(57)【要約】インクジェット印刷ヘッド・ヒータ・チップは、インクジェット印刷ヘッド移動の往復運動方向に非対称的に配列されたインク・バイアを有する。このインク・バイアは２つの側部と印刷媒体前進方向に略平行する長手方向長とを有する。複数の流体発射要素から成るコラムは、それら２つの側部の内の単一の側部に沿って排他的に存在する。ヒータ・チップ及びインク・バイアは、各々、重心を有し、それらは決して相互に一致して存在しない。好ましくは、ヒータ・チップ重心はインク・バイアの境界外側に存在する。別の局面において、複数の流体発射要素から成るコラムは、単一コラム或は複数コラムであり得て、往復運動方向における中心にあり得る。インク・バイアは、単一バイア或は複数バイアであり得る。ヒータ・チップは矩形であり得て、インク・バイアはその長い端部或は短い端部の何れかにより接近している。そうした印刷ヘッドを収容するインクジェット・プリンタも開示されている。
2006512236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであって、
チップ重心と、
複数の流体発射要素から成るコラムと、
長手方向長を有して２つの側部を伴う１つのみのインク・バイアであり、前記複数流体発射要素から成る前記コラムが前記２つの側部の内の一方に沿って排他的に存在し、前記１つのみのインク・バイアのバイア重心が前記チップ重心から略オフセットされていることから成る１つのみのインク・バイアと、
を含むヒータ・チップ。
【請求項２】
前記チップ重心が前記１つのみのインク・バイアの前記２つの側部の内の一方と前記複数流体発射要素から成る前記コラムとの間にある、請求項１に記載のヒータ・チップ。
【請求項３】
前記チップ重心が実質的に前記複数流体発射要素から成る前記コラム内にある、請求項１に記載のヒータ・チップ。
【請求項４】
複数の入力端子から成るコラムを更に含み、それら複数入力端子から成るコラムと前記複数流体発射要素から成る前記コラムとの間の距離が約８８０ミクロンである、請求項１に記載のヒータ・チップ。
【請求項５】
前記１つのみのインク・バイアの前記２つの側部の内の他方側と前記ヒータ・チップの周辺との間の距離が約６００ミクロンである、請求項１に記載のヒータ・チップ。
【請求項６】
インクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであって、
チップ重心と、
複数の流体発射要素からそれぞれが成る複数のコラムと、
複数のインク・バイアであり、各インク・バイアがバイア重心を有し、それらバイア重心が前記チップ重心と共存せず、前記コラムの内の少なくとも１つが前記複数のインク・バイアの内の１つのバイアでの単一の側部に沿って排他的に存在し、前記複数流体発射要素から成る前記コラムの各々が前記複数のインク・バイアの内の任意の１つの上方に存在しないことから成る複数のインク・バイアと、
を含むヒータ・チップ。
【請求項７】
前記コラムの内の他のものが前記複数のインク・バイアの別のバイアの少なくとも２つの側部に沿って存在する、請求項６に記載のヒータ・チップ。
【請求項８】
印刷媒体に対して往復運動方向に使用中に移動するインクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであって、
複数の流体発射要素から成るコラムと、
前記往復運動方向に非対称的に配列された２つ以上のインク・バイアであり、前記複数流体発射要素から成る前記コラムが当該２つ以上のインク・バイアの単一の側部に沿って排他的に存在することから成る２つ以上のインク・バイアと、
を含むヒータ・チップ。
【請求項９】
複数の入力端子から成るコラムを更に含み、前記複数流体発射要素から成る前記コラムがその複数入力端子から成る前記コラムから約８８０ミクロンのところにある、請求項８に記載のヒータ・チップ。
【請求項１０】
前記複数流体発射要素から成る前記コラムが当該複数流体発射要素の垂直方向に隣接するものの間に間隔ギャップを有する、請求項８に記載のヒータ・チップ。
【請求項１１】
往復運動方向に使用中に移動するインクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであって、
前記往復運動方向において略中心にある、複数の流体発射要素からそれぞれが成る２つ以上のコラムと、
インク・バイアであり、前記複数流体発射要素からそれぞれが成る２つ以上のコラムが当該インク・バイアの単一の側部に沿って排他的に存在することから成る２つ以上のインク・バイアと、
を含むヒータ・チップ。
【請求項１２】
往復運動方向に使用中に移動するインクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであって、前記往復運動方向において略中心にある、複数の流体発射要素からそれぞれが成る２つ以上のコラムを含むヒータ・チップ。
【請求項１３】
インクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであって、
厚みと、
チップ重心と、
複数の流体発射要素からそれぞれが成る複数のコラムであり、それらコラムが相互に平行していることから成る複数のコラムと、
２つの側部及び長手方向長を有して、前記厚みを通じて配置された複数のインク・バイアであり、それら複数のインク・バイアがそれぞれバイア重心を有し、それらバイア重心が前記チップ重心と共存せず、前記複数のコラムの内の少なくとも１つのコラムが前記２つの側部の一方に沿って排他的に存在することから成る複数のインク・バイアと、
前記複数流体発射要素からそれぞれが成る前記複数のコラムと略平行している複数の入力端子から成るコラムと、
を含むヒータ・チップ。
【請求項１４】
インクジェット印刷ヘッドであって、
長短のそれぞれ２つの端部と、少なくとも３つの略平行するインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップであり、それら少なくとも３つの略平行するインク・バイアの内の２つが前記の２つの短い端部の内の一方により接近して配置され、前記少なくとも３つの略平行するインク・バイアの内の他方が前記２つの短い端部の内の他方により接近して配置され、前記少なくとも３つの略平行するインク・バイアの全てが前記の２つの長い端部に対して略等距離であることから成る略矩形のヒータ・チップを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項１５】
インクジェット印刷ヘッドであって、
長短のそれぞれ２つの端部と、少なくとも３つの略平行するインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップであり、それら少なくとも３つの略平行するインク・バイアが前記の２つの長い端部の内の一方により接近して配置されていることから成る略矩形のヒータ・チップを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項１６】
複数の流体発射要素からそれぞれが成る複数のコラムを更に含み、それら複数のコラムの内の１つが前記少なくとも３つの略平行するインク・バイアの内の１つの一方側部に沿って排他的に存在する、請求項１５に記載のインクジェット印刷ヘッド。
【請求項１７】
前記略矩形のヒータ・チップが前記少なくとも３つの略平行するインク・バイアの内の任意のものの境界を越えて存在しているチップ重心を有する、請求項１５に記載のインクジェット印刷ヘッド。
【請求項１８】
インクジェット印刷ヘッドであって、
長短のそれぞれ２つの端部と、少なくとも３つの略平行するインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップであり、それら少なくとも３つの略平行するインク・バイアが前記の２つの短い端部の内の１つにより接近して配置されていることから成る略矩形のヒータ・チップを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項１９】
インクジェット印刷ヘッドであって、
長短のそれぞれ２つの端部と２つ以上のインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップであり、その２つ以上のインク・バイアが前記長い端部の内の一方により接近して配置された２つ以上のインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２０】
インクジェット印刷ヘッドであって、
長短のそれぞれ２つの端部と２つ以上のインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップであり、前記２つの短い端部の内の一方により接近して配置された前記２つ以上のインク・バイアとを有する略矩形のヒータ・チップを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２１】
インクジェット印刷ヘッドであって、
長短のそれぞれ２つの端部と、それら２つの長い端部と略平行している長手方向長を有する２つ以上のインク・バイアとを含み、その２つ以上のインク・バイアが前記の２つの長い端部の内の一方により接近して配置されていることから成る略矩形のヒータ・チップであり、前記略矩形のヒータ・チップがチップ重心を有し、前記２つ以上のインク・バイアがバイア受信を有し、前記チップ重心及び前記バイア重心が同じ広がりに共存しない琴から成る略矩形ヒータ・チップを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２２】
前記２つ以上のインク・バイアの単一の側部に沿って排他的に存在している複数の流体発射要素からそれぞれが成る２つ以上のコラムを更に含む、請求項２１に記載のインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２３】
前記複数流体発射要素からそれぞれが成る前記２つ以上のコラムが前記チップ重心を通過している、請求項２２に記載のインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２４】
前記複数流体発射要素からそれぞれが成る前記２つ以上のコラムが複数の熱的抵抗ヒータ要素を含む、請求項２２に記載のインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２５】
前進方向に前進する印刷媒体に対して往復運動方向に使用中に移動するインクジェット・プリンタ用のインクジェット印刷ヘッドであって、
Ｉ／Ｏコネクタ及び電気的導体を支持しているフレキシブル回路と、
前記電気的導体及び前記Ｉ／Ｏコネクタと電気的に接続された入力端子を有するヒータ・チップと、を含み、該ヒータ・チップが、
前記入力端子と電気的に接続した複数流体発射要素から成るコラムと、
バイア重心を各々が有する複数のインク・バイアであり、それらバイア重心が前記チップ重心と共存せず、前記複数流体発射要素からそれぞれが成る複数のコラムの内の少なくとも１つが前記複数のインク・バイアの内の１つの単一の側部に沿って排他的に存在し、前記複数流体発射要素からそれぞれが成る複数のコラム各々が前記複数のインク・バイアの任意のバイアの上方に存在しないことから成る複数のインク・バイアと、を含むことから成るインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２６】
請求項２５に記載のインクジェット印刷ヘッドを含むインクジェット・プリンタ。
【請求項２７】
前記インク・バイアの各々が前記前進方向と略平行する長手方向長を有する、請求項２５に記載のインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２８】
前進方向に前進する印刷媒体に対して往復運動方向に使用中に移動するインクジェット・プリンタ用のインクジェット印刷ヘッドであって、
インクの供給源と、
複数のＩ／Ｏコネクタ及び複数の電気的導体を支持しているフレキシブル回路と、
チップ重心を有するヒータ・チップとを含み、該ヒータ・チップが、
前記複数の電気的導体及びＩ／Ｏコネクタと電気的に接続された複数の入力端子から成るコラムと、
前記複数の電気的導体及びＩ／Ｏコネクタと電気的に接続された複数の入力端子から成るコラムと、
前記複数入力端子から成る前記コラムの内の１つの入力端子からの発射信号の受信に及んで前記インク供給源からインク滴を放出すべく動作できる、前記複数入力端子から成る前記コラムから約８８０ミクロンのところの複数流体発射要素から成るコラムと、
前記チップ重心と同じ広がりに配列されていないバイア重心を有する２つ以上のインク・バイアであり、２つの側部と、前記前進方向と略平行すると共に前記往復運動方向に非対称的に配列された長手方向長とを有する２つ以上のインク・バイアであり、前記複数流体発射要素から成る前記コラムが前記２つの側部の内の一方に沿って排他的に存在していることから成る２つ以上のインク・バイアとを含むインクジェット印刷ヘッド。
【請求項２９】
インクジェット印刷ヘッド用のヒータ・チップであり、
チップ重心と、
複数の流体発射要素から成るコラムと、
長手方向長を有する２つの側部を伴う２つ以上のインク・バイアであり、前記複数流体発射要素から成る前記コラムが前記２つの側部の内の一方に沿って排他的に存在し、前記２つ以上のインク・バイアのバイア重心が前記チップ重心と共存しないことから成る２つ以上のインク・バイアと、
を含むヒータ・チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット印刷ヘッドに関する。特に、シリコンを節約するように非対称的に配列されたインク・バイアを有するインクジェット印刷ヘッドのヒータ・チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット・テクノロジーによる画像印刷の技術は比較的に周知である。一般に、画像はインクジェット印刷ヘッドからインク滴を精密な瞬間に放出することによって作り出されて、それらインク滴が印刷媒体の所望箇所に衝突するように為す。印刷ヘッドはインクジェット・プリンタ等の装置内の移動可能な印刷キャリッジに支持され、前進する印刷媒体に対して往復運動をさせられて、そうした時にマイクロプロセッサ或は他のコントローラのコマンドに従ってインク滴を放出する。インク滴放出のタイミングは印刷される画像のピクセルから成るパターンと対応する。プリンタ以外に、インクジェット・テクノロジーを組み込んでいる馴染みある装置は、２〜３挙げると、ファクシミリマシン、一体化装置、複写機、並びに、グラフィック・プロッタを含む。
【０００３】
従来、サーマル・インクジェット印刷ヘッドは、カラー或は単色インクのローカル又は遠隔供給源にアクセスする手段、ヒータ・チップ、そのヒータ・チップに結着したノズル又はオリフィス・プレート、並びに、該ヒータ・チップを使用中にプリンタに電気的に接続するテープによる自動ボンディング（ＴＡＢ）回路等の入力／出力コネクタを含む。次いで、ヒータ・チップは典型的には、シリコン等の基板上に対する堆積、マスキング、並びに、エッチングの技術により製作された複数の薄膜抵抗或はヒータを含む。シリコンの厚みを通じて切除或はエッチングされた１つ或はそれ以上のインク・バイアは、インク供給現を個々別々のヒータに流動的に接続する役割を果たしている。
【０００４】
インクの単一滴を印刷或は放出すべく個々別々の抵抗性ヒータは少量の電流によって一意にアドレスされて、インクの少量を迅速に加熱する。これはインクをローカル・インク・チャンバー内（ヒータ及びノズル・プレート間）で気化させて、ノズル・プレートを通じて噴出させ、印刷媒体に向かって該ノズル・プレートによって発射させる。
【０００５】
従来、製造業者は、典型的には、それらヒータ・チップを中央に配置された長尺状インク・バイアであって、そのヒータ・チップの両側に付随するヒータを伴って構成していた。近年、ヒータ・チップは徐々に小さくなると共にヒータをより濃密に詰め込んでいるので、幾つかのインク・バイアはその単一側に沿ってのヒータのみを有するに至った。しかしながらそうした設計は、それらインク・バイアの中央配置を維持して、チップ・シリコンの浪費することになる。例えば、中央配置（＋）された単一長尺状インク・バイア７３２を伴う図７Ａのヒータ・チップ７２５であって、（そのインク・バイアの長手方向を横切る方向に）約１０００ミクロンのシリコンがその両側に存在するヒータ・チップ７２５を考える。もしこのヒータ・チップがコラム状になって配置されたボンド・パッド７２８を、インク・バイアの両側にヒータ・コラム７３４−Ｌ，７３４−Ｒを平行にしているチップ縁近辺に有すれば、チップはヒータ・コラムとそれに対応するボンド・パッドとの間にｄ１，ｄ２の固定された距離を有する。印刷ヘッドのメンテナンス・ルーチン中にヒータ上方のノズルをぬぐうべく、ワイパー（不図示）がノズルの面を横切るように掃引するが、印刷ヘッド寿命の理由のため、ボンド・パッドを横切るように掃引しない。よってプリンタは、モータや他の構造と機械的に且つ電気的に接続されたワイパーを有し、それらワイパーが降下、上昇、並びに、移動の固定された時間を有し、次いで印刷ヘッドがボンド・パッドを回避する一方でノズルを効果的にぬぐうべく何等かの最小長を有するように距離ｄ１，ｄ２を必要としている。
【０００６】
次に、右側のコラム状になった図７Ａで示されたヒータを削減している図７Ｂのヒータ・チップであって、多分、コラム７３２−Ｌｌ内により濃密にヒータを詰まらせることによるヒータ・ヒップを考える。もしインク・バイア７３２がチップ上に依然として中央配置（＋）されていれば、インク・バイアの右側へのぬぐいはもはや必要とされず（且つ最小距離は不必要）、しかもバイアの中央からチップ周辺７４１までの距離は同一のまま維持されるので、浪費シリコン・スペースが生じる。留意すべきことは、図７Ａ及び図７Ｂのチップ７２５は著しく簡略化され、しばしば追加のインク・バイア及びヒータを含むことである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、インクジェット印刷ヘッド技術では、シリコン費用を最少化するように最適に配列されたインク・バイアを有するヒータ・チップを望んでいる。
【０００８】
先の述べた問題やその他の問題は、非対称性インク・バイアを有する以下に記載されたインクジェット印刷ヘッド・ヒータ・チップと関連された原理及び教示を適用することによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施例において、インクジェット印刷ヘッド・ヒータ・チップはインクジェット印刷ヘッドの移動の往復運動方向に非対称的に配列されたインク・バイアを有する。このインク・バイアは２つの側部と、印刷媒体前進方向と略平行する長手方向長とを有する。複数の流体発射要素から成るコラムは、それら２つの側部の内の単一の側部に沿って排他的に存在している。ヒータ・チップ及びインク・バイアの各々は重心を有し、それらは相互に決して一致して存在しない。好ましくは、ヒータ・チップ重心はインク・バイアの境界の外側にある。一実施例において、それは複数流体発射要素から成るコラムとインク・バイアの前記２つの側部の内の一方との間にある。別の実施例において、複数流体発射要素から成るコラムはその重心を通過する。ヒータ・チップ上の複数の入力端子から成るコラムはインクジェット・プリンタと電気的に通信し、複数流体発射要素から成るコラムと平行して存在する。好適実施例において、約８８０ミクロンの横方向距離が２つのコラムを分離し、約６００ミクロンがインク・バイアの側部を複数流体発射要素から成るコラムとヒータ・チップの周辺とから分離している。加えて、ヒータ・チップは、別の垂直方向、水平方向、或は、角方向に配置されたインク・バイアを、該インク・バイアの２つの側部の一方或はその双方の何れかにおける複数流体発射要素から成るコラムを伴って含み得る。このインク・バイアはヒータ・チップの厚み内に存し、流体的にインクジェット印刷ヘッド内のインク供給源と接続している。
【００１０】
複数の流体発射要素から成るコラムにおける垂直方向に隣接する流体発射要素は、それらの間に水平方向における分離ギャップを有し得るか、或は有し得ない。流体発射要素の好適ピッチは約１／３００インチから約１／２４００インチまでの範囲である。流体発射要素はシリコン基板上の薄膜層として形成された熱的抵抗ヒータ要素で具現化され得るか、或は、名称ヒータ・チップから誘導されたサーマル・テクノロジー含意にもかかわらず、圧電性要素で具現化され得る。
【００１１】
本発明の別の局面において、複数流体発射要素から成るコラムは往復運動方向において略中心にある。
【００１２】
更に別の局面において、ヒータ・チップは複数の流体発射要素から成る１つのみのコラムと１つのみのインク・バイアとを有する。
【００１３】
ヒータ・チップを含む印刷ヘッドとその印刷ヘッドを含むプリンタも開示されている。
【００１４】
本発明のこれらの実施例、局面、長所、並びに、特徴はその他のものと共に、以下に続く記載に詳述され、部分的には以下の発明の記載や図面を参照することや発明を実施することによって当業者には明かであろう。本発明のこれら局面、長所、並びに、特徴は、特許請求の範囲に詳細に指摘された道具、手続き、並びに、組み合わせによって実現されると共に達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
好適実施例の以下の詳細な説明において、この説明の一部を形成する添付図面が参照され、それら図面中には、本発明が実施され得る特定の実施例が例示的に示されている。これら実施例は、当業者が本発明を実施することができるように十分詳細に記載されおり、理解して頂きたいことは、本発明の範囲から逸脱すること無しに、他の実施例も様々なプロセス、電気的、機械的、化学的、或は、その他の変更を伴って利用され得ることである。以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、それ故に本発明の範囲は特許請求の範囲やそれらの等価物によってのみ規定される。本発明に従えば、本出願人は非対称的に配列されたインク・バイアを有するインクジェット印刷ヘッド・ヒータ・チップを記載するものである。
【００１６】
図１を参照すると、本発明のインクジェット印刷ヘッドが符号１０で全般的に示されている。印刷ヘッド１０はインクを保持するための任意の適切な材料から形成されたハウジング１２を有する。その形状は変動し得て、しばしば印刷ヘッドを運ぶ或は含む外部装置に依存する。このハウジングはインクの初期供給源或は再充填可能な供給源を保持する内部的な少なくとも１つのコンパートメント１６を有する。一実施例において、このコンパートメントは単一チャンバーを有すると共に、ブラック・インク、フォト・インク、シアン・インク、マゼンタ・インク、或は、イェロー・インクの供給源を保持する。他の実施例では、このコンパートメントは多数チャンバーを有すると共に、インクの３つの供給源を含む。好ましくは、それは、シアン、マゼンタ、並びに、イェローのインクを含む。更に別の実施例では、このコンパートメントはインクのブラック、フォト、シアン、並びに、マゼンタ、或は、イェローの多数を含む。しかしながら理解して頂けるように、コンパートメント１６が印刷ヘッドのハウジング１２内に局所的に統合されて示されている一方で、代替的にはそれはインクの遠隔ソースと接続され得て、例えばチューブからの供給を受け取る。
【００１７】
ハウジング１２の一表面１８にはフレキシブル回路、特にテープによる自動ボンド（ＴＡＢ）回路２０の一部１９が接着されている。ＴＡＢ回路２０の他の部分２１はハウジングの別の表面２２に接着されている。この実施例において、これら２つの表面１８，２２はハウジングの縁２３に関して相互に直交して配列されている。
【００１８】
ＴＡＢ回路２０はその上に複数の入力／出力（Ｉ／Ｏ）コネクタ２４を支持して、使用中、プリンタ、ファクシミリマシン、複写機、フォト-プリンタ、プロッタ、一体化装置等の外部装置とヒータ・チップ２５を電気的に接続する。複数の電気的導体２６がＴＡＢ回路２０上に存在して、Ｉ／Ｏコネクタ２４をヒータ・チップ２５の入力端子（ボンド・パッド２８）と電気的に接続して短絡している。当業者には、そうした接続を補助する様々な技術は周知である。簡略化のため、図１は８個のＩ／Ｏコネクタ２４、８個の電気的導体２６、並びに、８個のボンド・パッド２８のみを示しているが、今日の印刷ヘッドは相当により多くの数量を有し、任意数が同等にここでは包含される。更に、当業者であれば理解して頂けるように、コネクタ、導体、並びに、ボンド・パッドのそうした数は相互に同等である一方で、実際の印刷ヘッドは同等ではない数を有し得る。
【００１９】
ヒータ・チップ２５は、使用中、コンパートメント１６からのインク噴出に役立つ複数の流体発射要素から成るコラム（又は欄）３４を含む。これら流体発射要素は、シリコン基板上の薄膜層として形成された熱的抵抗性ヒータ要素（短絡用ヒータ）或は名称ヒータ・チップから誘導されたサーマル・テクノロジー含意にもかかわらず、圧電性要素で実施される。簡略化のため、コラム３４内の多数の流体発射要素は５個のドットから成る行として示されているが、実際上、数百或は数千の流体発射要素を含み得る。以下に記載されるように、流体発射要素の垂直方向における隣接要素はそれらの間に横方向間隔ギャップを有しても或はそれらの間で食い違っていてもよいし、そうでなくもよい。一般にそれら流体発射要素は、付随するプリンタのドット／インチ解像度と比肩する垂直方向ピッチ間隔を有する。幾つかの例は、バイアの長手方向長に沿って１／３００インチ、１／６００インチ、１／１２００インチ、１／２４００インチ、或は、その他の間隔を含む。バイアを形成すべく、ヒータ・チップの厚みを通じてバイアを切除或はエッチングするという数多くのプロセスが知られている。より好ましいプロセスの内の幾つかは、グリット・ブラスタリング(grit blasting)、湿式或は乾式エッチング、反応性イオン・エッチング、ディープ反応性イオン・エッチング、その他を含む。ノズル・プレート（不図示）はヒータの各々と整列したオリフィスを有して、使用中にインクを噴出する。ノズル・プレートは接着剤或はエポキシで結着されるか或はシリコン薄膜層として製作され得る。
【００２０】
図２を参照すると、印刷ヘッド１０を含むためのインクジェット・プリンタの形態での外部装置が符号４０で全般的に示されている。プリンタ４０は、１つ或はそれ以上の印刷ヘッド１０を含む複数のスロット４４を有するキャリッジ４２を含む。キャリッジ４２は、当業界には周知である駆動ベルト５０に供給される起動力によって印刷ゾーン４６上方をシャフト４８に沿って（コントローラ５７の出力５９に従って）往復運動する。キャリッジ４２の往復運動は、入力トレイ５４から印刷ゾーン４６を通じて出力トレイ５６までペーパー経路に沿ってプリンタ４０内を前進するペーパー・シート５２等の印刷媒体に対して生じている。
【００２１】
印刷ゾーン内にある際、キャリッジ４２は矢印によって示される前進方向に前進させられるペーパー５２と略直交する往復運動方向に往復運度する。コンパートメント１６（図１）からのインク滴は、プリンタ・マイクロプロセッサ或は他のコントローラ５７のコマンドに従った時間にヒータ・チップ２５から放出される。インク滴放出のタイミングは印刷される画像のピクセルのパターンと対応している。しばしばそうしたパターンは、プリンタ外部にある、限定されるわけではないが、コンピュータ、スキャナ、カメラ、可視表示ユニット、パーソナル・データ・アシスタント（ＰＤＡ）、その他を含むコントローラ５７（外部入力を介して）と電気的に接続された装置内に発生させられる。
【００２２】
インクの単一滴を印刷或は放出すべく、流体発射要素（図１におけるコラム３４のドット）は少量の電流で一意にアドレスされて、インクの小体積を迅速に加熱する。これがインクをヒータ及びノズル・プレートの間の局所的なインク・チャンバー内で気化させ、放逐させ、ノズル・プレートから印刷媒体に向かって噴出させる。そうしたインク滴を放出させるために必要とされる発射パルスは単一或はスプリット発射パルスで具現化し、ヒータ・チップにおけるボンド・パッド２８、電気的導体２６、Ｉ／Ｏコネクタ２４、並びに、コントローラ５７の間の接続から入力端子（例えば、ボンド・パッド２８）に受け取られる。内部のヒータ・チップ配線は入力端子から流体発射要素の内の１つ或は多数のものに発射パルスを運ぶ。
【００２３】
ユーザ選択インターフェース６０を有するコントロール・パネル５８は、付加的なプリンタ能力及び頑強さを提供すべく、コントローラ５７への入力６２として多数のプリンタをも随伴する。
【００２４】
図３を参照すると、本発明の一実施例におけるヒータ・チップ３２５は、２つの側部３８４，３８６によって画成された長手方向長を伴う唯一のインク・バイア３３２を有する。複数の流体発射要素３３５から成る唯一のコラム３３４はインク・バイアのそれら２つの側部の内の一方に沿って排他的に存在する。
【００２５】
チップ重心（＋）はインク・バイアの境界３３７の外側の唯一のコラム３３４内にある。バイア重心（・）は幅方向ｗにおいてチップ重心から実質的にオフセットされて、これら２つの重心は共存することがない。このようにして、ヒータ・チップは非対称的に配置されたインク・バイアを有して、インク・バイアの一方側における任意の流体発射要素を含まないシリコン・スペースがもはや浪費されない。好適実施例において、チップ重心及びバイア重心の間の直線距離は約１５０ミクロンである。更に、側部３８６からヒータ・チップの周辺３３９までの距離は約６００ミクロンであり、それは先行技術と比べて約１００から３００ミクロンのシリコン節約を提供している。
【００２６】
別の実施例において、流体発射要素から成るコラムはヒータ・チップの幅方向ｗにおける略中心に存在して、距離Ｄ１が距離Ｄ２と略等距離となっている。使用中にインクジェット・プリンタにおけるインクジェット印刷ヘッド上で方向づけられているように、幅方向ｗは図２の往復運動方向と対応している。よって、唯一のインク・バイア３３２はその往復運動方向に非対称的に配列されている。
【００２７】
現代のウェハー・ダイシング実務では、より大きな多重チップ・ウェハーから切り取られた個々別々のヒータ・チップは、たいてい、その最も大きな表面領域において矩形に為され、図示されるように長い端部３４１と短い端部３４３を有する。このヒータ・チップの代表的な長手方向距離Ｌは約１７ミリメートル（ｍｍ）である一方、幅方向距離ｗは約３ｍｍである。
【００２８】
理解して頂けるように、楕円、円、正方形、三角形、多角形、或は、対称的或は非対称的な周辺若しくは規則的或は不規則的な境界等が付与された他の形状等の他のヒータ・チップ幾何形状も本発明は意図している。チップ重心を計算すべく、周知の標準的な公式が使用される。ヒータ・チップ自体は３次元（３-Ｄ）対象物であるので、この発明の目的のためのチップ重心は実際の３-Ｄ対象物或は概略的に示された２-Ｄ図形の何れかの一方のチップ重心と対応し得る。同じように、バイア重心の計算は標準的な公式によって管理支配され、実際の３-Ｄ対象物或は２-Ｄ図形表現の何れか一方と対応し得る。
【００２９】
理解頂けるように、矩形ヒータ・チップのインク・バイアは往復運動方向では非対称を維持するが幅方向ではそうではない他の配向を含み得て、長手方向での非対称的なバイアを有する図４のヒータ・チップ４２５を参照のこと。特に、複数のインク・バイア４３２-Ｌ，４３２-Ｍ，４３２-Ｒ（その図で示された左、中間、右）はチップの幅方向と略平行するそれらの長手方向長を伴って配置されている。しかもそれらバイア重心（・）の何れもチップ重心（＋）と共存しない。図示の如く、２つの最右翼のインク・バイアは短い端部４４３-Ｒにより接近しているが、最左翼のバイアはその短い端部の他方４４３-Ｌとより接近している。しかしながら同時に、それらインク・バイアの全ては長い端部４４１の双方まで略等距離にある。
【００３０】
好ましくは、チップ重心（＋）は流体発射要素のコラム４３４-Ｍと中間インク・バイア４３２-Ｍの長手方向側部４８４との間にある。好適なチップ距離は、約８ｍｍの長手方向距離と約５．１ｍｍの幅方向距離とを含む。代替的には、長手方向距離はより短く約５．１ｍｍであり、幅方向距離は約８ｍｍである。流体発射要素の最左翼コラム４３４-Ｌはヒータ・チップの短い端部周辺４４３-Ｌから約１．２ｍｍ（Ｄ３）であり、流体発射要素の最右翼コラム４３４-Ｒは他方の短い端部周辺４４３-Ｒから約１ｍｍ（Ｄ４）である。
【００３１】
図５Ａ乃至図５Ｃを参照すると、当業者であれば理解して頂けるように、流体発射要素から成る所与のコラムは、１からｎ（図５Ａ及び図５Ｂ）或は１からｎ−１若しくは２（図５Ｃ）によって表される複数の個別流体発射要素を含む。図５Ａにおいて、所与のコラム５３４の流体発射要素はインク・バイア５３２の一方側５８４に沿って排他的に存在し、長手方向長を有し、そして流体発射要素の垂直方向に隣接するものの間に僅かに水平方向における間隔ギャップＳを有する。好適実施例において、間隔ギャップＳは約３／１２００インチである。垂直方向に隣接するものの間の垂直方向距離は流体発射要素ピッチであり、それらが使用されているプリンタのＤＰＩと略対応している。よって好適なピッチは、限定されるわけではないが、１／３００インチ、１／６００インチ、１／１２００インチ、並びに、１／２４００インチを含む。
【００３２】
図５Ｂにおいて、流体発射要素の垂直方向に隣接するものは、インク・バイアの長手長の全体に沿って相互に略線形的に整列されている。図５Ａ及び図５Ｂの流体発射要素はバイアの左側に排他的に示されたが、それは疑いもなく右側でも存在し得る。それらも、図に示された線形性の欠如はあるものの「コラム」を具現化し得る。
【００３３】
図５Ｃにおいて、ヒータ・チップのインク・バイアの内の幾つかは２つ以上の流体発射要素から成るコラムを有し得て、それらはインク・バイア５３２の同一側或は両側にコラム５３４-Ｌ及び５３４-Ｒの形態で配置され得る。各コラムは流体発射要素の垂直方向における隣接するものの間に間隔ギャップＳ１，Ｓ２を有し得るか或は有しない。好ましくは、これら間隔ギャップＳ１，Ｓ２は略同等である。この実施例におけるピッチＰは順次番号付けられた流体発射要素の間で測定されて、順次的な奇数或は偶数番号付けされた流体発射要素の間に２倍のピッチ２Ｐの垂直方向間隔が存在する。
【００３４】
図６に示されるような更なる別の実施例においてヒータ・チップ６２５は、長い端部６４１-Ｒ等のチップの単一端部により接近して非対称的に配置された複数のインク・バイア６３２を有し得る。先に述べたように、非対称は重心に関して記載され得て、インク・バイア重心（・）の何れもチップ重心（＋）と一致しない。一実施例において、チップ重心は流体発射要素６３４から成るコラム（直線状に示されている）と中心インク・バイアの周辺６３７との間の位置Ａにある。別の実施例において、流体発射要素から成るコラムは往復運動方向の中心であり、チップ重心（＋）は位置Ｂにある。
【００３５】
代表的な目的のみのため、コラム状に配置された入力端子、即ちボンド・パッド６２８は流体発射要素から成るコラムと略平行し、そこから約８８０ミクロン（ｄｌ）にある。
【００３６】
先行する図面で示されたチップ重心は任意のインク・バイアの境界の外側にあったが、本発明はチップ重心がインク・バイアの境界内に存在することを除外すべく限定されない。
【００３７】
更には、当業者には理解して頂けるように、図示されたヒータ・チップは、成長、堆積、マスキング、フォトリソグラフィ、並びに／或は、エッチング若しくは他の加工ステップ等の一連を通じて加工された基板の結果である。そうした中で、好適な堆積技術は、限定されるわけではないが、様々な化学気相成長（ＣＶＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、エピキタシー、蒸着、スパッタリング、或は、他の公知の同様技術を含む。好適なＣＶＤ技術は低圧（ＬＰ）のものを含むが、大気圧（ＡＰ）、プラズマ・エンハンスド（ＰＥ）、高密度プラズマ（ＨＤＰ）、或は、その他等をも含み得る。好適なエッチング技術は、限定されるわけではないが、様々な湿式或は乾式のエッチング、反応性イオン・エッチング、ディープ反応性イオン・エッチング等々を含む。好適なフォトリソグラフィ・ステップは、限定されるわけではないが、紫外線露出或はｘ線光源露出、その他等々を含み、フォトマスキングは、フォトマスキング・アイランド及び／或はフォトマスキング・ホールを含む。特定の実施例、例えばアイランド或はホールは、マスクの構成が明フィールド(clear-field)或は暗フィールド(dark-field)のマスクであるのかに依存し、これら用語は当業界では公知である。
【００３８】
好適実施例において、ヒータ・チップの基板は、ｐ型、１００配向(100 orientation)で５乃至２０オーム／ｃｍの抵抗を有するシリコン・ウェハーを含む。その初期の厚みは、好ましくは、１００＋／−０．５０ｍｍ、１２５＋／−０．５０ｍｍ、並びに、１５０＋／−０．５０ｍｍの各ウェハー径に対して、５２５＋／−２０ミクロンＭ１．５−８９、６２５＋／−２０ミクロンＭ１．７−８９、或は、６２５＋／−１５ミクロンＭ１．１３−９０の内の任意の１つである。
【００３９】
最後に、先の記載は本発明の様々な局面の例示及び説明の目的で提示されている。しかしながらこれらの記載は、排他的な意図、或は、この発明を開示された精密な形態に限定するとの意図はない。従って先に記載された実施例は発明及びその実務的な適用例の原理の最良の例示を提供すべく選択されたものであり、当業者が様々な実施例の形で且つその意図された特定の用途に適合するように様々な変更を伴って発明を利用することができるように為している。そうした変更及び変形の全ては、それらが公平、合法的、並びに、公正に授与された幅に従って解釈された場合、特許請求の範囲によって決定される本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、非対称的なインク・バイアを伴うヒータ・チップを有するサーマル・インクジェット印刷ヘッドの本発明の教示に従った斜視図である。
【図２】図２は、インクジェット・プリンタの本発明の教示に従った斜視図である。
【図３】図３は、幅方向に非対称的に配置されたインク・バイアを伴うヒータ・チップの本発明の教示に従った概略図である。
【図４】図４は、長手方向に非対称的に配置された複数のインク・バイアを伴うヒータ・チップの本発明の教示に従った概略図である。
【図５】図５Ａは、非対称的インク・バイア周りに位置決めされた複数の流体発射要素の第１実施例の本発明の教示に従った概略図であり、図５Ｂは、非対称的インク・バイア周りに位置決めされた複数の流体発射要素の第２実施例の本発明の教示に従った概略図であり、図５Ｃは、非対称的インク・バイア周りに位置決めされた複数の流体発射要素の第３実施例の本発明の教示に従った概略図である。
【図６】図６は、幅方向に非対称的に配列された複数のインク・バイアを伴うヒータ・チップの本発明の教示に従った概略図である。
【図７】図７Ａは、非対称的に配置されたインク・バイアと複数のヒータから成る２つの対応するコラムとを伴うインクジェット・ヒータ・チップの従来技術に従った概略図であり、図７Ｂは、非対称的に配置されたインク・バイアと複数のヒータから成る１つの対応するコラムとを伴うインクジェット・ヒータ・チップの従来技術に従った概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    インクジェット印刷ヘッド
１２    ハウジング
２０    ＴＡＢ回路
２４    Ｉ／Ｏコネクタ
２８    入力端子
２６    電気的導体
２５    ヒータ・チップ
３４    複数の流体発射要素から成るコラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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