具有薄膜層疊片的全集成熱噴墨列印頭的製作方法

2023-07-02 09:14:36 1

專利名稱：具有薄膜層疊片的全集成熱噴墨列印頭的製作方法
本申請是美國專利申請流水號09/033，504(申請日1998年3月2日，發明名稱為「具有集成散熱片的流體噴射列印頭」，發明人是ColinDavis等)、美國專利申請流水號09/314，551(申請日1999年5月19日，發明名稱為「固態噴墨列印頭及生產方法」，發明人是TimothyWeber等)的部分後續申請，而以上兩件申請又是美國專利申請流水號08/597，746(申請日1996年2月7日)和美國專利申請流水號09/033，987(申請日1998年3月2日，發明名稱為「直接成像的聚合物流體噴射孔」，發明人是Chien-HuaChen，Naoto Kamamura等)的部分後續申請。以上申請被轉讓給本申請的受讓人，並且被收作本文參考文獻。
本發明涉及噴墨印表機，更具體地講，涉及用於噴墨印表機的一體化列印頭。
噴墨印表機通常具有一個安裝在一個支架上的列印頭，該支架前後掃描地通過輸入該印表機的一張紙的寬度。來自位於所述支架上或位於該支架外部的油墨容器的油墨被輸入位於所述列印頭上的噴墨腔中。每一個噴墨腔包括一個噴墨元件，如加熱電阻器或壓電元件，該元件是獨立尋址的。給一個噴墨元件供能會導致一個墨滴通過一個噴口噴出，以便在所述媒介上形成一個小點。這些小點的圖案形成一個圖象或文字。
隨著像點解析度(每英寸上的點數)因工作頻率的增加而增加。所述工作元件產生更多的熱量。需要將這些熱量驅散。熱量的驅散是通過被噴射的油墨和列印頭基片吸收來自噴墨元件的熱量共同完成的。所述基片甚至能夠通過向所述列印頭輸送油墨而冷卻。
有關一種特定類型列印頭和噴墨印表機的其它信息可以參見US5，648，806，該專利的名稱是「用於高解析度噴墨印表機的寬幅噴口排列的穩定基片結構」，發明人是Steven Steinfield等，該專利被轉讓給本受讓人，並被收作本文參考文獻。
隨著列印頭解析度和列印速度的提高以便滿足消費市場的需求，需要有新的列印頭生產技術和結構。因此，需要一種改進的列印頭，該列印頭至少具有以下特徵以高的工作頻率適當吸收來自所述噴墨元件的熱量；以最低流回量用適當的再填充速度對噴墨腔進行再填充；最大限度地降低相鄰噴墨腔之間的相互幹擾；能忍受油墨中的顆粒；提供高的列印解析度；能夠精確對齊噴口和噴墨腔；提供精確的和可預測的墨滴軌跡；生產較簡單而且造價較低；並且性能可靠。
本發明披露了一種用集成電路技術生產的一體化列印頭。在矽基片的上表面設置包括電阻層在內的若干薄膜層。對以上各層進行蝕刻，以便提供通向所述加熱電阻器元件的導電接頭。可以用壓電元件取代所述電阻元件。一個位於所述加熱電阻器下面的選擇性的導熱層吸收來自所述加熱電阻器的熱量，並將該熱量傳給所述矽基片和油墨的組合體。
至少為每一個噴墨腔設置一個通過所述薄膜層的輸墨孔。
在所述基片的下表面蝕刻一個槽，以便油墨能流入該槽，並通過設在所述薄膜層上的輸墨孔進入每一個噴墨腔。該槽在接近輸墨孔處的基片部分被全部蝕刻掉，從而在輸墨孔附近構成了一疊片。在一實施方案中，該疊片支承噴墨元件。
在所述薄膜層的上表面形成一個有孔層，以便形成噴口和噴墨腔。在一種實施方案中，可以用光界定材料生產所述有孔層。
公開了各種薄膜結構以及各種輸墨裝置和有孔層。
所得到的全集成熱噴墨列印頭可以很高的精度生產，因為整個結構是一體化的，滿足了下一代列印頭的要求。


圖1是一種列印盒的實施方案的透視圖，該列印盒可採用本文所披露的任一種列印頭。
圖2是本發明列印頭的一種實施方案的部分去掉的透視圖。
圖3是圖2所示列印頭底側的透視圖。
圖4是沿圖2中線4-4的橫剖視圖。
圖5是圖2所示列印頭的倒置示意圖，具有透明的有孔層。
圖6是另一種實施方案的列印頭一部分倒置示意圖。
圖7是沿圖6中線7-7的透視剖視圖。
圖8是沿圖7中線8-8的橫剖視圖。
圖9是表示圖8所示列印頭實施方案上的單個噴墨腔的一部分的更詳細結構的倒置示意圖。
圖10A-10F是在生產工藝的各個階段圖8所示列印頭的橫剖視圖。
圖11是列印頭的第二種實施方案的橫剖視圖。
圖12是可以安裝本發明列印頭的常規噴墨印表機的透視圖，以便在媒介上列印。
圖1是可以採用本發明列印頭結構的一種類型噴墨列印盒10的透視圖。圖1中的列印盒10是在其主體12中含有大量油墨類型的，但另一種合適的列印盒可以是從外部墨源接收油墨類型的，所述墨源安裝在列印頭上或者通過一個管與該列印頭連接。
將油墨輸送給列印頭14。列印頭14(將在下文進一步說明)將油墨輸入噴墨腔，每一個噴墨腔包括一個噴墨元件。給觸點16提供電信號，以便單獨給所述噴墨元件供能，通過相關的噴口18噴射一個墨滴。常規列印盒的結構和操作是眾所周知的。
本發明涉及列印盒的列印頭部分，或可以永久性安裝在印表機上的列印頭，因此，它獨立於為該列印頭提供油墨的輸墨系統。本發明還獨立於採用該列印頭的特定印表機。
圖2是沿圖1中線2-2的圖1所示列印頭一部分的橫剖視圖。儘管一個列印頭可能有300或更多噴口和相關的噴墨腔，為了理解本發明，僅需要對一個噴墨腔進行詳細說明。本領域技術人員還可以理解的是，將很多列印頭設置在一個矽片上，然後用常規技術彼此分開。
在圖2中，在矽基片20上設置了各種薄膜層22(將在下文進一步說明)。所述薄膜層22包括電阻層，用於形成電阻器24。其它的薄膜層起著各種作用，如提供與基片20的電絕緣，提供從所述加熱電阻器元件到基片20的導熱通道，和提供通向所述電阻器元件的電導體。圖中示出了一個導電體25通向電阻器24的一端。一個類似的導電體通向電阻器的另一端。在實際實施方案中，一個腔室中的電阻器和導電體被重疊的各層遮住。
所形成的輸墨孔26完全通過薄膜層22。
將一個有孔層28放置在薄膜層22的表面，並進行蝕刻，以便形成噴墨腔30，每一電阻器24對應一個腔室。還要在有孔層28上形成一個集流腔32，以便為一排噴墨腔30提供共同的油墨通道。集流腔32的內部邊緣用虛線33表示。噴口34可以用掩模和雷射燒蝕通過常規光刻技術形成。
對矽基片20進行蝕刻，以便形成沿著所述成排的輸墨孔26的長度分布的槽36，使來自油墨容器的油墨38可以進入輸墨孔26，從而為噴墨腔30輸送油墨。
在一種實施方案中，每一個列印頭大致為1/2英寸長，並包括兩排偏置的噴口，每一排包括150個噴口，每一個列印頭共有300個噴口。因此，該列印頭沿著所述噴口排的方向移動一次可以產生每英寸600個點(dpi)的解析度，通過多次可以更高的解析度列印。還可以沿著列印頭的掃描方向列印出更高的解析度。使用本發明可以獲得1200或更高dpi的解析度。
在操作中，為加熱電阻24提供電信號，由此將一部分油墨蒸發，在噴墨腔30中形成氣泡。該氣泡通過相關的噴口34將墨滴推進到媒介上。然後通過毛細作用對該噴墨腔進行再填充。
圖3是圖2所示列印頭底部的透視圖，表示槽36和輸墨孔26。在圖3所示特定實施方案中，由一個槽36提供通向兩排噴墨孔26的通道。
在一種實施方案中，每一個輸墨孔26的大小小於噴口34的大小，以便通過輸墨孔26對油墨中的顆粒進行過濾，並且不會堵塞噴口34。輸墨孔26的堵塞對腔30再填充速度的影響很小，因為有多個輸墨孔26為每一個噴墨腔30輸墨。在一種實施方案中，噴墨孔26的數量多於噴墨腔30的數量。
圖4是沿圖2中線4-4的橫剖視圖。圖4表示所述單個的薄膜層。在圖4所示具體實施方案中，所示出的矽基片20的該部分大約10微米厚。該部分被稱為連接部分。整個矽基片20大約為675微米厚。
用常規技術在矽基片20上形成一個厚度為1.2微米的場氧化物層40。然後將一個厚度為0.5微米的磷矽酸鹽玻璃(PSG)層42覆蓋在氧化物層40上。
可以用一個硼PSG或硼原矽酸四乙酯(BTEOS)層取代層42，不過要用類似於對層42進行蝕刻的方法進行蝕刻。
然後在PSG層42上形成一個厚度為0.1微米的電阻層，例如，鋁化鉭(TaAl)。還可以使用其它已知的電阻層。所述電阻層在蝕刻之後形成電阻器24。PSG層42和氧化物層40在電阻器24和基片20之間形成電絕緣，在對基片20進行蝕刻時提供一個蝕刻阻擋層，並為超出部分45提供機械支撐。PSG和氧化物層還能對用於連接供能信號於電阻器24的電晶體(未示出)的多晶矽門進行絕緣。
要讓背面掩模(用於形成槽36)與輸墨孔26完全對齊是困難的。因此，將生產工藝設計成形成一個可變的超出部分45，而不是冒讓基片20幹涉輸墨孔26的危險。
在圖4中沒有示出，但從圖2中可以看到，有一個諸如鋁-銅合金的成型金屬層覆蓋在電阻層上，以便為電阻器提供電氣連接。將跡線刻入AlCu和TaAl，以便形成第一電阻器尺寸(例如，寬度)。通過對AlCu層進行蝕刻導致一個電阻部分與AlCu跡線的兩端接觸形成第二電阻器尺寸(例如，長度)。這種生產電阻器和導電體的技術在本領域中是眾所周知的。
在電阻器24和AlCu金屬層上形成一個厚度為0.5微米的氮化矽(Si3N4)層46。該層提供絕緣和鈍化作用。在沉積氮化矽層46之前，對PSG層42進行蝕刻，從輸墨孔26中回撤PSG層42，以使其不與任何油墨接觸。這樣做是重要的，因為PSG層42容易受到某些油墨和用於形成槽36的腐蝕劑的影響。
回刻一層以便防止該層接觸油墨的做法還可用於列印頭上的多晶矽層和金屬層。
在氮化物層46上形成一個厚度為0.25微米的碳化矽(SiC)層48，以便提供額外的絕緣和鈍化作用。現在由氮化物層46和碳化物層48保護PSG層42不受油墨和蝕刻劑的影響。還可以用其它非導電層取代氮化物和碳化物層。
對碳化物層48和氮化物層46進行蝕刻，露出AlCu跡線部分，以便與隨後形成的接地線(在圖4的部位之外)接觸。
在碳化物層48的上面形成一個厚度為0.6微米的鉭(Ta)的粘接層50。所述鉭還在電阻器元件上起著空泡氣蝕保護層的作用。層50通過氮化物/碳化物層上的開口接觸AlCu導電跡線。
將金(未示出)沉積在鉭層50上，並進行蝕刻，以便形成與AlCu跡線中的某一個形成電連接的接地線。所述導電器可以是常規類型的。
還可將AlCu合金和金導電體連接到設在所述基片表面的電晶體上。所述電晶體披露於上文提到過的US5，648，806中。所述導電體可以止於沿著基片20的邊緣的電極處。
一個軟性電路(未示出)具有連接在所述基片20上的電極上的導電體，並止於該印表機電氣連接的接觸板16(圖1)。
通過對所述薄膜層進行蝕刻形成輸墨孔26。在一種實施方案中，使用一個輸墨孔掩模。在另一種實施方案中，在對各個薄膜層進行成型時採用若干掩模和蝕刻步驟。
在蝕刻槽36之後，沉積並成型有孔層28。在另一種實施方案中，槽的蝕刻是在有孔層加工之前進行。有孔層28可以由被稱為SU8的紡織的環氧樹脂製成。在一種實施方案中所述有孔層的厚度大約為20微米。
為了更好地將熱量從基片20傳到油墨，如果必要可以沉積一背面金屬層。
圖5是圖2所示結構的倒置視圖。有關元件的尺寸如下輸墨孔26為10微米×20微米；噴墨腔30為20微米×40微米；噴口34的直徑為16微米；加熱電阻器24為15微米×15微米；而集流腔32的寬度為大約20微米。以上尺寸可以根據所使用的油墨、工作溫度、列印速度、期望的解析度和其它因素而變化。
圖6是列印頭的另一種實施方案的一部分的倒置視圖。在該列印頭上，不存在油墨集流腔。輸送到每個噴墨腔的油墨是由兩個專門的輸墨孔提供的。該列印頭的其它視圖在圖7、8和9中示出。在所示實施方案中，輸墨孔的數量為加熱電阻器數量的2倍。在另一種實施方案中，每一個噴墨腔具有一個或更多的專用輸墨孔。
在圖6中，噴墨腔60的外形與加熱電阻器62、噴口64(該噴口的較小的直徑用虛線表示)和輸墨孔66和67一起示出。輸墨孔66和67被設計成小於噴口64，以便在任何顆粒到達腔室60之前將其過濾。如果顆粒堵塞一個輸墨孔，另一個輸墨孔的大小能夠以接近工作頻率的速度對腔室60進行適當再填充。
圖7是沿圖6中線7-7的橫剖透視圖，表示一個噴墨腔60。
在圖7中，在矽基片70上設置若干薄膜層72(在圖8中示出)，包括電阻層和AlCu合金層，對其進行蝕刻以及形成加熱電阻器62。所示出的AlCu導電體63通向電阻器62。
產生透過薄膜層72的輸墨孔67，以便延伸到矽基片70的表面。然後在薄膜層72上設置有孔層74，以便形成噴墨室60和噴口64。對矽基片70進行蝕刻，以便形成沿成排的噴墨腔的長度分布的槽76。可以在有孔層之前形成槽76。所示的來自油墨容器的油墨78流入槽76，通過輸墨孔67並進入腔60。
圖8是沿圖6中線8-8的橫剖視圖，表示腔室60的一半。其另一半與圖8對稱。與第一種實施方案不同，圖8的結構使用一個位於加熱電阻器下面的金屬層排出電阻器的熱量，並將該熱量轉移到所述基片和油墨本身，而在第一種實施方案中，矽基片20的一部分直接位於加熱電阻器下面，以便散發來自電阻器的熱量。
在形成槽76之前，在矽基片70上形成厚度為1.2微米的氧化物絕緣層90(圖7)。在圖8中示出的是形成槽76之後的部分列印頭，因此在視場內未示出基片70。
然後將厚度為0.5微米的PSG層92沉積在氧化物層90上。正如結合圖4說明時所述，所述氧化物和PSG層在加熱電阻器和下部導電層之間提供電絕緣和導熱性，並在槽76刻出之後在其餘的矽基片部分之間的連接部分提供加強的機械支撐。另外，如上文所述，將PSG層92從輸墨孔67上抽回，以避免與油墨接觸，否則油墨會與PSG發生反應。
在PSG層92上形成一個厚度為0.1微米的TaAl電阻層。在所述TaAl層上形成一個AlCu層(未示出)。按上文所述形成各個加熱電阻器62和導電體63(圖7)的方法對TaAl和AlCu進行蝕刻。
然後在電阻器62和AlCu導電體上形成一個厚度為0.5微米的氮化物層96，接著再形成一個厚度為0.25微米的碳化矽層98。對所述氮化物/碳化物層進行蝕刻，以便露出部分AlCu導電體。
然後沉積一厚度為0.6微米的鉭粘接劑層100，接著是一個金導電層，然後對這兩層進行蝕刻，以便形成與某個AlCu導電體呈電接觸的金導電體，該AlCu導電體通向加熱電阻器62並最終止於沿所述基片邊緣分布的結合板。在一種實施方案中所述金導電體是接地線。
然後蝕刻透過薄膜層的輸墨孔67(或者在生產所述薄膜層期間成型)。然後設置有孔層74，並進行蝕刻，形成腔60和噴口64。噴口64還可以通過雷射燒蝕成型。
然後對基片70的背面(圖7)進行沉積，並使用TMAH蝕刻劑進行蝕刻，以形成沿著一排噴墨腔60的長度分布的槽76。可以使用若干蝕刻技術，溼或幹技術中的任一種。幹蝕刻劑的例子包括XeF2和SiF6。合適的溼蝕刻劑的例子包括乙二胺磷苯二酚(EDP)，氫氧化鉀和TMAH。還可以使用其它蝕刻劑。可將上述蝕刻劑中的任一種或其組合用於本申請。
槽76可以具有大約為一個噴墨腔的寬度或者可以具有包括若干排噴墨腔的寬度。所述槽可以在所述生產工藝的任何時間成型。
在形成槽76之後，在矽片的背面在氧化物層90上面形成一個厚度為0.1微米的鉭粘接劑層101，然後在粘接劑層101上形成一個厚度為1.5微米的諸如金(Au)的導熱層102。接下來在導熱層102上再形成一個厚度為0.1微米的鉭粘接劑層103。
圖9是用在圖6所示列印頭上的噴墨腔60的一半的倒置視圖。圖9表示對各層的蝕刻，並且與圖8結合閱讀。從輸墨孔67開始，由氧化物和鈍化層90、96和98形成一個大約2微米長的疊層。該疊層的長度還可以為其它尺寸，例如1-100微米。所示的鉭100(用作金導體的粘接層)超出PSG層92一微米，並顯示PSG層92超出電阻器62二微米。
圖10A-10F是在圖8所示列印頭的生產期間的各個步驟的矽片的一部分的橫剖視圖。除非另有說明，使用常規沉積、掩模、和蝕刻步驟。
在圖10A中，將具有結晶方向(111)的矽基片70放置在一個真空室中。讓場氧化物90以常規方式生成。然後用常規技術沉積PSG層92。圖10A表示用常規光刻技術在PSG層92上形成掩模110。然後用常規活性離子蝕刻(RIE)對PSG層92進行蝕刻，將PSG層92從隨後形成的噴墨孔上回撤。
在圖10B中，將掩模110去掉，並將一個TaAl的電阻層111沉積在矽片表面。然後在TaAl上沉積一個AlCu的導電層112。沉積一個第一掩模113，並用常規光刻技術成型，用常規IC生產技術對導電層112和電阻層111進行蝕刻。使用另一個掩模和蝕刻步驟(未示出)，以便按上文所述方式去掉覆蓋在加熱電阻器62上的AlCu部分。所得到的導體AlCu位於圖10A-F的視野之外。
在圖10C中，用常規技術在矽片上面沉積鈍化層、氮化物層96和碳化物層98。然後對鈍化層進行掩模(在視野之外)並利用常規技術蝕刻，以便露出AlCu導電跡線的一部分，與隨後的金導電層形成電接觸。
然後在矽片上沉積一個鉭粘接劑層100和金導電層114，用第一掩模115保護，並用常規技術蝕刻，以便形成接地線，該接地線止於沿所述基片邊緣的粘接板。第二掩模(未示出)去掉了Ta粘接劑層100上的部分金，如覆蓋在加熱器部位上的金。
圖10D表示在圖10C中的步驟之後所得到的結構，使掩模116露出待蝕刻的薄膜層的一部分，以便形成輸墨孔。另外，在成型各個薄膜層時可以使用多個掩模和蝕刻步驟，以便刻出所述輸墨孔。
圖10E表示在對所述薄膜層進行蝕刻之後的結構。所述薄膜層是使用各向異性的蝕刻劑蝕刻的。這種輸墨孔蝕刻工藝可以是若干種蝕刻劑的組合(RIE或溼型)。輸墨孔67可以與被成型的薄膜一起在生產期間用一種蝕刻劑生產。孔67可以用一個掩模和蝕刻步驟形成或者用一系列蝕刻步驟形成。所有蝕刻都可以使用常規IC生產技術。
然後用常規技術對矽片的背面進行掩模，露出油墨槽部分76(參見圖7)。槽76是用溼蝕刻工藝用四甲胺氫氧化物(TMAH)作為蝕刻劑蝕刻的，以便形成傾斜的形狀。還可以使用其它溼各向異性的蝕刻劑。(參見U.Schnakenberg等，用於矽微加工的TMAHW蝕刻劑，技術文摘，第六屆固態傳感器和致動器國際會議(換能器91)，加州，舊金山，1991年6月24-28日，815-818頁)。所述溼蝕刻劑將形成傾斜的槽76。槽76可以延長列印頭的長度或者為了改善列印頭的機械強度，僅僅延伸位於噴墨腔60下面的列印頭的一部分長度上。如果考慮到所述基片與油墨反應的話，可以在所述基片上沉積一個鈍化層。
在圖10F中，將鉭粘接劑層101迅速蒸發或者噴在所述基片下表面，然後再沉積金導熱層102和另一個鉭層103。這些層起著導熱層的作用，並提供連接部分的機械強度。
圖10F還表示有孔層74的成型。在一種實施方案中，有孔層74是可以光學成像的材料，如SU8。有孔層74可以是重疊、網狀或紡織物。所述噴墨腔和噴口是通過光刻技術形成的。
在圖8中示出了對有孔層74進行蝕刻以後所得到的結構。有孔層74還可以用兩步驟形成，對第一層進行成型，以便形成油墨腔，對第二層進行成型以便形成噴口。
然後對所得到的矽片進行切割，形成單個列印頭，然後將用於為該列印頭上的導電體提供電力入口的軟性電路(未示出)連接在位於所述基片邊緣的連接板上，然後將所得到的組件固定在塑料列印盒上，如圖1所示，並使該列印頭相對列印盒主體密封，以防止油墨洩露。
圖11是類似於圖4所示列印頭的第二種實施方案的一部分的橫剖視圖，所不同的是位於矽片上的槽並沒有從頭到尾蝕刻到薄膜層。相反，對大塊的矽120進行局部蝕刻，在加熱電阻器24下面形成一個薄的矽粘接部分。為了達到這一目的，在沉積薄膜層之前，用掩模對矽片的正面進行造型，以便露出位於所述槽部位的矽面，對槽的部位不進行徹底的蝕刻。然後用諸如硼的P-型摻雜劑對暴露的部分進行摻雜，達到大約1-2微米的深度。該深度可以高達15微米或更深。然後將掩模去掉。用背面硬掩模限定要進行槽蝕刻的部位。然後對矽片的背面進行TMAH蝕刻工藝，該工藝僅蝕刻未摻雜的矽部分。位於槽部位的矽部分的厚度為大約10微米，現在該部位位於電阻器24上面。
可以用類似工藝形成圖4中的薄矽連接部分。
與圖4中編號相同的薄膜層可能是相同的，並且隨後用類似於上文所述工藝成型。有孔層122可以與圖8所示有孔層相同。
圖11所示列印頭的一個優點是位於電阻器24下面的矽可以傳導來自電阻器24的熱量。
集成電路生產領域的技術人員可以理解用於生產本文所述列印頭結構的各種技術。所述薄膜層及其厚度可以改變，某些層可以去掉，而仍然能獲得本發明的優點。
圖12表示可採用本發明的噴墨印表機130的一種實施方案。除本發明以外，還可用噴墨印表機的多種其它設計。有關噴墨印表機的更多細節參見授予Norman Pawlowski等的US5，852，459中，該專利被收作本文參考文獻。
噴墨印表機130包括一個裝紙張134的輸入盤132，用滾子137向前輸送所述紙張通過列印區135，以便在它上面列印。紙134然後向前到達輸出盤136。由一個活動列印支架138支撐列印盒140-143，這些列印盒分別列印藍綠色(C)、黑色(K)、深紅色(M)、和黃色(Y)油墨。
在一種實施方案中，將裝在可更換的油墨支架146中的油墨通過柔性輸墨管148輸送給相關的列印盒。所述列印盒還可以是這種類型的它裝有大量流體，並可以再填充或不能再填充。在另一種實施方案中，所述墨源與所述列印頭部分分開，並可分離地安裝在列印架138上的列印頭上。
列印架138通過常規傳動帶和滑輪系統沿著掃描軸線運動，並沿著滑動杆150滑動。在另一種實施方案中，該列印架是固定的，並由一排固定列印盒在運動的紙張上列印。
來自常規外置計算機(例如，PC)的列印信號由印表機130處理，以便產生一個待列印的點的位圖。然後將該位映像轉換成列印頭的工作信號。在列印時，當列印架138沿著掃描周線向後和向前運動時的位置是由一個光學編碼器條確定的，通過列印架138上的光電元件檢測，導致每一個列印盒上的多個噴墨元件在列印架掃描期間的合適時間選擇性地工作。
所述列印頭可以使用電阻、壓電、或其它類型的噴墨元件。
當列印架138上的列印盒掃描通過紙張時，通過列印盒重疊而列印出一行行字符，在經過一次或幾次掃描之後，紙張134沿著朝向輸出盤136的方向移動，並且列印架138繼續掃描。
本發明同樣適用於其它列印系統(未示出)，該系統使用另一種媒介和/或列印頭移動機構，如採用了磨擦輪、輸送輥、或滾筒或真空帶技術來支撐並相對列印頭組件移動列印媒介的裝置。採用磨擦輪設計，用一個磨擦輪和夾緊輥沿著一條軸線向後和向前移動所述介質，同時攜帶一個或幾個列印頭組件的列印架沿著垂直軸線方向掃描通過所述媒介。對於滾筒印表機設計而言，將所述媒介安裝在一個旋轉滾筒上，該滾筒沿一個軸線旋轉，同時由一個列印架攜帶一個或幾個列印頭組件沿一條垂直軸線掃描通過所述媒介。在滾筒或磨擦輪設計中，掃描通常不是圖12所示系統那樣以向後和向前方式進行。
可以在一個基片上設置多個列印頭。另外，可將一排列印頭分布在一張紙的整個寬度上，這樣就不需要所述列印頭的掃描；只是所述紙張垂直於所述排列移動。
位於所述支架上的其它列印盒可以包括其它顏色或定色劑。
儘管業已對本發明的特定實施方案進行了圖示和說明，本領域技術人員顯而易見的是，可以在不超出本發明廣義範圍的前提下進行改變和改進，因此，所附權利要求書用來包括落入本發明實際構思和範圍內的所有上述改變和改進。
權利要求
1．一種列印裝置，包括一個列印頭，包括一個列印頭基片(20)；設置在所述基片(20)的第一表面的若干薄膜層(24，40-50)，所述層中的至少一層形成若干噴墨元件(24)；通過所述薄膜層形成的輸墨孔(26)；和位於所述基片(20)上的至少一個開口(36)，提供一個從所述基片的第二表面、通過所述基片併到達設在所述薄膜層上的所述輸墨孔(26)的油墨通道；一所說薄膜層的疊片(45)，它構成所說輸墨孔的一邊緣，並伸出在所說基片邊緣之外。
2．如權利要求1的裝置，還包括一個設在所述薄膜層(24，40-50)上方的有孔層(28)，所述有孔層形成若干噴墨腔(30)，在每一個噴墨腔裡面有一噴墨元件(24)，所述有孔層還為每一個噴墨腔(30)形成一個噴口(30)。
3．如上述權利要求任一項的裝置，其中，所述薄膜層的疊片(45)包括一層場氧化物(FOX)層(40)。
4．如上述權利要求中任一項的裝置，其中，所說若干噴墨元件(24)由所說疊片(45)支承。
5．如上述權利要求中任一項的裝置，其中，所形成的若干噴墨元件(24)覆蓋在所說基片(20)上。
6．如上述權利要求中任一項的裝置，其中，所說薄膜層(24，40-50)的疊片(45)形成兩基片部分之間的橋接部
7．如上述權利要求中任一項的裝置，其中，在所說基片(20)的至少一個開口(36)形成該基片中的一個槽，當蝕刻所說的槽時，所說薄膜層(40)之一起著一蝕刻阻擋層的作用。
8．一種生產列印裝置的方法，包括提供一個列印頭基片(20)；在所述基片(20)的第一表面設置若干薄膜層(24，40-50)，由所述層中的至少一個形成若干噴墨元件(24)；形成通過所述薄膜層(24，40-50)的輸墨孔(26)；和在所述基片(20)上形成至少一個開口(36)，提供一個從所述基片的第二表面、通過所述基片併到達設在所述薄膜層上的輸墨孔(26)的油墨通道；形成所說的至少一個開口，以建立一所說薄膜層的疊片(45)，該疊片形成一個所說輸墨孔(26)的邊緣，並伸出在所說基片(20)一邊緣之外
9．如權利要求8的方法，還包括形成一個位於所述薄膜層(24，40-50)上方的有孔層(28)，所述有孔層形成若干噴墨腔(30)，在每一個噴墨腔裡面有一噴墨元件(24)，所述有孔層還為每一個噴墨腔(30)形成一個噴口(34)。
10．一種列印方法，包括將油墨(38)輸送通過列印頭基片(20)上的至少一個開口(36)，並通過設在所述基片上的薄膜層(24，40-50)上的輸墨孔(26)及流過所說薄膜層的疊片部分(45)，所說疊片部分(45)伸出基片(20)的一邊緣之外，所述薄膜層中的至少一層形成若干噴墨元件(24)；和給所述噴墨元件(24)供能，以便通過相關的噴口(34)排出油墨。
全文摘要
一種用集成電路技術生產的一體化列印頭,其中將包括噴墨元件(24)在內的薄膜層(24,40－50)設置在矽基片(20)的上表面。對以上各層進行蝕刻,以便形成通向所述噴墨元件(24)的導電體(25)。至少為每一個噴墨腔(30)設置一個通過薄膜層的輸墨孔(26)。基片(20)的下表面蝕刻一個槽(36),以便油墨(38)流入該槽。該槽在接近輸墨孔處的基片部分被全部蝕刻掉,從而在輸墨孔附近構成了一疊片,該疊片支承噴墨元件。
文檔編號B41J2/05GK1286167SQ00108
公開日2001年3月7日 申請日期2000年5月26日 優先權日1999年8月27日
發明者N·A·卡瓦穆拉, C·C·達維斯, T·L·韋伯, K·E·特呂巴, J·P·哈蒙, D·R·託馬斯 申請人:惠普公司