帶有具有集成基片加熱器驅動器的打印頭的噴墨打印機的制作方法

專利名稱：帶有具有集成基片加熱器驅動器的打印頭的噴墨打印機的制作方法
技術領域：
本發明涉及噴墨打印機，并且尤其涉及包括帶有多個噴射加熱器和至少一個基片加熱器的打印頭的噴墨打印機。
噴墨打印機一般包括具有一個噴嘴盤的打印頭，該噴嘴盤與一基片連接并且相對于基片以間隔的關系安裝。該噴嘴盤包括多個噴墨孔，噴墨孔被安排成與多個安裝在基片上的噴射加熱器相結合。當一個具體噴射加熱器被激勵或點火時，置于其附近的墨水迅速膨脹形成一個汽泡。墨水被汽泡從噴墨孔擠出而噴射在打印媒質上。
在使用當中，打印頭內的多個噴射加熱器的選擇激勵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的墨水的溫度相應升高。墨水溫度的改變導致墨水的物理特性的改變，比如粘度、表面張力等。已經發現噴射到打印媒質上的墨滴的液滴質量和速度隨著打印頭內的墨水的工作溫度的改變而變化，從而影響打印質量。
已知提供至少一個基片加熱器，安裝在打印頭內的基片上，以將打印頭內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量。基片加熱器一般在打印頭的初始通電時被激勵或者在打印頭無功率期間被激勵，使得打印頭內的墨水保持在大約所需的溫度。
傳統的打印頭使用一個或多個基片加熱器，一般包括位于打印機印刷電路板上的驅動電路，用于驅動基片加熱器。使用位于打印機印刷電路板上(即，離開打印頭)的單獨的基片加熱器驅動器需要基片加熱器驅動器打印頭之間的另外的互連，從而增加了與打印機和打印頭相關的成本及復雜性。
技術上需要一種噴墨打印機，它具有不需要另外的電互連以激勵基片加熱器的打印頭。
本發明提供一種基片加熱器驅動器和解碼器，它們安裝并集成在噴墨打印機的打印頭上。解碼器接收用于噴射加熱器的編碼的地址信號。編碼的地址信號還包括用于基片加熱器的編碼的地址信號，它被解碼器解碼并用來激勵基片加熱器。
本發明在其一種形式中包括一種具有一個提供輸出信號的電子處理器的噴墨打印機。一個打印頭包括一個基片、一個具有多個噴墨孔的噴嘴盤、分別與多個噴墨孔相結合的多個噴射加熱器、以及至少一個與基片相結合的基片加熱器。一基片加熱器驅動器位于打印頭上并與之集成。該基片加熱器驅動器包括至少一個輸入端和至少一個可供電輸出端。至少一個輸入端與電子電路連接并接收一個與來自電子電路的輸出信號相對應的信號。可供電輸出端之一與至少一個基片加熱器耦合。基片加熱器驅動器被設置成根據接收到的信號選擇地激勵至少一個基片加熱器。
本發明的一個優點在于基片加熱器驅動器被安裝并集成在打印頭上，并由已經存在的編碼的地址線來激勵，從而減少了打印頭與打印機內的印刷電路板的互連要求。
本發明的上述及其他特點和優點，及其實現方式，通過參照以下結合附圖對本發明的實施例的描述，將被更好地理解，其中

圖1是本發明的一種打印頭的一個實施例的示意圖；舉例說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指示相同的部分。此處的示例以一種形式給出了本發明的一種優選實施例，這樣的示例不應以任何方式理解為對本發明的范圍的限制。
現在參見附圖尤其參見圖1，表示了本發明的打印頭10的一種實施例。打印頭10包括一個噴嘴盤12，噴嘴盤12具有多個形成于其中的噴墨孔14。在所示的實施例中，噴墨孔14形成為兩個垂直列，每列有52個噴墨孔14(即，一個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之間的索引號單獨標出。噴墨孔14被表示為與相鄰行中的噴墨孔14錯開或偏離一定距離，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彼此大致對齊。
打印頭10還包括與噴嘴盤12連接的基片16。多個噴射加熱器18被安裝在基片16上，并且相對于各自的噴墨孔14定位。具體講，多個噴射加熱器18的每一個相對于各噴墨孔14軸對齊而定位。噴射加熱器18的激勵迅速將置于其附近的墨水加熱，并形成一個氣泡將墨水從相關的噴墨孔14噴出。
一對基片加熱器20，其一如圖1所示，也在打印頭10的相對兩端安裝于基片16上，位于噴射加熱器18所在區域的外側。基片加熱器20可以被激勵以向打印頭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內的墨水的溫度同樣改變，導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，通過將墨水的物理特性保持在相對恒定的水平，提供了改善的打印質量。雖然打印頭10如圖1所示包括兩個基片加熱器20，但根據具體應用及打印頭10的熱傳遞特性，可以使用更多或更少的基片加熱器。
現在參見圖2，表示了圖1所示的打印頭10的電子示意圖。打印頭10與一專用集成電路(ASIC)或微處理器52、P-線驅動器34和A-線驅動器36連接。打印頭10包括解碼器24，解碼器24與多個輸入管腳EA1至EA5連接。解碼器24通過與管腳EA1至EA5的連接接收編碼的信號并解碼此編碼的信號用于選擇地驅動與各噴射加熱器18相聯系的三極管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通過與BSELECT管腳的連接接收一個信號用于選擇和不選擇打印頭10，這在下面將被更詳細地描述。解碼器24可以包括幾種能夠將從管腳EA1至EA5接收的編碼的信號解碼的設置。例如，解碼器24可以包括一組三極管，它們被設置為解碼從管腳EA1至EA5接收的編碼的信號。
解碼器24包括多個與激勵三極管22連接的解碼的輸出端A1-A13，用來選擇地激勵與每一組13個噴射加熱器18相聯系的三極管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個噴射加熱器18對應于圖1所示的連續的每組13個噴射加熱器18。即，圖1中標為1-13的噴射加熱器18對應于第一組噴射加熱器18，圖1中標為92-104的噴射加熱器18對應于最后一組噴射加熱器18。有分別8組噴射加熱器18，13個噴射加熱器18的每一個分別與解碼器24上的輸出端A1-A13連接。多個MOS晶體管22分別與每個噴射加熱器18相聯系并提供相應的噴射加熱器18的選擇激勵，這在以下將被更詳細地描述。
8組13個噴射加熱器18的每一組包括第一端子(沒有標號)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的任何一個可以通過向功率管腳P1-P8之一加電而被選擇地激勵，同時選擇地啟動與解碼器24連接的MOS晶體管22。例如，為了選擇地啟動噴射加熱器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。假設通過向打印頭10的BSELECT管腳施加適當的信號而選擇打印頭工作，可以向解碼器24施加適當的編碼的信號(比如EA5=0，EA4=0，EA3=0，EA2=0及EA1=1)，解碼器24隨之解碼該信號，將輸出端A1加電，激勵與噴射加熱器18A相聯系的MOS晶體管22。與噴射加熱器18A相聯系的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個噴射加熱器相聯系的其他7個MOS晶體管22也通過對A1管腳施加信號而被激勵，但并不對P2-P8管腳加電。這樣，當P1管腳被加電時，與P8管腳相聯系的噴射加熱器18D不會被選擇地加電。為選擇地加電噴射加熱器18D，對P8管腳加電并且將信號加至輸出端A1。這樣，加熱器的2×52陣列中的104個噴射加熱器中的任何一個噴射加熱器18可以通過使用P1-P8管腳及解碼器輸出端A1-A13而被選擇地加電。
解碼器24也包括至少一個解碼的輸出端A14與用于選擇地激勵基片加熱器20的晶體管26連接。晶體管26確定一個用于選擇地激勵基片加熱器20的基片加熱器驅動器。晶體管26位于并集成與打印頭10上(即，晶體管26不是以傳統的方式位于一離開打印頭10的印刷電路板上)。晶體管26包括至少一個與導線28耦合的輸入端和至少一個與基片加熱器20耦合的可供電的輸出端。晶體管26與解碼器24連接并通過輸出端A14從解碼器24接收一個解碼的信號，該信號對應于來自A-線驅動器36的至少一個編碼的輸出信號。即，晶體管26接收一個由一個編碼的信號得到的輸入信號，該編碼的信號從A-線驅動器36傳送來，比如EA5=1，EA4=1，EA3=1，EA2=0及EA1=1。
在圖2所示的實施例中，位于并集成于打印頭10上的基片加熱器驅動器是一個單獨的晶體管26的形式。然而，在打印頭10上也可以使用任何數量的其他晶體管和／或電子元件，用于選擇地激勵基片加熱器20。例如，導線28可以并聯于一對分別連接于并用于激勵基片加熱器20的晶體管26。其他在這一技術領域的普通技術人員的知識范圍內的實施例也是可能的。
將基片加熱器驅動器或晶體管26集成于打印頭10上，并且用來自解碼器24的解碼的輸出來激勵基片加熱器驅動器，這樣使得打印頭10與噴墨打印機中的其他電路系統的電互連要求可以降低，從而降低了噴墨打印機及打印頭的復雜性和成本。以傳統的設計，在打印頭上需要一個或多個分離的互聯管腳或焊盤，用于電互連打印頭上的基片加熱器與位于離開打印頭的印刷電路板上的基片加熱器驅動器。這樣的另外的管腳或焊盤增加了打印頭的物理尺寸，這可能成為某些應用的限制。而且，對于具有很多墨水噴射加熱器和相關的噴孔的打印頭，需要用于向打印頭傳送信號的地址線的數量會相當大。相應地需要為打印頭提供相當多的互連管腳或焊盤用來與地址線電連接。從而增加了打印頭的物理尺寸。通過將基片加熱器驅動器與打印頭結合來減少打印頭上的互連管腳的數量，并用一般用于噴射加熱器的編碼的地址線來激勵基片加熱器驅動器，這對于這樣的設置是有利的。
微處理器32向打印頭10的BSELECT管腳提供選擇信號BSELECT。選擇信號被解碼器24接收，用來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別具體的打印頭等。
P-線驅動器34包括多個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個噴射加熱器18連接。更具體地講，P-線驅動器34中的一個晶體管38選擇地將功率線輸出P1至P8之一與一電壓源基準V+耦合。8組13個噴射加熱器18中任何一組可以通過選擇地使能一個功率線輸出P1至P8而被選擇地與電壓源V+連接。
A-線驅動器36確定了一個電路包括多個輸出端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傳送到解碼器24，解碼器24隨之將編碼的信號解碼并使用解碼的信號激勵與其連接的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可以通過將功率線輸出P1至P8之一與一選定組噴射加熱器中的每個噴射加熱器18的第一端子耦合而被選擇地加電。A-線驅動器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。編碼的信號被解碼器24解碼以用來激勵選定的MOS晶體管22并將相應的噴射加熱器18的電路接地。被解碼器24接收的編碼的信號也被用來選擇地激勵基片加熱器20，通過從解碼器24通過導線28選擇地將一信號輸出至一晶體管26，從而當管腳P1被加電時閉合晶體管26并將電路接地。
打印頭10可以被包括到一個噴墨盒中，該噴墨盒被一運送組件承載，該組件以已知的方式在打印期間行走于打印媒質的寬度上。打印圖象相對于打印媒質確定，在打印圖象的每個邊有一空白邊。在本發明的一個實施例中，當打印頭10走過打印圖象時解碼器24選擇地激勵MOS晶體管22，從而用相關的噴射加熱器18將墨水噴射到打印媒質上。當打印頭10定位于打印圖象區域外的空白邊內時，通過向管腳P1加電而向基片加熱器20加電。解碼器24不激勵晶體管22而是經導線28輸出一信號激勵晶體管26，從而將基片加熱器20加電。當打印頭10在空白邊內時基片加熱器20因此被選擇地加電，造成減少與噴射加熱器18不工作相關的打印頭10的冷卻。
除了具有一個打印頭10外，噴墨打印機也可以包括一個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用于向打印媒質噴射彩色墨水，比如藍綠色、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，這樣不再詳細描述。然而，應當理解，可以將相同或不同P-線驅動器和／或A-線驅動器與每個單獨的打印頭連接。而且，功率線輸出與使能線輸出的實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明的實施例中，打印頭10包括具有13個輸出端A1至A13的解碼器24，這些輸出端每個與多個相應的噴射加熱器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，它的各個輸出端A1…AN與8組噴射加熱器中的每個噴射加熱器18相聯系。即，打印頭10可以包括一具有104個輸出端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被以這種方式設置，A-線驅動器36可以包括7個編碼的輸出EA1-EA7，提供編碼的信號，從這些信號得到104個輸出A1-A104。
盡管本發明已被描述為一種優選設計，但本發明可以在本公開的精神和范圍內被進一步修改。因此本申請的意圖在于覆蓋使用本發明的基本原理對其進行的任何變化、使用或改變。而且，本申請的意圖在于覆蓋這樣的與本公開背離，比如進入本發明所屬技術領域的已知或慣用的實踐內，以及落入所附權利要求的限制內。
權利要求
1．一種噴墨打印機，包括提供一輸出信號的一個電路；一個打印頭，它包括一個基片、一個具有多個噴墨孔噴嘴盤、在所述基片上并分別與所述多個噴墨孔相聯系的多個噴射加熱器、至少一個與所述基片相聯系的基片加熱器、以及一個位于所述打印頭上并與之集成的基片加熱器驅動器，所述基片加熱器驅動器包括至少一個輸入端和至少一個可供電輸出端，所述至少一個輸入端與所述電路連接并接收一個對應于來自所述電路的所述輸出信號的信號，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置為根據所述接收到的信號選擇地激勵所述至少一個基片加熱器。
2．權利要求1的噴墨打印機，其中所述打印頭進一步包括一個連接于所述電路與所述基片加熱器驅動器之間的解碼器，所述解碼器具有至少一個輸入端和多個輸出端，所述至少一個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，至少所述解碼器輸出端之一與所述至少一個基片加熱器驅動器輸入端耦合，并將所述接收的信號提供給所述基片加熱器驅動器，所述接收的包括一解碼的信號。
3．權利要求2的噴墨打印機，其中至少所述解碼器的所述多個輸出端的另一個，與所述多個噴射加熱器的至少一個耦合。
4．權利要求1的噴墨打印機，其中所述基片加熱器驅動器包括至少一個晶體管將所述解碼器的所述一個可供電輸出端與所述至少一個基片加熱器互連。
5．權利要求1的噴墨打印機，其中來自所述電路的所述輸出信號包括一個與所述至少一個被激勵的基片加熱器相聯系的使能信號。
6．權利要求1的噴墨打印機，其中所述電路包括一個在所述噴墨打印機內的地址線驅動器。
7．權利要求6的噴墨打印機，其中所述地址線驅動器的所述輸出信號包括一個編碼的地址信號。
8．權利要求1的噴墨打印機，其中所述至少一個可供電輸出端與所述基片加熱器的兩個耦合。
全文摘要
本發明涉及一種噴墨打印機,它包括一個提供一輸出信號的電路。一個打印頭包括一個基片、一個具有多個噴墨孔的噴嘴盤、多個噴射加熱器、以及至少一個基片加熱器。一個基片加熱器驅動器位于打印頭上并與之集成。基片加熱器驅動器包括至少一個輸入端和至少一個可供電輸出端。該輸入端與電路連接并接收一個對應于來自電路的輸出信號的信號。該可供電輸出端之一與基片加熱器之一耦合。基片加熱器根據接收的信號選擇地激勵基片加熱器。
文檔編號B41J2/14GK1205271SQ9811600
公開日1999年1月20日 申請日期1998年7月10日 優先權日1998年7月10日
發明者弗蘭克·E·安德森, 馬克·J·愛德華茲, 布魯斯·D·吉布森, 喬治·K·帕里什 申請人:萊克斯馬克國際公司