(57)【要約】【課題】優れた印刷ヘッド保守アセンブリを提供する。【解決手段】印刷ヘッドを動作可能状態に維持するための、印刷ヘッド保守アセンブリが提供される。保守アセンブリは、（ａ）印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための、弾性変形可能な接触平面を有する保守ローラと、（ｂ）接触表面が吐出面と封止係合させられる第１の位置と、接触表面が吐出面から離される第２の位置との間で、ローラを動かすための係合機構と、（ｃ）接触表面を清浄化するための清浄化機構とを備える。清浄化機構は、保守ローラを回転させるためのモータと、保守ローラが回転させられるときに接触表面からインクを除去するための、インク除去システムとを備える。【選択図】図１９
2009511296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷ヘッドを動作可能状態に維持するための印刷ヘッド保守アセンブリであって、
前記印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための、弾性変形可能な接触表面を有する保守ローラと、
前記接触表面が前記インク吐出面と封止係合する第１の位置と、前記接触表面が前記インク吐出面から離れる第２の位置との間で、前記保守ローラを動かすための係合機構と、
前記接触表面を清浄化するための清浄化機構であって、前記保守ローラを回転させるためのモータと、前記保守ローラが回転したときに前記接触表面からインクを除去するためのインク除去システムと、を含んだ清浄化機構と、
を具備する印刷ヘッド保守アセンブリ。
【請求項２】
前記係合機構が、前記保守ローラを前記インク吐出面に対して実質的に垂直に動かす、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項３】
前記保守ローラが、前記印刷ヘッドと実質的に同じだけ延びる、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項４】
前記接触表面が、実質的に均一である、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項５】
前記保守ローラが、弾性変形可能なシェルを有する剛性コアを備え、
前記接触表面が、前記シェルの外面である、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項６】
前記シェルが、シリコン、ポリウレタン、ネオプレン（登録商標）、サントプレン（登録商標）、又はクラトン（登録商標）により構成される、請求項５に記載の保守アセンブリ。
【請求項７】
前記保守ローラが、前記印刷ヘッドから偏位する、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項８】
前記接触表面と前記インク吐出面の間の剥離区域が、係合時及び非係合時に前記インク吐出面を横方向に横断して前進及び後退する、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項９】
前記保守ローラが、前記第１の位置に向かって付勢される、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項１０】
前記剥離非係合により、インクが前記印刷ヘッドから前記接触表面上へと引きつけられる、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項１１】
前記インク除去システムが、前記保守ローラと係合した移送ローラを備える、請求項１に記載の保守アセンブリ。
【請求項１２】
前記移送ローラが、前記接触表面からインクを受け取るための湿潤性表面を有する、請求項１１に記載の保守アセンブリ。
【請求項１３】
前記移送ローラが、金属ローラである、請求項１２に記載の保守アセンブリ。
【請求項１４】
前記移送ローラが、前記印刷ヘッドから遠位に位置決めされる、請求項１１に記載の保守アセンブリ。
【請求項１５】
清浄化パッドが、前記移送ローラと接触する、請求項１１に記載の保守アセンブリ。
【請求項１６】
前記移送ローラ及び前記清浄化パッドが、前記保守ローラと実質的に同じだけ延びる、請求項１５に記載の保守アセンブリ。
【請求項１７】
前記保守ローラ、前記移送ローラ、及び前記清浄化パッドが、シャシ上に取り付けられ、前記シャシが、前記第１の位置と前記第２の位置の間で往復運動可能である、請求項１５に記載の保守アセンブリ。
【請求項１８】
前記シャシが、ハウジング内に収容され、前記ハウジングに対し相対的に動くことが可能とされている、請求項１７に記載の保守アセンブリ。
【請求項１９】
前記係合機構が、少なくとも１つの係合アームを備え、
前記少なくとも１つの係合アームの第１の端部が、前記シャシの相補的な係合形成物と係合可能である、請求項１８に記載の保守アセンブリ。
【請求項２０】
前記シャシが、前記少なくとも１つの係合アームの前記第１の端部と相補的に係合するための、少なくとも１つのラグを備える、請求項１９に記載の保守アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタのための、印刷ヘッド保守ステーションに関する。これは主に、ページ幅インクジェット印刷ヘッドからのインクの除去を促進するために開発されてきたが、別のタイプの印刷ヘッドにおいて使用することもできる。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本発明に関する様々な方法、システム、及び装置が、本発明の出願人又は譲受人によって出願された以下の米国特許／米国特許出願において開示されている。
【表１】
2009511296.tif 000003
【表２】
2009511296.tif 000004
【表３】
2009511296.tif 000005
出願は、その整理番号によって列挙されている。これは、出願番号が知られるときに置き換えられる。これらの出願及び特許の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
従来、ほとんどの市販のインクジェットプリンタは、プリンタの全体構造及び設計の一部を形成する、印刷エンジンを有する。この点に関して、プリンタユニットの本体は通常、印刷ヘッド及び関連する媒体送達機構を受け入れるように構築され、これらのフィーチャは、プリンタユニットと一体である。
【０００４】
これは特に、媒体がプリンタユニットを通って進められるとき、少ない反復回数で媒体上を前後に移動する印刷ヘッドを使用する、インクジェットプリンタの場合に当てはまる。そのような場合、往復運動印刷ヘッドは通常、媒体入力ローラと媒体出力ローラとの間でプリンタユニットの幅を横断することができるように、プリンタユニットの本体に取り付けられ、媒体入力及び出力ローラは、プリンタユニットの構造の一部を形成する。そのようなプリンタユニットでは、プリントヘッドを交換のために取外し可能とすることができるが、媒体移送ローラ、制御回路、及び保守ステーションなど印刷エンジンのその他の部分は、通常、プリンタユニット内に固定されており、これらの部分の交換は、プリンタユニット全体を交換しなければ不可能である。
【０００５】
その設計構造内にしっかりと固定されていることに加えて、往復運動タイプの印刷ヘッドを使用するプリンタユニットは、特にフルカラー及び／又は写真品位の印刷ジョブを実行する場合に、比較的低速である。これは、媒体の表面上にインクを付着させるために、印刷ヘッドが静止媒体を連続的に横断しなければならず、また、画像のラインを付着するために、印刷ヘッドの多数のスワスが必要になることがあるということによる。
【０００６】
最近、媒体が印刷ヘッドを通過して移送されるときに印刷ヘッドを静止したままとすることができるように、印刷媒体の幅全体に延びる印刷ヘッドを提供することが可能になってきた。そのようなシステムでは、印刷ヘッドは、画像のラインを付着させるために多数のスワスを実行する必要がなくなり、むしろ印刷ヘッドは、媒体が高速で通過するときその上にインクを付着させることができるので、印刷を行うことができる速度が大幅に上昇する。そのような印刷ヘッドでは、フルカラー１６００ｄｐｉの印刷を、以前は従来のインクジェットプリンタを用いて達成不可能な速度であった、毎分６０ページ近くの速度で行うことが可能になってきた。
【０００７】
インクジェット印刷の極めて重要な態様は、印刷ヘッドを、その耐用期間全体にわたり動作可能な印刷状態に維持することである。インクジェット印刷ヘッドは、多くの要因により動作不可能となることがあり、いかなるインクジェットプリンタも、印刷ヘッドの故障を防止し、及び／又は、故障の場合に印刷ヘッドを動作可能な印刷状態に回復するための、戦略を備えることが重要である。印刷ヘッドの故障は、たとえば、印刷ヘッド面のインクが溢れること、乾燥したノズル（当業界でデキャップとして知られる現象である、ノズルからの水の蒸発による）、又はノズルを汚損する粒子などによって、生じることがある。
【０００８】
本出願人らの以前の特許出願である特許文献１において、本出願人らは、印刷ヘッドの走査に使用される従来の保守ステーションのいくつかの欠点に対処する、ページ幅印刷ヘッドのための保守ステーションを記載した。記載された保守ステーションは、ノズルの障害物を除去し、印刷ヘッドのインク吐出面からインクを取り去る、変形可能なパッドの剥離動作に依拠する。本出願人らはまた、保守動作が実行された後にパッドを清浄化するための、いくつかの手段も記載した。たとえば、吸上要素を適当に配置すること、又はパッドを揺らしてスキージ又は発泡体クリーナと接触させることによって、パッドからインクを取り去ることができる。
【０００９】
パッドによる清浄化作用と、印刷ヘッド保守動作が実行された後のパッドからのインクの有効な除去の、すべての利点を組み合わせる印刷ヘッド保守ステーションを提供することが望ましいであろう。各保守動作に伴い比較的大量のインクを扱うことができる、印刷ヘッド保守ステーションを提供することが、さらに望ましいであろう。Ａ４サイズ、又はより幅広のページの幅をまたぐことができるページ幅印刷ヘッドに適した、印刷ヘッド保守ステーションを提供することが、さらに望ましいであろう。
【特許文献１】米国特許出願第１１／２４６，６７６号（２００５年１０月１１日出願：整理番号ＦＮＤ００１ＵＳ）
【発明の開示】
【００１０】
第１の態様では、印刷ヘッドを動作可能状態に維持するための印刷ヘッド保守アセンブリが提供され、この保守アセンブリは、印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための、弾性変形可能な接触表面を有する保守ローラと、接触表面が吐出面と封止係合させられる第１の位置と、接触表面が吐出面から離される第２の位置との間で、ローラを動かすための係合機構と、接触表面を清浄化するための清浄化機構とを具備し、この清浄化機構は、保守ローラを回転させるためのモータを備える清浄化機構と、保守ローラが回転させられるときに接触表面からインクを除去するための、インク除去システムとを備える。
【００１１】
第２の態様では、印刷ヘッドを動作可能状態に維持するための印刷ヘッド保守ステーションが提供され、この保守ステーションは、印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための、弾性変形可能な接触表面を有する保守ローラを具備し、このローラは、回転可能であり、接触表面が吐出面と封止係合させられる第１の位置と、接触表面が吐出面から離される第２の位置との間で動かすことができ、この保守ステーションはさらに、保守ローラが回転させられるときに接触表面からインクを除去するための、インク除去システムを具備する。
【００１２】
第３の態様では、インクジェットプリンタのための印刷ヘッドカートリッジが提供され、このカートリッジは、プリンタ内で取外し可能に受容可能であり、印刷ヘッドと、印刷ヘッドにインクを供給するためのインク送達システムと、印刷ヘッドを動作可能状態に維持するための保守ステーションとを具備し、この保守ステーションは、印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための、弾性変形可能な接触表面を有する保守ローラを備え、このローラは、回転可能であり、接触表面が吐出面と封止係合させられる第１の位置と、接触表面が吐出面から離される第２の位置との間で動かすことができ、この保守ステーションはさらに、保守ローラが回転させられるときに接触表面からインクを除去するための、インク除去システムを備える。
【００１３】
第４の態様では、印刷ヘッドを動作可能状態に維持し、及び／又は印刷ヘッドを動作可能状態に修復する方法が提供され、この方法は、（ｉ）印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための、弾性変形可能な接触表面を有する保守ローラを提供するステップと、（ｉｉ）接触表面の清浄な部分が吐出面と封止係合させられる第１の位置へと、ローラを移動させるステップであって、この移動が、係合中に接触表面が吐出面と連続的に接触するような移動であるステップと、（ｉｉｉ）接触表面が吐出面から離される第２の位置へと、ローラを移動させるステップであって、この移動が、非係合中に接触表面が吐出面から剥がれ、それによって接触表面のインクの付いた部分をもたらすような移動であるステップと、（ｉｖ）接触表面のインクの付いた部分が印刷ヘッドから取り去られ清浄化されるように、ローラを回転させるステップと、（ｖ）ステップ（ｉｉ）から（ｉｖ）を任意で繰り返すステップとを含む。
【００１４】
第５の態様では、印刷ヘッドを動作可能状態に維持し、及び／又は印刷ヘッドを動作可能状態に修復する方法が提供され、この方法は、（ｉ）印刷ヘッドのインク吐出面と封止係合するための弾性変形可能な接触表面を有する保守ローラと、保守ローラからインクを除去するためのインク除去システムとが取り付けられた、シャシを提供するステップと、（ｉｉ）接触表面が吐出面と封止係合させられるように、シャシを印刷ヘッドに向かって動かすステップと、（ｉｉｉ）接触表面が吐出面から離されるように、シャシを印刷ヘッドから離して動かすステップと、（ｉｖ）インク除去システムによって接触表面からインクが除去されるように、保守ローラを回転させるステップと、（ｖ）ステップ（ｉｉ）から（ｉｖ）を任意で繰り返すステップとを含む。
【００１５】
第６の態様では、印刷ヘッドを動作可能状態に維持するための印刷ヘッド保守アセンブリが提供され、この保守アセンブリは、（ａ）インク吐出面を有する印刷ヘッドと、（ｂ）吐出面からインクを受け取るための外面を有する第１のローラと、（ｃ）第１のローラと係合させられる第２のローラであって、第１のローラからインクを受け取るように構成された第２のローラと、（ｄ）第２のローラと接触する清浄化パッドと、（ｅ）第１及び第２のローラを回転させるための機構とを備える。
【００１６】
任意で、係合機構は、保守ローラを吐出面に対して実質的に垂直に動かす。この直線運動は、保守ローラの湾曲した接触表面と合わさって、所望の印刷ヘッド清浄化及び修復動作をもたらす。
【００１７】
任意で、保守ローラは、印刷ヘッドと実質的に同じだけ延びる。これは、ページ幅印刷ヘッドとすることができる印刷ヘッドの全長が、使用のために維持されることを保証する。
【００１８】
任意で、接触表面は、実質的に均一である。保守ローラによってもたらされる清浄化及び修復動作は、接触表面が、少量のインクをとどめることがあるいかなる微細な傷、くぼみ、又は凹部ももたないときに、最適となる。
【００１９】
任意で、保守ローラは、弾性変形可能なシェルを有する剛性コアを備え、接触表面は、シェルの外面である。このタイプの構造は、保守ローラに、機械的な安定性をもたらし、湾曲を最低限に抑える。これは特に、ページ幅印刷ヘッドにとって重要である。
【００２０】
任意で、シェルは、シリコン、ポリウレタン、ネオプレン（登録商標）、サントプレン（登録商標）、又はクラトン（登録商標）で構成される。ただし、弾性変形可能ないかなる材料を使用することもできる。
【００２１】
任意で、保守ローラは、印刷ヘッドから偏位する。この構成によって、インクが、印刷ヘッドの中央ではなく、その縁部へと移動することが保証される。したがって、印刷ヘッドの縁部上に残っているいかなるインクも、たとえば吸上要素によって、容易に除去することができる。
【００２２】
任意で、接触表面とインク吐出面との間の剥離区域は、係合中及び非係合中に、吐出面を横方向に横断して前進及び後退する。この構成は、印刷ヘッド面上のインクが、最短距離だけ動かされ、それによって清浄化の効能を最適化することを意味する。
【００２３】
任意で、保守ローラは、第１の位置に向かって付勢される。これは、印刷ヘッドが使用されないときの、保守ローラのための休止位置である。付勢は、保守ローラを支持するシャシ上に作用するばねなど、いかなる適当な手段によって実現することもできる。
【００２４】
任意で、剥離非係合により、印刷ヘッドから接触表面へとインクが引きつけられる。
【００２５】
任意で、インク除去システムは、保守ローラと係合させられる移送ローラを備える。移送ローラは、保守ローラと直接接触する吸収体清浄化パッドを不必要にし、それによって、保守ローラ上のゴム表面と清浄化パッドとの間の潜在的な高摩擦係合を回避する。
【００２６】
任意で、移送ローラは、接触表面からインクを受け取るための、湿潤性表面を有する。移送ローラ上の湿潤性表面（すなわち、＜９０°の接触角度）は、保守ローラから移送ローラへの良好なインクの移送を保証する。
【００２７】
任意で、移送ローラは、ステンレス鋼ローラなど金属ローラである。金属は、その高度な湿潤性表面の特性（０°に近づく接触角度）、保守ローラのための支持をもたらす構造的な剛性、ならびに、保守ローラ及び／又は吸収体清浄化パッドとの低摩擦係合のため、有利である。
【００２８】
任意で、移送ローラは、印刷ヘッドから遠位に位置決めされる。そのような構成は、インクが印刷ヘッドから除去されることを保証し、印刷ヘッドの再汚染の可能性を最低限に抑える。
【００２９】
任意で、清浄化パッドは、移送ローラと接触する。吸収体清浄化パッド（たとえばスポンジ）は、移送ローラからインクを除去するための有効且つ単純な手段を提供する。
【００３０】
任意で、移送ローラ及び清浄化パッドは、保守ローラ、及び任意で印刷ヘッドと、実質的に同じだけ延びる。
【００３１】
任意で、保守ローラ、移送ローラ、及び清浄化パッドは、シャシ上に取り付けられ、シャシは、第１の位置と第２の位置との間で往復運動することができる。
【００３２】
任意で、シャシは、ハウジング内に収容され、ハウジングに対して相対的に運動可能である。
【００３３】
任意で、係合機構は、少なくとも１つの係合アームを備え、少なくとも１つのアームの第１の端部は、シャシの相補的な係合形成物と係合可能である。係合アームは、第１の位置と第２の位置との間で、シャシ、したがって保守ローラの直線運動を行う。
【００３４】
任意で、シャシは、少なくとも１つの係合アームの第１の端部と相補的に係合するための、少なくとも１つのラグを備える。通常、係合アームは、シャシのラグ内へと引っかかり、したがって、印刷ヘッドカートリッジの部品を形成しない。
【００３５】
任意で、印刷ヘッドは、ページ幅インクジェット印刷ヘッドである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
次に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しながら例としてのみ説明する。
【００３７】
プリンタケーシング
図１は、本発明を実施するプリンタ２を示す。媒体供給トレイ３は、印刷エンジン（プリンタケーシング内に隠されている）によって印刷される媒体８を、支持及び供給する。媒体８の印刷されたシートは、収集のために、印刷エンジンから媒体出力トレイ４へと給送される。使用者インターフェース５は、ＬＣＤタッチスクリーンであり、プリンタ２の動作を使用者が制御することを可能にする。
【００３８】
図２は、内部キャビティ６内に配置された印刷エンジン１を露出するように開いた、プリンタ２の蓋７を示す。ピッカー機構９は、入力トレイ３内の媒体（分かりやすくするために図示しない）に係合し、個々のシートを印刷エンジン１へと給送する。印刷エンジン１は、媒体移送手段を備え、媒体移送手段は、印刷及びそれに続く媒体出力トレイ４（収縮させて示す）への送達のために、個々のシートを取り出し、印刷ヘッド（以下で説明する）を通過してそれらを給送する。図示のプリンタ２は、卓上用プリンタに都合がよい、Ｌ字形の紙通路を有する。ただし、Ｃ通路又は直線状通路など様々な媒体給送路を有する多種多様なプリンタにおいて使用することができる、プリンタ受け台、印刷ヘッドカートリッジ、及びインクカートリッジアセンブリを、以下で説明する。
【００３９】
印刷エンジンパイプライン
図３は、コンピュータシステム７０２など外部供給源から受け取ったドキュメントを、１枚の紙など印刷媒体上に印刷するために、プリンタ２をどのように構成することができるかを概略的に示す。この点に関して、プリンタ２は、前処理されたデータを受け取るために、コンピュータシステム７０２との電気接続を備える。図示の特定の状況で、外部コンピュータシステム７０２は、ドキュメントを受け取ること（ステップ７０３）、それをバッファリングすること（ステップ７０４）、それをラスタ化すること（ステップ７０６）、及び、次にそれをプリンタ２への送信用に圧縮すること（ステップ７０８）を含む、ドキュメントの印刷に伴う様々なステップを実行するようにプログラムされる。
【００４０】
本発明の一実施形態によるプリンタ２は、ドキュメントを、外部コンピュータシステム７０２から、圧縮された多層ページ画像の形で受け取り、制御電子部品７６６が、画像をバッファリングし（ステップ７１０）、次いで画像をさらなる処理のために伸長する（ステップ７１２）。伸長された連続階調レイヤは、ディザリングされ（ステップ７１４）、次いで伸長ステップからのブラックレイヤが、ディザリングされた連続階調レイヤ上に合成される（ステップ７１６）。符号化されたデータはまた、（必要に応じて）人間の目には実質的に不可視である、赤外線インクを用いて印刷される追加のレイヤを形成するために、レンダリングすることができる（ステップ７１８）。ブラックレイヤ、ディザリングされた連続階調レイヤ、及び赤外線レイヤは、結合されて（ステップ７２０）、印刷のために印刷ヘッドへと供給されるページを形成する（ステップ７２２）。
【００４１】
この特定の構成では、印刷されるドキュメントに関連するデータが、テキスト及び線画用の高解像度の２値（ｂｉ−ｌｅｖｅｌ）マスクレイヤと、画像又は背景色用の中解像度の連続階調カラー画像とに分割される。任意で、画像又は均一な色からとった色データを用いてテキスト及び線画をテクスチャリングするための、中から高解像度の連続階調テクスチャレイヤを加えることによって、カラーテキストをサポートすることができる。印刷アーキテクチャは、これらの連続階調レイヤを、画像データ又は均一な色データを参照することができる抽象的な「画像」及び「テクスチャ」レイヤで表現することによって、一般化する。この、コンテンツに基づいてデータをレイヤへと分割することは、当業者には理解されるように、ベースモードのミクストラスタコンテント（ＭＲＣ）モードに従っている。ＭＲＣベースモードと同様に、印刷アーキテクチャは、いくつかの例で、印刷されるデータがオーバーラップする場合に補正を行う。特に、一形態では、すべてのオーバーラップが、補正を明示的に実施するプロセス（衝突解決）において３層表現に軽減される。
【００４２】
図４は、印刷エンジン制御装置７６６による印刷データ処理を示す。３つの別個のパイプラインが示され、したがって、それぞれが印刷エンジン制御装置（ＰＥＣ）チップを有する。出願人のＳｏＰＥＣ（ＳＯＨＯ  ＰＥＣ）チップは、一般に、毎分３０ページの印刷速度用に構成される。図４に示すようにこの３つを並列で使用することによって、毎分９０ページを達成することができる。上述のように、データは、主にソフトウェアをベースとするコンピュータシステム７０２によって画像の前処理が実行された状態で、圧縮された多層ページ画像の形でプリンタ２へと送達される。次いで、印刷エンジン制御装置７６６が、主にハードウェアをベースとするシステムを用いてこのデータを処理する。
【００４３】
データを受け取ると、ディストリビュータ７３０が、このデータをプロプラエタリな表現からハードウェア特有の表現へと変換し、これらの装置へのデータ送信の何らかの制限又は要求を監視しながら、データが正しいハードウェア装置に送られることを保証する。ディストリビュータ７３０は、変換されたデータを、複数のパイプライン７３２のうちの適当な１つへと分配する。パイプラインは、互いに同一であり、基本的に、１組の印刷可能なドット出力を作成するために、伸長機能、スケーリング機能、及びドット合成機能を提供する。
【００４４】
各パイプライン７３２は、データを受け取るためのバッファ７３４を備える。連続階調伸長器７３６は、カラー連続階調平面を伸長し、マスク伸長器は、モノトーン（テキスト）レイヤを伸長する。連続階調スケーラ７４０及びマスクスケーラ７４２は、ページがその上に印刷される媒体のサイズを考慮して、伸長された連続階調平面及びマスク平面をそれぞれスケーリングする。
【００４５】
スケーリングされた連続階調平面は、次いでディザリング装置７４４によってディザリングされる。一形態では、確率論的ドット分散ディザリングが使用される。ドット集中（又は増幅変調）ディザリングと異なり、ドット分散（又は周波数変調）ディザリングは、ドット解像度のほぼ限界までの高い空間周波数（すなわち画像詳細）を再現すると同時に、より低い空間周波数を、目によって空間的に統合されるときにそれらの最大限の色深度まで再現する。確率論的ディザリングマトリックスは、画像全体にわたりタイリングされるときに好ましくない低周波数パターンを比較的もたないように、慎重に設計される。したがって、そのサイズは通常、特定の数値の輝度レベルをサポートするために必要とされる最小サイズ（たとえば、輝度レベル２５５の場合の１６×１６×８ビット）を上回る。
【００４６】
ディザリングされた平面は次いで、印刷に適したドットデータを提供するために、ドット合成器７４６においてドット単位で合成される。このデータは、データ分配及び駆動電子部品７４８へと送られ、この電子部品７４８は、データを正しいノズルアクチュエータ７５０へと分配し、アクチュエータ７５０は、インクを、正しいノズル７５２から正しい時間に、以下の説明でより詳細に記載するようなやり方で吐出させる。
【００４７】
理解されるように、画像を印刷用に処理するために印刷エンジン制御装置７６６内で使用される構成要素は、データが表されるやり方に大幅に依存する。これに関して、印刷エンジン制御装置７６６は、追加のソフトウェア及び／又はハードウェア構成要素を用いて、プリンタ２内でより多くの処理を実行し、コンピュータシステム７０２への依存度を低減することが、可能になることがある。或いは、印刷エンジン制御装置７６６は、より少ないソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて、より少ない処理を実行し、データをプリンタ２に送信する前に画像をより高度に処理するために、コンピュータシステム７０２に依拠することができる。
【００４８】
図５は、上述のタスクを実行するために必要な構成要素を示すブロック図である。この構成において、ハードウェアパイプライン７３２は、ＳＯＨＯプリンタエンジンチップ（ＳｏＰＥＣ）７６６内で実施される。図示のように、ＳｏＰＥＣデバイスは、３つの別々のサブシステム、すなわち、中央処理装置（ＣＰＵ）サブシステム７７１、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）サブシステム７７２、及び印刷エンジンパイプライン（ＰＥＰ）サブシステム７７３からなる。
【００４９】
ＣＰＵサブシステム７７１は、その他のサブシステムのすべての態様を制御及び構成する、ＣＰＵ  ７７５を備える。これは、印刷エンジン１のすべての要素のインターフェースを取り同期させるための、全体的なサポートを提供する。これはまた、ＱＡチップ（以下で説明する）への低速通信を制御する。ＣＰＵサブシステム７７１はまた、汎用入出力（ＧＰＩＯ、モータ制御を備える）、割込み制御ユニット（ＩＣＵ）、ＬＳＳマスタ、及び汎用タイマなど、ＣＰＵ  ７７５を助けるための様々な周辺装置を備える。ＣＰＵサブシステム上のシリアル通信ブロック（ＳＣＢ）は、ホストへのフルスピードＵＳＢ１．１インターフェース、ならびに別のＳｏＰＥＣデバイス（図示せず）へのＳｏＰＥＣ間インターフェース（ＩＳＩ）を提供する。
【００５０】
ＤＲＡＭサブシステム７７２は、ＣＰＵ、シリアル通信ブロック（ＳＣＢ）、及びＰＥＰサブシステム内のブロックからの、要求を受け入れる。ＤＲＡＭサブシステム７７２、特にＤＲＡＭインターフェースユニット（ＤＩＵ）は、様々な要求を調停し、どの要求がＤＲＡＭへのアクセスを獲得するべきかを決定する。ＤＩＵは、すべての要求者のためのＤＲＡＭへの十分なアクセスを可能にするために、構成されたパラメータに基づいて調停を行う。ＤＩＵはまた、ページサイズ、バンクの数、及び再生率など、ＤＲＡＭの実装仕様を隠す。
【００５１】
印刷エンジンパイプライン（ＰＥＰ）サブシステム７７３は、圧縮されたページをＤＲＡＭから受け取り、それらを、印刷ヘッドと直接通信する印刷ヘッドインターフェース（ＰＨＩ）行きの所与の印刷ラインのための２値ドットへと、レンダリングする。ページ伸長パイプラインの第１のステージは、連続階調デコーダユニット（ＣＤＵ）、可逆２値デコーダ（ＬＢＤ）、及び必要に応じて、タグエンコーダ（ＴＥ）を備える。ＣＤＵは、ＪＰＥＧ形式で圧縮された連続階調（通常ＣＭＹＫ）レイヤを伸長し、ＬＢＤは、圧縮された２値レイヤ（通常Ｋ）を伸長し、ＴＥは、プリンタ２がＮｅｔｐａｇｅ能力を有する場合（Ｎｅｔｐａｇｅシステムの詳細な説明については相互参照文書を参照）、何らかのＮｅｔｐａｇｅタグを、後の（通常ＩＲ又はＫインクでの）レンダリングのためにエンコードする。第１ステージからの出力は、１組のバッファ、すなわち、連続階調ＦＩＦＯユニット（ＣＦＵ）、スポットＦＩＦＯユニット（ＳＦＵ）、及びタグＦＩＦＯユニット（ＴＦＵ）である。ＣＦＵ及びＳＦＵバッファは、ＤＲＡＭ内で実装される。
【００５２】
第２のステージは、ハーフトーン合成器ユニット（「ＨＣＵ」）であり、ＨＣＵは、連続階調レイヤをディザリングし、位置タグと２値スポットレイヤとを、結果的に得られる２値のディザリングされたレイヤ上で合成する。
【００５３】
ＳｏＰＥＣデバイスとともに使用される印刷ヘッドに応じて、多数の合成オプションを実装することができる。２値データの最高６つのチャネルが、このステージから作り出されるが、印刷ヘッド上にすべてのチャネルが存在しなくてもよい。たとえば、印刷ヘッドを、ＣＭＹのみとし、ＫをＣＭＹチャネルに押し込み、ＩＲを無視することができる。或いは、ＩＲインクが利用可能でない場合（又は試験目的で）、何らかのエンコードされたタグをＫで印刷することができる。
【００５４】
第３のステージにおいて、不作動ノズル補償器（ＤＮＣ）が、色の冗長化、及び周囲のドット内への不作動ノズルのデータの誤差拡散によって、印刷ヘッド内の不作動ノズルを補償する。
【００５５】
結果的に得られる２値の５チャンネルドットデータ（通常ＣＭＹＫ、赤外線）は、バッファリングされ、ドットラインライタユニット（ＤＷＵ）によって、ＤＲＡＭ内に記憶される１組のラインバッファへと書き込まれる。
【００５６】
最後に、ドットデータは、ＤＲＡＭからロードし直され、ドットＦＩＦＯを通じて印刷ヘッドインターフェースへと渡される。ドットＦＩＦＯは、データをラインローダユニット（ＬＬＵ）からシステムクロック速度（ｐｃｌｋ）で受け取るが、印刷ヘッドインターフェース（ＰＨＩ）は、ＦＩＦＯからデータを取り出し、それをシステムクロック速度の３分の２の速度で印刷ヘッドへと送る。
【００５７】
好ましい形態では、ＤＲＡＭのサイズは、２．５Ｍバイトであり、そのうち約２Ｍバイトは、圧縮されたページ記憶データによって利用可能である。圧縮されたページは、メモリ内に記憶された多数のバンドを用いて、２つ以上のバンドで受け取られる。ページのバンドが、印刷のためにＰＥＰサブシステム７７３によって消費されるとき、新しいバンドをダウンロードすることができる。新しいバンドは、現在のページ又は次のページ用とすることができる。
【００５８】
バンディングを使用すると、圧縮されたページが完全にダウンロードされる前にページの印刷を開始することができるが、データが常に印刷用に常に利用可能であることが保証されるよう注意しなければならない。さもなければバッファアンダーランが生じることがある。
【００５９】
内蔵ＵＳＢ１．１デバイスは、ホストＰＣからの圧縮されたページデータ及び制御コマンドを受け入れ、ＤＲＡＭ（又は、以下で説明するような多ＳｏＰＥＣシステム内の別のＳｏＰＥＣデバイス）へのデータ転送を容易にする。
【００６０】
多ＳｏＰＥＣデバイスは、代替実施形態において使用することができ、特定の実装形態に応じて、様々な機能を実行することができる。たとえば、いくつかの例で、ＳｏＰＥＣデバイスを、単にその搭載ＤＲＡＭのために使用することができるが、別のＳｏＰＥＣデバイスは、上記で説明した様々な圧縮解除及びフォーマット機能を行う。これによって、ページのためのすべてのデータが受け取られる前にプリンタがそのページの印刷を開始し、残りのデータが時間内に受け取られない場合に起こりうる、バッファアンダーランの可能性を低減することができる。余分なＳｏＰＥＣデバイスを、そのメモリバッファリング能力のために追加することによって、追加のチップのその他の能力が使用されないとしても、バッファリングすることができるデータの量が２倍になる。
【００６１】
各ＳｏＰＥＣシステムは、いくつかの品質保証（ＱＡ）デバイスを有することができ、ＱＡデバイスは、プリンタの機構の品質を保証し、印刷ヘッドのノズルが印刷時に損傷を受けないようにインク供給部の品質を保証し、印刷ヘッド及び機構が損傷を受けないことを保証するために、ソフトウェアの品質を保証するよう、互いに協働するように設計される。
【００６２】
通常、各印刷ＳｏＰＥＣは、最高印刷速度などプリンタユニットの属性に関する情報を記憶する、結合されたプリンタユニットＱＡを有する。カートリッジユニットもまた、ＱＡチップを備えることができ、ＱＡチップは、インクの残量などカートリッジ情報を記憶し、また、不作動ノズルのマッピング及び印刷ヘッドの特徴など印刷ヘッド特有の情報を記憶する、ＲＯＭとして（ＥＥＰＲＯＭとして有効に）作動するように構成することもできる。補充ユニットもまた、インクのタイプ／色及び補充のために存在するインクの量など、補充インク情報を記憶する、ＱＡチップを備えることができる。ＳｏＰＥＣデバイス内のＣＰＵは、任意で、シリアルＥＥＰＲＯＭとして有効に作動するＱＡチップからプログラムコードをロードし、それを実行することができる。最後に、ＳｏＰＥＣデバイス内のＣＰＵは、論理ＱＡチップ（すなわちソフトウェアＱＡチップ）を実行する。
【００６３】
一般に、システム内のすべてのＱＡチップは、物理的に同一であり、フラッシュメモリのコンテンツのみがそれらを互いに差別化する。
【００６４】
各ＳｏＰＥＣデバイスは、は、システム認証及びインク使用アカウンティングのためにＱＡデバイスと通信することができる、２つのＬＳＳシステムバスを有する。１つのバスにつき、多数のＱＡデバイスを使用することができ、それらのシステム内での位置は、プリンタＱＡデバイス及びインクＱＡデバイスが別々のＬＳＳバス上にあるべきであることを除き、制約されない。
【００６５】
使用に際しては、論理ＱＡは、インクの残量を決定するためにインクＱＡと通信する。インクＱＡからの応答は、プリンタＱＡを参照して認証される。プリンタＱＡデバイスからの検証はそれ自体、論理ＱＡによって認証され、それにより、インクＱＡからの応答に、追加的な認証レベルが間接的に加えられる。
【００６６】
ＱＡチップ間で送られるデータは、デジタル署名によって認証される。好ましい実施形態では、ＨＭＡＣ−ＳＨＡ１認証をデータ用に使用することができ、ＲＳＡをプログラムコード用に使用することができるが、別のスキームを代わりに使用することができる。
【００６７】
理解されるように、ＳｏＰＥＣデバイスはしたがって、印刷媒体の扱いを容易にするために、印刷エンジン１の動作全体を制御し、基本的なデータ処理タスク、ならびに印刷エンジン１の個々の構成要素の動作の同期化及び制御を実行する。
【００６８】
印刷ヘッドカートリッジ及びプリンタ受け台アセンブリの概要
図６に示すように、印刷エンジン１は、印刷ヘッドカートリッジ１００及びプリンタ受け台１０２の、アセンブリである。受け台及び印刷ヘッドカートリッジによって形成された別々のドッキング区画１０６内に設置される、５つのインクカートリッジ１０４のうちの１つも示される。インクカートリッジは、ＣＭＹＫ及び（不可視の符号化されたデータを印刷するための）ＩＲ、又はＣＭＹＫＫを供給することができる。
【００６９】
プリンタ受け台１０２は、たとえばＬ字形通路、Ｃ字形通路、直線状通路など、製品の応用例のための望ましい構成を有するプリンタケーシング内に、恒久的に設置される。印刷ヘッドカートリッジ１００は、受け台１０２内に設置される。印刷ヘッド内のノズル（以下で説明する）が詰まり、又は別の原因で機能しないとき、印刷品質を維持するために、プリンタ全体を交換するのではなく、印刷ヘッドカートリッジ１００を交換することができる。
【００７０】
プリンタ受け台
図７Ａから図７Ｄは、参照によりその内容が本明細書に組み込まれる２００５年１２月５日出願の、出願人の以前の米国特許出願第１１／２９３，８００号に記載される、受け台１０２の様々な斜視図を示す。この受け台は、本発明とともに使用することが必要とされる受け台と類似している。ただし、図８及び図９は、保守駆動アセンブリ１２６に関する詳細の修正を示す。
【００７１】
受け台シャシ１０８は、媒体給送トレイから出力トレイへの媒体給送通路を完成するために、プリンタケーシング内のその他の構成要素を支持する、プレス加工された金属構成要素１０８である。未印刷媒体のシートが、案内成形物１１０によって、入力駆動ローラ１２４とばね付きローラ１３０との間のニップ内に案内される。ばね付きローラ１３０は、案内成形物１１０上に形成されたばね付きローラ取付け部１３８内で支持され、駆動ローラ１２４のゴム引きされた表面と係合するように付勢される。駆動ローラ１２４は、媒体給送用駆動アセンブリ１１２によって駆動される。
【００７２】
媒体は、印刷ヘッド（図示せず）を通り、スパイクホイール１３２と出力駆動ローラ１１８との間のニップ内へと給送される。スパイクホイール１３２は、スパイクホイールベアリング成形物１３４内で支持され、出力駆動ローラ１１８もまた、媒体給送用駆動アセンブリ１１２によって駆動される。
【００７３】
印刷ヘッド集積回路（以下で説明する）を操作するための制御電子部品が、プリント回路基板（ＰＣＢ）１１４上に設けられる。ＰＣＢ  １１４の外面は、ＳｏＰＥＣデバイス（図示せず）を有し、内面は、外部供給源から電力及び印刷データを受け取りそれをＳｏＰＥＣへと分配するためのソケット１４０と、印刷データを以下でより詳細に議論される印刷ヘッドＩＣへと送信するための、１列のばね付きＰＣＢ接点１４２とを有する。
【００７４】
ＳｏＰＥＣを覆い、プリンタ付近のいかなるＥＭＩからも保護するために、熱シールド１２２が、ＰＣＢ  １１４に取り付けられる。これはまた、ＳｏＰＥＣ又はＰＣＢの高温部品との、使用者の接触を防止する。
【００７５】
キャッパ後退シャフト１２０が、保守駆動アセンブリ１２６と係合するように、外部駆動シャフト１１８の下方に回転可能に取り付けられる。保守駆動アセンブリ１２６は、媒体給送用駆動アセンブリ１１２の反対側で、受け台シャシ１０８の側部に取り付けられる。
【００７６】
保守駆動アセンブリ
図１０及び図１１は、図８及び図９に示した保守駆動アセンブリ１２６を詳細に示す。保守駆動モータ１４４及び歯車機構１５０が、１対の側部成形物１４６及び１４８の間に取り付けられる。モータ１４４は、保守駆動アセンブリ１２６の前端から突出するフリッパ歯車ホイール１５１を制御する、歯車機構１５０を駆動する。フリッパ歯車ホイール１５１は、印刷ヘッドカートリッジ１００が受け台１０２内に挿入されるとき、保守ステーション５００の主駆動ホイールとかみ合う。フリッパ歯車ホイール１５１は、フリッパ歯車ホイールが上下に揺れることを可能にする、枢動フリッパ１５２上に取り付けられる。したがって、シャシ５０７上に取り付けられた保守ローラ５０１が印刷ヘッド６００と係合し、また印刷ヘッド６００から離れるとき（図２４から図２６参照）、フリッパ歯車ホイール１５１は、保守ステーション５００の主駆動ホイール５３０とかみ合ったままとなる。
【００７７】
印刷ヘッドカートリッジ
図１７は、印刷ヘッドカートリッジ１００の側断面図を示す。印刷カートリッジ１００の様々な内部構成要素を、以下でより詳細に説明する。ただし最初に、プリンタ受け台１０２内への印刷ヘッドカートリッジ１００の挿入を、図１２、図１３、及び図１４を参照しながら説明する。
【００７８】
図１２は、カートリッジ１００の挿入の第１段階を示す。使用者は、ケーシング１８４の頂部にある把持タブ２００を把持し、カートリッジを、プリンタ受け台１０２内に設けられたキャビティ１８２内に差し込む。カートリッジ１００は、丸まったリップ１８８がキャビティの側部上の相補的な形状の支点１８６上に係合するまで、キャビティ１８２内へと摺動する。この時点で、使用者は、カートリッジ１００を支点１８６の周りで、反時計回りに回転させ始める。
【００７９】
図１３に示すように、キャビティ内でのカートリッジの反時計回りの回転は、列状のばね付き電力及びデータ接点１４２によって加えられる付勢力に逆らう。ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０は、湾曲した外面を有し、その周りに、印刷ヘッド６００へとつながるフレキシブルＰＣＢ  １９２が巻き付けられている。アセンブリ１９０の湾曲した外面は、カートリッジ１００がその動作位置へと完全に回転される前に、ばね付き接点１４２が、最大圧迫地点にくるように構成される。図１３は、この最大圧迫地点にあるカートリッジを示す。
【００８０】
図１４は、この最大圧迫地点を超え、その動作位置へと回転されたカートリッジ１００を示す。ばね付き接点１４２は、フレキシブルＰＣＢ  １９２上の接点パッド（図示せず）と接触するとき、わずかに圧迫緩和されている。このように、印刷ヘッドカートリッジとプリンタ受け台との間の相互作用は、基本的にオーバーセンタ機構の作用である。カートリッジ１００は、図１３に示す平衡点まで時計回りに付勢され、その後、カートリッジが、その動作位置へと反時計回りに付勢される。この付勢力は、媒体入力装置２０２が入力媒体給送ローラのニップ１９８の真正面にくるように、印刷ヘッドカートリッジ１００を、動作位置内にしっかりと保持する。同様に、媒体送出装置２０４は、紙の通路を完成させるように、出口給送ローラ１１８及びスパイクホイール１３２に直面する。また、カートリッジケーシング１８４とドッキング区画成形物１１６は、正しく寸法決めされたインクカートリッジドッキング区画１０６をもたらすように、適正に組み合わされる。
【００８１】
個々のばね付き接点１４２それぞれの剛性は、各接点がその対応するフレキシブルＰＣＢ  １９２のパッドを規定の接触圧力で押すようなものである。すべてのばね付き接点１４２を同時に圧迫するためには、かなりの力（最大１００Ｎ）が必要であるが、ケーシング１８４及び支点１８６には、使用者にかなりの機械的な利益を与える第１種てこが作用する。図１２〜図１４から、支点１８６から把持タブ２００までのてこの腕が、支点からＬＣＰアセンブリ１９０の湾曲した外面までのてこの腕を、はるかに上回ることが分かる。
【００８２】
印刷ヘッド保守ステーション
図１５から図２０は、印刷ヘッド６００を動作可能な状態に維持するための、印刷ヘッド保守ステーション５００を詳細に示す。図１７から図２０に示すように、印刷ヘッド保守ステーション５００は、印刷ヘッドカートリッジ１００の一体部品を形成しており、したがって、シート印刷の間でも、プリンタがアイドル状態であるときでも、常に保守動作に使用することができる。さらに保守ステーションは、印刷カートリッジが交換されるときに交換される。
【００８３】
印刷ヘッド保守ステーション５００は、印刷ヘッド６００のインク吐出面６０１と封止係合するための弾性変形可能な接触表面５０２を有する、保守ローラ５０１を備える。保守ローラ５０１は、ローラのコア５０４を形成する剛性のステンレス鋼シャフトの周りに取り付けられた、弾性変形可能なシェル５０３を備える。通常、シェル５０３は、シリコーンゴムで構成されるが、シリコンの代わりに、ポリウレタン、ネオプレン（登録商標）、サントプレン（登録商標）、又はクラトン（登録商標）など別の弾性変形可能又は弾性材料を使用することもできることが、理解されるであろう。
【００８４】
図１５から図２０を参照すると、保守ローラ５０１は、接触表面５０２の一部がインク吐出面６０１と封止係合される第１の位置（図１５から図２０に示す）と、接触表面がインク吐出面から離れる第２の位置（図１６、図１７、及び図１９に示す）との間で、往復運動することができる。保守ローラ５０１は、ページ幅印刷ヘッド６００の全長にわたるノズルが使用のために維持されるように、実質的にインク吐出面６０１と同じだけ延びる。
【００８５】
接触表面５０２は、保守ローラ５０１の外面によって画成されるので、当然、インク吐出面６０１に対して湾曲する。２００５年１０月１１日出願の、本出願人らの以前の米国特許出願第１１／２４６，６８９号（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）において説明されるように、湾曲した接触表面５０２は、インク吐出面に対して垂直な保守ローラ５０１の単純な直線運動に伴う、連続的な、インク吐出面６０１との係合及びインク吐出面６０１からの剥離非係合をもたらす。インク吐出面６０１とのこのタイプの係合によって、保守ローラ５０１は、印刷ヘッド６００から溢れたインクを清浄化し、印刷ヘッド内の塞がれたノズルを修復することが可能になる。さらに、アイドル期間中に、接触表面５０２は、インク吐出面６０１を封止し、粒子の進入を防止し、ノズル内のインクからの水分の蒸発（当業界で一般にデキャップとして知られる現象）を最小限に抑える。
【００８６】
清浄化／保守作用の動作原理は、２００５年１０月１１日出願の本出願人らの以前の米国特許出願第１１／２４６，６８９号において、詳細に説明されている。ただし、分かりやすくするために、ここでも簡単な説明を行う。図２１Ａ及び図２１Ｂは、コア５０４及びシェル５０３を備え、印刷ヘッド６００のインク吐出面６０１との連続的に接触させられる接触表面５０２を有する、保守ローラ５０１を詳細に示す。図２１Ｃは、接触表面５０２がインク吐出面６０１と部分的に接触するときの、図２１Ｂにおける剥離区域６０４の拡大図を示す。図２１Ｃは、表面５０２が印刷ヘッド上のノズル開口部６０３と接触させられるときの、インク６０２の挙動の詳細を示す。ノズル開口部６０３内のインク６０２は、接触表面５０２が印刷ヘッド６００を横断して前進するとき、接触表面５０２と接触する。ただし、接触表面５０２上のインク６０２の前進接触角度θＡは、比較的非湿潤（約９０°）であり、インクは、接触表面上をぬらす傾向をほとんど又はまったくもたない。したがって、図２１Ｄに示すように、インク６０２は、インク吐出面６０１上又はノズル６０３内にとどまり、インク吐出面を横断して前進する剥離区域６０４は、比較的乾燥する。
【００８７】
図２２Ａ及び図２２Ｂに、保守ローラ５０１がインク吐出面６０１から剥がされるときの、逆のプロセスを示す。まず、図２２Ａに示すように、接触表面５０２が、インク吐出面６０１と封止係合される。図２２Ｂでは、接触表面５０２が、インク吐出面６０１から剥がされ、剥離区域６０４が、面を横断して後退する。図２２Ｃは、接触表面５０２が印刷ヘッド６００上のノズル開口部６０３から剥がされるときの、剥離区域６０４の拡大図を示す。ノズル開口部６０３内のインク６０２は、インク吐出面６０１を横断して後退するとき、接触表面５０２と接触する。ただし、接触表面５０２上のインク６０２の後退接触角θＲは、比較的湿潤（約１５°）であり、ここではノズル開口部６０３内のインクは、接触表面５０２上をぬらす傾向がある。したがって、図２２Ｄ及び図２２Ｅに示すように、インク吐出面６０１を横断して後退する剥離区域６０４はぬれ、ノズル開口部６０３又はインク吐出面６０１から引き出されたインク６０２のインク液滴を運ぶ。これは、印刷ヘッド６００内の塞がれたノズルを清浄化し、インク吐出面６０１上の溢れたインクを清浄化する効果を有する。最適な清浄化性能は、接触表面５０２が実質的に均一であり、潜在的に少量のインクを含むおそれがある、いかなる微細な傷又はへこみももたない場合に実現される。
【００８８】
図２３は、接触表面５０２の最終部分が、インク吐出面６０１から剥がされた後の、保守ローラ５０１を示す。接触表面５０２は、印刷ヘッド６００との最終接触点にて、その長さに沿ってインク６０２の粒を収集している。
【００８９】
上記から、また図１５から図２０を再び参照すると、印刷ヘッド保守ステーション５００において、保守ローラ５０１の接触表面５０２が、インク吐出面６０１から離れた後にインクを収集することが理解されるであろう。通常、このインクは、接触表面５０２に沿って延びる長手領域内に集められる。本出願人らの以前の出願である、すべて２００５年１０月１１日出願の、米国特許出願第１１／２４６，７０４号（整理番号ＦＮＤ０１３ＵＳ）、米国特許出願第１１／２４６，７１０号（整理番号ＦＮＤ０１４ＵＳ）、米国特許出願第１１／２４６，６８８号（整理番号ＦＮＤ０１５ＵＳ）米国特許出願第１１／２４６，７１６号（整理番号ＦＮＤ０１６ＵＳ）、米国特許出願第１１／２４６，７１５号（整理番号ＦＮＤ０１７ＵＳ）において、本出願人らは、フレキシブルパッドの長手縁部からインクを除去するための様々な手段を記載した。本発明では、接触表面５０２は、接触表面がインク吐出面６０１から離れた後にインク除去システムによってそこからインクが除去されるように、保守ローラ５０１を回転させることによって清浄化される。図１５から図２０に示す実施形態では、インク除去システムは、保守ローラ５０１と係合させられたステンレス鋼の移送ローラ５０５と、移送ローラと接触する吸収体清浄化パッド５０６とを備える。
【００９０】
当然、移送ローラ５０５をなくし、清浄化パッド５０６を保守ローラ５０１と直接接触させることが可能である。そのような構成は、明らかに本発明の範囲内で企図される。ただし、金属の移送ローラ５０５の使用は、いくつかの利点を有する。第１に、金属は、湿潤性の高い表面を有し、保守ローラ５０１上に付着したインクを移送ローラ５０５上に完全に移送することを保証する。第２に、金属の移送ローラ５０５は、直接接触させられる清浄化パッドと異なり、保守ローラのシリコーンゴム表面５０２上に大きな摩擦力を生じない。金属移送ローラ５０５は、清浄化パッド５０６を比較的容易に通過して滑動することができ、これにより、清浄化機構を駆動するモータ１４４のトルク要求が低減され、保守ローラ５０１上の軟質のシリコーンゴム５０３の耐用期間が長くなる。第３に、剛性の金属移送ローラ５０５は、保守ローラ５０１のための支持をもたらし、反りを最小限に抑える。これは、ページ幅印刷ヘッド、及びそれらの対応するページ幅維持ステーションにとって、特に重要である。
【００９１】
図１８から図２０により明らかに示されるように、保守ローラ５０１、移送ローラ５０５、及び清浄化パッド５０６はすべて、可動式シャシ５０７上に取り付けられる。シャシ５０７は、上記で説明した剥離動作に伴い、接触表面５０２をインク吐出面に係合させ、またそこから離すことができるように、インク吐出面６０１に対して垂直に動かすことができる。係合時又は非係合時に、保守ローラ５０１は、シャシ５０７に対して静止する。ただし、インク吐出面６０１から離れた後に、保守ローラは、接触表面５０２のインクが付いた部分が移送ローラ５０５に接触するように回転させられる。したがって、保守ローラ上のインクは、移送ローラ５０５上に移送され、これは次いで、清浄化パッド５０６内に吸収される。
【００９２】
通常、シャシ５０７は、第１の位置に向かって付勢され、接触表面５０２が、インク吐出面６０１と封止係合させられる。これは、印刷ヘッドが印刷に使用されていないとき（たとえば移送、保管、アイドル期間中、又はプリンタのスイッチがオフのときなど）の、保守ステーション５００の正常な構成である。
【００９３】
シャシ５０７は、そのすべての関連構成要素とともに、基部５０９及び側壁５１０を有する、ハウジング５０８内に収容される。シャシ５０７は、ハウジング５０８に対して擦動可能に動かすことができ、一般に、係合位置に向かって付勢される。
【００９４】
シャシ５０７はさらに、シャシのそれぞれの端部に配置された、ラグ５１４及び５１５の形の係合形成物をさらに備える。これらのラグ５１４及び５１５は、図１５及び図１６に示す係合機構５２０によって、シャシ５０７を印刷ヘッド６００に対して摺動可能に動かすように設けられる。
【００９５】
係合機構５２０は、１対の係合アームを備える。図１６に、その対応するラグ５１５（ラグは図１６に示されない）と係合させられる位置にある、係合アーム５２１のうちの１つを示す。図１２に示すように、係合アーム５２１の第１の端部は、ラグ５１５と当接するカム表面５２２を有する。係合アームの第２の端部は、キャッパ後退シャフト１２０上の枢動部５２３の周りに回転可能に取り付けられ、係合モータ（図示せず）によって回転させられる。したがって、係合アーム５２１が時計回りに回転させられるとき、ラグ５１５に対するカム表面５２２の当接によって、ラグ、したがってシャシ５０６が、下向きに、印刷ヘッド６００から離れて動かされる。
【００９６】
次に図２４から図２６を参照すると、移送ローラ５０５の一端部に動作可能に取り付けられた主駆動歯車５３０が、遊び歯車５３２及び５３３を介して、保守ローラ駆動歯車５３１とかみ合わされることが分かる。保守駆動アセンブリ１２６のフリッパ歯車ホイール１５１は、ハウジング５０８内のスロット５３４を通り、駆動歯車５３１とかみ合う。したがって、保守駆動モータ１４４は、シャシ５０７が後退させられ、保守ローラが印刷ヘッド６００から離されるときに、移送ローラ５０５及び保守ローラ５０１を回転させるために使用することができる。
【００９７】
典型的な保守動作を、次に図１９及び図２０を参照しながら説明する。印刷構成において、印刷ヘッド保守ステーション５００は、図１９に示すように、接触表面５０２が印刷ヘッド６００から離され、印刷ヘッドを横方向に通過して紙（図示せず）を給送するための間隙を残して構成される。印刷が完了した後、又は、印刷ヘッドの保守が要求されるとき、係合アーム（たとえば５２１）は、反時計回りに回転させられ、それにより、シャシ５０７を印刷ヘッド６００に向かって上向きに摺動させる。シャシ５０７のこの摺動運動は、図２０に示すように、印刷ヘッド６００と実質的に同じだけ延びる接触表面５０２の最上部を、インクヘッド６００のインク吐出面６０１と封止係合させる。インク吐出面６０１に対して湾曲するという接触表面５０２の性質により、接触表面は、係合時にインク吐出面と連続的に接触する。
【００９８】
所定の長さの時間の後に、係合アーム（たとえば５２１）は、時計回りに回転するように作動され、たとえばラグ５１５に対するカム表面５２２の当接によって、シャシ５０７を下向きに、印刷ヘッド６００から離して摺動させる。シャシ５０７のこの摺動運動により、接触表面５０２が、インク吐出面６０１から離される。接触表面５０２の湾曲する性質により、接触表面は、非係合時にインク吐出面６０１から剥がされる。上記で説明したように、この剥離動作は、接触表面５０２の一領域に沿ってインクを付着させ、接触表面のインクの付いた部分を生み出す。
【００９９】
非係合後に、駆動モータ１４４が作動され、駆動モータ１４４は、上記の歯車機構によって、移送ローラ５０５を時計回りに、保守ローラ５０１を反時計回りに回転させる。この回転は、移送ローラ５０５の湿潤性という性質と合わさって、接触表面５０２上のインクを移送ローラ上へと移送する。このインクは次いで、移送ローラ５０５が清浄化パッドを通過して回転するとき、清浄化パッド５０６によって吸収される。
【０１００】
駆動モータ１４４は、接触表面５０２が清浄化され、次の保守サイクルの準備ができるまで駆動される。印刷ヘッド６００の状態に応じて、印刷のために印刷ヘッドが十分に修復される前に、上記で説明したいくつかの保守サイクルが任意で要求されることがある。
【０１０１】
インクカートリッジ
図２７は、インクカートリッジ１０４の断面斜視図を示す。５つのインクカートリッジはそれぞれ、気密外部ケーシング２１０、出口弁２０６、及び、もろい封止部２１４によって覆われた空気入口２１２を有する。空気封止部は、使用者が設置前に出口弁２０６をいじった場合に、インクが漏れるのを防止するのに役立つ。親指把持部２１８は、保管されたインクを指示するように着色される。ＩＲインク用に、親指把持部に別のやり方で印を付けることができる。親指把持部は、内向きに撓むことができ、カートリッジをドッキング区画１０６内に保持するための、スナップ係止スプール２２０を有する。
【０１０２】
図１５、図１６、図１７、及び図２７は、インクカートリッジ１０４、ならびに、印刷ヘッドカートリッジ１００及びプリンタ受け台１０２との、インクカートリッジ１０４の相互作用を示す。図１５は、ドッキング区画１０６内にあるが印刷ヘッドカートリッジ１００の入口弁１９４とまだ係合されていない、インクカートリッジを示す。分かりやすくするために、完全に膨張させられたエアバッグ２０８が示され、インクストレージの残余体積が、２２４によって示される。当然、エアバッグは実際は、設置前に完全に収縮させられ、取外し時に完全に膨張させられる。エアバッグをインクストレージ体積内で、収縮させるのではなく膨張させることによって、インクのより効率的な使用がもたらされる。収縮可能なインクバッグは、それらがあるレベル以下に排出された後に、さらなる収縮に対してある大きさの抵抗を有する。印刷ヘッドの吐出アクチュエータは、この抵抗に逆らって汲出しを行わなければならず、これは、印刷ヘッドの動作に影響を及ぼす可能性がある。これには、カートリッジが完全に収縮されるより前にカートリッジが空であるとみなすことによって、対処することができる。これにより、カートリッジが廃棄されるときに、かなりの量の残余インクがカートリッジ内に残される。これを回避するために、本発明のインクカートリッジは、インクが消費されるにつれてインク体積内へと膨張する、エアバッグを使用する。このエアバッグは、カートリッジが廃棄されるときにその中に残されるインクが大幅に少なくなるように、インクが空になった領域内へと、比較的容易に完全に膨張する。また、インクバッグを収縮させるのではなくエアバッグをインクストレージ体積内で膨張させることによって、カートリッジ出口におけるインクの静水圧を、一定に保つことができる。これは、印刷ヘッドの液滴吐出特性をより均一に保つのに役立つ。
【０１０３】
図１６は、プリンタ受け台１０２及び印刷ヘッドカートリッジ１００と完全に係合させられた、インクカートリッジ１０４を示す。ドッキング区画１０６の床内のスピゴット２１６は、もろい空気封止部２１４を破壊して、エアバッグ２０８を膨張させるために空気を入口２１２に通すことを可能にする。図１６は、エアバッグ２０８の蛇腹式折畳み構造を示すために、部分的に膨張させられたエアバッグ２０８を示す。インクカートリッジ１０４内の出口弁２０６は、印刷ヘッドカートリッジ１００内の入口弁１９４と係合する。インクカートリッジが、プリンタ受け台及び印刷ヘッドカートリッジの両方に係合するとき、印刷ヘッドカートリッジは、動作位置に係止される。
【０１０４】
相互に係合し作動し合う出口弁及び入口弁
図１７は、弁の相互係合をより明解に示すために、インクカートリッジ１０４及び印刷ヘッドカートリッジ１００を、分離図で示す。読者をさらに助けるために、図２９は、係合前のインクカートリッジ出口弁２０６及び印刷ヘッドカートリッジ入口弁１９４のみを示す。インクカートリッジの出口弁は、フランジ付き端部２３２を備える中央ステム２３０を有する。弾性材料のスカート２２６が、環状封止部２２８を有し、環状封止部は、出口弁が正常に閉じられるように、フランジ付き端部２３２の上面に対して付勢される。
【０１０５】
印刷ヘッドカートリッジの入口弁は、径方向内向きに延びる弁座２４０を備える、円錐台形の入口開口部２３８を有する。押下可能な弁部材２３６が、印刷ヘッドの入口も正常に閉じられるように、付勢されて弁座２４０と封止係合させられる。
【０１０６】
図１７に最もよく示されるように、入口弁と出口弁が相互係合させられるとき、円錐台形入口開口部２３８上のスカート係合部分２３４が、弾性スカート２２６の環状封止部２２８を封止する。スカート係合部分２３４と環状封止部２２８との間の封止が形成されるとすぐに、ステム２３０のフランジ付き端部２３２の下面が、押下可能な部材２３６の頂部に係合する。インクカートリッジが、押されてさらに係合させられるとき、弾性スカート２２６は、ステムのフランジ付き端部２３２の上面から封止されなくなり、出口弁を開く。同時に、ステム２３０は、押下可能な部材２３６を押下し、それを弁座２４０から退け、それによって入口弁を印刷ヘッドカートリッジ１００へと開く。両方の弁の間に外部封止が形成された後に、それらを同時に開くことによって、印刷ヘッドノズルへのインク流中に、過度な空気が引き込まれる可能性が低減される。さらに、フランジ付き端部２３２の下面、押下可能な部材２３６の頂部、及びスカート係合部分は、弁の間の封止が形成される前にそれらの間から実質的にすべての空気が追放されるように、構成及び寸法決めされる。印刷ヘッド内のインクチャンバに到達する圧縮性気泡は、インク吐出アクチュエータからの圧力パルスを吸収することによって、ノズルがインクを吐出することを防止することができることを、一般的な当業者は理解するであろう。空気の引き込みを防止するために、ニードル弁が一般に使用されるが、ニードル弁は必然的に、ページ幅印刷ヘッドによって要求される高度なインク流量をもたない。本出願人の相互に作動し合う設計は、ニ―ドル弁の絞りによる流れの狭窄をもたない。
【０１０７】
インクフィルタ及び圧力調整器
図３０ａ及び図３０ｂに最もよく示されるように、印刷ヘッドカートリッジは、その入口弁１９４の下流に、圧力調整器１９６を有する。再び図１７を簡潔に参照すると、インクカートリッジからのインクは、ステムのフランジ付き端部及び押下可能部材の周りを、インクフィルタ２４２へと滑らかに流れる。インクフィルタ２４２は、インク流がフィルタの比較的大きい面積と接触するように、押下可能部材２３６の径方向延長部を超えて延びる。これによりフィルタは、いかなる気泡を除去するにも十分小さいが、インク流量を過度に抑制しない孔径を有することが、可能になる。
【０１０８】
圧力調整器１９６は、ばね２５０によって付勢されて閉じられる中央入口開口部２４８を有する、ダイヤフラム２４６を有する。カートリッジ内のインクの静水圧は、ダイヤフラムの上方又は上流側に作用する。上記で議論したように、インクヘッドは、収縮可能なインクバッグではなく膨張可能なエアバッグを有するので、インクカートリッジの耐用期間中、一定のままとなる。
【０１０９】
調整器出口２５２及び調整器ばね２５０にて、下方又は下流面上にインクの静水圧が作用する。下流の圧力及びばねの付勢力が、上流の圧力を上回る限り、調整器入口２４８は、スペーサ２４４の中央ハブ２５６に対して、封止されたままとなる。
【０１１０】
動作中に、（以下で説明する）印刷ヘッドは、ポンプとして作用する。ノズルアレイを通してインクを押し進める吐出アクチュエータは、ダイヤフラム２４６の下流側のインクの静水圧を下げる。下流の圧力及びばねの付勢力が、上流の圧力よりも小さくなるとすぐに、入口２４８は、中央ハブ２５６から退き、インクが調整器出口２５２へと流れる。入口２４８を通って流入する流れが、ダイヤフラム２４６の両側の流体圧力を即座に均一化し始め、ばね２５０の力が再び、入口２４８を中央ハブ２５６に対して再封止するのに十分となる。印刷ヘッドが動作し続けるとき、ダイヤフラムを横断する圧力差が、ばね２５０の力の平衡をとるために必要とされる閾値圧力差の周りでごく微量に上下するので、圧力調整器の入口２４８は、連続的に開閉する。したがって、圧力調整器１９６は、インク内の比較的一定の負の静水圧を維持する。これは、各ノズルにて、インクメニスカスを、外側に膨出させるのではなく、内側に引き込んで保つために利用される。膨出するメニスカスは、表面張力を破壊しインクを印刷ヘッドから吸い出す、紙のほこり又は別の汚染物との接触に弱い。これは、漏れ、及び印刷物内のアーチファクトの可能性につながる。
【０１１１】
弾性コネクタ
圧力調整器１９６は、それぞれの弾性コネクタ２５４によって、印刷ヘッド６００に流体連結される。図２８は、インクカートリッジ１０４が５つのドッキング区画１０６のうちの１つに部分的に挿入された状態の、印刷ヘッドカートリッジ１００を通る長手方向断面図を示す。入口弁１９４及び圧力調整器１９６はそれぞれ、ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０との封止された流体連通を確立する、弾性コネクタ２４５を有する。印刷ヘッド６００（以下でより詳細に説明する）は、シリコンウェハ基板上に製作され、ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０に取り付けられる、ＭＥＭＳデバイスである。ＬＣＰ（液晶ポリマー）及びシリコンは、同様の熱膨張係数を有する（ＬＣＰの熱膨張係数（ＣＴＥ）は、成形流れの方向で測定される）。ただし、印刷ヘッドカートリッジ１００内の別の構成要素のＣＴＥは、シリコン又はＬＣＰのＣＴＥと大幅に異なる。弾性コネクタ２５４が、様々な熱膨張を受け入れ、封止された流体流路を印刷ヘッド６００に維持する一方、ＣＴＥの差による構造的応力及び撓みを避けるために、ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０を、縦方向にいくらかの遊びをもつように印刷ヘッドカートリッジ内に取り付けることができる。
【０１１２】
図３０ａに最もよく示されるように、弾性コネクタ２５４は、ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０の入口開口（図示せず）との締り嵌めを有する、外部コネクタカラー２５８を備える。同様に、内部コネクタカラー２６０は、圧力調整器１９６の出口２５２を受け、それと締り嵌めされる。斜めに延びるウェブ２６２が、内部及び外部コネクタカラーに連結されており、２つのカラーの間のある程度の相対運動を可能にする。
【０１１３】
ＬＣＰ成形物アセンブリ及び印刷ヘッド
図３１から図４０は、ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０及び印刷ヘッド６００を示す。まず図３１ａから図３１ｅを参照すると、ＬＣＰ成形物アセンブリ１９０の様々な立面図が示されている。アセンブリは、蓋成形物２６４及びチャネル成形物２６６を備える。これは、ねじ穴２６８及び２７０によって、印刷ヘッドカートリッジケーシング１８４に取り付けられる。蓋成形物はまた、側部取付け穴２７６を有する。上記で議論したように、ねじ穴２７０及び２７６は、ＣＴＥ不整合によるいくらかの相対運動に耐えるために、アセンブリ１９０とカートリッジ１００の残りの部分との間の、ある程度の大きさの長手方向の遊びを可能にする。圧力調整器からのインクは、弾性コネクタ２５４を通り、蓋入口２７２へと供給される。各蓋入口２７２の基部に、チャネル成形物２６６内のそれぞれのチャネル２８０（図３２の断面図に最もよく示される）と流体連通する、チャネル入口２７４がある。
【０１１４】
各チャネル２８０は、５色（ＣＭＹＫ＆ＩＲ）のインクのうちの１つを印刷ヘッド６００に供給するために、チャネル成形物２６６のほぼ全長にわたって延びる。各チャネル２８０の底部に、外面に形成されたインク導管２７８へと、インクを供給する、一連のインク開口２８４がある。図３３ａ及び図３３ｂは、チャネル成形物の分離斜視図であり、図３４及び図３５は、各チャネル２８０の底部に沿った一連のインク開口２８４を示す部分拡大図を伴う、チャネル成形物の平面図である。図３６及び図３７に示すように、インク開口２８４は、インク導管２７８の外端部へと続く。インク導管２７８の内端部２８８は、印刷ヘッド６００（図示せず）の位置に相当する、中央ストリップに沿っている。インク導管２７８は、接着性ポリマー封止膜（図示せず）を用いて封止され、接着性ポリマー封止膜はまた、ＭＥＭＳ印刷ヘッド６００を、チャネル成形物２６６に取り付ける。導管２７８内のインクは、インク導管２７８の内端部２８８と位置合わせされる、封止膜内のレーザ穿孔された穴を通り、印刷ヘッド６００へと流れる。この膜は、ＰＥＴ膜又はポリスルホン膜など、熱可塑性フィルムとすることができ、又は、ＡＬ  ｔｅｃｈｎｏｌｉｇｉｅｓ社及びＲｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社によって製造されるものなど、熱硬化性フィルムの形とすることもできる。簡潔にするために、封止膜に関するさらなる詳細については、２００４年１月２１日出願の同時係属の米国特許出願第１０／７６０，２５４号（整理番号ＲＲＣ００１ＵＳ）を参照されたい。
【０１１５】
蓋成形物２６４はまた、プリンタ受け台１０２内の支点１８６（再び図１２を参照）に係合する、リム形成物１８８を有する。蓋成形物２６４の反対側には、支持面２８２があり、ここでばね付きＰＣＢ接点の列が、フレキシブルＰＣＢ（図示せず）上の接触パッドに対して押し付けられる。支持面２８２とリム形成物１８８との間に、蓋成形物２６４の主横方向区間２８６が延びる。リム１８８と支持面２８２との間に作用する圧縮力は、ＬＣＰ形成物アセンブリ１９０、したがって印刷ヘッド６００上の構造の撓みを最小限に抑えるように、主横方向区間２８６を直線的に通り抜ける。
【０１１６】
ＬＣＰの使用は、多くの利点をもたらす。ＬＣＰは、その熱膨張係数（ＣＴＥ）がシリコンのＣＴＥと同様になるように成形することができる。印刷ヘッド６００（以下で議論される）と下にある成形物とのＣＴＥの有意な差が、構造全体を湾曲させるおそれがあることが理解されるであろう。ただし、成形方向におけるＬＣＰのＣＴＥは、非成形方向のＣＴＥよりも大幅に小さい（〜毎分２０ページ／℃に比べて〜毎分５ページ／℃）ので、ＬＣＰ成形物の成形方向が、印刷ヘッド６００の長手延長部と同方向であることを保証するように注意しなければならない。ＬＣＰはまた、ポリカーボネート、スチレン、ナイロン、ＰＥＴ、及びポリプロピレンなど「普通のプラスチック」の通常５倍の係数を有する、比較的高い剛性を有する。
【０１１７】
印刷ヘッド６００を、図３７〜図４０に示す。印刷ヘッドは、隣接するが別個である、一連の印刷ヘッドＩＣ７４であり、各印刷ヘッドＩＣは、それ自体のシリコン基板上に製作されたＭＥＭＳデバイスである。図４０は、印刷ヘッドＩＣ７４のうちの２つの間の接合部を示す、大幅に拡大された斜視図である。インク送達入口７３は、印刷ヘッドＩＣ７４の「前」又は吐出面内に形成される。入口７３は、入口上に配置されたそれぞれのノズル８０１（以下で図４１から図５４を参照しながら説明する）へと、インクを供給する。インクは、個々の入口７３すべてにそれぞれインクが供給されるように、ＩＣに送達されなければならない。したがって、個々の印刷ヘッドＩＣ７４内の入口７３は、インク供給の複雑さ及び配線の複雑さを低減するために、物理的にグループ分けされる。それらはまた、電力消費を最小限に抑え、様々な印刷速度を可能にするために、論理的にグループ分けされる。
【０１１８】
各印刷ヘッドＩＣ７４は、５つの異なる色のインク（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ及びＩＲ）を受け取り、印刷するように構成され、１色につき１２８０個のインク入口を備え、それらのノズルは、偶数及び奇数のノズル（各６４０個）に分割される。各色用の偶数個及び奇数個のノズルは、印刷ヘッドＩＣ７４上の別々の列の上に設けられ、真性の１６００ｄｐｉの印刷を実行するために垂直に整列される。これはすなわち、ノズル８０１が、図３９に明確に示されるように、１０列に配列されることを意味する。単一の列上の２つの隣接するノズル８０１間の水平距離は、３１．７５μｍであり、ノズル列間の垂直距離は、ノズルの発射オーダに基づくが、列は通常、紙が列の発射回数間に動く距離に対応して、ドットラインの数及びドットラインの分数分だけ離隔される。また、所与の色のための偶数列と奇数列の間隔は、以下で説明するように、それらがインクチャネルを共用することができるようなものとしなければならない。
【０１１９】
印刷ヘッドはページ幅印刷ヘッドであるので、個々の印刷ヘッドＩＣ７４は、ＬＣＰチャネル成形物２６６の場合、当接構成の中央ストリップ内で互いに連結される。印刷ヘッドＩＣ７４は、接着層の融点を超えてＩＣを加熱し、それらを封止膜内へと押し付けることによって、又は、ＩＣを膜内へと押し込む前に、レーザを用いて接着層をＩＣの下で溶融させることによって、（上記で説明した）ポリマー封止膜に取り付けることができる。別の選択肢は、ＩＣを膜に押し付ける前に、ＩＣ（接着剤の融点を超えない）及び接着層の両方を加熱することである。
【０１２０】
個々の印刷ヘッドＩＣ７４の長さは、およそ２０〜２２ｍｍである。Ａ４／米国手紙サイズのページを印刷するために、１１〜１２個の個々の印刷ヘッドＩＣ７４が、互いに隣接して連結される。個々の印刷ヘッドＩＣ７４の数は、別の幅のシートに対応するために変えることができる。
【０１２１】
印刷ヘッドＩＣ７４は、様々な方法で互いに連結させることができる。ＩＣ７４を連結させる１つの具体的なやり方を、図４０に示す。この構成では、ＩＣ７４は、隣り合うＩＣ間に垂直方向のずれを伴わずにＩＣの水平ラインを形成するよう、その端部が互いに連結されるように形状付けされる。ＩＣ間に、約４５°の角度を有する傾斜した接合部が設けられる。接合縁部は、直線状ではなく、位置決めを容易にするための鋸歯状プロファイルを有し、ＩＣ７４は、接合縁部に対して垂直に測定して、約１１μｍ離隔して配置されることが意図される。この構成では、各列上の最も左のインク送達ノズル７３は、１０行のピッチで下降し、三角形構成で配列される。この構成は、接合部にてノズルの一定の重なりをもたらし、インク液滴が印刷領域に沿って一貫して送達されることを保証するように、ノズルのピッチを維持する。この構成はまた、十分な連結を保証するために、ＩＣ７４の縁部により多くのシリコンが提供されることを保証する。ノズル動作の制御は、ＳｏＰＥＣデバイスによって実行されるが（以下の説明で議論する）、ノズルの補正は、ストレージ要求に応じて、印刷ヘッド内で実行することができ、又はＳｏＰＥＣデバイスによって実行することもできる。この点に関して、ＩＣ７４の一端部に配置されるノズルの下降する三角形配列は、印刷ヘッド上の最小のストレージ要求をもたらすことが理解されるであろう。ただし、ストレージ要求があまり重要でない場合、三角形以外の形状を使用することができ、たとえば下降する列は、台形の形をとることができる。
【０１２２】
印刷ヘッドＩＣの上面は、その縁部に沿って設けられた多数のボンドパッド７５を有し、それらは、ＳｏＰＥＣデバイスから、ノズル７３の動作を制御するためのデータ及び／又は電力を受け取る手段をもたらす。ＩＣ７４を接着層７１の表面上に正しく位置決めし、接着層７１内に形成された穴７２とＩＣ７４が正しく整列するようにそれらを整列させることを助けるために、基準点７６もまた、ＩＣ７４の表面上に設けられる。基準点７６は、隣のＩＣ及び接着層７１の表面に対する、ＩＣ７４の正しい位置を指示するための、適当な位置決め機器によって容易に識別可能なマーカの形であり、ＩＣ７４の縁部上に、接着層７１の長さに沿って戦略的に位置決めされる。
【０１２３】
図３８に示すように、印刷ヘッドＩＣ７４の下面のエッチングされたチャネル７７は、インク導管２７８からインクを受け取り、それをインク入口７３へと分配する。各チャネル７７は、１つの特定の色又はタイプのインクを送達専用の、入口７３の１対の列と連通する。チャネル７７は、ポリマー封止膜内の穴７２の幅と等しい幅約８０μｍであり、ＩＣ７４の長さにわたり延びる。チャネル７７は、シリコン壁部７８によって区間に分割される。各区間には、入口７３への流路を短縮し、各ノズル８０１へのインク欠乏の可能性を低減するために、インクが直接供給される。これに関して、各区間は、それらそれぞれの入口７３を通じて、およそ１２８個のノズル８０１に供給する。
【０１２４】
封止膜内で必要とされる、レーザ穿孔された穴の密度を半減させるために、シリコン壁部７８上に穴を配置することができる。このようにして、１つの穴が、チャネル７７の２つの区間へとインクを供給する。
【０１２５】
チャネル成形物への各印刷ヘッドＩＣ７４の取付け及び位置合せ後に、ノズル８０１を制御する及び動作させるために制御信号及び電力をボンドパッド７５へと供給することができるように、フレキシブルＰＣＢが、ＩＣ７４の縁部に沿って取り付けられる。フレキシブルＰＣＢ、及びそのボンドパッド７５への取付けは、参照により本明細書に組み込まれる、上述の２００４年１月２１日出願の米国特許同時係属出願第１０／７６０，２５４号（整理番号ＲＲＣ００１ＵＳ）において詳細に説明される。フレキシブルＰＣＢは、蓋成形物２６４の支持面２８２（図３２参照）の周りに巻き付く。
【０１２６】
インク送達ノズル
ノズル及び対応するアクチュエータを備える、本発明に適したインク送達ノズル構成のタイプの一例を、次に図４１から図５０を参照しながら説明する。図５０は、シリコン基板８０１５上に形成された、インク送達ノズル構成８０１のアレイを示す。各ノズル構成８０１は、同一であるが、ノズル構成８０１のグループは、異なる色のインク又は定着剤が供給されるように構成される。この点に関して、ノズル構成は、列として構成され、互いに対してずらして配置され、印刷時に、単一列のノズルで可能となるよりもより緊密な間隔でのインクドット配置を可能にする。そのような構成は、高密度のノズルの提供を可能にし、たとえば、５０００個以上のノズルが、それぞれの列内のノズル間に約３２μｍ、隣接する列間に約８０μｍの間隔を有する、複数の互い違いの列内に配列される。複数の列によってまた、冗長化（必要な場合）が可能になり、したがって、１つのノズルにつき所定の障害率が可能になる。
【０１２７】
各ノズル構成８０１は、集積回路加工技術の製品である。特に、ノズル構成８０１は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の特徴を有する。
【０１２８】
説明を分かりやすく容易にするために、単一のノズル構成８０１の構造及び動作を、図４１から図５０を参照しながら説明する。
【０１２９】
インクジェット印刷ヘッド集積回路７４は、シリコンウェハ基板８０１５を備え、シリコンウェハ基板８０１５は、その上に位置決めされた、０．３５μｍの１Ｐ４Ｍ１２ボルトのＣＭＯＳマイクロプロセッシング電子部品を有する。
【０１３０】
二酸化ケイ素（或いはガラス）層８０１７が、基板８０１５上に位置決めされる。二酸化ケイ素層８０１７は、ＣＭＯＳ誘電層を画成する。ＣＭＯＳ最上層金属は、二酸化ケイ素層８０１７上に位置決めされた、１対の位置合せされたアルミニウム電極接触層８０３０を画成する。シリコンウェハ基板８０１５及び二酸化ケイ素層８０１７はいずれも、一般に円形断面（平面図で）を有するインク入口チャネル８０１４を画成するように、エッチングされる。ＣＭＯＳ金属１、ＣＭＯＳ金属２／３、及びＣＭＯＳ最上層金属の、アルミニウム拡散障壁８０２８が、インク入口チャネル８０１４の周りで二酸化ケイ素層８０１７内に配置される。拡散障壁８０２８は、駆動電子部品層８０１７のＣＭＯＳ酸化物層を通じたヒドロキシルイオンの拡散を妨げる働きをする。
【０１３１】
窒化ケイ素の層８０３１の形の不活性化層が、アルミニウム接触層８０３０及び二酸化ケイ素層８０１７を覆って配置される。接触層８０３０上に配置された不活性下層８０３１の各部分は、接点８０３０へのアクセスを提供するために、その中に画成された開口８０３２を有する。
【０１３２】
ノズル構成８０１は、ノズルチャンバ８０２９を備え、ノズルチャンバ８０２９は、ノズル屋根８０３４内の上端部にて終端する環状ノズル壁８０３３と、平面図内で円形である径方向内部ノズルリム８０４とによって画成される。
【０１３３】
インク入口チャネル８０１４は、ノズルチャンバ８０２９と流体連通する。ノズル壁の下方端部に、運動封止リップ８０４０を備える、運動リム８０１０が配置される。包囲壁８０３８が、可動ノズルを取り囲み、静止封止リップ８０３９を備え、静止封止リップ８０３９は、図４４に示すようにノズルが停止しているとき、運動リム８０１０に隣接する。静止封止リップ８０３９と運動封止リップ８０４０の間に捕らえられたインクの表面張力により、流体封止部８０１１が形成される。これは、チャンバからのインクの漏れを防止する一方、包囲壁８０３８とノズル壁８０３３の間の低抵抗結合をもたらす。
【０１３４】
図４８に最もよく示されるように、複数の径方向に延びる凹部８０３５が、ノズルリム８０４の周りの屋根８０３４内に画成される。凹部８０３５は、インクがノズルリム８０４を通過して漏れる結果としての、径方向インク流を収容する働きをする。
【０１３５】
ノズル壁８０３３は、ほぼＵ字形プロファイルを有するキャリヤ８０３６に取り付けられたてこ構成の一部を形成し、基部８０３７が、窒化ケイ素の層８０３１に取り付けられる。
【０１３６】
てこ構成はまた、ノズル壁から延び横方向強化ビーム８０２２を組み込む、てこの腕８０１８を備える。てこの腕８０１８は、図４４及び図４９に最もよく示されるように、窒化チタン（ＴｉＮ）から形成されノズル構成の両側に位置決めされた、一対の受動ビーム８０６に取り付けられる。受動ビーム８０６の他端部は、キャリヤ８０３６に取り付けられる。
【０１３７】
てこの腕８０１８はまた、ＴｉＮで形成されたアクチュエータビーム８０７にも取り付けられる。アクチュエータビームへのこの取付けは、小さいが決定的な距離だけ、受動ビーム８０６への取付け部よりも高い位置にて行われることに留意されたい。
【０１３８】
図４１及び図４７に最もよく示されるように、アクチュエータビーム８０７は、平面でほぼＵ字形であり、電極８０９と対向電極８０４１との間に電流路を画成する。それぞれの電極８０９及び８０４１は、接触層８０３０内のそれぞれの点に電気的に接続される。接点８０９を通じて電気的に結合されるとともに、アクチュエータビームはまた、アンカ８０８へと機械的に係留される。アンカ８０８は、ノズル構成が動作しているとき、図４４から図４６の左へのアクチュエータビーム８０７の運動を抑制するように構成される。
【０１３９】
アクチュエータビーム８０７内のＴｉＮは、導電性であるが、電流が電極８０９と８０４１の間に通されるときの自己加熱に耐えるように、十分高い電気抵抗を有する。電流は、受動ビーム８０６を通って流れないので、受動ビーム８０６は膨張しない。
【０１４０】
使用時は、休止状態のデバイスが、表面張力の影響下でメニスカス８０３を画成する、インク８０１３で満たされる。インクは、メニスカスによってチャンバ８０２９内に保持され、一般に、その他の物理的な影響がなければ漏出しない。
【０１４１】
図４２に示すように、ノズルからインクを発射させるために、電流がアクチュエータビーム８０７を通過して、接点８０９と８０４１の間に流される。ビーム８０７の抵抗によるその自己加熱は、ビームを膨張させる。アクチュエータビーム８０７の寸法及び設計は、膨張の大部分が、図４１から図４３に関して水平方向であることを意味する。膨張は、左側でアンカ８０８によって抑制されるので、てこの腕８０１８に隣接するアクチュエータビーム８０７の端部は、右へと押し進められる。
【０１４２】
受動ビーム８０６が相対的に水平方向に不撓性であることにより、それらがてこの腕８０１８の大幅な水平運動を可能にすることが防止される。ただし、てこの腕に対する、受動ビーム及びアクチュエータビームの取付け点のそれぞれの相対移動によって、ねじり運動が生じ、それにより、てこの腕８０１８が全体的に下向きに動かされる。その運動は、有効には、枢動又は蝶番運動である。ただし、真の枢動点がないことは、受動ビーム８０６の屈曲によって画成される枢動領域の周りで、回転が生じることを意味する。
【０１４３】
てこの腕８０１８の下降運動（及びわずかな回転）は、受動ビーム８０６からのノズル壁８０３３の距離によって増幅される。ノズル壁及び屋根の下降運動は、チャンバ８０２９内の圧力上昇を生じ、それにより、図４２に示すようにメニスカスを膨出させる。インクの表面張力は、流体封止部８０１１がこの運動によって、インクを漏出させずに伸長されることを意味することに留意されたい。
【０１４４】
図４３に示すように、適当な時間に駆動電流が停止され、アクチュエータビーム８０７が急速に冷却され収縮する。収縮によって、てこの腕が、その静止位置へと戻り始め、それによりチャンバ８０２９内の圧力低下が生じる。膨出するインクの運動量とその固有の表面張力の間の相互作用、及びノズルチャンバ８０２９の上昇運動によって生じる負圧によって、膨出するメニスカスが薄くなり、最終的にプツッと切れてインク液滴８０２が画成され、インク液滴は、通過する印刷媒体に接触するまで上昇し続ける。
【０１４５】
液滴８０２が離れた直後に、メニスカス８０３は、図４３に示す凹形を形成する。インクが入口８０１４を通って上方向に吸引され、それによってノズル構成及びインクが図４１に示す静止状態へと戻されるまで、チャンバ８０２９内の圧力は、表面張力により比較的低いままとなる。
【０１４６】
本発明に適当な別のタイプの印刷ヘッドノズル構成を、次に図５１を参照しながら説明する。ここでも同様に、説明を分かりやすく容易にするために、単一のノズル構成１００１の構造及び動作を説明する。
【０１４７】
ノズル構成１００１は、泡形成ヒータ要素アクチュエータタイプのものであり、ノズル１００３をその中に有するノズルプレート１００２、ノズルリム１００４を有するノズル、及びノズルプレートを通って延びる開口１００５を備える。ノズルプレート１００２は、続いてエッチングされる犠牲材料上に化学気相成長法（ＣＶＤ）によって堆積された、窒化ケイ素構造からプラズマエッチングされる。
【０１４８】
ノズル構成は、各ノズル１００３に対して、ノズルプレートがその上で支持される側壁１００６、壁部及びノズルプレート１００２によって画成されるチャンバ１００７、多層基板１００８、ならびに、多層基板を通って基板の裏側（図示せず）へと延びる入口通路１００９を備える。環状の細長ヒータ要素１０１０は、チャンバ１００７内に懸架され、そのため要素は、懸架されたビームの形となる。図示のようなノズル構成は、リソグラフィプロセスによって形成される、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造である。
【０１４９】
ノズル構成が使用されているとき、リザーバ（図示せず）からのインク１０１１は、チャンバが満たされるように、入口通路１００９を通ってチャンバ１００７内に入る。その後、ヒータ要素１０１０は、１マイクロ秒よりいくぶん短く加熱され、そのため加熱は、熱パルスの形となる。ヒータ要素１０１０は、チャンバ１００７内でインク１０１１と熱接触し、そのため、要素が加熱されるとき、それによりインク内に蒸気泡が生じることが理解されるであろう。したがって、インク１０１１は、泡を形成する液体を構成する。
【０１５０】
泡１０１２が発生すると、チャンバ１００７内の圧力上昇が生じ、それによって、ノズル１００３を通るインク１０１１の液滴１０１６の吐出が生じる。リム１００４は、液滴が誤って方向付けられる可能性を最低限に抑えるように、液滴１０１６が吐出されるときその方向付けを助ける。
【０１５１】
１つの入口通路１００９につきノズル１００３及びチャンバ１００７が１つしか存在しない理由は、要素１０１０の加熱及び泡１０１２の形成時にチャンバ内で生み出される圧力波が、隣接チャンバ及びそれらの対応するノズルに影響を及ぼさないようにするためである。
【０１５２】
チャンバ１００７内の圧力上昇は、ノズル１００３を通してインク１０１１を押し出すだけでなく、入口通路１００９を通してインクをいくらか押し戻す。ただし、入口通路１００９は、長さが約２００から３００μｍであり、直径がわずか約１６μｍである。したがって、かなりの粘性抵抗が存在する。結果的に、チャンバ１００７内の圧力上昇の主な効果は、入口通路１００９を通じてインクを押し戻すよりも、ノズル１００３を通してインクを吐出する液滴１０１６として押し出すことである。
【０１５３】
図５１に示すように、液滴が切り離される前のその「くびれ段階」時の、吐出されるインク液滴１０１６を示す。このステージで、泡１０１２は、既にその最大サイズに到達しており、次いで崩壊点１０１７に向かって崩壊を開始している。
【０１５４】
泡１０１２が崩壊点１０１７へと向かって崩壊することによって、一部のインク１０１１が、ノズル１００３内でそこから（液滴の側部１０１８から）、また一部が入口通路１００９から、崩壊点に向かって引き込まれる。このようにしてノズル１００３から引き込まれるほとんどのインク１０１１は、液滴１０１６が切れて離れる前にその基部にて、環状ネック１０１９を形成する。
【０１５５】
液滴１０１６を切り離すために、表面張力に打ち勝つための一定量の運動量が必要となる。インク１０１１が泡１０１２の崩壊によってノズル１００３から引き込まれるとき、ネック１０１９の直径が縮小され、それにより、液滴を保持している総表面張力の大きさが低減される。そのため、液滴がノズルから吐出されるときの液滴の運動量は、液滴の切り離しを可能にするのに十分となる。
【０１５６】
液滴１０１６が切り離されるときに、泡１０１２が崩壊点１０１７へと崩壊するとき、矢印１０２０で表されるようなキャビテーション力が生じる。キャビテーションがそこで作用を有する可能性がある崩壊点１０１７の付近には、固体表面が存在しないことに留意されたい。
【０１５７】
本発明に適したさらに別のタイプの印刷ヘッドノズル構成を、次に図５２〜図５４を参照しながら説明する。このタイプは通常、インクを収容するノズルチャンバと、チャンバ内に配置されたパドルに連結される熱屈曲アクチュエータとを有する、インク送達ノズル構成を提供する。熱アクチュエータ装置は、ノズルチャンバからインクを吐出するように作動される。好ましい実施形態は、伝導トレースの伝導加熱をもたらすための一連の先細部分を備える、特定の熱屈曲アクチュエータを備える。アクチュエータは、ノズルチャンバのスロット付き壁部を通して受けられるアームによって、パドルに連結される。アクチュエータアームは、ノズルチャンバ壁内のスロットの表面と実質的に対合するように、対合形状を有する。
【０１５８】
最初に図５２ａ〜ｃを見ると、本実施形態のノズル構成の基本動作の概略図が提供される。インク入口チャネル５０３によってインク５０２が充填された、ノズルチャンバ５０１が設けられており、入口チャネル５０３は、ウェハ基板を貫通してエッチングすることができ、その上にノズルチャンバ５０１が載る。ノズルチャンバ５０１はさらに、インク吐出ポート５０４を備え、その周りにインクメニスカスが形成される。
【０１５９】
ノズルチャンバ５０１の内側に、パドルタイプ装置５０７があり、この装置は、ノズルチャンバ５０１の壁部内のスロットを通じてアクチュエータ５０８と相互連結される。アクチュエータ５０８は、ポスト５１０の端部に隣接して配置された、たとえば５０９などヒータ手段を備える。ポスト５１０が、基板に固定される。
【０１６０】
ノズルチャンバ５０１から液滴を吐出することが望ましいとき、図５２ｂに示すように、ヒータ手段５０９が、熱膨張するように加熱される。好ましくは、ヒータ手段５０９自体又はアクチュエータ５０８の別の部分は、高い曲げ性能を有する材料から構築され、曲げ性能は、以下の式のように定義される。
曲げ性能＝（ヤング率×熱膨張係数）／（密度×比熱容量）
ヒータ要素のための適当な材料は、ガラス材料を屈曲させるように形成することができる、銅ニッケル合金である。
【０１６１】
ヒータ手段５０９は、理想的には、ポスト５１０付近の小さい熱膨張によりパドル端部の大きな運動が生じるように、作動の効果がパドル端部５０７にて増大されるよう、ポスト５１０の端部に隣接して配置される。
【０１６２】
ヒータ手段５０９及び結果的なパドル運動によって、インクメニスカス５０５の周りで全体的な圧力上昇が生じ、メニスカス５０５は、図５２ｂに示すように、急速に膨張する。ヒータの電流は、パルス化され、インクが、インクチャネル５０３からの流入に加えて、ポート５０４から吐出される。
【０１６３】
続いて、パドル５０７が非作動化され、再びその静止状態に戻る。非作動化によって、ノズルチャンバ内へのインクの全体的な逆流が生じる。ノズルリム外部のインクの前進運動量及び対応する逆流によって、液滴５１２の全体的なくびれ及び切り離しがもたされ、液滴５１２が印刷媒体へと前進する。崩壊したメニスカス５０５によって、インク流れチャネル５０３を通じたノズルチャンバ５０２内へのインクの全体的な吸込が生じる。同時に、ノズルチャンバ５０１は、図５２ａ内の位置に再び到達し、ノズルチャンバが続いて別のインク液滴の吐出準備完了となるように、補充される。
【０１６４】
図５３は、ノズル構成の側部斜視図を示す。図５４は、図５３のノズル構成のアレイを通る断面図を示す。これらの図では、以前に挿入された要素の番号がそのまま使用されている。
【０１６５】
まず、アクチュエータ５０８は、たとえば窒化チタン層５１７の頂部に形成された上部ガラス部分（非晶質二酸化ケイ素）５１６を含む、５１５など一連の先細アクチュエータユニットを備える。或いは、銅ニッケル合金層（以下白銅と呼ぶ）を使用することができ、これはより高い曲げ性能を有することになる。
【０１６６】
窒化チタン層５１７は、先細の形状であり、したがって、ポスト５１０の端部付近で、抵抗加熱が生じる。隣接する窒化チタン／ガラス部分５１５は、ブロック部分５１９にて相互連結され、それはまた、アクチュエータ５０８のための、機械的な構造支持を提供する。
【０１６７】
ヒータ手段５０９は、理想的には、加熱時にアクチュエータ５０８の軸に沿ってみられる曲げ力が最大にされるように、細長く間隔を置いて配置された、複数の先細アクチュエータユニット５１５を備える。隣接する先細ユニット５１５間にスロットが画成され、スロットは、隣接するアクチュエータ５０８に対してわずかに異なる、各アクチュエータ５０８の動作を可能にする。
【０１６８】
ブロック部分５１９は、アーム５２０によって相互連結される。次いでアーム５２０は、たとえばノズルチャンバ５０１の側部内に形成された５２２などスロットによって、ノズルチャンバ５０１内のパドル５０７に連結される。スロット５２２は、アーム５２０の周りでインクが流出する機会を最低限に抑えるように、一般にアーム５２０の表面と対合するように設計される。インクは一般に、スロット５２２の周りの表面張力効果によって、ノズルチャンバ５０１内で保持される。
【０１６９】
アーム５２０を作動させることが望ましい場合、ノズル構成のための必要電力及び制御回路を提供する下方ＣＭＯＳ層５０６に接続されたブロック部分５１９内で、窒化チタン層５１７を通して導電電流が流される。導電電流により、ポスト５１０に隣接する窒化物層５１７の加熱が生じ、それにより、アーム５２０の全体的に上向きの屈曲が生じ、その結果、ノズル５０４からのインクの吐出が生じる。吐出された液滴は、上記のように、インクジェットプリンタの通常のやり方でページ上に印刷される。
【０１７０】
ノズル構成のアレイは、単一の印刷ヘッドを作り出すように形成することができる。たとえば、図５４に、印刷ヘッドアレイを形成するように、交互配置されたラインとして配置された多数のインク吐出ノズル構成を含む、部分的に断面図である様々なアレイの図を示す。当然、フルカラーアレイなどを含めて、様々なタイプのアレイを考案することができる。
【０１７１】
説明される印刷ヘッドシステムの構造は、相互参照によりその内容が完全に組み込まれる、１９９８年７月１０日出願の「画像生成方法及び装置（Ｉｍａｇｅ  Ｃｒｅａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）（整理番号ＩＪ４１ＵＳ）」という名称の、本出願人の米国特許第６，２４３，１１３号に記載されたようなステップを適当に修正することにより、標準的なＭＥＭＳ技術を用いて作り出すことができる。
【０１７２】
集積回路７４は、集積回路の長さ及び必要とされる所望の印刷特性に応じて、その表面に沿って配列される、５０００個から１０００００個の上記インク送達ノズルを有するように、構成することができる。たとえば、幅が狭い媒体用には、所望の印刷結果を実現するために、わずか５０００個のノズルを印刷ヘッドの表面に沿って配列することができるが、より幅が広い媒体用には、所望の印刷結果を実現するために、最小で１００００個、２００００個、又は５００００個のノズルを、印刷ヘッドの長さに沿って提供することが必要な場合がある。Ａ４又は米国レターサイズ媒体上の、１６００ｄｐｉ又は約１６００ｄｐｉのフルカラー写真品位画像のために、集積回路７４は、１色に付き１３８２４個のノズルを有することができる。したがって、印刷ヘッド６００が４色（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）の印刷能力を有する場合、集積回路７４は、その表面に沿って配置される約５３３９６個のノズルを有することができる。さらに、印刷ヘッドが６種の印刷流体（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、ＩＲ及び定着剤）の印刷能力を有する場合、集積回路７４の表面上に、８２９４４個のノズルが設けられることになることがある。そのような構成すべてにおいて、各ノズルをサポートする電子部品は同一である。
【０１７３】
次に、個々のインク送達ノズル構成を印刷ヘッドカートリッジ１００内で制御することができるやり方を、図５５〜図５８を参照しながら説明する。
【０１７４】
図５５は、集積回路７４の概要、及び印刷エンジン１の制御電子部品内に設けられた（上記の）ＳｏＰＥＣデバイスへのその接続を示す。上記で議論したように、集積回路７４は、各ノズルを発射させるための反復ロジックを含むノズルコアアレイ９０１、及びノズルを発射させるためのタイミング信号を生成するためのノズル制御ロジック９０２を備える。ノズル制御ロジック９０２は、高速リンクを通じてＳｏＰＥＣデバイスからデータを受け取る。
【０１７５】
ノズル制御ロジック９０２は、印刷のためにシリアルデータをノズルコアアレイへと、電気コネクタの形とすることができるリンク９０７を通じて送るように構成される。ノズルコアアレイ９０１についての状態及びその他の動作情報は、同様に電気コネクタ上に設けることができる別のリンク９０８を通じて、ノズル制御ロジック９０２へと送り返される。
【０１７６】
ノズルコアアレイ９０１を、図５６及び図５７に示す。図５６において、ノズルコアアレイ９０１が、ノズル列９１１のアレイを備えることが理解されるであろう。アレイは、発射／選択シフトレジスタ９１２、ならびに、それぞれ対応するドットシフトレジスタ９１３によって表される、最高６つの色チャネルを備える。
【０１７７】
図５７に示すように、発射／選択シフトレジスタ９１２は、順方向経路発射シフトレジスタ９３０、逆方向経路発射シフトレジスタ９３１、及び選択シフトレジスタ９３２を備える。各ドットシフトレジスタ９１３は、奇数ドットシフトレジスタ９３３及び偶数ドットシフトレジスタ９３４を備える。奇数ドットシフトレジスタ９３３及び偶数ドットシフトレジスタ９３４は、データが奇数ドットシフトレジスタ９３３を通じて一方向でクロック制御され、次いで偶数ドットシフトレジスタ９３４を通じて逆方向でクロック制御されるように、一端部にて接続される。最終以外のすべての偶数ドットシフトレジスタ出力は、マルチプレクサ９３５の１つの入力へと供給される。マルチプレクサのこの入力は、製造後のテスト中に、信号（ｃｏｒｅｓｃａｎ）によって選択される。正常な動作では、ｃｏｒｅｓｃａｎ信号は、マルチプレクサ９３５のその他の入力に供給される、ドットデータ入力Ｄｏｔ［ｘ］を選択する。これによって、各色のためのＤｏｔ［ｘ］が、それぞれのドットシフトレジスタ９１３へと供給される。
【０１７８】
次に、図５７を参照しながら、単一の列Ｎを説明する。図示の実施形態では、列Ｎは、６つのドットシフトレジスタそれぞれのための奇数データ値９３６及び偶数データ値９３７を含む、１２個のデータ値を備える。列Ｎはまた、順方向発射シフトレジスタ９３０からの奇数発射値９３８、及び逆方向発射シフトレジスタ９３１からの偶数発射値９３９を備え、それらはマルチプレクサ９４０への入力として供給される。マルチプレクサ９４０の出力は、選択シフトレジスタ９３２内の選択値９４１によって制御される。選択値が０である場合、奇数発射値が出力され、選択値が１である場合、偶数発射値が出力される。
【０１７９】
奇数データ値９３６及び偶数データ値９３７は、それぞれ奇数ドットラッチ９４２及び偶数ドットラッチ９４３に対応する入力として提供される。
【０１８０】
各ドットラッチ、及びその関連データ値は、ユニットセル９４４など、ユニットセルを形成する。ユニットセルを、図５８により詳細に示す。ドットラッチ９４２は、データ値９３６の出力を受け取るＤタイプフリップフロップであり、この出力は、奇数ドットシフトレジスタ９３３の要素を形成するＤタイプフリップフロップ９４４によって保持される。フリップフロップ９４４へのデータ入力は、（考慮される要素が、この例ではその入力がＤｏｔ［ｘ］値となるシフトレジスタ内の第１の要素でなければ）奇数ドットシフトレジスタ内の以前の要素の出力から提供される。データは、ＬｓｙｎｃＬ上に供給される負のパルスを受け取ると、フリップフロップ９４４の出力から、ラッチ９４２内へとクロック制御される。
【０１８１】
ラッチ９４２の出力は、３入力ＡＮＤゲート９４５の入力のうちの１つとして提供される。ＡＮＤゲート９４５への別の入力は、（マルチプレクサ９４０の出力からの）Ｆｒ信号、及びパルスプロファイル信号Ｐｒである。ノズルの発射時間は、パルスプロファイル信号Ｐｒによって制御され、たとえば、（取外し可能な電源実施形態において）低電力供給により生じる低電圧状態を考慮して延長することができる。これは、比較的一定の量のインクが、各ノズルが発射されるときそこから効率的に吐出されることを保証するためのものである。説明される実施形態では、プロファイル信号Ｐｒは、各ドットシフトレジスタで同一とすることができ、それによって、複雑性、コスト、及び性能間のバランスがもたらされる。ただし、別の実施形態では、Ｐｒ信号は、全体的に印加することができ（すなわちすべてのノズルに対して同一となる）、或いは、各ユニットセルまたさらには各ノズルに対して個別に調整することができる。
【０１８２】
データがラッチ９４２内にロードされると、発射イネーブルＦｒ信号及びパルスプロファイルＰｒ信号が、ＡＮＤゲート９４５に印加され、結合されて、ロジック１を含む各ラッチ９４２ごとにインクのドットを吐出するようノズルをトリガする。
【０１８３】
各ノズルチャネルのための信号を、以下の表において概説する。
【表４】
2009511296.tif 000006
図５８に示すように、発射信号Ｆｒは、現在の列内の１つの色、後続の列内の次の色などの発射をイネーブルするために、対角線上に送られる。これは、電流需要を、時間遅延させたやり方で６つのコラム上に分散させることによって平均化する。
【０１８４】
ドットラッチ及び様々なシフトレジスタを形成するラッチは、この実施形態では十分に静的であり、ＣＭＯＳベースである。ラッチの設計及び構造は、集積回路工学及び設計の当業者によく知られているので、この文書では詳細に説明しない。
【０１８５】
ノズル速度は、毎分約６０ページ、又はより高速でそれより多く印刷することができるプリンタ２で、２０ｋＨｚ程とすることができる。この範囲のノズル速度では、印刷ヘッド６００全体から吐出することができるインクの量は、毎秒少なくとも約５０００００００滴である。ただし、より高速及びより高品質の印刷を提供するためにノズルの数が増加されるとき、少なくとも毎秒１００００００００滴、好ましくは少なくとも毎秒５００００００００滴、及びより好ましくは少なくとも毎秒１０００００００００滴を、送達することができる。そのような速度にて、インク液滴は、ノズルによって、１つの液滴につき約２５０ナノジュールの最大液滴吐出エネルギーを用いて吐出される。
【０１８６】
したがって、これらの速度での印刷に対応するために、制御電子部品は、ノズルが同等の速度でインク液滴を吐出するべきであるかどうかを決定することができなくてはならない。これに関して、いくつかの例では、制御電子部品は、ノズルが毎秒少なくとも５０００００００定量の速度でインクの液滴を吐出するかどうかを決定することができなければならない。これは、より高速且つより高品位の印刷用途のために、毎秒少なくとも１００００００００定量、又は少なくとも毎秒５００００００００定量、及び多くの場合に、少なくとも１０００００００００定量へと増大することがある。
【０１８７】
本発明のプリンタ２では、印刷ヘッド６００上に設けられる上記範囲の数のノズルは、ノズル発射速度及び印刷速度と併せて、少なくとも毎秒５０ｃｍ２、また印刷速度に応じて少なくとも毎秒１００ｃｍ２、好ましくは少なくとも毎秒２００ｃｍ２、より好ましくはより高速で、少なくとも毎秒５００ｃｍ２の面積印刷速度をもたらす。そのような構成によって、以前に従来の印刷ユニットを用いて到達不可能であった速度にてある面積の媒体を印刷することができる、プリンタ２が提供される。
【０１８８】
本発明を、本明細書に例示としてのみ説明してきた。当業者は、本発明の広範な概念の精神及び範囲から逸脱しない多くの変形形態及び修正形態を、容易に理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１８９】
【図１】紙が入力トレイ内にあり、収集トレイが拡張された状態の、プリンタを示す前方斜視図である。
【図２】内部が露出されるようにケーシングが開いた状態である、（紙が入力トレイ内に存在せず、収集トレイが収縮された状態の）図１の印刷ユニットを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、印刷システムのドキュメントデータの流れを示す概略図である。
【図４】図３の印刷システム内で使用されるアーキテクチャを示す、より詳細な概略図である。
【図５】図３の印刷システム内で使用される制御電子部品の一実施形態を示すブロック図である。
【図６】１つのインクカートリッジが設置された状態の、プリンタ受け台内の印刷ヘッドカートリッジを示す前上方斜視図である。
【図７Ａ】本出願人の２００５年１２月５日出願の米国特許出願第１１／２９３，８００号に記載されるプリンタ受け台を示す斜視図である。
【図７Ｂ】本出願人の２００５年１２月５日出願の米国特許出願第１１／２９３，８００号に記載されるプリンタ受け台を示す斜視図である。
【図７Ｃ】本出願人の２００５年１２月５日出願の米国特許出願第１１／２９３，８００号に記載されるプリンタ受け台を示す斜視図である。
【図７Ｄ】本出願人の２００５年１２月５日出願の米国特許出願第１１／２９３，８００号に記載されるプリンタ受け台を示す斜視図である。
【図８】本出願の印刷カートリッジを受け入れるための保守駆動アセンブリを有するプリンタ受け台を示す後方斜視図である。
【図９】保守駆動アセンブリ及び媒体給送駆動アセンブリが取り外された状態の、図８に示すプリンタ受け台の後方斜視図である。
【図１０】保守駆動アセンブリを示す側面図である。
【図１１】図１０に示す保守駆動アセンブリの分解斜視図である。
【図１２】プリンタ受け台内に挿入された印刷ヘッドカートリッジを示す側断面図である。
【図１３】プリンタ受け台内へと挿入されるときオーバーセンタ機構の平衡点へと回転させられる、印刷ヘッドカートリッジを示す側断面図である。
【図１４】プリンタ受け台内でその動作位置へと付勢された印刷ヘッドカートリッジを示す側断面図である。
【図１５】インクカートリッジがその設置直前の状態である、印刷ヘッドカートリッジ及びプリンタ受け台を示す側断面図である。
【図１６】インクカートリッジが設置された状態の、印刷ヘッドカートリッジ及びプリンタ受け台を示す側断面図である。
【図１７】印刷ヘッドカートリッジと係合されたインクカートリッジを示す拡大側断面図である。
【図１８】印刷ヘッド保守ステーションの内部構成要素が露出された、印刷ヘッドカートリッジを示す破断斜視図である。
【図１９】印刷ヘッドから離れた第２の位置にある保守ローラを示す、印刷ヘッドカートリッジの長手方向断面図である。
【図２０】印刷ヘッドと係合される第１の位置にある保守ローラを示す、印刷ヘッドカートリッジの長手方向断面図である。
【図２１Ａ】保守ローラの、印刷ヘッドとの係合のある段階を示す概略図である。
【図２１Ｂ】保守ローラの、印刷ヘッドとの係合の別の段階を示す概略図である。
【図２１Ｃ】保守ローラの、印刷ヘッドとの係合の別の段階を示す概略図である。
【図２１Ｄ】保守ローラの、印刷ヘッドとの係合の別の段階を示す概略図である。
【図２２Ａ】保守ローラが印刷ヘッドから離れる、ある段階を示す概略図である。
【図２２Ｂ】保守ローラが印刷ヘッドから離れる、別の段階を示す概略図である。
【図２２Ｃ】保守ローラが印刷ヘッドから離れる、別の段階を示す概略図である。
【図２２Ｄ】保守ローラが印刷ヘッドから離れる、別の段階を示す概略図である。
【図２２Ｅ】保守ローラが印刷ヘッドから離れる、別の段階を示す概略図である。
【図２３】印刷ヘッドから完全に離れた保守ローラを示す概略図である。
【図２４】印刷ヘッド保守ステーションを示す分解斜視図である。
【図２５】印刷ヘッド保守ステーションを示す前面図である。
【図２６】図２５の線Ａ−Ａを通る横断面図である。
【図２７】インクカートリッジを示す破断斜視図である。
【図２８】インクカートリッジと係合する直前の印刷ヘッドカートリッジを通る縦方向部分断面図である。
【図２９】印刷ヘッドカートリッジの入口弁と係合する直前の、インクカートリッジの出口弁を示す断面図である。
【図３０Ａ】入口弁及び圧力調整器の分離拡大断面図である。
【図３０Ｂ】入口弁及び圧力調整器の分離分解斜視図である。
【図３１Ａ】ＬＣＰ成形物アセンブリを示す平面図である。
【図３１Ｂ】ＬＣＰ成形物アセンブリを示す前方立面図である。
【図３１Ｃ】ＬＣＰ成形物アセンブリを示す底面図である。
【図３１Ｄ】ＬＣＰ成形物アセンブリを示す背面図である。
【図３１Ｅ】ＬＣＰ成形物アセンブリを示す端面図である。
【図３２】ＬＣＰ成形物アセンブリのＣ−Ｃを通る断面図である。
【図３３Ａ】ＬＣＰチャネル成形物を示す頂部斜視図である。
【図３３Ｂ】ＬＣＰチャネル成形物を示す底部斜視図である。
【図３４】ＬＣＰチャネル成形物を示す平面図である。
【図３５】図３４に示すインセットＤを示す拡大平面図である。
【図３６】ＬＣＰチャネル成形物を示す底面図である。
【図３７】ＬＣＰチャネル成形物を示す拡大底面図である。
【図３８】印刷ヘッド集積回路モジュールの下降する三角形端部の、頂部を示す拡大部分斜視図である。
【図３９】印刷ヘッド集積回路モジュールの下降する三角形端部の、底部を示す拡大部分斜視図である。
【図４０】２つの印刷ヘッド集積回路モジュール間の接合部を示す拡大斜視図である。
【図４１】本発明とともに使用するための、静止状態にあるインク吐出用の単一のノズルを示す垂直断面図である。
【図４２】初期作動段階中の、図４１のノズルを示す垂直断面図である。
【図４３】後期作動段階中の、図４２のノズルを示す垂直断面図である。
【図４４】図３６に示す作動状態にある、図４１のノズルを示す部分垂直断面斜視図である。
【図４５】インクを省略した、図４１のノズルを示す垂直断面斜視図である。
【図４６】図４５のノズルを示す垂直断面図である。
【図４７】図４２に示す作動状態にある、図４１のノズルを示す部分垂直断面斜視図である。
【図４８】図４１のノズルを示す平面図である。
【図４９】分かりやすくするためにてこの腕及び可動ノズルを除去した、図４１のノズルを示す平面図である。
【図５０】図４１に示すタイプの複数のノズル構成を組み込む印刷ヘッドチップの一部を示す、垂直断面斜視図である。
【図５１】泡形成ヒータ要素アクチュエータタイプの、インク噴射用の単一のノズルのインクチャンバを通る概略断面図である。
【図５２Ａ】熱屈曲アクチュエータの基本的な動作原理を示す図である。
【図５２Ｂ】熱屈曲アクチュエータの基本的な動作原理を示す図である。
【図５２Ｃ】熱屈曲アクチュエータの基本的な動作原理を示す図である。
【図５３】図５２Ａから図５２Ｃに従って構築された、単一のインクジェットノズル構成を示す立体図である。
【図５４】図５３に示すノズル構成のアレイを示す図である。
【図５５】本発明のプリンタと共に使用するための、ＣＭＯＳ駆動及び制御ブロックを示す概略図である。
【図５６】図５５のＣＭＯＳブロック内のノズル列とドットシフトレジスタの間の関係を示す概略図である。
【図５７】ユニットセル、及びその図５６のノズル列及びドットシフトレジスタとの関係をより詳細に示す概略図である。
【図５８】本発明のプリンタ内の単一のプリンタノズルのためのロジックを示す回路図である。
【図１】
2009511296.tif 000007
【図２】
2009511296.tif 000008
【図３】
2009511296.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
2009511296.tif 000013
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
2009511296.tif 000015
【図７Ｄ】
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【図８】
2009511296.tif 000017
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３１Ｄ】
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【図３１Ｅ】
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【図３２】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２（Ａ）】
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【図５２（Ｂ）】
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【図５２（Ｃ）】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【国際調査報告】
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