JP6283750B2 - 圧電プリントヘッドアセンブリ - Google Patents

Description

背景
流体ジェット印刷装置は、流体を紙のような媒体上に噴射することができる。流体は、媒体上に形成されるべき所望の画像にしたがって噴射されることができる。異なる流体ジェット技術として、圧電インクジェット技術、及びサーマルインクジェット技術がある。圧電印刷装置は、電気エネルギーが付与されたときに変形する膜を利用する。膜の変形によって流体の噴射が発生する。これに対し、サーマルインクジェット印刷技術は、電気エネルギーが付与されたときに発熱する発熱抵抗体を利用する。

本開示の１以上の例による、圧電プリントヘッドアセンブリの一部を示す図である。 本開示の１以上の例による、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイの一部を示す図である。 本開示の１以上の例による、複数のノズルの一部を示す図である。 本開示の１以上の例による、ＡＳＩＣの種々のコンポーネントを示す図である。 本開示による、方法の一例を示すブロック図である。

詳細な説明
本開示の種々の例によれば、圧電プリントヘッドアセンブリ、及び方法が得られる。本明細書に開示される圧電プリントヘッドアセンブリは、数ある利点の中でも特に、他の圧電プリンタに比べてノズル密度の向上、信頼性の向上、画像クオリティの向上、及び／又は、印刷速度の向上に役立つ。

圧電印刷は、駆動パルスがノズルに付与されたときに、ダイのノズルから例えばインク滴のような液滴を噴射する、ドロップオンデマンド印刷の一形態である。圧電印刷を行うためには、例えば駆動パルスのような電気的駆動電圧をダイの圧電材料に提供し、それによって圧電材料を変形させ、ノズルから液滴を噴射させる。

圧電プリンタによっては、微小電気機械システムダイ上に配置されたノズルの、例えば一次元の、直線アレイを有する場合がある。このような圧電プリンタは、微小電気機械システムダイから離れた場所に配置された高出力の波形増幅器を使用する場合がある。なぜなら、増幅器が熱を発生するからである。すなわち、圧電印刷に使用される流体の粘度は、移動した増幅器の熱により生じる流体加熱のような温度及び温度変化の影響を受け、画像クオリティを低下させることがある。例えば、移動された波形増幅器の熱による圧電印刷に使用される流体の温度上昇は、望ましくない液滴サイズ、及び／又は望ましくない配置の液滴を媒体上に生じさせることがある。このような圧電プリンタの場合、駆動波形は、微小電気機械システムダイ上に配置されたノズルの一次元アレイに可撓性配線によって結合された駆動マルチプレクサへ送信される場合がある。上記のように、本明細書に開示される圧電プリントヘッドアセンブリは、他の圧電プリンタに比べてノズル密度の向上、信頼性の向上、画像クオリティの向上、及び／又は、印刷速度の向上に役立つ。

図１は、本開示の１以上の例による、圧電プリントヘッドアセンブリ１０２の一部を示す図である。圧電プリントヘッドアセンブリ１０２は、本明細書においてプリントヘッドダイとも呼ばれることがある微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイ１０４を含むことができる。ＭＥＭＳダイ１０４は、複数の圧電材料１０６−１、１０６−２、・・・、１０６−Ａ、１０８−１、１０８−２、・・・、１０８−Ｂ、１１０−１、１１０−２、・・・１１０−Ｃ、１１２−１、１１２−２、・・・、１１２−Ｄを含むことができる。Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれ独立した整数値である。本開示の一部の例によれば、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤはそれぞれ、同じ整数値を有する。ただし、本開示の例が、そのように限定されることはない。

図１に示されているように、圧電材料１０６−１、１０６−２、・・・、１０６−Ａは、第１列１５８のノズルに関連する場合があり；圧電材料１０８−１、１０８−２、・・・、１０８−Ｂは、第２列１６０のノズルに関連する場合があり；圧電材料１１０−１、１１０−２、・・・１１０−Ｃは、第３列１６２のノズルに関連する場合があり；圧電材料１１２−１、１１２−２、・・・、１１２−Ｄは、第４列１６４のノズルに関連する場合がある。各ノズルはそれぞれ、複数の圧電材料に関連する場合がある。例えば、特定のノズルから液滴を噴射するために、駆動パルスは、複数の圧電材料に提供される場合がある。

圧電プリントヘッドアセンブリ１０２は、第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイ１１４、及び／又は、第２のＡＳＩＣダイ１１６を含むことができる。本開示の一部の例によれば、第１のＡＳＩＣダイ１１４と第２のＡＳＩＣダイ１１６は、単一の設計を有している。例えば、第１のＡＳＩＣダイ１１４、及び第２のＡＳＩＣダイ１１６は、例えば、ＡＳＩＣダイ１１４及び１１６がＭＥＭＳダイ１０４に結合される前に、同じ構成を有している場合がある。したがって、有利なことに、圧電プリントヘッドアセンブリ１０２のために、単一タイプのＡＳＩＣを製造することができる。言い換えるならば、ＡＳＩＣダイ１１４及び１１６がＭＥＭＳダイ１０４に結合される前に、ＡＳＩＣダイ１１４及び１１６は、相互に交換可能である。本開示の例によれば、ＡＳＩＣダイ１１４及び１１６の一方は、他方のＡＳＩＣダイに対して１８０度だけ回転され、そのＡＳＩＣダイに対し、ＭＥＭＳダイ１０４を横切って配置される。例えば、第１のＡＳＩＣダイ１１４は、ＭＥＭＳダイ１０４の第１の側部に結合されることができ、第２のＡＳＩＣダイ１１６は、第１のＡＳＩＣダイ１１４に対して百八十度だけ回転され、ＭＥＭＳダイ１０４の第２の側部に結合されることができる。

図１に示されているように、第１のＡＳＩＣダイ１１４は、複数のワイヤボンド１１８によって、ＭＥＭＳダイ１０４に結合されている。同じく図１に示されているように、第２のＡＳＩＣダイ１１６は、複数のワイヤボンド１２０によって、ＭＥＭＳダイ１０４に結合されている。ワイヤボンド１１８及びワイヤボンド１２０に使用されるワイヤは、とりわけ、金、銅、アルミニウム、銀、パラジウムのような金属、又はそれらの合金を含み得る。ワイヤボンド１１８及びワイヤボンド１２０に使用されるワイヤは、１０マイクロメートル（ミクロン）から１００マイクロメートル（ミクロン）までの範囲の直径を有することができる。ワイヤボンド１１８及びワイヤボンド１２０の形成は、とりわけ、ボールボンディング、ウェッジボンディング、弾性接合、又はそれらの組み合わせを含み得る。

図１に示されているように、第１のＡＳＩＣダイ１１４は、複数のワイヤボンドパッド１０９を含むことができ、第２のＡＳＩＣダイ１１６は、複数のワイヤボンドパッド１０９を含むことができ、ＭＥＭＳダイ１０４は、第１の複数のワイヤボンドパッド１１１を含むことができ、さらに、ＭＥＭＳダイ１０４は、第２の複数のワイヤボンドパッド１１３を含むことができる。複数のワイヤボンドパッド１０７、及び第１の複数のワイヤボンドパッド１１１は、複数のワイヤボンド１１８により第１のＡＳＩＣダイ１１４をＭＥＭＳダイ１０４に結合するために使用される場合がある。同様に、複数のワイヤボンドパッド１０９、及び第２の複数のワイヤボンドパッド１１３は、複数のワイヤボンド１２０により第２のＡＳＩＣダイ１１６をＭＥＭＳダイ１０４に結合するために使用される場合がある。

図１に示されているように、ＭＥＭＳダイ１０４は、複数のトレース１１５を含むことができる。複数のトレース１１５は、第１の複数のワイヤボンドパッド１１１を、第１列１５８のノズル、及び第２列１６０のノズルに関連する圧電材料に結合するとともに、第２の複数のワイヤボンドパッド１１３を、第３列１６２のノズル、及び第４列１６４のノズルに関連する圧電材料に結合するために使用される場合がある。図１に示されているように、ＭＥＭＳダイ１０４は、グラウンド１１７を含むことができる。第１列１５８のノズル、第２列１６０のノズル、第３列１６２のノズル、及び第４列１６４のノズルに関連する圧電材料はそれぞれ、グラウンド１１７に結合される場合がある。

ＭＥＭＳダイ１０４は、第１の側部１２２、及び第２の側部１２４を有することができる。本開示の一部の例によれば、第１の側部１２２、及び第２の側部１２４は、ＭＥＭＳダイ１０４の背面１２６に対して垂直である。本開示の一部の例によれば、第１の側部１２２、及び／又は第２の側部１２４は、ＭＥＭＳダイ１０４の発射面（後で詳しく説明される）に対して垂直である。本開示の一部の例によれば、背面１２６及び発射面は、互いに平行である。

図１に示されているように、第１のＡＳＩＣダイ１１４は、ＭＥＭＳダイ１０４の第１の側部１２２に隣接し、例えば近接しており、第２のＡＳＩＣダイ１１６は、ＭＥＭＳダイ１０４の第２の側部１２４に隣接している。第１のＡＳＩＣダイ１１４及び第２のＡＳＩＣダイ１１６をＭＥＭＳダイ１０４の側部にそれぞれ隣接して配置することは、本開示の１以上の例に関連して後で詳しく説明されるワイヤボンド密度の調整に役立つ場合がある。

本開示の一部の例によれば、第１のＡＳＩＣダイ１１４、ＭＥＭＳダイ１０４、及び第２のＡＳＩＣダイ１１６は、互いに重なり合わない。例えば、第１のＡＳＩＣダイ１１４が、ＭＥＭＳダイ１０４や第２のＡＳＩＣダイ１１６に重なることはなく；ＭＥＭＳダイ１０４が、第１のＡＳＩＣダイ１１４や第２のＡＳＩＣダイ１１６に重なることはなく；第２のＡＳＩＣダイ１１６が、第１のＡＳＩＣダイ１１４やＭＥＭＳダイ１０４に重なることはない。例えば、ＭＥＭＳダイの第１の側部１２２、及びＭＥＭＳダイ１０４の第２の側部１２４に対して垂直なＭＥＭＳダイ１０４の断面は、完全に、第１のＡＳＩＣダイ１１４と第２のＡＳＩＣダイ１１６との間に配置される場合がある。

ワイヤボンド１１８及びワイヤボンド１２０を使用して第１のＡＳＩＣダイ１１４及び第２のＡＳＩＣダイ１１６をＭＥＭＳダイ１０４にそれぞれ結合することは、ノズル密度の向上に役立つことがある。ワイヤボンド１１８及びワイヤボンド１２０を使用して第１のＡＳＩＣダイ１１４及び第２のＡＳＩＣダイ１１６をＭＥＭＳダイ１０４にそれぞれ結合することによって、可撓性配線を使用してマルチプレクサをダイに結合する他の圧電プリンタに比べて、ノズル密度を４倍にすることができる。可撓性配線は、ワイヤボンドを利用する上記のような本明細書に開示される圧電プリントヘッドアセンブリのノズル密度を得るために必要な配線密度に適合しない。

図２は、本開示の１以上の例による、ＭＥＭＳダイ２０４の一部を示している。図２に示されるように、ＭＥＭＳダイ２０４は、発射面２５０、及び、複数のノズル２５２を含むことができる。本開示の種々の例によれば、複数のノズル２５２は、２次元アレイを成して配置される場合がある。図２に示されるように、複数のノズルは、発射面２５０の左右方向（横方向）２５４に延在し、かつ、発射面２５０の長手方向２５６に延在することができる。本開示の一部の例によれば、ＭＥＭＳダイ２０４は、第１列２５８のノズル、第２列２６０のノズル、第３列２６２のノズル、及び第４列２６４のノズルを含む。図２は、長手方向２５６に延びる４列のノズル列を示しているが、本開示の例が、そのような形に限定されることはない。本開示の一部の例によれば、ＭＥＭＳダイ２０４は、１インチ当たり少なくとも１２００ノズルのノズル密度を有している。ただし、本開示の種々の例が、そのような形に限定されることはない。

図３は、本開示の１以上の例による、複数のノズル３５２の一部を示している。上記のように、複数のノズル３５２は、左右方向（横方向）３５４に延在し、かつ、長手方向３５６に延在することができる。

図３に示されているように、第１列３５８のノズルは、長手方向軸３６６に関連する場合があり、第２列３５８のノズルは、長手方向軸３６８に関連する場合があり、第３列３６２のノズルは、長手方向軸３７０に関連する場合があり、第４列３６４のノズルは、長手方向軸３７２に関連する場合がある。本開示の一部の例によれば、長手方向軸３６６は、１００分の０．０４６６インチから１００分の０．０５００インチまでの範囲の距離だけ、長手方向軸３６８から離される場合があり；長手方向軸３６８は、１００分の０．０６００インチから１００分の０．０６６７インチまでの範囲の距離だけ、長手方向軸３７０から離される場合があり；長手方向軸３７０は、１００分の０．０４６６インチから１００分の０．０５００インチまでの範囲の距離だけ、長手方向軸３７２から離される場合がある。

図３に示されているように、第１列３５８のノズルは、横軸３７２に関連する場合があり、第２列３６０のノズルは、横軸３７６に関連する場合があり、第３列３６２のノズルは、横軸３７４に関連する場合があり、第４列３６４のノズルは、横軸３７８に関連する場合がある。本開示の一部の例によれば、横軸３７２は、１００分の０．０００４インチから１００分の０．００３３インチまでの範囲の距離だけ、横軸３７４から離される場合があり；横軸３７４は、１００分の０．０００４インチから１００分の０．００３３インチまでの範囲の距離だけ、横軸３７６から離される場合があり；横軸３７６は、１００分の０．０００４インチから１００分の０．００３３インチまでの範囲の距離だけ、横軸３７８から離される場合がある。

図４は、本開示の１以上の例による、ＡＳＩＣダイ４１４の種々のコンポーネントを示している。上記のように、本開示によれば、例えば図１に示した第１のＡＳＩＣダイ１１４と第２のＡＳＩＣダイ１１６のような第１のＡＳＩＣダイと第２のＡＳＩＣダイは、単一の設計を有することができる。したがって、第２のＡＳＩＣダイは、図４に示したＡＳＩＣダイ４１４と同じコンポーネントを有することができる。

ＡＳＩＣダイ４１４は、複数のドライバ増幅器４８１−１、４８１−２、４８１−３、４８１−４、・・・、４８１−Ｎを含むことができる。ただし、Ｎは整数である。例えば、Ｎは、ＡＳＩＣダイ４１４がワイヤボンディングされる相手方のＭＥＭＳダイのノズルの数の二分の一に等しい値を有することができる。一部の例において、例えばＡＳＩＣダイをＭＥＭＳダイに結合するワイヤボンドのような第１の複数のワイヤボンドの総数は、第２の複数のワイヤボンドの総数に等しい場合がある。例えば１０５６個のノズルを有するＭＥＭＳダイを、例えばＡＳＩＣダイ４１４のような第１のＡＳＩＣダイ、及び例えばＡＳＩＣダイ１１６のような第２のＡＳＩＣダイに結合することができ；その場合、第１のＡＳＩＣダイは、５２８個のドライバ増幅器を含むことができ、第２のＡＳＩＣダイもまた、５２８個のドライバ増幅器を含むことができる。言い換えれば、ＡＳＩＣダイ４１４は、ＭＥＭＳダイのノズルの前半分を制御し、第２のＡＳＩＣダイは、ＭＥＭＳダイのノズルの後半分を制御する。

例えばインクのようなノズルから噴射される流体は、熱的変動に敏感なものである場合がある。例えば、摂氏１度の変化は、媒体上の液滴の望ましくない液滴サイズ変動及び／又は望ましくない配置による種々の欠陥を生じさせることがある。上記のように、例えば図１に示した第１のＡＳＩＣダイ１１４及び第２のＡＳＩＣダイ１１６のようなＡＳＩＣダイは、ＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされる。ＡＳＩＣダイがＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされることから、ＡＳＩＣダイは、ＭＥＭＳダイに近接して配置され、例えばＭＥＭＳダイの近くに配置される。印刷欠陥の低減を助けるために、ドライバ増幅器４８１−１、４８１−２、４８１−３、４８１−４、・・・、４８１−Ｎは、低出力の増幅器にされる場合がある。低出力の増幅器の使用は、流体を一定温度に維持することに役立ち、例えば、ドライバ増幅器により生成される熱によって流体温度が摂氏１度以上増加しないようにすることに役立つことがある。本開示の種々の例によれば、ドライバ増幅器４８１−１、４８１−２、４８１−３、４８１−４、・・・、４８１−Ｎは、０．５ミリワットから３．０ミリワットまでの範囲の一定のバイアス電力損失を有している。本開示の一部の例によれば、ドライバ増幅器４８１−１、４８１−２、４８１−３、４８１−４、・・・、４８１−Ｎは、１．０ミリワットのバイアス電力損失を有している。

ＡＳＩＣダイ４１４は、休止電圧コンポーネント４８２を含むことができる。休止電圧コンポーネント４８２によれば、噴射していないノズルを、例えば休止電圧のような一定電圧に維持することができる。ＡＳＩＣダイ４１４は、複数の任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍを含む場合がある。ただし、Ｍは、整数値である。本開示の一部の例によれば、Ｍは、１６から３２までの範囲の値である。ただし、本開示の種々の例が、そのように限定されることはない。

ノズルからの流体の噴射は、そのノズルに対応する圧電材料を変形させるために使用される駆動波形により影響を受けることがある。駆動波形は、種々の電圧、幅、及び／又は形状を有することができ、種々の液滴特性、とりわけ、液滴重量、及び液滴速度のような液滴特性を得るために、それらは変化される場合がある。例えば、種々の任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍによって生成されるデジタルストリームのような種々の駆動波形はそれぞれ、電圧、パルス幅、時間遅延、及び／又は形状の一意の組み合わせに対応する場合がある。ＡＳＩＣダイ４１４は、例えば任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍによって生成される電圧値のような電圧値を記憶することが可能な、任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍに関連する、例えばＲＡＭのような複数の記憶コンポーネントを含む場合がある。

本開示の一部の例によれば、個別のノズル制御、及び／又は波形生成を行うことができる。ＡＳＩＣダイ４１４は、調節装置４８４を含むことができる。調節装置４８４は、例えば、複数の任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍ、及び休止電圧コンポーネント４８２から、デジタル入力を受け取ることができる。

調節装置４８４は、セレクタ４８５を含む場合がある。セレクタ４８５は、例えば任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍから得られる波形のような、使用可能な駆動波形を選択することができる。波形選択は、現在のピクセルデータ、将来のピクセルデータ、過去のピクセルデータ、及び／又は較正データに基づいて行うことができ、これらのうちの複数のものが、セレクタに提供される場合がある。例えば、セレクタ４８５は、２ビットデータプロトコルを使用して、個々のノズルに対し特定の任意波形が選択されるか否かを指定する場合がある。例として、「００」は、休止を示す場合があり；「０１」は、噴射のための単一液滴波形の選択を示す場合があり；「１０」は、噴射のための二倍液滴波形の選択を示す場合があり；「１１」は、噴射のための三倍液滴波形の選択を示す場合がある。現在のピクセルデータは、現在の噴射サイクルについて「０」または「１」に対応する場合があり、過去のピクセルデータは、すでに発生したピクセル時間に対応する場合があり、将来のピクセルデータは、まだ発生していないピクセルに対応する場合がある。

さらに、調節装置４８４は、スケーラ４８６を含む場合がある。スケーラ４８６は、例えばＭＥＭＳダイの全てのノズルのうちの前半分のような、ＡＳＩＣダイ４１４が制御しているノズルの各々を宛先とする、任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−Ｍから送信された駆動波形データをスケーリング（例えば、変更）することができる。ＭＥＭＳダイの各ノズルについて、スケーリング値を決定することができる。例えば製造上の公差、及び／又は処理上の公差に起因する変動を決定するために、ＭＥＭＳダイの各ノズルは、較正される場合がある。例えば各ノズルに関する、この較正を使用して、スケーリング値を決定することができる。この較正は、周期的に実施することができ、中でもとりわけ、例えば毎日実施され、及び／又は、例えばプリントジョブ単位のような使用毎に実施されることができる。ＡＳＩＣダイ４１４は、ＡＳＩＣダイ４１４が制御している各ノズルについてスケーリング値を記憶することができる。任意波形データ発生器４８３−１、４８３−２、・・・、４８３−ＭからＡＳＩＣダイ４１４が制御している各ノズルに送信された種々の波形は、スケーリング値を用いてスケーリングされることができ；例えば、波形データの振幅にスケーリング値を乗じることによって、特定のノズルについてスケーリングされた電圧値を得ることができる。調節装置４８４は、例えば、選択され、及び／又はスケーリングされた電圧のような調節された電圧データ値を含むデジタルストリームのような出力４８７を生成することができる。

ＡＳＩＣ４１４は、複数のデジタル・アナログ（ＤＡ）変換器４８８−１、４８８−２、４８８−３、４８８−４、・・・、４８８−Ｐを含む場合がある。ただし、Ｐは整数値である。例えば、Ｐは、ＡＳＩＣ４１４がワイヤボンディングされる相手方のＭＥＭＳダイのノズルの数の二分の一に等しい値を有することができる。例えば、ＡＳＩＣダイ４１４が制御している各ノズルについて、個別のデジタル・アナログ変換器が存在してもよい。複数のデジタル・アナログ変換器４８８−１、４８８−２、４８８−３、４８８−４、・・・、４８８−Ｐの各々は、出力４８７のような各自のストリームを受け取り、そのストリームの種々のデジタル部分をアナログ出力４８９に変換することができる。例えばアナログ出力４８９のような各アナログ出力は、例えばドライバ増幅器４８１−１のような各自のドライバ増幅器に送信されることができる。

ＡＳＩＣダイ４１４は、制御シーケンサ４９０を含む場合がある。制御シーケンサ４９０は、ドライバ増幅器４８１−１、４８１−２、４８１−３、４８１−４、・・・、４８１−Ｎの各々について、例えばドライバ増幅器の動作に対応する噴射サイクルシーケンスのようなアナログデータを記憶し、提供することができる。例えば、ある噴射サイクルは、制御シーケンサ４９０が、ＡＳＩＣダイ４１４が制御している各ノズルについて駆動回路をリセットすることから開始される場合がある。例えば制御シーケンサ４９０に記憶される増幅器制御データは、ＡＳＩＣダイ４１４が制御している各ノズルについてロードされる場合がある。ノズルごとの増幅器較正データもまた、ＡＳＩＣダイ４１４が制御している各ノズルについてロードされる場合がある。特定の噴射サイクルにおいて噴射されているノズルについては、選択され、及び／又はスケーリングされた波形がロードされ、噴射していないノズルは、休止電圧で駆動される場合がある。

同様に、第２のＡＳＩＣダイは、ＡＳＩＣダイ４１４の複数のコンポーネントを含む場合がある。したがって、例えばＭＥＭＳダイの各ノズルのような個々のノズルは、有利なことに、各ノズルに対し生成された一意の波形を用いて個別に制御されることができる。

図５は、本開示による、方法５９１の例を示すブロック図である。方法５９１は、ピーク電流を低減するために使用される場合がある。特定ノズルの噴射は、例えば電流のような関連電力要件を有している。複数のノズルを同時に噴射すると、例えば複数のノズルの各々に使用される関連電力の合計のような、ピーク電流を実現することができる。

５９３において、方法５９１は、第１の任意波形データ生成器によって第１の複数の個別の生成駆動波形をＭＥＭＳダイの第１の数のノズルに提供することを含む場合がある。第１の複数の個別の生成駆動波形データは、ＭＥＭＳダイの第１の数のノズルからの流体の噴射に対応する場合がある。

５９５において、方法５９１は、第２の任意波形データ生成器によって第２の複数の個別の生成駆動波形をＭＥＭＳダイの第２の数のノズルに提供することを含む場合がある。ただし、第２の複数の個別の生成駆動波形は、第１の複数の個別の生成駆動波形から時間的に遅延される。第２の複数の個別の生成駆動波形データは、ＭＥＭＳダイの第２の数のノズルからの流体の噴射に対応する場合がある。

本開示の一部の例によれば、第１の複数の個別の生成駆動波形データは、ＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされた第１の特定用途向け集積回路の第１の任意波形データ生成器によって生成される。本開示の一部の例によれば、第２の複数の個別の生成駆動波形データは、ＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされた第２の特定用途向け集積回路の第１の任意波形データ生成器によって生成される。

本明細書に開示される種々の圧電プリントヘッドアセンブリは、１ピクセル当たり複数の液滴を噴射することができる。したがって、例えば電圧に対応する生成駆動波形は、複数のパルスを含む場合があり、各パルスが、個々のノズルからの単一滴の流体の噴射に対応する場合がある。例えば、１ピクセル当たり４つのパルスを有する駆動波形によれば、そのピクセルには、４つの液滴が噴射されることになる。一例として、パルスは、約１ミリ秒のパルス幅を有する場合がある。

本開示の種々の例によれば、各パルスは、立ち下り部分、及び立ち上がり部分を含む場合がある。パルスの立ち下がり部分では、過渡電流を得るために、例えば個々のドライバ増幅器に結合された低電圧源のような、低電圧源から電流が供給される場合がある。パルスの立ち上がり部分では、過渡電流を得るために、例えば個々のドライバ増幅器に結合された高電圧源のような、高電圧源から電流が供給される場合がある。本開示の一部の例によれば、低電圧源は、５ボルト電源であり、高電圧源は、３０ボルト電源である。

上記のように、本開示によれば、本方法の種々の例を使用して、ピーク電流を低減することができる。本方法は、複数の駆動波形データを複数の他の駆動波形データから時間的に遅延させることを含む場合がある。

本開示の一部の例によれば、時間的遅延は、先行する駆動波形のパルスの立ち下がり部分の完了に対応する。例えば、第１の複数の駆動波形データを使用して、ＭＥＭＳダイから第１の数の個々のインク滴を噴射することができ、第２の複数の駆動波形を使用して、ＭＥＭＳダイから第２の数の個々のインク滴を噴射することができる。第２の複数の駆動波形データは、第１の複数の駆動波形データの立ち下がり部分（例えば、低電圧源から電流が供給される場合、パルスの立ち下がり部分）が完了するまで、時間的に遅延されてもよい。この時間的遅延は、第１の複数の生成駆動波形と、第２の複数の生成駆動波形とが同時に、低電圧源から電流を引き出さないようにすることに役立つ。同様に、第２の複数の駆動波形データの立ち下がり部分が、第１の複数の駆動波形データの立ち下がり部分に対して時間的に遅延され、例えばオフセットされることから、第２の複数の駆動波形データの立ち上がり部分もまた、第１の複数の駆動波形データの立ち上がり部分に対して時間的に遅延される。したがって、この時間的遅延は、第１の複数の生成駆動波形と、第２の複数の生成駆動波形とが同時に、高電圧源から電流を引き出さないようにすることにも役立つ。有利なことに、低電圧源、及び／又は高電圧源からの電力の引き出しの低減があることから、本開示による圧電プリントヘッドアセンブリ、及びかかるアセンブリを有する印刷システムは、低減されたバルクコンデンサ負荷、低減された電源、及び／又は回路を使用して、他のプリントヘッドアセンブリ、及び／又は印刷システムに比べて低減された電力要件を処理することができる。

種々の例において、本方法は、第３の任意波形データ発生器によって第３の複数の個別の生成駆動波形をＭＥＭＳダイの第３の数のノズルに提供することを含む場合がある。ただし、第３の複数の個別の生成駆動波形は、第２の複数の個別の生成駆動波形から時間的に遅延される。本開示の一部の例によれば、第３の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流は、第２の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流と、第１の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流との、いずれとも重ならないように供給される。同様に、本開示の一部の例によれば、第３の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流は、第２の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流と、第１の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流との、いずれとも重ならないように供給される。本開示の一部の例によれば、第３の複数の個別の生成駆動波形は、ＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされた第１のＡＳＩＣダイの第２の任意波形データ発生器によって生成される。上記のように、時間的遅延を付与することは、低電圧源、及び／又は高電圧源から引き出される電力の低減に役立つ場合がある。

種々の例において、本方法は、第４の任意波形発生器によって第４の複数の個別の生成駆動波形をＭＥＭＳダイの第４の数のノズルに提供することを含む場合がある。ただし、第４の複数の個別の生成駆動波形は、第３の複数の個別の生成駆動波形から時間的に遅延される。本開示の一部の例によれば、第４の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流は、第３の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流とも、第２の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流とも、第１の複数の個別の生成駆動波形のために低電圧源から供給される電流とも、重ならないように供給される。同様に、本開示の一部の例によれば、第４の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流は、第３の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流とも、第２の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流とも、第１の複数の個別の生成駆動波形のために高電圧源から供給される電流とも、重ならないように供給される。本開示の一部の例によれば、第４の複数の個別の生成駆動波形は、ＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされた第２のＡＳＩＣダイの第２の任意波形データ発生器によって生成される。上記のように、時間的遅延を付与することは、低電圧源、及び／又は高電圧源から引き出される電力の低減に役立つ場合がある。

種々の具体例は、本開示の圧電プリントヘッドアセンブリ及び方法の説明を提供している。本開示のシステム及び方法の思想及び範囲から外れることなく、多数の例を作成することができるため、本明細書では、多数の可能な例示的構成及び実施形態の一部を説明している。

本開示の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照している。図面は、本開示の種々の例示をどのように実施することができるかを、例として示している。これらの例は、当業者が本開示の種々の例示を実施することが出来るように十分詳細に記載されており、本開示の範囲から外れることなく、他の例を使用してもよく、また、プロセスに電気的及び／又は構造的変更を施すことができるものと理解すべきである。

図面は、最初の桁、又は数桁が、図面番号に対応し、残りの桁が、図面の要素又は構成要素を特定するという番号付けの慣習に則っている。本開示の多数のさらに別の例が得られるように、本明細書において種々の例に示された要素は、追加され、交換され、及び／又は省略されてもよい。

また、図面に提供された要素のバランス、及び相対的寸法は、本開示の例を示すことを目的としており、制限の意味で解釈してはならない。本明細書において、「複数の」エンティティ、要素、及び／又は特徴は、１以上のそのようなエンティティ、要素、及び／又は特徴を意味する場合がある。

Claims (15)

1. 圧電プリントヘッドアセンブリであって、
   複数のノズルを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイと、
   第１の複数のワイヤボンドによって前記ＭＥＭＳダイに結合された第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイであって、前記第１の複数のワイヤボンドの各々が、前記複数のノズルのうちの第１の数の各ノズルに対応しており、当該第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイが、前記複数のノズルのうちの前記第１の数の各々について、ドライバ増幅器毎に個別の一意の波形データ発生器を含む、第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイと、
   第２の複数のワイヤボンドによって前記ＭＥＭＳダイに結合された第２のＡＳＩＣダイであって、前記第２の複数のワイヤボンドの各々が、前記複数のノズルのうちの第２の数の各ノズルに対応しており、当該第２のＡＳＩＣダイが、前記複数のノズルのうちの前記第２の数の各々について、ドライバ増幅器毎に個別の一意の波形データ発生器を含む、第２のＡＳＩＣダイと
   を含む圧電プリントヘッドアセンブリ。
2. 前記第１のＡＳＩＣダイと前記第２のＡＳＩＣダイは、単一の設計を有している、請求項１に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
3. 前記第２のＡＳＩＣダイは、前記第１のＡＳＩＣダイに対して百八十度だけ回転されている、請求項２に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
4. 前記複数のノズルは、二次元アレイを成して配置されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
5. 前記第１の複数のワイヤボンドの総数は、前記第２の複数のワイヤボンドの総数に等しい、請求項１〜４の何れか一項に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
6. 前記ＭＥＭＳダイは、１インチ当たり少なくとも１２００ノズルのノズル密度を有している、請求項１〜５の何れか一項に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
7. 前記第１のＡＳＩＣダイ、前記ＭＥＭＳダイ、及び前記第２のＡＳＩＣダイは、互いに重なり合わない、請求項１〜６の何れか一項に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
8. 前記第１のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの第１の側部に隣接しており、前記第２のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの第２の側部に隣接しており、前記ＭＥＭＳダイの断面が、完全に、前記第１のＡＳＩＣダイと前記第２のＡＳＩＣダイとの間に配置され、前記断面が、前記ＭＥＭＳダイの前記第１の側部、及び前記ＭＥＭＳダイの前記第２の側部に対して垂直である、請求項７に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
9. 圧電プリントヘッドアセンブリであって、
   二次元アレイを成して配置された複数のノズルを含む微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイと、
   第１の複数のワイヤボンドによって前記ＭＥＭＳダイに結合された第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイであって、前記第１の複数のワイヤボンドの各々が、前記複数のノズルのうちの前半分の各ノズルに対応しており、当該第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイが、前記複数のノズルのうちの前記前半分の各々に対し、一意に生成された駆動波形を提供する、第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイと、
   第２の複数のワイヤボンドによって前記ＭＥＭＳダイに結合された第２のＡＳＩＣダイであって、前記第２の複数のワイヤボンドの各々が、前記複数のノズルのうちの後半分の各ノズルに対応しており、当該第２のＡＳＩＣダイが、前記複数のノズルのうちの前記後半分の各々に対し、一意に生成された駆動波形を提供する、第２のＡＳＩＣダイと
   を含み、
   前記第１のＡＳＩＣダイ、前記ＭＥＭＳダイ、及び前記第２のＡＳＩＣダイは、互いに重なり合わない、圧電プリントヘッドアセンブリ。
10. 前記第１のＡＳＩＣダイは、複数の任意波形データ発生器を含む、請求項９に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
11. 前記第１のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの前記複数のノズルのうちの前記前半分の各々について、個別のスケーリング値を使用する、請求項１０に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
12. 前記第１のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの第１の側部に隣接しており、前記第２のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの第２の側部に隣接している、請求項９〜１１の何れか一項に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
13. 前記ＭＥＭＳダイの断面が、完全に、前記第１のＡＳＩＣダイと前記第２のＡＳＩＣダイとの間に配置され、前記断面が、前記ＭＥＭＳダイの前記第１の側部、及び前記ＭＥＭＳダイの前記第２の側部に対して垂直である、請求項１２に記載の圧電プリントヘッドアセンブリ。
14. 微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイにワイヤボンディングされた第１の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイの第１の任意波形データ発生器によって生成された第１の複数の個別の生成駆動波形を前記微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）ダイの第１の数のノズルに提供し、
    前記ＭＥＭＳダイにワイヤボンディングされた第２の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）ダイの第１の任意波形データ発生器によって生成された第２の複数の個別の生成駆動波形を前記ＭＥＭＳダイの第２の数のノズルに提供することを含み、
    前記第２の複数の個別の生成駆動波形が、前記第１の複数の個別の生成駆動波形から時間的に遅延され、
    前記第１のＡＳＩＣダイ、前記ＭＥＭＳダイ、及び前記第２のＡＳＩＣダイは、互いに重なり合わない、方法。
15. 前記第１のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの第１の側部に隣接しており、前記第２のＡＳＩＣダイは、前記ＭＥＭＳダイの第２の側部に隣接しており、前記ＭＥＭＳダイの断面が、完全に、前記第１のＡＳＩＣダイと前記第２のＡＳＩＣダイとの間に配置され、前記断面が、前記ＭＥＭＳダイの前記第１の側部、及び前記ＭＥＭＳダイの前記第２の側部に対して垂直である、請求項１４に記載の方法。

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