專利名稱：帶有重疊噴嘴陣列的打印頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字噴墨打印機(jī)，特別是同時(shí)打印整個(gè)頁面寬度的數(shù)字噴墨打印機(jī)。
待審申請與本發(fā)明有關(guān)的各種方法、系統(tǒng)和裝置在下列由本申請人或本發(fā)明受讓人在2000年5月24日提交的下列待審專利申請中公開PCT/AU00/00578PCT/AU00/00579PCT/AU00/00581PCT/AU00/00580PCT/AU00/00582PCT/AU00/00587PCT/AU00/00588PCT/AU00/00589PCT/AU00/00583PCT/AU00/00593PCT/AU00/00590PCT/AU00/00591PCT/AU00/00592PCT/AU00/00584PCT/AU00/00585PCT/AU00/00586PCT/AU00/00594PCT/AU00/00595PCT/AU00/00596PCT/AU00/00597PCT/AU00/00598PCT/AU00/00516PCT/AU00/00517PCT/AU00/00511這些待審申請的公開內(nèi)容在此處引用作為交叉參考。同時(shí)引用作為參考的是同時(shí)提交的PCT申請PCT/AU01/00217(其要求的優(yōu)先權(quán)為澳大利亞法定專利申請No.PQ5957)。
背景技術(shù)：
噴墨打印機(jī)通常采用在打印時(shí)來回橫穿頁面寬度的打印頭。近來，形成在整個(gè)頁面寬度上延伸的打印頭成為可能，從而使打印頭在頁面移動通過時(shí)保持穩(wěn)定。由于頁寬打印頭不在頁面上來回運(yùn)動，有可能實(shí)現(xiàn)較高的打印速度。
頁寬打印頭通常是微電機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)裝置，以與硅計(jì)算機(jī)芯片相類似的方式制造。在該方法中，油墨噴嘴和噴射機(jī)構(gòu)由一系列在硅晶片上的蝕刻和沉積步驟形成。
作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，硅晶片加工成6或8英寸直徑的盤。因此，只有越過各晶片直徑的一小條可以用于形成對于頁寬打印足夠?qū)挼拇蛴』Ｓ捎谶@些晶片的大部分基本上是浪費(fèi)的，故頁寬打印頭基片的生產(chǎn)成本相對較高。
由于基片的次品率較高，故成本進(jìn)一步升高。在硅基片的制造過程中，不可避免地產(chǎn)生缺陷，就總是存在著一定程度的損耗。單獨(dú)一個(gè)缺陷就會導(dǎo)致整個(gè)頁寬的基片報(bào)廢，這在任何硅基片生產(chǎn)中都是如此。然而，因?yàn)轫搶捇瘸Ｒ?guī)基片大，總的說來，與常規(guī)硅基片生產(chǎn)相比，特定頁寬基片報(bào)廢而增加廢品率的可能性更大。
為解決這一問題，頁寬打印頭可以由一系列分立的打印頭模塊形成。采用多個(gè)相鄰的打印頭模塊可以實(shí)現(xiàn)全頁寬打印，同時(shí)使硅晶片的使用率更高。由于缺陷只使相對較小的打印頭基片而不是整個(gè)頁寬的基片報(bào)廢，故降低了打印頭基片的廢品率。這反過來又轉(zhuǎn)化為較低的生產(chǎn)成本。
各打印頭攜帶具有亞微米厚度的機(jī)械結(jié)構(gòu)的一排噴嘴。這些噴嘴采用能夠快速噴射大小為皮升(×10-12)范圍的油墨液滴的熱補(bǔ)償致動器。
在將一系列打印頭模塊頭尾相接以形成頁寬打印頭時(shí)，這些結(jié)構(gòu)的微觀尺寸會引發(fā)問題。各基片端面的微觀不平度妨礙它們與相鄰基片的端面完美接靠。這使得兩個(gè)相鄰打印頭基片的端部噴嘴之間的間隙與在一個(gè)打印頭基片上相鄰噴嘴之間的間隙不同。相鄰打印頭基片之間的空隙會降低打印質(zhì)量。
為消除空隙，某些模塊化頁寬打印頭采用相鄰兩排規(guī)則間隔的打印頭模塊。這兩排彼此不對準(zhǔn)，并且一排中打印頭模塊的端部與另一排中兩個(gè)相鄰模塊的端部重疊。這從所形成的輸出效果中消除了空隙，并且在重疊區(qū)域提供了多余的噴嘴。重疊噴嘴的打印數(shù)據(jù)分配到相鄰基片之間，從而使這些區(qū)域不被打印兩次，否則會對打印質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。
通過TAB(帶自動粘接)薄膜將數(shù)字控制器連接到各打印頭模塊基片。TAB薄膜的寬度與基片基本上相同，這使得在將基片安裝到打印機(jī)內(nèi)部的支承結(jié)構(gòu)上時(shí)較為困難。各基片的TAB薄膜最好從同一側(cè)伸出，這樣可以使打印頭的結(jié)構(gòu)更緊湊和美觀。然而，這種設(shè)置要求一排中各基片的TAB薄膜變窄或“頸縮”，以便配合通過由另一排中相鄰基片的重疊端部形成的限制。生產(chǎn)和安裝足夠窄的TAB薄膜是復(fù)雜和困難的。為避免這一點(diǎn)，TAB薄膜從一排中各基片一側(cè)及另一排中各基片的相對一側(cè)伸出。然而，如上所述，這樣整個(gè)打印頭體積更大，使得通過打印機(jī)的紙張路徑復(fù)雜并在打印機(jī)不用時(shí)阻礙覆蓋打印頭。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種噴墨打印機(jī)用的模塊化打印頭，該模塊化打印頭包括支承框架；多個(gè)安裝到支承框架上的打印頭模塊，各模塊具有細(xì)長的油墨噴嘴陣列，在模塊的寬度上大致線性地延伸，從而使相鄰模塊的噴嘴陣列之間相對于紙張運(yùn)動的方向重疊，每一個(gè)噴嘴陣列具有與紙張運(yùn)動方向成橫向延伸的第一側(cè)并且支承框架具有與紙張運(yùn)動方向成橫向延伸的第一側(cè)，噴嘴陣列的第一側(cè)朝向支承框架的第一側(cè)并且在紙張運(yùn)動方向上與支承框架的第一側(cè)偏離；其中，模塊排列成所有噴嘴陣列大多數(shù)的相應(yīng)第一側(cè)最多有一個(gè)端部被相鄰模塊的噴嘴陣列從支承框架第一側(cè)遮蓋，并且模塊沿垂直于所述紙張運(yùn)動方向的大致直的安裝線安裝到支承框架上，從而使至少一些噴嘴陣列在相對于模塊安裝線傾斜的方向延伸。
優(yōu)選的是，各噴嘴陣列的相應(yīng)第一側(cè)最多有一個(gè)端部被相鄰模塊的噴嘴陣列從支承框架第一側(cè)遮蓋。
通過相對于支承梁傾斜打印頭基片并使它們相對于紙張方向重疊，各基片的TAB薄膜可以從同一側(cè)伸出。這使得打印頭結(jié)構(gòu)保持相對緊湊，同時(shí)不需要明顯縮窄或“頸縮”大部分的(如果不是全部的話)TAB薄膜。
優(yōu)選的是，模塊沿大致直的安裝線安裝到支承框架上，從而使各細(xì)長噴嘴陣列在相對于模塊安裝線傾斜的方向延伸。在另一優(yōu)選形式中，安裝線垂直于紙面方向。
優(yōu)選的是，打印頭是數(shù)字控制的，從而使傳送到相鄰模塊重疊部分的打印數(shù)據(jù)在相鄰模塊的油墨噴嘴之間共享而避免了同一數(shù)據(jù)的兩次印刷。
在特別優(yōu)選的形式中，在使用過程中，數(shù)字控制器開始向重疊部分一個(gè)邊緣處的相鄰模塊的噴嘴放置打印數(shù)據(jù)的一部分，并隨機(jī)地增加導(dǎo)向相鄰模塊的噴嘴的數(shù)據(jù)的一部分，直到數(shù)據(jù)被全部導(dǎo)向重疊部分另一邊緣處的相鄰模塊。
優(yōu)選的是，打印頭是頁寬打印頭。
在另一優(yōu)選的形式中，打印模塊適于被單獨(dú)地取下和更換。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，打印頭模塊可被方便地與支承框架彈卡鎖定。
可以明白，多個(gè)小模塊化打印頭的相鄰定位允許全頁寬打印，同時(shí)可以更多地使用硅晶片。此外，由于單獨(dú)一個(gè)故障只意味著相對較小的打印頭基片報(bào)廢而不是較大的全頁寬打印頭基片報(bào)廢，故次品率得以有效降低。因此，每一基片的生產(chǎn)成本明顯減小。
通過使各模塊化打印頭具有彈卡鎖定機(jī)構(gòu)，可以方便地單獨(dú)取下和更換報(bào)廢的模塊。


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參照結(jié)合附圖的示例進(jìn)行描述，其中圖1示意性示出了頭尾相連形成頁寬打印頭的一系列打印頭模塊；圖2為圖1所示兩個(gè)相鄰打印頭模塊之間接頭處的放大視圖；圖3示意性示出了以重疊關(guān)系構(gòu)造的打印頭模塊，TAB薄膜從打印頭基片的兩側(cè)延伸；圖4示意性示出了以重疊關(guān)系構(gòu)造的打印頭模塊，TAB薄膜只從打印頭基片的一側(cè)伸出，從而使每一第二TAB薄膜變窄；圖5a示意性示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造成重疊關(guān)系的打印頭模塊；圖5b示意性示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造成重疊關(guān)系的打印頭模塊的一種變型；圖5c示意性示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造成重疊關(guān)系的打印頭模塊的另一種變型；圖5d示意性示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造成重疊關(guān)系的打印頭模塊的又一種變型；圖6示意性示出相對于紙張路徑的一個(gè)打印頭基片；圖7示意性示出了兩個(gè)相鄰模塊之間的重疊區(qū)域；圖8為示出本發(fā)明模塊化打印頭的底側(cè)的透視圖；
圖9示出了圖8中模塊化打印頭的后視圖；圖10為圖8中模塊化打印頭的平面圖；圖11為圖8中模塊化打印頭的前視圖；圖12為圖8中模塊化打印頭的底視圖；圖13為圖8中模塊化打印頭的左端視圖；圖14為除去數(shù)個(gè)打印頭模塊的模塊化打印頭底側(cè)的透視圖；圖15為打印頭模塊的分解透視圖；圖16為打印頭模塊的底側(cè)視圖；圖17為打印頭模塊的端視圖；圖18為圖8所示模塊化打印頭的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1至4，示出了現(xiàn)有技術(shù)的模塊化頁寬打印頭的結(jié)構(gòu)。在圖1中，各模塊(未示出)的打印頭基片3在打印頭支承梁(未示出)上簡單地頭尾相靠。如圖2中的放大視圖所示，油墨噴嘴沿基片橫向間隔開距離x。然而，基片3端部的微觀不平度足以改變噴嘴之間的正常間隙，從而使相鄰基片的端部噴嘴橫向間隔開較大的距離y。這對打印質(zhì)量產(chǎn)生不利影響并導(dǎo)致在最終的印刷輸出中形成白道或空白。
圖3示出了排列成重疊構(gòu)型以避免相鄰模塊在印刷輸出間產(chǎn)生空隙的打印頭基片3。數(shù)字控制器(未示出)在相鄰打印頭基片的重疊噴嘴之間分配印刷數(shù)據(jù)，從而使打印數(shù)據(jù)不會被打印兩次。各基片3的TAB薄膜6從各相鄰基片的相對兩側(cè)伸出，以避免不得不如圖4所示將TAB薄膜6縮窄到每一第二基片3。然而，由于從基片陣列的兩側(cè)伸出TAB薄膜6，打印頭變得更寬，這使得打印機(jī)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，特別是紙張路徑。
參考圖5a到5d，示出了基片陣列的各種適當(dāng)?shù)臉?gòu)型。要想合適的話，陣列必需使TAB薄膜從各基片的同一側(cè)伸出，在保持基片相對于紙張方向處于重疊關(guān)系的同時(shí)只需略縮窄一點(diǎn)或不縮窄。這可以通過保證各基片的TAB薄膜側(cè)只在一端被遮蓋(如果多少有一點(diǎn)的話)實(shí)現(xiàn)。為了說明的目的，基片的遮蓋區(qū)域畫上陰影線。
圖5a所示的結(jié)構(gòu)就緊湊的打印頭結(jié)構(gòu)及整個(gè)打印機(jī)結(jié)構(gòu)而言提供了最好的構(gòu)型。打印頭基片3相對于支承梁或至少是模塊2安裝所沿的線傾斜。這使得打印頭基片3相對于紙張路徑重疊，同時(shí)TAB薄膜6從各基片的同一側(cè)伸出而不明顯地縮窄。支承梁垂直于紙張方向延伸，從而在紙張路徑的較小長度上進(jìn)行打印，從而使打印機(jī)的整體尺寸減小。
本發(fā)明特別參考本申請人的MEMJETTM技術(shù)進(jìn)行描述，該技術(shù)的各方面在交叉參考的文件中詳細(xì)進(jìn)行了描述。可以明白MEMJETTM只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，只用于說明的目的。其在廣泛的發(fā)明構(gòu)思上并不構(gòu)成任何限定。
MEMJETTM打印頭由下面將詳細(xì)描述的多個(gè)同樣打印頭模塊2構(gòu)成。在說明書和交叉參考文件中，各模塊上的油墨噴嘴陣列分別被稱為“打印頭基片”、“基片”或“片段”。然而通過對交叉參考文件說明書全文的閱讀，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以明白這些術(shù)語實(shí)質(zhì)上是相同的。
MEMJETTM打印頭是按需滴液型(drop-on-demand)1600dpi噴墨打印機(jī)，形成多達(dá)6種顏色的雙電平墨點(diǎn)以形成特定寬度的打印頁面。由于該打印頭以1600dpi打印墨點(diǎn)，各墨點(diǎn)的直徑大約是22.5微米，墨點(diǎn)相互間隔15.875微米。因?yàn)榇蛴∈请p電平的，為了效果最好，輸入圖像通常是高頻振動的或誤差分散的。
特殊應(yīng)用的MEMJETTM通常是頁寬的。這使得打印頭可以靜止而紙張移動通過打印頭。圖8示出了典型的構(gòu)型。21毫米打印頭模塊在制造后排列在一起而形成所需長度的打印頭(例如15個(gè)模塊可以組合形成12英寸的打印頭)，根據(jù)需要相互重疊而實(shí)現(xiàn)模塊之間的平滑過渡。模塊在一個(gè)角度上排列而結(jié)合在一起，從而使打印頭基片相互重疊，如圖5所示。精確的角度取決于MEMJETTM模塊的寬度和所需的重疊量，但豎直高度在1毫米級，等于1600dpi時(shí)的64條點(diǎn)線。
各基片對于每一種顏色具有兩排噴嘴，即奇數(shù)排和偶數(shù)排。如果兩排青色噴嘴同時(shí)啟動，所射出的油墨將落到紙張上的實(shí)際不同的行上奇數(shù)墨點(diǎn)落在一行上，偶數(shù)墨點(diǎn)落在另一行上。類似地，紅色噴嘴打印的墨點(diǎn)落在完全不同的一組兩條點(diǎn)線上。因此，就保證不同噴嘴射出的彩色油墨的組合隨紙張從打印頭下通過時(shí)落在頁面上的正確墨點(diǎn)位置而言，噴嘴之間的實(shí)際距離是特別關(guān)鍵的。
同一顏色的兩排之間的距離為32微米或2個(gè)墨點(diǎn)排。這就意味著同一顏色的奇數(shù)墨點(diǎn)和偶數(shù)墨點(diǎn)打印在分開的兩個(gè)墨點(diǎn)排上。一種顏色和下一種顏色的兩排之間的距離為128微米，或8個(gè)墨點(diǎn)排。如果一種顏色點(diǎn)線的噴嘴在時(shí)間T射出，則下一種顏色對應(yīng)墨點(diǎn)的噴嘴必須在時(shí)間T+8個(gè)點(diǎn)線時(shí)射出。我們通過限定兩個(gè)變量總結(jié)了不同排對應(yīng)噴嘴之間的關(guān)系D1＝兩種顏色同一排噴嘴之間的距離＝8D2＝在點(diǎn)線上同一顏色兩排之間的距離＝2D1和D2總是整數(shù)個(gè)墨點(diǎn)排。若噴嘴的墨點(diǎn)排為排L，則顏色C的排1為點(diǎn)線L-(C-1)D1，顏色C的排2為點(diǎn)線L-(C-1)D1-D2。
在表1中給出了對于給定奇數(shù)/偶數(shù)墨點(diǎn)位置的顏色平面之間的關(guān)系(例如6色打印機(jī))。注意如果6種顏色中的一種是定色劑的話，應(yīng)該首先打印該定色劑。
表1 不同噴嘴排之間的關(guān)系

打印頭采用的每一種彩色油墨在粘度、熱量分布等方面具有不同的特性。因此各顏色的噴射脈沖是獨(dú)立生成的。
此外，盡管可以用有涂層的紙來打印，但對于在素白紙上進(jìn)行高速打印需要定色劑。當(dāng)采用定色劑時(shí)，定色劑必須在任何其它油墨打印之前打印到墨點(diǎn)位置上。在大多數(shù)情況下，盡管因油墨性質(zhì)的不同而不同，定色劑平面代表對那一墨點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)的奇數(shù)行。首先打印定色劑還預(yù)處理了紙張，從而使隨后的液滴擴(kuò)散到正確的尺寸。
圖6詳細(xì)示出了在模塊陣列中單個(gè)打印頭基片3，假定對單一顏色平面只有一排噴嘴。各打印頭基片3可以構(gòu)造成對多組線形成墨點(diǎn)。最左邊的d個(gè)(d的大小取決于模塊所放置的角度)噴嘴形成線n的墨點(diǎn)，下一組d個(gè)噴嘴形成線n-1的墨點(diǎn)，依此類推。
如果打印頭基片3在一排奇數(shù)或偶數(shù)噴嘴中包括640個(gè)噴嘴(一種顏色總共有1280個(gè)噴嘴)并且打印頭基片3排列的角度形成64線的高度差(如圖5所示)，那么d＝10。這意味著模塊2在每組64條線上打印10個(gè)墨點(diǎn)。如果第一點(diǎn)線是線L，則最后一個(gè)點(diǎn)線為點(diǎn)線L-63。
從圖7中相鄰模塊2的排列可以看出，各模塊中對應(yīng)的噴嘴排對同一組64條線形成墨點(diǎn)，只是在水平方向偏移。水平偏移是精確個(gè)墨點(diǎn)數(shù)。假定S個(gè)打印頭基片3，則給定的打印循環(huán)在同一條線上產(chǎn)生dS個(gè)墨點(diǎn)。如果S＝15，則dS＝150。
盡管每個(gè)21毫米的打印頭基片3在頁面的不同部分打印1600dpi雙電平墨點(diǎn)以形成最終圖像，在打印頭基片3之間存在一些重疊，如圖17所示。給定具體的重疊距離，可以認(rèn)為各打印頭基片3具有導(dǎo)入?yún)^(qū)域、中間區(qū)域和導(dǎo)出區(qū)域。一個(gè)基片3的導(dǎo)出區(qū)域?qū)?yīng)于下一個(gè)基片3的導(dǎo)入?yún)^(qū)域?；?的導(dǎo)出區(qū)域是完全沒有重疊的區(qū)域。圖17通過示出對準(zhǔn)的打印線的兩個(gè)重疊基片來說明基片3的三個(gè)區(qū)域。注意基片S的導(dǎo)出區(qū)域?qū)?yīng)于基片S+1的導(dǎo)入?yún)^(qū)域。
當(dāng)對打印頭生成數(shù)據(jù)時(shí)，在將墨點(diǎn)數(shù)據(jù)置于對應(yīng)重疊區(qū)域的噴嘴時(shí)一定要有所注意。如果兩個(gè)噴嘴具有同樣的數(shù)據(jù)，在重疊區(qū)域?qū)⑾蝽撁孀⑷雰杀兜挠湍Ｏ喾?，墨點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)生器應(yīng)該在基片重疊區(qū)域的起始處開始將數(shù)據(jù)置于基片S+1中，同時(shí)從基片S的相應(yīng)噴嘴中清除數(shù)據(jù)，并在重疊區(qū)域上隨機(jī)地勻變(ramp)，從而在重疊區(qū)域的終點(diǎn)，數(shù)據(jù)全部分配到基片S+1中的噴嘴。
此外，在為打印頭連線時(shí)需要考慮多個(gè)因素。由于打印頭的寬度增加，模塊2的數(shù)量增加并且連接點(diǎn)的數(shù)量也增加。各基片3具有其自己的Dn個(gè)連接點(diǎn)(它們中的C)，及SrClk和其它用于負(fù)載和打印的連接點(diǎn)。
當(dāng)基片的數(shù)量較小時(shí)，通過采用共用SrClk線并在基片的Dn輸入的每一個(gè)上放置C字節(jié)數(shù)據(jù)而同時(shí)加載所有的基片3是合理的。在4基片四色打印機(jī)中，在單個(gè)SrClk脈沖中傳送到打印頭的字節(jié)總數(shù)為16。然而對于可以采用(C＝6)12英寸打印機(jī)(S＝15)的網(wǎng)頁(見交叉參考文件)來說，使90行數(shù)據(jù)線從打印數(shù)據(jù)發(fā)生器運(yùn)行到打印頭是不合理的。
相反，為了加載將多個(gè)基片3集合到一起是很便利的。基片3的各集合足夠的小以便同時(shí)加載，并共享SrClk。例如，12英寸打印頭可以具有2個(gè)基片集合，各基片集合包括8個(gè)基片3。48條Dn線由兩個(gè)集合共享，2條SrClk線每個(gè)基片集合一條。
隨著基片集合數(shù)目增加，加載打印頭所花費(fèi)的時(shí)間增加。在只有一個(gè)集合時(shí)，需要1280個(gè)負(fù)載脈沖(每個(gè)脈沖傳送C個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié))。在有G個(gè)集合時(shí)，需要1280G個(gè)負(fù)載脈沖。數(shù)據(jù)發(fā)生器和打印頭之間的連接處至多為80MHz。
如果G是基片集合的數(shù)目，且L是一個(gè)集合中基片的最大數(shù)目，則印刷頭需要LC條Dn線和G條SrClk線。無論G是多少，只需要一條LSyncL線，它可被所有基片共享。
由于各基片集合中的L基片中加載了單個(gè)SrClk脈沖，任何打印過程必須為打印頭產(chǎn)生處于正確順序的數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)G＝2且L＝4時(shí)，第一SrClk0脈沖為下一打印循環(huán)的墨點(diǎn)0、1280、2560和3840傳送Dn個(gè)字節(jié)。第一SrClk1脈沖為下一打印循環(huán)的墨點(diǎn)5120、6400、7680和8960傳送Dn個(gè)字節(jié)。第二SrClk0脈沖為下一打印循環(huán)的墨點(diǎn)1、1281、2561和3841傳送Dn個(gè)字節(jié)。第二SrClk1脈沖為下一打印循環(huán)的墨點(diǎn)5121、6401、7681和8961傳送Dn個(gè)字節(jié)。
在1280GSrClk脈沖后(每個(gè)SrClk0和SrClk1各1280)，整條線加載到打印頭，共用LSyncL脈沖可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻賦予。
如上所述，對給定基片3的噴嘴不全在同一線上打印出。在各顏色中，給定的線上有d個(gè)噴嘴，集合中的奇數(shù)噴嘴和偶數(shù)噴嘴被D2點(diǎn)線分開。在不同顏色的對應(yīng)噴嘴之間有D1條線(參數(shù)D1和D2將在下面進(jìn)一步描述)。在將數(shù)據(jù)加載到打印頭時(shí)要考慮線的差別。就一個(gè)基片集合而言，表2示出了在共享SrClk的多個(gè)脈沖期間，傳送到打印頭的基片n的墨點(diǎn)。
表2在模塊化打印頭中傳送到基片S的墨點(diǎn)的數(shù)量級


對于特定基片集合的所有1280脈沖都是如此。
對于打印，在最低打印速度模式中從各基片打印10C個(gè)噴嘴，在最高打印速度模式中從各基片打印80C個(gè)噴嘴。
盡管肯定可以以任一種方式就能將基片連起來，本申請只考慮所有基片同時(shí)啟動的情況。這是因?yàn)榈退俅蛴∧Ｊ皆试S小打印頭(如2英寸和4英寸)的低功率打印，控制器基片設(shè)計(jì)假定對于大打印尺寸(如8-18英寸)可以有足夠的功率。只要特定的應(yīng)用場合需要，改變打印頭中連接點(diǎn)以分組啟動是很簡單的。
當(dāng)所有的基片同時(shí)啟動時(shí)，10CS個(gè)噴嘴在低速打印模式下啟動而80CS噴嘴在高速打印模式下啟動。
基片產(chǎn)生反饋模擬線以調(diào)整啟動脈沖的輪廓。由于在一個(gè)打印頭中集合多個(gè)基片，可以有效地分享作為三態(tài)總線的反饋線，在一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)基片在反饋線上放置反饋信息。
打印頭由如上所述的多個(gè)基片構(gòu)成。假定為了數(shù)據(jù)加載的目的，基片分成G個(gè)基片集合，在最大的基片集合中有L個(gè)基片。假定在打印頭中有C種顏色。假定打印頭的啟動機(jī)構(gòu)是所有基片同時(shí)啟動的，并且在一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)基片在共用三態(tài)總線上放置反饋信息。假定上述所有條件，表3列出了打印頭存在的外連接點(diǎn)。
表3打印頭連接點(diǎn)


參考圖8至圖18，模塊化打印頭具有固定安裝在數(shù)字平面打印機(jī)(未示出)中的金屬框架1。多個(gè)可更換的打印頭模塊2彈卡鎖定(snap-locked)到金屬框架1上。模塊2為帶有四個(gè)獨(dú)立油墨通道的密封單元，這些油墨通道向打印頭晶片3進(jìn)給。如圖14所清楚顯示的，各打印頭模塊2插入向一體模制的漏斗5供應(yīng)油墨的容器模制件4中。
油墨容器4本身可以是模塊化組件，從而使整個(gè)模塊化打印頭不必限制為頁面的寬度，而是可以延伸到任意的選定寬度。
參考圖15到18，打印模塊2分別包括粘接到TAB薄膜6上的打印頭基片3，TAB薄膜6由小型模制件7容納和支承。這又適于與蓋模制件8配合。打印頭基片3是MEMS(微電機(jī)械系統(tǒng))裝置。MEMJETTM基片打印青色、紅色、黃色和黑色(CMYK)油墨。這在每英寸1600個(gè)墨點(diǎn)(DPI)的圖像分辨率下進(jìn)行彩色打印，這對于攝影圖像質(zhì)量來說是可以接受的標(biāo)準(zhǔn)。
如果基片中存在缺陷，通常表現(xiàn)為打印輸出中的線或空白。若打印頭是由單個(gè)基片形成的，則整個(gè)打印頭都需要更換。通過使打印頭模塊化，任一特定打印頭模塊報(bào)廢的可能性減小。應(yīng)該明白單個(gè)打印頭模塊的更換和更多地使用硅晶片顯著節(jié)約了生產(chǎn)成本和操作成本。
TAB薄膜6具有容納MEMJETTM基片3的槽和鍍金觸點(diǎn)墊9，觸點(diǎn)墊9與柔性PCB(柔性印刷電路板)10及匯流條11相連，以便分別為打印頭獲取數(shù)據(jù)和動力。匯流條11是被絕緣條分開的金屬帶的細(xì)指狀物。匯流條組件11安裝到側(cè)壁油墨容器4的下側(cè)。
柔性PCB10安裝到容器4的成角度側(cè)壁上。它隱藏在容器4側(cè)壁下方，并使帶有數(shù)據(jù)的外表面向上通過62引線頭12連接到MEMJETTM模塊2。油墨容器4的側(cè)壁相對于蓋模制件8的側(cè)面成角度，從而當(dāng)打印頭模塊2彈卡鎖定就位時(shí)，觸點(diǎn)9擦著柔性PCB上的對應(yīng)觸點(diǎn)而提高可靠的電連接。該角度也有助于方便地取下模塊2。柔性PCB10由安裝在壁和觸點(diǎn)區(qū)域底面之間的泡沫背襯13“彈性”支承。
小型模制件7底面的肋零件在模制件7與TAB薄膜6粘接在一起時(shí)為TAB薄膜6提供支承。由于在肋的節(jié)距之間具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性來支承柔性薄膜，TAB薄膜6形成打印頭模塊2的底壁。TAB薄膜6的邊緣密封在該模制件8的各壁的下側(cè)?；?粘合到100微米寬的肋上，肋沿小型模制件7的長度分布，使油墨最終進(jìn)給到MEMJETTM打印噴嘴中。
小型模制件7的結(jié)構(gòu)使得在模塊2彼此相鄰安裝時(shí)MEMJETTM基片3物理重疊。由于打印頭模塊2以較大的公差形成連續(xù)的條帶，模塊2可以用電子裝置調(diào)整而形成連續(xù)的打印圖案，而不是依靠極小公差的模制件和稀有材料來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。根據(jù)該實(shí)施例，打印頭基片3為21毫米長但成角度，從而可以提供20.33毫米的打印寬度。
小型模制件7安裝在蓋模制件8中，在該模制件8中小型模制件7粘接到一組豎直延伸的肋上。該蓋模制件8為兩射槍(shot)精密注模件，其將注入的硬塑性體與模塊內(nèi)限定的各油墨腔入口處的柔韌彈性體密封環(huán)結(jié)合。
四個(gè)彈卡鎖定鉤15與作為金屬框架1延伸部分的油墨容器4的外表面配合。油墨漏斗5與彈性環(huán)14密封地配合。
模塊化設(shè)計(jì)方便地允許MEMJETTM打印頭模塊2可拆卸地彈卡鎖定在油墨容器4上。由于完整的模塊化打印頭在最終質(zhì)量保證測試中經(jīng)過了各基片3的數(shù)字化調(diào)整，不需要MEMJETTM基片3相對于金屬框架準(zhǔn)確地對準(zhǔn)。
各模塊2的TAB薄膜6在夾到油墨容器4上時(shí)與柔性PCB11和匯流條11面接。為了脫開MEMJETTM打印頭模塊2，彈卡鎖定鉤15構(gòu)造成在使用者施加足夠的力時(shí)松開?；蛘?，彈卡鎖定鉤15可以構(gòu)造成與油墨容器4更加主動地配合，從而需要定制的工具(未示出)來脫開模塊。
僅通過示例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易考慮到不脫離本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的多種變型和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于噴墨打印機(jī)的打印頭，其具有介質(zhì)運(yùn)動通過打印頭的方向和大致與介質(zhì)運(yùn)動方向成橫向的打印寬度，該打印頭包括多個(gè)細(xì)長的油墨噴嘴陣列，其中該陣列布置成大致端部對端部地延伸跨過打印寬度，當(dāng)沿著介質(zhì)運(yùn)動方向觀察時(shí)相鄰陣列的端部重疊，而且其中大多數(shù)陣列的相應(yīng)第一側(cè)具有最多一個(gè)由相鄰陣列重疊的端部。
2.如權(quán)利要求1的打印頭，其中每個(gè)陣列在大致直線上延伸。
3.如權(quán)利要求1的打印頭，其中每個(gè)陣列大致是線性的并且陣列布置成彼此平行。
4.如權(quán)利要求1的打印頭，其中每個(gè)陣列具有第一端，至少一些所述陣列的第一端位于第一直線上。
5.如權(quán)利要求1的打印頭，其中每個(gè)陣列具有第一端，所述陣列的第一端位于第一直線上。
6.如權(quán)利要求4的打印頭，其中每個(gè)陣列具有第一端，至少一些所述陣列的第一端位于第二直線上。
7.如權(quán)利要求4的打印頭，其中第一直線大致垂直于介質(zhì)運(yùn)動方向延伸。
8.如權(quán)利要求4的打印頭，其中第一直線以一除了大致垂直于介質(zhì)運(yùn)動方向之外的角度延伸。
9.如權(quán)利要求1的打印頭，其中每個(gè)陣列大致垂直于介質(zhì)運(yùn)動方向延伸。
10.如權(quán)利要求1的打印頭，其中打印頭是數(shù)字控制的，從而使傳送到相鄰陣列重疊部分的打印數(shù)據(jù)在相鄰陣列的油墨噴嘴之間共享而避免了同一數(shù)據(jù)的兩次打印。
11.如權(quán)利要求10的打印頭，其中數(shù)字控制器開始向重疊部分一個(gè)邊緣處的一個(gè)陣列的噴嘴放置打印數(shù)據(jù)，并隨機(jī)地使導(dǎo)向該陣列的噴嘴的數(shù)據(jù)勻變，直到所有的打印數(shù)據(jù)導(dǎo)向重疊部分相對邊緣處的陣列。
12.如權(quán)利要求1的打印頭，其中打印頭是頁寬打印頭。
13.如權(quán)利要求1的打印頭，包括多個(gè)打印頭模塊，每個(gè)打印頭模塊支承至少一個(gè)陣列。
14.如權(quán)利要求13的打印頭，包括支承框架，其中所述模塊沿著大致直的安裝線安裝到支承框架上，該安裝線大致垂直于所述介質(zhì)運(yùn)動的方向，使得至少一些細(xì)長陣列在相對于模塊安裝線傾斜的方向延伸。
15.如權(quán)利要求13的打印頭，其中打印頭模塊適于被單獨(dú)地取下和更換。
16.如權(quán)利要求13的打印頭，其中打印頭模塊適于與支承框架彈卡鎖定。
全文摘要
一種帶有重疊噴嘴陣列的打印頭，其用于數(shù)字噴墨打印機(jī)，其中噴嘴(3)陣列布置成重疊構(gòu)型以保持相鄰陣列(3)之間打印的連續(xù)性。每個(gè)陣列(3)從TAB薄膜(6)接收打印數(shù)據(jù)。TAB薄膜(6)從每個(gè)陣列(3)的同一側(cè)伸出以實(shí)現(xiàn)相對緊湊的打印頭設(shè)計(jì)。陣列(3)構(gòu)造成使得大多數(shù)陣列(3)最多有一端被相鄰陣列(3)的端部遮擋。這減小了TAB薄膜(6)需要縮窄或“頸縮”以避免遮擋相鄰端部的量。
文檔編號B41J2/155GK1597328SQ200410056
公開日2005年3月23日 申請日期2001年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者基亞·西爾弗布魯克 申請人:西爾弗布魯克研究有限公司