專(zhuān)利名稱(chēng)：液體釋放頭、液體釋放裝置和液體釋放頭驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體釋放頭，其利用諸如熱能的能量將液體室中的液體從噴嘴中釋放出來(lái)，一種具有該液體釋放頭的液體釋放裝置，和一種驅(qū)動(dòng)該液體釋放頭的方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)在硬拷貝、打印等領(lǐng)域，對(duì)彩色輸出的要求增加了。為響應(yīng)該需求，設(shè)計(jì)了諸如圖像產(chǎn)生裝置和液體釋放裝置等利用彩色圖像產(chǎn)生方法的裝置，這些彩色圖像產(chǎn)生方法例如是熱染色升華方法；熱蠟轉(zhuǎn)移方法；噴墨方法；電照相方法；以及熱銀鹽顯影方法。
采用噴墨方法的液體釋放裝置從作為液體釋放頭的打印機(jī)頭的噴嘴中，將一滴記錄液體(墨)釋放到記錄介質(zhì)上以形成一個(gè)點(diǎn)。該裝置具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并能產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。在該噴墨方法中，能量產(chǎn)生元件向液體室中的墨提供能量，由此使墨滴從噴嘴中釋放出來(lái)。根據(jù)能量產(chǎn)生元件的類(lèi)型將噴墨方法分為靜電吸引類(lèi)型；連續(xù)振動(dòng)產(chǎn)生類(lèi)型(壓電類(lèi)型)；以及熱類(lèi)型。
在熱類(lèi)型中，加熱器元件用作能量產(chǎn)生元件。由加熱器元件對(duì)液體室中的墨進(jìn)行的局部加熱(施加能量)在該液體室的墨中產(chǎn)生氣泡。在氣泡中產(chǎn)生的壓力使得墨從噴嘴中釋放到記錄介質(zhì)上。采用熱類(lèi)型噴墨方法的裝置具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且能打印出彩色圖像。
在采用熱類(lèi)型噴墨方法的液體釋放裝置中使用的液體釋放頭通過(guò)為半導(dǎo)體基座配置驅(qū)動(dòng)電路來(lái)制造，該驅(qū)動(dòng)電路依次是邏輯IC；驅(qū)動(dòng)加熱器元件；加熱器元件；墨汁室；和噴嘴，如在日本未實(shí)審專(zhuān)利申請(qǐng)No.7-68759中公開(kāi)的。由于加熱器元件與驅(qū)動(dòng)電路組合在一起，因此加熱器元件可以高密度地排列。因此，可以獲得高分辨率的打印結(jié)果。
在大多數(shù)這種液體釋放頭中，采用了具有以下結(jié)構(gòu)的頭芯片。也就是說(shuō)，每個(gè)噴嘴都具有加熱器元件；加熱器元件在基座上排列成一行；在該行的一側(cè)具有驅(qū)動(dòng)電路；在該行的另一側(cè)具有墨汁流動(dòng)路徑。利用這種頭芯片，可以使液體釋放頭小型化。
關(guān)于這種液體釋放頭，如日本未實(shí)審專(zhuān)利申請(qǐng)No.8-48034中公開(kāi)的，提出了一種方法來(lái)控制液滴的釋放方向。在該方法中，通過(guò)分別驅(qū)動(dòng)為每個(gè)液體室提供的多個(gè)能量產(chǎn)生元件來(lái)控制液滴的釋放方向。
圖1示出從噴嘴設(shè)置的方向上觀察的液體釋放頭。在圖1中，每個(gè)墨汁室2都具有一個(gè)噴嘴1。對(duì)于每個(gè)墨汁室2，在墨汁室2排列的方向上并排地設(shè)置了兩個(gè)加熱器元件3A和3B。如圖2所示，每個(gè)加熱器元件3A和3B的一端都連接到公用布線圖4上。加熱器元件3A和3B通過(guò)該公用布線圖4連接到電源5。每個(gè)加熱器元件3A和3B的另一端分別通過(guò)布線圖6A和6B連接到晶體管7A和7B。加熱器元件3A和3B分別經(jīng)過(guò)晶體管7A和7B接地。根據(jù)控制電路9的定時(shí)控制，在預(yù)定時(shí)刻分開(kāi)接通晶體管7A和7B，以分別驅(qū)動(dòng)加熱器元件3A和3B。控制電路9基于在接通狀態(tài)下的門(mén)電壓的確定，控制分別流經(jīng)加熱器元件3A和3B的電流IA和IB。加熱器元件3A和3B具有大致相同的形狀和大致相同的阻抗值。加熱器元件3A和3B大致關(guān)于噴嘴1的中心線對(duì)稱(chēng)地排列。液體室2大致關(guān)于加熱器元件3A和3B之間的中線對(duì)稱(chēng)。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)加熱器元件3A或3B時(shí)，墨滴以某個(gè)角度釋放出來(lái)。
關(guān)于上述結(jié)構(gòu)，在每個(gè)噴嘴1都具有兩個(gè)加熱器元件3A和3B的情況下，其中加熱器元件3A和3B排列成一行，驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在該行的一側(cè)，而墨汁流動(dòng)路徑設(shè)置在該行的另一側(cè)，此時(shí)需要彎曲連接加熱器元件3A和3B的布線圖4或布線圖6A和6B。在這種情況下，如圖1所示，由晶體管7A和7B以及控制電路9組成的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在分別將加熱器元件3A和3B連接到晶體管7A和7B的布線圖6A和6B一側(cè)。公用布線圖4彎曲，并經(jīng)過(guò)相鄰加熱器元件對(duì)之間的間隙導(dǎo)向布線圖6A和6B一側(cè)。這樣，可以有效安排驅(qū)動(dòng)電路和布線圖4、6A和6B。
分別流經(jīng)單個(gè)布線圖6A或6B的電流IA或IB流過(guò)公用布線圖4。當(dāng)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)晶體管7A和7B，以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)加熱器元件3A和3B時(shí)，電流IA+IB流過(guò)公用布線圖4。因此，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，該公用布線圖4的寬度需要大于或等于單個(gè)布線圖6A和單個(gè)布線圖6B的寬度和。這產(chǎn)生了問(wèn)題，因?yàn)閲娮觳荒芤愿呙芏扰帕?。順便提一下，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，如果公用布線圖4的寬度小于單個(gè)布線圖6A和單個(gè)布線圖6B的寬度和，則由于電遷移會(huì)發(fā)生導(dǎo)線破損。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到這些，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種液體釋放頭、一種液體釋放裝置和一種驅(qū)動(dòng)該液體釋放頭的方法，在驅(qū)動(dòng)多個(gè)能量產(chǎn)生元件以控制液滴釋放方向的情況下，該方法可以有效地安排驅(qū)動(dòng)電路等，從而以高密度排列噴嘴。
為達(dá)到該目的，本發(fā)明的液體釋放頭或液體釋放裝置包括至少一個(gè)容納液體的液體室；為每個(gè)液體室設(shè)置的噴嘴；為每個(gè)液體室設(shè)置的至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件，并且該能量產(chǎn)生元件將能量施加到液體室中容納的液體上，以便從噴嘴中釋放出液體；主控制電路，用于將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路連接到電源，并根據(jù)釋放液體的定時(shí)來(lái)驅(qū)動(dòng)該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件；副控制電路，其連接到該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件之間的連接中點(diǎn)上，并改變?cè)谠撝辽僖粚?duì)能量產(chǎn)生元件之間產(chǎn)生的能量平衡；將該連接中點(diǎn)連接到副控制電路的第一布線圖；以及將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件連接到主控制電路的第二布線圖，其中所述第一布線圖的寬度小于所述第二布線圖的寬度。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件時(shí)，與需要大電流的主控制電路進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)相比，由副控制電路進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)需要小電流。因此，與第二布線圖相比，第一布線圖可以按照窄寬度形成。在驅(qū)動(dòng)多個(gè)能量產(chǎn)生元件以控制液滴釋放方向的情況下，可以有效安排驅(qū)動(dòng)電路等，從而以高密度排列噴嘴。
此外，本發(fā)明是一種用于液體釋放頭的驅(qū)動(dòng)方法，該液體釋放頭包括容納液體的液體室；為每個(gè)液體室設(shè)置的噴嘴；為每個(gè)液體室設(shè)置的至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件，并且該能量產(chǎn)生元件將能量施加到液體室中容納的液體上，以便從噴嘴中釋放出液體；主控制電路，用于將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路連接到電源；副控制電路，其連接到該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件之間的連接中點(diǎn)上；將該連接中點(diǎn)連接到副控制電路的第一布線圖；以及將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件連接到主控制電路的第二布線圖，該驅(qū)動(dòng)方法包括步驟根據(jù)釋放液體的定時(shí)，由主控制電路驅(qū)動(dòng)該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路；由副控制電路改變?cè)谠撝辽僖粚?duì)能量產(chǎn)生元件之間產(chǎn)生的能量平衡。所述第一布線圖的寬度小于所述第二布線圖的寬度，因?yàn)楦笨刂齐娐匪璧碾娏餍∮谥骺刂齐娐匪璧碾娏鳌?br> 在驅(qū)動(dòng)多個(gè)能量產(chǎn)生元件以控制液滴釋放方向的情況下，可以有效安排驅(qū)動(dòng)電路等，從而以高密度排列噴嘴。


圖1是表示設(shè)置多個(gè)加熱器元件時(shí)的布局的平面圖。
圖2是在分開(kāi)驅(qū)動(dòng)根據(jù)圖1結(jié)構(gòu)的加熱器元件的情況下的連接圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的打印頭的一部分的平面圖。
圖4是示出圖3中打印頭的頭芯片的分解透視圖。
圖5是示出該打印頭的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖6(A)和6(B)分別是示出墨汁室的平面圖和截面圖。
圖7是解釋圖3的打印頭中的驅(qū)動(dòng)控制的示意圖。
圖8(A)、8(B)和8(C)分別是沿著圖7中的線A-A、B-B和C-C的截面圖。
圖9是示出主控制電路和副控制電路的連接圖。
圖10是示出圖5中頭芯片的特殊布局的平面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(1)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖3是示出根據(jù)本發(fā)明用在打印機(jī)中的打印頭的平面圖。該打印頭11是直線頭。連接到墨汁槽的墨汁流動(dòng)路徑12具有預(yù)定數(shù)量，從而延伸到作為打印對(duì)象的紙張的整個(gè)寬度。在墨汁流動(dòng)路徑12的任一側(cè)，交錯(cuò)著頭芯片13。每個(gè)頭芯片13具有一行墨汁釋放機(jī)械裝置。
頭芯片13形成為矩形實(shí)心體形狀。沿著該頭芯片的縱向表面，噴嘴14按照固定的噴嘴間距形成。頭芯片13設(shè)置為這種交錯(cuò)排列，從而即使在彼此相鄰的頭芯片13之間，噴嘴14也在噴嘴的排列方向上以固定噴嘴間距排列。打印頭11可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)橫跨整個(gè)紙張寬度排列的頭芯片13來(lái)打印期望的圖像。
如果噴嘴14以高密度排列，則噴嘴間距更窄。因此，由于裝配頭芯片13時(shí)出現(xiàn)的誤差，噴嘴間距的差異在彼此相鄰的頭芯片13之間的結(jié)合部變大。在該實(shí)施例中，控制墨滴從頭芯片釋放的方向使得可以補(bǔ)償在彼此相鄰的頭芯片13之間的噴嘴間距的變化。
如圖4所示，通過(guò)為半導(dǎo)體基座16配置隔離壁18來(lái)制造頭芯片13，從而形成墨汁室17，此后設(shè)置噴嘴板。在半導(dǎo)體基座16上設(shè)置了驅(qū)動(dòng)加熱器元件15A和15B的驅(qū)動(dòng)電路。噴嘴14形成在噴嘴板20中。在如圖5所示的頭芯片13中，加熱器元件15A和15B沿著面向墨汁流動(dòng)路徑12的縱向排列。這樣在沿著該表面的區(qū)域中形成了加熱器元件部件。此外，從該加熱器元件部件到對(duì)面，依次設(shè)置了驅(qū)動(dòng)電路部件和連接終端部件。在驅(qū)動(dòng)電路部件中設(shè)置了驅(qū)動(dòng)加熱器元件15A和15B的驅(qū)動(dòng)電路。在連接終端部件中，設(shè)置了將驅(qū)動(dòng)電路連接到電源等等的連接終端。
墨汁流動(dòng)路徑12中的墨汁從鄰近加熱器元件15A和15B的表面導(dǎo)向墨汁室17。驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置在從墨汁流動(dòng)路徑12橫跨加熱器元件15A和15B的行上。因此，在頭芯片13中，可以有效排列加熱器元件15A和15B、驅(qū)動(dòng)電路等等。通過(guò)為半導(dǎo)體薄片上的多個(gè)芯片提供或形成驅(qū)動(dòng)電路、加熱器元件和墨汁室來(lái)有效制造頭芯片13，此后將半導(dǎo)體薄片切割成多個(gè)薄片，然后為每個(gè)薄片附著上一個(gè)噴嘴板20。
如圖6(A)的平面圖以及圖6(B)的截面圖所示，每個(gè)液體室17都具有一對(duì)加熱器元件15A和15B。該一對(duì)加熱器元件15A和15B具有大致相同的形狀和大致相同的阻抗值，并且并排地排列在設(shè)置液體室17的方向上。圖6(A)是取消了噴嘴板20的平面圖。打印頭11可以通過(guò)控制加熱器元件15A和15B的驅(qū)動(dòng)來(lái)控制墨滴釋放的方向，該加熱器元件15A和15B是將能量施加到墨汁室17中墨汁上的能量產(chǎn)生元件。
圖7是解釋控制加熱器元件15A和15B的驅(qū)動(dòng)的原理的連接圖。在頭芯片13中，在墨汁流動(dòng)路徑12一側(cè)，加熱器元件15A和15B通過(guò)布線圖22連接，并由此形成加熱器元件15A和15B的串聯(lián)電路。此外，在加熱器元件15A和15B與墨汁流動(dòng)路徑12相對(duì)的另一側(cè)，加熱器元件15A和15B分別連接到布線圖22A和22B。布線圖22A和22B連接到主控制電路27。主控制電路27是在釋放墨滴的時(shí)刻驅(qū)動(dòng)加熱器元件15A和15B的串聯(lián)電路的驅(qū)動(dòng)電路。主控制電路27通過(guò)開(kāi)關(guān)電路24將加熱器元件15A和15B的串聯(lián)電路連接到電源25。
此外，在頭芯片13中，在由布線圖22連接的加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)連接到副控制電路31。根據(jù)釋放墨滴的方向，副控制電路31改變由主控制電路27施加在加熱器元件15A和15B上的電流。也就是說(shuō)，根據(jù)釋放墨滴的方向，副控制電路31轉(zhuǎn)換連接到布線圖22的選擇器28的觸點(diǎn)，從而改變由加熱器元件15A和15B產(chǎn)生的能量平衡。這樣的平衡控制可以通過(guò)在輸入和輸出加熱器元件15A和15B之間連接中點(diǎn)的電流流入和電流流出之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及通過(guò)改變電流流入或電流流出的值來(lái)進(jìn)行。這也可以通過(guò)改變連接中點(diǎn)的電勢(shì)來(lái)進(jìn)行。在圖7中，這種用于改變電勢(shì)或電流的機(jī)構(gòu)由選擇器28、電源29和電阻30A至30D組成。也就是說(shuō)，當(dāng)選擇連接到電源29的電阻30A至30B時(shí)，選擇器28允許電流流入加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)。該電流由加熱器元件15A和15B的阻抗值、電阻30A或30B的阻抗值以及電源29的電壓確定。當(dāng)選擇沒(méi)有連接任何東西的觸頭時(shí)，選擇器28停止改變由加熱器元件15A和15B產(chǎn)生的能量平衡。當(dāng)選擇接地電阻30C或30D時(shí)，選擇器28允許電流流出加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)。該電流由加熱器元件15A和15B的阻抗值以及電阻30C或30D的阻抗值確定。
與通過(guò)需要大電流的主控制電路27進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)相比，由副控制電路31進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)只需要小電流。因此，與分別為加熱器元件15A或15B設(shè)置的布線圖22A或22B相比，將加熱器元件15A和15B連接到副控制電路31的布線圖22C可以更為狹窄。
在參考圖1描述的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)加熱器元件3A和3B的阻抗值都是50[Ω]，并且加熱器元件3A和3B都由0.5[W]的電功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，0.2[A]的電流流過(guò)公用布線圖4。在這種情況下，當(dāng)為了安全對(duì)于0.1[A]的電流公用布線圖4具有600[nm]的厚度，并且當(dāng)布線圖4具有15[μm]的寬度時(shí)，布線圖4需要30[μm]的寬度。此外，布線圖6A和6B都需要15[μm]的寬度。因此，即使在布線圖之間沒(méi)有空隙，噴嘴間距也是60[μm]。實(shí)際上，由于具有空隙，因此噴嘴間距更大。噴嘴間距不能小于或等于65[μm]。
在另一方面，根據(jù)圖7所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)加熱器元件15A和15B都有0.5[W]的電功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，沒(méi)有電流流過(guò)連接到副控制電路31的布線圖22C。此外，當(dāng)加熱器元件15A和15B的加熱值不同時(shí)，可以通過(guò)使加熱器元件15A和15B的驅(qū)動(dòng)電流不同約10％來(lái)使墨滴釋放的方向成足夠的角度。因此，布線圖22C的寬度只需要布線圖22A或22B的十分之一。例如，當(dāng)加熱器元件15A和15B分別由0.5[W]和0.4[W]的電功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，流過(guò)布線圖22A和22B的電流以及流過(guò)布線圖22C的電流分別是0.1[A]和0.089[A]。
圖8(A)、8(B)和8(C)分別是沿著圖7的線A-A、B-B和C-C的截面圖。在頭芯片13中，布線圖22C的寬度大約是布線圖22A或22B寬度的十分之一。此外，布線圖22C設(shè)置在與布線圖22A和22B相同的層中，并且在為相鄰墨汁室17提供的所示加熱器元件15B和加熱器元件15A(未示出)之間的空隙中。因此，在頭芯片13中獲得足夠的空間，從而使頭芯片13的噴嘴間距為42.3[μm]。在圖7中，附圖標(biāo)記41、42和43表示隔離氮化硅薄膜的夾層，附圖標(biāo)記44表示鉭薄膜的氣穴阻擋層。
在該實(shí)施例中，通過(guò)濺射形成厚度為80[nm]的鉭薄膜，并在此后通過(guò)平版印刷和蝕刻形成具有預(yù)定形狀的加熱器元件15A和15B來(lái)制造頭芯片13。加熱器元件15A和15B各具有105[Ω]的阻抗值。在該實(shí)施例中，加熱器元件15A和15B由0.8[W]的電功率驅(qū)動(dòng)，以釋放墨滴。副控制電路31使最大為±0.01[A]的電流流過(guò)布線圖22C，由此使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同。
在該條件下，如果不使得加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同，則0.087[A]的電流流過(guò)各加熱器元件15A和15B。因此，布線圖22A和22B的寬度各設(shè)置為15[μm]。布線圖22C的寬度設(shè)置為1.7[μm](15[μm]×0.087[A]/0.01[A])。
圖9是示出主控制電路27和副控制電路31的特殊結(jié)構(gòu)的連接圖。下面描述主控制電路27。加熱器元件15A和15B的串聯(lián)電路的一端連接到電源50，另一端通過(guò)恒定電流電路51接地，該恒定電流電路是MOSFET。恒定電流電路51的運(yùn)行由預(yù)定控制信號(hào)SC1通過(guò)AND電路52控制，該AND電路是反相器電路?？刂菩盘?hào)SC1的信號(hào)電平由圖像數(shù)據(jù)處理電路(未示出)在釋放墨滴的定時(shí)，根據(jù)從分配有主控制電路27的噴嘴14饋入的紙張而升高。在這些時(shí)刻，加熱器元件15A和15B的串聯(lián)電路由電源50驅(qū)動(dòng)。
副控制電路31由電源電路55A、55B、55C和55D組成，這些電源電路使預(yù)定值的電流流入或流出加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)?；诎诿總€(gè)電源電路中的恒定電流電路的設(shè)置，由電源電路55A、55B、55C和55D導(dǎo)致流入或流出該連接中點(diǎn)的電流值的比例設(shè)定為4∶2∶1∶1。根據(jù)控制信號(hào)SA、SB、SC和SD，電源電路55A、55B、55C和55D基于上述電流值分別使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同。除此之外，電源電路55A、55B、55C和55D具有相同的結(jié)構(gòu)。因此，只詳細(xì)描述電源電路55A。
在該實(shí)施例中，電源電路55A、55B、55C和55D的電流值的比例設(shè)置為4∶2∶2∶1。在電源電路55A、55B和55C之間，電流值按照2倍因子的方式逐漸變化。因此，該實(shí)施例總體上具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且有效地使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同。
在該實(shí)施例中確定控制信號(hào)SA、SB、SC和SD，從而噴嘴14以預(yù)定間距釋放墨滴。這補(bǔ)償了由于諸如安裝頭芯片13時(shí)的誤差等制造差異而產(chǎn)生的墨點(diǎn)的位置變化因此，打印結(jié)果的質(zhì)量比傳統(tǒng)打印頭的質(zhì)量大大提高。
方向轉(zhuǎn)換信號(hào)SC3在流入和流出加熱器元件15A和15B間連接中點(diǎn)的流入電流和流出電流之間轉(zhuǎn)換。在電源電路55A中，方向轉(zhuǎn)換信號(hào)SC3輸入到“異或”電路57。根據(jù)方向轉(zhuǎn)換信號(hào)SC3，“異或”電路57轉(zhuǎn)換控制信號(hào)SA的極性。在電源電路55A中，從該“異或”電路57輸出的信號(hào)直接輸入到“與”電路59。該信號(hào)還通過(guò)反轉(zhuǎn)該信號(hào)極性的反相器電路60輸入另一個(gè)“與”電路61?！芭c”電路59和61根據(jù)控制信號(hào)SC1分別選通“異或”電路57的輸出信號(hào)和反相器電路60的輸出信號(hào)，并分別輸出到MOSFET62和63。加熱器元件15A和15B是根據(jù)控制信號(hào)SC1來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而MOSFET62和63是根據(jù)方向轉(zhuǎn)換信號(hào)SC3和控制信號(hào)SA來(lái)互補(bǔ)地通/斷控制的。
在電源電路55A中，根據(jù)控制信號(hào)SC2通/斷控制恒定電流電路58(是MOSFET)，從而使或不使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同?；谠摵愣娏麟娐?8的設(shè)置，在電源電路55A至55C中，使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上不同的電流值比例設(shè)置為4∶2∶1∶1。
MOSFET62和63的源極連接到該恒定電流電路58。MOSFET62的漏極連接到加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)。MOSFET63的漏極連接到在電源端提供的、由MOSFET64和65組成的電流鏡像電路。該電流鏡像電路的MOSFET65使恒定電流流入加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)。該恒定電流具有與恒定電流電路58的電流相同的值。加熱器元件15A和15B是根據(jù)控制信號(hào)SC1來(lái)驅(qū)動(dòng)的，而MOSFET62和63是根據(jù)方向轉(zhuǎn)換信號(hào)SC3和控制信號(hào)SA來(lái)互補(bǔ)地通/斷控制的。作為運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的恒定電流電路58根據(jù)控制信號(hào)SC2運(yùn)行。為了使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同，當(dāng)電流流出連接中點(diǎn)時(shí)，MOSFET62接通，以允許恒定電流電路58吸收該電流。另一方面，當(dāng)電流流入該連接中點(diǎn)時(shí)，MOSFET63接通，以允許恒定電流電路58釋放該電流。這樣，墨滴從噴嘴14釋放的方向由加熱器元件15A和15B控制。
圖10是示出具有這種主控制電路27和副控制電路31的頭芯片的特定布局的平面圖。在頭芯片13中，驅(qū)動(dòng)電路單元在對(duì)應(yīng)于噴嘴14排列的縱向方向上并排地排列(圖10(A))。每個(gè)單元為每個(gè)液體室17驅(qū)動(dòng)加熱器元件15A和15B。在各單元中，布線圖22、布線圖22C、加熱器元件15A和15B以及布線圖22A和22B在墨滴流動(dòng)路徑一側(cè)依次排列。布線圖22連接串聯(lián)的加熱器元件15A和15B。布線圖22C將該布線圖22連接到副控制電路31。布線圖22A和22B分別將加熱器元件15A和15B連接到主控制電路27。在相鄰區(qū)域AR1，設(shè)置了主控制電路27的MOSFET51以及副控制電路31的MOSFET62至65。在下個(gè)區(qū)域AR2，設(shè)置了副控制電路31的其它部件。在下個(gè)區(qū)域AR3，設(shè)置了主控制電路的其它部件，以及主控制電路和副控制電路的、控制運(yùn)行的控制電路。這樣，在區(qū)域AR1至AR3中為加熱器元件15A和15B設(shè)置了驅(qū)動(dòng)電路。
(2)實(shí)施例的操作在具有上述結(jié)構(gòu)的打印機(jī)中，基于待打印的圖像數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)等等從打印頭11釋放出墨滴。作為打印對(duì)象的紙張由紙饋送機(jī)構(gòu)運(yùn)送。墨滴附著在正運(yùn)送的紙張上。這樣，根據(jù)打印頭11的操作打印圖像、文本等等(圖7)。
在傳統(tǒng)打印機(jī)的打印頭11中，交錯(cuò)著多個(gè)頭芯片13。每個(gè)頭芯片13具有墨汁釋放機(jī)構(gòu)。由于頭芯片13排列上的變化而導(dǎo)致噴嘴間距的變化。此外，頭芯片13的特性也有差異。因此，從噴嘴14釋放出并附著在紙張上的墨滴的位置以微小的尺度變化。這使得打印質(zhì)量惡化，并且在極端情況下出現(xiàn)垂直線。
但是，在根據(jù)本發(fā)明的打印機(jī)中，通過(guò)調(diào)整從噴嘴14釋放墨滴的方向來(lái)校正墨滴附著在紙張上的位置。這樣，能有效防止打印質(zhì)量的惡化。通過(guò)所謂的熱類(lèi)型方法，即通過(guò)驅(qū)動(dòng)為各墨汁室17提供的多個(gè)加熱器元件15A和15B來(lái)釋放出墨滴。該多個(gè)加熱器元件在運(yùn)行上有所不同。這樣，調(diào)整了從噴嘴14釋放出墨滴的方向(圖4和圖7)。
在本發(fā)明的打印機(jī)中，主控制電路27在預(yù)定時(shí)刻將加熱器元件15A和15B的串聯(lián)單路連接到電源25，以驅(qū)動(dòng)和運(yùn)行加熱器元件15A和15B。這時(shí)，副控制電路31使電流流入或流出加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)，以使加熱器元件15A和15B在運(yùn)行上有所不同。流入或流出的電流值設(shè)置為主控制電路27中電流最大值的十分之一。
布線圖22C的寬度可以設(shè)置為布線圖22A或22B寬度的大約十分之一。布線圖22C連接副控制電路31與加熱器元件15A和15B之間的連接中點(diǎn)。布線圖22A和22B將主控制電路27連接到加熱器元件15A和15B的串聯(lián)電路。在本發(fā)明的打印機(jī)中，即使布線圖22C向著布線圖22A和22B彎曲，并且布線圖22C設(shè)置在與布線圖22A和22B相同的層中，與參考圖1所述的結(jié)構(gòu)相比，噴嘴間距還是非常小，因此能以高分辨率打印期望的圖像。
此外，可以通過(guò)以小間距排列噴嘴，在噴嘴14行的方向上并排設(shè)置加熱器元件15A和15B，從噴嘴行的一側(cè)提供墨汁，以及在噴嘴行的另一側(cè)設(shè)置主控制電路和副控制電路來(lái)有效地安排加熱單元和驅(qū)動(dòng)電路。
(3)其它實(shí)施例盡管在上述實(shí)施例中加熱器元件是由鉭薄膜制成的，本發(fā)明并不僅限于此。加熱器元件可以由各種電阻材料制成，如鎢、鎳鉻鐵合金、鎳、多晶硅和氮化鈦。
盡管在上述實(shí)施例中由電流驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)加熱器元件或使其在運(yùn)行上不同，但本發(fā)明并不僅限于此?？梢杂呻妷候?qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)加熱器元件或使其在運(yùn)行上不同。
盡管在上述實(shí)施例中為墨汁室提供了兩個(gè)加熱器元件，但本發(fā)明不限于此?？梢蕴峁?個(gè)或更多加熱器元件。在這種情況下，該多個(gè)加熱器元件并排排列，并串聯(lián)連接。加熱器元件之間的每個(gè)連接中點(diǎn)都連接到副控制電路。在加熱器元件并排排列的方向上使加熱器元件在運(yùn)行上不同。
盡管在上述實(shí)施例中加熱器元件并排排列。但本發(fā)明不限于此。加熱器元件可以排列成放射狀圖案，從而墨滴釋放在各個(gè)方向上。在這種情況下，加熱器元件的數(shù)量設(shè)置為偶數(shù)。每一對(duì)相對(duì)設(shè)置的加熱器元件都串聯(lián)連接。每個(gè)加熱器元件對(duì)之間的連接中點(diǎn)都連接到副控制電路。或者，所有加熱器元件都在中心連接。通過(guò)相位饋電方法驅(qū)動(dòng)該多個(gè)加熱器元件，該方法的特征是所謂的Y連接。連接中心連接到副控制電路?；蛘邔⑦@些方案組合使用。
盡管在上述實(shí)施例中加熱器元件和驅(qū)動(dòng)電路集成在半導(dǎo)體基座上，但本發(fā)明不限于此。加熱器元件和驅(qū)動(dòng)電路可以分開(kāi)。
盡管在上述實(shí)施例中將控制墨滴釋放的方向用于補(bǔ)償墨滴附著在紙張上的位置的變化，但本發(fā)明不限于此。例如在一個(gè)噴嘴形成多個(gè)點(diǎn)以增加分辨率的情況下，控制墨滴釋放的方向可以用于增加打印質(zhì)量以及簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。
盡管在上述實(shí)施例中本發(fā)明用于熱類(lèi)型直線打印機(jī)，該打印機(jī)的能量產(chǎn)生元件是加熱器元件，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可以用于具有其它能量產(chǎn)生元件類(lèi)型的打印機(jī)，如壓電類(lèi)型和靜電類(lèi)型。
盡管在上述實(shí)施例中本發(fā)明用于釋放墨滴的打印機(jī)，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明可以用于釋放各種染劑的打印頭，或者釋放用于形成保護(hù)層的液滴而非墨滴的打印頭。此外，本發(fā)明可以用于釋放試劑的微型配送器、測(cè)量?jī)x器以及測(cè)試儀器。并且，本發(fā)明還可以用于釋放防止工件被腐蝕的藥劑滴的圖案產(chǎn)生裝置。
如上所述，當(dāng)通過(guò)控制為每個(gè)液體室提供的多個(gè)作為能量產(chǎn)生元件的加熱器元件的運(yùn)行來(lái)控制液滴釋放的方向時(shí)，主控制電路驅(qū)動(dòng)該加熱器元件，副控制電路改變加熱器元件之間的平衡。由于副控制電路的電流很小，因此能以狹窄的寬度形成涉及副控制電路的布線圖。因此，當(dāng)通過(guò)控制多個(gè)能量產(chǎn)生元件的運(yùn)行來(lái)控制液滴釋放的方向時(shí)，可以有效安排驅(qū)動(dòng)電路等等，從而以高密度排列噴嘴。
也就是說(shuō)，通過(guò)以狹窄的寬度形成涉及副控制電路的布線圖；在噴嘴排列行的方向上并排設(shè)置加熱器元件；在該行的一側(cè)提供主控制電路和副控制電路；在該行的另一側(cè)提供墨汁流動(dòng)路徑；以及將涉及副控制電路的布線圖從該流動(dòng)路徑一側(cè)經(jīng)過(guò)加熱器元件相鄰組之間的間隙導(dǎo)向副控制電路，可以有效安排驅(qū)動(dòng)電路等等，從而以高密度排列噴嘴。
權(quán)利要求
1.一種液體釋放頭，包括至少一個(gè)容納液體的液體室；為每個(gè)液體室設(shè)置的噴嘴；為每個(gè)液體室設(shè)置的至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件，并且該能量產(chǎn)生元件將能量施加到液體室中容納的液體上，以便從噴嘴中釋放出液體；主控制電路，用于將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路連接到電源，并根據(jù)釋放液體的定時(shí)來(lái)驅(qū)動(dòng)該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件；副控制電路，其連接到該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件之間的連接中點(diǎn)，并改變?cè)谠撝辽僖粚?duì)能量產(chǎn)生元件之間產(chǎn)生的能量平衡；將該連接中點(diǎn)連接到副控制電路第一布線圖；以及將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件連接到主控制電路的第二布線圖，其中，所述第一布線圖的寬度小于所述第二布線圖的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體釋放頭，其中，所述能量產(chǎn)生元件是加熱器元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體釋放頭，其中，所述至少一個(gè)液體室排列成一行；所述至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件沿著該液體室行排列成一行；所述至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件、主控制電路和副控制電路設(shè)置在一個(gè)半導(dǎo)體基座上；所述主控制電路和副控制電路設(shè)置在所述能量產(chǎn)生元件行的一側(cè)，向液體室提供液體的流動(dòng)路徑設(shè)置在該能量產(chǎn)生元件行的另一側(cè)；所述第一布線圖從該流動(dòng)路徑的一側(cè)經(jīng)過(guò)能量產(chǎn)生元件相鄰組之間的間隙導(dǎo)向所述副控制電路。
4.一種具有液體釋放頭的液體釋放裝置，該液體釋放頭包括至少一個(gè)容納液體的液體室；為每個(gè)液體室設(shè)置的噴嘴；為每個(gè)液體室設(shè)置的至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件，并且該能量產(chǎn)生元件將能量施加到液體室中容納的液體上，以便從噴嘴中釋放出液體；主控制電路，用于將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路連接到電源，并根據(jù)釋放液體的定時(shí)來(lái)驅(qū)動(dòng)該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件；副控制電路，其連接到該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件之間的連接中點(diǎn)，并改變?cè)谠撝辽僖粚?duì)能量產(chǎn)生元件之間產(chǎn)生的能量平衡；將該連接中點(diǎn)連接到副控制電路第一布線圖；以及將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件連接到主控制電路的第二布線圖，其中，所述第一布線圖的寬度小于所述第二布線圖的寬度。
5.一種用于液體釋放頭的驅(qū)動(dòng)方法，該液體釋放頭包括容納液體的液體室；為每個(gè)液體室設(shè)置的噴嘴；為每個(gè)液體室設(shè)置的至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件，并且該能量產(chǎn)生元件將能量施加到液體室中容納的液體上，以便從噴嘴中釋放出液體；主控制電路，用于將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路連接到電源；副控制電路，其連接到該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件之間的連接中點(diǎn)上；將該連接中點(diǎn)連接到副控制電路的第一布線圖；以及將該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件連接到主控制電路的第二布線圖，該驅(qū)動(dòng)方法包括步驟根據(jù)釋放液體的定時(shí)，由主控制電路驅(qū)動(dòng)該至少一對(duì)能量產(chǎn)生元件的串聯(lián)電路；以及由副控制電路改變?cè)谠撝辽僖粚?duì)能量產(chǎn)生元件之間產(chǎn)生的能量平衡，其中，所述第一布線圖的寬度小于所述第二布線圖的寬度，因?yàn)楦笨刂齐娐匪璧碾娏餍∮谥骺刂齐娐匪璧碾娏鳌?br> 全文摘要
本發(fā)明用于通過(guò)驅(qū)動(dòng)加熱器元件噴出墨滴的打印機(jī)，由此當(dāng)想要通過(guò)驅(qū)動(dòng)多個(gè)壓力可變?cè)刂埔旱蔚膰姵龇较驎r(shí)，驅(qū)動(dòng)電路等可被有效打開(kāi)，從而以高密度設(shè)置噴嘴。當(dāng)想要通過(guò)控制安裝在液體室中的多個(gè)壓力可變?cè)?15A，15B)的驅(qū)動(dòng)而控制液滴的噴出方向時(shí)，使得通過(guò)主控制電路(27)進(jìn)行的壓力可變?cè)?15A，15B)的驅(qū)動(dòng)平衡相對(duì)于副控制電路(31)而變化，以減少由副控制電路(31)形成的電流，從而使得涉及副控制電路(31)的布線圖(22C)相應(yīng)變窄。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1697734SQ20048000029
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者冨田學(xué), 牛濱五輪男, 江口武夫, 中山富左 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社