本发明专利技术涉及一种元件基板以及使用它的打印头、打印头盒和打印设备。所述打印头元件基板具有多个电热变换器和驱动所述多个电热变换器的多个开关元件。所述元件基板具有电平转换器，它由相邻的电热变换器共享，并且升高输入的驱动信号；以及开关电路，它把从电平转换器输出的驱动信号提供给相邻的电热变换器之一。所述开关电路根据外部输入的选择信号来切换驱动信号的供应目的地。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种适用于喷墨打印头的打印头元件基板，以及使用该元件基板的打印头、打印头盒(head cartridge )和打印i殳备。技术背景一般来说，喷墨打印设备中打印头的电热变换器(加热器)及其 驱动电路使用半导体工艺技术而形成在单个基板上，如美国专利第 6，290，334号中所描述的。图3是示意性示出用于喷墨打印头的该类型半导体元件基板的视图。参照图3，加热器和驱动电路通过半导体工艺技术而整体内置于 元件基板100中。附图标记101表示驱动器和加热器阵列，其中排列 了多个加热器和充当开关元件的多个驱动器晶体管，这些驱动器晶体 管对应于加热器而被设置，并且关于是否引导电流流到加热器而进行 开关。供墨端口 102从元件基板的下表面提供墨。移位寄存器(S/R) 103暂时保持打印数据。解码器107输出块 使能信号以时分地驱动驱动器和加热器阵列101中的加热器的块。输 入电路104包括把数字信号输入到移位寄存器103和解码器107的緩 冲电路。输入端子110包括用于输入逻辑元件电压Vdd的Vdd端子、 用于输入时钟(CLK Kt号的CLK端子、和用于输入打印数据(DATA ) 的DATA端子。诸如移位寄存器和解码器之类的数字电路由数字电源电压(电压 VDD )驱动。电平转换器116把诸如VDD电压驱动信号之类的数字 信号转换成VHT电压信号，以便送给各驱动器晶体管的栅极。电压 VHT高于电压VDD。 VHT电压生成电路130通过降低加热器驱动电 源电压(VH)而生成要提供给电平转换器116的电压VHT。"与"电 路119充当加热器选择电路，它计算块使能信号和打印数据信号的逻 辑乘积。"与，，电路119按照需要例如包括緩冲器。图5是用于说明将打印数据信号发送给移位寄存器103并且将电 流提供给加热器以驱动它们的一系列操作的时序图。打印数据与输入到CLK端子的时钟信号脉沖同步地被输入到 DATA—A和DATA_B端子。移位寄存器103暂时存储所输入的打印 数据。锁存电路根据输入到LT端子的锁存信号保持打印数据。在那 之后，计算块使能信号和根据锁存信号所保持的打印数据的信号(打 印数据信号)的逻辑乘积，其中该块使能信号用于选择被分割成期望 块的加热器组。计算出的逻辑乘积信号与直接确定电流驱动时间的 HE信号同步，使得电流流到期望的加热器。对各个块重复该一系列 操作，从而执行打印。图4A是对应于常规打印元件中具有一个加热器和相应驱动器的 一个段的等效电路图。图4B是对应于用来暂时存储打印数据的移位 寄存器和锁存电路的一比特的等效电路图。输入到"与"电路201的块使能信号从解码器107提供。块使能信 号选择对应于分割块之一的各加热器组。输入到"与，，电路201的打印 数据信号是输入到移位寄存器103的信号，并根据锁存信号被保持。 为了选择性地驱动加热器，充当加热器选择电路的"与，，电路201计算 块使能信号和打印数据信号的逻辑乘积。附图标记205表示VH电源线；206表示加热器；并且207表示 充当开关元件以引导电流流到加热器206的驱动器晶体管。反向器电 路202接收并且緩冲来自"与"电路201的输出。VDD电源线203充当 反向器电路202的电源。VHT电源线204充当电源以将电压施加到驱 动器晶体管207的栅极。反向器电路208接收来自VHT电源线的电 压。反向器电路208充当緩冲器以接收来自反向器电路202的緩冲输反向器电路202、移位寄存器103等一般为数字电路，并且根据 低或高脉冲而操作。指定加热器驱动周期的加热使能信号(HE)也 是数字信号。与外部装置的信号交换通过低或高逻辑脉沖来进行。数 字信号的电压幅度一般为0V/5V或0V/3.3V。数字电路的电源电压仅 为VDD。上述块使能信号和打印数据信号作为电压VDD的脉沖而输 入到"与"电路201，然后通过由两个反向器电路202形成的緩沖器输 入到下一级的反向器电路208。驱动器晶体管207的接通状态的电阻值、即所谓的接通电阻优选 尽可能低。在该情况下，由于除了加热器以外的电路消耗的功率被最 小化，可以防止基板温度的增高，并且能够进行稳定的打印头驱动。 如果驱动器晶体管207的接通电阻很高，则电流流到该部分以增大电 压降。这就要求向加热器施加更高的电压，浪费功率。为了减小驱动器晶体管207的接通电阻，必须提高施加到驱动器 晶体管栅极的电压。为了该目的，在图4A所示的电路中，必须把该 电压转换成高于电压VDD的脉沖电压。图4A中所示电路的电源线 204的电压VHT高于电压VDD，使得包括反向器电路208的緩冲电 路把通过电压VDD的脉沖输入的块使能信号转换成电压为VHT的脉 冲。转换之后，电压VHT的脉冲施加到驱动器晶体管207的栅极。 即，根据电压VDD(逻辑电路驱动电压)的脉冲进行与外部装置的信 号交换以及内部数字电路中的信号处理。在图4A所示的电路中，在 驱动驱动器晶体管207的栅极紧接之前向各段添加把电压转换成电压 VHT (开关元件驱动电压)的脉冲的幅度转换电路(电平转换器)。 在图3中，附图标记116表示多个段的电平转换器。一般来说，打印头具有以高密度排列的多个段。当这些段例如以 600dpi的密度排列时，每段的阵列方向宽度被限制在大约42.3nm。 为了以这种间距布置用于驱动图4A中各段的所有电路，与段的阵列 方向垂直的方向上的尺寸需要增大。图9为示出图4A中电平转换器部分的详细结构的等效电路图。 如从图9中显而易见的，由于电平转换器部分(特别是电平转换单元)包括多个晶体管，因此必要的元件基板的面积增大。然而，当电平转换器被添加到各段时，段的长度增大。这导致用 于打印头的元件基板尺寸增大，造成成本增加。更具体地，在上述基 板结构中，元件基板沿着与段阵列方向垂直的方向扩展，并且元件基板的尺寸显著增大。当电平转换器被添加到例如打印头的256个段的 每个段时，需要至少256个反向器，这造成成本增加。为了解决该问题，美国公开号第2006/0209131号公开了一种电 路布置，其把逻辑电路驱动电压转换成打印元件驱动电压，而不增大 与段阵列方向垂直的方向上的长度。图IO是用于说明美国公开号第2006/0209131的布置的视图。与 图3中相同的附图标记指示图10中的相同部分，并且不重复其描述， 除非它们特别不同于图3。在图10中，电平转换器116设置在各解码器107的输出级和各 移位寄存器103的输出级中。图2A是对应于常规打印元件中具有一个加热器和相应驱动器的 一个段的等效电路图，其不同于图4A。图2B是对应于暂时保存打印 数据的移位寄存器和锁存电路的一比特的等效电路图，其不同于图 4B。在图10的元件基板100中，电平转换器被添加到移位寄存器103 和解码器107各自的输出部分，这与其中将电平转换器添加到每个段 的图3和4A中的元件基板100不同。即，在"与"电路201计算解码 器107的输出信号(块使能信号)和移位寄存器103的输出信号(打 印数据信号)的逻辑乘积之前，电压升高。因此，如图2A所示，升 高到电压VHT的脉冲信号被输入到各段。这回避了各段的电平转换 器，使得元件基板的面积可以减小。由于高电压被施加到为各段计算逻本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种打印头元件基板，其具有多个电热变换器、和对应于所述多个电热变换器设置以驱动所述电热变换器的多个开关元件，该打印头元件基板包括：电热变换器选择电路，其接收打印数据信号和块使能信号，以便把所述多个电热变换器分割成多个块，并且选择性地时分驱动这些块并输出驱动信号；为对应于相邻电热变换器的一组多个开关元件所设置的电平转换器，其升高输入的驱动信号；以及选择电路，它基于外部输入的选择信号，从相邻的开关元件中选择从电平转换器输出的驱动信号的供应目的地。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小俣好一，今仲良行，竹内创太，山口孝明，久保康祐，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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