CN101835620A - 流体喷射设备 - Google Patents

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Abstract

公开了流体喷射设备的实施例。

Description

流体喷射设备
相关申请的交叉引用
本申请是2005年10月31提交的序列号No.11/263,733的申请的部分继续申请，该申请通过引用合并于此。
背景技术
喷墨打印系统可以包括通过多个孔口或喷嘴喷射墨滴的一个或多个打印头。这些喷嘴典型地布置成一个或多个阵列，使得来自这些喷嘴的墨的适当顺序的喷射使得字符或其他图像被打印在打印介质上。
在热喷墨打印系统中，打印头通过快速地加热位于汽化室中的小体积的墨而经由喷嘴喷射墨滴。所述墨利用小的电加热器来加热，所述电加热器例如是薄膜电阻器，其也称为激发(fire)电阻器。加热墨使得墨汽化并且通过喷嘴喷射。
在喷墨打印头中提高打印速度和质量的一种方式是增加每打印头的喷嘴。然而，随着每打印头的喷嘴数的增加，高效地提供电子信号以便在适当的时间适当地协调喷嘴的激发是个挑战。
附图说明
图1为喷墨打印机的实施例的简化框图。
图2为示出诸如打印头的流体喷射设备的实施例的简化图示，该流体喷射设备包括多个喷嘴单元块(cell block)。
图3为与共享锁存数据节点的多个喷嘴单元关联的激发电子器件的实施例的示意图。
具体实施方式
图1为喷墨打印机10的简化框图。喷墨打印机10包括例如控制器32，该控制器经由接口单元30接收来自计算机系统或者诸如扫描仪或传真机的其他某个设备的打印输入31。接口单元30促进将数据和命令信号传输到控制器32以用于打印目的。接口单元30也使得喷墨打印机10能够下载要在打印介质35上打印的打印图像信息。
为了至少临时地存储数据，喷墨打印机10包括存储器单元34。例如，存储器单元34被分成促进打印机操作的多个存储区域。这些存储区域包括数据存储区域44、驱动程序例程存储区46以及保存算法的算法存储区域48，所述算法促进喷墨打印机10的各种机械机构的机械控制实现。
数据区域44接收限定单独的像素值的数据文件，这些像素值要被打印以便在介质35上形成希望的对象或文本图像。驱动程序例程46包含打印机驱动程序例程。算法48包括控制片材(sheet)馈送堆叠机构以便将介质从供应或馈送托盘通过打印机移动到输出托盘的例程以及控制托架(carriage)机构的例程，所述托架机构使得打印头托架单元在导杆上横跨打印介质移动。可替换地，在其中打印头位置固定的打印机中，例如在使用页宽打印头阵列的打印机中，不需要托架机构。
操作中，喷墨打印机10通过在打印介质35上打印全彩色或黑色打印图像来对命令做出响应。除了与存储器单元34交互之外，控制器32还控制片材馈送堆叠机构36和托架机构38。控制器32也将激发数据转发到在图1中由流体喷射设备40表示的一个或多个流体喷射设备。例如，流体喷射设备为打印头或者其他某种能够喷射诸如墨的流体的实体。接口30处接收的输入数据31包括例如用于打印的描述所打印的字符和/或图像的信息。例如，输入数据可以以打印机格式语言存在，所述打印机格式语言例如Postscript、PCL 3、PCL 5、HPGL、HPGL 2或者这些语言的某种相关版本。可替换地，该输入数据可以被格式化成栅格数据或者以其他某种打印机语言格式化。发送到流体喷射设备40的激发数据用来控制与喷墨打印机的喷嘴关联的喷射元件，所述喷墨打印机例如是热喷墨打印机、压电喷墨打印机或者其他类型的喷墨打印机。这在图1中由从喷嘴41喷射的墨42表示。
图2为不按照比例的简化框图，其示出具有许多喷嘴单元块(NCB)21的流体喷射设备40。每个喷嘴单元块21包括多个喷嘴和关联的支持实体，例如汽化室、墨馈送槽存储器单元以及用来促进通过每个喷嘴发射(fire)墨的电子器件。每流体喷射设备的喷嘴单元块的数量以及每喷嘴单元块的喷嘴的数量根据特定流体喷射设备的设计约束而变化。例如，包括1248个喷嘴的流体喷射设备可以包含84个喷嘴单元块，每个喷嘴单元块具有平均14或15个喷嘴。欲知喷嘴以及关联的支持实体(例如汽化室、墨馈送槽存储器单元以及用来促进通过每个喷嘴发射墨的电子器件)的更多信息，请参见例如Benjamin等人的2007年5月3日公布的USPAP号2007/0097178A1，FLUID EJECTION DEVICE WITHDATA SIGNAL LATCH CIRCUITRY。
图3为与共享锁存数据节点的多个喷嘴单元关联的电子器件的示意图。激发单元50是流体喷射设备40上第一喷嘴单元的一部分，而激发单元60是流体喷射设备40上第二喷嘴单元的一部分。
在到达激发单元50和激发单元60之前，由数据时钟线路72上的数据时钟信号通过钟控锁存开关(clocked latch switch)81对线路71上的数据输入信号进行时钟控制(clock)。数据线路76上所得到的锁存数据信号附加地被数据锁存晶体管82锁存，该数据锁存晶体管包括电耦合在数据线路76与共享的数据线路77之间的漏极-源极路径。共享的数据线路77用作用于激发单元50和激发单元60两者的共享的锁存数据节点。在一些实施例中，所述数据中的一些或全部可以绕过(bypass)钟控锁存开关81。例如，一半数据可以行经钟控锁存开关81，而另一半数据可以绕过钟控锁存开关81而被直接置于数据线路76(或者其等效物)上。
尽管图3仅仅示出了附接到共享的数据线路77的激发单元50和激发单元60，但是共享的数据线路77可以用作用于附加的激发单元的共享的锁存数据节点，如图3底部的箭头所示。类似地，数据线路76也连接到附加的激发单元和单元块。
数据锁存开关82的栅极电耦合到控制线路78。控制线路78可以电连接到预充电线路74(即与预充电线路74接收相同的信号)。预充电线路74接收用于预充电单元50的预充电信号。在另一个实施例中，控制线路78连接到与预充电线路74不同的信号线路。例如，控制线路78可以连接到用来激发其他激发单元的预充电线路或者连接到流体喷射设备40上提供适当定时的脉冲信号的另一可用信号线路。
数据锁存开关82通过控制线路78上的高电平预充电信号将数据从数据线路76传递到共享的数据线路77。当预充电信号从高电平转变到低电平时，该数据被锁存到锁存数据线路76上。线路71上的数据输入信号以及数据线路76上的锁存的数据信号当为低时是有效(active)的。
在一个实施例中，数据锁存开关82为最小尺寸的晶体管，以便当控制线路78上的预充电信号(或者其他脉冲信号)从高电压电平转变到低电压电平时，最小化共享的数据线路77与数据锁存开关82的栅极到源极节点之间的电荷共享。该电荷共享减少了高电压电平锁存的数据。此外，在一个实施例中，当预充电信号处于低电压电平时，数据锁存开关82的漏极确定在数据线路76处看到的电容并且最小尺寸的晶体管将该电容保持得很低。
如图3中所示，多个激发单元使用相同的数据并且共享相同的数据锁存开关82和共享的数据线路77上的锁存的数据信号。共享的数据线路77上的锁存的数据信号被锁存一次并且由所述多个激发单元使用。这增大了任何单独的共享的数据线路77上的电容，使得该共享的数据线路77不那么容易受到因开关而引起的电气干扰的影响，并且降低了经由数据线路76驱动的总电容。
例如，典型地不使用置于用来存储锁存的数据的数据线路77处的分离的电容，因为数据线路77连接到多个激发单元。所述多个激发单元提供所需的电容以存储锁存的数据并且保护性能不受电气干扰的影响。因此，将多个激发单元连接到数据线路77降低了用来实现这些激发单元的空间的大小。
激发单元50包括如图所示彼此连接并且连接到地线70的驱动开关54、激发电阻器57、预充电晶体管52、选择晶体管53、第一地址晶体管55、第二地址晶体管56和数据开关51。地址线路58和59用来确定激发单元50要在什么地址循环被激发。
类似地，激发单元50包括如图所示彼此连接并且连接到地线70的驱动开关64、激发电阻器67、预充电晶体管62、选择晶体管63、第一地址晶体管65、第二地址晶体管66和数据晶体管61。地址线路68和69用来确定激发单元60要在什么地址循环被激发。
数据开关51和数据晶体管61大得足以在置于激发线路75上的激发信号中的能量脉冲开始之前分别完全地对驱动开关54和驱动开关64的栅极放电。
激发单元50和激发单元60的操作类似。因此，出于示例性目的，仅描述激发单元50的操作。
对于激发单元50，数据输入信号首先锁存到数据线路76并且通过在控制线路78上提供高电平电压脉冲而经由数据锁存开关82传递到共享的数据线路77。例如，所述高电平电压脉冲为大约14到16伏特。这比得上大约为12到16伏特的用于数据时钟72的最大电压。此外，经由预充电线路74上的高电平电压脉冲通过预充电晶体管52对驱动开关54的栅极处的存储节点电容预充电。当预充电线路74连接到控制线路78时，随着控制线路78上的电压脉冲从高电压电平转变到低电平电压，数据锁存开关82关断以提供锁存的数据信号。要锁存到数据线路77中的数据在预充电信号处于高电压电平的同时被提供，并且保持到该预充电信号转变到低电压电平之后。用于数据线路76的数据被保持到数据时钟72转变到低电平为止，数据时钟72转变到低电平发生在控制线路78上的高电压脉冲转变到低电平之前。
当预充电线路74不连接到控制线路78时，通过在控制线路78上提供高电平电压脉冲，将数据线路76接收的数据输入信号经由数据锁存开关82传递到共享的数据线路77。当控制线路78上的电压脉冲从高电压电平转变到低电平电压时，数据锁存开关82关断以提供锁存的数据信号。驱动开关54的栅极经由预充电线路74上的高电平电压脉冲通过预充电晶体管52而被预充电。预充电线路74上的高电压脉冲出现在控制线路78从高电压电平转变到低电压电平之后。
在预充电激发单元50的一个实施例中，在预充电线路74上的高电平电压脉冲之后，地址线路58和59上的地址信号用来设置第一地址晶体管55和第二地址晶体管56的状态。在选择线路73上提供高电平电压脉冲以接通选择晶体管53，并且如果数据开关51、第一地址晶体管55和/或第二地址晶体管56导通，则驱动开关54的栅极处的电容放电。可替换地，如果数据开关51、第一地址晶体管55和第二地址晶体管56全部关断，则驱动开关54的栅极处的电容保持充电。通过这种方式，数据开关51、第一地址晶体管55和第二地址晶体管56充当保存控制值(充电信号或未充电信号)的存储器单元，所述控制值在选择晶体管53接通时用来控制驱动开关54。驱动开关54上的值在选择晶体管53接通时被设置，并且然后在选择晶体管53关断时保持，直到再次预充电。当第一地址晶体管55和第二地址晶体管56关断时，数据开关51基于共享的数据线路77上的锁存的数据信号确定所述存储器单元中存储的控制值。
如果第一地址晶体管55和第二地址晶体管56上的地址信号都为低，那么激发单元50是被寻址的激发单元，并且驱动开关54的栅极处的电容在共享的数据线路77处的锁存的数据信号为高的情况下放电，或者在锁存的数据线路7处的锁存的数据信号为低的情况下保持充电。如果第一地址晶体管55或第二地址晶体管56上的地址信号中的至少一个为高，那么激发单元50不是被寻址的激发单元，并且不管共享的数据线路77处的锁存的数据信号的电压电平如何，驱动开关54的栅极处的电容都放电。第一和第二地址晶体管55和56包括地址解码器，并且如果激发单元50被寻址，那么数据开关51控制驱动开关54的栅极处的电容上的电压电平。
在激发循环期间，当激发单元50被寻址并且驱动开关54接通时，将激发脉冲施加到激发电阻器57，激发电阻器57于是充当在汽化室中将墨汽化并且通过喷嘴朝介质35(图1中所示)喷射墨的加热器。
前面的讨论公开和描述了仅仅示例性的方法和实施例。熟悉本领域的技术人员应当理解的是，所公开的主题可以体现为其他的特定形式而不脱离其精神或特性。因此，本公开意在说明而不是限制在以下权利要求中阐明的本发明的范围。

Claims (9)

1.一种流体喷射设备，包括：
多个激发单元(50，60)，每个激发单元(50，60)包括：
加热器(57，67)，用来通过喷嘴(41)发射墨(42)，
驱动开关(54，64)，其连接到所述加热器(57，67)，以及
存储器单元(51，55，56，61，66)，用来存储控制值，该控制值用来控制所述驱动开关(54，64)，所述存储器单元(51，55，56，61，66)包括数据开关；
钟控锁存开关(81)，该钟控锁存开关(81)接收数据输入信号(71)并且锁存该数据输入信号(71)，其中所述多个激发单元(50，60)中的所有激发单元(50，60)使用由所述钟控锁存开关(81)锁存的所述数据输入信号(71)；以及
数据锁存开关(82)，该数据锁存开关(82)将所述数据输入信号(71)锁存到所述多个激发单元(50，60)中的至少两个但不是全部激发单元(50，60)的数据开关。
2.如权利要求1的流体喷射设备，其中对于所述多个激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)，所述存储器单元(51，55，56，61，66)附加地包括连接到地址线路(58，59，68，69)的多个地址晶体管(55，56，65，66)，所述地址线路(58，59，68，69)用来确定该激发单元(50，60)要在什么地址循环被激发。
3.如权利要求1的流体喷射设备，其中所述多个激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)附加地包括用来选择该激发单元(50，60)的选择开关(53，63)，其中当该选择开关(53，63)接通时，所述控制值用来控制所述驱动开关(54，64)。
4.如权利要求1的流体喷射设备，其中所述钟控锁存开关(81)具有连接到时钟信号(72)的栅极，该钟控锁存开关(81)响应于所述时钟信号(72)而接收所述数据输入信号(71)并且锁存该数据输入信号(71)。
5.如权利要求1的流体喷射设备，其中对于所述多个激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)，所述驱动开关(54，64)在接通时允许电流流经所述加热器(57，67)。
6.如权利要求1的流体喷射设备，其中对于所述多个激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)，所述加热器(57，67)是驱动电阻器。
7.如权利要求1的流体喷射设备，其中所述数据开关具有栅极并且所述数据锁存开关(82)将所述数据输入信号(71)锁存到所述多个激发单元(50，60)中的所述至少两个但不是全部激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)的数据开关的栅极。
8.如权利要求1的流体喷射设备：
其中所述钟控锁存开关(81)具有连接到时钟信号(72)的栅极，该钟控锁存开关(81)响应于该时钟信号(72)而接收所述数据输入信号(71)并且锁存该数据输入信号(71)；
其中所述数据开关具有栅极并且所述数据锁存开关(82)将数据输入信号(71)锁存到所述多个激发单元(50，60)中的所述至少两个但不是全部激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)的数据开关的栅极；
其中所述多个激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)附加地包括用来选择该激发单元(50，60)的选择开关(53，63)，其中当该选择开关(53，63)接通时，所述控制值用来控制所述驱动开关(54，64)；并且
其中对于所述多个激发单元(50，60)中的每个激发单元(50，60)，所述存储器单元(51，55，56，61，66)附加地包括连接到地址线路(58，59，68，69)的多个地址晶体管(55，56，65，66)，所述地址线路(58，59，68，69)用来确定该激发单元(50，60)要在什么地址循环被激发。
9.一种用于提供控制值给流体喷射设备的多个激发单元(50，60)内的存储器单元(51，55，56，61，66)的方法，包括：
通过钟控锁存开关(81)接收并且锁存数据输入信号(71)，其中所述多个激发单元(50，60)中的所有激发单元(50，60)接收由该钟控锁存开关(81)锁存的所述数据输入信号(71)；
将所述数据输入信号(71)锁存到所述多个激发单元(50，60)中的至少两个但不是全部激发单元(50，60)内的数据开关；以及
使用锁存到所述数据开关的数据输入信号(71)控制从所述流体喷射设备中的喷嘴(41)发射墨(42)。
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Application publication date: 20100915

Assignee: Chinese Hewlett-Packard Ltd.

Assignor: Hewlett-Packard Development Corp.

Contract record no.: 2019990000059

Denomination of invention: Fluid ejection device with identification cells

Granted publication date: 20150520

License type: Exclusive License

Record date: 20190221