專利名稱：打印頭基板、打印頭、頭盒和打印設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及打印頭基板、打印頭、頭盒以及打印設(shè)備，尤其涉及包含用于通過發(fā)送預(yù)定電流來驅(qū)動打印元件的電路的打印頭基板，該打印頭基板用于根據(jù)噴墨方法進行打印，以及涉及打印頭、頭盒及打印設(shè)備。
背景技術(shù)：
常規(guī)已知一種噴墨打印頭(以下稱為“打印頭”)，其通過向布置在噴嘴中的加熱器發(fā)送電流而生成熱能，從而排出墨。
該打印頭是使用如下方法的打印頭通過使用所生成的熱能而使加熱器附近的墨發(fā)泡，并將墨排出噴嘴以便打印。
為了以高速度打印，希望盡可能多地同時驅(qū)動安裝在打印頭中的加熱器(打印元件)，以便在相同的定時排出墨。然而，由于具有打印頭的打印設(shè)備的電源容量有限，以及從電源延伸到加熱器的布線線路的電阻引起的電壓降，一次所能夠供給的電流值是有限的。由于這個原因，一種時分地驅(qū)動多個加熱器來排出墨的時分驅(qū)動方法被普遍采用。例如，多個加熱器被分為多個組，并且如此執(zhí)行時分控制，使得不同時驅(qū)動每組中的兩個或更多加熱器。這樣可以抑制總電流流過加熱器，并消除對一次供給很大功率的需要。
圖13是示出安裝在常規(guī)噴墨打印頭中的加熱器驅(qū)動電路的布置的例子的電路圖。
通過在m組中的每個組中安裝x個加熱器從而配置圖13示出的加熱器驅(qū)動電路，使得同時驅(qū)動每一個組中的一個加熱器，也就是說，總共m個加熱器將這個操作執(zhí)行x次，并且完成一個循環(huán)的驅(qū)動。
如圖13所示，對應(yīng)于相應(yīng)各加熱器1101-11到1101-mx的MOS晶體管1102-11到1102-mx被分為m組1100-1到1100-m，它們含有相同數(shù)量(x)個MOS晶體管。更具體地，在組1100-1中，來自電源焊盤1103(電源端子)的電源線公共地連接到加熱器1101-11到1101-1x，并且MOS晶體管1102-11到1102-1x串聯(lián)連接到電源焊盤1103和接地(GND)焊盤1104之間的相應(yīng)加熱器1101-11到1101-1x。
當(dāng)控制信號從控制電路1105被提供到MOS晶體管1102-11到1102-1x的柵極時，MOS晶體管1102-11到1102-1x被接通，使得電流能夠從電源線流過相應(yīng)的加熱器，因而加熱器1101-11到1101-1x被加熱。
圖14是示出了發(fā)送電流以驅(qū)動在圖13中示出的加熱器驅(qū)動電路的每個組中的加熱器的定時的定時圖。圖14示例了圖13中的組1100-1。
在圖14中，控制信號VG1到VGx是用于驅(qū)動屬于組1100-1的第一個到第x個加熱器1101-11到1101-1x的定時信號。更具體地，控制信號VG1到VGx代表輸入到組1100-1的MOS晶體管1102-11到1102-1x的控制端子(柵極)的信號波形。相應(yīng)的MOS晶體管1102-1i(i＝1，x)被接通，用于高電平的控制信號，并且對應(yīng)的MOS晶體管被關(guān)斷，用于低電平的控制信號。這也應(yīng)用于其余的組1100-2到1100-m。在圖14中，Ih1到Ihx代表流過加熱器1101-11到1101-1x的電流值。
以這種方式，通過發(fā)送電流，每個組中的加熱器被順序地且時分地驅(qū)動。通過發(fā)送電流而在每組中被驅(qū)動的加熱器的數(shù)量可以總是被控制為一個或者更少，并且不需要將大電流提供給加熱器基板。
圖15是示出從圖13中所示的電源焊盤1103連接到組1100-1到1100-m的電源線的布局(實際布置)的視圖。
如圖15所示，電源線1301-1到1301-m各自從電源焊盤1103連接到相應(yīng)各組1100-1到1100-m，并且電源線1302-1到1302-m連接到接地(GND)焊盤1104。在一個具有(x×m)個加熱器(打印元件)的打印頭中，順序驅(qū)動每個組中的一個打印元件的時分驅(qū)動需要m條電源線和m條地線。
如上所述，通過將每一個組中可同時驅(qū)動的加熱器的最大數(shù)量保持為“一個”，流過劃分給每個組的布線線路的電流值通常可以總是被抑制為等于或者小于流過一個加熱器的電流。即使當(dāng)多個加熱器被同時驅(qū)動時，在加熱器基板上的布線線路上的電壓降的量也可以基本上被保持為恒定。同時，即使當(dāng)多個加熱器被同時驅(qū)動時，施加到相應(yīng)各加熱器的能量也可以幾乎被保持為恒定。
近來，打印設(shè)備需要更高的速度和更高的精度，并且被安裝的打印頭以更高密度集成了更多數(shù)量的噴嘴?？紤]到提高打印速度，要求同時驅(qū)動盡可能多的加熱器。
通過將很多加熱器及其驅(qū)動電路形成在同一個半導(dǎo)體基板上，制備集成了加熱器及其驅(qū)動電路的打印頭基板(后文中稱為“頭基板”)。為了減少生產(chǎn)成本，在制造工藝中，由一個半導(dǎo)體晶片形成的加熱器基板的數(shù)量必須增加，并且還需要減小頭基板的尺寸。
然而，當(dāng)同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)量增加時，如上所述，頭基板需要的布線線路數(shù)量對應(yīng)于同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)量。當(dāng)頭基板的面積有限時，由于布線線路數(shù)量增加，每個布線線路的布線寬度減小，從而增加了布線電阻。此外，每個布線寬度減小，并且頭基板上的布線線路之間的電阻的變化增加。當(dāng)頭基板尺寸減小時也會發(fā)生這個問題，且布線電阻和電阻的變化增加。由于加熱器和電源線串聯(lián)連接到頭基板上的電源，如上所述，布線電阻和電阻變化的增加導(dǎo)致了施加到每個加熱器的電壓變化的增加。
當(dāng)施加到加熱器的能量過小時，墨的排出變得不穩(wěn)定；當(dāng)能量過大時，加熱器的耐久力下降。換句話說，在施加到加熱器的電壓變化很大的情況下，加熱器耐久力下降或者墨的排出變得不穩(wěn)定。由于這個原因，要高質(zhì)量地進行打印，希望施加到加熱器的能量恒定。此外，考慮到耐久力，也希望穩(wěn)定地施加合適的能量。
在被同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)量是一個或者更少的上述時分驅(qū)動中，電壓降可以在頭基板內(nèi)被抑制。然而，由于頭基板外部的布線線路對多個組的多個加熱器是公用的，在公用的布線線路上的電壓降的量取決于同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)量而變化。為了使施加到每個加熱器的能量在前面所說的電壓降的變化下恒定，通過電壓施加時間常規(guī)地調(diào)節(jié)施加到每個加熱器的能量。然而，由于同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)目增加，流過公用布線線路的電流生成大量的電壓降。結(jié)果，施加到加熱器的電壓減少。在加熱器驅(qū)動中的電壓施加時間必須延長以補償電壓降，這使得很難高速地驅(qū)動加熱器。
從以上的背景和要解決的問題來考慮，希望使用一種方法，其中提供給每個加熱器恒定的電流，使得施加到每一個加熱器的能量恒定。
作為一種解決由施加到加熱器的能量變化引起的這種問題的方法，例如，日本專利特開2001-191531號提出了一種通過恒定電流驅(qū)動打印元件的方法。
圖16是示出了日本專利特開2001-191531號公開的加熱器驅(qū)動電路的電路圖。
在這種布置中，打印元件(R1到Rn)被一個恒定電流驅(qū)動，該恒定電流源使用恒定電流源(Tr14到Tr(n+13))和為相應(yīng)各打印元件(R1到Rn)布置的開關(guān)元件(Q1到Qn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為應(yīng)對上面所述的常規(guī)技術(shù)的缺點而構(gòu)思的。
例如，根據(jù)本發(fā)明的打印頭基板、集成該打印頭基板的打印頭、集成該打印頭的頭盒以及使用該打印頭的打印設(shè)備能夠?qū)⒁粋€預(yù)定的恒定電流提供給每個打印元件以便高速驅(qū)動它。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，優(yōu)選地提供了一種打印頭基板，該打印頭基板包含多個打印元件；恒定電流源，其生成用于驅(qū)動所述多個打印元件的恒定電流；參考電流生成電路，其根據(jù)外部輸入的邏輯信號生成用于生成恒定電流的參考電流；以及驅(qū)動電路，其通過該恒定電流驅(qū)動所述多個打印元件，其中該恒定電流是通過根據(jù)所述參考電流生成電路所生成的參考電流驅(qū)動所述恒定電流源而獲得的。
該多個打印元件優(yōu)選地包括多個加熱器；以及驅(qū)動元件，其對應(yīng)于相應(yīng)的加熱器而布置，并且驅(qū)動加熱器，該多個加熱器和驅(qū)動元件被劃分為多個組，并且提供恒定電流的恒定電流源被布置得與每個組相對應(yīng)。
參考電流生成電路優(yōu)選地包括n位移位寄存器，其接收并暫時存儲n位邏輯信號；鎖存電路，其鎖存存儲在n位移位寄存器中的n位邏輯信號；n個驅(qū)動電路，其生成不同電平的電流；以及輸出電路，其輸出n個驅(qū)動電路生成的電流的和作為參考電流，以及，該n個驅(qū)動電路根據(jù)從鎖存電路輸出的n位邏輯信號而被選擇性地驅(qū)動。
在這種情況下，優(yōu)選地，以從電流的最大電平開始的降序，n個驅(qū)動電路生成的電流的電平的每一個被進行1/2的加權(quán)，以及作為電流之和的參考電流可按2n個電平變化。
參考電流生成電路可以包括n位移位寄存器，其接收并暫時存儲n位邏輯信號；鎖存電路，其鎖存存儲在n位移位寄存器中的n位邏輯信號；電壓調(diào)節(jié)電路，其被配置為根據(jù)從該鎖存電路輸出的n位邏輯信號輸出2n個電平的電壓；以及電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，其轉(zhuǎn)換來自電壓調(diào)節(jié)電路的電壓，并且輸出參考電流。
參考電流生成電路和恒定電流源優(yōu)選地形成電流鏡電路。
參考電壓電路優(yōu)選地使用通過放大帶隙電壓獲得的電壓作為參考電壓。
恒定電流源優(yōu)選地包含可工作在飽和區(qū)域的MOS晶體管，在該飽和區(qū)域中，漏極電流的變化小于漏極電壓的變化。
打印元件、開關(guān)元件和恒定電流源依次被布置在從較高電勢布線到較低電勢導(dǎo)線的方向上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，優(yōu)選地提供一種打印頭基板，該打印頭基板包括多個加熱器；多個打印元件，其被布置得與相應(yīng)的加熱器相對應(yīng)，并且分別包括用于驅(qū)動相應(yīng)加熱器的驅(qū)動元件；控制電路，其用于通過將多個打印元件劃分為多個組而驅(qū)動多個打印元件，其中每個組包括一個或更少的被同時驅(qū)動的打印元件；恒定電流源，其被布置得與每個組相對應(yīng)，并且生成用于驅(qū)動所述打印元件的恒定電流；以及參考電流生成電路，其根據(jù)從外部輸入的電壓或電流，生成要被提供給所述恒定電流源的參考電流，以改變由所述恒定電流源所生成的恒定電流值。
優(yōu)選地，所述參考電流生成電路包括多個電流鏡電路，并且該多個電流鏡電路根據(jù)輸入的電壓或電流生成多個參考電流。
其它電流鏡電路優(yōu)選地將參考電流生成電路生成的參考電流提供給多個恒定電流源。
來自多個恒定電流源的恒定電流被提供給由多個加熱器和多個驅(qū)動元件形成的相應(yīng)打印元件組。
優(yōu)選地，打印元件、開關(guān)元件、恒定電流源串聯(lián)連接。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，優(yōu)選地提供一種使用具有以上布置的打印頭基板的打印頭。
打印頭最好包括一個通過排出墨來進行打印的噴墨打印頭。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，優(yōu)選地提供一種頭盒，該頭盒集成了上述的噴墨打印頭和墨罐，該墨罐含有要提供給噴墨打印頭的墨。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，優(yōu)選地提供一種打印設(shè)備，其用于將墨排出到打印介質(zhì)中，用于通過具有上述布置的噴墨打印頭或者頭盒進行打印。
由于使用來自打印設(shè)備主體的邏輯信號作為提供給打印元件的電流來控制參考電流的生成，且可以使用該同一個邏輯信號作為打印設(shè)備主體用于選擇性地驅(qū)動打印頭的打印元件的控制信號，因此，本發(fā)明特別具有優(yōu)勢。不需要將與電流控制相關(guān)的接口電路新插入在打印設(shè)備主體和打印頭之間，抑制了打印設(shè)備主體的成本的增加。
由于例如從打印設(shè)備主體外部提供的且用于調(diào)節(jié)電流的控制信號是邏輯信號，因此即使遭受加熱器驅(qū)動/非驅(qū)動時的電流值的很大變化的噴墨打印頭基板也能表現(xiàn)出對控制信號有較高的噪聲耐量，并且與使用模擬信號的電流控制相比能夠減少電流調(diào)節(jié)控制中的故障。
基于參考電流，可以將恒定電流提供給每個打印元件來驅(qū)動它。與常規(guī)情況不同，可以將恒定能量施加到打印元件而不調(diào)節(jié)電壓施加時間，并且打印可以高速完成。進而，與常規(guī)情況不同，可以實現(xiàn)高質(zhì)量的打印，而沒有因電壓降引起的任何打印錯誤。
考慮另外一個方面，可以基于外部輸入的電壓或者電流值生成參考電流。
通過使用參考電流，可以將恒定電流提供給每個打印元件來驅(qū)動它。恒定能量可以施加到打印元件而不調(diào)節(jié)電壓施加時間，并且打印可以高速完成。
在從以下結(jié)合附圖的描述中，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得明顯，其中所有圖中的相同附圖標記表示相同或者相似的部分。


被并入說明書且組成說明書的一部分的附圖闡述了本發(fā)明的實施例，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是示出了作為本發(fā)明的一個典型實施例的圍繞噴墨打印設(shè)備的滑架的示意性布置的外部透視圖；圖2是示出了噴墨盒IJC的詳細布置的外部透視圖；圖3是示出了排出墨的打印頭IJHC的三維結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖；圖4是示出了圖1中所示的打印設(shè)備的控制布置的框圖；圖5是示出了集成在打印頭IJH中的頭基板的布置的實例的電路圖；圖6是示出了具有(x×m)個加熱器的頭基板的布置的電路圖，這些加熱器是以m個可基本上同時驅(qū)動的加熱器為單位在x個定時按時分方式驅(qū)動的；圖7是示出了一個周期的時分驅(qū)動順序的定時圖；圖8是示出了用于驅(qū)動單個加熱器的電壓轉(zhuǎn)換電路1108-11的布置的電路圖；圖9是示出了圖5中所示的提供給頭基板的信號的定時圖；
圖10是示出了根據(jù)第二實施例的頭基板的布置的電路圖；圖11是示出了根據(jù)第三實施例的集成在打印頭IJH中的頭基板的布置的電路圖；圖12是示出了根據(jù)第四實施例的頭基板的布置的電路圖；圖13是示出了安裝在常規(guī)的噴墨打印頭中的加熱器驅(qū)動電路的布置的實例的電路圖。
圖14是示出了發(fā)送電流以驅(qū)動圖13中示出的每組加熱器驅(qū)動電路中的加熱器的定時的定時圖；圖15是示出了從圖13中示出的電源焊盤1103到組1100-1到1100-m連接的電源線的布局的視圖；及圖16是示出了根據(jù)常規(guī)技術(shù)的加熱器驅(qū)動電路的電路圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在根據(jù)附圖闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
在本說明書中，術(shù)語“打印”不只包括形成有意義的信息如字符和圖形，還廣泛地包括在打印介質(zhì)上形成圖像、圖、圖案等，或者對介質(zhì)的處理，不管它們是否有意義也不管它們是否被可視化為可由人類視覺感知。
并且，術(shù)語“打印介質(zhì)”不僅包括用于普通打印設(shè)備的紙張片材，還廣泛地包括能接受墨的材料，如布料、塑料膜、金屬板、玻璃、陶瓷、木材和皮革。
進而，術(shù)語“墨”(后面也稱為“液體”)應(yīng)該被擴展地解釋，類似于前面所述的對“打印”的定義。也就是說，“墨”包括這樣的液體，當(dāng)它被施加到打印介質(zhì)上時，可以形成圖像、圖形、圖案等，可以處理打印介質(zhì)并可以處理墨(例如，可以使施加到打印介質(zhì)的墨中包含的著色劑凝固或者不溶解)。
進而，除非另外指明，術(shù)語“噴嘴”廣泛地指排出孔，連接到該孔的液體通道和生成用于排墨的能量的元件的集合。
下文中的打印頭基板(頭基板)不僅意味著僅由硅半導(dǎo)體制成的基底，而且還意味著具有元件、布線線路等的基底。
此外，術(shù)語“在基板上”不僅是指“在頭基板上”，也指“頭基板的表面”或者“在頭基板接近表面的內(nèi)部”。本發(fā)明中的術(shù)語“內(nèi)置”不表示每個分立元件被布置為基板表面上的獨立部件，而是表示每個元件是通過半導(dǎo)體電路制造工藝等在頭基板上整體形成和制造的。
術(shù)語“恒定電流”和“恒定電流源”意味著要提供給打印元件的預(yù)定恒定電流(不管同時驅(qū)動的打印元件等的數(shù)量的變化)，以及提供該電流的電流源。被期望為恒定的電流值也包括它被變化地設(shè)置為預(yù)定電流值的情況。
<設(shè)備主單元簡述(圖1)>
圖1是示出了作為本發(fā)明一個典型實施例的噴墨打印設(shè)備的外觀的透視圖。參考圖1，滑架HC與導(dǎo)螺桿5005的螺旋槽5004嚙合，在驅(qū)動電機5013正向/反向轉(zhuǎn)動時，該導(dǎo)螺桿5005通過驅(qū)動力傳輸齒輪5009到5011而轉(zhuǎn)動。滑架HC具有一個銷(未示出)，并且在圖1中的箭頭a和b的方向上往復(fù)掃描。包含噴墨打印頭IJH(下文稱為“打印頭”)和用來裝墨的墨罐IT的噴墨盒IJC安裝在滑架HC上。
噴墨盒IJC整體地包括打印頭IJH和墨罐IT.
附圖標記5002表示片材壓板，它在滾筒5000上壓紙張片材，其范圍是滑架的掃描路徑的一端到另外一端。附圖標記5007和5008表示用作原始位置檢測器的光電耦合器。附圖標記5016表示用于支撐蓋子部件5022的部件，該蓋子部件覆蓋打印頭IJH的前表面；并且5015表示用于通過蓋子部件內(nèi)部吸取殘余墨的吸收裝置。吸收裝置5015通過蓋子部件5015的開口5023執(zhí)行打印頭的吸收復(fù)原。附圖標記5017表示清潔刮片；5019表示允許該刮片在其前后方向上移動的部件。這些部件被支撐在一個主單元支撐板5018上。
當(dāng)滑架到達原始位置側(cè)的區(qū)域時，在導(dǎo)螺桿5005操作時，在其各自相應(yīng)的位置上執(zhí)行覆蓋、清潔和吸收復(fù)原操作。然而，本發(fā)明不局限于這種布置，只要所需的操作是在已知定時執(zhí)行的即可。
圖2是示出了噴墨盒IJC的配置的詳細外觀的透視圖。
如圖2所示，噴墨盒IJC包括排出黑色墨的盒IJCK和排出三種顏色墨，即青色(C)、品紅色(M)和黃色(Y)墨的盒IJCC。這兩個盒互相分立，每個都可以獨立拆卸地安裝在滑架HC上。
盒IJCK包括容納黑色墨的墨罐ITK和通過排出黑色墨來打印的打印頭IJHK，它們以集成的結(jié)構(gòu)組合。相似地，盒IJCC包括容納三種顏色墨，即青色(C)、品紅色(M)和黃色(Y)墨的墨罐ITC和通過排出這些顏色的墨來打印的打印頭IJHC，它們以集成的結(jié)構(gòu)組合。注意，假設(shè)本實施例中的盒是其中墨填充在墨罐里的盒。
盒IJCK和IJCC不限于集成類型，墨罐和打印頭可以是分離的。
將打印頭IJHK和IJHC一起總稱為“打印頭IJH”。
進而，可以從圖2中看出，排出黑色墨的噴嘴陣列、排出青色墨的噴嘴陣列、排出品紅色墨的噴嘴陣列和噴出黃色墨的噴嘴陣列被排列在滑架的運動方向上，噴嘴的陣列方向與滑架的運動方向成對角線。
圖3是示出了排出墨的打印頭的三維結(jié)構(gòu)的一部分的透視圖。
圖3示例了接收青色(C)墨并排出墨滴的兩個噴嘴。噴嘴的數(shù)量一般比這大得多，并且這個結(jié)構(gòu)也應(yīng)用于其余的彩色墨。
打印頭IJHC具有一個提供青色(C)墨的墨通道2C、提供品紅色(M)墨的墨通道(未示出)和提供黃色(Y)墨的墨通道(未示出)。
尤其，圖3揭示了從墨罐ITC提供的青色(C)墨的流動。
如圖3所示，墨流通路301C是對應(yīng)電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)401設(shè)置的。經(jīng)過墨流通路301C的青色墨被導(dǎo)入到基板上設(shè)置的電熱轉(zhuǎn)換器(即加熱器)401。然后，當(dāng)電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)401被后面所述的電路激活時，電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)401上的墨被加熱，墨沸騰，結(jié)果，墨滴900C通過升起的液泡從孔302C排出。
在圖3示出的布置中，墨孔302C、墨通道2C和墨流通路301C被排列成一條直線。作為替換方案，也可以使用所謂的“側(cè)面噴射型布置”，其中孔302被布置在電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)401的對面。
應(yīng)該注意的是，在圖3中，附圖標記1表示打印頭基板(下文稱為“頭基板”)，在該頭基板上形成有電熱轉(zhuǎn)換器和后面所述的驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器的各種電路、存儲器、形成與滑架HC電接觸的各種焊盤、以及各種信號線。
此外，電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)以及驅(qū)動它的MOS-FET一起稱為“打印元件”，多個打印元件稱為“打印元件部分”。
注意，盡管圖3是示出了打印頭IJHC的三維結(jié)構(gòu)的圖，其中該打印頭IJHC排出多種顏色的墨中的一種顏色的墨(青色墨)，但是該結(jié)構(gòu)與排出其余顏色墨的打印頭結(jié)構(gòu)相同。
下面，給出用于執(zhí)行前述的打印設(shè)備的打印控制的控制配置的描述。
圖4是示出了打印設(shè)備的控制電路的布置的框圖。
參考示出了控制電路的圖4，附圖標記1700表示用于輸入打印信號的接口；1701表示MPU；1702表示用于存儲由MPU 1701執(zhí)行的控制程序的ROM；以及1703表示用于存儲各種數(shù)據(jù)(提供給打印頭的打印信號、打印數(shù)據(jù)等)的DRAM。附圖標記1704表示用于對打印頭IJH執(zhí)行打印數(shù)據(jù)的供給控制的門陣列(G.A.)。該門陣列1704也執(zhí)行在接口1700、MPU 1701和RAM 1703當(dāng)中的數(shù)據(jù)傳遞控制。
附圖標記1709表示用于輸送打印片材P的輸送電機(圖1中沒有示出)。附圖標記1706表示用于驅(qū)動輸送電機1709的電機驅(qū)動器，并且附圖標記1707表示用于驅(qū)動滑架電機5013的電機驅(qū)動器。
該頭驅(qū)動器也輸出信號(模擬信號或者邏輯信號)，該信號充當(dāng)使要提供給打印頭IJH的加熱器的恒定電流值可變的控制信號。
將在下面描述上述控制布置的操作。當(dāng)一個打印信號被輸入到接口1700時，這個打印信號被轉(zhuǎn)換成用于在門陣列1704和MPU 1701之間的打印操作的打印數(shù)據(jù)。電機驅(qū)動器1706和1707被驅(qū)動，并且打印頭IJH根據(jù)提供給滑架HC的打印數(shù)據(jù)被驅(qū)動，從而在打印紙P上打印一張圖像。
本實施例使用的打印頭具有圖2中所示的布置，且它們被控制為使得通過打印頭IJHK進行的打印和通過打印頭IJHC進行的打印不會在滑架的每次掃描中互相重合。在彩色打印中，打印頭IJHK和IJHC在每次掃描中被交替驅(qū)動。例如，當(dāng)滑架往復(fù)掃描時，打印頭IJHK和IJHC被控制為使得在正向掃描中驅(qū)動打印頭IJHK且在反向掃描中驅(qū)動打印頭IJHC。打印頭的驅(qū)動控制不限于此，可以僅在正向掃描中進行打印操作，且打印頭IJHK和IJHC可以在兩個正向掃描操作中被驅(qū)動而不輸送打印片材P。
將說明關(guān)于集成在打印頭IJH中的頭基板的布置和操作的幾個將說明關(guān)于集成在打印頭IJH中的頭基板的布置和操作的幾個
<第一實施例>
圖5是示出了集成在打印頭IJH中的頭基板的布置的例子的電路圖。
如圖5所示，頭基板的電路主要包括參考電壓電路101、電流調(diào)節(jié)電路102、參考電流電路103和恒定電流源塊104。
也如常規(guī)情況所述，第一實施例將說明關(guān)于具有總數(shù)為(x×m)個加熱器的打印頭的驅(qū)動，這些加熱器被分為m個組，每個組有x個加熱器。如常規(guī)情況的圖13中描述的相同附圖標記表示相同構(gòu)件，并且其描述將被省略。
在圖5中，參考電壓電路101生成電流調(diào)節(jié)電路102的參考電壓(Vref)。希望參考電壓源是在電源電壓和溫度變化的情況下輸出穩(wěn)定電壓的電壓源。例如，如果該電壓源是使用帶隙電壓的參考電源，則可能在電源電壓和溫度變化的情況下提供穩(wěn)定的電壓。由于這個參考電源使用基于半導(dǎo)體特性的特有的電壓，所以它幾乎不受制造條件變化的影響。
下面將說明電流調(diào)節(jié)電路102的操作。
電流調(diào)節(jié)電路102根據(jù)參考電壓(Vref)生成對應(yīng)數(shù)字輸入數(shù)據(jù)的可變電流輸出，其中該參考電壓用作參考電壓電路101的輸出。
在第一實施例中，基礎(chǔ)電壓轉(zhuǎn)換布置采用數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路，該數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路由電阻值(R)和該電阻的二倍的值(2R)的R-2R電阻器陣列形成(詳細內(nèi)容以后描述)。然而，也可以通過另一種數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路的布置來獲得相同的效果。
注意，考慮到小的電路規(guī)模和高精確度而需要根據(jù)本實施例的電路布置，因為它是由電阻器和開關(guān)晶體管組成的。
電流調(diào)節(jié)電路102包括兩個塊由移位寄存器(S/R)102a和鎖存電路(Latch)102b組成的串-并轉(zhuǎn)換電路；以及由R-2R電阻器陣列和MOS晶體管組成的可變電流電路。
該串-并轉(zhuǎn)換電路由移位寄存器(S/R)102a和鎖存電路(Latch)102b構(gòu)成，其中該移位寄存器與時鐘信號(CLK)同步地從外部打印設(shè)備主體接收數(shù)據(jù)信號(DATA)，并且該鎖存電路102b與鎖存信號(LT)同步地從接收串行輸入信號的移位寄存器(S/R)102接收信號。對應(yīng)于可變電流電路處理的信號的位數(shù)，該串-并轉(zhuǎn)換電路包括n個移位寄存器和n個鎖存電路。該串-并轉(zhuǎn)換電路將任意串行輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)作為鎖存電路輸出，并且將鎖存電路的輸出輸出到可變電流電路。
該可變電流電路由電阻器和用作開關(guān)的MOS晶體管構(gòu)成。在這種情況下，電阻值為“R”的(n+1)個電阻器ra1到ran+1以接地端(GND)作為一個端子彼此串聯(lián)連接。相反，電阻值為電阻器ra1到ran+1的電阻值的二倍即“2R”的電阻器rb1到rbn中的每一個電阻器的一個端子連接到相應(yīng)的電阻器ra1到ran的節(jié)點之一，并且另一個端子連接到MOS晶體管102-1a到102-na中相應(yīng)的一個晶體管的源極，以及MOS晶體管102-1b到102-nb中相應(yīng)的一個晶體管的源極。
MOS晶體管102-1a到102-na以及102-1b到102-nb的漏極分別連接到參考電流輸出端子(Iref)和參考電壓(Vref)。MOS晶體管102-1a到102-na的柵極從鎖存電路102b接收數(shù)字信號，而與MOS晶體管102-1a到102-na成對的MOS晶體管102-1b到102-nb的柵極接收由反向器102c對來自鎖存電路102b的信號進行反向而準備的輸出。
MOS晶體管102-1a到102-na和102-1b到102-nb充當(dāng)關(guān)閉/打開源極-漏極通路的開關(guān)，并且由來自鎖存電路102b的數(shù)字信號進行控制。
運算放大器102d具有連接到參考電壓(Vref)和MOS晶體管102-1b到102-nb的漏極的正向輸入端子(+)，和連接到MOS晶體管102-1a到102-na的漏極端子和輸出MOS晶體管102e的源極的反向輸入端子(-)。運算放大器102d的輸出連接到輸出MOS晶體管102e的柵極。MOS晶體管102e的漏極用作電流(Iref)的輸出端子，并且電流(Iref)輸出到參考電流電路103。
運算放大器102d的反向輸入端子(-)接收從輸出MOS晶體管102e輸出的源極輸出，使得反向輸入端子(-)的信號電勢等于輸入到正向輸入端子(+)的參考電壓(Vref)。來自運算放大器102d的輸出被輸入到輸出MOS晶體管102e的柵極，以控制輸出MOS晶體管102e的源極輸出。結(jié)果，參考電壓(Vref)也被施加到連接至運算放大器102d的反向輸入端子(-)的MOS晶體管102-1a到102-na的漏極。
另一方面，參考電壓(Vref)被輸入到MOS晶體管102-1b到102-nb的漏極。如圖5所示，MOS晶體管102-1a到102-na和102-1b到102-nb分別成對，每一對MOS晶體管的柵極經(jīng)由反向器102c連接，且分別連接到電阻器rb1到rbn的每一對MOS晶體管中的其中一個MOS晶體管總是接通。
假設(shè)當(dāng)MOS晶體管102-1a到102-na和102-1b到102-nb為接通時在源極和漏極之間的電阻與電阻器rb1到rbn的電阻值(2R)相比可以忽略不計，則參考電壓(Vref)總是經(jīng)由MOS晶體管102-1a到102-na或102-1b到102-nb而被施加到一側(cè)上的電阻器rb1到rbn的端子。
流過電阻器rb1到rbn的電流I1到In是I1＝Vref/(2×R)，I2＝Vref/(2×2×R)，...，且In＝Vref/(2n×R)。
MOS晶體管102-1a到102-na中，對應(yīng)于數(shù)字輸入信號中的接通信號的MOS晶體管將電流I1到In中的相應(yīng)電流的總和輸出到電流輸出端子(Iout)。
由于電流I1到In每一個被進行1/2加權(quán)，如前面所述，能夠根據(jù)輸入到MOS晶體管102-1a到102-na的任意數(shù)字信號從電流輸出端子(Iout)輸出具有2n個值的電流。換句話說，輸出參考電流(Iref)能夠在0到Vref/R的范圍內(nèi)按2n個階梯(step)變化。
通過在MOS晶體管102e的源極和GND之間連接一個電阻值為(R1)的電阻器Roff，可以在電阻器Roff兩端施加Vref，從而總是提供電流Vref/R1。偏置Vref/R1可被加到電流的可變范圍，并且參考電流(Iref)的可變范圍可以被設(shè)置為Vref/R1到Vref/R1+Vref/R。
從圖5可以明顯看出，參考電流(Iref)和恒定電流源106-1到106-m形成電流鏡電路，且恒定電流源106-1到106-m基于參考電流(Iref)輸出與參考電流(Iref)成比例的恒定電流Ih1到Ihm。
如參考常規(guī)情況的圖13所述，恒定電流源塊104包括(x×m)個加熱器1101-11到1101-mx，(x×m)個開關(guān)元件(MOS晶體管)1102-11到1102-mx，還包括對應(yīng)于本實施例中的相應(yīng)各組的m個電流源(恒定電流源)106-1到106-m。這些電流源通過改變參考電流來改變要提供給加熱器的電流值。然而，一旦設(shè)定了這個值，不管同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)量是多少，都使被設(shè)定的值恒定。因此，這些電流源被稱做“恒定電流源”。
如參考圖13所述的，每個開關(guān)元件1102-11到1102-mx根據(jù)用于打印的圖像信號，通過來自控制電路(未示出)的控制信號來控制到每個元件的電流的提供/停止。在本實施例中，每個組中的每個電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器)1101-11到1101-mx和每個開關(guān)元件1102-11到1102-mx是串聯(lián)連接的，并且每個組中的這些開關(guān)元件經(jīng)由共同的連接布線而共同連接到恒定電流源106-1到106-m中相應(yīng)的一個恒定電流源。電熱轉(zhuǎn)換器共同連接到電源線VH(較高電勢布線的一側(cè))，恒定電流源106-1到106-m的GND端子共同連接到地線(較低電勢布線的一側(cè))。
通過根據(jù)一個控制信號對每個組中的開關(guān)元件進行接通/關(guān)斷控制，把輸出電流Ih1到Ihm從對應(yīng)于相應(yīng)各組的恒定電流源106-1到106-m提供給所需的加熱器。
在圖5中，使用MOS晶體管作為開關(guān)元件1102-11到1102-mx，并且柵極端子被連接到控制電路，如參考圖13在常規(guī)情況中所述的。MOS晶體管的漏極和源極之間的切換由來自該電路的一個控制信號進行控制。
一種布置能夠獲得如下的優(yōu)點，其中在該布置中，串聯(lián)連接的加熱器和開關(guān)元件被連接到具有高電勢的電源線，且恒定電流源被連接到具有低電勢的GND線。
更具體地，當(dāng)開關(guān)元件1102-ij(i＝1，m；j＝1，x)關(guān)斷(開路)時，電源電壓沒有施加到用作恒定電流源的MOS晶體管106-i(i＝1，m)的漏極。另一方面，當(dāng)開關(guān)元件1102-ij(i＝1，m；j＝1，x)接通(閉合)時，因為電流流過加熱器1101-ij(i＝1，m；j＝1，x)，由于電壓降，高電壓不被施加給用作恒定電流源的MOS晶體管106-i(i＝1，m)的漏極。
由于這個原因，可以使用電壓耐受性相對差的MOS晶體管作為用于恒定電流源的MOS晶體管，同時必須使用電壓耐受性相對高的MOS晶體管作為用于開關(guān)元件的MOS晶體管。換句話說，使用不包含任何為了提高電壓耐受性的特殊工藝的制造工藝而生產(chǎn)的簡單結(jié)構(gòu)MOS晶體管用于作為恒定電流源的MOS晶體管。
使用這樣的MOS晶體管的優(yōu)點是減少了用作恒定電流源的MOS晶體管之間的特性變化。這使得有效地降低輸出電流的變化。
根據(jù)本發(fā)明的一種布置，恒定電流源和開關(guān)元件由分立的晶體管組成。因而，對恒定電流的開關(guān)操作的影響被有效地抑制了。
此外，根據(jù)該布置，用作恒定電流源的MOS晶體管可以是如上所討論的耐受電壓低的晶體管。這樣，恒定電流源之間的變化的影響被最小化。
注意，可以優(yōu)選地使用可工作在飽和區(qū)域的MOS晶體管作為恒定電流源106-1到106-m，其中在飽和區(qū)域中，漏極電流的變化小于漏極電壓的變化。
將在這里描述一種布置，其中根據(jù)用于打印的圖像信號，對流過開關(guān)元件和加熱器的電流的接通(閉合)/關(guān)斷(開路)進行控制。
圖6是示出了具有(x×m)個加熱器的頭基板的布置的電路圖，這些加熱器在x個定時以m個基本上可同時驅(qū)動的加熱器為單位按時分方式被驅(qū)動。
圖6特別示出了通過從存儲M位數(shù)據(jù)的寄存器的輸出和用于同時驅(qū)動單元的x個選擇信號的邏輯乘積(“與”)選擇任何所需的加熱器，執(zhí)行矩陣驅(qū)動的驅(qū)動電路的布置的具體例子。注意，在圖6中，與如上所述的附圖標記相同的附圖標記表示相同構(gòu)件，并且其描述將被忽略。
在圖6中，附圖標記1103-11和1104-11分別表示用于對邏輯信號輸入執(zhí)行邏輯乘積的第一和第二“與”電路，并且附圖標記1105表示Y-X解碼器，用于解碼從打印設(shè)備主體提供的用于同時驅(qū)動單元選擇的Y位控制信號，并且選擇X個同時驅(qū)動單元選擇信號線1107之一。附圖標記1106表示Y位移位寄存器(S/R)和Y位鎖存電路，用于與時鐘信號(CLK)同步地輸入從打印設(shè)備主體串行傳送來的用于同時驅(qū)動單元選擇的Y位控制信號(DATA)，并且與鎖存信號(LT)同步地鎖存這些信號。附圖標記1108-11表示電壓轉(zhuǎn)換電路，用于將邏輯信號電壓轉(zhuǎn)換成適合于驅(qū)動MOS晶體管1102-11的柵極的電壓。
注意，圖6中所示的電路布置包括與(x×m)個加熱器和(x×m)個開關(guān)元件(MOS晶體管)相對應(yīng)的(x×m)個第一“與”電路、(x×m)個第二“與”電路以及(x×m)個電壓轉(zhuǎn)換電路。為了表示相應(yīng)元件中的任何元件，使用以下的總的標記，以便與下述的電路布置一致1103-ij(i＝1，x；j＝1，m)表示第一“與”電路；1104-ij(i＝1，x；j＝1，m)表示第二“與”電路；1108-ij(i＝1，x；j＝1，m)表示電壓轉(zhuǎn)換電路。
如圖6所示，(x×m)個加熱器、(x×m)個開關(guān)元件、(x×m)個第一“與”電路、(x×m)個第二“與”電路以及(x×m)個電壓轉(zhuǎn)換電路被劃分到m個組1200-1到1200-m，每個組包含x個加熱器、x個開關(guān)元件、x個第一“與”電路、x個第二“與”電路以及x個電壓轉(zhuǎn)換電路。每組還包含一個單獨的恒定電流源106-i(i＝1，m)。
附圖標記1201表示M位移位寄存器(S/R)和M位鎖存電路，用于與從打印設(shè)備主體提供的時鐘信號(CLK)同步地輸入從打印設(shè)備主體串行傳送來的用于打印的M位圖像信號(DATA)，并且與鎖存信號(LT)同步地鎖存這些串行輸入的信號。M條數(shù)據(jù)信號線1202從M位移位寄存器(S/R)和M位鎖存電路1201伸出。
X條同時驅(qū)動單元選擇信號線1107中的每一條都連接到每組中的X個第二“與”電路之一的一個輸入。X個第二“與”電路的其他輸入在相同的組中共同連接，并且M條數(shù)據(jù)信號線1202之一連接到該共同連接的線路。
將參考圖7所示的定時圖描述圖6中所示的電路的操作。
圖7是示出了一個周期的時分驅(qū)動序列的定時圖。在此期間，(x×m)個加熱器中的每一個都最多被選擇一次。同一個加熱器的一次選擇和下一次選擇之間的時間間隔被定義為一個周期。
根據(jù)該時間圖，M位圖像數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)信號(DATA)與時鐘信號(CLK)同步地被串行傳送到M位移位寄存器(S/R)和M位鎖存電路1201。當(dāng)鎖存信號(LT)位于高電平“H”時，串行輸入信號被鎖存，然后這些信號被輸出到M條數(shù)據(jù)信號線1202。在圖7中，這種對M條數(shù)據(jù)信號線1202的信號輸出定時被表示為“DATAOUT”。根據(jù)M位圖像數(shù)據(jù)，M條數(shù)據(jù)信號線1202中的信號電平變?yōu)椤癏”。
相似地，用于同時驅(qū)動單元選擇的Y位控制信號作為數(shù)據(jù)信號(DATA)與時鐘信號(CLK)同步地被串行傳送到Y(jié)位移位寄存器(S/R)和M位鎖存電路1106。當(dāng)鎖存信號(LT)處于高電平“H”時，串行輸入的信號被鎖存，然后這些信號被輸出到Y(jié)-X解碼器1105。
在圖7中，Y-X解碼器1105將解碼后的信號輸出到X個同時驅(qū)動單元選擇信號線1107時的定時對應(yīng)于用于選擇可同時驅(qū)動的單元的使能信號(BE)。由Y位控制信號選擇X個同時驅(qū)動單元選擇信號線1107之一用于同時驅(qū)動單元選擇，然后所選線路的信號電平變?yōu)椤癏”。
以上操作導(dǎo)致選擇同時對應(yīng)所選線路的DATAOUT為“H”且信號電平為“H”的一個加熱器。
當(dāng)HE信號變?yōu)椤癏”時，電流(I)流經(jīng)所選擇的加熱器。然后，加熱器被驅(qū)動。
通過將上述操作重復(fù)x次，(x×m)個加熱器以m個加熱器為單位在x個定時處被按時分方式驅(qū)動。以這種方式，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)選擇和驅(qū)動所有加熱器。
換句話說，(x×m)個加熱器被劃分為m組，每組包含x個加熱器，一個周期被劃分為x個子周期，使得同一組內(nèi)的兩個或更多加熱器不同時被驅(qū)動，并且在一個子周期期間，最多同時驅(qū)動M個加熱器，且該M個加熱器的每一個都屬于不同的組。
如圖6所示，為每個組設(shè)置單獨的恒定電流源106-i(i＝1，m)。這意味著，每組中可同時驅(qū)動的加熱器的數(shù)量是“一個”。
圖8是示出了用于驅(qū)動單個加熱器的電壓轉(zhuǎn)換電路1108-11的布置的電路圖。
在圖8中，附圖標記1151表示用于在加熱器1101-11的電源線VH和到電壓轉(zhuǎn)換電路1108-11的電源線1140之間生成電壓的電壓提供電路。電壓提供電路1151提供多個電壓轉(zhuǎn)換電路1108-ij(i＝1，x；j＝1，m)所公用的電壓。附圖標記1152、1153表示電阻器；1154表示n-MOS晶體管；1155表示連接到n-MOS晶體管1154的源極的電阻器。n-MOS晶體管1154和電阻器1155形成源極跟隨器類型的緩沖器。
電阻器152到電阻器153的部分電勢的比從電源線VH創(chuàng)建任何所需的電勢，所創(chuàng)建的電勢被施加到由n-MOS晶體管1154和電阻器1155組成的源極跟隨器類型的緩沖器，并且來自源極跟隨器電路的輸出最終被施加到電壓轉(zhuǎn)換電路1108-11。
因而，根據(jù)此布置，在不設(shè)置任何其他電源的情況下生成適合于電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓。
注意，附圖標記1134-1139表示MOS晶體管，并且附圖標記1132和1133表示反向器。
在圖5所示的頭基板上，電流也可以從參考電流電路103被提供到三個電流源塊104a、104b、以及104c，其中該三個電流源塊具有與恒定電流源塊104相同的布置。根據(jù)參考電流電路103中形成的電流鏡電路的電流鏡比值來提供電流。
如果提供來自圖8所示的電壓提供電路1151的源極跟隨器輸出作為用于參考電流電路103的電源，則即使在圖5、10和11所示的參考電流電路103中的電源電壓與圖5、10和11所示的恒定電流源塊104不同的情況下，也不必要提供額外的電源。
圖5所示的布置可以將電流提供到四個恒定電流源塊。可以使這些組中的(x×m)個加熱器對應(yīng)于用于排出相同顏色墨的四個噴嘴陣列，或者用于排出不同顏色墨的四個噴嘴陣列。
將參考各種輸入信號的定時圖來說明電流調(diào)節(jié)電路102的操作。
圖9是示出了輸入到電流調(diào)節(jié)電路102的各種信號的定時圖。
圖9示出了時鐘信號(CLK)、數(shù)據(jù)信號(DATA)以及鎖存信號(LT)的輸入波形。該定時圖表示用于對流經(jīng)加熱器的預(yù)定電流值進行一次設(shè)定的一個序列的定時。
在圖9中，n位串行數(shù)據(jù)(D1、D2、D3、…、以及Dn)通過數(shù)據(jù)信號(DATA)與時鐘信號(CLK)的前沿同步地輸入。n位數(shù)據(jù)信號(DATA)與時鐘信號(CLK)的n個前沿同步地輸入到移位寄存器中。當(dāng)鎖存信號(LT)變?yōu)椤癏”時，存儲在移位寄存器中的n位數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)信號(DATA)由鎖存電路鎖存，并且n位數(shù)據(jù)被同時輸出到電流調(diào)節(jié)電路102的MOS晶體管102-1a到102-na。
電流調(diào)節(jié)電路102根據(jù)n位數(shù)據(jù)對n個MOS晶體管102-1a到102-na進行接通/關(guān)斷控制。通過添加從由n位數(shù)據(jù)選擇的MOS晶體管輸出的加權(quán)電流值而獲得的電流被用作為參考電流(Iref)。在單個序列中設(shè)定一次參考電流，直到時鐘信號(CLK)和數(shù)據(jù)信號(DATA)輸入后，鎖存信號(LT)改變?yōu)椤癏”為止。通過輸入對應(yīng)于所需電流值的數(shù)據(jù)并重復(fù)該序列，參考電流值可以改變?yōu)轭A(yù)定電流值。
如上所述，參考電流(Iref)和恒定電流源106-1到106-m通過參考電流電路103形成電流鏡電路。恒定電流源106-1到106-m基于參考電流(Iref)分別輸出與參考電流(Iref)成比例的恒定電流Ih1到Ihm。
通過經(jīng)由根據(jù)來自打印設(shè)備主體的控制信號和打印信號控制電流的提供/停止的開關(guān)元件(MOS晶體管)來驅(qū)動電流源塊104的(x×m)個加熱器，從而進行打印。
根據(jù)上述的第一實施例，提供到加熱器的電流值Ih1到Ihm可以基于被用作從輸入端子輸入的邏輯信號的時鐘信號(CLK)、數(shù)據(jù)信號(DATA)以及鎖存信號(LT)的信息而被調(diào)整成預(yù)定的恒定電流值。
<第二實施例>
圖10是示出了根據(jù)第二實施例的頭基板的布置的電路圖。在圖10中，與圖5及常規(guī)情況中所述的相同的附圖標號和相同的附圖標記表示相同的構(gòu)件和信號線，并且將忽略其描述。
根據(jù)第二實施例的頭基板主要包括電壓調(diào)節(jié)電路201、電壓-電流轉(zhuǎn)換電路202、參考電流電路103以及恒定電流源塊104。
從此電路和圖5所示的電路布置之間的比較可明顯看出，第二實施例采用了這樣的電路布置，其中D/A轉(zhuǎn)換器基于諸如帶隙電壓的參考電壓調(diào)制一個電壓，而根據(jù)圖5所示的布置，包括上述作為D/A轉(zhuǎn)換器的(R-2R)電阻器陣列的梯形電路使用恒定電壓(Vref)調(diào)制電流值。
與第一實施例相似，根據(jù)輸入邏輯信號(時鐘信號(CLK)、數(shù)據(jù)信號(DATA)、鎖存信號(LT))，對包括一個數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換電路(D/A轉(zhuǎn)換器)的電壓調(diào)節(jié)電路201的輸出電壓值進行控制。電壓通過電壓-電流轉(zhuǎn)換電路202的運算放大器202-1被施加到電阻器202-2。
令Vdac為電壓調(diào)節(jié)電路201的輸出電壓，并且Rref為電阻器202-2的電阻值，則參考電流(Iref)為Iref＝Vdac/Rref。
當(dāng)電壓調(diào)節(jié)電路的輸出電壓根據(jù)n位數(shù)據(jù)的邏輯信號而具有2n個電平時，如第一實施例中所述，參考電流(Iref)也可以具有2n個電平。
根據(jù)第二實施例，可以基于輸入邏輯信號通過電壓調(diào)節(jié)電路和電壓-電流轉(zhuǎn)換電路而改變電流，并且可以調(diào)節(jié)提供到打印元件(加熱器)的電流，與第一實施例相似。
<第三實施例>
圖11是示出了集成在打印頭IJH中的頭基板1的布置的電路圖。
在圖11中，與第一和第二實施例中所述相同的附圖標記表示相同的構(gòu)件，并且將省略其描述。本實施例中包括VH布線、電熱轉(zhuǎn)換器(加熱器元件)1101-11到1101-mx、開關(guān)元件1102-11到1102-mx、恒定電流源106-1到106-m以及GND布線的電路布置與第一實施例中所述的相同。
圖11中所示的頭基板包含向加熱器提供電流的電流源塊104′，以及生成用作電流源塊的參考電流的電流的參考電流電路103′。
參考電流電路103′的控制端子113連接到參考電流電路103′中形成的電流鏡電路中的參考電流(Iref)側(cè)的端子。從參考電流電路103′的電流鏡電路輸出的電流用作電流源塊104′的參考電流。參考電流電路103′的電流鏡電路的控制端子113從打印頭IJH的外部(即從打印設(shè)備)接收電流。從參考電流電路103′的電流鏡電路輸出的電流取決于從加熱器的外部輸入的電流值而改變。
注意，根據(jù)第三實施例，電流從打印頭的外部提供給控制端子113，但除了電流從打印設(shè)備等的外部提供的情況以外，也可以是從打印頭IJH或頭基板上的另一電路輸入的。在這種情況下，控制端子不具有端子形狀，而是僅包括布線線路。
與對應(yīng)于各自由x個加熱器形成的m個組的恒定電流源106-1′到106-m′一起，電流源塊104′組成電流鏡電路，其使用從參考電流電路103′輸出的電流作為參考。從恒定電流源106-1′到106-m′輸出的電流Ih1到Ihm取決于從參考電流電路103′輸出的電流。
如參考常規(guī)情況的圖13所述，電流源塊104′包含m個組，每個組由x個加熱器形成，即(x×m)個加熱器1101-11到1101-mx，與加熱器1101-11到1101-mx數(shù)量相等的開關(guān)元件(MOS晶體管)1102-11到1102-mx，以及為相應(yīng)的m個組設(shè)置的恒定電流源106-1′到106-m′。開關(guān)元件1102-11到1102-mx根據(jù)從打印設(shè)備主體的控制電路提供的控制信號和打印信號控制端子之間的電流的提供/停止。
如圖11所示，為m個組1100-1到1100-m布置的恒定電流源106-1′到106-m′的輸出端子分別連接到各組的共用連接端子，在每個組中，x個加熱器和x個開關(guān)元件彼此串行連接。在控制發(fā)送到每個加熱器的電流時，通過根據(jù)控制信號(未示出)對每個組的開關(guān)元件1102-i1到1102-ix(i＝1，m)進行開關(guān)，從為各相應(yīng)組布置的恒定電流源106-1′到106-m′輸出的電流Ih1到Ihm可以輸入到所需的加熱器。
在圖11所示的頭基板上，電流也可以從參考電流電路103′被提供到具有與電流源塊104′的布置相同的布置的三個電流源塊104a′、104b′、104c′。根據(jù)參考電流電路103′中形成的電流鏡電路的電流鏡比值來提供電流。
圖11所示的布置可以將電流提供給四個電流源塊。可以使這些組中的(x×m)個加熱器對應(yīng)用于排出相同顏色墨的四個噴嘴陣列，或者用于排出不同顏色墨的四個噴嘴陣列。
根據(jù)上述的第三實施例，可以通過控制輸入到參考電流電路的控制端子的電流而調(diào)節(jié)提供給加熱器的電流值Ih1到Ihm。
<第四實施例>
圖12是示出了根據(jù)第四實施例的頭基板的布置的電路圖。在圖12中，與圖5和圖11中所述相同的附圖標記和相同的附圖標記表示相同的構(gòu)件，并且將省略其描述。
從圖12和11之間的比較可明顯看出，第四實施例在上述實施例的電路中的控制端子113和參考電流電路103′之間插入了電壓調(diào)節(jié)電路211。
下面將說明電壓調(diào)節(jié)電路211的操作。
從打印頭IJH的外部輸入的電壓通過控制端子113被施加到電壓調(diào)節(jié)電路211的運算放大器212的端子(+)，并且該電壓通過運算放大器212被施加到電阻器(Rref)。令Vref為輸入到控制端子113的電壓，流經(jīng)電阻器(Rref)的電流(Iref)為Iref＝Vref/Rref。
該電流(Iref)等價于以上實施例中所述的從打印頭IJH的外部輸入的電流?？梢酝ㄟ^改變Vref來改變輸入到參考電流電路的參考電流值。
根據(jù)上述的第四實施例，與第三實施例相似，可以通過控制從打印頭外部輸入到控制端子的電壓來調(diào)節(jié)提供到加熱器的電流。
由于可以不偏離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍而做出本發(fā)明的各種明顯廣泛不同的實施例，應(yīng)該理解，除了限定在所述的權(quán)利要求書中以外，本發(fā)明不限于其具體實施例。
優(yōu)先權(quán)聲明本申請要求2004年5月27日申請的日本專利申請No.2004-158030、以及2004年5月27日申請的日本專利申請No.2004-158031的優(yōu)先權(quán)，其全文內(nèi)容作為參考包含在本申請中。
權(quán)利要求
1.一種打印頭基板，包括多個打印元件；恒定電流源，其生成用于驅(qū)動所述多個打印元件的恒定電流；參考電流生成電路，其根據(jù)外部輸入的邏輯信號生成用于生成恒定電流的參考電流；以及驅(qū)動電路，其通過該恒定電流驅(qū)動所述多個打印元件，其中該恒定電流是根據(jù)所述參考電流生成電路所生成的參考電流驅(qū)動所述恒定電流源而獲得的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中所述多個打印元件包括多個加熱器；以及驅(qū)動元件，其對應(yīng)于相應(yīng)的加熱器而布置，并且驅(qū)動加熱器，該多個加熱器和驅(qū)動元件被劃分為多個組，以及提供恒定電流的所述恒定電流源被布置得與每個組相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中所述參考電流生成電路包括n位移位寄存器，其接收并暫時存儲n位邏輯信號；鎖存電路，其鎖存存儲在n位移位寄存器中的n位邏輯信號；n個驅(qū)動電路，其生成不同電平的電流；以及輸出電路，其輸出n個驅(qū)動電路生成的電流的和作為參考電流，以及該n個驅(qū)動電路根據(jù)從鎖存電路輸出的n位邏輯信號而被選擇性地驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中以從電流的最大電平開始的降序，n個驅(qū)動電路生成的電流的電平的每一個被進行1/2的加權(quán)，以及作為電流之和的參考電流可按2n個電平變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中所述參考電流生成電路包括n位移位寄存器，其接收并暫時存儲n位邏輯信號；鎖存電路，其鎖存存儲在n位移位寄存器中的n位邏輯信號；電壓調(diào)節(jié)電路，其被配置為根據(jù)從該鎖存電路輸出的n位邏輯信號輸出2n個電平的電壓；以及電壓-電流轉(zhuǎn)換電路，其轉(zhuǎn)換來自電壓調(diào)節(jié)電路的電壓，并且輸出參考電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中所述參考電流生成電路和所述恒定電流源形成電流鏡電路。
7.一種打印頭基板，包括多個加熱器；多個打印元件，其被布置得與相應(yīng)加熱器相對應(yīng)，并且分別包括用于驅(qū)動相應(yīng)加熱器的驅(qū)動元件；控制電路，用于通過將多個打印元件劃分為多個組而驅(qū)動多個打印元件，其中每個組包括一個或更少的被同時驅(qū)動的打印元件；恒定電流源，其被布置得與每個組相對應(yīng)，并且生成用于驅(qū)動所述打印元件的恒定電流；以及參考電流生成電路，其根據(jù)從外部輸入的電壓或電流生成要被提供給所述恒定電流源的參考電流，以改變由所述恒定電流源所生成的恒定電流值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印頭基板，其中所述參考電流生成電路包括多個電流鏡電路，以及該多個電流鏡電路根據(jù)輸入的電壓或電流生成多個參考電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的打印頭基板，其中另一電流鏡電路將所述參考電流生成電路生成的參考電流提供給多個恒定電流源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的打印頭基板，其中來自多個恒定電流源的恒定電流被提供給由多個加熱器和多個驅(qū)動元件形成的相應(yīng)打印元件組。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的打印頭基板，其中打印元件、開關(guān)元件、恒定電流源串聯(lián)連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中所述參考電壓電路使用通過放大帶隙電壓而獲得的電壓作為參考電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中恒定電流源包括可工作于飽和區(qū)域的MOS晶體管，在該飽和區(qū)域中，漏極電流的變化小于漏極電壓的變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭基板，其中打印元件、開關(guān)元件和恒定電流源依次被布置在從較高電勢布線到較低電勢布線的方向上。
15.一種打印頭，其使用根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項所述的打印頭基板。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的打印頭，其中該打印頭包括通過排出墨而進行打印的噴墨打印頭。
17.一種頭盒，該頭盒集成了根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴墨打印頭以及墨罐，該墨罐包含要被提供給噴墨打印頭的墨。
18.一種打印設(shè)備，用于將墨排出到打印介質(zhì)中，用于通過使用根據(jù)權(quán)利要求16所述的噴墨打印頭或者根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭盒進行打印。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種打印頭基板、打印頭、頭盒以及打印設(shè)備。本發(fā)明的一個目的是，通過改變流向打印元件的電流值，并且調(diào)整噴墨打印頭中施加到打印元件的能量，從而以較高速實現(xiàn)較高質(zhì)量的打印。為了實現(xiàn)這個目的，在恒定電流驅(qū)動類型的噴墨打印頭的頭基板上布置電流調(diào)節(jié)電路，其中在該恒定電流驅(qū)動類型的噴墨打印頭中，將恒定的電流提供給加熱器。電流值根據(jù)從打印頭外部提供的信號(數(shù)字信號等)而改變。對應(yīng)于電流值的能量從對應(yīng)每個組的恒定電流源被施加到打印元件。
文檔編號B41J2/05GK1960875SQ200580017098
公開日2007年5月9日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者平山信之 申請人:佳能株式會社