液体排出头半导体装置、液体排出头和液体排出设备

摘要

本发明公开了一种液体排出头半导体装置、液体排出头和液体排出设备。所述液体排出头半导体装置包括：端子单元，包括第一焊盘组，所述第一焊盘组包括多个焊盘；处理单元，被配置为处理来自于所述第一焊盘组的输入信息；打印单元，包括多个打印元件，所述打印元件被配置为根据所述处理的结果排出打印材料；和检查输出单元，包括第二焊盘组和输出缓冲器单元，所述第二焊盘组包括至少一个焊盘，其中所述处理单元向所述检查输出单元输出关于操作的检查的信息，以及所述检查输出单元在执行检查时驱动所述输出缓冲器单元向所述第二焊盘组输出所述信息，并且在执行打印时抑制所述输出缓冲器单元的驱动。

权利要求

1.一种液体排出头半导体装置，包括：端子单元，包括第一焊盘组，所述第一焊盘组包括多个焊盘；

处理单元，被配置为处理来自于所述第一焊盘组的输入信息；

打印单元，包括多个打印元件，所述打印元件被配置为根据所述处理的结果排出打印材料；和检查输出单元，包括第二焊盘组和输出缓冲器单元，所述第二焊盘组包括至少一个焊盘，其中所述处理单元向所述检查输出单元输出关于操作的检查的信息，以及所述检查输出单元在执行检查时驱动所述输出缓冲器单元向所述第二焊盘组输出所述关于操作的检查的信息，并且在执行打印时抑制所述输出缓冲器单元的驱动。

2.根据权利要求1所述的装置，其中

在具有两条长边和两条短边的矩形形状中，从所述两条短边中的一条短边到另一条短边依次布置第一区域、第二区域和第三区域，所述端子单元在所述第一区域中形成，

所述检查输出单元在所述第二区域中形成，所述打印单元在所述第三区域中形成，以及所述检查输出单元形成在所述两条长边中的一条长边与形成在所述两条长边之间并且平行于所述两条长边的虚拟线之间，以及所述打印单元形成在所述虚拟线与所述两条长边中的另一条长边之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述输出缓冲器单元包括开路漏极输出单元。

4.根据权利要求1所述的装置，其中在执行打印时，向所述第二焊盘组提供地电势。

5.根据权利要求1所述的装置，其中在执行打印时，所述输出缓冲器单元和所述第二焊盘组电隔离。

6.一种液体排出头，包括：

根据权利要求1到5中的任何一个所述的液体排出头半导体装置；和附接到所述液体排出头半导体装置的构件，所述构件包括被配置为根据所述多个打印元件的驱动来排出打印材料的排出口。

7.一种液体排出设备，包括：

根据权利要求6所述的液体排出头；和

传送单元，被配置为向所述液体排出头传送打印介质。

说明书

液体排出头半导体装置、液体排出头和液体排出设备

技术领域

[0001] 本发明涉及液体排出头半导体装置、液体排出头和液体排出设备。

背景技术

[0002] 液体排出头半导体装置驱动多个打印元件向打印纸排出打印材料。电热换能器被用作打印元件，并且打印材料通过施加热来排出。液体排出头半导体装置的打印元件的数目随着图像质量的提高而增大。

[0003] 另一方面，液体排出头半导体装置包括用于在制造或装运阶段执行检查的检查单元。执行此检查以防止诸如打印材料的排出量变化之类的材料缺陷或由逻辑缺陷引起的功能缺陷。

[0004] 检查单元需要具有高的驱动力的检查输出单元，以便向外部检查设备输出检查结果或相关信息。此检查输出单元产生相当大的热，并且可能向液体排出头半导体装置的基板给予不均匀的温度分布。这可能改变打印材料的排出量，结果可能恶化图像质量。

发明内容

[0005] 本发明提供一种在提高图像质量方面有益的液体排出头半导体装置。

[0006] 本发明的各个方面中的一方面提供一种液体排出头半导体装置，包括：端子单元，包括第一焊盘组，所述第一焊盘组包括多个焊盘；处理单元，被配置为处理来自于所述第一焊盘组的输入信息；打印单元，包括多个打印元件，所述打印元件被配置为根据处理的结果排出打印材料；和检查输出单元，包括第二焊盘组和输出缓冲器单元，所述第二焊盘组包括至少一个焊盘，其中所述处理单元向所述检查输出单元输出关于操作的检查的信息，以及所述检查输出单元在执行检查时驱动所述输出缓冲器单元向所述第二焊盘组输出该信息，并且在执行打印时抑制所述输出缓冲器单元的驱动。

[0007] 本发明的进一步的特征通过参考附图对示范性实施例的以下描述将变得清楚。

附图说明

[0008] 图1是用于说明液体排出头的内部布置示例的图；

[0009] 图2是用于说明第一实施例的液体排出头半导体装置的布置示例的图；

[0010] 图3是用于说明第一实施例的处理单元的布置示例的图；

[0011] 图4是用于说明第一实施例的移位寄存器电路单元的时序图的示例的图；

[0012] 图5是用于说明第一实施例的检查输出单元的布置示例的图；

[0013] 图6是用于说明在第一实施例的检查模式中的布置示例的图；

[0014] 图7是用于说明第二实施例的液体排出头半导体装置的布置的示例的图；

[0015] 图8是用于说明第二实施例的检查输出单元的布置示例的图；

[0016] 图9是用于说明第三实施例的处理单元的布置示例的图；

[0017] 图10是用于说明第三实施例的检查输出单元的布置示例的图；

[0018] 图11A到11E是用于说明实施例的液体排出头半导体装置的应用示例的图；

[0019] 图12是用于说明液体排出头的布置示例的图；

[0020] 图13是用于说明液体排出设备的布置示例的图；和

[0021] 图14是用于说明液体排出设备的系统配置示例的图。

具体实施方式

[0022] 在说明本发明的液体排出头半导体装置的每个实施例之前，将参考图1说明液体排出头810的操作原理。液体排出头810可以在基板808上包括用于形成液体通道805的通道壁构件801和包括打印材料供应单元803的顶板802。液体排出头810还可以包括热产生单元806作为打印元件。从打印材料供应单元803注入的打印材料可以被存储在公共的墨室804中，并且供应给每个液体通道805。打印材料可以通过液体通道805流向多个排出口（orifice）800的每一个。液体排出头810可以通过驱动热产生单元806来从排出口800排出打印材料。更具体地，打印材料的排出量可以在打印材料的温度高时增大，并且可以在打印材料的温度低时减小。

[0023] <第一实施例>

[0024] 下面将参考图2到6说明第一实施例的液体排出头半导体装置1。如图2所示，液体排出头半导体装置1可以包括端子单元220、处理单元230、打印单元240和检查输出单元200。这些单元可以通过例如制造大规模集成电路（LSI）的标准工艺被形成在相同的基板上。

[0025] 端子单元220可以包括第一焊盘组105，第一焊盘组105包括多个焊盘。第一焊盘组105可以包括用于从外部设备输入字符信息、图像信息等的端子和电源端子。处理单元230可以处理来自于第一焊盘组105的输入信息，并向检查输出单元200输出关于对于此处理的操作的检查的信息。打印单元240可以包括用于根据来自于处理单元230的处理结果排出打印材料的多个打印元件101。作为打印元件101，可以使用产生热的加热器来排出打印材料，例如诸如电阻器之类的电热换能器。此外，打印单元240可以包括用于向多个打印元件101供应打印材料的打印材料供应单元103。

[0026] 处理单元230可以包括逻辑单元104和驱动单元102。来自于第一焊盘组105的信号线可以连接到逻辑单元104。逻辑单元104可以根据来自于第一焊盘组105的输入信息控制驱动单元102。此外，逻辑单元104可以执行对此操作的检查，并输出关于检查的信息。此检查可以通过逻辑单元104的自诊断来执行，并且关于检查结果的部分信息可以被输出到外部检查设备111（后面描述）并且在外部诊断。驱动单元102可以连接到多个打印元件101的每一个，并且在逻辑单元104的控制下驱动多个打印元件的每一个。更具体地，驱动单元102可以向多个打印元件101的每一个提供用于产生热的期望的电流。

[0027] 检查输出单元200可以包括第二焊盘组106和输出缓冲器单元107，第二焊盘组106包括至少一个焊盘。如前所述，处理单元230可以向输出缓冲器单元107输出关于来自于第一焊盘组105的输入信息的处理的信息和关于对该处理的操作的检查的信息。关于检查的信息可以是检查结果本身，并且也可以是将要用于在外部检查设备111中执行检查的信息的一部分。

[0028] 如图3所示，逻辑电路104可以包括移位寄存器电路单元108、锁存电路单元109和放大器110。移位寄存器电路单元108可以是例如32位移位寄存器并且包括用于32位的输出端子。锁存电路单元109可以包括在数量上等于移位寄存器电路108的输出端子的锁存电路。移位寄存器电路单元108的32位输出端子可以连接到锁存电路单元109的多个锁存电路。移位寄存器电路单元108也可以包括用于传送时钟信号CLK的输入端子和用于数据信号DATA的输入端子。数据信号DATA可以从第一焊盘组105顺序地施加输入信息（例如，图像数据）。锁存电路单元109也可以包括用于接收锁存信号LT的输入端子。来自于锁存电路单元109的多个锁存电路的每一个的输出可以被输入到多个放大器110中的相应的一个。多个放大器110的输出可以连接到用于驱动多个打印元件101的驱动单元102。

[0029] 在此实施例中，在制造或装运阶段对移位寄存器电路单元108执行检查。在执行此检查时，移位寄存器单元108可以从最后一级向输出缓冲器单元107输出作为信号S/R_OUT的输出信号。如图4所示，通过将信号DATA延迟32个时钟获得的信号可以作为信号S/R_OUT被输出。在那之后，可以通过确定信号S/R_OUT是否匹配例如信号DATA来执行检查。如图5所示，输出缓冲器单元107包括NMOS晶体管开路漏极输出单元，并且该漏极端子可以连接到第二焊盘组106。如图6所示，可以通过使用外部检查设备111监视第二焊盘组106的电势来执行检查。可以通过使用上拉电阻器将信号S/R_OUT提供给外部检查设备111。

[0030] 另一方面，在执行打印的正常使用状态下，输出缓冲器单元107的驱动电流可以通过将第二焊盘组106开路来中断。在此状态下，第二焊盘组106被固定到GND电势（地电势）。可替换地，输出电路的输出和上述测试焊盘优选地电隔离，以便减小噪声和对第二焊盘组106附近的信号线的干扰。在执行如上所述的检查时，可以驱动输出缓冲器单元107以向第二焊盘组106输出关于检查的信息。此外，在执行打印时，检查输出单元200可以抑制输出缓冲器单元107的驱动。

[0031] 因此，检查输出单元200可以防止在输出缓冲器单元107中的热产生，因此液体排出头半导体装置1可以通过抑制打印材料排出量的变化来实现高的图像质量。这里提及的输出缓冲器单元107的驱动的抑制可以包括在执行打印的正常使用状态下由输出缓冲器单元107产生的热量小于在执行检查时由输出缓冲器单元107产生的热量的状态。此外，第二焊盘组106包括图2中的单个焊盘，但是可以根据输出缓冲器单元107的尺度（scale）包括多个焊盘。

[0032] 此外，液体排出头半导体装置1包括相当大数目的如图2所示的打印元件101，由此可以具有矩形形状，所述矩形形状具有两条长边（X和X'）和两条短边（Y和Y'）。液体排出头半导体装置1可以从两条短边的边Y到边Y'依序包括第一区域A、第二区域B和第三区域C。端子单元220可以在第一区域A中形成，检查输出单元200可以在第二区域B中形成，并且打印单元240可以在第三区域C中形成。处理单元230可以从第二区域B到第三区域C形成。

[0033] 长边X和X'的长度可以由打印元件101的数目和逻辑区域的尺度来确定，特别是由打印元件101的数目确定。短边Y和Y'的长度可以由第一焊盘组105的尺度确定，更具体地由焊盘的大小、数目、布局等确定。在执行打印的正常使用状态下，可以被不断地使用的第一焊盘组105优选地被沿着短边Y布置，因为它们可以容易地连接到外部设备。另一方面，可以仅仅在检查模式中使用的第二焊盘组106优选地被沿着长边X或X'布置以便减小芯片面积。这可以避免短边Y和Y'的长度的增大，从而抑制液体排出头半导体装置1的芯片面积的增大。如图2所示，可以在虚拟线H和两条长边中的一条边（在这种情况下，X）之间形成检查输出单元200。此外，可以在虚拟线H和两条长边的另一条边（在这种情况下，X'）之间形成打印单元240。如图2所示，虚拟线H是在两条长边X和X'之间虚拟地绘制并且平行于两条长边X和X'的直线。

[0034] 因而，液体排出头半导体装置1可以进一步减小可能由检查输出单元200产生的热对打印元件101和打印材料供应单元103的影响。参考图2，检查输出单元200的输出缓冲器单元107和第二焊盘组106被在长边X的方向上并置。但是，输出缓冲器单元107和第二焊盘组106的位置可以交换，并且它们也可以被在短边Y的方向上并置。此外，输出缓冲器单元107和第二焊盘组106可以被彼此覆盖（电路部分和焊盘可以形成在相同的区域中）。

[0035] 如上所述，液体排出头半导体装置1可以减小检查输出单元200的热产生对多个打印元件101的影响。因此，液体排出头半导体装置1可以通过抑制打印材料排出量的变化来实现高的图像质量。

[0036] <第二实施例>

[0037] 下面将参考图7和8说明第二实施例的液体排出头半导体装置2。如图7所示，液体排出头半导体装置2不同于第一实施例在于，检查输出单元200进一步包括模式选择焊盘112。模式选择焊盘112是用于选择检查模式或正常模式作为操作模式的焊盘，并且可以连接到输出缓冲器单元107。如图8所示，可以使用AND门作为输出缓冲器单元107。检查模式可以通过将模式选择焊盘112设置在例如高状态来设置。在此模式中，输出缓冲器单元107可以向第二焊盘组106输出逻辑单元104的检查的结果。另一方面，正常模式可以通过将模式选择焊盘112设置在例如低状态来设置，并且在此模式下，输出缓冲器单元107可以被设置在休息状态。因此，检查输出单元200可以防止输出缓冲器单元107中的热产生。因而，此实施例可以实现与第一实施例的效果相同的效果。

[0038] <第三实施例>

[0039] 下面将参考图9和10说明第三实施例的液体排出头半导体装置2'。液体排出头半导体装置2'主要不同于第二实施例在于，使用图9所示的逻辑单元104'和图10所示的输出缓冲器单元107'。此外，液体排出头半导体装置2'的第一焊盘组105除了液体排出头半导体装置2的第一焊盘组105之外，还可以包括一个输入焊盘。此输入焊盘可以用作用于输入电源电压Vin的电力输入端子105a（后面描述）。

[0040] 逻辑单元104'可以包括电源电路113。电源电路113是接收例如24[V]作为电源电压Vin并输出例如12[V]作为输出Vout的电压降电路，并且可以由外部提供的电源电压产生内部电源。逻辑单元104'可以包括用于向电源电路113输入电源电压Vin的电力输入端子105a。Vout被用作放大器110的电源，并且放大器110输出具有与Vout对应的电压幅度的信号。多个放大器110的每一个可以连接到用于驱动多个打印元件101的驱动单元102。驱动单元102的驱动力可以根据放大器110的输出的信号电压而变化。因此，流过记录元件101的电流可以通过使用电源电路113来控制。

[0041] 由于可以在制造或装运阶段检查如上所述的电源电路113，因此电源电路113的输出Vout可以连接到输出缓冲器单元107'。在检查模式中，负载电容可能被添加到第二焊盘组106，因为它们连接到外部检查设备111。因此，Vout可能从原始输出值波动。因此，为了在检查模式和正常模式中保持电源电路113的负载电容恒定，在输出缓冲器单元107'中使用电压缓冲器210。

[0042] 另一方面，在执行打印的正常使用状态中，检查输出单元可以产生热，因为输出缓冲器单元107'正在操作。在此实施例中，模式连接焊盘112可以连接到输出缓冲器单元107'。因此，液体排出头半导体装置2'可以选择检查模式或正常模式作为操作模式。

[0043] 输出缓冲器单元107'可以包括电压缓冲器210和开关SW。Vout可以被输入到电压缓冲器210，并且电压缓冲器210的输出可以连接到第二焊盘组106。电压缓冲器210可以经由开关SW连接到电源。开关SW可以根据模式选择焊盘112的状态执行切换操作。在检查模式中，开关SW可以被设置在导通状态，电力可以被供应给电压缓冲器210，并且Vout可以被输出到第二焊盘组106。另一方面，在执行打印的正常使用状态中，开关SW可以被设置在非导通状态，并且到电压缓冲器210的电力供应可以中断。因此，检查输出单元200可以防止在输出缓冲器单元107'中的热产生。如上所述，此实施例也可以实现与第一和第二实施例的效果相同的效果。

[0044] 上面已经描述了三个实施例的液体排出头半导体装置，但是本发明不局限于这些实施例。由于可以适当地改变目的、状态、应用、功能和其它规范，因此自然可以通过其它实施例实践本发明。例如，逻辑单元104在第一实施例中具有32位，但是也可以具有另一种位大小。此外，NMOS晶体管开路漏极输出单元被用作输出缓冲器单元107，但是可以使用PMOS晶体管开路漏极输出单元或双极型晶体管开路集电极输出单元。此外，虽然采用逻辑单元104的移位寄存器电路单元108的检查作为示例，但是也可以检查另一项。此外，输出缓冲器单元107在第二实施例中是AND门，但是它也可以使用另一种逻辑电路，例如OR、XOR、NOR或NAND门。根据模式选择焊盘112的状态控制输出状态的方法也可以使用开关或三态缓冲器来执行。此外，图5和10示出了最小必需的输入和输出，但是液体排出头半导体装置可以包括输入/输出端子和结合焊盘（未示出）。

[0045] 如图11A到11E所示，每个实施例的液体排出头半导体装置也可以被合并到其中为了其它目的有效地布置多个机构的液体排出头半导体装置中。图11A示出了具有相对于打印材料供应单元103的长轴轴对称的形式的液体排出头半导体装置。图11B示出了具有通过从图11A所示的形式省略一个检查输出单元200获得的形式的液体排出头半导体装置。图11C示出了具有相对于第三区域C的末端轴对称的形式的液体排出头半导体装置。图11D示出了具有通过从图11C所示的形式省略一个检查输出单元200获得的形式的液体排出头半导体装置。图11E示出了具有通过组合这些液体排出头半导体装置获得的形式的液体排出头半导体装置。

[0046] 上述液体排出头半导体装置可以应用于液体排出头，并且并入液体排出设备中。图12是用于说明液体排出头810的整体布置的示例的图。液体排出头810可以包括具有多个排出口800的打印头单元811和用于保持要被供应给打印头单元811的打印材料的打印材料容器812。打印材料容器812和打印头单元811可以通过例如虚线K隔开，并且可以替换打印材料容器812。液体排出头810可以包括用于从托架920接收电信号的电触点（未示出），并且根据此电信号执行排出打印材料的期望操作。记录材料容器812可以包括例如纤维或多孔的记录材料保持构件（未示出），并且通过此记录材料保持构件保持记录材料。

[0047] 液体排出设备包括诸如打印机、传真设备、或复印机之类的喷墨打印设备。下面将通过采取打印机作为典型示例参考图13说明液体排出设备900。液体排出设备900包括用于向打印纸P排出打印材料的液体排出头810。液体排出头810可以被安装在托架920上。托架920可以附接于在导螺杆904上形成的螺旋凹槽921。导螺杆904可以经由驱动力传输齿轮902和903与驱动电动机901的转动同步地转动。液体排出头810可以沿着导轨919在箭头a或b的方向上连同托架920一起移动。

[0048] 此外，液体排出设备900包括以下组件。打印纸P可以通过传送单元（未示出）在滚筒906上传送。纸压板905可以沿着托架移动方向将打印纸P压靠滚筒906。液体排出设备900可以经由光耦合器907和908确认托架920的杠杆909的位置，并且切换驱动电动机901的转动方向。支持构件910可以支持覆盖液体排出头810的整个表面的帽构件911。抽吸部件912可以抽空帽构件911的内部，从而通过帽开口913执行液体排出头810的抽吸恢复。清理叶片914可以是公知的清理叶片。移动构件915可以前后移动清理叶片914。
主体支持板916可以支持移动构件915和清理叶片914。可以形成杠杆917以开始抽吸恢复的抽吸。杠杆917可以随着与托架920接合的凸轮918的移动而移动，并且诸如离合器开关之类的公知的传输部件可以控制来自于驱动电动机901的驱动力。打印控制器（未示出）可以在液体排出设备900中形成并且控制每个机构的驱动。

[0049] 液体排出设备900可以通过在打印纸P的整个宽度内往复移动液体排出头810来执行在由传送单元（未示出）在滚筒906上传送的打印纸P上的打印。

[0050] 下面将参考图14说明用于执行液体排出设备900的打印控制的系统配置的示例。此系统可以包括接口1700、MPU（微处理单元）1701、ROM（只读存储器）1702、RAM（随机存取存储器）1703和门阵列1704。打印信号可以被输入到接口1700。ROM 1702可以存储要由MPU 1701执行的控制程序。RAM 1703可以存储各种数据（例如，供应给液体排出头1708的上述打印信号和打印数据）。门阵列1704可以控制打印数据到液体排出头1708的供应。
门阵列1704也控制接口1700、MPU 1701和RAM 1703之间的数据传送。此系统进一步包括载体电动机1710、传送电动机1709、头驱动器1705以及电动机驱动器1706和1707。载体电动机1710可以传送液体排出头1708。传送电动机1709可以传送打印纸。头驱动器1705可以驱动液体排出头1708。电动机驱动器1706和1707可以分别驱动传送电动机1709和载体电动机1710。

[0051] 当打印信号被输入到接口1700时，此打印信号可以被转换为门阵列1704和MPU1701之间的打印数据。因此，这些机构执行它们相应的期望的操作，从而打印数据。

[0052] 在上述描述中，打印的概念不仅包括诸如字符和图形之类的有意的信息的形成，而且包括无意的信息的形成。此外，打印纸被用作打印介质的示例，但是可以使用能够接受打印材料的任何材料。示例是布、塑料膜、金属板、玻璃、陶瓷、树脂、木材和皮革。此外，打印材料的概念不仅包括用于在打印纸上形成图像、图形和图案的诸如一般的墨之类的液体，而且包括用于处理打印材料（例如，包含在打印材料中的着色剂的凝固或不溶解）的液体。

[0053] 虽然已经参考示范性实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于公开的示范性实施例。以下权利要求书的范围与最宽的解释一致以便涵盖所有这样的修改、等效结构和功能。