CN100548686C - 具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统 - Google Patents

具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统 Download PDF

Info

Publication number
CN100548686C
CN100548686C CNB031102174A CN03110217A CN100548686C CN 100548686 C CN100548686 C CN 100548686C CN B031102174 A CNB031102174 A CN B031102174A CN 03110217 A CN03110217 A CN 03110217A CN 100548686 C CN100548686 C CN 100548686C
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
optical sensor
sprays
array
injection component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB031102174A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1467087A (zh
Inventor
M·M·萨米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hewlett Packard Co filed Critical Hewlett Packard Co
Publication of CN1467087A publication Critical patent/CN1467087A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100548686C publication Critical patent/CN100548686C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/435—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/47—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of radiation to a printing material or impression-transfer material using the combination of scanning and modulation of light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04541—Specific driving circuit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/0458—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on heating elements forming bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04581—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits controlling heads based on piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14072—Electrical connections, e.g. details on electrodes, connecting the chip to the outside...
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14016—Structure of bubble jet print heads
    • B41J2/14088—Structure of heating means
    • B41J2/14112—Resistive element
    • B41J2/14129—Layer structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements

Abstract

一种流体喷射和扫描系统(100)包括一种小滴喷射组件(126)。该组件包括第一多个光传感器(710)和第一多个喷射元件(702)。每个喷射元件的配置能够使该喷射元件在受到激活时喷射流体。第一多个光传感器中的每一个光传感器和喷射元件中相应的一个相耦合以激活该喷射元件。第二多个光传感器(711)捕获图象数据，产生媒介(130)的数字图象。系统的第一光源(106)发射光束(110)。控制系统(112，116，612，616，618和622)对组件进行光束扫描，选择性地将第一多个光传感器中的一些光传感器照明，从而激活与这些被照明的光传感器耦合的喷射元件。

Description

具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统
技术领域
本发明涉及流体喷射系统。更确切地说，本发明涉及一种具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统。
背景技术
喷墨技术已经得到比较好的开发。商业产品如计算机打印机、绘图仪、传真机和多功能设备已经实现了用喷墨技术来生成打印媒介。一般来说，喷墨图象的形成依照的是墨滴在打印媒介上的精密布局，墨滴是由被称为喷墨打印头组件的墨滴产生器件发射出来的。一个喷墨打印头组件至少包括一种打印头。喷墨打印机至少有一种墨汁供应器。一个墨汁供应器包括具有一种贮汁槽的墨汁容器。墨汁供应器可以和喷墨打印头组件安置在一个机体内，也可以分别安置。一些传统的喷墨打印头组件横跨的页面宽度有限，所以要对页面进行横向扫描。喷墨打印头组件由一种可移动的托架支撑，该托架在打印媒介表面上方移行，并按照微机或其它控制器的指令，受控在恰当的时刻喷射出墨滴，使其中墨滴的喷涂时间和即将打印图象的象素图相对应。
一种页面宽度阵列(PWA)的打印头组件横跨页面的整个宽度(例如，8.5英寸，11英寸，A4宽度)，相对于媒介的行程是固定的。一个PWA打印头组件包括一种具有几千个喷嘴的PWA打印头，能够横跨全部页面宽度。这种PWA打印头组件的取向通常和纸的走向垂直。运作时，该PWA打印头组件固定，而媒介在组件的下方移动。随着页面相对组件移动，该PWA打印头组件一次可进行一行或多行的打印。
PWA打印头组件中的每个喷嘴膛通常包括喷射元件、膛层和衬底。当一种耐火电阻器用作喷射元件时，该耐火电阻器要位于膛内的衬底上面。运作时，喷嘴膛通过入口管道从墨汁供应器接收墨汁。耐火电阻器随后被激活，立即加热墨汁，产生并形成蒸汽泡。然后蒸汽泡通过喷嘴将墨汁以小滴形式喷射到媒介上(例如纸、透明胶片)。墨汁小滴从相应的喷嘴中以可重复的速度、体积和方向喷射出来，在媒介上打印出有效的字符、图形和照相图象。
压电类型的PWA打印头组件中的喷射元件通常包括一种压电层。这类压电层由喷嘴膛的一种柔韧的膛壁构成，该壁外侧附着着一种压电材料。运作时，喷嘴膛通过入口管道从墨汁供应器接收墨汁。压电材料随后被激活，使膛壁发生形变而压向膛内。由此产生的压力通过喷嘴将墨汁以小滴形式喷射到媒介上(例如纸、透明胶片)。墨汁小滴从相应的喷嘴中以可重复的速度、体积和方向喷射出来，在媒介上打印出有效的字符、图形和照相图象。
由于PWA打印头组件中有大量的喷嘴，还由于组件通常同时打印一行或多行页宽，所以在一个给定的时间发出的定时信号和控制信号基本上要比给扫描型打印头组件的信号更多。为了要实现多行打印，和打印多种字符相反，必须使几千多个喷嘴的起火受到控制。还必须把信号传送给这些喷嘴的几千多个耐火电阻器。
通常的PWA喷墨打印机中，电子学线路复杂，需要将它们相互连接起来以产生必须的信号，并把它们发送到恰当的部位。有些PWA喷墨打印机利用附属于打印头组件的一种灵活多变的打印电路(“可变电路”)，包括能把信号从打印处理器传送到被编址的耐火电阻器的信号电路。
还有一个要求是希望用有效的成本生产出可靠的、产额高的、页面宽度的阵列。
发明内容
本发明的一个形式提供了一种包括流体喷射组件的流体喷射和扫描系统。该组件包括第一多个光传感器和第一多个喷射元件。每个喷射元件被配置使该喷射元件被激活时使流体喷射。第一多个光传感器中的每一个光传感器和喷射元件中相应的一个耦合以激活该喷射元件。第二多个光传感器捕获图象数据，产生媒介的数字图象。系统的第一光源发射光束。控制系统利用该光束对打印头组件进行扫描，选择性地将第一多个光传感器中的一些光传感器照明，从而激活与这些被照明的光传感器耦合的喷射元件。
附图说明
图1是按照本发明一个实施方案的流体喷射和扫描器件，如一种页面宽度阵列(PWA)喷墨打印机和扫描器多功能产品(MFP)，的侧视图，用以说明器件内部的主要零部件。
图2是按照本发明的一个实施方案的流体喷射和扫描组件，如一种PWA打印头和扫描组件，的平面图。
图3A是按照本发明一个实施方案的流体喷射和扫描组件，如一种PWA打印头和扫描组件，的简化端视图或侧面图。
图3B是按照本发明一个实施方案的流体喷射组件，如一种PWA打印头组件，的简化端视图或侧面图。
图4A是按照本发明一个实施方案部分流体喷射阵列主要零部件的截面图，是从图2断面线4A-4A处看出的透视图。
图4B是按照本发明一个实施方案部分扫描阵列主要零部件的截面图，和图8一样，是从图2断面线4B-4B处看出的透视图。
图5是电子学原理框图，用以说明按照本发明的一个实施方案，一种扫描阵列和多个流体喷射阵列的主要零部件。
图6A是图5所示的部分扫描阵列的电子学原理框图，用以细致说明按照本发明的一个实施方案的光传感器之间的间距。
图6B是电子学原理/方块图，用以说明按照本发明的一个实施方案，用于流体喷射阵列激活元件的主要零部件。
图7是一种流体喷射和扫描组件图，用框图形式说明按照本发明的一个实施方案的扫描阵列和流体喷射阵列。
图8A是按照本发明的一个实施方案，说明用于激活元件的电极布局图。
图8B是按照本发明的一个实施方案，说明用于扫描阵列元件的电极布局图。
图9A是按照本发明的一个实施方案图，说明光源发出的一束光对流体喷射和扫描组件进行的扫描。
图9B是按照本发明的一个实施方案图，说明从第二个光源发出的多束光对扫描组件进行的扫描。
图10是按照本发明的一个实施方案，流体喷射和扫描组件的简化截面图，是从图2断面线10-10处看出的透视图。
图11是按照本发明的一个实施方案，说明流体喷射和扫描系统主要零部件的电子学框图。
具体实施方式
在下面的详细描述中参考的是附图，这些附图在本文中形成一个部分，这个部分用图解来阐明本发明有可能实践的一些特定的实施方案。利用其它的实施方案，以及不偏离本发明范围进行结构或逻辑的变更都是可以理解的。所以对以下的详细描述不能局限理解，本发明的范围将由所附的权利要求予以定义。
在本发明的一个实施方案中，流体喷射元件，如一种页面宽度阵列(PWA)打印头组件中的喷墨元件，是受光而激活的。在该实施方案中，随着光束在PWA打印头组件上的扫描，光束受到调制，选择性地将所需要的喷墨元件启动，使四种彩色平面(即青色、紫红色、黄色和黑色)的每一个平面产生出所期望的光栅图案，从而生成所要求的图象。本发明的一个形式中，一种具有双重功能的单个的PWA打印头组件既是打印头又是图象扫描器，而且费用增额较小。
按照本发明的一个实施方案，图1是一种流体喷射和扫描器件，如PWA喷墨打印机和扫描器器件，的侧视图，100说明的是器件100内部的主要零部件。器件100包括侧导为102A和102B的媒介馈送器102，光源106，调制器108，转动多边形镜112，偏转镜114和118，透镜116，流体供应器122，流体喷射和扫描组件126，辊120，124，140和142，星轮128以及打印电路组件(PCA)138。一叠媒介104(例如纸、透明胶片)由馈送器102支撑。在该实施方案中，加热元件105在打印媒介通过媒介出口送出之前对它们进行干燥。
在一个实施方案中，辊120，124，140和142以及星轮128是常速运动系统的一部分，它们借助组件126用一个基本上固定的速度传送媒介。通常常速运动系统要比不连续运动系统更加准确，更好控制。另一个实施方案利用真空压纸辊筒以连续方式运送媒介。媒介连续运动的优点包括带宽减小，能更好更准确地布点，所以打印质量更好。在另一个实施方案中可以采用媒介不连续运动的机制。
在一个实施方案中，组件126至少延伸一个页面宽度(例如，8.5英寸，11英寸或A4宽度)，组件126基本上是固定的，随着媒介130向126运动，组件126将流体小滴喷到130上面。在一个实施方案中，流体供应器122为组件126提供流体。在另一个实施方案中，组件126包括一种或多种内置流体供应器。本发明的一种形式将多种组件126结合在一起，构成了一种更大和/或更快的系统。
在PCA138上至少安装一种输入/输出端口134和多个电子芯片136A-136B，用来完成这里所描述的不同处理方法和控制功能。电缆132和输入/输出端口134相接，而且在本发明的一种形式中被配置为与主计算机(未显示)相连接。尽管为简化示图，图1中只画出了单独一个输入/输出端口134和电缆132，但是本领域的普通技术人员将会理解，像工业上其它通信协议通常采用的，器件100可以和许多种不同类型传统的输入/输出端口进行组合，包括电话端口，中心端口，小巧型媒介存储器件，固体存储系统，红外的和/或其它的无线端口。
本发明的一种形式中，光从光源106通过镜112，114和118到达组件126，形成光径110。为使光径弯曲以减小器件100的尺寸，安装了偏转镜114和118。如果对尺寸大小没有要求，则镜114和118可以省去。
图2是描述组件126一种方案的平面图。所显示的组件126位于媒介130的上方，130上面的箭头指出媒介的运动方向。在一个实施方案中，除了和扫描阵列202之外，组件126还包括四种流体喷射阵列，例如图2上用200A-200D各线表示的打印阵列，这里都统称为流体喷射阵列200。在一个实施方案中，流体喷射阵列200A是用于喷射黑颜色墨汁小滴的黑色打印阵列，流体喷射阵列200B是用于喷射紫红颜色墨汁小滴的紫红色打印阵列，流体喷射阵列200C是用于喷射黄颜色墨汁小滴的黄色打印阵列，流体喷射阵列200D是用于喷射青颜色墨汁小滴的青色打印阵列。
扫描阵列202被设置为能够捕获图象数据以便产生媒介的数字图象。如果不是彩色打印而是黑白打印时，200可以是单个的流体喷射阵列。颜色的顺序可以根据墨汁类型和其它的书写系统要素而变化。
图3A是按照本发明的一个实施方案，组件126的简化端视图或侧面图。流体喷射阵列200和扫描阵列202在衬底310上构成。在一个实施方案中，透明窗402在扫描阵列202内形成。组件126包括两个相对的表面126A和126B。
按照本发明的一个形式，在打印模式中，媒介130被传送到靠近组件126的表面126B，流体从位于表面126B上的阵列200喷到媒介130上面。本发明的一个形式中，组件126包括保护盖306，用来避免阵列202受到流体喷射阵列200喷出的离散流体滴的污染。
按照一个实施方案的扫描模式，媒介130被传送到靠近组件126的表面126B，以便扫描阵列202感受到打印图象。在一个实施方案中，保护盖306是可移动的，对图象进行扫描时被移走。在一个实施方案中，保护盖306里面包括一种白色校准表面，用于对扫描器象素逐一校准。
图3B是按照本发明的一个实施方案，组件126的简化端视图或侧面图。图3B除了不包括扫描组件或扫描阵列202外，其余和图3A相似，其中，同样的数字表示的是同样的图符。
流体喷射阵列200在衬底310上构成。组件126包括相对的两个表面126A和126B。按照本发明的一个形式，在打印模式中，媒介130被传送到靠近组件126的表面126B，流体从位于表面126B上的阵列200喷到媒介130的上面。
图4A是从图2断面线4A-4A处看出的透视图，用以说明按照本发明一个实施方案部分流体喷射阵列200D的主要零部件。在一个实施方案中，流体喷射阵列200A-200C的构造方式基本上与在这里图示和描述的流体喷射阵列200D是一样的。本发明的一个形式中，流体喷射阵列200D包括孔板902，流体管道908，喷嘴膛910，阻挡层912，电阻器保护层914，电阻器电极916和918，电极920，栅氧化层922，通路924，电阻器材料926，多晶硅层928，掺杂阱930和932，光传感器电极933，SiO2钝化层934以及衬底310。
一个实施方案中，衬底310是一种透明的玻璃衬底，阵列200和202用薄膜技术(TFT)和非晶硅制成，下面还将对此进行详细描述。另一个实施方案中，衬底310是一种基本上透明的聚合物或是其它的透明材料。
SiO2钝化层934在衬底310上构成，用来防止衬底310的杂质到达多晶硅层928。电阻器材料926在SiO2钝化层934上构成。电阻器电极916和918在电阻器材料926的每个端点上构成。
在构成多晶硅层928的时候，首先将非晶硅沉积在SiO2钝化层934上。然后利用激光使非晶硅再结晶。沉积硅的温度局部上升后，再使其慢慢冷却，从而使硅再结晶。这个方法可使颗粒边界减到最小，使非晶硅的电子迁移特性增强。
在本发明的另一个实施方案中，利用石英玻璃作为衬底310，它基本上有更高的玻璃转变温度，从而允许硅928炉内再结晶。再结晶后，即将栅氧化层922沉积在多晶硅层928的顶部，然后进行蚀刻为掺杂剂的扩散提供通道。掺杂剂扩散到多晶硅层928里面构成掺杂阱930和932。一个实施方案中，场效应晶体管802和806(示于图5)位于驱动电路区940，由掺杂阱930和周围的多晶硅928构成。一个实施方案中，光传感器710(示于图5)位于光灵敏区942内，由掺杂阱930和周围的多晶硅928构成。一种铝金属层沉积在栅氧化层922上，然后对它进行蚀刻以形成电极920。
一个实施方案中，多晶硅层928是一种P-型半导体材料，掺杂阱930和932是利用在多晶硅层928中扩散N-型掺杂剂形成的。另一个实施方案中，多晶硅层928是一种N-型半导体材料，掺杂阱930和932是利用在多晶硅层928中扩散P-型掺杂剂形成的。
形成的电阻器保护层914覆盖了电阻器接点916和918，电阻器材料926，电极920以及栅氧化层922。在电阻器保护层914上形成的阻挡层912界定了喷嘴膛910的范围。在阻挡层912上形成的孔板902覆盖了喷嘴膛910和流体管道908。在一个实施方案中，孔板902和阻挡层912是集成电路。喷孔904为喷嘴膛910内的流体提供一种如箭头906所示的出口途径。
流体喷射(或扫描)过程中媒介130被馈送到靠近组件126的表面126B。一个实施方案中，随着媒介130移向组件126，流体小滴从喷嘴或喷孔904喷出，形成描绘字符或图象的斑纹。一个实施方案中，组件126在其长度上包括几千个喷嘴904，，但是只是有选择的喷射元件(例如电阻器材料926)在给定的时间被激活而喷射出流体小滴产生出所希望的斑纹。
图4B是按照本发明的一个实施方案，部分扫描阵列202主要零部件的截面图，是从图2断面线4B-4B处看出的透视图。一个实施方案中，扫描阵列202包括在衬底310上构成的多个薄膜层403-408，掺杂阱410A-410D以及电极412A-412H。本发明的一个形式中，层403是透明的SiO2层，层404是金属的，层405是透明的SiO2绝缘层，层406是多晶硅，层407是透明的栅氧化物，层408是透明的SiO2保护层。
本发明的一个形式中，扫描阵列202的各层403，404，406和407是用同样材料构成的，分别相应于流体喷射阵列200的各层934，933，928和922(如图4A所示)。在一个实施方案中，扫描阵列202和流体喷射阵列200中相应的各个层次是在同一时刻沉积的，进行适当的掩膜和蚀刻步骤，使阵列200和202形成如图所示和这里所描述的各种各样的特征。
本发明的一个形式中，SiO2层403在衬底310上构成。金属层404在SiO2层403上构成，被蚀刻后构成下面将详细描述的透明窗402。该方案中，构成的SiO2绝缘层405覆盖金属层404和层403。多晶硅层406在绝缘层405上构成。掺杂剂扩散到多晶硅层406中，在多晶硅层406中构成掺杂阱410A-410D。电极412A-412H在多晶硅层406上构成，并被栅氧化层407包围。SiO2保护层408在栅氧化层407上构成。
一个实施方案中，多晶硅层406和掺杂阱410A-410D的构成方式与前面所描述的多晶硅层928和掺杂阱932和930的构成方式相同。一个实施方案中，多晶硅层406是一种P-型半导体材料，掺杂阱410A-410D是利用在多晶硅层406中扩散N-型掺杂剂构成的。另一个实施方案中，多晶硅层406是一种N-型半导体材料，掺杂阱410A-410D是利用在多晶硅层406中扩散P-型掺杂剂构成的。
该实施方案中，透明窗402由贯穿基本是透明的层310，403，405和408而形成。一个实施方案中，窗402的宽度在每英寸的点数(DPI)为100时约为0.01英寸，对于300DPI约为0.0033英寸，对于600DPI约为0.00166英寸，对于1200DPI约为0.000833英寸。一个实施方案中，媒介130和组件126的表面126B之间的间隔约为0.1毫米或更小。
两个光传感器711由掺杂阱410A-410D和周围的多晶硅406构成。为简化示图，在图4B中只显示了两个光传感器711，一个实施方案中，同一基本光传感器的构形(在媒介纸面范围内)要重复多次来构成覆盖整个页面宽度的扫描阵列202。另外，虽然图4A显示的是一个光灵敏区942(光传感器710在其中构成)，但是在一个实施方案中，在图上所示的光传感器710附近，有三个之多的光传感器710，而且在媒介纸面范围内的光传感器还要更多。本发明的一个形式中，每个光传感器710和711的激活部分近似为39微米(对于600DPI)。
本发明的一个形式中，扫描阵列202中的光传感器711分成400A和400B两个组，每个组有不同的空间频率。从400A和400B两个组发出的信号随后都被进行退卷积来提高分辨率。一个实施方案中，组400B的空间频率是组400A空间频率的百分之九十五。
本发明的一个形式中，扫描阵列202的光传感器711的体系结构及其制造步骤都和流体喷射阵列200的光传感器710的类似。
图5是电子学原理框图，用来说明按照本发明的一个实施方案，流体喷射阵列200和扫描阵列202的主要零部件。扫描阵列202包括多个光传感器711，它们被分成400A和400B两个组。在图5所示的实施方案中，光传感器711为光二极管。每个光传感器711在电压源(Vps)705和总地线708之间相互连接。被光照射的光传感器711的输出信号幅度随入射到光传感器711上的光强而变化。
每个阵列200包括多个光灵敏激活元件700。每个激活元件700包括一种喷射元件702，诸如热喷墨(TIJ)元件或一种压电喷墨(PIJ)元件，以及光触发电路703。在图上所示的实施方案中，喷射元件702是热喷墨电阻器。每种光触发电路703包括放大器706，锁存器807和光传感器710。一个实施方案中，锁存器807是一种T-型触发器。
光传感器710把输入的光束110转换为电信号。如下面所描述的，流体喷射阵列200中的光传感器710产生的电信号用来触发和光传感器710耦合的喷射元件702。
放大器706包括晶体管802和806。一个实施方案中，晶体管802和806是场效应晶体管(FETs)。由于非晶硅的电子迁移率比结晶硅的低，所以在该实施方案中，在玻璃衬底310上制作的晶体管802和806的尺寸要比在硅衬底上制作的可能要宽。一个实施方案中，晶体管802的长度约为2-3微米，宽度约为100-500微米；晶体管806的长度约为1-2微米，宽度约为200-1000微米；电阻器702的阻值约在30-1500欧姆范围内。在其它的实施方案中，光触发电路703有可能利用另外的结构和零部件尺寸。
每个光传感器710与电压源(Vref)704相接。每个光传感器710的输出级与相应锁存器807的一个输入相接。每个锁存器807的输出(Q)与相应晶体管802的栅极相接。每个晶体管802的漏极与电压源704相接，每个晶体管802的源极与相应晶体管806的栅极相接。每个晶体管806的漏极与电压源704相接，每个晶体管806的源极与相应的电阻器或喷射元件702相接。每个电阻器702连接在相应晶体管806的源极与总地线708之间。
当激活元件700受到光源106发出的光激活时，光传感器710开始导电。当光传感器710受到光照射开始导电并使锁存器807接通晶体管802时，晶体管802使晶体管806接通。该实施方案中，晶体管802作为一种电压控制接通的FET，而晶体管806作为一种电流控制驱动的FET。晶体管806随后为激发电阻器702提供驱动电流，使电阻器702加热，流体随即从相应的喷嘴膛中喷出。一个实施方案中，至少有些流体被置换形成小滴而喷出。一个实施方案中，锁存器807随后被光触发的光传感器710的第二次脉冲还原，从而使电路断开。
一个实施方案中，每个阵列200在其阵列的起始端和终端至少包括一种虚拟象素206。图5上虚拟象素206的配置基本上和激活元件700的相同，只是不包括喷射元件702或锁存器807。这些虚拟象素206为控制电路提供一种时间及位置的同步信号。
图5所示的实施方案中，光传感器710是光二极管。在一个可供选择的实施方案中，光传感器710用一种光三极管，因此晶体管802被取代。在另一个可供选择的实施方案中，光传感器710用一种光三极管，喷墨加热电阻器元件702利用的是一种长宽比特殊的场效应晶体管，而不是利用的分离TIJ电阻器。
图6A是图5所示的部分扫描阵列202的电子学原理框图，用来仔细说明按照本发明的一个实施方案中各光传感器711之间的间距。在图示的实施方案中，组400A的各光传感器711之间的间距用X表示的话，则组400B的各光传感器711间的间距为0.95X。例如，假设组400A的各光传感器711之间的间隔为300DPI间距，则组400B的各光传感器711间的间隔是300DPI间距的0.95倍，或314DPI间距。一个实施方案中，两个相邻的光传感器711(即，一个是组400A的光传感器711，相邻的是组400B的光传感器711)在这里被统称为扫描阵列元件712(如图7所示)。
图6B是电子学原理/方块图，用来说明按照本发明的一个实施方案，如图5所示的激活元件700当中一个的主要零部件。如图5所示，要构成流体喷射阵列200，需要将图6B所示的单个的激活元件700重复很多次。重复的次数取决于所要求的分辨率、喷射冗余和器件100的宽度。下面表I给出按照本发明的一个实施方案，在不同分辨率情况下，组件126的激活元件700(示于图7)和扫描阵列元件712的数目：
表I
  分辨率   (黑色和白色)激活元件数目   (彩色)激活元件数目   扫描阵列元件数目   元件总数
  100DPI   875   3500   875   4375
  300DPI   2625   10500   2625   13125
  600DPI   5250   21000   5250   26250
  1200DPI   10500   42000   10500   52500
每个激活元件700包括与光触发电路703串联的喷射元件702。激活元件700的光触发电路703包括光传感器710和放大器706。光传感器710与放大器706和电压源704相连接。一个实施方案中，电压源704是一种12伏电源。放大器706与电压源704、喷射元件702以及总地线708相连接。
光触发电路703的作用是一种光开关，当光源106发出的光射向光传感器710时，便将喷射元件702接通。光传感器710在一连串光子的撞击下开始导电，输给放大器706一种相对低的电压输出信号。放大器706把接收到的信号放大，并给喷射元件702发送出相应的脉冲，将元件702启动。放大器706给喷射元件702发送出必要的接通能量(TOE)。
图7是组件126的框图，用来说明按照本发明的一个实施方案的扫描阵列202和流体喷射阵列200。光传感器711的组400A和光传感器711的组400B基本上是由透明窗402分开的。一个实施方案中，流体喷射阵列200的激活元件700的排列方式为如图7所示的多行和多列的形式。
图8A是按照本发明的一个实施方案，说明单个激活元件700(图7中以框图形式表示)零部件的布局图。一个本领域的普通技术人员将会理解，要构成流体喷射阵列200，图8A上所示的布局将被重复很多次。图8A是从电阻器保护层914(示于图4A)朝向玻璃衬底310透视观察电极的视图。
如图8A所示，光传感器710的电极由两种蜿蜒形状的电极933A和933B组成(统称为电极933)。电极933B与电压源线704相接。电极933A与电极920相接。电极920与晶体管802的栅极相接，该晶体管802由掺杂阱930和周围的多晶硅928构成。一个实施方案中，电极920通过通路924(示于图4A)将场效应晶体管802的栅极与光传感器的电极933A相连接。
掺杂阱932与电极933A是电连接的，和电极933A基本上一样具有蜿蜒形状。在掺杂阱932的周围是多晶硅928。一种蜿蜒形的N-P结1100在多晶硅928与蜿蜒形的掺杂阱932的分界处构成。该蜿蜒形的N-P结1100位于蜿蜒形的电极933A和933B之间。蜿蜒形的N-P结1100与蜿蜒形的电极933A和933B基本上构成一种固体光二极管，被称为光位(photosite)或光传感器710。
场效应晶体管802的电极由电极1002，920和1004组成。电极1002与场效应晶体管802的漏级相接，电极920与场效应晶体管802的栅级相接，电极1004与场效应晶体管802的源级相接。场效应晶体管806的电极由电极1002，1004和918组成。电极1002与场效应晶体管806的漏级相接，电极1004与场效应晶体管806的栅级相接，电极918与场效应晶体管806的源级相接。
电阻器702(由电阻器材料926构成)的电极由电极916和918组成。电极918把电阻器702与晶体管806的源级相接，而电极916把电阻器702与地线708相接。
图8B是按照本发明的一个实施方案，说明用于单个扫描阵列元件712(用框图示于图7)的电极布局图。一个本领域的普通技术人员将会理解，为了构成扫描阵列202，示于图8B的布局要被重复许多次。图8B是从SiO2层408(示于图4B)朝向衬底310透视观察电极的视图。图4B是从图8B和图2上的截线4B-4B处观察得到的视图。
在图4B所描绘的截面图上，电极412A和412C看起来是两个分开的电极，实际上是一个单独的C-形电极412A/412C，它与多晶硅层406电性上相接。与此类似，电极412B和412D是一个单独的W-形电极412B/412D，掺杂阱410A和410B是一个单独的掺杂阱410A/410B，其形状基本上和电极412B/412D的相同。电极412B/412D与掺杂阱410A/410B电性上相接。电极412A/412C通过810与总地线708相接。电极412B/412D与电压源线705相接。
一种蜿蜒形的N-P结820在多晶硅层406和与掺杂阱410A/410B之间的交界处构成。该蜿蜒形的N-P结820位于电极412A/412C和电极412B/412D之间。蜿蜒形的N-P结820，电极412A/412C和电极412B/412D基本上构成了一种固体光二极管，被称为光位或光传感器711。
在图8B所示的实施方案中，电极412E-412H以及掺杂阱410C和410D的结构基本上与电极412A-412D以及掺杂阱410A和410B相同，构成了第二类光传感器711。图8B所示的这两个光传感器711由透明窗402分隔开。
图9A说明按照本发明的一个实施方案，从光源106发出的光束110对组件126进行的扫描。为简化对光束110扫描的图示和解释，图9A中省略了偏转镜114和118(示于图1)。
在图9A所示的实施方案中，光源106发射的光束被调制器108调制后射到转动的多边形镜112上。一个实施方案中，光源106是一种脉冲化的激光光源，光源106发出的光束由准直透镜(未画出)准直。为加速流体喷射过程，在本发明的一个形式中用的是多个光源106。光束被调制器108按照点阵图象数据调制。一个实施方案中，多边形镜112包括六、八或更多的反射面113，并用固定的角速度ω围绕其中轴转动，以便光束110对组件126的表面126A进行扫描。多边形镜112将光束110偏向透镜116。透镜116把光束110导向组件126的表面126A上。本发明的一个形式中，对表面126A进行扫描的光束或光径110选择性地把所要求的流体喷射阵列200的喷射元件702接通。对此，这里要进行详细的描述。
一个实施方案中，透镜116用的是一种标准的″f-θ″光学设计，其特征与传统的电子照相打印机的光学相同，能把以固定角速度对组件126的扫描转换为沿着线性扫描行以固定行速度的扫描，并对可变光程差予以修正，这是本领域的普通技术人员都知道的。对透镜116的设计是，要使得对透镜光轴以角度θ入射的光束被聚焦到表面126A上距离透镜116光轴为fθ的地方，f为表面126A与透镜116之间的距离，即透镜116的焦距。这种功能与传统的电子照相系统的是一样的。
本发明的一个形式采用的技术类似于电子照相激光打印机的技术，该技术应用多边形镜和一种″f-θ″透镜来实现光束扫描。一个实施方案中，射向组件126的表面126A的光束110的形状与通常用于电子照相激光打印机的光束形状不同。电子照相激光打印机通常应用点照明，而本发明的一个形式应用的是行照明，能够同时照明所有四种喷射阵列200的激活元件700以及扫描阵列202的光传感器711。图9A表示了三束直线形状光束的“足迹”204A-204C，用以说明光束110从左到右在组件126的表面126A上的运动。一个实施方案中，光束足迹204A-204C具有的宽度“W”大约为3微米，具有的长度比组件126的高度稍长些。
在一个实施方案中利用具有一种宽度(例如3微米)的扫描光束110，可以极为灵活地对光源106的信号进行时间的和脉冲宽度的调制，这种宽度要比每个光位的宽度(例如39微米)窄很多。
光源106被用来触发通过阵列200的流体喷射，并且，在本发明的一个形式中，同样的光源还被用做扫描光源，使硬拷贝的图象数字化，从而只需增加最小的成本、占用最小的空间，而使器件100增加更多的功能。
一个实施方案中，四种流体喷射阵列200和扫描阵列202是电多路复用的(如图11所示以及根据图11的解释)，在任何给定时刻，都能使四种流体喷射阵列200当中的一种或扫描阵列202接通。在一种打印模式的实施方案中，在光束110每次扫描通过时，一种彩色(即，黑色、紫红色、黄色、或青色)平面的光栅行被打印。在一种扫描模式的实施方案中，在光束110每次扫描经过时，媒介的一行被扫描。本发明的一个形式中，光束110四次连续扫描通过将打印出青色光栅行1，黄色光栅行1+n，紫红色光栅行2+n和黑色光栅行3+n，这里n代表DPI的整数倍，该DPI为喷嘴阵列中每种彩色平面相对其它彩色平面在同步打印时的基本间距。
另一个实施方案中，在光束110一次扫描通过时，所有四种流体喷射阵列200同时运作。再一个实施方案中，为使流体喷射阵列200中的单个阵列得到照明，在光束110一次扫描通过时，器件100利用的是点照明，而不是行照明。本发明的一个形式中，当利用点照明时，为使流体喷射阵列200中不同的阵列得到照明，在光束110每次扫描通过时，多边形镜112的各反射表面113相对于多边形镜112中轴的角度不同。另一个供选择的实施方案中，器件100利用的是具有多个光点的点照明，可以在光束110一次扫描通过时，将四种流体喷射阵列200全部同时照明。四种光或激光点或光点由一种位于光束110前面的光束分裂器(未予图示)产生。在另一个供选择的实施方案中，四种光或激光点由四种不同的光源106产生。
在多边形镜112转动使光束110对表面126A进行扫描的过程中，媒介130由辊120，124，140和142以及星轮128(示于图1)带动，或被其它的媒介传送系统带动。其运动方向由图9A上媒介130上方的箭头所示。
如下面要详细描述的，由于组件126喷射流体小滴的恰当时刻取决于镜112的角速度，而且媒介的运动影响到墨点在媒介上布局的准确性，所以媒介传送系统和转动多边形镜112的角速度是同步的。
本发明的一个形式中，器件100的扫描和打印不是同时进行的，可以把器件100设置为能在多边形镜112的两种不同角速度下运作，一种角速度用于打印，第二种角速度用于扫描。而在另一个实施方案中，打印和扫描用的是同一种角速度。
本发明的一个形式中，阵列200和202当中的每一个阵列在其起始端包括多个元件206，如前面对图5所描述的，被称为“虚拟象素”。如图9A上显示的，每个阵列200和202用于虚拟象素206的数量用字母“D”表示，其长度随所要求的虚拟象素206的数量而改变。另一个实施方案中，每个阵列200和202在其起始端和终端都包括虚拟象素206。虚拟象素206用来产生一种锁存该光栅行数据的信号，利用该信号可对光束110进行调制。可以用虚拟象素206做时间修正，以补偿在一种特定的组件126内位置的变化，以及从一种组件126到另一种组件的变化。在一个实施方案中，虚拟象素206是非打印元件，被用来感知光束110的真实位置。
图9B是按照本发明的一个实施方案图，说明从光源630发出的光束111A-111C(统称为光束111)对扫描组件126进行的扫描。图9B和图9A基本上相同，只是增加了第二光源630，为媒介的彩色扫描提供照明。
图9B说明的实施方案中，光源630是一种RGB(红-绿-蓝)光源，用来发射红色光束111A，绿色光束111B和蓝色光束111C。另一个供选择的实施方案中，该第二光源630是一种多谱光发射二极管(LED)杆，用来发射红色、绿色和蓝色的光。本发明的一个形式中，光源630是脉冲宽度调制的，可以为红光、绿光和蓝光提供不同的脉冲宽度。其脉冲宽度的调制基于光传感器711的特殊吸收特征，从而使得色彩平衡达到最优化。另一个实施方案中，光源106或630中的一种可以用来干燥已经喷射到媒介130上的流体，或者，为了这个目的可以给器件100增加一种附加光源。
一个实施方案中，光束111对组件126的表面126A的扫描方式基本上和前面对光源106的光束110所描述的方式相同。图9B说明的实施方案中，光源630的光束111与本发明一个形式中的光束110不同，光束111的光束足迹204A-204C  用于照明扫描阵列202的光源106光束110的光束足迹短，不能让四种流体喷射阵列200和扫描阵列202同时得到照明。
图10是按照本发明的一个实施方案组件126的简化截面图，是从图2断面线10-10处看出的透视图。光源106的光束110被导向到组件126的表面126A上。一个实施方案中，如图9A所显示和描述的，光束110从表面126A的一端到其对面一端的扫描方向是与阵列200和202平行的。一个实施方案中，光束110的传播为：通过组件126的衬底310，穿过扫描阵列202的透明窗402，并撞击到阵列200A-200D的光传感器710上。
透明窗402位于光传感器组400A与400B之间，可以让光源106的光束110穿过透明窗来照明媒介130的一部分。射到媒介130上的光被反射到光传感器711上，该光传感器捕获图象数据，用以产生媒介130的数字表示。一个实施方案中，扫描阵列202内的光传感器711在光源106(或630)每次扫描过程中捕获图象数据。在光传感器711上构成的金属层404有助于避免光传感器711直接受到光源106(或630)的反向照射。一个实施方案中，扫描阵列202是一种一对一的图象放大器件，用类似于传统飞点扫描器的方式进行扫描。
一个实施方案中，扫描阵列202被配置为黑白图象扫描。另一个实施方案中，扫描阵列202被配置为彩色扫描。还有一个实施方案中，扫描阵列202被配置为彩色和黑白两种扫描。
组件126内的扫描器还能够觉察到将接收图象媒介的前沿和两个边缘。根据简单的几何，利用边缘数据可以决定媒介的方位和宽度。该实施方案中，为了能察觉媒介的两个边缘，组件126的宽度要比媒介的稍宽些。一但发现前沿和输入歪斜，光栅文件即被数字化标度，转换和定向，以便能完整地进行边到边和顶到底的打印。一旦知道媒介的物理尺寸，借助图象的扩大或缩小可以完成边到边的打印，以得到最理想的边缘空白管理条件。一个实施方案中，媒介传送的机械装置能提供在媒介四周边缘的附加打印区，以便能完整地进行边到边和顶到底的打印。
如图10所示，光束110除了穿行透明窗402之外，也穿过衬底310将流体喷射阵列200的光传感器710照明。被照明的光传感器710依据感知的光产生信号，在一个实施方案中，该信号由电极933携载，并通过电阻器材料926送出相应的电流。通过电阻器材料926的电流使喷嘴膛910里的流体加热并形成蒸汽泡。然后蒸汽泡通过孔板904将流体以小滴的形式喷射到媒介130上。
本领域的普通技术人员已经熟知光传感器，例如光传感器710和711，的运作理论，而且许多半导体物理的技术书籍也描述了其基本运作。几个例子如下：Charles Kittel，固体物理导论，第七版，1996，John Willy & Sons公司出版；Michael Shur，半导体器件物理，1990，Prentice-Hall公司出版；Donald A.Neamen，半导体物理和器件，第二版，1997，McGraw-Hill公司出版。
图11是按照本发明的一个实施方案器件100主要零部件的电子学框图。器件100包括存储器602，流体喷射阵列如打印阵列200，扫描阵列202，图象处理器610，多路复用器(MUX)606，控制器612，光源驱动器614，处理器616，调制器108，光源106，马达驱动器618，传送马达620，镜马达622，多边形镜112，辊140，编码器621，623，624和626，只读存储器(ROM)628以及扫描器光源630。器件100还包括一种控制系统时间的时钟，为简化器件100的示图，图中未予显示。一个实施方案中，控制器612是一种专用集成电路(ASIC)，用来执行器件100大多数计算方面的强化任务，包括器件和存储器的控制运作。一个实施方案中，图象处理器610，也是一种ASIC。ROM 628为控制器612和处理器616以及器件100内其它零部件的引导和初始化存储数据。ROM 628还为图象处理器610存储彩色映象和查寻表，为马达620和622存储马达的特征。
在常规流体喷射作业中，例如在打印作业过程中，图象数据、文本数据、照相数据或其它格式的数据从主机和/或I/O器件输出到控制器612，并被存储在存储器602中。控制器612将接收到的数据转换为“点阵数据”。点阵数据在这里指的是和要打印点阵图案相应的一种数据格式，这种图案和输入数据要求打印到媒介上的符号标记相对应。给定激活元件700的点阵数据是二进制的一个位，处于第一逻辑态时，指示激活元件700启动流体；处于第二逻辑态时，指示激活元件700要启动流体。点阵数据确定了输出点阵的行数。
控制器612向调制器108和光源驱动器614输出控制信号，根据点阵数据来控制光源106的运作，从而选择性地激活不同的喷射元件702喷射流体小滴。一个实施方案中，调制器108的作用象一种电子快门，当光源106的光束对组件126进行扫描，选择性地照明组件126内所希望的光传感器710的时候，调制器108使光源106发出脉冲。按照一种将流体喷射阵列200内的喷射元件702激活的方法，初始时喷射元件702为关闭状态。随着光源106的光束对组件126进行扫描，选择性地照明组件126内所希望的光传感器710，光源106发出脉冲。一个实施方案中，对光传感器710的照明使得与之耦合的喷射元件702被驱动。该喷射元件702引起流体小滴启动。然后喷射元件702被关闭。此后，该循环重复进行直到打印作业完成为止。
在制造PWA的过程中，一些TIJ电阻器层在整个阵列上的分布可能是不均匀的。假如某个TIJ电阻器层的尺寸不合适，启动时其加热的程度就达不到它应该达到的程度，从而造成一种“弱喷嘴”。激活元件700的特征还可能会有其他的变化，包括接通能量，运作电压，电流，喷射方向性，阻抗以及其它的变化。
一个实施方案中，在制造和再填充过程中，对组件126里每个激活元件700要进行多方面的试验，把代表每个激活元件700特征的数据储存在阵列组件的敏感部分，然后加载到ROM 628中。在器件100的启动过程中，控制器612从ROM 628中读出该特征数据，然后根据储存的数据调制光源106。例如，对于被认为是“弱喷嘴”的激活元件700，控制器612将对这些激活元件700增加光源106的幅度和宽度，从而给这些激活元件700增加了通过喷射元件702的电流，以及/或者使更大量的流体喷射出来。这样，一个实施方案中，除了把光源106脉冲化，选择性地激活喷射元件702之外，光源106光束110的强度和脉冲宽度还依据元件700的激活情况随不同的激活元件700而变化。这种幅度调制改变着发送到单个喷射元件702的能量，提供了一种控制小滴体积以及半色调改善形貌的手段。
可以对驱动功能以及电子快门脉冲宽度的调制进行修改来对扫描光束110的幅度、脉冲宽度和形状进行调整。对光束110的这种调整有助于给喷射元件702输送出合适的接通能量(TOE)，有助于器件100多功能性的增加以及总效率的提高。本发明的一个形式中，光源106脉冲化的时间也是基于储存的特征数据来调节的，目的是控制3微米宽的光束110撞击在每个39微米宽的光位710上的位置。
一个实施方案中，四种流体喷射阵列200是电多路复用的，在任何给定的时刻阵列200中的一种都能接通。一个实施方案中，光源106每次扫描完成之后，控制器612便发出一种控制信号给多路复用器606，多路复用器606立即使当前选通的这个阵列200关闭，并选通下一个合适的阵列200。一个实施方案中，阵列200和202中的虚拟象素206能够指出光束110在什么时候完成了一次扫描，因而依据对阵列200和202中虚拟象素206的监控，控制器612可以决定向多路复用器606发送控制信号的恰当次数。
为进行图象扫描运作，在一个实施方案中，控制器612向多路复用器606发送一种使打印阵列200关闭、扫描阵列202选通的控制信号。
为执行多路复用，按照一个实施方案，每个阵列200的总地线708(示于图5)连接到一种3-位模拟多路复用器606，除了阵列200中一个所要求的阵列之外，多路复用器606把其余所有阵列200的总地线708设置为开路。对于被多路复用器606设置为开路的阵列200，没有能量传递给这些阵列200的喷射元件702。启动能量只传递给那个未被设置为开路的阵列200的喷射元件702，当这个阵列200内的激活元件700被光源106照明时，启动能量进行传递。并且当扫描功能执行后，还用这同一个多路复用器606使所有的阵列200退活化。
扫描过程中，光源630由处理器616控制。扫描阵列202中的光传感器711向图象处理器610输出行图象数据。一个实施方案中，图象处理器610执行信号补偿运作、图象增强运作、彩色平衡运作以及其它根据行图象数据的图象处理运作，以生成表征被扫描媒介的数字图象数据。该数字图象数据提供给控制器612。
除了在扫描过程中对光源106进行控制外，处理器616还在器件100内完成各种不同的高水平运作，包括对特征位以及其它状态信息的监控，以协助控制器612对器件100的控制。控制器612和处理器616对马达驱动器618进行控制，马达驱动器618向传送马达620和镜马达622提供马达驱动信号。传送马达620启动辊120，124，140和142以及星轮128，使媒介通过器件100向前运动。为简化图解，在图11中只显示了一个单独的辊140。镜马达622和多边形镜112耦合，使镜112以基本固定的角速度转动。
器件100内运动的各种恰当速度，例如媒介通过设备100的传送速度，取决于多边形镜112转动的角速度。多边形镜112角速度的变化和误差将造成媒介上点阵布局的误差。一个实施方案中，器件100利用不同形式的反馈和闭环控制以获得最佳的打印质量。一个实施方案中，控制器612利用扫描光束110以及组件126任一端的、或其两端的虚拟象素206来触发时间和同步控制信号以提高打印质量。
因为阵列200和202中的光传感器710和711被扫描光束110照明时提供一种信号，所以可以利用有关该扫描光束110所在处的位置信息。控制器612以闭环方式利用该位置信息来控制多边形镜112的角速度以及光源106的调制时间，其方法类似于传统喷墨打印机中应用编码器条安排笔的启动时间和控制扫描轴的方法。控制器612利用位置信息使调制的时间与扫描光束110的位置同步，从而发出一串空间位置准确的脉冲去触发光源106使之脉冲化。
一个实施方案中，专用光传感器(例如，虚拟象素206)用来为同步和时间提供位置信息。另一个供选择的实施方案中，用于触发喷射元件702和/或用于图象扫描目的的光传感器710/711也被用来鉴别扫描光束110的位置。如果要求更准确的位置信息，可以制造光传感器710/711的多个阵列，制造时人为造成位置错配，产生一种基本上是固态的编码器，类似于传统喷墨打印机的编码器传感器使用的转象差板。
本发明的一个形式中，为了进一步提高同步和时间的准确性，编码器621，623，626以及624的输出信号被用来分别决定下列零部件的位置信息和/或速度信息：马达620和622，多边形镜112，一个和多个辊120，124，140和142以及星轮128。一个实施方案中，编码器621和624给马达驱动器618输出同步信号，使打印纸驱动轴的换行更精确，编码器623和626给马达驱动器618输出信号，分别指出镜马达622和多边形镜112的位置和/或速度。
一个实施方案中，组件126被配置得可与其它类似结构的组件互换，从而当组件126的流体用完时，用户可以把组件126退还给授权单位，并取得另外一个灌满流体的组件126。退还的组件126然后被送到一个授权的充灌站。其充灌方法与现有电子照相调色剂盒的充灌方法类似，而且每次充灌后可以对将使用的组件126进行试验和校准，以保证它能正确运作，并有助于避免由于多次充灌可能发生的性能退化。
和现有的PWA打印头组件相比，本发明的各种实施方案具有许多优点。本发明的一个实施方案提供一种触发和驱动PWA打印头组件中喷墨元件的方法，该方法把传统的触发和驱动PWAs的方法所遭遇的复杂性和困难降低到最小程度。一个实施方案利用了不太复杂的电子学，与过去的PWAs相比打印头的效率更高、速度更快。本发明的一个形式应用成本低的喷墨打印技术(热或压电)，提供了比现有的PWA系统更好的总体性能。一个实施方案提供一种小型的打印机，其打印速度比得上现有电子照相打印机的速度，而且成本较低，功率消耗较小。一个实施方案提供一种高速、高档、具有多个PWAs的PWA系统，为提高系统的生产量，每个PWA都带有多个写激光器和镜。显而易见，对本领域的普通技术人员来说，这里描述的技术可以应用于许多不同的设备配置，包括低档的和高档的彩色(或黑白)打印机，小型的和非小型的打印机以及其它设备。
由于应用了光触发，本发明的一个形式中PWA的基本体系结构和支持电子学的复杂程度要远远比现有PWAs的低。由于去除了将启动信号运送到喷射元件的相互连接物，因而在PWA中节省出更多的空间，可以用于其它用途，例如用于对传送给喷射元件功率的追踪。玻璃衬底的应用除了使光触发和图象扫描容易之外，还具有许多其它优点。通常，玻璃衬底的成本低，比硅片衬底更具有可用性。由于玻璃成本相对低，所以可以用玻璃衬底构成更厚、更强、成本有效的PWA。玻璃衬底或其它的透明衬底允许利用可见光波长来实施计量操作。此外，玻璃制造工业基础好，能够以成本有效的方式生产出高质量的光学级玻璃，而且尺寸和表面粗糙度严格在规定的公差之内。
本发明的一个形式中，生产页面宽度扫描阵列202的方法和流体喷射阵列200的生产方法相同，因此构成一种单块的输入/输出阵列。一个实施方案中，由于利用的照明源已经是流体喷射系统的一部分，所以增加的扫描器功能实现起来基本上不需成本。在单个的PWA组件内，流体喷射和扫描功能的结合有助于生产出功能很强的产品，包括集打印机、传真机、复印机和扫描器功能于一体的多功能产品(MFPs)。
由于一个实施方案的扫描阵列202提供一对一的放大倍率，传感器基可以做得比传统的CCD(电荷-耦合器件)传感器大很多，其集成面积可以大几个数量级。集成面积越大，集成时间就越快，信噪比也越好，从而动态范围和扫描质量也越好。例如通常的CCD传感器基的尺寸近似为10微米×10微米，而借助扫描阵列202一对一放大倍率，对于300DPI的分辨率，传感器基的尺寸能够大到70微米×70微米，其集成面积几乎是前者的49倍。
此外，目前可利用的、成本极低、页面宽度扫描器的光源在一个时刻照明的是整个页面，而本发明一个实施方案利用的扫描光源与此相反，它能够把更多的光集中在每个单独的光传感器711上，比利用现有这种页面宽度扫描器可能更经济。为达到所希望的扫描速度，现有低成本页面宽度的扫描器要利用相当高的勒克司水平来照明整个页面。而本发明一个形式利用更高的集中扫描光源，可以达到更快的扫描速度。
为了描述优选的实施方案，这里对一些具体的实施方案给予了图示和描述，但是那些本领域的普通技术人员将会认同，各种各样其它的和/或相当的方案，只要不偏离本发明的范围，都可以替代这里所显示的和所描述的具体实施方案。那些在化学、机械、电机、电子和计算机领域的技术人员将乐意认同，本发明能够以各种各样的实施方案执行。这项申请有意向涵盖对这里讨论的优选实施方案所进行的任何修改或改变。所以，本发明仅由该权利要求和与其相当的要求所限定，这意向是显见的。

Claims (10)

1.一种流体喷射和扫描器件(100)，所述器件(100)包括：
流体喷射和扫描组件(126)，包括：
第一多个光传感器(710)；
第一多个喷射元件(702)；每个喷射元件被配置成能够在该喷射元件被激活时使流体喷射，第一多个光传感器中的每一个光传感器与该喷射元件中相应的一个耦合，激活该喷射元件；和
第二多个光传感器(711)，该光传感器捕获图象数据产生媒介(130)的数字图象；
第一光源(106)，该光源发射光束(110)；和
控制系统(112，116，612，616，618和622)，该系统使光束(110)对流体喷射和扫描组件进行扫描，通过控制所述光束(110)的强度和脉冲宽度有选择性地照明第一多个光传感器中的一些光传感器，从而激活与这些被照明的光传感器耦合的喷射元件。
2.权利要求1的流体喷射和扫描器件，其中第一光源是一种激光光源。
3.权利要求1的流体喷射和扫描器件，其进一步包括：
用于照明媒介的第二光源(630)；和
其中第二多个光传感器被配置成根据从媒介反射出的第二光源的光捕获图象数据。
4.一种流体喷射和扫描器件(100)，所述器件(100)包括：
流体喷射和扫描组件(126)，该组件包括第一页面宽度阵列的光敏激活元件(700)以及图象捕获装置(202)，该装置能根据从媒介(130)反射出的光捕获图象数据；
用于发射光束(110)的光源(106)；
用于偏转发射光束的偏转装置(112)；
用于会聚偏转光束的会聚装置(116)；和
其中每个光敏激活元件被配置成在它被具有可控制强度和脉冲宽度的会聚光束照明时喷射流体小滴。
5.权利要求4的流体喷射和扫描器件，其中偏转装置包括一种恒定速度转动的多边形镜。
6.权利要求4的流体喷射和扫描器件，其中会聚装置至少包括一种具有fθ成像平面特性的会聚透镜，其中fθ成象平面特性是指对透镜的光轴以角度θ入射的光束被聚焦到流体喷射和扫描组件的表面(126A)上距离透镜的光轴为fθ的地方，表面(126A)与透镜之间的距离是透镜的焦距f。
7.权利要求4的流体喷射和扫描器件，其中光源是一种激光光源。
8.权利要求4的流体喷射和扫描器件，其进一步包括：
用于调制光源的调制装置(108)。
9.权利要求4的流体喷射和扫描器件，进一步包括：
用于向媒介上发射第二光束的第二光源(630)；
和
其中图象捕获装置被配置成根据从媒介反射的第二光束捕获图象数据。
10.一种流体喷射和扫描器件(100)，所述器件(100)包括：
流体喷射和扫描组件(126)，包括：
第一多个光传感器(710)；
第一页面宽度的喷射元件(702)阵列，每个喷射元件被配置在该喷射元件被激活时使流体喷射，第一多个光传感器中的每个光传感器与该喷射元件中相应的一个耦合，以激活该喷射元件；和
至少一种页面宽度的光传感器(711)阵列，该元件阵列能够捕获图象数据以产生媒介(130)的数字图象；
用于发射光束(110)的光源(106)；和
控制系统(112，116，612，616，618和622)，用于对流体喷射和扫描组件进行光束扫描，通过控制所述光束(110)的强度和脉冲宽度有选择性地照明第一多个光传感器中的一些光传感器，从而激活与这些被照明的光传感器耦合的喷射元件。
CNB031102174A 2002-06-07 2003-04-07 具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统 Expired - Fee Related CN100548686C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/164,786 US6705701B2 (en) 2002-06-07 2002-06-07 Fluid ejection and scanning system with photosensor activation of ejection elements
US10/164786 2002-06-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1467087A CN1467087A (zh) 2004-01-14
CN100548686C true CN100548686C (zh) 2009-10-14

Family

ID=29549354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB031102174A Expired - Fee Related CN100548686C (zh) 2002-06-07 2003-04-07 具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统

Country Status (6)

Country Link
US (2) US6705701B2 (zh)
EP (1) EP1369240B1 (zh)
JP (1) JP2004025870A (zh)
KR (1) KR100957896B1 (zh)
CN (1) CN100548686C (zh)
DE (1) DE60327019D1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7083250B2 (en) * 2002-06-07 2006-08-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection and scanning assembly with photosensor activation of ejection elements
US6705701B2 (en) * 2002-06-07 2004-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection and scanning system with photosensor activation of ejection elements
US7175248B2 (en) * 2004-02-27 2007-02-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device with feedback circuit
KR20080019729A (ko) * 2004-04-02 2008-03-04 실버브룩 리서치 피티와이 리미티드 모놀리식 집적회로
US20050264600A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Emission of fluid droplet from printhead with coherent irradiation
KR100590897B1 (ko) * 2005-04-26 2006-06-19 삼성전자주식회사 멀티빔 화상형성장치 및 화상형성방법
US9283750B2 (en) * 2005-05-20 2016-03-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Constant current mode firing circuit for thermal inkjet-printing nozzle
DE102007021765B4 (de) * 2007-05-09 2010-06-17 Bauer, Jörg R. Vorrichtung zum gleichzeitigen Bedrucken einer Mehrzahl von gleichen Bauteilen mittels eines digitalen Druckverfahrens

Family Cites Families (62)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1520281A (en) 1974-07-10 1978-08-02 Canon Kk Electrophotographic recording apparatus
CA1127227A (en) 1977-10-03 1982-07-06 Ichiro Endo Liquid jet recording process and apparatus therefor
JPS54156634A (en) 1978-05-31 1979-12-10 Fujitsu Ltd Ink jet recording head
US4513298A (en) 1983-05-25 1985-04-23 Hewlett-Packard Company Thermal ink jet printhead
US4535343A (en) 1983-10-31 1985-08-13 Hewlett-Packard Company Thermal ink jet printhead with self-passivating elements
JPS6117127A (ja) 1984-07-04 1986-01-25 Hitachi Ltd 光スイツチ素子の駆動方法
JPS6283728A (ja) 1985-10-09 1987-04-17 Hitachi Ltd 時分割駆動光スイツチアレイ
DE3702643A1 (de) 1986-02-10 1987-08-13 Toshiba Kawasaki Kk Tintenstrahlschreiber sowie schreibkopf und schreibkopfkassette dafuer
EP0236080B1 (en) 1986-02-28 1991-01-16 Mita Industrial Co. Ltd. Laser beam printer
US4894664A (en) 1986-04-28 1990-01-16 Hewlett-Packard Company Monolithic thermal ink jet printhead with integral nozzle and ink feed
EP0253300B1 (de) 1986-07-11 1990-11-22 Siemens Aktiengesellschaft Thermo-Transfer-Druckeinrichtung
US4862197A (en) 1986-08-28 1989-08-29 Hewlett-Packard Co. Process for manufacturing thermal ink jet printhead and integrated circuit (IC) structures produced thereby
EP0267782A3 (en) 1986-11-10 1989-09-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Ink jet system
US4794410A (en) 1987-06-02 1988-12-27 Hewlett-Packard Company Barrier structure for thermal ink-jet printheads
JPS6425175A (en) 1987-07-22 1989-01-27 Toshiba Corp Toner concentration controller
JPH078581B2 (ja) 1987-09-14 1995-02-01 株式会社日立製作所 液晶光スイツチ駆動方法
US4812859A (en) 1987-09-17 1989-03-14 Hewlett-Packard Company Multi-chamber ink jet recording head for color use
US4847630A (en) 1987-12-17 1989-07-11 Hewlett-Packard Company Integrated thermal ink jet printhead and method of manufacture
JPH0222065A (ja) 1988-07-11 1990-01-24 Seiko Epson Corp インクジェットプリンターヘッド
JPH02225049A (ja) 1989-02-27 1990-09-07 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッド
US5040074A (en) 1990-05-02 1991-08-13 Xerox Corporation Full-width simultaneous read/write copier
JPH04305483A (ja) 1990-12-04 1992-10-28 Nec Corp インクジェットプリントヘッド
JPH04246542A (ja) 1991-02-01 1992-09-02 Oki Electric Ind Co Ltd 光書込み式インクジェットプリンタ
DE69230566T2 (de) 1991-05-14 2000-06-15 Seiko Epson Corp Bilderzeugungsvorrichtung
JPH0521869A (ja) 1991-07-12 1993-01-29 Nec Corp 固体レーザ発振装置
US5198054A (en) * 1991-08-12 1993-03-30 Xerox Corporation Method of making compensated collinear reading or writing bar arrays assembled from subunits
JPH05193135A (ja) * 1992-01-17 1993-08-03 Olympus Optical Co Ltd 記録装置
JPH05212869A (ja) 1992-02-05 1993-08-24 Seikosha Co Ltd 静電インクジェット記録装置
JPH05261927A (ja) 1992-03-18 1993-10-12 Ricoh Co Ltd インクジェット記録装置および記録方法
US5648806A (en) 1992-04-02 1997-07-15 Hewlett-Packard Company Stable substrate structure for a wide swath nozzle array in a high resolution inkjet printer
JPH07246731A (ja) * 1994-03-11 1995-09-26 Sony Corp 記録ヘッド、記録装置及び記録方法
EP0689339B1 (en) 1994-06-20 2000-05-10 Hewlett-Packard Company Laser printer with apparatus to reduce banding created by uneven separation of succeeding scan lines
JPH0880609A (ja) 1994-09-12 1996-03-26 Canon Inc インクジェット記録手段および記録装置
JP3303901B2 (ja) * 1994-09-16 2002-07-22 セイコーエプソン株式会社 電界駆動型インクジェット式記録ヘッド、及びこれの駆動方法
JP2785711B2 (ja) 1994-09-30 1998-08-13 日本電気株式会社 インクジェット式複写装置
US5745152A (en) 1994-10-31 1998-04-28 Hewlett Packard Company Multiple beam laser scanner using lasers with different aperture sizes
US5589865A (en) 1994-12-14 1996-12-31 Hewlett-Packard Company Inkjet page-wide-array printhead cleaning method and apparatus
US5844588A (en) 1995-01-11 1998-12-01 Texas Instruments Incorporated DMD modulated continuous wave light source for xerographic printer
US5734394A (en) 1995-01-20 1998-03-31 Hewlett-Packard Kinematically fixing flex circuit to PWA printbar
US5719602A (en) 1995-01-20 1998-02-17 Hewlett-Packard Company Controlling PWA inkjet nozzle timing as a function of media speed
US5742305A (en) 1995-01-20 1998-04-21 Hewlett-Packard PWA inkjet printer element with resident memory
JP3567540B2 (ja) 1995-08-11 2004-09-22 ブラザー工業株式会社 走査光学装置
US5920336A (en) 1995-09-12 1999-07-06 Hewlett-Packard Company Beam deflecting for resolution enhancement and banding reduction in a laser printer
US6135586A (en) 1995-10-31 2000-10-24 Hewlett-Packard Company Large area inkjet printhead
US5732168A (en) 1995-10-31 1998-03-24 Hewlett Packard Company Thermal optical switches for light
JP3231610B2 (ja) 1995-12-22 2001-11-26 富士通株式会社 カラー画像形成装置
US5691759A (en) 1996-01-05 1997-11-25 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for interleaving raster scan lines in a multi-beam laser imaging device
WO1997029914A1 (fr) 1996-02-16 1997-08-21 Fujitsu Limited Commutateur optique et imprimante a jet d'encre
US5929892A (en) 1996-08-26 1999-07-27 Hewlett-Packard Company Beam deflecting for enhanced laser printer scanning
JPH1086382A (ja) 1996-09-13 1998-04-07 Seiko Instr Inc 記録装置並びに該装置に用いる記録ユニット
US5991055A (en) 1996-09-23 1999-11-23 Hewlett-Packard Company Underpulsed scanner with variable scan speed, P. W. M. color balance, scan modes and column reversal
US6323955B1 (en) * 1996-11-18 2001-11-27 Minolta Co., Ltd. Image forming apparatus
JPH10235868A (ja) 1997-02-25 1998-09-08 Seiko Instr Inc 記録ヘッド
JPH11105276A (ja) 1997-09-30 1999-04-20 Minolta Co Ltd インクジェット記録装置
US6286927B1 (en) * 1997-12-25 2001-09-11 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet element substrate and ink jet head that employs the substrate, and ink jet apparatus on which the head is mounted
US6318825B1 (en) 1998-10-23 2001-11-20 Hewlett-Packard Company Dry erase electronic whiteboard with page-wide-array inkjet printer
IL127484A (en) 1998-12-09 2001-06-14 Aprion Digital Ltd Laser container printing method and method
US6266073B1 (en) 1999-08-19 2001-07-24 Hewlett-Packard Co. Four beam electrophotographic printing apparatus
TW475330B (en) * 1999-10-29 2002-02-01 Hewlett Packard Co Photosensor array with multiple different sensor areas
JP2001353875A (ja) 2000-06-15 2001-12-25 Riso Kagaku Corp インクジェット印刷装置
KR100406943B1 (ko) 2000-10-28 2003-11-21 삼성전자주식회사 프린트 어레이 헤드 및 그 제조방법
US6705701B2 (en) * 2002-06-07 2004-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection and scanning system with photosensor activation of ejection elements

Also Published As

Publication number Publication date
CN1467087A (zh) 2004-01-14
KR20030095278A (ko) 2003-12-18
EP1369240A2 (en) 2003-12-10
JP2004025870A (ja) 2004-01-29
EP1369240A3 (en) 2004-06-09
US6705701B2 (en) 2004-03-16
US20040066423A1 (en) 2004-04-08
KR100957896B1 (ko) 2010-05-13
DE60327019D1 (de) 2009-05-20
US6893113B2 (en) 2005-05-17
US20030227513A1 (en) 2003-12-11
EP1369240B1 (en) 2009-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6474783B1 (en) Ink-jet printing apparatus and method using laser initiated acoustic waves
CN100548685C (zh) 流体喷射器件中喷射元件的光传感器激活
CN100548686C (zh) 具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描系统
US6747684B2 (en) Laser triggered inkjet firing
CN100548684C (zh) 流体喷射系统和相应的喷射流体的方法
US7410242B2 (en) Photonically activated fluid dispensing system and methods
CN100591525C (zh) 具有光传感器激活喷射元件的流体喷射和扫描组件
US8047631B2 (en) Photonically activated fluid dispensing system and methods

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
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091014

Termination date: 20120407