JP2003159802A - インクジェット・プリントヘッドおよびそれを用いたインクジェット印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 きわめて高い周波数で動作する相対的にきわ
めて多数の液滴発生器を有するインクジェット・プリン
トヘッドを提供する。 【解決手段】 Ｎ個の基本要素５０と、Ｍ個の可能なア
ドレス値を有するアドレスとを含む少なくとも１つのイ
ンクジェット・プリントヘッド４０が提供される。各基
本要素は、最大Ｍ個の一群の液滴発生器を含む。アドレ
スは、所与の時間に基本要素内の１つの液滴発生器を発
射させるシーケンスを制御するためにＭ個すべてのアド
レス値に循環される。基本要素内の１つの液滴発生器
を、他の各基本要素内の１つの液滴発生器と同時に発射
させることができる。プリントヘッドの基本要素対アド
レス比（Ｎ／Ｍ）は、少なくとも１０対１である。

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、インクジ
ェット・プリントヘッドに関し、より詳細には、きわめ
て高い液滴発生レートを有するインクジェット・プリン
トヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット印刷システムは、
プリントヘッド、プリントヘッドに液体インクを供給す
るインク供給源、およびプリントヘッドを制御する電子
制御部を含む。プリントヘッドは、インク滴を、複数の
オリフィスまたはノズルから、例えば用紙などの印刷媒
体の方に噴射して印刷媒体上に印刷する。一般に、オリ
フィスは、１つまたは複数の配列で配列され、その結
果、プリントヘッドと印刷媒体が互いに対して移動され
るときに、オリフィスからインクを適切に順序付けして
噴射することによって印刷媒体上に文字や他の画像が印
刷される。

【０００３】一般に、プリントヘッドは、薄膜抵抗など
の小さな電気ヒータで気化室内にある少量のインクを急
速に加熱することによって、インク滴をノズルから噴射
する。インクの加熱によって、インクが気化し、ノズル
から噴射される。一般に、インクの１つのドットごと
に、通常はプリンタの処理電子回路の一部分として配置
されている遠隔プリントヘッド制御部が、プリントヘッ
ドの外部の電源からの電流の活動化を制御する。この電
流は、選択された薄膜抵抗に流され、対応して選択され
た気化室内のインクを加熱する。本明細書において、薄
膜抵抗は、発射抵抗器とも呼ばれる。本明細書におい
て、液滴発生器は、ノズル、気化室、および発射抵抗器
を含むように参照される。

【０００４】インクジェット・プリントヘッドの進化に
より、１つのプリントヘッド当たりの液滴発生器の数が
増え、その結果、プリントヘッドの液滴発生レートが改
善された。１つのプリントヘッド当たりの液滴発生器の
数が増えたため、それに対応して、通電する発射抵抗器
の数が増え、それによりプリントヘッド・ダイ上に必要
な入力パッドの数が増えた。以前の１つのタイプのプリ
ントヘッドは、５０個の生成器と、それに対応する発射
抵抗器のそれぞれに通電する個別のリード線に電力を提
供する５０個の電源入力パッドとを有する。しかしなが
ら、このタイプのプリントヘッドは、約５０個以上の液
滴発生器を実装するには実際的でない。

【０００５】必要な入力パッドの数は、選択された発射
抵抗器への電流の印加を制御するために電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子がそれぞれの
発射抵抗器に結合された他の従来型のプリントヘッドで
は大幅に減少する。１つのプリントヘッドの構成におい
て、発射抵抗器は、基本要素（ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ）内
にグループ化され、単一の電源線が、基本要素内の各発
射抵抗器ごとの対応する各ＦＥＴのソースまたはドレイ
ンに電力を提供する。基本要素内の各ＦＥＴは、そのゲ
ートに結合され別々に通電可能なアドレス線を有し、各
アドレス線は、多数の基本要素によって共用される。代
表的な印刷動作において、アドレス線は、所定の時間に
基本要素内の１つの発射抵抗器だけが活動化されるよう
に制御される。

【０００６】１つの構成において、各ＦＥＴのゲートに
結合されたアドレス線は、ノズル・データ、ノズル・ア
ドレス、および発射パルスの組み合せによって制御され
る。ノズル・データは、一般に、プリンタの電子制御部
から提供され、印刷する実際のデータを提供する。発射
パルスは、選択された発射抵抗器に流れる電流の活動化
のタイミングを制御する。代表的な従来のインクジェッ
ト印刷システムは、電子制御部を使用して発射パルスに
関連するタイミングを制御する。ノズル・アドレスは、
ノズル発射順序を制御してすべてのノズルを発射させる
ことができかつ所定の時間に基本要素内の１つのノズル
だけが発射されるようにすべてのノズル・アドレスに循
環される。

【０００７】基本要素の数は、所定の時間に発射するこ
とができる液滴発生器の数を定義する。１つの基本要素
当たりのアドレス線の数は、プリントヘッド内のすべて
の液滴発生器を発射させるのに必要な発射サイクルの数
を定義する。Ｎ本の基本要素線とＭ本のアドレス線があ
る場合、Ｎ本の基本要素線とＭ本のアドレス線にアース
線を加えたもので、Ｎ×Ｍ個の発射抵抗器を処理するこ
とができる。入力リード線の総数（すなわち、Ｎ＋Ｍ）
は、Ｎ＝Ｍのときに最少になる。本明細書において、Ｎ
／Ｍの比率は、プリントヘッドの基本要素対アドレス比
と呼ばれる。

【０００８】１９９９年２月１９日に出願され、「Ａ
ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＰＲＩＮＴＩＮＧ
ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＰＲＯＴＯＣＯＬ」と題する米
国特許出願第０９／２５３，４１１号に記載されたよう
な１つのタイプのプリントヘッドは、シリアル印刷デー
タを受け取って処理するために統合デマルチプレクサ電
子回路を使用している。そのようなプリントヘッドにお
いて、シリアル印刷データは、高速シリアル・インタフ
ェースによってプリントヘッドに送られる。プリントヘ
ッド内のシリアル・シフト・レジスタは、液滴発生器の
発射アレイ用に、直列の多重化印刷データを並列の印刷
データに変換する。すなわち、シリアル・シフト・レジ
スタは逆多重化機構の第１レベルを行う。シリアル・シ
フト・レジスタは、各アドレス選択のために発射期間全
体にわたって並列データを一定に保持するデータ・ラッ
チに並列データを提供する。このようにして、１列のノ
ズルが発射している間、シフト・レジスタは、次のノズ
ル列のための印刷データを自由に取り込むことができ
る。このタイプのプリントヘッドは、データ・ラッチか
らのデータをアドレス線と組み合わせて、対応する発射
抵抗器に結合された対応するＦＥＴのゲートを制御し、
選択された発射抵抗器に流れる電流を制御する第２のレ
ベルの逆多重化機構を含むことができる。この構成にお
いて、ＦＥＴは、プリントヘッド上の高発射電流を直接
切り換えることができ、これにより、データ線が発射抵
抗器に直接接続され、外部からストローブされるときに
必要な外部電源切換のための必要と費用がなくなる。こ
のタイプのプリントヘッドでは、発射周波数が高くなり
ノズルの数が多くなるほど、シリアル・チャネルのデー
タ転送速度を高くしかつ／またはデータ入力線の数を多
くしなければならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】基本要素対アドレス比
が約１の場合、プリントヘッドは、一般に、液滴発生器
の数があまり多くなく（例えば、１インク色につき約４
００個以下の液滴発生器）、発射周波数があまり高くな
い（例えば、実質的に１８ｋＨｚ未満）のときに適正に
機能する。しかしながら、プリントヘッドの発射周波数
がきわめて高い（例えば、約１８ｋＨｚを超える）場合
は、発射レートが高いほど、短縮された発射サイクル内
に適合することができるアドレス・ストローブ信号（す
なわち、ノズル発射）の数が制限されるので、アドレス
線の数は、一般に、最大数（例えば、約１０〜１５本の
アドレス線）に制限される。基本要素対アドレス比が１
の場合は、１０〜１５本のアドレス線の制限によって、
プリントヘッドの液滴発生器は約１００〜２２５個にな
る。

【００１０】以上の理由および本明細書の発明の実施の
形態の節においてより詳細に示した理由のために、きわ
めて高い周波数（例えば、１８ｋＨｚを超える周波数）
で動作する相対的にきわめて多数の液滴発生器（例え
ば、１０００個以上の液滴発生器）を有するインクジェ
ット・プリントヘッドが求められている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様は、
Ｎ個の基本要素と、Ｍ個の可能なアドレス値を有するア
ドレスを含むインクジェット・プリントヘッドを提供す
る。各基本要素は、最大Ｍ個の一群の液滴発生器を含
む。アドレスは、所与の時間に基本要素内の１つの液滴
発生器を発射させるシーケンスを制御するためにＭ個す
べてのアドレス値に循環される。基本要素内の１つの液
滴発生器を、他の各基本要素内の１つの液滴発生器と同
時に発射させることができる。プリントヘッドの基本要
素対アドレス比（Ｎ／Ｍ）は、少なくとも１０対１であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】好ましい実施形態の以下の詳細な
説明において、その好ましい実施形態の一部であり、発
明を実施することができる固有の実施形態を示す添付図
面を参照する。この点に関して、「上」、「下」、
「前」、「後ろ」、「先」、「後」などの方向を表す用
語は、説明する図の向きに対して使用される。本発明の
インクジェット・プリントヘッド・アセンブリおよびそ
れに関連する構成要素は、多くの異なる向きに位置決め
することができる。したがって、向きのある用語は、例
示のために使用され、決して制限ではない。他の実施形
態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱するこ
となく構造的または論理的な変更を行うことができるこ
とを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、
制限の意味に解釈されるべきでなく、本発明の範囲は、
併記の特許請求の範囲によって定義される。

【００１３】図１は、インクジェット印刷システム１０
の１つの実施形態を示す。インクジェット印刷システム
１０は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ
１２、インク供給アセンブリ１４、取付けアセンブリ１
６、媒体搬送アセンブリ１８、および電子制御部２０を
含む。少なくとも１つの電源２２が、インクジェット印
刷システム１０の様々な電気構成要素に電力を提供す
る。インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２
は、複数のオリフィスまたはノズル１３から印刷媒体１
９に向かってインク滴を噴射して印刷媒体１９に印刷す
る少なくとも１つのプリントヘッドまたはプリントヘッ
ド・ダイ４０を含む。印刷媒体１９は、紙、カード用
紙、透明紙、マイラなど、任意のタイプの適切なシート
材料である。一般に、ノズル１３は、１つまたは複数の
列またはアレイに配列され、それにより、インクジェッ
ト・プリントヘッド・アセンブリ１２と印刷媒体１９が
互いに移動するときにノズル１３から適切な順序のイン
クを噴射することにより、印刷媒体１９に文字、記号お
よび／または他の図形または画像が印刷される。

【００１４】インク供給アセンブリ１４は、プリントヘ
ッド・アセンブリ１２にインクを供給しかつインクを蓄
えるリザーバ１５を含む。したがって、インクが、リザ
ーバ１５からインクジェット・プリントヘッド・アセン
ブリ１２に流れる。インク供給アセンブリ１４とインク
ジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、一方向
インク送出システムまたは再循環インク送出システムの
どちらを構成することもできる。一方向インク送出シス
テムでは、印刷中に実質的にインクジェット・プリント
ヘッド・アセンブリ１２に供給される全てのインクが消
費される。しかしながら、再循環インク送出システムで
は、印刷中にプリントヘッド・アセンブリ１２に供給さ
れたインクの一部分だけが消費される。したがって、印
刷中に消費されないインクは、インク供給アセンブリ１
４に戻される。

【００１５】１つの実施形態において、インクジェット
・プリントヘッド・アセンブリ１２とインク供給アセン
ブリ１４は、インクジェット・カートリッジまたはペン
に一緒に収容される。もう１つの実施形態において、イ
ンク供給アセンブリ１４は、インクジェット・プリント
ヘッド・アセンブリ１２と分かれており、供給管などの
インタフェース接続によってインクジェット・プリント
ヘッド・アセンブリ１２にインクを供給する。いずれの
実施形態においても、インク供給アセンブリ１４のリザ
ーバ１５を取り外し、交換しかつ／または補充すること
ができる。１つの実施形態において、インクジェット・
プリントヘッド・アセンブリ１２とインク供給アセンブ
リ１４が、インクジェット・カートリッジに一緒に収容
されている場合、リザーバ１５は、カートリッジ内に配
置されたローカル・リザーバとカートリッジと別に配置
された大きいリザーバと含む。それにより、離れた大き
い方のリザーバが、ローカル・リザーバを補充するはた
らきをする。したがって、離れた大きい方のリザーバお
よび／またはローカル・リザーバを取り外し、交換しか
つ／または補充することができる。

【００１６】取付けアセンブリ１６は、インクジェット
・プリントヘッド・アセンブリ１２を媒体搬送アセンブ
リ１８に対して位置決めし、媒体搬送アセンブリ１８
は、媒体１９をインクジェット・プリントヘッド・アセ
ンブリ１２に対して位置決めする。これにより、インク
ジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２と印刷媒体
１９の間の領域のノズル１３の近くに印刷ゾーン１７が
定義される。１つの実施形態において、インクジェット
・プリントヘッド・アセンブリ１２は、走査型プリント
ヘッド・アセンブリである。したがって、取付けアセン
ブリ１６は、印刷媒体１９を走査するためにインクジェ
ット・プリントヘッド・アセンブリ１２を媒体搬送アセ
ンブリ１８に対して移動させるキャリッジを含む。もう
１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘ
ッド・アセンブリ１２は、非走査型プリントヘッド・ア
センブリである。したがって、取付けアセンブリ１６
は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２
を媒体搬送アセンブリ１８に対する規定位置に固定す
る。これにより、媒体搬送アセンブリ１８は、媒体１９
をインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２に
対して位置決めする。

【００１７】電子制御部またはプリンタ制御部２０は、
一般に、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ
１２、取付けアセンブリ１６および媒体搬送アセンブリ
１８と通信しそれらを制御するプロセッサ、ファームウ
ェア、その他のプリンタ電子回路を含む。電子制御部２
０は、コンピュータなどのホスト・システムからデータ
２１を受け取り、データ２１を一時的に記憶するメモリ
を含む。データ２１は、一般に、電子的経路、赤外線経
路、光学的経路、その他の情報転送経路に沿ってインク
ジェット印刷システム１０に送られる。データ２１は、
例えば、印刷する文書および／またはファイルを表す。
したがって、データ２１は、インクジェット印刷システ
ム１０の印刷ジョブを構成し、１つまたは複数の印刷ジ
ョブ・コマンドおよび／またはコマンド・パラメータを
含む。

【００１８】１つの実施形態において、電子制御部２０
は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２
のノズル１３からのインク滴の噴射を制御する。それに
より、電子制御部２０は、印刷媒体１９上に、文字、記
号、および／または他の図形または画像を構成する噴射
インク滴のパターンを形成する。噴射インク滴パターン
は、印刷ジョブ・コマンドおよび／またはコマンド・パ
ラメータによって決定される。

【００１９】１つの実施形態において、インクジェット
・プリントヘッド・アセンブリ１２は、１つのプリント
ヘッド４０を含む。もう１つの実施形態において、イン
クジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、幅広
アレイまたはマルチヘッドのプリントヘッド・アセンブ
リである。１つの幅広アレイの実施形態において、イン
クジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、プリ
ントヘッド・ダイ４０を搬送する担体を提供し、プリン
トヘッド・ダイ４０と電子制御部２０の間の電気通信を
提供し、プリントヘッド・ダイ４０とインク供給アセン
ブリ１４の間の流体連通を提供する。

【００２０】図２に、プリントヘッド・ダイ４０の１つ
の実施形態の一部分を概略的に示す。プリントヘッド・
ダイ４０は、印刷要素または液滴噴射要素（すなわち、
液滴発生器）４１のアレイを含む。印刷要素４１は、イ
ンク供給スロット４３が形成された基板４２上に形成さ
れている。したがって、インク供給スロット４３は、印
刷要素４１に液体インクを供給する。各印刷要素４１
は、薄膜構造４４、オリフィス層４５、および発射抵抗
器４８を含む。薄膜構造４４には、基板４２に形成され
たインク供給スロット４３と連通するインク供給チャネ
ル４６が形成されている。オリフィス層４５は、前面４
５ａと、前面４５ａに形成されたノズル口１３とを有す
る。また、オリフィス層４５には、ノズル口１３ならび
に薄膜構造４４のインク供給チャネル４６と連通するノ
ズル・チャンバまたは気化室４７が形成されている。発
射抵抗器４８は、ノズル・チャンバ４７内に位置決めさ
れている。リード４９は、発射抵抗器４８を、選択され
た発射抵抗器に印加する電流を制御する回路に電気的に
結合する。

【００２１】印刷中に、インク供給チャネル４６を介し
てインク供給スロット４３からノズル・チャンバ４７に
インクが流れる。ノズル口１３は、発射抵抗器４８と動
作可能に関連付けられ、それにより、発射抵抗器４８が
通電されたときに、ノズル・チャンバ４７内のインクの
液滴が、ノズル口１３を通って（例えば、発射抵抗器４
８の平面と垂直に）印刷媒体に向かって噴射される。

【００２２】プリントヘッド・ダイ４０の実施例には、
サーマル・プリントヘッド、圧電プリントヘッド、曲げ
張力（ｆｌｅｘ−ｔｅｎｓｉｏｎａｌ）プリントヘッ
ド、または当技術分野において既知の他のタイプのイン
クジェット噴射装置がある。１つの実施形態において、
プリントヘッド・ダイ４０は、完全に一体化されたサー
マル・インクジェット・プリントヘッドである。したが
って、基板４２は、例えばシリコン、ガラス、安定重合
体からなり、薄膜構造４４は、二酸化ケイ素、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、タンタル、ポリシリコン・ガラス、他
の適切な材料のうちの１つまたは複数のパッシベーショ
ン層または絶縁層からなる。また、薄膜構造４４は、発
射抵抗器４８とリード線４９を形成する導電体層を含
む。導電体層は、例えば、アルミニウム、金、タンタ
ル、タンタル・アルミニウム、他の金属や合金からな
る。

【００２３】プリントヘッド・アセンブリ１２は、任意
の適切な数（Ｐ）のプリントヘッド４０を含むことがで
き、ここで、Ｐは少なくとも１である。印刷動作を行う
前に、データをプリントヘッド４０に送らなければなら
ない。データは、例えば、プリントヘッド４０用の印刷
データと非印刷データを含む。印刷データには、例え
ば、ビットマップ印刷データなどの画素情報を含むノズ
ル・データがある。非印刷データには、例えば、コマン
ド／状態（ＣＳ）データ、クロック・データおよび／ま
たは同期データがある。ＣＳデータの状態データには、
例えば、プリントヘッドの温度または位置、プリントヘ
ッド解像度および／またはエラー通知がある。

【００２４】図３に、プリントヘッド４０の１つの実施
形態をブロック図の形で概略的に示す。プリントヘッド
４０は、基本要素５０にグループ分けされた複数の発射
抵抗器４８を含む。図３に示したように、プリントヘッ
ド４０は、Ｎ個の基本要素５０を含む。所定の基本要素
にグループ分けされる発射抵抗器４８の数は、基本要素
によって異なってもよく、プリントヘッド４０内のそれ
ぞれの基本要素に同じでもよい。それぞれの発射抵抗器
４８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などの関連し
たスイッチ素子５２を有する。１つの電源線が、各基本
要素５０内の各抵抗器の各ＦＥＴ５２のソースまたはド
レインに電力を提供する。基本要素５０内の各ＦＥＴ５
２は、ＦＥＴ５２のゲートに結合され個別に通電可能な
アドレス線によって制御される。各アドレス線は、複数
の基本要素５０によって共用される。後で詳しく説明す
るように、アドレス線は、所定の時間に１つのＦＥＴ５
２だけをオンにし、それにより所定の時間に１つの発射
抵抗器４８だけに電流を流し、それに対応する選択され
た気化室内のインクを加熱するように制御される。

【００２５】図３に示した実施形態において、プリント
ヘッド４０内に、基本要素５０は、１列に基本要素がＮ
／２個ずつ２列に配列される。しかしながら、プリント
ヘッド４０の他の実施形態は、他の多くの適切な実施形
態で配列された基本要素を有する。後で図７を参照し
て、きわめて高いノズル実装密度を可能にする基本要素
の構成の例を説明する。

【００２６】図４に、基本要素５０のノズル駆動ロジッ
クおよび回路６０の１つの実施形態の一部分をブロック
回路図の形で概略的に示す。図４に示した部分は、ノズ
ル駆動ロジックおよび回路６０のノズル発射動作を実施
する主ロジックおよび回路を表す。しかしながら、ノズ
ル駆動ロジックおよび回路６０の実際の実施態様は、図
４に示していない様々な他の複雑なロジックおよび回路
を含むことができる。

【００２７】ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、経
路６４でノズル・データを受け取り、経路６６でノズル
・アドレスを受け取り、経路６８で発射パルスを受け取
る。ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、また、電源
線７０で基本要素電源を受け取り、アース線７２で基本
要素アースを受け取る。ノズル駆動ロジックおよび回路
６０は、経路６４のノズル・データ、経路６６のノズル
・アドレス、および経路６８の発射パルスを組み合わせ
て、基本要素電源線７０から発射抵抗器４８を通りアー
ス線７２まで流れる電流を連続的に切り換える。経路６
４のノズル・データは、印刷する文字、記号および／ま
たは他の図形または画像を表す。経路６６のノズル・ア
ドレスは、所定の時間にノズルを発射させる順序（すな
わち、ノズル発射順序）を制御するＭ個の可能なアドレ
ス値を有する。経路６６のノズル・アドレスは、所定の
時間に基本要素５０内の１つの発射抵抗器４８だけを動
作しかつすべてのノズルを発射できるように循環され
る。経路６８の発射パルスは、電源２２（図１に示す）
などのプリントヘッドの外部の電源からの電流の活動化
のタイミングを制御する。

【００２８】図４に示したノズル駆動ロジックおよび回
路６０の実施形態において、経路６６に提供されるノズ
ル・アドレスは、符号化アドレスである。したがって、
経路６６のノズル・アドレスは、Ｍ個のアドレス・デコ
ーダ８２ａ，８２ｂ，．．．，８２ｍに提供される。こ
の実施形態において、経路６６のノズル・アドレスは、
基本要素５０内のＭ’個のノズルのうちの１つのノズル
を表すＭ個のアドレス値のうちの１つのアドレス値を表
すことができる。ここで、Ｍ’は、最大でＭである。し
たがって、経路６６のノズル・アドレスが所定のアドレ
ス・デコーダに関連付けられたノズルを表す場合、アド
レス・デコーダ８２はそれぞれ、アクティブ出力信号を
提供する。

【００２９】ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、ア
ドレス・デコーダ８２ａ〜８２ｍからＭ個の出力を受け
取るＡＮＤゲート８４ａ，８４ｂ，．．．，８４ｍを含
む。また、ＡＮＤゲート８４ａ〜８４ｍは、それぞれ、
経路６４からＭ個のノズル・データ・ビットのうちの対
応するノズル・データ・ビットを受け取る。また、ＡＮ
Ｄゲート８４ａ〜８４ｍはそれぞれ、経路６８に提供さ
れる発射パルスを受け取る。ＡＮＤゲート８４ａ〜８４
ｍの出力はそれぞれ、ＦＥＴ５２ａ〜５２ｍの対応する
制御ゲートに結合される。したがって、それぞれのＡＮ
Ｄゲート８４に関して、対応するノズル１３が経路６４
からのノズル・データ入力ビットに基づくデータを受け
取るよう選択され、線６８の発射パルスがアクティブに
なり、線６６のノズル・アドレスが、対応するノズルの
アドレスと一致する場合、ＡＮＤゲート８４が、対応す
るＦＥＴ５２の制御ゲートに結合された出力をアクティ
ブにする。

【００３０】それぞれのＦＥＴ５２は、そのソースが１
基本要素アース線７２に結合され、そのドレインが、対
応する発射抵抗器４８に結合されている。発射抵抗器４
８ａ〜４８ｍはそれぞれ、基本要素電源線７０と対応す
るＦＥＴ５２ａ〜５２ｍのドレインとの間に結合され
る。

【００３１】したがって、ノズル・データ・ビット、復
号アドレス・ビットおよび発射パルスの組み合わせによ
って、所定のＡＮＤゲート８４に３つのアクティブ入力
が提供されるとき、所定のＡＮＤゲート８４は、対応す
るＦＥＴ５２の制御ゲートにアクティブ・パルスを提供
し、それにより対応するＦＥＴ５２がオンになり、それ
に応じて、基本要素電源線７０から、選択した発射抵抗
器４８を通り、基本要素アース線７２に電流が流れる。
選択した発射抵抗器４８に流れる電流によって、対応す
る選択した気化室内のインクが加熱され、インクが気化
され対応するノズル１３から噴射される。

【００３２】図５に、プリントヘッド・ダイ１４０の１
つの実施形態の一部分を断面斜視図で示す。プリントヘ
ッド・ダイ１４０は、液滴噴射要素または液滴発生器１
４１のアレイを含む。液滴発生器１４１は、インク供給
スロット１４３が形成された基板１４２上に形成されて
いる。インク供給スロット１４３は、液滴発生器１４１
にインクを供給する。プリントヘッド・ダイ１４０は、
基板１４２の上に薄膜構造１４４を含む。プリントヘッ
ド・ダイ１４０は、薄膜構造１４４の上にオリフィス層
１４５を含む。

【００３３】各液滴発生器１４１は、ノズル１１３、気
化室１４７、および発射抵抗器１４８を含む。薄膜構造
１４４には、基板１４２に形成されたインク供給スロッ
ト１４３と連通するインク供給チャネル１４６が形成さ
れている。オリフィス層１４５には、ノズル１１３が形
成されている。また、オリフィス層１４５には、ノズル
１１３と、薄膜構造１４４に形成されたインク供給チャ
ネル１４６と、に連通する気化室１４７が形成されてい
る。発射抵抗器１４８は、気化室１４７内に配置されて
いる。リード線１４９は、発射抵抗器１４８を、選択さ
れた発射抵抗器に印加する電流を制御する回路に電気的
に結合する。

【００３４】印刷中、インク３０は、インク供給チャネ
ル１４６によってインク供給スロット１４３から気化室
１４７に流れる。各ノズル１１３は、対応する発射抵抗
器１４８と動作的に関連付けられ、それにより、選択さ
れた発射抵抗器１４８が通電されたときに、気化室１４
７内のインク滴が、ノズル１１３から（例えば、対応す
る発射抵抗器１４８の平面に垂直に）印刷媒体に向かっ
て噴射される。

【００３５】プリントヘッド１４０の例は、一般に、多
数の液滴発生器１４１（例えば、１０００個以上の液滴
発生器）を含む。きわめて高い液滴発生レートを有する
インクジェット・プリントヘッドを使用可能にするた
め、プリントヘッド１４０の１つの実施形態の例は、き
わめて高いノズル実装密度を有する。例えば、プリント
ヘッド１４０の１つの実施形態の例は、約１／２インチ
（約１２.７ミリメートル）であり、ずれた４つのノズ
ル列を含み、この各列は、１つのプリントヘッド１４０
当たり合計１，２１６個のノズルになるように３０４個
のノズルを含む。もう１つの実施形態の例において、各
プリントヘッド１４０は、長さが約１インチ（約２５.
４ミリメートル）で、ずれた４つのノズル列を含み、各
列は、１つのプリントヘッド当たり合計２，１１２個に
なるように５２８個のノズルを含む。これらの両方の実
施形態の例において、各列のノズル１１３は、６００ド
ット／インチ（ｄｐｉ）のピッチを有し、列は、４列す
べてを使用して２４００ｄｐｉの印刷解像度を実現する
ようにずらされている。プリントヘッド１４０のそのよ
うな実施形態は、ノズル列の方向に２４００ｄｐｉのシ
ングルパス解像度で印刷し、複数パスでより高い解像度
で印刷することができる。また、プリントヘッド１４０
の走査方向に、より高い解像度で印刷することができ
る。

【００３６】薄膜構造１４４は、本明細書において、薄
膜メンブレイン１４４とも呼ばれる。４つのずれたノズ
ル列を含む１つの実施形態の例において、２つの列が、
ひとつの薄膜メンブレイン１４４上に形成され、２つの
列が、別の薄膜メンブレイン１４４上に形成される。

【００３７】図６に、プリントヘッド１４０の下側の斜
視図を概略的に示す。図６に示したように、単一のイン
ク供給スロット１４３が、２列のインク供給チャネル１
４６へのアクセスを提供する。１つの実施形態におい
て、各インク供給チャネル１４６のサイズは、ノズル１
１３のサイズより小さく、それにより、インク３０内の
粒子は、インク供給チャネル１４６によってろ過され、
ノズル１１３を詰まらせることがない。複数のインク供
給チャネル１４６が、各気化室１４７にインク３０を供
給するので、インク供給チャネル１４６が詰まっても気
化室１４７の充填速度にはほとんど影響がない。したが
って、１つの実施形態において、インク気化室１４７よ
りもインク供給チャネル１４６の方が数が多い。

【００３８】図７に、プリントヘッド・ダイ２４０の１
つの実施形態の一部分を図形式で示す。プリントヘッド
・ダイ２４０は、単一のプリントヘッド・ダイ基板２４
２上に形成された２つの薄膜メンブレイン２４４ａおよ
び２４４ｂを含む。ノズル列２５４ａおよび２５４ｂ
が、薄膜メンブレイン２４４ａ上に形成される。ノズル
列２５４ｃおよび２５４ｄは、薄膜メンブレイン２４４
ｂ上に形成される。２４００ノズル／インチ（ｎｐｉ）
などのきわめて高いノズル密度を作り出すために、ノズ
ル列２５４ａ〜２５４ｄはずらされている。

【００３９】各ノズル列２５４は、Ｎ／４個の基本要素
２５０を含むが、図７は、各列２５４につき１つの基本
要素２５０だけを示す（例えば、ノズル列２５４ａが基
本要素２５０ａを含み、ノズル列２５４ｂが基本要素２
５０ｂを含み、ノズル列２５４ｃが基本要素を２５０ｃ
含み、ノズル列２５４ｄが基本要素２５０ｄを含む）。
それぞれのノズル列２５４にＮ／４個の基本要素２５０
があるため、プリントヘッド・ダイ２４０にはＮ個の基
本要素がある。１つの実施形態の例において、Ｎが１７
６のとき、１つのノズル列２５４当たり４４個の基本要
素があり、各薄膜メンブレイン２４４に８８個の基本要
素があり、プリントヘッド・ダイ２４０上に１７６個の
基本要素がある。

【００４０】ノズル・アドレスは、Ｍ個のアドレス値を
有する。各基本要素２５０は、Ｍ’個のノズル２１３を
含み、ここで、Ｍ’は、最大Ｍであり、Ｍ’は、基本要
素によって異なる可能性がある。示した実施形態におい
て、各基本要素２５０は、１２個のノズルを含む。した
がって、基本要素２５０内の１２個すべてのノズルをア
ドレス指定するには１２個のノズル・アドレス値が必要
である。ノズル・アドレスは、ノズルをすべて発射する
ことができかつ所定の時間に基本要素２５０内の１つの
ノズルだけを発射できるようにノズル発射順序を制御す
るために、Ｍ個すべてのノズル・アドレス値に循環され
る。

【００４１】例示的なプリントヘッド・ダイ２４０の例
示的なノズル・レイアウトは、Ｎ／Ｍ＝１７６／１２＝
約１４．７の総基本要素対アドレス比を有する。さら
に、各ノズル列２５４は、４４×１２ノズル＝５２８ノ
ズルを含み、その結果、プリントヘッド・ダイ２４０の
ノズルの合計は４×５２８＝２，１１２個になる。２０
０１年６月６日に出願され「ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ ＷＩ
ＴＨ ＨＩＧＨ ＮＯＺＺＬＥ ＰＡＣＫＩＮＧ ＤＥ
ＮＳＩＴＹ」と題する米国特許出願第０９／８７６，４
７０号に開示されているようなもう１つの実施形態の例
において、各ノズル列は、合計１５２個の基本要素の場
合は３８個の基本要素を含み、各基本要素は、各ノズル
列内の合計３０４個のノズルの場合は８個のノズルと、
１つのプリントヘッド当たり合計１，２１６個のノズル
を含む。この第２の実施形態の例において、すべてのノ
ズルをアドレス指定するためには８個のアドレスが必要
であり、その結果、プリントヘッド・ダイの基本要素対
アドレス比はＮ／Ｍ＝１５２／８＝１９になる。このよ
うな例示的なプリントヘッド・ノズル・レイアウトによ
って達成されるノズル実装密度はきわめて高いので、そ
のような高い基本要素対アドレス比により、きわめて高
い液滴発生レートが可能になる。

【００４２】図７において、プリントヘッド・ダイ２４
０のノズル・レイアウトは、実寸で示されておらず、む
しろ、４つのノズル列２５４がどのように互いにずらさ
れており、スキップ・パターンがどのように動作するか
が示されている。プリントヘッド２４０の他の実施形態
は、他の適切な数（例えば、２、６、８など）の互いに
ずれたノズル列２５４を有する。各ノズル列２５４は、
実施形態の例において、１／１２００インチ（約０．０
２ミリメートル）の横またはＸ軸方向の距離矢印Ｄ２で
示された幅寸法を有する。各基本要素内の１２のノズル
は、Ｘ軸方向に互いずらされている。基本要素２５０内
の食違いの総量は、距離矢印Ｄ３で表され、これは、実
施形態の例では、約１９．４ミクロンまたはマイクロメ
ートル（μｍ）である。矢印Ｄ３で表された基本要素２
５０内の全食違い（total stagger）は、最も内側の発
射抵抗器から最も外側の発射抵抗器まで測定され、全走
査軸食違いとも呼ばれる。例えば、基本要素２５０ａに
おいて、全走査軸食違いは、Ｘ軸方向に発射抵抗器４か
ら発射抵抗器３２まで測定される。走査軸に沿って、水
平解像度は、物理的なノズル位置ではなく、キャリッジ
速度と発射周波数（例えば、走査軸方向の２４００ｄｐ
ｉの解像度は、２０インチ／秒（ｉｐｓ）のキャリッジ
速度と４８ｋＨｚの発射周波数によって達成することが
できる）によって決定される。例えば、距離Ｄ２が１／
１２００インチのときは、１２００ｄｐｉの印刷に最適
である。

【００４３】図７においてノズルの配置を表すそれぞれ
の図式のセルは、例示的な実施形態において１／２４０
０インチの、縦（Ｙ）軸方向の矢印Ｄ１で表された距離
を有する。それぞれの図式のセルは、横（Ｘ）軸方向に
実寸で示されていない。ノズル列２５４ａのノズルは、
薄膜メンブレイン２４４ａ上のノズル列２５４ｂのノズ
ルに対して１／１２００インチだけＹ軸方向にずらされ
ている。同様に、ノズル列２５４ｃのノズルは、薄膜メ
ンブレイン２４４ｂ上のノズル列２５４ｄのノズルに対
してＹ軸方向に１／１２００インチだけずらされてい
る。さらに、ノズル列２５４ａおよび２５４ｂのノズル
は、ノズル列２５４ｃおよび２５４ｄのノズルから１／
２４００インチだけＹ軸方向にずらされている。この結
果、Ｙ軸に沿った縦方向の基本要素の食違いパターンに
より、４つのノズル列２５４ａ〜２５４ｄ内のすべての
ノズルに２４００ｎｐｉのノズル間隔ができる。

【００４４】２つの薄膜メンブレイン２４４ａおよび２
４４ｂは、プリントヘッド２４０の基板２４２の中心軸
（２５５で示した）に対して配置される。インクは、左
インク供給スロット２４３ａと右インク供給スロット２
４３ｂと呼ばれる基板２４２に形成された溝を介して液
滴発生器に供給される。そのようなインク・スロットの
物理構造は、図５と図６において１４３で示され、前に
説明されている。ノズル列２５４ａおよび２５４ｂの液
滴発生器には、線２５６ａに沿った中心を有する左イン
ク供給スロット２４３ａによってインクが供給される。
ノズル列２５４ｃおよび２５４ｄの液滴発生器には、線
２５６ｂに沿った中心を有する右インク供給スロット２
４３ｂからインクが供給される。矢印Ｄ４で表した距離
は、基板２４２の中心から各インク供給スロット２４３
の中心までの距離（すなわち、中心線２５５と２５６ａ
の間ならびに中心線２５５と中心線２５６ｂの間）が示
される。プリントヘッド２４０の実施形態の例におい
て、距離Ｄ４は、約８９９．６μｍである。各薄膜メン
ブレイン２４４上の列間隔は、矢印Ｄ５で示され、イン
ク供給スロット２４３の左側の基本要素２５０の中心か
らインク供給スロット２４３の右側の基本要素２５０の
中心までのＸ軸方向の水平距離を表す。１つの実施形態
の例において、列間隔Ｄ５は、約１６９．３μｍであ
る。

【００４５】以上の距離Ｄ１〜Ｄ５はすべて、実施形態
によって異なり、特定のパラメータおよび設計選択に大
きく依存し、上記の例の値は、プリントヘッド・ダイ２
４０の１つ実施態様の例に適した値を表す。

【００４６】図７に示したプリントヘッド・ダイ２４０
の実施形態において、基本要素２５０ｄは、基本要素１
と呼ばれ、抵抗器１、５、９、１３、１７、２１、２
５、２９、３３、３７、４１および４５を含む。基本要
素２５０ｂは、基本要素２と呼ばれ、抵抗器２、６、１
０、１４、１８、２２、２６、３０、３４、３８、４２
および４６を含む。基本要素２５０ｃは、基本要素３と
呼ばれ、抵抗器３、７、１１、１５、１９、２３、２
７、３１、３５、３９、４３および４７を含む。基本要
素２５０ａは、基本要素４と呼ばれ、抵抗器４、８、１
２、１６、２０、２４、２８、３２、３６、４０、４４
および４８を含む。この抵抗器の番号付けと基本要素の
番号付けの例は、本明細書において、閲覧者をプリント
ヘッド・ダイ２４０の上の抵抗器１と対向させるノズル
２１３によってプリントヘッド・ダイ２４０を表す基準
の向き（ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）
と呼ばれる。したがって、この基準の向きにおいて、右
インク供給スロット２４３ｂの隣りの基本要素２５０に
関して、右上の基本要素は基本要素１であり、左上の基
本要素は基本要素３であり、右下の基本要素は基本要素
１７３であり、左下の基本要素は基本要素１７５であ
る。左インク供給スロット２４３ａの隣りの基本要素２
５０に関して、右上の基本要素は基本要素２であり、左
上の基本要素は基本要素４であり、右下の基本要素は基
本要素１７４であり、左下の基本要素は基本要素１７６
である。

【００４７】発射抵抗器の番号付けは、右インク供給ス
ロット２４３ｂの隣りの発射抵抗器の上の発射抵抗器は
抵抗器１であり、右インク供給スロット２４３ｂの隣り
の下の発射抵抗器は抵抗器２１１１である。左インク供
給スロット２４３ａの近くの発射抵抗器に関して、上の
発射抵抗器は抵抗器２であり、下の発射抵抗器は抵抗器
２１１２である。発射抵抗器は、Ｙ軸方向に１／６００
インチ（約０．０４ミリメートル）の縦方向間隔で、イ
ンク供給スロット２４３のそれぞれの端に配置されてい
る。前に考察したように、各インク供給スロット２４３
の左側の発射抵抗器は、同じインク供給スロット２４３
の右側の発射抵抗器から１／１２００インチ（０．０２
ミリメートル）だけずれている。左インク供給スロット
２４３ａの隣り発射抵抗器はすべて、右インク供給スロ
ット２４３ｂの隣りの発射抵抗器に対して１／２４００
インチ（０．０１ミリメートル）だけずれている。プリ
ントヘッド２４０による印刷動作の例において、上から
下に印刷された縦の線におけるインク・ドットの位置
は、インク・ドットを縦の線の上のドット１から下のド
ット２１１２まで発射した発射抵抗器の数に対応する。

【００４８】クロストークとは、隣り合ったノズル間の
望ましくない流体干渉のことを指す。図７に示した超高
密度ノズル・レイアウトのいくつかの態様は、クロスト
ークを高める。最初に、ノズル列２５４内のノズル２１
３は、ピッチ６００ｎｐｉなどの高密度ピッチで配置さ
れ、そのため、ノズル２１３は、以前のノズル・レイア
ウトの設計よりも近接して配置される。さらに、例示の
ヘッド２４０は、プリントヘッドに合計２，１１２個の
ノズルを有する実施形態において最大４８ｋＨｚ、プリ
ントヘッド内に合計１，２１６個のノズルを有する実施
形態においては最大７２ｋＨｚなど、きわめて高い液滴
発生レートで動作するように設計されている。ノズル実
装密度がきわめて高く発射周波数がきわめて高い例で
は、それに対応して、インク流束速度とインク補給速度
がきわめて高い。図５、図６および図７に示したインク
供給スロット１４３／２４３の設計は、液滴発生器のイ
ンク補給速度を高くする。

【００４９】ノズル列は、一般に、異なるノズル列内の
ノズルが流体的に妨害しないように十分な距離だけ離さ
れているので、従来のインクジェット・プリントヘッド
は、ノズル列内の隣りの位置に配置された隣り合ったノ
ズル間のクロストークを考慮するだけでよい。ノズル実
装密度がきわめて高いインクジェット・プリントヘッド
２４０では、ノズル列２５４内と、薄膜メンブレイン２
４４上の隣りのインク供給スロット２４３の反対側に配
置されたノズル列内の両方の隣り合ったノズル間にクロ
ストークが存在する可能性がある。例えば、ノズル列２
５４ａおよび２５４ｂ内のノズル２１３は、これらのノ
ズルが両方とも左インク供給スロット２４３ａからのイ
ンクを供給されるため、クロストークの視点から隣り合
ったノズルであると見なされる。さらに、ノズル列２５
４ｃおよび２５４ｄのノズル２１３は、これらのノズル
が両方とも右インク供給スロット２４３ｂからインクを
供給されるので、クロストークの視点からは隣り合った
ノズルであると見なされる。

【００５０】例示のプリントヘッド２４０において実施
することができる特定のクロストーク回避機能の詳細な
考察は、「ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ ＷＩＴＨ ＨＩＧＨ
ＮＯＺＺＬＥ ＰＡＣＫＩＮＧ ＤＥＮＳＩＴＹ」と題
する前述の米国特許出願に詳細に考察されている。クロ
ストーク回避機能の１つは、ノズル発射の時間的分離を
最大にするために、隣り合ったノズルを続けて発射しな
いようにインクジェット・プリントヘッド２４０のノズ
ル発射順序を制御するアドレス・シーケンス順序でスキ
ップ・パターンを使用することである。この時間的な改
良の他に、クロストークをさらに減少させるために、隣
り合ったノズルの間に延在する半島を形成することによ
って流体的分離を達成することができる。プリントヘッ
ド２４０に実施される任意の適切なクロストーク低減機
能は、液滴発生器への横方向の流れを実質的に減少させ
ないことが好ましい。インク供給スロット２４３の長さ
方向に実質的なインクの流れがある場合でも、例えば６
００ｎｐｉ以上のきわめて高いノズル実装密度を有し、
１８ｋＨｚ以上の高い周波数で動作するプリントヘッド
２４０は、必要なきわめて高い補給速度を得るのに十分
な横方向のインクの流れを維持する必要がある。

【００５１】適切なスキップ発射パターンの１つの例
は、ＳＫＩＰ４であり、この場合、基本要素内の５番目
ごとのノズルが順番に発射される。例えば、ＳＫＩＰ４
のシーケンスは、５番目ごとのノズルを発射して１−２
１−４１−１３−３３−５−２５−４５−１７−３７−
９−２９−１−２１−などを生成する基本要素２５０ｄ
内のノズル発射シーケンスを生成する。

【００５２】すべてのノズルを発射することができかつ
所定の時間に基本要素内の１つのノズルだけが発射され
るようにノズル発射順序を制御するために、ノズル・ア
ドレスは、Ｍ個のすべてのノズル・アドレス値に循環さ
れる。

【００５３】１つのタイプのプリントヘッドの例は、ノ
ズル発射順序を制御するために、各ノズルにアドレス発
生器とハードコード・アドレス・デコーダを含む。この
タイプのプリントヘッドでは、ノズルの発射シーケンス
は、プリントヘッド・ダイ上の適切な金属層を変化させ
るだけで修正することができる。したがって、このタイ
プのプリントヘッドにおいて、新しいノズル発射順序が
必要な場合は、１つまたは複数のマスクを変化させてノ
ズル発射シーケンスを決める金属層を変化させることに
よって、設定されたノズル発射シーケンスを修正するこ
とができる。

【００５４】１つの実施形態において、ノズル・アドレ
スによるノズル発射順序の制御は、プリントヘッドのノ
ズル発射順序を変更するためにプログラムすることがで
きるプログラム式ノズル発射順序制御部を有するプリン
トヘッド電子回路によってプログラムすることができ、
それにより、新しい発射順序が必要な場合に新しいマス
クを生成する必要がなくなる。プログラム式ノズル発射
順序制御部を備えたそのようなインクジェット・プリン
トヘッドは、２００１年３月２日に出願された「ＰＲＯ
ＧＲＡＭＭＡＢＬＥ ＮＯＺＺＬＥ ＦＩＲＩＮＧ Ｏ
ＲＤＥＲ ＦＯＲ ＩＮＫＪＥＴ ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ
ＡＳＳＥＭＢＬＹ」と題する米国特許出願第０９／７
９８，３３０号に詳細に示されている。

【００５５】前に説明したきわめて高いノズル実装密度
と、後で説明するプリントヘッド電子回路とにより、少
なくとも１０００個の液滴発生器と少なくとも１０対１
の基本要素対アドレス比を有する、液滴発生器を多数有
するプリントヘッドが可能になる。基本要素対アドレス
比が少なくとも１０対１であるため、１秒当たり少なく
とも２０万個の液滴を発生する能力を有する少なくとも
２０ｋＨｚの動作周波数が可能になる。

【００５６】図７に示したプリントヘッド２４０の実施
形態の例において、プリントヘッド２４０は、２１１２
個の液滴発生器を含み、最大４８ｋＨｚで動作すること
ができる。もう１つの実施形態の例において、プリント
ヘッド２４０は、１２１６個の液滴発生器を含み、最大
７２ｋＨｚの周波数で動作することができる。最大約４
８ｋＨｚで動作する２１１２個の液滴発生器の実施形態
では、基本要素が１７６個ありアドレス値が１２個ある
ので、基本要素とアドレスの数の合計が１８８の場合
に、基本要素対アドレス比は、約１４．７になる。最大
７２ｋＨｚで動作する１２１６個の液滴発生器の実施形
態では、基本要素が１５２個ありアドレス値が８個ある
ので、基本要素とアドレスの数の合計が１６０の場合
に、基本要素対アドレス比は約１９対１になる。

【００５７】適切なプリントヘッド２４０は、プリント
ヘッド２４０が１０本以下のデータ線からシリアル・デ
ータを受け取ることを可能にするために、本明細書の従
来の技術の節および「Ａ ＨＩＧＨ ＰＥＲＦＯＲＭＡ
ＮＣＥ ＰＲＩＮＴＩＮＧＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＰＲ
ＯＴＯＣＯＬ」と題する前述の米国特許出願に示されて
いるようなデマルチプレクス電子回路を含む。１つの適
切な実施形態において、プリントヘッド２４０内のマル
チプレクス電子回路は、必要なノズル・データ入力の数
を４本のノズル・データ線に減少させる。

【００５８】１つの実施形態において、プリントヘッド
２４０は、動作電流を減少させるために高抵抗の抵抗器
で実施される発射抵抗器４８を含む。適切な高抵抗の発
射抵抗器４８は、タングステン窒化シリコン（ＷＳｉ
Ｎ）を含む。発射抵抗器４８に適した抵抗値の範囲は、
約８００オーム〜約１０００オームである。高抵抗の発
射抵抗器４８によって得られる少ない動作電流は、電流
を少なくし、寄生抵抗における損失を少なくする。

【００５９】１つの実施形態において、プリントヘッド
２４０は、高抵抗の発射抵抗器４８の他に、高いプリン
トヘッド動作電圧を使用する。プリントヘッド２４０の
１つの実施形態の例において、処理技術は、約３５ボル
トのプリントヘッド動作電圧を可能にする。プリントヘ
ッド動作電圧が高い場合、プリントヘッド２４０は、少
ない電流で動作される。

【００６０】プリントヘッド２４０内のいくつかの構成
要素およびシステムは、最小および最大の動作温度およ
び電圧を有する。最大動作温度は、プリントヘッドの信
頼性を保証し、かつ印刷品質不良を回避するように確立
される。同様に、最大動作電圧は、プリントヘッドの寿
命を最大にするように確立される。

【００６１】エネルギー・レベル決定の１つのタイプ
は、プリントヘッド・アセンブリ１２の最適動作電圧の
決定である。１つの実施形態において、最適動作電圧
は、製造時に決定され、プリントヘッド・アセンブリ１
２のメモリ素子内に符号化されている。しかしながら、
プリントヘッド・アセンブリ１２を印刷システム１０に
取り付けた後は、印刷システムへの接続により寄生抵抗
が増大するので、プリントヘッド・アセンブリに適切な
動作電圧をかけるためには少し高めの電源電圧が必要で
ある。この動作電圧は、プリントヘッド・アセンブリ１
２に適切な電圧を供給するのに十分な高さでかつ最大電
源電圧よりも低くなければならない。

【００６２】１つの実施形態において、最適動作電圧
は、最初にプリントヘッド・アセンブリ１２のターンオ
ン・エネルギー（ＴＯＥ）を確認することによって決定
される。本明細書において、ＴＯＥは、プリントヘッド
・アセンブリ１２のノズル１３から液滴を発射させるの
に十分なエネルギーの量として定義される。１つの実施
形態において、プリントヘッド・アセンブリ１２の製造
時に、ＴＯＥは、多量のエネルギーを印加し液滴発射を
観察することによって確認される。次に、ＴＯＥを、液
滴の発射が止まるまで徐々に減少させる。この実施形態
において、ＴＯＥは、液滴の発射が止まるポイントのす
ぐ上のエネルギー・ポイントとして確立される。プリン
トヘッド・アセンブリ１２内のメモリ素子に書き込む適
切な動作電圧を得るために、ＴＯＥには、過剰エネルギ
ー・マージンが加えられる。

【００６３】１つの実施形態において、最適動作電圧
は、エネルギー・レベルがＴＯＥよりも約２０パーセン
ト高くなるように調整される。次の式Ｉは、エネルギー
の計算を表す。

【００６４】式Ｉ エネルギー＝電力×時間 ここで、時間は、発射パルスのパルス幅として測定さ
れ、電力は、次の式ＩＩによって与えられる。

【００６５】式ＩＩ 電力＝Ｖ²／ｒ ここで、ｒは、プリントヘッド・アセンブリ１２の抵抗
であり、Ｖは、適切な動作電圧である。

【００６６】したがって、式Ｉと式ＩＩを使用し、式Ｉ
のエネルギー値をＴＯＥよりも２０パーセント高くする
ことによって、最適動作電圧が得られる。

【００６７】アドレス・カウントが減少し、プリントヘ
ッド内の基本要素の数が減少しないとき、基本要素対ア
ドレス比が大きくなり、これにより、発射周波数を高め
ることができる。しかしながら、アドレス・カウントが
減少すると、高いピーク電流と寄生抵抗における大きい
損失とに関連して動作エネルギー範囲が大きくなる。し
たがって、例えば約８００〜１０００オームの抵抗の高
抵抗の発射抵抗器４８と、例えば約３５ボルトの高いプ
リントヘッド動作電圧によって、ピーク電流が減少し、
寄生抵抗における損失が減少し、アドレス・カウントを
減少させ、それにより液滴発生レートを大幅に高めるこ
とができる。

【００６８】下の表Ｉは、例示のプリントヘッド２４０
に関して、１１〜１６のノズル・アドレスについてノズ
ル発射周波数が９ｋＨｚ、１８ｋＨｚ、２４ｋＨｚ、３
６ｋＨｚおよび４８ｋＨｚの場合の算出した最大発射パ
ルス幅をマイクロ秒（μｓ）で示す。表Ｉは、発射パル
ス間のデッドタイムが約０．１５６μｓであり、キャリ
ッジ・ジッタ・マージンが約１０パーセントである仮定
している。本明細書において、キャリッジ・ジッタは、
キャリッジの振動と関連した発射パルスのタイミング誤
差と呼ばれることがある。キャリッジ・ジッタ・マージ
ンが約１０パーセントの場合、プリントヘッド２４０の
基本要素２５０内のすべてのノズルは、発射サイクルの
約９０パーセントで発射されるので、約１０パーセント
のキャリッジ・ジッタ・マージンが残る。

【００６９】

【表１】

【００７０】下の表ＩＩは、発射抵抗器において３２ボ
ルト〜３５ボルトの範囲の場合に、発射抵抗器に使用可
能な適切な算出エネルギーをマイクロジュール（μｊ）
で表す。表ＩＩは、発射抵抗の値が９００オームであ
り、発射パルス幅が上の表Ｉからのものであると仮定す
る。表ＩＩの算出エネルギー値は、１１から１６までの
アドレスについて、発射周波数が９ｋＨｚ、１８ｋＨ
ｚ、２４ｋＨｚ、３６のｋＨｚおよび４８ｋＨｚのもの
である。

【００７１】

【表２】

【００７２】多数の個別のインク滴を高頻度で噴射する
能力は、（１）アドレス線を順序付ける最小時間、
（２）噴射室充填時間、（３）液滴安定性、（４）印刷
システム１０とプリントヘッド・アセンブリ１２間の最
大データ転送速度などのいくつかの要因によって決ま
る。したがって、アドレス線の数が少ないプリントヘッ
ド２４０の設計によって、アドレス線の順序付けを完了
するのにかかる時間が短縮され、高速インク噴射が可能
になる。各基本要素２５０内にあるノズル２１３の数
は、従来のプリントヘッドの設計よりも少ないので、単
一ノズル２１３の発射周波数をかなり高めることができ
る。

【００７３】マルチドロップ印刷と関連した２つの周波
数がある。それらの周波数は、ベース周波数（Ｆ）とバ
ースト周波数（ｆ）として定義される。ベース周波数
は、走査キャリッジ速度（インチ／秒：ｉｐｓ）に解像
度または画素サイズ（ドット／インチ：ｄｐｉ）を掛け
ることによって設定される。画素のベース周期は、１／
Ｆである。以下の例Ｉは、キャリッジ速度が４０ｉｐｓ
で解像度が１２００ｄｐｉの例の対応するベース周波数
とベース周期を示す。

【００７４】例Ｉ ベース周波数＝Ｆ＝（４０ｉｐｓ）×１２００ｄｐｉ＝
４８，０００ドット／秒＝４８ｋＨｚ ベース周期＝１／Ｆ＝１／４８，０００＝２０．８マイ
クロ秒

【００７５】バースト周波数（ｆ）は、常に、ベース周
波数（Ｆ）と等しいかそれよりも高い。バースト周波数
は、走査キャリッジの１回のパスで任意の単一画素に付
着される液滴の最大数と関連する。１回のパスで画素に
付着させることができる液滴の最大数は、アドレス線の
数と等しい。したがって、バースト周波数は、１回のパ
スで所定の画素内に配置される液滴の最大数とベース周
波数を掛けたものに等しい。印刷動作の例において、選
択したノズルに関して、画素内に４つの液滴を配置する
場合はベース周波数を約１２ｋＨｚに下げ、あるいは画
素内に８つの液滴を配置する場合はベース周波数を約６
ｋＨｚに下げて４８ｋＨｚのバースト周波数を達成する
ことができる。それにより、バースト周波数は、実際の
ベース解像度の倍数の実質的に高い解像度を得ることが
できる（例えば、ベース解像度が６００ｄｐｉの場合に
１回のパスで１画素当たり４つの液滴では、実質的に２
４００ｄｐｉの解像度になる）。バースト周波数は、選
択したノズルを１回のパスで所与の画素内に複数回発射
させることによって不良ノズルを補償するために使用す
ることができる。

【００７６】近似的な最大バースト周波数（ｆ）は、次
の式ＩＩＩで与えられる。

【００７７】式ＩＩＩ 最大バースト周波数（ｆ）≒１／（（アドレスの数）×
（発射パルス幅＋デッドタイム））

【００７８】上記の式ＩＩＩに従って、アドレス線の数
が少なくなり発射パルス幅が減少するほど、最大バース
ト周波数が高くなる。例えば、アドレス線が１２本であ
り、最大発射パルス幅が１．４μｓであり、発射パルス
間のデッドタイムが０．１５６μｓの場合、最大バース
ト周波数は５３ｋＨｚである。しかしながら、インクの
高粘度化（puddling）、インク滴の異方性、インク滴体
積の変動などのインクの流体的問題によって、実際の最
大発射周波数は制限される。

【００７９】一般に、１つのプリントヘッド・ダイ２４
０上で同時に通電される発射抵抗器４８が１７６個にな
る可能性のある１７６個の基本要素を有するプリントヘ
ッド・ダイ２４０の例のように、１つのプリントヘッド
・ダイ上の多数の発射抵抗器が同時に通電される場合に
は、発射抵抗器４８に電流を供給する電源（例えば、電
源２２）に大電流負荷が生じる。その結果、プリントヘ
ッド・ダイへの導体中の寄生抵抗に流れる大電流によっ
て、プリントヘッド・ダイの電圧が低下する。このプリ
ントヘッド・ダイの電圧の低下により、発射抵抗器に送
られるエネルギーが少なくなる。

【００８０】１つの従来のインクジェット印刷システム
において、この電圧低下を部分的に緩和するために、プ
リントヘッドの近くに大きいバイパス・コンデンサが配
置される。しかしながら、この従来のインクジェット印
刷システムでは、大きいバイパス・コンデンサとプリン
トヘッドとの間の抵抗は補償されない。さらにまた、こ
の従来のインクジェット印刷システムでは、連続負荷の
下で発射抵抗器に電流を供給する電源の直流電圧の低下
も補償されない。

【００８１】従来の１つのインクジェット印刷システム
において、発射抵抗器に供給される電力の持続時間が、
プリントヘッドの電源電圧の変化に応じて変調される。
この従来のインクジェット印刷システムでは、それぞれ
の発射抵抗器に一定のエネルギーが送られる。それにも
かかわらず、発射抵抗器は、少ない数の発射抵抗器にし
か通電されないときにより多くの瞬時電力を受け取る。
発射抵抗器に送られる瞬時電力の量を少なくすることに
よって、発射抵抗器の寿命を長くすることができる。し
たがって、発射抵抗器に一定電力を印加することと、発
射抵抗器に一定電力を一定期間印加することの両方が必
要である。

【００８２】図８に、線形電源レギュレータ３００を有
するプリントヘッド３４０の１つの実施形態を、ブロッ
ク回路図の形で概略的に示す。プリントヘッド３４０
は、線形電源レギュレータ３００を使用して、プリント
ヘッド３４０への入力で電源電圧（Ｖｐｐ）を低下させ
るオフ・プリントヘッド・ダイの寄生抵抗を補償し、そ
れにより基本要素対アドレス比を高めインク滴発生レー
トを高めることができる。プリントヘッド３４０は、Ｖ
ｐｐ入力ピン３９０で電源２２からＶｐｐ電源を受け取
り、それ対応する電源アースを入力ピン３９４で受け取
る。内部Ｖｐｐ電源経路３９２は、Ｖｐｐ電源ピン３９
０に結合され、プリントヘッド３４０内の発射抵抗器４
８にＶｐｐ電源を内部で供給する。内部電源アース３９
６は、電源アース・ピン３９４に結合され、それに対応
する電源アースを、プリントヘッド３４０内の発射抵抗
器４８に内部で供給する。

【００８３】基本要素３５０ａ〜３５０ｎはそれぞれ、
内部Ｖｐｐ電源経路３９２に直接結合された基本要素電
源線３７０ａ〜３７０ｎのうちの対応するものを含む。
基本要素３５０ａ〜３５０ｎはそれぞれ、内部電源アー
ス３９６に直接結合されないない基本要素アース線３７
２ａ〜３７２ｎのうちの対応するものを含む。より正確
に言うと、基本要素アース線３７２ａ〜３７２ｎは、線
形電源レギュレータ３００によって制御される。

【００８４】線形電源レギュレータ３００は、電流モー
ド・ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）３０２、バ
ッファ増幅器３０４、および一連の帰還増幅器３０６
ａ，３０６ｂ，．．．，３０６ｎを含む。帰還増幅器３
０６ａ〜３０６ｎはそれぞれ、基本要素３５０ａ〜３５
０ｎのうちの対応するものに対応し、この場合、各基本
要素３５０は、所定の時間に１つの発射抵抗器４８だけ
に通電することができる。

【００８５】ＤＡＣ３０２は、線３０８にディジタル・
オフセット・コマンドを受け取る。内部Ｖｐｐ電源経路
３９２が、ＤＡＣ３０２に結合され、ＤＡＣ３０２に基
準電圧（ＲＥＦ）を提供する。ＤＡＣ３０２は、内部Ｖ
ｐｐ電源経路３９２の電圧からアナログ・オフセット電
圧を生成して、それによりプリントヘッド３４０のＶｐ
ｐ入力ピン３９０のＶｐｐ電源の変化を追跡するよう
に、線３０８上のディジタル・オフセット・コマンドに
よってプログラムされる。線３０８上のディジタル・オ
フセット・コマンドは、プリントヘッド３４０への入力
でのＶｐｐ電源電圧を低下させるプリントヘッド・ダイ
以外の寄生抵抗を補償するのに必要なオフセット電圧の
大きさを表す。

【００８６】１つの実施形態において、プリントヘッド
３４０は、線３０８にディジタル・オフセット・コマン
ドを提供するプロセッサ３９８を含む。もう１つの実施
形態において、ディジタル・オフセット・コマンドは、
電子制御部２０によってプリントヘッド３４０に提供さ
れる。さらにもう１つの実施形態において、線３０８上
のディジタル・オフセット・コマンドは、プリントヘッ
ド３４０の外部にあるがプリントヘッド・アセンブリ１
２内に含まれるプロセッサによって提供される。これら
の実施形態のいずれにおいても、ディジタル・オフセッ
ト・コマンドは、一般に、プリントヘッド３４０の内部
バスを介してプロセッサ３９８などのプロセッサによっ
て読み書きされるレジスタに記憶される。

【００８７】ＤＡＣ３０２は、線３０８上のディジタル
・オフセット・コマンドを内部Ｖｐｐ電源経路電圧から
アナログ・オフセット電圧に変換し、線３１０にアナロ
グ・オフセット電圧を提供する。線３１０に提供された
アナログ・オフセット電圧は、バッファ増幅器３０４の
正入力に結合される。バッファ増幅器３０４は、単位利
得を有し、線３１４上のオフセット電圧をプリントヘッ
ド３４０全体に分散できるように低インピーダンス出力
特性を有するバッファされたオフセット電圧を線３１４
に提供する。線３１４上のオフセット電圧は、バッファ
増幅器３０４の負入力に帰還される。

【００８８】線３１４上のオフセット電圧は、各帰還増
幅器３０６ａ〜３０６ｎの負入力端子に提供される。各
帰還増幅器３０６ａ〜３０６ｎの正入力はそれぞれ、基
本要素アース線３７２ａ〜３７２ｎのうちの対応するア
ース線に結合される。各帰還増幅器３０６ａ〜３０６ｎ
の出力はそれぞれ、対応するＦＥＴ３１６ａ，３１６
ｂ，．．．，３１６ｎのゲートに結合される。

【００８９】各ＦＥＴ３１６ａ〜３１６ｎのソースは、
内部電源アース３９６に結合される。各ＦＥＴ３１６ａ
〜３１６ｎのドレインはそれぞれ、基本要素アース線３
７２ａ〜３７２ｎのうちの対応するアース線に結合され
る。各ＦＥＴ３１６と帰還増幅器３０６の間の帰還構成
によって、線３１４上のバッファされたオフセット電圧
は、それぞれの基本要素アース線３７２に強制的に印加
される。

【００９０】所定の時間に各基本要素３５０内の１つの
抵抗器４８だけに通電することができる。所定の基本要
素３５０内の通電された発射抵抗器４８は、その低い側
に内部電源アース３９６ではなくオフセット電圧が結合
されており、その高い側に内部Ｖｐｐ電源経路３９２が
結合されている。通電された発射抵抗器４８の高い側
が、内部Ｖｐｐ電源経路３９２に結合されているので、
通電された発射抵抗器４８は、その端子間電圧が一定で
あり、この電圧は、Ｖｐｐ電圧が低下した場合でも、Ｖ
ｐｐ電圧とプログラム・オフセット電圧と差に等しい。
Ｖｐｐ電圧の変化のこの追跡によって、プリントヘッド
４０内の通電された発射抵抗器４８に実質的に一定の電
力が送られることになる。

【００９１】図９に、線形電源レギュレータ４００を有
するプリントヘッド４４０の代替実施形態をブロック回
路図の形で概略的に示す。プリントヘッド４４０は、線
形電源レギュレータ４００を使用して、プリントヘッド
４４０への入力における電源供給電圧（Ｖｐｐ）を低下
させるプリントヘッド・ダイ以外の寄生抵抗を補償し、
それにより、基本要素対アドレス比を高め、インク滴発
生レート周波数を高めることができる。プリントヘッド
４４０は、Ｖｐｐ入力ピン４９０に電源２２からＶｐｐ
電源を受け取り、入力ピン４９４にそれに対応する電源
アースを受け取る。プリントヘッド４４０内の発射抵抗
器４４８（図１０に示した）にＶｐｐ電源を内部で供給
するために、内部Ｖｐｐ電源経路４９２が、内部Ｖｐｐ
電源ピン４９０に結合される。これに対応して、プリン
トヘッド４４０内の発射抵抗器４４８に電源アースを内
部で供給するために、内部電源アース４９６が電源アー
ス・ピン４９４に結合される。

【００９２】Ｎ個の基本要素４５０ａ，４５０
ｂ，．．．，４５０ｎはそれぞれ、内部Ｖｐｐ電源経路
４９２に直接結合された基本要素電源線４７０ａ，４７
０ｂ，．．．，４７０ｎのうちの対応する電源線を含
む。基本要素４５０ａ〜４５０ｎはそれぞれ、内部電源
アース４９６に直接結合された基本要素アース線４７２
ａ，４７２ｂ，．．．，４７２ｎのうちの対応するアー
ス線を含む。

【００９３】線形電源レギュレータ４００は、電流モー
ド・ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）４０２、バ
ッファ増幅器４０４、および一連の帰還増幅器４０６
ａ，４０６ｂ，．．．，４０６ｎを含む。帰還増幅器４
０６ａ〜４０６ｎはそれぞれ、基本要素４５０ａ〜４５
０ｎのうちの対応する基本要素に対応し、各基本要素４
５０は、所定の時間に１つの発射抵抗器４４８だけを通
電することができる。

【００９４】ＤＡＣ４０２は、線４０８にディジタル・
オフセット・コマンドを受け取る。内部Ｖｐｐ電源経路
４９２は、ＤＡＣ４０２に結合され、ＤＡＣ４０２に基
準電圧（ＲＥＦ）を提供する。ＤＡＣ４０２は、内部Ｖ
ｐｐ電源経路４９２電圧からアナログ・オフセット電圧
を生成し、それによりプリントヘッド４４０のＶｐｐ入
力ピン４９０におけるＶｐｐ電源の任意の移動を追跡す
るように、線４０８上のディジタル・オフセット・コマ
ンドによってプログラムされる。線４０８上のディジタ
ル・オフセット・コマンドは、プリントヘッド４４０へ
の入力においてＶｐｐ電源電圧を低下させるプリントヘ
ッド・ダイ以外の寄生抵抗を補償するのに必要なオフセ
ット電圧の大きさを表す。

【００９５】１つの実施形態において、プリントヘッド
４４０は、線４０８にディジタル・オフセット・コマン
ドを提供するプロセッサ４９８を含む。もう１つの実施
形態において、ディジタル・オフセット・コマンドは、
電子制御部２０によってプリントヘッド４４０に提供さ
れる。さらにもう１つの実施形態において、線４０８上
のディジタル・オフセット・コマンドは、プリントヘッ
ド４４０の外部にありかつプリントヘッド・アセンブリ
１２内に含まれるプロセッサによって提供される。これ
らの実施形態のいずれにおいても、ディジタル・オフセ
ット・コマンドは、一般に、プリントヘッド４４０の内
部バスを介して、プロセッサ４９８などのプロセッサに
よって読み書きされるレジスタに記憶される。

【００９６】ＤＡＣ４０２は、線４０８上のディジタル
・オフセット・コマンドを内部Ｖｐｐ電源経路電圧から
アナログ・オフセット電圧に変換し、線４１０上にアナ
ログ・オフセット電圧を提供する。線４１０に提供され
たアナログ・オフセット電圧は、バッファ増幅器４０４
の正入力に結合される。バッファ増幅器４０４は、単位
利得を有し、線４１４上に低インピーダンス出力特性を
有するバッファされたオフセット電圧を提供し、それに
より、線４１４上のオフセット電圧を、プリントヘッド
・ダイ４４０全体に分散させることができる。線４１４
上のオフセット電圧は、バッファ増幅器４０４の負入力
に帰還される。

【００９７】線４１４上のオフセット電圧は、各帰還増
幅器４０６ａ〜４０６ｎの負入力端子に提供される。各
帰還増幅器４０６ａ〜４０６ｎの正入力はそれぞれ、基
本要素４５０ａ〜４５０ｎの帰還線４１８ａ，４１８
ｂ，．．．，４１８ｎのうちの対応する帰還線に結合さ
れる。各帰還増幅器４０６ａ〜４０６ｎの出力はそれぞ
れ、基本要素４５０ａ〜４５０ｎのＦＥＴ駆動線４１６
ａ，４１６ｂ，．．．，４１６ｎのうちの対応するＦＥ
Ｔ駆動線に結合される。

【００９８】図１０に、プリントヘッド４４０の基本要
素４５０の１つの実施形態の一部分をブロック回路図で
概略的に示す。基本要素４５０は、最大Ｍ個の発射抵抗
器４４８ａ，４４８ｂ，．．．，４４８ｍを含む。それ
ぞれの発射抵抗器４４８は、基本要素電源線４７０に結
合された第１の端子を有する。基本要素４５０は、最大
Ｍ個の電力ＦＥＴ４５２ａ，４５２ｂ，．．．，４５２
ｍを含む。各電力ＦＥＴ２５２は、そのソースが基本要
素アース線４７２に結合され、そのドレインが対応する
発射抵抗器４４８の第２の端子に結合されている。

【００９９】ディジタル・ノズル発射制御部４２０は、
少なくともＭ対のアナログ・スイッチ（４２３ａ，４２
４ａ），（４２３ｂ，４２４ｂ），．．．，（４２３
ｍ，４２４ｍ）を制御するＭ個の出力を有する。さら
に、ノズル発射制御部４２０は、オフ出力を有し、この
オフ出力は、活動化されたときに、スイッチ４２２を制
御して基本要素４５０内のすべての発射抵抗器４４８を
無効にする。Ｎ個のノズル発射制御部４２０の出力は、
ディジタル状態機械や他の適切な論理機構によって操作
され、それにより所定の時間にＭ個の出力のうちの最大
１つの出力だけがアクティブになり、それにより所定の
時間に最大１対のスイッチ（４２３，４２４）だけが切
り換えられる。スイッチ４２２、４２３および４２４
は、低インピーダンス非電力ＦＥＴで実現することがで
きる。

【０１００】各スイッチ４２３は、対応する電力ＦＥＴ
４５２の制御ゲートと、帰還増幅器４０６の出力として
提供されるＦＥＴ駆動線４１６との間に結合される。各
スイッチ４２４は、対応する発射抵抗器４４８の第２の
端子と、帰還増幅器４０６の正入力に提供される帰還線
４１８との間に結合される。

【０１０１】したがって、動作において、ノズル発射制
御部４２０は、スイッチ対（４２３，４２４）をオンに
する選択をし、ＦＥＴ駆動線４１６は、対応する選択さ
れた電力ＦＥＴ４５２の制御ゲートに結合され、帰還線
４１８は、対応する選択された発射抵抗器４４８の第２
の端子と、選択された電力ＦＥＴ４５２のドレインとに
結合される。選択された電力ＦＥＴ４５２と帰還増幅器
４０６との間のこの帰還構成により、線４１８上のオフ
セット電圧４１４が、選択された発射抵抗器４４８の第
２の端子に提供される。選択された発射抵抗器４４８
は、また、第１の入力に結合された基本要素電源線を有
するので、選択された発射抵抗器が通電され、発射抵抗
器に電流が流されて対応する選択された気化室内のイン
クが加熱される。

【０１０２】所定の時間に、各基本要素４５０の内部の
１つの抵抗器４４８だけに通電することができる。所定
の基本要素４５０内の通電された発射抵抗器４４８は、
その低い側に内部電源アース４９６ではなくオフセット
電圧が結合され、その高い側に内部Ｖｐｐ電源経路４９
２が結合されている。通電された発射抵抗器４４８の高
い側が、内部Ｖｐｐ電源経路４９２に結合されているの
で、通電された発射抵抗器４４８は、その端子間電圧が
一定であり、Ｖｐｐ電圧が低下した場合でもＶｐｐ電圧
とプログラム・オフセット電圧との差に等しい。このＶ
ｐｐ電圧の変化の追跡により、プリントヘッド４４０内
の通電された発射抵抗器４４８に送られる電力が実質的
に一定になる。

【０１０３】プリントヘッド３４０／４４０の線形電源
レギュレータ３００／４００は、通電された発射抵抗器
４８／４４８に印加される電力を一定にすることがで
き、通電された発射抵抗器４８／４４８に電力が印加さ
れる継続時間を一定にすることができる。このようにし
て、所定の時間に少数の抵抗にしか通電されないときで
も、発射抵抗器に送られる電力の量は、実質的に一定レ
ベルに維持される。電力の変動が少ないと発射抵抗器の
寿命が長くなり、それにより、プリントヘッド４０／４
４０の寿命が長くなる。

【０１０４】本明細書において、好ましい実施形態を説
明するために特定の実施形態を示し説明したが、当業者
は、示し説明した特定の実施形態に、本発明の範囲から
逸脱することなく同じ目的を達成するように算出された
様々な代替および／または同等な実施態様を代用するこ
とができることを理解されよう。機械技術、化学技術、
電気機械技術、電気技術およびコンピュータ技術におけ
る技能を有する業者は、本発明をきわめて様々な実施形
態で実施することができることを容易に理解されよう。
本出願は、本明細書において考察した好ましい実施形態
の任意の適用または変形を含むように意図される。した
がって、本発明は、明らかに、特許請求の範囲およびそ
の等価物によってのみ制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット印刷システムの１つの実施形態
を示すブロック図である。

【図２】図１の印刷システムのプリントヘッド・ダイの
１つの実施形態の一部分を示す拡大概略断面図である。

【図３】基本要素内にグループ化された発射抵抗器を有
するインクジェット・プリントヘッドの１つの実施形態
の一部分を示すブロック図である。

【図４】インクジェット・プリントヘッドの基本要素内
で使用可能なノズル駆動論理機構および回路の１つの実
施形態の一部分を示すブロック回路図である。

【図５】プリントヘッド・ダイの１つの実施形態の断面
斜視図である。

【図６】図５のプリントヘッド・ダイの１つの実施形態
の下断面斜視図である。

【図７】ノズル実装密度がきわめて高いプリントヘッド
のプリントヘッド・ダイ・ノズルと基本要素の回路図で
ある。

【図８】発射抵抗器への電力送出を統合制御するインク
ジェット・プリントヘッドの１つの実施形態の一部分を
示すブロック回路図である。

【図９】発射抵抗器への電力送出を統合制御するインク
ジェット・プリントヘッドのもう１つの実施形態の一部
分を示すブロック回路図である。

【図１０】図９のインクジェット・プリントヘッドの基
本要素の１つの実施形態の一部分を示すブロック回路図
である。

【符号の説明】

５０、２５０、３５０、４５０：基本要素 ４１、１４１：液滴発生器 ４０、１４０、２４０、３４０、４４０：インクジェッ
ト・プリントヘッド

フロントページの続き (72)発明者 ウィンスロップ・ディ・チルダース アメリカ合衆国カリフォルニア州92127, サン・ディエゴ，ベルナード・センター・ ドライブ 15606 ＃3201 (72)発明者 マイケル・ジェイ・バーバー アメリカ合衆国オレゴン州97330，コーバ リス，ノース・ウェスト・ギャリアンナ・ ドライブ 2995 Ｆターム(参考） 2C057 AF35 AG12 AG46 AG99 AK09 AK10 AR05 AR17 AR20 BA04 BA13

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍ個の可能なアドレス値を有するアドレ
   スと、 Ｎ個の基本要素と、を有し、 前記各基本要素が、最大Ｍ個の一群の液滴発生器を有
   し、 前記アドレスが、所与の時間に前記基本要素内の１つの
   液滴発生器を発射するシーケンスを制御するためにＭ個
   のアドレス値にすべて循環され、前記基本要素内の１つ
   の液滴発生器を、他の基本要素のそれぞれの中の１つの
   液滴発生器と同時に発射させることができ、プリントヘ
   ッドの基本要素対アドレス比（Ｎ／Ｍ）が少なくとも１
   ０対１であるインクジェット・プリントヘッド。
2. 【請求項２】 前記各液滴発生器が発射抵抗器を含み、
   該各発射抵抗器が、少なくとも約７００オームの抵抗値
   を有している、請求項１に記載のインクジェット・プリ
   ントヘッド。
3. 【請求項３】 前記プリントヘッドの動作電圧が、少な
   くとも約３０ボルトである、請求項１に記載のインクジ
   ェット・プリントヘッド。
4. 【請求項４】 前記プリントヘッドが、少なくとも１０
   ００個の液滴発生器を備えている、請求項１のインクジ
   ェット・プリントヘッド。
5. 【請求項５】 前記プリントヘッドが、少なくとも２０
   ００個の液滴発生器を備えている、請求項１または４に
   記載のインクジェット・プリントヘッド。
6. 【請求項６】 Ｍが最大１６である、請求項１に記載の
   インクジェット・プリントヘッド。
7. 【請求項７】 Ｎが少なくとも１００である、請求項１
   または６に記載のインクジェット・プリントヘッド。
8. 【請求項８】 前記液滴発生器が、約１８ｋＨｚより高
   いインク滴発生レートで動作する、請求項１、６または
   ７に記載のインクジェット・プリントヘッド。
9. 【請求項９】 縦方向の長さに沿って第１の側面と第２
   の側面とを有する第１のインク供給スロットが形成され
   た基板をさらに備え、 第１の液滴発生器列が、前記第１のインク供給スロット
   の前記第１の側面に沿って形成され、 第２の液滴発生器列が、前記第１のインク供給スロット
   の前記第２の側面に沿って形成され、 前記各液滴発生器が、１つのノズルを有し、前記第１の
   液滴発生器列内のノズルが、前記第２の液滴発生器列内
   のノズルから縦方向にずらされている、 請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
10. 【請求項１０】 縦方向の長さに沿って第１の側面と第
    ２の側面とを有する前記基板に形成された第２のインク
    供給スロットをさらに備え、 第３の液滴発生器列が、前記第２のインク供給スロット
    の前記第１の側面に沿って形成され、 第４の液滴発生器列が、前記第２のインク供給スロット
    の前記第２の側面に沿って形成され、 前記各液滴発生器が１つのノズルを有し、前記第１およ
    び第２の液滴発生器列内のノズルが、前記第３および第
    ４の液滴発生器列内のノズルから縦方向にずらされてい
    る、 請求項９に記載のインクジェット・プリントヘッド。
11. 【請求項１１】 前記各液滴発生器が１つのノズルを有
    し、前記各液滴発生器列内のノズルが、走査軸に沿って
    横方向にずらされている、請求項９または１０に記載の
    インクジェット・プリントヘッド。
12. 【請求項１２】 前記各液滴発生器が１つの発射抵抗器
    を有し、前記インクジェット・プリントヘッドが、 内部電源経路と、 前記内部電源経路の電圧からオフセット電圧を提供する
    電源レギュレータと、をさらに有し、 前記各基本要素が、 前記内部電源経路と前記オフセット電圧との間に選択さ
    れた発射抵抗器を結合して、それにより、前記選択され
    た発射抵抗器に電流を流して対応する選択された液滴発
    生器を発射させるように制御可能な対応する一群のスイ
    ッチをさらに有している、 請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
13. 【請求項１３】 インクジェット・プリントヘッドにお
    けるインクジェット印刷方法であって、 Ｍ個の可能なアドレス値を有するアドレスを提供する段
    階と、 Ｎ個の基本要素からインク滴を印刷する段階と、 を含み、前記各基本要素が、最大Ｍ個の一群の液滴発生
    器を有し、各基本要素内でインク滴を印刷する前記段階
    が、所与の時間に前記基本要素内の１つの液滴発生器を
    発射するシーケンスを制御するために前記アドレスのＭ
    個すべてのアドレス値全体を循環する段階を含み、前記
    基本要素内の１つの液滴発生器を他の基本要素のそれぞ
    れの中の１つの液滴発生器と同時に発射させることがで
    き、前記プリントヘッドの基本要素対アドレス比（Ｎ／
    Ｍ）が少なくとも１０対１である、方法。
14. 【請求項１４】 前記各液滴発生器が１つの発射抵抗器
    を有し、各基本要素からインク滴を印刷する前記段階
    が、選択された発射抵抗器を加熱して、対応する選択さ
    れた液滴発生器からインクを噴射させる段階を含み、前
    記各発射抵抗器が、少なくとも約７００オームの抵抗値
    を有している、請求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記各液滴発生器が１つの発射抵抗器
    を有し、各基本要素からインク滴を印刷する前記段階
    が、選択された発射抵抗器を加熱して、対応する選択さ
    れた液滴発生器からインクを噴射させる段階を含み、選
    択された発射抵抗器を加熱する前記段階が、少なくとも
    約３０ボルトの動作電圧を使用する、請求項１３に記載
    の方法。
16. 【請求項１６】 前記プリントヘッドが、少なくとも１
    ０００個の液滴発生器を備えている、請求項１３に記載
    の方法。
17. 【請求項１７】 Ｍが、最大１６である、請求項１３に
    記載の方法。
18. 【請求項１８】 Ｎが、少なくとも１００である、請求
    項１３または１７に記載の方法。
19. 【請求項１９】 各基本要素からインク滴を印刷する前
    記段階が、約１８ｋＨｚより高いインク滴発生レートで
    行われる、請求項１３、１７または１８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 基板に形成された第１のインク供給ス
    ロットから第１の液滴発生器列および第２の液滴発生器
    列内の各液滴発生器にインクを供給する段階をさらに含
    み、前記各液滴発生器が１つのノズルを有し、前記第１
    の液滴発生器列内のノズルが、前記第２の液滴発生器列
    内のノズルから縦方向にずらされている、請求項１３に
    記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記基板に形成された第２のインク供
    給スロットから第３の液滴発生器列および第４の液滴発
    生器列内の各液滴発生器にインクを供給する段階をさら
    に含み、前記第１および第２の液滴発生器列内のノズル
    が、前記第３および第４の液滴発生器列内のノズルから
    縦方向にずらされている、請求項２０に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記各液滴発生器列内のノズルが、走
    査軸に沿って横方向にずらされている、請求項２０また
    は２１に記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記各液滴発生器が１つの発射抵抗器
    を有し、 内部電源経路を提供する段階と、 前記内部電源経路の電圧からオフセット電圧を提供する
    段階と、 前記内部電源経路と前記オフセット電圧との間に選択さ
    れた発射抵抗器を結合し、それにより、前記選択された
    発射抵抗器に電流を流して対応する選択された液滴発生
    器を発射させる段階と、 をさらに含む、請求項１３に記載の方法。