JPH11105288A - マトリックスに配列された加熱要素導体を有するプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク滴が噴出される複数のオリフィスを有
するプレートとこのプレートに結合されたヒータチップ
とを含む、プリントヘッドが提供される。 【解決手段】 ヒータチップは、複数の加熱要素と、加
熱要素にエネルギーを供給するための第１と第２の導体
とを備える。第１と第２の導体は離間した平面に及び／
又はマトリックスに配列される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱要素と加熱要
素にエネルギーを送る導体とを備えたヒータチップを有
するインク・ジェット・プリントヘッドに関し、ここ
で、導体は離間した平面に及び／又はマトリックスに配
列されている。

【０００２】

【従来の技術】ドロップ−オン−デマンドのインク・ジ
ェット・プリンタは、インクが充填されたチャンバ内に
小滴を噴出するための気化泡を生成すべく、熱エネルギ
ーを使用する。熱エネルギーの生成体又は加熱要素は通
常抵抗体であり、放出オリフィス近くのヒータチップ上
のチャンバ内に配置さやる。単一の加熱要素をそれぞれ
備えた複数のチャンバが、プリンタのプリントヘッド内
に設けられる。プリントヘッドは典型的には、ヒータチ
ップと複数の放出オリフィスを有するヒータチップ内の
プレートとからなる。プリントヘッドはインク・ジェッ
ト・プリント・カートリッジ部分の一部を形成し、この
はカートリッジはインクが充填された容器をさらに含
む。

【０００３】個々の抵抗体には、瞬時にインクを蒸発さ
せ、かつインク滴を噴出させる気泡を形成するためにエ
ネルギー・パルスが印化される。プリンタエネルギー供
給回路からプリントヘッドに移動するエネルギー・パル
スの通路を提供するのに、フレキシブル回路を用いても
よい。プリントヘッド上のボンドパッドは、回路上のト
レース区域の端部に結合される。複数の第１と第２の導
体がヒータチップ上に設けられ、ボンドパッドと抵抗体
との間を延出する。トレース、ボンドパッド、及び第１
と第２の導体を経て、電流が抵抗体に送られる。

【０００４】第１世代のプリントヘッドでは、第１の導
体と連結されるボンドパッドの数は、ヒータチップ上に
設けられる抵抗体の数に等しかった。しかしながら、そ
れぞれが２個以上の抵抗体に結合される少数の第２の導
体が設けられていた。第１と第２の導体は、一般に抵抗
体と同じ平面に配置されていた。

【０００５】第１の導体と連結されるボンドパッドの数
を低減するために、後のプリンタとプリントヘッドに
は、デコーダ回路要素が設けられていた。しかしなが
ら、このデコーダ回路要素は高価なので、望ましくなか
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、加熱要素
にエネルギー・パルスを与えるための、インク・ジェッ
ト・プリントヘッド内の改良された構造に体する要請が
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】離間した平面に及び／又
はマトリックスに配列された複数の第１と第２の導体を
備えたヒータチップを有するインク・ジェット・プリン
トヘッドが設けられた本発明によって、この要請はかな
えられる。導体がマトリックスに配列されると、少数の
第１と第２の導体がヒータチップ上に要求される。さら
に、デコーダ回路要素が実質的に低減され又は完全に除
かれる。第１と第２の導体が垂直に離間していると、少
数の導体が加熱要素と実質的に同じ平面に配置される。
したがって、加熱要素がヒータチップ上において高密度
に設けられる。

【０００８】一つの実施態様においては、加熱要素は非
熱伝導層上に配置される。この理由として、この実施態
様のヒータチップは改善された熱効率を有するので、気
泡形成を果たすのに従来のヒータチップより少ないエネ
ルギーで済むと考えられる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施態様にしたが
って形成されたヒータチップ１０を、図１〜図３に図示
する。オリフィスプレート３０が接着剤４０によってチ
ップ１０に固定されるようになっている、図３参照。結
合されたチップ１０とプレート３０によりインク・ジェ
ット・プリントヘッドを形成する。多くの場合にインク
が満たされたポリマー容器（不図示）に固定される。結
合されたポリマー容器とプリントヘッドは、インク・ジ
ェット・プリンタ（不図示）内に取り付けられるインク
・ジェット・プリント・カートリッジの一部分を形成す
る。ポリマー容器を再充填できるようにしてもよい。

【００１０】例示の実施態様では、ヒータチップ１０に
はＴ−形状の複数の抵抗加熱要素区域１１ａ〜１１ｄが
備えられる。下記においてより明瞭に説明するが、加熱
要素区域１１ａ〜１１ｄの一部分は、抵抗加熱要素１２
を形成する。図１〜図３に図示する実施態様における加
熱要素１２は、抵抗加熱要素区域１１ａ〜１１ｄの一部
分を含むが、加熱要素１２は、本発明の理解を容易にす
るために点線で示される四角によって図１と図２におい
て明示される。

【００１１】プレート３０は、プレート３０を完全に貫
通し、かつインク滴が噴射されるオリフィス３２ａを形
成する開口３２を備える。プレート３０の区域３４とヒ
ータチップ１０の部分１４により、バブルチャンバ５０
が形成される。抵抗加熱要素区域１１ａ〜１１ｄは、加
熱要素区域１１ａ〜１１ｄの一部分、すなわち単一の加
熱要素１２が、各バブルチャンバ５０と連結するよう
に、チップ１０上に位置する、図３参照。ポリマー容器
によって供給されるインクは、チップ１０内の中央開口
１５内に流れる。次いで、インクはインク供給チャネル
を通ってバブルチャンバ５０内に移動する。

【００１２】抵抗加熱要素１２には個々にエネルギーパ
ルスが与えられる。各エネルギーパルスが加熱要素１２
に加えられ、内部でバブルを形成するように加熱要素に
連結されたバブルチャンバ５０内のインクを瞬時に蒸発
させる。バブルの機能は、インク滴がバブルチャンバの
オリフィスを通って噴出するように、チャンバ５０内で
インクを排出することである。

【００１３】ポリマー容器に固定されたフレキシブル回
路（不図示）が、プリンタエネルギー供給回路からヒー
タチップ１０に送られるエネルギーパルスのための通路
を提供するのに用いられる。ヒータチップ１０上のボン
ドパッド１６が（図１参照）、フレキシブル回路上のト
レース（不図示）の端部区域に結合される。プリンタエ
ネルギー供給回路からフレキシブル回路のトレースへ、
そしてトレースからヒータチップ１０上のボンドパッド
に電流が流れる。

【００１４】ヒータチップ１０は、複数の、第１と第２
の導体を含む主本体部分１８を含む。図１において、６
個の第１の導体６０ａ〜６０ｆ、４個の第２の導体７０
ａ〜７０ｄ、及び４個の加熱要素区域１１ａ〜１１ｄか
らなる第１と第２のセット８０ａと８０ｂが、中央開口
１５の対向する側に示される。４個の加熱要素区域１１
ａ〜１１ｄが２４個の加熱要素１２を提供するように、
各加熱要素区域１１ａ〜１１ｄは６個の加熱要素１２を
形成する。したがって、８個の加熱要素区域１１ａ〜１
１ｄは４８個の加熱要素１２を提供する。第１と第２の
セット８０ａ、８０ｂの各々における第１と第２の導体
６０ａ〜６０ｆ、７０ａ〜７０ｄは、第１の導体列と第
２の導体カラムを有するマトリックスに配列する。互い
に整列して位置する４個のカラムが提供されるように、
第２の導体カラムの各々は単一の第２の導体７０ａ〜７
０ｄによって形成される。したがって、ただ６個の第１
の導体６０ａ〜６０ｆと４個の第２の導体７０ａ〜７０
ｄのみが、２４個の加熱要素１２の加熱を果たすのに要
求される。チップ１０上に提供される、加熱要素１２の
数、ならびに第１と第２の導体６０、７０の数を、変え
てもよいことが本発明により企図される。

【００１５】例示の実施態様においては、第１の導体６
０ａ〜６０ｆの各々は、１個の主導体６２と４個の副導
体４８からなる。主導体６２は、第１と第２のセグメン
ト６４と６６を有する。第１のセグメント６４の第１の
端部６４ａは、ボンドパッド１６に結合される。第２の
セグメント６６は、長さに沿って離間した点６６ｂにお
いて４個の副導体６８に結合される。与えられた第２の
セグメント６６が結合される４個の副導体６８の各々は
下方に延出し、４個の第２の導体７０ａ〜７０ｄの異な
る一つと整列して配置される、図１〜図３参照。したが
って、４個の第２の導体７０ａ〜７０ｄの各々は上方に
配列され、第１の各導体６０ａ〜６０ｆの副導体６８の
一つと整列して位置する。

【００１６】第２の導体７０ａ〜７０ｄの各々は、第２
のセグメント７２と、第１のセグメント７２に実質的に
直交する第２のセグメント７４からなる。第１のセグメ
ント７２の第１の端部７２ａが、第２のセグメント７４
に沿った中間点において第２のセグメントに結合される
一方、第１のセグメント７２の第１の端部７２ａは、ボ
ンドパッド１６に結合される。第２のセグメント７４の
各々は延出して、６個の加熱要素１２に接する。

【００１７】与えられた加熱要素１２の加熱を果たすた
めに、加熱要素１２の直接下方に配置される第１の導体
６０ａ〜６０ｆと、上方に配列され、かつ加熱要素１２
に接する第２の導体７０ａ〜７０ｄとを通って電流が流
れる。例えば、図１における加熱要素１２ａは、第１の
導体６０ｂと第２の導体７０ｂを通って電流を通過させ
ることによって加熱される。加熱要素１２ｂは，第１の
導体６０ａと第２の導体７０ｄを通って電流を通過させ
ることによって加熱される。

【００１８】図１〜図３に例示する実施態様において、
主本体部分１８はベース部分９０と、ベース部分９０上
に形成される第１の誘電層９２とを更に含む。ベース部
分９０は珪素から形成してもよく、すなわち、シリコン
ウエハ区域を含んでいてもよい。これに代って、ベース
部分９０をアルミナ又はスレンレス鋼のような実質的に
耐インク性の他の基板から形成してもよい。誘電層９２
は商業的に入手可能な二酸化珪素又は窒化珪素のよう
な、誘電性材料から形成してもよい。ベース部分９０は
好ましくは、Ｚ−方向で測定されたときに約４００μｍ
〜約８００μｍの厚さを有する、図３参照。誘電層９２
は好ましくは、約０．１μｍ〜約５．０μｍの厚さを有
する。もし誘電層９２が二酸化珪素から形成されるなら
ば、従来の熱酸化、スパッタリング又は化学蒸着プロセ
スによって形成してもよい。もし誘電層９２が窒化珪素
から形成されるならば、スパッタリング又は化学蒸着の
プロセスによって形成してもよい。

【００１９】第１と第２のセグメント６４、６６を含む
主導体６２は、誘電層９２上に形成される。アルミニウ
ム又は銅若しくは金のような他の高導電性材料が用いら
れる。例えば、アルミニウムの層は従来の真空蒸発プロ
セスによって誘電層９２に加えられてもよい。これに代
えて、従来のスパッタ堆積プロセスを用いてもよい。次
いで、残存する金属が主導体６２を形成するように、不
必要な金属を除去するのに従来のフォトマスキングプロ
セスが用いられる。不必要な金属を除去するのに、従来
のリフト−オフ・フォトリソグラフィー・プロセスを用
いてもよいことも企図される。リフト−オフ・プロセス
は、アルミニウム材料を加える前に、誘電層９２上にフ
ォトレジスト層（ここではレジスト層としても言及す
る）を形成することを含む。現像ステップの間、導体６
２が形成されるべき領域に位置するレジスト材料は除去
される。次いで、アルミニウム層が堆積される。その
後、残存するレジスト材料と残存するレジスト材料上に
形成されたアルミニウムは除去される。導体６２は好ま
しくは、Ｚ−方向において測定されたときに約０．２μ
ｍ〜約５μｍの厚さを有する、図３参照。第１のセグメ
ント６４は好ましくは、Ｙ−方向において測定されたと
きに約１０μｍ〜約１００μｍの幅を有し、第２のセグ
メント６６は好ましくは、Ｘ−方向において測定された
ときに約１０μｍ〜約１００μｍの幅を有する。

【００２０】第２の誘電層９６が、誘電層９２と導体６
２の露出部分を覆っ形成される。層９６は好ましくは、
商業的に入手可能な多くのポリマーフォトレジスト材料
の一つから形成される。このような材料の例は、製品
名”商標MEGAPOSIT SNR 248 PHOTO RESIST”の下にシプ
レイ・カンパニー・インコーポから商業的に入手可能
な、ネガティブ作用のフォトレジスト材料である。誘電
層９６は、近接する導体６２間での電流の移動を防ぐよ
うに、導体６２間の領域に延出する。層９６はまた、導
体６２の第２のセグメント６６が副導体６８に結合され
るべき点６６ｂを除いて導体６２を覆う、図３参照。例
示の実施態様における、従来の材料除去プロセス、現像
プロセスは、層９６に開口９６ａを形成するように、点
６６ｂ上に位置する誘電層９６部分を除去するのに用い
られる。導体６２を覆っていない位置において誘電層９
６は好ましくは、Ｚ−方向において測定されたときに約
１μｍ〜約５μｍの厚さを有する、図３参照。

【００２１】副導体６８は、第１の水平面Ｐ１内に位置
するように誘電層９６に加えられる、図３参照。導体６
８は好ましくは、従来の真空蒸発プロセスとフォトマス
キングプロセスとによってアルミニウム又は同様の材料
から形成される。これに代えて、導体６８は、従来のス
パッタ堆積プロセス及び／又はリフト−オフ・フォトリ
ソグラフィー・プロセスによって形成されてもよい。ア
ルミニウム材料は、誘電層９６内の開口９６ａを通って
延出する。したがって、副導体６８は層９６内の開口９
６ａを通って延出し、点６６ｂにおいて導体６２の第２
のセグメント６６と係合する。導体６８は好ましくは、
Ｚ−方向において測定されたときに約０．２μｍ〜約２
μｍの厚さを有し、Ｙ−方向において測定されたときに
約１０μｍ〜約１００μｍの幅を有する、図３参照。

【００２２】第３の誘電層９８は、誘電層９６と導体６
８の露出部分を覆って形成される。層９８は好ましく
は、誘電層９６が形成されるのと同じ材料からなる。層
９８は、近接する導体６８間での電流の移動を防ぐよう
に、導体６２間の領域内に延出する。層９８はまた、導
体６８上を延出する。しかしながら、例示の実施態様に
おける従来の材料除去プロセス、現像プロセスが、導体
６８の端部領域６８ａ上に位置する誘電層９８内の開口
９８ａを形成するのに用いられ、この領域６８ａは加熱
要素１２と整列して位置する、図３参照。開口９８ａ
は、約１５ミクロン〜約５０ミクロン、好ましくは３０
ミクロンの、各側に沿った長さを有する四角形状であっ
てよい。開口９８ａはまた、円形、楕円形、環状又は方
形状であってよい。もし開口９８ａが、四角又は方形で
ある場合には、丸い角を有していてもよい。導体６８を
覆わないで位置する領域において誘電層９８は好ましく
は、Ｚ−方向において測定されたときに約１μｍ〜約５
μｍの厚さを有する。

【００２３】図３の実施態様において、電流移動層１０
０が誘電層９８に加えられる。これは、導体６８の端部
領域６８ａと係合するように、誘電層９８内の開口９８
ａを通って延出する。第１の導体６０ａ〜６０ｆと加熱
要素１２との間を電流が流れることができるように、好
ましくは、層１００が形成される材料は導電性である。
しかしながら、この材料は隣接する加熱要素１２内に電
流が実質的に流れることができる程に導電性であっては
ならない。この材料の抵抗は好ましくは、約０．１Ω−
ｃｍ〜約５Ω−ｃｍであり、より好ましくは約１Ω−ｃ
ｍである。約３５０℃未満の温度に約５μ秒間加熱され
る場合に、この材料は熱抵抗性であることが好ましい。
さらにこの材料は、非熱伝導性であることが好ましい。
この材料の熱伝導性は好ましくは、約０．１Ｗ／ｍ℃〜
約０．５Ｗ／ｍ℃である。最も好ましくは、この材料は
導電性フィラーを充填した高熱抵抗性のポリマーであ
る。このような材料の例は、カーボンを充填したポリイ
ミド材料である。このような材料は、カーボンブラック
材料をポリイミド材料中に均一に分散させるようにし
て、商業的に入手可能なポリイミド材料にカーボンブラ
ック材料をブレンドすることによって形成してもよい。
電流移動層１００は、従来のオーブン硬化プロセスに続
く従来のスピン塗布プロセスによって形成してもよい。
層１００は好ましくは、Ｚ−方向において測定されたと
きに約５μｍ〜約５０μｍの厚さを有する。

【００２４】加熱要素区域１１ａ〜１１ｄは、電流移動
層１００上に形成される、図３参照。加熱要素区域１１
ａ〜１１ｄが形成される抵抗性材料は好ましくは、Ｔａ
ＯＸからなる。Ｘ＜２であり、好ましくはＸ《１であ
り、したがって、実質的に非化学的量論量の条件を示
す。この材料は、反応性スパッタリングプロセスによっ
て堆積してもよい。このプロセスの間、不活性作用ガス
と共に酸素ガスが真空チャンバに加えられる。酸素ガス
は、ＴａＯＸとして堆積するようにチャンバ内でタンタ
ル蒸気物質と反応する。材料の化学的量論量を変化させ
るように、チャンバ内の酸素ガスの圧力が変化する。加
熱要素区域１１ａ〜１１ｄを形成するのに、アルミニウ
ムのような他の材料を用いてもよい。好ましくは、加熱
要素区域１１ａ〜１１ｄは約１０Ω−ｃｍ〜約４００Ω
−ｃｍの抵抗を有し、Ｚ−方向において測定されたとき
に約１０００オングストロームの厚さに対して好ましく
は約４０Ω−ｃｍである、図３参照。加熱要素区域１１
ａ〜１１ｄの厚さは好ましくは、約８００オングストロ
ーム〜約１０，０００オングストロームである。

【００２５】例示の実施態様では、加熱要素区域１１ａ
〜１１ｄは、４個の分離したＴ形状の区域１１ａ〜１１
ｄからなる。４個の加熱要素区域１１ａ〜１１ｄを形成
するために、フォトマスキング又はリフト−オフ・フォ
トリソグラフィー・プロセスを不必要な抵抗性材料を除
去するのに用いてもよい。他の実施態様では、抵抗性材
料の除去ステップは、抵抗性材料の被覆が電流移動層１
００上に残存するようには実行されない。これと図１の
実施態様では、加熱要素１２は、第１と第２の導体６０
ａ〜６０ｆと７０ａ〜７０ｄの交差区域間に位置する抵
抗性材料部分からなる。より厳密には、電流が区域１１
ａ〜１１ｄを通って流れるとき、加熱要素１２は加熱要
素区域１１ａ〜１１ｄの加熱されるゾーンを含む。加熱
されるゾーンの寸法は、通常、開口９８ａの寸法によっ
て規定される。したがって、各辺が３０ミクロンの四角
形の開口では、各加熱要素１２の表面積は約９×１０−
１０平方メートルである。上記で言及したように、加熱
要素１２からなる抵抗性材料層部分は、図１と図２の点
線で示される四角形によって表わされる。

【００２６】加熱要素１２、すなわち第１と第２の導体
６０ａ〜６０ｆと７０ａ〜７０ｄの交差区域間に位置す
る抵抗性材料層部分は好ましくは、第１と第２の導体６
０ａ〜６０ｆと７０ａ〜７０ｄ間の電流の流れ方向に通
常平行な第１の軸Ａ１に沿った実質的に一定の断面積を
有する、図３参照。電流の流れ方向における各加熱要素
１２の断面積は変化しないので、各加熱要素１２の略均
一な加熱が起こるであろうと考えられる。このことは、
加熱要素が電流の流れ方向において不均一な断面積を有
することと対照的である。このような加熱要素では、こ
れを通って電流が流れるときに、”ホット”ゾーンと”
コールド”ゾーンが生じると考えられる。”コールド”
ゾーンは加熱要素の全体効率を低減し、印刷品質に悪影
響を及ぼす。

【００２７】本発明においては、加熱要素の上面、すな
わちインク含有チャンバ５０に最も近接する面を通る電
流の流れは、略垂直な軸に沿って生じるので、各加熱要
素１２は第１の軸Ａ１に略直交する第２の軸Ａ２に沿っ
た実質的に不均一な断面積を有する。したがって、加熱
されるゾーン、すなわち加熱要素区域１１ａ〜１１ｄの
加熱要素１２は、円形状のインクに面する面を有するよ
うに円筒形状であってよい。加熱されるゾーンはまた、
環状のインクに面する面を有するように中空円筒であっ
てもよい。加熱されるゾーンの形状は、開口９８ａの形
状によって決定される。もし開口９８ａが円形状であれ
ば、加熱されるゾーンは円筒形状となるであろう。もし
開口９８ａが環状であれば、加熱されるゾーンは中空円
筒形の形状となるであろう。したがって、加熱されるゾ
ーン又は加熱要素１２のインクに面する面は、丸い又は
曲線状の区域を有していてもよく、例えばこれらが円形
状又は環状の形状であってもよい。これらはまた四角形
又は方形の形状であってもよく、丸い角を有していても
よい。したがって、加熱要素は、インク中の気泡を収縮
させる間に生じる激しい衝撃波のよる加熱要素の損傷を
最小限にするように、より簡単な形状であってよい。各
加熱要素１２の断面積が電流の流れ方向において実質的
に一定であるとき、この付加された利点が加熱要素の効
率を犠牲にすることなく生じる。

【００２８】第２の導体７０ａ〜７０ｄは、加熱要素区
域１１ａ〜１１ｄを覆って形成される。電流が加熱要素
１２を迂回し、かつ電流移動層１００と第２の導体７０
ａ〜７０ｄとの間を直接流れるのを防止するように、第
２の導体７０ａ〜７０ｄは誘電層９８の開口９８ａに近
い領域において電流移動層１００と接しない。例示の実
施態様では、第２の導体７０ａ〜７０ｄは加熱要素区域
１１ａ〜１１ｄと同一の広がりを有するので、電流移動
層１００と接しない。第２の導体７０ａ〜７０ｄは、第
１の水平面Ｐ１から垂直に離間する第２の水平面Ｐ２に
位置する、図３参照。第２の導体７０ａ〜７０ｄは、例
えば、後に従来のフォトマスキングとエッチバックプロ
セスが続く、従来のスパッター堆積プロセスを用いたタ
ンタルから作ってもよい。これに代えて、従来の真空蒸
発プロセスとリフト−オフ・フォトリソグラフィー・プ
ロセスを用いてもよい。金のようなインクと実質的に非
反応性である金属を、タンタルの代って用いてもよい。
アルミニウム、銅及びこれらから調製される合金のよう
な他の金属もまた用いてもよく、これらは第２の導体７
０ａ〜７０ｄを覆って形成されるパッシベーション（保
護）層を提供する。

【００２９】加熱要素区域１１ａ〜１１ｄが形成される
同様のスパッタリング工程において、タンタル層を塗布
してもよい。これは、ＴａＯＸの層が形成された後に、
不活性作用ガスのみを真空チャンバ内に加えることによ
って達成される。リフト−オフ・プロセスが採用される
場合は、フォトレジスト材料を除去するのに、ストリッ
ピング溶液が用いられる。不必要なＴａＯＸとタンタル
材料は、フォトレジスト材料と共に除去される。残存す
るＴａＯＸ抵抗性材料は、加熱要素区域１１ａ〜１１ｄ
を形成し、この区域は第２の導体７０ａ〜７０ｄと実質
的に同じＴ形状を有する。したがって、加熱要素１２
は、第１と第２の導体６０ａ〜６０ｆと７０ａ〜７０ｄ
の交差区域間に位置するＴ形状の区域１１ａ〜１１ｄ部
分からなる。第２の導体７０ａ〜７０ｄは好ましくは、
Ｚ−方向において測定されたときに約０．２μｍ〜約２
μｍの厚さと、Ｘ−方向において測定されたときに約１
０μｍ〜約１００μｍの幅を有する。

【００３０】第２の導体７０ａ〜７０ｄが形成された後
に、オリフィス・プレート３０が電流移動層１００と第
２の導体７０ａ〜７０ｄに接着剤４０によって固定され
る。このようなオリフィス・プレート３０の例と接着剤
の例は、アトーニイ・ドケット番号ＬＥ９−９５−０２
４で、トニア、エイチ、ジャクソンらによって１９９５
年８月２８日に提出された、”インク・ジェット・プリ
ントヘッド・ノズル構造を形成する方法”と題する共同
特許出願である米国出願番号第０８／５１９，９０６号
に説明されていおり、ここにこの開示を参照として挙げ
ている。その中で言及されているように、プレート３０
はポリイミド、ポリエステル、フルオロカーボンポリマ
ー、又はポリカーボネートのようなポリマー材料から形
成してもよく、これは好ましくは約１５〜２００ミクロ
ン、最も好ましくは約７５〜約１２５ミクロン厚さであ
る。接着剤は、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、
尿素樹脂、エポキシ樹脂、エチレン−尿素樹脂、フラン
樹脂、ポリウレタン及びシリコーン樹脂を含むＢ−ステ
ージアブルな熱硬化樹脂を含む。他の好適な接着材料
は、エチレン−ビニルアセテート、エチレンエチルアク
リレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミ
ド、ポリエステル及びポリウレタンのような高分子量の
熱可塑性又はホットメルト材料を含む。

【００３１】上記において言及したように、与えられた
加熱要素１２の加熱を果たすために、加熱要素１２の直
下に位置する第１の導体６０ａ〜６０ｆと、この要素１
２と係合する第２の導体７０ａ〜７０ｄとを通って電流
が流される。第１の導体と加熱要素１２の間に位置する
電流移動層１００は、第１の導体と加熱要素１２の間の
Ｚ方向に電流が流れる通路を提供する。もし第１の導体
がポジティブであれば、Ｚ方向において第１の導体から
電流移動層１００と加熱要素１２を通って第２の導体へ
と電流が流れる。もし第２の導体がポジティブであれ
ば、Ｚ方向において第２の導体から加熱要素１２と電流
移動層１００を通って第１の導体へと電流が流れる。

【００３２】本発明の第２の実施態様によって形成され
るヒータチップ１１０を図４〜図８に示すが、同様の参
照番号は同様の要素を示す。チップ１１０は、複数の第
１と第２の導体１６０、１７０を含む主本体部分１１８
からなる。第１と第２の導体１６０、１７０はマトリッ
クスに配列される、図４参照。

【００３３】図４の実施態様において、２個のＴ形状の
加熱要素区域１１１ａと１１１ｂがチップ１１０上に提
供される。加熱要素区域１１１ａと１１１ｂは抵抗性加
熱要素１１２を形成する。理解を容易にするため、加熱
要素１１２は図４で四角の点線で示される。

【００３４】４個の第１の導体１６０ａ〜１６０ｄが図
４に示されている。第１の導体１６０ａ〜１６０ｄの各
々は、１この主導体１６２と複数の副導体１６８からな
るが、図４に示される実施態様では副導体は２個であ
る。各主導体１６２は第１と第２のセグメント１６４、
１６６を有する。第１のセグメント１６４の第１の端部
１６４ａはボンドパッド１１６に結合される。第１のセ
グメント１６４の第２の端部１６４ｂは第２のセグメン
ト１６６に結合される。第２のセグメント１６６は、そ
の長さに沿った離間点１６６ｂにおいて、その２個の副
導体１６８に結合される、図５参照。与えられた第２セ
グメント１６６が結合される２個の副導体１６８の各々
は下方に延出し、かつ、２個の第２の導体１７０の異な
る一つに配列して位置する、図４及び図５参照。したが
って、２個の第２の導体１７０の各々は上方に位置し、
かつ、各第１の導体１６０ａ〜１６０ｄの単一の副導体
１６８に配列して配置される。

【００３５】第２の導体１７０の各々は、第１のセグメ
ント１７２とこの第１の導体１７２に実質的に垂直な第
２のセグメント１７４を含む。第１のセグメント１７２
の第１の端部１７２ａはボンドパッド１１６に結合さ
れ、第１のセグメント１７２の第２の端部１７２ｂは、
第２のスグメント１７４に沿った中間点において第２の
セグメント１７４に結合される。

【００３６】与えられた加熱要素１１２の加熱を果たす
ために、加熱要素１１の直下に位置する第１の導体１６
０と、この要素１１２に係合する第２の導体１７０とを
通って電流が流される。

【００３７】この実施態様においては、シリコンウエハ
又は同様の基板材料にチップが構成されない。チップ
は、一体化された誘電層と電流移動層、１２２、１２４
を含む基板１２０を最初に設けることによって形成され
る。誘電層１２２はここでは第１の誘電層というが、好
ましくはポリイミド材料のようなポリマー材料を含む。
電流移動層１２４は好ましくは、カーボンが充填された
ポリイミドのような導電性フィラーが充填された高温に
耐えるポリマーを含む。電流移動層１２４は好ましく
は、約０．１Ω−ｃｍ〜約５Ω−ｃｍ、より好ましくは
１Ω−ｃｍの抵抗を有する。電流移動層１２４の熱伝導
率は好ましくは、約０．１Ｗ／ｍ℃〜約３．０Ｗ／ｍ
℃、より好ましくは約０．３７Ｗ／ｍ℃である。誘電層
１２２は好ましくは、約１μｍ〜約１００μｍ、より好
ましくは約１μｍ〜約２０μｍ、最も好ましくは約１μ
ｍ〜約５μｍの厚さを有する。電流移動層１２４は好ま
しくは、約１μｍ〜約１００μｍ、より好ましくは約１
μｍ〜約２０μｍ、最も好ましくは約１μｍ〜約５μｍ
の厚さを有する。このような基板の例は、”商標ＫＡＰ
ＴＯＮ ＸＣ”の製品名でデュポンフィルムから商業的
に入手可能なものである。

【００３８】電流移動層１２４上に位置すべき加熱要素
１１２の位置の直下に位置する誘電層１２２の部分は、
従来のレーザ・アブレーション・プロセスによって除去
される、図７の開口１２２ａを参照。レーザ・アブレー
ションは、約１００ミリジュール／センチメータ２〜約
５，０００ミリジュール／センチメータ２、好ましくは
約１，０００ミリジュール／センチメータ２のエネルギ
ー密度レベルで達成される。レーザ・アブレーション・
プロセスの間、約１５０ナノメータ〜約４００ナノメー
タ、最も好ましくは約２４８ナノメータの波長をもった
レーザビームが、約１ナノ秒〜約２００ナノ秒、最も好
ましくは約２０ナノ秒の持続パルスで照射される。開口
１２２ａは特定形状に制限されるものでなく、四角形、
方形、円形又は環状の形状であってもよい。

【００３９】副導体１６８が第１の誘電層１２２に加え
られ、第１の水平面Ｐ１に沿って延出する、図７参照。
導体１６８は好ましくは、従来の真空蒸発とフォトマス
キングプロセスによってアルミニウム又は同様の材料か
ら形成される。この代りに、スッパター堆積プロセス及
び／又はリフト−オフ・フォトリソグラフィー・プロセ
スを用いてもよい。アルミニウム材料は誘電層１２２内
の開口１２２ａを通って延出する、図７参照。したがっ
て、副導体１６８は好ましくは、Ｚ−方向において測定
されたときに約０．２μｍ〜約２μｍの厚さと、Ｙ−方
向において測定されたときに約４０μｍ〜約４００μｍ
の幅を有する、図７参照。

【００４０】第２の誘電層１９５は誘電層１２２と導体
１６８の露出部分を覆うように加えられる。層１９５は
好ましくは、上述の誘電層９６が形成されるのと同じ材
料を含む。層１９５は、近接する導体１６８間の電流移
動を防止するように導体１６８間の領域に内に延出す
る。層１９５はまた、導体１６８上を延出する。しかし
ながら、例示の実施態様において従来の材料除去プロセ
ス、現像プロセスが、第２のセグメント１６６が導体１
６８に結合されるべき位置の直上、すなわち第２のセグ
メント１６６上の点１６６ｂ上に位置する誘電層１９５
部分を除去するのに用いられる。導体１６８上に位置し
ていない領域において、誘電層１９５は好ましくは、Ｚ
−方向において測定されたときに約１μｍ〜約５μｍの
厚さを有する、図７参照。

【００４１】第１と第２のセグメント１６４、１６６を
含む主導体１６２は、誘電層１９５上に形成される。ア
ルミニウム又は銅若しくは金のような他の高導電性材料
を用いてもよい。例えばアルミニウムの層を、従来の真
空蒸発プロセスによって誘電層１９５に加えてもよい。
これに代えて、従来のスパッター堆積プロセス又は他の
類似のプロセスを用いてもよい。次いで、残存する金属
が主導体１６２を形成するように、不必要な金属を除去
するために従来のフォトマスキング・プロセスを用いて
もよい。主導体１６２は好ましくは、約０．２μｍ〜約
２μｍの厚さと、約１０μｍ〜約１００μｍの幅を有す
る。

【００４２】保護層１９７が、誘電層１２２と導体１６
８の露出部分を覆って加えられる。好ましくは、層１９
７は、従来のスプレー又はロール・ラミネーション・プ
ロセスによってハンダ・マスクから形成される。層１９
７は好ましくは、Ｚ−方向において測定されたときに約
１０μｍ〜約１００μｍの厚さを有する。

【００４３】加熱要素区域１１１ａと１１１ｂは、電流
移動層１２４上に形成される。好ましくは、加熱要素区
域１１１ａと１１１ｂは実質的に同じ材料から形成さ
れ、かつ、図１〜図３に例示した実施態様の加熱要素区
域１１ａ〜１１ｄと実質的に同じ方法で形成される。第
２の導体１７０は加熱要素区域１１１ａと１１１ｂ上に
形成される。第２の導体１７０は好ましくは、実質的に
同じ材料から形成され、かつ、図１〜図３に例示した実
施態様の第２の導体７０ａ〜７０ｄと実質的に同じ方法
で形成される。

【００４４】第２の導体１７０が形成された後に、オリ
フィス・プレート３０が電流移動層１２４と第２の導体
１７０に接着剤４０によって固定される、図８参照。

【００４５】電流移動層１００又は１２４は非熱伝導性
なので、熱の生成においては、加熱要素が珪素のような
熱伝導性材料上に典型的に形成される従来のデバイスよ
りも、少ないエネルギーが加熱要素によって下にある電
流移動層１００又は１２４内に放散されるものと考えら
れる。このような理由のために、本発明の第１と第２の
実施態様のプリントヘッドでは、従来のプリントヘッド
において気泡形成を果たすのに必要とされるエネルギー
量に比べた際に、気泡形成を果たすのに必要とされるエ
ネルギー量が低減されるものと更に考えられる。

【００４６】約３００Ω〜約６００Ωの抵抗を有する加
熱要素１２を備えた、本発明の第１と第２の実施態様に
より構成されるヒータチップは、気泡チャンバ・オリフ
ィスを通してインク滴を噴出させるために、約５〜約３
０ミリアンプの振幅と約１μｓ〜５μｓ、好ましくは約
２μｓのパルス幅とを有する電流パルスを必要とするも
のと考えられる。。

【００４７】単一の加熱要素を有する試験デバイスにお
いては、約４００Ωの抵抗を有する加熱要素が約２μｓ
のパルス幅と約７．５ｍＡ〜約２ｍＡの振幅とを有する
電流パルスを受けると、気泡形成が達成される。電圧は
約３Ｖ〜約８Ｖであり、電力／パルスは約０．３２μｊ
／パルス未満であった。加熱要素又は加熱されるゾーン
は実質的に円形状であり、約２０μｍ〜約３０μｍの直
径を有していた。加熱要素の厚さは、約１０００μｍで
あった。これとは対照的に、従来のヒータチップで気泡
形成を果たすには、約６〜７μｊ／パルスが必要であ
る。このように、この試験デバイスは、気泡形成を達成
するのに必要な電力量が約１／１０に低減される。

【００４８】以下の実施例は例示の目的のみに示される
ものであり、制限のためのものではない。

【００４９】実施例１ 本発明の第２の実施態様によるヒータチップを備えたプ
リントヘッドのコンピュータ・シュミレーションを用い
た。シュミレートされたチップは、酸化アルミニウムの
加熱要素の連続層を含んでおり、この層は、約０．１μ
ｍのＺ方向における厚さと、約２Ω−ｍの抵抗と、約３
８００Ｋｇ／立方メートルの密度と、３０Ｗ／ｍ℃の熱
伝導率と、約１５８０Ｊ／Ｋｇ℃の比熱を有する。電流
移動層１２４は、約２０μｍのＺ方向における厚さと、
約０．００６Ω−ｍの抵抗と、約１２００Ｋｇ／立方メ
ートルの密度と、０．３７Ｗ／ｍ℃の熱伝導率と、約１
３０５Ｊ／Ｋｇ℃の比熱を有する。ポジティブとネガテ
ィブの導体１６０、１７０の幅は、約２０μｍであっ
た。約１５Ｖの振幅を有する１μ秒の電圧パルスを、加
熱要素に印加した。計算した加熱要素の表面温度は、約
５４６℃であった。約２５ミリアンプの電流を加熱要素
に加えた。典型的には、従来のプリントヘッドにおいて
加熱要素を加熱するのに約２５０ミリアンプの電流が必
要とされる。したがって、このシュミレートされたプリ
ントヘッドにおける加熱要素の加熱を果たすには、十分
に少ないエネルギーしか必要とされない。

【００５０】本発明により形成されたチップは、その各
々がただ一つの加熱要素形成する複数の加熱要素区域を
備えていてもよいことがさらに企図される。各加熱要素
は好ましくは、これに対応する誘電層９８又は１２２の
開口９８ａ又は１２２ａより大きな大きさである。加熱
要素又は加熱されるゾーンの形状と大きさは、開口９８
ａ又は１２２ａの形状と大きさによって決定されるであ
ろう。開口９８ａ又は１２２ａは、円形、環状、四角形
又は方形の形状であってもよい。これらはまた、ここで
明示していない他の幾何学的形状を有していてもよい。

【００５１】電流が加熱要素を迂回し、かつ、第２の導
体と電流移動層との間を直接流れるのを防止するため
に、電流移動層の表面を覆う誘電層が形成される。開口
９８ａ又は１２２ａと実質的に同じ形状と大きさを有す
る開口が、誘電層内に形成される。加熱要素区域が誘電
層上に形成される際に、これらの区域は誘電層内の開口
を通って延出し、かつ電流移動層と直接接する。第２の
導体が実質的に形成される際に、加熱要素区域を囲む誘
電層が存在するためにこれらの導体は電流移動層と接し
ない。電流移動層を覆って形成された誘電層は、図３の
実施態様において層９６を形成するのに用いられたのと
同じ材料から形成されてもよい。

【００５２】本発明の第３の実施態様により形成された
ヒータチップ２１０を、図９〜図１４に示す。チップ２
１０は、複数の第１と第２の導体２６０、２７０を備え
た主本体部分２１８を含む。

【００５３】４個の通常方形の加熱要素区域２１１ａ〜
２１１ｄが、チップ２１０（図９において点線で示され
る）上に設けられる。加熱要素区域２１１ａ〜２１１ｄ
の部分は、抵抗性の加熱要素２１２を形成する。理解を
容易にするため、加熱要素２１２は図９において四角の
点線によって示される。

【００５４】図９に例示する実施態様は、３個の第１の
導体２６０ａ〜２６０ｃと４個の第２の導体２７０ａ〜
２７０ｄを備える。第１の導体２６０ａ〜２６０ｃの各
々は、通常直線状の開始部分２６２と、通常Ｕ形状の中
間部分２６３と、通常Ｕ形状の第１の最終部分２６４
と、通常Ｕ形状の第２の最終部分２６５を含む。開始部
分２６２の第１の端部２６２ａは、ボンドパッド２１６
に結合される。開始部分２６２の反対側にある第２の端
部２６２ｂは、対応する中間部分２６３と一体化され、
又は接する。中間部分２６３は第１と第２の脚２６３
ａ、２６３ｂを有する。第１の脚２６３ａは、対応する
第１の最終部分２６４と接し、第２の脚２６３ｂは対応
する第２の最終部分２６５と接する。第１の最終部分２
６４は第１と第２の脚２６４ａ、２６４ｂを有し、第２
の最終部分２６５は第３と第４の脚２６５ａ、２６５ｂ
を有する。第１の脚２６４ａは下方に延出し第２の導体
２７０ａと整列して位置し、 第２の脚２６４ｂは下方
に延出し第２の導体２７０ｂと整列して位置し、第３の
脚２６４ｃは下方に延出し第２の導体２７０ｃと整列し
て位置し、第４の脚２６４ｃは下方に延出し第２の導体
２７０ｄと整列して位置する。このように、４個の第２
の導体２７０ａ〜２７０ｄの各々は上方に位置し、か
つ、３個の第１の導体２６０ａ〜２６０ｃの各々の脚と
整列して位置する。

【００５５】第２の導体２７０の各々は、第１のセグメ
ント２７２とこれに実質的に垂直な第２のセグメント２
７４とを含む。第１のセグメント２７２の第１の端部２
７２ａはボンドパッド２１６に結合され、第１のセグメ
ント２７２の第２の端部２７２ｂは、第２のセグメント
２７４に沿った中間点において対応する第２のセグメン
ト２７４に結合される。

【００５６】与えられた加熱要素２１２の加熱を果たす
ために、加熱要素２１２の直下に位置し、かつこれと係
合する第１の導体２６０、ならびに加熱要素２１２を覆
って延出し、かつこれと係合する第２の導体２７０を通
って電流が流される。

【００５７】この実施態様においては、主本体部分２１
８はベース部分２９０とこのベース部分２９０を覆って
形成される第１の誘電層２９２とを更に備える、図１０
〜図１４参照。ベース部分２９０は、図３の実施態様に
おいてベース部分９０が形成された上述の材料の一つか
ら形成されてもよい。第１の層２９２は、図３の実施態
様における誘電層９２と本質的に同じ方法で、かつ層９
２を形成する上述の材料の一つから形成されてもよい。

【００５８】第１の導体２６０ａ〜２６０ｃの第１と第
２の最終部分２６４、２６５、第１の導体２６０ｂと２
６０ｃの下方区域２６１ｂと２６１ｃ、ならびに、第２
の導体２７０ｂと２７０ｃの下方区域２７１ｂと２７１
ｃは、全て図９において点線で示されいるが、誘電層２
９２上に形成される。最終部分２６４と２６５、ならび
に、下方区域２６１ｂ、２６１ｃ、２７１ｂ、２７１ｃ
は、図３の実施態様における主導体６２と本質的に同じ
方法で、かつ主導体６２を形成する上述の材料の一つか
ら形成されてもよい。

【００５９】第２の誘電層２９６は、誘電層２９２、最
終部分２６４と２６５、ならびに、下方区域２６１ｂ、
２６１ｃ、２７１ｂ、２７１ｃの露出部分を覆って形成
される。誘電層２９６は、図３の実施態様における層９
６と本質的に同じ方法で、かつ層９６を形成するのと同
じ材料から形成されてもよい。

【００６０】誘電層２９６は、最終部分２６４、２６５
と下方区域２６１ｂ、２６１ｃ、２７１ｂ、２７１ｃと
の間の領域内に延出し、これらの部分と区域間に電流が
流れるのを防止する。層２９６はまた、最終部分２６４
と２６５上の点３６４ａ、３６４ｂと３６５ａ、３６５
ｂ、ならびに、下方区域２６１ｂ、２６１ｃ、２７１
ｂ、２７１ｃ上の点３６１と３７１以外において、最終
部分２６４、２６５、ならびに、下方区域２６１ｂ、２
６１ｃ、２７１ｂ、２７１ｃを覆う。例示の実施態様に
おいて、従来の材料除去プロセス、現像プロセスが、層
９６内に開口２９６ａを形成するように、点３６１、３
６４ａ、３６４ｂ、３６５ａ、３６５ｂ及び３７１上に
位置する誘電層２９６部分を除去するのに用いられる、
図１１〜図１３参照。

【００６１】加熱要素区域２１１ａ〜２１１ｄが、第２
の誘電層上に形成される。加熱要素区域２１１ａ〜２１
１ｄが第１の導体２６０ａ〜２６０ｃの最終部分２６４
と２６５に直接接するように、区域２１１ａ〜２１１ｄ
部分は、最終部分２６４と２６５上の点３６４ｂと３６
５ｂの上方に位置する第２の誘電層２９６の開口２９６
ａを通って延出する、図１１参照。点３６４ｂと３６５
ｂの上方の各開口２９６ａの下方区域は、図１１Ａに示
すように四角形であってもよい。これに代わって、この
下方区域は、図１１Ｂに示すように円形であってもよ
く、図１１Ｃに示すように環状であってもよく、又は、
他の幾何学的形状を有していてもよい。加熱要素区域２
１１ａ〜２１１ｄは、図３の実施態様における加熱要素
区域１１ａ〜１１ｄと本質的に同じ方法で、かつ加熱要
素区域１１ａ〜１１ｄを形成する上記材料の一つから形
成されてもよい。加熱要素区域２１１ａ〜２１１ｄは、
図９に示すように方形であってもよい。これに代って、
区域２１１ａ〜２１１ｄはＴ形状であってもよく、又
は、ここに明示されていない他の形状を有していてもよ
い。更に、各区域がただ一つの加熱要素を形成する、よ
り小さな加熱要素区域を設けてもよい。

【００６２】電流が加熱要素区域２１１ａ〜２１１ｄを
通って流れるとき、加熱要素２１２は区域２１１ａ〜２
１１ｄの加熱されるゾーンを含む。加熱されるゾーンの
形状と大きさは、開口２９６ａの大きさによって通常決
定される。

【００６３】加熱要素２１２、すなわち開口２９６ａ
内、ならびに、第１の導体２６０ａ〜２６０ｃの最終部
分２６４、２６５と第２の導体２７０ａ〜２７０ｄの第
２のセグメント２７４との交差区域間に延出する抵抗性
材料の層部分は好ましくは、部分２６４、２６５と第２
のセグメント２７４との間の電流の流れ方向に通常平行
な第１の軸Ａ１に沿った実質的に一定の断面積を有す
る、図１４参照。電流の流れ方向において各加熱要素２
１２の断面積は変化しないので、各加熱要素２１２の略
均一な加熱が起こるものと考えられる。

【００６４】本発明においては、加熱要素の上面、すな
わちインク含有チャンバに最も近接する面を通る電流の
流れは、略垂直な軸に沿って生じるので、各加熱要素２
１２は第１の軸Ａ１に略直交する第２の軸Ａ２に沿った
実質的に不均一な断面積を有する。したがって、加熱さ
れるゾーン、すなわち加熱要素区域２１１ａ〜２１１ｄ
の加熱要素２１２は、円形状のインクに面する面を有す
るように円筒形状であってよい。加熱されるゾーンはま
た、環状のインクに面する面を有するように中空円筒で
あってもよい。加熱されるゾーンの形状は、開口２９６
ａの形状によって決定される。もし開口２９６ａが円形
状であれば、加熱されるゾーンは円筒形状となるであろ
う。もし開口２９６ａが環状であれば、加熱されるゾー
ンは中空円筒形の形状となるであろう。したがって、加
熱されるゾーン又は加熱要素２１２のインクに面する面
は、丸い又は曲線状の区域を有していてもよく、例えば
これらが円形状又は環状の形状であってもよい。これら
はまた四角形又は方形の形状であってもよく、丸い角を
有していてもよい。したがって、各加熱要素２１２は、
インク中の気泡を収縮させる間に生じる激しい衝撃波の
よる加熱要素２１２の損傷を最小限にするように、より
簡単な形状であってよい。各加熱要素２１２の断面積が
電流の流れ方向において実質的に一定であるとき、この
付加された利点が加熱要素の効率を犠牲にすることなく
生じる。

【００６５】２個の第２の導体２７０ａと２７０ｂの各
々の実質的な全体部分、第１の導体２６０ａの開始部分
２６２、第１の導体２６０ｂ、２６０ｃの上方区域３６
１ｂ、３６１ｃ、第２の導体２７０ｂ、２７０ｃの上方
区域３７１ｂ、３７１ｃ、ならびに、中間部分２６３
は、誘電層２９６上に形成される。第２の導体２７０ａ
〜２７０ｄ第２のセグメント２７４は、加熱要素区域２
１１ａ〜２１１ｄを覆って延出する、図９〜図１１、図
１３及び図１４参照。部分２６２、２６３及び区域３６
１ｂ、３６１ｃは、図３の実施態様の主導体６８と本質
的に同じ方法で、かつ主導体６８を形成する上記材料の
一つから形成されてもよい。導体２７０ａ、２７０ｄ及
び区域３７１ｂ、３７１ｃは、図３の実施態様の第２の
導体７０ａ〜７０ｄと本質的に同じ方法で、かつ導体７
０ａ〜７０ｄを形成する上記材料の一つから形成されて
もよい。

【００６６】第１の導体２６０ｂの上方区域３６１ｂ
は、下方区域２６１ｂに接するように、下方区域２６１
ｂ上の点３６１の一つの上方にある誘電層２９６の開口
２９６ａを通って延出する。第１の導体２６０ｃの上方
区域３６１ｃは、下方区域２６１ｃに接するように、下
方区域２６１ｃ上の点３６１の一つの上方にある誘電層
２９６の開口２９６ａを通って延出する。第２の導体２
７０ｂの２個の上方区域３７１ｂは、下方区域２７１ｂ
に接するように、下方区域２７１ｂ上の点３７１の上方
にある誘電層２９６の開口２９６ａを通って延出する。
第２の導体２７０ｃの２個の上方区域３７１ｃは、下方
区域２７１ｃに接するように、下方区域２７１ｃ上の点
３７１の上方にある誘電層２９６の開口２９６ａを通っ
て延出する。各中間部分２６３の第１と第２の脚２６３
ａ、２６３ｂは、最終部分２６４、２６５と係合するよ
うに、対応する最終部分２６４、２６５上の点３６４
ａ、３６５ａを覆って誘電層２９６の開口２９６ａを通
って延出する。第１の導体２６０ｂ部分を形成する中間
部分２６３の中央区域２６３ｃは、下方区域２６１ｂと
係合するように、誘電層２９６の開口２９６ａを通って
延出する。第１の導体２６０ｃ部分を形成する中間部分
２６３の中央区域２６３ｄは、下方区域２６１ｃと係合
するように、誘電層２９６の開口２９６ａを通って延出
する。

【００６７】保護層２９７が、誘電層２９６、ならび
に、第１と第２の導体２６０ａ〜２６０ｃ、２７０ａ〜
２７０ｄの露出部分を覆って加えられる。好ましくは、
この層２９７は、認識された堆積プロセス技術によっ
て、例えばＳｉ３Ｎ４又はＳｉＣから形成される。層２
９７は、約５００オングストローム〜約１０，０００オ
ングストロームの厚さを有していてもよい。

【００６８】保護層２９７が形成された後に、オリフィ
ス・プレート３０が接着剤４０によって層２９７に固定
される。

【００６９】本発明の第４の実施態様により形成された
ヒータチップ３１０を、図１４Ａに示すが、同様の参照
番号は同様の要素を示す。この実施態様では、加熱要素
区域３１１は、第１の導体２６０の最終部分２６４を直
接覆って形成される。第２の層２９６は、加熱要素区域
３１１の部分上を延出する。第２の導体２７０の第２の
セグメント２７４は、加熱要素区域３１１に沿った３個
の離間部分において加熱要素区域３１１と接するよう
に、誘電層２９６を覆って形成され、かつ層２９６内の
３個の開口２９６ａを通って延出する。加熱要素区域３
１１の各離間部分は、加熱要素３１２を含む。

【００７０】本発明の第５の実施態様により形成された
ヒータチップ４１０を、図１５に示す。チップ４１０
は、複数の第１と第２の導体４６０、４７０を備えた主
本体部分４１８を含む。主本体部分４１８は、図３に例
示される実施態様の主本体部分２１８と本質的に同じ方
法で構成される。

【００７１】４個の通常方形の加熱要素区域４１１ａ〜
４１１ｄが、チップ４１０（図９において点線で示され
る）上に設けられる。加熱要素区域４１１ａ〜４１１ｄ
の部分は、抵抗性の加熱要素４１２を形成する。理解を
容易にするため、加熱要素４１２は図１５において四角
の点線によって示される。

【００７２】図１５に例示する実施態様は、３個の第１
の導体４６０ａ〜４６０ｃと４個の第２の導体４７０ａ
〜４７０ｄを備える。第１の導体４６０ａ〜４６０ｃの
各々は、第１と第２の上方部分４６２、４６４、ならび
に、４個の下方の第３の部分４６６ａ〜４６６ｄを含
む。第１の部分４６２の第１の端部４６２ａは、ボンド
パッド４１６に結合される。第２の部分４６４は第１の
部分４６２に対して通常右に傾斜して延出し、第１の部
分４６２と一体化される。第２の部分４６４が接続され
る４個の第３の部分４６６ａ〜４６６ｄの各々は下方に
延出し、かつ４個の第２の導体４７０ａ〜４７０ｄの異
なる一つに整列して位置する。このように、４個の第２
の導体４７０ａ〜４７０ｄの各々は上方に位置し、第１
の導体４６０ａ〜４６０ｃの各々の第３の部分の一つに
整列して位置する。

【００７３】図９の実施態様における誘電層２９６と同
方法と材料から形成される第２の誘電層２９６は、第１
と第２の部分４６２、４６４と第３の部分４６６ａ〜４
６６ｄの間に位置する。加熱要素区域４１１ａ〜４１１
ｄが第２の誘電層上に形成される。誘電層２９６内の開
口２９６ａと同様の開口（不図示）が、第２の誘電層内
に形成される。第２の部分４６４の各々は、対応する４
個の第３の部分４６６ａ〜４６６ｄに接するように、第
２の誘電層内の４個の開口を通って延出する。同様に、
加熱要素区域４１１ａ〜４１１ｄは、第３の部分４６６
ａ〜４６６ｄに接するように、第２の誘電層内の開口を
通って延出する。加熱要素区域４１１ａ〜４１１ｄは、
例示された実施態様では方形であるが、他の形状であっ
てもよい。しかしながら、第２の部分４６４が第３の部
分４６６ａ〜４６６ｄに接するために、第２の誘電層内
の開口を通って延出する位置に、区域４１１ａ〜４１１
ｄが配置されるように、この区域４１１ａ〜４１１ｄは
第２の誘電層の上面に沿って延出してはならない。

【００７４】第２の導体４７０ａ〜４７０ｄの各々は、
第１と第２の上方部分４８０、４８２と第３の下方部分
４８４とを含む。第２の誘電層は下方部分４８４部分を
覆って延出する。第１と第２の部分４８０、４８２は、
下方部分４８４の向い合う端部に接するように、第２の
誘電層内の開口を通って延出する。第２の部分４８２も
また、加熱要素区域４１１ａ〜４１１ｄに接する。

【００７５】第１と第２の導体４６０ａ〜４６０ｃと４
７０ａ〜４７０ｄの上方部分４６２、４６４、４８０及
び４８２を、これらの上方部分が第２の誘電層の下方に
位置し、かつ、下方部分４６６ａ〜４６６ｄが第２の誘
電層の上面上に形成されるように、主本体部分４１８の
第１の誘電層（不図示）上に形成してもよいことが更に
企図される。

【００７６】図９の実施態様における、第１と第２の導
体２６０ａ〜２６０ｃ、２７０ａ〜２７０ｄの上方と下
方部分ならびに区域は、上方部分と区域が第２の誘電層
２９６の下方に位置し、下方部分と区域が誘電層２９６
上に位置するように、逆にしてもよいことが更にまた企
図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の導体が実線で示されると共に第２の導体
が点線で示されている、本発明の第１の実施態様により
形成されたヒータチップの第１と第２の導体の平面図

【図２】二つの異なるレベルで除去された区域を備えた
オリフィ・スプレートに結合されたヒータチップ部分の
平面図

【図３】図２の区域線３−３に沿った断面図

【図４】本発明の第２の実施態様により形成されたヒー
タチップ部分の平面図

【図５】図４の線５−５に沿った断面図

【図６】図４の線６−６に沿った断面図

【図７】図４の線７−７に沿った断面図

【図８】本発明の第２の実施態様により形成されたチッ
プを通る分解断面図

【図９】第１と第２の導体の上方区域が実線で示される
と共に第１と第２の導体の下方区域が点線で示されてい
る、本発明の第３の実施態様により形成された第１と第
２の導体、ならびにヒータチップの加熱要素区域の平面
図

【図１０】図９の線１０−１０に沿った断面図

【図１１】図９の線１１−１１に沿った断面図

【図１１Ａ】図１１に示されるヒータチップの第２の誘
電層内の修正された開口を示す図

【図１１Ｂ】図１１に示されるヒータチップの第２の誘
電層内の修正された開口を示す図

【図１１Ｃ】図１１に示されるヒータチップの第２の誘
電層内の修正された開口を示す図

【図１２】図９の線１２−１２に沿った断面図

【図１３】図９の線１３−１３に沿った断面図

【図１４】本発明の第３の実施態様により構成されたヒ
ータチップを有するプリントヘッド部分を通る断面図

【図１４Ａ】本発明の第４の実施態様により構成された
ヒータチップを有するプリントヘッド部分を通る断面図

【図１５】本発明の第５の実施態様により構成されたヒ
ータチップの第１と第２の導体の平面図

【符号の説明】

１０，１１０，２１０，３１０，４１０ ヒータチップ １１ａ〜１１ｄ，１１１ａ〜１１１ｄ，２１１ａ〜２１
１ｄ，３１１，４１１ａ〜４１１ｄ 加熱要素区域 １２，１１２，２１２，３１２，４１２ 加熱要素 １６，１１６，２１６，４１６ ボンドパッド １８，１１８，２１８，４１８ 主本体部分 ３２ａ オリフィス ５０ チャンバ ６０ａ〜６０ｆ，１６０ａ〜１６０ｄ，２６０ａ〜２６
０ｃ，４６０ａ〜４６０ｃ 第１の導体 ７０ａ〜７０ｄ，１７０，２７０ａ〜２７０ｄ，４７０
ａ〜４７０ｄ 第２の導体 ６２，１６２ 主導体 ６８，９０，１６８，２９０ 副導体 ６４ａ，７２ａ，１６４ａ，１７２ａ，２６２ａ，２７
２ａ，４６２ａ 第１の端部 １６４ｂ，１７２ｂ，２６２ｂ，２７２ｂ 第２の端部 ９２，１２２，２９２ 第１の誘電層 ９６，１９５，２９６ 第２の誘電層 ９８ 第３の誘電層 ９６ａ，９８ａ，１２２ａ，２９６ａ 開口 １００，１２４ 電流移動層 １２０ 基板 Ｐ１ 第１の面 Ｐ２ 第２の面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アショク・マーシー アメリカ合衆国 40515−1202 ケンタッ キー、レキシントン、ウッドフィールド・ サークル 2376 (72)発明者 ブラッドリー・レオナルド・ビーチ アメリカ合衆国 40505 ケンタッキー、 レキシントン、ホウソーン・レーン 1757

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主本体部分と；該主本体部分上に設けら
   れた少なくとも一つの加熱要素と；を含み、 前記主本体部分が、少なくとも一つの加熱要素にエネル
   ギーを供給するための少なくとも一つの第１の導体と少
   なくとも一つの第２の導体とを備え、 前記第１の導体が第１の平面に位置し、かつ、前記第２
   の導体が前記第１の平面から離間した第２の平面に位置
   する、ヒータチップ。
2. 【請求項２】 前記第１の導体と前記加熱要素との間に
   配置された電流移動層をさらに含む、請求項１に記載の
   ヒータチップ。
3. 【請求項３】 前記第１の導体と前記加熱要素との間に
   絶縁層が位置していない、請求項１に記載のヒータチッ
   プ。
4. 【請求項４】 前記第１の導体が前記加熱要素に接しな
   いようにこれから垂直に離間する、請求項３に記載のヒ
   ータチップ。
5. 【請求項５】 前記第１の導体が主導体と副導体とを含
   む、請求項１に記載のヒータチップ。
6. 【請求項６】 前記主本体部分が、 ベース部分と；該ベース部分を覆って位置し、前記主導
   体が上に形成されている第１の誘電層と；該第１の誘電
   層部分と前記主導体部分とを覆って設けられ、かつ、前
   記副導体が上に形成されている第２の誘電層と；該第２
   の誘電層部分と前記副導体部分とを覆って設けられる第
   ３の誘電層と；該第３の誘電層部分と前記副導体の端部
   領域とを覆って延出し、前記少なくとも一つの加熱要素
   が上に位置し、かつ、電流が前記第１と第２の導体とを
   通って前記加熱要素に流れるように前記第２の導体が前
   記加熱要素まで延出する電流移動層と；をさらに含む、
   請求項５に記載のヒータチップ。
7. 【請求項７】 前記主本体部分が、 第１の側に形成された前記副導体を有し、かつ、該副導
   体が通って延出する開口を備える第１の誘電層と；該第
   １の誘電層部分と前記副導体部分とを覆って延出し、か
   つ、前記主導体が上に形成されている第２の誘電層と；
   前記第１の誘電層の第２の側に位置して前記副導体と係
   合し、前記少なくとも一つの加熱要素が上に位置し、な
   らびに、電流が前記第１と第２の導体を通って前記加熱
   要素に流れるように前記第２の導体が前記加熱要素と接
   する電流移動層と；をさらに含む、請求項５に記載のヒ
   ータチップ。
8. 【請求項８】 前記第１の誘電層と前記電流移動層と
   が、一体化されたフィルム基板を含む、請求項７に記載
   のヒータチップ。
9. 【請求項９】 前記主導体が、ボンドパッドに結合され
   る第１の端部と、前記副導体の第１の端部に結合される
   第２の端部とを有し、かつ、前記副導体が前記加熱要素
   と垂直に配列する端部を有する、請求項５に記載のヒー
   タチップ。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも一つの加熱要素が複数
    の加熱要素を含み、前記少なくとも一つの第１の導体が
    前記第１の平面に位置する複数の第１の導体を含み、な
    らびに、前記少なくとも一つの第２の導体が前記第２の
    平面に位置する複数の第２の導体を含む、請求項１に記
    載のヒータチップ。
11. 【請求項１１】 前記複数の第１と第２の導体が、複数
    の第１の導体列と複数の第２の導体カラムとを有するマ
    トリックスに配列される、請求項１０記載のヒータチッ
    プ。
12. 【請求項１２】 前記主本体部分上に形成された加熱要
    素を含み、かつ、前記複数の加熱要素が前記加熱要素区
    域部分によって形成される、請求項１０に記載のヒータ
    チップ。
13. 【請求項１３】 前記第２の平面が前記第１の平面から
    垂直に離間する、請求項１に記載のヒータチップ。
14. 【請求項１４】 インク滴が噴出される少なくとも一つ
    のオリフィスを有するプレートと；該プレートに結合さ
    れ、かつ、少なくとも一つの加熱要素を備えた主本体部
    分を含むヒータチップを含み、 前記主本体部分が、前記少なくとも一つの加熱要素にエ
    ネルギーを供給するための少なくとも一つの第１の導体
    と少なくとも一つの第２の導体とを備え、かつ、前記第
    １の導体は前記第２の導体から離間する、インク・ジェ
    ット・プリントヘッド。
15. 【請求項１５】 前記少なくとも一つの加熱要素が複数
    の加熱要素を含む、請求項１４に記載のインク・ジェッ
    ト・プリントヘッド。
16. 【請求項１６】 前記プレートの区域と前記ヒータチッ
    プ部分とが、複数のインク含有チャンバを形成し、前記
    インク含有チャンバの各々がこれに連結する前記加熱要
    素の一つを有するように前記複数の加熱要素が前記ヒー
    タチップ上に位置する、請求項１５に記載のインク・ジ
    ェット・プリントヘッド。
17. 【請求項１７】 前記ヒータチップが前記主本体部分上
    に形成された加熱要素をさらに含み、かつ、前記少なく
    とも一つの加熱要素が前記加熱要素区域の一部分によっ
    て成形される、請求項１４に記載のインク・ジェット・
    プリントヘッド。
18. 【請求項１８】 前記第１の導体が主導体と副導体とを
    含む、請求項１４に記載のインク・ジェット・プリント
    ヘッド。
19. 【請求項１９】 前記主本体部分が、 ベース部分と；該ベース部分を覆って位置し、前記主導
    体が上に形成されている第１の誘電層と；該第１の誘電
    層部分と前記主導体部分とを覆って設けられ、かつ、前
    記副導体が上に形成されている第２の誘電層と；該第２
    の誘電層部分と前記副導体部分とを覆って設けられる第
    ３の誘電層と；該第３の誘電層部分と前記副導体の端部
    領域とを覆って延出し、前記少なくとも一つの加熱要素
    が上に位置し、かつ、電流が前記第１と第２の導体とを
    通って前記加熱要素に流れるように前記第２の導体が前
    記加熱要素まで延出する電流移動層と；をさらに含む、
    請求項１８に記載のインク・ジェット・プリントヘッ
    ド。
20. 【請求項２０】 前記主本体部分が、 第１の側に形成された前記副導体を有し、かつ、該副導
    体が通って延出する開口を備える第１の誘電層と；該第
    １の誘電層部分と前記副導体部分とを覆って延出し、か
    つ、前記主導体が上に形成されている第２の誘電層と；
    前記第１の誘電層の第２の側に位置して前記副導体と係
    合し、前記少なくとも一つの加熱要素が上に位置し、な
    らびに、電流が前記第１と第２の導体を通って前記加熱
    要素に流れるように前記第２の導体が前記加熱要素と接
    する電流移動層と；をさらに含む、請求項１８に記載の
    インク・ジェット・プリントヘッド。
21. 【請求項２１】 前記主導体が、ボンドパッドに結合さ
    れる第１の端部と、前記副導体の第１の端部に結合され
    る第２の端部とを有し、かつ、前記副導体が前記加熱要
    素の近くに位置する第２の端部をさらに含む、請求項１
    ８に記載のインク・ジェット・プリントヘッド。
22. 【請求項２２】 前記少なくとも一つの加熱要素が複数
    の加熱要素を含み、前記少なくとも一つの第１の導体が
    第１の平面に位置する複数の第１の導体を含み、ならび
    に、前記少なくとも一つの第２の導体が前記第１の平面
    から垂直に離間する第２の平面に位置する複数の第２の
    導体を含む、請求項１４に記載のインク・ジェット・プ
    リントヘッド。
23. 【請求項２３】 前記複数の第１と第２の導体がマトリ
    ックスに配列される、請求項２２に記載のインク・ジェ
    ット・プリントヘッド。
24. 【請求項２４】 前記プリントヘッドがインク・ジェッ
    ト・プリント・カートリッジの一部を形成する、請求項
    １４に記載のインク・ジェット・プリントヘッド。
25. 【請求項２５】 前記プリント・カートリッジがインク
    を充填した容器をさらに含む、請求項２４に記載のイン
    ク・ジェット・プリントヘッド。
26. 【請求項２６】 前記容器がインクを再充填できる、請
    求項２５に記載のインク・ジェット・プリントヘッド。
27. 【請求項２７】 主本体部分と；該主本体部分上に設け
    られた少なくとも一つの抵抗体と；を含み、 前記主本体部分が、少なくとも一つの抵抗体にエネルギ
    ーを供給するための少なくとも遺つの第１の導体と少な
    くとも一つの第２の導体、ならびに前記第１の導体と前
    記抵抗体との間に位置する電流移動層とを備え、該電流
    移動層が実質的に非熱伝導性である、チップ。
28. 【請求項２８】 前記電流移動層が約０．１Ｗ／ｍ℃〜
    １５Ｗ／ｍ℃の熱伝導率を有する、請求項２７に記載の
    チップ。
29. 【請求項２９】 前記第１の導体が主導体と副導体とを
    含む、請求項２７に記載のチップ。
30. 【請求項３０】 前記主本体部分が、 ベース部分と；該ベース部分を覆って位置し、前記主導
    体が上に形成されている第１の誘電層と；該第１の誘電
    層部分と前記主導体部分とを覆って設けられ、かつ、前
    記副導体が上に形成されている第２の誘電層と；該第２
    の誘電層部分と前記副導体部分とを覆って設けられる第
    ３の誘電層と；をさらに含み、 前記電流移動層が前記第３の誘電層部分と前記副導体の
    端部領域とを覆って延出し、前記少なくとも一つの抵抗
    体が前記電流移動層上に位置し、電流が前記第１と第２
    の導体とを通って前記抵抗体に流れるように前記第２の
    導体が前記抵抗体まで延出する、請求項２９に記載のチ
    ップ。
31. 【請求項３１】 前記主本体部分が、 第１の側に形成された前記副導体を有し、かつ、該副導
    体が通って延出する開口を備える第１の誘電層と；該第
    １の誘電層部分と前記副導体部分とを覆って延出し、か
    つ、前記主導体が上に形成されている第２の誘電層と；
    を更に含み、 前記電流移動層が、前記第１の誘電層の第２の側に位置
    して前記副導体と係合し、前記少なくとも一つの抵抗体
    が前記電流移動層上に位置し、電流が前記第１と第２の
    導体を通って前記抵抗体に流れるように前記第２の導体
    が前記抵抗体と接する、請求項２９に記載のチップ。
32. 【請求項３２】 前記第１の誘電層と前記電流移動層と
    が、一体化されたフィルム基板を含む、請求項３１に記
    載のチップ。
33. 【請求項３３】 前記少なくとも一つの抵抗体が複数の
    抵抗体を含み、前記少なくとも一つの第１の導体が複数
    の第１の導体を含み、ならびに、前記少なくとも一つの
    第２の導体が複数の第２の導体を含む、請求項２７に記
    載のチップ。
34. 【請求項３４】 前記複数の第１と第２の導体がマトリ
    ックスに配列される、請求項３３に記載のチップ。
35. 【請求項３５】 前記第１の導体と前記抵抗体との間に
    絶縁層が位置していない、請求項２７に記載のチップ。
36. 【請求項３６】 主本体部分と；該主本体部分上に設け
    られた複数の加熱要素と；を含み、 前記主本体部分がマトリックスに配列るされた複数の第
    １と第２の導体を備え、前記導体が前記複数の加熱要素
    にエネルギーを供給する、ヒータチップ。
37. 【請求項３７】 前記第１の導体が、前記加熱要素に接
    しないようにこれらから垂直に離間する、請求項３６に
    記載のヒータチップ。
38. 【請求項３８】 前記第１の導体が前記第２の導体から
    垂直に離間する、請求項３６に記載のヒータチップ。
39. 【請求項３９】 前記主本体部分上に形成された加熱要
    素区域をさらに含み、前記複数の加熱要素が前記加熱要
    素区域部分によって形成される、請求項３６に記載のヒ
    ータチップ。