PL199677B1 - Atramentowa głowica drukująca - Google Patents

Abstract

Atramentowa g lowica drukuj aca zawieraj aca pod- lo ze g lowicy drukuj acej (11) z wieloma warstwami cienkowarstwowymi i cztery po lo zone obok siebie szyki kolumnowe (61) generatorów kropel (40) utwo- rzonych w pod lo zu g lowicy drukuj acej i rozci agaj ace si e wzd lu z pod lu znego zasi egu, obwody zasilaj ace utworzone w pod lo zu g lowicy drukuj acej, pierwszy i drugi rowek zasilaj acy w atrament charakteryzuje si e tym, ze obwody zasilaj a szyki kolumnowe (81) obwodów zasilaj acych tranzystory polowe FET (85) utworzone w pod lo zu g lowicy drukuj acej odpowied- nio przyleg le do szyków kolumnowych generatorów kropel i szyny uziemiaj ace (181), które zachodz a na aktywne obszary obwodów zasilaj acych tranzystorów polowych FET. Obwody zasilaj ace tranzystorów polowych FET s a skonfigurowane do skompensowa- nia oporno sci paso zytniczej scie zek zasilaj acych (86a, 86b, 86c, 86d). Poszczególne oporno sci w la- czeniowe obwodów FET s a dobrane do skompen- sowania zmian oporno sci paso zytniczej, posiadanej przez scie zki zasilaj ace. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest atramentowa głowica drukująca, gdzie drukowanie odbywa się za pomocą natrysku atramentowego. W szczególności wynalazek dotyczy wąskiej, cienkowarstwowej głowicy drukującej o dużej gęstości upakowania.

Technika drukowania za pomocą natrysku atramentowego jest względnie dobrze rozwinięta. Produkty handlowe, takie jak drukarki komputerowe, plotery graficzne i faksy zostały wykonane w technologii atramentowej dla tworzenia noś ników drukowanych. Wkł ad, firmy Hewlett-Packard do rozwoju technologii natrysku atramentu jest opisany, na przykład, w różnych artykułach w Hewlett-Packard Journal, tom 36, nr 5 (Maj 1985 r.); tom 39, nr 5 (październik 1988 r.); tom 43, nr 4 (sierpień 1992 r.); tom 43, nr 6 (grudzień 1992.); i tom 45, nr 1 (luty 1994 r.); przy czym wszystkie te artykuły stanowią odnośniki literaturowe do niniejszego zgłoszenia.

Generalnie, obraz natrysku atramentowego jest utworzony stosownie do precyzyjnego umieszczania, na nośniku druku, kropel atramentu emitowanych przez urządzenie generujące krople, znane jako atramentowa głowica drukująca. Typowo, atramentowa głowica drukująca jest umocowana na ruchomej karetce, przesuwającej się nad powierzchnią nośnika druku i ma sterowany wyrzut kropel atramentu w przeznaczonym do tego czasie, stosownie do rozkazów mikrokomputera lub innego sterownika, którego taktowanie wyrzutu kropel atramentu wyznaczone jest zgodnością ze wzorem pikseli drukowanego obrazu.

Typowa atramentowa głowica drukująca Hewlett'a-Packard'a zawiera szyk precyzyjnie ukształtowanych dysz w płytce z otworkami, która jest przymocowana do warstwy przegrodowej, która następnie jest przymocowana do cienkowarstwowej struktury fundamentowej, która z kolei wykorzystuje oporniki grzejnikowe wystrzeliwujące atrament i urządzenie do uaktywniania oporników. Atramentowa warstwa przegrodowa określa kanały atramentowe, zawierające komory atramentowe rozmieszczone nad współdziałającymi opornikami wystrzeliwującymi atrament, ponadto dysze w płytce z otworkami są współosiowo ułożone ze współdziałającymi komorami atramentowymi. Obszary generatorów kropel atramentowych są utworzone przez komory atramentowe, przez część cienkowarstwowej struktury fundamentowej i część płytki z otworkami, które sąsiadują z komorami atramentowymi.

Cienkowarstwowa struktura fundamentowa typowo składa się z podłoża, takiego jak krzem, na którym utworzone są różne cienkie warstwy, które tworzą cienkowarstwowe oporniki wystrzeliwujące atrament, urządzenie do uaktywniania oporników, a także wzajemne połączenia z polami stykowymi, które są wykonane w celu zapewnienia zewnętrznego elektrycznego połączenia do głowicy drukującej. Atramentowa warstwa przegrodowa, typowo wykonana jest z materiału polimerowego, który jest naniesiony jako sucha warstewka na cienkowarstwową strukturę fundamentową i jest zaprojektowany do tego, by być definiowalny świetlnie i utwardzalny zarówno promieniami ultrafioletowymi (UV) jak i termicznie. W atramentowej g ł owicy drukują cej o konstrukcji z rowkiem zasilają cym, atrament jest podawany z jednego lub kilku zbiorników atramentu do różnych komór atramentowych, przez jeden lub kilka rowków zasilających, utworzonych w podłożu.

Przykład fizycznego ustawienia płytki z otworkami, atramentowej warstwy przegrodowej i cienkowarstwowej struktury fundamentowej jest zilustrowany na stronie 44 wcześniej cytowanego Hewlett-Packard Journal z lutego 1994 r. Dalsze przykłady atramentowych głowic drukujących są przytoczone w patentach US 4,719,477 i US 5,317,346, stanowiących odnośniki literaturowe do niniejszego zgłoszenia.

Znana jest głowica drukująca opisana w europejskim opisie zgłoszeniowym EP 0914948 A2 posiadająca płytkę z dyszami zawierająca cztery przyległe kolumnowe szyki generatorów kropel tuszu utworzone w podłożu głowicy drukującej i rozciągające się wzdłuż podłużnego zasięgu, oraz mające obwody zasilające umieszczone w głowicy drukującej służące do zasilania w energię każdego z generatorów kropel tuszu z częstotliwością z zakresu od około 15 kHz do 18 kHZ. Dokument ujawnia gęstość upakowania generatorów kropel tuszu wynoszącą przynajmniej 10,43 generatorów kropel tuszu/mm².

Jednakże, opis EP 0914948 A2 nie ujawnia w jaki sposób szyny uziemiające są rozmieszczone lub uporządkowane w głowicy drukującej.

Ponadto, znany jest opis patentowy EP0554907 B1 ujawniający głowicę drukującą posiadającą płytkę z dyszami zawierającą cztery przyległe kolumnowe szyki generatorów kropel tuszu utworzone w podłożu głowicy drukującej i rozciągające się wzdłuż podłużnego zasięgu. Ten dokument ujawnia również pierwszy szyk kolumnowy generatorów kropel i drugi szyk kolumnowy generatorów kropel,

PL 199 677 B1 rozmieszczone po obu stronach pierwszego rowka zasilającego w atrament, oraz trzeci szyk kolumnowy i czwarty szyk kolumnowy generatorów kropel, rozmieszczone po obu stronach drugiego rowka zasilającego w atrament.

Jednakże, dokument EP 0554907 B1 nie ujawnia w jaki sposób szyny uziemiające są rozmieszczone lub uporządkowane w głowicy drukującej.

Rozważania dotyczące cienkowarstwowych atramentowych głowic drukujących obejmują problem powiększonego rozmiaru podłoża i/lub zwiększonej kruchości podłoża, przy użyciu większej ilości generatorów kropel atramentowych i/lub rowków zasilających. W związku z powyższym zachodzi potrzeba zastosowania atramentowej głowicy drukującej, która jest zwarta i ma dużą liczbę generatorów kropel atramentu.

Atramentowa głowica drukująca, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obwody zasilające zawierają szyki kolumnowe obwodów zasilających tranzystory polowe FET utworzone w podłożu głowicy drukującej odpowiednio przyległych do szyków kolumnowych generatorów kropel i szyny uziemiające zachodzące na aktywne obszary obwodów zasilających tranzystorów polowych FET, ponadto zawierają ścieżki zasilające, zaś obwody zasilające tranzystora polowego FET są skonfigurowane do skompensowania oporności pasożytniczej tych ścieżek zasilających, a także poszczególne oporności włączeniowe obwodów FET są dobrane do skompensowania zmian oporności pasożytniczej, posiadanej przez ścieżki zasilające.

Korzystnie, każdy z czterech położonych obok siebie kolumnowych szyków generatorów kropel posiada przynajmniej 100 generatorów kropel rozstawionych według podziałki generatorów kropel. Pierwszy i drugi szyk kolumnowy generatorów kropel rozstawione są od siebie o najwyżej 630 mikrometrów, oraz trzeci i czwarty szyki kolumnowe rozstawione są od siebie o najwyżej 630 mikrometrów.

Korzystnie, drugi szyk kolumnowy generatorów kropel i trzeci szyk kolumnowy generatorów kropel są rozstawione od siebie o najwyżej 800 mikrometrów.

Generatory kropel są skonfigurowane do emitowania kropel mających pojemność kropli w zakresie od 12 do 19 pikolitrów, korzystnie generatory kropel są skonfigurowane do emitowania kropel mających pojemność kropli w zakresie od 3 do 7 pikolitrów.

Każdy z generatorów kropel zawiera oporniki grzejnikowe posiadające oporność wynoszącą przynajmniej 100 omów.

Korzystnie, podłoże głowicy drukującej ma długość LS i szerokość WS, gdzie stosunek LS/WS jest większy niż 3,5, przy czym (WS) wynosi około 3,29 milimetrów lub mniej albo WS wynosi od około 2,95 milimetrów do około 3,29 milimetrów.

Każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma oporność włączeniową, która jest mniejsza niż (250.000 omów^mikrometrj/A, gdzie A jest obszarem takiego obwodu zasilającego tranzystor polowy FET w mikrometrach². A także każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma bramkę tlenkową o grubości, która wynosi najwyżej 800 angstremów (80 nanometrów) oraz każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma bramkę o długości, która wynosi mniej niż 4 mikrometry.

Ponadto, każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma oporność włączeniową wynoszącą najwyżej 14 omów albo każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma oporność włączeniową wynoszącą najwyżej 16 omów, zaś wielkość każdego z obwodów FET jest dobrana do ustawienia oporności włączeniowej.

Korzystnie, każdy z obwodów FET zawiera elektrody spustowe, obszary spustowe, przy czym obszary spustowe obejmują wydłużone obszary spustowe, z których każdy zawiera stale nie stykający się segment posiadający długość dobraną do nastawienia oporności włączeniowej, styki spustowe elektrycznie łączące elektrody spustowe z obszarami spustowymi, elektrody źródłowe, obszary źródłowe, styki źródłowe elektrycznie łączące elektrody źródłowe z obszarami źródłowymi, przy czym obszary spustowe są skonfigurowane do ustawienia oporności włączeniowej każdego z obwodów FET, w celu skompensowania zmiany oporności pasożytniczej posiadanej przez ścieżki zasilające.

Każdy z szyków kolumnowych obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawarty jest w obszarze mającym szerokość, która wynosi najwyżej 180 mikrometrów. Korzystnie, każdy z szyków kolumnowych obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawarty jest w obszarze mającym szerokość, która wynosi najwyżej 250 mikrometrów.

Korzystnie, wiele położonych obok siebie kolumnowych szyków generatorów kropel posiada cztery, położone obok siebie szyki kolumnowe generatorów kropel, przy czym każdy szyk kolumnowy generatorów kropel posiada przynajmniej 100 generatorów kropel rozstawionych według podziałki P,

PL 199 677 B1 zaś wiele kolumnowych szyków obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawiera cztery kolumnowe szyki obwodów zasilających tranzystorów polowych FET.

W rozwiązaniu według wynalazku zostało zaproponowane zwiększenie zagęszczenia generatorów kropel w zwartych termicznych głowicach drukujących. Jednakże, wraz ze wzrostem ilości generatorów kropel wzrasta liczba oporników grzejnikowych wystrzeliwujących atrament połączonych z reprezentatywnym szykiem obwodu zasilającego tranzystora polowego FET. Wzrasta również ilość prądu przenoszonego przez ścieżki zasilające szyn do dołączonych obwodów FET. Standardowo, aby zmniejszyć oporność szyny, specjalista w danej dziedzinie zwiększyłby szerokość W181 ścieżek zasilających szyny, ponieważ generator kropel znajduje się dalej od krawędzi struktury głowicy drukującej, nie zmieniając przy tym tranzystorów rozmiaru FET. Działanie to zmierzałoby do zwiększenia rozmiaru płytki półprzewodnikowej powodując jednocześnie zwiększenie kosztów.

Jednakże przedmiotowy wynalazek, poprzez zmniejszanie szerokości szyny, w miarę oddalania od najbliższego końca struktury głowicy drukującej, pozwala na zwiększenie obszaru spustowego obwodów FET, skutkiem czego jest mniejsza oporność, celem kompensowania większej oporności szyny występującej na skutek zmniejszonej szerokości szyny.

Przykładowo, poprzez modulację lub zmianę szerokości W szyny uziemiającej 181 przy jednoczesnej zmianie długości bezstykowych segmentów obszarów spustowych tranzystorów FET, dostarcza się szynę uziemiającą o szerokości W181, która to szerokość wzrasta wraz ze zbliżaniem się do najbliższego końca struktury głowicy drukującej, jak pokazano na fig. 8.

Jako, że szyna 181 jest połączona szeregowo z FET 85, jak pokazano na fig. 7, całkowita oporność może być dostrojona tak, aby każdy generator kropel miał zasadniczo taką samą oporność przy dostarczaniu takiej samej ilości prądu, pozwalając w ten sposób uzyskiwać większą prędkość wydruku, podczas występowania minimalnie zróżnicowanego opóźnienia w wystrzeliwaniu generatorów kropel lub rozmiaru kropel spowodowanych różnymi poziomami nagrzania generatorów kropel. Oznacza to, że istnieje mniejsza zmienność wielkości kropel i czasów ich dostarczania dzięki możliwości dostrajania każdego z generatorów kropli, tak aby miały zasadniczo taką samą oporność.

Poprzez zastosowanie zastrzeganej obecnie budowy, szyna uziemiająca może zachodzić na obszar aktywny FET poprzecznie względem osi odniesienia L, wzdłuż długości bezstykowych segmentów obszarów spustowych. Budowa ta, w odróżnieniu od metod tradycyjnych, pozwala szynie uziemiającej i szykom obwodu zasilającego tranzystora polowego FET na zajmowanie węższych obszarów, co sprawia, że mogą to być mniej kosztowne, cienkowarstwowe struktury fundamentowe. Tradycyjne metody charakteryzowałyby się tym, że FET przylega do przeciwnie zwiększającej się szyny 181, która próbowałaby skompensować dodatkową oporność pasożytniczą poprzez zwiększanie się wraz z oddalaniem się od krawędzi struktury głowicy drukującej.

Korzyści i właściwości przedmiotowego wynalazku bez trudu będą dostrzegalne przez fachowców w tej dziedzinie, po zapoznaniu się z następującym szczegółowym opisem, w połączeniu z rysunkiem.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 jest nie skalowanym, schematycznym rzutem poziomym ilustrującym układ rozmieszczenia generatorów kropel atramentu i ścieżek doboru podstawowego atramentowej głowicy drukującej, wykorzystującej wynalazek, fig. 2 jest nie skalowanym, schematycznym rzutem poziomym ilustrującym układ rozmieszczenia generatorów kropel atramentu i szyn uziemiających atramentowej głowicy drukującej z fig. 1, fig. 3 jest schematycznym, z częściowym wyrwaniem, perspektywicznym widokiem atramentowej głowicy drukującej z fig. 1, fig. 4 jest nie skalowanym, schematycznym rzutem poziomym, z częściowym wyrwaniem, ilustrującym atramentową głowicę drukującą z fig. 1, fig. 5 jest schematycznym przedstawieniem uogólnionych warstw cienkowarstwowej struktury fundamentowej głowicy drukującej z fig. 1, fig. 6 jest widokiem częściowego wyrwania rzutu poziomego, ogólnie ilustrującego układ rozmieszczenia reprezentatywnego szyku obwodu zasilającego tranzystora polowego (FET) i szyny uziemiającej głowicy drukującej z fig. 1, fig. 7 jest schematem elektrycznym, przedstawiającym połączenia elektryczne opornika grzejnikowego i obwodu zasilającego tranzystora polowego (FET) głowicy drukującej z fig. 1, fig. 8 jest schematycznym, rzutem poziomym reprezentatywnych ścieżek doboru podstawowego głowicy drukującej z fig. 1, fig. 9 jest schematycznym, rzutem poziomym obrazującym wykonanie obwodu zasilającego tranzystora polowego (FET) i szyny uziemiającej głowicy drukującej z fig. 1, fig. 10 jest schematycznym, widokiem pionowego przekroju obwodu zasilającego tranzystora polowego (FET) z fig. 9, fig. 11 jest nie skalowanym, schematycznym, perspektywicznym widokiem drukarki, w której może być zastosowana głowica drukująca według wynalazku.

PL 199 677 B1

W nastę pują cym poniż ej szczegół owym opisie, jak i na poszczególnych figurach rysunku, te same elementy są oznaczone tymi samymi odnośnikami liczbowymi.

Na fig. 1 - fig. 4, schematycznie przedstawiono nie skalowane, schematyczne, poziome i perspektywiczne rzuty atramentowej głowicy drukującej 100, w której wynalazek może być zastosowany i która zwykle zawiera (a) cienkowarstwową strukturę fundamentową lub płytkę półprzewodnikową 11, zawierającą podłoże, takie jak krzem i mającą różne cienkie warstwy, na niej utworzone, (b) atramentową warstwę przegrodową 12 rozmieszczoną na cienkowarstwowej strukturze fundamentowej 11 i (c) płytkę 13 z otworkami lub dyszami warstwowo przymocowaną na wierzchu atramentowej przegrody 12.

Cienkowarstwowa struktura fundamentowa 11 zawiera płytkę półprzewodnikową z obwodem scalonym, która jest utworzona, na przykład zgodnie z konwencjonalnymi technikami obwodów scalonych i jak schematycznie przedstawiono na fig. 5, zwykle zawiera podłoże krzemowe 111a, bramkę tranzystora polowego (FET), warstwę dielektryczną 111b, warstwę opornikową 111c i pierwszą warstwę metalizowaną 111d. Urządzenia aktywne, takie jak obwody zasilające tranzystorów polowych (FET) opisane bardziej szczegółowo w niniejszym zgłoszeniu, utworzone są w górnej części podłoża krzemowego 111a, w bramce tranzystora polowego (FET) i w warstwie dielektrycznej 111b, która zawiera bramkową warstwę tlenkową oraz bramki polikrzemowe, przy czym dielektryczna warstwa przylega do warstwy opornikowej 111c. Cienkowarstwowe oporniki grzejnikowe 56, utworzone są przez indywidualne, wzajemne modelowanie warstwy opornikowej 111c i pierwszej warstwy metalizowanej 111d. Następnie, cienkowarstwowa struktura fundamentowa zawiera kompozytową warstwę pasywacyjną 111e, zawierającą na przykład warstwę azotkowo krzemową i warstwę węglikowo krzemową (karborundową) oraz warstwę tantalową pasywującą mechanicznie 111f, która przynajmniej pokrywa oporniki grzejnikowe 56. Złota warstwa przewodząca 111g pokrywa tantalową warstwę 111f.

Atramentowa warstwa przegrodowa 12 utworzona jest z suchej warstewki, która jest na gorąco i pod ciśnieniem naniesiona na cienkowarstwową strukturę fundamentową 11 i jest zdefiniowana świetlnie by utworzyć w niej atramentowe komory 19 rozmieszczone nad grzejnikowymi opornikami 56 i atramentowymi kanałami 29. Złote pola stykowe 74, umożliwiające podłączenie zewnę trznych elektrycznych połączeń, utworzone są w złotej warstwie we wzdłużnie oddalonych, przeciwległych końcach cienkowarstwowej struktury fundamentowej 11 i nie są pokryte przez atramentową warstwę przegrodową 12. Przykładowo, materiał warstwy przegrodowej zawiera suchą warstewkę fotopolimeru na bazie akrylanu, takiego jak produkt o nazwie Parad, który jest suchą warstewką fotopolimerową, dostępną do nabycia z E.I. duPont de Nemours and Company z Wilmington, Delaware. Podobne suche warstewki zawierają inne produkty duPont'a, takie jak sucha warstewka o nazwie Riston, czy też suche warstewki wytwarzane przez innych dostawców substancji chemicznych. Płytka z otworkami 13 zawiera, na przykład, płaskie podłoże składające się z materiału polimerowego, w którym otworki ukształtowane są za pomocą wypalenia laserem, na przykład jak ujawniono w patencie US 5,469,199. Płytka z otworkami, także może zawierać metal powlekany galwanicznie, taki jak nikiel.

Jak przedstawiono na fig. 3, komory atramentowe 19 w atramentowej warstwie przegrodowej 12, najczęściej są rozmieszczone nad poszczególnymi opornikami grzejnikowymi wystrzeliwującymi atrament 56 i każda komora atramentowa 19 jest zdefiniowana przez wzajemnie połączone krawędzie lub ściany otworu komory, ukształtowanego w warstwie przegrodowej 12. Kanały atramentowe 29 są zdefiniowane przez dalsze otwory ukształtowane w warstwie przegrodowej 12 i są integralnie połączone z poszczególnymi komorami wystrzeliwują cymi atrament 19. Kanał y atramentowe 29 otwarte s ą w kierunku krawędzi zasilają cej przyległej do rowka zasilają cego w atrament 71 i otrzymują atrament z tego rowka.

Płytka z otworkami 13 zawiera otworki lub dysze 21 rozmieszczone nad poszczególnymi komorami atramentowymi 19, w taki sposób, że każdy opornik grzejnikowy wystrzeliwujący atrament 56, współdziałająca z nim komora atramentowa 19 i odnośne otwory 21 szeregowane są i tworzą generator kropel atramentu 40. Każdy z oporników grzejnikowych posiada nominalną oporność przynajmniej 100 omów, na przykład około 120 lub 130 omów i może zawierać opornik podzielony na segmenty, jak pokazano na fig. 9, gdzie opornik grzejnikowy 56 składa się z dwóch obszarów opornikowych 56a, 56b, połączonych za pomocą obszaru metalizowanego 59. Taka struktura opornika zapewnia opór większy niż pojedynczy obszar opornikowy, o takiej samej powierzchni.

Chociaż ujawnione głowice drukujące, opisane są jako mające warstwę przegrodową i oddzielną płytkę z otworkami, to na szczególną uwagę zasługuje fakt, że głowice drukujące mogą być wykonane z jednolitej struktury przegrodowe/dziurkowanej, która może być wytworzona, na przykład, przy

PL 199 677 B1 użyciu pojedynczej warstwy fotopolimerowej, która jest poddawana procesowi kształtowania przez wielokrotne naświetlanie a następnie utrwalona.

Generatory kropel atramentu 40 rozmieszczane są w kolumnowych szykach lub grupach 61, leżących wzdłuż osi odniesienia L i są rozstawione poprzecznie względem siebie lub poprzecznie względem osi odniesienia L. Oporniki grzejnikowe 56 z każdej grupy generatorów kropel atramentu zwykle uszeregowane są wzdłuż osi odniesienia L i mają z góry ustalone rozstawienie środków lub dysz według podziałki P wzdłuż osi odniesienia L. Podziałka P rozstawienia dysz może wynosić 0,042 mm (1/600 cala) lub więcej, np. 0,084 mm (1/300 cala). Każdy szyk kolumnowy 61 generatorów kropel atramentu zawiera, na przykład 100 lub więcej generatorów kropel atramentu (tj. przynajmniej 100 generatorów kropel atramentu).

Przykładowo dla zobrazowania, cienkowarstwowa struktura fundamentowa 11 może być prostokątna, w której jej przeciwległe krawędzie 51, 52 są podłużnymi krawędziami o długości LS, podczas gdy wzdłużnie rozstawione przeciwległe krawędzie boczne 53, 54 są równe jego szerokości lub bocznemu wymiarowi WS, który jest mniejszy niż długość LS cienkowarstwowej struktury fundamentowej 11. Podłużna rozpiętość cienkowarstwowej struktury fundamentowej 11 jest równa krawędziom 51, 52, które mogą być równoległe do osi odniesienia L. W praktyce, oś odniesienia L może być ustawiona, z czym zwykle mamy do czynienia, zgodnie z osią przesuwania się nośnika. Dla wygody, wzdłużnie rozdzielone końce cienkowarstwowej struktury fundamentowej także będą oznaczone odnośnikami 53, 54 użytymi do odniesienia się do krawędzi na tych końcach.

Chociaż generatory kropel atramentu 40 każdego szyku kolumnowego 61 generatorów kropel atramentu są zilustrowane jako będące zasadniczo współliniowymi, to na szczególną uwagę zasługuje fakt, że niektóre generatory kropel atramentu 40 szyku generatorów kropel atramentu mogą być nieznacznie poza linią środkową kolumny, na przykład dla skompensowania opóźnienia wystrzeliwania.

O ile każdy z generatorów kropel atramentu 40 zawiera oporniki grzejnikowe 56, to oporniki grzejnikowe są odpowiednio rozmieszczone w grupach kolumnowych lub szykach, które odpowiadają kolumnowym szykom generatorów kropel atramentu. Dla wygody, szyki lub grupy oporników grzejnikowych będą odnosiły się do tych samych odnośników liczbowych 61.

Cienkowarstwowa struktura fundamentowa 11 głowicy drukującej 100 z fig. 1 - fig. 4 szczególnie zawiera dwa rowki zasilające w atrament 71, które są usytuowane zgodnie z osią odniesienia L i są rozstawione poprzecznie wzglę dem siebie i wzglę dem osi odniesienia L. Rowki zasilają ce w atrament 71 odpowiednio zasilają cztery kolumny 61 generatorów kropel atramentu, odpowiednio zlokalizowanych po przeciwległych stronach dwóch rowków zasilających w atrament 71, gdzie kanały atramentowe otwarte są w kierunku krawędzi ukształtowanej przez współdziałający z nimi rowek zasilający w atrament, znajdujący się w cienkowarstwowej strukturze fundamentowej. W ten sposób, przeciwległe krawędzie każdego z rowków zasilających w atrament tworzą krawędź zasilającą i każdy z dwóch rowków zasilających w atrament zawiera rowek zasilający w atrament o podwójnej krawędzi.

Charakterystyczne wykonanie, głowicy drukującej 100 z fig. 1 - fig. 4 stanowi monochromatyczna głowica drukująca, w której oba rowki zasilające w atrament 71 dostarczają atrament tego samego koloru, takiego jak czarny, w taki sposób, że wszystkie cztery kolumny 61 generatorów kropel atramentu produkują krople atramentu tego samego koloru.

Podziałka lub rozstaw kolumn CP, między kolumnami po obu stronach rowka zasilającego w atrament jest mniejsza niż lub równa 630 mikrometrów (tj. najwyż ej 630 μ m), zaś podział ka lub rozstaw kolumn CP' między kolumnami, które są centralnie położone między rowkami zasilającymi w atrament jest mniejsza lub równa 800 mikrometrów (tj. najwyż ej 800 μ m).

Podziałka odstępów między dyszami, ustawienie nieliniowe lub przesunięcie dysz z jednej kolumny w stosunku do dysz z sąsiedniej kolumny, wzdłuż osi odniesienia L i objętość kropli atramentu są korzystnie skonfigurowane, aby umożliwić drukowanie w jednokrotnym przejściu, przy czym odstępy monochromatycznych kropel wzdłuż osi odniesienia L, wynoszą 1/4 podziałki P odstępów między dyszami, która jest z zakresu 0,084 mm (1/300 cala) do 0,042 mm (1/600 cala). Objętość kropli może być w zakresie 3 do 7 pikolitrów dla atramentu na bazie barwnika farbującego (jako szczególny przykład około 5 pikolitrów) i w zakresie 12 do 19 pikolitrów atramentu na bazie pigmentu (jako szczególny przykład około 16 pikolitrów). Dla podziałki odstępów między dyszami, równej 0,084 mm (1/300 cala) ustawienie nieliniowe lub przesunięcie wzdłuż osi odniesienia L między sąsiednimi kolumnami dysz, w podanym poprzecznym kierunku może być równe 0,021 mm (1/1200 cala). Czyli inaczej mówiąc, druga kolumna od lewej jest przesunięta o około 0,021 mm (1/1200 cala) wzdłuż wybranego kierunku, wzdłuż osi odniesienia L względem kolumny położonej najbardziej na lewo. Trzecia kolumna od lewej

PL 199 677 B1 jest przesunięta o około 0,021 mm (1/1200 cala) wzdłuż wybranego kierunku, wzdłuż osi odniesienia L względem drugiej kolumny od lewej. Czwarta kolumna od lewej jest przesunięta o około 0,021 mm (1/1200 cala) wzdłuż wybranego kierunku, wzdłuż osi odniesienia L względem trzeciej kolumny od lewej.

Zatem, podziałka P rozstawienia dysz równa 0,084 mm (1/300 cala) powinna zapewnić odstęp kropel przy jednokrotnym przejściu równy 0,021 mm (1/1200 cala), który odpowiada rozdzielczości druku przy jednokrotnym przejściu 1200 dpi. Podziałka P rozstawienia dysz równa 0,042 mm (1/600 cala) zapewniłaby odstęp kropel przy jednokrotnym przejściu 0,011 mm (1/2400 cala), który odpowiada rozdzielczości druku przy jednokrotnym przejściu 1/2400 dpi.

Korzystnie dla wykonania posiadającego cztery szyki kolumnowe 61, każdy mający przynajmniej 100 (np. 104) generatorów kropel atramentu, posiadających podziałkę P odstępów między dyszami, wynoszącą 0,084 mm (1/300 cala), jako obrazujący przykład, długość LS cienkowarstwowej struktury fundamentowej 11, może wynosić około 11,65 mm, a szerokość WS cienkowarstwowej struktury fundamentowej może wynosić około 3,29 mm albo mniej z zakresu od 2,95 mm do 3,29 mm. Zwykle, współczynnik długości do szerokości (tj., LS/WS) cienkowarstwowej struktury fundamentowej może wynosić więcej niż 3,5.

W charakterystycznych wdrożeniach posiadających 100 do 104 generatorów kropel atramentu na kolumnę, głowica drukująca posiada gęstość upakowania dysz w zakresie od 10,43 dysz/mm² do 12,10 dysz/mm². Zwłaszcza głowica drukująca posiada gęstość upakowania dysz przynajmniej 10,43 dysz/mm².

Generatory kropel tuszu są zdolne być zasilane z maksymalną częstotliwością w zakresie od około 15 kHz do około 18 kHz przez zespół zasilających obwodów elektrycznych.

Na przykład, odpowiednio sąsiadujące i współdziałające z kolumnowymi szykami 61 generatorów kropel atramentu 40 są szyki kolumnowe 81 obwodów zasilających tranzystorów polowych FET, ukształtowane w cienkowarstwowej strukturze fundamentowej 11 głowicy drukującej 100, pokazanych schematycznie na fig. 6 dla reprezentatywnego kolumnowego szyku 61 generatorów kropel atramentu. Każdy szyk 81 obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawiera wiele obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85, mających elektrody spustowe odpowiednio podłączone do poszczególnych oporników grzejnikowych 56, za pomocą wyprowadzeń oporników grzejnikowych 57a. Współdziałająca z każdym szykiem 81 obwodów zasilających tranzystorów polowych FET i współdziałająca z szykiem generatorów kropel atramentu jest kolumnowa szyna uziemiająca 181, do której elektrody źródłowe wszystkich obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 współdziałającego szyku obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 81 są elektrycznie połączone. Każdy kolumnowy szyk 81 obwodów zasilających tranzystorów polowych FET i współdziałająca z nim szyna uziemiająca 181 leży wzdłuż współdziałającego szyku kolumnowego 61 generatorów kropel atramentu i przynajmniej podłużnie mają równy zasięg ze współdziałającym szykiem kolumnowym 61. Każda szyna uziemiająca 181 jest elektrycznie połączona do przynajmniej jednego pola stykowego 74 na jednym końcu konstrukcji głowicy drukującej i do przynajmniej jednego pola stykowego 74 na drugim końcu konstrukcji głowicy drukującej, jak schematycznie przedstawiono na fig. 1 i fig. 2.

Szyny uziemiające 181 i wyprowadzenia oporników grzejnikowych 57a są utworzone w warstwie metalizowanej 111c (fig. 5) cienkowarstwowej struktury fundamentowej 11, tak samo jak wyprowadzenia oporników grzejnikowych 57b i elektrody spustowe i źródłowe obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85, opisanych poniżej w niniejszym zgłoszeniu.

Obwody zasilające tranzystory polowe FET 85 każdego szyku kolumnowego obwodów zasilających tranzystorów polowych FET są sterowane przez współdziałający szyk kolumnowy 31 obwodów logicznych dekodera 35, które dekodują informację adresową na przyległej szynie adresowej 33, która jest połączona z odpowiednimi polami stykowymi 74 (fig. 6). Informacja adresowa identyfikuje generatory kropel atramentu, które będą zasilone energią wystrzeliwania atramentu, jak omówiono poniżej w niniejszym zgłoszeniu i jest wykorzystywana przez obwody logiczne dekodera 35, do włączania obwodu zasilającego tranzystor polowy FET, zaadresowanego czy wybranego generatora kropel atramentu.

Jak schematycznie przedstawiono na fig. 7, jedna końcówka każdego opornika grzejnikowego 56 jest połączona przez ścieżkę wyboru podstawowego z polem stykowym 74, które otrzymuje sygnał PS wyboru podstawowego wystrzeliwania atramentu. W ten sposób, ponieważ inna końcówka każdego opornika grzejnikowego 56 jest połączona z końcówką spustową współdziałającego obwodu zasilającego tranzystora polowego FET 85, energia PS wystrzeliwująca atrament jest dostarczona do opornika grzejnikowego 56, jeśli współdziałający obwód zasilający tranzystora polowego FET jest włączony, przez współdziałający obwód logiczny dekodera 35, który nim steruje.

PL 199 677 B1

Jak schematycznie przedstawiono na fig. 8 dla reprezentatywnego szyku kolumnowego 61 generatorów kropel atramentu, generatory kropel atramentu szyku kolumnowego 61 generatorów kropel atramentu mogą być pogrupowane w cztery podstawowe grupy 61a, 61b, 61c, 61d sąsiadujących, przyległych generatorów kropel atramentu i oporniki grzejnikowe 56 poszczególnych podstawowych grup są elektrycznie połączone z tą samą, jedną z czterech ścieżek wyboru podstawowego 86a, 86b, 86c, 86d, tak że generatory kropel atramentu poszczególnej grupy podstawowej są naprzemian połączone równolegle z tym samym sygnałem PS wyboru podstawowego wystrzeliwania atramentu. Dla charakterystycznego przykładu, w którym liczba N generatorów kropel atramentu w szyku kolumnowym jest całkowitą wielokrotnością liczby 4, każda grupa podstawowa zawiera N/4 generatorów kropel atramentu. Przykładowo, grupy podstawowe 61a, 61b, 61c, 61d są rozmieszczone w kolejności od bocznej krawędzi 53 w kierunku bocznej krawędzi 54.

Figura 8 bardziej szczegółowo pokazuje schematyczny rzut poziomy ścieżek wyboru podstawowego 86a, 86b, 86c, 86d dla współdziałającego szyku kolumnowego 61 generatorów kropel i współdziałającego szyku kolumnowego 81 obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 (fig. 6), jak na przykład wykonano za pomocą ścieżek w pozłacanej warstwie 111g (fig. 5), która znajduje się nad innymi warstwami i dielektrycznie jest oddzielona od współdziałającego szyku 81 obwodów zasilających tranzystorów polowych FET i szyny uziemiającej 181. Ścieżki wyboru podstawowego 86a, 86b, 86c, 86d są odpowiednio elektrycznie połączone z czterema podstawowymi grupami 61a, 61b, 61c, 61d przez wyprowadzenia opornikowe 57b (fig. 8) utworzone w warstwie metalizowanej 111c i łączą się wzajemnie przez styki 58 (fig. 8) które rozciągają się pomiędzy ścieżkami wyboru podstawowego i wyprowadzeniami opornikowymi 57b.

Pierwsza ścieżka wyboru podstawowego 86a rozciąga się podłużnie, wzdłuż pierwszej grupy podstawowej 61a i pokrywa część wyprowadzeń oporników grzejnikowych 57b (fig. 9), które odpowiednio są połączone z opornikami grzejnikowymi 56 pierwszej grupy podstawowej 61a i jest połączona przez styki 58 (fig. 9) z tymi wyprowadzeniami oporników grzejnikowych 57b. Druga ścieżka wyboru podstawowego 86b zawiera sekcję, która rozciąga się wzdłuż drugiej grupy podstawowej 61b i pokrywa część wyprowadzeń oporników grzejnikowych 57b (fig. 9), które odpowiednio są połączone z opornikami grzejnikowymi 56 drugiej grupy podstawowej 61b i jest połączona przez styki 58 z tymi wyprowadzeniami oporników grzejnikowych 57b. Druga ścieżka 86b zawiera dalszą sekcję, która rozciąga się wzdłuż pierwszej ścieżki wyboru podstawowego 86a po stronie pierwszej ścieżki wyboru podstawowego 86a, która leży naprzeciwko oporników grzejnikowych 56 pierwszej grupy podstawowej 61a. Druga ścieżka wyboru podstawowego 86b ma ogólny kształt litery L, w której druga sekcja jest węższa niż pierwsza sekcja, dlatego żeby przejść obok pierwszej ścieżki wyboru podstawowego 86a, która jest węższa niż szersza sekcja drugiej ścieżki wyboru podstawowego 86b.

Pierwsza i druga ścieżka wyboru podstawowego 86a, 86b generalnie są przynajmniej o równym zasięgu wzdłużnym z pierwszą i drugą grupą podstawową 61a, 61b i są odpowiednio, stosownie połączone z poszczególnymi polami stykowymi 74, rozmieszczonymi na krawędzi bocznej 53, która znajduje się najbliżej pierwszej i drugiej ścieżki wyboru podstawowego 86a, 86b.

Czwarta ścieżka wyboru podstawowego 86d rozciąga się podłużnie, wzdłuż czwartej grupy podstawowej 61d i pokrywa część wyprowadzeń oporników grzejnikowych 57b (fig. 9), które są połączone z opornikami grzejnikowymi 56 czwartej grupy podstawowej 61d i jest połączona przez styki 58 z takimi wyprowadzeniami oporników grzejnikowych 57b. Trzecia ś cieżka wyboru podstawowego 86c zawiera sekcję, która rozciąga się wzdłuż trzeciej grupy podstawowej 61c i pokrywa część wyprowadzeń oporników grzejnikowych 57b (fig. 9), które są połączone z opornikami grzejnikowymi 56 trzeciej grupy podstawowej 61c i jest połączona przez styki 58 z takimi wyprowadzeniami oporników grzejnikowych 57b. Trzecia ścieżka wyboru podstawowego 86c zawiera dalszą sekcję, która rozciąga się wzdłuż czwartej ścieżki wyboru podstawowego 86d. Trzecia ścieżka wyboru podstawowego 86c generalnie ma kształt litery L, w której druga sekcja jest węższa niż pierwsza sekcja, dlatego żeby mogła obejść czwartą ścieżkę wyboru podstawowego 86d, która jest węższa niż szersza sekcja trzeciej ścieżki wyboru podstawowego 86c.

Trzecia i czwarta ścieżka wyboru podstawowego 86c, 86d generalnie są przynajmniej o równym podłużnym zasięgu z trzecią i czwartą grupą podstawową 61c, 61d i są odpowiednio, stosownie połączone z poszczególnymi polami stykowymi 74 rozmieszczonymi w bocznej krawędzi 54, która znajduje się najbliżej trzeciej i czwartej ścieżki wyboru podstawowego 86c, 86d.

W charakterystycznym przykładzie wykonania, ścieżki wyboru podstawowego 86a, 86b, 86c, 86d dla szyku kolumnowego 61 generatorów kropel atramentu przykrywają obwody zasilające tranzyPL 199 677 B1 story polowe FET i szynę uziemiającą, współdziałającą z szykiem kolumnowym generatorów kropel atramentu i są zawarte w obszarze, który podłużnie posiada równy zasięg ze współdziałającym szykiem kolumnowym 61. W ten sposób, cztery ścieżki wyboru podstawowego dla czterech podstawowych szyków kolumnowych 61 generatorów kropel atramentu rozciągają się wzdłuż szyku, w kierunku końców podłoża głowicy drukującej. Korzystnie, pierwsza para ścieżek wyboru podstawowego dla pierwszej pary grup podstawowych 61a, 61b rozmieszczona jest w jednej połowie długości podłoża głowicy drukującej, która zawarta jest w obszarze, który rozciąga się wzdłuż tej pierwszej pary grup podstawowych, podczas gdy druga para ścieżek wyboru podstawowego dla drugiej pary grup podstawowych 61c, 61d rozmieszczona jest w drugiej połowie długości podłoża głowicy drukującej, która zawarta jest w obszarze rozciągającym się wzdłuż tej drugiej pary grup podstawowych.

Dla uproszczenia przykładu, ścieżki wyboru podstawowego 86 i współdziałająca z nimi szyna uziemiająca, które elektrycznie łączą oporniki grzejnikowe 56 i współdziałające z nimi obwody zasilające tranzystory polowe FET 85 z polami stykowymi 74, zbiorowo traktowane są jako ścieżki zasilające. Także dla uproszczenia przykładu, ścieżki wyboru podstawowego 86 mogą być traktowane jako strona napięciowa lub nieuziemione ścieżki zasilające.

Ogólnie, oporność pasożytnicza (lub oporność włączeniowa) każdego z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 jest skonfigurowana dla skompensowania odchyleń w oporności pasożytniczej, związanej z różnymi obwodami zasilającymi tranzystorów polowych FET 85, przez ścieżkę pasożytniczą utworzoną poprzez ścieżki zasilające, tak ażeby zmniejszyć odchylenia dostarczanej do oporników grzejnikowych energii. W szczególności, ścieżki zasilające tworzą ścieżkę uboczną, która wprowadza oporność pasożytniczą do obwodów tranzystorów polowych FET, która zmienia się wraz z ich poło żeniem na ścieżce, przy czym oporność pasożytnicza każdego z obwodów zasilają cych tranzystorów polowych FET 85 jest dobrana tak, że kombinacja oporności pasożytniczej każdego z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 i oporności pasożytniczej ścieżek zasilających, jaka wprowadzona została do obwodu zasilającego tranzystora polowego FET, jedynie nieznacznie różni jeden generator kropel atramentu od innego. O ile, wszystkie oporniki grzejnikowe 56 mają zasadniczo taką samą oporność, to oporność pasożytnicza każdego z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 jest tak skonfigurowana by skompensować odchylenia oporności pasożytniczej współdziałających ścieżek zasilających, które zostały wprowadzone do różnych obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85. A zatem, jeśli zasadniczo równe energie zostały dostarczone do pól stykowych połączonych ze ścieżkami zasilającymi, to zasadniczo równe energie mogą być dostarczane do różnych oporników grzejnikowych 56.

Odnosząc się bardziej szczegółowo do fig. 9 i fig. 10, każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 zawiera wiele elektrycznie połączonych palców elektrody spustowej 87, rozmieszczonych nad palcami obszaru spustowego 89, utworzonego w podłożu krzemowym 111a (fig. 5) i wiele elektrycznie połączonych palców elektrody ź ródł owej 97, zazę bionych lub poprzeplatanych z elektrodami spustowymi 87 i rozmieszczonych nad palcami obszaru ź ródł owego 99, utworzonego w podł o ż u krzemowym 111a. Palce bramki polikrzemowej 91, które są wzajemnie połączone na poszczególnych końcach, rozmieszczone są na cienkiej tlenkowej warstwie bramkowej 93 utworzonej na podłożu krzemowym 111a. Warstwa szkliwa fosforowo-krzemowego 95 oddziela elektrody spustowe 87 i elektrody źródłowe 97 od podłoża krzemowego Ula. Wiele przewodzących styków spustowych 88 elektrycznie łączy elektrody spustowe 87 z obszarami spustowymi 89, podczas gdy wiele przewodzących styków źródłowych 98 elektrycznie łączy elektrody źródłowe 97 z obszarami źródłowymi 99.

Obszar zajęty przez każdy obwód zasilający tranzystora polowego FET jest korzystnie mały i oporność włączeniowa każdego obwodu zasilającego tranzystor polowy FET jest korzystnie niska, na przykład mniejsza lub równa 14 omów lub 16 omów (tj. najwyżej 14 omów lub 16 omów), co wymaga wydajnych obwodów zasilających tranzystorów polowych FET. Na przykład, oporność włączeniowa

Ron może odnosić się do obszaru A obwodu zasilającego tranzystor polowy FET jak następuje:

Ron < (250.000 omów^mikrometĄ/A gdzie, obszar A jest podany w mikrometrach kwadratowych ^m²). Na przykład, może to być spełnione dla tlenkowej warstwy bramkowej 93, mającej grubość mniejszą lub równą 80 nanometrów (czyli najwyżej 800 angstremów), lub mającą długość bramki mniejszą niż 4 μm. A także, mającą oporność opornika grzejnikowego przynajmniej 100 omów, pozwalając na wykonanie mniejszych obwodów tranzystorów polowych FET, jeśli oporniki grzejnikowe mają niższą oporność, ponieważ z większą wartością opornika grzejnikowego, tolerowana może być większa oporność włączeniowa

PL 199 677 B1 tranzystora polowego FET, biorąc pod uwagę dystrybucję energii pomiędzy opornikami pasożytniczymi i opornikami grzejnikowymi.

W szczególnym przypadku, elektrody spustowe 87, obszary spustowe 89, elektrody źródłowe 97, obszary źródłowe 99 i polikrzemowe palce bramkowe 91 mogą zasadniczo rozciągać się prostopadle lub poprzecznie do osi odniesienia L i do podłużnego zasięgu szyn uziemiających 181. Także, dla każdego obwodu FET 85, zasięg obszarów spustowych 89 i obszarów źródłowych 99, branych poprzecznie do osi odniesienia L jest taki sam, jak zasięg palców bramki, brany poprzecznie do osi odniesienia L, jak pokazano na fig. 6, który definiuje zasięg obszarów aktywnych, brany poprzecznie do osi odniesienia L. Dla uproszczenia przykładu, zasięg palców elektrody spustowej 87, palców obszaru spustowego 89, palców elektrody źródłowej 97, palców obszaru źródłowego 99 i polikrzemowych palców bramkowych 91, może być traktowany jako podłużny obszar tych elementów, o ile te elementy są długie i wąskie na podobieństwo pasków lub palców.

W ilustracyjnym przykładzie wykonania, oporność włączeniową każdego z obwodów FET 85 jest indywidualnie skonfigurowana przez sterowanie podłużnego zasięgu lub długości, stale nie stykającego się segmentu palców obszaru spustowego, gdzie stale nie stykający się segment jest pozbawiony elektrycznych styków 88. Dla przykładu, stale nie stykające się segmenty palców obszaru spustowego mogą zaczynać się przy końcach obszarów spustowych 89, które są najdalej położone od opornika grzejnikowego 56. Oporność włączeniowa poszczególnego obwodu FET 85 wzrasta wraz ze wzrostem długości stale nie stykającego się segmentu palców obszaru spustowego, przy czym wybrana jest taka długość ażeby wyznaczyć oporność włączeniowa poszczególnego obwodu FET.

Jako inny przykład, oporność włączeniowa każdego obwodu FET 85 może być skonfigurowana przez wybieranie wielkości obwodu FET. Na przykład, zasięg obwodu FET brany poprzecznie względem osi odniesienia L może być wybrany do określenia oporności włączeniowej.

Dla typowego wykonania, w którym ścieżki zasilające dla poszczególnego obwodu FET 85 są celowo wyznaczone przez bezpośrednie ścieżki do pól stykowych 74, na najbliższych podłużnie oddalonych końcach struktury głowicy drukującej, oporność pasożytnicza wzrasta wraz z odległością od najbliższego końca głowicy drukującej i oporność włączeniowa obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85 zmniejsza się (powodując wzrost efektywności obwodu FET) wraz z odległością od takiego najbliższego końca, tak by skompensować wzrost oporności pasożytniczej w ścieżce zasilającej. W charakterystycznym przykładzie wykonania, stale nie stykających się palcowych segmentów spustowych poszczególnych obwodów zasilających FET 85, które zaczynają się przy końcach palców obszaru spustowego i które są najdalej położone od oporników grzejnikowych 56, długości takich segmentów zmniejszają się wraz z odległością od najbliższego, jednego z podłużnie oddalonych końców struktury głowicy drukującej.

Każda szyna uziemiająca 181 jest utworzona z tej samej cienkiej warstwy metalizowanej jak elektrody spustowe 87 i elektrody źródłowe 97 obwodów tranzystorów polowych FET 85, zaś aktywne obszary każdego z obwodów FET składają się z obszarów źródłowych i spustowych 89, 99 oraz bramek polikrzemowych 91, korzystnie rozciągających się poniżej współdziałającej szyny uziemiającej 181. Pozwala to, na zajmowanie przez szynę uziemiającą i szyki obwodów FET węższych obszarów, które następnie pozwalają na wykonanie węższej, a więc i mniej kosztownej, cienkowarstwowej struktury fundamentowej.

Także, w wykonaniu w którym stale nie stykające się segmenty palców obszaru spustowego zaczynają się przy końcach palców obszaru spustowego, które są najdalej położone od oporników grzejnikowych 56, zasięg każdej z szyn uziemiających 181 brany poprzecznie lub obocznie względem osi odniesienia L i w kierunku współdziałających oporników grzejnikowych 56 może być powiększony tak, jak zwiększona jest długość sekcji stale nie stykających się palców spustowych, ponieważ elektrody spustowe nie potrzebują być rozciągnięte nad takimi sekcjami stale nie stykających się palców spustowych. Inaczej mówiąc, szerokość W szyny uziemiającej 181 może być zwiększona przez zwiększenie stopnia zachodzenia, za pomocą której szyna uziemiająca pokrywa aktywne obszary obwodów zasilających FET 85, zależnie od długości stale nie stykających się segmentów obszarów spustowych. Osiągnięto to bez zwiększenia szerokości obszaru zajętego przez szynę uziemiającą 181 i współdziałający szyk obwodu zasilającego tranzystor polowy FET 81, ponieważ wzrost osiągnięto przez zwiększenie stopnia zachodzenia między szyną uziemiającą a obszarami aktywnymi obwodów zasilających tranzystorów polowych FET 85. Korzystnie jest gdy, w jakimkolwiek poszczególnym obwodzie FET 85, szyna uziemiająca może zachodzić na obszar aktywny, poprzecznie względem osi odniesienia L, za pomocą znacznej długości nie stykających się segmentów obszarów spustowych.

PL 199 677 B1

Dla charakterystycznego przykładu, w którym stale nie stykające się segmenty obszaru spustowego zaczynają się przy końcach palców obszaru spustowego, które są najdalej położone od oporników grzejnikowych 56 i w którym długości takich stale nie stykających się segmentów obszaru spustowego zmniejszają się wraz z odległością od najbliższego końca struktury głowicy drukującej, modulacja lub zmiany szerokości W szyny uziemiającej 181 wraz ze zmianą długości stale nie stykających się segmentów obszaru spustowego wyznacza szerokość szyny uziemiającej, która wzrasta wraz ze zbliżaniem się do najbliższego końca struktury głowicy drukującej, jak przedstawiono na fig. 8. Chociaż ilość wspólnych prądów wzrasta wraz ze zbliżaniem się do pól stykowych 74, to taki kształt korzystnie zapewnia zmniejszenie oporności szyny uziemiającej wraz ze zbliżaniem się do pól stykowych 74.

Oporność szyny uziemiającej również może być zmniejszona za pomocą poprzecznie rozmieszczonych części szyny uziemiającej 181, w podłużnie rozstawionych obszarach pomiędzy obwodami logicznymi dekodera 35. Na przykład, takie części mogą być rozmieszczone poprzecznie poza obszarami aktywnymi, przy szerokości obszaru, w którym obwody logiczne dekodera 35 zostały utworzone.

Następujące części zespołu obwodów elektrycznych współdziałające z szykiem kolumnowym generatorów kropel atramentu mogą być zawarte w poszczególnych obszarach, mających następujące szerokości wskazane na fig. 6 i fig. 8 przez oznaczenia odnośnikowe, które nawiązują do wartości szerokości.

Obszary zawierają	SZEROKOŚĆ
Wyprowadzenia opornika 57	Około 95 mikrometrów (μιτι) lub mniej (W57)
Obwody FET 81	Najwyżej 250 μιτ, lub najwyżej 180 μιτ, na przykład (W81)
Obwody logiczne dekodera 31	Około 34 μιτ lub mniej (W31)
Podstawowe ścieżki wyboru 86	Około 290 μm lub mniej (W86)

Szerokości te mierzone są prostopadle lub poprzecznie do podłużnego zasięgu podłoża głowicy drukującej, które jest ustawione względem osi odniesienia L.

W odniesieniu do fig. 11, pokazany jest schematyczny, perspektywiczny widok przykł adu atramentowego urządzenia drukującego 20, w którym mogą być użyte opisane powyżej głowice drukujące. Atramentowe urządzenie drukujące 20 z fig. 11, zawiera podstawę montażową 122, otoczoną przez obudowę lub osłonę 124, typowo wykonaną z tłoczonego tworzywa sztucznego. Podstawa montażowa 122 jest ukształtowana, na przykład z arkusza blachy i zawiera pionową płytę 122a. Arkusze nośnika druku indywidualnie są podawane przez strefę drukowania 125, przez przystosowawczy system chwytający nośnika druku 126, który zawiera podajnik 128, do magazynowania nośnika druku przed drukowaniem. Nośnikami druku mogą być dowolnego typu arkusze materiału, nadającego się do druku, takiego jak papier, karton, materiały przezroczyste, Mylar i podobne, lecz dla uproszczenia w przedstawionym przykł adzie wykonania, jako noś nika druku uż ywa się papieru. Szeregi konwencjonalnych rolek napędzanych silnikiem zawierają rolkę napędową 129, napędzaną przez silnik krokowy, który może być używany do przeniesienia nośnika druku z podajnika 128 do strefy drukowania 125. Po wydrukowaniu, rolka napędowa 129 przenosi wydrukowany arkusz na parę chowanych członów skrzydłowych 130, suszarki wyjściowej, które są pokazane w pozycji wysuniętej, gotowej do przyjęcia wydrukowanego arkusza. Człony skrzydłowe 130 utrzymują nowo wydrukowany arkusz przez krótki czas ponad dowolnymi poprzednio wydrukowanymi arkuszami, nadal suszącymi się na półce 132, zanim obrotowo nie cofną się na boki, jak pokazano za pomocą zakrzywionej strzałki 133, by upuścić nowo wydrukowany arkusz na półkę 132. System chwytający nośnik druku może zawierać szereg mechanizmów dostosowawczych dla przystosowywania się do różnych wielkości nośnika druku, włącznie z kopertami listowymi, urzędowymi, A-4, itd., takich jak ramię przestawne 134 o zmiennej długości czy szczelina podajnika kopert 135.

Drukarka z fig. 11 ponadto zawiera sterownik drukarki 136, schematycznie przedstawiony jako mikroprocesor, umieszczony na płycie z obwodami drukowanymi 139 przymocowanej po tylnej stronie pionowej płyty montażowej 122a. Sterownik drukarki 136 otrzymuje instrukcje od urządzenia zarządzającego, takiego jak komputer osobisty (nie pokazano) i steruje działaniem drukarki, włącznie z posuwem nośnika druku przez strefę drukowania 125, ponadto steruje ruchem karetki głowicy drukującej 140 i wysyłaniem sygnałów do generatorów kropel atramentu 40.

PL 199 677 B1

Pręt prowadzący karetki głowicy drukującej 138 posiada oś wzdłużną, równoległą do osi przeszukującej karetki, przy czym pręt ten jest przymocowany do podstawy montażowej 122 by podpierać stosownie do zmiennego rozmiaru karetkę głowicy drukującej 140, dla postępowo zwrotnego ruchu przesuwnego lub przeszukiwania wzdłuż osi przeszukującej karetki. Karetka głowicy drukującej 140 mocuje pierwszy i drugi, wyjmowane pojemniki na atrament z integralną głowicą drukującą 150, 152 (z których każdy czasami nazywany jest „piórem, „pojemnikiem z głowicą drukującą czy „kartridżem). Pojemniki na atrament z integralną głowicą drukującą 150, 152 zawierają poszczególne głowice drukujące 154, 156, które odpowiednio zasadniczo mają skierowane w dół dysze wyrzucające atrament zasadniczo w dół, na kawałek nośnika druku, który znajduje się w strefie drukowania 125. Pojemniki na atrament z integralną głowicą drukującą 150, 152 są zazwyczaj przypięte do karetki głowicy drukującej 140 za pomocą mechanizmu zapadkowego, który zawiera dźwignie zapadkowe, człony zapadkowe lub pokrywy 170, 172.

W przykładzie wykonania, noś nik druku jest przesuwany przez strefę drukowania 125 wzdł u ż osi nośnika, która jest równoległa do stycznej, do części nośnika druku umieszczonego poniżej przechodzących nad nim dysz pojemnika na atrament z integralną głowicą drukującą 150, 152. Jeśli oś nośnika i oś karetki są umieszczone w tej samej płaszczyźnie, jak pokazano na fig. 9, to powinny one być do siebie prostopadłe.

Mechanizm anty-obrotowy, znajdujący się z tyłu karetki głowicy drukującej łączy poziomo umieszczony anty-obrotową sztabkę 185, która jest ukształtowana integralnie z pionową płytą 122a podstawy montażowej 122, na przykład, aby zapobiec obróceniu się karetki głowicy drukującej 140 do przodu, wokół pręta suwakowego 138.

W przedstawionym przyk ł adzie wykonania, pojemnik na atrament z integralną gł owicą drukują cą 150 jest monochromatycznie drukującym pojemnikiem na atrament z integralną głowicą drukującą podczas gdy pojemnik na atrament z integralną głowicą drukującą 152 jest trój-kolorowo drukującym pojemnikiem na atrament z integralną głowicą drukującą.

Karetka głowicy drukującej 140 jest napędzana wzdłuż pręta prowadzącego 138 przez pasek o obwodzie zamknię tym 158, który moż e być napę dzany w konwencjonalny sposób, przy czym liniowa taśma kodera 159 jest wykorzystana do wykrywania pozycji karetki głowicy drukującej 140, wzdłuż osi przeszukującej karetki, na przykład zgodnie z konwencjonalnymi technikami.

Chociaż wyżej przedstawiony opis ilustruje charakterystyczne przykłady wykonania wynalazku, to jednak różne modyfikacje i zmiany niniejszego wynalazku mogą być dokonane przez specjalistów w dziedzinie, bez odchodzenia od zakresu i ducha wynalazku, który jest zdefiniowany przez następujące zastrzeżenia.

Claims (20)

1. Atramentowa głowica drukująca, zawierająca podłoże głowicy drukującej z wieloma warstwami cienkowarstwowymi, cztery położone obok siebie szyki kolumnowe generatorów kropel, utworzone w podłożu głowicy drukującej i rozciągające się wzdłuż podłużnego zasięgu, obwody zasilające utworzone w podłożu głowicy drukującej dla zasilania w energię każdego generatora kropel z częstotliwością z zakresu od około 15 kHz do około 18 kHz, pierwszy rowek zasilający w atrament, drugi rowek zasilający w atrament, przy czym podłoże głowicy drukującej posiada gęstość upakowania generatorów kropel tuszu wynoszącą przynajmniej 10,43 generatorów kropel tuszu na milimetr kwadratowy, pierwszy szyk kolumnowy generatorów kropel i drugi szyk kolumnowy generatorów kropel rozmieszczone są po obu stronach pierwszego rowka zasilającego w atrament, zaś trzeci szyk kolumnowy generatorów kropel i czwarty szyk kolumnowy generatorów kropel rozmieszczone są po obu stronach drugiego rowka zasilającego w atrament, znamienna tym, że obwody zasilające zawierają szyki kolumnowe (81) obwodów zasilających tranzystory polowe FET (85) utworzone w podłożu głowicy drukującej odpowiednio przyległych do szyków kolumnowych generatorów kropel i szyny uziemiające (181), które zachodzą na aktywne obszary obwodów zasilających tranzystorów polowych FET, ponadto zawierają ścieżki zasilające (86a, 86b, 86c, 86d), zaś obwody zasilające tranzystora polowego FET są skonfigurowane do skompensowania oporności pasożytniczej tych ścieżek zasilających, a także poszczególne oporności włączeniowe obwodów FET są dobrane do skompensowania zmian oporności pasożytniczej, posiadanej przez ścieżki zasilające.

PL 199 677 B1

2. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z czterech położonych obok siebie kolumnowych szyków generatorów kropel posiada przynajmniej 100 generatorów kropel rozstawionych według podziałki (P) generatorów kropel.

3. Głowica drukująca według zastrz. 2, znamienna tym, że pierwszy i drugi szyk kolumnowy generatorów kropel rozstawione są od siebie o najwyżej 630 mikrometrów, oraz trzeci i czwarty szyki kolumnowe rozstawione są od siebie o najwyżej 630 mikrometrów.

4. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że drugi szyk kolumnowy generatorów kropel i trzeci szyk kolumnowy generatorów kropel są rozstawione od siebie o najwyżej 800 mikrometrów.

5. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że generatory kropel są skonfigurowane do emitowania kropel mających pojemność kropli w zakresie od 12 do 19 pikolitrów.

6. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że generatory kropel są skonfigurowane do emitowania kropel mających pojemność kropli w zakresie od 3 do 7 pikolitrów.

7. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z generatorów kropel zawiera oporniki grzejnikowe (56) posiadające oporność wynoszącą przynajmniej 100 omów.

8. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że podłoże głowicy drukującej ma długość (LS) i szerokość (WS), gdzie stosunek LS/WS jest większy niż 3,5.

9. Głowica drukująca według zastrz. 8, znamienna tym, że (WS) wynosi około 3,29 milimetrów lub mniej.

10. Głowica drukująca według zastrz. 8, znamienna tym, że (WS) wynosi od około 2,95 milimetrów do około 3,29 milimetrów.

11. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma oporność włączeniową, która jest mniejsza niż (250.000 omów^mikrometr²)/A, gdzie A jest obszarem takiego obwodu zasilającego tranzystor polowy FET w mikrometrach².

12. Głowica drukująca według zastrz. 11, znamienna tym, że każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma bramkę tlenkową (93) o grubości, która wynosi najwyżej 80 nanometrów (800 angstremów).

13. Głowica drukująca według zastrz. 11, znamienna tym, że każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma bramkę o długości, która wynosi mniej niż 4 mikrometry.

14. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma oporność włączeniową wynoszącą najwyżej 14 omów.

15. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z obwodów zasilających tranzystorów polowych FET ma oporność włączeniową wynoszącą najwyżej 16 omów.

16. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że wielkość każdego z obwodów FET jest dobrana do ustawienia oporności włączeniowej.

17. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z obwodów FET zawiera elektrody spustowe (87), obszary spustowe (89), przy czym ponadto obszary spustowe obejmują wydłużone obszary spustowe, z których każdy zawiera stale nie stykający się segment posiadający długość dobraną do nastawienia oporności włączeniowej, oraz zawiera styki spustowe (88) elektrycznie łączące elektrody spustowe z obszarami spustowymi, elektrody źródłowe (97), obszary źródłowe (99), styki źródłowe (98) elektrycznie łączące elektrody źródłowe z obszarami źródłowymi, przy czym obszary spustowe są skonfigurowane do ustawienia oporności włączeniowej każdego z obwodów FET, w celu skompensowania zmiany oporności pasożytniczej posiadanej przez ścieżki zasilające.

18. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z szyków kolumnowych obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawarty jest w obszarze mającym szerokość wynoszącą najwyżej 180 mikrometrów.

19. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy z szyków kolumnowych obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawarty jest w obszarze mającym szerokość, która wynosi najwyżej 250 mikrometrów.

20. Głowica drukująca według zastrz. 1, znamienna tym, że wiele położonych obok siebie kolumnowych szyków generatorów kropel posiada cztery, położone obok siebie szyki kolumnowe generatorów kropel, przy czym każdy szyk kolumnowy generatorów kropel posiada przynajmniej 100 generatorów kropel rozstawionych według podziałki (P), zaś kolumnowe szyki obwodów zasilających tranzystorów polowych FET zawierają cztery kolumnowe szyki obwodów zasilających tranzystorów polowych FET.