專(zhuān)利名稱：一種窄的彩色噴墨打印頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)講涉及噴墨打印，更具體地，涉及一種窄的彩色薄膜噴墨打印頭。
一般地，噴墨圖象是根據(jù)稱作噴墨打印頭的墨滴發(fā)生裝置發(fā)射的墨滴在打印介質(zhì)上的精確位置來(lái)形成。一般地，噴墨打印頭支撐于可移動(dòng)的打印小車(chē)，小車(chē)可在打印介質(zhì)表面橫向移動(dòng)，打印頭根據(jù)計(jì)算機(jī)或其他控制器的指令在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間在控制下噴射出墨滴，其中墨滴的施加時(shí)間希望對(duì)應(yīng)于要打印圖象的像素圖案。
典型的Hewlett-Packard噴墨打印頭包括在孔板上的精密形成的噴嘴陣列，所述孔板連接到墨水阻擋層，墨水阻擋層又連接到薄膜下部結(jié)構(gòu)，在下部結(jié)構(gòu)設(shè)置了墨水激發(fā)加熱電阻器和促動(dòng)電阻的裝置。墨水阻擋層形成了墨水槽，墨水槽包括在相連的墨水激發(fā)電阻上設(shè)置的墨水腔，在孔板上的噴嘴與相連的墨水腔對(duì)準(zhǔn)。墨滴發(fā)生器區(qū)域由墨水腔、一部分薄膜下部結(jié)構(gòu)和鄰近墨水腔的孔板形成。
薄膜下部結(jié)構(gòu)一般包括基底，如硅片，在基底上形成各種薄膜層，可形成薄膜墨水激發(fā)電阻、啟動(dòng)電阻的裝置，還連接到供外部電子連接到打印頭的焊接區(qū)。墨水阻擋層一般是聚合物材料組成，阻擋層作為干膜層疊到薄膜下部結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)成可光固化的，可以進(jìn)行紫外光和熱固化。在具有狹槽輸入設(shè)計(jì)的噴墨打印頭中，墨水從一個(gè)或多個(gè)容墨腔通過(guò)一個(gè)或多個(gè)在基底上形成的墨水輸送槽輸入到各個(gè)墨水腔。
在1994年二月的Hewlett-Packard雜志的44頁(yè)上顯示了孔板、墨水阻擋層和薄膜下部結(jié)構(gòu)的布置的一個(gè)示例。另一個(gè)噴墨打印頭的示例公開(kāi)在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利No.4,719,477和美國(guó)專(zhuān)利No.5,317,346，這兩個(gè)專(zhuān)利在本說(shuō)明書(shū)中引用參考。
在使用更多的墨滴發(fā)生器和/或墨水輸送槽的情況下，對(duì)薄膜噴墨打印頭考慮要改進(jìn)的地方包括增加基底尺寸和/或基底脆性。因此，需要噴墨打印頭是緊湊的并設(shè)置了大量的墨滴發(fā)生器。
現(xiàn)在參考附

圖1到4，其中示意性地顯示了噴墨打印頭100的不成比例的示意性平面圖和透視圖。本發(fā)明可應(yīng)用于該噴墨打印頭。該噴墨打印頭包括(a)薄膜下部結(jié)構(gòu)或模板11，可由硅基底組成，其上可形成各種薄膜層；(b)墨水阻擋層12，其設(shè)置在薄膜下部結(jié)構(gòu)11上；和(c)孔板或噴嘴板13，其層疊在墨水阻擋層12的頂部。
薄膜下部結(jié)構(gòu)11包括可根據(jù)傳統(tǒng)的集成電路技術(shù)形成的集成電路模板(die)，如圖5示意性所示，一般包括硅基底111a，場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極和絕緣層111b，電阻層111c和第一金屬化層111d。有源器件如在本文中具體介紹的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路在硅基底111a、場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極和絕緣層111b的頂部形成，場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極和絕緣層111b包括柵氧化層、多晶硅柵極和臨近電阻層111c的絕緣層。薄膜加熱電阻器56是由各個(gè)電阻層111c的圖案和第一金屬化層111d組成。薄膜下部結(jié)構(gòu)還包括復(fù)合鈍化層111e，其可包括氮化硅層和碳化硅層，和至少重疊在加熱電阻器56上的鉭機(jī)械鈍化層111f。金導(dǎo)電層111g重疊在鉭層111f。
墨水阻擋層12由通過(guò)加熱和加壓層疊在薄膜下部結(jié)構(gòu)11的干膜組成，并通過(guò)光成型形成設(shè)置在加熱電阻器56之上的墨水腔19，和墨水槽29。用于接合外部電連接的金焊接區(qū)74可在薄膜下部結(jié)構(gòu)11的相對(duì)端以縱向間隔在金層上形成，并且未被墨水阻擋層12覆蓋。通過(guò)說(shuō)明性示例的方式，阻擋層材料包括丙烯酸鹽基光敏聚合物干膜，比如可從Delaware州Wilmington鎮(zhèn)的E.I.duPont de Nemours公司獲得的Parad牌光敏聚合物干膜。類(lèi)似的干膜包括其他的duPont公司的產(chǎn)品，比如Riston牌干膜，和其他化學(xué)品提供商制造的干膜?？装?3包括，如聚合物材料組成的平面基底，其中的孔是通過(guò)激光燒蝕形成，如共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利5,469,199中所公開(kāi)。其內(nèi)容在本文中參考引用。孔板還可以包括電鍍金屬，如鎳。
如圖3所示，更具體地，墨水阻擋層12中的墨水腔19設(shè)置在各個(gè)墨水激發(fā)加熱電阻器56上，且各個(gè)墨水腔19通過(guò)連接阻擋層12中形成的空腔的邊或壁而形成。墨水腔29通過(guò)阻擋層12中的另外的開(kāi)口而形成，并整體連接到各個(gè)墨水激發(fā)腔19。墨水槽29開(kāi)口朝向相鄰的墨水輸送槽71的輸送邊并從墨水輸送槽得到墨水。
孔板13包括設(shè)置在各個(gè)墨水腔19上的小孔或噴嘴21，各個(gè)墨水激發(fā)加熱電阻器56、相連的墨水腔19、和相連的小孔21互相對(duì)準(zhǔn)，形成墨滴發(fā)生器40。各個(gè)加熱電阻器的標(biāo)稱電阻至少是100歐姆，例如大約120或130歐姆，加熱電阻可以是如圖9所示的分段電阻，其中加熱電阻56包括兩個(gè)通過(guò)金屬化區(qū)59連接的電阻區(qū)56a、56b。需要電阻大于相同面積的單個(gè)電阻區(qū)時(shí)采用這種電阻器結(jié)構(gòu)。
雖然所介紹的打印頭具有阻擋層和分離的孔板，但應(yīng)當(dāng)理解，打印頭可以具有集成的阻擋層和孔板結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)例如可利用單個(gè)光敏聚合物層通過(guò)多次曝光然后顯現(xiàn)來(lái)制作。
墨滴發(fā)生器40設(shè)置成沿參考軸線L延伸的柱狀陣列或組61，并相對(duì)參考軸線L橫向或側(cè)向互相間隔開(kāi)。各個(gè)墨滴發(fā)生器組的加熱電阻器56一般是與參考軸線L對(duì)齊并具有沿參考軸線L的預(yù)定的中心到中心的間距或噴嘴間距P。噴嘴間距P可以是1/600英寸或更大，比如1/300英寸。墨滴發(fā)生器的各個(gè)柱狀陣列61包括例如96個(gè)或更多的墨滴發(fā)生器(即，至少96個(gè)墨滴發(fā)生器)。
以說(shuō)明性示例的方式，薄膜下部結(jié)構(gòu)11可以是矩形的，其中相對(duì)邊51，52是長(zhǎng)度尺寸LS的縱邊，而縱向間隔開(kāi)的相對(duì)邊53，54的寬度或橫向尺寸為WS，WS小于薄膜下部結(jié)構(gòu)11的長(zhǎng)度LS。薄膜下部結(jié)構(gòu)11的縱向長(zhǎng)度沿與參考軸線L平行的邊51，52延伸。在使用時(shí)，參考軸線L可以與通常稱作介質(zhì)前進(jìn)軸的線對(duì)齊。為了方便起見(jiàn)，沿縱向分開(kāi)的薄膜下部結(jié)構(gòu)的端部也采用表示此端部的邊的標(biāo)記53，54。
盡管墨滴發(fā)生器的各個(gè)柱狀陣列61上的墨滴發(fā)生器40顯示成基本上共線，但應(yīng)當(dāng)知道墨滴發(fā)生器的陣列上的一些墨滴發(fā)生器40與柱的中心線有輕微的偏離，例如可補(bǔ)償激發(fā)延遲。
在各個(gè)墨滴發(fā)生器40包括加熱電阻器56的情況下，加熱電阻器設(shè)置成與墨滴發(fā)生器的柱狀陣列對(duì)應(yīng)的柱狀陣列或組。為方便起見(jiàn)，加熱電阻陣列或組將用相同的標(biāo)記61來(lái)表示。
圖1到4的打印頭100的薄膜下部結(jié)構(gòu)11具體包括三個(gè)與參考軸線L對(duì)齊的墨水輸送槽71，輸送槽71相對(duì)參考軸線L橫向互相間隔開(kāi)。墨水輸送槽71分別為三個(gè)墨滴發(fā)生器組61輸送墨水，在說(shuō)明性的示例中，位于由它們分別輸送墨水的墨滴發(fā)生器組的同一側(cè)。通過(guò)這種方式，各個(gè)墨水輸送槽71沿單個(gè)輸送邊輸送墨水，在特定的示例中，各個(gè)墨水輸送槽提供顏色與其他墨水輸送槽的墨水顏色不同的墨水。比如青、黃、品紅。
柱狀陣列的墨滴發(fā)生器之間的間隔或間距CP小于或等于1060微米(即最多為1060微米)。所有柱狀陣列中的噴嘴可沿參考軸線L位于基本上相同的位置，由此柱狀陣列中側(cè)向?qū)?yīng)的噴嘴是基本上共線的。
具體地講，噴嘴間距P和墨滴發(fā)生器的墨滴體積設(shè)置成使得多道打印的打印點(diǎn)間距小于噴嘴的間距，噴嘴間距在1/300英寸到1/600英寸的范圍內(nèi)。對(duì)于染料基墨水，墨滴體積可以在3到7皮升(對(duì)于特定的示例大約在5皮升)。此外，與參考軸線L平行的沿介質(zhì)軸線的打印點(diǎn)間距可在1/1200英寸到1/2400英寸的范圍，這與1200dpi到2400dpi的點(diǎn)分辨率范圍對(duì)應(yīng)。相對(duì)于噴嘴間距，這種打印點(diǎn)間距范圍對(duì)應(yīng)于1/300英寸的噴嘴間距的1/4到1/8，或者打印點(diǎn)間距對(duì)應(yīng)于1/600英寸的噴嘴間距的1/2到1/4。在另一個(gè)實(shí)施例中，沿正交于參考軸線L的掃描軸線的打印點(diǎn)間距可以在1/600英寸到1/1200英寸的范圍內(nèi)，這對(duì)應(yīng)于沿掃描軸線的600dpi到1200dpi的打印分辨率范圍。
更具體地，為了實(shí)現(xiàn)具有至少96個(gè)墨滴發(fā)生器、噴嘴間距P為1/300英寸的三個(gè)柱狀陣列61，在說(shuō)明性實(shí)施例中，薄膜下部結(jié)構(gòu)11的長(zhǎng)度LS可在大約11500微米，薄膜下部結(jié)構(gòu)的寬度可為4200微米。在另一個(gè)實(shí)施例中，薄膜下部結(jié)構(gòu)的寬度WS可以是大約3400微米。一般地，薄膜下部結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度/寬度縱橫比(即LS/WS)可以大于2.7。
臨近和連接柱狀陣列61的墨滴發(fā)生器40的是場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的柱狀陣列81，場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路在打印頭100A、100B的薄膜下部結(jié)構(gòu)11上形成，如顯示墨滴發(fā)生器的代表性柱狀陣列61的圖6所示。各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路陣列81包括多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85，其具有分別通過(guò)加熱電阻器引線57a連接到各加熱電阻器56的漏極。與各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路陣列81和相關(guān)的墨滴發(fā)生器陣列相連的是柱狀接地母線181，場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路陣列81的所有場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的源極電連接到接地母線。各場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的柱狀陣列81和相連的接地母線181沿墨滴發(fā)生器的柱狀陣列61縱向延伸，至少縱向與相連的柱狀陣列61在同一范圍。各個(gè)接地母線181電連接到位于打印頭結(jié)構(gòu)一端的至少一個(gè)焊接區(qū)74，并連接到在打印頭結(jié)構(gòu)的另一端的至少一個(gè)焊接區(qū)74，如圖1和圖2示意性的顯示。
接地母線181和加熱電阻器引線57a在薄膜下部結(jié)構(gòu)11的金屬化層111d(見(jiàn)圖5)上形成，加熱電阻器引線57b也是在金屬化層上形成。場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的漏極和源極在下面介紹。
各場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路柱狀陣列的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85受到相連的柱狀陣列31的解碼邏輯電路35的控制，解碼邏輯電路可對(duì)與適當(dāng)?shù)暮附訁^(qū)74(見(jiàn)圖6)連接的相鄰地址總線33上的地址信息進(jìn)行解碼。地址信息可辨別由墨水激發(fā)能量所激發(fā)的墨滴發(fā)生器，如下面將討論的，解碼邏輯電路35可利用地址信息將選擇的墨滴發(fā)生器的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路接通。
如圖7示意性的顯示，各加熱電阻器56的接線端通過(guò)初步選擇的跡線連接到焊接區(qū)74，焊接區(qū)可接受墨水激發(fā)初步選擇信號(hào)PS。通過(guò)這種方式，因?yàn)楦骷訜犭娮杵?6的其他接線端連接到相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的漏極接線端，當(dāng)被相連的解碼邏輯電路35控制時(shí)，如果相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路接通，那么激發(fā)墨水的能量PS就供應(yīng)到加熱電阻器56。
如表示墨滴發(fā)生器的柱狀陣列61的圖8所示意性地顯示，墨滴發(fā)生器柱狀陣列61中的墨滴發(fā)生器可以布置成4個(gè)連續(xù)和臨近的墨滴發(fā)生器的本原組61a，61b，61c，61d，特定本原組的加熱電阻器56電連接到四個(gè)原始選擇跡線86a，86b，86c，86d中相同的一個(gè)，使特定本原組的墨滴發(fā)生器可切換地并聯(lián)到相同的激發(fā)墨水原始選擇信號(hào)PS。在一個(gè)特定的示例中，柱狀陣列中的墨滴發(fā)生器的數(shù)量N是4的整數(shù)倍，各個(gè)本原組中包括N/4個(gè)墨滴發(fā)生器。作為參考，本原組61a，61b，61c，61d按順序從側(cè)邊52排列到側(cè)邊54。
圖8更具體地顯示了原始選擇的跡線86a，86b，86c，86d的示意性頂視圖，跡線用于相連的墨滴發(fā)生器的柱狀陣列61和相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的柱狀陣列81(見(jiàn)圖6)，例如金的金屬化層111g(見(jiàn)圖5)上的跡線，金屬化層在相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路陣列81和接地母線181上方并與之絕緣分開(kāi)。原始選擇的跡線86a，86b，86c，86d分別通過(guò)電阻器引線57b(見(jiàn)圖8)和互連件(見(jiàn)圖9)電連接到4個(gè)本原組61a，61b，61c，61d，電阻器引線在金屬化層111d上形成，互連件在原始選擇跡線和電阻器引線57b之間延伸。
第一原始選擇跡線86a沿第一本原組61a縱向延伸并重疊雜一部分的加熱電阻器引線57b上(見(jiàn)圖9)，電阻器引線57b分別連接到第一本原組61a的加熱電阻器56，第一原始選擇跡線86a通過(guò)互連件58(見(jiàn)圖9)連接到加熱電阻器引線57b。第二原始選擇跡線86b包括沿第二本原組61b延伸的部分并重疊在一部分的加熱電阻器引線57b(見(jiàn)圖9)上，電阻器引線57b分別連接到第二本原組61b的加熱電阻器56，第二原始選擇跡線86b通過(guò)互連件58連接到加熱電阻器引線57b。第二跡線86b包括沿第一原始選擇跡線86a在第一原始選擇跡線86a的側(cè)面延伸的另一部分，該側(cè)面相對(duì)第一本原組61a的加熱電阻器56。第二原始選擇跡線86b一般是L形，其中第二部分要比第一部分窄，以便旁路第一原始選擇跡線86a，第一原始選擇跡線86a比第二原始選擇跡線86b的較寬部分窄。
第一和第二原始選擇跡線86a，86b一般與第一和第二本原組61a，61b至少縱向同延伸，并分別適當(dāng)?shù)剡B接到各自焊接區(qū)74，焊接區(qū)74設(shè)置在接近第一和第二原始選擇跡線86a，86b的側(cè)邊53。
第四原始選擇跡線86d沿第四本原組61d縱向地延伸并重疊在一部分的加熱電阻器引線57b(見(jiàn)圖9)上，加熱電阻器引線57b連接到第四本原組61d的加熱電阻器56，第四原始選擇跡線86d通過(guò)互連件58連接到加熱電阻器引線57b。第三原始選擇跡線86c包括沿第三本原組61c延伸的部分并重疊在一部分的加熱電阻器引線57b(見(jiàn)圖9)上，電阻器引線57b分別連接到第三本原組61c的加熱電阻器56，第三原始選擇跡線86c通過(guò)互連件58連接到加熱電阻器引線57b。第三原始選擇跡線86c包括沿第四原始選擇跡線86d延伸的另一部分。第三原始選擇跡線86c一般是L形，其中第二部分要比第一部分窄，以便旁路第四原始選擇跡線86d，第四原始選擇跡線86a比第三原始選擇跡線86c的較寬部分窄。
第三和第四原始選擇跡線86c，86d一般與第三和第四本原組61c，61d至少縱向同延伸，并分別適當(dāng)?shù)剡B接到各自焊接區(qū)74，焊接區(qū)74設(shè)置在離第三和第四原始選擇跡線86c，86d最近的側(cè)邊54處。
在特定的示例中。墨滴發(fā)生器柱狀陣列61的原始選擇跡線86a，86b，86c，86d重疊在場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路和與墨滴發(fā)生器柱狀陣列相連的接地母線的上面，并保留在與相連的柱狀陣列61縱向共延伸的區(qū)域。在這種方式中，墨滴發(fā)生器柱狀陣列61的四個(gè)本原組的四個(gè)原始選擇跡線沿陣列朝打印頭基底的端部的陣列延伸。更具體地講，設(shè)置在打印頭基底長(zhǎng)度一半上的第一對(duì)本原組61a，61b的第一對(duì)原始選擇跡線保留在沿第一對(duì)本原組延伸的區(qū)域內(nèi)，同時(shí)設(shè)置在打印頭基底長(zhǎng)度另一半上的第二對(duì)本原組61c，61d的第二對(duì)原始選擇跡線保留在沿第二對(duì)本原組延伸的區(qū)域內(nèi)。
為了更容易地引用，原始選擇跡線86和相連的接地母線共同稱作能量跡線，其中接地母線將加熱電阻56和相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85電連接到焊接區(qū)74。同樣為了便于參考，原始選擇跡線86可以稱作高壓側(cè)或未接地的能量跡線。
一般地，各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的寄生電阻(或通電電阻)可通過(guò)能量跡線形成的寄生路徑補(bǔ)償不同場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85出現(xiàn)的寄生電阻變化，以便減少提供該加熱電阻器的能量的變化。尤其是，能量跡線形成寄生路徑，使場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)根據(jù)路徑上的位置變化的寄生電阻，可選擇各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的寄生電阻，使得各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的寄生電阻和能量跡線使場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)的寄生電阻的組合從一個(gè)墨滴發(fā)生器到另一個(gè)墨滴發(fā)生器的變化非常小。在加熱電阻器56都是基本相同的電阻值的情況下，各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的寄生電阻設(shè)置成能夠補(bǔ)償相連的能量跡線使不同的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85出現(xiàn)的寄生電阻的變化。通過(guò)這種方式，基本相同的能量提供給與能量跡線連接的焊接區(qū)，基本上相同的能量可以提供給不同的加熱電阻器56。
更具體地參考圖9和10，各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85包括多個(gè)電互連的漏極指87，其設(shè)置在硅基底111a上形成的漏區(qū)指89上(見(jiàn)圖5)；和多個(gè)電互連的源極指97，其與漏極87互相交叉或互相交錯(cuò)并設(shè)置在硅基底111a中形成的源區(qū)指99上。在各自端部互連的多晶硅柵極指91設(shè)置在硅基底111a上形成的薄柵氧化層93上。磷硅酸鹽玻璃層95將漏極87和源極97與硅基底111a分隔。多個(gè)導(dǎo)電漏極觸點(diǎn)88將漏極87電連接到漏區(qū)89，同時(shí)多個(gè)導(dǎo)電源極觸點(diǎn)98將源極97電連接到漏區(qū)99。
各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路占據(jù)的區(qū)域最好不大，各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的通電電阻最好很低，例如小于或等于14或16歐姆(即最多14或16歐姆)，這需要高效的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路。例如，通電電阻Ron與場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路區(qū)域A的關(guān)系可以是Ron＜(250,000歐姆平方微米)/A其中，面積A是平方微米(μm2)。這可通過(guò)厚度小于或等于800埃(即最多800埃)或柵極長(zhǎng)度小于4μm的柵氧化層93來(lái)實(shí)現(xiàn)。與扣熱電阻器具有低電阻相比，加熱電阻器的電阻至少為100歐姆可允許場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路制作的更小，因?yàn)榫哂休^大的加熱電阻值，從寄生效應(yīng)和加熱電阻器之間能量分布的角度考慮，較大的場(chǎng)效應(yīng)晶體管接通電阻是能夠容忍的。
作為特定的示例，漏極87、漏區(qū)89、源極97、源區(qū)99和多晶軌柵指91可基本正交或橫向于參考軸線L和接地母線181縱向長(zhǎng)度延伸。還有，對(duì)于各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85，橫向于參考軸線L的漏區(qū)89和源區(qū)99的長(zhǎng)度與橫向于參考軸線L的柵指的長(zhǎng)度相同，如圖6所示，這限定了橫向于參考軸線L的有源區(qū)的范圍。為了便于引用，漏極指87、漏區(qū)指89、源極指97、源區(qū)指99和多晶硅柵指91的范圍可以稱為這些元件的縱向范圍，在這個(gè)范圍，這些元件是長(zhǎng)而窄，具有帶狀或指狀。
通過(guò)說(shuō)明性實(shí)施例，各個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的通電電阻是通過(guò)控制源區(qū)指的縱向范圍或連續(xù)非接觸節(jié)段的長(zhǎng)度來(lái)分別形成的，其中，連續(xù)非接觸節(jié)段沒(méi)有電觸點(diǎn)88。例如，漏區(qū)指的連續(xù)非接觸節(jié)段可在漏區(qū)89的距加熱電阻56最遠(yuǎn)的端部開(kāi)始。特定的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的通電電阻隨連續(xù)非接觸漏區(qū)指節(jié)段長(zhǎng)度增加而增加。選擇這個(gè)長(zhǎng)度以確定特定場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的通電電阻。
在另一個(gè)示例，各場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的通電電阻可以通過(guò)選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的尺寸來(lái)形成。例如，橫向于參考軸線L的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的長(zhǎng)度可進(jìn)行選擇以確定通電電阻。
對(duì)于一個(gè)典型的實(shí)施例，其中特定場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的能量跡線通過(guò)合理的直接路徑通到焊接區(qū)74，該焊接區(qū)很接近打印頭結(jié)構(gòu)縱向分開(kāi)的端部，寄生電阻隨距打印頭最近端部的距離而增加，場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的通電電阻隨距此最近端部的距離而減少(使場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路更有效)，以便抵消能量跡線寄生電阻的增加。作為一個(gè)特定示例，對(duì)于從距加熱電阻器56最遠(yuǎn)的漏區(qū)指的端部開(kāi)始的各場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的連續(xù)非接觸漏指節(jié)段，這些節(jié)段的長(zhǎng)度隨打印頭結(jié)構(gòu)的縱向分開(kāi)端部最近一個(gè)的距離而減少。
各個(gè)接地母線181由與場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的漏極87和源極97相同的薄膜金屬化層形成，包括源區(qū)和漏區(qū)89，99和多晶柵91的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的有源區(qū)在相連的接地母線181的下面有利地延伸。這樣可允許接地母線和場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路陣列占據(jù)較窄的區(qū)域，從而允許有更窄的薄膜基底，因此成本更低。
另外，在一個(gè)實(shí)施例中，其中漏區(qū)指的連續(xù)非接觸節(jié)段在距加熱電阻器56最遠(yuǎn)的漏區(qū)指的端部開(kāi)始，橫向或側(cè)向于參考軸線L和朝向相連的加熱電阻器56的各個(gè)接地母線181的范圍，當(dāng)連續(xù)的非接觸漏指部分的長(zhǎng)度增加時(shí)，可增加，因漏極不需要在這樣的連續(xù)非接觸漏指部分上延伸。換句話，接地母線181的寬度W可通過(guò)增加接地母線重疊場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的有源區(qū)的量來(lái)增加，這取決于連續(xù)非接觸漏區(qū)節(jié)段的長(zhǎng)度。這樣的實(shí)現(xiàn)不需要增加接地母線181和相連的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路陣列81占據(jù)的區(qū)域的寬度，因?yàn)樵撛黾邮峭ㄟ^(guò)增加接地母線和場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85的有源區(qū)之間的重疊量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在任何特定的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路85，接地母線可通過(guò)漏區(qū)的非接觸節(jié)段的長(zhǎng)度來(lái)有效地重疊橫向于參考軸線L的有源區(qū)。
對(duì)于特定的實(shí)施例，其中連續(xù)非接觸漏區(qū)節(jié)段在距加熱電阻器56最遠(yuǎn)的漏區(qū)指的端部開(kāi)始，并且這種連續(xù)非接觸漏區(qū)節(jié)段隨距打印頭結(jié)構(gòu)的最近端部的距離而減少，接地母線181的寬度W隨連續(xù)非接觸漏區(qū)節(jié)段的長(zhǎng)度變化進(jìn)行的調(diào)制或變化使接地母線具有隨著接近打印頭結(jié)構(gòu)最近端而增加的寬度W181，如圖9所示。由于共用電流量隨接近焊接區(qū)74而增加，這樣可有利地使接地母線的電阻隨接近焊接區(qū)74而減少。
減少接地母線電阻還可以通過(guò)將接地母線181的一部分側(cè)向延伸到解碼邏輯電路35之間的縱向間隔區(qū)域。例如，這些部分可側(cè)向延伸超過(guò)有源區(qū)，超過(guò)的距離為形成解碼邏輯電路35的區(qū)域所具有的寬度。
下面的與墨滴發(fā)生器柱狀陣列相連的電路部分可以容納在具有下面寬度的區(qū)域中，這些區(qū)在圖6和8中用在寬度值旁邊的規(guī)定名稱表示。
這些寬度是在與參考軸線L平齊的打印頭基底的縱向正交或側(cè)向上測(cè)得的。
參考圖11，其中顯示的是噴墨打印裝置20的示例的示意性透視圖，上面介紹的打印頭可以應(yīng)用在該裝置上。圖11的噴墨打印裝置20包括一般是由模制塑料材制成的殼體124包圍的底盤(pán)122。底盤(pán)122例如可由片狀金屬形成并包括垂直面板122a。打印介質(zhì)片通過(guò)自適打印介質(zhì)處理系統(tǒng)126穿過(guò)打印區(qū)125輸入，處理系統(tǒng)126包括輸入盤(pán)128，用于在打印前儲(chǔ)放打印介質(zhì)。打印介質(zhì)可以是任何類(lèi)型的適當(dāng)?shù)目纱蛴〉钠瑺畈牧?，比如紙張、卡片、透明材料、聚酯薄膜和?lèi)似的材料，但為了方便起見(jiàn)，所顯示的實(shí)施例使用紙張作為打印介質(zhì)。一系列傳統(tǒng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滾筒，包括步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輥129，可以將打印介質(zhì)從輸入盤(pán)128移動(dòng)到打印區(qū)125。打印后，主動(dòng)輥129驅(qū)動(dòng)打印完的紙片到達(dá)一對(duì)可收回的輸出干燥翼構(gòu)件130，翼構(gòu)件顯示出可延伸以接收打印完的紙張。在翼構(gòu)件樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)收回到側(cè)面之前，翼構(gòu)件130將剛剛打印出的紙張保持在仍留在輸出盤(pán)132中進(jìn)行干燥的前面打印出的紙張上方一個(gè)很短的時(shí)間，如彎曲的箭頭133所示，然后使新打印出的紙張落入輸出盤(pán)132。打印介質(zhì)處理系統(tǒng)可包括一系列的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如滑動(dòng)長(zhǎng)度調(diào)節(jié)臂134和信封輸入槽口135，以容納不同尺寸的打印介質(zhì)，包括信件、法律文件用紙、A4紙、信封等等。
圖11的打印機(jī)還包括打印機(jī)控制器136，其示意性地顯示為微處理器，其設(shè)置在支撐在底盤(pán)垂直面板122a的后側(cè)面上的印制電路板139。打印機(jī)控制器136接受主機(jī)如個(gè)人計(jì)算機(jī)(未顯示)的指令并控制打印機(jī)的操作，包括打印介質(zhì)穿過(guò)打印區(qū)125前進(jìn)，打印小車(chē)140的移動(dòng)，和將信號(hào)傳到墨滴發(fā)生器40。
具有平行于小車(chē)掃描軸線的縱軸的打印小車(chē)滑動(dòng)桿138受到底盤(pán)122的支撐，以充分支持打印小車(chē)140沿小車(chē)掃描軸線往復(fù)直線移動(dòng)或掃描。打印小車(chē)140支撐第一和第二可取下的噴墨打印頭墨盒150，152(有時(shí)稱為墨筆、打印墨盒或墨盒)。打印墨盒150，152包括各自的打印頭154，156，打印頭各自具有一般是面向下的噴嘴，用于通常向下噴射墨水到位于打印區(qū)125的打印介質(zhì)的一部分。更具體地，打印墨盒150，152通過(guò)鎖定機(jī)構(gòu)夾緊在打印小車(chē)140上，鎖定機(jī)構(gòu)包括夾緊桿、鎖定件或鎖定唇170，172。
用于參考，打印介質(zhì)通過(guò)打印區(qū)125沿介質(zhì)軸線前進(jìn)，介質(zhì)軸線平行于打印介質(zhì)部分的切線方向，打印介質(zhì)在墨盒150，152的噴嘴的下面并橫穿噴嘴。如果介質(zhì)軸線和小車(chē)軸線位于相同的平面，如圖11所示，兩個(gè)軸線將互相正交。
打印小車(chē)背面的防轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與水平設(shè)置的防樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)桿185接合，防樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)桿與底盤(pán)122的垂直面板122a整體形成，可防止打印小車(chē)140繞滑動(dòng)桿138向前作樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
在所顯示的實(shí)施例，打印墨盒150是單色打印墨盒，而打印墨盒152是三色打印墨盒。
打印墨盒140在以普通方式驅(qū)動(dòng)的循環(huán)帶158的驅(qū)動(dòng)下沿滑動(dòng)桿138移動(dòng)，線形編碼帶159用于檢測(cè)打印墨盒140沿小車(chē)掃描軸線的位置，這可根據(jù)傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行。
盡管上面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了介紹和顯示，在不脫離附屬的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍情況下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印頭，其包括；打印頭基底(11)，包括多個(gè)薄膜層；墨滴發(fā)生器(40)，具有三個(gè)形成于所述打印頭基底中并沿縱向延伸的并排的柱狀陣列(61)；各柱狀陣列的墨滴發(fā)生器可提供不同顏色的墨滴并具有至少96個(gè)墨滴發(fā)生器，所述墨滴發(fā)生器以墨滴發(fā)生器間距P間隔開(kāi)；所述柱狀陣列的墨滴發(fā)生器互相間的間距最多為1060微米；所述墨滴發(fā)生器可產(chǎn)生墨滴，所述墨滴的體積可實(shí)現(xiàn)沿平行于所述縱向打印軸線的具有不小于1/(2P)dpi分辨率的多道打??；和三個(gè)柱狀陣列(81)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路(85)，分別形成于所述打印頭基底，并接近所述柱狀陣列的墨滴發(fā)生器，以便向所述柱狀陣列的墨滴發(fā)生器提供能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述P位于1/300英寸到1/600英寸的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述墨滴發(fā)生器可發(fā)射體積在3到7皮升范圍內(nèi)的墨滴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述墨滴發(fā)生器包括加熱電阻器(56)，其電阻至少為100歐姆。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述打印頭還包括重疊在所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的有源區(qū)域的接地母線(181)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路具有通電電阻，其小于250,000歐姆·平方微米/A，其中A是場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的面積，單位為平方微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路具有柵氧化層(93)，其厚度最多為800埃。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路具有柵極，其長(zhǎng)度小于4微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路具有通電電阻，其最多為14歐姆。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路具有通電電阻，其最多為16歐姆。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述打印頭還包括能量跡線(86a，86b，86c，86d，181)，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路可補(bǔ)償所述能量跡線代表的寄生電阻。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的打印頭，其特征在于，選擇所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的各個(gè)通電電阻，以補(bǔ)償所述能量跡線帶來(lái)的寄生電阻的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的打印頭，其特征在于，選擇各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的尺寸，以設(shè)定所述通電電阻。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路包括漏極(87)；漏區(qū)(89)；漏極觸點(diǎn)(88)，可將所述漏極電連接到所述漏區(qū)；源極(97)；源區(qū)(99)；源極觸點(diǎn)(98)，可將所述源極電連接到所述源區(qū)；和其中，所述漏區(qū)用于設(shè)定各個(gè)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路的通電電阻，以補(bǔ)償所述能量跡線帶來(lái)的寄生電阻的變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭，其特征在于，所述漏區(qū)包括細(xì)長(zhǎng)的漏區(qū)，各細(xì)長(zhǎng)的漏區(qū)包括連續(xù)的非接觸部分，對(duì)其長(zhǎng)度進(jìn)行選擇以設(shè)定所述通電電阻。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述柱狀陣列的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路保持在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，所述區(qū)域的寬度最多為220微米。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各個(gè)所述柱狀陣列的場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路保持在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，所述區(qū)域的寬度最多為350微米。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述打印頭基底具有長(zhǎng)度LS和寬度WS，其中LS/WS大于2.7。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的打印頭，其特征在于，所述WS大約為4200微米。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的打印頭，其特征在于，所述WS大約為3400微米。
全文摘要
一種窄的噴墨打印頭(100)，其具有三個(gè)柱狀陣列(61)的墨滴發(fā)生器(40)，可以一定的打印分辨率進(jìn)行多道彩色打印，介質(zhì)軸線點(diǎn)間距小于墨滴發(fā)生器的噴嘴間距。更具體地，該噴墨打印頭包括高阻加熱電阻器(56)和高效場(chǎng)效應(yīng)晶體管驅(qū)動(dòng)電路(85)，這些晶體管電路可補(bǔ)償能量跡線(86a，86b，86c，86d，181)所帶來(lái)的寄生電阻的變化。
文檔編號(hào)B41J2/14GK1430554SQ01810184
公開(kāi)日2003年7月16日 申請(qǐng)日期2001年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月30日
發(fā)明者J·M·托爾格森, R·N·K·布勞寧, M·H·麥肯茲, M·D·米勒, A·W·巴科姆 申請(qǐng)人:惠普公司