TWI444299B - 具有差異性黏著層之列印頭積體電路附著膜 - Google Patents

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Description

具有差異性黏著層之列印頭積體電路附著膜
本發明係關於列印機，而且特別係關於噴墨式列印機。
本案申請人已經發展出範圍寬廣之列印機，其使用頁寬列印頭，並非傳統式往復列印頭設計。當列印頭並未來回地橫越紙頁以留下一條影像線時，頁寬設計會增加列印速度。當頁寬列印頭以高速通過時，其僅將墨水留在媒體上。這種列印頭係能以近於每分鐘60頁之速度進行全彩1600dpi之列印，這種速度為習知噴墨式列印機所無法達成者。
以這些速度列印會很快地消耗墨水，而且對於供應列印頭充分墨水會產生問題。不僅僅流動速率較高，且相較於饋入墨水至較小之往復列印頭，頁寬列印頭且沿著頁寬列印頭整體長度分配墨水係較複雜。
列印頭積體電路一般係以黏著薄膜而附著於墨水歧管。必須提供一種薄膜，其將附著程序最佳化，以提供最小墨水洩漏之列印頭組件。
於第一態樣中，本發明提供疊層薄膜，用於將一或更多之列印頭積體電路附著於墨水供應歧管，該薄膜具有界 定於其中之複數個墨水供應孔，該疊層薄膜包含：中央聚合薄膜；第一黏著層，用於將該薄膜之第一側接合至該墨水供應歧管；以及第二黏著層，用於將該薄膜之第二側接合至該一或更多之列印頭積體電路，該中央聚合薄膜係夾於該第一及第二黏著層之間，其中該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃。
選擇性地，該第一融化溫度係比該第二融化溫度至少低20℃。
選擇性地，該中央聚合薄膜係聚醯亞胺薄膜。
選擇性地，該第一及第二黏著層係環氧薄膜。
選擇性地，該薄膜之總厚度之範圍為40至200微米。
選擇性地，該中央聚合薄膜之厚度之範圍為20至100微米。
選擇性地，該第一及第二黏著層各層之厚度之範圍為10至50微米。
選擇性地，每一墨水供應孔之長度之範圍為50至500微米，且寬度之範圍為50至500微米。
於另一態樣中，本發明提供薄膜封裝，包含：中央聚合薄膜；第一黏著層，用於將該薄膜之第一側接合至該墨水供應歧管；以及 第二黏著層，用於將該薄膜之第二側接合至該一或更多之列印頭積體電路，該中央聚合薄膜係夾於該第一及第二黏著層之間，其中該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃；以及第一及第二保護襯墊，每一該櫬墊係可移除地附著於各別黏著層。
選擇性地，每一保護襯墊係聚酯薄膜。
於另一態樣中，本發明提供列印頭組件，包含：墨水歧管，具有界定於歧管接合表面中之複數個墨水出口；一或更多之列印頭積體電路，每一列印頭積體電路具有界定於列印頭接合表面中之複數個墨水入口；以及疊層薄膜，夾於該歧管接合表面及該一或更多列印頭接合表面之間，該薄膜具有界定於其中之複數個墨水供應孔，每一墨水供應孔係與各別墨水出口及墨水入口對齊，該疊層薄膜包含：中央聚合薄膜；第一黏著層，接合至該歧管接合表面；以及第二黏著層，接合至該一或更多之列印頭接合表面，該中央聚合薄膜係夾於該第一及第二黏著層之間，其中該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃。
選擇性地，每一墨水供應孔係實質上無任何黏著物。
選擇性地，該第一及第二黏著層各層具有沿著該列印頭組件之縱長範圍之均勻厚度。
選擇性地，該第一黏著層之第一接合表面及該第二黏著層之第二接合表面沿著該列印頭組件之縱長範圍而均勻地平坦。
選擇性地，該列印頭組件包含沿著該墨水供應歧管之縱長範圍而端對端接合之複數個列印頭積體電路。
選擇性地，該複數個列印頭積體電路界定具有均勻平坦噴墨面之列印頭。
選擇性地，當該列印頭組件於10kPa充氣時，該列印頭組件之洩漏率係小於每分鐘5mm3 ，該洩漏率係於90℃將該列印頭組件浸泡於墨水中為期一個星期之後所測得者。
選擇性地，複數個墨水入口係由沿著列印頭接合表面縱長方向延伸之墨水供應溝道所界定，其中複數個墨水供應孔係與一個墨水供應溝道對齊，每一個該複數個墨水供應孔係沿著該墨水供應溝道於縱長方向隔開。
選擇性地，該墨水供應歧管係液晶聚合體(LCP)鑄造物。
於另一態樣中，本發明提供包含靜止列印頭組件之頁寬列印機，該靜止列印頭組件包含：墨水歧管，具有界定於歧管接合表面中之複數個墨水出口；一或更多之列印頭積體電路，每一列印頭積體電路具有界定於列印頭接合表面中之複數個墨水入口；以及 疊層薄膜，夾於該歧管接合表面及該一或更多列印頭接合表面之間，該薄膜具有界定於其中之複數個墨水供應孔，每一墨水供應孔係與各別墨水出口及墨水入口對齊，該疊層薄膜包含：中央聚合薄膜；第一黏著層，接合至該歧管接合表面；以及第二黏著層，接合至該一或更多之列印頭接合表面，該中央聚合薄膜係夾於該第一及第二黏著層之間，其中該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃。
於第二態樣中，本發明提供一種將一或更多之列印頭積體電路附著於墨水供應歧管之方法，該方法包含下列步驟：(a)提供疊層薄膜，其具有界定於其中之複數個墨水供應孔，該疊層薄膜包含夾於第一及第二黏著層之間之中央聚合薄膜，其中該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃；(b)將該薄膜對齊該墨水供應歧管，使每一墨水供應孔對齊界定於該墨水供應歧管之歧管接合表面中之各別墨水出口；(b)藉由施加熱及壓力於該薄膜之相反側，而將該第一黏著層接合至該歧管接合表面；(c)將該一或更多之列印頭積體電路對齊該薄膜，使每一墨水供應孔對齊界定於每一列印頭積體電路之列印頭 接合表面中之墨水入口；以及(d)將該一或更多之列印頭積體電路接合至該第二黏著層。
選擇性地，於步驟(b)中，該第二黏著層係由可移除保護襯墊保護。
選擇性地，於步驟(c)之前，移除該保護襯墊。
選擇性地，於步驟(b)中，該第一黏著層到達其融化溫度，且該第二黏著層未到達其融化溫度。
選擇性地，該第一融化溫度係比該第二融化溫度至少低20℃。
選擇性地，於步驟(b)中，該施加之熱對應於該第一融化溫度。
選擇性地，於至少步驟(b)期間，實質上無黏著物流入該墨水供應孔中。
選擇性地，步驟(c)包括之步驟為：以光學方式找出每一墨水供應孔中心之位置，其中係藉由該墨水供應孔無黏著物而促進該找出位置之步驟。
選擇性地，每一墨水供應孔之長度之範圍為50至500微米，且寬度之範圍為50至500微米。
選擇性地，於步驟(b)之後，該疊層薄膜係維持其結構完整性，以使該第二黏著層沿著其縱長範圍維持均勻之厚度。
選擇性地，於步驟(b)之後，該疊層薄膜係維持其結構完整性，以使由該第二黏著層所界定之第二接合表面沿 著其縱長範圍維持其均勻平坦性。
選擇性地，步驟(d)包含加熱每一列印頭積體電路及定位每一該加熱之列印頭積體電路於該第二接合表面上。
選擇性地，於步驟(d)中，由於該第二接合表面之該均勻平坦性，黏著接合時間係小於2秒。
選擇性地，複數個列印頭積體電路係分別對齊並接合於該第二黏著層，該複數個列印頭積體電路係被定位，以使其沿著該墨水供應歧管之縱長範圍而端對端接合在一起。
選擇性地，複數個墨水入口係由沿著該列印頭接合表面以縱長方向延伸之墨水供應溝道所界定，而且其中複數個墨水供應孔係與一個墨水供應溝道對齊，該複數個墨水供應孔之每一個係沿墨水供應溝道於縱長方向間隔分開。
選擇性地，該中央聚合薄膜係聚醯亞胺薄膜。
選擇性地，該第一及第二黏著層係環氧薄膜。
選擇性地，該薄膜之總厚度之範圍為40至200微米。
選擇性地，該中央聚合薄膜之厚度之範圍為20至100微米。
選擇性地，該第一及第二黏著層各層之厚度之範圍為10至50微米。
於第三態樣中，本發明係提供列印頭組件，包含：墨水歧管，具有界定於歧管接合表面中之複數個墨水出口；一或更多之列印頭積體電路，每一列印頭積體電路具 有界定於列印頭接合表面中之複數個墨水入口；以及黏著薄膜，夾於該歧管接合表面及該一或更多列印頭接合表面之間，該薄膜具有界定於其中之複數個墨水供應孔，每一墨水供應孔係與墨水出口及墨水入口對齊，其中，當該列印頭組件於10 kPa充氣時，該列印頭組件之洩漏率係小於每分鐘10mm3 ，於90℃將該列印頭組件浸泡於墨水中為期一個星期之後，測量該洩漏率。
選擇性地，該列印頭組件之洩漏率係小於每分鐘1 mm3 。
選擇性地，該列印頭組件之洩漏率係小於每分鐘0.2 mm3 。
選擇性地，每一墨水供應孔係實質上無任何黏著物。
選擇性地，每一墨水供應孔之長度之範圍為50至500微米，且寬度之範圍為50至500微米。
選擇性地，該黏著薄膜之總厚度之範圍為40至200微米。
選擇性地，該墨水供應歧管係液晶聚合體(LCP)鑄造物。
於另一態樣中，本發明提供該列印頭組件，包含沿著該墨水供應歧管之縱長範圍而端對端接合之複數個列印頭積體電路。
選擇性地，複數個墨水入口係由沿著列印頭接合表面縱長方向延伸之墨水供應溝道所界定，其中複數個墨水供應孔係與一個墨水供應溝道對齊，每一個該複數個墨水供 應孔係沿著該墨水供應溝道於縱長方向隔開。
選擇性地，每一列印頭接合表面具有界定於其內之複數個墨水供應溝道，每一墨水供應溝道係界定複數個墨水入口。
選擇性地，該黏著薄膜係疊層薄膜，包含：中央聚合薄膜；第一黏著層，接合至該歧管接合表面；以及第二黏著層，接合至該一或更多之列印頭接合表面，該中央聚合膜板係夾於該第一及第二黏著層之間。
選擇性地，該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃。
選擇性地，該第一及第二黏著層各層具有沿著該列印頭組件之縱長範圍之均勻厚度。
選擇性地，該第一黏著層之第一接合表面及該第二黏著層之第二接合表面沿著該列印頭組件之縱長範圍而均勻地平坦。
選擇性地，該中央聚合薄膜係聚醯亞胺薄膜。
選擇性地，該第一及第二黏著層係環氧薄膜。
選擇性地，該中央聚合薄膜之厚度之範圍為20至100微米。
選擇性地，該第一及第二黏著層各層之厚度之範圍為10至50微米。
於另一態樣中，本發明提供該列印頭組件，其為頁寬列印頭組件。
於另一態樣中，本發明提供包含靜止列印頭組件之頁寬列印機，該靜止列印頭組件包含：墨水歧管，具有界定於歧管接合表面中之複數個墨水出口；一或更多之列印頭積體電路，每一列印頭積體電路具有界定於列印頭接合表面中之複數個墨水入口；以及黏著薄膜，夾於該歧管接合表面及該一或更多列印頭接合表面之間，該薄膜具有界定於其中之複數個墨水供應孔，每一墨水供應孔係與墨水出口及墨水入口對齊，其中，當該列印頭組件於10 kPa充氣時，該列印頭組件之洩漏率係小於每分鐘10 mm3 ，於90C將該列印頭組件浸泡於墨水中為期一個星期之後，測量該洩漏率。
 概觀
第1圖表示實施本發明之列印機2。列印機之主體4支撐後方之媒體饋送盤14及前方之樞轉面6。第1圖表示樞轉面6關閉，以使顯示螢幕8處於其直立觀看位置。控制鈕10由螢幕8之側邊延伸，便於操作者觀看螢幕時輸入。若要列印，單一紙張係由饋送盤14中之媒體堆疊12抽取，並饋送經過列印頭(隱藏於列印機中)。經列印之紙張16係傳送經過經列印媒體出口槽18。
第2圖表示樞轉面6打開，以顯現列印機2之內部。打開列印機之前面係將安裝於其中之列印頭匣96暴露出來。 列印頭匣96係藉由匣接合凸輪20而固定定位，匣接合凸輪20係將其往下推，以確保墨水耦合件(將說明於後)完全接合，且列印頭IC(將說明於後)正確地定位於紙張饋送路徑附近。藉由釋放桿24而手動作動凸輪20。樞轉面6將不會關閉，因此列印機將不運作，直到釋放桿24被往下推以完全接合凸輪為止。關閉樞轉面6會使列印機接觸點22與匣接觸點104接合。
第3圖表示列印機之樞轉面6打開且列印頭匣96被移除。由於樞轉面6向前傾斜，使用者將匣釋放桿24向上拉，以脫離凸輪20。這使得匣96上之把手26被緊抓且向上拉。上游及下游墨水耦合件112A及112B脫離列印機導管142。這將於下文做較詳細之說明。若要安裝新匣，程序會相反。新匣在運送及銷售時係未注入墨水。為了使列印機就緒用於列印，主動流體系統(將說明於後)係使用下游幫浦來使匣及列印頭注入墨水。
於第4圖中，列印機2之外殼已經被移除，以顯現內部。大型墨水槽60具有各別之貯器，用於所有4種不一樣墨水。墨水槽60本身是可替換匣，其耦合至關斷閥66(參看第6圖)之列印機上游。亦有一箱體92，用於藉由幫浦62將墨水自匣96抽出。將會參考第6圖來詳細說明列印機流體系統。簡言之，來自槽60之墨水流經上游墨水線84至關斷閥66，並上至列印機導管142。如第5圖所示，當安裝匣96時，幫浦62(由馬達196驅動)能將墨水抽取至LCP鑄造物64內(參見第6圖及17至20圖)，以藉由毛細管作用使列印 頭IC 68(同樣地，參見第6圖及17至20圖)注入墨水。被幫浦62抽取之過多墨水係饋入以墨水槽60罩護之箱體92。
因為所使用之數個接觸點，匣接觸點104與列印機接觸點22之間之總連接力相當大。於所示之實施例中，總接觸力為45牛頓。這種負荷足以使匣彎曲並變形。於第30圖中，表示機架鑄造物100之內部結構。第3圖所示之支撐表面28係示意性地表示於第30圖中。匣接觸點104上之列印機接觸點之壓縮負荷係以箭頭表示。於支撐表面28之作用力同樣地以箭頭表示。為了維持匣96之結構完整性，機架鑄造物100具有延伸於連接力平面之結構構件30。為了保持連接力作用於連接力平面中，機架亦具有接觸肋32，其支撐抵靠支撐表面28。這使結構構件30上之負荷完全可壓縮，以使匣之堅硬度最大，使任何彎曲程度最小。
列印引擎管線
列印引擎管線係有關於從外部來源所接收及輸出至列印頭用於列印之列印資料之列印機處理。列印引擎管線係詳述於在2004年12月20日申請之USSN 11/014769 (RRC001US)中，在此以引用方式納入其揭示內容。
流體系統
傳統列印機係仰賴列印頭、匣、墨水線內之結構及元件以避免流體問題。一些共同之流體問題為未注入墨水或乾噴嘴、氣體外出氣泡餘留及交互污染之顏色混合。對於 流體控制而言，使列印機元件設計最佳化以避免這些問題係一種被動之方法。一般而言，用於改正這些問題之主動元件是噴嘴作動器本身。然而，這通常是不足的，並會浪費很多墨水在改正這些問題的工作上。於頁寬列印頭中，因為供應給列印頭IC之墨水導管之長度及複雜度，其問題會加重。
本案申請人已發展出用於列印機之主動流體系統而解決了此問題。一些這種問題係說明於USSN 11/677049(我們的檔案SBF006US)中，在此以引用方式納入其揭示內容。第6圖表示主動流體系統之單一幫浦實施方式其中之一，該主動流體系統係適於與本案說明書所述之列印頭配合使用。
第6圖所示之流體架構係僅用於一種顏色之單一墨水線。彩色列印機將具有用於每一種顏色之分別的墨水線(及分別的墨水槽60)。如第6圖所示，該架構於LCP鑄造物64下游處具有單一幫浦62及於LCP鑄造物上游處具有關斷閥66。LCP鑄造物經由黏著IC附著膜174支撐列印頭IC 68。每當列印機電源關閉時，關斷閥66便將墨水槽60中之墨水與列印頭IC 68隔離。這使得在不運作期間之列印頭IC 68處之色彩混合避免到達墨水槽60。這些問題係進一步詳述於交互參照之說明書USSN 11/677049(我們的檔案SBF006US)中。
墨水槽60具有通氣氣泡點壓力調節器72，用於在噴嘴處之墨水中維持相當固定之負靜水壓力。在墨水貯器中之 氣泡點壓力調節器係詳述於共同待決之USSN 11/640355(我們的檔案RMC007US)中，在此併入參考。然而，為了說明，所示之調節器72有氣泡出口74，其沉入墨水槽60之墨水中，且經由延伸至空氣入口78之密封導管76而通氣至大氣。當列印頭IC 68消耗墨水時，墨水槽60中之壓力下降，直到氣泡出口74處之壓力差將空氣吸入槽中為止。該空氣於墨水中形成氣泡，上升至槽之頂部空間。這種壓力差是氣泡點壓力，且與氣泡出口74之直徑(或最小尺寸)與出口處之墨水凹凸面之Laplace壓力有絕對關係，其防止空氣進入。
氣泡點壓力調節器使用所需之氣泡點壓力而在下沉之氣泡出口74處產生氣泡，以便在出口處保持靜水壓力實質上不變(當空氣之鼓起凹凸面形成氣泡並上升至墨水槽之頂部空間時，會有稍許變動)。如果出口處之靜水壓力是在氣泡點，則不論墨水槽已消耗了多少墨水，墨水槽中之靜水壓力廓形亦是已知。當墨水水平下降至出口，墨水槽中之墨水表面之壓力會朝氣泡點壓力下降。當然，一旦出口74暴露出來，頂部空間便通氣到大氣，且負壓力會消失。如果墨水水平到達氣泡出口74，墨水槽應該要再補充墨水或替換(如果是匣體)。
墨水槽60可為能補充墨水之固定式貯器、可替換匣或(揭示於RRC001US中，在此併入參考)可補充匣。為了防止粒子污塞，墨水槽60之出口80具有粗過濾器82。該系統在耦合至列印頭匣處亦使用了細過濾器。因為過濾器使用 壽命有限，簡易地以更換墨水匣或列印頭匣來更換舊的過濾器，對於使用者而言是特別方便。假如過濾器是各別的消耗品，就需依賴使用者勤勞地定期更換。
當氣泡出口74之是在氣泡點壓力，而且關斷閥66是開啟的，則噴嘴處之靜水壓力亦會是固定不變且小於大氣壓力。然而如果關斷閥66已被關閉一段時間，則氣體外出之氣泡可能會形成於LCP鑄造物64中或列印頭IC 68中，改變了噴嘴處之壓力。同樣地，每日氣溫變動所造成氣泡膨脹或收縮會改變關斷閥66下游處墨水線84中之壓力。同樣地，由於溶解氣體跑出溶液，於不運作期間，墨水槽中之壓力會變化。
從LCP鑄造物64到幫浦62之下游墨水線86可包括連結至電子控制器90用於幫浦之墨水感測器88。感測器88感測下游墨水線86中之墨水存在或不存在。替代地，該系統可不使用感測器88，且幫浦62能設置成其針對每一個不同之操作而運作一段適當時間。因為所增加之墨水浪費，這可能會不利地影響到操作成本。
幫浦62饋入至箱體92中(當以向前方向抽取時)。箱體92係實體定位於列印機中，以使其低於列印頭IC 68。這允許下游墨水線86中之墨水行於代命期間「掛於」LCP鑄造物64，藉以於列印頭IC 68產生負靜水壓力。噴嘴處之負壓力將墨水凹凸面向內拉並避免顏色混合。當然，蠕動幫浦62需停止於開啟狀況，以使LCP鑄造物64與幫浦92中之墨水出口之間有液體連通。
不同顏色之墨水線之間之壓力差會產生於不運作期間。此外，噴嘴盤上之紙張灰塵或其它粒子會損壞各個噴嘴之墨水。由每一墨水線之間之輕微壓力差所驅動之顏色混合會發生於列印機不運作期間。關斷閥66使墨水槽60隔離列印頭IC 68之噴嘴，以防止顏色混合延伸上至墨水槽60。一旦墨水槽中之墨水污染了不同顏色，便無法回復且必須被更換。
蓋器94係列印頭維護站，其於待命期間隱藏噴嘴，以避免列印頭IC 68脫水，並使噴嘴盤阻隔紙張灰塵或其它粒子。蓋器94亦設置成用於清理噴嘴盤，以去除乾墨水及其它污染物。當墨水溶劑(一般是水)蒸發並增加了墨水黏度時，便會產生列印頭IC 68脫水現象。假如墨水黏度太高，噴墨作動器便無法噴出墨水滴。假如犧牲了蓋器密封，則當於關機或待命期間之後再度作動列印機，脫水之噴嘴會是個問題。
於列印機使用壽命期間，以上所列之種種問題並非不常見，而且可利用第6圖所示之相當簡易之流體架構給予有效修正。其亦允許使用者最初將列印機注入墨水、於移動列印機前不注入墨水、或使用簡易之故障檢查協定將列印機回復至已知列印就緒狀態。數個這些情況的範例係詳述於以上參照之USSN 11/677049(我們的檔案SBF006US)中。
列印頭匣
列印頭匣96係表示於第7至16A圖中。第7圖係表示組裝完整之列印頭匣96。匣體係安裝於匣機架100及機架蓋102之內。機架100之視窗暴露出匣接觸點104，其接收來自列印機中列印引擎控制器之資料。
第8及9圖表示匣96，其按扣係在保護蓋98之上。保護蓋98係防止損壞與電接觸點104及列印頭IC 68之接觸(參見第10圖)。使用者可固持匣96之頂部並於安裝於列印機內之前立刻移除保護蓋98。
第10圖表示列印頭匣96之底側及「後面」(相對於紙張饋送方向)。列印頭接觸點104係為在撓性印刷電路板108上之導電墊，撓性印刷電路板108係纏繞著彎曲支撐表面(將於以下關於LCP鑄造物之說明中討論)而至位於列印頭IC 68之一側之一行接線接合處110。列印頭IC 68之另一側則為紙張遮蔽件106，用以防止直接與媒體基板接觸。
第11圖表示列印頭匣96之底側及「前面」。該匣之前面有兩個墨水耦合件112A與112B在任一端處。每一墨水耦合件具有四個匣閥114。當匣安裝於列印機中時，墨水耦合件112A與112B接合互補墨水供應介面(以下將更詳細說明)。墨水供應介面具有列印機導管142，其接合並打開匣閥114。墨水耦合件112A其中之一係上游墨水耦合件，其它則是下游墨水耦合件112B。上游墨水耦合件112A於列印頭IC 68及墨水槽60之間建立了液體連通(參見第6圖)，而且下游墨水耦合件112B連接至箱體92(同樣地參 見第6圖)。
第12圖表示列印頭匣96之各種視圖。列印頭匣96之平面圖亦表示第14、15及16圖之剖面圖之位置。
第13圖是列印頭匣96之分解立體圖。LCP鑄造物64附著至匣機架100之底側。然後，撓性PCB 108附著於LCP鑄造物64之底側並纏繞一邊以暴露出列印頭接觸點104。入口歧管及過濾器116經由彈性連接器120連接至LCP入口122。同樣地，LCP出口124經由另一組彈性連接器120連接至出口歧管118。機架蓋102由頂部將入口及出口歧管裝入機架100之內，而且可移除保護蓋98快速蓋於底部上，以保護接觸點104及列印頭IC(參見第11圖)。
入口及過濾器歧管
第14圖係沿第12圖線14-14而取之放大剖面圖，其表示經由上游耦合件112A之匣閥114其中之一而至LCP鑄造物64之流體路徑。匣閥114具有彈性套管126，其被偏置成與固定閥構件128密封接合。藉由壓縮彈性套管126，使列印機導管142打開匣閥114(參見第16圖)，致使其由固定閥構件128開啟並允許墨水沿著入口及過濾器歧管116之頂部向上流至頂溝道138。頂溝道138通至上游過濾器室132，上游過濾器室132之一壁係由過濾器隔膜130所界定。墨水流經過濾器隔膜130進入下游過濾器室134並流出至LCP入口122。從該處，經過濾之墨水沿著LCP主溝道136流動，以饋入列印頭IC(圖未示)。
入口及過濾器歧管116之特點及優點現在將參考第15圖而說明。第15圖分解立體圖非常明確地說明了入口及過濾器歧管116之精巧設計。該設計之一些特點有助於精巧形式。首先，匣閥係靠近相隔。這與傳統自行密封墨水閥架構是不一樣的。先前之設計係使用被偏置成與固定構件密封接合之彈性構件。然而，彈性構件是墨水流動繞過之固體形狀，要不然就是墨水流動穿過之膜片形式。
於匣耦合件中，在安裝時，匣閥很方便地自動開啟。這可藉由耦合件而以輕易且成本低之方式來達成，其中一個閥具有彈性構件，該彈性構件係在其他閥上被堅硬構件接合。假如彈性構件是膜片形式，則其通常於張力情況下將本身固持抵住中央堅硬構件。這提供了有效密封及需要相當低之容差。然而，其亦需要彈性構件有寬廣之周邊安裝。彈性構件之寬度將會是所需耦合力、密封完整性與所使用彈性構件之材料特性之間的取捨。
如第16圖所明確表示，本發明之匣閥114使用彈性套管126，其於殘留壓縮情況下密封抵住固定閥構件128。當匣安裝於列印機中時，閥114會打開，列印機閥142之導管148之末端進一步壓縮套管126。軸環146由固定閥構件128開啟，以經由上游耦合件112A及下游耦合件112B連接LCP鑄造物64進入列印機流體系統(參見第6圖)。套管之側壁係設計成向外鼓起，因為向內下陷會造成流動阻礙。如第16圖所示，套管126有一行較弱處繞其中間部份，其增強並引導彎曲。這會降低將匣接合至列印機所需之力， 並確保套管向外彎曲。
耦合件係用於使匣以「無水滴」脫離列印機。當匣由列印機向上拉時，彈性套管126推軸環146，以密封抵住固定閥構件128。一旦彈性套管126密封抵住固定閥構件128(因此密封耦合件之匣側)，密封軸環146與匣一起升高。如此會由導管148之末端開啟軸環146。當密封破裂，墨水凹凸面會形成通過介於軸環與導管148之末端間之間隙。固定閥構件128之末端形狀會引導凹凸面朝向其底部表面中間行進，而非穿過一點。於固定閥構件128之圓形底部中間處，凹凸面被驅動以使本身脫離幾乎水平之底部表面。為了達到最低可能之能量狀態，表面張力驅使凹凸面脫離固定閥構件128。將凹凸面表面積最小化之偏置作用是強的，致使在脫離後僅有很少墨水(如果有)殘留於匣閥114之上。在處理匣之前，任何殘留墨水並不足以成為會滴下及造成污染之一滴墨水。
當新匣安裝於列印機內時，導管150內之空氣會進入墨水流體152內並被匣所吸收。有鑑於此，入口歧管及過濾器組件具有高的氣泡容差。參見第15圖，墨水流經固定閥構件128之頂部並進入頂溝道138。因為頂溝道是入口歧管116之最高點，頂溝道可補獲氣泡。然而，氣泡仍有可能流入過濾器入口158中。在這種情況中，過濾器組件本身係可容許氣泡。
過濾器構件130之上游側上之氣泡會影響流動速率，它們有效地降低過濾器構件130骯髒側上之濡濕表面積。 過濾器隔膜具有長矩形，致使即使少許之氣泡被吸到過濾器骯髒側中，濡濕表面積仍然會大的足以所需流動速率過濾墨水。這對於本發明所提供之高速操作而言是重要的。
當上游過濾器室132中之氣泡無法越過過濾器隔膜130，氣體外出之氣泡可能會產生氣泡於下游過濾器室134中。過濾器出口156係定位於下游過濾器室134之底部處並斜對著上游過濾器室132中之入口158，以便在該流動速率下將任一室中之氣泡效應降到最低。
用於每一種顏色之過濾器130係並列垂直地靠近堆疊。隔間壁162係部份地於一側界定上游過濾器室132，且部份地於另一側界定相鄰顏色之下游過濾器室134。因為過濾器室係如此之薄(用於精巧設計)，過濾器隔膜130可被推抵下游過濾器室134之相對壁。這有效地降低了過濾器隔膜130之表面積。因此使流動速率達最大是有害的。為了避免這種情況，下游過濾器室134之相對壁具有一連串之間隔肋160，以維持隔膜130與壁分開。
將過濾器入口及出口定位於斜向對角亦有助於在系統初始注入墨水期間清洗空氣系統。
為了降低列印頭粒子污染風險，於下一個隔間壁162焊接至第一隔間壁前，過濾器隔膜130係焊接至第一隔間壁之下游側。如此，於焊接過程之任何斷裂之小片過濾器隔膜130將會在過濾器130「骯髒」側上。
LCP鑄造物/撓性PCB/列印頭IC
LCP鑄造物64，撓性PCB 108以及列印頭IC 68組件係表示於第17至33圖。第17圖係LCP鑄造物64之底面立體圖，其中附著有撓性PCB及列印頭IC 68。LCP鑄造物64係經由埋頭孔166及168固定於匣機架100。孔166是反圓孔，用以不需使LCP彎曲便可接納熱膨脹係數(CTE)不匹配狀況。列印頭IC 68係於LCP鑄造物64縱長方向向下以端對端之方式排成一線。撓性PCB 108在一邊緣以接線接合至列印頭IC 68。撓性PCB 108亦在列印頭IC邊緣及匣接觸點104邊緣固定至LCP鑄造物64。在兩個邊緣固定撓性PCB使其緊緊地固持於彎曲支撐表面170(參見第19圖)。這樣可確保撓性PCB不會彎曲成比設定最小值還緊之半徑，藉以降低經過撓性PCB之導電線跡破碎之風險。
第18圖係第17圖中之插入物A之放大圖，其表示沿著撓性PCB 108側邊之接線接合接觸點164排及列印頭IC 68排。
第19圖係LCP/撓性PCB/列印頭IC組件之分解立體圖，表示各元件之底側。第20圖係另一分解立體圖，表示各元件頂側。LCP鑄造物64具有密封至其底側之LCP溝道鑄造物176。列印頭IC 68係藉由黏著IC附著膜174附著至溝道鑄造物176之底側。LCP主溝道184係在LCP溝道鑄造物176之頂側。於LCP鑄造物64中，LCP主溝道184係開放給墨水入口122及墨水出口124。通到列印頭IC 68之一連串之墨水供應通路182係在LCP主溝道184之底部。黏著IC附著膜174具有一連串之雷射鑽孔供應孔186， 使得每一列印頭IC 68之附著側與墨水供應通路182液體連通。以下將參考第31至33圖詳細說明黏著IC附著膜。LCP鑄造物64具有凹部178用以接納撓性PCB 108上之驅動電路中之電子元件180。為了達到最佳電氣效率與操作，PCB 108上之匣接觸點104應靠近列印頭IC 68。然而，為了保持鄰近列印頭之紙張路徑是直的，而非彎曲或有角度，匣接觸點104需要在匣96之側邊。撓性PCB中之導電路徑稱為線跡。因為撓性PCB必須彎曲轉角，線跡可能會使連接處裂開及斷裂。為了克服這種情況，可於彎曲前使線跡分叉，然後於彎曲後使線跡在合而為一。如果分叉段之一個分支裂開了，則其它分支維持連接。不幸地，使線跡一分為二，然後在將其接在一起，這會造成電磁干擾問題，而會於電路中產生雜訊。
使線跡變寬並非有效之解決方案，因為較寬之線跡對於防止裂開並不顯著。一旦線跡中已開始裂開，其會相當快且容易地傳遍整個寬度。比起將撓性PCB中經過彎曲之線跡之數目減少到最小程度，要使線跡裂開程度減到最小，小心地控制彎曲半徑會較為有效。
頁寬列印頭呈現額外之複雜性，因為大的噴嘴陣列必須於相當短時間發射。立刻使許多噴嘴發射會使系統承受很大電流負載。這會在電路產生高位準電感，進而造成電壓驟降，而不利於操作。為了避免這種情況，撓性PCB具有串接電容器，其於噴嘴依序發射時放電，以減輕其餘電路上之負載。因為需要保持經過列印頭IC之紙張路徑 為直的，電容器一般係附著於靠近匣側邊上之接觸點的撓性PCB。不幸地，它們產生了額外之線跡，而使撓性PCB之彎曲段有裂開的風險。
這個問題解決之方法為：安裝電容器180(參見第20圖)緊鄰列印頭IC 68，以降低線跡裂開的機會。藉由將電容器及其它元件隱藏於LCP鑄造物64內，使紙張路徑維持線性。
列印頭IC 68之下游之撓性PCB 108之相當平坦之表面及安裝於匣96「前面」(關於饋送方向)之紙張遮蔽件172使塞紙之風險降至最低。
將接觸點與撓性PCB之其餘元件隔離可將延伸經過彎曲段之線跡之數目減到最小。這樣能有較大之可靠度，因為裂開之機會降低了。將電路元件放在列印頭IC旁邊意謂匣需要以最低限度加寬，這不利於精巧設計。然而，這種架構具有之優點卻超過了任何稍為較寬之匣之缺點。首先，接觸點會較大，因為沒有來自於元件之線跡存在於接觸點之間及接觸點周圍。有了較大之接觸點，連接會較可靠且更能克服製造上之不準確度於匣接觸點與列印機側之間。於這種情況中，這點尤其重要，接合接觸點仰賴使用者準確地插入匣。
第二，接線接合至列印頭IC側邊之撓性PCB之邊緣並非在殘餘應力之下且試著要脫離彎曲半徑。撓性PCB可在電容器其其它元件處被固定於支撐結構，使得於製造期間接合至列印頭IC之接線較易於形成，且較不會裂開 ，因為其並非也要用於固定撓性PCB。
第三，電容器尤其更靠近列印頭IC之噴嘴，使得放電電容器所產生之電磁干擾降到最低程度。
第21圖係列印頭匣之底面之放大圖，其表示撓性PCB108及列印頭IC 68。撓性PCB 108之接線接合接觸點164係與黏著IC附著膜174底側上之列印頭IC 68之接觸墊平行配置。第22圖表示第21圖中將列印頭IC 68及撓性PCB移除以顯露供應孔186之放大圖。該等孔係排列成四個縱長列。每一列傳送一種特殊顏色之墨水，而且每一列對齊於每一列印頭IC 68後側之單一溝道。
第23圖表示LCP溝道鑄造物176之底側圖，其中已移除黏著IC附著膜174。這顯露出墨水供應通路182，其連接至形成於溝道鑄造物176其它側中之LCP主溝道184(參見第20圖)。可以知道，當黏著IC附著膜174被黏住時，其部份界定墨水供應通路182。可以知道，附著薄膜必須被準確地定位，因為各別墨水供應通路182必須對齊於經由膜174而雷射鑽孔之供應孔186。
第24圖表示LCP鑄造物之底側圖，其中已移除LCP溝道鑄造物。這顯露出盲洞200陣列，當匣注入墨水時，盲洞200含有空氣，以便減弱任何壓力脈波。這將於以下進一步詳細討論。
列印頭IC附著薄膜 雷射燒蝕薄膜
參考第31圖至33圖，將更詳細說明黏著IC附著薄膜。膜174可受雷射鑽孔並捲於捲輪198上，便於併入列印頭匣96。為了處理與儲存，膜174具有兩個保護襯墊(一般為PET襯墊)於任一側上。其中之一為現用襯墊188B，其於雷射鑽孔前已經附著至薄膜上。另一襯墊為替換襯墊192，其於鑽孔操作後替換現用襯墊188A。
第32圖所示之雷射鑽孔膜174之部份具有已被移除用以暴露供應孔186之一些現用襯墊188B。在薄膜另一側上之替換襯墊192於供應孔186受雷射鑽孔後替換現用襯墊188A。
第33A至33C圖詳細表示膜174如何以雷射燒蝕製造。第33A圖詳細表示雷射鑽孔前薄膜之疊層結構。中央膜板190一般係為聚醯亞胺薄膜並提供該疊層所需之強度。膜板190夾於第一黏著層194A及第二黏著層194B之間，其一般為環氧層。第一黏著層194A係用於接合至LCP溝道鑄造物176。第二黏著層194B係用於接合至列印頭IC 68。根據本發明，第一黏著層194A之融化溫度係比第二黏著層194B之融化溫度至少低10℃。如以下所詳細說明，這種融化溫度之差異大大地改善了列印頭IC附著製程之控制，進而改善了使用中之膜174之效能。
為了薄膜處理與儲存，每一第一黏著層194A及第二黏著層194B係覆蓋著各別襯墊188A及188B。中央膜板190一般厚度為20至100微米(通常約為50微米)。每一第一黏著層194A及第二黏著層194B一般厚度為10至50微米( 通常約為25微米)。
參考第33B圖，從由襯墊188A所界定之薄膜之側進行雷射鑽孔。透過第一襯墊188A、環氧層194A及194B及膜板190對孔186進行鑽孔。孔186止於襯墊188B某處，使得襯墊188B可較襯墊188A為厚(例如，襯墊188A可為10至20微米厚；襯墊188B可為30至100微米厚)。
然後移除在雷射進入側上之有小孔襯墊188A並以替換襯墊192取代之，以提供第33C圖所示之薄膜封裝。然後將這種薄膜封裝捲繞於捲輪198上(參見第31圖)用於在附著前之處理與儲存。當組裝列印頭匣時，由捲輪198取出適當長度、移除襯墊、以及將膜174黏著於LCP溝道鑄造物176之底側，使得孔186對準正確之墨水供應通路182(參見第25圖)。
雷射鑽孔是用於界定聚合薄膜中之孔之標準方法。然而，雷射鑽孔存在之問題為：其會沉積含碳煤灰197於鑽孔位置中及周圍(參見第33B及33C圖)。在保護襯墊周圍之媒灰可能易於處理，因為其通常在雷射鑽孔後會換掉。然而，沉積於實際供應孔186中及周圍之煤灰197是一潛在問題。當於接合期間將薄膜壓縮於LCP溝道鑄造物176及列印頭IC 68之間時，煤灰可能會被逐出。被逐出之煤灰197代表了粒子可能會進入墨水供應系統及有可能阻塞於列印頭IC 68內。此外，煤灰速度非常快且無法以習知之超音波及/或IPA清洗技術移除。
藉由雷射鑽孔之膜174分析，本案申請人已觀察到： 煤灰197一般存在於膜174之雷射進入側上(亦即，環氧層194A及膜板190)，但通常不會存在於膜174之雷射離開側上(亦即，環氧層194B)。
雙重雷射燒蝕薄膜
本案申請人驚人地發現到：雙重雷射燒蝕墨水供應孔186可消除大部份之煤灰沉積197，包括存在於薄膜之雷射進入側上之煤灰。雷射燒蝕薄膜之起始點是第33A圖所示之薄膜。
於第一步驟中，從由襯墊188A所界定之薄膜之側對第一孔185進行雷射鑽孔。透過襯墊188A、環氧層194A及194B及中央膜板190對孔185進行鑽孔。孔185止於襯墊188B某處。第一孔185之大小係小於想要的墨水供應孔186之大小。一般而言，第一孔185之每一長度及寬度約比想要的墨水供應孔186之長度及寬度小10微米。由第34A圖可知，第一孔185具有煤灰197沉積於第一襯墊188A、第一環氧層194A及中央膜板190之上。
於第二步驟中，藉由進一步雷射鑽孔而擴大第一孔185，以便提供具有所需尺寸之墨水供應孔186。該擴大程序產生非常小的煤灰，因此所形成之墨水供應孔186具有如第34B圖所示之乾淨側壁。
最後，參考第34C圖，以替換襯墊192取代第一襯墊188A，以提供薄膜封裝，其係就緒被捲繞於捲輪198上並隨後被用於將列印頭IC 68附著至LCP溝道鑄造物176。 假如有需要，第二襯墊188B在此階段亦可被取代。
比較第33C與34C圖中所示之薄膜，雙重雷射燒蝕方法提供之膜174具有之墨水供應孔186比單純雷射燒蝕乾淨得多。因此該薄膜係非常適用於將列印頭IC 68附著至LCP溝道鑄造物176，並且不會使墨水污染到不想要之煤灰沉積。
列印頭IC附著程序
參考第19圖及第20圖，吾人皆明瞭，列印頭IC附著程序是列印頭製造重要階段。於IC附著程序中，雷射鑽孔膜174之第一黏著表面係首先接合至LCP溝道鑄造物176之底側，隨後列印頭IC 68便接合至膜174之相對第二黏著表面。膜174於每一側具有環氧-黏著層194A及194B，其於施加熱及壓力下融化及接合。
由於LCP溝道鑄造物176具有非常不好之熱傳導性，必須經由膜174之第二表面來於每一接合程序期間施加熱，該第二表面並不接觸LCP溝道鑄造物。
就每一列印頭IC 68之定位及供應墨水至列印頭IC 68而言，為了達到最佳列印頭效能，接合程序之控制非常重要。使用先前技術之膜174(如美國公開2007/0206056所說明)之列印頭IC附著步驟之典型順序係以縱剖面示意地表示於第35A至35D圖。參考第35A圖，膜174首先對齊LCP溝道鑄造物176，使墨水供應孔186準確地對準界定於歧管接合表面175之墨水出口。如上所述，該墨水 出口係與墨水供應通路182形狀配合。第一黏著層194A面對歧管接合表面175，同時薄膜之相對側係以保護襯墊188B保護。
參考第35B圖，藉由施加來自加熱塊302之熱及壓力，進行將膜174接合至歧管接合表面175。矽橡膠墊300將加熱塊302與薄膜襯墊188B分開，以防止於接合期間對膜174造成任何損害。於接合期間，第一環氧層194A係加熱至其融化溫度並接合至LCP溝道鑄造物176之接合表面175。
如第35C圖所示，然後將襯墊188B由膜174剝離，以顯現第二環氧層194B。接下來，列印頭IC 68與膜174對齊，準備用於第二接合步驟。第35C圖說明存在於第一接合步驟的幾個問題。由於環氧層194A及194B係與先前技術薄膜相同，這兩個層於第一接合步驟期間融化。基於許多原因，第二環氧層194B之融化會產生問題。首先，部份環氧黏著物199從第二環氧層194B被擠出，且使雷射鑽孔之墨水供應孔186起皺紋。這會減少墨水供應孔186之面積，進而增加整個列印頭組件之墨水流動阻力。於一些情況中，墨水供應孔186可能會於接合過程中完全阻塞，這是極不當的。
第36B圖表示遭遇環氧「擠出」之問題之墨水供應孔186其中之一之實際相片。外圍壁310表示雷射鑽孔之孔186之原始尺寸大小。外圍壁310內之低著色材料312是黏著性的，其於接合至LCP溝道鑄造物176期間已經擠壓進 入墨水供應孔186之內。最後，由外圍壁314所界定之中心暗區表示於接合之後之墨水供應孔186之有效剖面面積。於此範例中，原始雷射鑽孔之墨水供應孔186之尺寸為400微米×130微米。於接合及環氧「擠出」後，這些尺寸減少至340微米×80微米。儘管存在墨水流動阻力增加之顯著問題，但第二接合步驟亦存在墨水供應孔186邊緣污染之問題，因為列印頭IC 68必須準確地對準墨水供應孔186。於自動化之列印頭製造中，特製之對準裝置使用光學裝置來找出每一墨水供應孔186之中心。當每一墨水供應孔186之邊緣被擠出之環氧所污染，要找出每一中心之光學位置會較為困難。因此，對準誤失之可能性高。
第二環氧層194B融化之第二個問題在於：膜174失去其整個結構完整性之部份。因此，膜174傾向於鼓起或下垂進入LCP溝道鑄造物176所界定之墨水供應通路182中。第32C圖表示於第一接合步驟後之膜174之下垂部份198。本案申請人係使用用語「帳蓬蓋住」來說明這現象。「帳蓬蓋住」確實是個問題，因為第二黏著層194B之接合表面195失去其平坦性。由於環氧「擠出」之問題，第二黏著層194B厚度之變動進一步使失去平坦性惡化。「帳蓬蓋住」與第二黏著層194B厚度變動這兩個問題組合降低了接合表面195之接觸面積，並導至第二接合步驟中之問題。
於第二接合步驟中，如第35D圖所示，每一列印頭IC 68被加熱至約250℃，然後準確第定位於第二黏著層 194B上。列印頭IC 68與膜174準確地對齊確保墨水供應溝道218(與噴嘴69液體連通)係設置於其對應之墨水供應孔186上。一個墨水供應溝道218之縱剖面係表示於第35D圖中，雖然從第25圖會希望，每一列印頭IC 68可具有數列墨水供應溝道。
因為環氧「擠出」，原始厚度約為25微米之第二黏著層194B之厚度於某些區域可能會降低至5到10微米。第二黏著層194B這種顯著厚度之變動會導致斜斜放置列印頭IC，其中列印頭IC 68之一端係較另一端高。這顯然是不好的且會影響到列印品質。非平坦接合表面195之另一問題在於：通長會需要約5秒之較長接合時間，且每一列印頭IC 68需被壓入第二黏著層194B內相當深。
與列印頭組件相關之最顯著問題係發生於黏著膜174之「帳蓬蓋住」，其問題在於：薄膜所提供之密封可能有缺陷。本發明申請人已經發展出洩漏測試以決定列印頭組件中膜174所提供密封之有效性。於該測試中，開始在90℃下將列印頭組件浸泡在墨水中為期一星期。在墨水浸泡及沖洗後，使列印頭組件之一個顏色溝道於10kPa下充氣，並測量從該顏色溝道之空氣洩漏率。空氣洩漏可能是空氣轉移到列印頭中其它顏色溝道(經由膜174)或空氣直接洩漏至大氣所引起的。於該測試中，利用IC附著膜(說明於美國公告2007/0206056中)所製造之典型列印頭組件具有約每分鐘30mm3 或更大之洩漏率。
鑑於上述問題，本發明提供一種改良式列印頭IC附 著製程，其可將這些問題減少至最小程度。該改良式列印頭IC附著製程基本上遵循與以上所述有關於第35A至35D圖之相同步驟。然而，膜174之設計減少了相關於第一接合步驟之問題，且同樣重要地，減少了相關於第二接合步驟之後續問題。於本發明中，膜174仍然包含中央聚醯亞胺膜板190，其夾於該第一及第二黏著層194A及194B之間。(為了便於說明，膜174之對應部份具有與前面說明之相同標式)。然而，與先前薄膜設計有差異的是，於薄膜中，本發明之第一及第二環氧層194A及194B是不一樣的。尤其是，環氧層194A之融化溫度比第二環氧層194B之融化溫度至少低10℃。一般而言，融化溫度差至少為20℃或30℃。舉例而言，第一環氧層194A可具有範圍為80℃至130℃之融化溫度，而第二環氧層194B可具有範圍為140℃至180℃之融化溫度。熟悉本項技術之人士完全能夠選擇符合本發明標準之黏著膜(例如環氧膜)。適用於疊層膜174之黏著膜為Hitachi DF-XL9環氧膜(具有約120℃之融化溫度)以及Hitachi DF-470環氧膜(具有約160℃之融化溫度)。
利用本發明之薄膜，第一接合步驟(說明於第35B圖)可受控制，使得於將第一黏著層194A接合至LCP溝道鑄造物176之接合表面195期間，第二黏著層194B不會融化。一般而言，加熱塊302之溫度匹配第一黏著層194A之融化溫度。因此，第一黏著層之「擠出」會減至最小程度或整個消除。此外，於接合程序期間，「帳蓬蓋住」會減 至最小程度或不會發生。
參考第37A圖，其表示使用根據本發明膜174之已接合LCP/薄膜組件。與第35C圖所示之組件不同的是，膜174並無「帳蓬蓋住」，而且第二黏著層194B具有均勻之平坦度及厚度。第36A圖係實際之相片，表示使用本發明之膜174於接合至LCP溝道鑄造物176之後之墨水供應孔186其中之一。與第36B圖之墨水供應孔相比較，墨水供應孔186之定義為一種充分改良之墨水供應孔186，且無環氧「擠出」之現象。因此，經過第36A圖之孔之墨水流動阻力不會增加，且可以最小之誤差找出孔中心之光學位置。
此外，因為與第一接合步驟相關之問題減到最少，與第二接合步驟相關之問題亦減到最少。如第37A圖所示，第二黏著層194B具有平坦之接合表面195，而且具有最少之厚度變動。因此，列印頭IC之放置及接合係明顯改善了，導致可使用約1秒之相當短之接合時間。第37A圖所示之平坦之接合表面195亦代表列印頭IC 68不需深深壓入第二黏著層194B中，以提供足夠之接合力，而且附著過程後也比較不會產生歪斜的列印頭IC 68。
參考第37B圖，改良之列印頭IC附著製程所形成之列印頭組件具有優良之密封於每一墨水供應孔186周圍，其係因為沒有「帳蓬蓋住」及環氧「擠出」。與第35D圖之列印頭相較之下，於上述本案申請人之洩漏測試中，第37B圖中之列印頭組件(利用本發明之膜174所製造)具 有優良之3000倍改善效果。在90℃下將第37B圖中之列印頭組件浸泡在墨水中為期一星期，然後於10kPa下使該列印頭組件充氣，所測量得到之空氣洩漏率約為每分鐘0.1mm3 。與例如說明於美國公告2007/0206056中之列印頭組件相較之下，該洩漏測試顯現出本發明之顯著優點。
改善之墨水供應至列印頭IC端
第25圖表示列印頭IC 68，其經由黏著IC附著膜74重疊於墨水供應孔186上，接著重疊於LCP溝道鑄造物176底側中之墨水供應通路182上。相鄰之列印頭IC 68係以端對端方式經由附著膜174定位於LCP溝道鑄造物176之底部。於相鄰之列印頭IC 68之間之接面處，列印頭IC 68其中之一具有噴嘴之「水滴三角形」206部份於列中，其側向偏移於其餘噴嘴陣列220之對應列。如此使得從一個列印頭IC之列印邊緣接續著相鄰列印頭IC之列印。藉由偏移噴嘴之水滴三角形206，不論是否噴嘴是在相同IC或不同IC上之接面任一側，相鄰噴嘴間之間隔(在垂直於媒體饋送方向)仍維持不變。這需要相鄰之列印頭IC 68之精確相對定位，而且使用基準標示204來達到此目的。這種過程會消耗時間，但卻避免於列印影像上留下暇疵。
不幸地，相對於陣列220之其它部份中之整體噴嘴，於列印頭IC 68之末端之一些噴嘴會缺乏墨水。例如，可由兩個墨水供應孔供應墨水給噴嘴222。墨水供應孔224最為靠近。然而，如果由噴嘴到墨水供應孔224之左側有阻 礙或特別大之需求，供應孔226亦會靠近噴嘴222，導致因缺乏墨水而使墨水未注入這些噴嘴之機會非常小。
相較之下，如果不是為了置放於相鄰列印頭IC 68之間之接面處之「額外」墨水供應孔210，列印頭IC 68末端處之噴嘴214僅會與墨水供應孔216液體連通。具有「額外」墨水供應孔210代表沒有任何噴嘴會距離墨水供應孔如此遠以致有墨水缺乏之風險。
墨水供應孔208及210兩者皆由共用墨水供應通路212饋入墨水。墨水供應通路212具有供應兩個孔之容量，因為墨水供應孔208僅有噴嘴在其左側，墨水供應孔210僅有噴嘴在其右側。因此，經過墨水供應通路212之總流動速率大約等於經過僅饋入一個孔之供應通路。
第25圖重點表示列印頭IC 68中之墨水供應之溝道(顏色)之數目-4個溝道與5個溝道218之間之差異。列印頭IC 68之後側中之第3個及第4個溝道218係由相同之墨水供應孔186饋入墨水。這些墨水供應孔有點擴大以跨越兩個溝道218。
這種做法之原因在於，列印頭IC 68係製造用於寬廣範圍之列印機及列印頭架構。這些可有5種顏色溝道-CMYK及IR(紅外線)-但其它列印機(這種設計)可能僅為4溝道列印機，其它仍然可能是3通道(CC、MM及Y)。有鑑於此，單一顏色溝道可饋至列印頭IC溝道其中兩個。列印引擎控制器(PEC)微處理器能輕易地將此納入傳送至列印頭IC之列印資料中。此外，供應相同顏色給IC中 之兩個噴嘴列提供了某程度之噴嘴備份，而可用於死噴嘴補償。
壓力脈波
當流至列印頭之墨水突然停止，會產生墨水壓力尖波。這會發生於列印工作或頁之結束時。本案受讓人之高速頁寬列印頭於操作期間需要高流動速率之供應墨水。因此，墨水線中供應至噴嘴之墨水之質量相當大且以少許速率移動。
突然結束列印工作或剛好在列印頁結束，這需要流動相當快之相當大之墨水量立刻停止。然而，突然停止墨水動量會於墨水線中引起震波。當墨水線之墨水要停止時，LCP鑄造物64(參見第19圖)係特別堅硬並且幾乎無撓性。由於墨水線無任何相容性，震波會超過Laplace壓力(於噴嘴開口處之墨水表面張力所產生之壓力，其用以維持噴嘴室中之墨水)並湧到列印頭IC 68之前表面。如果噴嘴漲滿墨水，墨水可能無法噴出，就會有暇疵出現於列印中。
當噴嘴發射率匹配墨水線之共振頻率時，於墨水中會產生共振脈波。同樣地，因為墨水線之堅硬結構，用於一種顏色之同時發射之佔大比例的噴嘴可產生駐波或共振脈波。這會造成噴嘴漲滿墨水，或是假如超過Laplace壓力，因為突然降壓，反而使噴嘴未注入墨水。
為解決此問題，LCP鑄造物64係併入了脈波阻尼器，以自墨水線移除壓力尖波。脈波阻尼器可為能被墨水壓縮 之封閉之氣體容積。或者脈波阻尼器可為能彈性撓曲及吸收壓力脈波之墨水線相容部份。
為了使設計複雜度減到最小程度並維持精巧形式，本發明使用可壓縮之氣體容積以減弱壓力脈波。利用氣體壓縮以減弱壓力脈波可以小氣體容積來完成。如此便能保持精巧設計，同時又可避免因為墨水壓力中暫態尖波造成之任何噴嘴漲滿。
如第24圖及第26圖所示，由於墨水中之脈波，脈波阻尼器並非單一壓縮氣體容積。該脈波阻尼器係凹洞200陣列，其沿著LCP鑄造物64長度分佈。移動通過延長列印頭(諸如頁寬列印頭)之壓力脈波可於墨水流體排中之任何點被減弱。然而，當脈波通過列印頭積體電路中之噴嘴時，脈波會使噴嘴脹滿墨水，不論脈波隨後是否會消失於阻尼器。藉由於緊鄰噴嘴陣列之墨水供應導管中併入一些脈波阻尼器，任何壓力尖波會被減弱於原本會造成不利之漲滿墨水之位置。
如第26圖所示，空氣阻尼凹洞200係配置成4列。每一列凹洞直接置放於LCP溝道鑄造物176中之LCP主溝道184之上方。任何於中主溝道184中之墨水內之壓力脈波直接作用於凹洞200中之空氣，並很快地消失。
列印頭注入墨水
以下將特別參考第27圖所示之LCP溝道鑄造物176來說明使匣注入墨水。藉由從流體系統之幫浦(參見第6圖 )施加於主溝道出口232之吸力，使LCP溝道鑄造物176注入墨水。使主溝道184充填墨水，然後藉由毛細管作用使墨水供應通路182及列印頭IC自行注入墨水。
主溝道184相當長及細。此外，如果空氣凹洞200需要用於減弱墨水中之壓力脈波，則其必須維持未注入墨水。對於墨水注入程序而言，這會是個問題，其會輕易地藉由毛細管作用填充凹洞200，或者因為有空氣陷入而使主溝道184無法完全注入墨水。
為了確保LCP溝道鑄造物176全注入墨水，主溝道184於出口232之前之下游端處具有堰228。為了確保LCP鑄造物64中之空氣凹洞200不會注入墨水，其具有開口，其中上游邊緣之形狀係做成可由向凹洞壁之上方前進來引導墨水凹凸面。
匣之這些態樣係參考第28A、28B及29A至29C圖而說明。這些圖式示意性地說明墨水注入程序。第28A及28B圖表示如果於主溝道中沒有堰會產生之問題，而第29A至29C圖表示堰228之功能。
第28A及28B圖係LCP溝道鑄造物176之主溝道184其中之一及溝道頂部中之空氣凹洞200列之示意性剖面圖。墨水238係抽引經過入口230並沿主溝道184底面流動。請特別注意，前進之凹凸面具有與主溝道184接觸之較陡峭之接觸角度。這使得墨水流體238之前部具有稍成氣泡之形狀。當墨水抵達主溝道184之末端，墨水水平會上升，且於墨水流動停止之前，氣泡狀之前部接觸溝道頂部。如 第28B圖所示，溝道184係已無法完全注入墨水，且現在有空氣陷入。這種空氣袋會持續並干擾到列印頭之運作。墨水阻尼特性被改變，且空氣會成為墨水之阻礙。
於第29A至29C圖中，溝道184於下游端處具有堰228。如第29A圖所示，墨水流體238於堰228之後形成池狀，並朝溝道頂部上升。堰228於頂部具有尖銳邊緣240，以做為凹凸面固定點。前進之凹凸面固定於該固定邊緣240，使得當墨水水平超過頂部邊緣時，墨水不會輕易地流過堰228。
如第29B圖所示，鼓起之凹凸面使得墨水上升，直到其填充溝道184到頂部為止。由於墨水密封凹洞200成為分離之空氣袋，於堰228處之鼓起墨水凹凸面從尖銳頂部邊緣240破裂，並填充於溝道184之末端及出口232(參見第29C圖)。尖銳頂部邊緣240係精確地定位，使得墨水凹凸面會鼓起，直到墨水充填至溝道184之頂部為止，但不會允許墨水鼓起太多以使其接觸到末端空氣凹洞242。如果凹凸面接觸並固定於末端空氣凹洞242之內部，其可能會注入墨水。因此，堰之高度及其於凹洞之下之位置係受到準確控制。堰228之彎曲下游表面可確保沒有更多之固定點，如果有這些固定點可能會允許墨水凹凸面橋接空隙至凹洞242。
LCP所使用以保持凹洞不注入墨水之另一方式為凹洞開口上游及下游邊緣之形狀。如第28A、28B及29A至29C圖所示，所有上游邊緣具有彎曲過渡表面234，然而下游 邊緣是尖銳狀。沿著溝道184之頂部前進之墨水凹凸面可固定於尖銳上游邊緣並隨後藉由毛細管作用向上移動進入凹洞。過渡表面以及特別是在上游邊緣處之彎曲過渡表面234係移除了尖銳邊緣提供之強固定點。
同樣地，本案申請人之工作有所發現：如果凹洞200不慎填充了一些墨水，則尖銳下游邊緣236會加強不注入墨水。若列印機受碰撞、震動或傾斜，或如果流體系統因為某種原因而必須逆流，則凹洞200可能會完全或部份注入墨水。當墨水再次以其正常方向流動時，則尖銳下游邊緣236有助於將墨水凹凸面拉引回到自然固定點(亦即，尖銳轉角)。如此，墨水凹凸面移動經過LCP溝道鑄造物176之管控便是用以正確地使匣注入墨水之方式。
本說明書已僅藉由實例而說明本發明。熟悉本領域之人士會認同於不背離本發明寬廣之發明理念之精神及範疇前提下，可進行許多變化及修改。因此，圖式中所說明及表示之實施例係僅在於說明，並不在於限制本發明。
2‧‧‧列印機
4‧‧‧主體
6‧‧‧樞轉面
8‧‧‧螢幕
10‧‧‧控制鈕
12‧‧‧媒體堆疊
14‧‧‧饋送盤
16‧‧‧紙張
18‧‧‧出口槽
20‧‧‧凸輪
22‧‧‧接觸點
24‧‧‧釋放桿
26‧‧‧把手
28‧‧‧支撐表面
60‧‧‧墨水槽
62‧‧‧幫浦
64‧‧‧LCP鑄造物
66‧‧‧關斷閥
68‧‧‧列印頭IC
69‧‧‧噴嘴
72‧‧‧壓力調節器
74‧‧‧氣泡出口
76‧‧‧密封導管
78‧‧‧空氣入口
80‧‧‧出口
82‧‧‧粗過濾器
84‧‧‧墨水線
86‧‧‧墨水線
88‧‧‧感測器
90‧‧‧電子控制器
92‧‧‧箱體
94‧‧‧蓋器
96‧‧‧列印頭匣
98‧‧‧保護蓋
100‧‧‧機架
102‧‧‧機架蓋
104‧‧‧接觸點
106‧‧‧紙張遮蔽件
108‧‧‧撓性印刷電路板
110‧‧‧接線接合處
112A‧‧‧墨水耦合件
112B‧‧‧墨水耦合件
114‧‧‧匣閥
116‧‧‧入口及過濾器歧管
118‧‧‧出口歧管
120‧‧‧連接器
122‧‧‧入口
124‧‧‧出口
126‧‧‧彈性套管
128‧‧‧固定閥構件
130‧‧‧隔膜
132‧‧‧過濾器室
134‧‧‧過濾器室
136‧‧‧LCP主溝道
138‧‧‧頂溝道
142‧‧‧列印機導管
146‧‧‧軸環
148‧‧‧導管
150‧‧‧導管
152‧‧‧墨水流體
156‧‧‧過濾器出口
158‧‧‧過濾器入口
160‧‧‧間隔肋
162‧‧‧隔間壁
164‧‧‧接線接合接觸點
166‧‧‧埋頭孔
168‧‧‧埋頭孔
170‧‧‧支撐表面
172‧‧‧紙張遮蔽件
174‧‧‧附著膜
175‧‧‧歧管接合表面
176‧‧‧LCP溝道鑄造物
178‧‧‧凹部
180‧‧‧電子元件
182‧‧‧墨水供應通路
184‧‧‧溝道
185‧‧‧第一孔
186‧‧‧墨水供應孔
188A‧‧‧襯墊
188B‧‧‧襯墊
190‧‧‧膜板
192‧‧‧替換襯墊
194A‧‧‧第一黏著層
194B‧‧‧第二黏著層
195‧‧‧接合表面
196‧‧‧馬達
197‧‧‧煤灰
198‧‧‧捲輪
199‧‧‧黏著物
200‧‧‧凹洞
204‧‧‧基準標示
206‧‧‧水滴三角形
208‧‧‧墨水供應孔
210‧‧‧墨水供應孔
212‧‧‧墨水供應通路
214‧‧‧噴嘴
216‧‧‧墨水供應孔
218‧‧‧墨水供應溝道
220‧‧‧噴嘴陣列
222‧‧‧噴嘴
224‧‧‧墨水供應孔
226‧‧‧供應孔
228‧‧‧堰
230‧‧‧入口
232‧‧‧出口
234‧‧‧彎曲過渡表面
236‧‧‧尖銳下游邊緣
238‧‧‧墨水流體
240‧‧‧邊緣
242‧‧‧凹洞
300‧‧‧矽橡膠墊
302‧‧‧加熱塊
310‧‧‧外圍壁
312‧‧‧低著色材料
314‧‧‧外圍壁
本發明實施例係藉由僅參考圖式之範例而說明之。
第1圖係實施本發明之列印機之前視及側視立體圖。
第2圖表示第1圖之列印機，其前表面係於打開位置。
第3圖表示第2圖之列印機，其列印頭匣係被移除。
第4圖表示第3圖之列印機，其外殼係被移除。
第5圖表示第3圖之列印機，其外殼係被移除且印頭匣 係被安裝。
第6圖係列印機之流體系統之示意圖。
第7圖係列印頭匣之俯視及前視立體圖。
第8圖係列印頭匣在其保護蓋內之俯視及前視立體圖。
第9圖係列印頭匣由其保護蓋移除之俯視及前視立體圖。
第10圖係列印頭匣之仰視及前視立體圖。
第11圖係列印頭匣之仰視及後視立體圖。
第12圖表示列印頭匣之所有側之視圖。
第13圖係列印頭匣之分解立體圖。
第14圖係列印頭匣之墨水耦合件之橫剖面圖。
第15圖係墨水入口及過濾器組件之分解立體圖。
第16圖係匣閥接合著列印機閥之剖面圖。
第17圖係LCP鑄造物及撓性PCB之立體圖。
第18圖係第17圖中之插入物A之放大圖。
第19圖係LCP/撓性PCB/列印頭IC組件之分解仰視立體圖。
第20圖係LCP/撓性PCB/列印頭IC組件之分解俯視立體圖。
第21圖係LCP/撓性PCB/列印頭IC組件之底面之放大圖。
第22圖表示第21圖中將列印頭IC及撓性PCB移除之放大圖。
第23圖表示第22圖中將列印頭IC附著膜移除之放大圖。
第24圖表示第23圖中將LCP溝道鑄造物移除之放大圖。
第25圖表示列印頭IC，其中後溝道及噴嘴係重疊於墨水供應通路之上。
第26圖係LCP/撓性PCB/列印頭IC組件之放大橫剖面立體圖。
第27圖係LCP溝道鑄造物之平面圖。
第28A及28B圖係LCP溝道鑄造物注入墨水且無堰之示意性剖面圖。
第29A、29B及29C圖係LCP溝道鑄造物注入墨水且有堰之示意性剖面圖。
第30圖係LCP鑄造物之放大橫剖面立體圖，其中表示接觸力及作用力之位置。
第31圖表示IC附著膜之捲輪。
第32圖表示介於襯墊之間之IC附著膜之剖面。
第33A至33C圖係部份剖面圖，表示傳統附著膜雷射鑽孔之各種不同階段。
第34A至34C圖係部份剖面圖，表示雙重附著膜雷射鑽孔之各種不同階段。
第35A至35D圖係示意性列印頭IC附著程序之縱剖面圖。
第36A圖及第36B圖係相片，表示於第一接合步驟後 兩個不同附著膜之墨水供應孔。
第37A圖及第37B圖係根據本發明之示意性列印頭IC附著程序之縱剖面圖。
68‧‧‧列印頭IC
69‧‧‧噴嘴
174‧‧‧附著膜
176‧‧‧LCP溝道鑄造物
190‧‧‧膜板
194A‧‧‧第一黏著層
194B‧‧‧第二黏著層
182‧‧‧墨水供應通路
218‧‧‧墨水供應通路

Claims (9)

  1. 一種列印頭組件，包含：墨水歧管，具有界定於歧管接合表面中之複數個墨水出口；一或更多之列印頭積體電路，每一列印頭積體電路具有界定於列印頭接合表面中之複數個墨水入口；以及疊層薄膜，夾於該歧管接合表面及該一或更多列印頭接合表面之間，該薄膜具有界定於其中之複數個墨水供應孔，每一墨水供應孔係與各別墨水出口及墨水入口對齊，該疊層薄膜包含：中央聚合薄膜；第一黏著層，接合至該歧管接合表面；以及第二黏著層，接合至該一或更多之列印頭接合表面，該中央聚合薄膜係夾於該第一及第二黏著層之間，其中該第一黏著層之第一融化溫度係比該第二黏著層之第二融化溫度至少低10℃。
  2. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中每一墨水供應孔係實質上無任何黏著物。
  3. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中該第一及第二黏著層各層具有沿著該列印頭組件之縱長範圍之均勻厚度。
  4. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中該第一黏著層之第一接合表面及該第二黏著層之第二接合表面沿著該列印頭組件之縱長範圍而均勻地平坦。
  5. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中該列印頭組件包含沿著該墨水供應歧管之縱長範圍而端對端接合之複數個列印頭積體電路。
  6. 根據申請專利範圍第5項之列印頭組件，其中該複數個列印頭積體電路界定具有均勻平坦噴墨面之列印頭。
  7. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中當該列印頭組件於10kPa充氣時，該列印頭組件之洩漏率係小於每分鐘5mm3 ，該洩漏率係於90℃將該列印頭組件浸泡於墨水中為期一個星期之後所測得者。
  8. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中複數個墨水入口係由沿著列印頭接合表面縱長方向延伸之墨水供應溝道所界定，其中複數個墨水供應孔係與一個墨水供應溝道對齊，每一個該複數個墨水供應孔係沿著該墨水供應溝道於縱長方向隔開。
  9. 根據申請專利範圍第1項之列印頭組件，其中該墨水供應歧管係液晶聚合體(LCP)鑄造物。
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