头基板、打印头、头盒和打印装置的制作方法

专利名称：头基板、打印头、头盒和打印装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及头基板、打印头、头盒和打印装置。更具体地说，本 发明涉及用于例如根据喷墨方法进行打印并具有通过将预定电流供 应给打印元件来驱动打印元件的电路的头基板、打印头、头盒和打印 装置。
背景技术：
传统上，已知使安排在打印头的每个喷嘴中的加热器产生热能、 通过利用热能使墨处在加热器气泡附近、并通过气泡从喷嘴中排出墨 以进行打印的喷墨打印头(下文称为打印头)。
利用打印头的最新喷墨打印装置要求具有高的打印速度和高分 辨率。为了满足这个要求，高密度地在打印头中实现许多喷嘴。至于 打印头中的加热器的驱动，从打印速度的观点来看，需要尽可能同时 高速驱动许多加热器。
通常，在单个半导体基板(下文称这个基板为头基板)上形成许多加热器和它们的驱动电路。由于这个原因，通过利用MOS半导体 工艺来形成加热器驱动电路，与传统双极半导体工艺相比，这种MOS 半导体工艺能够以简单的制造工艺高密度和廉价地形成小器件。
作为应对高速打印和MOS制造工艺的新的加热器驱动方法，在 已
公开日本专利公布第2004-181678号和第2004-181679号中提出了 通过预定电流来驱动加热器的方法。
图18是示出根据已
公开日本专利公布第2004-181679号的打印 头加热器驱动电路的布置的方块图。
从图18中可明显看出，加热器驱动电路包括基准电压电路105、 电压电流转换电路104和电流源块106。电流源块106包括每个容纳x个加热器的m个加热器组。 一个打印头包括n个电流源块。因此， 一个打印头总共包括(xxmxn)个加热器。
基准电压电路105生成基准电压(Vref)作为电压电流转换电路 104的基准。电压电流转换电路104根据来自基准电压电路105的基 准电压(Vref)，将电压转换成电流，即，从基准电压(Vref)中生 成基准电流(Iref)。
根据电压电流转换电路104生成的基准电流(Iref)，基准电流 电路(未示出)生成与基准电流(Iref)成比例的多个基准电流。将 基准电流供应给n个电流源块。
在n个电流源块的每一个中，根据基准电流IR1至IRn，电流源 103i至103m输出与供应给电流源的基准电流成比例的恒定电流Ihl 至Ihm。
如图18所示，电流源块106包括(xxm)个加热器、与加热器 一才羊多的开关元件102、以及与m个组相对应的恒流源103i至103m。 通过来自打印装置主体的控制电路的控制信号，来控制每个开关元件 102的端子之间的电流的短路和开路状态。m个组的每一个容纳x个 加热器101和x个开关元件102。在这些组中，加热器电阻101u至 IOI肌和用于驱动和控制加热器电阻的开关元件102 至102肌串联。 在这些组中，电源侧端子共同与电源线IIO连接，而地侧端子通过恒 流源共同与GND线111连接。
分别为m个组106-1至106-m配备的恒流源103i至103m的输出 端与其中加热器ioi和开关元件102串联的组106-1至106-m的^>共 连接端连接。通过控制信号接通/切断组中的开关元件102来进行加热 器的电流驱动控制。将来自为这些组配备的恒流源103i至103m的输 出电流Ihl至Ihm供应给所需加热器。
在实际打印头中，配备了具有相同结构的多(n)个电流源块106。 每个电流源块106中的加热器驱动操作与如上所述相同。当在电流源 块106中进行相同操作时，(xxmxn)个加热器的任何所需加热器被 驱动并产生热量。
在最新喷墨打印装置中，为了进一步提高打印图像的质量，通过 利用多种颜色的墨来扩大色域，或缩小墨滴的大小以便高分辨率打 印。这些都导致了打印头中排墨的喷嘴的数量增加或喷嘴阵列的数量 增加。
如上所述，当通过恒定电流方法来驱动加热器时，在安排了多个 加热器阵列的头基板中，必须在与加热器阵列相对应的阵列中安排将 预定电流供应给加热器的恒流源块。因此，将基准电流供应给恒流源 的基准电流数量增加了。
当基准电流数量增加时，整个头基板的电流消耗也增加了。电流 消耗生成的热量使头基板的温度升高。
当头基板的温度升高时，与头基板接触的墨的温度也升高。这种 温度升高使墨排放变得不稳定或使打印质量下降。

发明内容
因此，本发明就是为了消除上述现有技术中的缺点而设想出来。
例如，应用根据本发明的恒流驱动方法的头基板能够通过抑制未打印的待机状态下的功耗，来防止打印头温度升高并稳定地排墨。
通过这种头基板，实现了防止打印头温度升高并稳定地排墨的打印头、包括所述打印头的头盒以及利用所述打印头的打印装置。
根据本发明的一个方面，优选地提供一种头基板，包括多个打 印元件；与多个打印元件相对应地配备并驱动多个打印元件的多个驱 动元件；生成基准电压的基准电压生成电路；根据基准电压生成电路 所生成的基准电压来生成第一基准电流的基准电流生成电路；多个恒 流源，每个恒流源根据基准电流生成电路所生成的第一基准电流来生 成驱动多个打印元件的恒定电流；以及控制第一基准电流的供应的开 关。
所述头基板最好进一步包括根据第一基准电流来生成多个第二 基准电流的转换电路。
所述开关
(1) 可以配备在基准电流生成电路中；
(2) 可以配备在转换电路中以便分别控制转换电路所生成的多 个第二基准电流的供应，所述开关包括与第二基准电流一样多的开 关；或
(3) 可以像(1)和(2)那样配备在基准电流生成电路和转换 电路两者中。
最好，所述头基板进一步包括检测多个驱动元件的驱动存在与否 的检测电路，以及按照检测电路的检测结果来接通/切断控制的开关。
在接通/切断控制开关中，将多个打印元件和多个驱动元件分成 多个组。与多个组相对应地安排多个恒流源，以便将恒定电流供应给 多个组。在包括在多个组的每一个中的多个打印元件当中，最多同时 驱动一个打印元件。
因此，该头基板进一步包括移位寄存器和锁存电路，所述移位寄 存器串行输入与多个组中可被同时驱动的打印元件的总数相对应的 图像信号，所述锁存电路锁存输入移位寄存器的图像信号。
当使用这种布置时，检测电路根据输入锁存电路的图像信号，来 确定驱动至少一个打印元件的图像信号是否存在。可替代地，检测电 路可以根据与可同时驱动的块相对应的图像信号，来确定驱动至少一 个打印元件的图像信号是否存在。如果在可同时驱动的块中没有打印 元件要被驱动，则最好进行控制使得开关切断以停止供应电流。
根据本发明的另 一个方面，最好，提供使用上述头基板的打印头。
该打印头最好包括通过排墨进行打印的喷墨打印头。
根据本发明的又一个方面，最好，提供集成有上述喷墨打印头和 包含供应给喷墨打印头的墨的墨容器的头盒。
根据本发明的又一个方面，最好，提供用于通过从上述喷墨打印 头或上述头盒中排出墨而在打印介质上进行打印的打印装置。
本发明的特别有利之处在于，由于电流供应受到控制，例如进行 控制，使得除了打印时间之外，即在待机状态下停止电流供应，可以 抑制打印操作待机状态下的功耗。
因此，可以防止头基板温度的不必要升高，有助于墨滴的稳定排 放。因此，可以实现高质量的打印。
通过结合附图对本发明的优选实施例进行如下描述，本发明的其 它特征和优点将更加清楚，在附图中，相同的标号自始至终表示相同 或相似的部分。


包括在说明书中构成说明书的一部分的附图例示了本发明的实 施例，并且与说明书的描述一起用于说明本发明的原理。
图1是示出根据本发明典型实施例的喷墨打印装置的盒周围部
分的示意性布置的外透视图2是示出喷墨盒IJC的详细结构的透视图3是示出排放三种彩色墨的打印头IJHC的三维结构的透视
图4是示出如图l所示的打印装置的控制布置的方块图5是示出配备在根据第一实施例的打印头的头基板上的加热 器驱动电路的布置的方块图6是示出施加在开关元件102的控制端上的门控信号VGi、控 制开关108的控制信号Vs、以及流向加热器10111 - 1011x的电流量随 时间的变化的信号波形的时序图7是示出包括与m个加热器和m个开关元件——对应安排的 m个电流源的加热器驱动电路的布置的方块图8是示出包括配备在基准电压电路105中的开关112的加热器 驱动电路的布置的方块图9是示出配备在根据第二实施例的打印头的头基板上的加热 器驱动电路的布置的方块图IO是示出施加在开关元件102的控制端上的门控信号VGi、 控制开关109i的控制信号Vsl、以及流向加热器10111 - 101x的电流 量随时间的变化的信号波形的时序图ll是示出m个组的驱动定时的时序图12是示出m个组的驱动定时的时序图13是示出恒流块106^它的相关加热器驱动控制电路、以及 检测电路之间的关系的方块图14是示出检测电路的布置的方块图15是示出检测电路的另一种布置的方块图16是示出配备在根据第三实施例的打印头的头基板上的加热 器驱动电路的布置的方块图17是示出施加在开关元件102的控制端上的门控信号VGi、 控制开关IOA的控制信号Vsl、控制开关108的控制信号Vs、以及 流向加热器101 - 101lx的电流量随时间的变化的信号波形的时序 图；以及
图18是示出配备在传统喷墨打印头中的加热器驱动电路的布置 例子的方块图。
具体实施例方式
现在按照附图来详细描述本发明的优选实施例。 在本说明书中，术语"打印"不仅包括在打印介质上形成诸如字符 和图形的重要信息，而且广义地包括在打印介质上形成图像、图案等， 或介质的处理，与它们是否重要无关，并与是否将它们可视化成人用 肉眼可见无关。
此外，术语"打印介质，，不仅包括用在普通打印装置中的纸张，而 且广义地包括诸如布料、塑料膜、金属板、玻璃、陶瓷、木料和皮革 的能够吸收墨的材料。
而且，术语"墨，，(下文也称为"液体")应该与上述"打印"的定义 类似地得到广泛解释。也就是说，"墨"包括当施加在打印介质上时， 可以形成图像、图形、图案等、可以处理打印介质以及可以处理墨(例 如，可以固化包含在施加在打印介质上的墨中的色剂或使之不溶解) 的液体。
而且，除非另有说明，术语"喷嘴"一般指排放小孔、与小孔连接 的液体通道以及产生用于墨排放的能量的元件的集合。
下面使用的术语"打印头基板(头基板)"不是指由硅半导体制成 的简单基板，而是指包括元件和布线的结构。
术语"在基板上"不仅指"在元件基板上"，而且指"在元件基板的 表面上"和"在元件基板接近表面的内部"。
在本发明中，术语"内置"不是指在基板表面上简单地排列分立元 件，而是指通过半导体电路制造工艺在元件基板上集成地形成和制造 元件。
在本发明中，术语"恒定电流"和"恒流源"指的是与被同时驱动的 打印元件的数量变化无关地供应给打印元件的预定电流、以及将电流 供应给打印元件的电流源。应该恒定的电流值本身包括改变并设置成 预定电流值的值。
<喷墨打印装置(图1 )的描述>
图1是示出根据本发明典型实施例的喷墨打印装置的示意性布
置的透视图。参照图1 ，导螺杆5004通过驱动力传动齿轮5009至5011 与滑架电机5013的正向/反向旋转互锁地旋转。滑架HC具有与导螺 杆5004的螺旋凹槽5005啮合的销(未示出)，并在被导轨5003支 承的同时，根据导螺杆5004的旋转，在箭头a和b的方向上往复运 动。喷墨盒IJC安装在滑架HC上。喷墨盒IJC包括喷墨打印头IJH (下文被称为打印头)和包含用于打印的墨的墨容器IT。 喷墨盒IJC与打印头IJH和墨容器IT组装在一起。 压纸板5002在滑架的运动方向上将纸张压向压印板5000。输送 电机(未示出)使压印板5000旋转，并传送打印纸张P。构件5016 支承盖住打印头的前表面的帽构件5022。抽吸装置5015抽吸帽，以 通过帽中的开孔5023来进行打印头的抽吸恢复。清洁刮刀5017和前 后移动该刮刀的构件5019由主体支承板5018支承。
图2是示出喷墨盒IJC的详细结构的外透视图。
如图2所示，喷墨盒IJC包括排放黑色墨的盒IJCK、和排放青
色(C)、洋红色(M)和黄色(Y)这三种彩色墨的盒IJCC。这两 个盒相互分离，并且独立地从滑架HC拆卸。
盒IJCK包括包含黑色墨的墨容器ITK和排放黑色墨用于打印 的打印头IJHK。墨容器ITK和打印头IJHK组装在一起。盒IJCC 包括包含青色(C)、洋红色(M)和黄色(Y)这三种彩色墨的墨容 器ITC、和排放三种彩色墨用于打印的打印头IJHC。墨容器ITK和 打印头IJHC组装在一起。在本实施例中，盒的墨容器被填充墨。
不仅可以使用组装在一起的盒IJCK和盒IJCC，而且可以使用 墨容器和打印头在结构上相互分离的盒。
打印头IJH用于统称打印头IJHK和IJHC两者。
从图2中可明显看出，排放黑色墨的喷嘴阵列、排放青色墨的喷 嘴阵列、排放洋红色墨的喷嘴阵列、和排放黄色墨的喷嘴阵列在滑架 的运动方向上排列。喷嘴在与滑架的运动方向垂直或对角的方向上排 列。
图3是示出排放三种彩色墨的打印头IJHC的三维内部结构的透视图。
在图3中可以看到从墨容器ITK供应的墨的流动。打印头IJHC 具有供应青色(C)墨的墨通道2C、供应洋红色(M)墨的墨通道2M 和供应黄色(Y)墨的墨通道2Y。配备了通过基板的后面将墨从墨容 器ITK供应到墨通道的供应路径(未示出)。
与电热变换器(加热器)401相对应地配备了墨通路301C、 301M 和301Y。通过墨通路将C、 M和Y墨引向配备在基板上的电热变换 器(加热器)401。当通过以下描述的电路来激励电热变换器(加热 器)401时，电热变换器(加热器)401上的墨受热并沸腾。结果， 通过产生的气泡从小孔302C、 302M和302Y中排出墨滴900C、 900M 和900Y。
参照图3，在打印头基板(下文被称为头基板)1上形成电热变 换器(后面将作更详细描述)、驱动它们的各种类型电路、存储器、 用作与滑架HC的电触点的各种类型垫片、以及各种类型的信号线。
一个电热变换器(加热器)和一个驱动它的MOS-FET将被统称 为单个打印元件。多个打印元件将4皮统称为打印元件单元。
图3示出了排放彩色墨的打印头IJHC的三维结构。排放黑色墨 的打印头IJHK也具有相同的结构。但是，它的尺寸是如图3所示的 结构的1/3。也就是说，存在一个墨通道，以及头基板的比例也是大 约1/3。
接着描述进行上述打印装置的打印控制的控制布置。
图4是示出打印装置的控制电路的布置的方块图。
参照图4，标号1700表示输入打印信号的接口；1701表示MPU; 1702表示存储将由MPU 1701执行的控制程序的ROM(只读存储器)； 以及1703表示保存各种类型的数据(例如，供应给打印头的打印信 号和打印数据)的DRAM。门阵列(G.A.) 1704控制对打印头IJH 的数据供应以及接口 1700、MPU 1701和RAM 1703之间的数据传输。
输送电机1709 (在图1中未示出)传送打印纸张P。电机驱动 器1706驱动输送电才几1709。电机驱动器1707驱动滑架电才几1710。 头驱动器1705驱动打印头IJH。头驱动器还输出逻辑信号，该逻辑 信号用作可变地将供应给打印头IJH的加热器的恒定电流值设置成 预定值的控制信号、以及控制配备在例如电压电流转换电路中的开关 以生成基准电流的控制信号。应该注意到，如果在打印头中生成开关 控制信号，则打印装置主体不需要发送所述信号。
现在描述控制布置的操作。当将打印信号输入接口 1700时，在 门阵列1704和MPU 1701之间将打印信号转换成用于打印的打印数 据。驱动电机驱动器1706和1707。另外，按照发送到滑架HC的打 印数据来驱动打印头IJH，以便将图像打印在打印纸张P上。
在本实施例中，使用了具有如图2所示的结构的打印头。在每次 滑架扫描中进行控制，使得通过打印头IJHK的打印和通过IJHC的 打印不重叠。在彩色打印中，在每次扫描中交替地驱动打印头IJHK 和IJHC。例如，当往复扫描滑架时进行控制，使得在正向扫描中驱 动打印头IJHK,而在反向扫描中驱动打印头IJHC。取代这样的打印
头驱动控制，可以进行另一种控制，使得只在正向扫描中完成打印操作，即，在两次正向扫描操作中分离地驱动打印头IJHK和IJHC而 不传送打印纸张P。
接着描述在打印头IJH中实现的头基板的结构和操作。
图5是示出配备在根据第一实施例的打印头的头基板上的加热 器驱动电路的布置的方块图。图5中与现有技术中相同的标号表示相 同的组成元件，因此省略对它们的描述。
除了基准电压电路105、电压电流转换电路104和电流源块106 之外，图5还示出了基准电流电路107。电流源块106包括具有相同 布置的n个电流源块1061 - 106n。开关108插在电压电流转换电路104 中，以接通/切断控制基准电流(Iref)。
基准电压电路105的电压源最好输出相对于电源电压或温度变 化稳定的电压。因此，基准电压电路105通过利用例如带隙电压来获 得相对于电源电压或温度变化稳定的电压。
基准电流电路107根据电压电流转换电路104所生成的基准电流 (Iref)来生成n个基准电流IR1至IRn。在本实施例中，通过控制 开关108来接通/切断控制基准电流(Iref)。同时也接通/切断控制根 据基准电流(Iref)生成的基准电流IR1至IRii。如图5所示，n个 电流源块106的每一个包括与m个組106-1至106-m相对应的m个 恒流源1031 - 103m， m个组106-1至106-m的每一个都包括x个加热 器101和x个开关元件102。
与m个组106-1至106-m相对应配备的恒流源103i至103m的输 出端与加热器101和开关元件102串联的组的公共连接端连接。每个 恒流源都与GND线111连接。
通过控制信号VGi (1-l至x)来开关组中的开关元件102，将 为各个组配备的恒流源1031至103m的输出电流Ihl至Ihm与所需加 热器连接，进行加热器的加电控制。
当使用在饱和区域中操作MOS晶体管的恒流源作为恒流源1031
至103m时，甚至可以将电源安排在加热器附近，即，电路布局密度 高的位置。
接着将描述加热器驱动电路的操作。
通过相同的方法来驱动和控制m个组。下面以容纳在如图5所 示的加热器驱动电路的电流源块106，的组106-1中的x个加热器101u 至101h为例进行描述。
图6是示出施加到开关元件102的控制端上的门控信号VGi、控 制开关108的控制信号Vs、和流入加热器101 - 101h的电流量随时 间变化的信号波形的时序图。参照图6， "A"表示施加在开关元件102 的控制端上的门控信号VGi的信号波形。"B"表示流入加热器101 - 101h的电流量随时间的变化。
图6的"A"中的VGl-VGx是控制x个开关元件102 -102lx 的接通(短路)和切断(开路)的门控信号。当门控信号VGi的信号 电平高(H)时，相应开关元件102被接通(电连接)。当门控信号 VGi的信号电平低(L)时，相应开关元件102被切断(电断开)。 类似地，当控制信号Vs的信号电平高(H)时，相应开关108被接通 (电连接)。当控制信号Vs的信号电平低(L)时，相应开关108被 切断(电断开)。
在图6中的"A"所指的例子中，假设顺序地驱动组106-1的所有 加热器101n-101lx。
根据图6中的"A",在时间t-tO，控制信号Vs改变成高电平， 基准电流(Iref)流过，以及基准电流4皮供应给恒流源103i。在tO《t〈tl 期间，所有门控信号VG1-VGx都是低电平。因此，来自恒流源103i 和加热器101 -101^的输出都是开路的。由于这个原因，没有电流 流过加热器101u - 101lx。
在tl^t〈t2期间，只有门控信号VG1改变成高电平。因此，只有 开关元件102 短路，以及来自恒流源103!的输出电流Ihl流过加热 器101 。这个状态在如图6所示的"B"中通过在tl^t<t2期间上升的 Ihl来表示。
在t2≤t期间，门控信号VG1再次改变成低电平，以及停止对加 热器101u供电。在t3≤t期间，控制信号Vs改变成低电平。因此，停 止供应基准电流(Iref),以及停止将基准电流供应给恒流源1031.
如上所述，在正好在对加热器101n加电之前的t0≤t<tl期间， 将基准电流(Iref)供应给恒流源1031(>在tl≤t〈t2期间，只将电流供 应给加热器101 以产生热量。当结束对加热器101 加电时，以及在 t32期间，停止供应基准电流(Iref)。在这个过程中，加热器101 附近的墨被加热以产生气泡。从安排加热器101n的喷嘴中排出墨， 以便可以打印预定像素(点)。
接着，当门控信号VG2改变成高电平时，开关元件10212短路， 以及来自恒流源103i的输出电流Ihl被供应给加热器10112。这个状 态由如图6所示的"B"中上升的Ih2来表示。
这样，门控信号VGn顺序地改变成高电平，以便顺序地接通开 关元件102n - 102lx。来自恒流源103!的输出电流Ihl被顺序地供应 给加热器101 _ 101lx。容纳在组106-1中的所有加热器101n 一 101lx 被驱动。
上面已经描述了组106-1中的所有加热器101 -101h被顺序驱 动的情况。但是，在实际打印操作中，只驱动形成所需点所需的加热 器。因此，只有当要通过驱动所需加热器来打印点时，与开关元件相 对应的门控信号才改变成高电平。
对于容纳在组106-2 - 106-m中的加热器，以相似的方式进行上 述操作。加热器的加电控制被执行，使得有选择地驱动(xxm)个加 热器的任何所需加热器。
根据上述实施例，在电压电流转换电路中配备接通/切断控制基 准电流供应的开关。当通过控制信号来控制开关时，可以在除了驱动 加热器之外的定时停止基准电流供应。由于这个原因，可以有效地抑 制由基准电流供应造成的功耗。
在上述例子中，x个加热器和x个开关元件共同与一个恒流源连 接。但是，本发明不局限此。
例如，如图7所示，本发明也可以应用于包括与m个加热器和m个开关元件--对应安排的m个电流源的布置。当应用这种布置时，可以同时驱动所有加热器或任何所需数量的加热器。甚至在这种 情况下，也可以以与如图6所述相同的方式来设置基准电流供应定时。
如图8所示，本发明也可以应用于包括配备在基准电压电路105 中的开关112的布置。在如图8所示的例子中，基准电流(Iref)的 供应控制被执行，使得通过将基准电压电路105所生成的基准电压 (Vref)接地来停止基准电流(Iref)的供应。在这种情况下，最好 以与如图6所述相同的方式来设置将基准电压(Vref)接地的定时。
[第二实施例
图9是示出配备在根据第二实施例的打印头的头基板上的加热 器驱动电路的布置的方块图。图9中与现有技术和第一实施例中相同 的标号表示相同的组成元件，因此省略对它们的描述。
第一实施例的开关108控制基准电流(Iref)的供应。另一方面， 根据第二实施例的特有布置，将n个开关10^-109n插入基准电流电 路107中，以控制根据电压电流转换电路104所生成的基准电流(Iref) 生成的多个基准电流IR1 -IRn的供应。
因此，根据本实施例，加电控制被执行，使得通过供应给开关109! - 109n的控制信号Vsl、 Vs2..... Vsn，将基准电流IR1 - IRn
供应给任何所需开关。
接着描述加热器驱动电路的操作。
以与如前所述相同的方式来驱动和控制m个组。下面以容纳在 如图9所示的加热器驱动电路的电流源块106i的组106-l中的x个加 热器101 -101h为例进行描述。
图10是示出施加在开关元件102的控制端上的门控信号VGi、 控制开关109i的控制信号Vsl、以及流入加热器101 -101^的电流 量随时间的变化的信号波形的时序图。参照图10， "A"表示施加在开 关元件102的控制端上的门控信号VGi的信号波形。"B，，表示流入加 热器101n-101h的电流量随时间的变化。图10中与第一实施例中相同的标号表示相同的信号和操作，因此省略对它们的描述。
从图10中的"A，，和"B，，与图6中的"A，，和"B，，之间的比较中可以 明显看出，控制开关10^的控制信号Vsl和基准电流IR1用于驱动 和控制属于电流源块106i的加热器。
根据图10中的"A，，和"B"，在正好在对加热器101 加电之前的 tO《t〈tl期间，将基准电流IR1供应给电流源103i。在tl^t〈t2期间， 只将电流供应给加热器101u以产生热量。当结束对加热器101u加电 时，以及在t3A期间，停止供应基准电流IR1。换句话说，在控制信 号Vsl处在低电平期间，停止供应基准电流IR1。
图11和12是示出m个组的驱动定时的时序图。
图11示出了顺序地驱动属于恒定电流块106i的m个组中的所有 加热器的例子。图12示出了像在实际打印操作中那样按照输入图像 信号来驱动加热器的例子。
包括在每个组中的x个加热器的驱动定时被控制，使得不同时驱 动两个或更多个加热器。因此，在恒流源块106，中被同时驱动的加热 器的最大数量是m。此时，每单位时间的加热器电流(总Ih)和基准 电流IR1的电流消耗达到它们的最大值。如图9所示，当存在n个恒 流源块时，基准电流的数量和加热器的数量增加到n倍。最大电流消 耗也增加到n倍。
相反，在实际打印操作中，按照输入图像信号来驱动加热器。因 此，在某些定时，根据图像信号，恒流源块106!下的加热器没有一个 被驱动。
图12示出了在某些定时恒流源块下的加热器没有一个被驱动的 情况。沿着图12的"A，，的时间轴(t)将加热器驱动定时划分成x段。 在第二定时，组106-1 - 160-m中的加热器10112、 10122、…、101m2 没有一个被驱动。恒流源块的加热器此时没有被驱动。由于这个原因， 通过来自检测电路(如下所述)的控制信号或来自打印头的信号进行 控制，保持基准电流IR1供应被停止。此时的基准电流IR1和加热器 电流(总Ih)由图12中的"B"示出。
对于其余恒流源块1062- 106n，以相似的方式进行上述操作。
接着将描述检测每个恒流源块的加热器驱动存在与否的检测电路。
图13是示出恒定电流块106p它的相关加热器驱动控制电路、 和检测电路之间的关系的方块图。
将与属于恒定电流块106，向其供应电流的m个组106-1 - 106-m 的(xxm)个加热器的接通/切断有关的图像信号(DATA)与时钟信 号(CLK)同步地输入移位寄存器中。输入移位寄存器中的图像信号 由锁存电路按照锁存信号(LT)锁存，并输入解码器115中。如图 13所示，将从锁存电路输出的图像信号(DATA)和从解码器115输 出的时分信号(BLK)输入与(xxm)个开关元件相对应的(xxm) 个AND("与")电路116u-116mx中，进行"与"运算。将计算结果输 入开关元件的栅极中。按照计算结果来选择恒定电流块106i的加热 器。
注意，输入移位寄存器中的倌号被输入检测电路113中。参照图 13，移位寄存器和锁存电路用相同标号114来表示。 图14是示出检测电路的布置的方块图。
如图14所示的移位寄存器(S/R) 114a包括m个寄存器，并存 储与恒流源块106i向其供给电流的加热器的m个加热器的驱动相对 应的图像数据。来自移位寄存器114a的输出被并行地输入锁存电路 114b中。来自锁存电路114b的每个输出位被输入与属于恒流源块 106i的m个组106-1 - 106-m的相应一个组的开关元件连接的AND 电路的一端中。
来自锁存电路114b的输出位也与检测电路113中的OR("或") 电路113a的输入端连接。来自OR电路113a的输出被输入AND电 路113b中。确定接通/切断控制开关109i的控制信号Vsl的定时的 EN信号被输入到AND电路113b的另一个输入端中。这样，生成控 制信号Vsl作为来自AND电路113b的输出信号，并且供应给控制基 准电流IR1的供应的开关109j。
这个检测电路按如下方式工作。
将与恒流源块106i的加热器驱动相对应的图像信号(DATA )与 时钟信号(CLK)同步地串行从打印装置主体输入移位寄存器114a 中。将与M个加热器相对应的M个图像信号位存储在移位寄存器 114a中。在锁存信号(LT)的输入定时并行地将M个图像信号位输 入锁存电路114b中并保存。从锁存电路114b输出的图像信号位用于 生成组106-1 - 106-m中的加热器的开关元件的门控信号。同时，将 m位图像信号输入OR电路113a中，并用作检测是否驱动恒定电流 块106t的加热器的信息。
根据如图14所示的电路布置，当组106-1 - 106-m中的至少一个 加热器要被驱动时，来自OR电路113a的输出是高电平。这个输出 被输入AND电路113b中。如果用于确定基准电流的供应定时的EN 信号是高电平，则在驱动加热器的定时供应基准电流IR1。另一方面， 如果没有组106-1 - 106-m的加热器要被驱动，则来自OR电路113a 的输出保持低电平。与EN信号的信号电平无关，不供应基准电流IR1。 这个状态对应于如上所述的图12中的"A，，的第二定时，并抑制恒定电 流块106,中的基准电流IR1造成的功耗。
当将这样的检测电路配备在恒流源块1062 - 106n的每一个中时， 可以检测与每个恒流源块相对应的加热器驱动的存在与否。借助于这 种布置，可以控制基准电流IR2-IRn的供应，从而抑制功耗。
如上所述，如果用于检测恒流源块的加热器驱动的存在与否的布 置不存在，则一旦驱动加热器，整个电路的基准电流IR1-IRn同时 流入所有块。相反，在能够检测恒流源块的加热器驱动的存在与否的 布置存在的情况下，当每个恒流源块的至少一个加热器要被驱动时， 瞬间最多流过n倍的基准电流。但是，当存在根本不执行恒流源块的 加热器驱动的定时时，供应给恒流源块的基准电流可以被抑制到零。 因此，可以按照输入图像信号来减少用在打印操作中的基准电流的总 数。
根据上述实施例，通过以与第一实施例中控制开关108相同的方
式来控制开关10^-109n,可以获得与第一实施例相同的效果。另外， 在给定定时在n个恒流源块10^ - 106n的至少一个中不执行加热器驱 动的情况下，停止对这种电流源块的基准电流供应，从而使功耗低于 第一实施例中的功耗。因此，可以更有效地抑制头基板温度的升高。
注意，检测电路的布置不局限于如图14所示的那种。
图15是示出检测电路的另一种布置的方块图。
根据这种布置，图像信号(DATA)还被输入设置/重置(SR) 电路113c的设置端中。设置/重置(SR)电路113c包括单个触发电 路。将图像信号(DATA)输入时钟输入端。 一旦输入高电平的信号 作为图像信号，就从输出端输出高电平信号，直到将清除信号(CLR) 输入清除端中。
在这个检测电路中，在输入图像信号(DATA)之前，输入清除 信号(CLR)以将来自设置/重置(SR)电路113c的输出信号重置成 低电平。然后，串行地将m个图像信号位输入移位寄存器，并且还输 入设置/重置(SR)电路113c中。
当m个图像信号位的至少一个是高电平，即，图像信号应当驱 动至少一个加热器时，来自设置/重置(SR)电路113c的输出改变成 高电平。此时， 一旦接收到来自恒流源块106i的电流就可驱动的m 个加热器的至少一个将被驱动。因此，按照输入的EN信号来供应基 准电流IR1。相反，如果m个图像信号位没有一个要驱动加热器，则 设置/重置信号的输出通过清除信号(CLR)保持重置，即，保持低电 平。其结果是，不供应基准电流IR1。
当将这样的检测电路配备在恒流源块1062 - 106n的每一个中时， 与如图14所示的检测电路一样，可以检测与每个恒流源块相对应的 加热器驱动的存在与否。借助于这种布置，来控制基准电流IR2-IRn 的供应，从而抑制功耗。在如图15所示的电路布置中，即使输入图 像信号的位数增加了，设置/重置电路的配置也不会改变。由于这个原 因，与如图14所示的检测电路布置不同，即使输入图像信号的位数 增加了 ，这种电路布置也可以防止与检测有关的电路规模的任何增大。这意味着，实现检测电路所需的布局面积恒定，而与输入图像信 号的位数增加无关。这有助于抑制头基板的成本。
在上面的描述中，检测电路配备在头基板上。但是，本发明不局 限于此。只要检测电路可以检测加热器驱动信息，检测电路也可以配 备在例如打印装置主体的控制电路的基板上或安装打印头的滑架基 板上。
[第三实施例
图16是示出配备在根据第三实施例的打印头的头基板上的加热 器驱动电路的布置的方块图。图16中与现有技术和第一和第二实施 例中相同的标号表示相同的组成元件，因此省略对它们的描述。
根据第一实施例，控制基准电流(Iref)的供应的开关108配备 在电压电流转换电路104中。根据第二实施例，控制根据电压电流转 换电路104所生成的基准电流(Iref)生成的多个基准电流IR1 - IRn 的供应的开关109! - 109 配备在基准电流电路107中。根据第三实施 例的特有布置，控制基准电流(Iref)和基准电流IR1 -IRn的供应的 开关配备在电压电流转换电路104和基准电流电路107两者中。
图17是示出施加在开关元件102的控制端上的门控信号VGi、 控制开关109的控制信号Vsl、控制开关108的控制信号Vs、以及 流入加热器lOln-101lx的电流量随时间的变化的信号波形的时序 图。
参照图17， "A，，主要表示施加在开关元件102的控制端上的门控 信号VGi的信号波形。"B，，表示流入加热器101 -101h的电流量随 时间的变化。图17中与第一和第二实施例中相同的标号表示相同的 信号和操作，因此省略对它们的描述。
从图10和17之间的比较中可以明显看出，通过门控信号VGi 的加热器驱动控制方法和通过控制信号Vsl的基准电流IR1的控制方 法与第二实施例中相同。但是，在第三实施例中，还通过控制信号Vs来控制基准电流(Iref)的供应。
如上所述，根据基准电流(Iref )来生成多个基准电流IR1 - IRn。
由于这个原因，当停止供应基准电流(Iref)时，基准电流IRl-IRn 的供应也停止了。根据第二实施例，总是供应基准电流(Iref)。另 一方面，根据第三实施例，在驱动加热器的定时进行基准电流(Iref) 的供应控制。另外，当在比基准电流IR1-IRn的供应时间(例如， 根据图17"B"，仅在tl^t〈t4期间供应基准电流IR1)稍长的时间(图 17的"A，，中t0 (<tl ) St〈(t4〈)t5)内供应基准电流(Iref)时，可以通 过基准电流(Iref)的定时来限定基准电流IR1-IRn的供应时间。
根据本实施例，可以通过供应给开关108的控制信号Vs来进行 基准电流(Iref)的供应控制。另外，可以通过供应给开关109! - 109n
的控制信号Vsl、 Vs2..... Vsn来进行基准电流IR1-IRn的供应控
制。因此，可以进一步抑制基准电流的电流消耗。
由于可以不偏离本发明的精神和范围地构想出本发明的许多差 异明显很大的实施例，所以应该明白，本发明不局限于特定实施例， 本发明的范围由所附权利要求书限定。
本申请要求2005年5月13日提出的日本专利申请第 2005-141829号的权益，在此全文引用以供参考。
权利要求
1.一种头基板，包括多个打印元件；与所述多个打印元件相对应地配备并驱动所述多个打印元件的多个驱动元件；生成基准电压的基准电压生成电路；根据所述基准电压生成电路所生成的基准电压来生成第一基准电流的基准电流生成电路；每个根据所述基准电流生成电路所生成的第一基准电流来生成驱动所述多个打印元件的恒定电流的多个恒流源；以及控制第一基准电流的供应的开关。
2. 根据权利要求1所述的头基板，进一步包括根据第一基准电 流来生成多个第二基准电流的转换电路。
3. 根据权利要求2所述的头基板，其中，所述开关配备在所述 基准电流生成电路中。
4. 根据权利要求2所述的头基板，其中，所述开关配备在所述 转换电路中，以分别控制所述转换电路所生成的多个第二基准电流的 供应，所述开关包括与第二基准电流一样多的开关。
5. 根据权利要求1所述的头基板，进一步包括检测所述多个驱 动元件的驱动存在与否的检测电路，以及其中，按照所述检测电路的检测结果对所述开关进行接通/切断控制。
6. 根据权利要求1所述的头基板，其中， 将所述多个打印元件和所述多个驱动元件分成多个组，以及与所述多个组相对应地安排所述多个恒流源，以便将恒定电流分 别供应给所述多个组。
7. 根据权利要求6所述的头基板，其中，在包括在所述多个组 的每一个中的所述多个打印元件当中，最多同时驱动一个打印元件。
8. 根据权利要求7所述的头基板，进一步包括 串行输入与可同时驱动的单元相对应的图像信号的移位寄存器；和锁存输入到所述移位寄存器的图像信号的锁存电路。
9. 根据权利要求8所述的头基板，其中，所述检测电路根据输 入到所述锁存电路的图像信号，来确定驱动至少一个打印元件的图像 信号是否存在。
10. 根据权利要求8所述的头基板，其中，所述检测电路根据与 可同时驱动的单元相对应的图像信号，来确定驱动至少一个打印元件 的图像信号是否存在。
11. 根据权利要求8所述的头基板，其中，如果在可同时驱动的 块中没有打印元件要被驱动，则切断所述开关以停止供应电流。
12. —种利用根据权利要求1到11的任何一项所述的头基板的 打印头。
13. 根据权利要求12所述的打印头，其中，所述打印头包括通 过排墨进行打印的喷墨打印头。
14. 一种集成根据权利要求13所述的喷墨打印头和包含供应给 喷墨打印头的墨的墨容器的头盒。
15. —种通过从根据权利要求13所述的喷墨打印头或根据权利 要求14所述的头盒中排墨而在打印介质上进行打印的打印装置。
全文摘要
本发明的目的在于应用恒定电流驱动方法并在待机状态下可以抑制功耗、防止打印头温度升高、并稳定地排墨的打印头基板；利用打印头基板的打印头；并入打印头的头盒；以及利用打印头的打印装置。所述头基板包括多个打印元件；与多个打印元件相对应地配备并驱动多个打印元件的多个驱动元件；生成基准电压的基准电压生成电路(105)；根据生成的基准电压来生成第一基准电流的基准电流生成电路；每个根据生成的第一基准电流来生成驱动多个打印元件的恒定电流的多个恒流源；以及按照打印操作来控制第一基准电流的供应的开关(108)。
文档编号B41J2/05GK101203385SQ20068001
公开日2008年6月18日 申请日期2006年5月11日 优先权日2005年5月13日
发明者平山信之, 樱井将贵 申请人:佳能株式会社