專利名稱：打印頭、利用打印頭的打印裝置和打印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種打印頭、利用該打印頭的打印裝置和打印方法，更確切地說涉及一種用在復(fù)印機、傳真機和文字處理機、用作主計算機的輸出終端的打印機或圖像打印機中的噴墨打印頭，利用該打印頭的打印裝置和打印方法。


圖11和12分別表示常規(guī)的噴墨打印裝置的打印頭結(jié)構(gòu)，其中的電熱變換器和它們的驅(qū)動電路形成一塊電路板上，如在序號為3—194118的日本專利申請中所公開的那樣。
在圖11和12中，標號101標注用于產(chǎn)生熱能的電熱變換器(加熱器)；102標注功率晶體管，用于向電熱變換器101提供預(yù)定電壓產(chǎn)生的電流；103標注一時分邏輯電路，用于按時分方式控制向功率晶體管102的供電，以便按時分方式加熱電熱變換器101；104標注鎖存器，用于為電熱變換器保持順序輸入的打印信息；105標注移位寄位器，用于存儲順序輸入的數(shù)據(jù)信息，該數(shù)據(jù)信息表示是否為了排放墨水向各個電熱變換器101提供電流；106標注一電源線，用于向各電熱變換器101提供預(yù)定的電壓；以及107標注開關(guān)，用于向功率晶體管102提供在鎖存器104鎖存的打印信息。
要指出，作為在移位寄存器105中存儲的打印信息的數(shù)據(jù)比特數(shù)與電熱變換器101的數(shù)量和功率晶體管102的數(shù)量相同。此外，為了進行打印操作，各電熱變換器101按照邏輯控制方式被分為若干組。
如在圖11和圖12所示，對于被提供到打印頭的各種控制信號的輸入端，數(shù)字201指用于輸入打印信息(DATA)的數(shù)據(jù)輸入端；202指用于向移位寄存器105輸入一傳輸時鐘(Clock)的傳輸時鐘輸入端；203指用于向鎖存器104提供鎖存定時信號(LATCH)的鎖存信號輸入端；204指加熱器起動信號輸入端，用于向各個電熱變換器101輸入加熱器起動信號(H.ENB)，以便確定向各變換器101提供電流的時間；以及205指選擇信號輸入端，用于輸入一選擇各組電熱變換器101的其中一組的選擇信號(SEL)。
圖13是表示用于驅(qū)動圖11和圖12所示的打印頭電路的各種控制信號的時間分配圖。參閱圖13介紹圖11中和圖12中的電路的工作。
首先，傳輸時鐘輸入端202輸入一傳輸時鐘(CLK)。移位寄存器105以與該傳輸時鐘(CLK)的上升沿相同步的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。由數(shù)據(jù)輸入端201提供打印信息(DATA)以便通/斷各個電熱變換器101。由于可存儲在移位寄存器105中的數(shù)據(jù)比特數(shù)與電熱變換器101的數(shù)量和功率晶體管102的數(shù)量相同，傳輸時鐘輸入端202輸入電熱變換器101的數(shù)量的傳輸時鐘信號(CLK’s)，以便將打印信息(DATA)傳輸?shù)揭莆患拇嫫?05。然后，鎖存信號輸入端203輸入鎖定信號(LATCH)，以便在鎖存器104中保持與各個電熱變換器101相對應(yīng)的打印信息。
在其之后，在具有如圖11所示結(jié)構(gòu)的打印頭中，當(dāng)時分邏輯電路103的加熱器起動信號輸入端接收加熱器起動信號(H.ENB)，以及時分邏輯電路103的選擇信號輸入端205按照適當(dāng)?shù)亩〞r接收選擇信號(SEL)時，同時信號H.ENB和SEL接通時，將電流提供到功率晶體管102和電熱變換器101，因此，根據(jù)打印信息噴放墨滴。
在具有如圖12所示的結(jié)構(gòu)的打印頭中，當(dāng)開關(guān)107按照適當(dāng)?shù)亩〞r閉合時，將電流提供到功率晶體管102和電熱變換器101，其與開關(guān)107被閉合的時間相對應(yīng)，因此根據(jù)打印信息噴放墨滴。
然而，上述常規(guī)結(jié)構(gòu)具有如下問題(1)由于可存儲在移位寄存器中的數(shù)據(jù)比特數(shù)和鎖存器的數(shù)目相同，移位寄存器和鎖存器在電路板上占有很大的空間，因此妨礙電路板的縮減和產(chǎn)品成本的下降。
為了解決這個問題，數(shù)據(jù)比特數(shù)(A)和鎖存器的數(shù)目(B)可以取為A∶B＝1∶n，以及移位寄存器可以操作n次。那么，移位寄存器所需器件占有的空間可以降低。然而，為操作各鎖存器這需要n個鎖存一時鐘輸入端，并增加了用于將引線框電連接到外部器件的引線數(shù)。最終，這會增加打印頭的組裝步驟和因此增加了產(chǎn)品的成本。
對考慮進一步技術(shù)改進而實現(xiàn)的多功能打印頭，許多邏輯電路的復(fù)雜結(jié)合需要輸入各種數(shù)據(jù)，并且為了輸入數(shù)據(jù)，各邏輯電路必須具有各外部輸入端。即多功能的打印頭需要很多輸入端，這增加了組裝步驟和產(chǎn)品成本。因此最好使輸入端的數(shù)量降到最低。
(2)由于打印頭必須總是能夠在高打印密度下進行打印，在打印頭的電路板上的有限空間內(nèi)，需要降低每個像素(比特)打印的電子器件數(shù)。為了滿足這一要求，作為打印頭的零件的各個電路必須進一步小型化。電熱變換器、功率晶體管和開關(guān)是單塞尖(Single—tip)器件，因而適于微型化。由于鎖存器電路包含相對少量的組成器件，鎖存器也能夠易于小型化。然而，在用于存儲與電熱變換器的、功率晶體管的、開關(guān)的和鎖存器的數(shù)量相對應(yīng)的，預(yù)定數(shù)據(jù)比特的信息的移位寄存器中，需要大量的用于每個像素打印的構(gòu)成器件。由于各器件的數(shù)量必須與電熱變換器的數(shù)量相對應(yīng)，移位寄存器的縮減是困難的。
本發(fā)明考慮了上述情況，它的目的是提供一種打印頭，其實現(xiàn)縮微化并降低制造成本和有助于高密度打印，提供一種利用該打印頭的打印裝置和打印方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，上述目的達到是通過提供一種打印頭，其包含N個打印元件，用于根據(jù)N比特打印信號進行打??；N個變換器，用于向N個打印元件輸送電流；一用于輸入打印信號的第一輸入端；一寄存器，用于暫時存儲N/n比特的打印信號，其中n、N和N/n分別是正整數(shù)并且n＜N；以及一鎖存器電路，用于對與所述N個打印元件相對應(yīng)的N比特打印信號鎖存，其中所述鎖存器電路立即鎖存N/n比特的打印信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，上述目的達到是通過提供一種采用上述打印頭的打印裝置，其包含輸入裝置，用于由裝置外部輸入一打印信號；供應(yīng)裝置，用于根據(jù)由輸入裝置輸入的打印信號提供與打印頭的N個打印元件的1/n相對應(yīng)的打印信號；選擇裝置，用于利用由供應(yīng)裝置提供的打印信號，從要用于打印的打印頭的N個打印元件中選擇打印的元件；指令裝置，用于提供指令，以便向與在N個變換器中由選擇裝置選擇的打印元件相對應(yīng)的晶體管輸出電流；重復(fù)控制裝置，用于使供應(yīng)裝置重復(fù)供應(yīng)打印信號，使選擇裝置選擇和使指令裝置產(chǎn)生指令重復(fù)n次。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，上述目的達到是通過提供一種適于采用上述打印頭的打印方法，其包含一輸出步驟，向打印頭輸出一個與N個打印元件中的N/n個打印元件相對應(yīng)的打印信號；一存儲步驟，向寄存器存儲在輸出步驟中輸出的打印信號；一選擇步驟，利用在輸出步驟中輸出的打印信號從用于打印的N個打印元件中選擇打印的元件；指令步驟，對在N個變換器中在選擇步驟中選擇的與打印元件相對應(yīng)的變換器指令輸出電流；以及重復(fù)步驟，n次重復(fù)在輸出步驟中的輸出，在存儲步驟中的存儲和指令裝置的指令發(fā)生各操作過程。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，具有N個打印元件，能夠?qū)τ贜個打印元件的(1/n)的打印信號存入寄存器的打印頭是受控的，以便重復(fù)n次進行打印輸入一個與(N/n)個打印元件相對應(yīng)的打印信號；將輸入的打印信號存入寄存器；根據(jù)存儲的打印信號選擇用于打印的打印元件；以及產(chǎn)生指令，以便向與所選擇的打印元件相對應(yīng)的變換器提供電功率，其中N是在打印頭中的打印元件數(shù)量，n是一正整數(shù)，N/n是一正整數(shù)。
由于打印裝置能夠使用一具有較小移位寄存器容量的較小打印頭，本發(fā)明是特別有益的。
由于打印頭電路的縮減，使打印頭縮減，因此很大程度上導(dǎo)致產(chǎn)品成本降低。此外，電路的縮減有助于在不變尺寸的打印頭中封裝大量的打印元件。因此利用較小的打印頭實現(xiàn)高密度的打印。
因而，通過利用縮減的打印頭，使得能夠高密度打印的小尺寸的打印裝置能實現(xiàn)低成本。
結(jié)合附圖，由如下介紹使本發(fā)明的其它特點和優(yōu)點變得更明顯，在附圖中，遍及各附圖的同樣的字符標注相同或相似的部分。
結(jié)合并構(gòu)成說明書的一部分的各附圖表示了本發(fā)明的各實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是表示作為本發(fā)明的一個典型實施例的噴墨打印機IJRA的結(jié)構(gòu)的透視圖；圖2是表示噴墨打印機IJRA的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的打印頭驅(qū)動器邏輯的方塊圖；圖4是用于解釋圖3所示打印頭工作的時間分配圖；圖5是表示根據(jù)第一實施例的控制器的打印操作的流程圖；圖6是表示作為對第一實施例的改進的打印頭驅(qū)動器邏輯的方塊圖；圖7是用于解釋圖6所示打印頭工作的時間分配圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的打印頭的結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖9是用于解釋圖8所示打印頭工作的時間分配圖；圖11和12分別是表示常規(guī)打印頭驅(qū)動器邏輯的實例的方塊圖；以及圖13是用于解釋圖11和12所示常規(guī)打印頭工作的時間分配圖。
下面按照各附圖將詳細介紹本發(fā)明的各優(yōu)選實施例。
(裝置主要單元的簡要介紹)圖1是表示作為本發(fā)明的典型實施例的噴墨打印機IJRA的外觀的透視圖。參閱圖1，承載架HC與導(dǎo)引螺旋軸5005的螺旋槽5004相嚙合，該導(dǎo)引螺旋軸根據(jù)驅(qū)動電動機5013的正反向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過驅(qū)動力變送齒輪5009到5011而旋轉(zhuǎn)。該承載架HC具有公螺紋(Pin)(未示出)并且沿圖1中的箭頭a和b的方向以往復(fù)方式掃描。一個裝有打印頭IJH的一體式噴墨作業(yè)盒IJC和墨水箱IT安裝在承載架HC上。標號5002表示一紙頁夾持板，其將紙頁施壓貼靠在卷筒5000上，該板范圍從承載架的掃描通道的一端到另一端。標號5007和5008表示二光耦合器，其用作原始位置檢測器，用于判別承載架的直桿5006是否在相應(yīng)區(qū)域出現(xiàn)，并且用于轉(zhuǎn)換例如電動機5013的旋轉(zhuǎn)方向。標號5016表示一用于支承一蓋帽元件5022的元件，該蓋帽元件復(fù)蓋打印頭IJH的前表面；以及5015表示一抽吸器件，用于經(jīng)過蓋帽元件的內(nèi)部抽吸殘留墨水。該抽吸器件5015經(jīng)過蓋帽元件5015的開孔5023對打印頭墨水進行抽吸回收。標號5017表示一清潔葉片；5019表示一使該葉片沿葉片的前后方向可運動的元件。這些元件承載在一主要單元承載板5018上。葉片的形狀并不限于此，而是一般已知的清潔葉片都可在這一實施例中應(yīng)用號5021表示一控制桿，用于在抽吸回收操作中起動抽吸操作。控制桿5021在凸輪5020的運動作用下運動，其與承載架相銜接，并且接收來自驅(qū)動電動機經(jīng)過已知的傳動機構(gòu)例如離合器開關(guān)傳遞的驅(qū)動力。
當(dāng)承載架到達原始位置一側(cè)的區(qū)域時，根據(jù)導(dǎo)引螺旋軸5005的運轉(zhuǎn)，在各個對應(yīng)位置處進行蓋帽、清潔和抽吸回收操作。然而，本發(fā)明并不限于這種配置，只要所希望的操作能夠按已知的時間能夠進行即可。
(控制器的結(jié)構(gòu))接著，參考表示一個控制器的圖2的方塊圖，介紹用于利用上述記錄裝置控制記錄的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在圖2中，標號1700表示一個用于輸入打印信號的接口；1701表示一MPU；1702表示一程序存儲器，用于存儲利用MPU1701實行的控制程序；1703表示一動態(tài)RAM，用于存儲各種數(shù)據(jù)(打印信號、被提供到打印頭IJH的打印數(shù)據(jù)，等等)；1704表示一門陣列，用于向打印頭IJH提供記錄數(shù)據(jù)和用于控制在接口1700、MPU1701和RAM1703中間的數(shù)據(jù)傳輸；1701表示一移動用電動機，用于移動記錄頭1708；1709表示一輸送電動機，用于輸送記錄紙頁；1705表示一用于驅(qū)動打印頭IJH的打印頭驅(qū)器；1706和1707表示用于分別驅(qū)動輸送電動機1709和移動用電動機1710的電動機驅(qū)動器。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)打印信號進入接口1700時，在門陣列1704和MPU1701之間，該信號被變換為用于打印的打印數(shù)據(jù)。電動機驅(qū)動器1706和1707被起動，并且按照傳輸?shù)酱蛴☆^驅(qū)動器1705的打印數(shù)據(jù)打印頭IJH被驅(qū)動，因此進行打印。
接著，下面將介紹安裝到具有上述結(jié)構(gòu)的噴墨打印機IJRA上的打印頭IJH的實施例。
(第一實施例)圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的打印頭驅(qū)動器邏輯的方塊圖。要指出，在圖3中與圖11和圖12中那些元件相對應(yīng)的元件具有相同的標號，并且對這些元件的解釋將略去。此外，關(guān)于控制信號，與在先有技術(shù)中的那些信號相同的信號具有相同的標號，并且對這些信號的解釋將被略去。
在圖3中，數(shù)字104a和104b表示鎖存器，用于暫時保持打印信息；108表示移位寄存器，用于按照來自傳輸時鐘輸入端202的傳輸時鐘(CLK)信號，輸入由數(shù)據(jù)輸入端201提供的打印信息(DATA)并且向鎖存器104a或鎖存器104b輸出該打印信息(CATA)；109表示一邏輯電路，用于根據(jù)由鎖存器信號輸入端203提供的鎖存信號(LATCH)和由移位寄存器108輸出的打印信息(DATA)，輸出鎖存選擇信號(LATCH1或LATCH2)，指令鎖存器104a或鎖存器104b鎖存由移位寄存器108輸出的打印信息(DATA)。
如圖3所示，在打印頭IJH中，一個移位寄存器108連接到兩個鎖存器104a和104b上。或者利用所連接的鎖存器104a或者鎖存器104b一次將來自移位寄存器108的輸出鎖存。該移位寄存器108具有的總存儲容量用于存儲被半個電熱變換器101所使用的打印信息(DATA)。
由上述結(jié)構(gòu)可以明顯看出，與常規(guī)打印頭相似，在這一實施例中的打印頭IJH具有若干個電熱變換器101，它們被分為若干組。選擇信號輸入端205輸入選擇信號(SEL)，根據(jù)該選擇信號選擇一特定的電熱變換器組。在此之后，被選擇的電熱變換器組被加熱，由逐個與電熱變換器相對應(yīng)的噴放孔口(未示出)將墨滴噴放到記錄介質(zhì)上。
接著，參閱表示噴墨打印機IIRA的控制器的打印操作的圖4的時間分配圖和圖5的流程圖，介紹圖3中的打印頭IJH的工作。要指出，在這個實例中，打印頭IJH具有N(偶數(shù))個電熱變換器，它們沿記錄紙頁的移動方向(副掃描方向)排齊，由圖3的左側(cè)編號1、2、3、4…N。打印頭IJH的承載架的移動方向被稱為主掃描方向。
首先在第一步S100，由主計算機(未示出)接收打印數(shù)據(jù)并存入DRAM1703。接著在步驟S105，一個計數(shù)值(n)被預(yù)置(n＝1)。在步驟S110，將一傳輸時鐘(CLK)提供到傳輸時鐘輸入端202)在圖4中為401)，并且在步驟S115，一個“低”電平信號作為打印信息(DATA)被輸入到數(shù)據(jù)輸入端201(在圖4中為402)。
接著，過程進行到步驟S120至S135，其中傳輸時鐘(CLK)被提供到數(shù)據(jù)輸入端201，以便輸出與各奇數(shù)的電熱變換器101相對應(yīng)的打印信息(DATA)，并且計數(shù)值(n)增加1。在這種方式下，隨著與(N/2)個的電熱變換器101相對應(yīng)的打印信息(DATA)已經(jīng)存儲到移位寄存器108，過程進行到步驟S140。這時，在步驟115輸入的“低”電平信號由圖3中的最右側(cè)的移位寄位器108輸出到邏輯電路109。
在步驟S140，一鎖存信號(LATCH)輸出到鎖存信號輸入端203(在圖4為403)。在這時，由邏輯電路109輸出的鎖存選擇信號(LATCH)具有‘高’電平(在圖4中為404)，并且存儲在移位寄存器108中的打印信息(DATA)利用鎖存器104a鎖存。
接著，過程進行到步驟S145，其中再次預(yù)置計數(shù)值(n)(n＝2)，并且在步驟S150，傳輸時鐘(CLK)被提供到傳輸時鐘輸入端202(在圖4中為405)。在步驟S155，一個‘高’電平信號作為打印信息(DATA)被輸入到數(shù)據(jù)輸入端201(在圖4中為406)。在步驟S160至S175，輸出一傳輸時鐘(CLK)到數(shù)據(jù)輸入端201，以便提供與偶數(shù)的電熱變換器101相對應(yīng)的打印信息，并且計數(shù)值(n)增加1。在這種方式下，隨著與(N/2)個的電熱變換器101相對應(yīng)的打印信息(DATA)已經(jīng)存入移位寄存器108，過程進行到步驟S180。在這時，在步驟S155輸入的‘高’電平信號由圖3中的最右側(cè)的移位寄存器108輸出到邏輯電路109。
然后，在步驟S180，鎖存信號(LATCH)被提供到鎖存信號輸入端203(在圖4中為407)。在這時，由邏輯電路109輸出的鎖存選擇信號(LATCH2)具有“高”電平(在圖4中為408)，并且存儲在移位寄存器108中的打印信息利用鎖存器104b鎖存。
在這種方式下，與奇數(shù)的電熱變換器相對應(yīng)的打印信息和與偶數(shù)的電熱變換器相對應(yīng)的打印信息被分別傳輸?shù)酱蛴☆^IJH，并且鎖存器104a和鎖存器104b鎖存與所有的電熱變換器101相對應(yīng)的打印信息。
接著，過程進行到步驟S185，其中加熱器起動信號(H.ENB)被輸入到加熱器起動信號輸入端204，并且在步驟S190，一選擇信號(SEL)被輸入到選擇信號輸入端205。在這種方式下，電流以時分方式提供到各個電熱變換器，并因此，墨滴噴放在記錄紙頁上，因此進行了打印。
在此以后，在步驟S195，利用承載架電動機1710沿主掃描方向?qū)⒋蛴☆^移動一預(yù)定的數(shù)量。在步驟S200，檢查打印頭是否位于該移動的終端位置。假如確定打印頭沒有達到該終端位置，過程進行到步驟S105，以便繼續(xù)打印操作。假如確定打印頭已經(jīng)達到終端位置，過程進行到步驟S205，其中檢查對一頁記錄紙頁打印是否已經(jīng)完成。假如沒有(為NO)，過程進行到步驟S210，其中利用輸送電動機1709沿著副掃描方向移動記錄紙件一預(yù)定的數(shù)量。在此之后，過程返回到步驟S100，以便繼續(xù)打印操作。假如為YES，在步驟S205，過程終止。
根據(jù)本發(fā)明的這一實施例，打印信息被分為與奇數(shù)的電熱變換器相對應(yīng)的打印信息和與偶數(shù)的電熱變換器相對應(yīng)的打印信息，這些打印信息分別傳輸?shù)酱蛴☆^。這就將移位寄存器的容量降低到常規(guī)移位寄存器的容量的二分之一。此外，這一實施例并沒有增加輸入端的數(shù)量，并且沒有改變在控制器和打印頭之間的硬件接口。
由于占有打印頭的電路板上很大空間的移位寄存器的容量可以降低，構(gòu)成移位寄存器的電氣器件的數(shù)量可以降低，因此電路板的縮減可以在很大程度上提高。
應(yīng)當(dāng)指出，由于這一實施例沒有改變在控制器和打印頭之間的硬件接口，邏輯電路109被集成到打印頭中。然而這不會對本發(fā)明進行任何限制。例如，為了改進打印頭的縮微，邏輯電路109可以裝在打印頭外側(cè)，如圖6所示，與在控制器和打印頭之間的硬件接口無關(guān)，并且如圖7所示，鎖存信號(LATCH)可以利用由外側(cè)提供的鎖存選擇信號(LATCH1和LATCH2)來替換，代替發(fā)送用于將打印信息傳輸?shù)狡鏀?shù)的/偶數(shù)的電熱變換器的“低/高”電平信號。
在圖6中，數(shù)字105表示一移位寄存器，其具有的容量為圖11中的移位寄存器105的容量的二分之一，203a表示一鎖存選擇信號輸入端，用于輸入鎖存選擇信號(LATCH)；以及203b表示一鎖存選擇信號輸入端，用于輸入鎖存選擇信號(LATCH2)。
(第二實施例)圖8是表示根據(jù)第二實施例的打印頭驅(qū)動器邏輯的方塊圖。在圖8中，與圖11和12中的元件相對應(yīng)的元件具有相同的標號，并且對這些元件的解釋將被略去。此外，關(guān)于控制信號，與先有技術(shù)和第一實施例的信號相對應(yīng)的信號具有相同的標號，對這些信號的解釋將被略去。
在圖8中，數(shù)字110表示移位寄存器，用于向時分邏輯電路103提供打印信息(DATA)；111a至111d表示移位寄存器，用于根據(jù)由傳輸時鐘輸入端202提供的傳輸時鐘(CLK)使打印信息(DATA)移位；112a到112d表示鎖存器，用于根據(jù)由鎖存信號輸入端203提供的鎖存信號(LATCH)保持作為一比特的打印信息(DATA)；以及113表示一AND電路，用于得到在來自鎖存器112a的輸出和傳輸時鐘(CLK)之間的邏輯積，并將該邏輯積作為移位時鐘輸出到移位寄存器110。
來自鎖存器112b到112d的輸出作為3比特的選擇信號(SEL)輸入到時分邏輯電路103。在這個實例中，電熱變換器101按照邏輯控制的方式被分為與3比特選擇信號(SEL)相一致的8個組。時分邏輯電路103按照時分方式根據(jù)由3比特選擇信號(SEL)表示的一個值選擇被劃分的各電熱變換器組中的一個組，并向這些電熱變換器組中的被選擇的一組提供打印信息(DATA)。在這種方式下，由于時分邏輯電路103在一次中僅向1/8的電熱變換器101提供打印信息，移位寄存器可以具有一用于存儲與N個電熱變換器101的1/8相對應(yīng)的數(shù)據(jù)的容量。
接著，參閱圖9的時間分配圖和圖10的流程圖，將介紹圖8中所示的噴墨打印機IJH的工作。圖10表示根據(jù)第二實施例的噴墨打印機IJRA的控制器的打印操作。在圖10中，與在圖5中所示步驟對應(yīng)的在各步驟中的，由主計算機輸入數(shù)據(jù)、移動打印頭和移動記錄紙頁的介紹將被略去。
首先在步驟S300，計數(shù)值(m)被預(yù)置為“0”。在步驟S305，傳輸時鐘(CLK)被提供到傳輸時鐘輸入端202(在圖9中為901)，并在步驟S310一個“高”電平信號作為打印信息(DATA)由數(shù)據(jù)輸入端201輸入到移位寄存器101a(在圖9中作為902)。在步驟S315，由鎖存信號輸入端203(在圖9中為903)輸入鎖存信號(LATCH)。因此，AND電路113提供一移位時鐘，以便預(yù)置移位寄存器110。
接著，過程進行到步驟S320，以便將數(shù)據(jù)比特計數(shù)值(n)預(yù)置到“0”。接著，在步驟S325至S340，將傳輸時鐘(CLK)提供到傳輸時鐘輸入端202(在圖9中為904)，并將打印信息(DATA)提供到數(shù)據(jù)輸入端201(在圖9中為905)。打印信息(DATA)的輸入是連續(xù)的，同時由一數(shù)據(jù)比特計數(shù)器對數(shù)據(jù)比特數(shù)進行計數(shù)，直到計數(shù)值(n)變?yōu)殡姛嶙儞Q器數(shù)量(N)的1/8。當(dāng)判定數(shù)據(jù)比特數(shù)為電熱變換器的數(shù)量(N)的1/8時，過程進行到步驟S345。
接著在步驟S345到S355，將傳輸時鐘(CLK)提供到傳輸時鐘輸入端202(在圖9中為906)，然后將一個“低”電平信號作為打印信息(DATA)由數(shù)據(jù)輸入端201輸入到移位寄存器101a(在圖9中為907)，并且將鎖存信號(LATCH)由鎖存信號輸入端203(在圖9中為908)輸入。當(dāng)該“低”電平信號被鎖存時，由AND電路113向移位寄存器110的移位時鐘的提供被終止，因此在移位寄存器110中的數(shù)據(jù)被保持。
接著，在步驟S360，數(shù)據(jù)比特計數(shù)值(n)被復(fù)位(n＝0)。然后，在步驟S365到S380，將傳輸時鐘(CLK)提供到傳輸時鐘輸入端202(在圖9為909)，將3比特選擇信號(SEL)作為打印信息(DATA)提供到數(shù)據(jù)輸入端201。在步驟S385，將加熱器起動信號(H.ENB)輸入到加熱器啟動信號輸入端104，并且在步驟S390，將鎖存信號(LATCH)由鎖存信號輸入端203(在圖9中為911)輸入。因此，3比特選擇信號(SEL)由鎖存器112b到112d提供到時分邏輯電路103，8個電熱變換器組中的一組被選擇。被選擇的組的電熱變換器101接收電流，并且墨滴被噴放到記錄紙頁上。因此進行了打印。
接著，在步驟S395，計數(shù)值(m)的增加一(+1)，在步驟S400，檢查計數(shù)值m是否為“8”。假如為NO(m＜8)，判定電流沒有被送至所有8組電熱變換器101，并且打印操作繼續(xù)。過程返回到步驟S305，以便對下面的電熱變換器組總量的1/8進行打印操作。另一方面，假如在步驟S400為YES(m＝8)，判定電流已經(jīng)送至所有各組的電熱變換器101，過程終止。
如上所述，本發(fā)明的這一實施例采用了4個一比特移位寄存器、4個鎖存器和一個邏輯電路，以便在一次中順序?qū)⒋蛴⌒畔⑤斎氲诫姛嶙儞Q器總量的1/8。這就使移位寄存器的容量降低到常規(guī)移位寄存器容量的1/8，此外，與常規(guī)的結(jié)構(gòu)即鎖存器的數(shù)量與電熱變換器的數(shù)量相一致的情況相比，本發(fā)明通過僅使用4個鎖存器可以簡化結(jié)構(gòu)。此外，打印頭無需用于輸入選擇信號(SEL)的選擇信號輸入端，這就簡化了在打印頭和控制器之間的硬件接口。打印頭的縮微被提高，此外例如還能使在打印頭和控制器之間的數(shù)據(jù)電纜小型化。
上面介紹的每個實施例舉例說明了一種打印機，其包含若干用于產(chǎn)生熱能的裝置(例如電熱變換器、激光束發(fā)生器之類)，利用該能量實現(xiàn)墨水噴放，并且使在各種噴墨打印機中利用該熱能改變墨水的狀態(tài)。根據(jù)這種類型的打印機和打印方法，可以實現(xiàn)高密度、高精度打印操作。
對于噴墨打印系統(tǒng)的典型配置和原理，一種實際利用其基本原理的系統(tǒng)例如公開在US專利號4723129和4740796中的是優(yōu)選的。上述系統(tǒng)或者可以應(yīng)用到一種所謂的即時啟動型(ondemand)或應(yīng)用到連續(xù)型方式。特別是，在即時啟動型的情況下，該系統(tǒng)是有效的，因為通過向每個電熱變換器施加至少一個與打印信息對應(yīng)的驅(qū)動信號，該信號形成溫度的迅速上升超過液膜沸點，各電熱變換器的配置與紙頁或容納有液體(墨水)的液體通道相對應(yīng)，由電熱變換器產(chǎn)生的熱能使在打印頭的熱作用表面上的液膜產(chǎn)生沸騰，因而在液體(墨水)中以與驅(qū)動信號逐個對應(yīng)的方式可以形成氣泡。由于該氣泡的膨脹和收縮，經(jīng)過噴放孔口噴放液體(墨水)，至少形成一個液滴。假如以脈沖信號方式施加驅(qū)動信號，氣泡的膨脹和收縮可以瞬時地和適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)，以特別高的響應(yīng)特性實現(xiàn)液體(墨水)的噴放。
對于脈沖驅(qū)動信號，在US專利4463359號和4345262號中所公開的信號是適用的。要指出，通過利用在US發(fā)明專利4313124號中公開的條件可以實現(xiàn)更優(yōu)異的打印，該發(fā)明涉及熱作用表面的溫度上升速率。
關(guān)于打印頭的配置，除了在上述說明書中已公開的綜合噴放噴嘴、液體通道和電熱變換器(直線液體通道或直角液體通道)的配置以外，利用US專利4558333和4459600號公開的配置，即它的熱作用部分分布在一固定的區(qū)域，這種配置也包含在本發(fā)明中。此外，本發(fā)明可以應(yīng)用到一根據(jù)日本專利公開文件59—123670號中公開的配置，其利用一個對于若干電熱變換器公用的槽作為電熱變換器的噴放部分，或者應(yīng)用到日本專利公開文件59—138461中公開的配置上，其具有一開口，用于吸收與噴放部分相對應(yīng)的熱能形成的壓力波。
此外，對于一具有的長度對應(yīng)于利用打印機可以打印的最大打印媒體的寬度的全行型打印頭，可以或者采用通過綜合在上述說明書中公開的若干打印頭而滿足全行長度要求的配置，或者采用通過多打印頭整體構(gòu)成而得到的單一打印頭的配置。
此外，不僅如在上述實施例中所介紹的將墨水箱本身整體放在打印頭上的盒式打印頭，而且還有可互換芯片型打印頭都可應(yīng)用到本發(fā)明，該可互換芯片型打印頭通過安裝到裝置的主要單元上，可以電連接到裝置的主要單元上，并且可以由裝置的主要單元上接收墨水。
為了使打印操作更穩(wěn)定，最好添加打印頭的回收裝置，準備性的輔助裝置等等，提供作為本發(fā)明的打印機裝置。用于打印頭的這些裝置的實例包括帶帽裝置、清潔裝置、加壓或抽吸裝置以及利用電熱變換器、另外加熱元件或者兩者的結(jié)合的預(yù)熱裝置。通過采用一種準備性的噴放方式，即噴放以與打印無關(guān)的方式進行，也可以實現(xiàn)穩(wěn)定打印。
此外，對于打印機的打印方式，不僅是僅利用一種基本顏色例如墨色等的打印方式，而且對利用若干不同顏色中的至少一種的多色方式或者通過顏色混合而實現(xiàn)的全色方式，都可以或者通過利用整體式打印頭或者通過將若干個打印頭綜合都可在該打印機中實施。
此外，在本發(fā)明的每一個上述實施例中，假設(shè)墨料是液體。另一方面，本發(fā)明可以采用一種墨料，其室溫或其以下是固體，和在室溫下軟化或液化，或者該墨料在所用打印信號的作用下被液化，由于通常情況下，在噴墨系統(tǒng)中對處在30℃至70℃的范圍內(nèi)的墨水本身進行溫度控制，使得墨水的粘度可以下降處在穩(wěn)定噴放的范圍內(nèi)。
此外，為了防止由于熱能引起的溫度升高，該熱能是必然要利用的，以使墨料由固態(tài)變到液態(tài)產(chǎn)生墨料的變化，或者為了防止墨水的蒸發(fā)，使墨料在非使用狀態(tài)為固態(tài)，在加熱的作用下被液化而可以使用。在任何情況下，一種墨水，其根據(jù)打印信號利用熱能的作用液化并在液體狀態(tài)下被噴放；一種墨水，當(dāng)它到達打印介質(zhì)時開始固化，以及其它，這些墨料都可用于本發(fā)明。在這種情況下，如在日本專利公開文件54—56847或60—71260號所公開的，墨料可以置于面對電熱變換器，而在多孔的薄片的凹形部分或通孔保持在液態(tài)或固態(tài)。在本發(fā)明中，上述液膜沸化系統(tǒng)對于上述墨料是最有效的。
此外，本發(fā)明的噴墨打印機可以以多種方式使用，如與讀出裝置結(jié)合的復(fù)印機等，以及除了作為信息處理設(shè)備例如計算機的圖像輸出終端以外還具有發(fā)送/接收功能的傳真裝置。
本發(fā)明可以應(yīng)用到由若干個器件構(gòu)成的系統(tǒng)或應(yīng)用到包含一個器件的裝置。此外，本發(fā)明還可應(yīng)用到這樣一種場合，即本發(fā)明的目的通過向一個系統(tǒng)或裝置提供一個程序來實現(xiàn)的場合。
由于在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍的情況下，可以構(gòu)成本發(fā)明的很多顯然非常廣泛的不同實施例，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于它的特定實施例，它的保護范圍是由所提權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1.一種打印頭，包含N個打印元件，用于根據(jù)N比特的打印信號進行打??；N個變換器，用于向所述N個打印元件輸出電流；一第一輸入端，用于輸入打印信號；一寄存器，用于暫時存儲N/n比特的打印信號，其中n、N和N/n分別是正整數(shù)，并且n＜N，以及一鎖存電路，用于鎖存與所述N個打印元件相對應(yīng)的N比特打印信號，其中所述鎖存電路立即鎖存N/n比特的打印信號。
2.如權(quán)利要求1所述的打印頭，還包含若干用于噴放墨水的孔口。
3.如權(quán)利要求2所述的打印頭，還包含一第二輸入端，用于輸入一鎖存信號；和一發(fā)生電路，用于由鎖存信號產(chǎn)生n個二次性的鎖存信號，其中所述的鎖存電路根據(jù)該n個二次性的鎖存信號進行鎖存。
4.如權(quán)利要求3所述的打印頭，其中n的數(shù)值為‘2’。
5.如權(quán)利要求1所述的打印頭，還包含一時分控制電路，用于按照時分方式控制被分為n組的所述N個打印元件，每組N/n個元件；一第二輸入端，用于輸入一鎖存信號；和一發(fā)生電路，用于產(chǎn)生一個選擇信號，用以選擇所述N個打印元件形成的n個組中的一個組。
6.如權(quán)利要求5所述的打印頭，其中n的數(shù)值是“8”。
7.如權(quán)利要求1所述的打印頭，其中所述的打印頭是一噴墨打印頭，其通過噴放墨水進行打印。
8.如權(quán)利要求1所述的打印頭，其中所述的打印頭具有熱能變換器，用于產(chǎn)生向墨水提供的熱能，利用該熱能噴放墨水。
9.一種利用權(quán)利要求1所述的打印頭的打印裝置，包含輸入裝置，用于由該裝置外部輸入打印信號；供應(yīng)裝置，用于根據(jù)由所述輸入裝置輸入的打印信號，提供一與所述打印頭的所述N個打印元件的1/n相對應(yīng)的打印信號；選擇裝置，用于利用由所述供應(yīng)裝置提供的打印信號，由要用于打印的所述打印頭的所述N個打印元件中選擇打印的元件；指令裝置，用于產(chǎn)生指令以便向在所述N個變換器中利用所述選擇裝置選擇的所述打印元件相對應(yīng)的變換器輸出電流；以及重復(fù)控制裝置，用于使所述供應(yīng)裝置提供打印信號，使所述選擇裝置進行選擇和使所述指令裝置產(chǎn)生指令重復(fù)n次。
10.如權(quán)利要求9所述的打印裝置，其中所述打印頭是一種噴墨打印頭，其通過噴放墨水進行打印。
11.如權(quán)利要求9所述的打印裝置，其中所述的打印頭具有熱能變換器，用于產(chǎn)生向墨水提供的熱能，利用該熱能噴放墨水。
12.如權(quán)利要求9所述的打印裝置，其中n的數(shù)值為“2”，并且其中所述的供應(yīng)裝置，首先提供與所述N個打印元件中的奇數(shù)的打印元件相對應(yīng)的N/2比特打印信號，并且其次提供與所述N個打印元件中的偶數(shù)的打印元件相對應(yīng)的N/2比特打印信號。
13.如權(quán)利要求12所述的打印裝置，其中在所述供應(yīng)裝置已經(jīng)提供與奇數(shù)的打印元件相對應(yīng)的N/2比特打印信號之后，所述選擇裝置輸出第一選擇信號，以便選擇該奇數(shù)的打印元件，并且在所述供應(yīng)裝置已經(jīng)提供與偶數(shù)的打印元件相對應(yīng)的N/2比特打印信號之后，所述選擇裝置輸出第二選擇信號，以便選擇該偶數(shù)的打印元件。
14.如權(quán)利要求9所述的打印裝置，還包含指令發(fā)生裝置，用于向所述打印頭輸出第一指令信號，以便開始向所述寄存器輸入打印信號，以及向所述打印頭輸出第二指令信號，以便終止向所述寄存器輸入打印信號。
15.如權(quán)利要求14所述的打印裝置，其中n的數(shù)值是‘8’。
16.如權(quán)利要求15所述的打印裝置，其中所述的N個打印元件被分為8組，所述供應(yīng)裝置提供與N/8個打印元件相對應(yīng)的N/8比特打印信號，所述選擇裝置選擇多個被劃分的打印元件組中的一組，并且所述指令裝置產(chǎn)生指令以便向由所述選擇裝置選擇的打印元件組相對應(yīng)的變換器輸出電流，并且其中所述的重復(fù)控制裝置使所述供應(yīng)裝置提供N/8比特打印信號，使所述選擇裝置選擇一N/8打印元件組以及使所述指令裝置產(chǎn)生指令重復(fù)8次，以便利用所述打印頭完成一打印操作。
17.一種適于采用在權(quán)利要求1中所述的打印頭的打印方法，包含一輸出步驟，其為向所述打印頭輸出一與所述N個打印元件中的N/n個打印元件相對應(yīng)的打印信號；一存儲步驟，其為將在所述輸出步驟中輸出的打印信號存儲在所述寄存器中；一選擇步驟，其為利用在所述輸出步驟中輸出的打印信號，以要用于打印的所述N個打印元件中選擇打印的元件；一指令步驟，其為產(chǎn)生指令以便向在所述N個變換器中與在所述選擇步驟中選擇的打印元件相對應(yīng)的各變換器提供電流；以及一重復(fù)步驟，其為使在所述輸出步驟中的輸出，在所述存儲步驟中的存儲，在所述指令步驟中的指令發(fā)生重復(fù)8次。
全文摘要
微型、低成本和高密度的打印頭、及其打印裝置和打印方法。設(shè)電熱變換器數(shù)為N，移位寄存器能存與N/8個電熱變換器對應(yīng)的打印信息。將對應(yīng)于寄存器容量的打印信息傳到打印頭。然后，停止移位功能保持該打印信息。由輸入端201輸入3比特選擇信號。時分邏輯電路選擇N/8個電熱變換器，進行打印操作。這一操作重復(fù)8次，以便用所有N個電熱變換器完成打印。
文檔編號B41J2/05GK1118308SQ9510818
公開日1996年3月13日 申請日期1995年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月30日
發(fā)明者丸博之, 下田準二, 室岡文夫, 古川達生, 石永博之, 泉田昌明, 三隅義范 申請人:佳能株式會社