本發(fā)明大致涉及微流體噴射芯片的設(shè)計，尤其涉及用于控制微流體噴射芯片的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在典型的噴射加熱器芯片設(shè)計中，首先需要固定下來的變量之一是墨滴布置的垂直分辨率。根據(jù)該出發(fā)點，可以定義諸如加熱器尋址矩陣、輸入數(shù)據(jù)寄存器長度和芯片時鐘速度之類的其它特性。利用該方法，具有相似特性(不包括垂直分辨率)的多個芯片通常具有的電接口不兼容，其需要針對每種設(shè)計的獨特ASIC、驅(qū)動板卡和載板。雖然這可以為特定設(shè)計提供劃算的材料賬單，但此類節(jié)約可能被增長的研發(fā)資源和投放市場的時間所抵消。因此，這種設(shè)計方法最適合具有長產(chǎn)品生命周期的高容量設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的芯片架構(gòu)，該芯片架構(gòu)能夠使得研發(fā)周期更短并實現(xiàn)適應(yīng)個體用戶需求的定制設(shè)計。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的一種打印頭，包括：一個或多個流體通道，與流體源流體連通，所述一個或多個流體通道中的每一個流體通道與第一數(shù)量的加熱元件關(guān)聯(lián)，所述加熱元件被分成多個第二數(shù)量的加熱元件形成的組從而形成多個原始組；以及電氣接口，包括至少一個移位寄存器，所述至少一個移位寄存器接收原始地址數(shù)據(jù)，以允許針對所述加熱元件選擇性地施加電信號，使得流體根據(jù)圖像數(shù)據(jù)從所述打印頭中噴射出來，所述原始組的所述數(shù)量取決于所述打印頭的打印分辨率，使得所述至少一個移位寄存器用于尋址每個加熱器所需的多個比特不依賴于所述打印頭的所述打印分辨率。

根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的一種噴墨式打印機，包括：外殼；滑動架，用于沿著布置在所述外殼內(nèi)的軸進(jìn)行往復(fù)運動；一個或多個打印頭組件，布置在所述滑動架上，使得所述一個或多個打印頭組件根據(jù)控制機制隨著滑動架沿所述軸的往復(fù)運動將墨噴射到打印媒介上，其中所述一個或多個打印頭組件中的至少一個打印頭組件包括：打印頭，所述打印頭包括：一個或多個墨通道，與墨源流體連通，所述一個或多個墨通道中的每個墨通道與第一數(shù)量的加熱元件關(guān)聯(lián)，所述加熱元件被分成多個第二數(shù)量的加熱元件形成的組從而形成多個原始組；以及電氣接口，包括至少一個移位寄存器，所述至少一個移位寄存器接收原始地址數(shù)據(jù)，以允許針對所述加熱元件選擇性地施加電信號，使得墨根據(jù)圖像數(shù)據(jù)從所述打印頭中噴射出來，所述原始組的所述數(shù)量取決于所述打印頭的打印分辨率，使得所述至少一個移位寄存器尋址每個加熱器所需的多個比特不依賴于所述打印頭的所述打印分辨率。

在至少一個示例性實施例中，對于所述一個或多個流體通道中的每個流體通道，所述第一數(shù)量的加熱元件被布置在位于所述流體通道一側(cè)的第一列和位于所述流體通道的另一側(cè)的第二列。

在至少一個示例性實施例中，根據(jù)以下公式計算所述原始組的數(shù)量：(加熱元件的所述第一數(shù)量)/(加熱元件的所述第二數(shù)量)。

在至少一個示例性實施例中，根據(jù)以下公式計算加熱元件的所述第一數(shù)量：(每通道的分辨率)(打印條帶)，其中，所述打印條帶的單位是英寸。

在至少一個示例性實施例中，所述打印頭具有1200dpi的打印分辨率，并且所述原始組的數(shù)量為40。

在至少一個示例性實施例中，所述打印頭具有600dpi的打印分辨率，并且所述原始組的數(shù)量為20。

在至少一個示例性實施例中，所述打印頭具有300dpi的打印分辨率，并且所述原始組的數(shù)量為10。

在至少一個示例性實施例中，所述打印頭具有300dpi、600dpi或1200dpi的打印分辨率，并且比特的數(shù)量為40。

在至少一個示例性實施例中，加熱元件的所述第二數(shù)量為34。

在至少一個示例性實施例中，加熱元件的所述第二數(shù)量在8到40的范圍內(nèi)。

根據(jù)下文中的詳細(xì)描述、附圖和所附權(quán)利要求，本發(fā)明實施例的其它特征和優(yōu)點將變得更加清晰。

發(fā)明的有益效果

根據(jù)本發(fā)明的打印頭能夠提供一種改進(jìn)的芯片架構(gòu)，該芯片架構(gòu)能夠使得研發(fā)周期更短并實現(xiàn)適應(yīng)個體用戶需求的定制設(shè)計。

附圖說明

結(jié)合附圖考慮，參考下文中的詳細(xì)描述可以更加充分地理解本發(fā)明示例性實施例的特征和優(yōu)點，其中：

圖1是常規(guī)噴墨式打印頭的透視圖；

圖2是常規(guī)噴墨式打印機的透視圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的打印頭的布局的框圖；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的打印頭的布局的框圖；

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的打印頭的布局的框圖；

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的打印頭的布局的框圖；以及

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一個示例性實施例的打印頭的布局的框圖。

具體實施方式

此處使用的標(biāo)題僅僅是出于組織結(jié)構(gòu)方面的目的，并非意在限制說明書或權(quán)利要求的范圍。正如本申請通篇所使用的，詞語“可以”和“能夠”以寬松的含義(即，意味著具有可能性)使用，而不是強制性的含義(即，意味著必須)。相似地，詞語“包括”、“包含”及其變形是指“包括但不限于”。為了便于理解，在合適的地方使用相似的標(biāo)號來表示附圖所共有的相似元素。

根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的尋址架構(gòu)能夠設(shè)計具有不同分辨率的加熱器芯片，并且可以使用通用電氣接口來控制加熱器芯片。這允許基于通用基礎(chǔ)芯片設(shè)計實現(xiàn)多種垂直墨滴分辨率。本發(fā)明實現(xiàn)了對常規(guī)噴墨式加熱芯片設(shè)計的顯著改進(jìn)。例如，可以在具有不同分辨率的芯片之間使用通用電氣接口。由于可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要的指示針對多種分辨率使用單個基礎(chǔ)芯片，因此這可以簡化打印引擎研發(fā)并且還允許在制造期間有更多靈活性。

這種設(shè)計的一個方面是隨著加熱器分辨率的改變，用于尋址加熱器的數(shù)據(jù)流也可能改變。期望設(shè)計能夠驅(qū)動多種分辨率的打印頭的單個打印引擎而不影響電氣接口。

參考圖1，本發(fā)明涉及到的一種噴墨式打印頭大致用10表示。打印頭10具有由任何適當(dāng)材料制成的外殼12，該外殼12用于容納墨。其形狀可以變化且通常取決于承載或容納該打印頭的外部裝置。外殼在其內(nèi)部具有至少一個用于容納初始或可重復(fù)裝填的墨源的隔室16。在一個實施例中，該隔室具有單個腔且容納黑墨、感光墨、青墨、品紅墨或黃墨的墨源。在其他實施例中，隔室具有多個腔并容納三種墨源。優(yōu)選地，隔室包括青色、品紅色和黃色的墨。在另外的實施例中，隔室容納多種黑墨、感光墨、青墨、品紅墨或黃墨?？梢岳斫獾氖?，盡管隔室16被示出為局部地集成在打印頭的外殼12中，但其也可以選擇性地連接至遠(yuǎn)端墨源并且例如從管道接收供應(yīng)。

粘附至外殼12的一個表面18的是柔性電路的一部分19，具體地，所述柔性電路是帶式自動接合(TAB)電路20。TAB電路20的另一部分21被粘附至外殼的另一個表面22。在該實施例中，這兩個表面18和22圍繞外殼的邊緣23相互垂直地布置。

TAB電路20在其上支持多個輸入/輸出(I/O)連接器24，所述I/O連接器24用于在使用期間將加熱器芯片25連接至諸如打印機、傳真機、復(fù)印機、照片打印機、繪圖儀、多合一設(shè)備等的外部設(shè)備。多個電導(dǎo)體26在TAB電路20上用于使I/O連接器24與加熱器25的輸入端子(接合焊盤28)連接并短路。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解多種用于促成這類連接的技術(shù)。為了簡單起見，圖1僅示出八個I/O連接器24、八個電導(dǎo)體26和八個接合焊盤28，但是當(dāng)前，打印頭的數(shù)量可以更多，任何數(shù)量都等同地包含于本文中。進(jìn)一步地，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管連接器、導(dǎo)體和接合焊盤的數(shù)量彼此相等，但實際打印頭中這些數(shù)量也可以不相等。

加熱器芯片25包含多個流體點火元件的列34，這些流體點火元件用于在使用期間從隔室16噴射墨。流體點火元件可以實現(xiàn)為熱電阻式加熱元件(簡稱加熱器)，其形成為硅襯底上的薄膜層，或者雖然基于加熱器芯片這一名稱暗示熱技術(shù)，然而流體點火元件也可以實現(xiàn)為壓電元件。為了簡單起見，列34中的多個流體點火元件示出為鄰近墨通道32的排成一排的五個點，但實際上可以包括成百上千個流體點火元件。如下所述，多個流體點火元件中豎直地相鄰的流體點火元件可以具有或不具有橫向間隔間隙或彼此交錯。通常，流體點火元件具有與其所在的打印機的每英寸點數(shù)分辨率相當(dāng)?shù)呢Q直間距間隔。一些示例包括1/300英寸、1/600英寸、1/1200英寸或1/2400英寸等大小的沿著通道的縱長范圍的間距。為了形成該通道，已知有多種工藝，這些工藝切割或蝕刻出貫穿加熱器芯片的厚度的通道32。一些更加優(yōu)選的工藝包括噴砂處理或諸如干蝕刻、濕蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻等之類的蝕刻。噴嘴板(未示出)中具有與各個加熱器對準(zhǔn)的孔口，以便在使用期間噴射墨。噴嘴板可以是貼附有粘合劑或環(huán)氧基樹脂的薄膜層。

參考圖2，噴墨式打印機形式的容納打印頭10的外部設(shè)備大致用40表示。打印機40包括滑動架42，該滑動架42具有多個用于容納一個或更多打印頭10的插槽44。如本領(lǐng)域熟知的，滑動架42通過提供至驅(qū)動帶50的動力沿著軸48在打印區(qū)域46上方(依照控制器57的輸出59)進(jìn)行往復(fù)運動。相對于諸如一張紙52之類的打印媒介執(zhí)行滑動架42的往復(fù)運動，該紙沿著從輸入托板54、通過打印區(qū)域46、再到輸出托板56的紙張路徑在打印機40中行進(jìn)。

當(dāng)在打印區(qū)域中時，滑動架42在通常垂直于如箭頭所示的紙張52行進(jìn)的行進(jìn)方向的往復(fù)運動方向上做往復(fù)運動。在這種時刻，依照打印機微處理器或其他控制器57的命令，促使來自隔室16(圖1)的墨滴從加熱器芯片25噴射。墨滴發(fā)射時序?qū)?yīng)正在打印的圖像的像素圖案。通常，這種圖案是在電連接至控制器57的設(shè)備中產(chǎn)生(經(jīng)由Ext輸入(Ext.input))，該裝置裝配在打印機的外部，包括但不限于電腦、掃描儀、照相機、可視顯示單元或個人數(shù)據(jù)助理等。

為了打印或發(fā)射單個墨滴，以少量電流對流體點火元件(圖1中，列34的各點)進(jìn)行唯一尋址，以便快速加熱少量的墨。這使得墨在加熱器和噴嘴板之間的局部墨腔中蒸發(fā)，并通過噴嘴板朝打印媒介噴射，變?yōu)橛蓢娮彀逋渡?。發(fā)射這種墨滴所需的點火脈沖可以實現(xiàn)為單個或分離的點火脈沖，并基于接合焊盤28、電導(dǎo)體26、I/O連接器24和控制器57之間的連接在加熱器芯片的輸入端子(例如，接合焊盤28)處接收。內(nèi)部加熱器芯片布線從輸入端子向一個或多個流體點火元件傳送點火脈沖。

許多打印機配備有具有用戶選擇界面60的控制面板58，作為控制器57的輸入62，以便提供額外的打印機能力和魯棒性。

圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例示出的大致由附圖標(biāo)號100表示的打印頭的布局圖。打印頭100上的每個加熱器A具有唯一的地址，所述地址至少具有二維地址矩陣。打印頭100包括流體通道110和多個加熱器A的多個組P1至P10(本文中也稱為“原始組”)。因此，打印頭上加熱器的總數(shù)是P×A。如圖3示例性所示，總共340個用于通道110的加熱器中，P1至P10中的每個組包括34個加熱器。

表1示出了用于300dpi、600dpi和1200dpi打印頭的三種可行配置。打印條帶大約為1.13英寸，加熱器地址A的數(shù)量固定為34。應(yīng)當(dāng)理解的是，每組的加熱器數(shù)量以及地址A的數(shù)量并非一定為34，在另外的示例性實施例中，每組的加熱器數(shù)量可以大于或小于34。例如，每組的加熱器數(shù)量可以在8至40的范圍內(nèi)。如表格1所示，三種芯片地址的唯一區(qū)別是原始組或P個組的數(shù)量。

表1

通過將地址的數(shù)量固定為34，容納編碼后的值所需的片上寄存器的長度可以固定為6比特(以便編碼34個地址中的每個地址的十進(jìn)制值)。對于所有三種分辨率都是這樣，從而允許針對地址數(shù)據(jù)有通用的電氣接口。

在1200dpi的情況中，原始組的數(shù)量被設(shè)置為40，這樣為了尋址每個原始組，總共需要40比特。圖4說明了1200dpi情況的尋址。如圖所示，利用兩個移位寄存器來尋址打印頭300的原始組P1至P40，每個原始組用1比特?？偣灿?0個Pdata比特被分到兩個寄存器(即，移位寄存器1和移位寄存器2各占20比特)。

圖5說明了600dpi情況下的尋址。由于與1200dpi的情況相比只需要一半的地址，因而打印頭400的原始組的數(shù)量可以設(shè)置為20，該數(shù)量是1200dpi情況下所用原始組數(shù)量的一半。1200dpi的情況所用的Pdata比特移位寄存器也可以在600dpi的情況下使用。但是，移位寄存器內(nèi)的每四個元件(R1至R4)的組現(xiàn)在可以用于尋址多個原始組中對應(yīng)的原始組對，而不是對應(yīng)的四個原始組。

圖6說明了300dpi情況下的尋址。由于與1200dpi的情況相比只需要1/4的地址，因而打印頭500的基元的數(shù)量可以設(shè)置為10，該數(shù)量是1200dpi的情況下所用基元數(shù)量的1/4。1200dpi的情況下所用的Pdata比特移位寄存器也可以用在300dpi的情況中。但是，移位寄存器內(nèi)的每四個元件(R1至R4)的組現(xiàn)在可以用于尋址單個原始組，而不是對應(yīng)的四個原始組。

進(jìn)一步探討300dpi的情況(其內(nèi)容通過引用以其整體并入本文)，圖7示出了四個并聯(lián)連接且用于驅(qū)動單個加熱器元件A的功率FET(即FET 1、FET 2、FET 3和FET 4)。每個功率FET具有對應(yīng)的預(yù)驅(qū)動電路(未示出)，該預(yù)驅(qū)動電路用于為FET充電(打開)和放電(關(guān)閉)，以便在尋址的時候切換加熱器電流。通過為每個FET保持唯一的預(yù)驅(qū)動和寄存器比特并且將各多個FET并聯(lián)，加熱器芯片驅(qū)動電路現(xiàn)在可以選擇最適合該應(yīng)用的驅(qū)動強度。選擇驅(qū)動強度的能力可允許加熱器芯片控制電路調(diào)整點火電流的升和降時間。

表2示出了300、600和1200dpi的情況下用于選擇原始組的值。示出的是選擇所有原始組所需的最小值，其中，X參數(shù)表示如果需要可以增大驅(qū)動強度的情況。

表2

進(jìn)一步考慮300dpi的情況，表3示出了用于選擇最小驅(qū)動強度的值，而表4示出了用于選擇最大驅(qū)動強度的值。

表3

表4

在此示例中，為了保持通用電氣接口，針對全部三種情況下的Pdata寄存器都固定為20比特。

盡管已經(jīng)說明并描述本發(fā)明的特定實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出各種其它的變化和改型。因此，所附權(quán)利要求旨在涵蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這種變化和改型。

附圖標(biāo)號列表

10、100、300、400、500：打印頭

12：外殼

16：隔室

18、22：表面

19、21：部

20：TAB電路

23：邊緣

24：I/O連接器

25：加熱器芯片

26：電導(dǎo)體

28：接合焊盤

32：墨通道

34：列

40：噴墨式打印機

42：滑動架

44：插槽

46：打印區(qū)域

48：軸

50：驅(qū)動帶

52：紙

54：輸入托板

56：輸出托板

57：控制器

58：控制面板

59：輸出

60：用戶選擇界面

62：輸入

110：流體通道