JP4021770B2 - プリントヘッドアセンブリ、およびプリントヘッドアセンブリを組み立てる方法 - Google Patents

Description

同時係属出願

本発明に関連した様々な方法、システム、および装置が、本発明の出願人または譲受人によって出願された次の同時係属出願の中に開示されている。０９／５７５，１４１ ０９／５７５，１２５ ０９／５７５，１０８ ０９／５７５，１０９。

これらの同時係属出願の開示内容は、参照してここに組み込まれる。

発明の背景

以下に述べる発明は、チャネル（溝状体）内にプリントヘッドモジュールを有するプリントヘッドアセンブリに関する。

排他的ではなく、より詳細には、本発明は、１６００ｄｐｉまでの写真品質で１分当たり１６０ページまでをプリントすることのできるＡ４ページ幅ドロップオンデマンドプリンタのためのプリントヘッドアセンブリに関する。

このアセンブリを利用することのできるプリンタの全体的設計は、約８^１／_２インチ（２１ｃｍ）長のアレイ（ａｒｒａｙ）として交換可能プリントヘッドモジュールを使用することを中心に考えられている。そのようなシステムの利点は、プリントヘッドアレイ内の欠陥モジュールを容易に除去および交換できることである。これは、ただ１つのチップに欠陥があったとしても全体のプリントヘッドをスクラップにしなければならない事態を除くであろう。

そのようなプリンタのプリントヘッドモジュールは、マイクロメカニックスおよびマイクロエレクトロメカニカルシステム（ｍｉｃｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ）（ＭＥＭＳ）に膨大な数の熱アクチュエータを取り付けられたチップである「メムジェット（Ｍｅｍｊｅｔ）」チップから構成されることができる。そのようなアクチュエータは、本願出願人への米国特許第６，０４４，６４６号で開示されたアクチュエータでもよいが、他のＭＥＭＳプリントチップであってもよい。

典型的な実施形態では、１１個の「メムジェット」タイルが、金属チャネル内で互いに当接し、完全な８^１／_２インチプリントヘッドアセンブリを形成することができる。

プリントヘッドは、典型的には、６つのインク室を有し、４つのカラープロセス（ＣＭＹＫ）および赤外線インク並びに安定化液をプリントすることができる。空気ポンプが、７番目の室を通して、濾過された空気をプリントヘッドに供給し、この７番目の室はインクノズルから異質粒子を遠ざけるために使用されることができる。

各々のプリントヘッドモジュールは、インクを転送するエラストマー押出品を介してインクを受け取る。典型的には、プリントヘッドアセンブリは、用紙幅を横切るプリントヘッドの走査運動を必要とすることなく、Ａ４用紙をプリントするのに適している。

プリントヘッド自身はモジュール方式であり、したがって任意の幅のプリントヘッドを形成するようにプリントヘッドアレイを構成することができる。

更に、用紙送り通路の反対側に第２のプリントヘッドアセンブリを取り付けて、両面高速プリントを可能にすることができる。

発明の目的

本発明の目的は、チャネル内にプリントヘッドモジュールを有するプリントヘッドアセンブリを提供することである。

本発明の更なる目的は、チャネル内に保持されたプリントチップのアレイ有するプリントヘッドアセンブリを提供することであり、ここでチャネルは、チップが主として作られるシリコンとほぼ同じ熱膨張係数を有する。

本発明の更なる目的は、プリントヘッドアセンブリを形成するとき個々のプリントヘッドモジュールをチャネル内に挿入する方法を提供することである。

発明の概要

本発明は、ページ幅ドロップオンデマンド・インクジェットプリンタのためのプリントヘッドアセンブリを提供する。このアセンブリは、前記ページ幅を実質的に横切って延びるチャネル要素でありと、細長いチャネルを画成する側壁と底壁とを有する前記チャネル要素と、前記チャネル要素に固定されたプリントヘッドモジュールのアレイとを備える。

各モジュールの一部分は、これらのモジュールが前記ページ幅を実質的に横切って延びるように前記チャネル内に配置される。また、前記チャネル要素は、金属製であり、前記プリントヘッドモジュールが主として形成される材料と実質的に等しい熱膨張係数を有する。

好ましくは、前記プリントヘッドモジュールが主として形成される材料はシリコンである。

好ましくは、前記チャネル要素は本質的にニッケル鉄合金からなる。

好ましくは、前記チャネル要素はニッケルめっきされる。

好ましくは、前記チャネル要素は本質的に「インバール３６（Ｉｎｖａｒ３６）」からなる。

好ましくは、前記チャネル要素は、選択された厚さの壁を有するＵ形チャネルであり、前記チャネル要素は、前記壁の厚さの０．０５６％でニッケルめっきされる。

好ましくは、エラストマーインク送出し押出品が、前記チャネル要素の底部と前記プリントヘッドモジュールとの間で前記チャネル要素に沿って延びる。

好ましくは、各モジュール上のインク入口と前記エラストマーインク送出し押出品上に形成された出口孔との間にシールを形成するように、前記チャネル要素の壁が前記プリントヘッドモジュール上に力を加える。

好ましくは、前記プリントヘッドモジュールは、互いに対して精密な整列関係で保持される。

好ましくは、各プリントヘッドモジュールは一側にエラストマーパッドを有し、このパッドは前記チャネル要素内で前記プリントヘッドモジュールを「滑動可能化」し、該モジュールの整列関係を失うことなく熱膨張の公差を吸収するよう機能する。

好ましくは、前記チャネル要素は冷間圧延され、焼鈍され、ニッケルめっきされる。

好ましくは、前記チャネル要素は、各端部にカットアウトを有し、プリントヘッドロケーション成形物上のスナップ取付手段と係合するようになっている。

本発明は、更に、ページ幅ドロップオンデマンド・インクジェットプリンタのプリントヘッドアセンブリを組み立てる方法を提供する。この方法は、
（ａ）前記ページ幅を実質的に横切って延びるチャネル要素であり、共働して細長いチャネルを画成する一対の対向する側壁および側壁が延びるベースを有する前記チャネル要素を用意するステップと、
（ｂ）前記チャネル要素に沿った位置で、プリントヘッドモジュールが前記チャネル内に設置されるべき位置にて、前記チャネル要素の前記側壁を広げるように曲げる力を加えるステップと、
（ｃ）前記位置にて前記プリントヘッドモジュールを前記チャネル内に配置するステップと、
（ｄ）前記プリントヘッドモジュールが前記チャネル要素の壁によって保持されるように力を解放するステップと、
（ｅ）前記アセンブリの全てのモジュールが前記チャネル内に設置されるまで、前記チャネルに沿って間隔を空けられた連続位置にて、上記ステップ（ｂ）〜（ｄ）を反復するステップと
を含む。

ここで使用されるように、用語「インク」は、プリント媒体へ送り出されるようにプリントヘッドを介して流れる任意の流体を意味することを意味する。流体は多くの異なったカラーのインク、赤外線インク、安定化液などの１つであってよい。また、本明細書の説明において、用語「チャネル」は、簡単のために、構成要素に関する限りにおいて、溝（チャネル）状空間を画成する壁を有している物理的な構成要素を意味するものとする。文の前後関係によっては、用語「チャネル」がこのような要素により画成される空間を示し、そのような語として理解されるべきものである。

次に、添付の図面を参照して、本発明の好ましい形態を一例として説明する。

発明の詳細な説明

添付図面の図１には、プリントヘッドアセンブリの全体が概略的に示されている。図２は、アセンブリの核心的構成部品を組立分解構成で示している。好ましい実施形態のプリントヘッドアセンブリ１０は、金属の「インバール（Ｉｎｖａｒ）」チャネル１６に沿って置かれた１１個のプリントヘッドモジュール１１を含む。各々のプリントヘッドモジュール１１の中心要素として、「メムジェット（Ｍｅｍｊｅｔ）」チップ２３（図３）が存在する。好ましい実施形態で選ばれた特定のチップは、６色構成である。

「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１は、「メムジェット」チップ２３、細密ピッチフレックスＰＣＢ２６、および、中間パッケージフィルム３５を挟む２つの微小成形物（ｍｉｃｒｏｍｏｌｄｉｎｇ）２８，３４から構成されている。各々のモジュール１１は、チップ２３にインクを送る独立インク室６３（図９）を有する封止ユニットを形成している。モジュール１１は、空気、インク、および安定化液を移送する可撓性エラストマー押出品１５上に直接、施栓状態で置かれる。押出品１５の上面は、孔２１の反復パターンを有し、孔２１は各々のモジュール１１の下面にあるインク入口３２（図３ａ）と整列する。押出品１５はフレックスＰＣＢ（可撓性プリント回路基板）に接合される。

微細ピッチフレックスＰＣＢ２６は、各々のプリントヘッドモジュール１１の側面を下方から包み、フレックスＰＣＢ１７（図９）と接触している。フレックスＰＣＢ１７は、各モジュール１１へ給電するバスバー１９（正）およびバスバー２０（負）、並びにデータ結線を担持している。フレックスＰＣＢ１７は、連続した金属「インバール」チャネル１６上に接合されている。金属チャネル１６は、モジュール１１を適所に保持するように働き、モジュール内で使用されるシリコンと同じ熱膨張係数を有するように設計されている。

使用されていない際に、「メムジェット」チップ２３を覆うため、キャップ装置１２が使用される。キャップ装置は、典型的には、ばね鋼から作られ、そこにエラストマーパッド４７がオンサート（ｏｎｓｅｒｔ）成形されている（図１２ａ）。パッド４７は、非被覆状態で、「メムジェット」チップ２３へ空気を送るように働き、被覆状態で、空気を遮断してノズルガード２４（図９）を覆う。キャップ装置１２は、典型的には、１８０°回転するカム軸１３によって駆動される。

「メムジェット」チップの全厚は、典型的には、０．６ｍｍであって、１５０ミクロンの入口背面層２７および１５０ミクロン厚のノズルガード２４を含む。これらの要素はウェーハスケール（ｗａｆｅｒ ｓｃａｌｅ）で組み合わされる。

ノズルガード２４は、濾過された空気を、「メムジェット」インクノズル６２の上にある８０ミクロンのキャビティ６４（図１６）内に送ることを可能にする。加圧空気は、ノズルガード２４内の微小液滴孔４５を経て流れ（プリント動作の間にはインクと一緒に）、異質粒子を放逐することによって繊細な「メムジェット」ノズル６２を保護するように機能する。

シリコンチップ背面層２７は、プリントヘッドモジュールパッケージから「メムジェット」ノズル６２の列に直接インクを送る。「メムジェット」チップ２３は、チップ上のボンドバッドから微細ピッチフレックスＰＣＢ２６へ１１６箇所でワイヤボンディング（２５）されている。このワイヤボンディングは１２０ミクロンのピッチであり、それらが微細ピッチフレックスＰＣＢパッド（図３）に接合されたとき切断される。微細ピッチフレックスＰＣＢ２６は、フレックスＰＣＢのエッジに沿った一連の金コンタクトパッド６９を介して、フレックスＰＣＢ１７からデータおよび電力を伝送する。

チップと微細ピッチフレックスＰＣＢ２６との間のワイヤボンディング作業は、チップアセンブリをプリントヘッドモジュールアセンブリの中へ移送、配置、および接着する前に、遠隔的に行われてもよい。あるいはまた、「メムジェット」チップ２３を最初に上方微小成形物２８へ接着し、次に微細ピッチフレックスＰＣＢ２６を適所に接着することもできる。そして次に、成形物２８および３４をひずませる危険をおかさないで、ワイヤボンディング作業を本来の位置（その場）で行うことができる。上方微小成形物２８は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）混合物から作ることができる。上方微小成形物２８の結晶構造は非常に小さいので、比較的低い融点にもかかわらず、熱ひずみ温度（１８０℃〜２６０℃）、連続使用温度（２００℃〜２４０℃）、はんだ付け熱耐久性（１０秒で２６０℃〜１０秒で３１０℃）は高い。

各々のプリントヘッドモジュール１１は、図３で示される中間パッケージフィルム層３５によって分離された上方微小成形物２８および下方微小成形物３４を含む。

中間パッケージフィルム層３５は、良好な化学的耐久性および寸法安定性を有する不活性ポリマー、たとえばポリイミドとすることができる。中間パッケージフィルム層３５は、レーザカット形成された孔６５を有することができ、上方微小成形物、中間パッケージフィルム層、および下方微小成形物の間を接着する両面接着剤（すなわち、両方の面の接着層）を備えることができる。

上方微小成形物２８は一対の整列ピン２９を有し、整列ピン２９は、中間パッケージフィルム層３５における対応する孔を通り、下方微小成形物３４内の対応する凹所６６の中に受容される。これは、構成部品が相互に接合されたとき、構成部品を整列させるように働く。一度接合されると、上方微小成形物および下方微小成形物は、完成した「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１に蛇行性のインク・空気通路を形成する。

下方微小成形物３４の下面には、環状インク入口３２が存在する。好ましい実施形態においては、様々なインク（黒色、黄色、マゼンタ、シアン、安定化液、および赤外線）のために、６つのそのような入口３２が存在する。更に、空気入口スロット６７が設けられている。空気入口スロット６７は、下方微小成形物３４を横切って２番目の入口へ延び、２番目の入口は排気孔３３および微細ピッチフレックスＰＣＢ２６内の整列孔６８を経て空気を吐出する。これは、プリント動作中にプリントヘッドからプリント媒体を排出するように働く。インク入口３２は、空気入口スロット６７からの通路と同じように、上方微小成形物２８の下面へ続く。インク入口は、図３の３２で示される２００ミクロンの出口孔へ続く。これらの孔は、「メムジェット」チップ２３のシリコン背面層２７上の入口に対応する。

下方微小成形物３４のエッジには、一対のエラストマーパッド３６が存在する。これらは、モジュールが組立中に微小配置されるとき、公差を吸収してプリントヘッドモジュール１１を金属チャネル１６内に確実に位置決めするように働く。

「メムジェット」微小成形物の好ましい材料はＬＣＰである。これは成形物における微小な細部のために適切な流動特性を有し、また比較的低い熱膨張係数を有する。

組立中にプリントヘッドモジュール１１の正確な配置を可能にするため、ロボットピッカー細部（ｄｅｔａｉｌ）が上方微小成形物２８に設けられている。

図３で示されるように、上方微小成形物２８の上面は、一連の交互配置の空気入口および出口３１を有する。これらはキャップ装置１２と関連して機能し、キャップ装置１２の位置に応じて、封止されるか、または、空気入口／出口室に一体化される。それらは、ユニットが被覆されているから否かにより、入口スロット６７から方向転換された空気をチップ２３へ連通する。

キャップ装置のための傾斜部を含むキャップカム細部４０が上方微小成形物２８の上面の２つの位置にあることが、示されている。これは、チップおよび空気室をキャップ又は非キャップするためのキャップ装置１２の所望の動作を容易化するものである。すなわち、キャップ装置を、キャップ動作中または非キャップ動作中にプリントチップを横切って横方向へ移動させるとき、キャップ装置がカム軸１３の動作によって移動される際、キャップカム細部４０の傾斜部はキャップ装置を弾性的に変形させて、キャップ装置がノズルガード２４をこすらないようにする。

「メムジェット」チップアセンブリ２３は、摘み上げられてプリントヘッドモジュール１１上の上方微小成形物２８内に接合される。微細ピッチフレックスＰＣＢ２６は接合され、図４で示されるように、組み立てられたプリントヘッドモジュール１１の側面の周りを包む。この初期接合作業の後、チップ２３は、その長いエッジに更なるシーリング剤または接着剤４６が塗布される。これは、ボンドワイヤ２５（図６）を「ポッティング（被包：ｐｏｔ）」し、「メムジェット」チップ２３を成形物２８にシールし、濾過空気をノズルガード２４を通して流入および排出することのできる密閉流路（ｓｅａｌｅｄ ｇａｌｌｅｒｙ）を形成するように働く。

フレックスＰＣＢ１７は、全てのデータおよび電力を、メインＰＣＢ（図示されていない）から各々の「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１に伝達する。フレックスＰＣＢ１７は、一連の金めっきされたドーム形コンタクト６９（図２）を有し、これらのコンタクト６９は各「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１の微細ピッチフレックスＰＣＢ２６上のコンタクトパッド４１、４２、４３と接続する。

典型的には２００ミクロン厚の２本の銅製バスバーストリップ１９および２０がジグで処理され、フレックスＰＣＢ１７上の適所にはんだ付けされる。バスバー１９および２０は、これもデータを伝送する可撓性端子に接続される。

フレックスＰＣＢ１７は約３４０ｍｍ長であり、１４ｍｍ幅のストリップ（帯状片）から形成される。それは、組立中に金属チャネル１６内に接合され、プリントヘッドアセンブリの一端からのみ突出する。

主要構成部品が配置されるＵ字形金属チャネル１６は、「インバール３６（Ｉｎｖａｒ ３６）」と呼ばれる特殊合金から作られている。それは３６％ニッケル鉄合金であり、４００°Ｆまでの温度で、カーボンスチールの１／１０の熱膨張係数を有する。インバールは最適寸法安定性を得るために焼鈍される。

更に、インバールは、壁部分の０．０５６％の厚さとなるよう、ニッケルでメッキされる。これは、インバールが、１℃当たり２×１０^−６のシリコン熱膨張係数と整合するのを助ける。

インバールチャネル１６は、「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１を、相互に対して精密な整列関係で保持するように機能し、また、モジュール１１に十分な力を付与して、各プリントヘッドモジュール上のインク入口３２と、エラストマーインク送出し押出品１５にレーザカットで形成された出口孔２１との間を封止するように機能する。

インバールチャネルの熱膨張係数がシリコンチップと同等であるので、温度変化中に同等の相対運動を可能にする。各プリントヘッドモジュール１１の一側にあるエラストマーパッド３６は、チャネル１６内でそれらを「滑動可能化」して、整列関係を失うことなく、更なる横方向熱膨張係数公差を吸収するように働く。インバールチャネルは冷間圧延され、焼鈍され、ニッケルでめっきされたストリップである。その形成の際に要求される２つの曲げ加工とは別に、チャネルは各端部に２つの正方形カットアウト（開口）８０を有する。これらはプリントヘッドロケーション（位置決め）成形物１４（図１７）上のスナップ取り付け物８１と係合する。

エラストマーインク送出し押出品１５は、非疎水性の精密構成部品である。その機能は、インクおよび空気を「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１へ移送することである。押出品は組立中にフレックスＰＣＢ１７の上部に接合され、２種類の成形されたエンドキャップを有する。これらのエンドキャップの１つが、図１８ａの７０で示される。

一連のパターン化された孔２１が、押出品１５の上面に存在する。これらの孔は上面にレーザカットにより形成される。この目的で、マスクが作られて押出品の表面に置かれ、次に、フォーカスされたレーザ光が押出品の表面に照射される。孔２１は上面から蒸発するが、レーザは、レーザ光の焦点距離のために押出品１５の下面まではカットすることはない。

レーザカット形成された孔２１の１１個の反復パターンが、押出品１５のインクと空気の出口２１を形成する。これらは、「メムジェット」プリントヘッドモジュールの下方微小成形物３４の下側にある環状リング入口３２と連通する。より大きな孔（図示されていないが、図１８ａのエンドキャップ７０の上方プレートの下に隠されている）の異なったパターンが、押出品１５の一方の端部にカット形成されている。これらは、前述した各微小成形物３４の下側と同じようにして形成された環状リブを有する孔７５と連通する。インクと空気の送出しホース７８は、上方プレート７１から延びるそれぞれのコネクタ７６に連結される。押出品１５は固有の可撓性を有しているので、押出品１５は、インクおよび空気の流れを制限することなく、多くのインク連結取付構造内に湾曲挿入されうる。成形されたエンドキャップ７０は中心柱部７３を有し、上方プレートおよび下方プレートは中心柱部７３からの一体的ヒンジとして形成される。中心柱部７３はプラグ７４の列を含み、プラグ７４は押出品１５のそれぞれの流路の端部内に受容される。

押出品１５の他の端部は簡単なプラグでキャップされ、これらのプラグは、中心柱部１７上のプラグ７４と同じようにチャネルをブロックする。

エンドキャップ７０は、スナップ係合タブ７７によってインク押出品１５に固定される。送出しホース７８が組み付けられると、インクリザーバ、および可能性として濾過手段を有する空気ポンプから、インクおよび空気を受け取ることができる。エンドキャップ７０は、押出品のいずれの端部、すなわちプリントヘッドのいずれの端部へも連結されることができる。

プラグ７４は押出品１５のチャネルの中へ押し込まれ、プレート７１および７２が折り重ねられる。スナップ係合タブ７７は成形物をクランプし、それが押出品から滑り脱落しないようにする。プレートが相互にスナップ結合されたとき、それらは押出品の端部の周りに、封止カラー構造を形成する。コネクタ７６上に個々のホース７８へ押しはめる代わりに、成形物７０はインクカートリッジと直接接続してもよい。この成形物７０に封止用ピン構造を適用することもできる。たとえば、エラストマー・カラーを有する開孔中空金属ピンを、入口コネクタ７６の上部にはめ込むことができる。これによって、インクカートリッジが挿入されたとき、入口はインクカートリッジと自動的に封止されることができる。空気の通路が誤ってインクで充填されることを防止するため、空気の入口およびホースを他の入口よりも小さくしてよい。

「メムジェット」プリントヘッドのキャップ装置１２は、典型的には、ステンレスばね鋼から形成される。エラストマー・シールまたはオンサート成形物４７は、図１２ａおよび図１２ｂで示されるように、キャップ装置へ取り付けられている。キャップ装置を形成する金属部分は、ブランク（ｂｌａｎｋ）として打ち抜かれ、次に、その下面にエラストマーオンサートを射出する準備ができた射出成形ツール内に挿入される。小さな孔７９（図１３ｂ）が金属キャップ装置１２の上面に存在するが、これは破裂孔として形成されることができる。それらの孔はオンサート成形物４７を金属へ固定するように働く。成形物４７が形成された後、ブランクはプレスツールの中へ挿入され、そこで追加の曲げ加工作業および一体ばね４８の形成が行われる。

エラストマーオンサート成形物４７は、一連の長方形凹所または空気室５６を有する。これらは、キャップ（被覆）されないとき室を作り出す。室５６は、「メムジェット」プリントヘッドモジュール１１内の上方微小成形物２８の空気入口および排気孔３０の上に置かれる。これらによって、空気は１つの入口から次の出口へ流れることができる。キャップ装置１２が、図１１で示されるように、「ホーム」キャップ位置へ進められるとき、これらの空気通路３２はオンサート成形物４７のブランク部分で封止され、「メムジェット」チップ２３への空気流が遮断される。これは、濾過された空気が乾燥されないようにし、したがって繊細な「メムジェット」ノズルが詰まらないようにする。

オンサート成形物４７の他の機能は、「メムジェット」チップ２３上のノズルガード２４を覆ってクランプすることである。これは乾燥を防止するが、主として異質粒子、たとえば紙屑がチップに入ってノズルを損傷しないようにする。チップはプリント動作中だけ露出され、そのとき濾過空気もインク液滴と一緒にノズルガード２４から出ている。この陽圧の空気圧力はプリントプロセス中に粒子を放逐し、キャップ装置は非動作時にチップを保護する。

一体ばね４８は、金属チャネル１６の側面から離れる方向にキャップ装置１２を偏倚させる。キャップ装置１２は、プリントヘッドモジュール１１の上部および金属チャネル１６の下側に圧縮力を加える。キャップ装置１２の横方向のキャップ動作は、キャップ装置の側面に対して取り付けられた偏心カム軸１３によって支配される。それは装置１２を金属チャネル１６に対して押し付ける。この動作中に、キャップ装置１２の上面の下にあるボス５７は、上方微小成形物２８に形成された対応の傾斜部４０上に乗る。この動作は、キャップ装置を湾曲させ、その上面を持ち上げてオンサート成形物４７を持ち上がらせるが、それはオンサート成形物４７が横方向に移動してノズルガード２４の上部の上に位置するからである。

逆転可能なカム軸１３は、２つのプリントヘッドロケーション成形物１４によって適所に保持される。カム軸１１は、一方の端部に作られた平坦面を有することとしてもよいが、ギヤ２２または他の型の動作コントローラを受け入れるスプラインまたはキー溝が設けられてもよい。

「メムジェット」チップおよびプリントヘッドモジュールは、次のようにして組み立てられる。

１．「メムジェット」チップ２３を、ピッキング・配置ロボットによってインフライト（ｉｎ ｆｌｉｇｈｔ：浮上状態）で乾燥試験し、更にロボットは、ウェーハをダイシングし、個々のチップを微細ピッチフレックスＰＣＢ接合区域へ搬送する。

２．「メムジェット」チップ２３を、許容された場合、微細ピッチフレックスＰＣＢ２６から５３０ミクロンだけ離れて配置し、チップ上のボンドパッドと微細ピッチフレックスＰＣＢ上の導電パッドとの間で結線２５を行う。これは、「メムジェット」チップアセンブリを構成する。

３．ステップ２の代替方法としては、プリントヘッドモジュールの上方微小成形物２８内のチップキャビティの内壁へ接着剤を塗布し、最初にチップを適所に接合するというものである。次に、微細ピッチフレックスＰＣＢ２６を微小成形物の上面へ配置して、側面を包むことができる。次に、チップ上のボンドパッドと微細ピッチフレックスＰＣＢとの間で結線２５を行う。

４．「メムジェット」チップアセンブリを、プリントヘッドモジュールが貯蔵されている接合区域へ真空搬送する。

５．接着剤を、チップキャビティの下方内壁に塗布し、また微細ピッチフレックスＰＣＢがプリントヘッドモジュールの上方微小成形物内に置かれようとしている区域に塗布する。

６．チップアセンブリ（および微細ピッチフレックスＰＣＢ）を適所に接合する。微細ピッチフレックスＰＣＢは、結線を傷めないように、上方微小成形物の側面の周りに注意深く巻かれる。これは、もし微細ピッチフレックスＰＣＢが結線に応力を生じさせると思われるならば、２ステップの接合作業として考てもよい。すなわち、内部チップキャビティ壁がコーティングされると同時に、チップと平行に走る１本の接着剤を塗布することができる。これによって、チップアセンブリおよび微細ピッチフレックスＰＣＢがチップキャビティ内に配置され、微細ピッチフレックスＰＣＢは追加の応力なしに微小成形物に接合されることができる。硬化後、２次接合作業によって、微細ピッチフレックスＰＣＢ区域内の上方微小成形物の短い側の側壁に接着剤を塗布することができる。これによって、微細ピッチフレックスＰＣＢは、微小成形物の周りに巻かれて固定されることができ、その間に、結線の下の上部エッジに沿って適所に確実に接合され得る。

７．最終接合作業で、ノズルガードの上部を上方微小成形物に接着し、封止された空気室を形成する。更に、接着剤を「メムジェット」チップの反対側の長いエッジに塗布し、結線を当該プロセス中に「被覆」する。

８．モジュールを、信頼できる性能を確実にするため純水で「ウェット」試験し、次に乾燥する。

９．このモジュールは、プリントヘッドアセンブリに組み込まれる前に清潔な保管区域へ移送されるか、個々のユニットとしてパッケージされる。これによって、「メムジェット」プリントヘッドモジュールアセンブリの組立てが完了する。

１０．金属インバールチャネル１６を選択し、ジグに配置する。

１１．フレックスＰＣＢ１７を選択し、そのバスバー側に接着剤を塗り、金属チャネルの底部および一方の側面の適所に位置決めして接合する。

１２．可撓性インク押出品１５を選択し、その下面に接着剤を塗布する。次に、それをフレックスＰＣＢ１７の上部の適所に位置決めして接合する。更に、プリントヘッドロケーションエンドキャップの１つを押出品の出口端にはめ込む。これによりチャネルアセンブリが構成される。

レーザ切除プロセスは、次のとおりである。

１３．チャネルアセンブリをエキシミル（ｅｘｉｍｉｒ）レーザカット区域に搬送する。

１４．そのアセンブリをジグに配置し、押出品を位置決めし、マスクし、レーザによって切除する。これは上面にインク孔を形成する。

１５．インク押出品１５にインク・空気連結成形物７０を取り付ける。加圧空気または純水を押出品を通して噴出し、異物を清掃除去する。

１６．エンドキャップ成形物７０を押出品に取り付ける。次に、それを熱風で乾燥する。

１７．チャネルアセンブリを、モジュールを即時に組み立てるためプリントヘッドモジュール区域に搬送する。代替的に、カット形成された孔の上に薄いフィルムを当ててもよく、要求されるまでチャネルアセンブリを保管してもよい。

チャネルへのプリントヘッドモジュールは、次のようにして組み立てられる。

１８．チャネルアセンブリを選択し、プリントヘッドアセンブリ区域内のトランスバースステージの適所に配置し、クランプする。

１９．図１４で示されるように、ロボットツール５８が、金属チャネルの側面を掴み、下面に対してピボット点で枢動し、２００〜３００ミクロンだけ広がるようにチャネルを効果的に曲げる。加えられる力は、図１４で力ベクトルＦとして概略的に示される。これによって、第１の「メムジェット」プリントヘッドモジュールをロボットによって摘み上げて、チャネルアセンブリ内に（フレックスＰＣＢ１７上の第１のコンタクトパッドおよびインク押出品孔に対して）配置することができる。

２０．ツール５８を緩めると、プリントヘッドモジュールはインバールチャネルの弾力によって保持される。そして、トランスバースステージがアセンブリを１９．８１ｍｍだけ前方へ移動する。

２１．ツール５８はチャネルの側面を再び掴み、次のプリントヘッドモジュールに対する準備として、チャネルが広がるように曲げる。

２２．第２のプリントヘッドモジュール１１を摘み上げ、前のモジュールから５０ミクロンだけ離してチャネル内に配置する。

２３．調整アクチュエータアームが、第２のプリントヘッドモジュールの端部を位置決めする。アームは、各ストリップ上の光学基準アライメントによって案内される。調整アームがプリントヘッドモジュールを詰めるにつれて、基準間のギャップは、基準が１９．８１２ｍｍの正確なピッチに達するまで狭くされる。

２４．ツール５８を緩め、調整アームを除去すると、第２のプリントヘッドモジュールが適所に固定される。

２５．このプロセスは、チャネルアセンブリがプリントヘッドモジュールを全部載せられるまで反復される。続いて、このユニットを、トランスバースステージから取り出し、キャップアセンブリ区域に搬送する。代替的に、プリントヘッドモジュールのノズルガード上に、キャップとして作用する薄いフィルムを当て、必要に応じてユニットを保管することもできる。

キャップ装置は、次のようにして組み立てられる。

２６．プリントヘッドアセンブリをキャップ（被覆）区域に搬送する。キャップ装置１２を摘み上げ、少し広がるように曲げ、プリントヘッドアセンブリ内の第１のモジュール１１および金属チャネル１６上に押しつける。キャップ装置１２は、傾斜部４０がそれぞれ配設された上方微小成形物内の凹所８３にスチールボス５７が位置決めされることによって、アセンブリ内に自動的に着座される。

２７．順次、後続のキャップ装置を、全てのプリントヘッドモジュールに取り付ける。

２８．完了したならば、カム軸１３を、アセンブリのプリントヘッドロケーション成形物１４に取り付ける。その自由端に、第２のプリントヘッドロケーション成形物を取り付け、この成形物を金属チャネルの端部にスナップ嵌めし、カム軸およびキャップ装置をしっかりと保持する。

２９．この時点で、成形されたギア２２または他の動作制御装置を、カム軸１３のいずれかの端部に付け加えることができる。

３０．キャップアセンブリを機械的に試験する。

プリント・チャージは次のとおりである。

３１．プリントヘッドアセンブリ１０を試験区域へ移動する。インクを圧力下で「メムジェット」モジュール式プリントヘッド中に通す。初期動作中に、空気を「メムジェット」ノズル内に圧送する。チャージ時、プリントヘッドは電気的に接続されて試験されうる。

３２．電気接続は、次のようにして行われ、試験される。

３３．電力およびデータ接続をＰＣＢに対して行う。最終テストを開始することができ、合格したならば、「メムジェット」モジュール式プリントヘッドをキャップし、製品設置までプリントヘッドを保護するプラスチックシーリングフィルムを下面に取着する。

プリントヘッドの全体的略図である。 図１のプリントヘッドの概略組立分解図である。 インクジェットモジュールの概略組立分解図である。 図３のインクジェットモジュールを反転した概略組立分解図である。 組み立てられたインクジェットモジュールの略図である。 図４のモジュールを反転した略図である。 図４のモジュールの概略拡大図である。 チップサブアセンブリの略図である。 図１のプリントヘッドの概略側面図である。 図８ａのプリントヘッドの概略平面図である。 図８ａのプリントヘッドの概略側面図（他の側）である。 図８ｂのプリントヘッドを反転した概略平面図である。 図１のプリントヘッドの概略端面断面図である。 キャップされていない構成における図１のプリントヘッドの略図である。 キャップされた構成における図１０のプリントヘッドの略図である。 キャップ装置の略図である。 異なった角度から見た図１２ａのキャップ装置の略図である。 インクジェットモジュールをプリントヘッドへ装着する様子を示す略図である。 プリントヘッドモジュールの装着方法を示すプリントヘッドの概略端面立面図である。 図１のプリントヘッドアセンブリの一部を切り欠いた示す略図である。 図１５のプリントヘッドの一部分の概略拡大図であって、「メムジェット」チップ区域の詳細を示す図である。 金属チャネルの端部およびプリントヘッドロケーション成形物の略図である。 エラストマーインク送出し押出品の端部および成形されたエンドキャップの略図である。 外側へ折られた構成における図１８ａのエンドキャップの略図である。

Claims (11)

1. ページ幅ドロップオンデマンド・インクジェットプリンタのプリントヘッドアセンブリであって、
   前記ページ幅を実質的に横切って延びるチャネル要素であり、細長いチャネルを画成する側壁と底壁とを有する前記チャネル要素と、
   前記チャネル要素に固定されるプリントヘッドモジュールのアレイであり、当該プリントヘッドモジュールが前記ページ幅を実質的に横切って延びるように当該プリントヘッドモジュールのそれぞれの一部分が前記チャネル要素内に配置され、当該プリントヘッドモジュールのそれぞれの一部分は、前記チャネル要素の側壁により加えられる力によって、前記チャネル要素内に保持されている、前記プリントヘッドモジュールのアレイと
   を備え、
   前記チャネル要素は、金属製であり、前記プリントヘッドモジュールが主として形成される材料と実質的に等しい熱膨張係数を有しており、
   各プリントヘッドモジュールが一側にエラストマーパッドを有し、前記チャネル要素内で前記プリントヘッドモジュールが滑動可能となるよう該エラストマーパッドが前記チャネル要素の側壁に接触するよう配置されている、プリントヘッドアセンブリ。
2. 前記プリントヘッドモジュールが主として形成される材料がシリコンである、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。
3. 前記チャネル要素が本質的にニッケル鉄合金からなる、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。
4. 前記チャネル要素がニッケルでめっきされている、請求項３に記載のプリントヘッドアセンブリ。
5. 前記チャネル要素が本質的に「インバール３６（Ｉｎｖａｒ３６）」からなる、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。
6. 前記チャネル要素が、選択された厚さの壁を有するＵ形チャネルであり、前記チャネル要素が、前記壁の厚さの０．０５６％でニッケルめっきされている、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。
7. エラストマーインク移送要素が、前記チャネル要素の底部と前記プリントヘッドモジュールとの間で前記チャネル要素に沿って延びている、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。
8. 各モジュール上のインク入口と前記エラストマーインク移送要素上に形成された出口孔との間にシールを形成するように、前記チャネル要素の側壁が前記プリントヘッドモジュールのそれぞれの一部分に力を加えている、請求項７に記載のプリントヘッドアセンブリ。
9. 前記プリントヘッドモジュールが、互いに対して精密な整列関係で保持されている、請求項８に記載のプリントヘッドアセンブリ。
10. 前記チャネル要素は冷間圧延され、焼鈍され、ニッケルめっきされている、請求項１に記載のプリントヘッドアセンブリ。
11. ページ幅ドロップオンデマンド・インクジェットプリンタのプリントヘッドアセンブリを組み立てる方法であって、
    （ａ）前記ページ幅を実質的に横切って延びるチャネル要素であり、共働して細長いチャネルを画成する一対の対向する側壁および側壁が延びるベースを有する前記チャネル要素を用意するステップと、
    （ｂ）前記チャネル要素に沿った位置で、プリントヘッドモジュールが前記チャネル内に設置されるべき位置にて、前記チャネル要素の前記側壁を広げるように曲げる力を加えるステップと、
    （ｃ）前記位置にて前記プリントヘッドモジュールを前記チャネル内に配置するステップと、
    （ｄ）前記プリントヘッドモジュールが前記チャネル要素の前記側壁によって保持されるように前記曲げる力を解放するステップと、
    （ｅ）前記アセンブリの全てのモジュールが前記チャネル内に設置されるまで、前記チャネルに沿って間隔を空けられた連続位置にて、上記ステップ（ｂ）〜（ｄ）を反復するステップと
    を含む方法。

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