DE60038051T2 - Modulelement fur ein vierfarbendruckkopfmodul - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Diese Erfindung bezieht sich auf eine Druckkopfbaugruppe. Die Erfindung betrifft im Spezielleren eine seitenbreite Tintenstrahl-Druckkopfbaugruppe.
- Hintergrund
- In der
EP-A-0564102 ist eine Druckkopfbaugruppe beschrieben, bei der ein PCB-Band abdichtend mit einer Unterseite (Tintenausstoßseite) eines Druckkopfs verbunden ist. Eine Vielzahl von Öffnungen im Band gestatten es, dass Tinte aus Düsen im Druckkopf ausgestoßen werden kann. Das Band bildet auch eine Wand einer Tintenzufuhrkammer, die dem Druckkopf Tinte zuführt. - Zusammenfassung der Erfindung
- Gemäß der Erfindung ist ein Bauteil für ein Druckkopfmodul nach Anspruch 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- In dieser Beschreibung soll der Ausdruck "Wand" in einem breiten Sinn aufgefasst werden, solange der Kontext nicht eindeutig anderes angibt, und zwar in dem Sinne, dass jeder Teil einer Struktur einschließlich ihres Bodens und ihres Dach- oder Deckenbereichs mit eingeschlossen ist.
- Der Baustein kann ein mikroelektromechanischer Baustein sein, der aus einer Anzahl von Düsen besteht.
- Die flexible PCB kann ein Folienteil umfassen, auf dem mehrere elektrisch leitfähige Bahnen, Kontakte und Verbindungen angeordnet sind, um den Baustein mit Strom und Datensignalen zu versorgen. Die Folie kann eine TAB-Folie sein (TAB = Tape Automated Bond = automatisches Bandkontaktierverfahren).
- Der Träger mit der damit verbundenen flexiblen PCB kann einen Boden der Tintenzufuhrkammer bilden.
- Der Träger kann eine steife Struktur mit darin ausgebildeten Strömungswegen sein. Der Träger kann einen Rahmen umfassen, von dem sich mehrere Rippen so erstrecken, dass sie ein Paar entgegengesetzter, kammartiger Strukturen bilden, und einen zentralen, in Längsrichtung verlaufenden Kanal zwischen den Strukturen, in dem der Baustein aufgenommen ist.
- Der Baustein kann auf beiden Seiten der PCB abdichtend mit der flexiblen PCB verbunden sein.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
-
1 zeigt eine dreidimensionale Draufsicht einer Druckkopfbaugruppe gemäß der Erfindung; -
2 zeigt eine dreidimensionale Unteransicht der Baugruppe; -
3 zeigt eine dreidimensionale, in ihre Einzelteile zerlegte Ansicht der Baugruppe; -
4 zeigt eine Unteransicht der Baugruppe; -
5 zeigt eine dreidimensionale Unteransicht der Baugruppe, wobei Teile weggelassen sind; -
6 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Stirnansicht der Baugruppe; -
7 zeigt in vergrößertem Maßstab eine geschnittene Stirnansicht der Baugruppe; -
8 zeigt eine dreidimensionale, in ihre Einzelteile zerlegte Ansicht eines Druckkopfmoduls der Baugruppe; -
9 zeigt eine Unteransicht des Moduls; -
10 zeigt eine Draufsicht des Moduls; -
11 zeigt eine geschnittene Stirnansicht des Moduls entlang der Linie XI-XI in10 ; -
12 zeigt eine dreidimensionale, in ihre Einzelteile zerlegte Ansicht eines Tintenbehälters der Baugruppe; -
13 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer flexiblen Leiterplatte der Baugruppe; -
14 zeigt eine dreidimensionale, in ihre Einzelteile zerlegte Ansicht einer Sammelschienenanordnung der Baugruppe; -
15 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Baugruppenauslegung mit mehreren Druckköpfen; und -
16 zeigt in vergrößertem Maßstab eine geschnittene Seitenansicht der Verbindung des Druckkopf-Bausteins mit der TAB-Folie. - Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
- Eine erfindungsgemäße Druckkopfbaugruppe ist allgemein mit der Bezugszahl
10 bezeichnet. Die Baugruppe10 verwendet eine Vielzahl von ersetzbaren Druckkopfmodulen12 . Der Vorteil dieser Anordnung besteht in der Möglichkeit, irgendwelche defekten Module12 in der Baugruppe10 leicht entfernen und ersetzen zu können. Dies macht es überflüssig, die ganze Druckkopfbaugruppe10 wegzuwerfen, wenn nur ein Modul12 defekt ist. - Die Baugruppe
10 umfasst ein Gehäuse14 , an dem ein Tintenbehälter16 befestigt ist. Die Druckkopfmodule12 sind wiederum am Behälter16 angebracht. - Jedes Druckkopfmodul
12 besteht aus einem mikroelektromechanischen Baustein18 (Memjet-Baustein) (am deutlichsten in8 der Zeichnungen gezeigt), der durch einen Klebstoff mit einer automatischen Bandkontaktierfolie (TAB-Folie)22 verbunden ist, wobei die TAB-Folie22 elektrisch an den Baustein18 angeschlossen ist. Der Baustein18 und die TAB-Folie22 bilden eine Unterbaugruppe24 , die an einem Mikroformteil26 angebracht ist. Das Mikroformteil26 ist wiederum an einem Abdeckungsformteil28 gehaltert. - Jedes Modul
12 bildet eine dicht verschlossene Einheit mit vier unabhängigen Tintenkammern30 , die im Abdeckungsformteil28 ausgebildet sind und dem Baustein18 Tinte zuführen. Jedes Druckkopfmodul12 wird in ein Behälterformteil32 (am deutlichsten in3 und7 der Zeichnungen gezeigt) des Tintenbehälters16 eingesteckt, der die Tinte zuführt. Zehn Module12 liegen aneinander im Behälter16 an, um eine vollständige, 8 Zoll breite Druckkopfbaugruppe10 zu bilden. Die Tintenbehälter16 sind ihrerseits modular, so dass vollständige, 8 Zoll messende Druckkopfanordnungen konfiguriert werden können, um eine Druckkopfbaugruppe10 in gewünschter Breite zu bilden. - Die erfindungsgemäße, modulare 8-Zoll-Druckkopfbaugruppe
10 ist für eine Druckgeschwindigkeit und einen Tintendurchsatz ausgelegt, die es gestatten, dass pro Minute bis zu 160 Seiten mit 1600 dpi in Fotoqualität gedruckt werden. Für einen doppelseitigen Hochgeschwindigkeitsdruck kann zusätzlich eine zweite Druckkopfbaugruppe derselben Konstruktion in einem Drucker an der entgegengesetzten Seite installiert werden. - Wie vorstehend beschrieben und am deutlichsten in
8 der Zeichnungen dargestellt ist, ist das Herzstück der Druckkopfbaugruppe10 der Memjet-Baustein18 . Die TAB-Folie22 ist mit dem Baustein18 verbunden und entlang allen Rändern des Bausteins18 an beiden Seiten mit dem Klebstoff20 abgedichtet. Dies bildet die Memjet-Druckkopf-Baustein-Kernunterbaugruppe24 . - Die Unterbaugruppe
24 ist mit dem Mikroformteil26 verbunden. Dieses Formteil26 passt mit der TAB-Folie22 zusammen, die gemeinsam einen Boden34 (11 ) der Tintenkammern30 des Abdeckungsformteils28 bilden. An einer Oberseite36 des Abdeckungsformteils28 öffnen sich die Kammern30 in aufweitender Art und Weise, um Einfülltrichter38 zu bilden. Über jedem Trichter38 ist ein weicher, hydrophober Kragen40 aus einem Elastomer angeordnet. Die Kragen40 greifen abdichtend an komplementären Einfüllgebilden oder -düsen42 (7 ) des Behälterformteils32 des Tintenbehälters16 an, um Tinte zum Baustein18 zu führen. - Einschnappteile oder -clipse
44 stehen von der Oberseite36 des Abdeckungsformteils28 vor, um das Abdeckungsformteil28 lösbar auf den Tintenbehälter16 aufschnappen zu können. - Die TAB-Folie
22 erstreckt sich an einer abgewinkelten Seitenwand46 des Abdeckungsformteils28 nach oben, wo sie auch an Ort und Stelle verklebt ist. Die Seitenwand46 des Abdeckungsformteils28 bietet der TAB-Folie22 eine geeignete Anlagefläche für Daten- und Stromkontaktfelder48 (8 ). - Die Unterbaugruppe
24 , das Mikroformteil26 und das Abdeckungsformteil28 bilden zusammen das Memjet-Druckkopfmodul12 . Eine Mehrzahl dieser Druckkopfmodule12 sind über eine Schnappbefestigung in einer winkeligen bzw. schräg gestellten Stoßverbindungsanordnung am Tintenbehälter16 befestigt. Der Behälter16 wirkt als Träger für die Module12 und stellt Tintenkanäle52 (7 ) für vier Tintenfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK) bereit. Die vier Tintenfarben werden durch die einzelnen Trichter38 des Abdeckungsformteils28 in jedes Druckkopfmodul12 geleitet. - Die Druckkopfmodule
12 liegen aneinander in einer überlappenden und schräg gestellten Art und Weise an, wie es am deutlichsten in2 und4 der Zeichnungen dargestellt ist. Und zwar ist dies so, damit die Memjet-Bauteile18 diagonal überlappen können, um kontinuierliche Druckkopflängen von 0,8 Zoll bis 72 Zoll (für Breitformatdrucker) und darüber hinaus herstellen zu können. - Der Memjet-Baustein
18 ist 21,0 mm lang, 0,54 mm breit und 0,3 mm hoch. Eine schützende, aus Silizium hergestellte Düsenabschirmung mit 0,3 mm Höhe ist mit der Oberseite des Memjet-Bausteins18 verbunden. - Jede Memjet-Düse umfasst ein thermoelastisches Betätigungsorgan, das an einer sich bewegenden Düsenbaugruppe angebracht ist. Das Betätigungsorgan hat zwei baulich unabhängige Schichten aus Titannitrid (TiN), die an einem Ende an einer Verankerung am Siliziumsubstrat angebracht sind, und am anderen Ende eine Baugruppe aus Hebelarm und Düse aus Siliziumnitrid (Nitrid). Die obere TiN-Schicht oder "Heiz"-Schicht bildet einen Stromkreis, der gegenüber der Tinte durch das Nitrid isoliert ist. Die sich bewegende Düse ist über einem Tintenzufuhrkanal angeordnet, der durch das Siliziumsubstrat verläuft. Der Tintenzufuhrkanal ist durch einen TiN-Abdichtungsrand fluidisch um den Umfang der Substrat öffnungen herum abgedichtet. Ein Ausstoßen von Tinte zwischen dem TiN-Rand und der Nitriddüsenbaugruppe ist durch die Wirkung der Oberflächenspannung über einen 1 Mikrometer breiten Spalt verhindert.
- Ein 1 Mikrosekunden langer, 3 V und 27 mA starker Impuls (85 Nanojoules) wird an die Anschlüsse der Heizschicht angelegt, wodurch die Heizelementtemperatur durch eine Joulesche Erwärmung ansteigt. Das vorübergehende thermische Feld verursacht eine Expansion der Heizschicht, die sich baulich in einer "außerhalb der Ebene" stattfindenden Auslenkung entlädt, die durch das Vorhandensein der anderen TiN-Schicht verursacht wird.
- Die Auslenkung an der Spitze des Betätigungsorgans wird durch den Hebelarm verstärkt und drückt die Düsenbaugruppe in Richtung auf den im Silizium befindlichen Tintenzufuhrkanal. Die Bewegung der Düsenbaugruppe verbindet sich mit der Trägheit und dem viskositätsbedingten Widerstand der Tinte im Zufuhrkanal so, dass ein Gebiet mit Überdruck erzeugt wird, das den Ausstoß eines Tröpfchens bewirkt.
- Die Memjet-Betätigung wird durch ein vorübergehendes thermisches Feld verursacht. Nach dem Tröpfchenausstoß wird die passive TiN-Schicht nur durch Wärmeleitung erwärmt. Die thermische Energie wird durch Wärmeleitung in das Substrat und die Tinte abgezogen, was dazu führt, dass das Betätigungsorgan in die "Ruhe"-Stellung zurückkehrt. Durch ausgestoßene Tröpfchen wird Wärmeenergie vom Druckkopf-Baustein abgeführt. Der Tropfenausstoßprozess nimmt ca. 5 Mikrosekunden in Anspruch. Das Wiederauffüllen der Düse und die Diffusion der Abwärme innerhalb von 20 Mikrosekunden gestattet eine Tropfenausstoßrate in Höhe von 50 kHz.
- Der Memjet-Baustein
18 verfügt über 1600 Düsen pro Zoll für jede Farbe. Dies gestattet einen Farbdruck mit einem Echtwert von 1600 dpi, was zu einem Bild in voller Fotoqualität führt. Ein 21 mm messender CMYK-Baustein18 hat 5280 Düsen. Jede Düse hat ein Schieberegister, ein Transferregister, ein Freischaltungsgatter und einen Steuertransistor. Sechzehn Datenanschlüsse steuern den Baustein18 an. - Einige Konfigurationen von Memjet-Bausteinen
18 bedürfen einer Düsenabschirmung. Diese Düsenabschirmung ist ein mikromechanisch be arbeitetes Siliziumteil, welches mit der Vorderfläche des Wafers mit diesem verbunden ist. Sie schützt die Memjet-Düsen gegen Fremdpartikel und den Kontakt mit Festobjekten und ermöglicht es, dass die Kompaktierung von einem hohen Ertrag begleitet ist. - Die TAB-Folie
22 ist eine standardmäßige, einseitige TAB-Folie, die aus Polyimid und Kupferschichten besteht. In einem Schlitz17 ist der Memjet-Baustein18 untergebracht. Die TAB-Folie22 umfasst goldplattierte Kontaktfelder48 , die eine Verbindung mit einer flexiblen Leiterplatte (PCB)54 (13 ) der Baugruppe10 herstellen, und Sammelschienenkontakte56 (14 ) von Sammelschienen58 und60 der Baugruppe10 , um den Baustein18 mit Daten bzw. Leistung zu versorgen. Vorstehende Bonddrähte werden mit einem Goldkügelchen versehen und dann mit Bondkontaktstellen des Memjet-Bausteins18 verbunden. - An der Verbindungsstelle zwischen der TAB-Folie
22 und allen Bausteinseitenwänden wird zuerst ein Dichtungsmittel auf der Vorderfläche aufgetragen. Dann wird die Unterbaugruppe24 umgedreht und ein Dichtungsmittel wird auf die hintere Verbindungsstelle aufgetragen. Dies wird gemacht, um den Baustein18 und die TAB-Folie22 absolut dicht miteinander zu verbinden, um den elektrischen Kontakt zu schützen, weil die TAB-Folie22 den Boden34 der Tintenkammern30 im Druckkopfmodul12 bildet. - Die flexible PCB
54 ist ein einseitiges Bauteil, das die TAB-Folien22 jedes Druckkopfmoduls12 mit Datenanschlüssen über Kontaktfelder versorgt, die eine Kontaktstelle mit entsprechenden Kontakten48 an jeder TAB-Folie22 bilden. Entlang der abgewinkelten bzw. schräg liegenden Seitenwand46 des Abdeckungsformteils28 ist die flexible PCB54 an der TAB-Folie22 anliegend angebracht. Mittels eines Druckkissens62 (7 ) wird die flexible PCB54 in elektrischem Kontakt mit der TAB-Folie22 jedes Druckkopfmoduls12 gehalten. Die PCB54 legt sich unterhalb und auch entlang einer entsprechend abgewinkelten Seitenwand64 des Tintenbehälterformteils32 des Tintenbehälters16 an. Der an der Seitenwand64 anliegende Teil der PCB54 trägt einen Stiftsteckverbinder66 . - Die Seitenwand
64 des Tintenbehälterformteils32 des Tintenbehälters16 ist abgewinkelt, um der Seitenwand32 des Abdeckungs formteils16 zu entsprechen, so dass, wenn das Druckkopfmodul12 mit dem Tintenbehälter16 zusammengepasst wird, die Kontakte48 der TAB-Folie22 diejenigen der PCB54 überstreichen. Der Winkel ermöglicht auch ein leichtes Entfernen des Moduls12 . Die flexible PCB54 wird durch die Wirkung des verformbaren Druckkissens62 "federnd vorgespannt", was es ermöglicht, dass zwischen den Kontakten der flexiblen PCB54 und der TAB-Folie22 ein positiver Druck aufgebracht und aufrechterhalten werden kann. - Das Mikroformteil
26 ist ein Präzisionsspritzgussformteil, das aus einem acetalartigen Material hergestellt ist. Es nimmt den Memjet-Baustein18 (mit der bereits angebrachten TAB-Folie22 ) auf und wird mit dem Abdeckungsteil28 zusammengepasst. - Rippenteile
68 (8 ) an der Unterseite des Mikroformteils26 bieten eine Unterstützung für die TAB-Folie22 , wenn sie miteinander verbunden sind. Die TAB-Folie22 bildet den Boden34 des Druckkopfmoduls12 , da aufgrund des Abstands der Rippen68 eine ausreichende strukturelle Integrität besteht, um eine flexible Folie zu stützen. Die Ränder der TAB-Folie22 dichten an den unterseitigen Wänden des Abdeckungsformteils28 ab. - Der Baustein
18 ist mit 100 Mikrometer breiten Rippen70 verbunden, die über die Länge des Mikroformteils26 verlaufen. Zwischen den Rippen70 ist ein Kanal72 ausgebildet, um für die endgültige Tintenzufuhr zu den Düsen des Memjet-Bausteins18 zu sorgen. - Die Konstruktion des Mikroformteils
26 gestattet eine physische Überlappung der Memjet-Bausteine18 , wenn sie in einer Reihe aneinander anstoßend angeordnet sind. Weil die Memjet-Bausteine18 nun einen kontinuierlichen Streifen mit einer reichlichen Toleranz bilden, können sie digital einjustiert werden, um das erforderliche Druckmuster zu erzeugen, anstatt auf Formteilen mit sehr enger Toleranz und exotischen Materialien zu beruhen, um dieselbe Funktion auszuführen. Die Teilung der Module12 beträgt 20,33 mm. - Das Mikroformteil
26 passt in das Innere des Abdeckungsformteils28 , wobei das Mikroformteil26 mit einer Gruppe von vertikalen Rippen74 verbunden wird, die sich von der Oberseite36 des Abdeckungsformteils28 her erstrecken. - Das Abdeckungsformteil
28 ist ein in zwei Schüssen hergestelltes Präzisionsspritzgussformteil, bei dem ein gespritzter Körper aus Hartkunststoff (Acetal) mit Einzelteilen aus einem weichen Elastomer (synthetischer Kautschuk) kombiniert wird. Dieses Formteil bildet eine Nahtstelle zur Unterbaugruppe24 , die mit dem Mikroformteil26 verbunden ist. Wenn sie an Ort und Stelle verklebt ist, passt die Basis-Unterbaugruppe, die die Unterbaugruppe24 und das Mikroformteil26 umfasst, mit den vertikalen Rippen74 des Abdeckungsformteils28 so zusammen, dass die dicht verschlossenen Tintenkammern30 gebildet werden. - Wie vorstehend angegeben ist, ist eine Öffnung jeder Kammer
30 von einem der Kragen40 umgeben. Diese weichen Kragen40 sind aus einer hydrophoben, elastomeren Verbindung hergestellt, die gegenüber den Tintendüsen42 des Tintenbehälters16 vollständig abdichtet. Die Schnappbefestigungen44 am Abdeckungsformteil28 positionieren das Modul12 in Bezug auf den Tintenbehälter16 . - Der Tintenbehälter
16 umfasst das Tintenbehälterformteil32 und ein Deckelformteil76 (7 ). Das Formteil32 ist ein einfaches, mit vier Kammern ausgestattetes Spritzgussformteil, mit dem Deckelformteil76 , das an der Oberseite aufgebracht ist, um für jede Farbtinte eine dicht verschlossene Umgebung zu bilden. Tintenzufuhrrohre78 (12 ) sind an einem Ende des Deckelformteils76 angeordnet, um mit Tintenkanälen80 in Verbindung zu stehen, die im Behälterformteil32 gebildet sind. Labyrinthartige, hydrophobe Luftdurchgänge82 sind an einem entgegengesetzten Ende des Deckelformteils76 gebildet. Die Luftdurchgänge82 werden mit aufgenommen, um für die Kanäle80 während des Befüllens eine Entlüftung zu bieten. Nach dem Befüllen werden diese Durchgänge82 mit einer selbstklebenden Folie84 abgedeckt. - Das Deckelformteil
76 hat wärmeverstemmte Zapfen88 (Stifte, die dazu ausgelegt sind, zu schmelzen und das Formteil an einem anderen Teil zu halten), die den Tintenbehälter16 am gestanzten Blechgehäuse14 positionieren und befestigen. Zusätzliche wärmeverstemmte Zapfen90 sind entlang des Behälterformteils32 angeordnet. Diese Verstemmungen sind in1 der Zeichnungen nach der Verformung gezeigt, wenn der Tintenbehälter16 am Gehäuse14 befestigt ist. - Aufnahmegebilde
92 sind entlang den Seiten des Behälterformteils32 ausgebildet, um die Clipse44 der Druckkopfmodule12 lösbar aufzunehmen. - Wie vorstehend beschrieben ist, bietet die Seitenwand
64 an der Seite des Behälterformteils32 einen Anbringungsbereich für die flexible PCB54 und einen Datensteckverbinder66 . Das Behälterformteil32 trägt auch Einzelteile zur Ermöglichung der ordnungsgemäßen Anbringung der Sammelschienen (V– und V+)58 bzw.60 . - Das Metallgehäuse
14 ist ein präzisionsgestanztes, abgekantetes und plattiertes Metallgehäuse, das dazu verwendet wird, die Druckkopfbaugruppe10 in verschiedene Produkte einzusetzen. Der Tintenbehälter16 ist über die wärmeverstemmten Zapfen88 und90 mit dem Gehäuse14 wärmeverstemmt. Für die mechanische Festigkeit umfasst das Gehäuse14 einen umgebogenen Rand94 . Das Gehäuse14 lässt sich problemlos für die Druckkopfanbringung sowie die Hinzufügung irgendwelcher weiteren Teile anpassen. Es kann auch länger gemacht werden, um für Drucker mit breiterem Format mehrere Anordnungen von Druckkopfbaugruppen10 bereitzustellen. - Im Gehäuse
14 sind Schlitze97 gebildet, damit ein Zugang zu den Clipsen44 der Module12 besteht, um diese vom Tintenbehälter16 zu lösen, damit eines oder mehrere der Module12 ersetzt werden kann bzw. können. - Dünne, fingerartige und in Metall ausgeführte streifenförmige Sammelschienen
58 und60 führen V– bzw. V+ zu der TAB-Folie22 an jedem Druckkopfmodul12 . Die beiden Sammelschienen58 und60 sind durch einen Isolierstreifen96 getrennt (14 ). Die flexiblen, fingerartigen Kontakte56 sind entlang eines Seitenrands jeder Sammelschiene58 ,60 angeordnet. Die Kontakte56 greifen stromführend an den jeweiligen Kontaktfeldern48 der TAB-Folie22 jedes Moduls12 an, um das Modul12 mit Strom zu versorgen. Die Kontakte56 sind durch fein ausgebildete Rippenteile an der Unterseite des Tintenbehälterformteils32 getrennt. - An der Unterseite der Seitenwand
64 des Behälterformteils32 des Tintenbehälters16 ist eine Sammelschienen-Unterbaugruppe98 angebracht, die die Sammelschienen58 ,60 und den Isolierstreifen96 umfasst. Die Unterbaugruppe wird zwischen dieser Seitenwand64 und der Seitenwand46 des Abdeckungsformteils28 durch das Druckkissen62 gehalten. - Ein einzelnes Flachsteckerteil
100 ist an einem Vorsprung102 an der Sammelschiene58 für den Anschluss an Masse befestigt. Zwei Flachsteckerteile104 sind an entsprechenden Vorsprüngen106 an der Sammelschiene60 für den Leistungsanschluss angebracht. Die Anordnung ist derart, dass, wenn die Unterbaugruppe98 zusammengesetzt ist, die Flachsteckerteile104 an entgegengesetzten Seiten des Flachsteckerteils100 angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Wahrscheinlichkeit der Polaritätsumkehr der Stromversorgung zur Baugruppe10 verringert, wenn diese eingebaut wird. Während des Einbaus oder der Ersetzung des Druckkopfmoduls12 sind dies die ersten Komponenten, die zu lösen sind, wobei die Stromzufuhr zum Modul12 unterbrochen wird. - Um die Druckkopfbaugruppe
10 zusammenzubauen, wird ein Memjet-Baustein18 während der Montagebewegung durch einen Aufnahme- und Platzierungsroboter im Trockenlauf getestet, der auch den Wafer zerteilt und einzelne Bausteine18 zu einem TAB-Folienverbindungsbereich transportiert. Wenn ein Baustein18 angenommen worden ist, wird eine TAB-Folie22 aufgenommen, mit einer Kontaktperle versehen und auf den Baustein18 appliziert. - Ein Schlitz
17 in der TAB-Folie22 , die den Baustein18 aufnimmt und den Klebstoff20 aufweist, der auch als Dichtungsmittel dient, wobei der Klebstoff auf die Ober- und Unterseite um den Baustein18 herum an allen Seiten aufgebracht ist. Durch diesen Vorgang entsteht eine vollständige Abdichtung gegenüber den Seitenwänden des Bausteins18 . Die Anschlussdrähte werden während dieses Prozesses vergossen. - Die Unterbaugruppe
24 aus dem Memjet-Baustein18 und der TAB-Folie22 werden zu einer anderen Maschine transportiert, die einen Bestand an Mikroformteilen26 zum Aufsetzen und Verkleben enthält. Klebstoff wird auf die Unterseite der feinen Rippen70 im Kanal72 des Mikro formteils26 und an der entsprechenden Seite der an der Unterseite befindlichen Rippen68 aufgebracht, die direkt unterhalb der TAB-Folie22 liegen. Die Unterbaugruppe24 wird mit dem Mikroformteil26 zusammengepasst. - Die Mikroformteil-Unterbaugruppe, die aus dem Mikroformteil
26 und der Unterbaugruppe24 besteht, wird zu einer Maschine transportiert, die die Abdeckungsformteile28 vorhält. Wenn die Mikroformteil-Unterbaugruppe sowie das Abdeckungsformteil28 miteinander verbunden werden, ist die TAB-Folie22 fest mit den unterseitigen Wänden des Abdeckungsformteils28 verbunden, um eine dicht verschlossene Einheit zu bilden. Die TAB-Folie22 wird darüber hinaus um die Seitenwand46 des Abdeckungsformteils28 gelegt und damit verklebt. - Der Baustein
18 , die TAB-Folie22 , das Mikroformteil26 sowie das Abdeckungsformteil28 bilden ein vollständiges Memjet-Druckkopfmodul12 mit vier dicht verschlossenen, unabhängigen Tintenkammern30 und Tinteneinlässen38 . - Das Tintenbehälterformteil
32 und das Abdeckungsformteil76 werden miteinander verbunden, um eine vollständige, dicht verschlossene Einheit zu bilden. Die Abdichtungsfolie84 wird teilweise über die Luftauslassöffnungen82 so gelegt, dass diese Öffnungen82 nicht vollständig verschlossen sind. Nach Beendigung des Einfüllens von Tinte in den Tintenbehälter16 werden die Öffnungen82 mit der Folie84 verschlossen. Dann wird der Tintenbehälter16 auf das Metallgehäuse14 aufgesetzt und mit diesem wärmeverstemmt. - Die flexible PCB
54 mit einer gepolsterten Klebeverstärkung wird über die volle Länge mit der abgewinkelten Seitenwand64 des Tintenbehälters16 verbunden. Die flexible PCB54 endet in dem Datensteckverbinder66 , der an einer Außenfläche der Seitenwand64 des Tintenbehälters16 angebracht ist. - Durch die beiden identischen Metallfingerstreifen-Sammelschienen
58 und60 werden der V–- und V+-Anschluss des Betätigungsorgans zu jedem Modul12 geführt. Die Sammelschienen-Unterbaugruppe98 wird über der flexiblen PCB54 an der Unterseite der Seitenwand64 des Tintenbehälterformteils32 angebracht. Die Sammelschienen58 ,60 und der Isolierstreifen96 werden relativ zum Tintenbehälterformteil32 über Stifte (nicht gezeigt) positioniert, die von der Seitenwand64 des Tintenbehälterformteils32 vorstehen, wobei die Stifte in Positionierungsöffnungen108 in den Sammelschienen58 ,60 und im Isolierstreifen96 aufgenommen werden. - Die Memjet-Druckkopfmodule
12 werden in das oben liegende Tintenbehälterformteil32 eingeschnappt. Eine genaue Ausrichtung der Module12 zum Behälterformteil32 ist nicht nötig, da an der vollständigen Druckkopfbaugruppe10 während des letzten QA-Testdurchlaufs eine digitale Einjustierung jedes Bausteins18 vorgenommen wird. - Jede TAB-Folie
22 eines Druckkopfmoduls bildet eine Schnittstelle mit der flexiblen PCB54 und den Sammelschienen58 ,60 , wenn es in den Tintenbehälter16 eingeschnappt wird. Um ein Druckkopfmodul12 aus dem Behälter16 zu entnehmen, wird ein übliches Werkzeug durch die entsprechenden Schlitze97 im Metallgehäuse14 von oben eingeführt. Die "Finger" des Werkzeugs gleiten entlang den Wänden des Tintenbehälterformteils32 nach unten, wo sie die Clipse44 des Abdeckungsformteils28 berühren. Ein weiterer Druck wirkt dahingehend, dass die vier Clipse44 außer Eingriff mit den Aufnahmegebilden92 gebracht werden und somit das Druckkopfmodul12 aus dem Tintenbehälter16 gelöst wird. - Um den Tintenbehälter
16 mit Tinte zu befüllen, sind Schläuche110 (3 ) auf die Rohre78 aufgesteckt, und gefilterte Tinte von einem Vorrat wird in jeden Kanal80 eingefüllt. Die Öffnungen82 am anderen Ende des Tintenbehälter-Abdeckungsformteils76 werden dazu verwendet, während der Erstbefüllung Luft abströmen zu lassen. Die Öffnungen82 haben gewundene Tintenwege, die über die Fläche verlaufen, die eine Verbindung bis zu den internen Tintenkanälen80 haben. Während des Befüllens sind diese Tintenwege teilweise mit der aufgeklebten, transparenten Kunststofffolie84 verschlossen. Die Folie84 dient dazu, anzuzeigen, wenn sich Tinten in den Tintenkanälen80 befinden, und so kann sie vollständig abgezogen werden, wenn die Befüllung abgeschlossen ist. - Für die elektrischen Anschlüsse und den Testlauf werden an der flexiblen PCB
54 Leistungs- und Datenanschlüsse hergestellt. Dann beginnt der abschließende Testlauf zur Kalibrierung der Druckkopfmodule12 . Bei erfolgreichem Abschluss des Testlaufs wird an der Memjet-Druckkopfbaugruppe10 eine aus Kunststoff hergestellte Dichtfolie über der Unterseite angebracht, die die Druckkopfmodule12 und insbesondere ihre Bausteine18 versiegelt, bis das Produkt installiert wird. - Es ist festzuhalten, dass zwischen benachbarten Modulen
12 eine Überlappung besteht. Ein Teil der Prüfprozedur dient zur Bestimmung, welche Düsen der überlappenden Teilbereiche der benachbarten Bausteine18 zu verwenden sind. - Wie in
15 der Zeichnungen gezeigt ist, gestattet es die Konstruktion der modularen Memjet-Druckkopfbaugruppen10 , dass sie in einer Stoßverbindungsanordnung aneinander anstoßen können. Von daher ist es möglich, ein Mehrfach-Druckkopfsystem112 in effektiv unbegrenzten Längen zu bauen. Solange jede Druckkopfbaugruppe10 mit Tinte versorgt wird, können ohne Weiteres Druckkopfbreiten von mehreren hundert Fuß in Betracht gezogen werden. Dies bedeutet, dass die einzige Breitenbegrenzung für ein Memjet-Druckerprodukt in der maximal herstellbaren Größe der beabsichtigten Druckmedien besteht. -
15 zeigt, wie ein Mehrfach-Memjet-Druckkopfsystem112 für breitformatige Drucker konfiguriert sein könnte. Ersetzbare Tintenkartuschen114 , eine für jede Farbe, werden in einen dazwischen liegenden Tintenbehälter116 eingesetzt, der stets über einen Vorrat an gefilterter Tinte verfügt. Schläuche118 treten aus der Unterseite des Behälters116 aus und sind an die Tinteneinlassrohre78 jeder Druckkopfbaugruppe10 angeschlossen.
Claims (7)
- Bauteil für ein Druckkopfmodul (
12 ), wobei das Bauteil umfasst: einen Druckkopf-Baustein (18 ); eine flexible Leiterplatte (PCB) (22 ); einen Träger (26 ) mit darin ausgebildeten Fluidverbindungskanälen zum Zuführen von Tinte zum Baustein (18 ), wobei die PCB (22 ) mit dem Träger flüssigkeitsdicht verbunden ist, so dass die PCB eine Wand einer Tintenzufuhrkammer (30 ) des Druckkopfmoduls (12 ) bildet; dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (PCB) (22 ) einen Schlitz (17 ) hat, in welchem der Baustein (18 ) angebracht ist. - Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Baustein (
18 ) ein mikroelektromechanischer Baustein ist, der aus einer Anzahl von Düsen besteht. - Bauteil nach Anspruch 1, bei dem die flexible PCB ein Folienteil umfasst, auf dem mehrere elektrisch leitfähige Bahnen, Kontakte und Verbindungen angeordnet sind, um den Baustein mit Strom und Datensignalen zu versorgen.
- Bauteil nach Anspruch 3, bei dem die PCB (
22 ) eine TAB-Folie ist (TAB = Tape Automated Bond = automatisches Bandkontaktierverfahren). - Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Träger (
26 ) mit der damit verbundenen PCB (22 ) einen Boden der Tintenzufuhrkammer (30 ) bildet. - Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Träger (
26 ) eine steife Struktur mit darin ausgebildeten Strömungswegen ist. - Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Baustein (
18 ) auf beiden Seiten der PCB abdichtend mit der flexiblen PCB (22 ) verbunden ist.
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