JPH03199050A - インクジェット・プリントヘッド - Google Patents
インクジェット・プリントヘッドInfo
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- JPH03199050A JPH03199050A JP2325153A JP32515390A JPH03199050A JP H03199050 A JPH03199050 A JP H03199050A JP 2325153 A JP2325153 A JP 2325153A JP 32515390 A JP32515390 A JP 32515390A JP H03199050 A JPH03199050 A JP H03199050A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はサーマル・インクジェット・プリントヘッドに
関するものであり、さらに詳しくは、方の部分にインク
流の案内溝、ノズルおよびインク供給部が配置され、他
方の部分にはその表面に加熱要素およびイオンによりバ
シベートされた加熱要素の電子駆動回路が配置された構
成の二部公式サーマル・インクジェット・プリントヘッ
ドに関するものである。
関するものであり、さらに詳しくは、方の部分にインク
流の案内溝、ノズルおよびインク供給部が配置され、他
方の部分にはその表面に加熱要素およびイオンによりバ
シベートされた加熱要素の電子駆動回路が配置された構
成の二部公式サーマル・インクジェット・プリントヘッ
ドに関するものである。
アヤタ氏等に付与された米国特許第４．４６３３５９号
公報に記載されたプリントヘッドにおいては、毛細管作
用によって液が補充される一本以上のインク充填溝が開
示されている。このヘッドの各ノズルにはメニスカスが
形成され、ノズルからインクが垂れてしまうことを防止
している。
公報に記載されたプリントヘッドにおいては、毛細管作
用によって液が補充される一本以上のインク充填溝が開
示されている。このヘッドの各ノズルにはメニスカスが
形成され、ノズルからインクが垂れてしまうことを防止
している。
ノズルの上流側の多溝には抵抗体であるヒーターが配置
されている。データ信号を表示する電流パルスが抵抗体
に印加されると、瞬間的に抵抗体に接触しているインク
が蒸発して、各電流パルス毎にバブルを形成する。これ
らのバブルの戊辰および破裂によって、各ノズルからは
インク液滴が吐き出される。
されている。データ信号を表示する電流パルスが抵抗体
に印加されると、瞬間的に抵抗体に接触しているインク
が蒸発して、各電流パルス毎にバブルを形成する。これ
らのバブルの戊辰および破裂によって、各ノズルからは
インク液滴が吐き出される。
キャリッジタイプのプリンタにおけるプリントヘッドは
紙などの記録媒体上を往復走査する必要がある。このた
めに、多数本のインク液滴形成ノズルにおいては、それ
ぞれ１本づつのリード線が必要な加熱用要素を備えたイ
ンク液滴形成ノズルが多数本必要となり、このことが記
録ヘッドの設計およびその動作を困難なものとしている
。というのも、記録ヘッドと高電流が流れる多数本のリ
ード線を相互に接続する部分が多数必要となるからであ
る。このように多数の接続部が必要であると、プリント
ヘッドの寸法が大きくなると共に、その製造価格も上昇
してしまう。ページ幅寸法の静止型記録ヘッドであって
も、ノズル当たり１本必要となる多数本のリード線が必
要なことが原因となって、１インチ当たり３００画素あ
るいあ３００スポツト（ＳＰＩ）を形成するためには膨
大な数のリード線が必要となる。これに加えて、当業界
では更に高い記録解像度を指向している。ページ幅プリ
ンタを３００ＳＰＪで結線することは、各加熱要素にそ
れぞれ結線が必要な場合には実用的でない。よって、リ
ード線の本数を減少させれば、ページ幅あるいは走査型
のプリントヘッドの構成をコンパクトにすることが可能
になる。従って、リード線の本数を減少させるために、
加熱用要素が搭載された基板上の電子回路群を積極的に
集積化させることは、高解像度記録（すなわち、多数本
のジェットあるいはノズルを用いた記録）を実現する観
点からは、実用上極めて注目に値するものである。
紙などの記録媒体上を往復走査する必要がある。このた
めに、多数本のインク液滴形成ノズルにおいては、それ
ぞれ１本づつのリード線が必要な加熱用要素を備えたイ
ンク液滴形成ノズルが多数本必要となり、このことが記
録ヘッドの設計およびその動作を困難なものとしている
。というのも、記録ヘッドと高電流が流れる多数本のリ
ード線を相互に接続する部分が多数必要となるからであ
る。このように多数の接続部が必要であると、プリント
ヘッドの寸法が大きくなると共に、その製造価格も上昇
してしまう。ページ幅寸法の静止型記録ヘッドであって
も、ノズル当たり１本必要となる多数本のリード線が必
要なことが原因となって、１インチ当たり３００画素あ
るいあ３００スポツト（ＳＰＩ）を形成するためには膨
大な数のリード線が必要となる。これに加えて、当業界
では更に高い記録解像度を指向している。ページ幅プリ
ンタを３００ＳＰＪで結線することは、各加熱要素にそ
れぞれ結線が必要な場合には実用的でない。よって、リ
ード線の本数を減少させれば、ページ幅あるいは走査型
のプリントヘッドの構成をコンパクトにすることが可能
になる。従って、リード線の本数を減少させるために、
加熱用要素が搭載された基板上の電子回路群を積極的に
集積化させることは、高解像度記録（すなわち、多数本
のジェットあるいはノズルを用いた記録）を実現する観
点からは、実用上極めて注目に値するものである。
加熱用要素が搭載された記録ヘッドの部分に集積化する
ことのできる半導体装置として二つのタイプがある。す
なわち、バイポーラとＭＯＳ （ＣＭＯＳあるいはＮＭ
ＯＳ）である。バイポーラ装置は相互コンダクタンスが
温度上昇と共に増加することに起因して熱暴走が起こり
、伝導フィラメントが形成されてしまう。一方、ＭＯＳ
装置のチャネル表面から拡散する可動キャリアにより、
温度上昇に伴う相互コンダクタンスが低減して、装置の
チャネル全幅に渡って電流の自己規制あるいは遮断が起
きる。従って、パワーＭＯＳは本来的にサーマル・イン
クジェットのパワー切り換え装置としてより適している
。特に、不均一な加熱状態が形成される場合あるいは高
電流の切り換えが行われる場合には、そのように言うこ
とができる。
ことのできる半導体装置として二つのタイプがある。す
なわち、バイポーラとＭＯＳ （ＣＭＯＳあるいはＮＭ
ＯＳ）である。バイポーラ装置は相互コンダクタンスが
温度上昇と共に増加することに起因して熱暴走が起こり
、伝導フィラメントが形成されてしまう。一方、ＭＯＳ
装置のチャネル表面から拡散する可動キャリアにより、
温度上昇に伴う相互コンダクタンスが低減して、装置の
チャネル全幅に渡って電流の自己規制あるいは遮断が起
きる。従って、パワーＭＯＳは本来的にサーマル・イン
クジェットのパワー切り換え装置としてより適している
。特に、不均一な加熱状態が形成される場合あるいは高
電流の切り換えが行われる場合には、そのように言うこ
とができる。
また、パワーＭＯＳは、装置を停止させるために少数キ
ャリヤの再結合を必要としないので、スイッチング速度
が早い。さらには、比較的簡単にドライバの５０ないし
１００ボルトのブレークダウンを発生させることができ
る。スイッチング速度が早いということが重量な理由は
、バブル発生用の抵抗を数百ナノ秒の内にオンおよびオ
フする必要があるからである。バイポーラ装置を用いた
場合には、オフに切り換えるまえに少数キャリヤを再結
合させる必要がある。また、パワーＭＯＳは、エピタキ
シャル・ウェハを必要としないので、廉価に製造できる
と共に論理装置と集積化できる。
ャリヤの再結合を必要としないので、スイッチング速度
が早い。さらには、比較的簡単にドライバの５０ないし
１００ボルトのブレークダウンを発生させることができ
る。スイッチング速度が早いということが重量な理由は
、バブル発生用の抵抗を数百ナノ秒の内にオンおよびオ
フする必要があるからである。バイポーラ装置を用いた
場合には、オフに切り換えるまえに少数キャリヤを再結
合させる必要がある。また、パワーＭＯＳは、エピタキ
シャル・ウェハを必要としないので、廉価に製造できる
と共に論理装置と集積化できる。
業界の一般的な傾向は、ＭＯＳ技術の高度利用に向かっ
ている。
ている。
パワーＭＯＳにおけるただ一つの欠点は、ＮａＬｉ“、
に゛等の可動イオンに対する感度である。通常、これら
の可動イオンはサーマル・インクジェット・プリンタに
おけるサーマルインク内に存在している。ＭＯＳのイオ
ンに対する感度は、バイアスされたゲートあるいは金属
化層によって形成される電場においてドリフトする帯電
された状態でＳｉＯ２内に可動イオンが存在することに
原因がある。ＭＯＳ装置のドリフティングにより、論理
が不安定となり（闇値電圧のシフト）あるいは高電圧回
路の早期ブレークダウンが生ずる。
に゛等の可動イオンに対する感度である。通常、これら
の可動イオンはサーマル・インクジェット・プリンタに
おけるサーマルインク内に存在している。ＭＯＳのイオ
ンに対する感度は、バイアスされたゲートあるいは金属
化層によって形成される電場においてドリフトする帯電
された状態でＳｉＯ２内に可動イオンが存在することに
原因がある。ＭＯＳ装置のドリフティングにより、論理
が不安定となり（闇値電圧のシフト）あるいは高電圧回
路の早期ブレークダウンが生ずる。
サーマルインクジェット記録に使用されるインクは染料
の一部分として可動イオンを含んでおり、またいずれの
場合においても、インク製造過程を経て得られたインク
は、集積回路における純度の基準に比べれば、極めて純
度の低いものである。
の一部分として可動イオンを含んでおり、またいずれの
場合においても、インク製造過程を経て得られたインク
は、集積回路における純度の基準に比べれば、極めて純
度の低いものである。
プリントヘッドの温度が使用中に上昇して約６０°Ｃに
もなるという事実も、可動イオンのドリフト速度が高温
中で加速されるという理由からは問題となる。このよう
に、プリントヘッドに存在する電子回路はインクから保
護する必要があり、これが本発明の課題である。
もなるという事実も、可動イオンのドリフト速度が高温
中で加速されるという理由からは問題となる。このよう
に、プリントヘッドに存在する電子回路はインクから保
護する必要があり、これが本発明の課題である。
パワーＭＯＳ装置の可動イオンに対する感度は、フィー
ルドプレートで覆われていないシリコン酸化物のみから
なるドリフト層を存在させることにより改善できる。イ
オンがドリフト層の上からシリコン酸化物内に入り込む
と、ドリフト領域内のフィールドラインに歪みが生ずる
。この歪みによって、ブレークダウンが発生する。
ルドプレートで覆われていないシリコン酸化物のみから
なるドリフト層を存在させることにより改善できる。イ
オンがドリフト層の上からシリコン酸化物内に入り込む
と、ドリフト領域内のフィールドラインに歪みが生ずる
。この歪みによって、ブレークダウンが発生する。
プリントヘッドの記録速度が向上して毎分当たりの記録
ページ数が増加するに伴って、それらの寿命を延ばして
、１ページ記録当たりの価格を低減することが必要とな
る。従って、プリントヘッドの耐久性を延ばす必要があ
る。集積電気回路をイオンパシベーションすることによ
り、このようなプリントヘッドの耐用年数を増加させる
ことができる。
ページ数が増加するに伴って、それらの寿命を延ばして
、１ページ記録当たりの価格を低減することが必要とな
る。従って、プリントヘッドの耐久性を延ばす必要があ
る。集積電気回路をイオンパシベーションすることによ
り、このようなプリントヘッドの耐用年数を増加させる
ことができる。
本発明の課題は、プリントヘッドの加熱用要素に対して
電気パルスを印加する電気回路がイオンパシベーション
された構成となっているインクジェット・プリントヘッ
ドを実現することにある。
電気パルスを印加する電気回路がイオンパシベーション
された構成となっているインクジェット・プリントヘッ
ドを実現することにある。
本発明におけるインクシェッド・プリントヘッドは、一
方の端がインク液滴発生ノズルに繋がり他方の端がイン
ク供給用リザーバに通じている複数本の平行インク溝と
、ノズルから一定の距離だけ上流側における各溝内に位
置している、キャビテーション防止層が形成された加熱
用要素と、プリントヘッド上において単一結晶上に集積
化されて電気パルスを加熱用要素群に印加するためのＭ
ＯＳ型電子回路とを有している。加熱用要素群を、別個
の絶縁層と金属とを組み合わせて保護することによって
、それらの保護層を破壊することなく選択的にそれらの
表面からパシベーションを除去する必要がある。加熱用
要素は異なるパシベーションを用いて、それらの熱効率
を大幅に改善しである。しかし、加熱用要素のパシベー
ション処理温度条件は、アルミニウムの金属化の場合と
は異なっているので、金属化は加熱用要素のパシベーシ
ョン後に付加する必要がある。加熱用要素にパルスが印
加されると、その瞬間にそれらの各保護層上にバブルを
生威し、このバブルによってインク液滴がノズルからは
じき出される。本発明のプリントヘッドは、ＭＯＳ型電
子回路をイオンパシベーションすることによって得るこ
とができ、これは、出願中にある１９８９年５月２２日
に出願された米国特許出願番号第３５４，９４１号の明
細書に開示されている選択的に最適化したヒータパシベ
ーションと同様なものである。このようなイオンパシベ
ーションは、厚さが２００Åから２μｍのドープされあ
るいはドープされていないシリコン酸化物からなる第■
の層の上に、厚さが１０００人から３μｍのプラズマ窒
化物の第２の層を形成した構成の多層絶縁コーティング
を表面に形成することによって実現することができる。
方の端がインク液滴発生ノズルに繋がり他方の端がイン
ク供給用リザーバに通じている複数本の平行インク溝と
、ノズルから一定の距離だけ上流側における各溝内に位
置している、キャビテーション防止層が形成された加熱
用要素と、プリントヘッド上において単一結晶上に集積
化されて電気パルスを加熱用要素群に印加するためのＭ
ＯＳ型電子回路とを有している。加熱用要素群を、別個
の絶縁層と金属とを組み合わせて保護することによって
、それらの保護層を破壊することなく選択的にそれらの
表面からパシベーションを除去する必要がある。加熱用
要素は異なるパシベーションを用いて、それらの熱効率
を大幅に改善しである。しかし、加熱用要素のパシベー
ション処理温度条件は、アルミニウムの金属化の場合と
は異なっているので、金属化は加熱用要素のパシベーシ
ョン後に付加する必要がある。加熱用要素にパルスが印
加されると、その瞬間にそれらの各保護層上にバブルを
生威し、このバブルによってインク液滴がノズルからは
じき出される。本発明のプリントヘッドは、ＭＯＳ型電
子回路をイオンパシベーションすることによって得るこ
とができ、これは、出願中にある１９８９年５月２２日
に出願された米国特許出願番号第３５４，９４１号の明
細書に開示されている選択的に最適化したヒータパシベ
ーションと同様なものである。このようなイオンパシベ
ーションは、厚さが２００Åから２μｍのドープされあ
るいはドープされていないシリコン酸化物からなる第■
の層の上に、厚さが１０００人から３μｍのプラズマ窒
化物の第２の層を形成した構成の多層絶縁コーティング
を表面に形成することによって実現することができる。
シリコン窒化物を、加熱要素の保護層と電力供給用の外
部接続のための電気的接続用パッドの上からドライエッ
チして、シリコン酸化物からなる第１の層を露出させる
。次に、シリコン酸化物をウェットエッチして、それを
保護層および接続用パッド上から除去する。このように
して、ＭＯＳ型回路はインク内の可動イオンから保護さ
れる。他方においては、プリントヘッドの加熱用要素に
キャビテーション防止層を形成することによってプリン
トヘッドの耐用年数を改善することで、プリントヘッド
を費用効率良く製造することを可能としている。
部接続のための電気的接続用パッドの上からドライエッ
チして、シリコン酸化物からなる第１の層を露出させる
。次に、シリコン酸化物をウェットエッチして、それを
保護層および接続用パッド上から除去する。このように
して、ＭＯＳ型回路はインク内の可動イオンから保護さ
れる。他方においては、プリントヘッドの加熱用要素に
キャビテーション防止層を形成することによってプリン
トヘッドの耐用年数を改善することで、プリントヘッド
を費用効率良く製造することを可能としている。
本発明の一つの実施形態においては、イオンパシベーシ
ョン用の多層層コーティングはさらに第３の層を有して
おり、この層は厚さが少なくとも１．５μｍのポリイミ
ド樹脂から形成されている。
ョン用の多層層コーティングはさらに第３の層を有して
おり、この層は厚さが少なくとも１．５μｍのポリイミ
ド樹脂から形成されている。
この層は加熱用要素およびコンタクトパッドからエッチ
される。このポリイミド樹脂層によって、イオン汚染お
よび低電場に対する抵抗力が付与されると共に、プラズ
マ窒化物に対する優れた接着性を有する絶縁層が形威さ
れる。
される。このポリイミド樹脂層によって、イオン汚染お
よび低電場に対する抵抗力が付与されると共に、プラズ
マ窒化物に対する優れた接着性を有する絶縁層が形威さ
れる。
本発明の別の実施形態においては、このポリイミド樹脂
層の厚さは少なくとも８μｍとされ、インク液滴の噴出
時において空気の抱き込みを防止するための加熱用要素
のピットが形成される。
層の厚さは少なくとも８μｍとされ、インク液滴の噴出
時において空気の抱き込みを防止するための加熱用要素
のピットが形成される。
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。以下の
各図においては、同一の部分には同一の参照番号を付し
である。
各図においては、同一の部分には同一の参照番号を付し
である。
第１図には、プリントヘッド１０におけるフロントフェ
ース２９の拡大斜視図を示してあり、液滴放出ノズル２
７のアレイが描かれている。後述する第２図も参照して
説明すると、下側の電気絶縁用基板である加熱用要素の
プレート２日は、加熱用要素としての抵抗群３４と、マ
トリックスのアドレス用電極３３と、基板表面において
単一結晶上に形成されたＭＯＳドライバ４８（第４図）
を有している。一方、上側基板であるチャネルプレー１
−３１は、複数本の平行溝２０を有しており、これらの
溝は、一方向に向けて延びており、上側基板のフロント
フェース２９を貫通している。溝の他方の端は傾斜壁２
１で止まっている。貫通した凹部２４は毛細管作用によ
ってインク充填される溝２０用のインク供給マニホール
ドとして使用され、インク充填穴として使用される開口
底部２５を有している。溝を有するチャネルプレートの
表面は整列され、ヒータープレート２８に接合されてお
り、これによって、複数の加熱用要素３４のそれぞれが
各チャネル内に位置している。これらの各チャネルは、
溝と下側基板である加熱プレートによって区画形成され
ている。インクは、凹部２４と下側基板２８によって形
威されるマニホールドに対して充填穴２５を介して入り
込み、毛細管作用によって、マニホールド２４およびチ
ャネル２０の間の連通路を形成するための厚膜絶縁層１
８内に形威され、あるいは他の方法により形威した細長
い凹部３８を通って流れ、チャネル２０を満たす。イン
クは各ノズルにおいてメニスカスを形威し、その表面張
力により、インクがそこから排除されてしまうこが回避
される。ＭＯＳトランジスタ・スイッチであるドライバ
４８とマトリックスアドレス用の電極３３の典型的な構
成は、第５図に示してあり、後述する。これらの要素は
、プリントヘッドのリザーバ２４とチャネル２０内のイ
ンクよりも下側の領域に配置されており、イオンパシベ
ーションが必要である。第４図に示す典型的なＭＯＳＩ
−ランジスタスイッチは、後述するが、ホーキン等に譲
渡された、１９８９年４月７日付けで出願された米国特
許出願番号３３６゜６２４号の継続出願の主題であり、
この出願発明の名称は、ｒＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ５ｉ
ｌｉｃｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃ１ｒｃｕｉｔ
Ｃｈｉｐ ｆｏｒ ａ Ｔｅｒｍａｌ Ｉｎｋ Ｊｅｔ
Ｐｒ１ｎｔｅｒ Ｊである。下側基板であるチャネル
プレート２８の上におけるマトリックスアドレス用の電
極３３と共通リターン３５は、ＭＯＳドライバー源およ
びゲートを、ターミナル３２．３７を介してプリントヘ
ッドのコントローラ（図示せず）からの電気信号に接続
するための接続部を形成する。上側基板であるチャネル
プレート３１は下側基板よりも小さくなっており、これ
によって、電極ターミナル３２．３７が露出して、プリ
ントヘッドが搭載されているドータボード１９上の電極
１５をワイヤボンド１１によって接続できるようになっ
ている。
ース２９の拡大斜視図を示してあり、液滴放出ノズル２
７のアレイが描かれている。後述する第２図も参照して
説明すると、下側の電気絶縁用基板である加熱用要素の
プレート２日は、加熱用要素としての抵抗群３４と、マ
トリックスのアドレス用電極３３と、基板表面において
単一結晶上に形成されたＭＯＳドライバ４８（第４図）
を有している。一方、上側基板であるチャネルプレー１
−３１は、複数本の平行溝２０を有しており、これらの
溝は、一方向に向けて延びており、上側基板のフロント
フェース２９を貫通している。溝の他方の端は傾斜壁２
１で止まっている。貫通した凹部２４は毛細管作用によ
ってインク充填される溝２０用のインク供給マニホール
ドとして使用され、インク充填穴として使用される開口
底部２５を有している。溝を有するチャネルプレートの
表面は整列され、ヒータープレート２８に接合されてお
り、これによって、複数の加熱用要素３４のそれぞれが
各チャネル内に位置している。これらの各チャネルは、
溝と下側基板である加熱プレートによって区画形成され
ている。インクは、凹部２４と下側基板２８によって形
威されるマニホールドに対して充填穴２５を介して入り
込み、毛細管作用によって、マニホールド２４およびチ
ャネル２０の間の連通路を形成するための厚膜絶縁層１
８内に形威され、あるいは他の方法により形威した細長
い凹部３８を通って流れ、チャネル２０を満たす。イン
クは各ノズルにおいてメニスカスを形威し、その表面張
力により、インクがそこから排除されてしまうこが回避
される。ＭＯＳトランジスタ・スイッチであるドライバ
４８とマトリックスアドレス用の電極３３の典型的な構
成は、第５図に示してあり、後述する。これらの要素は
、プリントヘッドのリザーバ２４とチャネル２０内のイ
ンクよりも下側の領域に配置されており、イオンパシベ
ーションが必要である。第４図に示す典型的なＭＯＳＩ
−ランジスタスイッチは、後述するが、ホーキン等に譲
渡された、１９８９年４月７日付けで出願された米国特
許出願番号３３６゜６２４号の継続出願の主題であり、
この出願発明の名称は、ｒＭｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ５ｉ
ｌｉｃｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃ１ｒｃｕｉｔ
Ｃｈｉｐ ｆｏｒ ａ Ｔｅｒｍａｌ Ｉｎｋ Ｊｅｔ
Ｐｒ１ｎｔｅｒ Ｊである。下側基板であるチャネル
プレート２８の上におけるマトリックスアドレス用の電
極３３と共通リターン３５は、ＭＯＳドライバー源およ
びゲートを、ターミナル３２．３７を介してプリントヘ
ッドのコントローラ（図示せず）からの電気信号に接続
するための接続部を形成する。上側基板であるチャネル
プレート３１は下側基板よりも小さくなっており、これ
によって、電極ターミナル３２．３７が露出して、プリ
ントヘッドが搭載されているドータボード１９上の電極
１５をワイヤボンド１１によって接続できるようになっ
ている。
ドータボードの電極はプリントヘッドのコントローラに
接続されている。選択的に配置される層重８は厚膜パシ
ベーション層であり、後述するように、上下の基板間に
挟まれている。この層をエツチングして加熱用要素群を
露出させ、これらをピット２６内に配置するようにしで
ある。また、この層をエツチングすることにより、マニ
ホールド２４とインクチャネル２０間にインクを流すた
めの凹部を形威するようにしている。これに加えて、厚
膜絶縁層がエツチングされて、電極ターミナル３２．３
７が露出している。
接続されている。選択的に配置される層重８は厚膜パシ
ベーション層であり、後述するように、上下の基板間に
挟まれている。この層をエツチングして加熱用要素群を
露出させ、これらをピット２６内に配置するようにしで
ある。また、この層をエツチングすることにより、マニ
ホールド２４とインクチャネル２０間にインクを流すた
めの凹部を形威するようにしている。これに加えて、厚
膜絶縁層がエツチングされて、電極ターミナル３２．３
７が露出している。
第１図における一つのチャネルを線２−２に沿って切断
した部分の横断面を第２図に示しである。
した部分の横断面を第２図に示しである。
ここには、矢印２３で指示するように、どのようにイン
クがマニホールド２４から流れて溝２０の端部２１の近
傍に到るのかが示されている。また、加熱用要素、マト
リックスのアドレス用電極および駆動用トランジスタが
どの程度インクに晒されるのかが示されている。
クがマニホールド２４から流れて溝２０の端部２１の近
傍に到るのかが示されている。また、加熱用要素、マト
リックスのアドレス用電極および駆動用トランジスタが
どの程度インクに晒されるのかが示されている。
本発明の好適な実施例においては、−面が研磨された（
１００）シリコンウェハにおけるその研磨面３０が、シ
リコンの二酸化物などのアンダーグレーズ（ｕｎｄｅｒ
ｇｌａｚｅ）層３９によって厚さ約２μｍ被覆されてい
る。ポリシリコン製の加熱用要素３４を使用して、亜燐
酸をドープした薄い熱成長酸化物を被着させ、次に、シ
リコン酸化物の層Ｉ７を形成する。より詳細な説明は、
第４図を参照して後に行う。酸化層１７の典型的な厚さ
は０５から１μｍとされ、伝導性インクから加熱用要素
を保護すると共に隔絶する。酸化物が抵抗要素の中央部
分から除去され、次に、シリコン窒化物およびスパッタ
したタンタル（Ｔ ａ ）の複合層が配置され、加熱用
の抵抗要素の中央部分の上にパターニングされる。タン
タル層は、加熱用要素の直上の保護層１７を除き、例え
ばＣＦ ４／ Ｏｚプラズマエツチング法を用いて、全
て除去される。
１００）シリコンウェハにおけるその研磨面３０が、シ
リコンの二酸化物などのアンダーグレーズ（ｕｎｄｅｒ
ｇｌａｚｅ）層３９によって厚さ約２μｍ被覆されてい
る。ポリシリコン製の加熱用要素３４を使用して、亜燐
酸をドープした薄い熱成長酸化物を被着させ、次に、シ
リコン酸化物の層Ｉ７を形成する。より詳細な説明は、
第４図を参照して後に行う。酸化層１７の典型的な厚さ
は０５から１μｍとされ、伝導性インクから加熱用要素
を保護すると共に隔絶する。酸化物が抵抗要素の中央部
分から除去され、次に、シリコン窒化物およびスパッタ
したタンタル（Ｔ ａ ）の複合層が配置され、加熱用
の抵抗要素の中央部分の上にパターニングされる。タン
タル層は、加熱用要素の直上の保護層１７を除き、例え
ばＣＦ ４／ Ｏｚプラズマエツチング法を用いて、全
て除去される。
ジルコニウム硼化物などの抵抗材料を加熱用要素として
使用する場合には、その上の保護層として、別の公知の
絶縁性材料を使用することができる。
使用する場合には、その上の保護層として、別の公知の
絶縁性材料を使用することができる。
第２図を参照して説明すると、ＭＯＳドライバー４８、
マトリックス電極３３および共通リターン３５を有する
単一結晶上に形成した電子回路は、厚さが５００人から
１μｍまでのシリコンの二酸化物からなる層１６を配置
することによってインクから保護される。この層の厚さ
は、１０００入が好ましい。次に、プラズマ（シリコン
）窒化物の層１３を厚さ２５００人から２μｍに配置す
る。
マトリックス電極３３および共通リターン３５を有する
単一結晶上に形成した電子回路は、厚さが５００人から
１μｍまでのシリコンの二酸化物からなる層１６を配置
することによってインクから保護される。この層の厚さ
は、１０００入が好ましい。次に、プラズマ（シリコン
）窒化物の層１３を厚さ２５００人から２μｍに配置す
る。
この厚さは、ｌａｍが好ましい。加熱用要素（すなわち
、Ｔａ保護層１４）と電極ターミナルであるコンタクト
パッドから酸化物および窒化物が除去される。最初に、
プラズマ窒化層をドライエッチしてシリコンの二酸化物
からなる層を露出させ、次にこの層をウェットエッチし
て、この層をＴａおよびコンタクトパッドから除去する
。Ｔａの表面を粗面とすると、加熱用要素の寿命が短く
なるということが実験的に確認されているので、この表
面の平滑度を、Ｔａに損傷を与えることのないウェット
エッチを用いることにより保持する必要がある。
、Ｔａ保護層１４）と電極ターミナルであるコンタクト
パッドから酸化物および窒化物が除去される。最初に、
プラズマ窒化層をドライエッチしてシリコンの二酸化物
からなる層を露出させ、次にこの層をウェットエッチし
て、この層をＴａおよびコンタクトパッドから除去する
。Ｔａの表面を粗面とすると、加熱用要素の寿命が短く
なるということが実験的に確認されているので、この表
面の平滑度を、Ｔａに損傷を与えることのないウェット
エッチを用いることにより保持する必要がある。
厚膜フォトパターニングが可能な絶縁層１８、例えば、
Ｒ１５ｔｏｎ（米国登録商標）、Ｖａｃｒｅｄ（米国登
録商標）あるいはポリイミド樹脂などの層を、二つのイ
オンパシベーション層１３．１６の上に形成して、さら
に電子回路パシベーションを形威し、ピット２６および
リザーバ２４からインクチャネル２０に向かうインク通
路を形成することもできる。ポリイミド樹脂は、イオン
貫通に対する抵抗性を有していると共にシリコン窒化物
に対して優れた接着性を備えているので、最終のパシベ
ーション層１８として適している。矢印２３で示す流通
路を形成するための別の方法としては、米国再発行特許
第３２，５７２号に開示されているようにダイシングあ
るいは等方性エツチングによる方法、あるいはチャネル
とリザーバが連続して接続している場合には、米国特許
第４７７４．５３０号に示されているように、これらの
チャネルとリザーバとの間の隣接壁２２内の加熱用要素
プレート２８を異方性エツチングする方法がある。
Ｒ１５ｔｏｎ（米国登録商標）、Ｖａｃｒｅｄ（米国登
録商標）あるいはポリイミド樹脂などの層を、二つのイ
オンパシベーション層１３．１６の上に形成して、さら
に電子回路パシベーションを形威し、ピット２６および
リザーバ２４からインクチャネル２０に向かうインク通
路を形成することもできる。ポリイミド樹脂は、イオン
貫通に対する抵抗性を有していると共にシリコン窒化物
に対して優れた接着性を備えているので、最終のパシベ
ーション層１８として適している。矢印２３で示す流通
路を形成するための別の方法としては、米国再発行特許
第３２，５７２号に開示されているようにダイシングあ
るいは等方性エツチングによる方法、あるいはチャネル
とリザーバが連続して接続している場合には、米国特許
第４７７４．５３０号に示されているように、これらの
チャネルとリザーバとの間の隣接壁２２内の加熱用要素
プレート２８を異方性エツチングする方法がある。
イオンに対する最大限の保護を確保するために、ポリイ
ミド樹脂からなる第３のパシベーション層１２をプラズ
マ窒化物層１３の上に、厚さ１．５ないし１２μｍに配
置する。第３図において破線で示すようにこの層の厚さ
が薄い場合には、加熱用要素のピット２６と連通用の通
路３８を省略するか、あるいは厚膜層１８をさらに配置
する必要がある。しかし、この層を８μｍあるいはそれ
以上の厚さにすると、このポリイミド樹脂の層１２ａ（
第３図）のそれ自体をフォトパターニングして、ピット
２６および通路３８を形成することが可能である。この
ポリイごド樹脂層によって、イオン汚染に対する保護が
強化される。この理由は、この層がイオン貫通に対する
適度な抵抗力を有しているからである。また、厚膜ポリ
イミド層には低い電場が存在している。プラズマ窒化物
の層は、イオン・マイグレーションに対して強い抵抗性
を示すが、シリコンの二酸化物はＴａ保護層１４に対し
て、非常に高いエッチ選択性がある。このＴａ保護層１
４は、液滴放出用のバブルの成長および破裂によって発
生するキャビテーシゴンによる圧力から加熱用要素を保
護している。プラズマ窒化物とポリイミド樹脂の間の接
着性が最良なので、酸化物、窒化物およびポリイミド樹
脂の三層がこの順序で配置された構成のパシベーション
層により、インクによるイオン汚染に対して、プリント
ヘッドの電子回路を最大限に保護することができる。さ
らに、ポリイミド樹脂の厚さが少なくとも８μｍである
場合には、それをホトパターニングすることにより、別
個の薄膜層１８を配置することなく、ピット２６を好適
に形成でき、またリザーバ２４とチャネル２０間の連通
部分を費用効率良く形威することができる。
ミド樹脂からなる第３のパシベーション層１２をプラズ
マ窒化物層１３の上に、厚さ１．５ないし１２μｍに配
置する。第３図において破線で示すようにこの層の厚さ
が薄い場合には、加熱用要素のピット２６と連通用の通
路３８を省略するか、あるいは厚膜層１８をさらに配置
する必要がある。しかし、この層を８μｍあるいはそれ
以上の厚さにすると、このポリイミド樹脂の層１２ａ（
第３図）のそれ自体をフォトパターニングして、ピット
２６および通路３８を形成することが可能である。この
ポリイごド樹脂層によって、イオン汚染に対する保護が
強化される。この理由は、この層がイオン貫通に対する
適度な抵抗力を有しているからである。また、厚膜ポリ
イミド層には低い電場が存在している。プラズマ窒化物
の層は、イオン・マイグレーションに対して強い抵抗性
を示すが、シリコンの二酸化物はＴａ保護層１４に対し
て、非常に高いエッチ選択性がある。このＴａ保護層１
４は、液滴放出用のバブルの成長および破裂によって発
生するキャビテーシゴンによる圧力から加熱用要素を保
護している。プラズマ窒化物とポリイミド樹脂の間の接
着性が最良なので、酸化物、窒化物およびポリイミド樹
脂の三層がこの順序で配置された構成のパシベーション
層により、インクによるイオン汚染に対して、プリント
ヘッドの電子回路を最大限に保護することができる。さ
らに、ポリイミド樹脂の厚さが少なくとも８μｍである
場合には、それをホトパターニングすることにより、別
個の薄膜層１８を配置することなく、ピット２６を好適
に形成でき、またリザーバ２４とチャネル２０間の連通
部分を費用効率良く形威することができる。
第３図に示す別の実施例においては、マトリックスのア
ドレス用の電極３３．３５、ＭＯＳ）ランジスタスイッ
チ（図示せず）のイオンバシヘーションを、ドープした
シリコンの二酸化物層１６を配置する事によって実現す
ることができる。例えば、４重量パーセントの亜燐酸ド
ープＳｉｎ。
ドレス用の電極３３．３５、ＭＯＳ）ランジスタスイッ
チ（図示せず）のイオンバシヘーションを、ドープした
シリコンの二酸化物層１６を配置する事によって実現す
ることができる。例えば、４重量パーセントの亜燐酸ド
ープＳｉｎ。
ガラス（ｐｓｃ）を厚さ５００人から１ａｍで配置する
ことにより実現できる。ドープされた酸化物層は次に、
破線で示すように厚さ１．５から３μｍでポリイミド樹
脂の層１２で覆う。このようにする理由は、好適な実施
例の場合のように、さらにその上に、厚さが少なくとも
８μｍの厚膜層１８あるいは第２のポリイくド樹脂層１
２を配置する場合があるからである。このポリイミド樹
脂をホトレジストを介して露光あるいはパターニングし
て、加熱用要素およびコンタクトパッド上のＴａ層を覆
っている酸化物からポリイミド樹脂を除去する。ドープ
された酸化物は次にウェットエッチによりＴａおよびコ
ンタクトパッドから除去される。場合によっては、ドー
プした酸化物を、ポリイミド樹脂層を配置する前にパタ
ーニングすることもできる。しかし、各層間を良好な接
着状態とする必要性があるために、より適した処理を順
次に各層に施してパターニングを順次に行うこともでき
る。
ことにより実現できる。ドープされた酸化物層は次に、
破線で示すように厚さ１．５から３μｍでポリイミド樹
脂の層１２で覆う。このようにする理由は、好適な実施
例の場合のように、さらにその上に、厚さが少なくとも
８μｍの厚膜層１８あるいは第２のポリイくド樹脂層１
２を配置する場合があるからである。このポリイミド樹
脂をホトレジストを介して露光あるいはパターニングし
て、加熱用要素およびコンタクトパッド上のＴａ層を覆
っている酸化物からポリイミド樹脂を除去する。ドープ
された酸化物は次にウェットエッチによりＴａおよびコ
ンタクトパッドから除去される。場合によっては、ドー
プした酸化物を、ポリイミド樹脂層を配置する前にパタ
ーニングすることもできる。しかし、各層間を良好な接
着状態とする必要性があるために、より適した処理を順
次に各層に施してパターニングを順次に行うこともでき
る。
ヒータプレートは集積回路にとっては、全く相反するマ
イナスの環境である。市販のインクは一般的に殆どその
純度に対して考慮がなされていない点を認識すべきであ
る。このため、ヒータプレートの活性化した部分は、可
動イオンを多量に含んでいる汚染されたインク水溶液に
接触した部分において昇温状態になる。また、ヒータプ
レートの駆動は、３０ないし５０ボルトで行うことが好
ましく、このために、強い電場が形威される。よって、
上記した第２図および第３図の多層構造のイオンパシベ
ーション層によって、活性化した装置の適切な保護状態
が形威され、この結果、加熱プレートの使用年数を引き
延ばすことができる。
イナスの環境である。市販のインクは一般的に殆どその
純度に対して考慮がなされていない点を認識すべきであ
る。このため、ヒータプレートの活性化した部分は、可
動イオンを多量に含んでいる汚染されたインク水溶液に
接触した部分において昇温状態になる。また、ヒータプ
レートの駆動は、３０ないし５０ボルトで行うことが好
ましく、このために、強い電場が形威される。よって、
上記した第２図および第３図の多層構造のイオンパシベ
ーション層によって、活性化した装置の適切な保護状態
が形威され、この結果、加熱プレートの使用年数を引き
延ばすことができる。
第４図を参照すると、ここには、典型的にＭＯＳトラン
ジスタスイッチ４８および加熱用要素（抵抗）３８が断
面で示されている。これ゛らのトランジスタスイッチお
よび加熱用要素は、Ｐタイプのシリコン基板ウェハを処
理することにより、あるいは要素プレート２８をＬＯＧ
Ｏ３（シリコンの局所酸化）処理によって加熱して、薄
いＳｉｎ。
ジスタスイッチ４８および加熱用要素（抵抗）３８が断
面で示されている。これ゛らのトランジスタスイッチお
よび加熱用要素は、Ｐタイプのシリコン基板ウェハを処
理することにより、あるいは要素プレート２８をＬＯＧ
Ｏ３（シリコンの局所酸化）処理によって加熱して、薄
いＳｉｎ。
層（図示せず）を形威し、次に、シリコン窒化物のマス
キング層（図示せず）を配置することにより形成される
。ホトレジスト層（図示せず）を、アクティブ・エンハ
ンスメント、デプリーションモードトランジスタ領域を
形成する領域の上に、配置してバターニングする。この
レジストを用いて、Ｓｉ、Ｎ４層をバターニングし、次
にトランジスタのアクティブ領域からのボロンの注入を
阻止する。チャネル・ストップ・ボロン注入境界７４は
フィールド酸化領域７２と一致している。次に、ホトレ
ジストを取り除き、ウェハを化学溶液によって洗浄し、
約１０００°Ｃまで加熱する。
キング層（図示せず）を配置することにより形成される
。ホトレジスト層（図示せず）を、アクティブ・エンハ
ンスメント、デプリーションモードトランジスタ領域を
形成する領域の上に、配置してバターニングする。この
レジストを用いて、Ｓｉ、Ｎ４層をバターニングし、次
にトランジスタのアクティブ領域からのボロンの注入を
阻止する。チャネル・ストップ・ボロン注入境界７４は
フィールド酸化領域７２と一致している。次に、ホトレ
ジストを取り除き、ウェハを化学溶液によって洗浄し、
約１０００°Ｃまで加熱する。
蒸気をウェハに対して流して、数時間の間その表面を酸
化し、次にフィールド酸化層７２を厚さが少なくとも１
μｍになるまで成長させる。次に、Ｓｉ、０４層および
Ｓｉ○４薄層が形成されたシリコン表面を除去して、第
４図においてｒＭｏ Ｓトランジスタスイッチ」として
特定されているアクティブ領域内にベアシリコンを残す
。ゲート酸化層７６をこのシリコン領域に成長させて、
単一のポリシリコン層を配置してトランジスタゲート７
８および抵抗３４を形成する。このポリシリコン層によ
り５Ω／口から５にΩ／口までのシート抵抗が形成され
る。このポリシリコンゲートを用いて、アクティブトラ
ンジスタデバイスからのイオン注入をマスクする。一方
、僅かにドープしたソース８０およびドレーン８２の注
入領域を形成することによって、５００Ω／口から２０
にΩ／口までのシート抵抗を形成する。このシート抵抗
の値としては約４にΩ／口が適切である。ウェハ、すな
わち加熱用要素のプレート２８を次に洗浄した後に再酸
化して、ゲート７８および抵抗３４の上にシリコンの二
酸化初層１７を形成する。次に、リンをドープしたガラ
ス層８４を熱酸化層１７．７２の上に配置して、高温度
下に於いてその表面を平坦化する。ホトレジストを配置
してバターニングして、それぞれドレイン８２およびソ
ース８０への通路部分８６．８８を形成する。次に、抵
抗３４の上のシリコンの二酸化初層１７をガラスから除
去する。コンタクト領域は、、ｎ＋イオンを注入して充
分にドープし、僅かにドープしたドレンおよびソース層
８２．８０と、マトリックスのアドレス用電極３３を形
成するアルミニウムの金属化部分との間にオーミックコ
ンタクトを形成することが好ましい。充分にドープした
領域９０．９２を活性化するために必要な熱サイクルに
続いて、ウェハを洗浄して、アルミニウムの金属化物を
配置して、マトリックスのアドレス用電極３３の接続部
分を形成する。このようにして、ソース、ドレーンおよ
びポリシリコンゲート領域へのコンタクト部分を形成す
る。
化し、次にフィールド酸化層７２を厚さが少なくとも１
μｍになるまで成長させる。次に、Ｓｉ、０４層および
Ｓｉ○４薄層が形成されたシリコン表面を除去して、第
４図においてｒＭｏ Ｓトランジスタスイッチ」として
特定されているアクティブ領域内にベアシリコンを残す
。ゲート酸化層７６をこのシリコン領域に成長させて、
単一のポリシリコン層を配置してトランジスタゲート７
８および抵抗３４を形成する。このポリシリコン層によ
り５Ω／口から５にΩ／口までのシート抵抗が形成され
る。このポリシリコンゲートを用いて、アクティブトラ
ンジスタデバイスからのイオン注入をマスクする。一方
、僅かにドープしたソース８０およびドレーン８２の注
入領域を形成することによって、５００Ω／口から２０
にΩ／口までのシート抵抗を形成する。このシート抵抗
の値としては約４にΩ／口が適切である。ウェハ、すな
わち加熱用要素のプレート２８を次に洗浄した後に再酸
化して、ゲート７８および抵抗３４の上にシリコンの二
酸化初層１７を形成する。次に、リンをドープしたガラ
ス層８４を熱酸化層１７．７２の上に配置して、高温度
下に於いてその表面を平坦化する。ホトレジストを配置
してバターニングして、それぞれドレイン８２およびソ
ース８０への通路部分８６．８８を形成する。次に、抵
抗３４の上のシリコンの二酸化初層１７をガラスから除
去する。コンタクト領域は、、ｎ＋イオンを注入して充
分にドープし、僅かにドープしたドレンおよびソース層
８２．８０と、マトリックスのアドレス用電極３３を形
成するアルミニウムの金属化部分との間にオーミックコ
ンタクトを形成することが好ましい。充分にドープした
領域９０．９２を活性化するために必要な熱サイクルに
続いて、ウェハを洗浄して、アルミニウムの金属化物を
配置して、マトリックスのアドレス用電極３３の接続部
分を形成する。このようにして、ソース、ドレーンおよ
びポリシリコンゲート領域へのコンタクト部分を形成す
る。
動作を説明する。バイアスをドレーン８２に印加すると
、ゲート７８の回りの領域が、キャリヤがドレイン領域
８２に流れてキャリア欠乏状態になり、欠乏領域の端が
線９８．１００で縁取った境界と同様な状態になる。ド
レイン領域が欠乏状態になるので、ゲート７８とドレー
ン注入部分９０との交差部分における電場は強度が弱く
なり、ブレークダウンするまでに高電圧に耐えることが
可能となる。ｎ−ドリフト層８２をポリシリコンゲート
７８にセルファラインすることにより、ブレークダウン
電圧を７５ボルトよりも高い値にすることができる。こ
れに対して、従来の装置におけるブレークダウン電圧は
約２０ボルトである。
、ゲート７８の回りの領域が、キャリヤがドレイン領域
８２に流れてキャリア欠乏状態になり、欠乏領域の端が
線９８．１００で縁取った境界と同様な状態になる。ド
レイン領域が欠乏状態になるので、ゲート７８とドレー
ン注入部分９０との交差部分における電場は強度が弱く
なり、ブレークダウンするまでに高電圧に耐えることが
可能となる。ｎ−ドリフト層８２をポリシリコンゲート
７８にセルファラインすることにより、ブレークダウン
電圧を７５ボルトよりも高い値にすることができる。こ
れに対して、従来の装置におけるブレークダウン電圧は
約２０ボルトである。
上述したように、フィールド酸化層７２は厚さ１ミクロ
ンを越えるまで成長している。上述した標準のＮＭＯＳ
処理フローにおいては、１ミクロン厚以下のフィールド
酸化領域がシリコンウェハ上のトランジスタが形成され
ない領域に成長した。
ンを越えるまで成長している。上述した標準のＮＭＯＳ
処理フローにおいては、１ミクロン厚以下のフィールド
酸化領域がシリコンウェハ上のトランジスタが形成され
ない領域に成長した。
この層厚さは電気的に個々のトランジスタを絶縁するの
に充分である。サーマルインクジェット記録が行われる
雰囲気中では、最初に考慮することは、抵抗領域からの
効率の良い熱消失を保持することである。抵抗は、−船
釣には、２ないし１０層秒の電気的な熱パスルによって
加熱される。３００ｓｐｉの記録システム用のインク液
滴を放出するために必要とされるエネルギーは、レジス
タの設計効率にもよるが、１５μジユールである。
に充分である。サーマルインクジェット記録が行われる
雰囲気中では、最初に考慮することは、抵抗領域からの
効率の良い熱消失を保持することである。抵抗は、−船
釣には、２ないし１０層秒の電気的な熱パスルによって
加熱される。３００ｓｐｉの記録システム用のインク液
滴を放出するために必要とされるエネルギーは、レジス
タの設計効率にもよるが、１５μジユールである。
抵抗がフィールド酸化領域の上面に配置されている場合
、熱的に効果的な抵抗の設計とは、抵抗から熱伝導性の
シリコン基板に対する熱伝導率を低くして、必要とする
駆動電力を低く抑えることができるような設計である。
、熱的に効果的な抵抗の設計とは、抵抗から熱伝導性の
シリコン基板に対する熱伝導率を低くして、必要とする
駆動電力を低く抑えることができるような設計である。
熱的に効果のあるシステムは、酸化層の厚さを１−４ミ
クロンの範囲にすることのよって得られることが分かっ
ている。
クロンの範囲にすることのよって得られることが分かっ
ている。
上述したように、Ｔａ層１４はポリシリコン加熱用要素
３４の上に形威され、これらの間には、電気絶縁用の熱
成長したシリコンの二酸化初層１７が配置されている。
３４の上に形威され、これらの間には、電気絶縁用の熱
成長したシリコンの二酸化初層１７が配置されている。
ＭＯＳ）ランジスタスイッおよびマトリックスのアドレ
ス用電極のイオンパシベーションが、順次に形威された
二酸化シリコンおよびプラズマシリコン窒化物の多重層
によって達成され、最大のイオンパシベーションがポリ
イミドからなる第３の層によって得られている。
ス用電極のイオンパシベーションが、順次に形威された
二酸化シリコンおよびプラズマシリコン窒化物の多重層
によって達成され、最大のイオンパシベーションがポリ
イミドからなる第３の層によって得られている。
上記のＭＯＳ）ランジスタスイッチは、ドライバーを抵
抗トランスジューサ要素と同時に製造可能なことを示し
ている。ドライバが存在するということのみで、接続部
分の個数を、Ｎ個からほぼ２、／’−Ｎ個に減少させる
ことができる。マトリックスのアドレス用の回路を、第
５図に示すように利用する場合、第５図において部分的
に典型的なアドレス用回路の電気回路ブロック図を示し
であるが、ここにおいては、４個の加熱用要素３４から
なる群が、ターミナル３２ｂによってアドレスされる群
当たり、一つの加熱用要素のトランジスタゲートを有し
ている。また、ターミナル３２ａは各群における４個全
ての加熱用要素のソースシンクをアドレスする。従って
、例えば、５０ジエツトをほぼ１５個の接続部を介して
アドレス可能であり、２００ジエツトを約３０個の接続
部を介してアドレス可能である。
抗トランスジューサ要素と同時に製造可能なことを示し
ている。ドライバが存在するということのみで、接続部
分の個数を、Ｎ個からほぼ２、／’−Ｎ個に減少させる
ことができる。マトリックスのアドレス用の回路を、第
５図に示すように利用する場合、第５図において部分的
に典型的なアドレス用回路の電気回路ブロック図を示し
であるが、ここにおいては、４個の加熱用要素３４から
なる群が、ターミナル３２ｂによってアドレスされる群
当たり、一つの加熱用要素のトランジスタゲートを有し
ている。また、ターミナル３２ａは各群における４個全
ての加熱用要素のソースシンクをアドレスする。従って
、例えば、５０ジエツトをほぼ１５個の接続部を介して
アドレス可能であり、２００ジエツトを約３０個の接続
部を介してアドレス可能である。
論理回路を付加して相互接続部の個数を更に減らすこと
ができ、このようにすることは、大規模なアレーの場合
には重要となる。６個あるいは７個の電気的接続部を介
して多数個のジェットをアドレスすることが可能である
。デプリーションモードホトレジストマスキングおよび
注入工程を利用してＮＭＯＳ論理回路を付設することに
より、ノーマリ−・オン、ノーマリ−・オフ装置を利用
して論理ゲートを形成することができる。抵抗要素およ
びドライバのゲートを形成するために使用するポリシリ
コンを同時に使用して論理回路要素のゲートが形威され
る。
ができ、このようにすることは、大規模なアレーの場合
には重要となる。６個あるいは７個の電気的接続部を介
して多数個のジェットをアドレスすることが可能である
。デプリーションモードホトレジストマスキングおよび
注入工程を利用してＮＭＯＳ論理回路を付設することに
より、ノーマリ−・オン、ノーマリ−・オフ装置を利用
して論理ゲートを形成することができる。抵抗要素およ
びドライバのゲートを形成するために使用するポリシリ
コンを同時に使用して論理回路要素のゲートが形威され
る。
米国再発行特許第３２，５７２．４，７７４゜５３０お
よび４，６３８，３３７の内容は本明細書に組み込まれ
るが、これらに開示されているように、プリントヘッド
用の複数の上側基板を製造するための両面研ＩＩ（１０
０）シリコンウェハによって、チャネルプレートが形威
される。ウェハを化学的に洗浄した後に、熱分解ＣＶＤ
シリコン窒化物層（図示せず）を両面に配置する。−船
釣なホトリソグラフィーを用いて、アライメント開口用
の少なくとも２つの通路部分（図示せず）を、ウェハの
一方の面における予め設定した位置にプリントする。ア
ライメント開口であるパターン付けされた通路部分から
シリコン窒化物をプラズマエッチにより除去する。水酸
化カリウム（ＫＯＨ）異方性エッチによりアラインメン
ト開口をエッチすることもできる。この場合には、（１
００）ウェハの（１１１）面が、ウェハの表面に対して
５４．７度の角度を形成する。アライメント開口は、約
６０ないし８０平方ミル（１，５ないし２平方ｍｍ）に
なる。
よび４，６３８，３３７の内容は本明細書に組み込まれ
るが、これらに開示されているように、プリントヘッド
用の複数の上側基板を製造するための両面研ＩＩ（１０
０）シリコンウェハによって、チャネルプレートが形威
される。ウェハを化学的に洗浄した後に、熱分解ＣＶＤ
シリコン窒化物層（図示せず）を両面に配置する。−船
釣なホトリソグラフィーを用いて、アライメント開口用
の少なくとも２つの通路部分（図示せず）を、ウェハの
一方の面における予め設定した位置にプリントする。ア
ライメント開口であるパターン付けされた通路部分から
シリコン窒化物をプラズマエッチにより除去する。水酸
化カリウム（ＫＯＨ）異方性エッチによりアラインメン
ト開口をエッチすることもできる。この場合には、（１
００）ウェハの（１１１）面が、ウェハの表面に対して
５４．７度の角度を形成する。アライメント開口は、約
６０ないし８０平方ミル（１，５ないし２平方ｍｍ）に
なる。
次に、ウェハの反対側の面をホトリソグラフィーにより
バターニングする。この際に、以前にエッチしたアライ
メントホールを相対的に大きな矩形の貫通凹部２４およ
び平行に延びる一群のチャネル用凹部を形成するための
基準とする。ここにこれらの凹部がプリントヘッドのイ
ンクマニホールドおよびチャネルとなる。マニホールド
およびチャネル用の凹部を有するウェハの表面３６は、
（シリコン窒化物層で覆われた）ウェハの最初の表面で
あり、この表面の上に、後に、複数の組の加熱用要素を
備えた基板を接合するための接着剤が塗布される。最後
にグイシンクカットを行って、端面２９を形威し、溝２
０の一端を開けてノズル２７を製造する。チャネル用溝
２０の他方の端は端部２１によって閉鎖状態に保持され
る。しかし、ヒータプレートに対するチャネルプレート
のアラインメントおよびボンティングにより、チャネル
２０の端２１が、第２図に示すように、厚膜絶縁層１８
あるいは厚膜ポリイミド層１２に形成された凹部３８の
直上に位置する。これにより、矢印２３により示すよう
に、マニホールドからチャネルへのインク流通が可能に
なる。
バターニングする。この際に、以前にエッチしたアライ
メントホールを相対的に大きな矩形の貫通凹部２４およ
び平行に延びる一群のチャネル用凹部を形成するための
基準とする。ここにこれらの凹部がプリントヘッドのイ
ンクマニホールドおよびチャネルとなる。マニホールド
およびチャネル用の凹部を有するウェハの表面３６は、
（シリコン窒化物層で覆われた）ウェハの最初の表面で
あり、この表面の上に、後に、複数の組の加熱用要素を
備えた基板を接合するための接着剤が塗布される。最後
にグイシンクカットを行って、端面２９を形威し、溝２
０の一端を開けてノズル２７を製造する。チャネル用溝
２０の他方の端は端部２１によって閉鎖状態に保持され
る。しかし、ヒータプレートに対するチャネルプレート
のアラインメントおよびボンティングにより、チャネル
２０の端２１が、第２図に示すように、厚膜絶縁層１８
あるいは厚膜ポリイミド層１２に形成された凹部３８の
直上に位置する。これにより、矢印２３により示すよう
に、マニホールドからチャネルへのインク流通が可能に
なる。
本発明の各種の修正例および変形例は、上記の説明から
明らかになる。これらの各側は全て本発明の範囲内に包
含される。
明らかになる。これらの各側は全て本発明の範囲内に包
含される。
ＭＯＳ）ランジスタスイッチは、サーマルインクジェッ
トプリンタで使用されるインク中に見受けられる可動イ
オンによって影響を受けやすいので、これらのスイッチ
を、プリントヘッドのデザインあるいは費用効率のよい
製造工程を阻害することなく、イオンバシベートする必
要がある。また、このイオンパシベーションは、加熱用
要素の保護層から、それに損傷を与えることなく除去可
能でなければならない。
トプリンタで使用されるインク中に見受けられる可動イ
オンによって影響を受けやすいので、これらのスイッチ
を、プリントヘッドのデザインあるいは費用効率のよい
製造工程を阻害することなく、イオンバシベートする必
要がある。また、このイオンパシベーションは、加熱用
要素の保護層から、それに損傷を与えることなく除去可
能でなければならない。
第１図はボード上に搭載したプリントヘッドの拡大部分
斜視図であり、液滴噴射用ノズルを示している。 第２図は第１図の２−２線で切断した部分の拡大断面図
であり、マニホールド、インク溝およびＭＯＳドライバ
が存在する領域間における電極パシベーションとインク
通路とを示している。 第３図は第２図の電極パシベーションおよび加熱用要素
の別の実施例の拡大断面図である。 第４図は、本発明のイオンパシベーションを必要とする
プリントヘッド内に、モノリシカルに集積化された典型
的なＭＯＳ型トランジスタスイッチを示す拡大断面図で
ある。 第５図は、電気信号を供給するためのプリントヘッドコ
ントローラに対する電気的な外部インターフェースの本
数を減少させるためにＭＯＳ型ドライバにおいて使用さ
れるマトリックスアドレスの概略図である。 〔符号の説明］ １０・・・プリントヘッド １２．１３．１６．１８３・・・パシベーション層１９
・・・ドータボード ２０・・・溝２７・・・ノズル ２４・・・リザーバ ２８・・・加熱用要素のプレート ３１・・・チャネルプレート
斜視図であり、液滴噴射用ノズルを示している。 第２図は第１図の２−２線で切断した部分の拡大断面図
であり、マニホールド、インク溝およびＭＯＳドライバ
が存在する領域間における電極パシベーションとインク
通路とを示している。 第３図は第２図の電極パシベーションおよび加熱用要素
の別の実施例の拡大断面図である。 第４図は、本発明のイオンパシベーションを必要とする
プリントヘッド内に、モノリシカルに集積化された典型
的なＭＯＳ型トランジスタスイッチを示す拡大断面図で
ある。 第５図は、電気信号を供給するためのプリントヘッドコ
ントローラに対する電気的な外部インターフェースの本
数を減少させるためにＭＯＳ型ドライバにおいて使用さ
れるマトリックスアドレスの概略図である。 〔符号の説明］ １０・・・プリントヘッド １２．１３．１６．１８３・・・パシベーション層１９
・・・ドータボード ２０・・・溝２７・・・ノズル ２４・・・リザーバ ２８・・・加熱用要素のプレート ３１・・・チャネルプレート
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一方の端がインク滴放出ノズルに接続し、他方の端がイ
ンク供給用リザーバに連通している複数本の平行に延び
るインク通路用のチャネルと、各チャネル内においてノ
ズルから所定の距離だけ上流側の位置に配置された、キ
ャビテーション保護層が形成された加熱用要素と、加熱
用要素の保護層上に瞬間的にバブルを形成するための電
気パルスをこの加熱用要素に印加するために、プリント
ヘッド内において単一結晶上に集積配置したＭＯＳ電子
回路とを有し、前記バブルのそれぞれによりノズルから
インク滴を放出するようになっているインクジェット・
プリントヘッドにおいて、 多層構成の薄膜絶縁コーティングを配置することによっ
て形成されたＭＯＳ電子回路のイオンパシベーションを
有し、前記多層構成の薄膜絶縁コーティングは、厚さが
２００Åから２μｍまでのドープしたあるいはドープが
なされていないシリコンの二酸化物からなる第１の層と
、この上に形成した、厚さが１０００Åから３μｍまで
のプラズマ窒化物からなる第２の層とを有し、加熱用要
素の保護層および電源への外部接続用電気コンタクトパ
ッドの上にあるシリコン窒化物の部分が、ドライエッチ
されてシリコンの二酸化物からなる第１の層が露出され
、次に、保護層およびコンタクトパッドからシリコン酸
化物がエッチ除去された構成となっており、このように
エッチングを行うことにより、コンタクトパッドおよび
加熱用要素の保護層が損傷を受けないように保護され、
これと同時に、ＭＯＳ回路がインク内の可動イオンから
保護されると共に、耐用年数を改善するためにキャビテ
ーション保護層が形成された加熱用要素を備えたプリン
トヘッドの費用効率の良い製造が確保されていることを
特徴とするインクジェット・プリントヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/456,431 US5010355A (en) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Ink jet printhead having ionic passivation of electrical circuitry |
| US456431 | 1989-12-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199050A true JPH03199050A (ja) | 1991-08-30 |
| JPH0688414B2 JPH0688414B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=23812741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2325153A Expired - Fee Related JPH0688414B2 (ja) | 1989-12-26 | 1990-11-27 | インクジェット・プリントヘッド |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5010355A (ja) |
| EP (1) | EP0434946B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0688414B2 (ja) |
| DE (1) | DE69013480T2 (ja) |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE140897T1 (de) * | 1990-03-27 | 1996-08-15 | Canon Kk | Mit flüssigkkeitsstrahl arbeitender aufzeichnungskopf |
| US5552814A (en) * | 1992-09-01 | 1996-09-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Image recording apparatus wherein toner carrier member and particle-flow modulating electrode member are held in contact with each other |
| US5428498A (en) * | 1992-09-28 | 1995-06-27 | Xerox Corporation | Office environment level electrostatic discharge protection |
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