專利名稱：具有共享數(shù)據(jù)線的噴墨打印頭的制作方法
具有共享數(shù)據(jù)線的噴墨打印頭
背景技術(shù)：
噴墨打印的持續(xù)進(jìn)步的領(lǐng)域之一是打印頭的持續(xù)進(jìn)步。發(fā)展正在繼續(xù)并且致力于 提高的打印速度、質(zhì)量及分辨率、在處理不同墨基(inkbase)和粘度方面的多功能性、打印 頭對工業(yè)應(yīng)用的魯棒性、以及提高的打印條(swath)寬度。制造商通過把大部分實際打印 頭并入到盒本身中而降低了打印機價格。制造商認(rèn)為由于打印頭是最可能磨損的打印機部 分，所以每當(dāng)更換盒時將其更換可以增加打印機的壽命。
用整裝(self-contained)打印頭來執(zhí)行現(xiàn)代噴墨打印，所述整裝打印頭包括墨 儲存器、連同墨池、噴濺機構(gòu)以及可以被準(zhǔn)確控制的噴嘴。噴墨打印頭可以包含用于把打印 流體噴射到打印介質(zhì)上的噴嘴或孔口。噴嘴一般被布置成一個或多個陣列以使得字符或圖 像可以被打印到相對于噴嘴陣列移動的介質(zhì)上?？梢源_定打印頭性能的打印頭屬性包括墨 滴體積、筆類型、墨類型以及列到列的噴嘴間距。代表噴墨屬性的數(shù)據(jù)用打印頭進(jìn)行存儲并 且可以在初始化期間由噴墨打印機讀取。


圖1描繪了依據(jù)實施例的噴墨打印頭的元件；圖2描繪了一種使用具有噴嘴陣列和對應(yīng)的非易失性存儲器單元陣列的噴墨打 印頭的方法的實施例；以及圖3描繪了一種在單一工藝技術(shù)中制作噴墨打印頭的方法的實施例。
具體實施例方式在描述本發(fā)明的實施例中，將使用以下術(shù)語。單數(shù)形式“一”和“該”包括多個指代物，除非上下文另外明確指出。因而，例如， 對“器件”的引用包括對一個或多個這樣的器件的引用。如本文所用的，陣列參數(shù)、形狀以及其他量和特性不是精確的并且不需要是精確 的，而是可以根據(jù)需要被近似和/或更大或更小，從而反映加工容差、轉(zhuǎn)換因數(shù)、舍入、測量 誤差等等以及其他對本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的因數(shù)。現(xiàn)在將參照圖解的示例性實施例，并且在本文中將使用特定語言來描述這些示例 性實施例。不過要理解，不打算由此限制本發(fā)明的范圍。圖1圖解了包括多個數(shù)據(jù)信號線110的噴墨打印頭，所述數(shù)據(jù)信號線被配置成向 噴嘴陣列提供噴墨控制電壓并且向非易失性存儲器單元陣列提供隨機訪問地址。結(jié)果，對 于存儲器單元陣列不需要額外的數(shù)據(jù)信號線。存儲器單元陣列可以用來存儲打印頭屬性， 諸如列到列的間距、墨類型、筆類型、液滴體積、墨可用性以及其他類似屬性。非易失性存儲器單元的制造一般使用超過14到16個掩模，但是噴嘴陣列的制造 可能要求少于一半多的掩模。研發(fā)一種在單一打印頭中一起制造噴嘴陣列和非易失性存儲 器陣列兩者的工藝技術(shù)可能成本過高。另外，在噴嘴陣列和存儲器陣列被分開制造的情況 下，提供這兩個陣列之間的互連增加了制造和調(diào)試的成本。
具有使用熔斷器來存儲屬性的器件的打印頭要求大硅區(qū)，所述大硅區(qū)可以容易地 被視覺檢查以反向設(shè)計(reverse engineer)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行克隆。本公開通過把屬性數(shù)據(jù) 存儲在非易失性存儲器單元中來禁止克隆打印頭屬性數(shù)據(jù)，所述非易失性存儲器單元與噴 嘴陣列一起以單一制造技術(shù)被制造到與打印頭相同的芯片上。被存儲到非易失性存儲器單 元中的屬性數(shù)據(jù)不大可能被視覺反向設(shè)計，原因在于信息被電子地存儲在浮置柵極上。噴墨噴嘴陣列120包括多個噴嘴，其中陣列中的每個噴嘴被配置成與數(shù)據(jù)信號線 110通信，所述數(shù)據(jù)信號線110可以通過可變電壓來控制噴嘴。非易失性存儲器單元陣列 140包括多個存儲器單元，其中陣列中的每個存儲器單元通過與噴嘴陣列共享的數(shù)據(jù)信號 線進(jìn)行訪問。非易失性存儲器單元可以是EPR0M(電可編程只讀存儲器)、閃存或者另一類 型的非易失性存儲器。僅具有選定極性的非易失性存儲器單元需要被編程或?qū)懭搿Ｔ谶壿嫛?’是所編程存儲器單元的選定極性的情況下，邏輯‘0’單元可以保持未寫入。因而，僅地址需要存在于 存儲器單元陣列處以便把數(shù)據(jù)寫入非易失性存儲器單元。在實施例中，噴墨打印頭還可以包括數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器130，該數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器 被配置成把數(shù)據(jù)信號線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成在圖1中標(biāo)為“地址1”到“地址Π+1”的多個隨機 地址線150上的隨機訪問地址。與順序訪問地址相對的隨機訪問地址允許訪問存儲器單元 而與在訪問該隨機訪問地址處的單元之前或之后訪問的單元無關(guān)。數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器還可以包括被配置成從連接到輸入數(shù)據(jù)管腳的數(shù)據(jù)信號線接 收數(shù)據(jù)的移位寄存器。該數(shù)據(jù)可以用于尋址非易失性屬性陣列。數(shù)據(jù)信號線可以針對移位 寄存器中鎖存的每位而存在。鎖存在移位寄存器中的每位變成可以被施加到存儲器陣列的 地址位。為了提高效率，第二移位寄存器可以在實施例中被配置成從連接到第二輸入數(shù)據(jù) 管腳的第二數(shù)據(jù)信號線接收數(shù)據(jù)以使得能夠?qū)ぶ贩且资詫傩躁嚵械牡诙糠?。在實施?中使用的移位寄存器越多，為編程移位寄存器所需的數(shù)據(jù)移位越少，因而轉(zhuǎn)換器變得更加 高效。在可選的實施例中，數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器可以包括被配置成生成多個隨機訪問地址線 的晶體管邏輯。單一數(shù)據(jù)線可以通過使用布爾真和布爾補線生成來生成兩個地址線。兩個 地址線可以通過這兩個地址線的布爾真和布爾補的所有可能組合來生成四個地址線。因 此，可以生成2N個可能的地址線，其中N等于進(jìn)入數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)線的數(shù)量。在其他實施例中，非易失性屬性存儲器單元陣列還可以包括64個單元到128個單 元。陣列也可以被分成若干物理上分立但邏輯上相鄰的更小陣列以利用打印頭硅中存在的 空間。陣列可以是矩形或方形的以適合管芯空間要求。本公開的一個結(jié)果是非易失性存儲 器陣列可以被添加到打印頭，而無需增加噴嘴陣列和打印頭控制所需的硅區(qū)之上的硅區(qū)?？梢赃h(yuǎn)離打印頭生成編程電壓并且可以遠(yuǎn)離打印頭感測讀取電流。因而，可以為 存儲器單元陣列最小化支持電路。而且，通過增加地址線，這些陣列可縮放到更大數(shù)量的存 儲器單元從而用于將來的先進(jìn)實施方式。所述陣列的實施例可以包括與非易失性η溝道存儲器器件串聯(lián)的多列NM0S(N溝 道金屬氧化物半導(dǎo)體)器件。因此，噴墨打印頭可以僅包括表征為NMOS器件的有源器件而 根本沒有PMOS (P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)器件。另外，非易失性屬性存儲器單元陣列可以 包括每個屬性存儲器單元之上的覆蓋物(covering)，該覆蓋物被配置成防止紫外光擦除存儲在非易失性存儲器單元上的數(shù)據(jù)。然而，陣列的擦除和編程在施加蓋子之前的晶片分類 時是可能的?，F(xiàn)在將討論一種使用具有噴嘴陣列和對應(yīng)的屬性非易失性存儲器單元陣列的噴 墨打印頭的方法。該方法可以包括如圖2中所描繪的步驟210中那樣通過數(shù)據(jù)信號線訪問 噴嘴陣列中的噴嘴。如步驟220中那樣，數(shù)據(jù)信號線上的數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)換成隨機訪問地址。 如步驟230中那樣，屬性存儲器陣列中的存儲器單元可以通過該隨機訪問地址尋址。如步 驟240中那樣，執(zhí)行存儲器單元的讀取或?qū)懭?。用來控制噴嘴陣列中的噴嘴的?shù)據(jù)信號線 是在把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成隨機訪問地址后用來尋址存儲器單元的相同數(shù)據(jù)信號線。用于在噴嘴陣 列和存儲器陣列之間共享數(shù)據(jù)信號線的一個實施例包括把數(shù)據(jù)信號鎖存到移位寄存器中， 其中每個鎖存的信號具有對應(yīng)的信號線。來自移位寄存器的數(shù)據(jù)信號線被施加到存儲器單 元陣列以隨機地訪問存儲器單元進(jìn)行讀取或?qū)懭?。因而，移位寄存器把輸入?shù)據(jù)有效地轉(zhuǎn) 換成隨機訪問地址。不需要數(shù)據(jù)來尋址非易失性存儲器陣列，因為存儲器單元陣列僅需要 地址來編程二進(jìn)制‘1，或‘0，。
可以通過從存儲器單元陣列中的列感測與該列上的處于行地址的存儲器單元相 關(guān)聯(lián)的電壓或電流來讀取屬性存儲器單元。同樣，用于寫入屬性存儲器單元的實施例包括 把可變電壓脈沖和可變電流源驅(qū)動到與數(shù)據(jù)信號線和存儲器單元相關(guān)聯(lián)的列中。讀取和寫 入存儲器單元可以使用位于打印頭上或遠(yuǎn)離打印頭定位的支持電路來完成。圖3描繪了一種在單一工藝技術(shù)中制作噴墨打印頭的方法。如步驟310中那樣， 生成掩模，其中在該工藝技術(shù)中每個掩模可以包括在單一層上的噴墨噴嘴幾何形狀和非易 失性存儲器單元幾何形狀。如步驟320中那樣，提供襯底支撐物以制造多個噴墨打印頭，所 述多個噴墨打印頭可以在單一半導(dǎo)體晶片上成階梯狀。襯底可以從硅錠切割、可以是玻璃 質(zhì)材料、由塑料形成、或者是織物材料。襯底提供基本平坦的表面，在其上形成有源半導(dǎo)體 器件。所用的襯底可以是電不傳導(dǎo)的或者可以包括電不傳導(dǎo)層并且可以根據(jù)所需的機械強 度和制造中所規(guī)定的成本而在厚度上改變。如步驟330中那樣，可以在光刻工藝中使用所 述掩模在襯底上制造半導(dǎo)體層、導(dǎo)體層、相關(guān)通孔以及接觸部。制作噴墨打印頭的方法的實施例還可以包括生成使得在噴嘴陣列和存儲器單元 陣列之間共享數(shù)據(jù)信號線的掩模。由于非易失性存儲器陣列的制造技術(shù)已經(jīng)針對噴嘴陣列 所需的掩模進(jìn)行了優(yōu)化，所以少于10個的掩?？赡苁侵圃齑鎯ζ鲉卧嚵兴璧乃醒?模。單一工藝技術(shù)可以包括根據(jù)被配置成產(chǎn)生至少一個完整打印頭的光刻掩模的單一主集 (master set)制造半導(dǎo)體層和導(dǎo)體層。要理解，上面引用的布置僅僅是說明本發(fā)明原理的應(yīng)用。在不偏離本發(fā)明的精神 和范圍的情況下，可以設(shè)計眾多修改和可選布置。雖然本發(fā)明已經(jīng)在附圖中示出并且在上 面具體詳細(xì)地結(jié)合當(dāng)前視為是本發(fā)明的(一個或多個)最切實可行的優(yōu)選實施例進(jìn)行了完 全描述，但是對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將顯而易見的是，在不偏離如本文所闡述的本發(fā)明的 原理和概念的情況下可以進(jìn)行眾多修改。
權(quán)利要求
一種噴墨打印頭，包括多個數(shù)據(jù)信號線，被配置成提供噴墨控制電壓和非易失性存儲器單元隨機訪問地址；噴墨噴嘴陣列，其具有多個噴嘴，其中該陣列中的每個噴嘴被配置成與來自該多個數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)信號線通信；以及非易失性屬性存儲器單元陣列，其中該陣列中的每個存儲器單元通過來自與所述噴嘴陣列共享的該多個數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)信號線進(jìn)行訪問。
2 如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，還包括被配置成把來自數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 多個隨機訪問地址線上的隨機訪問地址的數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中該數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器還包括第一移位寄存器，被配置成從第一數(shù)據(jù)信號線的第一輸入數(shù)據(jù)管腳接收數(shù)據(jù)并且尋址 非易失性屬性陣列的一部分；以及第二移位寄存器，被配置成從第二數(shù)據(jù)信號線的第二輸入數(shù)據(jù)管腳接收數(shù)據(jù)并且尋址 非易失性屬性陣列的其余部分。
4.如權(quán)利要求2所述的噴墨打印頭，其中該數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器還包括被配置成生成多 個隨機訪問地址信號的晶體管邏輯。
5.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中非易失性屬性存儲器單元陣列還包括64個單 元到128個單元。
6.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中非易失性屬性存儲器單元陣列還包括與非易 失性n溝道存儲器器件串聯(lián)的多列n溝道器件。
7 如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中非易失性屬性存儲器單元陣列還包括非易失 性屬性存儲器單元陣列之上的被配置成防止紫外光擦除存儲在非易失性存儲器單元上的 數(shù)據(jù)的蓋子。
8.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，其中非易失性存儲器單元被配置成存儲從由列到 列的間距、墨類型、筆類型、液滴體積和墨可用性組成的組中選擇的噴墨數(shù)據(jù)屬性。
9.一種使用具有噴嘴陣列和對應(yīng)的屬性非易失性存儲器單元陣列的噴墨打印頭的方 法，包括通過數(shù)據(jù)信號線訪問所述噴嘴陣列中的噴嘴； 把所述數(shù)據(jù)信號線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成隨機訪問地址； 通過所述隨機訪問地址來尋址所述屬性存儲器陣列中的存儲器單元；以及 使用從所述數(shù)據(jù)信號線轉(zhuǎn)換的隨機訪問地址，執(zhí)行對所述存儲器單元的讀取和寫入中 的一個。
10.如權(quán)利要求9所述的使用噴墨打印頭的方法，其中把數(shù)據(jù)信號線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 隨機訪問地址還包括把多個數(shù)據(jù)信號鎖存到移位寄存器中，其中每個鎖存的信號具有對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號線； 把由移位寄存器轉(zhuǎn)換的來自該多個數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)施加到存儲器單元陣列；以及 以由數(shù)據(jù)信號線所定義的隨機訪問地址讀取存儲器單元陣列中的屬性存儲器單元。
11.如權(quán)利要求9所述的使用噴墨打印頭的方法，其中把數(shù)據(jù)信號線上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 隨機訪問地址還包括把多個數(shù)據(jù)信號鎖存到移位寄存器中，其中每個鎖存的信號具有對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號線；把由移位寄存器轉(zhuǎn)換的來自該多個數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)施加到存儲器單元陣列；以及以由數(shù)據(jù)信號線所定義的隨機訪問地址寫入存儲器單元陣列中的屬性存儲器單元。
12.如權(quán)利要求10所述的使用噴墨打印頭的方法，其中讀取屬性存儲器單元還包括感 測與存儲器單元的隨機訪問地址相關(guān)聯(lián)的存儲器單元陣列中的列的電壓和電流中的一個。
13.如權(quán)利要求11所述的使用噴墨打印頭的方法，其中寫入屬性存儲器單元還包括把 可變電壓脈沖和可變電流源驅(qū)動到與數(shù)據(jù)信號線和存儲器單元相關(guān)聯(lián)的列中
14.一種在單一工藝技術(shù)中制作噴墨打印頭的方法，包括生成多個掩模，其中在該工藝技術(shù)中每個掩模包括在單一層上的噴墨噴嘴幾何形狀和 非易失性存儲器單元幾何形狀；為多個噴墨打印頭提供襯底支撐物；以及在光刻工藝中使用該多個掩模在該襯底上制造半導(dǎo)體層、導(dǎo)體層、通孔以及接觸部。
15.如權(quán)利要求14所述的制作噴墨打印頭的方法，還包括提供使得在噴嘴陣列和存儲 器單元陣列之間共享數(shù)據(jù)信號線的多個掩模。
16.如權(quán)利要求14所述的制作噴墨打印頭的方法，還包括提供在數(shù)量上小于或等于10 的多個掩模。
17.如權(quán)利要求14所述的制作噴墨打印頭的方法，還包括提供從由硅、塑料、織物及其 組合物組成的組中選擇的襯底。
18.如權(quán)利要求14所述的制作噴墨打印頭的方法，還包括根據(jù)被配置成產(chǎn)生至少一個 完整打印頭的光刻掩模的單一主集制造半導(dǎo)體層和導(dǎo)體層。
19.一種噴墨打印頭，包括多個數(shù)據(jù)信號裝置，用于提供噴墨控制電壓和非易失性存儲器單元隨機訪問地址；具有用于把墨傳遞到介質(zhì)上的多個噴嘴的噴墨噴嘴陣列裝置，其中該陣列裝置中的每 個噴嘴與來自該多個數(shù)據(jù)信號裝置的數(shù)據(jù)信號裝置通信；以及用于存儲打印頭識別數(shù)據(jù)的非易失性屬性存儲器單元陣列裝置，其中該陣列中的每個 存儲器單元通過來自與所述噴嘴陣列裝置共享的該多個數(shù)據(jù)信號裝置的數(shù)據(jù)信號裝置進(jìn) 行通信。
20.如權(quán)利要求1所述的噴墨打印頭，還包括用于把來自數(shù)據(jù)信號線的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多 個隨機訪問地址線上的隨機訪問地址的數(shù)據(jù)到地址轉(zhuǎn)換器裝置。
全文摘要
一種噴墨打印頭包括被配置成提供噴墨控制電壓和非易失性存儲器單元隨機訪問地址的數(shù)據(jù)信號線。噴墨打印頭包括噴墨噴嘴陣列，其中該陣列中的每個噴嘴被配置成與數(shù)據(jù)信號線通信。非易失性屬性存儲器單元陣列也被包括在噴墨打印頭中，其中該陣列中的每個存儲器單元通過與噴嘴陣列共享的數(shù)據(jù)信號線進(jìn)行訪問。
文檔編號B41J2/235GK101868356SQ200780101551
公開日2010年10月20日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者J·M·托爾格森, K·布魯斯, T·本杰明 申請人:惠普開發(fā)有限公司