打印头，采用其的打印方法和设备，以及校正所述打印头的设备和方法

专利名称：打印头，采用其的打印方法和设备，以及校正所述打印头的设备和方法
技术领域：
本发明涉及带有多个打印元件的打印头、采用该打印头的打印方法和设备、以及用于校正该打印头的方法和设备。
诸如打印机、复印机或传真机的打印设备，在诸如纸、薄塑料片或布的打印介质上，按照图象信息来打印包括点图形的图象。在这些打印设备中，由于成本低而特别引人注意的，是采用依赖喷墨方法、热打印方法或LED方法等等的打印头的打印设备—在这些方法中与点对应的多个打印元件被排列在一个基底上。
在其中诸如加热电阻或喷嘴的打印元件被按照一定的打印宽度排列的打印头中，打印元件可以借助与制作半导体类似的方法进行制作。因此，现在正在进行从其中打印头和驱动集成电路彼此单独排列的配置至其中驱动集成电路被形成在其上设置有打印元件的头板上的配置的转变。其结果，避免了驱动打印头的复杂性，且打印设备的尺寸和成本都得到了减小。
在这些打印方法中，喷墨打印方法是特别有利的。按照这种方法，热能被加在墨上，且墨借助热膨胀所产生的压强而喷射出去。这种方法的有利之处，是对打印信号的响应很好，且容易使排放孔组成高密度的组。与其他方法相比，人们对这种方法的期待值较高。
然而，当利用制作半导体的工艺制作这种打印头时，如上所述，在板的整个区域上要排列与打印宽度对应的多个打印元件，因而很难在不产生缺陷的情况下制作所有的打印元件。因此，打印头的产量很低且制作成本因而增大。因而在实际中很难实现这种打印头。
因此，在Japanese Patent Application Laid—open(KOKAI)No.55—132253、2—2009、4—229278、4—232749和5—24192和USP 5,016,023的说明书中，已经公布了加长的打印头的制作方法。根据这些方法，大量的高产量的打印头板—其每一个都具有较少的打印元件(例如32、48、64或128个打印元件)，与打印元件的排列密度相一致地被设置在单个的加热器板上，从而提供了一种其长度与所需的打印宽度相对应的加长打印头。
近来，根据这种技术，通过将较少(例如64或128个)打印元件设置在一个基底上并将这些其上排列有打印元件的基底(称为“加热板”或元件基底”)在被用作基座的基座板上排列成一行，并与所需的打印宽度精确相等，从而对全线打印头的制作进行简化，已经成为可能。
虽然已经很容易制作全线打印头，但用前述制作方法制成的打印头，还有一些与性能有关的问题。例如，打印质量的降低，诸如不规则分布，还不能避免。其原因是一行这种加热板中一个加热板与另一个加热板的性能上的不同、加热板之间相邻的打印元件特性上的不同、以及在打印时打印元件的各个驱动块中保留的热量。
在喷墨打印头的情况下，不仅排列的加热板之间的相邻打印元件的不同，而且由于加热板之间的间隙所引起的墨的流动性降低，都会引起头的生产过程的最后阶段的产量下降。因此，在现有技术中，这些打印头在市场上是不容易大量地得到的，而不论这些打印头是否呈现出非常令人满意的能力。


图12是框图，显示了根据现有技术的加热板的电路结构。
如图12所示，标号900表示一个具有加热元件(加热电阻)901的元件基底(加热板)；功率晶体管902用于控制加热元件901的电流；锁存电路903用于与一个锁存时钟(在台907上)同步地锁存打印数据；其输入为串行数据(在台906上)和与该串行数据同步的串行时钟的移位寄存器904，用于锁存一行数据；用与加热元件901的制作过程相同的过程制成的电阻检测器914，用于监测加热元件901的电阻值；用于监测加热板900的温度的温度检测器915；以及输入/输出端905—913。具体地，标号908表示一个驱动脉冲输入(加热脉冲)端，用于从外部控制功率晶体管902的导通时间，即其间电流流过加热元件901以驱动它们的时间。标号909表示一个用于对逻辑电路进行供电的驱动电源(5V)。标号910表示一个接地端；911表示用于对加热元件901进行供电的输入端；912表示用于驱动并监测电阻检测器914的端；且913表示用于驱动和监测温度检测器915的端。
在上述设置中，串行输入的打印数据被存储在移位寄存器904中并被一个锁存信号锁存在锁存电路903中。在这些条件下，响应于从端908进入的一个加热脉冲，晶体管902根据打印数据而被导通，以使电流流过相应的加热元件901，从而对相应的墨通道中的墨进行加热，从而使这些墨以小滴的形式从喷嘴的端部排放。
考虑在加热元件901处的墨中形成气泡所需的能量。如果热辐射条件恒定，则该能量可以用加热元件901的每单位面积的所需能量与加热元件901的表面面积的乘积来表示。这意味着加在加热元件901上的电压、流过它的电流和电流流动的持续时间，都应该根据获得所需能量的值来确定。通过从打印设备的电源提供电压，加在加热元件901上的电压可以被保持为基本恒定。至于流过加热元件901的电流，加热元件901的电阻值，根据在加热板900的制作中产生的加热元件901的厚度的不同，而有所不同。因此，在其中所加的打印宽度为常数且加热元件901的电阻值比设计值大的情况下，流过加热元件901的电流值减小，因而引入加热元件901的能量就变得不够了。其结果，墨不能形成适当的气泡。相反，如果加热元件901的电阻太小，则即使施加了相同的电压，该电流的值也会变得比设计值大。在此情况下，加热元件901产生了过量的能量，且存在着加热元件901被烧毁或其使用寿命缩短的危险。应付这种问题的一种方法，是借助电阻检测器914持续监测加热元件901的电阻值，或者借助温度检测器915监测加热板900的温度，根据所监测到的值来改变电源电压或加热脉冲宽度，从而将基本上恒定的能量加到加热元件901上。
下面，考虑在喷射的小滴中排放的墨量。排放的墨的量，主要与墨泡的体积有关。由于墨泡的体积根据加热元件901的温度和周围温度而改变，在造成喷墨的加热脉冲之前，先施加其能量不足以喷墨的一个脉冲(预加热脉冲)，随后通过改变脉冲宽度和预加热脉冲的输出同步，来调节加热元件901和其周围的温度，从而以恒定的量来排放墨滴。这使得能够保持打印质量。
对加热元件901的电阻值的变化的校正且对基底温度的控制，是通过从相应的检测器914、915反馈信号并输出一个其加热脉冲宽度、预加热脉冲宽度和预加热/加热脉冲时序已经根据该反馈而得到了改变的加热信号，而进行的。然而，除了前述问题以外，还有开口区域的结构变化和设置在加热元件901的保护膜的膜厚度的变化。其结果，在各个喷嘴产生的墨排放量上有所变化。这使打印时的密度不规则，并使得需要在各个喷嘴的或几个喷嘴为单位的基础上对墨排放量进行控制。另外，在其中多个图12的加热板被设置成一行以构成具有多个喷嘴的喷墨头的情况下，加热元件901的电阻值在各个加热板之间是不同的。因此，各个加热板的用于排放墨的加热脉冲必须得到改变，以使所施加的能量一致。换言之，在由多个加热板构成的打印头的情况下，不规则的密度不仅是由开口面积的不同造成的，而且是由于板与板之间的密度不同造成的。这意味着在具有多个加热板的打印头中，在加热板中的各个喷嘴的基础上校正喷墨量比在具有单个加热板的打印头中重要。
因此，本发明的目的，是提供一种打印头以及采用它的打印方法和设备，其中该打印头容易制作、具有高产量并且不会引起打印质量的降低。
本发明的另一个目的，是提供一种打印头—其中打印可以在对打印元件的变化进行校正且不过份增大头电路板的情况下进行，以及采用该打印头的打印方法和设备，并提供了其中能够确定校正数据的打印头校正方法和设备。
本发明的另一个目的，是提供一种打印头以及采用它的打印方法和设备，其中在减少打印设备进行的处理的同时，能够以多种方式施加驱动电流。
本发明的另一个目的，是提供一种打印头以及采用它的打印方法和设备，其中能够借助加热脉冲来调节由于电阻元件(例如加热电阻或热元件)的电阻值引起的打印特性。
本发明的再一个目的，是提供一种打印头以及采用它的打印方法和设备，其中在对打印头的各个打印元件的不同进行校正的同时进行打印。
本发明的再一个目的，是提供一种打印方法和设备，其中能够借助预加热脉冲，在对打印头的打印特性的不同进行校正的同时，进行打印。
本发明的又一个目的，是提供一种用于校正打印头以及采用它的打印方法和设备的方法和设备，其中即使该打印头由多个元件基底组成，也能够以简单的方式对所有元件基底的加热电阻的变化进行调节。
本发明的又一个目的是提供一种打印头，其中控制电路的负担得到了减小，且该打印头以非常精确的方式受到驱动以进行打印。
本发明的又一个目的是提供一种打印头，其中打印设备进行的处理得到了减少，且脉冲宽度得到了改变以施加驱动电流。
本发明的又一个目的是提供一种打印方法和设备，其中在对各个打印元件的不同进行校正的同时进行打印。
本发明的又一个目的是提供一种打印方法和部分，其中在采用加热脉冲调节加热电阻的电阻值的变化所引起的打印特性的同时，进行打印。
本发明的又一个目的是提供一种打印头、打印方法和打印设备，其中在当检测到打印头的打印特性变化时自动改变加热脉冲的脉冲宽度的同时，来进行打印。
通过以下结合附图所作的描述，本发明的其他特征和优点将变得明显；在附图中，相同的标号表示相同或类似的部分。
本发明说明书的附图，被作为本说明书的一部分，并与描述一起被用于说明本发明的原理。
图1是框图，显示了本发明的第一实施例的用于校正打印头的设备的结构；图2是立体图，显示了用于校正第一实施例的打印头的设备的结构；图3是流程图，显示了用于校正第一实施例中的打印头的设备的操作；图4是分解立体图，用于描述该实施例的打印头的结构；图5详细显示了并排设置的加热板；图6A至6D显示了一个板部件的形状；图7显示了该板部件和处于固定状态的加热板；图8显示了本发明的第二实施例的打印头的元件基底(加热板)上的电路的一个例子；图9是结构图，显示了根据第二实施例的打印头的结构；图10A显示了根据第二实施例的预加热选择电路的一个例子；图10B显示了预加热脉冲的一个例子；图11A显示了根据该实施例的预加热选择电路的一个例子；图11B显示了预加热脉冲的例子和对预加热脉冲的选择；图12显示了传统的打印头的加热板的电路设置；图13是框图，显示了由多个加热板的阵列构成的多喷嘴头；图14显示了用于驱动图13的打印元件的驱动电流波形；
图15是外部立体图，显示了根据该实施例的喷墨打印设备的主要部分；图16是框图，显示了图15的打印设备的一般结构；图17显示了根据另一实施例的喷墨打印机的结构；图18是电路图，显示了图17的一种颜色的打印头的结构；图19显示了一个存储器(EEPROM)中的数据的组成的一个例子；图20显示了图19的选择数据A、B与实际选择的预加热脉冲之间的关系；图21是流程图，显示了采用根据本发明的第三实施例的打印头的打印设备的打印处理；图22显示了根据第三实施例的打印头的加热板的电路设置；图23是框图，显示了根据第三实施例的选择电路的结构；图24显示了图23所示电路的操作时序；图25是流程图，显示了采用第三实施例的打印头的喷墨打印设备进行的处理；图26显示了在根据本发明的第四实施例的打印头的加热板上的电路设置；图27是框图，显示了根据第四实施例的选择电路的结构。
下面结合附图，对本发明的最佳实施例进行详细描述。
图1是框图，显示了根据本发明的第一实施例的用于确定打印头12的校正数据的头校正设备的结构。
在图1中，控制整个校正设备的CPU1，管理着将在后面描述的各种控制器。I/O接口2使CPU1与设备形成各个部分相接口。图象处理器3利用CCD摄象机4读取放置在供纸级5上的记录介质上的打印点图形并获得与打印点的直径和密度相一致的象素。当与打印头12的所有打印元件(喷嘴)对应的点数据都被从图象处理器3送到CPU1时，CPU1对点数据进行操作，与用于驱动打印头12的驱动信号相一致地将密度校正数据送到驱动信号控制器7，并使存储器控制器8产生在存储器13中的密度校正数据。
图象数据控制器6把将要打印的点图形输出到打印头12。控制器6，不仅在进行通常的打印时，而且在已经确定了密度校正数据时，都在发送同步信号的同时将一个密度校正驱动信号发送到驱动信号控制器7。CPU1对控制着打印头12的驱动电压的头电压控制器9进行管理，并对用于控制供纸级5的操作的供纸级控制器11进行管理，从而置位适当的驱动电压并控制供纸级5的运动和纸的送进。另外，一个头数据检测器10是一个重要的部分，它为校正密度而反馈打印头12的各个元件基底(图4和8所示的加热板1000)的特性。
在作为例子而由一行的多个加热板1000—其上形成有64或128个打印元件—组成的打印头12中，不知道加热板1000(1000—1至1000—m)是从硅片的哪一个部分上切割下来的。因此，有时加热板的特性彼此不同。
在此情况下，在各个加热板1000上设置了排列检测电阻元件RH(图8中的电阻监测器914)—它具有与打印元件的板相等的面电阻值，以使所有的打印头能够以相等的密度进行打印。有时也为各个加热板1000设置能够监测温度变化的半导体元件915(见图12)。头数据检测器10对这些元件进行监测。当头数据检测器10将通过监测这些元件而获得的数据送到CPU1时，CPU1以使各个加热板1000能够以平均密度进行打印的方式，产生用于校正驱动各个加热板1000的数据的校正数据。
当上述校正数据被反映在该实施例的校正设备的各个控制器中时，打印头12的打印操作是在这些条件下进行的。在该校正设备中，打印的结果重新受到CCD摄象机4和图象处理器3的图象处理，且存储器控制器8将最后的校正数据写入其中打印头12的预定工作状态得到满足的级的存储器13(EEPROM等等)中。
图2是立体图，显示了第一实施例的打印头校正设备的结构，且图3是流程图，显示了该设备的操作。
借助插入固定台50的槽口51或53中的打印头12，台50被以适当的方式移动，从而使打印头12能够在正常的位置进行打印。在这些条件下，打印头12与图1所示的部分进行电接触，且一个供墨装置52被连接到打印头12(步骤S2)。随后，为了测量打印头12的排列，来自各个加热板1000的面电阻监测器914的信号被加到该设备上，且其对这些信号进行监测(步骤S4)。在加长(全线)打印头单元的情况下，各个块(在该单元由多个加热板的阵列构成的情况下是各个加热板的块)的面电阻值受到监测，为各个加热板单独确定驱动功率，且打印出一个测试图形(步骤S6)。作为测试图形的打印的预处理，进行初步打印(老化)，直到打印头12的操作稳定而使打印头12能够进行稳定的打印。老化是由并置在头恢复处理器54上的老化托架进行的，且恢复处理(吸墨、开口表面的清除等等)是以这样的方式进行的，即使得测试图形能够被正确地打印在纸上。当测试图形得到如此打印时，打印纸被移动到CCD摄象机4和图象处理器3的位置，在那里打印的结果受到这些部件的图象处理并与用于进行打印评价的参数进行比较。处理是对于以下项目进行的—这些项目与打印元件密度的变化有关且该密度是可以得到改进的参数(在其中在各个加热板上的打印元件的总数是“n”的情况下)(1)计算各个打印元件和在其两侧的元件(总共为三个元件)的平均点面积(点直径)。
具体地，对于第一和第n个元件，计算以下平均值在第一个元件的情况下→在相邻加热板上的第n个和当前的板上的第一和第二个元件的点面积(点直径)；在第n个元件的情况下→在当前板上的第(n—1)、第n个和在相邻加热板上的第一个元件的平均点面积(点直径)。
(2)对于在(1)中获得的各个打印元件的平均点面积，找到了以下的两个值不均匀密度f(1)＝(各个加热板的平均点面积的最大值)—(各个加热板的平均点面积的最小值)不均匀密度f(2)＝相继的加热板中各个加热板的平均点面积的改变的最大值这些值得到确定，以确定各个打印元件应该得到校正的方式。例如，在其中打印头12的各个打印元件的驱动功率由脉冲宽度决定的情况下，加到用于驱动打印头12的集成电路的驱动脉冲宽度数据得到选择。如将在后面描述的，在其中该驱动集成电路的一个脉冲宽度选择电路(图8的101)从若干个脉冲宽度中进行选择时，根据在上面的(1)一、(2)中确定的值所选择的脉冲宽度的最大值和最小值得到确定，且根据所允许的分辨率来设定这些值之间的脉冲宽度。脉冲宽度得到适当的设定，以与图象处理数据相一致地校正各个元件的打印密度，且使该脉冲宽度与各个打印元件相对应，从而使得能够对打印头单元12的打印密度进行平均。前述操作得到重复，直到上述处理完成。当完成该处理时，所产生的数据被存储在储器13中。该处理在图3的步骤S8—S12进行图4是分解立体图，用于描述该实施例的打印头12的结构。在此例中，描述了这样一种情况，即其中打印元件是用于产生用来喷墨的墨排放能量的元件(在喷墨打印方法中，各个元件包括一对电极和设置在这对电极之间的加热电阻901。)根据以下描述的方法，借助诸如光刻加工的传统技术而在其整个宽度上没有缺陷地制成的全线打印头12，以很高的产量获得。另外，一个单个的板部件2000—它具有形成在一端的多个喷墨口和形成在板部件2000上并从一端至另一端的多个与这些喷墨口相连通的槽，以这样的方式被接合到该打印头12上，即使得这些槽被加热板所关闭，从而能够以非常简单的方式制成全线喷墨打印头单元。
在该实施例中描述的喷墨打印头具有密度为360dpi(70.5μm)的喷墨口，其喷嘴数目为3008(对于212mm的打印宽度)。另外，打印头12由m个加热板1000—1至1000—m组成，且加热板1000—1至1000—m由大体相同的电路构成。
在图4中，加热板1000具有以360dpi的密度设置在预定位置的128个喷墨能量发生元件(加热电阻)901。各个加热板1000带有信号连接区，并带有用于提供驱动功率的功率连接区1020，以借助外部施加的电信号而以任何时序对加热电阻901进行驱动。
加热板1000—1至1000—m行被粘合剂固定接合在基板3000的表面上，而基板3000用诸如金属或陶瓷的材料制成。
图5详细显示了处于排列状态的加热板。该加热板由以预定厚度涂覆的粘合剂3010固定接合在基板3000的预定位置。此时各个加热板以这样的方式被精确地固定接合，即使得位于两个彼此相邻的加热板的各个边缘上的加热电阻901之间的间距等于各个加热板上的加热元件901的间距P(＝70.5μm)。另外，相邻加热板之间的间隙，被密封物3020所填充。
参见图4，印刷电路板4000以与加热板同样的方式被固定接合在基板3000上。此时印刷电路板4000被以这样的状态接合在基板3000上，即使得加热板上的连接区1020位于设置在印刷电路板4000上的信号功率供应连接区4010的附近。在印刷电路板4000上，设置有连接器4020，用于接收来自外部的打印信号和驱动功率。
现在描述具有多个槽的板部件2000。
图6A—6D显示了板部件2000的形状。图6A是正视图，其中从正面显示了板部件2000；6B是顶视图，其中从顶部显示了图6A；6C是底视图，其中从底部显示了图6A；且图6D是沿着图6A的X—X线的剖视图。
在图6A—6D中，板部件2000被显示为具有与设置在加热板1000中的各个加热电阻901相对应地设置的流动通道2020、与各个流动中通道2020相对应并与流动通道2020相连通以将墨排放至记录介质的开口2030、与各个流动通道2020指令以向其供墨的液体腔2010、以及用于提供从墨罐(未显示)提供的墨的供墨口2040。板部件2000自然具有足够的长度，以基本上覆盖通过将多个加热板1000排列成行而设置的喷墨能量发生元件901。
参见图4，板部件2000，在其中流动通道2020的位置与在基板3000上设置成一行的加热板1000上的加热电阻901的位置准确重合的状态下，与加热板1000接合在一起。
可以用于接合板部件2000的方法，是其中用弹簧等等以机械方式推进板部件的方法、其中板部件2000被粘合剂所固定的方法、和将这这些方法结合起来的方法。
板部件2000和各个加热板由这些方法中的任何一种以图7所示的关系进行固定。
板部件2000可以用众所周知的方法制成，例如借助切割进行加工的方法、模制法、注入法或依赖光刻的方法。
图8是框图，显示了本发明的第二实施例中的打印头12的加热板1000上的电路的一个例子。与图12中所示的传统打印头的加热板上的部件相同的部件，被用相同的标号表示。
打印头12的加热板1000包括选择电路101，用于选择将在后面结合图10和11进行描述的预加热脉冲宽度；锁存电路102，用于存储选择预加热脉冲103的选择数据；锁存电路903，用于锁存打印数据；移位寄存器904，它与移位时钟116同步地保持串行输入的打印数据117或用于选择预加热脉冲103的选择数据；端110，用于输入由该实施例的喷墨打印设备的控制器提供的预加热脉冲103；以及，端111，用于选择被锁存电路102锁存的锁存选择数据并输入信号以读出该数据。假定锁存电路102包括若干个级，则进行适当的设置，从而使多个锁存时钟和读取信号能够从端111输入。当锁存电路102由若干级组成时，从锁存电路102至选择电路101的信号线的数目与级数相同。标号107表示一个“或”门电路，它根据打印数据将从“与”门106输出的加热脉冲与由选择电路101选择并输出的预加热脉冲信号结合起来。
图9是立体图，显示了本实施例的打印头中的加热板1000的结构。用于形成与多个排放口(喷嘴)400相连通的流动通道2020的流动通道壁部件401，与具有供墨口2040的板部件2000相连。通过供墨口2040提供的墨在公共液体腔2010中汇集并被提供给各个流动通道2020。通过根据打印数据而将电流提供给加热板1000上的加热电阻901，墨从排放口400被排放出去，从而进行打印。
现在结合图8描述前述装置进行的一般操作。
在将电力引入该设备之后，各个加热电阻901的预加热脉冲宽度，按照从各个排放孔(加热电阻)与各个加热板一致地排放的墨量(在固定温度下预定脉冲的每一次作用下的墨量)的特性，而得到确定。该特性是预先测量的。用于选择与各个排放孔(喷嘴)对应的预加热脉冲宽度的选择数据，与移位时钟116同步地被传送到移位寄存器904。随后，锁存时钟111被输出，以将移位寄存器904中的选择数据锁存到锁存电路102中。应该注意的是，在本实施例中，与各个加热板相一致的排墨量的上述特性，被存储在打印头12的加热板1000上的存储器13中。然而，也可以进行适当的设置，以将该特性存储在控制器的一个存储器(图16中的ROM1702，将在后面描述)中。因此，根据该实施例，如图8中所示，移位寄存器904的输出被送到锁存电路903以保持打印数据并被送到锁存电路102以保持预加热脉冲的选择数据，且用于输入图象数据的移位寄存器904也被用作用于输入选择预加热脉冲的选择数据的寄存器。其结果，输入用于选择预加热脉冲宽度的选择数据的移位寄存器可以被省去。这使得能够减小电路的尺寸，即使设置多个级中设置了用于保持选择数据的锁存电路102。
另外，通过在多个级中设置锁存电路102，可以增加预加热脉冲的数目。另外，这将使得应付其中选择数据超过移位寄存器904的级数的情况变得容易。
用于选择预加热脉冲的选择数据，可以被一次性地保存，诸如在打印设备被初始化时。因此，即使提供了这种功能，用于将打印数据传送到打印头12的程序也与在现有技术中完全相同。然而，考虑到由于噪声等等而在存储在锁存电路102中的选择数据中产生的改变(数据模糊)，最好在非打印期间将该数据重新存储在锁存电路102中。
现在描述在用于选择预加热脉冲的选择数据被锁存在锁存电路102中之后加热脉冲105的输入。该实施例的特征，在于分别提供了加热脉冲105和用于改变排墨量的多个预加热脉冲103。
首先，反馈用于监测加热电阻901的电阻值的电阻检测器914的信号，并根据该电阻值而以适当的方式确定加热脉冲105的脉冲宽度，以把适合于排墨的能量加到加热电阻901上。
借助该预加热脉冲，这些由一个控制器以这样的方式确定，即使得多个预加热脉冲103中的每一个的时序和脉冲宽度将根据来自温度检测器915的值而改变。因此，可以设定多个预加热脉冲103，并以这样的方式施加它们，即设有给定的温度条件下使各个喷嘴的排墨量相同。与各个排放孔(喷嘴)的排墨量有关的数据，从存储器13获得，且预加热脉冲103被相应地设定，从而使墨排放保持恒定，以消除打印图象中的不均匀和条纹。通过采用如此输入并锁存在锁存电路102中的、用于选择预加热脉冲的选择数据，可以选择多个预加热脉冲103中的零个、一个或多个来进行打印。在以下的描述中，术语“选择”包括不选择或选择预加热脉冲103中的一个或多个，且本发明不仅限于替换的选择。
借助适当的预加热脉冲选择方法，可以进一步增加提供给加热电阻901的预加热脉冲的数目。
在此方面，将结合图10和11来描述上述选择数据和用于选择预加热脉冲的选择电路101的结构。
图10描述了一个例子，其中提供了四种预加热脉冲103，以控制四级中的排墨量。图10A是电路图，显示了用于选择加热脉冲103的所希望的脉冲的选择电路101的结构的一个例子；且图10B显示了这些脉冲的例子。如这些图所示，预加热脉冲1，当来自锁存电路102的选择信号(S1，S2)是(0，0)时，被有选择地输出；当选择信号(S1，S2)是(1，0)时，一个预加热脉冲2被有选择地输出；当选择信号(S1，S2)是(0，1)时，一个预加热脉冲3被有选择地输出；且当选择信号(S1，S2)是(1，1)时，一个预加热脉冲4被有选择地输出。其结果，预加热脉冲103的数目和输出(选择)的预加热脉冲的数目，变得彼此相等。
另一方面，在图11中，对于预加热脉冲1，2，输出的加热脉冲有四种(在一种中，没有施加预加热脉冲)。更具体地，在图11A的电路中，当选择信号(S1，S2)是(0，0)时，没有预加热脉冲产生；当选择信号(S1，S2)是(1，0)时，输出了预加热脉冲1；当选择信号(S1，S2)是(0，1)时，输出了预加热脉冲2；且当选择信号(S1，S2)是(1，1)时，输出了预加热脉冲1和2之和。图11B显示了预加热脉冲1和2和输出的预加热脉冲的例子。
通过采用图11A的电路，可以减小加热板的电路面积并减少加热板的尺寸。其结果，即使当有例如三种预加热脉冲103被从输入端110输入时，也可以产生最多为八种的预加热脉冲。一般地，在其中P表示所加的预加热脉冲信号103的数目的情况下，所产生的预加热信号的种类P’(排墨量的种类)最多可以为2P。
通过将具有上述结构的打印头12安装在本实施例的喷墨打印设备中并将打印信号加到该打印头12上，可以获得能够进行高速高质量打印的喷墨打印设备。
图13是框图，显示了一种多喷嘴打印头12的结构—其中多个加热板1000—1至1000—m被设置成一行。在图13中，各个加热板中的锁存信号被从该图中删除了。
这里，具有总共为n个的喷嘴的打印头12，通过采用m个加热板1000—1至1000—m而实现。应该注意的是，加热板1000—2的一一个串联输入连接区906与加热板1000—1的一个串联输出连接区104相连，且各个加热板的串联输出连接区104以类似的方式与其紧前面的加热板的串联输入连接区906相连。
下面的描述将集中在加热板1000—1的喷嘴1和100以及加热板1000—2的喷嘴105上。
如图14所示，假定在恒定温度下且在恒定脉冲宽度的情况下，喷嘴1、100和150排墨量分别是36pl、40pl和40pl。则相对于喷嘴100、150而锁存在锁存电路102中的选择数据被以这样的方式设定，即使得(S1，S2)＝(1，0)，如图11B的(2)所示。另外，具有小的排墨量的喷嘴1的选择数据，被以这样的方式设定，即使得(S1，S2)＝(1，1)，如图11B中的(4)所示。由于从电阻检测器914可以知道，对于主加热脉冲105来说，加热板1000—1为200Ω且加热板1000—2为210Ω，因而通过将加在加热板1000—2上的主加热脉冲的宽度设定得比加在加热板1000—1上的主加热脉冲的宽度大，来对加热电阻901进行驱动，从而使加在加热板1000—1和1000—2上的能量大体上相同。图14显示了在这些条件下加在喷嘴1、100和150上的驱动电流波形(预加热脉冲和主加热脉冲)。
应该理解的是，排放少量的墨的喷嘴1的预加热脉冲的脉冲宽度大于喷嘴100和150的预加热脉冲的脉冲宽度(t1＜t2)。另外，喷嘴150的主加热脉冲宽度t4大于加热板1000—2的喷嘴的主加热脉冲宽度(t3)，如上所述。在图14中，t5表示使墨产生泡沫并使墨变成小滴以从喷嘴喷射出来所需要的最小加热脉冲宽度。以下的关系成立t1，t2＜t5＜t3，t4。
因此，根据该实施例，在其中关系(t1＜t2)、(t1、t2＜t5)在打印期间对于加热板的温度改变成立的条件下，预加热脉冲的宽度得到了改变。其结果从各个喷嘴排放的排墨量可以始终被保持为大约为40pl。这使得能够在不产生不均匀的密度或条纹的情况下，印刷出非常高质量的图象。另外，对于加热脉冲，脉冲宽度可以按照各个加热板的加热电阻的电阻值而得到调节，从而施加恒定的能量而避免了浪费。这使得能够延长加热电阻的使用寿命。
图15是应用了本发明的喷墨打印设备IJRA的外部图。
在图15中，螺杆5005借助驱动力传送齿轮5011、5009而与驱动马达5013的向前/向后转动相联系地进行转动。与形成在螺杆5005上的螺旋槽5004相啮合的支架HC带有销(未显示)，并沿着箭头a、b所示的方向前后移动。在支架HC上装有一个喷墨盒IJC。一个纸保持板5002将一张纸沿着支架HC移动的方向压在一个压纸卷轴5000上。光耦合器5007、5008起着初始位置检测装置的作用，用于检测设置在支架HC上的杠杆5006，以改变驱动马达5013的转动方向。标号5016表示一个部件—它支撑着掩盖打印头12的正面的一个盖的盖部件5022，且标号5015表示一个抽吸装置，它用于经过盖的开口5023而从打印头12的喷嘴抽吸墨，以对打印头12进行恢复。标号5017表示一个清除刮片且5019表示一个使刮片5017能够前后移动的部件。这些被支撑在一个支撑板5018上。不用说，本例中所用的刮片5017不仅限于所示的刮片，而是可以是任何已知的清除刮片。标号5012表示一个杠杆，它用于启动抽吸恢复中的抽吸操作。杠杆5012进行移动以伴随与支架HC啮合的凸轮5020的转动，且其运动受到众所周知的传动装置(诸如离合器)的控制，以改变来自驱动马达5013的驱动力。
这些覆盖、清除和抽吸恢复操作，是通过在支架HC已经到达初始位置侧的一个区域中时，借助螺杆5005的作用，在相应位置进行所希望的处理，而得以进行的。如果该所希望的操作是以众所周知的时序进行的，则这些操作就能够被应用到本例中。
<对控制配置的描述>
下面结合图16描述上述设备中用于执行打印控制的设置。图16显示了用于输入打印信号的接口1700、MPU1701、用于存储MPU1701执行的控制程序的程序ROM1702、用于保存各种数据(被加到打印头12上的上述打印信号和打印数据)的动态RAM1703、以及用于控制至打印头12的打印数据提供的门电路阵列1704。门电路阵列1704还控制着数据在接口1700、MPU1701和RAM1703之间的传送。还显示了用于运送打印头12的驱动马达(支架马达)5013、用于输送记录纸的输送马达1709、用于分别驱动输送马达1709和驱动马达5013的马达驱动器1706、1707、用于监测打印头12的各个加热板的检测器914和915以及打印头12的存储器13的信号线1711、以及用于输送预加热脉冲、锁存信号和加热脉冲(主加热脉冲)的信号线1712。
图17显示了具有根据另一实施例的线型头的彩色喷墨打印机的一般结构。该打印机具有四个喷墨头(其每一个都具有大约10cm的长度)，它们被用于四个颜色中相应一个，并通过沿着箭头F所示的方向输送记录纸P而进行打印。标号170表示一个头控制器，它用于将打印数据提供给这些头并用于控制加热；且标号171表示一个用于输送记录纸P的送纸马达。与相应的颜色对应的喷墨头12(Y、M、C、K头)中的每一个，都由用IC1—IC11所表示的11个加热板构成。这种设置被显示在图18中。
图18中与前面的图中的相同的部件，被用相同的标号表示。各个加热板都带有128个加热电阻。VH和PGND表示加热电阻901的电源线和接地线；ODD和EVEN表示用于将电流分别送到奇数和偶数加热电阻901的控制信号端；且BENBO—2表示块选择信号，它在加热电阻被起电时在一个加热板的块单元中通行。在图8等中，加热板的与这些信号对应的电路以缩写的形式得到了显示。
例如，预加热脉冲信号103的PHEAT1—4对应于图10B中的预加热1—4，且锁存信号111是用于在锁存电路102中锁存图10A的选择信号S1、S2的锁存信号。标号13表示用于存储打印头12的驱动条件(数据)的EEPROM。标号908表示加到各个加热板上的主加热脉冲，且913表示用于检测各个加热板的温度的信号。
送到各个加热板的打印数据，是用于使128个加热电阻901中的每一个导通和关断的128位数据。每当打印一行时，该数据就得到传送并被锁存信号118(图8)锁存在锁存电路903中。更具体地，各个加热电阻901根据主加热脉冲和打印数据而被导通和关断。另一方面，该预加热脉冲则与打印数据无关地得到输出。
被锁存在锁存电路102中的选择数据，是用于分别地设定128个加热电阻901的预加热脉冲宽度的数据。两个位(S1，S2)与一个加热电阻901相对应，因而该选择数据由总共256位组成。该256位选择数据只在打印之前例如当电源被接通时被传递到各个加热板一次，并被持续地保持在由两级构成的锁存电路102中。该两位的选择数据从锁存电路102被输出到选择电路101，并如图10或11所示地被用来根据该选择数据选择四预加热脉冲BPHEAT1—4中的一个或两个。
图19显示了打印头12的存储器13(EEPROM)中的数据的结构。
存储在存储器13中的数据，是用于与11个加热块(上述加热板1000)对应的1408(128×11)个加热电阻的选择数据(选择A数据和B数据分别对应于S1和S2)、表示四种预加热脉冲(PHEAT1—4)的脉冲宽度的设定数据(PHEAT1—4)、以及表示各个加热板1000的主加热脉冲的脉冲宽度的设定数据(MHEATB01—11)。这些数据项在打印开始之前由头控制器170(图17)或MPU1701从存中储器13读出，并在将选择数据置入各个加热板1000时得到引用。
设定数据PHEAT1—4的每一项，都是表示0—10(0AHH表示十六进制)四位数据。当制作打印头12时，打印头12的各个喷嘴的密度特性由上述头校正设备测量，且该设定数据被选定为四个宽度，其中密度从能够作为预加热脉冲宽度而被设定的11种(0.25—1.50微秒)得到优化平均。该头控制器170和MPU1701采用计数器来产生预加热脉冲BPHEAT1—4—其宽度基于设定数据PHEAT1—4的传送值，并将产生的预加热脉冲送到各个加热板。
如上所述，在打印开始之前被如此传送到各个加热板的选择数据，被锁存到各个加热板的锁存电路102中，且选择电路101根据选择数据(A，B)来选择预加热脉冲PHEAT1—4中的任何一个，从而使加热电阻901得到预加热。
图20显示了一个例子，其中这样的预加热脉冲(PHEAT1—4)得到了选择(见图10B)。
图21是流程图，显示了在例如本实施例的图15的喷墨打印设备中，从电源接通至一页打印结束的打印过程。用于执行该过程的控制程序，被存储在RAM1702中，并由MPU1701执行。在图17中的设备中的处理基本上也是相同的，只是后一设备执行的是彩色打印并具有线型打印头。
图21所示的过程，是从接通设备的电源开始的。在该流程图中的步骤S21，读出打印头12的加热板1000—1至1000—m(m是加热板的数目)上的加热电阻的电阻值和各个加热板的各个喷嘴(排放孔)的排墨量特性。所读出的值在步骤S22被存储在RAM1703中。加热电阻901的电阻值由电阻检测器914检测，且各个喷嘴的排墨量特性可以被存储在例如设置在打印头12中的存储器13中，如图19所示。随后，在步骤S23，根据各个加热板的加热电阻的电阻值和排墨量特性，确定上述选择数据，且该选择数据被串行传送到打印头12的各个加热板上的移位寄存器904，且该选择数据被锁存到各个加热板的锁存电路102中。当锁存电路102由多个级组成时—例如在本实施例中为2级(如图8所示)，则该锁存信号和选择信号(这些信号被一起从端111输入)被一级一级地输出到并锁存在锁存电路102中。
随后在步骤S24，判定是否已经从一个未显示的外部装置(主计算机)经过接口1700输入了打印数据。如果已经输入了打印数据，则程序进行到步骤S25，在那里接收到的打印数据被存储在RAM1703中。随后，程序进行到步骤S26，在那里判定是否能够开始例如一行的打印。如果答案是“否”，程序返回到步骤S24。如果答案是“是”，则程序进行到步骤S27。
在步骤S27，将要被打印在开始的一行上的打印数据被串行发送到移位寄存器904。随后，程序进行到步骤S28，在那里锁存电路102由给选择电路101提供。预加热脉冲103随后被提供给打印头12的所有加热板。其结果，如图10或11所示，按照来自锁存电路102的选择信号(2位S1，S2)而选择预加热脉冲103中的一个或多个，从而对打印头12进行预加热。该程序随后进行到步骤S29，在那里加热脉冲(主加热脉冲)105被输出到各个加热板以进行实际的图象打印。
即使在预加热处理或用于实际打印的加热处理(主脉冲的输出)期间，也接收来自主计算机的数据并将下一个系列的打印数据传送到各个加热板的移位寄存器904。另外，当打印头12如图13或18所示地由多个加热板1000—1至1000—m构成时，可以采用其中加热电阻是在交错的时间中在各个板的基础上通电的配置，而不是采用其中所有的加热板的加热电阻都在步骤S29同时通电的设置。借助这种设置，能够减小设备电源的容量。随后，在步骤S30，判定一行的打印是否结束。如果一行的打印还没有结束，则程序返回到步骤S27，以重复从该步骤开始的处理。
当一行的打印处理结束时，程序从步骤S30进行到步骤S31，在那里输送马达1709进行转动以将记录纸沿着辅助扫描方向输送与一行对应的量。随后是步骤S32，在那里判定一页的打印是否结束。如果其答案是“否”，则程序返回到步骤S25，在那里判定对下一行打印数据的接收是否已经结束。当通过重复上述操作而结束了对一页图象的打印时，印刷处理结束。
现在描述根据本发明的第三实施例的打印头。
图22是框图，显示了加热板1000a的电路设置的一个例子；加热板1000a是第三实施例的喷墨打印设备IJRA的打印头12的加热板中的一个。图22中与图8的打印头的加热板1000中的部件相同的部件，被用相同的标号表示。
在图22中，标号1000a表示该实施例的打印头12的元件基底(加热板)，标号300表示用于确定加热脉冲宽度的加热脉冲发生电路—它将在下面结合图23和24描述，且标号903表示用于锁存打印数据的锁存电路。打印数据或用于确定加热脉冲宽度的数据，与移位时钟116同步地以串行方式进入移位寄存器904，并被寄存器904所保存。标号221表示用于输入确定加热脉冲宽度的时钟信号的端，且222表示用于将来自移位寄存器904的数据锁存在加热脉冲发生电路300中的锁存时钟。
图23是框图，显示了第三实施例的加热脉冲发生电路300的结构的一部分。该电路用于产生以八个加热电阻为单位对加热电阻901进行加热的加热脉冲。一个四位计数器201计数加到其上的时钟信号221。来自移位寄存器904的、用于确定八个加热元件的加热脉冲的宽度的数据，被输入一个八位锁存电路202并被其锁存。比较器203、204将计数器201的输出与锁存电路202的输出进行比较，并当比较的信号一致时输出脉冲信号。一个置位/复位型触发器205被比较器203的输出置位并被一个“或”门电路207的输出所复位。
标号210表示前沿数据，该前沿数据由移位寄存器904提供，以确定加热脉冲的前沿时序；且标号211表示后沿数据，它由移位寄存器904提供，用于确定加热脉冲的后沿时序。例如，在图24的例子中，让前沿数据为“0010”(一个二进制数)且让后沿数据为“1011”(一个二进制数)。其结果，当计数器201的输出在计数器201已经响应于时钟信号(CLK)221而开始计数之后与前沿数据的值(2)相符合时，比较器203的输出达到高电平且触发器205的Q输出也为高电平(时序T1)。随着计数器201的计数的继续且其输出值与后沿数据(0BH)相符合，比较器204的输出达到高电平且触发器205得到复位(时序T2)。其结果，产生和输出了用于八个加热电阻901的加热脉冲。
在第三实施例中，加热脉冲宽度由预定数目的加热电阻901中的每一个确定。然而，这并不对本发明构成限定。例如，图22的锁存电路202可以由多级构成，且来自移位寄存器904的一位数据可以被输入和锁存总共八次，从而能够以一个加热电阻901为单元确定多个级中的加热脉冲宽度。在此情况下，要求锁存电路222的数目与级的数目相一致。另外，在图23的电路中，一种理想的设置，是提供一个复位信号输入端，它被用来输入MPU1701提供的复位信号(RESET)，以防止加热脉冲发生电路300的错误操作。计数器201和触发器205由该复位信号复位。
另外，计数器201在第三实施例中是一个四位计数器。然而，该计数器中的位数可以根据所希望产生的加热脉冲的脉冲宽度、时序的分辨率和时钟221的频率而适当地确定。另外，如果在其中希望产生具有不同分辨率的多个加热脉冲信号的情况下所需的脉冲数目(计数器201中的位数)被增大以与更高的分辨率相一致，则利用多个时钟信号221产生具有彼此不同的频率的信号，且这些信号得到合成，以便在不增大移位寄存器904的位数的情况下产生具有彼此不同的分辨率的加热脉冲信号。
加热脉冲发生电路300可以被包含在打印头中的加热板1000a中，或者它可以被制成一个集成电路并随后被安装在加热板1000a上。另外，该实施例的电路还可以被应用到这样的情况，即其中所有的加热电阻901不是同时受到驱动，而分批地受到驱动，以抑制电源容量的增大。
现在描述基于前述设置的操作。
在设备的电源被接通之后，根据与打印头12的加热板相一致的各个排放孔(喷嘴加热电阻)的排墨量(在固定温度下预定脉冲的每一次作用的排墨量)的特性，来确定各个加热电阻901的加热脉冲宽度。该特性是预先测量的。用于确定与各个排放孔对应的加热脉冲宽度的前沿数据和后沿数据，与移位时钟116同步地被送到移位寄存器904。随后，锁存时钟118被输出，以将移位寄存器904的前沿数据和后沿数据锁存到加热脉冲发生电路300的锁存电路202中。应该注意的是，与各个加热板相一致的排墨量的上述特性，在此实施例中可以被存储在打印头12的加热板上的存储器13中。或者，可以这样进行设置，即将该特性存储在ROM1702或RAM1703中。当如此进行实际的打印时，例如在其中计数器201为四位计数器的情况下，时钟信号221在16个脉冲中得到输出。其结果，加热脉冲宽度根据存储在锁存电路202中的前沿和后沿数据而得到确定—如图24的时序图所示，从而使加热电阻901得到加热。
通过将如上构成的打印头12安装在该实施例的喷墨打印设备中并将打印信号加到打印头12上，可以得到能够进行高速、高质量打印的喷墨打印设备。
图25是流程图，显示了在第三实施例的喷墨打印设备中从电源接通至一页的打印结束的打印处理。用于执行该处理的控制程序，被存储在ROM1702中，并由MPU1701执行。
图25所示的处理，从接通设备的电源开始。在该流程图的步骤S41，读出打印头12的各个加热板1000a上的加热电阻901的电阻值和该加热板的各个喷嘴(排放孔)的排墨量特性。读出的值在步骤S42被存储在RAM1703中。加热电阻901的电阻值由电阻检测器914检测，且各个喷嘴的排墨量特性被存储在诸如设置在打印头12中的存储器13中。随后，在步骤S43，根据加热板1000a的加热电阻901的电阻值和排墨量特性，确定上述的前沿和后沿数据，该数据被串行传送到打印头12的各个加热板1000a上的移位寄存器904，且该数据被锁存在各个加热板的加热脉冲发生电路300的锁存电路202中。当锁存电路202由多级构成时，锁存信号和选择信号(这些信号是一起输入的)被一级一级地输出和锁存在锁存电路202中。
随后，在步骤S44，判定打印数据是否已经从未显示的外部装置(主计算机)经过接口1700而被输入。如果该打印数据已经被输入，则程序进行到步骤S45，在那里接收的打印数据被存储在RAM1703中。随后，程序进行到步骤S46，在那里判定是否能够开始诸如一行的打印。如果其答案是“否”，则程序返回到步骤S44。如果其答案是“是”，则程序进行到步骤S47。
在步骤S47，将要被打印在开始的一行上的打印数据，被串行传送到移位寄存器904。随后，一行打印数据被锁存在各个加热板1000a的锁存电路903中，且该数据被输出到“与”门。随后，在步骤S48，根据该实施例的16个脉冲的时钟信号(CLK)221，由计数器201提供。其结果，如诸如图24所示，加热脉冲的脉冲宽度根据来自锁存电路202的前沿和后沿数据而确定，从而使打印头12的各个加热板上的加热电阻901得到了通电(加热)。由此进行图象的实际打印。
对来自主计算机的数据的接收，以及至各个加热板的移位寄存器904的后面的串行打印数据的传送，即使在用于实际打印的加热处理期间，也能够进行。另外，可以采用这样一种设置，即其中加热电阻是在交错的时间中分批地被通电的，而不是所有的加热电阻901在步骤S48同时得到通电。借助这种设置，能够减小设备电源的容量。随后在步骤S49，判定一行的打印是否已经结束。如果一行的打印还没有结束，程序返回到步骤S47，以重复从该步骤开始的处理。
当对于一行的打印处理结束时，程序从步骤S49进行到步骤S50，在那里输送马达1709进行转动以将记录纸沿着辅助扫描方向输送与打印一行相对应的量。随后是步骤S51，在那里判定一页的打印是否已经结束。如果其答案是“否”，则程序返回到步骤S46，在那里判定对下一行打印数据的接收是否已经完成。当通过重复上述操作而完成了一页图象的打印时，打印处理结束。
按照第三实施例，如上所述，加热脉冲的宽度可以借助简单的设置而得到改变。在实际输出加热脉冲(实际打印图象)时，时钟信号221仅需要被输出，其结果，MPU1701的负担得到了减小。在此实施例中，检测器914的值只在一行的打印处理开始时得到检测。然而，可以采用一种设置，其中每当加热电阻被通电时都进行这种检测。
另外，按照第三实施例，如上所述，加热脉冲和多个预加热脉冲被单独地提供给喷墨头的各个加热板，预加热脉冲由设置在加热板之内的锁存电路102选择以保存该选择数据，且该预加热脉冲被与用于打印的一个主加热脉冲结合起来(主加热脉冲与图象数据的“与”操作)，从而能够有效地利用传统的移位寄存器904。其结果，可以省去用于输入选择数据的电路部分，以防止电路所占据的空间的增大。
另外，仅通过将选择一或多个预加热脉冲的选择数据在打印头12的各个加热板中，可以方便地选择预加热脉冲。其结果，能够以简单的方式控制来自各个喷嘴的排墨量。
另外，即使在由多个加热板组成的打印头中，也能够在保持所施加的能量大体恒定的同时，进行打印。其结果，可以获得没有不均匀密度和伴随排墨量涨落的条纹的高质量打印图象。
另外，可以提供一种长寿命的打印头和采用该头的打印设备。
图26是框图，显示了加热板1000b的结构，加热板1000b是根据第四实施例的打印头12中的加热板之一。图26中与在前述实施例中相同的部件被用相同的标号表示，且不再对其进行描述。
在第四实施例中，加热脉冲发生电路301利用检测器914获得加热电阻901的电阻特性、自动选择适当的脉冲宽度并驱动加热元件901。
在图26中，加热脉冲发生电路301对加在其上的前沿数据和后沿数据进行锁存，就象在第三实施例中那样。然而，该实施例与第三实施例的不同，在于加热脉冲发生电路301锁存加在其上的多种类型的前沿数据和后沿数据、检测直接与加热脉冲发生电路301相连的电阻检测器914的电阻值、并选择与该电阻值相对应的脉冲宽度(后沿数据)。应该注意的是，电阻检测器914是与加热电阻901同时形成在加热板1000b上的，因而真实地反映了加热电阻901的电阻特性。
图27是框图，显示了第四实施例的加热脉冲发生电路301的结构的一部分。下面结合该图进行描述。
在图27中，标号330表示与计数器201类似的四位计数器，且标号331—334表示与前述实施例的比较器203或204类似的比较器。比较器331—334中的每一个，都将计数器330的输出值与锁存在锁存电路335中的前沿数据和后沿数据相比较，并当达到一致时输出一个高电平信号。触发器336与触发器205类似，并确定加热脉冲信号的脉冲宽度。选择电路337选择比较器332—334的输出中的一个，即加热脉冲的后沿时序(即脉冲宽度)。一个窗口比较器338，根据一个放大器/电流源339输出的电压电平，确定将要被选择电路337选择的后沿时序。
与电阻检测器914的电阻值相一致，选择电路337根据已经被设定的多个后沿数据项，来选择脉冲信号的后沿时序之一。其结果，可以以与加热电阻901的电阻值相对应的加热脉冲宽度，实现对加热电阻901的驱动。
在该第四实施例中，与在前述实施例中一样，锁存电路335由多个级组成，且输入是在各个级中的一位数据的形式，因而能够设定与一个加热电阻901对应的脉冲宽度。
在以上给出的描述中，检测器914被描述为电阻检测器。然而，它也可以是诸如热电耦的温度检测器。在此情况下，可以检测加热板的温度或加热电阻901保存热量的程度，从而实现与其对应的打印控制(激励控制)。这使得能够获得更高质量的打印图象。
至于在此情况下由MPU1701执行的处理，不再需要在步骤S41读出检测器914的值的步骤。另外，在步骤S43，只需要预先设定多种类型的后沿数据，在此之后处理可以象在第三实施例中那样进行。
根据第四实施例，如上所述，由MPU1701进行的控制不再是必需的，其结果控制器的负担被减轻了。另外，虽然提供这些检测器并监测各个加热板的电阻值或温度是重要的，但在此情况下也减轻了由于检测器的数目的增大而对控制电路造成的负担。这使得能够进行实时的处理。
在第三实施例中，MPU1701进行了大量的处理，以处理不时变化的电阻值或温度值。但在第四实施例中，MPU1701的负担没有增大，且加热板元件的温度的改变能够得到实时的处理。
另外，由于用于与外界连接的电缆和连接器不是必需的，消除了外部噪声的影响，且制作的成本得到了降低。
在前述描述中，描述了一个例子，其中在喷墨式打印头中采用了打印头的板。然而，这不会对本发明造成限制，因为板也可以被应用到用于热头的。
本发明是结合一种打印设备进行描述的，该打印设备具有用于产生作为用来喷墨的能量的热能，其中借助该热能而引起了墨的状态的改变。根据这种打印方法，能够实现高密度、高分辨率的打印。
借助典型的配置和操作原理，前述的设备最好利用公布在USP 4,723,129和4,740,796的说明书中的基本技术来实现。这方案既可应用于所谓的需求型设备，也可用于连续型设备。在需求型的情况下，根据打印信息，至少一个驱动信号—它提供了超过薄膜沸腾所需的温度上升的温度上升—被施加到与保持流体(墨)的片或流体通道对应地设置的电热转换器上。其结果，在该电热转换器中产生了热能，以在打印头的热工作表面上产生薄膜沸腾。因此，可以在流体(墨)中以与驱动信号一一对应的方式形成气泡。借助这些气泡的生长和收缩，流体(墨)经过排放孔而被喷射出来，从而形成至少一个墨滴。如果该驱动信号具有脉冲的形式，则气泡的生长和收缩可以以适当的方式迅速地进行。这种是有利的，因为它使得能够实现具有优异的响应的流体(墨)喷射。
USP 4,463、359和4,345,262中描述的信号，适合于作为具有这种脉冲形状的驱动脉冲。应该注意的是，通过采用在USP 4,313,124的说明书中描述的条件，可以进行更好的记录，该专利公布了一种与上述热工作表面的温度的增加率有关的发明。
除了在各个上述说明书中作为打印头的结构而公布的排放孔、流体通道和电热转换器(其中流体通道是线形或直角的)的结合之外，本发明还覆盖了采用描述在USP 4,558,333和4,459,600中的技术的一种设置，这些专利公布了设置在热工作部分弯曲的区域中的元件。另外，可以采用根据Japanese Patent ApplicationLaid—open No.59—123670的配置—它公布了一种具有用于多个电热转换器的喷墨部分的公共槽口，或者采用JapanesePatentApplication Laid—open No.59—138461中的设置—它公布了具有与喷墨部分对应地设置的开口的配置且其中这些开口吸收热能的压力波。
作为具有与将要在打印设备上得到打印的记录介质的宽度对应的长度的全线式打印头，可以采用一种设置—其中该长度是借助多个在前述说明书中公布的打印头的组合而实现的，或者采用另一种设置—其中打印头起着整体形成的单个打印头的作用。
另外，可以采用自由可交换端部式打印头，它可以与设备的主体相连并能够与该设备的主体相电连接，并能够从该主体提供墨；或者采用一种组件式打印头，其中墨罐被整体设置在打印头本身上。
用于打印头的恢复装置和作为本发明的打印设备的部件而设置的备用辅助装置的添加，是所希望的，因为这些大大稳定了本发明的效果。这些装置的具体例子中可以被提到的，有用于掩盖打印头的盖盖装置、清除装置、压力或抽吸装置、以及诸如电热转换器或另一加热元件或它们的结合的预加热装置。实行一个初步墨排放模式以进行与打印分开的单独喷射，对于进行稳定的打印来说是有效的。
该打印设备的打印模式，不仅限于用于主流颜色的打印模式，诸如黑色。该打印头可以具有单一的结构，或者可以将多个打印头组合起来。可以采用具有用于多种不同颜色或用于采用混合颜色的全色打印的至少一个打印模式或设备。
另外，在以上的本发明实施例中，墨被描述为流体。墨可以是在室温或更低温度下为固体的。或者，在一种喷墨设置中，通过将墨本身的温度调节在30℃与70℃之间，而对墨进行温度控制，从而使墨的粘滞度处于能够进行稳定喷墨的范围内。因此，可以采用当施加了打印信号时得到液化的墨。
为了有效地防止由于使墨从固态转变成液态的热能所引起的温度上升，或者为了防止墨的蒸发，可以采用其本身为固态但在加热时变为液态的墨。在任何情况下，借助热能而第一次被液化的墨—诸如借助与打印信号对应地施加热能而得到液化并作为液体墨而被喷射的墨，或者在其到达记录介质时已经开始固化的墨，都可以被用于本发明。这些墨可以以这样的方式使用，即这些在被保持为液态或固态的状态下被放置在与电热转换器相对的凹槽或多孔板的通孔中，如在Japanese Patent Application Laid—open No.54—56847和60—71260中所描述的。在本发明中，处理这些墨的最有效的方法，是上述薄膜沸腾方法。
至于本发明的打印设备的形式，它可以与诸如计算机的信息处理设备整体地设置，或作为其图象输出端而单独地设置。其他的配置包括具有发送/接收功能的传真机等等。
根据该实施例，如上所述，加热脉冲和多个预加热脉冲被分别提供到喷墨打印头的加热板上，被设置在加热板中的一个锁存器选定预加热脉冲以保存选择数据，且该预加热脉冲被与喷墨脉冲相混合(加热脉冲与图象数据的“与”操作)，从而使得能够有效地利用传统的移位寄存器。其结果，可以消除用于输入选择数据的电路元件，以防止电路所占据的空间的增大。
另外，只通过将选择预加热脉冲的选择数据存储在打印头中，可以方便地选择任何预加热脉冲。其结果，从各个喷嘴的排墨量能够以简单的方式得到控制。
另外，即使在由多个加热板组成的打印头中，也能够在使所施加的能量保持大体恒定的同时来进行打印。其结果，可以获得没有不均匀密度和伴随排墨量涨落的条纹的高质量打印图象。
另外，可以提供一种长寿命的打印头和采用该头的打印设备。
在上述描述中，希望在喷墨打印设备侧的控制单元根据存储在该打印头内的一个存储器中的校正数据来控制该打印头的打印操作。然而，也可以采用一种设置，其中这样控制单元被设置在打印头之内。
另外，不论打印头的形式如何(例如不论头是串行式的还是全程式的)或打印头的类型如何(例如喷墨头、热头、LED打印头等等)，都可以应用本发明。
虽然，即使设定打印头的各个打印元件的驱动功率的方法有所不同，也能够获得同样的效果。
以上结合一种打印设备—它具有用于产生作为用来喷墨的热能的装置，描述了本发明，其中该热能引起了墨的状态的改变。根据这种打印方法，能够实现高密度高分辨率的打印。
本发明能够被应用到由多个装置组成的系统或包括单个装置的设备。另外，本发明还可以被应用到这样的情况，其中本发明的目的可以通过为一个系统或设备提供一个程序而得到实现。
由于在不脱离本发明的精神和范围的前体下，可以作出本发明的多种非常不同的实施例，因此应该理解的是本发明不仅限于其具体的实施例，且本发明仅由所附的权利要求书限定。
权利要求
1. 安装在打印设备上并受到驱动以在打印介质上打印图象的打印头，包括多个元件基底，这些元件基底的每一个都具有用于在打印介质上形成象素的多个打印元件和用于根据从打印设备送来的打印数据来驱动所述多个打印元件的驱动装置；以及存储装置，用于存储用于校正所述多个元件基底中的每一个的特性变化的校正数据。
2. 根据权利要求1的打印头，其中所述多个元件基底中的每一个都具有温度检测器。
3. 根据权利要求1的打印头，其中所述多个元件基底中的每一个都具有表示所述打印元件的特性的检测器。
4. 根据权利要求1的打印头，进一步包括发送装置，用于将已经存储在所述存储装置中的校正数据发送到打印设备；以及接收装置，用于接收从根据该校正数据而设定的打印设备发送来的控制信号。
5. 根据权利要求1的打印头，其中所述打印头是通过排墨来进行打印的喷墨打印头。
6. 根据权利要求5的打印头，其中所述打印头通过利用热能来进行喷墨，所述打印头具有用于产生施加到墨上的热能的热能转换器。
7. 采用根据权利要求1的打印头的打印设备，连接输入装置，用于从所述打印头输入已经被存储在所述存储装置中的校正数据；用于根据校正数据确定所述多个元件基底中的每一个的驱动状态的装置；以及控制装置，用于根据驱动状态并按照打印数据驱动所述多个元件基底中的每一个。
8. 用于产生校正数据的打印头校正设备，该校正数据对构成打印头的打印元件的特性进行校正，该设备包括头驱动装置，用于驱动该打印头以在打印介质上打印图象；检测装置，用于检测已经打印在打印介质上的点的密度的变化；校正数据发生装置，用于产生校正数据，该校正数据被用于校正所述检测装置检测到的密度变化；以及发送装置，用于将校正数据发送到打印头的一个存储器，所述存储器存储该校正数据。
9. 根据权利要求8的打印头校正设备，其中所述打印头是通过喷墨进行打印的喷墨打印头。
10. 根据权利要求8的打印头校正设备，其中所述校正数据是这样的数据，即它被用于选择被提供到所述打印头的多个脉冲信号中的一个或若干个并用于为各个所述打印元件提供选定的脉冲信号。
11. 根据权利要求8的打印头校正设备，其中所述校正数据是用于控制所述点的直径的数据。
12. 根据权利要求8的设备，其中所述检测装置包括光电传感器，用于获得打印点；以及图象处理电路，用于使来自所述光电传感器的的图象信号受到图象处理。
13. 根据权利要求8的设备，其中所述头驱动装置进行打印直到所述打印头达到了稳定状态，且所述检测装置在所述打印头已经达到了稳定状态之后检测点的变化。
14. 根据权利要求8的设备，其中所述打印头具有多个元件基底—其每一个都具有多个打印元件，且所述检测装置检测各个元件基底的密度变化。
15. 用于产生校正数据的打印头校正设备，它校正构成打印头的打印元件的特性，包括第一检测装置，用于检测已经按照预定的图象数据打印在打印介质上的点的密度的变化；第一校正数据发生装置，用于产生第一校正数据，该第一校正数据被用来校正由所述第一检测装置检测的密度变化；头驱动装置，用于根据预定的图象数据在打印介质上打印图象，并同时根据第一校正数据来控制所述打印头；第二检测装置，用于检测与所述头驱动装置的驱动相一致地打印在打印介质上的点的密度变化；第二校正数据发生装置，用于产生第二校正数据，该第二校正数据用于校正由所述第二检测装置检测的密度变化；以及存储装置，用于根据第一和第二校正数据而产生最后的校正数据并将该最后校正数据存储在所述打印头的一个存储器中。
16. 根据权利要求15的打印头校正设备，其中所述校正数据是用于选择由所述打印头提供的多个脉冲信号中的一个或若干个并用于为各个所述打印元件提供所选定的脉冲信号的数据。
17. 根据权利要求15的打印头校正设备，其中所述校正数据是用于控制所述点的直径的数据。
18. 一种打印头校正方法，用于产生校正构成打印头的打印元件的特性的校正数据，包括以下步骤借助该打印头在打印介质上打印图象；检测已经被打印在该打印介质上的点的密度的变化；产生用于校正所检测的点密度变化的校正数据；以及将校正数据存储在该打印头的一个存储器中。
19. 根据权利要求18的打印头校正设备，其中所述校正数据是用于选择由所述打印头提供的多个脉冲信号中的一个或若干个并为各个所述打印元件提供所选定的脉冲信号的数据。
20. 根据权利要求18的打印头校正设备，其中所述校正数据是用于控制所述点的直径的数据。
21. 一种打印头校正方法，用于产生校正构成打印头的打印元件的特性的校正数据，并包括以下步骤检测已经根据预定的图象数据而被打印在打印介质上的点的密度的变化；产生用于校正检测到的该密度变化的第一校正数据；根据预定的图象数据在该打印介质上打印图象，并同时根据第一校正数据控制所述打印头；检测打印在该打印介质上的点的密度的变化；产生用于校正检测到的密度变化的第二校正数据；以及根据该第一和第二校正数据产生最后校正数据并将该最后校正数据存储在所述打印头的一个存储器中。
22. 根据权利要求21的打印头校正方法，其中所述校正数据是用于选择由所述打印头提供的多个脉冲信号中的一个或若干个并为各个所述打印元件提供所选定的脉冲信号的数据。
23. 根据权利要求21的打印头校正方法，其中所述校正数据是用于控制所述点的直径的数据。
24. 一种打印头，它具有用于驱动多个打印元件的电阻元件和用于通过根据打印数据使电流流过所述电阻元件而进行打印的电路，所述打印头包括一个输入端，用于输入多个用于使电流流过所述电阻元件的脉冲信号；存储装置，用于存储输入的选择信息—该选择信息用于选择从所述输入端输入的多个脉冲信号中的任何一个；以及施加装置，它响应于存储在所述存储装置中的选择信息，用于选择从所述输入端输入的多个脉冲信号中的任何一个并将所选定的脉冲信号加到所述电阻元件上。
25. 根据权利要求24的打印头，其中所述脉冲信号是预加热脉冲信号。
26. 由多个元件基底组成的打印头，每一个所述元件基底都具有用于驱动多个打印元件的电阻元件和用于通过根据打印数据使电流流过所述电阻元件而进行打印的电路，所述打印头包括用于存储对各个所述元件基底的打印特性进行校正的数据的存储器；各个所述元件基底包括一个输入端，用于输入多个用于使电流流过所述电阻元件的脉冲信号；存储装置，用于存储输入的选择信息—该选择信息用于选择从所述输入端输入的多个脉冲信号中的任何一个；以及施加装置，它响应于存储在所述存储装置中的选择信息，用于选择从所述输入端输入的多个脉冲信号中的任何一个并将所选定的脉冲信号加到所述电阻元件上。
27. 根据权利要求26的打印头，其中所述电阻元件是热产生电阻。
28. 根据权利要求26的打印头，其中所述存储装置包括用于锁存经过一个移位寄存器而加到其上的选择信息的锁存电路，该移位寄存器保存以串行方式加到其上的打印数据。
29. 根据权利要求26的打印头，其中所述多个脉冲信号是用于预加热所述热产生电阻的预加热信号。
30. 根据权利要求26的打印头，其中各个所述元件基底进一步包括用于检测所述电阻元件的电阻值的检测装置。
31. 根据权利要求26的打印头，其中各个所述元件基底进一步包括用于检测所述电阻元件的温度的温度检测装置。
32. 根据权利要求26的打印头，其中所述打印头是通过喷墨来进行打印的喷墨打印头。
33. 根据权利要求32的打印头，其中所述打印头通过利用热能进行喷墨，所述打印头具有用于产生加到墨上的热能的热能转换器。
34. 根据权利要求26的打印头，其中所述施加装置在根据选择信息而获取到各个所述脉冲信号的逻辑和时使一个电流流过所述电阻元件。
35. 根据权利要求26的打印头，其中脉冲信号根据满足条件P≤P’≤2P的脉冲信号而被加到所述电阻元件上，其中P代表多个脉冲信号的数目且P’代表根据选择信息输出的脉冲的数目。
36. 用于通过起电和驱动一个打印头而在打印介质上打印图象的打印设备，其中所述打印头包括用于驱动多个打印元件的电阻元件；输入端，用于输入用于使电流流过所述电阻元件的多个脉冲信号；存储装置，用于存储用于选择从所述输入端输入的多个脉冲信号中的任何一个的输入选择信息；以及，施加装置，它响应于存储在所述存储装置中的选择信息，并用于选择从所述输入端输入的多个脉冲信号中的任何一个并将所选定的脉冲信号加到所述电阻元件上，所述设备包括特性信息存储装置，用于存储所述打印头的打印元件的打印特性；发送装置，用于根据存储在所述特性信息存储装置中的打印特性来确定选择信息，并将该选择信息传送到所述打印头；初步起电装置，用于将多个脉冲信号输出到所述打印头并对所述打印头进行初步起电；以及打印起电装置，用于通过使电流与图象信息相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印。
37. 用于通过对根据权利要求26的打印头进行起电和驱动而在打印介质上打印图象的打印设备，包括特性信息存储装置，用于存储所述打印头的打印元件的打印特性；发送装置，用于根据存储在所述特性信息存储装置中的打印特性来确定选择信息，并将选定的信息传送到所述打印头的各个元件基底；初步起电装置，用于将多个脉冲信号输出到所述打印头并用于对所述打印头进行初步起电；以及打印起电装置，用于通过使电流与所述图象信息相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印。
38. 根据权利要求37的设备，进一步包括用于检测所述电阻元件的电阻值的检测装置，其中所述打印装置根据所述电阻值确定所述电阻元件的打印起电时间。
39. 根据权利要求37的设备，进一步包括用于检测所述电阻元件的温度的温度检测装置，其中所述打印装置确定所述电阻元件的初步起电时间或初步起电与打印起电之间的静止时间。
40. 根据权利要求37的设备，其中所述电阻元件是热产生电阻。
41. 根据权利要求37的设备，其中所述打印头是通过喷墨进行打印的喷墨打印头。
42. 根据权利要求41的设备，其中所述打印头通过利用热能进行喷墨，所述打印头具有用于产生加到墨上的热能的热能转换器。
43. 用于通过对根据权利要求37的打印头进行起电和驱动而在打印介质上打印图象的打印方法，包括以下步骤根据所述打印头的打印特性确定选择信息；将该选择信息发送到所述打印头并将其存储在所述存储装置中；将多个脉冲信号输出到所述打印头并对所述打印头进行初步起电；以及通过使电流与图象信息相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印。
44. 根据权利要求43的方法，其中所述电阻元件是热产生电阻。
45. 打印头，它具有用于驱动多个打印元件的电阻元件和用于通过根据打印数据使电流流过所述电阻元件而进行打印的电路，所述打印头包括输入端，用于输入确定流过所述电阻元件的电流的脉冲宽度的数据；存储装置，用于存储从所述输入端输入的、确定所述脉冲宽度的数据；计数装置，用于计数加在其上的时钟信号；以及起电装置，用于根据由所述计数装置记录的计数值和存储在所述存储装置中的所述数据而使电流流过所述电阻元件。
46. 一种打印头，它具有用于驱动多个打印元件的电阻元件和用于通过使电流根据打印数据流过所述电阻元件而进行打印的电路，所述打印头包括；输入端，用于输入确定流过所述电阻元件的电流的脉冲宽度的数据；存储装置，用于存储从所述输入端输入的、确定所述脉冲宽度的数据；计数装置，用于计数加在其上的时钟信号；以及检测装置，用于检测所述电阻元件的电阻值或温度值；以及起电装置，用于根据由所述计数装置记录的计数值和由所述检测装置检测的电阻值或温度值，在选定了存储在所述存储装置中的多个数据中的任何一项时使电流流过所述电阻元件。
47. 根据权利要求45的打印头，其中所述存储装置包括一个锁存电路，该锁存电路用于锁存经过一个移位寄存器而加到其上的打印数据，该移位寄存器保存以串行方式加到其上的打印数据。
48. 根据权利要求45的打印头，进一步包括用于检测所述电阻元件的电阻值的检测装置。
49. 根据权利要求45的打印头，进一步包括用于检测所述电阻元件的温度的温度检测装置。
50. 根据权利要求45的打印头，其中所述数据至少包括规定用于使电流流过所述电阻元件的脉冲信号的后沿时序的信息。
51. 一种打印设备，用于通过对一个打印头进行起电和驱动来在打印介质上打印图象，其中所述打印头包括用于驱动多个打印元件的电阻元件；一个输入端，用于输入用于确定使电流流过所述电阻元件的脉冲的脉冲宽度的数据；存储装置，用于存储从所述输入端输入的、确定所述脉冲宽度的数据；计数装置，用于计数加在其上的时钟信号；以及，起电装置，用于根据由所述计数装置记录的计数值和存储在所述存储装置中的所述数据，使电流流过所述电阻元件，所述设备包括特性信息存储装置，用于存储所述打印头的打印元件的打印特性；发送装置，用于根据已经存储在所述特性信息存储装置中的打印特性来确定所述数据，并将该数据传送到所述打印头；以及打印起电装置，用于在通过使电流与图象数据相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印时，将时钟信号输出到所述计数装置。
52. 一种打印设备，用于通过对根据权利要求45的打印头进行起电和驱动而在打印介质上打印图象，包括发送装置，用于将多种类型的、规定电阻元件的起电时间的数据发送到所述打印头的所述存储装置；以及打印起电装置，用于当通过使电流与图象数据相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印时将该时钟信号输出到所述计数装置。
53. 根据权利要求51的设备，进一步包括用于检测所述电阻元件的电阻值的检测装置，其中所述打印起电装置根据该电阻值确定用于使电流流过所述电阻元件的脉冲的脉冲宽度。
54. 根据权利要求51的设备，进一步包括用于检测所述电阻元件的温度值的温度检测装置，其中所述打印起电装置根据该温度值确定用于使电流流过所述电阻元件的脉冲的脉冲宽度。
55. 根据权利要求51的设备，其中所述电阻元件是热产生电阻。
56. 一种打印方法，它通过对根据权利要求45的打印头进行起电和驱动而在打印介质上打印图象，包括以下步骤根据所述打印头的打印特性，确定用于使电流流过的脉冲的脉冲宽度；将规定所述脉冲宽度的数据发送到所述打印头并将该数据存储在所述存储装置中；以及当通过使电流与图象数据相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印时，输出预定数目的时钟信号。
57. 一种打印方法，用于通过对根据权利要求46的打印头进行起电和驱动而在打印介质上打印图象，包括以下步骤将规定所述脉冲宽度的多个数据项传送到所述打印头并将该数据存储在所述存储装置中；以及当通过使电流与图象数据相一致地流过所述打印头的所述电阻元件而进行打印时，输出预定数目的时钟信号。
全文摘要
一种打印头，它包括多个加热板，其每一个都包括一个其上加有打印数据和用于选择预加热脉冲信号的选择数据的移位寄存器；用于锁存该打印数据的锁存电路；用于锁存该选择数据的选择数据锁存电路；选择电路，用于选择根据锁存的选择数据输入的多个预加热脉冲信号中的任何一个；以及，受到打印数据或预加热脉冲信号驱动的多个加热电阻。
文档编号B41J29/393GK1117437SQ951024
公开日1996年2月28日 申请日期1995年3月3日 优先权日1994年3月4日
发明者今仲良行, 稻页正树, 池田雅, 小泉宽, 折笠刚, 古川达生, 野俊雄, 岸田秀昭, 刈田诚一郎, 小山修司, 寺井晴彦, 林崎公之, 片尾周一, 后藤显, 小俣好一, 丸博之, 泉田昌明, 上山雄次, 小野敬之 申请人:佳能株式会社