CN106687294B - 布设在预充电晶体管上方的预充电线 - Google Patents

Abstract

一种喷嘴发射单元可以包括发射晶体管和预充电晶体管，该预充电晶体管具有耦合在预充电线与发射晶体管的栅极之间的源极和漏极，其中，预充电线布设在预充电晶体管的栅极上方。一种流体喷射设备可以包括电路，该电路包括喷嘴发射单元，该喷嘴发射单元包括发射晶体管和预充电晶体管，该预充电晶体管具有耦合在预充电线与发射晶体管的栅极之间的源极和漏极，其中，预充电线布设在预充电晶体管的栅极上方。一种电路可以包括多个发射晶体管和多个预充电晶体管，每个预充电晶体管都具有耦合在预充电线与发射晶体管中的一个发射晶体管的栅极之间的源极和漏极，其中，预充电线布设在预充电晶体管的栅极中的每个栅极上方。

Description

布设在预充电晶体管上方的预充电线

背景技术

发射单元(firing cell)是向喷墨笔中的喷嘴发送信号的电路的部分。当接收到信号时，与喷嘴相关联的致动器可以使得一定量的流体从喷嘴喷射。

附图说明

附图例示了本文中所描述的原理的不同示例，并且附图是说明书的一部分。仅仅为了例示而给出所例示的示例，并且这些示例并不限制权利要求的范围。

图1是包括根据这里所描述的原理的一个示例的喷嘴发射单元的流体喷射设备的框图。

图2是根据这里所描述的原理的一个示例的喷嘴发射单元的框图。

图3是根据本文中所描述的原理的一个示例的喷嘴发射单元的示意图。

遍及附图，相同的附图标记指代类似的、但未必相同的元件。

具体实施方式

如上面简要讨论的，发射单元是被称为喷嘴发射单元的电路的部分并可以位于打印头内，该打印头为与喷嘴相关联的致动器提供信号。当致动器接收到信号时，其使得一定量的流体从喷嘴喷射出。在一个示例中，致动器可以是热敏电阻器。在该示例中，热敏电阻器一旦接收到信号，就可以加热并使得与喷嘴相关联的腔内的流体沸腾。压力的增加使得流体通过喷嘴喷射。在另一个示例中，致动器是压电材料。在该示例中，压电材料在接收到信号时变形并造成腔中的额外压力。腔中的压力使得一定量的流体从喷嘴喷射出。

由于每个喷嘴都与其自己的喷嘴发射单元配对，因此上面放置所有喷嘴发射单元的打印头模具(die)的尺寸也随着形成在模具上的每个喷嘴而增大。这增大了用于所有喷嘴的喷嘴发射单元逻辑单元的覆盖区，并且还可能增大打印头的尺寸。

因此，本说明书描述了一种喷嘴发射单元，其包括发射晶体管和预充电晶体管，该预充电晶体管具有耦合在预充电线与发射晶体管的栅极之间的源极和漏极，其中，预充电线布设在预充电晶体管的栅极上方。

本说明书还描述了一种流体喷射设备，包括电路，该电路包括喷嘴发射单元，该喷嘴发射单元包括发射晶体管和预充电晶体管，该预充电晶体管具有耦合在预充电线与发射晶体管的栅极之间的源极和漏极，其中，预充电线布设在预充电晶体管的栅极上方。

本说明书还描述了一种电路，其包括多个发射晶体管和多个预充电晶体管，每个预充电晶体管都具有耦合在预充电线与发射晶体管中的一个发射晶体管的栅极之间的源极和漏极，其中，预充电线布设在预充电晶体管的栅极中的每个栅极上方。

如本说明书中使用的，并且在所附权利要求书中，术语“流体”表示被广泛地理解为在所施加的切变应力下连续变形(流动)的任何物质。在一个示例中，流体是墨水。在另一个示例中，流体是加热的聚合物。在又一个示例中，流体是药物。

甚至更进一步，如本说明书中和所附权利要求书中所使用的，术语“多个”或类似的语言表示被广泛理解为包括1到无穷大的任何正数；零不是数字，但表示没有数字。

在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的系统和方法的透彻理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下可以实施本发明的装置、系统和方法。在说明书中提及“示例”或类似的语言表示结合该示例描述的具体特征、结构、或特性如所描述地被包括，但是可能未包括在其它示例中。

图1是包括根据这里所描述的原理的一个示例的喷嘴发射单元105的流体喷射设备100的框图。流体喷射设备100可以是任何类型的喷射设备，该喷射设备可能使得一定量的流体从限定在其上的孔口喷射出。在一个示例中，流体喷射设备100是打印机墨盒。在该示例中，打印机墨盒包括流体储存器、模具、柔性电缆、导电焊盘、以及包括喷嘴发射单元105的存储器芯片。柔性电缆粘附到墨盒并包含将存储器芯片和模具与导电焊盘电连接的迹线。

墨盒可以被安装到与打印机的墨盒成整体的支架中。当墨盒被正确安装时，导电焊盘被按压抵靠支架中的对应的电接触部，允许打印机与墨盒通信，并控制墨盒的电气功能。例如，流体喷射设备100可以引导喷嘴发射单元105以实施喷嘴的发射序列。

在另一个示例中，流体喷射设备100可以是页宽阵列。在该示例中，喷嘴发射单元105可以远离页宽阵列(page-wide array)设置。然而，流体发射设备100仍可以向与流体喷射设备100相关联的喷嘴发射单元105发送信号，以便使得喷嘴发射。

还可以包括与流体发射设备相关联的存储器芯片，该存储器芯片可以包含各种信息，包括流体墨盒的类型、包含在墨盒中的流体种类、对流体储存器中剩余的流体的量的估计、校准数据、错误信息、和其它数据。在一个示例中，存储器芯片可以包括关于何时应当维护墨盒的信息。流体喷射设备100可以基于包含在墨盒存储器中的信息来采取适当的动作，例如通知用户流体供应为低或改变打印例程以保持图像质量。

在又一个示例中，流体喷射设备100可以是3D打印机。在该示例中，流体可以是选择性地沉积到基底上以便创建3D物体的构建材料。在又一个示例中，流体喷射设备100可以是药物分配器。在该示例中，基底可以是可食用基底，在该基底上，药物分配器将经计量的量的药物分配到可食用基底上，以供病人消耗。

喷嘴发射单元105包括发射晶体管110、发射电阻器120、以及喷嘴解码器125，该喷嘴解码器包括预充电晶体管115。预充电晶体管115的源极和漏极可以通信地耦合到预充电线。预充电线为预充电晶体管115提供电信号，以便为与喷嘴发射单元105相关联的存储器节点充电。在一个示例中，预充电线物理地布设在预充电晶体管115的栅极上方。这提供了在尺寸上缩小喷嘴发射单元105的优点。在一个示例中，喷嘴发射单元105的尺寸从112μm缩小到75μm。喷嘴发射单元105的尺寸的减小允许另外的喷嘴发射单元105被并入流体喷射设备100中。在具有将更多喷嘴发射单元105增加到流体喷射设备100的能力的情况下，另外的喷嘴可以被并入到流体喷射设备100中，以允许流体喷射设备上的较好质量的打印。

图2是根据这里所描述的原理的一个示例的喷嘴发射单元105。如上面描述的，喷嘴发射单元105包括发射晶体管110、发射电阻器120、以及包括预充电晶体管115的喷嘴解码器125。预充电晶体管115的源极和漏极可以通信地耦合到预充电线。预充电线为预充电晶体管115提供电信号，以便为与喷嘴发射单元105相关联的存储节点充电。在一个示例中，预充电线物理地布设在预充电晶体管115的栅极上方。这提供了在尺寸上缩小喷嘴发射单元105的优点。在一个示例中，喷嘴发射单元的尺寸从112μm缩小到75μm。喷嘴发射单元105的尺寸的减小允许另外的喷嘴发射单元105被并入流体喷射设备100中。在具有将更多喷嘴发射单元105增加到流体喷射设备100的能力的情况下，另外的喷嘴可以被并入流体喷射设备100中，以允许流体喷射设备上的较好质量的打印。

图3是根据本文中所描述的原理的一个示例的喷嘴发射单元200的示意图。喷嘴发射单元200包括驱动开关205，其电耦合到发射电阻器210。在一个示例中，驱动开关205是FET，该FET包括一端耦合到发射电阻器210的一个端子并且另一端耦合到参考线215的漏极-源极路径。参考线215关联到参考电压，例如地。发射电阻器210的另一个端子电耦合到发射线220，该发射线向发射电阻器210传送能量脉冲。能量脉冲在驱动开关205导通的情况下激励发射电阻器210。

驱动开关205的栅极形成储存节点电容225，该储存节点电容用作按照预充电晶体管230和选择晶体管235的顺序激活而储存数据的动态存储元件。储存节点电容225用虚线示出，因为其是驱动开关205的部分。或者，与驱动开关205分隔开的电容器可以被用作动态存储元件。

预充电晶体管230的漏极-源极路径和栅极电耦合到预充电线240，该预充电线接收预充电信号。如上面所描述的，预充电线被物理地层叠在预充电晶体管230上方。驱动开关205的栅极电耦合到预充电晶体管230的漏极-源极路径和选择晶体管235的漏极-源极路径。选择晶体管235的栅极可以电耦合到选择线245，该选择线接收选择信号。预充电信号是一种类型的脉冲充电控制信号。另一种类型的脉冲充电控制信号是在放电喷嘴发射单元200的示例中采用的放电信号。

数据晶体管250、第一地址晶体管255和第二地址晶体管260包括并联地电耦合的漏极-源极路径。数据晶体管250、第一地址晶体管255和第二地址晶体管260的并联组合电耦合在选择晶体管235与参考线215的漏极-源极路径之间。包括耦合到数据晶体管250、第一地址晶体管255和第二地址晶体管260的并联组合的选择晶体管235的串联电路跨驱动开关205的节点电容225电耦合。数据晶体管250的栅极电耦合到接收数据信号的闩锁数据线265。第一地址晶体管255的栅极电耦合到接收地址信号的地址线270，并且第二地址晶体管260的栅极电耦合到接收地址信号的第二地址线275。数据信号和地址信号在低的时候是有效的。节点电容225、预充电晶体管230、选择晶体管235、数据晶体管250、和地址晶体管255和260形成储存数据并提供如上面所描述的喷嘴的发射的存储单元。

在操作中，通过在预充电线240上提供高电平电压脉冲来通过预充电晶体管230为节点电容225预充电。在一个示例中，在预充电线240上的高电平电压脉冲之前或期间，可以在数据线265上提供数据信号以设置数据晶体管250的状态。此外，在地址线270和275上提供地址信号以设置第一地址晶体管255和第二地址晶体管260的状态。在选择线245上提供高电平电压脉冲以使选择晶体管235导通，并且如果数据晶体管250、第一地址晶体管255、和/或第二地址晶体管260导通，则节点电容225放电。或者，如果数据晶体管250、第一地址晶体管255、和第二地址晶体管260全都关断，则节点电容225保持充电。

如上面所描述的，预充电线240物理地延伸在预充电晶体管230上方。这排除了任何种类的跳线的使用，包括金属跳线或多晶硅跳线。硅酮模具可以被构造为具有多个不同的层。多个电连接件可以延伸通过多个这些层，以便避免必须实施跳线或造成电路中的短路。跳线是用于关闭电路的插入、或旁路部分的短长度的导体。根据基尔霍夫电压定律(KVL)，使用跳线的副作用在于存储节点处的相对较低的电压。存储节点处的较低电压将对驱动喷嘴FET具有影响，这将造成喷嘴发射期间的较多能量损失。随着流体喷射设备(图1,100)上的喷嘴数量增加，这种现象加剧。上面所描述的喷嘴发射单元200提供了相对更有效的预充电过程，这是因为在预充电线240上未使用跳线。在这种情形下，未使用跳线，因为预充电线240物理上位于预充电晶体管230上方。作为另一个优点，预充电线240物理地置于预充电晶体管230上方减小了电路作为整体的覆盖区域，允许另外的喷嘴发射单元200被增加到电路，由此允许更多喷嘴被增加到流体喷射设备(图1,100)。此外，随着喷嘴的数量和喷嘴发射单元200增加，提高了整个电路中的预充电过程的效率。

电路还可以被创建为包括多个图2和图3中所描述的喷嘴发射单元(图2,105；图3,200)。事实上，流体喷射设备可以包括任意数量的图2和图3中所描述的喷嘴发射单元(图2,105；图3,200)，以便控制任何给定的打印头和页宽阵列上的多个喷嘴。这里的优点在于，在每个单独的喷嘴发射单元(图2,105；图3,200)的尺寸的减小的情况下，包括图2和图3中所描述的喷嘴发射单元(图2,105；图3,200)的整个电路也将更小。

前述说明书已经被呈现为例示和描述了所描述的原理的示例。本说明书并非旨在是详尽的或将这些原理限制为所公开的任何精确形式。鉴于以上教导，许多修改和变型是可能的。

Claims (15)

1.一种喷嘴发射单元，包括：

发射晶体管；

发射电阻器；以及

解码器，所述解码器包括预充电晶体管，所述预充电晶体管具有耦合在预充电线与所述发射晶体管的栅极之间的源极和漏极；

其中，所述预充电线布设在所述预充电晶体管的所述栅极上方。

2.根据权利要求1所述的喷嘴发射单元，其中，在所述预充电线上未使用跳线。

3.根据权利要求1所述的喷嘴发射单元，其中，所述发射晶体管包括耦合在发射电阻器与参考电压之间的源极和漏极。

4.根据权利要求1所述的喷嘴发射单元，还包括选择晶体管，所述选择晶体管具有耦合在所述预充电晶体管的源级和漏极与数据晶体管、第一地址晶体管、和第二地址晶体管的并联组合之间的源极和漏极。

5.根据权利要求4所述的喷嘴发射单元，还包括存储节点，以按照所述预充电晶体管和所述选择晶体管的顺序激活而储存数据。

6.一种流体喷射设备，包括：

电路，所述电路包括喷嘴发射单元，所述喷嘴发射单元包括：

发射晶体管；

发射电阻器；以及

解码器，所述解码器包括预充电晶体管，所述预充电晶体管具有耦合在预充电线与所述发射晶体管的栅极之间的源极和漏极；

其中，所述预充电线布设在所述预充电晶体管的所述栅极上方。

7.根据权利要求6所述的流体喷射设备，其中，在所述预充电线上未使用跳线。

8.根据权利要求6所述的流体喷射设备，其中，所述发射晶体管包括耦合在发射电阻器与参考电压之间的源极和漏极。

9.根据权利要求6所述的流体喷射设备，还包括选择晶体管，所述选择晶体管具有耦合在所述预充电晶体管的源级和漏极与数据晶体管、第一地址晶体管、和第二地址晶体管的并联组合之间的源极和漏极。

10.根据权利要求9所述的流体喷射设备，还包括存储节点，以按照所述预充电晶体管和所述选择晶体管的顺序激活而储存数据。

11.一种电路，包括：

多个发射晶体管；

多个发射电阻器；以及

多个解码器，所述多个解码器均包括预充电晶体管，其中，每个预充电晶体管都具有耦合在预充电线与所述发射晶体管中的一个发射晶体管的栅极之间的源极和漏极；

其中，所述预充电线布设在所述预充电晶体管的所述栅极中的每个栅极上方。

12.根据权利要求11所述的电路，其中，在所述预充电线上未使用跳线。

13.根据权利要求11所述的电路，其中，每个发射晶体管都包括耦合在发射电阻器与参考电压之间的源极和漏极。

14.根据权利要求11所述的电路，还包括多个选择晶体管，所述选择晶体管均具有耦合在所述预充电晶体管中的一个预充电晶体管的源极和漏极与数据晶体管、第一地址晶体管、和第二地址晶体管的并联组合之间的源极和漏极。

15.根据权利要求14所述的电路，还包括多个存储节点，以按照所述预充电晶体管中的一个预充电晶体管和所述选择晶体管中的一个选择晶体管的顺序激活而储存数据。