JP4565676B2

JP4565676B2 - プログラマブル温度検知装置を備えた液体インクプリントヘッドとこれを備えるサーマルインクジェットプリンタ、及び温度検知装置の出力を調整する方法

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Publication number: JP4565676B2
Application number: JP07503899A
Authority: JP
Inventors: イーワトロブスキトーマス; ジェイベセラジュアン; アールモートンクリストファー
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: EP0947326A3; JPH11309846A; EP0947326A2; DE69936901T2; DE69936901D1; US6278468B1; EP0947326B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットプリンタ及びインクジェットプリントヘッドに関し、より詳細には、温度検知装置及び該装置の出力を調整するためのヒュージブルリンク回路を有するインクジェットプリントヘッドとこれを備えるサーマルインクジェットプリンタ、及び温度検知装置の出力を調整する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、紙等の印刷媒体上に密な間隔のドットからなる制御されたパターンでインクを噴射する。カラー画像を形成するには、それぞれ関連のインク槽から異なるインクが供給される複数のインクジェットプリントヘッドが使用される。この印刷システムはキャリッジ型プリンタまたはページ幅型プリンタに組み入れることができる。キャリッジ型プリンタは例えば米国特許第４，５７１，５９９号および再発行特許第３２，５７２号に開示され、これは一般にインク通路とノズルとを含む比較的小型のプリントヘッドを備える。これら特許の内容は本願に引用して援用する。プリントヘッドは通常、インク供給槽に封止状態で取り付けられ、このプリントヘッドとインク槽とを組み合わせたものがカートリッジアセンブリとなり、往復移動して、静止状態に保持される紙等の記録媒体上に一度に一掃分の情報を印刷する。一掃分が印刷されると、用紙はプリントヘッドの一掃分の高さと同じ距離だけ段階的に進められ、次に印刷される一掃分が続く。この手順はページ全体が印刷されるまで繰り返される。ページ幅プリンタは用紙の幅以上の長さをもつ静止プリントヘッドを備える。印刷工程中、用紙はページ幅プリントヘッドをプリントヘッドの長さと垂直方向に一定速度で通過し続ける。ページ幅プリンタの一例は米国特許第５，２２１，３９７号に記載されており、当該特許の内容は本願に引用して援用する。
【０００３】
サーマルインクジェットプリンタの公知の問題点は、プリントヘッドの温度の変動に起因する、プリントヘッドノズルから噴射されるインク量の変化による出力印刷品質の劣化である。温度変化は、噴射されるインク滴のサイズにばらつきを生じ印刷品質を劣化させる。噴射されるインク滴のサイズはプリントヘッドの温度によって変化する。これはインク滴のサイズを制御する２つの特性、すなわちインク粘度と、印刷用パルスによる駆動時に噴射抵抗器によって気化されるインク量とが、プリントヘッドの温度によって変化するためである。プリントヘッドの温度変動は、通常、プリンタの起動時、周囲の温度が変化する際、およびプリンタ出力が変化する際に生じる。
【０００４】
テキスト、グレースケール画像、またはカラー画像の少なくともいずれかを印刷する場合、暗さ、コントラスト、および色の再現はプリントヘッドの温度によって変化しうる。テキスト、グラフィックス、または最高品質の画像を印刷するには、プリントヘッドの温度は一定のままでなければならない。また、プリントヘッドの温度が一定であるだけでなく、一台の印刷装置内または多数の印刷装置内の各プリントヘッドが、プリントヘッド間で同じように印刷を行い、装置の印刷出力が一定となるようにする必要がある。このため、プリントヘッド間で温度センサの較正を行わなければならない。
【０００５】
先行技術ではプリントヘッドの温度を検知し、検知した温度信号を用いて温度の変動または上昇を補償する様々なプリントヘッド温度制御システムおよび方法が公知である。同様に、ヒューズプログラマブル回路およびヒュージブルリンクもまた公知である。
【０００６】
カーンズ・ジュニアらによる米国特許第４，５５１，６８５号には、プログラマブルゲインフィードバック増幅器が記載されている。入力プログラミング命令信号を受信するデコーディングおよびプログラミング回路を用いて、適切なヒューズを選択的に溶断すなわち開くことによって、規定のネットワーク内で希望の信号減衰を確立する。プログラミング後、ネットワークの総減衰に関係する増幅器回路の利得は永久設定され、プログラミング信号を連続して供給する必要はない。
【０００７】
ジャーマン等による米国特許第４，８７９，５８７号はヒュージブルリンクを開示している。ヒュージブルリンクは、半導体基板と、基板上の電気的絶縁層と、絶縁層の基板と反対側の表面上の一対の導電素子と、絶縁層の基板と反対側の表面上で導電素子を電気的に接続するヒューズ導電体層と、を含む。
【０００８】
ビリング等による米国特許第５，０２５，３００号は、レーザエネルギによって溶断しうる導電性ヒュージブルリンクを含む集積回路を開示している。ヒューズを覆う誘電体材はエッチングされてヒューズを露出する。
【０００９】
クニーツェルによる米国特許第５，０７５，６９０号は、プリントヘッド基板上に抵抗器と同一のポリシリコン材からなるサーミスタを形成し、これらを加熱してプリントヘッドノズルからインク滴を排出することによってより正確な応答を得る、インクジェットプリントヘッド用のアナログ温度センサを開示している。
【００１０】
アシザワによる米国特許第５，３８７，８２３号は、ヒューズプログラマブルメモリへの電力供給を制御する第１のヒュージブルリンクを有するマスター制御回路を含む、ヒューズプログラマブル制御回路を記載している。ヒューズプログラマブルメモリからの信号出力が必要ない場合は、第１のヒュージブルリンクは切断される。当該メモリからの出力信号が必要な場合は、第１のヒュージブルリンクは切断されずに残され、ヒューズプログラマブルメモリは、多数のヒュージブルリンク対の各一方のヒュージブルリンクを切断することによってプログラムされる。
【００１１】
ダグラス等による米国特許第５，３８８，１３４号は、温度依存型の発振器を利用してある一定数までカウントし、これにより温度を示す時間間隔を発生する集積回路温度検知器（温度対時間間隔変換器）を開示している。
【００１２】
イシナガ等による米国特許第５，４６７，１１３号は、基板を加熱するヒータ群と基板の温度を検知するセンサ群とを含むインク排出用インクジェット記録ヘッドを開示している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図２には、先行技術のヒュージブルリンク回路が示されている。先行技術のヒュージブルリンク回路は、該回路の出力が完全にヒュージブルリンク３６の状態に依存するという問題があった。このような構成では、出力４０の出力レベルがヒュージブルリンクの物理的状態に完全に左右されるため、溶断後のヒュージブルリンクをシミュレートすることはできない。従って、ヒュージブルリンク３６の破壊後に該素子を開状態にするべきではなかったとわかっても、特に集積回路においてはヒュージブルリンクを修復して元の状態に戻すことは不可能であった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットプリントヘッドは、インクジェットプリントヘッドの検知温度に対応する出力信号を出力する温度検知装置と、該温度検知装置に接続されて前記検知温度に対応する出力信号を調整する複数のヒュージブルリンク回路と、を含むインクジェットプリントヘッドであって、前記ヒュージブルリンク回路の各々は、入力端子と、該入力端子に接続されてしきい値を超える電流が流れると開状態にされるヒュージブルリンクと、該入力端子に所定の入力信号を与えることにより所定の出力信号を発生する出力端子と、を備え、前記ヒュージブルリンクが前記しきい値を超えない電流条件の入力信号を前記入力端子に与えて発生した前記出力端子の出力信号を前記温度検知装置に入力することによって該温度検知装置の出力を調整し、該調整結果に基づき対応する前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して開状態とすることを特徴とする。
【００１５】
本発明のサーマルインクジェットプリンタは、選択的に与えられる電気入力信号に応じてインク滴を噴射するプリントヘッドと、該プリントヘッドに接続されて該プリントヘッドの検知温度に対応する出力信号を出力する温度検知装置と、該温度検知装置に接続されて前記検知温度に対応する出力信号を調整する複数のヒュージブルリンク回路と、を含むサーマルインクジェットプリンタであって、前記ヒュージブルリンク回路の各々は、入力端子と、該入力端子に接続されてしきい値を超える電流が流れると開状態にされるヒュージブルリンクと、該入力端子に所定の入力信号を与えることにより所定の出力信号を発生する出力端子と、第１の端子を有する第１のスイッチング装置と、該第１の端子に接続された第２の端子を有する第２のスイッチング装置と、を備え、前記ヒュージブルリンクは前記第１のスイッチング装置と前記第２のスイッチング装置との間に接続され、前記入力端子は前記第１のスイッチング装置又は該第２のスイッチング装置と前記ヒュージブルリンクとの間に接続され、前記ヒュージブルリンクが前記しきい値を超えない電流条件の入力信号を前記入力端子に与えて発生した前記出力端子の出力信号を前記温度検知装置に入力することによって該温度検知装置の出力を調整し、該調整結果に基づき対応する前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して開状態とすることを特徴とする。
【００１７】
本発明のインクジェットプリントヘッド上の温度検知装置の出力を調整する方法は、検知温度に対応する出力信号を出力する出力端子を有するインクジェットプリントヘッド上の温度検知装置の出力を調整する方法であって、前記インクジェットプリントヘッドは、前記温度検知装置に接続されて前記検知温度に対応する出力信号を調整するヒュージブルリンク回路を含み、前記ヒュージブルリンク回路は、入力端子と、該入力端子に接続されてしきい値を超える電流が流れると開状態にされるヒュージブルリンクと、該入力端子に所定の入力信号を与えることにより所定の出力信号を発生する出力端子と、を備え、前記方法は、前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して破壊し開状態とする前に、前記入力端子に入力信号を与えるステップと、前記与えられた入力信号に応じて前記出力端子に発生した出力信号を前記温度検知装置に入力することによって該温度検知装置から出力される出力信号を検査するステップと、前記検査した出力信号を所定の出力信号と比較し、前記検査した出力信号が該所定の出力信号に対応しているか否かを判定するステップと、前記判定ステップで前記検査した出力信号が前記所定の出力信号に対応していると判定された場合に、前記入力端子から前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して破壊し開状態とするステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態に関して説明を行うが、本発明はこの実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。本発明は、前掲の特許請求の範囲で規定されるあらゆる代替例、変形例および等価物を含みうる。
【００１９】
まず図１には、本発明のヒュージブルリンク回路および温度検知技術を用いるサーマルインクジェットプリンタの一部の概略ブロック図を示す。本発明は、米国特許第４，９８０，７０２号および米国再発行特許第３２，５７２号に記載される種類のプリンタを本発明の原理に従って以下に説明するように変形したものに使用できる。これらの特許は本願に引用して援用する。コントローラ１０はコンピュータ（図示せず）等の画像データソースから入力画像データ信号を受信する。コントローラはデータ変換回路で印刷データを処理して、プリントヘッド１２に印刷制御情報を与える。従来と同じく、コントローラ１０はＣＰＵ、プログラム記憶用のＲＯＭ１４、およびＲＡＭを含む。コントローラは、以下に説明する温度検知機能および修正機能に加えて、プリントヘッド１２が搭載されているプリントキャリッッジの動作、記録媒体の移動、およびシステムタイミング機能を制御する。
【００２０】
コントローラ１０は、図のようにプリントヘッド１２基板上に形成されうるドライバ回路１６に、ヒータ抵抗器駆動パルスおよびパワーレベル信号を送る。ドライバ回路１６はコントローラ中に組み入れてもよい。ドライバ回路１６は、関連した抵抗器ヒータ１８に駆動信号を与える複数のドライバトランジスタを含む。ドライバ回路１６はまた、抵抗器ヒータに与えられる駆動信号のパワーレベルを制御する複数のパワートランジスタを含む。なお、駆動信号およびパワーレベル信号は、従来と同じく可撓電気線ケーブルを介してコントローラ１０から直接与えてもよい。
【００２１】
印刷動作が開始されると、関連の抵抗器ヒータがドライバ回路１６からの信号によってパルスを受けたとき、プリントヘッド１２を有する走査キャリッジは、プリントヘッドのノズルからインクを噴射しながら、走査経路を前後に移動させられる。印刷動作が進むにつれ、プリントヘッド１２の温度は上昇をはじめ、ノズルから排出されるインク量に影響をおよぼして、記録紙上に噴射されるインクスポットのサイズを増大させる。温度制御型発振器２０はプリントヘッド１２基板上でプリントヘッドの温度変化を受ける位置に設置される。発振器２０はコントローラ１０からの関数クリア（ＦＣＬＲ）信号によって使用可能な状態にされ、温度に依存する周波数をもつ一連の出力パルスを発生しはじめる。これはまた自己発振する、つまり、ゲートがかけられないクロックを含みうる。
【００２２】
図１を参照すると、発振器２０は、ＦＣＬＲがハイレベルに維持されている間は矩形波、三角波、または正弦波等の周期的信号を発生する。これら３〜５ボルトの比較的高振幅の出力パルスはカウンタ２２に送られる。カウンタ２２はプリントヘッドに位置しなくてもよく、コントローラ１０等の他の場所に設置されてもよい。カウンタは、コントローラ１０中のシーケンサ（ステートマシーン）からの開始信号がシンクロナイザ２４から与えられると使用可能な状態にされる。
シンクロナイザ回路の役割は、タイミング動作を同期させ、カウンタが準安定化するのを防ぐことである。開始および停止期間中、カウンタ２２は開始信号によって始まり停止信号によって終了する所定周期中に発生するパルス数を累算（カウント）する。カウンタ２２の内容は、時間を記録され、読み出し制御論理回路（以下、読み出し／制御とする）２６中にＮ（Ｔ）として取り出される。読み出し／制御のデジタル出力は、プリントヘッドの温度を直接二進数で表したものである。発振器については、本願に引用して援用する１９９７年８月１９日付けで許可された米国特許出願番号第０８／５７０，０２４号にさらに記載されている。
【００２３】
ＴＣＯの周波数および周期は（ＴＣＯという名称が示すとおり）、該回路中に集積された各検知素子の温度によって変化する。ＩＯＴ中の電子機器サブシステム（ＥＳＳ）に所定のＴＩＪダイモジュールに所定の温度になるように与えられる適切なエネルギーを調整させるため、そのダイの温度はいつも同じアナログ量（ＴＣＯ周期）で表されると仮定する。例えば、集積されたＴＣＯの出力周期を５５０ナノ秒（ｎｓ）と測定するＥＳＳは、ルックアップテーブルを参照してダイモジュールの温度を３５℃と判定する。ＴＣＯ期間が６００ｎｓであれば、ルックアップテーブルをもう一度参照して、ダイモジュールの温度を２５℃と判定しうる。
【００２４】
プリントヘッドの温度を表すデジタル温度信号、またはデジタル語もしくはバイトは、ＲＯＭ１４に送られる。ＲＯＭ１４には抵抗器ヒータ１８の温度検知特性に対応するルックアップテーブルが搭載される。コントローラ１０は、検知されたプリントヘッド温度のデジタル語表現を読みとって、温度変化の影響を補償するためにドライバ回路１６に与えるべきパルス持続期間とパワーレベルとの適当な組み合わせを「調べる」。ＲＯＭ１４のローディングの詳細は、上記の米国特許第５，２２３，８５３号にさらに記載されている。
【００２５】
本発明は、検知期間は印刷動作中、さらには印刷一掃中のどの時間でもよく、温度制御信号の発生は印刷一掃の終了時だけに限定されないことを特徴とする。
【００２６】
図１にさらに示すように、ヒュージブルリンク回路３０は温度制御型発振器２０に電気的に接続されている。上述のように温度制御型発振器は、周波数が温度に依存する周期的信号を発生する。ただし発振器の出力は、プリントヘッド上に温度制御型発振器２０を形成するのに用いられる製造工程の違いによって変化しうる。このため、ヒュージブルリンク回路を用いて温度制御型発振器の元の出力を調整し、調整後の温度制御型発振器がその温度センサに関係した出力を正確に提供できるようにする。この結果、温度制御型発振器中にヒュージブルリンク回路を組み入れることによって、プリントダイ間、プリントヘッド間、およびプリンタ間で出力値が一定となるように出力調整を行うことができる。
【００２７】
温度制御型発振器２０の出力値を調整するために、ヒュージブルリンク回路は出力信号ｆ（Ｔ）調整用の入力信号を受信する複数の入力３２を含む。先行技術のヒュージブルリンク回路の一例を図２に示す。この先行技術のヒュージブルリンクは、一方端が接地に接続され、他方端がバッファ３８に取り付けられたヒュージブルリンク３６に接続されブロー入力３４を含み、バッファ３８の出力はバッファ論理出力４０となっている。抵抗器４１は供給電圧Ｖ_CCとバッファ３８への入力との間に接続される。この回路では、入力信号がブロー入力３４に与えられ、該信号のパワーが十分大きければ、ヒュージブルリンク３６が溶断つまり開状態にされる。これに対応して、出力４０の論理出力は供給電圧Ｖ_CCに設定される。だがもしヒュージブルリンク３６がそのままの状態の場合は、バッファ論理出力４０は接地に接続されているためローレベルに駆動される。
【００２８】
このタイプの先行技術の回路では、バッファ論理出力４０における出力信号は、入力３４への入力信号に関係なくヒュージブルリンク３６の状態に完全に左右される。例えば、ブロー入力３４に与えられる信号がヒュージブルリンク３６を開状態にさせるには不十分な場合、バッファされた論理出力４０上の出力の値はほぼ０となる。しかし供給電圧Ｖ_CCに応じて、バッファされた論理出力４０がハイレベルに駆動される場合は、ヒュージブルリンク３６はブロー入力３４の入力信号によって開状態にされる。このため、先行技術のヒュージブルリンク回路は、該回路の出力が完全にヒュージブルリンク３６の状態に依存するという問題があった。このような構成では、出力４０の出力レベルがヒュージブルリンクの物理的状態に完全に左右されるため、溶断後のヒュージブルリンクをシミュレートすることはできない。従って、ヒュージブルリンク３６の破壊後に該リンクを開状態にするべきではなかったとわかっても、特に集積回路においてはヒュージブルリンクを修復して元の溶断されていない状態に戻すことは不可能である。
【００２９】
図３は本発明の一実施形態を示す。ヒュージブルリンク回路４２が示され、これは「通常の」入力論理電圧レベルを用いてヒュージブルリンク４４の開状態または元の溶断されていない状態に対応する状態をシミュレートできるプレビュー機能を含む。ヒュージブルリンク回路４２は、第１の電界効果トランジスタ４６のような抵抗素子と、第２の電界効果トランジスタ４８のようなスイッチイング素子とを含み、各トランジスタはそれぞれゲート５０および５２をもち、これらゲートは相互接続されて、供給電圧Ｖ_CCに接続される。抵抗素子は、図示するトランジスタ４６以外に、抵抗をもつ抵抗器を含んでもよい。入力端子５４は入力信号を受信し、この信号はヒュージブルリンク４４を介して第１のトランジスタ４６と第２のトランジスタ４８とを接続する共通ノードへ送られる。このノード５５はバッファ５６に接続され、バッファ５６は入力端子５４と出力端子５８との間に緩衝機能または電源遮断機能を提供する。
【００３０】
図３に示すように、２つのトランジスタ４６および４８は、ヒュージブルリンク４４およびトランジスタ４８を含む回路の下部レグがトランジスタ４６を含む上部レグより抵抗が低くなるように選択されたオン抵抗値または抵抗値／オン抵抗値をもつ抵抗分割器として機能する。一実施形態では、トランジスタ４６の抵抗はトランジスタ４８の５倍以上である。抵抗器を用いても、この比率は変わらない。従って、出力バッファ５６に接続されるソース端子６０の電圧は、入力端子５４に入力が与えられない場合は出力端子５８におけるバッファ出力が論理「０」状態に設定されるように十分低い。この状態はヒュージブルリンクが溶断されていない状態の場合に対応する。しかし入力端子５４に入力信号が与えられ、これがかなり高い電圧レベルをもつ場合は、出力端子５８のバッファ出力信号は、ヒュージブルリンク４４が開状態にされた状態に対応する論理「１」にされる。この回路は、「通常の」電圧レベル（例えば公称５ＶＴＴＬおよびＣＭＯＳ論理回路では約３．０〜５．０ボルト）では、回路素子の完全性と信頼性が損なわれないように設計されている。出力を論理０レベルにするには、入力端子５４に与えられる入力信号を上述のように浮動状態のままにするか、論理ローレベルを与えて出力電圧レベルを０にする。
【００３１】
本実施形態の出力端子５８は図１の温度制御型発振器２０に接続され、上述したレベルの入力信号を入力端子５４へ与えることによってヒュージブルリンク４４の溶断状態または溶断されていない状態がシミュレートできるようにする。このように本発明は、電子回路の１つまたは１つ以上のヒュージブルリンクの溶断状態または溶断されていない状態を非破壊的にシミュレートできる。
【００３２】
このようなヒュージブルリンクは、温度制御型発振器２０だけでなく集積回路を含む様々な公知の回路に適用できる。例えばＡＳＩＣにおける論理ネットワーク合成、シリアル番号、パスワード、もしくは電子的な「コンビネーション」データのエンコードまたは書き込み（インスクリプション）、および測定された性能データをエンドユーザへの納品前に製品中に記憶する等の機能が含まれる。公知の回路においては、一般に所定のヒュージブルリンクが開状態にされるか、または溶断されていない状態のままであるかは、ヒュージブルリンク自体とは無関係に決定される。例えば、プログラマブル論理装置における論理ネットワークの合成は、コンパイラが生成するアルゴリズムに基づいて必要なヒューズを溶断すなわち開状態にさせることによって実現される。シリアル番号は装置中にエンコードされる公知のデジタル量である。装置の測定出力パワーは複数のヒュージブルリンク中にエンコードされるデジタル量で表すことができる。このような場合の一般的なヒュージブルリンク回路構成は、図２に示す先行技術の構成のように接地ノードと「溶断」ノードとの間にヒューズ素子が配置される。かかる構成では、入力に与えられる「通常の」論理電圧がヒューズ素子を破壊しうるので、溶断状態のヒューズをシミュレートすることはできない。
【００３３】
しかし本発明は、ヒューズの各組み合わせごとに正規電圧レベルのハイまたはローの入力論理レベルを与えることによってヒューズの溶断状態または溶断されていない状態をシミュレートして、回路動作の測定値または変化を観察できる。
シミュレートされたヒューズの状態の組み合わせに対する回路動作の測定値は、その後、所定の基準値と比較されうる。希望の溶断状態に関連したヒュージブルリンクまたは素子群の破壊には十分だが他の残りの回路素子群にはダメージを与えない程度の、通常の論理電圧を上回る電圧入力レベルを与えることによって、希望の基準出力信号にもっとも近い溶断ヒューズと溶断前のヒューズとの組み合わせが、回路に永久に書き込まれるか、もしくは、プログラムされる。
【００３４】
希望の出力状態のうちどの状態を出力端子５８で発生させるのかが決定されると、開状態または溶断後のヒュージブルリンク４４に対応するために、ヒュージブルリンク４４の破壊に十分な振幅をもつ電圧が十分な持続期間だけ入力端子５４に印加される。この入力信号は、トランジスタの場合は上部トランジスタ４６と、バッファ５６への入力とにダメージを与えない程度に低い振幅をもつ。下部トランジスタ４８はなだれ降伏モードに入って有効な短絡回路を構成し、これによりヒュージブルリンクを破壊する。図４に示すようにヒュージブルリンクは十分に高い入力振幅信号によって破壊されているため、ノード５５を介してドレインに印加される電圧はヒュージブルリンク４４を溶断すなわち開かせるのに十分高い電流をもつ。他の素子を損傷せずにヒュージブルリンクを開くまたは破壊するには、約１３〜１５ボルトの入力信号で十分なことがわかっている。
【００３５】
図５は本発明の他の実施形態を示し、ここでは溶断後のヒュージブルリンクをシミュレートするために、５ボルトの入力信号を入力端子に印加して論理１の出力を発生するように各トランジスタの位置を変更している。同一素子なので参照番号は図３および図４のままであるが、各トランジスタおよびヒュージブルリンクの位置は図のように変更されている。トランジスタ４６は以前と同じくトランジスタ４８の５倍の相互コンダクタンスをもつ。出力状態を非破壊的にシミュレートするには、０ボルトの入力信号は論理０の出力を発生しうる。ヒュージブルリンクはマイナス１０ボルト未満の電圧が入力端子にかけられた場合に開状態にされる。このため、ヒューズが溶断されていない状態で入力が浮動状態の時は出力は論理０となり、ヒューズが溶断して入力が浮動状態の時は出力は論理１となる。
【００３６】
図３〜図５の実施形態はＮＭＯＳトランジスタを含むが、図６はＰＭＯＳトランジスタを含む本発明の他の実施形態を示す。図示するように、第１のトランジスタ６８のゲート６６および第２のトランジスタ７２のゲート７０のそれぞれが接地に接続される。入力端子７４は共通ノード７６に接続され、これはバッファ７８に接続され、バッファ７８の出力は出力端子８０に接続される。ヒュージブルリンク８２はトランジスタ６８とノード７６との間に接続される。図４の実施形態と同じく、入力端子７４には、ヒュージブルリンク８２を開状態にさせるのに十分高い入力電圧が印加されうる。
【００３７】
図７は本発明の同調可能な温度制御型発振器（ＴＣＯ）回路を示す。ＴＣＯ回路９０は、第１のヒュージブルリンク回路９２、第２のヒュージブルリンク回路９４、第３のヒュージブルリンク回路９６、第４のヒュージブルリンク回路９８、および第５のヒュージブルリンク回路１００に接続される。各ヒュージブルリンク回路は、図３〜図６で説明した等のヒュージブルリンク回路の１つとして実現できる。各ヒュージブルリンク回路には、それぞれ１つずつアクセス可能テスト入力端子１０２，１０４，１０６，１０８および１１０が接続される。各テスト入力端子はヒュージブルリンク回路の入力端子の１つ、例えば図３の入力端子５４に接続される。各ヒュージブルリンク回路は、上述のように出力端子５８を含み、これは関連したＭＯＳトランジスタ１１２，１１４，１１６，１１８および１２０のゲートにそれぞれ接続される。各ＭＯＳトランジスタ１１２，１１４，１１６，１１８および１２０は、それぞれ関連したキャパシタ１２２，１２４，１２６，１２８および１３０に接続される。これら５つのキャパシタはまた、シュミットトリガ１３４の入力１３２に接続される。シュミットトリガ出力１３６上の出力信号は、少なくとも部分的にはキャパシタ１２２，１２４，１２６，１２８および１３０の有無状態によって決定され、これらキャパシタの状態は関連のヒュージブルリンク回路９２，９４，９６，９８および１００のシミュレートした状態または実際の状態によって決定される。
【００３８】
図３、図５、および図６のヒュージブルリンク回路を参照して説明したように、該回路の出力は、ヒュージブルリンクが開にされた状態または溶断されていない元の状態をシミュレートするために入力に入力信号を与えることによって決定されるか、または上述のように各入力に電圧レベルを印加することによって永久確立されうる。
【００３９】
ＴＣＯ回路は、出力端子１４０の出力信号と比較される所定の基準値に従って、同調される。ＴＣＯ回路は、供給電圧Ｖ_CCとシュミットトリガ１３４の入力１３２との間に接続される第１の温度検知抵抗器１４２と、ＮＯＴゲート１４７およびトランジスタ１４９を介してシュミットトリガ１３４の出力１３６からの出力をを受ける第２のシュミットトリガ１４８の入力１４６に接続される第２の検知抵抗器１４４とを含む。本実施形態では、第２のシュミットトリガ１４８は、入力１４６と接地との間に接続されるキャパシタ１５０と、やはり入力１４６と接地との間に接続されるＮＭＯＳトランジスタ１５２とを含む。分割器回路１５４はＮＭＯＳトランジスタ１５８に接続される出力１５６を含み、これは、図示するＮＯＲゲート群、インバータ、およびフリップフロップまたは小数点２カウンタとして知られるカウンタを用いて回路内周波数を２分割することによって、出力端子１４０の周波数を設定するのに用いられる。
【００４０】
回路９０は、各検知温度を示す所定の周波数を含む信号を出力端子１４０に発生するように設計されるが、集積回路製造方法の違いのために、出力端子１４０は必要に応じて所定の基準信号に対して決定かつ同調されなければならない。このため、出力端子１４０は、必要ならば５つの入力信号をヒュージブルリンク回路の各入力に同時に印加して、その後、各入力の論理状態を変えてある範囲の出力が生成されるようにし、これら出力を出力端子１４０の所定値と比較するようにしてもよい。
【００４１】
図８に示すように、ヒュージブルリンクを含む回路の動作特性決定用のフローチャートは、ステップ１６０で希望の出力信号を決定することから始まる。ステップ１６２では、上記のヒュージブルリンク回路９２，９４，９６，９８および１００を含みうるヒュージブルリンク回路に１つ以上の信号を与える。例えば入力端子１０２に信号が印加されない、またはローレベルの信号が印加される場合、ヒュージブルリンク回路９２の出力は論理「０」レベルとなる。なぜなら、図３のトランジスタ４８は２つのトランジスタ間の設計比によって図３のトランジスタ４６より強力に導通するためである。その後、トランジスタ１１２はオフにされ、キャパシタ１２２はシュミットトリガ１３４への入力回路中に電気的に存在しなくなる。ただし入力端子１０２の入力信号が十分高い場合は、図３のトランジスタ４８の状態は重要でなく、オーバライド入力信号が出力を論理「１」に設定し、これによりトランジスタ１１２をオンにするため、キャパシタ１２２はシュミットトリガ１３４への入力回路中に電気的に存在する。
【００４２】
各ヒュージブルリンク回路の出力は該回路に入力を与えることによってシミュレートできるため、各入力に信号を与えてステップ１６４で出力端子１４０に発生する出力信号を検査し、これをステップ１６６で希望の出力信号と比較する。
発生した出力信号が希望の出力信号に対応または一致しない場合は、ステップ１６８で各ヒュージブルリンク回路に第２の入力信号の組を与えて、新たな出力信号を発生させる。例えば、第１の入力信号の組は各ヒュージブルリンク回路への入力信号なし、第２の入力信号の組でヒュージブルリンク回路１００だけにハイレベルの信号を印加してもよい。このやり方では、入力の組み合わせ数が２^N（Ｎは入力端子数、すなわち図７で説明した回路９０では５つ）となるように、異なる入力信号の組が決定される。発生した出力信号がステップ１６６で希望の出力信号に対応すると判定されると、ステップ１７０で適切な強制信号が１つ以上のヒュージブルリンク回路に印加されて、該ヒュージブルリンク回路を永久に希望の出力状態に設定する。一例として、もし５つのヒュージブルリンク回路のうちヒュージブルリンク回路１００のヒュージブルリンクだけが開状態にされると判定されれば、ヒュージブルリンク回路を開状態にさせるように十分高い入力信号が入力端子１１０にかけられる。このため、キャパシタ１３０がシュミットトリガ１３４への入力回路中に位置する。
【００４３】
ＴＩＪヒータウェハの製造に関わる多数の工程ステップにばらつきがあるため、回路のダイごと、ウェハごと、およびロットごとのＴＣＯの固有周波数の差は該回路の同調または較正が必要なほど大きい。それぞれ「選択および溶断」回路に結合された複数の適切な大きさのキャパシタは、ＴＣＯ周期のほぼ直線状の同調を可能にする。テスト装置（例えば、ウェハプローブまたはプリントヘッド後段カートリッジアセンブリ工程の間に使用されるテスト装置）は、これら複数の入力の２^N個のシミュレートされた開／溶断の組み合わすべてを試して、基準値にもっとも近い組み合わせを見つける。その後、正しい出力ＴＣＯ周期に対応する関連の状態が、上述したようにチップ中に書き込まれる。
【００４４】
本明細書に開示した実施形態が好適であるが、当業者には本教示から様々な他の変形例、代替例、または改善が可能であることが理解できると思われる。例えば、図１に示す本発明の実施形態はプリントヘッド基板上に形成される温度検知機能（発振器２０、カウンタ２２、読み出し／制御２６、およびシンクロナイザ２４）の実現に使用される回路を含むプリントヘッド１２を開示している。ルックアップおよびパルス発生の調整は、コントローラ１０中の回路を用いて行われる。図９はプリントヘッド１２の変形例を示し、上記の全機能は、データ変換１７２、発振器２０、ヒュージブルリンク回路３０、カウンタ２２、シンクロナイザ２４、読み出し／制御２６、およびＲＯＭ１４を含むチップ１７１等の、シングルチップの集積回路上に形成される。こうして温度検知機能の全集積が可能となる。しかし、回路およびサブ回路の一部は、コントローラ１０およびプリントヘッド１２のいずれかまたは両方の上に含まれてもよい。
【００４５】
以上、具体例を用いて本発明を説明したが、当業者には多数の代替例、変形例、および変更例があることが明白と思われる。例えば、本発明は上記の実施形態だけでなく、電子回路のプログラミングまたは出力決定に有用な任意のヒュージブルリンク回路に適用できる。また、本発明はサーマルインクジェットプリントヘッドに関して説明したが、説明した温度制御型発振器以外にも適用できる。また、本発明のインクジェットプリントヘッドは、サーマルインクジェットプリンタに使用されるのが好適である。さらに、本発明は上述のように製造されるトランジスタを含む集積回路だけでなく、他のタイプの電気回路も含む。従って、前掲の特許請求の範囲に含まれるすべての代替例、変形例、および変更例を含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプログラマブルヒュージブルリンク回路を含むプリントヘッド温度変化検知回路を示す電気的ブロック図である。
【図２】先行技術のヒュージブルリンク回路の図である。
【図３】本発明のヒュージブルリンク回路の図である。
【図４】図３のヒュージブルリンク回路においてヒュージブルリンクが開状態に強制された様子を示す図である。
【図５】本発明のヒュージブルリンク回路の他の実施形態を示す図である。
【図６】本発明のヒュージブルリンク回路の他の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の複数のヒュージブルリンク回路を組み入れる温度制御型発振器の回路図である。
【図８】本発明のヒュージブルリンク回路およびプログラマブル温度検知装置のプログラミング動作のフローチャートである。
【図９】すべての温度検知機能がプリントヘッド上の１つの集積回路チップ上に形成される、図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
４２ヒュージブルリンク回路、４４ヒュージブルリンク、４６，４８トランジスタ、５４入力端子、５６バッファ、５８出力端子。

Claims

インクジェットプリントヘッドの検知温度に対応する出力信号を出力する温度検知装置と、該温度検知装置に接続されて前記検知温度に対応する出力信号を調整する複数のヒュージブルリンク回路と、を含むインクジェットプリントヘッドであって、
前記ヒュージブルリンク回路の各々は、入力端子と、該入力端子に接続されてしきい値を超える電流が流れると開状態にされるヒュージブルリンクと、該入力端子に所定の入力信号を与えることにより所定の出力信号を発生する出力端子と、を備え、
前記ヒュージブルリンクが前記しきい値を超えない電流条件の入力信号を前記入力端子に与えて発生した前記出力端子の出力信号を前記温度検知装置に入力することによって該温度検知装置の出力を調整し、該調整結果に基づき対応する前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して開状態とすることを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
選択的に与えられる電気入力信号に応じてインク滴を噴射するプリントヘッドと、該プリントヘッドに接続されて該プリントヘッドの検知温度に対応する出力信号を出力する温度検知装置と、該温度検知装置に接続されて前記検知温度に対応する出力信号を調整する複数のヒュージブルリンク回路と、を含むサーマルインクジェットプリンタであって、
前記ヒュージブルリンク回路の各々は、入力端子と、該入力端子に接続されてしきい値を超える電流が流れると開状態にされるヒュージブルリンクと、該入力端子に所定の入力信号を与えることにより所定の出力信号を発生する出力端子と、第１の端子を有する第１のスイッチング装置と、該第１の端子に接続された第２の端子を有する第２のスイッチング装置と、を備え、
前記ヒュージブルリンクは前記第１のスイッチング装置と前記第２のスイッチング装置との間に接続され、前記入力端子は前記第１のスイッチング装置又は該第２のスイッチング装置と前記ヒュージブルリンクとの間に接続され、
前記ヒュージブルリンクが前記しきい値を超えない電流条件の入力信号を前記入力端子に与えて発生した前記出力端子の出力信号を前記温度検知装置に入力することによって該温度検知装置の出力を調整し、該調整結果に基づき対応する前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して開状態とすることを特徴とするサーマルインクジェットプリンタ。
前記第１のスイッチング装置は第１のオン抵抗を有し、前記第２のスイッチング装置は第２のオン抵抗を有し、該第１のオン抵抗及び第２のオン抵抗はそれぞれ異なる抵抗値を有することを特徴とする請求項２に記載のサーマルインクジェットプリンタ。
前記第１のスイッチング装置及び前記第２のスイッチング装置は、前記第２のオン抵抗が前記第１のオン抵抗より小さい抵抗値を有する抵抗分配器を構成することを特徴とする請求項３に記載のサーマルインクジェットプリンタ。
前記ヒュージブルリンク回路の出力信号は、プレビュー機能として前記第２のスイッチング装置の開状態を非破壊的にシミュレートする出力状態をもつことを特徴とする請求項２に記載のサーマルインクジェットプリンタ。
前記温度検知装置は、温度制御型発振器を含むことを特徴とする請求項２に記載のサーマルインクジェットプリンタ。
検知温度に対応する出力信号を出力する出力端子を有するインクジェットプリントヘッド上の温度検知装置の出力を調整する方法であって、
前記インクジェットプリントヘッドは、前記温度検知装置に接続されて前記検知温度に対応する出力信号を調整するヒュージブルリンク回路を含み、
前記ヒュージブルリンク回路は、入力端子と、該入力端子に接続されてしきい値を超える電流が流れると開状態にされるヒュージブルリンクと、該入力端子に所定の入力信号を与えることにより所定の出力信号を発生する出力端子と、を備え、
前記方法は、
前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して破壊し開状態とする前に、前記入力端子に入力信号を与えるステップと、
前記与えられた入力信号に応じて前記出力端子に発生した出力信号を前記温度検知装置に入力することによって該温度検知装置から出力される出力信号を検査するステップと、
前記検査した出力信号を所定の出力信号と比較し、前記検査した出力信号が該所定の出力信号に対応しているか否かを判定するステップと、
前記判定ステップで前記検査した出力信号が前記所定の出力信号に対応していると判定された場合に、前記入力端子から前記ヒュージブルリンクにしきい値を超える電流を流して破壊し開状態とするステップと、を有することを特徴とするインクジェットプリントヘッド上の温度検知装置の出力を調整する方法。
前記ヒュージブルリンク回路は、複数のヒュージブルリンク及び該複数のヒュージブルリンクのそれぞれに接続された複数の入力端子を含むことを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリントヘッド上の温度検知装置の出力を調整する方法。
前記入力信号を与えるステップは、前記複数の入力端子のそれぞれに複数の入力信号を同時に与えることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリントヘッド上の温度検知装置の出力を調整する方法。