(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴発生器からインクを噴射して印刷を行うインクジェット・プリントヘッドであって、
それぞれが最大Ｍ個の一群の前記液滴発生器を有するＮ個の基本要素と、
Ｍ個のアドレス値を提供するアドレス線であって、所与の時間に前記基本要素内の１つの液滴発生器を発射するシーケンスを制御するために、前記液滴発生器に対するアドレス指定が前記Ｍ個のアドレス値の全てを通して循環して行われ、前記基本要素内の１つの液滴発生器は、他の基本要素のそれぞれの中の１つの液滴発生器と同時に発射させることができる、前記アドレス線と、
を備え、
前記プリントヘッドの基本要素対アドレス比（Ｎ／Ｍ）は少なくとも１０対１であり、
前記各液滴発生器は１つの発射抵抗器を有し、
前記プリントヘッドは、さらに、
内部電源経路と、
前記内部電源経路の電圧から一定のオフセットを有するオフセット電圧を提供する電源レギュレータと、
を備え、
前記内部電源経路と前記オフセット電圧との間に、選択された発射抵抗器を結合して、該選択された発射抵抗器に電流を流し、対応する選択された液滴発生器を発射させるように制御可能な対応する一群のスイッチを前記各基本要素がさらに備えている、インクジェット・プリントヘッド。
【請求項２】
前記各発射抵抗器が、８００オーム乃至１０００オームの抵抗値を有している、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３】
前記プリントヘッドの動作電圧が、少なくとも３５ボルトである、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項４】
前記プリントヘッドが、少なくとも１０００個の液滴発生器を備えている、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項５】
前記プリントヘッドが、少なくとも２０００個の液滴発生器を備えている、請求項１または４に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項６】
前記Ｍが最大で１５である、請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項７】
前記Ｎが少なくとも１００である、請求項１または６に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項８】
前記液滴発生器が、１８ｋＨｚより高いインク滴発生レートで動作する、請求項１、６または７に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項９】
長さ方向に沿って第１の側面と第２の側面とを有する第１のインク供給スロットが形成された基板をさらに備え、
第１の液滴発生器列が、前記第１のインク供給スロットの前記第１の側面に沿って形成され、
第２の液滴発生器列が、前記第１のインク供給スロットの前記第２の側面に沿って形成され、
前記各液滴発生器が、１つのノズルを有し、前記第１の液滴発生器列内のノズルが、前記第２の液滴発生器列内のノズルから前記長さ方向にずらされている、
請求項１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項１０】
長さ方向に沿って第１の側面と第２の側面とを有する、前記基板に形成された第２のインク供給スロットをさらに備え、
前記第１および第２のインク供給スロットの前記長さ方向は、同じ方向であり、
第３の液滴発生器列が、前記第２のインク供給スロットの前記第１の側面に沿って形成され、
第４の液滴発生器列が、前記第２のインク供給スロットの前記第２の側面に沿って形成され、
前記各液滴発生器が１つのノズルを有し、前記第１および第２の液滴発生器列内のノズルが、前記第３および第４の液滴発生器列内のノズルから前記長さ方向にずらされている、
請求項９に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項１１】
前記各液滴発生器が１つのノズルを有し、前記各液滴発生器列内のノズルが、前記長さ方向に垂直な、前記プリントヘッドの走査方向に沿ってずらされている、請求項９または１０に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項１２】
それぞれが最大Ｍ個の一群の液滴発生器を有するＮ個の基本要素と、所与の時間に前記基本要素内の１つの液滴発生器を発射するシーケンスを制御するためのアドレス線とを有するインクジェット・プリントヘッドにおいて、前記液滴発生器からインクを噴射して印刷を行うインクジェット印刷方法であって、
Ｍ個のアドレス値を提供する前記アドレス線を提供する段階と、
Ｎ個の前記基本要素からインク滴を印刷する段階であって、所与の時間に前記基本要素内の１つの液滴発生器を発射するシーケンスを制御するために、前記液滴発生器に対するアドレス指定が前記Ｍ個のアドレス値の全てを通して循環して行われる段階を含み、前記基本要素内の１つの液滴発生器は、他の基本要素のそれぞれの中の１つの液滴発生器と同時に発射させることができる、段階と、
を含み、
前記プリントヘッドの基本要素対アドレス比（Ｎ／Ｍ）は少なくとも１０対１であり、
前記各液滴発生器は１つの発射抵抗器を有し、
前記印刷方法は、
内部電源経路を提供する段階と、
前記内部電源経路の電圧から一定のオフセットを有するオフセット電圧を提供する段階と、
前記内部電源経路と前記オフセット電圧との間に、選択された発射抵抗器を結合して、該選択された発射抵抗器に電流を流し、対応する選択された液滴発生器を発射させる段階と、
をさらに含む、方法。
【請求項１３】
前記各基本要素からインク滴を印刷する前記段階が、選択された発射抵抗器を加熱して、対応する選択された液滴発生器からインクを噴射させる段階を含み、前記各発射抵抗器が、８００オーム乃至１０００オームの抵抗値を有している、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記各基本要素からインク滴を印刷する前記段階が、選択された発射抵抗器を加熱して、対応する選択された液滴発生器からインクを噴射させる段階を含み、選択された発射抵抗器を加熱する前記段階が、少なくとも３５ボルトの動作電圧を使用する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記プリントヘッドが、少なくとも１０００個の液滴発生器を備えている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｍが、最大で１５である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｎが、少なくとも１００である、請求項１２または１６に記載の方法。
【請求項１８】
各基本要素からインク滴を印刷する前記段階が、１８ｋＨｚより高いインク滴発生レートで行われる、請求項１２、１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
基板に形成された第１のインク供給スロットから第１の液滴発生器列および第２の液滴発生器列内の各液滴発生器にインクを供給する段階をさらに含み、前記各液滴発生器が１つのノズルを有し、前記第１の液滴発生器列内のノズルが、前記第２の液滴発生器列内のノズルから前記第１のインク供給スロットの長さ方向にずらされている、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記基板に形成された第２のインク供給スロットから第３の液滴発生器列および第４の液滴発生器列内の各液滴発生器にインクを供給する段階をさらに含み、前記第１および第２の液滴発生器列内のノズルが、前記第３および第４の液滴発生器列内のノズルから前記長さ方向にずらされている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記各液滴発生器列内のノズルが、前記長さ方向に垂直な、前記プリントヘッドの走査方向に沿ってずらされている、請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、インクジェット・プリントヘッドに関し、より詳細には、きわめて高い液滴発生レートを有するインクジェット・プリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェット印刷システムは、プリントヘッド、プリントヘッドに液体インクを供給するインク供給源、およびプリントヘッドを制御する電子制御部を含む。プリントヘッドは、インク滴を、複数のオリフィスまたはノズルから、例えば用紙などの印刷媒体の方に噴射して印刷媒体上に印刷する。一般に、オリフィスは、１つまたは複数の配列で配列され、その結果、プリントヘッドと印刷媒体が互いに対して移動されるときに、オリフィスからインクを適切に順序付けして噴射することによって印刷媒体上に文字や他の画像が印刷される。
【０００３】
一般に、プリントヘッドは、薄膜抵抗などの小さな電気ヒータで気化室内にある少量のインクを急速に加熱することによって、インク滴をノズルから噴射する。インクの加熱によって、インクが気化し、ノズルから噴射される。一般に、インクの１つのドットごとに、通常はプリンタの処理電子回路の一部分として配置されている遠隔プリントヘッド制御部が、プリントヘッドの外部の電源からの電流の活動化を制御する。この電流は、選択された薄膜抵抗に流され、対応して選択された気化室内のインクを加熱する。本明細書において、薄膜抵抗は、発射抵抗器とも呼ばれる。本明細書において、液滴発生器は、ノズル、気化室、および発射抵抗器を含むように参照される。
【０００４】
インクジェット・プリントヘッドの進化により、１つのプリントヘッド当たりの液滴発生器の数が増え、その結果、プリントヘッドの液滴発生レートが改善された。１つのプリントヘッド当たりの液滴発生器の数が増えたため、それに対応して、通電する発射抵抗器の数が増え、それによりプリントヘッド・ダイ上に必要な入力パッドの数が増えた。以前の１つのタイプのプリントヘッドは、５０個の生成器と、それに対応する発射抵抗器のそれぞれに通電する個別のリード線に電力を提供する５０個の電源入力パッドとを有する。しかしながら、このタイプのプリントヘッドは、約５０個以上の液滴発生器を実装するには実際的でない。
【０００５】
必要な入力パッドの数は、選択された発射抵抗器への電流の印加を制御するために電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのスイッチング素子がそれぞれの発射抵抗器に結合された他の従来型のプリントヘッドでは大幅に減少する。１つのプリントヘッドの構成において、発射抵抗器は、基本要素（ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ）内にグループ化され、単一の電源線が、基本要素内の各発射抵抗器ごとの対応する各ＦＥＴのソースまたはドレインに電力を提供する。基本要素内の各ＦＥＴは、そのゲートに結合され別々に通電可能なアドレス線を有し、各アドレス線は、多数の基本要素によって共用される。代表的な印刷動作において、アドレス線は、所定の時間に基本要素内の１つの発射抵抗器だけが活動化されるように制御される。
【０００６】
１つの構成において、各ＦＥＴのゲートに結合されたアドレス線は、ノズル・データ、ノズル・アドレス、および発射パルスの組み合せによって制御される。ノズル・データは、一般に、プリンタの電子制御部から提供され、印刷する実際のデータを提供する。発射パルスは、選択された発射抵抗器に流れる電流の活動化のタイミングを制御する。代表的な従来のインクジェット印刷システムは、電子制御部を使用して発射パルスに関連するタイミングを制御する。ノズル・アドレスは、ノズル発射順序を制御してすべてのノズルを発射させることができかつ所定の時間に基本要素内の１つのノズルだけが発射されるようにすべてのノズル・アドレスに循環される。
【０００７】
基本要素の数は、所定の時間に発射することができる液滴発生器の数を定義する。１つの基本要素当たりのアドレス線の数は、プリントヘッド内のすべての液滴発生器を発射させるのに必要な発射サイクルの数を定義する。Ｎ本の基本要素線とＭ本のアドレス線がある場合、Ｎ本の基本要素線とＭ本のアドレス線にアース線を加えたもので、Ｎ×Ｍ個の発射抵抗器を処理することができる。入力リード線の総数（すなわち、Ｎ＋Ｍ）は、Ｎ＝Ｍのときに最少になる。本明細書において、Ｎ／Ｍの比率は、プリントヘッドの基本要素対アドレス比と呼ばれる。
【０００８】
１９９９年２月１９日に出願され、「Ａ  ＨＩＧＨ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＰＲＩＮＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＰＲＯＴＯＣＯＬ」と題する米国特許出願第０９／２５３，４１１号に記載されたような１つのタイプのプリントヘッドは、シリアル印刷データを受け取って処理するために統合デマルチプレクサ電子回路を使用している。そのようなプリントヘッドにおいて、シリアル印刷データは、高速シリアル・インタフェースによってプリントヘッドに送られる。プリントヘッド内のシリアル・シフト・レジスタは、液滴発生器の発射アレイ用に、直列の多重化印刷データを並列の印刷データに変換する。すなわち、シリアル・シフト・レジスタは逆多重化機構の第１レベルを行う。シリアル・シフト・レジスタは、各アドレス選択のために発射期間全体にわたって並列データを一定に保持するデータ・ラッチに並列データを提供する。このようにして、１列のノズルが発射している間、シフト・レジスタは、次のノズル列のための印刷データを自由に取り込むことができる。このタイプのプリントヘッドは、データ・ラッチからのデータをアドレス線と組み合わせて、対応する発射抵抗器に結合された対応するＦＥＴのゲートを制御し、選択された発射抵抗器に流れる電流を制御する第２のレベルの逆多重化機構を含むことができる。この構成において、ＦＥＴは、プリントヘッド上の高発射電流を直接切り換えることができ、これにより、データ線が発射抵抗器に直接接続され、外部からストローブされるときに必要な外部電源切換のための必要と費用がなくなる。このタイプのプリントヘッドでは、発射周波数が高くなりノズルの数が多くなるほど、シリアル・チャネルのデータ転送速度を高くしかつ／またはデータ入力線の数を多くしなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
基本要素対アドレス比が約１の場合、プリントヘッドは、一般に、液滴発生器の数があまり多くなく（例えば、１インク色につき約４００個以下の液滴発生器）、発射周波数があまり高くない（例えば、実質的に１８ｋＨｚ未満）のときに適正に機能する。しかしながら、プリントヘッドの発射周波数がきわめて高い（例えば、約１８ｋＨｚを超える）場合は、発射レートが高いほど、短縮された発射サイクル内に適合することができるアドレス・ストローブ信号（すなわち、ノズル発射）の数が制限されるので、アドレス線の数は、一般に、最大数（例えば、約１０〜１５本のアドレス線）に制限される。基本要素対アドレス比が１の場合は、１０〜１５本のアドレス線の制限によって、プリントヘッドの液滴発生器は約１００〜２２５個になる。
【００１０】
以上の理由および本明細書の発明の実施の形態の節においてより詳細に示した理由のために、きわめて高い周波数（例えば、１８ｋＨｚを超える周波数）で動作する相対的にきわめて多数の液滴発生器（例えば、１０００個以上の液滴発生器）を有するインクジェット・プリントヘッドが求められている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様は、Ｎ個の基本要素と、Ｍ個の可能なアドレス値を有するアドレスを含むインクジェット・プリントヘッドを提供する。各基本要素は、最大Ｍ個の一群の液滴発生器を含む。アドレスは、所与の時間に基本要素内の１つの液滴発生器を発射させるシーケンスを制御するためにＭ個すべてのアドレス値に循環される。基本要素内の１つの液滴発生器を、他の各基本要素内の１つの液滴発生器と同時に発射させることができる。プリントヘッドの基本要素対アドレス比（Ｎ／Ｍ）は、少なくとも１０対１である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明において、その好ましい実施形態の一部であり、発明を実施することができる固有の実施形態を示す添付図面を参照する。この点に関して、「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「先」、「後」などの方向を表す用語は、説明する図の向きに対して使用される。本発明のインクジェット・プリントヘッド・アセンブリおよびそれに関連する構成要素は、多くの異なる向きに位置決めすることができる。したがって、向きのある用語は、例示のために使用され、決して制限ではない。他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲から逸脱することなく構造的または論理的な変更を行うことができることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、制限の意味に解釈されるべきでなく、本発明の範囲は、併記の特許請求の範囲によって定義される。
【００１３】
図１は、インクジェット印刷システム１０の１つの実施形態を示す。インクジェット印刷システム１０は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２、インク供給アセンブリ１４、取付けアセンブリ１６、媒体搬送アセンブリ１８、および電子制御部２０を含む。少なくとも１つの電源２２が、インクジェット印刷システム１０の様々な電気構成要素に電力を提供する。インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、複数のオリフィスまたはノズル１３から印刷媒体１９に向かってインク滴を噴射して印刷媒体１９に印刷する少なくとも１つのプリントヘッドまたはプリントヘッド・ダイ４０を含む。印刷媒体１９は、紙、カード用紙、透明紙、マイラなど、任意のタイプの適切なシート材料である。一般に、ノズル１３は、１つまたは複数の列またはアレイに配列され、それにより、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２と印刷媒体１９が互いに移動するときにノズル１３から適切な順序のインクを噴射することにより、印刷媒体１９に文字、記号および／または他の図形または画像が印刷される。
【００１４】
インク供給アセンブリ１４は、プリントヘッド・アセンブリ１２にインクを供給しかつインクを蓄えるリザーバ１５を含む。したがって、インクが、リザーバ１５からインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２に流れる。インク供給アセンブリ１４とインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、一方向インク送出システムまたは再循環インク送出システムのどちらを構成することもできる。一方向インク送出システムでは、印刷中に実質的にインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２に供給される全てのインクが消費される。しかしながら、再循環インク送出システムでは、印刷中にプリントヘッド・アセンブリ１２に供給されたインクの一部分だけが消費される。したがって、印刷中に消費されないインクは、インク供給アセンブリ１４に戻される。
【００１５】
１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２とインク供給アセンブリ１４は、インクジェット・カートリッジまたはペンに一緒に収容される。もう１つの実施形態において、インク供給アセンブリ１４は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２と分かれており、供給管などのインタフェース接続によってインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２にインクを供給する。いずれの実施形態においても、インク供給アセンブリ１４のリザーバ１５を取り外し、交換しかつ／または補充することができる。１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２とインク供給アセンブリ１４が、インクジェット・カートリッジに一緒に収容されている場合、リザーバ１５は、カートリッジ内に配置されたローカル・リザーバとカートリッジと別に配置された大きいリザーバと含む。それにより、離れた大きい方のリザーバが、ローカル・リザーバを補充するはたらきをする。したがって、離れた大きい方のリザーバおよび／またはローカル・リザーバを取り外し、交換しかつ／または補充することができる。
【００１６】
取付けアセンブリ１６は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２を媒体搬送アセンブリ１８に対して位置決めし、媒体搬送アセンブリ１８は、媒体１９をインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２に対して位置決めする。これにより、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２と印刷媒体１９の間の領域のノズル１３の近くに印刷ゾーン１７が定義される。１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、走査型プリントヘッド・アセンブリである。したがって、取付けアセンブリ１６は、印刷媒体１９を走査するためにインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２を媒体搬送アセンブリ１８に対して移動させるキャリッジを含む。もう１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、非走査型プリントヘッド・アセンブリである。したがって、取付けアセンブリ１６は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２を媒体搬送アセンブリ１８に対する規定位置に固定する。これにより、媒体搬送アセンブリ１８は、媒体１９をインクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２に対して位置決めする。
【００１７】
電子制御部またはプリンタ制御部２０は、一般に、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２、取付けアセンブリ１６および媒体搬送アセンブリ１８と通信しそれらを制御するプロセッサ、ファームウェア、その他のプリンタ電子回路を含む。電子制御部２０は、コンピュータなどのホスト・システムからデータ２１を受け取り、データ２１を一時的に記憶するメモリを含む。データ２１は、一般に、電子的経路、赤外線経路、光学的経路、その他の情報転送経路に沿ってインクジェット印刷システム１０に送られる。データ２１は、例えば、印刷する文書および／またはファイルを表す。したがって、データ２１は、インクジェット印刷システム１０の印刷ジョブを構成し、１つまたは複数の印刷ジョブ・コマンドおよび／またはコマンド・パラメータを含む。
【００１８】
１つの実施形態において、電子制御部２０は、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２のノズル１３からのインク滴の噴射を制御する。それにより、電子制御部２０は、印刷媒体１９上に、文字、記号、および／または他の図形または画像を構成する噴射インク滴のパターンを形成する。噴射インク滴パターンは、印刷ジョブ・コマンドおよび／またはコマンド・パラメータによって決定される。
【００１９】
１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、１つのプリントヘッド４０を含む。もう１つの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、幅広アレイまたはマルチヘッドのプリントヘッド・アセンブリである。１つの幅広アレイの実施形態において、インクジェット・プリントヘッド・アセンブリ１２は、プリントヘッド・ダイ４０を搬送する担体を提供し、プリントヘッド・ダイ４０と電子制御部２０の間の電気通信を提供し、プリントヘッド・ダイ４０とインク供給アセンブリ１４の間の流体連通を提供する。
【００２０】
図２に、プリントヘッド・ダイ４０の１つの実施形態の一部分を概略的に示す。プリントヘッド・ダイ４０は、印刷要素または液滴噴射要素（すなわち、液滴発生器）４１のアレイを含む。印刷要素４１は、インク供給スロット４３が形成された基板４２上に形成されている。したがって、インク供給スロット４３は、印刷要素４１に液体インクを供給する。各印刷要素４１は、薄膜構造４４、オリフィス層４５、および発射抵抗器４８を含む。薄膜構造４４には、基板４２に形成されたインク供給スロット４３と連通するインク供給チャネル４６が形成されている。オリフィス層４５は、前面４５ａと、前面４５ａに形成されたノズル口１３とを有する。また、オリフィス層４５には、ノズル口１３ならびに薄膜構造４４のインク供給チャネル４６と連通するノズル・チャンバまたは気化室４７が形成されている。発射抵抗器４８は、ノズル・チャンバ４７内に位置決めされている。リード４９は、発射抵抗器４８を、選択された発射抵抗器に印加する電流を制御する回路に電気的に結合する。
【００２１】
印刷中に、インク供給チャネル４６を介してインク供給スロット４３からノズル・チャンバ４７にインクが流れる。ノズル口１３は、発射抵抗器４８と動作可能に関連付けられ、それにより、発射抵抗器４８が通電されたときに、ノズル・チャンバ４７内のインクの液滴が、ノズル口１３を通って（例えば、発射抵抗器４８の平面と垂直に）印刷媒体に向かって噴射される。
【００２２】
プリントヘッド・ダイ４０の実施例には、サーマル・プリントヘッド、圧電プリントヘッド、曲げ張力（ｆｌｅｘ−ｔｅｎｓｉｏｎａｌ）プリントヘッド、または当技術分野において既知の他のタイプのインクジェット噴射装置がある。１つの実施形態において、プリントヘッド・ダイ４０は、完全に一体化されたサーマル・インクジェット・プリントヘッドである。したがって、基板４２は、例えばシリコン、ガラス、安定重合体からなり、薄膜構造４４は、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タンタル、ポリシリコン・ガラス、他の適切な材料のうちの１つまたは複数のパッシベーション層または絶縁層からなる。また、薄膜構造４４は、発射抵抗器４８とリード線４９を形成する導電体層を含む。導電体層は、例えば、アルミニウム、金、タンタル、タンタル・アルミニウム、他の金属や合金からなる。
【００２３】
プリントヘッド・アセンブリ１２は、任意の適切な数（Ｐ）のプリントヘッド４０を含むことができ、ここで、Ｐは少なくとも１である。印刷動作を行う前に、データをプリントヘッド４０に送らなければならない。データは、例えば、プリントヘッド４０用の印刷データと非印刷データを含む。印刷データには、例えば、ビットマップ印刷データなどの画素情報を含むノズル・データがある。非印刷データには、例えば、コマンド／状態（ＣＳ）データ、クロック・データおよび／または同期データがある。ＣＳデータの状態データには、例えば、プリントヘッドの温度または位置、プリントヘッド解像度および／またはエラー通知がある。
【００２４】
図３に、プリントヘッド４０の１つの実施形態をブロック図の形で概略的に示す。プリントヘッド４０は、基本要素５０にグループ分けされた複数の発射抵抗器４８を含む。図３に示したように、プリントヘッド４０は、Ｎ個の基本要素５０を含む。所定の基本要素にグループ分けされる発射抵抗器４８の数は、基本要素によって異なってもよく、プリントヘッド４０内のそれぞれの基本要素に同じでもよい。それぞれの発射抵抗器４８は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などの関連したスイッチ素子５２を有する。１つの電源線が、各基本要素５０内の各抵抗器の各ＦＥＴ５２のソースまたはドレインに電力を提供する。基本要素５０内の各ＦＥＴ５２は、ＦＥＴ５２のゲートに結合され個別に通電可能なアドレス線によって制御される。各アドレス線は、複数の基本要素５０によって共用される。後で詳しく説明するように、アドレス線は、所定の時間に１つのＦＥＴ５２だけをオンにし、それにより所定の時間に１つの発射抵抗器４８だけに電流を流し、それに対応する選択された気化室内のインクを加熱するように制御される。
【００２５】
図３に示した実施形態において、プリントヘッド４０内に、基本要素５０は、１列に基本要素がＮ／２個ずつ２列に配列される。しかしながら、プリントヘッド４０の他の実施形態は、他の多くの適切な実施形態で配列された基本要素を有する。後で図７を参照して、きわめて高いノズル実装密度を可能にする基本要素の構成の例を説明する。
【００２６】
図４に、基本要素５０のノズル駆動ロジックおよび回路６０の１つの実施形態の一部分をブロック回路図の形で概略的に示す。図４に示した部分は、ノズル駆動ロジックおよび回路６０のノズル発射動作を実施する主ロジックおよび回路を表す。しかしながら、ノズル駆動ロジックおよび回路６０の実際の実施態様は、図４に示していない様々な他の複雑なロジックおよび回路を含むことができる。
【００２７】
ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、経路６４でノズル・データを受け取り、経路６６でノズル・アドレスを受け取り、経路６８で発射パルスを受け取る。ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、また、電源線７０で基本要素電源を受け取り、アース線７２で基本要素アースを受け取る。ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、経路６４のノズル・データ、経路６６のノズル・アドレス、および経路６８の発射パルスを組み合わせて、基本要素電源線７０から発射抵抗器４８を通りアース線７２まで流れる電流を連続的に切り換える。経路６４のノズル・データは、印刷する文字、記号および／または他の図形または画像を表す。経路６６のノズル・アドレスは、所定の時間にノズルを発射させる順序（すなわち、ノズル発射順序）を制御するＭ個の可能なアドレス値を有する。経路６６のノズル・アドレスは、所定の時間に基本要素５０内の１つの発射抵抗器４８だけを動作しかつすべてのノズルを発射できるように循環される。経路６８の発射パルスは、電源２２（図１に示す）などのプリントヘッドの外部の電源からの電流の活動化のタイミングを制御する。
【００２８】
図４に示したノズル駆動ロジックおよび回路６０の実施形態において、経路６６に提供されるノズル・アドレスは、符号化アドレスである。したがって、経路６６のノズル・アドレスは、Ｍ個のアドレス・デコーダ８２ａ，８２ｂ，．．．，８２ｍに提供される。この実施形態において、経路６６のノズル・アドレスは、基本要素５０内のＭ’個のノズルのうちの１つのノズルを表すＭ個のアドレス値のうちの１つのアドレス値を表すことができる。ここで、Ｍ’は、最大でＭである。したがって、経路６６のノズル・アドレスが所定のアドレス・デコーダに関連付けられたノズルを表す場合、アドレス・デコーダ８２はそれぞれ、アクティブ出力信号を提供する。
【００２９】
ノズル駆動ロジックおよび回路６０は、アドレス・デコーダ８２ａ〜８２ｍからＭ個の出力を受け取るＡＮＤゲート８４ａ，８４ｂ，．．．，８４ｍを含む。また、ＡＮＤゲート８４ａ〜８４ｍは、それぞれ、経路６４からＭ個のノズル・データ・ビットのうちの対応するノズル・データ・ビットを受け取る。また、ＡＮＤゲート８４ａ〜８４ｍはそれぞれ、経路６８に提供される発射パルスを受け取る。ＡＮＤゲート８４ａ〜８４ｍの出力はそれぞれ、ＦＥＴ５２ａ〜５２ｍの対応する制御ゲートに結合される。したがって、それぞれのＡＮＤゲート８４に関して、対応するノズル１３が経路６４からのノズル・データ入力ビットに基づくデータを受け取るよう選択され、線６８の発射パルスがアクティブになり、線６６のノズル・アドレスが、対応するノズルのアドレスと一致する場合、ＡＮＤゲート８４が、対応するＦＥＴ５２の制御ゲートに結合された出力をアクティブにする。
【００３０】
それぞれのＦＥＴ５２は、そのソースが１基本要素アース線７２に結合され、そのドレインが、対応する発射抵抗器４８に結合されている。発射抵抗器４８ａ〜４８ｍはそれぞれ、基本要素電源線７０と対応するＦＥＴ５２ａ〜５２ｍのドレインとの間に結合される。
【００３１】
したがって、ノズル・データ・ビット、復号アドレス・ビットおよび発射パルスの組み合わせによって、所定のＡＮＤゲート８４に３つのアクティブ入力が提供されるとき、所定のＡＮＤゲート８４は、対応するＦＥＴ５２の制御ゲートにアクティブ・パルスを提供し、それにより対応するＦＥＴ５２がオンになり、それに応じて、基本要素電源線７０から、選択した発射抵抗器４８を通り、基本要素アース線７２に電流が流れる。選択した発射抵抗器４８に流れる電流によって、対応する選択した気化室内のインクが加熱され、インクが気化され対応するノズル１３から噴射される。
【００３２】
図５に、プリントヘッド・ダイ１４０の１つの実施形態の一部分を断面斜視図で示す。プリントヘッド・ダイ１４０は、液滴噴射要素または液滴発生器１４１のアレイを含む。液滴発生器１４１は、インク供給スロット１４３が形成された基板１４２上に形成されている。インク供給スロット１４３は、液滴発生器１４１にインクを供給する。プリントヘッド・ダイ１４０は、基板１４２の上に薄膜構造１４４を含む。プリントヘッド・ダイ１４０は、薄膜構造１４４の上にオリフィス層１４５を含む。
【００３３】
各液滴発生器１４１は、ノズル１１３、気化室１４７、および発射抵抗器１４８を含む。薄膜構造１４４には、基板１４２に形成されたインク供給スロット１４３と連通するインク供給チャネル１４６が形成されている。オリフィス層１４５には、ノズル１１３が形成されている。また、オリフィス層１４５には、ノズル１１３と、薄膜構造１４４に形成されたインク供給チャネル１４６と、に連通する気化室１４７が形成されている。発射抵抗器１４８は、気化室１４７内に配置されている。リード線１４９は、発射抵抗器１４８を、選択された発射抵抗器に印加する電流を制御する回路に電気的に結合する。
【００３４】
印刷中、インク３０は、インク供給チャネル１４６によってインク供給スロット１４３から気化室１４７に流れる。各ノズル１１３は、対応する発射抵抗器１４８と動作的に関連付けられ、それにより、選択された発射抵抗器１４８が通電されたときに、気化室１４７内のインク滴が、ノズル１１３から（例えば、対応する発射抵抗器１４８の平面に垂直に）印刷媒体に向かって噴射される。
【００３５】
プリントヘッド１４０の例は、一般に、多数の液滴発生器１４１（例えば、１０００個以上の液滴発生器）を含む。きわめて高い液滴発生レートを有するインクジェット・プリントヘッドを使用可能にするため、プリントヘッド１４０の１つの実施形態の例は、きわめて高いノズル実装密度を有する。例えば、プリントヘッド１４０の１つの実施形態の例は、約１／２インチ（約１２.７ミリメートル）であり、ずれた４つのノズル列を含み、この各列は、１つのプリントヘッド１４０当たり合計１，２１６個のノズルになるように３０４個のノズルを含む。もう１つの実施形態の例において、各プリントヘッド１４０は、長さが約１インチ（約２５.４ミリメートル）で、ずれた４つのノズル列を含み、各列は、１つのプリントヘッド当たり合計２，１１２個になるように５２８個のノズルを含む。これらの両方の実施形態の例において、各列のノズル１１３は、６００ドット／インチ（ｄｐｉ）のピッチを有し、列は、４列すべてを使用して２４００ｄｐｉの印刷解像度を実現するようにずらされている。プリントヘッド１４０のそのような実施形態は、ノズル列の方向に２４００ｄｐｉのシングルパス解像度で印刷し、複数パスでより高い解像度で印刷することができる。また、プリントヘッド１４０の走査方向に、より高い解像度で印刷することができる。
【００３６】
薄膜構造１４４は、本明細書において、薄膜メンブレイン１４４とも呼ばれる。４つのずれたノズル列を含む１つの実施形態の例において、２つの列が、ひとつの薄膜メンブレイン１４４上に形成され、２つの列が、別の薄膜メンブレイン１４４上に形成される。
【００３７】
図６に、プリントヘッド１４０の下側の斜視図を概略的に示す。図６に示したように、単一のインク供給スロット１４３が、２列のインク供給チャネル１４６へのアクセスを提供する。１つの実施形態において、各インク供給チャネル１４６のサイズは、ノズル１１３のサイズより小さく、それにより、インク３０内の粒子は、インク供給チャネル１４６によってろ過され、ノズル１１３を詰まらせることがない。複数のインク供給チャネル１４６が、各気化室１４７にインク３０を供給するので、インク供給チャネル１４６が詰まっても気化室１４７の充填速度にはほとんど影響がない。したがって、１つの実施形態において、インク気化室１４７よりもインク供給チャネル１４６の方が数が多い。
【００３８】
図７に、プリントヘッド・ダイ２４０の１つの実施形態の一部分を図形式で示す。プリントヘッド・ダイ２４０は、単一のプリントヘッド・ダイ基板２４２上に形成された２つの薄膜メンブレイン２４４ａおよび２４４ｂを含む。ノズル列２５４ａおよび２５４ｂが、薄膜メンブレイン２４４ａ上に形成される。ノズル列２５４ｃおよび２５４ｄは、薄膜メンブレイン２４４ｂ上に形成される。２４００ノズル／インチ（ｎｐｉ）などのきわめて高いノズル密度を作り出すために、ノズル列２５４ａ〜２５４ｄはずらされている。
【００３９】
各ノズル列２５４は、Ｎ／４個の基本要素２５０を含むが、図７は、各列２５４につき１つの基本要素２５０だけを示す（例えば、ノズル列２５４ａが基本要素２５０ａを含み、ノズル列２５４ｂが基本要素２５０ｂを含み、ノズル列２５４ｃが基本要素を２５０ｃ含み、ノズル列２５４ｄが基本要素２５０ｄを含む）。それぞれのノズル列２５４にＮ／４個の基本要素２５０があるため、プリントヘッド・ダイ２４０にはＮ個の基本要素がある。１つの実施形態の例において、Ｎが１７６のとき、１つのノズル列２５４当たり４４個の基本要素があり、各薄膜メンブレイン２４４に８８個の基本要素があり、プリントヘッド・ダイ２４０上に１７６個の基本要素がある。
【００４０】
ノズル・アドレスは、Ｍ個のアドレス値を有する。各基本要素２５０は、Ｍ’個のノズル２１３を含み、ここで、Ｍ’は、最大Ｍであり、Ｍ’は、基本要素によって異なる可能性がある。示した実施形態において、各基本要素２５０は、１２個のノズルを含む。したがって、基本要素２５０内の１２個すべてのノズルをアドレス指定するには１２個のノズル・アドレス値が必要である。ノズル・アドレスは、ノズルをすべて発射することができかつ所定の時間に基本要素２５０内の１つのノズルだけを発射できるようにノズル発射順序を制御するために、Ｍ個すべてのノズル・アドレス値に循環される。
【００４１】
例示的なプリントヘッド・ダイ２４０の例示的なノズル・レイアウトは、Ｎ／Ｍ＝１７６／１２＝約１４．７の総基本要素対アドレス比を有する。さらに、各ノズル列２５４は、４４×１２ノズル＝５２８ノズルを含み、その結果、プリントヘッド・ダイ２４０のノズルの合計は４×５２８＝２，１１２個になる。２００１年６月６日に出願され「ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ  ＷＩＴＨ  ＨＩＧＨ  ＮＯＺＺＬＥ  ＰＡＣＫＩＮＧ  ＤＥＮＳＩＴＹ」と題する米国特許出願第０９／８７６，４７０号に開示されているようなもう１つの実施形態の例において、各ノズル列は、合計１５２個の基本要素の場合は３８個の基本要素を含み、各基本要素は、各ノズル列内の合計３０４個のノズルの場合は８個のノズルと、１つのプリントヘッド当たり合計１，２１６個のノズルを含む。この第２の実施形態の例において、すべてのノズルをアドレス指定するためには８個のアドレスが必要であり、その結果、プリントヘッド・ダイの基本要素対アドレス比はＮ／Ｍ＝１５２／８＝１９になる。このような例示的なプリントヘッド・ノズル・レイアウトによって達成されるノズル実装密度はきわめて高いので、そのような高い基本要素対アドレス比により、きわめて高い液滴発生レートが可能になる。
【００４２】
図７において、プリントヘッド・ダイ２４０のノズル・レイアウトは、実寸で示されておらず、むしろ、４つのノズル列２５４がどのように互いにずらされており、スキップ・パターンがどのように動作するかが示されている。プリントヘッド２４０の他の実施形態は、他の適切な数（例えば、２、６、８など）の互いにずれたノズル列２５４を有する。各ノズル列２５４は、実施形態の例において、１／１２００インチ（約０．０２ミリメートル）の横またはＸ軸方向の距離矢印Ｄ２で示された幅寸法を有する。各基本要素内の１２のノズルは、Ｘ軸方向に互いずらされている。基本要素２５０内の食違いの総量は、距離矢印Ｄ３で表され、これは、実施形態の例では、約１９．４ミクロンまたはマイクロメートル（μｍ）である。矢印Ｄ３で表された基本要素２５０内の全食違い（total stagger）は、最も内側の発射抵抗器から最も外側の発射抵抗器まで測定され、全走査軸食違いとも呼ばれる。例えば、基本要素２５０ａにおいて、全走査軸食違いは、Ｘ軸方向に発射抵抗器４から発射抵抗器３２まで測定される。走査軸に沿って、水平解像度は、物理的なノズル位置ではなく、キャリッジ速度と発射周波数（例えば、走査軸方向の２４００ｄｐｉの解像度は、２０インチ／秒（ｉｐｓ）のキャリッジ速度と４８ｋＨｚの発射周波数によって達成することができる）によって決定される。例えば、距離Ｄ２が１／１２００インチのときは、１２００ｄｐｉの印刷に最適である。
【００４３】
図７においてノズルの配置を表すそれぞれの図式のセルは、例示的な実施形態において１／２４００インチの、縦（Ｙ）軸方向の矢印Ｄ１で表された距離を有する。それぞれの図式のセルは、横（Ｘ）軸方向に実寸で示されていない。ノズル列２５４ａのノズルは、薄膜メンブレイン２４４ａ上のノズル列２５４ｂのノズルに対して１／１２００インチだけＹ軸方向にずらされている。同様に、ノズル列２５４ｃのノズルは、薄膜メンブレイン２４４ｂ上のノズル列２５４ｄのノズルに対してＹ軸方向に１／１２００インチだけずらされている。さらに、ノズル列２５４ａおよび２５４ｂのノズルは、ノズル列２５４ｃおよび２５４ｄのノズルから１／２４００インチだけＹ軸方向にずらされている。この結果、Ｙ軸に沿った縦方向の基本要素の食違いパターンにより、４つのノズル列２５４ａ〜２５４ｄ内のすべてのノズルに２４００ｎｐｉのノズル間隔ができる。
【００４４】
２つの薄膜メンブレイン２４４ａおよび２４４ｂは、プリントヘッド２４０の基板２４２の中心軸（２５５で示した）に対して配置される。インクは、左インク供給スロット２４３ａと右インク供給スロット２４３ｂと呼ばれる基板２４２に形成された溝を介して液滴発生器に供給される。そのようなインク・スロットの物理構造は、図５と図６において１４３で示され、前に説明されている。ノズル列２５４ａおよび２５４ｂの液滴発生器には、線２５６ａに沿った中心を有する左インク供給スロット２４３ａによってインクが供給される。ノズル列２５４ｃおよび２５４ｄの液滴発生器には、線２５６ｂに沿った中心を有する右インク供給スロット２４３ｂからインクが供給される。矢印Ｄ４で表した距離は、基板２４２の中心から各インク供給スロット２４３の中心までの距離（すなわち、中心線２５５と２５６ａの間ならびに中心線２５５と中心線２５６ｂの間）が示される。プリントヘッド２４０の実施形態の例において、距離Ｄ４は、約８９９．６μｍである。各薄膜メンブレイン２４４上の列間隔は、矢印Ｄ５で示され、インク供給スロット２４３の左側の基本要素２５０の中心からインク供給スロット２４３の右側の基本要素２５０の中心までのＸ軸方向の水平距離を表す。１つの実施形態の例において、列間隔Ｄ５は、約１６９．３μｍである。
【００４５】
以上の距離Ｄ１〜Ｄ５はすべて、実施形態によって異なり、特定のパラメータおよび設計選択に大きく依存し、上記の例の値は、プリントヘッド・ダイ２４０の１つ実施態様の例に適した値を表す。
【００４６】
図７に示したプリントヘッド・ダイ２４０の実施形態において、基本要素２５０ｄは、基本要素１と呼ばれ、抵抗器１、５、９、１３、１７、２１、２５、２９、３３、３７、４１および４５を含む。基本要素２５０ｂは、基本要素２と呼ばれ、抵抗器２、６、１０、１４、１８、２２、２６、３０、３４、３８、４２および４６を含む。基本要素２５０ｃは、基本要素３と呼ばれ、抵抗器３、７、１１、１５、１９、２３、２７、３１、３５、３９、４３および４７を含む。基本要素２５０ａは、基本要素４と呼ばれ、抵抗器４、８、１２、１６、２０、２４、２８、３２、３６、４０、４４および４８を含む。この抵抗器の番号付けと基本要素の番号付けの例は、本明細書において、閲覧者をプリントヘッド・ダイ２４０の上の抵抗器１と対向させるノズル２１３によってプリントヘッド・ダイ２４０を表す基準の向き（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）と呼ばれる。したがって、この基準の向きにおいて、右インク供給スロット２４３ｂの隣りの基本要素２５０に関して、右上の基本要素は基本要素１であり、左上の基本要素は基本要素３であり、右下の基本要素は基本要素１７３であり、左下の基本要素は基本要素１７５である。左インク供給スロット２４３ａの隣りの基本要素２５０に関して、右上の基本要素は基本要素２であり、左上の基本要素は基本要素４であり、右下の基本要素は基本要素１７４であり、左下の基本要素は基本要素１７６である。
【００４７】
発射抵抗器の番号付けは、右インク供給スロット２４３ｂの隣りの発射抵抗器の上の発射抵抗器は抵抗器１であり、右インク供給スロット２４３ｂの隣りの下の発射抵抗器は抵抗器２１１１である。左インク供給スロット２４３ａの近くの発射抵抗器に関して、上の発射抵抗器は抵抗器２であり、下の発射抵抗器は抵抗器２１１２である。発射抵抗器は、Ｙ軸方向に１／６００インチ（約０．０４ミリメートル）の縦方向間隔で、インク供給スロット２４３のそれぞれの端に配置されている。前に考察したように、各インク供給スロット２４３の左側の発射抵抗器は、同じインク供給スロット２４３の右側の発射抵抗器から１／１２００インチ（０．０２ミリメートル）だけずれている。左インク供給スロット２４３ａの隣り発射抵抗器はすべて、右インク供給スロット２４３ｂの隣りの発射抵抗器に対して１／２４００インチ（０．０１ミリメートル）だけずれている。プリントヘッド２４０による印刷動作の例において、上から下に印刷された縦の線におけるインク・ドットの位置は、インク・ドットを縦の線の上のドット１から下のドット２１１２まで発射した発射抵抗器の数に対応する。
【００４８】
クロストークとは、隣り合ったノズル間の望ましくない流体干渉のことを指す。図７に示した超高密度ノズル・レイアウトのいくつかの態様は、クロストークを高める。最初に、ノズル列２５４内のノズル２１３は、ピッチ６００ｎｐｉなどの高密度ピッチで配置され、そのため、ノズル２１３は、以前のノズル・レイアウトの設計よりも近接して配置される。さらに、例示のヘッド２４０は、プリントヘッドに合計２，１１２個のノズルを有する実施形態において最大４８ｋＨｚ、プリントヘッド内に合計１，２１６個のノズルを有する実施形態においては最大７２ｋＨｚなど、きわめて高い液滴発生レートで動作するように設計されている。ノズル実装密度がきわめて高く発射周波数がきわめて高い例では、それに対応して、インク流束速度とインク補給速度がきわめて高い。図５、図６および図７に示したインク供給スロット１４３／２４３の設計は、液滴発生器のインク補給速度を高くする。
【００４９】
ノズル列は、一般に、異なるノズル列内のノズルが流体的に妨害しないように十分な距離だけ離されているので、従来のインクジェット・プリントヘッドは、ノズル列内の隣りの位置に配置された隣り合ったノズル間のクロストークを考慮するだけでよい。ノズル実装密度がきわめて高いインクジェット・プリントヘッド２４０では、ノズル列２５４内と、薄膜メンブレイン２４４上の隣りのインク供給スロット２４３の反対側に配置されたノズル列内の両方の隣り合ったノズル間にクロストークが存在する可能性がある。例えば、ノズル列２５４ａおよび２５４ｂ内のノズル２１３は、これらのノズルが両方とも左インク供給スロット２４３ａからのインクを供給されるため、クロストークの視点から隣り合ったノズルであると見なされる。さらに、ノズル列２５４ｃおよび２５４ｄのノズル２１３は、これらのノズルが両方とも右インク供給スロット２４３ｂからインクを供給されるので、クロストークの視点からは隣り合ったノズルであると見なされる。
【００５０】
例示のプリントヘッド２４０において実施することができる特定のクロストーク回避機能の詳細な考察は、「ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ  ＷＩＴＨ  ＨＩＧＨ  ＮＯＺＺＬＥ  ＰＡＣＫＩＮＧ  ＤＥＮＳＩＴＹ」と題する前述の米国特許出願に詳細に考察されている。クロストーク回避機能の１つは、ノズル発射の時間的分離を最大にするために、隣り合ったノズルを続けて発射しないようにインクジェット・プリントヘッド２４０のノズル発射順序を制御するアドレス・シーケンス順序でスキップ・パターンを使用することである。この時間的な改良の他に、クロストークをさらに減少させるために、隣り合ったノズルの間に延在する半島を形成することによって流体的分離を達成することができる。プリントヘッド２４０に実施される任意の適切なクロストーク低減機能は、液滴発生器への横方向の流れを実質的に減少させないことが好ましい。インク供給スロット２４３の長さ方向に実質的なインクの流れがある場合でも、例えば６００ｎｐｉ以上のきわめて高いノズル実装密度を有し、１８ｋＨｚ以上の高い周波数で動作するプリントヘッド２４０は、必要なきわめて高い補給速度を得るのに十分な横方向のインクの流れを維持する必要がある。
【００５１】
適切なスキップ発射パターンの１つの例は、ＳＫＩＰ４であり、この場合、基本要素内の５番目ごとのノズルが順番に発射される。例えば、ＳＫＩＰ４のシーケンスは、５番目ごとのノズルを発射して１−２１−４１−１３−３３−５−２５−４５−１７−３７−９−２９−１−２１−などを生成する基本要素２５０ｄ内のノズル発射シーケンスを生成する。
【００５２】
すべてのノズルを発射することができかつ所定の時間に基本要素内の１つのノズルだけが発射されるようにノズル発射順序を制御するために、ノズル・アドレスは、Ｍ個のすべてのノズル・アドレス値に循環される。
【００５３】
１つのタイプのプリントヘッドの例は、ノズル発射順序を制御するために、各ノズルにアドレス発生器とハードコード・アドレス・デコーダを含む。このタイプのプリントヘッドでは、ノズルの発射シーケンスは、プリントヘッド・ダイ上の適切な金属層を変化させるだけで修正することができる。したがって、このタイプのプリントヘッドにおいて、新しいノズル発射順序が必要な場合は、１つまたは複数のマスクを変化させてノズル発射シーケンスを決める金属層を変化させることによって、設定されたノズル発射シーケンスを修正することができる。
【００５４】
１つの実施形態において、ノズル・アドレスによるノズル発射順序の制御は、プリントヘッドのノズル発射順序を変更するためにプログラムすることができるプログラム式ノズル発射順序制御部を有するプリントヘッド電子回路によってプログラムすることができ、それにより、新しい発射順序が必要な場合に新しいマスクを生成する必要がなくなる。プログラム式ノズル発射順序制御部を備えたそのようなインクジェット・プリントヘッドは、２００１年３月２日に出願された「ＰＲＯＧＲＡＭＭＡＢＬＥ  ＮＯＺＺＬＥ  ＦＩＲＩＮＧ  ＯＲＤＥＲ  ＦＯＲ  ＩＮＫＪＥＴ  ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ」と題する米国特許出願第０９／７９８，３３０号に詳細に示されている。
【００５５】
前に説明したきわめて高いノズル実装密度と、後で説明するプリントヘッド電子回路とにより、少なくとも１０００個の液滴発生器と少なくとも１０対１の基本要素対アドレス比を有する、液滴発生器を多数有するプリントヘッドが可能になる。基本要素対アドレス比が少なくとも１０対１であるため、１秒当たり少なくとも２０万個の液滴を発生する能力を有する少なくとも２０ｋＨｚの動作周波数が可能になる。
【００５６】
図７に示したプリントヘッド２４０の実施形態の例において、プリントヘッド２４０は、２１１２個の液滴発生器を含み、最大４８ｋＨｚで動作することができる。もう１つの実施形態の例において、プリントヘッド２４０は、１２１６個の液滴発生器を含み、最大７２ｋＨｚの周波数で動作することができる。最大約４８ｋＨｚで動作する２１１２個の液滴発生器の実施形態では、基本要素が１７６個ありアドレス値が１２個あるので、基本要素とアドレスの数の合計が１８８の場合に、基本要素対アドレス比は、約１４．７になる。最大７２ｋＨｚで動作する１２１６個の液滴発生器の実施形態では、基本要素が１５２個ありアドレス値が８個あるので、基本要素とアドレスの数の合計が１６０の場合に、基本要素対アドレス比は約１９対１になる。
【００５７】
適切なプリントヘッド２４０は、プリントヘッド２４０が１０本以下のデータ線からシリアル・データを受け取ることを可能にするために、本明細書の従来の技術の節および「Ａ  ＨＩＧＨ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ  ＰＲＩＮＴＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＰＲＯＴＯＣＯＬ」と題する前述の米国特許出願に示されているようなデマルチプレクス電子回路を含む。１つの適切な実施形態において、プリントヘッド２４０内のマルチプレクス電子回路は、必要なノズル・データ入力の数を４本のノズル・データ線に減少させる。
【００５８】
１つの実施形態において、プリントヘッド２４０は、動作電流を減少させるために高抵抗の抵抗器で実施される発射抵抗器４８を含む。適切な高抵抗の発射抵抗器４８は、タングステン窒化シリコン（ＷＳｉＮ）を含む。発射抵抗器４８に適した抵抗値の範囲は、約８００オーム〜約１０００オームである。高抵抗の発射抵抗器４８によって得られる少ない動作電流は、電流を少なくし、寄生抵抗における損失を少なくする。
【００５９】
１つの実施形態において、プリントヘッド２４０は、高抵抗の発射抵抗器４８の他に、高いプリントヘッド動作電圧を使用する。プリントヘッド２４０の１つの実施形態の例において、処理技術は、約３５ボルトのプリントヘッド動作電圧を可能にする。プリントヘッド動作電圧が高い場合、プリントヘッド２４０は、少ない電流で動作される。
【００６０】
プリントヘッド２４０内のいくつかの構成要素およびシステムは、最小および最大の動作温度および電圧を有する。最大動作温度は、プリントヘッドの信頼性を保証し、かつ印刷品質不良を回避するように確立される。同様に、最大動作電圧は、プリントヘッドの寿命を最大にするように確立される。
【００６１】
エネルギー・レベル決定の１つのタイプは、プリントヘッド・アセンブリ１２の最適動作電圧の決定である。１つの実施形態において、最適動作電圧は、製造時に決定され、プリントヘッド・アセンブリ１２のメモリ素子内に符号化されている。しかしながら、プリントヘッド・アセンブリ１２を印刷システム１０に取り付けた後は、印刷システムへの接続により寄生抵抗が増大するので、プリントヘッド・アセンブリに適切な動作電圧をかけるためには少し高めの電源電圧が必要である。この動作電圧は、プリントヘッド・アセンブリ１２に適切な電圧を供給するのに十分な高さでかつ最大電源電圧よりも低くなければならない。
【００６２】
１つの実施形態において、最適動作電圧は、最初にプリントヘッド・アセンブリ１２のターンオン・エネルギー（ＴＯＥ）を確認することによって決定される。本明細書において、ＴＯＥは、プリントヘッド・アセンブリ１２のノズル１３から液滴を発射させるのに十分なエネルギーの量として定義される。１つの実施形態において、プリントヘッド・アセンブリ１２の製造時に、ＴＯＥは、多量のエネルギーを印加し液滴発射を観察することによって確認される。次に、ＴＯＥを、液滴の発射が止まるまで徐々に減少させる。この実施形態において、ＴＯＥは、液滴の発射が止まるポイントのすぐ上のエネルギー・ポイントとして確立される。プリントヘッド・アセンブリ１２内のメモリ素子に書き込む適切な動作電圧を得るために、ＴＯＥには、過剰エネルギー・マージンが加えられる。
【００６３】
１つの実施形態において、最適動作電圧は、エネルギー・レベルがＴＯＥよりも約２０パーセント高くなるように調整される。次の式Ｉは、エネルギーの計算を表す。
【００６４】
式Ｉ
エネルギー＝電力×時間
ここで、時間は、発射パルスのパルス幅として測定され、電力は、次の式ＩＩによって与えられる。
【００６５】
式ＩＩ
電力＝Ｖ2／ｒ
ここで、ｒは、プリントヘッド・アセンブリ１２の抵抗であり、Ｖは、適切な動作電圧である。
【００６６】
したがって、式Ｉと式ＩＩを使用し、式Ｉのエネルギー値をＴＯＥよりも２０パーセント高くすることによって、最適動作電圧が得られる。
【００６７】
アドレス・カウントが減少し、プリントヘッド内の基本要素の数が減少しないとき、基本要素対アドレス比が大きくなり、これにより、発射周波数を高めることができる。しかしながら、アドレス・カウントが減少すると、高いピーク電流と寄生抵抗における大きい損失とに関連して動作エネルギー範囲が大きくなる。したがって、例えば約８００〜１０００オームの抵抗の高抵抗の発射抵抗器４８と、例えば約３５ボルトの高いプリントヘッド動作電圧によって、ピーク電流が減少し、寄生抵抗における損失が減少し、アドレス・カウントを減少させ、それにより液滴発生レートを大幅に高めることができる。
【００６８】
下の表Ｉは、例示のプリントヘッド２４０に関して、１１〜１６のノズル・アドレスについてノズル発射周波数が９ｋＨｚ、１８ｋＨｚ、２４ｋＨｚ、３６ｋＨｚおよび４８ｋＨｚの場合の算出した最大発射パルス幅をマイクロ秒（μｓ）で示す。表Ｉは、発射パルス間のデッドタイムが約０．１５６μｓであり、キャリッジ・ジッタ・マージンが約１０パーセントである仮定している。本明細書において、キャリッジ・ジッタは、キャリッジの振動と関連した発射パルスのタイミング誤差と呼ばれることがある。キャリッジ・ジッタ・マージンが約１０パーセントの場合、プリントヘッド２４０の基本要素２５０内のすべてのノズルは、発射サイクルの約９０パーセントで発射されるので、約１０パーセントのキャリッジ・ジッタ・マージンが残る。
【００６９】
【表１】
0004034637.tif 000002
【００７０】
下の表ＩＩは、発射抵抗器において３２ボルト〜３５ボルトの範囲の場合に、発射抵抗器に使用可能な適切な算出エネルギーをマイクロジュール（μｊ）で表す。表ＩＩは、発射抵抗の値が９００オームであり、発射パルス幅が上の表Ｉからのものであると仮定する。表ＩＩの算出エネルギー値は、１１から１６までのアドレスについて、発射周波数が９ｋＨｚ、１８ｋＨｚ、２４ｋＨｚ、３６のｋＨｚおよび４８ｋＨｚのものである。
【００７１】
【表２】
0004034637.tif 000003
【００７２】
多数の個別のインク滴を高頻度で噴射する能力は、（１）アドレス線を順序付ける最小時間、（２）噴射室充填時間、（３）液滴安定性、（４）印刷システム１０とプリントヘッド・アセンブリ１２間の最大データ転送速度などのいくつかの要因によって決まる。したがって、アドレス線の数が少ないプリントヘッド２４０の設計によって、アドレス線の順序付けを完了するのにかかる時間が短縮され、高速インク噴射が可能になる。各基本要素２５０内にあるノズル２１３の数は、従来のプリントヘッドの設計よりも少ないので、単一ノズル２１３の発射周波数をかなり高めることができる。
【００７３】
マルチドロップ印刷と関連した２つの周波数がある。それらの周波数は、ベース周波数（Ｆ）とバースト周波数（ｆ）として定義される。ベース周波数は、走査キャリッジ速度（インチ／秒：ｉｐｓ）に解像度または画素サイズ（ドット／インチ：ｄｐｉ）を掛けることによって設定される。画素のベース周期は、１／Ｆである。以下の例Ｉは、キャリッジ速度が４０ｉｐｓで解像度が１２００ｄｐｉの例の対応するベース周波数とベース周期を示す。
【００７４】
例Ｉ
ベース周波数＝Ｆ＝（４０ｉｐｓ）×１２００ｄｐｉ＝４８，０００ドット／秒＝４８ｋＨｚ
ベース周期＝１／Ｆ＝１／４８，０００＝２０．８マイクロ秒
【００７５】
バースト周波数（ｆ）は、常に、ベース周波数（Ｆ）と等しいかそれよりも高い。バースト周波数は、走査キャリッジの１回のパスで任意の単一画素に付着される液滴の最大数と関連する。１回のパスで画素に付着させることができる液滴の最大数は、アドレス線の数と等しい。したがって、バースト周波数は、１回のパスで所定の画素内に配置される液滴の最大数とベース周波数を掛けたものに等しい。印刷動作の例において、選択したノズルに関して、画素内に４つの液滴を配置する場合はベース周波数を約１２ｋＨｚに下げ、あるいは画素内に８つの液滴を配置する場合はベース周波数を約６ｋＨｚに下げて４８ｋＨｚのバースト周波数を達成することができる。それにより、バースト周波数は、実際のベース解像度の倍数の実質的に高い解像度を得ることができる（例えば、ベース解像度が６００ｄｐｉの場合に１回のパスで１画素当たり４つの液滴では、実質的に２４００ｄｐｉの解像度になる）。バースト周波数は、選択したノズルを１回のパスで所与の画素内に複数回発射させることによって不良ノズルを補償するために使用することができる。
【００７６】
近似的な最大バースト周波数（ｆ）は、次の式ＩＩＩで与えられる。
【００７７】
式ＩＩＩ
最大バースト周波数（ｆ）≒１／（（アドレスの数）×（発射パルス幅＋デッドタイム））
【００７８】
上記の式ＩＩＩに従って、アドレス線の数が少なくなり発射パルス幅が減少するほど、最大バースト周波数が高くなる。例えば、アドレス線が１２本であり、最大発射パルス幅が１．４μｓであり、発射パルス間のデッドタイムが０．１５６μｓの場合、最大バースト周波数は５３ｋＨｚである。しかしながら、インクの高粘度化（puddling）、インク滴の異方性、インク滴体積の変動などのインクの流体的問題によって、実際の最大発射周波数は制限される。
【００７９】
一般に、１つのプリントヘッド・ダイ２４０上で同時に通電される発射抵抗器４８が１７６個になる可能性のある１７６個の基本要素を有するプリントヘッド・ダイ２４０の例のように、１つのプリントヘッド・ダイ上の多数の発射抵抗器が同時に通電される場合には、発射抵抗器４８に電流を供給する電源（例えば、電源２２）に大電流負荷が生じる。その結果、プリントヘッド・ダイへの導体中の寄生抵抗に流れる大電流によって、プリントヘッド・ダイの電圧が低下する。このプリントヘッド・ダイの電圧の低下により、発射抵抗器に送られるエネルギーが少なくなる。
【００８０】
１つの従来のインクジェット印刷システムにおいて、この電圧低下を部分的に緩和するために、プリントヘッドの近くに大きいバイパス・コンデンサが配置される。しかしながら、この従来のインクジェット印刷システムでは、大きいバイパス・コンデンサとプリントヘッドとの間の抵抗は補償されない。さらにまた、この従来のインクジェット印刷システムでは、連続負荷の下で発射抵抗器に電流を供給する電源の直流電圧の低下も補償されない。
【００８１】
従来の１つのインクジェット印刷システムにおいて、発射抵抗器に供給される電力の持続時間が、プリントヘッドの電源電圧の変化に応じて変調される。この従来のインクジェット印刷システムでは、それぞれの発射抵抗器に一定のエネルギーが送られる。それにもかかわらず、発射抵抗器は、少ない数の発射抵抗器にしか通電されないときにより多くの瞬時電力を受け取る。発射抵抗器に送られる瞬時電力の量を少なくすることによって、発射抵抗器の寿命を長くすることができる。したがって、発射抵抗器に一定電力を印加することと、発射抵抗器に一定電力を一定期間印加することの両方が必要である。
【００８２】
図８に、線形電源レギュレータ３００を有するプリントヘッド３４０の１つの実施形態を、ブロック回路図の形で概略的に示す。プリントヘッド３４０は、線形電源レギュレータ３００を使用して、プリントヘッド３４０への入力で電源電圧（Ｖｐｐ）を低下させるオフ・プリントヘッド・ダイの寄生抵抗を補償し、それにより基本要素対アドレス比を高めインク滴発生レートを高めることができる。プリントヘッド３４０は、Ｖｐｐ入力ピン３９０で電源２２からＶｐｐ電源を受け取り、それ対応する電源アースを入力ピン３９４で受け取る。内部Ｖｐｐ電源経路３９２は、Ｖｐｐ電源ピン３９０に結合され、プリントヘッド３４０内の発射抵抗器４８にＶｐｐ電源を内部で供給する。内部電源アース３９６は、電源アース・ピン３９４に結合され、それに対応する電源アースを、プリントヘッド３４０内の発射抵抗器４８に内部で供給する。
【００８３】
基本要素３５０ａ〜３５０ｎはそれぞれ、内部Ｖｐｐ電源経路３９２に直接結合された基本要素電源線３７０ａ〜３７０ｎのうちの対応するものを含む。基本要素３５０ａ〜３５０ｎはそれぞれ、内部電源アース３９６に直接結合されないない基本要素アース線３７２ａ〜３７２ｎのうちの対応するものを含む。より正確に言うと、基本要素アース線３７２ａ〜３７２ｎは、線形電源レギュレータ３００によって制御される。
【００８４】
線形電源レギュレータ３００は、電流モード・ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）３０２、バッファ増幅器３０４、および一連の帰還増幅器３０６ａ，３０６ｂ，．．．，３０６ｎを含む。帰還増幅器３０６ａ〜３０６ｎはそれぞれ、基本要素３５０ａ〜３５０ｎのうちの対応するものに対応し、この場合、各基本要素３５０は、所定の時間に１つの発射抵抗器４８だけに通電することができる。
【００８５】
ＤＡＣ３０２は、線３０８にディジタル・オフセット・コマンドを受け取る。内部Ｖｐｐ電源経路３９２が、ＤＡＣ３０２に結合され、ＤＡＣ３０２に基準電圧（ＲＥＦ）を提供する。ＤＡＣ３０２は、内部Ｖｐｐ電源経路３９２の電圧からアナログ・オフセット電圧を生成して、それによりプリントヘッド３４０のＶｐｐ入力ピン３９０のＶｐｐ電源の変化を追跡するように、線３０８上のディジタル・オフセット・コマンドによってプログラムされる。線３０８上のディジタル・オフセット・コマンドは、プリントヘッド３４０への入力でのＶｐｐ電源電圧を低下させるプリントヘッド・ダイ以外の寄生抵抗を補償するのに必要なオフセット電圧の大きさを表す。
【００８６】
１つの実施形態において、プリントヘッド３４０は、線３０８にディジタル・オフセット・コマンドを提供するプロセッサ３９８を含む。もう１つの実施形態において、ディジタル・オフセット・コマンドは、電子制御部２０によってプリントヘッド３４０に提供される。さらにもう１つの実施形態において、線３０８上のディジタル・オフセット・コマンドは、プリントヘッド３４０の外部にあるがプリントヘッド・アセンブリ１２内に含まれるプロセッサによって提供される。これらの実施形態のいずれにおいても、ディジタル・オフセット・コマンドは、一般に、プリントヘッド３４０の内部バスを介してプロセッサ３９８などのプロセッサによって読み書きされるレジスタに記憶される。
【００８７】
ＤＡＣ３０２は、線３０８上のディジタル・オフセット・コマンドを内部Ｖｐｐ電源経路電圧からアナログ・オフセット電圧に変換し、線３１０にアナログ・オフセット電圧を提供する。線３１０に提供されたアナログ・オフセット電圧は、バッファ増幅器３０４の正入力に結合される。バッファ増幅器３０４は、単位利得を有し、線３１４上のオフセット電圧をプリントヘッド３４０全体に分散できるように低インピーダンス出力特性を有するバッファされたオフセット電圧を線３１４に提供する。線３１４上のオフセット電圧は、バッファ増幅器３０４の負入力に帰還される。
【００８８】
線３１４上のオフセット電圧は、各帰還増幅器３０６ａ〜３０６ｎの負入力端子に提供される。各帰還増幅器３０６ａ〜３０６ｎの正入力はそれぞれ、基本要素アース線３７２ａ〜３７２ｎのうちの対応するアース線に結合される。各帰還増幅器３０６ａ〜３０６ｎの出力はそれぞれ、対応するＦＥＴ３１６ａ，３１６ｂ，．．．，３１６ｎのゲートに結合される。
【００８９】
各ＦＥＴ３１６ａ〜３１６ｎのソースは、内部電源アース３９６に結合される。各ＦＥＴ３１６ａ〜３１６ｎのドレインはそれぞれ、基本要素アース線３７２ａ〜３７２ｎのうちの対応するアース線に結合される。各ＦＥＴ３１６と帰還増幅器３０６の間の帰還構成によって、線３１４上のバッファされたオフセット電圧は、それぞれの基本要素アース線３７２に強制的に印加される。
【００９０】
所定の時間に各基本要素３５０内の１つの抵抗器４８だけに通電することができる。所定の基本要素３５０内の通電された発射抵抗器４８は、その低い側に内部電源アース３９６ではなくオフセット電圧が結合されており、その高い側に内部Ｖｐｐ電源経路３９２が結合されている。通電された発射抵抗器４８の高い側が、内部Ｖｐｐ電源経路３９２に結合されているので、通電された発射抵抗器４８は、その端子間電圧が一定であり、この電圧は、Ｖｐｐ電圧が低下した場合でも、Ｖｐｐ電圧とプログラム・オフセット電圧と差に等しい。Ｖｐｐ電圧の変化のこの追跡によって、プリントヘッド４０内の通電された発射抵抗器４８に実質的に一定の電力が送られることになる。
【００９１】
図９に、線形電源レギュレータ４００を有するプリントヘッド４４０の代替実施形態をブロック回路図の形で概略的に示す。プリントヘッド４４０は、線形電源レギュレータ４００を使用して、プリントヘッド４４０への入力における電源供給電圧（Ｖｐｐ）を低下させるプリントヘッド・ダイ以外の寄生抵抗を補償し、それにより、基本要素対アドレス比を高め、インク滴発生レート周波数を高めることができる。プリントヘッド４４０は、Ｖｐｐ入力ピン４９０に電源２２からＶｐｐ電源を受け取り、入力ピン４９４にそれに対応する電源アースを受け取る。プリントヘッド４４０内の発射抵抗器４４８（図１０に示した）にＶｐｐ電源を内部で供給するために、内部Ｖｐｐ電源経路４９２が、内部Ｖｐｐ電源ピン４９０に結合される。これに対応して、プリントヘッド４４０内の発射抵抗器４４８に電源アースを内部で供給するために、内部電源アース４９６が電源アース・ピン４９４に結合される。
【００９２】
Ｎ個の基本要素４５０ａ，４５０ｂ，．．．，４５０ｎはそれぞれ、内部Ｖｐｐ電源経路４９２に直接結合された基本要素電源線４７０ａ，４７０ｂ，．．．，４７０ｎのうちの対応する電源線を含む。基本要素４５０ａ〜４５０ｎはそれぞれ、内部電源アース４９６に直接結合された基本要素アース線４７２ａ，４７２ｂ，．．．，４７２ｎのうちの対応するアース線を含む。
【００９３】
線形電源レギュレータ４００は、電流モード・ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）４０２、バッファ増幅器４０４、および一連の帰還増幅器４０６ａ，４０６ｂ，．．．，４０６ｎを含む。帰還増幅器４０６ａ〜４０６ｎはそれぞれ、基本要素４５０ａ〜４５０ｎのうちの対応する基本要素に対応し、各基本要素４５０は、所定の時間に１つの発射抵抗器４４８だけを通電することができる。
【００９４】
ＤＡＣ４０２は、線４０８にディジタル・オフセット・コマンドを受け取る。内部Ｖｐｐ電源経路４９２は、ＤＡＣ４０２に結合され、ＤＡＣ４０２に基準電圧（ＲＥＦ）を提供する。ＤＡＣ４０２は、内部Ｖｐｐ電源経路４９２電圧からアナログ・オフセット電圧を生成し、それによりプリントヘッド４４０のＶｐｐ入力ピン４９０におけるＶｐｐ電源の任意の移動を追跡するように、線４０８上のディジタル・オフセット・コマンドによってプログラムされる。線４０８上のディジタル・オフセット・コマンドは、プリントヘッド４４０への入力においてＶｐｐ電源電圧を低下させるプリントヘッド・ダイ以外の寄生抵抗を補償するのに必要なオフセット電圧の大きさを表す。
【００９５】
１つの実施形態において、プリントヘッド４４０は、線４０８にディジタル・オフセット・コマンドを提供するプロセッサ４９８を含む。もう１つの実施形態において、ディジタル・オフセット・コマンドは、電子制御部２０によってプリントヘッド４４０に提供される。さらにもう１つの実施形態において、線４０８上のディジタル・オフセット・コマンドは、プリントヘッド４４０の外部にありかつプリントヘッド・アセンブリ１２内に含まれるプロセッサによって提供される。これらの実施形態のいずれにおいても、ディジタル・オフセット・コマンドは、一般に、プリントヘッド４４０の内部バスを介して、プロセッサ４９８などのプロセッサによって読み書きされるレジスタに記憶される。
【００９６】
ＤＡＣ４０２は、線４０８上のディジタル・オフセット・コマンドを内部Ｖｐｐ電源経路電圧からアナログ・オフセット電圧に変換し、線４１０上にアナログ・オフセット電圧を提供する。線４１０に提供されたアナログ・オフセット電圧は、バッファ増幅器４０４の正入力に結合される。バッファ増幅器４０４は、単位利得を有し、線４１４上に低インピーダンス出力特性を有するバッファされたオフセット電圧を提供し、それにより、線４１４上のオフセット電圧を、プリントヘッド・ダイ４４０全体に分散させることができる。線４１４上のオフセット電圧は、バッファ増幅器４０４の負入力に帰還される。
【００９７】
線４１４上のオフセット電圧は、各帰還増幅器４０６ａ〜４０６ｎの負入力端子に提供される。各帰還増幅器４０６ａ〜４０６ｎの正入力はそれぞれ、基本要素４５０ａ〜４５０ｎの帰還線４１８ａ，４１８ｂ，．．．，４１８ｎのうちの対応する帰還線に結合される。各帰還増幅器４０６ａ〜４０６ｎの出力はそれぞれ、基本要素４５０ａ〜４５０ｎのＦＥＴ駆動線４１６ａ，４１６ｂ，．．．，４１６ｎのうちの対応するＦＥＴ駆動線に結合される。
【００９８】
図１０に、プリントヘッド４４０の基本要素４５０の１つの実施形態の一部分をブロック回路図で概略的に示す。基本要素４５０は、最大Ｍ個の発射抵抗器４４８ａ，４４８ｂ，．．．，４４８ｍを含む。それぞれの発射抵抗器４４８は、基本要素電源線４７０に結合された第１の端子を有する。基本要素４５０は、最大Ｍ個の電力ＦＥＴ４５２ａ，４５２ｂ，．．．，４５２ｍを含む。各電力ＦＥＴ２５２は、そのソースが基本要素アース線４７２に結合され、そのドレインが対応する発射抵抗器４４８の第２の端子に結合されている。
【００９９】
ディジタル・ノズル発射制御部４２０は、少なくともＭ対のアナログ・スイッチ（４２３ａ，４２４ａ），（４２３ｂ，４２４ｂ），．．．，（４２３ｍ，４２４ｍ）を制御するＭ個の出力を有する。さらに、ノズル発射制御部４２０は、オフ出力を有し、このオフ出力は、活動化されたときに、スイッチ４２２を制御して基本要素４５０内のすべての発射抵抗器４４８を無効にする。Ｎ個のノズル発射制御部４２０の出力は、ディジタル状態機械や他の適切な論理機構によって操作され、それにより所定の時間にＭ個の出力のうちの最大１つの出力だけがアクティブになり、それにより所定の時間に最大１対のスイッチ（４２３，４２４）だけが切り換えられる。スイッチ４２２、４２３および４２４は、低インピーダンス非電力ＦＥＴで実現することができる。
【０１００】
各スイッチ４２３は、対応する電力ＦＥＴ４５２の制御ゲートと、帰還増幅器４０６の出力として提供されるＦＥＴ駆動線４１６との間に結合される。各スイッチ４２４は、対応する発射抵抗器４４８の第２の端子と、帰還増幅器４０６の正入力に提供される帰還線４１８との間に結合される。
【０１０１】
したがって、動作において、ノズル発射制御部４２０は、スイッチ対（４２３，４２４）をオンにする選択をし、ＦＥＴ駆動線４１６は、対応する選択された電力ＦＥＴ４５２の制御ゲートに結合され、帰還線４１８は、対応する選択された発射抵抗器４４８の第２の端子と、選択された電力ＦＥＴ４５２のドレインとに結合される。選択された電力ＦＥＴ４５２と帰還増幅器４０６との間のこの帰還構成により、線４１８上のオフセット電圧４１４が、選択された発射抵抗器４４８の第２の端子に提供される。選択された発射抵抗器４４８は、また、第１の入力に結合された基本要素電源線を有するので、選択された発射抵抗器が通電され、発射抵抗器に電流が流されて対応する選択された気化室内のインクが加熱される。
【０１０２】
所定の時間に、各基本要素４５０の内部の１つの抵抗器４４８だけに通電することができる。所定の基本要素４５０内の通電された発射抵抗器４４８は、その低い側に内部電源アース４９６ではなくオフセット電圧が結合され、その高い側に内部Ｖｐｐ電源経路４９２が結合されている。通電された発射抵抗器４４８の高い側が、内部Ｖｐｐ電源経路４９２に結合されているので、通電された発射抵抗器４４８は、その端子間電圧が一定であり、Ｖｐｐ電圧が低下した場合でもＶｐｐ電圧とプログラム・オフセット電圧との差に等しい。このＶｐｐ電圧の変化の追跡により、プリントヘッド４４０内の通電された発射抵抗器４４８に送られる電力が実質的に一定になる。
【０１０３】
プリントヘッド３４０／４４０の線形電源レギュレータ３００／４００は、通電された発射抵抗器４８／４４８に印加される電力を一定にすることができ、通電された発射抵抗器４８／４４８に電力が印加される継続時間を一定にすることができる。このようにして、所定の時間に少数の抵抗にしか通電されないときでも、発射抵抗器に送られる電力の量は、実質的に一定レベルに維持される。電力の変動が少ないと発射抵抗器の寿命が長くなり、それにより、プリントヘッド４０／４４０の寿命が長くなる。
【０１０４】
本明細書において、好ましい実施形態を説明するために特定の実施形態を示し説明したが、当業者は、示し説明した特定の実施形態に、本発明の範囲から逸脱することなく同じ目的を達成するように算出された様々な代替および／または同等な実施態様を代用することができることを理解されよう。機械技術、化学技術、電気機械技術、電気技術およびコンピュータ技術における技能を有する業者は、本発明をきわめて様々な実施形態で実施することができることを容易に理解されよう。本出願は、本明細書において考察した好ましい実施形態の任意の適用または変形を含むように意図される。したがって、本発明は、明らかに、特許請求の範囲およびその等価物によってのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット印刷システムの１つの実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の印刷システムのプリントヘッド・ダイの１つの実施形態の一部分を示す拡大概略断面図である。
【図３】基本要素内にグループ化された発射抵抗器を有するインクジェット・プリントヘッドの１つの実施形態の一部分を示すブロック図である。
【図４】インクジェット・プリントヘッドの基本要素内で使用可能なノズル駆動論理機構および回路の１つの実施形態の一部分を示すブロック回路図である。
【図５】プリントヘッド・ダイの１つの実施形態の断面斜視図である。
【図６】図５のプリントヘッド・ダイの１つの実施形態の下断面斜視図である。
【図７】ノズル実装密度がきわめて高いプリントヘッドのプリントヘッド・ダイ・ノズルと基本要素の回路図である。
【図８】発射抵抗器への電力送出を統合制御するインクジェット・プリントヘッドの１つの実施形態の一部分を示すブロック回路図である。
【図９】発射抵抗器への電力送出を統合制御するインクジェット・プリントヘッドのもう１つの実施形態の一部分を示すブロック回路図である。
【図１０】図９のインクジェット・プリントヘッドの基本要素の１つの実施形態の一部分を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
５０、２５０、３５０、４５０：基本要素
４１、１４１：液滴発生器
４０、１４０、２４０、３４０、４４０：インクジェット・プリントヘッド
【図１】
0004034637.tif 000004
【図２】
0004034637.tif 000005
【図３】
0004034637.tif 000006
【図４】
0004034637.tif 000007
【図５】
0004034637.tif 000008
【図６】
0004034637.tif 000009
【図７】
0004034637.tif 000010
【図８】
0004034637.tif 000011
【図９】
0004034637.tif 000012
【図１０】
0004034637.tif 000013