JP7755641B2 - シングルパスモノクロ印刷を高速に行う方法及びプリントチップ - Google Patents

Description

本発明は、複数の毛抜き合わせ（butting）プリントチップを使用するシングルパス印刷のための方法及びそのような印刷用に設計されたプリントチップに関する。本発明は主として、複数のノズル列を有する超高速モノクロプリントヘッドで多様な印刷モードを可能にするために開発された。

Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）技術を採用するインクジェットプリンタは、多数のさまざまな印刷フォーマット及び市場向けに市販されている。例えば、米国特許第８，５６２，１０４号に記載のラベルプリンタ及び米国特許第８，４８０，２２１号に記載のワイドフォーマットプリンタなどの特定のカラー印刷技術は、単一のプリントヘッドからＣＭＹＫインクを印刷するように構成されたカラープリントヘッドを採用している。こうしたカラープリントヘッドは、米国特許第７，４７５，９７６号に記載されているように、各プリントチップに複数のインク色を分配するマニホールドに取り付けられた複数のプリントチップを有している。最近では、特に、複数のモノクロプリントヘッドが媒体送り経路に沿って位置合わせされている、米国特許第１０，０８１，２０４号に記載されているような高速デジタル印刷機の要求を満たすため、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）技術を使用してモノクロプリントヘッドが開発された。こうしたモノクロ印刷ヘッドは、米国特許第９，９５０，５２７号に記載されているように、各プリントチップに単一インク色を供給するマニホールドに取り付けられた複数のプリントチップを有している。

上述したカラープリントヘッド及びモノクロプリントヘッドの両方が、複数のプリントチップがプリントヘッドに沿って一列に毛抜き合わせされることを可能にするように特別に設計されたＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントチップ１（図１）を広範に採用している。図１に示すＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントチップ１の各ノズル列３は、プリントチップの一端にドロップ列部分７を独自に有し、ドロップ列部分７は、そのノズル列のノズルの大部分を含む対応の主列部分５から垂直方向にオフセットされている。通常、垂直方向にオフセットされたドロップ列部分７は、台形又はほぼ三角形の形状（当技術分野では「ドロップノズル領域」、「変位ノズル領域」又は「ドロップ三角形領域」として知られている）に配列され、かつ、プリントチップがともに毛抜き合わせされることを可能にする一方で、結合領域全体で一定のドットピッチを効果的に維持する。図３に、基板１０上に実装された１１個の毛抜き合わせＭｅｍｊｅｔプリントチップ１から構成されたＡ４ページ幅のプリントヘッド９が概略的に示されている。同様に、Ａ３プリントヘッドは、１６の毛抜き合わせプリントチップを使用して構築され得る。

ノズル列３の所定のドロップノズル部分７のノズルは、そのノズル列の対応の主列部分５のノズルと同じ位置でそれらのノズルを発射するように組み込まれている。ドロップノズル領域１１内のノズルと主ノズル領域１３内のノズルとの間に媒体送り方向に沿って一定の垂直間隔があるので、ドロップノズル領域内のノズルに送信されるデータは既定の行（line）の数だけ遅らせられ、その結果、ドロップノズル領域のノズルから発射された液滴は、主ノズル領域から発射された液滴とシームレスに結合して単一の印刷行を形成することができる。通常、最大ドットオンドット印刷速度（名目上毎秒１２インチ）で１６００×１６００ｄｐｉ（すなわち、１ＤＰ＝１／１６００インチ）の場合、各ドロップノズル部分とその対応の主ノズル部分との間の媒体送り方向に１０ドットピッチ（「ＤＰ」）の一定の間隔がある。したがって、各ドロップノズル部分に送信されるデータを１０印刷行分遅らせることによって、媒体送り方向において１６００ｄｐｉで印刷する場合に結合領域をまたがるシームレスな印刷が実現可能である。ドロップノズル列を有するＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントチップのより詳細な説明は、米国特許第７，２９０，８５２号に見ることができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

原則として、１つのインク色を印刷するために１つのプリントチップのすべてのノズル列を採用すると、モノクロ印刷についてより高い印刷速度での印刷を可能にするはずである。しかしながら、異なる印刷解像度及び／又はより高い印刷速度で印刷したい場合、上述したドロップノズル補償方法に関して問題が生じる。第１に、各ノズルの最大発射周波数は、液滴吐出後に各発射チャンバがインクで再充填されるのにかかる時間のために固定される。その結果、１発射サイクルの期間（すなわち、１つのプリントチップ内のすべてのノズルが発射するために割り当てられる時間）は、必然的に最大発射周波数によって制限される。したがって、高速で印刷するため、インクジェットノズルを単純により頻繁に作動させることはできない－通常、インクジェットノズルはすでにそれらの最大発射周波数（又はそれに近い周波数）で動作している。通常、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）インクジェットノズルの最大発射周波数は約１５ｋＨｚである。

第２に、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドの場合、ドロップノズル領域と主ノズル領域との間の物理的な間隔は１インチの名目上１０／１６００^ｔｈインチに固定されたままであるが、低い印刷解像度及び／又は高速で印刷する場合、印刷されるドットピッチが変更される必要がある。

例えば、１６００ｄｐｉの垂直印刷解像度で５倍の速度（名目上毎秒６０インチ）で印刷したい場合、ドロップノズル領域の各ノズル列は、その対応の主ノズル列未満の１０印刷行分（１０／１６００^ｔｈインチ÷１／１６００＝１０）だけオフセットされる。１０行は５倍の印刷速度で２発射サイクルに相当するので、ドロップノズル領域１１のノズルは、主ノズル領域１３のノズルによって印刷されたドットの行に結合するドットをシームレスに印刷することができる。同じノズル列３の各主列部分５及び対応のドロップ列部分７のノズルは、常に同時に（すなわち、より正確には、同じ列時間内に）発射するが、ドロップ列部分には、主列部分にドットデータがロードされた後に２行からドットデータがロードされる。同様に、垂直印刷解像度が８００ｄｐｉの場合、ドロップノズル領域は、５倍の印刷速度での１発射サイクルに相当する５印刷行分（１０／１６００^ｔｈインチ÷１／８００＝５）だけオフセットされるので、ドロップノズル領域１１のノズルは主ノズル領域１３のノズルとシームレスに結合されることができる。

一方で、垂直印刷解像度が４００ｄｐｉの場合に５倍速で印刷したい場合、ドロップノズル領域１１のノズルによる完全な補償は不可能である。ここで、ドロップ列部分７は、それらの対応の主列部分５から２．５印刷行分（１０／１６００^ｔｈインチ÷１／４００＝２．５）だけオフセットされる。２．５印刷行は５倍速での発射サイクル全体と一致しないので、主ノズル領域１３とドロップノズル領域１１との間の移行部で印刷アーティファクトが必然的に発生し、その理由は、ドロップ列部分が、対応の主列部分から印刷された液滴と位置合わせして液滴を印刷することができないからである。ドロップ列部分は、それらの対応の主列部分から７．５印刷行分（１０／１６００^ｔｈインチ÷１／１２００＝７．５）だけオフセットされるので、垂直印刷解像度が１２００ｄｐｉの場合に５倍速で印刷する場合と同様のエラーが発生する。

図４は、上述した方法を使用して、５倍速（モノクロ）でさまざまな印刷解像度について、主ノズル領域に対するドロップノズル領域の一定オフセットによるエラーの変化を示している。上で説明したように、１６００ｄｐｉ及び８００ｄｐｉの解像度では最小エラーが達成された一方で、１２００ｄｐｉ及び４００ｄｐｉで印刷する場合に最大エラーが発生する。名目上、１ドットピッチが許容可能なエラー量であるとみなされるので、図４から、許容可能な印刷品質を達成不可能な印刷モードが多くあることがわかる。実際には、特定のアーティファクトに対する許容度は、画像コンテンツのさまざまなタイプ、例えば、コントーン画像、線画、テキストなどによって異なり得る。

上記から、米国特許第７，２９０，８５２号に記載されたドロップノズル補償方法を使用してモノクロで高速に印刷する場合、比較的制限された数の印刷モードが達成可能であることが理解される。この制限にもかかわらず、ドロップノズル領域を組み込んだ米国特許第７，２９０，８５２号に記載のプリントチップの基本的な設計は、高速印刷用のページ幅のプリントヘッドを設計するために相変わらず非常に魅力的な手段である。ドロップノズル領域は、プリントチップが、１列にともに毛抜き合わせされることを可能にし、これにより、印刷領域を狭くし、かつ、比較的幅の広い千鳥配列でチップを位置決めすることを回避する。印刷領域を狭くすると、媒体送り機構に対する要求が少なくなり、かつ、一般に、相対的により広い印刷領域を有する他のページ幅のシステムよりも高い印刷品質を達成するという利点がある。

したがって、より広い範囲の印刷モードでの高速モノクロ印刷にドロップノズル列を組み込んだプリントチップを使用することができる手段を提供することが望ましい。

第１態様では、複数の水平ノズル列を有するプリントヘッドモジュールから画像を印刷する方法が提供され、各ノズル列は、主列部分と、主列部分から垂直方向にオフセットされた対応のドロップ列部分と、を有し、前記方法は、
印刷速度を識別するステップと、
印刷解像度を識別するステップと、
オフセット、印刷速度及び印刷解像度に基づいてドロップ列部分の既定の遅延を決定するステップと、
プリントヘッドモジュールのレジスタに既定の遅延を格納するステップと、
印刷速度及び印刷解像度に基づいて、それぞれのノズル列に、画像行のためのドットデータを割り当てるステップであって、各主列部分及びその対応のドロップ列部分には同じ画像行のためのドットデータが割り当てられる、割り当てるステップと、
プリントヘッドモジュールにドットデータを送信するステップであって、ドットデータは、各主列部分のための第１ドットデータと各ドロップ列部分のための第２ドットデータとを含む、送信するステップと、
印刷速度及び印刷解像度に基づいて既定の順序で主列部分からノズルを発射するステップと、
前記既定の順序でドロップ列部分からノズルを発射するステップであって、各ドロップ列部分は、その対応の主列部分とは独立して発射され、かつ、その対応の主列部分に対して、レジスタに格納された既定の遅延だけ遅らせられ、その結果、既定の遅延は、各ドロップ列部分から発射された液滴を、その対応の主列部分から発射された液滴に位置合わせする、発射するステップと、を含む。

好ましくは、第１ドットデータは、主列部分に対応する第１データラッチに転送され、かつ、第２ドットデータは、プリントヘッドモジュールの専用バッファにバッファされる。

好ましくは、バッファされた第２ドットデータは、既定の遅延に基づいて、ドロップ列部分に対応する第２データラッチに転送される。

好ましくは、第１データラッチは主列部分の一方の側に沿った一列に位置決めされ、かつ、第２データラッチはドロップ列部分の反対側に沿った一列に位置決めされる。

好ましくは、レジスタに格納された既定の遅延は、異なる印刷ジョブに対して更新される。

好ましくは、ドロップ列部分は、異なる長さを有する。

好ましくは、ドロップ列部分はともに、台形状又は三角形状に配列される。

好ましくは、プリントヘッドモジュールは複数のインクプレーンを備え、各インクプレーンは、同じインクが供給される１以上のノズル列を含む。

好ましくは、プリントヘッドモジュールは複数の冗長インクプレーンを備える。

好ましくは、プリントヘッドモジュールは、すべてのノズル列に同じインクが供給されるモノクロプリントヘッドモジュールである。

好ましくは、ドットデータは、列ごとにプリントヘッドモジュールに送信され、かつ、各ノズル列について同じ量のドットデータが送信される。

好ましくは、ドットデータは、有効化された発射ノズルに対して「１」を含み、かつ、有効化されていない非発射ノズルに対して「０」を含む。

第２態様では、プリントチップが提供され、前記プリントチップは、
プリントチップの先行長手方向側及び後続長手方向側を規定する細長いシリコン基板と、
シリコン基板上に位置決めされた１以上の回路層と、
回路層上に位置決めされたＭＥＭＳ層であって、前記ＭＥＭＳ層は複数の平行なノズル列を備え、各ノズル列は、主列部分及び主列部分からオフセットされたドロップ列部分に配列された複数のインクジェットノズルデバイスを備える、ＭＥＭＳ層と、を備え、
回路層は、インクジェットノズルデバイスにドットデータを提供するように構成されたデータラッチを備え、
データラッチの第１列は、主列部分の先行列に隣接して位置決めされ、
データラッチの第２列は、ドロップ列部分の後続列に隣接して位置決めされる。

好ましくは、導電性トレースの第１セットは、データラッチの第１列から主列部分に向かって延在し、かつ、導電性トレースの第２セットは、導電性トレースの第１セットとは反対方向に、データラッチの第２列からドロップ列部分に向かって延在する。

好ましくは、ドロップ列部分はともに台形状に配列される。

好ましくは、台形状は、先行ノズル列と、平行な後続ノズル列と、を有し、後続ノズル列は先行ノズル列よりも相対的に長い。

好ましくは、導電性トレースの第１セット及び第２セットは互いに平行である。

好ましくは、使用中、プリントチップの先行側は媒体送り方向に対して上流にある。

好ましくは、使用中、プリントチップの後続側は媒体送り方向に対して下流にある。

好ましくは、回路層は、プリントチップのドットデータの列を受信するためのコマンドユニットをさらに備える。

好ましくは、コマンドユニットは、主列部分の後続ノズルに隣接して位置決めされる。

好ましくは、コマンドユニットは、ドットデータの各列を第１ドットデータ及び第２データに分割するように構成される。

好ましくは、回路層はバッファをさらに備え、コマンドユニットは、データラッチの第１列に第１ドットデータを直接ルーティングし、かつ、バッファを介してデータラッチの第２列に第２ドットデータをルーティングするように構成される。

好ましくは、バッファは、ドットデータがデータラッチの第２列に送信される前に、既定の遅延期間の間、第２ドットデータをバッファするように構成される。

好ましくは、コマンドユニットは、既定の遅延期間の値を格納するための構成可能なレジスタを備える。

好ましくは、バッファは、ドロップノズル部分のノズル数に対応するデータ容量を有する。

好ましくは、プリントチップは、プリントチップの一方の側に沿って位置決めされた電気パッドの列をさらに備え、コマンドユニットは、電気パッドを介してドットデータの列を受信するように構成される。

好ましくは、電気パッドは、基板の後続側に沿って位置決めされる。

好ましくは、ドロップ列部分の各ノズル列は、主列部分の対応のノズル列とは独立してそのインクジェットノズルを発射するように構成される。

第３態様では、同じインクが供給される複数の水平インクプレーンＭを有するプリントヘッドモジュールから画像を印刷する方法が提供され、各インクプレーンは少なくとも１つのノズル列を有し、すべてのインクプレーンのノズル列は、垂直方向に位置合わせされたノズルを有し、前記方法は、
各ノズル列に沿って連続的なスパングループを規定するステップであって、各スパングループはＮ個のノズルを含む、規定するステップと、
画像の各画像行のドットデータを、各ノズル列の各スパングループ内の既定の数のノズルＰに割り当てるステップと、
プリントヘッドモジュールにドットデータを送信し、かつ、ドットデータに基づいて、Ｍインクプレーンの各々から順次ノズルを発射して、すべてのインクプレーンが、印刷された画像行にドットを寄与させるように、画像の画像行を印刷するステップと、を含み、
同じノズル列の各スパングループから１つのノズルのみが同時に発射され、
ＮはＭの整数倍であり、
Ｐは、ＮをＭで割ったものである。

好ましくは、各インクプレーンは１対のノズル列を備える。

好ましくは、１対のノズル列は、偶数ドットと奇数ドットとを印刷するためにオフセットされる。

好ましくは、方法は、画像のすべての画像行を印刷するために繰り返される。

好ましくは、異なるノズル列のスパングループは、異なる発射ノズルを有する。

好ましくは、連続して発射されるノズル列のスパングループ内の発射ノズルは、Ｓ個のノズルだけ水平方向にシフトされる。好ましくは、Ｓは１である。

好ましくは、画像行の１／Ｍ^ｔｈは、インクプレーンごとに印刷可能である。

好ましくは、ドットデータは、有効化された発射ノズルに対して「１」を含み、有効化されていない非発射ノズルに対して「０」を含む。

好ましくは、ドットデータに基づいて、Ｍ個のインクプレーン内のすべての位置合わせされたノズル列が１列時間内に発射され、１列時間は、ノズル列の数によって分割されたプリントヘッドモジュール内のすべてのノズルを発射するための期間以下である。

好ましくは、方法の１以上のステップが繰り返されて、画像のすべての画像行を印刷する。

好ましくは、ドットデータは、Ｍ個のインクプレーンの各々からのノズルの連続的な発射中の印刷速度及び印刷媒体の位置に基づいて所定のノズル列に割り当てられる。

好ましくは、異なるノズル列の対応のスパングループが垂直方向に位置合わせされる。

本明細書で使用される場合、「インク」という用語は、任意の吐出可能な流体のことをいい、かつ、例えば、従来のＣＭＹＫインク（例えば、顔料ベース及び染料ベースのインク）、赤外線インク、ＵＶ硬化インク、固定剤、プライマ、結合剤、３Ｄ印刷流体、ポリマー、センシングインク、生体液などを含み得る。

ここで、添付の図面を参照して単なる例として本発明の実施形態を説明する。

図１は、ドロップノズル領域を有するプリントチップを示す図である。 図２は、ドロップノズル領域の拡大図である。 図３は、複数の毛抜き合わせプリントチップを有するプリントヘッドの概略図である。 図４は、さまざまな印刷モードでドロップノズル領域アーティファクトに起因するドット配置エラーを示す図である。 図５は、プリントチップにおけるドットデータの論理分布を示す図である。 図６は、プリントチップの選択された特徴の物理的レイアウトを示す図である。 図７Ａ及び７Ｂは、本明細書に記載の印刷方法を使用したシミュレーションテスト印刷である。

図１を参照すると、本明細書に記載の印刷方法は、例えば米国特許第７，２９０，８５２号に記載されるように、典型的にはプリントチップの形態のプリントヘッドモジュールを採用する。したがって、各プリントチップは、プリントチップの長手方向軸線と平行に延在するノズルの水平列を備える。各ノズル列は、主列部分と、その主列部分から垂直方向にオフセットされた、対応の変位（「ドロップ」）列部分と、を有する。

便宜上、プリントチップは、その長さ寸法と平行に延在する名目上の水平軸線と、水平軸線に垂直に延在する名目上の垂直軸線と、を有するように規定される。本明細書で使用される場合、「水平」及び「垂直」という用語は、使用中のプリントチップ又はノズル列の向きを限定することを意図したものではない。さらに、「ドロップ」という用語（例えば、「ドロップ列部分」、「ドロップノズル領域」など）は、媒体送り方向に対するプリントチップの向きを限定することを意図したものではなく、「ドロップ」列部分は、列部分が、対応の主列部分の媒体送り方向に対して上流又は下流のいずれかに変位させられることを意味している。

主列部分のノズルはプリントチップの長さの大部分に沿って延在する一方、ドロップ列部分のノズルはプリントチップの一端に位置決めされる。各主列部分及び対応のドロップ列部分のノズルの総数はすべてのノズル列で同じである（例えば、列あたり６４０のノズル）。ただし、ドロップ列部分は各々異なる長さを有し、図１及び図２に示すように、平面視においてほぼ台形状にともに配列される。台形状を有する複数のドロップ列部分をまとめて、プリントチップの「ドロップノズル領域」という。

図１及び図２に示すプリントチップには、モノクロ印刷用に同じ色のインクがすべて供給される５つのインクプレーンが含まれている。各インクプレーンには、水平方向に１ドットピッチだけオフセットされた２つのノズル列（「奇数」及び「偶数」）が含まれる。同じノズル列内のノズルは２ドットピッチだけ離間されているので、１つのインクプレーン内の奇数ノズル列及び偶数ノズル列は、印刷の１行で奇数ドット及び偶数ドットを印刷することができる。図示の実施形態では、同じインクプレーン内の奇数ノズル列と偶数ノズル列とは互いに垂直方向に４ドットピッチだけオフセットされる一方で、各ドロップ列部分は、その対応の主列部分から（名目上１６００ｄｐｉで）１０ドットピッチだけオフセットされている。

本明細書では、名目上１６００（水平）×１６００（垂直）ｄｐｉで印刷するＭｅｍｊｅｔプリントチップを参照して一実施形態を説明するが、もちろん、本発明は印刷解像度又は印刷速度によって限定されないことを理解されたい。

図２に最もよく示されているように、プリントチップに沿って、かつ、隣接するプリントチップ間で、一定のドットピッチが効果的に維持されるように、各ドロップ列部分は、その対応の主列部分に水平方向に位置合わせするように位置決めされている。このようにして、ドロップ列部分は、原則として、プリントチップの縁部で利用可能なシリコンの不足によりノズルが製造不可能である隣接するプリントチップ間の結合領域での印刷を補償することができる。それにも関わらず、上述の問題に起因して、米国特許第７，２９０，８５２号に記載されたプリントチップは、すべての印刷解像度についてモノクロでの高速印刷（例えば、名目上５倍の印刷速度）には理想的に適していない。例えば、上述したように、かつ、図４を参照すると、１２００ｄｐｉ及び５倍の印刷速度でモノクロ印刷する場合、主ノズル領域とドロップノズル領域との間に２．５ＤＰのエラーが発生する。このエラーにより、印刷されたページに顕著なアーティファクトが生成される。

ドロップノズル領域の独立した発射
通常、インクジェットプリントヘッドは、そのドットデータを受信し、かつ、そのノズルを列ごとに発射して液滴を吐出する。列イネーブル信号と縦列イネーブル信号との両方が発射信号の受信時に１に設定されると、列の所定のノズルデバイスが発射する。プリントチップの１発射サイクルにおいて、すべてのノズル列が発射サイクル時間内に発射信号を受信し、その結果、プリントチップのすべての有効化されたノズルデバイスが発射される。所定の数のノズル列に対して、発射サイクル時間は、各ノズルデバイスの最大吐出周波数－各ノズルデバイスの最大再充填速度による物理的制限－によって制限される。

各発射サイクル内で、各ノズル列は、ノズル列の数で割った発射サイクル時間である、割り当てられた列サイクル時間を有している。ドットオンドット印刷の場合（例えば、ＣＭＹＫＫ印刷）、発射サイクルは、１行時間－すなわち、媒体が１行又は１垂直ドットピッチ（Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントチップの場合は名目上１６００ｄｐｉ）進むのにかかる時間内で比較されなければならない。Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントチップは、５つのインクプレーンと１０のノズル列（インクプレーンごとに偶数及び奇数の１対のノズル列）とを有している。各ノズル列には、行時間の１／１０^ｔｈが割り当てられ、既定の印刷速度（名目上毎秒１２インチ）でそのノズルを発射する。５倍の印刷速度（名目上毎秒６０インチ）でモノクロ印刷する場合、媒体は１回の発射サイクル中に５行（又は５垂直ドットピッチ）だけ進む必要がある。言い換えると、媒体が名目上１６００ｄｐｉで１ドットピッチだけ進むのに要する時間内に印刷することができるのは２列のノズルだけである。これにより、特定の印刷モード、５倍の印刷速度での４００ｄｐｉ及び１２００ｄｐｉ印刷などで液滴配置エラーが発生する。

５倍の印刷速度でモノクロ印刷する場合の上記問題に対処するため、本発明に係るプリントチップは、主ノズル領域のノズルとは独立してドロップノズル領域のノズルを発射するように構成される。対応の主ノズル領域のノズル列の発射からドロップノズル領域のノズル列の発射を切り離すことによって、印刷速度及び印刷解像度に関係なく、ドロップノズル領域から発射された液滴が、主ノズル領域から発射された液滴に完全に位置合わせされることを可能にする。

これまで、従来技術で知られているプリントチップは、割り当てられた列時間内に同じ列のすべての有効になっているノズルが発射するように、列ごとにノズルを発射していた。（実際には、電力制約により、同じ列で有効になっているすべてのノズルが、割り当てられた列時間内に同時に発射されない。その内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，７８０，２５６号に記載されているように、有効になっているノズルは、既定の「スパン」によって分離されたスパングループで発射され、かつ、発射は各スパングループ内の既定の「シフト」に従って順序付けられる）。

したがって、「同じ」ノズル列からのノズルの独立した発射は、実装とチップ設計との両方の観点で課題を提示する。簡単に言えば、プリントチップは、２０のノズル列－主ノズル領域に１０のノズル列及びドロップ列領域に１０のノズル列を有するものとして扱われ得る。ドットデータ及び発射信号が、その後、２０の別個のデータパルスで順番にプリントチップに送信され得る。しかしながら、データパルスに含まれるデータ量が等しくないので、このタイプの実装には問題がある。主ノズル領域に対応するこれらのデータパルスは、ドロップノズル領域に対応するこれらのデータパルスよりもはるかに大量のデータを含む。そして、ドロップノズル領域及び主ノズル領域内でも、各ノズル列は、異なる量のデータを必要とする異なる数のノズルを有している。しかしながら、データ転送は、理想的には、各データパルスに同じデータを割り当てて、可能な限りスムーズである必要がある。

図５及び図６を参照すると、本発明の一実施形態に係るプリントチップ２０は、ドットデータを受信し、かつ、１０のノズル列の各々について列ごとに信号を発射するように設計されている－すなわち、データパルスが同じデータ量（例えば、各ノズル列の６４０のノズルに対応する６４０ビット）を含むように、各ノズル列の各データパルスが主ノズル領域及びドロップノズル領域のドットデータを含む。しかしながら、ドロップノズル領域１１に関連付けられた第２ドットデータは、チップのコマンドユニット２２によって、主ノズル領域１３に関連付けられた第１ドットデータとは別個にルーティングされる。コマンドユニット２２は、主ノズル領域１３に関連付けられた第１ドットデータを、対応の第１データラッチ２４に直接送信する一方で、ドロップノズル領域１１に関連付けられた第２ドットデータは専用バッファ２６にルーティングされる。バッファ２６は、ドロップノズル領域１１のノズル数に対応するデータ容量を有している。

コマンドユニット２２の専用遅延レジスタから取得された既定の遅延の後にのみ、バッファ２６に格納された第２ドットデータは、ドロップノズル領域１１に対応する第２データラッチ２８に転送される。遅延レジスタに格納された既定の遅延の値は、印刷ジョブに基づいて構成可能であり、かつ、印刷速度及び印刷解像度に基づいて各印刷ジョブの開始時に上流の印刷コントローラ（図示せず）によって設定され得る。このようにして、印刷の同じ行のドットデータは、１つのデータパルスで同時にプリントチップ２０に転送され得る一方で、ドロップノズル領域１１での液滴の発射は、主ノズル領域１３での液滴の発射よりも遅らされる。遅延は印刷速度及び印刷解像度によって決定されるので、米国特許第７，２９０，８５２号に記載されているプリントチップ１とは異なり、ドロップノズル領域１１のノズル列３は、主ノズル領域１３のノズル列とは異なる時間に発射されてもよく、かつ、必ずしも主ノズル領域の任意の他のノズル列と同時に発射されなくてもよい。

ノズル列３が発射される順序は、所定の印刷解像度及び印刷速度について最適なドット配置及び最小エラーに基づいて決定される。列発射順序は、プリントチップ２０と通信するプリントコントローラによって決定される。

図６を参照すると、プリントチップ２０は、チップ上の利用可能なスペースを効率的に使用するように構成された物理的レイアウト及びアーキテクチャを有する。主ノズル領域１３及びドロップノズル領域１１に対応する第１データラッチ２４及び第２データラッチ２８は、それらのそれぞれのノズル配列の反対側に位置決めされる。データ及び電力は、第１データラッチ２４とは反対側のプリントチップ２０の１つの長手方向側に沿って位置決めされたボンドパッド３０の列を介して受信される。

バッファ２６を介して第２ドットデータを受信する第２データラッチ２８は、ドロップノズル領域１１の後続列－すなわち、台形のドロップノズル領域の長い側に沿って位置決めされる。コマンドユニット２２から直接第１ドットデータを受信する第１データラッチ２４は、主ノズル領域１３の先行列に沿って位置決めされる。第１データラッチ２４の反対側に第２データラッチ２８を位置決めすることによって、導電性トレースは、単一の点から外側に扇形に広がることなく、第２データラッチからプリントチップ２０を横切ってノズルデバイスに向かって延在することができる。したがって、この配置は、チップの１つの領域に電流が高度に集中することを回避する。

図７Ａ及び図７Ｂは、名目上５倍の印刷速度で４００ｄｐｉで印刷する場合のドロップノズル領域の独立した発射の効果を示すシミュレーションテスト印刷である。図７Ａでは、米国特許第７，２９０，８５２号に記載された方法を使用して、２つの隣接するプリントチップ間の結合領域が、ドロップノズル領域における不完全なドット配置によるこぶとして見える。しかしながら、図７Ｂに示すように、ドロップノズル領域の独立した発射では、結合領域は同じ印刷モードでは見えない。

サブ列発射
理想的には、所定のノズル列の主列部分に含まれるすべてのノズルが同時に発射されるべきであり；同じことがドロップ列部分のノズルについても当てはまる。ノズルの同時発射は、同じ画像行に対応するすべての液滴が、通過する媒体に同時に着地することを保証する。しかしながら、実際には、米国特許第７，７８０，２５６号で説明されているように、プリントチップには固有の電力制約があるので、すべての有効なノズルを同時に発射することは不可能である。

このため、ノズルは、連続したスパングループに論理的にグループ化され、各スパングループ内のノズル数が「スパン」を規定する。各スパングループからの１つのノズルのみが同時に発射可能であり、かつ、これらのノズルが発射されると、その後、次のノズルが各スパングループから発射のために選択される。例えば、スパンが２０である場合、各ノズル列に６４０のノズルを有するプリントチップには、３２の連続するスパングループ（各々は２０のノズルを含む）が含まれ、２０番目のノズルごとに同時に発射可能である。したがって、この例では、各ノズル列は、その割り当てられた列時間内に２０の発射サイクルを有している。

同じスパングループ内の前に発射されたノズルから後に発射されたノズルまでの距離は「シフト」として規定される。したがって、シフト１は、各スパングループ内の隣接するノズルが発射されることを意味する。米国特許第７，７８０，２５６号には、最適なインク再充填のためのスパン及びシフトを設定するための基準と、吐出された液滴間の流体クロストークの空気力学的干渉を最小限に抑えるための基準とが説明されている。

前述のことから、印刷媒体はシングルパス印刷中に常に移動しているので、スパン及びシフトの影響によって印刷アーティファクトが必然的に生成されることは明らかである。例えば、シフトが１である場合、印刷の各行は実際には鋸歯として印刷される。通常の速度で印刷する場合、スパン及びシフトの影響はほとんど目立たず、これは、媒体が連続的に移動しているにもかかわらず、各列発射サイクルのタイムスケールで効果的に静止しているからである。しかしながら、非常に高速で印刷する場合、１列発射サイクル内での媒体の移動が増えるので、スパン及びシフトから生じる印刷アーティファクトがより目立つことになる。例えば、位置合わせされた２つのモノクロプリントヘッドを使用して１０倍の印刷速度で印刷する場合、媒体は１列発射サイクル内で２ＤＰだけ移動する。したがって、各鋸歯の「高さ」は２ＤＰであり、一部の印刷用途では受け入れられない場合がある。

サブ列発射方式では、インクプレーンの各々からのノズルが、各画像行の液滴の印刷を共有する。したがって、モノクロＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントチップに５つのインクプレーン（１０の偶数／奇数ノズル列に対応する）がある場合、列０、２、４、６及び８は各々、２０％の偶数液滴を発射することができるが、列１、３、５、７及び９は各々、所定の画像行について２０％の奇数液滴を発射することができる。同じノズル列内のすべての有効なノズルが１列時間内に発射される従来の列ごとの発射とは対照的に、サブ列発射方式では、プリントチップのすべての位置合わせされたノズル列（例えば、すべての偶数ノズル列又はすべての奇数ノズル列）は、ラッチされたドットデータに基づいて、それらの有効なノズルを１列時間内に発射する。列時間は、プリントチップ内のすべてのノズルを発射するために割り当てられた時間をノズル列の数で割った時間以下である。

有利なことに、サブ列発射は、ドットの印刷された行の水平方向の位置合わせのために最適に配置されたいずれのノズル列への所定の印刷行のデータのマッピングを容易にする。したがって、上記例の１つの列発射サイクル上での２ＤＰのエラーに代えて、各列発射サイクルで５つの使用可能なノズル列にわたってドットデータを適切にマッピングすることで、エラーを１ＤＰ未満に減らすことができる。事実上、サブ列発射により、上述した鋸歯状アーティファクトの高さを５分の１に減らすことを可能にする。

サブ列発射を有効にするため、各スパンのノズルの数Ｎがインクプレーンの数Ｍの整数倍である必要がある。例えば、Ｍｅｍｊｅｔプリントチップに５つのインクプレーンがある場合、スパンは５、１０、１５、２０などである必要がある。その結果、発射に使用される個々のスパンごとのノズルの既定の数Ｐは、ＮをＭで割った数である。

１つの好ましいサブ列発射方式では、スパンは５で、シフトは１であり、異なるインクプレーンが各スパンに沿ってシフトされたノズルから順次印刷される（例えば、列０は、１列時間の最初の２０％内で各スパンから０番目のノズルで印刷され、列２は、１列時間の２番目の２０％内で各スパンから１番目のノズルで印刷され、列４は、１列時間の３番目の２０％内に各スパンから２番目のノズルで印刷され、列６は、１列時間の４番目の２０％内に各スパンから３番目のノズルで印刷され、かつ、列８は、１列時間の最後の２０％内に各スパンから４番目のノズルで印刷される）。有利なことに、各ノズル列への行データの適切なマッピングと組み合わされた場合のサブ列発射は、非常に高い印刷速度でのスパン及びシフトアーティファクトの影響を低減する。さらなる利点は、シフトされたノズルが同じノズル列にないので、シフト値が１である場合、流体クロストーク又はインク再充填に関連付けられた問題が発生しないことである。

もちろん、本発明は単なる例として説明されたものであり、かつ、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲内で細部の変更がなされ得ることが理解される。

Claims (13)

1. プリントチップの長手方向軸線に平行に延在する複数の水平ノズル列を有する前記プリントチップから画像を印刷する方法であって、各ノズル列は、主列部分と、前記主列部分から垂直方向にオフセットされ、かつ、前記主列部分に重ならない対応のドロップ列部分と、を有し、前記方法は、
   印刷される前記画像の印刷速度及び印刷解像度を決定するステップであって、前記印刷速度及び前記印刷解像度は異なる印刷ジョブに対して可変である、決定するステップと、
   前記オフセット、前記印刷速度及び前記印刷解像度に基づいて、前記ドロップ列部分の遅延を決定するステップと、
   前記プリントチップのレジスタに前記遅延を格納するステップであって、前記レジスタに格納された前記遅延の値は前記印刷ジョブに基づいて構成可能である、格納するステップと、
   前記印刷速度及び前記印刷解像度に基づいて、それぞれのノズル列に、画像行のためのドットデータを割り当てるステップであって、各主列部分及びその対応のドロップ列部分には同じ画像行のためのドットデータが割り当てられる、割り当てるステップと、
   前記プリントチップに前記ドットデータを送信するステップであって、前記ドットデータは、各主列部分のための第１ドットデータと各ドロップ列部分のための第２ドットデータとを含む、送信するステップと、
   前記印刷速度及び前記印刷解像度に基づいて既定の列ごとの順序で各ノズル列の前記主列部分を発射するステップと、
   前記既定の列ごとの順序で各ノズル列の前記ドロップ列部分を発射するステップと、を含み、
   各ドロップ列部分は、その対応の主列部分とは独立して発射され、かつ、その対応の主列部分に対して、前記レジスタに格納された前記遅延だけ遅らせられ、その結果、前記遅延は、各ドロップ列部分から発射された液滴を、その対応の主列部分から発射された液滴に位置合わせし、
   前記レジスタに格納された前記遅延は、異なる印刷ジョブに対して更新され、
   各ノズル列の前記ドロップ列部分はその対応の主列部分に対して水平方向に位置決めされて前記ノズル列に沿って一定の水平ドットピッチを維持し、
   前記プリントチップは、すべてのノズル列に同じインクが供給されるモノクロプリントチップである、方法。
2. 前記第１ドットデータは、前記主列部分に対応する第１データラッチに直接ルーティングされ、かつ、前記第２ドットデータは、前記プリントチップの専用バッファにバッファされ、
   バッファされた前記第２ドットデータは、前記遅延に基づいて、前記ドロップ列部分に対応する第２データラッチに転送される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１データラッチは前記主列部分の一方の側に沿って一列に位置決めされ、かつ、前記第２データラッチは前記ドロップ列部分の反対側に沿って一列に位置決めされる、請求項２に記載の方法。
4. 各ドロップ列部分は、互いに異なる長さを有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記ドロップ列部分はともに、台形状又は三角形状に配列される、請求項４に記載の方法。
6. 前記ドットデータは、列ごとに前記プリントチップに送信され、かつ、各ノズル列について同じ量のドットデータが送信される、請求項１に記載の方法。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されたプリントチップであって、前記プリントチップは、
   前記プリントチップの先行長手方向側及び後続長手方向側を規定する細長いシリコン基板と、
   前記シリコン基板上に位置決めされた１以上の回路層と、
   前記回路層上に位置決めされたＭＥＭＳ層であって、前記ＭＥＭＳ層は、前記プリントチップの長手方向軸線に平行に延在する複数の平行なノズル列を備え、各ノズル列は、主列部分及び前記主列部分からオフセットされて前記主列部分に重ならないドロップ列部分に配列された複数のインクジェットノズルデバイスを備える、ＭＥＭＳ層と、を備え、
   前記回路層は、前記プリントチップのためのドットデータの列を受信するためのコマンドユニットと、前記ドロップ列部分のノズル発射を遅らせるためのバッファと、前記プリントチップの前記先行側で先行主列部分に隣接して先行主列部分に平行に延在するデータラッチの第１列と、前記プリントチップの反対の後続側で後続ドロップ列部分に隣接して後続ドロップ列部分に平行に延在するデータラッチの第２列と、を備え、
   前記コマンドユニットは、前記データラッチの第１列に第１ドットデータを直接ルーティングし、かつ、前記バッファを介して前記データラッチの第２列に第２ドットデータをルーティングするように構成され、
   使用中、前記プリントチップの前記先行側は媒体送り方向に対して上流にあり、前記プリントチップの前記後続側は媒体送り方向に対して下流にあり、
   各ノズル列の前記ドロップ列部分はその対応の主列部分に対して水平方向に位置決めされて前記ノズル列に沿って一定の水平ドットピッチを維持し、
   前記プリントチップは、すべてのノズル列に同じインクが供給されるモノクロプリントチップである、プリントチップ。
8. 導電性トレースの第１セットが、前記データラッチの第１列から前記主列部分に向かって延在し、かつ、
   導電性トレースの第２セットが、前記導電性トレースの第１セットとは反対方向に、前記データラッチの第２列から前記ドロップ列部分に向かって延在する、請求項７に記載のプリントチップ。
9. 前記ドロップ列部分はともに台形状に配列され、前記台形状は、先行ノズル列と、平行な後続ノズル列と、を有し、前記後続ノズル列は前記先行ノズル列よりも相対的に長い、請求項８に記載のプリントチップ。
10. 前記導電性トレースの第１セット及び第２セットは互いに平行である、請求項９に記載のプリントチップ。
11. 前記コマンドユニットは、前記主列部分の後続ノズルに隣接して位置決めされる、請求項７に記載のプリントチップ。
12. 前記コマンドユニットは、遅延期間の値を格納するための構成可能なレジスタを備える、請求項７に記載のプリントチップ。
13. 前記プリントチップの前記後続側に沿って位置決めされた電気パッドの列をさらに備え、前記コマンドユニットは、前記電気パッドを介して前記ドットデータの列を受信するように構成される、請求項７に記載のプリントチップ。