JP2003528754A

JP2003528754A - 印刷ヘッドモジュールのオーバーラップアレー構成

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Publication number: JP2003528754A
Application number: JP2001570696A
Authority: JP
Inventors: シルバーブルック，キーア
Original assignee: シルバーブルックリサーチピーティワイリミテッド
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2003-09-30
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: CN1169671C; AU2005203484A1; KR20020097191A; US7954919B2; US20020191051A1; US20110216116A1; AU2001237126B2; WO2001064444A1; US8118387B2; US20050073550A1; EP1263595B1; AUPQ595900A0; AU2005203484B2; EP1263595A4; CN1597328A; CN1407927A; US7766453B2; AU3712601A; US20100149256A1; US20040032455A1

Abstract

(57)【要約】金属製シャーシ（１）を有するデジタルインクジェットプリンターのためのモジュール式ページ幅印刷ヘッド。各モジュール（２）は、隣接する交換自在のモジュールから印刷間の連続性を維持するためにオーバーラップ形態に配置される。この印刷ヘッドは、インク溜め（４）と、可撓性ＰＣＢ（１０）と、バスバー（１１）を有する。各モジュール（２）のＭＥＭＪＥＴのような印刷ヘッドチップ（３）がＴＡＢフィルム（６）から印刷データを受け取る。ＴＡＢフィルム（６）は、印刷ヘッドの設計をコンパクトにすることができるように各ＭＥＭＪＥＴチップ（３）の同じ側から延長している。それらのチップ（３）は、アレー中のほとんどすべてのアレーのせいぜいその一端部分だけが隣接するチップ（３）の端部によって覆い隠されるように、構成配置される。この構成は、印刷ヘッドをオーバーラップさせ、支持ビームに対して傾斜させることを含む。ことによって、ＴＡＢフィルム（６）を、それに近接するチップの端部に干渉しないように、狭める、即ち、絞る必要性を回避することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の属する技術分野本発明は、一般に、デジタルインクジェットプリンターに関し、特に、ページ
の全幅を同時に印刷するようになされたデジタルインクジェットプリンターに関
する。

【０００２】本発明に関連するいろいろな方法システム及び装置が、本出願の出願人又はそ
の譲受人によって２０００年５月２４日に出願された以下の同時係属出願に開示
されている。 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/AUOO/00583 PCT/AU00/00593 PCT/AU00/00590 PCT/AU00/00591 PCT/AU00/00592 PCT/AU00/00584 PCT/AUOO/00585 PCT/AU00/00586 PCT/AU00/00594 PCT/AU00/00595 PCT/AU00/00596 PCT/AU00/00597 PCT/AU00/00598 PCT/AU00/00516 PCT/AU00/00517 PCT/AU00/00511 これらの同時係属出願の記載内容は、相互参照文献として本明細書に編入され
ているものとする。又、やはり同時係属出願のPCT/AU01/00217（オーストラリア
仮特許出願No.PQ5957の優先権を主張したもの）の記載内容も参考として本明細
書に編入されているものとする。

【０００３】発明の背景従来、インクジェットプリンターは、印刷するページの幅を横切って左右に移
動する印刷ヘッドを使用しているが、最近になって、印刷ヘッドを静止状態に保
持したままでページの方を印刷ヘッドを通して移動させることによって印刷する
ことができるように、ページの全幅に亙って延在させる印刷ヘッドを構成するこ
とが可能になった。この場合、ページ幅印刷ヘッドをページを横切って左右に移
動させないので、はるかに速い印刷速度が可能になる。

【０００４】ページ幅の印刷ヘッドは、通常、シリコンコンピュータチップと同様の態様で
製造されるマイクロ（超小型）電気機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスである。
この工程では、インク吐出ノズル（以下、「インクノズル」又は単に「ノズル」
とも称する）とエゼクター機構は、シリコンウエーハに一連のエッチングと蒸着
加工を施すことによって形成される。

【０００５】１つの工業規格として、シリコンウエーハは、６インチ又は８インチ径のディ
スクとして製造される。従って、ページ幅印刷のために充分な幅の印刷ヘッドチ
ップ（単に、「印刷チップ」又は「チップ」とも称する）を製造するのに用いる
ことができるのは、各ウエーハの直径を横切る小さなストリップだけである。こ
れらのウエーハの大部分が実質的に無駄にされるので、ページ幅の印刷ヘッドチ
ップの製造コストは比較的高くなる。

【０００６】チップの不良率も比較的高いので製造コストは一層高くなる。シリコンチップ
の製造中欠陥が生じるのは不可避であり、ある程度の損耗は常に存在する。たっ
た１つの欠陥が存在しても、ページ幅チップ全体を不良品にしてしまう。これは
どのシリコンチップの製造においても同じなのであるが、ページ幅チップは通常
のチップより大きいので、ページ幅チップのどれかに欠陥が生じる確率が高く、
その結果、通常のシリコンチップに比べて全体として不良率が高くなる。

【０００７】この問題に対処するために、ページ幅印刷ヘッドを一連の個別印刷ヘッドモジ
ュール（以下、単に「モジュール」とも称する）から形成することができる。多
数の隣接する印刷ヘッドモジュールを用いることにより、全幅のページ幅印刷を
可能にし、しかも、シリコンウエーハの利用率を大幅に高めることができる。こ
の方式は、１つの欠陥によって不良品として排除されるのは全幅のページ幅チッ
プではなく、より小さい印刷ヘッドチップであるから、印刷ヘッドチップの不良
率を低くすることができ、従って、製造コストの削減につながる。

【０００８】各印刷ヘッドチップは、サブミクロンの厚さの機械的構造を有するノズルのア
レー（配列体）を担持している。各ノズル組立体は、ピコリットル（×１０^−１ ^２リットル）範囲内のインク液滴を迅速に吐出することができる熱曲げアクチュ
エータを用いる。

【０００９】しかしながら、印刷ヘッドチップの構造が顕微鏡的（極微）サイズであるため
、ページ幅の印刷ヘッドを構成するために一連の印刷ヘッドモジュールを突き合
わせ関係に隣接させる場合、問題を提起する。即ち、各チップの端面に存在する
顕微鏡的凹凸が、隣接するチップの端面を完全に（ぴったり）突き合わせるのを
阻害する。その結果、２つの隣接する印刷ヘッドチップの端部ノズル間の間隔が
、単一の印刷ヘッドチップ上の隣接するノズル間の間隔とは異なり、大きくなっ
てしまう。このように、隣接する印刷ヘッドチップの端面がぴったり突き合わさ
れないことによって生じる間隙は、そのような印刷ヘッドの印刷品質を低下させ
ることになる。

【００１０】そのような間隙を無くすために、ある種のモジュール式ページ幅印刷ヘッドで
は、それぞれ等間隔に並べられた印刷ヘッドモジュールの列を２列隣接させて並
置したものを使用している。それらの列の印刷ヘッドモジュールは、互いに不整
列にされ（ずらされ）ており、一方の列の各１つの印刷ヘッドモジュールの両端
が他方の列の２つの隣接する印刷ヘッドモジュールの端部にオーバーラップする
（重なる）ように配置される。この構成は、印刷ヘッドによる印刷から間隙を除
去するが、やはり、オーバーラップの領域に余計なノズルを配置することになる
。これらのオーバーラップノズルへの印刷データ（以下、単に「データ」とも称
する）は、オーバーラップ領域に２度印刷されることがないように隣接するチッ
プに割り振られる。オーバーラップ領域に２度印刷されると、印刷品質を劣化さ
せるからである。

【００１１】各印刷ヘッドモジュールのチップには、ＴＡＢ（tape automated bond）フィ
ルムを介してデジタル制御器が接続される。ＴＡＢフィルムは、チップと実質的
に同じ幅であり、従って、チップをプリンター内の支持構造体に実装するときに
その実装作業を困難にする原因となる。各チップのためのＴＡＢフィルムは、同
じ側から延長させることが好ましい。そうすることにより、よりコンパクトで洗
練された印刷ヘッドの設計を可能にするからである。しかしながら、この構成で
は、一方の列の各チップからのＴＡＢフィルムを他方の列の隣接するチップのオ
ーバーラップ端によって形成される狭隘部を通して嵌合させるために狭める、即
ち、「絞る」必要がある。充分に狭められたＴＡＢフィルムを製造し、装着する
作業は、複雑で困難である。これを回避するためには、ＴＡＢフィルムを一方の
列のチップの一側から延長させ、他方の列のチップからはその反対側から延長さ
せることもできる。しかしながら、上述したように、それでは、印刷ヘッド全体
のサイズを大きくしてしまい、その結果、プリンターを通る印刷用紙（以下、単
に「用紙」又は「紙」とも称する）の通過経路を複雑化するばかりでなく、プリ
ンターの不使用時に印刷ヘッドにキャップを被せるのを邪魔することになる。

【００１２】発明の概要本発明は、上述した問題を解決するために、インクジェットプリンターのため
のモジュール式印刷ヘッドであって、支持フレームと、該支持フレームに取り付けられた複数の印刷ヘッドモジュールとから成り、該各モジュールは、そのモジュールの幅を横切る方向に実質的に直線状に延長
したインクノズルの細長いアレーを有しており、隣接するモジュールの該インク
ノズルの細長いアレーとアレーの間に用紙の移動方向に対してオーバーラップが
存在するように配置されており、該各モジュールは、前記各ノズルアレーの第１側が前記支持フレームの第１側
に向けられれるように配置されており、それによって、前記ノズルアレーのうち
のほとんどすべてのアレーのそれぞれの第１側は、せいぜいその一端部分だけが
隣接するモジュールのノズルアレーによって前記支持フレームの第１側から覆い
隠されていることを特徴とするモジュール式印刷ヘッドを提供する。

【００１３】前記各ノズルアレーのそれぞれの第１側は、せいぜいその一端部分だけが隣接
するモジュールのノズルアレーによって前記支持フレームの第１側から覆い隠さ
れる配置とすることが好ましい。

【００１４】印刷ヘッドチップを支持ビーム（支持フレーム）に対して傾斜させ、それらの
チップを用紙の移動方向に対してオーバーラップさせる構成とすることにより各
チップのためのＴＡＢフィルムを同じ側から延長させることを可能にする。この
構成は、印刷ヘッドの設計を比較的コンパクトのままに維持し、しかも、すべて
のＴＡＢフィルムではないにして、ほとんどのＴＡＢフィルムを著しく狭める、
即ち、絞る必要性を回避することを可能にする。

【００１５】各モジュールは、それぞれの細長いノズルアレーが該モジュールの取り付けラ
インに対して傾斜した方向に延長するような態様に、実質的に真直ぐな取り付け
ラインに沿って支持フレームに取り付けることが好ましい。更に好ましい例では
、取り付けラインを用紙の移動方向に対して直角にする。

【００１６】印刷ヘッドは、同じ印刷データの二重印刷を避けるために、隣接するモジュー
ル間のオーバーラップ部分に送られる印刷データが、隣接するモジュールの各イ
ンクノズルに割り振られるようにデジタル制御することが好ましい。

【００１７】特に好ましい実施形態では、デジタル制御器は、まず、オーバーラップ部分の
一端の隣接モジュールのノズルに印刷データを与えることから始め、すべてのデ
ータがオーバーラップ部分の反対端の隣接モジュールに差し向けられるまで、該
一端の隣接モジュールの各ノズルに向けられたデータを確率論的にランプアップ
（ｒａｍｐｕｐ）する。

【００１８】印刷ヘッドは、ページ幅印刷ヘッドであることが好ましい。

【００１９】更に好ましい実施形態では、各印刷ヘッドモジュールが、個々に取り外し、交
換することができるように構成される。これを達成するために、各印刷ヘッドモ
ジュールが、支持フレームにスナップ留め係合するように構成することが好まし
い。

【００２０】多数の小さいモジュール式印刷ヘッドを隣接して配置することにより、全幅の
ページ幅印刷を可能にし、しかも、シリコンウエーハの利用率を大幅に高めるこ
とができる。更に、１つの欠陥によって不良品として排除されるのは全幅のペー
ジ幅チップではなく、比較的小さい印刷ヘッドチップであるから、印刷ヘッドチ
ップの不良率を低くすることができ、従って、１チップ当たりの製造コストが大
幅に削減される。

【００２１】各モジュール式印刷ヘッドにスナップ留め機構を設けることによって、欠陥モ
ジュールを個々に取り外して交換することができる。

【００２２】本発明の上記目的及び利点及びその他の特徴は、添付図を参照して以下に記述
する本発明の実施形態の説明から一層明らかになろう。

【００２３】好ましい実施形態の説明図１〜４を参照すると、モジュール式印刷ヘッドのための従来技術の構成が示
されている。図１において、各モジュール（図示せず）の印刷ヘッドチップ３は
、印刷ヘッド支持フレーム又は支持ビーム（図示せず）に沿って突き合わせ関係
に単純に当接されている。図２の拡大図に示されているように、インクノズルは
、各チップに沿って距離ｘの間隔を置いて左右方向に離隔されている。しかしな
がら、各チップ３の端面の顕微鏡的凹凸は、ノズル間の正規の間隔を変更させる
ほど大きく、従って、隣接するチップの端部ノズル（端部に位置するノズル）は
正規の間隔より大きい距離ｙだけ左右に離隔されている。これは、印刷品質に悪
影響を及ぼし、得られる印刷に空白線や空隙を生じる原因となる。

【００２４】図３は、隣接するモジュールからの印刷の間の間隙を回避するためにオーバー
ラップ関係に配列された印刷ヘッドチップ３を示す。デジタル制御器（図示せず
）は、印刷データが２度印刷されることがないように隣接する印刷ヘッドチップ
のオーバーラップした各ノズルに印刷データを割り振る。各印刷ヘッドチップ３
からのＴＡＢフィルム６は、図４に示される例のように１つ置きのチップ３のＴ
ＡＢフィルムを狭める必要を回避するために、各隣接するチップ３の互いに反対
側から延長されている。しかしながら、このようにＴＡＢフィルム６をチップア
レー（チップの配列体）の両側から延長させると、印刷ヘッドの幅（図３でみて
上下方向の寸法）が非常に大きくなり、プリンターの設計、特に、紙の通過経路
を複雑にする。

【００２５】図５ａ〜５ｄを参照すると、本発明によるチップアレーのいろいろな好適なけ
いたいが示されている。上述した従来技術の欠点を克服し、好適な形態とするた
めには、チップアレーは、チップを紙の移動方向に対してオーバーラップ関係に
維持し、しかも、ＴＡＢフィルムをほとんどあるいは全く狭める必要なしに各チ
ップの同じ側から延長させることを可能にする形態でなければならない。これは
、各チップのＴＡＢフィルム側（ＴＡＢフィルムが延長している側）が隣接する
チップによって覆い隠されるとしても一端だけしか覆い隠されないように構成す
ることによって達成される。図５ａ〜５ｄにおいては、説明の便宜上、各チップ
の覆隠部分は、陰影を付して示されている。

【００２６】図５ａに示された構成は、印刷ヘッドの設計、並びに、プリンター全体の設計
をコンパクトにするという点で最善の形態を提供する。各印刷ヘッドチップ３は
、支持ビーム即ち支持フレームに対して、又は、少くとも、モジュール２が取り
付けられるモジュール取り付けラインに対して傾斜されている。これによって、
各印刷ヘッドチップ３を紙通過経路に対してオーバーラップさせることができ、
しかも、ＴＡＢフィルム６を大きく狭める必要なしに各チップの同じ側から延長
させることを可能にする。支持ビームは、印刷が行われる紙通過経路の長さ方向
の寸法が最小限となるように紙移動方向に対して直角に延長しており、それによ
って、プリンター全体の寸法を小さくすることができるようになされている。

【００２７】以下に、本発明を本出願人のＭＥＭＪＥＴ^ＴＭ技術を参照して説明する。ＭＥ
ＭＪＥＴ技術のいろいろな側面が、上述した本出願人の各相互参照文献（同時係
属出願）に詳述されている。ただし、ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭは、本発明の一実施形態
に過ぎず、ここでは説明の便宜上用いられるに過ぎないことを理解されたい。従
って、ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭは、本発明の思想の範囲を制限するものとして解するべ
きではない。

【００２８】ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭ印刷ヘッドは、以下に詳述される多数の同一の印刷ヘッドモ
ジュール２から成る。本明細書全体を通して、又、上記相互参照文献においても
、各モジュール上のインク吐出ノズルのアレーは、「印刷ヘッドチップ」又は「
チップ」又は「セグメント」といろいろに称されているが、本明細書の説明全体
を各相互参照文献をも参酌して読めば、これらの要素（ｉｎｔｅｇｅｒｓ）は実
質的に同じであることは当業者には明らかであろう。

【００２９】ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭ印刷ヘッドは、特定の幅の印刷ページを作成するために最高
６色までの色で二レベル（ｂｉ−ｌｅｖｅｌ）のドットを創出する１６００ｄｐ
ｉのドロップ・オン・デマンド式インクジェットプリンターである。この印刷ヘ
ッドは１６００ｄｐｉの割合でドットを印刷するので、各ドットは直径約２２．
５μｍであり、ドット間の間隔は１５．８７５μｍである。印刷は二レベルであ
るから、入力像は、通常、最良の結果を得るためにディザーされるか、エラー拡
散される。

【００３０】通常、特定の用途のためのＭＥＭＪＥＴ^ＴＭ印刷ヘッドは、ページ幅印刷ヘッ
ドである。ページ幅印刷ヘッドは、印刷ヘッドを静止状態に保持し、紙の方を印
刷ヘッドを通して移動させることを可能にする。図８は、本発明によるモジュー
ル式ページ幅印刷ヘッドの代表的な形態を示す。各々２１ｍｍ（図でみて左右の
寸法）の印刷ヘッドモジュール２が製造され、それらのモジュールが、モジュー
ル間の円滑な遷移を可能にするように必要なだけ互いにオーバーラップされて並
べられる。例えば、２１ｍｍのモジュール２を１５個互いにオーバーラップさせ
て組み合わせることによって１２インチ幅の印刷ヘッドを形成することができる
。これらのモジュール２は、図５に示されるように、それぞれの印刷ヘッドチッ
プ３が互いにオーバーラップするように角度をなして（斜めに）配置することに
よって結合される。その正確な角度は、各ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭモジュールの幅とオ
ーバーラップの所要量によって決められるが、垂直高さは、１６００ｄｐｉ、６
４本のドットラインに相当する１ｍｍ程度である。

【００３１】各印刷ヘッドチップ３は、各色に対して、奇数列と偶数列の２列のノズルを有
している。例えばシアン色（水色）用の両方の列のノズルを同時に作動（インク
噴射）させたとすると、噴射されたインクは、用紙上の異なる物理的ライン上に
付着する。即ち、奇数のドットは用紙上の１つのライン上に付着し、偶数のドッ
トは用紙上の他のライン上に付着する。同様にして、マゼンタ色（深紅色）用の
２列のノズルによって印刷されたドットは、用紙上の全く異なる組の２本のドッ
トライン上に付着する。従って、ノズル間の物理的距離（間隔）は、異なるノズ
ルによって噴射された色付きインクの組み合わせが印刷ヘッドの下を通過する用
紙のページ上の正しい位置に付着させるという点で決定的に重要な要素である。

【００３２】同じ色用のノズルの２列の間の間隔は、３２μｍ、即ち、２ドット列間隔であ
る。このことは、同じ色の奇数ドットと偶数ドットは、２ドット列間隔で印刷さ
れることを意味する。１つの色の列と次の色の列との間の間隔は、１２８μｍ、
即ち、８ドットライン間隔である。１つの色のドットラインのためのノズルがＴ
時点で作動されるとすると、次の色の対応するドットのためのノズルは、Ｔ＋８
ドットラインの時点で作動されなければならない。異なる列の対応するノズル間
の関係は、以下の２つの変数を定義することによって一般化することができる。Ｄ_１＝２つの色の対応する同じ列のノズル間のドットライン数で表わされる
距離＝８Ｄ_２＝同じ色の２列間のドットライン数で表わされる距離＝２Ｄ_１も、Ｄ_２も、常に、ドット列の整数の数となる。ノズルのドット列が列Ｌ
であるとすると、色Ｃの列１は、ドットライン数で表わして、Ｌ−（Ｃ−１）Ｄ_１であり、色Ｃの列２は、ドットライン数で表わして、Ｌ−（Ｃ−１）Ｄ_１−Ｄ_２である。例えば６色刷りの印刷ヘッドの場合、奇数／偶数ドット位置のための色平面間
の関係は、表１に示されている。

【００３３】

【表１】表１異なるノズル列間の関係

【００３４】印刷ヘッドに用いられる色付きインクの各々は、粘度、熱プロフィール等の点
で異なる特性を有する。従って、インク噴射パルスは、各色ごとに独立して発せ
られる。

【００３５】更に、印刷用紙としてコート紙を用いることもできるが、普通紙に高速印刷す
る用途では固定剤が必要とされる。固定剤を用いる場合は、他のどの色のインク
が印刷されるときでもその前にその色付きインクが印刷されるべきドット位置に
固定剤を印刷しなければならない。大抵の場合、固定剤平面は、そのドット位置
のための印刷データのＯＲを表す。印刷固定剤は、又、それに続いて噴射される
インクドロップ（インク液滴）が適正なサイズに拡散するように用紙を予め調整
する働きをもする。

【００３６】図６は、単一の色平面のための単一列のノズルだけを取り上げた図であり、モ
ジュールアレー中の単一の印刷ヘッドチップ３の詳細を示す。各印刷ヘッドチッ
プ３は、多数組のドットラインのためのドットを創生するように構成することが
できる。図６の最左端のｄ個のノズル（ｄの数は、モジュールが配置される傾斜
角度によって決まる）は、ドットラインｎのためのドットを創生し、次のｄ個の
ノズルは、ドットラインｎ−１のためのドットを創生し、以下順次にそれぞれの
ドットラインのためのドットを創生する。

【００３７】１つの印刷ヘッドチップ３が奇数又は偶数のノズルの１として配置された６４
０個のノズル（合計１２８０個の１色のノズル）から成り、印刷ヘッドチップ３
の傾斜配置角度が図５に示されるように６４本のドットラインの高さの差を生み
出すとすると、ｄ＝１０となる。このことは、モジュール２は、各組の６４本の
ドットラインの上に１０個のドットを印刷することを意味する。最初のドットラ
イン（以下、単に「ライン」とも称する）をラインＬとすると、最後のドットラ
インはドットラインＬ−６３である。

【００３８】図７に示される隣接するモジュール２の配置から分かるように、各モジュール
のそれぞれ対応するモジュール列は、順次水平方向にずらされた同じ組の６４本
のラインのためのドットを創生する。水平方向のずれの距離は、幾つかのドット
数に相当する。印刷ヘッドチップ３の数をＳ個とすると、所与の１印刷サイクル
でｄＳ個のドットが同じライン上に創生される。Ｓ＝１５とすると、ｄＳ＝１５
０である。

【００３９】各２１ｍｍの印刷ヘッドチップ３は、ページのそれぞれ異なる部分に１６００
ｄｐｉの割合で二レベルドットを印刷して最終イメージを創生するが、図７に示
されるように隣接する印刷ヘッドチップ３の間に若干のオーバーラップが存在す
る。一定長のオーバーラップが存在するため、各印刷ヘッドチップ３は、導入区
域と、中央区域と、導出区域を有すると考えることができる。１つのチップ３の
導出区域は、次のチップ３の導入区域に対応している（オーバーラップしている
）。チップ３の中央区域は、全くオーバーラップのない区域である。図７は、整
列した印刷ライン方向でみてオーバーラップした２つのチップ３を示すことによ
って各チップ３の３つの区域（導入区域、中央区域、導出区域）を例示しており
、チップＳの導出区域が次のチップＳ＋１の導入区域に対応している（オーバー
ラップしている）ことを明示している。

【００４０】この印刷ヘッドに印刷データを送る場合、オーバーラップ領域に対応するノズ
ルへドットにデータを送るときに注意を払わなければならない。両方のノズルが
同じドットデータ（インクジェット）を噴射したとすると、２倍の量のインクが
ページのオーバーラップ区域上に付着されることになる。これを回避するために
は、ドットデータ発生器は、先行チップＳのオーバーラップ領域の始端部分のノ
ズルにデータを送り始めると同時に後続チップＳ＋１の対応するノズルにはデー
タを送らないようにし、オーバーラップの終端に達するまでにデータがすべて後
続チップＳ＋１に割り当てられるようにこのオーバーラップ領域を確率論的にラ
ンプする構成とすべきである。

【００４１】更に、この印刷ヘッドに配線するときにも、幾つかの配慮をしなければならな
い。印刷ヘッドの左右方向の幅が大きくなれば、それだけモジュール２の個数が
増大し、接続部の数も増大する。各チップ３は、それぞれローディング（データ
入力）及び印刷のための独自のＤｎ接続部（Ｃ個の接続部）、並びに、ローディ
ング（データ入力）及び印刷のためのＳｒＣｌｋ（シフトレジスタークロック）
接続部及びその他の接続部を有する。

【００４２】チップの数が少ない場合は、共通のＳｒＣｌｋを用いてＣ個のデータビットを
各チップのＤｎ入力端の各々に入力することによってすべてのチップ３に同時に
ロードするのが合理的である。４チップ４色プリンターの場合、印刷ヘッドへ１
つのＳｒＣｌｋパルスで転送すべきビットの合計数は、１６である。しかしなが
ら、Ｎｅｔｐａｇｅ（上記参照文献参照）型イネーブル（Ｃ＝６）１２インチプ
リンターの場合は、Ｓ＝１５であり、印刷データ発生器からの９０本のデータラ
インを印刷ヘッドへ同時に送るのは合理的ではない。

【００４３】そのようなプリンターの場合は、ローディングのために幾つかのチップ３をグ
ループとしてまとめるのが好ましい。各グループのチップの数は、同時にロード
させ、１つのＳｒＣｌｋを共有させるのに好都合な少ない数とする。例えば、１
２インチ印刷ヘッドの場合、各々８個のチップ３から成る２つのチップグループ
にグループ化することができる。４８本のＤｎ線を両グループに割り振ることが
でき、各チップグループに１本づつ合計２本のＳｒＣｌｋ線を設けることができ
る。

【００４４】チップグループの数が多くなると、それだけ印刷ヘッドにロードするのに要す
る時間が長くなる。チップグループが１つしかない場合は、１２８０個のロード
パルス（各パルスはＣ個のデータビットを転送する）が必要とされる。Ｇ個のグ
ループがあるとすると、１２８０Ｇ個のロードパルスが必要とされる。データ発
生器と印刷ヘッドとの接続は、８０ＭＨｚ以下である。

【００４５】チップグループの数をＧとし、１つのグループのチップの最大数をＬとすると
、印刷ヘッドは、ＬＣ本のＤｎ線と、Ｇ本のＳｒＣｌｋ線を必要とする。Ｇの数
に関係なく、ＬＳｙｎｃＬ線は１本だけでよく、それをすべてのチップに共有さ
せることができる。

【００４６】各グループ中のＬ個のチップは単一のＳｒＣｌｋパルスをロードされるから、
どのような印刷プロセスであっても、データを印刷ヘッドに対して正しい順序で
創出することができる。例えば、Ｇ＝２で、Ｌ＝４であるとすると、１番目のＳ
ｒＣｌｋ０パルスは、次の印刷サイクルのドット０，１２８０，２５６０及び
３８４０のためのＤｎビットを転送する。１番目のＳｒＣｌｋ１パルスは、次の
印刷サイクルのドット５１２０，６４００，７６８０及び８９６０のためのＤｎ
ビットを転送する。２番目のＳｒＣｌｋ０パルスは、次の印刷サイクルのドット
１，１２８１，２５６１及び３８４１のためのＤｎビットを転送する。２番目
のＳｒＣｌｋ１パルスは、次の印刷サイクルのドット５１２１，６４０１，７６
８１及び８９６１のためのＤｎビットを転送する。

【００４７】１２８０Ｇ個のパルス（ＳｒＣｌｋ０及びＳｒＣｌｋ１の各々に対して１２８
０個のパルス）が与えられた後、ライン全体が印刷ヘッドにロードされ、共通の
ＬＳｙｎｃＬパルスを適当な時点で与えることができる。

【００４８】先に述べたように、１つのチップ３の各ノズルは、すべてが同じライン上に印
刷するわけではない。各１つの色内で１つのライン上にｄ個のノズルがあり、そ
のグループ内の奇数ノズルと偶数ノズルとはＤ_２本のドットラインによって分離
される。異なる色の対応するノズル間にはＤ_１本のドットラインが存在する。（
Ｄ_１及びＤ_２パラメータについては各セクションで更に説明する。）データを印
刷ヘッドにロードするときは、ライン数の差を考慮に入れなければならない。１
つのチップグループだけを考察すると、表２は、共有されるＳｒＣｌｋから幾つ
かのパルスが発せられる間に印刷ヘッドのチップｎに転送されるドットを示す。

【００４９】

【表２】表２モジュール式印刷ヘッドのチップＳへ転送されるドットの位数上表中： ^注１ S＝チップの数 ^注２ D_１＝１つの色のノズルと次の色のノズルの間のライン数（大抵の場合、７〜１０本） ^注３ D₂＝同じ色のノズルの２列間のライン数（大抵の場合、２本） ^注４ d＝１つのチップによって同じライン上に印刷されるノズルの数

【００５０】特定のチップ群に対する１２８０個のＳｒＣｌｋパルスのすべてについて表２
の通りである。

【００５１】印刷に関して説明すると、本発明では、各チップからの１０Ｃ個のノズルでは
最低速印刷モードで印刷させ、各チップからの８０Ｃ個のノズルでは最高速印刷
モードで印刷させる。

【００５２】チップに対する配線の態様としてはいろいろな配線態様が可能であるが、本明
細書では、すべてのチップを同時に作動（ノズルからインクジェットを噴射）さ
せる場合だけを考察する。なぜなら、低速印刷モードが、小型印刷ヘッド（例え
ば、２インチ及び４インチ印刷ヘッド）にとって低電力印刷を可能にするからで
あり、制御器のチップ設計は、大型印刷サイズ（例えば、８〜１８インチのサイ
ズ）に対して利用しうる十分な電力があることを想定している。作動（噴射）の
グループ化を必要とする用途が生じた場合は、グループ化を可能にするように印
刷ヘッド内の配線接続を変更することは簡単である。

【００５３】すべてのチップを同時に作動させる場合は、１０Ｃ個のノズルを最低速印刷モ
ードで作動させ、８０Ｃ個のノズルでを最高速印刷モードで作動させる。

【００５４】１つのチップが作動（インクジェット噴射）パルスのプロフィールを調節する
ために用いられるフィードバックの１つのアナログラインを創生する。１つの印
刷ヘッド内に多数のチップが集合されているから、それらのチップのフィードバ
ックラインをトライステートバスとして共用し、１回にそれらのチップのうちの
１つだけがフィードバック情報をフィードバックラインに印加する構成とするの
が有利である。

【００５５】印刷ヘッドは、先に述べたように多数のチップから構成される。データローデ
ィングのために、それらのチップはＧ個のチップグループにグループ分けされ、
最大限のチップグループのチップ数はＬ個とする。この印刷ヘッドは、Ｃ個の色
を印刷するものとする。又、この印刷ヘッドの噴射作動機構は、すべてのチップ
を同時に作動させ、１回に１つのチップがフィードバック情報を共通のトライス
テートバスに印加する構成とする。これらのすべての条件を想定して、以下の表
３は、印刷ヘッドから利用しうる外部接続をリストアップしている。

【００５６】

【表３】表３印刷ヘッドの接続

【００５７】図８〜１８を参照して説明すると、本発明によるモジュール式印刷ヘッドは、
デジタルインクジェットプリンター（図示せず）内に固定される金属製シャーシ
（支持フレーム）１を有する。この金属製シャーシ１に、複数の交換自在の印刷
ヘッドモジュール２がスナップ留めされている。これらのモジュール２は、印刷
ヘッドチップ３にインクを供給する４つの個別のインクチャンネルを備えた密閉
ユニットである。図１４に明示されているように、各印刷ヘッドモジュール２は
、インクを一体成形のファンネル５に供給する成形インク溜め４にプラグイン式
に差し込まれている。

【００５８】インク溜め４は、モジュール式印刷ヘッド全体が必ずしもページの幅に制限さ
れることがないように、それ自体をモジュール式部品とすることもできるが、任
意の適宜に選択された幅（左右方向の寸法）とすることができる。

【００５９】なおも図１５〜１８を参照して説明すると、各印刷ヘッドモジュール２は、Ｔ
ＡＢフィルム６に接合された印刷ヘッドチップ３から成る。ＴＡＢフィルム６は
、マイクロ成形部品７によって受容され支持される。マイクロ成形部品７は、成
形カバー部材（カバー成形部品）８と嵌合するように構成されている。印刷ヘッ
ドチップ３は、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｓｙｓｔｅｍ）（超小型電気機械システム）デバイスである。通常、ＭＥＭＪ
ＥＴ^ＴＭチップは、シアン、マゼンタ、黄色及び黒色（ＣＭＹＫ）のインクを印
刷する。それによって、写真画質の容認基準である１インチ当たり１６００ドッ
ト（１６００ｄｐｉ）の解像度でカラー印刷を行うことができる。

【００６０】チップに欠陥が生じると、それは、通常、印刷画像に線又は空白として現れる
。その場合、印刷ヘッドが単一のチップから形成されているとしたら、印刷ヘッ
ド全体を交換する必要がある。これに対して、本発明におけるように印刷ヘッド
をモジュール化することによって、どの特定の印刷ヘッドモジュールも故障する
確率が低くなる。しかも、故障した特定の印刷ヘッドモジュールだけを交換すれ
ばよいことと、シリコンウエーハの利用度を高めることにより、印刷ヘッドの製
造及び運転コストを著しく削減することができる。

【００６１】ＴＡＢフィルム６は、ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭチップ３を収容するためのスロットを
有しており、データを印刷ヘッドへ送るための可撓ＰＣＢ（印刷回路板）１０と
、電力を印刷ヘッドに送るためのバス（母線）バー１１に接続するための金メッ
キ接点パッド９を備えている。バスバー１１は、絶縁ストリップによって互いに
分離された金属ストリップの薄いフィンガーである。このバスバー組立体１１は
、側壁のインク溜め４の下面に取り付けられている。

【００６２】可撓ＰＣＢ１０は、インク溜め４の傾斜した側壁に取り付けられており、イン
ク溜め４の側壁の下を取り巻きインク溜めの外表面に沿って延長しており、デー
タを６２ピン付きヘッダー１２を介してＭＥＭＪＥＴ^ＴＭモジュール２へ送る。
インク溜め４の側壁は、印刷ヘッドモジュール２が所定位置にスナップ留めされ
たとき、ＴＡＢフィルムの接点９が可撓ＰＣＢ１０上のそれぞれ対応する接点に
ワイパーのようになすりつけられるように圧接されて確実な電気接続を設定する
ように、カバー部材８の側面に対応するように傾斜されている。この傾斜は、又
、モジュール２の取り外しを容易にする働きもする。可撓ＰＣＢ１０は、インク
溜めの側壁とＰＣＢ１０の接点部分の下面との間に介設されたフォーム裏当部材
１３の作用によって「ばね押し」されている。

【００６３】マイクロ成形部品７の下面に形成されているこまかいリブ構造が、それに接合
されたＴＡＢフィルム６を支持する。これらのリブのピッチ間には可撓性フィル
ムを支持するのに充分な構造的一体性が存在するので、ＴＡＢフィルム６は、印
刷ヘッドモジュール２の下壁を構成する。ＴＡＢフィルム６の両側縁は、成形カ
バー部材８の壁の下面に密封状態に接合される。チップ３は、マイクロ成形部品
７の長手方向に延長した１００μｍ幅のリブに接合されており、ＭＥＭＪＥＴ^Ｔ ^Ｍ印刷ノズルへインクを供給する。

【００６４】マイクロ成形部品７のこの構成は、各モジュール２を互いに隣接させて取り付
ける際、ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭチップ３を物理的にオーバーラップさせることを可能
にする。これらの印刷ヘッドモジュール２は、充分な寸法許容差をもって連続し
たストリップを形成するので、同じ機能を達成するのに非常に厳密な寸法公差の
成形部品と新種の素材に依存することなく、連続した印刷パターンを創生するよ
うに電子的に調節することができる。本発明のこの実施形態によれば、各印刷チ
ップ３は、２１ｍｍ長（ページの左右方向の寸法）であるが、２０．３３ｍｍの
印刷幅を提供するように傾斜されている。

【００６５】マイクロ成形部品７は、成形カバー部材８の中に嵌合し、カバー部材の１組の
垂直方向のリブに接合する。成形カバー部材８は、射出成形された硬質プラスチ
ックの本体と、モジュール内に画定される各インクチャンバーへの入口のところ
に設けられる軟質エラストマー密封カラーとを組み合わせた二個取精密射出成形
品である。

【００６６】４つのスナップ留めバーブ（鉤状部材）１５が、金属製シャーシ１の延長部と
して機能するインク溜め４の外表面に嵌合する。インクファンネル５は、エラス
トマー密封カラー１４に密封係合する。

【００６７】本発明のモジュール式設計は、ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭ印刷ヘッドモジュール２をイ
ンク溜め４に着脱自在にスナップ留めするのに好適な構成である。ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭチップ３を金属製シャーシ１に対して正確に心合させる必要はない。なぜな
ら、モジュール式印刷ヘッドを完成した後、最終品質検定試験において各チップ
３のデジタル調節を実施するからである。

【００６８】各モジュール２のためのＴＡＢフィルム６は、インク溜め４にクリップ止めさ
れることにより、可撓性ＰＣＢ１０及びバスバー１１とインターフェース接続す
る。ＭＥＭＪＥＴ^ＴＭ印刷ヘッドモジュール２を交換などの目的で取り外すこと
ができるように、スナップ留めバーブ１５は、使用者が充分な力を加えれば解放
されるように構成することができる。あるいは別法として、スナップ留めバーブ
１５は、モジュールを外すには専用の工具（図示せず）が必要とされるように、
インク溜め４に一層確実に係合するように構成することもできる。

【００６９】以上、本発明を実施形態に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実
施形態の構造及び形状に限定されるものではなく、いろいろな実施形態が可能で
あり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ページ幅印刷ヘッドを構成するために突き合わせ関係に隣接させた一
連の印刷ヘッドモジュールの概略図である。

【図２】図２は、図１に示された２つの隣接印刷ヘッドモジュール間の連結部の拡大図
である。

【図３】図３は、オーバーラップ関係に配列された印刷ヘッドモジュールの概略図であ
り、各印刷ヘッドチップの互いに反対側からＴＡＢフィルムが延長している。

【図４】図４は、オーバーラップ関係に配列された印刷ヘッドモジュールの概略図であ
り、ＴＡＢフィルムは、各印刷ヘッドチップの一側だけから延長しており、１つ
置きのＴＡＢフィルムが狭められている。

【図５ａ】図５ａは、本発明に従ってオーバーラップ関係に配列された印刷ヘッドモジュ
ールの概略図である。

【図５ｂ】図５ｂは、本発明に従ってオーバーラップ関係に配列された印刷ヘッドモジュ
ールの変型配置の概略図である。

【図５ｃ】図５ｃは、本発明に従ってオーバーラップ関係に配列された印刷ヘッドモジュ
ールの更に別の変型配置の概略図である。

【図５ｄ】図５ｄは、本発明に従ってオーバーラップ関係に配列された印刷ヘッドモジュ
ールの変形配置の概略図である。

【図６】図６は、紙通過経路に対する単一の印刷ヘッドチップの位置関係を示す概略図
である。

【図７】図７は、２つの隣接印刷ヘッドモジュール間のオーバーラップ領域を示す概略
図である。

【図８】図８は、本発明によるモジュール式印刷ヘッドの下側からみた透視図である。

【図９】図９は、図８のモジュール式印刷ヘッドの背面図である。

【図１０】図１０は、図８のモジュール式印刷ヘッドの上からみた平面図である。

【図１１】図１１は、図８のモジュール式印刷ヘッドの正面図である。

【図１２】図１２は、図８のモジュール式印刷ヘッドの下からみた平面図である。

【図１３】図１３は、図８のモジュール式印刷ヘッドの左端面図である。

【図１４】図１４は、本発明によるモジュール式印刷ヘッドの下側を示す透視図であるが
、印刷ヘッドモジュールの幾つかを除去して示す。

【図１５】図１５は、１つの印刷ヘッドモジュールの分解透視図である。

【図１６】図１６は、１つの印刷ヘッドモジュールの下面図である。

【図１７】図１７は、１つの印刷ヘッドモジュールの端面図である。

【図１８】図１８は、図８のモジュール式印刷ヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１金属製シャーシ、支持フレーム２印刷ヘッドモジュール、モジュール３印刷ヘッドチップ、印刷チップ、４成形インク溜め５インクファンネル、ファンネル６ＴＡＢフィルム７マイクロ成形部品８成形カバー部材９金メッキ接点パッド、接点１０可撓ＰＣＢ１１バスバー、バスバー組立体１２ヘッダー１３フォーム裏当部材１４エラストマー密封カラー１５スナップ留めバーブ

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年８月８日（２００１．８．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェットプリンターのためのモジュール式印刷ヘッド
であって、支持フレームと、該支持フレームに取り付けられた複数の印刷ヘッドモジュールとから成り、該各モジュールは、そのモジュールの幅を横切る方向に実質的に直線状に延長
したインクノズルの細長いアレーを有しており、隣接するモジュールの該インク
ノズルの細長いアレーとアレーの間に用紙の移動方向に対してオーバーラップが
存在するように配置されており、該各モジュールは、前記各ノズルアレーの第１側が前記支持フレームの第１側
に面するように配置されており、それによって、前記ノズルアレーのうちのほと
んどすべてのアレーのそれぞれの第１側は、せいぜいその一端部分だけが隣接す
るモジュールのノズルアレーによって前記支持フレームの第１側から覆い隠され
ていることを特徴とするモジュール式印刷ヘッド。
【請求項２】前記各ノズルアレーのそれぞれの第１側は、せいぜいその一
端部分だけが隣接するモジュールのノズルアレーによって前記支持フレームの第
１側から覆い隠されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュール式印刷
ヘッド。
【請求項３】前記各モジュールは、それぞれの細長いノズルアレーが該モ
ジュールの取り付けラインに対して傾斜した方向に延長するような態様に、実質
的に真直ぐな取り付けラインに沿って前記支持フレームに取り付けられているこ
とを特徴とする請求項２に記載のモジュール式印刷ヘッド。
【請求項４】前記取り付けラインは、用紙の移動方向に対して直角である
ことを特徴とする請求項３に記載のモジュール式印刷ヘッド。
【請求項５】該印刷ヘッドは、同じ印刷データの二重印刷を避けるために
、前記隣接するモジュール間のオーバーラップ部分に送られる印刷データが、該
隣接するモジュールの各インクノズルに割り振られるようにデジタル制御される
ことを特徴とする請求項４に記載のモジュール式印刷ヘッド。
【請求項６】デジタル制御器は、前記オーバーラップ部分の一端の隣接モ
ジュールのノズルに印刷データを与えることから始め、すべてのデータが該オー
バーラップ部分の反対端の隣接モジュールに差し向けられるまで、該一端の隣接
モジュールの各ノズルに向けられたデータを確率論的にランプアップすることを
特徴とする請求項５に記載のモジュール式印刷ヘッド。
【請求項７】該印刷ヘッドは、ページ幅印刷ヘッドであることを特徴とす
る請求項１に記載のモジュール式印刷ヘッド。
【請求項８】前記各印刷ヘッドモジュールは、個々に取り外し、交換する
ことができるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュー
ル式印刷ヘッド。
【請求項９】前記各印刷ヘッドモジュールは、前記支持フレームにスナッ
プ留め係合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のモジュ
ール式印刷ヘッド。