JP2004504969A

JP2004504969A - プリントエンジンのためのインク供給アセンブリ

Info

Publication number: JP2004504969A
Application number: JP2002518141A
Authority: JP
Inventors: シルバーブルック，　カイア; キング，　トビン，　アレン; ジャクソン，　ゲイリー，　レイモンド
Original assignee: シルバーブルック　リサーチ　ピーティワイ　リミテッド
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2004-02-19
Also published as: CN1454154A; EP1303415B1; DE60043240D1; EP1303415A1; ATE446842T1; AU2004203190B2; EP1303415A4; AU5373400A; AU2000253734B2; WO2002002335A1; CN1208196C; CN1676339A; CN100377882C; AU2004203190A1; IL166875A; AU2000253734A1

Abstract

本発明は、プリントエンジンのプリントヘッドのためのインク供給装置に関する。プリントヘッドは、ウェーハの表面上に設けられたＭＥＭＳインク射出装置の列と、ウェーハの反対側の面から各インク射出装置へとウェーハを貫通して延びるインク供給通路とを備えている。インク射出装置は、群を成して配列されている。したがって、インク供給装置は、ウェーハの反対側の面上に設けることができる材料から成るブロックを有している。ブロックの内部には複数のチャンネルが形成されるとともに、これらのチャンネルは、ウェーハの反対側の面に当接するブロックの第１の面で開口している。インク供給入口開口は、各チャンネルと連通している。これらのインク供給入口開口は、ブロックの第２の面で開口している。
【選択図】図１０

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プリントエンジンに関する。本発明は特に、瞬間印刷、デジタルカメラで使用できるプリントエンジンに適用できる。より詳細には、本発明は、プリントエンジンのプリントヘッドにインクを供給するためのインク供給アセンブリに関する。
【０００２】
【発明の背景】
理解されるように、ページ幅プリンタのプリンタエンジンのプリントヘッドは、ミリメートルの端数で測定される幅寸法を有している。一般に、プリントヘッドの幅寸法は、約６００マイクロメートルである。インクジェットノズルの列において、隣り合うノズルは、１００マイクロメートルのオーダーの寸法だけ、互いに離間している。プリントヘッドの基板はシリコンウェーハによって作製されているが、インクを基板に供給する供給機構は、多くの場合、プラスチックによって作製されている。各インクが基板の各インク供給通路に供給されるようにプラスチックを成形する場合には、許容誤差が極めて細かくなり、必然的に費用がかかる。
【０００３】
ここで、用語「ページ幅」は、印刷媒体がプリントヘッドを通り過ぎる時に、プリントヘッドが印刷媒体を横切ることなく或は一定の軌跡を形成することなく、プリントヘッドが一度に印刷媒体上に１行を印刷することを意味する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、プリントエンジンのプリントヘッドのためのインク供給装置であって、プリントヘッドは、ウェーハの第１の面上に設けられたマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）インク射出装置の列と、ウェーハの反対側の面から各インク射出装置へとウェーハを貫通して延びるインク供給通路とを備え、インク射出装置が群を成して配列されているインク供給装置において、
ウェーハの前記反対側の面上に設けることができる材料から成るブロックであって、その内部に複数のチャンネルが形成されるとともに、ウェーハの前記反対側の面に当接するブロックの第１の面で前記チャンネルが開口するブロックと、
前記各チャンネルと連通するとともに、前記ブロックの第２の面で開口する少なくとも１つのインク供給入口開口と、
を含むインク供給装置が提供される。
【０００５】
ブロックの第２の面は、第１の面の反対側にあることが好ましい。
【０００６】
ブロックはシリコンウェーハであっても良い。ブロックは、ＭＥＭＳ装置を支持するウェーハに接着されていても良い。
【０００７】
チャンネルおよびインク入口開口は、シリコンウェーハのエッチングにより形成されても良い。
【０００８】
ブロックは、各インク入口開口を隣り合う開口から隔離するための隔離手段を有していても良い。分離手段は、隣り合うインク入口開口同士の間でブロックを横切るように設けられたシール材料から成るビードであっても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
図中、参照符号５００は、本発明に係るプリントエンジンを示している。プリントエンジン５００は、プリントロールカートリッジ５０４を着脱可能に装着できるプリントエンジンアセンブリ５０２を有している。
【００１１】
プリントカートリッジ５０４については、国際特許出願番号ＰＣＴ／ＡＵ００／００７４１およびＰＣＴ／ＡＵ００／００７４２としてそれぞれ同時に出願された「プリントカートリッジ」（事件整理番号ＣＡ０２）および「インクカートリッジ」（事件整理番号ＣＡ０４）と題する我々の同時係属出願に詳細に記載されている。特に、これらの開示内容は、これらを参照することによって本願明細書に組み込まれる。
【００１２】
プリントエンジンアセンブリ５０２は、第１のサブアセンブリ５０６と、第２のプリントヘッドサブアセンブリ５０８とを備えている。
【００１３】
サブアセンブリ５０６はシャーシ５１０を有している。シャーシ５１０は、インク供給チャンネル５１４が成形された第１の成形品５１２を備えている。インク供給チャンネル５１４は、プリントカートリッジ５０４からのインクをプリントヘッドサブアセンブリ５０８のプリントヘッド５１６（図５から図７）に供給する。プリントヘッド５１６は、４色または３色に加え、赤外光スペクトルでしか見えないインク（以下、赤外線インクと称する）で印刷する。したがって、成形品５１２には、エア供給チャンネル５１８と共に、４つのインク供給チャンネル５１４が形成されている。エア供給チャンネル５１８は、エアをプリントヘッド５１６に供給して、プリントヘッド５１６のノズルガードに異物が付着することを防止する。
【００１４】
また、シャーシ５１０は、カバー成形品５２０を有している。カバー成形品５２０はポンプ５２２を支持している。ポンプ５２２は、エア入口ピン５２４およびエア入口開口５２６を介して、プリントカートリッジ５０４のエアフィルタを通じてエアを吸引する吸引ポンプである。エアは、出口開口５２８を通じて、シャーシ５１０のエア供給チャンネル５１８に吐き出される。
【００１５】
また、シャーシ５１０は、ステッピングモータ５３０の形態を成す第１の駆動モータを支持している。ステッピングモータ５３０は、第１の歯車列５３２を介して、ポンプ５２２を駆動する。また、ステッピングモータ５３０は、第２の歯車列５３８を介して、プリントカートリッジ５０４のローラアセンブリ５３６の駆動ローラ５３４（図５）に接続されている。歯車列５３８は、駆動ローラ５３４の端部に支持された噛合可能部材５４０（図２）と噛合している。したがって、ステッピングモータ５３０は、サブアセンブリ５０８のプリントヘッド５１６に対する印刷媒体５４２の供給を制御して、印刷媒体５４２がプリントヘッド５１６の下側を通過する際に印刷媒体５４２上に画像を印刷できるようにする。なお、ステッピングモータ５３０が動作して印刷媒体５４２が送り出されるだけで、印刷媒体５４２に対して印刷が成される際に、ポンプ５２２が作動して、プリントヘッド５１６にわたってエアが吹付けられる。
【００１６】
また、シャーシ５１０の成形品５１２は、インク供給チャンネル５１４と連通するピン５４４の形態を成す複数のインク供給管路を支持している。インク供給ピン５４４は、プリントカートリッジ５０４のエラストマーカラーアセンブリ５４６を介して受容されており、これにより、プリントカートリッジ５０４のインクチャンバすなわちリザーバ５４８（図５）からインクを引き出してプリントヘッド５１６に供給する。
【００１７】
ＤＣモータである第２のモータ５５０は、クリップ５５２により、シャーシ５１０のカバー成形品５２０上に支持されている。モータ５５０は、カッタアームアセンブリ５５４の形態を成す分離手段を駆動するために設けられている。カッタアームアセンブリ５５４は、印刷媒体５４２上に画像が印刷された後、一片の印刷媒体５４２を残りの印刷媒体から切断する。モータ５５０は、その出力軸上に傘歯車５５６を支持している。傘歯車５５６は、カッタアセンブリ５５４のウォームギア５６０に支持された傘歯車５５８と噛み合っている。ウォームギア５６０は、軸受５６２を介して、プリントヘッドサブアセンブリ５０８のシャーシベースプレート５６４に回転可能に支持されている。
【００１８】
カッタアセンブリ５５４は、装着ブロック５７０上の弾性的に柔軟なアーム５６８に支持されたカッタホイール５６６を有している。ウォームギア５６０は装着ブロック５７０を貫通しており、これにより、ウォームギア５６０が回転すると、装着ブロック５７０およびカッタホイール５６６がシャーシベースプレート５６４を横切る。装着ブロック５７０がベースプレート５６４のリップ５７２に当接することにより、ウォームギア５６０に対する装着ブロック５７０の回転が防止される。また、印刷媒体５４２を切断するため、カッタホイール５６６は、プリントヘッドサブアセンブリ５０８の上側ハウジングすなわちキャップ部５７４に当接している。このキャップ部５７４は金属部である。したがって、カッタホイール５６６がキャップ部５７４を横切ると、印刷媒体に対してはさみ状の切断作用が伝えられ、画像が印刷された印刷媒体５４２の一部が分離される。
【００１９】
サブアセンブリ５０６は排出機構５７６を有している。排出機構５７６は、シャーシ５１０に支持されるとともに、クリップ５８０を有するカラー５７８を備えている。クリップ５８０は、排出機構５７６をシャーシ５１０に対して挟持固定する。カラー５７８は、エラストマー材料から成る挿入体５８２を内部に支持している。エラストマー挿入体５８２には複数の開口５８４が画成されている。開口５８４は、ピン５４４の入口開口を閉じて、ピン５４４内に異物が侵入することを防止し、これにより、チャンネル５１４およびプリントヘッド５１６内に異物が侵入することを防止する。また、挿入体５８２は、同じ目的で入口ピン５２４の入口開口を閉じるランド部すなわちプラットフォーム５８６を画成している。
【００２０】
シャーシ５１０とカラー５７８との間にはコイルスプリング５８８が配置されている。このコイルスプリング５８８は、図面の図３に詳細に示されるように、カートリッジ５０４がプリントエンジン５００から取り外された時に、カラー５７８をシャーシ５１０から離間させる位置へと付勢する。図面の図４には、排出機構５７６が引き込み位置にある状態が示されている。
【００２１】
前述したように、プリントヘッドサブアセンブリ５０８は、ベースプレート５６４を有している。ベースプレート５６４上にはキャッピング機構５９０が変位可能に支持されており、キャッピング機構５９０は、プリントヘッド５１６に向って移動できるとともに、プリントヘッド５１６から離間するように移動できる。キャッピング機構５９０は、キャリア５９３上に配置された長尺リブ５９２を有している。キャリアは、プリントヘッド５１６の非作動時にリブ５９２を移動させてプリントヘッド５１６に当接させる移動機構５９４によって支持されている。逆に、プリントヘッド５１６が作動している時、移動機構５９４は、リブ５９２とプリントヘッド５１６との当接状態を解除するように動作可能である。
【００２２】
プリントヘッドサブアセンブリ５０８は、プリントヘッド５１６が装着されるプリントヘッド支持成形品５９６を有している。成形品５９６は、成形品５９６内に配置された挿入体５９９と共に、印刷媒体５４２上に画像が印刷される際に印刷媒体５４２が通過する通路５９８を形成している。成形品５９６には溝７００が画成されており、キャッピング機構５９０がそのキャッピング位置にある時に、この溝７００を通じてキャッピング機構５９０が突出される。
【００２３】
キャップ部５７４の下側には、挿入体５９９によって、インク供給装置７０２が支持されている。インク供給装置７０２は、スパイン部７０４と、スパイン部７０４上に装着されたケーシング７０６とを備えている。スパイン部７０４およびケーシング７０６は、それらの間に、シャーシ５１０のインク供給チャンネル５１４と連通してインクを通路７１０（図７）を介してプリントヘッド５１６に供給する複数のインク供給通路７０８を画成している。
【００２４】
スパイン部７０４には、プリントヘッド５１６の近傍に、エア供給チャンネル７１１（図８）が形成されている。
【００２５】
プリントヘッド５１６には、挿入体５９９とインク供給装置７０２との間で捕捉保持されたＴＡＢフィルム７１２を介して、電気信号が供給される。
【００２６】
成形品５９６は傾斜した翼部７１４を有している。翼部７１４には、フレキシブルプリント回路基板（ＰＣＢ）７１６が支持固定されている。フレキシブルＰＣＢ７１６は、挿入体５９９のリブ７１８によってＴＡＢフィルム７１２と係合するように付勢されることにより、ＴＡＢフィルム７１２と電気的に接触する。フレキシブルＰＣＢ７１６はバスバー７２０を支持している。バスバー７２０は、プリントヘッド５１６およびプリントエンジン５００の他の電動部品に電力を供給する。また、フレキシブルＰＣＢ７１６上には、カートリッジ５０４をプリントエンジン５００に適合させて規格対応させるＱＡチップ（図示せず）と共に、カメラプリントエンジン制御チップ７２１が支持されている。この目的のため、ＰＣＢ７１６は、プリントカートリッジ５０４の接点７２５と係合する接点７２３を有している。
【００２７】
図面の図７に更に明確に示されるように、プリントヘッドは、それ自体、シリコンウェーハ７２４上に配置されたノズルガード７２２を有している。インクは、インク供給部材７２６を介して、プリントヘッド５１６のノズル列（図示せず）に供給される。インク供給部材７２６は、必要に応じてインクをプリントヘッド５１６のノズル列に供給するために、インク供給装置７０２の通路７１０の出口と連通する。
【００２８】
図面の図１０から図１４には、プリントヘッドの構成が詳細に示されている。インク供給部材７２６は、シリコンウェーハ７２４上に設けられたシリコンウェーハブロックである。インク供給部材７２６内には、チャンネル７２８が形成されている。これらのチャンネル７２８は、インク供給部材７２６の長手方向に延びている。
【００２９】
前述したように、プリントヘッド５１６は、群を成して配置されたノズル７５７を有するマルチカラープリントヘッドである。各群は、１色または赤外線インクを印刷する。ノズル７５７は、シリコンウェーハ７２４の表面７３０上に装着されたＭＥＭＳ装置である。この場合、インク供給部材７２６は、シリコンウェーハ７２４の反対側の表面７３２上に装着される。従って、図面の図１０に明確に示されるように、各群のノズル７５７には、インク供給通路７３４によってインクが供給される。
【００３０】
このように、インク供給部材７２６の各チャンネル７２８は、その対応する群の通路７３４と連通している。各チャンネル７２８は、複数のインク入口開口７３６，７３８，７４０，７４２を有している。例えば、インク入口開口７３６は、ウェーハ７２４のインク供給通路７３４の第１の群にブラックインクを供給する。あるいは、３色および赤外線インクが供給される場合には、インク入口開口７３６は、第１の群の通路に赤外線インクを供給する。入口開口７３８は、その入口通路７３４を介して、第２の群のノズルにマゼンタインクを供給する。インク入口開口７４０は、その通路７３４を介して、第３の群のノズルにイエローインクを供給する。最後の群の入口開口７４２は、その通路７３４を介して、第４の群のノズルにシアンインクを供給する。
【００３１】
各入口開口７３６，７３８，７４０，７４２は、横方向に延びるシール材から成るビード７４４により、その隣り合う開口から隔離されている。インク供給装置７０２は、インク供給部材７２６の上面７４６に当接して、開口７３６から７４２を互いに隔離する。
【００３２】
なお、ＴＡＢフィルム７１２は、接着剤から成るビード７４８により、ウェーハ７２４の表面７３０に接着されている。また、ビード７４８は、ウェーハ７２４の側面に対して液密なシールを形成している。
【００３３】
各ＭＥＭＳ装置７５７から射出されたインクは、通路７５０を通じて、ノズルガード７２２内に射出される。ノズルガードの表面７５２、および、ノズルガード７２２とウェーハ７２４との間の領域７５４に異物が存在しないようにするため、ノズルガード７２２の表面７５２にエアが吹付けられるとともに、チャンネル７１０から入口開口７５６を介して領域７５４内にエアが吹付けられる。
【００３４】
インク供給部材７２６はシリコンウェーハである。したがって、チャンネル７２８および入口開口７３６から７４２は、エッチング技術によりウェーハに形成される。
【００３５】
明細書の冒頭で説明したように、通路７３４とウェーハ７２４との間の間隔は、１００マイクロメートルのオーダーである。一方、各インク入口開口７３６から７４２の長さ寸法Ｌは約０．５ｍｍである。隣り合う入口開口同士の間の間隔も０．５ｍｍのオーダーである。プリントヘッド５１６の幅寸法が寸法Ｘであり、プリントヘッドの長さが寸法Ｙであるとすると、インク供給部材７２６は、小さな寸法Ｘをより大きな寸法Ｙに変えるアダプタとして効果的に機能する。したがって、プラスチック成形品であるインク供給装置７０２の供給通路を形成することは、インク供給装置がプリントヘッド５１６のウェーハ７２４にインクを直接に供給する場合よりも容易となる。
【００３６】
当業者であれば分かるように、広義に記載された本発明の思想および範囲から逸脱することなく、特定の実施の形態に示されるように、本発明に多数の変形や改良を加えることができる。したがって、以上の実施の形態は、あらゆる点で、例示的なものと見なされるべきであり、限定的なものとみなされるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る部品を含むプリントエンジンの斜視図を示す。
【図２】
プリントエンジンの分解斜視図を示す。
【図３】
プリントエンジンと共に使用される取り外し可能なプリントカートリッジが取り外された状態におけるプリントエンジンの斜視図を示す。
【図４】
プリントカートリッジが破線で示されたプリントエンジンの背面斜視図を示す。
【図５】
プリントエンジンの断面斜視図を示す。
【図６】
プリントエンジンのプリントヘッドサブアセンブリの分解斜視図を示す。
【図７】
プリントヘッドサブアセンブリの部分断面図を示す。
【図８】
キャッピング機構がキャッピング位置にある状態におけるプリントヘッドサブアセンブリの端断面図を示す。
【図９】
キャッピング機構が非キャッピング位置にある状態におけるプリントヘッドサブアセンブリを示す。
【図１０】
プリントエンジンのプリントヘッド用の本発明に係るインク供給装置の概略斜視図を示す。
【図１１】
図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿うインク供給装置の概略断面図を示す。
【図１２】
図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿うインク供給装置の概略断面図を示す。
【図１３】
図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿うインク供給装置の概略断面図を示す。
【図１４】
図１０のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿うインク供給装置の概略断面図を示す。
【符号の説明】
５００　プリントエンジン
５０２　プリントエンジンアセンブリ
５０４　プリントカートリッジ
５０６　第１のサブアセンブリ
５０８　第２のプリントヘッドサブアセンブリ
５１０　シャーシ
５１２　第１の成形品
５１４　インク供給チャンネル
５１６　プリントヘッド
５１８　エア供給チャンネル
５２０　カバー成形品
５２２　ポンプ
５２４　エア入口ピン
５３０　テッピングモータ
７２４　シリコンウェーハ
５４２　印刷媒体
５４６　エラストマーカラーアセンブリ
５４８　リザーバ
５５０　モータ
５５４　カッタアームアセンブリ
５６６　カッタホイール
５７０　装着ブロック
５７８　カラー
５８８　コイルスプリング
５９０　キャッピング機構
５９３　キャリア
５９４　移動機構
７１０　通路
７１１　エア供給チャンネル
７２１　カメラプリントエンジン制御チップ
７２６　インク供給部材
７２８　チャンネル
７３０　表面
７３２　反対側の表面
７３４　インク供給通路
７５７　ノズル
７３６，７３８，７４０，７４２　インク入口開口

Claims

プリントエンジンのプリントヘッドのためのインク供給装置であって、前記プリントヘッドは、ウェーハの第１の面上に設けられたマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）インク射出装置の列と、ウェーハの反対側の面から各インク射出装置へとウェーハを貫通して延びるインク供給通路とを備え、インク射出装置が群を成して配列されているインク供給装置において、
ウェーハの前記反対側の面上に設けることができる材料から成るブロックであって、その内部に複数のチャンネルが形成されるとともに、ウェーハの前記反対側の面に当接するブロックの第１の面で前記チャンネルが開口するブロックと、
前記各チャンネルと連通するとともに、前記ブロックの第２の面で開口する少なくとも１つのインク供給入口開口と、
を含むインク供給装置。
前記ブロックの第２の面が第１の面の反対側にある請求項１に記載のインク供給装置。
前記ブロックがシリコンウェーハである請求項１に記載のインク供給装置。
前記ブロックは、ＭＥＭＳ装置を支持するウェーハに接着されている請求項３に記載のインク供給装置。
前記チャンネルおよびインク入口開口は、シリコンウェーハのエッチングにより形成される請求項３に記載のインク供給装置。
前記各インク入口開口を隣り合う開口から隔離するための隔離手段を含む請求項１に記載のインク供給装置。