JP4713587B2 - プリントヘッドモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、プリントヘッドの分野に関する。
本発明は主として、ページ幅にわたって延在する複数のプリントヘッドモジュールを備える出願人のインクジェットプリントヘッドでの使用に関して展開されており、本出願を参照して記載される。しかし、本発明は複数列のプリントノズルを有する他のプリントヘッド配置にも適用できることを理解されたい。
［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、本出願の出願人または譲受人によって出願された以下の付与された米国特許および米国同時係属出願に開示される。これらの付与された米国特許および米国同時係属出願のすべての開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
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いくつかの特許出願は、それぞれの整理番号によって暫定的に識別される。この番号は対応する出願番号がつくと、置き替えられる。
本発明に関する様々な方法、システムおよび装置は、本出願の出願人または譲受人によって出願された以下の付与された米国特許および米国同時係属出願に開示される。これらの付与された米国特許および米国同時係属出願のすべての開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
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いくつかの特許出願は、それぞれの整理番号によって暫定的に識別される。この番号は対応する出願番号がつくと、置き替えられる。
比較的高い解像度および印刷速度を有するプリントヘッドの製造は、いくつかの問題を提起する。
これらのうちの１つは、ノズルへの駆動および制御信号の供給に関する。これを行う１つの方法は、プリントノズルが組み立てられる際、同じ基板にＣＭＯＳ層を設けることである。このような統合により、空間を節約し、駆動回路とノズルアクチュエータとの間の比較的短縮した結合が可能になる。
いくつかの相互参照出願で出願人によって開示されるような典型的な配置では、プリントヘッド内の各色は、ページ幅にわたって水平のノズルピッチの半分だけずれた１つの奇数番および偶数番の列を含む。それぞれのノズルおよびその駆動回路は、平面図中でプリントヘッドに対する印刷媒体の進行方向に平行して一列に配置される。さらにプリントヘッドのすべてのノズル／回路の対は同じように配向される。水平のノズルピッチの半分だけずれた奇数番および偶数番の列を使用することで、ノズルおよび関連する駆動回路が単一の列に並んで配置されなければならない場合よりも、ドットがページにわたって互いにより近接して印刷されることになる。適切な列に対するドットデータは、２つの列によって印刷されるデータが最終的にページ上に正確に位置合わせされるように、遅延が与えられる必要がある。
そうは言うものの、ＣＭＯＳおよびノズルに関する空間要件の相対的差異は、プリントヘッド内にまだ若干の無駄な領域があることを意味する。また、高圧回路が別の列からの低圧回路に隣接して配置される設計では、この２つの間の干渉を回避するために、慎重な設計および間隔が要求される。複数の列のプリントノズルを有するプリントヘッド回路における空間の使用を改良する、または少なくとも従来技術の配置に対する有益な代替物を提供することが望ましい。
第１の態様において本発明は、印刷するページ幅の少なくとも一部分に沿って延在するプリントノズルの第１および第２の列を少なくとも備えるプリントヘッドモジュールを提供し、各ノズルが、第１のタイプの第１の回路および第２のタイプの第２の回路を、平面図において第１および第２の回路が概ねノズルの両端に配置されるように、含んでおり、このノズルは、第１の列の各ノズルの第１および第２の回路の各位置が、第２の列の対応するノズルの第１および第２の回路の各位置に対してミラー反転または回転されるように配向される。
好ましくは、第１の列の各ノズルの第１および第２の回路の各位置は、第２の列の対応するノズルの第１および第２の回路の各位置に対して１８０度回転されている。
好ましくは、各ノズルの第１および第２の回路は、ページ幅に垂直な一列に配置される。
好ましくは、ノズルの第１および第２の列は少なくとも部分的に連関する。
好ましくは、第１の列の各ノズルの第１の回路は、第２の列からの少なくとも１つの隣接するノズルの第１の回路と少なくとも部分的に連関する。
好ましくは、第１の列の少なくとも過半数のノズルのそれぞれは、第２の列の対応するノズルと対になる。
好ましくは、プリントヘッドモジュールは複数の第１の列および第２の列を含み、第１の列のそれぞれが第２の列のうちの１つと対になる。
好ましくは、第１および第２の列は同じ色を印刷するように構成される。
好ましくは、第１および第２の列は同じインクを印刷するように構成される。
好ましくは、第１および第２の列は同じインク供給部に連結される。
好ましくは、プリントヘッドはさらに複数の第１および第２の列を含み、第１の列のそれぞれは第２の列のうちの１つと対になり、各対の第１および第２の列が互いと同じインクを印刷するように構成される。
好ましくは、各対の第１および第２の列は同じインク供給部に連結される。
好ましくは、第１および第２の列は、少なくとも１つの電源ノードを共有するように構成される。
好ましくは、電源ノードはアースである。
好ましくは、アースは、任意の一時点で第１および第２の列のうちの１つのみがアースに電流を伝えている状態を想定して電流を伝えるように定格決めされる。
好ましくは、電源ノードは電流供給管である。
好ましくは、電流供給管は、任意の一時点で第１および第２の列のうちの１つのみが電流供給管を介して電流を供給している状態を想定して電流を伝えるように定格決めされる。
好ましくは、第１および第２の列は少なくとも１つのグローバル信号を共有するように構成される。
好ましくは、グローバル信号はファイアリング信号である。
好ましくは、グローバル信号はクロック信号である。
別の態様において、本発明は印刷するページ幅の少なくとも一部分に沿って延在するプリントノズルの第１および第２の列を少なくとも備えるプリントヘッドモジュールを提供し、各ノズルが第１のタイプの第１の回路および第２のタイプの第２の回路を、平面図において第１および第２の回路が概ねノズルの両端に配置されるように、含んでおり、このノズルは、第１の列のノズルの第１の回路が、第２の列のノズルの第２の回路に対してよりも、第２の列のノズルの第１の回路に対してより近接するように配向される。
好ましくは、第１の列の各ノズルの第１および第２の回路の各位置は、第２の列の対応するノズルの第１および第２の回路の各位置に対して１８０度回転されている。
好ましくは、各ノズルの第１および第２の回路は、ページ幅に垂直な一列に配置される。
好ましくは、ノズルの第１および第２の列は少なくとも部分的に連関する。
好ましくは、第１の列の各ノズルの第１の回路は、第２の列からの少なくとも１つの隣接するノズルの第１の回路と少なくとも部分的に連関する。
好ましくは、第１の列の少なくとも過半数のノズルのそれぞれは、第２の列の対応するノズルと対になる。
好ましくは、プリントヘッドモジュールは複数の第１の列および第２の列を含み、第１の列のそれぞれは、第２の列のうちの１つと対になる。
好ましくは、第１および第２の列は同じ色を印刷するように構成される。
好ましくは、第１および第２の列は同じインクを印刷するように構成される。
好ましくは、第１および第２の列は同じインク供給部に連結される。
好ましくは、プリントヘッドは、複数の第１および第２の列を含み、第１の列のそれぞれは第２の列のうちの１つと対になり、各対の第１および第２の列は互いと同じインクを印刷するように構成される。
好ましくは、各対の第１および第２の列は同じインク供給部に連結される。
好ましくは、第１および第２の列は、少なくとも１つの電源ノードを共有するように構成される。
好ましくは、電源ノードはアースである。
好ましくは、アースは、任意の一時点で第１および第２の列のうちの１つのみがアースに電流を伝えている状態を想定して電流を伝えるように定格決めされる。
好ましくは、電源ノードは電流供給管である。
好ましくは、電流供給管は、任意の一時点で第１および第２の列のうちの１つのみが電流供給管を介して電流を供給している状態を想定して電流を伝えるように定格決めされる。
好ましくは、第１および第２の列は少なくとも１つのグローバル信号を共有するように構成される。
好ましくは、グローバル信号はファイアリング信号である。
好ましくは、グローバル信号はクロック信号である。
本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して例示の目的でのみ記載する。
図面を参照すると、図１はＭｅｍｊｅｔ（商標）ＭＥＭＳプリントヘッド用のユニットセル１（すなわちノズル）を一体に構成する３つの層２、４、６を示す。図１は、図中では３つの別々の層を示すが、図２の側面図で示すように、使用時ユニットセルは層が互いの上面に積重なるように製造されることを理解されたい。さらに層２、４、６のそれぞれは、明確にするために詳細を省いた別の副層および副構成要素から構成されることを理解されたい。
最下層２は能動ＣＭＯＳ回路を含み、２つの主要な領域に分かれる。第１の領域はセル１がインクを吐出するかどうかおよびいつ吐出するかを制御する低圧ＣＭＯＳ論理回路８を含む。第２の領域は高圧ＣＭＯＳを含み、制御論理によって使用可能になるとインクを吐出するアクチュエータ（図２参照）に電流を供給する大型の駆動トランジスタ１０を備える。
中間層４は、ＭＥＭｓ層６との接点を形成するＣＭＯＳ金属層構造体で構成される。駆動トランジスタ１０は駆動コンタクト領域１２に接続する。接地コンタクト領域１４は電流の戻り路を形成し、物理的に制御論理領域８の上に位置する。
上層６は、ＭＥＭｓアクチュエータ１７を含むＭＥＭｓ層である。アクチュエータ１７は、コンタクト領域１２を介して一方の端部１６で駆動トランジスタ１０に接続され、他方の端部１８は接地コンタクト領域１４に接続される。個々の層を通る接続は図２に最もよく示される。図１から、インク穴２０が第１および第２の層２、４を貫通して延在し、アクチュエータによる排出のために第３の層６にインクを供給することにも留意されたい。
図３に示すように、ユニットセル（すなわちノズル）１が完全な従来技術のプリントヘッドを形成するように横列および縦列に整列されると、様々な制限が当接するセルに適用される。明瞭にするためにＣＭＯＳ能動層のみを示すが、その他の層の位置および配向は図１に示すノズル配置に基づいて当業者には明白であろう。
ノズル１の水平に隣接する列の制御論理回路８は概ね直接当接し、グローバル制御信号がこの領域を通って伝送され、これにより信号が各セルに与えられる。同様に水平に隣接するセルの接地コンタクト領域（図示せず）は、連続する金属片を形成する。
列の垂直の間隔は、各層に適用する間隔の制限によって決まる。ＣＭＯＳ能動層では、臨界間隔は１つのセルの高圧領域と隣接する列のセルの低圧領域との間である。ＣＭＯＳコンタクト層では、臨界間隔は１つのセルの駆動コンタクトと隣接する列のセルの接地コンタクトとの間である。ＭＥＭｓ層では、臨界間隔は１つのアクチュエータの駆動ターミナルと隣接する列のアクチュエータの接地コンタクトとの間である。
図４は、１つ置きの列が方向転換されるまたはミラー反転された配列で、セルを列に配置する好ましい実施形態を示す。この図中で使用される参照番号は、これらの番号について前に記載された特徴と対応する。
図４のミラー反転された配置では、高圧と低圧領域との関係により、所与のユニットセル構成要素の寸法に対して全体的により小さい垂直の列ピッチが可能になる。図示のＣＭＯＳ能動層で列の対は、当接する制御論理領域８を有する。これにより、グローバル信号を列ごとに一度でなく、列の対ごとに一度ずつ配列を通って伝送させることが可能になる。さらに各高圧領域は他の高圧領域のみと直接当接し、配列内にその数の高圧と低圧の分離線を有する。
ＣＭＯＳコンタクト層（図示しないが、図１を参照）では、列の対は共通の接地コンタクト領域を共有する。好ましい実施形態において隣接する列のセルは同時にはファイアリングされないので、この共有の接地コンタクトは、単一の列に対して電流を伝えるのに十分な大きさであることのみを必要とする。同様に、ＭＥＭｓ層のアクチュエータの接地ターミナル（図１参照）は共有することができ、これにより必要とされる寸法が縮小される。この実施形態では図示しないが、電流はまた、隣接する列によって共有される電流供給管によって駆動回路に供給されてもよい。
記載してきた好ましい実施形態は、ノズルの１つおきの列が互いに対して１８０度回転されることを示すが、それらの列が互いの鏡像であってもよいことを理解されたい。さらに回転またはミラー反転は、完全に１８０度回転するオフセットを包含する必要はない。本発明の利点の多くは、より小さい角度の相対的回転により実現することができる。好ましい実施形態はまた、図中では同一である装置を示すが、列内の装置は同一である必要はないことを理解されたい。隣接する列のノズル配置を方向転換する、ミラー反転する、あるいは回転させることにより空間および／または設計の改善を利用できるように、隣接する列の少なくともいくつかのノズルの回路の要件が非対称であるということが単に必要である。
全体として、本発明はＣＭＯＳおよびＭＥＭｓ構成要素の寸法に影響することなく、既存の配置より小さい寸法の配列を提供する。
Claims (5)
- 印刷するページ幅の少なくとも一部分に沿って延在する、第１の列を成すプリントノズルと第２の列を成すプリントノズルと第３の列を成すプリントノズルとを少なくとも備え、
各プリントノズルが、インクを供給するインク穴を有する前記プリントノズルの別個の領域の間に配置された第１の回路および第２の回路を含むユニットセルとして規定され、
お互いに隣接する第１の列及び第２の列にとって、各第１の回路はお互いに隣接し、且つ、お互いに隣接する前記第２の列及び第３の列にとって、各第２の回路はお互いに隣接するように、各列における前記ユニットセルが、隣接する各列における前記ユニットセルの各位置に対し、１８０度だけ回転された位置にあり、
前記ユニットセルの前記第１の回路は、前記ユニットセルがインクを吐出するかどうかおよびいつ吐出するかを制御するＣＭＯＳ論理回路であり、
前記ユニットセルの前記第２の回路は、前記ＣＭＯＳ論理回路によって使用可能になるとインクを吐出する前記ユニットセルのアクチュエータに、電流を供給する駆動トランジスタ回路である、プリントヘッドモジュール。 - 各ユニットセルにおける前記第１および第２の回路が、前記ページ幅に垂直な一列に配置される、請求項１に記載のプリントヘッドモジュール。
- 前記第１の列と前記第２の列とが同じ色を印刷するように構成される、請求項１に記載のプリントヘッドモジュール。
- 前記第１の列と前記第２の列とが同じインクを印刷するように構成される、請求項３に記載のプリントヘッドモジュール。
- 前記第１の列と前記第２の列とが、同じインク供給部に連結されている、請求項４に記載のプリントヘッドモジュール。
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