专利名称：用于记录头的元件基体和具有该元件基体的记录头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于记录头的元件基体以及具有该元件基体的记录头，特别涉及用于记录头的元件基体的布局，其中在预定方向上排列并且按照预定数目记录元件分成多个组的多个记录元件、以及用于驱动每个记录元件的驱动电路布置在同一元件基体上。
背景技术：
在诸如纸张或胶片的片状记录介质上记录诸如期望字符或图像的信息的记录设备作为用于字处理器、个人计算机、传真设备等的信息输出设备是公知的。由于低成本和易于小型化，这样的记录设备通常广泛采用在与诸如纸张的记录介质的进给方向垂直的方向上的往复扫描期间记录信息的串行记录方法。
将以依照使用热能记录信息的喷墨记录方法的记录头为例说明在记录设备中使用的记录头的结构。在喷墨记录头中，加热元件(加热器)作为记录元件布置在与用于排出墨滴的排出孔(喷嘴)相通的部分。将电流供应给加热元件，以产生热，使墨起泡，排出墨滴，从而记录信息。该记录头使得易于以高密度布置很多排出孔和加热元件(加热器)，并且可以获得高分辨率记录图像。
根据传统喷墨记录方法的记录头加热元件(加热器)及其驱动电路使用半导体工艺技术在同一元件基体上形成(专利参考文献1)。
图1示出了用于记录头的元件基体100的电路块布局的示例，其中在元件基体100上集成地形成了多个加热器及其驱动电路。图4是示意性地示出在供墨孔的一侧布置在元件基体上的电路的方框图。与图1中的标号相同的标号表示相同的部件。
沿着元件基体的长侧(图1中的纵向)在元件基体100的将近中心处形成细长的供墨孔101。加热器阵列102、用于驱动加热器的激励晶体管103、升压电路105、高电压逻辑电路104、以及数据线和解码线111以从中心向外的指定次序对称布置在供墨孔101的两侧。用于从外部供应功率和电信号的垫片(pad)109沿着元件基体的短侧布置在元件基体100的高和低两端。包括移位寄存器106和锁存器108的电路布置在每个垫片109的内侧。解码器107布置在位于移位寄存器和锁存器电路106和108的内侧的一侧。用于向升压电路105供电的电压转换电路110沿着元件基体的短侧很宽地布置在解码器107和从供墨孔101开始布置直至逻辑电路104的元件的部分之间。
在图1所示的布局中，与供墨孔101右侧的加热器阵列102、激励晶体管103、升压电路105、以及逻辑电路104相对应的垫片109布置在高侧。与供墨孔101右侧的上述元件相对应的移位寄存器106、锁存器108、解码器107、以及电压转换电路110也布置在高侧。与供墨孔101左侧的加热器阵列102、激励晶体管103、升压电路105、以及逻辑电路104相对应的垫片109布置在低侧。与供墨孔101左侧的上述元件相对应的移位寄存器106、锁存器108、解码器107、以及电压转换电路110也布置在低侧。
如图4所示，现有技术中的加热器阵列102分成M个组。以如图3所示的定时将每个信号输入到图4的电路。按照指定组的M位数据和指定该组中的加热器的X位数据的次序，将与时钟信号CLK同步的数据信号DATA串行输入到移位寄存器106。当输入了预定位的数据信号DATA时，以锁存器信号LT变至低电平的定时保持数据。输入到移位寄存器的数据信号DATA的较后X位数据由解码器107解码成N位(X＜N)数据。该使用解码器的电路配置可以压缩数据量，减小传输数据量，并且以较高速度驱动加热器。
M位和N位信号选择通过逻辑电路104的M×N矩阵驱动而控制的激励晶体管103。逻辑电路104在加热信号HE保持低的周期内按照特定时间(脉冲宽度)输出驱动所选激励晶体管103的信号。然而，逻辑电路104的输出电压不能控制激励晶体管103。这样，输出电压由升压电路105升压至预定电压，以驱动激励晶体管103，从而激励和驱动加热器阵列102。一组的N个激励晶体管103和加热器阵列102中的N个加热器按照分时方式被驱动。同时驱动的激励晶体管103和加热器阵列102中的加热器的数目是每组一个，并且在所有组中最大为M个。也就是，可以通过按照分时方式选择M个激励晶体管103和加热器阵列102中的M个加热器N次来驱动所有加热器。
在现有技术中，从外部经由垫片109输入的功率是用于驱动逻辑电路的电源电压VDD(约3V)、以及作为对应地电压GND的VSS。功率还包括用于驱动加热器的加热器电压VH(约24V)、作为对应地电压GND的GNDH、以及具有与加热器电压VH相同的电压值的功率VHT。功率VHT被输入到电压转换电路110，并且转换成转换电压VHTM，其用作激励晶体管103、高电压逻辑电路104以及升压电路105的功率。转换电压VHTM的电压值大得足以驱动激励晶体管103，并且大于电源电压VDD，并且小于形成激励晶体管103和升压电路105的元件的击穿电压。在现有技术中，转换电压VHTM的电压值为约14V。通过布置电压转换电路110，可以最小化用于从外部供电的电源布线的数目，以降低成本。
图2示出了现有技术中的电压转换电路110的电路配置。如图2所示，电压转换电路110具有源极跟随器配置。将预定参考电压施加到MOSFET 201的栅极，以定义转换电压(VHTM)的电压值。如果预定电压一直被施加到MOSFET 201的栅极，则即使在流过MOSFET 201的漏极-源极路径的电流值发生变化时也抑制转换电压的波动。为了一直保持转换电压恒定，预定电压必须一直被施加到MOSFET 201的栅极。
为此，本例中的参考电压生成部件202通过分压电阻器生成预定参考电压。电阻元件的理想例子是当热量和所施加电压发生变化时电阻值几乎不变化的元件(例如，多晶Si(多晶硅)元件)。相反，源负载电阻203比参考电压生成部件202更少影响转换电压VHTM的电压波动，从而期望使用小布局面积的元件(例如，扩散电阻)。
日本待审专利公开No.5-185594。
如上所述，将转换电压VHTM施加到激励晶体管103、逻辑电路104、以及升压电路105。转换电压VHTM具有在电压转换电路110中生成(转换)的电压值。转换电压VHTM比从外部供应的功率如加热器电压VH或电源电压VDD更不稳定且更容易波动。
如果转换电压VHTM变得不稳定，例如，如果转换电压VHTM大大下降，则不能驱动激励晶体管103。此外，逻辑电路104和升压电路105可能不被驱动或者出故障。
从图1所示的元件基体布局可以清楚，施加转换电压VHTM的电压转换电路110布置在对应的激励晶体管103、逻辑电路104、以及升压电路105的一侧。与施加到电压转换电路110附近的电路的电压相比，施加到远离电压转换电路110的电路的电压在布线电阻等的影响下更易于下降或者变得不稳定。
随着喷墨记录设备速度的近来提高，记录头的元件基体趋向于更长，以便增加喷嘴数。更长的元件基体对于转换电压VHTM需要更长的布线，并且上述问题变得更加严重。由于同时驱动的元件的数目随着更高的速度而增加，因此转换电压VHTM必须更稳定。
为了稳定转换电压VHTM，有效地增大电压转换电路110。更具体地说，通常是增大MOSFET 201，以供应较大的电流。然而，这将增加元件基体面积和成本。
发明内容
本发明是考虑到上述情形而提出的，并且其目的是，即使记录元件数增加并且元件基体变长，也从电压转换电路供应稳定的电压并且抑制整个元件基体的面积增加。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，一种用于记录头的元件基体，包括多个排列的记录元件；以及电压转换电路，转换从外部输入的电压，
电压转换电路包括参考电压生成部件和电压转换部件，并且电压转换部件由多个分散布置的电压转换元件形成。
该布置缩短了从每个分散的电压转换元件到升压电路的布线长度。由于减小了布线电阻等的影响，因此可以施加稳定的中间电压。
通过下面结合附图的描述，本发明的其它特征和优点将会变得清楚，其中相同的附图标记贯穿整个附图表示相同或类似的部件。
图1是示出传统元件基体的电路块布局的示例的视图；图2是示出电压转换电路的电路图；图3是示出输入到元件基体的每个信号的时序图；图4是示意性地示出布置在图1的元件基体上的电路的方框图；图5是示出根据第一实施例的元件基体的电路块布局的视图；图6是示意性地示出布置在图5的元件基体上的电路的方框图；图7是示出根据第二实施例的元件基体的电路块布局的视图；图8是示意性地示出布置在图7的元件基体上的电路的方框图；图9是示出根据第三实施例的元件基体的电路块布局的视图；图10是示意性地示出布置在图9的元件基体上的电路的方框图；图11是示出根据第四实施例的元件基体的电路块布局的视图；图12是示出根据第五实施例的元件基体的电路块布局的视图；图13是示出采用根据本发明的记录头执行记录的喷墨记录设备的示意结构的外部透视图；图14是示出图13所示的记录设备的控制配置的方框图；图15是示出在图13的记录设备中使用的喷墨记录头的机械结构的分解透视图；图16是示出通过集成墨容器和记录头而获得的记录头盒的结构的外部透视图；图17是示出墨容器和记录头可分离的记录头盒的结构的外部透视图；以及图18是示意性地示出根据另一个实施例的、分散布置源负载的电路的方框图。
具体实施例方式
下面将参考
性地描述本发明的优选实施例。在下面实施例中描述的构建元件仅仅作为示例，并且本发明的范围不局限于它们。
在本说明书中，术语“元件基体”不仅是指由硅半导体形成的基体，而且是指具有元件、电路、布线等的基体。注意，该基体可以被定形为板或芯片。
表达“在元件基体上”不仅是指“简单地在元件基体上”，而且是指元件基体的表面以及该表面附近的元件基体的内部。“集成”在本发明中不仅是指简单地将单独的元件布置在元件基体上，而且是指通过半导体电路制造工艺等在元件基体上集成地形成和制造元件。
这些实施例中的电压转换电路包括参考电压生成部件和电压转换部件，并且电压转换部件由多个分散布置的电压转换元件构成。参考电压生成部件的参考电压是用作转换电压(VHTM)的参考的电压。
即使当记录元件数增加时，随着排列记录元件的方向上的长度增大，布置电压转换元件的区域也变大。应付记录元件数的增加以及元件基体的延长变得容易。
即使记录元件数增大并且元件基体变长，也可以从电压转换电路施加稳定的电压，并且可以抑制整个元件基体的面积增大。
预定方向是为了供墨而在元件基体中形成的细长供墨孔的纵向。记录元件、激励晶体管、以及逻辑电路可以在预定方向上按照从供墨孔开始的指定次序布置。
参考电压生成部件可以在与预定方向垂直的方向上延伸。
一个电压转换元件可以布置在预定数目的相邻记录元件的每组中。在根据该实施例的每组中，不同时驱动多个记录元件。在不同的组中，可以基本上同时驱动相同块中的记录元件。当每组中的被驱动记录元件的数目为一时，电压转换元件的性能足以应付一个记录元件，并且可以实现尺寸缩小。布置在各组中的电压转换元件足以在组间相同，并且可以容易地形成。作为另一个示例，也可以在相同组中同时驱动两个或三个记录元件。然而，该配置使电压转换元件变大，从而在相同组中只能驱动一个记录元件的配置更理想。
在这种情况下，升压电路可以与每个记录元件相对应地布置，并且在预定方向上介于激励晶体管和逻辑电路之间。可选地，逻辑电路可以包括由中间电压驱动的高电压逻辑电路，并且升压电路可以设置在每个组中，并且在预定方向上布置在高电压逻辑电路之外。多个电压转换元件也可以分散布置在布置了激励晶体管、逻辑电路以及升压电路之一的区域，或者布置了激励晶体管、逻辑电路和升压电路中的至少两个的区域内。
作为电压转换元件，可以使用MOSFET、双极晶体管和二极管之一。参考电压生成部件还可以包括多晶硅电阻元件。多晶硅具有在热量和所施加的电压发生变化时几乎不引起电阻值变化的特性。
作为记录元件，也可以采用包括用于向墨施加热能的加热元件(加热器)的元件。
本发明还可以应用于包括上述用于记录头的元件基体并且排出墨的记录头、使用该记录头执行记录的记录设备、以及具有记录头和墨盒的记录头盒。
根据本发明，缩短了从每个分散的电压转换元件到升压电路的布线长度。即使当分散的电压转换元件的总尺寸等于传统布置中的尺寸时，也减小了布线电阻等的影响，并且可以施加稳定的中间电压。
即使当记录元件数增加时，随着排列记录元件的方向上的长度增加，布置电压转换元件的区域也变大。应付记录元件数增加和元件基体延长变得容易。
即使记录元件数增加并且元件基体变长，也可以从电压转换电路施加稳定的电压，并且可以抑制整个元件基体的面积增大。
在下面实施例中，相同于现有技术中的标号表示相同的部件，并且将省略其详细描述。
(第一实施例)图5是示出根据本发明第一实施例的元件基体上的电路块的布局的视图。图6是示出在供墨孔的一侧布置在图5的元件基体上的块的电路图。
将比较第一实施例与参考图1到4所述的现有技术。在现有技术中，与对称布置在供墨孔101的右侧和左侧的电路块相对应的电压转换电路110布置在供墨孔101的高侧和低侧。相反，在第一实施例中，电压转换电路分成分散布置的电阻器部件和MOSFET部件。
更具体地说，电压转换电路分成电阻器部件501和MOSFET部件502，其中电阻器部件501由多个电阻元件如参考电压生成部件202的分压电阻和源负载电阻203构成，并且与各个加热器组相对应地在尺寸上划分MOSFET部件502，以减小一个MOSFET尺寸。电阻器部件501需要较大的布置面积，并且难以划分和布置电阻器部件501。此外，与加热器阵列102平行布置电阻器部件501的优点较小。这样，电阻器部件501布置在与在图1中布置电压转换电路110的位置相同的位置。相反，MOSFET部件502分散地介于各个加热器组的升压电路105之间。
由参考电压生成部件202的分压电阻器生成的参考电压与从垫片109输入的功率VHT一起被施加到加热器阵列102的每个组。参考电压被输入到分散地介于升压电路105之间的MOSFET部件502的栅极和漏极。此时，通过介于升压电路105之间的对应MOSFET部件502，将转换电压VHTM施加到产生功率以驱动激励晶体管103的升压电路105。
同样在第一实施例中，三个电压电源电压VDD、转换电压VHTM和加热器电压VH具有VDD＜VHTM＜VH的关系，并且分别约为3V、14V和24V。生成转换电压VHTM作为具有逻辑电路的电源电压VDD和加热器的加热器电压VH之间的电位的中间电压。
如上所述，用作电压转换电路的转换电压VHTM的供应源的MOSFET 502分散布置在实际上使用转换电压VHTM的电路(升压电路105)的附近。即使分散的MOSFET部件502的总尺寸等于传统布置中的尺寸，也减小了布线电阻等的影响，并且可以通过转换电压VHTM施加稳定的中间电压。
除了电压转换电路之外，第一实施例的基本电路布置相同于如图4所示的传统布置，并且可以通过仅仅改变电压转换电路的布置来形成。减轻了设计负担，并且可以容易地实现第一实施例的电路布置。在本发明的第一和后续实施例中，电压转换电路工作以将输入电压转换成较低电压。
如果记录元件数增加并且元件基体变长，则由转换电压VHTM驱动的电路的数目也增加，并且必须使电压转换电路更加稳定。在传统的配置中，MOSFET必须变大，以便稳定从电压转换电路输出的电压，并且必须增大电压转换电路的布局面积。相反，在第一实施例的配置中，与每组相对应地布置电压转换电路的MOSFET。即使喷嘴的数目增加并且由转换电压VHTM驱动的电路的数目也增加，则简单地增加包括MOSFET的组的数目，从而容易地应付元件基体的延长。
注意，第一实施例采用MOSFET作为电压转换元件。这是因为MOSFET具有各种优点MOSFET对于数字电路是有效的，MOSFET比双极晶体管或二极管需要更小的、MOSFET占据元件基体的面积，并且可以应付基体的小型化，并且制造工艺是简单的。
(第二实施例)图7示出了根据本发明第二实施例的元件基体上的电路块的布局。图8是示出在供墨孔的一侧布置在图7的元件基体上的块的电路图。
在现有技术和第一实施例中，从移位寄存器输出并且其逻辑由逻辑电路104确定(finalize)的数据的电压由升压电路105升压至能够驱动激励晶体管103的电压(即，转换电压VHTM)。相反，在第二实施例中，在由逻辑电路104确定逻辑之前，升高数据信号的电压。
更具体地说，从移位寄存器和锁存器输出以选择组的信号由升压电路105升压至转换电压VHTM。通过使用升压后的数据信号，由以高电压操作的逻辑电路104确定逻辑。直接使用来自逻辑电路104的输出来驱动激励晶体管103。该配置可以减少在现有技术中等于加热器数的升压电路105的数目，并且可以进一步小型化元件基体。
类似于第一实施例，电压转换电路分成电阻器部件501和MOSFET部件502，其中电阻器部件501由多个电阻元件如参考电压生成部件202的分压电阻和源负载电阻203构成，并且与各个加热器组相对应地划分MOSFET部件502，以减小一个MOSFET尺寸。电阻器部件501布置在与在图1中布置电压转换电路110的位置相同的位置。相反，MOSFET部件502分散地介于各个加热器组的升压电路105之间。
在第一实施例中，将转换电压VHTM施加到升压电路105。在第二实施例中，如图8所示，将转换电压VHTM施加到升压电路105和以高电压操作的逻辑电路104。这样，如图7所示，激励晶体管103、逻辑电路104、升压电路105和MOSFET部件502按照从加热器阵列102朝向元件基体的外部的指定次序布置。
在第二实施例中，如图8所示，移位寄存器106、解码器107和锁存器108被分类成对应于X位的移位寄存器、锁存器和解码器107，以及对应于M位的移位寄存器和锁存器。针对各个组，逐位地划分用于M位的移位寄存器和锁存器。如图7所示，移位寄存器106、解码器107、以及锁存器108布置在沿着元件基体的长侧在升压电路105外侧平行于加热器阵列102延伸的每个部分，而非沿着元件基体的短侧布置电压转换电路的电阻器部件501的每个部分。
该布置可以消除数据线和解码线布线区域111，在图1的现有技术和图5的第一实施例中，其沿着长侧在外部占据元件基体的较大区域。结果，可以减小元件基体的短侧的尺寸。另外，可以缩短移位寄存器、解码器以及锁存器的布线长度，以实现具有高抗噪性的高可靠性电路。
即使当喷嘴数增加从而增加组数时，该配置也是有效的。在这种情况下，仅仅增加元件基体的长侧的长度，而不改变每组的短侧的长度。
(第三实施例)图9是示出根据本发明第三实施例的元件基体上的电路块的布局的视图。图10是示出在供墨孔的一侧布置在图9的元件基体上的块的电路图。
第三实施例改变了第二实施例中的MOSFET部件的位置。在第二实施例中，电压转换电路的MOSFET部件502分散地介于升压电路105之间。在第三实施例中，MOSFET部件502分散地介于激励晶体管103之间。
这是因为激励晶体管103具有大的栅极电容，并且与升压电路105和以高电压操作的逻辑电路104相比需要更大的电流消耗。通过将MOSFET布置在激励晶体管103的附近，可以进一步稳定转换电压VHTM。
在第三实施例中，如图9和10所示，电压转换电路的MOSFET部件502介于激励晶体管103的组之间。更具体地说，如图10所示，电压转换电路的MOSFET部件502布置在更接近于激励晶体管103的栅极输入部分的部分，并且可以将稳定的电压施加到接收较大电流的激励晶体管103。
同样在第三实施例中，将由MOSFET 502生成的转换电压VHTM施加到升压电路105和驱动激励晶体管103的逻辑电路104。
注意，已经描述了使电压转换电路的MOSFET 502介于激励晶体管103之间的示例。通过使MOSFET 502介于布置在激励晶体管103附近并且以高电压操作的逻辑电路104之间，也能获得相同的效果。
(第四实施例)图11是示出根据本发明第四实施例的元件基体上的电路块的布局的视图。
在第四实施例中，与接收转换电压VHTM的各个电路块相对应地在每个组中布置电压转换电路的多个MOSFET部件。在第二和第三实施例中，将电压转换电路的MOSFET部件布置在以下三个电路块之一的附近接收转换电压VHTM的电路块(逻辑电路104和升压电路105)、以及激励晶体管。在第四实施例中，如图11所示，将电压转换电路的MOSFET部件702布置在这三个电路块的附近。
由于要被施加到每个电路块的转换电压VHTM由布置在该电路块附近的MOSFET部件702生成，因此可以将稳定的电压施加到由转换电压VHTM驱动的所有电路块。
在这种情况下，如果根据对应电路块的功耗来确定每个MOSFET的尺寸，则可以以高面积效率实现稳定的设计。
(第五实施例)在第二到第四实施例中，移位寄存器106、解码器107、以及锁存器108在元件基体的长侧沿着加热器阵列布置在升压电路105外侧。电压转换电路的MOSFET部件沿着加热器阵列分散布置在激励晶体管、高电压逻辑电路、以及升压电路中的一个或全部的附近，并且稳定地施加转换电压VHTM。同时，这些电路布置大大减小了元件基体的布局面积。
在第五实施例中，功能电路801和1001布置在基体两端的空处(图12)，在现有技术中，在此处布置了电压转换电路、移位寄存器、锁存器、解码器等，如图1所示。所布置的功能电路的示例如日本待审专利公开No.2001-130002和2004-181679所述。这样的功能电路适当地在纵向上布置在元件基体的两端的附近，并且有效地应用于能够大大减小在现有技术中布置电压转换电路的面积的配置。
当甚至需要向功能电路施加转换电压VHTM时，为功能电路单独布置电压转换部件或MOSFET。这可以最小化功能电路中的转换电压VHTM的波动对另一个电路的影响，从而有效地稳定转换电压VHTM。
(变型1)在上述实施例中使用MOSFET作为电压转换电路的电压转换元件，但是可以使用双极晶体管来代替MOSFET。在这种情况下，这些实施例中的所有MOSFET部件都用双极晶体管替换。
可以使用二极管作为电压转换电路的电压转换元件来代替MOSFET。同样在这种情况下，这些实施例中的所有MOSFET部件都用二极管替换。
(变型2)在第三到第五实施例中，移位寄存器、锁存器和解码器的配置和布置与第二实施例中的相同。然而，即使采用现有技术和第一实施例中的配置和布置，也可以通过将电压转换电路的MOSFET部件布置在激励晶体管组之间或附近来获得相同的效果。
(变型3)在第二到第五实施例中，针对各组而逐位地划分用于M位的移位寄存器和锁存器。然而，M位移位寄存器和锁存器的划分数目无需与每组中的加热器的数目(分时数N)相同。
例如，移位寄存器和锁存器电路可以以两组一个的方式布置，并且M位移位寄存器和锁存器的划分数目可以设为分时数N的一半。
根据分时数N、组数M、加热器密度、加热器数、以及移位寄存器和解码器的布局面积比率，适当地选择移位寄存器和锁存器的划分数目，以减小整个元件基体的面积。
根据期望喷嘴数、电路配置、期望特性等，可以选择性地组合上述实施例和变型的特征。
例如，图18示出了类似于电压转换部件，图2中的电压转换电路的源负载部分分散布置在各组中的示例。在MOSFET的源极和GND之间的区域内使用源负载，其中抑制从该源极流出的电流，以稳定电压VHTM。即使当电压转换部件由双极晶体管或二极管形成时，也可以使负载介于晶体管和GND之间来获得相同的效果。
在该实施例中，布置了多个电阻器部件203作为源负载。源负载电阻器部件203分散布置在各个记录元件组中。该形式可以实现即使当同时驱动的记录元件的数目在所有组中不同时也几乎不受电压降影响的电路配置。另外，可以抑制由布线长度引起的有害电压降等，以提供稳定的电压转换电路。
上述实施例举例说明了所谓的热泡喷射(bubble-jet)型喷墨记录头，其通过使用加热元件(加热器)作为记录元件来急剧加热和气化墨，并且通过所生成的墨泡的压力从通孔排出墨滴。然而，显然的是，本发明可以应用于通过其它方法执行记录的记录头，只要记录头具有记录元件的记录元件阵列即可。
在这种情况下，这些实施例中的加热器用在每个方法中使用的记录元件替换。
在喷墨记录方法当中，上述实施例采用了这样的方法，其中采用用于产生热能作为用来排出墨的能量的装置(例如，电热转换装置)，并且通过热能改变墨状态。该喷墨记录方法可以提高记录密度和分辨率。
注意，本发明不仅可以应用于在这些实施例中描述的记录头和用于记录头的元件基体，而且可以应用于具有该记录头和墨容器的记录头盒，其中墨容器用于容纳要供应给记录头的墨。本发明也可以应用于这样的设备(例如，打印机、复印机、或者传真设备)，其配备有上述记录头，并且具有用于将记录数据供应给记录头的控制装置，以及应用于由包括上述设备的多个设备(例如，主机计算机、接口设备、阅读器、以及打印机)组成的系统。
将参考附图举例说明具有上述记录头的记录设备、该记录头的机械结构、以及记录头盒。
<喷墨记录设备的描述>
图13是示出采用根据本发明的记录头执行记录的喷墨记录设备的示意结构的外部透视图。
如图13所示，在喷墨记录设备(以下将被称作记录设备)中，传输机构4将由盒电机M1产生的驱动力传输到盒2，其支持用于通过喷墨方法排出墨以执行记录的记录头3。盒2在以箭头A表示的方向上往复运动。通过供纸机构5供应诸如记录纸张的记录介质P，并且将其进给到记录位置。在记录位置，记录头3向记录介质P排出墨，以记录信息。
为了将记录头3维持在良好状态中，将盒2移动到恢复装置10的位置，并且间歇性地执行用于记录头3的排出恢复处理。
记录设备的盒2不仅支持记录头3，而且支持存储要供应给记录头3的墨的墨盒6。墨盒6可拆卸地安装在盒2上。
图13所示的记录设备可以执行彩色记录。为此，盒2支持四个墨盒，其分别存储品红色(M)、青色(C)、黄色(Y)和黑色(K)墨。这四个墨盒是可独立拆卸的。
盒2和记录头3可以通过适当地使其接触表面相互接触来实现和维持预定的电气连接。记录头3通过根据记录信号施加能量选择性地从多个排出孔排出墨并且记录信息。具体地说，根据该实施例的记录头3采用通过使用热能来排出墨的喷墨记录方法，并且包括电热转换装置，以便产生热能。将施加到电热转换装置的电能转换成热能。通过利用压力变化，从排出孔排出墨，其中压力变化是这样引起的，即在通过由于向墨施加热能导致的膜状沸腾而产生泡之后泡的扩大和缩小。与每个排出孔相对应地布置电热转换装置，并且通过根据记录信号将脉冲电压施加到对应的电热转换装置，从对应的排出孔排出墨。
如图13所示，盒2耦合到传输机构4的驱动带7的一部分，其中传输机构4传输盒电机M1的驱动力。盒2在以箭头A表示的方向上沿着导轴13可滑动地被导向和支持。盒2通过盒电机M1的正常旋转和反向旋转沿着导轴13往复运动。沿着盒2的移动方向(以箭头A表示的方向)布置表示盒2的绝对位置的刻度尺8。在该实施例中，通过以必要的间距在透明PET膜上打印黑条来制备刻度尺8。刻度尺8的一端固定到底盘9，并且另一端由簧片(未示出)支持。
记录设备具有压板(platen)(未示出)，其与具有记录头3的排出孔(未示出)的排出孔表面相对。在支持记录头3的盒2通过盒电机M1的驱动力而往复运动的同时，将记录信号供应给记录头3以排出墨，并且将信息记录在进给到压板上的记录介质P的整个宽度上。
在图13中，标号14表示由进给电机M2驱动以便进给记录介质P的进给辊；标号15表示通过弹簧(未示出)使记录介质P紧靠进给辊14的压紧辊；标号16表示可旋转地支持压紧辊15的压紧辊支架；以及标号17表示固定到进给辊14的一端的进给辊齿轮。进给辊14通过经由中间齿轮(未示出)传输到进给辊齿轮17的进给电机M2的旋转来驱动。
标号20表示将承载由记录头3形成的图像的记录介质P排出到记录设备之外的排出辊。排出辊20通过传输进给电机M2的旋转而驱动。排出辊20紧靠通过弹簧(未示出)对记录介质P施压的正齿辊(spurroller)(未示出)。标号22表示可旋转地支持正齿辊的正齿支架(spurholder)。
如图13所示，在记录设备中，从排出故障恢复记录头3的恢复设备10布置在用于支持记录头3的盒2的记录操作的往复运动范围之外(记录区域之外)的期望位置(例如，对应于本位的位置)。
恢复设备10包括封盖机构(capping mechanism)11，其封盖记录头3的排出孔表面；以及擦净机构(wiping mechanism)12，其清洁记录头3的排出孔表面。恢复设备10执行排出恢复处理，其中恢复设备10内的抽吸装置(抽吸泵等)与封盖机构11封盖排出孔表面相同步地，强制性地从排出孔排出墨，从而移除记录头3的墨流动路径中具有高粘度的墨或墨泡。
在非记录操作等中，由封盖机构11封盖记录头3的排出孔表面，以保护记录头3，并且防止墨的蒸发和干燥。擦净机构12布置在封盖机构11的附近，并且擦净附于记录头3的排出孔表面的墨滴。
封盖机构11和擦净机构12可以将记录头3维持在正常出墨状态中。
<喷墨记录设备的控制配置>
图14是示出图13所示的记录设备的控制配置的方框图。
如图14所示，控制器900包括MPU 901和ROM 902，其中ROM902存储对应于控制序列(后面将要描述)的程序、预定表、以及其它永久性数据。控制器900还包括ASIC(专用集成电路)903，其生成用于控制盒电机M1、进给电机M2、以及记录头3的控制信号；以及RAM904，具有记录数据呈现(rendering)区域、用于执行程序的工作区域等。控制器900还包括系统总线905，其相互连接MPU 901、ASIC903、以及RAM 904，并且交换数据；以及模拟/数字转换器906，其从传感器组(下面将要描述)接收模拟信号、对它们进行模拟/数字转换，并且将数字信号供应给MPU 901。
在图14中，标号910表示用作记录数据供应源的主机设备如计算机(或图像阅读器、数字相机等)。主机设备910和记录设备通过接口(I/F)911传送/接收记录数据、命令、状态信号等。
标号920表示开关组，其由用于从操作员接收指令输入的开关形成，例如电源开关921、用于指定打印开始的打印开关922、以及用于指定维持记录头3的良好出墨性能的处理(恢复处理)的激活的恢复开关923。标号930表示传感器组，其检测设备状态，并且包括用于检测本位h的位置传感器931如光电耦合器、以及布置在记录设备的适当部分以便检测环境温度的温度传感器932。
标号940表示盒电机驱动器，其驱动用于使盒2在以箭头A表示的方向上往复运动的盒电机M1；以及标号942表示驱动用于进给记录介质P的进给电机M2的进给电机驱动器。
在通过记录头3记录和扫描时，ASIC 903将用于记录元件(排出加热器)的驱动数据(DATA)传输到记录头3，同时直接访问ROM 902的存储区域。
<记录头结构>
图15是示出在上述记录设备中使用的记录头3的机械结构的分解透视图。
在图15中，标号1101表示通过将电路配置(后面将要描述)集成到硅等衬底中而制备的元件基体。在元件基体上，形成了热电阻器1112作为形成记录元件的电热转换元件。朝向基体的两侧围绕电阻器1112形成流动路径1111。形成流动路径的构件可以由树脂(例如，干膜)、SiN等制成。
在图15中，标号1102表示具有多个排出孔1121的孔板，其中这些排出孔1121与它们面对热电阻器1112的位置相对应。孔板1102与形成流动路径的构件接在一起。
在图15中，标号1103表示形成用于供墨的公共墨腔的壁构件。将墨从公共墨腔供应到流动路径，以便在元件基体1101的外围流动。
在元件基体1101的两侧形成用于从记录设备主体接收数据和信号的连接端子1113。
<记录头盒>
本发明也可以应用于记录头盒，其具有上述记录头以及用于容纳要供应给记录头的墨的墨容器。记录头盒的形式可以是与墨容器相集成的结构，或者可与墨容器独立的结构。
图16是示出通过集成墨容器和记录头而获得的记录头盒IJC的结构的外部透视图。在记录头盒IJC的内部，墨容器IT和记录头IJH在图16所示的界限K的位置分离，但是不能被单独更换。记录头盒IJC具有电极(未示出)，其用于当将记录头盒IJC安装在承载器HC上时，接收从承载器HC供应的电信号。如上所述，该电信号驱动记录头IJH排出墨。
记录头盒可以被配置成在墨容器中填充或补充墨。
在图16中，标号500表示具有黑色喷嘴阵列和彩色喷嘴阵列的出墨孔阵列。墨容器IT配备有纤维或多孔吸墨器，以便容纳墨。
图17是示出墨容器和记录头可分离的记录头盒的结构的外部透视图。记录头盒H1000包括墨容器H1900，其存储墨；以及记录头H1001，其根据记录信息从喷嘴排出从墨容器H1900供应的墨。记录头盒H1000采用所谓的盒系统，其中记录头盒H1000可拆卸地安装在承载器上。
图17所示的记录头盒H1000实现类似于照片的高质量彩色记录。为此，制备了用于黑色、浅青色、浅品红色、青色、品红色、以及黄色的独立墨容器作为墨容器。如图17所示，这些墨容器可自由地从记录头H1001拆卸。
由于可以创建本发明的很多明显不同的实施例而不脱离其精神和范围，应当理解，除了如在权利要求中所限定的那样之外，本发明不局限于其具体实施例。
权利要求
1.一种用于记录头的元件基体，包括多个排列的记录元件；以及电压转换电路，转换从外部输入的电压，所述电压转换电路包括参考电压生成部件和电压转换部件；以及所述电压转换部件由多个分散布置的电压转换元件形成。
2.根据权利要求1所述的元件基体，还包括激励晶体管，驱动所述记录元件；逻辑电路，基于图像数据而选择要被驱动的所述记录元件；以及升压电路，升高从所述逻辑电路输出的信号的电压，并且将升压后的电压施加到所述激励晶体管，其中所述电压转换电路生成中间电压，作为至少所述升压电路的电源电压，该中间电压具有所述记录元件的驱动电压和所述逻辑电路的电源电压之间的电位。
3.根据权利要求2所述的元件基体，其中所述多个记录元件的排列方向包括为了供墨而在元件基体中形成的细长供墨孔的纵向；以及所述记录元件、所述激励晶体管、以及所述逻辑电路在该排列方向上按照从供墨孔开始的指定次序布置。
4.根据权利要求1所述的元件基体，其中所述参考电压生成部件在与该排列方向垂直的方向上延伸。
5.根据权利要求1所述的元件基体，其中在预定数目的相邻记录元件的每个组中布置一个电压转换元件。
6.根据权利要求2所述的元件基体，其中所述升压电路与每个记录元件相对应地布置，并且在该排列方向上介于所述激励晶体管和所述逻辑电路之间。
7.根据权利要求2所述的元件基体，其中所述逻辑电路包括由所述中间电压驱动并且以高电压操作的逻辑电路；以及所述升压电路布置在每个组中，并且在该排列方向上布置在以高电压操作的所述逻辑电路的外侧。
8.根据权利要求2所述的元件基体，其中该多个电压转换元件分散布置在布置了所述激励晶体管、所述升压电路以及所述逻辑电路至少之一的区域内。
9.根据权利要求1所述的元件基体，其中电压转换元件包括MOSFET。
10.根据权利要求1所述的元件基体，其中电压转换元件包括双极晶体管。
11.根据权利要求1所述的元件基体，其中电压转换元件包括二极管。
12.根据权利要求1所述的元件基体，其中参考电压生成部件包括电阻器。
13.根据权利要求12所述的元件基体，其中电阻器由多晶硅形成。
14.根据权利要求1所述的元件基体，其中所述电压转换电路在电压转换元件和GND之间具有负载。
15.根据权利要求14所述的元件基体，其中与该多个分散布置的电压转换元件相对应地分散布置多个负载。
16.根据权利要求14所述的元件基体，其中负载包括电阻器。
17.根据权利要求1所述的元件基体，其中所述记录元件包括向墨施加热能的加热器。
18.一种记录头，包括在权利要求1中限定的元件基体，其中与各个记录元件相对应地形成用于排出墨的排出孔。
19.一种记录设备，包括在权利要求18中限定的记录头；以及控制装置，用于将图像数据传送到所述记录头。
20.一种记录头盒，包括在权利要求1中限定的元件基体；记录头，其中与各个记录元件相对应地形成用于排出墨的排出孔；以及墨罐，其容纳墨，以便向所述记录头供墨。
全文摘要
根据本发明，即使记录元件数增加并且元件基体变长，也能够从电压转换电路提供稳定的电压，并且抑制整个元件基体的面积增大。根据本发明的一种用于记录头的元件基体包括多个排列的记录元件、以及转换从外部输入的电压的电压转换电路，其中电压转换电路包括参考电压生成部件和电压转换部件，并且电压转换部件由多个分散布置的电压转换元件形成。
文档编号B41J2/35GK1880076SQ2006100928
公开日2006年12月20日 申请日期2006年6月16日 优先权日2005年6月16日
发明者葛西亮, 古川达生, 樱井将贵, 平山信之 申请人:佳能株式会社