專利名稱：能量平衡的打印頭設計的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明大體上涉及噴墨印刷，更具體地涉及具有配置成可補償供電跡線(power trace)的寄生電阻的場效應晶體管(FET)驅(qū)動電路的薄膜噴墨打印頭。
噴墨印刷技術(shù)已發(fā)展得比較成熟。商業(yè)產(chǎn)品如計算機打印機、繪圖機和傳真機已經(jīng)采用了噴墨技術(shù)來實現(xiàn)，以便產(chǎn)生印刷媒體。例如，在Hewlett-Packard Journal第36卷第5期(1985年5月)；第39卷第5期(1988年10月)；第43卷第4期(1992年8月)；第43卷第6期(1992年12月)；以及第45卷第1期(1994年2月)中的多篇文章中介紹了惠普公司對噴墨技術(shù)的貢獻；所有這些文章均通過引用結(jié)合于本文中。
通常來說，噴墨圖像是按照墨滴在印刷媒體上的精確布置而形成的，墨滴由墨滴產(chǎn)生裝置如噴墨打印頭噴出。典型地說，噴墨打印頭由可在印刷媒體的表面上橫向移動的可動打印架所支撐，并受到控制從而按照微型計算機或其它控制器的指令在適當?shù)臅r間噴射出墨滴，其中施加墨滴的定時對應于待印刷圖像的像素圖案。
典型的惠普噴墨打印頭包括孔板上的精確形成的噴嘴陣列，孔板與墨水阻擋層相連，而墨水阻擋層又與薄膜底部結(jié)構(gòu)相連，薄膜底部結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)墨水噴射的熱電阻器和用于啟動此電阻器的裝置的功能。墨水阻擋層形成了包括有位于相關(guān)墨水噴射電阻器之上的墨水腔的墨水通道，而且孔板中的噴嘴與相關(guān)墨水腔對準。墨滴產(chǎn)生器的區(qū)域由墨水腔以及與墨水腔相鄰的薄膜底部結(jié)構(gòu)和孔板的一部分形成。
薄膜底部結(jié)構(gòu)通常由例如為硅的襯底組成，在上面形成了各種薄膜層，這些薄膜層可形成薄膜墨水噴射電阻器、用于啟動電阻器的裝置以及通向為打印頭提供外部電連接的焊接區(qū)的互連結(jié)構(gòu)。墨水阻擋層通常為聚合物材料，其作為干膜與薄膜底部結(jié)構(gòu)層疊在一起，并設計成可光致成形(photodefinable)和可UV固化及可熱固化。在槽供給設計的噴墨打印頭中，墨水通過形成于襯底中一個或多個墨水供給槽從一個或多個墨水貯槽供應到各個墨水腔中。
在上面提到的1994年2月的Hewlett-Packard Journal第44頁中介紹了孔板、墨水阻擋層和薄膜底部結(jié)構(gòu)的物理排列的一個示例。在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利4719477和美國專利5317346中闡述了噴墨打印頭的其它示例，這兩個專利均通過引用結(jié)合于本文中。
關(guān)于薄膜噴墨打印頭的考慮包括在采用更多的墨滴產(chǎn)生器和/或墨水供給槽的同時增大襯底尺寸和/或襯底脆性。因此就需要一種緊湊的具有許多墨滴產(chǎn)生器的噴墨打印頭。


圖1B是墨滴產(chǎn)生器和采用本發(fā)明的噴墨打印頭的原始選擇的布置的未按比例的示意性頂視平面圖。
圖2A是墨滴產(chǎn)生器和圖1A所示噴墨打印頭的接地母線的布置的未按比例的示意性頂視平面圖。
圖2B是墨滴產(chǎn)生器和圖1B所示噴墨打印頭的接地母線的布置的未按比例的示意性頂視平面圖。
圖3A是圖1A所示噴墨打印頭的示意性局部剖開的透視圖。
圖3B是圖1B所示噴墨打印頭的示意性局部剖開的透視圖。
圖4A是圖1A所示噴墨打印頭的未按比例的示意性局部頂視平面圖。
圖4B是圖1B所示噴墨打印頭的未按比例的示意性局部頂視平面圖。
圖5是圖1A和1B所示打印頭的薄膜底部結(jié)構(gòu)的通用層結(jié)構(gòu)的示意性表示。
圖6是大體顯示了代表性FET驅(qū)動電路陣列和圖1A及1B所示打印頭的接地母線的布置的局部頂視平面圖。
圖7是表示了熱電阻器和圖1A及1B所示打印頭的FET驅(qū)動電路的電連接的電路示意圖。
圖8是圖1A和1B所示打印頭的代表性原始選擇跡線的示意性平面圖。
圖9是FET驅(qū)動電路和圖1A及1B所示打印頭的接地母線的說明性實施例的示意性平面圖。
圖10是圖9所示FET驅(qū)動電路的示意性側(cè)剖視圖。
圖11是采用了本發(fā)明打印頭的打印機的未按比例的示意性透視圖。
本發(fā)明的詳細介紹在下面的詳細介紹和一些附圖中，相似的部件采用相似的標號來表示。
現(xiàn)在參考圖1A-4A和圖1B-4B，其中示意性地顯示了采用本發(fā)明的噴墨打印頭100A，100B的未按比例的示意性平面圖和透視圖，噴墨打印頭100A，100B通常包括(a)薄膜底部結(jié)構(gòu)或模板11，其包括襯底如硅并具有多個形成于其上的薄膜層，(b)設置于薄膜底部結(jié)構(gòu)11之上的墨水阻擋層12，以及(c)孔板或噴嘴板13，其與墨水阻擋層12的上部層疊式地相連。
薄膜底部結(jié)構(gòu)11包括集成電路模板，其例如可依照傳統(tǒng)的集成電路技術(shù)制成，如圖5示意性地所示，其一般包括硅襯底111a、FET柵和介電層111b、電阻層111c以及第一金屬化層111d。有源器件例如在這里更具體地介紹的FET驅(qū)動電路形成于硅襯底111a以及FET柵和介電層111b的上部，F(xiàn)ET柵和介電層111b包括有柵氧化層、多晶硅柵以及位于電阻層111c附近的介電層。薄膜熱電阻器56由電阻層111c和第一金屬化層111d的各自圖案結(jié)構(gòu)形成。薄膜底部結(jié)構(gòu)還包括合成鈍化層111e，其例如包括氮化硅層和碳化硅層；以及鉭機械鈍化層111f，其至少覆蓋在熱電阻器56之上。金導電層111g覆蓋在鉭層111f之上。
墨水阻擋層12由干膜形成，其被熱壓層疊在薄膜底部結(jié)構(gòu)11上并被光致成形，從而在其中形成了位于熱電阻器56之上的墨水腔19和墨水通道29。在金層中薄膜底部結(jié)構(gòu)11的縱向隔開的相對端部處形成了金焊接區(qū)74，其用于形成外部電連接并且未被墨水阻擋層12所覆蓋。作為說明性示例，阻擋層材料包括丙烯酸基的光聚合物干膜，例如可從美國特拉華州Wilmington的E.I.duPont de Nemours公司買到的“Parad”牌光聚合物干膜。類似的干膜包括其它的duPont產(chǎn)品如“Riston”牌干膜以及由其它化學品供應商制造的干膜。孔板13包括如由聚合物材料制成的平面襯底，其中孔由激光燒蝕形成，例如如共同轉(zhuǎn)讓的美國專利5469199中所公開的，此專利通過引用結(jié)合于本文中?？装逡部砂婂兘饘偃珂?。
如圖3A和3B所示，更具體地說，墨水阻擋層12中的墨水腔19設置在各個墨水噴射熱電阻器56之上，各墨水腔19通過將形成于阻擋層12中的相互連接的腔開口的邊或壁形成。墨水通道29由形成于阻擋層12中的其它開口形成，并與各個墨水噴射腔19整體地相連。墨水通道29朝向相鄰墨水供給槽71的供給邊打開，并接受來自此墨水供給槽中的墨水。
孔板13包括位于各個墨水腔19之上的孔或噴嘴21，使得各墨水噴射熱電阻器56、相關(guān)的墨水腔19以及相關(guān)的孔21對齊，并形成了一個墨滴產(chǎn)生器40。各熱電阻器具有至少為100歐姆的標稱電阻，例如約120或130歐姆，并且包括如圖9所示的分段電阻器，其中熱電阻器56包括通過金屬化區(qū)域59相連的兩個電阻區(qū)域56a，56b。此電阻器結(jié)構(gòu)提供了比相同面積的單一電阻區(qū)域更大的電阻。
雖然所公開的打印頭被描述為具有一個阻擋層和一個單獨的孔板，但應當理解，打印頭也可采用一個整體的阻擋層/孔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，其中此結(jié)構(gòu)例如可采用在多次曝光工藝中曝光然后顯影的單一光聚合物層來制成。
墨滴產(chǎn)生器40設置成列形陣列或組61，其沿基準軸線L延伸并相對于基準軸線L相互間側(cè)向或橫向地間隔開。各墨滴產(chǎn)生器組的熱電阻器56通常與基準軸線L對齊，并具有預定的沿基準軸線L的中心到中心的間隔或噴嘴間距P。噴嘴間距P可以為1/600英寸或更大，例如1/300英寸。墨滴產(chǎn)生器的各列形陣列61包括例如100個或更多墨滴產(chǎn)生器(即至少100個墨滴產(chǎn)生器)。
作為說明性示例，薄膜底部結(jié)構(gòu)11可以為矩形，其相對邊51，52是長度尺寸為LS且縱向間隔開的縱向邊，相對邊53，54的寬度或側(cè)向尺寸為WS且小于薄膜底部結(jié)構(gòu)11的長度LS。薄膜底部結(jié)構(gòu)11的縱向范圍為沿著平行于基準軸線L的邊51，52。在使用中，基準軸線L與通常被稱為媒體前進軸線的軸線對齊。為方便起見，薄膜底部結(jié)構(gòu)的縱向隔開的端部也由用于表示此端部的邊緣的標號53，54來表示。
雖然墨滴產(chǎn)生器的各列形陣列61的墨滴產(chǎn)生器40顯示為基本上共線，然而應當理解，墨滴產(chǎn)生器陣列中的一些墨滴產(chǎn)生器40可以稍稍偏離于列中心線，例如用于補償噴射延遲。
在這里各墨滴產(chǎn)生器40包括一個熱電阻器56，熱電阻器相應地設置在與墨滴產(chǎn)生器的列形陣列相對應的列形組或陣列中。為方便起見，熱電阻器陣列或組將由相同的標號61來表示。
更具體地說，圖1A，2A，3A，4A所示的打印頭100A的薄膜底部結(jié)構(gòu)11包括三個墨水供給槽71，它們與基準軸線L對齊并相對于基準軸線L相互橫向間隔開。墨水供給槽71分別為三個墨滴產(chǎn)生器組61供應墨水，在說明性示例中它們位于由它們分別供給墨水的墨滴產(chǎn)生器組的同一側(cè)。通過這種方式，各墨水供給槽71沿單個供給邊來供應墨水。作為特定示例，各墨水供給槽提供一種顏色的墨水，其顏色與其它墨水供給槽所提供的墨水顏色不同，例如為青色、黃色和品紅色。
更具體地說，圖1B，2B，3B，4B所示的打印頭100B的薄膜底部結(jié)構(gòu)11包括兩個墨水供給槽71，它們與基準軸線L對齊并相對于基準軸線L相互橫向間隔開。墨水供給槽71分別為位于兩個墨水供給槽71的兩側(cè)的四個墨滴產(chǎn)生器的列61供應墨水，其中墨水通道朝向由薄膜底部結(jié)構(gòu)中的相關(guān)墨水供給槽所形成的邊打開。通過這種方式，各墨水供給槽的相對邊形成了供給邊，各墨水供給槽包括一個雙邊的墨水供給槽。作為特定的實施例，圖1B，2B，3B，4B所示的打印頭100B為單色打印頭，其中各墨水供給槽71提供相同顏色如黑色的墨水，使得墨滴產(chǎn)生器的全部四列61產(chǎn)生相同顏色的墨滴。
形成于打印頭100A，100B的薄膜底部結(jié)構(gòu)11中的列形FET驅(qū)動電路陣列81分別與墨滴產(chǎn)生器40的列形陣列61相鄰且相連，陣列81如圖6示意性所示并用于墨滴發(fā)生器的代表性列形陣列61中。各FET驅(qū)動電路陣列81包括多個FET驅(qū)動電路85，其漏極通過熱電阻器引線57a分別與各個熱電阻器56相連。列形接地母線181與各FET驅(qū)動電路陣列81和相關(guān)的墨滴產(chǎn)生器陣列相連，母線181上電連接了相關(guān)FET驅(qū)動電路陣列81的所有FET驅(qū)動電路85的源極。FET驅(qū)動電路的各列形陣列81和相關(guān)的接地母線181沿墨滴產(chǎn)生器的相關(guān)列形陣列61縱向地延伸，并至少與相關(guān)的列形陣列61縱向共延。各接地母線181在打印頭結(jié)構(gòu)的一端與至少一個焊接區(qū)74電連接，并在打印頭結(jié)構(gòu)的另一端與至少一個焊接區(qū)74電連接，如圖1A和1B示意性所示。
與將在下面介紹的熱電阻器引線57b以及FET驅(qū)動電路85的漏極和源極一樣，接地母線181和熱電阻器引線57a形成于薄膜底部結(jié)構(gòu)11的金屬化層111d(圖5)中。
FET驅(qū)動電路的各列形陣列的FET驅(qū)動電路85由解碼器邏輯電路35的相關(guān)列形陣列31來控制，邏輯電路35可對與適當焊接區(qū)74(圖6)相連的相鄰地址總線33上的地址信息進行解碼。地址信息可識別將被墨水噴射能量所激勵的墨滴產(chǎn)生器，這將在下文中進一步討論，并被解碼器邏輯電路35使用以接通所定地址或所選擇的墨滴產(chǎn)生器的FET驅(qū)動電路。
如圖7示意性地所示，各熱電阻器56的一個端子通過原始選擇跡線與可接收墨水噴射的原始選擇信號PS的焊接區(qū)74相連。通過這種方式，由于各熱電阻器56的另一端子與相關(guān)FET驅(qū)動電路85的漏極端子相連，因此，如果相關(guān)FET驅(qū)動電路由相關(guān)解碼器邏輯電路35控制而接通，那么墨水噴射能量PS將提供給熱電阻器56。
如用于墨滴產(chǎn)生器的代表性列形陣列61的圖8示意性所示，墨滴產(chǎn)生器的列形陣列61的墨滴產(chǎn)生器可組成連續(xù)相鄰的墨滴產(chǎn)生器的四個原始組61a，61b，61c，61d，一個特定原始組的熱電阻器56與四個原始選擇跡線86a，86b，868c，g6d中的同一個相連，使得一個特定原始組的墨滴產(chǎn)生器并聯(lián)地與同一墨水噴射原始選擇信號PS可切換地耦合。對于一個列形陣列中的墨滴產(chǎn)生器的數(shù)目N為4的整數(shù)倍的特定示例來說，各原始組包括N/4個墨滴產(chǎn)生器。作為參考，原始組61a，61b，61c，61d從側(cè)邊53朝向側(cè)邊54按順序地排列。
圖8具體地顯示出了用于墨滴產(chǎn)生器的相關(guān)列形陣列61和FET驅(qū)動電路85的相關(guān)列形陣列81(圖6)的原始選擇跡線86a，86b，868c，86d的示意性頂視平面圖，這些跡線例如由位于FET驅(qū)動電路的相關(guān)陣列81和接地母線181之上并與之介電隔開的金金屬化層111g(圖5)中的跡線所形成。原始選擇跡線86a，86b，868c，86d通過形成于金屬化層111d中的電阻器引線57b(圖8)以及在原始選擇跡線和電阻器引線57b之間延伸的互連通路58(圖9)而分別與四個原始組61a，61b，61c，61d電連接。
第一原始選擇跡線86a沿第一原始組61a縱向地延伸，覆蓋了各自與第一原始組61a的熱電阻器56相連的熱電阻器引線57b的一部分(圖9)，并通過通路58(圖9)與此熱電阻引線57b相連。第二原始選擇跡線86b包括沿第二原始組61b延伸且覆蓋了各自與第二原始組61b的熱電阻器56相連的熱電阻器引線57b的一部分(圖9)的部分，并通過通路58與此熱電阻引線57b相連。第二跡線86b還包括沿第一原始選擇跡線86a在第一原始選擇跡線86a的與第一原始組61a的熱電阻器56相反一側(cè)上延伸的另一部分。第二原始選擇跡線86b通常為L形，其中第二部分比第一部分更窄，使得可繞過比第二原始選擇跡線86b的較寬部分更窄的第一原始選擇跡線86a。
第一和第二原始選擇跡線86a，86b通常至少與第一和第二原始組61a，61b縱向共延，并分別與位于最接近第一和第二原始選擇跡線86a，86b的側(cè)邊53處的各個焊接區(qū)74適當?shù)叵噙B。
第四原始選擇跡線86d沿第四原始組61d縱向地延伸，覆蓋了與第四原始組61d的熱電阻器56相連的熱電阻器引線57b的一部分(圖9)，并通過通路58與此熱電阻引線57b相連。第三原始選擇跡線86c包括沿第三原始組61c延伸且覆蓋了與第三原始組61c的熱電阻器56相連的熱電阻器引線57b的一部分(圖9)的部分，并通過通路58與此熱電阻引線57b相連。第三原始選擇跡線86c還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通常為L形，其中第二部分比第一部分更窄，使得可繞過比第三原始選擇跡線86c的較寬部分更窄的第四原始選擇跡線86d。
第三和第四原始選擇跡線86c，86d通常至少與第三和第四原始組61c，61d縱向共延，并分別與位于最接近第三和第四原始選擇跡線86c，86d的側(cè)邊54處的各個焊接區(qū)74適當?shù)叵噙B。
作為特定示例，用于墨滴產(chǎn)生器的列形陣列61的原始選擇跡線86a，86b，86c，86d覆蓋了FET驅(qū)動電路和與墨滴產(chǎn)生器的列形陣列相連的接地母線，并包含在與相關(guān)列形陣列61縱向共延的區(qū)域內(nèi)。通過這種方式，用于墨滴產(chǎn)生器的列形陣列61的四個原始組的四個原始選擇跡線沿著陣列朝向打印頭襯底的端部延伸。更具體地說，位于打印頭襯底長度的一半內(nèi)的用于第一對原始組61a，61b的第一對原始選擇跡線包含在沿著這個第一對原始組延伸的區(qū)域內(nèi)，而位于打印頭襯底長度的另一半內(nèi)的用于第二對原始組61c，61d的第二對原始選擇跡線包含在沿著這個第二對原始組延伸的區(qū)域內(nèi)。
為方便起見，原始選擇跡線86、與熱電阻器56電連接的相關(guān)接地母線以及與焊接區(qū)74相連的相關(guān)FET驅(qū)動電路85統(tǒng)稱為供電跡線。同樣為方便起見，原始選擇跡線86可稱為高端或非接地供電跡線。
通常來說，各FET驅(qū)動電路85的寄生電阻(接通電阻)被配置成可補償由供電跡線形成的寄生通路所帶給不同F(xiàn)ET驅(qū)動電路85的寄生電阻的變化，從而可以減小供應給熱電阻器的能量變化。特別是，供電跡線形成了寄生通路，其為FET電路帶來了隨通路上的位置而變化的寄生電阻，可選擇各FET驅(qū)動電路85的寄生電阻，使得為FET電路帶來的各FET驅(qū)動電路85的寄生電阻和供電跡線的寄生電阻的組合從一個墨滴產(chǎn)生器到另一墨滴產(chǎn)生器只是稍稍地變化。在這里熱電阻器56全部具有基本上相同的電阻，因此各FET驅(qū)動電路85的寄生電阻配置成可補償帶給不同F(xiàn)ET驅(qū)動電路85的相關(guān)供電跡線的寄生電阻的變化。通過這種方式，就為與供電跡線相連的焊接區(qū)提供基本上相同的能量而言，可為不同的熱電阻器56提供基本上相同的能量。
更具體地參考圖9和10，各FET驅(qū)動電路85包括多個位于形成于硅襯底111a(圖5)中的漏極區(qū)指形件89上方的相互電連接的漏極指形件87，以及多個與漏極87相互交叉或交錯并位于形成于硅襯底111a中的源極區(qū)指形件99上方的相互電連接的源極指形件97。在各端部互連的多晶硅柵極指形件91設置在形成于硅襯底111a上的薄柵氧化層93之上。磷硅酸鹽玻璃層95將漏極87和源極97與硅襯底111a隔開。多個導電漏極接點88將漏極87和漏極區(qū)89電連接，而多個導電源極接點98將源極97和源極區(qū)99電連接。
各FET驅(qū)動電路所占據(jù)的面積最好較小，各FET驅(qū)動電路的接通電阻最好較低，例如小于或等于14或16歐姆(即至多14或16歐姆)，這就需要高效的FET驅(qū)動電路。例如，接通電阻Ron與FET驅(qū)動電路的面積A的關(guān)系如下Ron＜(250000歐姆·微米2)/A其中面積A的單位為微米2(μm2)。這例如可通過厚度小于或等于800埃(即至多800埃)或柵極長度小于4μm的柵氧化層93來實現(xiàn)。另外，熱電阻器的電阻至少為100歐姆，這樣就允許FET電路可制成與熱電阻器的電阻更低的情況相比更小，這是因為從寄生電阻器和熱電阻器之間的能量分布的考慮出發(fā)，在熱電阻器的電阻值較大的情況下可以承受更大的FET接通電阻。
作為特定示例，漏極87、漏極區(qū)89、源極97、源極區(qū)99和多晶硅柵極指形件91可基本上垂直或橫向于基準軸線L并在接地母線181的縱向范圍內(nèi)延伸。另外，對于各FET電路85，橫向于基準軸線L的漏極區(qū)89和源極區(qū)99的范圍與橫向于基準軸線L的柵極指形件的范圍相同，如圖6所示，其中定義了橫向于基準軸線L的有源區(qū)的范圍。為方便起見，漏極指形件87、漏極區(qū)89、源極指形件97、源極區(qū)99和多晶硅柵極指形件91的范圍在這里稱為這些部件的縱向范圍，這是因為這些部件長且窄，為條形或指形。
作為說明性示例，各FET電路85的接通電阻通過控制漏極區(qū)指形件的連續(xù)非接觸部分的縱向范圍或長度來單獨地配置，其中連續(xù)非接觸部分沒有電接點88。例如，漏極區(qū)指形件的連續(xù)非接觸部分可在離熱電阻器56最遠的漏極區(qū)89的端部處開始。特定FET電路85的接通電阻隨著連續(xù)非接觸部分的漏極區(qū)指形件的長度增加而增大，可選擇此長度以確定特定FET電路85的接通電阻。
作為另一示例，各FET電路85的接通電阻通過選擇FET電路的大小來配置。例如，可選擇橫向于基準軸線L的FET電路的范圍以定義接通電阻。
在特定FET電路85的供電跡線為通向位于打印頭結(jié)構(gòu)的最近一個縱向單獨端部上的焊接區(qū)74的合理的直接路徑的典型實施例中，寄生電阻隨著離打印頭的最近端部的距離而增大，F(xiàn)ET電路85的接通電阻隨著離這個最近端部的距離而減小(這使得FET電路更有效)，這樣就抵消了供電跡線的寄生電阻的增加。作為一個特定示例，對于從離熱電阻器56最遠的漏極區(qū)指形件的端部處開始的各個FET電路85的連續(xù)非接觸的漏極指形件部分，此部分的長度隨著離打印頭結(jié)構(gòu)的最近一個縱向單獨端部的距離而減小。
各接地母線181由與FET電路85的漏極87和源極97相同的薄膜金屬化層形成，由源極區(qū)和漏極區(qū)89，99以及多晶硅柵91組成的各FET電路的有源區(qū)域最好在相關(guān)的接地母線181之下延伸。這就允許了接地母線和FET電路陣列占據(jù)較窄的區(qū)域，這又允許了實現(xiàn)更窄的薄膜底部結(jié)構(gòu)，因而其成本更低。
另外，在漏極區(qū)指形件的連續(xù)非接觸部分從離熱電阻器56最遠的漏極區(qū)指形件端部處開始的實施例中，橫向于或側(cè)向于基準軸線L且朝向相關(guān)熱電阻器56的各接地母線181的范圍隨著連續(xù)非接觸的漏極指形件部分的長度的增加而增大，這是因為漏極不必延伸到這個連續(xù)非接觸的漏極指形件部分。換句話說，根據(jù)連續(xù)非接觸的漏極區(qū)部分的長度，通過增加接地母線覆蓋在FET驅(qū)動電路85的有源區(qū)域上的量，可以增大接地母線181的寬度W。無須增大接地母線181及其相關(guān)的FET驅(qū)動電路陣列81所占據(jù)的區(qū)域的寬度就可以實現(xiàn)這一點，這是因為此增加可以通過增大接地母線和FET驅(qū)動電路85的有源區(qū)域之間的重疊量來實現(xiàn)。實際上，在任一特定的FET電路85上，接地母線以基本上為漏極區(qū)的非接觸部分的長度而重疊在橫向于基準軸線L的有源區(qū)域上。
對于連續(xù)非接觸的漏極區(qū)部分從離熱電阻器56最遠的漏極區(qū)指形件端部處開始而且此連續(xù)非接觸的漏極區(qū)部分的長度隨著離打印頭結(jié)構(gòu)的最近端部的距離而減小的特定示例中，接地母線181的寬度W隨連續(xù)非接觸的漏極區(qū)部分的長度變化而調(diào)節(jié)或變化，這就提供了具有寬度W181的接地母線，此寬度隨著靠近打印頭結(jié)構(gòu)的最近端部而增大，如圖8所示。由于共享電流量隨著靠近焊接區(qū)74而增大，這種形狀有利地提供了電阻隨著靠近焊接區(qū)74而減小的接地母線。
還可以通過將接地母線181的一部分側(cè)向延伸到解碼器邏輯電路35之間的縱向間隔區(qū)域內(nèi)來減小接地母線的電阻。例如，此部分可側(cè)向延伸到有源區(qū)域之外，其伸出量為解碼器邏輯電路35形成于其中的區(qū)域的寬度。
與墨滴產(chǎn)生器的列形陣列相連的下述電路部分可包含在具有下述寬度的各個區(qū)域中，這些寬度通過遵循寬度值的標號而表示于圖6和8中。
這些寬度是垂直于或側(cè)向于與基準軸線L對齊的打印頭襯底的縱向范圍來測量的。
現(xiàn)在參考圖11，圖中顯示了采用了上述打印頭的噴墨印刷裝置20的一個示例的示意性透視圖。圖11所示的噴墨印刷裝置20包括由外殼或封殼124所包圍的底架122，外殼通常為模制的塑料材料。底架122例如由金屬板制成，并包括垂直面板122a。印刷媒體片在自適應的印刷媒體處理系統(tǒng)126的作用下單個地通過印刷區(qū)域125，系統(tǒng)126包括用于在印刷前存儲印刷媒體的供給托盤128。印刷媒體可以是任一種適當?shù)目捎∷⑵模缂垙?、卡片、幻燈片、聚酯薄膜等，但為方便起見，所示實施例采用紙張作為印刷媒體。采用包括有由步進電機驅(qū)動的主動滾子129在內(nèi)的一系列傳統(tǒng)的電機驅(qū)動的滾子來使印刷媒體從供給托盤128運動到印刷區(qū)域125中。在印刷后，主動滾子129將已印刷的紙片驅(qū)動到一對可收回的輸出烘干側(cè)邊部件130上，在圖中其顯示為已展開以接受已印刷的紙片。在如彎曲箭頭133所示樞軸轉(zhuǎn)動地收回到側(cè)邊之前，側(cè)邊部件130將新印刷的紙片保持在仍在輸出托盤132中烘干的任何先前印刷的紙片上方一段較短時間，然后將新印刷的紙片放下到輸出托盤132上。印刷媒體處理系統(tǒng)可包括用于調(diào)節(jié)包括信紙、法律用紙、A4紙和信封等在內(nèi)的不同尺寸印刷媒體的一系列調(diào)節(jié)機構(gòu)，例如可滑動的長度調(diào)節(jié)臂134和信封供給槽135。
圖11所示的打印機還包括打印機控制器136，其示意性地顯示為微處理器，位于支撐于底盤垂直面板122a的后側(cè)上的印制電路板139上。打印機控制器136接收來自主機如個人計算機(未示出)的指令，控制打印機的操作，包括使印刷媒體通過印刷區(qū)域125前進、打印架140的運動以及對墨滴產(chǎn)生器40施加信號。
具有平行于打印架掃描軸線的縱向軸線的打印架滑動桿138由底架122支撐，從而充分地支撐打印架140以便進行往復平移運動或沿打印架掃描軸線的掃描運動。打印架140支撐可拆卸的第一和第二噴墨打印頭墨盒150，152(它們有時也稱為“墨筆”、“打印盒”或“墨盒”)。打印盒150，152包括單個打印頭154，156，其分別具有通常朝下的噴嘴，用于將墨水朝下地噴在處于印刷區(qū)域125中的印刷媒體的一部分上。更具體地說，打印盒150，152通過鎖緊機構(gòu)夾緊在打印架140上，鎖緊機構(gòu)包括夾緊桿、鎖定件或蓋170，172。
作為參考，印刷媒體沿媒體軸線通過印刷區(qū)域125前進，媒體軸線平行于位于墨盒150，152的噴嘴之下且被其橫穿過的印刷媒體的一部分的切線。如果媒體軸線與打印架軸線如圖11所示地處于相同平面上，那么它們應相互正交。
打印架背面上的防轉(zhuǎn)機構(gòu)與水平放置的防轉(zhuǎn)桿185相接合，防轉(zhuǎn)桿185與底架122的垂直面板122a形成一體，例如可防止打印架140繞滑動桿138的向前樞軸轉(zhuǎn)動。
作為說明性示例，打印墨盒150為單色打印墨盒，而打印墨盒152為三色打印墨盒。
例如根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)，打印架140可由環(huán)形帶158沿滑動桿138驅(qū)動，環(huán)形帶158可由傳統(tǒng)方式驅(qū)動，采用線性編碼帶159來檢測打印架140沿打印架掃描軸線的位置。
雖然上面已經(jīng)介紹和說明了本發(fā)明的特定實施例，然而對于本領域的技術(shù)人員來說，在不脫離由下述權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以對本發(fā)明進行各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印頭，包括包括多個薄膜層的打印頭襯底(11)；形成于所述打印頭襯底中并沿縱向軸線L延伸的墨滴產(chǎn)生器(40)的列形陣列(61)；各所述墨滴產(chǎn)生器具有熱電阻器(56)，其電阻為至少100歐姆；形成于所述打印頭襯底中并分別與所述墨滴產(chǎn)生器相連的FET電路(85)的列形陣列(81)，所述FET電路包括有源區(qū)域，各所述有源區(qū)域包括漏極區(qū)(89)、源極區(qū)(99)以及設置在柵氧化層(93)上的柵極(91)，各所述FET電路的接通電阻小于(250000歐姆·微米2)/A，其中A為此FET電路的面積，單位為微米2；與所述墨滴產(chǎn)生器和所述FET驅(qū)動電路相連的供電跡線(86a，86b，86c，86d，181)；和所述FET驅(qū)動電路配置成可補償由所述供電跡線所帶來的寄生電阻的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述柵氧化層的厚度至多為800埃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各所述FET電路的柵極長度小于4微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各所述FET電路的接通電阻至多為16歐姆。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各所述FET電路的接通電阻至多為14歐姆。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述FET電路的列形陣列包含于FET區(qū)域中，所述FET區(qū)域的寬度與所述縱向軸線L正交，所述寬度最多為350微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述FET電路的列形陣列包含于FET區(qū)域中，所述FET區(qū)域的寬度與所述縱向軸線L正交，所述寬度最多為250微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述供電跡線包括與所述FET電路的列形陣列重疊的接地母線(181)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的打印頭，其特征在于，所述接地母線具有橫向于所述縱向基準軸線L的寬度，其沿所述縱向基準軸線L而變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，各所述墨滴產(chǎn)生器的列形陣列組成M個原始組(61a，61b，61c，61d)，所述供電跡線包括M個分別與所述M個原始組相連的原始選擇跡線(86a，86b，86c，86d)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的打印頭，其特征在于，所述打印頭襯底包括縱向隔開的端部，M為偶數(shù)，所述M個原始選擇跡線中的M/2個與一個所述端部處的焊接區(qū)(74)電連接，所述M個原始選擇跡線中的另外M/2個與另一所述端部處的焊接區(qū)(74)電連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的打印頭，其特征在于，M為4。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的打印頭，其特征在于，所述M個原始選擇跡線重疊在所述FET驅(qū)動電路的一個相關(guān)列形陣列上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述墨滴產(chǎn)生器沿所述縱向基準軸線L間隔開至少1/600英寸。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的打印頭，其特征在于，所述墨滴產(chǎn)生器沿所述縱向基準軸線L間隔開至少1/300英寸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述熱電阻器的電阻至少為120歐姆。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，所述熱電阻器的電阻至少為130歐姆。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打印頭，其特征在于，可選擇所述FET電路的各個接通電阻來補償由所述供電跡線所帶來的寄生電阻的變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的打印頭，其特征在于，可選擇各所述FET電路的大小來設定所述接通電阻。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的打印頭，其特征在于，各所述FET電路包括漏極(87)；將所述漏極與所述漏極區(qū)電連接的漏極接點(88)；源極(97)；將所述源極與所述源極區(qū)電連接的源極接點(98)；和其中所述漏極區(qū)配置成可設定各所述FET電路的接通電阻，以補償由所述供電跡線所帶來的寄生電阻的變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的打印頭，其特征在于，所述漏極區(qū)包括具有連續(xù)的非接觸部分的細長漏極區(qū)，可選擇各所述連續(xù)非接觸部分的長度來設定所述接通電阻。
全文摘要
一種具有高效FET驅(qū)動電路(85)的窄噴墨打印頭(100A，100B)，驅(qū)動電路配置成可補償供電跡線(86a，86b，86c，86d，181)的寄生電阻。噴墨打印頭還包括重疊在FET驅(qū)動電路的有源區(qū)域上的接地母線(181)。
文檔編號B41J2/14GK1430553SQ01810181
公開日2003年7月16日 申請日期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, P·V·博伊德 申請人:惠普公司