(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の薄膜層を含むプリントヘッド基板と、
該プリントヘッド基板内に形成されて長手方向の長さに沿って延びる滴発生器の４つの横に並んだ列のアレイとを備え、
前記滴発生器の各列のアレイは、滴発生器ピッチＰだけ互いから離れた少なくとも１００個の滴発生器を有し、
前記滴発生器の４列のアレイは、大きくても６３０マイクロメートルだけ互いから離れた、第１の列のアレイおよび第２の列のアレイと、大きくても６３０マイクロメートルだけ互いから離れた、第３の列のアレイおよび第４の列のアレイとを含み、
前記滴発生器は、同じ所定カラーのインク滴を生成し、前記長手方向の長さと平行なプリント軸に沿って１／（４Ｐ）ｄｐｉの解像度でシングルパスのモノクロのプリントを可能にする滴体積を有し、さらに、
それぞれ前記滴発生器の列のアレイに隣接して前記プリントヘッド基板内に形成されており、該滴発生器の列のアレイに通電するＦＥＴ駆動回路の４列のアレイを備えているインクジェットプリントヘッドであって、
前記滴発生器の４列のアレイのうち、一つの列のアレイの滴発生器に一つの電力トレースがそれぞれ対応するように電気接続されている４つの電力トレースをさらに含み、これら４つの電力トレースは、対応する前記滴発生器の第１〜第４の列のアレイに沿って長手方向に延び、前記第１および第４の電力トレースは、前記アレイの長手方向の外側に配置され、前記第２および第３の電力トレースは、前記アレイの長手方向の内側に配置され、平面視でＬ字型に形成されていると共に、前記第２および第３の電力トレースの幅の狭い部分が前記第１および第４の電力トレースと平行に配置可能な長さに形成されており、前記第１および第２の電力トレースは、プリントヘッド構造の一端に設けたボンディングパッドに電気接続され、前記第３および第４の電力トレースは、プリントヘッド構造の他端に設けたボンディングパッドに電気接続され、前記ＦＥＴ駆動回路は、前記４つの電力トレースが与える寄生抵抗を補償するように構成されているインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
第１のインク供給スロットと第２のインク供給スロットとをさらに含み、
前記滴発生器の第１の列のアレイおよび前記滴発生器の第２の列のアレイは、前記第１のインク供給スロットの両側に配置されており、
前記滴発生器の第３の列のアレイおよび前記滴発生器の第４の列のアレイは、前記第２のインク供給スロットの両側に配置されている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記滴発生器の第２の列のアレイと前記滴発生器の第３の列のアレイとは、大きくても８００マイクロメートルだけ離れている、請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
Ｐは１／３００インチ〜１／６００インチの範囲である、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記滴発生器は、滴体積が１２〜１９ピコリットルの範囲である滴を放出するよう構成されている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
前記滴発生器は、滴体積が３〜７ピコリットルの範囲である滴を放出するよう構成されている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
前記滴発生器はそれぞれ、抵抗が少なくとも１００オームであるヒータ抵抗器を含んでいる、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項８】
前記ＦＥＴ駆動回路の動作領域に重なるグランドバスをさらに含んでいる、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
前記ＦＥＴ駆動回路はそれぞれ、オン抵抗が（２５０，０００オーム・マイクロメートル2）／Ａよりも小さい（ここで、ＡはそのようなＦＥＴ駆動回路のマイクロメートル2で表した面積である）、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
前記ＦＥＴ駆動回路はそれぞれ、ゲート酸化物の厚さが大きくても８００オングストロームである、請求項９に記載のプリントヘッド。
【請求項１１】
前記ＦＥＴ駆動回路はそれぞれ、ゲート長が４マイクロメートルよりも小さい、請求項９に記載のプリントヘッド。
【請求項１２】
前記ＦＥＴ駆動回路はそれぞれ、オン抵抗が大きくても１４オームである、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１３】
前記ＦＥＴ駆動回路はそれぞれ、オン抵抗が大きくても１６オームである、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１４】
前記ＦＥＴ回路のオン抵抗はそれぞれ、前記電力トレースが与える寄生抵抗の変動を補償するように選択されている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１５】
前記ＦＥＴ回路のそれぞれの大きさは、前記オン抵抗を設定するように選択されている、請求項１４に記載のプリントヘッド。
【請求項１６】
前記ＦＥＴ回路はそれぞれ、
ドレイン電極と、
ドレイン領域と、
前記ドレイン電極を前記ドレイン領域に電気接続するドレイン接点と、
ソース電極と、
ソース領域と、
前記ソース電極を前記ソース領域に電気接続するソース接点と
を含み、
前記ドレイン領域は、前記ＦＥＴ回路のそれぞれのオン抵抗を、前記電力トレースが与える寄生抵抗の変動を補償すべく設定するように構成されている、
請求項１４に記載のプリントヘッド。
【請求項１７】
前記ドレイン領域は、それぞれが前記オン抵抗を設定するよう選択される長さを有する連続して非接触な部分を含む細長いドレイン領域を備えている、請求項１６に記載のプリントヘッド。
【請求項１８】
前記ＦＥＴ駆動回路の列のアレイはそれぞれ、幅が大きくても１８０マイクロメートルの領域内に含まれている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１９】
前記ＦＥＴ駆動回路の列のアレイはそれぞれ、幅が大きくても２５０マイクロメートルの領域内に含まれている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項２０】
前記プリントヘッド基板は長さＬＳと幅ＷＳとを有し、ＬＳ／ＷＳは３．７よりも大きい、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項２１】
ＷＳは約２９００マイクロメートルである、請求項２０に記載のプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的にインクジェットプリントに関し、より詳細には、幅の狭い薄膜インクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリントの技術は、比較的よく開発されている。コンピュータのプリンタ、グラフィックプロッタ、およびファクシミリ機等の市販製品は、プリントした媒体を生成するインクジェット技術で実施されている。インクジェット技術に対するヒューレット・パッカード社の貢献については、例えば、Hewlett-Packard Journal, Vol. 36, No. 5 (May 1985)、Vol. 39, No. 5 (October 1988)、 Vol. 43, No. 4 (August 1992)、Vol. 43, No. 6 (December 1992)、およびVol. 45, No. 1 (February 1994)における様々な論文で説明されており、それらのすべては参照により本明細書に援用される。
【０００３】
一般的に、インクジェット画像は、インクジェットプリントヘッドとして知られているインク滴発生装置が放出するインク滴をプリント媒体上に正確に配置することにより形成されている。通常、インクジェットプリントヘッドは、プリント媒体表面の上方を横切る可動プリントキャリッジ上に支持され、マイクロコンピュータまたはその他コントローラのコマンドにしたがって適切な時点においてインク滴を噴出するよう制御されている。この場合、インク滴を施すタイミングは、プリントしている画像の画素のパターンに対応するように意図されている。
【０００４】
通常のヒューレット・パッカードのインクジェットプリントヘッドは、インクバリアー層に取り付けられるオリフィス板に正確に形成したノズルのアレイを含んでいる。インクバリアー層は、インク発射ヒータ抵抗器と、該抵抗器を作動させる装置とを実施する、薄膜下部構造（substructure）に取り付けられている。インクバリアー層は、関連するインク発射抵抗器の上方に配置したインクチャンバを含むインクチャネルを画定し、オリフィス板のノズルは、関連するインクチャンバに整列している。インク滴発生器領域は、インクチャンバと、薄膜下部構造およびオリフィス板のうちのインクチャンバに隣接する部分とによって形成されている。
【０００５】
薄膜下部構造は、通常、シリコン等の基板から構成されている。この基板上には、薄膜インク発射抵抗器、抵抗器を作動させる装置、およびプリントヘッドへの外部電気接続のために設けるボンディングパッドへの相互接続を形成するさまざまな薄膜層が形成されている。インクバリアー層は、通常、ドライフィルムとして薄膜下部構造に貼り合わされ、感光性（photodefinable）で紫外線および熱の両方により硬化可能なように設計されたポリマー材料である。スロット供給設計のインクジェットプリントヘッドにおいては、１つまたはそれよりも多いインク槽から、基板に形成された１つまたはそれよりも多いインク供給スロットを通じて、様々なインクチャンバにインクが供給されるようになっている。
【０００６】
オリフィス板、インクバリアー層、および薄膜下部構造の物理的配置の一例が、上で引用したFebruary 1994のHewlett-Packard Journalの４４ページに説明されている。インクジェットプリントヘッドのさらなる例については、同一譲受人に譲渡されている米国特許第４，７１９，４７７号および米国特許第５，３１７，３４６号において述べられており、これらはともに参照により本明細書に援用される。
【０００７】
薄膜インクジェットプリントヘッドで考慮すべき事柄として、例えば、用いるインク滴発生器および／またはインク供給スロットが多くなるにつれて、基板の大きさおよび／または基板の脆性が大きくなるということがある。したがって、コンパクトでかつ多数のインク滴発生器を有するインクジェットプリントヘッドが必要とされている。
【発明の開示】
【０００８】
開示する本発明は、インク滴発生器のノズルの列間隔（columnar nozzle spacing）よりも小さい媒体軸ドット間隔を有するプリント解像度でモノクロのシングルパスのプリントを行うように構成されたインク滴発生器の４列のアレイを有している幅の狭いインクジェットプリントヘッドに関するものである。本発明のより具体的な態様によれば、プリントヘッドは、高抵抗ヒータ抵抗器と、電力トレース（power traces）が与える寄生抵抗の変動を補償するように構成された効率的なＦＥＴ駆動回路とを備えている。
【０００９】
当業者であれば、以下の詳細な説明を図面とともに読めば、開示する本発明の利点および特徴を容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下の詳細な説明およびいくつかの図面において、同じ要素は同じ参照番号で識別している。
【００１１】
次に図１〜図４を参照すると、本発明を用いることができるインクジェットプリントヘッド１００の、正確な縮尺率で描かれていない概略的な平面図および斜視図を概略的に示している。インクジェットプリントヘッド１００は、一般的に、（ａ）シリコン等の基板を備え、その上にさまざまな薄膜層が形成される薄膜下部構造（すなわちダイ）１１と、（ｂ）薄膜下部構造１１上に配置されるインクバリアー層１２と、（ｃ）インクバリアー１２の表面に薄層状に取り付けられるオリフィスすなわちノズル板１３とを備えている。
【００１２】
薄膜下部構造１１は、例えば従来の集積回路技術にしたがって形成された、集積回路ダイを備えている。図５に概略的に示すように、薄膜下部構造１１は一般的に、シリコン基板１１１ａ、ＦＥＴゲートおよび絶縁層１１１ｂ、抵抗器層１１１ｃ、および第１の金属化（metallization）層１１１ｄを含んでいる。シリコン基板１１１ａおよびＦＥＴゲートおよび絶縁層１１１ｂの頂部には、本明細書においてより詳細に説明する駆動ＦＥＴ回路等の能動デバイスが形成されている。ＦＥＴゲートおよび絶縁層１１１ｂは、ゲート酸化物層、ポリシリコンゲート、および抵抗器層１１１ｃに隣接する絶縁層を含んでいる。薄膜ヒータ抵抗器５６は、抵抗器層１１１ｃおよび第１の金属化層１１１ｄのそれぞれのパターニングによって形成されている。薄膜下部構造はさらに、例えば窒化ケイ素層と炭化ケイ素層とを含む複合パッシベーション層１１１ｅと、少なくともヒータ抵抗器５６の上にあるタンタルの機械的パッシベーション層１１１ｆとを含んでいる。タンタル層１１１ｆの上には、金の導電層１１１ｇがある。
【００１３】
インクバリアー層１２は、熱および圧力によって薄膜下部構造１１に貼り合わされたドライフィルムで形成されており、感光してヒータ抵抗器５６の上方に配置されたインクチャンバ１９と、インクチャネル２９とが形成されている。金の層内で、薄膜下部構造１１の長手方向に離間した両端には、外部電気接続のために係合可能な金のボンディングパッド７４が形成されており、ボンディングパッド７４はインクバリアー層１２に覆われていない。説明に役立つ例として、バリアー層の材料は、デラウェア州ウィルミントン市のE. I. duPont de Nemours and Companyから入手可能な「パラド（Ｐａｒａｄ）」ブランドのフォトポリマーのドライフィルム等、アクリル樹脂をベースにしたフォトポリマーのドライフィルムを含んでいる。同様のドライフィルムとしては、「リストン」ブランドのドライフィルム等デュポンその他の製品や、他の化学製品供給者が製造するドライフィルムがある。オリフィス板１３は、例えば、ポリマー材料から構成され、例えばその参照により本明細書に援用される同一譲受人に譲渡されている米国特許番号第５，４６９，１９９号において開示されているように、レーザー・アブレーションでオリフィスが形成されている平らな基板を含んでいる。オリフィス板はまた、ニッケル等のめっきされた金属を含んでいてもよい。
【００１４】
図３に示すように、インクバリアー層１２内のインクチャンバ１９は、より詳細には、それぞれのインク発射ヒータ抵抗器５６の上方に配置されており、それぞれのインクチャンバ１９は、バリアー層１２に形成したチャンバ開口部の相互接続された縁すなわち壁によって画定されている。インクチャネル２９は、バリアー層１２に形成したさらなる開口部によって画定され、それぞれのインク発射チャンバ１９と一体的に接合している。インクチャネル２９は、隣接するインク供給スロット７１の供給縁に向かって開いており、そのようなインク供給スロットからインクを受け取るようになっている。
【００１５】
オリフィス板１３は、オリフィスすなわちノズル２１を含んでいる。オリフィスすなわちノズル２１は、それぞれのインクチャンバ１９の上方に配置され、それぞれのインク発射抵抗器５６、関連するインクチャンバ１９、および関連するオリフィス２１が整列してインク滴発生器４０を形成するようになっている。ヒータ抵抗器はそれぞれ、公称の抵抗が少なくとも１００オーム、例えば約１２０または１３０オームであり、図９に示すような分割した抵抗器を含んでいてもよい。ヒータ抵抗器５６は、金属化領域５９によって接続された２つの抵抗器領域５６ａ，５６ｂから成っている。この抵抗器構造によって、面積が同じ単一の抵抗器領域よりも大きな抵抗が提供されることになる。
【００１６】
開示するプリントヘッドは、バリアー層と、別個のオリフィス板とを有するものとして説明するが、プリントヘッドは、例えば多数の露光プロセスで露光された後に現像される単一のフォトポリマー層を用いて製造でき、一体的なバリアー／オリフィス構造を有して実施してもよいということが理解されるべきである。
【００１７】
インク滴発生器４０は、列のアレイすなわち群６１に配置されている。これらは、基準軸Ｌに沿って延びており、基準軸Ｌに対して横方向にすなわち横切って、互いに離間している。それぞれのインク滴発生器の群のヒータ抵抗器５６は、基準軸Ｌに略整列しており、基準軸Ｌに沿った所定の中心同士の間隔すなわちノズルピッチＰを有している。ノズルピッチＰは、１／３００インチ（１／７６２センチメートル）等、１／６００インチ（１／１５２４センチメートル）以上であってもよい。インク滴発生器の列のアレイ６１はそれぞれ、例えば１００個またはそれよりも多くのインク滴発生器（すなわち、少なくとも１００個のインク滴発生器）を含んでいる。
【００１８】
説明に役立つ例として、薄膜下部構造１１は長方形であってもよく、その互いに反対の縁５１，５２は長さ寸法ＬＳの長手方向の縁であり、長手方向に離間した、互いに反対の縁５３，５４は、薄膜下部構造１１の長さＬＳよりも短い幅すなわち側面（lateral）寸法ＷＳのものである。薄膜下部構造１１の長手方向の長さは、基準軸Ｌに平行であってもよい縁５１，５２に沿っている。使用中、基準軸Ｌは、一般的に媒体前進軸と呼ばれているものと整列していてもよい。また便宜上、薄膜下部構造の長手方向に離間した両端も、そのような両端における縁を指すのに用いる参照番号５３，５４で示されている。
【００１９】
それぞれのインク滴発生器の列のアレイ６１のインク滴発生器４０は略同一直線上にあるものとして示されているが、インク滴発生器のアレイのインク滴発生器４０には、例えば発射遅延を補償するために、列の中央線からわずかに外れてもよいものもある、ということが理解されるべきである。
【００２０】
それぞれのインク滴発生器４０がヒータ抵抗器５６を含む限り、ヒータ抵抗器は、それに応じて、インク滴発生器の列のアレイに対応する列の群すなわちアレイとなるように配置されている。便宜上、ヒータ抵抗器のアレイすなわち群は、同じ参照番号６１で表すこととする。
【００２１】
図１〜図４のプリントヘッド１００の薄膜下部構造１１は、より詳細には、基準軸Ｌに整列し、基準軸Ｌに対して横方向に互いに離間している、２つのインク供給スロット７１を含んでいる。インク供給スロット７１はそれぞれ、インク滴発生器の４つの列６１に供給を行っている。４つの列６１のインク滴発生器はそれぞれ、２つのインク供給スロット７１の互いに反対の両側に配置されており、薄膜下部構造において関連するインク供給スロットが形成する縁に向かって、インクチャネルが開いている。このようにして、それぞれのインク供給スロットの互いに反対の縁が供給縁を形成し、２つのインク供給スロットはそれぞれ、デュアル縁のインク供給スロットを備えている。具体的な実施態様として、図１〜図４のプリントヘッド１００はモノクロのプリントヘッドであり、両方のインク供給スロット７１がブラック等の同じカラーのインクを供給し、インク滴発生器の４つの列６１がすべて同じカラーのインク滴を生成するようになっている。
【００２２】
インク供給スロットの両側の列同士の間の列ピッチすなわち間隔ＣＰは、６３０マイクロメートル（μｍ）以下（すなわち、大きくても６３０μｍ）であり、両インク供給スロットの中央寄りの列同士の間の列ピッチすなわち間隔ＣＰ’は、８００μｍ以下（すなわち、大きくても８００μｍ）である。
【００２３】
基準軸Ｌに沿った、１つの列から隣接する列までのノズルのジグザグの配置すなわち食い違いであるノズルピッチと、インク滴体積とは、より詳細には、基準軸Ｌに沿って、１／３００インチ〜１／６００インチの範囲であるノズルピッチＰの１／４であるシングルパスのモノクロのドット間隔を可能にするように構成されている。滴体積は、染料をベースにしたインクについては３〜７ピコリットルの範囲（具体例として、約５ピコリットル）であってもよく、顔料をベースにしたインクについては１２〜１９ピコリットル（具体例として、約１６ピコリットル）であってもよい。１／３００のインチのノズルピッチであれば、所与の横切る方向において隣接するノズルの列同士の間の基準軸Ｌに沿ったジグザグの配置すなわち食い違いは、１／１２００インチ（１／３０４０センチメートル）であってもよい。言い換えれば、左から２番目の列は、基準軸Ｌに沿った選択方向に沿って、最も左の列に対して１／１２００インチだけ食い違っている。左から３番目の列は、基準軸Ｌに沿った選択方向に沿って、左から２番目の列に対して１／１２００インチだけ食い違っている。左から４番目の列は、基準軸Ｌに沿った選択方向に沿って、左から３番目の列に対して１／１２００インチだけ食い違っている。
【００２４】
したがって、ノズルピッチＰが１／３００インチであれば、１２００ｄｐｉのシングルパスのプリント解像度に対応して、１／１２００インチのシングルパスのドット間隔が提供されることになる。ノズルピッチＰが１／６００インチであれば、１／２４００ｄｐｉのシングルパスのプリント解像度に対応して、１／２４００インチ（１／６０８０センチメートル）のシングルパスのドット間隔が提供されることになる。
【００２５】
それぞれ少なくとも１００個の、１／３００インチのノズルピッチＰであるインク滴発生器を有する４列のアレイ６１を有する実施態様について、より詳細には、説明に役立つ例として、薄膜下部構造１１の長さＬＳは、約１１５００μｍであってもよく、薄膜下部構造の幅ＷＳは約２９００μｍであってもよい。一般的に、薄膜下部構造の長さ／幅のアスペクト比（すなわち、ＬＳ／ＷＳ）は、３．７よりも大きくてもよい。
【００２６】
インク滴発生器の代表的な列のアレイ６１について、図６に概略的に示すように、インク滴発生器４０の列のアレイ６１にはそれぞれ、プリントヘッド１００Ａ，１００Ｂの薄膜下部構造１１内に形成した、列のＦＥＴ駆動回路アレイ８１が隣接し関連している。それぞれのＦＥＴ駆動回路アレイ８１は、複数のＦＥＴ駆動回路８５を含む。複数のＦＥＴ駆動回路８５は、それぞれがヒータ抵抗器リード線５７ａによってそれぞれのヒータ抵抗器５６に接続されたドレイン電極を有している。それぞれのＦＥＴ駆動回路アレイ８１および関連するインク滴発生器のアレイには、列のグランドバス１８１が関連しており、グランドバス１８１には、関連するＦＥＴ駆動回路アレイ８１のすべてのＦＥＴ駆動回路８５のソース電極が電気接続されている。それぞれのＦＥＴ駆動回路の列のアレイ８１および関連するグランドバス１８１は、関連するインク滴発生器の列のアレイ６１に沿って長手方向に延び、少なくとも関連する列のアレイ６１と長手方向に同一の広がりを有している。図１および図２に概略的に示すように、それぞれのグランドバス１８１は、プリントヘッド構造の一端の少なくとも１つのボンディングパッド７４と、プリントヘッド構造の他端の少なくとも１つのボンディングパッド７４とに電気接続されている。
【００２７】
グランドバス１８１とヒータ抵抗器リード線５７ａとは、本明細書においてさらに説明するヒータ抵抗器リード線５７ｂならびにＦＥＴ駆動回路８５のドレインおよびソース電極と同様に、薄膜下部構造１１の金属化層１１１ｄ（図５）内に形成されている。
【００２８】
それぞれのＦＥＴ駆動回路の列のアレイのＦＥＴ駆動回路８５は、デコーダ論理回路３５の関連する列のアレイ３１によって制御されている。デコーダ論理回路３５は、適切なボンディングパッド７４（図６）に接続された隣接するアドレスバス３３上のアドレス情報を復号するものである。本明細書においてさらに説明するように、アドレス情報は、インク発射エネルギーで通電するインク滴発生器を識別し、デコーダ論理回路３５はこのアドレス情報を利用して、アドレスするすなわち選択するインク滴発生器のＦＥＴ駆動回路をオンにしている。
【００２９】
図７で概略的に示すように、それぞれのヒータ抵抗器５６の一方の端子は、基本選択トレースによって、インク発射基本選択信号ＰＳを受け取るボンディングパッド７４に接続されている。このようにして、それぞれのヒータ抵抗器５６の他方の端子が関連するＦＥＴ駆動回路８５のドレイン端子に接続されているので、関連するデコーダ論理回路３５によって制御される関連するＦＥＴ駆動回路がオンである場合に、インク発射エネルギーＰＳがヒータ抵抗器５６に供給されることになる。
【００３０】
インク滴発生器の代表的な列のアレイ６１について、図８で概略的に示すように、インク滴発生器の列のアレイ６１のインク滴発生器は、隣接するインク滴発生器でできた４つの基本群６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄにまとめることができ、ある特定の基本群のヒータ抵抗器５６は、４つの基本選択トレース８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄのうちの同じ１つに電気接続され、特定の基本群のインク滴発生器が、同じインク発射基本選択信号ＰＳと平行して切り替え可能に結合するようになっている。１列のアレイにおけるインク滴発生器の数Ｎが４の整数倍である具体例について、それぞれの基本群は、Ｎ／４個のインク滴発生器を備えている。参考のために、基本群６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄは、横方向の縁５３から横方向の縁５４に向かって順番に配置されている。
【００３１】
図８は、より詳細に、関連する滴発生器の列のアレイ６１および関連するＦＥＴ駆動回路８５の列のアレイ８１（図６）用の、基本選択トレース８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄの概略平面図を示している。基本選択トレース８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄは、例えば、関連するＦＥＴ駆動回路のアレイ８１とグランドバス１８１との上方にあり、絶縁的に分離されている金属化層１１１ｄ（図５）内のトレースによって実施されている。基本選択トレース８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄはそれぞれ、金属化層１１１ｄ内に形成した抵抗器リード線５７ｂ（図８）と、基本選択トレースおよび抵抗器リード線５７ｂの間に延びる相互接続バイア５８（図８）とによって、４つの基本群６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄに電気接続されている。
【００３２】
第１の基本選択トレース８６ａは、第１の基本群６１ａに沿って長手方向に延び、それぞれ第１の基本群６１ａのヒータ抵抗器５６に接続されているヒータ抵抗器リード線５７ｂ（図９）の一部の上にあり、バイア５８（図９）によってそのようなヒータ抵抗器リード線５７ｂに接続されている。第２の基本選択トレース８６ｂは、第２の基本群６１ｂに沿って延びている部分を含み、それぞれ第２の基本群６１ｂのヒータ抵抗器５６に接続されているヒータ抵抗器リード線５７ｂ（図９）の一部の上にあり、バイア５８によってそのようなヒータ抵抗器リード線５７ｂに接続されている。第２のトレース８６ｂは、第１の基本選択トレース８６ａの側で、第１の基本群６１ａのヒータ抵抗器５６とは反対側に、第１の基本選択トレース８６ａに沿って延びるさらなる部分を含んでいる。第２の基本選択トレース８６ｂは略Ｌ字型であり、第２の部分は第１の部分よりも幅が狭く、第２の基本選択トレース８６ｂのより幅の広い部分よりも狭い第１の基本選択トレース８６ａをバイパスするようになっている。
【００３３】
第１および第２の基本選択トレース８６ａ，８６ｂは、一般的に少なくとも第１および第２の基本群６１ａ，６１ｂと長手方向に同一の広がりを有し、それぞれ、第１および第２の基本選択トレース８６ａ，８６ｂに最も近い横方向の縁５３に配置されたそれぞれのボンディングパッド７４に適切に接続されている。
【００３４】
第４の基本選択トレース８６ｄは、第４の基本群６１ｄに沿って長手方向に延び、第４の基本群６１ｄのヒータ抵抗器５６に接続されているヒータ抵抗器リード線５７ｂ（図９）の一部の上にあり、バイア５８によってそのようなヒータ抵抗器リード線５７ｂに接続されている。第３の基本選択トレース８６ｃは、第３の基本群６１ｃに沿って延びている部分を含み、第３の基本群６１ｃのヒータ抵抗器５６に接続されているヒータ抵抗器リード線５７ｂ（図９）の一部の上にあり、バイア５８によってそのようなヒータ抵抗器リード線５７ｂに接続されている。第３の基本選択トレース８６ｃは、第４の基本選択トレース８６ｄに沿って延びるさらなる部分を含んでいる。第３の基本選択トレース８６ｃは略Ｌ字型であり、第２の部分は第１の部分よりも幅が狭く、第３の基本選択トレース８６ｃのより幅の広い部分よりも狭い第４の基本選択トレース８６ｄをバイパスするようになっている。
【００３５】
第３および第４の基本選択トレース８６ｃ，８６ｄは、概して少なくとも第３および第４の基本群６１ｃ，６１ｄと長手方向に同一の広がりを有し、それぞれ、第３および第４の基本選択トレース８６ｃ，８６ｄに最も近い横方向の縁５４に配置されたそれぞれのボンディングパッド７４に適切に接続されている。
【００３６】
具体例として、インク滴発生器の列のアレイ６１の基本選択トレース８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄは、そのインク滴発生器の列のアレイに関連するＦＥＴ駆動回路およびグランドバスの上にあり、関連する列のアレイ６１と長手方向に同一の広がりを有する領域において含まれている。このようにして、インク滴発生器の列のアレイ６１の４つの基本要素の４つの基本選択トレースは、そのアレイに沿い、プリントヘッド基板の両端に向かって延びている。より詳細には、プリントヘッド基板の長さの１／２に配置された第１の対の基本群６１ａ、６１ｂの第１の対の基本選択トレースは、そのような第１の対の基本群に沿って延びる領域において含まれており、プリントヘッド基板の長さの他方の１／２に配置された第２の対の基本群６１ｃ、６１ｄの第２の対の基本選択トレースは、そのような第２の対の基本群に沿って延びる領域において含まれている。
【００３７】
参照しやすくするために、ヒータ抵抗器５６および関連するＦＥＴ駆動回路８５をボンディングパッド７４に電気接続する、基本選択トレース８６および関連するグランドバスを、総称して電力トレースと呼ぶことにする。これもまた参照しやすくするために、基本選択トレース８６は、高（ｈｉｇｈ）側または非接地の電力トレースと呼ぶことができる。
【００３８】
一般的に、それぞれのＦＥＴ駆動回路８５の寄生抵抗（すなわち、オン抵抗）は、電力トレースが形成する寄生経路によって異なるＦＥＴ駆動回路８５に与えられる寄生抵抗の変動を補償して、ヒータ抵抗器に供給されるエネルギーの変動を少なくするように構成されている。特に、電力トレースは、経路上の位置とともに変動する寄生抵抗をＦＥＴ回路に与える寄生経路を形成し、それぞれのＦＥＴ駆動回路８５の寄生抵抗は、それぞれのＦＥＴ駆動回路８５の寄生抵抗とＦＥＴ駆動回路に与えられる電力トレースの寄生抵抗との組み合わせがインク滴発生器同士の間でわずかしか変動しないように選択されている。したがって、ヒータ抵抗器５６の抵抗が略同じである限り、それぞれのＦＥＴ駆動回路８５の寄生抵抗は、異なるＦＥＴ駆動回路８５に与えられる関連する電力トレースの寄生抵抗の変動を補償するように構成されている。このようにして、電力トレースに接続されているボンディングパッドに略等しいエネルギーが供給される限り、異なるヒータ抵抗器５６に略等しいエネルギーを供給することができる。
【００３９】
より詳細に図９および１０を参照すると、それぞれのＦＥＴ駆動回路８５は、シリコン基板１１１ａ（図５）に形成したドレイン領域フィンガー８９の上方に配置され、複数の電気相互接続されたドレイン電極フィンガー８７と、ドレイン電極８７と互いにかみ合い、すなわち交互に配置され、シリコン基板１１１ａに形成したソース領域フィンガー９９の上方に配置されていると共に、複数の電気相互接続されたソース電極フィンガー９７とを含んでいる。それぞれの端で相互接続されたポリシリコンのゲートフィンガー９１は、シリコン基板１１１ａ上に形成した薄いゲート酸化物層９３上に配置されている。ＰＳＧ層（phosphosilicate glass layer）９５は、ドレイン電極８７およびソース電極９７をシリコン基板１１１ａから分離している。複数の導電ドレイン接点８８はドレイン電極８７をドレイン領域８９に電気接続し、一方、複数の導電ソース接点９８はソース電極９７をソース領域９９に電気接続している。
【００４０】
それぞれのＦＥＴ駆動回路が占める面積は好ましくは小さく、それぞれのＦＥＴ駆動回路のオン抵抗は好ましくは小さく、例えば１４または１６オーム以下である（すなわち、大きくても１４または１６オーム）。そのためには、効率的なＦＥＴ駆動回路が必要である。例えば、オン抵抗Ｒｏｎは、次式のようにＦＥＴ駆動回路の面積Ａに関連することができる。
Ｒｏｎ  ＜  （２５０，０００  オーム・マイクロメートル2）／Ａ
ここで、面積Ａはマイクロメートル2（μｍ2）で表されている。これは例えば、厚さが８００オングストローム以下（すなわち、大きくても８００オングストローム）の、またはゲート長が４μｍよりも小さいゲート酸化物層９３で達成することができる。また、ヒータ抵抗器の抵抗が少なくとも１００オームであれば、ヒータ抵抗器の抵抗がそれよりも小さい場合と比べて、ＦＥＴ回路をより小型にすることができる。ヒータ抵抗器の値がより大きければ、寄生とヒータ抵抗器との間でのエネルギーのエネルギー配分の点から、より大きなＦＥＴターンオン抵抗に耐えることができるからである。
【００４１】
具体例として、ドレイン電極８７、ドレイン領域８９、ソース電極９７、ソース領域９９、およびポリシリコンのゲートフィンガー９１は、基準軸Ｌを略直交してすなわち横切って、グランドバス１８１の長手方向の長さまで延びていてもよい。また、それぞれのＦＥＴ回路８５について、図９で示すように、ドレイン領域８９およびソース領域９９の基準軸Ｌを横切る長さは、ゲートフィンガーの基準軸Ｌを横切る長さと同じであり、これによって、基準軸Ｌを横切る動作領域の範囲が画定されることになる。参照しやすくするために、ドレイン電極フィンガー８７、ドレイン領域フィンガー８９、ソース電極フィンガー９７、ソース領域フィンガー９９、およびポリシリコンのゲートフィンガー９１は、このような素子がストリップ状すなわちフィンガー状の方法で長く幅が狭い限り、このような素子の長手方向の長さと呼ぶことができる。
【００４２】
説明に役立つ例として、それぞれのＦＥＴ回路８５のオン抵抗は、ドレイン領域フィンガーの連続して非接触な部分の長手方向の範囲すなわち長さを制御することによって、個々に構成されている。連続して非接触な部分には、電気接点８８がない。例えば、ドレイン領域フィンガーの連続して非接触な部分は、ヒータ抵抗器５６から最も遠いドレイン領域８９の端で始まってもよい。特定のＦＥＴ回路８５のオン抵抗は、ドレイン領域フィンガーの連続して非接触な部分の長さが長くなるにつれて大きくなり、この長さは、特定のＦＥＴ回路のオン抵抗を決定するように選択されている。
【００４３】
他の例として、それぞれのＦＥＴ回路８５のオン抵抗は、ＦＥＴ回路の大きさを選択することによって構成してもよい。例えば、ＦＥＴ回路の基準軸Ｌを横切る長さは、オン抵抗を規定するように選択されてもよい。
【００４４】
特定のＦＥＴ回路８５についての電力トレースが、合理的にまっすぐな経路によって、プリントヘッド構造の長手方向に離れた端のうちの最も近いものの上のボンディングパッド７４へとルーティングされている通常の実施態様において、プリントヘッドの最も近い端からの距離とともに寄生抵抗は大きくなり、ＦＥＴ駆動回路８５のオン抵抗は、そのような最も近い端からの距離とともに小さくなり（ＦＥＴ回路をより効率的にする）、電力トレースの寄生抵抗の増大を相殺するようになっている。具体例として、ヒータ抵抗器５６から最も遠いドレイン領域フィンガーの端で始まるそれぞれのＦＥＴ駆動回路８５のドレインフィンガーの連続して非接触な部分に関して、そのような部分の長さは、プリントヘッド構造の長手方向に離れた端のうちの最も近いものからの距離とともに短くなっている。
【００４５】
それぞれのグランドバス１８１は、ＦＥＴ回路８５のドレイン電極８７およびソース電極９７と同じ薄膜金属化層で形成されており、ソース領域８９およびドレイン領域９９とポリシリコンのゲート９１とから構成されているそれぞれのＦＥＴ回路の動作領域は、好都合なことに、関連するグランドバス１８１の下に延びている。これによって、グランドバスおよびＦＥＴ回路アレイが占める領域をより狭くすることができ、それによって、より狭い、したがってより安価な薄膜下部構造を可能にすることができる。
【００４６】
また、ドレイン領域フィンガーの連続して非接触な部分がヒータ抵抗器５６から最も遠いドレイン領域フィンガーの端で始まる実施態様においては、それぞれのグランドバス１８１の、基準軸Ｌを横切って関連するヒータ抵抗器５６に向かう長さは、ドレインフィンガーの連続して非接触な部分の長さが長くなるに従って長くすることができる。これは、ドレイン電極がそのようなドレインフィンガーの連続して非接触な部分にわたって延びる必要がないからである。言い換えれば、ドレイン領域の連続して非接触な部分の長さ次第で、グランドバスがＦＥＴ駆動回路８５の動作領域の上にある量を多くすることによって、グランドバス１８１の幅Ｗを広くすることができる。これは、グランドバス１８１およびその関連するＦＥＴ駆動回路アレイ８１が占める領域の幅を広くすることなく行われる。つまり、グランドバスとＦＥＴ駆動回路８５の動作領域との重なりの量を多くすることによって、広くするからである。好ましくは、いかなる特定のＦＥＴ回路８５においても、ドレイン領域の非接触の部分と略等しい長さだけ、基準軸Ｌを横切ってグランドバスが動作領域に重なることができる。
【００４７】
ドレイン領域の連続して非接触な部分がヒータ抵抗器５６から最も遠いドレイン領域フィンガーの端で始まり、プリントヘッド構造の最も近い端からの距離とともにそのようなドレイン領域の連続して非接触な部分の長さが短くなる、具体例については、ドレイン領域の連続して非接触な部分の長さの変化に伴ってグランドバス１８１の幅Ｗが調節されるすなわち変化するので、図６に示すように、グランドバスの幅Ｗ８１は、プリントヘッド構造の最も近い端の近くで広くなるようになっている。ボンディングパッド７４に近づくにつれて共有電流（shared currents）の量が多くなるので、このような形状にすることによって、好都合なことにボンディングパッド７４に近づくにつれてグランドバスの抵抗が小さくなっている。
【００４８】
グランドバスの抵抗はまた、グランドバス１８１の一部を、デコーダ論理回路３５同士の間の長手方向に互いに離間した領域に横方向へ延ばすことによっても、小さくすることができる。例えば、そのような一部は、デコーダ論理回路３５が形成されている領域の幅だけ動作領域を超えて横方向に延びていてもよい。
【００４９】
インク滴発生器の列のアレイに関連する以下の回路部は、図６および図８において幅の値の後に続く参照番号によって示された以下の幅を有するそれぞれの領域内に含まれていてもよい。
【００５０】
【表１】
0004472254.tif 000002
【００５１】
このような幅は、基準軸Ｌに整列したプリントヘッド基板の長手方向の長さと直交し、すなわち横方向に対して測定される。
【００５２】
次に図１１を参照すると、上述したプリントヘッドが用いられるインクジェットプリント装置２０の例を示す概略斜視図である。図１１のインクジェットプリント装置２０は、通常成形プラスチック材料でできたハウジング、すなわちエンクロージャ１２４で取り囲まれたシャシ１２２を備えている。このシャシ１２２は、例えばシートメタルで形成されており、垂直パネル１２２ａを含んでいる。適応したプリント媒体取扱システム１２６によって、プリント媒体のシートがプリントゾーン１２５を通って個別に供給されるようになっている。プリント媒体取扱システム１２６は、プリント前のプリント媒体を保管する供給トレイ１２８を備えている。プリント媒体は、紙、厚紙、透明シート、マイラー等、いかなるタイプの好適なプリント可能なシート材料であってもよいが、便宜上、図示の実施形態は、プリント媒体として紙を用いる場合で説明する。ステッパモータによって駆動される駆動ローラ１２９を含む、一連の従来のモータによって駆動されるローラを用いて、プリント媒体を供給トレイ１２８からプリントゾーン１２５内に動かしてもよい。プリント後、駆動ローラ１２９は、プリントされたシートを１対の伸縮式出力乾燥ウイング部材１３０上に動かしている。ウイング部材１３０は、伸ばしてプリントされたシートを受け取る状態で示されている。ウイング部材１３０は、新しくプリントされたシートを、出力トレイ１３２内でまだ乾かしているすべての以前にプリントされたシートの上方で短時間保持し、その後曲線の矢印１３３で示すように旋回して両側に引っ込み、新しくプリントされたシートを出力トレイ１３２内に落としている。プリント媒体取扱システムは、摺動長さ調節アーム１３４や封筒供給スロット１３５等、レター、リーガル、Ａ４、封筒等を含むさまざまな大きさのプリント媒体に対応するような一連の調節機構を含んでもよい。
【００５３】
図１１のプリンタはさらに、プリンタコントローラ１３６を備えている。プリンタコントローラ１３６は、マイクロプロセッサとして概略的に示され、シャシの垂直パネル１２２ａの後方側に支持されたプリント回路基板１３９上に配置されている。プリンタコントローラ１３６は、パーソナルコンピュータ等のホスト装置（図示せず）から命令を受け取り、プリントゾーン１２５を通るプリント媒体の前進、プリントキャリッジ１４０の動き、およびインク滴発生器４０への信号印加を含むプリンタの動作の制御を行うものである。
【００５４】
キャリッジ走査軸と平行な長手方向の軸を有するプリントキャリッジ摺動ロッド１３８はシャシ１２２によって支持され、プリントキャリッジ１４０をかなり大きく支持し、キャリッジ走査軸に沿って平行移動の動きすなわち走査を往復して行うようにしている。プリントキャリッジ１４０は、第１および第２の着脱式インクジェットプリントヘッドカートリッジ１５０，１５２（それぞれ「ペン」、「プリントカートリッジ」、または「カートリッジ」と呼ぶことがある）を支持している。プリントカートリッジ１５０，１５２はそれぞれプリントヘッド１５４，１５６を備えている。プリントヘッド１５４，１５６はそれぞれ、プリント媒体のうちのプリントゾーン１２５内にある部分の上に略下向きにインクを噴出させるための略下向きのノズルを有している。プリントカートリッジ１５０，１５２は、より詳細には、クランプレバー、ラッチ部材、またはふた１７０，１７２を含むラッチ機構によって、プリントキャリッジ１４０内に締め付けられている。
【００５５】
参考として、プリント媒体は、カートリッジ１５０，１５２のノズルの下方でノズルが横切るプリント媒体の部分の接線に平行な媒体軸に沿って、プリントゾーン１２５を通って前進するものである。図９に示すように、媒体軸とキャリッジ軸とが同一平面上にある場合には、この２つは互いに垂直となっている。
【００５６】
プリントキャリッジの裏面の回転防止機構は、例えば、シャシ１２２の垂直パネル１２２ａと一体的に形成され、水平に配置された回動防止バー１８５と係合して、プリントキャリッジ１４０が摺動ロッド１３８を中心として前方に回動しないようにするものである。
【００５７】
説明に役立つ例として、プリントカートリッジ１５０はモノクロのプリントカートリッジであり、プリントカートリッジ１５２は、３色のプリントカートリッジである。
【００５８】
プリントキャリッジ１４０は、従来の方法で駆動することができるエンドレスベルト１５８により、摺動ロッド１３８に沿って駆動されるようになっている。直線状のエンコーダのストリップ１５９を利用し、例えば従来の技術によって、キャリッジ走査軸に沿ったプリントキャリッジ１４０の位置を検知している。
【００５９】
前述の事項は、本発明の具体的な実施形態の説明および例示であったが、当業者であれば、併記の特許請求項によって規定される本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本発明のさまざまな変形および変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を用いるインクジェットプリントヘッドのインク滴発生器および基本選択のレイアウトを示す、正確な縮尺率で描かれていない概略平面図である。
【図２】図１のインクジェットプリントヘッドのインク滴発生器およびグランドバスのレイアウトを示す、正確な縮尺率で描かれていない概略平面図である。
【図３】図１のインクジェットプリントヘッドの一部を切欠いた概略斜視図である。
【図４】図１のインクジェットプリントヘッドを示す、正確な縮尺率で描かれていない概略部分平面図である。
【図５】図１のプリントヘッドの薄膜下部構造における一般化した各層の概略図である。
【図６】図１のプリントヘッドの代表的なＦＥＴ駆動回路アレイとグランドバスのレイアウトを一般的に示す、部分平面図である。
【図７】図１のプリントヘッドのヒータ抵抗器とＦＥＴ駆動回路との電気接続を示す、概略電気回路図である。
【図８】図１のプリントヘッドの代表的な基本選択トレースの概略平面図である。
【図９】図１のプリントヘッドの、ＦＥＴ駆動回路とグランドバスの例示的な実施態様の概略平面図である。
【図１０】図９のＦＥＴ駆動回路の概略縦断面図である。
【図１１】本発明のプリントヘッドを用いることができるプリンタの、正確な縮尺率で描かれていない概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１１  プリントヘッド基板
４０  滴発生器
５６  ヒータ抵抗器
６１  滴発生器の列のアレイ
７１  インク供給スロット
８１  ＦＥＴ駆動回路の列のアレイ
８５  ＦＥＴ駆動回路
８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄ，１８１  電力トレース
８７  ドレイン電極
８８  ドレイン接点
８９  ドレイン領域
９３  ゲート酸化物
９７  ソース電極
９８  ソース接点
９９  ソース領域
１８１  グランドバス
【図１】
0004472254.tif 000003
【図２】
0004472254.tif 000004
【図３】
0004472254.tif 000005
【図４】
0004472254.tif 000006
【図５】
0004472254.tif 000007
【図６】
0004472254.tif 000008
【図７】
0004472254.tif 000009
【図８】
0004472254.tif 000010
【図９】
0004472254.tif 000011
【図１０】
0004472254.tif 000012
【図１１】
0004472254.tif 000013