CN1340418A - 打印头以及使用其的打印装置 - Google Patents

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Abstract

在具有元件基底的打印头中,基底上的数字电路包括一个打印元件,和一个根据输入的打印数据驱动所述打印元件的驱动装置,模拟电路包括用于获取信息的检测装置,当用于驱动数字电路的电压值,与用于驱动元件基底上排列的模拟电路的电压值不同时,电压生成电路生成用于驱动模拟电路的电压,并且实际上,当驱动数字电路的电压与模拟电路的电压不同时,除打印元件的电源电压之外,仅从外部提供用于驱动数字电路的电压,从而简化总体结构。

Description

打印头以及使用其的打印装置
本发明涉及打印头以及使用该打印头的打印装置，更确切地说，涉及具有元件基底的打印头以及使用该打印头的打印装置，其中利用半导体工艺在元件基底上形成数字电路和模拟电路，数字电路包括一个打印元件和一个根据输入打印数据驱动打印元件的驱动装置，模拟电路包括一个用于检测与打印有关的信息(与基底状态有关的信息)的检测装置。
本发明不仅适用于常规打印装置，而且也适用于诸如复印机之类的装置、具有通信系统的传真机、具有打印部件的字处理器、以及与各种处理装置结合的工业打印装置。
正如在EP A2 532877中公开的那样，在与使用热能的喷墨模式相对应的常规打印装置中，在使用半导体工艺的单一基底上，制作悬挂打印头内的电热换能器(加热器)以及驱动电路。同时，提出在同一基底上制作用于检测诸如基底温度之类的基底状态、电阻值分布状态、以及驱动电路之特性变化的元件的技术。
作为在单一基底上制作用于检测基底温度的电路块的例子，EP0980758 A建议在一个元件基底上制作带有电路的打印头，其中以数字信号方式输出温度信息。在元件基底上制作的电路结构中，混合诸如反相器或移位寄存器之类的数字电路和诸如比较器之类的模拟电路。
通常在上述用于模拟电路的组件设计为，在5V电压下使用，以充分发挥其特性。然而，反相器或移位寄存器为数字电路，并且主要根据高/低脉冲起作用。打印头或加热器驱动的打印信息接口的应用脉冲也是数字信号。根据高/低逻辑脉冲，将信号传送到外部设备，或从外部设备接收信号。
通常，上述电路以及外部信号发生电路中使用的逻辑脉冲的振幅为0V/5V。因此，模拟电路和数字电路可以同时使用单一的5V电压。
近来，利用半导体工艺制造的MPU(微处理器)的微布线(micropatterning)或门阵列越来越普遍，并且使用的电压也越来越低。近几年来，即使在打印头的外部信号发生部件中使用的数字电路，使用3.3V的电压正变得越来越普遍。
因此，要求用于打印头的半导体基底的电压为3.3V。例如，通过在电路中微布线一个晶体管，可以在低电压驱动数字电路部分。然而，对于模拟电路部分，在不改变电路结构的情况下，很难降低驱动电压。要降低模拟电路的驱动电压，必须重新设计电路。此外，必须使用特定组件以避免特性降级。
鉴于此，当将数字电路的电压作成3.3V时，数字电路使用3.3V电压，而模拟电路使用5V电压。由于需要不同电压，所以应将打印头的半导体基底设计为，从外部电路接收两种电压。这会增加成本，并且使系统配置变得复杂，从而不利于空间节省或能源节省(功耗)。
本发明的目的在于提供一种打印头以及使用该打印头的打印装置，其中除打印元件的电压之外，当驱动数字电路的电压和驱动模拟电路(如用于获得有关温度等信息的模拟电路)的电压不同时，通过从外部电路中仅提供一种数字电路电压，简化其总体结构。
利用本发明的打印头实现上述目的，打印头包括：其上制作有数字电路和模拟电路的元件基底，数字电路包括一个打印元件，以及根据输入的打印数据驱动打印元件的驱动装置，模拟电路包括用于获取信息的检测装置，其中驱动数字电路的电压值与驱动模拟电路的电压值不同，以及一个电压生成电路，用于生成电压以驱动元件基底上排列的模拟电路。
同时，利用具有该打印头的打印装置，实现本发明的目的。
亦即，在本发明中，在具有元件基底的打印头中，其中在该元件基底上制作数字电路和模拟电路，数字电路包括一个打印元件，以及根据输入的打印数据驱动打印元件的驱动装置，模拟电路包括用于获取信息的检测装置，当驱动数字电路的电压值与驱动模拟电路的电压值不同时，在元件基底上，布置用于生成驱动模拟电路之电压的电压生成电路。
利用以上结构，与同时从外部提供数字电路之电压以及用于获取信息的模拟电路之电压的情况相比，除提供打印元件的电压之外，只需从外部提供数字电路的电压，因此，在不增加整个系统的成本的情况下，可以简化该结构，并且有利于获得空间节省或能源节省(功耗)结构。
当在元件基底的外部布置其一端连接到模拟电路之电压，而另一端接地的电容时，可以降低由于数字电路或加热器驱动引起的模拟电路电压中生成的噪声的影响。
电压生成电路最好根据驱动打印元件的电压，生成驱动模拟电路的电压。
电压生成电路最好包括一个分配电阻和一个晶体管，或一个同相放大器。
数字电路最好包括一个临时存储打印数据的移位寄存器，和一个保存移位寄存器中存储的数据的锁存器，而用于获取信息的模拟电路最好包括一个用于检测元件基底的外部温度的检测装置，或一个用于监视加热器电阻值的检测装置。
检测装置最好包括一个用于检测元件基底的温度的温度检测电路。
数字电路最好包括一个存储器，用于存储至少一条与电热换能器的电阻值、驱动装置运行时的电阻值、或元件基底各层之厚度有关的信息。
通过连同附图阅读以下说明书，本发明的其他特征和优点将更加明显，其中在所有附图中，相同字符表示相同或相似部分。
并入说明书并构成部分说明书的附图，连同以下说明书，用于解释本发明的原理。
图1为表示根据本发明之某一实施方式的喷墨打印机之外貌的透视图；
图2为一透视图，表示移去图1所示打印机之外部部件后的状态。
图3为本发明之实施方式中使用的打印盒的分解透视图；
图4为表示图3所示打印盒的状态的侧视图；
图5为从下方倾斜观看时图4的打印头的透视图；
图6A和6B为本发明之实施方式中的扫描组件结构的透视图；
图7为示意表示本发明之实施方式中的电路的总体结构的框图；
图8为表示图7中的主PCB的内部结构的框图；
图9为表示图8所示的ASIC的内部结构的框图；
图10为表示本发明之实施方式的操作的流程图；
图11为表示根据本发明之第一实施方式的打印头的电路结构的框图；
图12为图11中所示的电压生成电路的一种结构的电路图；
图13为图11中所示的电压生成电路的另一结构的电路图；
图14为表示根据本发明之第二实施方式的打印头的电路结构的框图；
图15为表示打印头的电路结构的框图；
图16A和16B为表示图15中各部分的结构的电路图；
图17为表示图15中各部分的信号状态的定时图；
图18为表示图15中所示温度检测块的结构的电路图；以及
图19为图18中所示温度检测块的定时图。
以下参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。
在以下说明的实施方式中，将以打印机为例说明使用喷墨打印系统的打印装置。
在本说明书中，“打印”不仅在广义上的打印介质上形成诸如字符和图形之类的有意义的信息，而且形成例如图像、画像和图案，而不管所形成的信息是有意义的还是无意义的，所形成的信息是人们能够直接看到的可见信息，还是处理打印介质。
“打印介质”为能够接收墨水的任何介质，如布料、塑料薄膜、金属板、玻璃、陶器、木制品、皮革、以及普通打印装置中使用的纸张。
另外，应该像上面说明的“打印”的定义一样，广义解释“墨水”(以下称为“液体”)。亦即，墨水为一种应用在打印介质上的液体，从而能够使用该液体形成图像、画像和图案，用于处理打印介质，或用于处理墨水(如，使应用于打印介质上的墨水中的着色剂凝固，即不溶解)。
“基底”(以下称为“元件板”)不仅包括由硅半导体制成的基板，而且包括具有元件和配线的基板。
除“在基底上”之外，短语“在基底上”意味着“基底的表面”或“接近其表面的基底内部”。本发明中的“内置”并不表示基板上的独立元件的简单布局，而是表示利用半导体电路制造工艺整体形成/制造基底上的元件。
[装置主体]
图1和2表示使用喷墨打印系统的打印机的结构的缩略图。参照图1，作为根据本实施方式的打印机的外壳，装置主体M1000由外部部件组成，外部部件如底壳M1001、上壳M1002、检修盖M1003、传送托盘M1004，以及在上述外部部件中提供的底盘M3019(图2)。
底盘M3019是由许多具有预定硬度的盘状金属部件制成的，底盘构成打印装置的构架，并固定将在后面说明的各种打印机械装置。
底壳M1001构成装置主体M1000的下半部分，而上壳M1002构成构成装置主体M1000的上半部分。底壳和上壳的组合构成一个具有构架空间的中空结构，以安装将在后面说明的各种机械装置。在上述中空结构的上面和前面制作开口。
底壳M1001以可旋转方式固定传送托盘M1004的一端。通过旋转传送托盘M1004，可以打开或关闭在底壳M1001的前面制作的开口。因此，当进行打印时，向前旋转传送托盘M1004以打开开口，从而能够从该开口传送打印纸，并且顺序堆放传送的打印纸P。同时，传送托盘M1004安装有两个辅助托盘M1004a和M1004b。在需要时，通过向前拉动各托盘，可以将纸张支撑区域增加、减少3级。
上壳M1002以可旋转方式固定检修盖M1003的一端。从而检修盖M1003能够打开、关闭在上壳M1002的上面制作的开口。通过打开该开口，可以更换在主体内安装的打印头H1000或墨盒H1900。尽管未示出，当打开或关闭检修盖M1003时，在检修盖M1003的后面上制作的突出部分，旋转上盖的打开/关闭控制杆。微动开关之类的开关检测控制杆的旋转位置。这样，可以检测检修盖的打开/关闭状态。
在上壳M1002后部的上表面，排列有可以按动的电源键E0018和继续键E0019，以及一个LED E0020。当按动电源键E0018时，LED E0020打开，以通知操作员可以进行打印。LED E0020具有不同显示功能，如通过改变LED E0020的打开和关闭方式，改变灯的颜色，或使蜂鸣器E0021(图7)发出声音，通知操作员打印机出现故障。当解除故障后，通过按继续键E0019，重新开始打印。
[打印机械装置]
以下说明安装在上述打印机之装置主体M1000内，并由装置主体M1000固定的本实施方式的打印机械装置。
根据本实施方式的打印机械装置为：用于将打印纸P自动输送到装置主体中的自动送纸器M3022；传送部件M3029，用于将自动送纸器一张接一张输送的打印纸P，引导到所需的打印位置，并将记录纸张P从打印位置引导到传送部件M3030；打印部件，用于在传送部件M3029传送的各打印纸P上，执行所需的打印操作；以及复原部件(M5000)，用于复原例如打印部件。
(打印部件)
以下说明打印部件。
打印部件包括由拖架轴M4021移动支撑的拖架M4001，以及可分离安装在拖架M4001上的打印盒H1000。
(打印盒)
首先，将参照图3到图5说明打印盒。
如图3所示，本实施方式的打印盒H1000具有装有墨水的墨盒H1900以及打印头H1001，打印头H1001根据打印信息，从喷嘴喷射墨盒H1900提供的墨水。打印头H1001有所谓的可分离安装在拖架M4001(稍后说明)上的打印盒。
为进行高质量照片品质的彩色打印，本实施方式的打印盒H1000包含独立的彩色墨盒，如黑色、浅蓝、浅红、青色、品红和黄色墨盒。如图4所示，可以将这些墨盒独立安装到打印头H1001上，或从打印头H1001上拆下。
正如图5的分解透视图所示，打印头H1001包括：一个打印元件板H1100，第一金属板H1200，电子印刷电路板H1300，第二金属板H1400，墨盒拖架H1500，通道形成元件H1600，过滤器H1700，和密封橡胶元件H1800。
在打印元件板H1100上，通过使用薄膜成形技术，在硅基底的一个表面上，制作许多用于喷射墨水的打印元件，和例如由铝制成的用于向上述打印元件提供电源的电路。利用光刻术，制作与打印元件相对应的许多墨水通道和许多喷射孔H1100T。同时，在其后面制作向上述墨水通道提供墨水的墨水提供口。利用粘胶将打印元件板H1100固定到第一金属板H1200上。在第一金属板H1200上制作用于向打印元件板H1100提供墨水的墨水提供开口H1201。另外，利用粘胶将具有开口的第二金属板H1400，固定到第一金属板H1200上。第二金属板H1400固定电子印刷电路板H1300，从而电子连接电子印刷电路板H1300和打印元件板H1100。
电子印刷电路板H1300将用于喷射墨水的电信号，应用于打印元件板H1100。电子印刷电路板H1300具有与打印元件板H1100相应的电路，以及在该电路末端形成的外部信号输入终端H1301，以从主体接收电信号。将外部信号输入终端H1301置于并固定到墨盒拖架H1500的后部。
将通道形成元件H1600超声焊接到墨盒拖架H1500上，以便可分离地固定墨盒H1900，从而形成从墨盒H1900到第一金属板H1200的墨水通道H1501。同时，在墨水通道H1501的后部，制作过滤器H1700，以防止外部灰尘进入，其中墨水通道与墨盒H1900接合。将密封橡胶元件H1800连接到与墨盒H1900接合的部分，以防止墨水从接合部分蒸发。
另外，通过利用黏合剂，将墨盒拖架部件粘结到打印元件部件，构造打印头H1001，其中墨盒拖架部件由墨盒拖架H1500、通道形成元件H1600、过滤器H1700和密封橡胶元件H1800组成，而打印元件部件由打印元件板H1100、第一金属板H1200、电子印刷电路板H1300和第二金属板H1400组成。
(拖架)
以下参照图2说明拖架M4001。
正如图2所示，拖架M4001包括拖架盖M4002和打印头设置控制杆M4007。拖架盖M4002与拖架M4001接合，并将打印头H1001引导到拖架M4001上的安装位置。打印头设置控制杆M4007与打印头H1001的墨盒拖架H1500接合，并压入打印头H1000，从而将打印头H1000固定到预定安装位置。
亦即，将打印头设置控制杆M4007固定在拖架M4001的上部，从而绕打印头设置水平轴枢轴转动。同时，经由与打印头H1001接合部分的弹簧，固定打印头设置金属板(未示出)。利用弹簧的弹力，压入打印头H1001，并将其安装到拖架M4001上。
相对于打印头H1001，在拖架M4001的另一个接合部分中，固定接触柔性打印电缆(以下称为接触FPC)E0011。接触FPC E0011上的接触部分E0011a与打印头H1001上形成的接触部分(外部信号输入终端)H1301，利用电路互连，以交换各种打印信息，或者向打印头H1001提供电源。
在接触FPC E0011的接触部分E0011a和拖架M4001之间，形成例如由橡胶制成的弹性元件(未示出)。此弹性元件的弹力以及打印头设置控制杆弹簧的偏置力，形成接触部分E0011a和拖架M4001之间的可靠接触。另外，将接触FPC E0011连接到安装在拖架M4001(图7)背面的拖架印刷电路板E0013上。
[扫描组件]
通过利用扫描组件代替打印头，也可以将本实施方式的打印机用作读取装置。
此扫描组件与打印机的拖架一起移动，并读取所提供的原始图像，而不是在辅助扫描方向上打印介质。通过交替执行读操作和最初的输送操作，读取原始图像的信息。
图6A和6B表示扫描组件M6000的外形结构。
如图6A和6B所示，扫描组件拖架M6001具有盒状外形，并且包含用于读取所需的光学系统和处理电路。当将扫描组件M6000安装到拖架M4001上时，将扫描组件读透镜M6006放置在面向原件表面的位置。扫描组件读透镜M6006读取原件图像。扫描组件照明透镜M6005包含一个光源(未示出)，此光源发出的光照射原件。
将扫描组件盖M6003合适地固定到扫描组件拖架M6001底部，以保护扫描组件拖架M6001的内部不会受到光的照射。在扫描组件盖M6003的侧面制作的百叶窗状的手柄，有助于连接到拖架M4001，或从拖架M4001上拆下。扫描组件拖架M6001的外形实质上与打印盒H1000的外形相同。因此，通过与打印盒M1000之操作类似的操作，可以将扫描组件拖架M6001连接到拖架M4001，或从拖架M4001上拆下。
同时，扫描组件拖架M6001安装有具有上述处理电路的电路板，以及连接到此电路板并暴露在外的扫描组件接触PCB M6004。当将扫描组件M6000安装到拖架M4001上时，此扫描组件接触PCB M6004与拖架M4001的接触FPC E0011接触，从而经由拖架M4001，将该电路板电子连接到主体的控制系统。
以下说明本发明的此种实施方式中的电路配置。
图7示意表示实施方式中的电路的总体结构。
本实施方式的电路主要包括拖架印刷电路板(CRPCB)E0013，主PCB(印刷电路板)E0014，和电源部件E0015。
将电源部件连接到主PCB E0014，以提供各种驱动电源。
拖架印刷电路板E0013是一块安装在拖架M4001(图2)上的印刷电路板，并且充当通过接触FPC E0011与打印头交换信号的接口。同时，根据拖架M4001的移动，以编码器传感器E0004输出的脉冲信号为基础，拖架印刷电路板0013检测编码器标度E0005和编码器传感器E0004之间的位置关系变化，并通过柔性扁平电缆(CRFFC)E0012，向主PCB E0014输出一个信号。
主PCB是一个印刷电路板部件，用于控制本实施方式之喷墨打印装置的各个部件的驱动。在其电路板上，主PCB具有I/O端口，如缺纸传感器(PE传感器)E0007，ASF传感器E0009，盖传感器E0022，并行接口(并行I/F)E0016，串行接口(串行I/F)E0017，继续键E0019，LED E0020，电源键E0018，和蜂鸣器E0021。同时，将主PCB连接到CR电机E0001，LF电机E0002，和PG电机E0003，以控制上述电机的驱动。此外，主PCB具有连接到缺墨传感器E0006、GAP传感器E0008、PG传感器E0010、CRFFC E0012和电源部件E0015的接口。
图8为表示主PCB之内部结构的框图。
参照图8，在CPUE1001的内部具有一个振荡器OSC E1002，并且将CPU E1001连接到振荡电路E1005，以便根据振荡电路E1005的输出信号E1019，生成一个系统时钟。同时，将CPU E1001连接到ROME1004和ASIC(专用集成电路)E1006。根据ROM E1004中存储的程序，CPU E1001控制ASIC E1006，并检测电源键的输入信号E1017、继续键的输入信号、盖读出信号E1042和头读出信号(HSENS)E1013的状态。此外，CPU E1001利用蜂鸣器信号(BUZ)E1018驱动蜂鸣器E0021，读出缺墨读出信号(INKS)E1011的状态，以及连接到内置A/D转换器E1003的热敏电阻温度读出信号(TH)E1012的状态。另外，CPUE1001通过执行各种逻辑操作和条件判断，控制喷墨打印装置的驱动。
头读出信号E1013为打印盒H1000经由柔性扁平电缆E0012，拖架印刷电路板E0013，和接触柔性打印电缆E0011，输出的头安装读出信号。缺墨读取信号为缺墨传感器E0006输出的模拟信号。热敏电阻温度读出信号E1012为在拖架印刷电路板E0013上制作的热敏电阻(未示出)的模拟信号。
CR电机驱动器E1008装有电源(VM)E1040，作为驱动源。根据来自ASIC E1006的CR电机控制信号E1036，CR电机驱动器E1008生成CR电机驱动信号E1037，以驱动CR电机E0001。LF/PG电机驱动器E1009也装有电机电源E1040，作为驱动源。根据来自ASIC E1006的脉冲电机控制信号(PM控制信号)E1033，LF/PG电机驱动器E1009生成LF电机驱动信号E1035，以驱动LF电机，同时生成PG电机驱动信号E1034，以驱动PG电机。
根据来自ASIC E1006的电源控制信号E1024，电源控制电路E1010控制具有发光元件的各传感器的电源。并行I/F E0016将来自ASICE1006的并行I/F信号E1030，传送到连接到外部的并行I/F电缆E1031，并将来自并行I/F电缆E1031的信号，传送到ASIC E1006。串行I/F E0017将来自ASIC E1006的串行I/F信号E1028，传送到连接到外部的串行I/F电缆E1029，并将来自此电缆E1029的信号，传送到ASIC E1006。
电源部件E0015向头电源(VH)E1039、电机电源(VM)E1040和逻辑电源(VDD)E1041供电。将来自ASIC E1006的头电源ON信号(VHON)E1022和电机电源ON信号(VMON)E1023，输入到电源部件E0015，以分别控制头电源E1039和电机电源E1040的开关。必要时，将电源部件E0015提供的逻辑电源(VDD)E1041进行变压，并提供给主PCB E0014内外的各部件。
在主PCB E0014上平滑头电源E1039，并提供给柔性扁平电缆E0011，用于驱动打印盒H1000。
复位电路E1007检测逻辑电源电压E1040的降低，并且向CPU E1001和ASIC E1006提供复位信号(RESET)E1015，以初始化它们。
ASIC E1006是一个单片半导体集成电路，其中CPU E1001经由控制总线E1014控制该集成电路，ASIC E1006输出CR电机控制信号E1036，PM电机控制信号E1033，电源控制信号E1024，头电源ON信号E1022，电机电源ON信号E1023，并与并行I/F E0016和串行I/F E0017交换信号。同时，ASIC E1006读出来自PE传感器E0007的PE读出信号(PES)E1025、来自ASF传感器E0009的ASF读出信号(ASFS)E1026、来自GAP传感器E0008的GAP读出信号(GAPS)E1027和来自PG传感器E0010的PG读出信号(PGS)E1032的状态，并且通过控制总线E1014，向CPU E1001传送表示状态的数据。CPU E1001以输入的数据为基础，控制LED驱动信号E1038的驱动，以打开/关闭LED E0020。
另外，ASIC E1006读出编码器信号(ENS)E1020的状态以生成定时信号，并利用头控制信号E1021与打印盒H1000连接，从而控制打印操作。编码器信号(ENC)E1020是CR传感器E0004输出的信号，通过柔性扁平电缆E0012输入该信号。通过柔性扁平电缆E0012，拖架印刷电路板E0013和接触FPC E0011，向打印盒H1000提供头控制信号E1021。
图9为表示ASIC E1006的内部结构的框图。
参照图9，仅显示各块之间与头控制和各机械部分控制有关的数据流，如打印数据和电机控制数据。省略与各块内的内置寄存器之读写有关的控制信号和时钟，以及与DMA控制有关的控制信号，以避免该图中的描述复杂性。
如图9所示，PLL E2002根据CPU E1001输出的时钟信号(CLK)E2031和PLL控制信号(PLLON)E2033，生成将向大部分ASIC E1006提供的时钟(未示出)。
根据复位信号E1015，来自CPU E1001的软复位信号(PDWN)E2032和时钟信号(CLK)E2031，来自控制总线E1014的控制信号，CPU接口(CPU I/F)E2001控制各块(将在下面说明)中的寄存器的读写，向某些块提供时钟，并接收中断信号(该图并未示出这些功能)。CPU I/FE2001向CPU E1001输出一个中断信号(INT)E2034，以通知CPU E1001在ASIC E1006中生成一个中断。
DRAM E2005具有作为打印数据缓冲区的区域，如接收缓冲区E2010，工作缓冲区E2011，打印缓冲区E2014和扩展数据缓冲区E2016，同时具有用于电机控制的电机控制缓冲区E2023。除上述打印数据缓冲区之外，DRAM E2005还具有作为扫描组件操作模式中使用的缓冲区的区域，如扫描组件加载缓冲区E2024，扫描组件数据缓冲区E2026，和发送缓冲区E2028。
也可以将DRAM E2005作为CPU E1001的操作所需的工作区。亦即，DRAM控制器E2004使用控制总线，切换CPU E1001对DRAME2005的存取和DMA控制器E2003(以下说明)对DRAM E2005的存取，从而对DRAM E2005进行读写。
DMA控制器E2003接受各块的请求(未示出)，并且在执行写操作时，向RAM控制器，输出一个地址信号和一个控制信号(均未示出)，或写数据(E2038、E2041、E2044、E2053、E2055或E2057)，从而执行DRAM存取。当执行读操作时，DMA控制器E2003从DRAM控制器E2004向提出请求的块，传送读出数据(E2040、E2043、E2045、E2051、E2054、E2056、E2058或E2059)。
1284 I/F E2006经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，通过并行I/F E0016，利用双向通信与外部主机装置(未示出)连接。同时，当执行打印操作时，通过DMA处理，1284 I/F E2006将接收的数据(PIF接收的数据E2036)，从并行I/F E0016传送到接收控制器E2008。当执行扫描组件读操作时，通过DMA处理，1284 I/F E2006将DRAME2005中的发送缓冲区E2028中存储的数据(1284传输数据(RDPIF)E2059)，传送到并行I/F。
USB I/F E2007经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，通过串行I/F E0017，利用双向通信与外部主机装置(未示出)连接。同时，当执行打印操作时，通过DMA处理，USB FF E2007将接收的数据(USB接收的数据E2037)，从串行I/F E0017传送到接收控制器E2008。当执行扫描组件读操作时，通过DMA处理，USB I/F E2007将DRAM E2005中的发送缓冲区E2028中存储的数据(USB传输数据(RDPIF)E2058)，传送到串行I/F。接收控制器E2008将接收的数据(WDIF)E2038，从1284 I/F E2006和USB I/F E2007之一，写入到接收缓冲区控制器E2039管理的接收缓冲区写地址中。
压缩/扩展DMA E2009经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，从收缓冲区控制器E2039管理的接收缓冲区写地址中，读出接收缓冲区E2010上存储的接收数据(光栅数据)，根据指定模式，压缩或扩展读出数据(RDWK)E2040，并写入该数据，作为工作缓冲区中的打印码字符串(WDWK)E2041。
打印缓冲区传送DMA E2013经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，读出工作缓冲区E2011上的打印码(RDWP)E2043，将各打印码重新排列成打印缓冲区E2014上的地址，并传送打印码(WDWPE2044)，其中地址适合到打印盒H1000的数据传送次序。工作清除DMAE2012经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，重复传送并写入工作缓冲区上的某区域中指定的工作文件数据(WDWF)E2042，其中打印缓冲区传送DMA E2015将数据全部传送到工作缓冲区。
打印数据扩展DMA E2015经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，通过使用来自头控制器E2018的数据扩展定时信号E2050作为触发器，读出在打印缓冲区上重新排列并写在该缓冲区上的打印码，以及写在扩展数据缓冲区E2016上的扩展数据，从而生成扩展的打印数据(WDHDG)E2045，然后写入生成的数据，作为列缓冲区E2017中的列缓冲区写数据(WDHDG)E2047。列缓冲区E2017是一个SRAM，用于临时存储将要传送到打印盒H1000的数据(扩展的打印数据)。根据以下两块的握手信号(未示出)，打印数据扩展DMA和头控制器共享并管理列缓冲区E2017。
经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，头控制器E2018借助头控制信号连接打印盒H1000或扫描组件。此外，以来自编码器信号处理器E2019的头驱动定时信号E2049为基础，头控制器E2018将数据扩展定时信号E2050，输出到打印数据扩展DMA。
当执行打印操作时，根据头驱动定时信号E2049，头控制器E2018从列缓冲区中读出扩展的打印数据(RDHD)E2048。头控制器E2018借助头控制信号E1021，将读出数据输出到打印盒H1000。
在扫描组件读操作模式中，头控制器E2018借助头控制信号E1021，利用DMA传送，将输入的加载数据(WDHD)E2053，传送到DRAME2025上的扫描组件加载缓冲区E2024。扫描组件数据扩展DMA E2025经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，将扫描组件加载缓冲区E2024中存储的加载缓冲区读出数据(RDAV)E2054，读到DRAM E2005上的扫描组件数据缓冲区E2026中，然后将进行诸如均分处理所处理的数据(WDAV)E2055，写到DRAM E2005上的扫描组件数据缓冲区E2016中。
扫描组件数据压缩DMA E2027经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，读出扫描组件数据缓冲区E2026上的处理数据(RDYC)E2056，压缩该数据，然后将压缩后的数据(WIYC)E2057写到发送缓冲区E2028中。
编码器信号处理器E2019根据CPU E1001的控制确定的模式，接收一个编码器信号(ENC)，并输出头驱动定时信号E2049。此外，编码器信号处理器E2019将根据编码器信号E1020获得的、与拖架M4001的位置和速度有关的信息，存储到寄存器中，并向CPU E1001提供该信息。CPU E1001以该信息为基础，确定控制CR电机E0001的各种参数。CR电机控制器E2020经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，输出CR电机控制信号E1036。
传感器信号处理器E2022根据CPU E1001的控制确定的模式，从例如PG传感器E0010、PE传感器E0007、ASF传感器E0009和GAP传感器E0008接收输出的读出信号，然后将这些传感器信息传送到CPUE1001。同时，传感器信号处理器E2022还将传感器信号E2052，输出到LF/PG电机控制DMA E2021。
LF/PG电机控制DMA E2021经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，从DRAM E2005上的电机控制缓冲区E2023中，读出脉冲电机驱动表(RDPM)E2051，并输出脉冲电机控制信号E。此外，LF/PG电机控制DMA E2021通过使用上述传感器信号作为控制的触发器，输出脉冲电机控制信号E1033。
LED控制器E2030经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，输出LED驱动控制信号E1038。端口控制器E2029经由CPU I/F 2001，在CPU E1001的控制下，输出头电源ON信号E1022，电机电源ON信号E1023，和电源控制信号E1024。
以下参照图10的流程图，说明按上述方式构造的本发明之上述实施方式的喷墨打印装置的操作。
当将以上装置连接到AC电源时，在步骤S1中，首先对该装置进行初始化。在初始化中，检查电路系统，包括此装置的ROM和RAM，从而检查该装置能否在加电方式下正常运行。
在步骤S2中，检查是否按下装置主体M1000的上壳M1002上的电源键E0018。如果已按下电源键E0018，则流程进行到步骤S3，以进行第二次初始化。
在第二次初始化中，检查本装置的各种驱动机械装置和头系统。亦即，在初始化各种电机和加载头信息中，检查能否正常操作该装置。
在步骤S4中，等待事件。亦即，监视外部I/F的命令事件，用于操作的面板按键事件，或有关此装置的内部控制事件。如果出现上述事件中的任意事件，则执行与该事件相应的处理。
例如，如果在步骤S4中接收到来自外部I/F的打印命令事件，则流程进行到步骤S5。如果在步骤S4中出现经由用户操作的电源按键事件，则流程进行到步骤S10。如果在步骤S4中出现另一事件，则流程进行到步骤S11。
在步骤S5中，分析来自外部I/F的打印命令，以确定指定的纸张类型，纸张大小，打印质量和送纸方法。将表示上述确定结果的的数据存储到装置的RAM E2005中，然后流程进行到步骤S6。
在步骤S6中，按照在步骤S5中指定的送纸方法，开始送纸。当将纸张送到打印开始位置时，流程进行到步骤S7。
在步骤S7中，执行打印。在此打印中，将外部I/F提供的打印数据一次存储到打印缓冲区中。随后，驱动CR电机E0001，以开始沿扫描方向移动拖架M4001，并向打印盒H1000提供在打印缓冲区E2014中存储的打印数据，以打印一行。当打印完一行打印数据后，驱动LF电机E0002旋转LF滚轴M3001，以沿辅助扫描方向送纸。此后，重复执行上述操作。当打印完外部I/F提供的一页打印数据后，流程进行到步骤S8。
在步骤S8中，驱动LF电机E0002，以驱动纸张传送卷轴M2003。重复送纸，直至确定从此装置中完整地传送了纸张。当此操作完成时，将纸张完全传送到纸张传送托盘M1004a上。
在步骤S9中，检查是否打印了所有要打印的页。如果还有要打印的页，则流程返回到步骤S5，以重复以上步骤S5到S9的操作。当打印完所有要打印的页后，结束打印操作。此后，流程返回到步骤S4，以等待下一事件。
在步骤S10中，执行打印机终止进程，以停止此装置的操作。亦即，关闭各种电机和头的电源，操作转变为可以关闭电源的状态。此后，关闭电源，并且流程返回到步骤S4，以等待下一事件。
在步骤S11中，执行除上述事件之外的事件处理。例如，执行与此装置的不同面板按键的任意按键相应的处理，执行来自外部I/F的恢复命令处理，或内部发生的恢复事件处理。在处理后，流程进行到步骤S4，以等待下一事件。
以下说明安装在上述打印装置上的打印头H1001。
首先，详细说明近几年来开发的打印元件基底的示例，该基底具有以混合方式排列的、利用不同电压供电的模拟电路和数字电路，其中模拟电路用于获取信息。
图15为喷墨打印头的框图，其中该打印头包含以数字信号方式输出所检测的温度信息的电路。参照图15，参考号数500表示打印元件基底，其中利用半导体工艺在其上集成加热器和驱动电路；502表示墨水供给端口，用于从基底的下表面提供墨水；501表示排列有许多加热器和驱动电路的驱动器/加热器阵列；503表示移位寄存器，用于临时存储要打印的打印数据；507表示译码器电路，用于选择性地驱动驱动器/加热器阵列中的所需加热块；504表示一个输入电路，输入电路包括一个缓冲区，并将一个数字信号输入到移位寄存器和译码器；510表示一个输入终端；521表示一个温度检测块，用于检测基底温度，将该信息转换为数字信号，并输出该信号；522表示ROM信息读取块，用于排序基底特有的信息，如加热器的电阻值或驱动器晶体管的ON电阻值，将该信息写到在同一基底上排列的非易失存储器(ROM)(未示出)中，并在需要时读取该信息；523表示排序元件，用于测量要写到ROM中的特有信息，如加热器的电阻值或晶体管的ON电阻值；以及505表示电源缓冲区电路，用于向驱动器/加热器阵列501中的晶体管提供门电压。
图16A为表示与驱动器/加热器阵列501的一段相对应的等价电路的电路图。图16B为表示与移位寄存器503的一位相对应的等价电路的电路图。图17为一个定时图，表示从移位寄存器到加热器的各部分的信号状态。以下参照图16A、16B和17，说明在向加热器提供电流以驱动打印头之前，将打印信息发送到移位寄存器之后的一系列操作。
以与应用到CLK终端的时钟脉冲同步的方式，向DATA(数据)终端提供打印数据。移位寄存器临时存储打印数据，锁存器根据向BG终端提供的锁存信号，保存该数据。此后，在矩阵中获得块选择信号和锁存电路保存的打印数据的逻辑乘积，并且加热器电流以与直接确定电流驱动时间的HE信号同步的方式流过，其中块选择信号用于选择划分为所需块的加热器。对于块0到15的各块，重复以上系列操作，从而打印数据。
图18为表示温度检测块521的结构的电路图，其中温度检测块用于检测打印元件基底500的温度，并以数字信号方式输出该信息。图19为一个定时图，表示时钟CLK以及温度检测块521的输出TO的信号状态。以下参照图18和19，说明温度检测块521的操作。
如图18所示，温度检测块521具有一个热电压生成部分840和一个能带隙电压生成部分830，前者用于生成一个相对于温度具有近似线性特性的电压，后者用于生成一个相对于温度改变很少的电压。上述部分的输出经过缓冲区电路831，并利用比较器832进行比较，从而从TO终端835输出温度信息。利用分离式电阻和模拟开关制作电压生成块834，以便根据能带隙电压，生成与所检测的温度相对应的电压。
此时，通过使用电压生成块834中众多电阻的分割系数，将能带隙电压生成部分830的输出设置为，与要检查的温度相对应的电压值，并根据与时钟脉冲同步运行的移位寄存器836的输出，顺序切换连接到电阻之分割点的模拟开关，从而以所需解析度，从TO终端835连续输出与温度有关的数字信号。
能带隙电压生成部分830中使用的OP放大器，热电压生成部分830，缓冲区电路831，以及电路块中的比较器832均为模拟电路，通过组合诸如晶体管、二极管和电阻器之类的元件，形成上述模拟电路。因此，根据各元件的精度或各元件与电压的关系，确定电路的特性。
鉴于此，对于模拟电路部分，必须通过精确掌握元件特性并考虑使用环境(电源，噪声环境等)，确定规格，并且必须通过利用基于以上规格的电路模拟预测其特性，设计该电路。
如上所述，模拟电路需要5V电压，以便展示其内所用元件的全部特性，而数字电路的近来趋势是使用3.3V的低电压。以下说明在上述环境中实现的本发明的具体结构。
[第一实施方式]
图11为一框图，用于解释根据本发明之第一实施方式的打印头H1001的电路结构。参照图11，参考号数H1100表示打印元件基底，其中利用半导体生产工艺在其上集成加热器和驱动电路；102表示墨水供给端口，用于从基底的下表面提供墨水；101表示排列有许多加热器和驱动电路的驱动器/加热器阵列；103表示移位寄存器，用于临时存储要打印的打印数据；107表示译码器电路，用于选择性地驱动驱动器/加热器阵列中的所需加热块；104表示一个输入电路，输入电路包括一个缓冲区，并将一个数字信号输入到移位寄存器和译码器；110表示一个输入终端；121表示一个温度检测块，用于检测基底温度，将该信息转换为数字信号，并输出该信号；122表示ROM信息读取块，用于排序基底特有的信息，如加热器的电阻值或驱动器晶体管的ON电阻值，将该信息写到在同一基底上排列的非易失存储器(ROM)(未示出)中，并在需要时读取该信息；123表示排序元件，用于测量要写到ROM中的特有信息，如加热器的电阻值或晶体管的ON电阻值；以及130表示电源生成电路，用于生成模拟系统电源(VddA)，以便提供给温度检测块121。
在本实施方式之打印头的打印元件基底H1100的电路结构中，数字电路部分的电源电压(Vdd)是3.3V。用于获取信息的模拟电路部分的电源电压(VddA)是5V。只从外部提供数字系统的电源电压(Vdd)。根据加热器驱动电源电压(VH)，生成模拟系统的电源电压(VddA)，其中经过电压生成电路130，向包含打印元件的的加热器提供电源电压。
图12是一个电路图，用于详细解释电压生成电路130的电路结构。参考号数201表示分离式电阻，用于根据电压VH生成电压VddA(模拟系统电源)；202表示NMOS晶体管，该晶体管构成作为缓冲区的源输出放大器；以及203表示源输出放大器的负载电阻。
利用以上电路结构，将电压VH降低分离电阻201的比率，利用NMOS晶体管202进行阻抗转换，并从VddA终端输出。此时，在源输出放大器202的门到源通路上，进一步将电压降低电压Vth。
以下说明一个详细示例。假设VH＝11V，考虑到后门影响，将源输出放大器202的Vth设置为2V。在此情况中，通过将分离电阻202的比率设置为4∶7，可以将分割点的电压设置为7V，并且可以将源输出放大器202的输出VddA设置为5V。
图13是一个电路图，用于解释电压生成电路130的另一种电路结构。参考号数301表示OP放大器，该放大器使用VH电压作为电源；以及302表示电阻，用于确定OP放大器301形成的同相放大器的放大系数。
借助以上电路结构，利用同相放大器301放大逻辑系统电源电压(Vdd)，并作为VddA电压输出。
以下说明一个具体示例。当Vdd＝3.3V时，确定电阻302的值，使得同相放大器301的放大系数为1.52，从而将输出电压VddA设置为5V。
如上所述，根据本实施方式，除打印元件的电源电压之外，当用于获取信息的模拟系统的电源电压值，与逻辑系统的电源电压值不同时，仅从外部提供逻辑系统的电源电压，而内部生成模拟系统的电源电压。由于除打印元件的电源之外，仅从外部向打印头元件基底提供一种电源，因此，在不增加整个系统的成本的情况下，能够简化其结构，并且得到有利于空间节省和能源节省(功耗)的结构。
[第二实施方式]
以下说明根据本发明第二实施方式的打印头。与第一实施方式中的参考号数相同的参考号数，表示第二实施方式中的相同部分，并且省略其说明。
图14是一个框图，用于表示根据本发明第二实施方式的打印头的电路结构，其大部分与图11所示的第一实施方式相同。与第一实施方式不同的是，此实施方式的打印头具有一个从外部连接到模拟系统电源电压生成电路130之输出端的电容。
图12或13所示的模拟系统电源电压生成电路130，以加热器驱动电源电压VH为基础，生成一个电源电压。由于此电压VH是加热器驱动电压，所以当电流实际流到该加热器时，容易产生较大的噪声。此外，诸如时钟频率之类的噪声可能影响该电压。以电压VH为基础生成的电压VddA可能也具有此类噪声。当电压VddA具有噪声时，模拟系统的电路操作可能变得不稳定，或可能出现操作错误。
在本实施方式中，为了克服以上现象，准备一个终端，以抽取用于获取信息的模拟系统的电源电压生成电路130的输出，并且在输出终端和Vss(GND)电压之间插入一个外部电容。
[其他实施方式]
当时钟脉冲的频率大于等于5MHz时，用于降低噪声的上述结构特别有效。
在上述实施方式中，将基底温度作为用于获取信息的模拟电路检测的信息。然而，不仅对于模拟电路，而且对于处理诸如加热器电阻值、驱动器晶体管电阻值、切换速度的各个值、墨水剩余量或保护膜的厚度之类的数量的模拟电路，也可以获得与上述结果相同的结果。
在上述实施方式中，从打印头喷射的小滴为墨滴，并且墨盒中存储的液体为墨水。然而，墨盒中存储的液体并不限于墨水。例如，可以在墨盒中存储要喷射到打印介质上的护理液，以改进稳定性，或者改善所打印图像的防水性，抑或提高其图像质量。
上述各实施方式均以打印机作为例子，在喷墨打印机中，打印机包括用于生成热能的装置(如电热换能器，激光发生器等)，并利用热能改变墨水的状态，其中热能作为执行喷墨操作时的能量。根据以上喷墨打印机以及打印方法，能够获得高密度、高精度的打印操作。
作为喷墨打印系统的典型结构和原理，最好通过使用例如美国专利No.4,723,129和4,740,796中公开的基本原理实施。上述系统适用于所谓按需类型和连续类型中的任意类型。特别是，在按需类性中，该系统是有效的，这是由于通过将至少一个驱动信号(该信号与打印信息相对应，并且引起超过气泡状汽化的快速温度升高)，应用于与金属板一致排列的各电热换能器或保存液体(墨水)的液体通道，利用电热换能器生成热能，以在打印头的热作用表面上实现薄膜汽化，从而能够以与驱动信号一一对应的方式，在液体(墨水)中形成气泡。
利用气泡的增大和收缩，通过从喷射口喷射液体(墨水)，至少形成一小滴。如果以脉冲信号的方式，应用驱动信号，能够即时、充分地实现气泡的增大和收缩，以便以非常高的响应特性喷射液体(墨水)。
作为脉冲驱动信号，美国专利No.4,463,359和4,345,262中公开的信号是合适的。请注意，通过使用涉及热作用表面的温度升高速度的本发明之美国专利No.4,313,124中公开的条件，可以实现非常出色的打印。
作为打印头的结构，除作为上述说明书公开的喷嘴、液体通道和电热换能器(线性液体通道或直角液体通道)的组合结构之外，本发明还包括使用美国专利No.4,558,333和4,459,600的结构，其中美国专利No.4,558,333和4,459,600公开了在弯曲部分排列热作用部分的结构。此外，可以将本发明有效应用于日本专利公开No.59-123670或日本专利公开No.59-138461，其中日本专利公开No.59-123670公开了使用众多电热换能器的公共槽作为电热换能器的喷射部分的结构，而日本专利公开No.59-138461公开了具有开口的结构，其中开口用于吸收与喷射部分一致的热能的压力波。
另外，作为其长度与打印机所能打印的打印介质的最大宽度相应的完全行方式打印机，可以使用以下结构，即通过按照以上说明书公开的方式组合众多打印头而满足整行长度的结构，或者通过集成制造打印头而获得的单一打印头的结构。
此外，不但上述实施方式中说明的可交换芯片类型的打印头适用于本发明，而且盒类型的打印头也适用于本发明，其中将交换芯片类型的打印头电子连接到装置主体，并且在安装到装置主体后，可从装置主体中接收墨水，而在盒类型的打印头中，将墨盒集成安装到打印头本身。
最好添加用于打印头的恢复装置，预备辅助装置，以及本发明的打印机结构提供的类似装置，以使打印操作更稳定。此类装置的例子包括：用于打印头的保护盖装置，清洁装置，增压或负压装置，以及使用电热换能器的预备加热装置，其他加热装置，或其组合。同时，对于稳定打印操作以提供预备喷射模式也是有效的，其中预备喷射模式执行与打印操作独立的喷射。
另外，作为打印机的打印模式，通过使用集成打印头，或通过组合许多打印头，不但能够实现仅使用一种主要颜色(如黑色等)的打印模式，而且至少能够实现使用许多不同颜色的多色模式和利用颜色混合获得的真彩模式之一。
此外，在本发明的每个上述实施方式中，假设墨水为液体。作为选择，本发明也可以使用在室温或室温以下为固体，而在室温时变软或液化的墨水，或者在应用打印信号时液化的墨水，这是由于在喷墨系统中，在30℃到70℃的范围内对墨水本身进行温度控制是切实可行的，从而墨水的粘性能够在稳定喷射范围内。
此外，为了避免因使用热能作为能量引起的温度升高而使墨水从固态变为液态，或为了避免墨水蒸发，可以使用在不使用时为固态而在加热时变为液态的墨水。无论如何，在根据打印信号应用热能时液化，并以液体状态喷射的墨水，一到达打印介质就开始凝固的墨水，均适用于本发明。
既然这样，正如日本专利公开No.54-56847或日本专利公开No.60-71260中说明的那样，以与电热换能器相对的穿孔薄片的形式提供墨水，其中在其上有凹痕或过孔的电热换能器内，以液体或固体方式保存墨水。在本发明中，对于上述墨水，上述薄膜汽化系统是最有效的。
可以将本发明应用于由许多设备(如主计算机、接口、阅读器、打印机)构成的系统，或由一台设备(如复印机、传真机)组成的装置。
显然，可以构造本发明的许多完全不同的实施方式，而并不背离其实质和范围，应该理解，本发明并不限于除附属权利要求书定义的权利要求之外的特定实施方式。

Claims (13)

1.一种打印头，包括具有数字电路和模拟电路的元件基底，
所述数字电路包括一个打印元件，和根据输入的打印数据驱动所述打印元件的驱动装置，以及
所述模拟电路包括用于获取信息的检测装置，
其中用于驱动所述数字电路的电压值，与用于驱动所述模拟电路的电压值不同，以及
一个电压生成电路，用于生成电压以驱动所述元件基底上排列的所述模拟电路。
2.根据权利要求1的打印头，还包括一个排列在所述元件基底外部的电容，其一端连接到用于驱动所述模拟电路的电压，另一端接地。
3.根据权利要求1的打印头，其中所述电压生成电路根据驱动所述打印元件的电压，生成驱动所述模拟电路的电压。
4.根据权利要求1的打印头，其中所述电压生成电路包括一个分离式电阻和一个晶体管。
5.根据权利要求1的打印头，其中所述电压生成电路包括一个同相放大器。
6.根据权利要求1的打印头，其中所述数字电路包括一个用于临时存储打印数据的移位寄存器，和一个锁存器，用于保持所述移位寄存器中存储的数据。
7.根据权利要求1的打印头，其中所述模拟电路包括用于检测所述元件基底的外部温度的装置，或用于监视加热器电阻值的装置。
8.根据权利要求1的打印头，其中所述打印头是通过喷射墨水进行打印的喷墨打印头。
9.根据权利要求8的打印头，其中所述打印元件包括一个热能换能器，用于生成应用于墨水的热能，以便使用热能喷射墨水。
10.根据权利要求9的打印头，其中所述检测装置检测所述元件基底的温度。
11.根据权利要求9的打印头，其中所述数字电路包括一个存储器，用于至少存储与所述电热换能器的电阻值、所述驱动装置运行时的电阻值、和所述元件基底各层的厚度有关的多条信息之一。
12.根据权利要求1的打印头，其中用于驱动所述数字电路的电压值为3.3V，而驱动所述模拟电路的电压值为5V。
13.一种使用打印头进行打印的打印装置，
其中所述打印头包括具有数字电路和模拟电路的元件基底，所述数字电路包括一个打印元件，以及根据输入的打印数据驱动所述打印元件的驱动装置，所述模拟电路包括用于获取信息的检测装置，
用于驱动所述数字电路的电压值，与用于驱动所述模拟电路的电压值不同，以及
一个电压生成电路，用于生成驱动所述模拟电路的电压，设置在所述元件基底上。
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