記錄頭和記錄裝置的製作方法
2023-04-30 02:05:11 2
專利名稱：記錄頭和記錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種記錄頭及使用該記錄頭的記錄裝置，更詳細地說是涉及一種使用熱能噴墨的噴墨型記錄頭及使用這種類型記錄頭的記錄裝置。
在使用熱能執行記錄的噴墨型記錄頭中，一加熱元件被安置在與用來噴射墨點的噴射出口相通的一流動通道中。這種加熱元件被激勵約幾個微秒以便在墨中產生氣泡並噴射墨點，從而執行記錄。在這種記錄頭中，大量的噴射出口和加熱元件可容易地高密度地被安置以便能夠記錄高清晰度圖象。
如果這種噴射頭的所有加熱元件被同時驅動，則電流會立刻增加。通常，幾十或成百的加熱元件被分成約4至8個組，並且各組的驅動定時相互間稍有偏移，以便將該瞬間電流抑制得較小。
如果將對各個加熱元件供電的電線外部地安置到該記錄頭以便驅動多個加熱元件，則布線的數量增加而使記錄頭和安裝它的記錄裝置主要部件之間的電連接複雜化。為此，該記錄頭通常包括有一用於加熱元件的驅動電路以防止在該記錄頭和記錄裝置之間布線數量的增加。這種驅動電路的安置與該加熱元件板無關，它們是通過線連接等而被連接的。近來，一種包括有一驅動電路的Si(矽)片被廣泛地作為加熱元件板而使用。
這種驅動電路可有各種不同的構型，下面將說明其典型的配置。
(1)作為最通用的構成，該驅動電路包括有其位數等於加熱元件數的一移位寄存器、一鎖存電路、門電路和電晶體。記錄數據被串行地從該記錄裝置傳送到移位寄存器，並被鎖存。該被鎖存的信號通過與對應於提供給每個單元的驅動信號的一門電路驅動一電晶體。
(2)在這種構成中，採用了一個二極體矩陣。即，加熱元件是以N×M矩陣布線，並且這些二極體與各個加熱元件串聯，以便避免各個加熱元件之間的電流串擾。因此，用來將該記錄頭連到外部的布線數僅是N+M條線。
(3)這種構成使用了一電晶體矩陣和一在其中電晶體是對應於各個加熱元件而被安置的電路，每一集電極與一相應的加熱元素的終端相連，而發射極共同連接在一起。用於加熱元件的電源線和用於電晶體的基極信號線按矩陣形式布線以驅動它們。因而，用來將該記錄頭連接到外部的布線數大於所使用的僅利用發射極公共布線的二極體矩陣的構成的布線數。該三極體可以是雙極性三極體或是FET。
上面常規的驅動電路具有如下的問題。
更詳細地說，雖然在具有移位寄存器和鎖存電路的構成(1)中被連接的布線數較少，但該電路龐大並且其價格較高。特別是，當使用多個加熱元件時，該驅動電路的製造效率較低，使得成本提高。在驅動該加熱元件中，大電流同時地流動而產生強烈的電噪聲。在具有這種構成的該電路中，因為利用高速時鐘驅動許多觸發器，所以在移位寄存器中的數據可被移位或可被改變。另外，因為該加熱元件被分成多組，並且以稍有不同的運行定時來驅動，所以在一數據傳送期間反覆地產生強噪聲，從而增加了操作誤差的概率。
在使用二極體矩陣或三極體矩陣的電路中，基本上沒有使用觸發器。即使沒有強烈的噪聲，除了該噪聲混合瞬間之外該電路正常地工作。該瞬間噪聲不影響後面的工作，這樣，操作誤差很少出現。通常，當在一記錄操作中加熱元件的驅動時間是幾個微秒時，噪聲產生時間約為10納秒，該噪聲的影響可以忽略。但是，在另外兩種構成中，電源線必須通過在記錄裝置側的一個電路而被高速轉換，以便驅動在記錄頭中的驅動電路。為此原因，在該記錄裝置側的驅動電路變得龐大並需要高的成本。另外，由於為了在該加熱元件的正和負側執行轉換而在記錄頭的電源和地之間存有在二個電晶體，而使功耗增大。
在使用二極體矩陣或三極體矩陣的矩陣驅動電路中，需要N+M或更多的信號線。因此，在具有大量噴嘴即驅動許多加熱元件的記錄頭中用來電連接記錄頭和記錄裝置的布線數量增加。其結果是成本增加，並且可靠性變差。
本發明的一個目的是提供一種沒有任何操作誤差的高可靠性的小型、低成本的記錄頭，以及使用這種記錄頭的一種記錄裝置。
為了實現上述目的，根據本發明提供了一種包括M×N個記錄元件的記錄頭，這些記錄元件被分成N組，每一組具有M個記錄元件，並且對M個記錄元件的每一個驅動N次；用來激勵並驅動M×N個記錄元件的M×N個驅動電路；用來選擇N組以便單獨地驅動的、輸出N組選擇信號的選擇電路；用來輸入相應於M個記錄元件的記錄數據的輸入電路；和用來根據自輸入電路輸入的記錄數據和組選擇信號將一驅動信號輸出到該驅動電路的輸出電路，其中選擇電路根據L(L＜N)個控制信號輸出N個組選擇信號。
根據本發明，所提供的記錄裝置包括一記錄頭，該記錄頭包括有M×N個記錄元件，這些記錄元件被分成N組，每組具有M個記錄元件並對M個記錄元件的每一個驅動N次；用於激勵和驅動M×N個記錄元件的M×N個驅動電路；用於選擇被分離驅動的N組的輸出N組選擇信號的選擇電路；用來輸入相應於M個記錄元件的記錄數據的輸入電路；用來根據自輸入電路輸入的記錄數據和組選擇信號向該驅動電路輸出一驅動信號的輸出電路，其特徵在於選擇電路根據L(L＜N)個控制信號輸出N個組選擇信號；用來向該記錄頭提供記錄數據的裝置；和用來向該記錄頭提供L控制信號的裝置。
圖1的視圖示出了根據本發明一典型實施例的噴墨印表機IJRA的外形；圖2是該噴墨印表機IJRA的控制電路的構成的一框圖；圖3是根據該第一實施例的記錄頭IJH的驅動電路的構成框圖；圖4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G和4H是用於具有圖3所示構成記錄頭IJH的驅動定時的定時時序圖；圖5是根據該第二實施例的記錄頭IJH的驅動電路的構成的框圖；圖6A、6B、6C、6D、6E、6F、6G和6H是用於具有圖5中所示構成的記錄頭IJH的驅動定時的時序圖7是根據第三實施例的記錄頭IJH的驅動電路的構成的框圖；圖8是根據本發明第四實施例的驅動電路構成的電路圖；圖9是用於向圖8所示的電路提供一溫度保持/加熱信號的電路構成的一例子的框圖；和圖10是根據本發明第五實施例的驅動電路的構成電路圖。
下面將結合附圖對本發明的最佳實施例作詳細說明。裝置主要組件的概略說明
圖1的視圖示出了根據本發明的一典型實施例的噴墨印表機(以後稱之為印表機)IJRA的外形。在圖1中，一端子(未示出)被安置在一託架HC上，託架HC與一絲槓5005的螺線槽5004相接合，它與驅動馬達5013的前向/反向旋轉聯接以通過力傳送齒輪5009到5011旋轉。託架HC由一導軌5003支撐以在由箭頭a和b所指的方向上往返運動。在該託架HC上安裝有包括記錄頭IJH和墨盒IT的整體噴墨座IJC。紙壓板5002在託架HC的移動方向的上面相對於壓紙捲筒壓緊記錄紙。光耦合器5007和5008用作本地位置檢測器，用來檢驗在這個範圍內託架杆5006的存在以及轉換驅動馬達5013的旋轉方向。部件5016支撐壓蓋部件5022，部件5022覆蓋該記錄頭IJH的前表面。吸取部件5015吸取該蓋的內部以通過內蓋孔5023執行記錄頭的吸取/復原。部件5019允許清除葉片5017前後移動，並且它們由一主要組件支撐板5018支撐。該葉片並不僅限於這種形式， 當然一已知的清除葉片可應用於這個實施例中。杆5021用來與該託架相嚙合的一凸輪5020一起移動以啟動吸收/復原的吸取，同時通過諸如一離合器開關之類的已知傳送機構而控制一來自該驅動馬達的驅動力。
當該託架到達該本地位置側時，通過該絲槓5005的作用在相應的位置可執行吸取/復原。如果在已知的定時它們是所希望的執行，則這些操作可應用於這個實施例中。控制裝置的說明
下面將說明用來對上述裝置執行記錄控制的一控制裝置。
圖2示出了該印表機IJRA的控制電路的構成框圖。在圖2所示的控制電路中，接口1700輸入一記錄信號，程序ROM 1702存儲一由MPU1701執行的控制程序，和動態ROM 1703存儲各種數據(記錄信號，提供給該頭的記錄數據等)。門陣列1704控制提供給記錄頭IJH的記錄數據，並且還控制在接口1700、MPU 1701和RAM 1703之間的數據傳送。運載馬達1710運送記錄頭1708，傳送馬達1709傳送記錄紙張。頭驅動器1705驅動該頭，馬達驅動器1706和1707分別驅動傳送馬達1709和運載馬達1710。
下面說明上述控制裝置的工作。當該記錄信號輸入到接口1700時，它被轉換為在門陣列1704和MPU1701之間的列印記錄數據，並同時根據送到頭驅動器1705的記錄數據驅動該記錄頭以便執行記錄。
下面說明在具有上述構成的印表機IJRA中使用的記錄頭IJH的三個實施例，下面所描述的整個實施例中，記錄頭IJH具有128個記錄元件，這些記錄元件被分成16組(除數N16)每組有8個記錄元件，並且總計有8個記錄元件被同時驅動，即每組有一個記錄元件被同時驅動(同時驅動的記錄元件數M8)。
在這三個實施例中，相同的標號(符號)表示相同的組成元件。記錄頭IJH的第一實施例
圖3示出了根據第一實施例的記錄頭IJH的驅動電路的構成框圖。在圖3中，4至16解碼器100對自印表機IJRA提供的組控制信號B1、B2、B3和B4解碼，以產生組選擇信號N1、N2……，N16。反相器101對自印表機IJRA所提供的啟動信號ENB進行反相。16「與」電路102計算被反相的啟動信號ENB和各個組選擇信號N1，N2，…，N16之間的「與」。加熱元件H1至H128通過功率管T1至T128而被激勵，並且「與」電路A1至A128對應於功率管T1至T128。
「與」電路A1至A128計算自印表機IJRA輸入的記錄信號D1至D8和組選擇信號N1、N2、…N16之間的「與」。
從這個實施例清楚看出，記錄元件的除數(N)為16，並且根據通過4條信號線(L)輸入的組控制信號B1、B2、B3和B4由解碼器產生16個組選擇信號N1、N2、…， N16。為了可靠地防止加熱元件H1至H128因一操作誤差而被驅動，配置了一用來提供啟動信號ENB的信號線。
圖4A至4H是用於具有圖3所示構成的記錄頭IJH的驅動定時的時序圖。根據該時序圖，由0(二進位表示為000)至15(二進位表示為1111)所代表的信號以自該印表機IJRA傳送的組控制信號B1至B4(圖4A至4D)的組合而被順序地發送。響應於這些信號，作為自4至16解碼器100輸出的組選擇信號N1至N`16一個接一個地被提升(「高」)。這些組選擇信號不直接地但通過「與」電路102而被提供給「與」電路A1至A128和功率管T1至T128，並且還提供給加熱元件H1至H128。
該「與」電路102接收自印表機IJRA傳送來的啟動信號ENB(圖4)的反相信號。僅當該使能信號ENB為「低」時，該組選擇信號N1至N16被提供給加熱元件以驅動它們。
加熱時間(幾個微秒)和該加熱元件的定時可由該使能信號ENB記錄信號D1至D8(圖4F至4H)來確定，或可使用作為該使能信號的雙倍脈衝的控制。在這種電路中，對於每個加熱元件，該加熱脈衝寬度可通過控制該數據脈衝寬度而被控制，從而最終控制噴墨頭的噴射。
在圖3所示的構成中，包括有一條用於提供電源電壓(VH)的電源線和一條用於地電壓(GH)的信號線的15條信號線(8條用於記錄信號D1至D8的信號線，4條用於組控制信號B1至B4的信號線)，和分別用於使能信號ENB、電源電壓(VH)和地電壓(GH)的信號線)被安置在記錄頭IJH和印表機IJRA之間。
根據這個實施例，該加熱元件不直接由對自印表機IJRA提供的組控制信號解碼所得到的組選擇信號而由啟動信號和組選擇信號所驅動。因此，該加熱元件防止了因解碼器的操作誤差而被驅動。因為N個組選擇信號是從L(L＜N)個組控制信號產生的，所以從該印表機主要部件所延伸的信號線的數量可進一步減少。記錄頭IJH的第二實施例
圖5是根據第二實施例的一記錄頭IJH的驅動電路的構成框圖。在這個電路中，提供給第一實施例記錄頭IJH的記錄信號D1至D8通過一移位寄存器和一鎖存電路而被提供。在圖5中，8位移位寄存器103響應於自印表機IJRA所提供的時鐘信號CK而串行地接收記錄數據DATA。8位鎖存電路104響應於自印表機IJRA所提供的鎖存信號LATCH鎖存在8位移位寄存器103中所存儲的8位記錄數據DATA。「與」電路105計算該使能信號ENB和在8位鎖存電路104中鎖存的8位數據的每一位之間的「與」。
「與」電路105的輸出作為記錄信號D1至D8被提供給加熱元件。加熱元件的驅動定時和脈衝寬度由這些輸出和作為自4至16解碼器100輸出的組選擇信號N1至N16所確定。與第一實施例相比較，在第二實施例中該使能信號ENB具有正邏輯時變為有效。也就是，當該使能信號ENB為「高」時，該加熱元件被驅動。
在圖5所示的構成中，包括有用於電源電壓(VH)的一信號線和用於地電壓(GH)的一信號線的10條信號線(4條信號線用於組控制信號B1至B4，和分別用於記錄數據DATA、時鐘CK、啟動信號ENB、鎖存信號LATCH、電源電壓(VH)和地電壓(GH)的信號線)被安置在記錄頭IJH和印表機IJRA之間。在這種方式中，這種構成中的信號線數量比第一實施例的該構成中的信號線數量要少的多。
圖6A至6H是用於圖5所示記錄頭IJH的驅動定時的時序圖。根據該時序，用來將該記錄數據串行地傳送到8位移位寄存器103的時序被從用於驅動該加熱元件的時序移位。噪聲的產生集中在該加熱脈衝(使能信號ENB)的邊緣。但是，在如圖6A至6H所示的控制之下，在一次數據傳送中，該使能信號ENB的定時至多接近或重疊該數據傳送定時一次或二次。因此，操作誤差的概率可基本上忽略。
在該印表機IJRA的MPU 1701經過頭驅動器1705的控制之下，防止了在記錄數據傳送期間由於被誤驅動的加熱元件所產生的噪聲。操作誤差的概率基本上可忽略。
根據這個實的情況下施例，在該記錄數據傳送期間，可以通過對記錄在控制以便不驅動該加熱元件防止由於噪聲原因而出現的操作誤差。
通過在該驅動電路上安置移位寄存器和鎖存電路，可進一步減少印表機IJRA和記錄頭之間的信號線的數量。連接記錄頭和印表機之間的電纜被縮短，實現了該裝置的尺寸減小和成本降低。
如果如圖6A至6H所示那樣，該記錄數據在驅動該加熱元件之後被傳送，則圖5中所示的8位鎖存電路104可被省略，以進一步減小該電路的尺寸。
如同第一實施例一樣，在上述構成中可安置計算作為自4至16解碼器100輸出的組選擇信號N1至N16和該使能信號ENB之間「與」的「與」門。利用這種構成可更為可靠地防止由於操作誤差而引起的加熱元件被驅動。
對於具有大量加熱元件的記錄頭來說，該移位寄存器的容量可以增加。但是，為了不增加時鐘頻率而驅動若干加熱元件，可安置若干移位寄存器和鎖存電路，同時該解碼器通常被用於由各個移位寄存器所驅動的加熱元件。記錄頭H的第三實施例
圖7是根據第三實施例的一記錄頭IJH的驅動電路的構成框圖。在這個電路中，用8個觸發電路和一個用來解碼相應於3位的數據選擇信號S1、S2和S3的3至8解碼器來替代在第二實施例的記錄頭IJH中所包含的8位移位寄存器103。在圖7中安置了一3至8解碼器106和觸發電路107。
在具有這種構成的驅動電路中，如像第二實施例一樣，該記錄數據DATA被串行地傳送。根據自3至8解碼器106與該傳送同步傳送的輸出所選擇觸發電路107中的一個觸發電路保持一位。利用該觸發電路107保持與8位對應的所有數據之後，它被存儲在鎖存電路104之中。剩餘構成類似於第二實施例。
在這個實施例中，記錄頭IJH和印表機IJRA之間的信號成的數量為12條(4條用於組控制信號B1至B4的信號線，3條用於數據選擇信號S1至S3的信號線，以及分別用於記錄數據DATA、啟動信號ENB、鎖存信號LATCH、電源電壓(VH)、和地電壓(GH)的信號線)。信號線的數量稍大於使用移位寄存器的第二實施例的信號線數量。但是，在使用該移位寄存器中，如果在時鐘信號CK中僅混合有1-脈衝噪聲則整個傳送數據的陣列均被移位，並且這些點被記錄在錯誤的位置上。反之，在本實施例中，即使在數據傳送期間同樣混合有相應1位數據的噪聲，則操作誤差出現的範圍僅限於這1位。
根據本實施例，在這種方式中，在混有噪聲的情況下，操作誤差的出現範圍可進一步被定位。在本實施例中，使用觸發器的電路尺寸比使用移位寄存器的尺寸更小。因此，利用該電路構成可進一步降低由於噪聲而導致的操作誤差的概率。
類似於第二實施例，在本實施例中，為了驅動許多加熱元件而無須提高時鐘頻率，具有大量加熱元件的記錄頭可包括有若干鎖存電路和3至8解碼器。
當將一矽板等用於這些加熱元件時，上述記錄頭的驅動電路可設置在該矽板上。換句話說，在一矽板上具有這些加熱元件時，該驅動電路可被連接。這種驅動電路可應用於在垂直於該加熱元件板的方向上噴墨的所謂的面發射器類型，或在平行於板的方向上從該板的端面噴墨的所謂的邊緣發射器類型。
根據上述三個實施例，該記錄頭的驅動電路的主要部分基本上是一矩陣電路。即使由於噪聲而出現一操作誤差，它的影響時間比起加熱元件的驅動時間要短的多，即一噪聲出現的時間僅約10毫秒，這就使噴墨幾乎沒有受影響。也就是，與僅由所選擇的記錄元件執行一記錄操作的情況比較，當進一步壓縮一操作誤差的概率時可執行可靠的記錄操作。記錄頭IJH的第四實施例
圖8示出了本實施例噴射加熱器和驅動電路的電路構成框圖。在這種電路中，在一板上設置一溫度傳感器以在輸出的基礎上監控列印頭的溫度。這種電路是在第二實施例的記錄頭IJH上附加一「或」門電路134而構成。移位寄存器103和鎖存電路104由標號132所指明。
相應於被同時驅動的8個噴射頭的8個列印數據DATA與一時鐘信號CLK同步被輸入到移位寄存器132，並響應於一鎖存信號LA而鎖存。由該移位寄存器132鎖存的8個數據通過「或」門電路134被傳送到「與」門電路105。
「或」門電路134是本實施例的主要部分，並具有8個「或」門，每一「或」門具有一用於接收列印數據的輸入端和用於接收一溫度保持信號SUB的另一輸入端。該溫度保持信號SUB是一用來對噴射加熱器提供能量以使這一度數不引起氣泡或噴墨的信號。該能量數是根據該噴射加熱器的構成、尺寸等適當地確定的。例如，該溫度保持信號SUB可被置為一具有0.3毫秒的高電平周期和1MHz頻率的信號。當該列印頭的溫度低予定值時這個信號連續地被提供，而當該列印頭的溫度超過予定溫度時中止該信號的提供。
該「與」門電路105具有8個「與」門，每個「與」門具有一用於接收自「或」門輸出的輸入端，而另一輸入端用來接收使能信號ENB。該使能信號ENB是一用來決定通過驅動該噴射加熱器用於噴墨的一最佳寬度的脈衝信號。
來自「與」門電路105的輸出和來自解碼器100的輸出是由相應於噴射加熱器H1至H128的「與」門A1至A128來相「與」的。通過該「與」的輸出，作為功率管的電晶體T1至T128被驅動。應注意的是該電晶體可以是一雙極型也可以是一MOS型的電晶體。
當一矽板被用於該噴射加熱器時，上述電路可通過正常的IC製造工藝而被容易地形成在這種矽板上。
在本實施例中，當該印表機處於非列印狀態時，「不驅動」數據DA作為列印數據被傳送，同時提供該啟動信號ENB。如果根據該列印頭的溫度而提供該溫度保持/加熱信號SUB時，該列印頭的溫度可被提高，並且該列印頭可被保持在一適當溫度。
該溫度保持/加熱信號SUB不需依賴於列印是否被執行而變化。這是因為，即使這個信號被提供給「或」門的一輸入端，該「或」門操作以在該操作期間向與列印操作有關的噴射加熱器提供予置的列印數據。另外，剩餘的驅動信號被提供給噴射加熱器以驅動噴射加熱器根據該列印數據執行噴射。
該溫度保持/加熱信號SUB可利用圖9所示的一裝置來產生。該裝置包括一用來以上述頻率輸出具有上述脈衝寬度的一信號的振蕩(OSC)裝置；一用來對該列印頭的溫度信號與所保持的溫度信息相比較，並當頭的溫度低時提供一予定的輸出的比較裝置202；和一用來接收自該振蕩裝置201和比較裝置202的輸出，並僅當該頭的溫度為低時輸出一作為溫度保持/加熱信號SUB的一振蕩輸出的「與」門203。
雖然這種電路可與列印頭一起整體安置，但為了防止列印頭尺寸增大它可安置在印表機的主要部件側。在這種情況中，例如，這種電路可作為用於通常安置在一印表機中的控制器的一邏輯電路硬體構成，而它的部分或全部功能可通過軟體來實現。作為用來提供該列印頭的溫度信息的裝置，包含在該列印頭中的二極體、電阻等均可作為溫度傳感器。另外，可以使用基於外部溫度和與被列印的圖象相一致的驅動條件通過一邏輯操作等用來估算該頭的溫度的裝置。
在通過一與該噴射加熱器無關的加熱元件控制該溫度的一常規方法中，如果在通過該加熱元件而使列印頭的溫度增加期間開始一列印操作，則在列印操作時所產生的熱被施加而過度地增加該列印頭的溫度。這樣一種現象的出現不取決於圖象數據的內容。為了抑制這種現象的出現需要複雜的控制。
相反，在本實施例中，因為當列印數據指示「噴射」被輸出時才產生剩餘的熱，所以這種現象可被防止。
在本實施例中，被提供作為啟動信號ENB的脈衝信號的寬度通常根據特性而變化，即由於在製造中噴射加熱器的尺寸的變化而予以調整。不管該噴射加熱器的特性的變化如何，執行這種調整使得熱產生量總是恆定的。在本實施例中，因為加到噴射加熱器的溫度保持/加熱信號SUB的應用周期還由該啟動信號所規定，所以用於溫度保持的熱產生量總是恆定而無須調整信號SUB本身。這個優點是因為除非列印數據被安置在該信號流的上流側，用於提供一用來使該噴射加熱器產生熱的信號的裝置(「或」電路134)優於用來控制被提供到該噴射加熱器的脈衝信號的寬度的裝置(「與」門電路105)。
在本實施例中，用作電源控制元件的電晶體，和作為用於根據列印數據存儲和分配驅動信號的一邏輯電路的移位寄存器等被作為一整體而被安置在該加熱器板上。利用它可使列印頭和印表機主部件之間的布線數量減少。如果加到具有作為本實施例的主要部分的「或」門組的電路134和加到各個「或」門的內部布線是同時形成的，則在電路134和印表機主要部件之間僅須附加一條公共布線。
在本實施例中，多個加熱元件(噴射加熱器)是以N×M矩陣布線的，該邏輯電路分別驅動M個加熱元件的每個元件N次以驅動所有的加熱元件。從用來存儲和分配列印數據的移位寄存器延伸出的輸出信號線的數量是M，這樣」或」門所需的數也是M，從而減小」或」門電路尺寸。
另外，當使用二極體矩陣電路時，該門電路必須不是一簡單的邏輯電路而是一功率控制電路。但是，在本實施例的構成中，不須功率控制電路。
應注意的是，如上所述的加熱元件的數量，同時驅動的加熱元件的數量、分離數等僅僅是些例子而已，當然是任意確定的數。記錄頭IJH的第五實施例
在第四實施例中，與用於控制提供給噴射加熱器的的脈衝信號寬度的裝置相比，用於提供一使得該噴射加熱器產生熱的信號的裝置而不管列印數據是被置於該信號流的上流側。在該信號流中該裝置還被立即有效地安置在該功率控制裝置之前。
圖10示出了本實施例的一個例子。在電晶體T1至T128和「與」門A1至A128之間分別插入「或」門01至0128，每個「或」門用來接收「與」輸出和溫度保持/加熱信號SUB並提供一「或」輸出。根據該構成，當該溫度保持/加熱信號SUB被提供給「或」門01至0128時，則噴射加熱器H1至H128被導致產生熱而不管提供給該列印頭的各種信號，藉此加熱該列印頭並保持它的溫度。
更詳細地說，在根據第四實施例的圖8的構成中，當周圍環境溫度很低時，則熱產生量不足，並且為了提高該列印頭的溫度需要一較長的時間。這是因為該溫度保持/加熱信號SUB僅被提供給由解碼器100所選擇的並立即被驅動列印一圖象的一組噴射加熱器。
相反，在本實施例中，因為該溫度保持/加熱信號SUB還被提供給同時未由解碼器100所選擇的噴射加熱器，所以所有的噴射加熱器都可導致產生熱。即使當該環境溫度很低時，該列印頭的溫度也可很快地提高。如果不需考慮這種情況，當然第四實施例的電路也還是有效的。
在圖8和10的電路中，具有一予定能量數量的溫度保持/加熱信號SUB被提供給所有「或」門的每一輸入端。具有不同能量數量的溫度保持/加熱信號SUB可被選擇地提供。
例如，在所謂拉長的列印頭的使用中，其中噴射出口或噴射加熱器的調整範圍是較寬的，在這種調節中該溫度可以變化。為了適應這種情況，在該列印頭中可安置若干溫度檢測元件，並且根據每個被檢測的溫度可以檢測和提供多個溫度保持/加熱信號中的每一個。
在圖8的構成中，一「或」門用來提供相應於被相互連接的16個噴射加熱器的溫度保持/加熱信號。如果根據所檢測的溫度提供具有適當能量數的溫度保持/加熱信號SUB，則該列印頭的溫度可部分地被控制。
本發明特別適用來這樣的噴墨記錄頭和記錄裝置，在該噴墨頭和記錄裝置中，由電熱變換器、雷射束等所產生的熱能被用來導致墨的噴射或噴射的墨的狀態的變化。這是因為可能導致圖象成分的高濃度和該記錄的高清晰度。
這種裝置的典型結構和工作原理最好是在美國專利4,723,129和4,740,796中所披露的結構和工作原理。該結構和原理可應用於所謂的「一次要求(one-demand)」型記錄系統和一連續型記錄系統。但是，它特別適用於「一次要求」型，因為該原理是將至少一個驅動信號加到被安置在一液體(墨)保持片或液體通道上的一電熱變換器中，該驅動信號足以提供除偏離成核沸點之外的一快速溫度上升，這樣通過該電熱變換器提供熱能以在該記錄頭的加熱部分上產生成膜沸點，據此相應於每個驅動信號在該液體(墨)中可形成氣泡。通過對該氣泡的擴展和收縮的形成，該液體(墨)通過一噴射出口被噴出而產生至少一微滴。該驅動信號最好是一脈衝形式，這是因為這樣可使該氣泡的擴展和收縮可被瞬時地作用，因而該液體(墨)可快速響應而被噴射。脈衝形式的驅動信號最好是諸如美國專利4,463,359和4,345,262中所披露的那樣。另外，該加熱表面的溫度增加速率最好是如美國專利4,313,124中所披露的那樣。
該記錄頭的結構如在美國專利4,558,333和4,459,600中所示的那樣，其中該加熱部分安置在一彎曲部分上，並且該噴射出口、液體通道和電熱變換器相組合的結構如上述專利所披露的那樣。另外，本發明可應用申請號為59-123670的日本專利申請中所披露的結構，其中一公共槽被用作用於多個電熱變換器的噴射出口，還可應用申請號為59-138461的日本專利申請中所披露的結構，其中相應於該噴射部分而構成用於吸收該熱能的壓力波的一開孔。這是因為本發明不管記錄頭的類型如何可有效地執行必然的和高效的記錄操作。
另外，本發明可應用於其中該記錄頭被固定在該主要部件上的一串聯型記錄頭，可應用於其中與主要裝置電連接並當它被安置在該主要部件中時可提供墨的一種可更換晶片型記錄頭，或者可應用於具有完整的墨容器的夾頭型記錄頭。
最好是使用用於初始操作的恢復裝置和/或輔助裝置，因為它們可進一步穩定本發明的效果。這種裝置的例子包括用於記錄頭的槽蓋裝置、清除裝置、壓或吸裝置、可以是該電熱變換器的初始加熱裝置、另外的加熱元件或其組合。另外，用來實現初始噴射(不是用於記錄操作)的裝置可穩定該記錄操作。
至於該記錄頭可安裝的方案，它可以是相應於單色墨的單個頭，也可以是相應於具有不同記錄顏色或濃度的多種油墨材料的多個頭。本發明有效地應用於具有至少一個主要為黑色的單色模式、具有不同顏色油墨材料的多色模式和/或使用混合色的全色模式的裝置，其中記錄單元或多個記錄頭的組合可被整體地形成。
另外，在前面的實施例中，該墨為液體。該油墨材料還可以是低於室溫為固體而在室溫時為液體。因為該油墨是在30℃和70℃之間的溫度保存的，為了使該油墨的粘度穩定以便在這種類型的通常的記錄裝置中提供穩定的噴射，當本發明可應用其它類型油墨時在該溫度範圍內該油墨可為液體。另一方面，通過油墨從固態變為液態而消耗了熱能從而有效地防止了由於熱能而引起的溫度上升。當它被送出時另外的油墨材料被固化，以防止該油墨被蒸發。在另一種情況中，響應於該產生熱能記錄信號的應用，油墨被液化，並且被液化的油墨可被噴射。在當它到達該記錄材料的時間時另外的油墨材料可開始被固化。
本發明還可應用於利用熱能來液化的一油墨材料。這樣一種油墨材料可如在申請號為54-56847和申請號為60-71260的日本專利申請中所披露的那樣通過在一多孔板中所形成的孔或凹槽中作為液體或固體而被保持。該板面對電熱變換器。上述技術最有的技術是該膜起泡系統。
該噴墨記錄裝置可用作為諸如計算機等的信息處理裝置輸出端，可作為與圖象讀取器等相組合的複製裝置，或可作為具有信息傳送和接收功能的傳真機。
雖然結合這裡所披露的構成對本發明作了說明，但本發明並不限於這些詳細的陳述，並且該申請所涉及的改型或改變可包含在改進目的或以下權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種記錄頭，包括M×N個記錄元件，這些記錄元件被分成N組，每組具有M個記錄元件並且每M個記錄元件被驅動N次；用來激勵和驅動所述M×N個記錄元件的M×N個驅動電路；用於選擇被分離驅動的N組的、輸出N組選擇信號的一選擇電路；用來輸入相應於所述M個記錄元件的記錄數據的一輸入電路；和用來根據自所述輸入電路輸入的記錄數據和組選擇信號而向所述驅動電路輸出一驅動信號的一輸出電路，其中所述選擇電路根據L(L＜N)個控制信號輸出N個組選擇信號。
2.如權利要求1所述的記錄頭，其中所述輸出電路包括用來計算該組選擇信號和該記錄數據之間的「與」的一「與」電路，和根據所述「與」電路的計算結果向所述驅動電路輸出驅動信號。
3.如權利要求2所述的記錄頭，其中所述輸出電路計算M位並行輸入記錄數據和該組選擇信號之間的「與」，並且根據一計算結果輸出用於驅動所述記錄元件的驅動信號。
4.如權利要求1所述的記錄頭，其中所述輸入電路包括一用來響應於所提供的時鐘而串行輸入和暫時地存儲該記錄數據的移位寄存器，和用來鎖存在所述移位寄存器中所存儲的記錄數據的一鎖存電路。
5.如權利要求4所述的記錄頭，其中所述輸出電路包括用來計算由所述鎖存電路所鎖存的記錄數據和組選擇信號之間的「與」的一「與」電路，和根據所述「與」電路的計算結果向所述驅動電路輸出該驅動信號。
6.如權利要求1所述的記錄頭，其中所述輸入電路包括多個用來輸入並暫時保持該記錄數據的觸發器，用來鎖存在所述觸發器中所存儲的記錄數據的一鎖存電路，和用來輸入和解碼一選擇信號，並根據一解碼結果從多個觸發器中選擇一將保持該記錄數據的觸發器的一解碼電路。
7.如權利要求1所述的記錄頭，其中所述記錄元件包括多個加熱器。
8.如權利要求7所述的記錄頭，其中所述記錄頭是一利用從所述加熱器中產生的熱能而噴墨的一記錄頭。
9.如權利要求1所述的記錄頭，其中所述記錄頭是一種噴墨以執行記錄的噴墨記錄頭。
10.如權利要求8所述記錄頭，進一步包括被安置在該驅動信號的一饋送路徑上的裝置，用來根據送到所述加熱器的記錄數據而執行噴射，用來接收根據該記錄數據的驅動信號和用來產生未引起噴射的一度數的熱能的加熱信號，並且用來根據該記錄數據將該驅動信號提供給被驅動的加熱器，根據該記錄數據將加熱信號提供給未被驅動的加熱器。
11.如權利要求10所述的記錄頭，其中所述的饋送裝置包括一門電路元件。
12.如權利要求11所述的記錄頭，其中所述的門電路元件是一「或」門電路元件。
13.如權利要求11所述的記錄頭，其中所述門電路元件是沿該驅動信號到M個加熱器的饋送通道而居中安置。
14.如權利要求11所述的記錄頭，其中所述門電路元件在該饋送通路中緊靠相應於所述多個加熱器的所述驅動電路的地方。
15.一種記錄裝置，包括一記錄頭，所述記錄頭包括M×N個記錄元件，這些記錄元件被分成N組，每組具有M個元件並且每M個記錄元件被驅動N次；用來激勵和驅動所述M×N個記錄元件的M×N個驅動電路；用於選擇被分離驅動的N組的、輸出N組選擇信號的一選擇電路；用來輸入相應於所述M個記錄元件的記錄數據的一輸入電路；用來根據自所述輸入電路輸入的記錄數據和組選擇信號而向所述驅動電路輸出一驅動信號的一輸出電路；其中所述選擇電路根據L(L＜M)個控制信號輸出N個組選擇信號，用來向所述記錄頭提供該記錄數據的裝置；和用來向所述記錄數據提供L個控制信號的裝置。
16.如權利要求15所述的裝置，其中所述輸出電路包括一用來計算該組選擇信號和記錄數據之間的「與」的「與」電路，和根據所述「與」電路的計算結果將該驅動信號輸出到所述驅動電路。
17.如權利要求16所述的裝置，其中所述輸出電路計算M位並行輸入記錄數據和組選擇信號之間的「與」，並且根據一計算結果輸出用於驅動所述記錄元件的驅動信號。
18.如權利要求15所述的裝置，其中所述輸入電路包括響應於一所提供的時鐘用來串行輸入和暫時存儲該記錄數據的一移位寄存器，和用來鎖存在所述移位寄存器中所存儲的記錄數據的一鎖存電路。
19.如權利要求18所述的裝置，其中所述輸出電路包括一用來計算由所述鎖存電路鎖存的記錄數據和該組選擇信號之間的「與」的「與」電路，和根據所述「與」電路的計算結果向所述驅動電路輸出該驅動信號。
20.如權利要求15所述的裝置，其中所述輸入電路包括多個用來輸入和暫時保持該記錄數據的觸發器，一用來鎖存在所述觸發器中所存儲的記錄數據的鎖存電路，和一用來輸入和解碼一選擇信號的解碼電路，並且根據一解碼結果從所述多個觸發器中選擇一將保持該記錄數據的觸發器。
21.如權利要求15所述的裝置，其中所述記錄元件包括若干加熱器。
22.如權利要求21所述的裝置，其中所述記錄頭是一利用自所述加熱器所產生的熱能噴墨的記錄頭。
23.如權利要求22所述的裝置，進一步包括被安置在該驅動信號的一饋送路徑上的裝置，用來根據送到所述加熱器的記錄數據而執行噴射，用來接收根據該記錄數據的驅動信號和用來產生未引起噴射的一度數的熱能的加熱信號，並根據該記錄數據將該驅動信號提供給被驅動的加熱器，根據該記錄數據將該加熱信號送到未被驅動的加熱器。
24.如權利要求23所述的裝置，進一步包括用來產生該加熱信號的裝置；和用來根據所述記錄頭的溫度控制該加熱信號的提供的裝置。
25.如權利要求23所述的裝置，其中所述的饋送裝置包括一門電路元件。
26.如權利要求25所述的裝置，其中所述門電路元件是一」或」門電路元件。
27.如權利要求25所述的裝置，其中所述門電路元件是沿該驅動信號的饋送通路到M個加熱器而居中安置的。
28.如權利要求25所述的裝置，其中所述門電路元件在該饋送通道中緊靠相應於所述多個加熱頭的所述驅動電路的地方。
全文摘要
披露了一種不受任何操作誤差影響的可靠的記錄頭。M×N個記錄元件被分成N組,每組有M個記錄元件,並且M個記錄元件的每一個被驅動N次。M×N個驅動電路被激勵並驅動該M×N個驅動元件。為了選擇被分離地被驅動的N組,一選擇電路輸出N組選擇信號。一輸入電路輸入相應於M個記錄元件的記錄數據。一輸出電路根據自該輸入電路輸入的記錄數據和組選擇信號向該驅動電路輸出一驅動信號。根據L(L N)個控制信號該選擇電路輸出N個組選擇信號。
文檔編號B41J2/05GK1176888SQ97114839
公開日1998年3月25日 申請日期1997年6月6日 優先權日1996年6月7日
發明者田村泰之 申請人:佳能株式會社