CN101574865A - 打印元件基板、打印头和打印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及打印元件基板、打印头和打印设备。本发明目的是，在包括布置了不同数量的打印元件(加热器)的多个加热器阵列的元件基板中，允许向各加热器高效地传送数据并高效地布置电路。该基板包括：第一阵列，具有相对大的数量的加热器；以及第二阵列，在长度上与第一阵列相等但具有相对小的数量的加热器。使这两个阵列并置。该基板还包括在数量上与基板的加热器阵列相等的多个移位寄存器。所述移位寄存器包括用于保持用于驱动第一加热器阵列的加热器的一些数据和用于驱动第二加热器阵列的加热器的数据的移位寄存器。所述移位寄存器还包括用于保持除用于驱动第一加热器阵列的加热器的一些数据以外的数据的移位寄存器。

Description

打印元件基板、打印头和打印设备
技术领域
本发明涉及包括布置了不同数量的打印元件的多个打印元件阵列的打印元件基板、打印头和打印设备。
背景技术
通过根据热喷墨方法排出墨来在打印介质上进行打印的打印头包括由热生成元件形成的加热器，作为该打印头中的打印元件构成要素。在打印头的单个元件基板上形成了用于驱动加热器的驱动器以及用于根据打印数据选择性地驱动驱动器的逻辑电路。
热喷墨型彩色喷墨打印设备的分辨率逐年增加。伴随与此，打印头的排出口(orifice)布置密度被设置为在600dpi的分辨率至900dpi和1200dpi的分辨率的范围内排出墨。已知一种具有以这种高密度的排出口的打印头。
用于减轻灰白图像和彩色照片图像中的半色调部或高亮部中的颗粒度的需求已经增多。为了满足该需求，在排出彩色墨的打印头中，所排出的用以形成图像的墨滴(液滴)的大小在几年前为约15pl，而近年来正逐年缩减为5p1然后为2pl。
以高密度布置用于排出小墨滴的排出口的高分辨率打印头，在打印高质量彩色图形图像或照片图像时满足了用户对高质量打印的需求。然而，在例如打印以电子表格形式的彩色图形时不需要高分辨率打印而需要高速打印时，由于利用小墨滴的打印增加了打印扫描操作的数量，因而上述打印头可能不满足高速打印的需求。
为了还实现高速打印，已经提出了一种排出用于高质量打印的小墨滴和用于高速打印的大墨滴的打印头。还已知一种对于一个排出口布置了多个加热器以由这些加热器改变排出量的打印头，以及在一个元件基板中布置了具有不同的排出量的多个排出口的打印头。
具有用于排出不同的墨量的多个排出口的元件基板包括以下元件基板，在该元件基板中，使用于排出小墨滴的排出口的排出口阵列(小滴排出口阵列)和用于排出大墨滴的排出口的排出口阵列(大滴排出口阵列)并置(juxtaposed)。为了通过该元件基板实现高速的高质量打印，提出了小滴排出口阵列的排出口布置密度高于大滴排出口阵列的排出口布置密度的一种元件基板。该元件基板的例子是具有每英寸布置了600个排出口(布置密度为600dpi)的大滴排出口阵列和每英寸布置了数量上加倍的1200个排出口(布置密度为1200dpi)的小滴排出口阵列的一个元件基板。该元件基板的例子是在美国专利6,409,315、6,474,790、5,754,201和6,137,502以及日本特开2002-374163中所公开的布置。
近来的喷墨打印设备排出小墨滴以打印高质量图像。同时，这些喷墨打印设备需要提高打印速度。只是形成相同的图像需要相同的墨量。因而，如果使所排出的墨滴大小缩小以将所排出的墨量减少至1/2，则打印速度仅降低至1/2。
为了在相同的时间内排出相同的墨量以防止打印速度降低，需要使加热器的数量加倍。如果在不改变加热器布置密度的情况下使加热器的数量加倍，则布置了加热器的基板的大小变为两倍或以上。除增大了元件基板的大小以外，还增加了打印设备中高速移动的打印头的大小、打印设备的大小以及振动和噪音。为了防止这些问题，需要使加热器布置密度增加。
为了稳定地排出墨，需要向加热器施加稳定电压。当同时驱动全部的加热器时，大电流流过，并且由于布线阻抗，电压大幅降低。为了解决该问题，存在以下时分驱动方法：将元件基板上的多个加热器分成多个块(block)，并顺次时分驱动各个块的加热器以稳定地排出墨。
为了高速进行打印，与仅具有用于排出小墨滴的排出口的打印头相比，具有用于排出大墨滴的排出口的打印头更有优势。近来的喷墨打印设备采用具有并置了小滴排出口阵列和大滴排出口阵列的元件基板的打印头。这些喷墨打印设备通过选择性地驱动用于排出小墨滴的排出口和用于排出大墨滴的排出口来实现高速打印和高质量打印两者。然而，为了实现高速打印和高质量打印两者，需要增加集成在元件基板上的排出口和加热器的数量。
还存在一种增大用于传送打印数据的时钟的频率以高速进行打印的方法。通常，从打印设备主体向打印头提供时钟。在打印期间移动的打印头和打印设备主体通过软线缆等相对长的线缆而连接。由于该线缆包含多个信号线和供电线，因此大的电流通过该线缆中的这些线而彼此接近地流动。因而，在通过线缆传输的信号上容易叠加噪音。该线缆的电感成分延迟了脉冲波形的上升和下降(失真波形)。由于随着时钟周期缩短，波动比率变得相当高，因此该现象不可忽略。打印头可能不能够准确地接收信号并且可能误操作。当使用高频时钟传输信号时，该线缆可能用作天线以生成放射噪音。该放射噪音可能导致外围装置的误操作。
将以下元件基板作为示例：该元件基板包括布置在单个基板上的布置密度为600dpi的大滴排出口阵列和具有布置密度为加倍的1200dpi的两倍数量的排出口的小滴排出口阵列。在该元件基板中，当按一位打印一个像素时，加热器的数量直接等于打印数据的位的数量。布置密度为1200dpi的排出口阵列所需的数据量是布置密度为600dpi的排出口阵列所需的数据量的两倍。数据量的差异与数据传送速度直接相关。只要为与排出口阵列相对应的各打印数据准备了时钟信号，就能够以单独的驱动频率驱动不同阵列中的加热器。即使排出口阵列之间的时分割数(time-divisional count)和数据量不同，也能够在几乎相同的时间内传送数据。在布置密度为600dpi和1200dpi的排出口共存的情况下，可以通过以两倍于600dpi排出口阵列的速度将数据传送至1200dpi排出口阵列来在几乎相同的时间内传送数据。
然而，为与排出口阵列相对应的各打印数据准备时钟信号增加了打印头的垫(pad)的数量以及该打印头与打印设备主体之间的信号线的数量。随着垫和信号线的数量增加，包括元件基板、打印头和打印设备主体的设备变得庞大。
为了防止该问题，包括不同布置密度的多个排出口阵列并进行时分驱动的元件基板采用以下布置。更具体地，采用了通用时钟信号CLK，并且数据传送速度设置为与用于传送的移位寄存器中所保持的数据位的数量成比例。移位寄存器中所保持的用于高密度排出口阵列和低密度排出口阵列的数据位的数量彼此不同。位的数量的差异导致数据传送速度差异，从而限制打印速度为使用大量的位的高密度排出口阵列的传送速度。例如，假定在与600dpi排出口阵列相对应的移位寄存器中，用于传送的移位寄存器中的位的数量是7位(5位用于打印数据和2位用于块控制数据)，并且在与1200dpi排出口阵列相对应的移位寄存器中，用于传送的移位寄存器中的位的数量是12位(10位用于打印数据和2位用于块控制数据)。在这种情况下，7位移位寄存器的数据传送速度也与12位移位寄存器的数据传送速度相符合。因此，7位移位寄存器以原始数据传送速度的7/12传送数据。
移位寄存器的电路图形的面积与位的数量相对应。如果在与高密度排出口阵列相对应的移位寄存器和与低密度排出口阵列相对应的移位寄存器之间的位的数量有所不同，则在二者之间的电路图形的面积也不同，这就降低了电路布局效率。打印头还趋于小型化，因此有必要更高效地布置电路。
发明内容
因此，将本发明看作为对上述传统技术的缺点的应答。
例如，根据本发明的包括布置了不同数量的打印元件的多个打印元件阵列的打印元件基板能够高效地布置电路，并且能够高效地向各个打印元件传送数据。
优选地，根据本发明的一个方面，提供了一种打印元件基板，包括：各自具有多个打印元件的第一打印元件阵列和第二打印元件阵列；第一驱动电路，用于将所述第一打印元件阵列中所包括的多个打印元件分成预定数量的组，并时分驱动属于各组的打印元件；第二驱动电路，用于将所述第二打印元件阵列中所包括的多个打印元件分成与所述预定数量的组相比的较大数量的组，并时分驱动属于各组的打印元件；第一移位寄存器电路，用于保持用于驱动属于所述第一打印元件阵列的打印元件的数据和用于驱动属于所述第二打印元件阵列的打印元件中的一部分打印元件的数据；以及第二移位寄存器电路，用于保持用于驱动属于所述第二打印元件阵列的打印元件中的除所述一部分打印元件以外的打印元件的数据。
优选地，根据本发明的另一方面，提供了一种具有上述打印元件基板的打印头。
优选地，根据本发明的又一方面，提供了一种具有能够安装所述打印头的滑架的打印设备。
由于在包括布置了不同数量的打印元件的多个打印元件阵列的元件基板中能够将数据高效地传送至各个打印元件并且能够高效地布置电路，因此本发明尤其有利。
根据以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1中的(a)和(b)是根据本发明第一实施例的元件基板的示意图；
图2是根据本发明第二实施例的元件基板的示意图；
图3中的(a)和(b)是根据本发明第三实施例的元件基板的示意图；
图4是根据本发明第四实施例的元件基板的示意图；
图5是采用时分驱动方法的打印头元件基板的示例的框图；
图6是示出元件基板的电路布置的示例的图；
图7是输入至元件基板的各种信号的时序图的示例；
图8是示出元件基板的示例的透视图；
图9是示出作为本发明典型实施例的喷墨打印设备的示意图；
图10是示出图9所示的喷墨打印设备的控制布置的框图；
图11是示出集成墨容器和打印头的头盒的外观的立体图；
图12是用于与第一实施例的元件基板相比较的元件基板的示意图；
图13是用于与第二实施例的元件基板相比较的元件基板的示意图；
图14是用于与第三实施例的元件基板相比较的元件基板的示意图；
图15是用于与第四实施例的元件基板相比较的元件基板的示意图；以及
图16中的(a)和(b)分别是用于详细解释根据第一和第三实施例的图9的控制布置的电路图。
具体实施方式
现在将根据附图详细说明本发明的典型实施例。
在本说明书中，术语“打印(print)”和“进行打印(printing)”不仅包括如字符和图形等重要信息的形成，而且还广泛包括打印介质上的图像、画和图案等的形成或者介质的处理，而与它们重要还是不重要以及它们是否被可视化以使人们可以在视觉上感知无关。
同样，术语“打印介质”不仅包括在普通打印设备中使用的纸张，而且广泛包括能够接受墨的如布料、塑料膜、金属片、玻璃、陶瓷、木材以及皮革等材料。
此外，与上述“打印”的定义类似，应当广泛地解释术语“墨”(下文中还称为“液体”)。即，“墨”包括这样的液体，当施加到打印介质上时，该液体可以形成图像、图和图案等，可以处理打印介质，并且可以处理墨。墨的处理包括例如使施加至打印介质的墨所包含的着色剂凝固或不可溶解。
此外，说明书中的元件基板(打印头的基板)不仅包括由硅半导体制成的单纯基板，还广泛包括具有元件、布线等的布置。
表述“在基板上”不仅包括“在元件基板上”，还广泛包括“在元件基板的表面上”和“在元件基板靠近表面的内侧”。本发明中的术语“内置于”不仅包括“在基板上简单地布置单独元件”，还广泛包括“通过半导体电路制造工艺等在元件基板上集成地形成和制造元件”。
喷墨打印设备
将解释能够安装包括根据本发明的元件基板的打印头的打印设备。图9是示出能够安装根据本发明的打印头的喷墨打印设备的示例的示意图。
在图9所示的喷墨打印设备(下文中，还简称为打印设备)中，通过将包括根据本发明的元件基板的打印头和存储墨的容器组合配置成头盒H1000。将头盒H1000布置并且可交换地安装在滑架102上。滑架102包括电连接部，该电连接部用于经由头盒H1000上的外部信号输入端子将驱动信号等发送至各排出部。
沿着为打印设备主体所设置的在主扫描方向上延长的引导轴103往复引导并支撑滑架102。滑架电动机104经由包括电动机滑轮(motor pulley)105、从动滑轮(associate pulley)106和定时带107的驱动机构驱动滑架102。此外，滑架电动机104控制滑架102的位置和移动。
在给送电动机135经由齿轮使捡拾辊(pickup roller)131旋转时，自动纸张给送器(ASF)132逐一给送各打印介质108。随着输送辊109旋转，经由正对头盒H1000的排出口表面的位置(打印部)来输送(副扫描)打印介质108。在输送电动机134旋转时，输送辊109经由齿轮旋转。当打印介质108通过纸端传感器133时，纸端传感器133判断是否已经给送了打印介质108，并确定纸张给送时的开始位置。
稿台(未示出)支撑打印介质108的下表面，以在打印部形成平坦的打印表面。在这种情况下，保持安装在滑架102上的头盒H1000，使得排出口表面从滑架102向下延伸并且变得与位于两个输送辊对之间的打印介质108平行。
滑架102支撑头盒H1000，使得打印头的排出口布置方向与垂直于滑架102的扫描方向的方向相一致。头盒H1000从排出口阵列排出液体以进行打印。
控制布置
将解释用于执行上述喷墨打印设备的打印控制的控制布置。
图10是示出喷墨打印设备的控制电路的布置的框图。
参考图10，接口1700输入打印信号。ROM 1702存储待由MPU 1701执行的控制程序。DRAM 1703保存各种数据(例如，供给至头盒H1000的打印头3的打印数据)。门阵列(G.A.)1704控制向打印头3供给打印数据。门阵列1704还控制接口1700、MPU 1701和DRAM 1703之间的数据传送。滑架电动机1710传动具有打印头3的头盒H1000。输送电动机134输送打印介质。头驱动器1705驱动打印头3，电动机驱动器1706驱动输送电动机134，并且电动机驱动器1707驱动滑架电动机1710。例如，当电连接异常时，点亮LED 1708以通知该情况。
将解释该控制布置的操作。当将打印信号输入至接口1700时，在门阵列1704和MPU 1701之间将该打印信号转换成打印数据。然后，驱动电动机驱动器1706和1707。同时，根据发送至头驱动器1705的打印数据来驱动打印头3，从而进行打印。
头盒
图11是示出集成墨容器6和打印头3的头盒H1000的外观的立体图。参考图11，虚线K表示墨容器6和打印头3之间的边界。墨排出口阵列500是排出口的阵列。经由墨供给通道(未示出)将墨容器6中所存储的墨供给至打印头3。头盒H1000具有电极(未示出)，该电极用于当将头盒H1000安装在滑架102上时接收从滑架102供给来的电信号。该电信号驱动打印头3，以从排出口阵列500的排出口选择性地排出墨。
元件基板
将解释根据本发明的元件基板。图6示出该元件基板的电路布置的示例。如图6所示，加热器用作打印头中的打印元件，并且使用半导体工艺在单个基板上形成这些加热器的驱动电路。
参考图6，各加热器1101生成热能，并且各晶体管(晶体管单元)1102向加热器1101供给期望电流。移位寄存器1104临时存储指定是否向各加热器1101供给电流并从打印头的排出口排出墨的打印数据。移位寄存器1104具有时钟(CLK)输入端子1107。打印数据输入端子1106串行(serially)接收用于对加热器1101进行通电/断电的打印数据DATA。对于各加热器，相应的锁存电路1103锁存该加热器的打印数据。锁存信号输入端子1108输入向锁存电路1103指示锁存的定时的锁存信号LT。各开关1109确定用于向加热器1101供给电流的定时。电源线1105向加热器施加预定电压以供给电流。接地(GND)线1110经由晶体管1102使加热器1101接地。
图7是输入至图6所示的元件基板的各种信号的时序图。将参考图7来说明在图6所示的元件基板上的加热器驱动等。
时钟输入端子1107根据移位寄存器1104中所存储的打印数据的位的数量接收时钟CLK。同步于时钟CLK的前沿将数据传送至移位寄存器1104。从打印数据输入端子1106输入用于对各加热器1101进行通电/断电的打印数据DATA。
为了描述方便，将解释这种元件基板：在该元件基板中，移位寄存器1104中所存储的打印数据的位的数量等于加热器的数量，并等于用于驱动加热器的功率晶体管的数量。根据加热器1101的数量输入时钟CLK的脉冲，并将打印数据DATA传送至移位寄存器1104。然后，从锁存信号输入端子1108输入锁存信号LT，并且锁存电路1103锁存与各加热器相对应的打印数据。在适当的时间内接通开关1109。然后，根据开关1109的接通时间，电流经由电源线1105流过晶体管1102和加热器1101。该电流流入GND线1110。此时，加热器1101生成排出墨所需的热，并且打印头的排出口排出与打印数据相对应的墨。
将参考图5解释使用位的数量小于加热器的数量的移位寄存器来驱动加热器的元件基板的时分驱动方法。根据该时分驱动方法，将加热器分割成多个块，并且通过改变各个块的时间来驱动加热器，而不同时驱动单个加热器阵列的全部加热器。该时分驱动方法可以减少同时驱动的加热器的数量。
例如，当将单个加热器阵列的全部加热器分割成N(N＝2n，其中n是正整数)块并时分(以N时分)驱动这些块时，单个加热器阵列中的每N个相邻加热器属于一个组。假定加热器阵列包括m个组(该加热器阵列的加热器的总数是N×m)。输入至移位寄存器1104的数据是用于选择块的块控制数据和该块的打印数据。在图5中，N＝4，并且同时驱动每4个加热器。
解码器1203接收块控制数据，并且各与电路(AND circuit)1201接收由解码器1203基于块控制数据而生成的块选择信号。与电路1201构成加热器1101的驱动电路。与电路1201与各加热器1101相对应地布置。N时分驱动所需的块控制数据的位的数量是n。因此，从打印数据输入端子1106输入m位打印数据和n位块控制数据。因而，移位寄存器1104和锁存电路1103中的位的数量是(n+m)位。在该元件基板中，为了一次驱动加热器阵列的全部加热器，门阵列1704输入n次由打印数据和块控制数据形成的(n+m)位数据。基于根据打印数据的打印数据信号、根据块控制数据的块选择信号以及从热使能信号输入端子1202输入的热使能信号，生成与加热器一一对应的加热器驱动信号。所生成的加热器驱动信号驱动相应的加热器。
制造元件基板和打印头的方法
对于与本发明相关的部分，将解释制造根据本发明的元件基板和包括该元件基板的打印头的方法。
图8是示出根据本发明的元件基板的示例的透视图。在元件基板1000的表面上，使用厚度为0.5～1mm的硅晶片通过半导体工艺来形成加热器1101以及它们的驱动电路。使用由树脂材料制成的排出口形成构件1131以及用于形成与元件基板1000的各加热器1101相对应的墨通道的墨通道壁，通过光刻法来形成用于排出墨的各排出口1132。
为了向各排出口1132供给墨，使用硅晶片的晶体取向(crystal orientation)通过各向异性蚀刻(anisotropic etching)来形成墨供给口1121，其中墨供给口1121是长的沟槽状通孔并具有从元件基板的下表面向上表面倾斜的表面。
具有该结构的元件基板可以通过将墨供给口1121和用于将墨引导至墨供给口1121的通道构件相连接，并将它们与存储墨的容器组合来构成头盒。特别在通过将存储多个颜色的墨的容器与各颜色的元件基板组合来构成头盒时，可以使用该头盒来进行彩色打印。
元件基板中的驱动电路
以下将详细解释根据本发明的元件基板中的加热器阵列和移位寄存器的几个实施例。
以下实施例中的元件基板是用于喷墨打印头的元件基板。在这些元件基板中，沿墨供给口1121布置了各自包括多个加热器的多个加热器阵列。更具体地，各元件基板包括由相对大量的作为打印元件的加热器构成的加热器阵列(第一打印元件阵列)以及由相对少量的作为打印元件的加热器构成的加热器阵列(第二打印元件阵列)。在以下实施例中，为了明确本发明的特征，加热器阵列的加热器数量(打印元件的数量)和加热器布置密度有所不同。然而，本发明还适用于加热器阵列之间的加热器布置密度相等而仅加热器数量不同的情况。
第一实施例
根据第一实施例的元件基板包括以低密度(600dpi)布置了16个加热器1101的加热器阵列和以高密度(1200dpi)布置了32个加热器1101的加热器阵列。这些并置的加热器阵列在长度上相等。通过相同的时分割数来驱动以低密度布置加热器的加热器阵列和以高密度布置加热器的加热器阵列。时分驱动使用该元件基板内的通用时钟和锁存信号。
图12是用于与第一实施例的元件基板相比较的元件基板的示意图。该元件基板包括加热器阵列A和B，以及与各个加热器阵列相对应的(数量上与加热器阵列相等的)两个移位寄存器1104A、1104B和两个解码器1203A、1203B。为了说明方便，未示出图5所示的锁存电路和驱动电路(与电路和晶体管)。加热器阵列A包括各自包含4个相邻加热器的4个组G0、G1、G2和G3。此外，加热器阵列A包括4个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。加热器阵列B包括各自包含4个相邻加热器的8个组。加热器阵列B具有与加热器阵列A的布置相同的布置。沿加热器阵列形成了墨供给口1121。
在该元件基板中，将打印数据信号和块选择信号分配至各加热器阵列。将解释加热器阵列A。更具体地，与加热器阵列A相对应的移位寄存器保持6位的数据。该6位的数据是4个组G0、G1、G2和G3的4位的打印数据A_D0、A_D1、A_D2和A_D3以及用于从4个块中选择要驱动的块的2位的块控制数据A_B0和A_B1。
打印数据A_D0与组G0相对应。类似地，打印数据A_D1、A_D2和A_D3分别与组G1、G2和G3相对应。同步于定时信号，门阵列1704顺次传送6位的数据。基于传送来的控制数据和打印数据驱动加热器。利用该布置，时分驱动加热器。
将解释加热器阵列B。与加热器阵列B相对应的移位寄存器和锁存电路(未示出)保持10位的数据。更具体地，移位寄存器保持8个组的8位的打印数据B_D0～B_D7和用于从4个块中选择要驱动的块的2位的块控制数据B_B0和B_B1。对于加热器的时分驱动控制，加热器阵列A的控制和加热器阵列B的控制相同。
然而，与这些加热器阵列相对应的移位寄存器中所保持的数据位的数量彼此相差4位。当接收相同类型的信号时，位的数量的差就是大小的差。这降低了元件基板的电路布局效率。由于输入打印数据所需的时间不同，因此数据传送效率也低。
图1(a)是根据第一实施例的元件基板的示意图。
图1(a)所示的元件基板中的加热器阵列A和B的布置与图12所示的元件基板中的布置相同。时分驱动的工作原理也与图12中的工作原理相同。将说明图1(a)和图12中的元件基板之间的布置上的差异，而不重复对相同部分的说明。
移位寄存器1104A保持要供给至加热器阵列A的驱动电路的打印数据以及要供给至加热器阵列B的驱动电路的一部分的一些打印数据。更具体地，串行传送至移位寄存器1104A的数据是8位的数据。将该8位的数据分配至移位寄存器的3个区域。第一区域中的位0～3是加热器阵列A中使用的打印数据。将第二区域中的位4和5分配至加热器阵列A的块驱动控制数据。第三区域中的位6和7是加热器阵列B中使用的打印数据。在图1(a)中，移位寄存器1104A的位0～3保持打印数据A_D0、A_D1、A_D2和A_D3，并且移位寄存器1104A的位6和7保持打印数据B_D6和B_D7。这样，将与其它加热器阵列相对应的数据分配至要传送的数据的预定位位置(范围)。
相反，与加热器阵列B相对应的移位寄存器1104B仅保持与加热器阵列B的加热器相关联的数据。更具体地，移位寄存器1104B保持与加热器阵列B相对应的打印数据B_D0、B_D1、B_D2、B_D3、B_D4和B_D5。该布置将这两个移位寄存器中所保持的数据位的数量相等地设置为8位。
打印头包括用于向各移位寄存器输入数据的端子1106A和1106B，并使用通用时钟信号线(CLK 1107)。通过根据要保持的数据位的数量相继排列具有相同布置的电路元件，构成该移位寄存器。将与一个数据信号相对应并且通过相继排列具有相同布置的电路元件而构成的电路定义为移位寄存器电路。与加热器阵列A相关联的数据和与加热器阵列B相关联的数据均从加热器阵列A的移位寄存器电路的数据信号线输入。
将解释锁存电路1103A。锁存电路1103A使用8位并行总线，以锁存移位寄存器1104A中所保持的数据。锁存电路1103A向G0输出A_D0，向G1输出A_D1，向G2输出A_D2，并向G3输出A_D3。解码器1203A接收由锁存电路1103A锁存后的2位的块控制数据，生成4位的控制数据并将它们输出至各自的组。根据该控制数据，从各个组选择要驱动的加热器。此外，锁存电路1103A向加热器阵列B的G6输出B_D6，并向加热器阵列B的G7输出B_D7。接着，将解释锁存电路1103B。锁存电路1103B向加热器阵列B的组G0～G5输出数据。例如，锁存电路1103B向G0输出B_D0，向G1输出B_D1，并向G5输出B_D5。解码器1203B与解码器1203A类似地工作。
图16(a)是根据第一实施例的喷墨打印设备的控制电路的电路图。将参考图16(a)解释打印数据和块控制数据的处理。
门阵列1704包括：数据生成单元1800，用于生成要传送至打印头的数据；和传送单元1900，用于传送由数据生成单元1800生成的数据。DRAM 1703包括用于缓冲打印数据的打印缓冲器1600。数据生成单元1800生成加热器阵列A中所使用的4位的打印数据A_D0～A_D3、加热器阵列B中所使用的8位的打印数据B_D0～B_D7、用于驱动加热器阵列A的块控制数据A_B0和A_B1以及用于驱动加热器阵列B的块控制数据B_B0和B_B1。尽管未详细说明，当打印缓冲器中所缓冲的数据是光栅多级数据(raster multilevel data)时，数据生成单元1800生成列二值数据(column binary data)。
缓冲器1800A缓冲所生成的打印数据A_D0～A_D3和块控制数据A_B0和A_B1。缓冲器1800B缓冲所生成的打印数据B_D0～B_D7和块控制数据B_B0和B_B1。锁存电路1802锁存缓冲器1800A的数据。锁存电路1803锁存缓冲器1800B的数据中的打印数据B_D0～B_D5以及块控制数据B_B0和B_B1。锁存电路1804锁存缓冲器1800B的数据中的打印数据B_D6和B_D7。
对来自锁存电路1802和1804的输出进行结合的数据结合单元1801保持共8位的数据：打印数据A_D0～A_D3、块控制数据A_B0和A_B1以及打印数据B_D6和B_D7。传送单元1900包括对要传送至图1(a)中的移位寄存器1104A的数据进行缓冲的传送缓冲器1900A和对要传送至图1(b)中的移位寄存器1104B中的数据进行缓冲的传送缓冲器1900B。传送缓冲器1900A和1900B均传送8位数据。数据结合单元1801将数据输出至传送缓冲器1900A，而锁存电路1803将数据输出至传送缓冲器1900B。该布置生成要传送至打印头的数据。
打印设备的滑架102具有在安装打印头时连接至端子1106A和1106B的端子。
图1(b)是根据第一实施例的其它元件基板的示意图。将不重复对与图1(a)中相同的部分的说明，而仅解释不同之处。图1(b)所示的元件基板中的加热器阵列A和B的布置与图12和图1(a)所示的元件基板中的布置相同。
加热器阵列A和B的时分割数彼此相等，因此可以将通用块选择信号供给至加热器阵列A和B的驱动电路。图1(a)所示元件基板的各移位寄存器保持(4个块的)用于生成块选择信号的2位的块控制数据。相反，在图1(b)所示元件基板中，将通用块选择信号供给至加热器阵列A和B的驱动电路。更具体地，用于将打印数据信号供给至加热器阵列A的驱动电路的移位寄存器保持1位块控制数据B0。用于将打印数据信号供给至仅加热器阵列B的驱动电路的移位寄存器保持1位块控制数据B1。然后，从解码器1203A和1203B将2位信号分别输出至加热器阵列A和B的驱动电路。结果，图1(b)所示元件基板可以使移位寄存器中所保持的数据位的数量从图1(a)所示元件基板中的数量减少2位。还可以调换移位寄存器中所保持的块控制数据B0和B1。
在第一实施例的加热器阵列A中，形成阵列的打印元件的数量小于加热器阵列B中的打印元件的数量。在传统布置中，用于包括大量打印元件的打印元件阵列的移位寄存器电路中所保持的数据位的数量大于用于包括少量打印元件的打印元件阵列的移位寄存器电路中所保持的数据位的数量。因此，保持大量数据位的移位寄存器电路的数据传送速度降低。根据本发明，与包括少量打印元件的打印元件阵列相对应的移位寄存器电路中的位的数量增加。此外，与包括大量打印元件的打印元件阵列相对应的移位寄存器电路中的位的数量减少。这使得移位寄存器电路的位的数量能够彼此接近，从而降低两个移位寄存器电路之间的数据传送速度差。
移位寄存器电路和锁存电路中所保持的数据位的数量也可以彼此相等。该布置能够高效地布置电路，并能够高效地向各打印元件传送数据。
第二实施例
将说明第二实施例。将不重复对与第一实施例中相同的内容的说明，而仅说明不同之处。在根据第二实施例的元件基板中，以低密度(300dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是8，并且以高密度(1200dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是32。这些加热器阵列在长度上相等。以低密度布置加热器的加热器阵列和以高密度布置加热器的加热器阵列具有相同数量的组和不同数量的块。时分驱动使用该元件基板内的通用时钟和锁存信号。
图13是用于与第二实施例的元件基板相比较的传统元件基板的示意图。该元件基板包括加热器阵列A和B，以及与各个加热器阵列相对应的两个移位寄存器1104A、1104B和两个解码器1203A、1203B。加热器阵列A包括各自包含2个相邻加热器的4个组。此外，加热器阵列A包括2个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。加热器阵列B包括各自包含8个相邻加热器的4个组。加热器阵列B包括8个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。
在该元件基板中，驱动电路(未示出)接收用于各加热器阵列的打印数据信号和块选择信号。与加热器阵列A相对应的移位寄存器和锁存电路(未示出)保持5位的数据。更具体地，该移位寄存器保持4个组的4位的打印数据A_D0～A_D3以及用于从2个块中选择要驱动的块的1位的块控制数据A_B0。相反，与加热器阵列B相对应的移位寄存器和锁存电路(未示出)保持7位的数据。更具体地，该移位寄存器保持4个组的4位的打印数据B_D0～B_D3以及用于从8个块中选择要驱动的块的3位的块控制数据B_B0～B_B2。这样，这些移位寄存器中所保持的数据位的数量彼此相差2位。
图2是根据第二实施例的元件基板的示意图。
图2所示元件基板中的加热器阵列A和B的布置与图13所示元件基板中的相同。图2中元件基板的布置与图13中元件基板的布置在以下方面有所不同。
移位寄存器1104A保持用于针对各个块驱动加热器阵列A中的加热器的块控制数据A_B0以及用于针对各个块驱动加热器阵列B中的加热器的块控制数据B_B2。移位寄存器1104B保持用于生成要供给至加热器阵列B的驱动电路的块选择信号的块控制数据B_B0和B_B1。解码器1203A经由锁存电路1103A接收块控制数据A_B0，并将其输出至加热器阵列A的组G0、G1、G2和G3。解码器1203B经由锁存电路1103A接收块控制数据B_B2。解码器1203B经由锁存电路1103B接收块控制数据B_B0和B_B1。解码器1203B对3位数据进行解码以生成8位信号。解码器1203B将该8位信号输出至加热器阵列B的组G0、G1、G2和G3。该布置将两个移位寄存器中所保持的数据位的数量相等地设置为6位。
输入至加热器阵列A的移位寄存器1104A的数据共有三种类型：与加热器阵列A相关联的打印数据、与加热器阵列A相关联的块控制数据以及与加热器阵列B相关联的块控制数据。输入至加热器阵列B的移位寄存器1104B的数据共有两种类型：与加热器阵列B相关联的打印数据以及与加热器阵列B相关联的块控制数据。
输入并保持在加热器阵列A的移位寄存器中的用于加热器阵列B的块控制数据作用于加热器阵列B的打印元件。
如上所述，具有不同数量的打印元件的各个打印元件阵列的移位寄存器电路和锁存电路中所保持的数据位的数量变得彼此相等。该布置能够高效地布置电路并能够高效地向各打印元件传送数据。注意，与第一实施例类似，根据本实施例的喷墨打印设备包括数据生成单元和传送单元。第二实施例的喷墨打印设备与第一实施例的喷墨打印设备仅在数据内容和形成数据的位的位置方面有所不同。因而，将省略对其的说明。
第三实施例
现在将说明第三实施例。将不重复对与第一和第二实施例中相同的内容的说明，而仅说明不同之处。根据第三实施例的元件基板包括3个加热器阵列和3个移位寄存器。以低密度(300dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是8。以中间密度(600dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是16。以高密度(1200dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是32。这些加热器阵列在长度上相等。时分驱动使用该元件基板内的通用时钟和锁存信号。
图14是用于与第三实施例的元件基板相比较的传统元件基板的示意图。该元件基板包括加热器阵列A、B和C以及与各个加热器阵列相对应的3个移位寄存器1104A、1104B、1104C和3个解码器1203A、1203B、1203C。各移位寄存器仅与一个打印元件阵列内布置的打印元件相对应。加热器A包括各自包含4个相邻加热器的两个组G0和G1。此外，加热器阵列A包括4个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共2个加热器。加热器阵列B包括各自包含4个相邻加热器的4个组G0、G1、G2和G3。加热器阵列B包括4个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。加热器阵列C包括各自包含4个相邻加热器的8个组G0、G1、G2、G3、G4、G5、G6和G7。加热器阵列C包括4个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共8个加热器。
在该元件基板中，驱动电路(未示出)接收用于各加热器阵列的打印数据信号和块选择信号。与加热器阵列A相对应的移位寄存器和锁存电路(未示出)保持4位的数据。更具体地，该移位寄存器保持2个组的2位的打印数据A_D0和A_D1以及用于从4个块中选择要驱动的块的2位的块控制数据A_B0和A_B1。与加热器阵列B相对应的移位寄存器和锁存电路(未示出)保持6位的数据。更具体地，该移位寄存器保持4个组的4位的打印数据B_D0～B_D3以及用于从4个块中选择要驱动的块的2位的块控制数据B_B0和B_B1。与加热器阵列C相对应的移位寄存器和锁存电路(未示出)保持10位的数据。更具体地，该移位寄存器保持8个组的8位的打印数据C_D0～C_D7以及用于从4个块中选择要驱动的块的2位的块控制数据C_B0和C_B1。这些移位寄存器中所保持的数据位的数量彼此最大相差4位。
图3(a)是根据第三实施例的元件基板的示意图。
图3(a)所示元件基板中的加热器阵列A、B和C的布置与图14所示元件基板中的布置相同。图3(a)所示元件基板的布置与图14所示元件基板的布置在以下方面有所不同。
在图3(a)的元件基板中，移位寄存器1104A保持用于生成要供给至加热器阵列C的驱动电路的打印数据信号的打印数据C_D5～C_D7。此外，与加热器阵列B相对应的移位寄存器1104B具有虚拟(NULL)位。与加热器阵列C相对应的移位寄存器1104C保持打印数据C_D0～C_D4以及块控制数据C_B0和C_B1。该布置将3个移位寄存器中所保持的数据位的数量相等地设置为7位。
端子1106A接收与加热器阵列A的打印元件相关联的打印数据和块控制数据以及与加热器阵列C的打印元件相关联的一些打印数据。加热器阵列A的移位寄存器1104A保持这些数据。端子1106B接收与加热器阵列B的打印元件相关联的打印数据和块控制数据。移位寄存器1104B保持这些数据。端子1106C接收与加热器阵列C的打印元件相关联的剩余打印数据和块控制数据。移位寄存器1104C保持这些数据。
将保持在加热器阵列A的移位寄存器中的、与加热器阵列C相关联的一些打印数据从加热器阵列A的移位寄存器输出，并且这些打印数据作用于加热器阵列C的打印元件。
图16(b)是根据第三实施例的喷墨打印设备的控制电路的电路图。将说明与第一实施例的不同之处，而不重复对相同内容的说明。
第三实施例与第一实施例的不同之处在于，在第一实施例中加热器阵列的数量是2，而在第三实施例中加热器阵列的数量是3。因此，根据第三实施例的喷墨打印设备包括与加热器阵列A、B和C相对应的缓冲器1800A、1800B和1800C以及传送缓冲器1900A、1900B和1900C。第一实施例采用了将与加热器阵列B相对应的一些数据和与加热器阵列A相对应的数据合成的电路布置。相反，第三实施例采用了将与加热器阵列C相对应的一些数据和与加热器阵列A相对应的数据合成的电路布置。
更具体地，数据生成单元1800生成与加热器阵列C相对应的10位的数据，并在缓冲器1800C中缓冲它们。缓冲器1800C将10位中的7位输出至锁存电路1804，并将10位中的3位输出至锁存电路1805。锁存电路1805将3位输出至数据结合单元1801。数据结合单元1801将该3位的数据与从加热器阵列A的锁存电路1802输出的4位的数据结合。数据结合单元1801将结合成的数据输出至传送缓冲器1900A。在第三实施例中，将与加热器阵列B相对应的数据在未经过任何处理的情况下传送至打印头。
图3(b)是根据第三实施例的其它元件基板的示意图。图3(b)所示元件基板中的加热器阵列A、B和C的布置与图14和图3(a)所示元件基板中的布置相同。加热器阵列A、B和C的时分割数彼此相等，因此将通用块选择信号供给至加热器阵列A、B和C的驱动电路。图3(a)所示元件基板的各移位寄存器保持用于生成块选择信号的2位的块控制数据。
相反，在图3(b)所示元件基板中，将打印数据信号供给至加热器阵列B的驱动电路的移位寄存器1104B保持共2位的数据：块控制数据B0和B1。经由解码器1203B将输入至移位寄存器1104B的块控制数据B0和B1输出至各个加热器阵列。与加热器阵列A相对应的移位寄存器1104A和与加热器阵列C相对应的移位寄存器1104C仅接收打印数据。即，移位寄存器1104A和1104C不保持块控制数据。另外，在将打印数据信号供给至加热器阵列A的驱动电路的移位寄存器1104A中以及将打印数据信号供给至仅加热器阵列C的驱动电路的移位寄存器1104C中，设置了虚拟(NULL)位。该布置将3个移位寄存器中所保持的数据位的数量相等地设置为6位。因此，与图3(a)所示的元件基板相比较，图3(b)所示的元件基板可以减少移位寄存器中所保持的数据位的总数量。图3(b)所示的元件基板还可以减少解码器的数量。
在图3(b)所示的元件基板中，端子1106A接收与加热器阵列A的打印元件相关联的打印数据以及与加热器阵列C的打印元件相关联的一些打印数据。移位寄存器1104A保持这些数据。在移位寄存器1104A中所保持的数据中，一个预定位是空数据。这还适用于后面要描述的移位寄存器1104C。
端子1106B接收这些加热器阵列通用的块控制数据B0和B1，并且移位寄存器1104B保持它们。移位寄存器1104B还保持与加热器阵列B的组G0～G3相对应的数据。解码器1203B根据块控制数据生成控制数据并将其输出至各加热器阵列。
移位寄存器1104C保持从端子1106C输入的数据。该数据与加热器阵列C的组G0～G4相对应。移位寄存器1104A保持与加热器阵列C的组G5～G7相对应的数据。因而，与加热器阵列C相对应的驱动电路从锁存电路1103A和1103C接收数据。
这样，第三实施例缩小多个移位寄存器和多个锁存电路中所保持的数据位的数量之间的差异。第三实施例能够高效地布置电路并能够高效地向各打印元件传送数据。
第四实施例
将说明第四实施例。将不重复对与第一、第二和第三实施例中相同的内容的说明，而仅说明不同之处。根据第四实施例的元件基板包括3个加热器阵列和3个移位寄存器。以低密度(300dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是8。以中间密度(600dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是16。以高密度(1200dpi)布置加热器的加热器阵列的加热器的数量是32。这些加热器阵列在长度上相等。时分驱动使用该元件基板内的通用时钟和锁存信号。
图15是用于与第四实施例的元件基板相比较的传统元件基板的示意图。该元件基板包括加热器阵列A、B和C以及与各个加热器阵列相对应的3个移位寄存器1104A、1104B、1104C和3个解码器1203A、1203B、1203C。加热器阵列A包括各自包含2个相邻加热器的4个组。此外，加热器阵列A包括2个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。加热器B包括各自包含4个相邻加热器的4个组。加热器阵列B包括4个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。加热器阵列C包括各自包含8个相邻加热器的4个组。加热器阵列C包括8个块，各个块包含逐一从各个组选出并同时驱动的共4个加热器。
在该元件基板中，驱动电路(未示出)接收用于各加热器阵列的打印数据信号和块选择信号。与加热器A相对应的移位寄存器1104A和锁存电路(未示出)保持5位的数据。更具体地，该移位寄存器保持4个组的4位的打印数据A_D0～A_D3以及用于从2个块中选择要驱动的块的1位的块控制数据A_B0。与加热器阵列B相对应的移位寄存器1104B和锁存电路(未示出)保持6位的数据。更具体地，该移位寄存器保持4个组的4位的打印数据B_D0～B_D3以及用于从4个块中选择要驱动的块的2位的块控制数据B_B0和B_B1。与加热器阵列C的移位寄存器1104C和锁存电路(未示出)保持7位的数据。更具体地，该移位寄存器保持4个组的4位的打印数据C_D0～C_D3以及用于从8个块中选择要驱动的块的3位的块控制数据C_B0～C_B2。移位寄存器中所保持的数据位的数量彼此最大相差2位。
图4是根据第四实施例的元件基板的示意图。
图4所示元件基板中的加热器阵列A、B和C的布置与图15所示元件基板中的布置相同。根据第四实施例的元件基板的布置与图15中元件基板的布置在以下方面有所不同。
在第四实施例的元件基板中，移位寄存器1104A保持用于生成要供给至加热器阵列C的驱动电路的打印数据信号的打印数据C_D3。锁存电路1103A锁存从移位寄存器1104A输出的打印数据C_D3，并将其输出至加热器阵列C的G3。该布置将3个移位寄存器中所保持的数据位的数量相等地设置为6位。
注意，在图4中移位寄存器1104A保持打印数据C_D3，并且还可以保持剩余打印数据C_D0～C_D2中的任一个。例如，当移位寄存器1104A保持打印数据C_D0时，锁存打印数据C_D0的锁存电路1103A能够将打印数据C_D0输出至加热器阵列C的G0。注意，与第三实施例类似，根据本实施例的喷墨打印设备包括数据生成单元和传送单元。第四实施例的喷墨打印设备与第三实施例的喷墨打印设备仅在数据内容和形成数据的位的位置方面有所不同。因而，省略了对其的说明。
如上所述，第四实施例使多个移位寄存器和多个锁存电路中所保持的数据位的数量彼此相等。第四实施例能够高效地布置电路并能够高效地向各打印元件传送数据。
其它实施例
上述实施例已经例示了具有相对少量的加热器的元件基板。然而，本发明还适用于具有大量加热器的元件基板。上述实施例已经例示了具有2个或3个加热器阵列的元件基板。然而，本发明还适用于具有较大数量的加热器阵列的元件基板。
代替根据上述实施例的元件基板中用作打印元件的加热器，本发明还适用于具有其它功能元件的元件基板。例如，本发明适用于在单个基板内布置了多个熔丝型ROM的元件基板。在这种情况下，基于与上述实施例相同的构想，该元件基板中所使用的移位寄存器用作与熔丝型ROM的布置和熔丝型ROM的数量相对应的一个。这样，本发明可以提供与熔丝型ROM的数量相对应的元件基板等。
尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及相等结构和功能。

Claims (8)

1.一种打印元件基板，包括：
各自具有多个打印元件的第一打印元件阵列和第二打印元件阵列；
第一驱动电路，用于将所述第一打印元件阵列中所包括的多个打印元件分成预定数量的组，并时分驱动属于各组的打印元件；
第二驱动电路，用于将所述第二打印元件阵列中所包括的多个打印元件分成与所述预定数量的组相比的较大数量的组，并时分驱动属于各组的打印元件；
第一移位寄存器电路，用于保持用于驱动属于所述第一打印元件阵列的打印元件的数据和用于驱动属于所述第二打印元件阵列的打印元件中的一部分打印元件的数据；以及
第二移位寄存器电路，用于保持用于驱动属于所述第二打印元件阵列的打印元件中的除所述一部分打印元件以外的打印元件的数据。
2.根据权利要求1所述的打印元件基板，其特征在于，所述第一移位寄存器电路中所保持的数据包括用于从属于形成所述第一打印元件阵列的组的打印元件中选择要驱动的打印元件的信息，以及所述第二移位寄存器电路中所保持的数据包括用于从属于形成所述第二打印元件阵列的组的打印元件中选择要驱动的打印元件的信息。
3.根据权利要求1所述的打印元件基板，其特征在于，所述第一移位寄存器电路和所述第二移位寄存器电路分别连接至外部输入信号线。
4.根据权利要求1所述的打印元件基板，其特征在于，还包括锁存电路，所述锁存电路用于将所述第一移位寄存器电路中所保持的数据中的预定位范围的数据输出至所述第一驱动电路，并将除所述预定位范围的数据以外的数据输出至所述第二驱动电路。
5.根据权利要求1所述的打印元件基板，其特征在于，由所述第一驱动电路执行的时分割数等于由所述第二驱动电路执行的时分割数。
6.一种打印头，其具有根据权利要求1所述的打印元件基板。
7.一种打印设备，其具有能够安装根据权利要求6所述的打印头的滑架。
8.根据权利要求7所述的打印设备，其特征在于，还包括生成电路，所述生成电路用于生成要保持在所述第一移位寄存器电路和所述第二移位寄存器电路中的数据。
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