CN104417051A - 元件基板、打印头和打印设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及元件基板、打印头和打印设备。提供一种元件基板，其能够在驱动具有长布线长度的元件基板上的打印元件时抑制电磁噪声的发生、防止操作错误以及打印高质量图像。在该元件基板中，多个各自包括打印元件的元件基板配置在所述打印元件的排列方向上。包括用于供给驱动电源以驱动所述打印元件的布线以及从所述打印元件起的接地布线的各元件基板以如下方式进行配置。各元件基板包括用于延迟加热使能信号以驱动所述打印元件并将该加热使能信号供给至各个打印元件的延迟电路，以及用于根据控制信号，在向各打印元件供给所述加热使能信号时切换延迟顺序的切换电路。

Description

元件基板、打印头和打印设备
技术领域
本发明涉及元件基板、打印头和打印设备，具体涉及用于根据例如喷墨法进行打印的全幅打印头和使用该全幅打印头进行打印的打印设备。
背景技术
公知有如下喷墨打印头，其利用热能将墨从多个吐出口排出。在这种打印头中，为了获得稳定的排出特性，需要对加热器施加稳定的电压。将多个加热器阵列布置在打印头用元件基板上。当一个加热器阵列的所有加热器被同时驱动时，大电流流至接地布线和用于向加热器供给电力的驱动电源布线，电压由于布线电阻大大降低。为了减小压降，在近年来的打印头用元件基板中，限制同时驱动的加热器的数量。更具体地，将多个加热器分成预定数量的块并顺次驱动，即，进行所谓的时分驱动(time-divisional driving)，从而实现对加热器的稳定电压施加。
当同时驱动多个加热器时，大电流流至驱动电源布线和接地布线。在大电流供给的上升沿和下降沿，驱动电源布线和接地布线中的电感耦合生成电磁噪声。
用于向元件基板上的加热器施加驱动电压的驱动电源布线、接地布线、以及用于向元件基板上的逻辑电路发送信号的逻辑信号布线等并排布置在打印头上。因此，上述电感耦合所生成的电磁噪声可能会叠加在逻辑信号中并造成设置在元件基板上的逻辑电路中的操作错误。为了防止这种问题，用于进行时分驱动的元件基板执行控制以延迟以纳秒为单位的、要施加到所选择的块中的各加热器的驱动脉冲的定时。通过这种方法使得以单位时间流动的电流为小，从而抑制电磁噪声的发生并防止在元件基板上的逻辑电路中的操作错误(参见日本特许3323597和日本特开2008-114378)。
为了实现更快速的打印，近年提出有如下全幅打印头，其通过配置多个元件基板来使该全幅打印头预先具有打印介质的宽度以上的打印宽度。因为理论上不需要扫描和移动打印头，所以全幅打印头能够进行高速打印，并且用在商业或工业用途的打印设备中。
由于全幅打印头的打印宽度长，从电源电路或电容到元件基板的驱动电源布线的布线长度和接地布线的布线长度也变长。当布线长度长时，布线的寄生电感成分大。由于这个原因，当流动大电流时，振铃(ringing)产生，加热器的驱动电压大幅变化。在加热器的驱动电压振铃的状态下，当要施加到所选择的块中的各加热器的驱动脉冲的定时被延迟时，在要施加到各加热器的驱动脉冲之间产生波形差，并且产生各加热器所生成的能量之间的差。这种能量差导致从吐出口排出的墨的量之间的差，从而导致打印图像中的浓度不均匀。
发明内容
因此，作为对上述传统技术的缺点的响应而构思出本发明。
例如，根据本发明的元件基板、使用该元件基板的打印头以及包括该打印头的打印设备能够在驱动具有长布线长度的元件基板上的打印元件时抑制电磁噪声的发生、防止操作错误以及打印高质量图像。
根据本发明的一个方面，提供一种元件基板，包括用于生成要用来排出液体的能量的多个打印元件、用于供给要用来驱动所述多个打印元件的驱动电源的布线、从所述多个打印元件起的接地布线、以及用于延迟要用来驱动所述打印元件的加热使能信号并将所述加热使能信号供给至所述多个打印元件中的各个打印元件的延迟电路，所述元件基板还包括：切换电路，用于根据控制信号，切换在利用所述延迟电路将所述加热使能信号供给至所述多个打印元件中的各个打印元件的情况下的延迟顺序。
根据本发明的另一个方面，提供一种打印头，其使用具有上述结构的多个元件基板并且向多个打印元件供给驱动电源和加热使能信号，从而由所述多个打印元件进行打印。
根据本发明的又一个方面，提供一种打印头，包括第一元件基板，其中，在所述第一元件基板上集成有用于生成要用来排出液体的能量的多个打印元件、用于供给要用来驱动所述多个打印元件的驱动电源的布线、以及从所述多个打印元件起的接地布线；以及第二元件基板，其中，在所述第二元件基板上集成有用于延迟要用来驱动所述打印元件的加热使能信号并向所述多个打印元件中的各个打印元件供给延迟的加热使能信号的延迟电路，所述延迟电路包括切换电路，所述切换电路用于根据控制信号，切换在利用所述延迟电路向所述多个打印元件中的各个打印元件供给所述加热使能信号的情况下的延迟顺序，以及通过向所述多个打印元件供给所述驱动电源和所述延迟的加热使能信号，来由所述多个打印元件进行打印。
根据本发明的又一个方面，提供一种打印设备，其使用具有上述结构的打印头，尤其是，例如，具有与打印介质的宽度相对应的打印宽度、并通过根据喷墨法排出墨进行打印的全幅喷墨打印头。
本发明是尤其有优势的，这是因为其可以抑制由于在驱动打印元件时所供给的电流的上升和下降所引起的电磁噪声的发生、防止电路的操作错误、并获得高质量的图像打印。
通过以下(参考附图)对典型实施例的说明，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明典型实施例的喷墨打印设备的内部结构的侧剖视示意图。
图2是用于说明图1中所示的打印设备的单面打印操作的图。
图3是用于说明图1中所示的打印设备的双面打印操作的图。
图4是示出全幅打印头的示意性结构的图。
图5是示出驱动电源布线和接地布线的等效电路的图。
图6是示出元件基板的部分、特别是用作为打印元件的加热器及其驱动电路的电路图。
图7A和图7B是示出根据本发明第一实施例的延迟电路的结构的电路示意图。
图8A、图8B和图8C是打印元件的驱动时序图。
图9A、图9B和图9C是示出元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。
图10A、图10B和图10C是示出传统的元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。
图11A和图11B是示出根据本发明第一实施例的第一变形例的延迟电路的结构的电路图。
图12A和图12B是示出根据本发明第一实施例的第二变形例的延迟电路的结构的电路图。
图13A和图13B是示出根据本发明第一实施例的第二变形例的延迟电路的操作的时序图。
图14A和图14B分别是示出根据本发明第二实施例的延迟电路的结构的电路图和用于说明由该电路所处理的信号的图。
图15A、图15B和图15C是示出根据本发明第二实施例的元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。
图16是示出根据本发明第三实施例的元件基板的部分、特别是用作为打印元件的加热器及其驱动电路的电路图。
图17A、图17B和图17C是示出根据本发明第三实施例的元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。
具体实施方式
现在将根据附图对本发明的示例性实施例进行详细说明。注意，相同的附图标记表示已经说明的部分，将省略其重复说明。
在本说明书中，术语“打印”不仅包括在打印介质上的诸如字符和图形等的有意义的信息的形成，而且还广泛地包括打印介质上的图像、图表、以及图案等的形成或介质的处理，不管它们是有意义的还是无意义的，也不管它们是否可视化为能够被人类视觉感知。
此外，术语“打印介质”不仅包括在普通打印设备中使用的纸张，而且还广泛地包括诸如布、塑料膜、金属板、玻璃、陶瓷、木材和皮革等能够接受墨的材料。
此外，术语“墨”(以下也称为“液体”)应与上述“打印”的定义类似地进行广泛地解释。即，“墨”包括如下液体，当将该液体施加到打印介质上时，可以形成图像、图表、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，使施加到打印介质上的墨中所包含的着色剂固化或不溶解。
另外，除非另有规定，“喷嘴”一般指墨孔或与它相连通的液体通道，以及用于产生排出墨用的能量的元件。
下面要使用的打印头用元件基板(头基板)不表示仅由硅半导体制成的基底，而是表示设置有元件、布线等的部件。
“在基板上”不仅简单地表示在该元件基板的上方，而且也表示元件基板的表面和元件基板在表面附近的内侧。在本发明中，“内置”是如下术语，其不是表示简单地将作为单独部件的分立元件设置在基板表面上，而是表示在例如半导体电路的制造过程中在元件基板上整体地形成和制造各元件。
接下来将说明喷墨打印设备的实施例。该打印设备是一种使用绕成卷状物的连续薄片(打印介质)、并支持单面打印和双面打印这两者的高速行式打印机。该打印设备适用于例如在实验室打印等大规模打印领域。
<喷墨打印设备(图1至图3)>
图1是示出根据本发明典型实施例的喷墨打印设备(以下称为打印设备)的示意性内部结构的侧剖视图。该设备的内部大致可以分为薄片供给单元1、去卷曲单元2、歪斜校正单元3、打印单元4、清洁单元(未示出)、检查单元5、裁切单元6、信息打印单元7、干燥单元8、薄片卷绕单元9、排出输送单元10、分页器单元11、排出托盘12和控制单元13等。利用包括辊对和带的输送机构沿着由图1中的实线所表示的输送路径输送薄片，并对薄片进行各单元的处理。
薄片供给单元1存储并供给绕成卷状物的连续薄片。薄片供给单元1可以存储两个卷状物R1和R2，且用于选择性地引出并供给薄片。注意，可存储的卷状物的数量不限于两个，也可以存储一个或三个以上的卷状物。去卷曲单元2减少从薄片供给单元1供给的薄片的卷曲(翘曲)。去卷曲单元2通过使用与一个驱动辊相对应的两个夹紧辊对薄片进行弯曲和按压以给予在与卷曲相反的方向上的翘曲，从而减少卷曲。歪斜校正单元3对穿过了去卷曲单元2的薄片的歪斜(相对于原来的行进方向的倾斜)进行校正。将位于基准侧的薄片端部压在引导构件上，从而校正薄片的歪斜。
打印单元4通过打印头单元14在输送的薄片上形成图像。打印单元4还包括多个用于输送薄片的输送辊。打印头单元14包括如下的全幅打印头(喷墨打印头)：在该全幅打印头中，喷墨嘴阵列形成在覆盖假定要使用的薄片的最大宽度的范围内。在打印头单元14中，多个打印头沿薄片输送方向平行地配置。在本实施例中，打印头单元14包括与K(黑色)、C(青色)、M(品红色)和Y(黄色)这四种颜色相对应的四个打印头。打印头按照从薄片输送的上游侧依次为K、C、M和Y的顺序配置。注意，墨的颜色的数量和打印头的数量不限于四个。至于喷墨方法，可以采用使用加热元件的方法、使用压电元件的方法、使用静电元件的方法、使用MEMS元件的方法等。经由墨管将各颜色的墨从储墨罐供给到打印头单元14。
检查单元5光学地读取打印单元4打印在薄片上的检查图案或图像，并且检查打印头的喷嘴的状态、薄片输送状态、图像位置等。检查单元5包括用于实际上读取图像并生成图像数据的扫描单元，以及用于分析所读取的图像并将分析结果返回到打印单元4的图像分析单元。检查单元5包括配置在与薄片输送方向垂直的方向上的CCD线传感器。
注意，如上所述，在图1中所示的打印设备支持单面打印和双面打印这两者。图2和图3分别为用于说明图1中所示的打印设备的单面打印操作和双面打印操作的图。
<全幅打印头(图4至图6)>
图4是示出全幅打印头的示意性结构的图。
如图4所示，在全幅打印头的元件基板101中，多个元件基板103之字形地配置印刷板102上，并经由第一连接器110、电缆104和第二连接器111电连接到头控制基板109。在各个元件基板103上，集成有多个打印元件，其中，该多个打印元件中的每一个均用来生成用于排出诸如墨等的液体的能量。多个元件基板配置在打印元件的排列方向上，从而获得与打印介质的宽度相对应的打印宽度。头控制基板109的电源电路105生成用来驱动各元件基板103中的打印元件的驱动电压VH、和接地电压GNDH。这些电压经由驱动电源布线107-1、107-2和107-3以及接地布线108-1、108-2和108-3供给至各元件基板103。
为了稳定驱动电压VH，将电容器106集成在头控制基板109上。由于电容器是具有一定厚度的部件，所以需要在高度方向上的空间，以将其集成在基板上。为了使从元件基板103排出的墨滴准确地落在打印介质上，打印介质与元件基板103之间的距离需要为约1毫米。因此，很难确保用于将电容器106集成在印刷板102上的在高度方向上的空间，电容器106集成在头控制基板109上。
如图4所示，驱动电源布线分为头控制基板109上的驱动电源布线107-1、电缆104的驱动电源布线107-2、以及印刷板102上的驱动电源布线107-3。当统称这些布线时，简单地将它们称为驱动电源布线107。同样地，接地布线108分为头控制基板109上接地布线108-1、电缆104的接地布线108-2、以及印刷板102上的接地布线108-3。当统称这些布线时，简单地将它们称为接地布线108。
图5是示出驱动电源布线107和接地布线108的等效电路的图。
驱动电源布线107-1、107-2和107-3以及接地布线108-1、108-2和108-3中的每一个均具有寄生电感202。在图5中，寄生电感202被分开地表示，分别为：头控制基板109部分的寄生电感202-1、电缆104部分的寄生电感202-2、和印刷板102部分的寄生电感202-3。同样，各驱动电源布线107-1、107-2和107-3以及接地布线108-1、108-2和108-3具有导线电阻201。如图5所示，导线电阻201被分开地表示，分别为：头控制基板109部分的导线电阻201-1、电缆104部分的导线电阻201-2、和印刷板102部分的导线电阻201-3。
寄生电感202的值与驱动电源布线或接地布线的布线长度成比例地增加。由于全幅打印头具有等于或大于打印介质的宽度的打印宽度，在印刷板102上的各驱动电源布线107-3和接地布线108-3可能具有100毫米以上的布线长度。此外，由于头控制基板109和全幅打印头的元件基板101在打印设备中的配置上的限制，电缆104的各驱动电源布线107-2和各接地布线108-2还可能具有200毫米以上的布线长度。由于这些原因，从电容器106到元件基板103的驱动电源布线的布线长度可能是300毫米以上，寄生电感值变大。更具体地，从电容器106起的寄生电感202-2和202-3总共具有达数百nH的值。当大电流流至数百nH的寄生电感时，振铃发生。
图6是示出元件基板103的一部分、特别是用作为打印元件的加热器及其驱动电路的电路图。
参照图6，延迟电路301延迟使能信号。加热器组302用作为用于加热并排出墨的打印元件。晶体管组303驱动加热器组302。控制栅组304控制晶体管组303。锁存电路305锁存要经由控制栅组304发送至晶体管组303的数据。块选择逻辑电路306基于时分块启动控制栅组304的控制栅。
注意，当单独提及加热器组302的加热器时，将它们称作为带后缀的加热器302-a～302-g。同样，当单独提及控制栅组304的控制栅时，将它们称为带后缀的控制栅304-a～304-g。
块选择逻辑电路306由解码器等形成，并且用于顺序地指定多个块。为了描述简单，假定这个电路用于解码块选择信号，然后通过解码的块选择信号选择一个块。
加热使能信号HE在预定时间段启动控制栅组304的特定控制栅。该加热使能信号HE从元件基板103的外部输入或由元件基板103中的HE生成电路(未示出)生成。附图标记HE-a～HE-g表示由延时电路301通过延迟信号HE而获得的信号；附图标记VH表示将用于向加热器组302施加驱动电压的驱动电源布线捆在一起的电极极板；附图标记GNDH表示将加热器组302的接地布线捆在一起的电极极板。
接下来使用作为共同实施例的具有上述结构的全幅打印头和喷墨打印设备，对集成在元件基板上的延迟电路的多个实施例进行说明。
[第一实施例]
图7A和图7B是示出根据本发明第一实施例的延迟电路301的结构的电路示意图。
参照图7A和图7B，端子A～G和HE与图6中所示的延迟电路301中的端子A～G和HE相对应。延迟电路301由第一延迟缓冲器组401和第二延迟缓冲器组402构成，该第二延迟缓冲器组402具有与第一延迟缓冲器组401不同的延迟顺序。缓冲器电路403例如由两级反相器电路构成。切换电路404由MOS晶体管开关构成。切换电路404具有根据延迟顺序控制信号CONT每隔预定时间切换要输出到端子A～G的延迟信号的功能。
图7A是示出在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为低时的连接状态的图。由第一延迟缓冲器组401生成的延迟信号输出至端子A～G。因此，信号HE-a是延迟最多的信号。另一方面，图7B是示出延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为高时的连接状态的图。由第二延迟缓冲器组402生成的延迟信号输出至端子A～G。因此，信号HE-g是延迟最多的信号。
下面将参照图6基于上述的延迟电路301的操作说明元件基板103的详细操作。
根据图6，驱动由块选择逻辑电路306所选择的加热器组302的所有加热器。当延迟顺序控制信号CONT为低电平时，首先，信号HE-g输入至控制栅304-g，驱动脉冲信号输入到加热器302-g，电流开始流动。
接着，通过使延迟电路301将信号HE-g延迟预定时间而获得的信号HE-f输入至控制栅304-f，延迟了预定时间的驱动脉冲信号输入至加热器302-f，电流开始流动。接着，通过使延迟电路301将信号HE-f延迟预定时间而获得的信号HE-e输入至控制栅304-e，延迟了预定时间的驱动脉冲信号输入至加热器302-e，电流开始流动。重复这种操作，以顺序驱动加热器302-g、302-f、302-e、302-d、302-c、302-b和302-a。
另一方面，当延迟顺序控制信号CONT为高电平时，首先，信号HE-a输入至控制栅304-a，驱动脉冲信号输入到加热器302-a，电流开始流动。接着，通过使延迟电路301将信号HE-a延迟预定时间而获得的信号HE-b输入至控制栅304-b，延迟了预定时间的驱动脉冲信号输入至加热器302-b，电流开始流动。接着，通过使延迟电路301将信号HE-b延迟预定时间而获得的信号HE-c输入至控制栅304-c，延迟了预定时间的驱动脉冲信号输入至加热器302-c，电流开始流动。重复这种操作，以顺序驱动加热器302-a、302-b、302-c、302-d、302-e、302-f和302-g。
图8A至图8C是打印元件的驱动时序图。
图8A是示出锁存信号LT、使能信号HE和延迟顺序控制信号CONT的定时的图。参照图8A，行时间(line time)表示在打印介质上打印与一行或一列相对应的图像的时间。元件基板进行将一行的打印分割成预定数量的块并依次驱动加热器的时分驱动。锁存时间LAT是每块的时间。锁存信号LT是用于识别一个块的信号。元件基板在每一行时间切换延迟顺序的方向。
图8B是图8A所示的部分I的详细时序图，即，当延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为低时的时序图。另一方面，图8C是图8A所示的部分II的详细时序图，即，当延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为高时的时序图。
参照图8B和图8C，VH表示VH的电压波形；GNDH表示GNDH的电压波形；IH表示流至VH的电流的电流波形。
在时间段t1期间，加热器依次开始驱动，并且电流IH的值逐渐增大(IH上升)。在上升时，电流IH流向散布在驱动电源布线107中的寄生电感202。这导致VH和GNDH中的振铃。更具体地，在VH的电压波形中发生下冲振铃(undershoot ringing)，在GNDH的电压波形中发生上冲振铃(overshoot ringing)。出于这个原因，在时间段t1期间施加在加热器302两端的电压比在时间段t2期间施加在加热器302两端的电压低，并且流入到加热器302的电流也变小。
在时间段t3期间，加热器依次结束驱动，并且电流IH的值逐渐减小(IH下降)。在下降时，电流IH流向寄生电感202。这再一次导致VH和GNDH中的振铃。更具体地，在VH的电压波形中发生上冲振铃，在GNDH的电压波形中发生下冲振铃。出于这个原因，在时间段t3期间施加在加热器302两端的电压比在时间段t2期间施加在加热器302两端的电压高，并且流入到加热器302的电流变大。
因此，由最先选择的加热器所生成的能量是最小的。生成的能量随着加热器的选择定时变得靠后而渐渐变大。由最后选择的加热器生成的能量是最大的。该能量差导致了从全幅打印头的吐出口排出的墨的量之间的差异。例如，当延迟顺序控制信号CONT为低电平时，最先选择的加热器为加热器302-g，最后选择的加热器为加热器302-a。图8B示出在加热器302-g中的电流变化(302-g的电流I)和在加热器302-a中的电流变化(302-a的电流I)。由加热器302-g所生成的能量比由加热器302-a所生成的能量小11％左右。由于该能量差，从与加热器302-g相对应的吐出口排出的墨的量比从与加热器302-a相对应的吐出口排出的墨的量小3％左右。
另一方面，当延迟顺序控制信号CONT为高电平时，最先选择的加热器为加热器302-a，最后选择的加热器为加热器302-g。图8C示出在加热器302-g中的电流变化(302-g的电流I)和在加热器302-a中的电流变化(302-a的电流I)。由加热器302-g所生成的能量比由加热器302-a所生成的能量大11％左右。由于该能量差，从与加热器302-g相对应的吐出口排出的墨的量比从与加热器302-a相对应的吐出口排出的墨的量大3％左右。
图9A、图9B和图9C是示出元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。
图9A示出元件基板的吐出口的结构。吐出口601在与打印介质输送方向垂直的方向上配置成一行。吐出口601-g与加热器302-g相对应。当加热器302-g被驱动时，吐出口601-g排出墨。吐出口601-a与加热器302-a相对应。当加热器302-a被驱动时，吐出口601-a排出墨。
图9B示出排出的墨已落在打印介质上的状态。各个落点以与排出量成比例的尺寸示出。落点602-g由从吐出口601-g排出的墨的落下而形成。落点602-a由从吐出口601-a排出的墨的落下而形成。
在本实施例中，在每个打印操作的行时间切换延迟顺序。例如，在打印第n行时，将延迟顺序控制信号CONT设置为低电平，并且在打印下一行即第(n+1)行时，将延迟顺序控制信号CONT设置为高电平。出于这个原因，第n行的落点602-g具有最小的尺寸。落点尺寸朝着吐出口601-a逐渐变大，落点602-a具有最大的尺寸。此外，第(n+1)行的落点602-g具有最大的尺寸。落点尺寸朝着吐出口601-a逐渐变小，落点602-a具有最小的尺寸。如图9B所示的第n行、第(n+1)行、第(n+2)行和第(n+3)行，在每个行时间重复这个操作。
图9C示出使用根据第一实施例的元件基板所打印的图像。根据图9C，在每个行时间切换延迟顺序，从而打印出抑制了浓度不均匀的图像。
将该图像与在使用传统的元件基板进行打印时的打印图像相比较，其中，在传统的元件基板中，在每个行时间不切换延迟顺序，延迟顺序是固定的。
图10A～图10C是示出传统元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。注意，图10A～图10C分别与图9A～图9C相对应。与本实施例不同的是，不切换延迟顺序。
从图10B和图9B的比较中明显看出，由于在传统元件基板中延迟顺序是固定的，所以与行无关地，落点602-g总是具有最小的尺寸，落点602-a总是具有最大的尺寸。出于这个原因，浓度也具有预定的趋向并且可以从视觉上识别该趋向。从图10C和图9C的比较中明显看出，在传统技术的打印图像中发生浓度不均匀。
因此，根据上述实施例，进行控制以在打印操作的每一行时间切换加热器驱动的延迟顺序。由加热器生成的能量之间的差造成的墨排出量的差和由墨排出量的差造成的落点尺寸之差打印介质上被分散，从而使得很难在视觉上识别出打印浓度的不均匀。这使得在抑制浓度不均匀的同时打印高质量的图像。
注意，延迟电路301的电路结构并不限于图7A和图7B所示的那样。例如，可以使用其中的缓冲器电路的数量减半的结构。
图11A和图11B是示出根据本发明第一实施例的第一变形例的延迟电路301的结构的电路图。
参照图11A和11B，端子A～G和HE与图6所示的延迟电路301的端子A～G和HE相对应。延迟电路301由缓冲器电路403和切换电路404构成。根据该变形例的延迟电路301，通过切换缓冲器电路的输入和输出的连接状态切换延迟顺序。因为缓冲器电路的所需数量与第一实施例相比可减少一半，所以这种结构在电路面积方面比第一实施例更有优势。
图11A示出在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为低时的连接状态。以信号HE-g、HE-f、HE-e、HE-d、HE-c、HE-b和HE-a的顺序进行延迟。另一方面，图11B在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为高时的连接状态。以信号HE-a、HE-b、HE-c、HE-d、HE-e、HE-f和HE-g的顺序进行延迟。
以上述结构，能够在打印操作的每一行时间切换延迟顺序，因此在使缓冲器电路的数量减少一半的同时获得与第一实施例中相同的效果。
图12A和图12B是示出根据本发明第一实施例的第二变形例的延迟电路301的结构的电路图。参照图12A和12B，端子A～G和HE与图6所示的延迟电路301的端子A～G和HE相对应。延迟电路301由移位寄存器901和切换电路404构成。根据该变形例的延迟电路301，利用由串联连接多个触发器电路901所构成的移位寄存器来延迟信号。这是与第一实施例和第一实施例的第一变形例的区别。将时钟信号CLK输入至各级触发电路的CLK端子。针对时钟信号的各个脉冲将信号HE发送至下一级的触发器电路。
图12A示出在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为低时的连接状态。以信号HE-g、HE-f、HE-e、HE-d、HE-c、HE-b和HE-a的顺序进行延迟。另一方面，图12B在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为高时的连接状态。以信号HE-a、HE-b、HE-c、HE-d、HE-e、HE-f和HE-g的顺序进行延迟。通过上述结构，与第一实施例同样地在打印操作的每一行时间切换延迟顺序。
图13A和图13B是示出根据本发明第一实施例的第二变形例的延迟电路的操作的时序图。
由时钟信号CLK的频率决定信号HE的基本延迟量td。因此，能够通过改变时钟信号CLK的频率调整基本延迟量td。
图13A示出在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为低时的操作的时序图，图13B示出在延迟顺序控制信号CONT的逻辑电平为高时的操作的时序图。
这种结构相对于第一实施例和第一实施例的第一变形例更有优势，这不仅是因为可以获得与第一实施例相同的效果，而且还因为可以自由调整信号HE的基本延迟量td。
[第二实施例]
图14A和图14B分别是示出根据本发明第二实施例的延迟电路301的结构的电路图、和说明要由该电路处理的信号的图。
图14A示出根据本发明第二实施例的延迟电路301的电路结构。端子A～G和HE与图6中所示的延迟电路301中的端子A～G和HE相对应。根据本实施例的延迟电路301由解码器电路1101、随机数生成电路1102和延迟缓冲器组1103构成。在根据本实施例的延迟电路301中，延迟顺序是随机的。这是与上述第一实施例的差别。因此，虽然在第一实施例中可以有两种延迟顺序，但是在第二实施例中可以生成更多的延迟顺序。
延迟缓冲器组1103通过延迟信号HE来生成信号，即，延迟的加热使能信号HE1～HE7。在这种情况下，信号HE7是延迟最多的信号，信号HE1是延迟最少的信号。解码器电路1101根据n+1(n为整数)个随机二进制数字b0～bn选择性地将延迟的加热使能信号HE1～HE7中的一个输出至端子A～G中的一个。
图14B是解码器电路1101的真值表。例如，当随机数(代码)是4时，信号HE2输出至端子G，信号HE1输出至端子F，信号HE4输出至端子E，信号HE3输出至端子D，信号HE7输出至端子C，信号HE5输出至端子B，信号HE6输出至端子A。当延迟顺序控制信号CONT反相时，随机数生成电路1102生成新的随机数b0～bn，并将它们输出至解码器电路1101。延迟顺序控制信号CONT在每一行时间反相，随机数生成电路1102在每一行时间生成新的随机数。通过这个操作，将信号HE1～HE7中的一个随机地输出至端子A～G中的一个。即，生成随机的延迟顺序。
图15A、图15B和图15C是示出根据第二实施例的元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。注意，图15A～图15C与图9A～图9C相对应。与第一实施例不同的是，延迟顺序是随机的。
从图15B和图9B的比较中明显看出，虽然在第一实施例的元件基板中在每一行时间反转延迟顺序，但是在本实施例中，感兴趣的落点602-a和602-g的尺寸随机地变化。结果，如图15C所示，由于在每一行时间随机地切换延迟顺序，所以具有不同尺寸的落点随机均匀地分布在打印图像上，在视觉上很难识别出浓度的不均匀。
根据上述实施例，进行控制以在打印操作的每一行时间随机地切换加热器驱动的延迟顺序。由加热器生成的能量之间的差造成的墨排出量的差和由墨排出量的差造成的落点尺寸的差在打印介质上被分散，从而使得很难在视觉上识别出打印浓度的不均匀。这使得在抑制浓度不均匀的同时打印高质量的图像。
[第三实施例]
图16是示出根据本发明第三实施例的元件基板103的部分、特别是用作为打印元件的加热器及其驱动电路的电路图。从图16和图6的比较中明显看出，在第三实施例中，提供两个各自具有图6所示的结构的元件基板以形成两个加热器组阵列，并且这两个阵列具有不同的延迟顺序。这是与第一和第二实施例的区别。注意，图16所示的结构可以进一步扩展以得到包括三个或更多阵列的多个加热器组阵列、即至少两个加热器组阵列的结构。
回到图16，元件基板103上设置有第一阵列(打印元件阵列)的加热器组1301和第二阵列(打印元件阵列)的加热器组1302。此外，还设置有用于针对第一阵列的加热器组1301生成延迟的使能信号的第一延迟电路1303和用于针对第二阵列的加热器组1302生成延迟的使能信号的第二延迟电路1304。由反相器1305反相的延迟顺序控制信号CONT的反相信号CONTB输入至第二延迟电路1304。通过这种结构，进行控制以改变阵列之间的延迟顺序。
注意，在图16中，与参照图6说明的加热器相同，第一阵列的加热器组1301包括加热器1301-a～1301-g，第二阵列的加热器组1302包括加热器1302-a～1302-g。第一延迟电路1303和第二延迟电路1304的结构与参照图7A和图7B说明的相同。由于其余的部件与图6中使用的部件相同，因此，相同的附图标记和符号表示相同的部件，并且将省略对它们的说明。
图17A～图17C是示出根据第三实施例的元件基板的吐出口的配置、落点和打印图像之间的关系的图。注意，图17A～图17C与图9A～图9C相对应。与第一实施例不同的是，形成有两个加热器阵列。注意，图17A中的附图标记1401-a、1402-a、1401-g和1402-g表示吐出口。
从图17B和图9B的比较中明显看出，虽然在第一实施例的元件基板中在每一行时间反转延迟顺序，但是在本实施例中，在第n行驱动第一阵列的加热器，并且在第(n+1)行驱动第二个阵列的加热器。此外，在第(n+2)行再次驱动第一阵列的加热器，并且在第(n+3)行再次驱动第二阵列的加热器。注意，图17B中的附图标记1403-a、1404-a、1403-g和1404-g表示落点。
结果，如图17C所示，由于在第一阵列和第二阵列中在每一行时间切换延迟顺序，因此具有不同大小的落点在打印图像上均匀分布，很难在视觉上识别出浓度的不均匀。这使得在第三实施例中也能够在抑制浓度不均匀的同时打印高质量的图像。
注意，在上述第一至第三实施例中，在每一行时间切换延迟顺序。然而，本发明并不局限于此，可以在每两个行时间或每四个行时间、或在每n个锁存时间切换延迟顺序。
在上述第一至第三实施例中，延迟电路和作为打印元件的加热器集成在同一元件基板上。然而，本发明并不局限于此。例如，打印元件可以集成在第一基板上，延迟电路可以集成在第二基板上，并且可以集成这些基板以形成打印头。当打印宽度长时，例如，在全幅打印头中，可以集成多个第一基板，并且可以集成一个或多个第二基板。另一方面，对于通过往复移动打印头进行打印的打印设备，可以通过集成一个第一基板和一个第二基板、或使用在其上集成有延迟电路和打印元件的元件基板来形成打印头。
上述元件基板用在喷墨全幅打印头中，加热器用在元件基板上作为打印元件。然而，本发明并不局限于此。例如，本发明也适用于如下的所谓串行打印头，该串行打印头使用一个或多个本发明的打印元件基板以比打印介质的宽度小的打印宽度对打印介质进行扫描和打印。作为打印元件，可以使用激光器或二极管。
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、等同结构和功能。

Claims (18)

1.一种元件基板，包括用于生成要用来排出液体的能量的多个打印元件、用于供给要用来驱动所述多个打印元件的驱动电源的布线、从所述多个打印元件起的接地布线、以及用于延迟要用来驱动所述打印元件的加热使能信号并将所述加热使能信号供给至所述多个打印元件中的各个打印元件的延迟电路，其特征在于，所述元件基板还包括：
切换电路，用于根据控制信号，切换在利用所述延迟电路将所述加热使能信号供给至所述多个打印元件中的各个打印元件的情况下的延迟顺序。
2.根据权利要求1所述的元件基板，其特征在于，所述延迟电路包括：
第一延迟缓冲器组，其通过串联连接多个缓冲器电路而形成，在所述第一延迟缓冲器组中，在所述多个缓冲器电路对所述加热使能信号进行延迟的同时传送所述加热使能信号；
第二延迟缓冲器组，其通过串联连接多个缓冲器电路而形成，在所述第二延迟缓冲器组中，在所述多个缓冲器电路在与所述第一延迟缓冲器组的所述多个缓冲器电路的排列方向不同的方向上对所述加热使能信号进行延迟的同时传送所述加热使能信号；以及
开关，用于根据所述控制信号在所述第一延迟缓冲器组和所述第二延迟缓冲器组之间进行切换。
3.根据权利要求1所述的元件基板，其特征在于，所述延迟电路包括：
延迟缓冲器组，其通过串联连接多个缓冲器电路而形成，在所述延迟缓冲器组中，在所述多个缓冲器电路对所述加热使能信号进行延迟的同时传送所述加热使能信号；以及
开关，用于通过切换所述多个缓冲器电路的输入和输出的连接状态来切换由所述多个缓冲器电路实现的所述加热使能信号的延迟顺序。
4.根据权利要求1所述的元件基板，其特征在于，所述延迟电路包括：
移位寄存器，其由串联连接的多个触发器电路构成，并且用于根据外部供给的时钟信号，在延迟所述加热使能信号的同时，将所述加热使能信号传送至下一级的触发器电路；以及
开关，用于根据所述控制信号，通过切换所述多个触发器电路的输入和输出的连接状态来切换由所述多个触发器电路实现的所述加热使能信号的延迟顺序。
5.根据权利要求1所述的元件基板，其特征在于，所述延迟电路包括：
延迟缓冲器组，其通过串联连接多个缓冲器电路而形成，在该延迟缓冲器组中，在所述多个缓冲器电路对所述加热使能信号进行延迟的同时传送所述加热使能信号；
随机数生成电路，用于根据所述控制信号的输入来生成随机数；以及
解码器电路，用于根据所述随机数生成电路生成的随机数，选择从所述多个缓冲器电路分别输出的延迟的加热使能信号。
6.根据权利要求1所述的元件基板，其特征在于，所述控制信号的逻辑电平每隔预定时间反转；以及
所述切换电路基于所述控制信号，每隔所述预定时间切换所述延迟顺序。
7.根据权利要求6所述的元件基板，其特征在于，所述预定时间是由所述多个打印元件构成的打印元件阵列打印一行所需要的时间。
8.根据权利要求1所述的元件基板，其特征在于，所述元件基板包括：
至少两个打印元件阵列，各个所述打印元件阵列由所述多个打印元件构成；以及
与所述至少两个打印元件阵列相对应的多个延迟电路和多个切换电路。
9.根据权利要求8所述的元件基板，其特征在于，还包括反相器电路，用于将所述控制信号的逻辑电平反转。
10.根据权利要求9所述的元件基板，其特征在于，所述控制信号针对所述至少两个打印元件阵列中的各个打印元件阵列，改变所述打印元件阵列中所包括的打印元件的延迟顺序。
11.一种打印头，其使用根据权利要求1所述的元件基板，并且通过向所述多个打印元件供给驱动电源和加热使能信号，来由所述多个打印元件进行打印。
12.根据权利要求11所述的打印头，其特征在于，所述打印头包括具有与打印介质的宽度相对应的打印宽度的全幅打印头。
13.根据权利要求12所述的打印头，其特征在于，所述全幅打印头包括用于通过将墨排出至所述打印介质来打印图像的喷墨打印头。
14.一种打印头，包括：
第一元件基板，其中，在所述第一元件基板上集成有用于生成要用来排出液体的能量的多个打印元件、用于供给要用来驱动所述多个打印元件的驱动电源的布线、以及从所述多个打印元件起的接地布线；以及
第二元件基板，其中，在所述第二元件基板上集成有用于延迟要用来驱动所述打印元件的加热使能信号并向所述多个打印元件中的各个打印元件供给延迟的加热使能信号的延迟电路，
其特征在于，所述延迟电路包括切换电路，所述切换电路用于根据控制信号，切换在利用所述延迟电路向所述多个打印元件中的各个打印元件供给所述加热使能信号的情况下的延迟顺序，以及
通过向所述多个打印元件供给所述驱动电源和所述延迟的加热使能信号，来由所述多个打印元件进行打印。
15.根据权利要求14所述的打印头，其特征在于，集成有多个所述第一元件基板，并且集成有多个所述第二元件基板。
16.根据权利要求14所述的打印头，其特征在于，集成有一个所述第一元件基板，并且集成有一个所述第二元件基板。
17.一种打印设备，其使用根据权利要求13所述的喷墨打印头进行打印。
18.根据权利要求17所述的打印设备，其中，针对所述喷墨打印头的一行的各个打印操作供给控制信号。
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