(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を含む流体ジェットプリントヘッドであって、
流体を噴出する流体チャンバを規定する少なくとも１つの層と、
該流体チャンバと前記基板との間に配置された、平らな表面を有する抵抗層と、
該抵抗層と前記基板との間に配置された平らな導電層と
を含んでなり、該平らな導電層には少なくとも１つの空隙があり、平らな抵抗体が該空隙に形成されることによって該導電層と前記抵抗層とが直接に平行に接することができ、該平らな抵抗体が前記流体チャンバに位置合わせされている流体ジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記抵抗層と前記流体チャンバとの間に配置されたパッシベーション層をさらに含んでいる請求項１に記載の流体ジェットプリントヘッド。
【請求項３】
前記抵抗層と前記流体チャンバとの間に配置されたキャビテーション層をさらに含んでいる請求項１に記載の流体ジェットプリントヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載の流体ジェットプリントヘッドと、流体を収容するための本体と、前記流体ジェットプリントヘッドおよび前記本体と液通する流体送出システムとを含んでなる流体ジェットカートリッジ。
【請求項５】
請求項４に記載の流体ジェットカートリッジと、該流体ジェットカートリッジの前記流体ジェットプリントヘッドを横切って第１および第２の方向に媒体を動かす移動機構とを含んでいる記録装置。
【請求項６】
基板表面上に平らな抵抗体を作成する方法であって、
該基板表面上に絶縁物層を堆積するステップと、
該絶縁物層上に誘電層を堆積するステップと、
該誘電層をパターニングして、抵抗体領域を作成するステップと、
パターニングされた前記誘電層をエッチングして、前記絶縁物層上に所定の長さの抵抗体を有する誘電性抵抗体領域を形成するステップと、
該誘電性抵抗体領域の前記抵抗体に隣接するように、前記絶縁物層上に導電層を堆積して、前記抵抗体を形成するステップと、
該導電層および前記誘電性抵抗体領域を平坦化して、平らな抵抗体領域を形成するステップであって、前記所定の長さが、前記抵抗体に接する導電層の間の距離と等しいものであるステップと、
平坦化された前記導電層および前記誘電性抵抗体領域上に抵抗層を堆積するステップと、
前記所定の長さの方向とは別の方向から前記抵抗体を規定するために、該抵抗層をパターニングするステップと、
前記抵抗層をエッチングするステップと
を含んでなる方法。
【請求項７】
請求項６に記載の平らな抵抗体を作成するステップと、
前記平らな抵抗体領域の上に流体チャンバを規定する少なくとも１つの層を施すステップと
を含んでいるプリントヘッドを作成する方法。
【請求項８】
前記平らな抵抗体を形成して平らなパッシベーション層を堆積してから、前記流体チャンバを形成するステップをさらに含んでいる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記平らな抵抗体を形成し平らなキャビテーション層を堆積してから、前記流体チャンバを形成するステップをさらに含んでいる請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体ジェットプリンタにおいて用いるプリントヘッドの製造に関し、より詳細には、改良された寸法制御性（dimension control）および改良された段差被覆性（step coverage）を有する流体ジェットプリントカートリッジにおいて用いられる流体ジェットプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体ジェットプリントシステムのあるタイプは、圧電変換器（piezoelectric transducer）を用いて圧力パルスを生成し、それによって液滴（droplet）をノズルから吐出する。別のタイプの流体ジェットプリントシステムは、熱エネルギーを用いて、流体を満たしたチャンバ内に気泡を生成し、それによって液滴を吐出する。後者のタイプは、熱流体ジェット（thermal fluid-jet）またはバブルジェット(bubble jet)のプリントシステムと呼ばれている。
【０００３】
従来の熱流体ジェットプリンタは、その中に流体の小滴が形成されてプリント媒体に向かって噴出されるプリントカートリッジを含む。このようなプリントカートリッジは、オリフィス構造を有する流体ジェットプリントヘッドを含む。オリフィス構造は非常に小さなノズルを有し、それらのノズルを通って液滴が噴出される。流体ジェットプリントヘッド内にノズルに隣接して流体チャンバがあり、ここに噴出前の流体を保存する。流体供給容器に液体が通じている（以下、「液通する」とよぶ）流体チャネルを介して、流体が流体チャンバに送出される。流体供給容器は、例えば、プリントカートリッジの槽部に収容されている。
【０００４】
ノズルを通るインク等の液滴の噴出は、隣接する流体チャンバ内のある量の流体を急速に加熱することによって行うことができる。流体が気化して急激に膨張することによって、液滴がオリフィス構造のノズルを通って押し出される。このプロセスは、一般的に「発射（firing）」として知られている。チャンバ内の流体が、ノズルに隣接して配置され位置合わせされた抵抗体等の変換器で加熱されることができる。
【０００５】
インクジェットカートリッジ等の従来の熱流体ジェットプリントヘッド装置においては、加熱要素として薄膜抵抗体を用いる。このような薄膜装置においては、通常、断熱および絶縁を行う基板上に抵抗加熱要素が堆積される。そして、抵抗材料の上に導電層が堆積される。導電性トレースパターン（conductive trace pattern）によって、個々のヒータ要素（すなわち抵抗体）の寸法が規定される。このような導電性トレースパターンは、導電層および抵抗層に対する従来のマスキングと紫外線露光とエッチングとの技術を含む数多くのステップを通じて、リソグラフィーによって形成される。すなわち、個々の抵抗体の重要な幅寸法（critical width dimension）は、ドライエッチングプロセスによって制御される。例えば、イオン支援プラズマエッチングプロセス（ion assisted plasma etch process）を用いて、導電層および抵抗層のうちのフォトレジストのマスクによって保護されていない部分をエッチングする。（導電層および抵抗層の）残りの導電薄膜のスタックの幅によって、抵抗体の最終的な幅が規定される。抵抗幅は、電流の方向と垂直に露出した抵抗層の幅として規定される。逆に、個々の抵抗体の重要な長さ寸法は、次のウェットエッチングプロセスによって制御される。ウェットエッチングプロセスを用いて、抵抗体の長さを規定する導電層上の傾斜壁（sloped wall）を有する抵抗体を作成する。導電層の傾斜壁によって、後に製造する各層の段差被覆を行うことができる。
【０００６】
上述のように、従来の熱流体ジェットプリントヘッド装置では、ドライエッチングプロセスとウェットエッチングプロセスとの両方が必要である。ドライエッチングプロセスによって個々の抵抗体の幅寸法を決定し、ウェットエッチングプロセスによって長さ寸法と個々の抵抗体から始まる必要な傾斜壁との両方が規定される。当業者には周知のように、それぞれのプロセスで数多くのステップが必要であり、それによって、プリントヘッド装置を製造する時間とプリントヘッド装置を製造するコストとの両方が増大してしまう。
【０００７】
導電層および抵抗層の上に、１以上のパッシベーション層およびキャビテーション層を階段状に製造し、そして選択的に除去して、第２の導電層の電気接続用のバイア（via）を導電トレースに作成する。第２の導電層をパターニングして、それぞれのトレースから、抵抗体から離れた露出したボンディングパッドに別個の導電経路（conductive path）を規定する。このボンディングパッドによって、プリントカートリッジ上の電気接点との接続が容易になる。電気接点を経由して、プリンタから抵抗体に起動信号が供給される。
【０００８】
プリントヘッドの基礎構造は、少なくとも１つのオリフィス層で覆われている。好ましくは、この少なくとも１つのオリフィス層をエッチングして、この少なくとも１つのオリフィス層内に、所望の発射流体チャンバ(firing fluid chamber)の形状を規定する。流体チャンバは、抵抗体の上方に位置し、抵抗体と位置合わせされている。少なくとも１つのオリフィス層は、好ましくはポリマーコーティングで形成されているか、または、任意の流体バリア層およびオリフィス板で作製されている。当業者には、オリフィス層を形成する他の方法も既知である。
【０００９】
直接駆動熱流体ジェットプリンタ（direct drive thermal fluid-jet printer）の設計において、薄膜装置は、好ましくはプリントヘッドの基礎構造の集積回路部内に集積されたエレクトロニクスによって選択的に駆動される。集積回路は、導電層を通してプリンタのマイクロプロセッサから抵抗体に、直接に電気信号を伝える。抵抗体によって温度が上昇し、過熱された流体気泡が作成されて、流体が流体チャンバからノズルを通って噴出される。しかし、抵抗体の寸法を厳密に制御しない場合には、従来の熱流体ジェットプリントヘッド装置は、大きさが一定でなく信頼性がない液滴と、液滴を発射するのに必要なターンオンエネルギー（turn on energy：以下、「ＴＯＥ」とよぶ）が一定でないこととが起こりうる。さらに、流体チャンバ内の階段状の領域が、滴の飛翔経路（drop trajectory）とデバイスの信頼性とに影響を与えうる。デバイスの信頼性は、滴噴出後につぶれることにより階段状の領域を摩耗させる気泡によって影響を受ける。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
大きさが一定で信頼性のある液滴を生成することができる流体ジェットプリントヘッドを製造することが望ましい。さらに、液滴を発射するのに必要なＴＯＥが一定であり、それによって液滴の大きさをより制御する流体ジェットプリントヘッドを製造することが望ましい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
流体ジェットプリントヘッドは、流体を噴出する流体チャンバを規定する少なくとも１つの層を有する基板を有する。プリントヘッドは流体チャンバと基板との間に配置された抵抗層も含み、流体チャンバは流体チャンバと基板との間に滑らかで平らな表面を有する。プリントヘッドは抵抗層と基板との間に配置された導電層を有し、導電層と抵抗層とは直接に平行に接触している。導電層は、抵抗層に平らな抵抗体を作成する少なくとも１つの空隙を形成している。平らな抵抗体は、流体チャンバと位置合わせされている。
【００１２】
本発明は、従来の薄膜プリントヘッドよりも優れた多数の利点を提供する。第１に、本発明は、プリントヘッドの抵抗要素および噴出表面が規定する平面と実質的に垂直な方向に液滴を発射することができる構造を提供する。第２に、抵抗材料層の寸法および平坦性がより精密に制御され、それによって、液滴を発射するのに必要なＴＯＥのばらつきが少なくなる。第３に、抵抗体の大きさのばらつきが少なくなるので、液滴の大きさがより良く制御される。第４に、導電層の耐腐食性と、表面の粒度組成（texture）と、耐電気泳動性とが、この設計によって本質的に改良される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部をなす添付図面を参照し、本発明を実施することができる具体的な実施形態を例として示す。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的または論理的変更を行うことができるということが理解されなければならない。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で考えてはならず、本発明の範囲は本発明の冒頭に記載した特許請求の範囲によってのみ規定される。
【００１４】
本発明は、流体ジェットプリントヘッドと、流体ジェットプリントヘッドの製造方法と、流体ジェットプリントヘッドの使用法とである。本発明は、従来の流体ジェットまたはインクジェットのプリントヘッドよりも優れた数多くの利点を提供する。第１に、本発明は、プリントヘッドの抵抗要素および噴出表面が規定する平面と実質的に垂直な（法線または直角な）方向に液滴を発射することができる構造を提供する。第２に、抵抗層の寸法および平坦性がより精密に制御され、それによって、液滴を１つ発射するのに必要なＴＯＥのばらつきが少なくなる。第３に、抵抗体の大きさのばらつきが少なくなるので、液滴の寸法がより良く制御される。第４に、改良された耐腐食性と、改良された導電層の耐電気泳動性と、より滑らかな抵抗体表面とを、この設計によって本質的に提供する。
【００１５】
図１は、従来の薄膜プリントヘッド１９０を示す部分拡大断面図である。個々の薄膜層の厚さは、等尺度で描かれているのではなく、例示の目的のためにのみ描かれている。図１に示すように、薄膜プリントヘッド１９０には流体バリア層７０が張り付けており、流体バリア層７０は、オリフィス板８０を備えた形状で流体チャンバ１００を規定し、オリフィス層８２（図５を参照）を作成する。任意のオリフィス層８２および流体バリア層７０は、ポリマー材料でできた１以上の層で作製されうる。プリントヘッドを用いると、流体チャンバ１００内の液滴が急速に加熱され、ノズル９０を通って発射される。
【００１６】
薄膜プリントヘッドの基礎構造１９０は、基板１０と、絶縁物層２０と、抵抗層３０と、導電層４０（導体４２Ａ、４２Ｂを含む）と、パッシベーション層５０と、キャビテーション層６０と、オリフィス板８０を有する流体チャンバ１００を規定する流体バリア構造７０とを含む。
【００１７】
図２に表すように、ステップ１１０において、好ましくは堆積法（deposition）によって、基板１０に比較的に厚い絶縁物層２０（絶縁誘電体ともいう）が施される。絶縁物層２０を製造するのに用いる材料の例としては、二酸化ケイ素がある。好ましくは、絶縁物層２０は、厚さが１４００ｎｍ（１４０００オングストローム）のテトラエチルオルソシリケート（tetraethylorthosilicate：以下、「ＴＥＯＳ」とよぶ）酸化物から形成されている。他の一実施形態において、絶縁物層２０は二酸化ケイ素から製造されている。他の実施形態においては、窒化シリコンから形成されている。
【００１８】
絶縁物層２０を製造するには、プラズマ化学蒸着法（plasma enhanced chemical vapor deposition：以下、「ＰＥＣＶＤ」とよぶ）や熱酸化法のような数多くの方法がある。絶縁物層２０は、その表面上に形成される抵抗回路の断熱体と絶縁体との両方の役目をする。絶縁物層２０の厚さを調整して、所望のＴＯＥおよび発射周波数（firing frequency）により、この層の熱伝達能力すなわち断熱能力を変えることができる。
【００１９】
次にステップ１１２において、抵抗層３０が施され、絶縁物層２０の表面を均一に覆う。好ましくは、抵抗層３０は、厚さ１２０ｎｍ（１２００オングストローム）の窒化タンタルケイ素（tantalum silicon nitride）や窒化タングステンケイ素(tungsten silicon nitride)であるが、タンタルアルミニウム（tantalum aluminum）も用いることができる。次にステップ１１４において、抵抗層３０の表面上に導電層４０を施す。従来の構造においては、導電層４０は、好ましくはアルミニウム銅またはタンタルアルミニウムもしくはアルミニウム金で形成される。さらに、導電層４０を形成するのに用いる金属は、銅、金、または、ケイ素、もしくはそれらの組み合わせたような材料でドープまたは化合されてもよい。導電層４０の好ましい厚さは５００ｎｍ（５０００オングストローム）である。抵抗層３０および導電層４０は、物理蒸着法（physical vapor deposition：以下、「ＰＶＤ」とよぶ）のような様々な技術によって製造することができる。
【００２０】
ステップ１１６において、フォトレジストのマスクを用いて導電層４０をパターニングして、抵抗体の幅寸法を規定する。次にステップ１１８において、導電層４０をエッチングして、導体４２Ａおよび４２Ｂを規定する。導体４２Ａおよび４２Ｂの製造によって、抵抗層３０のアクティブ領域の重要な長さおよび幅寸法が規定される。すなわち、抵抗層３０のアクティブ領域の重要な幅寸法が、ドライエッチングプロセスによって制御される。例えば、イオン支援プラズマエッチングプロセスを用いて、導電層４０のうちのフォトレジストのマスクで保護されていない部分を垂直にエッチングし、それによって、抵抗体の最大幅を導体４２Ａおよび４２Ｂの幅に等しく規定する。ステップ１２０において、導体層をフォトレジストでパターニングして、抵抗体の長さ寸法を、導体４２Ａと４２Ｂとの間の距離として規定する。ステップ１２２において、抵抗層３０のアクティブ領域の重要な長さ寸法が、ウェットエッチングプロセスによって制御される。ウェットエッチングプロセスを用いるのは、傾斜壁を有する導体４２Ａおよび４２Ｂを作成し、それによって抵抗体の長さを規定するのに望ましいからである。導電層４０の傾斜壁によって、ステップ１２４において施されるパッシベーション層等の後に製造する各層の段差被覆を行うことができる。
【００２１】
導体４２Ａおよび４２Ｂは、液滴を発射するための信号を抵抗層３０のアクティブ領域に伝える導電トレースの役目をする。したがって、抵抗層３０のアクティブ領域を加熱する電気信号インパルス用の導電トレースすなわち経路は、導体４２Ａから抵抗層３０のアクティブ領域を通って導体４２Ｂまでである。
【００２２】
次にステップ１２４において、パッシベーション層５０をデバイスの上に均一に施す。様々な成分を組み込んだパッシベーション層の設計が数多くある。従来の一実施形態において、単一のパッシベーション層ではなく２つのパッシベーション層が施される。図１の従来のプリントヘッドの例において、この２つのパッシベーション層は、窒化ケイ素でできた層と、その次の炭化ケイ素でできた層とを含む。すなわち、導電層４０および抵抗層３０の上に窒化ケイ素層を堆積し、そして、好ましくは炭化ケイ素を堆積する。この設計では、導電層が電気泳動によってパッシベーション層内へと押し入ってしまう可能性がある。
【００２３】
パッシベーション層５０を堆積した後に、キャビテーションバリア（cavitation barrier）６０を施す。従来の例において、キャビテーションバリアはタンタル(tantalum)を含む。ＰＶＤ等のスパッタリングプロセスやその他当業者に既知の技術によって、このタンタルを堆積する。そして、この構造に流体バリア層７０およびオリフィス層８０を施し、それによって流体チャンバ１００を規定する。一実施形態において、流体バリア層７０は感光性ポリマーから製造され、オリフィス層８０はめっきされた金属または有機ポリマーから製造される。図１においては、流体チャンバ１００を、実質的に矩形または正方形の構成として示す。しかし、本発明を変えることなく、流体チャンバ１００は他の幾何学的構成を含みうるということが理解される。
【００２４】
図１に示す薄膜プリントヘッド１９０は、典型的な従来のプリントヘッドの一例を示す。しかし、抵抗層３０のアクティブ領域の機能的な長さおよび幅を規定するとともに、後に製造するパッシベーション層５０やキャビテーション層６０等の各層の十分な段差被覆を行うのに必要な導電層４０の傾斜壁を作成するためには、プリントヘッド１９０にはウェットエッチングプロセスとドライエッチングプロセスとの両方が必要である。
【００２５】
図３は、本発明を組み込んだ流体ジェットプリントヘッド２００の各層を示す部分拡大断面図である。個々の薄膜層の厚さは等尺度で描かれているわけではなく、例示の目的のためにのみ描かれている。図５は、本発明を組み込んだ流体ジェットプリントヘッド２００を示す拡大平面図である。図４のステップ１１０に示すように、プラズマ化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）、減圧化学蒸着法（low pressure chemical vapor deposition）、常圧化学蒸着法（atmospheric pressure chemical vapor deposition）、または熱酸化法（thermal oxide process）のような何らかの既知の方法によって、絶縁物層２０が基板１０上に堆積されて製造される。好ましくは、絶縁物層２０は、厚さが９００ｎｍ（９０００オングストローム）のＴＥＯＳ酸化物から形成されている。他の一実施形態において、絶縁物層２０は二酸化ケイ素から製造される。他の実施形態においては、窒化ケイ素で形成される。
【００２６】
ステップ１２６において、絶縁物層２０の上に誘電性材料４４を堆積する。そしてステップ１２８において、この誘電性材料４４をパターニングして抵抗体領域を作成し、そしてステップ１３０においてドライエッチングして抵抗体の長さ寸法Ｌを規定する薄膜層を形成する。好ましい一実施形態において、誘電性材料４４は、厚さが約５００ｎｍ（約５０００オングストローム）の窒化ケイ素から形成される。他の実施形態において、誘電性材料４４は、二酸化ケイ素または炭化ケイ素から製造される。
【００２７】
そして、ステップ１１４において、導電材料層４０が、エッチングした誘電性材料４４と接して、抵抗体の絶縁物層２０の上に製造され、長さＬの抵抗体を形成する。一実施形態において、導電材料層４０は、厚さが約５００ｎｍ（約５０００オングストローム）のアルミニウムおよび銅から、ＰＶＤによって形成される層である。より詳細には、一実施形態において、導電材料層４０は、アルミニウムに約２パーセントまでの銅を含んだもの、好ましくはアルミニウムに約０．５パーセントの銅を含んだものを含む。アルミニウムにわずかなパーセントの銅を含んだものを利用することによって、電気泳動（electro-migration）を制限する。他の好ましい実施形態において、導電材料層４０は、チタン、銅、またはタングステンから形成される。
【００２８】
ステップ１３２において、フォトレジスト等のフォトイメージング可能な（photoimagable）マスキング材料を導電層４０の各部に堆積し、それによって、導電層４０のうちの他の部分を露出する。
【００２９】
そして、ステップ１３４において、導電層４０の頂面（top surface）を平坦化し、誘電性材料４４の頂面が導電層４０の頂面と同じ高さになるようにする。好ましい一実施形態において、導電層４０の頂面は、レジストエッチバック（resist-etch-back）プロセスを用いることによって平坦化される。他の実施形態において、導電層４０の頂面は、化学的機械研磨（chemical mechanical polish）プロセスを用いることによって平坦化する。
【００３０】
次にステップ１１２において、基板１０およびこれより前に施した各層の表面（ウエハー表面）全体を均一に覆うように、抵抗層３０が施される。好ましくは、抵抗層３０は厚さが１２０ｎｍ（１２００オングストローム）のタングステン窒化ケイ素であるが、タンタルアルミニウム、タンタル、またはタンタル窒化ケイ素も用いることができる。
【００３１】
ステップ１１６において、基板表面上にこれより前に施した各層の上に、フォトイメージング可能なマスキング材料を堆積する。フォトイメージング可能なマスキング材料を除去し、そこに抵抗層３０と導電層４０とを組み合わせたものをエッチングして、それぞれ抵抗体の幅Wおよび導体４２Ａおよび４２Ｂを規定する。
【００３２】
ステップ１３６において、抵抗層３０および導電層４０のうちの露出した部分を、ドライエッチングプロセスによって除去する。そのうちのいくつかは、図２のステップ１１８において説明したように、当業者に既知である。このエッチングステップによって、抵抗体の幅を規定し形成する。そして、フォトレジストのマスクを除去し、それによって、例示的な略矩形の導体４２Ａおよび４２Ｂを露出する。そして、従来のプリントヘッドについて説明したように、パッシベーション層５０とキャビテーション層６０とバリア層７０とオリフィス層８０とが施される。
【００３３】
導体４２Ａおよび４２Ｂによって、外部回路と形成した抵抗要素との間に電気接続／経路が提供される。したがって、導体４２Ａおよび４２Ｂが、形成された抵抗体にエネルギーを伝えて、形成された抵抗要素の頂面上に配置した液滴を抵抗要素の頂面と垂直な方向に発射することができる熱を作り出す。
【００３４】
図３Ｂに示すように、導体４２Ａおよび４２Ｂによって、導体４２Ａと４２Ｂとの間に抵抗要素４６が規定される。抵抗要素４６の長さＬは、導体４２Ａと４２Ｂとの間の距離に等しい。抵抗要素４６の幅はＷである。しかし、抵抗要素４６は、導体４２Ａおよび４２Ｂの薄いトレースまたは幅広のトレースのような様々な構成、形状、または寸法のうちのいずれを有するように製造することができるということが理解される。抵抗要素４６の唯一の条件は、導体４２Ａおよび４２Ｂと接触して適切な電気接続を確保するということである。抵抗要素４６の実際の長さＬは、導体４２Ａの一番外側の縁と４２Ｂの一番外側の縁との間の距離以上であるが、抵抗要素４６の上に配置した液滴に熱を伝達する抵抗要素４６のアクティブ部分は、導体４２Ａの一番外側の縁と４２Ｂの一番外側の縁との間の距離に対応する。
【００３５】
図５において、それぞれのオリフィスノズル９０は、プリントヘッド２００内に規定したそれぞれの流体チャンバ１００（図３において拡大して示す）と液通している。それぞれの流体チャンバ１００は、薄膜構造３２に隣接するオリフィス構造８２内に構成されている。薄膜構造３２は、好ましくは、抵抗要素に結合したトランジスタを含む。抵抗要素は、十分な電流で選択的に駆動（加熱）されて、流体チャンバ１００内のいくらかの流体を即座に気化し、それによってノズル９０を通って液滴を押し出す。
【００３６】
図６に、例示的な流体ジェットプリントカートリッジ２２０を示す。本発明の流体ジェットプリントヘッド装置は、流体ジェットプリントカートリッジ２２０の一部である。流体ジェットプリントカートリッジ２２０は、本体２１８と、回路パッド２１４を有するフレキシブル回路２１２と、オリフィスノズル９０を有するプリントヘッド２００とを含む。流体ジェットプリントカートリッジ２２０は、スポンジとして示す流体送出システム２１６を用いて本体２１８内の流体と液通する流体ジェットプリントヘッド２００を有する。流体送出システム２１６は、スポンジとして示され、このスポンジ（好ましくはクローズドセルの発泡体（closed-cell foam））内の毛管作用を用いて背圧を提供し、非使用時に流体がオリフィスノズル９０を通って漏れることがないようにする。図６においてはフレキシブル回路２１２を示しているが、本発明から逸脱することなく、フレキシブル回路２１２の代わりに当業者に既知である他の電気回路を利用することができるということが理解される。電気接点２１４が、流体ジェットプリントカートリッジ２２０の回路と電気接続してさえいればよい。オリフィスノズル９０を有する本体２１８は、プリントヘッド２００が取り付けられ、液滴を噴出するように制御される。この制御を行うのは、典型的にはプリンタであるが、少数の例を挙げれば、プロッタ、ファクシミリ等の他の記録装置を用いることができる。熱流体ジェットプリントカートリッジ２２０はオリフィスノズル９０を含み、このようなオリフィスノズル９０をプリント中に通って、制御したパターンで流体が吐出される。各抵抗体要素の導電動力伝達系路（conductive driveline）は、プリントカートリッジの本体２１８外部に搭載されたフレキシブル回路２１２上に保持されている。抵抗体の動力伝達系路の端にある回路接触パッド２１４（図６においては説明のために拡大して示す）は、プリンタに取り付けた符合する回路上の同様のパッド（図示せず）とかみ合う。トランジスタを加熱するための信号が、プリンタ上のマイクロプロセッサおよび関連するドライバによって生成されて動力伝達系路に印加される。
【００３７】
図７は、図６の例示的な流体ジェットプリントカートリッジ２２０を用いる例示的な記録装置であるプリンタ２４０である。流体ジェットプリントカートリッジ２２０は、媒体２５６の第１の方向を横切って流体ジェットプリントカートリッジ２２０を移動するキャリッジ機構２５４内に配置される。媒体供給機構（medium feed mechanism）２５２は、流体ジェットプリントカートリッジ２２０を横切って第２の方向に媒体２５６を移動する。媒体供給機構２５２およびキャリッジ機構２５４は、移動機構を形成して、流体ジェットプリントカートリッジ２２０を、媒体２５６の第１および第２の方向を横切って動かす。任意の媒体トレイ２５０を用いて、多数の媒体２５６の集合を保持する。流体ジェットプリントカートリッジ２２０によって、流体ジェットプリントヘッド２００を用いて流体を媒体２５６上へと噴出して媒体に記録した後に、媒体２５６は、媒体トレイ２５８上に任意に配置される。
【００３８】
動作状態においては、流体チャンバ１００内に液滴が配置される。導体４２Ａおよび４２Ｂを経由して抵抗要素４６に電流が供給され、抵抗要素４６が熱の形で急速にエネルギーを生成する。抵抗要素４６からの熱は、流体チャンバ１００内の液滴に伝達され、ついにはその液滴がノズル９０を通って「発射（fire）」される。所望の結果をもたらすために、このプロセスを数回繰り返す。このプロセスの間、単一の染料を用いて単一カラーのデザインを作り出すか、または、多数の染料を用いてマルチカラーのデザインを作り出すことができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によって、従来のプリントヘッドよりも優れた多数の利点が提供される。第１に、本発明の抵抗体の長さは、フォトプロセスとドライエッチングプロセスとの間に製造される誘電性材料４４の配置によって規定される。本プロセスの精度は、従来のウェットエッチングプロセスよりもはるかに精度良く寸法制御することが可能である。すなわち、本プロセスは、従来のプロセスよりも１０倍〜２５倍の範囲でより精度の良い寸法制御が可能である。重量が少ない滴を生成し高解像度である現在のプリントヘッドでは、抵抗体の長さは、約３５マイクロメートルから約１０マイクロメートル未満まで低減している。したがって、抵抗体の大きさがばらついてしまうと、プリントヘッドの性能がかなり影響を受けてしまう可能性がある。抵抗体の大きさがばらつくと、その結果、プリントヘッド上のその抵抗体にわたる滴重量およびＴＯＥがばらついてしまう。したがって、抵抗材料層の長さの制御をこのように改良することによって、抵抗体の大きさおよび抵抗がより一定になり、それによって、液滴の滴重量および液滴を発射するのに必要なＴＯＥの一定性が改良される。
【００４０】
第２に、本発明の抵抗体構造は、完全に平らな頂面を含み、従来の製造設計に関連する階段状の輪郭を有さない。平らな構造（滑らかで平らな表面）にすることによって、気泡の核形成が一定になり、流体チャンバの掃気（scavenging）がより良好になり、より平らなトポロジになり、それによって、バリア構造の薄膜への密着性および積層が改良される。
【００４１】
第３に、本発明の構造は平らなトポロジであるので、バリア構造が抵抗体の縁を覆うことができる。流体チャンバ全体の床内に熱を導入することによって、液滴の噴出効率が改良される。
【００４２】
第４に、本発明の製造においてはウェット傾斜エッチングプロセス（wet slope etching process）を用いていないので、傾斜の粗さや抵抗層上の導電層の残留物は、もはや問題にはならない。
【００４３】
第５に、導電層４０が抵抗層３０によって封止されてクラッディングされている(cladding)ので、導電層４０のパッシベーション層内への電気泳動は最小になる。
【００４４】
さらに、プリントヘッド２００を流体ジェットプリントキャリッジ２２０に取り付けることによって、この組み合わせが、ひとまとめにして販売することができる都合のよいモジュールを形成する。
【００４５】
好ましい実施形態を説明するために具体的な実施形態を例示して説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、同じ目的を達成するように計算した広く様々な代替的なおよび／または等価な実施を、例示して説明した具体的な実施形態の代わりすることができるということを理解されたい。化学、機械、電気機械、電気、およびコンピュータの技術の当業者であれば、本発明を非常に広く様々な実施形態において実施することができるということが容易に理解されよう。本願は、本明細書において説明した好ましい実施形態のいかなる適応や変形も包含するよう意図されている。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびこれと等価なもののみによって限定されるということが、明白に意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の薄膜プリントヘッドの基礎構造を示す部分拡大断面図である。
【図２】従来の薄膜プリントヘッド構造を実施するのに用いる例示的なプロセスのフローチャートである。
【図３】Ａは、本発明の薄膜プリントヘッドの基礎構造を示す部分拡大断面図である。Ｂは、抵抗体要素の上面図である。
【図４】本発明の薄膜プリントヘッド構造を実施するのに用いる例示的なプロセスのフローチャートである。
【図５】本発明で製造するプリントヘッドの斜視図である。
【図６】図５のプリントヘッドを集積して用いる例示的なプリントカートリッジの図である。
【図７】図６のプリントカートリッジを用いるプリンタである例示的な記録装置の側面図である。
【符号の説明】
１０  基板
２０  絶縁物層
３０  抵抗層
４０  導電層
４４  誘電性抵抗体領域
４６  抵抗体領域
５０  パッシベーション層
６０  キャビテーション層
１００  流体チャンバ
２００  流体ジェットプリントヘッド
２１６  流体送出システム
２１８  本体
２２０  流体ジェットカートリッジ
２４０  記録装置
２５２、２５４    移動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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