CN1669797A - 具有驱动加热器组的电路的流体喷射头 - Google Patents
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Abstract
一种具有驱动加热器组的电路的流体喷射头。其中，一第一与第二主晶体管是与一第一与第二加热器电性连接。当第一主晶体管受一第一控制电压的控制而导通，且一第一电流产生并流过第一加热器、第一主晶体管及一第一电流路径时，第一主晶体管具有一第一主晶体管等效电阻值，其对应于第一控制电压。当第二主晶体管受一第二控制电压的控制而导通，且一第二电流被产生并流过第二加热器、第二主晶体管及一第二电流路径时，第二主晶体管具有一第二主晶体管等效电阻值，其是对应于第二控制电压。如此，第一及第二加热器产生的热量基本相等。
Description
技术领域
本发明有关一种流体喷射头，且特别是有关于一种具有驱动加热器组的电路的流体喷射头。
背景技术
随着科技的进步，流体喷射头已经广泛地运用于喷墨打印机的喷墨头中。其中，使用热驱动气泡(thermal driven bubble)以射出液滴的方法的流体喷射头最为普遍，其具有设计简单，成本低廉，且能个别地喷射出形状一致的液滴的优点。
请参照图1，其示出发明名称为「Inkjet Printhead Architecture for HighFrequency Operation」的美国专利案第5,604,519号的具有放电机制的气泡式流体喷射头。加热器(Heater)102是与金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)104的漏极电性连接，而一放电电阻(pull down resistor)106是与MOSFET 104的栅极电性连接。当MOSFET 104由导通转为不导通时，累积在栅极的残余电荷将经由放电电阻106于固定期间内排除至接地端(ground)。如此，可以避免MOSFET 104关闭过慢，使得对应的喷孔仍然发射出液滴而产生误动作的情形发生。
然而，于实施上，放电电阻106是为由导电材料所构成的一蛇形(snaked shape)电阻，此蛇形电阻与基材(substrate)之间形成有一二氧化硅层。因为放电电阻106并未直接接触基材(其热传导系数为160W/mK)，而是直接接触热传导系数较低的二氧化硅层(其热传导系数为1.4W/mK)，所以放电电阻106的散热效率不佳。此外，由于蛇形电阻须占用大量的芯片面积，使得美国专利案第5,604,519号的流体喷射头具有芯片面积过大的缺点。
请参照图2，其示出发明名称为「Energy Balanced Printhead Design」的美国专利案第6,412,917号的使每个加热器产生相同热量的喷墨头。由于每个加热器配置位置的不同，所以每个加热器56的两端所连接的导线(trace)长度是不相同，而使得每个加热器56两端的寄生电阻的大小不同。不同的寄生电阻将使流经加热器56的电流大小不同，而使得加热器56产生的热量不同。于美国专利案第6,412,917号中，是藉由调整串接于加热器56下方的MOSFET 85的通道宽度(Channel Width)的大小，来调整通道的电阻值，以对每个加热器56两端的寄生电阻进行补偿。然而，美国专利案第6,412,917号是不具有将累积在栅极的残余电荷排除至接地端的功能。
因此，如何设计出可以有效地将累积在栅极的残余电荷快速排除至接地端，以提高流体喷射头的操作速度，并同时对每个加热器两端的寄生电阻进行补偿的流体喷射头，是业界所致力研究的课题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可以有效地将累积在栅极的残余电荷快速排除至接地端，以提高流体喷射头的操作速度，并同时对每个加热器两端的寄生电阻进行补偿的具有驱动加热器组的电路的流体喷射头。
根据本发明的一方面提出一种用以驱动加热器(heater)组的电路，加热器组具有一第一加热器与一第二加热器，此电路包括多个电流路径、一偏压选择单元、一第一主晶体管及一第二主晶体管。各加热器是与对应的电流路径电性连接，所述电流路径包括一第一电流路径及一第二电流路径。偏压选择单元是用以产生一第一控制电压与一第二控制电压。第一主晶体管是与第一加热器电性连接。当第一主晶体管受第一控制电压的控制而导通，且一第一电流被产生并流过第一加热器、第一主晶体管及第一电流路径时，第一主晶体管的电阻值是等效于一第一主晶体管等效电阻值。而第二主晶体管是与第二加热器电性连接。当第二主晶体管受第二控制电压的控制而导通，且一第二电流被产生并流过第二加热器、第二主晶体管及第二电流路径时，第二主晶体管的电阻值是等效于一第二主晶体管等效电阻值。其中，第一主晶体管等效电阻值与第二主晶体管等效电阻是分别对应于第一控制电压与第二控制电压，使得第一加热器与第二加热器产生的热量相等。
根据本发明另一方面提出一种流体喷射头，包括一加热器组及一驱动电路。加热器组是排列成M列N行的矩阵。其中第i列第j行的加热器是为加热器(i，j)，第i列第k行的加热器是为加热器(i，k)，M、N、i、j、k为正整数，i小于等于M，j小于等于N，j不等于k。驱动电路包括多个电流路径、一偏压选择单元及M×N个主晶体管。各加热器是与对应的电流路径电性连接，所述电流路径包括一电流路径(i，j)及一电流路径(i，k)。偏压选择单元用以产生N个控制电压，包括一第j个控制电压与一第k个控制电压。M×N个主晶体管包括一主晶体管(i，j)与主晶体管(i，k)，主晶体管(i，j)是与加热器(i，j)电性连接。当主晶体管(i，j)受第j个控制电压的控制而导通，且一电流(i，j)被产生并流过加热器(i，j)、主晶体管(i，j)及电流路径(i，j)时，主晶体管(i，j)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(i，j)。主晶体管(i，k)是与加热器(i，k)电性连接，当主晶体管(i，k)受第k个控制电压的控制而导通，且一电流(i，k)被产生并流过加热器(i，k)、主晶体管(i，k)及电流路径(i，k)时，主晶体管(i，k)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(i，k)。其中，主晶体管等效电阻值(i，j)与主晶体管等效电阻(i，k)是分别对应于第j个控制电压与第k个控制电压，使得加热器(i，j)与加热器(i，k)产生的热量相等。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1示出发明名称为「Inkjet Printhead Architecture for High FrequencyOperation」的美国专利第5,604,519号的具有放电机制的气泡式流体喷射头；
图2示出发明名称为「Energy Balanced Printhead Design」的美国专利案第6,412,917号的使每个加热器产生相同热量的喷墨头；
图3A是依照本发明一较佳实施例的一种用以驱动流体喷射头的加热器组的电路的电路图；
图3B是图3A的部分放大图；
图4是本实施例的流体喷射头的部分侧视图；
图5是本实施例的流体喷射头的部分俯视图；
图6是将电流镜应用于图5的电路的电路图；以及
图7是本实施例的用以驱动流体喷射头的加热器组的电路所使用的各信号的波形图。
具体实施方式
请参照同时图3A及图3B，图3A是依照本发明一较佳实施例的一种用以驱动流体喷射头的加热器组的电路的电路图，图3B是图3A的部分放大图。本实施例的流体喷射头包括有一加热器组及一驱动电路。加热器组具有M×N个加热器R，是排列成M列N行的矩阵。其中第i列第j行的加热器R是为加热器R(i，j)，第i列第k行的加热器R是为加热器R(i，k)，M、N、i、j、k为正整数，i小于等于M，j小于等于N，j不等于k。
驱动电路包括多个电流路径、一偏压选择单元302及M×N个主晶体管Q。各加热器R是与对应的电流路径电性连接，所述电流路径包括一电流路径(i，j)及一电流路径(i，k)。偏压选择单元302用以产生N个控制电压VG，包括一第j个控制电压VG(j)与一第k个控制电压VG(k)。而M×N个主晶体管Q包括一主晶体管Q(i，j)与主晶体管Q(i，k)。主晶体管Q(i，j)是与加热器R(i，j)电性连接。当主晶体管Q(i，j)受第j个控制电压VG(j)的控制而导通，且一电流I(i，j)被产生并流过加热器R(i，j)、主晶体管Q(i，j)及电流路径(i，j)时，主晶体管Q(i，j)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(i，k)。主晶体管Q(i，k)是与加热器R(i，k)电性连接，当主晶体管Q(i，k)受第k个控制电压VG(k)的控制而导通，且一电流I(i，k)被产生并流过加热器R(i，k)、主晶体管Q(i，k)及电流路径(i，k)时，主晶体管Q(i，k)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(i，k)。其中，主晶体管等效电阻值(i，j)与主晶体管等效电阻(i，k)是分别对应于第j个控制电压VG(j)与第k个控制电压VG(k)，使得加热器R(i，j)与加热器R(i，k)产生的热量相等。
兹以M＝16，N＝19，i＝1，j＝1，k＝8为例作更进一步的说明。请同时参照图4与图5，其中图4是本实施例的流体喷射头的部分侧视图；图5是本实施例的流体喷射头的部分俯视图。如图4所示，本实施例的流体喷射头400包括基材402，基材具有M×N个歧管(manifold)、M×N个流体腔(chamber)与M×N个喷孔(orifice)。图4是以主晶体管Q(1，1)所对应的歧管403、流体腔404、喷孔406以及加热器R(1，1)为例说明的。歧管403的一端是形成于基材402的一下表面402A上。流体腔404是配置于对应的歧管403的上方，并与对应的歧管403连通。流体腔404是用以容纳流体。所有喷孔是排列成M列N行的矩阵。喷孔406是配置于对应的流体腔404的上方。喷孔406的一端是形成于基材402的一上表面402B上。加热器R(1，1)是配置于对应的喷孔406侧。当加热器R(1，1)产生热量时，对应的喷孔406产生气泡，以使对应的流体腔404中的流体喷出。
其中，本实施例的流体喷射头400较佳地是为一喷墨打印机的喷墨头，流体喷射头400还包括一墨水匣410。歧管403是与墨水匣410连通，而上述的流体是较佳地为墨水。
此外，流体喷射头400还包括多个电力线路CN0，是位于歧管上方的上表面。电力线路CN0(1，1)是用以电性连接对应的加热器R(1，1)与主晶体管Q(1，1)。电力线路的材质是选自铝、金、铜、钨、铝硅铜合金及铜铝合金其中之一或其组合。
请同时参照图3与图5。假设所有主晶体管均为N型金属氧化物半导体(Ntype Metal Oxide Semiconductor，MOS)晶体管。主晶体管Q(1，1)的漏极是与加热器R(1，1)的一端电性连接，主晶体管Q(1，1)的源极是接地。加热器R(1，1)的另一端是连接至主选择线(Primary Select Line)PSL(1)。当偏压选择单元302输出高位准的第1个控制电压VG(1)至主晶体管Q(1，1)的栅极时，主晶体管Q(1，1)导通(Turned On)。此时，若经由寻址电极(pad)502输入至主选择线PSL(1)的主选择信号VP(1)为致能时，例如VP(1)的电压转为高位准时，电流I(1，1)将会产生，并流过加热器R(1，1)、主晶体管Q(1，1)的漏极与源极、以及电流路径(1，1)。其中，电流路径(1，1)为电流I(1，1)产生时，电流I(1，1)流过的除了加热器R(1，1)和主晶体管Q(1，1)之外的其它导线或导体的集合。举例来说，电流路径(1，1)是由主选择线PSL(1)、加热器R(1，1)与主晶体管Q(1，1)之间的电力线路CN0(1，1)、以及主晶体管Q(1，1)的源极与接地电极504之间的电力线路GCN(1)所组成。此时，主晶体管Q(1，1)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(1，1)。
同样地，主晶体管Q(1，8)的漏极是与加热器R(1，8)的一端电性连接，主晶体管Q(1，8)的源极是接地。加热器R(1，8)的另一端是连接至主选择线PSL(1)。当偏压选择单元302输出高位准的第8个控制电压VG(8)至主晶体管Q(1，8)的栅极时，主晶体管Q(1，8)导通。此时，若经由寻址电极502输入至主选择线PSL(1)的主选择信号VP(1)为致能时，电流I(1，8)将会产生，并流过加热器R(1，8)、主晶体管Q(1，8)的漏极与源极、以及电流路径(1，8)，其中，电流路径(1，8)是为电流I(1，8)产生时，电流I(1，8)流过的除了加热器R(1，8)和主晶体管Q(1，8)之外的其它导线或导体的集合。举例来说，电流路径(1，8)是由主选择线PSL(1)、加热器R(1，1)与R(1，8)之间的电力线路CN1(1，8)、加热器R(1，8)与主晶体管Q(1，8)之间的电力线路CN0(1，8)、主晶体管Q(1，1)的源极与主晶体管Q(1，8)的源极之间的电力线路CN2(1，8)、以及主晶体管Q(1，1)的源极与接地电极504之间的电力线路GCN(1)所组成。此时，主晶体管Q(1，8)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(1，8)。
由图3可知，由于主晶体管Q(1，1)及Q(1，8)的配置位置不同，所以其所对应的电流路径的长度是不相同的。由于电流路径(1，8)比电流路径(1，1)多了电力线路CN1(1，8)与CN2(1，8)，故电流路径(1，8)的长度是比电流路径(1，1)的长度还长，使得电流路径(1，8)的等效电阻值大于电流路径(1，1)的等效电阻值。如果主晶体管Q(1，1)与Q(1，8)的主晶体管等效电阻值(1，1)及(1，8)相等，且加热器R(1，1)与加热器R(1，8)的电阻值相等的话，电流I(1，1)将会大于电流I(1，8)，而使得加热器R(1，1)产生的热量大于加热器R(1，8)所产生的热量。如此，被加热器R(1，1)加热的喷孔所喷射的墨滴大小将会大于加热器R(1，8)所喷射的墨滴大小。而使得使用流体喷射头400的喷墨打印机的喷射出大小不均匀的墨滴而使打印品质变差。
为了解决上述的喷孔所喷射的墨滴大小不同的问题，本实施例是藉由使输入至主晶体管Q(1，1)的栅极的第1个控制电压VG(1)与输入至主晶体管Q(1，8)的栅极的第8个控制电压VG(8)的位准不同，来使主晶体管等效电阻值(1，8)小于主晶体管等效电阻(1，1)，使得电流I(1，1)及I(1，8)所对应的整体电阻值相等，以使电流I(1，1)及I(1，8)相等。如此，可以使加热器R(1，1)与加热器R(1，8)产生相等的热量。
兹将本实施例的产生不同位准的第1个控制电压VG(1)与第8个控制电压VG(8)的方式说明于下。请参照图3，偏压选择单元302具有N个行选择晶体管CSQ及N个电流源CS。N个行选择晶体管CSQ的漏极用以分别接收多个地址选择信号。N个行选择晶体管CSQ包括一行选择晶体管CSQ(1)与一行选择晶体管CSQ(8)。N个电流源包括一电流源CS(1)及电流源CS(8)。多个地址选择信号包括一地址选择信号VA(1)及一地址选择信号VA(8)。电流源CS(1)是与行选择晶体管CSQ(1)的源极耦接，而电流源CS(8)是与行选择晶体管CSQ(8)的源极耦接，行选择晶体管CSQ(1)与行选择晶体管CSQ(8)的栅极是电性连接并均接收控制信号VAG’(1)。第1个控制电压VG(1)与第8个控制电压VG(8)是分别对应于电流源CS(1)及电流源CS(8)的电流大小。如上所述，N例如为19。
其中，电流源CS(1)的电流大小IA1是大于电流源CS(8)的电流大小IA8。当行选择晶体管CSQ(1)导通且行选择晶体管CSQ(1)的漏极所接收的地址选择信号VA(1)为致能时，流过行选择晶体管CSQ(1)的电流为IA1。根据MOSFET电流公式：Id＝(1/2)μnCox(W/L)(VGS-Vt)2(式一)可以求得行选择晶体管CSQ(1)的源极输出的第1个控制电压VG1的值。其中，Id为流过漏极的电流大小，μn为载子移动率(carrier mobility)，Cox为栅极氧化层电容，W与L分别是通道宽度与长度，VGS是栅极与源极间的电压差，而Vt是临界电压。
当行选择晶体管CSQ(8)导通且行选择晶体管CSQ(8)的漏极所接收的地址选择信号(8)为致能时，流过行选择晶体管CSQ(8)的电流为IA8，由式一可以计算出行选择晶体管CSQ(8)的源极所输出的第8个控制电压VG8的值。由于IA1是大于IA8，在行选择晶体管CSQ(1)与行选择晶体管CSQ(8)的通道宽度与长度比值相同的条件下，可以得知行选择晶体管CSQ(1)栅极与源极的电压差是大于与行选择晶体管CSQ(8)的栅极与源极的电压差。另外，由于行选择晶体管CSQ(1)与行选择晶体管CSQ(8)的栅极的电压位准是相同的，故可得知行选择晶体管CSQ(1)的源极的电压VG1将会小于行选择晶体管CSQ(8)的源极的电压VG8。
由于第1个控制电压电压VG1是小于第2个控制电压VG8，使得主晶体管Q(1，1)的栅极电压小于主晶体管Q(1，8)的栅极电压。由于主晶体管Q(1，1)与Q(1，8)的源极均接地，故主晶体管Q(1，1)的栅极与源极的电压差小于主晶体管Q(1，8)的栅极与源极的电压差。根据MOSFET等效电阻rds的公式rds＝1/(μnCox(W/L)(VGS-Vt))(式二)可知，主晶体管Q(1，1)的主晶体管等效电阻值将会大于主晶体管Q(1，8)的主晶体管等效电阻。如此，将可有效地使加热器R(1，1)的电阻值、主晶体管Q(1，1)的主晶体管等效电阻、以及电流路径(1，1)的等效电阻值的和，等于加热器R(1，8)的电阻值、主晶体管Q(1，8)的主晶体管等效电阻、以及电流路径(1，8)的等效电阻值的和，而得以使电流I(1，1)的大小等于电流I(1，8)。如此，即可达到使加热器R(1，1)与加热器R(1，8)产生的热量相等，并使加热器R(1，1)与加热器R(1，8)对应的喷孔射出相同大小的墨滴。故本实施例可达到增进喷墨打印机的打印品质的目的。
此外，当主晶体管Q(1，1)被关闭时，主晶体管Q(1，1)的栅极的残余电荷是经由电流源CS(1)排除。当主晶体管Q(1，8)被关闭时，主晶体管Q(1，8)的栅极的残余电荷是经由电流源CS(8)排除。故，本实施例还可以达到快速地将累积在主晶体管的栅极的残余电荷排除至接地端，以提高流体喷射头的操作速度，并可以避免因主晶体管关闭过慢，而使对应的喷孔仍然发射出液滴而产生误动作的情形发生。
更进一步来说，图3所示的电流源是可使用电流镜(current mirror)来实现。请参照图6，其所示是将电流镜应用于图5的电路的电路图。行选择晶体管CSQ(1)~CSQ(8)是与一多输出端电流镜(Multi-output current mirror)电性连接。此多输出端电流镜包括一参考电流镜晶体管REFQ1、电流镜晶体管CMQ(1)~CMQ(8)。兹以电流镜晶体管CMQ(1)及CMQ(8)为例予以说明。参考电流镜晶体管REFQ1的漏极与栅极是电性连接。电流镜晶体管CMQ(1)的栅极是耦接至参考电流镜晶体管REFQ1的栅极，电流镜晶体管CMQ(1)的漏极是耦接至行选择晶体管CSQ(1)的源极，电流镜晶体管CMQ(1)的漏极并耦接至主晶体管Q(1，1)的栅极。电流镜晶体管CMQ(8)的栅极是耦接至参考电流镜晶体管REFQ1的栅极，电流镜晶体管CMQ(8)的漏极是耦接至行选择晶体管CSQ(8)的源极，电流镜晶体管CMQ(8)的漏极并耦接至主晶体管Q(1，8)的栅极。
其中，当行选择晶体管CSQ(1)导通且行选择晶体管CSQ(1)的漏极所接收的地址选择信号VA(1)为致能时，行选择晶体管CSQ(1)的源极是输出第1个控制电压VG(1)，使主晶体管Q(1，1)导通。当行选择晶体管CSQ(8)导通且行选择晶体管CSQ(8)的漏极所接收的地址选择信号VA(8)为致能时，行选择晶体管CSQ(8)的源极是输出第8个控制电压VG(8)，使主晶体管Q(1，8)导通。第1个控制电压VG(1)与第8个控制电压VG(8)是分别对应于电流镜晶体管CMQ(1)的通道宽度与长度的比值与电流镜晶体管CMQ(8)的通道宽度与长度的比值。
其中，当主晶体管Q(1，1)被关闭时，主晶体管Q(1，1)的栅极的残余电荷是经由电流镜晶体管CMQ(1)排除。当主晶体管Q(1，8)被关闭时，主晶体管Q(1，8)的栅极的残余电荷是经由电流镜晶体管CMQ(8)排除。
较佳地，电流镜晶体管CMQ(1)与电流镜晶体管CMQ(8)的通道宽度与通道长度的比值是相异。由式一可知，电流镜晶体管CMQ(1)与电流镜晶体管CMQ(8)的通道宽度与通道长度的比值，是等于IA1与IA8的比值。
此外，行选择晶体管CSQ(1)的栅极是耦接至参考电流镜晶体管REFQ1的漏极，行选择晶体管CSQ(8)的栅极是耦接至参考电流镜晶体管REFQ1的漏极。当行选择晶体管CSQ(1)被关闭时，行选择晶体管CSQ(1)的栅极的残余电荷是经由参考电流镜晶体管REFQ1排除。当主晶体管Q(1，8)被关闭时，主晶体管Q(1，8)的栅极的残余电荷是经由参考电流镜晶体管REFQ1排除。如此，更可加快行选择晶体管CSQ(1)~CSQ(8)的操作速度。
另一方面，偏压选择单元302还具有S个寻址电极，例如是图5所示的寻址电极502。请参考图3，这些寻址电极是用以接收S个地址选择信号VA(1)~VA(S)。N个行选择晶体管是分成P组，每组行选择晶体管是至多具有S个行选择晶体管。每组行选择晶体管是由一个区块选择晶体管BSQ所控制，此S个寻址电极是与此P组行选择晶体管电性连接。当这些区块选择晶体管之一导通时，对应的一组行选择晶体管的所有行选择晶体管是导通。此S个地址选择信号是传送至对应的导通的行选择晶体管的漏极。
其中，如上所述，N值例如为19。而S值例如为8，P值例如为3。8个寻址电极是用以接收地址选择信号VA(1)~VA(8)。第一组行选择晶体管是由行选择晶体管CSQ(1)~CSQ(8)所组成，第二组行选择晶体管是由行选择晶体管CSQ(9)~CSQ(16)所组成，而第三组行选择晶体管是由行选择晶体管CSQ(17)~CSQ(19)所组成。三组行选择晶体管是分别由区块选择晶体管BSQ(1)~BSQ(3)所控制。区块选择晶体管BSQ(1)的源极是输出控制信号VAG’(1)至第一组行选择晶体管的所有行选择晶体管的栅极，而区块选择晶体管BSQ(2)及BSQ(3)的源极则分别输出控制信号VAG’(2)及VAG’(3)至第二组及第三组行选择晶体管的所有行选择晶体管的栅极。
区块选择晶体管BSQ(1)~BSQ(3)的源极是分别与一电流源电性连接，漏极则分别接收区块选择信号VAG(1)~VAG(3)，而栅极则同时受控制信号VCS的控制。请同时参考图7，其所示的是本实施例的用以驱动流体喷射头的加热器组的电路所使用的各信号的波形图。当控制信号VCS为致能时，区块选择晶体管BSQ(1)~BSQ(3)均导通。而区块选择信号VAG(1)~VAG(3)是分别于第一期间T1、第二期间T2及第三期间T3内为致能，使第一组行选择晶体管CSQ(1)~CSQ(8)、第二组行选择晶体管CSQ(9)~CSQ(16)、第三组行选择晶体管CSQ(17)~CSQ(19)分别于第一期间T1、第二期间T2及第三期间T3导通。如此，地址选择信号VA(1)~VA(8)是于分别于第一期间T1、第二期间T2及第三期间T3内传送至第一组、第二组及第三组行选择晶体管。也就是说，8个寻址电极是由三组行选择晶体管所共享，故本实施例还具有减少所需的寻址电极数目的优点。
本实施例虽以主晶体管是均为金属氧化物半导体(metal oxidesemiconductor，MOS)晶体管为例做说明，然而主晶体管主晶体管亦可由双极性接面晶体管(Bi-polar Junction Transistor)或接面场效晶体管(JunctionField Effect Transistor)来达成。
本发明上述实施例所揭示的具有驱动加热器组的电路的流体喷射头除了上述的使喷孔得以射出大小均匀的墨滴，以增进喷墨打印机的打印品质，并可提高流体喷射头的操作速度且避免误动作的产生的优点之外，本发明还具有以下几项优点：
(1)仅需使用到NMOS制作工艺来完成驱动电路的制造，可以有效地将低生产成本。
(2)使用主动组件(NMOS)来排除主晶体管的栅极的残余电荷，相较于图1所示的美国专利案第5,604,519号的使用蛇形电阻的流体喷射头，本发明还具有节省面积的优点。
(3)图1所示的美国专利案第5,604,519号所使用的蛇形电阻由于直接接触到二氧化硅层，而没有直接接触到基材，所以散热效率不佳。而本发明的可排除主晶体管的栅极的残余电荷的主动组件是直接接触到基材，故具有较佳的散热效率。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请权利要求书的范围内。
Claims (13)
1.一种用以驱动加热器组的电路，该加热器组具有一第一加热器与一第二加热器，该电路包括：
一偏压选择单元，用以产生一第一控制电压与一第二控制电压；
一第一主晶体管，是与该第一加热器、一第一电流路径串连，当该第一主晶体管受该第一控制电压的控制而导通时，该第一主晶体管的电阻值是等于一第一主晶体管等效电阻值，而允许一第一电流流过该第一加热器、该第一主晶体管及该第一电流路径；以及
一第二主晶体管，是与该第二加热器、一第二电流路径串连，当该第二主晶体管受该第二控制电压的控制而导通时，该第二主晶体管的电阻值是等于一第二主晶体管等效电阻值，而允许一第二电流流过该第二加热器、该第二主晶体管及该第二电流路径，该第二电流路径比该第一电流路径长；
其中，藉由调整该第一控制电压与该第二控制电压，来分别改变该第一主晶体管等效电阻值与该第二主晶体管等效电阻，进而分别改变该第一电流与该第二电流大小，使得该第一加热器与该第二加热器产生的热量相等。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于该偏压选择单元具有一第一行选择晶体管、一第二行选择晶体管、一第一电流源及一第二电流源，该第一行选择晶体管及该第二行选择晶体管是用以分别接收一第一地址选择信号与一第二地址选择信号，该第一电流源是与该第一行选择晶体管的源极耦接，该第二电流源是与该第二行选择晶体管的源极耦接，该第一行选择晶体管与该第二行选择晶体管的栅极是电性连接，当该第一行选择晶体管导通且该第一行选择晶体管的漏极所接收的该第一地址选择信号为致能时，该第一行选择晶体管的源极是输出该第一控制电压，当该第二行选择晶体管导通且该第二行选择晶体管的漏极所接收的该第二地址选择信号为致能时，该第二行选择晶体管的源极是输出该第二控制电压，该第一控制电压与该第二控制电压是分别对应于该第一电流源及一第二电流源的电流大小。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于该第一主晶体管与该第二主晶体管均为金属氧化物半导体晶体管，该第一主晶体管与该第二主晶体管的通道宽度与通道长度的比值相等。
4.如权利要求2所述的电路，其特征在于该第一加热器与该第二加热器的电阻值相等，该第一电流路径短于该第二电流路径，使该第一电流路径的等效电阻值小于该第二电流路径的等效电阻值，而该第一控制电压小于该第二控制电压的电压位准，使该第一主晶体管等效电阻值大于该第二主晶体管等效电阻，使得该第一电流与该第二电流相等。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于该偏压选择单元包括：
一第一行选择晶体管及一第二行选择晶体管，用以分别接收一第一地址选择信号与一第二地址选择信号；以及
一多输出端电流镜，包括：
一参考电流镜晶体管，该参考电流镜晶体管的漏极与栅极是电性连接；
一第一电流镜晶体管，该第一电流镜晶体管的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的栅极，该第一电流镜晶体管的漏极是耦接至该第一行选择晶体管的源极，该第一电流镜晶体管的漏极并耦接至该第一主晶体管的栅极；及
一第二电流镜晶体管，该第二电流镜晶体管的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的栅极，该第二电流镜晶体管的漏极是耦接至该第二行选择晶体管的源极，该第二电流镜晶体管的漏极并耦接至该第二主晶体管的栅极；
其中，当该第一行选择晶体管导通且该第一行选择晶体管的漏极所接收的该第一地址选择信号为致能时，该第一行选择晶体管的源极是输出该第一控制电压，使该第一主晶体管导通，当该第二行选择晶体管导通且该第二行选择晶体管的漏极所接收的该第二地址选择信号为致能时，该第二行选择晶体管的源极是输出该第二控制电压，使该第二主晶体管导通，该第一控制电压与该第二控制电压是分别对应于该第一电流镜晶体管的通道宽度与长度的比值及该第二电流镜晶体管的通道宽度与长度的比值；
其中，当该第一主晶体管被关闭时，该第一主晶体管的栅极的残余电荷是经由该第一电流镜晶体管排除，当该第二主晶体管被关闭时，该第二主晶体管的栅极的残余电荷是经由该第二电流镜晶体管排除。
6.如权利要求5所述的流体喷射头，其特征在于，该第一行选择晶体管的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的漏极，该第二行选择晶体管的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的漏极。
7.一种流体喷射头，包括：
一加热器组，是排列成M列N行的矩阵，其中第i列第j行的加热器是为加热器(i，j)，第i列第k行的加热器是为加热器(i，k)，M、N、i、j、k为正整数，i小于等于M，j小于等于N，j不等于k；以及
一驱动电路，包括：
数个电流路径，各加热器是与对应的该电流路径电性连接，所述电流路径包括一电流路径(i，j)及一电流路径(i，k)；
一偏压选择单元，用以产生N个控制电压，包括一第j个控制电压与一第k个控制电压；及
M×N个主晶体管，包括一主晶体管(i，j)与主晶体管(i，k)，该主晶体管(i，j)是与该加热器(i，j)电性连接，当该主晶体管(i，j)受该第j个控制电压的控制而导通，且一电流(i，j)被产生并流过该加热器(i，j)、该主晶体管(i，j)及该电流路径(i，j)时，该主晶体管(i，j)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(i，j)，该主晶体管(i，k)是与该加热器(i，k)电性连接，当该主晶体管(i，k)受该第k个控制电压的控制而导通，且一电流(i，k)被产生并流过该加热器(i，k)、该主晶体管(i，k)及该电流路径(i，k)时，该主晶体管(i，k)的电阻值是等效于一主晶体管等效电阻值(i，k)；
其中，该主晶体管等效电阻值(i，j)与该主晶体管等效电阻(i，k)是分别对应于该第j个控制电压与该第k个控制电压，使得该加热器(i，j)与该加热器(i，k)产生的热量相等。
8.如权利要求7所述的流体喷射头，其特征在于该偏压选择单元具有N个行选择晶体管及N个电流源，该N个行选择晶体管的漏极用以分别接收数个地址选择信号，该N个行选择晶体管包括一行选择晶体管(j)与一行选择晶体管(k)，该N个电流源包括一电流源(j)及电流源(k)，所述地址选择信号包括一地址选择信号(j)及一地址选择信号(k)，该电流源(j)是与该行选择晶体管(j)的源极耦接，该电流源(k)是与该行选择晶体管(k)的源极耦接，该行选择晶体管(j)与该行选择晶体管(k)的栅极是电性连接；
当该行选择晶体管(j)导通且该行选择晶体管(j)的漏极所接收的该地址选择信号(j)为致能时，该行选择晶体管(j)的源极是输出该第j个控制电压；
当该行选择晶体管(k)导通且该行选择晶体管(k)的漏极所接收的该地址选择信号(k)为致能时，该行选择晶体管(k)的源极是输出该第k个控制电压，该第j个控制电压与该第k个控制电压是分别对应于该电流源(j)及该电流源(k)的电流大小。
9.如权利要求8所述的流体喷射头，其特征在于该加热器(i，j)与该加热器(i，k)的电阻值是相等，该电流路径(i，j)的等效电阻值是小于该电流路径(i，j)的等效电阻值，该电流源(j)的电流大小是大于该电流源(k)的电流大小，使该第j个控制电压小于该第k个控制电压的电压位准，该主晶体管等效电阻值(i，j)是大于该主晶体管等效电阻(i，k)，使得该电流(i，j)与该电流(i，k)相等。
10.如权利要求8所述的流体喷射头，其特征在于该偏压选择单元还具有S个寻址电极，用以接收S个地址选择信号，该N个行选择晶体管是分成P组，每组行选择晶体管是至多具有S个行选择晶体管，每组行选择晶体管是由一个区块选择晶体管所控制，该S个寻址电极是与该P组行选择晶体管电性连接；
当所述区块选择晶体管之一导通时，对应的该组行选择晶体管的所有行选择晶体管是导通，该S个地址选择信号是传送至对应的导通的该行选择晶体管的漏极。
11.如权利要求7所述的流体喷射头，其特征在于该偏压选择单元包括：
一N个行选择晶体管，包括一行选择晶体管(j)与一行选择晶体管(k)，用以分别接收一地址选择信号(j)及一地址选择信号(k)；以及
一多输出端电流镜，包括：
一参考电流镜晶体管，该参考电流镜晶体管的漏极与栅极是电性连接；
一电流镜晶体管(j)，该电流镜晶体管(j)的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的栅极，该电流镜晶体管(j)的漏极是耦接至该行选择晶体管(j)的源极，该电流镜晶体管(j)的漏极并耦接至该主晶体管(j)的栅极；及
一电流镜晶体管(k)，该电流镜晶体管(k)的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的栅极，该电流镜晶体管(k)的漏极是耦接至该行选择晶体管(k)的源极，该电流镜晶体管(k)的漏极并耦接至该主晶体管(k)的栅极；
其中，当该行选择晶体管(j)导通且该行选择晶体管(j)的漏极所接收的该地址选择信号(j)为致能时，该行选择晶体管(j)的源极是输出该第j个控制电压，使该主晶体管(j)导通，当该行选择晶体管(k)导通且该行选择晶体管(k)的漏极所接收的该地址选择信号(k)为致能时，该行选择晶体管(k)的源极是输出该第k个控制电压，使该主晶体管(k)导通，该第j个控制电压与该第k个控制电压是分别对应于该电流镜晶体管(j)的通道宽度与长度的比值及该电流镜晶体管(k)的通道宽度与长度的比值；
其中，当该主晶体管(j)被关闭时，该主晶体管(j)的栅极的残余电荷是经由该电流镜晶体管(j)排除，当该主晶体管(k)被关闭时，该主晶体管(k)的栅极的残余电荷是经由该电流镜晶体管(k)排除。
12.如权利要求11所述的流体喷射头，其特征在于，该行选择晶体管(j)的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的漏极，该行选择晶体管(k)的栅极是耦接至该参考电流镜晶体管的漏极。
13.如权利要求7所述的流体喷射头，其特征在于，该流体喷射头还包括一基材，该基材具有M×N个歧管、M×N个流体腔与M×N个喷孔，各所述歧管的一端是形成于该基材的一下表面上，各所述流体腔是配置于对应的该歧管的上方，并与对应的该歧管连通，所述流体腔是用以容纳一流体，所述个喷孔是排列成M列N行的矩阵，各所述喷孔是配置于对应的该流体腔的上方，各所述喷孔的一端是形成于该基材的一上表面上，所述加热器是配置于对应的该喷孔侧，当所述加热器之一产生热量时，对应的该喷孔是产生气泡，以使对应的该流体腔中的该流体喷出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BENQ CORP. Free format text: FORMER OWNER: QISDA CORPORATION Effective date: 20121224 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: QISDA CORPORATION Free format text: FORMER NAME: BENQ CORP. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: China Taiwan Taoyuan County Patentee after: Qisda Corp. Address before: Chinese Taiwan Taoyuan County Ying Road No. 157 Patentee before: Benq Corp. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121224 Address after: Taipei City, Taiwan, China Patentee after: BENQ Corp. Address before: China Taiwan Taoyuan County Patentee before: Qisda Corp. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: JIGUO HOLDING CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: BENQ CORP. Effective date: 20130121 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130121 Address after: Delaware Patentee after: Kyrgyzstan Holdings Ltd. Address before: Taipei City, Taiwan, China Patentee before: Benq Corp. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070718 Termination date: 20160317 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |