JP7218439B2 - プリントヘッド用のダイ - Google Patents

プリントヘッド用のダイ Download PDF

Info

Publication number
JP7218439B2
JP7218439B2 JP2021538775A JP2021538775A JP7218439B2 JP 7218439 B2 JP7218439 B2 JP 7218439B2 JP 2021538775 A JP2021538775 A JP 2021538775A JP 2021538775 A JP2021538775 A JP 2021538775A JP 7218439 B2 JP7218439 B2 JP 7218439B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
die
data
fluid
address
memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021538775A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022516906A (ja
Inventor
リン,スコット,エイ
ガードナー,ジェイムズ,マイケル
カンビー,マイケル,ダブリュー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Publication of JP2022516906A publication Critical patent/JP2022516906A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7218439B2 publication Critical patent/JP7218439B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04551Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits using several operating modes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04541Specific driving circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04543Block driving
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04563Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits detecting head temperature; Ink temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/0458Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on heating elements forming bubbles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14072Electrical connections, e.g. details on electrodes, connecting the chip to the outside...
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433Structure of nozzle plates
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1072Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers for memories with random access ports synchronised on clock signal pulse trains, e.g. synchronous memories, self timed memories
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14491Electrical connection

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Description

流体吐出システムの1つの例として、印刷システムは、プリントヘッドと、プリントヘッドに液体インクを供給するインク供給部と、そしてプリントヘッドを制御する電子コントローラとを含んでいてよい。プリントヘッドは印刷流体の液滴を、複数の流体アクチュエータまたはオリフィスを通して印刷媒体上へと吐出する。プリントヘッドは、集積回路ウエーハまたはダイ上に製作されたサーマルプリントヘッドまたはピエゾプリントヘッドを含んでいてよい。駆動用電子回路および制御機構が最初に製作され、次いでヒーター抵抗の列が追加され、最後に、例えば感光性エポキシから形成された構造層が追加されて、マイクロ流体吐出器、すなわち液滴発生器を形成するように処理される。幾つかの例では、マイクロ流体吐出器は少なくとも1つのカラムまたはアレイに配置され、プリントヘッドと印刷媒体とが相互に相対的に移動されるにつれて、オリフィスからの適切に順序付けられたインクの吐出が、印刷媒体上に文字または他のイメージの印刷を生じさせるようにする。他の流体吐出システムには、3次元印刷システム、または例えば生命科学的、実験室的、科学捜査的または薬学的な用途のための、他の高精度流体分配システムが含まれる。適切な流体には、インク、印刷用剤、またはこれらの流体吐出システムによって使用される任意の他の流体が含まれてよい。
以下の詳細な説明においては、所定の例が添付図面を参照して記載される。添付図面において:
図1Aは従来技術のインクジェットプリントヘッドに使用されるダイの一部の図であり;
図1Bはダイの一部分の拡大図であり;
図2Aはプリントヘッドに使用されるダイの例の図であり;
図2Bはダイの一部分の拡大図であり;
図3Aはポッティング化合物に設けられたブラックダイを含むプリントヘッドの例の図であり;
図3Bはインクの3色について使用されてよい3つのダイを含むプリントヘッドの例の図であり;
図3Cは固体の断面を通り、また流体供給孔を有する断面を通る、装着されたダイを含むプリントヘッドの断面図を示しており;
図4は図3Bに関して説明されるプリントヘッドを組み込んだプリンターカートリッジの例であり;
図5は4重プリミティブと称される4つのプリミティブのセットの例の概略図であり;
図6は単一セットの流体アクチュエータ回路によって達成可能な単純化を示す、ダイ回路のレイアウトの例の図であり;
図7はカラーダイについての幾つものダイゾーンを示す回路フロアプランの例の図であり;
図8はダイ上でのアドレスのデコーディングの例の概略図であり;
図9はダイ上でのアドレスのデコーディングの別の実施形態の例の概略図であり;
図10はダイ上でのアドレスのデコーディングの別の実施形態の例の概略図であり;
図11はアドレスラインからロジック回路へのビアの形成を示すブラックダイの例の図であり;
図12は流体供給孔のアレイの各側における流体アクチュエータカラムの間でのプリミティブのアドレス順序におけるオフセット(ずれ)を例によって示す、ブラックダイの例の図であり;
図13はダイの回路図の例であり;
図14はダイへとデータをロードし信号を制御するために使用されるインタフェースパッドおよびロジックの位置を示すダイの例の図であり;
図15はデータストアへのデータのシリアルローディングの例の概略図であり;
図16はプリミティブ中の単一の流体アクチュエータを噴射させるためのロジック機能の例の回路図であり;
図17はデータストア内のプリミティブブロックをシャドーイングしているメモリビットの概略図の例であり;
図18は構成レジスタ、メモリ構成レジスタ、および状態レジスタのブロック図の例であり;
図19はメモリビットの読み出しおよびプログラミング並びに熱センサーのアクセスのための検知バスを示すダイの例の概略図であり;
図20は低電圧MOS回路を高電圧による損傷から保護するために使用される高電圧保護スイッチの例の回路図であり;
図21はメモリ電圧レギュレータの例の回路図であり;
図22Aはプリントヘッド部品を形成するための方法の例のプロセスの流れ図であり;
図22Bはこの方法におけるブロック2204の層によって形成される部品のプロセスの流れ図であり;
図22Cは形成される層および構造を示す組み合わせの方法のプロセスの流れ図であり;
図23はデータをプリントヘッド部品にロードするための方法の例のプロセスの流れ図であり;そして
図24はメモリビットをプリントヘッド部品に書き込むための方法の例のプロセスの流れ図である。
プリントヘッドは、マイクロ流体吐出器およびマイクロ流体ポンプのような、流体アクチュエータを使用して形成される。流体アクチュエータは、熱抵抗器テクノロジまたはピエゾ電気テクノロジに基づいていることができ、これらはノズルからの液滴吐出を強制してよく、または少量の液体がポンプチャンバから外に移動することを強制してよい。流体アクチュエータは、本願ではダイまたは印刷部品と称する、長くて細いシリコン片を用いて形成される。本願で記載する例においては、マイクロ流体吐出器はダイにあるノズルからの吐出器として使用され、印刷および他の用途のために使用される。例えば、プリントヘッドは、2次元および3次元の印刷用途、ならびに薬学的、実験室的、医学的、生命科学的および科学捜査的な用途を含む、他の高精度流体分配システムにおいて、流体吐出デバイスとして使用することができる。本開示はインクジェットおよびインク用途について参照を行ってよいが、本願に開示の原理はインクに限られず、任意の流体推進または流体吐出用途と関連している。
プリントヘッドのコストは多くの場合、ダイに用いられているシリコンの量によって決定されるが、それはダイおよび製作プロセスのコストが、ダイに用いられているシリコンの合計量と共に増大するからである。したがって、機能性をダイから他の集積回路へと移し、ダイがより小さくなることを許容することによって、より低コストのプリントヘッドが形成されてよい。
現今の多くのダイは、インクを流体アクチュエータに運ぶために、ダイの中央にインク供給スロットを有している。インク供給スロットは一般に、ダイの片方の側から他方の側へと信号を搬送することに対する障壁をもたらすが、それは多くの場合にダイのそれぞれの側において回路を重複化することを必要とし、ダイの大きさをさらに増大させる。この構成配置においては、左側または西側と称されてよい、スロットの一方の側にある流体アクチュエータは、右側または東側と称されてよい、インク供給スロットの反対側にある流体アクチュエータとは独立した、アドレス指定回路および電力バス回路を有している。
本願に記載される例は、液滴吐出器の流体アクチュエータに流体を供給するための、新規な手法を提供する。この手法においては、インク供給スロットは、流体アクチュエータに近接してダイに沿って配置された、流体供給孔(IFH)のアレイによって置き換えられる。ダイに沿って配置されたこの流体供給孔のアレイは、本願において、供給ゾーンと称されてよい。その結果として、信号は、例えば、流体供給孔の一方の側に位置決めされたロジック回路から、流体供給孔の反対側に位置決めされた電界効果トランジスタ(FET)のような印刷用電力回路へと、この供給ゾーンを通って流体供給孔の間でルーティング可能である。これを本願ではスロット横断ルーティングと称する。信号をルーティングするための回路には、隣接するインク供給孔または流体供給孔の間で層状に備えられた、トレース(配線)が含まれる。
本願で使用するところでは、ダイの第1の側およびダイの第2の側とは、ダイの中央またはその付近に配置された流体供給孔と整列しているダイの長辺を指している。さらに、本願で使用するところでは、流体アクチュエータはダイの前面に位置決めされており、そしてインクまたは流体は、ダイの後面にあるスロットから流体供給孔に供給される。よって、ダイの幅は、ダイの第1の側の縁部からダイの第2の側の縁部にかけて測定される。同様に、ダイの厚さは、ダイの前面からダイの後面にかけて測定される。
スロット横断ルーティングは、ダイ上の重複した回路を排除することを可能にし、それはダイの幅を、例えば150マイクロメートル(μm)またはそれ以上低減することを可能にする。幾つかの例では、このことは、約450μmまたは約360μm、またはそれ未満の幅を有するダイを提供してよい。幾つかの例では、スロット横断ルーティングによる重複回路の排除は、例えば高価値の応用のために性能を向上させるべく、ダイ上の回路の大きさを増大させるために用いられてよい。こうした例においては、パワーFET、回路トレース、電力トレース、およびその他の大きさが増大されてよい。このことは、液滴重量を大きくできるダイを提供してよい。したがって、幾つかの例では、ダイの幅は約500μm未満、または約750μm未満、または約1000μm未満であってよい。
前面から後面に至るダイの厚さもまた、流体供給孔の使用から獲得される効率によって、低減される。インク供給スロットを使用するこれまでのダイは、約675μmを超えていてよいが、これに対して流体供給孔を使用するダイの厚さは、約400μm未満であってよい。ダイの長さは、設計で使用される流体アクチュエータの数に応じて、約10ミリメートル(mm)、約20mm、または約20mmであってよい。ダイの長さはダイのそれぞれの端部にある回路用のスペースを含んでおり、したがって流体アクチュエータはダイの長さの一部分を占めることになる。例えば、長さ約20mmのブラックダイについて、流体アクチュエータは約13mmを占めていてよいが、これはスワスの長さである。スワスの長さとは、プリントヘッドが印刷媒体を横断して移動するにつれて形成される、印刷、すなわち流体吐出の帯状域の幅である。
さらに、スロット横断ルーティングは、類似したデバイスを共通の場所に置いて、効率およびレイアウトを向上させることが可能である。スロット横断ルーティングはまた、流体アクチュエータの左側および右側のカラムが電力および接地のルーティング(配線)回路を共有することを許容することによって、電力分配を最適化する。しかしながら、細長いダイは幅広のダイよりも脆弱でありうる。したがって、ダイは高分子ポッティング化合物に装着されてよく、これは反対側にスロットを有して、インクが流体供給孔へと流れることを許容する。幾つかの例では、ポッティング化合物はエポキシであるが、それはアクリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、およびその他であってもよい。
スロット横断ルーティングはまた、回路のレイアウトの最適化も許容する。例えば、高電圧区画および低電圧区画を流体供給孔を挟む反対側に分離してよく、ダイの信頼性および形状係数の改善が可能になる。高電圧区画および低電圧区画を分離することは、寄生電圧、クロストーク、およびダイの信頼性に影響を及ぼす他の問題点を低減または排除してよい。さらに、アドレスデータの単一のインスタンスは、流体供給孔のアレイの各側についてアドレス値を固有にデコードするロジックブロックに対して運ばれる。
流体的な制約に適応し、またイメージ品質に影響を及ぼす流体クロストークのような、複数の流体アクチュエータに対する流体の流れの影響を最小限にするために、アドレスのデコードは流体供給孔のアレイのそれぞれの側の各々についての流体アクチュエータに関してオフセットしている。例えば製作プロセスの間の最終工程として、アドレスのデコーディングは流体アクチュエータのグループ、すなわちプリミティブについてカスタマイズされてよい。どの流体アクチュエータがアドレスライン上の値に応じて噴射を行うかを決定するために、他のカスタム化を使用してよい。
プリントヘッドに使用されるダイは、本願で記載されるように、マイクロ流体吐出器中で流体を加熱するために抵抗を使用し、熱膨張によって液滴の吐出を生じさせる。しかしながら、ダイは熱的に駆動される流体アクチュエータに限定されるものではなく、流体供給孔から供給を受けるピエゾ電気式流体アクチュエータを使用してよい。
さらに、ダイはプリントヘッドの他にも、分析機器に使用されるマイクロ流体ポンプといった、他の用途のための流体アクチュエータを形成するために使用されてよい。この例においては、流体アクチュエータには流体供給孔から、インクではなしに、試験溶液または他の流体が供給されてよい。したがって、種々の例において、流体供給孔およびインクは、熱膨張またはピエゾ電気的な付勢に由来する液滴の吐出によって吐出または給送されてよい流体材料をもたらすために使用可能である。
一方の側から他方への信号の横断ルーティングによって獲得される効率化に加えて、本願で記載するダイは、ロジック回路をダイから外部チップへ、または他の支援回路へと移動させる。種々の例において、外部チップはプリンター内に一体化される特定用途向け集積回路(ASIC)である。さらに、複数のカラーを単一のダイ上に取り込むことに対して、個別のカラーをそれぞれ単一のダイ上に分離すると、インクおよび他の流体をダイに配送するための低コストの流体マニホールドが可能になる。熱制御ループをチップ外へと移動することはまた、特に複数の測定値を取り出して平均する性能、相対的な設定点を使用する性能、より高い熱解像度検出を可能にする性能、および個々のダイまたはカラーについてのセンサーまたは検出ゾーンの数を増大させる性能といった、より複雑な熱系挙動を可能にする一方で、コストを増大させない。流体アクチュエータをアドレス指定するためにメモリビットをデコードロジックと関連させると、大きなメモリアレイを低い付帯的コストで生成することが可能になる。
幾つかの例では、メモリビットは、熱的測定のような外部のアナログ測定についても使用される検出バスを使用して読み出され、コストはさらに低下される。検出バスは熱センサー、クラック検出センサー、およびメモリビットのような、種々のセンサーの間で共有されることから、メモリ書き込みに際しては、ダイ上の高電圧保護回路が、検知バスに接続された低電圧デバイスに対する損傷を防止する。幾つかの例においては、ダイ上の電圧発生器、またはメモリ電圧レギュレータが使用されて、外部回路からの追加的な電気的インタフェースの必要なしに、メモリビットの書き込みを行うために使用される。
図1Aは、従来技術のインクジェットプリントヘッドに使用されるダイ100の一部の図である。このダイ100は、流体アクチュエータ102を作動させるためのすべての回路を、流体供給スロット104の両側に含んでいる。したがって、すべての電気的接続は、ダイ100のそれぞれの端部に位置決めされたパッド106上に引き出されている。図1Bは、ダイ100の一部分の拡大図である。この拡大図において見られるように、流体供給スロット104は、ダイ100の中央部において、相当量のスペースを占有しており、ダイ100の幅108を増大させている。
図2Aは、プリントヘッドに用いられるダイ200の例の図である。図1Aのダイ100と比較すると、効率的で新規な回路レイアウトを有しており、そこにおいて個々の回路ブロックはより多くの機能を有してよく、本願で説明するように、ダイ200が相対的に細くおよび/または効率的であることを許容している。この設計においては、幾つかの機能はダイに対して、特定用途向け集積回路(ASIC)200のような外部回路によってもたらされている。
この例においては、ダイ200は流体供給孔204を使用して、インクのような流体を流体アクチュエータ206に供給し、熱抵抗器208によって吐出させる。本願で記載するように、スロット横断ルーティングは、回路が流体供給孔204の間のシリコンブリッジ210に沿って、そしてダイ200の長手方向軸212を横断してルーティングされることを可能にする。1つの例においては、このことはまたダイ200の幅214を比較的小さくすること、例えば約420μm未満、約500μm未満、または約750μm未満、または約1000μm未満、例えば約330μmと約460μmの間とすることを可能にする。ダイ200のこの狭い幅は、例えばダイ200に使用されるシリコンの量を低減させることにより、コストを低下させてよい。
本願で記載するように、ダイ200はまた作動および診断のためにセンサー回路を含んでいる。幾つかの例においては、ダイ200は、例えばダイの一方の端部付近で、ダイの中間部において、またダイの反対側の端部付近で、ダイの長手方向軸に沿って配置された熱センサー216を含んでいる。幾つかの例においては、より多くの熱センサー216が使用されて熱的制御が改善される。
図3Aから図3Cは、ポッティング化合物から形成された高分子マウント310にダイ302または304を装着することにより形成されたプリントヘッドの図である。幾つかの例では、ダイ302および304は、ペン(カートリッジ)本体に直接に取着したり、インクまたは他の流体を流体リザーバから流体的にルーティングするには細すぎる。そこで、ダイ302および304は、特にエポキシ材料のようなポッティング化合物から形成された高分子マウント310に装着されてよい。高分子マウント310はスロット314を有しており、これは流体リザーバからの流体がダイ302および304の後面にある流体供給孔204に流れることを許容する、開放領域を提供する。
図3Aは、ポッティング化合物中に設けられたブラックダイ302を含むプリントヘッドの例の図である。図3Aのブラックダイ302においては、2列の流体アクチュエータ320が視認できるが、そこにおいて互い違いになった2つの流体アクチュエータ320のグループの各々には、ブラックダイ302に沿った流体供給孔204の1つから供給が行われている。流体アクチュエータ320のそれぞれは、熱抵抗器の上方にある流体チャンバへの開口である。熱抵抗器の付勢は、流体を流体アクチュエータ320を介して押し出し、かくして熱抵抗器流体チャンバとノズルの組み合わせの各々は、流体アクチュエータ、特にマイクロ流体吐出器を表すことになる。流体供給孔204は相互に分離されておらず、インクが流体供給孔204から近傍の流体供給孔204へと流れることを許容し、付勢された流体アクチュエータに対して高い流量をもたらすことが留意されてよい。
図3Bは、インクの3色について使用されてよい3つのダイ304を含むプリントヘッドの例の図である。例えば、1つのカラーダイ304はシアンインクについて使用されてよく、別のカラーダイ304はマゼンタインクについて使用されてよく、そして最後のカラーダイ304はイエローインクについて使用されてよい。インクのそれぞれは、個別のカラーインクリザーバから、カラーダイ304の関連するスロット314内へと供給される。この図面はマウントに装着されたカラーダイ304を3つだけ示しているが、ブラックダイ302のような4つめのダイを含めて、CMYKダイを形成してよい。同様にして、他のダイ構成もまた使用されてよい。高分子マウント310内には通信ライン316を埋設して、カラーダイ304とインタフェースするようにしてよい。本願で記載するところでは、通信ライン316の幾つか、例えば特にアドレスライン、検出バス、および噴射ラインは、カラーダイ304によって共有されてよい。通信ライン316はまた個別のデータラインを含んで、流体アクチュエータのアレイ、またはプリミティブの付勢のための個別の制御信号を提供する。
図3Cは、固体の断面322を通り、また流体供給孔204を有する断面324を通る、装着されたダイ302または304を含むプリントヘッドの断面図を示している。これは、流体供給孔204がスロット314に結合されて、インクがスロット314から装着されたダイ302および304を通って流れることを許容していることを示している。本願で記載されるところでは、図3Aから図3Cの構成はインクに限定されたものではなく、ダイにおける流体アクチュエータに流体供給システムをもたらすためにも使用されてよい。
図4は、図3Bに関して説明したプリントヘッドを組み込んだプリンターカートリッジ400の例である。装着されたカラーダイ304はパッド402を形成している。本願で記載されるところでは、パッド402は複数のシリコンダイと、エポキシポッティング化合物のような高分子のマウント化合物を含んでいる。ハウジング404は、パッド402内に装着されたカラーダイ304に供給を行うのに使用されるインクリザーバを保持している。フレキシブル回路のような可撓性接続部406が、プリンターカートリッジ400とのインタフェースに使用されるプリンター接点、すなわちパッド408を保持している。本願に記載されるこの回路設計は、これまでのプリンターカートリッジとの対比において、プリンターカートリッジ400においてより少ない数のパッド408を使用することを許容する。例えば、プリンターカートリッジ400において存在するすべてのカラーダイ304の間で多重化される、共有の検出バスの使用は、熱的検出、クラック検出、およびメモリの読み出しをも含めて、1つまたはより多くの検出機能のために、単一のパッド408を使用することを可能にする。さらに、単一のパッドがクロック信号、モード信号、および噴射信号の各々のためのダイの間で共有される。
図5は、4重プリミティブと称される4つのプリミティブのセットの例の概略図500である。本願で記載するところでは、プリミティブとはアドレスラインのセットを共有する流体アクチュエータのグループである。プリミティブおよび共有アドレス指定の説明を容易にするために、概略図500の右側のプリミティブは東と表示され、例えば北東(NE)および南東(SE)とされる。概略図500の左側にあるプリミティブは西と表示され、例えば北西(NW)および南西(SW)とされる。この例において、各々の流体アクチュエータ502はFxと表示されたFETによって噴射され、ここでxは1から32であり、そしててFETは流体アクチュエータ502についてのTIJ抵抗器を高電圧電源(Vpp)および接地に結合する。概略図500はまた、Rxと表示されたTIJ抵抗器を示しており、ここでxはやはり1から32であり、流体アクチュエータ502のそれぞれに対応している。流体アクチュエータは概略図500において、インク供給部のそれぞれの側に示されているが、これは仮想的な配置である。幾つかの例では、今般の技術を使用して形成されたカラーダイ304は、インク供給部に対して同じ側にある流体アクチュエータ502を有することになる。
この例においては、各々のプリミティブNE、NW、SE、およびSWにおいて、0から7と表示された8つのアドレスが使用されて、噴射を行う流体アクチュエータが選択される。他の例においてはプリミティブあたり16のアドレスがあり、4重プリミティブあたりに64の流体アクチュエータがある。これらのアドレスは共有されており、そこにおいてあるアドレスは各グループにある1つの流体アクチュエータを選択する。この例において、アドレス4がもたらされた場合には、F9、F10、F25、およびF26のFETによって付勢された流体アクチュエータ504が噴射のために選択される。幾つかの例では、噴射の順序はずらされていてよく、図12を参照してさらに説明されるように、流体アクチュエータ504の間でのクロストークが最小化される。噴射される場合、これらの流体アクチュエータ504のどれが噴射されるかは、別途のプリミティブの選択に依存しており、それらは各々のプリミティブに固有の、データブロックに記憶されたビット値である。噴射信号はまた、各々のプリミティブに搬送される。プリミティブ内の流体アクチュエータは、そのプリミティブに運ばれたアドレスデータが噴射する流体アクチュエータを選択し、そのプリミティブのためのデータブロックにロードされたデータ値がそのプリミティブについて噴射が生ずるべきことを示し、そして噴射信号が送信された場合に、噴射される。
幾つかの例では、本願で噴射パルスグループ(FPG)と称される、流体アクチュエータデータのパケットが、FPGの始まりを識別するために使用される開始ビットと、各々のプリミティブデータ中で流体アクチュエータ502を選択するために使用されるアドレスビットと、各々のプリミティブのための噴射データと、動作設定を構成するために使用されるデータと、そしてFPGの終わりを識別するために使用される停止ビットとを含んでいる。他の例では、FPGは開始ビットや停止ビットを有しておらず、データ転送の効率が改善される。これについては図15を参照してさらに説明される。
いったんFPGがロードされたならば、噴射信号が全部のプリミティブグループに送られて、アドレス指定された全ての流体アクチュエータが噴射される。例えば、プリントヘッド上の全部の流体アクチュエータを噴射するためには、プリントヘッドにある全てのプリミティブが付勢されると共に、FPGがそれぞれのアドレス値について送信される。かくして、各々が固有のアドレス0-7と関連している8つのFPGが発行される。本願で記載するように、概略図500に示されているアドレス指定は、流体的クロストーク、イメージ品質、および電力分配上の制約といった問題に対処するために、変更されてよい。FPGはまた、例えば流体アクチュエータを噴射するのに代えて、各々の流体アクチュエータに関連するメモリ素子に書き込みを行うために使用されてもよい。
中央の流体供給領域506は、インク供給スロットまたは流体供給孔であってよい。しかしながら、中央のインク供給領域506がインク供給スロットである場合、トレースは中央のインク供給領域506を横断することができないため、ロジック回路およびアドレス指定ライン、例えばこの例では各々のプリミティブを噴射するための流体アクチュエータを選択するためにアドレス0-7を提供するよう使用される3つのアドレスラインは、重複化される。しかしながら、中央のインク供給領域506が流体供給孔から構成されている場合には、各々の側が回路を共有することができ、ロジックは単純化される。
図5に説明されたプリミティブ内の流体アクチュエータ502はダイの両側に、例えば中央の流体供給領域506のそれぞれの側に2列のカラムで示されているが、これらは仮想的なカラムである。中央の流体供給領域506に対する流体アクチュエータ502の位置は、以下の図面に示されているように、ダイの設計に依存している。例においては、ブラックダイ302は流体供給孔のそれぞれの側に互い違いになった流体アクチュエータを有しており、そこにおいて互い違いの流体アクチュエータは同じ大きさである。別の例においては、カラーダイ304がダイに沿って流体アクチュエータの列を有しており、そこにおいて流体アクチュエータの列中における流体アクチュエータの大きさは、大きい流体アクチュエータと小さな流体アクチュエータとの間で交互になっている。
図6は、単一セットの流体アクチュエータ回路によって達成可能な単純化を示す、ダイ回路のレイアウト600の例の図である。1つの例では、図示されたレイアウト600はブラックダイ302と関連しており、そこでは流体アクチュエータおよびアクチュエータのアレイは、流体供給孔204のそれぞれの側にある。しかしながら、このレイアウト600はブラックダイ302またはカラーダイ304のいずれについても使用可能である。
レイアウト600において、低電圧デバイスおよびロジックは、流体供給孔のアレイ604の低電圧側602に統合されている。流体アクチュエータ用の電力分配デバイスのような高電圧デバイスは、流体供給孔のアレイ604の高電圧側606に統合されている。右側の流体アクチュエータのための電力FET610によって使用されるデコーダ、および左側の流体アクチュエータのための電力FET612によって使用されるデコーダを含む、全てのアドレスデコーダ608は一緒に配置されているから、アドレスデータ614の単一のインスタンスを流体供給孔のアレイ604の低電圧側602にルーティングすることができる。アドレスデータ614は幾つものアドレスラインを含み、それぞれがアドレスデータ614のビットを担持している。次いで制御信号が流体供給孔のアレイ604を横断してルーティングされるが、これには右側の流体アクチュエータのための電力FET610についての付勢信号616の横断ルーティングが含まれ、また左側の流体アクチュエータのための電力FET612についての付勢信号618の横断ルーティングが含まれる。
電力ライン620が、選択された流体アクチュエータを付勢するために、左側の流体アクチュエータのアレイ622を電力FET612に接続している。横断ルーティングされた電力ライン624が、流体供給孔のアレイ604を通って横断ルーティングされていて、選択された流体アクチュエータを付勢するために、右側の流体アクチュエータおよびデコーダのための電力FET610を右側の流体アクチュエータのアレイ626に接続している。横断ルーティング616、618、および624は、流体供給孔202、320の間、または流体供給孔202、320の部分集合の間でルーティングされてよい。
アドレスデコーダ608に加えて、流体供給孔のアレイ604の低電圧側602はまた、噴射信号、プリミティブデータ、メモリ素子、熱的検出、およびその他といった、アドレス制御以外を含む他の低電圧ロジック628を有している。この低電圧ロジック628から、噴射されるプリミティブの選択のためのアドレス信号と組み合わせられるように、信号630がアドレスデコーダ608に提供されている。この低電圧ロジック628はまた、アドレスデータ632を使用して、メモリ素子、センサー、およびその他を選択してよい。
図7は、カラーダイ304についての幾つものダイゾーンを示す回路フロアプランの例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図2、図6および図7に関して説明したごときである。カラーダイ304において、バス702はプリミティブのロジック回路704のための制御ライン、データライン、アドレスライン、および電力ラインを担持しており、共通のロジック電力ライン(Vdd)および共通のロジック接地ライン(Lgnd)を含むロジック電力ゾーンを含んでいて、約2.5Vから約15Vの供給電圧がロジック回路のために提供される。バス702はまた、流体アクチュエータの各々のプリミティブグループにある流体アクチュエータに対してアドレスを供給するために使用されるアドレスラインを含む、アドレスラインゾーンを含んでいる。本願で記載するところでは、プリミティブグループは、カラーダイ304上の流体アクチュエータのグループ、または流体アクチュエータの部分集合である。
アドレスロジックゾーンは、プリミティブロジック回路704およびデコード回路706のようなアドレスライン回路を含んでいる。プリミティブロジック回路704は、アドレスラインをデコード回路706に結合して、プリミティブグループにある流体アクチュエータを選択する。プリミティブロジック回路704はまた、データラインを介してプリミティブにロードされたデータビットを記憶する。このデータビットは、アドレスラインについてのアドレス値、およびそのプリミティブがアドレス指定された流体アクチュエータを噴射させるか、またはデータを記憶するかを選択する、各々のプリミティブに関連するビットを含んでいる。
デコード回路706は、噴射するための流体アクチュエータを選択し、またはデータを受信するために、メモリビットまたはメモリ素子を含むメモリゾーン708にあるメモリ素子を選択する。バス702にあるデータラインを介して噴射信号を受信した場合、そのデータは不揮発性メモリゾーン708にあるメモリ素子に記憶されるか、またはカラーダイ304の高電圧側606の電力回路ゾーンにあるFET710または712を付勢するために使用される。FET710または712の付勢は、対応するTIJ抵抗器716または718を共有の電力(Vpp)バス714に結合する。Vppバス714は約25Vから約35Vである。この例においては、トレースは、TIJ抵抗器716または718に給電するための電力回路を含んでいる。別の共有の電力バス720が、TIJ抵抗器716または718に接地を提供するために使用されてよい。幾つかの例では、Vppバス714と第2の共有の電力バス720は逆にしてよい。
流体供給ゾーンは、流体供給孔204および流体供給孔204の間のトレースを含んでいる。カラーダイ304については、2つの液滴サイズが使用されてよく、それらは各々が流体アクチュエータのそれぞれに関連する熱抵抗器によって吐出される。高重量液滴(HWD)は大きなTIJ抵抗器716を使用して吐出されてよい。低重量液滴(LWD)は小さなTIJ抵抗器718を使用して吐出されてよい。幾つかの例では、FETは異なる大きさのTIJ抵抗器について同じ大きさであってよく、より小さなTIJ抵抗器718のためのFETはより少ない電流を担持する。電気的には、LWD流体アクチュエータは第1のカラム、例えば図6に関して説明したように左のカラムにある。HWD流体アクチュエータは第2のカラム、例えば図6に関して説明したように右のカラムにおいて電気的に結合されている。この例においては、カラーダイ304の物理的な流体アクチュエータは相互嵌合式になっており、LWD流体アクチュエータとHWD流体アクチュエータが交互になっている。
このレイアウトの効率は、TIJ抵抗器716および718の電力要求に合致するように、対応するFET710および712の大きさを変更することによって、さらに改善されてよい。かくしてこの例においては、対応するFET710および712の大きさは、給電されているTIJ抵抗器716または718に基づいている。より大きなTIJ抵抗器716はより大きなFET712によってイネーブルされ、これに対してより小さなTIJ抵抗器718はより小さなFET710によってイネーブルされる。他の例においては、FET710および712は同じ大きさであるが、より小さなTIJ抵抗器718に給電するために使用されるFET710を介して引かれる電力はより低い。
同様の回路フロアプランが、ブラックダイ302についても使用されてよい。しかしながら、例えば本願において説明したように、TIJ抵抗器および流体アクチュエータは同じ大きさであるから、ブラックダイのためのFETは同じ大きさであることができる。
図8は、ダイ上でのアドレスのデコーディングの例の概略図である。同様の参照番号の付された要素は、図6に関して説明したごときである。アドレスのデコーディングの目的は、アドレスデータ614を取り出して、プリミティブ中で噴射させる1つの流体アクチュエータを選択することである。アドレスのデコーディングは、プリミティブに送られるアドレスデータの順序に応じてアクチュエータが噴射する順番を変更するために、修正可能である。かくして噴射の順序は、イメージ品質を最適化するための流体的、電気的、および他のシステム的な制約ごとに、最適化される。本願で記載するところでは、ダイ上のプリミティブは、カラムまたはアレイへとグループ化されてよい。幾つかの例では、カラムまたはアレイにあるプリミティブは、同じアドレスデコード順序を使用する。
アドレスのデコーディングは、どのアドレスデータ614がアドレスデコーダ608にあるデコーディングロジックによって使用されるかを選択する、構成可能なアドレスマッピング接続802を使用して修正されてよい。これは製作後、またはプロセス後の操作において行われてよく、そこではダイの初期製作が完了した後に、アドレスラインとデコーディングロジックとの間に接続、またはビアが形成される。これについては図11を参照してさらに説明する。アドレスデコーダ608に加えて、プリミティブ中の流体アクチュエータを選択し噴射させるための流体アクチュエータロジック806を付勢するために、他の噴射制御信号804が使用される。
図8の例においては、アドレスデコーダ608と流体アクチュエータロジック806との間をマッピングする接続、および流体アクチュエータロジック806とFETとの間の接続808のマッピングといった、他の接続がダイの初期製作の間に形成される。この例では、ダイの初期製作の間に形成されるこれらの接続は、構成可能ではない。
図9は、ダイ上でのアドレスのデコーディングの別の実施形態の例の概略図である。同様の参照番号の付された要素は、図6および図8に関して説明したごときである。この例においては、アドレスデータ614とアドレスデコーダ608との間でのアドレスマッピング902は、構成可能ではない。アドレスデコーダ608と流体アクチュエータロジック806との間での、さらなるアドレスマッピングも、構成可能ではない。しかしながら、流体アクチュエータロジック806とFETとの間のアドレスマッピング904は、構成可能である。幾つかの例では、これはダイの初期製作の間に、例えば低電圧流体アクチュエータロジックからのトレースを、より遠くのFETにルーティングすることによって行われる。
アドレスデコーダ608より後のマッピング接続は、他の技術を使用して行ってよい。1つの例では、アドレスデコーダ608と流体アクチュエータロジック806との間の接続は、例えば、個々のアドレスデコードブロックから、より遠くのFETを付勢するために使用される流体アクチュエータロジックブロックへと信号を送るように構成可能である。さらに、幾つかの例においては、あるプリミティブのためのアドレスデコーダ608と流体アクチュエータロジック806は単一のロジックブロックに集約され、そして集約されたロジックの出力とアクチュエータのFETの間の接続は、噴射の順序を選択するために構成される。
図10は、ダイ上でのアドレスのデコーディングの別の実施形態の例の概略図である。同様の参照番号の付された要素は、図6、図8および図9に関して説明したごときである。この例においては、アドレスデータ614からアドレスデコーダ608へのアドレスマッピング902は構成可能ではない。また、流体アクチュエータロジック806からFET1002への接続808のマッピングもまた、構成可能ではない。しかしながらFET1002から流体アクチュエータ1006、例えば熱抵抗器へのマッピング1004は、構成可能である。例においては、このマッピング1004は、FET1002を、例えばより近い流体アクチュエータ1006を迂回して、遠い距離に位置する流体アクチュエータ1006にマッピングする、初期製作の間に行われる。
図8から図10における例は、マッピングの3つの独立した技術を示しており、他のマッピング技術については構成可能でないとして示しているが、これらの技術はそれらに限定されたものではない。例えば、複数のマッピング技術を処理の間に使用してよい。幾つかの例においては、流体アクチュエータロジック806とFETの間のアドレスマッピング904は、図9に関して説明したように構成可能であり、そしてどのアドレスデータ614がアドレスデコーダ608中のデコーディングロジックによって使用されるかを選択する接続802のマッピングもまた、図8に関して説明したように構成可能である。
図11は、アドレスラインからロジック回路へのビアの形成を示すブラックダイ302の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図3および図6に関して説明したごときである。この図面において、ボックス1102は、アドレスデータ614とアドレスデコード608の間の結合を示している。図8に関して説明したように、初期製作の後には、ビアのマスク構成が完了していないことから、ブロック1104の拡大図に示されているように、アドレスデータ614はアドレスデコード608に結合されていない。2次製作が完了した後では、ブロック1106の拡大図が示しているように、アドレスデコード608とアドレスデータ614の間のビアは完了している。図11はブラックダイ302に関するものであるが、アドレスデータ614とアドレスデコード608の間の同様の接続が、カラーダイ304についても行われる。
図12は、流体供給孔のアレイ604の各側における流体アクチュエータアレイ622と626の間でのプリミティブのアドレス順序におけるオフセット(ずれ)を例によって示す、ブラックダイ302の例の図である。同様の参照番号の付された要素は、図3および図6に関して説明したごときである。図12は、それぞれが16の流体アクチュエータを備えたプリミティブを示しており、流体供給孔のアレイ604の各側に1つのプリミティブがある。この例においては、左側の流体アクチュエータのアレイ622と右側の流体アクチュエータのアレイ624との間には、アドレスデコード608とアドレスデータ614の間にマスクで構成可能な接続を使用することによって、アドレス順序において8つのオフセットが実現されている。このことは、印刷システムが単一のアドレスデータ614のセットを送信することを可能にし、そのセットは流体供給孔のアレイ604の両側にある流体アクチュエータについてデコードされる。
かくして、アドレスデータ614とアドレスデコード608の間の接続構成に基づいて、アドレスは所望量だけオフセットされる。その結果として、例えば流体供給孔のアレイ604から流体供給孔のアレイ604のいずれかの側のアクチュエータへの流体の流れにおける流体的な制約は、余り問題でなくなる。
図13は、ダイの回路図1300の例であ。1つの例においては、メモリ素子および熱センサーのようなセンサーが、ダイ上に含まれる。メモリ素子は、データブロックおよびメモリビットを含んでいてよい。1つの例においては、熱的な測定および制御システムをダイ外に、例えばホスト印刷デバイスASICに備えることができる。したがって、例えばそうしたASICのような外部制御回路は、共有の検知バス上で複数のダイをサポートすることができる。1つの例においては、このことは、ダイ中における比較的少量のシリコン、および比較的低いコストと関連する、比較的シンプルな設計をもたらす。
ダイの機能にアクセスするために、外部接続、すなわちパッド1302が使用される。パッド1302は、データをロードするためのクロック信号をもたらすために使用される、クロックパッド1304を含んでいる。本願でさらに説明するように、データパッド1306にあるデータは、クロックの立ち上がりエッジにおいて、データストア1308にある1つのアクチュエータカラム、例えば左側のカラムへとロードされ、クロックの立ち下がりエッジにおいて、データストア1308にある第2のアクチュエータカラム、例えば右側のカラムへとロードされる。データビットの新たなセットが第1および第2のアクチュエータカラムにロードされるごとに、それらの位置にあったそれまでのデータビットは例えば新たな位置へとシフトされ、大きなシフトレジスタとして作用する。これについては図15に関してさらに説明する。
噴射信号は噴射パッド1310を介してもたらされ、データストリーム中のアドレスビットを通じて選択されたアクチュエータアレイ1312中の流体アクチュエータをトリガーするために使用され、或いは、アクチュエータアレイ1312中の対応するTIJ抵抗器とアドレスを共有しているメモリビット1314に対するメモリアクセスをトリガーするために使用される。
ダイは、構成パラメータのために使用されてよいレジスタを有している。本願で用いるところでは、レジスタという用語は、シフトレジスタ、フリップフロップ、およびその他を含む、任意の数のストレージ構成を含んでよいことが、留意されてよい。これらには例えば、構成レジスタ1316、メモリ構成レジスタ1318、および状態レジスタ1320が含まれる。
幾つかの例においては、構成レジスタ1316および1318は書き込み専用である。書き込まれたビットの確認は、ダイの挙動によって行われる。レジスタ1316および1318に対する読み出しアクセスを排除することは、回路の数を減少させ、ダイ上で幾らかの面積を節約させる。メモリ構成レジスタ1318はシャドーレジスタであり、構成レジスタ1316と対応しているが、流体アクチュエータデータビットと構成レジスタデータビットが、特定の入力パッドの状態に沿って所定の順序で設定されているといった、所定の複雑な条件に合致した場合にのみ、書き込みのためにイネーブルされる。状態レジスタ1320はデータを読み出すために使用され、ダイの故障または修正値を識別し、また製造に際しての集積回路試験といった試験目的でも使用される。
レジスタ1316、1318、および1320に加えて、ダイはアナログブロックを有しており、例えばタイマー回路1322、遅延バイアスコントローラ1324、およびメモリ電圧レギュレータ1326が含まれている。データパッド1306から構成レジスタ1316へ、またはメモリ構成レジスタ1318へのロード構成といった、種々の動作モードを選択するために、モードパッド1328が使用される。モードパッド1328はまた、検出パッド1332を通して読み出される検知バス1330に、例えば特に熱センサー、またはメモリビット1314を含めて、どのセンサーが接続されるかを選択するために使用することができる。幾つかの例においては、ダイのすべての機能ブロックに対するリセット信号を受信し、それらを初期構成に復帰させるために、Nリセットパッド1334が使用される。このことは、例えばタイマー回路1322が、例えばタイムアウト条件から、ダイからの問題点を外部のASICに対して報告した場合に行われてよい。
上記した信号パッド1304、1306、1310、1328、1332、および1334に加えて、ダイに電力を供給するために4つの電力パッド1336、1338、1340、および1342が使用される。これらには、ロジック回路に低電圧電力を供給するVddパッド1336およびLgndパッド1338が含まれる。Vppパッド1340およびPgndパッド1342は高電圧電力を供給して、アクチュエータアレイ1312のTIJ抵抗器を付勢し、またメモリビット1314の書き込みのための高電圧を供給するのに使用されるメモリ電圧レギュレータ1326に電力を供給する。メモリ電圧レギュレータ1326は、複数のメモリビット1314を同時にプログラミングするように設計されてよい。
図14は、ダイへとデータをロードし信号を制御するために使用されるインタフェースパッドおよびロジックの位置を示すダイ200の例の図である。レイアウトを明らかにするために方位盤1400が含まれており、ダイの前面上での基準位置が示されている。具体的には、ダイの長手方向は南北軸によって示されてよく、これに対してダイの短手方向は東西(または左右)軸によって示されてよい。図13に関して説明した12のインタフェースパッドは分割されて、ダイの各端部に配置されている。北側のパッド1402はダイの北端に配置された6つのパッドである。ダイの上端または北端から移動して、北側デジタル制御1404は、シリアルにロードされたデータをデコードするロジック回路を含んでおり、それを構成レジスタまたはアドレスレジスタにロードする。北側アドレス構成1406という名称の区画は、アドレスデータをダイの長さ方向に走るアドレスラインにマッピングするために使用される。ダイの殆どの部分は、カラムプリミティブ、流体アクチュエータ、および電力FETを含む領域1408によって占められている。メモリビットは、北側デジタル制御1404または領域1408のデジタルロジック区画に配置されてよい。
別のパッドのセットが、ダイの南側に配置されている。南側のパッド1410は、図13に関して説明した12のパッドの残りの部分を提供する。それらは南側デジタル制御1412に隣接しており、南側デジタル制御1412は北側デジタル制御1404と同様に、シリアルにロードされたデータをデコードし、アドレスビットをアドレスレジスタにロードするために使用される。南側アドレス構成1414はこのアドレスビットのセットを、ダイの長さ方向に走るアドレスラインの別のセットに対してマッピングする。
図15は、データストア1308へのデータのシリアルローディングの例の概略図である。同様の参照番号の付された要素は、図13に関して説明したごときである。この概略図において、データビットの値(0または1)がデータライン1502上に置かれる。クロックの立ち上がりエッジに際して、データビットがデータストア1308の左側のカラム1506の最初のデータブロック1504にロードされる。本願で使用するところでは、データブロックはメモリ素子、フリップフロップ、またはビット値を記憶および/またはシフトするために使用される他のデコーダまたはストレージであってよい。次いで別のデータ値がデータライン1502上に置かれる。クロックの立ち下がりエッジに際して、この新たなデータビットはデータストア1308の右側のカラム1510の最初のデータブロック1508にロードされる。連続するデータビットの各々がデータストア1308のカラム1506および1510にロードされると、データブロック1504および1508に記憶されていた先のデータビットは、データストア1308の次のデータブロック1512および1514にシフトされる。これはデータの全部のセットがデータストア1308にロードされるまで継続される。
本願で記載するところでは、ロードされたデータは噴射パルスグループ(FPG)と呼ばれる。データがデータストア1308内に完全にロードされたならば、ここではヘッドデータ1516と呼ばれる最初のデータが、データストア1308の最後のデータブロックにある。幾つかの例では、ヘッドデータ1516はアドレスビットと制御ビットを含んでいる。他の例では、ビットの順序は再配置され、ヘッドデータ1516はアドレスビットのみを含んでいる。続いての、本願では流体アクチュエータデータ1518と呼ばれるデータは、各々のプリミティブのための各々のデータブロックにおけるビット値を含んでいる。このビット値は、そのプリミティブにある流体アクチュエータが噴射されるかどうかを示す。この例では、図12に関して説明したように、各々のプリミティブは16の流体アクチュエータを含んでいる。幾つかの例では、プリミティブは256個あるが、プリミティブの数はダイの設計に依存している。例えば、幾つかのダイは、128個のプリミティブ、512個のプリミティブ、1024個のプリミティブ、或いはより多くを含んでいてよい。これらの例においては、プリミティブの個数はすべてが、2の累乗数として示されているが、この数は2の累乗に限定されるものではなく、約100個のプリミティブ、約200個のプリミティブ、約500個のプリミティブ、およびその他を含んでいてよい。データの最後のセットは、本願ではテールデータ1520と呼ばれ、アドレスビットおよび他の制御ビット、例えばメモリ制御ビット、熱的制御ビット、およびその他を含んでいてよい。この例においては、各側に21個のプリミティブだけが示されている。しかしながら本願で記載するところでは、任意の数のプリミティブが含まれていてよい。
表1の例示的なFPGデータにおいては、アドレスデータはヘッドデータ1516とテールデータ1520に分けられている。このことは、アドレス指定回路を図14に関して説明した北側デジタル制御1404と南側デジタル制御1412に分けることを許容する。制御情報をFPGのヘッドおよびテールの両方に含めることにより、ヘッド情報およびテール情報を読み出すダイ回路は、セグメント化されて回路が広がる(散らばる)ことが許容されてよく、これは所定の例については、比較的細いダイの実装面積を達成することを支援しうる。しかしながら幾つかの例においては、アドレス指定ビット、熱的制御ビット、および他の制御ビットは全部がFPGのヘッドまたはテールに配置されてよく、制御回路はダイの一端に全部が配置される。
Figure 0007218439000001
かくして、図13に関して説明したモードパッド1328の値が0である、通常の動作モードにおいては、本願で説明するように、データはクロックパルスの正のエッジおよび負のエッジの両方において、データストア1308のデータブロック内へとシフトされる。幾つかの例においては、噴射パッド1310は、流体アクチュエータを噴射させる噴射信号として、0-1-0-1-0と駆動される。この例においては、2つの正のパルスが使用されて、他のパルスシーケンスがダイの加温およびメモリアクセスを制御することを可能にしている。
図16は、プリミティブ中の単一の流体アクチュエータを噴射させるためのロジック機能1600の例の回路図である。図8から図12をも参照すると、ロジック機能1600はそこでは、流体アクチュエータロジック806として示されている。本願で記載するところでは、プリミティブは16個の流体アクチュエータを含んでいてよい。各々のプリミティブは最初のロジック回路1602を共有するが、各々の流体アクチュエータはロジック機能1600に関連する第2のロジック回路1604を有することになる。
プリミティブ中の全ての流体アクチュエータによって共有される第1のロジック回路1602については、ダイにある全てのプリミティブに結合されている共有の噴射バスから噴射信号1606が受信される。共有の噴射バスは噴射信号1606を、図13に関して説明した噴射パッド1310から受信する。噴射信号1606は、外部のASICにおいて発生される。この例においては、噴射信号1606は例えば他のプリミティブと同期させるべくプリミティブの噴射を調整するために、アナログ遅延ブロック1608に供給される。各々のプリミティブは、図15の流体アクチュエータデータ1518について説明したように、関連するデータブロック1610を有している。データブロック1610は、前のプリミティブのためのデータブロックまたは制御値から来るデータライン1612からロードされる。本願で記載するところでは、データブロック1610は、左側のカラムに配置されたプリミティブについてはクロックパルス1614の立ち上がりエッジでロードされ、或いは右側のカラムに配置されたプリミティブについてはクロックパルス1614の後続のエッジでロードされる。データブロック1610からのデータ1616はOR/ANDゲート1618において使用されて、加温パルス1620または噴射信号1606のいずれかが付勢パルス1622として通過することが許容される。具体的には、データ1616がハイ状態であれば、そのとき噴射信号1606または加温パルス1620のいずれかが付勢パルス1622として通過される。
各々の流体アクチュエータに関連する第2のロジック回路1604においては、ANDゲート1624が付勢パルス1622を受信するが、このパルスはプリミティブ中の全ての流体アクチュエータのためのANDゲートによって共有される。アドレスライン1626は、図6に関して説明したアドレスデコード608から来ている。付勢パルス1622およびアドレスラインの両方がハイ状態であるとき、ANDゲート1624は制御信号1628を電力FET1630へと通す。電力FET1630はスイッチオンされ、電流がVpp1632からPgnd1634へとTIJ抵抗器1636を通って流れることを許容する。噴射信号1606は、流体アクチュエータ内の流体の加熱を生じさせ、液滴の吐出を導く、十分に長い時間にわたる信号をもたらしてよい。対照的に、加温パルス1620はより短い長さであってよく、プリミティブ中の流体アクチュエータ近傍でダイを加熱するようにTIJ抵抗器1636を使用することを許容する。
図17は、データストア1308内のプリミティブブロックをシャドーイングしているメモリビット1314の概略図の例である。同様の参照番号の付された要素は、図13および図15に関して説明したごときである。この例においては、メモリビットは流体アクチュエータデータの左側のカラム1506だけと関連しているが、他の例ではデータストア1308のカラム1506および1510の両方と関連するメモリビットを有していてよい。メモリビット1314は、流体アクチュエータデータと、噴射アドレスと、および幾つかの例においては、構成レジスタビットとの組み合わせでアクセスされる。
ヘッドデータ1516およびテールデータ1520は、メモリビット1314と関連されていない。しかしながらアドレスビットは、ダイ構成のために関連している特別のメモリビット1702を有していてよい。このメモリビットは、入力データの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの両方と関連している。メモリロックダウンビット1704は、メモリビット1314の幾らかまたは全部に対する書き込みを防止するために使用されてよい。幾つかの例においては、特別のメモリビット1702はリセット状態を脱した場合に不揮発性ラッチ1706に転送される。
図18は、構成レジスタ1316、メモリ構成レジスタ1318、および状態レジスタ1320のブロック図の例である。同様の参照番号の付された要素は、図13に関して説明したごときである。本願で記載するところでは、構成レジスタ1316は書き込み専用であり、書き込みをイネーブルするための特別の構成を使用している。1つの例では、構成レジスタ1316は、モードパッド1328がハイ状態であり、データがハイ状態である場合に、クロック信号の第1の正のエッジにおいて書き込みのためにイネーブルされる。構成レジスタ1316が書き込みのためにイネーブルされた後、さらなるクロックパルスによってデータが構成レジスタ1316を通してシフトされる。
メモリ構成レジスタ1318はさらに、構成レジスタ1316、制御信号、およびFPGパケットデータにおける特別のビットシーケンスを通じて、書き込みから保護される。例えば、流体アクチュエータデータ1804からのビットと共に、構成レジスタ1316にメモリ構成ビット1802を設定すると、メモリ構成レジスタ1318への書き込みがイネーブルされる。メモリ構成レジスタ1318は次いで、メモリ制御ビット1806をデータストア1308およびメモリビット1314にもたらしてよく、例えばメモリビット1314に対するアクセスがイネーブルされる。幾つかの例においては、書き込みのためにアクセスされるメモリビット1314は、流体アクチュエータデータ1518の対応するデータブロックから、例えば選択されたメモリビット1314と同じアドレスを有するデータブロックからもたらされる。
幾つかの例においては、噴射パッド1310はハイ状態に保持されてメモリアクセスが許容される。噴射パッド1310がローに下がった場合、メモリ構成レジスタ1318中のビット、並びに構成レジスタ1316中のメモリ構成ビット1802はクリアされる。この例に加えて、メモリ構成レジスタ1318、およびメモリビット1314に対するアクセスをイネーブルするために、任意の数の他の技術が使用されてよい。
状態レジスタ1320は、ダイに関する情報を記録する読み出し専用レジスタであってよい。例においては、状態レジスタ1320の読み出しは、モードパッド1328がハイ状態であり、データパッド1306上のデータ値がハイ状態であり、そしてクロックの立ち上がりエッジが生じた場合にイネーブルされる。この例においては、噴射パッド1310は次いでハイ状態に上がり、状態レジスタ中のデータがシフトアウトされて、クロックパッド1304上の信号が立ち上がりまた立ち下がるにつれて、データパッド1306を通じて読み出されることを許容する。幾つかの例においては、状態レジスタ1320はウォッチドッグ失敗ビット1808を含んでおり、これはタイムアウトのようなエラー状態を示すためにハイ状態にセットされる。この例における他のビットには、例えばダイの改訂数を示す改訂ビット1810が含まれていてよい。他の例においては、他の状態を示し、改訂数にビットを追加し、またはダイに関する他の情報を提供するために、状態レジスタ1320により多くのビットが使用される。
図19は、メモリビットの読み出しおよびプログラミング並びに熱センサーのアクセスのための検知バス1330を示すダイ1900の例の概略図である。同様の参照番号の付された要素は、図2および図13に関して説明したごときである。この概略図においては、プリンター1902のASIC202とプリントヘッド1904のダイ1900との間での機能の分割が説明されている。
幾つかの例においては、本願で説明するダイは、ワンタイムプログラマブル(OTP)な不揮発性メモリ(NVM)ビットに基づくメモリアーキテクチャを使用する。NVMメモリビットは、メモリ電圧レギュレータ1326をイネーブルするための、特別なアクセスシーケンスを使用して書き込まれる。このダイ上のレギュレータ回路は、メモリビットをプログラムするのに必要とされる高電圧電位、例えば約11Vを発生する。しかしながら、金属酸化膜半導体が有する最大動作電圧は約2.5Vから約6Vである。この低い電圧を超えると、デバイスは損傷を受ける場合がある。したがってダイのアーキテクチャは、ダイ上で生成される書き込みモード電圧からの低電圧デバイスの高電圧分離をもたらすための、高電圧可能デバイスを含んでいる。
本願で記載する設計は、メモリビットに書き込むために、追加の電気的インタフェースパッドなしで、メモリ電圧レギュレータ1326においてダイ上での電圧生成をもたらすことによって、システムの相互接続を低減させてよい。また、ダイ上の高電圧保護回路は、メモリ書き込みの間、検知バス1330に接続された低電圧デバイスに対する損傷を防止してよく、メモリビットを検出パッド1332を通じて読み出すことを許容する。このレギュレータ設計は比較的複雑でなくてよく、比較的小さな回路実装面積に関連していてよい。
種々の例において、特に構成レジスタ1316およびメモリ制御レジスタ1318を含んでいてよい、ダイ制御ロジック1913にロードされたビット値によって設定された制御ライン1914の制御の下に、検知バス1330はマルチプレクサ1912を介してサーマルダイオードセンサー1906、1908、および1910に接続される。サーマルダイオードセンサーの数は3に限定されるものではなく、他の例においては、5、7、またはプリミティブ当たり1つのサーマルセンサーといったように、より多くであってよい。サーマルダイオードセンサー1906、1908、および1910は、例えば北端、南端、および中間において、ダイの温度を測定するために使用される。ダイ制御ロジック1913からの制御ライン1914は、サーマルダイオードセンサー1906、1908、または1910のどれが検知バス1330に結合されるかを選択する。制御ライン1914はまた、例えばメモリ、クラック検出器、または他のセンサーが接続された場合に、3つのサーマルダイオードセンサー1906、1908、および1910を検知バス1330から選択解除または切断するためにも使用されてよい。この例においては、サーマルダイオードセンサー1906、1908、および1910を選択解除するために、全ての制御ライン1914がゼロにセットされてよい。
サーマルダイオードセンサー1906、1908、および1910に接続されていることに加えて、検知バス1330は、メモリバス1918に結合された高電圧保護スイッチ1916を通じてプログラマブルメモリビットを読み出すために使用される。読み出し手順の間、高電圧保護スイッチ1916は、例えばメモリ構成レジスタ1318内のようなダイ制御ロジック1913内にあるビット値によってセットされる制御ライン1920を通じて、メモリバス1918を検知バス1330に通信可能に結合するように付勢される。個々のビット1922はビットイネーブルライン1924を通じて選択され、他のパッドに与えられた値の組み合わせを通じてアクセスされるが、例えばビットイネーブルは、構成レジスタ内のメモリモードビットと、プリミティブアドレスデータ、および噴射パルスの組み合わせを通じて活性化されてよい。
書き込みシーケンスは、メモリバス1918を検知バス1330から切り離す高電圧保護スイッチ1916をディセーブルするための特別のシーケンスと組み合わせて、ビットイネーブルロジックを使用してよい。ダイ制御ロジック1913からの制御ライン1926が、メモリ電圧レギュレータ1326を活性化するために使用されてよい。メモリ電圧レギュレータ1326には、Vppパッド1340から約32Vの電圧が給電されている。メモリ電圧レギュレータ1326は次いで、これを約11Vの電圧に変換し、その11Vを書き込み手順の間にメモリバス1918上に置く。
書き込み手順が完了したならば、メモリ電圧レギュレータ1326は非活性化されてメモリバス1918上の電圧が低下され、電圧は次いでは接地電位まで引き下げられてよい。書き込みシーケンスが非作動となったら、ダイ制御ロジック1913内のビット値、例えばメモリ制御レジスタ1318にあるビット値をセットして高電圧保護スイッチ1916をイネーブルし、そしてメモリバス1918を検知バス1330に結合することによって、メモリの読み出しを行ってよい。検知バス1330は共有され多重化されたバスであるから、メモリ読み出し手順の間、マルチプレクサ1912は非活性化されて、サーマルダイオードセンサー1906、1908、および1910は検知バス1330から切り離される。同様に、サーマル読み出し動作の間、高電圧保護スイッチ1916はディセーブルされ、メモリバス1918は検知バス1330から切り離される。
図20は、低電圧MOS回路を高電圧による損傷から保護するために使用される高電圧保護スイッチ1916の例の回路図である。同様の参照番号の付された要素は、図13および図19に関して説明したごときである。図20に示された例においては、高電圧保護スイッチ1916は2つの背中合わせの高電圧MOSFETを含んでおり、各々が内蔵ボディダイオードを備えている。これらの2つの高電圧可能デバイスは、プログラミングモードの11Vと、検知バス1330に接続された、例えば約3.6V未満の低電圧ロジックとの間に保護をもたらす。幾つかの例においては、メモリ電圧レギュレータ1326が非活性化されている場合、別のMOSFET2002を使用して、メモリバス1918を接地に引き下げてよい。このMOSFET2002は、メモリ読み出しシーケンスの間にディセーブルされてよい。ラッチアップ状態から保護するために、抵抗器2004が含められてよい。
図21は、メモリ電圧レギュレータ1326の例の回路図である。同様の参照番号の付された要素は、図13、図16および図19に関して説明したごときである。この例においては、メモリ電圧レギュレータ1326は3つの主要な部分回路を含んでいる。高電圧レベルシフタ2102はMOSFETのアレイを使用して、低電圧制御信号を高電圧抵抗分割回路によって使用される高電圧出力信号に変換する。高電圧抵抗分割回路2104は次いで、この電圧を分割して11Vの出力信号をもたらす。この11Vの出力信号は高電圧保護用ダイオード2106を通って流れ、その後、例えば書き込みサイクルに際してメモリバス1918上に置かれる。
図22Aは、プリントヘッド部品を形成するための方法2200の例のプロセスの流れ図である。この方法2200は、カラープリンター用のプリントヘッド部品として使用されるカラーダイ304、およびブラックインク用に使用されるブラックダイ302、並びに流体アクチュエータを含む他の種類のダイを作成するために使用されてよい。この方法2200はブロック2202において、シリコン基板の中央深くに流体供給孔をエッチングすることから開始される。幾つかの例においては、層が最初に堆積され、次いでそれらの層が形成された後に、流体供給孔のエッチングが行われる。
例においては、SU-8のようなフォトレジストポリマーの層がダイの一部分を覆って形成されて、エッチングされない区域を保護する。フォトレジストは光によって架橋されるネガティブフォトレジストであってよく、または露光によってより可溶性とされるポジティブフォトレジストであってよい。例においては、マスクがUV光源に対して暴露されて保護層の各部分が固定され、そしてUV光に暴露されていない部分は、例えば溶剤洗浄によって除去される。この例においては、マスクは流体供給孔の区域を覆っている保護層の部分の架橋を阻止する。
ブロック2204においては、複数の層が基板上に形成されてプリントヘッド部品が形成される。これらの層は、ポリシリコン、ポリシリコンを覆う誘電体、第1メタル層、第1メタル層を覆う誘電体、第2メタル層、第2メタル層を覆う誘電体、および上部を覆うタンタル層を含んでいてよい。SU-8が次いでダイの上部を覆って積層されてよく、そしてパターニングされて流れチャネルおよび流体アクチュエータが具体化される。これらの層の形成は、これらの層を堆積するための化学蒸着に続いて、不要部分を除去するためのエッチングを行うことによって形成されてよい。この製作技術は、相補型金属酸化膜半導体(CMOS)を形成するために使用される標準的な製作技術であってよい。ブロック2204において形成可能なこれらの層、および部品の配置について、図22Bに関してさらに説明する。
図22Bは、この方法2200におけるブロック2204の層によって形成される部品のプロセスの流れ図である。この方法はブロック2206において、流体供給孔に近接する流体アクチュエータの幾つものアレイを形成することをもって開始される。ブロック2208において、幾つものアドレスラインが、複数の流体供給孔の一方の側に配置された低電圧領域にある幾つものロジック回路に近接して形成される。ブロック2210においては、アドレスデコーダ回路がダイ上に形成され、これは流体アクチュエータのアレイ中で噴射される流体アクチュエータを選択するため、アドレスラインの少なくとも一部に結合される。ブロック2212においては、ロジック回路がダイ上に形成され、これは流体アクチュエータに関連するビット値に少なくとも部分的に基づいて、流体供給孔の反対側にある高電圧領域に配置された駆動回路をトリガーする。
図22Bに示されたブロックは、順次的であると見做されるものではない。当業者には明らかであるように、種々のラインおよび回路は、種々の層が形成されるのと同時に、ダイにわたって形成される。また、図22Bに関して説明されたプロセスは、カラーダイ上または白黒ダイ上のいずれに部品を形成するために使用されてもよい。
図22Cは、形成される層および構造を示す組み合わせの方法2200のプロセスの流れ図である。同様の参照番号の付された要素は、図22Aおよび図22Bに関して説明したごときである。
図23は、データをプリントヘッド部品にロードするための方法2300の例のプロセスの流れ図である。この方法2300はブロック2302において、プリントヘッド部品上のデータパッドにビット値が置かれた場合に開始される。ブロック2304においては、プリントヘッド部品上のクロックパッド上のビット値が低レベル状態から高レベル状態に上げられて、ビット値が第1のデータブロックにロードされる。ブロック2306においては、プリントヘッド部品上のデータパッドに第2のビット値が置かれる。ブロック2308においては、クロックパッドのビット値が高レベル状態から低レベル状態に下げられて、第2のビット値が第2のデータブロックにロードされる。
図24は、メモリビットをプリントヘッド部品に書き込むための方法2400の例のプロセスの流れ図である。ブロック2402において、高電圧保護スイッチを非活性化することにより、検知バスがメモリバスから分離される。ブロック2404においては、メモリ電圧レギュレータが活性化されて、メモリビットをプログラミングするための高電圧がメモリバス上に発生される。ブロック2406においては、メモリバスと通信可能に結合された複数のメモリビットからメモリビットが選択される。ブロック2408において、そのメモリビットはプログラミングされる。このプログラミングは、約0.1ミリ秒(mS)、約0.5(mS)、約1mS、または例えば約100mSまでのより長い期間といった、予め設定された期間にわたって行われてよい。プログラミング時間が長くなると、メモリビットはより強く応答することになる。この予め設定された期間の後に、プログラミングシーケンスを終了させるためにメモリ電圧レギュレータは非活性化されてよい。
本願における例は、種々の変更および代替形態とすることを受け入れる余地があってよく、例示的な目的でのみ示されている。さらにまた、本願の技術は、本願に開示された特定の例に限定されることを意図したものでないことが理解されよう。実際のところ、添付の特許請求の範囲は、開示された主題が関連する技術における当業者に明らかな、すべての代替例、変更例、および均等例を含むとみなされる。

Claims (14)

  1. プリントヘッド用のダイであって:
    複数の流体アクチュエータアレイ;
    第1のアクチュエータカラムおよび第2のアクチュエータカラムならびにデータブロックを含むデータストアであって、前記データブロックの各々は前記第1のアクチュエータカラムおよび前記第2のアクチュエータカラムのそれぞれの一方に配置されると共に、前記複数の流体アクチュエータアレイの各々に関連している、データストア;および
    データパッドおよびクロックパッドを含むインタフェースを含み、前記データブロックは、前記データパッドに存在するデータビット値が、クロックの立ち上がりエッジで第1の流体アクチュエータアレイに対応する第1のデータブロックにロードされ、クロックの立ち下がりエッジで第2の流体アクチュエータアレイに対応する第2のデータブロックにロードされるように構成されており、
    前記データパッドに存在する連続するデータビット値がクロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのそれぞれで前記第1のデータブロックおよび前記第2のデータブロックにロードされ、前記第1のデータブロックおよび前記第2のデータブロックに記憶されていた先のデータビット値は前記第1のアクチュエータカラムおよび前記第2のアクチュエータカラムの次のデータブロックにシフトされ、前記第1のデータブロックおよび前記第2のデータブロックにロードされたデータビット値はヘッドデータおよびテールデータを含み、アドレスデータが前記ヘッドデータと前記テールデータに分けられている、前記ダイ。
  2. ロードされたデータビット値をデコードする回路が分割されて前記ダイの長手方向軸に沿って前記ダイの各端部に配置されている、請求項のダイ。
  3. アドレスラインを含み、前記アドレスラインに担持された複数のアドレスビットは、流体アクチュエータアレイ中にあるどの流体アクチュエータが噴射されるかを選択する、請求項1または2のダイ。
  4. 前記インタフェースは噴射パッドを含み、前記噴射パッドに存在する噴射ビット値は、流体アクチュエータアレイ中にある流体アクチュエータをイネーブルする、請求項1からのいずれか1のダイ。
  5. 複数のメモリビットを含み、前記複数のメモリビットの各々は、前記第1の流体アクチュエータアレイのためのデータブロックとアドレスを共有する、請求項1からのいずれか1のダイ。
  6. 前記インタフェースはモードパッドを含み、前記ダイは構成レジスタおよびメモリ構成レジスタを含み、前記構成レジスタは前記モードパッドに存在するモードビット値がハイ状態の場合に書き込まれ、前記メモリ構成レジスタは前記構成レジスタに記憶されたビット値がハイ状態の場合に書き込まれ、前記メモリ構成レジスタはメモリ制御ビット値を前記メモリビットにもたらして前記メモリビットに対するアクセスをイネーブルする、請求項のダイ。
  7. 前記第1の流体アクチュエータアレイは複数の流体供給孔の第1の側に沿って配置され、前記第2の流体アクチュエータアレイは前記複数の流体供給孔の第2の側に沿って配置され、そして前記第1の流体アクチュエータアレイ中の流体アクチュエータおよび前記第2の流体アクチュエータアレイ中の流体アクチュエータは互い違いに配置されている、請求項1からのいずれか1のダイ。
  8. 前記第1の流体アクチュエータアレイは複数の大きな流体アクチュエータを含み、前記第2の流体アクチュエータアレイは複数の小さな流体アクチュエータを含み、前記大きな流体アクチュエータと前記小さな流体アクチュエータは互い違いに配置される、請求項1からのいずれか1のダイ。
  9. プリントヘッドであって、請求項1からのいずれか1のダイ;および
    前記複数の流体アクチュエータアレイに近接する複数の流体供給孔を含み、前記プリントヘッドはインクリザーバに流体結合するよう構成されたスロットを含む高分子マウントを含み、前記複数の流体供給孔は前記複数の流体アクチュエータアレイを前記インクリザーバに流体結合する、プリントヘッド。
  10. 前記ダイおよびプリンターカートリッジ上の複数のインタフェースパッドに結合されたバスを含む、請求項のプリントヘッド。
  11. プリントヘッド用のダイの作動方法であって:
    前記ダイ上のデータパッドにビット値を置き;
    前記ダイ上のクロックパッド上のビット値を低レベル状態から高レベル状態に上げて第1のビット値をデータストアの第1のアクチュエータカラムの第1のデータブロックにロードし;
    前記ダイの前記データパッド上に別のビット値を置き
    前記ダイの前記クロックパッド上のビット値を高レベル状態から低レベル状態に下げて他のビット値を前記データストアの第2のアクチュエータカラムの第2のデータブロックにロードし;そして
    前記データパッドに置かれたビット値を前記クロックパッド上のビット値の立ち上がりおよび立ち下がりのそれぞれで前記第1のデータブロックおよび前記第2のデータブロックに連続的にロードし、前記第1のデータブロックおよび前記第2のデータブロックに記憶されていたビット値を前記第1のアクチュエータカラムおよび前記第2のアクチュエータカラムの次のデータブロックにシフトすることを含み、前記第1のデータブロックおよび前記第2のデータブロックにロードされたビット値はヘッドデータおよびテールデータを含み、アドレスデータが前記ヘッドデータと前記テールデータに分けられている、前記方法。
  12. アドレスデータブロックに関連するアドレスライン上にアドレス値を置き;そして
    流体アクチュエータアレイにある流体アクチュエータを、少なくとも前記アドレス値に基づいて識別することを含む、請求項11の方法。
  13. 前記ダイ上の噴射パッド上に噴射値を置き;そして
    メモリアレイにあるビット値およびアドレス値に少なくとも基づいて、流体アクチュエータアレイにある流体アクチュエータを噴射させることを含む、請求項12の方法。
  14. 前記ダイ上のモードパッド上にモード値を置き;そして
    前記モード値に少なくとも基づいて、前記第1のビット値を構成レジスタにロードすることを含む、請求項11から13のいずれかの方法。
JP2021538775A 2019-02-06 2019-02-06 プリントヘッド用のダイ Active JP7218439B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2019/016786 WO2020162913A1 (en) 2019-02-06 2019-02-06 Die for a printhead

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022516906A JP2022516906A (ja) 2022-03-03
JP7218439B2 true JP7218439B2 (ja) 2023-02-06

Family

ID=65494604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021538775A Active JP7218439B2 (ja) 2019-02-06 2019-02-06 プリントヘッド用のダイ

Country Status (16)

Country Link
US (2) US11701880B2 (ja)
EP (1) EP3710266A1 (ja)
JP (1) JP7218439B2 (ja)
KR (1) KR102621235B1 (ja)
CN (1) CN113348086B (ja)
AR (1) AR117890A1 (ja)
AU (1) AU2019428014B2 (ja)
BR (1) BR112021015008A2 (ja)
CA (1) CA3126056A1 (ja)
CL (1) CL2021001999A1 (ja)
CO (1) CO2021011662A2 (ja)
IL (1) IL284504B1 (ja)
MX (1) MX2021009109A (ja)
SG (1) SG11202107240WA (ja)
TW (1) TWI741431B (ja)
WO (1) WO2020162913A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022086539A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
WO2022086540A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Logic circuitry
US20230382116A1 (en) * 2020-10-23 2023-11-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Arrangements of circuit elements and fluidic elements

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002067322A (ja) 2000-08-31 2002-03-05 Canon Inc 記録ヘッド、記録装置、及び記録ヘッドにおけるデータ転送方法
JP2008119895A (ja) 2006-11-09 2008-05-29 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置
US20140320558A1 (en) 2013-04-25 2014-10-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Eprom structure using thermal ink jet fire lines on a printhead
JP2018505077A (ja) 2015-02-13 2018-02-22 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. アドレスデータを含むデータパケットを利用するプリントヘッド

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5103246A (en) * 1989-12-11 1992-04-07 Hewlett-Packard Company X-Y multiplex drive circuit and associated ink feed connection for maximizing packing density on thermal ink jet (TIJ) printheads
US5859796A (en) 1997-12-16 1999-01-12 Advanced Micro Devices, Inc. Programming of memory cells using connected floating gate analog reference cell
US6065823A (en) * 1999-04-16 2000-05-23 Hewlett-Packard Company Heat spreader for ink-jet printhead
US6390580B1 (en) * 1999-04-27 2002-05-21 Hewlett-Packard Company Printhead registration apparatus and method
US6582062B1 (en) * 1999-10-18 2003-06-24 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Large thermal ink jet nozzle array printhead
US6478396B1 (en) 2001-03-02 2002-11-12 Hewlett-Packard Company Programmable nozzle firing order for printhead assembly
US6616268B2 (en) * 2001-04-12 2003-09-09 Lexmark International, Inc. Power distribution architecture for inkjet heater chip
WO2003006245A1 (en) 2001-07-13 2003-01-23 Hewlett Packard Company A printhead for a printer cartridge
US6932453B2 (en) 2001-10-31 2005-08-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Inkjet printhead assembly having very high drop rate generation
US6712451B2 (en) 2002-03-05 2004-03-30 Eastman Kodak Company Printhead assembly with shift register stages facilitating cleaning of printhead nozzles
US7240981B2 (en) * 2004-02-27 2007-07-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Wide array fluid ejection device
US7384113B2 (en) 2004-04-19 2008-06-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device with address generator
US7484831B2 (en) 2004-05-27 2009-02-03 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead module having horizontally grouped firing order
US7367640B2 (en) * 2005-09-30 2008-05-06 Lexmark International, Inc. Methods and apparatuses for control of a signal in a printing apparatus
TWI276548B (en) * 2006-05-19 2007-03-21 Int United Technology Co Ltd Inkjet printhead
WO2008043120A1 (en) 2006-10-09 2008-04-17 Silverbrook Research Pty Ltd Printhead ic with open actuator test
US8109586B2 (en) 2007-09-04 2012-02-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device
JP2010000649A (ja) * 2008-06-19 2010-01-07 Canon Inc 記録ヘッド
JP5952704B2 (ja) * 2012-10-09 2016-07-13 富士フイルム株式会社 ヘッド駆動方法、ヘッド駆動装置およびインクジェット記録装置
US9776395B2 (en) * 2014-04-30 2017-10-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Determining a time instant for an impedance measurement
GB2548859B (en) * 2016-03-30 2019-12-04 Xaar Technology Ltd A droplet deposition apparatus
KR102195430B1 (ko) 2016-10-06 2020-12-28 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 신호 경로를 통해 전파되는 입력 제어 신호
US11241879B2 (en) * 2017-01-19 2022-02-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid pump actuation on a fluid ejection device
AU2019428305B2 (en) * 2019-02-06 2023-01-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Print component with memory circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002067322A (ja) 2000-08-31 2002-03-05 Canon Inc 記録ヘッド、記録装置、及び記録ヘッドにおけるデータ転送方法
JP2008119895A (ja) 2006-11-09 2008-05-29 Canon Inc インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置
US20140320558A1 (en) 2013-04-25 2014-10-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Eprom structure using thermal ink jet fire lines on a printhead
JP2018505077A (ja) 2015-02-13 2018-02-22 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. アドレスデータを含むデータパケットを利用するプリントヘッド

Also Published As

Publication number Publication date
TWI741431B (zh) 2021-10-01
EP3710266A1 (en) 2020-09-23
BR112021015008A2 (pt) 2021-10-05
CN113348086B (zh) 2023-01-10
AU2019428014A1 (en) 2021-09-16
KR102621235B1 (ko) 2024-01-04
KR20210113286A (ko) 2021-09-15
WO2020162913A1 (en) 2020-08-13
CL2021001999A1 (es) 2022-02-18
IL284504A (en) 2021-08-31
CO2021011662A2 (es) 2021-09-20
US20230302790A1 (en) 2023-09-28
CN113348086A (zh) 2021-09-03
NZ778979A (en) 2023-11-24
US20210354455A1 (en) 2021-11-18
AU2019428014B2 (en) 2023-05-04
US11701880B2 (en) 2023-07-18
JP2022516906A (ja) 2022-03-03
TW202037497A (zh) 2020-10-16
CA3126056A1 (en) 2020-08-13
AR117890A1 (es) 2021-09-01
IL284504B1 (en) 2024-05-01
SG11202107240WA (en) 2021-07-29
MX2021009109A (es) 2021-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11491782B2 (en) Print component with memory circuit
US20230302790A1 (en) Die for a printhead
US11331911B2 (en) Die for a printhead
US11787173B2 (en) Print component with memory circuit
US11613118B2 (en) Die for a printhead
RU2778376C1 (ru) Кристалл для печатающей головки

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210701

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220517

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221213

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7218439

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150