JPH04152143A - サーマルインクジェット印字ヘッド - Google Patents
サーマルインクジェット印字ヘッドInfo
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- JPH04152143A JPH04152143A JP3000044A JP4491A JPH04152143A JP H04152143 A JPH04152143 A JP H04152143A JP 3000044 A JP3000044 A JP 3000044A JP 4491 A JP4491 A JP 4491A JP H04152143 A JPH04152143 A JP H04152143A
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
- Ink Jet (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は、サーマルインクジェット印刷技術、より詳細
にはサーマルインクジェット印字ヘッドに関するもので
ある。 ［０００２］
にはサーマルインクジェット印字ヘッドに関するもので
ある。 ［０００２］
知られているように、サーマルインクジェットプリンタ
は、命令に応じて、毛管作用でインクが充填されるイン
クチャンネル内に、チャンネル端のノズルの近くに配置
された発熱体で選択的に発生させた熱エネルギーを用い
てインクを瞬間的に蒸発させ、−時的に気泡を形成させ
る印字ヘッドを備えている。−時的な気泡の急激な成長
により、印字ヘッドからインク滴が噴射され、記録媒体
すなわちコピー用紙に向けて飛ばされる。この印字ヘッ
ドはキャリッジ型プリンタまたはページ幌型プリンタの
どちらにも組み入れることができる。キャリッジ型プリ
ンえている。印字ヘッドは、通例、使捨てインク供給カ
ートリッジに密封して取り付けられる。その印字ヘッド
／カートリッジ組立体は往復して一度に１情報帯を静置
された記録媒体すなわちコピー用紙に印字する。情報帯
が印字されたあと、次に印字される情報帯がそれに隣接
するように、印字された帯の高さに等しい距離だけコピ
ー用紙がステップ状に送られる。ページ全部が印字され
るまで、上記の手順が繰り返される。対照的に、ページ
幅型プリンタは用紙の幅に等しいか、それより大きな長
さをもつ静置形印字ヘッドを備えている。用紙は、印字
処理の間、印字ヘッドの長手方向に直角な方向に一定の
速度でページ幅印字ヘッドの下を連続的に通過する。 ［０００３］ 上に述べた印字ヘッドは、発熱体が内部に配置された数
百個から数十個の個別インク滴噴射チャンネルを有する
ものを設計することができる。各発熱体は一対の端部す
なわち「端子」を有する。通例は、これらの端部から一
対の入力リード線と出力リード線すなわち電極が伸びて
いる。これらの電極はインク蒸発および気泡成長のプロ
セスを開始させるため発熱体へ電気信号を選択的に伝え
る手段になる。しかし、印字ヘッド自体の幾何学的制約
のため、印字ヘッド構造に形成されたチャンネルの中に
配置された発熱体から伸びる一対の電極にアクセスする
ことは極めて困難である。そのため、一般に、各発熱体
の一方の電極が、発熱体配列と印字ヘッド構造のインク
噴射ノズル間に伸びた共通バスに接続される。発熱体を
できるだけ印字ヘッド構造のインク噴射ノズルの近くに
配置すれば、性能上利点があることが知られているので
、印字ヘッドの性能を向上させるには、共通バスの幅を
最小にすることが望ましい。しかし、はとんどの発熱体
配列では、共通バスでのイメージ依存電圧降下とバスの
幅との間に折り合いをつけることが難しい。 ［０００４］ 米国特許第１．４５８．２５６号に、印字ヘッド構造内
に配置された発熱体配列とインク噴射ノズル間に伸びた
共通バスを、各発熱体を通る電気信号のための共通帰線
として使用しているインクジェット記録装置の例が記載
されてν・る。この米国特許は、複数の発熱体が内部に
配置された第１基板と、複数の同一チャンネルが内部に
形成された第２基板を有するインクジェット記録装置を
開示している。第１及び第２基板は、１個のチャンネル
の中に１個の発熱体が置かれるように接合される。各発
熱体の一端は個々の入力電極に接続されており、他端は
共通バスに接続されている。共通バスは第１基板の下側
に巻き付けてもよいし、基板の縁まで伸ばすこともでき
る。この装置の場合、選択された発熱体の入力電極に与
えられた電気信号は、選択された発熱体を通ったあと、
共通バスを通る。また、この装置の場合、共通バスは、
バスの全長にわたってイメージ依存電圧降下を起こさず
に、電気信号が通過するように十分な機械的寸法を有し
ていなければならないことは明らかである。 ［０００５］ 電気信号リターン共通バスを使用するサーマルインクジ
ェット印字ヘッドの別の例が、米国特許第１．４６３．
３５９号に記載されている。この米国特許は、毛管作用
で補給される１個それ以上のインク充満チャンネルを有
する印字ヘッドを開示している。各チャンネル内にノズ
ルから上流に、抵抗体すなわち発熱体が配置されている
。抵抗体に印加されたデータ信号を表す電流パルスは、
抵抗体に接しているインクを瞬間的に蒸発させ、各電流
パルスごとに気泡を生成する。この気泡の成長によりあ
る量のインクがノズルから膨れ出るが、気泡が収縮し始
めると、ちぎれて滴になる。そのあと、抵抗体に印加さ
れた電流パルスは抵抗体配列の前方に縁に沿って配置さ
れた共通バスを通過する。 ［０００６］ 上に述べたように、従来の各サーマルインクジェット印
字ヘッドは、選択された発熱体を通過した電気信号すな
わち電気パルスの唯一の帰路として共通バスを使用して
いる。そのため、共通バス自身は、イメージ依存電圧降
下を起こさずにバスの全長にわたって電気信号の完全な
値を保つように十分な機械的寸法を有していなければな
らない。さらに、従来の印字ヘッドの共通バス配置の寸
法上の要求は、インク噴射チャンネルのノズルの近くに
発熱体を最適に配置することを妨げている。 ［０００７］
は、命令に応じて、毛管作用でインクが充填されるイン
クチャンネル内に、チャンネル端のノズルの近くに配置
された発熱体で選択的に発生させた熱エネルギーを用い
てインクを瞬間的に蒸発させ、−時的に気泡を形成させ
る印字ヘッドを備えている。−時的な気泡の急激な成長
により、印字ヘッドからインク滴が噴射され、記録媒体
すなわちコピー用紙に向けて飛ばされる。この印字ヘッ
ドはキャリッジ型プリンタまたはページ幌型プリンタの
どちらにも組み入れることができる。キャリッジ型プリ
ンえている。印字ヘッドは、通例、使捨てインク供給カ
ートリッジに密封して取り付けられる。その印字ヘッド
／カートリッジ組立体は往復して一度に１情報帯を静置
された記録媒体すなわちコピー用紙に印字する。情報帯
が印字されたあと、次に印字される情報帯がそれに隣接
するように、印字された帯の高さに等しい距離だけコピ
ー用紙がステップ状に送られる。ページ全部が印字され
るまで、上記の手順が繰り返される。対照的に、ページ
幅型プリンタは用紙の幅に等しいか、それより大きな長
さをもつ静置形印字ヘッドを備えている。用紙は、印字
処理の間、印字ヘッドの長手方向に直角な方向に一定の
速度でページ幅印字ヘッドの下を連続的に通過する。 ［０００３］ 上に述べた印字ヘッドは、発熱体が内部に配置された数
百個から数十個の個別インク滴噴射チャンネルを有する
ものを設計することができる。各発熱体は一対の端部す
なわち「端子」を有する。通例は、これらの端部から一
対の入力リード線と出力リード線すなわち電極が伸びて
いる。これらの電極はインク蒸発および気泡成長のプロ
セスを開始させるため発熱体へ電気信号を選択的に伝え
る手段になる。しかし、印字ヘッド自体の幾何学的制約
のため、印字ヘッド構造に形成されたチャンネルの中に
配置された発熱体から伸びる一対の電極にアクセスする
ことは極めて困難である。そのため、一般に、各発熱体
の一方の電極が、発熱体配列と印字ヘッド構造のインク
噴射ノズル間に伸びた共通バスに接続される。発熱体を
できるだけ印字ヘッド構造のインク噴射ノズルの近くに
配置すれば、性能上利点があることが知られているので
、印字ヘッドの性能を向上させるには、共通バスの幅を
最小にすることが望ましい。しかし、はとんどの発熱体
配列では、共通バスでのイメージ依存電圧降下とバスの
幅との間に折り合いをつけることが難しい。 ［０００４］ 米国特許第１．４５８．２５６号に、印字ヘッド構造内
に配置された発熱体配列とインク噴射ノズル間に伸びた
共通バスを、各発熱体を通る電気信号のための共通帰線
として使用しているインクジェット記録装置の例が記載
されてν・る。この米国特許は、複数の発熱体が内部に
配置された第１基板と、複数の同一チャンネルが内部に
形成された第２基板を有するインクジェット記録装置を
開示している。第１及び第２基板は、１個のチャンネル
の中に１個の発熱体が置かれるように接合される。各発
熱体の一端は個々の入力電極に接続されており、他端は
共通バスに接続されている。共通バスは第１基板の下側
に巻き付けてもよいし、基板の縁まで伸ばすこともでき
る。この装置の場合、選択された発熱体の入力電極に与
えられた電気信号は、選択された発熱体を通ったあと、
共通バスを通る。また、この装置の場合、共通バスは、
バスの全長にわたってイメージ依存電圧降下を起こさず
に、電気信号が通過するように十分な機械的寸法を有し
ていなければならないことは明らかである。 ［０００５］ 電気信号リターン共通バスを使用するサーマルインクジ
ェット印字ヘッドの別の例が、米国特許第１．４６３．
３５９号に記載されている。この米国特許は、毛管作用
で補給される１個それ以上のインク充満チャンネルを有
する印字ヘッドを開示している。各チャンネル内にノズ
ルから上流に、抵抗体すなわち発熱体が配置されている
。抵抗体に印加されたデータ信号を表す電流パルスは、
抵抗体に接しているインクを瞬間的に蒸発させ、各電流
パルスごとに気泡を生成する。この気泡の成長によりあ
る量のインクがノズルから膨れ出るが、気泡が収縮し始
めると、ちぎれて滴になる。そのあと、抵抗体に印加さ
れた電流パルスは抵抗体配列の前方に縁に沿って配置さ
れた共通バスを通過する。 ［０００６］ 上に述べたように、従来の各サーマルインクジェット印
字ヘッドは、選択された発熱体を通過した電気信号すな
わち電気パルスの唯一の帰路として共通バスを使用して
いる。そのため、共通バス自身は、イメージ依存電圧降
下を起こさずにバスの全長にわたって電気信号の完全な
値を保つように十分な機械的寸法を有していなければな
らない。さらに、従来の印字ヘッドの共通バス配置の寸
法上の要求は、インク噴射チャンネルのノズルの近くに
発熱体を最適に配置することを妨げている。 ［０００７］
以上のことから、一般に、従来の印字ヘッドの上記欠点
を克服した改良型サーマルインクジェット印字ヘッド構
造が要望されている。詳しく述べると、複数の発熱体に
接続された共通バスが、選択された発熱体を通過した電
気信号すなわちパルスの唯一の帰路を構成しないように
、サーマルインクジェット印字ヘッド構造を改良しなけ
ればならない。このように改良すれば、共通バスの寸法
を最適にすることができるほか、個々の発熱体をインク
噴射チャンネルのノズルの近くに配置することができる
。そのほかに、インク滴を記録用紙へ噴射するように要
求されたとき、選択されたインク噴射チャンネルを選択
して作動させるための新規な制御装置が要望されている
。 ［０００８］
を克服した改良型サーマルインクジェット印字ヘッド構
造が要望されている。詳しく述べると、複数の発熱体に
接続された共通バスが、選択された発熱体を通過した電
気信号すなわちパルスの唯一の帰路を構成しないように
、サーマルインクジェット印字ヘッド構造を改良しなけ
ればならない。このように改良すれば、共通バスの寸法
を最適にすることができるほか、個々の発熱体をインク
噴射チャンネルのノズルの近くに配置することができる
。そのほかに、インク滴を記録用紙へ噴射するように要
求されたとき、選択されたインク噴射チャンネルを選択
して作動させるための新規な制御装置が要望されている
。 ［０００８］
本発明は、第１の態様として、複数のインク受容／噴射
室を形成しているハウジングをもつサーマルインクジェ
ット印字ヘッドを提供する。各インク受容／噴射室はハ
ウジングの端面にある開口から内部に向がって伸びてい
る。さらに、印字ヘッドは複数の発熱体を備えている。 各発熱体は第１および第２端子を有し、少なくとも１個
の発熱体がハウジングの少なくとも１個の室に配置され
ている。 発熱体の第１端子は電気接続子によって互いに接続され
ている。さらに、印字ヘッドは電源と制御手段を備えて
いる。制御手段は、選択された発熱体の第２端子を電源
に接続すると同時に、残りの発熱体の第２端子をアース
に接続することにより、電源からの電流が、選択された
発熱体を通過したあと電気接続子と残りの発熱体を通っ
てアースへ流れるようにする。 ［０００９］ 本発明は、第２の態様として、ハウジング端面の開口か
ら内部に向がって伸びた複数のインク受容／噴射室を形
成しているハウジングと、第１および第２端子を有し、
少なくとも１個の発熱体が少なくとも１個の前記インク
受容／噴射室の中に配置されている複数の発熱体を有す
る形式のサーマルインクジェット印字ヘッドに一緒に使
用する制御装置を提供する。本制御装置は、発熱体の第
１端子を互いに接続する電気接続子を備えている。さら
に、制御装置は電源と制御手段をに、残りの発熱体の第
２端子をアースに接続するため使用される。この接続に
より、電源からの電流は、選択された発熱体を通過した
あと、電気接続子と残りの発熱体を通ってアースへ流れ
る。 ［００１０］
室を形成しているハウジングをもつサーマルインクジェ
ット印字ヘッドを提供する。各インク受容／噴射室はハ
ウジングの端面にある開口から内部に向がって伸びてい
る。さらに、印字ヘッドは複数の発熱体を備えている。 各発熱体は第１および第２端子を有し、少なくとも１個
の発熱体がハウジングの少なくとも１個の室に配置され
ている。 発熱体の第１端子は電気接続子によって互いに接続され
ている。さらに、印字ヘッドは電源と制御手段を備えて
いる。制御手段は、選択された発熱体の第２端子を電源
に接続すると同時に、残りの発熱体の第２端子をアース
に接続することにより、電源からの電流が、選択された
発熱体を通過したあと電気接続子と残りの発熱体を通っ
てアースへ流れるようにする。 ［０００９］ 本発明は、第２の態様として、ハウジング端面の開口か
ら内部に向がって伸びた複数のインク受容／噴射室を形
成しているハウジングと、第１および第２端子を有し、
少なくとも１個の発熱体が少なくとも１個の前記インク
受容／噴射室の中に配置されている複数の発熱体を有す
る形式のサーマルインクジェット印字ヘッドに一緒に使
用する制御装置を提供する。本制御装置は、発熱体の第
１端子を互いに接続する電気接続子を備えている。さら
に、制御装置は電源と制御手段をに、残りの発熱体の第
２端子をアースに接続するため使用される。この接続に
より、電源からの電流は、選択された発熱体を通過した
あと、電気接続子と残りの発熱体を通ってアースへ流れ
る。 ［００１０］
図１は、本発明のサーマルインクジェット印字ヘッド１
０の一部の拡大斜視図である。印字ヘッド１０は、第１
表面１４と第１端面１６を有する第１基板１２と、第２
表面２０と第２端面２２を有する第２基板１８から成る
。第１基板１２と第２基板１８は既知のどの材料を用い
て製作してもよいし、また既知のどの方法を用いて製作
してもよいことを理解されたい。 ［００１１］ 図１に示すように、第１基板１２の表面１４に、個別発
熱体２６〜２６８の配列２４が配置されている。発熱体
２６〜２６８は平行に配置され、１インチ当たり数百側
から数十個の密度で適切に間隔をおいて配置することが
できる。第２基板１８の第２表面２０に、複数の異方性
エツチングされたチャンネル２８１〜２８８が形成され
ている。チャンネルの数は発熱体の数に対応する。この
第１基板１２の表面１４と第２基板１８の表面２０を接
合して印字ヘッド１０を組み立てると、各チャンネル２
８の中に１個の発熱体２６が配置される。また、第１基
板１２と第２基板１８を接合すると、あとで詳しく述べ
るように、各チャンネル２８が水性インク受容室を形成
する。特定の室の中の発熱体に電気信号すなわちパルス
が通されると、発熱体に接しているインクは、蒸発して
気体になる程度の温度まで上昇する。この高温で、水蒸
気の気泡が生じ、そのあとパルスが発熱体を通過すると
収縮する。気泡の急激な膨張により、印字ヘッド１０の
端面３２の開口３０からインク滴が記録用紙（図示せず
）に向けて噴射される。 ［００１２］ 配列２４の各発熱体２６、〜２６８は第１および第２端
子すなわち端部３４゜３６を有する。発熱体２６、〜２
６８の第１端子３４は第１電極３７□〜３７８を介して
導電性ス３８の形の電気接続子に接続されてν・る。ノ
＜ス３８（よ、配列の各発熱体に共用され、発熱体配列
２４と第１基板１２の第１端面１６間に位置する。バス
３８の端部４０，４２は、発熱体配列２４の両端よりさ
らに伸びているが、これは、配列２４に追加される発熱
体が、その第１電極でバス３８に接続されることを明ら
かにするためであると理解されたい。 ［００１３］ 図１に示すように、発熱体２６〜２６８の第２端子３６
は第１基板１２の第１面１４上に設けられた第２電極４
４〜４４８に接続されている。各発熱体２６の第２電極
４４は、制御装置４８の一部を構成する制御回路網４６
に接続されている。あとで述べるように、制御装置４８
は、バス３８、制御回路網４６および電源を含む。 ［００１４］ 制御回路網４６は複数のマルチプレクサ５０〜５０８を
有する。各マルチプル フサは一対の第１および第２端子Ａ、Ｂと、選択入力端
子Ｓと、出力端子Ｙを有する。各マルチプレクサ５０〜
５０ｓの出力端子Ｙは発熱体２６１〜２６８の第２電極
４４〜４４８に接続されている。各マルチプレクサ５０
の第１端子Ａはアースに接続されており、第２端子Ｂは
電源（ｖｓ）５４に接続されている。各マルチプレクサ
５０の選択入力端子Ｓは信号ディレクタ５４に接続され
ている。 ［００１５］ 図１に示した各マルチプレクサ５０〜５０８は、真理値
表（Ｓ＝Ｏならば、Ｙ＝Ａ：Ｓ＝１ならば、Ｙ＝Ｂ）に
従って動作する。 ［００１６］ したがって、特定のマルチプレクサ５０が信号ディレク
タ５４から値１のディジタルパルス形制御信号を受は取
ると、マルチプレクサの出力端子Ｙは内部で第２端子Ｂ
に接続される。各マルチプレクサ５０の第２端子Ｂが電
源５２に接続され、かつ出力端子Ｙが特定の発熱体２６
の第２電極４４に接続されるので、特定のマルチプレク
サ５０にディジタル値１の制御パルスが与えられると、
第１電極を介して出力側に接続された特定の発熱体と電
源５２の間に、マルチプレクサ５０を通る電流路ができ
る。 ［００１７］ 逆に、特定のマルチプレクサ５０の選択入力端子Ｓが信
号ディレクタ５４がら値Ｏのディジタルパルス形制御信
号を受は取ると、または制御信号を受は取らないと、マ
ルチプレクサの出力端子Ｙは接地された第１端子Ａに内
部で接続される。この状態では、マルチプレクサの第１
′４子Ａがアースに接続され、カリ出力端子Ｙが特定の
発熱体２６の第２電極４４に接続されるので、ディジタ
ル値Ｏの制御信号が与えられるか、または制御信号を与
えられないと、特定の発熱体２６、その第２電極４４、
およびアースの間に、マルチプレクサ５０を通る電流路
ができる。 ［００１８］ 上に述べたように、制御回路網４６の一部を構成する各
マルチプレクサ５０□〜５０８は、その選択入力端子Ｓ
におけるディジタル制御パルスの値に応じて、第２電極
４４を介してマルチプレクサの出力端子Ｙに接続された
特定の発熱体２６１〜２６８を電源５２に接続し、ある
いはアースに接続することができる。 ［００１９］ したがって、たとえば、十分な熱エネルギーを与えて気
泡を発生させるため、発熱体配列２４の選択された発熱
体２６、に電流信号を流すことを欲する場合には、マル
チプレクサ５０１は、その選択入力端子Ｓ１にディジタ
ル値１の制御パルスを受は取り、選択されなかった残り
のマルチプレクサ５０２〜５ｏ８は、それらの選択入力
端子８２〜Ｓ８にディジタル値Ｏの制御パルスを受は取
るが、または制御パルスを受は取らない。選択された発
熱体２６１に接続されたマルチプレクサ５０１は、電源
５２と選択された発熱体２６１との間に、マルチプレク
サ５０１を通る電流路を提供する。残りのマルチプレク
サ５０２〜５ｏ８は、選択５０ を通る電流路を提供す
る。配列２４のすべての発熱体はそれぞれの第１電極３
７を介してバス３８に接続されているから、電源５２、
マルチプレクサ５゜〜２６８、対応するマルチプレクサ
５０〜５ｏ 、およびアースの間に、総合ば、電源５２
から供給された電流が選択された発熱体（抵抗体）２６
□を通ってアースへ流れると、チャンネル２８１内のイ
ンクが瞬時に蒸発して気泡が発生しその結果、チャンネ
ル２８１の開口すなわち印字ヘッド１０のノズルからイ
ンク滴が噴射される。 ［００２０］ 図２は、発熱体２６〜２６８の配列２４と、制御装置４
８の一部を構成する制御回路網４６の略図である。図２
かられかるように、発熱体２６１〜２６８は抵抗体であ
り、それらの第１および第２端子３４．３６は電気接続
子すなわちバス３８とマルチプレクサ５０〜５０８にそ
れぞれ接続されている。第１および第２電極３７．４４
は、明確にするため、図２から省いである。前に述べた
ように、各マルチプレクサ５０は第１端子Ａ、第２端子
Ｂ、選択入力端子Ｓおよび出力端子Ｙを有する。第１端
子Ａはアースに、第２端子Ｂは電源５２に、そして出力
端子Ｙは配列２４の発熱体２６の１つに接続されている
。各マルチプレクサ５０の選択入力端子Ｓは信号ディレ
クタ５４に接続されている。 ［００２１］ 信号ディレクタ５４は、ソース（図示せず）からディジ
タル入力信号を受は取り、受は取ったディジタル入力信
号を制御信号として選択されたマルチプレクサ５０１〜
５０ｇの１つへ送ることができる、既知のどの信号ディ
レクタでもよい。図２に示した信号ディレクタ５４は、
たとえば、組合せ８ビツトシフトレジスタとワンアウト
オフ゛エイト（ｏｎｅ−ｏｕ七−ｏｆ ｅｉｇｈｔ）セ
レクタを備えることができる。 図１に示した印字ヘッド１０は８個の室と８個の発熱体
を有するから、印字ヘッド１０と一緒に、組合せ８ビツ
トシフトレジスタ／ワンアウトオブエイトセレクタが使
用されている。 ［００２２］ 信号ディレクタ５４は、ビデオ人力５８、多重選択入力
６０、および８個の出力Ｏ−Ｏを有する。出力０１〜０
８は、複数のマルチプレクサ５０〜５０８の選択入力端
子８１〜と８に接続されている。ビデオ人力５８は、印
字ヘッド１０で用紙（図示せず）に印字されるイメージ
を表す一連のディジタル入力信号をソース（図示せず）
から受は取るために使われる。これらのディジタル入力
信号は、最終的に、信号ディレクタ５４によって制御信
号としてマルチプレクサ５０〜５０ の選択入力端子８
１〜と、へ出力される。多重選択入力６０は、信号ディ
レクタ５４の内部で使用される一連の多重選択信号を受
は取る。これらの多重選択信号は、イメージを確実に用
紙に正確に印字するため、決められた瞬間に、発熱体２
６〜２６８のどれを電源５２に接続すべきかを識別する
。したがって、信号ディレクタ５４のビデオ人力５８に
与えられた一連のディジタル入力信号と、多重選択人力
６０に与えられ一連の多重選択信号は、要求されたとき
に正しいマルチプレクサが値１の制御信号を受は取るよ
うに調整される。これにより、正しい発熱体２６が正し
い時刻に確実に作動するので、実際のイメージの正確な
複製であるインクジェットイメージが用紙の上に印字さ
れる。 ［００２３］ 図３は、発熱体２６〜２６８の配列２４と、制御装置４
８の一部を構成する制御回路網４６を示す。第１および
第２電極３７．４４は、図２と同様に、明確にするため
図３から省いである。図３から判るように、各マルチプ
レクサ５０１〜５０８はバイポーラトランジスタ装置と
して示しである。各バイポーラトランジスタ装置は、前
に述べたように、第１端子Ａ、第２端子Ｂ、選択入力端
子Ｓおよび出力端子Ｙを有する。バイポーラトランジス
タ装置５０〜５０ｇの選択人力端子Ｓは、信号ディレク
タ５４の出力０、〜０８に接続されている。 ［００２４］ 発熱体２６、に電流を流してチャンネル内のインクを蒸
発させ気泡を発生させることにより、チャンネル開口か
らインク滴を噴射させるために、制御装置４８は以下の
ように動作する。最初に、信号ディレクタ５４の出力０
１からバイポーラトランジスタ５０１の選択入力端子Ｓ
１へ、値１の制御パルスが送られる。値１のディジタル
パルスはバイポーラトランジスタ５０１をバイアスし、
矢印６２で示すように、バイポーラトランジスタ５０１
を通る電流路ができる。バイポーラトランジスタ５０
を通る電流路ができると、電源５２と発熱体２６１の間
に電流路ができる。信号ディレクタ５４は、バイポーラ
トランジスタすなわちマルチプレクサ５０１へ値１の制
御パルスを送ると同時に、残りのマルチプレクサ５のマ
ルチプレクサ５０〜５０ の選択入力端子Ｓ２〜Ｓ８へ
値Ｏの制御ノ（バスが送られるか、または制御パルスが
送られないと、残りのマルチプレクサ５０２〜５０８を
通る矢印６４で示した電流路ができる。したがって、残
りの発熱体２６〜２６ は、関連するマルチプレクサ５
０２〜５０ｓを介してアースに接続される。発熱体２６
〜２６８は第１端子３４で導電性バス３８に接続されて
いす るから、電源５２、マルチプレクサ５０ 、発熱体２６
１、バス３８、残りの発熱体２６〜２６ マルチプレ
クサ５０２〜５０８、およびらアースまでの間２
８ゝ に、総合電流路ができる。発熱体２６１に電流信号が通
されると、チャンネル２８１内に気泡が発生し、チャン
ネル端のノズルからインク滴が噴射される。値１の制御
信号がマルチプレクサ５０ の選択入力端子Ｓ１に送ら
れた場合だけ、電流信号が発熱体２６、を通って流れる
ことを理解されたい。制御信号の大きさはバイポーラト
ランジスタを適切にバイアスするように選ばれる。制御
信号が選択入力端子Ｓ から除かれると、マルチプレク
サ５０１を通る電流路は遮断されす る。 ［００２５］
０の一部の拡大斜視図である。印字ヘッド１０は、第１
表面１４と第１端面１６を有する第１基板１２と、第２
表面２０と第２端面２２を有する第２基板１８から成る
。第１基板１２と第２基板１８は既知のどの材料を用い
て製作してもよいし、また既知のどの方法を用いて製作
してもよいことを理解されたい。 ［００１１］ 図１に示すように、第１基板１２の表面１４に、個別発
熱体２６〜２６８の配列２４が配置されている。発熱体
２６〜２６８は平行に配置され、１インチ当たり数百側
から数十個の密度で適切に間隔をおいて配置することが
できる。第２基板１８の第２表面２０に、複数の異方性
エツチングされたチャンネル２８１〜２８８が形成され
ている。チャンネルの数は発熱体の数に対応する。この
第１基板１２の表面１４と第２基板１８の表面２０を接
合して印字ヘッド１０を組み立てると、各チャンネル２
８の中に１個の発熱体２６が配置される。また、第１基
板１２と第２基板１８を接合すると、あとで詳しく述べ
るように、各チャンネル２８が水性インク受容室を形成
する。特定の室の中の発熱体に電気信号すなわちパルス
が通されると、発熱体に接しているインクは、蒸発して
気体になる程度の温度まで上昇する。この高温で、水蒸
気の気泡が生じ、そのあとパルスが発熱体を通過すると
収縮する。気泡の急激な膨張により、印字ヘッド１０の
端面３２の開口３０からインク滴が記録用紙（図示せず
）に向けて噴射される。 ［００１２］ 配列２４の各発熱体２６、〜２６８は第１および第２端
子すなわち端部３４゜３６を有する。発熱体２６、〜２
６８の第１端子３４は第１電極３７□〜３７８を介して
導電性ス３８の形の電気接続子に接続されてν・る。ノ
＜ス３８（よ、配列の各発熱体に共用され、発熱体配列
２４と第１基板１２の第１端面１６間に位置する。バス
３８の端部４０，４２は、発熱体配列２４の両端よりさ
らに伸びているが、これは、配列２４に追加される発熱
体が、その第１電極でバス３８に接続されることを明ら
かにするためであると理解されたい。 ［００１３］ 図１に示すように、発熱体２６〜２６８の第２端子３６
は第１基板１２の第１面１４上に設けられた第２電極４
４〜４４８に接続されている。各発熱体２６の第２電極
４４は、制御装置４８の一部を構成する制御回路網４６
に接続されている。あとで述べるように、制御装置４８
は、バス３８、制御回路網４６および電源を含む。 ［００１４］ 制御回路網４６は複数のマルチプレクサ５０〜５０８を
有する。各マルチプル フサは一対の第１および第２端子Ａ、Ｂと、選択入力端
子Ｓと、出力端子Ｙを有する。各マルチプレクサ５０〜
５０ｓの出力端子Ｙは発熱体２６１〜２６８の第２電極
４４〜４４８に接続されている。各マルチプレクサ５０
の第１端子Ａはアースに接続されており、第２端子Ｂは
電源（ｖｓ）５４に接続されている。各マルチプレクサ
５０の選択入力端子Ｓは信号ディレクタ５４に接続され
ている。 ［００１５］ 図１に示した各マルチプレクサ５０〜５０８は、真理値
表（Ｓ＝Ｏならば、Ｙ＝Ａ：Ｓ＝１ならば、Ｙ＝Ｂ）に
従って動作する。 ［００１６］ したがって、特定のマルチプレクサ５０が信号ディレク
タ５４から値１のディジタルパルス形制御信号を受は取
ると、マルチプレクサの出力端子Ｙは内部で第２端子Ｂ
に接続される。各マルチプレクサ５０の第２端子Ｂが電
源５２に接続され、かつ出力端子Ｙが特定の発熱体２６
の第２電極４４に接続されるので、特定のマルチプレク
サ５０にディジタル値１の制御パルスが与えられると、
第１電極を介して出力側に接続された特定の発熱体と電
源５２の間に、マルチプレクサ５０を通る電流路ができ
る。 ［００１７］ 逆に、特定のマルチプレクサ５０の選択入力端子Ｓが信
号ディレクタ５４がら値Ｏのディジタルパルス形制御信
号を受は取ると、または制御信号を受は取らないと、マ
ルチプレクサの出力端子Ｙは接地された第１端子Ａに内
部で接続される。この状態では、マルチプレクサの第１
′４子Ａがアースに接続され、カリ出力端子Ｙが特定の
発熱体２６の第２電極４４に接続されるので、ディジタ
ル値Ｏの制御信号が与えられるか、または制御信号を与
えられないと、特定の発熱体２６、その第２電極４４、
およびアースの間に、マルチプレクサ５０を通る電流路
ができる。 ［００１８］ 上に述べたように、制御回路網４６の一部を構成する各
マルチプレクサ５０□〜５０８は、その選択入力端子Ｓ
におけるディジタル制御パルスの値に応じて、第２電極
４４を介してマルチプレクサの出力端子Ｙに接続された
特定の発熱体２６１〜２６８を電源５２に接続し、ある
いはアースに接続することができる。 ［００１９］ したがって、たとえば、十分な熱エネルギーを与えて気
泡を発生させるため、発熱体配列２４の選択された発熱
体２６、に電流信号を流すことを欲する場合には、マル
チプレクサ５０１は、その選択入力端子Ｓ１にディジタ
ル値１の制御パルスを受は取り、選択されなかった残り
のマルチプレクサ５０２〜５ｏ８は、それらの選択入力
端子８２〜Ｓ８にディジタル値Ｏの制御パルスを受は取
るが、または制御パルスを受は取らない。選択された発
熱体２６１に接続されたマルチプレクサ５０１は、電源
５２と選択された発熱体２６１との間に、マルチプレク
サ５０１を通る電流路を提供する。残りのマルチプレク
サ５０２〜５ｏ８は、選択５０ を通る電流路を提供す
る。配列２４のすべての発熱体はそれぞれの第１電極３
７を介してバス３８に接続されているから、電源５２、
マルチプレクサ５゜〜２６８、対応するマルチプレクサ
５０〜５ｏ 、およびアースの間に、総合ば、電源５２
から供給された電流が選択された発熱体（抵抗体）２６
□を通ってアースへ流れると、チャンネル２８１内のイ
ンクが瞬時に蒸発して気泡が発生しその結果、チャンネ
ル２８１の開口すなわち印字ヘッド１０のノズルからイ
ンク滴が噴射される。 ［００２０］ 図２は、発熱体２６〜２６８の配列２４と、制御装置４
８の一部を構成する制御回路網４６の略図である。図２
かられかるように、発熱体２６１〜２６８は抵抗体であ
り、それらの第１および第２端子３４．３６は電気接続
子すなわちバス３８とマルチプレクサ５０〜５０８にそ
れぞれ接続されている。第１および第２電極３７．４４
は、明確にするため、図２から省いである。前に述べた
ように、各マルチプレクサ５０は第１端子Ａ、第２端子
Ｂ、選択入力端子Ｓおよび出力端子Ｙを有する。第１端
子Ａはアースに、第２端子Ｂは電源５２に、そして出力
端子Ｙは配列２４の発熱体２６の１つに接続されている
。各マルチプレクサ５０の選択入力端子Ｓは信号ディレ
クタ５４に接続されている。 ［００２１］ 信号ディレクタ５４は、ソース（図示せず）からディジ
タル入力信号を受は取り、受は取ったディジタル入力信
号を制御信号として選択されたマルチプレクサ５０１〜
５０ｇの１つへ送ることができる、既知のどの信号ディ
レクタでもよい。図２に示した信号ディレクタ５４は、
たとえば、組合せ８ビツトシフトレジスタとワンアウト
オフ゛エイト（ｏｎｅ−ｏｕ七−ｏｆ ｅｉｇｈｔ）セ
レクタを備えることができる。 図１に示した印字ヘッド１０は８個の室と８個の発熱体
を有するから、印字ヘッド１０と一緒に、組合せ８ビツ
トシフトレジスタ／ワンアウトオブエイトセレクタが使
用されている。 ［００２２］ 信号ディレクタ５４は、ビデオ人力５８、多重選択入力
６０、および８個の出力Ｏ−Ｏを有する。出力０１〜０
８は、複数のマルチプレクサ５０〜５０８の選択入力端
子８１〜と８に接続されている。ビデオ人力５８は、印
字ヘッド１０で用紙（図示せず）に印字されるイメージ
を表す一連のディジタル入力信号をソース（図示せず）
から受は取るために使われる。これらのディジタル入力
信号は、最終的に、信号ディレクタ５４によって制御信
号としてマルチプレクサ５０〜５０ の選択入力端子８
１〜と、へ出力される。多重選択入力６０は、信号ディ
レクタ５４の内部で使用される一連の多重選択信号を受
は取る。これらの多重選択信号は、イメージを確実に用
紙に正確に印字するため、決められた瞬間に、発熱体２
６〜２６８のどれを電源５２に接続すべきかを識別する
。したがって、信号ディレクタ５４のビデオ人力５８に
与えられた一連のディジタル入力信号と、多重選択人力
６０に与えられ一連の多重選択信号は、要求されたとき
に正しいマルチプレクサが値１の制御信号を受は取るよ
うに調整される。これにより、正しい発熱体２６が正し
い時刻に確実に作動するので、実際のイメージの正確な
複製であるインクジェットイメージが用紙の上に印字さ
れる。 ［００２３］ 図３は、発熱体２６〜２６８の配列２４と、制御装置４
８の一部を構成する制御回路網４６を示す。第１および
第２電極３７．４４は、図２と同様に、明確にするため
図３から省いである。図３から判るように、各マルチプ
レクサ５０１〜５０８はバイポーラトランジスタ装置と
して示しである。各バイポーラトランジスタ装置は、前
に述べたように、第１端子Ａ、第２端子Ｂ、選択入力端
子Ｓおよび出力端子Ｙを有する。バイポーラトランジス
タ装置５０〜５０ｇの選択人力端子Ｓは、信号ディレク
タ５４の出力０、〜０８に接続されている。 ［００２４］ 発熱体２６、に電流を流してチャンネル内のインクを蒸
発させ気泡を発生させることにより、チャンネル開口か
らインク滴を噴射させるために、制御装置４８は以下の
ように動作する。最初に、信号ディレクタ５４の出力０
１からバイポーラトランジスタ５０１の選択入力端子Ｓ
１へ、値１の制御パルスが送られる。値１のディジタル
パルスはバイポーラトランジスタ５０１をバイアスし、
矢印６２で示すように、バイポーラトランジスタ５０１
を通る電流路ができる。バイポーラトランジスタ５０
を通る電流路ができると、電源５２と発熱体２６１の間
に電流路ができる。信号ディレクタ５４は、バイポーラ
トランジスタすなわちマルチプレクサ５０１へ値１の制
御パルスを送ると同時に、残りのマルチプレクサ５のマ
ルチプレクサ５０〜５０ の選択入力端子Ｓ２〜Ｓ８へ
値Ｏの制御ノ（バスが送られるか、または制御パルスが
送られないと、残りのマルチプレクサ５０２〜５０８を
通る矢印６４で示した電流路ができる。したがって、残
りの発熱体２６〜２６ は、関連するマルチプレクサ５
０２〜５０ｓを介してアースに接続される。発熱体２６
〜２６８は第１端子３４で導電性バス３８に接続されて
いす るから、電源５２、マルチプレクサ５０ 、発熱体２６
１、バス３８、残りの発熱体２６〜２６ マルチプレ
クサ５０２〜５０８、およびらアースまでの間２
８ゝ に、総合電流路ができる。発熱体２６１に電流信号が通
されると、チャンネル２８１内に気泡が発生し、チャン
ネル端のノズルからインク滴が噴射される。値１の制御
信号がマルチプレクサ５０ の選択入力端子Ｓ１に送ら
れた場合だけ、電流信号が発熱体２６、を通って流れる
ことを理解されたい。制御信号の大きさはバイポーラト
ランジスタを適切にバイアスするように選ばれる。制御
信号が選択入力端子Ｓ から除かれると、マルチプレク
サ５０１を通る電流路は遮断されす る。 ［００２５］
上に述べたように、発熱体配列の選択された発熱体を電
源に接続し、同時に残りの発熱体をアースに接続するこ
とができる。電源から選択された発熱体を通って流れる
電流は、導電性バスを通って、並列に接続された残りの
発熱体を通過する。この制御装置では、共通バス自体を
接地する必要はない。また、残りの各発熱体には、選択
された発熱体を通る電流の一部だけが流れる。選択され
た発熱体を通って流れる全電流値は、選択された発熱体
と直接隣接する選択されなかった発熱体との間のバス部
分のみを流れる。比較的短いバス部分のみに全電流値が
流れるので、バスの機械的寸法を小さくすることができ
る。また、たとえば、もし１個の発熱体に電流が通され
、７個の発熱体がアースに接続されれば、７個の各発熱
体が発生するパワーは、選択された発熱体が発生したパ
ワーの（１／７）２ｘＲすなわち（１／４９） ｘ Ｒ
である。各発熱体がほぼ同じ抵抗値を有すると仮定する
と、アースまでの電流路を提供するために使用された各
発熱体が発生するパワーは・選択された発熱体が発生し
たパワーの約１７４９すなわち約２％に過ぎない。図１
〜図３に記載したチャンネルおよび発熱体の数は印字ヘ
ッド１０に使用することができるチャンネルおよび発熱
体の数の一例に過ぎないことを理解されたい。また、こ
こでは、配列から１個の発熱体のみ選択し、残りの発熱
体は選択した発熱体を通る電流をアースへ導くために使
用する場合について記載したが、本発明の範囲内で、同
時に任意の数の発熱体を選択することができる。 ［００２６］ 以上、現在好ましい実施例と思われるものについて本発
明を説明したが、この分野の専門家には、発明の範囲内
でさまざまの変更をなしえることは明らかであろう。し
たがって、そのような変更は特許請求の範囲に含まれる
ものとする。
源に接続し、同時に残りの発熱体をアースに接続するこ
とができる。電源から選択された発熱体を通って流れる
電流は、導電性バスを通って、並列に接続された残りの
発熱体を通過する。この制御装置では、共通バス自体を
接地する必要はない。また、残りの各発熱体には、選択
された発熱体を通る電流の一部だけが流れる。選択され
た発熱体を通って流れる全電流値は、選択された発熱体
と直接隣接する選択されなかった発熱体との間のバス部
分のみを流れる。比較的短いバス部分のみに全電流値が
流れるので、バスの機械的寸法を小さくすることができ
る。また、たとえば、もし１個の発熱体に電流が通され
、７個の発熱体がアースに接続されれば、７個の各発熱
体が発生するパワーは、選択された発熱体が発生したパ
ワーの（１／７）２ｘＲすなわち（１／４９） ｘ Ｒ
である。各発熱体がほぼ同じ抵抗値を有すると仮定する
と、アースまでの電流路を提供するために使用された各
発熱体が発生するパワーは・選択された発熱体が発生し
たパワーの約１７４９すなわち約２％に過ぎない。図１
〜図３に記載したチャンネルおよび発熱体の数は印字ヘ
ッド１０に使用することができるチャンネルおよび発熱
体の数の一例に過ぎないことを理解されたい。また、こ
こでは、配列から１個の発熱体のみ選択し、残りの発熱
体は選択した発熱体を通る電流をアースへ導くために使
用する場合について記載したが、本発明の範囲内で、同
時に任意の数の発熱体を選択することができる。 ［００２６］ 以上、現在好ましい実施例と思われるものについて本発
明を説明したが、この分野の専門家には、発明の範囲内
でさまざまの変更をなしえることは明らかであろう。し
たがって、そのような変更は特許請求の範囲に含まれる
ものとする。
【図１】
本発明のサーマルインクジェット印字ヘッドの一部の拡
大斜視図と、印字ヘッドと一緒に使用される制御装置の
簡単なブロック図である。
大斜視図と、印字ヘッドと一緒に使用される制御装置の
簡単なブロック図である。
【図２】
図１のサーマルインクジェット印字ヘッドの一部を構成
する発熱体配列と、各発熱体と制御装置間の接続を示す
略図である。
する発熱体配列と、各発熱体と制御装置間の接続を示す
略図である。
【図３】
制御装置の一部を構成するバイポーラトランジスタを使
用して発熱体配列の選択された発熱体に電流を流す例を
示す、図２に類似する略図である。
用して発熱体配列の選択された発熱体に電流を流す例を
示す、図２に類似する略図である。
１０ 印字ヘッド
１２ 第１基板
１４ 第１表面
１６ 第１端面
１８ 第２基板
２０ 第２表面
２２ 第２端面
２４ 発熱体配列
２６ 発熱体
３４゜
４０゜
６２゜
インクチャンネル
開口（ノズル）
印字ヘッドの端面
３６ 発熱体の端子
第１電極
導電性バス
４２ バスの端部
第２電極
制御回路網
制御装置
マルチプレクサ
電源
信号ディレクタ
インク分配チャンネル
ビデオ入力
多重選択入力
６４ 電流の流れる方向
図面
【図１】
【図２】
【図３】
Claims (1)
- 【請求項１】ハウジング端面の開口から内部に向かって
伸びたインク受容／噴射室を複数個形成しているハウジ
ングと、少なくとも１個の前記インク受容／噴射室の中
に少なくとも１個の発熱体が配置された、第１および第
２端子を有する複数の発熱体と、前記各発熱体の第１端
子を互いに接続する電気接続子と、電源と、 前記複数の発熱体の選択された発熱体の第２端子を前記
電源に接続すると同時に、残りの発熱体の第２端子をア
ースに接続することにより、前記電源からの電流が選択
された発熱体を通過したあと前記電気接続子と前記残り
の発熱体を通ってアースへ流れるようにする制御手段、 を備えていることを特徴とするサーマルインクジェット
印字ヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/464,485 US5057855A (en) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | Thermal ink jet printhead and control arrangement therefor |
| US464485 | 1990-01-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04152143A true JPH04152143A (ja) | 1992-05-26 |
| JP3055567B2 JP3055567B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=23844127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3000044A Expired - Fee Related JP3055567B2 (ja) | 1990-01-12 | 1991-01-04 | サーマルインクジェット印字ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5057855A (ja) |
| JP (1) | JP3055567B2 (ja) |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5519417A (en) * | 1994-03-31 | 1996-05-21 | Xerox Corporation | Power control system for a printer |
| SE503955C2 (sv) * | 1994-09-19 | 1996-10-07 | Array Printers Ab | Metod och anordning för matning av tonerpartiklar i en printerenhet |
| JP2001509744A (ja) * | 1994-12-15 | 2001-07-24 | アライ プリンターズ アクティエボラーグ | パウダ粒子を直接付着させるシリアル印刷システム |
| US5818480A (en) * | 1995-02-14 | 1998-10-06 | Array Printers Ab | Method and apparatus to control electrodes in a print unit |
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