專利名稱：具有驅(qū)動(dòng)加熱器組的電路的流體噴射頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種流體噴射頭，且特別是有關(guān)于一種具有驅(qū)動(dòng)加熱器組的電路的流體噴射頭。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，流體噴射頭已經(jīng)廣泛地運(yùn)用于噴墨打印機(jī)的噴墨頭中。其中，使用熱驅(qū)動(dòng)氣泡(thermal driven bubble)以射出液滴的方法的流體噴射頭最為普遍，其具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，且能個(gè)別地噴射出形狀一致的液滴的優(yōu)點(diǎn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出發(fā)明名稱為「Inkjet Printhead Architecture for HighFrequency Operation」的美國(guó)專利案第5,604,519號(hào)的具有放電機(jī)制的氣泡式流體噴射頭。加熱器(Heater)102是與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)104的漏極電性連接，而一放電電阻(pull down resistor)106是與MOSFET 104的柵極電性連接。當(dāng)MOSFET 104由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為不導(dǎo)通時(shí)，累積在柵極的殘余電荷將經(jīng)由放電電阻106于固定期間內(nèi)排除至接地端(ground)。如此，可以避免MOSFET 104關(guān)閉過(guò)慢，使得對(duì)應(yīng)的噴孔仍然發(fā)射出液滴而產(chǎn)生誤動(dòng)作的情形發(fā)生。
然而，于實(shí)施上，放電電阻106是為由導(dǎo)電材料所構(gòu)成的一蛇形(snaked shape)電阻，此蛇形電阻與基材(substrate)之間形成有一二氧化硅層。因?yàn)榉烹婋娮?06并未直接接觸基材(其熱傳導(dǎo)系數(shù)為160W/mK)，而是直接接觸熱傳導(dǎo)系數(shù)較低的二氧化硅層(其熱傳導(dǎo)系數(shù)為1.4W/mK)，所以放電電阻106的散熱效率不佳。此外，由于蛇形電阻須占用大量的芯片面積，使得美國(guó)專利案第5,604,519號(hào)的流體噴射頭具有芯片面積過(guò)大的缺點(diǎn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其示出發(fā)明名稱為「Energy Balanced Printhead Design」的美國(guó)專利案第6,412,917號(hào)的使每個(gè)加熱器產(chǎn)生相同熱量的噴墨頭。由于每個(gè)加熱器配置位置的不同，所以每個(gè)加熱器56的兩端所連接的導(dǎo)線(trace)長(zhǎng)度是不相同，而使得每個(gè)加熱器56兩端的寄生電阻的大小不同。不同的寄生電阻將使流經(jīng)加熱器56的電流大小不同，而使得加熱器56產(chǎn)生的熱量不同。于美國(guó)專利案第6,412,917號(hào)中，是藉由調(diào)整串接于加熱器56下方的MOSFET 85的通道寬度(Channel Width)的大小，來(lái)調(diào)整通道的電阻值，以對(duì)每個(gè)加熱器56兩端的寄生電阻進(jìn)行補(bǔ)償。然而，美國(guó)專利案第6,412,917號(hào)是不具有將累積在柵極的殘余電荷排除至接地端的功能。
因此，如何設(shè)計(jì)出可以有效地將累積在柵極的殘余電荷快速排除至接地端，以提高流體噴射頭的操作速度，并同時(shí)對(duì)每個(gè)加熱器兩端的寄生電阻進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牧黧w噴射頭，是業(yè)界所致力研究的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種可以有效地將累積在柵極的殘余電荷快速排除至接地端，以提高流體噴射頭的操作速度，并同時(shí)對(duì)每個(gè)加熱器兩端的寄生電阻進(jìn)行補(bǔ)償?shù)木哂序?qū)動(dòng)加熱器組的電路的流體噴射頭。
根據(jù)本發(fā)明的一方面提出一種用以驅(qū)動(dòng)加熱器(heater)組的電路，加熱器組具有一第一加熱器與一第二加熱器，此電路包括多個(gè)電流路徑、一偏壓選擇單元、一第一主晶體管及一第二主晶體管。各加熱器是與對(duì)應(yīng)的電流路徑電性連接，所述電流路徑包括一第一電流路徑及一第二電流路徑。偏壓選擇單元是用以產(chǎn)生一第一控制電壓與一第二控制電壓。第一主晶體管是與第一加熱器電性連接。當(dāng)?shù)谝恢骶w管受第一控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一第一電流被產(chǎn)生并流過(guò)第一加熱器、第一主晶體管及第一電流路徑時(shí)，第一主晶體管的電阻值是等效于一第一主晶體管等效電阻值。而第二主晶體管是與第二加熱器電性連接。當(dāng)?shù)诙骶w管受第二控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一第二電流被產(chǎn)生并流過(guò)第二加熱器、第二主晶體管及第二電流路徑時(shí)，第二主晶體管的電阻值是等效于一第二主晶體管等效電阻值。其中，第一主晶體管等效電阻值與第二主晶體管等效電阻是分別對(duì)應(yīng)于第一控制電壓與第二控制電壓，使得第一加熱器與第二加熱器產(chǎn)生的熱量相等。
根據(jù)本發(fā)明另一方面提出一種流體噴射頭，包括一加熱器組及一驅(qū)動(dòng)電路。加熱器組是排列成M列N行的矩陣。其中第i列第j行的加熱器是為加熱器(i，j)，第i列第k行的加熱器是為加熱器(i，k)，M、N、i、j、k為正整數(shù)，i小于等于M，j小于等于N，j不等于k。驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)電流路徑、一偏壓選擇單元及M×N個(gè)主晶體管。各加熱器是與對(duì)應(yīng)的電流路徑電性連接，所述電流路徑包括一電流路徑(i，j)及一電流路徑(i，k)。偏壓選擇單元用以產(chǎn)生N個(gè)控制電壓，包括一第j個(gè)控制電壓與一第k個(gè)控制電壓。M×N個(gè)主晶體管包括一主晶體管(i，j)與主晶體管(i，k)，主晶體管(i，j)是與加熱器(i，j)電性連接。當(dāng)主晶體管(i，j)受第j個(gè)控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一電流(i，j)被產(chǎn)生并流過(guò)加熱器(i，j)、主晶體管(i，j)及電流路徑(i，j)時(shí)，主晶體管(i，j)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(i，j)。主晶體管(i，k)是與加熱器(i，k)電性連接，當(dāng)主晶體管(i，k)受第k個(gè)控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一電流(i，k)被產(chǎn)生并流過(guò)加熱器(i，k)、主晶體管(i，k)及電流路徑(i，k)時(shí)，主晶體管(i，k)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(i，k)。其中，主晶體管等效電阻值(i，j)與主晶體管等效電阻(i，k)是分別對(duì)應(yīng)于第j個(gè)控制電壓與第k個(gè)控制電壓，使得加熱器(i，j)與加熱器(i，k)產(chǎn)生的熱量相等。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1示出發(fā)明名稱為「Inkjet Printhead Architecture for High FrequencyOperation」的美國(guó)專利第5,604,519號(hào)的具有放電機(jī)制的氣泡式流體噴射頭；圖2示出發(fā)明名稱為「Energy Balanced Printhead Design」的美國(guó)專利案第6,412,917號(hào)的使每個(gè)加熱器產(chǎn)生相同熱量的噴墨頭；圖3A是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種用以驅(qū)動(dòng)流體噴射頭的加熱器組的電路的電路圖；圖3B是圖3A的部分放大圖；圖4是本實(shí)施例的流體噴射頭的部分側(cè)視圖；圖5是本實(shí)施例的流體噴射頭的部分俯視圖；圖6是將電流鏡應(yīng)用于圖5的電路的電路圖；以及圖7是本實(shí)施例的用以驅(qū)動(dòng)流體噴射頭的加熱器組的電路所使用的各信號(hào)的波形圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照同時(shí)圖3A及圖3B，圖3A是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一種用以驅(qū)動(dòng)流體噴射頭的加熱器組的電路的電路圖，圖3B是圖3A的部分放大圖。本實(shí)施例的流體噴射頭包括有一加熱器組及一驅(qū)動(dòng)電路。加熱器組具有M×N個(gè)加熱器R，是排列成M列N行的矩陣。其中第i列第j行的加熱器R是為加熱器R(i，j)，第i列第k行的加熱器R是為加熱器R(i，k)，M、N、i、j、k為正整數(shù)，i小于等于M，j小于等于N，j不等于k。
驅(qū)動(dòng)電路包括多個(gè)電流路徑、一偏壓選擇單元302及M×N個(gè)主晶體管Q。各加熱器R是與對(duì)應(yīng)的電流路徑電性連接，所述電流路徑包括一電流路徑(i，j)及一電流路徑(i，k)。偏壓選擇單元302用以產(chǎn)生N個(gè)控制電壓VG，包括一第j個(gè)控制電壓VG(j)與一第k個(gè)控制電壓VG(k)。而M×N個(gè)主晶體管Q包括一主晶體管Q(i，j)與主晶體管Q(i，k)。主晶體管Q(i，j)是與加熱器R(i，j)電性連接。當(dāng)主晶體管Q(i，j)受第j個(gè)控制電壓VG(j)的控制而導(dǎo)通，且一電流I(i，j)被產(chǎn)生并流過(guò)加熱器R(i，j)、主晶體管Q(i，j)及電流路徑(i，j)時(shí)，主晶體管Q(i，j)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(i，k)。主晶體管Q(i，k)是與加熱器R(i，k)電性連接，當(dāng)主晶體管Q(i，k)受第k個(gè)控制電壓VG(k)的控制而導(dǎo)通，且一電流I(i，k)被產(chǎn)生并流過(guò)加熱器R(i，k)、主晶體管Q(i，k)及電流路徑(i，k)時(shí)，主晶體管Q(i，k)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(i，k)。其中，主晶體管等效電阻值(i，j)與主晶體管等效電阻(i，k)是分別對(duì)應(yīng)于第j個(gè)控制電壓VG(j)與第k個(gè)控制電壓VG(k)，使得加熱器R(i，j)與加熱器R(i，k)產(chǎn)生的熱量相等。
茲以M＝16，N＝19，i＝1，j＝1，k＝8為例作更進(jìn)一步的說(shuō)明。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D4與圖5，其中圖4是本實(shí)施例的流體噴射頭的部分側(cè)視圖；圖5是本實(shí)施例的流體噴射頭的部分俯視圖。如圖4所示，本實(shí)施例的流體噴射頭400包括基材402，基材具有M×N個(gè)歧管(manifold)、M×N個(gè)流體腔(chamber)與M×N個(gè)噴孔(orifice)。圖4是以主晶體管Q(1，1)所對(duì)應(yīng)的歧管403、流體腔404、噴孔406以及加熱器R(1，1)為例說(shuō)明的。歧管403的一端是形成于基材402的一下表面402A上。流體腔404是配置于對(duì)應(yīng)的歧管403的上方，并與對(duì)應(yīng)的歧管403連通。流體腔404是用以容納流體。所有噴孔是排列成M列N行的矩陣。噴孔406是配置于對(duì)應(yīng)的流體腔404的上方。噴孔406的一端是形成于基材402的一上表面402B上。加熱器R(1，1)是配置于對(duì)應(yīng)的噴孔406側(cè)。當(dāng)加熱器R(1，1)產(chǎn)生熱量時(shí)，對(duì)應(yīng)的噴孔406產(chǎn)生氣泡，以使對(duì)應(yīng)的流體腔404中的流體噴出。
其中，本實(shí)施例的流體噴射頭400較佳地是為一噴墨打印機(jī)的噴墨頭，流體噴射頭400還包括一墨水匣410。歧管403是與墨水匣410連通，而上述的流體是較佳地為墨水。
此外，流體噴射頭400還包括多個(gè)電力線路CN0，是位于歧管上方的上表面。電力線路CN0(1，1)是用以電性連接對(duì)應(yīng)的加熱器R(1，1)與主晶體管Q(1，1)。電力線路的材質(zhì)是選自鋁、金、銅、鎢、鋁硅銅合金及銅鋁合金其中之一或其組合。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3與圖5。假設(shè)所有主晶體管均為N型金屬氧化物半導(dǎo)體(Ntype Metal Oxide Semiconductor，MOS)晶體管。主晶體管Q(1，1)的漏極是與加熱器R(1，1)的一端電性連接，主晶體管Q(1，1)的源極是接地。加熱器R(1，1)的另一端是連接至主選擇線(Primary Select Line)PSL(1)。當(dāng)偏壓選擇單元302輸出高位準(zhǔn)的第1個(gè)控制電壓VG(1)至主晶體管Q(1，1)的柵極時(shí)，主晶體管Q(1，1)導(dǎo)通(Turned On)。此時(shí)，若經(jīng)由尋址電極(pad)502輸入至主選擇線PSL(1)的主選擇信號(hào)VP(1)為致能時(shí)，例如VP(1)的電壓轉(zhuǎn)為高位準(zhǔn)時(shí)，電流I(1，1)將會(huì)產(chǎn)生，并流過(guò)加熱器R(1，1)、主晶體管Q(1，1)的漏極與源極、以及電流路徑(1，1)。其中，電流路徑(1，1)為電流I(1，1)產(chǎn)生時(shí)，電流I(1，1)流過(guò)的除了加熱器R(1，1)和主晶體管Q(1，1)之外的其它導(dǎo)線或?qū)w的集合。舉例來(lái)說(shuō)，電流路徑(1，1)是由主選擇線PSL(1)、加熱器R(1，1)與主晶體管Q(1，1)之間的電力線路CN0(1，1)、以及主晶體管Q(1，1)的源極與接地電極504之間的電力線路GCN(1)所組成。此時(shí)，主晶體管Q(1，1)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(1，1)。
同樣地，主晶體管Q(1，8)的漏極是與加熱器R(1，8)的一端電性連接，主晶體管Q(1，8)的源極是接地。加熱器R(1，8)的另一端是連接至主選擇線PSL(1)。當(dāng)偏壓選擇單元302輸出高位準(zhǔn)的第8個(gè)控制電壓VG(8)至主晶體管Q(1，8)的柵極時(shí)，主晶體管Q(1，8)導(dǎo)通。此時(shí)，若經(jīng)由尋址電極502輸入至主選擇線PSL(1)的主選擇信號(hào)VP(1)為致能時(shí)，電流I(1，8)將會(huì)產(chǎn)生，并流過(guò)加熱器R(1，8)、主晶體管Q(1，8)的漏極與源極、以及電流路徑(1，8)，其中，電流路徑(1，8)是為電流I(1，8)產(chǎn)生時(shí)，電流I(1，8)流過(guò)的除了加熱器R(1，8)和主晶體管Q(1，8)之外的其它導(dǎo)線或?qū)w的集合。舉例來(lái)說(shuō)，電流路徑(1，8)是由主選擇線PSL(1)、加熱器R(1，1)與R(1，8)之間的電力線路CN1(1，8)、加熱器R(1，8)與主晶體管Q(1，8)之間的電力線路CN0(1，8)、主晶體管Q(1，1)的源極與主晶體管Q(1，8)的源極之間的電力線路CN2(1，8)、以及主晶體管Q(1，1)的源極與接地電極504之間的電力線路GCN(1)所組成。此時(shí)，主晶體管Q(1，8)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(1，8)。
由圖3可知，由于主晶體管Q(1，1)及Q(1，8)的配置位置不同，所以其所對(duì)應(yīng)的電流路徑的長(zhǎng)度是不相同的。由于電流路徑(1，8)比電流路徑(1，1)多了電力線路CN1(1，8)與CN2(1，8)，故電流路徑(1，8)的長(zhǎng)度是比電流路徑(1，1)的長(zhǎng)度還長(zhǎng)，使得電流路徑(1，8)的等效電阻值大于電流路徑(1，1)的等效電阻值。如果主晶體管Q(1，1)與Q(1，8)的主晶體管等效電阻值(1，1)及(1，8)相等，且加熱器R(1，1)與加熱器R(1，8)的電阻值相等的話，電流I(1，1)將會(huì)大于電流I(1，8)，而使得加熱器R(1，1)產(chǎn)生的熱量大于加熱器R(1，8)所產(chǎn)生的熱量。如此，被加熱器R(1，1)加熱的噴孔所噴射的墨滴大小將會(huì)大于加熱器R(1，8)所噴射的墨滴大小。而使得使用流體噴射頭400的噴墨打印機(jī)的噴射出大小不均勻的墨滴而使打印品質(zhì)變差。
為了解決上述的噴孔所噴射的墨滴大小不同的問(wèn)題，本實(shí)施例是藉由使輸入至主晶體管Q(1，1)的柵極的第1個(gè)控制電壓VG(1)與輸入至主晶體管Q(1，8)的柵極的第8個(gè)控制電壓VG(8)的位準(zhǔn)不同，來(lái)使主晶體管等效電阻值(1，8)小于主晶體管等效電阻(1，1)，使得電流I(1，1)及I(1，8)所對(duì)應(yīng)的整體電阻值相等，以使電流I(1，1)及I(1，8)相等。如此，可以使加熱器R(1，1)與加熱器R(1，8)產(chǎn)生相等的熱量。
茲將本實(shí)施例的產(chǎn)生不同位準(zhǔn)的第1個(gè)控制電壓VG(1)與第8個(gè)控制電壓VG(8)的方式說(shuō)明于下。請(qǐng)參照?qǐng)D3，偏壓選擇單元302具有N個(gè)行選擇晶體管CSQ及N個(gè)電流源CS。N個(gè)行選擇晶體管CSQ的漏極用以分別接收多個(gè)地址選擇信號(hào)。N個(gè)行選擇晶體管CSQ包括一行選擇晶體管CSQ(1)與一行選擇晶體管CSQ(8)。N個(gè)電流源包括一電流源CS(1)及電流源CS(8)。多個(gè)地址選擇信號(hào)包括一地址選擇信號(hào)VA(1)及一地址選擇信號(hào)VA(8)。電流源CS(1)是與行選擇晶體管CSQ(1)的源極耦接，而電流源CS(8)是與行選擇晶體管CSQ(8)的源極耦接，行選擇晶體管CSQ(1)與行選擇晶體管CSQ(8)的柵極是電性連接并均接收控制信號(hào)VAG’(1)。第1個(gè)控制電壓VG(1)與第8個(gè)控制電壓VG(8)是分別對(duì)應(yīng)于電流源CS(1)及電流源CS(8)的電流大小。如上所述，N例如為19。
其中，電流源CS(1)的電流大小IA1是大于電流源CS(8)的電流大小IA8。當(dāng)行選擇晶體管CSQ(1)導(dǎo)通且行選擇晶體管CSQ(1)的漏極所接收的地址選擇信號(hào)VA(1)為致能時(shí)，流過(guò)行選擇晶體管CSQ(1)的電流為IA1。根據(jù)MOSFET電流公式Id＝(1/2)μnCox(W/L)(VGS-Vt)2(式一)可以求得行選擇晶體管CSQ(1)的源極輸出的第1個(gè)控制電壓VG1的值。其中，Id為流過(guò)漏極的電流大小，μn為載子移動(dòng)率(carrier mobility)，Cox為柵極氧化層電容，W與L分別是通道寬度與長(zhǎng)度，VGS是柵極與源極間的電壓差，而Vt是臨界電壓。
當(dāng)行選擇晶體管CSQ(8)導(dǎo)通且行選擇晶體管CSQ(8)的漏極所接收的地址選擇信號(hào)(8)為致能時(shí)，流過(guò)行選擇晶體管CSQ(8)的電流為IA8，由式一可以計(jì)算出行選擇晶體管CSQ(8)的源極所輸出的第8個(gè)控制電壓VG8的值。由于IA1是大于IA8，在行選擇晶體管CSQ(1)與行選擇晶體管CSQ(8)的通道寬度與長(zhǎng)度比值相同的條件下，可以得知行選擇晶體管CSQ(1)柵極與源極的電壓差是大于與行選擇晶體管CSQ(8)的柵極與源極的電壓差。另外，由于行選擇晶體管CSQ(1)與行選擇晶體管CSQ(8)的柵極的電壓位準(zhǔn)是相同的，故可得知行選擇晶體管CSQ(1)的源極的電壓VG1將會(huì)小于行選擇晶體管CSQ(8)的源極的電壓VG8。
由于第1個(gè)控制電壓電壓VG1是小于第2個(gè)控制電壓VG8，使得主晶體管Q(1，1)的柵極電壓小于主晶體管Q(1，8)的柵極電壓。由于主晶體管Q(1，1)與Q(1，8)的源極均接地，故主晶體管Q(1，1)的柵極與源極的電壓差小于主晶體管Q(1，8)的柵極與源極的電壓差。根據(jù)MOSFET等效電阻rds的公式rds＝1/(μnCox(W/L)(VGS-Vt))(式二)可知，主晶體管Q(1，1)的主晶體管等效電阻值將會(huì)大于主晶體管Q(1，8)的主晶體管等效電阻。如此，將可有效地使加熱器R(1，1)的電阻值、主晶體管Q(1，1)的主晶體管等效電阻、以及電流路徑(1，1)的等效電阻值的和，等于加熱器R(1，8)的電阻值、主晶體管Q(1，8)的主晶體管等效電阻、以及電流路徑(1，8)的等效電阻值的和，而得以使電流I(1，1)的大小等于電流I(1，8)。如此，即可達(dá)到使加熱器R(1，1)與加熱器R(1，8)產(chǎn)生的熱量相等，并使加熱器R(1，1)與加熱器R(1，8)對(duì)應(yīng)的噴孔射出相同大小的墨滴。故本實(shí)施例可達(dá)到增進(jìn)噴墨打印機(jī)的打印品質(zhì)的目的。
此外，當(dāng)主晶體管Q(1，1)被關(guān)閉時(shí)，主晶體管Q(1，1)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由電流源CS(1)排除。當(dāng)主晶體管Q(1，8)被關(guān)閉時(shí)，主晶體管Q(1，8)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由電流源CS(8)排除。故，本實(shí)施例還可以達(dá)到快速地將累積在主晶體管的柵極的殘余電荷排除至接地端，以提高流體噴射頭的操作速度，并可以避免因主晶體管關(guān)閉過(guò)慢，而使對(duì)應(yīng)的噴孔仍然發(fā)射出液滴而產(chǎn)生誤動(dòng)作的情形發(fā)生。
更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，圖3所示的電流源是可使用電流鏡(current mirror)來(lái)實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)參照?qǐng)D6，其所示是將電流鏡應(yīng)用于圖5的電路的電路圖。行選擇晶體管CSQ(1)~CSQ(8)是與一多輸出端電流鏡(Multi-output current mirror)電性連接。此多輸出端電流鏡包括一參考電流鏡晶體管REFQ1、電流鏡晶體管CMQ(1)~CMQ(8)。茲以電流鏡晶體管CMQ(1)及CMQ(8)為例予以說(shuō)明。參考電流鏡晶體管REFQ1的漏極與柵極是電性連接。電流鏡晶體管CMQ(1)的柵極是耦接至參考電流鏡晶體管REFQ1的柵極，電流鏡晶體管CMQ(1)的漏極是耦接至行選擇晶體管CSQ(1)的源極，電流鏡晶體管CMQ(1)的漏極并耦接至主晶體管Q(1，1)的柵極。電流鏡晶體管CMQ(8)的柵極是耦接至參考電流鏡晶體管REFQ1的柵極，電流鏡晶體管CMQ(8)的漏極是耦接至行選擇晶體管CSQ(8)的源極，電流鏡晶體管CMQ(8)的漏極并耦接至主晶體管Q(1，8)的柵極。
其中，當(dāng)行選擇晶體管CSQ(1)導(dǎo)通且行選擇晶體管CSQ(1)的漏極所接收的地址選擇信號(hào)VA(1)為致能時(shí)，行選擇晶體管CSQ(1)的源極是輸出第1個(gè)控制電壓VG(1)，使主晶體管Q(1，1)導(dǎo)通。當(dāng)行選擇晶體管CSQ(8)導(dǎo)通且行選擇晶體管CSQ(8)的漏極所接收的地址選擇信號(hào)VA(8)為致能時(shí)，行選擇晶體管CSQ(8)的源極是輸出第8個(gè)控制電壓VG(8)，使主晶體管Q(1，8)導(dǎo)通。第1個(gè)控制電壓VG(1)與第8個(gè)控制電壓VG(8)是分別對(duì)應(yīng)于電流鏡晶體管CMQ(1)的通道寬度與長(zhǎng)度的比值與電流鏡晶體管CMQ(8)的通道寬度與長(zhǎng)度的比值。
其中，當(dāng)主晶體管Q(1，1)被關(guān)閉時(shí)，主晶體管Q(1，1)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由電流鏡晶體管CMQ(1)排除。當(dāng)主晶體管Q(1，8)被關(guān)閉時(shí)，主晶體管Q(1，8)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由電流鏡晶體管CMQ(8)排除。
較佳地，電流鏡晶體管CMQ(1)與電流鏡晶體管CMQ(8)的通道寬度與通道長(zhǎng)度的比值是相異。由式一可知，電流鏡晶體管CMQ(1)與電流鏡晶體管CMQ(8)的通道寬度與通道長(zhǎng)度的比值，是等于IA1與IA8的比值。
此外，行選擇晶體管CSQ(1)的柵極是耦接至參考電流鏡晶體管REFQ1的漏極，行選擇晶體管CSQ(8)的柵極是耦接至參考電流鏡晶體管REFQ1的漏極。當(dāng)行選擇晶體管CSQ(1)被關(guān)閉時(shí)，行選擇晶體管CSQ(1)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由參考電流鏡晶體管REFQ1排除。當(dāng)主晶體管Q(1，8)被關(guān)閉時(shí)，主晶體管Q(1，8)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由參考電流鏡晶體管REFQ1排除。如此，更可加快行選擇晶體管CSQ(1)~CSQ(8)的操作速度。
另一方面，偏壓選擇單元302還具有S個(gè)尋址電極，例如是圖5所示的尋址電極502。請(qǐng)參考圖3，這些尋址電極是用以接收S個(gè)地址選擇信號(hào)VA(1)~VA(S)。N個(gè)行選擇晶體管是分成P組，每組行選擇晶體管是至多具有S個(gè)行選擇晶體管。每組行選擇晶體管是由一個(gè)區(qū)塊選擇晶體管BSQ所控制，此S個(gè)尋址電極是與此P組行選擇晶體管電性連接。當(dāng)這些區(qū)塊選擇晶體管之一導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的一組行選擇晶體管的所有行選擇晶體管是導(dǎo)通。此S個(gè)地址選擇信號(hào)是傳送至對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通的行選擇晶體管的漏極。
其中，如上所述，N值例如為19。而S值例如為8，P值例如為3。8個(gè)尋址電極是用以接收地址選擇信號(hào)VA(1)~VA(8)。第一組行選擇晶體管是由行選擇晶體管CSQ(1)~CSQ(8)所組成，第二組行選擇晶體管是由行選擇晶體管CSQ(9)~CSQ(16)所組成，而第三組行選擇晶體管是由行選擇晶體管CSQ(17)~CSQ(19)所組成。三組行選擇晶體管是分別由區(qū)塊選擇晶體管BSQ(1)~BSQ(3)所控制。區(qū)塊選擇晶體管BSQ(1)的源極是輸出控制信號(hào)VAG’(1)至第一組行選擇晶體管的所有行選擇晶體管的柵極，而區(qū)塊選擇晶體管BSQ(2)及BSQ(3)的源極則分別輸出控制信號(hào)VAG’(2)及VAG’(3)至第二組及第三組行選擇晶體管的所有行選擇晶體管的柵極。
區(qū)塊選擇晶體管BSQ(1)~BSQ(3)的源極是分別與一電流源電性連接，漏極則分別接收區(qū)塊選擇信號(hào)VAG(1)~VAG(3)，而柵極則同時(shí)受控制信號(hào)VCS的控制。請(qǐng)同時(shí)參考圖7，其所示的是本實(shí)施例的用以驅(qū)動(dòng)流體噴射頭的加熱器組的電路所使用的各信號(hào)的波形圖。當(dāng)控制信號(hào)VCS為致能時(shí)，區(qū)塊選擇晶體管BSQ(1)~BSQ(3)均導(dǎo)通。而區(qū)塊選擇信號(hào)VAG(1)~VAG(3)是分別于第一期間T1、第二期間T2及第三期間T3內(nèi)為致能，使第一組行選擇晶體管CSQ(1)~CSQ(8)、第二組行選擇晶體管CSQ(9)~CSQ(16)、第三組行選擇晶體管CSQ(17)~CSQ(19)分別于第一期間T1、第二期間T2及第三期間T3導(dǎo)通。如此，地址選擇信號(hào)VA(1)~VA(8)是于分別于第一期間T1、第二期間T2及第三期間T3內(nèi)傳送至第一組、第二組及第三組行選擇晶體管。也就是說(shuō)，8個(gè)尋址電極是由三組行選擇晶體管所共享，故本實(shí)施例還具有減少所需的尋址電極數(shù)目的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)施例雖以主晶體管是均為金屬氧化物半導(dǎo)體(metal oxidesemiconductor，MOS)晶體管為例做說(shuō)明，然而主晶體管主晶體管亦可由雙極性接面晶體管(Bi-polar Junction Transistor)或接面場(chǎng)效晶體管(JunctionField Effect Transistor)來(lái)達(dá)成。
本發(fā)明上述實(shí)施例所揭示的具有驅(qū)動(dòng)加熱器組的電路的流體噴射頭除了上述的使噴孔得以射出大小均勻的墨滴，以增進(jìn)噴墨打印機(jī)的打印品質(zhì)，并可提高流體噴射頭的操作速度且避免誤動(dòng)作的產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還具有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)(1)僅需使用到NMOS制作工藝來(lái)完成驅(qū)動(dòng)電路的制造，可以有效地將低生產(chǎn)成本。
(2)使用主動(dòng)組件(NMOS)來(lái)排除主晶體管的柵極的殘余電荷，相較于圖1所示的美國(guó)專利案第5,604,519號(hào)的使用蛇形電阻的流體噴射頭，本發(fā)明還具有節(jié)省面積的優(yōu)點(diǎn)。
(3)圖1所示的美國(guó)專利案第5,604,519號(hào)所使用的蛇形電阻由于直接接觸到二氧化硅層，而沒(méi)有直接接觸到基材，所以散熱效率不佳。而本發(fā)明的可排除主晶體管的柵極的殘余電荷的主動(dòng)組件是直接接觸到基材，故具有較佳的散熱效率。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來(lái)描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，在沒(méi)有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化或替換，因此，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)對(duì)上述實(shí)施例的變化、變型都將落在本申請(qǐng)權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以驅(qū)動(dòng)加熱器組的電路，該加熱器組具有一第一加熱器與一第二加熱器，該電路包括一偏壓選擇單元，用以產(chǎn)生一第一控制電壓與一第二控制電壓；一第一主晶體管，是與該第一加熱器、一第一電流路徑串連，當(dāng)該第一主晶體管受該第一控制電壓的控制而導(dǎo)通時(shí)，該第一主晶體管的電阻值是等于一第一主晶體管等效電阻值，而允許一第一電流流過(guò)該第一加熱器、該第一主晶體管及該第一電流路徑；以及一第二主晶體管，是與該第二加熱器、一第二電流路徑串連，當(dāng)該第二主晶體管受該第二控制電壓的控制而導(dǎo)通時(shí)，該第二主晶體管的電阻值是等于一第二主晶體管等效電阻值，而允許一第二電流流過(guò)該第二加熱器、該第二主晶體管及該第二電流路徑，該第二電流路徑比該第一電流路徑長(zhǎng)；其中，藉由調(diào)整該第一控制電壓與該第二控制電壓，來(lái)分別改變?cè)摰谝恢骶w管等效電阻值與該第二主晶體管等效電阻，進(jìn)而分別改變?cè)摰谝浑娏髋c該第二電流大小，使得該第一加熱器與該第二加熱器產(chǎn)生的熱量相等。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于該偏壓選擇單元具有一第一行選擇晶體管、一第二行選擇晶體管、一第一電流源及一第二電流源，該第一行選擇晶體管及該第二行選擇晶體管是用以分別接收一第一地址選擇信號(hào)與一第二地址選擇信號(hào)，該第一電流源是與該第一行選擇晶體管的源極耦接，該第二電流源是與該第二行選擇晶體管的源極耦接，該第一行選擇晶體管與該第二行選擇晶體管的柵極是電性連接，當(dāng)該第一行選擇晶體管導(dǎo)通且該第一行選擇晶體管的漏極所接收的該第一地址選擇信號(hào)為致能時(shí)，該第一行選擇晶體管的源極是輸出該第一控制電壓，當(dāng)該第二行選擇晶體管導(dǎo)通且該第二行選擇晶體管的漏極所接收的該第二地址選擇信號(hào)為致能時(shí)，該第二行選擇晶體管的源極是輸出該第二控制電壓，該第一控制電壓與該第二控制電壓是分別對(duì)應(yīng)于該第一電流源及一第二電流源的電流大小。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于該第一主晶體管與該第二主晶體管均為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，該第一主晶體管與該第二主晶體管的通道寬度與通道長(zhǎng)度的比值相等。
4.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于該第一加熱器與該第二加熱器的電阻值相等，該第一電流路徑短于該第二電流路徑，使該第一電流路徑的等效電阻值小于該第二電流路徑的等效電阻值，而該第一控制電壓小于該第二控制電壓的電壓位準(zhǔn)，使該第一主晶體管等效電阻值大于該第二主晶體管等效電阻，使得該第一電流與該第二電流相等。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于該偏壓選擇單元包括一第一行選擇晶體管及一第二行選擇晶體管，用以分別接收一第一地址選擇信號(hào)與一第二地址選擇信號(hào)；以及一多輸出端電流鏡，包括一參考電流鏡晶體管，該參考電流鏡晶體管的漏極與柵極是電性連接；一第一電流鏡晶體管，該第一電流鏡晶體管的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的柵極，該第一電流鏡晶體管的漏極是耦接至該第一行選擇晶體管的源極，該第一電流鏡晶體管的漏極并耦接至該第一主晶體管的柵極；及一第二電流鏡晶體管，該第二電流鏡晶體管的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的柵極，該第二電流鏡晶體管的漏極是耦接至該第二行選擇晶體管的源極，該第二電流鏡晶體管的漏極并耦接至該第二主晶體管的柵極；其中，當(dāng)該第一行選擇晶體管導(dǎo)通且該第一行選擇晶體管的漏極所接收的該第一地址選擇信號(hào)為致能時(shí)，該第一行選擇晶體管的源極是輸出該第一控制電壓，使該第一主晶體管導(dǎo)通，當(dāng)該第二行選擇晶體管導(dǎo)通且該第二行選擇晶體管的漏極所接收的該第二地址選擇信號(hào)為致能時(shí)，該第二行選擇晶體管的源極是輸出該第二控制電壓，使該第二主晶體管導(dǎo)通，該第一控制電壓與該第二控制電壓是分別對(duì)應(yīng)于該第一電流鏡晶體管的通道寬度與長(zhǎng)度的比值及該第二電流鏡晶體管的通道寬度與長(zhǎng)度的比值；其中，當(dāng)該第一主晶體管被關(guān)閉時(shí)，該第一主晶體管的柵極的殘余電荷是經(jīng)由該第一電流鏡晶體管排除，當(dāng)該第二主晶體管被關(guān)閉時(shí)，該第二主晶體管的柵極的殘余電荷是經(jīng)由該第二電流鏡晶體管排除。
6.如權(quán)利要求5所述的流體噴射頭，其特征在于，該第一行選擇晶體管的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的漏極，該第二行選擇晶體管的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的漏極。
7.一種流體噴射頭，包括一加熱器組，是排列成M列N行的矩陣，其中第i列第j行的加熱器是為加熱器(i，j)，第i列第k行的加熱器是為加熱器(i，k)，M、N、i、j、k為正整數(shù)，i小于等于M，j小于等于N，j不等于k；以及一驅(qū)動(dòng)電路，包括數(shù)個(gè)電流路徑，各加熱器是與對(duì)應(yīng)的該電流路徑電性連接，所述電流路徑包括一電流路徑(i，j)及一電流路徑(i，k)；一偏壓選擇單元，用以產(chǎn)生N個(gè)控制電壓，包括一第j個(gè)控制電壓與一第k個(gè)控制電壓；及M×N個(gè)主晶體管，包括一主晶體管(i，j)與主晶體管(i，k)，該主晶體管(i，j)是與該加熱器(i，j)電性連接，當(dāng)該主晶體管(i，j)受該第j個(gè)控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一電流(i，j)被產(chǎn)生并流過(guò)該加熱器(i，j)、該主晶體管(i，j)及該電流路徑(i，j)時(shí)，該主晶體管(i，j)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(i，j)，該主晶體管(i，k)是與該加熱器(i，k)電性連接，當(dāng)該主晶體管(i，k)受該第k個(gè)控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一電流(i，k)被產(chǎn)生并流過(guò)該加熱器(i，k)、該主晶體管(i，k)及該電流路徑(i，k)時(shí)，該主晶體管(i，k)的電阻值是等效于一主晶體管等效電阻值(i，k)；其中，該主晶體管等效電阻值(i，j)與該主晶體管等效電阻(i，k)是分別對(duì)應(yīng)于該第j個(gè)控制電壓與該第k個(gè)控制電壓，使得該加熱器(i，j)與該加熱器(i，k)產(chǎn)生的熱量相等。
8.如權(quán)利要求7所述的流體噴射頭，其特征在于該偏壓選擇單元具有N個(gè)行選擇晶體管及N個(gè)電流源，該N個(gè)行選擇晶體管的漏極用以分別接收數(shù)個(gè)地址選擇信號(hào)，該N個(gè)行選擇晶體管包括一行選擇晶體管(j)與一行選擇晶體管(k)，該N個(gè)電流源包括一電流源(j)及電流源(k)，所述地址選擇信號(hào)包括一地址選擇信號(hào)(j)及一地址選擇信號(hào)(k)，該電流源(j)是與該行選擇晶體管(j)的源極耦接，該電流源(k)是與該行選擇晶體管(k)的源極耦接，該行選擇晶體管(j)與該行選擇晶體管(k)的柵極是電性連接；當(dāng)該行選擇晶體管(j)導(dǎo)通且該行選擇晶體管(j)的漏極所接收的該地址選擇信號(hào)(j)為致能時(shí)，該行選擇晶體管(j)的源極是輸出該第j個(gè)控制電壓；當(dāng)該行選擇晶體管(k)導(dǎo)通且該行選擇晶體管(k)的漏極所接收的該地址選擇信號(hào)(k)為致能時(shí)，該行選擇晶體管(k)的源極是輸出該第k個(gè)控制電壓，該第j個(gè)控制電壓與該第k個(gè)控制電壓是分別對(duì)應(yīng)于該電流源(j)及該電流源(k)的電流大小。
9.如權(quán)利要求8所述的流體噴射頭，其特征在于該加熱器(i，j)與該加熱器(i，k)的電阻值是相等，該電流路徑(i，j)的等效電阻值是小于該電流路徑(i，j)的等效電阻值，該電流源(j)的電流大小是大于該電流源(k)的電流大小，使該第j個(gè)控制電壓小于該第k個(gè)控制電壓的電壓位準(zhǔn)，該主晶體管等效電阻值(i，j)是大于該主晶體管等效電阻(i，k)，使得該電流(i，j)與該電流(i，k)相等。
10.如權(quán)利要求8所述的流體噴射頭，其特征在于該偏壓選擇單元還具有S個(gè)尋址電極，用以接收S個(gè)地址選擇信號(hào)，該N個(gè)行選擇晶體管是分成P組，每組行選擇晶體管是至多具有S個(gè)行選擇晶體管，每組行選擇晶體管是由一個(gè)區(qū)塊選擇晶體管所控制，該S個(gè)尋址電極是與該P(yáng)組行選擇晶體管電性連接；當(dāng)所述區(qū)塊選擇晶體管之一導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的該組行選擇晶體管的所有行選擇晶體管是導(dǎo)通，該S個(gè)地址選擇信號(hào)是傳送至對(duì)應(yīng)的導(dǎo)通的該行選擇晶體管的漏極。
11.如權(quán)利要求7所述的流體噴射頭，其特征在于該偏壓選擇單元包括一N個(gè)行選擇晶體管，包括一行選擇晶體管(j)與一行選擇晶體管(k)，用以分別接收一地址選擇信號(hào)(j)及一地址選擇信號(hào)(k)；以及一多輸出端電流鏡，包括一參考電流鏡晶體管，該參考電流鏡晶體管的漏極與柵極是電性連接；一電流鏡晶體管(j)，該電流鏡晶體管(j)的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的柵極，該電流鏡晶體管(j)的漏極是耦接至該行選擇晶體管(j)的源極，該電流鏡晶體管(j)的漏極并耦接至該主晶體管(j)的柵極；及一電流鏡晶體管(k)，該電流鏡晶體管(k)的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的柵極，該電流鏡晶體管(k)的漏極是耦接至該行選擇晶體管(k)的源極，該電流鏡晶體管(k)的漏極并耦接至該主晶體管(k)的柵極；其中，當(dāng)該行選擇晶體管(j)導(dǎo)通且該行選擇晶體管(j)的漏極所接收的該地址選擇信號(hào)(j)為致能時(shí)，該行選擇晶體管(j)的源極是輸出該第j個(gè)控制電壓，使該主晶體管(j)導(dǎo)通，當(dāng)該行選擇晶體管(k)導(dǎo)通且該行選擇晶體管(k)的漏極所接收的該地址選擇信號(hào)(k)為致能時(shí)，該行選擇晶體管(k)的源極是輸出該第k個(gè)控制電壓，使該主晶體管(k)導(dǎo)通，該第j個(gè)控制電壓與該第k個(gè)控制電壓是分別對(duì)應(yīng)于該電流鏡晶體管(j)的通道寬度與長(zhǎng)度的比值及該電流鏡晶體管(k)的通道寬度與長(zhǎng)度的比值；其中，當(dāng)該主晶體管(j)被關(guān)閉時(shí)，該主晶體管(j)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由該電流鏡晶體管(j)排除，當(dāng)該主晶體管(k)被關(guān)閉時(shí)，該主晶體管(k)的柵極的殘余電荷是經(jīng)由該電流鏡晶體管(k)排除。
12.如權(quán)利要求11所述的流體噴射頭，其特征在于，該行選擇晶體管(j)的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的漏極，該行選擇晶體管(k)的柵極是耦接至該參考電流鏡晶體管的漏極。
13.如權(quán)利要求7所述的流體噴射頭，其特征在于，該流體噴射頭還包括一基材，該基材具有M×N個(gè)歧管、M×N個(gè)流體腔與M×N個(gè)噴孔，各所述歧管的一端是形成于該基材的一下表面上，各所述流體腔是配置于對(duì)應(yīng)的該歧管的上方，并與對(duì)應(yīng)的該歧管連通，所述流體腔是用以容納一流體，所述個(gè)噴孔是排列成M列N行的矩陣，各所述噴孔是配置于對(duì)應(yīng)的該流體腔的上方，各所述噴孔的一端是形成于該基材的一上表面上，所述加熱器是配置于對(duì)應(yīng)的該噴孔側(cè)，當(dāng)所述加熱器之一產(chǎn)生熱量時(shí)，對(duì)應(yīng)的該噴孔是產(chǎn)生氣泡，以使對(duì)應(yīng)的該流體腔中的該流體噴出。
全文摘要
一種具有驅(qū)動(dòng)加熱器組的電路的流體噴射頭。其中，一第一與第二主晶體管是與一第一與第二加熱器電性連接。當(dāng)?shù)谝恢骶w管受一第一控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一第一電流產(chǎn)生并流過(guò)第一加熱器、第一主晶體管及一第一電流路徑時(shí)，第一主晶體管具有一第一主晶體管等效電阻值，其對(duì)應(yīng)于第一控制電壓。當(dāng)?shù)诙骶w管受一第二控制電壓的控制而導(dǎo)通，且一第二電流被產(chǎn)生并流過(guò)第二加熱器、第二主晶體管及一第二電流路徑時(shí)，第二主晶體管具有一第二主晶體管等效電阻值，其是對(duì)應(yīng)于第二控制電壓。如此，第一及第二加熱器產(chǎn)生的熱量基本相等。
文檔編號(hào)B41J2/05GK1669797SQ20041003040
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月17日
發(fā)明者李昆銘, 黃宗偉 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司