JPH0360136B2

JPH0360136B2 -

Info

Publication number: JPH0360136B2
Application number: JP58210679A
Authority: JP
Inventors: Pii Nyuukaamansu Aamando
Original assignee: Yokogawa Hewlett Packard Ltd
Current assignee: Hewlett Packard Japan Inc
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1991-09-12
Also published as: EP0113168A3; EP0113168A2; JPS59155054A; EP0113168B1; DE3376919D1; US4468282A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、高温・高圧に耐えうる電子ビーム管
の製造方法に関する。

大きな運動エネルギを有する電子がある物質に
衝突すると、電子はある深さまで到達するが、こ
の深さはそのエネルギとその物質の物理特性によ
つて左右される。そのような物質が薄膜として形
成されている場合、すなわち、電子の侵入する深
さに比較して薄い場合、電子は完全にその膜を透
過し、多少低下したエネルギを有しながら進行し
続ける。従つて、そのような膜は、自由電子をブ
ラウン管の真空領域から周囲の大気やインク液体
等の別の環境に射出するためのブラウン管窓（ウ
インドウ）として使用することができる。ところ
が多くの場合、この窓は大きな圧力差に耐えると
同時に電子ビームを散乱させてはならないという
条件を満たす必要がある。一般に、窓はかなりの
圧力差に耐え得るために適切に支持されるよう
に、非常に小さく且つ非常に薄くなければならな
い。また、ビームの散乱を避けるためにも薄くな
ければならない。前記窓の構造は米国特許第
321193号、米国特許第3788892号および米国特許
第3611418号に開示されている。前記米国特許第
3211937号には高圧力差に耐えることができるカ
ーボン被膜箔ウインドウが開示されているが、大
きな吸収や散乱を避けるために高いエネルギに制
限される。また、前記米国特許第3788892号号に
は、複合ウインドウの製造方法が開示されてい
る。すなわち、各々が極めて薄くて小さな窓を多
数配列して窓を構成し、それによつて大きな圧力
差に耐える指示構造を実現するものである。この
窓は、個々の窓の間に介在する支持部材が必要と
なるため、多くの用途で不適当である。同様に前
記米国特許第3211937号においても、大きな圧力
差に耐えると共に大きなサイズを確保するため
に、窓を一連のスリツトや穴を有する支持部材
か、メツシユ状に形成された適当な支持部材によ
つて支持しなければならない。これらの支持構造
はやはり数多くの用途において支障となる。種々
の条件で使用されるサーマル・インク・ジエツ
ト・プリンタに適した窓は前記米国特許には開示
されていない。一方米国特許第3815094号に記載
されている窓は間に介在する支持構造がなく、長
くて狭いという利点を有する。一般にこの窓は、
バルク支持部材との化学反応によつて薄膜を成長
させ、次にバルク支持部材を異なる速度でエツチ
ングして窓部分を残し、残されたバルク支持部材
の部分が窓の頑丈な枠を形成するようにすること
によつて作られる。通常、このようなバルク支持
部材との化学反応で形成するということは、反応
性のガス（例えばH₂O）がその成分に熱分解さ
れることによつて薄膜が形成されることによつて
薄膜が形成されることを意味し、この熱分解の
後、これらの活性な成分は近くにあるもの（例え
ば、シリコン基板）ならどれとでも反応して基板
の上に新しい物質（例えば、SiO₂）の膜を成長
させる。

前記薄膜形成方法には多数の固有の欠点があ
る。まず、反応物質の１つを新しく形成される層
に拡散させなければならないので、形成される窓
の厚さは極めて制限される。窓を厚くするほど成
長時間は長くなり、この時間は大体膜厚に対して
指数関数的に変化する。さらにまた、膜の内部応
力は厚さに無関係に制御することができないの
で、膜が厚くなるほど応力が大きくなる。例え
ば、前記米国特許第3815094号に開示された方法
でSiO₂の膜を１ミクロンよりはるかに大きな厚
さまで作ることができるかどうかは明白ではな
い。それは、内部応力が非常に大きくて、膜にヒ
ビを生じる可能性が有るからである。さらにま
た、圧縮に対するSiO₂の強度は極めて大きいが、
引つ張りに対するSiO₂の強度はゼロに近いこと
が一般に認識されている。従つて、１ミクロン以
下の厚さのSiO₂膜は、サーマル・インク・ジエ
ツト・プリンタ内で生ずる蒸気爆発に関連する大
きな圧力差は言うにおよばず、ブラウン管内部と
周囲の大気の間に生ずる圧力差に耐える強度を有
しない。さらにまた、そのような膜には小さな穴
が生ずることが多い。しかも、開示された他の物
質は熱分解と基板の反応のみによつては実際に成
長させることはできない。

サーマル・インク・ジエツト・プリンテイング
に関する従来技術は米国特許第4243994号、第
4296421号、第4251824号、第4313124号、第
4325735号、第4330787号、第4334234号、第
4335389号、第4336548号、第4338611号、第
4339762号および第4345262号に記載されている。
これらに開示されている基本的な概念は、インク
を射出されるためのオリフイスが形成されてい
て、インクを入れる毛管とオリフイスにごく近接
して設けられた抵抗器等のインク加熱機構を有す
る装置である。動作を説明すると、インク加熱機
構を迅速に加熱し、かなりの量のエネルギをイン
クに伝達し、それによつてインクのほんの一部分
を蒸発させて毛管内に気泡を発生させて圧力波を
作り出す。この圧力波がインクの小滴をオリフイ
スから印刷面に飛び出させる。インクへのエネル
ギ伝達を制御することによつて、気泡がオリフイ
スから脱出する前に気泡を急速に消滅させること
ができる。また、米国出願第29284号に開示され
ているように、この気泡の消滅は、適切な予防手
段を講じないと、キヤビテーシヨン損傷によつて
抵抗器を急速に破壊することがある。これを防ぐ
手段は抵抗器を保護層でおおうこと、気泡の消滅
を注意深く制御すること、たわむことができて抵
抗器とインクの間の強い薄膜の支持されていない
部分に抵抗器を取り付けること、である。

しかしながら、前記米国特許の中で、サーマ
ル・インク・ジエツト・プリンタを駆動するにあ
たつて、電子ビームを主要な加熱源として使用す
ることを考慮しているものは１つもない。また、
そのような装置を実現するために使用することが
できる適当な電子ビーム・ウインドウや必要な具
体的な方法や物質も開示されていない。

本発明の一実施例においては、電子ビームによ
つて駆動されるサーマル・インク・ジエツト・プ
リント・ヘツドを使用している。このプリント・
ヘツドは電子が透過可能な薄膜（電子ウインド
ウ）で構成され、この薄膜は、その一表面上にイ
ンク貯蔵器と熱接触をし、ヒータとして働く複数
個の電子吸収パツドを有する。ブラウン管からの
電子が薄膜を横切つてパツドに吸収されると、パ
ツドの温度は極めて大幅にかつ急速に上昇する。
その結果、インク内で蒸気爆発を起すのに十分な
熱エネルギがインクにつて吸収され、インク貯蔵
器内の近くのオリフイスからインクの小滴が射出
される。別の実施例で使用するプリント・ヘツド
では、電子は窓を横切つた後、パツドではなくイ
ンクに吸収される。さらにまた別の実施例におい
ては、電子はウインドウ自体に直接吸収される。

本発明の特に重要な要素は、電子窓の構造であ
る。

本発明で使用する電子ウインドウを作る一方法
は、原子番号が小さく、不活性で高い強度の物質
または化合物の薄膜を化学蒸着法（CVD）によ
つて基板上に被着し、次にウインドウ・パターン
とウインドウ支持体の周囲を写真印刷法で形成
し、所望のウインドウ構造を残すように基板をエ
ツチング処理することから成る。

ウインドウを製造するこの方法の重要な点は、
この蒸着過程の間、CVDで形成する膜を化学量
論およびその内部応力に関して注意深く制御する
ことができることである。さらに、基板が物理的
な支持を行うだけで化学反応に関与しないので、
化合物の選択は基板の材料によつて制約されな
い。したがつて、SiC、BN、B₄C、Si₃N₄、
Al₄Cl₃等の化合物の薄膜を各種の基板の上に形成
することができるので、極めて頑丈で小さいな穴
がなく、しかも内部応力がほとんどゼロの薄膜を
得ることができる。さらにまた、極めて強度が大
きいために、これらのウインドウを作ることがで
きる。そしてまた、これらの物質の原子番号と密
度が小さいことにより、これらの物質は低いビー
ム電圧（15〜30KeV）ですぐれた電子透過特性
を有する。従つて、ビームの方向制御に大部分の
従来のブラウン管偏向方式を利用することができ
る。また、このような膜は非常に薄くしても極め
て弾力的で化学的に不活性であるので、真空およ
び大気の圧力差とサーマル・インク・ジエツト・
プリント・ヘツド内で生ずるピーク圧力に容易に
耐えることができる。以下図面を用いて本発明を
説明する。

第１Ａ図ないし第１Ｆ図は本発明に使用する細
長く薄い電子ビーム・ウインドウを作る方法の一
実施例を示すものである。この実施例において
は、製造過程は電子ビーム・ウインドウを構成す
べき膜１１を基板１３の上に被着することによつ
て開始される。基板１３は方位が＜100＞である
純粋なＳウエーハであり、被着はCVDによつて
行なわれる。標準的なCVD技術の例としては、
1969年にアカデミツク・プレス社（Academic
press）から発行された“The Preparation of
Films by Chemical Vapor Deposition，
Physics of Thin Films”のVol.5pp.237−314、
1973年にAnnual Reviewsから発行されたA.Rev.
Mater.Sci.3，317−326のJ.Vac.Sci.
Technol.1973年10月１日刊“Recent Advances
in Chemical Vapor Growth of Electrnic
Materials”参照。膜１１の典型的な材料はSiC、
BN、Sι₃N₄、Al₄Cl₃またはB₄Cである。膜１１の
典型的な厚さＴは約0.5ミクロンから最大は約５
ミクロンであり、好適な範囲は約１ミクロンカラ
約２ミクロンである。膜１１内の応力は通常、約
２×10ダイン／cm²以下に維持される。蒸着の後、
膜１１はマスキングされてウインドウ・パターン
とウインドウ支持体の周囲が形成され、そしてこ
の組立体は通常KOH、ヒドラジンまたはエチレ
ン・ジアミン・ピロカテロールで異方性
（anisotropical）エツチング処理される。これら
のエツチ液によつて＜100＞シリコン基板１３の
サイズを精密に制御することができる。次にマス
クをはがし、第１Ｂ図に示すようにウインドウ組
立体１５と１６を残す。第１Ｃ図はウインドウ組
立体１５をさらに詳細に示すものであり、細長い
ウインドウ１７は基板１３がエツチングで除去さ
れてしまつた組立体のほぼ中央に示されている。
典型的なウインドウ組立体のサイズＬは約１イン
チ（2.54cm）から約３インチ（7.62cm）の範囲に
あり、幅Ｄは典型的に0.375インチ（0.953）程度
である。第１Ｄ図はウインドウ組立体１５の断面
図である。典型的なウインドウ１７の幅Ｗは０イ
ンチ（０cm）から0.100インチ（0.25cm）の範囲
にあり、好適な幅は約0.015インチ（0.038cm）で
ある。シリコン基板１３の典型的な厚さＳは、
0.020インチ（0.051cm）程度である。

ウインドウ組立体１５を受け入れるため、第１
Ｅ図に示すようなブラウン管のフエースプレート
１９が作られる。これはSιの熱膨張係数に適合す
るようパイレツクス7740プレート・ガラスより成
るのが通例である。0.125インチ（0.3175cm）程
度の幅の溝穴２１をフエースプレート１９に形成
し、フエースプレートを10ミクロン以下、より好
ましくは３ミクロン以下まで平坦に研磨する。次
にウインドウ組立体１５のウインドウ１７を注意
深くフエースプレート１９の溝穴２１に整列し、
そしてフイールド・アシステツド・ボンデイング
（field assisted bonding）すなわち、陽極結合を
利用してウインドウ組立体１５をフエースプレー
ト１９に結合する（第１Ｆ図）。耐熱性エポキシ
のような別の種類の接着手段を用いることもでき
ようが、フイールド・アシステツド・ボンデイン
グはこの実施例において特に有用である。それ
は、この方法が化学的に純粋であり、陰極に有害
なものがブラウン管にはいるのを防止し、したが
つて密閉系で本装置を作ることができるからであ
る。ウインドウ組立体１５とフエースプレート１
９の結合の後、フエースプレート１９を電子銃・
フアンネル組立体２３に結合し、そして装置全体
を排気し、通常の手段に従つて密閉する。

前記のように形成した電子ビーム・ウインドウ
は多くの用途に役立つけれども、入手できるウエ
ーハのサイズによつて、ウインドウのサイズが限
定されていることは大きな制約である。もちろ
ん、結晶基板を用いてより大きなウインドウを作
るためには、より大きなシリコン・ウエーハがそ
の他の大型の結晶物質が必要であり、これらの一
方または両方は途方もなく高価であつたり、全く
入手不可能であつたりすることがある。しかし、
実用的なプリンタのためには、少なくとも8.5イ
ンチ（21.59cm）のウインドウが必要であり、14
インチ（35.56cm）かそれ以上であれば非常に有
益である。

前記の膜を成長させるために基板として必ずし
も１個の結晶シリコンを使用する必要はない。膜
を基板の組織に無関係に成長させるためにCVD
を使用することもできる。これによつて基板材料
とウインドウ材料の最適な組合せの選択が大いに
融通性に富むものとなり、またはるかに長い電子
ウインドウの製造も可能となる。

この点に関して、多結晶基板材料は特に有用で
ある。すなわち、熱膨張係数がウインドウ膜の熱
膨張係数と略一致し、約1200℃までの蒸着温度に
耐えることができ、エツチング等の別の処理を施
しやすく、容易にブラウン関の構成部品に結合す
ることができ、しかも処理が容易なほど堅ければ
特に有用である。そのような物質の例は、タング
ステン、モリブデン、ポリシリコンである。

長いウインドウを作るために利用するCVD法
はウインドウ材料によつて多少異なる。例えば、
APCVD（大気圧CVD）という蒸着法でSιCのウ
インドウを作る場合、代表的にパラメータは以下
のとおりである。反応管内の典型的な温度は約
800℃から約1200℃の範囲であり、通常の場合、
流量は水素（H₂）キヤリアについて50ないし100
リツトル／分の範囲、CH₄反応物質については４
ないし20リツトル／分であり、SiCl₂H₂（または
SiCl₄）反応物質については50ないし300c.c.／分で
ある。膜厚は0.1ないし５ミクロンの範囲であり、
蒸着時間は大部分の膜について45分以下である。
他の種類の膜、例えばBNまたはB₄Cについては、
LPCVD（すなわち、低圧CVD）を利用する。具
体的には、BNの蒸着の場合、代表的なパラメー
タは次のとおりである。反応管温度は250℃から
1000℃の範囲、流量は通常100ないし600c.c.／分、
B₂H₆／H₂の割合は、0.05−0.10、B₂H₆／NH₃の
割合は、0.25−５である。

薄膜を基板に被着した後、ウインドウを形成す
る方法は結晶基板についてすでに説明した方法と
同様である。第２Ａ，Ｂ図は多結晶基板３３を用
いて形成した細長いプリント・ヘツド３５の一実
施例を示すものである。最初に、例えば湿式の化
学薬品、プラズマ、反応性イオンまたはその他の
方法によつて基板３３の一部はエツチングで除去
し、膜３１の狭い部分を残してウインドウ３７を
形成する。次に適当なクリーン技術によつてブラ
ウン管４３の表面３９にプリント・ヘツド３５を
結合することができる。もちろん、ウインドウ３
７をブラウン管内の溝穴４１に注意深く整列す
る。

ブラウン管の表面３９の隣にプリント・ヘツド
３５のどの面が位置するかによつて、結合技術を
多少変えることができる。例えば、膜３１をブラ
ウン管の隣に位置させ、基板３３を第２Ａ図に示
すように外側に置くと、別のアルミニウム層を用
いてウインドウ組立体を表面に陽極結合すること
ができる。一方、多結晶（ポリシリコン）基板３
３を表面３９に隣接して配置し、膜３１を外側に
置くと、陽極結合が利用できるだけでなく、よご
れのないはんだ付け手段も同様に利用することが
できる。例えば、チタンの接着層を基板３３に蒸
着し、次に金の層を形成し、その後に基板３３を
フエースプレートにはんだ付けする。また、モリ
ブデンまたはタングステンの基板の場合、ニツケ
ルの接着層を蒸着し、次に銅の層を形成し、それ
から基板をブラウン管のフエースプレートにはん
だ付けする。

さらに他の例として、まず適当な膜（例えば、
SiC）を多結晶基板に被着し、前述のようにサン
ドイツチ構造を作る。次に膜がフエースプレート
の隣にくるように、前述の技術によつてサンドイ
ツチ構造をブラウン管フエースプレートに結合す
る。このブラウン管フエースプレートは第２Ａ図
のスリツト４１のように狭いスリツトを有する。
この結合の後、多結晶基板をエツチングで完全に
除去し、そしてブラウン管のフエースプレートに
結合された薄膜のみを残すことができる。これに
よつて電子ウインドウがブラウン管のフエースプ
レートに形成される。したがつて、ウインドウ支
持基板内の溝穴の精密なエツチングが不必要とな
る。

周囲大気中で、または空気中での電離を避ける
ために制御された真空環境内で、紙またはその他
の記録媒体に直接書くために、前記の実施例のす
べてを利用することができる。しかし、CVDに
よつて形成される電子ウインドウの特に重要な用
途は電子ビームで駆動されるサーマル・インク・
ジエツト・プリンタの分野にある。

本発明に使用するプリント・ヘツドの第２の実
施例を第３Ａ，３Ｂおよび３Ｃ図に示す。この実
施例においては、電子ウインドウ組立体をブラウ
ン管のフエースプレート６９に固定するにあたつ
て、前述した方法と同様の方法でサーマル・イン
ク・ジエツト・プリントヘツド５０をブラウン管
６３のフエースプレートに固定する。しかしプリ
ントヘツド５０は従来のサーマル・インクジエツ
ト装置とかなり異なる構造を有する。プリント・
ヘツド５０の構造の特長は、インク・ジエツト・
ヘツドを駆動するために電子ビームを使用するこ
とである。まず、長細いウインドウ組立体を前述
したのとほぼ同じように作る。この実施例におい
ては、ウインドウ材料の薄膜５１を基板５３に被
着するために、CVDを用いてウインドウ組立体
を作る。基板５３の一部をエツチングで除去し、
細長い溝穴６２を作る。これは薄膜ウインドウ３
７が露出されている第２Ａ図に示されている。溝
穴に非常に似ている。

第３Ｂおよび３Ｃ図に示されているのは、プリ
ント・ヘツド５０の一端の断面図であり、その内
部構造の詳細を示すものである。このヘツド５０
はインク貯蔵器６４を形成するスペーサ５５，５
８，５９およびオリフイス・プレート５７を有し
ている。ウインドウ組立体は基板５３と薄膜５１
より成り、薄膜５１はブラウン管６３の溝穴６１
を囲むフエースプレート６９に隣接するインク貯
蔵器６４の側面に配置されている。溝穴６２の正
反対側で薄膜５１の上に配置されているのは複数
個のヒーター・パツド６０であり、これらパツド
６０は電子ビームから電子を吸収するよう薄膜を
金属処理したものである。オリフイス・プレート
５７は複数個のオリフイス５６を有し、これらオ
リフイス５６は同数のヒーター・パツド６０にほ
ぼ対向して配置されている。これらヒーター・パ
ツド６０は溝穴６２の正反対側で薄膜５１上に配
置され、典型的に導体の薄い層よりなる。このよ
うにして、ヒーター・パツド６０はビームから入
射する電子を直ちに吸収し、それによつて、サー
マル・インク・ジエツト・プリンタを駆動するの
に必要な熱エネルギを得る。インクはＤ方向に射
出される。

インク・ジエツト・ヘツドを構成する各種の材
料の特定の組成および各種の部品の特定の寸法は
目的の用途によつてかなり変る。動作可能な装置
の場合、この特定の実施例における基本的な物質
的な制約は、インクの小滴を射出させるのに十分
な大きさの気泡を作り出すために特定のブラウン
管電圧で十分な電子を各ヒーター・パツド６０に
伝達するほど溝穴６２と薄膜５１で形成された電
子ウインドウが薄く、それと同時に膨張する気泡
や消滅する気泡によつて作り出される圧力を耐え
るほどウインドウが強くなければならないという
ことである。さらに、抵抗器駆動サーマル・イン
ク・ジエツト装置で使用される典型的な寸法と材
料は、高品質の印刷に必要な物理的要件を満足さ
せるために、電子ビーム駆動インク・ジエツト・
ヘツドにおける寸法や材料とほぼ同一である。一
般に、電子ウインドウ部分を作るための基板５３
と薄膜５１の組合せは、第１および２図に関連し
てすでに説明した方法と同じやり方で同じ材料で
作ることができる。また、基板５３の厚さは厳密
なものではなく、広範囲にわたつて変ることがあ
り得る。通常、合理的に作ることができさえすれ
ば、その厚さには上限は必要ない。下限は、ウイ
ンドウ製造中の処理の容易度と、電子ウインドウ
組立体を支持するのに必要な支持体に関する物理
パラメータによつて決定される。ポリシリコン基
板５３の典型的な厚さは、SiC薄膜５１を使用す
る場合、約250ミクロン以上である。薄膜５１の
厚さは電子ビーム・エネルギによつて左右され
る。例えば、30KeVビームの場合、ウインドウ
が２（0.005cm）ないし５ミル（0.0127cm）程度の
狭い寸法Ｓを有すると、薄膜５１の厚さに典型的
に１ないし５ミクロンの範囲にある。ヒーター・
パツド６０は物理または化学蒸着のような一般的
な電子製造技術によつて通常作られる。ヒータ
ー・パツド６０の標準的な材料はクロム／金また
はアルミニウム等の良導体であり、これは一般
に、約３ミル（0.0076cm）×３ミル（0.0076cm）
から５ミル（0.0127cm）×５ミル（0.0127cm）の
範囲の四角のパツドに形成され、厚さは大体0.25
ないし５ミクロンの厚さである。

スペーサ５５，５８，５９は薄膜５１とオリフ
イス・プレート５７の間の距離を一定に保ち、そ
れによつて入口管６５からヘツドを通つてヒータ
ー・パツド６０の近くまで流れるインクの毛管路
を形成する。スペーサ５５，５８，５９は典型的
に大体1.5（0.0038cm）ないし３ミル（0.0076cm）
の距離に保ち、これらスペーサは薄膜５１の表面
に容易に形成することができる大部分のどんな不
活性の材料からでも作ることができる。プラスチ
ツク、ガラス・リストン（Riston：デユポン社
の登録商標）はフオトエツチング可能であるので
その良い例である。オリフイス・プレート５７も
また非常に様々な材料から作ることができる。比
較的小型のインク・ジエツト・ヘツドの場合、大
体20ミル（0.05cm）の厚さで＜100＞の方位のシ
リコン・ウエーハが特に好都合である。それは、
非常に精密なオリフイス５６を容易にエツチング
でこのウエーハ構造に作ることができるからであ
る（米国特許大4007464号参照）。比較的大型のヘ
ツドに対しては他の材料がより実用的であり、例
えば、オリフイスの厚さが0.5（0.00129cm）ない
し５ミル（0.0127cm）の範囲にある一片の金属ま
かはプラスチツクが使用される。オリフイスのサ
イズもまた望みの小滴の大きさでかなり左右され
て変ることがある。しかし、約17.5μAの電子ビ
ーム露出時間で100μA程度のビーム電流の場合
（すなわち、ほぼ50マイクロジユール／射出され
る小滴）、約４（25.8cm²×10^-6）ないし16平方ミル
（103.2cm²×10^-6）のオリフイスが許容できる性能
を有し、好適なサイズは約９平方ミル（58.1cm²×
10^-6）である。なお、速度を上げるために、露出
時間を短縮すると共にビーム電流をかなり上げる
ことができることは明白である。

本発明に使用するプリント・ヘツドの第３の実
施例が第４Ａ，４Ｂ，４Ｃ図に示されている。こ
の実施例においては、電子はヒーター・パツドで
はなくインクに直接吸収される。この方法では、
エネルギがインク自体に吸収されるため、気泡を
形成するエネルギ効率がはるかに高い。第４Ａ，
４Ｂ，４Ｃ図のように、基本的構造はブラウン管
６３とプリント・ヘツド７０を含み、ヘツド７０
はヒーター・パツド６０がないことを除いて、第
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ図に示したプリント・ヘツド５
０と同一である。同一部分には同一番号を付して
いる。薄膜５１の厚さ等の寸法は第３Ａ，３Ｂ，
３Ｃと同一でもよい。薄膜５１の厚さは20ないし
30KeVビームを使用する場合、１ないし５ミク
ロンの範囲が適当である。基本的な原理は、これ
らの低いビーム・エネルギの場合、電子はウイン
ドウのほぼ表面でインクに吸収されるということ
である。それは、水性インクのような流体内での
30KeVの電子の侵入の深さはわずかに約20ミク
ロンがそれ以下にすぎないからである。エネルギ
効率が高い場合、射出される小滴１個につき必要
なエネルギはかなり下げることができ、多分0.5
マイクロジユール／小滴まで下げることができ
る。第４Ａ，４Ｂ，４Ｃ図の実施例では電子はウ
インドウ自体に吸収させることもできる。30KV
のビームを使用しながら電子の全部をインクに到
達する前にほとんど止めてしまうためには、膜５
１の厚さを約10ミクロンまで増大する必要があ
る。これによつてウインドウ内にホツト・スポツ
トが作り出され、すぐ近くのインクを蒸発する。
他の寸法や材料は先の実施例と変りない。

第５Ａ，５Ｂ，５Ｃおよび５Ｄ図に示されてい
るのは本発明のインク・ジエツト・プリンタに使
用するプリント・ヘツドのさらに別の実施例であ
る。全体構造は第３Ａ，３Ｂおよび３Ｃ図に示し
たものと同様である。この例の電子ウインドウで
は基板材料に長い溝穴をエツチングで形成するの
ではなく、エツチングで複数個の穴を形成する。
各穴は加熱用パツドの正反対側に配置された電子
ウインドウまでのびている。この実施例では、製
造方法は典型的に、熱制御層８６を基板８５に被
着することによつて開始される。基板８５はま
た、先の実施例で説明したどの基板材料でも作る
ことができ、熱制御層８６の典型的な材料は当該
技術分野で周知であり、SiO₂およびAl₂O₃がその
代表例である。典型的な厚さは１ないし10ミクロ
ン範囲内であるが、一般的に使用する特定の材料
と所望の気泡消滅特性に左右される。なお、熱制
御層８６はこの特定のウインドウ構造に限定され
るものではなく、前述の溝穴付き構造のような他
のウインドウ構造にでも同様に使用することがで
きる。熱制御層８６の被着の後、電子ウインドウ
材料の薄膜８７をその上に被着する。典型的なウ
インドウ材料と厚さは前記の実施例で説明したと
おりである。薄膜８７の被着の後、複数個の穴８
１，８２，８３を基板８５と熱制御層８６を通し
てエツチングで形成し、それぞれ電子ウインドウ
９１，９２，９３を形成する。各ウインドウは典
型的に直径が１ないし２ミクロンの範囲にある。
所望の材料と穴構造の特定の組合せによつては、
任意エツチング技術を使用することができる。例
えばプラズマ・エツチングのようなドライ・エツ
チング・システムやウエツト化学薬品を等方性
（isotropic）エツチングに使用することができ
る。低速ではあるが、バイアス・プラズマ・エツ
チングでさえ、穴のサイズと構造の精密な制御の
ため異方性（anisotropic）エツチングに使用す
ることができる。

電子ウインドウ９１，９２，９３と基板８５の
組合せを作つた後、装置のサーマル・インク・ジ
エツト部分のバランスを第５Ａ図および第５Ｂ図
に示すようにほぼ完成する。複数個のヒーター・
パツド１０１，１０２，１０３をそぞれ電子ウイ
ンドウ９１，９２および９３の反対側に被着す
る。各パツドは先の実施例の場合と同じ材料で同
じ寸法で作る。薄膜８７をオリフイス・プレート
９０から分離してインクを保つ空所を形成するた
めにスペーサ８８と８９が設けられている。イン
ク充填管８４はインクが空所に入るようにするた
めに設けられている。この実施例においては、オ
リフイス・プレート９０はオリフイス９６で代表
されるような複数個のオリフイスを有し、これら
オリフイスはオリフイス・プレート９０が広い部
分で極めて厚くなるよう、くぼみで引つ込んで形
成されている。この構造によつて、大型のプリン
ト・ヘツドが構造的に安定になると同時に、小滴
の分解能を上げるためにオリフイス９６でのオリ
フイス・プレート９０の厚さを最適にする。典型
的に、貯蔵器の内側からオリフイスの外端まで測
つたオリフイス・プレートの厚さは約２ミル
（0.005cm）から約５ミル（0.0127cm）の範囲にあ
る。オリフイス・プレート９０は各種各様の材
料、例えばガラス、シリコン、ポリシリコン、プ
ラスチツクおよび各種の金属から作ることができ
るが、これらに限定されない。

第５Ｂ図は、ヒーター・パツド１０１，１０２
および１０３の関係を示す、薄膜８７の一部分の
図である。これらヒーター・パツド１０１，１０
２，１０３の各々はオリフイス９６の正反対側の
くぼみ９５に沿つて配置されている。隣接するヒ
ーター・パツド１０１，１０２，１０３が加熱さ
れるとき、あるオリフイスからインクが射出しな
いよう、１０５および１０６のような障壁が互い
に隣接するヒーター・パツドの間に設けられ、そ
れによつて、あるヒーター・パツドによつて発生
される圧力波が他のヒーター・パツドに対応する
オリフイスからのインクの射出に影響を与えない
ようにする。そのような障壁は一般に、シリコ
ン、光重合体、ガラス・ビート充填エポキシまた
は金属より作る。

サーマル・インク・ジエツト・ヘツドと電子ウ
インドウの組立体の製造の完了後、前述の技術に
よつて組立体全体をブラウン管１０７の表面に取
付けることができる。プリント・ヘツドを駆動す
るための電子は電子銃組立体１０８より得られ
る。

所望の形状と材料によつて、本発明に従う実施
例は無数に存在する。例えば、特に有益な実施例
は２つの部分より成る装置を作ることである。一
方の部分は第２Ａ図に示したのとほぼ同じ電子ウ
インドウを有するブラウン管であり、もう１つの
部分は完全に別個のサーマル・インク・ジエツト
組立体でろう。このサーマル・インク・ジエツト
組立体はブラウン管のウインドウに並置される電
子ウインドウ構造を有する。ブラウン管からの電
子はブラウン管のウインドウとサーマル・イン
ク・ジエツト・ウインドウを通つてサーマル・イ
ンク・ジエツト内部のヒーター・パツドに達する
ことができる。このようにブラウン管とインク・
ジエツト・ヘツドを一体構造にすることなく、サ
ーマル・インク・ジエツトを駆動するために電子
ビームを使用することができる。前記の装置で
は、万一サーマル・インク・ジエツトとブラウン
管のどちらか一方が故障した場合、故障した方を
容易に交換することができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｆ図は本発明のインク・ジエツ
ト・プリンタの窓を製造する過程を示す図。第２
Ａ、第２Ｂ図は各々、本発明のインク・ジエツ
ト・プリンタに使用するプリント・ヘツドの第１
実施例の斜視図、部分断面図。第３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ図は各々、本発明のインク・ジエツト・プリン
タに使用するプリント・ヘツドの第２実施例の斜
視図、分解図、詳細図。第４Ａ，４Ｂ，４Ｃ図は
各々、本発明のインク・ジエツト・プリンタに使
用するプリント・ヘツドの第３実施例の斜視図、
分解図、詳細図。第５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ図は
各々、本発明のインク・ジエツト・プリンタに使
用するプリント・ヘツドの第４実施例の部分断面
図、部分拡大図、部分斜視図、部分断面図であ
る。１１：膜、１３，３３，５３，８５：基板、３
７，９１〜９３：ウインドウ、３１，５１，８
７：薄膜、６０，１０１，１０２，１０３：ヒー
タパツド、５６，９６：オリフイス。

Claims

【特許請求の範囲】１次の(イ)〜(ヘ)よりなる電子ビーム管の製造方
法。 (イ) 基板として第一材料を選別するステツプ。 (ロ) 前記基板上に化学的気相成長法によつて、所
望の電子ビームエネルギにおける電子が透過で
きる第２材料のフイルムを推積するステツプ。 (ハ) 前記基板を部分的に除去して前記フイルムの
連続した窓を残留形成するステツプ。 (ニ) 前記窓に整列できる孔を有するフエースプレ
ートを備えた管を用意するステツプ。 (ホ) 前記窓に前記孔が整列するように前記フエー
スプレートに前記基板を取付けるステツプ。 (ヘ) 前記管を排気して、前記窓に実質的に一気圧
以上の圧力差を与えるステツプ。２次の(イ)〜(ホ)より成る電子ビーム管の製造方
法。 (イ) 基板として第１材料を選別するステツプ (ロ) 前記基板上に化学的気相成長方法によつて、
所望の電子ビームエネルギにおける電子が透過
できる第２材料のフイルムを推積するステツ
プ。 (ハ) 前記フイルムを推積した前記基板を管に取り
つけるステツプ。該管のフエースプレートは孔
を有し、該孔は前記基板で被われ、且つ前記フ
イルムは前記基板と前記フエースプレート間に
存在する。 (ニ) 前記基板を部分的に除去して、前記孔上に前
記フイルムから成る電子ビーム窓を形成するス
テツプ。 (ホ) 前記管を排気して、前記窓に実質的に一気圧
以上の圧力差を与えるステツプ。３前記管がCRTである特許請求の範囲第１項
あるいは第２項記載の電子ビーム管の製造方法。