JPH054336A - サーマルインクジエツトプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】印刷ヘッドの過熱を防ぐことによって、印刷速
度を増しても印刷品質が低下しないようにする。 【構成】プリントヘッドのノズル11の裏側に、キャビテ
ィ15a に納められる相変化部材からなるヒートシンク15
を備え、これによってプリントヘッドの熱エネルギーを
吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は広義には相変化冷却シ
ステム付きサーマルインクジェット印刷装置に関する。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】印刷カ
ートリッジ等のサーマルインクジェット印刷装置は、た
とえば紙等の媒体上に文や画像を印刷するのに用いられ
る。かかる装置には印刷装置の本体に固定された基板に
取り付けられ、本体内のインクチェンバーあるいはブラ
ダー中のインクの供給に液通したノズルあるいはオリフ
ィス板からなるインクジェット印刷ヘッドが含まれる。
それぞれが各ノズルのインク通路中の小さな抵抗器の形
態を取る小さな電気ヒーターが、電気パルスを送られる
と、インクを加熱し、インクがノズルからのインク滴と
して射出される。

【０００３】典型的なノズル板構造が１９８５年１１月
２２日出願のシー・エス・チャン（Ｃ．Ｓ．Ｃｈａｎ）
らによる米国特許４、６９４、３０８号および１９８９
年３月１４日出願のシー・エス・チャンらによる米国特
許４、８１２、８５９号、特にその図６に説明されてい
る。

【０００４】通常のサーマルインクジェット印刷装置
は、その上に二酸化けい素バリアが蒸着されたガラスあ
るいは単結晶シリコンのシリコン基板構造を有する印刷
ヘッドからなる。個々のヒーター抵抗器はそれぞれ各ノ
ズルのインク通路あるいはプライミングキャビティ内の
シリコンバリア上に蒸着されており、各抵抗器のための
個々の回路トレースが別々の電気エネルギー供給源への
導通を提供しており、周知のように抵抗器を可変の順序
でファイアリングして、この順序の編成によって選択さ
れた文字や画像を印刷する。抵抗器の熱がインクに伝達
されることによってインクが沸騰する。膨張する気泡に
よってノズルからインク滴が射出される。抵抗器の熱は
またシリコン基板構造を加熱する。高密度印刷において
は、ファイアリングされる抵抗器の数もしくは解像度
を、たとえば３００ドット／インチから６００ドット／
インチに増す、あるいはファイアリングの頻度を上げる
といったことによって、印刷ヘッドが加熱する傾向があ
る。サーマルインクジェット印刷ヘッドの性能は印刷ヘ
ッドの温度が高くなりすぎると低下する。印刷品質が低
下する温度にはインクジェット印刷ヘッドの設計によっ
て大きなばらつきがある。

【０００５】サーマルインクジェット印刷装置には、プ
ラスティック本体が採用されることが多く、その上に印
刷ヘッドが取り付けられる。ヒートシンクを装備しない
場合、印刷品質の低下を避けるためには印刷速度の限度
を定め、それを越えないようにしなければならない。こ
の過熱の問題を解決する他の試みとしては、熱を逃がす
ための総金属性の印刷装置本体、あるいは空気対流冷却
に結合された金属フィン等があった。金属はコンデンサ
あるいはバケットとしてはたらいたが、金属が加熱され
ると、印刷品質は低下した。対流冷却は熱の放散を助け
たが、高価であり、インクの飛しょう径路に悪影響を及
ぼすような空気速度を必要とし、それによって印刷品質
が低下した。インク滴の射出頻度を下げると熱流束が低
下する。これによってヘッドがより低温に保たれる。ま
た、ペンが１本の線を多数回走査して所望の出力を得る
各種の印刷モードを採用することも可能である。たとえ
ば、ノズルを１つおきにファイアリングする場合、１本
の線その他を完了するのに２回のパスが必要となる。こ
れはハードコピーのスループットを低下させる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、印刷
ヘッドの熱エネルギーを吸収するための相変化材料を採
用したヒートシンクを有する印刷装置を提供することに
よって、従来の装置や方法に対する改善が実現される。
ヒートシンクは循環する相変化材料を含んだ熱パイプか
ら構成することができる。あるいは、現在の好適な実施
例およびこの発明の最良の実施態様においては、印刷ヘ
ッドと熱交換関係に、たとえば印刷ヘッド基板の近傍に
あるいはそれに接触させて配設された固体材料を含む熱
パイプから構成することができる。かかる固体の相変化
材料は許容できる印刷品質が達成されるような印刷ヘッ
ドに対する温度環境においては固体であり、印刷の劣化
が起こる温度より低い温度で融解するのが好適である。
かかるヒートシンクは固体の相変化材料の融解熱を利用
している。熱パイプは部分真空中に少量の流体の入った
密閉した容器からなる熱伝達装置である。熱はその一端
でこの流体の蒸発によって印刷ヘッドと熱交換の関係で
吸収され、蒸気の凝縮によって前記の容器の別の場所で
放出され前記の端部から除去される。凝縮液は密閉され
た容器の側面にそって元の溜めに戻る。こうして蒸発の
熱が印刷ヘッドの熱エネルギーを吸収する。

【０００７】印刷ヘッドからの熱エネルギーは相変化材
料の物理的な状態を変化させるのに用いられる。この熱
エネルギーはこの手段によってこの材料の物理的状態を
変化させるのに用いられる熱エネルギーに吸収され、あ
るいは渡されて、それによって基板および隣接する印刷
装置本体から除去される。

【０００８】材料の物理的状態を変化させるとき、液体
あるいは固体の材料に投入された熱エネルギーは分子結
合を破壊するのに用いられ、そしてこの材料をさほど加
熱しない。固体についていえば、固体材料が完全に融解
すると、印刷速度が変わらない場合融成物の温度は勿論
上昇し始める。熱パイプを用いると、その熱容量を越え
なければ物理的状態の変化は連続的である。この相変化
の原理を用いて、サーマルインクジェット印刷ヘッドに
よって発生する熱は材料の物理的状態を変えるはたらき
に用いられる。印刷ヘッドは材料の物理的状態の変化が
起こる限り一定の許容可能な温度に保たれる。

【０００９】この発明の原理を印刷ヘッドに関して説明
したが、この原理を拡大し集積回路およびその他の電気
部品の冷却に用いることができることは明らかである。

【００１０】さらに、材料のガラス転移をこれらのアプ
リケーションにおける冷却の目的に用いることができ
る。

【００１１】

【実施例】多くのサーマルインクジェットプリンタにお
いて、印刷ヘッドの過熱とその結果起こる印刷品質の低
下のためにハードコピースループットの潜在能力を発揮
することができない。この発明によれば、印刷ヘッドの
動作温度の上限で物理的状態が変化する材料を採用した
印刷ヘッド用のヒートシンクを採用することによって印
刷速度を増すことができる。図１は熱対温度図である
が、通常、たとえば固体を融解する、あるいは流体を蒸
発させるといった材料の物理的状態を変化させる際の熱
エネルギー入力を示し、材料の物理的状態が連続的に変
化する期間に存在する比較的一定な温度をプロットして
いる。材料が固体である場合、相変化が完了すると熱エ
ネルギー入力が減少しなければ液体の温度が上昇する。
この相変化期間中に熱エネルギーは物理的状態を変化さ
せるのに用いられる。

【００１２】ヒートシンクを使用するには、印刷装置内
にヒートシンクを受け、相変化材料を印刷ヘッドに対し
て熱交換の発生する近接した位置に配置するためのスペ
ースが必要である。固体ヒートシンク材料は、それ以上
になると印刷品質の劣化が許容できないものになる印刷
ヘッド温度で、あるいはそれ以下の温度で融解する熱伝
導材料であることが好適である。このヒートシンクによ
って、物理的状態の完全な変化を達成するのに要する期
間中の温度制御が提供される。印刷ヘッドの相変化材料
貯蔵容量は、後述するように、テストされた印刷ヘッド
に対して約４分間のベタ印刷を可能とする容量である。
したがって、使用中の印刷速度を低下させることなく、
周期的に高印刷密度を必要とする多くの可変印刷密度印
刷計画を実施可能とする。これはより長時間にわたって
さらに最適化することができる。

【００１３】印刷本体のキャビティ内に一定量の固体の
相変化材料を用いることによって、印刷ヘッドの過熱の
問題に対する簡便な解決が与えられる。しかし、高密度
印刷期間は、熱パイプにおけるように、相変化材料を循
環させる構成を用いることによって、拡張する、あるい
は連続的にすることができる。熱パイプはその一部が本
体のキャビティからなるようにすることもでき、また、
熱入力および熱出力用の熱接点と冷接点を有し、この熱
接点で印刷ヘッドからの熱を受け取り、冷接点で熱を除
去する自蔵ユニットとすることもできる。この例におけ
る材料に対する一般的な必要条件は相あるいは物理的状
態の変化が起こる温度に関する限り固体材料と同じであ
る。熱パイプの利点は印刷ヘッドに対する温度制御の期
間が連続的であることである。

【００１４】この発明を実施したあるタイプの印刷装置
を図２の分解斜視図に示すが、本発明はこれに限定され
るものではない。印刷装置１はガスケット７あるいは他
の適当なシールを用いてインクチェンバー５に密封され
た印刷本体３からなる。抵抗器基板９およびオリフィス
あるいはノズル板１１からなるサーマルインクジェット
印刷ヘッド８（図３参照）が液密に張り合わされリセス
３ａに嵌入されており、このリセス３ａには抵抗器基板
が入り、印刷本体３の上面に密閉されている。印刷本体
３のリセス３ａ中のスロット３ｂはインクチェンバー５
内のインクに通じている。印刷ヘッドアッセンブリー８
がリセス３ａに密封されると、抵抗器基板９中のスロッ
ト９ａはインクチェンバー５内のインクをノズル板１１
の背面に通すスロット３ｂに位置合わせされている。後
に説明する図４からわかるように、ノズル板１１の背面
の後ろにある印刷ヘッド構造中の通路１１ｂは抵抗器基
板９中のインクチャネルあるいはスロット９ａに通じて
おり、インクを各ノズル１１ａの個々のインクキャビテ
ィあるいはプライミングキャビティ１１ｃに通す。抵抗
器基板９上の個々の抵抗器９ｂはそれぞれのノズル１１
ａに対向して配設されている。抵抗器が励起されるとき
抵抗器の真上のインクが蒸発し、気泡が形成される。気
泡が成長するにつれて運動量が気泡の上のインクに伝達
されて、インクがノズル１１ａから射出される。抵抗器
９ｂは、ここには一部のみを示す、個々の抵抗器に接続
された個々の回路トレース１３ａを有するフレキシブル
回路１３を用いて、抵抗器のファイアリングを編成する
なんらかの周知のシステムに個々に結合されている。図
２からわかるように、これらのフレキシブル回路は印刷
本体３の傾斜した側面に適合する形状とされている。

【００１５】図２の印刷装置１と図３の印刷ヘッド８は
説明の目的のための便宜上の位置に示されている。ある
種のアプリケーションにおいては、印刷装置８は図８に
示すような位置を占め、この位置では印刷ヘッド本体３
と印刷ヘッド８はほぼ垂直面内に配設される。印刷装置
１をこの位置に置くことによって、インクが重力によっ
て印刷ヘッド８に流れる。勿論印刷装置は他の位置とす
ることができる。

【００１６】相変化ヒートシンク１５を用いた印刷ヘッ
ド８の温度制御の概略を図２および図５に示す。ヒート
シンクキャビティ１５ａは印刷本体３の壁によって形成
される。印刷本体３の開いた背面は図５からわかるよう
にインクチェンバー５の端面５ａによって裏あてされた
ガスケット７によって閉じられる。印刷ヘッドの最大許
容温度以下の融点を有する固体材料１５ｂが基板９の背
面に接触することによってそれと熱交換関係にキャビテ
ィ１５ａを満たしている。

【００１７】インクチェンバー５とプライミングキャビ
ティ１１ｃの間のインク通路は図５の断面図でよくわか
り、ここでは組み立てられた印刷装置１を示している。
このインク通路はインクチェンバー５の端面５ａ中の開
口部５ｂとガスケット７中の開口部７ａからなる。これ
らの開口部はともに、抵抗器基板９中のスロット９ａを
介してノズル板１１の背後のプライミングキャビティ１
１ｃに通じる印刷本体３のスロット３ｂに位置合わせさ
れている。

【００１８】個々のノズル１１ａへのこのインク分配シ
ステムの詳細は図４に明らかである。これは図３の断面
ＩＶ−ＩＶで見た部分断面図であり、１つのノズル１１
ａのみにおける、印刷ヘッド８の基板９の、印刷本体３
の上端のキャビティ３ａのスロット３ｂへの取り付けを
代表的に示す。印刷本体３はガスケット７（図２参照）
によってインクチャンバー５に密閉される。印刷ヘッド
８はリセス３ａ中に密封された単結晶シリコン基板９ｃ
からなり、その上には熱キャパシタバリアとして機能す
る二酸化けい素（Ｓｉｏ₂ ）層９ｄが蒸着されている。
タンタルアルミニウムＴａＡｌの個々の抵抗器９ｂにつ
いては、ここには１つだけを示すが、これらはこの二酸
化けい素層９ｄ上に蒸着されている。個々の抵抗器９ｂ
のための回路トレースあるいは導体９ｂｂが抵抗器９ｂ
上に蒸着される、ただしノズル１１における、あるいは
それと反対の抵抗器部分は露出されたままである。パッ
シベーション層、抵抗器保護層９ｐおよび９ｑが抵抗器
９ｂ上に引き続いて蒸着される。層９ｐは炭化けい素Ｓ
ｉＣあるいは窒化けい素ＳｉＮである。層９ｑはタンタ
ルＴａである。パッシベーション層は、インクからの物
理的、化学的、電気的な絶縁を提供しながら、抵抗器か
らプライミングキャビティ中のインクへの熱の伝達を可
能とする。

【００１９】写真結像可能なポリマーのバリア層１１ｅ
がインクキャビティを形成し、このインクキャビティは
各ノズル用のプライミングキャビティ１１ｃとマニホル
ド通路あるいはキャビティ１１ｂを含む。ノズル板１１
は通常ニッケルで電鋳され、バリア層を覆い、それに密
着されている。個々のノズル１１ａは各プライミングキ
ャビティ１１ｃに通じている。インクのおおよそのメニ
スカス線はノズル１１ａの開口部にある。各ノズル１１
ａのプライミングキャビティ１１ｃはマニホルドキャビ
ティ１１ｂによって互いに結合されている。このマニホ
ルドキャビティ１１ｂは抵抗器基板９中のスロット９ａ
に通じており、このスロット９ａは図示するように基板
のすべての層を貫通して伸長している。シーラント９ｅ
がスロット３ｂの周囲およびリセス３ａの内部と周囲で
基板９を密閉している。図６、図７および図８は、固体
の相変化材料を用いた、この発明を実施するに際して採
用されたタイプのプラスティック印刷本体３を示し、図
９の温度図に示すテストデータはこれから取った。この
実施例では、印刷本体３中の印刷ヘッドリセス３ａはス
ロット３ｂの開口部を除いてリセス３ａを封止する一体
のエンドプレート部３ｄによって印刷ヘッド３中のヒー
トシンクキャビティ１５ａから密閉される。図６におい
て、エンドプレート３ｄをわかりやすく示すために、印
刷ヘッド８とフレキシブル回路は除去されている。しか
し図６の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩで見た断面図である図７
には、これらの特徴が含まれている。一体のエンドプレ
ート３ｄはヒートシンク１５と印刷ヘッド８の間の密閉
不良を除去する。抵抗器基板と相変化材料１５の間の直
接熱交換はもはや発生せず、印刷ヘッドが同じヒートシ
ンク材料を用いて少し高い温度で動作する必要がある。
ただし、これは必要であればより低い温度で融解してエ
ンドプレート３ｄでの熱降下を補償するヒートシンク材
料を選択することによって補償することができる。

【００２０】図８は図６の断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩで
見た断面図である。この断面はスロット３ｂの長軸を含
み、スロット３ｂの対向する側面部あるいは開口部間の
通路３ｂｂを形成するスロット３ｂの内部構造の輪郭を
形成する。図８に示す印刷装置１の位置において、スロ
ット３ｂの外側の開口部における印刷ヘッドへの重力に
誘起されたインクの流れが発生することが明らかであ
る。さらに、ノズルからのインクの射出はインクを印刷
ヘッドのプライミングキャビティに引き込むためのポン
プのはたらきをする。

【００２１】ヒートシンクのアプリケーションに適する
固体材料には、ガリウムおよびポリエチレングリコール
がある。低温半田を用いることもできる。用いられる固
体の相変化材料の融点は、印刷ヘッドが許容できない印
刷品質の低下なく動作することのできる温度の上限に関
連してそれぞれの印刷ヘッドに応じて定まる。プラステ
ィック本体の３００ｄｐｉの印刷ヘッドを用いた実験か
らサーマルインクジェット印刷ヘッドの温度の許容可能
な上限には大きなばらつきがあることがわかる。したが
って、このアプリケーションに選択された固体の相変化
材料は、いかなる場合にも許容可能な印刷品質が得られ
る特定の印刷ヘッドのすでにわかっている上限温度以下
の融点を有していなければならない。プラスティック本
体の印刷ヘッドを用いた実験から、材料は印刷ヘッドの
温度限度以下の温度で物理的状態が変わり、また適度な
熱伝導率を有することが要求されることがわかる。熱伝
導率はテストされた固体については約１０ｗ／ｍ／°ｋ
である。固体か液体かの材料の選択は印刷ヘッドの温度
の上限にのみ依存する。熱伝導率は熱エネルギーの供給
速度を吸収するために必要な物理的状態の変化の速度の
係数である。

【００２２】プラスティックケースを有し、熱を放散す
る装備を有しない３００ｄｐｉのサーマルインクジェト
ペンあるいは印刷ヘッドを用いて行った実験では、印刷
中に印刷ヘッドの温度は上昇し続けた。プラスティック
ケースを有し、相変化材料としてガリウムを用いたヒー
トシンクを設けた同タイプのサーマルインクジェトペン
あるいは印刷ヘッドを用いて行った別の実験では、相変
化材料の融解期間中を通じて、印刷中の印刷ヘッドの温
度は許容可能なレベルで一定していた。固体の相変化材
料を用いたヒートシンクのアプリケーションはこれらの
実験に基づく熱管理に顕著な改善を示す。

【００２３】たとえば、同タイプの印刷ヘッドアッセン
ブリーのヒートシンク中の相変化材料としてガリウムを
用いた場合、印刷ヘッドは、印刷ヘッドの最大動作温度
を越えることなく、３−４分間にわたって高密度印刷モ
ードで連続的に吐出できることがわかった。テストの具
体的な成功の一例としては、１００％の光学印刷密度の
Ａサイズの図を速度の低下なく印刷することができた。
第２のテスト成功例としては、１０枚の５０％の密度の
Ａサイズの図を連続して印刷品質の低下なく印刷する事
ができた。ノズルの数、シリコン基板の大きさ、吐出頻
度、および解像度（３００ｄｐｉ）によって性能が変化
する。

【００２４】上述したテスト結果を図９に示す。この図
ではプラスティック材料で構成した図６、図７および図
８のタイプの印刷本体３を有する３００ドット／インチ
の印刷装置１のテストから得られたテストデータを示し
ている。４種類のテストが行われ、１つはヒートシンク
なしで行われ、他の３つは異なるヒートシンク材料を用
いて行われた。テストはすべて図９ではマニホルドと記
されているこのプラスティック印刷本体３を用いて行わ
れた。印刷ヘッド８は図示したように高密度モードで約
２６０秒間吐出され、その後停止された。ヒートシンク
がない場合、印刷ヘッドの温度はテスト期間の最後には
１００℃を越えた。相変化材料としてポリエチレングリ
コールを採用したヒートシンクを用いた場合、印刷ヘッ
ドの温度の上限は約１６℃低下した。しかし、テスト期
間中のゆるやかな温度上昇に続いて上限があり、ここで
も、この発明の概念は機能したが、このアプリケーショ
ンによりよく適合する相変化温度と熱伝導率特性を有す
る他の材料の使用が促された。第３のテストに示すよう
に、ポリエチレングリコールに銅繊維を加えることによ
って、熱伝導率が向上し、テスト期間の最後における上
限温度がわずかに低下した。図９に記録した最後のテス
トでは、ヒートシンク材料としてガリウムが用いられ、
プラスティック印刷本体３あるいはマニホルドだけを用
いた場合に比べて熱の管理に顕著な改善が見られた。最
後のテストでは、ガリウムが融解し始めると、印刷ヘッ
ドの温度はテスト期間中一定であった。

【００２５】図１０から図１４は熱パイプと印刷装置１
０へのそのアプリケーションを示す。これらの図では、
図２から図８の部品に対応する部品には同一の符号をつ
けた。印刷装置１０は図１１のインクブラダー３１を含
む本体３０からなる。基板９を有する印刷ヘッド８が本
体３０のリセスに密封されている。インクブラダー３１
は図１１に示す首の部分３１ａを有し、その出口は印刷
ヘッド８の基板９の背面のスロット９ｂ（図１４参照）
の周囲に密閉されている。この位置でブラダー３１中の
インクはスロット９ｂに通じており、インクをプライミ
ングキャビティ１１ｃに供給し、またノズル板１１のノ
ズル１１ａに供給する（図４参照）。

【００２６】熱パイプ２５は印刷装置１０の本体３０の
内部に配設されている。この熱パイプはブラダーの首の
部分３１ａの上で結合することができる１対のチューブ
２５ａと２５ｂからなり、これらのチューブはそれぞれ
下端２５ｃと２５ｄ、および開いた拡大された上端２５
ｅと２５ｆを有する。下端２５ｃと２５ｄもまた開いて
おり、その端部が、基板９の背面の、図１４に示すイン
ク供給スロット９ａとブラダー３１の首の部分３１ａの
反対側の外形線２５ｇおよび２５ｈで示した位置に、た
とえばエポキシタイプのシーラントによって接着、密封
されている。開いた上端２５ｅおよび２５ｆは同様に、
ここでは印刷装置１０の本体３０の上部の傾斜面から突
出するように示されるアルミニウムあるいは銅等の高熱
伝導率のプレート３３からなる冷接点に接着密封され、
本体３０の高伝導性の熱量といった、周囲環境あるいは
プレート３３上の冷接点金属クランプへの熱を拒絶して
いる。それぞれの熱パイプチューブ２５ａ、２５ｂの底
部にある熱パイプ流体２５ｊは基板９の背面に接触して
おり、濡れ領域は外形線２５ｇおよび２５ｈ内に形成さ
れる。これらの濡れ領域は基板９への熱パイプ流体の領
域露出を最大限とするために基板スペース内で可能な限
り大きくとる。

【００２７】固体の相変化材料の場合と同様に、抵抗器
９ｂを吐出することによって基板９に発生する熱エネル
ギーは物理的な変化を発生させる。この場合、熱パイプ
流体が蒸発する。図１３の点線の矢印で示すように温か
い蒸気が熱パイプチューブ２５ａおよび２５ｂの中を上
昇する。熱パイプ２５ａおよび２５ｂの拡張された上端
２５ｅおよび２５ｆにおいて、蒸気が冷接点プレート３
１の内面に接触し、そこで冷却され、相状態を変えて流
体に戻る。これは熱パイプチューブの壁面を流体の供給
源２５ｊに流れる実線の矢印によって示される。

【００２８】ある実施例では、熱パイプは加圧され、そ
れぞれが約１ｃｃの流体２５ｊを含んでいた。０℃から
７０℃の大気中の圧力範囲Ｐが次の表に示すそれぞれの
流体に与えられた。

【００２９】 熱消費率：ｍｈ_fg ｍ＝質量流量（ｇ／ｓｅｃ） ｈ_fg＝蒸発熱（ジュール／ｇ） フレオンについては蒸発熱ｈ_fgは１８０ｊ／ｇ

【００３０】以上から、相変化材料の選択は、単に印刷
ヘッドの温度の上限と熱エネルギーが増大する速度に等
しい速度で相変化材料の物理的状態の変化を提供するた
めの熱消費率に対応する熱伝導率に基づくものであるこ
とがわかる。

【００３１】以上、この発明をプラスティック印刷本体
を有する印刷装置へのアプリケーションにおいて説明し
たが、この発明の原理は少なくとも、金属印刷本体が採
用される場合に応用しても同様な利点を有するものであ
る。特定の固体および液体相変化材料の名前を上げ、そ
れに関してデータを示したが、熱エネルギーが発生する
印刷ヘッドの温度の上限と速度がわかっているとき、他
の材料を利用可能な材料の物理特性表から簡単に選択す
ることができる。したがって、許容可能な印刷品質の温
度範囲内の材料のガラス転移といった物理的状態の変化
が冷却の目的に使用できるものと考えられる。

【００３２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、印刷ヘッド
の過熱を防ぐことができ、その結果、印刷速度を増して
も印刷品質が低下しないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】温度対時間のグラフ図であり、固体材料の物理
的状態を液体に変えるのに要する熱エネルギーを表す。

【図２】本発明の原理を実施したサーマルインクジェッ
ト印刷装置の分解斜視図である。

【図３】図２の印刷装置の印刷ヘッドの組み立てとフレ
キシブル回路の取り付けを示す拡大斜視図である。

【図４】図３の断面ＩＶ−ＩＶで見た印刷ヘッドの部分
拡大断面図である。

【図５】図２の断面Ｖ−Ｖで見た拡大断面図である。

【図６】印刷ヘッドとフレキシブル回路を取り除いた状
態の他の実施例におけるフレキシブル回路を取り除いた
状態の他の実施例における印刷ヘッド本体の平面図であ
る。

【図７】図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩで見た断面図である。

【図８】図６の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩで見た断面図であ
る。

【図９】異なる固体材料を用いてヒートシンクなしとヒ
ートシンクありの場合について同一の印刷ヘッドテスト
から得られた印刷ヘッドの温度のグラフ図である。

【図１０】図３および図４のタイプの印刷ヘッドを用
い、熱パルプを実施した他の実施例における印刷装置の
斜視図である。

【図１１】図１０の印刷装置の部分側面図である。

【図１２】図１０および図１１の熱パイプの斜視図であ
る。

【図１３】図１２の熱パイプの側断面図である。

【図１４】印刷ヘッド基板の背面図である。

【符号の説明】

１：印刷装置 ３：印刷本体 ３ａ：リセス ３ｂ：スロット ５：インクチェンバー ８：印刷ヘッド ９：抵抗器基板 １１：ノズル板 １５：ヒートシンク １５ａ：ヒートシンクキャビティ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 8804−2Ｃ Ｂ４１Ｊ 29/00 Ｑ (72)発明者 ジヨン・エル・ストツフエル アメリカ合衆国カリフオルニア州サンデイ エゴ・コロンバスストリート8049 (72)発明者 ウイリアム・デイ・カツペル アメリカ合衆国コロラド州ラブランド・サ ウスウエスト・18ス・ストリート 665 (72)発明者 ブルース・デイ・ミユーラー アメリカ合衆国カリフオルニア州エスコン デイド・カントリクラブドライブ 1812 (72)発明者 ジエラルド・ジー・フエアル アメリカ合衆国カリフオルニア州ポーウエ イ・エツラレーン 14141

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】インク溜めを有する本体と、該本体に配置
   され上記インク溜めに連係してインクを吐出するための
   複数のノズルを有するプリントヘッドと、インクを加熱
   して上記各ノズルからインクを吐出させるための電気ヒ
   ーターと、上記プリントヘッドの熱エネルギーの物理的
   状態を変える相変化部材を、上記プリントヘッドに対し
   露出させ、物理的状態を変えることによってプリントヘ
   ッドの熱エネルギーを吸収するように上記本体に配置し
   てなるヒートシンクと、を備えたことを特徴とするサー
   マルインクジェットプリンタ。