專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有具有集成基片加熱器驅(qū)動(dòng)器的打印頭的噴墨打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印機(jī)，并且尤其涉及包括帶有多個(gè)噴射加熱器和至少一個(gè)基片加熱器的打印頭的噴墨打印機(jī)。
噴墨打印機(jī)一般包括具有一個(gè)噴嘴盤(pán)的打印頭，該噴嘴盤(pán)與一基片連接并且相對(duì)于基片以間隔的關(guān)系安裝。該噴嘴盤(pán)包括多個(gè)噴墨孔，噴墨孔被安排成與多個(gè)安裝在基片上的噴射加熱器相結(jié)合。當(dāng)一個(gè)具體噴射加熱器被激勵(lì)或點(diǎn)火時(shí)，置于其附近的墨水迅速膨脹形成一個(gè)汽泡。墨水被汽泡從噴墨孔擠出而噴射在打印媒質(zhì)上。
在使用當(dāng)中，打印頭內(nèi)的多個(gè)噴射加熱器的選擇激勵(lì)引起打印頭的工作溫度升高。打印頭的溫度升高隨之引起置于打印頭內(nèi)的墨水的溫度相應(yīng)升高。墨水溫度的改變導(dǎo)致墨水的物理特性的改變，比如粘度、表面張力等。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)噴射到打印媒質(zhì)上的墨滴的液滴質(zhì)量和速度隨著打印頭內(nèi)的墨水的工作溫度的改變而變化，從而影響打印質(zhì)量。
已知提供至少一個(gè)基片加熱器，安裝在打印頭內(nèi)的基片上，以將打印頭內(nèi)的墨水保持在大約所需的溫度，從而提供更均勻的更好的打印質(zhì)量。基片加熱器一般在打印頭的初始通電時(shí)被激勵(lì)或者在打印頭無(wú)功率期間被激勵(lì)，使得打印頭內(nèi)的墨水保持在大約所需的溫度。
傳統(tǒng)的打印頭使用一個(gè)或多個(gè)基片加熱器，一般包括位于打印機(jī)印刷電路板上的驅(qū)動(dòng)電路，用于驅(qū)動(dòng)基片加熱器。使用位于打印機(jī)印刷電路板上(即，離開(kāi)打印頭)的單獨(dú)的基片加熱器驅(qū)動(dòng)器需要基片加熱器驅(qū)動(dòng)器打印頭之間的另外的互連，從而增加了與打印機(jī)和打印頭相關(guān)的成本及復(fù)雜性。
技術(shù)上需要一種噴墨打印機(jī)，它具有不需要另外的電互連以激勵(lì)基片加熱器的打印頭。
本發(fā)明提供一種基片加熱器驅(qū)動(dòng)器和解碼器，它們安裝并集成在噴墨打印機(jī)的打印頭上。解碼器接收用于噴射加熱器的編碼的地址信號(hào)。編碼的地址信號(hào)還包括用于基片加熱器的編碼的地址信號(hào)，它被解碼器解碼并用來(lái)激勵(lì)基片加熱器。
本發(fā)明在其一種形式中包括一種具有一個(gè)提供輸出信號(hào)的電子處理器的噴墨打印機(jī)。一個(gè)打印頭包括一個(gè)基片、一個(gè)具有多個(gè)噴墨孔的噴嘴盤(pán)、分別與多個(gè)噴墨孔相結(jié)合的多個(gè)噴射加熱器、以及至少一個(gè)與基片相結(jié)合的基片加熱器。一基片加熱器驅(qū)動(dòng)器位于打印頭上并與之集成。該基片加熱器驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)輸入端和至少一個(gè)可供電輸出端。至少一個(gè)輸入端與電子電路連接并接收一個(gè)與來(lái)自電子電路的輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。可供電輸出端之一與至少一個(gè)基片加熱器耦合。基片加熱器驅(qū)動(dòng)器被設(shè)置成根據(jù)接收到的信號(hào)選擇地激勵(lì)至少一個(gè)基片加熱器。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于基片加熱器驅(qū)動(dòng)器被安裝并集成在打印頭上，并由已經(jīng)存在的編碼的地址線來(lái)激勵(lì)，從而減少了打印頭與打印機(jī)內(nèi)的印刷電路板的互連要求。
本發(fā)明的上述及其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，及其實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)參照以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述，將被更好地理解，其中

圖1是本發(fā)明的一種打印頭的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；舉例說(shuō)明了一種典型的噴墨孔、噴射加熱器和基片加熱器的配置，以及圖2是圖1所示打印頭的電子示意圖。
在這些圖中相同的參考號(hào)指示相同的部分。此處的示例以一種形式給出了本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例，這樣的示例不應(yīng)以任何方式理解為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖尤其參見(jiàn)圖1，表示了本發(fā)明的打印頭10的一種實(shí)施例。打印頭10包括一個(gè)噴嘴盤(pán)12，噴嘴盤(pán)12具有多個(gè)形成于其中的噴墨孔14。在所示的實(shí)施例中，噴墨孔14形成為兩個(gè)垂直列，每列有52個(gè)噴墨孔14(即，一個(gè)2×52的陣列)。為討論的目的，噴墨孔14的大部分在圖1中以1至104之間的索引號(hào)單獨(dú)標(biāo)出。噴墨孔14被表示為與相鄰行中的噴墨孔14錯(cuò)開(kāi)或偏離一定距離，大約是垂直相鄰的噴墨孔之間的距離的一半。然而，在相鄰列之間噴墨孔可以相對(duì)彼此大致對(duì)齊。
打印頭10還包括與噴嘴盤(pán)12連接的基片16。多個(gè)噴射加熱器18被安裝在基片16上，并且相對(duì)于各自的噴墨孔14定位。具體講，多個(gè)噴射加熱器18的每一個(gè)相對(duì)于各噴墨孔14軸對(duì)齊而定位。噴射加熱器18的激勵(lì)迅速將置于其附近的墨水加熱，并形成一個(gè)氣泡將墨水從相關(guān)的噴墨孔14噴出。
一對(duì)基片加熱器20，其一如圖1所示，也在打印頭10的相對(duì)兩端安裝于基片16上，位于噴射加熱器18所在區(qū)域的外側(cè)。基片加熱器20可以被激勵(lì)以向打印頭10提供另外的熱量，從而控制打印頭10的工作溫度。隨著打印頭10的工作溫度的變化，打印頭10內(nèi)的墨水的溫度同樣改變，導(dǎo)致墨水的物理特性如粘度等變化。將打印頭10的工作溫度保持在大約所需的水平，通過(guò)將墨水的物理特性保持在相對(duì)恒定的水平，提供了改善的打印質(zhì)量。雖然打印頭10如圖1所示包括兩個(gè)基片加熱器20，但根據(jù)具體應(yīng)用及打印頭10的熱傳遞特性，可以使用更多或更少的基片加熱器。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖2，表示了圖1所示的打印頭10的電子示意圖。打印頭10與一專(zhuān)用集成電路(ASIC)或微處理器52、P-線驅(qū)動(dòng)器34和A-線驅(qū)動(dòng)器36連接。打印頭10包括解碼器24，解碼器24與多個(gè)輸入管腳EA1至EA5連接。解碼器24通過(guò)與管腳EA1至EA5的連接接收編碼的信號(hào)并解碼此編碼的信號(hào)用于選擇地驅(qū)動(dòng)與各噴射加熱器18相聯(lián)系的三極管22。解碼器24還包括與打印頭10上的BSELECT管腳連接的輸入端。解碼器24通過(guò)與BSELECT管腳的連接接收一個(gè)信號(hào)用于選擇和不選擇打印頭10，這在下面將被更詳細(xì)地描述。解碼器24可以包括幾種能夠?qū)墓苣_EA1至EA5接收的編碼的信號(hào)解碼的設(shè)置。例如，解碼器24可以包括一組三極管，它們被設(shè)置為解碼從管腳EA1至EA5接收的編碼的信號(hào)。
解碼器24包括多個(gè)與激勵(lì)三極管22連接的解碼的輸出端A1-A13，用來(lái)選擇地激勵(lì)與每一組13個(gè)噴射加熱器18相聯(lián)系的三極管22，噴射加熱器18在圖2中表示為電阻元件并分別示為18A-18F。圖2所示的每組13個(gè)噴射加熱器18對(duì)應(yīng)于圖1所示的連續(xù)的每組13個(gè)噴射加熱器18。即，圖1中標(biāo)為1-13的噴射加熱器18對(duì)應(yīng)于第一組噴射加熱器18，圖1中標(biāo)為92-104的噴射加熱器18對(duì)應(yīng)于最后一組噴射加熱器18。有分別8組噴射加熱器18，13個(gè)噴射加熱器18的每一個(gè)分別與解碼器24上的輸出端A1-A13連接。多個(gè)MOS晶體管22分別與每個(gè)噴射加熱器18相聯(lián)系并提供相應(yīng)的噴射加熱器18的選擇激勵(lì)，這在以下將被更詳細(xì)地描述。
8組13個(gè)噴射加熱器18的每一組包括第一端子(沒(méi)有標(biāo)號(hào))分別與高端的功率管腳P1-P8連接。打印頭10的噴射加熱器18的任何一個(gè)可以通過(guò)向功率管腳P1-P8之一加電而被選擇地激勵(lì)，同時(shí)選擇地啟動(dòng)與解碼器24連接的MOS晶體管22。例如，為了選擇地啟動(dòng)噴射加熱器18A，向P1管腳加電(但不向P2-P8加電)，P1隨之向噴射加熱器18A的第一端子加電。假設(shè)通過(guò)向打印頭10的BSELECT管腳施加適當(dāng)?shù)男盘?hào)而選擇打印頭工作，可以向解碼器24施加適當(dāng)?shù)木幋a的信號(hào)(比如EA5=0，EA4=0，EA3=0，EA2=0及EA1=1)，解碼器24隨之解碼該信號(hào)，將輸出端A1加電，激勵(lì)與噴射加熱器18A相聯(lián)系的MOS晶體管22。與噴射加熱器18A相聯(lián)系的MOS晶體管22將電路接地，從而允許噴射加熱器8A被選擇地加電。雖然與其他7組13個(gè)噴射加熱器相聯(lián)系的其他7個(gè)MOS晶體管22也通過(guò)對(duì)A1管腳施加信號(hào)而被激勵(lì)，但并不對(duì)P2-P8管腳加電。這樣，當(dāng)P1管腳被加電時(shí)，與P8管腳相聯(lián)系的噴射加熱器18D不會(huì)被選擇地加電。為選擇地加電噴射加熱器18D，對(duì)P8管腳加電并且將信號(hào)加至輸出端A1。這樣，加熱器的2×52陣列中的104個(gè)噴射加熱器中的任何一個(gè)噴射加熱器18可以通過(guò)使用P1-P8管腳及解碼器輸出端A1-A13而被選擇地加電。
解碼器24也包括至少一個(gè)解碼的輸出端A14與用于選擇地激勵(lì)基片加熱器20的晶體管26連接。晶體管26確定一個(gè)用于選擇地激勵(lì)基片加熱器20的基片加熱器驅(qū)動(dòng)器。晶體管26位于并集成與打印頭10上(即，晶體管26不是以傳統(tǒng)的方式位于一離開(kāi)打印頭10的印刷電路板上)。晶體管26包括至少一個(gè)與導(dǎo)線28耦合的輸入端和至少一個(gè)與基片加熱器20耦合的可供電的輸出端。晶體管26與解碼器24連接并通過(guò)輸出端A14從解碼器24接收一個(gè)解碼的信號(hào)，該信號(hào)對(duì)應(yīng)于來(lái)自A-線驅(qū)動(dòng)器36的至少一個(gè)編碼的輸出信號(hào)。即，晶體管26接收一個(gè)由一個(gè)編碼的信號(hào)得到的輸入信號(hào)，該編碼的信號(hào)從A-線驅(qū)動(dòng)器36傳送來(lái)，比如EA5=1，EA4=1，EA3=1，EA2=0及EA1=1。
在圖2所示的實(shí)施例中，位于并集成于打印頭10上的基片加熱器驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)單獨(dú)的晶體管26的形式。然而，在打印頭10上也可以使用任何數(shù)量的其他晶體管和／或電子元件，用于選擇地激勵(lì)基片加熱器20。例如，導(dǎo)線28可以并聯(lián)于一對(duì)分別連接于并用于激勵(lì)基片加熱器20的晶體管26。其他在這一技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)的實(shí)施例也是可能的。
將基片加熱器驅(qū)動(dòng)器或晶體管26集成于打印頭10上，并且用來(lái)自解碼器24的解碼的輸出來(lái)激勵(lì)基片加熱器驅(qū)動(dòng)器，這樣使得打印頭10與噴墨打印機(jī)中的其他電路系統(tǒng)的電互連要求可以降低，從而降低了噴墨打印機(jī)及打印頭的復(fù)雜性和成本。以傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在打印頭上需要一個(gè)或多個(gè)分離的互聯(lián)管腳或焊盤(pán)，用于電互連打印頭上的基片加熱器與位于離開(kāi)打印頭的印刷電路板上的基片加熱器驅(qū)動(dòng)器。這樣的另外的管腳或焊盤(pán)增加了打印頭的物理尺寸，這可能成為某些應(yīng)用的限制。而且，對(duì)于具有很多墨水噴射加熱器和相關(guān)的噴孔的打印頭，需要用于向打印頭傳送信號(hào)的地址線的數(shù)量會(huì)相當(dāng)大。相應(yīng)地需要為打印頭提供相當(dāng)多的互連管腳或焊盤(pán)用來(lái)與地址線電連接。從而增加了打印頭的物理尺寸。通過(guò)將基片加熱器驅(qū)動(dòng)器與打印頭結(jié)合來(lái)減少打印頭上的互連管腳的數(shù)量，并用一般用于噴射加熱器的編碼的地址線來(lái)激勵(lì)基片加熱器驅(qū)動(dòng)器，這對(duì)于這樣的設(shè)置是有利的。
微處理器32向打印頭10的BSELECT管腳提供選擇信號(hào)BSELECT。選擇信號(hào)被解碼器24接收，用來(lái)選擇和不選擇打印頭10。示于圖2中打印頭10的底部的另外的管腳是用于識(shí)別具體的打印頭等。
P-線驅(qū)動(dòng)器34包括多個(gè)可供電的功率線輸出P1至P8，它們分別連接至打印頭的P1至P8管腳。功率線輸出P1與第一組13個(gè)噴射加熱器18連接，并且也與基片加熱器20連接，如上所述。功率線輸出P2至P8分別與打印頭10中的其他7組13個(gè)噴射加熱器18連接。更具體地講，P-線驅(qū)動(dòng)器34中的一個(gè)晶體管38選擇地將功率線輸出P1至P8之一與一電壓源基準(zhǔn)V+耦合。8組13個(gè)噴射加熱器18中任何一組可以通過(guò)選擇地使能一個(gè)功率線輸出P1至P8而被選擇地與電壓源V+連接。
A-線驅(qū)動(dòng)器36確定了一個(gè)電路包括多個(gè)輸出端EA1至EA5，它們分別與打印頭10的管腳EA1至EA5連接。輸出端EA1至EA5通過(guò)解碼器24與打印頭10中的各噴射加熱器18的第二端子耦合。編碼的輸出端EA1至EA5可以被選擇地加電以將編碼的使能信號(hào)傳送到解碼器24，解碼器24隨之將編碼的信號(hào)解碼并使用解碼的信號(hào)激勵(lì)與其連接的MOS晶體管22和／或晶體管26。
在使用中，8組噴射加熱器18中的噴射加熱器的任何一個(gè)可以通過(guò)將功率線輸出P1至P8之一與一選定組噴射加熱器中的每個(gè)噴射加熱器18的第一端子耦合而被選擇地加電。A-線驅(qū)動(dòng)器36的編碼的輸出端EA1至EA5然后被選擇地加電以向解碼器24傳送編碼的信號(hào)。編碼的信號(hào)被解碼器24解碼以用來(lái)激勵(lì)選定的MOS晶體管22并將相應(yīng)的噴射加熱器18的電路接地。被解碼器24接收的編碼的信號(hào)也被用來(lái)選擇地激勵(lì)基片加熱器20，通過(guò)從解碼器24通過(guò)導(dǎo)線28選擇地將一信號(hào)輸出至一晶體管26，從而當(dāng)管腳P1被加電時(shí)閉合晶體管26并將電路接地。
打印頭10可以被包括到一個(gè)噴墨盒中，該噴墨盒被一運(yùn)送組件承載，該組件以已知的方式在打印期間行走于打印媒質(zhì)的寬度上。打印圖象相對(duì)于打印媒質(zhì)確定，在打印圖象的每個(gè)邊有一空白邊。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)打印頭10走過(guò)打印圖象時(shí)解碼器24選擇地激勵(lì)MOS晶體管22，從而用相關(guān)的噴射加熱器18將墨水噴射到打印媒質(zhì)上。當(dāng)打印頭10定位于打印圖象區(qū)域外的空白邊內(nèi)時(shí)，通過(guò)向管腳P1加電而向基片加熱器20加電。解碼器24不激勵(lì)晶體管22而是經(jīng)導(dǎo)線28輸出一信號(hào)激勵(lì)晶體管26，從而將基片加熱器20加電。當(dāng)打印頭10在空白邊內(nèi)時(shí)基片加熱器20因此被選擇地加電，造成減少與噴射加熱器18不工作相關(guān)的打印頭10的冷卻。
除了具有一個(gè)打印頭10外，噴墨打印機(jī)也可以包括一個(gè)或更多的另外的打印頭用于向噴射媒介噴射不同的彩色墨水。例如，在圖2中示出一第二打印頭40用于向打印媒質(zhì)噴射彩色墨水，比如藍(lán)綠色、洋紅或黃色。打印頭40的電路圖與參照黑色打印頭10所示和所描述的相同，這樣不再詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以將相同或不同P-線驅(qū)動(dòng)器和／或A-線驅(qū)動(dòng)器與每個(gè)單獨(dú)的打印頭連接。而且，功率線輸出與使能線輸出的實(shí)際組合可以隨打印頭而變化。
在圖2所示及以上描述的本發(fā)明的實(shí)施例中，打印頭10包括具有13個(gè)輸出端A1至A13的解碼器24，這些輸出端每個(gè)與多個(gè)相應(yīng)的噴射加熱器18耦合。例如，輸出端A1與圖2和圖3所示的每個(gè)噴射加熱器18A和18D相連。然而，打印頭10和40可以包括一解碼器，它的各個(gè)輸出端A1…AN與8組噴射加熱器中的每個(gè)噴射加熱器18相聯(lián)系。即，打印頭10可以包括一具有104個(gè)輸出端A1-A104的解碼器，輸出端分別與噴射加熱器的2×52陣列14中的噴射加熱器18耦合。如果打印頭10和40被以這種方式設(shè)置，A-線驅(qū)動(dòng)器36可以包括7個(gè)編碼的輸出EA1-EA7，提供編碼的信號(hào)，從這些信號(hào)得到104個(gè)輸出A1-A104。
盡管本發(fā)明已被描述為一種優(yōu)選設(shè)計(jì)，但本發(fā)明可以在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)被進(jìn)一步修改。因此本申請(qǐng)的意圖在于覆蓋使用本發(fā)明的基本原理對(duì)其進(jìn)行的任何變化、使用或改變。而且，本申請(qǐng)的意圖在于覆蓋這樣的與本公開(kāi)背離，比如進(jìn)入本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的已知或慣用的實(shí)踐內(nèi)，以及落入所附權(quán)利要求的限制內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種噴墨打印機(jī)，包括提供一輸出信號(hào)的一個(gè)電路；一個(gè)打印頭，它包括一個(gè)基片、一個(gè)具有多個(gè)噴墨孔噴嘴盤(pán)、在所述基片上并分別與所述多個(gè)噴墨孔相聯(lián)系的多個(gè)噴射加熱器、至少一個(gè)與所述基片相聯(lián)系的基片加熱器、以及一個(gè)位于所述打印頭上并與之集成的基片加熱器驅(qū)動(dòng)器，所述基片加熱器驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)輸入端和至少一個(gè)可供電輸出端，所述至少一個(gè)輸入端與所述電路連接并接收一個(gè)對(duì)應(yīng)于來(lái)自所述電路的所述輸出信號(hào)的信號(hào)，所述可供電的輸出端之一與所述基片加熱器至少之一耦合，所述基片加熱器被設(shè)置為根據(jù)所述接收到的信號(hào)選擇地激勵(lì)所述至少一個(gè)基片加熱器。
2．權(quán)利要求1的噴墨打印機(jī)，其中所述打印頭進(jìn)一步包括一個(gè)連接于所述電路與所述基片加熱器驅(qū)動(dòng)器之間的解碼器，所述解碼器具有至少一個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，所述至少一個(gè)解碼器輸入端與所述電路連接并從所述電路接收所述輸出信號(hào)，至少所述解碼器輸出端之一與所述至少一個(gè)基片加熱器驅(qū)動(dòng)器輸入端耦合，并將所述接收的信號(hào)提供給所述基片加熱器驅(qū)動(dòng)器，所述接收的包括一解碼的信號(hào)。
3．權(quán)利要求2的噴墨打印機(jī)，其中至少所述解碼器的所述多個(gè)輸出端的另一個(gè)，與所述多個(gè)噴射加熱器的至少一個(gè)耦合。
4．權(quán)利要求1的噴墨打印機(jī)，其中所述基片加熱器驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)晶體管將所述解碼器的所述一個(gè)可供電輸出端與所述至少一個(gè)基片加熱器互連。
5．權(quán)利要求1的噴墨打印機(jī)，其中來(lái)自所述電路的所述輸出信號(hào)包括一個(gè)與所述至少一個(gè)被激勵(lì)的基片加熱器相聯(lián)系的使能信號(hào)。
6．權(quán)利要求1的噴墨打印機(jī)，其中所述電路包括一個(gè)在所述噴墨打印機(jī)內(nèi)的地址線驅(qū)動(dòng)器。
7．權(quán)利要求6的噴墨打印機(jī)，其中所述地址線驅(qū)動(dòng)器的所述輸出信號(hào)包括一個(gè)編碼的地址信號(hào)。
8．權(quán)利要求1的噴墨打印機(jī)，其中所述至少一個(gè)可供電輸出端與所述基片加熱器的兩個(gè)耦合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴墨打印機(jī),它包括一個(gè)提供一輸出信號(hào)的電路。一個(gè)打印頭包括一個(gè)基片、一個(gè)具有多個(gè)噴墨孔的噴嘴盤(pán)、多個(gè)噴射加熱器、以及至少一個(gè)基片加熱器。一個(gè)基片加熱器驅(qū)動(dòng)器位于打印頭上并與之集成。基片加熱器驅(qū)動(dòng)器包括至少一個(gè)輸入端和至少一個(gè)可供電輸出端。該輸入端與電路連接并接收一個(gè)對(duì)應(yīng)于來(lái)自電路的輸出信號(hào)的信號(hào)。該可供電輸出端之一與基片加熱器之一耦合?；訜崞鞲鶕?jù)接收的信號(hào)選擇地激勵(lì)基片加熱器。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1205271SQ9811600
公開(kāi)日1999年1月20日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者弗蘭克·E·安德森, 馬克·J·愛(ài)德華茲, 布魯斯·D·吉布森, 喬治·K·帕里什 申請(qǐng)人:萊克斯馬克國(guó)際公司