專利名稱：具有電壓調(diào)節(jié)器和電容器的噴墨打印頭加熱器芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨打印頭。具體地說，本發(fā)明涉及其加熱器芯片，所述加熱器芯片具有由于由具有調(diào)整電容器的一體化電壓調(diào)節(jié)器驅(qū)動的窄寬度功率FET而導(dǎo)致的減小尺寸。
背景技術(shù)：
通過噴墨技術(shù)打印圖像的技術(shù)是廣為人知的。通常，通過在精確力矩下從噴墨打印頭中噴射墨滴以使得它們在期望位置處撞擊打印媒介而產(chǎn)生圖像。所述打印頭由裝置(諸如噴墨打印機)中的可移動打印架支撐，并且使之相對于前進的打印媒介往復(fù)運動并且在依照微處理器或其他控制器的指令的所述時間下噴射墨滴。墨滴噴射時限對應(yīng)于被打印的圖像像素的圖案。除打印機以外，包含噴墨技術(shù)的常見裝置包括(僅舉幾個例子)傳真機、單體機、照片打印機、以及繪圖機。
傳統(tǒng)來說，熱力噴墨打印頭包括涉及彩色或單色油墨的局部或遠程供應(yīng)、加熱器芯片、附于所述加熱器芯片的噴嘴或孔板、以及輸入/輸出連接器，諸如載帶自動健全(TAB)電路，用于在使用期間將所述加熱器芯片連接于打印機。所述加熱器芯片通常又包括通過在襯底(諸如硅)上進行沉積、掩模和蝕刻技術(shù)而制造的多個薄膜電阻器或加熱器。
為了打印或噴射單滴墨滴，為獨立的電阻加熱器獨特地供應(yīng)少量電流以便于迅速地加熱少量油墨。這使得油墨在局部油墨腔(加熱器與噴嘴板之間)中蒸發(fā)并且通過噴嘴板被噴射并且由噴嘴板朝向打印媒介發(fā)射。
驅(qū)動單個墨滴的打印的電路通常包括場效應(yīng)晶體管(FET)源極和連接于電阻加熱器任意一端的電壓源(通常為+10.8伏)?？刂七壿嬰娐废騀ET的柵極發(fā)出邏輯信號，并且在FET的驅(qū)動下，電阻加熱器加熱并且油墨被噴出。
作為為控制邏輯電路的晶體管晶體管邏輯(TTL)器件供以+5伏電力的必然事件，是許多FET由相同的電壓驅(qū)動。然而，對于當今的CMOS ASIC來說，用于控制邏輯的電壓標準為+3.3伏。因此，如果噴墨打印機的加熱器芯片將為其CMOS供以一種電壓的電力而用另一種電壓驅(qū)動其FET，同時為其電阻加熱器提供另一種電壓的電力的話，那么至少需要三種不同電壓從打印機被傳輸?shù)郊訜崞餍酒⑶冶仨毧尚械卦谒鲂酒喜季€(配線)。因此，這增加了電路成本和復(fù)雜性。
因此，噴墨打印頭領(lǐng)域希望在沒有附帶芯片費用的情況下存在具有最佳電壓控制的加熱器芯片。
發(fā)明內(nèi)容
通過使用與下文中描述的具有減小尺寸的噴墨打印頭加熱器芯片相關(guān)的設(shè)備和方法原理以及技術(shù)可解決上述和其他問題。
在一個實施例中，所述加熱器芯片具有整體電壓調(diào)節(jié)器，所述整體電壓調(diào)節(jié)器將來源于輸入到芯片中的單個電壓中取得兩個輸出電壓。這兩個輸出電壓中的一個為控制邏輯電路供應(yīng)電力而另一個輸出電壓為FET驅(qū)動器供應(yīng)電力。最好，輸入電壓包括+10.8伏，并且輸出電壓包括用于控制邏輯電路的+3.3伏和用于FET驅(qū)動器的+7.5伏的線。FET的Vgs大約為+7.5伏，這可使得FET具有約400微米的區(qū)域?qū)挾群图s42微米的區(qū)域長度(1/1600th英寸)?？刂齐娐返妮敵鱿騀ET驅(qū)動器提供輸入。用于噴射油墨的電阻加熱器連接在FET的漏極與芯片輸入電壓之間。優(yōu)選的FET驅(qū)動器包括邏輯AND門或具有反相器的邏輯NAND門。
在本發(fā)明的另一個方面中，電壓調(diào)節(jié)電容器以與任意一個或所有輸入電壓以及每個輸出電壓并聯(lián)的方式存在于加熱器芯片上。優(yōu)選的電容器具有覆蓋襯底的柵氧化物層和多晶硅層并且在柵氧化物層下面在襯底中可具有或可不具有n-阱摻雜的區(qū)域。正電容器電極附于多晶硅層。負電容器電極附于電接地的襯底。
還披露了包含加熱器芯片的打印頭和包含所述打印頭的打印機。
在以下的描述中將闡述本發(fā)明的這些和其他實施例、方面、優(yōu)點以及特征，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員結(jié)合以下本發(fā)明的描述和附圖以及通過本發(fā)明的實踐將部分地理解本發(fā)明。通過所附權(quán)利要求書中具體指明的手段、程序和組合可實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的方面、優(yōu)點以及特征。
圖1是依照本發(fā)明技術(shù)的熱力噴墨打印頭的透視圖；圖2是依照本發(fā)明技術(shù)的噴墨打印機的透視圖；圖3是依照本發(fā)明技術(shù)的能夠具有噴墨打印頭的加熱器芯片中窄尺寸功率FET的電路的示意圖；圖4是依照本發(fā)明技術(shù)的具有窄尺寸功率FET的減小尺寸加熱器芯片的一部分的示意圖；圖5是依照本發(fā)明技術(shù)的整體電壓調(diào)節(jié)器的示意圖；圖6是依照本發(fā)明技術(shù)的具有多個電壓調(diào)節(jié)電容器的加熱器芯片的示意圖；圖7A是依照本發(fā)明技術(shù)的獨立電壓調(diào)節(jié)電容器的第一實施例的示意圖；以及圖7B是依照本發(fā)明技術(shù)的獨立電壓調(diào)節(jié)電容器的第一實施例的示意圖。
具體實施例方式
在以下優(yōu)選實施例的詳細描述中，對構(gòu)成本發(fā)明一部分的附圖進行參考，在附圖中通過示例示出了其中可實踐本發(fā)明的具體實施例。對這些實施例進行了足夠詳細的描述以使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可實踐本發(fā)明，并且應(yīng)該理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下也可使用具有各種工藝、電力、機械化學(xué)或其他變化的其他實施例。因此，不應(yīng)認為以下詳細描述是限制性的，并且本發(fā)明的范圍只又所附權(quán)利要求及其等價物限定。
依照本發(fā)明，在下文中我們將描述由于窄寬度功率FET而導(dǎo)致的具有減小尺寸的噴墨打印頭加熱器芯片，所述窄寬度功率FET由具有調(diào)節(jié)電容器的整體電壓調(diào)節(jié)器驅(qū)動。
參照圖1，本發(fā)明的噴墨打印頭通常表示為10。打印頭10具有用于容納油墨的由任何適合的材料制成的外殼12。其形狀可改變并且其形狀通常取決于承載或容納所述打印頭的外部裝置。所述外殼在其內(nèi)部具有至少一個間隔間16以便于容納最初或再填充的供應(yīng)油墨。在一個實施例中，所述間隔間具有一個獨立腔室并且容納黑色供應(yīng)油墨、照片供應(yīng)油墨、青色供應(yīng)油墨、品紅供應(yīng)油墨或黃色供應(yīng)油墨。在其他實施例中，所述間隔間具有多個腔室并且容納三種供應(yīng)油墨。最好，包括青色、品紅和黃色油墨。在另外的其他實施例中，所述間隔間容納黑色、照片、青色、品紅或黃色油墨的多種油墨。然而，應(yīng)該理解的是，雖然將間隔間16示為局部結(jié)合于打印頭的外殼12中，或者它也可連接于遠端油墨源并且例如從管中接收供應(yīng)油墨。
載帶自動健全(TAB)電路20的一部分19粘附于外殼12的一個表面18。TAB電路20的另一部分21粘附于外殼的另一個表面22。在該實施例中，這兩個表面18、22被布置得相對于外殼的邊緣23相互垂直。
TAB電路20將多個用于在使用期間將加熱器芯片電連接于外部裝置(諸如打印機、傳真機、復(fù)印機、照片打印機、繪圖機、單體機等)的輸入/輸出(I/O)連接器24支撐于其上。多個電導(dǎo)體26存在于TAB電路20上以使得I/O連接器24與加熱器芯片25的輸入終端(接合焊盤28)電連接或者短路(short)。用于簡化所述連接的多種技術(shù)都是已知的。為簡單起見，我們僅示出了八個I/O連接器24、八個電導(dǎo)體26以及八個接合焊盤28，但是當今的打印頭具有更多數(shù)量，這里同樣也可包含任何數(shù)量。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，雖然連接器、電導(dǎo)體和接合焊盤的數(shù)量彼此相同，但是實際的打印頭可具有不同的數(shù)量。
加熱器芯片25包含四排(排A-排D)的多個電阻加熱器元件(或簡稱為加熱器)，所述電阻加熱器元件用于在使用期間從間隔間16中噴射油墨。為簡單起見，排A到排D中的多個加熱器被示為六個圓點的排，但是在實際中可包括沿通路的長度以1/600th英寸、1/1200th英寸、1/2400th英寸等間隔隔開的數(shù)百個加熱器。用于形成所述通路的許多工藝都是已知的。所述工藝包括噴砂處理或蝕刻，諸如濕法蝕刻、干法蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻等。噴嘴板(未示出)的孔與每個加熱器相對齊以便于在使用期間發(fā)射油墨。噴嘴板可通過粘合劑或環(huán)氧樹脂附著或者可被制造成薄膜層。
參照圖2，包含打印頭10的噴墨打印機形式的外部裝置通常被示為40。打印機40包括具有多個用于容納一個或多個打印頭10的狹縫44的滑架42。如本領(lǐng)域中公知的，供應(yīng)到傳動帶50的原動力使得滑架42沿軸48在打印區(qū)上方往復(fù)運動(依照控制器57的輸出59)?；?2的往復(fù)運動相對于打印媒介(諸如一張紙)52進行，所述紙52在打印機40中沿紙張路徑從輸入托盤54中通過打印區(qū)46前進到輸出托盤56。
在打印區(qū)中時，如箭頭所示的，滑架42沿通常垂直于沿前進方向前進的紙52的往復(fù)運動方向往復(fù)運動。來自于間隔間16(圖1)的墨滴在依照微處理器或其他控制器57的指令的所述時間下從加熱器芯片25中被噴射出來。墨滴噴射時限對應(yīng)于被打印的圖像像素的圖案。時常，所述圖案在電連接于控制器57(通過Ext.輸入)的裝置中產(chǎn)生，所述裝置外部屬于打印機，并且包括(但不局限于)電腦、掃描器、照相機、視頻顯示單元、個人數(shù)據(jù)助理等。
為了打印或噴射單滴油墨，為加熱器(圓點排A-D，圖1)獨特地供應(yīng)少量電流以便于迅速地加熱少量油墨。這使得油墨在加熱器與噴嘴板之間的局部油墨腔中蒸發(fā)，并且通過噴嘴板被噴射并且由噴嘴板朝向打印媒介發(fā)射。噴射所述墨滴所需的觸發(fā)脈沖可體現(xiàn)為單個或分裂觸發(fā)脈沖。
具有用戶選擇界面60的控制面板58也附有許多打印機，諸如用于控制器57的輸入62，用以提供輔助打印機容量和穩(wěn)定性。
參照圖3，本發(fā)明的減小尺寸的加熱器芯片25具有整體電壓調(diào)節(jié)器330。輸入終端(諸如接合焊盤281)向加熱器芯片供以單獨的輸入電壓，最好為+10.8伏。輸入電壓線332連接于輸入終端以便于在節(jié)點331處為供應(yīng)到電壓調(diào)節(jié)器的輸入電壓提供電路徑。在使用期間，電壓調(diào)節(jié)器從單獨的輸入電壓中取得在節(jié)點333、335處供應(yīng)的至少兩個輸出電壓。最好，+10.8伏輸入變成為輸出電壓信號線336上的大約+3.3伏和輸出電壓信號線338上的大約+7.5伏。以下所述的圖5示出了與本發(fā)明結(jié)合使用的電壓調(diào)節(jié)器的一個實施例。
控制邏輯電路340從依次電連接于打印機的輸入終端接合焊盤282、283、284接收邏輯輸入?？刂七壿嬰娐返妮敵?端)(示為四種代表性輸出(端)342-1、342-2、342-3、342-4)作為輸入連接于多個驅(qū)動器350，所述驅(qū)動器350驅(qū)動或不驅(qū)動開關(guān)360。如所示的，所述開關(guān)具體表現(xiàn)為功率FET，所述功率FET具有連接于驅(qū)動器350的輸出端的柵極、連接于接地路徑電阻器RG的源極、以及連接于電阻加熱器元件RH的漏極，所述電阻加熱器元件RH用于在它們與之相連接的開關(guān)的驅(qū)動下加熱油墨并通過噴嘴孔(虛線)噴射油墨。由于其他電阻可存在于輸入終端和電阻加熱器元件RH之間的路徑中，因此在它們之間示出了輔助電阻RL。
在一個優(yōu)選實施例中，控制邏輯電路的輸出(端)342包括用于訪問具體驅(qū)動器350的原始、地址線和延伸的地址線，還包括觸發(fā)脈沖線。在其他實施例中，這些線可包括更多、更少或其他信號。
關(guān)于控制邏輯電路340、驅(qū)動器350和電阻加熱器元件RH的電壓供電，電壓調(diào)節(jié)器330的第一和第二輸出電壓線336、338分別向控制邏輯電路和驅(qū)動器供應(yīng)電壓，而來自于輸入終端281的輸入電壓向電阻加熱器供應(yīng)電壓。以這種方式，控制邏輯電路可接收用于COMS-基邏輯器件的一個電壓，在只有一個電壓被供應(yīng)到加熱器芯片時，驅(qū)動器可同時接收另一個電壓。在一個優(yōu)選實施例中，線336上的電壓大約為+3.3伏，而線338上的電壓大約為+7.5伏。之后，當任何獨立驅(qū)動器350的輸出啟動其相應(yīng)的FET時，F(xiàn)ET的Vgs(柵極-源極電壓)可變?yōu)?7.5伏那么大。
參照以下表，普通技術(shù)人員應(yīng)該注意的是，具有大約+7.5伏Vgs的400微米寬FET區(qū)域的電阻(RFET)相當于現(xiàn)有技術(shù)的具有大約+5伏Vgs的500微米寬FET區(qū)域的相同電阻(RFET)。
表在室溫下和320mA額定電流下的400和500微米寬FET區(qū)域和42微米FET區(qū)域長度的測定特征因此，參照圖4，由于FET寬度d2可隨著Vgs的增加而減小并且仍然保持適合于從電阻加熱器元件中激發(fā)油墨的漏電流，加熱器芯片的總寬度d3可相應(yīng)地減小。這節(jié)約了硅成本。作為硅節(jié)約的表現(xiàn)，一種具有上述相當于減少6％FET寬度的多個加熱器芯片的實際的晶片產(chǎn)品使得每個晶片的切片產(chǎn)量(dies-per-wafer)從199增加到212。
由于所示的芯片具體表現(xiàn)為具有左右FET排的單個通路32，每個FET都從500微米變窄為400微米，加熱器芯片的距離d3可相應(yīng)地窄約200微米。另外，如果加熱器芯片具有多個通路和多個左右排功率FET的話，加熱器芯片的寬度可變窄更大的距離。
作為優(yōu)越于現(xiàn)有技術(shù)的另一項顯著改進，由于加熱器芯片的輸入終端目前只需要一個輸入電壓，因此TAB電路20可在電導(dǎo)體和/或I/O連接器方面具有相應(yīng)的減小并且打印機只需例如供給一個輸入電壓。
關(guān)于相鄰FET之間的距離d1，該數(shù)值最好相當于電阻加熱器元件之間的豎直節(jié)距距離。同樣地，由于節(jié)距通常對應(yīng)每英寸點數(shù)(DPI)方面的打印機分辨度，因此本發(fā)明可預(yù)期1/300th英寸、1/1200th英寸、1/2400th英寸或其他的1/600th的距離。
參照圖5，整體或芯片內(nèi)電壓調(diào)節(jié)器330的一個實施例包括三個子電路，具體為電壓參考電路500和第一和第二調(diào)節(jié)器電路510、520，所述第一和第二調(diào)節(jié)器電路510、520用于從輸入電壓(在以下實施例中為+10.8伏)中取得第一和第二輸出電壓(+3.3和7.5伏)。
通常，電壓參考電路500包括由一對串聯(lián)的電阻器R6和R7構(gòu)成的電壓分配器。這兩個電阻器的比率被選擇得可在它們之間在節(jié)點1處獲得期望參考電壓。在一個優(yōu)選實施例中，R6為150K歐姆電阻器、R7為66K歐姆電阻器，并且由于輸入電壓大約為10.8伏，因此獲得了大約3.3伏的參考電壓。另外，可提供電容器C3以助于穩(wěn)定電壓。一個優(yōu)選C3值為200pF。
關(guān)于調(diào)節(jié)器電路510，它包括運算放大器512，其中運算放大器512的倒相輸入端(-)連接于參考電壓節(jié)點1。非倒相輸入端(+)連接于p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管514的漏極。在使用期間，p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管用作節(jié)點331處的輸入電壓與節(jié)點333處的輸出電壓之間的傳輸器件。通過將反饋電阻器R2設(shè)定為較大數(shù)值(一個實施例中為100K歐姆)并且在運算放大器的非倒相輸入端(-)與節(jié)點333之間的路徑中沒有電阻，運算放大器4被構(gòu)成得用于單位增益。同樣地，在該結(jié)構(gòu)中運算放大器將改變運算放大器512的輸出端處的電壓，以便于將節(jié)點333處的電壓保持為與倒相輸入端(-)相同的數(shù)值，即，3.3伏。電阻器R1(一個實施例中為13.2K歐姆)用于迫使恒定電流250A通過傳輸器件514以助于穩(wěn)定性。調(diào)節(jié)器電路510的輸出節(jié)點333處的電容C1(最好為2nF)提供輔助的電路穩(wěn)定性。
除電阻器R4(125K歐姆)被添加在運算放大器522的非倒相輸入端(-)與傳輸器件524的漏極之間以外，調(diào)節(jié)器電路520與調(diào)節(jié)器電路510相似。而放大器增益增加以使得運算放大器522的輸出企圖將節(jié)點335處的電壓保持在恒定的7.5伏下。負載電阻器R5(30K歐姆)的數(shù)值已被改變以便于提供相同的恒定電流250A。
參照圖6所示的，為了確保加熱器芯片上相對平穩(wěn)的電壓波形，多個電容器C被布置得與線332上的輸入電壓Vin以及線336、338上的輸出電壓V1、V2電力并聯(lián)。在一個優(yōu)選實施例中，對于每個輸入電壓Vin和輸出電壓V1、V2來說總共大約10到15個電容器存在于加熱器芯片25上并且被分散在大約整個加熱器芯片上。
應(yīng)該理解的是，參照示出了電容器C的兩個實施例的圖7A和7B，加熱器芯片包括半導(dǎo)體襯底上的多個薄膜層。在兩個實施例中，柵氧化物層702和多晶硅層704覆蓋襯底700。正電容器電極附于多晶硅層而負電容器電極附于電接地襯底。在圖7A中，摻雜劑的n-阱區(qū)域706位于柵氧化物層下面并且與接地襯底電結(jié)合。應(yīng)該理解的是，所述襯底最好為P型的、100取向晶片，摻雜劑的優(yōu)選實施例包括磷和砷。柵氧化物層的優(yōu)選厚度大約為185埃+/-約15％，而多晶硅層的優(yōu)選厚度大約為4500埃+/-約10％。
本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，圖7A和7B中所示的結(jié)構(gòu)示出了已通過一系列生長、沉積、掩模、光刻法、和/或蝕刻或其他工藝步驟被處理的襯底的結(jié)果。同樣地，優(yōu)選沉積技術(shù)包括(但不局限于)任何種類的化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、外延生長、蒸發(fā)作用、濺射或其他相似的已知技術(shù)。優(yōu)選的CVD技術(shù)包括低壓(LP)類型的，但是也可包括大氣壓(AP)類型的、等離子體增強(PE)類型的、高密度等離子體類型的等。優(yōu)選的蝕刻包括(但不局限于)任何類型的干法或濕法蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻、深反應(yīng)離子蝕刻等。優(yōu)選的光刻法步驟包括(但不局限于)曝光于紫外線或x射線光源等，而光掩模包括光掩模島和/或光掩?？住Ｈ绫绢I(lǐng)域中容易理解的那些術(shù)語一樣，島或孔的具體實施例取決于掩模的結(jié)構(gòu)是清晰視野或是暗視野的掩模。
在一個優(yōu)選實施例中，襯底700包括P型的、100取向的硅晶片，晶片具有5-20歐姆/cm的電阻系數(shù)。對于100+/-0.50mm、125+/-0.50mm、以及150+/-0.50mm的各個晶片直徑來說，其起始厚度最好為525+/-20微米M1.5-89、625+/-20微米M1.7-89或625+/-15微米M1.13-90中的任意一個。
最后，前述描述僅是出于解釋并描述本發(fā)明的各種方面的目的。然而，不應(yīng)認為所述描述為詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制為所披露的精確形式。例如，電壓調(diào)節(jié)器的輸入和輸出電壓可為除所披露的那些10、10.8、3.3和7.5伏數(shù)值以外的任意數(shù)值。取代所示的功率FET，所述開關(guān)可為除晶體管外的任何開關(guān)，諸如npn、pnp、雙極晶體管、n溝道、p溝道或雙溝道JFET、MOSFET、IGFET等。代替所示的接合焊盤，加熱器芯片的輸入端子可包括配線、凸起等。與所示的AND350相反，驅(qū)動器可具體體現(xiàn)為具有反相器的邏輯NAND等。取代頂部噴射型，噴墨打印頭10可具體體現(xiàn)為側(cè)噴射型的。電阻加熱器可具體體現(xiàn)為壓電換能器或其他換能器。因此，上述實施例被選擇得用于提供對于本發(fā)明原理以及其實際應(yīng)用的最佳解釋，從而可使得本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員可利用各種實施例中的本發(fā)明并且還預(yù)期了適合于具體應(yīng)用的各種修正。當依照其公正、合法和合理的授權(quán)的范圍解釋時，所有所述修正和改變都包含在所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片，包括用于接收輸入電壓的輸入終端；連接于所述輸入終端的電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器具有第一和第二輸出電壓線，其中在使用期間其上的電壓來自于所述輸入電壓；用于接收供電電壓的連接于所述第一和第二輸出電壓線中的一個的驅(qū)動器；用于接收供電電壓的連接于所述驅(qū)動器以及連接于所述第一和第二輸出電壓線中的另一個的控制邏輯電路；連接于所述驅(qū)動器的晶體管；以及用于從所述輸入電壓接收供電電壓的連接于所述晶體管以及連接于所述輸入終端的電阻加熱器元件。
2.依照權(quán)利要求1所述的加熱器芯片，其特征在于，在使用期間，所述第一和第二輸出電壓線中的一個為大約3.3伏，而所述第一和第二輸出電壓線中的另一個為大約7.5伏。
3.依照權(quán)利要求1所述的加熱器芯片，其特征在于，在使用期間，所述輸入電壓大約為10.8伏。
4.依照權(quán)利要求1所述的加熱器芯片，其特征在于，所述輸入終端為接合焊盤。
5.依照權(quán)利要求1所述的加熱器芯片，其特征在于，所述晶體管的區(qū)域?qū)挾却蠹s為400微米。
6.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片，包括電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器具有輸入電壓和來自于所述輸入電壓的第一和第二輸出電壓；具有輸入端和輸出端的驅(qū)動器，所述驅(qū)動器從第一和第二輸出電壓中的一個接收供電電壓；具有連接于所述驅(qū)動器的所述輸入端的輸出端的控制邏輯電路，所述控制邏輯電路從所述第一和第二輸出電壓中的另一個接收供電電壓；具有柵極、源極和漏極的晶體管，所述柵極連接于所述驅(qū)動器的所述輸出端；以及連接于所述漏極并且可在所述晶體管的驅(qū)動的情況下用于加熱的電阻加熱器元件，所述電阻加熱器元件從所述輸入電壓接收供電電壓。
7.依照權(quán)利要求6所述的加熱器芯片，其特征在于，所述晶體管具有大約為400微米的區(qū)域?qū)挾取?br>
8.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片，包括用于接收大約10.8伏輸入電壓的接合焊盤；電連接于所述接合焊盤的電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器具有第一和第二輸出電壓線，其中在使用期間其上的第一和第二輸出電壓來自于所述輸入電壓，所述第一輸出電壓為大約3.3伏，而所述第二輸出電壓為大約7.5伏；多個驅(qū)動器，每個都具有多個輸入端和一個輸出端，所述多個驅(qū)動器從所述第二輸出電壓線中接收供電電壓；具有連接于所述每個驅(qū)動器的所述多個輸入端的多個輸出端的控制邏輯電路，所述控制邏輯電路從所述第一輸出電壓線接收供電電壓；多個晶體管，每個都具有約400微米的區(qū)域?qū)挾?，并且具有柵極、源極和漏極，每個所述柵極連接于所述每個驅(qū)動器的所述輸出端；以及多個電阻加熱器元件，每個所述電阻加熱器元件都連接在一個所述漏極與所述輸入電壓之間。
9.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片，包括具有至少兩個輸出電壓線的電壓調(diào)節(jié)器；連接成用于從所述輸出電壓線中的一個接收供電電壓的驅(qū)動器；以及具有連接于所述驅(qū)動器的柵極的FET，所述FET具有約400微米的區(qū)域?qū)挾取?br>
10.依照權(quán)利要求9所述的加熱器芯片，其特征在于，所述FET從所述驅(qū)動器中接收輸出信號以使得所述FET的Vgs大約為7.5伏。
11.依照權(quán)利要求9所述的加熱器芯片，還包括連接于所述電壓調(diào)節(jié)器的輸入電壓線。
12.依照權(quán)利要求11所述的加熱器芯片，還包括連接于所述FET的漏極并且連接于所述輸入電壓線的電阻加熱器元件。
13.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片，包括輸入電壓線；連接于所述輸入電壓線的電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器具有至少兩個輸出電壓線；連接成用于從所述輸出電壓線中的一個接收供電電壓的驅(qū)動器；連接于所述驅(qū)動器的開關(guān)；以及連接于所述開關(guān)與所述輸入電壓線的電阻加熱器元件。
14.依照權(quán)利要求13所述的加熱器芯片，還包括用于接收供電電壓的連接于所述驅(qū)動器以及連接于所述輸出電壓線中的另一個的邏輯控制電路。
15.權(quán)利要求13所述的加熱器芯片，具有與所述至少兩個輸出電壓線中的每個并聯(lián)的多個電容器。
16.一種噴墨打印頭，包括供應(yīng)油墨；多個I/O連接器；以及電連接于所述多個I/O連接器的加熱器芯片，所述加熱器芯片具有連接于所述多個I/O連接器中的一個、用于接收輸入電壓并且具有第一和第二輸出電壓線的電壓調(diào)節(jié)器；連接成用于從所述第一和第二輸出電壓線中的一個接收供電電壓的驅(qū)動器；連接于所述驅(qū)動器的控制邏輯電路，所述控制邏輯電路連接成用于從所述第一和第二輸出電壓線的另一個中接收供電電壓；連接于所述驅(qū)動器的開關(guān)；以及連接于所述多個I/O連接器的一個和所述開關(guān)的電阻加熱器元件，所述電阻加熱器元件用于在所述開關(guān)的驅(qū)動的情況下從所述供應(yīng)油墨噴射墨滴。
17.一種包含權(quán)利要求16的噴墨打印頭的噴墨打印機。
18.依照權(quán)利要求17所述的噴墨打印機，其特征在于，只有一個電壓源連接于所述多個I/O連接器。
19.依照權(quán)利要求16所述的噴墨打印頭，其特征在于，所述加熱器芯片還包括連接于所述多個I/O連接器的多個接合焊盤。
20.依照權(quán)利要求16所述的噴墨打印頭，還包括用于支撐I/O連接器的TAB電路。
21.一種用于操縱噴墨打印頭的加熱器芯片的方法，包括向電壓調(diào)節(jié)器供應(yīng)輸入電壓；從所述輸入電壓中取得至少第一和第二輸出電壓，通過所述電壓調(diào)節(jié)器執(zhí)行所述取得電壓的步驟；向驅(qū)動器供應(yīng)所述第一和第二輸出電壓中的一個；由所述驅(qū)動器的輸出驅(qū)動連接于所述驅(qū)動器的開關(guān)；以及向連接于所述開關(guān)的輸出端的電阻加熱器元件供應(yīng)所述輸入電壓。
22.依照權(quán)利要求21所述的方法，還包括向具有連接于所述驅(qū)動器的輸出端的控制邏輯電路供應(yīng)所述第一和第二輸出電壓中的另一個。
23.依照權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述開關(guān)為FET，并且，驅(qū)動所述開關(guān)的步驟還包括供應(yīng)所述驅(qū)動器的輸出以使得FET的Vgs大約為7.5伏。
24.依照權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，取得至少第一和第二輸出電壓的步驟還包括產(chǎn)生大約為3.3伏的第一電壓和大約為7.5伏的第二電壓。
25.依照權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，供應(yīng)輸入電壓的步驟還包括從噴墨打印機中供應(yīng)大約為10.8伏的電壓。
26.一種用于操縱噴墨打印頭的加熱器芯片的方法，包括向電壓調(diào)節(jié)器供應(yīng)輸入電壓；從所述輸入電壓取得至少第一和第二輸出電壓，通過所述電壓調(diào)節(jié)器執(zhí)行所述取得電壓的步驟；向驅(qū)動器供應(yīng)所述第一和第二輸出電壓的一個；向具有連接于所述驅(qū)動器之輸入端的輸出端的控制邏輯電路供應(yīng)所述第一和第二輸出電壓中的另一個；由所述驅(qū)動器的輸出驅(qū)動連接于所述驅(qū)動器的晶體管；向連接于所述開關(guān)的輸出端的電阻加熱器元件供應(yīng)所述輸入電壓；加熱所述電阻加熱器元件；以及從打印頭噴射油墨。
27.一種用于噴墨打印頭的加熱器芯片，包括輸入電壓線；具有第一和第二輸出電壓線的電壓調(diào)節(jié)器；以及與所述輸入電壓線和所述第一和第二輸出電壓線并聯(lián)的至少一個電容器，所述至少一個電容器包括襯底；所述襯底上的柵氧化物層；以及所述柵氧化物層上的多晶硅層。
28.依照權(quán)利要求27所述的加熱器芯片，其特征在于，所述襯底在所述柵氧化物層下面具有n型摻雜劑的阱。
29.依照權(quán)利要求28所述的加熱器芯片，其特征在于，所述摻雜劑為磷和砷中的一種。
全文摘要
噴墨打印頭加熱器芯片具有整體電壓調(diào)節(jié)器，所述整體電壓調(diào)節(jié)器從單個芯片輸入電壓中取得兩個輸出電壓。這兩個輸出電壓中的一個為控制邏輯電路供應(yīng)電力而另一個輸出電壓為FET驅(qū)動器供應(yīng)電力。優(yōu)選的輸出電壓包括用于控制邏輯電路的+3.3伏和用于FET驅(qū)動器的+7.5伏。FET的Vgs大約為+7.5伏，這可使得FET具有約400微米的區(qū)域?qū)挾??？刂七壿嬰娐返妮敵鱿騀ET驅(qū)動器提供輸入。用于噴射油墨的電阻加熱器連接在FET的漏極與芯片輸入電壓之間。電壓調(diào)節(jié)電容器以與輸入電壓以及每個輸出電壓并聯(lián)的方式存在于加熱器芯片上。優(yōu)選的電容器具有覆蓋襯底的柵氧化物層和多晶硅層。還披露了用于容納所述打印頭的打印機。
文檔編號B41J2/05GK1738715SQ200380109028
公開日2006年2月22日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者約翰·G.·艾德倫, 喬治·K.·派瑞施, 克瑞斯蒂·M.·羅 申請人:萊克斯馬克國際公司