JP6251820B2 - 単一の電力供給コネクタを備える流体吐出装置 - Google Patents

単一の電力供給コネクタを備える流体吐出装置 Download PDF

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Description

背景
インクジェット印刷システム、及び幾つかのインクジェットプリントヘッドアセンブリ(組立体)のような交換可能なプリンタ構成要素(コンポーネント)は一般に、印刷媒体上にインクを吐出するための多数のノズルを有するプリントヘッドダイを含む。プリントヘッドダイは、プリントヘッドダイのノズルの動作を制御するための信号接続および電力接続用の電気インターフェースを含むことができる。プリントヘッドダイのサイズは小さくなり続けているが、プリントヘッドダイのサイズを低減できる限界は、電気信号接続および電力接続をプリントヘッドに提供するのに必要な面積により制限され得る。
詳細な説明のセクションは、一例として添付図面を参照し、添付図面の全てには、様々な実施形態が具現化され得る。
例示的な流体吐出システムのブロック図である。 例示的な流体吐出カートリッジの斜視図である。 単一の電力供給コネクタを備えるプリントヘッドダイを有する例示的な流体吐出装置の上面図である。 単一の電力供給コネクタを備えるプリントヘッドダイを有する別の例示的な流体吐出装置の上面図である。 単一の電力供給コネクタを備えるプリントヘッドダイを有する流体吐出装置を動作させるための例示的な方法の流れ図である。
特定の例が上述の図面に示され、詳細に後述される。図面は必ずしも一律の縮尺に従わず、図面の様々な特徴要素および表示は、一定の尺度に従って誇張されて、又は明瞭化および/または簡潔さのために概略図で示され得る。
詳細な説明
デバイスの特徴要素のサイズは、減少し続けている。例えば、プリントヘッドは、ノズルの数が増加するにつれて、改善された印刷品質を実現することができる。微小電気機械システム(概して本明細書において「MEMS」と称する)デバイスを組み込むデバイスは、その名の通りに非常に小さく、広範囲の産業において広範囲の用途に役立ち続けている。
しかしながら、小さいデバイスの特徴要素をコスト効率良く且つ高い性能と信頼性で製造することは、難題となる可能性がある。プリントヘッドの例を続けると、増加したノズルの数および/または減少したプリントヘッドのサイズである。幾つかのインクジェットプリントヘッドについて、コストに関する主な幾何学的調整パラメータは、プリントヘッドダイの長さが所望の印刷スワス(幅帯状区画)により固定され得るので、プリントヘッドダイの幅とすることができる。しかしながら、プリントヘッドダイの幅は、制御回路および流体のルーティング(経路設定)により制限される可能性があり、これらの制約が対処された場合でも、残りの制約は、電気信号接続および電力接続をプリントヘッドに提供するのに必要とされる幅となる可能性がある。ボンディングパッドのサイズの低減はボンディングパッドの制約に対処するための1つの手法とすることができるが、この解決策は、ボンディング装置に対して容認できない制御要件を結果として生じる可能性がある。同様に、複数の行の千鳥に配列されたボンディングパッドが考えられるかもしれないが、この解決策は、プリントヘッドダイにフレックス回路を取り付けるために一般に使用されるハイスループット熱活性化ボンディング(Thermally Activated Bonding:TAB)技術ではなくて、ワイヤボンディング技術を必要とする可能性がある。
流体吐出装置の様々な具現化形態が本明細書で説明され、係る流体吐出装置は、複数の液滴吐出器へ流体を供給するために流体吐出装置のプリントヘッドダイの長さに沿った流体供給スロットと、複数の液滴吐出器からの流体の小滴の吐出を制御するために流体供給スロットの少なくとも片側に隣接する制御回路と、制御回路に電力を供給するためにプリントヘッドダイの第1の端部にある単一の電力供給コネクタとを含む。プリントヘッドダイは、制御回路を接地に接続するためにプリントヘッドダイの、第1の端部の反対側にある第2に端部に接地コネクタを含むことができる。様々な具現化形態において、プリントヘッドダイの幅は、電力コネクタがプリントヘッドダイの各端部に配置されていた構成と比べて、プリントヘッドダイの第2の端部における電力コネクタを取り除くことによって狭くされ得る。それよりむしろ、様々な具現化形態は、プリントヘッドの全体に対して単一の電力供給コネクタを含む。様々な具現化形態において、接地コネクタは単一の接地コネクタとすることができ、この場合、第1の端部の接地コネクタが取り除かれて、プリントヘッドダイが更に狭くされることが可能になる。
図1は、本明細書で説明されるような単一の電力供給コネクタを含む流体吐出装置を組み込むのに適した例示的な流体吐出システム100を示す。様々な具現化形態において、流体吐出システム100は、インクジェットプリンタ又は印刷システムを構成することができる。流体吐出システム100は、プリントヘッドアセンブリ102、流体供給アセンブリ104、取り付けアセンブリ106、媒体搬送アセンブリ108、電子コントローラ110、及び流体吐出システム100の様々な電気構成要素へ電力を供給することができる少なくとも1つの電源112を含むことができる。
プリントヘッドアセンブリ102は、少なくとも1つのプリントヘッド114を含むことができる。プリントヘッド114は、例えばオリフィス又はノズルのような複数の液滴吐出器116へ、例えばインクのような流体を供給するためにプリントヘッドダイの長さに沿った流体供給スロットを有するプリントヘッドダイを含むことができる。プリントヘッドダイは、複数の液滴吐出器116からの流体の小滴の吐出を制御するために流体供給スロットの少なくとも片側に隣接する制御回路と、制御回路に電力を供給するためにプリントヘッドダイの第1の端部にある単一の電力供給コネクタ122と、制御回路を接地に接続するためにプリントヘッドダイの、第1の端部の反対側の第2の端部にある接地コネクタとを更に含むことができる。複数の液滴吐出器116は、印刷媒体118上へ印刷するように、印刷媒体118の方へ流体の小滴を吐出することができる。印刷媒体118は、例えば紙、カード用紙、透明媒体、ポリエステル、合板、発泡ボード、生地、キャンバスなどのような、適切なシート又はロール材料の何れかのタイプとすることができる。プリントヘッドアセンブリ102及び印刷媒体118が互いに対して移動する際に、液滴吐出器116からの流体の適切に順序付けられた吐出によって文字、記号、及び/又は他のグラフィックス又はイメージが印刷媒体118上に印刷され得るように、液滴吐出器116は1つ又は複数の列またはアレイに配列され得る。
流体供給アセンブリ104は、プリントヘッドアセンブリ102に流体を供給することができ、流体を貯蔵するためのリザーバ120を含むことができる。一般に、流体はリザーバ120からプリントヘッドアセンブリ102へ流れることができ、流体供給アセンブリ104及びプリントヘッドアセンブリ102は、一方向流体供給システム又は再循環流体供給システムを形成することができる。一方向流体供給システムにおいて、プリントヘッドアセンブリ102に供給される流体の実質的に全ては、印刷中に消費され得る。しかしながら、再循環流体供給システムにおいて、プリントヘッドアセンブリ102に供給される流体の一部のみが、印刷中に消費され得る。印刷中に消費されない流体は、流体供給アセンブリ104に戻され得る。流体供給アセンブリ104のリザーバ120は、取り外され、交換され、及び/又は詰め替えられ得る。
取り付けアセンブリ106は、媒体搬送アセンブリ108に対してプリントヘッドアセンブリ102を位置決めすることができ、媒体搬送アセンブリ108は、プリントヘッドアセンブリ102に対して印刷媒体118を位置決めすることができる。この構成において、印刷区域124は、プリントヘッドアセンブリ102と印刷媒体118との間の領域において液滴吐出器116に隣接して画定され得る。幾つかの具現化形態において、プリントヘッドアセンブリ102は、走査型プリントヘッドアセンブリである。そういうものだから、取り付けアセンブリ106は、印刷媒体118を走査するために、媒体搬送アセンブリ108に対してプリントヘッドアセンブリ102を移動させるためのキャリッジを含むことができる。他の具現化形態において、プリントヘッドアセンブリ102は、非走査型プリントヘッドアセンブリである。そういうものだから、取り付けアセンブリ106は、媒体搬送アセンブリ108に対して所定の位置にプリントヘッドアセンブリ102を固定することができる。このように、媒体搬送アセンブリ108は、プリントヘッドアセンブリ102に対して印刷媒体118を位置決めすることができる。
電子コントローラ110は、プロセッサ(CPU)126、メモリ128、ファームウェア、ソフトウェア、並びにプリントヘッドアセンブリ102、取り付けアセンブリ106及び媒体搬送アセンブリ108と通信する及びそれらを制御するための他の電子回路を含むことができる。メモリ128は、揮発性メモリ(例えば、RAM)及び不揮発性メモリ(例えば、ROM、ハードディスク、フロッピーディスク(登録商標)、CD−ROMなど)の構成要素を含むことができ、係るメモリの構成要素は、印刷システム100用のコンピュータ/プロセッサ実行可能なコード化命令、データ構造体、プログラムモジュール、及び他のデータの記憶装置を提供するコンピュータ/プロセッサ可読媒体を含む。電子コントローラ110は、コンピュータのようなホストシステムからデータ130を受け取り、メモリ128にデータ130を一時的に格納することができる。一般に、データ130は、電子的、赤外線、光学的または他の情報伝達経路に沿って印刷システム100に送信され得る。データ130は、例えば印刷されるべき文章(ドキュメント)および/またはファイルを表すことができる。そういうものだから、データ130は、印刷システム100の印刷ジョブを形成することができ、1つ又は複数の印刷ジョブコマンド及び/又はコマンドパラメータを含むことができる。
様々な具現化形態において、電子コントローラ110は、液滴吐出器116からの流体滴(液滴)の吐出に関してプリントヘッドアセンブリ102を制御することができる。従って、電子コントローラ110は、文字、記号および/または他のグラフィックス又はイメージを印刷媒体118上に形成する、吐出された流体滴のパターンを画定することができる。吐出された流体滴のパターンは、データ130からの印刷ジョブコマンド及び/又はコマンドパラメータにより決定され得る。
様々な具現化形態において、印刷システム100は、本明細書で説明されるような単一の電力供給コネクタ122を有するプリントヘッドダイを具現化するのに適したサーマルインクジェット(TIJ)プリントヘッド114を備えるドロップオンデマンドのサーマルインクジェット印刷システムである。幾つかの具現化形態において、プリントヘッドアセンブリ102は単一のTIJプリントヘッド114を含むことができる。他の具現化形態において、プリントヘッドアセンブリ102は、幅広いTIJプリントヘッド114を含むことができる。TIJプリントヘッドに関連した製造プロセスは、本明細書で説明されるプリントヘッドダイの一体化(集積化)によく適しており、圧電プリントヘッドのような他のプリントヘッドのタイプも、単一の電力供給コネクタ122を有するプリントヘッドダイを具現化することができる。
様々な具現化形態において、プリントヘッドアセンブリ102、流体供給アセンブリ104、及びリザーバ120は、一体型プリントヘッドカートリッジのような交換可能なデバイスに一緒に収容され得る。図2は、本開示の具現化形態に従って、プリントヘッドアセンブリ102、インク供給アセンブリ104、及びリザーバ120を含むことができる例示的なインクジェットカートリッジ200の斜視図である。1つ又は複数のプリントヘッド214に加えて、インクジェットカートリッジ200は、電気コンタクト232、インク(又は他の流体)供給チャンバ234を含むことができる。幾つかの具現化形態において、カートリッジ200は、1つの色のインクを貯蔵する供給チャンバ234を有することができ、他の具現化形態において、それぞれが異なる色のインクを貯蔵する複数のチャンバ234を有することができる。電気コンタクト232は、コントローラ(例えば、図1に関連して本明細書で説明された電気コントローラ110のような)へ及び当該コントローラからの電気信号および電力(例えば、電源112から)を伝えることにより、プリントヘッド214の液滴吐出器216及び片側熱感受を通じてインク滴を吐出させる。
図3は、プリントヘッドダイ/基板338の第1の端部336に単一の電力供給コネクタ322を有する例示的な流体吐出装置300の上面図を示す。様々な具現化形態において、流体吐出装置300は、少なくとも部分的に、プリントヘッド又はプリントヘッドアセンブリを含むことができる。幾つかの具現化形態において、例えば、流体吐出装置300は、インクジェットプリントヘッド又はインクジェット印刷アセンブリとすることができる。本明細書で使用される限り、用語「コネクタ」は、ボンディングパッド、コンタクトパッド等を含むことができる。
図示されたように、流体吐出装置300は、プリントヘッドダイ338の第1の端部336と第2の端部342との間にプリントヘッドダイ338の長さに沿って平行に延在する複数の流体供給スロット340(破線で示された、下にある層)を、プリントヘッドダイ338の中に有する。他の具現化形態において、流体吐出装置300は、図示された2つの流体供給スロット340よりも多い流体供給スロットを含むことができる。更に他の具現化形態において、流体吐出装置300は、単一の流体供給スロット340を含むことができる。
流体供給スロット340のそれぞれは、対応する複数の液滴吐出器316に流体を供給するように構成され得る。様々な具現化形態において、及び図示されたように、複数の液滴吐出器316は、液滴吐出器316の複数の列を構成することができる。留意すべきは、例示された例が、1つの流体供給スロット340当たり液滴吐出器316の2つの列を示すが、多くの具現化形態は、より少ない又はより多くの列、及び/又は図示されたものよりも多い又は少ない液滴吐出器316を有する列を含むことができる。図示されていないが、流体吐出装置300は、複数のアクチュエータを更に含み、この場合、各流体吐出器316に近接したアクチュエータにより、流体が、液滴吐出器316の対応する1つを通じて吐出される。幾つかの具現化形態において、アクチュエータは、抵抗素子または加熱素子を含むことができる。幾つかの具現化形態において、アクチュエータはそれぞれ、分割抵抗または単一の長方形抵抗を含む。他の具現化形態において、例えば、圧電アクチュエータ又は他のアクチュエータのような、他のタイプのアクチュエータが、アクチュエータに使用され得る。
プリントヘッドダイ338は、複数の液滴吐出器316からの流体の小滴の吐出を制御するために、各流体供給スロット340の少なくとも片側に隣接した制御回路344(制御回路344を含む領域が概して、破線により示される)を含むことができる。他の具現化形態において、プリントヘッドダイ338は、各流体供給スロット340の片側だけに隣接した制御回路344を含むことができる。様々な具現化形態において、制御回路344は、液滴吐出器316の個々またはセット(組)を制御するための論理回路を含むことができる。これら具現化形態の様々なものにおいて、例えば、制御回路344は、液滴吐出器316の個々またはセットを制御するために、トランジスタ、アドレスライン等を含むことができる。
本明細書で言及される限り、プリントヘッドダイ338は、制御回路344に電力を供給するために、プリントヘッドダイ338の第1の端部336に単一の電力供給コネクタ322を含むことができ、その結果、第2の端部342は電力供給コネクタを持っていない。第2の端部342において電力供給コネクタを取り除き、プリントヘッドダイ338全体に論理回路電力を供給するために単一の電力供給コネクタ322を用いることにより、プリントヘッドダイ338の全幅は、第1の端部336及び第2の端部342に電力供給コネクタを含む構成に比べて、低減され得る。幾つかの具現化形態において、電力供給の忠実性は、プリントヘッドダイ338上での配線を広くすることにより維持され得るが、これらの具現化形態において、プリントヘッドダイ338の幅が増加するかもしれないが、仮にあったとしても、第2の端部342の電力供給コネクタを省くことによってもたらされる幅の節約よりも少ない。
単一の電力供給コネクタ322に加えて、プリントヘッドダイ338は、プリントヘッドダイ338の動作を容易にするための回路に対する他の接続も含むことができる。例えば、プリントヘッドダイ338は、電力経路および戻り経路を液滴吐出器316に接続するためのノズル電力および接地コネクタ(図3において、ひとまとめにして346により表す)、及び制御回路344に対するデジタル通信(例えば、アドレスモード順序付け、ステータス情報の読出し、どの液滴吐出器(単数または複数)316を噴射させるかの信号伝送など)のための信号コネクタ348を含むことができる。
プリントヘッドダイ338は、プリントヘッドダイ338の第1の端部336の反対側の第2の端部342に、制御回路344を接地に接続するための接地コネクタ350も含むことができる。様々な具現化形態において、接地コネクタ350は、プリントヘッドダイ338の全体に対する単一の接地コネクタとすることができ、それによりプリントヘッドダイ338の全幅は、第1の端部336及び第2の端部342に接地コネクタを含む構成に比べて低減されることが可能になる。しかしながら、他の具現化形態において、プリントヘッドダイ338は、プリントヘッドダイ338の第1の端部336に別の接地コネクタを含むことができる。例えば、図4に示されるように、流体吐出装置400はプリントヘッドダイ438を含み、そのプリントヘッドダイ438は、プリントヘッドダイ438の第1の端部436にノズル電力および接地コネクタ446、信号コネクタ448、及び単一の電力供給コネクタ422、第2の端部442に接地コネクタ450、並びに第1の端部436に別の接地コネクタ450を含む。
図5は、本明細書に説明された様々な実施形態に従って、単一の電力供給コネクタを有する流体吐出装置の動作に関連した例示的な方法500の流れ図である。方法500は、図1、図2、図3、及び図4に関連して本明細書に説明された様々な具現化形態に関連付けられることができ、方法500に示された動作の詳細は、係る具現化形態の関連した説明に見出され得る。方法500の動作は、図1に関連して本明細書で説明されたメモリ128のような、コンピュータ/プロセッサ可読媒体に格納されたプログラミング命令として具現化され得る。一具現化形態において、方法500の動作は、図1に関連して本明細書で説明されたプロセッサ126のような、プロセッサにより係るプログラミング命令を読み出して実行することにより達成され得る。留意すべきは、説明および/または図示された様々な動作は概して、複数の別個の動作として見なされ、この結果として様々な具現化形態を理解する際に役立つことができる。説明の順序は、明記されていない限り、これらの動作が順序に依存していることを意味するように解釈されるべきではない。更に、幾つかの具現化形態は、説明され得るものよりも多い又は少ない動作を含むことができる。
さて、図5を参照すると、方法500は、ブロック502において、プリントヘッドダイの流体供給スロットにより流体を複数の液滴吐出器に供給することから始まる又は着手することができる。
方法500はブロック504に進むことができ、この場合、プリントヘッドダイの端部にある単一の電力供給コネクタにより流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した制御回路に電力が供給される。様々な具現化形態において、方法500は、プリントヘッドダイの第1の端部の反対側の第2の端部にある接地コネクタにより、制御回路を接地に接続することを含むことができる。更なる具現化形態において、方法500は、単一の電力供給コネクタにより、プリントヘッドダイの別の流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した別の制御回路に電力を供給することを含むことができる。これら具現化形態の様々なものにおいて、方法500は、プリントヘッドダイの第2の端部にある接地コネクタにより、他の制御回路を接地に接続することを含むことができる。
方法500は、制御回路により、複数の液滴吐出器からの流体滴の吐出を制御することを進めることができる。様々な具現化形態において、制御回路は、例えば噴射チャンバ及び液滴吐出器に近接した抵抗素子、加熱素子、又は圧電素子のような1つ又は複数のアクチュエータを制御して、液滴吐出器の対応する1つを通じて流体を吐出させることができる。
本明細書において、特定の具現化形態が例示されて説明されたが、当業者には理解されるように、同じ目的を達成するために適合される多種多様の代替および/または等価の具現化形態が、本開示の範囲から逸脱せずに、図示および説明された具現化形態の代わりになることができる。当業者には容易に理解されるように、具現化形態は、多種多様の態様で具現化され得る。本明細書は、本明細書で説明された具現化形態のあらゆる改作態様または変形態様を網羅することが意図されている。むしろそれ故に、具現化形態は、特許請求の範囲およびその等価物によってのみ制限されることが明白である。

Claims (15)

  1. 流体吐出装置であって、
    複数の液滴吐出器に流体を供給するために、前記流体吐出装置のプリントヘッドダイの長さに沿った流体供給スロットと、
    前記複数の液滴吐出器からの流体の小滴の吐出を制御するために流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した制御回路と、
    記制御回路に電力を供給するための単一の電力供給コネクタであって、その単一の電力供給コネクタが前記プリントヘッドダイの第1の端部にある、単一の電力供給コネクタと、
    前記プリントヘッドダイの前記第1の端部の反対側の第2の端部にあり、前記制御回路を接地に接続するための接地コネクタとを含む、流体吐出装置。
  2. 前記接地コネクタが、第1の接地コネクタであり、前記流体吐出装置が、前記プリントヘッドダイの前記第1の端部に、前記制御回路用の第2の接地コネクタを含む、請求項1に記載の装置。
  3. 前記接地コネクタが、前記制御回路用の単一の接地コネクタである、請求項1に記載の装置。
  4. 前記流体供給スロットが、前記プリントヘッドダイの前記第1の端部と第2の端部との間に延在する、請求項1〜3の何れかに記載の装置。
  5. 前記流体供給スロットが第1の流体供給スロットであり、前記複数の液滴吐出器が第1の複数の液滴吐出器であり、前記装置が、第2の複数の液滴吐出器へ流体を供給するために前記プリントヘッドダイの長さに沿って、前記第1の流体供給スロットに平行な第2の流体供給スロットを含む、請求項1〜3の何れかに記載の装置。
  6. 前記制御回路が第1の制御回路であり、前記装置が、前記第2の複数の液滴吐出器からの流体の小滴の吐出を制御するために前記第2の流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した第2の制御回路を含む、請求項5に記載の装置。
  7. 前記単一の電力供給コネクタが、前記第2の制御回路に電力を供給することができ、前記接地コネクタが前記第2の制御回路を接地に接続することができる、請求項6に記載の装置。
  8. 流体吐出装置であって、
    流体を第1の複数の液滴吐出器へ供給するための第1の流体供給スロット、及び流体を第2の複数の液滴吐出器へ供給するための第2の流体供給スロットを含む複数の流体供給スロットと、
    前記第1の複数の液滴吐出器からの流体の小滴の吐出を制御するために前記第1の流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した第1の制御回路、及び前記第2の複数の液滴吐出器からの流体の小滴の吐出を制御するために前記第2の流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した第2の制御回路と、
    前記複数の流体供給スロットの端部に隣接し、前記第1の制御回路および前記第2の制御回路に電力を供給するための単一の電力供給コネクタとを含む、流体吐出装置。
  9. 前記端部が第1の端部であり、前記装置が、前記第1の制御回路および前記第2の制御回路を接地に接続するために、前記複数の流体供給スロットの前記第1の端部の反対側の第2の端部に隣接した接地コネクタを更に含む、請求項8に記載の装置。
  10. 前記接地コネクタが、前記第1の制御回路および前記第2の制御回路を接地に接続するための単一の接地コネクタである、請求項9に記載の装置。
  11. 前記端部が第1の端部であり、前記装置には、前記複数の流体供給スロットの前記第1の端部の反対側の第2の端部に隣接した電力供給コネクタがない、請求項8に記載の装置。
  12. 前記装置が、プリントヘッドダイ、インクジェットカートリッジ、又はインクジェット印刷システムである、請求項8〜11の何れかに記載の装置。
  13. プリントヘッドダイの流体供給スロットにより、流体を複数の液滴吐出器に供給し、
    一の電力供給コネクタにより、前記流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した制御回路に電力を供給し、その単一の電力供給コネクタが前記プリントヘッドダイの第1の端部にあり、
    前記制御回路により、前記複数の液滴吐出器からの小滴の吐出を制御することを含む、方法。
  14. 記方法は、前記プリントヘッドダイの前記第1の端部の反対側の第2の端部にある接地コネクタにより、前記制御回路を接地に接続することを更に含む、請求項13に記載の方法。
  15. 前記単一の電力供給コネクタにより、前記プリントヘッドダイの別の流体供給スロットの少なくとも片側に隣接した別の制御回路に電力を供給することを更に含む、請求項13に記載の方法。
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