CN101284446A - 液体喷射装置和控制其的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过驱动热量生成元件来喷射液滴的液体喷射装置，液体喷射装置包括：电流源，被配置用于输出温度测量电流；多个磁头片，每个具有热量生成元件、其电阻值随温度而改变的温度传感器、连接温度传感器到电流源的切换电路和被配置用于控制切换电路的切换电路控制电路；以及热量生成元件控制电路，被配置用于测量多个磁头片的温度和经由在温度传感器侧上的电流源的端来控制热量生成元件的驱动。多个磁头片的温度传感器通过多个磁头片的切换电路被顺序且选择性地连接于电流源，且通过热量生成元件控制电路来测量多个磁头片的温度。

Description

液体喷射装置和控制其的方法
技术领域
本发明涉及液体喷射装置和控制其的方法，且可以应用于例如热敏行式打印机。在本发明中，在多个磁头片(head chip)中共享用于测量温度的电流源，每个磁头片的温度传感器顺序且可选地连接于电流源，且在电流源侧的端处测量每个磁头片的温度，从而使温度测量的配置相比于相关领域来说小型化。
背景技术
在相关领域中，在作为液体喷射装置的热敏打印机中，在热敏打印机的磁头片中提供的热量生成元件被驱动以喷射墨滴。在此，磁头片是一种半导体衬底且通过半导体制造处理构造的，在其上形成了多个热量生成元件、用于驱动多个热量生成元件的驱动电路等等。在热敏打印机中，由磁头片来构成打印机头。
关于这类打印机，在例如日本未审查专利申请公开物No.2005-131845中公开的行式打印机中，通过排列多个磁头片来形成打印机头，从而增加打印机头的打印宽度。
在此，在热敏打印机中，由于驱动热量生成元件而增加了磁头片的温度。因此，在热敏打印机中，当在磁头片中驱动热量生成元件的次数中存在差异时，在磁头片中存在温度差异。这种温度差异导致被喷射的墨滴的量在磁头片之间不同，且发生打印斑纹。
由于这个原因，在这类热敏打印机中，例如，通过使用图7所示的配置来定期测量每个磁头片的温度，且基于温度测量结果来控制在每个磁头片中的热量生成元件的驱动。
即，图7所示的打印机1是例如行式打印机，且由多个磁头片2A、2B、......、2N构成的磁头片组3A到3D被提供用于将用于打印的每种颜色的墨。在此，每个磁头片2A、2B......2N向数据解码器5输入从中央处理单元(CPU)4供应的图像打印数据，并通过数据解码器5使得热量生成元件6在驱动电路6的控制下根据图像打印数据来生成热量。因此，在打印机1中，根据图像打印数据而将墨滴附着到纸张，且打印期望的图像。
每个磁头片2A、2B......2N被提供有温度传感器8，其电阻值随例如温度而改变，且分别从恒定电路源9AA到9DN向磁头片2A、2B......2N的温度传感器8供应用于测量温度的固定电流。因此，在每个磁头片2A、2B......2N中，温度传感器8的热电压随温度而改变。选择电路10A到10D接收每个磁头片组3A到3D的温度传感器8的热电压，顺序地转变接触点，并向模数转换电路(A/D)11输出每个温度传感器8的热电压。模数转换电路11对从选择电路10A到10D输入的热电压进行模数转换处理。中央处理单元4顺序地与转变选择电路10A到10D同步地获得模数转换电路11的输出值，且响应地，基于时间分割来测量每个磁头片2A、2B......2N的温度。当磁头片的温度增加时，基于测量结果，中央处理单元4以对应于温度的增加的量来降低对应的热量生成元件的驱动能量，从而防止由于磁头片之间的温度差异而导致的打印斑纹。
在具有图7所示的配置的打印机1中，需要将温度传感器8的输出端连接到选择电路10A到10D的配线方式，配线方式的数量对应于磁头片的数量。因此，产生问题，在其上排列了中央处理单元4等等的母板区域变得放大，且连接母板到打印机的配置区域变得放大。具体地，在行式打印机中，磁头片的数量也增加，因此，打印纸张变得更大，模板和连接模板和打印机头的配线的配置区域变得显著地放大。
发明内容
考虑了上述观点而进行了本发明。期望提供可以小型化温度测量的配置的液体喷射装置和控制该液体喷射装置的方法。
根据本发明的实施例，提供一种用于通过驱动热量生成元件来喷射液滴的液体喷射装置，所述液体喷射装置包括：电流源，被配置用于输出温度测量电流；多个磁头片，每个具有热量生成元件、其电阻值随温度而改变的温度传感器、连接所述温度传感器到所述电流源的切换电路和被配置用于控制所述切换电路的切换电路控制电路；以及热量生成元件控制电路，被配置用于测量所述多个磁头片的温度和经由在所述温度传感器侧上的所述电流源的端来控制所述热量生成元件的驱动，其中，所述多个磁头片的所述温度传感器通过所述多个磁头片的所述切换电路被顺序且选择性地连接于所述电流源，且通过所述热量生成元件控制电路来测量所述多个磁头片的温度。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于控制用于通过驱动热量生成元件来喷射液滴的液体喷射装置的方法，所述液体喷射装置包括被配置用于输出温度测量电流的电流源，和多个磁头片，其每个具有热量生成元件、其电阻值随温度而改变的温度传感器和连接所述温度传感器到所述电流源的切换电路，所述控制方法包括步骤：通过使用所述多个磁头片的所述切换电路来顺序且选择性地连接所述多个磁头片的所述温度传感器，且经由在所述温度传感器侧上的所述电流源的端来顺序地测量所述多个磁头片的温度；以及基于在所述温度测量中的测量结果来控制所述热量生成元件的驱动。
根据本发明的实施例，多个磁头片的温度传感器可以被顺序且选择性地连接于电流源，且可以测量多个磁头片的温度。因此，可以减少用于测量温度的磁头片的配线的数量。因此，可以相比于相关领域小型化用于温度测量的配置。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的打印机中的温度测量的配置的方块图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的打印机的透视图；
图3是图示图2的打印机中的打印机头的分解透视图；
图4是示出图2的打印机中的磁头片的分解透视图；
图5是示出图1中的温度测量的磁头片的细节配置的方块图；
图6是图示图1中的温度测量的时序图；以及
图7是图示相关领域的温度测量的方块图。
具体实施方式
现在将参考附图下面详细描述本发明的实施例。
第一实施例
(1)本实施例的配置
图2是示出根据本发明的第一实施例的打印机21的透视图。打印机21是行式打印机。其整体以被装备在矩形外壳22中的方式形成，且从在外壳22的前侧中形成的槽式入口安装装备了打印纸张24的纸张槽(paper tray)23。
在此，当在打印机21中安装纸张槽23时，预定机制使得打印纸张24被纸张输送辊26按压，由于旋转纸张输送辊26，向纸张槽23相反的侧方向传输打印纸张24，如箭头标记A所指示。在打印机21中，反向辊27被安置在输送纸张的一侧，且由于旋转反向辊27，向前方向转变打印纸张24的传输方向，如箭头标记B所指示。
在打印机21中，在已经转变了纸张输送方向的情况下，以来回移动(traverse)纸张槽23的方式，由正齿辊(spur roller)28等等来传输打印纸张24，且从被安置在前侧的喷射端口来喷射打印纸张24，如箭头标记C所指示。在打印机21中，从正齿辊(spur roller)28到喷射端口，可交换地(exchangeably)安置磁头盒(head cartridge)，如箭头标记D所指示。
在此，在磁头盒30中，行式打印机的打印机头31被安置在具有预定形状的支持物(holder)32的底侧，且黄色、品红、青色和黑色的墨盒Y、M、C和K被顺序地分别安置在支持物32中。在磁头盒30中，墨盒Y、M、C和K中装有的墨被供应给打印机头31，且打印机头31使得以墨滴形式的这些墨附着于打印纸张24，从而打印期望的彩色图像。
如从图2的相同方向看去的图3的分解透视图所示，在打印机头31中，通过在由例如炭类树脂(carbon-type resin)组成的平板构件(sheet member)中产生喷嘴等等来产生喷嘴板(nozzle plate)33，且在框架(未示出)中装有喷嘴板33。在打印机头31中，由具有预定形状的炭类树脂形成的干膜34被安置在喷嘴板33上，且然后，顺序地排列磁头片35。
在打印机头31中，以在来回移动打印纸张24的方向上被排列成四行以便对应于黄色、品红、青色和黑色的打印的方式来形成磁头片35。在打印机头31中，然后，在磁头片35侧上的表面上形成喷射和凹口部分，且安置用墨盒形成的墨流动路径的金属平板构件36，且然后，连接每个磁头片35。因此，打印机头31被提供有由分别掌管黄色、品红、青色和黑色的打印的磁头片35构成的磁头片组36Y、36M、36C和36K。
图4是示出磁头片35中的一个以及外围配置的剖视图。通过使用集成电路技术处理硅衬底37来形成磁头片35，且成行地排列用于加热墨的热量生成元件38。而且，形成用于驱动热量生成元件38的驱动电路39。在打印机头31中，处理喷嘴板33以便圆形孔(circular-shaped opening)被安置在每个热量生成元件38中，且使用干膜34来形成每个热量生成元件38的隔断墙。因此，在每个热量生成元件38中产生墨液体箱40，使用喷嘴板33产生用于喷射墨滴的喷嘴41。
在磁头片35中，热量生成元件38被安置在其侧表面附近。在干膜34中，在布置了热量生成元件38的侧面上，产生隔断墙以具有鸡冠形状，以便暴露墨液体箱40。由金属平板构件36和干膜34形成的墨流动路径43，以便从暴露的侧来引导墨盒Y、M、C和K的墨。因此，在打印机头31中，以磁头片35的纵向将墨从边缘侧引导向每个热量生成元件38的墨液体箱40。
在磁头片35中，在布置了热量生成元件38的侧面相反的侧面上形成衬垫44，灵活的配线衬底45被连接于衬垫44，且经由灵活的配线衬底45来输入图像打印数据、电源等等。在本实施例中，在一个磁头片35中提供320个热量生成元件38，对于每种颜色的墨分配16个磁头片35，总共分配64个磁头片35。
对比与图7，图1是示出在打印机21中的磁头片35的温度测量的配置的方块图。在打印机21中，由多个磁头片35(35A到35N)来构成每个磁头片组36Y、36M、36C和36K。每个磁头片35(35A到35N)被提供有其电阻值随温度而改变的温度传感器51和温度传感器51通过其连接于恒定电流源52的切换电路53。在本实施例中，如图5所示，由作为温度敏感的元件的二极管54A和54B的串联电路来构成温度传感器51，且由MOSFET 55来构成切换电路53。
在此，在打印机21中，相对于中央处理单元56通过其连接于每个磁头片35(35A到35N)的配线方式的中央，在具有在其上装配的中央处理单元(CPU)56的母板57上提供连接于温度传感器51的恒定电流源52，以及在中央处理单元56侧上的磁头片组36Y、36M、36C和36K的磁头片35(35A到35N)。更具体地，就在模数转换电路58之前安置恒定电流源52。在每个磁头片35(35A到35N)的温度传感器51中，在恒定电流源52侧上的所有磁头片35(35A到35N)的端被连接并集合于灵活的配线衬底45上的一条输出线L1。然后，这一条输出线L1被连接于母板57上的恒定电流源52。因此，在打印机21中，磁头片35(35A到35N)的切换电路53被顺序地且选择性地设置为开(ON)状态，且恒定电流源52可以被连接于每个磁头片35(35A到35N)的切换电路53。
模数转换电路58对位于磁头片侧上的恒定电流源52端处的电压进行模数转换处理，并输出结果。中央处理单元56获得在预定时刻的模数转换电路58的输出值，并从而测量每个磁头片35(35A到35N)的温度。
在此，中央处理单元56是用于根据用于打印的图像数据来输出图像打印数据DATA1到DATA64且用于控制在每个磁头片35(35A到35N)中提供的热量生成元件38的驱动的算术处理电路。因此，在本实施例中，由于磁头片的数量为64，因此中央处理单元56输出来自64位总线的图像打印数据DATA1到DATA64。
中央处理单元56多路复用(multiplex)用于控制每个磁头片35(35A到35N)的切换电路53的控制数据与图像打印数据DATA1到DATA64，并输出该数据。即，如图6的部分(A)和(B)所示，中央处理单元56与预定同步信号SYNC同步地输出以一个字节为单位的图像打印数据DATA1到DATA64。而且，如图6的部分(A1)和(B1)所示，中央处理单元56与时钟CK同步地输出图像打印数据DATA1到DATA64。
中央处理单元56在温度测量时段顺序地且选择性地设置将被输出给每个磁头片35(35A到35N)的图像打印数据DATA1到DATA64的特殊位(D2)为高电平(图6的部分(B1))，该温度测量时段是就在开始一个打印纸张24的打印之前的固定时段。因此，在温度测量时段，磁头片35(35A到35N)的切换电路53顺序且选择性地连接于恒定电流源52(图6的部分(C1)到(C3))。当这段时间流逝且开始了打印纸张24的打印时，根据用于打印的图像数据来输出图像打印数据DATA1到DATA64。中央处理单元56根据就在先前的测量时段检测了的每个磁头片的温度来校正将在打印时段输出的图像打印数据DATA1到DATA64，并防止由于磁头片中的温度差异而导致的打印斑纹。进行这种校正以便，磁头片的温度越高，根据磁头片的温度，通过变化被施加到热量生成元件的能量或通过改变形成一个点的墨滴的数量，热量生成元件的热量生成量变得越小。
在此，每个磁头片组36Y、36M、36C和36K的磁头片35(35A到35N)向数据解码器61输入从中央处理单元56输出的图像打印数据DATA1到DATA64。数据解码器61确定在就在开始打印之前的温度测量时段的图像打印数据DATA1到DATA64的特殊位的逻辑电平，并基于确定结果控制切换电路53的开/关状态。当结束温度测量时段时，基于图像打印数据DATA1到DATA64控制驱动电路39的操作，以便驱动热量生成元件38。通过使用页同步计算同步SYNC来检测温度测量时段，该页同步定义了打印一页纸张(未示出)的时段作为参考。
(2)本实施例的操作
在上述配置中，在打印机21(图2)中，在通过纸张输送辊26滚动在纸张槽23中装有的打印纸张24之后，通过反向辊27来转变传输方向，且向前侧上的喷射端口传输打印纸张。在打印机21中，当以上述方式向喷射端口传输打印纸张时，分别从在磁头盒30中装有的黄色、品红、青色和黑色的墨盒Y、M、C和K向打印机头31供应对应的墨。以液滴形式的墨被附着于打印纸张24，且期望的图像被打印。
即，在打印机21(图3和4)中，来自墨盒Y、M、C和K的墨经由对应的墨流动路径43被引导向墨液体箱40，在此，由于热量生成元件38的所施加的热量而生成的气泡，墨滴从喷嘴41喷射并被附着于打印纸张24。因此，在打印机21中，通过当正传输打印纸张时使用期望的驱动电路来选择性地驱动热量生成元件38，可以打印期望的图像。
另外，在打印机头31(图3)中，以z字形方式对于用于打印的每个墨阵列磁头片35，从而形成分别掌管打印黄色、品红、青色和黑色的磁头片组36Y、36M、36C和36K。在打印机头31(图1)中，从中央处理单元56向这些磁头片35供应图像打印数据DATA1到DATA64，且基于图像打印数据DATA1到DATA64来驱动每个磁头片35的热量生成元件38。因此，可以在中央处理单元56的控制下打印期望的图像。
但是，在这种基于热量生成元件38的驱动的热类型中，由于热量生成元件38的驱动而增加磁头片35的温度，在磁头片35之间产生温度差异，且在磁头片35之间的温度差异使得将从每个磁头片35喷射的墨滴量变化。在这种情况下，当根本不校正墨滴量时，发生打印斑纹。
为了防止打印斑纹，需要测量每个磁头片35的温度，并控制热量生成元件38的驱动。但是，如果在每个磁头片35中提供的温度传感器的输出信号被引导向中央处理单元56侧且测量了温度，对应于磁头片的数量的配线变得必要，且在其上装配了中央处理单元56的母板和连接该母板到磁头片的配线的配置变得显著地放大(见图7)。
因此，在本实施例中，温度传感器51的输出被集合于在所有磁头片中的一条输出线L1。这一条输出线L1被连接于驱动温度传感器51的恒定电流源52，并被进一步输入到模数转换电路58。该模数转换电路58的输出值被输入到中央处理单元56。每个磁头片35被提供有连接温度传感器51到恒定电流源52的切换电路53，且切换电路53被顺序且选择性地接通，使得中央处理单元56顺序地测量每个磁头片35的温度。
因此，在打印机21中，通过使用一条输出线L1将磁头片35连接于中央处理单元56侧，能够测量每个磁头片35的温度。能够在其上装配的中央处理单元56的小型化母板57和连接母板57到磁头片35的配线，能够相比于相关领域而小型化用于温度测量的配置。另外，不需要使用具有模拟信号处理电路配置的选择电路，即参考图7所使用的选择电路10A到10D，使得能够简化该配置。
另外，由于恒定电流源不需要对于每个磁头片35提供，因此相比于相关领域能够简化该配置并减少功耗。
另外，当温度传感器51的输出被集合于一条输出线L1并被连接于恒定电流源52时，在切换电路53的控制下测量每个磁头片35的温度，相比于相关领域能够减少由于突发到这一条线上的噪声而导致的测量准确度的恶化。
具体地，在打印机21中，相对于连接磁头片35到中央处理单元56的配线的中间点，在中央处理单元56侧上提供恒定电流源52，且另外，就在模数转换电路58之前提供恒定电流源52。因此，能够缩短易受噪声影响的恒定电流源52和模数转换电路58之间的连接线的长度，且能够减少由于噪声导致的测量准确度的恶化。
即，在中央处理单元56中，在就在开始打印一页打印纸张之前的温度测量时段，每个磁头片35的切换电路53被顺序且选择性地转变为开状态。因此，每个磁头片35的温度传感器51被顺序且选择性地连接于恒定电流源52，且响应于切换电路53的控制，顺序地接收模数转换电路58的输出值，以便测量每个磁头片35的温度。另外，根据所测量的温度来控制在每个磁头片35中提供的热量生成元件38的驱动。因此，防止了打印斑纹，且打印了期望的图像。
在打印机21中，在温度测量时段，通过使用用于控制每个磁头片35中的热量生成元件38的驱动的图像打印数据DATA1到DATA64，传送与切换电路53的控制相关的控制数据。用于控制切换电路53的控制数据被复用与用于驱动热量生成元件38的图像打印数据DATA1到DATA64，并被传送给磁头片35。
因此，在打印机21中，即使不单独提供配线，也可以通过使用中央处理单元56来控制切换电路53。这还使得可以防止连接中央处理单元56到磁头片35的配线的数量的增加，且相比于相关领域可以小型化用于温度测量的配置。
由二极管54A和54B的串联电路构成温度传感器51，且由MOSFET来形成切换电路53。因此，在半导体制造处理中生产磁头片的步骤可以组合地生产温度传感器51和切换电路53。
(3)本实施例的优点
根据上述配置，在多个磁头片之间共享用于温度测量的电流源，以便选择性地连接每个磁头片的温度传感器到电流源，且在电流源侧端处测量每个磁头片的温度。这使得可以相比于相关领域而小型化用于温度测量的配置。
更具体地，通过对位于温度传感器侧上的电流源的端处的电压进行模数转换处理并向算术处理电路输入该结果，该算术处理电路可以控制热量生成元件的驱动以便防止由于磁头片之间的温度差异而导致的打印斑纹。
另外，通过复用用于控制切换电路的控制数据与用于驱动热量生成元件的图像打印数据并向磁头片传送这些数据，可以通过使用用于图像打印数据的传送线来传送用于控制切换电路的控制数据，且可以通过防止配线数量的增加来小型化用于温度测量的配置。
另外，通过使用二极管来配置温度传感器且使用晶体管来配置切换电路，可以产生温度传感器和切换电路而不增加制造磁头片的步骤的数量。
另外，由于相对于连接多个磁头片到作为热量生成元件控制电路的中央处理单元的配线的中间点而提供在中央处理单元侧上的电流源，因此可以防止由于噪声的突然出现而导致的测量准确度的恶化。
第二实施例
在上述实施例中，已经描述了通过图像打印数据的传送线来传送用于切换电路的控制数据的情况。本发明不局限于该情况，且可以通过不同于用于图像打印数据的传送线的传送线来传送用于切换电路的控制数据。在这种情况下，可以和多个磁头片一样传送控制数据，从而防止配线数量的增加。
在上述实施例中，已经描述了温度传感器的输出被集合于在打印机头中提供的所有磁头片中的情况。本发明不局限于该情况。将被集合于一条输出线的磁头片的数量，例如在它们根据墨而被集合用于每个磁头片组的情况下，可以在需要时被变化地设置。
在上述实施例中，已经描述了由二极管构成温度传感器的情况。本发明不局限于该情况，且可以变化地配置温度传感器，诸如，例如由诸如电热调节器的温度敏感元件来构成温度传感器。
在上述实施例中，已经描述了本发明被应用于热线打印机的情况。但是，本发明不局限于该情况，且可以广泛地应用于各种热敏打印机。
在上述实施例中，已经描述了本发明被应用于打印机且通过驱动热量生成元件来喷射墨滴的情况。但是，本发明不局限于该情况，且可以广泛地应用于用于喷射各种液体药物的液滴喷射装置。这种液体药物的例子包括各种试剂、染料、涂饰剂和腐蚀剂。
本领域技术人员应该理解，可以取决于设计需要和其他因素来进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于所附权利要求或其等同物的范围之内。
相关申请的交叉引用
本发明包含与2007年4月10日在日本专利局提交的日本专利申请JP2007-102304相关的主题，其全部内容被引用附于此。

Claims (6)

1.一种用于通过驱动热量生成元件来喷射液滴的液体喷射装置，所述液体喷射装置包括：
电流源，被配置用于输出温度测量电流；
多个磁头片，每个具有热量生成元件、其电阻值随温度而改变的温度传感器、连接所述温度传感器到所述电流源的切换电路和被配置用于控制所述切换电路的切换电路控制电路；以及
热量生成元件控制电路，被配置用于测量所述多个磁头片的温度和经由在所述温度传感器侧上的所述电流源的端来控制所述热量生成元件的驱动，
其中，所述多个磁头片的所述温度传感器通过所述多个磁头片的所述切换电路被顺序且选择性地连接于所述电流源，且通过所述热量生成元件控制电路来测量所述多个磁头片的温度。
2.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其中，所述热量生成元件控制电路包括：
模数转换电路，被配置用于对所述温度传感器侧上的所述电流源的端处的电压进行模数转换处理，以及
算术处理电路，被配置用于获得所述模数转换电路的输出值和控制所述热量生成元件的驱动。
3.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其中，所述热量生成元件控制电路复用用于控制所述切换电路的控制数据与用以驱动所述热量生成元件的图像打印数据，且将所复用的数据传送给所述磁头片。
4.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其中，所述温度传感器是二极管，且所述切换电路是晶体管。
5.根据权利要求1所述的液体喷射装置，其中，相对于连接所述多个磁头片到所述热量生成元件控制电路的配线的中间点，在所述热量生成元件控制电路上提供所述电流源。
6.一种用于控制用于通过驱动热量生成元件来喷射液滴的液体喷射装置的方法，所述液体喷射装置包括被配置用于输出温度测量电流的电流源，和多个磁头片，其每个具有热量生成元件、其电阻值随温度而改变的温度传感器和连接所述温度传感器到所述电流源的切换电路，所述控制方法包括步骤：
通过使用所述多个磁头片的所述切换电路来顺序且选择性地连接所述多个磁头片的所述温度传感器，且经由在所述温度传感器侧上的所述电流源的端来顺序地测量所述多个磁头片的温度；以及
基于在所述温度测量中的测量结果来控制所述热量生成元件的驱动。
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