JP2010513097A

JP2010513097A - インサート成型されたプリントヘッド基板

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Publication number: JP2010513097A
Application number: JP2009542884A
Authority: JP
Inventors: ドウェイトジェイペトルーキック; マリオジョセフチミネリ; ジェームズイービアンコ; エリックエイメルツ; スティーブンジェイダイエトル; スティーブンリームーア
Original assignee: イーストマンコダックカンパニー
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2010-04-30
Also published as: EP2091745A1; WO2008079224A1; CN101563231A; US20080149024A1; CN101563231B; EP2091745B1; US8246141B2

Abstract

マーキングアセンブリ（１０）は、基板（１２）およびマーキング装置（２０）を含む。基板は、複数の位置合わせ機構（１８）を含む第１材料で形成された第１部分（１４）と、基板の第１部分に添設さられる第２材料で形成された第２部分（１６）とを含む。マーキング装置は、基板の第２部分に貼り付けられて、基板の第１部分の位置合わせ機構に位置合わせされる。

Description

本発明は、概して、デジタル制御される印刷装置の分野に関し、特に、前記装置を構成する要素の位置合わせに関する。

たとえば、２００３年３月２５日にカワムラ他に発行された米国特許第６，５３６，８６８Ｂ１号、および２００４年１１月３０日にヤマグチ他に発行された米国特許第６，８２４，２４３Ｂ１号から判るように、１つ以上の位置合わせ機構を含む液体噴射装置が知られている。

２００３年３月２５日にカワムラ他に発行された「Ｌｉｑｕｉｄｅｊｅｃｔｉｏｎｔｙｐｅｐｒｉｎｔｈｅａｄ，ｐｒｉｎｔｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓｐｒｏｖｉｄｅｄｗｉｔｈｓａｍｅａｎｄａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｌｉｑｕｉｄｅｊｅｃｔｉｏｎｔｙｐｅｐｒｉｎｔｈｅａｄ（液体吐出プリントヘッド、それを備える印刷装置、および液体吐出式プリントヘッドの製造方法）」という名称の米国特許第６，５３６，８６８号は、印刷素子ユニットを開示している。この印刷素子ユニットは、印刷素子基板および板状部材を含み、前記板状部材は、その上に印刷要素基板が配置されて、熱硬化接着剤により固定接着される表面を持つ。板状部材の第１の基準面は、印刷素子基板のための位置決め基準として利用される。印刷素子基板に供給される液体を収容するためのタンクを保持するボルダー部材は、第２の基準面を持ち、この第２の基準面は、前記板状部材の第１の基準面と、キャリッジ部材の取付部の基準面とに係合する。第２の基準面が第１の面に係合されると、印刷素子ユニットおよびホルダー部材は、硬化型接着剤により、低温（常温）で互いに固定されて接着される。

２００４年１１月３０日にヤマグチ他に対して発行された「Ｌｉｑｕｉｄｊｅｔｐｒｉｎｔｈｅａｄａｎｄｌｉｑｕｉｄｊｅｔｐｒｉｎｔｉｎｇａｐｐａｒａｔｕｓ（液体噴射プリントヘッドおよび液体噴射印刷装置）」という名称の米国特許第６，８２４，２４３号は、印刷ユニットと、印刷装置基板と、支持基板とを含む液体噴射プリントヘッドを開示している。この支持基板の突起は、当該支持基板に印刷装置基板を取り付けるとき、およびプリンタのキャリッジ内にプリントヘッドを搭載するときの位置決め基準として利用される。更に、キャリッジ内にプリントヘッドを搭載する際の３次元方向における位置決めに利用されるすべての基準部は、印刷ユニット内に集められている。

一般に、位置合わせ機構は、支持部材とも呼ばれるプレート内に形成され、前述したタイプの液体噴射装置では、このプレートに対して印刷装置基板が取り付けられる。前記プレートに用いられる材料は、通常、セラミック材料であり、このセラミック材料は、プラスチックなどの他の材料と比べて高価である。このため、前記プレートのサイズおよび複雑さは、プリントヘッド全体のコストを削減するために最小限に維持される。その結果、位置合わせ機構間の距離が制約される。このことは、印刷キャリッジにプリントヘッドを搭載する際の位置合わせエラー、たとえば、回転位置合わせエラーをもたらす場合があり、このエラーは、印刷飛滴の配置エラーを引き起こして、最終的に印刷品質の低下を招くことになり得る。

米国特許第６，５３６，８６８Ｂ１号明細書米国特許第６，８２４，２４３Ｂ１号明細書

このように、プリントヘッドのコストを大きく増やすことなく、印刷キャリッジにプリントヘッドを装着することに関わる位置合わせエラーを低減する必要がある。

本発明の一特徴によれば、マーキングアセンブリは、基板およびマーキング装置を含む。前記基板は、第１材料で形成されて複数の位置合わせ機構を含む第１部分と、第２材料で形成されて基板の第１部分に添設される第２部分とを含む。マーキング装置は、基板の第２部分に貼り付けられ、基板の第１部分の位置合わせ機構に位置合わせされる。

本発明の他の特徴によれば、プリンタは、マーキングアセンブリおよび印刷キャリッジを含む。マーキングアセンブリは、基板およびマーキング装置を含む。基板は、第１材料で形成されて複数の位置合わせ機構を含む第１部分と、第２材料で形成されて基板の第１部分に添設される第２部分とを含む。マーキング装置は、基板の第２部分に貼り付けられ、基板の第１部分の位置合わせ機構に位置合わせされる。マーキングアセンブリは、基板の第１部分の前記複数の位置合わせ機構によって印刷キャリッジと位置合わせされる。

本発明の他の特徴によれば、マーキングアセンブリの製造方法は、基板であって、第１材料で形成されて複数の位置合わせ機構を含む第１部分と、第２材料で形成されて前記基板の第１部分に添設される第２部分とを含む基板を準備し、基板の第１部分の位置合わせ機構を利用して基板の第２部分を基準にマーキング装置を位置決めし、前記基板の第２部分に前記マーキング装置を貼り付けることを含む。
下記に提示する本発明の好ましい実施形態の詳細な説明において、添付の図面が参照される。図面は次の通りである。

単一の基板に搭載されたマーキング装置を含むマーキングアセンブリを示す、本発明の例示的実施形態の上面斜視図である。単一の基板に搭載されたマーキング装置が存在しない状態の、図１に示す例示的実施形態の上面斜視図である。単一の基板の第１部分の斜視図である。単一の基板の第２部分の斜視図である。図１に示した例示的実施形態の底面斜視図である。図１に示した例示的実施形態の上面斜視図である。図６に示した例示的実施形態の一部を示す上面図である。図１に示したマーキング装置の一部を示す斜視図である。印刷カートリッジに搭載された、図１に示したマーキングアセンブリの斜視図である。プリンタキャリッジの斜視図である。

本明細書の説明は、特に、本発明に係る装置の部品を形成する要素、すなわち装置とより直接的に協働する要素を対象としたものである。具体的に図示または説明されていない要素は、当業者に周知の各種の形態を取れることは理解されるであろう。

図１を参照すると、マーキングアセンブリ１０が示されている。マーキングアセンブリ１０は、基板１２を含む。基板１２は、第１材料で形成される第１部分１４と、基板１２の第１部分１４に添設される第２材料で形成される第２部分１６とを含む。基板１２の第１部分１４は、複数の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃを含む。

マーキング装置２０は、基板１２の第２部分１６に貼り付けられて、基板１２の第１部分１４の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃに位置合わせされる。図１において、マーキング装置２０は複数の噴射ダイ２２を含み、この噴射ダイ２２は、通常、シリコン材料で形成され、また、従来の方式で流体タンク（図示せず）からマーキング装置２０に供給される流体を噴射するように機能する。

図２〜４を参照すると、マーキング装置２０が貼り付けられていない状態で、マーキングアセンブリ１０が示されている。基板１２の第２部分１６は、既に存在している第２部分１６の周りに第１部分１４を一体形成することによって、基板１２の第１部分１４に付設さられる。たとえば、第２部分１６は、セラミック材料で形成された挿入部２４であってよく、この挿入部２４は、プラスチック材料で形成された第１部分１４内にインサート成型される。このようにして、単一の基板１２が形成される。第２部分１６には、成型プロセスにおいて第１部分１４内に第２部分を係留または固定することを補助するリップ４２を設けることができる。リップ４２は、第２部分１６の周囲の一部から、または第２部分１６の全側面から伸長していてもよい。この例において、利用する成型プロセスは、射出成型法であるが、他のタイプの成型プロセスを利用することもできる。

基板１２の第２部分１６にセラミック材料を利用することは、セラミックが、平坦で安定し、かつ熱伝導性であるマーキング装置２０の取付面２６を提供できるため有利である。基板１２の第１部分１４にプラスチック材料を用いることは、プラスチックが、他の材料、たとえば、セラミックと比べてコストが大幅に安いため有利であり、基板１２の第１部分１４に複雑な形状が含まれている場合は特に有利である。したがって、基板１２の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃの間の距離は、他の材料、たとえば、セラミックで形成される位置合わせ機構と比べて大きくとることができ、その際にプリントヘッドのコストを大幅に増大させることはない。位置合わせ機構１８Ｂ,１８Ｃの間の距離を大きくすると、プリントヘッドと印刷キャリッジの取り付けに関わる位置合わせエラーが減少し、その結果、プリンタ動作中の印刷飛滴配置エラーが低減される。

他の機械的特徴を組み込むことができ、たとえば、第１部分１４がプラスチック材料で形成される場合には、基板１２の第１部分内に、その機械的特徴を成型することができる。図２〜４を参照して説明する例において、１つ以上のリブ２８が、基板１２の第１部分１４に含まれている。リブ２８は、基板１２の機械的強度を改善または向上させるように、寸法、形状および配置が第１部分１４で設定される。また、インサート成型による製造の場合、基板１２の第１部分１４は、図４に示すように、第２部分１６と独立して存在するのではなく、第２部分１６の周囲に形成されることに留意されたい。したがって、基板１２は、単一の基板であると考えられる。

基板１２の第１部分１４および第２部分１６に選択される材料は、マーキング装置のシリコン製噴射ダイの熱応力と機械的応力を最小限に抑えることを補助するものである。選択した１つ以上の材料が高い熱伝導性を有すると、放熱が増え、結果的に、別のヒートシンク部品を省略することができる。

第１部分１４は第１材料で形成され、第２部分１６は第２材料で形成されるが、これらの材料は、ほぼ同一の熱膨張係数を持つ。前述した例において、第２部分１６に利用されるセラミック材料は、９６％アルミナで、噴射ダイ２２に用いられるシリコン材料に適切に一致する熱膨張係数（ＣＴＥ）を持つ。第１部分１４に用いられるプラスチックは、ガラス繊維入りプラスチック材料、たとえば、ＮｏｒｙｌＧＦＮ３（３０％のガラス繊維入り）であり、第２部分１６のセラミック材料に適切に一致する熱膨張係数（ＣＴＥ）を持つ。適切なＣＴＥ一致であることに加え、基板１２の第１部分１４のプラスチック材料は、高組成率でガラスが充填されたプラスチックであるように選択されたが、これは、基板１２の機械的強度を向上させて、プリントヘッドの製造中および使用中のセラミック製ダイの取付面２６の移動を最小限に抑えるためである。

基板１２の第２部分１６は、その内部に形成された、少なくとも１つの流体マニホルド３０を含む。通常、流体マニホルド３０は、１つ以上の流路３２（図３に記載）および流体ポート３４（図５に記載）の両方またはその一方などを含む。流体マニホルド３０は、流体タンク（図示せず）からマーキング装置２０に至る流体の連通を提供する。

図１，２，４に戻って参照しながら更に図５を参照して説明すると、基板１２の第１部分１４は、その第１部分１４に配置または形成された１つ以上の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃを含む。この例示的実施形態において、位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃは、基板１２の第１部分１４の両側端部に配置される。ただし、基板１２の第１部分１４上の位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃの具体的な位置は、他の実施形態において変更することができる。マーキング装置２０および噴射ダイ２２は、基板１２の第１部分１４の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃに対して直接、位置合わせされる。

一般に基準面とも呼ばれる位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃは、（図１０に示すような）プリンタのプリンタキャリッジにプリントヘッドまたはマーキングアセンブリ１０を取り付けるときに利用される。位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃは、プリンタキャリッジに対してマーキングアセンブリ１０を位置合わせする。また、位置合わせ機構１８Ｂは、基板１２の位置合わせ機構１８Ｂに対する噴射ダイ２２の前後および角度位置（および、最終的にはプリンタのプリンタキャリッジに対する噴射ダイ２２の前後および角度位置）を規定し、位置合わせ機構１８Ｃは、基板１２の位置合わせ機構１８Ｃに対する噴射ダイ２２の横方向位置（および、最終的にはプリンタのプリンタキャリッジに対する噴射ダイ２２の横方向位置）を規定する。

通常、位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃは、基板１２の第１部分１４内に成型された突起である。位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃの数、形状、および寸法は、想定される具体的な用途に合わせて変更することができる。図１および図２には、それぞれが円形の断面を持つ２つの位置合わせ機構１８Ｂと、一方側に丸い側面をもつ略矩形の断面をそれぞれ有する２つの位置合わせ機構１８Ｃとが存在する。ただし、他の実施形態において、位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃの具体的な形状および寸法は、異なっていてもよい。

基板１２の第２部分１６は、インサート成型プロセスの際、基板１２の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃと精密に位置合わせされる。金型内に、１つまたはそれ以上のピン（図示せず）を利用して、基板１２の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃに第２部分１６を位置合わせする。通常、基板１２の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃに対して第２部分１６を位置合わせする１つ以上のピンを利用する結果として、基板１２の第１部分１４に１つ以上の窪み３６が形成される。

図６および図７を参照しながら図１に戻って説明すると、マーキング装置２０および噴射ダイ２２の少なくともいずれかが、基板１２の第２部分１６を基準に位置決めされて、基板１２の第１部分１４に配設された位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃに対して位置合わせされた後、マーキング装置２０と噴射ダイ２２の少なくともいずれかは、たとえば、接着剤３８を利用して、基板１２の第２部分１６に貼り付けられる。接着剤３８は、印刷中の噴射ダイ２２からの熱伝達を最大限にするように、熱伝導性接着剤（銀充填物）であってよい。接着剤３８は、流路３２を除き、基板１２の第２部分１６のダイ取り付け面２６を覆うことができる。

図８を参照して説明すると、受け器上の飛滴配置は、一般に、プリンタの最も重要な仕様のうちの１つである。この仕様に対するプリントヘッドまたはマーキング装置２０の寄与項目は、位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃを基準にした噴射ダイ２２の配置である。したがって、噴射ダイ２２の配置プロセスで基板１２を取り付けるために機械的ネストを利用する。このネストは、位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃの近傍に視覚目標を有する。各噴射ダイ２２は、シリコンウエハ処理の一部として形成された１つ以上の基準部４０を含むため、これらの基準部は、実際のノズル構造に対してサブミクロンレベルで正確である。視覚目標および基準部４０により、位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃに対して、各噴射ダイ２２を正確に位置合わせすることができる。位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃを基準に噴射ダイ２２を正確に配置する能力は、プリンタの印刷キャリッジへのプリントヘッドやマーキング装置２０の装着に関わる印刷飛滴配置エラーを削減することに役立つため有利である。

図９を参照すると、印刷カートリッジ４４に取り付け又は装着されたマーキングアセンブリ１０が示されている。マーキングアセンブリ１０を保持することに加え、印刷カートリッジ４４は、１つ以上の流体タンク（図示せず）を保持してもよい。印刷カートリッジ４４に対するマークングアセンブリ１０の取り付けは、従来の方法を利用して実現することができる。たとえば、ねじなどの留め具を利用できる。代替の構成として、マーキングアセンブリ１０は、スポット溶接法を利用して、印刷カートリッジ４４に溶接することもできる。基板１２の第１部分１４の複数の位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃは、マーキングアセンブリ１０が印刷カートリッジ４４に装着された後でも依然としてアクセス可能である。

図１０を参照すると、印刷カートリッジ４４は、次に、一般にプリンタキャリッジ４６と呼ばれるプリンタの搬送機構に装着または挿入される。プリンタキャリッジ４６は、複数の基準参照機構４８を含む。図１０に示すように、プリンタキャリッジ４６は、プリンタの成型プラスチック部品である。通常、参照機構４８は、プリンタキャリッジ４６の形成に付随する成型プロセスで形成される突起である。参照機構４８の数、形状、および寸法は、想定される具体的な用途に応じて変更することができる。図１０には、それぞれが略矩形状の２つの参照機構４８が存在する。ただし、他の実施形態において、参照機構４８の具体的形状および寸法は異なるものであってもよい。

各参照機構４８は、位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃに対応する表面１１８Ｂおよび１１８Ｃを含む。図１０に示すように、表面１１８Ｂおよび１１８Ｃは平面状であるが、他の構成も可能である。これは包含することに対応する。位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃは、最終的に参照機構４８の各表面１１８Ｂおよび１１８Ｃに接触して搭載されるときにプリンタキャリッジ４６に対する所定の位置に印刷カートリッジ４４（およびマーキングアセンブリ１０）を案内するために利用される。したがって、複数の位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃを利用して、印刷カートリッジ４４（およびマーキングアセンブリ１０）とプリンタキャリッジ４６とを機械的に位置合わせする。前述したように、位置合わせ機構１８Ｂおよび１８Ｃは、基板１２の第２部分１６に噴射ダイ２２を貼り付ける際に、マーキング装置２２の噴射ダイ２２を位置合わせすることにも利用される。

同一の位置合わせ機構（または位置合わせ機構の単一のセット）を両方の目的に利用することは、基板１２に噴射ダイ２２を貼り付けるため及びプリンタキャリッジ４６にマーキングアセンブリ１０を搭載するために必要な位置合わせ機構のセット数を低減することにより、プリンタキャリッジ４６へのマーキングアセンブリ１０の搭載に関わる位置合わせエラーを減らすことに役立つ。また、従来の装置と比べた場合、プリンタキャリッジ４６へのマーキングアセンブリ１０の搭載に関わる位置合わせエラーは、基板１２の位置合わせ機構１８Ｂ，１８Ｃ間の距離が増加したことによっても低減される。

本発明について、特に、本発明の特定の好ましい実施形態を参照しながら詳細に説明したが、本発明の範囲内で変更および修正を行えることは理解されるであろう。

１０マーキングアセンブリ、１２基板、１４第１部分、１６第２部分、１８Ｂ位置合わせ機構、１８Ｃ位置合わせ機構、２０マーキング装置、２２噴射ダイ、２４挿入部、２６取付面、２８リブ、３０流体マニホルド、３２流路、３４流体ポート、３６窪み、３８接着剤、４０基準部、４２リップ、４４印刷カートリッジ、４６プリンタキャリッジ、４８参照機構、１１８Ｂ表面、１１８Ｃ表面。

Claims

基板であって、第１材料で形成されて複数の位置合わせ機構を含む第１部分、および、第２材料で形成されて前記基板の前記第１部分に添設される第２部分を含む基板と、
前記基板の前記第２部分に貼り付けられて、前記基板の前記第１部分の前記位置合わせ機構に位置合わせされるマーキング装置と、を備えるマーキングアセンブリ。
前記マーキング装置は、直接、前記基板の第１部分の前記位置合わせ機構に位置合わせされる、請求項１に記載のアセンブリ。
前記基板の第１部分は、前記基板の第２部分と一体に形成される、請求項１に記載のアセンブリ。
前記第１材料および前記第２材料は、実質的に同じ熱膨張係数を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
前記第１材料は、ガラス繊維入りプラスチック材料である、請求項１に記載のアセンブリ。
前記第２材料はセラミック材料である、請求項１に記載のアセンブリ。
前記基板の第２部分は、少なくとも１つの流体マニホルドを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
第１材料で形成されて複数の位置合わせ機構を含む第１部分、および、第２材料で形成されて前記基板の第１部分に添設される第２部分を含む基板、ならびに、前記基板の第２部分に貼り付けられて前記基板の第１部分の前記位置合わせ機構に位置合わせされるマーキング装置を含むマーキングアセンブリと、印刷キャリッジとを備えるプリンタであって、
前記マーキングアセンブリは、前記基板の第１部分の前記複数の位置合わせ機構により前記印刷キャリッジに位置合わせされる、プリンタ。
第１材料で形成されて複数の位置合わせ機構を含む第１部分と、第２材料で形成されて前記基板の第１部分に添設される第２部分とを含む基板を準備し、
前記基板の第１部分の前記位置合わせ機構を利用して前記基板の第２部分を基準にマーキング装置を位置決めし、
前記基板の第２部分に前記マーキング装置を貼り付ける、
ことを含むマーキング装置の製造方法。
成型プロセスを利用して前記基板の第１部分と前記基板の第２部分とを一体に形成することを含む、請求項９に記載の方法。