JP2004074802A - 印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　本発明は、プリントヘッドにおいて吐出されるインク滴の量を制御するためのプリントヘッド構造を提供することにある。
【解決手段】　本発明の印刷装置は、プリントヘッド基板１５５と、前記プリントヘッド基板によって支持され、印刷用流体の液滴を発射するための複数のヒータ１６０，１６１と、前記プリントヘッド基板によって支持され、前記ヒータ上に複数の発射室１５６を画定するものであって、形状が変化するように構成されている障壁１５８と、前記複数のヒータを起動し、前記ヒータの起動に関連して前記障壁の形状を制御するための少なくとも１つのコントローラ１０４と、前記発射室上に複数のオリフィス１６２を画定するものであって、前記液滴は前記オリフィスを通して発射されるオリフィス板１６４とを備えている。
【選択図】　　　図２

Description

　本発明は印刷装置に関し、より詳細にはインクジェットプリンタのプリントヘッド構造に関する。

　サーマルインクジェットプリンタは、通常、１つあるいは複数の往復移動するプリントカートリッジを備えており、プリントカートリッジでは、小さなインク滴が形成され、そのインク滴が英数文字、グラフィクス、あるいは画像を配置したい媒体に向けて吐出されるようになっている。このようなカートリッジは、オリフィス板を有するプリントヘッドを備えており、該オリフィス板は、インク滴を吐出するための複数の小さなノズルを有している。これらノズルにはインク発射室が隣接しており、ノズルを通して吐出する前に、インク発射室にはインクが入れられている。インクは、インク供給源と流通するインク流路を通してインク発射室に供給され、そのインク供給源は、プリントカートリッジのリザーバ部に収容され、あるいはプリントヘッドとは別に配置される個別のインク容器内に収容される場合がある。

　サーマルインクジェットプリンタで用いられるノズルによるインク滴の吐出は、インク発射室内に配置される加熱抵抗器に対して、エネルギーを与えるための電気パルスを加え、隣接するインク発射室内の一回分のインク量を急速に加熱することにより達成される。電気パルスは加熱抵抗器内の温度を上昇させるものであり、その熱エネルギーがインクに伝達されて、インク蒸気のバブルが生成されることになる。インク蒸気のバブルが急速に膨張することにより、インクがノズルから押し出されることになる。一旦インクが吐出されると、インク発射室は、インク流路およびインク供給源からインクが補充されることになる。所与の量のインク滴を吐出するために必要とされるエネルギーは、ターンオンエネルギーと呼ばれている。このターンオンエネルギーは、プリントヘッドノズルを通して所定量のインクを吐出するのに十分な大きさを有する蒸気のバブルを形成するために十分なエネルギー量である。

　プリントヘッドは、その上に二酸化シリコンのような誘電体層を成長させた従来のシリコンウェーハである基板を含んでいる。インク滴は、基板上に支持される小さなインク室から吐出されるようになっている。インク室（「発射室」と呼ばれる）は、障壁層として知られる構成要素内に形成されている。障壁層は、プリントヘッド基板上に積層され、発射室を画定する形状に露光、現像、および硬化される感光材料から形成されている。

　インク滴を吐出するための加熱抵抗器は、薄膜抵抗器のような熱変換器である。その抵抗器はプリントヘッド基板上に支持されている。抵抗器は適当な表面保護層あるいは他の層で覆われ、抵抗器を加熱するための電流パルスを伝送する導電層に接続されている。発射室のそれぞれには１つの抵抗器が配置されている。

　通常のプリントヘッドでは、オリフィス板がプリントヘッドの大部分を覆っている。オリフィス板はニッケルで電鋳され、耐腐食性を与えるための貴金属でコーティングされていてもよい。別法では、オリフィス板はレーザアブレーション加工されたポリイミド材料から形成されている。オリフィス板は障壁層に結合され、各発射室がオリフィスのうちの１つと連通するように位置合わせされている。

　各インク滴が吐出された後に発射室にインクを補充するために、各発射室は、障壁層内に形成されるインク流路と連通している。流路は、基板を貫通して形成される細長いインク供給スロットに向かって延在している。インク供給スロットは、プリントヘッドの中央に配置されていてもよく、発射室が供給スロットの長手方向の反対側に配置されている。スロットは、インク吐出用の構成要素（オリフィス板を除く）が基板上に形成された後に、製作されている。

　インク滴を吐出するための上記の構成要素（障壁層、抵抗器等）は、プリントヘッド基板の前面に取り付けられている。プリントヘッドの背面は、インクスロットがインクリザーバへの開口部と流通するように、インクカートリッジの本体に取り付けられている。こうして、補充インクはインク供給スロットを通って基板の背面から基板の前面に向かって流れ、その後、流路を通って前面を横切り（オリフィス板の下側に）流れ、発射室に補充されることになる。

　多大な労力が印刷品質を改善することに費やされてきた。インクジェットプリンタの画像出力は個々のインク滴から形成されるので、画像品質およびコントラスト、ならびに画像の色相および明度の変化は、印刷される媒体上のインク滴の量およびインク滴の分布によって決められる。インク滴を制御する特性、たとえばインク自体の粘度、および所与の電気印刷パルスによって駆動される際の加熱抵抗器によって気化されるインクの量が温度とともに変動するので、インク滴の量がプリントヘッド基板の温度とともに変動することがわかっている。インク滴の量を制御する１つの方法は、加熱抵抗器に供給される電気パルスの幅を変化させることである。しかしながら、インクジェット用のインクは化学的な反応性を有し、加熱抵抗器およびその電気的接続をインクに対して長時間にわたって晒す結果として、加熱抵抗器が化学的に腐食し、加熱抵抗器の長期的な性能が劣化するおそれがある。インク滴の量を制御する別の方法は、加熱抵抗器上に厚みの勾配を有する保護層を構成することである。しかしながら、保護層の厚みを変化させることは、半導体製造工程の公差、および保護材料の熱伝導勾配の公差の影響を受けやすくなる。

　したがって、本発明の目的は、プリントヘッドにおいて吐出されるインク滴の量を制御するためのプリントヘッド構造を提供することにある。

　本発明の特定の実施形態による流体吐出装置は、ベースと、ベースによって支持され、流体吐出装置から吐出されることなる流体を収容するために可変サイズの開口部を画定する層と、ベースによって支持され、流体吐出装置から種々のサイズの液滴を吐出するように構成される流体ドライバと、開口部のサイズを調整するために層と動作可能に接続され、かつ吐出される液滴のサイズを調整するために流体ドライバと動作可能に接続される少なくとも１つのコントローラとを備えている。本発明の他の実施形態による装置および方法の態様も開示されている。

　本発明によれば、プリントヘッドにおいて吐出されるインク滴の量を制御するためのプリントヘッド構造を実現することができる。

　添付の図面は本発明の実施形態を示しており、その説明とともに、本発明のある特定の原理を説明するための役割を果たしている。本発明の他の実施形態は、図面および説明を参照することにより容易に理解されるであろう。なお、図面においては、同様の参照番号は同様の部品を指示するものである。

　図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタ１００のブロック図である。インクジェットプリンタ１００は、電源１０２と、プロセッサ、たとえばマイクロコントローラあるいはマイクロプロセッサを含むインク滴発射コントローラ１０４と、プラテンモータ１０６と、ローラバー１１０によってプラテンモータ１０６に接続される少なくとも１つのローラ１０８と、メモリ１１２と、メモリ１１２およびプラテンモータ１０６に接続される位置コントローラ１１４と、位置コントローラ１１４に接続されるキャリッジモータ１１６とを備えており、オプションでは、それらは全て、オプションでマイクロプロセッサを含むコンピュータ１４０の制御下にある。インクジェットプリンタ１００はさらに、電源１０２およびインク滴発射コントローラ１０４に接続されるキャリッジ１１８を備え、キャリッジ１１８は少なくとも１つのプリントカートリッジ１２２を備えている。キャリッジ１１８はスライドバー１２０に取り付けられ、それによりキャリッジ１１８は、キャリッジモータ１１６によって、紙のような印刷媒体１２４上を往復移動、すなわち左右に走査できるようになっている。走査軸Ｘは矢印１３０によって示されている。プラテンモータ１０６およびキャリッジモータ１１６は位置コントローラ１１４の制御下にあり、位置コントローラ１１４は、オプションでは従来のハードウエア構成で実施され、メモリ１１２から動作命令が与えられる。キャリッジ１１８が走査するのに応じて、インク滴が各プリントカートリッジ１２２から媒体１２４上に所定の印刷幅パターンで選択的に吐出され、それによりドットマトリクス操作を用いて画像あるいは英数文字が形成されることになる。インク滴飛翔経路軸Ｚは矢印１３２によって示されている。ドットマトリクス操作はコンピュータ１４０によって決定され、コンピュータ１４０はインク滴発射コントローラ１０４および電源１０２に命令を送信している。所定幅の印刷が完了したとき、媒体１２４は、次の所定幅を印刷する準備をするために、プラテンモータ１０６およびローラ１０８によって、矢印１３４によって示される印刷媒体軸Ｙに沿って適当な距離だけ進められるようになっている。

　図２を参照すると、本発明の一実施形態によるプリントヘッド１５０の構成要素は、二酸化シリコン層１５４のような誘電体層を成長させたシリコンウェーハ１５２上に形成されている。用語「基板」は、オプションではウェーハおよび誘電体層を含むものとみなされる。オプションでは、多数のプリントヘッド基板が単一のウェーハ上に同時に形成され、そのダイがそれぞれ個々のプリントヘッドを支持している。

　インク滴は、プリントヘッド基板１５５上に支持される小さなインク室から吐出されるようになっている。インク室（「発射室」１５６と呼ばれる）が障壁層１５８内に形成され、その障壁層はプリントヘッド基板１５５上に積層され、発射室を画定する形状に露光、現像、および硬化される感光材料から形成されている。障壁層１５８の残りの部分は、図２に示されるように、明瞭にするために切り離されている。

　発射室１５６からインク滴を吐出するための機構は、薄膜抵抗器１６０，１６１のような複数のドライバあるいはヒータを備えている。抵抗器１６０，１６１は、プリントヘッド基板あるいはベース１５５上に支持されている。抵抗器１６０，１６１は、適当な表面保護あるいは他の層で覆われており、抵抗器を加熱するための電流パルスを伝送する導電層に接続されている。各発射室１５６内には１組の抵抗器１６０，１６１が配置されている。抵抗器１６０，１６１に関するさらに細かい点については以下に述べられる。

　インク滴は、プリントヘッドの大部分を覆うオリフィス板１６４内に形成されるオリフィス１６２（１つのオリフィスが図２に破断して示される）を通して吐出されるようになっている。オリフィス板１６４は、オプションではレーザサブレーション加工されたポリイミド材料から形成されている。オリフィス板１６４は障壁層１５８に結合され、各発射室１５６は、インク滴が吐出されるオリフィス１６２のうちの１つと連通するように位置合わせされている。

　各インク滴が吐出された後、発射室１５６にはインクが補充されることになる。これに関して、各発射室は、障壁層１５８内に形成される流路１６６と連通している。流路１６６は、基板１５５を貫通して形成される細長いインク供給スロット１７０に向かって延在している。インク供給スロット１７０は、オプションではインク供給スロット１７０の長手方向の反対側に配置される発射室１５６の列間の中央に配置されている。スロット１７０は、本発明の実施形態に従って、インク吐出用の構成要素（オリフィス板１６４を除く）が基板１５５上に形成された後に製作されることになる。

　インク滴を吐出するための上記の構成要素（たとえば、障壁層１５８、抵抗器１６０，１６１等）は、基板１５５の前面１７２に取り付けられている。プリントヘッドの背面は、インクスロット１７０がカートリッジ内のインクリザーバへの開口部と流通するように、インクカートリッジの本体に取り付けられている。こうして、補充インクは、インク供給スロット１７０を通ってプリントヘッドの背面から基板１５５の前面１７２に向かって流れる。その後、インクは、前面１７２にわたって（すなわち、流路１６６まで流れ、さらにその中を通ってオリフィス板１６４の下側に）流れ、発射室１５６に補充されることになる。

　スロット１７０とインク流路１６６との間にある、基板１５５の前面１７２の部分は棚部１７６である。インクスロット１７０に最も近い障壁層１５８の部分はリードイン・ローブ１７８に形成され、該リードイン・ローブは、一般に１つの流路１６６を隣接する流路から分離するための役割を果たすものである。図２に示される左ローブ１７８は明瞭にするために一部破断されている。ローブ１７８は、スロット１７０から棚部１７６を横切って流路１６６に流れ込むインクを誘導する表面を画定している。図面にはリードイン・ローブ１７８および流路形状の特定の例が示されているが、本開示を読めば、他のローブおよび形状が当業者には容易に明らかになるであろう。

　図３は本発明の一実施形態による内側抵抗器１６０および外側抵抗器１６１の平面図である。明瞭にするために、ここではオリフィス板１６４および障壁層１５８は省略されている。抵抗器１６０，１６１は薄膜として実現され、概ね平坦な構造がともに概ね正方形の幾何学的図形パターンを画定している。オプションでは、他の幾何学的図形、たとえば台形、多角形、あるいは他の有用な幾何学的図形が、図示される概ね正方形のパターンの代わりに、あるいはそれとともに用いられる場合もある。図３における実施形態の抵抗器１６０，１６１は、多数の外側加熱抵抗器セグメント２０４，２０６，２０８，２１０によって概ね包囲される多数の内側加熱抵抗器セグメント２００，２０２を含むセグメント化された加熱抵抗器である。オプションでは、多数の電気導体、たとえば薄膜金属導体が、加熱抵抗器セグメント２００〜２１０の１つあるいは複数の加熱抵抗器セグメントに電気的かつ物理的に接続されている。別の製造技法は、蒸着、スパッタリング、あるいは他の技法を用いて形成される抵抗器セグメントを含んでいる。

　所定の加熱抵抗器１６０，１６１に電圧を選択的に印加することにより、加熱抵抗器セグメントの全てあるいは選択されたものに電流が誘導されることになる。電流によって加熱抵抗器セグメント内の温度が上昇するようになり、その熱の少なくとも一部が発射室１５６内のインクあるいは他の流体に伝達されるので、エネルギーが付与され、それゆえ加熱されるセグメントあるいは加熱抵抗器を変更することにより、種々の熱量がインクに伝達されることになる。プリンタ１００が印刷中、より高い印刷品質を得ることが強く望まれる際に、抵抗器１６０，１６１および／または抵抗器セグメント２００〜２１０を動的に選択することにより、吐出されるインク滴の量を動的に変更できるようになる。また、インク滴の量を動的に選択し、かつ変更することにより、後に記載されるように、実現可能な濃淡の組み合わせの数も増加することになる。

　図４は、本発明の一実施形態によるもので、並列に接続される加熱抵抗器１６０，１６１と、関連するスイッチング回路２５０，２５２とを示す電気回路図である。スイッチング回路２５０，２５２は、抵抗器１６０，１６１のうちの１つあるいは複数の抵抗器に電圧を選択的に印加するものである。図４に示されるように、抵抗器１６０は第１のスイッチング素子２５０に接続され、抵抗器１６１は第２のスイッチング素子２５２に接続されている。各スイッチング素子２５０，２５２は、本発明の実施形態によれば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含んでいる。当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、オプションで、バイポーラ接合トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、他の電界効果素子および他の素子のような多くの素子が、スイッチング素子２５０，２５２のスイッチング機能を実行するために用いられることは理解されよう。

　スイッチング素子２５０は、インク滴発射コントローラ１０４あるいは別のコントローラおよび抵抗器１６０のうちの１つあるいは複数の抵抗器に接続されている。スイッチング素子２５２は、インク滴発射コントローラ１０４あるいは別のコントローラおよび抵抗器１６１のうちの１つあるいは複数の抵抗器に接続されている。また、スイッチング素子２５０，２５２は、図のように原線２５４およびアドレス線２５６に、および適当な電源１０２あるいは別の電源にも接続されている。当業者であれば、アドレス線および原線を指定することにより、１つの特定の組の抵抗器１６０，１６１が固有に特定されることは理解されよう。オプションでは、スイッチング素子２５０，２５２はインクジェットカートリッジ１２２の回路内に収容されている。別法において、オプションで、スイッチング素子２５０，２５２は半導体基板１５５内、キャリッジ１１８の回路内、キャリッジ１１８の外部、あるいはインクジェットプリンタ１００の他の回路内、あるいは他の場所に収容されている。

　各スイッチング素子２５０，２５２は、インク滴発射コントローラ１０４あるいは他のコントローラあるいはプロセッサから、制御信号、たとえばスイッチング素子のためのターンオン電圧以上のゲート電圧を受け取り、それに応答して起動されるようになっている。簡単に述べると、各スイッチング素子２５０，２５２が起動されるとき、適当なスイッチング素子を介して電源１０２により、電圧が適当な導体あるいは他の接続素子を介して各適当な抵抗器１６０，１６１に供給されることになる。その電圧の印加によって、選択された各抵抗器１６０，１６１において、より具体的にはスイッチング素子によって起動される導体に接続される各加熱抵抗器セグメント２００〜２１０において電流が誘導され、熱エネルギーが散逸されることになる。本発明の実施形態によれば、電流は、抵抗器１６０の各加熱抵抗器セグメント２００，２０２内に流れ、かつ／または抵抗器１６２の各加熱抵抗器セグメント２０４，２０６，２０８，２１０内に流れている。各セグメント２００〜２１０において散逸されるエネルギーの少なくとも一部は、発射室１５６内に格納されるインクあるいは他の流体に伝達され、駆動バブルを生成し、発射室１５６から流体を吐出している。スイッチング素子２５０，２５２のうちの一方あるいは両方が起動する結果として、加熱抵抗器セグメント２００〜２１０に選択的に電圧が印加され、セグメント内に電流が誘導されて、最終的には発射室１５６から吐出されるインクの量の変化が制御されることになる。

　本発明の実施形態によると、スイッチング素子２５０によって流れることが可能になる加熱抵抗器１６０のセグメント２００，２０２内の電流は、抵抗器１６０上で駆動バブルを凝集させる。駆動バブルは膨張し、インク滴を発射室１５６から押し出す。スイッチング素子２５０，２５２によって流れることが可能になる加熱抵抗器１６０，１６１の全てのセグメント２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２１０内の電流は、両方の抵抗器１６０，１６１上で駆動バブルを凝集させる。この駆動バブルは、スイッチング素子２５０だけが起動することにより生成される駆動バブルよりも大きく、膨張して、発射室１５６からさらに大きなインク滴を押し出す。スイッチング素子２５２によって流れるようになる加熱抵抗器１６１のセグメント２０４，２０６，２０８，２１０内の電流は、抵抗器１６１上で駆動バブルを凝集させる。スイッチング素子２５０、スイッチング素子２５２、あるいは両方のスイッチング素子２５０，２５２の起動を動的に選択することにより、発射室１５６から吐出されるインク滴の大きさが動的に調整される。この動的な調整により、必ずしも電気パルス幅を変化させたり、あるいは保護層の厚みを変更したりすることなく、印刷媒体上の文字あるいは印刷画像の、たとえば濃淡、色相および／または明度の変化をさらに細かく制御できるようになる。その画質は改善されることになる。

　濃淡の性能に関して、２つの異なるインク滴サイズを与える能力によって、利用可能な濃淡の数が劇的に増加する。たとえば、５個までのインク滴が発射されることができ、インク滴の順序が関連し、色毎に１つのインク滴サイズのみが用いられるものと仮定すると、以下の表は、必ずしも染料の負担を増やすことなく、あるいはさらに多くのインク滴を必要とすることなく、１つののみのインク滴サイズに対して、２つのインク滴サイズを有することに起因する色／濃淡の実現性の数が著しく増加することを示している。

　抵抗器１６０，１６１のいずれを起動するかを選択することに加えて、本発明の実施形態はオプションで、吐出されることになるインク滴のサイズに関連して、発射室１５６、流路１６６および／または他の構成要素のサイズを変更するための方法を提供している。特定の実施形態は、たとえば発射室１５６および／または流路１６６の形状および／またはサイズを調整するために、障壁１５８を制御している。そのために、障壁層１５８は、オプションではこの実施形態に従って形状が変化する材料、たとえば、電流を加える際に形状が変化する圧電材料から形成されている。インク滴発射コントローラ１０４が、その形状を変化させるために障壁１５８に加えられる電流を制御している。より具体的には、一例によれば、障壁１５８に電流を加えることにより、障壁１５８が発射室１５６の形状を変更できるようになる。特定の実施形態によれば、発射室の形状の変化は、発射されるインク滴のサイズに、すなわち、スイッチング素子２５０および／または２５２、ならびに抵抗器１６０および／または１６１の起動に関連している。本発明の実施形態は、起動される１つあるいは複数の抵抗のサイズに比例する発射室サイズを提供するものである。発射される抵抗器面積が大きくなると、発射室１５６のサイズが大きくなる。こうして、内側抵抗器１６０のみが起動されている場合には、より小さな発射室１５６が用いられ、内側抵抗器１６０および外側抵抗器１６１の両方が起動されている場合には、より大きな発射室１５６が用いられている。圧電材料を用いることにより、発射室のサイズが、電気パルスを用いて変更されるようになる。さらに、以下に記載されるように、本発明の実施形態は同じく流路１６６のサイズを変更させている。

　より詳細には、図５の例はＮＯＴゲート２８０に電気的に接続されるスイッチング素子２５２を示しており、ＮＯＴゲートはさらに障壁１５８に電気的に接続されている。したがって、スイッチング素子２５２が起動され、外側抵抗器１６１にエネルギーが供給されるとき、障壁１５８は起動されず、たとえば発射室１５６のサイズは収縮および／または減少しないことになる。一方、スイッチング素子２５０のみが起動され、内側抵抗器１６０にのみエネルギーが供給されるとき、スイッチング素子２５２は起動されないことになる。それゆえ障壁１５８が起動されると、たとえば発射室１５６のサイズを縮小することになる。以下に記載されるように、オプションでは、外側抵抗器１６１が起動されていないとき、障壁１５８が起動され、外側抵抗器１６１を覆っている。内側抵抗器１６０によって生成され、発射される相対的に小さなインク滴には、発射室１５６のより小さな対応する形状がより適している。他の制御回路および／または論理制御素子、たとえば個別のコントローラあるいは回路構成要素、ＮＯＴゲート２０８の代わりに障壁１５８を起動するための他の制御構成要素等による制御も同様に考慮されている。

　図６および図７は、本発明の実施形態による発射室１５６のサイズの変化を示す概略図である。図６では、両方の抵抗器１６０，１６１が露出されるように、障壁１５８が発射室１５６を画定している。一方、図７では、障壁１５８によって、内側抵抗器１６０のみが露出されるように、発射室１５６のサイズが減少している。外側抵抗器１６１は覆われている。こうして、より大きな駆動バブルおよびより大きなインク滴吐出の場合、発射室１５６はより大きくなる（図６）。小さな駆動バブルおよび小さなインク滴吐出の場合、発射室１５６はより小さくなる（図７）。本発明の実施形態による発射室サイズ制御は一般に、比較的大きな発射室から比較的小さなインク滴を発射することに対する問題を最小限に抑えることになる。なぜなら、発射室のサイズがインク滴に対して、より適合するように縮小されるためである。より良好なインク滴量制御およびより良好なインク滴速度制御が達成されることになる。

　また、図６および図７は、障壁１５８の形状を変化させることにより、オプションで流路１６６のサイズが変化することも示している。この特定の実施形態によれば、図６の場合のように、障壁１５８が起動されないときには流路１６６はより広く、図７の場合のように、障壁１５８が起動されるときにはより狭くなる。障壁１５８は、オプションでは発射室１５６のサイズを変更することとは別に、あるいはそれとともに、流路１６６のサイズを変更するように構成および／または制御されている。特にその「狭窄な場所」２９０において、流路１６６のサイズを制御することにより、発射室１５６の流体補充速度が実効的に制御されている。本発明のある特定の実施形態に従って、所望の時点で発射室１５６の補充速度を改善あるいは調整することにより、数多くの利点がもたらされる。

　図８および図９は本発明の実施形態による大きな駆動バブルおよび小さな駆動バブルの形成を示す側断面図である。図８では、障壁１５８によって形成される発射室側壁２９２が外側抵抗器１６１の抵抗器セグメント２０６，２１０の外側にある。内側抵抗器１６０および外側抵抗器１６１はいずれも、それらの抵抗器にわたって大きな駆動バブル２９４が形成されるように駆動されている。図９では、障壁１５８によって形成される発射室側壁２９２は、外側抵抗器１６１の抵抗器セグメント２０６，２１０の内側にあるが、依然として内側抵抗器１６０の抵抗器セグメント２００，２０２の外側にある。内側抵抗器１６０だけが駆動され、セグメント２００，２０２にわたって小さな駆動バブル２９６が形成されている。明瞭にするために、オリフィス板１６４は図８および図９には示されず、また図８および図９は必ずしも寸法通りに描かれていない。

　本発明の実施形態によれば、図示される抵抗器レイアウトの変形形態も考慮される。たとえば、外側抵抗器１６１のセグメント２０４，２０６，２０８および２１０は、オプションでは、図１に示されるように、内側抵抗器１６０のセグメント２００，２０２の角部を越えて延在するか、あるいは図３に示されるように、角部内に留まるか、またはそれに隣接している。図面に示される抵抗器の寸法は必ずしも寸法通りではない。抵抗器１６０，１６１のセグメントの相対的なサイズは、オプションでは図示されるものとは異なっている。たとえば、図３に示される外側抵抗器面積と内側抵抗器面積との比は、オプションでは図示されるものよりも小さいか、あるいは大きい。外側抵抗器１６１をより小さくすることにより、発射室１５６のサイズを変更する際に障壁１５８が横切る距離は短くなる。さらに、本発明の実施形態によれば、抵抗器１６０，１６１はセグメント化される必要はなく、セグメント化しないことができる。抵抗器のサイズおよび／または値は、オプションではたとえば発射の不安定性を低減し、かつ流体吐出品質を改善するために、所望の駆動バブルのサイズ、インク滴の発射特性、発射室１５６で達成されるサイズの変化、および／または他の要因とともに選択される。障壁１５８と抵抗器１６０および／または１６１のような関連する抵抗器との間の間隙を大きくし過ぎると、たとえば許容可能な印刷品質を維持することが難しくなる傾向がある。

　こうして、本発明の実施形態は、プリントヘッド基板１５５と、プリントヘッド基板１５５によって支持され、印刷用の流体の液滴を発射するための複数のヒータ１６０、１６１と、プリントヘッド基板１５５によって支持され、ヒータ１６０，１６１上に配置される複数の発射室１５６を画定し、形状が変化するように構成される障壁１５８と、複数のヒータ１６０，１６１を起動し、ヒータ１６０，１６１の起動に関連して障壁１５８の形状を制御するための少なくとも１つのコントローラ１０４と、発射室１５６上で複数のオリフィス１６２を画定し、そのオリフィス１６２を通してインク滴が発射されるようにするオリフィス板１６４とを備えた印刷装置を提供するものである。障壁は、オプションではヒータ１６０，１６１の起動に関連して発射室１５６のサイズを変更するように構成されている。また、障壁１５８は、発射室１５６に印刷用の流体を供給するための流路１６６も画定し、障壁１５８は、オプションでは発射室１５６の補充速度を変更するために、ヒータ１６０，１６１の起動に関連して流路１６６のサイズを変更するように構成されている。特定の実施形態によれば、障壁１５８は、圧電材料のような、形状が変化する材料から形成されている。各ヒータ１６０，１６１は、複数の個別に制御可能な加熱素子２００〜２１０を含んでいる。コントローラ１０４は、個別に制御可能な加熱素子の制御に基づいて、発射室１５６のサイズを制御するように構成されている。

　また、本発明の実施形態は、ベース１５５とベース１５５によって支持される層１５８とを備えた流体吐出装置を提供するものであり、その層は、流体吐出装置から吐出されることになる流体を収容するための、可変サイズの開口部１５６および／または１６６を画定している。流体ドライバ１６０，１６１がベース１５５によって支持され、装置から種々のサイズの液滴を吐出するように構成されている。少なくとも１つのコントローラ１０４は、開口部のサイズを調整するために層１５８と動作可能に接続され、かつ吐出される液滴のサイズを調整するために流体ドライバと動作可能に接続されている。その開口部は、流体を吐出するための発射室１５６、および／または吐出するために発射室１５６に流体を供給するための流路１６６を画定している。

　本発明の実施形態による、プリントヘッド１５０を制御する方法は、発射室１５６内に駆動バブルを生成し、プリントヘッド１５０から印刷用の流体の液滴を吐出することと、液滴のサイズに応じて発射室１５６のサイズを変更し、かつ／または発射室１５６のための補充流路１６６のサイズを変更することとを含んでいる。圧電材料のような形状変化材料は、障壁１５８の形態で、あるいは障壁１５８内に用いて、発射室１５６のサイズを変更している。さらに具体的な実施形態によれば、その方法は、少なくとも１つの第１の抵抗器１６０を用いて発射室１５６内に第１の駆動バブルを生成することと、第１の抵抗器１６０と少なくとも１つの第２の抵抗器１６１とを用いて発射室１５６内に第１の駆動バブルより大きな第２の駆動バブルを生成することと、第１の駆動バブルが生成されるか、第２の駆動バブルが生成されるかに応じて、発射室１５６のサイズを変更することとを含んでいる。

　また、本発明の実施形態は、プロセッサによって実行される際に、プリントヘッド制御、印刷、流体吐出、および／または本明細書に記載される他の機構および能力を果たすことができるようにするコンピュータプログラムをその上に格納された１つあるいは複数のコンピュータ読取り可能媒体も含んでいる。

　図１０はプリントカートリッジ本体１２２の斜視図である。基板１５５の下側は、プリントカートリッジ本体１２２の突出した領域３０２に取り付けるための構造あるいは表面を備えている。より詳細には、一例によれば、プリントカートリッジ本体１２２の突出した領域３０２は、インクスロット３０６を包囲し、たとえば、基板１５５の下側にある境界パターンと一致するフランジ３０４を備えている。たとえば、突出した領域３０２のフランジ３０４上には接着ビードが形成され、その後、境界パターンをフランジ３０４と位置合わせした状態で、プリントヘッド１５０が突出した領域３０２に押圧されることになる。このようにして、プリントカートリッジ本体１２２内のインクスロット３０６と、接着剤と、プリントヘッド１５０内のインク供給スロット１７０とが実効的に、プリントカートリッジ本体１２２内のリザーバからプリントヘッド１５０のインク流路１６６までインクを移送するための個々のコンジットを形成している。

　本発明はある特定の実施形態を参照しながら記載されてきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、その形態および細部が変更される場合があることは理解されよう。たとえば、本開示に関連する図面は必ずしも寸法通りには描かれていない。本明細書に記載される発射室、ヒータ、加熱素子および他の構成要素の他の形状も考慮される。印刷以外の他の応用形態（およびインクあるいは他の印刷用の流体以外の流体）も考慮される。最後に、上側、下側、左、右、上、下、上方および下方のような方向に関する用語は、図示および説明する目的を果たすためにのみ用いられており、必ずしも限定することを意図していない。本発明の他の態様は、本開示を読めば当業者には明らかになるであろう。

本発明の一実施形態によるインクジェットプリンタのブロック図である。 本発明の一実施形態に係り、インクを吐出するための構成要素を示すものであって、プリントヘッドの一部を破断した斜視図である。 本発明の一実施形態による抵抗器配列の平面図である。 本発明の一実施形態による回路図である。 本発明の一実施形態による回路図である。 本発明の一実施形態によるもので、プリントヘッドの一部の斜視図である。 本発明の一実施形態によるもので、別の構成における図６のプリントヘッドの平面図である。 本発明の一実施形態によるもので、大きな駆動バブルの形成を示す側断面図である。 本発明の一実施形態によるもので、小さな駆動バブルの形成を示す側断面図である。 本発明の一実施形態によるもので、インクジェットプリントヘッドが取り付けられるプリントカートリッジの斜視図である。

符号の説明

　１０４　コントローラ
　１５０　インクジェットプリントヘッド
　１５６　発射室
　１５８　障壁
　１６０，１６１　ヒータ
　１６２　オリフィス
　１６４　オリフィス板
　１６６　流路
　２００，２０２，２０４，２０６，２０８，２１０　加熱素子
　２５０，２５２　スイッチング素子
　２９４，２９６　駆動バブル

Claims (10)

1. 　プリントヘッド基板と、
   　前記プリントヘッド基板によって支持され、印刷用流体の液滴を発射するための複数のヒータと、
   　前記プリントヘッド基板によって支持され、前記ヒータ上に複数の発射室を画定するものであって、形状が変化するように構成されている障壁と、
   　前記複数のヒータを起動し、前記ヒータの起動に関連して前記障壁の形状を制御するための少なくとも１つのコントローラと、
   　前記発射室上に複数のオリフィスを画定するものであって、前記液滴は前記オリフィスを通して発射されるオリフィス板とを備えている印刷装置。
2. 　前記障壁は、前記ヒータの起動に関連して前記発射室のサイズを変更するように構成されている、請求項１に記載の装置。
3. 　前記障壁は、前記発射室に印刷用流体を供給するための流路を画定し、前記障壁は、前記ヒータの起動に関連して前記流路のサイズを変更し、前記発射室の補充速度を変更するように構成されている、請求項１に記載の装置。
4. 　前記障壁は形状変化材料から形成されている、請求項１に記載の装置。
5. 　前記形状変化材料は圧電材料である、請求項４に記載の装置。
6. 　前記ヒータはそれぞれ、複数の個別に制御可能な加熱素子を備えている、請求項１に記載の装置。
7. 　前記コントローラは、前記個別に制御可能な加熱素子の制御に基づいて前記発射室のサイズを制御するように構成されている、請求項６に記載の装置。
8. 　インクジェットプリントヘッドのための抵抗器配列であって、
   　前記インクジェットプリントヘッドから第１のインク滴を吐出するために、第１の駆動バブルを生成するように構成されている少なくとも１つの内側抵抗器と、
   　前記内側抵抗器を概ね包囲する少なくとも１つの外側抵抗器であって、前記内側抵抗器および前記外側抵抗器は協動して、前記インクジェットプリントヘッドから第２のインク滴を吐出するために第２の駆動バブルを生成するように構成され、前記第２のインク滴は前記第１のインク滴よりも大きい、少なくとも１つの外側抵抗器とを備え、
   　前記内側抵抗器および前記外側抵抗器は電気的に並列に接続されている抵抗器配列。
9. 　前記内側抵抗器および前記外側抵抗器を選択するために、前記内側抵抗器および前記外側抵抗器と動作可能に接続される第１および第２のスイッチング素子をさらに備えている、請求項８に記載の抵抗器配列。
10. 　前記第１および第２のスイッチング素子のうちの少なくとも一方は、形状変化材料から形成された障壁に電気的に接続されている、請求項９に記載の抵抗器配列。
    

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