喷嘴传感器的低电压偏置的制作方法

例如，流体喷射系统可以通过从喷嘴喷射流体以在介质上形成图像和/或形成三维物体来操作。在一些流体喷射系统中，流体微滴可以从流体喷射管芯中的喷嘴阵列释放。该流体可以结合到介质的表面并形成图形、文本、图像和/或物体。流体喷射管芯可包括多个流体腔室，其也称为喷发腔室。

附图说明

图1a图示了根据本公开的示例性流体喷射管芯的示图。

图1b图示了根据本公开的喷嘴的示例性剖面的示图。

图2进一步图示了根据本公开的示例性流体喷射管芯的示图。

图3进一步图示了根据本公开的示例性流体喷射管芯的示图。

图4是根据本公开的用于喷嘴传感器的低电压偏置的示例性系统的框图。

图5图示了根据本公开的用于喷嘴传感器的低电压偏置的示例性方法。

具体实施方式

流体喷射管芯中的每个流体腔室可以与喷嘴阵列中的喷嘴流体连通，并且可以提供待通过该相应的喷嘴沉积的流体。在微滴释放之前，由于作用在喷嘴通道内的流体上的毛细力和/或背压，可以限制流体腔室中的流体离开喷嘴。作为将腔室中的流体与位于喷嘴下方的大气分离的流体表面的弯液面可以由于腔室的内部压力、重力和毛细力的平衡而被保持就位。

在微滴释放期间，通过主动增加腔室内的压力，可以促使流体腔室内的流体从喷嘴中离开。一些流体喷射管芯可以使用位于腔室内的电阻加热器来蒸发少量的流体中的至少一种组分。蒸发的一种或多种流体组分可以膨胀以在流体腔室内形成气态驱动气泡。这种膨胀可能超过足以将微滴从喷嘴中排出的约束力。在微滴的释放之后，流体腔室中的压力可以下降到低于该约束力的强度，并且流体的剩余部分可以被保持在腔室内。同时，驱动气泡可能会破裂，并且来自储存器的流体可流入到流体腔室中，从而补充从微滴释放损失的流体体积。每次指示流体喷射管芯喷发时，可以重复该过程。

如本文所用的，驱动气泡是指如下气泡，即：其作为流体喷射过程或维修事件的一部分从流体腔室内形成以分配流体微滴。驱动气泡可以由通过气泡壁与液态流体分离的蒸发流体制成。驱动气泡形成的时机可取决于待形成的图像和/或物体。

根据本公开，喷嘴传感器的低电压偏置可以防止来自耦合的高电压喷嘴喷发信号的对电压敏感电路的过电压损坏和可能的反向偏置引起的闩锁。如本文所述，流体喷射管芯上的每个喷嘴可包括传感器和流体喷射器。电压降低装置可以在喷嘴的操作期间降低喷嘴传感器上的电压。

如本文所述，流体喷射系统可包括多个喷嘴，其中，每个喷嘴包括喷嘴传感器和流体喷射器。喷嘴传感器可以被设置在流体喷射器附近，使得喷发腔室的电压的变化可以导致喷嘴传感器的电压的变化。例如，喷嘴传感器可以被设置在喷发电阻器上方，而其间具有薄介电层。这可形成电容器。当喷发脉冲击中喷发腔室时，超过30伏的电压增量(voltagedelta)可以被耦接到喷嘴传感器上。喷嘴传感器可以被电连接到可能无法承受超过大约6伏或7伏的电压的装置。也就是说，当喷发脉冲到达相应的喷嘴时，喷嘴的高电压上升和下降波形可以从喷嘴的喷发腔室电容性耦合到喷嘴的传感器。喷嘴传感器的高电压上升和下降可能损伤和/或破坏电耦接到喷嘴传感器的感测电路，并且损伤和/或破坏流体喷射管芯自身。

图1a图示了根据本公开的示例性流体喷射管芯100的示图。如图1a中所示，流体喷射管芯100可包括多个喷嘴101-1、101-2、101-3...101-m(统称为喷嘴101)。该多个喷嘴101中的每个喷嘴可包括喷嘴传感器和流体喷射器。如本文所用的，喷嘴传感器可以指可以检测相应喷嘴中的气泡的形成的装置和/或部件。喷嘴传感器的示例可以包括气蚀板和/或感测板等。喷嘴传感器可以由钽、钽铝、金和/或其他材料构成。如本文所用的，流体喷射器是指可以响应于喷发脉冲的施加而引起流体喷射的装置和/或部件。流体喷射器的示例可包括电阻器、压电膜和/或其他这样的部件。例如，图1b图示了喷嘴101-1的剖面图。参照图1b，在x轴和y轴上图示了流体喷射管芯100的顶视图，而在x轴和z轴上图示了喷嘴101-1的剖面图。虽然针对喷嘴101-1图示了剖面图，但是应当理解的是，也可以针对喷嘴101-2、101-3和101-m图示出相同的剖面图。喷嘴101-1可包括衬底层103、流体喷射器105和喷嘴传感器107等。如本文所述，喷嘴传感器可以由钽及其他组分构成。除其他示例之外，流体喷射器105可以由钽铝和/或钨硅氮化物构成。然而，示例不限于此，并且流体喷射器105可以由集中功率耗散的任何电阻材料构成。喷嘴传感器107可以通过电介质111-1与流体喷射器105分离。类似地，流体喷射器105可以通过电介质111-2与衬底103分离。

喷嘴101-1可包括附加的组分，例如金属109-1、109-2和109-3。金属109-2和109-3可以被设置在流体喷射器105的相对侧上。此外，金属109-2和金属109-3可以被设置在电介质111-2的相对于衬底103的相对侧上。类似地，金属109-1可以被设置在电介质111-1的相对于金属109-2的相对侧上，并且设置在喷嘴传感器107的相对于电介质111-3的相对侧上。尽管在图1b中未图示，但每个喷嘴可包括流体腔室。例如，喷嘴101-1可包括设置在喷嘴101-1的与电介质111-1相对的表面上的流体腔室。

流体喷射管芯100可包括电压降低装置115，以在所述多个喷嘴101的操作期间维持所述多个喷嘴传感器上的低电压偏置。如本文所用的，电压降低装置是指电耦接到喷嘴101的一个装置、多个装置和/或电路。例如，电压降低装置115可以被电耦接到喷嘴101-1的喷嘴传感器107，以及针对喷嘴101中的每一个的喷嘴传感器。如此，对于喷嘴101-1、101-2、101-3和101-m中的每一个，电压降低装置105可以被电耦接到相应的喷嘴传感器。

尽管图1a将电压降低装置115图示为单个部件，但是示例不限于此，并且电压降低装置105可以包括多个部件。例如，如关于图2和图3所描述的，电压降低装置115可以包括控制线，其中，所述多个喷嘴传感器中的每个喷嘴传感器通过多个开关中的相应开关电耦接到该控制线。也就是说，喷嘴101-1的喷嘴传感器可以与将喷嘴传感器耦接到电压降低装置的第一开关相关联，喷嘴101-2的喷嘴传感器可以与将喷嘴传感器耦接到电压降低装置115的第二开关相关联，等等。例如，电压降低装置115可以包括控制线，并且所述多个喷嘴传感器中的每个喷嘴传感器可以通过多个n型开关中的相应的n型开关的栅极(gate)来电耦接到该控制线。如本文所用的，n型开关是指能够使用n型半导体来放大和/或切换电子信号的装置。n型开关的示例可以包括n型场效应晶体管(fet)和/或n型金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。然而，示例不限于此，并且所述多个喷嘴传感器可以按其他方式耦接到控制线。例如，电压降低装置115可以包括控制线，并且所述多个喷嘴传感器中的每个喷嘴传感器可以通过多个p型开关中的相应的p型开关的栅极来电耦接到该控制线。如本文所用的，p型开关是指能够使用p型半导体来放大和/或切换电子信号的装置。p型开关的示例可以包括p型fet和/或p型mosfet。在再另外的示例中，电压降低装置115可以包括电耦接到偏置电压的二极管，如本文进一步论述的。

此外，流体喷射管芯100可包括多个感测电路113-1、113-2、113-3...113-n(统称为感测电路113)。所述多个感测电路113中的每个感测电路可以被电耦接到所述多个喷嘴传感器中的相应喷嘴传感器。也就是说，感测电路113-1可以被电耦接到喷嘴101-1的喷嘴传感器107。感测电路113-1可以在喷嘴101-1的操作之后评估喷嘴101-1的状态。如本文所用的，评估喷嘴的状态是指确定喷嘴传感器的电压和/或确定喷嘴中墨的存在，以及其他确定。也就是说，所述多个感测电路113中的每个感测电路可以在相应的喷嘴的操作之后评估相应的喷嘴的状态。

为了在喷嘴101上的喷嘴传感器上维持低电压偏置，可以激活电压降低装置115。如本文所用的，激活电压降低装置115是指施加电信号来激活装置，以将可存在于喷嘴传感器上的过量电荷传导到另一供应电压。也就是说，在所述多个喷嘴101的喷发脉冲期间，电压降低装置115可以是激活的，并且由此连接到低供应电压。除其他示例之外，低供应电压可以是地、1v或2v。将低供应电压施加于所述多个喷嘴101的喷嘴传感器可以防止由于喷发脉冲电容性耦合到喷嘴传感器上而在喷嘴传感器上积聚高电压，并且因此，可以防止对感测电路113的损伤。

在另一个示例中，如本文进一步论述的，电压降低装置115可以包括多个二极管，其可以在相应的喷嘴传感器达到阈值电压时接通，从而防止由于喷发脉冲电容性耦合到喷嘴传感器上而在喷嘴传感器上积聚高电压。

图2进一步图示了根据本公开的示例性流体喷射管芯200的示图。流体喷射管芯200可以类似于图1a中所示的流体喷射管芯100。如关于图1b所述，流体喷射管芯200可包括多个喷嘴201，并且该多个喷嘴中的每个喷嘴可包括喷嘴传感器和流体喷射器。如图2中所示，图1a的电压降低装置115可包括多个部件。例如，该电压降低装置可以包括电耦接到控制电路217和所述多个喷嘴201的控制线221。

如关于图1a所论述并且在图2中图示的，所述多个喷嘴201中的每一个的喷嘴传感器可以被耦接到相应的开关219-1、219-2、219-3...219-p(在本文中统称为开关219)。尽管图2将开关219图示为n型mosfet，但是示例不限于此，并且开关219可以是其他类型的开关。在喷发脉冲或喷发脉冲序列被施加于流体喷射器之前的某一时间，信号可以经由控制线221从控制电路217传送到开关219中的每一个，从而激活所述多个开关219中的每一个，并在喷嘴201的喷嘴传感器上产生偏置电压。也就是说，可以接通图2中所示的n型fet(例如，219)中的每一个，并且低电压供应可以被施加于每个喷嘴201上的喷嘴传感器。开关219可以通过控制电路217来保持在该状态，直到流体喷射器的喷发脉冲结束。一旦喷发脉冲结束，控制电路217就可以断开开关219，从而将喷嘴传感器从低电压供应断开，从而允许喷嘴传感器以状态更新，例如以喷嘴传感器的电压，来对感测电路213作出电气响应。

换句话说，控制线221可以通过多个fet219-1、219-2、219-3、219-p来电耦接到所述多个喷嘴传感器。控制线221可以在所述多个喷嘴201的操作期间维持所述多个喷嘴传感器上的低电压偏置。也就是说，经由控制线221，控制电路217可以在对所述多个流体喷射器施加喷发脉冲之前激活所述多个fet219。类似地，控制线221可以响应于施加于所述多个流体喷射器的喷发脉冲的终止而停用所述多个fet219。

如在图2中图示并且关于图1论述的，流体喷射管芯200可包括多个感测电路213。该多个感测电路213中的每个感测电路可以被电耦接到所述多个喷嘴传感器中的相应的喷嘴传感器。也就是说，感测电路213-2可以被电耦接到喷嘴201-2的喷嘴传感器，并且感测电路213-3可以被电耦接到喷嘴201-3的喷嘴传感器等。所述多个感测电路213可以响应于对所述多个流体喷射器施加喷发脉冲而确定所述多个喷嘴传感器中的每一个的电压。也就是说，响应于所述多个fet219的停用，所述多个喷嘴传感器中的每个喷嘴传感器可以向相应的感测电路传送包括喷嘴传感器的电压的状态响应。以这样的方式，感测电路213可以确定在喷发之后每个喷嘴201的喷嘴传感器的电压。

图3进一步图示了根据本公开的示例性流体喷射管芯300的示图。流体喷射管芯300可以类似于图1a中所示的流体喷射管芯100以及图2中所示的流体喷射管芯200。如关于图1a和图2所述，流体喷射管芯300可包括多个喷嘴301，并且该多个喷嘴中的每个喷嘴可包括喷嘴传感器和流体喷射器。如图3中所示，图1a的电压降低装置115可包括多个部件。例如，该电压降低装置可以包括电耦接到控制电路317和所述多个喷嘴301的控制线321。

如关于图1a所论述并且在图3中图示的，所述多个喷嘴201中的每一个的喷嘴传感器可以被耦接到相应的开关319-1、319-2、319-3...319-p(在本文中统称为开关319)。尽管图3将开关319图示为p型mosfet，但是示例不限于此，并且开关319可以是其他类型的开关。此外，还如图2和图3中所示，开关(例如，219和319)可以被定向成使得开关的第一侧被电耦接到所述多个喷嘴传感器中的喷嘴传感器，开关的第二侧被电耦接到低供应电压，并且开关的栅极电耦接到控制线。例如，参照图3，开关319可以被定向成使得开关319-3的源极被电耦接到喷嘴传感器301-3，开关319-3的栅极被电耦接到控制线321，并且开关319-3的漏极被电耦接到低供应电压，例如地或低电压偏置。也就是说，代替连接到地的fet319，如图3中所示，fet(例如，开关)319可以从喷嘴传感器连接到另一安全供应装置。如本文所用的，安全供应装置是指如下电源，即：其能够从喷嘴传感器吸收(sink)耦合电荷，从而不允许喷嘴传感器的电压增大到高于阈值电压。类似地，尽管图2和图3图示了开关319，但是示例不限于此。也就是说，图1a中所示的电压降低装置115可以包括多个二极管，其中，不同的相应二极管被电耦接到每个相应的喷嘴传感器。也就是说，第一二极管可以被电耦接到喷嘴301-m的喷嘴传感器，第二二极管可以被电耦接到喷嘴301-3的喷嘴传感器，第三二极管可以被电耦接到喷嘴301-2的喷嘴传感器，并且第四二极管可以被电耦接到喷嘴301-1的喷嘴传感器。在这样的示例中，二极管可以在二极管电压下激活或“接通”，所述二极管电压例如高于它所连接到的供应装置0.7v。也就是说，一旦相关联的喷嘴传感器的电压达到阈值电压，二极管就可以接通。

如关于图2所述的，在喷发脉冲之前，或者在激发施加于流体喷射器的脉冲序列之前，信号可以经由控制线321从控制电路317传送到开关319中的每一个，从而激活所述多个开关319中的每一个，并在喷嘴301的喷嘴传感器上产生偏置电压。也就是说，可以接通图3中所示的p型fet(例如，319)中的每一个，并且低电压供应可以被施加于每个喷嘴301上的喷嘴传感器。开关319可以通过控制电路317来保持在该状态，直到流体喷射器的喷发脉冲结束。一旦喷发脉冲结束，控制电路317就可以断开开关319，从而将喷嘴传感器从低电压供应断开，从而允许喷嘴传感器以状态更新来对感测电路313作出电气响应。

图4是根据本公开的用于喷嘴传感器的低电压偏置的示例性系统440的框图。系统440可以包括能够与至少一个远程系统通信的至少一个计算装置。在图4的示例中，系统440包括处理器441和机器可读介质443。尽管下面的描述涉及单个处理器和单个机器可读介质，但是描述也可适用于具有多个处理器和机器可读介质的系统，在这样的示例中，指令可以跨多个机器可读介质分布(例如，存储)，并且指令可以跨多个处理器分布(例如，通过其执行)。

处理器441可以是中央处理单元(cpu)、微处理器和/或适于检索和执行存储在机器可读介质443中的指令的其他硬件设备。在图4中所示的特定示例中，处理器441可以接收、确定和发送用于喷嘴传感器的低电压偏置的指令445、447、449和451。作为检索和执行指令的替代或补充，处理器441可以包括电子电路，该电子电路包括用于执行机器可读介质443中的指令的功能的多个电子部件。关于本文所描述和示出的可执行指令表示(例如，框)，应当理解的是，包括在一个框内的部分或全部可执行指令和/或电子电路在替代实施例中可以包括在图中所示的不同框中或未示出的不同框中。

机器可读介质443可以是存储可执行指令的任何电子、磁性、光学或其他物理存储设备。因此，例如，机器可读介质443可以是随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、存储驱动器、光盘等。机器可读介质443可以被设置在系统440内，如图4中所示。在这种状况下，可执行指令可以被“安装”在系统440上。附加地和/或替代地，机器可读介质443可以是便携式、外部或远程的存储介质，例如，其允许系统440从便携式/外部/远程存储介质下载指令。在这种状况下，可执行指令可以是“安装包”的一部分。如本文所述，机器可读介质443可以编码有用于喷嘴传感器的低电压偏置的可执行指令。

参照图4，当通过处理器(例如，441)执行时，指令445可以使系统440维持多个喷嘴传感器上的低电压偏置，该多个喷嘴传感器中的每一个与多个喷嘴中的不同的相应喷嘴相关联。维持低电压偏置的指令445可以包括接通电耦接所述多个喷嘴传感器和控制线的多个开关的指令，如关于图2和图3所论述的。此外，维持低电压偏置的指令445还可以包括使用电耦接到所述多个喷嘴传感器的控制线来维持低电压偏置的指令。

当通过处理器(例如，441)执行时，指令447可以使系统440响应于低电压偏置的施加而将喷发脉冲施加于电容性耦合到所述多个喷嘴传感器的多个流体喷射器。如本文所用的，电容性耦合部件是指通过电流的位移而不是通过直接电连接在部件之间传递能量。在喷发脉冲或喷发脉冲序列被施加于流体喷射器之前的某一时间，信号可以经由控制线从控制电路传送到开关中的每一个，从而激活所述多个开关中的每一个，并在喷嘴的喷嘴传感器上产生偏置电压。如本文所用的，喷发序列(firingtrain)是指由非成核脉冲、死区时间和主成核脉冲组成的一系列喷发信号。

当通过处理器(例如，441)执行时，指令449可以使系统440响应于喷发脉冲的终止而终止低电压偏置。也就是说，终止低电压偏置的指令449可以包括断开电耦接所述多个喷嘴传感器和控制线的多个开关的指令，如关于图2和图3所论述的。

当通过处理器(例如，441)执行时，指令451可以使系统440响应于低电压偏置的终止而评估所述多个喷嘴传感器中的每一个的状态。

图5图示了根据本公开的用于喷嘴传感器的低电压偏置的示例性方法550。如图5中所示，方法550可以开始于在551处启动喷发序列。如本文所用的，喷发序列是指对例如图1b中所示的流体喷射器105之类的电阻元件施加电压，以在流体腔室中产生驱动气泡。在553处，方法550可以包括接通电压降低装置，从而维持所有喷嘴传感器上的低电压偏置。如本文所述，维持喷嘴传感器上的低电压偏置可以通过如下方式来执行，即：接通耦接到喷嘴传感器的n型fet和/或接通耦接到喷嘴传感器的p型fet，以及其他示例。

在555处，方法550可以包括执行喷嘴喷发。也就是说，当低电压偏置被施加于每个喷嘴传感器时，相关联的流体喷射器可喷发。在557处，方法550可以包括确定喷发是否完成。喷发事件的持续时间可以是已知的，并且作为多个时钟脉冲持续时间保持在寄存器中。这些时钟脉冲计数器可以确定何时应终止喷发脉冲，以及何时应开始下一个喷发序列。如果喷发未完成，则电压降低装置可保持激活，并且喷嘴可再次喷发。相反，如果确定喷发完成，则在559处，方法550可以包括断开电压降低装置。也就是说，方法550可以包括断开fet，如关于图2和图3所论述的。在561处，方法550可以包括确定是否要执行喷嘴传感器的感测。为了确定是否要执行喷嘴传感器的感测，可以设置喷发序列数据的报头中的一位，从而指示在喷发事件之后要执行喷嘴传感器的感测。例如，如果要执行感测，则感测电路(例如，图2中所示的213和图3中所示的313)可以从所述多个喷嘴传感器中的每一个请求状态信息。因此，在563处，方法550可以包括评估从所述多个喷嘴传感器中的每一个接收的状态信息。

在本公开的前述详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且在附图中通过图示的方式示出了可以如何实践本公开的示例。这些示例被足够详细地描述，以使本领域技术人员能够实践本公开的示例，并且要理解的是，可以利用其他示例，并且可以进行过程、电气和/或结构变化，而不脱离本公开的范围。

本文中的附图遵循编号惯例，其中，第一个数字对应于附图图号，并且其余的数字标示附图中的元件或部件。可以添加、交换和/或消除在本文的各个附图中所示的元件，以便提供本公开的多个附加示例。此外，附图中提供的元件的比例和相对尺度旨在说明本公开的示例，并且不应被理解为具有限制性的意义。如本文所用的，特别是关于附图中的附图标记的指示符“m”、“n”和“p”表示如此标示的多个特定特征可以包括在本公开的示例内。这些指示符可以表示相同或不同数量的特定特征。