マニホールド２１０上の適宜の位置に設けることができる。位置合わせ特徴部２１６は、凸部または凹部であってもよい。本例では、位置合わせ特徴部２１６は凹部であり、流体マニホールド２１０を印刷供給システムの流体供給部品（図２Ｂには図示せず）と位置合わせするための位置合わせ凸部を受ける。各位置合わせ特徴部２１６は、傾斜した入口２１７を有する。位置合わせ特徴部２１６を備えたタイル部品２００を含む印刷タイルが印刷供給システムに挿入され係合されると、印刷供給システムの位置合わせ用の位置合わせ凸部が位置合わせ特徴部２１６内に入り込む。これにより、印刷タイルを装着しながら容易に位置合わせすることができる。これについては、以下で詳述する。

【0031】

流体マニホールド２１０は、タイル部品２００を含む印刷タイルを印刷供給システムに固定するための係合特徴部２１８を有する。本例では、係合特徴部２１８は、ねじを受けるためのねじ凹部である。ねじを操作することによって、印刷タイルと印刷供給システムとを確実に係合することができる。流体マニホールド２１０の外壁２２０は、流体マニホールド２１０の内部表面２２２を画定する。外壁２２０は、内部表面２２２よりも高くなっている。これにより、タイル部品２００が印刷供給システムから係合解除されたとき、例えば、印刷タイルの取り外しの際に印刷供給システムまたは供給導管２０２および戻り導管２０６に収容された流体が漏れた場合に、流体をせき止めることができる。係合特徴部２１８は、高台部２２４に設けられる。高台部２２４の高さは、係合特徴部２１８への流体の侵入を防止するために、外壁２２０の高さと略等しい。本例では、係合特徴部２１８への流体の侵入は望ましくない。流体マニホールド２１０には、印刷タイルを確実に装着するためにねじと係合特徴部２１８との係合を検出するセンサが設けられているためである。高台部２２４は、外壁２２０よりも高くてもよいし、場合によっては、外壁２２０よりもわずかに低くてもよい。高台部２２４が低すぎると、印刷タイルが印刷供給システムから係合解除されたときに、印刷液が係合特徴部２１８に侵入するおそれがある。

【0032】

再び図２Ａを参照すると、流体マニホールド２１０の下面２２８には光学センサ２２６が取り付けられており、ねじと係合特徴部２１８との係合を検知する。センサ２２６は、流体マニホールド２１０に直接取り付けてもよいし、金属板（図示せず）等の中間部材を介して取り付けてもよい。完全に係合すると、ねじは光学センサ２２６まで延び、光学センサ内の光源の光路を覆う。光学センサ内の光検出器は、光源からの光の有無を検知し、それに応じて信号を出力する。光が有る場合、光検出器は、ねじが完全には係合していないことを示す信号を出す。光が無い場合、光検出器は、ねじが完全に係合したことを示す信号を出す。このように、ユーザは、印刷タイルが印刷供給システムに完全に係合した旨を容易に確認することができる。

【0033】

他の種類のセンサを用いて係合を検出することもできる。例えば、光学センサは、下面２２８に取り付けるのではなく、流体マニホールド２１０内に配置することもできる。また、ねじおよび係合特徴部が共に導電性要素を含む場合は、導電率センサを用いてねじと係合特徴部との接触を検出することもできる。

【0034】

タイル部品２００は、電気部品と組み付けられて印刷タイルを構成する。図３Ａは、一実施形態に係る印刷タイル３００を部分的に分解した概略側面図である。図の右側にタイル部品２００を示す。本図では供給導管２０２が示されるが、戻り導管２０６は隠れている。供給導管２０２は、各プリントヘッド１０２用の供給管３５０を介してプリントヘッド１０２に流体結合する。供給管３５０は、供給管マニホールド３５２を介して供給導管２０２に結合する。各プリントヘッド１０２の反対側では、同様の戻り管および戻り管マニホールドによって、戻り導管がプリントヘッド１０２に結合される。

【0035】

図の左側に示す電気部品３０２がタイル部品２００と組み付けられて、印刷タイル３００を構成する。電気部品３０２は、制御ボックス３０６とインターフェイス回路３０８とを支持するタイル構造体３０４を備える。インターフェイス回路３０８は、本例では、回路基板として実装される。インターフェイス回路３０８は、配線によって制御ボックス３０６と電気的に接続される。制御ボックス３０６は、プリントヘッド１０２の動作を制御する回路を収容する。電気部品３０２をタイル部品２００に組み付ける際、配線によって制御ボックス３０６をプリントヘッド１０２に接続する。

【0036】

タイル構造体３０４は、インターフェイス回路３０８を支持する第１部分３１０を有する。第１部分３１０は、インターフェイス回路３０８および流体マニホールド２１０を位置合わせして支持する。これにより、印刷タイル３００を迅速かつ容易に印刷供給システムと接続することができる。これについては、以下で詳述する。第１部分３１０は、４本の上部支柱３１６（図３Ａでは２本示される）によって接続された第１プレート３１２と第２プレート３１４を有する。第１プレート３１２と第２プレート３１４は略平行である。４本の上部支柱３１６は互いに略平行であり、かつ第１プレート３１２と第２プレート３１４に対して略垂直である。インターフェイス回路３０８は、インターフェイス支持プレート３１８によって支持されている。インターフェイス支持プレート３１８は、第１プレート３１２から第１部分３１０の内部に、第１プレート３１２に略垂直な方向に延びる。インターフェイス回路３０８は、実装スペーサ３２０を用いてインターフェイス支持プレート３１８に取り付けられる。実装スペーサ３２０によって、インターフェイス回路３０８がインターフェイス支持プレート３１８に対して正確に位置決めされ、これによって印刷供給システムとの電気接続が容易になる。

【0037】

第１部分３１０の第２プレート３１４は、タイル構造体３０４の第２部分３２２に取り付けられる。第２部分３２２には、第２プレート３１４が取り付けられる実装プレート３２４が設けられる。第２プレート３１４と実装プレート３２４は、弾力締結具３２６を用いて締結される。弾力締結具３２６は弾力性を有しているため、第１部分３１０と第２部分３２２は互いに位置がずれることができる。弾力締結具３２６の弾性によって、第１部分３１０と第２部分３２２は互いに位置がわずかにずれることができるため、印刷供給システムとの接続が容易になる。ただし、第１部分３１０と第２部分３２２はしっかりと締結されたままである。一実施形態では、弾力締結具３２６はばね付きショルダーねじであるが、任意の弾力締結具を用いることができる。

【0038】

図３Ｃは、一実施形態に係る電気部品３０２の一部を示す詳細図であり、第１部分３１０の第２部分３２２への取り付け態様を示している。弾力締結具３２６は、ばね３２５を備えたばね付きショルダーねじである。ばね３２５は、実装プレート３２４と第２プレート３１４との間に設けられ、ねじ３２７によって圧縮されている。このように、第１部分３１０を第２部分３２２に取り付けた状態で、ばね３２５を介して第１部分３１０を弾性的に浮き上がらせることができる。他の実施形態では、ねじ３２７によってプレート３１４とプレート３２４とを互いに離隔させた状態に保持することによって、ばね３２５を引張状態とすることもできる。他の弾力締結具を用いることもできる。

【0039】

再び図３Ａを参照すると、第２部分３２２は４本の下部支柱３２９を有する。下部支柱３２９は、実装プレート３２４から延びており、第２部分３２２の外周を画定する。第２部分３２２の外周は、本例では上部支柱３１６によって画定される第１部分３１０の外周と略等しい。下部支柱３２９がプリントヘッド群１００のベースプレート１０６の凹部１４６（図１Ａ）に入り込むことにより、電気部品３０２がタイル部品２００と一体化される。これにより、１つの単位として取り扱い可能な印刷タイル３００が構成される。

【0040】

第２部分３２２はさらに、４本の下部支柱３２９に取り付けられる制御ボックス３０６を有する。 実装プレート３２４はまた、制御ボックス３０６を支持するとともに、第２の部分３２２に剛性を与える。また、電気部品３０２がタイル部品２００に組み付けられたときに、印刷タイル３００に剛性を与える。

【0041】

図３Ｂは、印刷タイル３００を組み立てた上面図である。この図では、第１プレート３１２が示されており、流体マニホールド２１０およびインターフェイス回路３０８の接続縁部３２８は、印刷供給システムと接続されるように配置されている。第１プレート３１２には、締結具３３２によって窓３３０が取り付けられる。窓３３０は、タイル３００の組み立て時に、流体マニホールド２１０の横方向の支持および位置決めを可能にするものである。また、第１プレート３１２には、接続縁部３２８を受けるための、あるいは任意選択で、接続縁部３２８を通過させるための開口部３３４が設けられる。これにより、印刷供給システムとの接続が可能になる。開口部３３４は、接続縁部３２８が印刷供給システムの接続部分と係合できるように、接続縁部３２８の周囲に空間公差を有する。

【0042】

第１プレート３１２は、印刷タイル３００を適切な向きで確実に装着するための方向決め特徴部３３６を有する。印刷タイル３００は、プリントヘッドアセンブリ（図示せず）内に装着される。プリントヘッドアセンブリは、印刷タイル３００を支持し、動作時には印刷タイル３００を位置決めして印刷を行う。また、プリントヘッドアセンブリは、印刷タイル３００が係合する印刷供給システムを備える。プリントヘッドアセンブリは、印刷タイル３００の適切な装着を確実にするために、対応の方向決め特徴部を備える。ここでは、方向決め特徴部３３６は、第１プレート３１２の縁部から横方向に突出した凸部である。本例では、方向決め特徴部３３６は、略長方形である第１プレート３１２の長辺縁部から突出する。なお、第１プレート３１２は適宜の形状を有することができ、方向決め特徴部３３６は第１プレート３１２上の適宜の位置に配置することができる。ここでは方向決め特徴部３３６は半円形であるが、方向決め特徴部３３６は適宜の形状を有することができる。方向決め特徴部として、凸部の代わりに凹部を用いることもできる。また、任意の数の方向決め特徴部を用いることができる。図示の例では、方向決め特徴部３３６は１つである。

【0043】

図４は、印刷タイルが部分的に挿入され、部分的に組み立てられた状態のプリントヘッドアセンブリ４００を示す概略立面図である。プリントヘッドアセンブリ４００は、支持プレート４０２と供給プレート４０４を有する。印刷供給システム４０６は、供給プレート４０４の第１面に設けられ、供給プレート４０４を介して印刷タイル３００に接続される。支持プレート４０２は、挿入され接続された印刷タイル３００を支持する。複数の印刷タイル３００が挿入されてプリントヘッドアセンブリ４００を構成する。

【0044】

印刷タイル３００は支持プレート４０２から挿入され、印刷供給システム４０６に接続されるまで供給プレート４０４に向かって前進する。印刷タイル３００が支持プレート４０２から供給プレート４０４まで挿入されるように案内するための案内部が設けられる。支持プレート４０２のうち供給プレート４０４に対向する面には、供給プレート４０４に向かって延びるように第１案内部４０８が取り付けられる。ここでは第１案内部４０８が板状構造体であるが、別の例では第１案内部４０８が一対のレールであってもよい。その場合、印刷タイル３００の両側面を、それぞれ対応のレールが案内することになる。典型的には、印刷タイル３００の両側面に、少なくとも２つの第１案内部４０８が設けられる（本図では、１つの第１案内部４０８のみが示される）。場合によっては、直方体の印刷タイル３００の各側面に１つずつ、計４つの第１案内部４０８を設けてもよい。第１案内部４０８は、印刷タイル３００の形状に概ね合うように形成される。ここでは、印刷タイル３００は直方体であるため、第１案内部４０８は、直方体の印刷タイル３００の側面に沿うような板状に形成される。別の例では、印刷タイル３００は別の形状を有してもよい。印刷タイル３００の形状が略多面体である場合、第１案内部４０８は、印刷タイル３００の側面に沿って案内可能な板状であってもよいし、印刷タイル３００の縁部に沿って案内可能なレール状であってもよい。印刷タイル３００が湾曲した側面を有する場合、第１案内部４０８はそれに合わせて湾曲していてもよい。なお、第１案内部４０８は、複数の別々のプレートで構成されてもよいし、印刷タイル３００の挿入経路を取り囲む単一の箱状構造体であってもよい。また、第１案内部４０８は、部分的に不連続な板状構造体であってもよい。例えば、２本の案内レールを１本以上のバーまたはロッドで接続した構造体であってもよい。また、第１案内部４０８は、部分的に不連続な箱状構造体であってもよい。例えば、支持プレート４０２から供給プレート４０４に向かって延びる４本の案内レールをバーまたはロッドによって矩形状に接続した構造体であってもよい。第１案内部４０８は、印刷タイル３００が支持プレート４０２から供給プレート４０４に向かって挿入される際に、印刷タイル３００を略真っ直ぐな向きに維持する。

【0045】

供給プレート４０４のうち支持プレート４０２に対向する面には、支持プレート４０２に向かって延びるように第２案内部４１０が取り付けられる。第２案内部４１０は、各々が傾斜した断面を有する複数の板状構造体４１１を有する。板状構造体４１１は、印刷タイル３００が供給プレート４０４および印刷供給システム４０６における種々の接続特徴部に位置合わせされるように、印刷タイル３００を案内する。本例では、第２案内部４１０は、供給プレート４０４のうち支持プレート４０２に対向する面に取り付けられる単一部材であり、板状構造体４１１は支持プレート４０２に向かって延びている。図４には、第２案内部４１０の板状構造体４１１のうち３つが示される。第２案内部４１０は４つの板状構造体４１１を有するが、図４では、印刷タイル３００と供給プレート４０４および印刷供給システム４０６との関係を詳細に示すために、最も手前の板状構造体４１１の図示を省略している。

【0046】

板状構造体４１１の各々は、印刷タイル３００に向かって内側を向く内面４１２を有する。各板状構造体４１１において、内面４１２が供給プレート４０４から離れるにつれて、内面４１２は印刷タイル３００から離れる方向に傾斜する。言い換えれば、各板状構造体４１１は、供給プレート４０４側の幅広端部４１３と、幅広端部４１３とは反対側の幅狭端部４１５とを有する。印刷タイル３００が供給プレート４０４に向かって前進するにつれて、板状構造体４１１の内面４１２が傾斜しているため、印刷タイル３００の位置自由度は板状構造体４１１の幅広端部４１３に向かって狭まる。これにより、流体マニホールド２１０およびインターフェイス回路３０８の接続縁部３２８（図３Ｂ）が印刷供給システム４０６の流体特徴部および電気特徴部と接続される位置に、印刷タイル３００を案内することができる。

【0047】

供給プレート４０４は、位置合わせ特徴部２１６（図２Ｂ）と係合する２つの位置合わせ突起部４１４を有する。位置合わせ突起部４１４（本例では、凸部）は、先端が尖っている。これにより、印刷タイル３００が前進して印刷供給システム４０６と係合する際に、位置合わせ突起部４１４は、流体マニホールド２１０の位置合わせ特徴部２１６（図２Ｂ）と確実に係合することができる。上述したように、他の種類の位置合わせ特徴部を用いることもできる。第２案内部４１０が設けられていること、位置合わせ突起部４１４と位置合わせ特徴部２１６とが係合すること、および第１部分３１０が第２部分３２２に弾力的に取り付けられていることによって、公差を受動的に狭めて、印刷供給システム４０６の流体接続部および電気接続部に向かって印刷タイル３００を案内することができる。これにより、係合特徴部２１８（図２Ｂ）は、供給プレート４０４を貫通する係合ねじ４１６と接触する。また、流体マニホールド２１０の流体ポート２１２、２１４（図２Ｂ）およびインターフェイス回路３０８の接続縁部３２８は、印刷供給システム４０６における対応の特徴部とほぼ接続する。係合ねじ４１６は供給プレート４０６内に拘束されており、係合ねじ４１６を操作することによって印刷タイル３００が付勢されて印刷供給システム４０６と確実に流体的および電気的に接触するようになっている。流体マニホールド２１０において種々の位置合わせ特徴部が設けられていること、インターフェイス回路３０８が印刷タイル３００上で正確に位置決めされること、ならびに第１案内部４０８および第２案内部４１０が設けられていることにより、迅速かつ容易に印刷タイル３００をプリントヘッドアセンブリ４００に挿入し、印刷供給システム４０６に接続することができる。第２案内部４１０、位置合わせ突起部４１４、および位置合わせ特徴部２１６の形状、大きさ、および公差を上記のように設定したこと、ならびにタイル構造体３０４の第１部分３１０と第２部分３２２とが弾力的に接続されることによって、印刷タイル３００をプリントヘッドアセンブリ４００に挿入したときに確実に位置合わせすることができる。

【0048】

印刷供給システム４０６との接続が行われると、印刷供給システム４０６の流体ノズル（図示せず）は、流体マニホールド２１０の流体ポート２１２、２１４に流体接続し、封止状態とする。これにより、流体ポート２１２、２１４は、印刷供給システム４０６内の流体供給戻り導管４２０と流体接続する。流体供給戻り導管４２０は、供給プレート４０４の流体マニホールド２１０とは反対側に位置するものである。流体弁４２２が設けられて、印刷供給システム４０６から流体マニホールド２１０および印刷タイル３００への流体の流れ、ならびにその逆の流体の流れを制御する。上述したように、プリントヘッドアセンブリ４００は複数の印刷タイル３００を備え、各印刷タイル３００は同じ態様で印刷供給システム４０６に接続される。流体弁４２２は、各印刷タイル３００に対して一対設けられ、制御システムによって操作される。これにより、各印刷タイル３００とプリントヘッドアセンブリ４００の流体貯留部との間の流体の流れが制御される。このようなプリントヘッドアセンブリにおいて、２種類以上の印刷液を用いることも可能である。この場合、各種類の流体は、専用の流体供給導管および流体戻り導管を用いて、別々の印刷タイル３００群に送られる。

【0049】

本発明の１つ以上の態様に係る実施形態に関して上述したが、本開示に具体的に記載されていない他の実施形態を本開示の基本範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲によって規定される。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【国際調査報告】