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 in 10;
  • 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 Baugruppe 10 verwendet eine Vielzahl von ersetzbaren Druckkopfmodulen 12. Der Vorteil dieser Anordnung besteht in der Möglichkeit, irgendwelche defekten Module 12 in der Baugruppe 10 leicht entfernen und ersetzen zu können. Dies macht es überflüssig, die ganze Druckkopfbaugruppe 10 wegzuwerfen, wenn nur ein Modul 12 defekt ist.
  • Die Baugruppe 10 umfasst ein Gehäuse 14, an dem ein Tintenbehälter 16 befestigt ist. Die Druckkopfmodule 12 sind wiederum am Behälter 16 angebracht.
  • Jedes Druckkopfmodul 12 besteht aus einem mikroelektromechanischen Baustein 18 (Memjet-Baustein) (am deutlichsten in 8 der Zeichnungen gezeigt), der durch einen Klebstoff mit einer automatischen Bandkontaktierfolie (TAB-Folie) 22 verbunden ist, wobei die TAB-Folie 22 elektrisch an den Baustein 18 angeschlossen ist. Der Baustein 18 und die TAB-Folie 22 bilden eine Unterbaugruppe 24, die an einem Mikroformteil 26 angebracht ist. Das Mikroformteil 26 ist wiederum an einem Abdeckungsformteil 28 gehaltert.
  • Jedes Modul 12 bildet eine dicht verschlossene Einheit mit vier unabhängigen Tintenkammern 30, die im Abdeckungsformteil 28 ausgebildet sind und dem Baustein 18 Tinte zuführen. Jedes Druckkopfmodul 12 wird in ein Behälterformteil 32 (am deutlichsten in 3 und 7 der Zeichnungen gezeigt) des Tintenbehälters 16 eingesteckt, der die Tinte zuführt. Zehn Module 12 liegen aneinander im Behälter 16 an, um eine vollständige, 8 Zoll breite Druckkopfbaugruppe 10 zu bilden. Die Tintenbehälter 16 sind ihrerseits modular, so dass vollständige, 8 Zoll messende Druckkopfanordnungen konfiguriert werden können, um eine Druckkopfbaugruppe 10 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 Druckkopfbaugruppe 10 der Memjet-Baustein 18. Die TAB-Folie 22 ist mit dem Baustein 18 verbunden und entlang allen Rändern des Bausteins 18 an beiden Seiten mit dem Klebstoff 20 abgedichtet. Dies bildet die Memjet-Druckkopf-Baustein-Kernunterbaugruppe 24.
  • Die Unterbaugruppe 24 ist mit dem Mikroformteil 26 verbunden. Dieses Formteil 26 passt mit der TAB-Folie 22 zusammen, die gemeinsam einen Boden 34 (11) der Tintenkammern 30 des Abdeckungsformteils 28 bilden. An einer Oberseite 36 des Abdeckungsformteils 28 öffnen sich die Kammern 30 in aufweitender Art und Weise, um Einfülltrichter 38 zu bilden. Über jedem Trichter 38 ist ein weicher, hydrophober Kragen 40 aus einem Elastomer angeordnet. Die Kragen 40 greifen abdichtend an komplementären Einfüllgebilden oder -düsen 42 (7) des Behälterformteils 32 des Tintenbehälters 16 an, um Tinte zum Baustein 18 zu führen.
  • Einschnappteile oder -clipse 44 stehen von der Oberseite 36 des Abdeckungsformteils 28 vor, um das Abdeckungsformteil 28 lösbar auf den Tintenbehälter 16 aufschnappen zu können.
  • Die TAB-Folie 22 erstreckt sich an einer abgewinkelten Seitenwand 46 des Abdeckungsformteils 28 nach oben, wo sie auch an Ort und Stelle verklebt ist. Die Seitenwand 46 des Abdeckungsformteils 28 bietet der TAB-Folie 22 eine geeignete Anlagefläche für Daten- und Stromkontaktfelder 48 (8).
  • Die Unterbaugruppe 24, das Mikroformteil 26 und das Abdeckungsformteil 28 bilden zusammen das Memjet-Druckkopfmodul 12. Eine Mehrzahl dieser Druckkopfmodule 12 sind über eine Schnappbefestigung in einer winkeligen bzw. schräg gestellten Stoßverbindungsanordnung am Tintenbehälter 16 befestigt. Der Behälter 16 wirkt als Träger für die Module 12 und stellt Tintenkanäle 52 (7) für vier Tintenfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz (CMYK) bereit. Die vier Tintenfarben werden durch die einzelnen Trichter 38 des Abdeckungsformteils 28 in jedes Druckkopfmodul 12 geleitet.
  • Die Druckkopfmodule 12 liegen aneinander in einer überlappenden und schräg gestellten Art und Weise an, wie es am deutlichsten in 2 und 4 der Zeichnungen dargestellt ist. Und zwar ist dies so, damit die Memjet-Bauteile 18 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-Bausteins 18 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-Baustein 18 hat 5280 Düsen. Jede Düse hat ein Schieberegister, ein Transferregister, ein Freischaltungsgatter und einen Steuertransistor. Sechzehn Datenanschlüsse steuern den Baustein 18 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 Schlitz 17 ist der Memjet-Baustein 18 untergebracht. Die TAB-Folie 22 umfasst goldplattierte Kontaktfelder 48, die eine Verbindung mit einer flexiblen Leiterplatte (PCB) 54 (13) der Baugruppe 10 herstellen, und Sammelschienenkontakte 56 (14) von Sammelschienen 58 und 60 der Baugruppe 10, um den Baustein 18 mit Daten bzw. Leistung zu versorgen. Vorstehende Bonddrähte werden mit einem Goldkügelchen versehen und dann mit Bondkontaktstellen des Memjet-Bausteins 18 verbunden.
  • An der Verbindungsstelle zwischen der TAB-Folie 22 und allen Bausteinseitenwänden wird zuerst ein Dichtungsmittel auf der Vorderfläche aufgetragen. Dann wird die Unterbaugruppe 24 umgedreht und ein Dichtungsmittel wird auf die hintere Verbindungsstelle aufgetragen. Dies wird gemacht, um den Baustein 18 und die TAB-Folie 22 absolut dicht miteinander zu verbinden, um den elektrischen Kontakt zu schützen, weil die TAB-Folie 22 den Boden 34 der Tintenkammern 30 im Druckkopfmodul 12 bildet.
  • Die flexible PCB 54 ist ein einseitiges Bauteil, das die TAB-Folien 22 jedes Druckkopfmoduls 12 mit Datenanschlüssen über Kontaktfelder versorgt, die eine Kontaktstelle mit entsprechenden Kontakten 48 an jeder TAB-Folie 22 bilden. Entlang der abgewinkelten bzw. schräg liegenden Seitenwand 46 des Abdeckungsformteils 28 ist die flexible PCB 54 an der TAB-Folie 22 anliegend angebracht. Mittels eines Druckkissens 62 (7) wird die flexible PCB 54 in elektrischem Kontakt mit der TAB-Folie 22 jedes Druckkopfmoduls 12 gehalten. Die PCB 54 legt sich unterhalb und auch entlang einer entsprechend abgewinkelten Seitenwand 64 des Tintenbehälterformteils 32 des Tintenbehälters 16 an. Der an der Seitenwand 64 anliegende Teil der PCB 54 trägt einen Stiftsteckverbinder 66.
  • Die Seitenwand 64 des Tintenbehälterformteils 32 des Tintenbehälters 16 ist abgewinkelt, um der Seitenwand 32 des Abdeckungs formteils 16 zu entsprechen, so dass, wenn das Druckkopfmodul 12 mit dem Tintenbehälter 16 zusammengepasst wird, die Kontakte 48 der TAB-Folie 22 diejenigen der PCB 54 überstreichen. Der Winkel ermöglicht auch ein leichtes Entfernen des Moduls 12. Die flexible PCB 54 wird durch die Wirkung des verformbaren Druckkissens 62 "federnd vorgespannt", was es ermöglicht, dass zwischen den Kontakten der flexiblen PCB 54 und der TAB-Folie 22 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-Baustein 18 (mit der bereits angebrachten TAB-Folie 22) auf und wird mit dem Abdeckungsteil 28 zusammengepasst.
  • Rippenteile 68 (8) an der Unterseite des Mikroformteils 26 bieten eine Unterstützung für die TAB-Folie 22, wenn sie miteinander verbunden sind. Die TAB-Folie 22 bildet den Boden 34 des Druckkopfmoduls 12, da aufgrund des Abstands der Rippen 68 eine ausreichende strukturelle Integrität besteht, um eine flexible Folie zu stützen. Die Ränder der TAB-Folie 22 dichten an den unterseitigen Wänden des Abdeckungsformteils 28 ab.
  • Der Baustein 18 ist mit 100 Mikrometer breiten Rippen 70 verbunden, die über die Länge des Mikroformteils 26 verlaufen. Zwischen den Rippen 70 ist ein Kanal 72 ausgebildet, um für die endgültige Tintenzufuhr zu den Düsen des Memjet-Bausteins 18 zu sorgen.
  • Die Konstruktion des Mikroformteils 26 gestattet eine physische Überlappung der Memjet-Bausteine 18, wenn sie in einer Reihe aneinander anstoßend angeordnet sind. Weil die Memjet-Bausteine 18 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 Module 12 beträgt 20,33 mm.
  • Das Mikroformteil 26 passt in das Innere des Abdeckungsformteils 28, wobei das Mikroformteil 26 mit einer Gruppe von vertikalen Rippen 74 verbunden wird, die sich von der Oberseite 36 des Abdeckungsformteils 28 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 Unterbaugruppe 24, die mit dem Mikroformteil 26 verbunden ist. Wenn sie an Ort und Stelle verklebt ist, passt die Basis-Unterbaugruppe, die die Unterbaugruppe 24 und das Mikroformteil 26 umfasst, mit den vertikalen Rippen 74 des Abdeckungsformteils 28 so zusammen, dass die dicht verschlossenen Tintenkammern 30 gebildet werden.
  • Wie vorstehend angegeben ist, ist eine Öffnung jeder Kammer 30 von einem der Kragen 40 umgeben. Diese weichen Kragen 40 sind aus einer hydrophoben, elastomeren Verbindung hergestellt, die gegenüber den Tintendüsen 42 des Tintenbehälters 16 vollständig abdichtet. Die Schnappbefestigungen 44 am Abdeckungsformteil 28 positionieren das Modul 12 in Bezug auf den Tintenbehälter 16.
  • Der Tintenbehälter 16 umfasst das Tintenbehälterformteil 32 und ein Deckelformteil 76 (7). Das Formteil 32 ist ein einfaches, mit vier Kammern ausgestattetes Spritzgussformteil, mit dem Deckelformteil 76, das an der Oberseite aufgebracht ist, um für jede Farbtinte eine dicht verschlossene Umgebung zu bilden. Tintenzufuhrrohre 78 (12) sind an einem Ende des Deckelformteils 76 angeordnet, um mit Tintenkanälen 80 in Verbindung zu stehen, die im Behälterformteil 32 gebildet sind. Labyrinthartige, hydrophobe Luftdurchgänge 82 sind an einem entgegengesetzten Ende des Deckelformteils 76 gebildet. Die Luftdurchgänge 82 werden mit aufgenommen, um für die Kanäle 80 während des Befüllens eine Entlüftung zu bieten. Nach dem Befüllen werden diese Durchgänge 82 mit einer selbstklebenden Folie 84 abgedeckt.
  • Das Deckelformteil 76 hat wärmeverstemmte Zapfen 88 (Stifte, die dazu ausgelegt sind, zu schmelzen und das Formteil an einem anderen Teil zu halten), die den Tintenbehälter 16 am gestanzten Blechgehäuse 14 positionieren und befestigen. Zusätzliche wärmeverstemmte Zapfen 90 sind entlang des Behälterformteils 32 angeordnet. Diese Verstemmungen sind in 1 der Zeichnungen nach der Verformung gezeigt, wenn der Tintenbehälter 16 am Gehäuse 14 befestigt ist.
  • Aufnahmegebilde 92 sind entlang den Seiten des Behälterformteils 32 ausgebildet, um die Clipse 44 der Druckkopfmodule 12 lösbar aufzunehmen.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, bietet die Seitenwand 64 an der Seite des Behälterformteils 32 einen Anbringungsbereich für die flexible PCB 54 und einen Datensteckverbinder 66. Das Behälterformteil 32 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 Druckkopfbaugruppe 10 in verschiedene Produkte einzusetzen. Der Tintenbehälter 16 ist über die wärmeverstemmten Zapfen 88 und 90 mit dem Gehäuse 14 wärmeverstemmt. Für die mechanische Festigkeit umfasst das Gehäuse 14 einen umgebogenen Rand 94. Das Gehäuse 14 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 Druckkopfbaugruppen 10 bereitzustellen.
  • Im Gehäuse 14 sind Schlitze 97 gebildet, damit ein Zugang zu den Clipsen 44 der Module 12 besteht, um diese vom Tintenbehälter 16 zu lösen, damit eines oder mehrere der Module 12 ersetzt werden kann bzw. können.
  • Dünne, fingerartige und in Metall ausgeführte streifenförmige Sammelschienen 58 und 60 führen V– bzw. V+ zu der TAB-Folie 22 an jedem Druckkopfmodul 12. Die beiden Sammelschienen 58 und 60 sind durch einen Isolierstreifen 96 getrennt (14). Die flexiblen, fingerartigen Kontakte 56 sind entlang eines Seitenrands jeder Sammelschiene 58, 60 angeordnet. Die Kontakte 56 greifen stromführend an den jeweiligen Kontaktfeldern 48 der TAB-Folie 22 jedes Moduls 12 an, um das Modul 12 mit Strom zu versorgen. Die Kontakte 56 sind durch fein ausgebildete Rippenteile an der Unterseite des Tintenbehälterformteils 32 getrennt.
  • An der Unterseite der Seitenwand 64 des Behälterformteils 32 des Tintenbehälters 16 ist eine Sammelschienen-Unterbaugruppe 98 angebracht, die die Sammelschienen 58, 60 und den Isolierstreifen 96 umfasst. Die Unterbaugruppe wird zwischen dieser Seitenwand 64 und der Seitenwand 46 des Abdeckungsformteils 28 durch das Druckkissen 62 gehalten.
  • Ein einzelnes Flachsteckerteil 100 ist an einem Vorsprung 102 an der Sammelschiene 58 für den Anschluss an Masse befestigt. Zwei Flachsteckerteile 104 sind an entsprechenden Vorsprüngen 106 an der Sammelschiene 60 für den Leistungsanschluss angebracht. Die Anordnung ist derart, dass, wenn die Unterbaugruppe 98 zusammengesetzt ist, die Flachsteckerteile 104 an entgegengesetzten Seiten des Flachsteckerteils 100 angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Wahrscheinlichkeit der Polaritätsumkehr der Stromversorgung zur Baugruppe 10 verringert, wenn diese eingebaut wird. Während des Einbaus oder der Ersetzung des Druckkopfmoduls 12 sind dies die ersten Komponenten, die zu lösen sind, wobei die Stromzufuhr zum Modul 12 unterbrochen wird.
  • Um die Druckkopfbaugruppe 10 zusammenzubauen, wird ein Memjet-Baustein 18 während der Montagebewegung durch einen Aufnahme- und Platzierungsroboter im Trockenlauf getestet, der auch den Wafer zerteilt und einzelne Bausteine 18 zu einem TAB-Folienverbindungsbereich transportiert. Wenn ein Baustein 18 angenommen worden ist, wird eine TAB-Folie 22 aufgenommen, mit einer Kontaktperle versehen und auf den Baustein 18 appliziert.
  • Ein Schlitz 17 in der TAB-Folie 22, die den Baustein 18 aufnimmt und den Klebstoff 20 aufweist, der auch als Dichtungsmittel dient, wobei der Klebstoff auf die Ober- und Unterseite um den Baustein 18 herum an allen Seiten aufgebracht ist. Durch diesen Vorgang entsteht eine vollständige Abdichtung gegenüber den Seitenwänden des Bausteins 18. Die Anschlussdrähte werden während dieses Prozesses vergossen.
  • Die Unterbaugruppe 24 aus dem Memjet-Baustein 18 und der TAB-Folie 22 werden zu einer anderen Maschine transportiert, die einen Bestand an Mikroformteilen 26 zum Aufsetzen und Verkleben enthält. Klebstoff wird auf die Unterseite der feinen Rippen 70 im Kanal 72 des Mikro formteils 26 und an der entsprechenden Seite der an der Unterseite befindlichen Rippen 68 aufgebracht, die direkt unterhalb der TAB-Folie 22 liegen. Die Unterbaugruppe 24 wird mit dem Mikroformteil 26 zusammengepasst.
  • Die Mikroformteil-Unterbaugruppe, die aus dem Mikroformteil 26 und der Unterbaugruppe 24 besteht, wird zu einer Maschine transportiert, die die Abdeckungsformteile 28 vorhält. Wenn die Mikroformteil-Unterbaugruppe sowie das Abdeckungsformteil 28 miteinander verbunden werden, ist die TAB-Folie 22 fest mit den unterseitigen Wänden des Abdeckungsformteils 28 verbunden, um eine dicht verschlossene Einheit zu bilden. Die TAB-Folie 22 wird darüber hinaus um die Seitenwand 46 des Abdeckungsformteils 28 gelegt und damit verklebt.
  • Der Baustein 18, die TAB-Folie 22, das Mikroformteil 26 sowie das Abdeckungsformteil 28 bilden ein vollständiges Memjet-Druckkopfmodul 12 mit vier dicht verschlossenen, unabhängigen Tintenkammern 30 und Tinteneinlässen 38.
  • Das Tintenbehälterformteil 32 und das Abdeckungsformteil 76 werden miteinander verbunden, um eine vollständige, dicht verschlossene Einheit zu bilden. Die Abdichtungsfolie 84 wird teilweise über die Luftauslassöffnungen 82 so gelegt, dass diese Öffnungen 82 nicht vollständig verschlossen sind. Nach Beendigung des Einfüllens von Tinte in den Tintenbehälter 16 werden die Öffnungen 82 mit der Folie 84 verschlossen. Dann wird der Tintenbehälter 16 auf das Metallgehäuse 14 aufgesetzt und mit diesem wärmeverstemmt.
  • Die flexible PCB 54 mit einer gepolsterten Klebeverstärkung wird über die volle Länge mit der abgewinkelten Seitenwand 64 des Tintenbehälters 16 verbunden. Die flexible PCB 54 endet in dem Datensteckverbinder 66, der an einer Außenfläche der Seitenwand 64 des Tintenbehälters 16 angebracht ist.
  • Durch die beiden identischen Metallfingerstreifen-Sammelschienen 58 und 60 werden der V–- und V+-Anschluss des Betätigungsorgans zu jedem Modul 12 geführt. Die Sammelschienen-Unterbaugruppe 98 wird über der flexiblen PCB 54 an der Unterseite der Seitenwand 64 des Tintenbehälterformteils 32 angebracht. Die Sammelschienen 58, 60 und der Isolierstreifen 96 werden relativ zum Tintenbehälterformteil 32 über Stifte (nicht gezeigt) positioniert, die von der Seitenwand 64 des Tintenbehälterformteils 32 vorstehen, wobei die Stifte in Positionierungsöffnungen 108 in den Sammelschienen 58, 60 und im Isolierstreifen 96 aufgenommen werden.
  • Die Memjet-Druckkopfmodule 12 werden in das oben liegende Tintenbehälterformteil 32 eingeschnappt. Eine genaue Ausrichtung der Module 12 zum Behälterformteil 32 ist nicht nötig, da an der vollständigen Druckkopfbaugruppe 10 während des letzten QA-Testdurchlaufs eine digitale Einjustierung jedes Bausteins 18 vorgenommen wird.
  • Jede TAB-Folie 22 eines Druckkopfmoduls bildet eine Schnittstelle mit der flexiblen PCB 54 und den Sammelschienen 58, 60, wenn es in den Tintenbehälter 16 eingeschnappt wird. Um ein Druckkopfmodul 12 aus dem Behälter 16 zu entnehmen, wird ein übliches Werkzeug durch die entsprechenden Schlitze 97 im Metallgehäuse 14 von oben eingeführt. Die "Finger" des Werkzeugs gleiten entlang den Wänden des Tintenbehälterformteils 32 nach unten, wo sie die Clipse 44 des Abdeckungsformteils 28 berühren. Ein weiterer Druck wirkt dahingehend, dass die vier Clipse 44 außer Eingriff mit den Aufnahmegebilden 92 gebracht werden und somit das Druckkopfmodul 12 aus dem Tintenbehälter 16 gelöst wird.
  • Um den Tintenbehälter 16 mit Tinte zu befüllen, sind Schläuche 110 (3) auf die Rohre 78 aufgesteckt, und gefilterte Tinte von einem Vorrat wird in jeden Kanal 80 eingefüllt. Die Öffnungen 82 am anderen Ende des Tintenbehälter-Abdeckungsformteils 76 werden dazu verwendet, während der Erstbefüllung Luft abströmen zu lassen. Die Öffnungen 82 haben gewundene Tintenwege, die über die Fläche verlaufen, die eine Verbindung bis zu den internen Tintenkanälen 80 haben. Während des Befüllens sind diese Tintenwege teilweise mit der aufgeklebten, transparenten Kunststofffolie 84 verschlossen. Die Folie 84 dient dazu, anzuzeigen, wenn sich Tinten in den Tintenkanälen 80 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 Druckkopfmodule 12. Bei erfolgreichem Abschluss des Testlaufs wird an der Memjet-Druckkopfbaugruppe 10 eine aus Kunststoff hergestellte Dichtfolie über der Unterseite angebracht, die die Druckkopfmodule 12 und insbesondere ihre Bausteine 18 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 Bausteine 18 zu verwenden sind.
  • Wie in 15 der Zeichnungen gezeigt ist, gestattet es die Konstruktion der modularen Memjet-Druckkopfbaugruppen 10, dass sie in einer Stoßverbindungsanordnung aneinander anstoßen können. Von daher ist es möglich, ein Mehrfach-Druckkopfsystem 112 in effektiv unbegrenzten Längen zu bauen. Solange jede Druckkopfbaugruppe 10 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-Druckkopfsystem 112 für breitformatige Drucker konfiguriert sein könnte. Ersetzbare Tintenkartuschen 114, eine für jede Farbe, werden in einen dazwischen liegenden Tintenbehälter 116 eingesetzt, der stets über einen Vorrat an gefilterter Tinte verfügt. Schläuche 118 treten aus der Unterseite des Behälters 116 aus und sind an die Tinteneinlassrohre 78 jeder Druckkopfbaugruppe 10 angeschlossen.

Claims (7)

  1. 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.
  2. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Baustein (18) ein mikroelektromechanischer Baustein ist, der aus einer Anzahl von Düsen besteht.
  3. 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.
  4. Bauteil nach Anspruch 3, bei dem die PCB (22) eine TAB-Folie ist (TAB = Tape Automated Bond = automatisches Bandkontaktierverfahren).
  5. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Träger (26) mit der damit verbundenen PCB (22) einen Boden der Tintenzufuhrkammer (30) bildet.
  6. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem der Träger (26) eine steife Struktur mit darin ausgebildeten Strömungswegen ist.
  7. 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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