JPH08224879A - 液滴エジェクタ閾値調整方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーマルインクジェットプリンタにおいて一
定した均一性を有するヒータレジスタを提供する。 【解決手段】 調整されるヒータレジスタが選択され、
選択されたレジスタと当該レジスタに直列のパワートラ
ンジスタとを介してテスト電圧が印加され、当該レジス
タを介する電流又は電力の平均値が決定され、印加され
た電流が調整されているヒータレジスタのパラメータ及
び所望される目標電流又は電圧と比較されてバーン電圧
が選択され、当該目標電流又は電圧が選択されると導出
された式を用いてバーン電圧が計算され、所望される抵
抗値変化を実行するために所望される電流又は電圧に達
成するようにバーン電圧が印加される。これにより調整
シーケンスは終了し、調整後にヒータ抵抗値は再度測定
されてその値が所望範囲内にあるかが決定される。
定した均一性を有するヒータレジスタを提供する。 【解決手段】 調整されるヒータレジスタが選択され、
選択されたレジスタと当該レジスタに直列のパワートラ
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タを介する電流又は電力の平均値が決定され、印加され
た電流が調整されているヒータレジスタのパラメータ及
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が選択され、当該目標電流又は電圧が選択されると導出
された式を用いてバーン電圧が計算され、所望される抵
抗値変化を実行するために所望される電流又は電圧に達
成するようにバーン電圧が印加される。これにより調整
シーケンスは終了し、調整後にヒータ抵抗値は再度測定
されてその値が所望範囲内にあるかが決定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製造後のサーマル
（熱）インクジェットマーキングデバイスにおけるヒー
タ素子の液滴エジェクタ閾値を調整することに係り、よ
り詳細にはサーマルインクジェットプリントヘッド内の
ヒータ素子の電気的調整（electrical tailoring）に関
する。
（熱）インクジェットマーキングデバイスにおけるヒー
タ素子の液滴エジェクタ閾値を調整することに係り、よ
り詳細にはサーマルインクジェットプリントヘッド内の
ヒータ素子の電気的調整（electrical tailoring）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】高品質のサーマルインクジェットプリン
トを得るためには、一つのヒータから次のヒータまでだ
けでなく、一つのダイから次のダイまで、又はカラープ
リントの場合は一つのページ幅バーから次のページ幅バ
ーまで、個々のヒータの抵抗値は良好に制御されなれば
ならない。均一なフィルムを得るためにヒータ素子は高
温で処理される薄いポリシリコン層を用いて製造される
が、大量の個別のダイ又は大量のウェハー全体に対して
プラス又はマイナス５％以内の均一性を得ることはいま
だに難しいとされている。しかしながら、個々のダイ内
のヒータの抵抗値の均一性は一般に非常に高い。
トを得るためには、一つのヒータから次のヒータまでだ
けでなく、一つのダイから次のダイまで、又はカラープ
リントの場合は一つのページ幅バーから次のページ幅バ
ーまで、個々のヒータの抵抗値は良好に制御されなれば
ならない。均一なフィルムを得るためにヒータ素子は高
温で処理される薄いポリシリコン層を用いて製造される
が、大量の個別のダイ又は大量のウェハー全体に対して
プラス又はマイナス５％以内の均一性を得ることはいま
だに難しいとされている。しかしながら、個々のダイ内
のヒータの抵抗値の均一性は一般に非常に高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】サーマルインクジェッ
トプリンタが、ノズルの線形アレイに沿って変位される
個々のヒータの抵抗値が一定の均一性を有するプリント
ヘッド及び／又はページ幅プリントバーを含むことが所
望される。
トプリンタが、ノズルの線形アレイに沿って変位される
個々のヒータの抵抗値が一定の均一性を有するプリント
ヘッド及び／又はページ幅プリントバーを含むことが所
望される。
【０００４】McSparran （マクスパラン）他へ与えられ
た米国特許第4,996,487 号は、インクジェットプリンタ
におけるサーマルヒータの故障を検出する装置について
記載している。抵抗値ヒータ素子に結合されていると共
に制御回路によってイネーブルとされるテスト回路は、
抵抗ヒータ素子が事前に選択された値より上の抵抗値を
有することを示す故障信号を発生する。
た米国特許第4,996,487 号は、インクジェットプリンタ
におけるサーマルヒータの故障を検出する装置について
記載している。抵抗値ヒータ素子に結合されていると共
に制御回路によってイネーブルとされるテスト回路は、
抵抗ヒータ素子が事前に選択された値より上の抵抗値を
有することを示す故障信号を発生する。
【０００５】１９７９年１１月発行のIEEEトランザクシ
ョン／エレクトロンデバイスの第２６版、Ｙ．雨宮他著
の "Electrical Trimming of Heavily Doped Polycrist
alline Silicon Resistors（濃厚にドープされた多結晶
シリコンレジスタの電気的トリミング）" の１７３８頁
には、アナログ回路素子を製造後に正確な公差へ調整す
るためにポリシリコンレジスタ素子の抵抗値を調整する
手順が記述されている。この手順は、製造の最終段階と
してポリシリコンレジスタの抵抗値を永久的な値に変更
する為に高電流の印加を用いる。この文献はアナログ回
路抵抗ネットワーク、特にＡ−Ｄコンバータをトリミン
グするための手順の使用について説明している。
ョン／エレクトロンデバイスの第２６版、Ｙ．雨宮他著
の "Electrical Trimming of Heavily Doped Polycrist
alline Silicon Resistors（濃厚にドープされた多結晶
シリコンレジスタの電気的トリミング）" の１７３８頁
には、アナログ回路素子を製造後に正確な公差へ調整す
るためにポリシリコンレジスタ素子の抵抗値を調整する
手順が記述されている。この手順は、製造の最終段階と
してポリシリコンレジスタの抵抗値を永久的な値に変更
する為に高電流の印加を用いる。この文献はアナログ回
路抵抗ネットワーク、特にＡ−Ｄコンバータをトリミン
グするための手順の使用について説明している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
れば、インクジェットヒータダイ内のヒータ素子の液滴
エジェクタ閾値を調整する方法が提供されている。この
方法は、所定の抵抗値を有する抵抗を備えたヒータ素子
を製造するステップと、前記ヒータ素子の抵抗値を決定
するステップと、前記決定された抵抗値を目標抵抗値範
囲と比較するステップと、前記ヒータ素子の抵抗値が前
記目標抵抗値範囲以内になるように永久的な値に変化さ
れるまで前記抵抗へ抵抗値調整条件を適用するステップ
と、を備える液滴エジェクタ閾値調整方法である。
れば、インクジェットヒータダイ内のヒータ素子の液滴
エジェクタ閾値を調整する方法が提供されている。この
方法は、所定の抵抗値を有する抵抗を備えたヒータ素子
を製造するステップと、前記ヒータ素子の抵抗値を決定
するステップと、前記決定された抵抗値を目標抵抗値範
囲と比較するステップと、前記ヒータ素子の抵抗値が前
記目標抵抗値範囲以内になるように永久的な値に変化さ
れるまで前記抵抗へ抵抗値調整条件を適用するステップ
と、を備える液滴エジェクタ閾値調整方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、公知の半導体製造技術に
よってシリコン基板２０上に形成されたプリントトラン
スデューサとドライバトランジスタの一つの実施の形態
を示す側面図である。シリコンは、格子（ラティス）構
造に形成された原子の周期的配列を有する結晶性の固体
である。当該格子構造は任意量の不純物によってドープ
され、当該不純物は結晶構造を変えてこれにより半導体
の導電率を変える。デバイスを完成させる為、シリコン
基板２０の頂部への材料（酸化物、ポリシリコン、窒化
物、アルミニウム等）の蒸着と材料のドーピングと公知
のフォトリソグラフィ（光露光）技術によって、他の層
や領域が熱的に成長又は形成される。
よってシリコン基板２０上に形成されたプリントトラン
スデューサとドライバトランジスタの一つの実施の形態
を示す側面図である。シリコンは、格子（ラティス）構
造に形成された原子の周期的配列を有する結晶性の固体
である。当該格子構造は任意量の不純物によってドープ
され、当該不純物は結晶構造を変えてこれにより半導体
の導電率を変える。デバイスを完成させる為、シリコン
基板２０の頂部への材料（酸化物、ポリシリコン、窒化
物、アルミニウム等）の蒸着と材料のドーピングと公知
のフォトリソグラフィ（光露光）技術によって、他の層
や領域が熱的に成長又は形成される。
【０００８】図１に示されているように、ＭＯＳトラン
ジスタ２１は、プリントトランスデューサ２２と同じシ
リコン基板２０上にモノリシックに集積化される。当該
ＭＯＳトランジスタ２１は、ポリシリコンゲート領域２
３とソース領域２４とドレイン領域２６とを含む。アル
ミニウム接触部２８はソース領域２４と結合され、第２
のアルミニウム接触部３０はドレイン領域２６と結合さ
れる。ゲート酸化物層３２はゲート２３をソースとドレ
インの領域２４と２６のそれぞれから及びシリコン基板
２０から分離する。リフローガラス領域３３がゲート酸
化物層３２とゲート領域２３より上に配置され、これに
より当該ゲート領域２３がアルミニウム接触部２８、３
０から絶縁される。
ジスタ２１は、プリントトランスデューサ２２と同じシ
リコン基板２０上にモノリシックに集積化される。当該
ＭＯＳトランジスタ２１は、ポリシリコンゲート領域２
３とソース領域２４とドレイン領域２６とを含む。アル
ミニウム接触部２８はソース領域２４と結合され、第２
のアルミニウム接触部３０はドレイン領域２６と結合さ
れる。ゲート酸化物層３２はゲート２３をソースとドレ
インの領域２４と２６のそれぞれから及びシリコン基板
２０から分離する。リフローガラス領域３３がゲート酸
化物層３２とゲート領域２３より上に配置され、これに
より当該ゲート領域２３がアルミニウム接触部２８、３
０から絶縁される。
【０００９】レジスタ３４は、ドレイン領域２６のアル
ミニウム接触部３０に接続されたアルミニウム接触部３
６を介してＭＯＳトランジスタ２１に接続される。レジ
スタ３４はポリシリコン層を蒸着することによって形成
され、当該ポリシリコン層は次にパターン化されると共
にリン、砒素又はホウ素のような不純物をドープされ
る。レジスタ３４は当該レジスタ３４を当該基板２０か
ら熱的に絶縁するフィールド酸化物層３８により基板２
０から分離される。アルミニウム接触部４０は電圧供給
部と接続するようにレジスタ３４の第２の端部への接続
ポイントを提供する。層４４はヒータ素子をインクから
電気的に絶縁する絶縁体層である。この層として好まれ
る材料は、熱分解蒸着されるシリコン窒化物である。当
該シリコン窒化物層に関連する高温蒸着条件は、この層
が引き続く回路処理条件下において及びインクジェット
ヒータ素子動作中において安定であることを確実とす
る。層４６は好ましくはタンタルから製造された最終侵
食（キャビテーション）層である。タンタル層はバブル
生成中及び特にバブル崩壊中に発生する侵食力から絶縁
体とヒータを保護する。本明細書中に記載されているヒ
ータ素子の調整手順に従って層４４と４６の電気的及び
熱的特性が低下しないことは非常に重要なことである。
ミニウム接触部３０に接続されたアルミニウム接触部３
６を介してＭＯＳトランジスタ２１に接続される。レジ
スタ３４はポリシリコン層を蒸着することによって形成
され、当該ポリシリコン層は次にパターン化されると共
にリン、砒素又はホウ素のような不純物をドープされ
る。レジスタ３４は当該レジスタ３４を当該基板２０か
ら熱的に絶縁するフィールド酸化物層３８により基板２
０から分離される。アルミニウム接触部４０は電圧供給
部と接続するようにレジスタ３４の第２の端部への接続
ポイントを提供する。層４４はヒータ素子をインクから
電気的に絶縁する絶縁体層である。この層として好まれ
る材料は、熱分解蒸着されるシリコン窒化物である。当
該シリコン窒化物層に関連する高温蒸着条件は、この層
が引き続く回路処理条件下において及びインクジェット
ヒータ素子動作中において安定であることを確実とす
る。層４６は好ましくはタンタルから製造された最終侵
食（キャビテーション）層である。タンタル層はバブル
生成中及び特にバブル崩壊中に発生する侵食力から絶縁
体とヒータを保護する。本明細書中に記載されているヒ
ータ素子の調整手順に従って層４４と４６の電気的及び
熱的特性が低下しないことは非常に重要なことである。
【００１０】サーマルインクジェットプリントのために
安定したヒータ素子を達成するための公知の一つの処理
条件セットは、厚さ４５０ｎｍのポリシリコンをＬＰ
（減圧）ＣＶＤにより６１２℃で蒸着し、ポリシリコン
を４０Ω／単位面積（最終）面抵抗値になるようにリン
をドープし、ドープされたポリシリコンを１０００℃の
ドライ酸素中で厚さ１００ｎｍの酸化物になるように熱
的も酸化し、７．５重量％のＰＳＧリフローガラスをヒ
ータへ添加すると共に当該ガラスを１０００℃の流動酸
素中で約１時間リフローし、次いで窒素中でアニーリン
グ（一段熱処理）するステップを有する。リンの高いド
ーピングレベルとドーピングに続く相対的に長いドライ
酸化とリフローサイクルとの組み合わせは、全てヒータ
素子中の多結晶シリコンの粒子の成長に貢献すると共に
完成した素子を安定化させる。ヒータ素子は厚さ約１．
３０μｍのフィールド酸化層上に製造され、これによっ
て当該ヒータ素子は、実際の動作で使用される短絡３μ
秒のヒーティングパルス継続期間、導電性シリコン基板
とヒータとの間の熱抵抗値とを提供すると共に、ヒータ
素子抵抗値を調整するために当該ヒータ素子が基板から
熱的に絶縁されるのを可能とする。ヒータ素子のための
保護層は厚さ１００ｎｍのシリコン窒化物を約８００℃
で蒸着し、次いでスパッタリング蒸着によってタンタル
を直ちに蒸着することによって形成される。本明細書中
に記載されている実験例はこれらの処理条件下で製造さ
れるヒータ素子を用いる。オーバーストレスにより抵抗
値を調整する能力によって通常の動作条件下で安定であ
るヒータ素子を達成することと同様な他の処理条件が確
立され得ることが予想されるが、その反面、高温の動作
が原因で、サーマルインクジェットプリント用のヒータ
素子として作用する為の充分に安定した電気的特性を有
するヒータ素子を製造できない処理シーケンスが多数存
在することも予想される。
安定したヒータ素子を達成するための公知の一つの処理
条件セットは、厚さ４５０ｎｍのポリシリコンをＬＰ
（減圧）ＣＶＤにより６１２℃で蒸着し、ポリシリコン
を４０Ω／単位面積（最終）面抵抗値になるようにリン
をドープし、ドープされたポリシリコンを１０００℃の
ドライ酸素中で厚さ１００ｎｍの酸化物になるように熱
的も酸化し、７．５重量％のＰＳＧリフローガラスをヒ
ータへ添加すると共に当該ガラスを１０００℃の流動酸
素中で約１時間リフローし、次いで窒素中でアニーリン
グ（一段熱処理）するステップを有する。リンの高いド
ーピングレベルとドーピングに続く相対的に長いドライ
酸化とリフローサイクルとの組み合わせは、全てヒータ
素子中の多結晶シリコンの粒子の成長に貢献すると共に
完成した素子を安定化させる。ヒータ素子は厚さ約１．
３０μｍのフィールド酸化層上に製造され、これによっ
て当該ヒータ素子は、実際の動作で使用される短絡３μ
秒のヒーティングパルス継続期間、導電性シリコン基板
とヒータとの間の熱抵抗値とを提供すると共に、ヒータ
素子抵抗値を調整するために当該ヒータ素子が基板から
熱的に絶縁されるのを可能とする。ヒータ素子のための
保護層は厚さ１００ｎｍのシリコン窒化物を約８００℃
で蒸着し、次いでスパッタリング蒸着によってタンタル
を直ちに蒸着することによって形成される。本明細書中
に記載されている実験例はこれらの処理条件下で製造さ
れるヒータ素子を用いる。オーバーストレスにより抵抗
値を調整する能力によって通常の動作条件下で安定であ
るヒータ素子を達成することと同様な他の処理条件が確
立され得ることが予想されるが、その反面、高温の動作
が原因で、サーマルインクジェットプリント用のヒータ
素子として作用する為の充分に安定した電気的特性を有
するヒータ素子を製造できない処理シーケンスが多数存
在することも予想される。
【００１１】本発明の実施の形態の動作において、ポリ
シリコンレジスタ３４は、レジスタ３４より上にあると
共に絶縁層４４とタンタル層４６により当該レジスタ３
４から分離されているピット４２内に位置しているイン
ク供給部を加熱する。タンタル層４６は当該ピット４２
内にあるインクの低下の影響及びバブル崩壊からポリシ
リコンレジスタ３４を保護する。ポリイミド層４８は、
ＭＯＳトランジスタ２１とレジスタ３４の一部を覆っ
て、チャネルダイ（図示なし）と連結して動作するピッ
ト４２を形成する。
シリコンレジスタ３４は、レジスタ３４より上にあると
共に絶縁層４４とタンタル層４６により当該レジスタ３
４から分離されているピット４２内に位置しているイン
ク供給部を加熱する。タンタル層４６は当該ピット４２
内にあるインクの低下の影響及びバブル崩壊からポリシ
リコンレジスタ３４を保護する。ポリイミド層４８は、
ＭＯＳトランジスタ２１とレジスタ３４の一部を覆っ
て、チャネルダイ（図示なし）と連結して動作するピッ
ト４２を形成する。
【００１２】図２は、パワーＭＯＳトランジスタ２１及
びレジスタ３４を備えたパワースイッチを含むサーマル
インクジェットプリントヘッドのヒータダイ５０の一つ
の実施の形態の回路図を示す。線形に位置合わせされた
ノズルのアレイからインクを選択的に排出するために必
要とされるサーマルインクジェットプリントヘッド集積
回路の基本回路素子が示されている。ヒータダイ５０は
一般に電圧供給ライン５２に接続された４０ボルト供給
部により電力供給される複数のレジスタ３４を含む。個
々のレジスタ３４の各々は、ソースが接地５４に接続さ
れているパワーＭＯＳＦＥＴドライバ２１に更に接続さ
れている。パワーＭＯＳＦＥＴドライバ２１はノズルか
らインクを排出するためにレジスタ３４を通電する。サ
ーマルインクヘッドチップ５０は多数のレジスタ３４を
含むことができるが、図２においては８個のレジスタ３
４が例示されているにすぎない。
びレジスタ３４を備えたパワースイッチを含むサーマル
インクジェットプリントヘッドのヒータダイ５０の一つ
の実施の形態の回路図を示す。線形に位置合わせされた
ノズルのアレイからインクを選択的に排出するために必
要とされるサーマルインクジェットプリントヘッド集積
回路の基本回路素子が示されている。ヒータダイ５０は
一般に電圧供給ライン５２に接続された４０ボルト供給
部により電力供給される複数のレジスタ３４を含む。個
々のレジスタ３４の各々は、ソースが接地５４に接続さ
れているパワーＭＯＳＦＥＴドライバ２１に更に接続さ
れている。パワーＭＯＳＦＥＴドライバ２１はノズルか
らインクを排出するためにレジスタ３４を通電する。サ
ーマルインクヘッドチップ５０は多数のレジスタ３４を
含むことができるが、図２においては８個のレジスタ３
４が例示されているにすぎない。
【００１３】ドライバ２１の各々の制御は、出力がドラ
イバ２１のゲートと接続されたＡＮＤゲート５６によっ
て行われる。電圧レギュレータ５８はライン５９を介し
てＡＮＤゲート５６へ供給するために供給電圧５２を一
般に１３ボルトの電圧へ調整する。ＡＮＤゲート５６用
の作動電圧は、５ボルト電源により使用できる電圧より
高いゲート電圧を印加することで、ドライバ２１がより
強くオンされるのを可能とする。
イバ２１のゲートと接続されたＡＮＤゲート５６によっ
て行われる。電圧レギュレータ５８はライン５９を介し
てＡＮＤゲート５６へ供給するために供給電圧５２を一
般に１３ボルトの電圧へ調整する。ＡＮＤゲート５６用
の作動電圧は、５ボルト電源により使用できる電圧より
高いゲート電圧を印加することで、ドライバ２１がより
強くオンされるのを可能とする。
【００１４】図示されている実施の形態において、レジ
スタ３４の各々を個別に通電する即ちは発熱（fire）さ
せるために必要とされる外部リード及び接合パッドの量
を減少するため、ヒータダイ５０上の集積回路は、双方
向のＮビットポインタシフトレジスタ６０を用いて複数
のレジスタ３４を同時に制御する。シフトレジスタ６０
はＡＮＤゲート５６のうちの４つを一度に制御する。プ
リントは単一ビットポインタによって開始され、当該ポ
インタはコンダクタ６２の位置にある双方向のＮビット
ポインタシフトレジスタ６０の最も左側で開始される。
当該ポインタは、左側でスタートすると共に右側へ伝搬
するか、或いは（当該ポインタは）リセットライン６６
がハイになった時のデータライン６４の状態に依って右
側でスタートすると共に左側へ伝搬する。シフトレジス
タ６０の長さは、ヒータダイ５０内のレジスタ３４の数
とＭ−ビットのシフトレジスタ６８内のビット数に依存
する。
スタ３４の各々を個別に通電する即ちは発熱（fire）さ
せるために必要とされる外部リード及び接合パッドの量
を減少するため、ヒータダイ５０上の集積回路は、双方
向のＮビットポインタシフトレジスタ６０を用いて複数
のレジスタ３４を同時に制御する。シフトレジスタ６０
はＡＮＤゲート５６のうちの４つを一度に制御する。プ
リントは単一ビットポインタによって開始され、当該ポ
インタはコンダクタ６２の位置にある双方向のＮビット
ポインタシフトレジスタ６０の最も左側で開始される。
当該ポインタは、左側でスタートすると共に右側へ伝搬
するか、或いは（当該ポインタは）リセットライン６６
がハイになった時のデータライン６４の状態に依って右
側でスタートすると共に左側へ伝搬する。シフトレジス
タ６０の長さは、ヒータダイ５０内のレジスタ３４の数
とＭ−ビットのシフトレジスタ６８内のビット数に依存
する。
【００１５】シフトレジスタ６０がリセットライン６６
によってリセットされた後、Ｍビットのデータは、デー
タライン６４からＭ−ビットシフトレジスタ６８へロー
ドされる。Ｍ−ビットシフトレジスタ６８は、当業者に
よって理解されるようにプリントヘッドコントローラか
らシフト情報を受け取るシフトライン７０によってシフ
トされる。Ｍ−ビットシフトレジスタ６８へロードされ
たＭビットのデータは、シフトレジスタ６０によって選
択的に制御される抵抗のブロック内のレジスタ３４が、
Ｍ−ビットシフトレジスタ６８内にある４個のデータビ
ットによって通電されるか否かを制御する。（４−ビッ
トシフトレジスタが図２において記述されているが、他
の組み合わせのビットが駆動されることも考えられ
る。）ファイヤ（発熱）ライン７２においてプリントヘ
ッドコントローラから受け取られたファイヤ制御パルス
は個々のヒータが付勢される時間を制御する。これらの
パルスは現在約３μ秒のオーダーである。当該ファイヤ
ライン７２の上で受け取られたファイヤ制御パルスのサ
イクルの間、４つの新しい情報ビットがＭ−ビットシフ
トレジスタ６８へロードされる。ファイヤサイクルの終
了によってシフトレジスタ６０を１ポジションだけ進
め、ファイヤサイクルが再び開始される。ラッチ７４は
Ｍ−ビットシフトレジスタ６８からの情報を個々のＡＮ
Ｄゲート５６の各々へラッチするために使用され、ＡＮ
Ｄゲートの出力はドライバ２１のゲートに接続されてい
る。５ボルト供給部７６は電力をシフトレジスタ６０へ
供給する。
によってリセットされた後、Ｍビットのデータは、デー
タライン６４からＭ−ビットシフトレジスタ６８へロー
ドされる。Ｍ−ビットシフトレジスタ６８は、当業者に
よって理解されるようにプリントヘッドコントローラか
らシフト情報を受け取るシフトライン７０によってシフ
トされる。Ｍ−ビットシフトレジスタ６８へロードされ
たＭビットのデータは、シフトレジスタ６０によって選
択的に制御される抵抗のブロック内のレジスタ３４が、
Ｍ−ビットシフトレジスタ６８内にある４個のデータビ
ットによって通電されるか否かを制御する。（４−ビッ
トシフトレジスタが図２において記述されているが、他
の組み合わせのビットが駆動されることも考えられ
る。）ファイヤ（発熱）ライン７２においてプリントヘ
ッドコントローラから受け取られたファイヤ制御パルス
は個々のヒータが付勢される時間を制御する。これらの
パルスは現在約３μ秒のオーダーである。当該ファイヤ
ライン７２の上で受け取られたファイヤ制御パルスのサ
イクルの間、４つの新しい情報ビットがＭ−ビットシフ
トレジスタ６８へロードされる。ファイヤサイクルの終
了によってシフトレジスタ６０を１ポジションだけ進
め、ファイヤサイクルが再び開始される。ラッチ７４は
Ｍ−ビットシフトレジスタ６８からの情報を個々のＡＮ
Ｄゲート５６の各々へラッチするために使用され、ＡＮ
Ｄゲートの出力はドライバ２１のゲートに接続されてい
る。５ボルト供給部７６は電力をシフトレジスタ６０へ
供給する。
【００１６】図３は、複数のヒータダイ５０を上に形成
したシリコンウェハー７８の平面図を示す。ヒータダイ
５０の各々は、前に述べたように当該ヒータダイ５０上
に位置された個々のレジスタ３４の各々を選択すると共
にファイヤするために必要とされる電子回路を含む。ヒ
ータダイ５０の各々は、図２に関して記述されている一
つの実施の形態におけるように、種々の供給電圧と制御
信号を接続するための適切な接続パッドも含む。これに
よりプリントヘッドサブユニットを形成するためにヒー
タダイ５０のいずれかがそれぞれのチャネルダイと結合
される前に、当該ヒータダイが適切に動作するように個
々のヒータダイ５０の各々がテストされることが可能で
ある。個々のヒータダイ５０の各々は適切なテスト回路
によってテストされ、当該テスト回路は、個々のヒータ
ダイ５０のそれぞれの上のレジスタ３４の各々を選択的
に駆動する。テスト装置は、約４０ボルトの供給電圧を
供給電圧ライン５２へ供給することによって、及びデー
タライン６４を介して供給されたデータ信号（０又は
１）によりレジスタ３４の各々をファイヤライン７２を
介して選択的にファイヤすることによって、当該レジス
タ３４の各々のテストを順に行う。ファイヤライン７２
はパルス電圧信号を受信し、レジスタ３４へ印加される
エネルギの量をパルス幅が制御する。
したシリコンウェハー７８の平面図を示す。ヒータダイ
５０の各々は、前に述べたように当該ヒータダイ５０上
に位置された個々のレジスタ３４の各々を選択すると共
にファイヤするために必要とされる電子回路を含む。ヒ
ータダイ５０の各々は、図２に関して記述されている一
つの実施の形態におけるように、種々の供給電圧と制御
信号を接続するための適切な接続パッドも含む。これに
よりプリントヘッドサブユニットを形成するためにヒー
タダイ５０のいずれかがそれぞれのチャネルダイと結合
される前に、当該ヒータダイが適切に動作するように個
々のヒータダイ５０の各々がテストされることが可能で
ある。個々のヒータダイ５０の各々は適切なテスト回路
によってテストされ、当該テスト回路は、個々のヒータ
ダイ５０のそれぞれの上のレジスタ３４の各々を選択的
に駆動する。テスト装置は、約４０ボルトの供給電圧を
供給電圧ライン５２へ供給することによって、及びデー
タライン６４を介して供給されたデータ信号（０又は
１）によりレジスタ３４の各々をファイヤライン７２を
介して選択的にファイヤすることによって、当該レジス
タ３４の各々のテストを順に行う。ファイヤライン７２
はパルス電圧信号を受信し、レジスタ３４へ印加される
エネルギの量をパルス幅が制御する。
【００１７】本発明の実施の形態において、ポリシリコ
ン層の厚さとアニーリング温度とドーピング濃度の全て
がヒータ素子の抵抗値の変動の原因として検討された。
ヒータ素子の変化の主な原因は、ドーピングレベルとポ
リシリコンの抵抗率の間の非常に線形な関係を伴った、
ポリシリコン層内のドーピングの変動によるものである
ことがわかった。ヒータ素子ドーピングは高電流イオン
注入によって達成され、イオン注入がウェハー上の付与
の領域内で局所的に均一である場合、ウェハー全体にわ
たって且つ異なるロットを介して、同一の注入量を達成
することは非常に難しい。この実験はロット全体が共に
実行されたバッチ注入システムにおいて実行された。こ
の調査は、単一ダイ内の抵抗値の均一性は非常に高いが
ロット数やウェハー上の位置によって絶対抵抗値が変動
するという予測がリーズナブルである理由を示してい
る。±１５％（３σ）の抵抗値制御を達することは割合
に簡単であるが、±５％未満の抵抗値制御を達成するこ
とは非常に難しい。この±５％の均一性の目標は、良好
なインクジェットモジュール性能と長期ライフタイムの
ために必要である。
ン層の厚さとアニーリング温度とドーピング濃度の全て
がヒータ素子の抵抗値の変動の原因として検討された。
ヒータ素子の変化の主な原因は、ドーピングレベルとポ
リシリコンの抵抗率の間の非常に線形な関係を伴った、
ポリシリコン層内のドーピングの変動によるものである
ことがわかった。ヒータ素子ドーピングは高電流イオン
注入によって達成され、イオン注入がウェハー上の付与
の領域内で局所的に均一である場合、ウェハー全体にわ
たって且つ異なるロットを介して、同一の注入量を達成
することは非常に難しい。この実験はロット全体が共に
実行されたバッチ注入システムにおいて実行された。こ
の調査は、単一ダイ内の抵抗値の均一性は非常に高いが
ロット数やウェハー上の位置によって絶対抵抗値が変動
するという予測がリーズナブルである理由を示してい
る。±１５％（３σ）の抵抗値制御を達することは割合
に簡単であるが、±５％未満の抵抗値制御を達成するこ
とは非常に難しい。この±５％の均一性の目標は、良好
なインクジェットモジュール性能と長期ライフタイムの
ために必要である。
【００１８】テストの間、個々のレジスタ３４の各々に
よって引き込まれる電流の量は、テストされている回路
の機能性を決定するためだけでなく、個々のレジスタ３
４の各々の抵抗値を決定するために測定される。サーマ
ルインクジェットプリントヘッドを適正に動作させた場
合に、所定の平均抵抗値から±５％にあるかどうかにつ
いて、ダイ内及びページ幅のプリントヘッド内の個々の
ヒータが電流テストされた。本発明の実施の形態におい
ては、ポリシリコンレジスタは、１４０Ωであり、約１
２０ミクロンの完成後の長さ、６０ミクロンの幅、及び
５００ｎｍの厚さを有している。個々のヒータダイ５０
の約７５％は、定められた均一性の限界に依りダイ内の
個々のレジスタ３４の内の一つ又はそれより多くの抵抗
値の非均一性が原因となって、テスト中に故障する可能
性がある。一般に、欠陥のあるダイの場所を除いてヒー
タ素子は非常に均一であるが、抵抗が１０％乃至１５％
の範囲で変動することがわかった。抵抗は実際のヒータ
素子から又はヒータに近接したポリシリコンのテストパ
ッチから決定され得る。
よって引き込まれる電流の量は、テストされている回路
の機能性を決定するためだけでなく、個々のレジスタ３
４の各々の抵抗値を決定するために測定される。サーマ
ルインクジェットプリントヘッドを適正に動作させた場
合に、所定の平均抵抗値から±５％にあるかどうかにつ
いて、ダイ内及びページ幅のプリントヘッド内の個々の
ヒータが電流テストされた。本発明の実施の形態におい
ては、ポリシリコンレジスタは、１４０Ωであり、約１
２０ミクロンの完成後の長さ、６０ミクロンの幅、及び
５００ｎｍの厚さを有している。個々のヒータダイ５０
の約７５％は、定められた均一性の限界に依りダイ内の
個々のレジスタ３４の内の一つ又はそれより多くの抵抗
値の非均一性が原因となって、テスト中に故障する可能
性がある。一般に、欠陥のあるダイの場所を除いてヒー
タ素子は非常に均一であるが、抵抗が１０％乃至１５％
の範囲で変動することがわかった。抵抗は実際のヒータ
素子から又はヒータに近接したポリシリコンのテストパ
ッチから決定され得る。
【００１９】電流のテストの結果は個々のインクジェッ
トのモジュール抵抗の均一性が問題となり得ることを示
しているが、より進んだ小型サイズのＣＭＯＳ互換性の
抵抗ヒータの将来世代型は、我々が現在遭遇しているよ
りもずっと多くの抵抗値の均一性の問題が発生する可能
性が高い。このことは、ドーパント原子の全てが活性化
されるのではないこと、又は製造プロセス中の必要とさ
れるサーマルサイクルの低減に起因してポリシリコンが
より小さな粒子サイズを有することによる。結果的に、
より正確でより迅速で制御可能である、個々のヒータに
おいて均一な抵抗値を提供する方法が所望される。従っ
て、本発明は、サーマルインクジェットポリシリコンヒ
ータの抵抗値を製造された値のほぼ３０％に相当する値
だけ、制御された状態で変化させる、反復可能な方法を
含む。制御可能な抵抗の変化を永続的に強制するために
抵抗値調整条件を適用するか、又は、規格外のヒータレ
ジスタを電気的にオーバーヒートすることによって抵抗
値の減少が達成される。このような手順によってオリジ
ナル抵抗値の３０％の低下まで及びそれ以上の値までの
個々のヒータ抵抗値の電気的調整が可能とされ、当該電
気的調整は印加されるエネルギ、例えば、バーン（bur
n）電圧（オーバーヒートのための印加電圧）、パルス
幅、及びパルスの合計時間に従って個々のヒータを介し
て印加されたエネルギの量に依存して行われる。
トのモジュール抵抗の均一性が問題となり得ることを示
しているが、より進んだ小型サイズのＣＭＯＳ互換性の
抵抗ヒータの将来世代型は、我々が現在遭遇しているよ
りもずっと多くの抵抗値の均一性の問題が発生する可能
性が高い。このことは、ドーパント原子の全てが活性化
されるのではないこと、又は製造プロセス中の必要とさ
れるサーマルサイクルの低減に起因してポリシリコンが
より小さな粒子サイズを有することによる。結果的に、
より正確でより迅速で制御可能である、個々のヒータに
おいて均一な抵抗値を提供する方法が所望される。従っ
て、本発明は、サーマルインクジェットポリシリコンヒ
ータの抵抗値を製造された値のほぼ３０％に相当する値
だけ、制御された状態で変化させる、反復可能な方法を
含む。制御可能な抵抗の変化を永続的に強制するために
抵抗値調整条件を適用するか、又は、規格外のヒータレ
ジスタを電気的にオーバーヒートすることによって抵抗
値の減少が達成される。このような手順によってオリジ
ナル抵抗値の３０％の低下まで及びそれ以上の値までの
個々のヒータ抵抗値の電気的調整が可能とされ、当該電
気的調整は印加されるエネルギ、例えば、バーン（bur
n）電圧（オーバーヒートのための印加電圧）、パルス
幅、及びパルスの合計時間に従って個々のヒータを介し
て印加されたエネルギの量に依存して行われる。
【００２０】図４は、本発明の回路の略図であり、当該
回路は、ＤＣ、ＡＣ、或いはパルス化された電圧又は電
流のような一定又は可変の電流信号及び／又は電圧信号
の形態において抵抗値調整条件を適用することにより、
上記のインクジェットプリントヘッド内のレジスタ３４
の抵抗値を調整するために用いられる。本発明の実施の
形態において、電圧パルス信号７９はドライバ２１のゲ
ートへ印加される。可変振幅及び可変パルス幅パルス信
号ジェネレータ８０によって提供された電圧パルスの印
加によりレジスタ３４に電気的ストレスを加えることに
よって、ウェハー５０上で個々のレジスタ３４が製造さ
れた後にポリシリコンヒータ抵抗値が電気的に調整され
得ることがわかった。１ファイヤパルスあたり約２０μ
秒の短絡パルスは抵抗値を変更すると共にウェハー全体
にわたって抵抗値の均一性を大きく増加させるのに充分
である。調整時間はテスト時間とほぼ同じなのでテスタ
のテスト効率はそれぼど低下しない。動作上、可変電源
８２はレジスタ３４の一方に接続される。
回路は、ＤＣ、ＡＣ、或いはパルス化された電圧又は電
流のような一定又は可変の電流信号及び／又は電圧信号
の形態において抵抗値調整条件を適用することにより、
上記のインクジェットプリントヘッド内のレジスタ３４
の抵抗値を調整するために用いられる。本発明の実施の
形態において、電圧パルス信号７９はドライバ２１のゲ
ートへ印加される。可変振幅及び可変パルス幅パルス信
号ジェネレータ８０によって提供された電圧パルスの印
加によりレジスタ３４に電気的ストレスを加えることに
よって、ウェハー５０上で個々のレジスタ３４が製造さ
れた後にポリシリコンヒータ抵抗値が電気的に調整され
得ることがわかった。１ファイヤパルスあたり約２０μ
秒の短絡パルスは抵抗値を変更すると共にウェハー全体
にわたって抵抗値の均一性を大きく増加させるのに充分
である。調整時間はテスト時間とほぼ同じなのでテスタ
のテスト効率はそれぼど低下しない。動作上、可変電源
８２はレジスタ３４の一方に接続される。
【００２１】本明細書中に提示された結果は、観察され
た効果がポリシリコンヒータ素子をより高い温度へ加熱
したことによる結果であり、より高い電流レベルを印加
したことだけによる結果ではないことを示している。ヒ
ータ素子の調整はより高い電流パルスの印加によっても
達成され得る。図８に関して述べられる重要な点は、通
常の３μ秒のサーマルインクジェットプリントヘッド動
作条件のパルスではなく、比較的長い２０μ秒のパルス
が印加されても（これにより図８が示すデータはストレ
スが大きいケースである）電圧が３５ボルトになるまで
ヒータ素子の抵抗値は変化しない。このことは、動作条
件の範囲内でヒータ素子が安定した抵抗値を有すると共
に閾値に達成して初めてヒータ素子が変化しはじめるこ
とを示す。これにより、抵抗値を変化させるあらゆるパ
ルス化条件は通常動作中に印加されるパルス化条件より
も長くなければならない。ヒータ素子が通常動作中の閾
値レベルから離れて動作すると共に、抵抗値の変化に影
響を与えるために必要とされる温度がヒータ素子上のパ
ッシベーション層へ損傷（タンタル層の酸化、ポリイミ
ドの分解、絶縁体層の変化等）を与えない限り、この方
法はうまく利用できる。
た効果がポリシリコンヒータ素子をより高い温度へ加熱
したことによる結果であり、より高い電流レベルを印加
したことだけによる結果ではないことを示している。ヒ
ータ素子の調整はより高い電流パルスの印加によっても
達成され得る。図８に関して述べられる重要な点は、通
常の３μ秒のサーマルインクジェットプリントヘッド動
作条件のパルスではなく、比較的長い２０μ秒のパルス
が印加されても（これにより図８が示すデータはストレ
スが大きいケースである）電圧が３５ボルトになるまで
ヒータ素子の抵抗値は変化しない。このことは、動作条
件の範囲内でヒータ素子が安定した抵抗値を有すると共
に閾値に達成して初めてヒータ素子が変化しはじめるこ
とを示す。これにより、抵抗値を変化させるあらゆるパ
ルス化条件は通常動作中に印加されるパルス化条件より
も長くなければならない。ヒータ素子が通常動作中の閾
値レベルから離れて動作すると共に、抵抗値の変化に影
響を与えるために必要とされる温度がヒータ素子上のパ
ッシベーション層へ損傷（タンタル層の酸化、ポリイミ
ドの分解、絶縁体層の変化等）を与えない限り、この方
法はうまく利用できる。
【００２２】サーマルインクジェットのアプリケーショ
ンに関して述べられる第２の重要な点は、液滴エジェク
タが本発明の補正方法によって正確に調整された閾値電
圧を有していることである。液滴排出用の閾値電圧は、
液滴エジェクタが安定した液滴を放出し始めるための作
動電圧として定義される。この電圧レベルは、液滴の遷
移時間をプリントヘッドに印加される電圧の関数として
観察することによって数百ミリボルトの範囲内になるよ
うに決定され得る。液滴が全く排出されず、次に液滴速
度が電圧により急速に増大して次に安定するような遷移
範囲が提供されることがわかった。液滴の速度安定化の
立ち上がり（オンセット）は、液滴エジェクタの閾値電
圧として定義される。液滴エジェクタ閾値はプリントヘ
ッドからプリントヘッドまで注意深く制御されなければ
ならないパラメータであるので、プリントヘッド製造の
終りのヒータ素子の抵抗値の測定は実際は液滴エジェク
タの閾値の測定の代用である。
ンに関して述べられる第２の重要な点は、液滴エジェク
タが本発明の補正方法によって正確に調整された閾値電
圧を有していることである。液滴排出用の閾値電圧は、
液滴エジェクタが安定した液滴を放出し始めるための作
動電圧として定義される。この電圧レベルは、液滴の遷
移時間をプリントヘッドに印加される電圧の関数として
観察することによって数百ミリボルトの範囲内になるよ
うに決定され得る。液滴が全く排出されず、次に液滴速
度が電圧により急速に増大して次に安定するような遷移
範囲が提供されることがわかった。液滴の速度安定化の
立ち上がり（オンセット）は、液滴エジェクタの閾値電
圧として定義される。液滴エジェクタ閾値はプリントヘ
ッドからプリントヘッドまで注意深く制御されなければ
ならないパラメータであるので、プリントヘッド製造の
終りのヒータ素子の抵抗値の測定は実際は液滴エジェク
タの閾値の測定の代用である。
【００２３】完成した液滴エジェクタの閾値電圧は二つ
のファクタ：ヒータ素子の抵抗値、及び当該ヒータ素子
とインク表面の間の層の熱的抵抗、に依存する。絶縁体
及びパッシベーションの層の熱的抵抗がヒータ素子を過
熱した結果として変化する場合、調整後の当該ヒータ素
子の測定された抵抗値は、調整前の抵抗値と同じにはな
らず、従ってこの技術の有用性には限界がある。しかし
ながら、液滴エジェクタの閾値電圧はヒータ素子の抵抗
値だけに依存し、他のファクタには依存しないので、当
該ヒータ素子それ自体とインク表面の間の層は調整方法
によって影響を受けないことがわかった。絶縁体層とタ
ンタル層の安定性は部分的にはシリコン窒化物の絶縁体
層による影響の結果である。プラズマ窒化物だけでなく
多くの低温蒸着されスパッタリングされた絶縁体のよう
な他のタイプのシリコン窒化物に比べて、この層は、低
水素含有量を有する層として知られている。熱分解性の
窒化物絶縁体層の相対的な電気的及び熱的安定性はヒー
タ素子の安定性のために重要である。
のファクタ：ヒータ素子の抵抗値、及び当該ヒータ素子
とインク表面の間の層の熱的抵抗、に依存する。絶縁体
及びパッシベーションの層の熱的抵抗がヒータ素子を過
熱した結果として変化する場合、調整後の当該ヒータ素
子の測定された抵抗値は、調整前の抵抗値と同じにはな
らず、従ってこの技術の有用性には限界がある。しかし
ながら、液滴エジェクタの閾値電圧はヒータ素子の抵抗
値だけに依存し、他のファクタには依存しないので、当
該ヒータ素子それ自体とインク表面の間の層は調整方法
によって影響を受けないことがわかった。絶縁体層とタ
ンタル層の安定性は部分的にはシリコン窒化物の絶縁体
層による影響の結果である。プラズマ窒化物だけでなく
多くの低温蒸着されスパッタリングされた絶縁体のよう
な他のタイプのシリコン窒化物に比べて、この層は、低
水素含有量を有する層として知られている。熱分解性の
窒化物絶縁体層の相対的な電気的及び熱的安定性はヒー
タ素子の安定性のために重要である。
【００２４】テストと補正がダイレベルで行われている
場合、図２に示されているように、可変電源８２は供給
電圧ライン５２へ接続される。一般に、２５ボルト乃至
４７ボルトの範囲のバーン電圧を供給する可変電源で充
分である。パルス信号ジェネレータ８０は、ドライバ２
１のゲートを駆動するために使用される。テスト及び補
正がプリントヘッドサブユニットレベルで行われている
場合、当該パルスジェネレータ８０はファイヤライン７
２に接続される。
場合、図２に示されているように、可変電源８２は供給
電圧ライン５２へ接続される。一般に、２５ボルト乃至
４７ボルトの範囲のバーン電圧を供給する可変電源で充
分である。パルス信号ジェネレータ８０は、ドライバ２
１のゲートを駆動するために使用される。テスト及び補
正がプリントヘッドサブユニットレベルで行われている
場合、当該パルスジェネレータ８０はファイヤライン７
２に接続される。
【００２５】図５に示されているように、電圧及び電流
信号のような適切なエネルギを供給するパルス信号ジェ
ネレータ８４を、インクジェットプリントヘッドの実施
の形態によって示されているように、レジスタ３４とド
ライバ２１の直列接続ではなく、抵抗値素子８６を介し
て直接接続することも可能である。この状態は、ポリシ
リコンレジスタが使用されている又はドライバトランジ
スタが当該レジスタと同じチップ上にない任意の実施の
形態に対して起こり得る。これらのレジスタを調整する
為、パルス信号ジェネレータ８４は、当該レジスタへ可
変振幅及び可変パルス幅信号を印加するための適切なス
イッチデバイスを含む。
信号のような適切なエネルギを供給するパルス信号ジェ
ネレータ８４を、インクジェットプリントヘッドの実施
の形態によって示されているように、レジスタ３４とド
ライバ２１の直列接続ではなく、抵抗値素子８６を介し
て直接接続することも可能である。この状態は、ポリシ
リコンレジスタが使用されている又はドライバトランジ
スタが当該レジスタと同じチップ上にない任意の実施の
形態に対して起こり得る。これらのレジスタを調整する
為、パルス信号ジェネレータ８４は、当該レジスタへ可
変振幅及び可変パルス幅信号を印加するための適切なス
イッチデバイスを含む。
【００２６】更に、タンタル層４６は電気的なオーバー
ヒートから得られる温度で酸化され得るので、ウェハー
は、アルゴンガス又は他の不活性ガスを充填された「グ
ローブボックス」内でテストされると共に調整されるこ
とができ、当該グローブボックスは複数のウェハーの装
填及び取り出しを一回で動作可能とするためのロードロ
ックを有している。テスト及び補正は、プリントヘッド
素子レベル又はプリントヘッドカートリッジレベルで行
う。
ヒートから得られる温度で酸化され得るので、ウェハー
は、アルゴンガス又は他の不活性ガスを充填された「グ
ローブボックス」内でテストされると共に調整されるこ
とができ、当該グローブボックスは複数のウェハーの装
填及び取り出しを一回で動作可能とするためのロードロ
ックを有している。テスト及び補正は、プリントヘッド
素子レベル又はプリントヘッドカートリッジレベルで行
う。
【００２７】サーマルインクジェットプリンタ内のサー
マルインクジェットプリントヘッドの通常動作中、一般
に個々のレジスタ３４は４０ボルトで３μ秒の間パルス
を与えられる。しかしながら、これらのパルス条件はあ
らゆる重要な抵抗値の変化に影響を与えるには不充分で
あることがわかった。パルス幅を大きくすることによっ
て、及び例えば、ヒータ当たりに１秒間の累積パルス時
間に至るまで延長されたパルス時間でバーン電圧の値を
変えることによって、抵抗値が３０％まで減少され得る
ことがわかった。本発明は、ポリシリコンレジスタの抵
抗値だけでなく、ニクロム、非晶質シリコン、ポリシリ
コン、及びゲルマニウムから作られたレジスタを含む他
の多結晶レジスタの抵抗値を変えるまでにその範囲を広
げることができる。
マルインクジェットプリントヘッドの通常動作中、一般
に個々のレジスタ３４は４０ボルトで３μ秒の間パルス
を与えられる。しかしながら、これらのパルス条件はあ
らゆる重要な抵抗値の変化に影響を与えるには不充分で
あることがわかった。パルス幅を大きくすることによっ
て、及び例えば、ヒータ当たりに１秒間の累積パルス時
間に至るまで延長されたパルス時間でバーン電圧の値を
変えることによって、抵抗値が３０％まで減少され得る
ことがわかった。本発明は、ポリシリコンレジスタの抵
抗値だけでなく、ニクロム、非晶質シリコン、ポリシリ
コン、及びゲルマニウムから作られたレジスタを含む他
の多結晶レジスタの抵抗値を変えるまでにその範囲を広
げることができる。
【００２８】図６は、パルスジェネレータ８０によって
印加される複数の又は反復されて印加されるパルス電流
信号のパルス幅の関数としてヒータ抵抗値の変化を示し
たグラフである。図６に示されているように、可変電源
８２を４０ボルトへ調整することによって、及び１秒の
累積パルス幅を与えるようにパルスジェネレータ８０を
動作させることによって、抵抗値の変化はゼロから−約
２３Ωまで下げられる。例えば、−２Ωの抵抗値の変化
は、１秒間に相当するパルス幅の全期間に対して３μ秒
のパルスを印加することによって行われる。−２３Ωの
抵抗値の変化は、１秒の累積パルス幅を有する２０μ秒
のパルスを印加することによって実行される。
印加される複数の又は反復されて印加されるパルス電流
信号のパルス幅の関数としてヒータ抵抗値の変化を示し
たグラフである。図６に示されているように、可変電源
８２を４０ボルトへ調整することによって、及び１秒の
累積パルス幅を与えるようにパルスジェネレータ８０を
動作させることによって、抵抗値の変化はゼロから−約
２３Ωまで下げられる。例えば、−２Ωの抵抗値の変化
は、１秒間に相当するパルス幅の全期間に対して３μ秒
のパルスを印加することによって行われる。−２３Ωの
抵抗値の変化は、１秒の累積パルス幅を有する２０μ秒
のパルスを印加することによって実行される。
【００２９】図７は、ヒータ素子を介して行われる２０
μ秒の複数のパルス電流の累積パルス時間の関数として
ヒータ抵抗値の変化を示す。４０ボルトの供給電圧にお
いて２０μ秒のパルス幅を有する電流信号を反復印加す
ることによって、当該反復された２０μ秒間の有効パル
ス幅が１秒の累積パルス時間を有した時、ヒータ抵抗値
はゼロΩから−２３Ωまで変化される。
μ秒の複数のパルス電流の累積パルス時間の関数として
ヒータ抵抗値の変化を示す。４０ボルトの供給電圧にお
いて２０μ秒のパルス幅を有する電流信号を反復印加す
ることによって、当該反復された２０μ秒間の有効パル
ス幅が１秒の累積パルス時間を有した時、ヒータ抵抗値
はゼロΩから−２３Ωまで変化される。
【００３０】図８は、ヒータ素子とパワートランジスタ
の直列接続を介して印加された電圧の関数としてヒータ
抵抗値の変化のグラフを示す。このグラフは１パルスが
２０μ秒の２×１０4 個のパルスを有する信号を印加す
ると共に２５ボルト乃至４７ボルトのバーン電圧範囲に
わたる累積パルス時間の合計を４００ミリ秒にして作成
されている。当該グラフに示されているように抵抗値の
変化はゼロΩから約−３９Ωまで低下する。
の直列接続を介して印加された電圧の関数としてヒータ
抵抗値の変化のグラフを示す。このグラフは１パルスが
２０μ秒の２×１０4 個のパルスを有する信号を印加す
ると共に２５ボルト乃至４７ボルトのバーン電圧範囲に
わたる累積パルス時間の合計を４００ミリ秒にして作成
されている。当該グラフに示されているように抵抗値の
変化はゼロΩから約−３９Ωまで低下する。
【００３１】図９は、ヒータ素子とパワートランジスタ
との直列接続を介して印加される電圧に対する平均ヒー
タ素子電流が、図７に示された曲線に類似している曲線
を示す。合計を４００ミリ秒の累積印加されたパルス幅
とする１パルスが２０μ秒の２×１０4 個のパルスを有
する信号を用いてこのグラフは作成されている。当該グ
ラフは自動プログラミングアルゴリズムの実施の形態を
作成するために以下のような式を提供している。 Ｖburn＝（（（ｌtarget−ｌoriginal）−３．６）／
２．２）＋３５．０Ｖ。
との直列接続を介して印加される電圧に対する平均ヒー
タ素子電流が、図７に示された曲線に類似している曲線
を示す。合計を４００ミリ秒の累積印加されたパルス幅
とする１パルスが２０μ秒の２×１０4 個のパルスを有
する信号を用いてこのグラフは作成されている。当該グ
ラフは自動プログラミングアルゴリズムの実施の形態を
作成するために以下のような式を提供している。 Ｖburn＝（（（ｌtarget−ｌoriginal）−３．６）／
２．２）＋３５．０Ｖ。
【００３２】このアルゴリズムは曲線の線形部分（約
３．６乃至２４ミリアンペア及び３５乃至４３ボルト）
に対して有効な選択されたバーン電圧の印加を許容す
る。当該グラフを基本にして、サンプルの母集団におい
てのみならず線形近似性に対する規格外のヒータ抵抗値
を補正するのに充分な電圧の範囲として３５乃至４３ボ
ルトのバーン電圧が選択されている。
３．６乃至２４ミリアンペア及び３５乃至４３ボルト）
に対して有効な選択されたバーン電圧の印加を許容す
る。当該グラフを基本にして、サンプルの母集団におい
てのみならず線形近似性に対する規格外のヒータ抵抗値
を補正するのに充分な電圧の範囲として３５乃至４３ボ
ルトのバーン電圧が選択されている。
【００３３】図１０は自動プログラミングアルゴリムの
一つの実施の形態において上記の式を用いて単一の抵抗
の抵抗値を調整するために使用されるステップのフロー
チャートを示す。ステップ１００において、調整シーケ
ンスは調整されるべきヒータレジスタを選択して開始さ
れる。ステップ１０２において、テスト電圧は選択され
たレジスタと該レジスタと直列のパワートランジスタを
介して印加される。ステップ１０４において、レジスタ
を介する電流又は電力の平均値が決定される。測定され
た印加電流は上記式のｌoriginalに当たる。印加された
電流がわかると、ステップ１０６において、調整されて
いるヒータレジスタの知られているパラメータと所望さ
れる目標電流又は電力に基づいてバーン電圧が選択され
る。例えば、１４０Ωの公称抵抗値を有する本発明の実
施の形態において、約３５乃至４３ボルトのバーン電圧
が印加され得ることが知られている。目標電流又は電力
が選択されると、ステップ１０８において、上記式によ
って導出された式を用いてバーン電圧が計算される。一
旦計算されると、ステップ１１０において、所望される
抵抗値の変化を実行するように所望の電流又は電力を達
成するためにバーン電圧が印加される。ステップ１１０
が終了すると、ステップ１１２において、調整シーケン
スが終了する。調整後、抵抗値が所望される範囲以内に
あるか否かを決定するためにヒータ抵抗値が再度測定さ
れ得る。上記手順は更なる調整を行うために反復され得
る。
一つの実施の形態において上記の式を用いて単一の抵抗
の抵抗値を調整するために使用されるステップのフロー
チャートを示す。ステップ１００において、調整シーケ
ンスは調整されるべきヒータレジスタを選択して開始さ
れる。ステップ１０２において、テスト電圧は選択され
たレジスタと該レジスタと直列のパワートランジスタを
介して印加される。ステップ１０４において、レジスタ
を介する電流又は電力の平均値が決定される。測定され
た印加電流は上記式のｌoriginalに当たる。印加された
電流がわかると、ステップ１０６において、調整されて
いるヒータレジスタの知られているパラメータと所望さ
れる目標電流又は電力に基づいてバーン電圧が選択され
る。例えば、１４０Ωの公称抵抗値を有する本発明の実
施の形態において、約３５乃至４３ボルトのバーン電圧
が印加され得ることが知られている。目標電流又は電力
が選択されると、ステップ１０８において、上記式によ
って導出された式を用いてバーン電圧が計算される。一
旦計算されると、ステップ１１０において、所望される
抵抗値の変化を実行するように所望の電流又は電力を達
成するためにバーン電圧が印加される。ステップ１１０
が終了すると、ステップ１１２において、調整シーケン
スが終了する。調整後、抵抗値が所望される範囲以内に
あるか否かを決定するためにヒータ抵抗値が再度測定さ
れ得る。上記手順は更なる調整を行うために反復され得
る。
【００３４】
【発明の効果】ノズルの線形配列に沿って変位される個
々のヒータに抵抗値の一定の均一性を提供するプリント
ヘッド及び／又はページ幅プリントバーを含むサーマル
インクジェットプリンタを提供する。
々のヒータに抵抗値の一定の均一性を提供するプリント
ヘッド及び／又はページ幅プリントバーを含むサーマル
インクジェットプリンタを提供する。
【図１】プリントトランスデューサに接続されたドライ
バトランジスタを示すヒータダイの一部の一つの実施の
形態を示す側面図である。
バトランジスタを示すヒータダイの一部の一つの実施の
形態を示す側面図である。
【図２】サーマルインクジェット集積回路の一つの実施
の形態を示す回路図である
の形態を示す回路図である
【図３】個別のインクジェット集積回路を有するシリコ
ンウェハーを示す略平面図である。
ンウェハーを示す略平面図である。
【図４】個別のヒータ素子の抵抗値を変化させるための
回路の一つの実施の形態を示す略図である。
回路の一つの実施の形態を示す略図である。
【図５】多結晶レジスタの抵抗値を変えるための回路の
第２の実施の形態を共有する略図である。
第２の実施の形態を共有する略図である。
【図６】ヒータ素子を介して複数の反復印加されたパル
ス電流のパルス幅の関数としてヒータ抵抗値変化を示す
グラフである。
ス電流のパルス幅の関数としてヒータ抵抗値変化を示す
グラフである。
【図７】ヒータ素子を介して印加された複数の電流パル
スの累積パルス時間の関数としてヒータ抵抗値変化を示
すグラフである。
スの累積パルス時間の関数としてヒータ抵抗値変化を示
すグラフである。
【図８】ヒータ素子とパワートランジスタの直列接続を
介して印加された電圧の関数としてヒータ素子抵抗値変
化を示すグラフである。
介して印加された電圧の関数としてヒータ素子抵抗値変
化を示すグラフである。
【図９】ヒータ素子とパワートランジスタの直列接続を
介して印加された電圧に対する平均ヒータ素子電流を示
す、図７に示された曲線に類似する曲線を示す。
介して印加された電圧に対する平均ヒータ素子電流を示
す、図７に示された曲線に類似する曲線を示す。
【図１０】ヒータ素子の抵抗値を調整する手順の一つ実
施の形態を示すフローチャートである。
施の形態を示すフローチャートである。
２０ 基板 ２１ ＭＯＳトランジスタ ２２ プリントトランスデューサ ３３ リフローガラス領域 ３４ レジスタ ３８ フィールド酸化層 ４４ 絶縁層 ４８ ポリイミド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム ジー．ホーキンス アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク州 ウェブスター ドラム ロード 575 (72)発明者 ソフィー ヴィー．ヴァンデブローク アメリカ合衆国 14526 ニューヨーク州 ペンフィールド パイン ブルック サ ークル 58
Claims (1)
- 【請求項１】 インクジェットヒータダイ内のヒータ素
子の液滴エジェクタ閾値を調整する方法であって、 所定の抵抗値を有する抵抗を備えたヒータ素子を製造す
るステップと、 前記ヒータ素子の抵抗値を決定するステップと、 前記決定された抵抗値を目標抵抗値範囲と比較するステ
ップと、 前記ヒータ素子の抵抗値が前記目標抵抗値範囲以内にな
るように永久的な値に変化されるまで抵抗値調整条件を
前記抵抗へ適用するステップと、 を備える液滴エジェクタ閾値調整方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US35917494A | 1994-12-19 | 1994-12-19 | |
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