專利名稱：元件基板、打印頭、頭盒和打印裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有連接狀態(tài)輸出電路的打印頭元件基板，該連 接狀態(tài)輸出電路輸出反映打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號， 本發(fā)明還涉及打印頭、頭盒和打印裝置。
背景技術(shù)：
噴墨打印裝置是所謂的非擊打打印機，并且能夠執(zhí)行高速打印、 各種打印介質(zhì)上的打印、以及幾乎無噪聲的打印。由于這些原因，噴 墨打印裝置被廣泛地用作作為打印機、復(fù)印機、傳真機或文字處理器 的打印機構(gòu)的裝置。
噴墨打印裝置中打印頭所采用的公知的典型的墨排出方法例如 是使用諸如壓電元件的機電轉(zhuǎn)換器的方法、以及使用電熱轉(zhuǎn)換器(加
熱器)的方法，電熱轉(zhuǎn)換器對墨水加熱以通過膜沸騰效應(yīng)(film boiling effect)排出墨滴。
具有這種噴墨打印頭的打印裝置可以以低成本輸出高分辨率的 字符和圖像。具體的說，通過膜沸騰效應(yīng)排出墨滴的打印機占有很大 的市場份額，因為它可以以低成本執(zhí)行彩色打印。
打印頭的孔的數(shù)量隨著圖像質(zhì)量越來越高的趨勢而從64增加到 128或256。每英寸上孔的數(shù)量(dpi)增加到300dpi或600dpi,并 且孔以高密度排列。對應(yīng)于每個孔排列的用作電熱轉(zhuǎn)換器的加熱器在 接收到數(shù)量級為幾Hsec到10psec的熱脈沖時通過膜沸騰形成氣泡。 這種高頻率的驅(qū)動實現(xiàn)了高速、高質(zhì)量的打印。
用于電連接噴墨打印裝置中打印頭的單元被設(shè)置在往復(fù)地移動 所連接的打印頭的滑架上。具體的說，滑架具有多個觸點。當打印頭
連接到滑架時，這些觸點與設(shè)置在打印頭側(cè)的多個觸點接觸。這保證
了打印頭與噴墨打印裝置之間的電連接。
美國專利No. 5828386公開了一種具有用于監(jiān)視電連接狀態(tài)的單 元的打印頭。具體的說，該打印頭包括"與"電路和輸出端，該"與"電 路計算從打印'裝置輸入到打印頭的打印數(shù)據(jù)、用于傳送該打印數(shù)據(jù)的 時鐘信號以及用于使該裝置執(zhí)行對應(yīng)于該打印數(shù)據(jù)的打印操作的邏 輯信號之間的邏輯乘積，該輸出端輸出計算結(jié)果。該設(shè)計防止了諸如 缺乏打印字點或由接觸錯誤而導(dǎo)致的打印頭誤操作這樣的任何打印 錯誤。這種用于確認連接狀態(tài)的單元在可從噴墨打印機主體上拆卸的 集成墨容器的打印頭中尤為重要。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在確認用于接收邏輯信號(例如打印數(shù)據(jù)、時鐘 信號和控制信號)的端子的接觸狀態(tài)正常之后，將例如24V的高電壓 施加到打印頭。如果這些端子短路，或者接收高電壓的線路部分具有 連接錯誤，則即使端子的接觸狀態(tài)看起來是正常的，打印頭也可能誤 操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及元件基板、打印頭、頭盒和打印裝置。 本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的。本發(fā)明的一個目的是提供 一種打印頭元件基板，該打印頭元件基板能夠輸出反映表示用于驅(qū)動 打印元件的電壓是否正常地被施加到打印頭的電連接狀態(tài)的信號。本 發(fā)明的另一個目的是提供一種打印頭元件基板，其能夠在打印頭誤操 作之前輸出反映打印裝置與打印頭之間電連接狀態(tài)的信號。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，優(yōu)選地提供一種用于打印頭的元件基 板，該打印頭可以從打印裝置上拆卸下來并且包括多個打印元件；電
壓施加端，用于施加驅(qū)動電壓以驅(qū)動打印元件；以及邏輯電路，該邏 輯電路以低于驅(qū)動電壓的電壓被驅(qū)動，以控制打印元件，該元件基板
包括
連接狀態(tài)輸出電路，其基于從電壓施加端所施加的電壓輸出反映 打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地提供一種包括元件基板的打印
頭，該打印頭可以從打印裝置上拆卸下來并且包括多個打印元件；電 壓施加端，用于施加驅(qū)動電壓以驅(qū)動打印元件；以及邏輯電路，該邏 輯電路以低于驅(qū)動電壓的電壓被驅(qū)動，以控制打印元件， 該元件基板包括
連接狀態(tài)輸出電路，其基于從電壓施加端所施加的電壓輸出反映 打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，優(yōu)選地提供一種頭盒，具有含有墨水的 墨容器和包括元件基板的打印頭，該打印頭可以從打印裝置上拆卸下 來并且包括多個打印元件；電壓施加端，用于施加驅(qū)動電壓以驅(qū)動打 印元件；以及邏輯電路，該邏輯電路以低于驅(qū)動電壓的電壓被驅(qū)動， 以控制打印元件，
該元件基板包括
連接狀態(tài)輸出電路，其基于從電壓施加端所施加的電壓，輸出反 映打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選地提供一種打印裝置，其使用包括 元件基板的打印頭，該打印頭可以從打印裝置上拆卸下來并且包括多 個打印元件；電壓施加端，用于施加驅(qū)動電壓以驅(qū)動打印元件；以及 邏輯電路，該邏輯電路以低于驅(qū)動電壓的電壓被驅(qū)動，以控制打印元 件，該打印裝置包括
輸入裝置，用于輸入從連接狀態(tài)輸出電路所輸出的信號，并且當 從電壓施加端施加電壓到打印頭時，基于從電壓施加端所施加的電 壓，輸出反映打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號，其中該連接 狀態(tài)輸出電路設(shè)置在元件基板上；
確定裝置，用于基于輸入到輸入裝置的信號來確定電連接；
控制裝置，用于在確定裝置確定電連接狀態(tài)異常的情況下，進行 控制，使得在從打印裝置所施加的電壓超過邏輯電路的擊穿電壓之前 停止向打印頭施加電壓。
本發(fā)明非常有利，因為它可以提供一種能夠在施加用于驅(qū)動打印 元件的電壓時，輸出反映打印裝置和打印頭之間電連接狀態(tài)的信號的 打印頭元件基板，以及廉價和可靠的打印頭。
本發(fā)明的其他特征將從下面(參照附圖)對示例性實施例的描述 中變得更為明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的噴墨打印頭元件基板的電路設(shè)計的電
路圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的確認噴墨打印裝置中連接狀態(tài)的序列 的流程圖3A和3B分別是示出作為本發(fā)明特征性特征的連接確認電路 的電路圖以及示出用于確認連接狀態(tài)的時序的時序圖4A和4B是解釋根據(jù)本發(fā)明實施例的第一打印頭的透視圖； 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的第一打印頭的分解透視圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的包含在第一打印頭中的第一元 件基板的部分切掉的透視圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的噴墨打印裝置示例的示意圖； 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的噴墨打印裝置的控制設(shè)計的框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的實施例。
在說明書中，術(shù)語"打印，，不僅包括形成諸如字符和圖形這樣的有 意義的信息，而且還寬泛地包括在打印介質(zhì)上形成圖像、圖畫、圖案 等等，或者還包括對介質(zhì)的處理，而不管這些東西是否有意義，也不 管它們是否可視化以便能被肉眼看見。
而且，術(shù)語"打印介質(zhì)，，不僅包括普通打印裝置中所使用的紙張， 而且還寬泛地包括能夠接受墨水的材料，諸如布料、塑料膜、金屬板、 玻璃、陶瓷、木材和皮革。
此外，術(shù)語"墨，，(下面也稱為"液體")應(yīng)當類似于上迷對"打印"
的定義那樣被寬泛地解釋。也就是說，"墨"包括當施加到打印介質(zhì)上 時可以形成圖像、圖畫、圖案等等、可以處理打印介質(zhì)、以及可以處 理墨水(例如可以使包含在施加到打印介質(zhì)的墨水中的有色劑凝固或 不可溶)的液體。
說明書中的"元件基板"不是指由硅半導(dǎo)體制成的簡單的基板，而 是表示具有元件和布線的基板。
詞語"在元件基板上"不僅表示"在元件基板的表面上"，而且表示 "在元件基板內(nèi)靠近其表面"。本發(fā)明中的術(shù)語"內(nèi)置"不是表示"簡單 地在基板上排列獨立的元件"，而是"在半導(dǎo)體電路制造過程中在元件 基板上集成地形成和制造元件"。
圖4A至圖6是用于解釋使用或?qū)嵤┍景l(fā)明的合適的打印頭(頭 盒)的圖。下面參照這些圖描述配置元件。
該實施例的打印頭是包含墨水的集成有墨容器類型的打印頭。打 印頭包括裝有黑色墨水的第一打印頭H1000，如圖4A和4B所示，以 及裝有彩色墨水(青色墨水、品紅墨水和黃色墨水)的第二打印頭 H1001 (未示出)。這些打印頭H1000和H1001通過定位單元和電觸 點被固定和支撐在噴墨打印裝置的滑架上。這些打印頭可從滑架上拆 卸下來。每個打印頭在其中的墨水被消耗完畢時可以更換。
下面詳細描述打印頭H1000和H1001的配置元件。 (打印頭)
第一打印頭H1000和第二打印頭H1001是使用電熱轉(zhuǎn)換器的氣 泡噴墨(bubble-jet) @打印頭，其中電熱轉(zhuǎn)換器根據(jù)電信號產(chǎn)生熱能 以導(dǎo)致墨水中的膜沸騰。它們是所謂的側(cè)面熱氣泡(side-shooter)打 印頭，其包括與孔相對的電熱轉(zhuǎn)換器。
第一打印頭H1000和第二打印頭H1001具有相同的基本構(gòu)造， 下面主要描述第一打印頭H1000。 (1-1)第一打印頭H1000
圖5是第一打印頭H1000的分解透視圖。第一打印頭H1000包 括第一打印元件基板H1100、電線帶(electrical wiring tape ) H1300、
供墨保持件H1500、過濾器H1700、吸墨器H1600、蓋件(lid member ) Hl卯O和密封件H1800。
(1 - 1 - 1)第一打印元件基板H1100
圖6是用于解釋第一打印元件基板H1100的部分切掉的透視圖。 例如通過利用使用噴砂或Si的晶體取向的各向異性蝕刻在0.5到1mm 厚的Si基板HlllO中形成供墨端口 H1102為用作墨水通道的長槽形 通孔來制備第一打印元件基板HllOO。
Si基板HlllO在供墨端口 H1102的每一側(cè)上都具有電熱轉(zhuǎn)換器 H1103陣列。Si基板H1110還具有例如由Al制成的電線(未示出)， 并且向電熱轉(zhuǎn)換器HI 103供電。可以使用現(xiàn)有的膜形成技術(shù)形成電熱 轉(zhuǎn)換器H1103和電線。這兩個陣列的電熱轉(zhuǎn)換器H1103彼此交錯。 也就是說，這兩個陣列的孔彼此略微偏移，從而不是排在垂直于陣列 方向的一條線上。
Si基板H1110還具有向電線供電或提供用于驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器 H1103的電信號的電極部分H1104。電極部分H1104沿著位于每個電 熱轉(zhuǎn)換器H1103陣列的兩端處的側(cè)面排列。例如由Au制成的凸塊 H1105被形成在每個電極部分H1104上。
通過在Si基板H1110的表面上光刻以存儲元件、諸如布線和電 阻元件的圖案而形成由樹脂制成并具有對應(yīng)于每個電熱轉(zhuǎn)換器H1103 的墨水通道的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有劃分墨水通道的墨水通道壁H1106、 以及覆蓋墨水通道的頂壁部分?？譎1107形成在頂壁部分中。孔H1107 分別與電熱轉(zhuǎn)換器H1103相對，從而形成孔組H1108。
在具有上述結(jié)構(gòu)的Si基板HlllO中，墨水從供墨端口 H1102被 提供，并通過由電熱轉(zhuǎn)換器H1103產(chǎn)生的熱量所產(chǎn)生的氣泡壓力而從 與電熱轉(zhuǎn)換器H1103相對的孔H1107被排出。 (1-1-2)電線帶H1300
電線帶H1300形成電信號路徑，用于向第一打印元件基板HllOO 提供排出墨水的電信號。通過在聚酰亞胺基體材料上形成銅箔布線圖 案來獲得電線帶H1300。電線帶H1300具有用于安裝(fit)第一打印元件基板H1100的開口部分H1303。在開口部分的邊緣附近形成要被 連接到第一打印元件基板HllOO的電極部分H1104的電極端子 H1304。電線帶H1300還具有外部信號輸入端H1302,以接收來自主 體裝置的電信號。外部信號輸入端H1302和電極端子H1304通過連 續(xù)的銅箔布線圖案連接。
通過用超聲熱壓結(jié)合(ultrasonic thermocompression bonding ) 將第一打印元件基板HllOO的凸起H1105電連接到電線帶H1300的 電極端子H1304,來保證電線帶H1300和第一打印元件基板HllOO 之間的電連接。
(1 - 1 - 3 )供墨保持件H1500
如圖5所示，具有用于將墨水保持在內(nèi)并產(chǎn)生負壓的吸墨器 H1600的供墨保持件H1500具有墨容器的功能。形成用于將墨水引導(dǎo) 至第一打印元件基板HllOO的墨水通道的供墨保持件H1500也具有 墨水供應(yīng)功能。
用于防止灰塵侵入第一打印元件基板HllOO的過濾器H1700被
焊接到墨水通道和這樣的部分之間的邊界部分，即在該部分中，提供 來自位于墨水通道上游的吸墨器H1600的墨水。
用于向第一打印元件基板HllOO提供黑色墨水的供墨端口 H1200被形成在墨水通道的下游。為了讓第一打印元件基板HllOO的 供墨端口 H1102與供墨保持件H1500的供墨端口 H1200連通，第一 打印元件基板HllOO被精確地結(jié)合和固定到供墨保持件H1500。
第一打印元件基板HllOO的被結(jié)合表面周圍的平坦表面以及電 線帶H1300的下表面部分通過粘合劑被結(jié)合和固定。第一打印元件基 板HllOO與電線帶H1300之間的電連接部分由第一密封化合物 H1307和第二密封化合物H1308密封，從而保護電連接部分免受物理 沖擊或墨水所造成的腐蝕。第一密封化合物H1307主要密封電線帶 H1300的電極端子H1302和第一打印元件基板HllOO的凸起H1105 之間的連接部分的反面、以及第一打印元件基板HllOO的外圍部分。 第二密封化合物H1308密封上述連接部分的正面。電線帶Hl300的
未結(jié)合部分被彎曲并例如通過結(jié)合到供墨保持件H1500的幾乎垂直 于第一打印元件基板H1100的被結(jié)合表面的側(cè)表面來固定。 (1 - 1 - 4 )蓋件H1卯0
蓋件H1900被焊接到供墨保持件H1500的上開口部分，以密封 供墨保持件H1500。蓋件H1900具有狹窄端口 H1910，用于減輕供墨 保持件H1500中的壓力變化，還具有與該狹窄端口 H1910連通的小 溝槽H1920。密封件H1800覆蓋狹窄端口 H1910和小溝槽H1920的 大部分，只是小溝槽H1920的一端除外，從而形成空氣連通端口 H1924。蓋件H1900具有嚙合部分H1930，用于將第一打印頭固定到 噴墨打印裝置。
(1-2)第二打印頭HIOOI
第二打印頭H1001排出三種彩色墨水青色、品紅和黃色墨水。 下面詳細描述將上述打印頭連接到噴墨打印裝置。 如圖4A所示，第一打印頭H1000具有連接導(dǎo)軌H1560，用于將 打印頭引導(dǎo)至噴墨打印裝置主體的滑架的連接位置。第一打印頭 H1000還具有嚙合部分H1930，用于通過頭設(shè)置杠(head set lever ) 將打印頭固定到滑架。第一打印頭H1000還具有滑架掃描方向上的對 接部分(butt portion )H1570、打印介質(zhì)傳輸方向上的對接部分H1580、 以及墨水排出方向上的對接部分H1590，用于將打印頭定位到滑架的 預(yù)定連接位置。通過這些對接部分定位就使得可以將電線帶H1300上 的外部信號輸入端子H1302精確地與設(shè)置在滑架中的電連接部件的 接觸管腳電接觸。第二打印頭H1001按照與第一打印頭H1000相同 的方式連接。
<噴墨打印裝置>
下面描述能夠結(jié)合上述盒類型打印頭的液體排出打印裝置。圖7 是示出根據(jù)本發(fā)明的能夠結(jié)合噴墨打印頭的打印裝置示例的解釋圖。
參照圖7，打印裝置具有滑架102，其中圖4A和圖4B中所示的 第一打印頭H1000和第二打印頭H1001 (未示出)被可更換地連接和 定位到滑架102?；?02具有電連接部件，用于通過打印頭H1000 和H1001上的邏輯信號輸入端和驅(qū)動電壓施加端向排出單元傳送邏 輯信號和驅(qū)動電壓。
滑架102被支撐為可沿著導(dǎo)向軸103往復(fù)移動，其中導(dǎo)向軸被安 裝在裝置主體中并且在掃描方向上移動。滑架102的驅(qū)動以及滑架102 的位置和移動控制都由掃描電機104通過包括電機滑輪105、惰輪 (idler pulley) 106和正時皮帶107的驅(qū)動機構(gòu)來執(zhí)行?；?02具 有本位(home position )傳感器130。當滑架102上的本位傳感器130 經(jīng)過屏蔽板136的位置時，檢測被當作本位的位置。
當進給電機135通過齒輪使拾取輥131旋轉(zhuǎn)時，諸如打印紙或薄 塑料板這樣的打印介質(zhì)108逐個地與自動饋紙器(ASF) 132分離并 被饋送。當傳送輥109旋轉(zhuǎn)時，打印介質(zhì)108被輸送通過與打印頭 H1000和H1001的孔表面相對的位置(打印單元)。LF電機134的 驅(qū)動通過齒輪被傳送到傳送輥109。當打印介質(zhì)108經(jīng)過無紙傳感器 (paper end sensor ) 133時，確定是否存在打印介質(zhì)進給以及紙張頂 端檢測位置。無紙傳感器133還用于檢測打印介質(zhì)108的尾端邊緣的 實際位置，并最終基于該實際尾端邊緣位置指定當前的打印位置。
平臺(未示出)支持打印介質(zhì)108的反面，以便在打印單元中形 成平坦的打印表面。在這種情況下，保持連接到滑架102的打印頭 H1000和H1001,同時使它們的孔表面向下從滑架102伸出，并且平 行于兩組傳送輥對之間的打印介質(zhì)108。
打印頭H1000和H1001連接到滑架102，同時使每個排出單元 的孔陣列方向垂直于滑架102的掃描方向。孔陣列排出用于打印的液 體。
當使用結(jié)構(gòu)與打印頭H1001相同并且含有淺品紅、淺青色和黑 色墨水的打印頭來代替打印頭H1000時，打印裝置可以用作高質(zhì)量相 片打印機。
<控制結(jié)構(gòu)>
下面描述用于執(zhí)行上述噴墨打印裝置的打印控制的控制結(jié)構(gòu)。 圖8是示出噴墨打印裝置的控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
參照圖8，附圖標記1700表示輸入打印信號的接口； 1701表示 MPU; 1702表示存儲要由MPU 1701執(zhí)行的控制程序的ROM; 1703 表示存儲各種數(shù)據(jù)(例如要提供給打印頭H1000和H1001的打印信 號和打印數(shù)據(jù))的DRAM。門陣列(G.A.) 1704控制向打印頭H1000 和H1001進行的打印數(shù)據(jù)供應(yīng)，以及接口 1700、 MPU 1701和RAM 1703之間的數(shù)據(jù)傳輸。托架電機1710輸送打印頭H1000和H1001。 LF電機134輸送打印介質(zhì)。頭驅(qū)動器1705驅(qū)動打印頭H1000和 HlOOl。電機驅(qū)動器1706驅(qū)動LF電機134。電機驅(qū)動器1707驅(qū)動托 架電機1710。 LED 1708被設(shè)置為例如通過發(fā)光來通知電連接錯誤。
下面將描述控制結(jié)構(gòu)的操作。當打印信號被輸入到接口 1700時， 打印信號被轉(zhuǎn)換為打印數(shù)據(jù)，用于在門陣列1704和MPU 1701之間 打印。電機驅(qū)動器1706和1707被驅(qū)動。此外，根據(jù)發(fā)送到頭驅(qū)動器 1705的打印數(shù)據(jù)來驅(qū)動打印頭H1000和HlOOl，以^f更執(zhí)行打印。
[實施例
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的打印頭H1001的電路結(jié)構(gòu)的電 路圖。注意，第一打印元件基板H1100具有通過半導(dǎo)體處理形成在 Si基板H1110上的半導(dǎo)體元件和布線。該實施例的打印頭H1001對 于供墨端口 H1102每陣列具有n個噴嘴。對應(yīng)于每個噴嘴設(shè)置用作用 于加熱噴嘴中的墨水的打印元件的電熱轉(zhuǎn)換器H1103以及用于驅(qū)動 電熱轉(zhuǎn)換器H1103的驅(qū)動元件塊H1116.每個驅(qū)動元件塊H1116具 有諸如功率MOS晶體管這樣的驅(qū)動單元H1127,用作用于驅(qū)動相應(yīng) 電熱轉(zhuǎn)換器H1103的驅(qū)動元件。每個驅(qū)動元件塊H1116還具有電平 轉(zhuǎn)換器H1128，其使驅(qū)動器的柵極電壓高于邏輯電路的電壓(通常為 3.3V),以改善驅(qū)動器的能力。輸入到電平轉(zhuǎn)換器H1128的電壓與用 于驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器H1103的驅(qū)動電壓(VH，例如24V)相同。電壓 被從噴墨打印裝置施加到VHT端子H1125，以驅(qū)動用作驅(qū)動元件的 功率MOS晶體管。例如由于電平轉(zhuǎn)換器H1128中的擊穿電壓，通過 利用設(shè)置在元件基板中的電阻分壓或者通過提供緩沖器來降低該電 壓(大約14V)。
電熱轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動元件和墨水排出噴嘴被統(tǒng)稱為打印部件。
打印頭H1001具有用于輸入打印數(shù)據(jù)(DATA )的打印數(shù)據(jù)輸入 端H1121以及用于輸入時鐘(CLK)的時鐘信號輸入端H1120作為 與打印裝置主體的電接觸，以便與時鐘同步地輸入打印數(shù)據(jù)。打印頭 H1001還具有鎖存信號輸入端H1123,用于向鎖存電路H1117輸入鎖 存信號(LT)，還具有加熱信號輸入端H1122,用于輸入使能驅(qū)動元 件H1116以驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器H1103的加熱信號(HE)。圖1中的打 印頭H1001采用分部驅(qū)動來將n個打印部件分成多個塊并驅(qū)動每個 塊。
才艮據(jù)以下過程驅(qū)動打印頭HlOOl。
打印數(shù)據(jù)與從時鐘信號輸入端H1120所輸入的時鐘同步地從打 印數(shù)據(jù)輸入端H1121輸入并被保持。移位寄存器H1118順序地保持 打印數(shù)據(jù)。當移位寄存器H1118保持對應(yīng)于預(yù)定數(shù)量位的打印數(shù)據(jù) 時，鎖存信號被輸入到鎖存信號輸入端H1123。移位寄存器H1118下 一級的鎖存電路H1117根據(jù)鎖存信號鎖存打印數(shù)據(jù)。"與"電路H1119 計算輸入到加熱信號輸入端H1122的加熱信號與從鎖存電路H1117 所輸出的打印數(shù)據(jù)之間的邏輯乘積。解碼器(未示出)輸出塊選擇信 號(BLE),以分部地驅(qū)動n個電熱轉(zhuǎn)換器H1103。"與"電路H1112 計算塊選擇信號與從"與，，電路H1119所輸出的信號之間的邏輯乘積。 對應(yīng)于由從"與"電路H1112所輸出的信號所選擇的打印部件的噴嘴 排出墨水以執(zhí)行打印。
下面描述確認打印頭H1001和噴墨打印裝置之間電連接狀態(tài)的 過程。在本說明書中，"正常的電連接狀態(tài)"表示其中打印頭和打印裝 置在其接觸部位接觸而沒有連接端子或布線中的任何短路的狀態(tài)。
打印頭H1001被連接到圖7所示的打印裝置主體的滑架102。用 于連接電觸點的接觸部^K未示出)被設(shè)置在滑架102和打印頭H1001 之間。當打印頭H1001連接到滑架102時，接觸部分與設(shè)置在打印頭 H1001上的電極部分H1104接觸，以傳送/接收各種電信號，從而使 得打印頭和滑架電連接。作為用于確認與打印裝置主體的電連接狀態(tài)的單元，打印頭H1001具有作為本發(fā)明特征性特征的連接狀態(tài)輸出電 路H1129、以及向打印裝置主體輸出該電路計算結(jié)果的連接狀態(tài)輸出 端H1126 (CNO)。注意，連接狀態(tài)輸出電路H1129輸出邏輯信號 (例如大約3.3V的低壓信號)。
圖1中的附圖標記H1124表示電熱轉(zhuǎn)換器H1103的接地線端子； H1113表示來自接地線端子H1124的線路。 <連接狀態(tài)輸出電路>
圖3A示出本發(fā)明的連接狀態(tài)輸出電路H1129的示例。連接狀態(tài) 輸出電路H1129包括"與"電路H1129c，其計算邏輯信號LT、 HE、 CLK、 DATA和從VHT端子H1125 (用于施加用于驅(qū)動功率MOS 晶體管等的驅(qū)動電壓的端子)提供且被電阻型分壓器H1129a降壓并 從反相器H1129b輸出的電壓之間的邏輯乘積。連接狀態(tài)輸出電路 H1129還包括"與"電路H1129e，其計算從VHT端子H1125施加并被 電阻型分壓器H1129a降壓的電壓與從VH端子H1130 (用于施加用 于驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電壓的端子)提供且被電阻型分壓器 H1129d降壓并通過兩個反相器H1129g和H1129h輸出的電壓之間的 邏輯乘積。連接狀態(tài)輸出電路H1129還包括"或"電路H1129f，其計 算"與"電路H1129c的輸出與"與"電路H1129e的輸出之間的邏輯和。 反相器H1129b和H1129g將輸入從低轉(zhuǎn)換為高(或者將輸出從 高轉(zhuǎn)換為低)，因為它們具有大約1.0至1.5V的低閾值電壓。這是為 了在從VHT和VH端子輸入到連接狀態(tài)輸出電路的電壓變得稍高于 (例如4到7V)用于驅(qū)動連接狀態(tài)輸出電路中的"與，，電路的電壓 (3.3V)時，改變CNO的輸出信號。此外，只有特定反相器(H1129b 和H1129g)具有低閾值，從而當來自VHT和VH端子的電壓達到最 終電壓(例如24V)時，輸出可以低于小于連接狀態(tài)輸出電路中"與" 電路的擊穿電壓的電壓(例如7V或更低)。注意，可以通過改變反 相器中NMOS或PMOS晶體管的柵極寬度和柵極長度來改變反相器 的閾值。
<連接狀態(tài)確^人過程>
圖3B是示出在確認打印頭H1001和打印裝置主體之間連接狀態(tài) 時從打印裝置輸入到打印頭的信號以及從連接狀態(tài)輸出端H1126輸 出的信號(CNO信號)的時序圖。
在Tl至T4中，確認信號LT、 HE、 CLK和DATA的輸入端子 是否被正確連接。在T1至T4中，來自VHT端子的電壓還沒有被輸 入(當從VHT端子輸入的電壓是OV時，來自反相器H1129b的輸出 為高，"與"電路H1129c可運行)。
首先，所有這些信號的輸入端被^L置為高，4吏得CNO輸出高信 號。如果CNO輸出此時不為高，則LT、 HE、 CLK和DATA端子中 的至少一個已經(jīng)存在連接錯誤。在Tl中，當打印裝置主體僅向LT 信號輸入端子輸入低信號，并且來自CNO的輸出信號與LT信號同 步地變?yōu)榈?，則LT信號輸入端子被正確連接。打印裝置主體確認來 自CNO的輸出信號，從而確定LT信號輸入端子的連接狀態(tài)。
在T2至T4中，按照相同的方式單獨地確認這些信號輸入端是 否被連接。
在打印裝置基于Tl至T4中來自CNO的輸出信號確認信號輸入 端被正確連接之后，利用連接狀態(tài)輸出電路確認高壓施加端子的連 接。作為該連接確認的特征性特征，不僅可以在高壓施加端子(VHT 端子或VH端子)未連接和開放時，而且可以在該端子由于某個錯誤 而短路到另一端子(例如具有低擊穿電壓的邏輯信號端子)時，確認 連接狀態(tài)是否正常。首先，從VHT端子施加電壓，以驅(qū)動驅(qū)動元件。 從VHT端子或VH端子輸入的電壓的前邊緣與邏輯電路的電壓變化 速度(nsec數(shù)量級)相比比較慢(msec數(shù)量級)，因為例如設(shè)置在 打印裝置的滑架102中的電容器(未示出)需要被充電以便向打印元 件施加穩(wěn)定的電壓。假定從VHT端子或VH端子輸入的電壓陡然達 到高電壓(24V)。如果在連接狀態(tài)確認時已經(jīng)發(fā)生短路，則打印頭 或打印裝置可能已經(jīng)被損壞。但在該實施例的裝置中，電壓如上所述 比較緩慢地上升。因此，在比較低的電壓時確認VHT端子或VH端 子的連接狀態(tài)，其中即使已經(jīng)發(fā)生了短路，該比較低的電壓也幾乎不
損壞打印頭或打印裝置。如果在連接狀態(tài)確認時確認發(fā)生了異常，則 可以通過立即關(guān)斷電源而保護打印頭和打印裝置免受損壞。優(yōu)選地在
比較低的電壓時進行VHT端子或VH端子的連接狀態(tài)的確認。但是， 當這些端子例如被短路到邏輯信號輸入端時，在與邏輯信號相同的電 壓時不產(chǎn)生電位差，并且不會執(zhí)行足夠的確認。為了防止這一點，該 實施例采用允許在比邏輯信號的電壓高一個預(yù)定值的電壓被輸入到 VHT端子或VH端子時確定正確連接的設(shè)計。具體的說，當從VHT 端子或VH端子輸入的電壓高于用于驅(qū)動打印頭元件基板上的邏輯電 路的電壓(例如3.3V)、并且低于邏輯電路的一般擊穿電壓(例如7 到8V)時，可以確認連接狀態(tài)。更具體的說，這樣進行設(shè)置，使得 在電壓開始被正常施加到VHT端子或VH端子，而且所施加的電壓 達到例如5V時，打印裝置確認連接狀態(tài)。此外，確定分壓電阻，使 得在從VHT端子或VH端子所輸入的電壓已經(jīng)達到對于驅(qū)動打印元 件所必需的最終高電壓(例如24V)時，被分壓并被輸入到邏輯電路 以確認VHT端子或VH端子的連接狀態(tài)的電壓變得低于邏輯電路的 擊穿電壓(例如7至8V)。
下面詳細描述VHT端子或VH端子的分壓電阻。在該實施例中， 邏輯電路的電壓是3.3V，邏輯電路的擊穿電壓是7V，用于驅(qū)動打印 元件的電壓是24V。分壓電阻被設(shè)置為當施加到VHT端子或VH端 子的電壓被施加到連接狀態(tài)輸出電路時將該電壓減小到1/4。
當24V的電壓被施加到VHT端子或VH端子時，電壓降低到1/4， 使得6V的電壓被輸入到用于連接狀態(tài)確認的邏輯電路，因為該電壓 低于邏輯電路的擊穿電壓7V。利用該設(shè)置，當施加到VHT端子或 VH端子的電壓已經(jīng)達到5V時，被分壓電阻降壓的電壓是1.25V。因 此，連接狀態(tài)輸出電路中的反相器H1129b和H1129g的閾值被設(shè)置 為1.25V。在正常的連接狀態(tài)中，來自連接狀態(tài)輸出電路的輸出在5V 電壓被從打印裝置施加到頭盒時改變。這允許連接狀態(tài)確定。如果由 于連接故障而發(fā)生了開路狀態(tài)，則即使從打印裝置側(cè)所輸出的電壓達 到5V，也沒有電壓被施加到連接狀態(tài)輸出電路中的反相器H1129b和 H1129g。因此可以確定連接狀態(tài)異常。當VHT端子或VH端子開路， 而且開路狀態(tài)的端子短路到任何一個邏輯信號輸入端時，0.825V的電 壓，即3.3V的1/4被施加到反相器H1129b或H1129g。在這種情況 下，反相器H1129b或H1129g不將信號反相，因為閾值是1.25V。因 此，可以確定連接狀態(tài)異常。即使VHT端子或VH端子不是開路， 并且因為某種錯誤而短路到另 一端子，也沒有高于閾值的電壓被施加 到用于連接狀態(tài)確認的邏輯電路，這例如是因為該電壓由于泄漏電流 而不能達到5V,或者達到5V的定時延遲。因為這些原因，可以確定 打印裝置側(cè)的連接狀態(tài)異常(連接確認時流到VHT端子或VH端子 的電流優(yōu)選地受到限制，因為短路狀態(tài)和正常狀態(tài)之間更容易產(chǎn)生電 壓差)。
圖3B示出當所有邏輯信號輸入端、VHT端子和VH端子的連接 都正確(OK)時，當VHT端子的連接不正確(NG)時，以及當VH 端子的連接為NG時的3種不同時序。到這些端子的輸入優(yōu)選地按照 邏輯信號輸入端、VHT端子和VH端子的順序進行。當邏輯信號(例 如3.3V的低電壓)的輸入端的連接被確認，并且然后通過提升邏輯 信號而獲得的VHT電壓被輸入以控制和驅(qū)動打印元件時，可以防止 打印元件的任何不期望的驅(qū)動。此外，當在此之后施加用于向打印元 件供能的VH電壓時，可以防止任何運行錯誤。
在該實施例中描述了 VHT端子和VH端子二者的連接。但是， 根據(jù)打印裝置和頭盒之間電接觸的位置關(guān)系，可以通過僅確認其中一 個端子來有效地防止連接頭盒時的損壞。例如，在一些情況下，如果 一個端子的連接狀態(tài)在連接頭盒時正常，則另一端子的連接狀態(tài)基于 頭盒的端子位置與打印裝置的端子位置之間的位置關(guān)系而也比較可 靠地變成正常。當用于輸入用于驅(qū)動打印元件的電壓的VHT端子開 路時，電熱轉(zhuǎn)換器可能誤操作，因為電熱轉(zhuǎn)換器沒有被穩(wěn)定地驅(qū)動。 因此，可以通過只確認VHT端子來獲得防止頭盒損壞的效果。
該實施例中解釋的邏輯只是個示例，本發(fā)明包括具有包括邏輯信 號輸入端、用于驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)換器的供電端、和用于驅(qū)動驅(qū)動元件的供 電端的連接狀態(tài)確認單元的任何設(shè)計。
圖2根據(jù)本發(fā)明示出從打印頭連接直到打印頭基板、打印頭和打 印裝置中打印結(jié)束的序列。
在步驟S10中，打印頭被連接到打印裝置的滑架。在步驟S20 中，將打印裝置通電。在步驟S30中，檢查打印頭是否正常連接。具 體的說，在步驟S40中確認打印裝置和打印頭的每個輸入端之間的電 連接是否正常。如果電連接不正常，則在步驟S50中停止將電壓施加 到打印頭。在步驟S60中，警告用戶異常的電連接。該警告是通過打 開設(shè)置在打印裝置上的LED或在主機裝置上顯示消息來進行的，從 而向打印裝置的用戶通知電連接非正常。如果電連接狀態(tài)正常，則打 印操作在步驟S70中開始。在期望的打印被執(zhí)行之后，打印在步驟S80 中結(jié)束。
根據(jù)本發(fā)明的打印裝置不僅可以采取諸如計算機這樣的信息處 理裝置的集成的或單獨的圖像輸出終端的形式，而且也可以采取組合 有讀取器等的復(fù)印裝置的形式，或者具有發(fā)送和接收功能的傳真機的 形式。
已經(jīng)通過以噴墨打印頭的元件基板為例描述了上述實施例。但 頭的元件基板。
盡管已經(jīng)參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解，本發(fā) 明不限于所公開的示例性實施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)與最寬泛的 解釋一致，從而涵蓋所有這樣的修改和等價結(jié)構(gòu)及功能。
權(quán)利要求
1.一種用于打印頭的元件基板，其中所述打印頭可以從打印裝置拆卸下來并且包括多個打印元件；電壓施加端，用于施加用于驅(qū)動打印元件的驅(qū)動電壓；以及邏輯電路，所述邏輯電路在低于所述驅(qū)動電壓的電壓下被驅(qū)動以控制所述打印元件，所述元件基板包括連接狀態(tài)輸出電路，其基于從電壓施加端所施加的電壓，輸出反映打印頭與打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板，其中所述電壓施加端是用于施 加用于驅(qū)動驅(qū)動元件的電壓的第一電壓施加端和用于施加用于驅(qū)動 打印元件的電壓的第二電壓施加端中的至少一個。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基板，其中所述連接狀態(tài)輸出電路輸 出邏輯信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板，其中所述連接狀態(tài)輸出電路包 括分壓裝置，用于對從電壓施加端所施加的電壓進行分壓，并且所述 連接狀態(tài)輸出電路基于被所述分壓裝置分壓的電壓，輸出反映打印頭 和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基板，還包括信號輸入端，其輸入要 提供到邏輯電路的邏輯信號，其中所述連接狀態(tài)輸出電路基于所述邏輯信號，輸出反映打印頭 和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基板，其中所述連接狀態(tài)輸出電路包括第一反相器，用于在被所述分壓裝置分壓的電壓超過閾值時，對該電壓進行反相；第二反相器，用于對來自所述第一反相器的輸出信號進行反相； 第一"與，，電路，用于輸出邏輯信號的邏輯乘積結(jié)果。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基板，其中所述連接狀態(tài)輸出電路輸 出基于來自所述第二反相器的輸出信號和來自所述第一"與"電路的輸出信號的信號，作為反映電連接狀態(tài)的信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板，還包括輸出端，用于將從所述 連接狀態(tài)輸出電路所輸出的信號輸出到打印裝置，其中所述連接狀態(tài)輸出電路包括第三反相器，用于在被所述分壓裝置分壓的電壓超過閾值時，將 邏輯反相；第二"與"電路，其輸出來自第一電壓施加端的分壓后輸出信號與 來自所述第二反相器的輸出信號之間的邏輯乘積結(jié)果，所述第二反相 器接收來自所述第 一反相器的輸出信號，所述第 一反相器接收被所述 分壓裝置分壓并從第二電壓施加端輸出的電壓；"或"電路，其輸出來自所述第二"與"電路的輸出信號與來自所述 第一"與，，電路的輸出信號之間的邏輯和結(jié)果，其中所述第一"與"電路輸出邏輯信號與來自所述第三反相器的輸出信號之間的邏輯乘積結(jié) 果，所述第三反相器接收被所述分壓裝置分壓并從第一電壓施加端輸 出的電壓。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板，其中所述元件基板是用于噴墨 打印頭的基板。
10. —種包括元件基板的打印頭，其中所述打印頭可以從打印裝 置拆卸下來并且包括多個打印元件；電壓施加端，用于施加用于驅(qū)動 打印元件的驅(qū)動電壓；以及邏輯電路，所述邏輯電路在低于所述驅(qū)動 電壓的電壓下被驅(qū)動以控制打印元件，所述元件基板包括連接狀態(tài)輸出電路，其基于從電壓施加端所施加的電壓，輸出反 映打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
11. 一種頭盒，具有含有墨水的墨容器和包括元件基板的打印頭， 所述打印頭可以從打印裝置拆卸下來并且包括多個打印元件；電壓施 加端，用于施加用于驅(qū)動打印元件的驅(qū)動電壓；以及邏輯電路，所述 邏輯電路在低于所述驅(qū)動電壓的電壓下被驅(qū)動以控制打印元件，所述元件基板包括 連接狀態(tài)輸出電路，其基于從電壓施加端所施加的電壓，輸出反 映打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號。
12. —種使用包括元件基板的打印頭的打印裝置，所述打印頭可 以從打印裝置拆卸下來并且包括多個打印元件；電壓施加端，用于施 加用以驅(qū)動打印元件的驅(qū)動電壓；以及邏輯電路，所述邏輯電路在低 于所述驅(qū)動電壓的電壓下被驅(qū)動以控制打印元件，所述打印裝置包 括輸入裝置，用于輸入從連接狀態(tài)輸出電路所輸出的信號，其中所 述連接狀態(tài)輸出電路被設(shè)置在所述元件基板上，并且在從電壓施加端 施加電壓到打印頭時，基于從電壓施加端所施加的電壓，輸出反映打印頭和打印裝置之間電連接狀態(tài)的信號；確定裝置，用于基于輸入到所述輸入裝置的信號確定電連接； 控制裝置，用于在所述確定裝置確定電連接狀態(tài)異常的情況下,進行控制以便在從打印裝置所施加的電壓超過邏輯電路的擊穿電壓之前停止向打印頭施加電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括通報裝置，用于在所 述確定裝置確定電連接異常的情況下通報電連接異常。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠在打印頭誤操作之前確認電連接狀態(tài)的元件基板。該元件基板用于打印頭，該打印頭可以從打印裝置上拆卸下來并且包括多個打印元件；電壓施加端子，用于施加驅(qū)動電壓以驅(qū)動該打印元件；以及邏輯電路，該邏輯電路在低于驅(qū)動電壓的電壓下受到驅(qū)動以控制該打印元件。在低于驅(qū)動電壓的電壓下驅(qū)動邏輯電路。元件基板包括連接狀態(tài)輸出電路，其基于由電壓施加端子施加的電壓輸出反映打印頭和打印裝置之間的電連接狀態(tài)的信號。
文檔編號B41J25/00GK101200142SQ20071016209
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
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