JP2004142464A - 相互接続システム - Google Patents

Abstract

【課題】　腐食防止を低コストを実現できる相互接続システムおよび電気的接続方法を提供する。
【解決手段】　取り外し式のインクジェットプリントカートリッジ６０は、ＴＡＢ回路６６を本体面６４に有する。相互接続システム５０は、ストール７０内にディンプル接点８２を具備する。インクジェットプリントカートリッジ６０が相互接続システム５０に取り付けられたとき、ＴＡＢ回路６６とディンプル接点８２との位置が合う。ＴＡＢ回路６６とディンプル接点８２との間にＺ軸導電性エラストマ層９２が接触して配置されている。Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、厚さ方向に延びる導電性フィラメント９４を含んでいる。この導電性フィラメント９４は、両面で露出した導電体端部９４Ａ、９４Ｂを有し、ＴＡＢ回路６６とディンプル接点８２のそれぞれの間で絶縁されている。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、インクジェット装置用の導電性エラストマを使って相互接続システムおよび方法に関するものである。

　プリントカートリッジは、一般に、プリントゾーンに対して位置決めするためにストールまたはシュート内に取り付けられている。プリントカートリッジとストールはそれぞれ、電気接点を備え、それにより、プリントカートリッジとストールとの間の電気相互接続を確立することができる。多くのプリントカートリッジにおいて、カートリッジ電気接点は、ＴＨＡ、ＴＡＢ(Tape Automated Bonded)ヘッドアセンブリ、カートリッジ本体に結合されたフレキシブル回路上に設けられている。また、ストールは、一般に、プリントカートリッジのＴＨＡ回路上の対応する電気接点と接触するように配置された電気接点を備えたフレキシブル回路基板を有する。

　上記回路の接点は、一般に、銅接点またはニッケル接点であり、これらは、腐食を受けやすい。この腐食を防ぐために、銅接点またはニッケル接点の上に、金または他の保護金属、例えばパラジウムの層が形成される。金は差し込むたびに摩耗するため、プリントカートリッジをストールに何度も繰り返し差し込むのに耐えるように、一般に、接点上に、例えば厚さ約０．７６μｍ（約３０マイクロインチ）の厚い金層が電気メッキされる。これにより、プリントカートリッジの経費が増える。

　本発明は、第１組の電気接触面を装置表面に有するインクジェット装置を受けるように適合された装置ストール用の相互接続システムである。第２組の電気接触面が、装置ストール内に提供される。装置がストール内に取り付けられたときに、第１組の電気接触面と第２組の電気接触面のそれぞれが対向して位置合わせされる。エラストマ層は、第１組の電気接触面と第２組の電気接触面との間にそれらの電気接触面と接触して配置され、かつ、第１の層表面と第２の層表面との間に配置された複数の絶縁された導電体フィラメントまたはワイヤを有する。導電体端が、第１の層表面と第２の層表面で露出し、第１組の電気接触面と第２組の電気接触面のそれぞれの間に絶縁された導通が提供される。

　この開示の特徴および利点は、以下の詳細な説明を図面と共に見るときに、当業者によって容易に理解されるであろう。

　以下の詳細な説明ならびに図面のうちのいくつかの図において、類似の要素は類似の参照数字で示されている。

　図１〜図２は、本発明を適用する相互接続システムの例示的な実施形態を概略的に示している。プリント動作中、インクジェットプリントカートリッジ６０が、ストール７０内に取り付けられている。ストール７０は、プリンタ上の適所に取り付けることができ、より一般には、移動可能なキャリッジ上に作成することができる。カートリッジプリントヘッド（図１〜図２には示していない）に電力を供給するために、ストール７０内に取り付けられているときにインクジェットプリントカートリッジ６０と電気相互接続が行われる。インクジェットプリントカートリッジ６０は、ＴＡＢ回路６６が取り付けられた本体面６４を有する本体６２を含む。ＴＡＢ回路６６は、平面的な１組の離間された金またはパラジウムがメッキされた平坦接点を含む。図３に、１組の接点６６Ａの例示的な配置を示す。この例示的な実施形態において、接点６６Ａは、公称直径１．４ｍｍを有し、接点間が０．２０ｍｍの最小間隔を有するが、異なる間隔を有するこれよりも大きいかまたは小さい接点を用いることもできる。

　相互接続システム５０は、基板８０上に作成された１組の金メッキされたディンプル接点（ｄｉｍｐｌｅ　ｃｏｎｔａｃｔ）８２を含む。電気的相互接続を確立するために、キャリッジ上の対応する１組のディンプル接点と結合するインクへットプリントカートリッジ６０に取り付けられた平坦接点を使用することが周知であることを理解されよう。例示的な実施形態において、ディンプル接点８２は、基板表面から０．１５ｍｍ突出する公称０．８ｍｍの丸いディンプルであるが、特定の応用例の要件によっては、これよりも大きいかまたは小さい接点を使用することができる。

　基板８０は、剛性板８４上に取り付けられ、この剛性板８４は、Ｚ軸４０方向の制限された範囲の動きに沿って動くように取り付けられている。この例示的な実施形態において、剛性板８４は、ハウジング８８内に形成された溝ないしは穴８８Ａ、８８Ｂ内でスライドする壁ないしは柱８６Ａ、８６Ｂを含む摺動ブラケットに取り付けられている。１つの例示的な実施形態において、Ｚ軸４０方向に動く範囲は、約１．０〜１．５ｍｍであるが、応用例の要件によっては、それよりも大きいかまたは小さい範囲の動きを使用することもできる。摺動ブラケット上の剛性板８４は、下側面に隔離ブロック９３が取り付けられており、隔離ブロック９３と接触するドーム構造９０によって拡張位置にバイアスされる。押しボタンスイッチをバイアスするような目的のために、例えば、ドーム型ばねが使用される。そのような「スナップ式」スイッチと対照的にドーム構造９０は、圧縮状態のときに剛性板８４に実質的に一定のバイアス力を提供するために作成される。したがって、剛性板８４とその支持体は、インクジェットプリントカートリッジ６０を取り付ける際に生じる挿入力に応じて基板８０をある程度従順に動かすことを可能にする。この従順な動きは、相互接続システム５０とその取り付け構造の様々な構成要素との間の嵌合に影響する交差に対応するために必要である。

　インクジェットプリントカートリッジ６０の平坦な接点６６をディンプル接点８２と直接接触させる代わりに、平坦な接点６６とディンプル接点８２との間に、Ｚ軸導電性エラストマ層９２を介在させる。１つの例示的な実施形態において、Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、単に、機械的な取付け機構なしに適所に配置されるが、他の応用例では、接着剤や機械的な取付け機構など、Ｚ軸導電性エラストマ層９２を適所に保持するための手段を使用することができる。Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、絶縁物に埋め込まれた細い線のような、Ｚ軸４０に沿って配列され絶縁された導電性要素を有し、この導電性要素は、Ｚ軸導電性エラストマ層９２の上側面および下側面に露出した接点を有する。Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、市販されているが、例えばカリフォルニア州ニューアークのＳｈｉｎ−Ｅｔｓｕ　Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ａｍｅｒｉｃａ，　Ｉｎｃ．から販売されている導電性エラストマのＧＢマトリクス線である。層の厚さと層内の導体のピッチ間隔は、所定の応用例のパラメータに従って決定される。１つの例示的な応用例では、Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、０．５ｍｍの層厚と、０．１ｍｍの導体ピッチを有する。

　図１は、ストール７０に完全に嵌め込まれておらず部分的に差し込まれたインクジェットプリントカートリッジ６０を示し、したがって、接点６６Ａが、Ｚ軸導電性エラストマ層９２と接触していない。図２は、ストール７０に完全に嵌め込まれたインクジェットプリントカートリッジ６０を示し、ＴＡＢ回路６６上の接点６６Ａが、Ｚ軸導電性エラストマ層９２に押し付けられた状態で嵌め込まれている。ストール７０は、一般に、インクジェットプリントカートリッジ６０を図２に示したその配置位置に保持するなんらかのタイプの移動止めまたはラッチ機構（図示せず）によって、インクジェットプリントカートリッジ６０をストール７０内に正確に配置するために、インクジェットプリントカートリッジ６０上の対応する基準面（図示せず）とかみ合う基準接点（図示せず）を有する。Ｚ軸導電性エラストマ層９２に押し付ける力は、Ｚ軸導電性エラストマ層９２をディンプル接点８２に押し付ける力を作り出す。これを、図４に、例示的な接点６６Ａ、８２Ａを示している。

　さらに、Ｚ軸導電性エラストマ層９２の例示的な実施形態を、図６の平面図と図７の簡略化した断面図に示す。Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、シリコンゴムなどの電材料によって囲まれた導電性フィラメント９４のマトリクスを有する。この導電性フィラメント９４は、Ｘ軸またはＹ軸方向の横方向の導通なしに一方向だけ（Ｚ軸４０方向だけ）の導通経路を提供する。フィラメント９４は、層９２の両側の広い面９２Ａ、９２Ｂの間に延在しており、したがって、フィラメント９４の端部９４Ａ、９４Ｂが、表面に露出している。フィラメント９４は、ピッチｐのフィラメントマトリクスを構成する離間された関係で配置されている。フィラメント９４は、エラストマ材料より堅く、したがって、エラストマ層９２を圧縮したときに、フィラメント９４の端部９４Ａ、９４Ｂが、Ｚ軸導電性エラストマ層９２の表面に押し付けられた状態で該表面と接触することができる。１つの例示的な実施形態において、Ｚ軸導電性エラストマ層９２内のフィラメント９４の分布は均一である。しかしながら、応用例によっては、フィラメント９４の分布は、フィラメント９４が接触する接触パターンと一致するように特注設計されていてもよい。

　ドーム型ばね９０は、予想される動きの限られた範囲にわたって、それぞれの接点に接触力を提供するように作成される。図５は、ばねが単一の接点に及ぼす力に関して、例示的な適切な力とたわみ特性との関係を示す。代替として、例えばワッシャばねやエラストマばねなどの他のばね構造を使用することができる。応用例によっては、ばね９０を省略することができ、Ｚ軸導電性エラストマ層９２が、インクジェットプリントカートリッジ６０とキャリッジ接点との嵌合の公差に対応するのに十分な弾力性とばね圧力を提供する。この場合、Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、十分な弾力性を提供するためにより厚く作成することができる。

　Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、平坦接点６６Ａとディンプル接点８２との間の緩衝層として作用し、それぞれの組の接点間の直接の機械的接触を防ぎ、同時に互いにＺ軸方向に位置合わせされた導電接点間の電気経路を提供する。その結果、それぞれの組の接点６６Ａ、８２の摩耗が大幅に減少し、金やその他の保護層の厚さを実質的に減少せることができる。これにより、材料コストの減少におけるコスト削減と、また製造工程の削減が実現される。金の比較的厚い層を接点に電気めっきする代わりに、フラッシュ工程としても知られる浸漬工程によって、比較的薄い層を付着させることができる。例えば、１つの応用例において、厚さ約０．７６μｍ（３０マイクロインチ）の電気めっき金層ではなく、約０．０５μｍ（約２マイクロインチ）〜約０．１０μｍ（４マイクロインチ）の層を使用することができる。

　Ｚ軸導電性エラストマ層９２によって提供されるもう１つの機能は、シールド機能であり、Ｚ軸導電性エラストマ層９２は、両方の組の電気接点を環境から遮断し、腐食を減少させる。インクジェットプリンタのような応用例において、それたインク液滴および噴霧液が、キャリッジなどの要素に接することがあり、両方の組の接点を遮蔽するＺ軸導電性エラストマ層９２は、接点が粒子および水分にさらされるのを減少させるかまたはなくすことができる。

　本発明による相互接続システムの例示的な応用例は、スライダロッドに取り付けられた移動式キャリッジを有するスワス型プリンタである。図８は、本発明による相互接続システムを使用するように適合された例示的なキャリッジ構造１５０の簡略化した分解斜視図である。このキャリッジ構造１５０は、一般にエンジニアリングプラスティック材料から製造された本体１５２を含む。この本体１５２は、キャリッジスライダロッドに沿った摺動のためにキャリッジを取り付けるロッドブラケット特徴部１５４を備えている。この例のキャリッジ構造１５０は、一般にキャリッジベース１５５内に形成されたストール１５６、１５８として示された２つのストール１５６、１５８によって適合されている。プリントカートリッジ（図８には示してない）が、各ストール１５６、１５８に取り付けられる。当然ながら、他の実施形態において、キャリッジは、単一のカートリッジ、または複数のカートリッジ、例えば４つ以上のカートリッジを保持することができる。各ストール１５６、１５８内には、ドーム型ばね部材を受けるポケット１６０、１６２が定義されている。分かりやすくするために、図８には、ストール１５６の一部分だけを示す。ばね部材１６４は、ポケット１６０に入れられ、剛性板１６６が、ばね部材１６４の上に取り付けられる。フレキシブル回路基板１６８が、剛性板１６６の上に取り付けられ、ディンプル電気接点を支持する。例示的な実施形態において、フレキシブル回路基板１６８は、一般にプリンタコントローラ基板（図示せず）に至る配線リボンにつながる回路トレースを含む。Ｚ軸導電性エラストマ層１７０は、プリントカートリッジがキャリッジに取り付けられたときにプリントカートリッジ電気接点と接触するように、ディンプル接点の上に配置される。アライメントピン（図示せず）を使って、フレキシブル回路基板とエラストマ層とを位置合わせすることができる。

　以上の説明は、本発明の特定の実施形態の説明および例示であったが、当業者は、併記の特許請求の範囲によって定義されているような本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、実施形態に様々な修正および変更を行うことができる。例えば、相互接続システムを、プリントカートリッジストールに使用するように説明したが、これは、電気接点を有するインク供給源用のストールなど、他の応用例にも使用することができる。

導電性Ｚ軸エラストマを使用する相互接続システムの例示的な実施形態を示す、係合位置のすぐ上のストール内のプリントカートリッジを示す側面図である。 ストール電気接点と係合位置にあるプリントカートリッジを示す、図１と類似の側面図である。 図１〜図２のプリントカートリッジに取り付けられた１組の平坦接点の例示的な配置を拡大して示す平面図である。 プリントカートリッジ上の平坦接点、カートリッジストール上のディンプル接点、およびＺ軸導電性エラストマ層の間の例示的な相互作用を示す側面図である。 図１〜図２の相互接続システムのばねによって単一の接点に加えられる力に関する力とたわみ特性との関係の例を示すグラフである。 相互接続システムのエラストマ層の例示的な実施形態を拡大して示す平面図である。 図６の線６−６に沿って部分的に切断した断面図である。 本発明による相互接続システムを使用するプリンタキャリッジの例示的な実施形態の分解斜視図である。

符号の説明

　５０　相互接続システム
　６０　インクジェットプリントカートリッジ（インクジェット装置）
　６２　本体（装置本体）
　６４　本体面（装置表面）
　６６　ＴＡＢ回路（第１組の電気接触面）
　８２　ディンプル接点（第２組の電気接触面、電気接点）
　７０　ストール（装置ストール）
　８０　基板（フレキシブル回路基板）
　８４　剛性板
　８６Ａ、８６Ｂ　壁ないしは柱（サスペンション構造）
　９０　ドーム構造（ばね構造、ばね要素）
　９２　Ｚ軸導電性エラストマ層（エラストマ層、誘電性エラストマ層）
　９４　導電性フィラメント（導電性フィラメントまたはワイヤ）
　９４Ａ、９４Ｂ　端部（導電体端部）
　１５０　キャリッジ構造（キャリッジ）

Claims (17)

1. 　第１組の電気接触面を装置表面に有する取外し式インクジェット装置を受けるように適合された装置ストール用の相互接続システムであって、
   　前記装置ストール内に第２組の電気接触面を具備し、
   　前記第１組の電気接触面と第２組の電気接触面のそれぞれが、前記インクジェット装置が前記装置ストールに取り付けられたときに位置が合って対向し、
   　前記インクジェット装置が前記装置ストール内に位置決めされるときに、前記第１組の電気接触面と前記第２組の電気接触面との間に接触して配置されるエラストマ層を具備し、該エラストマ層が、第１の層表面と第２の層表面との間に配置された複数の位置合わせされた導電性フィラメントまたはワイヤを有し、かつ、前記第１の層表面および第２の層表面に露出した導電体端部を有し、該導電体端部が前記第１組の電気接触面および前記第２組の電気接触面のそれぞれの間で絶縁された導通を提供する、相互接続システム。
2. 　たわみ領域によって前記第２組の電気接触面に対するバイアス力を付与するばね構造をさらに具備する請求項１に記載の相互接続システム。
3. 　前記ばね構造は、前記たわみ領域の全体にわたって実質的に一定のバイアス力を付与する請求項２に記載の相互接続システム。
4. 　前記ばね構造が、ドームばね要素を含む請求項２または３に記載の相互接続システム。
5. 　前記第２組の電気接触面が、フレキシブル回路基板の第１の面に作成され、前記ばね構造が、前記フレキシブル回路基板の第２の面に前記バイアス力を加えるように配置された請求項２に記載の相互接続システム。
6. 　前記ばね構造が、前記フレキシブル回路基板の前記第２の面と接触する剛性板と、該剛性板をストールベースに対して吊り下げるサスペンション構造と、前記剛性板と前記ストールベースとの間に配置されたばね要素とを備えた請求項５に記載の相互接続システム。
7. 　前記インクジェット装置が、インクジェットプリントカートリッジである請求項１から６のいずれか１項に記載の相互接続システム。
8. 　前記装置ストールが、移動可能なキャリッジ内に形成された請求項１から７のいずれか１項に記載の相互接続システム。
9. 　前記第１組の電気接触面に、０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲の厚さの金またはパラジウムの層が形成された請求項１から８のいずれか１項に記載の相互接続システム。
10. 　前記第２組の電気接触面に、０．０５μｍ〜０．１μｍの範囲の厚さの金またはパラジウムの層が形成された請求項１から９のいずれか１項に記載のシステム。
11. 　前記第１組の電気接触面が、平坦な接触面を有し、前記第２組の電気接触面が、突出するディンプル接触面を有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の相互接続システム。
12. 　前記エラストマ層が、前記フィラメントまたはワイヤを横切る方向に電気的絶縁性を提供するように前記複数の導電性フィラメントまたはワイヤが埋め込まれた誘電性エラストマ材料を含む請求項１から１１のいずれか１項に記載の相互接続システム。
13. 　前記導電体端部のそれぞれまたはグループが、前記第１組の電気接触面と前記第２組の電気接触面と電気接触している請求項１から１２のいずれか１項に記載の相互接続システム。
14. 　前記エラストマ層が、前記インクジェット装置が前記装置ストール内に位置決めされているときに、前記第１組の電気接触面および前記第２組の電気接触面を環境汚染から遮蔽する請求項１から１３のいずれか１項に記載の相互接続システム。
15. 　前記エラストマ層が、約０．５ｍｍの厚さを有する請求項１から１４のいずれか１項に記載の相互接続システム。
16. 　装置ストール内のインクジェット装置を電気的に接続する方法であって、
    　前記インクジェット装置を前記装置ストールに差し込むステップと、
    　誘電性エラストマ層の第１の面を、装置本体上の装置セットの電気接触面と接触させるステップであって、前記エラストマ層が、第１の層表面と第２の層表面との間に配置された複数の位置合わせされた導電性フィラメントまたはワイヤを備え、かつ前記第１の層表面と第２の層表面に露出した導電体端部を備えたステップと、
    　前記装置セットの電気接触面とストールセットの電気接点との間で前記誘電性エラストマ層を圧縮するステップであって、前記ストールセットの電気接点が第２の層表面と接触しており、前記装置接点と前記ストール接点の前記それぞれの間に直接物理的接触を行うことなく、前記装置セットの電気接触面と前記ストールセットの電気接触面のそれぞれの間で絶縁された導通を提供する方法。
17. 　前記カートリッジセットの電気接触面が、平坦な接触面を有し、前記ストールセットの電気接触面が、突出するディンプル接触面を含む請求項１６に記載の方法。
    

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