專利名稱：用于控制噴墨筆的系統(tǒng)和方法
用于控制噴墨筆的系統(tǒng)和方法
背景技術：
噴墨筆典型地包括打印頭，該打印頭包括在孔板或噴嘴板中精確形成的噴嘴 的陣列，所述孔板或噴嘴板附接到油墨阻擋(barrier)層，而所述油墨阻擋層又附接 到實施油墨激發(fā)(firing)加熱器電阻器和用于激勵該電阻器的設備的薄膜底層結構 (substructure)。該油墨阻擋層定義包括設置在相關聯(lián)的油墨激發(fā)電阻器上方的油墨腔的 油墨通道，并且孔板中的噴嘴與相關聯(lián)的油墨腔對準。墨滴發(fā)生器區(qū)域是由油墨腔以及鄰 近油墨腔的孔板和薄膜底層結構的各部分形成的。 在一些控制方案中，使用數(shù)據(jù)線、地址線、選擇線以及激發(fā)線來控制上述類型的噴 墨筆，所述數(shù)據(jù)線、地址線、選擇線以及激發(fā)線被組合用以激勵期望的加熱器電阻器。通常， 打印裝置中的每個噴墨筆包括相同數(shù)目的選擇線，從而使得能夠?qū)P進行相似的控制。但 是，當前期待的是使用具有不同數(shù)目的選擇線的噴墨筆的打印裝置。這種實施方式產(chǎn)生了 與噴墨筆控制相關的多個挑戰(zhàn)。例如，必須為每種類型的噴墨筆提供控制而不管它們的差 異。此外，可能希望單獨優(yōu)化每種類型的噴墨筆的性能。


本領域技術人員結合附圖閱讀下面的詳細描述將容易地理解所公開的系統(tǒng)和方 法。附圖中的部件并不一定按照比例繪制。 圖1是噴墨打印頭的主要部件的示意性、部分剖開的透視圖。 圖2是圖1的噴墨打印頭的薄膜底層結構的總體布局的示意性俯視平面圖示。 圖3是圖1的噴墨打印頭的油墨激發(fā)單元的示意圖。 圖3A是采用圖3的多個油墨激發(fā)單元的噴墨油墨激發(fā)陣列的示意性布局。 圖4是基于動態(tài)存儲器的油墨激發(fā)單元的示意性框圖。 圖5是基于預充電動態(tài)存儲器的油墨激發(fā)單元的示例的示意性電路圖。 圖5A是采用圖5的多個油墨激發(fā)單元的噴墨油墨激發(fā)陣列的示意性布局。 圖6是配置為同時地控制不同類型的噴墨筆的打印機系統(tǒng)的實施例的示意性框圖。 圖7是圖6中所示的頭驅(qū)動控制電路的示例實施例的框圖。 圖8A-8C包括用于控制噴墨筆的方法的實施例的流程圖。
具體實施例方式
如上所述，在相同的打印裝置中使用不同類型的噴墨筆提出了多個挑戰(zhàn)。如下所 述，這些挑戰(zhàn)能夠使用專門配置為控制具有不同數(shù)目的選擇線的噴墨筆的控制電路來解 決。 在下面的詳細描述中以及在附圖的數(shù)幅圖中，相同的元件利用相同的參考數(shù)字來 標識?，F(xiàn)在參考圖l，其中所示的是噴墨打印頭的不按比例的示意性透視圖，該噴墨打印頭 通常包括(a)薄膜底層結構或管芯(die)ll，其包括諸如硅的襯底且上面形成有各種薄膜層，(b)設置在薄膜底層結構11上的油墨阻擋層12，以及(c)附接到該油墨阻擋層12的頂 部的孔板或噴嘴板13。 薄膜底層結構ll是包括油墨激發(fā)單元電路的NMOS集成電路，每個油墨激發(fā)單元 電路包括動態(tài)存儲器元件，該動態(tài)存儲器元件分別地且專有地與也形成于薄膜底層結構 11中的加熱器電阻器21相關聯(lián)。根據(jù)已知的集成電路技術(例如如共同受讓的美國專利 No. 5635968和美國專利No. 5317346中公開的那些集成電路技術)來形成該薄膜底層結構 ll，該兩項美國專利通過引用結合于此。 油墨阻擋層12由干膜形成，該干膜被熱壓層壓(heat and pressurelaminate)到 薄膜底層結構11且被光定義(photodefine)以在其中形成油墨腔19和油墨通道29，所述 油墨腔19和油墨通道29被設置在電阻器區(qū)域上方，所述電阻器區(qū)域在薄膜底層結構11上 的大體居中的金層15(圖2)的每一側上。能夠接合以用于外部電互連的金結合或接觸墊 17被設置在薄膜底層結構的端部處，且不被油墨阻擋層12所覆蓋。如這里參考圖2進一 步討論的，薄膜底層結構11包括圖案化的金層15，該圖案化的金層15大體設置在加熱器 電阻器21的各行之間、薄膜底層結構11的中央，并且油墨阻擋層12覆蓋這種圖案化金層 15的大部分以及鄰近的加熱器電阻器21之間的區(qū)。作為例示性的示例，阻擋層材料包括 基于丙烯酸酯的光聚合物(acrylate based photopolymer)干膜，諸如能夠從E. I. duPont de Nemours和Wilmington,Del公司獲得的Parad牌的光聚合物干膜。類似的干膜包括其 他duPont產(chǎn)品諸如Riston牌干膜以及由其他化學制品提供商制造的干膜。孔板13包括 例如平面襯底，該平面襯底由聚合物材料構成且其中通過激光燒蝕來形成孔，例如如在共 同受讓的美國專利No. 5469199中公開的，該美國專利通過引用結合于此?？装?3還能夠 包括諸如鎳的電鍍金屬。 油墨阻擋層12中的油墨腔19更具體地設置在相應油墨激發(fā)電阻器21的上方，以 及每個油墨腔19由阻擋層12中形成的腔開口的邊緣或壁來定義。油墨通道29由阻擋層 12中形成的另外的開口來定義，并且被整體接合到相應的油墨激發(fā)腔19。作為例示性示 例，圖1示出了外邊緣饋給配置，其中，油墨通道29朝著由薄膜底層結構11的外周形成的 外邊緣敞開，并且圍繞薄膜底層結構的外邊緣向油墨通道29和油墨腔19提供油墨，例如如 在共同受讓的美國專利No. 5278584中更具體公開的那樣，該美國專利通過引用結合于此。 本發(fā)明還能夠在諸如在前面所述的美國專利No. 5317346中公開的中央邊緣饋給噴墨打印 頭中使用，其中，油墨通道朝著由薄膜底層結構的中央的槽形成的邊緣敞開。
孔板13包括設置在相應油墨腔19上方的孔23，以便將油墨激發(fā)電阻器21、相關 聯(lián)的油墨腔19以及相關聯(lián)的孔23對準。由每個油墨腔19以及鄰近該油墨腔19的薄膜底 層結構11和孔板13的各部分來形成油墨激發(fā)穴或墨滴發(fā)生器區(qū)域。 現(xiàn)在參考圖2，其中所示的是薄膜底層結構11的總體布局的未按照比例的示意性 俯視平面圖示。在鄰近薄膜底層結構11的縱向邊緣的電阻器區(qū)域中形成油墨激發(fā)電阻器 21。由金跡線構成的圖案化的金層15在大體位于薄膜底層結構11中央的、在電阻器區(qū)域 之間的且在薄膜底層結構11的端部之間延伸的金層區(qū)域中形成了薄膜結構的頂層。在圖 案化的金層15中，例如鄰近于薄膜底層結構11的端部，形成用于外部電互連的結合墊17。 定義油墨阻擋層12以便覆蓋除結合墊17之外的所有圖案化的金層15，以及還覆蓋形成油 墨腔和相關聯(lián)的油墨通道的相應開口之間的區(qū)。根據(jù)實施方式，能夠在圖案化的金層15上設置一個或多個薄膜層。 雖然圖l和圖2大體示出了頂部噴射類型的噴墨打印頭，將知道所公開的發(fā)明能 夠在包括加熱器電阻器的任何類型的噴墨打印頭中使用，該任何類型的噴墨打印頭包括側 部噴射類型的噴墨打印頭。還應知道，所公開的發(fā)明能夠在打印多種不同顏色的噴墨打印 頭中使用。 圖3示出熱噴墨打印頭中所使用的現(xiàn)有技術的激發(fā)單元40的示意性表示。通過 啟用或禁用驅(qū)動或選通(gating)晶體管41，來選擇性地控制向加熱器電阻器21傳輸激勵 能量。為了方便起見，向加熱器電阻器傳輸激勵能量有時被稱為激發(fā)或激勵該加熱器電阻 器。 圖3A示出了現(xiàn)有技術的激發(fā)單元40的陣列50。激發(fā)單元被示意性地互連，以便由 地址線A0-A3中的一個共享地址線來選擇激發(fā)單元陣列的單個行中的所有驅(qū)動晶體管。激 發(fā)單元陣列的單個列中的所有加熱器電阻器被連接到電源線P0-P7中的一個共享電源線， 以及單個列中的所有驅(qū)動晶體管的源極被連接到接地線G0-G7中的一個共享接地線。在任 何一個時間啟用僅僅一個地址線，以允許同時激勵或激發(fā)僅僅相關聯(lián)的那行激發(fā)單元中的 加熱器電阻器。根據(jù)是否要激活相關聯(lián)的列中的所選擇的激發(fā)單元，來選擇性地切換或激 勵每個電源線。順序地對每行激發(fā)單元進行尋址和激勵。 最佳地，激發(fā)單元的矩陣或陣列將是方形的，以便具有到該陣列的最小數(shù)目的外 部互連。數(shù)學上說，互連的該最小數(shù)目能夠表示為2*SQRT (N)，其中N是激發(fā)單元的數(shù)目。 但是，由于系統(tǒng)需求，該矩陣典型地不是方形的，而是矩形的，以及得到的互連數(shù)目大于 2*SQRT(N)。確定因子包括能夠相繼激勵任何電阻器的最大速率(激發(fā)速率)以及準備和 激勵(或激發(fā))每行加熱器電阻器所需的時間(激發(fā)周期)。 從開始激發(fā)任何給定行的加熱器電阻器到開始激發(fā)下一相繼行的加熱器電阻器 的時間等于激發(fā)周期。激發(fā)陣列中的所有行所需的時間的倒數(shù)等于最大激發(fā)速率。注意， 列的數(shù)目與最大激發(fā)速率和激發(fā)周期無關。 為了增加在打印頭上的噴嘴的數(shù)目而不改變最大激發(fā)速率和激發(fā)周期的基本系 統(tǒng)參數(shù)，行的數(shù)目必須保持相同，這意味著列的數(shù)目必須增加。如果噴嘴數(shù)目和最大激發(fā)速 率都增加，則隨著列的數(shù)目的增加行的數(shù)目必須降低。這能夠?qū)е聦τ诮o定激發(fā)陣列所需 的外部互連的總數(shù)的非常大的增加。 現(xiàn)在參考圖4，與圖1和2的打印頭的每個油墨激發(fā)穴相關聯(lián)的是基于動態(tài)存儲器 的油墨激發(fā)單元60，該基于動態(tài)存儲器的油墨激發(fā)單元60通常包括加熱器電阻器21 ;連 接在加熱器電阻器21的一個端子與地之間的電阻器驅(qū)動開關61 ;以及動態(tài)存儲器電路62， 該動態(tài)存儲器電路62控制電阻器驅(qū)動開關61的狀態(tài)，所有這些都形成于薄膜襯底11中。 通過由能量定時信號(ETS)控制且連接在電源與加熱器電阻器21的另一端子之間的電源 開關63，使得加熱器電阻器21能夠得到形式為激發(fā)脈沖(也稱為油墨激發(fā)脈沖)的加熱器 電阻器激勵能量。動態(tài)存儲器電路62配置為存儲加熱器電阻器激勵二進制數(shù)據(jù)的一個比 特，該比特在激發(fā)脈沖發(fā)生之前將電阻器驅(qū)動開關61設置為期望狀態(tài)(例如接通或關斷， 或者導電或不導電)。如果電阻器驅(qū)動開關61接通(也就是導電)，則激發(fā)脈沖能量將被 傳輸?shù)郊訜崞麟娮杵?1。換句話說，由動態(tài)存儲器電路62來控制電阻器驅(qū)動開關61，來使 得能夠?qū)⒓ぐl(fā)脈沖傳輸?shù)郊訜崞麟娮杵?1。
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該動態(tài)存儲器電路62更具體地接收DATA (數(shù)據(jù))信息和ENABLE (啟用)信息，該 ENABLE信息使得動態(tài)存儲器電路能夠接收并存儲DATA信息。為了方便，動態(tài)存儲器電路的 這種啟用有時被稱為存儲器電路或激發(fā)單元的選擇或?qū)ぶ?。如這里進一步描述的，ENABLE 信息能夠包括SELECT (選擇)控制信號和/或一個或多個ADDRESS (地址)控制信號。
現(xiàn)在參考圖5，其中示出的是預充電動態(tài)存儲器油墨激發(fā)單元300的例示實施方 式的示意圖。激發(fā)單元300包括用于驅(qū)動加熱器電阻器21的N溝道驅(qū)動場效應晶體管 (FET)lOl。該驅(qū)動晶體管101的漏極連接到加熱器電阻器21的一個端子，而該驅(qū)動晶體管 101的源極則連接到諸如地的公共基準電壓。加熱器電阻器21的另一端子接收加熱器電阻 器激勵FIRE(激發(fā))信號，該加熱器電阻器激勵FIRE信號包括油墨激發(fā)脈沖。如果驅(qū)動晶 體管101在存在激發(fā)脈沖時是接通的，則將激發(fā)脈沖能量傳輸?shù)郊訜崞麟娮杵?1。
驅(qū)動晶體管101的柵極形成存儲節(jié)點電容101a，該存儲節(jié)點電容101a用作動態(tài)存 儲器元件，該動態(tài)存儲器元件依據(jù)預充電晶體管107和選擇晶體管105的順序激活而存儲 數(shù)據(jù)。因為存儲節(jié)點電容101a實際上是驅(qū)動晶體管101的部分，所以以虛線來顯示它。可 選地，與驅(qū)動晶體管101分開的電容器也能夠用作動態(tài)存儲器元件。 預充電晶體管107更具體地在它的綁接在 一 起的漏極和柵極上接收 PRECHARGE(預充電)選擇信號。選擇晶體管105在它的柵極上接收SELECT信號。
數(shù)據(jù)晶體管111、第一地址晶體管113和第二地址晶體管115是并聯(lián)連接在選擇晶 體管105的源極與地之間的放電晶體管。因此，并聯(lián)連接的放電晶體管與該選擇晶體管串 聯(lián)，且由放電晶體管和選擇晶體管構成的串聯(lián)電路連接到驅(qū)動晶體管101的柵極電容101a 的兩端。數(shù)據(jù)晶體管111接收激發(fā) DATA信號，第一地址晶體管113接收 ADDRESS1控 制信號，以及第二地址晶體管113接收 ADDRESS2控制信號。如在信號名稱開始處的否定 號( )所指示，這些信號當?shù)碗娖綍r才是激活的。 在圖5的油墨激發(fā)單元中，選擇晶體管105、預充電晶體管107、數(shù)據(jù)晶體管111、地 址晶體管113、 115以及柵極電容101a實際上形成動態(tài)存儲器數(shù)據(jù)存儲單元。
操作中，由預充電晶體管107對柵極電容101a進行預充電。然后， DATA、 ADDRESS1和 ADDRESS2信號被設置，并且選擇晶體管105被接通。如果期望柵極電容不被 充電，則由數(shù)據(jù)晶體管111以及地址晶體管113、115構成的放電晶體管中的至少一個將是 接通的。如果期望柵極電容保持充電，則由數(shù)據(jù)晶體管111以及地址晶體管113、115構成的 放電晶體管將被關斷。尤其如果該單元不是尋址的單元(這由 ADDRESS 1或 ADDRESS2 為高(也就是任一被無效(de-asserted))指示)，則不管 DATA的狀態(tài)如何都對柵極電容 101a放電。如果該單元是尋址的單元(這由 ADDRESS1和 ADDRESS2兩者均為低所指 示)，則(a)如果 DATA為低(也就是激活)則柵極電容10la保持充電；或者(b)如果 DATA為高(也就是失活)則柵極電容10la被放電。 實際上，柵極電容101a被預充電并且僅僅當油墨激發(fā)單元是尋址的單元以及提 供給它的激發(fā)數(shù)據(jù)是有效的(assert)，柵極電容101a才不被主動(actively)放電。第一 和第二地址晶體管113、115包括地址解碼器，而當油墨激發(fā)單元被尋址時數(shù)據(jù)晶體管111 控制柵極電容的狀態(tài)。 在圖5的激發(fā)單元中，因為當該單元被尋址且激發(fā)數(shù)據(jù)為低(也就是不應激勵加 熱器電阻器)時數(shù)據(jù)晶體管111以及地址晶體管113U15中的至少一個主動地下拉(pull
6down)驅(qū)動晶體管101的柵極，或者當該單元不被尋址時地址晶體管中的至少一個主動 地下拉驅(qū)動晶體管101的柵極，能夠通過將FIRE脈沖的開始與數(shù)據(jù)周期重疊來避免用于 防止動態(tài)存儲器節(jié)點的寄生充電的鉗位晶體管，該數(shù)據(jù)周期是在其期間 ADDRESS1、 ADDRESS2以及 DATA有效且SELECT激活的時間間隔。應該知道，當 ADDRESS 1 、 ADDRESS2或 DATA被無效時，接收相應信號的晶體管是導電的。但是，如果需要，能夠在驅(qū) 動晶體管101的漏極和柵極之間連接鉗位晶體管。 現(xiàn)在參考圖5A，其中示出了采用按四個激發(fā)組W、X、Y、Z布置的圖5的多個基于預 充電動態(tài)存儲器的油墨激發(fā)單元300的噴墨油墨激發(fā)陣列的示意性布局，其中，在每個激 發(fā)組中，油墨激發(fā)單元按行和列布置。僅供參考，相應激發(fā)組W、 X、 Y和Z的行被分別標識 為行WO到W7、 XO到X7、 YO到Y7以及ZO到Z7。如就圖5A和圖6A的陣列來說，方便的是 將激發(fā)單元的行稱為地址行或激發(fā)單元的子組，從而每個激發(fā)組由激發(fā)單元的多個子組構 成。 將激發(fā)DATA信號施加到數(shù)據(jù)線 DO到 D15，數(shù)據(jù)線 DO到 D15與所有激發(fā) 單元的相應列相關聯(lián)，且通過適當?shù)慕涌趬|連接到外部控制數(shù)據(jù)電路。每個數(shù)據(jù)線被連接 到相關聯(lián)的列中的油墨激發(fā)單元300的數(shù)據(jù)晶體管111的所有柵極，以及每個激發(fā)單元被 連接到僅僅一個數(shù)據(jù)線。因此，每個數(shù)據(jù)線將激勵數(shù)據(jù)提供到多個激發(fā)組中的多行中的激 發(fā)單元。 將ADDRESS控制信號施加到地址控制線 AO到 A4，所述地址控制線 A 0到 A4被連接到該陣列的各行的各單元的第一和第二地址晶體管113、115，如下所述 A0， Al :《亍W0、X0、Y0以及ZO ; A0， A2 :《亍W1、X1、Y1禾口 Zl ; A0， A3 :《亍W2、 X2、 Y2禾口 Z2 ; AC， A4 :《亍W3、X3、Y3禾口 Z3 ; Al， A2 :《亍W4、X4、Y4禾口 Z4 : Al， A3 :《亍W5、 X5、Y5禾口Z5 ; A1， A4 :《亍W6、 X6、 Y6禾口 Z6 ; A2， A3 :《亍W7、 X7、 Y7禾口 Z7。
以這種方式，通過地址控制線 AO到 A4的適當設置來對激發(fā)單元的各行進行 尋址。地址控制線通過適當?shù)慕涌趬|連接到外部控制電路。 PRECHARGE (預充電)信號經(jīng)由預充電選擇控制線PRE_W、PRE_X、PRE_Y和PRE_Z來 施加，預充電選擇控制線PRE_W、 PRE_X、 PRE_Y和PRE_Z與相應激發(fā)組W、 X、 Y禾P Z相關聯(lián)， 且通過適當?shù)慕涌趬|連接到外部控制電路。每個預充電線連接到相關聯(lián)的激發(fā)組中的所有 預充電晶體管107，以及激發(fā)組中的所有激發(fā)單元被連接到僅僅一個預充電線。這允許在對 數(shù)據(jù)采樣之前，將激發(fā)組中的所有激發(fā)單元的動態(tài)存儲器元件的狀態(tài)設置為已知狀況。
SELECT信號經(jīng)由選擇控制線SEL_W、 SEL_X、 SEL_Y和SEL_Z來施加，選擇控制線 SEL_W、 SEL_X、 SEL_Y和SEL_Z與相應激發(fā)組W、 X、 Y和Z相關聯(lián)，且通過適當?shù)慕涌趬|連接 到外部控制電路。每個選擇控制線連接到相關聯(lián)的激發(fā)組中的所有選擇晶體管105，以及激 發(fā)組中的所有激發(fā)單元被連接到僅僅一個選擇線。 因此，激發(fā)單元的每行或每個子組被連接到地址和選擇控制線的公共子集，也就 是用于該子組的行位置的地址控制線以及用于該子組的激發(fā)組的預充電選擇控制線和選 擇控制線。 加熱器電阻器激勵FIRE信號經(jīng)由與相應激發(fā)組W、X、Y和Z相關聯(lián)的激發(fā)線FIRE_ W、FIRE_X、FIRE_Y和FIRE_Z來施加，且每個激發(fā)線被連接到相關聯(lián)的激發(fā)組中的所有加熱 器電阻器。激發(fā)線通過適當?shù)慕涌趬|連接到外部供電電路，以及激發(fā)組中的所有單元共享公共地。 在設置ADDRESS信號和使SELECT信號有效之前，發(fā)送PRECHARGE脈沖。該 PRECHARGE脈沖定義預充電時間間隔，而SELECT信號定義放電時間間隔。將加熱器電阻器 激勵數(shù)據(jù)存儲在該陣列中， 一次一行激發(fā)單元， 一次一個激發(fā)組。 因為迭代地選擇激發(fā)組以及因為對于每個激發(fā)組來說預充電脈沖在激發(fā)脈沖之
前，用于特定激發(fā)組的選擇線能夠被連接到用于按序在先的激發(fā)組的預充電線，從而形成
組合的控制線SEL_W/PRE_X、SEL_X/PRE_Y、SEL_Y/PRE_Z和SEL_Z/PRE_W，如圖5A中虛線所
示，以及組合的SELECT/PRECHARGE信號能夠被用于每個組合的控制線。 在美國專利No. 6439697中提供了特定示例的圖5A的陣列的操作的例示性示
例的時序圖，其中，用于特定激發(fā)組的SELECT控制線被連接到用于按序在先的激發(fā)組的
PRECHARGE線，該美國專利通過引用結合于此。 現(xiàn)在參考圖6，其中示出了打印機系統(tǒng)600的簡化框圖。如圖6中所示，打印機系 統(tǒng)600包括頭驅(qū)動控制電路602，頭驅(qū)動控制電路602控制包括不同數(shù)目的內(nèi)部選擇線的第 一噴墨筆604和第二噴墨筆606。作為示例，第一噴墨筆604是包括7個內(nèi)部選擇線的多 色噴墨筆，以及第二噴墨筆606是包括5個內(nèi)部選擇線的單色(例如黑色)噴墨筆。特別 地，筆604、606可以包括其他數(shù)目的選擇線。如圖6中所示，每個筆604、606包括激發(fā)陣列 608、610。 頭驅(qū)動控制電路602向噴墨筆604、606提供地址、選擇和數(shù)據(jù)控制信號，以及進一 步控制能量供應電路612，該能量供應電路612向筆提供加熱器電阻器激勵激發(fā)信號。地址 和數(shù)據(jù)控制信號被沿著分開的地址和數(shù)據(jù)線614和616提供給筆604、606，以及使用分開的 激發(fā)線620將激發(fā)信號提供到筆604、606。作為對比，使用相同的外部選擇線618將選擇控 制信號提供到筆604和606兩者。因此，如下所述，頭驅(qū)動控制電路602被配置為使用在頭 驅(qū)動控制電路和筆之間延伸的相同的選擇線(以便兩個筆都接收相同的選擇定時)來控制 具有不同數(shù)目的內(nèi)部選擇線的多個筆。此外，在一些實施例中，能夠在重疊模式中操作第一 噴墨筆604，其中，第一和先前最后一個選擇脈沖在時間上重合或"重疊"，以便使得能夠進 行更快的打印。在這種實施例中，頭驅(qū)動控制電路602被配置為啟用第一噴墨筆的這種重 疊操作，而不在第二噴墨筆606上施加這種控制方案。注意，在一些實施例中，每個筆604、 606具有它自身的地址發(fā)生器。在這種實施例中，省略了地址線614。
如圖6中進一步所示，頭驅(qū)動控制電路602包括在控制過程中使用的選擇脈沖啟 用寄存器622，SelPulseEn。在一些實施例中，寄存器622包括7個比特比特0_6。如果設 置了比特(例如具有"l"的值)，選擇脈沖將在與該比特相關聯(lián)的外部選擇線上發(fā)生。因 此，考慮示例，如果在寄存器622的比特0中存儲"l"，將在外部選擇線0或者"SelectO" 上發(fā)出脈沖。通過對選擇脈沖啟用寄存器622的比特進行控制，能夠?qū)娔P604、606同 時施行獨立控制。當要運行筆604和606兩者時，必須計及(account for) 7個選擇脈沖。 如果要在每個選擇線上發(fā)送選擇脈沖，則設置所有比特，以便寄存器值是"111_1111"或者 SelPulseEn = "bllljlll"。特別地，在一些實施例中，SelectO的設置(比特0 = 1)能 夠促進例如用于第一噴墨筆604的重疊操作。在要運行僅僅筆606(例如當僅僅用黑色打 印時)的情況中，只必須發(fā)送5個選擇脈沖，以及設置總體7個比特中的5個比特的子集。 例如，選擇脈沖啟用寄存器值能夠被設置為"011_1110"或者SelPulseEn = "b011_1110"。在下面關于圖8A-8C更詳細描述了對于選擇脈沖啟用寄存器622和它的比特值的使用。
圖7示出了圖6所示的頭驅(qū)動控制電路的例示實施例700。圖7的頭驅(qū)動控制電 路700包括選擇啟動模塊702 ( "Selectlnit")、選擇控制模塊704 ( "SelectControl")、 選擇指示器706 ( "SelectPointer")、第一選擇計時器708 ( "SelectTimerl")和第二選 擇計時器710( "SelectTimer2")。在一些實施例中，Selectlnit 702、 SelectContro1704 和SelectPointer 706的每一個包括狀態(tài)機，所述狀態(tài)機有助于生成被發(fā)送到噴墨筆的選 擇脈沖。Selectlnit 702、SelectContro1 704和SelectPointer 706可以包括硬件、軟件、 固件或它們的組合，并因此包括控制選擇脈沖生成的邏輯。在一些實施例中，Selectlnit 702、SelectContro1 704和SelectPointer 706以及計時器708和710，每個都包括實施頭 驅(qū)動控制電路700的專用集成電路(ASIC)的一部分。 Selectlnit 702響應于啟動信號而開始新的時隙(下面描述)，以及因此，當新的 激發(fā)周期要開始時，開始頭驅(qū)動控制電路700的操作。此外，Selectlnit 702生成用于第 一選擇線SelectO的選擇脈沖，并因此控制一個或多個噴墨筆(例如噴墨筆604，圖6)的重 疊操作的啟用或禁用。如上所述的，當啟用重疊操作時，第一和先前最后一個選擇脈沖(例 如在SelectO和Select6上發(fā)送的脈沖)在時間上重合或"重疊"以便增加打印速度。
在Selectlnit 702生成用于第 一 選擇線SelectO的選擇脈沖的同時， SelectControl 704生成用于其他選擇線例如Selectl-Select6的選擇脈沖。當已經(jīng)發(fā)送 了倒數(shù)第二個選擇脈沖(例如Select5)時，SelectControl 704用信號通知Selectlnit 702，以便Selectlnit能夠開始新的時隙，以及如果由選擇脈沖啟用寄存器622指示的話， 在SelectO上發(fā)送新的選擇脈沖以與SelectControl要在Select6上發(fā)送的選擇脈沖重 合。 SelectPointer 706查詢選擇脈沖啟用寄存器622來確定哪些選擇線要接收脈沖 以及生成指向要發(fā)送的選擇脈沖的指針。在一些實施例中，SelectPointer 706僅僅查看第 一比特之后的比特，例如比特1-6，以及因此僅僅為SelectControl 704標識選擇脈沖。在 這種實施例中，Selectlnit 702確定比特0中的值，以及因此做出它自己的關于是否要在 SelectO上發(fā)送選擇脈沖的確定。 圖8A-8C描述了控制噴墨筆的示例方法。更具體地，圖8A-8C呈現(xiàn)在生成用于噴 墨筆的選擇脈沖中圖7的頭驅(qū)動控制電路700的操作的示例。以圖8A的框800開始，由 Selectlnit 702接收FireRise信號。該FireRise信號是指示在其期間將激發(fā)噴嘴的新時 隙的開始的脈沖。在一些實施例中，當?shù)竭_上面安裝有噴墨筆的支架的預定位置時，打印機 系統(tǒng)(未示出)的編碼器生成該FireRise信號。在圖7的框圖中指示了 Selectlnit702 對該FireRise信號的接收。 —旦接收到該FireRise信號，Selectlnit 702開始新的時隙，如框802中所指示 的。在該上下文中，時隙是在其期間在外部選擇線上發(fā)出選擇脈沖序列到墨筆的時間段。如 下所述的，該序列能夠包括每個選擇線或其子集。無論如何，每個時隙對應于噴墨筆的地址 的唯一組合。可能需要多個時隙來對墨筆的每個噴嘴進行激發(fā)。 Selectlnit 702通過加載它的相關聯(lián)的計時器，SelectTimerl,來開始新時隙，如 框804中所指示的。具體地，Selectlnit 702加載SelectTimer 1來跟蹤接通(on)或"高" 時間，所述接通或"高"時間建立在其期間將由Selectlnit在第一選擇線SelectO上發(fā)出
9脈沖的持續(xù)時間；或者建立Selectlnit將保持空閑的持續(xù)時間，這取決于在選擇脈沖啟用 寄存器SelPulseEn中為SelectO存儲了什么值。參見圖7， Selectlnit 702能夠通過發(fā)送 LoadSelPWl信號到SelectTimerl加載SelectTimerl 708。 參考圖8A的框806， Selectlnit 702還查閱(consult) SelPulseEn來確定是否 要在Select0上發(fā)出脈沖。由饋給到圖7中Selectlnit 702的信號SelPulseEn指示這 種查閱。在該點處，流程依據(jù)脈沖是否被指示用于SelectO，如決策框808中所指示的。如 果脈沖被指示，例如如果SelPulseEn的第一比特是"l"，則對于由SelectTimer 1 708計 時的高時間Selectlnit 702在SelectO上發(fā)出脈沖，如框810中所指示的。在這樣的情 況下，啟用重疊操作，以便在最后選擇線例如Select6上發(fā)出先前的最后選擇脈沖(如 果有的話)的同時，將在SelectO上發(fā)出選擇脈沖。如圖7中所示，這樣的脈沖能夠由 Selectlnit 702給SelectContro1704發(fā)送指示SelectControl在SelectO上發(fā)出脈沖的 信號Sel[O]來發(fā)出。如果脈沖沒有被指示，例如如果SelPulseEn的第一比特是"O"，則對 于由SelectTimerl 708計時的高時間的持續(xù)時間Selectlnit 702改為暫停操作(空閑)， 如框812中所指示的。在任一種情況下，SelectTimerl 708對該高時間進行倒計時，以及 由SelectTimerl 708將該時段的期滿用信號通知給Selectlnit 702。這樣的信號被指示 為圖7中的CntDonel。 在根據(jù)SelPulseEn中為SelectO所存儲的值在SelectO上已經(jīng)發(fā)出(框810)或 沒有發(fā)出(框812)脈沖之后，Selectlnit702發(fā)送啟動或觸發(fā)信號到SelectControl 704， 如框814中所指示的。這樣的信號被指示為圖7中的TrgSelCont。 接著參考圖8B的框816， SelectControl 704接收來自Selectlnit702的觸 發(fā)信號。SelectControl 704然后加載關斷(off)或"低"時間到它的相關聯(lián)的計時器 SelectTimer 2710中，如框818中所指示的。如圖7中所示，能夠使用信號LoadSelStgr2 來如此加載SelectTimer2710。如框820中所示，SelectControl 704進 一 步啟動 SelectPointer706。由圖7中的信號LoadSelPtr來指示該信號。如上所述，SelectPointer 706參考SelPulseEn (由饋給到圖7中SelectPointer的信號SelPulseEn來指示)來確定 剩余選擇線例如Selectl-Select6中的哪些選擇線要接收脈沖。因此，如圖8B的框822中 所示，SelectPointer706查閱SelPulseEn并識別接著應由SelectControl 704在其上發(fā) 送脈沖的選擇線的號碼。如果SelectControl 704剛剛啟動，該選擇線將是例如Selectl。 SelectPointer 706能夠以多種不同方式識別或"指向"各個選擇線。在一個實施例中， SelectPointer 706首先確定由SelPulseEn指示的總數(shù)選擇脈沖，并且然后通過SelPul seEn遞增直到它定位了 "1"。然后，SelectPointer 706向SelectControl 704指示應該 在對應的選擇線上發(fā)出脈沖。這種指示能夠例如使用圖7中的信號SelPtrCtr來傳送。
參考圖8B的決策框824，確定低時間倒計時是否完成。如圖7中所指示的，能夠 使用信號STGRDone2將低時間的完成用信號通知給SelectControl 704。如果低時間還沒 有完成，則流程繼續(xù)到圖8B的框826，此處SelectControl 704等待低時間完成。但是，低 時間一旦完成，則流程繼續(xù)到框828，此處SelectControl 704加載高時間到SelectTimer 2710中。如圖7中所指示的，能夠使用信號LoadSelPW2來如此加載SelectTimer2。然后， 對于由SelectTimer 2710倒計時的高時間SelectControl 704在由SelectPointer 706 所指向的選擇線上發(fā)出脈沖，如框830中所指示的。高時間的期滿能夠由信號CntDone2來指示，如圖7中所指示的。 在這點處，通過是否已經(jīng)計及除最后選擇線之外的所有選擇線來確定流程，如框 832中所指示的。例如，如果有7個選擇線Select0-Select6，以及剛剛已經(jīng)在Select5上 發(fā)出了 (或者沒有發(fā)出，這取決于在SelPulseEn中為Select5存儲的值)選擇脈沖，則已 經(jīng)計及了倒數(shù)第二的脈沖，以及SelectControl 704已經(jīng)與除最后選擇線Select6之外的 所有選擇線相關地進行了動作。如果還沒有達到該點，流程返回到框818，此處對下個選擇 線重復前面所述的序列。如果SelectControl 704已經(jīng)與倒數(shù)第二個選擇線相關地進行了 動作，無論它是根據(jù)SelPulseEn在該線上發(fā)送脈沖還是省略在該線上發(fā)送脈沖，流程繼續(xù) 到圖8C的框834，此處SelectControl 704加載另外的低時間到SelectTimer2 (框834)并 啟動SelectPointer 706 (框836)。如果低時間已經(jīng)倒計時完(框838) ， SelectControl用 信號通知Selectlnit 702除最后選擇脈沖之外的所有選擇脈沖已經(jīng)完成(框842)。該信 號被標識為圖7中的SelCntlRdy。在該點處，流程同時繼續(xù)到圖8C的框844并返回到圖 8A的框800，以便啟用重疊操作，以及如果由SelPulseEn指示，能夠由Selectlnit 702 (例 如在Select0上)以及SelectControl 704(例如在Select6上)兩者發(fā)出選擇脈沖。注 意，由Selectlnit 702以及SelectControl 704發(fā)出的脈沖可以不必在時間上精確重疊。 例如，在最后的選擇脈沖在FireRise信號之前完成的情況下，這樣的脈沖將不重疊。但是， 上述的流程使得Selectlnit 702與SelectControl 704兩者能夠同時或接近同時地(也 就是基本上同時地)發(fā)送選擇脈沖。這樣的操作被認為包括"重疊"，如這里使用該術語那 樣。 繼續(xù)圖8C， SelectControl 704加載高時間到SelectTimer2 (框844)并在 Select6上發(fā)出選擇脈沖(框846)。然后，SelectControl 704等待來自Selectlnit 702 的新的啟動信號，如框848中所指示的。同時或接近同時地，Selectlnit 702接收來自 SelectControl 704的完成信號，從而向Selectlnit指示是時間再次在Select0發(fā)出(或 不發(fā)出)脈沖了。因此，流程返回到框800，此處，Selectlnit 702接收下個FireRise信號， 以及假設要發(fā)送脈沖，由Selectlnit在Select0上發(fā)出選擇脈沖。但是，這次，在Select0 上的脈沖的發(fā)送與SelectControl 704在最后選擇線(例如Select6)上進行的脈沖發(fā)送 大體重合，以便該兩個脈沖在時間上彼此基本重疊。 在前面的描述中，考慮了一個示例，其中同時操作兩個不同的噴墨筆，即具有7個 選擇線的第一筆(例如彩筆)以及具有僅僅5個選擇線的第二筆(例如黑筆)。利用該控 制，在用于在第一筆的第一和最后選擇線上發(fā)送脈沖的附加選擇時間期間，第二筆保持空 閑。但是注意，當不需要第一筆時能夠為第二筆優(yōu)化操作。因此，如果頁面或者頁面的一 部分僅僅要用黑色油墨打印，以及第二筆是具有僅僅5個內(nèi)部選擇線的黑色油墨筆，能夠 通過對該筆不用的SelPulseEn的比特清零來優(yōu)化操作。例如，能夠設置選擇脈沖啟用寄存 器，使得SelPulseEn = "b011_1110"，以便僅僅為總共7個選擇線中的Selectl、 Select2、 Select3、Select4、Select5生成選擇脈沖。這提高了打印速度。具體地，如果為給定的選擇 線(例如Select0和Select6)存儲了 "0"，則Selectlnit 702和/或SelectPointer 706 跳過該線，以便計時器不對該線進行倒計時，從而降低了順序遍歷選擇線需要的時間。
還要注意，能夠通過僅僅改變SelPulseEn的值，根據(jù)期望的筆操作來單獨地控制 每個選擇線。因此，除了 SelPulseEn ="blll_1110"以及SelPulseEn = "b011_llll"，任
11何其他值組合能夠用于獲得期望的結果。例如，如果期望在僅僅第二、第三和第五選擇線上
發(fā)送選擇脈沖，選擇脈沖啟用寄存器將被設置為SelPulseEn = "b010_1010"。 雖然前面對本發(fā)明的特定實施例進行了描述和例示，本領域技術人員能夠?qū)ζ溥M
行多種修改和改變，而不偏離如下權利要求書限定的本發(fā)明的范圍和精神。
權利要求
一種用于控制噴墨筆的方法，所述方法包括建立寄存器的值，所述值指示是否在從控制電路延伸到所述噴墨筆的選擇線上發(fā)送脈沖；在查閱所述寄存器之后利用所述控制電路的第一控制模塊在第一選擇線上發(fā)送第一選擇脈沖(810)；以及在分開查閱所述寄存器之后利用所述控制電路的第二控制模塊在第二選擇線上發(fā)送第二選擇脈沖(830)；其中，基本上同時地發(fā)送所述第一和第二選擇脈沖以使得選擇脈沖能夠重疊。
2. 如權利要求l所述的方法，其中，第一噴墨筆具有第一數(shù)目的內(nèi)部選擇線，以及第二噴墨筆具有第二數(shù)目的內(nèi)部選擇線，所述第二數(shù)目不同于所述第一數(shù)目。
3. 如權利要求2所述的方法，其中，相同的選擇線從所述控制電路到所述第一和第二 噴墨筆延伸。
4. 如權利要求1所述的方法，其中，所述選擇脈沖僅僅被發(fā)送到所述第一噴墨筆。
5. —種用于使用外部選擇線(618)控制具有不同數(shù)目的內(nèi)部選擇線的噴墨筆(604， 606)的控制電路(602)，所述外部選擇線(618)在所述控制電路與所述噴墨筆之間延伸并 由所述噴墨筆共享，所述控制電路包括存儲值的寄存器(622)，所述值指示關于每個所述外部選擇線是否要發(fā)送脈沖； 第一控制模塊(702)，配置為在查閱所述寄存器之后控制在第一外部選擇線上發(fā)送的 選擇脈沖；以及第二控制模塊(704)，配置為在查閱所述寄存器之后控制在第二外部選擇線上發(fā)送的 選擇脈沖。
6. 如權利要求5所述的控制電路，其中，當在所述寄存器中設置用于所述第一和第二 外部選擇線的值時，所述第一控制模塊配置為在所述第一外部選擇線上發(fā)送選擇脈沖以及 所述第二控制模塊配置為同時地在所述第二外部選擇線上發(fā)送選擇脈沖，使得發(fā)送重疊的 選擇脈沖。
7. 如權利要求5所述的控制電路，其中，當在所述寄存器中沒有設置用于所述第一外 部選擇線的值時，所述第一控制模塊配置為不在所述第一外部選擇線上發(fā)送選擇脈沖，使 得不發(fā)送重疊的選擇脈沖。
8. 如權利要求5所述的控制電路，還包括指示器(706)，所述指示器查閱所述寄存器并 向所述第二控制模塊指示哪些外部選擇線要接收選擇脈沖。
9. 如權利要求5所述的控制電路，還包括與所述第一控制模塊相關聯(lián)的第一計時器 (708)，所述第一計時器配置為建立在其期間要由所述第一控制模塊發(fā)送選擇脈沖的持續(xù) 時間。
10. 如權利要求5所述的控制電路，還包括與所述第二控制模塊相關聯(lián)的第二計時器 (710)，所述第二計時器配置為建立在其期間要由所述第二控制模塊發(fā)送選擇脈沖的持續(xù) 時間。
全文摘要
提供一種控制電路(602)用于使用在該控制電路與具有不同數(shù)目的內(nèi)部選擇線的噴墨筆(602，604)之間延伸且被噴墨筆共享的外部選擇線(618)控制所述噴墨筆。在一個實施例中，控制電路包括存儲值的寄存器(622)，所述值指示關于每個外部選擇線是否要發(fā)送脈沖；第一控制模塊(702)，配置為在查閱所述寄存器之后控制在第一外部選擇線上發(fā)送的選擇脈沖；以及第二控制模塊(704)，配置為在查閱所述寄存器之后控制在第二外部選擇線上發(fā)送的選擇脈沖。
文檔編號B41J2/175GK101784392SQ200880103602
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權日2007年8月17日
發(fā)明者J·托爾格森, K·布魯斯, M·A·謝菲爾德, T·本杰明 申請人:惠普開發(fā)有限公司