專利名稱：流體噴射器件中噴射元件的光傳感器激活的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體噴射器件。更確切地說，本發(fā)明涉及激活流體噴射器件中噴射元件的光傳感器。
一種頁面寬度陣列(PWA)的打印頭組件橫跨頁面的整個寬度(例如，8.5英寸，11英寸，A4寬度)，相對于媒介的行程是固定的。一個PWA打印頭組件包括一種具有幾千個噴嘴的PWA打印頭，能夠橫跨全部頁面寬度。這種PWA打印頭組件的取向通常和紙的走向垂直。運作時，該PWA打印頭組件固定，而媒介在組件的下方移動。隨著頁面相對組件移動，該PWA打印頭組件一次可進行一行或多行的打印。
PWA打印頭組件中的每個噴嘴膛通常包括噴射元件、膛層和襯底。當一種耐火電阻器用作噴射元件時，該耐火電阻器要位于膛內(nèi)的襯底上面。運作時，噴嘴膛通過入口管道從墨汁供應(yīng)器接收墨汁。耐火電阻器隨后被激活，立即加熱墨汁，產(chǎn)生并形成蒸汽泡。然后蒸汽泡通過噴嘴將墨汁以小滴形式噴射到媒介上(例如紙、透明膠片)。墨汁小滴從相應(yīng)的噴嘴中以可重復(fù)的速度、體積和方向噴射出來，在媒介上打印出有效的字符、圖形和照相圖象。
壓電類型的PWA打印頭組件中的噴射元件通常包括一種壓電層。這類壓電層由噴嘴膛的一種柔韌的膛壁構(gòu)成，該壁外側(cè)附著著一種壓電材料。運作時，噴嘴膛通過入口管道從墨汁供應(yīng)器接收墨汁。壓電材料隨后被激活，使膛壁發(fā)生形變而壓向膛內(nèi)。由此產(chǎn)生的壓力通過噴嘴將墨汁以小滴形式噴射到媒介上(例如紙、透明膠片)。墨汁小滴從相應(yīng)的噴嘴中以可重復(fù)的速度、體積和方向噴射出來，在媒介上打印出有效的字符、圖形和照相圖象。
由于PWA打印頭組件中有大量的噴嘴，還由于組件通常同時打印一行或多行頁寬，所以在一個給定的時間發(fā)出的定時信號和控制信號基本上要比給掃描型打印頭組件的信號更多。為了要實現(xiàn)多行打印，和打印多種字符相反，必須使幾千多個噴嘴的起火受到控制。還必須把信號傳送給這些噴嘴的幾千多個耐火電阻器。
通常的PWA噴墨打印機中，電子學(xué)線路復(fù)雜，需要將它們相互連接起來以產(chǎn)生必須的信號，并把它們發(fā)送到恰當?shù)牟课?。有些PWA噴墨打印機利用附屬于打印頭組件的一種靈活多變的打印電路(“可變電路”)，包括能把信號從打印處理器傳送到被編址的耐火電阻器的信號電路。
還有一個要求是希望用有效的成本生產(chǎn)出可靠的、產(chǎn)額高的、頁面寬度的陣列。
圖2是按照本發(fā)明的一個實施方案的流體噴射和掃描組件，如一種PWA打印頭和掃描組件，的平面圖。
圖3A是按照本發(fā)明一個實施方案的流體噴射和掃描組件，如一種PWA打印頭和掃描組件，的簡化端視圖或側(cè)面圖。
圖3B是按照本發(fā)明一個實施方案的流體噴射組件，如一種PWA打印頭組件，的簡化端視圖或側(cè)面圖。
圖4A是按照本發(fā)明一個實施方案部分流體噴射陣列主要零部件的截面圖，是從圖2斷面線4A-4A處看出的透視圖。
圖4B是按照本發(fā)明一個實施方案部分掃描陣列主要零部件的截面圖，和圖8一樣，是從圖2斷面線4B-4B處看出的透視圖。
圖5是電子學(xué)原理框圖，用以說明按照本發(fā)明的一個實施方案，一種掃描陣列和多個流體噴射陣列的主要零部件。
圖6A是圖5所示的部分掃描陣列的電子學(xué)原理框圖，用以細致說明按照本發(fā)明的一個實施方案的光傳感器之間的間距。
圖6B是電子學(xué)原理/方框圖，用以說明按照本發(fā)明的一個實施方案，用于流體噴射陣列激活元件的主要零部件。
圖7是一種流體噴射和掃描組件圖，用框圖形式說明按照本發(fā)明的一個實施方案的掃描陣列和流體噴射陣列。
圖8A是按照本發(fā)明的一個實施方案，說明用于激活元件的電極布局圖。
圖8B是按照本發(fā)明的一個實施方案，說明用于掃描陣列元件的電極布局圖。
圖9A是按照本發(fā)明的一個實施方案圖，說明光源發(fā)出的一束光對流體噴射和掃描組件進行的掃描。
圖9B是按照本發(fā)明的一個實施方案圖，說明從第二個光源發(fā)出的多束光對掃描組件進行的掃描。


圖10是按照本發(fā)明的一個實施方案，流體噴射和掃描組件的簡化截面圖，是從圖2斷面線10-10處看出的透視圖。
圖11是按照本發(fā)明一的個實施方案，說明流體噴射和掃描系統(tǒng)主要零部件的電子學(xué)框圖。
在本發(fā)明的一個實施方案中，流體噴射元件，如一種頁面寬度陣列(PWA)打印頭組件中的噴墨元件，是受光而激活的。在該實施方案中，隨著光束在PWA打印頭組件上的掃描，光束受到調(diào)制，選擇性地將所需要的噴墨元件啟動，使四種彩色平面(即青色、紫紅色、黃色和黑色)的每一個平面產(chǎn)生出所期望的光柵圖案，從而生成所要求的圖象。本發(fā)明的一個形式中，一種具有雙重功能的單個的PWA打印頭組件既是打印頭又是圖象掃描器，而且費用增額較小。
按照本發(fā)明的一個實施方案，圖1是一種流體噴射和掃描器件，如PWA噴墨打印機和掃描器器件，的側(cè)視圖，100說明的是器件100內(nèi)部的主要零部件。器件100包括側(cè)導(dǎo)為102A和102B的媒介饋送器102，光源106，調(diào)制器108，轉(zhuǎn)動多邊形鏡112，偏轉(zhuǎn)鏡114和118，透鏡116，流體供應(yīng)器122，流體噴射和掃描組件126，輥120，124，140和142，星輪128以及打印電路組件(PCA)138。一疊媒介104(例如紙、透明膠片)由饋送器102支撐。在該實施方案中，加熱元件105在打印媒介通過媒介出端口送出之前對它們進行干燥。
在一個實施方案中，輥120，124，140和142以及星輪128是常速運動系統(tǒng)的一部分，它們借助組件126用一個基本上固定的速度傳送媒介。通常常速運動系統(tǒng)要比不連續(xù)運動系統(tǒng)更加準確，更好控制。另一個實施方案利用真空壓紙輥筒以連續(xù)方式運送媒介。媒介連續(xù)運動的優(yōu)點包括帶寬減小，能更好更準確地布點，所以打印質(zhì)量更好。在另一個實施方案中可以采用媒介不連續(xù)運動的機制。
在一個實施方案中，組件126至少延伸一個頁面寬度(例如，8.5英寸，11英寸或A4寬度)，組件126基本上是固定的，隨著媒介130向126運動，組件126將流體小滴噴到130上面。在一個實施方案中，流體供應(yīng)器122為組件126提供流體。在另一個實施方案中，組件126包括一種或多種內(nèi)置流體供應(yīng)器。本發(fā)明的一種形式將多種組件126結(jié)合在一起，構(gòu)成了一種更大和/或更快的系統(tǒng)。
在PCA138上至少安裝一種輸入/輸出端口134和多個電子芯片136A-136B，用來完成這里所描述的不同處理方法和控制功能。電纜132和輸入/輸出端口134相接，而且在本發(fā)明的一種形式中被配置為與主計算機(未顯示)相連接。盡管為簡化示圖，圖1中只畫出了單獨一個輸入/輸出端口134和電纜132，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，像工業(yè)上其它通信協(xié)議通常采用的，器件100可以和許多種不同類型傳統(tǒng)的輸入/輸出端口進行組合，包括電話端口，中心端口，小巧型媒介存儲器件，固體存儲系統(tǒng)，紅外的和/或其它的無線端口。
本發(fā)明的一種形式中，光從光源106通過鏡112，114和118到達組件126，形成光徑110。為使光徑彎曲以減小器件100的尺寸，安裝了偏轉(zhuǎn)鏡114和118。如果對尺寸大小沒有要求，則鏡114和118可以省去。
圖2是描述組件126一種方案的平面圖。所顯示的組件126位于媒介130的上方，130上面的箭頭指出媒介的運動方向。在一個實施方案中，除了和掃描陣列202之外，組件126還包括四種流體噴射陣列，例如圖2上用200A-200D各線表示的打印陣列，這里都統(tǒng)稱為流體噴射陣列200。在一個實施方案中，流體噴射陣列200A是用于噴射黑顏色墨汁小滴的黑色打印陣列，流體噴射陣列200B是用于噴射紫紅顏色墨汁小滴的紫紅色打印陣列，流體噴射陣列200C是用于噴射黃顏色墨汁小滴的黃色打印陣列，流體噴射陣列200D是用于噴射青顏色墨汁小滴的青色打印陣列。
掃描陣列202被設(shè)置為能夠捕獲圖象數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生媒介的數(shù)字圖象。如果不是彩色打印而是黑白打印時，200可以是單個的流體噴射陣列。顏色的順序可以根據(jù)墨汁類型和其它的書寫系統(tǒng)要素而變化。
圖3A是按照本發(fā)明的一個實施方案，組件126的簡化端視圖或側(cè)面圖。流體噴射陣列200和掃描陣列202在襯底310上構(gòu)成。在一個實施方案中，透明窗402在掃描陣列202內(nèi)形成。組件126包括兩個相對的表面126A和126B。
按照本發(fā)明的一個形式，在打印模式中，媒介130被傳送到靠近組件126的表面126B，流體從位于表面126B上的陣列200噴到媒介130上面。本發(fā)明的一個形式中，組件126包括保護蓋306，用來避免陣列202受到流體噴射陣列200噴出的離散流體滴的污染。
按照一個實施方案的掃描模式，媒介130被傳送到靠近組件126的表面126B，以便掃描陣列202感受到打印圖象。在一個實施方案中，保護蓋306是可移動的，對圖象進行掃描時被移走。在一個實施方案中，保護蓋306里面包括一種白色校準表面，用于對掃描器象素逐一校準。
圖3B是按照本發(fā)明的一個實施方案，組件126的簡化端視圖或側(cè)面圖。圖3B除了不包括掃描組件或掃描陣列202外，其余和圖3A相似，其中，同樣的數(shù)字表示的是同樣的圖符。
流體噴射陣列200在襯底310上構(gòu)成。組件126包括相對的兩個表面126A和126B。按照本發(fā)明的一個形式，在打印模式中，媒介130被傳送到靠近組件126的表面126B，流體從位于表面126B上的陣列200噴到媒介130的上面。
圖4A是從圖2斷面線4A-4A處看出的透視圖，用以說明按照本發(fā)明一個實施方案部分流體噴射陣列200D的主要零部件。在一個實施方案中，流體噴射陣列200A-200C的構(gòu)造方式基本上與在這里圖示和描述的流體噴射陣列200D是一樣的。本發(fā)明的一個形式中，流體噴射陣列200D包括孔板902，流體管道908，噴嘴膛910，阻擋層912，電阻器保護層914，電阻器電極916和918，電極920，柵氧化層922，通路924，電阻器材料926，多晶硅層928，摻雜阱930和932，光傳感器電極933，SiO2鈍化層934以及襯底310。
一個實施方案中，襯底310是一種透明的玻璃襯底，陣列200和202用薄膜技術(shù)(TFT)和非晶硅制成，下面還將對此進行詳細描述。另一個實施方案中，襯底310是一種基本上透明的聚合物或是其它的透明材料。
SiO2鈍化層934在襯底310上構(gòu)成，用來防止襯底310的雜質(zhì)到達多晶硅層928。電阻器材料926在SiO2鈍化層934上構(gòu)成。電阻器電極916和918在電阻器材料926的每個端點上構(gòu)成。
在構(gòu)成多晶硅層928的時候，首先將非晶硅沉積在SiO2鈍化層934上。然后利用激光使非晶硅再結(jié)晶。沉積硅的溫度局部上升后，再使其慢慢冷卻，從而使硅再結(jié)晶。這個方法可使顆粒邊界減到最小，使非晶硅的電子遷移特性增強。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，利用石英玻璃作為襯底310，它基本上有更高的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，從而允許硅928爐內(nèi)再結(jié)晶。再結(jié)晶后，即將柵氧化層922沉積在多晶硅層928的頂部，然后進行蝕刻為摻雜劑的擴散提供通道。摻雜劑擴散到多晶硅層928里面構(gòu)成摻雜阱930和932。一個實施方案中，場效應(yīng)晶體管802和806(示于圖5)位于驅(qū)動電路區(qū)940，由摻雜阱930和周圍的多晶硅928構(gòu)成。一個實施方案中，光傳感器710(示于圖5)位于光靈敏區(qū)942內(nèi)，由摻雜阱930和周圍的多晶硅928構(gòu)成。一種鋁金屬層沉積在柵氧化層922上，然后對它進行蝕刻以形成電極920。
一個實施方案中，多晶硅層928是一種P-型半導(dǎo)體材料，摻雜阱930和932是利用在多晶硅層928中擴散N-型摻雜劑形成的。另一個實施方案中，多晶硅層928是一種N-型半導(dǎo)體材料，摻雜阱930和932是利用在多晶硅層928中擴散P-型摻雜劑形成的。
電阻器保護層914形成于電阻器接點916和918，電阻器材料926，電極920以及柵氧化層922上。在電阻器保護層914上形成的阻擋層912界定了噴嘴膛910的范圍。在阻擋層912上方，孔板902形成于噴嘴膛910和流體管道908上。在一個實施方案中，孔板902和阻擋層912是集成于一體。噴孔904為噴嘴膛910內(nèi)的流體提供一種如箭頭906所示的出口途徑。
流體噴射(或掃描)過程中媒介130被饋送到靠近組件126的表面126B。一個實施方案中，隨著媒介130移向組件126，流體小滴從噴嘴或 噴孔904噴出，形成描繪字符或圖象的斑紋。一個實施方案中，組件126在其長度上包括幾千個噴嘴904，，但是只是有選擇的噴射元件(例如電阻器材料926)在給定的時間被激活而噴射出流體小滴產(chǎn)生出所希望的斑紋。
圖4B是按照本發(fā)明的一個實施方案，部分掃描陣列202主要零部件的截面圖，是從圖2斷面線4B-4B處看出的透視圖。一個實施方案中，掃描陣列202包括在襯底310上構(gòu)成的多重薄膜層403-408，摻雜阱410A-410D以及電極412A-412H。本發(fā)明的一個形式中，層403是透明的SiO2層，層404是金屬的，層405是透明的SiO2絕緣層，層406是多晶硅，層407是透明的柵氧化物，層408是透明的SiO2保護層。
本發(fā)明的一個形式中，掃描陣列202的各層403，404，406和407是用同樣材料構(gòu)成的，分別相應(yīng)于流體噴射陣列200的各層934，933，928和922(如圖4A所示)。在一個實施方案中，掃描陣列202和流體噴射陣列200中相應(yīng)的各個層次是在同一時刻沉積的，進行適當?shù)难谀ず臀g刻步驟，使陣列200和202形成如圖所示和這里所描述的各種各樣的特征。
本發(fā)明的一個形式中，SiO2層403在襯底310上構(gòu)成。金屬層404在SiO2層403上構(gòu)成，被蝕刻后構(gòu)成下面將詳細描述的透明窗402。該方案中，構(gòu)成的SiO2絕緣層405覆蓋金屬層404和層403。多晶硅層406在絕緣層405上構(gòu)成。摻雜劑擴散到多晶硅層406中，在多晶硅層406中構(gòu)成摻雜阱410A-410D。電極412A-412H在多晶硅層406上構(gòu)成，并被柵氧化層407包圍。SiO2保護層408在柵氧化層407上構(gòu)成。
一個實施方案中，多晶硅層406和摻雜阱410A-410D的構(gòu)成方式與前面所描述的多晶硅層928和摻雜阱932和930的構(gòu)成方式相同。一個實施方案中，多晶硅層406是一種P-型半導(dǎo)體材料，摻雜阱410A-410D是利用在多晶硅層406中擴散N-型摻雜劑構(gòu)成的。另一個實施方案中，多晶硅層406是一種N-型半導(dǎo)體材料，摻雜阱410A-410D是利用在多晶硅層406中擴散P-型摻雜劑構(gòu)成的。
該實施方案中，透明窗402由貫穿基本是透明的層310，403，405和408而形成。一個實施方案中，窗402的寬度在每英寸的點數(shù)(DPI)為100時約為0.01英寸，對于300DPI約為0.0033英寸，對于600DPI約為0.00166英寸，對于1200DPI約為0.000833英寸。一個實施方案中，媒介130和組件126的表面126B之間的間隔約為0.1毫米或更小。
兩個光傳感器711由摻雜阱410A-410D和周圍的多晶硅406構(gòu)成。為簡化示圖，在圖4B中只顯示了兩個光傳感器711，一個實施方案中，同一基本光傳感器的構(gòu)形(在媒介紙面范圍內(nèi))要重復(fù)多次來構(gòu)成覆蓋整個頁面寬度的掃描陣列202。另外，雖然圖4A顯示的是一個光靈敏區(qū)942(光傳感器710在其中構(gòu)成)，但是在一個實施方案中，在圖上所示的光傳感器710附近，有三個之多的光傳感器710，而且在媒介紙面范圍內(nèi)的光傳感器還要更多。本發(fā)明的一個形式中，每個光傳感器710和711的激活部分近似為39微米(對于600DPI)。
本發(fā)明的一個形式中，掃描陣列202中的光傳感器711分成400A和400B兩個組，每個組有不同的空間頻率。從400A和400B兩個組發(fā)出的信號隨后都被進行退卷積來提高分辨率。一個實施方案中，組400B的空間頻率是組400A空間頻率的百分之九十五。
本發(fā)明的一個形式中，掃描陣列202的光傳感器711的體系結(jié)構(gòu)及其制造步驟都和流體噴射陣列200的光傳感器710的類似。
圖5是電子學(xué)原理框圖，用來說明按照本發(fā)明的一個實施方案，流體噴射陣列200和掃描陣列202的主要零部件。掃描陣列202包括多個光傳感器711，它們被分成400A和400B兩個組。在圖5所示的實施方案中，光傳感器711為光二極管。每個光傳感器711在電壓源(Vps)705和總地線708之間相互連接。被光照射的光傳感器711的輸出信號幅度隨入射到光傳感器711上的光強而變化。
每個陣列200包括多個光靈敏激活元件700。每個激活元件700包括一種噴射元件702，諸如熱噴墨(TIJ)元件或一種壓電噴墨(PIJ)元件，以及光觸發(fā)電路703。在圖上所示的實施方案中，噴射元件702是熱噴墨電阻器。每種光觸發(fā)電路703包括放大器706，鎖存器807和光傳感器710。一個實施方案中，鎖存器807是一種T-型觸發(fā)器。
光傳感器710把輸入的光束110轉(zhuǎn)換為電信號。如下面所描述的，流體噴射陣列200中的光傳感器710產(chǎn)生的電信號用來觸發(fā)和光傳感器710耦合的噴射元件702。
放大器706包括晶體管802和806。一個實施方案中，晶體管802和806是場效應(yīng)晶體管(FETs)。由于非晶硅的電子遷移率比結(jié)晶硅的低，所以在該實施方案中，在玻璃襯底310上制作的晶體管802和806的尺寸要比在硅襯底上制作的可能要寬。一個實施方案中，晶體管802的長度約為2-3微米，寬度約為100-500微米；晶體管806的長度約為1-2微米，寬度約為200-1000微米；電阻器702的阻值約在30-1500歐姆范圍內(nèi)。在其它的實施方案中，光觸發(fā)電路703有可能利用另外的結(jié)構(gòu)和零部件尺寸。
每個光傳感器710與電壓源(Vref)704相接。每個光傳感器710的輸出級與相應(yīng)鎖存器807的一個輸入相接。每個鎖存器807的輸出(Q)與相應(yīng)晶體管802的柵極相接。每個晶體管802的漏極與電壓源704相接，每個晶體管802的源極與相應(yīng)晶體管806的柵極相接。每個晶體管806的漏極與電壓源704相接，每個晶體管806的源極與相應(yīng)的電阻器或噴射元件702相接。每個電阻器702連接在相應(yīng)晶體管806的源極與總地線708之間。
當激活元件700受到光源106發(fā)出的光激活時，光傳感器710開始導(dǎo)電。當光傳感器710受到光照射開始導(dǎo)電并使鎖存器807接通晶體管802時，晶體管802使晶體管806接通。該實施方案中，晶體管802作為一種電壓控制接通的FET，而晶體管806作為一種電流控制驅(qū)動的FET。晶體管806隨后為激發(fā)電阻器702提供驅(qū)動電流，使電阻器702加熱，流體隨即從相應(yīng)的噴嘴膛中噴出。一個實施方案中，至少有些流體被置換形成小滴而噴出。一個實施方案中，鎖存器807隨后被光觸發(fā)的光傳感器710的第二次脈沖還原，從而使電路斷開。
一個實施方案中，每個陣列200在其陣列的起始端和終端至少包括一種虛擬象素206。圖5上虛擬象素206的配置基本上和激活元件700的相同，只是不包括噴射元件702或鎖存器807。這些虛擬象素206為控制電路提供一種時間及位置的同步信號。
圖5所示的實施方案中，光傳感器710是光二極管。在一個可供選擇的實施方案中，光傳感器710用一種光三極管，因此晶體管802被取代。在另一個可供選擇的實施方案中，光傳感器710用一種光三極管，噴墨加熱電阻器元件702利用的是一種長寬比特殊的場效應(yīng)晶體管，而不是利用的分離TIJ電阻器。
圖6A是圖5所示的部分掃描陣列202的電子學(xué)原理框圖，用來仔細說明按照本發(fā)明的一個實施方案中各光傳感器711之間的間距。在圖示的實施方案中，組400A的各光傳感器711之間的間距用X表示的話，則組400B的各光傳感器711間的間距為0.95X。例如，假設(shè)組400A的各光傳感器711之間的間隔為300DPI間距，則組400B的各光傳感器711間的間隔是300DPI間距的0.95倍，或314DPI間距。一個實施方案中，兩個相鄰的光傳感器711(即，一個是組400A的光傳感器711，相鄰的是組400B的光傳感器711)在這里被統(tǒng)稱為掃描陣列元件712(如圖7所示)。
圖6B是電子學(xué)原理/方框圖，用來說明按照本發(fā)明的一個實施方案，如圖5所示的激活元件700當中一個的主要零部件。如圖5所示，要構(gòu)成流體噴射陣列200，需要將圖6B所示的單個的激活元件700重復(fù)很多次。重復(fù)的次數(shù)取決于所要求的分辨率、噴射冗余和器件100的寬度。下面表I給出按照本發(fā)明的一個實施方案，在不同分辨率情況下，組件126的激活元件700(示于圖7)和掃描陣列元件712的數(shù)目
表I

每個激活元件700包括與光觸發(fā)電路703串聯(lián)的噴射元件702。激活元件700的光觸發(fā)電路703包括光傳感器710和放大器706。光傳感器710與放大器706和電壓源704相連接。一個實施方案中，電壓源704是一種12伏電源。放大器706與電壓源704、噴射元件702以及總地線708相連接。
光觸發(fā)電路703的作用是一種光開關(guān)，當光源106發(fā)出的光射向光傳感器710時，便將噴射元件702接通。光傳感器710在一連串光子的撞擊下開始導(dǎo)電，輸給放大器706一種相對低的電壓輸出信號。放大器706把接收到的信號放大，并給噴射元件702發(fā)送出相應(yīng)的脈沖，將元件702啟動。放大器706給噴射元件702發(fā)送出必要的接通能量(TOE)。
圖7是組件126的框圖，用來說明按照本發(fā)明的一個實施方案的掃描陣列202和流體噴射陣列200。光傳感器711的組400A和光傳感器711的組400B基本上是由透明窗402分開的。一個實施方案中，流體噴射陣列200里的激活元件700的排列方式為如圖7所示的多行和多列的形式。
圖8A是按照本發(fā)明的一個實施方案，說明單個激活元件700(圖7中以框圖形式表示)零部件的布局圖。一個本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，要構(gòu)成流體噴射陣列200，圖8A上所示的布局將被重復(fù)很多次。圖8A是從電阻器保護層914(示于圖4A)朝向玻璃襯底310透視觀察電極的視圖。
如圖8A所示，光傳感器710的電極由兩種蜿蜒形狀的電極933A和933B組成(統(tǒng)稱為電極933)。電極933B與電壓源線704相接。電極933A與電極920相接。電極920與晶體管802的柵極相接，該晶體管802由摻雜阱930和周圍的多晶硅928構(gòu)成。一個實施方案中，電極920通過通路924(示于圖4A)將場效應(yīng)晶體管802的柵極與光傳感器的電極933A相連接。
摻雜阱932與電極933A是電連接的，和電極933A基本上一樣具有蜿蜒形狀。在摻雜阱932的周圍是多晶硅928。一種蜿蜒形的N-P結(jié)1100在多晶硅928與蜿蜒形的摻雜阱932的分界處構(gòu)成。該蜿蜒形的N-P結(jié)1100位于蜿蜒形的電極933A和933B之間。蜿蜒形的N-P結(jié)1100與蜿蜒形的電極933A和933B基本上構(gòu)成一種固體光二極管，被稱為光位(photosite)或光傳感器710。
場效應(yīng)晶體管802的電極由電極1002，920和1004組成。電極1002與場效應(yīng)晶體管802的漏級相接，電極920與場效應(yīng)晶體管802的柵級相接，電極1004與場效應(yīng)晶體管802的源級相接。場效應(yīng)晶體管806的電極由電極1002，1004和918組成。電極1002與場效應(yīng)晶體管806的漏級相接，電極1004與場效應(yīng)晶體管806的柵級相接，電極918與場效應(yīng)晶體管806的源級相接。
電阻器702(由電阻器材料926構(gòu)成)的電極由電極916和918組成。電極918把電阻器702與晶體管806的源級相接，而電極916把電阻器702與地線708相接。
圖8B是按照本發(fā)明的一個實施方案，說明用于單個掃描陣列元件712(用框圖示于圖7)的電極布局圖。一個本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會理解，為了構(gòu)成掃描陣列202，示于圖8B的布局要被重復(fù)許多次。圖8B是從SiO2層408(示于圖4B)朝向襯底310透視觀察電極的視圖。圖4B是從圖8B和圖2上的截線4B-4B處觀察得到的視圖。
在圖4B所描繪的截面圖上，電極412A和412C看起來是兩個分開的電極，實際上是一個單獨的C-形電極412A/412C，它與多晶硅層406電性上相接。與此類似，電極412B和412D是一個單獨的W-形電極412B/412D，摻雜阱410A和410B是一個單獨的摻雜阱410A/410B，其形狀基本上和電極412B/412D的相同。電極412B/412D與摻雜阱410A/410B電性上相接。電極412A/412C通過810與總地線708相接。電極412B/412D與電壓源線705相接。
一種蜿蜒形的N-P結(jié)820在多晶硅層406和與摻雜阱410A/410B之間的交界處構(gòu)成。該蜿蜒形的N-P結(jié)820位于電極412A/412C和電極412B/412D之間。蜿蜒形的N-P結(jié)820，電極412A/412C和電極412B/412D基本上構(gòu)成了一種固體光二極管，被稱為光位或光傳感器711。
在圖8B所示的實施方案中，電極412E-412H以及摻雜阱410C和410D的結(jié)構(gòu)基本上與電極412A-412D以及摻雜阱410A和410B相同，構(gòu)成了第二類光傳感器711。圖8B所示的這兩個光傳感器711由透明窗402分隔開。
圖9A說明按照本發(fā)明的一個實施方案，從光源106發(fā)出的光束110對組件126進行的掃描。為簡化對光束110掃描的圖示和解釋，圖9A中省略了偏轉(zhuǎn)鏡114和118(示于圖1)。
在圖9A所示的實施方案中，光源106發(fā)射的光束被調(diào)制器108調(diào)制后射到轉(zhuǎn)動的多邊形鏡112上。一個實施方案中，光源106是一種脈沖化的激光光源，光源106發(fā)出的光束由準直透鏡(未畫出)準直。為加速流體噴射過程，在本發(fā)明的一個形式中用的是多個光源106。光束被調(diào)制器108按照點陣圖象數(shù)據(jù)調(diào)制。一個實施方案中，多邊形鏡112包括六、八或更多的反射面113，并用固定的角速度ω圍繞其中軸轉(zhuǎn)動，以便光束110對組件126的表面126A進行掃描。多邊形鏡112將光束110偏向透鏡116。透鏡116把光束110導(dǎo)向組件126的表面126A上。本發(fā)明的一個形式中，對表面126A進行掃描的光束或光徑110選擇性地把所要求的流體噴射陣列200的噴射元件702接通。對此，這里要進行詳細的描述。
一個實施方案中，透鏡116用的是一種標準的″f-θ″光學(xué)設(shè)計，其特征與傳統(tǒng)的電子照相打印機的光學(xué)相同，能把以固定角速度對組件126的掃描轉(zhuǎn)換為沿著線性掃描行以固定行速度的掃描，并對可變光程差予以修正，這是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都知道的。對透鏡116的設(shè)計是，要使得對透鏡光軸以角度θ入射的光束被聚焦到表面126A上距離透鏡116光軸為fθ的地方，f為表面126A與透鏡116之間的距離，即透鏡116的焦距。這種功能與傳統(tǒng)的電子照相系統(tǒng)的是一樣的。
本發(fā)明的一個形式采用的技術(shù)類似于電子照相激光打印機的技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用多邊形鏡和一種″f-θ″透鏡來實現(xiàn)光束掃描。一個實施方案中，射向組件126的表面126A的光束110的形狀與通常用于電子照相激光打印機的光束形狀不同。電子照相激光打印機通常應(yīng)用點照明，而本發(fā)明的一個形式應(yīng)用的是行照明，能夠同時照明所有四種噴射陣列200的激活元件700以及掃描陣列202的光傳感器711。圖9A表示了三束直線形狀光束的“足跡”204A-204C，用以說明光束110從左到右在組件126的表面126A上的運動。一個實施方案中，光束足跡204A-204C具有的寬度“W”大約為3微米，具有的長度比組件126的高度稍長些。
在一個實施方案中利用具有一種寬度(例如3微米)的掃描光束110，可以極為靈活地對光源106的信號進行時間的和脈沖寬度的調(diào)制，這種寬度要比每個光位的寬度(例如39微米)窄很多。
光源106被用來觸發(fā)通過陣列200的流體噴射，并且，在本發(fā)明的一個形式中，同樣的光源還被用做掃描光源，使硬拷貝的圖象數(shù)字化，從而只需增加最小的成本、占用最小的空間，而使器件100增加更多的功能。
一個實施方案中，四種流體噴射陣列200和掃描陣列202是電多路復(fù)用的(如圖11所示以及根據(jù)圖11的解釋)，在任何給定時刻，都能使四種流體噴射陣列200當中的一種或掃描陣列202接通。在一種打印模式的實施方案中，在光束110每次掃描通過時，一種彩色(即，黑色、紫紅色、黃色、或青色)平面的光柵行被打印。在一種掃描模式的實施方案中，在光束110每次掃描經(jīng)過時，媒介的一行被掃描。本發(fā)明的一個形式中，光束110四次連續(xù)掃描通過將打印出青色光柵行1，黃色光柵行1+n，紫紅色光柵行2+n和黑色光柵行3+n，這里n代表DPI的整數(shù)倍，該DPI為噴嘴陣列中每種彩色平面相對其它彩色平面在同步打印時的基本間距。
另一個實施方案中，在光束110一次掃描通過時，所有四種流體噴射陣列200同時運作。再一個實施方案中，為使流體噴射陣列200中的單個陣列得到照明，在光束110一次掃描通過時，器件100利用的是點照明，而不是行照明。本發(fā)明的一個形式中，當利用點照明時，為使流體噴射陣列200中不同的陣列得到照明，在光束110每次掃描通過時，多邊形鏡112的各反射表面113相對于多邊形鏡112中軸的角度不同。另一個供選擇的實施方案中，器件100利用的是具有多個光點的點照明，可以在光束110一次掃描通過時，將四種流體噴射陣列200全部同時照明。四種光或激光點或光點由一種位于光束110前面的光束分裂器(未予圖示)產(chǎn)生。在另一個供選擇的實施方案中，四種光或激光點由四種不同的光源106產(chǎn)生。
在多邊形鏡112轉(zhuǎn)動使光束110對表面126A進行掃描的過程中，媒介130由輥120，124，140和142以及星輪128(示于圖1)帶動，或被其它的媒介傳送系統(tǒng)帶動。其運動方向由圖9A上媒介130上方的箭頭所示。
如下面要詳細描述的，由于組件126噴射流體小滴的恰當時刻取決于鏡112的角速度，而且媒介的運動影響到墨點在媒介上布局的準確性，所以媒介傳送系統(tǒng)和轉(zhuǎn)動多邊形鏡112的角速度是同步的。
本發(fā)明的一個形式中，器件100的掃描和打印不是同時進行的，可以把器件100設(shè)置為能在多邊形鏡112的兩種不同角速度下運作，一種角速度用于打印，第二種角速度用于掃描。而在另一個實施方案中，打印和掃描用的是同一種角速度。
本發(fā)明的一個形式中，陣列200和202當中的每一個陣列在其起始端包括多個元件206，如前面對圖5所描述的，被稱為“虛擬象素”。如圖9A上顯示的，每個陣列200和202用于虛擬象素206的數(shù)量用字母“D”表示，其長度隨所要求的虛擬象素206的數(shù)量而改變。另一個實施方案中，每個陣列200和202在其起始端和終端都包括虛擬象素206。虛擬象素206用來產(chǎn)生一種鎖存該光柵行數(shù)據(jù)的信號，利用該信號可對光束110進行調(diào)制?？梢杂锰摂M象素206做時間修正，以補償在一種特定的組件126內(nèi)位置的變化，以及從一種組件126到另一種組件的變化。在一個實施方案中，虛擬象素206是非打印元件，被用來感知光束110的真實位置。
圖9B是按照本發(fā)明的一個實施方案圖，說明從光源630發(fā)出的光束111A-111C(統(tǒng)稱為光束111)對掃描組件126進行的掃描。圖9B和圖9A基本上相同，只是增加了第二光源630，為媒介的彩色掃描提供照明。
圖9B說明的實施方案中，光源630是一種RGB(紅-綠-藍)光源，用來發(fā)射紅色光束111A，綠色光束111B和藍色光束111C。另一個供選擇的實施方案中，該第二光源630是一種多譜光發(fā)射二極管(LED)桿，用來發(fā)射紅色、綠色和藍色的光。本發(fā)明的一個形式中，光源630是脈沖寬度調(diào)制的，可以為紅光、綠光和藍光提供不同的脈沖寬度。其脈沖寬度的調(diào)制基于光傳感器711的特殊吸收特征，從而使得色彩平衡達到最優(yōu)化。另一個實施方案中，光源106或630中的一種可以用來干燥已經(jīng)噴射到媒介130上的流體，或者，為了這個目的可以給器件100增加一種附加光源。
一個實施方案中，光束111對組件126的表面126A的掃描方式基本上和前面對光源106的光束110所描述的方式相同。圖9B說明的實施方案中，光源630的光束111與本發(fā)明一個形式中的光束110不同，光束111的光束足跡204A-204C比用于照明掃描陣列202的光源106光束110的光束足跡短，不能讓四種流體噴射陣列200和掃描陣列202同時得到照明。
圖10是按照本發(fā)明的一個實施方案組件126的簡化截面圖，是從圖2斷面線10-10處看出的透視圖。光源106的光束110被導(dǎo)向到組件126的表面126A上。一個實施方案中，如圖9A所顯示和描述的，光束110從表面126A的一端到其對面一端的掃描方向是與陣列200和202平行的。一個實施方案中，光束110的傳播為通過組件126的襯底310，穿過掃描陣列202的透明窗402，并撞擊到陣列200A-200D的光傳感器710上。
透明窗402位于光傳感器組400A與400B之間，可以讓光源106的光束110穿過透明窗來照明媒介130的一部分。射到媒介130上的光被反射到光傳感器711上，該光傳感器捕獲圖象數(shù)據(jù)，用以產(chǎn)生媒介130的數(shù)字表示。一個實施方案中，掃描陣列202內(nèi)的光傳感器711在光源106(或630)每次掃描過程中捕獲圖象數(shù)據(jù)。在光傳感器711上構(gòu)成的金屬層404有助于避免光傳感器711直接受到光源106(或630)的反向照射。一個實施方案中，掃描陣列202是一種一對一的圖象放大器件，用類似于傳統(tǒng)飛點掃描器的方式進行掃描。
一個實施方案中，掃描陣列202被配置為黑白圖象掃描。另一個實施方案中，掃描陣列202被配置為彩色掃描。還有一個實施方案中，掃描陣列202被配置為彩色和黑白兩種掃描。
組件126內(nèi)的掃描器還能夠覺察到將接收圖象媒介的前沿和兩個邊緣。根據(jù)簡單的幾何，利用邊緣數(shù)據(jù)可以決定媒介的方位和寬度。該實施方案中，為了能察覺媒介的兩個邊緣，組件126的寬度要比媒介的稍寬些。一但發(fā)現(xiàn)前沿和輸入歪斜，光柵文件即被數(shù)字化標度，轉(zhuǎn)換和定向，以便能完整地進行邊到邊和頂?shù)降椎拇蛴　Ｒ坏┲烂浇榈奈锢沓叽?，借助圖象的擴大或縮小可以完成邊到邊的打印，以得到最理想的邊緣空白管理條件。一個實施方案中，媒介傳送的機械裝置能提供在媒介四周邊緣的附加打印區(qū)，以便能完整地進行邊到邊和頂?shù)降椎拇蛴　?br> 如圖10所示，光束110除了穿行透明窗402之外，也穿過襯底310將流體噴射陣列200的光傳感器710照明。被照明的光傳感器710依據(jù)感知的光產(chǎn)生信號，在一個實施方案中，該信號由電極933攜載，并通過電阻器材料926送出相應(yīng)的電流。通過電阻器材料926的電流使噴嘴膛910里的流體加熱并形成蒸汽泡。然后蒸汽泡通過孔板904將流體以小滴的形式噴射到媒介130上。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已經(jīng)熟知光傳感器，例如光傳感器710和711，的運作理論，而且許多半導(dǎo)體物理的技術(shù)書籍也描述了其基本運作。幾個例子如下Charles Kittel，固體物理導(dǎo)論，第七版，1996，John Willy & Sons公司出版；Michael Shur，半導(dǎo)體器件物理，1990，Prentice-Hall公司出版；Donald A.Neamen，半導(dǎo)體物理和器件，第二版，1997，McGraw-Hill公司出版。
圖11是按照本發(fā)明的一個實施方案器件100主要零部件的電子學(xué)框圖。器件100包括存儲器602，流體噴射陣列如打印陣列200，掃描陣列202，圖象處理器610，多路復(fù)用器(MUX)606，控制器612，光源驅(qū)動器614，處理器616，調(diào)制器108，光源106，馬達驅(qū)動器618，傳送馬達620，鏡馬達622，多邊形鏡112，輥140，編碼器621，623，624和626，只讀存儲器(ROM)628以及掃描器光源630。器件100還包括一種控制系統(tǒng)時間的時鐘，為簡化器件100的示圖，圖中未予顯示。一個實施方案中，控制器612是一種專用集成電路(ASIC)，用來執(zhí)行器件100大多數(shù)計算方面的強化任務(wù)，包括器件和存儲器的控制運作。一個實施方案中，圖象處理器610，也是一種ASIC。ROM 628為控制器612和處理器616以及器件100內(nèi)其它零部件的引導(dǎo)和初始化存儲數(shù)據(jù)。ROM 628還為圖象處理器610存儲彩色映象和查尋表，為馬達620和622存儲馬達的特征。
在常規(guī)流體噴射作業(yè)中，例如在打印作業(yè)過程中，圖象數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、照相數(shù)據(jù)或其它格式的數(shù)據(jù)從主機和/或I/O器件輸出到控制器612，并被存儲在存儲器602中?？刂破?12將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為“點陣數(shù)據(jù)”。點陣數(shù)據(jù)在這里指的是和要打印點陣圖案相應(yīng)的一種數(shù)據(jù)格式，這種圖案和輸入數(shù)據(jù)要求打印到媒介上的符號標記相對應(yīng)。給定激活元件700的點陣數(shù)據(jù)是二進制的一個位，處于第一邏輯態(tài)時，指示激活元件700啟動流體；處于第二邏輯態(tài)時，指示激活元件700不要啟動流體。點陣數(shù)據(jù)確定了輸出點陣的行數(shù)。
控制器612向調(diào)制器108和光源驅(qū)動器614輸出控制信號，根據(jù)點陣數(shù)據(jù)來控制光源106的運作，從而選擇性地激活不同的噴射元件702噴射流體小滴。一個實施方案中，調(diào)制器108的作用象一種電子快門，當光源106的光束對組件126進行掃描，選擇性地照明組件126內(nèi)所希望的光傳感器710的時候，調(diào)制器108使光源106發(fā)出脈沖。按照一種將流體噴射陣列200內(nèi)的噴射元件702激活的方法，初始時噴射元件702為關(guān)閉狀態(tài)。隨著光源106的光束對組件126進行掃描，選擇性地照明組件126內(nèi)所希望的光傳感器710，光源106發(fā)出脈沖。一個實施方案中，對光傳感器710的照明使得與之耦合的噴射元件702被驅(qū)動。該噴射元件702引起流體小滴啟動。然后噴射元件702被關(guān)閉。此后，該循環(huán)重復(fù)進行直到打印作業(yè)完成為止。
在制造PWA的過程中，一些TIJ電阻器層在整個陣列上的分布可能是不均勻的。假如某個TIJ電阻器層的尺寸不合適，啟動時其加熱的程度就達不到它應(yīng)該達到的程度，從而造成一種“弱噴嘴”。激活元件700的特征還可能會有其他的變化，包括接通能量，運作電壓，電流，噴射方向性，阻抗以及其它的變化。
一個實施方案中，在制造和再填充過程中，對組件126里每個激活元件700要進行多方面的試驗，把代表每個激活元件700特征的數(shù)據(jù)儲存在陣列組件的敏感部分，然后加載到ROM 628中。在器件100的啟動過程中，控制器612從ROM 628中讀出該特征數(shù)據(jù)，然后根據(jù)儲存的數(shù)據(jù)調(diào)制光源106。例如，對于被認為是“弱噴嘴”的激活元件700，控制器612將對這些激活元件700增加光源106的幅度和寬度，從而給這些激活元件700增加了通過噴射元件702的電流，以及/或者使更大量的流體噴射出來。這樣，一個實施方案中，除了把光源106脈沖化，選擇性地激活噴射元件702之外，光源106光束110的強度和脈沖寬度還依據(jù)元件700的激活情況隨不同的激活元件700而變化。這種幅度調(diào)制改變著發(fā)送到單個噴射元件702的能量，提供了一種控制小滴體積以及半色調(diào)改善形貌的手段。
可以對驅(qū)動功能以及電子快門脈沖寬度的調(diào)制進行修改來對掃描光束110的幅度、脈沖寬度和形狀進行調(diào)整。對光束110的這種調(diào)整有助于給噴射元件702輸送出合適的接通能量(TOE)，有助于器件100多功能性的增加以及總效率的提高。本發(fā)明的一個形式中，光源106脈沖化的時間也是基于儲存的特征數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)的，目的是控制3微米寬的光束110撞擊在每個39微米寬的光位710上的位置。
一個實施方案中，四種流體噴射陣列200是電多路復(fù)用的，在任何給定的時刻陣列200中的一種都能接通。一個實施方案中，光源106每次掃描完成之后，控制器612便發(fā)出一種控制信號給多路復(fù)用器606，多路復(fù)用器606立即使當前選通的這個陣列200關(guān)閉，并選通下一個合適的陣列200。一個實施方案中，陣列200和202中的虛擬象素206能夠指出光束110在什么時候完成了一次掃描，因而依據(jù)對陣列200和202中虛擬象素206的監(jiān)控，控制器612可以決定向多路復(fù)用器606發(fā)送控制信號的恰當次數(shù)。
為進行圖象掃描運作，在一個實施方案中，控制器612向多路復(fù)用器606發(fā)送一種使打印陣列200關(guān)閉、掃描陣列202選通的控制信號。
為執(zhí)行多路復(fù)用，按照一個實施方案，每個陣列200的總地線708(示于圖5)連接到一種3-位模擬多路復(fù)用器606，除了陣列200中一個所要求的陣列之外，多路復(fù)用器606把其余所有陣列200的總地線708設(shè)置為開路。對于被多路復(fù)用器606設(shè)置為開路的陣列200，沒有能量傳遞給這些陣列200的噴射元件702。啟動能量只傳遞給那個未被設(shè)置為開路的陣列200的噴射元件702，當這個陣列200內(nèi)的激活元件700被光源106照明時，啟動能量進行傳遞。并且當掃描功能執(zhí)行后，還用這同一個多路復(fù)用器606使所有的陣列200退活化。
掃描過程中，光源630由處理器616控制。掃描陣列202中的光傳感器711向圖象處理器610輸出行圖象數(shù)據(jù)。一個實施方案中，圖象處理器610執(zhí)行信號補償運作、圖象增強運作、彩色平衡運作以及其它根據(jù)行圖象數(shù)據(jù)的圖象處理運作，以生成表征被掃描媒介的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)。該數(shù)字圖象數(shù)據(jù)提供給控制器612。
除了在掃描過程中對光源106進行控制外，處理器616還在器件100內(nèi)完成各種不同的高水平運作，包括對特征位以及其它狀態(tài)信息的監(jiān)控，以協(xié)助控制器612對器件100的控制。控制器612和處理器616對馬達驅(qū)動器618進行控制，馬達驅(qū)動器618向傳送馬達620和鏡馬達622提供馬達驅(qū)動信號。傳送馬達620啟動輥120，124，140和142以及星輪128，使媒介通過器件100向前運動。為簡化圖解，在圖11中只顯示了一個單獨的輥140。鏡馬達622和多邊形鏡112耦合，使鏡112以基本固定的角速度轉(zhuǎn)動。
器件100內(nèi)運動的各種恰當速度，例如媒介通過設(shè)備100的傳送速度，取決于多邊形鏡112轉(zhuǎn)動的角速度。多邊形鏡112角速度的變化和誤差將造成媒介上點陣布局的誤差。一個實施方案中，器件100利用不同形式的反饋和閉環(huán)控制以獲得最佳的打印質(zhì)量。一個實施方案中，控制器612利用掃描光束110以及組件126任一端的、或其兩端的虛擬象素206來觸發(fā)時間和同步控制信號以提高打印質(zhì)量。
因為陣列200和202中的光傳感器710和711被掃描光束110照明時提供一種信號，所以可以利用有關(guān)該掃描光束110所在處的位置信息。控制器612以閉環(huán)方式利用該位置信息來控制多邊形鏡112的角速度以及光源106的調(diào)制時間，其方法類似于傳統(tǒng)噴墨打印機中應(yīng)用編碼器條安排筆的啟動時間和控制掃描軸的方法?？刂破?12利用位置信息使調(diào)制的時間與掃描光束110的位置同步，從而發(fā)出一串空間位置準確的脈沖去觸發(fā)光源106使之脈沖化。
一個實施方案中，專用光傳感器(例如，虛擬象素206)用來為同步和時間提供位置信息。另一個供選擇的實施方案中，用于觸發(fā)噴射元件702和/或用于圖象掃描目的的光傳感器710/711也被用來鑒別掃描光束110的位置。如果要求更準確的位置信息，可以制造光傳感器710/711的多個陣列，制造時人為造成位置錯配，產(chǎn)生一種基本上是固態(tài)的編碼器，類似于傳統(tǒng)噴墨打印機的編碼器傳感器使用的轉(zhuǎn)象差板。
本發(fā)明的一個形式中，為了進一步提高同步和時間的準確性，編碼器621，623，626以及624的輸出信號被用來分別決定下列零部件的位置信息和/或速度信息馬達620和622，多邊形鏡112，一個和多個輥120，124，140和142以及星輪128。一個實施方案中，編碼器621和624給馬達驅(qū)動器618輸出同步信號，使打印紙驅(qū)動軸的換行更精確，編碼器623和626給馬達驅(qū)動器618輸出信號，分別指出鏡馬達622和多邊形鏡112的位置和/或速度。
一個實施方案中，組件126被配置得可與其它類似結(jié)構(gòu)的組件互換，從而當組件126的流體用完時，用戶可以把組件126退還給授權(quán)單位，并取得另外一個灌滿流體的組件126。退還的組件126然后被送到一個授權(quán)的充灌站。其充灌方法與現(xiàn)有電子照相調(diào)色劑盒的充灌方法類似，而且每次充灌后可以對將使用的組件126進行試驗和校準，以保證它能正確運作，并有助于避免由于多次充灌可能發(fā)生的性能退化。
和現(xiàn)有的PWA打印頭組件相比，本發(fā)明的各種實施方案具有許多優(yōu)點。本發(fā)明的一個實施方案提供一種觸發(fā)和驅(qū)動PWA打印頭組件中噴墨元件的方法，該方法把傳統(tǒng)的觸發(fā)和驅(qū)動PWAs的方法所遭遇的復(fù)雜性和困難降低到最小程度。一個實施方案利用了不太復(fù)雜的電子學(xué)，與過去的PWAs相比打印頭的效率更高、速度更快。本發(fā)明的一個形式應(yīng)用成本低的噴墨打印技術(shù)(熱或壓電)，提供了比現(xiàn)有的PWA系統(tǒng)更好的總體性能。一個實施方案提供一種小型的打印機，其打印速度比得上現(xiàn)有電子照相打印機的速度，而且成本較低，功率消耗較小。一個實施方案提供一種高速、高檔、具有多個PWAs的PWA系統(tǒng)，為提高系統(tǒng)的生產(chǎn)量，每個PWA都帶有多個寫激光器和鏡。顯而易見，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，這里描述的技術(shù)可以應(yīng)用于許多不同的設(shè)備配置，包括低檔的和高檔的彩色(或黑白)打印機，小型的和非小型的打印機以及其它設(shè)備。
由于應(yīng)用了光觸發(fā)，本發(fā)明的一個形式中PWA的基本體系結(jié)構(gòu)和支持電子學(xué)的復(fù)雜程度要遠遠比現(xiàn)有PWAs的低。由于去除了將啟動信號運送到噴射元件的相互連接物，因而在PWA中節(jié)省出更多的空間，可以用于其它用途，例如用于對傳送給噴射元件功率的追蹤。玻璃襯底的應(yīng)用除了使光觸發(fā)和圖象掃描容易之外，還具有許多其它優(yōu)點。通常，玻璃襯底的成本低，比硅片襯底更具有可用性。由于玻璃成本相對低，所以可以用玻璃襯底構(gòu)成更厚、更強、成本有效的PWA。玻璃襯底或其它的透明襯底允許利用可見光波長來實施計量操作。此外，玻璃制造工業(yè)基礎(chǔ)好，能夠以成本有效的方式生產(chǎn)出高質(zhì)量的光學(xué)級玻璃，而且尺寸和表面粗糙度嚴格在規(guī)定的公差之內(nèi)。
本發(fā)明的一個形式中，生產(chǎn)頁面寬度掃描陣列202的方法和流體噴射陣列200的生產(chǎn)方法相同，因此構(gòu)成一種單塊的輸入/輸出陣列。一個實施方案中，由于利用的照明源已經(jīng)是流體噴射系統(tǒng)的一部分，所以增加的掃描器功能實現(xiàn)起來基本上不需成本。在單個的PWA組件內(nèi)，流體噴射和掃描功能的結(jié)合有助于生產(chǎn)出功能很強的產(chǎn)品，包括集打印機、傳真機、復(fù)印機和掃描器功能于一體的多功能產(chǎn)品(MFPs)。
由于一個實施方案的掃描陣列202提供一對一的放大倍率，傳感器基可以做得比傳統(tǒng)的CCD(電荷-偶合器件)傳感器大很多，其集成面積可以大幾個數(shù)量級。集成面積越大，集成時間就越快，信噪比也越好，從而動態(tài)范圍和掃描質(zhì)量也越好。例如通常的CCD傳感器基的尺寸近似為10微米×10微米，而借助掃描陣列202一對一放大倍率，對于300DPI的分辨率，傳感器基的尺寸能夠大到70微米×70微米，其集成面積幾乎是前者的49倍。
此外，目前可利用的、成本極低、頁面寬度掃描器的光源在一個時刻照明的是整個頁面，而本發(fā)明一個實施方案利用的掃描光源與此相反，它能夠把更多的光集中在每個單獨的光傳感器711上，比利用現(xiàn)有這種頁面寬度掃描器可能更經(jīng)濟。為達到所希望的掃描速度，現(xiàn)有低成本頁面寬度的掃描器要利用相當高的勒克司水平來照明整個頁面。而本發(fā)明一個形式利用更高的集中掃描光源，可以達到更快的掃描速度。
為了描述優(yōu)選的實施方案，這里對一些具體的實施方案給予了圖示和描述，但是那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認同，各種各樣其它的和/或相當?shù)姆桨?，只要不偏離本發(fā)明的范圍，都可以替代這里所顯示的和所描述的具體實施方案。那些在化學(xué)、機械、電機、電子和計算機領(lǐng)域的技術(shù)人員將樂意認同，本發(fā)明能夠以各種各樣的實施方案執(zhí)行。這項申請有意向涵蓋對這里討論的優(yōu)選實施方案所進行的任何修改或改變。所以，本發(fā)明僅由該權(quán)利要求和與其相當?shù)囊笏薅?，這意向是顯見的。
權(quán)利要求
1.一種流體噴射器件(126)的激活元件(700)，該流體噴射器件包括噴射元件(702)，該元件在被激活時能使流體從相關(guān)的噴嘴膛(910)中噴射；和與該噴射元件耦合的光傳感器(710)，當該光傳感器被光源(106)照明時能激活與它耦合的噴射元件。
2.權(quán)利要求1的激活元件，其中流體噴射器件是一種頁面寬度陣列的打印頭組件。
3.一種從流體噴射組件(126)中啟動流體的方法，該組件包括一種流體噴射元件(702)和一種與該流體噴射元件耦合的光傳感器(710)，該方法包括當光傳感器被光源(106)照明時產(chǎn)生一種激活信號；和根據(jù)該激活信號使流體噴射組件中的流體噴射元件激活，并由被激活的流體噴射元件引發(fā)流體噴射。
4.權(quán)利要求3的方法，進一步包括鎖存(807)該激活信號；放大(706)被鎖存的激活信號；和根據(jù)被放大的激活信號使流體噴射組件中的流體噴射元件激活。
5.流體噴射組件(126)，所述流體噴射組件(126)包括多個噴射元件(702)，其每個噴射元件被配置成能夠在該噴射元件被激活時引發(fā)流體噴射；和多個光傳感器(710)，每個光傳感器與噴射元件中的一個相耦合，每個光傳感器被配置成能夠在該光傳感器被光源(106)照明時，激活與它耦合的噴射元件。
6.權(quán)利要求5的流體噴射組件，其中流體噴射組件是一種頁面寬度陣列的打印頭組件。
7.權(quán)利要求5的流體噴射組件，進一步包括多個放大器(706)，每個光傳感器通過一個放大器與一個噴射元件耦合。
8.權(quán)利要求7的流體噴射組件，其中每個放大器包括一種場效應(yīng)晶體管(FET)(802或806)。
9.權(quán)利要求7的流體噴射組件，其中每個放大器包括第一和第二FET(802或806)，每個FET包括柵極、源極和漏級。
10.權(quán)利要求9的流體噴射組件，其中每個放大器進一步包括鎖存器(807)，其中每個放大器的鎖存器耦合在一個光傳感器和放大器的第一FET(802)的柵極之間，而當通過鎖存器與第一FET相耦合的光傳感器被光源照明時，每個放大器的第一FET便被接通。
11.權(quán)利要求10的流體噴射組件，其中每個放大器的第二FET(806)與該放大器的第一FET耦合，并與噴射元件中的一個耦合，當放大器的第一FET接通時，每個放大器的第二FET被配置成提供驅(qū)動信號以激活與第二FET耦合的噴射元件。
12.權(quán)利要求5的流體噴射組件，其中多個噴射元件被安排為由噴射元件組成的四個頁面寬度陣列。
全文摘要
一種流體噴射器件(126)的激活元件(700)包括噴射元件(702)，該元件在被激活時使流體從相關(guān)的一個噴嘴膛(910)中噴射。光傳感器(710)與該噴射元件耦合。當該光傳感器被光源(106)照明時，該光傳感器能夠激活與之耦合的噴射元件。
文檔編號B41J2/045GK1467086SQ03110
公開日2004年1月14日 申請日期2003年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月7日
發(fā)明者M·M·薩米, M M 薩米 申請人:惠普公司