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技術 プリントヘッドアセンブリ

出願人 ヒューレット−パッカードデベロップメントカンパニーエル.ピー.
発明者 チョイ,シラム,ジェイモーレイ,デヴィンニッケル,エリック,エル
出願日 2014年8月28日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2017-511840
公開日 2017年9月7日 (2年0ヶ月経過) 公開番号 2017-525599
状態 特許登録済
技術分野 インクジェット(粒子形成、飛翔制御)
主要キーワード プリント回路アセンブリ 噴出チャンバ 表面実装型デバイス 具現化形態 制御電子機器 外部荷重 印刷流体 組立分解図
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年9月7日)のものです。
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図面 (11)

課題・解決手段

一例において、プリントヘッドアセンブリモールド成形物を含み、そのモールド成形物は、モールド成形物の前面部において露出された複数のプリントヘッドダイ及び印刷流体をダイへ送るためにモールド成形物の裏面部における流路を有する。また、プリントヘッドアセンブリは、モールド成形物の裏面部に取り付けられて流路を少しも覆っていないプリント基板と、各ダイとプリント基板との間の電気接続とを含む。

概要

背景

概要

一例において、プリントヘッドアセンブリモールド成形物を含み、そのモールド成形物は、モールド成形物の前面部において露出された複数のプリントヘッドダイ及び印刷流体をダイへ送るためにモールド成形物の裏面部における流路を有する。また、プリントヘッドアセンブリは、モールド成形物の裏面部に取り付けられて流路を少しも覆っていないプリント基板と、各ダイとプリント基板との間の電気接続とを含む。

目的

説明
非常に小さいプリントヘッドダイの薄片を用いることによりもたらされる1つの課題は、頑な電気接続を有する堅固な構造体を作成することである

効果

実績

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請求項1

モールド成形物であって、前記モールド成形物の前面部において露出された複数のプリントヘッドダイ、及び印刷流体を前記ダイへ送るために前記モールド成形物の裏面部の流路を有する、モールド成形物と、前記モールド成形物の裏面部に取り付けられ且つ前記流路を少しも覆っていないプリント基板と、各ダイと前記プリント基板との間の電気接続とを含む、プリントヘッドアセンブリ

請求項2

各プリントヘッドダイが、プリントヘッドダイの薄片からなる、請求項1に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項3

前記モールド成形物の穴を通じて露出された前記プリント基板上のボンドパッドと各ダイ上のボンドパッドとの間で電気接続されたボンドワイヤを含む、請求項1に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項4

前記プリント基板と前記モールド成形物の流路との間の任意の距離が、少なくとも0.5mmである、請求項1に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項5

前記プリント基板が、前記モールド成形物の前記流路を取り囲む、請求項1に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項6

前記プリント基板が、接着剤でもって前記モールド成形物に取り付けられている、請求項1に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項7

プリントヘッドアセンブリであって、前面部および裏面部を有するモールド成形物と、前記モールド成形物中の複数のプリントヘッドダイ薄片であって、各ダイ薄片は、印刷流体が前記ダイ薄片から吐出され得る前記モールド成形物の前記前面部において露出された表面を有し、前記モールド成形物が内部に流路を有し、前記流路のそれぞれを通じて、印刷流体が前記モールド成形物の前記裏面部を通って前記ダイ薄片に入ることができる、複数のプリントヘッドダイ薄片と、前記モールド成形物の前記裏面部に取り付けられたプリント基板と、前記モールド成形物の前記裏面部に取り付けられた流動構造体とを含み、前記流動構造体は、印刷流体が前記流動構造体の上流部分から前記流動構造体の下流部分にある前記流路に流れることができる通路を有する、プリントヘッドアセンブリ。

請求項8

前記プリント基板が前記通路および前記流路から封止されている、請求項7に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項9

前記流動構造体が接着剤でもって前記モールド成形物に取り付けられ、前記プリント基板が、前記接着剤により前記通路および前記流路から封止されている、請求項8に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項10

各ダイ薄片と前記プリント基板との間の電気接続を含む、請求項9に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項11

前記ダイ薄片の幾つかが前記プリント基板に直接的に電気接続され、前記ダイ薄片の幾つかが、別のダイ薄片を介して間接的に前記プリント基板に電気接続される、請求項10に記載のプリントヘッドアセンブリ。

請求項12

プリントヘッドアセンブリを作成するためのプロセスであって、モールド成形物中にプリントヘッドダイをモールド成形し、プリント基板を前記モールド成形物に取り付け、前記プリント基板を前記モールド成形物の流体流路から分離することを含む、プロセス。

請求項13

前記プリント基板を前記モールド成形物の流体流路から分離することが、前記プリント基板を前記流路から封止することを含む、請求項12に記載のプロセス。

請求項14

印刷流体が前記ダイから吐出されるべき前記ダイの表面から、前記プリント基板を分離することを含む、請求項12に記載のプロセス。

請求項15

前記ダイの表面から前記プリント基板を分離することが、前記プリント基板を前記モールド成形物の前面部にある前記ダイの表面から離して前記モールド成形物の裏面部に取り付けることを含む、請求項12に記載のプロセス。

技術分野

0001

背景
モールド成形されたインクジェットプリントヘッドは、噴出チャンバに必要とされるプリントヘッドダイのサイズと流体ファンアウトに必要とされる間隔との間のつながり(関連)を切るために開発された。新たなモールド成形されたプリントヘッド(以降、モールド成形プリントヘッドと称する)は、2013年6月17日に出願され、「Printhead Die」と称する国際特許出願番号第PCT/US2013/046065号に記載されたような非常に小さいプリントヘッドダイの「薄片」の使用を可能にする。

図面の簡単な説明

0002

流動構造体に取り付けられたモールド成形プリントヘッドアセンブリを含むプリントバーの一例を、プリントヘッドアセンブリが表向きの状態で示す図である。
プリントヘッドアセンブリと流動構造体の下流部分を示す、図1のプリントバーの組立分解図である。
プリントヘッドアセンブリが裏向きの状態(プリンタにおいてプリントバーの通常の向き)で図1のプリントバーを示す図である。
プリントヘッドアセンブリ及び流動構造体の上流部分を示す、図1のプリントバーの組立分解図である。
図1切断線5−5に沿って取られた断面図である。
図2の切断線6−6に沿って取られた断面図である。
図6からの詳細図である。
図6からの詳細図である。
図8視認線9−9に沿って取られた平面図である。
図1図6に示されたプリントヘッドアセンブリのようなプリントヘッドアセンブリを作成するためのプロセスの一例を示す図である。

0003

図面の全体にわたって、同じ部品番号は、同じ又は類似の部品を示す。

0004

説明
非常に小さいプリントヘッドダイの薄片を用いることによりもたらされる1つの課題は、頑電気接続を有する堅固な構造体を作成することである。プリント基板(PCB)は、構造体および電気接続を強固にするために含められ得る。しかしながら、プリント基板は、プリントヘッドアセンブリの構造的および電気完全性を維持するのに役立つように、プリントヘッドダイに供給される及びプリントヘッドダイから吐出されるインク及び他の印刷流体腐食作用から保護されるべきである。従って、インク及び他の印刷流体の腐食作用からプリント基板を保護すると同時に、プリント基板をモールド成形プリントヘッドアセンブリへ組み込む利点を実現するために、新たなプリントヘッドアセンブリが開発された。

0005

一例において、プリントヘッドアセンブリは、複数のプリントヘッドダイ薄片を有するモールド成形物、及びモールド成形物の裏面部に取り付けられたプリント基板を含む。各ダイ薄片の表面は、モールド成形物の前面部において露出され、モールド成形物の裏面部の流路が印刷流体をダイ薄片に送る。ボンドワイヤが、各ダイ薄片をプリント基板の導体に電気接続する。この例において、また、プリントヘッドアセンブリは、印刷流体をモールド成形物の流路に(例えば、上流の供給システムから)送る通路を有する別個流動(流れ)構造体も含む。流動構造体は、プリント基板を流動構造体の通路から及びモールド成形物の流路から封止する接着剤でもってモールド成形物に取り付けられる。かくして、プリント基板は、モールド成形物の裏面部にあるダイ薄膜に送られる印刷流体から、及びモールド成形物の前面部にあるダイ薄膜の表面から吐出される印刷流体から分離(絶縁)される。新たなプリントヘッドアセンブリの例は通常、媒体幅プリントバーにおいて実現されると予想されるが、当該例は、走査型インクジェットペン又は他のインクジェット型印刷装置においても実現され得る。

0006

図面に示された及び後述されるこの及び他の例は例示するが、本発明の範囲を制限せず、本発明の範囲は、本説明の後に続く特許請求の範囲において定義される。

0007

本明細書で使用される限り、「プリントヘッド」及び「プリントヘッドダイ」は、1つ又は複数の開口から流体を吐出するインクジェットプリンタ又は他のインクジェット吐出装置の部品を意味し、プリントヘッドダイの「薄片」は、長さ対幅の比が50以上であるプリントヘッドダイを意味し、「プリントバー」は印刷中に動かない状態を維持することを意図されている1つ又は複数のプリントヘッドの配列(構成)を意味する。プリントヘッドは、単一のプリントヘッドダイ又は複数のプリントヘッドダイを含む。「プリントヘッド」及び「プリントヘッドダイ」は、インク及び他の印刷流体で印刷することに制限されないが、他の流体の及び/又は印刷以外で使用するためのインクジェット形吐出も含む。

0008

図1図6は、流動構造体14に取り付けられたモールド成形プリントヘッドアセンブリ12の一例を実現するプリントバー10を示す。プリントヘッドアセンブリ12は、モールド成形物18へとモールド成形された又は別な方法でモールド成形物18に埋め込まれた複数のプリントヘッドダイ16を含む。任意のサイズのプリントヘッドダイ16が使用され得るが、特にダイの薄片がプリントヘッドアセンブリ12に良好に適している。印刷流体は、モールド成形物18の前面部22に沿って露出された各プリントヘッドダイ16の表面20(図6図8)から吐出される。流路(チャネル)24が、対応するプリントヘッドダイ16の裏面部28に印刷流体を送るためにモールド成形物18の裏面部26に形成される。

0009

図示された例において、プリントヘッドダイ16は、各プリントヘッドのダイが隣接するプリントヘッドのダイに部分的に重なる千鳥配置でモールド成形物18の長さに沿って概して端から端まで配列されたプリントヘッド30として1つのグループにまとめられる。各プリントヘッド30は、例えば異なる4色のインクを印刷するために、モールド成形物18にわたって横方向に互いに平行に配列された4つのダイ16を含む。より多い又はより少ないプリントヘッドダイ16及びプリントヘッド30、及び/又は他の構成が可能である。また、新たなモールド成形プリントヘッドアセンブリの例は、媒体幅のプリントバー10に制限されない。また、モールド成形プリントヘッドアセンブリ12は例えば、より少ないモールド成形プリントヘッドダイ又は単一のモールド成形プリントヘッドダイさえも有する走査型インクジェットペンにおいても実現され得る。

0010

プリントヘッドアセンブリ12は、例えば接着剤34(図5)でもってモールド成形物18の裏面部26に取り付けられたプリント基板(PCB)32を含む。また、プリント基板は一般に、プリント回路アセンブリPCA)とも呼ばれる。PCB32は、モールド成形物18の印刷流体流路24を少しも覆わない。この例において、図4看取されるように、流路(チャネル)24は、PCB32が流路24を取り囲むようにPCB32の開口35を通じて露出される。PCB32と最も近い流路24との間の距離は、流路24のインク又は他の印刷流体からPCB32を保護するために使用される技術および構造に依存して変化するかもしれないが、少なくとも0.5mmの距離が最高具現化形態においてPCB32を流路24から分離(絶縁)するのに十分であると予想される。

0011

各プリントヘッドダイ16は、例えばASIC36、表面実装型デバイス38及び/又はピンコネクタ40を含む電源および制御電子機器回路に対してダイの噴出装置および他の要素を接続するために、PCB32の導体(図示せず)に電気接続される。ピンコネクタ40は、外部回路に接続するために、流動構造体14の開口41を通じてアクセス可能である。この例において、特に図7の詳細図を参照すると、プリントヘッドダイ16は、ボンドワイヤ42を通じてPCBに接続される。また、この例において、外側のプリントヘッドダイは直接的にPCBに接続される一方で、内側のダイは隣接するダイを介してPCBに間接的に接続される。ワイヤボンドは、各ダイ16の表面20において露出されたボンドパッド44間で、及びPCB32上のボンドパッド46に対してなされる。PCBのボンドパッド46は、モールド成形物18の穴48を通じて露出される。ボンドワイヤ42は、エポキシ樹脂または他の適切な保護材料50(図6)より覆われ、平坦キャップ52が、より低い外形保護カバーをボンドワイヤ上に形成するために追加される。

0012

図2図4及び図5で看取されるように、流動構造体14は、印刷流体が流動構造体の上流部分56から流動構造体の下流部分58にある流路24まで流れることができる通路54を含む。通路54は、各流路24に隣接するモールド成形物18と交差する側壁60により部分的に画定される。流動構造体14は、PCB32を通路54及び流路24から封止する接着剤または他の適切な封止剤62でもってモールド成形物18に取り付けられる。封止剤62は、モールド成形物18の裏面部においてダイに運ばれる印刷流体からPCB32を分離し、上述されたように、モールド成形物18の裏面部にPCB32を配置することは、モールド成形物の前面部においてダイの表面から吐出される印刷流体からPCBを分離する。かくして、PCB32は、インク及び他の印刷流体に対する曝露から完全に分離される。

0013

図面において示されたような「背面」PCBのプリントヘッドアセンブリは、PCBに保護被膜を塗布する必要性、又はインク耐性のPCB材料を必要とする必要性を取り除く。また、新たなモールド成形プリントヘッドアセンブリの例は、より薄いモールド成形物を可能にし、もしそうでなければプリントヘッドダイをモールド成形するためのより大きな範囲の選択肢オプション)を促す。図示された例において、PCB32は、図2及び図5で最も良く看取されるように、流動構造体14の空洞66内で一連のバー64上に支持される。幾つかの具現化形態において、例えばプリントヘッドアセンブリを操作する際またはプリントヘッドのサービス(例えば、ワイピング及びキャッピング)中に生じるかもしれない外部荷重に、PCB及びPCBに実装された構成要素が耐えることに役立つために、図2及び図5に示されたような空洞においてPCBを支持することが望ましいかもしれない。また、PCB32は、必要に応じて印刷流体の残留物および他の外部汚染物質がPCBに到達することを防止することに役立つために、取り囲んでいる外壁68に沿って空洞66内に封止され得る。

0014

さて、図6図9を参照すると、各プリントヘッド30は、4つのプリントヘッドダイ16を含む。各ダイ16は、2行の吐出チャンバ70及び印刷流体がチャンバ70から吐出される対応するオリフィス72を含む。モールド成形物18の各流路24は、印刷流体を1つのプリントヘッドダイ16に供給する。プリントヘッド30の他の適切な構成が可能である。例えば、より多くの又はより少ないプリントヘッドダイ16が、より多くの又はより少ないチャンバ70、オリフィス72及び流路24と共に使用され得る。

0015

特に、図8及び図9を参照すると、印刷流体は、吐出チャンバ70間の各ダイに沿って長手方向に延びるマニホルド74から各吐出チャンバ70へ流れる。印刷流体は、ダイ表面78において印刷流体供給流路24に接続された複数のポート76を介してマニホルド74へ流れ込む。図示されたように、印刷流体供給流路24は、流動構造体14のより大きくて大まかに隔置された通路54からプリントヘッドダイ16のより小さくて密に隔置された印刷流体ポート76へ印刷流体を送るために、印刷流体ポート76より大幅に広い。かくして、モールド成形物18の印刷流体供給流路24は、他のタイプのプリントヘッドに使用される別個の「ファンアウト」構造の必要性を低減することに役立つことができる。図8のプリントヘッドダイ16の理想的な描写は、吐出チャンバ70、オリフィス72、マニホルド74及びポート76を明確に示すためだけに、便宜上3つの層80、82、84を示す。実際のインクジェットプリントヘッドダイ16は一般に、図8に示されていない層および要素と共にシリコン基板80上に形成された複雑な集積回路(IC)構造体である。例えば、各チャンバ70において基板80上に形成されたサーマル噴出装置要素または圧電噴出装置要素は、インク又は他の印刷流体の小滴または流れをオリフィス72から噴出するために付勢される。

0016

図10は、図1図6に示されたプリントヘッドアセンブリ12のようなプリントヘッドアセンブリを作成するためのプロセス100の一例を示す。図10を参照すると、プロセス100は、モールド成形物中にプリントヘッドダイをモールド成形すること(ブロック102)、プリント基板をモールド成形物に取り付けること(ブロック104)、及びプリント基板をモールド成形物の流体流路から分離(絶縁)すること(ブロック106)を含む。例えば、プリント基板をモールド成形物の流体流路から分離することは、図5に示されたように、流路からプリント基板を封止することにより達成され得る。また、プロセス100は、例えば図6に示されたように、プリント基板をモールド成形物の裏面部に取り付けることにより、ダイの表面からプリント基板を分離することも含むことができる。(「モールド成形物にプリント基板を取り付けること」は、プリント基板がモールド成形物に付着されると同時にモールド成形物が動かないように保持されることを意味しない。それどころか、プリント基板をモールド成形物に取り付けることは、2つの部品を互いに結合するための何らかの特定の順序に関係無く、2つの部品を互いに取り付けることを意味する)。

0017

特許請求の範囲において使用されるような「a」及び「an」は、1つ又は複数を意味する。

0018

本説明の初めにおいて言及されたように、図面に示された及び上述された例は例示するが、後続の特許請求の範囲において定義された本発明の範囲を制限しない。

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