TW200838707A - Printhead with drive circuitry components adjacent the printhead IC - Google Patents
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Description
200838707 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於印表機,特別是關於噴墨印表機。 【先前技術】 申請人已發展出廣範圍的印表機,其使用頁寬的列印 頭,而非傳統的往復運動列印頭設計。因爲列印頭不需來 回橫向穿越頁面以沉積影像的一條線,所以頁寬設計增加 列印速率。當頁寬列印頭以高速率運動經過時,其單純地 將墨水沉積在媒介上。此等列印頭使得能夠以每分鐘約60 頁的速率執行全彩色1 600dpi (每_吋中的墨點數)的列印 ,此種速率是習知噴墨印表機不可能獲得的。 列印頭典型地由印表機內的微處理器所控制,該微處 理器通常稱做列印引擎控制器。如果以可移除匣的形式設 置列印頭,則列印引擎控制器和列印頭必須藉由可拆卸的 電性介面連通一通常是相配合的接點墊。列印頭上的接點 應該靠近列印頭積體電路中的噴嘴,以使電性效率和作業 最佳化。但是有強制的理由必須保持鄰近列印頭的紙路徑 呈直的,而非呈弧形或彎曲的。此要求接點位在匣的不同 側(不是固持列印頭積體電路之側)。然後,該等接點經 由可撓列印頭電路板(或已知的可撓印刷電路板)連接至 列印頭1C。可撓印刷電路板包覆匣的角落,以將接點連接 至列印頭1C。 可撓印刷電路板內的傳導性路徑已知是軌跡。因爲可 -5- 200838707 撓印刷電路板必須繞著角落彎曲,所以軌跡會龜裂且破壞 連接。爲了克服此問題,軌跡在彎曲之前可先分叉,然後 在彎曲之後再會合。如果分叉區段的其中一個分支產生裂 痕,還有其他的分支維持連接。不幸的是,將軌跡一分爲 二然後再結合在一起,會產生電磁干擾問題,此問題會造 成電路中的雜訊。 因爲較寬的軌跡無法顯著阻止產生裂痕,所以使軌跡 變寬一點並非有效的解決方案。一旦軌跡中開始產生裂痕 ,裂痕會相對快速且容易地蔓延遍及整個寬度。小心地控 制彎曲半徑對減少軌跡裂痕較有效,此可使穿過可撓印刷 電路板中彎曲部的軌跡數目最小化。 頁寬列印頭額外地複雜,因爲大陣列的噴嘴必須在相 對短的時間內發射。一次發射許多的噴嘴,使系統承受大 的電流負荷。此會產生高位準的電感穿過電路,其會造成 電壓降,該電壓降不利於作業。爲了避免此問題,可撓印 刷電路板具有一系列電容,該等電容在噴嘴發射順序期間 ,將電流負荷舒解至其餘的電路。不幸的是,電容和結合 驅動電路的其他組件產生額外的軌跡,該等軌跡在可撓印 刷電路板的彎曲區段中有產生裂痕的風險。 【發明內容】 因此在第一方面,本發明提供一種噴墨印表機用列印 頭,該列印頭包含: 一列印頭積體電路,其具有用於噴射墨水之陣列的噴 -6 - 200838707 嘴; 一支撐構造,用於支撐該列印頭積體電路,該支撐構 造具有墨水導管,用於以墨水供給該陣列的噴嘴;和 一含有氣體的射流阻尼器,用於被墨水導管內之墨水 中的壓力脈衝所壓縮,以消散壓力脈衝。 以小容積的氣體可達成:使用氣體壓縮以阻尼壓力脈 衝。 選擇性地,射流阻尼器具有用於保持氣體的陣列穴部 ,使得每一穴部是分離的氣體袋。選擇性地,當支撐構造 的墨水導管被墨水塡注時,墨水彎液面局部界定每一穴部 〇 •選擇性地,每一穴部是盲凹部,其具有開口面對一或 更多墨水導管。選擇性地,每一盲凹部的開口只面對墨水 導管其中之一。選擇性地,建構每一盲凹部的開口以禁止 墨水藉由毛細作用塡滿凹部。 選擇性地,支撐構造具有入口和出口,該入口用於將 墨水導管連接至墨水供給源,該出口用於將墨水導管連接 至廢墨水出口。選擇性地,至每一個別穴部的開口具有上 游邊緣和下游邊緣;在墨水供給源初始塡注墨水導管期間 ,上游邊緣比下游邊緣先接觸墨水;且上游邊緣在導管和 穴部內部之間具有過渡面;建構過渡面以在初始塡注墨水 導管期間,禁止藉由毛細作用塡滿穴部和清除氣體。 選擇性地,列印頭是頁寬列印頭;且該支撐構造是長 形,其具有在一端的入口及在另一端的出口;且該等墨水 200838707 導管具有通道,其沿著該入口和該出口之間的該支撐構造 縱向延伸;且該等通道的每一者具有一系列的墨水饋給流 道,該等墨水饋給流道沿著該通道相隔開,以提供該通道 和該列印頭積體電路之間的流體連通。選擇性地,該等墨 水饋給流道沿著該通道的壁接合至該通道,該壁和包括有 至該等穴部之該等開口的壁相對。 選擇性地,該支撐構造是液晶聚合物。選擇性地,該 支撐構造是二件式液晶聚合物模組,且該等通道和該等饋 給流道形成在其中一零件內,而該等穴部形成在另一零件 內。 選擇性地,該支撐構造具有複數列印頭積體電路,該 等列印頭積體電路沿著一側面端對端地安裝。選擇性地, 該藉由插置其間的黏性膜將該等列印頭積體電路安裝至該 側面,該黏性膜具有孔,供該等墨水饋給流道和該等列印 頭積體電路之間的流體連通。 因此在第二方面,本發明提供一種噴墨印表機用的列 印頭,該列印頭包含: 一列印頭積體電路,其具有用於噴射墨水之陣列的噴 嘴;和 一支撐構造,用於將該列印頭積體電路安裝在該印表 機內;該支撐構造具有墨水導管,用於以墨水供給該陣列 的噴嘴;該墨水導管具有壩結構,以局部阻礙墨水流;其 中 當塡注列印頭時,壩結構優先地塡注墨水導管的上游 -8- 200838707 區段。 在具有不正確塡注傾向的下游區域使用壩,可迫使它 們更快速或優先塡注下游區段。雖然被壩延遲,但是只要 下游區段可信賴地塡注,則不會對優先塡注上游區段造成 不利。 選擇性地,壩結構具有頂部輪廓,建構該輪廓以提供 錨點(固定點anchor point )供前進之墨水流的彎液面所 用。選擇性地,上游區段在其最上表面具有穴部;在列印 頭被塡注之後,該等穴部用於保持數袋的空氣。選擇性地 ,穴部具有界定在上游區段之最上表面的開口,每一開口 的上游邊緣成弧形,且下游邊緣相對地銳利,所以從上游 方向流來的墨水,不會被毛細作用抽進穴部內。選擇性地 ,設置壩以暫時固定(anchor )前進墨水流的彎液面,並 使其轉向以避免接觸其中一穴部之開口的相對銳利邊緣。 選擇性地,列印頭是匣,其被建構用於供使用者移除更換 。選擇性地,當裝設時和稍後被印表機內的泵塡注時,匣 未被塡注。 因此在第三方面,本發明提供一種用於噴墨印表機用 的列印頭,該列印頭包含: 一長形陣列的噴嘴,其用於噴射墨水; 複數墨水導管,用於以墨水供給該陣列的噴嘴,該等 墨水導管鄰接該長形陣列而延伸;和 複數脈衝阻尼器,每一脈衝阻尼器含有一容積的氣體 ’供該等墨水導管內的壓力脈衝壓縮,且每一脈衝阻尼器 -9- 200838707 個別地和該等墨水導管成流體連通;其中, 該等脈衝阻尼器沿著該長形陣列的長度分布。 運動經過長形列印頭(例如頁寬列印頭)的壓力脈衝 ,可在墨水流動管線內的任何點被阻尼。但是當脈衝通過 列印頭積體電路內的噴嘴時,不管脈衝是否稍後在阻尼器 處消散,脈衝會使噴嘴被淹沒。藉由將多個脈衝阻尼器倂 入墨水供給導管且緊鄰噴嘴陣列,任何壓力峰値在其會造 成有害淹沒氾濫的地點都會被阻尼。 選擇性地,該複數脈衝阻尼器是一系列的穴部,其在 一側連通至該等墨水導管。選擇性地,該等穴部的每一者 只在該等墨水導管其中之一內具有開口,該等墨水導管的
I 每一者連接至對應的墨水供給源,且建構該等開口使得當 該等墨水導管被該對應的墨水供給源塡注肩,該等穴部不 被墨水塡注。 選擇性地,該等穴部'的每一者是盲凹部,使得該開口 界定的面積實質地等於該盲端的面積。選擇性地,該等開 口的每一者只面對該等墨水導管其中之一。選擇性地,建 構該等開口以禁止墨水藉由毛細作用塡滿該凹部。 選擇性地,至每一個別穴部的該等開口具有上游邊緣 和下游邊緣,在由該墨水供給源起始塡注該等墨水導管期 間,該上游邊緣比該下游邊緣先接觸該墨水,且該上游邊 緣在該導管和該穴部內部之間具有過渡面,建構該過渡面 以在起始塡注該墨水導管期間,禁止藉由毛細作用塡滿該 穴部及清除空氣。 -10- 200838707 選擇性地,該陣列的噴嘴是形成在至少一列印頭積體 電路內,該印頭積體電路安裝至支撐構造,該等墨水導管 形成在其內。選擇性地,該列印頭是頁寬列印頭;且該支 撐構造是長形,其具有在一端的入口及在另一端的出口; 且該等墨水導管具有通道,其沿著該入口和該出口之間的 該支撐構造縱向延伸;且該等通道的每一者具有一系列的 墨水饋給流道,該等墨水饋給流道沿著該通道相隔開,以 提供該通道和該列印頭積體電路之間的流體連通。選擇性 地,該等墨水饋給流道沿著該通道的壁接合至該通道,該 壁和包括有至該等穴部之該等開口的壁相對。 選擇性地,該支撐構造是液晶聚-合物。選擇性地,該 支撐構造是二件式液晶聚合物模組,且該等通道和該等饋 給流道形成在其中一零件內,而該等穴部形成在另一零件 內。 選擇性地,該支撐構造具有複數列印頭積體電路,該 等列印頭積體電路沿著一側面端對端地安裝。選擇性地, 藉由插置其間的黏性膜將該等列印頭積體電路安裝至該側 面,該黏性膜具有孔,供該等墨水饋給流道和該等列印頭 積體電路之間的流體連通。 因此在第四方面,本發明提供一種用於噴墨印表機用 的列印頭,該列印頭包含: 一列印頭積體電路,該列印頭積體電路呈長形,且具 有用於噴射墨水之陣列的噴嘴; 一支撐構造,用於支撐該列印頭積體電路,且具有墨 -11 - 200838707 水出口供以墨水供給該陣列噴嘴;其中 該等墨水出口沿著列印頭積體電路相隔開,使得在列 印頭積體電路端的墨水出口間隔減少。 藉由增加在末端區域附近之墨水出口的數目,可促進 墨水供給源補償末端噴嘴較慢的塡注。此可使全部的噴嘴 陣列更一致地塡注,以避免氾濫淹沒較早塡注的噴嘴和墨 水浪費(或者另一實施例,未塡注的末端噴嘴)。 選擇性地,支撐構造支撐複數的列印頭積體電路,該 等列印頭積體電路以端對端的關係建構;支撐構造具有複 數墨水饋給流道,用於供給墨水至墨水出口,使得其中二 個列印頭積體電路的末端之間接合處附近的至少一些墨水 饋給流道將墨水供給至其中二個墨水出口,該二墨水出口 在接合處的不同側上。選擇性地,支撐構造具有模組化的 墨水歧管和聚合物膜,墨水饋給流道形成在該模組化的墨 水歧管內,墨水出口形成在聚合物膜內,使得聚合物膜安 裝至模組化墨水歧管,且列印頭積體電路安裝至聚合物膜 的另一側。選擇性地,列印頭積體電路在晶圓基板的一側 上具有墨水入口通道,且陣列的噴嘴形成在晶圓基板的另 一側,使得每一墨水入口通道連接到至少其中一墨水出口 〇 選擇性地,支撐構造具有射流阻尼器,用於阻尼被供 給至列印頭積體電路之墨水內的壓力脈衝。選擇性地,射 流阻尼器具有用於保持容積氣體的陣列穴部,使得每一穴 部是分離的氣體袋。選擇性地,當支撐構造的墨水導管被 -12- 200838707 墨水塡注時,墨水彎液面局部界定每一穴部。 選擇性地,墨水歧管具有一系列的主通道,其平行列 印頭積體電路而延伸,且每一穴部是肓凹部,其具有開口 面對一或更多主通道。選擇性地,每一盲凹部的開口只面 對主通道其中之一。選擇性地,建構每一盲凹部的開口以 禁止墨水藉由毛細作用塡滿凹部。 選擇性地,支撐構造具有入口和出口,該入口用於將 墨水導管連接至墨水供給源,該出口用於將墨水導管連接 至廢墨水出口。選擇性地,至每一個別穴部的開口具有上 游邊緣和下游邊緣;在墨水供給源初始塡注主通道期間, 上游邊緣比下游邊緣先接觸墨水;且上游邊緣在導管和穴 部內部之間具有過渡面;建構過渡面以在初始塡注墨水導 管期間,禁止藉由毛細作用塡滿穴部和清除氣體。 選擇性地,列印頭是頁寬列印頭;且該支撐構造是長 形,其具有在一端的入口及在另一端的出口;且該等主通 道沿著該入口和該出口之間的該支撐構造縱向延伸;且該 等墨水饋給流道沿著主通道的壁接合至其中之一主通道, 該壁和包括有至該等穴部之該等開口的壁相對。 選擇性地,該支撐構造是液晶聚合物。選擇性地,該 支撐構造是二件式液晶聚合物模組,且該等通道和該等饋 給流道形成在其中一零件內,而該等穴部形成在另一零件 內。 因此在第五方面,本發明提供一種可拆離的流體耦合 器,用於在噴墨列印頭和墨水供給源之間建立密封的流體 -13- 200838707 連通。該可拆離的流體耦合器包含: 一固定閥構件,其界定閥座; 一密封套環,用於與該閥座密封嚙合; 一彈性套筒,具有一環形末端其相對於該固定閥構件 而固定,且另一環端嚙合密封套環,以將其偏壓進入與閥 座相密封嚙合;和 一導管開口,其可相對於該固定閥構件運動,用於嚙 參 合密封套環,以解除其和閥座的密封;其中 解除密封套環與閥座的密封,會壓縮彈性套筒,使得 套筒的中間區段相對於環形末端向外位移。 由於彈性套筒向外挫曲或彎折,所以耦合器的直徑比 習知耦合器的直徑小,該等習知耦合器使用環形彈性元件 ,該彈性元件偏壓閥使閥關閉且保持殘留張力。因爲較小 的外部直徑,所以用於全部不同墨水顏料的耦合器較袖珍 ,且設置時干涉較小。 選擇性地,彈性套筒的中間區段是環形彎折,當軸向 壓縮套筒時,該環形彎折向外擴張。選擇性地,當抽掉導 管開口時,彈性套筒對密封套環施加恢復力;所以當軸向 長度增加時,恢復力也增加;所以當其抵住閥座而密封時 ,最大的恢復力施加至密封套環。選擇性地,彈性套筒連 接至密封套環的內徑。選擇性地,彈性套筒的兩個環形末 端大致爲相同尺寸。 選擇性地,密封套環具有彈性材料,導管開口嚙合密 封套環,以致在該嚙合上形成流體緊密封。選擇性地’在 -14- 200838707 密封套環自閥座解除密封之前,導管開口和密封套環之間 先形成流體緊密封。 選擇性地,固定閥構件具有中空區段,當耦合器打開 時,該中空區段形成穿過耦合器之流體流動路徑的一部分 。選擇性地,固定閥構件和彈性套筒是在耦合器的下游側 ,而導管開口是在上游側。選擇性地,下游側是具有可更 換列印頭之匣的一部分,而上游側是印表機的一部分,匣 可設置在印表機內。 因此在第六方面,本發明提供一種用於噴墨印表機用 的過濾器,該過濾器包含: 一室,被過濾器膜分割成上游區段和下游區段; 一入口導管,用於建立墨水供給源和上游區段之間的 流體連通·; 一出口導管,用於建立下游區段和列印頭之間的流體 連通;其中,在使用期間, 至少部分的入口導管相對於過濾器膜上升。 藉由相對於過濾器膜升高入口導管,其當作泡泡陷阱 ,以留住泡泡,否則泡泡會阻礙過濾器。此允許減少過濾 器的尺寸,以供更袖珍的整體設計。 選擇性地,該室具有對應於過濾器膜尺寸的高度和寬 度,且其厚度實質地小於該高度和寬度尺寸。 以此方式建構的室保持整體體積最小化,且將過濾器 膜以大致直立平面設置。室內任何泡泡的浮力會促使泡泡 更靠近室的頂部,且可能返回進入入口導管。此不利泡泡 -15- 200838707 附著(pin)在過濾器膜的上游面。 選擇性地,在使用期間’出口導管連接至下游區段具 有最低高度的點,如果泡泡真的開始阻礙過濾器,泡泡會 最後阻礙室的最低區域。選擇性地’過濾器膜是矩形,且 入口連接至上游區段的一個角落,而出口導管連接至斜對 角的角落。 選擇性地,下游區段具有支撐結構供支承過濾器膜, φ 使得其與下游區段的相對壁保持間隔。選擇性地,該相對 壁也是局部界定類似室之上游區段的壁(該類似室容置類 似的過濾器膜),以並列地建構複數室。 選擇性地,將過濾器設置在噴墨印表機的組件內,以 週期性地更換。 ‘ 選擇性地,將過濾器設置在具有頁寬列印頭的匣內。 選擇性地,匣在過濾器的上游具有可拆離的墨水耦合器, 供連接至墨水供給源。 φ 因此在.第七方面,本發明提供一種墨水耦合器,用於 建立噴墨印表機和可替換匣之間的流體連通,該可替換匣 _ 用於裝設在該印表機內,該耦合器包含: 一匣閥,在該耦合器的匣側面上;和 一印表機導管,在該耦合器的印表機側面上;該匣閥 和該印表機導管具有相配合的結構,將其建構成當進行嚙 合時形成耦合密封;其中 該匣閥被偏壓關閉,且建構成當進行與該印表機導管 嚙合時打開;使得 -16- 200838707 當解除嚙合時,在該匣閥關閉後該耦合密封才解除, 且當匣閥與印表機導管分開時,形成墨水彎液面並自該等 相配合結構縮回;該匣閥具有外部表面,建構該等外部表 面,使得該彎液面從該印表機導管乾浄地分離,且只附著 (pin)至該等印表機導管表面。 藉由小心設計墨水彎液面之已知縮回接觸角相關的外 部表面’本發明使得殘留墨水脫離匣閥的外部。當耦合密 封解除且形成彎液面時,墨水的性質和各閥材料的親水性 會決定彎液面停止運動且最終附著的位置。因爲知道墨水 性質和解除嚙合的方向,所以閥材料和外部設計可使得該 彎液面只附著(pin)至該等印表機導管。 選擇性地,相較於該印表機導管上的該等外部表面至 少其中之一,該匣閥的該等外部表面至少其中之一具有較 低的親水性。選擇性地,藉由直立地向下運動,使該匣嚙 合該印表機,且藉由直立地向上運動解除嚙合。選擇性地 ,當嚙合時,在該匣閥和印表機閥打開之前,該耦合密封 先形成。選擇性地,該匣閥具有界定閥座的固定閥構件、 和用於密封嚙合於該閥座的密封套環,且彈性套筒具有相 對地固定至該固定閥構件的一環形端,且另一環形端嚙合 該密封套環,以將其偏壓進入密封嚙合於該閥座;和 該印表機導管具有導管開口;使得 該導管開口的軸向端和該密封套環,分別在該印表機 導管和該匣閥提供該等相配合的結構。 選擇性地,在打開該匣閥之前,該導管開口先抵著該 -17- 200838707 密封套環以密封該密封套環。選擇性地,該彈性套筒和該 密封套環是整合地成型。選擇性地,該彈性套筒和該密封 套環是矽氧樹脂。選擇性地,該固定閥構件是由聚(對苯 二甲酸乙醇)(poly ethylene ter ephthal ate )形成。選擇 性地,該導管開口是由聚(對苯二甲酸乙醇)形成。 選擇性地,該匣具有頁寬列印頭,且該印表機具有墨 水庫,用於經由該耦合器供給該列印頭。 因此在第八方面,本發明提供一種用於噴墨印表機用 的列印頭,該列印頭包含: 一列印頭積體電路,其具有用於噴射墨水之陣列的噴 嘴;和 一支撐構造,用於將該列印頭積體電路安裝在該印表 機內,該支撐構造具有導管,用於以墨水供給陣列的噴嘴 ,該等墨水導管具有壩結搆,以局部地阻礙墨水流動;其 中 當塡注列印頭時,壩結構優先塡注墨水導管的上游區 段。 在具有不正確塡注傾向的下游區域使用壩,可迫使它 們更快速或優先塡注下游區段。雖然被壩延遲,但是只要 下游區段可信賴地塡注,則不會對優先塡注上游區段造成 不利。 選擇性地,壩結構具有頂部輪廓,建構該輪廓以提供 錨點(固定點anchor point )供前進之墨水流的彎液面所 用。選擇性地,上游區段在其最上表面具有穴部;在列印 -18- 200838707 頭被塡注之後,該等穴部用於保持數袋的空氣。選擇性地 ,穴部具有界定在上游區段之最上表面的開口,每一開口 的上游邊緣成弧形,且下游邊緣相對地銳利,所以從上游 方向流來的墨水,不會被毛細作用抽進穴部內。選擇性地 - ,設置壩以暫時固定(anchor )前進墨水流的彎液面,並 . 使其轉向以避免接觸其中一穴部之開口的相對銳利邊緣。 選擇性地,列印頭是匣,其被建構用於供使用者移除更換 φ 。選擇性地,當裝設時和稍後被印表機內的泵塡注時,匣 未被塡注。 因此在第九方面,本發明提供一種用於噴墨印表機用 的列印頭,該列印頭包含: 一列印頭積體電路,其具有用於噴射墨水之陣列的噴 嘴;和 一支撐構造,用於將該列印頭積體電路安裝在該印表 機內,該支撐構造具有導管,用於以墨水供給陣列的噴嘴 φ ,該等墨水導管具有彎液面錨(meniscus anchor),用於 附著(pin )墨水之前進彎液面的一部分,以將前進彎液 面轉向離開其將進行的路徑。 如果因爲彎液面附著在一點或更多點而致列印頭始終 ' 未能正確地塡注,則可引導前進的彎液面不接觸這些臨界 點(critical point)。在此問題區域的緊鄰上游處故意使 墨水導管內不連續,可暫時附著彎液面,且將其偏斜至導 管的一側並離開不想要的附著點。一旦流動已被起始進入 側分支或不想要附著點的下游,則錨不需再保持墨水彎液 -19- 200838707 面,且可繼續塡注δ 選擇性地,彎液面錨是突然凸出進入墨水導管。選擇 性地,彎液面錨是局部阻礙墨水流的壩結構,所以當塡注 列印頭時,壩結構優先塡注墨水導管的上游區段。 選擇性地,上游區段在其最上表面具有穴部;在列印 頭被塡注之後,該等穴部用於保持數袋的空氣。選擇性地 ,穴部具有界定在上游區段之最上表面的開口,每一開口 的上游邊緣成弧形,且下游邊緣相對地銳利,所以從上游 方向流來的墨水,不會被毛細作用抽進穴部內。選擇性地 ,設置壩以暫時固定(anchor )前進墨水流的彎液面,並 使其轉向以避免接觸其中一穴部之開口的相對銳利邊緣。 選擇性地,列印頭是匣,其被建構用於供使用者移除更換 。選擇性地,當裝設時和稍後被印表機內的泵塡注時,匣 未被塡注。 因此在第十方面,本發明提供一種用於噴墨印表機用 的列印頭,該噴墨印表機具有列印引擎控制器’用於接收 列印資料並將該列印資料傳送至該列印頭,該列印頭包含 一列印頭積體電路,其具有用於噴射墨水之陣列的噴 嘴; 一支撐構造,用於將該列印頭積體電路安裝在該印表 機內且鄰接紙路徑,該列印頭積體電路安裝在該支撐構造 的面上,其在使用時面對該紙路徑; 一可撓印刷電路板’具有用於操作該列印頭積體電路 -20- 200838707 上之該陣列噴嘴的驅動電路,該驅動電路具有藉由軌跡連 接在該可撓印刷電路板內的電路組件,該可撓印刷電路板 也具有用於接收來自該列印引擎控制器之列印資料的接點 ,該可撓印刷電路板在該等接點處安裝至該支撐構造的一 面上,該面未面對該紙路徑,使得該可撓印刷電路板延伸 經過在該列印頭積體電路和該等接點之間的彎曲區段;其 中, 該列印頭積體電路和該電路組件彼此鄰接,且藉由該 可撓印刷電路板的該彎曲區段與該等接點分離。 選擇性地,該支撐構造具有弧形表面,以支撐該可撓 印刷電路板的該彎曲區段。藉由將可撓印刷電路板固持在 設定的半徑,該等弧形表面減少軌跡產生裂痕的可能性, 而不是允許可撓印刷電路板跟隨不規則的弧形,以致使軌 跡上的局部點冒著高應力的風險。 選擇性地,該可撓印刷電路板在該等電路組件處固定 至該支撐構件。選擇性地,該等電路組件包括電容,其在 該列印頭積體電路上之噴嘴的發射順序期間放電。選擇性 地,該支撐構造是液晶聚合物模組。建構該液晶聚合物模 組,使得其熱膨脹係數約略等於列印頭積體電路中矽樹酯 基板的熱膨脹係數。 選擇性地,該液晶聚合物模組具有墨水導管,用於供 給墨水至該列印頭積體電路。選擇性地,該等墨水導管導 通至在該液晶聚合物模組之該面內的出口,該列印頭積體 電路安裝在該面上。 -21 - 200838707 選擇性地,該列印頭是頁寬列印頭。選擇性地,該支 撐構造具有匣支承區段和力傳輸構件;該匣支承區段位在 與該等接點相對,該力傳輸構件從該等接點延伸至匣支承 區段’使得當裝設在該印表機內時,來自該印表機之相配 合接點的壓力,經由該力傳輸構件直接傳輸至該匣支承區 段。選擇性地,該支承區段包括定位結構,用以和該印表 機上的相配合結構嚙合。選擇性地,該定位結構是具有圓 弧遠端的脊部,使得一旦該脊部已嚙合該印表機時,該匣 可旋轉進入位置。 【實施方式】 槪要 圖1顯示將本發明具體化的印表機2。印表機的主體 4支撐在後面的媒介饋給盤1 4,和在前面的樞轉面6。圖 1顯示樞轉面6關閉,使得顯示螢幕8在其直立的觀察方 向。控制鈕1 〇從螢幕8的側邊延伸,以方便操作者邊觀 看螢幕時邊輸入。爲了列印,從饋給盤1 4內的媒介疊12 抽出單一片體,並饋給通過列印頭(隱藏在印表機內)。 將已列印的片體1 6輸送穿過已列印媒介出口槽1 8。 圖2顯不樞轉即面6打開,以顯露印表機2的內部。 打開印表機的前面,暴露了設置在內部的列印頭匣9 6。列 印頭匣96被匣嚙合凸輪20固定定位。凸輪20將列印頭 匣96向下推,以確保墨水耦合器(稍後描述)完全嚙合 且列印頭積體電路(1C )(稍後描述)被正確地定位鄰接 -22- 200838707 紙饋給路徑。凸輪20被釋放槓桿24手動地致動。前面6 不能關閉,且因此印表機不能操作,直到釋放桿24被向 下推以完全嚙合凸輪。關閉樞轉面6以使印表機接點22 嚙合匣接點104。 圖3顯示印表機2的樞轉面6打開,且移除列印頭匣 9 6。因爲樞轉面6向前傾斜,所以使用者可向上拉匣釋放 槓桿24,以解除凸輪的嚙合。此允許抓著匣96上的把手 26向上拉。上游墨水耦合器1 12A和下游墨水耦合器1 12B 脫離印表機的導管1 42,此將於下文更詳細地描述。進行 相反的步驟可安裝未使用過的新匣。新匣以未塡注的狀態 運輸和販售,所以爲了使印表機預備供列印,主動射流系 統(下文描述)使用下游泵,以用墨水塡注匣和列印頭。 在圖4中,已移除印表機2的外殼已顯露其內部。大 的墨水罐具有四個分離的儲庫供全部四種不同墨水用。墨 水罐60本身是可更換的匣,其耦合至開關閥66 (圖6 ) 的印表機上游。也有貯槽92供泵62從匣96抽出墨水。 參考圖6詳細描述印表機射流系統。簡言之,墨水從罐60 流經上游墨水管線84而至開關閥66,且流至印表機導管 142上。如圖5所示,當設置有匣96時,泵62 (被馬達 196驅動)可將墨水抽進液晶聚合物(LCP )模組64 (見 圖6、圖17-20),使得列印積體電路68 (再度參考圖6 、圖17-20 )被毛細作用塡注。泵62所多抽出的墨水被饋 給至貯槽92,該貯槽92容置在墨水罐60。 因爲所用接點的數目,所以匣接點1 04和印表機接點 -23- 200838707 22之間的全部連接器力相對地高。在所示的實施例中’全 部的接點力是45牛頓,此荷重足以使匣撓曲變形。暫時 參考圖30,其顯示底盤模組100的內部構造。圖3所示的 支承表面28示意地顯示在圖30中。以箭頭代表印表機接 點作用在匣接點1 04上的壓縮荷重,同樣地,以箭頭代表 在支承表面2 8的反作用力。爲維持匣9 6的構造整體性, 底盤模組1 00具有結構性構件,其在連接器力的平面延伸 。爲了保持反作用力作用在連接器力的平面內,底盤也具 有接觸肋32,其抵壓著支承表面28。此將結構性構造30 上的荷重保持完全地壓縮,以使匣的勁性最大化,並使任 何的撓性最小化。 列印引擎管線 列印引擎管線是印表機處理接收自外部來源並輸出至 列印頭供列印之列印資料的參考。2004年1 2月20日申請 之USSN 1 1/0 1 4769 ( RR C 0 〇 1 U S )案中詳細描述列印引 擎管線,茲將該內容倂入做參考。 射流系統 傳統的印表機依賴列印頭、匣、和墨水管線內的構造 和組件’以避免射流問題。一些共通的射流問題爲未塡注 的或乾掉的噴嘴、排氣的泡泡、和因交互污染而顏色混合 。避免這些問題之印表機組件的最佳化設計是,射流控制 的被動方法。通常,噴嘴致動器本身是用於改善這些缺點 -24- 200838707 的唯一主動組件,但是在企圖改善這些問題時,此常常不 足夠,且/或浪費許多墨水。因爲供給列印頭積體電路之 墨水導管的長度和複雜性,所以該問題在頁寬列印頭更嚴 重。 藉由發展出供印表機用的主動射流系統,申請人已解 決此問題。USSN 1 1/677049案詳細描述了數個此等系統 ,茲將其內容倂入做參考。圖6顯示主動流射系統之單一 泵實施例其中之一,其適合使用在本說明書所述之列印頭 〇 圖6所示的流射結構是只供一種顏色用的單一墨水管 線。彩色印表機具有供每一顏色墨水用的分離管線(和當 然分離的墨水罐60)。如圖6所示,此結構具有在LCP 模組64下游的單一泵62、和在LCP模組64上游的開關 閥66。LCP模組藉由黏性積體電路附接膜174 (見圖25) 支撐列印頭積體電路68。無論什麼時候關掉印表機的電源 ,開關閥66都會將墨水罐60內的墨水和列印頭積體電路 68相隔離。此防止在列印頭積體電路68的任何顏色混合 於非做動期間到達墨水罐 6〇。這些議題在交互參考的 USSN 1 1/677049案說明書中有更詳細的討論。 墨水罐60具有排出氣泡點壓力調節器72,其用以系隹 持噴嘴處墨水內相對的流體靜力負壓力。在共同申請( co-pending)之USSN 11/640355案內,更廣泛地描述墨水 庫內的氣泡點壓力調節器,茲將該案倂入做參考。但是_ 了此描述,將調節器72顯示成氣泡出口 74,該氣泡出口 -25 - 200838707 74浸在罐60之墨水中且藉由密封的導管76通氣至大氣, 該導管76延伸至空氣入口 78。當列印頭積體電路68消耗 墨水時,罐60內的壓力下降,直到在氣泡出口 74的壓力 差將空氣吸入罐內。此空氣在墨水內形成氣泡,該氣泡上 升至罐的頭部空間。此壓力差是氣泡點壓力,且將取決於 氣泡出口 74的直徑(或最小的尺寸)和在該出口處墨水 彎液面的拉普拉斯壓力。該拉普拉斯壓力會阻止空氣進入 〇 氣泡點-調節器使用氣泡點壓力,以保持出口處的流體 靜力壓力大致橫定(當空氣的凸出彎液面形成氣泡且上升 至墨水罐內的頭部空間時,有些微的波動)。該氣泡點壓 力是於浸在墨水中之氣泡出口 74產生氣泡所需要的。如 果出口處的流體靜力壓力在氣泡點,則不管罐內墨水已被 消耗了多少,墨水罐內的流體靜力壓力分布圖(pressure profile )也已知。當墨水位準下降至該出口時,罐內墨水 表面處的壓力會朝氣泡點壓力減少。當然,一旦暴露了出 口 74,則頭部空間連通至大氣,且負壓力消失。在墨水位 準到達氣泡出口 74以前,應再塡充墨水罐、或更換(如 果該墨水罐是匣型式)。 墨水罐60可爲能再充塡的固定庫、可更換的匣、或 (如倂入做參考之RRC001US所揭露的)可再充塡的匣。 爲了防範微粒積垢,墨水罐60的出口 80具有粗的過濾器 82。在耦合至列印頭卡匣處.,系統也使用細的過濾器。因 爲過濾器具有有限的壽命,所以藉由簡單的更換墨水匣或 -26- 200838707 列印頭匣來更換過濾器’對使用者特別地方便。如果過濾 器是分離的可消耗物件’則有賴使用者的勤勉以定期更換 〇 當氣泡出口 74處在氣泡點壓力’且開關閥66打開時 ,則噴嘴處的流體靜力壓力也恆定且小於大氣壓力。但是 如果開關閥66已關閉一段時間’則排氣的氣泡可形成在 LCP模組64或列印頭1C中,其改變噴嘴處的壓力。同樣 地,因每日溫度變化而致氣泡的膨脹和收縮,可改變開關 閥6 6下游管線8 4內的壓力。類似的,在非做動期間’因 爲自溶液跑出的溶解氣體,所以墨水罐內的壓力會改變。 從L C P 6 4至泵6 2的下游墨水管線8 6可包括墨水感 應器88,該墨水感應器88連接至用於泵的電子控制器90 。感應器8 8感測下游墨水管線8 6內是否有墨水存在。在 另一實施例中,系統可設有感應器8 8,且可將泵62建構 成就每一不同作業運轉適當的期間。此可能因增加墨水浪 費而不利地影響作業成本。 泵62饋給進入貯槽92 (當以向前的方向泵送時)° 貯槽92物理性地定位在印表機內,以比列印頭IC 68位 在較低的位置。此允許下游墨水管線8 6內的墨水柱在待 命期間懸吊在LCP 64,藉此在列印頭LCP 64處產生流體 靜力負壓力。在噴嘴處的負壓力將墨水彎液面向內抽且禁 止顏料混合。當然,蠕動性泵62需停止在打開狀態’以 使LCP 64和貯槽92內之墨水出口之間呈流體連通。 在非做動期間,在不同顏料之墨水管線之間會有壓力 -27- 200838707 差。再者,在噴嘴板上的紙灰塵或其他微粒,會將墨水從 一噴嘴毛細吸引至另一噴嘴。藉由每一墨水管線間之些微 壓力差的驅動,在印表機非做動時,會發生顏料混合。開 關閥66將墨水罐60和列印頭1C 68相隔離,以防止顏料 混合的情形向上延伸至墨水罐60。一旦墨水罐內的墨水受 到不同顏料的污染,是不能恢復的,且必須更換。 蓋體94是列印頭維護站,其在待命期間將噴嘴密封 ,以避免列印頭1C 68脫水,且蓋體94遮蔽噴嘴板以防 止紙灰塵和其他微粒。也將蓋體94建構成用以擦拭噴嘴 板,以移除已乾燥的墨水和其他污染物。當墨水溶劑(通 常是水)蒸發時,會發生列印頭1C 68脫水,且增加墨水 的黏性。如果墨水黏性太高,則墨水噴射·致動器難以噴射 墨水液滴。萬一蓋體密封產生洩漏,則在關掉電源或待命 期間之後再做動時,已脫水的噴嘴是個問題。 上述的問題在印表機的作業壽命期間並非不常見,但 其可由圖6所不相對簡單的射流結構有效地改善。該射流 結構亦允許使用者初始地塡注印表機、在移除該射流結構 前先停止塡注印表機、或使用簡單的排解疑難協定將印表 機恢復至已知的列印預備狀態。在上述參考案 USSN 1 1/67 7 049中,詳細描述數個這些狀況的例子。 ’ 列印頭匣 列印頭匣96顯示在圖7至圖16A中。圖7顯示匣96 在其組合和完整的形態。匣的區塊被包覆在匣底座1 00和 -28- 200838707 底座蓋102之間。底座100的窗口暴露匣接點104,該等 匣接點1 04接收來自印表機中列印引擎控制器的資料。 圖8和9顯示匣96扣合在保護套98上。保護套98 防止對電性接點1 04和列印頭1C 68 (見圖1 0 )的損害接 觸。使用者能抓住匣96的頂部,並在裝設到印表機內之 前才移除保護套98。 圖1 〇顯示列印頭匣96的下側和背部(相對於紙饋給 方向)。列印頭接點1 04是在可撓印刷電路板1 0 8上的傳 導性墊,該可撓印刷電路板圍繞著弧形支撐表面(在下文 關於LCP模組的描述中討論),而至列印頭1C 68 —側的 一列導線接合1 1 0。列印頭1C 68另一側是紙遮罩1 06, 以預防和媒介基板直接接觸。 圖1 1顯示列印頭匣96的下側租前側。匣的前側具有 在二端的二墨水耦合器112A、112B,每一墨水耦合器具 有四個匣閥 U 4。當匣設置在印表機內時,墨水耦合器 112A、112B嚙合相配合的墨水供給介面(下文更詳細描 述)。墨水供給介面具有印表機導管1 42,其嚙合並打開 匣閥114。其中之一的墨水耦合器n2A是上游墨水耦合 器’而其他的是下游耦合器n2B。上游耦合器112A建立 列印頭1C 68和墨水供給源60 (見圖6 )之間的流體連通 ,而下游耦合器1 1 2 B則連接至貯槽9 2 (見圖6 )。 圖1 2顯示列印頭匣9 6的各種視圖。匣9 6的平面視 Η也顯不圖14、15、16所示之剖面視圖的位置。 圖是匣96的分解立體圖。LCP模組64附接至匣 -29- 200838707 底座100的下側。可撓印刷電路板108附接至LCP模組 64的下側,且圍繞一側以暴露列印頭接點1 04。入口歧管 及過濾器116和出口歧管118附接至底座100的頂部。入 口歧管及過濾器116藉由彈性連接器120連接至LCP入口 122,同樣地,LCP出口 124藉由另一組彈性連接器120 連接至出口歧管118。底座蓋102從頂部包覆底座100內 的入口和出口歧管,且可移除的保護套98扣合在底部, 以保護接點1 04和列印頭1C (見圖1 1 )。 入口及過濾器歧管 圖14是沿著圖12之線14-14的放大視圖,其顯示經 由上游耦合器112A的其中一個匣閥114至LCP模組64 的流體路徑。匣閥114具有彈性套筒126,其被偏壓進入 和固定閥構件1 28密封嚙合的狀態。印表機導管1 42 (見 圖1 6 )藉由壓縮彈性套筒1 2 6使其離開固定閥構件1 2 8而 打開匣閥1 1 4,且允許墨水向上流至頂部通道1 3 8,該頂 部通道1 3 8沿著入口及過濾器歧管1 1 6的頂部,導通至上 游過濾器室132。上游過濾器室132具有由過濾器薄膜 1 3 0所界定的一壁部。墨水通過過濾器薄膜1 3 0進入下游 過濾器室134,且流出至LCP入口 122。已過濾之墨水從 LCP入口 122沿著LCP主通道136饋給進入列印頭1C ( 未示)。 現在參考圖15描述入口及過濾器歧管116的特殊構 造特徵和優點。圖1 5的分解立體圖最適於例示入口及過 -30- 200838707 濾器歧管1 1 6的袖珍設計。有多方面的設計幫助達成該袖 珍形式。首先,匣閥靠在一起地配置,此係藉由脫離自行 密封墨水閥的傳統結構而達成。以前的設計也使用彈性構 件偏壓進入與固定構件密封嚙合,但是彈性構件不是實心 形狀(墨水繞其流動)就是隔膜形式(墨水流經隔膜)。 在匣耦合器中,匣閥很方便在安裝時就自動地打開, 此藉由耦合器而最容易且最便宜地提供。在該耦合器,一 個閥具有彈性構件,該彈性構件被剛性構件嚙合在另一個 閥上。如果彈性構件呈膈膜形式,則其經常在張力作用下 貼抵中央剛性構件。此提供有效率的密封,且要求相對低 的公差。但是此亦要求彈性元件具有廣的周圍安裝。彈性 體的寬度在所欲的耦合力、密封的整體性、和所用彈性體 的材料性質之間折衷。 如圖1 6所清楚顯示者,本發明的匣閥1 1 4使用彈性 套筒126,其在殘留壓力作用下,壓抵固定閥構件128而 密封。當匣設置在印表機內且印表機閥1 42的導管末端 148進一步壓縮套筒126時,閥114被打開。套環146解 除固定閥構件12 8的密封,以將LCP 64連接進入印表機 射流系統(見圖6),經由上游和下游墨水耦合器n 2 a、 1 1 2 B。將套筒的側壁建構成向外凸出,因爲向內變形會造 成流動障礙。如圖16所示,套筒126具有環繞其中段的 一線相對脆弱部,以促進及引導挫曲步驟。此減少將匣嚙 合於印表機所需的力,且確保套筒向外挫曲。 將耦合器建構成解除匣和印表機的耦合時無滴液,當 -31 - 200838707 從印表機相上拉匣時,彈性套筒126推套環146以壓抵固 定閥構件128而將其密封。一旦套筒126已密封閥構件 128 (藉此密封耦合器的匣側),密封套環146和匣一起 上升,此解除套環146和導管末端148的密封。當密封被 破壞時,橫越套環和導管末端1 4 8之間的空隙形成墨水彎 液面。固定閥構件1 28之末端的形狀引導彎液面朝其底部 表面的中間前進,而非形成一點。在固定閥構件128之圓 形底部的中間,彎液面被迫和現在幾乎水平的底部表面分 離。爲了獲得可能的最低能量狀態,表面張力驅使彎液面 脫離固疋閥構件1 2 8。使彎液面表面積最小化的偏壓是強 的,所以該分離很完全,且幾乎沒有(如果有的話)墨水 殘留在匣閥1 1 4上。任何殘留的墨水,不足以在拋棄匣之 前形成會滴漏或沾污的液滴。 當新的匣設置在印表機內時,導管1 5 0內的空氣會被 挾帶進入墨水流1 52內,且被匣所吸納。有鑑於此,入口 歧管和過濾器組合體具有高氣泡容許量。往回參考圖1 5, 墨水流經固定閥構件1 2 8的頂部,,且流入頂部通道1 3 8 。做爲入口歧管116的最高點,頂部通道可捕捉(收集) 氣泡。但是氣泡仍然會流入過濾器入口 1 5 8。在此情況中 ,過濾器組合體本身可容許氣泡。 在過瀘器膜1 3 0上游側上的氣泡會影響流率,氣泡有 效率地減少過濾器膜1 3 0之髒側上的濕潤表面積。過濾器 膜具長矩形狀,所以即使相當可觀數目的氣泡被抽入過濾 器的髒側,還保留足夠大的濕潤表面積以所要求的流率過 -32- 200838707 濾墨水。此對本發明所提供之高速率作業很重要。 當上游過濾器室1 32內的氣泡不能橫越過過濾器膜 130時,因加熱除去氣體而致的氣泡,會在下游過濾器室 134內產生氣泡。過濾器出口 156位在下游過濾器室134 的底部,且和上游過濾器室1 3 2內的入口 1 5 8呈斜對角, 以使氣泡在任一室內對流率的影響最小化。 供每一顏料用的過濾器膜1 3 0直立且緊密地並列疊積 。分隔壁162局部地界定在一側上的上游過濾器室132, 且局部地界定在另一側上鄰接顏料的下游過濾器室1 34。 因爲過濾器是很薄(因袖珍設計),所以過濾器膜1 3 0能 被推抵住下游過濾室1 3 4的相對壁。此有效率地減少過濾 器膜1 3 0的表面,因此其不利於使流率最大化。爲了預防 此現象,下游過濾器室1 3 4的該相對壁具有一系列的間隔 肋160,以保持膜130和壁分離。 將過濾器入口和出口設置在斜對角落,也可在系統的 起始塡注期間,幫助清除系統的空氣。 爲了減少微粒污染列印頭的風險’在下一分隔壁1 6 2 熔接至第一分隔壁之前’過濾器膜13〇先熔接至第一分隔 壁的下游側。以此方式’在熔接製程期間折斷的任何過濾 器膜小片,都是在過濾器1 3 0的「髒」側上。 LCP模組/可撓印刷電路板/列印頭1C 圖17-33顯示LCP模組64、可撓印刷電路板1 08、和 列印頭1C 68組合體。圖17是附接有可撓印刷電路板108 -33- 200838707 和列印頭IC 68之LCP模組64的下側透視圖。LCP模組 64經由埋頭孔166、168固定至匣底座100。孔168是橢 圓形孔,以適應在熱膨脹係數方面的未匹配,而不必彎曲 LCP。列印頭1C 68端對端地配置在沿著LCP模組64縱 向的線上。可撓印刷電路板1 〇 8導線接合在列印頭IC 6 8 的一邊緣。將可撓印刷電路板的兩邊緣固定,以使可撓印 刷電路板緊緊地保持在弧形支撐表面1 7 0 (見圖19)。此確 保可撓印刷電路板不會以比特定最小的半徑更緊地彎曲, 藉此降低穿過可撓印刷電路板之傳導性軌跡折斷的風險。 圖1 8是圖1 7所示***區塊A的放大視圖。其顯示沿 著可撓印刷電路板1 〇 8之側邊的導線接合接點1 64線、和 列印頭IC68的線。 圖1 9是LCP模組/可撓印刷電路板/列印頭1C組合體 的立體分解圖,其顯示每一組件的下側。圖20是另一分 解立體圖,此次顯示各組件的上側。LCP模組64具有密 封至其下側的液晶聚合物(LCP )通道模組176。列印頭 1C 68藉由黏性1C附接膜174附接至通道模組176下側。 在LCP通道模組176上側的是LCP主通道184。這些連通 至LCP模組64中的墨水入口 122和墨水出口 124。在 LCP主通道184底部處的是墨水供給流道182 ’其連通至 列印頭1C 68。黏性1C附接膜174具有一系列雷射鑽出供 給孔1 86,所以每一列印頭1C 68的附接側和墨水供給流 道1 82呈流體連通。下文將參考圖3 1至3 3詳細描述黏性 1C附接膜。 ' -34- 200838707 LCP模組64具有凹部178,以容置可撓印刷電路板 108上之驅動電路中的電子組件180。爲了最佳的墊性效 率和作業,可撓印刷電路板1 08上匣接點1 04應靠近列印 頭IC 6 8。但是爲了保持鄰接列印頭的紙路徑是直的而不 是弧形或彎曲,匣接點1 0 4需要在匣9 6的側面上。在可 撓印刷電路板上的傳導性路徑稱爲軌跡。當可撓印刷電路 板必須繞著角落彎曲時,軌跡會產生裂痕且破壞連接。爲 了解決此問題,軌跡在該彎曲處之前需先分叉,然後在該 彎曲處之後再會合。如果分叉段的分支產生裂痕,則由其 他的分支保持連接。不幸的是,將軌跡一分爲二然後再結 合在一起,會增加電磁干擾問題,此問題在電路中產生雜 訊。 將軌跡變寬一點並非有效的解決之道,因爲較寬的軌 跡並未大幅提昇防止裂痕的能力。一旦軌跡內開始產生裂 痕,裂痕會相對地快且容易地傳播遍及整個寬度。小心控 制彎曲半徑可更有效使軌跡裂痕最小化,此可使橫越過可 撓印刷電路板之彎曲處的軌跡數目最小化。 頁寬列印頭出現額外的複雜性,因爲必須在相對短時 間內發射大陣列的噴嘴。一次發射許多噴嘴’使得系統承 受大的電流負荷。此可經由電路產生高位準的電感’其會 造成電壓驟降,而電壓驟降不利於作業。爲了避免此問題 ,可撓印刷電路板具有一系列電容,其在噴嘴發射順序期 間放電,以將電流負荷釋放在其餘的電路上。因爲需要保 持通過列印頭1C之紙路徑是直的,傳統的方式是將電容 -35- 200838707 附接至匣側面上之接點附近的可撓印刷電路板上。不幸的 是,電容產生額外的軌跡,該等軌跡增加可撓印刷電路板 之彎曲區段產生裂痕的風險。 藉由將電容180 (見圖20)安裝成緊密鄰接列印頭1C 68以減少軌跡破裂的機會,可解決上述問題。藉由將電容 和其他組件容置在LCP模組64的凹部內,可將紙路徑保 持線性。列印頭1C 68和紙遮罩172安裝至匣96之前面 (相對於饋給方向),其下游之可撓印刷電路板1 〇 8的相 對平坦表面使卡紙的風險降至最低。 將接點和可撓印刷電路板的其餘組件隔離,可使延伸 經過彎曲區段的軌跡數目最小化。此可增加可靠度,因爲 其減少發生裂痕的機會。將電路組件設置在列印頭1C旁 邊,意涵匣需要較寬的邊緣,且此不利於袖珍設計·。但是 此結構所提供的優點,比稍微寬之匣的任何缺點更重要。 首先,接點可較大,因爲沒有來自組件的軌跡行經各接點 之間和圍繞各接點。因爲具有較大的接點,所以連接較可 靠,且更能夠處理匣接點和印表機側之接點間的製造不準 確問題。此問題在本案特別重要,因爲依賴使用者準確地 將匣***以匹配接點。 第二,導線接合至列印頭1C側面之可撓印刷電路板 的邊緣,未受有殘留應力且不會試著自彎曲半徑剝離。可 撓印刷電路板被固定至電容和其他組件處的支撐構造,所 以在製造期間較容易形成至列印頭1C的導線連接,且當 其未被用於固定可撓印刷電路板時較不易產生裂痕。 -36- 200838707 第三,電容更靠近列印頭1C的噴嘴,所以放電電容 所產生的電磁干擾降至最小。 圖2 1是列印頭匣96之下側的放大圖,其顯示可撓印 刷電路板1 08和列印頭1C 68。可撓印刷電路板1 08的導 線接合接點1 64,平行於在黏性1C附接膜1 74之下側上的 列印頭1C 68的墊。圖22顯示除去圖21的列印頭1C 68 和可撓印刷電路板,以顯露供給孔1 86。該等孔配置成四 縱向列,每一列輸送一種特殊顏色的墨水,且每一列對齊 在每一列印頭1C背後的單一通道。— 圖23顯示除去黏性1C附接膜174之LCP通道模組 176的下側。此暴露墨水供給流道182,其連接至形成在 通道模組176另一側內的LCP主通道184 (見圖20 )。應 瞭解當黏性1C附接膜1 74黏附至定位時,其局部界定供 給流道1 82。也應瞭解附接膜必須準確地定位,因爲個別 的供給流道1 8 2必須和雷射鑽穿膜1 74的供給孔1 8 6對齊 〇 圖2 4顯示除去L C P通道膜組之L C P模組的下側,此 暴露陣列的盲穴部2 0 0。當以墨水塡注匣時,盲穴部2 〇 〇 含有空氣,以阻尼任何壓力脈衝。此於下文更詳細討論。 列印頭1C附接膜 暫時參考圖3 1至3 3,更詳細描述黏性IC附接膜。膜 1 74被雷射鑽穿且捲繞在捲筒i 98,以方便倂入列印頭厘 9 6內。爲了處理和儲存’膜1 7 4在任一側有二保護襯料; -37- 200838707 其中之一是現存襯料188,其在雷射穿孔之前就附接至膜 ;另一保護襯料是置換襯料’其在鑽孔作業之後才附加上 去。顯示在圖32之膜174的區段,移除一些現存襯料Γ88 以暴露供給孔1 8 6。在膜另一側上的置換襯料^ 9 2,是在 雷射鑽出供給孔1 8 6之後才附加上去。 圖33顯示膜174的層狀構造。中央腹板19〇提供層 狀構造所需的強度’在任一側是黏劑層1 94。黏劑層1 94 φ 被襯料覆蓋。雷射鑽削形成孔1 8 6,其從膜1 7 4的第一側 延伸,且終止於第二側之襯料1 8 8內的某地方。移除第一 側上之有小孔的襯料,並以置換襯料1 92取代。然後將膜 帶捲繞於捲筒198(見圖31),以在附接之前先儲存和處 理。當組合列印頭匣時,從捲筒1 9 8拉出適當長度,移除 襯料並黏附至LCP模組64的下側,使得孔186對準正確 的墨水供給流道182 (見圖25 )。 φ 促進墨水供給至列印頭1C末端 圖25顯示列印頭1C,其重疊在穿透黏性1C附接膜 174的墨水供給孔186上,膜174重疊在LCP通道模組 176下側內的墨水供給通道182上。藉由附接膜174將鄰 ' 接的列印頭1C 68端對端地設置在LCP通道模組176的底 部上。在各鄰接列印頭1C 68的接合處,其中一個1C 68 具有成列噴嘴的「滴下三角形(droP trianSle)」206部 。該等噴嘴從其餘噴嘴陣列220中的對應列位移’此允許 一個列印頭1C的列印邊緣接續鄰接列印頭1C的列印。藉 -38-
200838707 由位移噴嘴的滴下三角形20 6,不管各噴嘴是否 1C上或在不同1C上之接合處的任一側,鄰接噴 間隔都保持不變。此需要鄰接列印頭IC 6 8的相 位,且使用基準記號2 0 4以達此目標。此製程可 間,但可避免在所列印的影像中產生人爲的結果 不幸的是,相對於其餘陣列220中之噴嘴1 噴嘴在列印頭1C 6 8的末端可能會缺乏墨水。 2 22可由二墨水供給孔的墨水供給。墨水供給孔 靠近的。但是如果從噴嘴至孔224的左側有障石| 的需求,則供給孔226也靠近噴嘴222,所以發 太可能會發生因缺乏墨水而未塡注的情形。 相對地,如果墨水供給孔2 1 6不是供設於年 之間連接處的「額外」墨水供給孔21 0之用,貝 1C 68末端的噴嘴214只和墨水供給孔216呈吞 「具有額外墨水供給孔2 1 0」亦即沒有噴嘴離1 太遙遠以致該等噴嘴會有缺乏墨水的風險。 墨水供給孔208、210兩者是由共同的墨7」 2 1 2所饋給。墨水供給流道2 1 2具有供給二孔白 爲供給孔208只具有噴嘴至其左側,且供給孔: 噴嘴至其右側。因此,經過供給流道2 1 2的全ί 等於只饋給一個孔的供給流道。
圖2 5也特寫墨水供給源(四通道)內通錢 數目和列印頭1C 68內五通道2 1 8的不一致。在 6 8背後之第三和第四通道,由相同的墨水供給?I 在相同的 嘴之間的 對精確定 能很耗時 〇 塊,一些 例如噴嘴 224是最 或特別大 些噴嘴不 鄰 1C 68 在列印頭 體連通。 水供給孔 供給流道 能力,因 1 〇只具有 i流率約略 (顏料) 列印頭1C • 1 8 6供給 -39- 200838707 。這些供給孔被稍微放大,以使兩通道2 1 8間有距離。 此原因在於列印頭1C 68是製造供使用於廣範圍的印 表機和列印頭結構。這些可具有五個顏料通道…青色、洋 紅色、黃色、黑色和紅外(infrared)顏料---但是其他的 印表機(例如本設計)可只爲四通道印表機,而其餘的仍 然可只爲三通道(青色CC、洋紅色MM、和黃色Y)。有 鑑於此,單一顏料通道可被饋給至列印頭1C通道其中的 兩個通道。列印引擎控制器(PEC )微處理器可容易地將 此適應於被送至列印頭1C的列印資料。再者,供給相同 的顏料至1C內的二噴嘴列,可提供用於死噴嘴(dead η ο z z 1 e )補償之多餘噴嘴的地位。 壓力脈衝 當流入列印頭的墨水突然停止時,產生尖銳峰値的墨 水壓力,此現象會發生在列印工作結束時或在一頁的末端 。由於保管人的高速率,所以頁寬列印頭在作業期間需要 高流率供給墨水。因此,在墨水管線內至噴嘴的墨水質量 相對地大,且以可觀的速率運動。 突然地結束列印工作、或單純地在列印頁的末端,都 要求此相對快速流動的相對高容積墨水立即停止。但是突 然擷取墨水動量會升高墨水管線內的衝擊波。LCP模組64 (見圖19)具有特殊勁度,且當管線內的墨水柱進行靜止 時,LCP模組64幾乎沒有提供撓性。由於墨水管線內無 任何順從性,所以衝擊波可超過拉普拉斯壓力(在噴嘴開 -40- 200838707 口之墨水的表面張力所提供的壓力,其用以將墨水保留在 噴嘴室內),且淹沒列印頭噴嘴的前表面。如果噴嘴被淹 沒,則墨水可不噴射,且人爲造成的結果顯現在列印中。 當噴嘴發射率和墨水管線的共振頻率匹配時,墨水內 會產生共振脈衝。再者,因爲界定墨水管線的勁性構造, 所以用於一種顏色之大部分噴嘴同時發射,會在墨水管線 內產生標準波或共振脈衝。此可導致噴嘴氾濫(或被淹沒 ),或相反地,如果拉普拉斯壓力超過,則因爲在峰値之 後的壓力降,噴嘴未塡注。 爲了解決此問題,LCP模組64倂入有脈衝阻尼器, 以從墨水管線移除壓力峰値。阻尼器可爲封閉的氣體容積 ,其可被氣體壓縮。在另一實施例中,阻尼器可爲墨水管 線的柔順性區段,其可彈性地撓區並吸收壓力脈衝。 爲了使設計複雜性降至最低並保留袖珍的形式,本發 明使用可壓縮的氣體容積,以阻尼壓力脈衝。以小容積的 氣體可獲得利用氣體壓縮而阻尼壓力脈衝。此保有袖珍設 計,同時避免墨水壓力內瞬間峰値所致的任何噴嘴淹沒。 如圖24和26所示,脈衝阻尼器並不是單一的氣體容 積供墨水內的脈衝壓縮,而是沿著LCP模組64的長度分 布的陣列穴部200。運動經過長形列印頭(例如頁寬列印 頭)的壓力脈衝,可在墨水流動管線內的任何點被阻尼。 但是當脈衝通過列印頭1C內的噴嘴時,不管脈衝是否稍 後在阻尼器處消散,脈衝會使噴嘴被淹沒。藉由將多個脈 衝阻尼器倂入墨水供給導管且緊鄰噴嘴陣列,任何壓力峰 -41 - 200838707 値在其會造成有害淹沒氾濫的地點都會被阻尼。 在圖26中可看到空氣阻尼穴部200配置成四列,每 一列穴部直接位在LCP通道模組176內之LCP主通道184 上方。主通道1 84內之墨水中的任何壓力脈衝,直接作用 在穴部200內的空氣上,並快速地逸散。 列印頭塡注 現在特別參考示於圖27之LCP通道模組176,來描 述塡注匣。藉由從射流系統(見圖6 )的泵施加至主通-道 出口 232的吸力,墨水會塡注LCP通道模組176。主通道 184被墨水注滿,然後墨水供給流道182和列印頭1C 68 藉由毛細作用自行塡注。 主通道184相對地長且細。再者,如果空氣穴部200 是用於阻尼墨水內的壓力脈衝,則空氣穴部200必須保持 未塡注。此對塡注過程可能會有問題,在塡注過程中可藉 由毛細作用而輕易地注滿穴部2 0 0、或者主通道可能因爲 被困住的空氣而無法完全塡注。爲確保LCP通道模組1 76 完全塡注,主通道184在出口 232之前的下游端具有壩 228。爲確保LCP模組64內的空氣穴部200不塡注,空氣 穴部200具有開口,且開口具有銳利的上游邊緣,以引導 墨水彎液面不向上行經穴部的壁。 參考圖28A、28B和29A至29C詳細描述匣的這些方 面。這些圖示意地例示塡注過程。圖28A、28B顯示如果 有壩在主通道內可能會發生的問題,而圖29 A至29C顯示 -42- 200838707 壩228的功能。 圖28A、28B是穿過LCP通道模組176的其中一主通 道1 8 4和通道之頂部內空氣穴部2 0 0管線的剖面示意圖。 墨水238被抽送經過入口 230,且沿著主通道184的底板 流動。應注意的是前進的彎液面和通道184底板具有陡峭 的接觸角,此使墨水流23 8的前端部略成球狀。當墨水到 達通道184末端時,墨水位準上升,且球狀前端在其餘墨 水流之前先接觸通道的頂部。如圖2 8 B所示,通道1 8 4未 能完全塡注,且空氣現在被困住。此空氣袋會保留且干擾 列印頭的作業。墨水阻尼特徵被改變,且空氣可爲墨水障 礙。 在圖2 9A至29C中,通道184在下游端具有壩22 8。 如圖29A所不,墨水流238聚集在壩228的後面,且朝通 道的頂部上升。壩228在頂部具有銳利邊緣240,做爲彎 液面固定點。前進的彎液面被釘(附著pin)在此錨240 ,所以當墨水位準在此頂部邊緣上方時,墨水不會馬上單 純地流過壩2 2 8。 如圖29B所示,突出的彎液面使墨水上升,直到墨水 注滿通道1 8 4至頂部。由於墨水將穴部密封成分離的空氣 袋,所以在壩228處的突出墨水彎液面脫離銳利頂部邊緣 240’並塡充通道184的末端及墨水出口 232(見圖29C) 。精確定位銳利頂部邊緣240,使得墨水彎液面凸出直到 墨水塡充至通道184的頂部,但是不允許墨水凸出太多以 政墨水接觸末端空氣穴部2 4 2的一部分。如果彎液面接觸 -43- 200838707 且固定至末端空氣穴部242的內部,則該末端空氣穴部 242可能被墨水塡注。據此,壩的高度和其在穴部下的位 置是嚴密地被控制。壩22 8的弧形下游表面,確保沒有進 一步的錨點(anchor point )可允許墨水彎液面跨越間隙 至穴部242。 LCP用於保持穴部位被塡注的另一機構是穴部開口的 上游和下游邊緣。如圖2 8 A、2 8 B和2 9 A至2 9 C所示,所 有的上游邊緣具有弧形過渡面234而下游邊緣23 6是銳利 的。沿著通道1 84頂部前進钓墨水彎液面,可釘在銳利的 上游邊緣,然後藉由毛細作用向上運動進入穴部。在上游 邊緣的的過渡表面(特別是弧形過渡表面234 )移除銳利 邊緣所提供的強錨點。 類似地,申請人的努力已發現,如果穴部200已被一 些墨水不利地塡充,則銳利的下游邊緣2 3 6可促進去除塡 注。如果印表機被撞擊、搖動或傾斜,或射流系統因任一 理由而必須逆流,則穴部200可能完全或局部塡注。當墨 水再以其正常的方向流動時,銳利的下游邊緣23 6幫助將 彎液面拉回至自然錨點(亦即銳利角落)。以此方式,運 動墨水彎液面經過LCP通道模組176的管理,是用於正確 地塡注匣的機制。 本文已藉由只做爲例子的方式描述本發明。此領域的 熟悉技藝者可認出未脫離寬廣發明槪念之精神和範圍的變 化和修飾。據此,附圖所描述和顯示的實施例,只能嚴謹 地認爲例示用,而絕非對本發明的限制。 -44- 200838707 【圖式簡單說明】 參考附圖且藉由只做爲例子的方式描述本發明的各實 施例。附圖爲: 圖1是將本發明具體化之印表機的側前方透視圖; 圖2顯示圖1之印表機,且前面在打開位置; 圖3顯示圖2之印表機,且除去列印頭匣; 圖4顯示圖3之印表機,且除去外殼體; 圖5顯示圖3之印表機,且除去外殼體,但安裝有列 印頭匣; 圖6是印表機射流系統的示意代表; 圖7是列印頭匣的前上方透視圖; 圖8是在其保護套內之列印頭匣的前上方透視圖; 圖9是除去其保護套之列印頭匣的前上方透視圖; 圖1 〇是列印頭匣的前下方透視圖; 圖1 1是列印頭匣的後下方透視圖; 圖1 2顯示列印頭匣各側的視圖; 圖1 3是列印頭匣的立體分解圖; 圖1 4是穿過列印頭匣之墨水入口親合器的橫向剖面 9 圖15是墨水入口和過濾器組合體的分解立體圖; 圖1 6是嚙合有印表機閥之匣閥的剖面視圖; 圖17是LCP模組和可撓PCB的透視圖; 圖1 8是圖1 7所示***區塊A的放大視圖; -45- 200838707 圖1 9是LCP模組/可撓印刷電路板/列印頭1C組合體 的下方立體分解圖; 圖20是LCP模組/可撓印刷電路板/列印頭1C組合體 的上方立體分解圖; 圖2 1是LCP模組/可撓印刷電路板/列印頭1C組合體 之下側的放大視圖; 圖22顯示除去圖2 1的列印頭1C和可撓印刷電路板 後的放大圖; 圖23顯示除去圖22之列印頭1C附接膜後的放大圖 9 圖24顯示除去圖23之LCP通道膜組後的放大圖; 圖25顯示列印頭1C具有重疊在墨水供給流道上之背 面通道和噴嘴; 圖26是LCP模組/可撓印刷電路板/列印頭1C組合體 之橫向放大透視圖; 圖27是1^0?通道模組的平面視圖; 圖28 A、28 B是LCP通道模組無壩時塡注的剖面示意 圖; 圖29A、29B、29C是LCP通道模組具有壩時塡注的 剖面示意圖; 圖3 0是L CP模組具有接觸力和反應力位置的橫向放 大透視圖; 圖3 1顯不IC附接膜的捲同, 圖32顯示各襯料之間的1C附接膜的剖面;和 -46- 200838707 圖33是顯示膜之層狀構造的局部剖面視圖。 【主要元件符號說明】 2 :印表機 4 :主體 6 :樞轉面 8 :顯示螢幕 1 〇 :控制鈕 12 :媒介疊 1 4 :饋給盤 1 6 :已列印片體 1 8 :出口槽 2 〇 :凸輪 22 :接點 24 :釋放槓桿 2 6 :把手 2 8 :支承表面 3 〇 :結構性構件 3 2 :接觸肋 6 0·墨水罐 62 :泵 64 :液晶聚合物(LCP )模組 66 :關閉閥 68 :列印頭積體電路(1C) -47- 200838707 72 :調節器 74 :氣泡出口 76 :密封的導管 7 8 ·•空氣入口 80 :出口 82 :過濾器 84 :上游墨水管線 0 8 6 :下游墨水管線 8 8 :感應器 9 0 :電子控制器 92 :貯槽 94 :蓋體 96 :(列印頭)匣 98 :保護套 100 :匣底座(底盤模組) _ 102 :底座蓋 1 0 4 :匣接點 I 0 4 :匣接點 106 :紙遮罩 * 108 :可撓印刷電路板 II 〇 :導線接合 1 1 2 A ·上游墨水親合器 I 12B :下游墨水耦合器 II 4 :匣閥 -48- 200838707 116:入口歧管及過濾器 118:出口歧管 120 :彈性連接器 122 :液晶聚合物(LCP )入口(墨水入口) 124 :液晶聚合物(LCP )岀口(墨水出口) 126 :彈性套筒 , 128 :固定閥構件 130 :過濾器膜 1 3 2 :上游過濾器室 134 :下游過濾器室 136 :液晶聚合物(LCP )通道 1 3 8 :頂部通道 142 :導管(印表機閥) 146 :套環 148 :導管末端 150 :導管 1 5 2 :墨水流 1 5 6 :過濾器出口 1 5 8 :過濾器入口 1 6 0 :間隔肋 162 :分隔壁 164 :導線接合接點 166 :埋頭孔 168 :埋頭孔 -49- 200838707 170:弧形支撐表面 1 72 :紙遮罩 174 :黏性積體電路(1C)附接膜 176 :液晶聚合物(LCP)通道模組 1 7 8 :凹部 180 :電子組件 182 :墨水供給流道 184 :液晶聚合物(LCP )主通道 186 :(雷射鑽出)供給孔 1 8 8 :現存襯料 190 :中央腹板 192 :置換襯料 1 94 :黏劑層 196 :馬達 1 98 :捲筒 200 :穴部 204 :基準記號 206 :滴下三角形 208 :(墨水)供給孔 2 1 0 :(墨水)供給孔 2 1 2 :(墨水)供給流道 2 1 4 :噴嘴 2 1 6 :(墨水)供給孔 2 1 8 :通道 -50- 200838707 220 :噴嘴陣列 222 :噴嘴 224 :(墨水)供給孔 226 :(墨水)供給孔 228 :壩 230 :入□ 232 :主通道出口 234 :弧形過渡面 236 :下游邊緣 2 3 8 :墨水(流) 240 :銳利邊緣
Claims (1)
- 200838707 十、申請專利範圍 1 . 一種噴墨印表機用的列印頭,該噴墨印表機具有 列印引擎控制器,用於接收列印資料並將該列印資料傳送 至該列印頭,該列印頭包含: 一列印頭積體電路,其具有用於噴射墨水之陣列的噴 嘴; 一支撐構造,用於將該列印頭積體電路安裝在該印表 機內且鄰接紙路徑,該列印頭積體電路安裝在該支撐構造 的面上,其在使用時面對該紙路徑; 一可撓印刷電路板,具有用於操作該列印頭積體電路 上之該陣列噴嘴的驅動電路,該驅動電路具有藉由軌跡連· 接在該可撓印刷電路板內的電路組件,該可撓印刷電路板 也具有用於接收來自該列印引擎控制器之列印資料的接點 ,該可撓印刷電路板在該等接點處安裝至該支撐構造的一 面上,該面未面對該紙路徑,使得該可撓印刷電路板延伸 經過在該列印頭積體電路和該等接點之間的彎曲區段;其 中, 該列印頭積體電路和該電路組件彼此鄰接,且藉由該 可撓印刷電路板的該彎曲區段與該等接點分離。 2.如申請專利範圍第1項所述噴墨印表機用的列印 頭,其中該支撐構造具有弧形表面,以支撐該可撓印刷電 路板的該彎曲區段。 3 ·如申請專利範圍第2項所述噴墨印表機用的列印 頭’其中該可撓印刷電路板在該等電路組件處固定至該支 -52- 200838707 撐構件。 4.如申請專利範圍第1項所述噴墨印表機用的列印 頭,其中該等電路組件包括電容,其在該列印頭積體電路 上之噴嘴的發射順序期間放電。 5 ·如申請專利範圍第1項所述噴墨印表機用的列印 頭,其中該支撐構造是液晶聚合物模組。 6 ·如申請專利範圍第5項所述噴墨印表機用的列印 頭’其中該液晶聚合物模組具有墨水導管,用於供給墨水 至該列印頭積體電路。 7·如申請專利範圍第6項所述噴墨印表機用的列印 頭’其中該等墨水導管導通至在該液晶聚合物模組之該面 內的出口,該列印頭積體電路安裝在該面上。 8 .如申請專利範圍第1項所述噴墨印表機用的列印 頭,其中該列印頭是頁寬列印頭。 9 .如申請專利範圍第1項所述噴墨印表機用的列印 頭’其中該支撐構造具有匣支承區段和力傳輸構件;該匣 支承區段位在與該等接點相對,該力傳輸構件從該等接點 延伸至匣支承區段,使得當裝設在該印表機內時,來自該 印表機之相配合接點的壓力,經由該力傳輸構件直接傳輸 至該匣支承區段。 1 〇 .如申請專利範圍第9項所述噴墨印表機用的列印 頭,其中該支承區段包括定位結構,用以和該印表機上的 相配合結構嚙合。 11.如申請專利範圍第1 0項所述噴墨印表機用的列 - 53- 200838707 印頭,其中該定位結構是具有圚弧遠端的脊部,使得一旦 該脊部已嚙合該印表機時,該匣可旋耨進入位置。 -54-
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