專利名稱：頁寬打印頭中毗連的打印芯片陣列的制作方法
共同未決申請?jiān)诒景l(fā)明的申請者或受讓人于1998年7月10日申報的下列美國專利申請中對與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行了公開09/112,751，09/112,787，09/112,802，09/112,803，09/113,097，09/113,099，09/113,084，09/113,066，09/112,778，09/112,779，09/113,077，09/113,061，09/112,818，09/112,816，09/112,772，09/112,819，09/112,815，09/113,096，09/113,068，09/113,095，09/112,808，09/112,809，09/112,780，09/113,083，09/113,121，09/113,122，09/112,793，09/112,794，09/113,128，09/113,127，09/112,756，09/112,755，09/112,754，09/112,811，09/112,812，09/112,813，09/112,814，09/112,764，09/112,765，09/112,767，09/112,768，09/112,807，09/112,806，09/112,820，09/112,821，09/112,822，09/112,825，09/112,826，09/112,827，09/112,828，09/113,108，09/113,109，09/113,123，09/113,114，09/113,115，09/113,129，09/113,124，09/113,125，09/113,126，09/113,119，09/113,120，09/113,221，09/113,116，09/113,118，09/113,117，09/113,113，09/113,130，09/113,110，09/113,112，09/113,087，09/113,074，09/113,08809/112,771，09/112,769，09/112,770，09/112,817，09/113,076，09/112,798，09/112,801，09/112,800，09/112,799，09/113,098，09/112,833，09/112,83209/112,831，09/112,830，09/112,836，09/112,835這里參考引用這些共同未決申請的公開。
在本發(fā)明的申請者或受讓人于2000年5月24日申報的下列美國專利申請中對與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置進(jìn)行了公開PCT/AU00/00518，PCT/AU00/00519，PCT/AU00/00520，PCT/AU00/00521，PCT/AU00/00522，PCT/AU00/00523，PCT/AU00/00524，PCT/AU00/00525，PCT/AU00/00526，PCT/AU00/00527，PCT/AU00/00528，PCT/AU00/00529，PCT/AU00/00530，PCT/AU00/00531，PCT/AU00/00532，PCT/AU00/00533，PCT/AU00/00534，PCT/AU00/00535，PCT/AU00/00536，PCT/AU00/00537，PCT/AU00/00538，PCT/AU00/00539，PCT/AU00/00540，PCT/AU00/00541，PCT/AU00/00542，PCT/AU00/00543，PCT/AU00/00544，PCT/AU00/00545，PCT/AU00/00547，PCT/AU00/00546，PCT/AU00/00554，PCT/AU00/00556，PCT/AU00/00557，PCT/AU00/00558，PCT/AU00/00559，PCT/AU00/00560，PCT/AU00/00561，PCT/AU00/00562，PCT/AU00/00563，PCT/AU00/00564，PCT/AU00/00565，PCT/AU00/00566，PCT/AU00/00567，PCT/AU00/00568，PCT/AU00/00569，PCT/AU00/00570，PCT/AU00/00571，PCT/AU00/00572，PCT/AU00/00573，PCT/AU00/00574，PCT/AU00/00575，PCT/AU00/00576，PCT/AU00/00577，PCT/AU00/00578，PCT/AU00/00579，PCT/AU00/00581，PCT/AU00/00580，PCT/AU00/00582，PCT/AU00/00587，PCT/AU00/00588，PCT/AU00/00589，PCT/AU00/00583，PCT/AU00/00593，PCT/AU00/00590，PCT/AU00/00591，PCT/AU00/00592，PCT/AU00/00584，PCT/AU00/00594，PCT/AU00/00595，PCT/AU00/00596，PCT/AU00/00597，PCT/AU00/00598，PCT/AU00/00516，PCT/AU00/00517，PCT/AU00/00511，PCT/AU00/00501，PCT/AU00/00503，PCT/AU00/00504，PCT/AU00/00505，PCT/AU00/00506，PCT/AU00/00507，PCT/AU00/00508，PCT/AU00/00509，PCT/AU00/00510，PCT/AU00/00512，PCT/AU00/00513，PCT/AU00/00514，PCT/AU00/00515這里參考引用這些共同未決申請的公開。
在本發(fā)明的申請者或受讓人于2000年6月30日申報的下列美國專利申請中對與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置進(jìn)行了公開PCT/AU00/00754，PCT/AU00/00755，PCT/AU00/00756，PCT/AU00/00757，PCT/AU00/753
背景技術(shù)：
以下發(fā)明涉及在頁寬打印頭中毗連的打印芯片或模塊陣列。更具體地，當(dāng)然并非排他性的，本發(fā)明涉及這種用于A4頁寬間斷(drop ondemand)噴墨打印頭的毗連的打印芯片陣列，該打印頭能夠以每分鐘高達(dá)160頁的速度以達(dá)160dpi的彩色照片質(zhì)量進(jìn)行打印。
在該打印頭中的打印芯片陣列將為大約8英寸(20cm)長。這樣一種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠容易地拆卸并替換該打印頭陣列中的任何有缺陷的芯片。這在當(dāng)僅有一個芯片有缺陷時，無須丟棄整個打印頭。
我們的共同未決申請PCT/AU00/00594，PCT/AU00/00595，PCT/AU00/00596，PCT/AU00/00597，PCT/AU00/00598示出包含“Memjet”芯片的打印頭模塊，在該芯片上安裝有大量在微型機(jī)械以及微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)中的熱調(diào)節(jié)器。本發(fā)明為如這些參考申請中所示的打印頭模塊的結(jié)構(gòu)的研究成果。
打印頭，包括本發(fā)明的打印頭模塊陣列，典型地具有六個墨盒，并且能夠進(jìn)行四種顏色的打印處理(CMYK)以及打印紅外墨和固定劑。一個氣泵向打印頭提供過濾空氣，這可被用于清除其噴墨口的雜質(zhì)粒子。通常將該打印頭模塊連接至一個可更換盒，該盒包含墨水源和空氣過濾器。
每個打印頭模塊通過傳遞該墨水的一個分配模制件來接收墨水。典型地，10個模塊毗連在一起形成一個完整的8寸打印頭部件，適用于在不需要打印頭沿頁寬進(jìn)行掃描移動的情況下打印A4紙。
打印頭自身是模塊化的，因此可以配置完整的8寸打印頭陣列以形成任意寬度的打印頭。
此外，可將第二打印頭部件安裝于紙張進(jìn)給路徑的相反側(cè)，以實(shí)現(xiàn)雙面高速打印。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供在頁寬打印機(jī)中毗連的打印頭模塊陣列。
本發(fā)明的另一個目的是提供適用于這里描述的廣義的頁寬打印頭的毗鄰的打印頭模塊陣列。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種毗鄰打印頭模塊陣列，其每一個包括其上具有多個MEMS打印裝置的打印芯片。
這里公開了一種打印芯片(print chip)，用于裝配在噴墨打印機(jī)打印頭的毗鄰的打印芯片陣列中，該打印芯片包括若干行單元元件(unit cell)，每個單元元件具有一個噴墨噴嘴，所述打印芯片具有一個端面，與該陣列的另一個打印芯片毗鄰，所述端面包括與所述另一打印芯片端面的相應(yīng)形狀特征配合的形狀特征，以確保在使用時保持所述打印芯片的該噴墨嘴和所述另一個打印芯片的噴墨嘴之間期望的位置關(guān)系。
較佳地，每一行的單元元件定位為使得該噴墨噴嘴沿該行等距放置。
較佳地，該端面的形狀特征包括之字型結(jié)構(gòu)。
較佳地，該打印芯片包括12行單元元件。
較佳地，該12行單元元件由6個行對組成，每一對打印一種顏色的墨。
這里進(jìn)一步公開一種在噴墨打印機(jī)的打印頭中毗鄰的打印芯片陣列，每一個打印芯片如上所述。
較佳地，在一個打印芯片中專用于一種顏色的該單元元件行對與打印不同顏色的毗鄰的打印芯片的一個單元元件行對縱向?qū)R。
較佳地，橫跨該毗鄰端面的末端噴嘴之間的尺寸等于沿一個打印芯片的任一行的噴嘴之間的尺寸的兩倍。
較佳地，該之字型結(jié)構(gòu)包括一系列傾斜的部分，以及一系列與其交叉的對齊的縱向部分。
如這里所用的，術(shù)語“墨水”意指任何流體，其流過該打印頭以被傳遞至打印紙。該流體可以是多種不同的彩色墨水、紅外墨水、固定劑等中的一種。


以下將參考附圖通過例子描述本發(fā)明的優(yōu)選形式，其中圖1為一個打印引擎部件的正向透視圖；圖2為圖1的打印引擎部件的背面透視圖；圖3為圖1的打印引擎部件的分解透視圖；圖4為打印頭部件的示意性的正向透視圖；圖5為圖4的打印頭部件的示意性的背面透視圖；圖6為示出該打印頭部件的分解透視圖；圖7為沿該打印頭的中心截取的圖4-6的打印頭部件的截面端部正視圖；圖8為在圖4的左端部附近截取的圖4-6的打印頭部件的截面端部示意正視圖；圖9A為在打印頭的疊層棧結(jié)構(gòu)中安裝該打印芯片和噴嘴的示意性的端部正視圖；圖9B為圖9A的放大的端部正視截面圖；圖10為打印頭蓋部件的分解透視圖；圖11為示出墨分配模制件的示意性透視圖；圖12為根據(jù)本發(fā)明的層疊墨分配結(jié)構(gòu)的層形成部分的分解透視圖；
圖13為圖9A和9B所示的結(jié)構(gòu)的階梯狀的俯視截面圖；圖14為圖13所示結(jié)構(gòu)的階梯狀的仰視截面圖；圖15為示出第一疊層的示意性透視圖；圖16為示出第二疊層的示意性透視圖；圖17為示出第三疊層的示意性透視圖；圖18為示出第四疊層的示意性透視圖；圖19為示出第五疊層的示意性透視圖；圖20為該氣閥模制件的透視圖；圖21為該壓紙卷筒的右手側(cè)的背面透視圖；圖22為該壓紙卷筒的左手側(cè)的背面透視圖；圖23為該壓紙卷筒的分解圖；圖24為該壓紙卷筒的橫截面圖；圖25為該光學(xué)紙張檢測器結(jié)構(gòu)的正向透視圖；圖26為連接于一墨水儲存器盒的打印頭部件和墨線的示意性透視圖；圖27為圖26的部分分解視圖；圖28為在打印芯片陣列中的一對打印芯片的部分示意性平面圖，這些打印芯片在打印頭中端對端毗鄰，且在這些打印芯片的毗鄰表面之間沒有間隙；圖29為一對待被毗鄰在一起的打印芯片部分的示意性的特寫平面圖；圖30為圖29所示的內(nèi)容的示意性的透視圖；圖31為圖29所示的打印芯片的那些部分在被毗鄰后，但在端面之間的滑動完成以前的示意性的平面圖；
圖32為圖31所示的內(nèi)容的示意性的透視圖；圖33為圖29-32所示毗鄰的打印芯片的那些部分在滑動運(yùn)動已完成之前的示意性的平面圖；及圖34為圖33所示內(nèi)容的示意性的透視圖。
具體實(shí)施例方式
在該附圖1-3中，示意性地示出打印引擎部件的核心元件，示出其中可放置本發(fā)明的層狀墨水分配結(jié)構(gòu)的通用環(huán)境。該打印引擎部件包括由壓制鋼件、鋁、塑料或其他剛性材料制成的底盤10。底盤10被設(shè)計(jì)為安裝在打印機(jī)本體內(nèi)并用于安裝一個打印引擎部件11，紙張進(jìn)給機(jī)構(gòu)和其他相關(guān)的元件安裝在打印機(jī)的外部塑料殼內(nèi)。
一般來說，底盤10支撐打印頭部件11使得該墨水從其中噴出并噴至一張紙或其他打印媒介上，所述紙張或其他打印媒介由進(jìn)給機(jī)構(gòu)在該打印頭之下傳送，然后穿過出紙口19。該紙張進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括輸紙輥12，進(jìn)給空轉(zhuǎn)輪13，通常被指定為14的壓紙卷筒，出紙輥15，以及針輪部件16，它們均由步進(jìn)電機(jī)17所驅(qū)動。這些紙張進(jìn)給元件安裝在一對軸承制件18之間，又將該對軸承模制件18依次安裝在其各自端部的底盤10。
通過安裝于底盤10的各自打印頭墊片20將打印頭部件11安裝至底盤10。該墊片制件20使打印頭部件長度增加至220mm，允許在210mm寬的紙張的任一側(cè) 留有空隙。
該打印頭結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。
打印頭部件11包括印刷電路板(PCB)21，其上安裝有不同的電子元件，包括64MB DRAM22，PEC芯片23，QA芯片連接器24，微處理器25，和雙電機(jī)驅(qū)動芯片26。打印頭通常為203mm長，且具有10個打印芯片27(圖13)，每一個典型地為21mm長。將這些打印芯片27的每一個打印芯片設(shè)置為與該打印頭的徑向軸成一個小角度(見圖12)，同時每個打印芯片之間略微重疊，以便能夠在該陣列的整個長度上連續(xù)傳送墨水。將每個打印芯片27電連接至一個帶自動化連接(TAB)膜28的一端，該膜的另一端保持為通過TAB膜支撐墊29與該印刷電路板21的底面電接觸。
本申請人在US專利No6,044,646中描述了優(yōu)選的打印芯片結(jié)構(gòu)。每一個這樣的打印芯片27長度大約21mm，寬度小于1mm，高大約0.3mm，且在其下層表面具有成千上萬個MEMS噴墨噴嘴30，如圖9A和9B所示，通常排列為六行-每一行用于待應(yīng)用的一種墨水種類。每一行噴嘴可構(gòu)成一個交錯圖案以使點(diǎn)間距更近。墨水通道31的六個相應(yīng)行從該打印芯片的后部延伸穿過以將墨水，傳送至每一個噴嘴的后部。為保護(hù)在該打印芯片表面上的精細(xì)的噴嘴，每個打印芯片具有一個噴嘴保護(hù)43，最好如圖9A所示，其中，微孔44與噴嘴30對齊，使得以高速從該噴嘴噴出的墨水滴穿過這些微孔沉淀在從該壓紙卷筒14上經(jīng)過的紙張上。
墨水通過形成打印頭11一部分的分配模制件35和疊層棧36結(jié)構(gòu)被傳遞至這些打印芯片。來自墨盒37的墨水(圖26和27)通過各個墨水軟管38傳遞至各個墨水入口端34，其與形成塑料分配模制件35上的蓋的塑料管道蓋39模制成一個整體，該分配模制件35包括六個單獨(dú)的徑向墨槽40和延伸穿過該陣列長度的空氣通道41。通過各個渦流墨水通道42使墨水從該進(jìn)口34傳送至各墨槽40，最好如參考圖7所示。在這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意，盡管所示為六個通道，但可以提供不同個數(shù)的通道。六個通道適用于能夠打印四種顏色(CMYK)以及紅外墨水和固定劑的打印機(jī)。
通過空氣入口61將空氣引入空氣通道41，以向每一個打印芯片27提供空氣，如以下參考圖6-8，20以及21所示。
在徑向延伸的棧凹槽(stack recess)45處具有多個疊層，形成疊層墨水分配棧36，該棧凹槽形成于分配模制件35的底側(cè)。該疊層的各層典型地由微模制塑料材料制作。該TAB膜28繞分配模制件35的后部從該打印頭PCB21的底面延伸，以容納于單個TAB膜凹槽46內(nèi)(圖21)，若干TAB膜凹槽46沿該疊層棧36的芯片外殼層47定位。該TAB膜將來自該印刷電路板21的電信號傳送至由層疊結(jié)構(gòu)支持的單個打印芯片27。
參考圖7-19可最佳地描述分配模制件、疊層棧36和相關(guān)的元件。
圖10示出形成為塑料模型并包括多個定位插銷48的分配模制件蓋39，其用于在其上定位該打印頭頂蓋49。
如圖7所示，墨水傳遞端口50將一個墨水通道39(從左側(cè)的第四個通道)向下連接至分配模制件下側(cè)的六個下部墨水通道或過渡通道51中的一個。所有的墨槽40具有與各個過渡通道51連通的相應(yīng)的傳遞孔50。該過渡通道51彼此平行但與該墨槽40成銳角，以便與下面將要描述的疊層棧36的第一層52的墨水孔行排列成行。。
對于10個打印芯片27的每一個，第一層52包括24個單獨(dú)的墨水孔53。即，在提供10個該打印芯片的情況下，第一層52包括240個墨水孔53。第一層52還包括其與一個徑向邊并排的一行氣孔54。
該24個墨水孔53的單獨(dú)的組一般地形成為矩形陣列，具有若干行對齊的墨水孔。每四個一行的墨水孔與過渡通道51對齊且平行于各個打印芯片。
第一層52的底面包括下側(cè)凹槽55。每一個凹槽55與該在最中心的兩行的墨水孔的一個連通(沿橫向穿過該層52的方向考慮)，其中每行墨水孔包含4個孔53。即孔53(圖13)將墨水傳遞至右邊的凹槽55a，如圖14所示，而孔53b將墨水傳遞至最左側(cè)的底側(cè)凹槽55b，如圖14所示。
第二層56包括一對槽57，每個容納來自第一層的一個底側(cè)凹槽55的墨。
第二層56還包括墨水孔53，其與該第一層52的兩組外部的墨水孔53對齊。即，經(jīng)過每一打印芯片的第一層52的外部16個墨水孔53的墨水直接經(jīng)過穿過第二層56的相應(yīng)孔53。
第二層56的底側(cè)其中形成有多個橫向延伸的通道58以將穿過墨水孔53c和53d的墨水向中心傳遞。這些通道延伸以與由該疊層的第三層60形成的一對槽59對齊。應(yīng)當(dāng)注意，在這一點(diǎn)，該疊層的第三層60相應(yīng)于每一個打印芯片具有四個槽59，其中兩個內(nèi)槽與在該第二層56內(nèi)形成的該對槽以及其中駐留有內(nèi)槽的外槽對齊。
第三層60還包括氣孔陣列54，其與在該第一和第二層52和56上提供的相應(yīng)的氣孔陣列54對齊。
第三層60相應(yīng)于每一個打印芯片僅具有8個剩余的墨水孔53。這些最外部的孔53與在該第一和第二疊層中提供的最外部孔53對齊。如圖9A和9B所示，該第三層60在其底面包括一個橫向延伸通道61，對應(yīng)于每一個孔53。這些通道61將墨水從相應(yīng)的孔53傳遞至一位置，所述位置就在穿過其中的槽59的排列的外側(cè)。
最好如圖9A和9B所示，該疊層棧36的最高三層由此用于將墨水(如由圖9B中的虛線所示)從該分配模制件的更寬間隔的墨槽40導(dǎo)向與穿過每一打印芯片27的頂面的墨通道31對齊的槽。
如圖13所示，其為該疊層棧的頂視圖，該槽57和59實(shí)際上可包括分離的共線分隔的槽部分。
該疊層棧36的第四層62包括一個含有10個芯片槽65的陣列，每一個分別容納一打印芯片27的上部。
第五即最后一層64還包括一芯片槽65的陣列，其容納芯片和噴嘴防護(hù)部件43。
TAB膜28夾在第四層和第五層62和64之間，其中一個或兩個可設(shè)置一凹槽以適應(yīng)TAB膜的厚度。
將該疊層棧制作為精確的微模制件，以Acetal型材料注射模型成形。其向該打印芯片27的陣列提供已附屬的TAB膜，且其與上述的蓋模制件39連接并匹配。
在微模制件底側(cè)的加強(qiáng)筋的細(xì)部設(shè)計(jì)使得在當(dāng)它們被粘接在一起時，提供對于TAB膜的支持。該TAB膜形成該打印頭模塊的底側(cè)壁，因?yàn)樵谠摷訌?qiáng)筋的節(jié)距之間具有充分的結(jié)構(gòu)完整性，用以支持一彈性膜。該TAB膜的邊沿在該蓋模制件39的底側(cè)壁上密封。該芯片被粘接至100微米寬的加強(qiáng)筋上，該加強(qiáng)筋沿該微模制件的整個縱向設(shè)置，向該打印噴嘴提供最后的墨水供給。
該微模制件的設(shè)計(jì)允許在打印芯片毗連為一條線時物理重疊。因?yàn)樵摯蛴☆^芯片現(xiàn)在形成具有豐富余量的一個連續(xù)的帶，它們可被數(shù)字調(diào)節(jié)以產(chǎn)生一個近乎完美的打印圖案，而不是依賴于具有準(zhǔn)確冗余的模制件和特殊材料來執(zhí)行相同的功能。該模塊的節(jié)距典型地為20.33mm。
該疊層棧的各個層以及蓋模制件39和分配模制件可被膠合或粘接在一起以提供一個密封的單元元件。該墨水路徑可使用一個粘接的透明塑料膜來密封，該塑料膜用于在墨水處于墨水通道中時進(jìn)行指示，從而在該粘合膜的上部被折疊時它們能夠被完全脫掉封蓋(capoff)。然后完成墨水填充。
該疊層棧36的四個上層52，56，60，62具有對齊的氣孔54，其與在第四層62的底面上被形成為通道的空氣通道63連通，如圖9b和13所示。在該打印機(jī)處于操作狀態(tài)時，這些通道向打印芯片表面和噴嘴防護(hù)43之間的空間提供壓縮空氣。來自該壓縮區(qū)的空氣穿過噴嘴防護(hù)中的微孔44，由此防止在這些孔處聚集任何灰塵和不期望的雜質(zhì)。在不使用該打印機(jī)時，可關(guān)閉該壓縮空氣的提供以防止噴嘴表面的墨水風(fēng)干，該氣源由圖6-8、20和21所示的氣閥部件來提供。
參考圖6-8，在打印頭的空氣通道41中設(shè)有一個氣閥模制件66，將其制作為在其底部具有一個系列孔67的通道。這些孔的間距對應(yīng)于在該空氣通道41的底部形成的空氣通道68(見圖6)，該氣閥模制件可在該空氣通道內(nèi)徑向移動，使得該孔67與通道68對齊以允許通過該疊層棧將該壓縮空氣提供給打印芯片和噴嘴防護(hù)之間的空穴，或使其偏離對齊以關(guān)閉氣源。壓縮彈簧69保持該氣閥模制件66的底部與空氣通道41的底部的密封的內(nèi)嚙合，以防止在關(guān)閉閥門時泄露。
該氣閥模制件66具有從其一端延伸的一個凸輪從動桿70，其與該壓紙卷筒14的端蓋74上的氣閥凸輪面71嚙合，以便根據(jù)該多功能壓紙卷筒14的旋轉(zhuǎn)位置有選擇地在該空氣通道41內(nèi)徑向移動該氣閥模制件，多功能壓紙卷筒14根據(jù)該打印機(jī)的操作狀態(tài)可在打印、壓蓋和吸墨位置(blotting position)之間旋轉(zhuǎn)，如以下結(jié)合圖21-24詳細(xì)所述。當(dāng)該壓紙卷筒14在其用于打印的旋轉(zhuǎn)位置時，該凸輪可使該氣閥保持在其打開位置以向該打印芯片表面提供氣體，反之，當(dāng)該壓紙卷筒被旋轉(zhuǎn)至非打印位置時，該凸輪將該氣閥模制件移動至該閥關(guān)閉位置，其中，在所述非打印位置，該壓紙卷筒將脫掉該噴嘴防護(hù)的微孔的封蓋。
參考圖21-24，該壓紙卷筒元件14平行延伸至打印頭，由安裝在軸承制件18內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸73支撐且借助于齒輪79可以旋轉(zhuǎn)(見圖3)。該軸在兩端分別具有右側(cè)端蓋74和左側(cè)端蓋75，且具有凸輪76，77。
該壓紙卷筒元件14具有壓紙卷筒面78，壓蓋部分80，和暴露的吸墨部分81，其沿其長度方向延伸，每個間隔120°。在打印期間，該壓紙卷筒元件旋轉(zhuǎn)使得該壓紙卷筒表面78位于該打印頭相反側(cè)，從而使該壓紙卷筒表面可以支撐此時正接受打印的該紙張的那一部分。當(dāng)不使用該打印機(jī)時，旋轉(zhuǎn)該壓紙卷筒元件使該壓蓋部分80接觸該打印頭的底部，密封環(huán)繞該微孔44的位置。這樣在壓紙卷筒14處于其壓蓋位置時，結(jié)合該氣閥裝置執(zhí)行的對該氣閥的關(guān)閉，在打印噴嘴表面將保持一定封閉的空氣。這有助于降低墨水溶劑(通常為水)的揮發(fā)，由此在不使用打印機(jī)時，減輕在該打印噴嘴上的墨的干燥程度。
該旋轉(zhuǎn)壓紙卷筒元件的第三個功能是在打印機(jī)啟動時或在打印機(jī)維護(hù)操作時，作為吸墨器用于接收來自該打印噴嘴底層(priming)的墨。在該打印機(jī)模式期間，使該壓紙卷筒元件14旋轉(zhuǎn)以便該暴露的吸墨部分81位于與該噴嘴防護(hù)43相反的噴墨路徑。該暴露的吸墨部分81為在該壓紙卷筒元件14內(nèi)部的吸墨材料82的本體的暴露部分，使得在該暴露部分81上接收的墨被吸入該壓紙卷筒元件的主體。
該壓紙卷筒元件結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以從圖23和24看到。該壓紙卷筒元件通常由形成該壓紙卷筒面78的一個突出的或模制的中空壓紙卷筒體83構(gòu)成，并容納該吸收材料82的成型體，其一部分穿出該壓紙卷筒體上的縱向槽，以形成該暴露的吸收表面81。該壓紙卷筒體83的平面部分84用作連接該壓蓋元件80的基底，該壓蓋組件由封口機(jī)外殼85，封口機(jī)密封件86以及用于與該噴嘴防護(hù)43接觸的泡沫元件87所組成。
參考圖1，每個軸承模制件18橫跨于一對垂直的軌道101上。即，將該壓蓋部件安裝在四個垂直的軌道101上，使該部件能夠垂直移動。位于該壓蓋部件的任一端下方的彈簧102使該部件偏移至一個提升的位置，保持凸輪76、77與墊片突出100接觸。
在不使用該打印頭時，使用全寬度壓蓋元件80對其加蓋，該全寬度壓蓋元件80采用彈性材料(或類似)密封86。為使該壓紙卷筒組件14旋轉(zhuǎn)，將該主轉(zhuǎn)輪驅(qū)動軸翻轉(zhuǎn)。這使得一個換向齒輪與該壓紙卷筒組件該端上的齒輪79接觸，并使其旋轉(zhuǎn)進(jìn)入其三個功能位置之一，每一個位置相隔120°。
在該壓紙卷筒端蓋74、75上的該凸輪76、77分別與各打印頭墊片20上的突出部分100協(xié)作，以根據(jù)該壓紙卷筒元件的旋轉(zhuǎn)位置控制該壓紙卷筒元件和打印頭之間的間距。這樣，在壓紙卷筒位置轉(zhuǎn)換期間，使該壓紙卷筒遠(yuǎn)離打印頭，用于提供距打印頭足夠的間隙，并被移回至適當(dāng)位置，用于其各自的紙張支持、壓蓋和吸墨功能。
此外，用于旋轉(zhuǎn)壓紙卷筒的凸輪結(jié)構(gòu)提供一種機(jī)構(gòu)，用于通過該壓紙卷筒14的輕微的旋轉(zhuǎn)來精細(xì)地調(diào)節(jié)該壓紙卷筒面和打印機(jī)噴嘴之間的距離。這允許根據(jù)所打印的該紙張或其他材料的厚度對該噴嘴-壓紙卷筒間的距離進(jìn)行補(bǔ)償，如由圖25所示的光學(xué)紙張厚度檢測器結(jié)構(gòu)所檢測的那樣。
該光學(xué)紙張檢測器包括安裝在PCB21底面上的光學(xué)檢測器88和安裝在從該分配模制件突出的臂89上的檢測器標(biāo)記裝置。該標(biāo)記裝置包括安裝在軸91上的檢測器標(biāo)記元件90，扭簧92控制該軸91的偏移。當(dāng)紙張進(jìn)入該進(jìn)給輥時，該標(biāo)記元件的最低部分接觸該紙張，且根據(jù)紙張厚度相對該彈簧92的偏轉(zhuǎn)而反向旋轉(zhuǎn)一個量。該光學(xué)檢測器檢測該標(biāo)記元件的此次移動，且PCB根據(jù)所檢測到的紙張厚度，通過引起該壓紙卷筒14的補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)，從而使該紙張表面和噴嘴之間的距離達(dá)到最佳。
圖26和27示出所示打印頭部件與可更換墨盒93的連接。通過軟管94對打印頭提供六種不同的墨，該軟管94從位于該打印機(jī)體內(nèi)的凹型墨閥95的陣列引出?？筛鼡Q盒93包括一個具有六個室的軟外殼，且將相應(yīng)的凸形閥陣列插入該打印機(jī)并與閥95匹配。該盒還包含一個進(jìn)氣口96和空氣過濾器(未示出)，并與位于該墨閥旁邊的進(jìn)氣孔連接器97聯(lián)接，使得氣泵98向打印頭提供所濾過的氣體。在該盒內(nèi)包括有QA芯片。當(dāng)將該盒插入以對PCB上的QA芯片連接器24提供通信時，該QA芯片與打印機(jī)中位于該墨閥95和進(jìn)氣孔連接器96之間的接點(diǎn)99相接觸。
在圖28-34中，示意性示出了部分毗鄰打印芯片110。每個打印芯片110包括多個單元元件114，其每一個包括噴嘴115和致動器116。這里參考第一頁上的共同未決US專利09/112,751，09/112,787，09/112,802，09/112,803，09/113,097，09/113,099，09/113,084，09/113,066，09/112,778，09/112,779，09/113,077，09/113,061，09/112,818，09/112,816，09/112,772，09/112,819，09/112,815，09/113,096，09/113,068，09/113,095，09/112,808，09/112,809，09/112,780，09/113,083，09/113,121，09/113,122，09/112,793，09/112,794，09/113,128，09/113,127，09/112,756，09/112,755，09/112,754，09/112,811，09/112,812，09/112,813，09/112,814，09/112,764，09/112,765，09/112,767，09/112,768，09/112,807，09/112,806，09/112,820，09/112,821公開了適用于單元元件114的不同的噴嘴和致動器。在需要時可啟動每個致動器以使墨水從該噴嘴115噴出以噴射在打印媒介上，該打印媒質(zhì)沿箭頭P所示的方向經(jīng)過該打印芯片110。
典型地，橫跨該打印設(shè)備的頁寬將可容納10個打印芯片110。例如，參考圖12，示出10個打印芯片27，并且對圖12中所示的疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行些微改進(jìn)，可獲得圖28-32的毗連的打印芯片陣列。
再次參考圖28，每個打印芯片110具有端面111，在其之間具有一系列延伸的傾斜部分112和縱向?qū)R部分113。部分112和113在該端面111的端面部分之間形成穿越打印芯片的“之字形”結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，也可提供不同的輪廓。
如果仔細(xì)分析圖28中的打印芯片110的連接部分，則能看到橫跨每個傾斜部分112的地方，在正常間隔的噴嘴115之間有一個間隙G，其中沒有設(shè)置噴嘴。然而，對圖33示出的該毗連打印芯片的特寫部分的分析表明，在從一個芯片110到下一個芯片的過渡中，用于同一種顏色墨水的噴嘴之間沿頁寬方向等距離d保持了連續(xù)性，。在這一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)注意，為圖29、31和33的每一個噴嘴115提供的鍵陰影(key shading)意指特定噴嘴被設(shè)計(jì)為噴出特定顏色的墨水。例如，由圖33中數(shù)字1，2，3和4指示的這些行全部噴出相同的彩色墨水。盡管在毗鄰芯片110的過渡處沿頁長度方向是不連續(xù)的，但打印機(jī)驅(qū)動器軟件仍可以適應(yīng)這一點(diǎn)。
可通過將這些芯片向彼此移動，如圖29和30所示，來組裝包括多個(假如10個)打印芯片110的頁寬打印頭。一旦該傾斜部分112已如圖31和32所示毗鄰，在這些毗鄰面之間的大約15um的滑動運(yùn)動將會使縱向?qū)R的部分113相互接觸。在這一點(diǎn)上，在毗鄰芯片10之間的過渡期間，噴嘴115之間的頁寬方向的間距d得到了保持。該所述行2和行3的噴嘴之間的間距也被設(shè)定為該打印機(jī)軟件被設(shè)計(jì)為對其進(jìn)行操作的對象。
在圖34中以S示意性示出的彈力維持分布在所有毗鄰打印芯片110上的壓力。即，當(dāng)沿打印頭的頁寬設(shè)置10個這種芯片時，在打印頭一端或兩端的加載彈簧將保持力S垂直穿過打印芯片陣列，由此確保沿打印頭切向保持恒力。因?yàn)槠涫乖撔酒械馗S環(huán)境或工作溫度的波動而膨脹及收縮，因此這一點(diǎn)是具有優(yōu)勢的。因?yàn)樵摯蛴⌒酒劝ㄋ芰嫌职ü柰?silicone)成分，因此無須考慮特定的復(fù)合設(shè)計(jì)來滿足這兩種材料的熱膨脹的變化率。實(shí)際上，該整行打印芯片110可輕微膨脹及收縮，使打印質(zhì)量的變化微小而不可感知。
權(quán)利要求
1.一種裝配到噴墨打印機(jī)打印頭內(nèi)的毗鄰的打印芯片陣列中的打印芯片，該打印芯片包括若干行單元元件，每個單元元件具有一個噴墨嘴，所述打印芯片具有一個與該陣列的另一個打印芯片毗鄰的端面，所述端面具有的形狀特征與所述另一個打印芯片的端面的相應(yīng)的形狀特征配合以確保在使用時保持所述打印芯片和所述另一個打印芯片的噴墨嘴之間具有期望的位置關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印芯片，其中，所述每一行單元元件的定位使得這些噴墨嘴沿該行等距分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的打印芯片，其中，該端面的形狀特征包括之字型結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印芯片，包括12個單元元件行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的打印芯片，其中，該12行單元元件由6個行對組成，每一個行對打印一種顏色的墨。
6.一種噴墨打印機(jī)的打印頭，包括毗鄰打印芯片陣列，每一個打印芯片是如權(quán)利要求5所述的打印芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭，其中，在一個打印芯片中專用于一種顏色的一對所述單元元件與打印不同顏色的毗鄰打印芯片的一對單元元件行縱向?qū)R。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印頭，其中橫跨該毗鄰端面的末端噴嘴之間的尺寸等于沿一個打印芯片的任一行的噴嘴之間的尺寸的兩倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的打印芯片，其中，所述之字型結(jié)構(gòu)包括一系列傾斜部分及其點(diǎn)綴的一系列對齊的縱向部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭，進(jìn)一步包括在打印芯片陣列的一端或兩端的偏移裝置，用于維持穿過該陣列的力，該力使該打印芯片的端面保持毗鄰。
全文摘要
一種用于噴墨打印機(jī)的打印頭，包括端對端毗鄰的打印芯片陣列。該打印芯片的毗鄰邊緣部分包括之字型結(jié)構(gòu)以確保一個芯片上的噴嘴與相鄰芯片上的噴嘴之間具有適當(dāng)?shù)奈恢门帕嘘P(guān)系及適當(dāng)間隔。
文檔編號B41J2/515GK1482966SQ01821209
公開日2004年3月17日 申請日期2001年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月21日
發(fā)明者卡·西爾弗布魯克, 卡 西爾弗布魯克 申請人:西爾弗布魯克研究有限公司