喷墨打印头板、喷墨打印头和喷墨打印设备制造技术

本发明专利技术公开了一种喷墨打印头板、喷墨打印头和喷墨打印设备，其能够即使在所施加的电压为３．３Ｖ或更低的电压条件下，也能实现稳定操作，而没有驱动器的任何故障。本发明专利技术涉及一种具有用于喷出油墨的油墨喷嘴的喷墨打印头，其中，多个用于产生用来喷出油墨的能量的能量产生元件、包括所述能量产生元件并与油墨喷嘴相通的油墨通道、用于驱动所述能量产生元件的驱动器以及用于控制所述驱动器的逻辑电路被形成于一个板上。构成驱动器的增强型ＮＭＯＳ晶体管的门氧化膜的厚度大于构成逻辑电路的增强型ＮＭＯＳ晶体管的门氧化膜的厚度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种打印头板、使用这种打印头板的打印头和所述打印头安装于其上的打印设备。本专利技术的
技术介绍
因为喷墨打印具有打印噪音低和打印速度高的优点，所以与其它打印方法相比，喷墨打印方法具有更突出的特点。在采用这种打印方法的常规打印设备的打印头中，用以喷出液体(诸如油墨)的喷孔和与喷孔相通的电热转换器(加热器)被安置在打印头元件板(也被称为加热器板“HB”)上，所述电热转换器作为用于喷墨的能量产生元件能够产生预定的热能以加热和喷出墨滴等。另外，在同一个板(HB)上除了安装有多个加热器以外还安装有多个用于驱动相应的加热器的驱动器、用于临时存储由打印设备输入的打印数据以便将串行打印数据以并行数据的形式传输给相应的驱动器的存储器以及逻辑电路(诸如闩锁电路)，所述逻辑电路能够保留由存储器输出的数据以便以预定的时限输出数据。打印头板需要(1)用于驱动加热器的电源(2)用于驱动存储器、逻辑电路等的两个电源。用于驱动逻辑电路的电源通常使用电压为5V的电源。该电源与在打印设备主体上的CPU、存储器等所用的IC电源合成一体。这样，无需为逻辑电路准备专用的电源，并且能够达到在电路设计中节省空间、缩小尺寸和降低成本的效果。通常，并行接口被用作连接喷墨打印机和例如控制打印机的个人电脑的接口。在这种情况下，打印机主体的逻辑电源电压(VL)为5V，在打印头中的喷墨打印头板也使用5V的逻辑电源。因此，在上述现有技术中，VL被设定为5V。由于一些IC要求5V的电源，因此5V的逻辑电压VL已经在内部的打印机电路的IC中使用。近年来，随着IC技术的发展以及新接口的使用，为打印机主体配备5V的逻辑电源在成本和尺寸方面越来越不适宜。将打印机主体的逻辑电源电压VL改为3.3V是目前的主流趋势。但是，简单地使3.3V的逻辑电源电压达到最佳是困难的，这是因为头板混有逻辑电路和用于驱动加热器的高击穿电压驱动器。现将对在常规头板的逻辑电源电压从5V降低至3.3V后所产生的几个问题进行说明。(1)关于运行速度的问题其中一个问题是，喷墨打印头板的图像数据传输能力(运行速度)的降低，现将对这个问题进行说明。附图说明图15示出了喷墨打印头板的一种布置形式。在图15中，附图标记1003表示用于接收外部信号的各个垫片。垫片1003具有用于接收逻辑电源电压的VDD端子1006、用于接收加热器驱动电源电压的VH端子1008、接地的GNDH端子1005、CSS端子1007等。用于接收串行图像数据并输出并行数据的逻辑电路1002(诸如移位寄存器)、用于驱动加热器的驱动器1001、加热器1004等设置在一个硅板上。图16详细地示出了形成640比特加热器的情形。在这种情况下，最大能够同时驱动640比特加热器中的40比特。该操作过程重复16次以驱动整个640比特加热器(一个周期)。图17示出了时限。现将说明当以预定高速打印所需的15kHz的驱动频率(在目前的产品中所用的)驱动所有640比特时发送图像数据所需的速度。15kHz的频率具有66.67微秒的周期。40比特的图像数据必须在这段时间内以16时分(段)传输40比特的图像数据。经过计算，图像数据传输速率至少为12MHz或更高。该速率对于普通的CPU等不是很高的。但是，对于喷墨打印头，12MHz是不低的，这是因为被驱动的滑架和主体通过长软板等被连接在一起并且对于小型打印机来说滑架必须被缩小。现将参照图18A和图18B对在这种情况下当逻辑电源电压从5V降低至3.3V时传输能力的降低进行说明。图18A是表示逻辑信号(电源)的电压和能够传输图像数据的最大CLK频率之间关系的图表。如图18A中所示，随着逻辑信号(电源)的电压降低，CLK频率趋于减小。这是因为，在直接用作CMOS栅压的逻辑电源电压降低时，例如用于传输图像数据的CLK输入电路部分的驱动性能和用于移位寄存器单元中的MOS晶体管的驱动性能同时降低。如图18A中所示，驱动性能(漏电流Id)会随着栅压的减小而降低。必须通过驱动在喷墨打印头板上的加热器使喷墨打印头板获得令人满意的温升。这是利用加热器进行喷墨的喷墨打印头板所需的特性。图18B是表示打印头板的温度和最大CLK频率之间关系的图表。如图18B中所示，当逻辑电源电压为3.3V时，性能不良，随着温度升高，性能会进一步降低。如上所述，对于5V的逻辑电源电压来说，在CLK频率为12MHz时已经能够获得适合的电路操作。当逻辑电源电压降至例如3.3V时，操作速度必须增大。(2)噪声问题在新近的打印头和使用该打印头的打印设备(打印机)中，受速度增大和比特数增大的影响，可能会出现由于输电线阻抗而导致的电压降或者由于输电线阻抗所产生的电压降而导致的故障或者诸如过冲的干扰分量。例如，对于一种常规的A4打印机，用于软板等的电源线从主体电源延伸到打印头的长度大约为40厘米。电源线的电阻(R)分量大约为20mΩ至100mΩ，可是该电阻会根据电源线材料和并行连线的数量而改变。电感(L)分量大约为0.1μH至0.5μH。电源线的寄生阻抗是电源线与打印头的触点处的触点电阻或者打印头的电容(C)分量。触点电阻大约为大约为30mΩ至200mΩ，可是该电阻会根据触点材料和用作电源端子的垫片的数量而改变。电容大约为10pF至100pF。流过电源线的电流大约为每段150mA，并且当每种颜色的同时驱动段的最大数量为16时，流过电源线的电流大约为0.9A。在新近的六色打印机中，总的瞬时电流达到5.4A。如果5.4A的电流流过上述具有阻抗分量R、L和C的电源线，那么过冲导致振鸣，从而使电源线的电压产生波动。在实际测量和电路模拟中，电压波动大约为0.5V至1.0V。特别是，产生在驱动器晶体管的GND线中的电压波动可能导致电流驱动故障。必须采用即使在出现电压波动的情况下也能够防止出现任何故障的装置。(3)关于在逻辑单元中的公共电压的问题在新近的打印头和使用该打印头的打印设备(打印机)中，对于较高速度的加热器驱动电路和外部信号处理电路(诸如CPU)以及比较精密的设计标准，逻辑信号电压趋于被减小。逻辑信号电压变为目前的5V至3.3V的电压。随着制造方法越来越精密，CPU的电压也逐渐降低。例如，在使用0.5微米标准制造方法中，电源电压预计大约为2.0V，而在使用0.15微米至0.18微米标准制造方法中，电源电压预计大约为1.5V或更低。为了降低整个设备的成本，在电压分配方面，使外部处理电路的信号电压和打印头的内部逻辑信号电压相等是重要的。打印头的内部逻辑信号电压将被降低至3.3V→2.0V→1.5V→更低的电压。随着电压的降低，在用于驱动根据逻辑电路的驱动器晶体管的电路块中产生故障的可能性增大。必须采用能够应付低电压的装置和用于消除不良影响的装置。在打印设备主体上的IC的电源电压将从5V降至3.3V或2V或更低。在这种情况下，当打印设备希望在不改变板(HB)上的电路布置的情况下应付电压降低时会出现问题(a)和(b)。(a)当用于逻辑电路的专用电源电压(5V)的电源被新近配置在打印设备主体上并且打印设备接收电源电压以驱动板(HB)的逻辑电路时，在设备中的电源系统的数量进一步增加。打印设备主体变得笨重，这对于缩小设备尺寸是不利的并且增大成本。因此，在降低成本的当前趋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨打印头板，所述喷墨打印头板具有：多个用于产生用来喷出油墨的能量的能量产生元件、用于驱动所述能量产生元件的驱动器、以及用于控制所述驱动器的逻辑电路，逻辑电路和驱动器具有增强型ＮＭＯＳ晶体管， 其特征在于，构成逻辑电路的增强型ＮＭＯＳ晶体管的电压阈值低于构成驱动器的增强型ＮＭＯＳ晶体管的电压阈值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：齐藤一郎，古川达生，今仲良行，平山信之，望月无我，山口孝明，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]