(57)【要約】【課題】印刷ヘッドを製造するための優れた方法を提供する。【解決手段】印刷ヘッドの動作を制御するための印刷エンジン制御装置を有するインクジェットプリンタのための、印刷ヘッドを製造する方法。この方法は、基板上に形成されたインク吐出ノズルのアレイを有する、印刷ヘッドＩＣを提供するステップと、印刷エンジン制御装置への電気接続のための回路を提供するステップと、プリンタ内の印刷ヘッドＩＣおよび回路を支持するための、支持部材を提供するステップと、ポリマーフィルムを提供するステップと、熱および圧力を所定の時間加えることによって、ポリマーフィルムを支持部材の表面に固定するステップと、印刷ヘッドＩＣおよび回路を、ポリマーフィルムによって支持部材に取り付けるステップと、回路を印刷ヘッドＩＣへと電気的に接続するステップとを含む。【選択図】図１８Ｃ
2008526553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷ヘッドの動作を制御するための印刷エンジン制御装置を有するインクジェットプリンタのための、印刷ヘッドを製造する方法であって、
基板上に形成されたインク吐出ノズルのアレイを有する、印刷ヘッドＩＣを提供するステップと、
前記印刷エンジン制御装置への電気接続のための回路を提供するステップと、
前記プリンタ内の、前記印刷ヘッドＩＣおよび前記回路を支持するための、支持部材を提供するステップと、
ポリマーフィルムを提供するステップと、
熱および圧力を所定の時間加えることによって、前記ポリマーフィルムを前記支持部材の表面に固定するステップと、
前記印刷ヘッドＩＣおよび前記回路を、前記ポリマーフィルムによって前記支持部材に取り付けるステップと、
前記回路を前記印刷ヘッドＩＣへと電気的に接続するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記回路が、ポリイミドフィルム層内に導電性材料のトラックを有するフレキシブルＰＣＢであり、前記印刷ヘッドＩＣおよび前記フレキシブルＰＣＢが、前記ポリマーフィルムによって前記支持部材へと同時に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記回路が、ポリイミドフィルムの層内に導電性材料のトラックを有するフレキシブルＰＣＢであり、前記フレキシブルＰＣＢは、前記印刷ヘッドＩＣが取り付けられた後に前記ポリマーフィルムに取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記フレキシブルＰＣＢは、前記印刷ヘッドＩＣ取付けプロセス後に前記ポリマーフィルムが冷却され硬化された後に、前記ポリマーフィルムへの取付けのための接着領域を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記回路は、前記ポリマーフィルム内に置かれる導電性材料のトラックである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記支持部材は、少なくとも１つのインク保管構成要素との流体連通を確立するための、複数のインク供給導管を有し、
前記ポリマーフィルムが、前記インク供給導管と前記印刷ヘッド集積回路との間で前記支持部材に取り付けられ、前記ポリマーフィルムは、前記吐出ノズルが前記インク供給導管と流体連通するように、開口のアレイを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ポリマーフィルムは、厚さが２５μｍよりも大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリマーフィルムは、厚さが５０μｍである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
開口の前記アレイが、前記インク供給導管のそれぞれの端部と位置合せされるレーザ穿孔された穴のアレイである、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマー封止フィルムが、熱可塑性フィルムの両面上に接着層を有する積層である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱可塑性フィルムが、ＰＥＴまたはポリスルホンである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記インク供給導管が、液晶ポリマー微小成形物内に形成される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタに関し、詳細にはインクジェットプリンタに関する。本発明の特定の態様は、プリンタ用のカートリッジ、印刷ヘッドの設計および保守、ならびにプリンタ動作のその他の様相に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本発明に関する様々な方法、システム、および装置は、本発明の出願人または譲受人によって出願された、以下の米国特許／特許出願において開示されている。
【表１】
2008526553.tif 000003
【表２】
2008526553.tif 000004
【表３】
2008526553.tif 000005
いくつかの出願をそれらの整理番号によって列挙した。それらは、出願番号が知られるときに置き換えられる。これらの出願および特許の開示を、参照により本明細書に組み込む。
【背景技術】
【０００３】
従来、ほとんどの市販のインクジェットプリンタは、プリンタの全体構造および設計の一部を形成する印刷エンジンを有する。この点に関して、プリンタユニットの本体は通常、印刷ヘッドおよび関連する送達機構を受け入れるように構築され、これらの特徴は、プリンタユニットに一体化される。
【０００４】
これは特に、媒体がプリンタユニットを通って進められるとき、少ない反復回数で媒体を横方向に前後しながら横断する印刷ヘッドを使用する、インクジェットプリンタの場合に当てはまる。そのような場合、往復運動印刷ヘッドは通常、媒体入力ローラと媒体出力ローラの間でプリンタの幅を横断することができるように、プリンタユニットの本体に取り付けられ、媒体入力および出力ローラは、プリンタユニットの構造の一部を形成する。そのようなプリンタユニットでは、印刷ヘッドを交換のために取外し可能とすることができるが、媒体移送ローラ、制御回路、および保守ステーションなど印刷エンジンのその他の部品は、通常プリンタユニット内に固定されており、これらの部品の交換は、プリンタユニット全体を交換しなければ不可能である。
【０００５】
その設計構造内にしっかりと固定されていることに加えて、往復運動型の印刷ヘッドを使用するプリンタユニットは、特にフルカラーおよび／または写真品位の印刷ジョブを実行する場合に、かなり遅い。これは、印刷ヘッドが、媒体の表面上にインクを付着させるために静止媒体上を連続的に横断しなければならず、それは、画像のラインを付着させるために印刷ヘッドの多数のスワスを必要とすることがあるためである。
【０００６】
最近、媒体が印刷ヘッドを通過するときに印刷ヘッドを静止したままとすることができるように、印刷媒体の幅全体に延びる印刷ヘッドを提供することが可能になってきた。そのようなシステムでは、画像のラインを付着させるために印刷ヘッドが多数のスワスを実行する必要がなくなり、むしろ印刷ヘッドは、媒体が高速で通過するときにその上にインクを付着させることができるので、印刷を行うことができる速度が大幅に上昇する。そのような印刷ヘッドでは、フルカラー１６００ｄｐｉの印刷を、以前に従来のインクジェットプリンタを用いて達成不可能な速度であった、毎分６０ページ近くの速度で行うことが可能になってきた。
【０００７】
現代のインクジェットプリンタにおけるインク吐出ノズルは、通常、印刷ヘッド集積回路（ＩＣ）の形のＭＳＴ（マイクロシステム技術）装置である。それらは、リソグラフィ、エッチング、および堆積技術を用いて、シリコンウェハ上に加工される。印刷ヘッドＩＣは、密接に詰められたノズルを有し、これは良好な画像解像度を提供するが、いくつか製造上の困難をもたらす。１つの問題は、印刷ヘッドＩＣに、印刷エンジン制御装置からの電力および印刷データを提供することである。このために、一般にフレキシブル印刷回路基板（フレキシブルＰＣＢ）が使用される。フレキシブルＰＣＢは、ポリマーフィルム内に導電性材料のトラックを有する。トラックは、それらが印刷ヘッドＩＣ上のボンドパッドのラインと位置合せされるように間隔をおいて配置される。次いでトラックは、ボンドパッドに直接接続される。これには、フレキシブルＰＣＢが非常に正確であること、およびフレキシブルＰＣＢとボンドパッドを整列させるときの精度が高度であることが必要である。したがってこれは、印刷ヘッド製造プロセス全体うちの時間がかかる段階となる可能性がある。
【０００８】
この状況は、上記で議論したページ幅印刷ヘッドの製造においてより悪化する。プリント幅印刷ヘッドを構成する印刷ヘッドＩＣは、一般に、走査型印刷ヘッドにおいて使用される印刷ヘッドＩＣよりも長い。したがって、各ＩＣ上のボンドパッドのラインがより長いので、トラック間隔は、ボンドパッド間隔とより厳密に一致しなければならない。トラック間隔のわずかな不正確さは、ボンドパッドの幅によって受け入れることができることが理解されるであろう。ただし、間隔の不正確さは、フレキシブルＰＣＢ全体にわたり連続する各トラックと組み合わさるので、ボンドパッドの長いラインの端部までに、わずかな不正確さがもはやパッド幅によって受け入れられなくなる。
【０００９】
したがって、時間的な効率がより良く商業的により実用的な、フレキシブルＰＣＢのトラックを、対応する印刷ヘッドＩＣのボンドパッドと接続するための方法が必要とされている。
【発明の開示】
【００１０】
したがって、本発明の一態様は、印刷ヘッドの動作を制御するための印刷エンジン制御装置を有するインクジェットプリンタのための、印刷ヘッドの製造方法を提供し、この方法は、基板上に形成されたインク吐出ノズルのアレイを有する、印刷ヘッドＩＣを提供するステップと、印刷エンジン制御装置への電気接続のための回路を提供するステップと、プリンタ内の、印刷ヘッドＩＣおよび回路を支持するための、支持部材を提供するステップと、ポリマーフィルムを提供するステップと、熱および圧力を所定の時間加えることによって、ポリマーフィルムを支持部材の表面に固定するステップと、印刷ヘッドＩＣおよび回路を、ポリマーフィルムによって支持部材に取り付けるステップと、回路を印刷ヘッドＩＣへと電気的に接続するステップとを含む。
【００１１】
トラックとボンドパッドの高度に精密な位置合せは決定的に重要ではないので、ポリマーフィルムを用いて印刷ヘッドＩＣおよびフレキシブルＰＣＢの両方を支持フィルムに取り付けることは、比較的単純かつ単純なステップである。トラックは続いて、自動化されたプロセスでボンドパッドへと接続することができる。トラックの端部を光学的に配置し、それを印刷ヘッドＩＣ上の対応するボンドパッドへと配線する機器が使用可能である。トラックとボンドパッドの位置合せが少々不正確であっても、印刷ヘッドＩＣ、特にページ幅印刷ヘッド内で使用される長いＩＣへの、フレキシブルＰＣＢの接続は、妨げられない。その結果、プロセス全体は、時間効率がより高まり、商業的に実用的となる。
【００１２】
第１の好ましい形態では、回路が、ポリイミドフィルムの層内に導電性材料のトラックを有するフレキシブルＰＣＢであり、印刷ヘッドＩＣおよびフレキシブルＰＣＢが、ポリマーフィルムによって支持部材へと同時に取り付けられる。第２の好ましい形態では、回路が、ポリイミドフィルムの層内に導電性材料のトラックを有するフレキシブルＰＣＢであり、フレキシブルＰＣＢは、印刷ヘッドＩＣが取り付けられた後にポリマーフィルムに取り付けられる。任意で、フレキシブルＰＣＢは、印刷ヘッドＩＣ取付けプロセス後にポリマーフィルムが冷却され硬化された後に、ポリマーフィルムへの取付けのための接着領域を有する。第３の好ましい形態では、回路は、ポリマーフィルム内に置かれる導電性材料のトラックである。この形態では、ポリマーフィルムが、有効にフレキシブルＰＣＢとなることが理解されるであろう。
【００１３】
好ましい形態では、印刷ヘッドＩＣは、一連のボンドパッドを有し、回路は、一連の導電性トラックであり、回路を印刷ヘッドＩＣへと電気的に接続するステップは、保護封入材料のライン内の微細な配線を被覆する前に、ボンドパッドと対応する導電性トラックとの間に微細な配線をつなぐことを伴う。
【００１４】
いくつかの好ましい実施形態では、支持部材は、少なくとも１つのインク保管構成要素との流体連通を確立するための、複数のインク供給導管を有し、インク供給導管と印刷ヘッド集積回路との間で、ポリマーフィルムが支持部材に取り付けられ、ポリマーフィルムは、吐出ノズルがインク供給導管と流体連通するように、開口のアレイを有する。
【００１５】
特に好ましい形態では、ポリマーフィルムは、厚さが２５μｍより大きく、特定の実施形態では、ポリマーフィルムは、厚さが約５０μｍである。
【００１６】
印刷ヘッド集積回路（ＩＣ）上の個々のノズルにインクを供給するために、シリコンウェハ基板の裏面内にチャネルをエッチングすることが便利であることが多い。これらのチャネルは、封止する必要があり、適当な封止ならびにＩＣを支持構造に固定するための手段を、ポリマーフィルムが提供することができる。ただし、支持構造の表面が平坦でない場合、ポリマーフィルムによってもたらされる封止が弱まる可能性がある。ＩＣが固定される表面は、ＩＣ内のチャネルにインクを送達するより多くのインク供給チャネルがあるため、通常平坦でない。フィルムは、支持体内の開いたチャネルを横断して封止するとき、その中へと膨張しまたはたるむ可能性がある。支持構造のチャネル内へとたるむフィルムの断面は、印刷ヘッドＩＣ内のいくつかのエッチングされたチャネルを横断して延びる。たるみは、エッチングされた各チャネルを分割する壁部間に間隙を生じることがある。明らかに、これによって封止が破られ、かつ、インクが印刷ヘッドＩＣの外へと、および／またはエッチングされたチャネル間で漏れることになる。これを防護するために、ポリマー封止フィルムは、ＩＣ内のエッチングされたチャネルを覆う封止を維持しながら、支持構造チャネル内へのたるみを考慮するのに十分な厚さとなるべきである。
【００１７】
ポリマー封止フィルムの最小厚さは、好ましい実施形態に関して詳細に議論される多数の因子に依存する。ただし、本出願人の分析および試験は、２５μｍのポリマー封止フィルム厚さが、リソグラフィによってマスクされるエッチングおよび堆積技術を用いて形成される印刷ヘッドＩＣに適当であることを示している。厚さを５０、１００、さらには２００μｍへと増大させると、それに対応して、提供される封止の確実性が高まる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、開口のアレイは、インク供給導管のそれぞれの端部と位置合せされるレーザ穿孔された穴のアレイである。任意で、ポリマー封止フィルムは、熱可塑性フィルムの両面上に接着層を有する積層である。任意で、熱可塑性フィルムは、ＰＥＴまたはポリスルホンである。任意で、ポリマー封止フィルムは、厚さが１５０μｍより大きい。任意で、インク供給導管は、液晶ポリマー微小成形物である。
【００１９】
好ましくは、回路は、ポリイミドフィルムの層内の導電性材料のトラックを有するフレキシブルＰＣＢであり、印刷ヘッドＩＣおよびフレキシブルＰＣＢは、ポリマーフィルムによって支持部材へと同時に取り付けられる。
【００２０】
好ましくは、回路は、ポリイミドフィルムの層内に導電性材料のトラックを有するフレキシブルＰＣＢであり、フレキシブルＰＣＢは、印刷ヘッドＩＣが取り付けられた後にポリマーフィルムに取り付けられる。
【００２１】
好ましくは、フレキシブルＰＣＢは、印刷ヘッドＩＣ取付けプロセス後にポリマーフィルムが冷却され硬化された後に、ポリマーフィルムへの取付けのための接着領域を有する。
【００２２】
好ましくは、回路は、ポリマーフィルム内に置かれる導電性材料のトラックである。
【００２３】
好ましくは、支持部材は、少なくとも１つのインク保管構成要素との流体連通を確立するための、複数のインク供給導管を有し、
インク供給導管と印刷ヘッド集積回路との間の支持部材に、ポリマーフィルムが取り付けられ、ポリマーフィルムは、吐出ノズルがインク供給導管と流体連通するように、開口のアレイを有する。
【００２４】
好ましくは、ポリマーフィルムは、厚さが２５μｍより大きい。
【００２５】
好ましくは、ポリマーフィルムは、厚さが約５０μｍである。
【００２６】
好ましくは、開口のアレイは、インク供給導管のそれぞれの端部と位置合せされる、レーザ穿孔された穴のアレイである。
【００２７】
好ましくは、ポリマー封止フィルムは、熱可塑性フィルムの両面上に接着層を有する積層である。
【００２８】
好ましくは、熱可塑性フィルムは、ＰＥＴまたはポリスルホンである。
【００２９】
好ましくは、インク供給導管は、液晶ポリマー微小成形物内に形成される。
【００３０】
本発明の第２の態様では、接着フィルムを用いてＭＳＴデバイスを支持部材に取り付ける方法が提供され、ＭＳＴデバイスは、付着面、および付着面内の第１の開口に連結された第１の流体導管を有し、支持部材は、取付け面、および取付け面内の第２の開口に連結された第２の流体導管を有し、ポリマーフィルムは、第１の開口と第２の開口の間を流体連通させるための開口部を有し、この方法は、ポリマーフィルム内に開口部を形成するステップと、開口部を第２の開口の少なくとも一部と位置合せするステップと、ポリマーフィルムを取付け面に取り付けるために、熱および圧力を加えるステップと、開口部が第１の開口の少なくとも一部と位置合せされるようにＭＳＴデバイスを位置決めするステップとを含む。
【００３１】
ポリマーフィルムが支持部材に取り付けられる前に、その中に何らかの穴または開口部を形成することは、フィルムが取付け面上に取り付けられた後に何らかの開口部を形成するよりも、はるかに時間がかからない。さらに、開口部は通常レーザ穿孔によって形成されるので、下にある支持部材の一部も同様にアブレーションされる危険性が、かなり高い。このアブレーションされた材料は、開口部または流体導管内に留まり、流体の流れを狭窄しまたは詰まらせる可能性がある。
【００３２】
好ましくは、ポリマーフィルムは、２つの熱硬化性接着材外部層の間に中央ウェブを有する、積層フィルムである。
【００３３】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、複数の第１の流体導管に連結される、付着面内の入口開口のアレイを有し、付着面は、複数の第２の流体導管に連結される、出口開口のアレイを有し、積層されたフィルムは、入口および出口アレイ内の対応する開口間に流体電通を確立するための、開口部のアレイを有する。
【００３４】
好ましくは、積層フィルム内の開口部は、レーザ穿孔される。
【００３５】
好ましくは、積層フィルムは、開口部に直接隣接する熱硬化接着層を硬化させないように、ＵＶレーザを用いて穿孔される。
【００３６】
好ましくは、中央ウェブは、ポリイミドフィルムである。
【００３７】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが２５μｍより大きい。
【００３８】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが約５０μｍである。
【００３９】
好ましくは、各熱硬化接着層は、厚さが１２μｍより大きい。
【００４０】
好ましくは、各熱硬化接着層は、厚さが約２５μｍである。
【００４１】
好ましくは、入口開口のアレイは、付着面内の一連の開いたチャネルである。
【００４２】
好ましくは、チャネルは、幅が５０μｍより大きく、隣接するチャネルから５０μｍより大きく離隔される。
【００４３】
好ましくは、付着面は、付着面およびポリイミド層の間から配置される熱硬化接着材を保持するために、チャネルに隣接する凹部を有する。
【００４４】
好ましくは、積層フィルムは、２つの保護ライナの間に挟まれ、積層フィルムの支持部材面上のライナは、開口部のレーザ穿孔後であるが支持構造の取付け前に除去され、ＭＳＴデバイス面上の保護ライナは、ＭＳＴデバイスの取付け前に除去される。
【００４５】
好ましくは、保護ライナはＰＥＴである。
【００４６】
好ましくは、熱硬化接着層は、積層フィルムが最初に支持部材およびＭＳＴデバイスに取り付けられるときに、まず粘着性となり、続いてそれらの硬化温度へと加熱される。
【００４７】
好ましくは、ＭＳＴデバイス側の熱硬化性接着材を、ＭＳＴデバイスが取り付けられる後まで硬化させずに、積層フィルムがＭＳＴデバイスの取付け前に支持部材に対して硬化されるように、熱硬化性接着材は、異なる硬化温度を有する。
【００４８】
好ましくは、開口部は、支持部材の取付け表面に積層フィルムが取り付けられる前に形成される。
【００４９】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、印刷ヘッドＩＣであり、支持構造は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形物である。
【００５０】
好ましくは、積層フィルムは、各ＭＳＴデバイスのための開口部のアレイ内の１つの開口上または開口中の点を計算する、視覚システムを用いて、支持構造上の基準マーカと位置合せされる。
【００５１】
本発明では、第３の態様において、ＭＳＴデバイスを支持構造に取り付けるための積層フィルムが、それらの間の流体連通を封止するために設けられ、積層フィルムは、２つの熱硬化接着層間のポリマーキャリヤウェブと、ＭＳＴデバイス内の第１の流体導管と支持部材内の第２の流体導管の間に流体連通を確立するために、フィルム内に形成された開口とを備える。
【００５２】
各面に熱硬化性接着材を有する積層フィルムを使用すると、加熱された熱可塑性フィルムよりもはるかに確実性の高い封止がもたらされる。熱可塑性フィルムとＭＳＴデバイスの表面との間の結合は、熱疲労を受けやすく、かつ漏れまたは完全な損傷を生じやすい。中心キャリヤウェブおよび熱硬化性接着材を有する積層は、ＵＶレーザによって穿孔し、後に、接着材が硬化しＭＳＴデバイス表面との間に強い結合が生み出されるように、知られている硬化温度まで加熱することができる。
【００５３】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、複数の第１の流体導管に連結される、付着面内の入口開口のアレイを備え、付着面は、複数の第２の流体導管に連結される出口開口のアレイを有し、積層フィルムは、入口および出口アレイ内の対応する開口間に流体連通を確立するために、開口部のアレイを有する。
【００５４】
好ましくは、開口はレーザ穿孔される。
【００５５】
好ましくは、熱硬化性接着材は、摂氏１５０°の最高硬化温度を有する。
【００５６】
好ましくは、レーザは、開口部に直接隣接する熱硬化性接着層を硬化させないように、ＵＶレーザである。
【００５７】
好ましくは、中央ウェブは、ポリイミドフィルムである。
【００５８】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが２５μｍより大きい。
【００５９】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが約５０μｍである。
【００６０】
好ましくは、各熱硬化接着層は、厚さが１２μｍより大きい。
【００６１】
好ましくは、各熱硬化接着層は、厚さが約２５μｍである。
【００６２】
好ましくは、入口開口のアレイは、付着面内の一連の開いたチャネルである。
【００６３】
好ましくは、チャネルは、幅が５０μｍより大きく、隣接するチャネルから５０μｍを超えて離隔される。
【００６４】
好ましくは、付着面は、付着面とポリイミド層の間から移動する熱硬化性接着材を保持するために、チャネルに隣接する凹部を有する。
【００６５】
さらなる態様では、積層フィルムが提供され、積層フィルムは、各外面上の２つの保護ライナをさらに備え、ポリマーフィルムの支持部材面上のライナは、開口部をレーザ穿孔する後であるが支持構造の取付け前に除去され、ＭＳＴデバイス面上の保護ライナは、ＭＳＴデバイスを取り付ける前に除去される。
【００６６】
好ましくは、保護ライナはＰＥＴである。
【００６７】
好ましくは、熱硬化性接着層は、後に硬化温度へと加熱する前に、まず支持部材およびＭＳＴデバイスに取り付けるために、硬化温度未満の温度に加熱することができる。
【００６８】
好ましくは、熱硬化性接着層は、ＭＳＴデバイスが取り付けられる後までＭＳＴデバイス側の熱硬化性接着材を硬化させずに、ＭＳＴデバイスが取り付けられる前にポリマーフィルムが支持部材に対して硬化されるように、異なる硬化温度を有することができる。
【００６９】
好ましくは、熱硬化接着層は、１００センチポアズから１０００００００センチポアズの間の粘度を有する。
【００７０】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、印刷ヘッドＩＣであり、支持構造は、液体結晶ポリマー（ＬＣＰ）成形物である。
【００７１】
好ましくは、支持構造は、取付け面上に少なくとも１つの基準マーカを有し、開口部のアレイのうちの所定の開口部を少なくとも１つの基準マーカに対して追跡する視覚システムを用いて、開口部のアレイが、出口開口のアレイと位置合せされる。
【００７２】
本発明の第４の態様は、ＭＳＴデバイスの付着面を、支持部材上の取付け面に対して封止する方法を提供する。付着面は、第１の流体導管に連結された開口と、第２の導管に連結された第２の開口を有し、方法は、熱硬化性接着材を取付け面上に適用するステップと、第１の開口を第２の開口の少なくとも一部と位置合せするステップと、ＭＳＴデバイスと取付け面を互いに押し付けるステップと、熱硬化性接着材を硬化させるステップとを含み、熱硬化性接着材は、１００センチポアズから１０００００００センチポアズの間の粘度を有する。
【００７３】
熱可塑性接着材の代わりに熱硬化性接着材を使用することによって、はるかに確実な封止がもたらされる。熱可塑性接着材とＭＳＴデバイス表面との間の結合は、熱疲労、および漏れまたは完全な損傷に弱い。熱硬化性接着材は、ＭＳＴデバイスを予備的に位置決めするために、粘着性になるまで加熱し、後に、接着材が硬化しＭＳＴデバイスに対する強い化学的結合が形成されるように、知られている硬化温度まで加熱することができる。
【００７４】
ただし、接着材の粘度は、ＭＳＴデバイスをその中に適切に埋め込むことが可能となるように十分低く、しかし流れが遮断されるか過剰に制限される程度まで接着材が導管内に押し出されないように、十分高くなくてはならない。
【００７５】
好ましくは、熱硬化性接着材は、熱硬化性接着材の層を両面上に有し第１の開口と第２の開口との間を流体連通させるための開口部を有する、中央ウェブを備える積層フィルムとして、取付け面上に適用される。
【００７６】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、複数の第１の流体導管に連結された、付着面内の入口開口のアレイを備え、付着面は、複数の第２の流体導管に連結された、出口開口のアレイを有し、積層フィルムは、入口および出口アレイ内の対応する開口間に流体連通を確立するための開口部のアレイを有する。
【００７７】
好ましくは、積層フィルム内の開口部は、レーザ穿孔される。
【００７８】
好ましくは、積層フィルムは、開口部に直接隣接する熱硬化接着層を硬化させないように、ＵＶ穿孔される。
【００７９】
好ましくは、中央ウェブは、ポリイミドフィルムである。
【００８０】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが２５μｍより大きい。
【００８１】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが約５０μｍである。
【００８２】
好ましくは、各熱硬化接着層は、厚さが１２μｍより大きい。
【００８３】
好ましくは、各熱硬化接着層は、厚さが約２５μｍである。
【００８４】
好ましくは、入口開口のアレイは、付着面内の一連の開いたチャネルである。
【００８５】
好ましくは、チャネルは、幅が５０μｍより大きく、隣接するチャネルから５０μｍより大きく離隔される。
【００８６】
好ましくは、取付け面は、取付け面とポリイミド層との間から移動する熱硬化性接着材を保持するために、チャネルに隣接する凹部を有する。
【００８７】
好ましくは、積層フィルムは、保護ライナ間に挟まれ、積層フィルムの支持部材面上のライナは、開口部をレーザ穿孔した後であるが支持構造の取付け前に除去され、ＭＳＴデバイス面上の保護ライナは、ＭＳＴデバイスの取付け前に除去される。
【００８８】
好ましくは、保護ライナはＰＥＴである。
【００８９】
好ましくは、熱硬化接着層は、積層フィルムが支持部材およびＭＳＴデバイスに最初に取り付けられるときに、まず粘着性にさせ、続いてそれらの硬化温度まで加熱することができる。
【００９０】
好ましくは、ＭＳＴデバイスが取り付けられる後までＭＳＴデバイス側の熱硬化性接着材を硬化させずに、ＭＳＴデバイスが取り付けられる前に積層フィルムが支持部材に対して硬化されるように、熱硬化性接着材は、異なる硬化温度を有する。
【００９１】
好ましくは、開口部は、積層フィルムが支持部材の取付け面上に取り付けられる前に形成される。
【００９２】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、印刷ヘッドＩＣであり、支持構造は、液晶ポリマー（ＬＣＦ）成形物である。
【００９３】
好ましくは、支持構造は、取付け面上に少なくとも１つの基準マーカを有し、開口部のアレイは、少なくとも１つの基準マーカに対して開口部のアレイ内の所定の開口部を追跡する視覚システムを用いて、出口開口部のアレイと位置合せされる。
【００９４】
本発明の第５の態様は、接着フィルムによってＭＳＴデバイスを支持部材に取り付ける方法を提供する。ＭＳＴデバイスはそれぞれ、第１の開口を有する付着面を有し、支持部材は、第１の開口にそれぞれ対応する第２の開口を有する取付け面と、各ＭＳＴデバイスのための基準マーカとを有し、接着フィルムは複数の開口部を有し、方法は、開口部が、取付け面内の第２の開口の少なくとも一部と位置合せされるように、基準マーカおよび対応する開口部を用いて接着フィルムを位置決めするステップと、接着フィルムを取付け表面に適用するステップと、各ＭＳＴデバイスをそれぞれの開口部に対して位置決めするステップと、開口部によってそれぞれの第１および第２の開口が確立されるように、熱および圧力を用いて、ＭＳＴデバイスを取り付けるステップとを含む。
【００９５】
位置合せのために、フィルムおよび支持部材両方の上に基準マーカを配置する代わりに、視覚システムは、それら自体の流体開口部を用いる。これははるかに直接的かつ正確である。というのも、フィルム上の通常非常に小さい穴である基準マーカは、フィルムを取り付ける前に加熱されると全体的に歪み塞がれやすいからである。開口部は、それらの形状全体に対する歪みがより少ない、はるかに大きい特徴である。開口部は、大きい特徴であるので、視覚システムは、変形によりある程度のばらつきを有することになる形状のために、中心など開口部上または開口部内の点を計算するための何らかの簡便な技術を用いて、この点を決定する必要がある。
【００９６】
好ましくは、接着フィルムは、両面上に熱硬化性接着材の層を有する中央ウェブと、第１の開口および第２の開口の間を流体連通させるための開口とを備える、積層フィルムである。
【００９７】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、複数の第１の流体導管に連結された、付着面内の入口開口のアレイを備え、付着面は、複数の第２の流体導管に連結された、出口開口のアレイを有し、積層フィルムは、入口および出口アレイ内の対応する開口間に流体連通を確立するための、開口部のアレイを有する。
【００９８】
好ましくは、積層フィルム内の開口は、レーザ穿孔される。
【００９９】
好ましくは、積層フィルムは、開口部に直接隣接する熱硬化性接着層を硬化させないように、ＵＶレーザを用いて穿孔される。
【０１００】
好ましくは、中央ウェブは、ポリイミドフィルムである。
【０１０１】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが２５μｍより大きい。
【０１０２】
好ましくは、ポリイミドフィルムは、厚さが約５０μｍである。
【０１０３】
好ましくは、厚さが１２μｍより大きい。
【０１０４】
好ましくは、各熱硬化性接着層は、厚さが約２５μｍである。
【０１０５】
好ましくは、入口開口のアレイは、付着面内の一連の開いたチャネルである。
【０１０６】
好ましくは、チャネルは、幅が５０μｍより大きく、隣接するチャネルから５０μｍより大きく離隔される。
【０１０７】
好ましくは、付着面は、付着面とポリイミド層の間から移動する熱硬化性接着材を保持するために、チャネルに隣接する凹部を有する。
【０１０８】
好ましくは、積層フィルムは、２つの保護ライナの間に挟まれ、積層フィルムの支持部材側のライナはレーザ穿孔後であるが、支持構造の取付け前に除去され、ＭＳＴデバイス上の保護ライナは、ＭＳＴデバイスを取り付ける前に除去される。
【０１０９】
好ましくは、保護ライナはＰＥＴである。
【０１１０】
好ましくは、熱硬化性接着層は、積層フィルムが最初に支持部材およびＭＳＴデバイスに取り付けられるときに粘着性にされ、続いてそれらの硬化温度へと加熱される。
【０１１１】
好ましくは、熱硬化接着層は、ＭＳＴデバイスが取り付けられる後までＭＳＴデバイス側の熱硬化性接着材を硬化させずに、ＭＳＴデバイスが取り付けられる前に積層フィルムが支持部材に対して硬化されるように、異なる硬化温度を有する。
【０１１２】
好ましくは、開口部は、積層フィルムが支持部材の取付け面に取り付けられる前に形成される。
【０１１３】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、印刷ヘッドＩＣであり、支持構造は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形物である。
【０１１４】
好ましくは、積層フィルムは、開口部のアレイ内の１つの開口上または開口内の点を各ＭＳＴデバイスのために計算する視覚システムを用いて、支持構造上の基準マーカと位置合せされる。
【０１１５】
本発明は、第６の態様にて、接着面に取り付けるためのＭＳＴデバイスを提供し、ＭＳＴデバイスは、接着面と当接するための付着面と、付着面内の第１の開口と連結される第１の流体導管と、ＭＳＴデバイスが取り付けられるときに、移動する接着材が第１の導管内の流体の流れを遮断しないように、付着面と接着面の間から移動する接着材を保持するための、第１の開口に隣接する面内の凹部とを備える。
【０１１６】
第１の開口の隣に凹部が存在するように付着面にプロファイル付けすることによって、接着材が導管内に絞り出され、流体の流れを損なう危険性が低減する。
【０１１７】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、複数の第１の流体導管と連結するための、付着面内の入口開口のアレイを有し、付着面は、複数の第２の流体導管に連結される出口開口のアレイを有し、付着面はさらに、入口開口のアレイの間に介在する凹部のアレイを備える。
【０１１８】
好ましくは、入口開口のアレイは、付着面内の一連の開いたチャネルである。
【０１１９】
好ましくは、凹部のアレイは、付着面内のピットの配列である。
【０１２０】
好ましくは、チャネルは、幅が５０μｍより大きく、それぞれ、付着面から５０μｍより大きく離隔される。
【０１２１】
好ましくは、チャネルは、幅が約８０μｍであり、付着面から約８０μｍ離隔される。
【０１２２】
好ましくは、ピットは幅が５μｍより大きく、深さが５μｍより大きい。
【０１２３】
好ましくは、接着材は、所定の温度にて硬化する、熱硬化性接着材である。
【０１２４】
好ましくは、熱硬化性接着材は、１５０℃の最高硬化温度を有する。
【０１２５】
好ましくは、熱硬化性接着材は、厚さが１２μｍより大きい。
【０１２６】
好ましくは、ＭＳＴデバイスは、印刷ヘッドＩＣであり、支持構造は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形物である。
【０１２７】
好ましくは、熱硬化性接着材は、１００センチポアズから１０００００００センチポアズの間の粘度を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２８】
次に本発明を、添付の図に示す好ましい実施形態を参照しながら、例示としてのみ説明する。
【０１２９】
図１は、本発明を実施するプリンタユニット２を示す。媒体供給トレイ３は、印刷エンジン（プリンタケーシング内に隠されている）によって印刷される媒体８を、支持および供給する。媒体８の印刷されたシートは、収集のために印刷エンジンから媒体出力トレイ４へと給送される。使用者インターフェース５は、ＬＣＤタッチスクリーンであり、プリンタユニット２の動作を使用者が制御することを可能にする。
【０１３０】
図２は、内部空洞６内に配置された印刷エンジン１を露出するように開いた、プリンタユニット２の蓋７を示す。ピッカ機構９は、入力トレイ３内の媒体（わかりやすくするために図示しない）に係合し、個々のシートを印刷エンジン１へと給送する。印刷エンジン１は、媒体移送手段を備え、媒体移送手段は、印刷およびそれに続く媒体出力トレイ４（収縮させて示す）への送達のために、個々のシートを取り出し、印刷ヘッドアセンブリ（以下で説明する）を通過してそれらを給送する。
【０１３１】
図３は、コンピュータシステム７０２など外部供給源から受け取ったドキュメントを、１枚の紙など印刷媒体上に印刷するために、プリンタユニット２がどのように構成されるかを概略的に示す。この点に関して、プリンタユニット２は、前処理されたデータを受け取るために、コンピュータシステム７０２との電気接続を備える。図示の特定の状況で、外部コンピュータシステム７０２は、ドキュメントを受け取ること（ステップ７０３）、それをバッファリングすること（ステップ７０４）、それをラスタ化すること（ステップ７０６）およびそれをプリンタユニット２へと送信するためにそれを圧縮すること（ステップ７０８）を含む、ドキュメントの印刷に伴う様々なステップを実行するようにプログラムされる。
【０１３２】
本発明の一実施形態によれば、プリンタユニット２は、外部コンピュータシステム７０２から、ドキュメントを圧縮された多層ページ画像の形で受け取り、制御電子部品７６６が、画像をバッファリングし（ステップ７１０）、次いで画像をさらなる処理のために伸長する（ステップ７１２）。伸長された連続階調レイヤは、ディザリングされ（ステップ７１４）、次いで伸長ステップからのブラックレイヤが、ディザリングされた連続階調レイヤ上に合成される（ステップ７１６）。符号化されたデータはまた、（必要に応じて）人間の目には実質的に不可視である赤外線インクを用いて印刷される、追加のレイヤを形成するためにレンダリングすることができる（ステップ７１８）。ブラックレイヤ、ディザリングされた連続階調レイヤ、および赤外線レイヤは、結合されて（ステップ７２０）、印刷のために印刷ヘッドへと供給されるページを形成する（ステップ７２２）。
【０１３３】
この特定の構成では、印刷されるドキュメントに関連するデータが、テキストおよび線画用の高解像度の２値（ｂｉ−ｌｅｖｅｌ）マスクレイヤと、画像または背景色用の中解像度の連続階調色画像とに分割される。任意で、画像または均一な色からとった色データを用いてテキストおよび線画をテクスチャリングするための、中から高解像度の連続階調テクスチャレイヤを加えることによって、カラーテキストをサポートすることができる。印刷アークテクチャは、これらの連続階調レイヤを、画像データまたは均一な色データを参照することができる抽象的な「画像」および「テクスチャ」レイヤで表現することによって、一般化する。この、コンテンツに基づいてデータをレイヤへと分割することは、当業者であれば理解するように、ベースモードのミクストラスタコンテント（ＭＲＣ）モードに従っている。ＭＲＣベースモードと同様に、印刷アークテクチャは、いくつかの例で、印刷されるデータがオーバーラップする場合に補正を行う。特に、一形態では、すべてのオーバーラップが、補正を明示的に実施するプロセス（衝突解決）において３層表現に置き換えられる。
【０１３４】
図４は、印刷エンジン制御装置７６６による印刷データ処理を示す。上述のように、データは、主にソフトウェアベースのコンピュータシステム７０２によって画像の前処理が実行された状態で、圧縮された多層ページ画像の形でプリンタユニット２へと送達される。次いで、印刷エンジン制御装置７６６が、主にハードウェアベースのシステムを用いてこのデータを処理する。
【０１３５】
データを受け取ると、ディストリビュータ７３０が、このデータをプロプラエタリな表現からハードウェア特定の表現へと変換し、これらの装置へのデータ送信の何らかの制限または要求を監視しながら、データが正しいハードウェア装置に送られることを保証する。ディストリビュータ７３０は、変換されたデータを、複数のパイプライン７３２のうちの適当な１つへと分配する。パイプラインは、互いに同一であり、基本的に、１組の印刷可能なドット出力を作成するために、伸長機能、スケーリング機能、およびドット合成機能を提供する。
【０１３６】
各パイプライン７３２は、データを受け取るためのバッファ７３４を備える。連続階調伸長器７３６は、カラー連続階調平面を伸長し、マスク伸長器は、モノトーン（テキスト）レイヤを伸長する。連続階調スケーラ７４０およびマスクスケーラ７４２は、ページがその上に印刷される媒体のサイズを考慮して、伸長された連続階調平面およびマスク平面をそれぞれスケーリングする。
【０１３７】
スケーリングされた連続階調平面は、次いでディザリング装置７４４によってディザリングされる。一形態では、確率論的ドット分散ディザリングが使用される。ドット集中（または増幅変調）ディザリングと異なり、ドット分散（または周波数変調）ディザリングは、ドット解像度のほぼ限界までの高い空間周波数（すなわち画像詳細）を再現すると同時に、より低い空間周波数を、目によって空間的に統合されるときにそれらの最大限の色深度まで再現するからである。確率論的ディザリングマトリックスは、画像全体にわたりタイリングされるときに好ましくない低周波数パターンを比較的もたないように、慎重に設計される。したがって、そのサイズは通常、特定の数値の輝度レベルをサポートするために必要とされる最小サイズ（たとえば、輝度レベル２５７の場合の１６×１６×８ビット）を上回る。
【０１３８】
ディザリングされた平面は次いで、印刷に適したドットデータを提供するために、ドット合成器７４６においてドット単位で合成される。このデータは、データ分配および駆動電子部品７４８へと送られ、この電子部品７４８は、データを正しいノズルアクチュエータ７５０へと分配し、アクチュエータ７５０は、インクを、正しいノズル７５２から正しい時間に、以下の説明でより詳細に記載するようなやり方で吐出させる。
【０１３９】
理解されるように、画像を印刷用に処理するために印刷エンジン制御装置７６６内で使用される構成要素は、データが表されるやり方に大幅に依存する。これに関して、印刷エンジン制御装置７６６は、追加のソフトウェアおよび／またはハードウェア構成要素を用いて、プリンタユニット２内でより多くの処理を実行し、コンピュータシステム７０２への依存度を低減することができる。あるいは、印刷エンジン制御装置７６６は、より少ないソフトウェアおよび／またはハードウェアを用いて、より少ない処理を実行し、データをプリンタユニット２に送信する前に画像をより高度に処理するために、コンピュータシステム７０２に依拠することができる。
【０１４０】
図５は、上述のタスクを実行するために必要な構成要素を示すブロック図である。この構成において、ハードウェアパイプライン７３２は、ＳＯＨＯプリンタエンジンチップ（ＳｏＰＥＣ）７６６内で実施される。図示のように、ＳｏＰＥＣデバイスは、３つの別々のサブシステム、すなわち中央処理装置（ＣＰＵ）サブシステム７７１、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）サブシステム７７２、および印刷エンジンパイプライン（ＰＥＰ）サブシステム７７３からなる。
【０１４１】
ＣＰＵサブシステム７７１は、その他のサブシステムのすべての態様を制御および構成する、ＣＰＵ７７５を備える。これは、印刷エンジン１のすべての要素のインターフェースを取り同期させるための、全体的なサポートを提供する。これはまた、ＱＡチップ（以下に記載する）への低速通信を制御する。ＣＰＵサブシステム７７１はまた、汎用入出力（ＧＰＩＯ、モータ制御を備える）、割込み制御ユニット（ＩＣＵ）、ＬＳＳマスタ、および汎用タイマなど、ＣＰＵ７７５を助けるための様々な周辺装置を備える。ＣＰＵサブシステム上のシリアル通信ブロック（ＳＣＢ）は、ホストへのフルスピードＵＳＢ１．１インターフェース、ならびに別のＳｏＰＥＣデバイス（図示せず）へのＳｏＰＥＣ間インターフェース（ＩＣＩ）を提供する。
【０１４２】
ＤＲＡＭサブシステム７７２は、ＣＰＵ、シリアル通信ブロック（ＳＣＢ）、およびＰＥＰサブシステム内のブロックからの、要求を受け入れる。ＤＲＡＭサブシステム７７２、特にＤＲＡＭインターフェースユニット（ＤＩＵ）は、様々な要求を調停し、どの要求がＤＲＡＭへのアクセスを獲得するべきかを決定する。ＤＩＵは、すべての要求者のためのＤＲＡＭへの十分なアクセスを可能にするために、構成されたパラメータに基づいて調停を行う。ＤＩＵはまた、ページサイズ、バンクの数、および再生率など、ＤＲＡＭの実装仕様を隠す。
【０１４３】
印刷エンジンパイプライン（ＰＥＰ）サブシステム７７３は、圧縮されたページをＤＲＡＭから受け取り、それらを、印刷ヘッドと直接通信する印刷ヘッドインターフェース（ＰＨＩ）行きの所与の印刷ラインのための２値ドットへと、レンダリングする。ページ伸長パイプラインの第１のステージは、連続階調デコーダユニット（ＣＤＵ）、可逆２値デコーダ（ＬＢＤ）、およびタグエンコーダ（ＴＥ）を備える。ＣＤＵは、ＪＰＥＧ形式で圧縮された連続階調（通常ＣＭＹＫ）レイヤを伸長し、ＬＢＤは、圧縮された２値レイヤ（通常Ｋ）を伸長し、ＴＥは、プリンタユニット２がＮｅｔｐａｇｅ能力を有する場合（Ｎｅｔｐａｇｅシステムの詳細な説明については相互参照文書を参照）、何らかのＮｅｔｐａｇｅタグを、後の（通常ＩＲまたはＫインクでの）レンダリングのためにエンコードする。第１ステージからの出力は、１組のバッファ、すなわち、連続階調ＦＩＦＯユニット（ＣＦＵ）、スポットＦＩＦＯユニット（ＳＦＵ）、およびタグＦＩＦＯユニット（ＴＦＵ）である。ＣＦＵおよびＳＦＵバッファは、ＤＲＡＭ内で実装される。
【０１４４】
第２のステージは、ハーフトーン合成器ユニット（ＨＣＵ）であり、ＨＣＵは、連続階調レイヤをディザリングし、位置タグと２値スポットレイヤとを、結果的に得られる２値のディザリングされたレイヤ上で合成する。
【０１４５】
ＳｏＰＥＣデバイスと共に使用される印刷ヘッドに応じて、多数の合成オプションを実装することができる。２値データの最高６つのチャネルが、このステージから作り出されるが、印刷ヘッド上にすべてのチャネルが存在しなくてもよい。たとえば、印刷ヘッドは、ＣＭＹのみとし、ＫをＣＭＹチャネルに押し込み、ＩＲを無視することができる。あるいは、ＩＲインクが利用可能でない場合（または試験目的で）、何らかのエンコードされたタグをＫで印刷することができる。
【０１４６】
第３のステージにおいて、不作動ノズル補償器（ＤＮＣ）が、色の冗長化、および周囲のドット内への不作動ノズルのデータの誤差拡散によって、印刷ヘッド内の不作動ノズルを補償する。
【０１４７】
結果的に得られる２値の５チャンネルドットデータ（通常ＣＭＹＫ、赤外線）は、バッファリングされ、ドットラインライタユニット（ＤＷＵ）によって、ＤＲＡＭ内に記憶される１組のラインバッファへと書き込まれる。
【０１４８】
最後に、ドットデータは、ＤＲＡＭからロードし直され、ドットＦＩＦＯを通じて印刷ヘッドインターフェースへと渡される。ドットＦＩＦＯは、データをラインローダユニット（ＬＬＵ）からシステムクロック速度（ｐｃｌｋ）で受け取るが、印刷ヘッドインターフェース（ＰＨＩ）は、ＦＩＦＯからデータを取り出し、それをシステムクロック速度の３分の２の速度で印刷ヘッドへと送る。
【０１４９】
好ましい形態では、ＤＲＡＭのサイズは、２．５Ｍバイトであり、そのうち約２Ｍバイトは、圧縮されたページ記憶データによって利用可能である。圧縮されたページは、メモリ内に記憶された多数のバンドを用いて、２つ以上のバンドで受け取られる。ページのバンドが、印刷のためにＰＥＰサブシステム７７３によって消費されるとき、新しいバンドをダウンロードすることができる。新しいバンドは、現在のページまたは次のページ用とすることができる。
【０１５０】
バンディングを使用すると、圧縮されたページが完全にダウンロードされる前にページの印刷を開始することができるが、データが常に印刷用に利用可能であることが保証されるよう注意しなければならない。さもなければバッファアンダーランが生じることがある。
【０１５１】
内蔵ＵＳＢ１．１デバイスは、ホストＰＣからの圧縮されたページデータおよび制御コマンドを受け入れ、ＤＲＡＭ（または、以下で説明するような多ＳｏＰＥＣシステム内の別のＳｏＰＥＣデバイス）へのデータ転送を容易にする。
【０１５２】
多ＳｏＰＥＣデバイスは、代替実施形態において使用することができ、特定の実装形態に応じて、様々な機能を実行することができる。たとえば、いくつかの例で、ＳｏＰＥＣデバイスを、単にその搭載ＤＲＡＭのために使用することができるが、別のＳｏＰＥＣデバイスは、上記の様々な圧縮解除およびフォーマット機能を行う。これによって、プリンタが、ページのためのすべてのデータが受け取られる前にそのページの印刷を開始し、残りのデータが時間内に受け取られない場合に起こりうる、バッファアンダーランの可能性を低減することができる。余分なＳｏＰＥＣデバイスを、そのメモリバッファリング能力のために追加することによって、追加のチップのその他の能力が使用されないとしても、バッファリングすることができるデータの量が２倍になる。
【０１５３】
各ＳｏＰＥＣシステムは、いくつかの品質保証（ＱＡ）デバイスを有することができ、ＱＡデバイスは、プリンタの機構の品質を保証し、印刷ヘッドのノズルが印刷時に損傷を受けないようにインク供給部の品質を保証し、印刷ヘッドおよび機構が損傷を受けないことを保証するために、ソフトウェアの品質を保証するよう、互いに協働するように設計される。
【０１５４】
通常、各印刷ＳｏＰＥＣは、最高印刷速度などプリンタユニットの属性に関する情報を記憶する、結合されたプリンタユニットＱＡを有する。カートリッジユニットもまた、ＱＡチップを備えることができ、ＱＡチップは、インクの残量などカートリッジ情報を記憶し、また、不作動ノズルのマッピングおよび印刷ヘッドの特徴など印刷ヘッド特定の情報を記憶する、ＲＯＭとして（ＥＥＰＲＯＭとして有効に）作動するように構成することもできる。補充ユニットもまた、インクのタイプ／色および補充のために存在するインクの量など、補充インク情報を記憶する、ＱＡチップを備えることができる。ＳｏＰＥＣデバイス内のＣＰＵは、任意で、シリアルＥＥＰＲＯＭとして有効に作動するＱＡチップからプログラムコードをロードし、それを実行することができる。最後に、ＳｏＰＥＣデバイス内のＣＰＵは、論理ＱＡチップ（すなわちソフトウェアＱＡチップ）を実行する。
【０１５５】
一般に、システム内のすべてのＱＡチップは、物理的に同一であり、フラッシュメモリのコンテンツのみがそれらを互いに差別化する。
【０１５６】
各ＳｏＰＥＣデバイスは、システム認証およびインク使用アカウンティングのためにＱＡデバイスと通信することができる、２つのＬＳＳシステムバスを有する。１つのバスにつき、多数のＱＡデバイスを使用することができ、それらのシステム内での位置は、プリンタＱＡデバイスおよびインクＱＡデバイスが別々のＬＳＳバス上にあるべきであることを除き、制約されない。
【０１５７】
使用に際しては、論理ＱＡは、インクの残量を決定するためにインクＱＡと通信する。インクＱＡからの応答は、プリンタＱＡを参照して認証される。プリンタＱＡからの検証はそれ自体、論理ＱＡによって認証され、それにより、インクＱＡからの応答に、追加的な認証レベルが間接的に加えられる。
【０１５８】
ＱＡチップ間で送られるデータは、デジタル署名によって認証される。好ましい実施形態では、ＨＭＡＣ−ＳＨＡ１認証がデータ用に使用され、ＲＳＡがプログラムコード用に使用されるが、別のスキームを代わりに使用することができる。
【０１５９】
理解されるように、ＳｏＰＥＣデバイスはしたがって、以下で説明するような印刷媒体の扱いを容易にするために、印刷エンジン１の動作全体を制御し、基本的なデータ処理タスク、ならびに印刷エンジン１の個々の構成要素の動作の同期化および制御を実行する。
【０１６０】
印刷エンジン
図６および図７に印刷エンジン１を詳細に示す。印刷エンジンは、２つの主な部品、すなわちカートリッジユニット１０および受け台ユニット１２からなる。
【０１６１】
カートリッジユニット１０は、受け台ユニット１２内で受けられるような形状およびサイズであり、受け台ユニットに取り付けられたカバーアセンブリ１１によって定位置に固定される。受け台ユニット１２は次に、上記で議論したような印刷を容易にするために、印刷ユニット２内に固定されるように構成される。
【０１６２】
図７は、印刷エンジン１を、カートリッジユニット１０が受け台ユニット１２内に固定されカバーアセンブリ１１が閉じられた、その組み立てられた形で示す。印刷エンジン１は、プリンタユニット２の使用者インターフェース５からの使用者の入力に応答して、印刷に関連する様々な態様を制御する。これらの態様は、印刷ヘッドを通過する媒体を制御されたやり方で移送すること、および通過する媒体の表面上へのインクの吐出を制御することを含む。
【０１６３】
カートリッジユニット
カートリッジユニット１０を、図８および図９に詳細に示す。図９の分解図を参照すると、カートリッジユニット１０は一般に、主本体２０、インク保管モジュールアセンブリ２１、印刷ヘッドアセンブリ２２、および保守アセンブリ２３からなる。
【０１６４】
これらの部品はそれぞれ、互いに組み立てられて、インク保管手段をインク吐出手段と組み合わせる一体ユニットを形成する。そのような構成は、インクが印刷のために、必要に応じて印刷ヘッドアセンブリ２２へと直接供給されることを保証し、インク保管または印刷ヘッドアセンブリのいずれかまたは両方を交換する必要がある場合、これは、カートリッジユニット１０全体を交換することによって容易に行うことができる。
【０１６５】
ただし、印刷ヘッドの動作寿命は、インクの供給によって制限されない。カートリッジユニット１０の頂面４２は、必要なときにインク保管モジュール４５に補給するためにインクの補充供給部と合体させるための、界面６１を有する。インク補充ユニットおよびカートリッジとの合体プロセスを、以下でさらに詳細に議論する。印刷ヘッドの寿命をさらに延長するために、カートリッジユニットは、印刷ヘッドに蓋をし、印刷ヘッドを拭き取り、湿らせる、一体型の印刷ヘッド保守アセンブリ２３を有する。このアセンブリもまた、以下でさらに詳細に説明する。
【０１６６】
主本体
カートリッジユニット１０の主本体２０を図１０により詳細に示す。主本体２０は、開いた頂部および開いた長手方向に延びる側壁を有する、ほぼ矩形のフレーム２５を備える。フレームの下面の両端部から、１対のポスト２６が突出している。これらのポスト２６は、保守アセンブリ２３を、以下で説明するやり方で主本体２０に取り付けるために設けられる。
【０１６７】
インク出口成形物２７は、主本体２０内に収容される各インク保管モジュール４５に対応して、その下面にインク出口（図示せず）を有する。各インク出口は、内側に延びる１対のシリコーンのリングシールを有する。リングシールは、インク出口成形物２７と共に成形され、インク入口を以下で説明する印刷ヘッドアセンブリに対して封止する。インク出口成形物２７は、矩形のフレーム２５の下面に、超音波溶接される。
【０１６８】
フレーム２５の１つの長手壁部は、一連のインク立下り管３０である。各立下り管３０は、それぞれのインク保管モジュール（以下で説明する）のインク出口との封止接続部を形成するために、その上端部にてＯリングシール２９を有する。インク出口成形物２７が本体２０に溶接されるとき、各インク立下り管３０は、成形物２７の下面内でそれぞれのインク出口と流体連通する。
【０１６９】
空気スリーブ３１が、加圧空気源に（図示せず）に連結され、印刷ヘッドアセンブリ内へと空気流を提供し、空気流は、紙くずの詰まり（以下でさらに議論する）を防止するために印刷ヘッドノズルを横断して送られる。
【０１７０】
各インク立下り管３０の下方部分に、インク充填ポート３５が形成される。これらの充填ポートは、インク保管アセンブリ２１の初期装入用のみのものである。インク保管アセンブリの後のいかなる補充も、以下で説明するインク補充ユニットを使用する。初期充填プロセスを助けるために、カートリッジユニット１０の頂面４２（図９参照）の空気孔４１に真空が加えられる。空気孔４１は、各インク保管モジュール４５内のインクバッグ（以下で説明する）の内側に連結される。インクは、充填ポート３５を通して供給され、インク立下り管３０からインク保管体積内へとくみ上げられる。充填プロセス中に、カートリッジユニットは、空気孔４１がそれぞれのインクバッグ内の最高点となるように傾けられ、真空によってインクが空気孔４１を通して引き込まれるまで充填される。これによって、各インクバッグが完全に充填され空気がパージされることが、保証される。印刷ヘッドへのインク流と共に連行される気泡が、ノズルの動作に害を与える可能性があることを、当業者であれば理解するであろう。
【０１７１】
図１５から図１７に示すように、下方部材６５は、その一端部に複数のプライミング入口８５を備える。各プライミング入口８５は、チャネル６７のうちの１つと直接連通し、輸送および使用の前にインクでインク保管モジュール４５を始動させるための代替または追加手段を提供する。
【０１７２】
インク保管モジュールが満たされているとき、ポリマー封止ボール３３が、充填ポート３５および空気孔４１内に挿入される。
【０１７３】
金属プレート３４が、カートリッジユニット１０に構造的な剛度をもたらすために、フレーム２５の下面および出口成形物３０に取り付けられる。それは、戻止め３８をフレーム２５の後壁内のスロット（図示せず）内に引っかけて、逆目スナップ係止構成３２が開口３７の外側線内に留まるまで、プレート３４を回転させることによって、定位置にスナップ係止される。
【０１７４】
プレート３４は、出口成形物２７の下面から突出するインク出口（図示せず）を受けるための、穴３９を有する。プレスされた金属プレート３４はまた、フレーム２５に対して下向きに突出するフランジ部分４０を有し、フランジ４０は、以下でより詳細に議論する負荷担持面として作用する。
【０１７５】
カートリッジユニット１０のインク保管アセンブリの蓋２１を、図１１から図１４に詳細に示す。蓋２１は、閉鎖ユニットを形成するために、主本体２０のフレーム２５と対合するように構成される。図１１に最もよく示されるように、インク保管モジュール４５は、蓋２１の下面に取り付けられ、主本体２０によって設けられる個々の空洞３６（図１０参照）内に延びる。
【０１７６】
インク保管モジュール４５のうちの１つを、図１２、図１３、および図１４に分離して示す。インクバッグ４６は、インクをその中に加圧された状態で保持することを可能にする、Ｍｙｌａｒ（登録商標）など可撓性の空気不透過熱可塑性フィルムから製作される。可撓性バッグ４６は、インクで満たされるときに拡張させ、インクが消費されるときに収縮させることができる。これは、図６０Ａから図６０Ｄに示す補充プロセスを参照して、以下でより詳細に議論する。
【０１７７】
インクバッグ４６は、上部プレート部材４７と下部プレート部材４８の間で延びる。インクバッグは、気密封止するために、プレート４７および４８に熱溶着（またはそれと同様に）される。上部プレート部材４７は、弁挿入物４９を受けるように構成される。弁挿入物は、入口弁１６および出口弁１８を有する。弁挿入物４９は、インク補充ユニットからインクを受け取るために、頂面４２内に形成されたポート５１と、ならびに印刷ヘッドアセンブリ２２へとインクを送達するために出口５２と、直接連通することができるように位置決めされる。図１４に最もよく示されるように、入口弁１５は、上面４２内のポート５１内に配置されたスリットを通して、インク補充ユニットのインク送達針（後に説明する）を受ける。入口弁１５は、補充ユニット（以下で説明する）がカートリッジユニット１０と合体するときに、付勢されて閉じられまた開かれる。
【０１７８】
逆に、出口弁１８は、補充ユニットが合体するときに、付勢されて開かれまた閉じられる。フィルタ２１５は、上部プレート部材４７内の出口弁への入口を覆う。フィルタは、固体の異物および気泡を除去するようにサイズ決めされる。上記で議論したように、圧縮気泡は、ノズルの動作を妨げる可能性がある。
【０１７９】
出口弁は、蓋２１の下面内の導管５２へと連結され、導管５２は、立下り管のつば２１６へと続く。インク保管アセンブリ２１が主本体２０内に配置されるとき、つば２１６は、立下り管３０の端部上のＯリングシール２９を覆って封止する。
【０１８０】
上部プレート４７は、弁挿入物４９を定位置に保持するために、蓋２１の下面に固定される。下部プレート４８は、つば５７、および蓋２１の下面から延びる４本のストラット１９の内縁部内で、摺動する。プレート４８は、バッグ４６が満たされて拡張するにつれて、ストラット１９を摺動して下降する。反対に、プレート４８は、バッグ４６が空になるにつれて、蓋２１に向かって摺動して戻る。バッグ４６の長さによって、下方プレート４８は、保持バー５５に到達する前にその移動が制限される。定力ばね５４は、プレート４８を保持バー５５に向かって付勢するために、保持バー５５と凹んだペグ５９との間に延びる。このばねが、バッグ４６を付勢して拡張させ、それによって、インクを負圧でバッグ内に維持する。これによって、印刷ヘッドノズルからのインク漏れが防止される。
【０１８１】
バッグ圧迫器
各インク保管モジュール４５は、各補充動作後にインク内に負圧を再び生み出すための、バッグ圧迫器４３を有する。圧迫器４３は、下方つば５７を有し、つば５７は、ストラット１９の端部に当接し、保持バー５５によって定位置に保持される。下方プレート４８は、インクバッグ４６が空になるにつれて、下方つば５７内で上向きに摺動する。４つの曲がったパネル５８が、下方つば５７から上方つば５９へと上向きに延びる。パネル５８は、わずかに内側に曲がる。インク補充ユニット（以下で説明する）は、４つの圧迫器アクチュエータを有する。補充部がカートリッジユニットと合体するとき、圧迫器アクチュエータは、蓋２１内の開口６０を通って延びて、上方つば５９を下方つば５７に向かって押す。これによって、パネル５８がさらに内側に曲がって、バッグ４６の各側面を押す。
【０１８２】
補充時は、インクバッグ４６内の負圧が、インクを補充ユニット外にくみ出す。負圧は、下方プレート４８を保持バー５５に向かって付勢する、定力ばね５４によって生み出される。インクバッグが満たされると、負圧は消える。インクバッグ４６内に負圧が存在しないと、ノズルからインクが漏れる危険性がある。補充ユニットがカートリッジから取り外されると、バッグ４６内に負圧が再び生み出される。４つの圧迫器アクチュエータが蓋２１内の開口６０を通って収縮するとき、曲がったパネル５８は、上方つば５９を上方プレート部材４７に向かって押し戻すことができる。パネル５８は、それらがバッグ４６の側部をあまり押さないように、直線状になる。これによって、バッグ４６をわずかに膨張されることが可能になり、入口弁１６が閉じられるとき、バッグ体積のわずかな増加によって負圧が回復する。
【０１８３】
印刷ヘッドアセンブリ
印刷ヘッドアセンブリ２２を、図１５から図１８Ｅにより詳細に示す。印刷ヘッドアセンブリは、出口成形物２７（図１０参照）からインクを受け取るために、主本体２０の下面に取り付けるようになされる。
【０１８４】
印刷ヘッドアセンブリ２２は、一般に、主本体２０の下でポスト２６の間に延びるように構成された、細長い上方部材６２を備える。複数のＵ字型クリップ６３が、上方部材６２から突出する。これらは、剛性のプレート３４内に設けられた凹部３７を通過し、印刷ヘッドアセンブリ２２を固定するために、主本体２０内に形成されたラグ（図示せず）によって捕捉されることになる。
【０１８５】
上方要素６２は、印刷ヘッドアセンブリ２２が主本体２０に固定されるときに出口成形物２７内の出口内で受けられる、複数の供給管６４を有する。供給管６４は、インク漏れを防ぐための外部被覆を備えることができる。
【０１８６】
上方部材６２は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）から製作され、それによって多数の利点がもたらされる。上方部材は、その熱膨張係数（ＣＴＥ）が、シリコンのそれと同様となるように成形することができる。印刷ヘッド集積回路７４（以下で議論する）と、その下にある成形物との間の何らかの有意なＣＴＥの差によって、構造全体が曲げられる可能性があることが理解されるであろう。ただし、成形方向でのＬＣＰのＣＴＥは、非成形方向でのそれよりも大幅に小さいので（〜２０ｐｐｍ／℃に対して〜５ｐｐｍ／℃）、ＬＣＰ成形物の成形方向が、印刷ヘッド集積回路（ＩＣ）７４の長手方向長さと同一方向となることを保証するよう注意しなければならない。ＬＣＰはまた、比較的高い剛度を有し、ポリカーボネート、スチレン、ナイロン、ＰＥＴ、およびポリプロピレンなど「普通のプラスチック」の、通常５倍の弾性率を有する。
【０１８７】
図１６に最もよく示されるように、上方部材６２は、接着フィルム６６によってそれに結合される下方部材６５を受けるための、開いたチャネル構成を有する。下方部材６５はまた、ＬＣＰから製作され、その長さに沿って形成された複数のインクチャネル６７を有する。各インクチャネル６７は、供給管６４のうちの１つからインクを受け取り、印刷ヘッドアセンブリ２２の長さに沿って、インクを分配する。チャネルは幅１ｍｍであり、厚さ０．７５ｍｍの壁部によって分割される。
【０１８８】
図示の実施形態では、下方部材６５は、その長さに沿って延びる５つのチャネル６７を有する。各チャネル６７は、５つの供給管６４のうちの１つのみからインクを受け取り、各供給管６４は、異なる色のインクが混ざる危険性を低減するために、インク保管モジュール４５（図１０参照）のうちの１つからインクを受け取る。これに関して、接着フィルム６６はまた、下方部材６５が上方部材６２と組み立てられたときにインクがチャネル間で混ざることを防止するために、個々のインクチャネル６７を封止するように作用する。
【０１８９】
各チャネル６７の底部には、等間隔に配置された一連の穴６９（図１７に最もよく見られる）があり、下方部材６５の底面内に５列の穴６９をもたらす。穴６９の中央列は、印刷ヘッドＩＣ７４の真上の、下方部材６５の中心線に沿って延びる。図２２Ａに最もよく見られるように、中央列の両側の穴６９のその他の列は、インクを印刷ヘッドＩＣ７４へと供給することができるように、各穴６９から中心への導管７０を必要とする。
【０１９０】
図１８Ａを参照すると、印刷ヘッドＩＣ７４は、ポリマー封止フィルム７１によって、下方部材６５の下面に取り付けられる。このフィルムは、ＰＥＴまたはポリスルホンフィルムなど熱可塑性フィルムとすることができ、あるいは、ＡＬ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、またはＡｂｌｅｓｔｉｋ（Ｎａｔｉｏｎ  Ｓｔａｒｃｈ  ＆  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙの子会社）によって製造されるものなど、熱硬化性フィルムの形とすることができる。ポリマー封止フィルム７１は、中央フィルムの両側に接着層を有する積層であり、下方部材６５の下面上へと積層される。特に有効なフィルムは、Ａｂｌｅｓｔｉｋ５２０５Ｓ１であり、その構造を図２４に概略的に示す。中央のポリイミドウェブ２２２が、熱硬化性接着層２２０および２２４の間に挟まれている。熱硬化性接着層の外面は、ＰＥＴライナ２３４および２３６によって保護される。Ｍｙｌａｒライナもまた適している。
【０１９１】
図１７、図２２Ａ、および図２２Ｂは、印刷ヘッドＩＣ７４とチャネル６７の間を流体連通させるために、中心に配置されたインク送達点（穴６９の中央列および導管７０の端部）と一致するよう接着フィルム７１を貫通してレーザ穿孔された、穴７２のパターンを示す。図２５および図２６は、レーザアブレーションプロセスをより詳細的に概略的に示す。積層化されたフィルム７１が、リール２４０から供給され、レーザ２３８を通過し、リール２４２に巻き上げられる。レーザは、熱硬化性接着材が硬化され固められないように、紫外光を使用するエキシマレーザとする。印刷ヘッドＩＣ７４またはＬＣＰ成形物６５が取り付けられる前に接着材が固まる場合、封止が弱まるおそれがある。より長い波長の光を用いるレーザは、接着材をその硬化温度を超えて加熱しやすい。図２６は、レーザによって穿孔された穴７２を示す。穴７２は、下方ＰＥＴライナ２３６内のどこかで終端する、止り穴である。下方ＰＥＴライナを破断せず保つことは、穴７２に異物が入らないようにするのに役立つ。上方ＰＥＴライナ２３４は、レーザ２３８によって穴７２から除去された、アブレーションされた材料２４４の一部を収集する。フィルムをＬＣＰ成形物６５に取り付ける直前にライナを取り除くことによって、アブレーションされた材料２４４、および流体封止に影響を及ぼすおそれがあるその他何らかの砕屑物が除去される。
【０１９２】
図２７は、ＬＣＰ成形物６５へのフィルム７１の取付けを示す。レーザ穿孔されたフィルム７１は、リール２４２からＬＣＰ成形物６５へと供給される。ＬＣＰ成形物は、比較的長いポリマー成形物であるので、材料固有の弱さおよび成形プロセスにより、あまり直線的ではない。成形物は、フィルムが取り付けられる間は、直線的に把持および保持される。加熱されたダイ２４６は、熱硬化性接着材を軟化させるが硬化させず、そのため接着材は粘着性となる。適当な穴７２が、成形物６５内にエッチングされたインク導管７０（図２２Ｂ参照）の端部と少なくとも部分的に整列されるように、視覚システム（図示せず）が、フィルム７１を位置合せする。これは、ＬＣＰ成形物６５およびフィルム７１両方の上の基準マークを用いて、あるいは成形物および／またはフィルム両方の所定の特徴を参照する視覚システムを用いることによって、行うことができる。これは、特にフィルムにとって有用となり得る。というのも、加熱プロセスによって、基準マーク（通常非常に小さい穴）の著しい変形または除去が生じるおそれがあるからである。視覚システムによって、穿孔された穴のパターン内の１つまたは複数の所定の穴７２を探す場合、インク導管７０との位置合せは、より直接的かつ正確なものとなる。インク穴７２は、物理的に大幅に大きいので、相対的な変形がより小さいが、視覚システムは、中心点を計算するために単純な幾何学的技術を使用し、それを参照することができる。ＰＥＴライナ２３６は、取付けの前に剥がされ、往復運動ナイフ２４８が、フィルムを取付け後にサイズどおりに切り取る。
【０１９３】
フィルム７１をＬＣＰ成形物に取り付ける前に、フィルムに穿孔することは、フィルムを成形物に取り付けてから穿孔するよりも、迅速かつ確実である。フィルムが成形物に取り付けられている場合の穿孔は、穴がフィルムを完全に貫通して延びるが、レーザによってアブレーションされる下にあるＬＣＰの部分が穿孔され過ぎないように、注意深く制御される必要がある。アブレーションされたＬＣＰは、穴７２内に留まりやすく、流れの遮断を生じる。
【０１９４】
図２８に移ると、個々の印刷ヘッドＩＣ７４が、フィルム７１に順次取り付けられている。加熱されたダイ２６０は、各印刷ヘッドＩＣ７４を保持し、視覚システム２６２がダイ２６０を以前に取り付けられた印刷ヘッドＩＣ７４および穴７２と位置合せさせた後に、ＩＣ７４をフィルム７１に取り付ける。ＬＣＰ成形物が印刷ヘッドＩＣの一端部と他端部の間で厳密な直線から逸れることは、許容可能な公差内にあるので、ＬＣＰ成形物６５は、もはや直線状に保持されない。上記で議論したように、視覚システムは、基準を参照することができ、または、フィルム７１内の１つまたは複数の穴７２上の所定の点を参照することができる。ＰＥＴライナ２３４は、汚染を避けるために、取付けの直前に剥がされる。この場合も同様に、ダイ２６０は、熱硬化性接着材２２０を、それが粘着性になるが硬化しないところまで、（印刷ヘッドＩＣ７４を通じて）加熱する。一連の印刷ヘッドＩＣ７４がフィルム７１によってＬＣＰ成形物６５に貼り付けられるときのみ、フィルムは最終的に、知られている硬化温度を超えて温度を上昇させることによって硬化される。
【０１９５】
あるいは、フィルムは、異なる硬化温度を有する熱硬化性接着層を使用することができる。層２２４に、層２２０よりも低い硬化温度を与えることによって、印刷ヘッドＩＣ７４が取り付けられて硬化するよりも前に、フィルムをＬＣＰ成形物６５へと取り付け、硬化させることができる。熱硬化性接着材は、熱可塑性フィルムよりも信頼性の高い流体封止部を提供する。熱可塑性フィルムは、加熱されて軟化されるので、印刷ヘッドＩＣおよびＬＣＰ成形物を、フィルムの表面内へと埋め込むことができる。フィルムは冷却後に、基本的に機械的結合によって、ＬＣＰに取り付けられる。これは、動作中の長時間の熱疲労に伴い、破損および漏れを生じやすい。熱硬化性樹脂接着材は、硬化して、印刷ヘッドアセンブリ内の熱膨張の差に耐える、印刷ヘッドＩＣの表面との強い結合を形成する。
【０１９６】
図２３は、図２２Ａに示すようなポリマーフィルムによって印刷ヘッドＩＣに取り付けられた、ＬＣＰ成形物の概略的な部分断面図である。インクは、ＬＣＰ成形物６５の下面内の導管７０を通って流れる。開いたチャネル７０は、熱硬化性接着材層２２４によって封止され、チャネル７０の内側端部が、フィルムを通る穴７２と位置合せされる。熱硬化性接着材の粘度を、印刷ヘッドＩＣおよびＬＣＰ成形物をフィルム表面内へと適当に埋め込むために十分に低くするが、接着材を、障害または有害な狭窄を生じる程度まで流体導管内へと膨張させる程には低くしないことが、重要である。ただし、少量の接着材の、流体チャネル内へのたるみまたは「テンティング」（図２３の２２８、２３０、および２３２を参照）は、適切な結合のために必要であり、インク流に有害ではない。したがって、流れの狭窄を伴わない確実な封止部をもたらす接着材の粘度範囲もまた、ＭＳＴデバイス内の開口および支持部の、寸法および構成に依存する。１００センチポアズから１０００００００センチポアズの粘度の熱硬化性接着材が、ＭＳＴデバイスのミクロン規模の開口を封止する。より深くより幅広の開口には、範囲内のより低い端部で粘度を有する接着材を用いることができ、より小さくより狭い開口には、より高い粘度を有する接着材が必要である。
【０１９７】
印刷ヘッドＩＣ７４は、分配チャネル７７の形の入口開口を有する。これらのチャネルは、個々のノズル（図示せず）へと続く入口２２６へとインクを分配する。図２４は縮尺どおりではないが、図２２Ａから、分配チャネル７７がＬＣＰ成形物６５内の供給導管７０よりも大幅に小さいことが、理解されるであろう。したがって、チャネル７７は、キャリヤウェブ２２とＩＣ７４の上面との間から移動する接着材によって、より目詰まりまたは狭窄しやすい。これを防止するために、印刷ヘッドＩＣの取付け表面内に凹部を形成し、そうしなければチャネル７７内へと圧搾させるインクを、保持することができる。図２１Ｂに示すように、これらの凹部は、幅８０μｍのチャネルの両側に延び８０μｍの間隔で配置される、直径約１０μｍおよび深さ５μｍの一連のピット２６４とすることができる。それらが取付け表面へと与える追加のテクスチャおよび起伏はまた、フィルム７１への接着を助ける。
【０１９８】
ポリマー封止フィルム７１の厚さは、それがもたらすインク封止の効果にとって決定的に重要である。図２１Ａから図２２Ｂに最もよく見られるように、ポリマー封止フィルムは、印刷ヘッドＩＣ７４の裏面上でエッチングされたチャネル７７を封止し、かつ、フィルムのもう一方の面上で導管７０を封止する。ただし、フィルム７１が導管７０の開いた端部を横断して封止するとき、フィルムはまた、導管内へと膨張し、またはたるむことができる。導管７０内へとたるむフィルムの断面は、印刷ヘッドＩＣ７４内のエッチングされたいくつかのチャネル７７を横断して延びる。たるみによって、エッチングされた各チャネル７７を分割する壁部間に、間隙が生じることがある。明らかに、これによって封止が破られ、印刷ヘッドＩＣ７４および／またはエッチングされたチャネル７７間からの、インクの漏れがもたらされる。
【０１９９】
これに対する防護を行うために、ポリマー封止フィルム７１は、エッチングされたチャネル７７上の封止を維持しながら、導管７０内へのたるみを考慮するのに十分な厚さを有するべきである。ポリマー封止フィルム７１の最小厚さは、フィルムがその中にたるむ導管の幅、フィルムの積層構造内の接着層の厚さ、印刷ヘッドＩＣ７４がその中に押し込まれるときの接着層の「剛度」、および積層の中心フィルム材料の弾性率に依存する。
【０２００】
厚さ２５μｍのポリマー封止フィルム７１は、図示の印刷ヘッドアセンブリ２２に適している。ただし、厚さを５０、１００、またさらには２００μｍへと増大させると、それに対応して、もたらされる封止の信頼性が上昇する。上記のＡｂｌｅｓｔｉｋ積層において、熱硬化層は、厚さ２５μｍであり、ポリイミドキャリヤウェブは、厚さ５０μｍである。ＰＥＴまたはｍｙｌａｒライナは、通常、厚さ１２μｍのものである。
【０２０１】
インク送達入口７３は、印刷ヘッドＩＣ７４の「前」面内に形成される。入口７３は、入口上に配置されたそれぞれのノズル８０１（以下で図３５から図３６を参照しながら説明する）へとインクを供給する。インクは、個々の入口７３すべてにそれぞれインクが供給されるように、ＩＣに送達されなければならない。したがって、個々の印刷ヘッドＩＣ７４内の入口７３は、インク供給の複雑さおよび配線の複雑さが低減されるように、物理的にグループ分けされる。それらはまた、電力消費を最小限に抑え、様々な印刷速度を可能にするために、論理的にグループ分けされる。
【０２０２】
各印刷ヘッドＩＣ７４は、５つの異なる色のインク（Ｃ、Ｍ、Ｙ、ＫおよびＩＲ）を受け取り、印刷するように構成され、１色につき１２８０個のインク入口を備え、それらのノズルは、偶数および奇数のノズル（ぞれぞれ６４０個）に分割される。各色用の偶数個および奇数個のノズルは、印刷ヘッドＩＣ７４上の別々の列の上に設けられ、真性の１６００ｄｐｉの印刷を実行するために垂直に整列される。これはすなわち、ノズル８０１が、図１９に明確に示されるように、１０列に配列されることを意味する。単一の列上の２つの隣接するノズル８０１間の水平距離は、３１．７５μｍであり、ノズル列間の垂直距離は、ノズルの発射オーダに基づくが、列は通常、紙が列の発射回数間に動くことができる距離に対応する、ドットラインの数およびドットラインの分数分だけ離隔される。また、所与の色のためのノズルの偶数列と奇数列の間隔は、以下で説明するように、それらがインクチャネルを共用することができるようなものとしなければならない。
【０２０３】
製造方法
製造プロセスの様々な態様を、図１８Ｂ〜図１８Ｅに示す概略断面図を参照しながら以下で議論する。知られている一技術を図１８Ｂに示す。ポリイミドフィルムが、導電トラック２００を露出するために、フレキシブルＰＣＢ７９の一端部から除去される。トラック２００は、それらが印刷ヘッドＩＣ７４上のボンドパッドのラインと位置合せされるように間隔をおいて配置される。次いでトラック７４は、ボンドパッドに直接接続される。この技術は、「ＴＡＢ結合」として一般に知られており、フレキシブルＰＣＢが非常に精密であること、ならびにフレキシブルＰＣＢとボンドパッドが整列されるときの高い精度を必要とする。したがって、これは、印刷ヘッド製造の全プロセスのうちの時間がかかる段階となる可能性がある。フレキシブルＰＣＢ７９を印刷ヘッドＩＣ７４の高さで支持するために、支持成形物６５が、階段状の区画２０４を有することも必要とされる。階段上の区画２０４により、設計の複雑さが増す。
【０２０４】
本発明のこの態様は、導電トラック２００を印刷ヘッドＩＣ７４へと配線２０６する前に、印刷ヘッドＩＣ７４およびフレキシブルＰＣＢ７９（または少なくとも導電トラック２００）の両方を、ポリマーフィルム７１を用いて支持成形物６５に取り付ける。印刷ヘッドＩＣおよびフレキシブルＰＣＢの両方を、ポリマーフィルムを用いて支持部材に取り付けることは、トラックとボンドパッドの高度に精密な整列が絶対的に重要ではないので、比較的迅速かつ単純なステップである。後続のボンドパッドへのフレキシブルＰＣＢの配線は、トラックおよびそれらの対応するボンドパッドを印刷ヘッドＩＣ上に光学的に配置する、自動の機器によって行うことができる。トラックとボンドパッドの位置合せが少々不正確であっても、印刷ヘッドＩＣ、特にページ幅印刷ヘッドで使用される長いＩＣへの、フレキシブルＰＣＢの接続は妨げられない。結果的に、プロセス全体の時間効率がより良好で、商業的に実用的なものとなる。
【０２０５】
図１８Ｃ〜図１８Ｅは、すべて本発明の同一の基本的な技術を使用する、フレキシブルＰＣＢとＩＣとの取付けのための異なる選択肢を示す。図１８Ｃにおいて、フレキシブルＰＣＢ７９は、印刷ヘッドＩＣ７４が取り付けられた後に、ポリマーフィルム７１に取り付けられる。これを行うために、フレキシブルＰＣＢ７９は、ポリマーフィルム７１に取り付けるための接着領域２０８を有する。というのも、ポリマーフィルム７１は、印刷ヘッドＩＣ７４の取付けプロセス後に、冷却され、固まり、それ自体の接着品質を失うからである。フレキシブルＰＣＢとＩＣが取り付けられた状態で、ワイヤ接続２０６が製作され、保護封入部２０２が加えられる。
【０２０６】
図１８Ｄで、印刷ヘッドＩＣ７４およびフレキシブルＰＣＢ７９は、ポリマーフィルム７１によって支持成形物６５へと同時に取り付けられる。これは、フレキシブルＰＣＢおよびＩＣを別々に取り付けるよりも迅速であるが、より複雑である。図１８Ｅは、導電トラックがポリマーフィルム７１内に組み込まれる、より単純な型を示す。上記で議論したように、ポリマーフィルム７１は、積層であるので、トラックを層間に配置することができる。この形では、ポリマーフィルムは、効果的にフレキシブルＰＣＢになる。この選択肢は、迅速かつ単純であるが、組み込まれたトラックを有するポリマーフィルムは、「規格の」製品ではない。
【０２０７】
この文脈で、図１８Ｃ〜図１８Ｅは、上記で詳細に議論した、ＬＣＰ成形物の上方部材６２および下方部材６５、個々のインクチャネル６７、インク穴９６、導管７０、およびレーザ穿孔された穴７２を示す。
【０２０８】
上記で触れたように、本発明は、ページ幅印刷に関し、したがって、印刷ヘッドＩＣ７４は、印刷ヘッドアセンブリ２２の幅を水平方向に横断して延びるように構成される。これを実現するために、個々の印刷ヘッドＩＣ７４は、図１６および図１７に示すように、ポリマーフィルム７１の表面を横断する当接構成で、互いに連結される。印刷ヘッドＩＣ７４は、接着層の融点を超えてＩＣを加熱し、それらを封止フィルム７１内へと押し付けることによって、または、ＩＣをフィルムへと押し込む前に、フィルム７１の接着層をＩＣの下でレーザを用いて溶融させることによって、ポリマー封止フィルム７１に取り付けることができる。別の選択肢は、ＩＣをフィルム７１に押し付ける前に、ＩＣ（接着材の融点を超えない）および接着層の両方を加熱することである。
【０２０９】
上記のように、フレキシブルＰＣＢは、ポリマーフィルム７１への取付けのための接着領域を有することができ、あるいは、加熱されたバーが、フレキシブルＰＣＢをポリマーフィルム上に、所定の時間押し付けることができる。
【０２１０】
印刷ヘッドの連結
個々の印刷ヘッドＩＣ７４の長さは、およそ２０〜２２ｍｍである。Ａ４／米国手紙サイズのページを印刷するために、１１〜１２個の個々の印刷ヘッドＩＣ７４が、互いに隣接して連結される。個々の印刷ヘッドＩＣ７４の数は、別の幅のシートに対応するために変えることができる。
【０２１１】
印刷ヘッドＩＣ７４は、様々な方法で互いに連結することができる。ＩＣ７４を連結させる１つの具体的なやり方を、図２０に示す。この構成では、ＩＣ７４は、隣り合うＩＣ間に垂直方向のずれを伴わずにＩＣの水平ラインを形成するよう、その端部が互いに連結されるように形状付けされる。ＩＣ間に、約４５°の角度を有する傾斜した接合部が設けられる。接合縁部は、直線状ではなく、位置決めを容易にするための鋸歯状プロファイルを有し、ＩＣ７４は、接合縁部に対して垂直に測定して、約１１μｍ離隔して配置されることが意図される。この構成では、各列上の最も左のインク送達ノズル７３は、１０行のピッチで下降し、三角形構成で配列される。この構成は、接合部にてノズルの一定の重なりをもたらし、インク液滴が印刷領域に沿って一貫して送達されることを保証するように、ノズルのピッチを維持する。この構成はまた、十分な連結を保証するために、ＩＣ７４の縁部にてより多くのシリコンが提供されることを保証する。ノズル動作の制御は、ＳｏＰＥＣデバイスによって実行されるが（以下の説明で議論する）、ノズルの補正は、ストレージ要求に応じて、印刷ヘッド内で実行することができ、またはＳｏＰＥＣデバイスによって実行することもできる。この点に関して、ＩＣ７４の一端部に配置されるノズルの下降する三角形配列は、印刷ヘッド上の最小のストレージ要求をもたらすことが理解されるであろう。ただし、ストレージ要求があまり重要でない場合、三角形以外の形状を使用することができ、たとえば下降する列は、台形の形をとることができる。
【０２１２】
印刷ヘッドＩＣの上面は、その縁部に沿って設けられた多数のボンドパッド７５を有し、それらは、ＳｏＰＥＣデバイスから、ノズル７３の動作を制御するためのデータおよび／または電力を受け取るための手段をもたらす。ＩＣ７４を接着層７１の表面上に正しく位置決めし、接着層７１内に形成された穴７２とＩＣ７４が正しく整列するようにそれらを整列させることを助けるために、基準点７６もまた、ＩＣ７４の表面上に設けられる。基準点７６は、隣のＩＣおよび接着層７１の表面に対する、ＩＣ７４の正しい位置を指示するための、適当な位置決め機器によって容易に識別可能なマーカの形であり、ＩＣ７４の縁部上に、接着層７１の長さに沿って戦略的に位置決めされる。
【０２１３】
ポリマー封止フィルム７１内に形成された穴７２からインクを受け取り、かつインクをインク入口７３に分配するために、各印刷ヘッドＩＣ７４の下面は、図２１に示すように構成される。多数のエッチングされたチャネル７７が設けられ、各チャネル７７が、１つの特定の色またはタイプのインクの送達専用の１対の列の入口７３と流体連通する。チャネル７７は、ポリマー封止フィルム７１内の穴７２の幅と等しい、幅約８０μｍであり、ＩＣ７４の長さにわたり延びる。チャネル７７は、シリコン壁部７８によって区間に分割される。各区間には、入口７３への流路を短縮し、各ノズル８０１へのインク欠乏の可能性を低減するために、インクが直接供給される。これに関して、各区間は、それらそれぞれの入口７３を通じて、およそ１２８個のノズル８０１に供給する。
【０２１４】
図２２Ｂは、ノズル７３への供給のためにＩＣ７４の下面に形成された、エッチングされたチャネル７７へと、どのようにインクが供給されるかをより明解に示す。図示のように、ポリマー封止フィルム７１を貫通して形成される穴７２は、シリコン壁部７８がチャネル７７を区間に分割する点で、チャネル７７のうちの１つと位置合せされる。穴７２の幅は、１つの穴７２がインクをチャネル７７の２つの区間へと供給するように、チャネル７７の幅とほぼ同じ約８０μｍである。これによって、ポリマー封止フィルム７１内で必要とされる穴７２の密度が半減することが、理解されるであろう。
【０２１５】
ポリマー封止フィルム７１の表面への各印刷ヘッドＩＣ７４の取付けおよび位置合せ後に、ノズル８０１を制御し、動作するための制御信号および電力を、ボンドパッド７５へと供給することができるように、フレキシブルＰＣＢ７９（図１８参照）が、ＩＣ７４の縁部に沿って取り付けられる。図１５により明確に示すように、フレキシブルＰＣＢ７９は、印刷ヘッドアセンブリ２２から延び、印刷ヘッドアセンブリ２２の周りで折れ曲がる。
【０２１６】
フレキシブルＰＣＢ７９はまた、受け取った電力およびデータ信号を制御するために、その長さに沿って配列された複数の減結合コンデンサ８１を有することができる。図１６に最もよく見られるように、フレキシブルＰＣＢ７９は、受け台ユニット１２の制御回路から電力および／またはデータ信号を受け取るための、その長さに沿って形成された複数の電気接点１８０を有する。複数の穴８０はまた、フレキシブルＰＣＢ７９の遠位縁部に沿って形成され、フレキシブルＰＣＢを主本体２０の剛性プレート３４のフランジ部分４０に取り付けるための手段を提供する。フレキシブルＰＣＢ７９の電気接点が、受け台ユニット１２の電力およびデータ接点に接触するやり方を、以下で説明する。
【０２１７】
図１８Ａに示すように、媒体シールド８２は、印刷ヘッドＩＣ７４を、通過する媒体との接触により生じる可能性がある障害から保護する。媒体シールド８２は、適当なクリップ係止構成または接着材によって、印刷ヘッドＩＣ７４の上流の上方部材６２に取り付けられる。このやり方で取り付けられるとき、印刷ヘッドＩＣ７４は、通過する媒体の経路から外れて、媒体シールド８２の面の下方に着座する。
【０２１８】
空間８３は、媒体シールド８２、上方部材６２、および下方部材６５の間に設けられ、空気圧縮器などから加圧された空気を受け取ることができる。この空間８３は、印刷ヘッドアセンブリ２２の長さに沿って延びるので、圧縮された空気を、印刷ヘッドアセンブリ２２の両端部から空間５６へと供給し、アセンブリに沿って均等に分配することができる。媒体シールド８２の内面には、媒体シールド８２の長さに沿って均等に分布する複数の空気出口を画成する、一連のフィン８４が設けられ、圧縮された空気が、空気出口を通って移動し、媒体送達の方向で印刷ヘッドＩＣ７４を横断して送られる。この構成は、ノズルの遮断または損傷を生じることがある、媒体によって運ばれるごみおよびその他の粒子状物質が、印刷ヘッドＩＣの表面上に載らないよう妨げる働きをする。
【０２１９】
インク送達ノズル
ノズルおよび対応するアクチュエータを備える、本発明に適したインク送達ノズル構成のタイプの一例を、次に図３５から図３８を参照しながら説明する。図３８は、シリコン基板８０１５上に形成されたインク送達ノズル構成８０１のアレイを示す。各ノズル構成８０１は、同一であるが、ノズル構成８０１のグループは、異なる色のインクまたは定着剤を供給するように構成される。この点に関して、ノズル構成は、列として構成され、互いに対してずらして配置され、印刷時に、インクドットの単一列のノズルで可能となるよりもより緊密な間隔での配置を可能にする。そのような構成は、高密度のノズルの提供を可能にし、たとえば、５０００個以上のノズルが、それぞれの列内のノズル間に約３２μｍ、隣接する列間に約８０μｍの間隔を有する、複数の互い違いの列内に配列される。複数の列によってまた、冗長化（必要な場合）が可能になり、したがって、１つのノズルにつき所定の障害率が可能になる。
【０２２０】
各ノズル構成８０１は、集積回路加工技術の製品である。特に、ノズル構成８０１は、マイクロシステム技術（ＭＳＴ）を画成する。
【０２２１】
説明をわかりやすく容易にするために、単一のノズル構成８０１の構造および動作を、図３５から図３７を参照しながら説明する。
【０２２２】
インクジェット印刷ヘッド集積回路７４は、シリコンウェハ基板８０１５を備え、シリコンウェハ基板８０１５は、その上に位置決めされた、０．３５μｍの１Ｐ４Ｍ１２ボルトのＣＭＯＳマイクロプロセッシング電子部品を有する。
【０２２３】
二酸化ケイ素（あるいはガラス）層８０１７が、基板８０１５上に位置決めされる。二酸化ケイ素層８０１７は、ＣＭＯＳ誘電層を画成する。ＣＭＯＳ最上層金属は、二酸化ケイ素層８０１７上に位置決めされた、１対の位置合せされたアルミニウム電極接触層８０３０を画成する。シリコンウェハ基板８０１５および二酸化ケイ素層８０１７はいずれも、一般に円形断面（平面図で）を有するインク入口チャネル８０１４を画成するように、エッチングされる。ＣＭＯＳ金属１、ＣＭＯＳ金属２／３、およびＣＭＯＳ最上層金属の、アルミニウム拡散障壁８０２８が、インク入口チャネル８０１４の周りで二酸化ケイ素層８０１７内に配置される。拡散障壁８０２８は、駆動電子部品層８０１７のＣＭＯＳ酸化物層を通じたヒドロキシルイオンの拡散を妨げる働きをする。
【０２２４】
窒化ケイ素の層８０３１の形の不活性化層が、アルミニウム接触層８０３０および二酸化ケイ素層８０１７を覆って配置される。接触層８０３０上に配置された不活性化層８０３１の各部分は、接点８０３０へのアクセスを提供するために、その中に画成された開口８０３２を有する。
【０２２５】
ノズル構成８０１は、環状ノズル壁８０３３によって画成されたノズルチャンバ８０２９を備え、ノズルチャンバは、ノズル屋根８０３４内の上端部、および平面図内で円形である径方向内部ノズルリム８０４にて終端する。インク入口チャネル８０１４は、ノズルチャンバ８０２９と流体連通する。ノズル壁の下方端部に、運動封止リップ８０４０を備える、運動リム８０１０が配置される。包囲壁８０３８が、可動ノズルを取り囲み、静止封止リップ８０３９を備え、静止封止リップ８０３９は、図３８に示すようにノズルが停止しているとき、運動リム８０１０に隣接する。静止封止リップ８０３９と運動封止リップ８０４０の間に捕らえられたインクの表面張力により、流体封止部８０１１が形成される。これは、チャンバからのインクの漏れを防止し、包囲壁８０３８とノズル壁８０３３の間の低抵抗結合をもたらす。
【０２２６】
図３６に最もよく示されるように、複数の径方向に延びる凹部８０３５が、ノズルリム８０４の周りの屋根８０３４内に画成される。凹部８０３５は、インクがノズルリム８０４を通過して漏れる結果としての、径方向インク流を収容する働きをする。
【０２２７】
ノズル壁８０３３は、ほぼＵ字形プロファイルを有するキャリヤ８０３６に取り付けられたてこ構成の一部を形成し、基部８０３７が窒化ケイ素の層８０３１に取り付けられる。
【０２２８】
てこ構成はまた、ノズル壁から延び横方向強化ビーム８０２２を組み込む、てこの腕８０１８を備える。てこの腕８０１８は、図３８および図３７に最もよく示されるように、窒化チタン（ＴｉＮ）から形成されノズル構成の両側に位置決めされる、一対の受動ビーム８０６に取り付けられる。受動ビーム８０６の他端部は、キャリヤ８０３６に取り付けられる。
【０２２９】
てこの腕８０１８はまた、ＴｉＮで形成されたアクチュエータビーム８０７に取り付けられる。アクチュエータビームへのこの取付けは、受動ビーム８０６への取付けよりも小さいが決定的な距離だけ高い位置にて行われることに留意されたい。
【０２３０】
図３５および図３５に最もよく示されるように、アクチュエータビーム８０７は、平面でほぼＵ字形であり、電極８０９と対向電極８０４１の間に電流路を画成する。電極８０９および８０４１のそれぞれは、接触層８０３０内のそれぞれの点に電気的に接続される。接点８０９を通じて電気的に結合されると共に、アクチュエータビームはまた、アンカ８０８へと機械的に係留される。アンカ８０８は、ノズル構成が動作しているとき、図３８から図２８の左へのアクチュエータビーム８０７の運動を抑制するように構成される。
【０２３１】
アクチュエータビーム８０７内のＴｉＮは、導電性であるが、電流が電極８０９と８０４１の間を通るときに自己加熱に耐えるように、十分高い電気抵抗を有する。電流は、受動ビーム８０６を通って流れないので、受動ビーム８０６は膨張しない。
【０２３２】
使用時は、休止状態のデバイスが、表面張力の影響下でメニスカス８０３を画成する、インク８０１３で満たされる。インクは、メニスカスによってチャンバ８０２９内に保持され、一般に、その他の物理的な影響がなければ漏出しない。
【０２３３】
図３６に示すように、ノズルからインクを発射させるために、電流がアクチュエータビーム８０７を通過して、接点８０９と８０４１の間を流れる。ビーム８０７は、その抵抗による自己加熱によって膨張する。アクチュエータビーム８０７の寸法および設計は、膨張の大部分が、図３５から図３７に関して水平方向であることを意味する。膨張は、アンカ８０８によって左方向で抑制されるので、てこ領域８０１８に隣接するアクチュエータビーム８０７の端部は、右へと押し進められる。
【０２３４】
受動ビーム８０６が相対的に水平方向に不撓性であることによって、それらがてこの腕８０１８を大幅に水平運動させることが防止される。ただし、受動ビームおよびアクチュエータビームの、てこの腕へのそれぞれの取付け点の相対移動によって、ねじり運動が生じ、それにより、てこの腕８０１８がほぼ下向きに動かされる。その運動は、有効には、枢動または蝶番運動である。ただし、真の枢動点がないことは、受動ビーム８０６の屈曲によって画成される枢動領域の周りで回転が生じることを意味する。
【０２３５】
てこの腕８０１８の下降運動（およびわずかな回転）は、受動ビーム８０６からのノズル壁８０３３の距離によって増幅される。ノズル壁および屋根の下降運動によって、チャンバ８０２９内に圧力上昇が生じ、図３６に示すようにメニスカスを膨出させる。インクの表面張力は、流体封止部８０１１がこの運動によって、インクを漏出させずに伸長されることを意味することに留意されたい。
【０２３６】
図３７に示すように、適当な時間に駆動電流が停止され、アクチュエータビーム８０７が急速に冷却され収縮する。収縮によって、てこの腕が、その静止位置へと戻り始め、それによってチャンバ８０２９内の圧力低下が生じる。膨出するインクの運動量とその固有の表面張力の間の相互作用、およびノズルチャンバ８０２９の上昇運動によって生じる負圧によって、膨出するメニスカスが薄くなり、最終的にプツッと切れてインク液滴８０２が画成され、インク液滴は、隣接する印刷媒体に接触するまで上昇し続ける。
【０２３７】
液滴８０２が離れた直後に、メニスカス８０３は、図３７に示す凹形を形成する。チャンバ８０２９内の圧力は、インクが入口８０１４を通って上方向に吸引され、それによってノズル構成およびインクが図３５に示す静止状態へと戻されるまで、表面張力によって比較的低いままとなる。
【０２３８】
本発明に適当な別のタイプの印刷ヘッドノズル構成を、次に図３３を参照しながら説明する。ここでも同様に、説明をわかりやすく容易にするために、単一のノズル構成１００１の構造および動作を説明する。
【０２３９】
ノズル構成１００１は、泡形成ヒータ要素アクチュエータタイプのものであり、ノズル１００３をその中に有するノズルプレート１００２、ノズルリム１００４を有するノズル、およびノズルプレートを通って延びる開口１００５を備える。ノズルプレート１００２は、続いてエッチングされる犠牲材料上に化学気相成長法（ＣＶＤ）によって堆積された、窒化ケイ素構造からプラズマエッチングされる。
【０２４０】
ノズル構成は、各ノズル１００３に対して、ノズルプレートがその上で支持される側壁１００６、壁部およびノズルプレート１００２によって画成されるチャンバ１００７、多層基板１００８、ならびに、多層基板を通って基板の裏側（図示せず）へと延びる入口通路１００９を備える。環状の細長ヒータ要素１０１０は、チャンバ１００７内に懸架され、そのため要素は、懸架されたビームの形となる。図示のノズル構成は、リソグラフィプロセスによって形成される、マイクロシステム技術（ＭＳＴ）構造である。
【０２４１】
ノズル構成が使用されているとき、リザーバ（図示せず）からのインク１０１１は、チャンバが満たされるように、入口通路１００９を通ってチャンバ１００７内に入る。その後、ヒータ要素１０１０は、１マイクロ秒よりいくぶん短く加熱され、そのため加熱は、熱パルスの形となる。ヒータ要素１０１０は、チャンバ１００７内でインク１０１１と熱接触し、そのため、要素が加熱されるとき、それによってインク内に蒸気泡が生じることが理解されるであろう。したがって、インク１０１１は、泡を形成する液体を構成する。
【０２４２】
泡１０１２は、発生すると、チャンバ１００７内の圧力上昇を生じ、それによって、ノズル１００３を通るインク１０１１の液滴１０１６の吐出が生じる。リム１００４は、液滴が誤って方向付けられる可能性を最低限に抑えるように、液滴１０１６が吐出されるときその方向付けを助ける。
【０２４３】
１つの入口通路１００９につきノズル１００３およびチャンバ１００７が１つしか存在しない理由は、要素１０１０の加熱および泡１０１２の形成時にチャンバ内で生み出される圧力波が、隣接チャンバおよびその対応するノズルに影響を及ぼさないようにするためである。
【０２４４】
チャンバ１００７内の圧力上昇は、ノズル１００３を通してインク１０１１を押し出すだけでなく、入口通路１００９を通してインクをいくらか押し戻す。ただし、入口通路１００９は、長さが約２００から３００μｍであり、直径がわずか約１６μｍである。したがって、かなりの粘性抵抗が存在する。その結果、チャンバ１００７内の圧力上昇の主な効果は、入口通路１００９を通じてインクを押し戻すよりも、ノズル１００３を通してインクを吐出される液滴１０１６として押し出すことである。
【０２４５】
図３９に示すように、液滴が切り離される前のその「くびれ段階」時の、吐出されるインク液滴１０１６を示す。このステージで、泡１０１２は、既にその最大サイズに到達しており、次いで崩壊点１０１７に向かって崩壊を開始している。
【０２４６】
泡１０１２が崩壊点１０１７へと向かって崩壊することによって、一部のインク１０１１が、ノズル１００３内でそこから（液滴の側部１０１８から）、また一部が入口通路１００９から、崩壊点に向かって引き込まれる。このようにしてノズル１００３から引き込まれるほとんどのインク１０１１は、液滴１０１６が切れて離れる前にその基部にて、環状ネック１０１９を形成する。
【０２４７】
液滴１０１６を切り離すために、表面張力に打ち勝つための一定量の運動量が必要となる。インク１０１１が泡１０１２の崩壊によってノズル１００３から引き込まれるとき、ネック１０１９の直径が減少し、それによって液滴を保持している表面張力全体の大きさが減少し、そのため液滴の運動量は、液滴がノズルから吐出されるとき、液滴を切り離すことを可能にするのに十分となる。
【０２４８】
液滴１０１６が切り離されるとき、泡１０１２が崩壊点１０１７へと崩壊するときに、矢印１０２０で表されるようなキャビテーション力が生じる。キャビテーションがそこで作用を有する可能性がある崩壊点１０１７の付近には、固体表面が存在しないことを留意されたい。
【０２４９】
本発明に適したさらに別のタイプの印刷ヘッドノズル構成を、次に図３４〜図３６を参照しながら説明する。このタイプは通常、インクを収容するノズルチャンバと、チャンバ内に配置されたパドルに連結される熱屈曲アクチュエータとを有する、インク送達ノズル構成を提供する。熱アクチュエータデバイスは、ノズルチャンバからインクを吐出するように作動される。好ましい実施形態は、伝導トレースの伝導加熱をもたらすための一連の先細部分を備える、特定の熱屈曲アクチュエータを備える。アクチュエータは、ノズルチャンバのスロット付き壁部を通して受けられるアームによって、パドルに連結される。アクチュエータアームは、ノズルチャンバ壁内のスロットの表面と実質的に対合するように、対合形状を有する。
【０２５０】
最初に図４０（ａ）〜（ｃ）を見ると、本実施形態のノズル構成の基本動作の概略図が提供される。インク入口チャネル５０３によってインク５０２が充填された、ノズルチャンバ５０１が設けられており、入口チャネル５０３は、ウェハ基板を貫通してエッチングすることができ、その上にノズルチャンバ５０１が載る。ノズルチャンバ５０１はさらに、インクメニスカスがその周りに形成される、インク吐出ポート５０４を備える。
【０２５１】
ノズルチャンバ５０１の内側に、パドルタイプデバイス５０７があり、このデバイスは、ノズルチャンバ５０１の壁部内のスロットを通じてアクチュエータ５０８と相互連結される。アクチュエータ５０８は、ポスト５１０の端部に隣接して配置された、たとえば５０９などヒータ手段を備える。ポスト５１０が、基板に固定される。
【０２５２】
ノズルチャンバ５０１から液滴を吐出することが望ましいとき、図３４（ｂ）に示すように、ヒータ手段５０９が、熱膨張するように加熱される。好ましくは、ヒータ手段５０９自体またはアクチュエータ５０８の別の部分は、以下の式により定義される高い曲げ性能を有する材料から構築される。
曲げ性能＝（ヤング率×（熱膨張係数））／（密度×比熱容量）
【０２５３】
ヒータ要素のための適当な材料は、ガラス材料を屈曲させるように形成することができる、銅ニッケル合金である。
【０２５４】
加熱器手段５０９は、理想的には、ポスト５１０付近の小さい熱膨張によってパドル端部の大きな運動がもたらされるように、パドル端部５０７にて作動の作用が拡大されるよう、ポスト５１０の端部に隣接して配置される。
【０２５５】
加熱器手段５０９および結果的なパドル運動によって、インクメニスカス５０５の周りで全体的な圧力上昇が生じ、メニスカス５０５は、図３４（ｂ）に示すように、急速に膨張する。加熱器の電流は、パルス化され、インクが、インクチャネル５０３からの流入に加えて、ポート５０４から吐出される。
【０２５６】
続いて、パドル５０７が非作動化され、再びその静止位置に戻る。非作動化によって、インクがノズルチャンバ内へと全体的に補充される。ノズルリム外部のインクの前進運動および対応する逆流によって、液滴５１２の全体的なくびれおよび切離しがもたされ、液滴が、印刷媒体へと前進する。崩壊したメニスカス５０５によって、インク流れチャネル５０３を通じたノズルチャンバ５０２内へのインクの全体的な吸込が生じる。同時に、ノズルチャンバ５０１は、図３４（ａ）内の位置が再び実現され、ノズルチャンバが続いて別のインク液滴吐出の容易完了となるように、補充される。
【０２５７】
図４１は、ノズル構成の側部斜視図を示す。図４２は、図４１のノズル構成のアレイを通る断面図を示す。これらの図では、以前に挿入された要素の番号がそのまま使用されている。
【０２５８】
まず、アクチュエータ５０８は、たとえば窒化チタン層５１７の頂部に形成された上部ガラス部分（非晶質二酸化ケイ素）５１６を含む、５１５など一連の先細アクチュエータユニットを備える。あるいは、銅ニッケル合金層（以下白銅と呼ぶ）を使用することができ、これはより高い曲げ性能を有することになる。
【０２５９】
窒化チタン層５１７は、先細の形状であり、したがって、ポスト５１０の端部付近で、抵抗加熱が生じる。隣接する窒化チタン／ガラス部分５１５は、ブロック部分５１９にて相互連結され、それによってまた、アクチュエータ５０８のための機械的な構造支持を提供する。
【０２６０】
加熱器手段５０９は、理想的には、加熱時にアクチュエータ５０８の軸に沿ってみられる曲げ力が最大となるように、細長く、間隔を置いて配置された、複数の先細アクチュエータユニット５１５を備える。隣接する先細ユニット５１５間にスロットが画成され、それによって、各アクチュエータ５０８の動作を、隣接するアクチュエータ５０８に対してわずかに差別化することが可能になる。
【０２６１】
ブロック部分５１９は、アーム５２０に相互連結される。次いでアーム５２０は、たとえばノズルチャンバ５０１の側部内に形成された５２２などスロットによって、ノズルチャンバ５０１内のパドル５０７に連結される。スロット５２２は、アーム５２０の周りでインクが流出する機会が最低限に抑えられるように、一般にアーム５２０の表面と対合するように設計される。インクは一般に、スロット５２２の周りの表面張力効果によって、ノズルチャンバ５０１内で保持される。
【０２６２】
アーム５２０を作動させることが望ましい場合、ノズル構成のための必要な電力および制御回路を提供する下方ＣＭＯＳ層５０６に接続される、ブロック部分５１９内で、窒化チタン層５１７を通して導電電流が流される。導電電流は、ポスト５１０に隣接する窒化物層５１７の加熱をもたらし、それによって一般に、アーム５２０の上向きの屈曲がもたらされ、その結果インクがノズル５０４から吐出される。吐出された液滴は、上記のようなインクジェットプリンタの通常のやり方で、ページ上に印刷される。
【０２６３】
ノズル構成のアレイは、単一の印刷ヘッドを作り出すように形成することができる。たとえば、図４２に、印刷ヘッドアレイを形成するように、交互配置されたライン状に配置された多数のインク吐出ノズル構成を備える、部分的に断面図である様々なアレイの図を示す。当然、フルカラーアレイなどを含めて、様々なタイプのアレイを考案することができる。
【０２６４】
説明される印刷ヘッドシステムの構造は、その内容が相互参照により完全に組み込まれる、「画像生成方法および装置（Ｉｍａｇｅ  Ｃｒｅａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）（ＩＪ４１）」という名称の、本出願人の米国特許第６，２４３，１１３号に記載されたようなステップを適当に修正することにより、標準的なＭＳＴ技術を用いて作り出すことができる。
【０２６５】
集積回路７４は、集積回路の長さおよび必要とされる所望の印刷特性に応じて、その表面に沿って配列される、５０００個から１０００００個の上記インク送達ノズルを有するように、構成することができる。たとえば、幅が狭い媒体用には、所望の印刷結果を実現するために、わずか５０００個のノズルを印刷ヘッドアセンブリの表面に沿って配列することができるが、より幅が広い媒体用には、所望の印刷結果を実現するために、最小で１００００個、２００００個、または５００００個のノズルを、印刷ヘッドアセンブリの長さに沿って提供することが必要なことがある。Ａ４または米国レターサイズ媒体上の、１６００ｄｐｉまたは約１６００ｄｐｉのフルカラー写真品位画像のために、集積回路７４は、１色につき１３８２４個のノズルを有することができる。したがって、印刷ヘッドアセンブリ２２が４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の印刷能力を有する場合、集積回路７４は、その表面に沿って配置される約５３３９６個のノズルを有することができる。さらに、印刷ヘッドアセンブリ２２が６種の印刷流体（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、ＩＲおよび定着剤）の印刷能力を有する場合、集積回路７４の表面上に、８２９４４個のノズルが設けられることになることがある。そのような構成すべてにおいて、各ノズルをサポートする電子部品は同一である。
【０２６６】
次に、個々のインク送達ノズル構成を印刷ヘッドアセンブリ２２内で制御することができるやり方を、図３７〜図４６を参照しながら説明する。
【０２６７】
図４３は、集積回路７４の概要、および印刷エンジン１の制御電子部品内に設けられた（上記）ＳｏＰＥＣデバイスへのその接続を示す。上記で議論したように、集積回路７４は、各ノズルを発射させるための反復ロジックを含むノズルコアアレイ９０１、およびノズルを発射させるためのタイミング信号を生成するためのノズル制御ロジック９０２を備える。ノズル制御ロジック９０２は、高速リンクを通じてＳｏＰＥＣデバイスからデータを受け取る。
【０２６８】
ノズル制御ロジック９０２は、印刷のためにシリアルデータをノズルアレイコアへと、電気コネクタの形とすることができるリンク９０７を通じて送るように構成される。ノズルアレイコア９０１についての状態およびその他の動作情報は、電気コネクタ上に設けることができる別のリンク９０８を通じて、ノズル制御ロジック９０２へと送り返される。
【０２６９】
ノズルアレイコア９０１を、図４４および図４５により詳細に示す。図４４において、ノズルアレイコア９０１が、ノズル列９１１のアレイを有することが理解されるであろう。アレイは、発射／選択シフトレジスタ９１２、ならびに、それぞれ対応するドットシフトレジスタ９１３によって表される、最高６つの色チャネルを備える。
【０２７０】
図４５に示すように、発射／選択シフトレジスタ９１２は、順方向経路発射シフトレジスタ９３０、逆方向経路発射シフトレジスタ９３１、および選択シフトレジスタ９３２を備える。各ドットシフトレジスタ９１３は、奇数ドットシフトレジスタ９３３および偶数ドットシフトレジスタ９３４を備える。奇数シフトレジスタ９３３および偶数シフトレジスタ９３４は、データが奇数シフトレジスタ９３３を通じて一方向でクロック制御され、次いで偶数シフトレジスタ９３４を通じて逆方向でクロック制御されるように、一端部にて接続される。最終以外のすべての偶数ドットシフトレジスタ出力は、マルチプレクサ９３５の１つの入力へと供給される。マルチプレクサのこの入力は、製造後のテスト中に、信号（ｃｏｒｅｓｃａｎ）によって選択される。正常な動作では、ｃｏｒｅｓｃａｎ信号は、マルチプレクサ９３５のその他の入力に供給される、ドットデータ入力Ｄｏｔ［ｘ］を選択する。これによって、各色のためのＤｏｔ［ｘ］が、それぞれのドットシフトレジスタ９１３へと供給される。
【０２７１】
次に、図４６を参照しながら、単一の列Ｎを説明する。図示の実施形態では、列Ｎは、６つのドットシフトレジスタそれぞれのための奇数データ値９３６および偶数データ値９３７を含む、１２個のデータ値を備える。列Ｎはまた、順方向発射シフトレジスタ９３０からの奇数発射値９３８、および逆方向発射シフトレジスタ９３１からの偶数発射値９３９を備え、それらはマルチプレクサ９４０への入力として供給される。マルチプレクサ９４０の出力は、選択シフトレジスタ９３２内の選択値９４１によって制御される。選択値が０である場合、奇数発射値が出力され、選択値が１である場合、偶数発射値が出力される。
【０２７２】
奇数データ値９３６および偶数データ値９３７は、それぞれ奇数ドットラッチ９４２および偶数ドットラッチ９４３に対応する入力として提供される。
【０２７３】
各ドットラッチ、およびその関連データ値は、ユニットセル９４４など、ユニットセルを形成する。ユニットセルを、図４６により詳細に示す。ドットラッチ９４２は、データ値９３６の出力を受け取るＤタイプフリップフロップであり、この出力は、奇数ドットシフトレジスタ９３３の要素を形成するＤタイプフリップフロップ９４４によって保持される。フリップフロップ９４４へのデータ入力は、（考慮される要素が、この例ではその入力がＤｏｔ［ｘ］値となる、シフトレジスタ内の第１の要素でなければ）奇数ドットシフトレジスタ内の以前の要素の出力から提供される。データは、ＬｓｙｎｃＬ上に供給される負のパルスを受け取ると、フリップフロップ９４４の出力から、ラッチ９４２内へとクロック制御される。
【０２７４】
ラッチ９４２の出力は、３入力ＡＮＤゲート９４５への入力のうちの１つとして提供される。ＡＮＤゲート９４５への別の入力は、（マルチプレクサ９４０の出力からの）Ｆｒ信号、およびパルスプロファイル信号Ｐｒである。ノズルの発射時間は、パルスプロファイル信号Ｐｒによって制御され、たとえば、（取外し可能な電源実施形態において）低電力供給により生じる低電圧状態を考慮して延長することができる。これは、比較的一定の量のインクが、各ノズルが発射されるときそこから有効に吐出されることを保証するためのものである。説明される実施形態では、プロファイル信号Ｐｒは、各ドットシフトレジスタで同一とすることができ、それによって、複雑性、コスト、および性能の間のバランスがもたらされる。ただし、別の実施形態では、Ｐｒ信号は、全体的に印加することができ（すなわちすべてのノズルに対して同一となる）、あるいは、各ユニットセルまたさらには各ノズルに対して個別に調整することができる。
【０２７５】
データがラッチ９４２内にロードされると、発射イネーブルＦｒ信号およびパルスプロファイルＰｒ信号が、ＡＮＤゲート９４５に印加され、結合されて、ロジック１を含む各ラッチ９４２ごとにインクのドットを吐出するようノズルをトリガする。
【０２７６】
各ノズルチャネルのための信号を、以下の表において概説する。
【表４】
2008526553.tif 000006
図４６に示すように、発射信号Ｆｒは、現在の列内の１つの色、後続の列内の次の色などの発射をイネーブルするために、対角線上に送られる。これは、電流需要を、時間遅延させたやり方で６つのコラム上に分散させることによって平均化する。
【０２７７】
ドットラッチおよび様々なシフトレジスタを形成するラッチは、この実施形態では十分に静的であり、ＣＭＯＳベースである。ラッチの設計および構造は、集積回路工学および設計の当業者によく知られているので、この文書では詳細に説明しない。
【０２７８】
ノズル速度は、毎分約６０ページ、またはより高速でそれより多く印刷することができるプリンタユニット２で、２０ｋＨｚ程とすることができる。この範囲のノズル速度では、印刷ヘッドアセンブリ２２全体から吐出することができるインクの量は、毎秒少なくとも約５０００００００滴である。ただし、より高速およびより高品質の印刷を提供するためにノズルの数が増加されるとき、少なくとも毎秒１００００００００滴、好ましくは少なくとも毎秒５００００００００滴、およびより好ましくは少なくとも毎秒１０００００００００滴を、送達することができる。そのような速度にて、インク液滴は、ノズルによって、１つの液滴につき約２５０ナノジュールの最大液滴吐出エネルギーを用いて吐出される。
【０２７９】
したがって、これらの速度での印刷に対応するために、制御電子部品は、ノズルが同等の速度でインク液滴を吐出するべきであるかどうかを決定することができなくてはならない。これに関して、いくつかの例では、制御電子部品は、ノズルが毎秒少なくとも５０００００００定量の速度でインクの液滴を吐出するべきであるどうかを決定することができなければならない。これは、より高速かつより高品位の印刷用途のために、毎秒少なくとも１００００００００定量、または少なくとも毎秒５００００００００定量、および多くの場合に、少なくとも１０００００００００定量へと増大することがある。
【０２８０】
本発明のプリンタユニット２では、印刷ヘッドアセンブリ２２上に設けられる上記範囲の数のノズルは、ノズル発射速度および印刷速度と併せて、少なくとも毎秒５０ｃｍ２、また印刷速度に応じて少なくとも毎秒１００ｃｍ２、好ましくは少なくとも毎秒２００ｃｍ２、より好ましくはより高速で、少なくとも毎秒５００ｃｍ２の面積印刷速度をもたらす。そのような構成によって、以前に従来のプリンタユニットを用いて到達不可能であった速度にてある面積の媒体を印刷する能力を有する、プリンタユニット２が提供される。
【０２８１】
保守アセンブリ
保守アセンブリ２３を図４７〜図５０に詳細に示す。これは、図８において上記で示したように、印刷ヘッドアセンブリ２２に隣接して配置されるように、主本体２０のポスト２６間に取り付けられる。
【０２８２】
保守アセンブリ２３は、一般に、アセンブリの様々な構成要素をその中に受ける、保守シャシ８８からなる。保守シャシ８８は、端部が開いたチャネルの形であり、その端部にて１対の上向きに延びる舌部８９を有し、舌部８９は、主本体２０のポスト２６を覆って嵌り、保守アセンブリ２３を定位置に固定するように舌部上に設けられた保守突起と係合するように、形状付けされる。保守シャシ８８は、プレスされた鋼板など、剛性および弾性を有する適当な金属材料から製作される。
【０２８３】
図４９により明らかに示される保守シャシ８８の基部は、中央に配置された除去部分９０、窓部分９２、および、窓部分９２の両側から延びるばねアーム９１を備える。一体ばねアーム９１は、シャシ８８の内部へと傾斜し、シャシの板金をプレスすることによって形成される。当然、ばねアーム９１は同様に、シャシ８８の開いたチャネル内に配置される別個の挿入物とすることもできる。
【０２８４】
剛性の挿入物９３が、保守アセンブリ２３にさらなる剛度をもたらすために、シャシ８８内に嵌るように設けられる。キャッチ要素９４が、剛性の挿入物の基部から突出し、シャシ８８内に剛性の挿入物９３が配置されるときに、シャシ８８の中央に配置された除去部分９０内へと延びる。キャッチ要素９４は、以下で説明するように、保守アセンブリを、蓋をされた状態と蓋をされていない状態の間で動かすように設けられる。下方保守成形物９５が、挿入物９３内に配置されており、下方保守成形物９５の側部に沿って形成された多数のラグ９６と、挿入物９３の側部に沿って設けられた対応するスロット９７との係合によって、挿入物内に保持される。下方保守成形物９５は、適当な可塑性材料から製作され、閉じた端部および開いた頂部を有する本体を形成する。下方保守成形物９５の端部に、空気孔９８が設けられる。空気穴９８からの空気は、保守アセンブリを通気するために、フィルタ１８１を通って流れる。
【０２８５】
２つのピン要素９９が、下方保守成形物９５の基部から延びる。ピン要素９９は、下方保守成形物の基部に対するピン要素９９の多方向相対運動が可能になるように、ゴムなど可撓性のウェブによって基部へと連結される。ピン要素９９は、剛性の挿入物９３の基部内の２つの円形開口１００を貫通し、保守シャシ８８の窓部分９２内へと進む。
【０２８６】
下方保守成形物９５内のピン要素９９上で、リテイナ挿入物１０１が支持される。リテイナ挿入物１０１は、被覆鋼板であり、その中に保持される吸収媒体１０２のストリップのための、剛性支持を提供する。吸収媒体１０２は、一般に、２つのほぼ水平部分の間から上向きに延びる薄い垂直部分である、個別の部分の逆さまのＴ字形アセンブリである。吸収媒体１０２は、ウレタンフォームなど、インクを吸収および保持することができるいかなるタイプの材料から製作することもできる。
【０２８７】
マイクロファイバ織物１０３が、薄い垂直部分を覆って２つの水平部分の周りに嵌り、次いで、吸収媒体１０２を保持するために、リテイナ挿入物１０１に取り付けられる。マイクロファイバ織物１０３は、吸収媒体１０２内に引き込まれる。
【０２８８】
上方保守成形物１０４は、マイクロファイバ織物１０３、吸収媒体１０２、およびリテイナ挿入物１０１を、下方保守成形物９５との間に取り囲むために、下方保守成形物９５を覆って嵌る。上方保守成形物１０４は、その底面に沿って、適当な接着材によって下方保守成形物９５の表面に取り付けられる。上方に突出するリム部分１０５は、マイクロファイバ織物１０３によって覆われた吸収媒体１０２の薄い垂直部分を越えて延びる。リム部分１０５は、上方保守成形物１０４が印刷ヘッドアセンブリに接触して蓋をすることになるときに、印刷ヘッドアセンブリ２２のノズルを封止するための、開いた周囲封止部を画成する。
【０２８９】
この構成では、上方保守成形物１０４、マイクロファイバ織物１０３、吸収媒体１０２、リテイナ挿入物１０１、下方保守成形物９５、および剛性挿入物９３は、保守シャシ８８内に嵌り、そのばねアーム上で支持されるようになされる、蓋ユニットを形成する。このユニット内で、マイクロファイバ織物１０３、吸収媒体１０２、およびリテイナ挿入物１０１は、ピン要素９９上で支持される、下方保守成形物９５と上方保守成形物１０４とによって画成される空間内で運動可能な、サブユニットを形成する。
【０２９０】
図４７に示すように、蓋ユニットは、上方保守成形物１０４を覆って嵌りシャシ８８を固定するリテイナ要素１０６を用いて、定位置に保持される。リテイナ要素１０６は基本的に、その上面に沿って形成されたスロット１０７を有する、端部が開いたチャネルの形であり、それを通って、上方保守成形物１０４のリム部分１０５が突出し、印刷ヘッドアセンブリ２２に蓋をして係合することができる。リテイナ要素１０６の上面は、湾曲しており、印刷中に媒体案内部として働く。
【０２９１】
このようなやり方で組み立てられるとき、保守アセンブリ２３の構成要素は、上方保守成形物１０４が、印刷ヘッドアセンブリ２２に蓋をするためにリテイナ要素１０６に対して動くことができ、マイクロファイバ織物１０３および吸収媒体１０２が、印刷ヘッドアセンブリ２２のノズル表面に接触しそれを拭くために上方保守成形物に対して動くことができるように、リテイナ要素１０６およびシャシ８８内に収容される。
【０２９２】
保守アセンブリ２３を組立て、主本体２０のポスト２６へと取り付けるとき、剛性挿入物のキャッチ要素９４は、シャシ８８の中央除去部分９０から延びる。ばねアーム９１の作用により、保守ユニット２３は（上記で規定したように）、シャシ８８の基部から持ち上げられ、そのため上方保守成形物１０４のリム部分１０５が、リテイナ要素１０６のスロット１０７を通って延び、印刷ヘッドアセンブリ２２に接触して蓋をする。この状態を図５０に示し、蓋をした状態と呼ぶ。ここで印刷ヘッドのノズルは、リム部分１０５内のほぼ閉じられた環境内に封止され、乾燥およびインクの詰まりが生じにくくなる。環境は、ほぼ閉じられているが完全には閉じられず、そのため保守アセンブリは、リム１０５内に生み出される緩やかな吸引による、蓋をしない状態への移動が妨げられない。
【０２９３】
印刷ヘッドアセンブリ２２のノズル付近に存在する何らかの紙くずまたはその他の粒子状物質を除去するために、印刷ヘッドの表面を、マイクロファイバ織物１０３によって拭くことができる。これを実行するために、受け台ユニット内に存在するワイパアクチュエータが、シャシ８８の窓部分９２内へと延び、下方保守成形物９５の基部内に設けられたピン要素９９と接触する。ワイパアクチュエータによってピン９９上にもたらされる上向きの力は、ピン９９をリテイナ挿入物１０１に対してさらに突出させ、それによって、マイクロファイバ織物１０３により被覆される吸収媒体１０２の垂直部分が、上方保守成形物１０４のリム部分１０５内へと、またそれを越えてノズル付近で印刷ヘッドアセンブリ２２の表面に接触するまで延びる。マイクロファイバ織物１０３の存在は、接触が最小限に抑えられることを保証し、印刷ヘッドアセンブリ２２の表面上に存在する、吸収媒体１０２内に保持されるべきインクまたは水分を吸引する。ピン９９は、いかなる方向にも自由に動くことができるので、ワイパアクチュエータのいかなる横方向運動によっても、マイクロファイバ織物１０３がノズルの表面を横方向に横断して動かされ、したがって拭き取りまたは清浄化機能が実行される。次いでワイパアクチュエータの解除によって、構成は、マイクロファイバ織物１０３および吸収媒体１０２がリム部分１０５の表面の下方となる位置へと、戻される。
【０２９４】
印刷を実行するために、保守アセンブリ２３を、蓋をした状態から印刷状態へと動かさなければならない。これは、保守アクチュエータが、シャシ８８の中央除去部分９０を通って突出するキャッチ要素９４を把持し、それに対して下向きの力を加えることによって実現される。この下向きの力によって、剛性の挿入物９３が、シャシ８８のばねアーム９１に逆らって、シャシの基部に向かって動かされる。この運動によって、上方蓋成形物１０４の上方リム部分１０５は、リテイナ要素１０６の外面と面一になりそこから突出しないように、リテイナ要素１０６内に形成されたスロット１０７内へと収縮する。リテイナ要素１０６が動かず、定位置に固定されることが、理解されるであろう。これによって、リテイナ要素１０６と印刷ヘッドアセンブリ２２との間に隙間が生み出され、そこを、印刷のために媒体が通過することができる。印刷状態または蓋をしていない状態において、リテイナ要素１０６は、媒体案内部として作用し、媒体は、リテイナ要素に接触し、印刷のために印刷ヘッドアセンブリを通過するとき、リテイナ要素１０６の表面上で支持される。
【０２９５】
受け台ユニット
受け台ユニット１２を、図６および図７を比較しながら示す。受け台ユニット１２は、一般に、カートリッジユニット１０を受けるための開口１４を画成する主本体１３と、開口を閉じてカートリッジユニット１０を受け台ユニット１２内で定位置に固定するようになされた、カバーアセンブリ１１からなる。
【０２９６】
受け台ユニット１２の主本体１３は、図５１Ａおよび図５１Ｂに示すように、フレーム構造１１０を備える。フレーム構造１１０は、一般に、２つの端部プレート１１１、および各端部プレート１１１を連結させる基部プレート１１２を備える。カートリッジユニット１０が主本体１３内に保持されるときに、それが駆動ローラ１１３と出口ローラ１１４との間に配置されるように、駆動ローラ１１３および出口ローラ１１４は、それらの対向端部にて端部プレート１１１間に取り付けられる。駆動ローラ１１３および出口ローラ１１４はそれぞれ、ブラシなし直流電動機１１５によって駆動され、ブラシなし直流電動機１１５は、端部プレート１１１の一方に取り付けられ、駆動ベルトなど駆動機構１１６によって、駆動ローラおよび出口ローラをそれぞれ駆動する。そのようなシステムによって、駆動ローラ１１３および出口ローラ１１４の両方が同じ速度で駆動されることが保証されて、印刷エンジン１を通りカートリッジユニット１０の印刷ヘッドアセンブリ２２を通過する媒体の、円滑かつ安定した移動が保証される。
【０２９７】
保守駆動アセンブリ１１７が、直流電動機１０７の反対側の、もう一方の端部プレート１１１に取り付けられる。保守駆動アセンブリ１１７は、保守歯車１１９およびワイパ歯車１２０に動作可能に連結された、電動機１１８を備える。保守歯車１１９は、鉤状の端部を有するロッドの形である保守アクチュエータ１２１に連結され、保守アクチュエータは、基部プレート１１２内の距離を延びる。保守アクチュエータ１２１の鉤状端部は、蓋をした状態と印刷状態の間で上方リム部分１０５を昇降させるように、保守アセンブリ２３のキャッチ要素９４内で受けられるよう形状付けされる。ワイパ歯車１２０は、同様に、ロッドの形でありそこから突出する１対の突起を有する、ワイパアクチュエータ１２２に連結される。ワイパアクチュエータ１２２は、同様に基部プレート１１２内で延び、突起は、保守アセンブリ２３のピン要素９９と接触するように保守シャシ８８の基部内に形成された窓部分９２と位置合せされるよう、ワイパアクチュエータ１２２に沿って位置決めされる。
【０２９８】
保守駆動アセンブリ１１７を、図５２Ａおよび図５２Ｂに分離して示す。電動機１１８は２方向性であるので、電動機の一方向での動作によって、ワイパ歯車１２０は、図５２Ａに示すように反時計回り方向に動かされる。ワイパ歯車１２０は、その表面上に形成された高くなった部分１２３を有し、高くなった部分１２３は、ワイパ歯車１２０が回転するときにワイパアクチュエータのアーム１２４と接触する。高くなった部分１２３がアーム１２４に接触するとき、ワイパアクチュエータ１２２は、その上に形成された突起が、保守シャシ８８内の窓部分９２を通って上方向に、ピン要素９９に逆らって動くように枢動し、それによってマイクロファイバ織物１０３が、印刷ヘッドアセンブリの表面に押し付けられる。ワイパ歯車１２０のさらなる回転によって、アーム１２４はその中立位置に戻される。ワイパ歯車１２０上に形成された、追加の傾斜し高くなった部分１２５の存在により、ワイパアクチュエータ１２２に横方向運動を加えることができ、そのときアーム１２４によって、ワイパアクチュエータ全体が、戻りばね１２６に逆らって横方向に動かされる。印刷ヘッドの状態を容易に決定することができるように、ワイパアクチュエータの位置を感知するために、センサ要素１２７が設けられる。
【０２９９】
印刷ヘッドアセンブリ２２の蓋をした状態を制御するために、電動機１１８が反転され、それによってワイパ歯車１２０は、図５２Ａに示す時計回り方向、および図５２Ｂに示す反時計回り方向に動かされる。ワイパ歯車１２０のこの方向での回転によって、ワイパアクチュエータが、保守アセンブリ２３から離れて下方向に枢動することが保証される。ただし、図５２Ｂにより明確に示すように、この回転によって、ワイパ歯車１２０の内面上に設けられたフリッパ歯車１２８が、保守歯車１１９に係合し、それによって保守歯車１１９を、（図５２Ｂに示すような）反時計回り方向に回転させる。同様に、保守歯車１１９の内面上に形成された突起１２９が、保守アクチュエータ１２１の枢動アーム１３０に接触し、それによって保守アクチュエータの鉤状端部が、下方向に動かされ、保守アセンブリ２３のキャッチ要素９４を把持し、それによって上方リム部分１０５の反応を生じ、印刷状態を開始させる。同様に、センサ要素１２７は、電動機１１８の動作、したがって印刷ヘッドの所望の状態を制御するために、保守アクチュエータの位置を感知することができる。
【０３００】
図５１Ａおよび図５１Ｂを再び参照すると、カートリッジユニット１０を受け、受け台ユニット１２内へと案内するのを助けるために、１対のカートリッジユニット案内部１３１が、端部プレート１１１に取り付けられる。案内部１３１は、カートリッジユニット１０が受け台ユニット１２に対して正しく向けられるよう、カートリッジユニット１０の表面を受けるように傾斜する。
【０３０１】
印刷エンジンの動作および印刷ヘッドアセンブリ２２のＩＣ５０を制御するための制御電子部品が、プリント回路基板（ＰＣＢ）１３２上に設けられる。図５１Ａに示すように、ＰＣＢ１３２の一方の面は、ＳｏＰＥＣデバイス１３３と、外部供給源から受け取ったデータおよび電力を受け取りかつ分配するための、関連構成部品１３４とを備え、ＰＣＢのもう一方の面は、その下方縁部に沿った電気接点１３５の列を備え、それによって、電力およびデータ信号を、印刷ヘッドアセンブリ２２のノズルを制御するために、フレキシブルＰＣＢ７９上の対応する電気接点へと送信するための手段をもたらす。
【０３０２】
図５３の分離図に示すように、ＰＣＢ１３２は、ＰＣＢアセンブリ１４０の一部を形成し、２つのアーム１３６の間に取り付けられ、各アームは、ＰＣＢ１３２を受け定位置に保持するための、爪部分１３７を有する。図５４に示すように、各アーム１３６は、その上部に形成された、引張ばね１４２の鉤部分を受けるための溝１４１を有する。その目的は、以下で説明する。
【０３０３】
ＰＣＢ１３２が２つのアーム１３６の間に取り付けられるときに、ＰＣＢ１３２に安定性をもたらすために、支持棒１３８が、ＰＣＢ１３２の底縁部に沿って、ＳｏＰＥＣデバイス１３３および関連する構成部品１３４を収容する面上で、アーム１３６およびＰＣＢに固定される。支持棒１３８は、その下面に沿って取り付けられた、複数のスターホイール１３９を有する。スターホイールは、図５１Ａに示すようにＰＣＢアセンブリ１４０が端部プレート１１１に取り付けられるときに、出口ローラ１１４の表面を把持するために、スターホイールが支持棒の下面に対して相対的に動くことができるようにばね装荷される。
【０３０４】
図５５Ａに示すように、熱シールド１４３が、ＳｏＰＥＣデバイス１３３を実質的に覆い、プリンタユニット２の付近内で起こり得る電磁干渉（ＥＭＩ）からＳｏＰＥＣデバイスを保護するように、ＰＣＢ１３２に取り付けられる。熱シールド１４３はまた、その中に設けられたラッチ機構１４４を有し、ラッチ機構１４４は、図５５Ａに示すように、カバーアセンブリを閉位置に固定するために、カバーアセンブリ１１上に設けられるクリップと対合する。
【０３０５】
ＰＣＢアセンブリ１４０は、アーム１３６の底部に設けられた枢動点１４１にて、端部プレート１１１に枢動式に取り付けられる。この構成では、電気接点１３５がフレキシブルＰＣＢ７９の電気接点から離隔され、カートリッジユニット１０を受け台ユニット１２から容易に取り外すことができる開位置と、電気接点１３５が、印刷ヘッドアセンブリ２２のノズルからの印刷が容易になるように制御データおよび電力を伝達するために、フレキシブルＰＣＢ７９上に設けられた電気接点と動作可能に接触する閉位置との間で、ＰＣＢアセンブリ１４０を、その枢動点１４１の周りで回動させることができる。
【０３０６】
図５５Ｂに示すように、アイドルローラアセンブリ１４５が、受け台ユニット１２の後部にて端部プレート１１１に固定されており、駆動ローラ１１３の表面に接触しそれと共に回転するように位置決めされた、複数のローラホイール１５２を備える。アイドルローラアセンブリ１４５は、プリンタユニット２のピッカ機構９から印刷エンジン１に与えられる何らかの媒体を、印刷のためにカートリッジユニット１０の印刷ヘッドアセンブリ２２を通過して移送するために、駆動ローラ１１３とアイドルローラアセンブリ１４５のローラホイール１４６との間で把持することを保証する。
【０３０７】
図５５Ａおよび図５５Ｂにその閉状態で示すカバーアセンブリ１１は、その上方後部にて、端部プレート１１１に枢動式に取り付けられる。１対の取付けプレート１４７が、カバーアセンブリをピン１４８によって端部プレート１１１に取り付けるために、カバーアセンブリ１１から延びる。取付けプレート１４７は、ピン１４８を越えて延び、その中に形成された穴を有し、図５４に関して上記で議論したような引張ばね１４２の自由端部が、その中で受けられる。
【０３０８】
カバーアセンブリ１１が、図５５Ｂに示すように閉位置にあるとき、ばねに最大の張力がかかり、それによってＰＣＢアセンブリ４０が、図５６Ａの断面図に示すような閉位置に向かって枢動させられる。この位置で、ＰＣＢ１３２の電気接点１３５は、電力およびデータ信号をそれらの間で伝達することができるように、印刷ヘッドアセンブリ２２のフレキシブルＰＣＢ７９の対応する電気接点と動作可能に接触する。
【０３０９】
カバーアセンブリが図５５Ｃに示すようなその開位置に動かされるとき、取付けプレート１４７は、受け台アセンブリの前方に向かって枢動し、それによって、ばね１４２内の張力が解放され、ばねが緩められる。これによって、ＰＣＢアセンブリが、図５６Ｂに示すような開位置へと、離れて枢動する。この位置では、ＰＣＢ１３２の電気接点１３５は、印刷ヘッドアセンブリ２２のフレキシブルＰＣＢ７９の対応する接点と接触しなくなるように動き、それによって、カートリッジユニット１０を受け台ユニット１２から取り外すことが可能になる。
【０３１０】
これに関して、カバーアセンブリ１１の開／閉動作もまた、カートリッジユニット１０と受け台ユニット１２の間を電気的に非接続にし／接続する機能を実行する。
【０３１１】
図５５Ａ〜図５５Ｃを再び参照すると、カバーアセンブリ１１は、その上面内に形成された多数の合体ポート１４９を備える。図示の実施形態では、５つの合体ポート１４９が設けられ、各合体ポートは、インク保管モジュール４５のうちの１つに対応する。各合体ポート１４９は、インク保管モジュール４５へと補充インクを供給するためのインク補充ユニットを受けるように形状付けされた、上向きに突出するリップ部分を有する。図５５Ｃにより明確に示すように、各合体ポート１４９は、その中に設けられた、大きいほぼ円形の開口１５１と、２つの小さい円形開口１５２を有し、それによって、以下で説明するようなやり方で、インク補充ユニットとカートリッジユニット１０との間でインクを送達することが可能になる。
【０３１２】
４つのＴ字形開口１８２が、補充部上のバッグ圧迫器アクチュエータを受けるように、各合体部分１４９の隅部に位置決めされている。これらは、インク保管モジュール４５に関して上記で簡単に議論したが、以下でより詳細に説明する。
【０３１３】
補充ユニット
図５７Ａ〜図５７Ｃは、補充インクをカートリッジユニット１０に供給するための、インク補充ユニット１５５を示す。インク補充ユニット１５５は、内部インク補充構成要素を収容する基部アセンブリ１５６と、基部アセンブリ１５６を覆って嵌るカバー１５７とを備える、ユニットとして設けられる。基部アセンブリおよびカバーは、可塑性材料から成形することができ、基部アセンブリ１５６は、単一部片または複数の区間として成形することができる。
【０３１４】
図５７Ｂにより詳細に示す基部アセンブリ１５６の下面は、そこから突出するリッジ部分１６０を備えており、インク補充ユニットを合体位置に保持するように、カバーアセンブリ１１内に形成された合体ポート１４９と対合する。ほぼ円筒形のインク出口１５８もまた、インクをカートリッジユニット１０に送達するために、基部アセンブリの下面から突出する。２つの弁作動ピン１５９もまた、インク保管モジュール４５の入口および出口弁のそれぞれを作動させるために、基部アセンブリ１５６の下面から突出する。図示の実施形態では、２つの弁作動ピン１５９は、一方向性の良好な曲げ耐性および座屈強度のための、三つ又断面を有する。ＱＡチップ１６１もまた、基部アセンブリ１５６の下面から突出するように設けられ、その上で露出する複数のＱＡチップ接点１６２を有し、チップ接点は、インク補充ユニット１５５がカバーアセンブリ１１と合体するときに、カバーアセンブリ１１内に設けられたＱＡチップリーダによって読み取られる。
【０３１５】
圧迫器アクチュエータ１９０が、基部アセンブリ１５６の各隅部に隣接して突出する。圧迫器アクチュエータ１９０は、それらの端部が、わずかに弧状で丸くなっている。カートリッジユニット１０の頂部４２内にある圧迫器開口６０（図１４参照）が、それに対応して弧状となっている。端部が丸まっており弧状の断面を有することによって、使用者が、１つの圧迫器アクチュエータ１９０をその対応する開口６０と位置合せすることが容易に可能になり、湾曲した表面によって、その他の圧迫器アクチュエータ１９０が直観的に案内され、それらそれぞれの開口６０と位置合せされる。これは、補充ユニットを界面６１と、迅速に、かつ使用者による細かい位置決めを最小限に抑えて合体させるのに役立つ。図５７Ｂに最もよく示すように、各圧迫器アクチュエータ１９０は、片持ち補強部１９１を有する。これによって、圧迫器アクチュエータ１９０に、補充ユニットを合体ポートと位置合せするときに使用者が過度な力を加えた場合の、大きな横方向の力に耐えるための高度な曲げ強度が与えられる。
【０３１６】
図１２を参照しながら上記で説明したように、圧迫器アクチュエータ１９０は、インク保管モジュール４５のバッグ圧迫器４３を作動させる。
【０３１７】
基部アセンブリ１５６もまた、充填ポート１９２を有する。バッグ１６３は、このポートを通してその最初のインク装入を受け取り、次いでポートは、可塑性封止ボール１９３によって封止される。
【０３１８】
図５７Ｃの分解図を参照すると、インクバッグ１６３が、補充インクをその中に保管するために基部アセンブリ１５６の内面に封止され、インクがインク補充ユニット１５５に供給され／そこから取り出されるときにインクバッグ１６３が拡張／収縮することを可能にする、変形可能な材料から製作される。インク送達針１６４が、バッグ１６３と基部アセンブリ１５６の間に設けられた空間内へと延び、インクが出口１５８へと流れるための通路を提供する。インク送達針１６４の端部は、円筒形出口１５８内へと延び、円筒形出口１５８の開いた端部内で圧縮ばね１６６によってばね装荷される、封止リング１６５によって取り囲まれる。インク補充ユニット１５５が、カートリッジユニット１０と合体されていないとき、送達針は、封止リング１６５によって保護される。さらなる注意として、可塑性キャップ１８７が、出口を覆って摺動し、わずかな締り嵌めによって定位置に保持される。
【０３１９】
インク量指示器１６７もまた、インク補充ユニット１５５のカバー１５７内に設けられる。インク量指示器１６７は、着色された区間など指示部分１６８を有する、可撓性ストリップを備える。バッグ１６３内のインク供給部が使い果たされたとき、すなわちバッグが実質的に空になったときに、指示部分１６８が、カバー１５７の頂面内に設けられた透明の窓１６９と位置合せされるように、ストリップは、その端部にて変形可能なインクバッグ１６３の上面へと、またその中心にてカバー１５７の下面へと取り付けられる。これに関して、その他いかなるときにも、すなわちバッグが実質的に空であるとき以外は、支持部分は見えないように隠される。
【０３２０】
インクが分配されるとき、インクバッグ材料はその性質により、非均一なやり方で変形され収縮する。バッグの上面の各縁部は、同じ割合では収縮しにくい。したがって、インク量指示器１６７の長さは、変形可能なバッグの上面のすべての縁部が完全に収縮したとき、指示部分１６８がカバー１５７内の窓１６９とのみ位置合せされることを、保証するものである。これに関して、インク量指示器ストリップ１８２は、最初は折曲げられた状態であり、指示部分１６８は、バッグ１６３が満たされているときに窓１６９から隠されるように、ストリップ１８２上に配置される。ストリップ１６７は、両端部がバッグの上面の対向縁部に取り付けられる。両端部の中間点（図示せず）が、透明窓１６９の下に固定される。バッグ４６が完全に収縮すると、ストリップ１６７は伸びて広がる。これによって、以前は隠されていた指示部分１６８が窓１６９を通して見えるようになる。インク量指示器１６７を使用すると、補充ユニットが完全に使い尽くされていない場合に、１つの補充ユニット１５５を多数の補充動作に使用することができる。これは、１回の動作でカートリッジユニット１０の対応するインク保管モジュール４５を補充するために必要なインクの量が、補充ユニットの容量よりも少ないときに生じることがある。
【０３２１】
カバー１５７は、基部アセンブリ１５６の部分を覆って嵌り、インクバッグ１６３およびインク量指示器１６７を取り囲む。同様に、Ｕ字形の合体留め具１８３は、合体するときにその脚部が基部アセンブリ１５６を越えて延びカートリッジユニット１０に係合するように、カバー１５７を覆って嵌る。留め具１８３の対向脚部上のクリップ１７０が、カートリッジユニット１０の側部上にパチッと係止する。これによって、実質的に固定された保充ユニット１５５が、インクを確実かつ効率的に移送するために、カバーアセンブリ１１に対して保持される。
【０３２２】
対向する１対の板ばね１８４が、カバー１５７の側部を押し付けるように、Ｕ字形留め具のそれぞれの脚部の内側から延びる。カバー１５７の側部上の支点リッジ１８６に係合するように設計された、枢動部１８５が、各板ばねに隣接する。これによって脚部が外向きに押されるが、枢動部１８５が支点１８６に係合するとき、クリップがてこによって内側に動かされて、カートリッジユニット１０との係合を維持する。
【０３２３】
ラベルパネル１８８が、留め具１８３の外面に固定される。ラベルパネル１８８は、商標およびその他の情報を表示することができる。これはまた、補充部内のインクと一致するように着色することができる。ラベルパネル１８８はまた、各脚部上に、指把持パッド１８９を有する。指把持パッド１８９は、それらの点での指の圧力が板ばね１８４の力を上回り、クリップ１７０がてこによってカートリッジユニット１０との係合から外されるように、位置決めされる。次いで補充ユニット１５５を、カバーアセンブリ１１の合体ポート１４９から引き抜くことができる。
【０３２４】
図５８は、カートリッジユニット１０のインク保管モジュールアセンブリ２１の１つの界面６１と直接合体される、補充ユニット１５５を示す。カバーアセンブリ１１および受け台ユニットの残りの部分は、わかりやすくするために削除した。補充ユニット１５５は、それを合体ポート１４９内に１つの特定の向きでのみ受けることができるように、形状付けされ、または「合わせられる（ｋｅｙｅｄ）」。Ｕ字形留め具１８３の各脚部の端部は、使用者がユニット１５５を前後逆に合体させようと試みにくいように、幅が有意に異なる。円筒形インク出口１５８は、同様に補充ユニット１５５の前後逆の合体を妨げるために、横方向中心線からずれている。上記で議論したように、合体ポート１４９の基部は、円筒形インク出口１５８がその中で受けられ大きい円形開口１５１と弁アクチュエータ１５９がその中で受けられる２つのより小さい開口１５２を有する。それらの相互作用する要素それぞれの断面は、各特定のインク保管モジュール４５を補充するために、正しい色のインク補充ユニットを正しい向きでのみ使用することができるように、形状付けられる。たとえば、弁アクチュエータ１５９の２つの三つ又断面をそれぞれ回転させて、それぞれ一致する回転向きで対応する三つ又開口とのみ対合する、多数の組合せをもたらすことができる。
【０３２５】
補充ユニット１５５のＱＡチップ１６１のＱＡチップ接点１６２との対合、およびそこに記憶された情報の読込みおよび受取りのために、ＱＡチップリーダ１７２もまた、合体ポート１４９の基部内に設けられる。そのような情報は、補充ユニット１５５の保管容量（たとえば約３０から約５０ｍｌ）、補充ユニット１５５内に収容されるインクの色、およびインク補充ユニット１５５内に収容されるインクの供給源を含むことができる。情報は、補充ユニット１５５が合体ポート１４９内の定位置に合体するときに、受け台ユニット１２の制御回路へと容易に転送することができる。たとえば、受け台ユニット１２の制御回路は、補充を容易にするために、どのインク保管モジュール４５が補充を必要としているか、および補充ユニット１５５が正しいタイプ／色および量のインクを収容しているかどうかを決定することができる。
【０３２６】
図５９により明確に示すように、各インク保管モジュール４５の弁挿入物４９（図１０参照）は、インク入口１５が、合体ポート１４９内に形成された大きい円形の開口１５１と位置合せされ、インク入口弁１６およびインク出口弁１８が、それぞれ三つ又開口１５２と位置合せされるように、構成される。インク補充ユニット１５５が、合体ポート１４９内の定位置に配置されるとき、補充ユニット１５５のインク出口１５８が、インク保管アセンブリ４５のインク入口１５に接触し、弁アクチュエータピン１５９が、インク入口弁１６およびインク出口弁１８のそれぞれと接触する。
【０３２７】
この位置では、インク送達針１６４は、ばね装荷された封止リング１６５が円筒形インク出口１５８内で収縮するとき、インク出口１５の表面の周りに緊密な封止部を形成するように、弁挿入物４９のインク入口１５を貫通する。封止リング１６５は、インク送達針１６４上に「乗る」ことができ、補充ユニット１５５を合体ポート１４９から取り外すとき、封止リングが封止ばね１６６の作用によってその保護位置へと戻されるように、付勢される。
【０３２８】
上記で議論したように、インク保管モジュール４５のインクバッグ４６内に保持されるインクは、ばね要素５４がインクバッグ４６に一定の拡張力を加えることにより、一定の負圧状態にある。これにより、インク内に負圧または逆圧が生み出され、それによって、印刷ヘッドアセンブリ２２のノズルからインクが漏れることが防止される。この逆圧はまた、補充ユニットが定位置に合体されるとき、補充ユニット１５５から補充インクを引き出すための単純な手段を提供する。（大気圧である）補充ユニット１５５のインクバッグと、インク保管モジュール４５のインクバッグとの間の圧力勾配により、インク送達針１６４がインク入口１５に貫入すると、補充インクは単純に、補充ユニット１５５からインク保管モジュール４５のインクバッグ４６内へと流れ込む。
【０３２９】
補充動作と印刷動作の間で切り替えるために、またインクが補充中にノズルから漏れないように、一定の逆圧状態でインクを印刷ヘッドアセンブリ２２内に維持するために、弁１６および１８が、上記のように弁挿入物内に設けられる。両バルブは、補充ユニットが定位置で合体ポート１４９と合体されるときに、弁アクチュエータピン１５９によって制御される。弁が制御されるやり方を、図６０Ａ〜図６０Ｄを参照しながら示す。
【０３３０】
図６０Ａおよび図６０Ｂは、それぞれ図５９の線Ａ−Ａおよび線Ｂ−Ｂに沿った、補充前の弁構成の状態を示す異なる断面図を示し、図６０Ｃおよび図６０Ｄは、図６０Ａおよび図６０Ｂの図の、補充時の弁構成の状態を示す。
【０３３１】
図６０Ａおよび図６０Ｂに示すように、補充前に、インク入口弁１６は閉じた位置にあり、それによって、インクまたは空気の通路が、インク入口１５に入りインクバッグ４６内へと前進することを妨げる。これを図６０Ｂに示す。ここで、インク入口１５とインク入口弁１６との間の通路内に存在するいかなるインクも、この空間内に留まる。補充ユニット１５５のインク送達針１６４の周りの気密封止を維持するために、Ｏリングシールが、インク入口１５に設けられる。この状態では、インク出口弁１８が開位置にあり、それによって、インクがインク出口５２からインク立下り管３０を下り、印刷ヘッドアセンブリ２２へと流出するための、通路が提供される。議論したように、ばね要素５４は、インクバッグ４６内の逆圧の状態を生み出し、印刷ヘッド２２が、印刷時にこの逆圧に逆らってインクバッグ４６からインクをくみ出す。
【０３３２】
補充時に、図６０Ｃおよび図６０Ｄに示すように、インク補充ユニット１５５は、インク出口１５８が弁挿入部４９のインク入口１５と係合し、弁アクチュエータピン１５９が弁１６および１８と係合するように、合体ポート１４９内へと合体される。図６０Ｃに示すように、弁アクチュエータピンとインク出口弁１８の接触によって、弁１８が押下されて閉じられ、それによって、インク出口５２から印刷ヘッドアセンブリ２２へのさらなるインク流が妨げられる。これに関して、閉じたインク出口弁１８から印刷ヘッドアセンブリ２２への通路内に存在するインクは、インク出口弁１８が開くまで静止したままとなる。
【０３３３】
図６０Ｄにより明確に示すように、弁アクチュエータピン１５９がインク入口弁１６に接触し、弁を押下すると、弁が開き、補充ユニット１５５からインクバッグ４６へとインクを流すための通路が可能になる。インクバッグ４６内に存在する逆圧により、圧力差によってインクがインクバッグ内に引き込まれ、インクバッグ４６が満たされインクで膨張するとき、ばね要素５４は、インクバッグ４６とリテイナ要素５５との間で一定の力を維持し、それによってまた、インクバッグ４６のインク内の逆圧も一定に維持する。これは、インクバッグ４６がその最大容量に到達し、インクバッグ４６内に存在するインクの圧力が、補充ユニット１５５のインクの圧力と等しくなり、補充ユニット１５５からインクがそれ以上くみ出されなくなるまで続く。
【０３３４】
バッグ圧迫器アクチュエータ１９０は、開口６０を通って延びて、上方圧迫器つば５９を下方圧迫器つば５７へと向かって押し、側部パネル５８を内側へと屈曲させ、バッグ４６を圧迫する。図１２を参照しながら上記で議論したように、バッグ圧迫器４３は、圧迫を解除することによって補充ユニットが取り外されるとき、インクバッグ４６内に負圧を再び生み出す。
【０３３５】
本発明を、その例示的な実施形態を参照しながら図示および説明してきたが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正が当業者にとって明らかとなり、またそれらを当業者が容易に製作することができる。したがって、本明細書に添付された特許請求の範囲は、本明細書において説明されたような記述に限定されるものではなく、むしろ、特許請求の範囲は広範に解釈される。
【図面の簡単な説明】
【０３３６】
【図１】紙が入力トレイ内にあり、収集トレイが拡張された状態である、プリンタを示す前方斜視図である。
【図２】内部が露出されるようにケーシングが開いた状態である、（紙が入力トレイ内に存在せず、収集トレイが収縮された状態である）図１の印刷ユニットを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、印刷システムのドキュメントデータの流れを示す概略図である。
【図４】図３の印刷システム内で使用されるアーキテクチャを示す、より詳細な概略図である。
【図５】図３の印刷システム内で使用される制御電子装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図６】開いたカバーアセンブリを有する受け台ユニット、およびそこから取り出されたカートリッジユニットを示す斜視図である。
【図７】カバーアセンブリがその閉位置にある、図６の受け台ユニットを示す図である。
【図８】図６のカートリッジユニットを示す前方斜視図である。
【図９】図８のカートリッジユニットを示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示すカートリッジユニットの主本体を示す分解前方斜視図である。
【図１１】図９に示す主本体内に配置されたインク保管モジュールアセンブリを示す、底部斜視図である。
【図１２】図１１に示すインク保管モジュールのうちの１つを示す分解斜視図である。
【図１３】図１２に示すインク保管モジュールを示す底部斜視図である。
【図１４】図１２に示すインク保管モジュールを示す頂部斜視図である。
【図１５】図９に示す印刷ヘッドアセンブリを示す頂部斜視図である。
【図１６】図１５に示す印刷ヘッドアセンブリを示す分解斜視図である。
【図１７】図１５に示す印刷ヘッドアセンブリを示す上下逆の分解図である。
【図１８Ａ】図１５の印刷ヘッドアセンブリを示す端部断面図である。
【図１８Ｂ】支持成形物に印刷ヘッドＩＣを取り付けるための知られた技術を示す概略断面図である。
【図１８Ｃ】本発明の一態様による、ＬＣＰ成形物に取り付けられる印刷ヘッドＩＣの一実施形態を示す概略断面図である。
【図１８Ｄ】本発明の一態様による、ＬＣＰ成形物に取り付けられる印刷ヘッドＩＣの別の実施形態を示す概略断面図である。
【図１８Ｅ】本発明の一態様による、ＬＣＰ成形物に取り付けられる印刷ヘッドＩＣの別の実施形態を示す概略断面図である。
【図１９】図１６から図１８に示すような印刷ヘッドの、集積回路モジュールの下降する三角形の端部を示す拡大部分斜視図である。
【図２０】図１６から図１９に示す２つの印刷ヘッド集積回路モジュール間の接合部を示す、拡大斜視図である。
【図２１Ａ】図１９の印刷ヘッド集積回路を示す下面図である。
【図２１Ｂ】その付着面内に一連の凹部を有する、図１９の印刷ヘッド集積回路下面図である。
【図２２Ａ】インクを印刷ヘッド集積回路へと供給するためのインク導管を特に示す、図１５の印刷ヘッドアセンブリを示す透過的な上面図である。
【図２２Ｂ】図２８Ａの部分拡大図である。
【図２３】フィルムによるＬＣＰ成形物への印刷ヘッド集積回路の取付けを示す、部分概略断面図である。
【図２４】レーザ穿孔前の接着フィルムの積層構造を示す部分概略断面図である。
【図２５】取付け前のフィルムのレーザ穿孔を示す図である。
【図２６】レーザ穿孔中の接着フィルムの積層構造を示す部分概略断面図である。
【図２７】フィルムへのＬＣＰ成形物の取付けを示す図である。
【図２８】印刷ヘッド集積回路へのフィルムの取付けを示す図である。
【図２９】本発明と共に使用するための、インクを吐出するための静止状態にある単一のノズルを示す垂直断面図である。
【図３０】初期作動段階中の、図３５のノズルを示す垂直断面図である。
【図３１】後期作動段階中の、図３６のノズルを示す垂直断面図である。
【図３２】図３１に示す作動状態にある、図３５のノズルを示す部分垂直断面斜視図である。
【図３３】インクを省略した、図２９のノズルを示す垂直断面斜視図である。
【図３４】図３９のノズルを示す垂直断面図である。
【図３５】図３６に示す作動状態にある、図３５のノズルを示す部分垂直断面斜視図である。
【図３６】図３５のノズルを示す平面図である。
【図３７】分かり易くするためにてこの腕および可動ノズルを除去した、図３５のノズルを示す平面図である。
【図３８】図３５に示すタイプの複数のノズル構成を組み込む印刷ヘッドチップの一部を示す、垂直断面斜視図である。
【図３９】泡形成ヒータ要素アクチュエータタイプの、インクを噴射するための単一のノズルのインクチャンバを通る概略断面図である。
【図４０Ａ】熱屈曲アクチュエータの基本的な動作原理を示す図である。
【図４０Ｂ】熱屈曲アクチュエータの基本的な動作原理を示す図である。
【図４０Ｃ】熱屈曲アクチュエータの基本的な動作原理を示す図である。
【図４１】図４０に従って構築された、単一のインクジェットノズル構成を示す立体図である。
【図４２】図４１に示すノズル構成のアレイを示す図である。
【図４３】本発明のプリンタと共に使用するための、ＣＭＯＳ駆動および制御ブロックを示す概略図である。
【図４４】図４３のＣＭＯＳブロック内のノズル列とドットシフトレジスタの間の関係を示す概略図である。
【図４５】ユニットセル、およびその図４４のノズル列およびドットシフトレジスタとの関係をより詳細に示す概略図である。
【図４６】本発明のプリンタ内にあるプリンタノズルのためのロジックを示す回路図である。
【図４７】図９に示すカートリッジユニットの保守アセンブリを示す前方斜視図である。
【図４８】図４７の保守アセンブリを示す分解前方斜視図である。
【図４９】図４７の保守アセンブリの下面を示す分解前方斜視図である。
【図５０】本発明のカートリッジユニットに蓋をした状態で動作可能に取り付けられた、保守アセンブリを示す断面図である。
【図５１Ａ】本発明の一実施形態による受け台ユニットのフレーム構造を示す前方斜視図である。
【図５１Ｂ】本発明の一実施形態による受け台ユニットのフレーム構造を示す後方斜視図である。
【図５２Ａ】図５１Ａおよび図５１Ｂのフレーム構造から離隔された、本発明の保守駆動アセンブリを示す左側斜視図である。
【図５２Ｂ】図５１Ａおよび図５１Ｂのフレーム構造から離隔された、本発明の保守駆動アセンブリを示す右側斜視図である。
【図５３】ＰＣＢアセンブリに組みつけられた図５１Ａおよび図５１Ｂの支持棒アセンブリを示す斜視図である。
【図５４】カバーアセンブリに結合されるばね要素に連結された、図５３の支持棒アセンブリのアームを示す側部斜視図である。
【図５５Ａ】本発明の一実施形態による受け台ユニットを示す図である。
【図５５Ｂ】本発明の一実施形態による受け台ユニットを示す図である。
【図５５Ｃ】本発明の一実施形態による受け台ユニットを示す図である。
【図５６Ａ】カバーアセンブリが閉位置にある、受け台ユニットを示す側断面図である。
【図５６Ｂ】カバーアセンブリが開位置にある、受け台ユニットを示す側断面図である。
【図５７Ａ】本発明の一実施形態によるインク補充ユニットの頂部斜視図である。
【図５７Ｂ】本発明の一実施形態によるインク補充ユニットの底部斜視図である。
【図５７Ｃ】図５７Ａおよび図５８Ｂのインク補充ユニットを示す分解図である。
【図５８】カバーアセンブリの合体ポートと合体される、図５７Ａおよび図５７Ｂのインク補充ユニットを示す斜視図である。
【図５９】カートリッジを内部に有しカバーが閉じられた状態の受け台を示す平面図である。
【図６０Ａ】インク補充ユニットおよび印刷エンジンを示す、図５９の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図６０Ｂ】インク補充ユニットおよび印刷エンジンを示す、図５９の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図６０Ｃ】図５９の線Ｃ−Ｃに沿った印刷エンジンと合体位置にあるインク補充ユニットの断面図である。
【図６０Ｄ】図５９の線Ｄ−Ｄに沿った印刷エンジンと合体位置にあるインク補充ユニットの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０（Ａ）】
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【図４０（Ｂ）】
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【図４０（Ｃ）】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【図５５Ｃ】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５７Ａ】
2008526553.tif 000076
【図５７Ｂ】
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【図５７Ｃ】
2008526553.tif 000078
【図５８】
2008526553.tif 000079
【図５９】
2008526553.tif 000080
【図６０Ａ】
2008526553.tif 000081
【図６０Ｂ】
2008526553.tif 000082
【図６０Ｃ】
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【図６０Ｄ】
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【国際調査報告】
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2008526553.tif 000086
2008526553.tif 000087