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

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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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