DE69325088T2

DE69325088T2 - Elektrisches Verbindungssystem

Info

Publication number: DE69325088T2
Application number: DE69325088T
Authority: DE
Inventors: Jason R. Arbeiter; Patricia Susan Brown; Arthur King Wilson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2013-12-17
Also published as: US5608434A; US5533904A; DE69325088D1; EP0622866A2; US5372512A; JP3387621B2; JPH0722092A; EP0622866A3; EP0622866B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbindungsvorrichtung und insbesondere auf eine elektrische Verbindungsvorrichtung zwischen einer flexiblen Schaltung und einer gedruckten Schaltungsplatine.
Obwohl die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf die darstellenden Ausführungsbeispiele für spezielle Anwendungen beschrieben ist, sollte es offensichtlich sein, daß die Erfindung nicht auf dieselben begrenzt ist. Fachleuten, die einen Zugriff auf die Lehren haben, die hierin geliefert werden, werden zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung erkennen, der durch die Ansprüche definiert ist.

Beschreibung der verwandten Technik

Elektrische Verbindungen zwischen Teilen eines elektronischen Systems werden oftmals mit flexiblen Schaltungen hergestellt, die herkömmlicherweise aus einem Polyester- oder einem Polyimid-Material bestehen, wie z. B. ein Mylar- (eingetragene Marke) oder ein Kapton- (eingetragene Marke) Substrat, auf dem mehrere Leiter aufgebracht sind. Es ist oftmals notwendig, die elektrischen Verbindungen an einer flexiblen Schaltung mit elektrischen Kontakten an einer starren gedruckten Schaltungsplatine zu verbinden. Eine hohe Verbindungsdichte, die die Anzahl der Verbindungen pro Quadratfläche ist, ist sehr wünschenswert, da die Miniaturisierung der Elektronik zunimmt, was eine höhere Verbindungsdichte erforderlich macht.
Es gibt eine Anzahl von herkömmlichen Lösungsansätzen, um die Verbindung zwischen einer flexiblen Schaltung und einer gedruckten Schaltungsplatine zu erreichen. Ein herkömmlicher Lösungsansatz besteht darin, einfach die flexible Schaltung an die gedruckte Schaltungsplatine (PCB; PCB = Printed Circuit Board) zu löten. Dieser Lösungsansatz weist jedoch folgende Nachteile auf: 1) eine niedrige Verbindungsdichte, da es notwendig ist, die Beabstandung zwischen den Verbindungen aufrecht zu erhalten, um ein Lotüberbrücken zu verhindern, und 2) die Notwendigkeit Kapton zu verwenden, das gegenüber Wärme toleranter ist als Mylar. Mit dieser Technik sind ein Anordnen und ein Zerlegen ungünstig.
Ein zweiter herkömmlicher Lösungsansatz besteht darin, einen Verbinder an die flexible Schaltung zur Verbindung mit einem Verbinder, der an die PCB gelötet ist, zu löten. Dieser Lösungsansatz ist ohne weiteres anzuordnen und zu zerlegen, erfordert jedoch einen Verbinder an sowohl der gedruckten Schaltungsplatine als auch an der flexiblen Schaltung. Zusätzlich erfordert derselbe einen Versteifer, der an der flexiblen Schaltung befestigt ist, um den Verbinder zu tragen, was die Kosten erhöht. Derselbe weist ferner den Nachteil auf, daß derselbe lediglich eine niedrige Verbindungsdichte erreicht.
Ein dritter herkömmlicher Lösungsansatz verwendet einen hohe Druckkraft, um die flachen Kontakte einer flexiblen Schaltung auf die Kontakte einer gedruckten Schaltungsplatine zu zwingen. Dieser Lösungsansatz weist den Nachteil auf, daß eine starre Struktur erforderlich ist, um die hohe Druckkraft zu tragen, und dieser Lösungsansatz ist dahingehend begrenzt, daß derselbe erfordert, daß die Kontakte an der PCB oberhalb der Oberfläche der PCB sind. Oftmals wird eine Beschichtung, wie z. B. eine Lötmaske, über einer PCB angebracht, um die Leiter vor dem Lotüberbrücken und vor Feuchtigkeit zu schützen, was die freigelegten Kontakte an der PCB leicht unter die Oberfläche der PCB ausgenommen hinterläßt und die Verbindung mit den Kontakten schwierig macht. Der Hochdrucklösungsansatz weist ferner den Nachteil hoher Kosten auf.
Ein vierter herkömmlicher Lösungsansatz besteht darin, Federfinger zu verwenden, die an die PCB gelötet sind, und dann wird die flexible Schaltung an die Federfinger gedrückt, um einen Kontakt zu bilden. Dieser Lösungsansatz weist die Nachteile hoher Kosten und einer niedrigen Verbindungsdichte aufgrund der Raumerfordernisse für das Löten der Federfinger an die PCB auf.
Eine weitere Technik, die verwendet wurde, ist ein Zebrastreifen, der aus einem Elastomer mit abwechselnden leitfähigen und nicht-leitfähigen elastomeren Abschnitten besteht. Der Zebrastreifen ist zwischen einer flexiblen Schaltung und einer PCB positioniert, und dann wird die gesamte Anordnung zusammengepreßt, um die Verbindung zu vervollständigen. Dieser Lösungsansatz weist die Nachteile der niedrigen Verbindungsdichte, hoher Kosten und einer niedrigen Zuverlässigkeit auf.
Die EP-A-0240710 bezieht sich auf eine leitungsnahe Federverbindungsstruktur für flexible Verbindungsschaltungen. Die Verbindungsstruktur weist einen Druckkopf auf, der in einen elektrischen Kontakt mit erhabenen elektrischen Kontakten an einer flexiblen Verbindungsschaltung gebracht wird. Die erhabenen Kontakte der Verbindungsschaltung werden durch horizontales mittiges Positionieren von Baugliedern erreicht, von denen sich eine Mehrzahl von elastischen hohlen Zylindern vertikal nach oben erstrecken und mit den elektrischen Kontakten an der flexiblen Verbindungsschaltung ausgerichtet sind. Es sind keine ausgenommenen elektrischen Kontakte in dem Druckkopf vorgesehen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektrisches Verbindungssystem zu schaffen, das eine höhere Verbindungsdichte mit reduzierten Kosten und einer erhöhten Zuverlässigkeit schafft, und das ferner ohne weiteres anzuordnen und zu zerlegen ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungssystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfaßt die Federvorrichtung zum Drücken des elektrischen Kontakts an dem Vorstand der flexiblen ersten Schicht gegen den elektrischen Kontakt an der zweiten Schicht ein Reliefelement zum Ermöglichen, daß die flexible erste Schicht sich während des Anordnens des verbesserten elektrischen Verbindungssystems für eine flexible Schaltung deformiert.
Bei einem alternativen spezifischen Ausführungsbeispiel sind die elektrischen Kontakte an den Vorständen an der ersten flexiblen Schicht und die entsprechenden elektrischen Kontakte an der zweiten Schicht mit Gold beschichtet.
Bei einem weiteren alternativen spezifischen Ausführungsbeispiel umfaßt das verbesserte elektrische Verbindungssystem eine Ausrichtungseinrichtung, die mit der flexiblen ersten Schicht und der zweiten Schicht und der Federvorrichtung gekoppelt ist, zum Ausrichten der flexiblen ersten Schicht mit der zweiten Schicht und der Federvorrichtung.
Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung liefert eine höhere Verbindungsdichte, reduzierte Kosten und eine erhöhte Zuverlässigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Verbindungssystemen. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem ist ferner ohne weiteres anzuordnen und zu zerlegen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1a bis 1c sind darstellende Diagramme, die einen Tintenstrahldrucker, einen Tintenstrahlstift und Tintenstrahlstifte zeigen, die in einem Einheitsgehäuse eingebaut sind.
Fig. 2a und 2b sind darstellende Diagramme, die Federvorrichtungen zum Klemmen der Tintenstrahlstifte in ein Einheitsgehäuse darstellen.
Fig. 3a bis 3c sind darstellende Diagramme einer verbesserten Wagenanordnung, die das Koppeln einer entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung an ein Einheitsgehäuse zeigen.
Fig. 4 ist ein darstellendes Diagramm, das ein Einheitsgehäuse zeigt.
Fig. 5a und 5b sind darstellende Diagramme, die die Anordnung eines Einheitsrahmens mit einer Schaltungsplatine und eine Einheitsverbindung zeigen, um eine entfernbare Rahmenschaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Fig. 6a und 6b sind darstellende Diagramme, die die Anordnung einer Einheitsverbindung an einem Einheitsrahmen mit einer Schaltungsplatine zeigen, um eine entfernbare Rahmenschaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden.
Fig. 7 ist ein darstellendes Diagramm eines Einheitsverbindungssystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
Fig. 8 ist ein darstellendes Diagramm eines Schnitts 8-8 von Fig. 7, das Vorstände an dem Einheitsverbin dungssystem für elektrische Signal- und elektrische Masse-Kontakte zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind.
Fig. 9 ist ein darstellendes Diagramm eines Schnitts 9-9 von Fig. 7, das Vorstände an dem Einheitsverbindungssystem für elektrische Signal- und elektrische Masse-Kontakte zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind.
Fig. 10 ist ein darstellendes Diagramm eines zerlegten verbesserten elektrischen Verbindungssystems für eine Einheitsverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 ist ein darstellendes Diagramm, das Kontakte an einer Schaltungsplatine zeigt, die Kontakten an einer Einheitsverbindung entsprechen, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind.
Fig. 12 ist ein darstellendes Diagramm eines Aufrißschnittes entlang der Linie 12-12 von Fig. 10 eines zusammengebauten verbesserten elektrischen Verbindungssystems für eine Einheitsverbindung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Darstellende Ausführungsbeispiele und beispielhafte Anwendungen werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, um die vorteilhaften Lehren der vorliegenden Erfindung zu offenbaren.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines thermischen Tintenstrahlschreibtischdruckers. Der Drucker 10 umfaßt ein Gehäuse 11a und einen Vorderzugriffschutzdeckel 11b. Eine Wagenanordnung 18, die vier Tintenstrahlstifte 22 aufweist, ist für eine Hin- und Her-Bewegung entlang der Wagenstange 15 angepaßt. Die Position der Wagenanordnung 18 in der Wagenbewegungsachse entlang der Wagenstange 15 wird durch eine Wagenpositioniervorrichtung (nicht gezeigt) an der Wagenanordnung 18 bestimmt, die die Position derselben relativ zu einem Wagencodierstreifen 17 erfaßt. Ein Eingabebehälter 19a hält einen Medieneingabestapel 13, und nach dem Drucken wird das gedruckte Medium durch einen Ausgabebehälter 19b gehalten.
Ein Farbtintenstrahldrucker/Plotter weist vier Tintenstrahlstifte 22 auf, einer, der schwarze Tinte speichert, und drei, die Farbtinte (z. B. magentafarben, cyanfarben und gelb) speichern. Die Farben von den drei Farbstiften werden gemischt, um jede spezielle Farbe zu erhalten. Fig. 1b ist eine detaillierte Darstellung eines Tintenstrahlstifts 22, der Heizerschaltungen umfaßt, die, wenn dieselben aktiviert sind, bewirken, daß Tinte von dem Tintenstrahlstift 22 an dem Ende 26 aufgestoßen wird. Fig. 1c stellt die Wagenanordnung 18 dar, die vier Tintenstrahlstifte 22 umfaßt, die in vier Stiftabteilen 16 in dem Einheitsgehäuse 12 eingebaut sind, wobei eine Abdeckung 24 auf der Oberseite plaziert ist.
Die Tintenstrahlstifte 22 werden in dem Einheitsgehäuse 12 durch eine Einheitsfederklemmanordnung 28 gehalten, die in dem Einheitsgehäuse 12 eingebaut ist, wie es in Fig. 2a gezeigt ist. Die oberen Enden der Tintenstrahlstifte 22 werden durch Nockenklemmen 32 an der Einheitsfederklemmanordnung 28 gehalten, wenn die Tintenstrahlstifte 22 in das Einheitsgehäuse 12 eingefügt werden. Fig. 2b zeigt die Position der Nockenklemmen 32 an der Feder 30, um die Einheitsfederklemmanordnung 28 zu bilden.
Nachdem die Einheitsklemmanordnung 28 in dem Einheitsgehäuse 12 eingebaut ist, wie es in Fig. 2a gezeigt ist, wird dann eine entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 in dem Einheitsgehäuse 12, wie es in den Fig. 3a und 3b gezeigt ist, plaziert. Die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 wird an dem Einheitsgehäuse 12 mit einem einzigen Befestigungselement 20 befestigt, wie es in Fig. 3c gezeigt ist.
Fig. 4 ist ein darstellendes Diagramm, das eine detaillierte Ansicht des Einheitsgehäuses 12 zeigt. Das Einheitsgehäuse 12 ist ein einstückiger Aufbau und hält die Tintenstrahlstifte in einer festen Beziehung zueinander und zu dem Tintenstrahldrucker. Ein erster Abschnitt 47, der einstückig mit dem Einheitsgehäuse gebildet ist, erstreckt sich entlang einer ersten Achse und ist angepaßt, um die Wagenstange 15 in Eingriff zu nehmen. Die Stiftabteile 16 erstrecken sich jeweils entlang einer zweiten Achse und sind im wesentlichen quer zu und einstückig mit dem ersten Abschnitt 47. Ein hinteres Abteil 38, das sich entlang einer dritten Achse erstreckt, ist im wesentlichen quer zu und einstückig mit den ersten und zweiten Abschnitten und angepaßt, um eine im wesentlichen planare Rahmenschaltungsanordnung 14 innerhalb einer Ebene zu halten, die durch die erste und die dritte Achse definiert ist. Das Einheitsgehäuse sieht eine im wesentlichen kleinere Wagenanordnung als der Stand der Technik vor.
Das Einheitsgehäuse 12 weist eine Vorderwand 41, zwei laterale Wände 42, drei Stiftabteilwände 44 und eine Rückwand 43 auf, die vier Stiftabteile 16 bilden. Dasselbe weist ferner ein Rückabteil 38 auf, das durch die lateralen Wände 42, die Rückwand 43, eine Basis 45 und die Zwischenräume zwischen den Abteilwänden 44, die am nächsten zu der Basis 45 sind, gebildet ist. Die vier Stiftabteile 16 weisen Durchgänge auf, die mit dem Rückabteil zwischen der Rückwand 43 und der Basis 45 und zwischen den Abteilwänden 44 kommunizieren. Die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 ist in dem Rückabteil 38 in dem Einheitsgehäuse 12, wie es in den Fig. 3a- 3c gezeigt ist, eingebaut. Die einzelne Befestigungsvorrichtung 20, die einfach eine Schraube sein kann, paßt mit dem einzelnen Befestigungspunkt 40 an dem Einheitsgehäuse 12 zusammen, um die Rahmenschaltungsanordnung 14 an dem Einheits gehäuse 12 entfernbar zu befestigen.
Die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 muß ordnungsgemäß mit dem Einheitsgehäuse 12 ausgerichtet sein, da es elektrische Kontakte an den Tintenstrahlstiften gibt, die, wenn dieselben in den Stiftabteilen 16 angebracht sind, einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt mit den elektrischen Kontakten an der entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung 14 bilden müssen. Die Ausrichtung der entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung 14 mit dem Einheitsgehäuse 12 ist durch zwei vertikale Ausrichtungsstifte 46 für eine vertikale Ausrichtung und durch eine einzelne horizontale Ausrichtungswand 48 für eine horizontale Ausrichtung vorgesehen. Die vertikalen Ausrichtungsstifte 46 passen mit den Ausrichtungslöchern 68 an der entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung 14 zusammen, die in Fig. 5b gezeigt ist. Die einzelne horizontale Ausrichtungswand 48 ist eine vertikale Wand in dem Einheitsgehäuse 12. Ein Ausrichtungsschlitz 70 an der entfernbaren Rahmenschaltungsanordnung 14, die in Fig. 5b gezeigt ist, gleitet über und ist mit der horizontalen Ausrichtungswand 48 ausgerichtet, wenn die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 mit dem Einheitsgehäuse 12 angeordnet wird.
Fig. 5a und 5b sind darstellende Diagramme, die die Anordnung eines Einheitsrahmens 52 mit einer Schaltungsplatine als die planare starre zweite Schicht 54 und einer Einheitsverbindung als die flexible erste Schicht 56 zeigen, um die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die Einheitsverbindung 56 ist mit dem Einheitsrahmen 52 durch Ausrichtungsstifte 64 und durch Einheitsverbindungsausrichtungsstifte 66 an dem Einheitsrahmen 52 ausgerichtet, die in Ausrichtungslöcher 108 bzw. Ausrichtungslöcher 110 an der Einheitsverbindung 56, wie in Fig. 7 gezeigt, passen. Die Einheitsverbindung 56 ist über Erweiterungen 78 gewickelt, die sich an einem Ende des Einheitsrahmens 52 befinden. Wenn die Rahmenschaltungsanordnung 14 in das Einheitsgehäuse 12 eingebaut wird, dann gleiten die Erweiterungen 78 in die Durchgänge zwischen den Stiftabteilwänden 44 an der Rückwand 43 und hinter der Basis 45, was die elektrischen Kontakte 60 für eine Verbindung mit elektrischen Kontakten an den Tintenstrahlstiften 22 positioniert.
Die Einheitsverbindung 56 sieht eine kürzere Verbindung zwischen den Tintenstrahlstiften 22 und der Schaltungsplatine 54 vor als die getrennten flexiblen Schaltungen für jeden Tintenstrahlstift des Stands der Technik, was teilweise ein Resultat der wesentlich kleineren Wagenanordnung ist, die durch das Einheitsgehäuse 12 vorgesehen ist.
Die Einheitsverbindung 56 weist zwei Bereiche der elektrischen Kontakte auf: elektrische Kontakte 60 an dem ersten Einheitsverbindungsende 74 und elektrische Kontakte 62 an dem zweiten Einheitsverbindungsende 75. Die elektrischen Kontakte 62 sind mit der Schaltungsplatine 54 verbunden. Die elektrischen Kontakte 60 dienen zur elektrischen Verbindung mit den Tintenstrahlstiften 22, die in den Stiftabteilen 16 gehalten werden. Wie in Fig. 5a gezeigt, ist die Schaltungsplatine 54 an dem Einheitsrahmen 52 mit Vorrichtungen befestigt, wie z. B. Schrauben 58, die durch die Schaltungsplatinenbefestigungslöcher 57 und die Einheitsverbindungslöcher 59 und in den Einheitsrahmen 52 laufen. Die einzelne Befestigungsvorrichtung 20 läuft durch das Schaltungsplatinenbefestigungsloch 61 und das Einheitsrahmenloch 63, wenn die entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 an dem Einheitsgehäuse 12 befestigt ist.
Fig. 6a und 6b sind darstellende Diagramme, die die Anordnung der Einheitsverbindung 56 an dem Einheitsrahmen 52 und der Schaltungsplatine 54 zeigen, um eine entfernbare Rahmenschaltungsanordnung 14 gemäß der vorliegenden Erfindung zu bilden. Wie in Fig. 6a gezeigt, wird die Einheitsverbindung 56 zunächst ausgerichtet und an dem Einheitsrahmen 52 befestigt. Dann wird, wie in Fig. 6b gezeigt, ein elastomeres Kissen 124 in der Ausnehmung 130 in dem Einheitsrahmen 52 plaziert, und dann wird die Einheitsverbindung 56 über ein Ende des Einheitsrahmens 52 gewickelt, und die elektrischen Kontakte 62 werden auf dem Einheitsrahmen 52 und über das elastomere Kissen 124 ausgerichtet. Schließlich wird die Schaltungsplatine 54 an dem Einheitsrahmen 52 befestigt, um einen elektrischen Kontakt mit den elektrischen Kontakten 62 an der Einheitsverbindung 56 zu bilden. Die elektrische Verbindung der Einheitsverbindung 56 mit der Schaltungsplatine 54 ist später detaillierter unter Bezugnahme auf die Fig. 10 in dieser Beschreibung beschrieben.
Fig. 7 ist ein darstellendes detailliertes Diagramm der Einheitsverbindung 56, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Einheitsverbindung 56 umfaßt ein Substrat 88, das zur Erleichterung der Beschreibung ein erstes Einheitsverbindungsende 74 und ein zweites Einheitsverbindungsende 75 aufweist. Wie im vorhergehenden erörtert, gibt es zur Ausrichtung mit dem Einheitsrahmen 52 Ausrichtungslöcher 108 und Ausrichtungslöcher 110 an dem Substrat 88.
Entlang dem ersten Einheitsverbindungsende 74 des Substrats 88 gibt es vier identische einzelne Sätze von elektrischen Signal- und Masse-Kontakten 90, die zur Verbindung mit den Signalkontakten an einem Tintenstrahlstift dienen. Jeder identische einzelne Satz von elektrischen Signal- und Masse-Kontakten 90 in Fig. 7 weist 23 elektrische Signalkontakte 94 und neun elektrische Massekontakte 96 auf. Die elektrischen Kontakte 60 von Fig. 5b sind vereinfachte Darstellungen der elektrischen Signalkontakte 94 und der elektrischen Massekontakte 96, wie es detaillierter in Fig. 7 gezeigt ist.
An dem zweiten Einheitssubstratende 75 des Substrats 88 gibt es vier einzelne Sätze von elektrischen Signalkontakten 98, die jeweils 23 elektrische Signalkontakte 100 aufweisen. Die vier einzelnen Sätze von elektrischen Spuren 104, die jeweils 23 elektrische Spuren 106 umfassen, verbinden die 23 elektrischen Signalkontakte 94 jedes der identischen einzel nen Sätze von elektrischen Signal- und Masse-Kontakten 90 mit den einzelnen Sätzen von elektrischen Signalkontakten 98. Es gibt gesamt 16 elektrische Massekontakte 102 entlang des zweiten Einheitsverbindungsendes 75 des Substrats 88. Die elektrischen Kontakte 62 von Fig. 5a sind vereinfachte Darstellungen der elektrischen Signalkontakte 100 und der elektrischen Massekontakte 102, wie es genauer in Fig. 7 gezeigt ist.
Bei einem Tintenstrahldrucker ist die Anzahl der Heizerschaltungen, die zu einem beliebigen Zeitpunkt aktiviert sind, durch die Struktur bestimmt, die gedruckt wird. Der Vorteil des Entwurfs für die Einheitsverbindung 56 besteht darin, daß eine gemeinsame leitfähige Masseschicht 122 verwendet wird, um die neun elektrischen Massekontakte 96 für jeden der vier identischen einzelnen Sätze von elektrischen Signal- und Masse-Kontakten 90 mit allen 16 elektrischen Massekontakten 107 zu verbinden. Folglich ist eine Gesamtzahl von 36 elektrischen Massekontakten 96 über eine gemeinsame leitfähige Masseschicht 122 mit 16 elektrischen Massekontakten 102 verbunden. Dies löst das Problem eines begrenzten Verbindungsbereichs an dem zweiten Einheitsverbindungsende 75 für die elektrischen Massekontakte 102 und ermöglicht ein gemeinsames Verwenden aller elektrischen Massekontakte 102 für die elektrischen Massekontakte 96 von allen Tintenstrahlstiften. Wenn folglich eine große Anzahl von Heizerschaltungen in einem Tintenstrahlstift 22 aktiviert ist, dann kann dieser Tintenstrahlstift alle 16 elektrischen Massekontakte 102 für eine Masserückleitung verwenden. Das gemeinsame Verwenden der Massekontakte reduziert die Massefluktuationen für die Tintenstrahlstifte und verbessert die Leistung derselben. Bei einer herkömmlichen Vorrichtung gibt es eine getrennte flexible Verbindungsschaltung für jeden Tintenstrahlstift 22 und daher getrennte Masserückleitungen für jeden Tintenstrahlstift. Folglich weist bei einer herkömmlichen Vorrichtung jeder Tintenstrahlstift eine reduzierte Anzahl von elektrischen Massekontakten auf, was Massefluktuationen bewirken kann, wenn eine große Anzahl von Heizerschaltungen in einem Tintenstrahlstift aktiviert sind.
Fig. 8 ist ein darstellendes Diagramm des Schnitts 8-8 von Fig. 7, das Vorstände 116 an dem Substrat 88 zeigt, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind. Wie in Fig. 8 gezeigt, gibt es elektrische Signalkontakte 94 oder elektrische Massekontakte 96 an Vorständen 116. Ähnlich ist Fig. 9 ein darstellendes Diagramm des Schnitts 9-9 von Fig. 7, das Vorstände 118 an dem Substrat 88 zeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt, gibt es elektrische Signalkontakte 100 oder elektrische Massekontakte 102 an den Vorständen 118. Die elektrischen Kontakte an den Vorständen 116 bilden einen Kontakt mit den elektrischen Kontakten an den Tintenstrahlstiften 22, und die elektrischen Kontakte an den Vorständen 118 bilden einen Kontakt mit den elektrischen Kontakten an der Schaltungsplatine 54.
In Fig. 10 ist ein verbessertes elektrisches Verbindungssystem 140 für eine flexible Schaltung mit einer Schaltungsplatine gezeigt. Die Einheitsverbindung 56, die detaillierter in Fig. 7 gezeigt ist, ist mit einem Polyester- oder Polyimid-Material aufgebaut, wie z. B. einem Mylar- oder Kapton-Substrat 88, auf dem mehrere Leiter aufgebracht sind. Die Leiter bestehen aus Kupfer und können mit einer weiteren Schicht aus Mylar oder Kapton bedeckt sein. Die elektrischen Kontakte 62 sind an Vorständen 118 an dem Substrat 88, wie in Fig. 9 gezeigt, positioniert.
Fig. 11 zeigt die entgegengesetzte Seite der Schaltungsplatine 54 mit den Schaltungsplatinenkontakten 134, die gemäß der vorliegenden Erfindung mit elektrischen Kontakten 62 an der Einheitsverbindung 56 verbunden sind. Die Anordnung der Schaltungsplatinenkontakte 134 an der Schaltungsplatine 54 entspricht der Anordnung der elektrischen Kontakte 62 an der Einheitsverbindung 56, die detaillierter in Fig. 7 gezeigt ist. Jede der Schaltungsplatinenkontakte 134 ist mit Gold plattiert, und die elektrischen Kontakte 62 sind ferner mit Gold plattiert, um einen elektrischen Weg mit niedrigem Wi derstand sicherzustellen.
Wie in Fig. 10 gezeigt, sind die Schaltungsplatine 54 und die Einheitsverbindung 56 in einem Einheitsrahmen 52 angeordnet, der aus Kunststoff aufgebaut sein kann, da lediglich eine niedrige Druckkraft verwendet wird, um die Verbindungsschaltungsplatinenkontakte 134 und die elektrischen Kontakte 62 zu verbinden. Ein elastomeres Kissen 124, das aus einem Urethan-Gummi aufgebaut sein kann, sieht eine Federfunktion vor und ist in der Ausnehmung 130 in dem Einheitsrahmen 52 angebracht. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem 140 ist unter Verwendung von Schrauben 58 angeordnet, die durch das Schaltungsplatinenbefestigungsloch 57 an der Schaltungsplatine 54 und die Einheitsverbindungslöcher 59 an der Einheitsverbindung 56 eingefügt sind und dann in die Befestigungslöcher 126 an dem Einheitsrahmen 52 geschraubt sind. Die elektrischen Kontakte 62 an der Einheitsverbindung 56 sind mit den Schaltunsplatinenkontakten 134 an der Schaltungsplatine 54 durch Ausrichtungsstifte 64 ausgerichtet, die mit dem Einheitsrahmen 52 gekoppelt sind, die durch Ausrichtungslöcher 108 in der Einheitsverbindung 56 und Ausrichtungslöcher 72 in der Schaltungsplatine 54 eingefügt werden. Wenn das verbesserte elektrische Verbindungssystem angeordnet ist, sind die elektrischen Kontakte 62 ausgerichtet, und dieselben weisen einen elektrischen Kontakt mit den Schaltungsplatinenkontakten 134 auf.
Fig. 12 ist ein darstellendes Diagramm eines Aufrißschnittes entlang der Linie 12-12 von Fig. 10 eines angeordneten verbesserten elektrischen Verbindungssystems für eine flexible Schaltung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In Fig. 12 ist das elastomere Kissen 124 derart gezeigt, daß dasselbe in die Ausnehmung 130 in dem Einheitsrahmen 52 paßt. Das elastomere Kissen 124 sieht eine Federfunktion vor, die auf die elektrischen Kontakte 100 an den Vorständen 118 zwischen dem elastomeren Kissen 124 und der elektrischen Schaltung 54 drückt. Der Einheitsrahmen 52 weist Abschrägungen 132 zwischen der Ausnehmung 130 und der oberen Oberfläche 128 des Einheitsrahmens 52 auf. Das Ziel jeder Abschrägung 132 besteht darin, ein Relief vorzusehen, um es zu ermöglichen, daß die Einheitsverbindung 56 sich während der Anordnung derart deformiert, daß alle elektrischen Kontakte 100 an den Vorständen 118 einen Kontakt mit allen Schaltungsplatinenkontakten 134 an der Schaltungsplatine 54 bilden. Sowie die Schrauben 58 festgezogen werden, wird ein Abschnitt der Einheitsverbindung 56 zwischen die obere Oberfläche 128 des Einheitsrahmens 52 und die Schaltungsplatine 54 geklemmt. Die Abschrägungen 132 sehen ein Relief für den Abschnitt der Einheitsverbindung 56 zwischen dem elastomeren Kissen 124 und der Schaltungsplatine 54 vor.
In Fig. 12 sind ferner Schaltungskontaktausnehmungen 136 gezeigt, die Schaltungsplatinenkontakte 134 enthalten. Die Schaltungskontaktausnehmungen 136 an der Schaltungsplatine 54 sind das Resultat einer Beschichtung, wie z. B. einer Lotmaske, die über den Leitern an der Schaltungsplatine 54 angebracht ist, um die Leiter vor Korrosion zu schützen und um ein Lotüberbrücken zu verhindern. Dies hinterläßt kleine Schaltungskontaktausnehmungen 136 mit einer Tiefe in der Größenordnung von 0,00254-0,00508 cm (0,001-0,002 Zoll) bei jedem der Schaltungsplatinenkontakte 134, die, wie im vorhergehenden erörtert, goldplattiert sind. Während des Anordnens deformiert sich der Abschnitt der Einheitsverbindung 56 zwischen dem elastomeren Kissen 124 und der Schaltungsplatine 54, was es ermöglicht, daß sich die Vorstände 118 an der Einheitsverbindung 56 mit den Schaltungskontaktausnehmungen 136 an der Schaltungsplatine 54 ausrichten, um einen ordnungsgemäßen elektrischen Kontakt sicherzustellen.
Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung 140 ist ohne weiteres durch einfaches Lösen und Festziehen der Schrauben 58 anzuordnen und zu zerlegen. Die Schaltungsdichte überschreitet 150 Kontakte pro 6,4516 cm² (Quadratzoll), was ein Verbindungssystem mit einer hohen Dichte vorsieht. Diese wünschenswerten Merkmale werden er halten, während niedrige Kosten und eine hohe Zuverlässigkeit beibehalten werden.
Das verbesserte Einheitsverbindungssystem sieht ein Verbindungssystem vor, das die Kosten reduziert, leichter anzuordnen und auszurichten ist, und ein gemeinsames Verwenden der Masseebene für alle Tintenstrahlstifte vorsieht.
Die verbesserte Wagenanordnung weist reduzierte Kosten auf und ist leichter anzuordnen, auszurichten und ohne die Notwendigkeit eines speziellen Werkzeugs leichter zu warten.
Folglich wurde die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel für eine spezielle Anwendung beschrieben. Trotzdem werden Fachleute, die einen Zugriff auf die vorliegenden Lehren haben, zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungsbeispiele innerhalb des Schutzbereiches derselben erkennen. Beispielsweise können die Ausrichtungsstifte der vorliegenden Erfindung durch andere äquivalente Vorrichtungen ersetzt werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Ein verbessertes elektrisches Verbindungssystem mit folgenden Merkmalen:

einer flexiblen ersten Schicht (56);

Vorständen (118) an der ersten flexiblen Schicht (56), die elektrische Kontakte (100) aufweisen;

einer planaren starren zweiten Schicht (54), die elektrische Kontakte (134) auf sich aufweist; und

einer Federvorrichtung (124), die die elektrischen Kontakte (100) an den Vorständen (118) an der flexiblen ersten Schicht (56) gegen die elektrischen Kontakte (134) an der zweiten Schicht (54) drückt, um die elektrischen Kontakte (100) an den Vorständen (118) an der flexiblen ersten Schicht (56) mit den elektrischen Kontakten (134) an der zweiten Schicht (54) zu koppeln;

dadurch gekennzeichnet, daß

die elektrischen Kontakte (134) an der zweiten Schicht (54) in Ausnehmungen für elektrische Kontakte (136) enthalten sind; und

die Federvorrichtung (124) mit der flexiblen ersten Schicht (56) und der zweiten Schicht (54) gekoppelt ist.

2. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung gemäß Anspruch 1, bei dem die Federvorrichtung (124), die die elektrischen Kontakte (134) an den Vorständen (118) an der flexiblen ersten Schicht (56) gegen die elektrischen Kontakte (134) an der zweiten Schicht (54) drückt, ferner durch eine Reliefvorrichtung (132) gekennzeichnet ist, die es ermöglicht, daß sich die flexible erste Schicht (56) während des Anordnens des verbesserten elektrischen Verbindungssystems für eine flexible Schaltung deformiert.

3. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung gemäß Anspruch 2, bei dem die Federvorrichtung (124) zum Drücken der elektrischen Kontakte (100) an den Vorständen (118) an der flexiblen ersten Schicht (56) gegen die elektrischen Kontakte (134) an der zweiten Schicht (54) ferner durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

einen Rahmen (52), der mit der flexiblen ersten Schicht (56) und der zweiten Schicht (54) gekoppelt ist; und

eine Druckkraftvorrichtung (124), die mit dem Rahmen (52) und der ersten flexiblen Schicht (56) gekoppelt ist, die die Vorstände (118) an der ersten flexiblen Schicht (56) gegen die zweite Schicht (54) drückt;

wobei sich die Vorstände (118) an der ersten flexiblen Schicht (56) zwischen der zweiten Schicht (54) und der Druckkraftvorrichtung (124), die die Vorstände (118) an der ersten flexiblen Schicht (56) gegen die zweite Schicht (54) drückt, befinden.

4. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung gemäß Anspruch 3, bei dem die Druckkraftvorrichtung (124), die die Vorstände (118) an der ersten flexiblen Schicht (56) gegen die zweite Schicht (54) drückt, ferner durch ein elastomeres Kissen (124) gekennzeichnet ist, das in einer Ausneh mung in dem Rahmen (52) angebracht ist.

5. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung gemäß Anspruch 4,

bei dem die elektrischen Kontakte (100) an den Vorständen (118) an der flexiblen ersten Schicht (56) mit Gold beschichtet sind; und

bei dem die elektrischen Kontakte (100) an der zweiten Schicht (54) mit Gold beschichtet sind.

6. Das verbesserte elektrische Verbindungssystem für eine flexible Schaltung gemäß Anspruch 5, das ferner durch eine Ausrichtungseinrichtung (64) gekennzeichnet ist, die mit der flexiblen ersten Schicht (56) und der zweiten Schicht (54) und der Federvorrichtung (12) gekoppelt ist und die flexible erste Schicht (56) mit der zweiten Schicht (54) und der Federvorrichtung (124) ausrichtet.