CN110450541A - 利用电容特性操作的移位电路及其打印头与打印装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用电容特性操作的移位电路及其打印头与打印装置。移位电路包含电源讯号线、接地讯号线、第一移位讯号线、第二移位讯号线、复数二极管、复数接地电阻、复数闸流体、串联电阻及电容。电容连接于第一个闸流体的闸极与第一移位讯号线之间，使电容在第一移位讯号线的第一频率讯号的休息期间内充电，并在休息期间转换为作用期间之际开始放电且在作用期间内放电完毕，使第一个闸流体有足够的闸极电压可启动，而在移位之后因电容特性让第一个闸流体的闸极电压不影响后续的移位动作。

Description

利用电容特性操作的移位电路及其打印头与打印装置
技术领域
本发明涉及一种打印头，特别涉及一种提升打印分辨率的利用电容特性操作的移位电路及其打印头与打印装置。
背景技术
目前，打印头中具有数十个发光芯片，每个发光芯片均需要数条讯号线，以对各个发光芯片进行发光控制，因此，如能尽可能的减少讯号线数量将可减少连接讯号线的复杂度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用电容特性操作的移位电路及包含此移位电路的打印头与打印装置。移位电路包含电源讯号线、接地讯号线、第一移位讯号线、第二移位讯号线、复数二极管、复数接地电阻、复数闸流体、串联电阻及电容。电源讯号线用以接收操作电压。接地讯号线用以取得接地准位。第一移位讯号线用以接收第一频率讯号，第一频率讯号的周期内包含作用期间及休息期间。第二移位讯号线用以接收第二频率讯号。复数二极管以头尾相接方式串联。各闸流体包含阴极、阳极及闸极，各阳极连接于电源讯号线，各闸极一对一地经由接地电阻连接至接地讯号线，且各闸极分别连接于各二极管的一端，使得各二极管连接于两相邻的闸流体的闸极之间，其中奇数排序的闸流体的阴极连接于第一移位讯号线，偶数排序的闸流体的阴极连接于第二移位讯号线。串联电阻连接于第一个闸流体的闸极与第一电源讯号线之间。电容连接于第一个闸流体的闸极与第一移位讯号线之间，使电容于第一频率讯号的休息期间内充电，并于休息期间转换为作用期间之际开始放电且于作用期间内放电完毕。
如上，本发明所提供的利用电容特性操作的移位电路及包含此移位电路的打印头与打印装置，可降低发光芯片外的连接线路复杂度，并可降低成本。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本发明提供的其中一个实施例的打印头感光示意图；
图2为本发明提供的其中一个实施例的打印头的方块示意图；
图3为本发明提供的其中一个实施例的移位电路示意图；
图4为本发明提供的其中一个实施例的讯号示意图；
图5为图4中时间区间t1的状态示意图；
图6为图4中时间区间t2的状态示意图；
图7为图4中时间区间t3的状态示意图；
图8为图4中时间区间t4的状态示意图；
图9为图4中时间区间t5的状态示意图；
图10为图4中时间区间t6的状态示意图；
图11为图4中时间区间t7的状态示意图；
图12为图4中时间区间t8的状态示意图；
图13为本发明提供的另一实施例的移位电路示意图；
图14为本发明提供的另一实施例的移位电路示意图。
元件标号说明：
100：感光鼓；200：透镜数组；210：透镜单元；300：发光模块；310：发光芯片；311：发光组件；400：驱动电路；VCC：电源讯号线；GND：接地讯号线；φ1：第一移位讯号线；φ2：第二移位讯号线；D1、D2、D3、D4、D5：二极管；Rg1、Rg2、Rg3、Rg4、Rg5：接地电阻；Rc：串联电阻；R1、R2：限流电阻；T1、T2、T3、T4、T5：闸流体；C：电容；Nd1、Nd2、Nd3、Nd4、Nd5：节点；t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9：时间区间；tc：充电期间；td：放电期间。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
参照图1，为本发明提供的其中一个实施例的打印头感光示意图。打印头包含发光模块300与透镜数组200，用以朝向感光鼓100输出光。感光鼓100接收光线之处将产生光电效应而可吸附碳粉，以此可打印文件。发光模块300包含复数发光芯片310。每一发光芯片310包含复数发光组件311，发光组件311为发光闸流体。发光芯片310呈长型，这些发光组件311沿所在发光芯片310的长轴成串排列。发光模块300也呈长型，发光芯片310沿发光模块300的长轴两旁交错地排列。透镜数组200包含复数透镜单元210，对应于发光组件311而成两列排列，以对应接收发光组件311输出的光(如图中箭头所示)。由此，可校准光线而输出至感光鼓100(如图中箭头所示)。在此，虽发光芯片310分别置于发光模块300的长轴两侧，然而整体来看，对感光鼓100的曝光为直线。换言之，非但各发光芯片310上的发光组件311是以打印分辨率的密度成串排列；整体来看，这些发光芯片310的发光组件311也是对应于打印分辨率的密度成串排列。也就是说，发光组件311之间的密度(发光芯片310的长轴方向)为单位长度内的发光组件311数量，一般常以dpi(dots per inch，每一英寸的点数量)为单位。在本实施例中，打印分辨率以600dpi为例。
参照图2，为本发明提供的其中一个实施例的打印头的方块示意图。打印头还包含驱动电路400。驱动电路400连接于发光模块300中各个发光芯片310的发光组件311，而可驱动发光组件311循序点亮。以下说明其动作原理。打印头可设置于打印装置中，如打印机、复印机等。
参照图3，为本发明提供的其中一个实施例的移位电路示意图(未绘出的部分因其重复性质而予以省略)。发光芯片310上，具有利用电容特性操作的移位电路。换言之，在此，移位电路是集成在集成电路上。该移位电路包含电源讯号线VCC、接地讯号线GND、第一移位讯号线φ1及第二移位讯号线φ2，以与驱动电路400连接而受驱动电路400控制。
参照图4，为本发明实施例的讯号示意图。电源讯号线VCC连接至驱动电路400，用以接收操作电压(如3.3伏特)。接地讯号线GND连接至驱动电路400，用以取得接地准位(在此未特别绘出)。第一移位讯号线φ1用以接收第一频率讯号，第一频率讯号的周期内包含作用期间(on time，或称「高准位期间」)及休息期间(off time，或称「低准位期间」)。第二移位讯号线φ2用以接收第二频率讯号，其周期内同样包含作用期间与休息期间。第一频率讯号与第二频率讯号间具有延迟时间，使得在一个时间区间内，两者同时为低准位(如时间区间t3、t5、t7)；在一个时间区间内，第一频率讯号为高准位且第二频率讯号为低准位(如时间区间t4、t8)；在一个时间区间内，第一频率讯号为低准位且第二频率讯号为高准位(如时间区间t2、t6)。并且，第一频率讯号与第二频率讯号的占空比小于0.5，也就是说作用期间小于休息期间。
如图3所示，移位电路还包含复数二极管D1～Dn(n为正整数)、复数接地电阻Rg1～Rgm(m为正整数)、复数闸流体T1～Tk(k为正整数)、串联电阻Rc、限流电阻R1、R2及电容C。限流电阻R1、R2分别串接于第一移位讯号线φ1及第二移位讯号线φ2，以避免其上电流过大而伤害其他组件。二极管D1～Dn以头尾相接方式串联，即前级二极管Dn-1的阴极连接后级二极管Dn的阳极。闸流体Tk包含阴极、阳极与门极。阳极连接于电源讯号线VCC。闸极一对一地经由接地电阻Rgm连接至接地讯号线GND，例如闸流体T1的闸极连接接地电阻Rg1的一端，接地电阻Rg1的另一端连接至接地讯号线GND，以此类推。闸流体T1～Tk的闸极还分别连接于各二极管D1～Dn的一端，使得各二极管D1～Dn连接于两相邻的闸流体T1～Tk的闸极之间。例如，二极管D1连接于闸流体T1、T2的闸极之间。奇数排序的闸流体(如T1、T3、T5)的阴极连接于第一移位讯号线φ1，偶数排序的闸流体(如T2、T4、T6)的阴极连接于第二移位讯号线φ2。
串联电阻Rc连接在第一个闸流体T1的闸极与电源讯号线VCC之间，以与接地电阻Rg1相互串联，以此形成分压电路。电容C连接在第一个闸流体T1的闸极与第一移位讯号线φ1之间，使电容C在第一频率讯号的休息期间内充电(充电期间tc)，并在休息期间转换为作用期间之际开始放电且在作用期间内放电完毕(放电期间td)，以下将再详细说明。
合并参照图4及图5，图5为图4中时间区间t1的状态示意图。在初始状态，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号为高准位状态，第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号也同样为高准位状态。因此，各闸流体Tk的阴极皆为高准位，如3.3伏特。由于串联电阻Rc与接地电阻Rg1形成分压电路，使得其间的节点Nd1(即第一个闸流体T1的闸极)为其分压准位。在此，通过串联电阻Rc与接地电阻Rg1之间的阻值比例，节点Nd1的电压为2.8伏特。由于本实施例的串联电阻Rc是集成在集成电路，如做成较低电阻值将需要相当大的面积，因此串联电阻Rc的电阻值一般在5k至25k欧姆的范围。串联电阻Rc与第一个接地电阻Rg1的比值范围为1/10至2/5，例如1/4。二极管D1～Dn的障壁电压的范围可为1.0伏特至2.0伏特之间，在此为1.2伏特。因此，二极管D1、D2导通，节点Nd2的电压为1.6伏特，节点Nd3的电压为0.4伏特，其余的节点Ndx的电压为0伏特(x为正整数)。各个闸流体Tk的闸极与阴极之间均无法获得顺向偏压，因此各个闸流体Tk均为关闭。
合并参照图4及图6，图6为图4中时间区间t2的状态示意图。在时间区间t2中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号为转变为低准位状态，第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号仍然为高准位状态。由于第一频率讯号为低准位状态(即0伏特)且电容C内未储有电量，因此节点Nd1瞬间降为0伏特。接着，流经串联电阻Rc的电流持续对电容C充电。当电容C持续充电经过前述的充电期间tc之际，节点Nd1的电压达到能使第一个闸流体T1导通的导通电压，使得节点Nd1的电压瞬间因闸流体T1导通而上升至操作电压(即3.3伏特)。因此，节点Nd2的电压由1.6伏特转变为2.1伏特，节点Nd3的电压由0.4伏特转变为0.9伏特，其余节点Ndx则为0伏特，二极管D1、D2仍维持导通状态。除了第一个闸流体T1之外的其他闸流体Tk则因无法获得顺向偏压而维持关闭。
合并参照图4及图7，图7为图4中时间区间t3的状态示意图。在时间区间t3中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号与第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号均为低准位状态。因此，第一个闸流体T1同样维持导通状态，节点Nd1的电压依旧为3.3伏特。由前述时间区间t2的说明可以知道，节点Nd2的电压比节点Nd4的电压高，因此在时间区间t3中，由于第二频率讯号为低准位状态，使得第二个闸流体T2的闸极与阴极之间获得顺向偏压，因此第二个闸流体T2导通，使得节点Nd2的电压由2.1伏特转变为操作电压(3.3伏特)。节点Nd3的电压由0.9伏特转变为2.1伏特，节点Nd4的电压由0伏特转变为0.9伏特，其余节点Ndx则为0伏特。二极管D1接收逆向偏压而关闭，二极管D2、D3接收顺向偏压而为导通状态，其余的二极管Dn则为关闭。其他闸流体Tk则因无法获得顺向偏压而维持关闭。
合并参照图4及图8，图8为图4中时间区间t4的状态示意图。在时间区间t4中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号转变为高准位状态，第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号维持为低准位状态。此时，由于第一个闸流体T1的阳极与阴极均接收到3.3伏特，因此第一个闸流体T1关闭。于是第一个闸流体T1的导通期间为时间区间t2、t3。由于第一个闸流体T1关闭，于是串联电阻Rc与接地电阻Rg1再次形成电流路径，并且形成电容C的放电路径，于是节点Nd1因为电容C的跨压而瞬间抬升(在此为4伏特)，并随电容C放电而渐变为分压电路的分压准位(在此为2.8伏特)。另一方面，第二个闸流体T2的阳极接收操作电压，而阴极仍维持低准位状态，因此第二个闸流体T2仍保持导通，使得节点Nd2的电压仍维持在操作电压(在此为3.3伏特)。其余节点的电压状态与时间区间t3相同，节点Nd3的电压为2.1伏特，节点Nd4的电压为0.9伏特，其余节点Ndx则为0伏特。二极管D1接收逆向偏压而关闭，二极管D2、D3接收顺向偏压而为导通状态，其余的二极管Dn则为关闭。其他闸流体Tk则因无法获得顺向偏压而维持关闭。
合并参照图4及图9，图9为图4中时间区间t5的状态示意图。在时间区间t5中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号与第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号再次回到均为低准位的状态。在时间区间t4之中，虽然节点Nd1的电压较节点Nd3的电压高，然而，在进入时间区间t5时，第二频率讯号变为低准位状态，且电容C放电完毕而无跨压，使得节点Nd1的电压瞬间变为0伏特。于是，节点Nd3的电压较节点Nd1、Nd5高，因此第三个闸流体T3会优先导通，达到移位的效果。换言之，本发明通过在第一频率讯号的作用期间内对电容C放电完毕，在第一频率讯号进入休息期间之际，让第一个闸流体T1的闸极电压低于欲移位导通的闸流体(在此为第三个闸流体T3)的闸极电压，而能顺利移位导通下一个闸流体。另一方面，第二个闸流体T2的阳极接收操作电压，而阴极仍维持低准位状态，因此第二个闸流体T2仍保持导通，使得节点Nd2的电压仍维持在操作电压(在此为3.3伏特)。在此，节点Nd3的电压同样因第三个闸流体T3导通而为操作电压(3.3伏特)，节点Nd4的电压为2.1伏特，节点Nd5的电压为0.9伏特，其余的节点Ndx的电压为0伏特。于是二极管D1、D2关闭，二极管D3、D4导通，其余的二极管Dn维持关闭。其他闸流体Tk则因无法获得顺向偏压而维持关闭。
合并参照图4及图10，图10为图4中时间区间t6的状态示意图。在时间区间t6中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号维持低准位状态，而第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号则转变为高准位状态。此时，由于第二个闸流体T2的阳极与阴极均为高准位状态，因此第二个闸流体T2关闭。而第三个闸流体T3则仍维持导通状态。值得注意的是，节点Nd1为串联电阻Rc与接地电阻Rg1所构成的分压电路的分压电位(在此为2.8伏特)，二极管D1导通，经过二极管D1的跨压，节点Nd2的电压为1.6伏特。节点Nd3的电压因第三个闸流体T3导通而为操作电压(在此为3.3伏特)，因此二极管D2关闭。节点Nd4、Nd5的电压依序为2.1伏特及0.9伏特。因此，节点Nd4的电压较节点Nd2、Nd6的电压高，于是当进入下个时间区间(即时间区间t7)后，第二频率讯号转变为低准位状态时，第四闸流体T4将优先导通，而可顺利位移(如图11所示)。
合并参照图4及图11，图11为图4中时间区间t7的状态示意图。在时间区间t7中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号与第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号均维持低准位状态。如前述，第四个闸流体T4优先导通，而第三个闸流体T3也维持导通状态。因此节点Nd3、Nd4的电压均为操作电压(3.3伏特)。而节点Nd1、Nd2的电压则如前述分别为2.8伏特及1.6伏特。节点Nd5、Nd6的电压也因二极管D4、D5的跨压分别为2.1伏特及0.9伏特。因此，二极管D1、D4、D5导通，其余的二极管Dn关闭。
合并参照图4及图12，图12为图4中时间区间t8的状态示意图。在时间区间t8中，第一移位讯号线φ1传送的第一频率讯号转变为高准位状态，第二移位讯号线φ2传送的第二频率讯号则维持低准位状态。因此，第三个闸流体T3的阳极与阴极皆为高准位状态，使得第三个闸流体T3关闭。第四个闸流体T4则继续导通。而在下一个时间区间(即时间区间t9)时，欲使第五个闸流体T5导通，如前述时间区间t2的说明，由于电容C已于时间区间t8放电完毕，因此进入时间区间t9时节点Nd1的电压瞬间降至低准位状态，因此节点Nd1、Nd3的电压均会低于节点Nd5的电压，于是第五个闸流体T5将可顺利导通以完成移位。
参照图13，为本发明另一实施例的移位电路示意图。相较于前述实施例，本实施例的二极管Dn、接地电阻Rgm、闸流体Tk及串联电阻Rc是集成在集成电路(即发光芯片310)上，而电容C不位于该集成电路上。
参照图14，为本发明又一实施例的移位电路示意图。相较于前述实施例，本实施例的二极管Dn、接地电阻Rgm、闸流体Tk是集成在集成电路(即发光芯片310)上，而电容C及串联电阻Rc不位于该集成电路上。
由上述说明应可理解本发明的移位电路如何完成移位动作。前述的闸流体Tk即为前述的发光组件311，亦即闸流体Tk为发光闸流体。本发明通过电容C及分压电路的巧妙设置，可使第一个闸流体T1有足够的闸极电压可启动，而在移位之后因电容C特性让第一个闸流体T1的闸极电压不影响后续的移位动作，而无需另外连接启动讯号线至第一个闸流体T1的闸极，来提供控制讯号，可降低发光芯片310外的连接线路复杂度，并可降低成本。
综上所述，本发明提供的上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种利用电容特性操作的移位电路，包含：
电源讯号线，用以接收操作电压；
接地讯号线，用以取得接地准位；
第一移位讯号线，用以接收第一频率讯号，所述第一频率讯号的周期内包含作用期间及休息期间；
第二移位讯号线，用以接收第二频率讯号；
复数二极管，以头尾相接方式串联；
复数接地电阻；
复数闸流体，各所述闸流体包含阴极、阳极及闸极，各所述阳极连接于所述电源讯号线，各所述闸极一对一地经由所述接地电阻连接至所述接地讯号线，且各所述闸极分别连接于各所述二极管的一端，使得各所述二极管连接于两相邻的所述闸流体的所述闸极之间，其中奇数排序的所述闸流体的所述阴极连接于所述第一移位讯号线，偶数排序的所述闸流体的所述阴极连接于所述第二移位讯号线；
串联电阻，连接于第一个所述闸流体的所述闸极与所述电源讯号线之间；以及
电容，连接在第一个所述闸流体的所述闸极与所述第一移位讯号线之间，使所述电容在所述第一频率讯号的所述休息期间内充电，并在所述休息期间转换为所述作用期间之际开始放电且在所述作用期间内放电完毕。
2.如权利要求1所述的利用电容特性操作的移位电路，其中所述串联电阻与第一个所述接地电阻的比值范围为1/10至2/5。
3.如权利要求1所述的利用电容特性操作的移位电路，其中所述二极管的障壁电压的范围为1.0伏特至2.0伏特之间。
4.如权利要求1所述的利用电容特性操作的移位电路，其中所述移位电路是集成在集成电路上。
5.如权利要求1所述的利用电容特性操作的移位电路，其中所述二极管、所述接地电阻及所述闸流体是集成在集成电路上。
6.如权利要求1所述的利用电容特性操作的移位电路，其中所述二极管、所述接地电阻、所述闸流体及所述串联电阻是集成在集成电路上，所述电容不位于所述集成电路上。
7.一种打印头，包含如权利要求1至6中任一项所述的移位电路，其中所述闸流体为发光闸流体。
8.一种打印机，包含打印头，所述打印头包含如权利要求1至6中任一项所述的移位电路，其中所述闸流体为发光闸流体。
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