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喷墨打印头制造技术

技术编号:1020855 阅读:164 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种具有高效FET驱动电路(85)的窄喷墨打印头(100A,100B),驱动电路配置成可补偿供电迹线(86a,86b,86c,86d,181)的寄生电阻。喷墨打印头还包括重叠在FET驱动电路的有源区域上的接地母线(181)。(*该技术在2021年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术大体上涉及喷墨印刷,更具体地涉及具有配置成可补偿供电迹线(power trace)的寄生电阻的场效应晶体管(FET)驱动电路的薄膜喷墨打印头。喷墨印刷技术已发展得比较成熟。商业产品如计算机打印机、绘图机和传真机已经采用了喷墨技术来实现,以便产生印刷媒体。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)中的多篇文章中介绍了惠普公司对喷墨技术的贡献;所有这些文章均通过引用结合于本文中。通常来说,喷墨图像是按照墨滴在印刷媒体上的精确布置而形成的,墨滴由墨滴产生装置如喷墨打印头喷出。典型地说,喷墨打印头由可在印刷媒体的表面上横向移动的可动打印架所支撑,并受到控制从而按照微型计算机或其它控制器的指令在适当的时间喷射出墨滴,其中施加墨滴的定时对应于待印刷图像的像素图案。典型的惠普喷墨打印头包括孔板上的精确形成的喷嘴阵列,孔板与墨水阻挡层相连,而墨水阻挡层又与薄膜底部结构相连,薄膜底部结构能够实现墨水喷射的热电阻器和用于启动此电阻器的装置的功能。墨水阻挡层形成了包括有位于相关墨水喷射电阻器之上的墨水腔的墨水通道,而且孔板中的喷嘴与相关墨水腔对准。墨滴产生器的区域由墨水腔以及与墨水腔相邻的薄膜底部结构和孔板的一部分形成。薄膜底部结构通常由例如为硅的衬底组成,在上面形成了各种薄膜层,这些薄膜层可形成薄膜墨水喷射电阻器、用于启动电阻器的装置以及通向为打印头提供外部电连接的焊接区的互连结构。墨水阻挡层通常为聚合物材料,其作为干膜与薄膜底部结构层叠在一起,并设计成可光致成形(photodefinable)和可UV固化及可热固化。在槽供给设计的喷墨打印头中,墨水通过形成于衬底中一个或多个墨水供给槽从一个或多个墨水贮槽供应到各个墨水腔中。在上面提到的1994年2月的Hewlett-Packard Journal第44页中介绍了孔板、墨水阻挡层和薄膜底部结构的物理排列的一个示例。在共同转让的美国专利4719477和美国专利5317346中阐述了喷墨打印头的其它示例,这两个专利均通过引用结合于本文中。关于薄膜喷墨打印头的考虑包括在采用更多的墨滴产生器和/或墨水供给槽的同时增大衬底尺寸和/或衬底脆性。因此就需要一种紧凑的具有许多墨滴产生器的喷墨打印头。附图说明图1B是墨滴产生器和采用本专利技术的喷墨打印头的原始选择的布置的未按比例的示意性顶视平面图。图2A是墨滴产生器和图1A所示喷墨打印头的接地母线的布置的未按比例的示意性顶视平面图。图2B是墨滴产生器和图1B所示喷墨打印头的接地母线的布置的未按比例的示意性顶视平面图。图3A是图1A所示喷墨打印头的示意性局部剖开的透视图。图3B是图1B所示喷墨打印头的示意性局部剖开的透视图。图4A是图1A所示喷墨打印头的未按比例的示意性局部顶视平面图。图4B是图1B所示喷墨打印头的未按比例的示意性局部顶视平面图。图5是图1A和1B所示打印头的薄膜底部结构的通用层结构的示意性表示。图6是大体显示了代表性FET驱动电路阵列和图1A及1B所示打印头的接地母线的布置的局部顶视平面图。图7是表示了热电阻器和图1A及1B所示打印头的FET驱动电路的电连接的电路示意图。图8是图1A和1B所示打印头的代表性原始选择迹线的示意性平面图。图9是FET驱动电路和图1A及1B所示打印头的接地母线的说明性实施例的示意性平面图。图10是图9所示FET驱动电路的示意性侧剖视图。图11是采用了本专利技术打印头的打印机的未按比例的示意性透视图。本专利技术的详细介绍在下面的详细介绍和一些附图中,相似的部件采用相似的标号来表示。现在参考图1A-4A和图1B-4B,其中示意性地显示了采用本专利技术的喷墨打印头100A,100B的未按比例的示意性平面图和透视图,喷墨打印头100A,100B通常包括(a)薄膜底部结构或模板11,其包括衬底如硅并具有多个形成于其上的薄膜层,(b)设置于薄膜底部结构11之上的墨水阻挡层12,以及(c)孔板或喷嘴板13,其与墨水阻挡层12的上部层叠式地相连。薄膜底部结构11包括集成电路模板,其例如可依照传统的集成电路技术制成,如图5示意性地所示,其一般包括硅衬底111a、FET栅和介电层111b、电阻层111c以及第一金属化层111d。有源器件例如在这里更具体地介绍的FET驱动电路形成于硅衬底111a以及FET栅和介电层111b的上部,FET栅和介电层111b包括有栅氧化层、多晶硅栅以及位于电阻层111c附近的介电层。薄膜热电阻器56由电阻层111c和第一金属化层111d的各自图案结构形成。薄膜底部结构还包括合成钝化层111e,其例如包括氮化硅层和碳化硅层;以及钽机械钝化层111f,其至少覆盖在热电阻器56之上。金导电层111g覆盖在钽层111f之上。墨水阻挡层12由干膜形成,其被热压层叠在薄膜底部结构11上并被光致成形,从而在其中形成了位于热电阻器56之上的墨水腔19和墨水通道29。在金层中薄膜底部结构11的纵向隔开的相对端部处形成了金焊接区74,其用于形成外部电连接并且未被墨水阻挡层12所覆盖。作为说明性示例,阻挡层材料包括丙烯酸基的光聚合物干膜,例如可从美国特拉华州Wilmington的E.I.duPont de Nemours公司买到的“Parad”牌光聚合物干膜。类似的干膜包括其它的duPont产品如“Riston”牌干膜以及由其它化学品供应商制造的干膜。孔板13包括如由聚合物材料制成的平面衬底,其中孔由激光烧蚀形成,例如如共同转让的美国专利5469199中所公开的,此专利通过引用结合于本文中。孔板也可包括电镀金属如镍。如图3A和3B所示,更具体地说,墨水阻挡层12中的墨水腔19设置在各个墨水喷射热电阻器56之上,各墨水腔19通过将形成于阻挡层12中的相互连接的腔开口的边或壁形成。墨水通道29由形成于阻挡层12中的其它开口形成,并与各个墨水喷射腔19整体地相连。墨水通道29朝向相邻墨水供给槽71的供给边打开,并接受来自此墨水供给槽中的墨水。孔板13包括位于各个墨水腔19之上的孔或喷嘴21,使得各墨水喷射热电阻器56、相关的墨水腔19以及相关的孔21对齐,并形成了一个墨滴产生器40。各热电阻器具有至少为100欧姆的标称电阻,例如约120或130欧姆,并且包括如图9所示的分段电阻器,其中热电阻器56包括通过金属化区域59相连的两个电阻区域56a,56b。此电阻器结构提供了比相同面积的单一电阻区域更大的电阻。虽然所公开的打印头被描述为具有一个阻挡层和一个单独的孔板,但应当理解,打印头也可采用一个整体的阻挡层/孔结构来实现,其中此结构例如可采用在多次曝光工艺中曝光然后显影的单一光聚合物层来制成。墨滴产生器40设置成列形阵列或组61,其沿基准轴线L延伸并相对于基准轴线L相互间侧向或横向地间隔开。各墨滴产生器组的热电阻器56通常与基准轴线L对齐,并具有预定的沿基准轴线L的中心到中心的间隔或喷嘴间距P。喷嘴间距P可以为1/600英寸或更大,例如1/300英寸。墨滴产生器的各列形阵列61包括例如100个或更多墨滴产生器(即至少10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨打印头,包括: 包括多个薄膜层的打印头衬底(11); 形成于所述打印头衬底中并沿纵向轴线L延伸的墨滴产生器(40)的列形阵列(61); 各所述墨滴产生器具有热电阻器(56),其电阻为至少100欧姆; 形成于所述打印头衬底中并分别与所述墨滴产生器相连的FET电路(85)的列形阵列(81),所述FET电路包括有源区域,各所述有源区域包括漏极区(89)、源极区(99)以及设置在栅氧化层(93)上的栅极(91),各所述FET电路的接通电阻小于(250000欧姆.微米↑[2])/A,其中A为此FET电路的面积,单位为微米↑[2]; 与所述墨滴产生器和所述FET驱动电路相连的供电迹线(86a,86b,86c,86d,181);和 所述FET驱动电路配置成可补偿由所述供电迹线所带来的寄生电阻的变化。

【技术特征摘要】
US 2001-1-30 09/773,1801.一种喷墨打印头,包括包括多个薄膜层的打印头衬底(11);形成于所述打印头衬底中并沿纵向轴线L延伸的墨滴产生器(40)的列形阵列(61);各所述墨滴产生器具有热电阻器(56),其电阻为至少100欧姆;形成于所述打印头衬底中并分别与所述墨滴产生器相连的FET电路(85)的列形阵列(81),所述FET电路包括有源区域,各所述有源区域包括漏极区(89)、源极区(99)以及设置在栅氧化层(93)上的栅极(91),各所述FET电路的接通电阻小于(250000欧姆·微米2)/A,其中A为此FET电路的面积,单位为微米2;与所述墨滴产生器和所述FET驱动电路相连的供电迹线(86a,86b,86c,86d,181);和所述FET驱动电路配置成可补偿由所述供电迹线所带来的寄生电阻的变化。2.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,所述栅氧化层的厚度至多为800埃。3.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,各所述FET电路的栅极长度小于4微米。4.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,各所述FET电路的接通电阻至多为16欧姆。5.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,各所述FET电路的接通电阻至多为14欧姆。6.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,所述FET电路的列形阵列包含于FET区域中,所述FET区域的宽度与所述纵向轴线L正交,所述宽度最多为350微米。7.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,所述FET电路的列形阵列包含于FET区域中,所述FET区域的宽度与所述纵向轴线L正交,所述宽度最多为250微米。8.根据权利要求1所述的打印头,其特征在于,所述供电迹线包括与所述FET电路的列形阵列重叠的接地母线(181)。9.根据权利要求8所述的打印头,其特征在于,所述接地母线具有横向于所述纵向基准轴线L的宽度,其沿所述纵向基准轴线L而变化。10....

【专利技术属性】
技术研发人员:JM托尔格森RNK布劳宁MH麦肯兹PV博伊德
申请(专利权)人:惠普公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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