元件基板、列印頭以及列印設備的製作方法

2023-12-03 10:41:56

元件基板、列印頭以及列印設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種元件基板、列印頭以及列印設備。本發明的實施例涉及的是實現元件基板的尺寸縮小和結構簡化以及可靠性高的列印操作的元件基板、使用該元件基板的列印頭、以及包括該列印頭的列印設備。在根據本實施例的元件基板中，改變斜波的斜率以使用一個基準電壓生成多個脈衝。可以通過改變比較器的電容或鏡像比以及通過改變DAC的阻抗來改變斜波的斜率。
【專利說明】元件基板、列印頭以及列印設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種元件基板、列印頭以及列印設備，並且尤其涉及一種集成有元件基板的用於根據例如噴墨方法來進行列印的全幅型列印頭以及用於使用該列印頭進行列印的列印設備。更具體地，本發明涉及一種包括元件基板的列印頭以及列印設備，其中在該列印頭中，將多個列印元件以及用於驅動列印元件的驅動電路設置在單個元件基板上。

【背景技術】
[0002]例如，作為諸如文字處理器、個人計算機以及傳真設備等的信息輸出設備，一般廣泛地使用用於將諸如字符和圖像等的任何期望信息列印在諸如紙張薄片或膜等的片狀列印介質上的噴墨列印設備(以下將稱作列印設備)。
[0003]一般利用在例如日本特開2007-022069中所說明的半導體處理技術，將包括在列印設備中的列印頭的電熱轉換器(加熱器)及其驅動電路形成在單個基板上。作為一種結構，提出了一種集成有元件基板的列印頭，其中在該列印頭中，供墨口配置在基板的中央附近，並且彼此相對的加熱器配置在夾持供墨口的位置處。
[0004]此外，例如，日本特開平10-119273公開了一種用於校正針對溫度的列印頭的排出特性的波動的方法。
[0005]圖22是示出雙脈衝的結構的時序圖。
[0006]如圖22中所示，在雙脈衝中，在主脈衝的排出時刻前生成針對列印頭的預熱信號(預脈衝)，並且在主脈衝與預脈衝之間產生間隔時間。在這些脈衝的各時間內，反映出列印頭的溫度校正、溫度傳感器的靈敏度的波動的校正和各噴嘴的溫度-排出特性的波動的校正等。注意，預脈衝的脈衝寬度、間隔時間、以及主脈衝的脈衝寬度分別通過T1、T2和T3表示，並且在以下說明中使用相同的附圖標記。
[0007]例如，日本特開2008-302691公開了一種用於根據環境溫度來調整雙脈衝的各時間的結構。
[0008]圖23Α和23Β是示出基於日本特開2008-302691中所公開的結構、針對環境溫度來調整雙脈衝的各時間的示例的圖。
[0009]例如，根據圖23Α，在環境溫度envT為28°C或者更高的情況下，選擇PWM4作為驅動脈衝。在這種情況下，如圖23B中所示，脈衝的開始時間與剩餘三個脈衝PWMl?PWM3相比發生延遲。然而，原則上雙脈衝的總時間是恆定的。特別地，主脈衝的下降沿是恆定的以使排出時刻對齊。
[0010]在採用上述現有技術的結構的情況下，能夠按照期望地設置HE信號的脈衝寬度。然而，在同一加熱周期多次驅動加熱器的情況下，即如圖22中所示，在多次給出HE信號脈衝的情況下，與多個脈衝時間相對應的基準電壓設置數據是必要的，並且數據量增大。作為結果，需要採取諸如例如增大從列印設備的主體到列印頭的數據傳輸的速度或者分割數據等的對策。這造成了諸如列印操作的可靠性降低以及列印頭的元件基板上的端子數量增加等的問題。此外，由於需要多個存儲器來設置多個脈衝寬度數據，因此電路規模增大。


【發明內容】

[0011]相應地，作為針對傳統技術的上述劣勢的響應，構思了本發明。
[0012]例如，根據本發明的元件基板、使用該元件基板的列印頭、以及包括該列印頭的列印設備，能夠實現元件基板的尺寸縮小和結構的簡化以及可靠性高的列印操作。
[0013]根據本發明的一方面，提供一種元件基板，包括:多個列印元件；多個驅動元件，其與所述多個列印元件相對應地設置，並且用於驅動所述多個列印元件；以及驅動電路，用於在接收到單個基準電壓和兩個斜波的情況下生成雙脈衝，並且將所述雙脈衝施加至所述多個驅動元件並驅動所述多個驅動元件，其中，所述驅動電路包括:生成電路，用於生成所述單個基準電壓和所述兩個斜波；以及比較電路，用於將所述單個基準電壓與所述兩個斜波進行比較，以及所述驅動電路使用具有不同斜率的斜波，根據所述比較電路的比較結果來生成具有不同脈衝寬度的多個雙脈衝。
[0014]根據本發明的另一方面，提供一種使用具有上述結構的元件基板的列印頭，並且更特別地，一種通過根據噴墨方法排出墨來進行列印的全幅型噴墨列印頭。
[0015]根據本發明的又一方面，提供一種用於使用全幅型列印頭來進行列印的列印設備。
[0016]由於能夠根據一個基準電壓生成多個雙脈衝，因此本發明特別有利。這避免了為生成多個雙脈衝而使用許多數據的必要性，並且因此能夠省去為傳送和控制許多數據所需的結構。這有助於元件基板的尺寸縮小、元件電路的簡化、以及可靠性高的列印操作。
[0017]通過以下(參考附圖)對典型實施例的說明，本發明的其它特徵將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是示出根據本發明的典型實施例的噴墨列印設備的內部結構的示意側截面圖。
[0019]圖2是用於說明圖1中示出的列印設備的單面列印操作的圖。
[0020]圖3是用於說明圖1中示出的列印設備的雙面列印操作的圖。
[0021]圖4是全幅型列印頭的立體圖。
[0022]圖5是全幅型列印頭的分解立體圖。
[0023]圖6A、6B和6C是示出根據第一實施例生成雙脈衝熱使能(heat enable, HE)信號的狀態的時序圖。
[0024]圖7是示意性地示出列印頭的元件基板的布局的圖。
[0025]圖8是示意性地示出圖7所示的電路布局的部分電路結構的細節和信號流的框圖。
[0026]圖9A、9B和9C是用於說明比較器609的操作的圖。
[0027]圖10是示出用於生成斜波和基準電壓Vref的DAC607的結構的電路圖。
[0028]圖11是示出加熱器驅動組707的內部結構的電路圖。
[0029]圖12是具有用於切換電阻的結構的DAC607的電路圖。
[0030]圖13是具有用於切換電流鏡像比的結構的DAC607的電路圖。
[0031]圖14是具有用於切換電容的結構的比較器609的電路圖。
[0032]圖15A、15B和15C是示出根據第二實施例生成雙脈衝熱使能(HE)信號的狀態的時序圖。
[0033]圖16A和16B是示出根據第三實施例生成雙脈衝熱使能(HE)信號的狀態的時序圖。
[0034]圖17A和17B是示出根據第三實施例生成驅動脈衝PWMl?PWM4的狀態的時序圖。
[0035]圖18是示出在使用三種不同方法通過利用預脈衝作為基準改變用於主脈衝的斜波的斜率來獲得不同的驅動脈衝PWMl?PWM4的情況下所需的值的表。
[0036]圖19是示出在元件基板上在加熱器陣列方向上膜厚度或阻抗等存在波動的情況下所施加的驅動脈衝的變化的圖。
[0037]圖20是用於說明通過將斜波和基準電壓Ref進行比較來調製脈衝寬度的方法的時序圖。
[0038]圖21是示出用於將基準電壓與斜波進行比較的比較器的結構的電路圖。
[0039]圖22是示出雙脈衝的結構的時序圖。
[0040]圖23A和23B是示出基於日本特開2008-302691中公開的結構、針對環境溫度來調整雙脈衝的各時間的示例的圖。

【具體實施方式】
[0041]以下將根據附圖詳細說明本發明的典型實施例。注意，相同的附圖標記表示已經說明的部分，並且將會省略對其重複的說明。
[0042]在本說明書中，術語「列印」不僅僅包括諸如字符和圖表等的重要信息的形成，還廣泛地包括圖像、圖形、圖案等在列印介質上的形成、或者介質的處理，而不管其重要或者不重要並且不管其是否被以人類視覺可感知的方式可視化。
[0043]此外，術語「列印介質」不僅包括普通列印設備中所使用的紙張薄片，還廣泛地包括諸如布料、塑料膜、金屬板、玻璃、陶瓷、木材和皮革等能夠接受墨的材料。
[0044]此外，術語「墨」(以下也稱作「液體」)應當與上述的「列印」的定義相似地被廣泛地解釋。即，「墨」包括施加到列印介質上的情況下能夠形成圖像、圖形、圖案等、能夠處理列印介質並且能夠處理墨的液體。墨的處理包括例如使在施加至列印介質的墨中所包含的著色劑固化或不溶解。
[0045]此外，除非另外說明，「噴嘴」一般是指墨孔或者與其相連通的液體通道以及用於生成用以排出墨的能量的元件。
[0046]用於以下所要使用的列印頭的元件基板(頭基板)表示的不僅僅是由矽半導體製成的基座，還是設置有元件、布線等的組件。
[0047]「在基板上」不僅表示在元件基板上面，還表示元件基板的表面和元件基板接近表面的內側。在本發明中，術語「內置」是如下術語，其中該術語並非表示僅將單獨的元件作為單獨的構件配置在基板表面上、而是表示在例如半導體電路製造工藝中將各元件一體形成並且在元件基板上製造。
[0048]以下將說明噴墨列印設備的實施例。該列印設備是使用卷繞成卷的連續薄片(列印介質)並且支持單面列印和雙面列印這兩者的高速行式印表機。該列印設備適合於例如在列印室等中的大量列印領域。
[0049]圖1是示出根據本發明的典型實施例的噴墨列印設備(以下將要稱作「列印設備」)的示意性內部結構的側截面圖。設備的內部可以被大致分為薄片供給單元1、去捲曲單元2、歪斜校正單元3、列印單元4、清潔單元(未示出)、檢查單元5、裁切器單元6、信息列印單元7、乾燥單元8、薄片卷繞單元9、排出輸送單元10、排序單元11、排出託盤12和控制單元13等。薄片沿著圖1中的實線所表示的薄片輸送路徑通過包括輥對和帶的輸送機構輸送，並且經過各個單元的處理。
[0050]薄片供給單元I容納並且供給卷繞成卷的連續薄片。薄片供給單元I能夠容納兩個卷Rl和R2，並且用於選擇性地引出並供給薄片。注意，可容納的卷數不限於兩個，並且可以容納一個或者三個或更多卷。去捲曲單元2減輕從薄片供給單元I所供給的薄片的捲曲(彎曲)。去捲曲單元2針對一個驅動輥使用兩個夾緊輥，使薄片彎曲並按壓薄片以使得對捲曲施加相反方向的彎曲，由此減輕捲曲。歪斜校正單元3調整已通過去捲曲單元2的薄片的歪斜(相對於原本行進方向的傾斜)。將基準側的薄片端部壓抵引導構件，由此調整薄片的歪斜。
[0051]列印單元4通過列印頭單元14在輸送的薄片上形成圖像。列印單元4還包括用於輸送薄片的多個輸送輥。列印頭單元14包括全幅型列印頭(噴墨列印頭)，其中在該列印頭中，在覆蓋假定所要使用的薄片的最大寬度的範圍內形成噴墨噴嘴陣列。在列印頭單元14中，沿著薄片輸送方向並行地配置多個列印頭。在本實施例中，列印頭單元14包括與K(黑色)、C(青色)、M(品紅色)和Y(黃色)這四個顏色相對應的四個列印頭。這些列印頭從薄片輸送的上遊側起按照K、C、M和Y的順序配置。注意，墨顏色的數量和列印頭的數量不限於四個。作為噴墨方法，可以採用使用加熱元件的方法、使用壓電元件的方法、使用靜電元件的方法或使用MEMS元件的方法等。各種顏色的墨從儲墨器通過墨管供給至列印頭單兀14。
[0052]檢查單元5光學讀取通過列印單元4列印在薄片上的檢查圖案或圖像，並且檢查列印頭的噴嘴的狀態、薄片輸送狀態和圖像位置等。檢查單元5包括用於實際讀取圖像並生成圖像數據的掃描器單元、以及用於分析所讀取的圖像並將分析結果返回至列印單元4的圖像分析單元。檢查單元5包括配置在與薄片輸送方向垂直的方向上的CXD線傳感器。
[0053]注意，如上所述，圖1中示出的列印設備支持單面列印和雙面列印這兩者。圖2和圖3是分別用於說明圖1所示的列印設備的單面列印操作和雙面列印操作的圖。
[0054]圖4是示出列印頭單元14中所包括的全幅型列印頭100與列印介質800的輸送方向之間的關係的圖。
[0055]在進行列印操作的情況下，全幅型列印頭100固定在列印設備上，輸送列印介質800，並且從設置在元件基板101中的多個排出口 706排出墨，由此在列印介質800上形成圖像。
[0056]通過圖4顯而易見，在本示例中，通過集成四個元件基板101來形成全幅型列印頭
100。
[0057]圖5是全幅型列印頭的分解立體圖。
[0058]全幅型列印頭100包括四個元件基板101-1、101-2、101_3和101_4、支持構件501、印刷板110和墨供給構件502。如圖5中所示，四個元件基板以Z字形配置在全幅型列印頭100中。注意，能夠通過增大所包括的元件基板101的數量來形成具有較大列印寬度的列印頭。在不單獨指定元件基板而說明四個元件基板的情況下，將其簡稱做元件基板
101。
[0059]通過圖5顯而易見，印刷板110大致具有矩形形狀，並且元件基板101具有矩形形狀。多個排出口 706配置在元件基板101的長邊方向上。配置元件基板101，以使得元件基板101的長邊方向(即，多個排出口的排列方向)與印刷板110的長邊方向一致。
[0060]接下來將說明與集成於具有上述結構的列印設備中所包括的全幅型列印頭的元件基板有關的若干實施例。
[0061]第一實施例
[0062]作為本實施例的說明的前提，考慮以下的HE信號。
[0063]在圖20中，將斜波與基準電壓Ref之間的比較應用於熱使能(HE)信號的調製，其中熱使能信號是用於確定驅動噴墨列印頭(以下稱作列印頭)中的加熱器的時間段的信號。
[0064]參考圖20，斜波200具有與時間成比例(隨著時間的經過)使電壓升高的波形。Refl至Ref3是能夠被期望地設置的基準電壓Ref。將斜波200與各個基準電壓Refl至Ref3相比較，並且將脈衝設置為在電壓相等的時刻下降。這使得能夠通過所設置的基準電壓來改變脈衝寬度。例如，在設置了基準電壓Refl的情況下，HE信號的脈衝寬度為HE1。對於基準電壓Ref2，脈衝寬度為HE2，並且對於基準電壓Ref3，脈衝寬度為HE3。按照這種方式，能夠通過將斜波與基準電壓相比較來期望地設置脈衝寬度。
[0065]圖21是示出用於將基準電壓與斜波相比較的比較器的結構的電路圖。
[0066]該比較器包括由電容器201形成的存儲器、由開關203和逆變器204形成的比較部202、以及用於輸出波形的緩衝器205。該比較器將基準電壓Ref存儲在存儲器中，並且接著將該基準電壓Ref與輸入的斜波相比較。注意，開關209和210分別設置在比較器的輸入部和輸出部中。
[0067]也就是說，使用如圖22中示出的在一個加熱周期中包括預脈衝、間隔時間和主脈衝的雙脈衝HE信號。此外，如圖23A和23B中示出的日本特開2008-302691所公開的PWMl至PWM4那樣，包括預脈衝Tl、間隔時間T2和主脈衝T3的雙脈衝的總時間是固定的(即，T1+T2+T3是預定值)。例如，在PWM4中，與PWMl至PWM3相比，預脈衝的上升沿略微延遲。然而，主脈衝的下降沿是固定的，以使得排出時刻一致。
[0068]在假定上述結構的情況下，接下來將說明基於一個基準電壓生成雙脈衝HE信號的方法。這裡將說明用於通過根據元件基板內的波動(例如，溫度分布、加熱器阻抗的波動、以及保護膜的膜厚度分布)針對各加熱器(列印元件)控制HE信號的脈衝寬度來生成雙脈衝的方法。儘管實際上使用DAC生成階梯波(st印wise wave)，但是為了描述簡便，這裡使用具有預定斜率的斜波。
[0069]圖6A?6C是示出根據本實施例生成雙脈衝熱使能(HE)信號的狀態的時序圖。
[0070]圖6A示出將預脈衝寬度Tl與主脈衝寬度T3的比設置為1:4的情況。在基準電壓為Vrefl並且將用於主脈衝的斜波的斜率Kl用作基準的情況下，輸入具有四倍的斜率K2的斜波以形成預脈衝寬度。通過基準電壓Vrefl來確定脈衝的時間的絕對值。從具有斜率K2的斜波超過基準電壓的時刻起到具有斜率K2的斜波的下降時刻為止的時間是間隔時間T2。在本實施例中，使得具有斜率K2的斜波的下降時刻與主脈衝的開始時刻一致。從用於主脈衝的斜波的結束起到下一個斜波的輸入，比較器的開關209處於斷開。注意，比較器也稱作比較電路。
[0071]圖6B示出將預脈衝寬度Tl與主脈衝寬度T3的比設置為1:3的情況。基準電壓為Vrefl，並且在維持用於預脈衝的斜波的斜率K2的情況下將用於主脈衝的斜波的斜率設置為Kla。斜率Kla是斜率K2的1/3。這使得能夠在保持預脈衝寬度Tl和間隔時間T2恆定的情況下縮短主脈衝的脈衝寬度。
[0072]圖6C示出在保持預脈衝寬度Tl與主脈衝寬度T3的比為1:4的情況下、使得預脈衝寬度Tl和主脈衝寬度T3的絕對值較大的情況。在這種情況下，將基準電壓設置為高於Vrefl的Vref2。將用於主脈衝的斜波的斜率設置為Kl。將用於預脈衝的斜波的斜率設置為K2。
[0073]以這種方式，能夠通過相對於一個設置的基準電壓Vref改變斜波的斜率或者在不改變斜波的斜率的情況下改變基準電壓Vref，來生成任何期望的雙脈衝。注意，作為補充說明，用於預脈衝的斜波的輸入是在(後面將說明的)基準電壓的輸入之後進行的。
[0074]這裡將要說明針對各加熱器單獨調整脈衝寬度的方法。
[0075]圖7是示意性地示出列印頭的元件基板的布局的圖。
[0076]在圖7中示出的示例中，在元件基板101中形成兩個供墨口 601。與各供墨口相對應的電路塊包括加熱器602，其中加熱器602以陣列的方式配置在夾持供墨口的相對位置處。將用於選擇性地驅動加熱器陣列的加熱器的驅動電路(DRV)605與加熱器602相對應地進行配置。將用於對加熱器和驅動電路進行電源供給以及信號施加的盤604配置在元件基板101的上端部和下端部。
[0077]將驅動電路(DRV) 603配置在沿元件基板101的上側的盤604與供墨口 601和加熱器陣列之間。將比較器(Cmp)609配置在加熱器602背後所設置的驅動電路(DRV)605的附近。
[0078]另一方面，將OP放大器(OP) 606和DAC (數字/模擬轉換器)607配置在沿元件基板101的下側的盤604與供墨口 601和加熱器陣列之間。這樣的電路布局使得能夠針對各加熱器單獨設置HE信號的脈衝寬度並且對各加熱器提供足夠的能量。
[0079]圖8是示意性地示出圖7所示的電路布局的部分電路結構的細節和信號流的框圖。
[0080]施加至盤604的數據信號DATA_A_1包括時鐘信號CLK、鎖存信號LT和列印數據信號DATA，並且經由輸入電路702輸入至內部電路中所包括的移位寄存器(SR) 703和解碼器704。列印數據信號DATA選擇特定加熱時間段期間所要驅動的加熱器。
[0081]作為數據信號，從根據電路塊而不同的盤輸入另一信號。所輸入的數據信號通過移位寄存器703擴展，並且將這些信號中的一部分作為列印數據信號DATA輸入至多個加熱器驅動組707以選擇加熱器驅動組的啟用/禁用。將所擴展的數據信號的剩餘信號中的一部分輸入至解碼器704。解碼器704輸出用於順次切換在加熱器驅動組中所要驅動的加熱器的時分信號(BLKn)706。如果一組包括2n個加熱器，則需要2n個時分信號。
[0082]在這種情況下，一個加熱器驅動組包括加熱器陣列中彼此靠近地連續地設置在元件基板上的2n個加熱器。對這2n個加熱器進行時分驅動。與各組相對應地設置一個比較器(比較電路)。
[0083]將數據信號的剩餘信號的另一部分中所包括的HE數據(HENB)經由DAC移位寄存器(SR)708、DAC607和OP放大器(OP) 606供給至比較器(Cmp) 609。各比較器(Cmp) 609生成熱使能(HEn)信號。在圖8的示例中，生成八個HE信號HEl?HE8。
[0084]DAC607是能夠生成通過數字數據所設置的模擬電壓值的電路(生成電路)。在本實施例中，利用生成任何期望電壓值的能力，使用DAC607來生成基準電壓Ref和斜波。移位寄存器(SR)708從移位寄存器(SR) 703接收數據信號中所包括的用於確定HE脈衝寬度的HE數據(HENB)，並且將HE數據傳送至DAC607。多個組的比較器(Cmp) 609經由OP放大器606連接至DAC607。
[0085]比較器(Cmp) 609用作DAC607的負載。因此，在直接連接的情況下，響應速度下降，並且輸出波形鈍化。另一方面，OP放大器606進行工作以使在接收到負反饋時輸入與輸出相等。利用該特性，將OP放大器606插入到DAC607與比較器609之間。由於DAC607的負載僅包括OP放大器606，因此能夠將與DAC607的輸出相同的波形輸出至比較器609。按照這種方式，通過DAC607生成基準電壓和斜波，並且將基準電壓和斜波傳送至比較器609。
[0086]圖9A?9C是用於說明比較器609的操作的圖。
[0087]圖9A?9C中示出的比較器609的電路結構與參考圖21所說明的電路結構相同。相同的附圖標記表示相同的部分，並且將省略對其的說明。圖9A示出開關203閉合的狀態，並且圖9B示出開關203打開的狀態。以下將參考圖9C說明比較器609的操作。圖9C示出比較器609的輸入電壓Vin、逆變器204的輸入電壓Va和比較器609的輸出電壓Vout隨時間的變化。
[0088]在時間段tl中，開關203和209閉合。在開關203閉合的情況下，逆變器204的輸入與輸出發生短路，並且電容器201在逆變器204側的電極的電位Va改變至Vth。Vth是逆變器204的閾值電壓。在開關209閉合的情況下，電容器201在開關209側的電極的電位改變至Vref。因此，電容器201被充電了與Vth-Vref相當的電荷(換言之，將電位差Vth-Vref施加至電容器201)。
[0089]在時間段t2期間，開關203打開。在用作存儲器的電容器201兩端維持電位差Vth-Vref。開關209閉合(圖9B)，並且輸入斜波Vramp (圖9B)作為Vin。在輸入斜波Vramp的情況下，Va = Vref-Vth+Vramp。由於將輸入的斜波Vramp的電位設置為比初始狀態中的電位Vref低，因此Va變得比逆變器204的閾值電壓Vth低。由於這個原因，逆變器204輸出H(高)電平。相應地，Vout上升。斜波Vramp的電位隨著時間的經過而逐漸升高。在斜波Vramp的電位比電位Vref低的時間期間，逆變器204輸出H電平。在斜波Vramp的電位超過電位Vref的情況下，電位Va變得高於Vth，並且逆變器204輸出L (低)電平。相應地，Vout下降。按照上述方式，如圖9C中所示，從Vout輸出脈衝。
[0090]如上所述，比較器通過用於對用作存儲器的電容器充電的基準電壓Vref和斜波來調整脈衝寬度。如上所述，根據本實施例的比較器包括用作存儲器部的電容器以及比較部中的逆變器。因此，比較器具有小的電路規模，並且因此有利於抑制基板面積。
[0091]下面將要說明DAC607。
[0092]圖10是示出用於生成斜波和基準電壓Vref的DAC607的結構的電路圖。圖10示出4位DAC的結構的示例。附圖標記901?905表示用於將各位變為接通/斷開(on/off)的開關；並且附圖標記906和907表示用於將電流轉換為電壓的電阻。
[0093]利用將多個電流鏡像電路並聯相連接的結構，DAC607控制設置在電流鏡像電路的輸出部中的開關901?905，並且調整流向電阻的電流，由此生成任何期望的電壓。在該結構中，來自開關902?905的輸出分別與四位相對應。
[0094]在開關902接通的情況下，電流I流過。因此，從輸出端子OUT輸出電壓(R/2+R/2) X I = RI。在開關903進一步接通的情況下，輸出2XRI。在接通開關904的情況下，輸出3XRI。在接通開關905的情況下，輸出4XRI。在以這種方式接通/斷開開關的情況下，能夠生成任何期望的電壓。
[0095]在本實施例中，通過共同的DAC來生成基準電壓Vref和斜波。因此，需要通過一個DAC來生成斜波以及移位1/2電平的基準電壓Vref。由於這個原因，將DAC607配置為使得將電阻R分割為各自與R/2相對應的電阻906和907，並且在電阻906和907之間流過開關901所控制的電流。因此，在不共用DAC的情況下，不需要採用這樣的結構。也可以採用例如通過MOS電晶體的尺寸比來添加電流的權重的另一結構。
[0096]圖11是示出加熱器驅動組707的內部結構的電路圖。
[0097]注意，如圖8中顯而易見，在兀件基板101上集成有各自具有與圖11所不結構相同的結構的多個加熱器驅動組。
[0098]加熱器驅動組707由與配置成陣列的加熱器602相對應地配置的驅動元件1004、電壓轉換電路(LVC) 1005和加熱器選擇電路1006構成。將外部供給的加熱器電源電壓(VH:第一電源電壓)施加至加熱器電源線1001。電流經由加熱器602流向接地端(GNDH) 1002。
[0099]驅動元件1004用作用於判斷是否將電流發送至加熱器602的開關元件。將來自列印數據信號線1007、時分信號線1008和熱使能信號線1009的信號輸入至作為加熱器選擇電路1006的AND(與)門。在全部三個信號都有效的情況下，與門的輸出是有效的。電壓轉換電路1005將與門的輸出信號的電壓振幅電平轉換(升壓)至比用於將輸入電路702驅動至加熱器選擇電路1006的驅動電壓(VDD:第三電源電壓)高的電源電壓(VHM:第二電源電壓)。將電平轉換後的信號施加至驅動元件1004的柵極。對與施加了柵極電壓的MOS電晶體相連接的加熱器602通電並進行驅動。
[0100]通過這樣的用於針對各加熱器進行單獨控制的結構，輸入圖6A?6C中示出的基準電壓Vref和斜波，並且生成雙脈衝。
[0101]在圖8中示出的示例中，首先，通過DAC607生成用於八個加熱器驅動組707的基準電壓Vref，並且在開關之間切換的同時將基準電壓Vref順次存儲在比較器609的存儲器中。在將基準電壓Vref存儲在全部組的比較器中之後，將斜波同時輸入至全部組。在同時輸入斜波的情況下，比較器609在相同時刻將斜波與基準電壓Vref相比較，並且生成與各組中所設置的基準電壓Vref相對應的HE信號脈衝。
[0102]在本實施例中，生成了雙脈衝。因此，如圖6A?6C中所示，每當進行了 2次的斜波的輸入時，輸入雙脈衝。
[0103]接下來將說明改變斜波的斜率的三種方法。
[0104](I)第一方法(切換DAC的電阻的方法)
[0105]圖12是具有用於切換電阻的結構的DAC607的電路圖。
[0106]用於通過電流鏡像電路生成電流的結構與圖10相同。與圖10中相同的附圖標記表示圖12中的相同的構成元件，並且將要省略對其的說明。在該結構中，能夠通過使開關1116?1125接通/斷開來選擇圖10中示出的電阻906和907的阻抗值。將與電流IX阻抗值相對應的電壓輸出至輸出端子OUT。
[0107]因此，能夠通過切換阻抗值來改變斜波的斜率。例如，在開關1116和1117接通、並且開關902?905順次接通的情況下，順次輸出電壓3RX 1、3RX 21、3RX 31和3RX 41，並且生成斜波。接著，在開關1118和1119接通的情況下，順次輸出電壓2.1RX 1、2.1RX21、2.1RX3I和2.1RX4I，並且壓縮整個斜波的電壓。由於根據時鐘信號CLK來接通開關902?905、並且相應地升壓時間不變，因此斜波的斜率改變。可以通過以這種方式切換電阻來改變斜波的斜率。可以通過設置圖12中示出的阻抗比來生成圖23A和23B所示的驅動脈衝PWMl?PWM4。
[0108](2)第二方法(切換DAC的鏡像比的方法)
[0109]圖13是具有用於切換電流鏡像比的結構的DAC607的電路圖。
[0110]用於通過電流鏡像電路生成電流的結構與圖10中的結構相同。與圖10中相同的附圖標記表示圖13中相同的構成元件，並且將省略對其的說明。在該結構中，在電流源1209和1210的部分中採用電流鏡像結構1211和1212。對MOS電晶體給定尺寸比並且通過開關1213和1214來選擇MOS電晶體，由此改變流至開關902?905的電流值。
[0111]從輸出端子OUT輸出與RX電流值相對應的電壓。因此，例如，在電流鏡像部1211和1212中具有尺寸比3的MOSFET接通的情況下，電流31被鏡像。在這種情況下，由於電流31也流至開關902?905，因此從輸出端子OUT輸出電壓RX 31?RX 121。與此相比，在選擇具有尺寸比2.1的MOSFET的情況下，從輸出端子OUT輸出電壓RX 2.1I?RX8.4I，並且壓縮整個斜波的電壓。由於根據時鐘信號CLK來接通開關902?905、並且相應地升壓時間不改變，因此斜波的斜率改變。可以通過設置如圖13所示的尺寸比來生成圖23A和23B所示的驅動脈衝PWMl?PWM4。
[0112](3)第三方法(切換比較器的電容器的方法)
[0113]圖14是具有用於切換電容器的結構的比較器609的電路圖。
[0114]注意，比較器的基本結構與圖21中示出的比較器的結構相同。與圖21中相同的附圖標記表示圖14中相同的構成元件，並且省略對其的說明。在該結構中，在開關203處於接通的狀態中，將輸入至Vin的基準電壓Vref儲存在存儲器(第一電容器)201中。之後，將開關203切換至斷開，並且輸入斜波。在Vramp =基準電壓Vref的時刻，逆變器204的輸出被反轉。
[0115]此外，在本實施例中，插入電壓可變存儲器1307 (即，新的電容器)，使其與用作存儲器201的電容器串聯。此外，為了說明的方便，插入GND電容1309。在該結構中，逆變器204的輸入電壓Va具有通過由電壓可變存儲器1307、存儲器201和GND電容1309對輸入電壓Vin分壓所獲得的值。
[0116]例如，在如圖14所示、存儲器201和GND電容1309具有IpF的電容並且要生成圖23A和23B所示的驅動脈衝PWMl?PWM4的情況下，電壓可變存儲器1307被順次切換至1.17pF、0.59pF、0.35pF和0.llpF。在Vin = I [V]並且選擇了沒有插入電壓可變存儲器1307的開關的情況下，Va = 0.5 [V]。在選擇了電壓可變存儲器1307中具有電容1.17pF的電容器的情況下，Va = 0.35 [V]，並且壓縮電壓Va0因此，在將斜波輸入Vin的情況下，斜波的斜率以Va改變。
[0117]如上所述，在使用電容值彼此不同的多個電容器(第二電容器)形成電壓可變存儲器、並且通過開關1308選擇電容器的情況下，能夠選擇斜波的斜率。在插入電容器的方法中，插入電容器使之與存儲器201串聯。因此，合成電容減小，並且斜波的斜率變小。在這種使用電容器的調整方法中，在斜率變小的方向上進行調整。因此，已說明了假定利用預脈衝寬度Tl作為基準來改變用於主脈衝的斜波的斜率的情況的電容比。
[0118]因此，根據上述實施例，能夠根據一個基準電壓Vref來生成具有不同脈衝寬度的多個脈衝。作為結果，不需要使用許多數據來生成多個脈衝。這也避免了採取增大數據傳輸速度或分割要傳輸的數據的對策的必要。此外，由於不需要增大存儲器的數量，因此能夠防止電路規模的增大。
[0119]第二實施例
[0120]接下來將說明利用與第一實施例所示的斜波不同的斜波來生成雙脈衝的示例。
[0121]圖15A?15C是示出根據本實施例生成雙脈衝熱使能(HE)信號的狀態的時序圖。用於預脈衝的斜波的電壓值隨著時間的經過以預定比率增大。用於主脈衝的斜波的電壓值隨著時間的經過以預定比率減小。在本實施例中，如圖15A?15C與圖6A?6C之間的比較顯而易見，用於主脈衝的斜波的波形是根據用於預脈衝的斜波的波形反轉得到的。
[0122]圖15A示出將預脈衝寬度Tl與主脈衝寬度T3的比設置為1:2的情況。在基準電壓為Vrefl並且用於主脈衝的斜波的斜率Kl被用作基準的情況下，輸入具有兩倍大的斜率K2的斜波以形成預脈衝寬度。通過基準電壓Vrefl來確定脈衝的時間的絕對值。從具有斜率K2的斜波超過基準電壓的時刻起到具有斜率Kl的斜波降至基準電壓以下的時刻為止的時間是間隔時間T2。作為補充說明，從用於預脈衝的斜波的開始到用於主脈衝的斜波的結束為止的時間確定了從預脈衝的開始到主脈衝的結束為止的時間。
[0123]圖15B示出將預脈衝寬度Tl與主脈衝寬度T3的比設置為1:4的情況。基準電壓為Vrefl，並且在維持用於預脈衝的斜波的斜率K2的情況下將用於主脈衝的斜波的斜率設置為Kla。斜率Kla是斜率K2的1/4。這使得能夠在保持從預脈衝的開始到主脈衝的結束為止的時間恆定的情況下延長主脈衝的脈衝寬度。
[0124]圖15C示出在將預脈衝寬度Tl與主脈衝寬度T3的比保持為1:2的情況下使得預脈衝寬度Tl和主脈衝寬度T3的絕對值較大的情況。在這種情況下，將基準電壓設置為比Vrefl高的Vref2。將用於主脈衝的斜波的斜率設置為Kl。將用於預脈衝的斜波的斜率設置為K2。
[0125]按照這種方式，在將主脈衝的波形反轉的情況下，能夠使雙脈衝的開始時間和結束時間連同雙脈衝的總時間一起固定。由於這個原因，在總時間固定的情況下，只需要根據脈衝寬度來改變斜波的斜率，從而帶來簡單的控制。
[0126]然而，在用於預脈衝的斜波在結束時下降的情況下以及在用於主脈衝的斜波在開始時上升的情況下，電壓穿過基準電壓Vref，並且比較器輸出脈衝。因此，此時，比較器的開關210需要被斷開。注意，作為補充說明，與第一實施例相同，如參考圖9A?9C所說明的，用於預脈衝的斜波的輸入是在基準電壓的輸入之後進行的。
[0127]第三實施例
[0128]在本實施例中，將說明使用除第一實施例和第二實施例中所使用的波形圖案以外的斜波的示例。
[0129]圖16A和16B是示出根據本實施例生成雙脈衝熱使能(HE)信號的狀態的時序圖。
[0130]本示例使用如下的斜波，其中在所使用的斜波中，用於主脈衝的斜波的波形是從用於預脈衝的斜波的波形反轉得到的，並且在用於預脈衝的斜波與用於主脈衝的斜波之間斜波沒有下降。圖16A示出將Vrefl用作基準電壓的示例，並且圖16B示出使用Vref2的示例。
[0131]與第二實施例相同，該斜波能夠使開始時間和結束時間連同雙脈衝的總時間一起固定。因此，能夠僅通過改變基準電壓Vref來改變預脈衝寬度、間隔時間和主脈衝寬度。
[0132]例如，在將圖16A中示出的基準電壓Vrefl改變至圖16B中示出的基準電壓Vref2的情況下，與第二實施例相同，在Tl:T3的比保持不變的同時，Tl、T2和T3根據基準電壓Vref而改變。此外，由於根據本實施例的斜波在用於預脈衝的斜波結束後沒有下降，因此該斜波沒有穿過基準電壓Vref。因此，不同於第二實施例，比較器的開關不需要斷開，並且控制變得更簡單。斜波的斜率在用於預脈衝的斜波的結束和用於主脈衝的斜波的開始之間切換。切換時刻可以設置在用於預脈衝的斜波的結束和用於主脈衝的斜波的開始之間的任意點。圖16A和16B示出在雙脈衝的中點進行切換的示例。
[0133]下面將說明利用圖16A和16B所示的斜波來生成圖23A和23B所示的驅動脈衝PWMl?PWM4的方法。
[0134]圖17A和17B是示出根據本實施例生成驅動脈衝PWMl?PWM4的狀態的時序圖。
[0135]圖17A示出利用主脈衝寬度作為基準來生成驅動脈衝的狀態。圖17B示出利用預脈衝寬度作為基準來生成驅動脈衝的狀態。
[0136]在圖17A的示例中，利用主脈衝寬度T3作為基準，基於用於主脈衝的斜波的斜率來確定基準電壓Vrefl?Vref4。在根據基準電壓Vref和驅動脈衝PWMl?PWM4的預脈衝寬度TI來改變用於預脈衝的斜波的斜率的情況下，斜波的電壓波形改變至ramp I?ramp4。
[0137]如圖17B中所示，可以利用預脈衝寬度Tl作為基準來改變用於主脈衝的斜波的斜率。用於預脈衝的斜波和用於主脈衝的斜波這兩者的斜率可以改變。注意，作為補充說明，與第一實施例和第二實施例相同，如參考圖9A?9C所說明的，用於預脈衝的斜波的輸入是在基準電壓的輸入之後進行的。
[0138]圖18是示出在使用三種不同方法通過利用預脈衝作為基準改變用於主脈衝的斜波的斜率來獲得不同的驅動脈衝PWMl?PWM4的情況下所需的值的表。
[0139]圖18示出⑴通過DAC的阻抗比來改變斜率的方法、⑵通過DAC的鏡像比來改變斜率的方法和(3)通過比較器的電容比來改變斜率的方法中的比。在使用圖18中示出的比的情況下，能夠生成圖23A和23B中示出的驅動脈衝PWMl?PWM4。
[0140]圖19是示出在元件基板上在加熱器陣列方向上膜厚度或阻抗等存在波動的情況下所施加的驅動脈衝的變化的圖。圖19的左側所示的電路布局與圖7所示的電路布局相同。
[0141]如圖19的中部所示，在元件基板在加熱器602的排列方向上具有膜厚度或阻抗等的波動1802的情況下，如圖19的右側所示，例如對加熱器陣列共同地輸入具有斜率1801的斜波，並且針對各加熱器驅動組設置基準電壓Vrefl?Vref4。通過這一結構，生成驅動脈衝PWMl?PWM4。
[0142]因此，根據上述實施例，能夠僅通過設置一個基準電壓並且切換斜波的斜率來生成具有不同的脈衝寬度的多個脈衝。此外，由於斜波沒有穿過基準電壓，因此沒有必要進行針對比較器的開關的切換的控制，並且控制變得更簡單。
[0143]儘管已經參考典型實施例說明了本發明，但是應該理解，本發明不限於所公開的典型實施例。所附權利要求書的範圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功倉泛。
【權利要求】
1.一種兀件基板，包括: 多個列印元件； 多個驅動元件，其與所述多個列印元件相對應地設置，並且用於驅動所述多個列印元件；以及 驅動電路，用於在接收到單個基準電壓和兩個斜波的情況下生成雙脈衝，並且將所述雙脈衝施加至所述多個驅動元件並驅動所述多個驅動元件， 其中，所述驅動電路包括: 生成電路，用於生成所述單個基準電壓和所述兩個斜波；以及比較電路，用於將所述單個基準電壓與所述兩個斜波進行比較，以及所述驅動電路使用具有不同斜率的斜波，根據所述比較電路的比較結果來生成具有不同脈衝寬度的多個雙脈衝。
2.根據權利要求1所述的元件基板，其中，所述雙脈衝由預脈衝、間隔時間和主脈衝構成，以及 在所述多個雙脈衝中，所述預脈衝的寬度、所述間隔時間、以及所述主脈衝的寬度的總時間是恆定的。
3.根據權利要求2所述的元件基板，其中，所述生成電路包括數字/模擬轉換器， 所述數字/模擬轉換器包括: 多個電流鏡像電路； 多個開關，其分別串聯連接至所述多個電流鏡像電路的輸出，並且用於使來自所述多個電流鏡像電路的輸出接通或斷開；以及 輸出部，其並聯連接至所述多個開關，並且用於通過使所述多個開關接通或斷開來輸出不同的電壓， 其中，所述輸出部包括: 阻抗值彼此不同的多個電阻；以及 多個開關，其分別串聯連接至所述多個電阻，以及 使所述輸出部的所述多個開關接通或斷開，以改變所述斜波中的至少一個斜波的斜率。
4.根據權利要求2所述的元件基板，其中，所述生成電路包括數字/模擬轉換器， 所述數字/模擬轉換器包括: 多個電流鏡像電路； 多個開關，其分別串聯連接至所述多個電流鏡像電路的輸出，並且用於使來自所述多個電流鏡像電路的輸出接通或斷開； 輸出部，其並聯連接至所述多個開關，並且用於通過使所述多個開關接通或斷開來輸出不同的電壓； 電流源，用於將電流供給至所述多個電流鏡像電路； 多個其它電流鏡像電路，其連接至所述電流源，並且具有彼此不同的鏡像比；以及 多個其它開關，其分別連接至所述多個其它電流鏡像電路，以及 使所述多個其它開關接通或斷開，以改變所述斜波中的至少一個斜波的斜率。
5.根據權利要求2所述的元件基板，其中，所述比較電路包括: 第一電容器，用於儲存所述基準電壓； 多個第二電容器，其串聯連接至所述第一電容器，並且具有彼此不同的電容；以及 多個開關，其分別串聯連接至所述多個第二電容器，以及 使所述多個開關接通或斷開，以改變所述斜波中的至少一個斜波的斜率。
6.根據權利要求2所述的元件基板，其中，所述生成電路生成所述兩個斜波，以使得用於生成所述預脈衝的斜波和用於生成所述主脈衝的斜波這兩者具有隨著時間的經過而上升的波形。
7.根據權利要求2所述的元件基板，其中，所述生成電路生成所述兩個斜波，以使得用於生成所述預脈衝的斜波具有隨著時間的經過而上升的波形、並且用於生成所述主脈衝的斜波具有隨著時間的經過而下降的波形。
8.根據權利要求2所述的元件基板，其中，所述生成電路生成所述兩個斜波，以使得在用於生成所述預脈衝的斜波的下降和用於生成所述主脈衝的斜波的上升之間沒有形成間隔。
9.根據權利要求1所述的元件基板，其中，將所述多個列印元件分割成各自由配置得彼此靠近的多個列印元件所構成的多個組以進行時分驅動，以及 所述多個組各自包括所述比較電路。
10.根據權利要求1所述的元件基板，其中，還包括供墨口，所述供墨口用於將墨供給至所述多個列印元件中的各列印元件。
11.一種列印頭，其形成全幅型列印頭，在所述全幅型列印頭中，根據權利要求1所述的多個元件基板配置在所述多個列印元件的排列方向上，以獲得與列印介質的寬度相對應的列印寬度。
12.根據權利要求11所述的列印頭，其中，所述全幅型列印頭包括噴墨列印頭，所述噴墨列印頭用於排出墨並且在所述列印介質上進行列印。
13.一種列印設備，用於使用根據權利要求12所述的列印頭來進行列印。
【文檔編號】B41J2/135GK104275931SQ201410311059
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月1日 優先權日:2013年7月1日
【發明者】工藤智子, 葛西亮, 平山信之 申請人:佳能株式會社