(57)【要約】【課題】電力トレースが与える寄生抵抗の変動を補償するよう構成された効率的なＦＥＴ駆動回路を提供する。【解決手段】本発明は、インク滴発生器のノズルの列間隔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マルチパスのカラープリントを行うよう構成されている、インク滴発生器４０の３列のアレイ６１を有する、幅の狭いインクジェットプリントヘッド（１００）を提供する。より詳細には、インクジェットプリントヘッドは、高抵抗ヒータ抵抗器５６と、電力トレース８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ、１８１が与える寄生抵抗の変動を補償するよう構成された効率的なＦＥＴ駆動回路８５とを含む。【選択図】図１
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【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３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、異なるカラーのインク滴を提供し、滴発生器ピッチＰだけ互いから離れた少なくとも９６個の滴発生器を有し、
前記滴発生器の列のアレイは、大きくても１０６０マイクロメートルだけ互いから離れており、
前記滴発生器は、前記長手方向の長さと平行なプリント軸に沿って１／（２Ｐ）ｄｐｉ以上の解像度のマルチパスのプリントを可能にするインク滴体積を有するインク滴を生成し、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３列のアレイを備えるインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記滴発生器ピッチＰは、１／３００インチ（（２５．４／３００）ｍｍ）〜１／６００インチ（（２５．４／６００）ｍｍ）の範囲となっている請求項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４】
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備えている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
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備えている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
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、ＦＥＴ駆動回路のマイクロメートル2で表した面積である）ようになっている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
それぞれの前記ＦＥＴ駆動回路は、ゲート酸化物の厚さが、大きくても８００オングストロームとなっている請求項６に記載のプリントヘッド。
【請求項８】
それぞれの前記ＦＥＴ駆動回路は、ゲート長が４マイクロメートルよりも小さいようになっている請求項６に記載のプリントヘッド。
【請求項９】
それぞれの前記ＦＥＴ駆動回路は、オン抵抗が大きくても１４オームとなっている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
それぞれの前記ＦＥＴ駆動回路は、オン抵抗が大きくても１６オームとなっている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１１】
電力トレースをさらに備え、前記ＦＥＴ駆動回路は、前記電力トレースが与える寄生抵抗を補償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１２】
それぞれの前記ＦＥＴ回路のオン抵抗は、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選択されるようになっている請求項１１に記載のプリントヘッド。
【請求項１３】
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選択されるようになっている請求項１２に記載のプリントヘッド。
【請求項１４】
それぞれの前記ＦＥＴ回路は、
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
を備え、
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るよう設定して構成されている請求項１２に記載のプリントヘッド。
【請求項１５】
前記ドレイン領域は、細長いドレイン領域で構成され、それぞれの細長いドレイン領域が、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備えている請求項１４に記載のプリントヘッド。
【請求項１６】
それぞれの前記ＦＥＴ駆動回路の列のアレイは、幅が大きくても２２０マイクロメートルの領域内にあるようになっている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１７】
それぞれの前記ＦＥＴ駆動回路の列のアレイは、幅が大きくても３５０マイクロメートルの領域内にあるようになっている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１８】
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２．７よりも大きいようになっている請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項１９】
ＷＳは約４２００マイクロメートルとなっている請求項１６に記載のプリントヘッド。
【請求項２０】
ＷＳは約３４００マイクロメートルとなっている請求項１６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、幅の狭いマルチカラー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には、プリントした媒体を生成するインクジェット技術が用いられている。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、非特許文献１〜５におけるさまざまな論文において説明されており、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って形成されている。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従って適切なタイミングでインク滴を噴出するよう制御されている。この場合、インク滴を噴出するタイミングは、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・パッカード社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たオリフィス板に正確に形成した、ノズルのアレイを備えている。インクバリアー層は、インク発射ヒータ抵抗器と、抵抗器を作動させる（enabling）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備えた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、インク滴発生器領域が形成されるようになっている。
【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。インクバリアー層には、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、ポリマー材料が使用されている。スロット供給設計のインクジェットプリントヘッドには、１つ以上のインク槽から、基板に形成された１つ以上のインク供給スロットを通じて、さまざま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、上で引用した非特許文献５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特許文献１および特許文献２において開示されており、これらはともに参照により本明細書に援用される。
【特許文献１】米国特許第４，７１９，４７７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，３１７，３４６号明細書
【非特許文献１】Hewlett-Packard Journal, Vol. 36, No. 5 (May 1985)
【非特許文献２】Hewlett-Packard Journal, Vol. 39, No. 5 (October 1988)
【非特許文献３】Hewlett-Packard Journal, Vol. 43, No. 4 (August 1992)
【非特許文献４】Hewlett-Packard Journal, Vol. 43, No. 6 (December 1992)
【非特許文献５】Hewlett-Packard Journal, Vol. 45, No. 1 (February 1994)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【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は、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である。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。
【課題を解決するための手段】
【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のマルチパスのカラープリントを行うよう構成されており、インク滴発生器の３列のアレイを備えた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、インクジェットプリントヘッドは、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構成された効率的なＦＥＴ駆動回路とを備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【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。
【００１０】
以下の詳細な説明およびいくつかの図面において使用されている同じ要素は、同じ参照番号で識別する。
【００１１】
図１〜図４は、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示している。インクジェットプリントヘッド１００には、一般的に、（ａ）シリコン等の基板が備えられ、その上にさまざまな薄膜層が形成されている薄膜下部構造、すなわちダイ１１と、（ｂ）薄膜下部構造１１上に配置したインクバリアー層１２と、（ｃ）インクバリアー層１２の表面に薄層状に取り付けたオリフィス、すなわちノズル板１３とが備えられている。
【００１２】
薄膜下部構造１１には、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が設けられている。図５に概略的に示すように、薄膜下部構造１１には、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が形成されている。シリコン基板１１１ａ、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設けられている。ＦＥＴゲート、および絶縁層１１１ｂには、ゲート酸化物層、ポリシリコンゲート、および抵抗器層１１１ｃに隣接する絶縁層が形成されている。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１１には、さらに、例えば窒化ケイ素層、および炭化ケイ素層を備えた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とが備えられている。タンタル層１１１ｆの上には、金の導電層１１１ｇが設けられている。
【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、そして、インクバリアー層１２には、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とが感光されて（photodefined）形成されている。金の層内の、薄膜下部構造１１の長手方向に離間した両端には、外部電気と接続する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、アクリラートをベースにしたフォトポリマーのドライフィルムを含む。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のその他の製品や、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を形成した、平らな基板を含む。オリフィス板は、また、ニッケル等のめっきされた金属で形成されていてもよい。
【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に形成され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に形成され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と一体的に接合されている。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５６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であってもよい。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から構成されている。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ようになっている。
【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備えたものとして説明されている。しかし、プリントヘッドを、例えば多数の露光プロセスで露光された後に供給される単一のフォトポリマー層を用いて製造することができる、一体的なバリアー／オリフィス構造を有して実施することもできる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に配置されており、この群６１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４０の群のヒータ抵抗器５６は、基準軸Ｌに略整列されており、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（（２５．４／３００）ｍｍ）等、１／６００インチ（（２５．４／６００）ｍｍ）以上であってもよい。インク滴発生器４０の列のアレイ６１には、それぞれ、例えば９６個またはそれよりも多くのインク滴発生器４０（すなわち、少なくとも９６個のインク滴発生器）が設けられている。
【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に平行に設けることができる縁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るものと整列していてもよい。便宜上、薄膜下部構造の、長手方向に離間した両端も、また、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を意味している。
【００１９】
それぞれのインク滴発生器の列のアレイ６１は、インク滴発生器４０を略同一直線上にあるものとして示すが、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を備えている限り、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、すなわちアレイになるように配置されるようになる。便宜上、ヒータ抵抗器のアレイすなわち群を、同じ参照番号６１で表している。
【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する３つのインク供給スロット７１を備えている。インク供給スロット７１は、それぞれ３つのインク滴発生器群６１にインクを供給し、説明に役立つ例として、インク供給スロット７１がインクを供給されるインク滴発生器群６１の同じ側面に位置している。このようにして、それぞれのインク供給スロット７１は、単一の供給縁に沿ってインクを供給するようになっている。具体的な例として、それぞれのインク供給スロットは、他のインク供給スロットが供給するインクのカラー（シアン、黄色、マゼンタ等）とは異なるカラーのインクを供給するようになっている。
【００２２】
インク滴発生器４０の列のアレイ６１同士の間隔、すなわちピッチＣＰは、１０６０マイクロメートル（μｍ）以下（すなわち、大きくても１０６０μｍ）である。
すべての列のノズル２１は、基準軸Ｌに沿って略同じ位置に配置することができ、それにより横方向に対応する列のノズルは略同一直線上にある。
【００２３】
インク滴発生器４０のノズルピッチＰおよびインク滴体積は、より詳細には、１／３００インチ（（２５．４／３００）ｍｍ）〜１／６００インチ（（２５．４／６００）ｍｍ）のマルチパスのプリントを可能にするように構成されており、このマルチパスのプリントを可能にする範囲であるノズルピッチよりも小さいプリントドット間隔を提供するようになっている。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）にすることができる。また、基準軸Ｌと並行な媒体軸に沿ったプリントドット間隔は、１２００ｄｐｉ〜２４００ｄｐｉの範囲のドット解像度に対応する、１／１２００インチ（（２５．４／１２００）ｍｍ）〜１／２４００インチ（（２５．４／２４００）ｍｍ）の範囲であってよい。ノズルピッチに関連して、このようなプリントドット間隔の範囲は、１／３００インチ（（２５．４／３００）ｍｍ）のノズルピッチの１／４〜１／８に、または１／６００インチ（（２５．４／６００）ｍｍ）のノズルピッチの１／２〜１／４であるドット間隔に対応する。さらに例として、基準軸Ｌに直交する走査軸に沿ったプリントドット間隔は、走査軸に沿った６００ｄｐｉ〜１２００ｄｐｉの範囲のプリント解像度に対応する、１／６００インチ（（２５．４／６００）ｍｍ）から１／１２００インチ（（２５．４／１２００）ｍｍ）の範囲であってよい。
【００２４】
１／３００インチ（（２５．４／３００）ｍｍ）のノズルピッチＰであって、それぞれ少なくとも９６個のインク滴発生器を有する３列のアレイ６１の実施態様について、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１１の幅は約４２００μｍであってもよい。別の例として、薄膜下部構造１１の幅ＷＳは約３４００μｍであってもよい。一般的に、薄膜下部構造１１の長さ／幅のアスペクト比（すなわち、ＬＳ／ＷＳ）は、２．７よりも大きくてもよい。
【００２５】
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、プリントヘッド１００Ａ、１００Ｂの薄膜下部構造１１内に形成された、それぞれの列のＦＥＴ駆動回路アレイ８１が隣接して配置されている。それぞれのＦＥＴ駆動回路アレイ８１には、複数のＦＥＴ駆動回路８５が備えられている。複数のＦＥＴ駆動回路８５には、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が設けられている。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６１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的に接続されている。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、および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に、電気的に接続されている。
【００２６】
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、並びに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。
【００２７】
それぞれのＦＥＴ駆動回路８５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している。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４０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４０のＦＥＴ駆動回路８５をオンにするようになっている。
【００２８】
図７に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８５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に供給されるようになっている。
【００２９】
インク滴発生器の代表的な列のアレイ６１について図８に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、連続して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に編成することができ、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含むことになる。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。
【００３０】
図８は、より詳細には、関連する滴発生器４０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）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１１１ｇ（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１１１ｃ内に形成された抵抗器リード線５７ｂ（図８）と、基本選択トレースと抵抗器リード線５７ｂとの間に延びる相互接続バイア５８（図９）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。
【００３１】
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ていて、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備え、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、第１の基本群６１ａのヒータ抵抗器５６とは反対の側に、第１の基本選択トレース８６ａに沿って延びる、さらなる部分を備えている。第２の基本選択トレース８６ｂは、略Ｌ字型になっている。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の幅のより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。
【００３２】
第１および第２の基本選択トレース８６ａ、８６ｂは、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。
【００３３】
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ていて、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備え、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、さらなる部分を備えている。第３の基本選択トレース８６ｃは、略Ｌ字型になっている。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の幅のより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。
【００３４】
第３および第４の基本選択トレース８６ｃ、８６ｄは、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。
【００３５】
具体例として、インク滴発生器４０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８５およびグランドバス１８１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設けられている。このようにして、インク滴発生器４０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が、そのアレイに沿って、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、第１の対の基本群に沿って延びる領域に設けられ、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、第２の対の基本群に沿って延びる領域に設けられている。
【００３６】
参照を容易にするために、ヒータ抵抗器５６と関連するＦＥＴ駆動回路８５と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と関連するグランドバスとを、総称して電力トレースと呼ぶ。これもまた参照を容易にするために、基本選択トレース８６は、ハイ側または非接地の電力トレースと呼ぶことができる。
【００３７】
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が異なる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よう、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るようになっている。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。
【００３８】
より詳細には図９および図１０を参照して、それぞれのＦＥＴ駆動回路８５には、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の上方に配置した、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の上方に配置した、複数の電気相互接続されたソース電極フィンガー９７とが設けられている。それぞれの端において相互接続されたポリシリコンのゲートフィンガー９１が、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が、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がドレイン電極８７をドレイン領域８９に電気接続し、複数の導電ソース接点９８がソース電極９７をソース領域９９に電気接続している。
【００３９】
それぞれのＦＥＴ駆動回路が占める面積は、小さい方が好ましい。それぞれのＦＥＴ駆動回路８５のオン抵抗も小さい方が好ましく、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８５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８５の面積Ａに関連することができる。
Ｒｏｎ  ＜  （２５０，０００  Ω・μｍ2）／Ａ
ここで、面積Ａはマイクロメートル2（μｍ2）で表している。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によって達成することができる。また、ヒータ抵抗器５６の抵抗が少なくとも１００オームであれば、ヒータ抵抗器５６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５６の値がより大きければ、寄生抵抗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(turn-on resistance)に耐えることができるからである。
【００４０】
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６に示すように、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ようになっている。参照を容易にするために、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。
【００４１】
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、個々に構成されるようになっている。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の端で始まっていてもよい。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ることになる。
【００４２】
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することができる。例えば、ＦＥＴ回路の基準軸Ｌを横切る長さを、オン抵抗を規定するように選択してもよい。
【００４３】
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（direct）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。
【００４４】
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、ソースおよびドレイン領域８９、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（advantageously）、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、より狭く、より安価な薄膜下部構造を可能にすることができる。
【００４５】
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。ドレイン電極は、こ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によって、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り、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ことになる。グランドバス１８１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１８１が動作領域に重なることができる。
【００４６】
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っている。その具体例としては、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９に示すように、グランドバスの幅Ｗ１８１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１８１の抵抗が小さくなるようになっている。
【００４７】
グランドバス１８１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に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。
【００４８】
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表１の幅を有するように示されているそれぞれの領域内に設けられていてもよい。
【００４９】
【表１】
2004520968.tif 000003
【００５０】
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するように、すなわち横方向に測定する。
【００５１】
次に、図１１は、上述のプリントヘッドを用いることができるインクジェットプリント装置２０の例の概略斜視図を示している。図１１のインクジェットプリント装置２０は、シャシ１２２を備えている。シャシ１２２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で取り囲まれている。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を備えている。適応性の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ものとして説明する。ステッパモータによって駆動される駆動ローラ１２９を備えた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内に移動させることができる。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（retractable）出力乾燥ウイング部材１３０上に動かすようになっている。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。翼部材１３０は、新しくプリントされたシートを、出力トレイ１３２内でまだ乾い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で示すように回動的に両側に引っ込み、新しくプリントされたシートを出力トレイ１３２内に落とすようになっている。プリント媒体取扱システム１２６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一連の調節機構を備えることもできる。
【００５２】
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ており、シャシ１２２の垂直パネル１２２ａの後ろ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ようになっている。
【００５３】
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がシャシ１２２に支持されて、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する、略下向きのノズルを備えている。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（clamping levers）、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。
【００５４】
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（tangent）に平行な媒体軸に沿って、プリントゾーン１２５を通って前進するようになっている。図１１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つは互いに垂直である。
【００５５】
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た水平に配置した回動防止バー１８５とかみ合って、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している。
【００５６】
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。
【００５７】
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によって、摺動ロッド１３８に沿って駆動されている。直線状のエンコーダのストリップ１５９を利用して、例えば従来の技術にしたがって、キャリッジ走査軸に沿ったプリントキャリッジ１４０の位置を検知するようになっている。
【００５８】
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】
【００５９】
【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切欠き概略斜視図である。
【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の、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と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】
【００６０】
１１  プリントヘッド基板（ダイ、薄膜下部構造）
１２  インクバリアー層
１３  ノズル板（オリフィス板）
１９  インクチャンバ
２１  ノズル
３３  アドレスバス
３５  デコーダ論理回路
４０  インク滴発生器
５６  薄膜ヒータ抵抗器
６１  滴発生器の列のアレイ（群）
７１  供給スロット
７４  ボンディングパッド
８１  ＦＥＴ駆動回路の列のアレイ
８５  ＦＥＴ駆動回路
８６ａ  電力トレース
８６ｂ  電力トレース
８６ｃ  電力トレース
８６ｄ  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
９１  ポリシリコンゲート
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
１００  インクジェットプリントヘッド
１１１ａ  シリコン基板
１１１ｂ  絶縁層
１１１ｃ  抵抗器層
１１１ｄ  第１の金属化層
１１１ｅ  複合パッシベーション層
１１１ｆ  機械的パッシベーション層（タンタル層）
１１１ｇ  金の導電層
１２２  シャシ
１２２ａ  垂直パネル
１２４  エンクロージャ
１２５  プリントゾーン
１２６  プリント媒体取扱システム
１２８  供給トレイ
１２９  駆動ローラ
１８１  グランドバス，電力トレース
【図１】
2004520968.tif 000004
【図２】
2004520968.tif 000005
【図３】
2004520968.tif 000006
【図４】
2004520968.tif 000007
【図５】
2004520968.tif 000008
【図６】
2004520968.tif 000009
【図７】
2004520968.tif 000010
【図８】
2004520968.tif 000011
【図９】
2004520968.tif 000012
【図１０】
2004520968.tif 000013
【図１１】
2004520968.tif 000014
【国際公開パンフレット】
2004520968.tif 000015
2004520968.tif 000016
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【国際調査報告】
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2004520968.tif 000051