CN101200142A - 元件基板、打印头、头盒和打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能够在打印头误操作之前确认电连接状态的元件基板。该元件基板用于打印头，该打印头可以从打印装置上拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端子，用于施加驱动电压以驱动该打印元件；以及逻辑电路，该逻辑电路在低于驱动电压的电压下受到驱动以控制该打印元件。在低于驱动电压的电压下驱动逻辑电路。元件基板包括连接状态输出电路，其基于由电压施加端子施加的电压输出反映打印头和打印装置之间的电连接状态的信号。

Description

元件基板、打印头、头盒和打印装置
技术领域
本发明涉及一种具有连接状态输出电路的打印头元件基板，该连接状态输出电路输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号，本发明还涉及打印头、头盒和打印装置。
背景技术
喷墨打印装置是所谓的非击打打印机，并且能够执行高速打印、各种打印介质上的打印、以及几乎无噪声的打印。由于这些原因，喷墨打印装置被广泛地用作作为打印机、复印机、传真机或文字处理器的打印机构的装置。
喷墨打印装置中打印头所采用的公知的典型的墨排出方法例如是使用诸如压电元件的机电转换器的方法、以及使用电热转换器(加热器)的方法，电热转换器对墨水加热以通过膜沸腾效应(film boilingeffect)排出墨滴。
具有这种喷墨打印头的打印装置可以以低成本输出高分辨率的字符和图像。具体的说，通过膜沸腾效应排出墨滴的打印机占有很大的市场份额，因为它可以以低成本执行彩色打印。
打印头的孔的数量随着图像质量越来越高的趋势而从64增加到128或256。每英寸上孔的数量(dpi)增加到300dpi或600dpi，并且孔以高密度排列。对应于每个孔排列的用作电热转换器的加热器在接收到数量级为几μsec到10μsec的热脉冲时通过膜沸腾形成气泡。这种高频率的驱动实现了高速、高质量的打印。
用于电连接喷墨打印装置中打印头的单元被设置在往复地移动所连接的打印头的滑架上。具体的说，滑架具有多个触点。当打印头连接到滑架时，这些触点与设置在打印头侧的多个触点接触。这保证了打印头与喷墨打印装置之间的电连接。
美国专利No.5828386公开了一种具有用于监视电连接状态的单元的打印头。具体的说，该打印头包括“与”电路和输出端，该“与”电路计算从打印装置输入到打印头的打印数据、用于传送该打印数据的时钟信号以及用于使该装置执行对应于该打印数据的打印操作的逻辑信号之间的逻辑乘积，该输出端输出计算结果。该设计防止了诸如缺乏打印字点或由接触错误而导致的打印头误操作这样的任何打印错误。这种用于确认连接状态的单元在可从喷墨打印机主体上拆卸的集成墨容器的打印头中尤为重要。
在现有技术中，在确认用于接收逻辑信号(例如打印数据、时钟信号和控制信号)的端子的接触状态正常之后，将例如24V的高电压施加到打印头。如果这些端子短路，或者接收高电压的线路部分具有连接错误，则即使端子的接触状态看起来是正常的，打印头也可能误操作。
发明内容
本发明涉及元件基板、打印头、头盒和打印装置。
本发明是为了解决上述问题而作出的。本发明的一个目的是提供一种打印头元件基板，该打印头元件基板能够输出反映表示用于驱动打印元件的电压是否正常地被施加到打印头的电连接状态的信号。本发明的另一个目的是提供一种打印头元件基板，其能够在打印头误操作之前输出反映打印装置与打印头之间电连接状态的信号。
根据本发明的一个方面，优选地提供一种用于打印头的元件基板，该打印头可以从打印装置上拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加驱动电压以驱动打印元件；以及逻辑电路，该逻辑电路以低于驱动电压的电压被驱动，以控制打印元件，该元件基板包括：
连接状态输出电路，其基于从电压施加端所施加的电压输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
根据本发明的另一方面，优选地提供一种包括元件基板的打印头，该打印头可以从打印装置上拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加驱动电压以驱动打印元件；以及逻辑电路，该逻辑电路以低于驱动电压的电压被驱动，以控制打印元件，
该元件基板包括：
连接状态输出电路，其基于从电压施加端所施加的电压输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
根据本发明的再一方面，优选地提供一种头盒，具有含有墨水的墨容器和包括元件基板的打印头，该打印头可以从打印装置上拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加驱动电压以驱动打印元件；以及逻辑电路，该逻辑电路以低于驱动电压的电压被驱动，以控制打印元件，
该元件基板包括：
连接状态输出电路，其基于从电压施加端所施加的电压，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
根据本发明的另一方面，优选地提供一种打印装置，其使用包括元件基板的打印头，该打印头可以从打印装置上拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加驱动电压以驱动打印元件；以及逻辑电路，该逻辑电路以低于驱动电压的电压被驱动，以控制打印元件，该打印装置包括：
输入装置，用于输入从连接状态输出电路所输出的信号，并且当从电压施加端施加电压到打印头时，基于从电压施加端所施加的电压，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号，其中该连接状态输出电路设置在元件基板上；
确定装置，用于基于输入到输入装置的信号来确定电连接；
控制装置，用于在确定装置确定电连接状态异常的情况下，进行控制，使得在从打印装置所施加的电压超过逻辑电路的击穿电压之前停止向打印头施加电压。
本发明非常有利，因为它可以提供一种能够在施加用于驱动打印元件的电压时，输出反映打印装置和打印头之间电连接状态的信号的打印头元件基板，以及廉价和可靠的打印头。
本发明的其他特征将从下面(参照附图)对示例性实施例的描述中变得更为明显。
附图说明
图1是示出根据本发明的喷墨打印头元件基板的电路设计的电路图；
图2是示出根据本发明的确认喷墨打印装置中连接状态的序列的流程图；
图3A和3B分别是示出作为本发明特征性特征的连接确认电路的电路图以及示出用于确认连接状态的时序的时序图；
图4A和4B是解释根据本发明实施例的第一打印头的透视图；
图5是示出根据本发明实施例的第一打印头的分解透视图；
图6是示出根据本发明实施例的包含在第一打印头中的第一元件基板的部分切掉的透视图；
图7是示出根据本发明的喷墨打印装置示例的示意图；
图8是示出根据本发明的喷墨打印装置的控制设计的框图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施例。
在说明书中，术语“打印”不仅包括形成诸如字符和图形这样的有意义的信息，而且还宽泛地包括在打印介质上形成图像、图画、图案等等，或者还包括对介质的处理，而不管这些东西是否有意义，也不管它们是否可视化以便能被肉眼看见。
而且，术语“打印介质”不仅包括普通打印装置中所使用的纸张，而且还宽泛地包括能够接受墨水的材料，诸如布料、塑料膜、金属板、玻璃、陶瓷、木材和皮革。
此外，术语“墨”(下面也称为“液体”)应当类似于上述对“打印”的定义那样被宽泛地解释。也就是说，“墨”包括当施加到打印介质上时可以形成图像、图画、图案等等、可以处理打印介质、以及可以处理墨水(例如可以使包含在施加到打印介质的墨水中的有色剂凝固或不可溶)的液体。
说明书中的“元件基板”不是指由硅半导体制成的简单的基板，而是表示具有元件和布线的基板。
词语“在元件基板上”不仅表示“在元件基板的表面上”，而且表示“在元件基板内靠近其表面”。本发明中的术语“内置”不是表示“简单地在基板上排列独立的元件”，而是“在半导体电路制造过程中在元件基板上集成地形成和制造元件”。
图4A至图6是用于解释使用或实施本发明的合适的打印头(头盒)的图。下面参照这些图描述配置元件。
该实施例的打印头是包含墨水的集成有墨容器类型的打印头。打印头包括装有黑色墨水的第一打印头H1000，如图4A和4B所示，以及装有彩色墨水(青色墨水、品红墨水和黄色墨水)的第二打印头H1001(未示出)。这些打印头H1000和H1001通过定位单元和电触点被固定和支撑在喷墨打印装置的滑架上。这些打印头可从滑架上拆卸下来。每个打印头在其中的墨水被消耗完毕时可以更换。
下面详细描述打印头H1000和H1001的配置元件。
(打印头)
第一打印头H1000和第二打印头H1001是使用电热转换器的气泡喷墨(bubble-jet)打印头，其中电热转换器根据电信号产生热能以导致墨水中的膜沸腾。它们是所谓的侧面热气泡(side-shooter)打印头，其包括与孔相对的电热转换器。
第一打印头H1000和第二打印头H1001具有相同的基本构造，下面主要描述第一打印头H1000。
(1-1)第一打印头H1000
图5是第一打印头H1000的分解透视图。第一打印头H1000包括第一打印元件基板H1100、电线带(electrical wiring tape)H1300、供墨保持件H1500、过滤器H1700、吸墨器H1600、盖件(lid member)H1900和密封件H1800。
(1-1-1)第一打印元件基板H1100
图6是用于解释第一打印元件基板H1100的部分切掉的透视图。例如通过利用使用喷砂或Si的晶体取向的各向异性蚀刻在0.5到1mm厚的Si基板H1110中形成供墨端口H1102为用作墨水通道的长槽形通孔来制备第一打印元件基板H1100。
Si基板H1110在供墨端口H1102的每一侧上都具有电热转换器H1103阵列。Si基板H1110还具有例如由Al制成的电线(未示出)，并且向电热转换器H1103供电。可以使用现有的膜形成技术形成电热转换器H1103和电线。这两个阵列的电热转换器H1103彼此交错。也就是说，这两个阵列的孔彼此略微偏移，从而不是排在垂直于阵列方向的一条线上。
Si基板H1110还具有向电线供电或提供用于驱动电热转换器H1103的电信号的电极部分H1104。电极部分H1104沿着位于每个电热转换器H1103阵列的两端处的侧面排列。例如由Au制成的凸块H1105被形成在每个电极部分H1104上。
通过在Si基板H1110的表面上光刻以存储元件、诸如布线和电阻元件的图案而形成由树脂制成并具有对应于每个电热转换器H1103的墨水通道的结构。该结构具有划分墨水通道的墨水通道壁H1106、以及覆盖墨水通道的顶壁部分。孔H1107形成在顶壁部分中。孔H1107分别与电热转换器H1103相对，从而形成孔组H1108。
在具有上述结构的Si基板H1110中，墨水从供墨端口H1102被提供，并通过由电热转换器H1103产生的热量所产生的气泡压力而从与电热转换器H1103相对的孔H1107被排出。
(1-1-2)电线带H1300
电线带H1300形成电信号路径，用于向第一打印元件基板H1100提供排出墨水的电信号。通过在聚酰亚胺基体材料上形成铜箔布线图案来获得电线带H1300。电线带H1300具有用于安装(fit)第一打印元件基板H1100的开口部分H1303。在开口部分的边缘附近形成要被连接到第一打印元件基板H1100的电极部分H1104的电极端子H1304。电线带H1300还具有外部信号输入端H1302，以接收来自主体装置的电信号。外部信号输入端H1302和电极端子H1304通过连续的铜箔布线图案连接。
通过用超声热压结合(ultrasonic thermocompression bonding)将第一打印元件基板H1100的凸起H1105电连接到电线带H1300的电极端子H1304，来保证电线带H1300和第一打印元件基板H1100之间的电连接。
(1-1-3)供墨保持件H1500
如图5所示，具有用于将墨水保持在内并产生负压的吸墨器H1600的供墨保持件H1500具有墨容器的功能。形成用于将墨水引导至第一打印元件基板H1100的墨水通道的供墨保持件H1500也具有墨水供应功能。
用于防止灰尘侵入第一打印元件基板H1100的过滤器H1700被焊接到墨水通道和这样的部分之间的边界部分，即在该部分中，提供来自位于墨水通道上游的吸墨器H1600的墨水。
用于向第一打印元件基板H1100提供黑色墨水的供墨端口H1200被形成在墨水通道的下游。为了让第一打印元件基板H1100的供墨端口H1102与供墨保持件H1500的供墨端口H1200连通，第一打印元件基板H1100被精确地结合和固定到供墨保持件H1500。
第一打印元件基板H1100的被结合表面周围的平坦表面以及电线带H1300的下表面部分通过粘合剂被结合和固定。第一打印元件基板H1100与电线带H1300之间的电连接部分由第一密封化合物H1307和第二密封化合物H1308密封，从而保护电连接部分免受物理冲击或墨水所造成的腐蚀。第一密封化合物H1307主要密封电线带H1300的电极端子H1302和第一打印元件基板H1100的凸起H1105之间的连接部分的反面、以及第一打印元件基板H1100的外围部分。第二密封化合物H1308密封上述连接部分的正面。电线带H1300的未结合部分被弯曲并例如通过结合到供墨保持件H1500的几乎垂直于第一打印元件基板H1100的被结合表面的侧表面来固定。
(1-1-4)盖件H1900
盖件H1900被焊接到供墨保持件H1500的上开口部分，以密封供墨保持件H1500。盖件H1900具有狭窄端口H1910，用于减轻供墨保持件H1500中的压力变化，还具有与该狭窄端口H1910连通的小沟槽H1920。密封件H1800覆盖狭窄端口H1910和小沟槽H1920的大部分，只是小沟槽H1920的一端除外，从而形成空气连通端口H1924。盖件H1900具有啮合部分H1930，用于将第一打印头固定到喷墨打印装置。
(1-2)第二打印头H1001
第二打印头H1001排出三种彩色墨水：青色、品红和黄色墨水。
下面详细描述将上述打印头连接到喷墨打印装置。
如图4A所示，第一打印头H1000具有连接导轨H1560，用于将打印头引导至喷墨打印装置主体的滑架的连接位置。第一打印头H1000还具有啮合部分H1930，用于通过头设置杠(head set lever)将打印头固定到滑架。第一打印头H1000还具有滑架扫描方向上的对接部分(butt portion)H1570、打印介质传输方向上的对接部分H1580、以及墨水排出方向上的对接部分H1590，用于将打印头定位到滑架的预定连接位置。通过这些对接部分定位就使得可以将电线带H1300上的外部信号输入端子H1302精确地与设置在滑架中的电连接部件的接触管脚电接触。第二打印头H1001按照与第一打印头H1000相同的方式连接。
<喷墨打印装置>
下面描述能够结合上述盒类型打印头的液体排出打印装置。图7是示出根据本发明的能够结合喷墨打印头的打印装置示例的解释图。
参照图7，打印装置具有滑架102，其中图4A和图4B中所示的第一打印头H1000和第二打印头H1001(未示出)被可更换地连接和定位到滑架102。滑架102具有电连接部件，用于通过打印头H1000和H1001上的逻辑信号输入端和驱动电压施加端向排出单元传送逻辑信号和驱动电压。
滑架102被支撑为可沿着导向轴103往复移动，其中导向轴被安装在装置主体中并且在扫描方向上移动。滑架102的驱动以及滑架102的位置和移动控制都由扫描电机104通过包括电机滑轮105、惰轮(idler pulley)106和正时皮带107的驱动机构来执行。滑架102具有本位(home position)传感器130。当滑架102上的本位传感器130经过屏蔽板136的位置时，检测被当作本位的位置。
当进给电机135通过齿轮使拾取辊131旋转时，诸如打印纸或薄塑料板这样的打印介质108逐个地与自动馈纸器(ASF)132分离并被馈送。当传送辊109旋转时，打印介质108被输送通过与打印头H1000和H1001的孔表面相对的位置(打印单元)。LF电机134的驱动通过齿轮被传送到传送辊109。当打印介质108经过无纸传感器(paper end sensor)133时，确定是否存在打印介质进给以及纸张顶端检测位置。无纸传感器133还用于检测打印介质108的尾端边缘的实际位置，并最终基于该实际尾端边缘位置指定当前的打印位置。
平台(未示出)支持打印介质108的反面，以便在打印单元中形成平坦的打印表面。在这种情况下，保持连接到滑架102的打印头H1000和H1001，同时使它们的孔表面向下从滑架102伸出，并且平行于两组传送辊对之间的打印介质108。
打印头H1000和H1001连接到滑架102，同时使每个排出单元的孔阵列方向垂直于滑架102的扫描方向。孔阵列排出用于打印的液体。
当使用结构与打印头H1001相同并且含有浅品红、浅青色和黑色墨水的打印头来代替打印头H1000时，打印装置可以用作高质量相片打印机。
<控制结构>
下面描述用于执行上述喷墨打印装置的打印控制的控制结构。
图8是示出喷墨打印装置的控制电路的结构的框图。
参照图8，附图标记1700表示输入打印信号的接口；1701表示MPU；1702表示存储要由MPU 1701执行的控制程序的ROM；1703表示存储各种数据(例如要提供给打印头H1000和H1001的打印信号和打印数据)的DRAM。门阵列(G.A.)1704控制向打印头H1000和H1001进行的打印数据供应，以及接口1700、MPU 1701和RAM1703之间的数据传输。托架电机1710输送打印头H1000和H1001。LF电机134输送打印介质。头驱动器1705驱动打印头H1000和H1001。电机驱动器1706驱动LF电机134。电机驱动器1707驱动托架电机1710。LED 1708被设置为例如通过发光来通知电连接错误。
下面将描述控制结构的操作。当打印信号被输入到接口1700时，打印信号被转换为打印数据，用于在门阵列1704和MPU 1701之间打印。电机驱动器1706和1707被驱动。此外，根据发送到头驱动器1705的打印数据来驱动打印头H1000和H1001，以便执行打印。
[实施例]
图1是示出根据本发明实施例的打印头H1001的电路结构的电路图。注意，第一打印元件基板H1100具有通过半导体处理形成在Si基板H1110上的半导体元件和布线。该实施例的打印头H1001对于供墨端口H1102每阵列具有n个喷嘴。对应于每个喷嘴设置用作用于加热喷嘴中的墨水的打印元件的电热转换器H1103以及用于驱动电热转换器H1103的驱动元件块H1116。每个驱动元件块H1116具有诸如功率MOS晶体管这样的驱动单元H1127，用作用于驱动相应电热转换器H1103的驱动元件。每个驱动元件块H1116还具有电平转换器H1128，其使驱动器的栅极电压高于逻辑电路的电压(通常为3.3V)，以改善驱动器的能力。输入到电平转换器H1128的电压与用于驱动电热转换器H1103的驱动电压(VH，例如24V)相同。电压被从喷墨打印装置施加到VHT端子H1125，以驱动用作驱动元件的功率MOS晶体管。例如由于电平转换器H1128中的击穿电压，通过利用设置在元件基板中的电阻分压或者通过提供缓冲器来降低该电压(大约14V)。
电热转换器、驱动元件和墨水排出喷嘴被统称为打印部件。
打印头H1001具有用于输入打印数据(DATA)的打印数据输入端H1121以及用于输入时钟(CLK)的时钟信号输入端H1120作为与打印装置主体的电接触，以便与时钟同步地输入打印数据。打印头H1001还具有锁存信号输入端H1123，用于向锁存电路H1117输入锁存信号(LT)，还具有加热信号输入端H1122，用于输入使能驱动元件H1116以驱动电热转换器H1103的加热信号(HE)。图1中的打印头H1001采用分部驱动来将n个打印部件分成多个块并驱动每个块。
根据以下过程驱动打印头H1001。
打印数据与从时钟信号输入端H1120所输入的时钟同步地从打印数据输入端H1121输入并被保持。移位寄存器H1118顺序地保持打印数据。当移位寄存器H1118保持对应于预定数量位的打印数据时，锁存信号被输入到锁存信号输入端H1123。移位寄存器H1118下一级的锁存电路H1117根据锁存信号锁存打印数据。“与”电路H1119计算输入到加热信号输入端H1122的加热信号与从锁存电路H1117所输出的打印数据之间的逻辑乘积。解码器(未示出)输出块选择信号(BLE)，以分部地驱动n个电热转换器H1103。“与”电路H1112计算块选择信号与从“与”电路H1119所输出的信号之间的逻辑乘积。对应于由从“与”电路H1112所输出的信号所选择的打印部件的喷嘴排出墨水以执行打印。
下面描述确认打印头H1001和喷墨打印装置之间电连接状态的过程。在本说明书中，“正常的电连接状态”表示其中打印头和打印装置在其接触部位接触而没有连接端子或布线中的任何短路的状态。
打印头H1001被连接到图7所示的打印装置主体的滑架102。用于连接电触点的接触部分(未示出)被设置在滑架102和打印头H1001之间。当打印头H1001连接到滑架102时，接触部分与设置在打印头H1001上的电极部分H1104接触，以传送/接收各种电信号，从而使得打印头和滑架电连接。作为用于确认与打印装置主体的电连接状态的单元，打印头H1001具有作为本发明特征性特征的连接状态输出电路H1129、以及向打印装置主体输出该电路计算结果的连接状态输出端H1126(CNO)。注意，连接状态输出电路H1129输出逻辑信号(例如大约3.3V的低压信号)。
图1中的附图标记H1124表示电热转换器H1103的接地线端子；H1113表示来自接地线端子H1124的线路。
<连接状态输出电路>
图3A示出本发明的连接状态输出电路H1129的示例。连接状态输出电路H1129包括“与”电路H1129c，其计算逻辑信号LT、HE、CLK、DATA和从VHT端子H1125(用于施加用于驱动功率MOS晶体管等的驱动电压的端子)提供且被电阻型分压器H1129a降压并从反相器H1129b输出的电压之间的逻辑乘积。连接状态输出电路H1129还包括“与”电路H1129e，其计算从VHT端子H1125施加并被电阻型分压器H1129a降压的电压与从VH端子H1130(用于施加用于驱动电热转换器的驱动电压的端子)提供且被电阻型分压器H1129d降压并通过两个反相器H1129g和H1129h输出的电压之间的逻辑乘积。连接状态输出电路H1129还包括“或”电路H1129f，其计算“与”电路H1129c的输出与“与”电路H1129e的输出之间的逻辑和。
反相器H1129b和H1129g将输入从低转换为高(或者将输出从高转换为低)，因为它们具有大约1.0至1.5V的低阈值电压。这是为了在从VHT和VH端子输入到连接状态输出电路的电压变得稍高于(例如4到7V)用于驱动连接状态输出电路中的“与”电路的电压(3.3V)时，改变CNO的输出信号。此外，只有特定反相器(H1129b和H1129g)具有低阈值，从而当来自VHT和VH端子的电压达到最终电压(例如24V)时，输出可以低于小于连接状态输出电路中“与”电路的击穿电压的电压(例如7V或更低)。注意，可以通过改变反相器中NMOS或PMOS晶体管的栅极宽度和栅极长度来改变反相器的阈值。
<连接状态确认过程>
图3B是示出在确认打印头H1001和打印装置主体之间连接状态时从打印装置输入到打印头的信号以及从连接状态输出端H1126输出的信号(CNO信号)的时序图。
在T1至T4中，确认信号LT、HE、CLK和DATA的输入端子是否被正确连接。在T1至T4中，来自VHT端子的电压还没有被输入(当从VHT端子输入的电压是0V时，来自反相器H1129b的输出为高，“与”电路H1129c可运行)。
首先，所有这些信号的输入端被设置为高，使得CNO输出高信号。如果CNO输出此时不为高，则LT、HE、CLK和DATA端子中的至少一个已经存在连接错误。在T1中，当打印装置主体仅向LT信号输入端子输入低信号，并且来自CNO的输出信号与LT信号同步地变为低，则LT信号输入端子被正确连接。打印装置主体确认来自CNO的输出信号，从而确定LT信号输入端子的连接状态。
在T2至T4中，按照相同的方式单独地确认这些信号输入端是否被连接。
在打印装置基于T1至T4中来自CNO的输出信号确认信号输入端被正确连接之后，利用连接状态输出电路确认高压施加端子的连接。作为该连接确认的特征性特征，不仅可以在高压施加端子(VHT端子或VH端子)未连接和开放时，而且可以在该端子由于某个错误而短路到另一端子(例如具有低击穿电压的逻辑信号端子)时，确认连接状态是否正常。首先，从VHT端子施加电压，以驱动驱动元件。从VHT端子或VH端子输入的电压的前边缘与逻辑电路的电压变化速度(nsec数量级)相比比较慢(msec数量级)，因为例如设置在打印装置的滑架102中的电容器(未示出)需要被充电以便向打印元件施加稳定的电压。假定从VHT端子或VH端子输入的电压陡然达到高电压(24V)。如果在连接状态确认时已经发生短路，则打印头或打印装置可能已经被损坏。但在该实施例的装置中，电压如上所述比较缓慢地上升。因此，在比较低的电压时确认VHT端子或VH端子的连接状态，其中即使已经发生了短路，该比较低的电压也几乎不损坏打印头或打印装置。如果在连接状态确认时确认发生了异常，则可以通过立即关断电源而保护打印头和打印装置免受损坏。优选地在比较低的电压时进行VHT端子或VH端子的连接状态的确认。但是，当这些端子例如被短路到逻辑信号输入端时，在与逻辑信号相同的电压时不产生电位差，并且不会执行足够的确认。为了防止这一点，该实施例采用允许在比逻辑信号的电压高一个预定值的电压被输入到VHT端子或VH端子时确定正确连接的设计。具体的说，当从VHT端子或VH端子输入的电压高于用于驱动打印头元件基板上的逻辑电路的电压(例如3.3V)、并且低于逻辑电路的一般击穿电压(例如7到8V)时，可以确认连接状态。更具体的说，这样进行设置，使得在电压开始被正常施加到VHT端子或VH端子，而且所施加的电压达到例如5V时，打印装置确认连接状态。此外，确定分压电阻，使得在从VHT端子或VH端子所输入的电压已经达到对于驱动打印元件所必需的最终高电压(例如24V)时，被分压并被输入到逻辑电路以确认VHT端子或VH端子的连接状态的电压变得低于逻辑电路的击穿电压(例如7至8V)。
下面详细描述VHT端子或VH端子的分压电阻。在该实施例中，逻辑电路的电压是3.3V，逻辑电路的击穿电压是7V，用于驱动打印元件的电压是24V。分压电阻被设置为当施加到VHT端子或VH端子的电压被施加到连接状态输出电路时将该电压减小到1/4。
当24V的电压被施加到VHT端子或VH端子时，电压降低到1/4，使得6V的电压被输入到用于连接状态确认的逻辑电路，因为该电压低于逻辑电路的击穿电压7V。利用该设置，当施加到VHT端子或VH端子的电压已经达到5V时，被分压电阻降压的电压是1.25V。因此，连接状态输出电路中的反相器H1129b和H1129g的阈值被设置为1.25V。在正常的连接状态中，来自连接状态输出电路的输出在5V电压被从打印装置施加到头盒时改变。这允许连接状态确定。如果由于连接故障而发生了开路状态，则即使从打印装置侧所输出的电压达到5V，也没有电压被施加到连接状态输出电路中的反相器H1129b和H1129g。因此可以确定连接状态异常。当VHT端子或VH端子开路，而且开路状态的端子短路到任何一个逻辑信号输入端时，0.825V的电压，即3.3V的1/4被施加到反相器H1129b或H1129g。在这种情况下，反相器H1129b或H1129g不将信号反相，因为阈值是1.25V。因此，可以确定连接状态异常。即使VHT端子或VH端子不是开路，并且因为某种错误而短路到另一端子，也没有高于阈值的电压被施加到用于连接状态确认的逻辑电路，这例如是因为该电压由于泄漏电流而不能达到5V，或者达到5V的定时延迟。因为这些原因，可以确定打印装置侧的连接状态异常(连接确认时流到VHT端子或VH端子的电流优选地受到限制，因为短路状态和正常状态之间更容易产生电压差)。
图3B示出当所有逻辑信号输入端、VHT端子和VH端子的连接都正确(OK)时，当VHT端子的连接不正确(NG)时，以及当VH端子的连接为NG时的3种不同时序。到这些端子的输入优选地按照逻辑信号输入端、VHT端子和VH端子的顺序进行。当逻辑信号(例如3.3V的低电压)的输入端的连接被确认，并且然后通过提升逻辑信号而获得的VHT电压被输入以控制和驱动打印元件时，可以防止打印元件的任何不期望的驱动。此外，当在此之后施加用于向打印元件供能的VH电压时，可以防止任何运行错误。
在该实施例中描述了VHT端子和VH端子二者的连接。但是，根据打印装置和头盒之间电接触的位置关系，可以通过仅确认其中一个端子来有效地防止连接头盒时的损坏。例如，在一些情况下，如果一个端子的连接状态在连接头盒时正常，则另一端子的连接状态基于头盒的端子位置与打印装置的端子位置之间的位置关系而也比较可靠地变成正常。当用于输入用于驱动打印元件的电压的VHT端子开路时，电热转换器可能误操作，因为电热转换器没有被稳定地驱动。因此，可以通过只确认VHT端子来获得防止头盒损坏的效果。
该实施例中解释的逻辑只是个示例，本发明包括具有包括逻辑信号输入端、用于驱动电热转换器的供电端、和用于驱动驱动元件的供电端的连接状态确认单元的任何设计。
图2根据本发明示出从打印头连接直到打印头基板、打印头和打印装置中打印结束的序列。
在步骤S10中，打印头被连接到打印装置的滑架。在步骤S20中，将打印装置通电。在步骤S30中，检查打印头是否正常连接。具体的说，在步骤S40中确认打印装置和打印头的每个输入端之间的电连接是否正常。如果电连接不正常，则在步骤S50中停止将电压施加到打印头。在步骤S60中，警告用户异常的电连接。该警告是通过打开设置在打印装置上的LED或在主机装置上显示消息来进行的，从而向打印装置的用户通知电连接非正常。如果电连接状态正常，则打印操作在步骤S70中开始。在期望的打印被执行之后，打印在步骤S80中结束。
根据本发明的打印装置不仅可以采取诸如计算机这样的信息处理装置的集成的或单独的图像输出终端的形式，而且也可以采取组合有读取器等的复印装置的形式，或者具有发送和接收功能的传真机的形式。
已经通过以喷墨打印头的元件基板为例描述了上述实施例。但是，实施例也可以应用到用于使用热转印方法的打印头或升华型打印头的元件基板。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应与最宽泛的解释一致，从而涵盖所有这样的修改和等价结构及功能。

Claims (13)

1.一种用于打印头的元件基板，其中所述打印头可以从打印装置拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加用于驱动打印元件的驱动电压；以及逻辑电路，所述逻辑电路在低于所述驱动电压的电压下被驱动以控制所述打印元件，所述元件基板包括：
连接状态输出电路，其基于从电压施加端所施加的电压，输出反映打印头与打印装置之间电连接状态的信号。
2.根据权利要求1所述的基板，其中所述电压施加端是用于施加用于驱动驱动元件的电压的第一电压施加端和用于施加用于驱动打印元件的电压的第二电压施加端中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的基板，其中所述连接状态输出电路输出逻辑信号。
4.根据权利要求3所述的基板，其中所述连接状态输出电路包括分压装置，用于对从电压施加端所施加的电压进行分压，并且所述连接状态输出电路基于被所述分压装置分压的电压，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
5.根据权利要求4所述的基板，还包括信号输入端，其输入要提供到逻辑电路的逻辑信号，
其中所述连接状态输出电路基于所述逻辑信号，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
6.根据权利要求5所述的基板，其中所述连接状态输出电路包括：
第一反相器，用于在被所述分压装置分压的电压超过阈值时，对该电压进行反相；
第二反相器，用于对来自所述第一反相器的输出信号进行反相；
第一“与”电路，用于输出逻辑信号的逻辑乘积结果。
7.根据权利要求6所述的基板，其中所述连接状态输出电路输出基于来自所述第二反相器的输出信号和来自所述第一“与”电路的输出信号的信号，作为反映电连接状态的信号。
8.根据权利要求7所述的基板，还包括输出端，用于将从所述连接状态输出电路所输出的信号输出到打印装置，
其中所述连接状态输出电路包括：
第三反相器，用于在被所述分压装置分压的电压超过阈值时，将逻辑反相；
第二“与”电路，其输出来自第一电压施加端的分压后输出信号与来自所述第二反相器的输出信号之间的逻辑乘积结果，所述第二反相器接收来自所述第一反相器的输出信号，所述第一反相器接收被所述分压装置分压并从第二电压施加端输出的电压；
“或”电路，其输出来自所述第二“与”电路的输出信号与来自所述第一“与”电路的输出信号之间的逻辑和结果，其中所述第一“与”电路输出逻辑信号与来自所述第三反相器的输出信号之间的逻辑乘积结果，所述第三反相器接收被所述分压装置分压并从第一电压施加端输出的电压。
9.根据权利要求1所述的基板，其中所述元件基板是用于喷墨打印头的基板。
10.一种包括元件基板的打印头，其中所述打印头可以从打印装置拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加用于驱动打印元件的驱动电压；以及逻辑电路，所述逻辑电路在低于所述驱动电压的电压下被驱动以控制打印元件，
所述元件基板包括：
连接状态输出电路，其基于从电压施加端所施加的电压，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
11.一种头盒，具有含有墨水的墨容器和包括元件基板的打印头，所述打印头可以从打印装置拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加用于驱动打印元件的驱动电压；以及逻辑电路，所述逻辑电路在低于所述驱动电压的电压下被驱动以控制打印元件，
所述元件基板包括：
连接状态输出电路，其基于从电压施加端所施加的电压，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号。
12.一种使用包括元件基板的打印头的打印装置，所述打印头可以从打印装置拆卸下来并且包括多个打印元件；电压施加端，用于施加用以驱动打印元件的驱动电压；以及逻辑电路，所述逻辑电路在低于所述驱动电压的电压下被驱动以控制打印元件，所述打印装置包括：
输入装置，用于输入从连接状态输出电路所输出的信号，其中所述连接状态输出电路被设置在所述元件基板上，并且在从电压施加端施加电压到打印头时，基于从电压施加端所施加的电压，输出反映打印头和打印装置之间电连接状态的信号；
确定装置，用于基于输入到所述输入装置的信号确定电连接；
控制装置，用于在所述确定装置确定电连接状态异常的情况下，进行控制以便在从打印装置所施加的电压超过逻辑电路的击穿电压之前停止向打印头施加电压。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括通报装置，用于在所述确定装置确定电连接异常的情况下通报电连接异常。
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