CN101005951B - 对称的喷嘴装置 - Google Patents

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Abstract

一种打印头模块，包括至少第一和第二打印喷嘴行，所述第一和第二打印喷嘴行沿待打印页宽的至少一部分延伸，每个喷嘴都包括第一类型的第一电路和第二类型的第二电路，从而使得在平面图中，所述第一电路和第二电路大致位于喷嘴的相对端，其中喷嘴定向成使得所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置呈镜像关系或者转过一个角度。

Description

对称的喷嘴装置
技术领域
本发明涉及打印头领域。
开发本发明的主要目的是与本申请人的喷墨打印头一起使用，该喷墨打印头包括多个横跨页宽延伸的打印头模块，并且将参照此应用场合来描述本发明。然而，可以理解，本发明能够应用于其它具有多行打印喷嘴的打印头装置。
交叉索引
在由本申请人的申请人或受让人所申请的下列已授权的美国专利及共同待决的美国申请中公开了与本申请相关的各种方法、系统和设备。在此将所有这些授权的美国专利及共同待决的美国申请引入文中作为参考。
09/517,539  09/112,763  09/112,762  09/112,737  09/112,761
09/113,223  09/517,384  09/505,951  09/516,869  09/517,608
09/505,147  09/505,952  09/517,380  09/516,874  09/517,541
10/203,540  10/636,263  10/203,564  10/636,283  AUTH22US
AUTH23US    AUTH24US    10/407,212  10/407,207  10/683,064
10/683,041  JUM005US    JUM006US    10/727,181  10/727,162
10/727,163  10/727,245  10/727,204  10/727,233  10/727,280
10/727,157  10/727,178  10/727,210  10/727,257  10/727,238
10/727,251  10/727,159  10/727,180  10/727,179  10/727,192
10/727,274  10/727,164  10/727,161  10/727,198  10/727,158
10/754,536  10/754,938  10/727,227  10/727,160  09/575,108
PEC011US    09/575,109  09/575,110  09/607,985  09/607,990
09/607,196  09/606,999  10/173,739  10/189,459  10/854,521
10/854,522  10/854,488  10/854,487  PLT005US    10/854,504
PLT007US    PLT008US    PLT009US    PLT010US    10/854,495
PLT012US    PLT013US    PLT014US    10/854,525  10/854,526
PLT017US    PLT018US    PLT019US    PLT020US    10/854,506
10/854,505  PLT023US    10/854,494  10/854,489  10/854,490
PLT027US    10/854,491  10/854,528  10/854,523  10/854,527
10/854,524  10/854,520  PLT034US    PLT035US    PLT036US
PLT037US    10/854,501  PLT039US    PLT040US    10/854,518
10/854,517
一些专利申请暂时以案卷号列出。在得知申请号时，将以对应的申请号来代替这些案卷号。
背景技术
制造具有相对高分辨率和打印速度的打印头提出了多个问题。
这些问题中的一个涉及向喷嘴提供驱动和控制信号。一种实现方式是在构造打印喷嘴时在同一基板上形成一个CMOS层。此集成节约了空间并使得驱动电路和喷嘴致动器之间的连接可以是相对短的。
在一种典型的布置中——例如申请人在多个交叉索引申请中所公开的那样，在打印头中，每种颜色都包括奇数行和偶数行，所述的行在页宽上偏置半个水平喷嘴节距。每个喷嘴及其驱动电路都在平面内在平行于打印介质相对于打印头的运行方向的直线上设置。此外，所有位于打印头中的喷嘴/电路对以相同的方式定向。相比于喷嘴和相关驱动电路在单行中并排地设置时所可能获得的打印效果，采用偏置半个水平喷嘴节距的奇数行与偶数行使得可以在页面上更为紧凑地打印点。需要迟滞送往适当行的点数据，从而使得由两个行打印的数据最终在页面上正确地竖着对齐。
也就是说，CMOS和喷嘴的空间需求中的相对差异意味着在打印头中仍然存在有一些浪费区域。同时，在高电压电路邻接于另一行中的低电压电路而设置的设计中，需要仔细地进行设计和间隔以避免所述两者之间的干涉。
改善具有多行打印喷嘴的打印头中的空间利用率、或者至少提供一种现有技术装置的有用变例将是有利的。
发明内容
在第一方面，本发明提供一种打印头模块，包括至少第一和第二打印喷嘴行，所述第一和第二打印喷嘴行沿待打印页宽的至少一部分延伸，每个喷嘴包括第一类型的第一电路和第二类型的第二电路，从而使得在平面图中，所述第一电路和第二电路大致位于喷嘴的相对端，其中喷嘴定向成使得所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置呈镜像关系或者转过一个角度。
优选地，所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置转过180度。
优选地，所述每个喷嘴的第一电路及第二电路沿与所述页宽垂直的直线设置。
优选地，所述喷嘴的第一行和第二行至少部分地互锁。
优选地，位于所述第一行中的各喷嘴的第一电路与所述第二行的至少一个相邻喷嘴的第一电路至少部分地互锁。
优选地，位于所述第一行中的至少多数喷嘴中的每一个与所述第二行中的对应喷嘴配对。
优选地，所述打印头模块包括多个第一行和第二行，每个所述第一行都与一个所述第二行配对。
优选地，所述第一行和第二行构造成打印相同的颜色。
优选地，所述第一行和第二行构造成打印相同的墨。
[17]优选地，所述第一行和第二行构造成打印相同的颜色。
[18]优选地，所述第一行和第二行构造成打印相同的墨。
[19]优选地，所述第一行和第二行耦联到相同的墨源。
[20]优选地，所述打印头模块进一步包括多个第一行和第二行，每个所述第一行与一个所述第二行配对，其中各对中的第一行和第二行构造成彼此打印相同的墨。
[21]优选地，各对中的第一行和第二行耦联到相同的墨源。
[22]优选地，所述第一行和第二行构造成共享至少一个电源节点。
[23]优选地，所述电源节点为接地装置。
[24]优选地，所述接地装置设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间所述第一行和第二行中仅有一个将电流传导到接地装置。
[25]优选地，所述电源节点为电流供应导线。
[26]优选地，所述电流供应导线设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间上所述第一行和第二行中仅有一个通过该电流供应导线来供应电流。
[27]优选地，所述第一和第二行构造成共享至少一个全局信号。
[28]优选地，所述全局信号为喷射信号。
[29]优选地，所述全局信号为时钟信号。
优选地，喷嘴定向成使得所述第一行中的喷嘴的第一电路与所述第二行中的喷嘴的第一电路的距离小于与所述第二行中的喷嘴的第二电路的距离。
[30]在另一方面，本发明提供一种打印头模块，包括至少第一和第二打印喷嘴行，所述第一和第二打印喷嘴行沿待打印页宽的至少一部分延伸，每个喷嘴包括第一类型的第一电路和第二类型的第二电路，从而使得在平面图中，所速第一电路和第二电路大致位于喷嘴的相对端，其中喷嘴定向成使得所述第一行中的喷嘴的第一电路与第二行中的喷嘴的第一电路的距离小于与所述第二行中的喷嘴的第二电路的距离。
[31]优选地，所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置转过180度。
优选地，所述喷嘴的第一行和第二行至少部分地互锁。
优选地，位于所述第一行中的各喷嘴的第一电路与所述第二行的至少一个相邻喷嘴的第一电路至少部分地互锁。
优选地，位于所述第一行中的至少多数喷嘴中的每一个与所述第二行中的对应喷嘴配对。
优选地，所述打印头模块包括多个第一行和第二行，每个所述第一行都与一个所述第二行配对。
优选地，所述第一行和第二行构造成打印相同的颜色。
优选地，所述第一行和第二行构造成打印相同的墨。
优选地，所述第一行和第二行耦联到相同的墨源。
优选地，如权利要求10所述的打印头模块包括多个第一行和第二行，每个所述第一行都与一个所述第二行配对，其中各对中的第一行和第二行构造成彼此打印相同的墨。
优选地，各对中的第一行和第二行耦联到相同的墨源。
优选地，所述第一行和第二行构造成共享至少一个电源节点。
优选地，所述电源节点为接地装置。
优选地，所述接地装置的设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间上所述第一行和第二行中仅有一个将电流传导到接地装置。
优选地，所述电源节点为电流供应导线。
优选地，所述电流供应导线的设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间上所述第一行和第二行中仅有一个通过该电流供应导线来供应电流。
优选地，所述第一和第二行构造成共享至少一个全局信号。
优选地，所述全局信号为喷射信号。
优选地，所述全局信号为时钟信号。
附图说明
现在将参照附图仅以示例的方式来描述本发明的优选实施方式，其中：
图1示出三个独立的层的简图，这三个层组成打印头的一个单位单元(即喷嘴)；
图2示出图1中三个层工作时的相对位置的竖直视图；
图3示出图1和2的单位单元的列与行的已知布置；以及
图4示出图1和2的单位单元的列与行的依据本发明的布置。
具体实施方式
参见附图，图1示出三个层2、4、6，它们一起形成一个用于MemjetTM的MEMS打印头的单位单元1(即喷嘴)。虽然图1示出三个独立的层位于一个平面内，但是可以理解，在使用中，所述单位单元如此地制造：所述的层彼此叠置，如图2的侧视图所示。还可以理解，层2、4、6中的每一个都由进一步的子层和子部件构成，为了清楚起见，省略对其的描述。
最低层2包括有源的CMOS电路，并且分成为两个主要区域。第一区域包括低电压的CMOS逻辑电路8，该CMOS逻辑电路8对单元1是否喷墨及何时喷墨进行控制。第二区域包括高电压的CMOS，该高电压的CMOS包括大的驱动晶体管10，该驱动晶体管将电流供应到致动器(参见图2)，致动器在由所述控制逻辑启动时喷墨。
中间层4由CMOS金属层结构形成，其提供了与MEMs层6的电接触。驱动晶体管10连接到驱动接触区域12。接地接触区域14为电流提供一个返回路径，并且在物理上位于控制逻辑区域8的上方。
上层6为MEMs层，该MEMs层包括MEMs致动器17。致动器17在一端16处通过接触区域12连接到驱动晶体管10，而在另一端18处连接到接地接触区域14。在图2中最好地示出了各层之间的连接。从图1还可以注意到，墨孔20延伸贯穿第一层2和第二层4，以将墨供应到第三层6，从而由致动器喷出。
如图3所示，当单位单元(即喷嘴)1成行及成列地布设以形成一个完整的现有技术打印头时，对抵接的单元具有各种限制。为了清楚起见，仅示出了CMOS有源层，但是，基于图1中示出的喷嘴布局，其它层的位置和定向对于本领域内的普通技术人员而言是清楚的。
水平相邻行的喷嘴1的控制逻辑电路8通常直接地抵接，且整体控制信号传送通过这个区域而提供到各个单元。类似地，水平相邻单元的接地接触区域(未示出)形成连续的金属带。
所述行的竖直间距由施加在各层上的间距限制所确定。在CMOS有源层中，极限间距位于一个单元的高电压区域和相邻行中的单元的低电压区域之间。在CMOS接触层中，极限间距位于一个单元的驱动接触和相邻行中的单元的接地接触之间。在MEMs层中，极限间距位于一个致动器的驱动终端和相邻行中的致动器的接地接触之间。
图4示出在一个阵列中单元成行地布置的优选实施方式，其中每两个行是相互倒转的或者呈镜像对称。此附图中所使用的标号对应于该等标号在上文中描述的特征。
在图4的镜像对称布设中，对于给定的单位单元部件尺寸，高电压区域和低电压区域之间的关系使得可以实现较小的整体竖直行距。在所示的CMOS有源层中，成对的行具有抵接的控制逻辑区域8。这使得全局信号可以传送通过该阵列，每次一个行对，而不是每次一行。此外，每个高电压区域都仅仅直接地抵接另一个高电压区域，使得在阵列中高电压和底电压的分隔部位减半。
在CMOS接触层中(未示出，但可参见图1)，成对的行能够共享共同的接地接触区域。因为在优选实施方式中，在相邻行中的单元从不同时地喷射，所以这个共享的接地接触仅仅需大得足以可以承载单行的电流即可。类似地，可以共享MEMs层上的致动器的接地终端(视图1)，减少所需要的尺寸。虽然没有在这个实施方式中示出，但是电流也可通过由相邻行共享的供应电流通路供应到驱动电路。
虽然已经公开的优选实施方式示出交替的喷嘴行彼此相对转过180度，但是可以理解，它们也可以是彼此的镜像。此外，旋转或镜像不需要限于完全180度的旋转偏置。本发明的许多优点可通过较小的相对转动实现。同时，虽然优选实施方式示出在平面中完全相同的装置，但是可以理解，不同行中的装置不需要完全相同。需要的仅仅是：相邻行中的喷嘴的至少一些电路需要是不对称的，使得可以利用翻转、镜像或否则转动相邻行中的喷嘴布置来改进空间和/或设计。
总体上，相比于已有的布置，本发明提供一种较小的阵列尺寸，而不影响CMOS和MEMs部件的尺寸。

Claims (35)

1.一种打印头模块，包括至少第一和第二打印喷嘴行，所述第一和第二打印喷嘴行沿待打印页宽的至少一部分延伸，每个喷嘴包括第一类型的第一电路和第二类型的第二电路，从而使得在平面图中，所述第一电路和第二电路大致位于所述喷嘴的相对端处，其中喷嘴定向成使得所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置呈镜像关系或者转过一个角度。
2.如权利要求1所述的打印头模块，其中所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置转过180度。
3.如权利要求1所述的打印头模块，其中每个喷嘴的第一电路及第二电路沿垂直于所述页宽的直线设置。
4.如权利要求1所述的打印头模块，其中位于所述第一行中的至少多数喷嘴中的每一个与所述第二行中的对应喷嘴配对。
5.如权利要求1所述的打印头模块，包括多个第一行和第二行，每个所述第一行与一个所述第二行配对。
6.如权利要求1所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行构造成打印相同的颜色。
7.如权利要求6所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行构造成打印相同的墨。
8.如权利要求7所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行耦联到相同的墨源。
9.如权利要求8所述的打印头模块，包括多个第一行和第二行，每个所述第一行与一个所述第二行配对。
10.如权利要求1所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行构造成共享至少一个电源节点。
11.如权利要求10所述的打印头模块，其中所述电源节点为接地装置。
12.如权利要求11所述的打印头模块，其中所述接地装置设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间所述第一行和第二行中仅有一个将电流传导到接地装置。
13.如权利要求10所述的打印头模块，其中所述电源节点为电流供应导线。
14.如权利要求13所述的打印头模块，其中所述电流供应导线设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间上所述第一行和第二行中仅有一个通过该电流供应导线来供应电流。
15.如权利要求1所述的打印头模块，其中所述第一和第二行构造成共享至少一个全局信号。
16.如权利要求15所述的打印头模块，其中所述全局信号为喷射信号。
17.如权利要求15所述的打印头模块，其中所述全局信号为时钟信号。
18.如权利要求1所述的打印头模块，其中喷嘴定向成使得所述第一行中的喷嘴的第一电路与所述第二行中的喷嘴的第一电路的距离小于与所述第二行中的喷嘴的第二电路的距离。
19.一种打印头模块，包括至少第一和第二打印喷嘴行，所述第一和第二打印喷嘴行沿待打印页宽的至少一部分延伸，每个喷嘴包括第一类型的第一电路和第二类型的第二电路，从而使得在平面图中，所述第一电路和第二电路大致位于喷嘴的相对端，其中喷嘴定向成使得所述第一行中的喷嘴的第一电路与第二行中的喷嘴的第一电路的距离小于与所述第二行中的喷嘴的第二电路的距离。
20.如权利要求19所述的打印头模块，其中所述第一行中每个喷嘴的第一电路及第二电路的各位置相对于所述第二行中对应喷嘴的第一电路及第二电路的各位置转过180度。
21.如权利要求19所述的打印头模块，其中所述每个喷嘴的第一电路及第二电路沿垂直于所述页宽的直线设置。
22.如权利要求19所述的打印头模块，其中位于所述第一行中的至少多数喷嘴中的每一个与所述第二行中的对应喷嘴配对。
23.如权利要求19所述的打印头模块，包括多个第一行和第二行，每个所述第一行都与一个所述第二行配对。
24.如权利要求19所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行构造成打印相同的颜色。
25.如权利要求24所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行构造成打印相同的墨。
26.如权利要求25所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行耦联到相同的墨源。
27.如权利要求26所述的打印头模块，包括多个第一行和第二行，每个所述第一行与一个所述第二行配对。
28.如权利要求19所述的打印头模块，其中所述第一行和第二行构造成共享至少一个电源节点。
29.如权利要求28所述的打印头模块，其中所述电源节点为接地装置。
30.如权利要求29所述的打印头模块，其中所述接地装置设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间上所述第一行和第二行中仅有一个将电流传导到接地装置。
31.如权利要求28所述的打印头模块，其中所述电源节点为电流供应导线。
32.如权利要求31所述的打印头模块，其中所述电流供应导线设置为在下述基础上传导电流：在任意一个时间上所述第一行和第二行中仅有一个通过该电流供应导线来供应电流。
33.如权利要求19所述的打印头模块，其中所述第一和第二行构造成共享至少一个全局信号。
34.如权利要求33所述的打印头模块，其中所述全局信号为喷射信号。
35.如权利要求33所述的打印头模块，其中所述全局信号为时钟信号。
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