ЭЛЕМЕНТНАЯ ПОДЛОЖКА, ПЕЧАТАЮЩАЯ ГОЛОВКА И ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК B41J2/01 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к элементной подложке, печатающей головке и печатающему устройству, в частности, например, к печатающей головке полной строки, которая включает в себя объединенную с ней элементную подложку и печатает в соответствии со струйным способом, и к печатающему устройству для печати с их использованием. Точнее говоря, настоящее изобретение относится к печатающей головке, включающей в себя элементную подложку, в которой [головке] множество печатающих элементов и схема возбуждения, сконфигурированная для возбуждения печатающих элементов, обеспечены на одной элементной подложке, и к печатающему устройству.

ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

[0002] Например, в качестве устройств вывода информации, таких как текстовый процессор, персональный компьютер и факсимильный аппарат, обычно широко используются печатающие устройства для печати любой нужной информации, например символов и изображений, на листовом запечатываемом материале, таком как лист бумаги или пленка.

[0003] Некоторые из этих печатающих устройств используют струйную печатающую головку (в дальнейшем будет называться печатающей головкой), которая печатает с использованием тепловой энергии. Эта печатающая головка включает в себя печатающие элементы (нагреватели), предоставленные на участках, сообщающихся с отверстиями для выпуска капель чернил. На печатающие элементы подается ток, чтобы побудить нагреватели сформировать тепло. Капли чернил выпускаются в результате пленочного кипения чернил, и выполняется печать. Такая печатающая головка может размещать некоторое количество отверстий и печатающих элементов (нагревателей) с высокими плотностями, и таким образом можно напечатать изображение с высоким разрешением.

[0004] Фиг. 14 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки, объединенной с традиционной струйной печатающей головкой.

[0005] Как показано на фиг. 14, элементная подложка 101 соединяется с главной схемой 200 печатающего устройства посредством силового кабеля 140. Напряжение VH нагревателя соответственно подается на множество нагревателей 111 (печатающих элементов) посредством контактной площадки 130. Отметим, что на контактную площадку 131 подается напряжение GNDH земли. ASIC 107 в главной схеме 200 передает сигнал данных (DATA), тактовый сигнал (CLK), сигнал защелки (LT) и сигнал активации нагрева (HE) в логические схемы 114 посредством сигнального кабеля 141 и контактных площадок 135-138. Отметим, что множество логических схем 114 имеют одинаковую компоновку схемы, включающую в себя триггерную схему 118, схему-защелку 119 и схему 120 И.

[0006] В каждой логической схеме 114 триггерная схема 118 принимает сигнал данных (DATA), введенный синхронно с тактовым сигналом (CLK). Сигнал данных (DATA), принятый триггерной схемой 118, принимается и удерживается схемой-защелкой 119 синхронно с сигналом защелки (LT), введенным посредством контактной площадки 135. С другой стороны, в контактную площадку 136 вводится сигнал активации нагрева (HE), который задает период возбуждения нагревателя. Схема 120 И получает логическое произведение (И) между сигналом активации нагрева (HE) и выходным сигналом схемы-защелки 119 и выводит результат в преобразователь 122 уровней (LVC) в качестве сигнала выбора.

[0007] Элементная подложка 101 включает в себя огромное количество элементов для возбуждения по сравнению с элементной подложкой обычного силового устройства. Количество печатающих элементов 111 (нагревателей), соединенных с источником 102 питания нагревателя, составляет от нескольких тысяч до десятков тысяч на подложку. Поскольку соответствующих элементов 112 возбуждения предоставляется столько же, сколько и нагревателей 111, количество преобразователей 122 уровней, необходимых для возбуждения элементов 112 возбуждения, также огромно. По этой причине энергопотребление у преобразователей 122 уровней приводит к тепловыделению от элементной подложки 101, значительно влияющему на характеристику печати. Поэтому в качестве преобразователя 122 уровней (LVC) широко используется 2-входовая схема с дифференциальным типом входа, которая не потребляет мощность в режиме ожидания.

[0008] Чтобы выполнить недавнее требование к ускорению струйного печатающего устройства, увеличивается количество возбуждаемых нагревателей в единицу времени. Главная схема 200 включает в себя конденсатор 103 большой емкости для стабилизации источника питания, посредством этого реализуя стабильный источник питания. К тому же для источника 104 питания логической схемы предоставляется конденсатор 105 также для стабильной подачи напряжения.

[0009] Однако в случае, где предоставляется конденсатор большой емкости, отключение напряжения источника питания требует времени.

[0010] Фиг. 15 - график, показывающий повременные изменения падения напряжения VH нагревателя и логического напряжения VDD после выключения питания.

[0011] Как показано на фиг. 15, когда главная схема 200 выключается, например, из-за перебоя в питании (t=t1), состояние, в котором напряжение подается на нагреватели 111, длится долго, пока не уйдут заряды, накопленные в конденсаторе 103. По этой причине необходимо постоянно управлять элементами 112 возбуждения, чтобы как можно больше не подавать нежелательный ток на нагреватели 111, пока напряжение VH нагревателя не упадет до "0" (t=t3).

[0012] Патент Японии № 4266460 предлагает компоновку схемы, в которой логическая схема обладает функцией сброса, в качестве компоновки для предотвращения подачи нежелательного тока нагревателя. В состоянии, в котором подается логическое питание (t=t0 до t1), эта компоновка активирует управление для надежной блокировки подачи нежелательного тока нагревателя путем введения сигнала RESET. Однако после выключения питания (t=t1) источник 104 питания логической схемы выполняет разряд за короткий период времени (t=t2), как показано на фиг. 15, потому что напряжение ниже, чем у источника питания нагревателя, и конденсатор 105 имеет относительно небольшую емкость. По этой причине управление с помощью сигнала RESET немедленно блокируется.

[0013] С другой стороны, 2-входовый преобразователь 122 уровней действует даже после выключения источника 104 питания логической схемы, потому что принимается питание от источника 102 питания нагревателя. Однако когда логическое напряжение VDD, поданное посредством контактной площадки 134, падает до 0 В, и, следовательно, все сигналы от логической схемы 114 превращаются в 0 В, преобразователь 122 уровней (LVC) принимает синфазные логические уровни (оба 0 В), и его выходной логический уровень становится неопределенным.

[0014] Фиг. 16A и 16B - виды, показывающие соответственно компоновку схемы и связь ввода/вывода у 2-входового преобразователя 122 уровней.

[0015] Фиг. 16A - принципиальная схема, показывающая компоновку 2-входового преобразователя 122 уровней. Ссылаясь на фиг.16A, INB и IN представляют входы (контакты); а OUT - выход (контакт). Как очевидно из сравнения фиг. 14 и 16A, 2-входовый преобразователь 122 уровней принимает напряжение VH нагревателя посредством контактной площадки 130 и соединяется с напряжением VSS земли посредством контактной площадки 133. 2-входовый преобразователь 122 уровней образуется из шести полевых МОП-транзисторов.

[0016] В вышеприведенной компоновке, когда питание отключается, так как оба логических напряжения VDD от логической схемы 114 становятся равными 0 В (то есть IN и INB находятся в состоянии с низким уровнем), и напряжение VH нагревателя становится "0", оба n-канальных МОП 401 отключаются, и напряжения затвора у обоих p-канальных МОП 402 плавают. В результате выходной сигнал становится неопределенным. Это соответствует состоянию, показанному на фиг. 16B, в котором IN и INB являются низким уровнем, а OUT является неопределенным.

[0017] Поэтому в течение периода t=t2 до t3 на фиг. 15, если элементами 112 возбуждения нельзя управлять, и напряжения узлов, чьи состояния являются неопределенными, превращаются в 0 В или больше, то в нагреватели может потечь нежелательный ток. По вышеописанным причинам в случае выключения питания или т.п. нельзя получить никакой предполагаемый результат с помощью компоновки, предложенной в патенте Японии №4266460.

[0018] Чтобы решить эту проблему, патент Японии №4183226 предлагает компоновку, которая отключает питание участка схемы возбуждения для управления напряжениями затвора у элементов возбуждения, посредством этого устанавливая входные напряжения (затвора) у элементов 112 возбуждения в 0 В и надежно предотвращая протекание нежелательного тока нагревателя. Однако эта компоновка требует подачи питания в участок схемы возбуждения от напряжения VH нагревателя через понижающую схему. Традиционная компоновка, которая показана на фиг.14, которая не включает в себя понижающей схемы, не может выполнить это требование.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Соответственно, настоящее изобретение воспринимается как ответ на вышеописанные недостатки традиционного способа.

[0020] Например, надежная элементная подложка, использующая ее печатающая головка и печатающее устройство, включающее в себя печатающую головку, в соответствии с этим изобретением допускают, например, предотвращение подачи нежелательного тока нагревателя во время выключения питания или т.п.

[0021] В соответствии с одной особенностью настоящего изобретения предоставляется элементная подложка, включающая в себя множество печатающих элементов, на которые подается первое напряжение, множество элементов возбуждения, обеспеченное в соответствии с множеством печатающих элементов и сконфигурированное для возбуждения множества печатающих элементов, множество логических схем, сконфигурированное для формирования на основе внешнего входного сигнала сигнала выбора, используемого для выбора и возбуждения множества печатающих элементов, и множество первых преобразователей уровней, обеспеченное в соответствии с множеством логических схем и сконфигурированное для повышения логического напряжения, имеющего второе напряжение ниже первого напряжения сигнала выбора. Элементная подложка содержит: контактную площадку, сконфигурированную для приема извне сигнала обнаружения, указывающего обнаружение падения логического напряжения; второй преобразователь уровней, сконфигурированный для приема сигнала обнаружения посредством контактной площадки и повышения сигнала обнаружения; и множество высоковольтных логических схем, обеспеченное в соответствии с множеством элементов возбуждения и множеством первых преобразователей уровней и сконфигурированное для приема повышенных сигналов выбора, выведенных соответственно из множества первых преобразователей уровней, и сигнала обнаружения, повышенного вторым преобразователем уровней, выполнения логической операции над повышенными сигналами выбора и повышенным сигналом обнаружения, вывода результата логической операции и возбуждения множества элементов возбуждения, где множество высоковольтных логических схем блокирует возбуждение множества элементов возбуждения независимо от повышенных сигналов выбора, когда вводится сигнал обнаружения.

[0022] В соответствии с другой особенностью настоящего изобретения предоставляется печатающая головка, использующая элементную подложку, имеющую вышеупомянутую компоновку, в частности, струйная печатающая головка полной строки, которая выпускает чернила и печатает в соответствии со струйным способом.

[0023] В соответствии с еще одной особенностью настоящего изобретения предоставляется печатающее устройство для печати с использованием вышеупомянутой печатающей головки полной строки. Печатающее устройство включает в себя источник питания логической схемы, сконфигурированный для подачи логического напряжения, блок обнаружения, сконфигурированный для обнаружения падения логического напряжения, и блок вывода, сконфигурированный для вывода обнаружения от блока обнаружения в печатающую головку полной строки в качестве сигнала обнаружения.

[0024] Изобретение особенно полезно, поскольку можно надежно выполнять управление для блокировки возбуждения печатающих элементов с помощью введения извне сигнала обнаружения, указывающего обнаружение падения логического напряжения. Это предотвращает подачу нежелательного тока для возбуждения печатающих элементов и повышает надежность печатающей головки.

[0025] Дополнительные признаки настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания примерных вариантов осуществления (со ссылкой на приложенные чертежи).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0026] Фиг. 1 - схематический вид сбоку в разрезе, показывающий внутреннюю компоновку струйного печатающего устройства в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0027] Фиг. 2 - вид сбоку в разрезе для объяснения операции односторонней печати в печатающем устройстве, показанном на фиг. 1.

[0028] Фиг. 3 - вид сбоку в разрезе для объяснения операции двусторонней печати в печатающем устройстве, показанном на фиг. 1.

[0029] Фиг. 4 - вид в перспективе печатающей головки полной строки.

[0030] Фиг. 5 - покомпонентный вид в перспективе печатающей головки полной строки.

[0031] Фиг. 6 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии с первым вариантом осуществления и компоновку главной схемы, соединенной с элементной подложкой.

[0032] Фиг. 7 - принципиальная схема, показывающая компоновку 1-входового преобразователя уровней.

[0033] Фиг. 8A и 8B - виды, показывающие соответственно компоновку и связь ввода/вывода у 2-входовой схемы ИЛИ НЕ.

[0034] Фиг. 9 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии с измененным примером первого варианта осуществления и компоновку главной схемы, соединенной с элементной подложкой.

[0035] Фиг. 10 - график, показывающий повременные изменения падения напряжения VH нагревателя, напряжения VHT, поданного на высоковольтные логические схемы и преобразователи уровней, и логического напряжения VDD после выключения питания.

[0036] Фиг. 11 - принципиальная схема, показывающая пример компоновки традиционной элементной подложки, служащей в качестве сравнительного примера для объяснения второго варианта осуществления.

[0037] Фиг. 12 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии со вторым вариантом осуществления.

[0038] Фиг. 13 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии с третьим вариантом осуществления.

[0039] Фиг. 14 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки, объединенной с традиционной струйной печатающей головкой.

[0040] Фиг. 15 - график, показывающий повременные изменения падения напряжения VH источника питания и логического напряжения VDD после выключения питания.

[0041] Фиг. 16A и 16B - виды, показывающие соответственно компоновку схемы и связь ввода/вывода у 2-входового преобразователя 122 уровней.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0042] Примерные варианты осуществления настоящего изобретения сейчас будут подробно описываться в соответствии с прилагаемыми чертежами. Отметим, что одинаковые номера ссылок обозначают уже объясненные части, и их повторяющееся описание будет пропущено.

[0043] В этом описании изобретения термины "печатать" и "печать" не только включают в себя образование значимой информации, например символов и графики, но также в широком смысле включает в себя образование изображений, фигур, шаблонов и т.п. на запечатываемом материале или обработку материала, независимо от того, являются ли они значимыми или незначимыми, и визуализируются ли они так, чтобы визуально восприниматься людьми.

[0044] Также термин "запечатываемый материал" не только включает в себя лист бумаги, используемый в обычных печатающих устройствах, но также в широком смысле включает в себя такие материалы, как ткань, полимерная пленка, металлическая пластина, стекло, керамика, дерево и кожа, способные принимать чернила.

[0045] Кроме того, термин "чернила" (в дальнейшем также будут называться "жидкостью") следует широко интерпретировать аналогично описанному выше определению "печати". То есть "чернила" включают в себя жидкость, которая при нанесении на запечатываемый материал может образовывать изображения, фигуры, шаблоны и т.п., может обрабатывать запечатываемый материал и может обрабатывать чернила. Обработка чернил включает в себя, например, затвердевание или перевод в нерастворимую форму окрашивающего вещества, содержащегося в чернилах, нанесенных на запечатываемый материал.

[0046] Кроме того, "сопло" означает в общем отверстие для чернил или сообщающийся с ним канал для жидкости и элемент для формирования энергии, используемой для выпуска чернил, пока не указано иное.

[0047] Элементная подложка (подложка головки) для печатающей головки, которая будет использоваться ниже, указывает не простую основу, изготовленную из кремниевого полупроводника, а составную часть, снабженную элементами, межсоединениями и т.п.

[0048] Выражение "на подложке" не только указывает просто нахождение "сверху элементной подложки", но также указывает поверхность элементной подложки и внутреннюю сторону элементной подложки возле ее поверхности. В настоящем изобретении "встраивать" является термином, не просто указывающим размещение отдельных элементов на поверхности подложки как отдельных деталей, а указывающим образование и производство как одно целое соответствующих элементов на элементной подложке, например, в процессе производства полупроводниковой схемы.

[0049] Далее будет описываться вариант осуществления струйного печатающего устройства. Это печатающее устройство является высокоскоростным построчным принтером, который использует непрерывный лист (запечатываемый материал), смотанный в рулон, и поддерживает одностороннюю печать и двустороннюю печать. Печатающее устройство подходит, например, для области массовой печати в печатной лаборатории или т.п.

[0050] Фиг. 1 - вид сбоку в разрезе, показывающий схематическую внутреннюю компоновку струйного печатающего устройства (в дальнейшем будет называться печатающим устройством) в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Внутреннюю часть устройства можно приблизительно разделить на блок 1 подачи листа, блок 2 разглаживания, блок 3 регулировки перекоса, блок 4 печати, блок очистки (не показан), блок 5 проверки, блок 6 отреза, блок 7 печати информации, блок 8 сушки, блок 9 намотки листа, блок 10 перемещения к выходу, блок 11 сортировки, выходной лоток 12, блок 13 управления и т.п. Лист перемещается с помощью механизма перемещения, включающего в себя пары роликов и ленту, по пути перемещения листа, указанному сплошной линией на фиг. 1, и подвергается обработке от каждого блока.

[0051] Блок 1 подачи листа хранит и подает непрерывный лист, смотанный в рулон. Блок 1 подачи листа может хранить два рулона R1 и R2 и конфигурируется для выборочного извлечения и подачи листа. Отметим, что количество хранимых рулонов не ограничивается двумя, и можно хранить один либо три или более рулонов. Блок 2 разглаживания уменьшает скручивание (коробление) листа, поданного из блока 1 подачи листа. Блок 2 разглаживания сгибает и перемещает лист, чтобы задать коробление в противоположном скручиванию направлении, используя два прижимных ролика относительно одного приводного ролика, посредством этого уменьшая скручивание. Блок 3 регулировки перекоса регулирует перекос (отклонение относительно исходного направления движения) у листа, который прошел через блок 2 разглаживания. Конец листа на контрольной стороне прижимается к направляющей, посредством этого регулируя перекос листа.

[0052] Блок 4 печати образует изображение на перемещаемом листе с помощью блока 14 печатающих головок. Блок 4 печати также включает в себя множество перемещающих роликов, сконфигурированных для перемещения листа. Блок 14 печатающих головок включает в себя печатающую головку полной строки (струйную печатающую головку), в которой массив струйных сопел образуется в диапазоне, охватывающем максимальную ширину предполагаемых к использованию листов. В блоке 14 печатающих головок множество печатающих головок размещаются параллельно в направлении перемещения листа. В этом варианте осуществления блок 14 печатающих головок включает в себя четыре печатающие головки, соответствующие четырем цветам K (черный), C (голубой), M (пурпурный) и Y (желтый). Печатающие головки размещаются в порядке K, C, M и Y со стороны входа листа. Отметим, что количество цветов чернил и количество печатающих головок не ограничиваются четырьмя. В качестве струйного способа может применяться способ, использующий нагревательные элементы, способ, использующий пьезоэлектрические элементы, способ, использующий электростатические элементы, способ, использующий элементы на основе микроэлектромеханических систем, или т.п. Чернила соответствующих цветов подаются из картриджей в блок 14 печатающих головок посредством трубок для чернил.

[0053] Блок 5 проверки оптически считывает шаблон или изображение проверки, напечатанное на листе блоком 4 печати, и проверяет состояния сопел печатающих головок, состояние перемещения листа, положение изображения и т.п. Блок 5 проверки включает в себя сканирующий блок, который фактически считывает изображение и формирует данные изображения, и блок анализа изображений, который анализирует считанное изображение и возвращает результат анализа в блок 4 печати. Блок 5 проверки включает в себя линейный датчик на ПЗС, который размещается в направлении, перпендикулярном направлению перемещения листа.

[0054] Отметим, что показанное на фиг.1 печатающее устройство поддерживает одностороннюю печать и двустороннюю печать, как описано выше. Фиг. 2 и 3 - виды для объяснения соответственно операции односторонней печати и операции двусторонней печати в печатающем устройстве, показанном на фиг.1.

[0055] Фиг. 4 - вид, показывающий взаимное расположение между печатающей головкой 100 полной строки, включенной в блок 14 печатающих головок, и направлением перемещения запечатываемого материала 800.

[0056] При выполнении операции печати печатающая головка 100 полной строки закреплена в печатающем устройстве, запечатываемый материал 800 перемещается, и чернила выпускаются из множества отверстий 706, предусмотренных в элементных подложках 101, посредством этого образуя изображение на запечатываемом материале 800.

[0057] Как очевидно из фиг. 4, в этом примере печатающая головка 100 полной строки образуется путем объединения четырех элементных подложек 101.

[0058] Фиг. 5 - покомпонентный вид в перспективе печатающей головки полной строки.

[0059] Печатающая головка 100 полной строки включает в себя четыре элементные подложки 101-1, 101-2, 101-3 и 101-4, опорный элемент 501, печатную плату 110 и элемент 502 подачи чернил. Как показано на фиг.5, четыре элементные подложки в печатающей головке 100 полной строки размещаются зигзагообразно. Отметим, что печатающую головку, имеющую большую ширину печати, можно образовать путем увеличения количества включаемых элементных подложек 101. При объяснении четырех элементных подложек без их отдельного указания они будут называться просто элементными подложками 101.

[0060] Как очевидно из фиг. 5, печатная плата 110 в основном имеет прямоугольную форму, и элементные подложки 101 имеют прямоугольную форму. Множество отверстий 706 упорядочены в продольном направлении элементных подложек 101. Элементные подложки 101 размещаются так, что их продольное направление, то есть упорядоченное направление множества отверстий, совпадает с продольным направлением печатной платы 110.

[0061] Далее будет описываться несколько вариантов осуществления касательно элементной подложки, объединенной с печатающей головкой полной строки, включенной в печатающее устройство, имеющее вышеописанную компоновку.

[0062] [Первый вариант осуществления]

Фиг. 6 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии с первым вариантом осуществления и компоновку главной схемы, соединенной с элементной подложкой. Отметим, что такие же номера или символы ссылок, как уже описаны со ссылкой на фиг. 14 из предшествующего уровня техники, обозначают такие же составляющие элементы или сигналы на фиг.6, и их описание будет пропущено.

[0063] Элементная подложка 101, показанная на фиг.6, включает в себя множество высоковольтных логических схем 113, преобразователь 121 уровней и согласующий резистор 115 в дополнение к традиционным компонентам. Напряжение VH нагревателя (первое напряжение) подается на высоковольтные логические схемы 113. Поэтому преобразователь 122 уровней также будет называться первым преобразователем уровней, а преобразователь 121 уровней - вторым преобразователем уровней.

[0064] В этом варианте осуществления также конечный выходной сигнал из каждой логической схемы 114 отправляется в соответствующий преобразователь 122 уровней (LVC) в качестве сигнала выбора, чтобы выбрать нагреватель. Уровень напряжения сигнала из логической схемы 114 поднимается 2-входовым преобразователем 122 уровней, а затем вводится в высоковольтную логическую схему 113.

[0065] Высоковольтная логическая схема 113 образуется из высоковольтной 2-входовой схемы 116 ИЛИ НЕ. Схема 116 принимает сигнал от преобразователя 122 уровней и сигнал выключения (SD), введенный из главной схемы 200 посредством контактной площадки 132 (извне, если смотреть из элементной подложки) и поднятый по уровню посредством 1-входового преобразователя 121 уровней. 1-входовый преобразователь 121 уровней имеет конструкцию с инвертированным выходом. Сигнал выключения (SD) блокирует возбуждение нагрева с помощью низкого логического уровня (0 В). Согласующий резистор 115 соединяется с контактной площадкой 132. То есть если пользователь без надобности отсоединяет сигнальный кабель 141, то входной логический уровень превращается в низкий уровень (0 В), чтобы блокировать возбуждение нагрева.

[0066] Фиг. 7 - принципиальная схема, показывающая компоновку 1-входового преобразователя 121 уровней.

[0067] В этой компоновке, когда вводится отпирающий сигнал высокого уровня, включается n-канальный МОП 503 и течет сквозной ток, в отличие от 2-входового преобразователя 122 уровней, показанного на фиг. 16A. Однако в компоновке из этого варианта осуществления, поскольку элементная подложка 101 включает в себя только один 1-входовый преобразователь 121 уровней, как показано на фиг. 6, влияние из-за тепловыделения небольшое, и характеристика печати не затрагивается.

[0068] Когда происходит выключение питания в элементной подложке, имеющей показанную на фиг. 6 компоновку, логическое напряжение VDD (второе напряжение) становится "0" (ноль) раньше напряжения VH нагревателя, как описано со ссылкой на фиг. 15 для предшествующего уровня техники. В то же время в контактную площадку 132 вводится сигнал выключения (SD) с низким уровнем (0 В) (то есть активный логический уровень). Отметим, что напряжение VH нагревателя гораздо выше логического напряжения VDD, как очевидно из фиг. 15. Вообще, напряжение VH нагревателя составляет примерно от 18 до 24 В, а логическое напряжение VDD равно 3,3 или 5 В.

[0069] С другой стороны, все сигналы, выведенные из логической схемы 114, превращаются в низкий уровень (0 В), и 2-входовый преобразователь 122 уровней принимает синфазный сигнал 0 В, так что достигается состояние, как показано на фиг.16B, в котором логический уровень выхода (OUT) становится неопределенным, как в предшествующем уровне техники. В то же время сигналы с неопределенным логическим уровнем и высоким уровнем вводятся соответственно в два входа высоковольтной 2-входовой схемы 116 ИЛИ НЕ.

[0070] Фиг. 8A и 8B - виды, показывающие соответственно компоновку и связь ввода/вывода у 2-входовой схемы 116 ИЛИ НЕ.

[0071] Фиг. 8A показывает состояние, в котором сигнал с неопределенным логическим уровнем и сигнал выключения (SD) с высоким уровнем активного логического уровня вводятся соответственно во входные контакты 301 и 302 2-входовой схемы 116 ИЛИ НЕ.

[0072] Как указано компоновкой схемы из фиг. 8A, даже когда логический уровень одного из двух входов является неопределенным (логический уровень входного сигнала на контакте 301 является неопределенным), переключение с VH надежно отключается, поскольку логический уровень другого входа является высоким (логический уровень входного сигнала на контакте 302 является высоким). Поскольку надежно включается переключение на GND (сторона VSS), выходной логический уровень определяется как низкий. В этом варианте осуществления, разбираясь со случаем, где выходной логический уровень у 2-входового преобразователя 122 уровней становится неопределенным, выполняется надежное управление блокировкой нагрева с использованием характеристики схемы у 2-входовой схемы ИЛИ НЕ вышеописанным способом. Это основывается на связи ввода/вывода на самой нижней строке из фиг. 8B. Ссылаясь на фиг. 8B, A указывает уровень сигнала, введенного в контакт 301 2-входовой схемы 116 ИЛИ НЕ; а B указывает уровень сигнала, введенного в контакт 302.

[0073] Логический уровень высоковольтной 2-входовой схемы 116 ИЛИ НЕ должен блокировать возбуждение нагревателя путем введения сигнала высокого уровня и выведения сигнала низкого уровня, когда активен сигнал выключения (SD). Даже когда напряжение VDD источника питания логической схемы равно 0, нужно избегать влияния на логический уровень сигнала выключения (SD). Также, естественно, необходимо избегать вмешательства любой логической схемы, использующей напряжение VDD источника питания логической схемы, в трассу от контактной площадки 132 до входа преобразователя 121 уровней и отсоединить схему (электростатической) защиты на входе (не показана) от напряжения VDD источника питания логической схемы.

[0074] ASIC 107 (блок управления элементной подложкой) в главной схеме 200 снабжается входным контактом 106 обнаружения напряжения для напряжения VDD источника питания логической схемы. С помощью этой компоновки обнаруживается начало падения напряжения источника питания логической схемы, и в контактную площадку 132 выводится сигнал выключения (SD) с низким уровнем активного логического уровня, который служит в качестве сигнала обнаружения.

[0075] Поэтому в соответствии с этим вариантом осуществления сигнал выключения (SD) заранее вводится из главной схемы 200 в элементную подложку 101. Это позволяет выполнять надежное управление блокировкой нагрева в течение времени (t=t1 до t2), когда падает напряжение источника 104 питания логической схемы.

[0076] Фиг. 9 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии с измененным примером первого варианта осуществления и компоновку главной схемы, соединенной с элементной подложкой. Отметим, что такие же номера или символы ссылок, как уже описаны со ссылкой на фиг. 14 из предшествующего уровня техники или фиг. 6, с тем же успехом обозначают такие же составляющие элементы или сигналы на фиг. 9, и их описание будет пропущено.

[0077] Как очевидно из сравнения фиг. 9 и 6, напряжение (VHT: третье напряжение) ниже напряжения нагревателя подается на высоковольтные логические схемы 113 и преобразователи 121 и 122 уровней. Эта компоновка отличается от показанной на фиг.6 в том, что главная схема 200 включает в себя высоковольтный источник 601 логического питания и конденсатор 602.

[0078] Фиг. 10 - график, показывающий повременные изменения падения напряжения VH нагревателя, напряжения VHT, поданного на высоковольтные логические схемы и преобразователи уровней, и логического напряжения VDD после выключения питания.

[0079] Как показано на фиг. 10, когда в главной схеме 200 происходит выключение питания, напряжения падают. В этом случае выполняется управление, чтобы не подавать нежелательный ток нагревателя в течение периода t=t2 до t4. Однако управление не выполняется в течение периода t=t4 до t3. Однако в компоновке из этого измененного примера также напряжение VH нагревателя в t=t4 ниже напряжения в t=t2. Поэтому, даже если течет нежелательный ток нагревателя, величина тепловыделения небольшая, и надежность печатающей головки (элементной подложки) повышается.

[0080] Отметим, что хотя в этом варианте осуществления объяснен пример, предполагающий выключение питания, сигнал выключения может использоваться во время, например, остановки возбуждения нагрева из-за механической ошибки (например, замятие бумаги) в основной части печатающего устройства, ошибки передачи данных или тепловыделения микросхем. По сравнению с патентом Японии №4266460, который предлагает управление блокировкой нагрева с помощью логической схемы, этот вариант осуществления предпочтителен потому, что управление блокировкой нагрева выполняется с помощью схемы ближе к элементу 112 возбуждения, и надежность является высокой. К тому же, поскольку высоковольтная логическая схема 113, возбуждаемая высоким напряжением, выполняет непосредственно управление блокировкой нагрева, устойчивость к шуму очень высокая.

[0081] Когда схема управления блокировкой нагрева проектируется использующей источник питания, тождественный напряжению источника питания нагревателя, как показано на фиг.6, никакой нежелательный ток нагревателя не течет при условии, что на нагреватель подается высокое напряжение.

[0082] В этом варианте осуществления 2-входовая схема ИЛИ НЕ используется в качестве высоковольтной логической схемы 113. Однако может использоваться схема, имеющая конфигурацию И НЕ. Однако, когда используется схема И НЕ, необходимо спроектировать логическую схему, которая с помощью по меньшей мере одного входа принимает сигнал выключения (SD), который превращается в активный низкий уровень, и выводит сигнал высокого уровня для отключения элемента 112 возбуждения. По этой причине количество элементов увеличивается по сравнению с компоновкой, показанной на фиг. 6.

[0083] [Второй вариант осуществления]

Фиг.11 - принципиальная схема, показывающая пример компоновки традиционной элементной подложки, служащей в качестве сравнительного примера для объяснения второго варианта осуществления.

[0084] Показанная на фиг. 11 схема сравнивается с показанной на фиг. 14. В этом примере применяется компоновка для выполнения матричного выбора нагревателей (печатающих элементов) 111, посредством этого уменьшая количества логических схем 114 и преобразователей 122 уровней и количество разрядов сигнала данных (DATA). Отметим, что такие же номера или символы ссылок, как уже описаны со ссылкой на фиг. 14, с тем же успехом обозначают такие же составляющие элементы или сигналы на фиг. 11, и их описание будет пропущено.

[0085] В соответствии с этой компоновкой после того, как выходное напряжение логической схемы 114 поднимается по уровню с помощью 2-входового преобразователя 122 уровней, высоковольтная 2-входовая схема 1101 ИЛИ НЕ выполняет логическую операцию. Сигнал данных (DATA) и сигнал активации нагрева (HE) вводятся в один вход 2-входовой схемы 1101 ИЛИ НЕ, а сигнал выбора блока (BLE) вводится в другой вход. Нагреватель, который будет возбуждаться, выбирается с помощью сигнала данных (DATA) и сигнала выбора блока (BLE). Это будет называться конфигурацией с матричным выбором. Когда логическая операция выполняется с помощью высокого напряжения, количество 2-входовых преобразователей 122 уровней на элементной подложке уменьшается по сравнению с компоновкой, показанной на фиг. 14. Один 2-входовый преобразователь 122 уровней образуется из шести полевых МОП-транзисторов, как показано на фиг. 16A, и имеет большой размер топологии схемы. Поэтому показанная на фиг. 11 матричная конфигурация применяется для уменьшения размера подложки.

[0086] Фиг. 12 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии со вторым вариантом осуществления.

[0087] Как показано на фиг. 12, этот пример конфигурируется для обработки ввода сигнала выключения (SD) наряду с реализацией уменьшения размера подложки путем применения такой же матричной конфигурации, как на фиг. 11. Отметим, что такие же номера или символы ссылок, как уже описаны со ссылкой на фиг. 14 или 11, с тем же успехом обозначают такие же составляющие элементы или сигналы на фиг. 12, и их описание будет пропущено.

[0088] В этом варианте осуществления высоковольтная логическая схема 113 образуется из 3-входовой схемы 801 ИЛИ НЕ, как показано на фиг. 12. С тем же успехом в компоновке с 3-входовой схемой ИЛИ НЕ, когда сигнал выключения (SD) устанавливается в высокий уровень, низкий логический уровень надежно определяется, даже когда логические уровни оставшихся контактов являются неопределенными, как и 2-входовая схема ИЛИ НЕ (то есть как на фиг. 6). Во втором варианте осуществления управление блокировкой нагрева с тем же успехом выполняется с использованием характеристики схемы у схемы ИЛИ НЕ, как и в первом варианте осуществления.

[0089] Однако, по сравнению с 2-входовой схемой ИЛИ НЕ, применяемой в первом варианте осуществления, поскольку три p-канальных МОП соединяются последовательно, сопротивление может повыситься, а скорость прохождения (только нарастание импульса) выходного сигнала в элемент возбуждения может понизиться. К тому же, поскольку четыре элемента подключаются между напряжением VH нагревателя и напряжением VSS земли, минимальное напряжение VH нагревателя, которое дает возможность нормальной работы, также может быть ниже, чем в компоновке с 2-входовой схемой ИЛИ НЕ. Поэтому с этим надо быть осторожнее.

[0090] Отметим, что хотя контактные площадки 130 и 133 высоковольтных логических схем 113 и преобразователей 122 уровней разделяются в схеме, показанной на фиг.12, они могут использоваться совместно в подложке.

[0091] Схему, обладающую таким же эффектом, также можно образовать с использованием 3-входовой схемы И НЕ. Однако в этой компоновке нужно вставить инвертор в выход схемы И НЕ, и размер подложки становится большим.

[0092] [Третий вариант осуществления]

Фиг. 13 - принципиальная схема, показывающая компоновку элементной подложки в соответствии с третьим вариантом осуществления.

[0093] Как очевидно из сравнения фиг. 13 и 12, от второго варианта осуществления отличается только внутренняя компоновка высоковольтной логической схемы 113. В этом варианте осуществления высоковольтная логическая схема 113 образуется из логических схем, имеющих два или меньше входов. Поэтому не возникают проблемы второго варианта осуществления, а именно уменьшение скорости прохождения и уменьшение минимального напряжения источника питания нагревателя, которое дает возможность нормальной работы.

[0094] В показанной на фиг. 13 компоновке два отдельных поднятых по уровню сигнала вводятся соответственно в две 2-входовые схемы 901a ИЛИ НЕ. Выходные сигналы из двух 2-входовых схем 901a ИЛИ НЕ вводятся в 2-входовую схему 901b ИЛИ НЕ. Элемент 112 возбуждения управляется выходным сигналом из 2-входовой схемы 901b ИЛИ НЕ. Поднятый по уровню сигнал выключения (SD) вводится в один вход каждой 2-входовой схемы 901a ИЛИ НЕ.

[0095] В этом варианте осуществления предоставляются 2-входовые схемы 901a ИЛИ НЕ, сконфигурированные для приема сигнала выключения (SD) непосредственно после поднятия по уровню, посредством этого предотвращая превращение логического уровня высоковольтной логической схемы 113 в неопределенный во время выключения питания.

[0096] Во время выключения питания оба n-канальных МОП 401 в 2-входовом преобразователе 122 уровней отключаются с помощью напряжения 0 В, поданного на их затворы, как показано на фиг. 16A. Поэтому в этот элемент не течет никакой сквозной ток. С другой стороны, если неопределенным логическим уровнем вводится промежуточное напряжение, то сквозной ток может потечь в логические схемы в высоковольтной логической схеме 113. Нежелательный сквозной ток в высоковольтной логической схеме 113 имеет высокое напряжение и большую энергию. Поэтому необходимо надежно избегать неопределенного логического уровня.

[0097] Когда применяется компоновка типа этого варианта осуществления, можно надежно избежать подачи нежелательного тока в схему. Поэтому может выполняться более надежное управление возбуждением нагревателя.

[0098] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, нужно понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми примерными вариантами осуществления. Объем нижеследующей формулы изобретения должен соответствовать самой широкой интерпретации, чтобы заключать в себе все такие модификации и равноценные конструкции и функции.

Изобретение относится к элементной подложке, печатающей головке и печатающему устройству, в частности, например, к печатающей головке полной строки, которая включает в себя объединенную с ней элементную подложку и печатает в соответствии со струйным способом, и к печатающему устройству для печати с их использованием. Элементная подложка, включающая в себя множество печатающих элементов, на которые подается первое напряжение, множество элементов возбуждения, обеспеченное в соответствии с множеством печатающих элементов и сконфигурированное для возбуждения множества печатающих элементов, множество логических схем, сконфигурированное для формирования на основе внешнего входного сигнала выбора, используемого для выбора и возбуждения множества печатающих элементов, и множество первых преобразователей уровней, обеспеченное в соответствии с множеством логических схем и сконфигурированное для повышения логического напряжения, имеющего второе напряжение ниже первого напряжения сигнала выбора, содержащая: контактную площадку, сконфигурированную для приема извне сигнала обнаружения, указывающего обнаружение падения логического напряжения; второй преобразователь уровней, сконфигурированный для приема сигнала обнаружения посредством упомянутой контактной площадки и повышения сигнала обнаружения; и множество высоковольтных логических схем, обеспеченное в соответствии с множеством элементов возбуждения и множеством первых преобразователей уровней и сконфигурированное для приема повышенных сигналов выбора, выведенных соответственно из множества первых преобразователей уровней, и сигнала обнаружения, повышенного упомянутым вторым преобразователем уровней, выполнения логической операции над повышенными сигналами выбора и повышенным сигналом обнаружения, вывода результата логической операции и возбуждения множества элементов возбуждения. При этом, когда вводится сигнал обнаружения, упомянутое множество высоковольтных логических схем блокирует возбуждение множества элементов возбуждения независимо от повышенных сигналов выбора. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Элементная подложка, включающая в себя множество печатающих элементов, на которые подается первое напряжение, множество элементов возбуждения, обеспеченное в соответствии с множеством печатающих элементов и сконфигурированное для возбуждения множества печатающих элементов, множество логических схем, сконфигурированное для формирования на основе внешнего входного сигнала сигнала выбора, используемого для выбора и возбуждения множества печатающих элементов, и множество первых преобразователей уровней, обеспеченное в соответствии с множеством логических схем и сконфигурированное для повышения логического напряжения, имеющего второе напряжение ниже первого напряжения сигнала выбора, содержащая:
контактную площадку, сконфигурированную для приема извне сигнала обнаружения, указывающего обнаружение падения логического напряжения;
второй преобразователь уровней, сконфигурированный для приема сигнала обнаружения посредством упомянутой контактной площадки и повышения сигнала обнаружения; и
множество высоковольтных логических схем, обеспеченное в соответствии с множеством элементов возбуждения и множеством первых преобразователей уровней и сконфигурированное для приема повышенных сигналов выбора, выведенных соответственно из множества первых преобразователей уровней, и сигнала обнаружения, повышенного упомянутым вторым преобразователем уровней, выполнения логической операции над повышенными сигналами выбора и повышенным сигналом обнаружения, вывода результата логической операции и возбуждения множества элементов возбуждения,
при этом, когда вводится сигнал обнаружения, упомянутое множество высоковольтных логических схем блокирует возбуждение множества элементов возбуждения независимо от повышенных сигналов выбора.

2. Элементная подложка по п. 1, в которой каждая из упомянутого множества высоковольтных логических схем включает в себя 2-входовую схему ИЛИ НЕ.

3. Элементная подложка по п. 1, в которой третье напряжение ниже первого напряжения и выше второго напряжения используется для операций множества первых преобразователей уровней и упомянутого второго преобразователя уровней.

4. Элементная подложка по п. 1, в которой матричная конфигурация применяется для выбора множества печатающих элементов и
каждая из упомянутого множества высоковольтных логических схем принимает сигнал данных и сигнал выбора блока в качестве сигнала выбора.

5. Элементная подложка по п. 4, в которой каждая из упомянутого множества высоковольтных логических схем включает в себя 3-входовую схему ИЛИ НЕ,
причем упомянутая схема ИЛИ НЕ принимает сигнал данных, сигнал выбора блока и сигнал обнаружения, повышенный упомянутым вторым преобразователем уровней, и выполняет логическую операцию.

6. Элементная подложка по п. 4, в которой каждая из упомянутого множества высоковольтных логических схем включает в себя три 2-входовые схемы ИЛИ НЕ,
причем две из упомянутых трех схем ИЛИ НЕ принимают соответственно сигнал данных и сигнал обнаружения, повышенный упомянутым вторым преобразователем уровней, и сигнал выбора блока и сигнал обнаружения, повышенный упомянутым вторым преобразователем уровней, и выполняют логическую операцию, и
оставшаяся схема из упомянутых трех схем ИЛИ НЕ принимает выходные сигналы из упомянутых двух схем ИЛИ НЕ и выполняет логическую операцию.

7. Элементная подложка по п. 1, в которой каждая из упомянутого множества высоковольтных логических схем включает в себя 2-входовую схему И НЕ.

8. Элементная подложка по п. 4, в которой каждая из упомянутого множества высоковольтных логических схем включает в себя 3-входовую схему И НЕ.

9. Элементная подложка по п. 1, в которой согласующий резистор соединяется с упомянутой контактной площадкой, и сигнал обнаружения понижается.

10. Элементная подложка по п. 9, в которой упомянутый второй преобразователь уровней выводит инвертированный выходной сигнал.

11. Печатающая головка, сконфигурированная для размещения множества элементных подложек по любому из пп. 1-10 в упорядоченном направлении множества печатающих элементов, чтобы образовать печатающую головку полной строки, имеющую ширину печати, соответствующую ширине запечатываемого материала.

12. Печатающая головка по п. 11, причем печатающая головка полной строки содержит струйную печатающую головку, сконфигурированную для выпуска чернил на запечатываемый материал и печати изображения.

13. Печатающее устройство для печати с использованием печатающей головки полной строки по п. 11, содержащее:
источник питания логической схемы, сконфигурированный для подачи логического напряжения;
блок обнаружения, сконфигурированный для обнаружения падения логического напряжения; и
блок вывода, сконфигурированный для вывода обнаружения упомянутым блоком обнаружения в печатающую головку полной строки в качестве сигнала обнаружения.