JPH08174866A - インクジェット印刷用のマトリクスペン配列 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査軸に沿って並置される従来のペン配置の
場合に比べてスループットを増大させると共に製品幅を
縮小させる、インクジェット印刷機構で使用されるイン
クジェットペンのマトリクス配列を提供すること。 【解決手段】 このマトリクス式インクシ゛ェットカートリッシ゛50は、走査
軸32と垂直な少なくとも2つのチャンハ゛を備えている。例え
ば、4ヘ゜ン式カートリッシ゛システム50での2×2マトリクス配列は、
その全ノス゛ル80が印刷領域25全体を横切るのに必要な距離
を短縮するものとなる。このため、頁数/分で測られる
ことが多いスルーフ゜ットが増大する。更に、製品全体の幅が
縮小され、一層コンハ゜クトな製品が消費者に提供される。ま
た、インクシ゛ェットカートリッシ゛50を介してインク102,104,106,108を
供給するための方法が提供される。この方法では、走査
軸32と平行な平面90の対向側に配置されたホ゜ート92,94,9
6,98を介してインク貯蔵チャンハ゛82,84,86,88からインクが抽出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に、製品の幅を
最小化すると共に印刷スループットを向上させるインク
ジェット印刷用のペン配列ならびにインクジェット印刷
機構からインクを放出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット印刷機構は、本書で一般
に「インク」と称する着色材を使用して画像を印刷する
ために様々な異なる製品（プロッタ、ファクシミリ機、
およびインクジェットプリンタ等）で使用できる。イン
クジェット印刷機構は典型的には、紙等の印刷媒体を横
切って左右に推進される印刷ヘッドを有しており、この
印刷ヘッドは、その印刷媒体の頁上に所望のパターンで
選択的にインクを付着させるよう制御される。ある種の
インクジェット印刷機構は、全ての供給用インクを備え
たインクカートリッジをシートを横切って往復して移送
する。「軸外(off-axis)」システムとして知られる別の
インクジェット印刷機構は、少量の供給用インクのみを
印刷ヘッドカートリッジと共に印刷領域を横切って推進
させ、その印刷ヘッドの進行経路の「軸外」に配置され
た固定リザーバ中に主な供給用インクを貯蔵しておく。
典型的には、軸外の主リザーバから印刷ヘッドカートリ
ッジにインクを供給するために可撓性導管が使用され
る。多色カートリッジでは、幾つかの印刷ヘッドおよび
リザーバを組み合わせて単一のユニットにし、その所定
のカラー用の各リザーバ／印刷ヘッド組み合わせ体が
「ペン」と呼ばれる。

【０００３】これまで、インクジェットペンは、例えば
図５に概略的に示す多色カートリッジ200のように並置
態様で構成されてきた。カートリッジ200のペンは並置
され、矢印201で示す走査軸と平行に１×４マトリクス
で配列されている。走査軸201は印刷領域上での印刷ヘ
ッドキャリッジの進行経路を規定するものである。カー
トリッジ200は、４つのペン、即ちブラック(Ｋ)，マゼ
ンタ(Ｍ)，イエロー(Ｙ)，シアン(Ｃ)用のペン202,204,
206,208を有しており、ケーシング210が、ペンのリザー
バ212,214,216,218をそれぞれ規定する。オリフィス板2
20を使用して各ペン202,204,206,208用のブラック、マ
ゼンタ、イエローおよびシアンのインク噴射ノズルセッ
ト222,224,226,228を規定することが可能である。イン
ク供給オリフィス即ち入口オリフィス232,234,236,238
は、リザーバ212,214,216,218から各ノズルセット222,2
24,226,228のインク噴射機構（図示せず）にインクを供
給するものである。

【０００４】各インク供給オリフィス232,234,236,238
と、それらに関連するノズルセット222,224,226,228と
の間にはインク噴射機構があり、これは当業者に公知の
多様な異なる形態をとる（例えば圧電技術またはサーマ
ル印刷ヘッド技術を用いる）ことが可能なものである。
その例として、２つの従来のサーマルインク噴射機構
が、本出願人の米国特許第5,278,584号および第4,683,4
81号明細書に開示されている。サーマルシステムでは、
インクチャネルおよび蒸発チャンバを含む障壁層（図示
せず）がオリフィス板220と基板層（図示せず）との間
に配置されている。その基板層は、典型的には、抵抗体
等の加熱素子の線形アレイを備えている。その抵抗体
は、その付勢時に蒸発チャンバ中のインクを加熱し、そ
の付勢された抵抗体と関連する個々のノズルからインク
滴が噴射される。抵抗体を選択的に付勢することによ
り、インクが印刷媒体上に所定のパターンで放出され
て、所望の画像（例えば絵、線図、または文書）が形成
される。

【０００５】これらの従来の多重ペンアセンブリの最小
幅は、各ノズル群にインクを供給するインク圧調整シス
テムによって制約される。典型的なインク圧調整システ
ムは、例えばフォームを用いて、または弾性ブラダーシ
ステムを使用して形成される場合が多い。図５のカート
リッジ200等の代表的な従来のシステムでは、ケーシン
グ210の深さＤ₁が約45mmであり、各リザーバ212〜218の
幅が約18.5mmであり、隣接するリザーバ間に必要な間隔
が2.5mmである。従って、ブラックのノズルセット222の
最外縁部とシアンのノズルセット228の最外縁部との間
の全幅Ｗ₁が約66mmとなる。最も外側の２つのリザーバ2
22,228とケーシング210の外縁部210との間隔を典型的な
9.3mmとすると、ペンケーシング210の全体幅Ｗ₂は約100
mmとなる。各インク圧調整システム222〜228の幅を15mm
というオーダーにしたとしても、このような構成では、
ノズル列の間隔を狭く抑えつつインクをキャリッジの中
央線に向かって供給することが極めて困難となる。カー
トリッジ200のノズル列の間隔が広いと、印刷機構のス
ループット（例えば毎分の頁数）が減少する。これは、
各印刷領域全体を走査するために印刷ヘッドが一層長い
経路を横切らなければならないからである。残念なこと
に、このように走査経路が長いと、製品の幅も広くなっ
てしまう。

【０００６】製品幅を最小限にする別のシステムとし
て、ペンを４段のスタックとして配列し、そのペンが軸
から半径方向に離れるように、典型的には垂直方向に延
びるようにしたものがある。このような垂直アレイにも
特有の問題が伴う。例えば、この場合には、印刷ヘッド
キャリッジを重い構造体にして、上部が重い設計による
慣性モーメントを処理しなければならない。更に、頻繁
に使用しない場合には、最も上のリザーバからのインク
が乾燥して供給通路内を詰まらせる恐れがある。更に、
このようなシステムのインクリザーバは、インクを補給
するためのアクセスが困難なものである。４段ペンスタ
ックを適応させるために、このような製品は、例えばペ
ン200を使用した製品よりも高さが高くなるのが普通で
あり、これにより、４段ペンユニットの美的外観が損な
われることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、既に提案
されている従来のペン配列システムは、インクジェット
プリンタに関して上述したようなスループットの増大お
よび製品幅を最小化という必要性に適当に応えるもので
はなかった。毎分の頁数で測られる場合が多いスループ
ットの増大はユーザーにとって好ましいことである。一
層大型の装置は、通常は重くて製造及び輸送コストが高
く、さらに、床投影面積(footprint)が小さい即ち作業
台や机の上に置くスペースが小さくてすむコンパクトな
装置を好むユーザーにとっては望ましくないものとな
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様では、イ
ンクジェット印刷機構は、カートリッジと印刷媒体との
間での相対移動を提供するキャリッジシステムを有して
おり、この相対移動は走査軸に沿って行われる。このイ
ンクジェット印刷機構はまた、前記キャリッジシステム
により受容される印刷ヘッド本体と印刷ヘッド部とを備
えたインクジェットカートリッジを有している。前記印
刷ヘッド部は、通過するインクを選択的に噴射する少な
くとも２つのノズルセットを有している。この印刷ヘッ
ド本体は、前記の個々のノズルセットと各々が流体連通
した少なくとも２つのインク貯蔵チャンバを有してい
る。この貯蔵チャンバはマトリクス状に配列され、少な
くとも２つの貯蔵チャンバが走査軸に対して垂直方向に
配置される。

【０００９】本発明の別の態様では、インクジェットカ
ートリッジについて前述したものと同様に構成すること
が可能な交換可能なペンカートリッジが提供される。図
示の実施例によれば、そのカートリッジは、２×２マト
リクスで配列された４つのリザーバを有するものとな
る。

【００１０】本発明の別の態様によれば、インクジェッ
ト印刷機構を使用したインク放出方法が提供される。こ
の方法は、インクジェットカートリッジ内の少なくとも
２つのインク貯蔵チャンバにインクを供給するステップ
を含むものであり、前記インクジェットカートリッジは
前記インク貯蔵チャンバに対応する数のノズルセットを
有しており、その各ノズルセットは前記インク貯蔵チャ
ンバとそれぞれ流体連通されている。走査ステップで
は、走査軸に沿って印刷媒体を横切ってカートリッジが
移動される。噴射ステップでは、走査中にカートリッジ
ノズルから供給されたインクが選択的に噴射されて印刷
媒体上に画像が記録される。前記供給ステップに先立
ち、インク貯蔵チャンバがマトリクス状に配列されて、
少なくとも２つのインク貯蔵チャンバが走査軸に対して
垂直方向に配列される。

【００１１】本発明の別の態様によれば、インクジェッ
トカートリッジを介してインクを供給するための方法が
提供される。この方法は、インクジェットカートリッジ
の複数のインク貯蔵チャンバ内に異なる色のインクを貯
蔵し、そのインクジェットカートリッジの複数のノズル
セットからインクを選択的に噴射させる、というステッ
プを含む。好適には、各ノズルセットは、それぞれ異な
る色を噴射し、第１の平面の各側に配置されたものとな
る。前記噴射ステップに先立ち、第１平面の対向側に配
置されたポートを介して複数のインク貯蔵チャンバから
それに貯蔵されているインクを抽出することにより、ノ
ズルセットにインクが供給される。

【００１２】本発明の全体的な目的は、従来のペン配列
を用いた装置よりも、コンパクトで軽量で製造および輸
送コストが経済的な一層幅の狭いインクジェット印刷機
構を提供することにある。本発明の更に別の目的は、ス
ループット（典型的には頁数／分で測られるもの）が従
来のペン配列を用いた装置よりも高いインクジェット印
刷機構を提供することにある。

【００１３】本発明の別の目的は、インクジェット印刷
機構を用いたインク放出方法、及び、インクジェットカ
ートリッジを通したインク供給方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従って構成され
たインクジェット印刷機構の実施例（ここではインクジ
ェットプリンタ20として図示されている）を示すもので
あり、これは、産業、オフィス、家庭その他で業務報告
書、通信文、ＤＴＰ等の印刷のために使用可能なもので
ある。他のインクジェット印刷機構、例えばプロッタ、
携帯用印刷装置、およびファクシミリ機等も、本発明を
実施することが可能であるが、便宜上、インクジェット
プリンタ20の環境で本発明の思想を説明する。

【００１５】プリンタの部品はモデル毎に異なることは
明白であるが、典型的なインクジェットプリンタ20は、
シャシ22と、プリンタ20に媒体を供給するための給紙装
置24とを含んでいる。印刷媒体は、単票紙、カード用
紙、箔、マイラー、透明紙等の適当なあらゆる種類のシ
ート材料とすることが可能であるが、便宜上、本実施例
では印刷媒体として紙を用いて説明を行う。給紙装置24
は、シートを給紙トレイ26から印刷領域25へと供給し次
いで出力トレイ28へと供給するための一連のローラ（図
示せず）と結合された従来構成の駆動モータを備えたも
のとすることができる。

【００１６】キャリッジアセンブリ30は、双方向矢印32
で示す走査軸に沿って印刷領域25を横切って左右に駆動
される。このキャリッジアセンブリ30は、例えば従来の
駆動ベルト／プーリ・モータアセンブリ（図示せず）に
より、案内ロッド34に沿って駆動される。液体着色材
（ここでは一般に「インク」と称す）は、可撓性インク
導管即ち配管系36を介して主リザーバ35からキャリッジ
30へと印刷のために供給することが可能である。この導
管36は、当業者に公知の多様な異なるエラストマおよび
プラスチックから従来の方法で製造可能なものである。
主リザーバ35、導管36、およびキャリッジ30は、例えば
ブラック等の単色のモノクロ印刷用に設計することが可
能ではあるが、本発明の思想は、例えば、シアン、イエ
ロー、マゼンタ、および場合によっては真正ブラック
（シアン、イエロー、マゼンタの組み合わせで印刷され
る合成ブラックとは異なるもの）の組み合わせ等の多色
印刷用に特に良く適したものである。便宜上、４色（シ
アン、イエロー、マゼンタ、および真正ブラック、ここ
では「ＣＹＭＫ」とも称し、また「Ｋ」は真正ブラック
のことである）のプリンタ20の実施例を用いて本発明の
思想を説明する。

【００１７】インクをリザーバ35からキャリッジ30へと
推進するために多様な異なるシステムを実施することが
可能である。例えば、従来のピストンアクチュエータ38
をリザーバ35内へと伸張させてインクを導管36中に押し
込むことが可能である。導管36中にインクを押し込む他
の方法としては、毛管現象の利用、キャリッジ30よりも
上昇した位置にリザーバ35を取り付けることにより得ら
れる重力供給システムの利用、または、例えばぜん動ポ
ンプ（図示せず）により得られるポンプ作用の利用等が
挙げられる。

【００１８】シャシ22の図示の領域の近傍に配置可能な
制御装置40は一般に、パーソナルコンピュータ等のコン
ピュータ（図示せず）からの命令を受信する。パーソナ
ルコンピュータ、そのキーボード及び／又はマウス等の
入力装置、およびコンピュータモニタは、当業者に公知
のものである。制御装置40は、上記の命令に応じて、シ
ート媒体を印刷領域25を通して選択的に前進させるよう
給紙装置24に命令し、またキャリッジ30を印刷領域25を
横切って選択的に走査させるようキャリッジ駆動機構に
命令する。制御装置40は、印刷制御信号を生成し、その
印刷制御信号が、可撓性導電ストリップ42を介してキャ
リッジ30へと送られる。

【００１９】ここで図２および図３を参照する。プリン
タ20は、キャリッジ30内に受容された印刷ヘッドリザー
バアセンブリ即ちインクジェットカートリッジ50を有し
ている。このプリンタ20等のインクジェット印刷機構の
スループットを高めると共にその幅を最小限にするにあ
たり、多重ペンキャリッジの配列に制限を加える特徴の
１つとして印刷ヘッドの設計が挙げられる。例えば、所
与のペン設計が製品幅に及ぼす影響を決定する場合、２
つの寸法の合計、即ち、(1)キャリッジ全体の幅と、(2)
隣接するペンの線形ノズルアレイ間の最大ノズル列間隔
との合計が考慮される。所与のペン設計がスループット
に及ぼす影響は、最大ノズル列間隔によって決まる。ス
ループットおよび最小製品幅を改善するために、これら
を考慮した場合、２つの設計上のアプローチを採用する
ことが可能となる。第１に、キャリッジ幅を最小限にす
ることが可能であり、第２に、ノズル列間隔を最小限に
することが可能である。図示のカートリッジ50は、上記
のペン設計上の特徴を双方とも実施したものである。

【００２０】図示のインクジェットカートリッジ50は、
印刷ヘッドケーシング即ち印刷ヘッド本体52を有してい
る。その印刷ヘッド本体52は、印刷ヘッド部56に流体連
結された上部インク受容部54を有している。印刷ヘッド
部56の下端部は、図３に最も明解に示すように印刷ヘッ
ド面58で終端している。上部ケーシング部54は、印刷ヘ
ッド蓋部材60により永久に密閉可能なものであり、ま
た、その蓋部材60は、ヒンジ部材61または構造的に同様
な取付機構により印刷ヘッド本体52に取り付けて、補給
のために選択的に開放または再密閉可能なものとするこ
とができる。多色インクジェットカートリッジ50は、４
つのペン、即ちブラック(Ｋ)ペン62、マゼンタ(Ｍ)ペン
64、イエロー(Ｋ)ペン66、およびシアン(Ｃ)ペン68を有
している。ここで用いるように、「ペン」という用語
は、一般に、特定色のインクが流れるよう互いに連結さ
れた印刷ヘッド／リザーバアセンブリのことである。

【００２１】印刷ヘッド面58は、ブラック、マゼンタ、
イエロー、シアンのインク噴射ノズルセット72,74,76,7
8をペン62,64,66,68にそれぞれ規定するのに用いられる
従来のオリフィス板70で形成することができる。ノズル
セット72〜78は、ノズル80等の別個のノズルの２つの線
形アレイからなるものとして図示されており、それらの
アレイは、走査軸32に対して実質的に垂直方向に延びて
いる。従来、インクジェットペンは、例えば図５に概略
的に示す多色カートリッジ200のように、並置して配列
されていた。ノズル列間隔を最小限にするために、好適
には、印刷ヘッドケーシング52は、リザーバ即ちチャン
バ82,84,86,88等の複数のインク貯蔵チャンバを規定す
るように構成される。

【００２２】印刷ヘッドケーシング52は、図２および３
に符号90で示す平面によって仕切ることが可能であり、
この平面は、走査軸32とほぼ平行であり、貯蔵チャンバ
82,86と貯蔵チャンバ84,88とを分離させる壁91と同一平
面上にある。ケーシング52は好適には、リザーバ82,84,
86,88からノズルセット72,74,76,78の各インク噴射機構
（図示せず）へとインクを供給するための通路を提供す
るインク供給用入口オリフィス即ちポート92,94,96,98
を規定するように構成されている。好適には、入口ポー
ト92,94,96,98は、平面90の対向側にあり、隣接するノ
ズルセット（例えばノズルセット72,74）には平面90の
対向側（例えばポート92,94）からインクが供給され
る。

【００２３】各供給オリフィス92,94,96,98とそれに関
連するノズルセット72,74,76,78との間にはインク噴射
機構が配設され、このインク噴射機構は、当業者に公知
の多様な異なる形式をとる（例えば、圧電またはサーマ
ル印刷ヘッド技術を利用する）ことが可能なものであ
る。その一例として、従来のサーマルインク噴射機構
が、本出願人の米国特許明細書第5,278,584号および第
4,683,481号が開示されている。シアンペン68に関して
図４に概略的に示すサーマルインク噴射機構100では、
インクチャネルおよび蒸発チャンバを含む障壁層をオリ
フィス板70と基板層との間に配置することが可能であ
る。この基板層は典型的には、抵抗体等の加熱素子の線
形アレイを含んでおり、その加熱素子アレイは、その付
勢時に蒸発チャンバ内のインクを加熱して、前記付勢さ
れた抵抗体と関連する別個のノズル（ノズル80等）から
インク滴を噴射する。選択された抵抗体が付勢される
と、インクの気泡が生成され、次いでノズルから、印刷
領域25内に配置されたシートにおける前記ノズルとの隣
接部分へとインクが噴射される。導電ストリップ42を介
して受信した制御装置40からの信号に応じて抵抗体を選
択滴に付勢することにより、インクが所定パターンで印
刷媒体上に放出されて、所望の画像（例えば、絵、線
図、文書その他）が形成される。

【００２４】当業者には以下の説明から自明であるよう
に、図示のカートリッジ50は、インクジェット印刷機構
での使用に適した多様な異なるペン形式で実施すること
が可能なものである。図２は、このような実施例の幾つ
かを示したものであり、リザーバ82,84,86,88は、ブラ
ック(Ｋ)インク102、マゼンタ(Ｍ)インク104、イエロー
(Ｋ)インク106、およびシアン(Ｃ)インク108を幾つかの
異なる態様でそれぞれ貯蔵している。例えば、プリンタ
20の軸外インク供給システムは、図１に示すような永久
的または半永久的な印刷ヘッドユニットを有することが
可能である。この実施例では、インクジェットカートリ
ッジ50は、リザーバ84（図２参照）等に少量の供給用イ
ンクのみを保持し、主な供給用インクは固定式リザーバ
35に貯蔵される。供給用インクに負圧をかける背圧シス
テムを主リザーバ35またはカートリッジ50に設けてイン
クがノズルから漏出するのを防止することが可能であ
る。本発明に適した様々な背圧システムは、当業者に公
知のものであり、本出願人のヒューレット・パッカード
・カンパニーにより市販されている、DeskJet（登録商
標）シリーズのインクジェットプリンタ用のカートリッ
ジ等のインクジェットカートリッジで一般に入手可能な
ものである。

【００２５】代替的には、幾つかの交換可能なリザーバ
ユニット（チャンバ82内に供給用ブラックインク102を
収容するインク容器110等）で各リザーバの充填または
再充填を行うことが可能である。インク容器110は、剛
性または可撓性の、プラスチック、ゴム、またはエラス
トマ製の、ブラダー構造、箔製バッグ構造、またはイン
クの漏出を防止する背圧システムを収容しまたは備えた
他の構造的に等価な容器構造とすることが可能なもので
ある。例えば、インク102が欠乏した際のつぶれに抗す
る図示のエラストマ製ブラダー容器110を使用すること
により、漏出を防止するための適当な負圧が保持され
る。

【００２６】別の例として、主リザーバ35を使用せず、
図示のカートリッジ50を交換可能なペンとして使用する
ことが可能であり、この場合には、印刷ヘッドおよび主
供給用インクの双方がキャリッジ30により支持されるこ
とになる。図２は、このような実施例の一部を示してお
り、インク86,88をそれぞれ十分にしみ込ませたリザー
バ86,88内のフォーム120等のフォームが充填されたリザ
ーバとすることが可能である。このフォーム120によ
り、例えば米国特許第5,025,271号明細書に詳細に記載
されているような毛管現象を介した背圧システムがリザ
ーバに提供される。フォーム120用の適当な材料の１つ
として、ポリウレタン製網状フォームがあるが、別の種
類のフォームを使用することもできる。図２に示すカー
トリッジ50は、本発明の思想の様々な実施の態様を示す
ために、複合構造を有するものとしたが、ほとんどの実
際の構造では、各リザーバは同一の態様で充填されよ
う。

【００２７】リザーバ82〜88およびノズルセット72〜78
はマトリクス状に配列され、少なくとも２つのリザーバ
（例えばリザーバ82,84またはリザーバ86,88）が２×１
マトリクスで走査軸に対して垂直方向に配列されるよう
になっている。図示のように、４つのペン62〜68は、２
×２マトリクスに好適に配列され、即ち、少なくとも２
つのリザーバ（即ちリザーバ82,86またはリザーバ84,8
8）が走査軸32と平行に、少なくとも２つのリザーバ
（即ちリザーバ82,84またはリザーバ86,88）が走査軸と
垂直に配置される。他のマトリクス配列も可能であるこ
とは明らかである。例えば、図２および図３に示した実
施例ほど好適なものとはならないであろうが、３つのカ
ラーペン66〜68を走査軸32と平行に配列し、それらカラ
ーペンの前壁または後壁の何れかに沿って延びるように
ブラックペン62を配列して、走査軸32と平行な主軸を有
する直線的な(rectilinear)断面形状を有するように、
４つのペン62〜68をマトリクス状に配列することも可能
である。

【００２８】別の適当な構成としては、２×１マトリク
ス配列を各々が有する２つのカートリッジを使用したも
のがある。例えば、その一方のカートリッジがブラック
ペン62およびマゼンタペン64を有し、他方のペンがイエ
ローペン66およびシアンペン68を有することが可能であ
る。好適には、これら２×１マトリクスのカートリッジ
は、図２ないし図４に示すペン62,64およびペン66,68の
ように走査軸32に対して配向されたチャンバ82,84およ
びチャンバ86,88を備えたものとなる。

【００２９】図３と図５を比較することにより、インク
容量を確保しつつ、全体的なノズル列間隔が最小限にな
ることが分かる。これは、カートリッジ50のペン配列を
利用して達成されたものである。カートリッジ50,200内
のリザーバのサイズについては、寸法Ａで深さが、また
寸法Ｂで幅が示されている。図示のカートリッジ50で
は、これら寸法はカートリッジ200と同一にされてお
り、深さＡは約37mm、幅Ｂは約18.5mmである。カートリ
ッジ50が、同一のノズル寸法を有し、従来のリザーバと
同じ2.5mmの壁厚を有しているものと仮定すると、ノズ
ルセット72〜78の全幅Ｗ₃は約27.5mmとなる。カートリ
ッジ200の幅寸法Ｗ₁が66mmであるのに対し、全ノズル幅
寸法（Ｗ₃）の38.5mmの縮小が達成される。これは、カ
ートリッジ50内のマトリクスペン配列によりノズル列間
隔が狭くなったことによるものである。このマトリクス
配列によって、左端のノズルから右端のノズルまでの幅
が41％以上縮小されることになる。このような特徴の結
果として、ノズルセット72〜78が印刷領域25全体（典型
的には最大幅が約200mm）を横切るのに必要なキャリッ
ジ進行幅(over-travel)が、カートリッジ200の場合より
も少なくなる。従って、カートリッジ50を使用すること
により、スループットが向上し、プリンタ20の全体の製
品幅を、従来のカートリッジ200を使用した場合に可能
であったものよりも有利に最小限に抑えることができ
た。

【００３０】プリンタ20の幅の縮小に貢献する別の要因
は、マトリスクカートリッジを使用して達成される印刷
ヘッドキャリッジ30の幅の縮小にある。上述のサイズを
仮定した場合、カートリッジ50の深さ寸法Ｄ₂は約81.5m
mとなり、幅寸法Ｗ₄は約44.5mmとなる。カートリッジ20
0と比較してカートリッジ50の深さが僅かに深くなるこ
とは、インクジェット印刷機構を使用したほとんどの製
品の寸法全体に影響を与えるような特に問題となるもの
ではない。しかし、キャリッジ幅の縮小は製品の全幅に
著しい影響を及ぼすものとなる。この寸法Ｗ₄は、図５
のカートリッジ200の全幅Ｗ₂＝100mmと比較して大幅に
縮小されており、カートリッジ幅の65％以上の縮小が達
成される。このカートリッジ幅の縮小により、製品幅が
正味65.5mmも縮小されることになる。

【００３１】印刷ヘッドカートリッジ幅を最小限にする
ための別の解決策として、全てのペンを、図５に示すよ
うに走査軸に対して平行な方向にではなく、走査軸に対
して垂直な方向に水平に積み重ねることが可能である。
このようなシステムは、２ペンシステム、例えば、ペン
62,64だけからなる２×１のペンマトリクスに好適なも
のである。しかし、この思想を４ペンシステムに拡張す
ると、幾つかの実際的な問題が生じることになる。例え
ば、４×１マトリクスペンの場合には印刷スワス(swat
h)の幅が増大するので、高画質の印刷を保つには４倍も
の幅の印刷媒体を印刷ヘッド下でほぼ平坦に保持しなけ
ればならない。４ペンによる印刷スワスを適合させるに
は、印刷媒体を極めて精確に制御する必要があり、その
実施及び保守は現時点では高コストのものとなる。更
に、このような４×１カートリッジは、使用する媒体の
厚さが変化する場合（比較的厚い封筒や薄い透明紙を使
用する場合等）には、印刷品質を維持することが困難に
なる。このような印刷スワスに関連する問題は、例え
ば、ペン62,64のみまたはペン66,68のみからなる好適な
２×１ペンマトリスクでは生じない。

【００３２】動作時には、インクジェット印刷機構を利
用したインクの放出方法もまた提供される。この方法
は、１つのカートリッジの少なくとも２つのインク貯蔵
チャンバにインクを供給するステップを含むものであ
り、前記カートリッジは、前記インク貯蔵チャンバに対
応する数のノズルセットを有しており、その各ノズルセ
ットは、個々のチャンバと流体連通したものである。４
つの貯蔵チャンバ82〜88を備えたカートリッジ50の場
合、ノズルセットとの流体連通は、入口92〜98により与
えられる。走査ステップでは、カートリッジが走査軸32
に沿って印刷媒体を横切って走査される。噴射ステップ
では、供給されたインクが走査中にカートリッジノズル
75〜78から選択的に噴射されて、印刷媒体上に画像が記
録される。供給ステップに先立ち、配列ステップで、貯
蔵チャンバがマトリクス状に配列されて、少なくとも２
つの貯蔵チャンバ、例えば貯蔵チャンバ82,84または貯
蔵チャンバ86,88が、走査軸32に対して垂直に配置され
る。図示の実施例の場合、本方法は貯蔵ステップを含ん
でおり、この貯蔵ステップでは、カートリッジ50の貯蔵
チャンバ82〜88への供給用インクが、そのカートリッジ
50とは別個に印刷機構20内に貯蔵される。

【００３３】更に、他の方法、特にインクジェットカー
トリッジを介してインクを供給するための方法が提供さ
れ、この方法は、インクジェットカートリッジの複数の
貯蔵チャンバ（この例では貯蔵チャンバ82〜88）内にブ
ラックインク102、マゼンタインク104、イエローインク
106、およびシアンインク108等の異なる色のインクをそ
れぞれ貯蔵するステップを含んでいる。噴射ステップで
は、供給されたインクがカートリッジノズルセット72〜
78から選択的に噴射され、そのノズルセットはそれぞれ
異なる色を噴射し、その各ノズルセットは第１の平面の
各側に配置された別個のノズル80を有するように配列さ
れたノズル群から構成されている。噴射ステップに先立
ち、第１の平面90の対向側に配置されたポート92〜98を
介して個々のインク貯蔵チャンバ82〜88から貯蔵されて
いるインク102〜108を抽出することにより、ノズルセッ
ト72〜78にインクが供給される。図示の実施例の場合、
本方法は、インクがその抽出時に通過するポートを、隣
接するノズルセットについて第１の平面90の対向側に配
置するステップを含んでいる。

【００３４】本開示のカートリッジ配列を利用して更に
幾つかの利点が実現される。例えば、本開示のペン配列
は、圧電またはサーマル印刷ヘッド等の多様な異なるイ
ンク噴射機構と共に使用することが可能である。更に、
それらペン配列は、インクが所定のノズルセット内のノ
ズルの直線アレイ間に供給される中心供給システムや、
インクがノズルセット内の各ノズル列の外側のノズルに
供給されるエッジ供給システム等の、多様なインク供給
設計で使用することが可能である。また、前述のフォー
ムもしくは弾性ブラダー等の多様な異なるリザーバ背圧
保持装置をこれらの構成で利用してインクの漏出を防止
することが可能である。

【００３５】更に、例示したカートリッジの実施例の幅
が狭いことが製品幅を狭くすることに好適に貢献し、そ
の結果として、プリンタを作業面に置くのに必要な面積
である製品の「床投影面積」が小さくなる。一般に、こ
のような小型の製品は、その製造および輸送がより経済
的であると共に、一層コンパクトでエンドユーザーにと
って望ましいものとなる。上記のカートリッジ配列を使
用して実現される印刷媒体スループットの増加は、購入
を決定する際に多くの顧客が重視する製品特徴となるも
のである。

【００３６】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。

【００３７】１．カートリッジと印刷媒体との走査軸に
沿った相対移動を提供するキャリッジシステムと、その
キャリッジシステムにより受容される印刷ヘッド本体
と、選択的にインクを噴射する少なくとも２つのノズル
セットを有する印刷ヘッド部とを有するインクジェット
ペンカートリッジであって、前記印刷ヘッド本体が、前
記ノズルセットと１つずつ流体連通した少なくとも２つ
のインク貯蔵チャンバを規定し、そのインク貯蔵チャン
バが、前記走査軸と垂直な少なくとも２つのチャンバを
有するようマトリクス状に配列されている、前記インク
ジェットペンカートリッジとを備えていることを特徴と
する、インクジェット印刷機構。

【００３８】２．異なる色のインクを別々に貯蔵する別
個のリザーバを有するインク供給システムと、異なる色
のインクを前記カートリッジの前記インク貯蔵チャンバ
へと供給するインク移送管とを更に備えている、前項１
に記載のインクジェット印刷機構。

【００３９】３．カートリッジと印刷媒体との走査軸に
沿った相対移動を提供するインクジェット印刷機構で使
用する交換可能なインクジェットペンカートリッジであ
って、前記インクジェット印刷機構で使用するように装
着可能であり、少なくとも２つのインク貯蔵チャンバを
規定する、印刷ヘッド本体と、使用中に選択的にインク
を噴射する少なくとも２組のノズルセットを有する印刷
ヘッド部であって、前記ノズルセットが前記インク貯蔵
チャンバと１つずつ流体連通されている、前記印刷ヘッ
ド部とを備えており、前記印刷ヘッド本体が、少なくと
も２つのインク貯蔵チャンバが走査軸と垂直に配置され
たマトリクス状配列のインク貯蔵チャンバを規定するも
のである、ということを特徴とする、交換可能なインク
ジェットペンカートリッジ。

【００４０】４．インクジェット印刷機構で使用する交
換可能なインクジェットペンカートリッジであって、前
記インクジェット印刷機構で使用するように装着可能で
あり、複数のインク貯蔵チャンバを規定する、印刷ヘッ
ド本体と、使用中に選択的にインクを噴射する複数の隣
接するノズルセットを有する印刷ヘッド部であって、前
記各ノズルセットが、第１の平面の対向側に配置された
ノズル群からなる、前記印刷ヘッド部とを備えており、
前記印刷ヘッド本体が、前記ノズルセットを前記インク
貯蔵チャンバと１つずつ流体連通させる通路を提供する
複数のポートを規定し、互いに隣接する２つの前記ノズ
ルセットにインクを供給するポートが、前記第１の平面
の対向側に配置されている、ということを特徴とする、
交換可能なインクジェットペンカートリッジ。

【００４１】５．前記印刷ヘッド本体が、２×２マトリ
クスに配列された４つのインク貯蔵チャンバを規定す
る、前項１ないし前項４の何れかに記載のインクジェッ
トペンカートリッジ。

【００４２】６．前記４つのインク貯蔵チャンバが、ブ
ラック、マゼンタ、イエロー、およびシアンからなるグ
ループから選択された異なる色のインクをそれぞれ収容
する、前項１ないし前項５の何れかに記載のインクジェ
ットペンカートリッジ。

【００４３】７．前記インク貯蔵チャンバと同数の複数
の交換可能なインク容器を更に備え、それら容器が前記
インク貯蔵チャンバ内に１つずつ収容される、前項１な
いし前項６の何れかに記載のインクジェットペンカート
リッジ。

【００４４】８．前記各インク貯蔵チャンバ内にインク
保持用フォーム材料を備えている、前項１ないし前項６
の何れかに記載のインクジェットペンカートリッジ。

【００４５】９．インクジェットカートリッジを介して
インクを供給する方法であって、前記インクジェットカ
ートリッジの複数のインク貯蔵チャンバ内に異なる色の
インクを貯蔵し、複数のノズルセットから選択的にイン
クを噴射させ、その各ノズルセットが異なる色のうちの
１色を噴射し、その各ノズルセットが第１の平面の各側
に配置された複数の別個のノズルを備えており、前記噴
射ステップの前に、前記第１の平面の対向側に配置され
たポートを介して前記複数のインク貯蔵チャンバからそ
れに貯蔵されているインクを抽出することにより、ノズ
ルセットにインクを供給する、という各ステップを含む
ことを特徴とする、前記の方法。

【００４６】１０．前記インク貯蔵ステップが、４つの
インク貯蔵チャンバ内に４つの異なる色のインクを貯蔵
することからなり、前記４つのインク貯蔵チャンバを２
×２マトリクス配列に配列するステップを更に含む、前
項９に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマトリクスペン式インクジェットカー
トリッジの１つの形態を用いたインクジェット印刷機構
（ここではインクジェットプリンタ）の一実施例を部分
的に断面して示す斜視図である。

【図２】図１のマトリクスペン式インクジェットカート
リッジを拡大すると共に部分的に断面して示す斜視図で
ある。

【図３】図２のライン３−３から見た底面図である。

【図４】図３の４−４断面図である。

【図５】従来のインクジェットペンカートリッジの配列
を示す底面図である。

【符号の説明】

32 走査軸 50 インクジェットカートリッジ 52 印刷ヘッド本体 54 上部インク受容部 56 印刷ヘッド部 58 印刷ヘッド面 62,64,66,68 ペン 70 オリフィス板 72,74,76,78 ノズルセット 80 ノズル 82,86,84,88 インク貯蔵チャンバ 90 平面 92,94,96,98 ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カートリッジと印刷媒体との走査軸に沿っ
   た相対移動を提供するキャリッジシステムと、 そのキャリッジシステムにより受容される印刷ヘッド本
   体と、選択的にインクを噴射する少なくとも２つのノズ
   ルセットを有する印刷ヘッド部とを有するインクジェッ
   トペンカートリッジであって、前記印刷ヘッド本体が、
   前記ノズルセットと１つずつ流体連通した少なくとも２
   つのインク貯蔵チャンバを規定し、そのインク貯蔵チャ
   ンバが、前記走査軸と垂直な少なくとも２つのチャンバ
   を有するようマトリクス状に配列されている、前記イン
   クジェットペンカートリッジとを備えていることを特徴
   とする、インクジェット印刷機構。