TWI276547B - Substrate for ink jet recording head, driving control method, ink jet recording head, and ink jet recording apparatus - Google Patents
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Description
1276547 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於用於噴墨記錄頭的基板,噴墨記錄 頭,和使用該記錄頭的記錄裝置,尤其是相關於用以產生 排出墨水所需的熱能之電熱轉換器和用以驅動電熱轉換器 的驅動電路形成在同一基板上之噴墨記錄頭,和使用該記 錄頭的記錄裝置。 • 【先前技術】 如同u· S.專利號碼6290334的說明書揭示一般,通 常,安裝在符合噴墨方法之記錄裝置的記錄頭之電熱轉換 器(加熱器)和電熱轉換器的驅動竃路藉由半導體處理技 術形成在同一基板上。另外,建議在記錄頭中除了驅動電 路之外用以偵測諸如基板溫度等此種半導體基板的狀態之 數位電路等形成在同一基板上,墨水供應口配置在基板中 • 央四周,加熱器利用墨水供應口插入其間彼此相對。 圖6爲用於此種噴墨記錄頭的半導體基板,也就是 說,包括輸出用以偵測溫度的數位信號之電路的噴墨記錄 頭的半導體基板之槪要圖。 在圖6中,參考號碼500表示藉由半導體處理技術整 體性形成加熱器和驅動電路之基板。參考號碼501表示排 列兩或更多加熱器和驅動電路之加熱器/驅動器陣列。參 考號碼5 02表示用以從基板背面供應墨水之墨水供應口。 參考號碼503表示用以暫時儲存將記錄的印刷資料之 1276547
移位暫存器。參考號碼507表示每一個都爲加熱器區段輸 出用以驅動加熱器驅動器陣列501中的加熱器之加熱器區 段選擇信號之解碼器電路。參照號碼5〇4表示每一個都包 括用以輸入數位信號到移位暫存器503及解碼器507的緩 衝電路之輸入電路。參照號碼5 1 0表示包括用以供應邏輯 裝置電壓的終端Vdd、用以輸入時脈信號的終端CLK、及 用以輸入諸如印刷資料等資料的終端之輸入終端。
圖8爲傳輸印刷資訊到移位暫存器503、供應電流到 加熱器、及驅動加熱器等一連串操作的時序圖。 與輸入到CLK終端的時脈脈衝同步地供應印刷資料 到DATA — A和DATA —B終端。移位暫存器503暫時儲存 所供應的印刷資料,及鎖定電路反應於應用到BG終端的 鎖定信號以儲存印刷資料。之後,以矩陣方式ANDed用 以選擇被分成理想區段的加熱器群組之區段選擇信號和反 應於鎖定信號而儲存之印刷資料(裝置選擇信號),並且 和用以直接決定電流驅動時間之HE信號一起同步地應用 加熱器電流。爲每一區段重複一連串操作以執行印刷。 圖7 A爲用以供應電流到排出沒水的加熱器之其中一 分段的等效電路圖。圖7B爲對應於暫時儲存將印刷的影 像資料之移位暫存器和鎖定電路的1位元之等效電路圖。 爲了選擇被分成具有幾乎相同時序且能夠被驅動之時 序區段,從解碼器電路507傳輸輸入到AND電路601之 區段選擇信號。輸入到AND電路601之裝置選擇信號係 依據轉換到移位暫存器503然後反應鎖定信號加以儲存之 (3) 1276547 影像信號。爲了根據印刷資料選擇性接通每一分段’區段 選擇信號和裝置選擇信號利用AND電路601以矩陣方式 ANDed。 參考號碼605表示當成用以驅動加熱器的電力供應之 VH電力供應線,參考號碼606表示加熱器’及參考號碼 607表示用以將電流通過加熱器之驅動器電晶體。參考號 碼602表示當成反應AND電路601輸出的緩衝器之反相 _ 電路。參考號碼603表示當成反相電路602的電力供應之 - VDD電力供應線。參考號碼608表示當成接收反相電路 602的緩衝器輸出之緩衝器的反相電路。參考號碼604表 示當成供應電力到包括反相電路608的緩衝器和供應驅動 器電晶體的閘波電壓之電力供應的VHT電力供應線。 通常,反相器602和移位暫存器503等是數位電路並 且基本上由Lo/Hi脈衝操作。而且,記錄頭之原有印刷資 訊的介面和用以驅動加熱器之應用的脈衝也是數位信號, φ 及由Lo/Hi邏輯脈衝從外面傳輸和接收這些信號並且傳輸 和接收這些信號到外面。這些邏輯脈衝通常具有0 V/5 V 或〇 V/3 ·3 V的振幅。由這些電壓的其中之一供應數位電 路的電力供應VDD。因此,將具有VDD電壓的振幅之脈 衝輸入到AND電路601,通過包含兩階段反相電路602之 緩衝器,並且輸入到下一階段的反相電路608。 下一階段的反相電路608也是邏輯電路但是以高於前 一階段的反相器602之電壓加以操作。 驅動器電晶體607具有低電阻較佳,也就是說,在接 (4) 1276547 通狀態中的低接通電阻。這是因爲使除了加熱器之外的部 分所消耗的電力減至最低,如此可以防止基板溫度的增加 並且穩定地驅動記錄頭。在驅動器電晶體607具有高的接 通電阻例子中,通過此部分的加熱器電流所導致的壓降增 力口,並且必須應用極高的電壓到加熱器,導致電力消耗過 多。 爲了減少驅動器電晶體607的接通電阻,必須將應用 到驅動器電晶體607的閘之電壓設定高的。就此目的,圖 、 7Α的電路需要用以轉換成具有高於電壓VDD的電壓振幅 之脈衝的電路。因此,在圖7的電路中,備製高於電壓 VDD的電壓V-HT之電力供應線604。利用包括反相電路 608的緩衝器電路將已由具有VDD電壓的振幅之脈衝輸入 的分段選擇信號(用以選擇性驅動加熱器之信號)轉換成 具有電壓VHT的振幅之脈衝。在轉換成具有電壓VHT的 振幅之脈衝後,將脈衝應用到驅動器電晶體607的閘。換 • 言之,如圖7Α所示,從外面傳輸和接收這些信號並且信 號被傳輸和接收到外面,由具有電壓VDD (用以驅動邏輯 電路之電壓)的振幅之脈衝執行在內部數位電路中處理的 信號。而且,將電路(脈衝振幅轉換電路)添加到每一分 段。緊接在驅動驅動器電晶體607的閘之前,該電路將信 號轉換成具有電壓VHT (用以驅動裝置之電壓)的振幅之 脈衝。 通常,記錄頭具有高密度排列的複數分段。因此,例 如,當分段以600 dpi的密度排列時,分段的寬度在排列 (5) 1276547 方向被限制於大約4 2 · 3 // m。在用以驅動分段之圖7 A的 電路都以此節距儲存的例子中,在垂直於排列方向的方向 中,每一分段都需要對應於裝置數目的大區域。該區域大 於具有較低排列密度的配置之區域。 圖9爲圖7 A的脈衝振幅轉換電路之特定配置的等效 電路圖。如圖9所示,脈衝振幅轉換電路,尤其是由點線 所指出的位準轉換部分包含一些電晶體,需要大的晶片 區 ^ 在如此配置用於記錄頭的基板之佈局的例子中,每一 分段所添加的脈衝振幅轉換電路增加每一分段的長度,因 此增加晶片尺寸和成本。具體而言,在上述佈局中,晶片 在垂直於分段陣列的方向中擴展,因此晶片的尺寸大幅增 加。而且,當添加脈衝振幅轉換電路到每一分段時,例 如,在具有256分段的記錄頭例子中,需要的緩衝電路數 目等於至少25 6反相器。此配置減少產量並且使電路配置 φ 複雜化,因此增加成本。 【發明內容】 本發明係鑑於這些問題而設計的。本發明的目的係設 置一在不增加垂直於每一分段的排列方向之方向的長度之 下,將邏輯驅動電壓轉換成裝置驅動電壓之電路配置,並 且減少脈衝振幅轉換電路中的脈衝緣之脈衝圓形畸變,以 便提高墨水排出特性。 本發明的另一目的係藉由減少脈衝振幅轉換電路和形 -8 - (6) 1276547 成在基板上的裝置數目以提高產量並且簡化電路配置。 根據本發明的其中一觀點,用以達成這些目的之噴墨 記錄頭的基板被配置如下: 用於噴墨記錄頭的基板,基板設置有用以產生用於排 出墨水的熱能之電熱轉換器和用以驅動電熱轉換器的驅動 電路。 該基板包含:
邏輯電路,在依據第一電壓振幅位準的輸入信號之第 二電壓振幅位準中,用以輸出指定將驅動的電熱轉換器之 選擇信號, 驅動電路,依據來自邏輯電路之選擇信號以區段爲單 元的驅動電熱轉換器,及 緩衝電路,具有在驅動電路中驅動所有饋送有一選擇 信號的閘之電流供應能力,並且轉送在邏輯電路和驅動電 路之間的選擇信號。 φ 而且,本發明設置一使用用於噴墨記錄頭的該基板之 噴墨記錄頭,及使用該噴墨記錄頭之噴墨記錄裝置。 從連同附圖的下面說明將可明白本發明的其他特徵和 優點,附圖中的類似參考符號表示全部圖式中的同一或類 似部分。 【實施方式】 現在將根據附圖詳細說明本發明的較佳實施例。 在本說明書中,”記錄”(又稱作”印刷”)不只表示包 -9 - (7) 1276547 括符號和圖式的重要資訊之形成,而且也表示廣義包括在 記錄媒體上或媒體的處理之影像、設計、和圖型的資訊, 不管該資訊是否是重要的或是否該資訊是如此明顯以致於 讓人可一眼就辨識得到。 “記錄媒體”不只表示典型記錄裝置所使用的紙張,而 且也表示能夠接受墨水的媒體。例如,也可使用布料、塑 膠膜、金屬板、玻璃、陶瓷、木頭、皮革等。 # 而且,”墨水”(又稱作”液體”)應廣義解釋作,,記錄 " (印刷)”的定義並且表示應用於記錄媒體以形成影像、 設計、圖型等、處理記錄媒體、或處理墨水(例如,應用 到記錄媒體之墨水中的彩色物質的凝結或不溶解)之液 體。 而且,除非有其他具體指明,不然”噴嘴”是排出口、 連接到排出口的液體路徑、和產生用於排出墨水的能量之 裝置的通稱。 • 下面說明中的“在裝置基板上”不只表示”在裝置基板 上”,而且也表示裝置基板的表面和接近表面之裝置基板 的內側。而且,本說明書中的”內建”不表示分開的裝置只 排列在基板上,而是表示該裝置是藉由半導體電路的製造 處理等整體性形成和製造於裝置基板上。 在用於下面討論的實施例之噴墨記錄頭的基板中(下 文中又稱作頭基板)在AND電路601之前執行脈衝振幅 的電壓轉換(圖7A )。緊接在驅動器電晶體607的閘終 端之前執行電壓轉換。也就是說,在爲每一區段AND解 -10- (8) 1276547 碼器輸出(區段選擇)和移位暫存器輸出(BIT)之前執 行電壓轉換。因此,高於邏輯電壓的電壓應用到用於每一 分段的AND之部分中的電路(對應於AND電路601 )。 因此,在本實施例中,此部分的裝置是具有比諸如解碼器 和移位暫存器(S/R )等其他邏輯電路高的耐壓之電晶 體。利用此配置,可以將已輸入有具有VDD電壓的振幅 之脈衝的分段選擇信號轉換成具有VHT電壓的振幅之脈 '· 衝,卻不會增加垂直於每一分段的排列方項之方向的長 * 度。尤其是在本實施例的配置中,在來自解碼器的輸出信 號和移位暫存器的信號被AN Ded之前改變脈衝寬度,藉 以去除爲每一分段添加脈衝振幅轉換電路的需要。結果, 可將脈衝振幅轉換電路的數目減少成劃時驅動的區段數目 (來自解碼器的信號輸出數目)和對應於每一區段的資料 數目(來自移位暫存器的輸出數目)之總和,使得產量提 高及電路配置簡化。 <實施例1> 下文首先將說明可應用本發明之噴墨記錄裝置的例 子。圖1 0爲根據本發明的代表性實施例之噴墨記錄裝置1 的配置輪廓之外部立體圖。 如圖1 〇所示,噴墨記錄裝置(下文中稱作記錄裝 置)具有記錄頭3在其中藉由根據噴墨法排出墨水以執行 記錄之輸送架2。輸送架電動機Μ 1產生的驅動力經由傳 輸機構4傳輸到輸送架2,及使輸送架2能夠沿著箭頭a -11 - 1276547 Ο) 往復運動。然後,經由饋送機構5饋送諸如記錄紙等記錄 媒體P並且運送到記錄位置。藉由從記錄頭3排出墨水到 記錄紙P以在記錄位置上執行記錄。 爲了維持記錄頭3的較佳條件,將輸送架2移動到回 復裝置1 0的位置並且爲記錄頭3間歇性地恢復排放。 記錄裝置1的輸送架2不僅包括記錄頭3而且也包括 用以儲存將供應到記錄頭3的墨水之墨水匣6。墨水匣6 可裝附到輸送架2並且可從輸送架2拆除。 、 圖1 〇的噴墨記錄裝置1能夠彩色記錄。就彩色記錄 而言,輸送架 2具有用以儲存洋紅色(Μ )、青綠色 (C )、黃色(Υ )、和黑色(Κ )之四個墨水匣。可獨立 裝附和拆除這四個墨水匣。 輸送架2和記錄頭3具有緊密表面,彼此適當接觸以 進行和保持需要的電連接。藉由反應記錄信號所施加的能 源,記錄頭3藉由選擇性從複數排出口排出墨水以執行記 • 錄。尤其是,本實施例的記錄頭3使用經由熱能排出墨水 的噴墨方法。藉由反應記錄信號施加脈衝電壓到電熱轉換 器,墨水從對應的排出口排出。 在圖10中,參考號碼14表示以運輸電動機M2驅動 以運送記錄媒體Ρ之運輸滾輪。 在上述例子中,記錄頭和用以儲存墨水之墨水厘可彼 此分開。然而,如下面討論一般,記錄頭和墨水匣整合成 一單元之頭匣可安裝在輸送架2中。 圖1 1爲頭匣的配置之例子的外部立體圖。雖然在圖 -12- (10) 1276547 1 0中墨水匣6和記錄頭3彼此分開,但是本發明的 錄頭之基板可應用到墨水匣和記錄頭整合成一單 匣。 如圖11所示,噴墨匣IJC由排出黑色墨水之 和排出C, Μ,和Υ三色墨水之匣IJCC所構成。這 彼此分開並且可獨立裝附於輸送架2和從輸送架2 匣IJCK包含用以儲存黑色墨水之墨水箱ΙΤΚ # 排出黑色墨水以執行記錄之記錄頭IJHK。墨水箱 ' 記錄頭IJHK被整合成一單元。同樣地,匣IJCC包 儲存C,M,和Y三色墨水之墨水箱ITC和藉由排 墨水以執行記錄之記錄頭I〗HC。墨水箱ITC和 HHC被整合成一單元。在本實施例中,匣的墨水 墨水。 而且,如從圖1 1明顯可見一般,沿著輸送架 向排列用以排出黑色墨水的噴嘴陣列、用以排出青 # 水之噴嘴陣列、用以排出洋紅色墨水的噴嘴陣列、 排出黃色墨水的噴嘴陣列。在垂直於輸送架移動方 向排列噴嘴。 下文將討論用於如此配置的記錄裝置之記錄頭 基板。圖12爲用以排出三色墨水的記錄頭IJHC之 構的立體圖。 圖1 2爲從墨水箱ITC供應的墨水流圖。記錄j 包含用以供應C,M,和Y的墨水通道33C, 33M,和 而且,墨水箱ITC包含用以從基板背面供應墨水到 '噴墨記 元之頭 IJCK 兩E可 拆除。 和藉由 ITK和 含用以 出彩色 記錄頭 箱塡滿 移動方 綠色墨 和用以 向的方 3的頭 三維結 頃 IJHC 33Y。 各自墨 -13- (11) 1276547 水通道之供應路徑(未圖示)。 在通過墨水通道之後,引導c,M,和γ墨水箱 流路徑31C,31M,和31Y到設置在基板上的電繫 (加熱器)4 1。當經由電路(稍後說明)供給電絮 (加熱器)41能源時,加熱電熱轉換器(加熱器 的墨水。熱氣煮沸墨水,及利用來自排出口 3 2 C, 32Y的氣泡排出墨水微滴30C,30M,和30Y。 在圖12中,參考號碼51表示頭基板,在其4 成電熱轉換器的電接點(稍後說明)之各種墊片, 動電熱轉換器、記憶體、輸送架HC的各種電路, 成各種信號線。 一電熱轉換器(加熱器)和用以驅動電熱器;^ PET被一起稱作記錄裝置,複數記錄裝置被一起稽 裝置單元。 圖12爲用以排出彩色墨水的記錄頭IJHC之三 φ 圖。用以排出黑色墨水的記錄頭IJHK具有類似結 而,該結構是圖12配置的1/3大。具體而言,只 墨水通道並且頭基板大約是圖12所示的1/3大。 下文將討論噴墨記錄裝置的控制配置。圖1 3 所示之記錄裝置的控制配置之方塊圖。 如圖1 3所示,控制器60包含用以儲存對應於 序(稍後說明)的程式、必要的表格、和其他固定 MPU 60a和ROM 60b。在控制器60中,應用特定 路(ASIC) 60c產生用以控制輸送架電動機Ml、 $過墨水 ί轉換器 丨轉換器 )41上 32Μ,和 1形成當 用以驅 並且形 :MOS- ί作記錄 :維結構 =構。然 、設置一 爲圖10 控制順 資料之 積體電 運送電 -14 - (12) 1276547 動機M2、和記錄頭3之控制信號。RAM 6〇d提供影像資 料的擴大區和用以執行程式的工作區。系統匯流排60e連 接 MPU 60a、ASIC 60c、及 RAM 60d 以交換資料。AD (數位類比)轉換器60f被饋送有來自感應器群組(稍後 說明)的類比信號,將這些信號轉換成數位信號,並且供 應數位信號給MPU 60a。 在圖1 3中,參考符號6 1 a表示影像資料來源並且被 通稱主機裝置之電腦(或用以讀取影像的閱讀機、數位相 - 機等)。透過介面(I/F) 61b,在主機裝置61a和記錄裝 置1之間傳輸和接收影像資料、命令、狀態信號等。 參考號碼62表示由用以接收從操作者輸入的命令之 開關的開關群組。開關群組62例如包括電力供應開關 62a、用以指示開始印刷之印刷開關62b、和用以指示開始 處理(回復)以維持記錄頭3的墨水排放性能之較佳條件 的回復開關62c。參考號碼63表示偵測裝置的狀態之感應 • 器群組,包含用以偵測起始位置h之諸如光耦合器等位置 感應器63 a、設置在記錄裝置的適當點上以偵測周遭溫度 之溫度感應器63b。 參考符號64a表示輸送架電動機驅動器,用以驅動使 輸送架可沿著箭頭A以往復運動方式掃瞄之輸送架電動機 Ml,參考符號64b表示運送電動機驅動器,用以驅動運送 記錄媒體P之運送電動機M2。 在記錄頭3的記錄和掃瞄期間,在對RAM60d的儲存 區進行直接存取的同時,ASIC 60c轉移記錄裝置(加熱 -15- (13) 1276547 器)的驅動資料(DATA )到記錄頭。 下文將特別討論用於如此配置的記錄裝置之記錄頭的 頭基板(裝置基板)。尤其是,下文將主要討論建置在頭 基板(加熱器板上)上的驅動電路之配置。如上述,對應 於記錄裝置的墨水排出口 30C,30M,及30Y和形成連接到 墨水排出口的流動路徑31C,31M,及 31Y之構件(未圖 示)設置在頭基板上。這些排出口和構件構成記錄頭。而 且,藉由驅動記錄裝置加熱供應到記錄裝置上的墨水,使 • 得以薄膜沸騰產生氣泡,並且從排出口排出墨水。 圖1爲根據實施例1的噴墨記錄頭之裝置基板的配置 圖。圖1的裝置基板構成圖11的一部分記錄頭(IJHK, IJHC)。參考號碼100表示以半導體處理技術整體性形成 加熱器和驅動電路在其上之基板。基板1 00對應於用於噴 墨記錄頭的基板(圖12的參考號碼51)。參考號碼102 表示用以從基板的背面供應墨水之墨水供應口(供應路 • 徑)。參考號碼1 〇 1表示排列兩或更多加熱器和驅動器電 路之加熱器/驅動器陣列。加熱器/驅動器陣列包括用以排 出墨水的電熱轉換器之加熱器和用以選擇性驅動加熱器之 驅動器陣列。參考號碼103表示移位暫存器,每一移位暫 存器都具有對應於暫時儲存將記錄的印刷資料之劃時驅動 的一區段之資料。參考號碼107表示解碼器電路,用以爲 每一加熱器區段選擇和驅動加熱器/驅動器陣列中的加熱 器。參考號碼1 〇4表示輸入電路,其包括用以輸入數位信 號到移位暫存器1 03和解碼器1 07之緩衝電路。參考號碼 •16- (14) 1276547 1 1 〇表示輸入終端。 參考號碼130表示VHT電壓產生電路,用以依據加 熱器驅動電力供應電壓(VH )產生供應到脈衝振幅轉換 電路之VHT電壓。在此例子中,產生低於VH的電壓當作 VHT電壓。參考號碼140表示脈衝振幅轉換電路,用以將 具有 VDD電壓的振幅之數位信號轉換成驅動器電晶體的 閘驅動脈衝,是具有VHT電壓的振幅之脈衝。如圖1所 示,本實施例的脈衝振幅轉換電路1 40各自設置在解碼器 • 電路1 40的輸出階段和移位暫存器1 03的輸出階段。參考 號碼170表示緩衝電路,爲來自脈衝振幅轉換電路140的 每一輸出信號所設置並且具有對應於在加熱器驅動器陣列 1 0 1中輸出信號所連接的閘數目之電容。 參考號碼1 2 1表示溫度偵測區段,其包括用以偵測半 導體基板1 〇〇的溫度之裝置。用以偵測基板溫度的溫度偵 測區段1 2 1被說明作用以偵測基板狀態之裝置。可設置用 φ 以偵測電熱轉換器的電阻之裝置或可設置用以在操作電流 驅動電晶體期間偵測電阻之裝置。可設置或不設置兩或更 多種感應裝置。 圖2爲用以供應電流到排出墨水的加熱器和驅動根據 實施例1的加熱器之一分段的等效電路圖。圖3爲對應於 暫時儲存將印刷的影像資料之移位暫存器和鎖定電路的1 位元之等效電路圖。 在圖6和圖7 Α所示的習知電路中,將脈衝振幅轉換 電路添加到每一分段(用以排出墨水的加熱元件)。對照 -17- (15) 1276547 於習知電路,如圖1所示,將脈衝振幅轉換電路添加到用 於本實施例的噴墨記錄頭之基板100中的移位暫存器103 和解碼器1 07之輸出部分。換言之,在解碼器電路1 07的 輸出信號(區段選擇信號)和移位暫存器電路1 03的輸出 信號(裝置選擇信號)被ANDed之前(在完成最後邏輯 操作之前),將脈衝振幅電壓設定高的。如此,如圖2所 示’每一分段被饋送有振幅已增加到VHT電壓之脈衝。 # 因爲每一分段不需要任何轉換電路,所以就不需對應於轉 /換電路的裝置區。 在此例中,將高電壓施加到用以執行每一分段中的 AND操作之AND電路,因此,構成電路的電晶體必須是 具有較高耐壓的裝置。在習知電路中,只有將對應於邏輯 電壓的低電壓施加到此部分,因此,此部分由具有低耐壓 的裝置構成。在本實施例中,此部分的耐壓比構成其他邏 輯電路的電晶體之耐壓高。具體而言,構成AND電路的 • 電晶體是高耐壓裝置。 在此種高耐壓電晶體(MOS電晶體)的例子中,電晶 體的尺寸大於低耐壓電晶體的尺寸。然而,如同後面將說 明一般,可減少脈衝振幅轉換電路數目(位準轉換器)並 且可遠離這些分段配置脈衝振幅轉換電路。如此,可以減 少用於噴墨記錄頭的基板1 〇〇總尺寸。 圖3爲根據本實施荔枝移位暫存器1 03和脈衝振幅轉 換電路140的配置圖。不像圖B所示的移位暫存器之電 路配置一般,脈衝振幅轉換電路被添加到脈衝從VDD電 -18- (16) 1276547 壓轉換成VHT電壓之輸出階段,是較高的電壓振幅。 當以分時方式驅動所有分段時,由分割數目決定移位 暫存器1 〇 3和解碼器電路1 〇 7的輸出階段數目。在此例 中,獲得大約8到3 2分割。例如,當以16除25 6分段時 (每一區段具有1 6分段),脈衝振幅轉換電路的需要數 目爲1 6 X 2 (移位暫存器側和解碼器側)=3 2。與藉由添 加脈衝振幅轉換電路到所有分段所獲得的256電路比較, 減少很多。如此,可以減少垂直於分段的配置方向之方向 - 的晶片長度(裝置基板的長度)。添加到移位暫存器103 和解碼器電路1 07之脈衝振幅轉換電路增加配置方向的晶 片長度。然而,與沿著垂直方向的長度之減少比較,晶片 長度的增加是小的,使得可減少總晶片區。 而且,如圖1所示,用以調整負載之緩衝器170連接 到脈衝振幅轉換電路140的輸出。具體而言,緩衝器170 由兩反相器構成。如圖3所示,爲每一信號線在脈衝振幅 # 轉換電路的輸出階段設置緩衝器170。如圖4所示,區段 選擇信號的緩衝器170和裝置選擇信號的緩衝器170都連 接到複數AND閘。 這些分段所設置的AND電路之閘電極都被懸掛當作 脈衝振幅轉換電路1 40的輸出上之電容負載。例如,如圖 4所示,一區段選擇訊號輸入到一驅動區段300中之對應 於分段的所有AND閘201。換言之,對應於一驅動區段中 的分段數目之AND電路的閘電極被懸掛當作每一區段選 擇信號上的電容負載。一裝置選擇信號連接到每一驅動區 -19· (17) 1276547 段的一 AND閘。換言之,對應於驅動區段的總數目之 AND電路的閘電極被懸掛當作每一裝置選擇信號上的電容 負載。因此,與一閘電極連接到一脈衝振幅轉換電路的圖 7A配置比較,可由CR時間常數將脈衝振幅轉換之後的波 形變圓。尤其是,當如同本實施例一般在高電壓中執行邏 輯操作時及在頭具有一些分段的例子中,CR時間常數大 大影響波形。
當使脈衝緣變圓時,只可施加短於想要的脈衝寬度 (時間)之脈衝,使得無法獲得想要的墨水排出特性。緩 衝器170是調整用的緩衝電路,添加緩衝器170以解決此 問題。緩衝電路的尺寸被設定具有足夠用於對應於分段數 目的電容之驅動力(內建在半導體基板的電路之尺寸增 加),使得可減少脈衝緣的脈衝圓形畸變且可更加理想地 驅動加熱器。緩衝電路1 70具有下列條件: (a )必要的閘數目都可由保持預定上生/下降特性 (速率)的脈衝信號加以驅動, (b )根據裝置(反相器)的電容增加之基板上的區 域增加被限制在預定容限中。 例如,當以16區段除256噴嘴並且驅動時,必要的 閘數目是1 6。也就是說,驅動和分割區段數目一樣多的 閘。與垂直於分段的排列方向之方向的區域增加比較,可 充分承受由於反相器所導致的區域增加。這是因爲轉換電 路配置在晶片的末端上。根據本實施例的電路配置,在區 域增加的容限內可設置具有足夠電流供應能力(電容)的 -20- (18) 1276547 緩衝電路。 在上述實施例中’緩衝器〗70由兩反相器構成,但是 並不限制反相器的數目。例如,緩衝器】7 〇可包含一反相 器並且可以NOR閘取代圖2的AND閘201。圖14圖示使 用NOR閘210取代and閘201。而且,例如圖3之脈衝 振幅轉換電路1 4 0的最後階段中之反相器! 4 1可具有含可 調整負載的電容並且可省略緩衝器170。
- <實施例2> 圖5爲用於根據實施例2之噴墨記錄頭的裝置基板 圖。在圖5中,以相同參考號碼表示與圖1相同的配置並 且省略其說明。 在實施例2中,緊接在輸入電路1 04之後插入脈衝振 幅轉換電路140。此實施例只需要與輸入終端(CLK, DATA —A,DATAB,BG,HEA,HE — B 的邏輯輸入終端)一樣 • 多的脈衝振幅轉換電路,藉以更進一步減少晶片尺寸。 如同在實施例1中一般,緩衝器170連接到驅動電路 (加熱器/驅動器陣列1 〇 1 )的前一階段,使得維持在脈衝 的上升緣和下降緣中之速率。 不像緊接在驅動器電晶體的閘終端之前執行電壓轉換 的習知技術一般,如上述,根據上面實施例,在解碼器的 輸出和移位暫存器的輸出被ANDed之前執行脈衝振幅的 電壓轉換。利用此配置,可以將已輸入當作具有VDD電 壓的振幅之脈衝的分段選擇信號轉換成具有VHT電壓的 -21 - (19) 1276547 振幅之脈衝,卻不會增加垂直於每一分段的排列方向之方 向的長度。 而且,可以獲得能夠大幅減少添加到每一分段的脈衝 振幅轉換電路數目之電路配置。因此,可預期藉由較少的 元件數目將減少晶片尺寸及提高產量,並且藉由簡易的電 路配置將降低成本。而且,反應於區段選擇信號和裝置驅 動電路,在用以驅動加熱器的驅動電路之前一階段中插入 'φ 緩衝器1 70,藉以防止脈衝緣的脈衝圓形畸變和印刷品値 - 的降低。 根據本發明,可以設置一在不增加垂直於每一分段的 排列方向之方向的長度之下,將邏輯驅動電壓轉換成裝置 驅動電塵之;電路配置。而且,根據本發明,減少脈衝振幅 轉換電路數目及形成在基板上的裝置數目,使得可提高產 量和簡化電路配置。 在不違背本發明的精神和範圍之下,可有許多不同於 φ 本發明的實施例,但是應明白除了附錄於後的申請專利範 圍之外,本發明並不侷限於其具體說明的實施例。 【圖式簡單說明】 倂入並且購成本說明書的一部分之附圖圖解說明本發 明的實施例,並且連同說明一起說明本發明的原則。 圖1爲說明根據實施例1的噴墨記錄頭之配置圖; 圖2爲根據本實施例1之用以供應電流到排出墨水的 加熱器並且驅動該加熱器之一分段的等效電路圖; -22- (20) 1276547 圖3爲本實施例的移位電阻器1 03之配置圖; 圖4爲區段選擇信號、裝置驅動信號、及每一驅動區 段之連接圖; 圖5爲用於根據實施例2的噴墨記錄頭之基板圖; 圖6爲用於典型噴墨記錄頭的基板半導體基板之槪要 圖; 圖7A爲用以驅動電流到排出墨水的加熱器之一分段 # 的等效電路圖; ’圖7B爲對應於暫時儲存將印刷的影像資料之移位暫 存器和鎖定電路的1位元之等效電路圖; 圖8爲傳輸印刷資訊到移位暫存器503、供應電流到 加熱器、及驅動加熱器等一連串操作的時序圖; 圖9爲脈衝振幅轉換電路的等效電路圖; 圖1〇爲可應用本發明的噴墨記錄裝置之外部圖; 圖1 1爲噴墨匣IJC的詳細配置之外部立體圖; ® 圖1 2爲用以排出三色墨水的記錄頭IJHC之三維結構 的立體圖; 圖1 3爲用以控制圖1 0之噴墨記錄裝置的記錄之控制 配置圖; 圖14爲以圖2的電路配置中之NOR閘取代AND閘 的例子圖。 【主要元件符號說明】 1 :噴墨記錄裝置 -23- (21) 1276547 2 :輸送架 3 :記錄頭 4 :傳輸機構 5 :饋送機構 6 :墨水匣
1 〇 :回復裝置 1 4 :運輸滾輪 3 0 C :墨水微滴 3 Ο Μ :墨水微滴 3 Ο Υ :墨水微滴 3 1 C :墨水流路徑 3 1Μ :墨水流路徑 3 1 Υ :墨水流路徑 3 2 C :排出口 3 2 Μ :排出口 3 2 Υ :排出口 3 3 C :墨水通道 3 3 Μ :墨水通道 3 3 Υ :墨水通道 4 1 :電熱轉換器 41 :加熱器 5 1 :頭基板 60 :控制器 60a :微處理機 -24- (22) 1276547 60b :唯讀記憶體 60c :應用特定積體電路 6〇d :隨機存取記憶體 60e :系統匯流排 60f :數位類比轉換器 6 1 a :主機裝置 61b :介面
62 :開關群組 62a :電力供應開關 6 2b :印刷開關 6 2c :回復開關 63 :感應器群組 63a :位置感應器 63b :溫度感應器 64a :輸送架電動機驅動器 64b :運送電動機驅動器 100 :基板 101 :加熱器/驅動器陣列 102 :墨水供應口 103 :移位暫存器 104 :輸入電路 1 0 7 :解碼器電路 1 1 〇 :輸入終端 1 2 1 :溫度偵測區段 -25- (23) 1276547 130 : VHT電壓產生電路 140 :脈衝振幅轉換電路 1 4 1 :反相器 1 7 〇 :緩衝器 201 :及閘 2 1 0 :反或閘 3 0 0 :驅動區段 500 :基板 501 :加熱器/驅動器陣列 5 02 :墨水供應口 503 :移位暫存器 5 04 :輸入電路 5 0 7 :解碼器電路 5 1 0 :輸入終端 601 :及電路 φ 6 〇 2 :反相電路 603 : VDD電力供應線 604 : VHT電力供應線 605 : VH電力供應線 6 0 6 :加熱器 607 :驅動器電晶體 608 :反相電路 S/R :移位暫存器 P :記錄媒體 -26- (24) 1276547
Μ 1 :輸送架電動機 M2 :運輸電動機 IJC :噴墨匣 IJCC :三色墨水匣 IJCK :黑色墨水匣 IJHC :記錄頭 IJHK :記錄頭 ITC :三色墨水箱 ITK :黑色墨水箱
Claims (1)
- (1) 1276547 十、申請專利範圍 1 · 一種用於噴墨記錄頭的基板,該基板設置有用以產 生用於排出墨水的熱能之電熱轉換器和用以驅動電熱轉換 器的驅動電路, 該基板包含: 一邏輯電路,在依據第一電壓振幅位準的輸入信號之 第二電壓振幅位準中,用以輸出指定將驅動的電熱轉換器 之選擇信號, • 一驅動電路,依據來自邏輯電路之選擇號以區段爲 單元的驅動電熱轉換器, 一緩衝電路,具有在驅動電路中驅動所有饋送有一選 擇信號的閘之電流供應能力,並且轉送在邏輯電路和驅動 電路之間的選擇信號。 2.根據申請專利範圍第1項之基板,其中邏輯電路使 用第一電壓振幅位準的輸入信號產生選擇信號,將選擇信 φ 號轉換成第二電壓振幅位準的選擇信號,並且輸出轉換的 選擇信號。 3 .根據申請專利範圍第1項之基板,其中邏輯電路將 第一電壓振幅位準的輸入信號轉換成第二電壓振幅位準的 信號,使用轉換信號產生選擇信號’並且輸出選擇信號。 4.根據申請專利範圍第1項之基板’其中邏輯電路包 括最後階段的反相電路,及 最後階段的反相電路又當成緩衝電路。 5 . —種記錄頭,係使用根據申請專利範圍第1項之用 -28- 1276547於噴墨記錄頭的基板。 6·根據申請專利範圍第5項之記錄韜, 排出墨水以執行記錄之噴墨記錄頭。 ^項裹 7 . —種頭匣,包含: 根據申請專利範圍第6項之記錄頭的〜 質龜記錄頭, 及 一墨水箱,用以儲存將供應到噴墨記錄頭的墨水。8 · —種記錄裝置,包含根據申請專利範圍第5項之°己 錄頭, 其中記錄裝置使用該記錄頭執行記錄。 9 · 一種記錄裝置,包含根據申請專利範圔第7項之3貝 匣, 其中記錄裝置使用該匣執行記錄。-29-
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