JP4825339B2

JP4825339B2 - 一次及び二次ノズルを具備する印刷カートリッジを有するインクジェット印刷装置

Info

Publication number: JP4825339B2
Application number: JP35066398A
Authority: JP
Inventors: フランク・エドワード・アンダーソン; ジョン・フィリップ・ボラッシュ; トーマス・ジョン・イード; ローレンス・ラッセル・スチュワード
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2018-11-04
Also published as: EP1864812A1; EP0914948A3; JPH11235816A; EP0914948B1; DE69838089T2; EP0914948A2; US6017112A; DE69838089D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一次及び二次ノズルを備えた少なくとも１つのプリント・カートリッジを有するインク・ジェット印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドロップ・オンデマンド型インク・ジェット・プリンタは、紙シートのような印刷媒体上に個々のドット又は画素のパターンを印刷することによって印刷像を形成する。ドットを配置可能な位置は、画素のアレイ又はグリッド、或いは、行及び列の直線アレイとして配列された正方形領域によって表すことができ、画素の中心から中心までの距離又はドット・ピッチは、プリンタの解像度によって決定される。ドットは、プリントヘッドが行走査方向に媒体を横切って移動するときに印刷される。行走査の間に、ステッパ・モータが行走査方向を横切る方向に印刷媒体を移動させる。
【０００３】
ドロップ・オンデマンド型インク・ジェット・プリンタは、熱エネルギーを使用してインク充填チャンバ内で気泡を発生させインク滴を放出する。熱エネルギー発生器又は加熱要素、通常は抵抗体が、ヒータ・チップ上にあって放出ノズル近くのチャンバ内に配置される。プリンタのプリントヘッドの中には複数のチャンバが設けられ、各チャンバは単一の加熱要素を備える。典型的には、プリントヘッドはヒータ・チップとノズル・プレートから構成され、ノズル・プレート中に複数の放出ノズルが形成される。プリントヘッドはインク・ジェット・プリント・カートリッジの一部を形成し、インク・ジェット・プリント・カートリッジはインク充填容器をさらに含む。
【０００４】
１つの従来型プリントヘッドでは、放出ノズルは２つのカラム（即ちノズル列）に配列され、一方のカラムのノズルは他方のカラムのノズルに対して互い違いに配置される。使用に際して、２つのカラムは単一のカラムとして機能する。従って、各ドットの水平行は単一のノズルによってのみ印刷される。１つのノズルが故障すると、その故障したノズルは行に沿ってドットを印刷しないので、印刷された書類にはインクが存在しない水平ブランク行を含む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プリンタの製造業者は、印刷速度を向上するために使用する技術を常に探し求めている。公知技術の１つとして、プリントヘッド上の各ノズル・カラムにノズルを追加することが挙げられる。しかし、ノズル・カラムの長さが増加する場合には、カラムに沿った適正なノズル配置が重要となる。これは、ノズルの整列誤差から生じる印刷の整列誤差が、ノズルのカラム長さの増大につれてますます目立つようになるからである。
【０００６】
印刷速度を増大させ印刷品質を向上させることができる改善されたプリントヘッドが望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ヒータ・チップと該ヒータ・チップに結合されたノズル・プレートとを含むプリント・カートリッジと、該プリント・カートリッジに電気的に結合された駆動回路とを備えるインク・ジェット印刷装置であって、該ノズルプレーに複数の一次ノズル及び複数の二次ノズルを設けたプリントヘッドを有するインク・ジェット印刷装置が提供される。一次ノズルは、第１及び第２のノズル・プレート・カラム（即ち、ノズル・プレートに形成された第１及び第２のノズル列）に位置する第１及び第２のノズルを含む。二次ノズルは、第３及び第４のノズル・プレート・カラム（即ち、ノズル・プレートに形成された第３及び第４のノズル列）に位置する第３及び第４のノズルを含む。二次ノズルは一次ノズルと同じ順序に配列され、かつ、一次ノズルと同じように相互に離間されたノズルを有する。各二次ノズルは一次ノズルと印刷行を共有し、これにより前記二次ノズルが前記一次ノズルと同一の行に印刷を行う。従って、プリントヘッドが１回の通過する間にデータ行を印刷し、単一のノズル垂直行として機能する２つのノズル列に代わって、プリントヘッドが一回通過する間に、２つのノズル垂直行として機能する４つのノズル列をもってデータを印刷する。各ノズル垂直行は、印刷媒体をプリントヘッドが横切って通過する間に、印刷される画素の約半分を印刷できる。もし、一次ノズルが故障しかつその対応する二次ノズルが動作可能であれば、このノズル対によって印刷されるべきデータの半分のみが印刷されないことになる。したがって、一次ノズルと同じ順序に配列され、かつ、一次ノズルと同じように相互に離間された二次ノズルを使用することによって、印刷媒体上の水平の線が完全になくなるようなことが実質的に減少する。また、二次ノズルを追加した結果、印刷速度が増加しノズル寿命も増加する。さらに、二次ノズルを追加することによって、ノズルのカラム長さ即ちノズル列長さは実質的に増大しない。これは１つの利点である。なぜなら、ノズルの整列誤差から生じる印刷の整列誤差は、ノズルのカラム長さが増大するにつれてさらに目立つようになるからである。
【０００８】
【実施の形態】
図１を参照すると、本発明に従って構成された第１と第２のプリント・カートリッジ２０、３０を有するインク・ジェット印刷装置１０が示される。プリント・カートリッジ２０及び３０はキャリヤ４０に支持され、キャリヤ４０はガイド・レール４２上に滑動自在に支持されている。ガイド・レール４２に沿ってキャリヤ４０を前後に往復運動させるため、プリント・カートリッジ駆動機構４４が設けられる。駆動機構４４は駆動プーリ４４ｂを有するモータ４４ａ及び駆動ベルト４４ｃを備え、駆動ベルト４４ｃは駆動プーリ４４ｂ及び遊び車４４ｄ間に延出する。キャリヤ４０は、駆動ベルト４４ｃと共に移動するように駆動ベルト４４ｃに固定して接続される。モータ４４ａの動作により駆動ベルト４４ｃは前後に移動し、従ってキャリヤ４０及びプリント・カートリッジ２０、３０が前後に移動する。プリント・カートリッジ２０、３０が前後に移動するとき、それらの下にある紙基材１２上にインク滴を噴出する。軸１６に取付けられた駆動ローラ１４（図１には一つだけ示してある）は、圧力ローラ１８（図１には一つだけ示してある）と協働して、プリント・カートリッジの移動方向とほぼ直交する方向へ紙基材１２を前進させる。軸１６はステッパ・モータ・アセンブリ１９によって駆動される。
【０００９】
プリント・カートリッジ２０はインクで満たされたポリマー容器２２（図１を参照）及びプリントヘッド２４（図２及び図３を参照）を備える。プリントヘッド２４は複数の抵抗加熱要素５２を有するヒータ・チップ５０を備える。プリントヘッド２４は、複数の開口５６を有するノズル・プレート５４をさらに備え、複数の開口５６はノズル・プレート５４を貫通しインク滴が噴出される複数のノズル５８を画成する。各ノズル５８の直径は約５ミクロンから約２９ミクロンである。
【００１０】
ノズル・プレート５４は、接着剤（不図示）によってヒータ・チップ５０に接着される柔軟性ポリマー材料基板から形成してもよい。ノズル・プレート５４を形成するポリマー材料、ならびに、ノズル・プレート５４をヒータ・チップ５０に固定する接着剤の例は、１９９５年８月２８日に出願されたトンヤ・エッチ・ジャクソン(Tonya H.Jackson)らの「インク・ジェット・プリントヘッド・ノズル構造の形成方法」(METHOD
OF FORMING AN INKJET PRINTHEAD NOZZLE STRUCTURE)と題する共通譲渡の米国特許出願第０８／５１９,９０６号（代理人ドケット番号ＬＥ９−９５−０２４号）に記載されており、この出願の開示は参照として本明細書に示される。この出願に示されるように、ノズル・プレート５４は、ポリイミド、ポリエステル、フルオロカーボン・ポリマー、又はポリカーボネートのようなポリマー材料から形成してもよく、好ましくは約１５〜約２００ミクロン、最も好ましくは約５０ミクロン〜約１２５ミクロンの厚さを有する。商業的に入手可能なプレート材料の例には、イー・アイ・デュポン・デ・ネモアス・アンド・カンパニー(E.I.DuPont de Nemours & Co.)から「カプトン」（ＫＡＰＴＯＮ）の商標で入手可能なポリイミド材料、ならびに、宇部(Ube、日本)から「ユピレックス」（ＵＰＩＬＥＸ）の商標で入手可能なポリイミド材料を含まれる。
【００１１】
ノズル・プレート５４を、熱圧接処理を含む任意の既存の技術によってヒータ・チップ５０に接着してもよい。ノズル・プレート５４とヒータ・チップ５０が相互に結合されたとき、ノズル・プレート５４のセクション５４ａとヒータ・チップ５０のセクション５０ａは、複数の気泡室５５を画成する。ポリマー容器２２から供給されたインクは、インク供給チャネル５５ａを通って気泡室５５内に流入する。抵抗加熱要素５２は、各気泡室５５が抵抗加熱要素５２を１つだけ有するようにヒータ・チップ５０上に位置する。各気泡室５５は１つのノズル５８に連通する（図３参照）。
【００１２】
抵抗加熱要素５２は、駆動回路３００により与えられる電圧パルスによって個々にアドレスされる（図７を参照）。各電圧パルスは抵抗加熱要素５２の１つに印加され、抵抗加熱要素５２と接触しているインクを瞬間的に気化し、その抵抗加熱要素５２が存在する気泡室５５内で気泡を形成する。気泡の機能は、気泡室５５と連通するノズル５８からインク滴を放出するように、気泡室５５内のインクを移動させることである。
【００１３】
ポリマー容器２２に取付けられたフレキシブル回路（不図示）は、駆動回路３００からヒータ・チップ５０に通じるエネルギー・パルスの通路を提供するために使用される。ヒータ・チップ５０上のボンド・パッド（不図示）は、フレキシブル回路上のトレース（不図示）の末端部に接着される。電流は、駆動回路３００からフレキシブル回路上のトレースへ、そしてトレースからヒータ・チップ５０上のボンド・パッドへと流れる。次に、電流はボンド・パッドから導体５３に沿って抵抗加熱要素５２へ流れる。
【００１４】
プリント・カートリッジ３０は、インクを充填したポリマー容器３２（図１参照）と、プリントヘッド（不図示）を含む。プリント・カートリッジ３０のプリントヘッドは、本質的にプリントヘッド２４と同様の方法で構成されるが、ここではさらに詳細に説明しない。
【００１５】
本発明によれば、ノズル・プレート５４は複数の一次ノズル１１０と二次ノズル１２０とを備える（図４参照）。例示の実施態様では、一次ノズル１１０には８つのセグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡがあり、各セグメントは図５に示すように３８のノズルを有する。従って、例示の実施態様では、一次ノズル１１０の総数は３０４である。同様に、二次ノズル１２０にも８つのセグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢがあり、各セグメントは３８のノズルを有する。二次ノズル１２０の総数は３０４である。各二次ノズル１２０は、一次ノズル１１と水平軸を共有する。ノズル・プレート５４上に形成されたこのような一次ノズル１１０及び二次ノズル１２０の数は、例示の目的で示したにすぎない。従って、一次ノズル１１０及び二次ノズル１２０の数は、図５に示したものに限定されるものではない。
【００１６】
一次ノズル１１０は、第１のノズル・プレート・カラム２１２（即ち、ノズル・プレート５４に形成された第１のノズル列２１２）及び第２のノズル・プレート・カラム２１４（即ち、ノズル・プレート５４に形成された第２のノズル列２１４）に配置された第１のノズル１１２及び第２のノズル１１４を含む（図４及び図６参照）。二次ノズル１２０は、第３のノズル・プレート・カラム２２２（即ち、ノズル・プレート５４に形成された第３のノズル列２２２）及び第４のノズル・プレート・カラム２２４（即ち、ノズル・プレート５４に形成された第４のノズル列２２４）に配置された第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４を含む（図４参照）。第１のノズル・プレート・カラム２１２及び第２のノズル・プレート・カラム２１４の前方区域は、Ｘ／１２００インチに等しい距離だけ相互に離れている。ここで、Ｘは３以上で９以下の奇数の整数である（図４及び図６参照）。第３のノズル・プレート・カラム２２２及び第４のノズル・プレート・カラム２２４の前方区域は、Ｘ／１２００インチに等しい距離だけ相互に離れている。ここで、Ｘは３以上で９以下の奇数の整数である（図４参照）。第１のノズル・プレート・カラム２１２及び第３のノズル・プレート・カラム２２２の前部は、Ｙ／６００インチに等しい距離だけ相互に離れている。ここで、Ｙは４０以上の偶数の整数である（図４参照）。例示の実施態様では、Ｘ＝５であり、Ｙ＝８６である。
【００１７】
セグメントＩＡの第１のノズル１１２及び第２のノズル１１４、ならびに、セグメントＩＢの第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４は、図４において黒抜きドットで表され、その番号は黒抜きドットに近接して示される。セグメントＩＡの第１のノズル１１２及び第２のノズル１１４、ならびに、セグメンＩＩＡの２つのノズルは、図６において番号を囲んだマルで示される。第１ノズル１１２は奇数番号のマルで表され、第２のノズル１１４は偶数番号のマルによって表される。各セグメントＩＡ及びＩＢの３８個のノズルは、図４〜図６の番号１〜１９及び２〜２０によって表される。
【００１８】
第１のノズル・プレート・カラム２１２及び第２のノズル・プレート・カラム２１４の隣接した水平行に配置された隣接した第１のノズル１１２と第２のノズル１１４、例えば行１及び２に配置されたノズル１及び６の中心点の垂直方向距離は、約１／６００インチである（図４及び図６参照）。第３のノズル・プレート・カラム２２２及び第４のノズル・プレート・カラム２２４の隣接した水平行に配置された隣接した第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４、例えばノズル１及び６中心点の垂直方向距離は、約１／６００インチである（図４参照）。垂直方向に隣接した第１のノズル１１２、例えばノズル１及び１１の中心点の垂直方向距離は、約１／３００インチである。同様に、垂直方向に隣接した第２のノズル１１４、同第３のノズル１２２、及び同第４のノズル１２４の垂直方向距離は、約１／３００インチである。
【００１９】
図４のドットに近接し図６のマルの中にある番号は、第１のノズル１１２及び第２のノズル１１４の中心点が存在する第１のノズル・プレート・カラム２１２及び第２のノズル・プレート・カラム２１４内の垂直サブカラムの位置を示す。図６で示されるように、第１のノズル・プレート・カラム２１２及び第２のノズル・プレート・カラム２１４の各垂直サブカラムの幅は、１／２８，８００インチである。従って、水平方向において隣接した、２つの第１のノズル１１２、例えばノズル１と３の中心点の水平距離は、約２／２８，８００インチである。同様に、水平方向において隣接した２つの第２のノズル１１４、例えばノズル２と４の中心点の水平距離は、約２／２８，８００インチである。
【００２０】
例示の実施態様では、セグメントＩＩＡ−ＶＩＩＩＡ及びセグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢの各々の３８個のノズルは、セグメントＩＡの３８個のノズルと同じ順序に配列され、かつ、セグメントＩＡの３８個のノズルと同じように相互に離間する。従って、二次ノズル１２０は、一次ノズル１１０と同じ順序に配列され、かつ、一次ノズル１１０と同じように相互に離間する。従って、二次ノズル１２０の順序及び間隔について、ここでは更に説明しない。
【００２１】
駆動回路３００はマイクロプロセッサ３１０、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）３２０、一次ノズル／二次ノズル選択回路３３０、デコーダ回路構成３４０、及び共通駆動回路３５０を含む。
【００２２】
一次ノズル／二次ノズル選択回路３３０は、一次ノズル・セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡ又は二次ノズル・セグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢのいずれかを選択的に作動させる。それは、導体３３０ｂを介して一次ノズル１１０に電気的に結合される第１出力３３０ａを有する。さらに、それは、導体３３０ｄを介して二次ノズル１２０に電気的に結合される第２の出力３３０ｃを有する。従って、第１出力３３０ａに存在する第１の選択信号は一次ノズル１１０の動作を選択するために使用され、第２の出力３３０ｃに存在する第２の選択信号は二次ノズル１２０の動作を選択するために使用される。一次ノズル／二次ノズル選択回路３３０は、ＡＳＩＣ３２０に電気的に結合され、ＡＳＩＣ３２０から受信したコマンド信号に応答して適切な選択信号を発生する。
【００２３】
上述のように、一次ノズル１１０及び二次ノズル１２０の各々に対応した単一の抵抗加熱要素５２が設けられる。図７では、例示された抵抗加熱要素５２は、図４〜図６で使用されたノズル番号及びセグメント・グループに対応するように番号を付されグループにまとめられている。
【００２４】
共通駆動回路３５０は、電源４００、ＡＳＩＣ３２０及び抵抗加熱要素５２に電気的に結合された複数の駆動器３５２を含む。例示の実施態様では、１６個の駆動器３５２が設けられる。１６個の駆動器３５２の各々は、一次ノズル・セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡの１つに対応した抵抗加熱要素５２の半数に電気的に結合され、さらに二次ノズル・セグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢの１つに対応した抵抗加熱要素５２の半数に電気的に結合されている。図７では、第１の駆動器３５２、すなわち番号１で示された駆動器は、一次ノズル・セグメントＩＡの一次ノズル１１０の上側半数、すなわち図４〜図６の番号１〜１９で示されたノズルに対応した抵抗加熱要素５２に結合され、さらに、二次ノズル・セグメントＩＢの二次ノズル１２０の上側半数に対応した抵抗加熱要素５２に結合される。第２の駆動器３５２、すなわち番号２で示された駆動器は、一次ノズル・セグメントＩＡの一次ノズル１１０の下側半数、すなわち、図４〜図６の番号２〜２０のノズルに対応した抵抗加熱要素５２へ結合され、さらに、二次ノズル・セグメントＩＢの二次ノズル１２０の下側半数に対応した抵抗加熱要素５２へ結合される。１５番目の駆動器３５２、すなわち番号１５で示された駆動器は、一次ノズル・セグメントＶＩＩＩＡの一次ノズル１１０の上側半数に対応した抵抗加熱要素５２に結合され、二次ノズル・セグメントＶＩＩＩＢの二次ノズル１２０の上側半数に対応した抵抗加熱要素５２へ結合される。１６番目の駆動器３５２、すなわち番号１６の駆動器は、一次ノズル・セグメントＶＩＩＩＡの一次ノズル１１０の下側半数に対応した抵抗加熱要素５２へ結合され、二次ノズル・セグメントＶＩＩＩＢの二次ノズル１２０の下側半数に対応した抵抗加熱要素５２に結合される。
【００２５】
ＡＳＩＣ３２０からデコーダ回路要素３４０へ延出する５本の入力線３４２が設けられる。デコーダ回路要素３４０から抵抗加熱要素５２へは、２０本のアドレス線３４４が延出する。各アドレス線３４４は、一次及び二次ノズル・セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡ及びＩＢ−ＶＩＩＩＢの各々に属する同じ番号のノズルに対応した抵抗加熱要素５２に延長する。例えば、第１のアドレス線３４４、すなわち図７の番号１のアドレス線は、一次及び二次ノズル・セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡ及びＩＢ−ＶＩＩＩＢの各々に属する番号１の一次ノズル１１０及び二次ノズル１２０に対応した抵抗加熱要素５２に接続される。１０番目のアドレス線３４４、すなわち図７の番号１０のアドレス線は、一次及び二次セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡ及びＩＢ−ＶＩＩＩＢの各々に属する番号１０の一次及び二次ノズルに対応した抵抗加熱要素５２に接続される。２０番目のアドレス線３４４、すなわち図７の番号２０のアドレス線は、一次及び二次セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡ及びＩＢ−ＶＩＩＩＢの各々に属する番号２０の一次及び二次ノズルに対応した抵抗加熱要素５２に接続される。以下にさらに明瞭に説明するように、与えられた点火サイクルの間に、一次ノズル１１０及び二次ノズル１２０に対応した抵抗加熱要素５２への適切なアドレス信号をデコーダ回路要素３４０が発生するように、ＡＳＩＣ３２０は適切な信号をデコーダ回路要素３４０へ送信する。
【００２６】
各駆動器３５２は接続される抵抗加熱要素５２の１つが点火されるときに、ＡＳＩＣ３２０によって起動する。与えられた点火サイクル中に点火される特定の抵抗加熱要素５２は、マイクロプロセッサ３１０に電気的に結合した別個のプロセッサ（不図示）からマイクロプロセッサ３１０に送信した印刷データに依存する。マイクロプロセッサ３１０はＡＳＩＣ３２０に送信する信号を発生し、ＡＳＩＣ３２０は１６個の駆動器３５２に送信する適切な点火信号を発生する。起動した駆動器３５２は、次にデコーダ回路要素３４０によって提供される接地路との組合わせにより抵抗加熱要素５２に点火電圧パルスを印加する。
【００２７】
セグメントＩＡの番号１の一次ノズル１１０に対応した加熱要素が、所与の点火サイクル・セグメント（点火サイクル区間／以下「点火サイクル区間」と称す）で点火されるとすれば、第１の駆動器３５２が、選択回路３３０の第１の出力３３０ａ及び第１のアドレス線３４４の起動と同時に起動される。セグメントＩＡの番号２の一次ノズル１１０が、所与の点火サイクル区間で点火されないとすれば、選択回路３３０の第１の出力３３０ａ及び第２のアドレス線３４４が同時に起動されたときに第２の駆動器３５２は点火されないであろう。セグメントＩＡの上側にある番号１０の一次ノズル１１０が点火されるとすれば、選択回路３３０の第１の出力３３０ａ及び１０番目のアドレス線３４４が同時に起動されたときに第１の駆動器３５２が点火されるであろう。セグメントＩＡの下側にある番号１０の一次ノズル１１０が、所与の点火サイクル区間で点火されないとすれば、選択回路３３０の第１の出力３３０ａ及び１０番目のアドレス線３４４が同時に起動されたときに第２の駆動器３５２は点火されないであろう。
【００２８】
印刷装置１０は、標準モード動作及び高速モード動作の１つで選択的に動作可能である。インク・ジェット印刷装置１０の使用者は、プリンタのセットアップ中にソフトウェアによって所望のモードを選択してもよい。
【００２９】
高速モード動作のタイミングのダイアグラムを、図８に示す。図８には、高速速度モードの点火サイクル５００を拡大して示す。駆動回路３００は、マイクロプロセッサ３１０に電気的に結合された別個のプロセッサ（不図示）からマイクロプロセッサ３１０に送信した印刷データに依存して、各高速モード点火サイクルの第１の区間５０２ａ、第１の抵抗加熱要素５２、すなわち第１のノズル１１２（奇数番号の一次ノズル）に対応した抵抗加熱要素５２に第１の点火パルスを印加し、各高速モード動作の点火サイクルの第２の区間５０２ｂで、第２の抵抗加熱要素５２、すなわち第２のノズル１１４（偶数番号の一次ノズル）に対応した抵抗加熱要素５２に第２の点火パルスを印加し、各高速モード動作の点火サイクルの第３の区間５０２ｃで、第４の抵抗加熱要素５２、すなわち第３のノズル１２２（奇数番号の二次ノズル）に対応した抵抗加熱要素５２に第３の点火パルスを印加し、各高速モード動作の点火サイクルの第４の区間５０２ｄで、第４の抵抗加熱要素５２、すなわち第４のノズル１２４（偶数番号の二次ノズル）に対応した抵抗加熱要素５２に第４の点火パルスを印加する。
【００３０】
図８に示すように、各高速モード動作の点火サイクルの第１の区間５０２ａ及び第３の区間５０２ｃ間では、ＡＳＩＣ３２０によって、デコーダ回路要素３４０はその奇数のアドレス線３４４を循環する。各高速モード動作の点火サイクルの第２の区間５０２ｂ及び第４の区間５０２ｄでは、ＡＳＩＣ３２０によって、デコーダ回路要素３４０はその偶数のアドレス線３４４を循環する。第１の出力３３０ａは、第１の区間５０２ａ及び第２の区間５０２ｂでのみ動作する。第２の出力３３０ｃは、第３の区間５０２ｃ及び第４の区間５０２ｄ間でのみ動作する。
【００３１】
高速モード動作の点火サイクルの第１の区間５０２ａでは、第１の出力３３０ａが動作し、マイクロプロセッサ３１０が受信した印刷データに依存して、セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡの第１のノズル１１２に対応した所望の第１の抵抗加熱要素が点火されるように、デコーダ回路要素３４０がその奇数アドレス線３４４を循環するときに適切な駆動器３５２が起動する。高速モード動作の点火サイクルの第２の区間５０２ｂでは、第１の出力３３０ａが動作し、マイクロプロセッサ３１０が受信した印刷データに依存して、セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡの第２のノズル１１４に対応した所望の第２の抵抗加熱要素５２が点火されるように、デコーダ回路要素３４０がその偶数アドレス線３４４を循環するときに適切な駆動器３５２が起動する。高速モード動作の点火サイクルの第３の区間５０２ｃでは、第２の出力３３０ｃが動作し、マイクロプロセッサ３１０が受信した印刷データに依存して、セグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢの第３のノズル１２２に対応した所望の第３の抵抗加熱要素５２が点火されるように、デコーダ回路要素３４０がその奇数アドレス線３４４を循環するときに適切な駆動器３５２が起動する。高速モード動作の点火サイクルの第４の区間５０２ｄでは、第２の出力３３０ｃが動作し、マイクロプロセッサ３１０が受信した印刷データに依存して、セグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢの第４のノズル１２４に対応した所望の第４の抵抗加熱要素５２が点火されるように、デコーダ回路要素３４０がその偶数アドレス線３４４を循環するときに適切な駆動器３５２が起動する。
【００３２】
高速モード動作の点火サイクルの第１、第２、第３、及び第４の区間５０２ａ〜５０２ｄの各々の時間長さは、約１２マイクロ秒から約６４マイクロ秒である。プリントヘッドの速度は約１３インチ／秒から約７０インチ／秒である。例示の実施態様では、各区間５０２ａ〜５０２ｄの時間長さは約２０.８２５マイクロ秒であるので、総点火サイクル時間は約８３.３マイクロ秒となる。さらに、プリントヘッド速度は約４０インチ／秒であるので、プリントヘッドは点火サイクル当たり約１／３００インチ移動する。
【００３３】
高速モード動作の点火サイクルの第２の区間５０２ｂ及び第４の区間５０２ｄの各々の初期において、番号２の第２のノズル１１４及び番号２の第４のノズル１２４に対応した抵抗加熱要素５２が点火される前に約.８６８マイクロ秒の遅延が起こることが注目される。遅延時間は、各第２及び第４のノズル・プレート・カラム２１４、２２４内のサブカラムの一つの長さである１／２８，８００インチを、プリントヘッドが移動する時間に等しい。
【００３４】
高速モード動作の間に第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４によって形成したドットを示すプロットを、図９に示す。第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４の最初の位置が示される。例示すると、第１のノズル１１２と第３のノズル１２２の間の距離は６／６００インチである。第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４によって形成したドットは番号を囲んだマルで示され、ドット１Ａは第１のノズル１１２によって形成され、ドット２Ａは第２のノズル１１４によって形成され、ドット１Ｂは第３のノズル１２２によって形成され、ドット２Ｂは第４のノズル１２４によって形成される。図９から分かるように、高速モード動作の点火サイクルの第１の区間５０２ａでは、第１のノズル１１２が点火され、プリントヘッドは１／１２００インチに等しい距離だけ紙基材１２を横切って（右から左へ）移動する。高速モード動作の点火サイクルの第２の区間５０２ｂでは、第２のノズル１１４が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切ってさらに１／１２００インチだけ移動する。第２のノズル１１４によって形成されたドット２Ａは、第１のノズル１１２によって形成されたドット１Ａから約４／１２００インチだけ水平方向に離間する。高速モード動作の点火サイクルの第３の区間５０２ｃでは、第３のノズル１２２が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切ってさらに１／１２００インチに等しい距離だけ移動する。高速モード動作の点火サイクルの第４の区間５０２ｄでは、第４のノズル１２４が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切ってさらに１／１２００インチに等しい距離だけ移動する。第４のノズル１２４によって形成されたドット２Ｂは、第３のノズル１２２によって形成されたドット１Ｂから約４／１２００インチだけ水平方向に離間する。図９から明らかなように、隣接するグリッドに配置されたドットは水平方向において互いに１／６００インチ離間する。従って、高速モード動作の印刷では、１インチ当たりの水平解像度は６００ドットとなる。このことは以下の原因で生起する、すなわち、第１のノズル・プレート・カラム２１２及び第２のノズル・プレート・カラム２１４は、Ｘを奇数の整数としてＸ／１２００インチに等しい距離だけ相互に離間し、第３及び第４のノズル・プレート・カラム２２２及び２２４は、Ｘを奇数の整数としてＸ／１２００インチに等しい距離だけ相互に離間し、第１及び第３のノズル・プレート・カラム２１２及び２１４は、Ｙを偶数の整数としてＹ／６００インチに等しい距離だけ相互に離間している。
【００３５】
標準速度モード動作のタイミング図を図１０に示す。図１０では、拡大した標準速度モード動作の点火サイクル６００を示す。駆動回路３００は、マイクロプロセッサ３１０に電気的に結合された別個のプロセッサ（不図示）からマイクロプロセッサ３１０が受信した印刷データに依存して、標準速度モード動作の点火サイクルの第１の区間６０２ａで、第１及び第２の抵抗加熱要素５２、すなわち第１のノズル１１２及び第２のノズル１１４に対応した抵抗加熱要素５２に第１及び第２の点火パルスを、標準速度モード動作の点火サイクルの第２の区間６０２ｂで、第３及び第４の抵抗加熱要素５２、すなわち第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４に対応した抵抗加熱要素５２に第３及び第４の点火パルスを、標準速度モード動作の点火サイクルの第３の区間６０２ｃで、第１及び第２の抵抗加熱要素５２に第１及び第２の点火パルスを、各標準速度モード動作の点火サイクルの第４の区間６０２ｄで、第３及び第４の抵抗加熱要素５２に第３及び第４の点火パルスを、交互に印加することができる。
【００３６】
標準速度モード動作の点火サイクルの各区間６０２ａ−６０２ｄ間では、ＡＳＩＣ３２によって、デコーダ回路要素３４０が２０本のアドレス線３４４の各々を循環する。第１及び第３の区間６０２ａ及び６０２ｃの間に第１の出力３３０ａが動作し、第２及び第４の区間６０２ｂ及び６０２ｄの間に第２の出力３３０ｂが動作する。
【００３７】
標準速度モードの点火サイクルの第１、第２、第３及び第４の区間６０２ａ〜６０２ｄの各時間長さは、約２４マイクロ秒から約６４マイクロ秒である。プリントヘッドの速度は約１３インチ／秒から約３５インチ／秒である。例示の実施態様では、各区間６０２ａ〜６０２ｄの各時間長さは約４１.６７５マイクロ秒であるので、総点火サイクル時間は約１６６.７マイクロ秒である。さらに、プリントヘッドの速度は約２０インチ／秒であるので、プリントヘッドは点火サイクル当たり約１／３００インチ移動する。
【００３８】
図１１に、標準速度モードの点火サイクルの間に第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４によって発生されるドットを表わすプロットを示す。第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４の最初の位置が示される。第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４によって形成されたドットは番号を囲んだマルで表され、ドット１Ａは第１のノズル１１２によって形成され、ドット２Ａは第２のノズル１１４によって形成され、ドット１Ｂは第３のノズル１２２によって形成され、ドット２Ｂは第４のノズル１２４によって形成される。図１１から分かるように、標準速度モードの点火サイクルの第１の区間６０２ａでは、第１のノズル１１２及び第２のノズル１１４が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切って１／１２００インチに等しい距離だけ移動する。標準速度モードの点火サイクルの第２の区間６０２ｂでは、第３のノズル１２２と第４のノズル１２４が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切ってさらに１／１２００インチだけ移動する。標準速度モードの点火サイクルの第３の区間６０２ｃでは、第１のノズル１１２と第２のノズル１１４が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切ってさらに１／１２００インチだけ移動する。標準速度モードの点火サイクルの第４の区間６０２ｄでは、第３のノズル１２２と第４のノズル１２４が点火され、プリントヘッドは紙基材１２を横切ってさらに１／１２００インチだけ移動する。図１１から明らかなように、第１のノズル１１２、第２のノズル１１４、第３のノズル１２２及び第４のノズル１２４によって形成されたドットは、垂直方向に１インチ当たり１２００ドットのグリッド上に配置される。マイクロ・プロセッサ３１０によるステッパ・モータ・アセンブリ１９の適切な制御によって、１インチ当たり１２００ドットの解像度が垂直方向に沿って可能となる。
【００３９】
さらに、単一のノズル・プレート５４を単一のヒータ・チップ５０に結合して一次ノズル１１０と二次ノズル１２０の双方を備えるようにする代わりに、１つのプリントヘッドが一次ノズルを備え他のプリントヘッドが二次ノズルを備えるように、２つの別個のプリントヘッドを並べて使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成された第１と第２のプリント・カートリッジを有するインク・ジェット印刷装置の斜視図。
【図２】２つの異なる高さにおいて破断したノズル・プレート部分に結合されたヒータ・チップ部分を示す平面図。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図。
【図４】セグメントＩＡの第１と第２のノズル、ならびに、セグメントＩＢの第３と第４のノズルを黒抜きドットで表したノズル・プレート部分を示す略図。
【図５】セグメントＩＡ−ＶＩＩＩＡとセグメントＩＢ−ＶＩＩＩＢの一次ノズルと二次ノズルを数字で示したノズル・プレート図。
【図６】セグメントＩＡの第１と第２のノズル、ならびに、セグメントＩＩＡの２つのノズルを、番号を囲んだマルで示したノズル・プレートの部分図。
【図７】本発明の駆動回路を示す略図。
【図８】高速モード動作のタイミング図。
【図９】高速モード点火サイクルの連続したセグメント間において、第１、第２、第３及び第４のノズルによって形成されるドットを示すプロット図。
【図１０】標準速度モード動作のタイミング図。
【図１１】標準速度モード点火サイクルの連続したセグメント間において、第１、第２、第３及び第４のノズルによって形成されるドットを示すプロット図。
【符号の説明】
１０……インク・ジェット印刷装置、２０……プリント・カートリッジ、２４……（インク・ジェット・）プリントヘッド、５２……抵抗加熱要素、５４……ノズル・プレート、１１０……一次ノズル、１１２……第１のノズル、１１４……第２のノズル、１２０……二次ノズル、１２２……第３のノズル、１２４……第４のノズル、２１２……第１のノズル・プレート・カラム、２１４……第２のノズル・プレート・カラム、２２２……第３のノズル・プレート・カラム、２２４……第４のノズル・プレート・カラム、３００……駆動回路、５００……高速モード点火サイクル、５０２ａ……第１の区間、５０２ｂ……第２の区間、５０２ｃ……第３の区間、５０２ｄ……第４の区間、６００……標準速度モード点火サイクル、６０２ａ……第１の区間、６０２ｂ……第２の区間、６０２ｃ……第３の区間、６０２ｄ……第４の区間。

Claims

ヒータ・チップと該ヒータ・チップに結合されたノズル・プレートとを含むプリント・カートリッジと、
前記プリント・カートリッジに電気的に結合された駆動回路とを備え、
前記ヒータ・チップは第１、第２、第３及び第４の加熱要素を有し、前記ノズル・プレートは複数の一次ノズル及び複数の二次ノズルを有し、前記一次ノズルは第１及び第２のノズル・プレート・カラムに位置する第１及び第２のノズルを備え、前記二次ノズルは、第３及び第４のノズル・プレート・カラムに位置する第３及び第４のノズルを備え、
前記ノズルの各々はインク放出エネルギーを発生するために前記加熱要素の１つを有し、前記第１のノズルが前記第１の加熱要素に対応し、前記第２のノズルが前記第２の加熱要素に対応し、前記第３のノズルが前記第３の加熱要素に対応し、前記第４のノズルが前記第４の加熱要素に対応し、
前記二次ノズルの各々は前記一次ノズルの各々と印刷行を共有し、また前記二次ノズルは前記一次ノズルと同じ順序で、一次ノズルと同じように相互に離間して配列され、
前記駆動回路は、第１、第２、第３及び第４の区間から成る点火サイクルを有し、該点火サイクルには標準速度モードと高速モードとがあり、標準速度モードの点火サイクルにおいては、該第１及び第３の区間で第１及び第２の加熱要素に点火パルスを交互に印加し、該第２及び第４の区間で前記第３及び第４の加熱要素に点火パルスを交互に印加し、前記プリント・カートリッジが印刷媒体を１回通過する間に、印刷されるべき画素データを、前記一次ノズルと前記二次ノズルとがそれぞれ半分ずつ相近接する異なる位置に印刷するように構成されている、インク・ジェット印刷装置。
前記第１及び第２のノズル・プレート・カラムは、Ｘを３以上で９以下の奇数としたときにＸ／１２００インチに等しい距離だけ相互に離間する、請求項１に記載のインク・ジェット印刷装置。
前記第３及び第４のノズル・プレート・カラムは、Ｘを３以上で９以下の奇数としたときにＸ／１２００インチに等しい距離だけ相互に離間する、請求項２に記載のインク・ジェット印刷装置。
前記第２のノズルが前記第１のノズルに対して互い違いに配置され、前記第４のノズルが前記第３のノズルに対して互い違いに配置される、請求項１に記載のインク・ジェット印刷装置。
隣接する第１及び第２のノズル間の垂直方向距離が約１／６００インチである、請求項４に記載のインク・ジェット印刷装置。
隣接する第１のノズル間の垂直方向距離が約１／３００インチである、請求項５に記載のインク・ジェット印刷装置のプリントヘッド。
前記駆動回路は、標準速度モード動作及び高速モード動作のいずれかで選択的に動作可能である、請求項１に記載のインク・ジェット印刷装置。
前記標準速度モード動作の点火サイクルの前記第１及び第２の区間の各時間長さが、約２４マイクロ秒から約６４マイクロ秒である、請求項１に記載のインク・ジェット印刷装置。
前記駆動回路が、前記高速モードの点火サイクルにおいて、該第１の区間で前記第１の加熱要素に第１の点火パルスを印加し、該第２の区間で前記第２の加熱要素に第２の点火パルスを印加し、該第３の区間で前記第３の加熱要素に第３の点火パルスを印加し、該第４の区間で前記第４の加熱要素に第４の点火パルスを印加する、請求項１に記載のインク・ジェット印刷装置。
前記高速モードの点火サイクルの前記第１、第２、第３及び第４の区間の各時間長さが約１２マイクロ秒から約６４マイクロ秒である、請求項９に記載のインク・ジェット印刷装置。