JP2000246901A - インク・ジェット・プリンタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリントヘッドのノズル列中のノズル密度を
増加させることなく、印刷品質を向上でき、印刷中の消
費電力を低減できるプリンタ・カートリッジ、ならび
に、このプリンタ・カートリッジを用いて印刷する方法
を提供する。 【解決手段】 印刷幅を有する印刷媒体を印刷媒体通路
に沿ってプリンタ内を移動させるための印刷媒体移動デ
バイスと、プリンタ内の前記印刷媒体通路の方向に沿っ
た軸に直交する軸に対して０度〜９０度の角度でプリン
タに取付けられたプリンタ・カートリッジとを備え、前
記プリンタ・カートリッジが、前記印刷媒体の実質的に
全印刷幅を印刷するのに十分な長さを有し、かつ、当該
長さ方向の少なくとも一部分に沿って１つ以上のプリン
トヘッドを備え、各プリントヘッドが１つ以上のノズル
列を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク・ジェット
・プリンタに関し、詳細には、印刷速度の増加と印刷品
質の改善に適したプリンタ・カートリッジの方向に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インク・ジェット・プリンタには２つの
基本的なタイプがあり、１つは、印刷媒体を横断し、か
つ、規定されたパターンでプリンタ・カートリッジの幅
上にインク滴を滴下する移動可能なプリントヘッドを有
するプリンタであり、もう１つは、プリントヘッドの長
さ方向に沿ったノズル列を備え、かつ、実質的に固定さ
れたページ幅プリントヘッドを有するプリンタである。

【０００３】移動可能なプリントヘッドのデザインで
は、プリントヘッドを備えた１つ以上のプリンタ・カー
トリッジが移動可能なキャリッジに取付けられ、このキ
ャリッジは、印刷媒体がプリンタを通ってキャリッジの
動きに交差するように移動する際に印刷媒体を横断す
る。単一のプリンタ・カートリッジではなく多数のプリ
ンタ・カートリッジを移動可能なキャリッジに取付けて
使用する場合には、印刷速度が大きく増加する。しかし
ながら、最高の印刷品質を得るためには、プリンタ・カ
ートリッジ間の配列が重要であり、プリンタの寿命が尽
きるまでこの配列を保守するのは多くの場合において困
難である。プリンタ・カートリッジを交換する際にカー
トリッジの僅かな配列誤差が生じると、それによって印
刷品質が低下する。多数のプリンタ・カートリッジに関
連する配列の問題は、単一のプリンタ・カートリッジを
使用する場合には生じない。しかしながら、単一のカー
トリッジを用いたプリンタでは、多数のプリンタ・カー
トリッジを使用することによって得られる高速印刷が可
能ではない。

【０００４】印刷品質を犠牲にすることなく印刷速度を
増加すべく、印刷媒体の幅に等しいか又は僅かに短い長
さを有するページ幅プリントヘッド列が開発された。ペ
ージ幅プリントヘッド列は、プリンタを通る印刷媒体の
移動方向に対して約９０度又は実質的に直交して配置さ
れる。このような大きな又はページ幅のプリントヘッド
列では印刷速度は大幅に増加するが、移動可能なプリン
トヘッドを使用することによって得られるのと同じ印刷
品質を得るためには、プリントヘッド上のノズルを高密
度に配置する必要がある。ページ幅プリントヘッドと同
じノズル密度を有する移動可能なプリントヘッドでは、
印刷媒体を横断して移動できるので印刷媒体上に高密度
にインク滴を滴下可能なので、印刷品質が低下する欠点
がない。

【０００５】ページ幅のプリントヘッド列における欠点
の一つは、所望の印刷品質を達成するのに十分な高ノズ
ル密度を備えるようなプリントヘッドの製造が困難なこ
とである。プリントヘッド上のノズル密度を高めること
は、インク噴射デバイスへの電気的トレーシング、なら
びに、各ノズルに近接したノズル・チャンバへインクを
流すためのプリントヘッドのインク・チャネルと流路形
状に必要な経路のために複雑となる。

【０００６】印刷媒体の移動方向に直交するように配置
されたページ幅プリントヘッドのもう１つの欠点は、フ
ルページ印刷のように印刷媒体の全体をインク適用範囲
とするために、プリントヘッドの全ノズル又はかなり大
きな割合のノズルを同時に動作させる必要があるので、
このようなプリントヘッドは過剰量の電力を消費するこ
とである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、改善された高速度、高品質のプリンタを提供する
ことである。

【０００８】本発明の他の目的は、改善されたページ幅
プリントヘッド列を有するプリンタを提供することであ
る。

【０００９】本発明の更なる目的は、印刷速度を犠牲に
することなく印刷品質を改善したプリンタを提供するこ
とである。

【００１０】本発明の更なる他の目的は、ページ幅プリ
ントヘッドのデバイスの電力消費を低減することであ
る。

【００１１】本発明の更なる別の目的は、ページ幅のプ
リントヘッド列の製造におけるコスト及び困難性を低減
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の及び他の目的に関
し、本発明は次ぎのいインク・ジェット・プリンタを提
供するものである。すなわち、印刷幅を有する印刷媒体
を印刷媒体通路に沿ってプリンタ内を移動させるための
印刷媒体移動デバイスと、プリンタ内の前記印刷媒体通
路の方向に沿った軸に直交する軸に対して０度〜９０度
の角度でプリンタに取付けられたプリンタ・カートリッ
ジとを備え、前記プリンタ・カートリッジが、前記印刷
媒体の実質的に全印刷幅を印刷するのに十分な長さを有
し、かつ、当該長さ方向の少なくとも一部分に沿って１
つ以上のプリントヘッドを備え、各プリントヘッドが１
つ以上のノズル列を有する、インク・ジェット・プリン
タである。

【００１３】他の特徴に関し、本発明は次ぎの印刷方法
を提供するものである。すなわち、印刷媒体のキャリッ
ジと、当該キャリッジに配置された印刷媒体と、プリン
タに移動可能に取付けられると共に、当該プリンタ内の
前記印刷媒体の移動方向に直交する軸に対して鋭角をも
って前記キャリッジを横断するように配置される長尺の
プリンタ・カートリッジとを備えるプリンタを提供する
段階を含み、前記プリンタ・カートリッジが、その長さ
方向の少なくとも一部分に沿って複数のプリントヘッド
を備え、各プリントヘッドが少なくとも１つのノズル列
を有し、かつ、印刷媒体に線、字、図形等を印刷するの
に十分なパターンをもってプリントヘッドからのインク
を噴射するためのプリントヘッド上のインク噴射デバイ
スを作動させる印刷方法である。

【００１４】本発明の目的において、「角度」とは、プ
リンタ内の印刷媒体通路に直交する軸に対してプリント
ヘッドの長さ方向に沿った軸によってなす最小角度を意
味する。

【００１５】

【発明の効果】本発明に係るプリンタの利点は、印刷イ
ンディカを形成するインク滴は、カートリッジの一部分
のみから同時に噴射でき、それによって、媒体を完全に
印刷する場合でさえもかなりの電力消費の低減が図られ
ることである。従来のプリンタでは、ページ幅カートリ
ッジは、プリンタ内の印刷媒体の移動方向に沿った軸に
実質的に直交するような角度で配置される。したがっ
て、印刷媒体を横断する印刷ライン全体を一度に印刷す
るためには、プリントヘッドの長さ方向に沿ったノズル
の実質的に多数のものを同時に作動又は噴射させる必要
がある。他の利点は、本発明の傾斜したプリントヘッド
では、同じ印刷品質を得るために、印刷媒体の通路に直
行して配置される同様のプリントヘッドほど高いノズル
密度を備える必要がないことである。

【００１６】本発明によって、印刷解像度を犠牲にする
ことなくプリントヘッドに沿ったノズル間隔を増加した
プリントヘッド構造が可能となるので、プリンタの製造
コストがかなり低減できる。本発明によってノズル間隔
の増加したプリントヘッドの製造が可能となるので、印
刷媒体の通路に実質的に直交するように取付けられた従
来のプリントヘッドに比べて、より容易にかつ低コスト
でプリントヘッドを製造できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の更なる利点は、図面とと
もに示される好適な実施態様の詳細な説明によって明ら
かになるであろう。なお、図面において同じ参照番号は
同様の要素を表わす

【００１８】図面について言及すると、本発明によるプ
リンタ１０を図１に示す。プリンタ１０は好ましくは、
細長いプリンタ・カートリッジ１１とその上の複数のイ
ンク噴射デバイスを有するインク・ジェット・プリンタ
であり、プリンタ・カートリッジ１１はこれに取付けら
れたプリントヘッド１２と連通する１つ以上のインク・
リザーバを備え、インク噴射デバイスは紙のような印刷
されるべき印刷媒体上にインクを噴射するためにプリン
トヘッド１２上に配置される。プリンタは印刷媒体の移
動デバイス１４を更に備え、プリンタ内の印刷媒体の通
路に沿った軸Ｐによって一般に示される方向において、
プリンタ・カートリッジ１１を通過するようにプリンタ
１０内において印刷媒体１６を移動デバイス１４によっ
て移動させる。軸Ｐは、プリンタの幅方向に沿った軸Ｑ
に直行する。

【００１９】上記で規定したように、角度θは軸Ｑとプ
リンタ・カートリッジ１１の長さ方向に沿った軸Ｃとの
なす角度である。角度θは、好ましくは約５°と約８５
°の間の範囲であり、より好ましくは約１０°と約６０
°の間の範囲であり、最も好ましくは約４５°である。
図２に示すように、プリンタ・カートリッジ１１'の長
さ方向に沿った軸Ｃ'がプリンタの幅方向に沿った軸Ｑ'
に対して角度θ'をなすように、プリンタ・カートリッ
ジ１１'をプリンタに対して傾斜させてもよい。

【００２０】カートリッジ１１は、好ましくは“ページ
幅の”カートリッジである。“ページ幅の”とは、印刷
媒体の幅にわたってカートリッジを移動させることなく
印刷媒体の印刷幅全体にわたってインクを噴射できるよ
うな長さをカートリッジが有することを意味する。印刷
媒体の印刷幅は、印刷媒体の幅に依存し約１インチから
約８インチ又はそれ以上の範囲である。ページ幅のカー
トリッジは、単一の半導体基板、単一のノズルプレー
ト、ならびに、単一のインク供給カートリッジ等を備え
るものに限定されるものではない。したがって、複数の
半導体基板、複数のノズルプレート、ならびに、複数の
インク供給カートリッジを、共通のプリントヘッド・ホ
ルダに直列に取付けてページ幅のカートリッジを作製し
てもよい。本発明をあらゆる点で限定することなく簡明
にする目的で、１つ以上のノズルプレート、１つ以上の
半導体基板及び／又は１つ以上のインク供給カートリッ
ジを含む全てのアセンブリをページ幅のカートリッジと
いうものとする。しかしながら、本発明の目的を達成す
るためには、印刷媒体の通路に沿った軸に直交する軸に
対して複数のプリントヘッドを備えたカートリッジを傾
斜させたものでもよく、本発明がページ幅のカートリッ
ジに限定されるものでないことが認識されるであろう。

【００２１】プリンタ・カートリッジ１１は、取付デバ
イス２０と２２によってプリンタ１０のフレーム１８に
取外し可能に取付けらるのが好ましい。プリントヘッド
上のインク噴射デバイスを作動させるためのプリンタ・
カートリッジへの電気的接続は、取付デバイス２０と２
２のいずれか一方又は両方に近接して設けるか、或い
は、取付デバイス２０と２２の間又はこれらに近接した
プリンタ・カートリッジの上部に取付けてもよい。この
電気的接続は、電気的接触、柔軟なケーブル、複数のピ
ン接続、リボンケーブル、ピン接触パッド、バネで付勢
した接触等によって設けられる。従来の接続デバイス及
びその方法は当業者によく知られるところであり、カー
トリッジへの電気的接続として使用してもよい。

【００２２】プリンタ１０はまた、プリントヘッド１２
上のインク噴射デバイスに選択的に電圧を加えるために
インターフェース・ケーブル又はプリンタ・ケーブル２
７を介して入力デバイスからの入力を受け取り、かつ、
プリンタ１０内を印刷媒体１６を選択的に移動させるた
めの適当なマイクロプロセッサ・デバイス、モータ、供
給電源等を通常備えている。インターフェース・ケーブ
ル又はプリンタ・ケーブル２７を、プリンタ１０と、コ
ンピュータ２５のようなプリンタ制御デバイス又は電気
的インパルスを発生する他のデバイスの間に取付けても
よい。

【００２３】傾斜したプリンタ・カートリッジ１１の一
連の操作を、図３及び図４に示す。図示の目的のみのた
めに、カートリッジ１１は３つの区分２４、２８及び３
０に分割されている。しかしながら、更に多くの部分又
はより少ない部分を用いてもよく、また、固定されたプ
リンタ・カートリッジ１１に対してプリンタ１０を通っ
て印刷媒体１６が移動するときに、これら部分を個々に
制御してもよい。図３について言及すると、印刷媒体１
６がカートリッジ１１を通過するときに、カートリッジ
１１の区分２４の直近に位置する媒体１６の部分２６
が、カートリッジ１１の区分２４においてプリントヘッ
ド１２上のインク噴射デバイスの作動によって印刷され
る。この時点においては、印刷媒体は区分２４にのみ近
接しているので、カートリッジ１１の区分２８及び３０
は非作動状態にあって区分２４のみが作動する。

【００２４】印刷媒体１６がプリンタ・カートリッジ１
１の区分２８及び３０に近接して移動するとき、これら
の区分に対応するインク噴射デバイスが印刷媒体１６の
部分３２及び３４を印刷すべく連続して作動する。印刷
媒体１６の印刷された部分２６の上端が区分２４をひと
たび通過すると、カートリッジ１１のこの区分にあるプ
リントヘッドはもはや作動するする必要がない。したが
って、ページを印刷する多くの時間において、印刷媒体
１６がプリンタ・カートリッジ１１に近接して移動する
際に、プリントヘッド１２上のインク噴射デバイスの一
部分のみが作動するのが分かる。したがって、プリンタ
１０のためのピーク電力消費がより分散され、このピー
ク電力消費は、プリンタを通る印刷媒体の移動方向に対
して実質的に直交するカートリッジを有するプリンタの
電力消費よりも平均では少ない。

【００２５】プリンタ１０内のプリントヘッド１２を傾
斜させることによって得られる重要な利点は、与えられ
た解像度について、ノズル孔４０と４２の間の間隔Ｄ１
を、プリンタ内の紙通路に対して実質的に直交して傾斜
するページ幅プリンタ・カートリッジにおいて同じ解像
度を得るのに要求される間隔に比べて大きくできること
である。本発明によるカートリッジ配置によって得られ
るノズル間隔についての利点を図５に示す。プリンタの
解像度は、次ぎの式によって決定される。Ｄ２＝Ｄ１×
ｃｏｓθここで、Ｄ１は、隣接するノズル孔４０、４２
間のプリントヘッド軸Ｃに沿った間隔であり、Ｄ２は、
ノズル４０と４２によって印刷媒体上に印刷された二つ
の隣接するドット間の水平距離である。Ｄ２の逆数がイ
ンチ当たりのドット数（ｄｐｉ）としてプリンタの解像
度を表わす。

【００２６】ページ幅のプリントヘッドを用いた従来の
プリンタでは、ノズル孔４０、４２間の距離はＤ１では
あるが角度θはゼロである。したがって、Ｄ２はＤ１に
等しく、プリンタの解像度はＤ１によって直接決定され
る。従来のプリンタでは、解像度を増加させるために
は、所望の解像度の増加に比例してＤ１を減少させなけ
ればならなかった。しかしながら、ノズル孔の間隔Ｄ１
を減少させることによって、ノズルの配置、流路の形状
及びプリンタ操作に要求される電気的な構成要素に求め
られる複雑性が増す。各ノズル孔にインクを送るための
インク・チャンバの壁とフロー・チャネルを確実に欠陥
のないものとするために、チャンバ壁とチャネルはでき
るだけ厚いものとする。ノズル孔と対応するチャンバ、
チャネルとはともに近接しているので、壁厚をそれに応
じて減少させる必要がある。ノズル孔の間隔Ｄ１に大き
な許容量をもたせる利点は、流路形状のための壁厚を増
加でき、それによりプリントヘッドの完全性と信頼性を
増し、少なくとも、流路形状のための壁厚を許容可能な
最小厚さとしてプリンタを製造可能とする。

【００２７】０度と９０度の間のθに対して、Ｄ２はＤ
１より小さい。したがって、Ｄ２の値は、プリンタ１０
内の印刷媒体１６の移動通路Ｐに直交する軸Ｑに対する
プリントヘッド１２の角度θを変えることによって変化
させることができる。プリントヘッド１２の好ましい角
度は約１０度〜約６０度の範囲であり、約４５度が特に
好ましい。６００ｄｐｉのプリンタに対する実施例を示
すと、印刷媒体の通路Ｐに直交して配置され（すなわ
ち、θが０度）、かつ、同じ６００ｄｐｉの解像度を有
するるプリントヘッドの場合における約０．００１６イ
ンチと比較して、間隔Ｄ１を約０．００２インチ〜約
０．００３インチ（すなわち、θが約３０度〜約６０
度）とすることができる。好ましい解像度は約１／６０
０インチであるが、約１／３００インチ〜約１／２４０
０インチの範囲とすることができる。

【００２８】ページ幅プリントヘッド１２を傾斜させる
ことは、プリンタ１０の解像度を決定する有効ノズル間
隔Ｄ２に反映される距離Ｄ１に対する定められた製造公
差のパーセンテージ効果を減少させる更なる利益を有す
る。これらの公差は、サーマル・インク・ジェットのフ
ロー・チャネルとノズルを形成するのに用いる厚いフィ
ルムと薄いフィルムで流路形状を形成することによって
得られる典型的なプロセス公差であってもよく、或い
は、単一の長いチップを提供するのではなく、ページ幅
配置に直線的に沿ったサーマル・インク・ジェット・プ
リントヘッドのより小さなチップを配置することによっ
て、長いページ幅プリントヘッドの配置を提供する結果
としての大きな公差であってもよい。各チップがページ
幅に配置されれば公差は距離Ｄ１として与えられ、この
距離Ｄ１は、製造プロセスにおいて、これらのより小さ
なチップが単一の長いページ幅プリントヘッドの配置に
いかに正確に埋め込まれるかに依存する。

【００２９】単一のページ幅プリンタ・カートリッジ１
１を製造するために直線的に配置した各チップを用いる
場合において、傾斜したプリントヘッド配置により得ら
れる製造公差の利点を図６に示す。図６において、プリ
ントヘッド４１及び４３は誤差距離Ｅ１だけ離間してお
り、その結果、隣接するノズル孔４５、４７の距離は好
ましいＤ１ではなくＤ１’となる。ここで、Ｄ１’＝Ｄ
１＋Ｅ１となる。誤差距離Ｅ１に基づく水平位置誤差ｅ
は、誤差距離Ｅ１自体より相当小さい。このことは、Ｄ
２’＝Ｄ１’×ｃｏｓθ＝Ｄ１×ｃｏｓθ＋Ｅ１×ｃｏ
ｓθ＝Ｄ２＋Ｅ１×ｃｏｓθ、ここでＤ２＝Ｄ１×ｃｏ
ｓθ、の関係から導かれる。

【００３０】例えば、距離Ｄ１に対して定められた全体
の製造プロセス誤差があり、これを誤差距離Ｅ１と記載
すると、プロセス後のノズル間隔はＤ１＋／−Ｅ１で与
えられる。ページ幅プリントヘッド１２が傾斜していな
い場合は（すなわち、θ＝０）、プリンタの解像度を決
定するベース距離Ｄ２はＤ１と等しい（すなわち、Ｄ２
＝Ｄ１、ｃｏｓθ＝１）。したがって、Ｄ１とＤ２は等
しく、その結果、印刷解像度の誤差は距離Ｄ１によって
直接決定され誤差距離Ｅ１に関連付けられるので、Ｄ２
に対する水平位置誤差ｅは、Ｄ１に対する誤差（Ｅ１）
と同じとなる。

【００３１】しかしながら、ページ幅プリントヘッド１
２が例えば４５度傾斜している場合には、Ｄ１に対して
定められたプロセス誤差Ｅ１はθのコサインの大きさに
に減少し、それによって距離Ｄ２においても誤差ｅが減
少する。その結果、Ｄ２における誤差は、傾斜しないプ
リントヘッドについてのＤ２＋／−Ｅ１ではなく、Ｄ２
＋／−（Ｅ１×ｃｏｓθ）となる。したがって、θ＝４
５度に対するＤ２における誤差ｅはＤ２＋／−（０．７
０７Ｅ１）となり、これは、印刷解像度を決定するのに
不可避的な距離Ｄ２の公差において約３０％の減少とな
る。

【００３２】ノズル配置間の間隔を増加することもま
た、所望の印刷品質又は印刷解像度のを得るための十分
なノズル密度を有するプリントヘッド１２を製造する困
難性を低減する。使用可能なプリントヘッド１２の生産
歩留まりは、厚いフィルムに流路形状とノズル孔を形成
する際に達成される精度、ならびに、電気的トレーシン
グを堆積させ、かつ半導体基板上のデバイス作動させる
ための精度に関係する。

【００３３】図１に示すように、プリンタ・カートリッ
ジ１１のの長さは、印刷媒体１６の幅より実質的に長
い。プリンタ・カートリッジ１１の角度は０度と９０度
の間で増加するので、カートリッジ１１の長さもまた印
刷媒体１６の所望の印刷幅にわたることができるように
増加する必要がある。例えば、カートリッジの約４５度
の好適な角度に対しては、８．５インチの最大幅を有す
る印刷媒体１６の実質部分を横断して印刷するために、
カートリッジ長さが約９インチ〜約１９インチであるの
が好ましい。

【００３４】プリントヘッド１２の間隔Ｄ１を増加させ
ることは、シリコン基板上のインク噴射デバイスへの電
気的トレーシング経路、ならびに、プリントヘッド１２
上にある各インク・チャンバへインクを流すインク・フ
ローの分配チャネル経路を形成するためのより大きな空
間を提供する。典型的なインク・ジェット・プリントヘ
ッド１２は、半導体基板上のエネルギー伝達デバイスに
インクを送るための、複数のノズル、インク・チャン
バ、インクの入口チャネル及びインク・フロー・チャネ
ルを備える。インク・チャンバとインク・フロー・チャ
ネルは典型的には、ノズル孔を備えるノズル・プレート
に取付けられ又はこれに一体化された厚いフィルム材料
に形成される。

【００３５】本発明にしたがって製造したプリントヘッ
ド１２の厚いフィルム材料に形成された流路を基板側か
ら見た状態を、図７と図８に示す。図７に示すように、
プリントヘッド１２は二つのノズル列５０及び５２を備
える。ノズル列５０は、インク・チャンバ５６ａ〜５６
ｈに連結されたノズル孔５４ａ〜５４ｈ、ならびに、イ
ンクの入口チャネル５８ａ〜５８ｈを備える。同様に、
列５２は、ノズル孔６０のようなノズル孔、インク・チ
ャンバ６２のようなインク・チャンバ、ならびに、チャ
ネル６４のようなインクの入口チャネルを備える。イン
クは、矢印６８で示される方向において流路６６を介し
て、インクの各入口チャネル５８と各インク・チャンバ
５６に流れ、かつ、矢印７２で示される方向において流
路７０を介して、インクの各入口チャネル６４と各イン
ク・チャンバ６２に流れる。流れ方向６８及び７２は例
示の目的でのみ示したものであり、各列にあるノズルに
インクを効果的に流すために、逆方向であってもよく、
又は相互に反対の方向であってもよい。

【００３６】図７に示す配列は側縁からの供給形状を示
し、半導体基板の外側縁の周囲を流れることによってイ
ンクが流路６６及び７０に入るものである。中央からの
供給形状では、流路６６及び７０はノズル列５０と５２
の間に設けられることになる。インクは、半導体基板の
中央を経由して流路６６及び７０に入ることになる。

【００３７】上記図７に示したノズル配列に代わる配列
を図８に示す。図示するように、プリントヘッド１２
は、４つのノズル列、すなわち、８０、８２、８４及び
８６を備える。列８０は、ノズル孔８８のようなノズル
孔、インク・チャンバ９０のようなインク・チャンバ、
ならびに、入口チャネル９２のようなインクの入口チャ
ネルを備える。列８２は、ノズル孔９４のようなノズル
孔、インク・チャンバ９６のようなインク・チャンバ、
ならびに、入口チャネル９８のようなインクの入口チャ
ネルを備える。列８４は、同様のノズル孔１００、イン
ク・チャンバ１０２、ならびに、インクの入口チャネル
１０４を備え、列８６は、同様のノズル孔１０６、イン
ク・チャンバ１０８、ならびに、インクの入口チャネル
１１０を備える。列８０のインクの入口チャネル９２
は、インク分配チャネル１１２に近接している。インク
分配チャネル１１４、１１６及び１１８は、列８２、８
４及び８６の９８、１０４及び１１０のようなインクの
入口チャネルにそれぞれインクを供給する。１つ以上の
インク供給チャネル１２０と１２２によって、インク・
リザーバ−からインク分配チャネル１１２、１１４、１
１６及び１１８にインクが供給される。したがって、図
５において説明した、プリンタ内の印刷媒体の移動方向
に実質的に直交するように配置しプリントヘッドのよう
に、ノズルを互いに近接した位置に配置する必要がない
ので、図８によって示すような更なるインク流路をプリ
ントヘッド１２上に配置するための空間を必要としな
い。

【００３８】インクは、プリンタ・カートリッジ１１に
取付けられた１つ以上のインク・リザーバーからプリン
トヘッド１２へ流れる。インクは、半導体基板を通っ
て、又はこの基板の縁部の周囲を流れてもよく、或い
は、プリントヘッド１２のインク・フロー・チャネルと
インク・チャンバにインクが入るように中央を経由して
流れてもよい。中央からインクを供給する形状であっ
て、インク・チャンバ１３２、ノズル孔１３４及びイン
クの入口チャネル１３６を備える厚いフィルム１３０、
ならびにノズル・プレートを示すプリントヘッド１２の
一部分の断面図を図９に示す。ここで、プリントヘッド
１２の一部分は一定の比率で拡大したものではない。

【００３９】ノズル・プレート及び厚いフィルム１３０
は、約１５ミクロン〜約２００ミクロンの範囲の全体厚
さを有し、工業的には“Coverlay”と通常呼ばれている
複合材料であって、一方の側に接着層を有するポリイミ
ド・ポリマー・テープの複合材料によって形成するのが
好ましい。この複合材料の好適なものには、ウイルミン
トン(Wilmington)、デラウエアー(Delaware)のデュポン
コーポレーション(Dupont Corporation)から商標名”PY
RALUX”として、ならびに、チャンドラー(Chandler)、
アリゾナ(Arizona)のロジャーズコーポレーション(Roge
rs Corporation)から商標名”R-FLEX”として入手可能
な材料が含まれる。しかしながら、本発明によってノズ
ル孔及びヒーターを設けることは、金属及び金属をコー
ティングしたプラスチック（これらに限定されるもので
はないが）を含む実際上あらゆる材料からなるノズル・
プレートに適用可能であることが理解されるであろう。

【００４０】ノズル・プレート／厚いフィルム１３０の
材料中に流路形状を形成するために、この材料は、公知
のレーザー・アブレーション技術によりマスクを用いて
好ましくはレーザー除去される。ノズル・プレート／厚
いフィルム１３０をレーザー除去した結果、ノズル孔１
３４は、インク・チャンバ１３２からノズル・プレート
／厚いフィルム１３０の上面にわたる先細の壁を好まし
くは有する。ノズル孔１３４の入口は、好ましくは約５
μｍ〜約８０μｍの幅で、ノズル孔１３４の出口は約５
μｍ〜約８０μｍの幅である。各インク・チャンバ１３
２及びインク・チャネル１３６は各ノズルにインクを供
給するものであり、ノズルに所望量のインクを供給する
ための大きさを有し、その容積は、好ましくは約１ピコ
リッター（ｐｌ）〜約２００ピコリッターである。この
点において、各インク・チャンバ１３２は、好ましくは
約１ｐｌ〜約４００ｐｌの容積を有し、各チャネル１３
６は、好ましくは約２０μｍ^２〜約１０００μｍ^２の流
路面積を好ましくは有する。

【００４１】ノズル・プレート／厚いフィルム１３０
は、典型的にはＢステージの接着剤１３８を用いて半導
体基板１４０に取付けられる。接着剤１３８として用い
られるＢステージの熱硬化樹脂には、フェノール樹脂、
レゾルシノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、エチレ
ン−尿素樹脂、フラン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコ
ン樹脂が含まれる。接着層の厚さは、好ましくは約１ミ
クロンから約２５ミクロンの範囲である。

【００４２】半導体基板はシリコンから作られ、ノズル
・プレートの厚いフィルム１３０内のノズル孔１３４に
近接したシリコーン内に分散して設けられた抵抗体１４
２のようなエネルギー伝達デバイスを含む。シリコン部
材１４０は、典型的には、約２ミリメーター〜約２ミリ
メーターの範囲の幅、約６ミリメーター〜約２６ミリメ
ーターの範囲の長さ、ならびに、約０．３ミリメーター
〜約１．２ミリメーターの厚さであって最も好適には約
０．５ミリメーター〜約０．８ミリメーターの厚さの寸
法を有する。

【００４３】インクは通常、重力と毛細管作用によっ
て、インク・リザーバーからシリコン部材１４０の周囲
を回って又はシリコン部材の中央を経由して、通路とし
てのチャネル１３６へ、そしてインクチャンバ１３２へ
と移動する。各ノズル孔１３４は比較的小さなサイズで
あり、チャンバ１３２内のヒーター１４２が作動するま
で、各ノズル孔に連結するチャンバ１３２内にインクが
保持される。ヒーターはインク中の揮発性成分を気化さ
せ、チャンバ１３２内のインクが放出され、そして、毛
細管作用によってチャンバ内にインクが再充填される。

【００４４】プリントヘッド１２には複数のノズルが配
置されている。各ノズルは他のノズルの少なくとも１つ
から規定の距離だけ離間しており、印刷媒体１６がプリ
ンタ１０内を移動する間に印刷媒体にインクを移す。

【００４５】少なくとも１つのインク・チャネル１３６
が、複数のノズル孔１３４の各々に連通する。複数の各
ノズル孔１３４間において少なくとも他の１つのノズル
孔１３４からの規定距離に等しい距離だけ、各インク・
チャネル１３６は少なくとも他の１つのインク・チャネ
ルから離間する。複数の各ノズル孔１３４間において少
なくとも他のノズル孔１３４からの規定距離に等しい距
離だけ、各導体は少なくとも他の１つの導体から離間す
る。

【００４６】プリンタ・カートリッジ１１はある程度の
長さを有するので、取付けられた複数の半導体基板１４
０とノズル・プレート／厚いフィルム１３０を備える。
本発明によるカートリッジ１１は、約１〜約６０の半導
体基板とこれらに対応するノズル・プレート／厚いフィ
ルム１３０を備えていてもよい。ノズル・プレートのノ
ズル孔１３４の数とその間隔は、所望の印刷品質が得ら
れるように選ばれる。したがって、解像度が６００ｄｐ
ｉのプリンタでは、約１４．５ｍｍの長さと約４．０ｍ
ｍの幅を有する各半導体基板１４０が、約８０４μｍ離
間した２つのノズル列であって各列に３０４個のノズル
を備えるノズル・プレート／厚いフィルム１３０に取付
けられたものが好ましい。図８に示す他の実施態様で
は、ノズル・プレート／厚いフィルム１３０は、好まし
くは約２４０ミクロン離間した４つのノズル列であって
各列に５個のノズルを備える。

【００４７】カラー印刷に応用する場合には、図７及び
図８に示すノズル列の構造が異なる各色に対して繰り返
される。図１０に示すように、カラーのノズル列は実質
的に互いに平行となるように整列する。本発明によるカ
ラーのプリンタ・カートリッジ２００は、シアン列構造
２１０、マゼンタ列構造２１２、イエロー列構造２１４
及びブラック列構造２１６を備える。列構造２１０〜２
１６の各々は、図７及び図８に示すように、中央からの
インク供給又は側部からのインク供給のいずれかの配置
をもって配列されてもよい。他の全ての点において、カ
ラーのカートリッジ２００は、上記で説明した単一のカ
ラー・カートリッジと同様である。

【００４８】図１０に示す平行な列では、フルカラー印
刷ができるように、プリンタを通る印刷媒体の移動通路
Ｐに平行な線２２０〜２２６は４つの全てのカラー列と
交差する。しかしながら、４つの全てのカラー列が紙の
幅にわたってカラー印刷できるためには、プリンタは、
単一のカラー・カートリッジを使用するだけのプリンタ
に対して求められるものより大きな枠１８（図１参照）
を必要とする。

【００４９】本発明の様々な特徴、実施態様及び幾つか
の利点を説明したが、発明の意図及び特許請求の範囲内
で、本発明に対する様々な修正、置換及び訂正が可能で
あることは当業者によって認識されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプリンタの平面図である。

【図２】本発明に係る傾斜したプリントヘッドの他の例
を示す図である。

【図３】本発明に係るプリンタ又はカートリッジを用い
た、印刷媒体への連続印刷を示す図である。

【図４】本発明に係るプリンタ又はカートリッジを用い
た、印刷媒体への連続印刷を示す図である。

【図５】傾斜したプリントヘッド上の２つのノズルにお
けるノズル間隔を示す図である。

【図６】傾斜したプリントヘッドを形成するために、直
線上に組立てられたチップ間の公差誤差を示す図であ
る。

【図７】本発明に係る傾斜したプリントヘッドのインク
流路の形状を示す図である。

【図８】本発明に係る傾斜したプリントヘッドのインク
流路の形状を示す図である。

【図９】本発明に係る傾斜したプリントヘッドの、一定
の比率で拡大したものでない一部分を示す断面図であ
る。

【図１０】本発明に係る傾斜した多色プリンタ・カート
リッジの配置を示す平面図である。

【符号の説明】

１０・・インク・ジェット・プリンタ、１１，１１‘・
・プリンタ・カートリッジ、１２，４１，４３・・プリ
ントヘッド、１４・・移動デバイス（キャリッジ）、１
６・・印刷媒体、４０，４２・・ノズル、５０，５２，
８０，８２，８４，８６・・ノズル列、Ｄ１・・距離、
Ｐ，Ｐ‘・・印刷媒体通路の方向に沿った軸、Ｑ，Ｑ
‘・・印刷媒体通路の方向に沿った軸に直交する軸、θ
・・（鋭）角度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・フィリップ・ボラシュ アメリカ合衆国 40515 ケンタッキー、 レキシントン、ブルックシャー・サークル 2416 (72)発明者 マイケル・クラーク・キャンベル アメリカ合衆国 40502 ケンタッキー、 レキシントン、ブレッケンウッド・ドライ ブ 3034 (72)発明者 トーマス・ジョン・イード アメリカ合衆国 40515 ケンタッキー、 レキシントン、ブリッジモント・レーン 4105

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印刷幅を有する印刷媒体を印刷媒体通路
   に沿ってプリンタ内を移動させるための印刷媒体移動デ
   バイスと、プリンタ内の前記印刷媒体通路の方向に沿っ
   た軸に直交する軸に対して０度〜９０度の角度でプリン
   タに取付けられたプリンタ・カートリッジとを備え、 前記プリンタ・カートリッジが、前記印刷媒体の実質的
   に全印刷幅を印刷するのに十分な長さを有し、かつ、当
   該長さ方向の少なくとも一部分に沿って１つ以上のプリ
   ントヘッドを備え、各プリントヘッドが１つ以上のノズ
   ル列を有する、インク・ジェット・プリンタ。
2. 【請求項２】 前記プリンタ・カートリッジが、プリン
   タ内の前記印刷媒体通路の方向に沿った軸に直交する軸
   に対して約１０度〜約６０度の角度でプリンタに取付け
   られた、請求項１に記載のインク・ジェット・プリン
   タ。
3. 【請求項３】 前記各プリンタ・カートリッジが、各ノ
   ズルが離間した少なくとも１つのノズル列を備える、請
   求項１に記載のインク・ジェット・プリンタ。
4. 【請求項４】 前記ノズル列の各ノズルが、約０．００
   ２インチ〜約０．００３インチの範囲の距離において隣
   接するノズルから離間する、請求項３に記載のインク・
   ジェット・プリンタ。
5. 【請求項５】 前記各ノズル列が離間したノズルを備
   え、かつ、当該各ノズルが約０．０００４インチ〜約
   ０．０１インチの範囲の距離においてノズル列の隣接す
   るノズルから離間する、請求項１に記載のインク・ジェ
   ット・プリンタ。
6. 【請求項６】 前記プリンタ・カートリッジが約９イン
   チ〜約１９インチの範囲の長さを有する、請求項１に記
   載のインク・ジェット・プリンタ。
7. 【請求項７】 前記ノズル列が、当該ノズル列に隣接し
   た少なくとも１つのインク分配チャネルをさらに備え
   る、請求項１に記載のインク・ジェット・プリンタ。
8. 【請求項８】 前記各プリントヘッドが、少なくとも４
   つのノズル列と当該各ノズル列に隣接した少なくとも４
   つのインク分配チャネルとを備える、請求項１に記載の
   インク・ジェット・プリンタ。
9. 【請求項９】 前記プリンタ・カートリッジの両端に配
   置され、当該プリンタ・カートリッジをプリンタに接続
   する電気的接続をさらに備える、請求項１に記載のイン
   ク・ジェット・プリンタ。
10. 【請求項１０】 印刷媒体に多色印刷をするために、長
    さ方向に沿った１つ以上のプリントヘッドを有する平行
    した３つ又は４つのプリンタ・カートリッジをさらに備
    える、請求項１に記載のインク・ジェット・プリンタ。
11. 【請求項１１】 印刷媒体のキャリッジと、当該キャリ
    ッジに配置された印刷媒体と、プリンタに移動可能に取
    付けられると共に、当該プリンタを通る前記印刷媒体の
    移動方向に直交する軸に対して鋭角をもって前記キャリ
    ッジを横断するように配置される長尺のプリンタ・カー
    トリッジとを備えるプリンタを提供する段階を含み、 前記プリンタ・カートリッジが、その長さ方向の少なく
    とも一部分に沿って複数のプリントヘッドを備え、 各プリントヘッドが少なくとも１つのノズル列を有し、
    かつ、印刷媒体に線、字、図形等を印刷するのに十分な
    パターンをもってプリントヘッドからのインクを噴射す
    るためのプリントヘッド上のインク噴射デバイスを作動
    させる印刷方法。
12. 【請求項１２】 前記プリンタ・カートリッジが複数の
    プリントヘッドを備え、前記プリンタ・カートリッジの
    長さ方向に沿って連設された１つ以上のプリントヘッド
    を動作させる段階をさらに備える、請求項１１に記載の
    印刷方法。
13. 【請求項１３】 前記プリンタ・カートリッジが、前記
    プリンタ内の前記印刷媒体の移動方向に直交する軸に対
    して約１０度〜約６０度の範囲の鋭角度でプリンタに取
    付けられた、請求項１１に記載の印刷方法。
14. 【請求項１４】 前記各プリンタ・カートリッジが、各
    ノズルが離間した少なくとも１つのノズル列を備える、
    請求項１１に記載の印刷方法。
15. 【請求項１５】 前記ノズル列の各ノズルが、約０．０
    ００４インチ〜約０．０１インチの範囲の距離において
    隣接するノズルから離間する、請求項１４に記載の印刷
    方法。
16. 【請求項１６】 前記少なくとも１つのノズル列が離間
    したノズルを備え、かつ、当該各ノズルが約０．０００
    ４インチ〜約０．０１インチの範囲の距離においてノズ
    ル列の隣接するノズルから離間する、請求項１１に記載
    の印刷方法。
17. 【請求項１７】 前記プリンタ・カートリッジが約９イ
    ンチ〜約１９インチの範囲の長さを有する、請求項１１
    に記載の印刷方法。
18. 【請求項１８】 前記プリントヘッドが少なくとも１つ
    のノズル列を備え、かつ、当該ノズル列が少なくとも１
    つのインク分配チャネルを備える、請求項１１に記載の
    印刷方法。
19. 【請求項１９】 前記各プリントヘッドが、少なくとも
    ４つのノズル列と当該各ノズル列に隣接した少なくとも
    ４つのインク分配チャネルとを備える、請求項１１に記
    載の印刷方法。
20. 【請求項２０】 前記プリンタ・カートリッジの両端に
    配置され、当該プリンタ・カートリッジをプリンタに接
    続する電気的接続をさらに備える、請求項１１に記載の
    印刷方法。
21. 【請求項２１】 前記印刷媒体が前記プリンタ内を移動
    する際に印刷媒体に多色印刷をするために、長さ方向に
    沿った１つ以上のプリントヘッドを有する平行した３つ
    又は４つのプリンタ・カートリッジをさらに備える、請
    求項１１に記載の印刷方法。