BR112021014334A2

BR112021014334A2 - Matriz para um cabeçote de impressão

Info

Publication number: BR112021014334A2
Application number: BR112021014334-3A
Authority: BR
Inventors: Michael W. Cumbie; Scott A. Linn; Anthony M. Fuller; James Michael Gardner
Original assignee: Hewlett-Packard Development Company, L.P.
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2021-09-21
Also published as: IL284502A; KR102637879B1; HUE062924T2; AU2019428366B2; EP3713768B1; CN113543978B; WO2020162911A8; JP2022514711A; PL3713768T3; AU2019428366A1; US20210354462A1; TWI721652B; EP3713768A1; KR20210113284A; AR117891A1; MX2021009131A; WO2020162911A1; CA3126053A1; CA3126053C; CN113543978A

Abstract

matriz para um cabeçote de impressão. uma matriz para um cabeçote de impressão é descrita na presente invenção. a matriz inclui uma série de orifícios de alimentação de fluido dispostos em uma linha paralela a um eixo longitudinal da matriz, em que os orifícios de alimentação de fluido são formados através de um substrato da matriz. a matriz inclui uma série de atuadores fluídicos, próximos aos orifícios de alimentação de fluido, para ejetar o fluido recebido dos orifícios de alimentação de fluido. os circuitos na matriz operam os atuadores fluídicos, em que traços são fornecidos em camadas entre os orifícios de alimentação de fluido adjacentes, conectando os circuitos em cada lado dos orifícios de alimentação de fluido.

Description

MATRIZ PARA UM CABEÇOTE DE IMPRESSÃO ANTECEDENTES

[001] Um sistema de impressão, como um exemplo de um sistema de ejeção de fluido, pode incluir um cabeçote de impressão, um fornecimento de tinta que fornece tinta líquida ao cabeçote de impressão e um controlador eletrônico que controla o cabeçote de impressão. O cabeçote de impressão ejeta gotas de fluido de impressão através de uma pluralidade de bocais ou orifícios em um meio de impressão. Fluidos de impressão adequados podem incluir tintas e agentes para impressão bidimensional ou tridimensional. Os cabeçotes de impressão podem incluir cabeçotes de impressão térmicos ou piezo que são fabricados em placas ou matrizes de circuito integrado. A eletrônica de acionamento e os recursos de controle são fabricados primeiro, em seguida, as colunas de resistores do aquecedor são adicionadas e, finalmente, as camadas estruturais, por exemplo, formadas a partir de epóxi com imagem fotográfica, são adicionadas e processadas para formar ejetores microfluídicos ou geradores de gota. Em alguns exemplos, os ejetores microfluídicos são dispostos em pelo menos uma coluna ou arranjo de modo que a ejeção devidamente sequenciada de tinta dos orifícios faça com que os caracteres ou outras imagens sejam impressos no meio de impressão conforme o cabeçote de impressão e o meio de impressão são movidos em relação um ao outro.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[002] Certos exemplos são descritos na seguinte descrição detalhada e em referência aos desenhos, nos quais: a figura 1 A é uma vista de um exemplo de uma matriz usada para um cabeçote de impressão;

a figura 1 B é uma vista ampliada de uma porção da matriz; a figura 2A é uma vista de um exemplo de uma matriz usada para um cabeçote de impressão; a figura 2B é uma vista ampliada de uma porção da matriz; a figura 3A é um desenho de um exemplo de um cabeçote de impressão formado a partir de uma matriz preta que é montada em um composto de enchimento; a figura 3B é um desenho de um exemplo de um cabeçote de impressão formado usando matrizes de cor, que pode ser usado para três cores de tinta; a figura 3C mostra vistas em corte transversal dos cabeçotes de impressão, incluindo matrizes montadas através de seções sólidas e através de seções com orifícios de alimentação de fluido; a figura 4 é um cartucho de impressora que incorpora as matrizes de cor descritas em relação à figura 3B; a figura 5 é um desenho de uma porção de um exemplo de uma matriz de cor mostrando as camadas usadas para formar a matriz de cor; as figuras 6A e 6B são desenhos da matriz de cor mostrando uma visão de perto de um exemplo de um traço de polissilício conectando o circuito lógico da matriz de cor a FETs no lado de energia da matriz de cor; as figuras 7A e 7B são desenhos da matriz de cor mostrando vistas próximas dos traços entre os orifícios de alimentação de fluido; as figuras 8A e 8B são desenhos de uma micrografia eletrônica da seção entre dois orifícios de alimentação de fluido;

a figura 9 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método para formar uma matriz; a figura 10 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método para formar componentes em uma matriz usando uma pluralidade de camadas; a figura 11 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método para formar circuitos em uma matriz com circuitos de acoplamento de traços em cada lado da matriz; a figura 12 é um diagrama esquemático de um exemplo de um conjunto de quatro primitivos, denominado como um primitivo quádruplo; a figura 13 é um desenho de um exemplo de uma configuração do circuito digital, mostrando a simplificação que pode ser alcançada por um único conjunto de circuitos de bocal; a figura 14 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta, mostrando o impacto do roteamento de intervalo cruzado na energia e no roteamento de energia; a figura 15 é um desenho de um exemplo de uma planta baixa de circuito para uma matriz de cor; a figura 16 é outro desenho de um exemplo de uma matriz de cor; a figura 17 é um desenho de um exemplo de uma matriz de cor que mostra uma estrutura de repetição; a figura 18 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta mostrando uma estrutura geral para a matriz; a figura 19 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta mostrando uma estrutura de repetição; a figura 20 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta mostrando um sistema para detecção de fissuras;

a figura 21 é uma vista expandida de um exemplo de um orifício de alimentação de fluido de uma matriz preta mostrando o traço de detecção de fissura roteado ao redor do orifício de alimentação de fluido; e a figura 22 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método para formar um traço de detecção de fissura.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE EXEMPLOS ESPECÍFICOS

[003] Cabeçotes de impressão são formados usando matriz com atuadores fluídicos, tais como ejetores microfluídicos e bombas microfluídicas. Os atuadores fluídicos podem ser baseados em tecnologias térmicas ou piezoelétricas e são formados usando pedaços longos e estreitos de silício, aqui denominados matrizes. Conforme usado neste documento, um atuador fluídico é um dispositivo em uma matriz que força um fluido de uma câmara e inclui a câmara e estruturas associadas. Em exemplos aqui descritos, um tipo de atuador fluídico, um ejetor microfluídico, é usado como um ejetor de gota, ou bocal em uma matriz usada para impressão e outras aplicações. Por exemplo, os cabeçotes de impressão podem ser usados como dispositivos de ejeção de fluido em aplicações de impressão bidimensional e tridimensional e outros sistemas de distribuição de fluido de alta precisão, incluindo aplicações farmacêuticas, laboratoriais, médicas, ciências biológicas e forenses.

[004] O custo dos cabeçotes de impressão é frequentemente determinado pela quantidade de silício usado nas matrizes, o custo da matriz e o processo de fabricação aumentam com a quantidade total de silício usado em uma matriz. Consequentemente, cabeçotes de impressão de custo mais baixo podem ser formados movendo a funcionalidade da matriz para outros circuitos integrados, permitindo matrizes menores.

[005] Muitas matrizes atuais têm um intervalo de alimentação de tinta no meio da matriz para trazer tinta para os atuadores fluídicos. O intervalo de alimentação de tinta geralmente fornece uma barreira para transportar sinais de um lado de uma matriz para o outro lado de uma matriz, o que muitas vezes requer circuitos duplicados em cada lado da matriz, aumentando ainda mais o tamanho da matriz. Neste arranjo, os atuadores fluídicos em um lado do intervalo, que pode ser denominado esquerdo ou oeste, têm endereçamento independente e circuitos de barramento de energia de atuadores fluídicos no lado oposto do intervalo de alimentação de tinta, que pode ser denominado direito ou leste.

[006] Os exemplos descritos neste documento fornecem uma nova abordagem para fornecer fluido aos atuadores fluídicos dos ejetores de gota. Nesta abordagem, o intervalo de alimentação de tinta é substituído por um arranjo de orifícios de alimentação de fluido disposto ao longo da matriz, próximo aos atuadores fluídicos. O arranjo de orifícios de alimentação de fluido disposto ao longo da matriz pode ser denominado zona de alimentação, neste documento. Como resultado, os sinais podem ser roteados através da zona de alimentação, entre os orifícios de alimentação de fluido, por exemplo, do circuito lógico localizado em um lado dos orifícios de alimentação de fluido para imprimir circuitos de energia, como transistores de efeito de campo (FETs), localizados no lado oposto dos orifícios de alimentação de fluido. Na presente invenção,

isso é denominado roteamento de intervalo cruzado. O circuito para rotear os sinais inclui traços que são fornecidos em camadas entre a tinta adjacente ou orifícios de alimentação de fluido.

[007] Conforme usado neste documento, um primeiro lado da matriz e um segundo lado da matriz denotam as bordas longas da matriz que estão em alinhamento com os orifícios de alimentação de fluido, que são posicionados perto ou no centro da matriz. Além disso, como utilizado na presente invenção, os atuadores fluídicos estão localizados em uma face frontal da matriz e a tinta ou fluido é alimentado para os orifícios de alimentação de fluido a partir de um intervalo na face posterior da matriz. Consequentemente, a largura da matriz é medida da borda do primeiro lado da matriz até a borda do segundo lado da matriz. Da mesma forma, a espessura da matriz é medida da face frontal da matriz até a face posterior da matriz.

[008] O roteamento de intervalo cruzado permite a eliminação de circuitos duplicados na matriz, o que pode diminuir a largura da matriz, por exemplo, em 150 micrômetros (µm) ou mais. Em alguns exemplos, isso pode fornecer uma matriz com uma largura de cerca de 450 µm ou cerca de 360 µm ou menos. Em alguns exemplos, a eliminação de circuitos duplicados pelo roteamento de intervalo cruzado pode ser usada para aumentar o tamanho do circuito na matriz, por exemplo, para melhorar o desempenho em aplicações de valor mais alto. Nestes exemplos, os FETs de energia, os traços de circuito, traços de energia e semelhantes, podem ser aumentados em tamanho. Isso pode fornecer matrizes que são capazes de pesos de gotas maiores. Consequentemente, em alguns exemplos, as matrizes podem ser menos do que cerca de 500 µm, ou menos do que cerca de 750 µm, ou menos do que cerca de 1000 µm.

[009] A espessura da matriz da face frontal para a face posterior também é diminuída pelas eficiências obtidas a partir do uso dos orifícios de alimentação de fluido. As matrizes anteriores que usam intervalos de alimentação de tinta podem ser maiores do que cerca de 675 µm, enquanto as matrizes que usam os orifícios de alimentação de fluido podem ter menos do que cerca de 400 µm de espessura. O comprimento das matrizes pode ser de cerca de 10 milímetros (mm), cerca de 20 mm ou cerca de 20 mm, dependendo do número de atuadores fluídicos usados para o projeto. O comprimento das matrizes inclui espaço em cada extremidade da matriz para circuitos, de acordo com os atuadores fluídicos ocupam uma parte do comprimento da matriz. Por exemplo, para uma matriz preta de cerca de 20 mm de comprimento, os atuadores fluídicos podem ocupar cerca de 13 mm, que é o comprimento de faixa. Um comprimento de faixa é a largura da banda de impressão, ou ejeção de fluido, formada quando um cabeçote de impressão é movido através de um meio de impressão.

[010] Além disso, isso permite a co-localização de dispositivos semelhantes para maior eficiência e configuração. O roteamento de intervalo cruzado também otimiza o fornecimento de energia, permitindo que as colunas esquerda e direita, ou zonas de atuadores fluídicos, de vários atuadores fluídicos compartilhem os circuitos de roteamento de energia e aterramento. Uma matriz mais estreita pode ser mais frágil do que uma matriz mais larga. Consequentemente, a matriz pode ser montada em um composto de enchimento polimérico que tem um intervalo de um lado reverso para permitir que a tinta flua para os orifícios de alimentação de fluido. Em alguns exemplos, o composto de enchimento é uma epóxi, embora possa ser um acrílico, um policarbonato, um sulfeto de polifenileno e semelhantes.

[011] O roteamento de intervalo cruzado também permite a otimização da configuração do circuito. Por exemplo, os domínios de alta tensão e baixa tensão podem ser isolados em lados opostos dos orifícios de alimentação de fluido, permitindo melhorias na confiabilidade e no fator de forma das matrizes. A separação dos domínios de alta tensão e baixa tensão pode diminuir ou eliminar tensões parasitas, diafonia e outros problemas que afetam a confiabilidade da matriz. Além disso, unidades de repetição que incluem os circuitos lógicos, atuadores fluídicos, orifícios de alimentação de fluido e circuitos de energia para um conjunto de bocais podem ser projetadas para fornecer o passo desejado em um formato muito estreito.

[012] Os orifícios de alimentação de fluido posicionados em uma linha paralela a um eixo longitudinal da matriz podem tornar a matriz mais suscetível a danos de tensões mecânicas. Por exemplo, os orifícios de alimentação de fluido podem atuar como uma série de perfurações que aumentam a chance de que uma fissura se desenvolva através dos orifícios de alimentação de fluido ao longo do eixo longitudinal da matriz. Para detectar fissuras durante a fabricação, por exemplo, antes da montagem no composto de enchimento, um circuito de detecção de fissuras pode ser posicionado em torno dos orifícios de alimentação de fluido em uma forma de serpentina. O circuito de detecção de fissura pode ser um resistor que quebra se uma fissura se formar, fazendo com que a resistência vá de uma primeira resistência, como centenas de quilo-ohms, para um circuito aberto. Isso pode reduzir os custos de produção, identificando matrizes quebradas antes da conclusão do processo de fabricação.

[013] A matriz usada para um cabeçote de impressão, conforme descrito neste documento, usa resistores para aquecer fluidos no atuador fluídico, causando a ejeção de gotas por expansão térmica. No entanto, as matrizes não estão limitadas a atuadores fluídicos acionados termicamente e podem usar atuadores fluídicos piezoelétricos que são alimentados a partir de orifícios de alimentação de fluido. Conforme descrito neste documento, o atuador fluídico inclui o acionador e estruturas associadas, como a câmara de fluido e um bocal para um ejetor microfluídico.

[014] Além disso, a matriz pode ser usada para formar atuadores fluídicos para outras aplicações além de um cabeçote de impressão, como bombas microfluídicas, usadas em instrumentação analítica. Neste exemplo, os atuadores fluídicos podem ser alimentados com soluções de teste ou outros fluidos, em vez de tinta, a partir de orifícios de alimentação de fluido. Consequentemente, em vários exemplos, os orifícios de alimentação de fluido e tintas podem ser usados para fornecer materiais fluídicos que podem ser ejetados ou bombeados por ejeção de gotas de expansão térmica ou ativação piezoelétrica.

[015] A figura 1 A é uma vista de um exemplo de uma matriz 100 usada para um cabeçote de impressão. A matriz 100 inclui todos os circuitos para operar os atuadores fluídicos 102 em ambos os lados de um intervalo de alimentação de fluido 104. Consequentemente, todas as conexões elétricas são movidas para fora em almofadas 106 localizadas em cada extremidade da matriz 100. Como resultado, a largura 108 da matriz é cerca de 1500 µm. A figura 1 B é uma vista ampliada de uma porção da matriz 100. Como pode ser visto nesta vista ampliada, o intervalo de alimentação de fluido 104 ocupa uma quantidade substancial de espaço no centro da matriz 100, aumentando a largura 108 da matriz 100.

[016] A figura 2A é uma vista de um exemplo de uma matriz 200 usada para um cabeçote de impressão. A figura 2B é uma seção transversal ampliada de uma porção da matriz 200. Em comparação com a matriz 100 da figura 1A, o projeto da matriz 200 permite uma porção dos circuitos de ativação para um circuito integrado secundário, ou circuito integrado de aplicação específica (ASIC) 202.

[017] Em contrapartida a um intervalo de alimentação de fluido 104 da matriz 100, a matriz 200 usa orifícios de alimentação de fluido 204 para fornecer fluido, tal como tintas, aos atuadores fluídicos 206 para ejeção por resistores térmicos 208. Conforme descrito neste documento, o roteamento de intervalo cruzado permite que os circuitos sejam roteados ao longo das pontes de silício 210 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 e através do eixo longitudinal 212 da matriz 200. Isso permite que a largura 214 da matriz 200 seja substancialmente diminuída em relação aos projetos anteriores que não tinham os orifícios de alimentação de fluido 204.

[018] A diminuição na largura 214 da matriz 200 diminui os custos substancialmente, por exemplo, diminuindo a quantidade de silício no substrato da matriz 200. Além disso,

a distribuição de circuitos e funções entre a matriz e o ASIC 202 permite diminuir ainda mais na largura 214. Conforme descrito neste documento, a matriz 200 também inclui circuitos de sensor para operações e diagnósticos. Em alguns exemplos, a matriz 200 inclui sensores térmicos 216, por exemplo, posicionados ao longo do eixo longitudinal da matriz perto de uma extremidade da matriz, no meio da matriz e perto da extremidade oposta da matriz.

[019] As figuras 3A a 3C são desenhos da formação de um cabeçote de impressão 300 pela montagem das matrizes 302 ou 304 em uma montagem polimérica 310 formada a partir de um composto de enchimento. As matrizes 302 e 304 são muito estreitas para fixar os corpos das canetas ou direcionar fluidicamente o fluido a partir dos reservatórios. Consequentemente, as matrizes 302 e 304 são montadas em uma montagem polimérica 310 formada a partir de um composto de enchimento, como um material epóxi, entre outros. O suporte polimérico 310 do cabeçote de impressão 300 tem intervalos 314 que fornecem uma região aberta para permitir que o fluido flua do reservatório para os orifícios de alimentação de fluido 204 nas matrizes 302 e 304.

[020] A figura 3A é um desenho de um exemplo de um cabeçote de impressão 300 formado a partir de uma matriz preta 302 que é montada em um composto de enchimento. Na matriz preta 302 da figura 3A, duas linhas de bocais 320 são visíveis, em que cada grupo de dois bocais alternados 320 são alimentados a partir de um dos orifícios de alimentação de fluido 204 ao longo da matriz preta 302. Cada um dos bocais 320 é uma abertura a uma câmara de fluido acima de um resistor térmico. A atuação do resistor térmico força o fluido para fora através dos bocais 320, assim, cada combinação de câmara de fluido do resistor térmico e bocal representa um atuador fluídico, especificamente, um ejetor microfluídico. Pode-se notar que os orifícios de alimentação de fluido 204 não estão isolados uns dos outros, permitindo que o fluido flua dos orifícios de alimentação de fluido 204 para os orifícios de alimentação de fluido 204 próximos, proporcionando uma taxa de fluxo mais alta para os bocais ativos.

[021] A figura 3B é um desenho de um exemplo de um cabeçote de impressão 300 formado usando matrizes de cores 304, que podem ser usadas para três cores de tinta. Por exemplo, uma matriz de cor 304 pode ser usada para uma tinta ciano, outra matriz de cor 304 pode ser usada para uma tinta magenta e uma última matriz de cor 304 pode ser usada para uma tinta amarela. Cada uma das tintas será alimentada no intervalo associado 314 das matrizes de cor 304 a partir de um reservatório de tinta de cor separado. Embora este desenho mostre apenas três das matrizes de cor 304 na montagem, uma quarta matriz, como uma matriz preta 302, pode ser incluída para formar uma matriz CMYK. Da mesma forma, outras configurações de matriz podem ser usadas.

[022] A figura 3C mostra vistas em seção transversal dos cabeçotes de impressão 300 incluindo matrizes montadas 302 ou 304 através das seções sólidas 322 e através das seções 324 tendo orifícios de alimentação de fluido 318. Isso mostra que os orifícios de alimentação de fluido 318 estão acoplados aos intervalos 314 para permitir que a tinta flua dos intervalos 314 através das matrizes 302 e 304 montadas. Como descrito na presente invenção, as estruturas nas figuras 3A a 3C não estão limitadas a tintas, mas podem ser usadas para fornecer outros fluidos para atuadores fluídicos em matrizes.

[023] A figura 4 é um exemplo de um cartucho de impressora 400 que incorpora as matrizes de cor 304 descritas em relação à figura 3B. As matrizes de cores montadas 304 formam uma almofada 402. Conforme descrito neste documento, a almofada 402 inclui as matrizes de silício multicoloridas e o composto de montagem polimérico, como um composto de enchimento de epóxi. O receptáculo 404 mantém o reservatório de tinta usado para alimentar as matrizes de cor 304 montadas na almofada 402. Uma conexão flexível 406, como um circuito flexível, mantém os contatos da impressora, ou almofadas 408, usados para fazer a interface com o cartucho de impressora 400. O modelo de circuito diferente, conforme descrito neste documento, permite que menos almofadas 408 sejam usadas no cartucho de impressora 400 versus cartuchos de impressora anteriores.

[024] A figura 5 é um desenho de uma porção 500 de uma matriz de cor 304 mostrando as camadas 502, 504 e 506 usadas para formar a matriz de cor 304. Itens numerados semelhantes são descritos em relação à figura 2. Os materiais usados para fazer as camadas incluem polissilício, alumínio-cobre (AICu), tântalo (Ta), ouro (Au), dopagem de implante (Nwell, Pwell e etc.). No desenho, a camada 502 mostra o roteamento de camadas, ou traços de polissilício, 508 do circuito lógico 510 da matriz de cor 304 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 para transistores de efeito de campo (FETs) formando circuitos de energia 512 da matriz de cor 304 (mostrado parcialmente no desenho). Isso permite a energização dos FETs para acionar os resistores de jato de tinta térmico (TIJ) 514 que alimentam os atuadores fluídicos para forçar o líquido para fora da câmara acima do resistor térmico. Camadas adicionais 516 e 518, podem incluir metal 1 504 e metal 2 506, são usadas como retornos de aterramento de energia para a corrente para os resistores TIJ 514. Também pode ser notado que a matriz de cor 304 mostrada na figura 5 são os resistores TIJ 514 posicionados apenas em um lado dos orifícios de alimentação de fluido 204, que alternam entre gotas de alto peso (HWD) e gotas de baixo peso (LWD) para fornecer tamanhos de gota diferentes para aumentar a precisão da gota. Para controlar os pesos de gota, os resistores TIJ 514 e estruturas associadas para o HWD são maiores do que os resistores TIJ 514 usados para o LWD, conforme discutido mais detalhadamente em relação à figura

15. Conforme descrito neste documento, as estruturas associadas no atuador fluídico incluem uma câmara de fluido e bocal para um ejetor microfluídico. Em uma matriz preta 302, os resistores TIJ 514 e estruturas associadas são do mesmo tamanho e alternam entre cada lado dos orifícios de alimentação de fluido 204.

[025] As figuras 6A e 6B são desenhos da matriz de cor 304 mostrando uma vista próxima de um traço 602 conectando o circuito lógico 510 da matriz de cor 304 a FETs 604 nos circuitos de energia 512 da matriz de cor 304. Itens numerados semelhantes são descritos com relação às figuras 2, 3 e 5. Os condutores são empilhados para permitir múltiplas conexões entre os lados esquerdo e direito da matriz 608 dos orifícios de alimentação de fluido 204. Nos exemplos, a fabricação é realizada usando tecnologia de semicondutor de óxido de metal complementar, em que camadas condutoras, tais como a camada de polissilício, a primeira camada de metal, a segunda camada de metal e semelhantes, são separadas por um dielétrico que permite que sejam empilhadas sem interferência elétrica, como diafonia. Isto é descrito adicionalmente em relação às figuras 7 e 8.

[026] As figuras 7A e 7B são desenhos da matriz de cor 304 mostrando vistas próximas dos traços entre os orifícios de alimentação de fluido 204. Itens numerados semelhantes são descritos em relação às figuras 2 e 5. A figura 7A é uma vista de dois orifícios de alimentação de fluido 204, enquanto a figura 7B é uma vista expandida da seção mostrada pela linha 702. Nesta vista das diferentes camadas entre os orifícios de alimentação de fluido 204 pode ser visto incluindo uma camada de tântalo 704. Além disso, as camadas descritas em relação à figura 5 são mostradas, incluindo a camada de polissilício 508, a camada de metal 1 516 e a camada de metal 2 518. Em alguns exemplos, conforme descrito em relação às figuras 20 e 21, 1 dos traços de polissilício 508 podem ser usados para fornecer um detector de fissuras embutido para a matriz de cor 304. As camadas 508, 516 e 518 são separadas por um dielétrico para fornecer isolamento, conforme discutido mais adiante em relação às figuras 8A e 8B. Deve-se notar que, embora as figuras 6A, 6B, 7A e 7B mostrem a matriz de cor 304, as mesmas características de projeto são usadas na matriz preta 302.

[027] As figuras 8A e 8B são desenhos de uma micrografia eletrônica da seção entre dois orifícios de alimentação de fluido 204 da matriz de cor 304. Itens numerados semelhantes são descritos em relação às figuras 2, 3 e 5. A camada superior nesta estrutura é um primer SU-8 802, que é usado para formar a cobertura final sobre o circuito, incluindo os bocais 320 para a matriz de cor 304. No entanto, as mesmas camadas podem estar presentes entre os orifícios de alimentação de fluido 204 em uma matriz preta 302.

[028] A figura 8B é uma seção transversal 804 entre dois orifícios de alimentação de fluido 204 da matriz de cor 304. Como mostrado na figura 8B, os orifícios de alimentação de fluido 204 são gravados em relevo através de uma camada de silício 806, que funciona como um substrato, deixando uma ponte que conecta os dois lados da matriz de cor 304. Várias camadas são depositadas no topo da camada de silício 806. Um óxido de campo espesso, ou camada FOX, 808 é depositado no topo da camada de silício 806 para isolar outras camadas da camada de silício 806. Uma estrutura de suporte 810, formada do mesmo material que o metal 1 516, é depositada em cada lado da camada FOX 808.

[029] No topo da camada FOX 808, as camadas de polissilício 508 são depositadas, por exemplo, para acoplar circuitos lógicos em um lado da matriz 200 para energizar os transistores em um lado oposto da matriz 200. Outros usos para as camadas de polissilício 508 podem incluir traços de detecção de fissuras depositados entre os orifícios de alimentação de fluido 204, como descrito em relação às figuras 20 e 21. Polissilício, ou silício policristalino, é uma forma de silício policristalina de alta pureza. Em exemplos, ele é depositado usando deposição de vapor químico de baixa pressão de silano (SiH4). As camadas de polissilício 508 podem ser implantadas ou dopadas para formar materiais de n poços e p poços. Uma primeira camada dielétrica 812 é depositada sobre as camadas de polissilício 508 como uma barreira de isolamento. Em um exemplo, a primeira camada dielétrica 812 é feita de vidro de borofosfosilicato / ortossilicato de tetraetila (BPSG / TEOS), embora outros materiais possam ser usados.

[030] Uma camada de metal 1 516 pode então ser depositada sobre a primeira camada dielétrica 812. Em vários exemplos, o metal 1 516 é formado a partir de nitreto de titânio (TiN), liga de alumínio e cobre (AICu) ou nitreto de titânio / titânio (TiN / Ti), entre outros materiais, como ouro. Uma segunda camada dielétrica 814 é depositada sobre a camada de metal 1 516 para fornecer uma barreira de isolamento. Em um exemplo, a segunda camada dielétrica 814 é uma camada TEOS / TEOS formada por uma deposição química a vapor de plasma de alta densidade (HDP-TEOS / TEOS).

[031] Uma camada de metal 2 518 pode então ser depositada sobre a segunda camada dielétrica 814. Em vários exemplos, o metal 2 518 é formado a partir de uma liga de nitreto de silício de tungstênio (WSiN), liga de cobre e alumínio (AICu) ou nitreto de titânio / titânio (TiN / Ti), entre outros materiais, como ouro. Uma camada de passivação 816 é então depositada sobre o topo do metal 2 518 para fornecer uma barreira de isolamento. Em um exemplo, a camada de passivação 816 é uma camada de carboneto de silício / nitreto de silício (SiC / SiN).

[032] Uma camada de tântalo (Ta) 818 é depositada sobre o topo da camada de passivação 816 e a segunda camada dielétrica 814. A camada de tântalo 818 protege os componentes do traço da degradação causada pela exposição potencial a fluidos, como tintas. Uma camada de SU-8 820 é então depositada sobre a matriz 200 e é gravada em relevo para formar os bocais 320 e canais de fluxo 822 sobre a matriz 200. SU-8 é um fotorresistente negativo à base de epóxi, no qual as partes expostas à luz UV são reticuladas, tornando-se resistentes a solventes e gravação em relevo por plasma. Outros materiais podem ser usados além ou no lugar do SU-8. Os canais de fluxo 822 são configurados para alimentar fluido dos orifícios de alimentação de fluido, ou orifícios de alimentação de fluido 204, para os bocais 320 ou atuadores fluídicos. Em cada um dos canais de fluxo 822, um botão 824 ou saliência é formado no SU-8 820 para bloquear a entrada de partículas no fluido nas câmaras de ejeção sob os bocais 320. Um botão 826 é mostrado na seção transversal da figura 8B.

[033] O empilhamento de condutores sobre a camada de silício 806 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 aumenta as conexões entre os lados esquerdo e direito do arranjo de orifícios de alimentação de fluido 204. Conforme descrito neste documento, a camada de polissilício 508, a camada 1 de metal 516, camada 2 de metal 518 e semelhantes são todas camadas condutoras únicas separadas por dielétrico, ou camadas isolantes, 812, 814 e 816, que permitem que sejam empilhadas. Dependendo da implementação do projeto, como a matriz de cor 304 mostrada nas figuras 8A e 8B, um detector de fissura e semelhantes, as várias camadas são usadas em diferentes combinações para formar as conexões VPP, PGND e de controle digital para acionar os FETs e os resistores TIJ.

[034] A figura 9 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método 900 para formar uma matriz. O método

900 pode ser usado para fazer a matriz de cor 304 usada como uma matriz para impressoras coloridas, bem como a matriz preta 302 usada para tintas pretas e outros tipos de matrizes que incluem atuadores fluídicos. O método 900 começa no bloco 902 com a gravação em relevo dos orifícios de alimentação de fluido através de um substrato de silício, ao longo de uma linha paralela a um eixo longitudinal do substrato. Em alguns exemplos, as camadas são depositadas primeiramente, então a gravação em relevo dos orifícios de alimentação de fluido é realizada após as camadas serem formadas.

[035] Em um exemplo, uma camada de polímero fotorresistente, como SU-8, é formada sobre uma porção da matriz para proteger as áreas que não devem ser gravadas em relevo. O fotorresistente pode ser um fotorresistente negativo, que é reticulado pela luz, ou um fotorresistente positivo, que se torna mais solúvel pela exposição à luz. Em um exemplo, uma máscara é exposta a uma fonte de luz UV para fixar partes da camada protetora e as partes não expostas à luz UV são lavadas. Neste exemplo, a máscara evita a reticulação das porções da camada protetora que cobrem a área dos orifícios de alimentação de fluido.

[036] No bloco 904, uma pluralidade de camadas é formada no substrato para formar a matriz. As camadas podem incluir o polissilício, o dielétrico sobre o polissilício, metal 1, o dielétrico sobre o metal 1, metal 2, a camada de passivação sobre o metal 2 e a camada de tântalo sobre o topo. Conforme descrito acima, o SU-8 pode então ser estratificado em camadas sobre o topo da matriz e padronizado para implementar os canais de fluxo e bocais. A formação das camadas pode ser feita por deposição química a vapor para depositar as camadas, seguido de gravação em relevo para remover porções que não são necessárias. As técnicas de fabricação podem ser a fabricação padrão usada na formação de semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS). As camadas que podem ser formadas no bloco 904 e a localização dos componentes são discutidas mais detalhadamente em relação à figura 10.

[037] A figura 10 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método 1000 para formar componentes em uma matriz usando uma pluralidade de camadas. Em um exemplo, o método 1000 mostra detalhes das camadas que podem ser formadas no bloco 904 da figura 9. O método começa no bloco 1002 com a formação de circuitos de energia lógicos na matriz. No bloco 1004, circuitos de linha de endereço, incluindo linhas de endereço para grupos de primitivos, como descrito em relação às figuras 12 e 13, são formados na matriz. No bloco 1006, circuitos de endereço lógicos, incluindo circuitos de decodificação, conforme descrito em relação às figuras 12 e 13, são formados na matriz. No bloco 1008, os circuitos de memória são formados na matriz. No bloco 1010, os circuitos de energia são formados na matriz. No bloco 1012, as linhas de energia são formadas na matriz. Os blocos mostrados na figura 10 não devem ser considerados sequenciais. Como seria para um versado na técnica, as várias linhas e circuitos são formados através da matriz ao mesmo tempo que as várias camadas são formadas. Além disso, os processos descritos em relação à figura 10 podem ser usados para formar componentes em uma matriz colorida ou em uma matriz em preto e branco.

[038] Conforme descrito neste documento, o uso dos orifícios de alimentação de fluido permite que os circuitos cruzem a matriz em traços formados sobre o silício entre os orifícios de alimentação de fluido. Consequentemente, os circuitos podem ser compartilhados entre cada lado da matriz, diminuindo a quantidade total de circuitos necessários na matriz.

[039] A figura 11 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método 110 para formar circuitos em uma matriz com circuitos de acoplamento de traços em cada lado da matriz. Como usado na presente invenção, um primeiro lado da matriz e um segundo lado da matriz denotam as bordas longas da matriz em alinhamento com os orifícios de alimentação de fluido posicionados perto ou no centro da matriz. O método 1 100 começa no bloco 1 102 com a formação de linhas de energia lógicas ao longo de um primeiro lado da matriz. As linhas de energia lógicas são linhas de baixa tensão usadas para fornecer energia aos circuitos lógicos, por exemplo, em uma tensão de cerca de 2 a cerca de 7 V, e linhas de aterramento associadas aos circuitos lógicos. No bloco 110, os circuitos de endereço lógicos são formados ao longo do primeiro lado da matriz. No bloco 1 106, as linhas de endereço são formadas ao longo do primeiro lado da matriz. No bloco 110, os circuitos de memória são formados ao longo do primeiro lado da matriz.

[040] No bloco 1110, os circuitos de energia do ejetor são formados ao longo de um segundo lado da matriz. Em alguns exemplos, os circuitos de energia do ejetor incluem transistores de efeito de campo (FETs) e resistores de jato de tinta térmico (TIJ) usados para aquecer um fluido para forçar o fluido a ser ejetado de um bocal. No bloco 1112, as linhas de energia do circuito de energia são formadas ao longo do segundo lado da matriz. As linhas de energia do circuito de energia são linhas de energia de alta tensão (Vpp) e linhas de retorno (Pgnd) usadas para fornecer energia aos circuitos de energia do ejetor, por exemplo, a uma voltagem de cerca de 25 a cerca de 35 V.

[041] No bloco 1114, traços de acoplamento dos circuitos lógicos aos circuitos de energia, entre os orifícios de alimentação de fluido, são formados. Conforme descrito neste documento, os traços podem transportar sinais de circuitos lógicos localizados no primeiro lado da matriz para circuitos de energia no segundo lado da matriz. Além disso, traços podem ser incluídos para realizar a detecção de fissuras entre os orifícios de alimentação de fluido, conforme descrito neste documento.

[042] Em matrizes, nas quais os circuitos do bocal são separados por um intervalo de alimentação de fluido central, circuitos lógicos, linhas de endereço e semelhantes são repetidos em cada lado do intervalo de alimentação de fluido central. Em contrapartida, em matrizes formadas usando os métodos das figuras 9 a 11 a capacidade de direcionar circuitos de um lado da matriz para o outro lado da matriz elimina a necessidade de duplicar alguns circuitos em ambos os lados da matriz. Isso é esclarecido observando-se os circuitos da estrutura física da matriz. Em alguns exemplos descritos neste documento, os bocais são agrupados em conjuntos endereçados individualmente, denominados primitivos, conforme discutido posteriormente com respeito à figura 12.

[043] A figura 12 é um diagrama esquemático 1200 de um exemplo de um conjunto de quatro primitivos, denominado um primitivo quádruplo. Para facilitar a explicação dos primitivos e do endereçamento compartilhado, os primitivos à direita do diagrama esquemático 1200 são marcados a leste, por exemplo, nordeste (NE) e sudeste (SE). Primitivos à esquerda do diagrama esquemático 1200 são marcados a oeste, por exemplo, noroeste (NO) e sudoeste (SO). Neste exemplo, cada bocal 1202 é disparado por um FET que é marcado como Fx, onde x é de 1 a 32. O diagrama esquemático 1200 também mostra os resistores TIJ, marcados como Rx, onde x é também 1 a 32, que correspondem a cada bocal 1202. Embora os bocais sejam mostrados em cada lado da alimentação de fluido no diagrama esquemático 1200, este é um arranjo virtual. Em uma matriz de cor 304 formada usando as técnicas atuais, os bocais 1202 estariam no mesmo lado da alimentação de fluido.

[044] Em cada primitivo, NE, NO, SE e SO, oito endereços, marcados de 0 a 7, são usados para selecionar um bocal para disparo. Em outros exemplos, há 16 endereços por primitivo e 64 bocais por primitivo quádruplo. Os endereços são compartilhados, em que um endereço seleciona um bocal em cada grupo. Neste exemplo, se o endereço quatro for fornecido, os bocais 1204, ativados pelos FETs F9, F10, F25 e F26 são selecionados para disparo. O qual, se qualquer desses bocais 1204 irá disparar depende de seleções de primitivos separados, que são exclusivos para cada primitivo. Um sinal de disparo também é transmitido para cada primitivo. Um bocal dentro de um primitivo é disparado quando os dados de endereço transmitidos a esse primitivo selecionam um bocal para disparo, os dados carregados nesse primitivo indicam que o disparo deve ocorrer para aquele primitivo e um sinal de disparo é enviado.

[045] Em alguns exemplos, um pacote de dados de bocal, aqui referido como um grupo de pulso de disparo (FPG), inclui bits de início usados para identificar o início de um FPG, bits de endereço usados para selecionar um bocal 1202 em cada dado de primitivo, dados de disparo para cada primitivo, dados usados para definir as configurações operacionais e bits de parada FPG usados para identificar o final de um FPG. Uma vez que um FPG tenha sido carregado, um sinal de disparo é enviado a todos os grupos de primitivos que irão disparar todos os bocais endereçados. Por exemplo, para disparar todos os bocais no cabeçote de impressão, um FPG é enviado para cada valor de endereço, junto com uma ativação de todos os primitivos no cabeçote de impressão. Assim, oito FPGs serão emitidos, cada um associado a um endereço único 0-7. O endereçamento mostrado no diagrama esquemático 1200 pode ser modificado para abordar questões de diafonia fluídica, qualidade de imagem e restrições de fornecimento de energia. O FPG também pode ser usado para gravar em um elemento de memória não volátil associado a cada bocal, por exemplo, em vez de disparar o bocal.

[046] Uma região de alimentação de fluido central 1206 pode incluir orifícios de alimentação de fluido ou um intervalo de alimentação de fluido. No entanto, se a região central de alimentação de tinta 1206 for um intervalo de alimentação de fluido, os circuitos lógicos e as linhas de endereçamento, como as três linhas de endereço neste exemplo que são usadas fornecem endereços 0-7 para selecionar um bocal para disparar cada primitivo, são duplicados, visto que os traços não podem cruzar a região central de alimentação de tinta 1206. Se, no entanto, a região central de alimentação de fluido 1206 for feita de orifícios de alimentação de fluido, cada lado poderá compartilhar circuitos, simplificando a lógica.

[047] Embora os bocais 1202 nos primitivos descritos na figura 12 sejam mostrados em lados opostos da matriz, por exemplo, em cada lado da região de alimentação de fluido central 1206, este é um arranjo virtual. A localização dos bocais 1202 em relação à região de alimentação de tinta central 1206 depende do projeto da matriz, conforme descrito nas figuras a seguir. Em um exemplo, uma matriz preta 302 tem bocais alternados em cada lado do orifício de alimentação de fluido, em que os bocais alternados são do mesmo tamanho. Em outro exemplo, uma matriz de cor 304 tem uma linha de bocais em uma linha paralela a um eixo longitudinal da matriz, em que o tamanho dos bocais na linha dos bocais alterna entre bocais maiores e bocais menores.

[048] A figura 13 é um desenho de um exemplo de uma configuração 1300 do circuito digital, mostrando a simplificação que pode ser alcançada por um único conjunto de circuitos de bocal. A configuração 1300 pode ser usada para nenhuma matriz preta 302 da matriz de cor 304. Na configuração 1300, um barramento de força digital 1302 fornece energia e aterramento para todos os circuitos lógicos. Um barramento de sinal digital 1304 fornece linhas de endereço, linhas de seleção de primitivo e outras linhas lógicas para os circuitos lógicos. Neste exemplo, um barramento de sensor 1306 é mostrado. O barramento de sensor 1306 é um barramento analógico compartilhado ou multiplexado que transporta sinais de sensor, incluindo, por exemplo, sinais de sensores de temperatura e semelhantes. O barramento de sensor 1306 também pode ser usado para ler os elementos de memória não voláteis.

[049] Neste exemplo, o circuito lógico 1308 para primitivos em ambos os lados leste e oeste da matriz compartilham o acesso ao barramento de energia digital 1302, barramento de sinal digital 1304 e barramento de sensor 1306. Além disso, a decodificação de endereço pode ser realizada em um único circuito lógico para um grupo de primitivos 1310, como os primitivos NO e NE. Como resultado, o circuito total necessário para a matriz é reduzido.

[050] A figura 14 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta 302, mostrando o impacto do roteamento de intervalo cruzado na energia e no roteamento de energia. Os itens numerados semelhantes são conforme descritos em relação às figuras 2 e 6. Como uma matriz preta 302 é mostrada neste exemplo, os resistores TIJ estão em ambos os lados dos orifícios de alimentação de fluido 204. Uma estrutura semelhante seria usada em uma matriz de cor 304, embora os resistores TIJ estivessem em um único lado dos orifícios de alimentação de fluido 204 e alternassem em tamanho. Conectar tiras de energia 1402 através das nervuras de silício 1404 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 aumenta a largura efetiva do barramento de energia para fornecer corrente aos resistores TIJ. Em soluções anteriores que usam um intervalo para alimentação de tinta, o roteamento de energia da coluna direita e esquerda não pode contribuir para a outra coluna. Além disso, o uso de camadas de metal 1 e metal 2 como um plano de energia passando entre os orifícios de alimentação de fluido permite que a coluna esquerda (leste) e a coluna direita (oeste) dos bocais compartilhem um aterramento comum e barramento de alimentação. Os traços 602 que conectam os circuitos lógicos 510 da matriz preta 302 aos FETs 604 nos circuitos de energia 512 da matriz preta 302 também são visíveis no desenho.

[051] A figura 15 é um desenho de um exemplo de uma planta baixa de circuito ilustrando uma série de zonas de matriz para uma matriz de cor 304. Itens numerados semelhantes são descritos em relação às figuras 2, 3 e 5. Na matriz de cor 304, um barramento 1502 transporta linhas de controle, linhas de dados, linhas de endereço e linhas de energia para o circuito lógico de primitivo 1504, incluindo uma zona de energia lógica que inclui uma linha de energia lógica comum (Vdd) e uma linha de aterramento lógico comum (Lgnd) para fornecer uma tensão de fornecimento de cerca de 5 V para o circuito lógico. O barramento 1502 também inclui uma zona de linha de endereço incluindo linhas de endereço usadas para indicar um endereço para um bocal em cada grupo de primitivos de bocais. Consequentemente, o grupo de primitivos é um grupo ou subconjunto de atuadores fluídicos dos atuadores fluídicos na matriz de cor 304.

[052] Uma zona lógica de endereço inclui circuitos de linha de endereço, como circuito lógico de primitivo 1504 e circuito de decodificação 1506. O circuito lógico de primitivo 1504 acopla as linhas de endereço aos circuitos de decodificação 1506 para selecionar um bocal em um grupo de primitivos. O circuito lógico de primitivo 1504 também armazena bits de dados carregados no primitivo nas linhas de dados. Os bits de dados incluem os valores de endereço para as linhas de endereço e um bit associado a cada primitivo que seleciona se aquele primitivo dispara um bocal endereçado ou salva os dados.

[053] Os circuitos de decodificação 1506 selecionam um bocal para disparar ou selecionam um elemento de memória em uma zona de memória que inclui elementos de memória não voláteis 1508, para receber os dados. Quando um sinal de disparo é recebido através das linhas de dados no barramento 1502, os dados são armazenados em um elemento de memória nos elementos de memória não voláteis 1508 ou usados para ativar um FET 1510 ou 1512 em uma zona de circuito de energia nos circuitos de energia 512 da matriz de cor 304. A ativação de um FET 1510 ou 1512 fornece energia a um resistor TIJ 1516 ou 1518 correspondente a partir de um barramento de energia compartilhada (Vpp) 1514. Neste exemplo, os traços incluem circuitos de energia para energizar os resistores TIJ 1516 ou 1518. Outro barramento de energia 1520 compartilhado pode ser usado para fornecer um aterramento para os FETs 1510 e

1512. Em alguns exemplos, o barramento Vpp 1514 e o segundo o barramento de energia compartilhado 1520 podem ser revertidos.

[054] Uma zona de alimentação de fluido inclui os orifícios de alimentação de fluido 204 e os traços entre os orifícios de alimentação de fluido 204. Para a matriz de cor 304, dois tamanhos de gota podem ser usados, cada uma ejetada por resistores térmicos associados a cada bocal. Uma gota de alto peso (HWD) pode ser ejetada usando um resistor TIJ maior

1516. Uma gota de baixo peso (LWD) pode ser ejetada usando um resistor TIJ menor 1518. Eletricamente, os bocais HWD estão na primeira coluna, por exemplo, oeste, como descrito em relação às figuras 12 e 13. Os bocais LWD são eletricamente acoplados em uma segunda coluna, por exemplo,

a leste, conforme descrito em relação às figuras 12 e 13. Neste exemplo, os bocais físicos da matriz de cor 304 são interdigitados, alternando bocais HWD com bocais LWD.

[055] A eficiência da configuração pode ser melhorada alterando o tamanho dos FETs 1510 e 1512 correspondentes para corresponder à demanda de energia dos resistores TIJ 1516 e 1518. Consequentemente, neste exemplo, o tamanho dos FETs 1510 e 1512 são baseados no resistor TIJ 1516 ou 1518 que são alimentados. Um resistor TIJ 1516 maior é ativado por um FET 1512 maior, enquanto um resistor TIJ 1518 menor é ativado por um FET 1510 menor. Em outros exemplos, os FETs 1510 e 1512 são do mesmo tamanho, embora a energia consumida pelos FETs 1510 usada para energizar resistores TIJ menores 1518 seja menor.

[056] Uma planta baixa de circuito semelhante pode ser usada para uma matriz preta 302. No entanto, conforme descrito para exemplos aqui, os FETs para uma matriz preta são do mesmo tamanho, pois os resistores TIJ e bocais são do mesmo tamanho.

[057] A figura 16 é outro desenho de um exemplo de uma matriz de cor 304. Itens numerados semelhantes são conforme descrito em relação às figuras 3, 5 e 15. Como pode ser visto no desenho, os resistores TIJ 1516 e 1518 são posicionados em uma linha paralela a um eixo longitudinal da matriz de cor 304, ao longo de um lado dos orifícios de alimentação de fluido 204. O agrupamento de resistores TIJ 1516 e 1518 com os orifícios de alimentação de fluido 204 podem ser denominados como uma área de sistemas mecânicos microelétricos (MEMS) 1604. Além disso, neste desenho, o circuito de decodificação 1506 e os elementos de memória não volátil 1508 estão incluídos juntos em uma seção de circuitos

1602. Os FETs 1510 e 1512 são mostrados com o mesmo tamanho no desenho da figura 16. No entanto, em alguns exemplos, os FETs 1510, que ativam os resistores TIJ menores 1518, são menores do que os FETs 1512, que ativam os resistores TIJ maiores 1516, conforme descrito em relação à figura 15. Assim, as matrizes, tanto coloridas quanto pretas, têm estruturas repetidas que otimizam a capacidade de fornecimento de energia do cabeçote de impressão, enquanto minimizam o tamanho das matrizes.

[058] A figura 17 é um desenho de um exemplo de uma matriz de cor 304 mostrando uma estrutura de repetição 1702. Itens numerados semelhantes são conforme descrito em relação às figuras 5 e 16. Como discutido na presente invenção, o uso dos orifícios de alimentação de fluido 204 permite o roteamento de sinais de controle de baixa tensão do circuito lógico conectar-se às FETs de alta tensão entre os orifícios de alimentação de fluido 204. Como resultado, a estrutura de repetição 1702 inclui dois FETs 604, dois bocais 320 e um orifício de alimentação de fluido 204. Para uma matriz de cor 304 com 1200 pontos por polegada, isso fornece um passo de repetição de 42,33 µm. Como os FETs 604 e os bocais 320 estão apenas em um lado do orifício de alimentação de fluido 204, os requisitos de área do circuito são reduzidos, o que permite um tamanho menor para a matriz de cor 304, em comparação à matriz preta 302.

[059] A figura 18 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta 302 mostrando uma estrutura geral para a matriz. Os itens numerados semelhantes são conforme descritos em relação às figuras 2, 3, 6 e 16. Neste exemplo, os resistores

TIJ 1802 estão em ambos os lados dos orifícios de alimentação de fluido 204, permitindo que os bocais sejam de um tamanho semelhante, enquanto mantém o espaçamento vertical próximo ou um passo de ponto. Neste exemplo, os FETs 604 são todos do mesmo tamanho para acionar os resistores TIJ 1802. O circuito lógico 510 da matriz preta 302 é disposto na mesma configuração que o circuito lógico 510 de uma matriz de cor 304, descrito em relação à figura 15. Consequentemente, os traços 602 acoplam os circuitos lógicos 510 aos FETs 604 nos circuitos de energia 512.

[060] A figura 19 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta 302 que mostra uma estrutura de repetição 1702. Itens numerados semelhantes são conforme descrito em relação às figuras 5, 6, 16 e 17. Conforme descrito em relação à matriz de cor 304, porque os sinais de controle de baixa tensão que se conectam a FETs de alta tensão podem ser roteados entre os orifícios de alimentação de fluido 204, uma nova arquitetura de circuito de coluna e configuração é possível. Esta configuração inclui uma estrutura de repetição 1702 que tem dois FETs 604, dois bocais 320 e um orifício de alimentação de fluido 204. Isto é semelhante à estrutura de repetição da matriz de cor 304. No entanto, neste exemplo, um bocal 320 está à esquerda do orifício de alimentação de fluido 204 e um bocal 320 está à direita do orifício de alimentação de fluido 204 na estrutura de repetição 1702. Este projeto acomoda bocais de disparo maiores, para maiores volumes de gota de tinta, enquanto mantém os requisitos de área de circuito menores e otimiza a configuração para permitir uma matriz menor. Como no caso da matriz de cor 304, o roteamento de intervalo cruzado é realizado em múltiplas camadas de metal, incluindo camadas de polissilício e camadas de cobre e alumínio, entre outras.

[061] A matriz preta 302 é mais larga do que a matriz de cor 304, uma vez que os bocais 320 estão em ambos os lados dos orifícios de alimentação de fluido 204. Em alguns exemplos, a matriz preta 302 é de cerca de 400 a cerca de 450 µm. Em alguns exemplos, a matriz de cor 304 é de cerca de 300 a cerca de 350 µm.

[062] A figura 20 é um desenho de um exemplo de uma matriz preta 302 mostrando um sistema para detecção de fissura. Os itens numerados semelhantes são conforme descritos em relação às figuras 2, 3, 5, 6 e 16. A introdução de um arranjo de orifícios de alimentação de fluido 204 em uma linha paralela ao eixo longitudinal da matriz preta 302 aumenta a fragilidade da matriz. Conforme descrito neste documento, os orifícios de alimentação de fluido 204 podem agir como uma linha de perfuração ao longo do eixo longitudinal tanto da matriz preta 302 quanto da matriz de cor 304, permitindo que fissuras 2002 se formem entre esses recursos. Para detectar essas fissuras em 2002, um traço 2004 é roteados entre cada orifício de alimentação de fluido 204 para funcionar como um detector de fissuras embutido. Em um exemplo, com a formação de uma fissura, o traço 2004 é quebrado. Como resultado, a condutividade do traço 2004 cai para zero.

[063] O traço 2004 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 pode ser feito de um material quebradiço. Embora traços de metal possam ser usados, a ductilidade do metal pode permitir que ele se flexione através das fissuras que se formaram sem detectá-las. Consequentemente, em alguns exemplos, o traço 2004 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 são feitos de polissilício. Se o traço entre os orifícios de alimentação de fluido 204 ao longo da matriz preta 302, tanto ao lado quanto entre os orifícios de alimentação de fluido 204, forem feitos de polissilício, a resistência poderá ser tão alta quanto a vários megaohms. Em alguns exemplos, para reduzir a resistência geral e melhorar a detecção de fissuras, as porções 2006 do traço 2004 formadas ao lado dos orifícios de alimentação de fluido 204 e que conectam os traços 2004 entre os orifícios de alimentação de fluido 204, são feitas de um metal, como o alumínio-cobre, entre outros.

[064] A figura 21 é uma vista expandida de um orifício de alimentação de fluido 204 de uma matriz preta 302 mostrando o traço 2004 roteado entre os orifícios de alimentação de fluido adjacentes 204. Neste exemplo, o traço 2004 entre os orifícios de alimentação de fluido 204 é feito de polissilício, enquanto a porção 2006 do traço 2004 ao lado dos orifícios de alimentação de fluido 204 é feita de um metal.

[065] A figura 22 é um fluxograma de processo de um exemplo de um método 2200 para formar um traço de detecção de fissura. O método começa no bloco 2202, com a gravação em relevo de uma série de orifícios de alimentação de fluido em uma linha paralela a um eixo longitudinal de um substrato.

[066] No bloco 2204, uma série de camadas são formadas no substrato para formar o traço do detector de fissura, em que o traço do detector de fissura é roteado entre cada uma da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido no substrato. Conforme descrito neste documento, as camadas são formadas para dar voltas de lado a lado da matriz, entre cada par de orifícios de alimentação de fluido adjacentes, ao longo do lado de fora de um próximo orifício de alimentação de fluido e, em seguida, entre o próximo par de orifícios de alimentação de fluido adjacentes. Nos exemplos, as camadas são formadas para acoplar o traço do detector de fissura a um barramento de sensor que é compartilhado por outros sensores na matriz, como os sensores térmicos descritos em relação à figura 2. O barramento de sensor é acoplado a uma almofada para permitir que os sinais do sensor sejam lidos por um dispositivo externo, como o ASIC descrito em relação à figura 2.

[067] Os presentes exemplos podem ser suscetíveis a várias modificações e formas alternativas e foram mostrados apenas para fins ilustrativos. Além disso, deve ser entendido que as presentes técnicas não se destinam a serem limitadas aos exemplos particulares aqui divulgados. Na verdade, o escopo das reivindicações anexas é considerado como incluindo todas as alternativas, modificações e equivalentes que são evidentes aos versados na técnica à qual o objeto divulgado se refere.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Matriz para um cabeçote de impressão, caracterizada pelo fato de que compreende: uma pluralidade de orifícios de alimentação de fluido dispostos em uma linha paralela a um eixo longitudinal da matriz, em que os orifícios de alimentação de fluido são formados através de um substrato da matriz; uma pluralidade de atuadores fluídicos, próximos à pluralidade de orifícios de alimentação de fluido, para ejetar o fluido recebido da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido; e circuitos para operar os atuadores fluídicos, em que traços são fornecidos em camadas entre orifícios de alimentação de fluido adjacentes da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido, conectando circuitos em cada lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido.

2. Matriz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os traços compreendem permitir circuitos para ativar circuitos de energia para um atuador fluídico.

3. Matriz, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de atuadores fluídicos é paralela à pluralidade de orifícios de alimentação de fluido e define um comprimento de faixa.

4. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que os traços compreendem circuitos de energia para energizar atuadores fluídicos.

5. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende um aterramento comum compartilhado e um barramento de fornecimento compartilhado para fornecer energia aos circuitos de energia.

6. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de zonas de matriz, compreendendo: uma zona de energia lógica ao longo de uma borda da matriz, compreendendo uma linha de energia lógica comum e uma linha de aterramento lógico comum; uma zona de linha de endereço; uma zona de lógica de endereço, que compreende a lógica de endereço para selecionar um atuador fluídico a partir de um grupo de atuadores fluídicos na pluralidade de atuadores fluídicos; uma zona de memória, compreendendo um elemento de memória para cada grupo de atuadores fluídicos na pluralidade de atuadores fluídicos; uma zona de alimentação, compreendendo a pluralidade de orifícios de alimentação de fluido; uma zona de circuitos de energia, compreendendo circuitos de energia para energizar resistores térmicos para cada um da pluralidade de atuadores fluídicos; e uma zona de energia, compreendendo um barramento de energia compartilhado e um aterramento comum compartilhado para os circuitos de energia.

7. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que compreende: uma primeira zona de atuador fluídico, compreendendo uma porção da pluralidade de atuadores fluídicos e disposta ao longo de um lado da zona de alimentação; e uma segunda zona de atuador fluídico, compreendendo outra porção da pluralidade de atuadores fluídicos e disposta ao longo de um lado oposto da zona de alimentação da primeira zona de atuador fluídico.

8. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que compreende uma zona de atuador fluídico compreendendo a pluralidade de atuadores fluídicos, em que a pluralidade de atuadores fluídicos está disposta em uma linha paralela ao eixo longitudinal e em um lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido e, em que atuadores fluídicos maiores alternam com atuadores fluídicos menores.

9. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a matriz tem uma espessura inferior a cerca de 400 µm.

10. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a matriz tem uma largura inferior a cerca de 750 µm.

11. Matriz, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a matriz tem um comprimento inferior a cerca de 20 mm.

12. Cabeçote de impressão, caracterizado pelo fato de que compreende: uma matriz compreendendo: uma pluralidade de orifícios de alimentação de fluido dispostos em uma linha, em que os orifícios de alimentação de fluido são formados através de um substrato da matriz; uma pluralidade de atuadores fluídicos, próximos à pluralidade de orifícios de alimentação de fluido, para ejetar o fluido recebido dos orifícios de alimentação de fluido; e circuitos para operar os atuadores fluídicos, em que traços são fornecidos em camadas entre orifícios de alimentação de fluido adjacentes da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido; e uma montagem polimérica, formada para segurar a matriz ao longo das bordas, compreendendo um intervalo ao longo de uma parte posterior da montagem polimérica para alimentar fluido à pluralidade de orifícios de alimentação de fluido.

13. Cabeçote de impressão, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de atuadores fluídicos está disposta em cada lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido e, em que a pluralidade de atuadores fluídicos em um lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido é deslocada da pluralidade de atuadores fluídicos no lado oposto da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido.

14. Cabeçote de impressão, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de atuadores fluídicos está disposta em uma linha em um único lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido e, em que a pluralidade de atuadores fluídicos compreende alternar atuadores fluídicos maiores e atuadores fluídicos menores.

15. Método, para formar uma matriz para um cabeçote de impressão, caracterizado pelo fato de que compreende: gravação em relevo de uma pluralidade de orifícios de alimentação de fluido em uma linha paralela a um eixo longitudinal de um substrato; formação de uma pluralidade de camadas no substrato para formar: circuitos de energia lógicos ao longo de uma borda do substrato, compreendendo uma linha de energia lógica comum e uma linha de aterramento lógico comum; circuitos de linha de endereço; circuitos de endereço lógicos, compreendendo a lógica de endereço para selecionar um atuador fluídico a partir de um grupo de atuadores fluídicos; circuitos de memória, compreendendo um elemento de memória para cada grupo de atuadores fluídicos; circuitos de energia de impressão, compreendendo um circuito de energia para energizar cada um de uma pluralidade de atuadores fluídicos e, em que camadas no substrato entre a pluralidade de orifícios de alimentação de fluido acoplam eletricamente a lógica de endereço ao circuito de energia; e conexões de energia de impressão, compreendendo um barramento de energia compartilhado e um aterramento comum compartilhado para os circuitos de energia.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende formar uma pluralidade de resistores térmicos dispostos ao longo de cada lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido, em que a pluralidade de resistores térmicos é eletricamente acoplada aos circuitos de energia de impressão e, em que a pluralidade de resistores térmicos em um lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido é alternada a partir da pluralidade de resistores térmicos em um lado oposto da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que compreende formar uma pluralidade de resistores térmicos dispostos em uma linha ao longo de um lado da pluralidade de orifícios de alimentação de fluido, em que a pluralidade de resistores térmicos é eletricamente acoplada aos circuitos de energia de impressão e, em que a pluralidade de resistores térmicos compreende resistores térmicos maiores alternando com resistores térmicos menores.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende incorporar o substrato em uma montagem polimérica, em que a montagem polimérica compreende uma região aberta disposta atrás do substrato para alimentar fluido dos orifícios de alimentação de fluido para os atuadores fluídicos.