JPH0834118A - 集積型印刷ヘッドのアドレス指定システム - Google Patents

集積型印刷ヘッドのアドレス指定システム

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JPH0834118A
JPH0834118A JP6054445A JP5444594A JPH0834118A JP H0834118 A JPH0834118 A JP H0834118A JP 6054445 A JP6054445 A JP 6054445A JP 5444594 A JP5444594 A JP 5444594A JP H0834118 A JPH0834118 A JP H0834118A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】三次元のアドレス指定システムによって高密
度、低コストの集積型印刷ヘッドを提供する。 【構成】複数のインク吐出素子からなる群１８は、Ｍ行
×Ｎ列に配列され、第１のアドレス指定手段１２及び第
２のアドレス指定手段１４によって任意に選択される。
各群のインク吐出素子は、ヒータ抵抗２２とトランジス
タ２０を備えており、このトランジスタ２０のゲート
は、第３のアドレス指定手段１６に接続され、第１及び
第２のアドレス指定手段によって選択されたインク吐出
素子群１８のうち特定のインク吐出素子のトランジスタ
を選択的に導通し、そのヒータ抵抗２２を励起する。こ
のような構成により印刷ヘッドの実装密度が飛躍的に高
まる。抵抗調整手段は、前記第１及び第２のアドレス指
定手段の間の抵抗値を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は感熱式インク吐出素子印
刷に関し、特にヒータ抵抗に対応してノズルからインク
を噴出するためにインク吐出素子印刷ヘッド内のヒータ
抵抗を起動するための選択に関する。
【０００２】本発明は本明細書では特定の用途を例示し
て説明されるが、本発明がそれに限定されるものではな
いことが理解されよう。通常の専門知識を有し、本発明
の教示内容にアクセスする専門家は本発明の範囲、及び
本発明が有効に活用される付加的な分野でその他の修
正、応用及び実施が可能であることを認識するであろ
う。
【０００３】
【従来技術と解決しようとする課題】インクジェット・
プリンタの主要な目的はコストを最小限に抑えつつ、印
書の品質と速度を最大限に高めることである。これを達
成するため、必要な回路面積を最小限に抑えつつ、ペン
により多くのインク滴噴射ノズルを付加しなければなら
ない。チップ面積の主要な要素はダイをペン・テープ自
動ボンディング（ＴＡＢ）回路と接続する相互接続パッ
ドの面積である。チップ上の相互接続パッドの量を縮減
すると、ダイの面積とコストが減少するばかりではな
く、テープ自動ボンディング（ＴＡＢ）回路の面積や、
製品の駆動用電子素子も減少する。統合駆動ヘッド（Ｉ
ＤＨ）は集積回路の基板上に形成されたスイッチング・
トランジスタを使用して印刷ヘッドの相互接続パッドを
縮減する手段である。基本回路は抵抗を介して電流を制
御する電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）と直列のヒー
タ抵抗から成っている。電流がこの抵抗を導通できるよ
うにすることによって、電力が抵抗内で消費し、インク
を加熱してこれをノズルから噴射する。ペン内にはこれ
らの回路が何百もある。
【０００４】従来形の印刷ヘッドは２００個のノズルを
有し、各々が電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）と直列
のヒータ抵抗から成る８群の２５対のノズルを備えて設
計されている。各インク吐出素子素子群は１つのプリミ
ティブ選択と、１つのアース線と、全ての群の間で共用
される２５のアドレス線とを有している。従って、８群
の２５対のノズルの場合、総計で８＋８＋２５＝４１個
の相互接続パッドが必要である。ノズルが３００個の印
刷ヘッドを実施するためには、素子群の数を１２に増や
す必要があり、その結果、印刷ヘッドには１２＋１２＋
２５＝４９個の相互接続パッドが使用される。図１は１
２のプリミティブ選択×２５のアドレス線選択を有する
３００個のノズルの統合印刷ヘッド用の従来形の二次元
アドレス制御の概略図である。アース線はアドレス指定
用には使用されず、常に共通のアースと連結されてい
る。特定のトランジスタをターンオンするためには、関
連するプリミティブ選択とアドレス線選択とを高レベル
に励振する。
【０００５】印刷ヘッド用の従来形の二次元多重化機構
には、印書品質とノズル数が増すと共に、印刷ヘッドに
要する相互接続パッドの数も増大し、その結果印刷ヘッ
ドのコストが高まり、ダイとテープ自動ボンディング
（ＴＡＢ）面積の双方が増大するという欠点がある。そ
れによって他方では、励振用の電子素子とプリンタのワ
イヤの数とコストが増大する。更に、相互接続パッドが
多くなると、製品の信頼性が低下し、且つ静電放電（Ｅ
ＳＤ）防護用の付加的な回路に利用できる面積が縮減す
る。
【０００６】従って、この分野では、印刷ヘッドのコス
トを最小限に抑え、その信頼性を高めるために、高密度
統合印刷ヘッド用の相互接続パッドの数を縮減するシス
テム及び（又は）技術が必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この分野における上記の
必要性は、各々の群が独自の行と列とを有するインク吐
出素子群のＭ個の行×Ｎ個の列の配列と、インク吐出素
子群のＭ個の行×Ｎ個の列の配列のＭ個の行の一つを選
択するための第１アドレス指定手段と、インク吐出素子
群のＭ個の行×前記Ｎ個の列の配列のＮ個の列の一つを
選択するための第２アドレス指定手段とを備えた本発明
の集積ヘッドによって達成される。インク吐出素子の個
々の一つの群は第１アドレス指定手段と第２アドレス指
定手段の制御によってアドレス指定される。
【０００８】実施例においては、各グループ毎にインク
噴出素子へ接続された複数のアドレス線選択による三次
元アドレス指定が提供される。
【０００９】別の特定の実施例では、インク吐出素子群
の相互間で消費するエネルギを平衡するために、各イン
ク吐出素子群用の第１アドレス指定装置と第２アドレス
指定装置との間の抵抗を調整することができる。
【００１０】このユニークな三次元アドレス指定システ
ムによって、相互接続パッドが大幅に少ない高密度統合
印刷ヘッドが得られ、それによってコストが低減し、信
頼性が高まる。
【００１１】
【実施例】次に添付図面を参照しつつ、実施例と用例を
説明する。本発明の統合印刷ヘッド１０用の三次元アド
レス指定システムの有利な設計と動作は図２を参照して
最も明解に説明される。図２は本発明に従って構成され
た三次元アドレス制御の概略図を例示したものである。
図２では、インク吐出素子群１８のＭ×Ｎの配列がＭの
プリミティブ選択(primitive select)１２と、Ｎのアー
ス選択(gound select)１４とによってアドレス指定され
る。各々のプリミティブ選択１２はインク吐出素子群１
８のＭ個の行×Ｎ個の列の配列のＭ個の行の一つ内で素
子群１８と接続されており、第１の次元のアドレス指定
を行う。同様にして、各々のアース選択１４はインク吐
出素子群１８のＭ個の行×Ｎ個の列の配列のＮ個の列の
一つ内で素子群１８と接続されており、第２の次元のア
ドレス指定を行う。各々のインク吐出素子群１８は並列
のヒータ抵抗・トランジスタ対３０を有しており、それ
らの各々が電界効果形トランジスタ２０を有し、そのド
レンはヒータ抵抗２２と直列に接続されている。プリミ
ティブ選択１２は、素子群内のヒータ抵抗・トランジス
タ対３０のヒータ抵抗２２と接続され、アース選択１４
は素子群内のヒータ抵抗・トランジスタ対３０の電界効
果形トランジスタ２０のソースと接続されている。素子
群１８内の各電界効果形トランジスタ２０のゲートはア
ドレス線選択１６によって制御され、これが第３次元の
アドレス指定を行う。インク吐出素子群１８内のヒータ
抵抗・トランジスタ対３０の数だけのアドレス線選択１
６がある。
【００１２】図２の特定のヒータ抵抗・トランジスタ対
は３つの数字によってアドレス指定されることができ、
第１の数字はプリミティブ選択１２であり、第２の数字
はアース選択１４であり、一方、第３の数字はアドレス
線選択１６である。従って（４，２，８）はプリミティ
ブ選択が４であり、アース選択が２であり、アドレス線
選択が８であることを意味する。標準名称（２，４，
ｘ）はプリミティブ選択２及びアース選択４に関連する
素子群１８を意味する。図２では、６つのプリミティブ
選択１２ａないし１２ｆと、５つのアース選択１４ａな
いし１４ｅと、１０のアドレス線選択１６ａないし１６
ｊがあり、これによって、３００個のノズルを有するペ
ンの場合、６×５×１０＝３００のヒータ抵抗・トラン
ジスタ対のアドレス制御を行うが、印刷ヘッドには総計
で６＋５＋１０＝２１の相互接続パッドしか必要ない。
【００１３】プリミティブ選択１２と、アース選択１４
とアドレス線選択１６の数を互いに乗算した数がペンの
ノズル数と等しい限りは、プリミティブ選択と、アース
選択とアドレス線選択の別の数の組合せが可能である。
従って、３００個のノズルを有するペンの場合、プリミ
ティブ選択と、アース選択とアドレス線選択の数に関し
て（３，１０，１０）、（１０，１０，３）、及び（１
２，５，５）が全て動作可能な組合せである。
【００１４】ヒータ抵抗・トランジスタ対３０から成る
特定のインク吐出素子はそれぞれのアース選択１４を低
レベルに、それぞれのプリミティブ選択１２を高レベル
に、又、それぞれのアドレス線選択１６を高レベルに設
定することによってターンオンされ、それによって電界
効果形トランジスタ２０がターンオンされ、従って電流
がヒータ抵抗２２を導通して、インクを加熱し、これを
ヒータ抵抗と連結されたノズルから噴射する。特定のヒ
ータ抵抗・トランジスタ対３０は、それぞれのアドレス
線選択１６を低レベルに、又はそれぞれのプリミティブ
選択１２を低レベルに、又はそれぞれのアース選択１４
を高レベル、又は浮動状態に設定することによってター
ンオフされる。
【００１５】図１は統合印刷ヘッド用の従来形の二次元
アドレス制御システムの概略図である。この従来のシス
テムでは、各々の素子群５４はそれぞれの相互接続パッ
ドを有する独自のプリミティブ選択４２ａ−４２ｌと、
独自のアース４４ａ−４４ｌ用の相互接続パッドを有し
ている。アドレス線選択４６ａ−４６ｙは図２のアドレ
ス線選択１６と同様の動作を行う。特定のトランジスタ
をターンオンするために、それぞれのプリミティブ選択
とアドレス線選択を高レベルに励振する。アース４４ａ
−４４ｌはアドレス指定には使用されず、統合印刷ヘッ
ドから離れて共通のアースに連結されている。図１の１
２×２５＝３００のヒータ抵抗・トランジスタ対の場
合、１２＋１２＋２５＝４９の相互接続パッドが必要で
ある。本発明によって、従来形の二次元アドレス制御シ
ステムにおける４９個の相互接続パッドを僅か２１個に
徹底的に縮減することができる。
【００１６】図３は本発明に従った調整抵抗２６及び２
８を示した統合印刷ヘッド用の三次元アドレス制御シス
テムの概略図である。素子群１８のＭ×Ｎの配列の位置
に応じて、特定のヒータ抵抗・トランジスタ対３０がこ
れらとプリミティブ選択１２及びアース選択１４との間
に有する全寄生抵抗は、別のヒータ抵抗・トランジスタ
対が有するよりも多いか、少ない。寄生抵抗の差異を補
償するために、回路に調整抵抗２６が付加され、それに
よって抵抗２２で生ずる力の消費（Ｖ2 ）／Ｒが保証さ
れる。ここにＶはヒータ抵抗にある電圧であり、Ｒは全
ての素子群１８について本質的に同一に留まるヒータ抵
抗の抵抗値である。図３に示すように、調整抵抗２６
ａ，２６ｂ，２６ｃ及び２６ｄがプリミティブ選択１２
とアース選択１４との間に位置している。各々の調整抵
抗２６ａ，２６ｂ及び２６ｃ及び２６ｄの値は異なるこ
とがある。各調整抵抗の値は全ての素子群が適正な電力
を消費することが保証されるように選択される。
【００１７】幾つかのヒータ抵抗・トランジスタ対３０
が同時にターンオンされ、共通して共用のプリミティブ
選択１２又は共用のアース選択１４を有する場合は、そ
のプリミティブ選択又はアース選択では電流は増大す
る。従って２つのヒータ抵抗・トランジスタ対がターン
オンされ、電流が単一のアース選択を導通すると、アー
ス選択は２倍の電流を受ける。５つのヒータ抵抗・トラ
ンジスタ対がターンオンされると、アース選択は５倍の
電流を受け、以下同様である。５倍の電流を有すること
は、それぞれの寄生抵抗で通常の５倍の電圧降下が生ず
ることを意味し、その結果、単一、又は複数のヒータ抵
抗２２での電圧降下は減少する。前述のように、ヒータ
抵抗での電力の消費は（Ｖ2 ）／Ｒであるので、電力の
消費はより少なくなる。任意の時点でターンオンされる
トランジスタの数は可変的である。しかし、インク滴の
容積と速度はヒータ抵抗に供給される一定のしきい値エ
ネルギ以上では多くは変化しない。図１の各素子群５４
が独自のプリミティブ選択４２を有しているので、従来
の構造はヒータ抵抗が常にこのエネルギ量を受けるよう
に構成されている。本発明の三次元アドレス指定システ
ムの場合は、電界効果形トランジスタ２０はより高い電
圧で動作されるので、幾つかのトランジスタが同時にタ
ーンオンした場合、これらのトランジスタは全てしきい
値エネルギを受け、一個のトランジスタだけがターンオ
ンした場合はしきい値エネルギは容易に供給される。図
４は共に集積回路基板６６の中心に配置されたプリミテ
ィブ選択６２ａ−６２ｆと、アース選択６４ａ−６４ｅ
の相互接続パッドと、本発明に従って相互接続パッドの
周囲に配置された複数のヒータ抵抗・トランジスタ対を
各々が有する素子群１８の配列とを示す、集積回路基板
の概略配線図である。各素子群１８までの線の長さが短
縮されており、それによって寄生抵抗が低下する。アド
レス線選択を導通する電流は最小限であり、従ってアド
レス線内の任意の寄生抵抗での電圧降下が最小限である
ので、アドレス線選択１６は性能に影響を及ぼさずに集
積回路基板の中心部に、又はエッジ沿いに配置すること
ができる。
【００１８】上述のとおり、本発明を特定の用途のため
の特定の実施例を参照して説明してきた。しかし、通常
の専門知識を有し、本発明の教示内容にアクセスする専
門家は本発明の範囲内のその他の修正、応用及び実施例
を理解しよう。例えば、本発明の範囲を逸脱することな
く、本発明の電界効果形トランジスタの代わりに別のス
イッチ素子を使用してもよい。
【００１９】従って添付の特許請求項は本発明の範囲内
の上記のような全ての応用、修正及び実施を包含するも
のである。
【００２０】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施態様毎に列挙する。
【００２１】(1) 集積型印刷ヘッドのアドレス指定シ
ステムにおいて、複数のインク吐出素子の群をＭ行×Ｎ
列に配列してなるＭ行×Ｎ列配列であって、前記各群が
独自の行と列のアドレスを有するものと、前記Ｍ行×Ｎ
列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列におけるＭ行の任
意の行を選択する第１のアドレス指定手段と、前記Ｍ行
×Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列におけるＮ列
の任意の列を選択する第２のアドレス指定手段とからな
り、前記第１のアドレス指定手段と前記第２のアドレス
指定手段とによって、特定の前記インク吐出素子の群を
アドレス指定することを特徴とする集積型印刷ヘッドの
アドレス指定システム。
【００２２】(2) 前記第１のアドレス指定手段に接続
され、前記インク吐出素子群の少なくとも一つにおける
前記第１のアドレス指定手段と前記第２のアドレス指定
手段との間の抵抗値を調整するための抵抗調整手段を備
えてなる前項(1)記載の集積型ヘッドのアドレス指定シ
ステム。
【００２３】(3) 前記抵抗調整手段が、前記インク吐
出素子群と前記第１のアドレス指定手段との間に直列接
続された調整抵抗を備えてなる前項(2)記載の集積型ヘ
ッドのアドレス指定システム。
【００２４】(4) 前記第１のアドレス指定手段が、前
記Ｍ行×Ｎ列配列における各行の前記インク吐出素子群
に接続されたＭ個のプリミティブ選択を備えてなる前項
(1)、(2)又は(3)記載の集積型ヘッドのアドレス指定シ
ステム。
【００２５】(5) 前記第２のアドレス指定手段が、前
記Ｍ行×Ｎ列配列における各列の前記インク吐出素子群
に接続されたＮ個のアース選択を備えてなる前項(4)記
載の集積型ヘッドのアドレス指定システム。
【００２６】(6) 前記インク吐出素子が、トランジス
タと直列に接続された発熱抵抗体を備えてなる前項(1)
乃至(5)に記載の集積型ヘッドのアドレス指定システ
ム。
【００２７】(7) 前記プリミティブ選択が、Ｍ行×Ｎ
列配列の各行における前記各インク吐出素子の前記発熱
抵抗体に接続され、前記アース選択が、Ｍ行×Ｎ列配列
の各列における前記各インク吐出素子の前記トランジス
タに接続され発熱抵抗体に接続されてなる前項(6)記載
の集積型ヘッドのアドレス指定システム。
【００２８】(8) 前記各インク吐出素子群の個々のイ
ンク吐出素子を選択する前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続され
た第３のアドレス指定手段を備えてなる前項(1)乃至(7)
記載の集積型ヘッドのアドレス指定システム。
【００２９】(9) 前記第３のアドレス指定手段が、各
インク吐出素子群の各トランジスタに接続された複数の
アドレス線セレクトを備えてなる前項(8)記載の集積型
ヘッドのアドレス指定システム。
【００３０】(10) 前記トランジスタが電界効果形トラ
ンジスタであることを特徴とする前項(9)記載の集積型
ヘッドのアドレス指定システム。
【００３１】(11) 前記第１のアドレス指定手段が、集
積回路基板の中央付近に設けられた接続パッドに接続さ
れ、前記第２のアドレス指定手段が、集積回路基板の中
央付近に設けられた接続パッドに接続され、前記インク
吐出素子群のＭ行×Ｎ列配列が、前記接続パッドの周辺
に配されてなる前項(1)乃至(10)記載の集積型ヘッドの
アドレス指定システム。
【００３２】(12) 複数のインク吐出素子の群をＭ行×
Ｎ列に配列してなるＭ行×Ｎ列配列であって、前記各群
が独自の行と列のアドレスを有するものと、前記Ｍ行×
Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列におけるＭ行の
任意の行を選択する第１のアドレス指定手段と、前記Ｍ
行×Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列におけるＮ
列の任意の列を選択する第２のアドレス指定手段と、前
記各インク吐出素子群の個々のインク吐出素子を選択す
る前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続された第３のアドレス指定
手段と、前記第１のアドレス指定手段に接続され、前記
インク吐出素子群の少なくとも一つにおける前記第１の
アドレス指定手段と前記第２のアドレス指定手段との間
の抵抗値を調整するための抵抗調整手段と、を備えてな
る三次元アドレス指定システムを備えた集積印刷ヘッ
ド。
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、三次元アド
レス指定システムによって、高密度統合印刷ヘッドが得
られ、コストの低減、信頼性の向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】統合印刷ヘッド用の従来形の二次元アドレス制
御の概略図である。
【図２ａ】本発明に従って構成された統合印刷ヘッド用
の三次元アドレス制御の概略図である。
【図２ｂ】本発明に従って構成された統合印刷ヘッド用
の三次元アドレス制御の概略図である。
【図３】本発明に従った調整抵抗を示した統合印刷ヘッ
ド用の三次元アドレス制御の概略図である。
【図４ａ】相互接続パッドの配置を考慮してプリミティ
ブ選択とアース選択を配列した本発明の他の実施例を示
す集積回路基板の概略配線図である。
【図４ｂ】相互接続パッドの配置を考慮してプリミティ
ブ選択とアース選択を配列した本発明の他の実施例を示
す集積回路基板の概略配線図である。
【符号の説明】
１２：プリミティブ選択 １４：アース選択 １６：アドレス線選択 １８：インク吐出素子群 ２０：電解効果トランジスタ ２２：ヒータ抵抗 ３０：ヒータ抵抗・トランジスタ対

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】集積型印刷ヘッドのアドレス指定システム
    において、 複数のインク吐出素子の群をＭ行×Ｎ列に配列してなる
    Ｍ行×Ｎ列配列であって、前記各群が独自の行と列のア
    ドレスを有するものと、 前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列にお
    けるＭ行の任意の行を選択する第１のアドレス指定手段
    と、 前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列にお
    けるＮ列の任意の列を選択する第２のアドレス指定手段
    とからなり、 前記第１のアドレス指定手段と前記第２のアドレス指定
    手段とによって、特定の前記インク吐出素子の群をアド
    レス指定することを特徴とする集積型印刷ヘッドのアド
    レス指定システム。
  2. 【請求項２】前記第１のアドレス指定手段に接続され、
    前記インク吐出素子群の少なくとも一つにおける前記第
    １のアドレス指定手段と前記第２のアドレス指定手段と
    の間の抵抗値を調整するための抵抗調整手段を備えてな
    る請求項１記載の集積型ヘッドのアドレス指定システ
    ム。
  3. 【請求項３】前記各インク吐出素子群の個々のインク吐
    出素子を選択する前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続された第３
    のアドレス指定手段を備えてなる請求項１又は２記載の
    集積型ヘッドのアドレス指定システム。
  4. 【請求項４】複数のインク吐出素子の群をＭ行×Ｎ列に
    配列してなるＭ行×Ｎ列配列であって、前記各群が独自
    の行と列のアドレスを有するものと、 前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列にお
    けるＭ行の任意の行を選択する第１のアドレス指定手段
    と、 前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続され、該Ｍ行×Ｎ列配列にお
    けるＮ列の任意の列を選択する第２のアドレス指定手段
    と、 前記各インク吐出素子群の個々のインク吐出素子を選択
    する前記Ｍ行×Ｎ列配列に接続された第３のアドレス指
    定手段と、 前記第１のアドレス指定手段に接続され、前記インク吐
    出素子群の少なくとも一つにおける前記第１のアドレス
    指定手段と前記第２のアドレス指定手段との間の抵抗値
    を調整するための抵抗調整手段と、 を備えてなる三次元アドレス指定システムを備えた集積
    印刷ヘッド。
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