JPH04292950A - インクジェット・プリントヘッド及びその製造方法 - Google Patents
インクジェット・プリントヘッド及びその製造方法Info
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- JPH04292950A JPH04292950A JP3316525A JP31652591A JPH04292950A JP H04292950 A JPH04292950 A JP H04292950A JP 3316525 A JP3316525 A JP 3316525A JP 31652591 A JP31652591 A JP 31652591A JP H04292950 A JPH04292950 A JP H04292950A
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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
【0001】〔発明の分野〕本発明は、ドロップ・オン
・デマンド型のインクジェト・プリントヘッド、特に、
インク取り入れ口の上に一体式薄膜フィルタを有するサ
ーマルインクジェット・プリントヘッドと、こうしたフ
ィルタを有するプリントヘッドの製造工程に関する。
・デマンド型のインクジェト・プリントヘッド、特に、
インク取り入れ口の上に一体式薄膜フィルタを有するサ
ーマルインクジェット・プリントヘッドと、こうしたフ
ィルタを有するプリントヘッドの製造工程に関する。
【0002】〔先行技術の説明〕一般的な熱作動式ドロ
ップ・オン・デマンド式インクジェット印刷装置では、
印刷装置のプリントヘッドのチャネルオリフィスからイ
ンク小滴を噴射する、インクで満たされたチャネル内に
蒸気の気泡を生じさせるために、熱エネルギーのパルス
が用いられている。このようなプリントヘッドは、一方
の端部で相対的に小さなインク補給チャンバに連結しか
つ他方の端部にノズルとも呼ばれるオリフィスを有する
ひとつ以上の、インクで満たされたチャネルを有する。 熱エネルギー発生器、一般に抵抗器が、ノズルから所定
の距離上流のノズル近くのチャネル内に配設される。瞬
間的にインクを蒸発させてインク小滴を弾き飛ばす気泡
を形成させるために、抵抗器はパルス電流によって個々
にアドレス指定される。インクがノズルから滲出するの
を防ぐために、軽い負圧力の下で、各ノズルにメニスカ
スが形成される。
ップ・オン・デマンド式インクジェット印刷装置では、
印刷装置のプリントヘッドのチャネルオリフィスからイ
ンク小滴を噴射する、インクで満たされたチャネル内に
蒸気の気泡を生じさせるために、熱エネルギーのパルス
が用いられている。このようなプリントヘッドは、一方
の端部で相対的に小さなインク補給チャンバに連結しか
つ他方の端部にノズルとも呼ばれるオリフィスを有する
ひとつ以上の、インクで満たされたチャネルを有する。 熱エネルギー発生器、一般に抵抗器が、ノズルから所定
の距離上流のノズル近くのチャネル内に配設される。瞬
間的にインクを蒸発させてインク小滴を弾き飛ばす気泡
を形成させるために、抵抗器はパルス電流によって個々
にアドレス指定される。インクがノズルから滲出するの
を防ぐために、軽い負圧力の下で、各ノズルにメニスカ
スが形成される。
【0003】ニーゼル(Kneezel)らに対する米
国特許第4,864,329号には、複数のプリントヘ
ッドを有する整列状態で接着されたウェーハにウェーハ
大のフィルタを積層させる製造工程によって、インク取
り入れ口の上に平らなフィルタを有したサーマルインク
ジェット・プリントヘッドが開示されている。個々のプ
リントヘッドは、ふたつ以上の接着されたウェーハとフ
ィルタを切断する、分割作業によって得られる。フィル
タは、編組み状の網目スクリーンまたは、好ましくは、
所定の穴寸法を持つ電鋳法によるスクリーンとしてもよ
い。プリントヘッドの片側全体がフィルタによって覆わ
れるため、相対的に大きな接触面によって、積層剥離が
防がれ、好都合な漏れのない密封が可能になる。
国特許第4,864,329号には、複数のプリントヘ
ッドを有する整列状態で接着されたウェーハにウェーハ
大のフィルタを積層させる製造工程によって、インク取
り入れ口の上に平らなフィルタを有したサーマルインク
ジェット・プリントヘッドが開示されている。個々のプ
リントヘッドは、ふたつ以上の接着されたウェーハとフ
ィルタを切断する、分割作業によって得られる。フィル
タは、編組み状の網目スクリーンまたは、好ましくは、
所定の穴寸法を持つ電鋳法によるスクリーンとしてもよ
い。プリントヘッドの片側全体がフィルタによって覆わ
れるため、相対的に大きな接触面によって、積層剥離が
防がれ、好都合な漏れのない密封が可能になる。
【0004】サーマルインクジェット技術に関わる問題
のひとつは、インク小滴の指向性がインクの微粒子に対
して敏感な点にある。印刷の品質は、記録媒体上におけ
るインク小滴の正確な配置に直接関係しており、小滴の
指向性によってインク小滴の配置精度が決まる。微粒子
のないインクを用いることによって、印刷の品質を高め
ることができ、インクの微粒子をどの程度なくせるかと
いうことは、インクジェット・プリントヘッドへのイン
クが最終的にどの程度まで濾過されるかということに関
係している。微粒子汚染の原因ひとつは、製造環境その
ものにある。清浄環境の中に全体変換構造を築くことに
よって、微粒子に起因する低指向性の問題を少なくとも
部分的に解決することができる。しかし、微粒子の全く
ない環境を実現することはできない。本発明は、インク
ジェット・プリントヘッドの製造時における粒子汚染の
問題を解決するものである。
のひとつは、インク小滴の指向性がインクの微粒子に対
して敏感な点にある。印刷の品質は、記録媒体上におけ
るインク小滴の正確な配置に直接関係しており、小滴の
指向性によってインク小滴の配置精度が決まる。微粒子
のないインクを用いることによって、印刷の品質を高め
ることができ、インクの微粒子をどの程度なくせるかと
いうことは、インクジェット・プリントヘッドへのイン
クが最終的にどの程度まで濾過されるかということに関
係している。微粒子汚染の原因ひとつは、製造環境その
ものにある。清浄環境の中に全体変換構造を築くことに
よって、微粒子に起因する低指向性の問題を少なくとも
部分的に解決することができる。しかし、微粒子の全く
ない環境を実現することはできない。本発明は、インク
ジェット・プリントヘッドの製造時における粒子汚染の
問題を解決するものである。
【0005】本発明の目的は、一体式の薄膜フィルタに
よって覆われたインク補給口を有するインクジェット・
プリントヘッドと、その製造方法を提供することにある
。
よって覆われたインク補給口を有するインクジェット・
プリントヘッドと、その製造方法を提供することにある
。
【0006】本発明の別の目的は、先に完成させたチャ
ネル板ウェーハの底部または裏面上のエッチング抵抗性
マスク層の上に光によるパターン付け可能な材料の層を
積層させ、フィルタを形成するためにこれらの層を原版
処理することによって、プリントヘッドのインク補給口
にかぶさる一体式薄膜フィルタを提供することにある。
ネル板ウェーハの底部または裏面上のエッチング抵抗性
マスク層の上に光によるパターン付け可能な材料の層を
積層させ、フィルタを形成するためにこれらの層を原版
処理することによって、プリントヘッドのインク補給口
にかぶさる一体式薄膜フィルタを提供することにある。
【0007】本発明では、ふたつの(100)シリコン
・ウェーハから、一体式薄膜フィルタを有する複数のイ
ンクジェット・プリントヘッドを製造する。複数組の加
熱素子とこれを個々にアドレス指定する電極を一方のウ
ェーハの表面上に形成し、これに対応する複数組の平行
チャネル溝を他方のウェーハの表面内に形成して、各組
のチャネル溝を凹状マニホルドに連結させる。ふたつの
ウェーハを整列させて接着し、組み合わさったウェーハ
を複数のプリントヘッドに切断する分割作業によって、
個々のプリントヘッドを得る。チャネル・ウェーハを異
方向にエッチングした後、加熱板ウェーハと組み合わせ
る前に、チャネル・ウェーハ上に一体式薄膜フィルタを
形成する。光によるパターン付け可能な層は、エッチン
グ抵抗性マスキング層の上に溶着されて露光され、網目
フィルタを確定させるためにパターン付けされて現像さ
れる。
・ウェーハから、一体式薄膜フィルタを有する複数のイ
ンクジェット・プリントヘッドを製造する。複数組の加
熱素子とこれを個々にアドレス指定する電極を一方のウ
ェーハの表面上に形成し、これに対応する複数組の平行
チャネル溝を他方のウェーハの表面内に形成して、各組
のチャネル溝を凹状マニホルドに連結させる。ふたつの
ウェーハを整列させて接着し、組み合わさったウェーハ
を複数のプリントヘッドに切断する分割作業によって、
個々のプリントヘッドを得る。チャネル・ウェーハを異
方向にエッチングした後、加熱板ウェーハと組み合わせ
る前に、チャネル・ウェーハ上に一体式薄膜フィルタを
形成する。光によるパターン付け可能な層は、エッチン
グ抵抗性マスキング層の上に溶着されて露光され、網目
フィルタを確定させるためにパターン付けされて現像さ
れる。
【0008】別の実施例では、パターン付けとエッチン
グが行なわれないチャネル・ウェーハの側を、エッチン
グ停止部として機能させることによって薄膜フィルタの
剛性を高めるために、高度にドーピング処理してある。 その後、チャネル・ウェーハのドーピング処理された層
の部分を貫通するフィルタ穴を開口させるために薄膜フ
ィルタをマスクとして用いて、パターン付け可能な層の
下にあるこのドーピング処理された部分をエッチングす
る。
グが行なわれないチャネル・ウェーハの側を、エッチン
グ停止部として機能させることによって薄膜フィルタの
剛性を高めるために、高度にドーピング処理してある。 その後、チャネル・ウェーハのドーピング処理された層
の部分を貫通するフィルタ穴を開口させるために薄膜フ
ィルタをマスクとして用いて、パターン付け可能な層の
下にあるこのドーピング処理された部分をエッチングす
る。
【0009】印刷時にインクおよびインク補給装置から
の汚染物を濾過する以外にも、薄膜フィルタは、プリン
トヘッドの組み立て時に、汚物やその他の汚染物が大き
なインク取り入れ口に入り込むのを防ぐ。同じ部分を同
じ番号で示してある図面を参照して以下の明細書を読む
ことにより、前記の特徴および目的が明らかになるであ
ろう。
の汚染物を濾過する以外にも、薄膜フィルタは、プリン
トヘッドの組み立て時に、汚物やその他の汚染物が大き
なインク取り入れ口に入り込むのを防ぐ。同じ部分を同
じ番号で示してある図面を参照して以下の明細書を読む
ことにより、前記の特徴および目的が明らかになるであ
ろう。
【0010】図1は、本発明の一体式薄膜フィルタを有
する単一のプリントヘッドと、インク小滴噴射ノズルを
示す拡大等尺部分図である。
する単一のプリントヘッドと、インク小滴噴射ノズルを
示す拡大等尺部分図である。
【0011】図2は、図1の線2−2におけるプリント
ヘッドの断面図である。
ヘッドの断面図である。
【0012】図3〜図8は、一体式薄膜フィルタの製造
を含む、チャネル板の製造段階を示す部分断面図である
。
を含む、チャネル板の製造段階を示す部分断面図である
。
【0013】図9〜図13は、本発明の別の実施例のチ
ャネル板製造段階を示す部分断面図である。
ャネル板製造段階を示す部分断面図である。
【0014】図1および2に示す本発明のサーマルイン
クジェット・プリントヘッド10は、一体式薄膜フィル
タ14と、破線に示す加熱板16を有するチャネル板1
2からなる。破線で示すパターン付け済み膜状層18は
、たとえばリストン(Riston)、バークレル(V
acrel)またはポリイミド等の材料を有し、チャネ
ル板と加熱板との間に挟まれている。ホーキンス(Ha
wkins) に対する米国特許第4,774,530
号に開示され、ここにその全部を参照により取り入れて
あるように、各加熱素子34の上の材料を取り除くこと
によって前記各加熱素子をピット26内に配置するため
と、インクチャネル20の閉鎖端部21と、深溝38を
形成するマニホルド24との間の材料を取り除くことに
よってチャネルとマニホルドを流体で連結するために、
厚膜層にエッチングが施される。
クジェット・プリントヘッド10は、一体式薄膜フィル
タ14と、破線に示す加熱板16を有するチャネル板1
2からなる。破線で示すパターン付け済み膜状層18は
、たとえばリストン(Riston)、バークレル(V
acrel)またはポリイミド等の材料を有し、チャネ
ル板と加熱板との間に挟まれている。ホーキンス(Ha
wkins) に対する米国特許第4,774,530
号に開示され、ここにその全部を参照により取り入れて
あるように、各加熱素子34の上の材料を取り除くこと
によって前記各加熱素子をピット26内に配置するため
と、インクチャネル20の閉鎖端部21と、深溝38を
形成するマニホルド24との間の材料を取り除くことに
よってチャネルとマニホルドを流体で連結するために、
厚膜層にエッチングが施される。
【0015】図1において、プリントヘッドは、加熱板
16、または加熱板の上面19上の加熱素子とアドレス
指定電極の上に任意で溶着されたて前記米国特許第4,
774,530号に開示のようにされたパターン付け済
み膜状層18に、恒久的に接着されたチャネル板12か
らなる。チャネル板はシリコンとし、加熱板は、ホーキ
ンス(Hawkins)らに対する米国再発行特許第3
2,572号に開示のように絶縁性または半導性を持つ
いかなる材料としてもよい。本発明は縁部噴射型のプリ
ントヘッドとして説明されているが、本発明の一体式フ
ィルタを全く同じ方法で製作できるように、ニーゼル(
Kneezel)らに対する米国特許第4,864,3
29号に開示されているように、インク取り入れ口を加
熱板の内部に配した頂部噴射型のプリントヘッド(図示
せず)にもそのまま利用することができる。米国特許第
4,864,329号の図8および9の説明を参照によ
りここに取り入れてある。
16、または加熱板の上面19上の加熱素子とアドレス
指定電極の上に任意で溶着されたて前記米国特許第4,
774,530号に開示のようにされたパターン付け済
み膜状層18に、恒久的に接着されたチャネル板12か
らなる。チャネル板はシリコンとし、加熱板は、ホーキ
ンス(Hawkins)らに対する米国再発行特許第3
2,572号に開示のように絶縁性または半導性を持つ
いかなる材料としてもよい。本発明は縁部噴射型のプリ
ントヘッドとして説明されているが、本発明の一体式フ
ィルタを全く同じ方法で製作できるように、ニーゼル(
Kneezel)らに対する米国特許第4,864,3
29号に開示されているように、インク取り入れ口を加
熱板の内部に配した頂部噴射型のプリントヘッド(図示
せず)にもそのまま利用することができる。米国特許第
4,864,329号の図8および9の説明を参照によ
りここに取り入れてある。
【0016】図1に示すチャネル板12は、破線で示す
エッチングされた凹部24を含み、前記凹部の一方の表
面は、加熱板16と組み合わされた時に、インク貯蔵部
すなわちマニホルドを形成する。破線で示す、三角形の
断面を有した同一の平行溝20が、チャンル板の同じ面
にエッチングされ、その一方の端部はその前面29を貫
通している。溝の他方の閉鎖端部21(図2)は凹部2
4に隣接する。チャネル板と加熱板が組み合わされると
、縁部29を通った貫通溝によりオリフィスすなわちノ
ズル27が形成され、溝20は、マニホルドとノズルを
接続するインクチャネルとして機能する。図2に示すチ
ャネル板内のマニホルドの開口底部25は、インク補給
源(図示せず)からマニホルド内にインクを継続的に補
給する手段となる。本発明のフィルタ14は、後に説明
するように、光によるパターン付け可能な層23をエッ
チング抵抗性マスク層の上に溶着させて、マニホルドの
開口底部25と同じ面積の整列状態にあるふたつの層を
通して長さ、幅または直径5〜30μmの範囲の所定寸
法の孔部または穴28のパターンを光で描くことによっ
て製造されたものである。層22および23については
、チャネル板の上面17全体を覆うものとしてもよく、
また図1および2に示すように、インク取り入れ口とし
て機能するマニホルドの開口底部よりも若干大きな面積
分をエッチングにより除去してもよい。フィルタのサイ
ズは、マニホルドの開口端部25のまわりを適切に密閉
できるだけの十分な大きさにし、積層剥離を防ぐために
十分な大きさの接着面を設けなければならない。図2に
おいて、距離「t」はフィルタ14の外縁部と開口端部
25の内寸との間の最低寸法を表し、この距離は、好ま
しくは約25〜5μmとする。
エッチングされた凹部24を含み、前記凹部の一方の表
面は、加熱板16と組み合わされた時に、インク貯蔵部
すなわちマニホルドを形成する。破線で示す、三角形の
断面を有した同一の平行溝20が、チャンル板の同じ面
にエッチングされ、その一方の端部はその前面29を貫
通している。溝の他方の閉鎖端部21(図2)は凹部2
4に隣接する。チャネル板と加熱板が組み合わされると
、縁部29を通った貫通溝によりオリフィスすなわちノ
ズル27が形成され、溝20は、マニホルドとノズルを
接続するインクチャネルとして機能する。図2に示すチ
ャネル板内のマニホルドの開口底部25は、インク補給
源(図示せず)からマニホルド内にインクを継続的に補
給する手段となる。本発明のフィルタ14は、後に説明
するように、光によるパターン付け可能な層23をエッ
チング抵抗性マスク層の上に溶着させて、マニホルドの
開口底部25と同じ面積の整列状態にあるふたつの層を
通して長さ、幅または直径5〜30μmの範囲の所定寸
法の孔部または穴28のパターンを光で描くことによっ
て製造されたものである。層22および23については
、チャネル板の上面17全体を覆うものとしてもよく、
また図1および2に示すように、インク取り入れ口とし
て機能するマニホルドの開口底部よりも若干大きな面積
分をエッチングにより除去してもよい。フィルタのサイ
ズは、マニホルドの開口端部25のまわりを適切に密閉
できるだけの十分な大きさにし、積層剥離を防ぐために
十分な大きさの接着面を設けなければならない。図2に
おいて、距離「t」はフィルタ14の外縁部と開口端部
25の内寸との間の最低寸法を表し、この距離は、好ま
しくは約25〜5μmとする。
【0017】フィルタが極めて薄く、相対的に高い流体
透過率を持つ状態に作成できるため、流体抵抗性は非常
に低い。たとえば、本発明に適した18平方ミクロンの
穴寸法を有するインチ当り1,000本の矩形格子型の
厚さ4ミクロンのフィルタは、50%の透過率を有する
。穴面積を約300平方ミクロンとし、かつフィルタの
厚さを3〜10μm以内とする限り、穴形状およびフィ
ルタ厚さがこれと異なっていても許容される。
透過率を持つ状態に作成できるため、流体抵抗性は非常
に低い。たとえば、本発明に適した18平方ミクロンの
穴寸法を有するインチ当り1,000本の矩形格子型の
厚さ4ミクロンのフィルタは、50%の透過率を有する
。穴面積を約300平方ミクロンとし、かつフィルタの
厚さを3〜10μm以内とする限り、穴形状およびフィ
ルタ厚さがこれと異なっていても許容される。
【0018】印刷時にインクおよびインク補給装置から
の汚染物を濾過する以外にも、フィルタは、プリントヘ
ッドの組み立て時に、汚物やその他の削りくずが相対的
に大きな入口に入り込むのを防ぐ。このように、フィル
タを正位置に接着してしまえば、室内がさほど厳密に清
浄化された状態でなくともプリントヘッドの製造場所と
して利用できるようになり、したがって費用を節減する
ことができる。接着したチャネル・ウェーハと加熱ウェ
ーハの上にフィルタを組み込むまでの作業は、クリーン
ルーム内またはクリーンフードを身に付けた状態で行な
う必要があるが、その後の作業については、ある程度清
浄度を緩和することができる。
の汚染物を濾過する以外にも、フィルタは、プリントヘ
ッドの組み立て時に、汚物やその他の削りくずが相対的
に大きな入口に入り込むのを防ぐ。このように、フィル
タを正位置に接着してしまえば、室内がさほど厳密に清
浄化された状態でなくともプリントヘッドの製造場所と
して利用できるようになり、したがって費用を節減する
ことができる。接着したチャネル・ウェーハと加熱ウェ
ーハの上にフィルタを組み込むまでの作業は、クリーン
ルーム内またはクリーンフードを身に付けた状態で行な
う必要があるが、その後の作業については、ある程度清
浄度を緩和することができる。
【0019】図3〜図8に示すインク取り入れ口の上に
一体式薄膜フィルタを設けたチャネル板の製造工程の図
は、各々が(100)シリコン・ウェーハ12Aの部分
断面図であり、複数のチャネル板12の内、実質的にひ
とつのみを示している。ウェーハが化学的に洗浄される
と、熱分解性を持つCVD窒化珪素層22等のエッチン
グ抵抗性マスク層が、頂部側17と底部側11両方にそ
れぞれ約1,000Åの厚さに溶着される。図3におい
て、ウェーハ(およびチャネル板)の底部側11上の窒
化珪素層22は、相対的に大きな矩形バイア30と一組
の細長い平行バイア32を形成するために、写真平版に
よってパターン付けされる。ホーキンス(Hawkin
s) に対する前記再発行特許の開示および図4に示す
ように、水酸化カリウム(KOH)の異方性エッチング
剤を用いて、ウェーハ12Aの底面11をエッチングし
、チャネル溝20と凹状マニホルド24を形成する。ウ
ェーハの上面17上にエッチング抵抗性マスクすなわち
窒化珪素層22によって閉鎖されている開口底部25を
得るために、凹状マニホルドは、ウェーハを通してエッ
チングされる。
一体式薄膜フィルタを設けたチャネル板の製造工程の図
は、各々が(100)シリコン・ウェーハ12Aの部分
断面図であり、複数のチャネル板12の内、実質的にひ
とつのみを示している。ウェーハが化学的に洗浄される
と、熱分解性を持つCVD窒化珪素層22等のエッチン
グ抵抗性マスク層が、頂部側17と底部側11両方にそ
れぞれ約1,000Åの厚さに溶着される。図3におい
て、ウェーハ(およびチャネル板)の底部側11上の窒
化珪素層22は、相対的に大きな矩形バイア30と一組
の細長い平行バイア32を形成するために、写真平版に
よってパターン付けされる。ホーキンス(Hawkin
s) に対する前記再発行特許の開示および図4に示す
ように、水酸化カリウム(KOH)の異方性エッチング
剤を用いて、ウェーハ12Aの底面11をエッチングし
、チャネル溝20と凹状マニホルド24を形成する。ウ
ェーハの上面17上にエッチング抵抗性マスクすなわち
窒化珪素層22によって閉鎖されている開口底部25を
得るために、凹状マニホルドは、ウェーハを通してエッ
チングされる。
【0020】図5より、凹状マニホルド24の開口底部
25を覆っている窒化珪素層22を写真平版によりパタ
ーン付けし、プラズマエッチングして穴28を作ること
によって一体式フィルタ14Aを得ることができるとわ
かる。しかし、この熱分解性を有する窒化物薄膜フィル
タは極めて薄く、高い応力を受けているため、商業用の
インクジェット・プリンタに使用するには易損性が高く
なりすぎる傾向がある。
25を覆っている窒化珪素層22を写真平版によりパタ
ーン付けし、プラズマエッチングして穴28を作ること
によって一体式フィルタ14Aを得ることができるとわ
かる。しかし、この熱分解性を有する窒化物薄膜フィル
タは極めて薄く、高い応力を受けているため、商業用の
インクジェット・プリンタに使用するには易損性が高く
なりすぎる傾向がある。
【0021】薄膜フィルタの強度を確かなものにするた
めに、フィルタの好適な実施例は、図6に示すように、
熱分解性窒化珪素層22の上にはるかに厚みのあるプラ
ズマ強化CVD窒化物23の膜を溶着させることによっ
て製作される。プラズマ強化された窒化物層は、約15
,000Åの厚さに溶着されており、その厚さが熱分解
性窒化珪素層の厚さより1等級を超えて上回るため、非
常に低い応力、すなわち無視できる程度の応力で溶着さ
せることができ、したがって、図7および図8に示すよ
うに、一体式フィルタ14を製造するために、写真平版
によってフィルタ穴28を形成できる、はるかに強度の
ある薄膜が得られる。図7に示すプラズマ強化された窒
化珪素層23は、穴28を作成して、穴28を取り囲む
外縁部の寸法がマニホルドの入口(開口底部)25より
も2t大きな寸法になるまでサイズを縮小させるために
、写真平版によりパターン付けされている。パターン付
け済みのプラズマ強化窒化珪素をマスクとして用いて、
図8に示すように薄膜フィルタを完成させる。破線29
Aは、チャネル20が開口してノズル27を形成するよ
うに、加熱板とチャネル板のウェーハを共に整列状態で
接着した後にプリントヘッドを分割するための切断線を
表す。
めに、フィルタの好適な実施例は、図6に示すように、
熱分解性窒化珪素層22の上にはるかに厚みのあるプラ
ズマ強化CVD窒化物23の膜を溶着させることによっ
て製作される。プラズマ強化された窒化物層は、約15
,000Åの厚さに溶着されており、その厚さが熱分解
性窒化珪素層の厚さより1等級を超えて上回るため、非
常に低い応力、すなわち無視できる程度の応力で溶着さ
せることができ、したがって、図7および図8に示すよ
うに、一体式フィルタ14を製造するために、写真平版
によってフィルタ穴28を形成できる、はるかに強度の
ある薄膜が得られる。図7に示すプラズマ強化された窒
化珪素層23は、穴28を作成して、穴28を取り囲む
外縁部の寸法がマニホルドの入口(開口底部)25より
も2t大きな寸法になるまでサイズを縮小させるために
、写真平版によりパターン付けされている。パターン付
け済みのプラズマ強化窒化珪素をマスクとして用いて、
図8に示すように薄膜フィルタを完成させる。破線29
Aは、チャネル20が開口してノズル27を形成するよ
うに、加熱板とチャネル板のウェーハを共に整列状態で
接着した後にプリントヘッドを分割するための切断線を
表す。
【0022】別の実施例(図示せず)では、プラズマ強
化された窒化珪素層に代えて、ウェーハ12Aの上面上
の熱分解性窒化珪素層の上に2〜4μmの厚さを持つバ
クレル(Vacrel)の層を積層させ、その後、一体
式薄膜フィルタを形成させるためにふたつの層を原版処
理してある。熱分解性窒化珪素層の上にバクレル(Va
crel)層を積層させる前に、バクレル(Vacre
l)に対する付着性を高めるために、エポキシを薄くコ
ーティングしてもよい。好適な実施例に示すように、フ
ィルタのパターンは、ウェーハの表面全体にわたって設
けてもよく、また、積層剥離を防ぐために十分な密閉お
よび接着面積を得られるだけの大きさに、インク取り入
れ口とそれを取り囲む縁部の上だけに設けてもよい。硬
化が終わると、一体式フィルタを備えたチャネル・ウェ
ーハは、直ちに加熱ウェーハと整列させて接着させた後
、さいの目状に個々のプリントヘッド10に切断できる
状態となる。
化された窒化珪素層に代えて、ウェーハ12Aの上面上
の熱分解性窒化珪素層の上に2〜4μmの厚さを持つバ
クレル(Vacrel)の層を積層させ、その後、一体
式薄膜フィルタを形成させるためにふたつの層を原版処
理してある。熱分解性窒化珪素層の上にバクレル(Va
crel)層を積層させる前に、バクレル(Vacre
l)に対する付着性を高めるために、エポキシを薄くコ
ーティングしてもよい。好適な実施例に示すように、フ
ィルタのパターンは、ウェーハの表面全体にわたって設
けてもよく、また、積層剥離を防ぐために十分な密閉お
よび接着面積を得られるだけの大きさに、インク取り入
れ口とそれを取り囲む縁部の上だけに設けてもよい。硬
化が終わると、一体式フィルタを備えたチャネル・ウェ
ーハは、直ちに加熱ウェーハと整列させて接着させた後
、さいの目状に個々のプリントヘッド10に切断できる
状態となる。
【0023】図9から図13に、一体式薄膜フィルタの
また別の実施例とその製造工程を示す。たとえばプラズ
マ強化された窒化珪素またはポリイミド等の、実質的に
応力を持たない、光によるパターン付け可能な補強層2
3をうまく設けるには、マニホルドの開口底部(インク
取り入れ口)の上に熱分解性窒化珪素層を完全な状態で
残さなければならない。高い応力を持つ熱分解性窒化珪
素層22を確実に完全な状態に維持し、かつシリコン・
ウェーハ12Aの上面17の薄膜フィルタの強度と剛性
をさらに高めるために、たとえばボロン等を用いてウェ
ーハ表面を強度にドーピング処理する。図9に破線で示
すように、深さ約2〜10μmのドーパントの層40を
形成するために、イオン注入法、またはスピンオンタイ
プのドーパントと励振拡散を用いて、ドーパントを施す
。図10では、熱分解性窒化珪素層22が、上述の図3
の場合と同じ方法で、ウェーハ12Aの上面17と底面
11の両方にそれぞれ溶着されている。底部の窒化珪素
層は、複数組の平行な細長バイア32と関連のマニホル
ド形成バイア30を作成するために、写真平版によりパ
ターン付けされ、次に、図11に示すように、チャネル
溝20と凹状マニホルド24を作成するために、バイア
を通して露出したウェーハ面に異方性エッチングを施す
。シリコン・ウェーハのドーピング処理された層40が
、エッチング停止部として機能して、凹状マニホルドの
底部25Aを形成する。図12および13では、まず、
プラズマ強化窒化珪素またはポリイミド等のパターン付
け可能な層23を溶着させ、写真平版により、前記層全
体にマニホルドの底部25Aと整列状態にある穴28を
形成し、次に、層23内の穴をマスクとして用いて、熱
分解性窒化珪素層22をエッチングしてから、パターン
付け可能層40と窒化珪素層22のパターン付けされた
穴をマスクとして用いて、シリコン・ウェーハ12Aの
ドーピング処理された層40を通して穴をプラズマエッ
チングすることにより、一体式薄膜フィルタが形成され
ている。図13の破線29Aは、チャネル・ウェーハ1
2Aを加熱ウェーハ(図示せず)に整列させて接着した
後に、プリントヘッド前面29を作成し、チャネル溝を
開口させてノズル27を形成するためのさいの目切断線
を示す。
また別の実施例とその製造工程を示す。たとえばプラズ
マ強化された窒化珪素またはポリイミド等の、実質的に
応力を持たない、光によるパターン付け可能な補強層2
3をうまく設けるには、マニホルドの開口底部(インク
取り入れ口)の上に熱分解性窒化珪素層を完全な状態で
残さなければならない。高い応力を持つ熱分解性窒化珪
素層22を確実に完全な状態に維持し、かつシリコン・
ウェーハ12Aの上面17の薄膜フィルタの強度と剛性
をさらに高めるために、たとえばボロン等を用いてウェ
ーハ表面を強度にドーピング処理する。図9に破線で示
すように、深さ約2〜10μmのドーパントの層40を
形成するために、イオン注入法、またはスピンオンタイ
プのドーパントと励振拡散を用いて、ドーパントを施す
。図10では、熱分解性窒化珪素層22が、上述の図3
の場合と同じ方法で、ウェーハ12Aの上面17と底面
11の両方にそれぞれ溶着されている。底部の窒化珪素
層は、複数組の平行な細長バイア32と関連のマニホル
ド形成バイア30を作成するために、写真平版によりパ
ターン付けされ、次に、図11に示すように、チャネル
溝20と凹状マニホルド24を作成するために、バイア
を通して露出したウェーハ面に異方性エッチングを施す
。シリコン・ウェーハのドーピング処理された層40が
、エッチング停止部として機能して、凹状マニホルドの
底部25Aを形成する。図12および13では、まず、
プラズマ強化窒化珪素またはポリイミド等のパターン付
け可能な層23を溶着させ、写真平版により、前記層全
体にマニホルドの底部25Aと整列状態にある穴28を
形成し、次に、層23内の穴をマスクとして用いて、熱
分解性窒化珪素層22をエッチングしてから、パターン
付け可能層40と窒化珪素層22のパターン付けされた
穴をマスクとして用いて、シリコン・ウェーハ12Aの
ドーピング処理された層40を通して穴をプラズマエッ
チングすることにより、一体式薄膜フィルタが形成され
ている。図13の破線29Aは、チャネル・ウェーハ1
2Aを加熱ウェーハ(図示せず)に整列させて接着した
後に、プリントヘッド前面29を作成し、チャネル溝を
開口させてノズル27を形成するためのさいの目切断線
を示す。
【0024】本発明の前記説明から、数多くの改造およ
び改変が明らかになるが、こうしたすべての改造および
改変は、本発明の範囲内に含まれることを意図するもの
である。
び改変が明らかになるが、こうしたすべての改造および
改変は、本発明の範囲内に含まれることを意図するもの
である。
【図1】 本発明の一体式薄膜フィルタを有する単一
のプリントヘッドと、インク小滴噴射ノズルを示す拡大
等尺部分図である。
のプリントヘッドと、インク小滴噴射ノズルを示す拡大
等尺部分図である。
【図2】 図1の線2−2におけるプリントヘッドの
断面図である。
断面図である。
【図3】 一体式薄膜フィルタの製造を含む、チャネ
ル板の製造段階を示す部分断面図1である。
ル板の製造段階を示す部分断面図1である。
【図4】 一体式薄膜フィルタの製造を含む、チャネ
ル板の製造段階を示す部分断面図2である。
ル板の製造段階を示す部分断面図2である。
【図5】 一体式薄膜フィルタの製造を含む、チャネ
ル板の製造段階を示す部分断面図3である。
ル板の製造段階を示す部分断面図3である。
【図6】 一体式薄膜フィルタの製造を含む、チャネ
ル板の製造段階を示す部分断面図4である。
ル板の製造段階を示す部分断面図4である。
【図7】 一体式薄膜フィルタの製造を含む、チャネ
ル板の製造段階を示す部分断面図5である。
ル板の製造段階を示す部分断面図5である。
【図8】 一体式薄膜フィルタの製造を含む、チャネ
ル板の製造段階を示す部分断面図6である。
ル板の製造段階を示す部分断面図6である。
【図9】 本発明の別の実施例のチャネル板製造段階
を示す部分断面図1である。
を示す部分断面図1である。
【図10】 本発明の別の実施例のチャネル板製造段
階を示す部分断面図2である。
階を示す部分断面図2である。
【図11】 本発明の別の実施例のチャネル板製造段
階を示す部分断面図3である。
階を示す部分断面図3である。
【図12】 本発明の別の実施例のチャネル板製造段
階を示す部分断面図4である。
階を示す部分断面図4である。
【図13】 本発明の別の実施例のチャネル板製造段
階を示す部分断面図5である。
階を示す部分断面図5である。
10 プリントヘッド、11 底部側マスク層、1
2 チャネル板、12A シリコン・ウェーハ、1
4 薄膜フィルタ、14A 一体式フィルタ、16
加熱板、17 チャネル板の上面、18 パタ
ーン付け済膜状層、19 加熱板の上面、20 イ
ンクチャネル、21 閉鎖端部、22 窒化珪素層
、23 層、24 マニホルド(凹部)、25
開口底部、25A 底部、26 ピット、27 ノズル、28 穴、29 縁部、30 矩形バイ
ア、32 平衡バイア、34
2 チャネル板、12A シリコン・ウェーハ、1
4 薄膜フィルタ、14A 一体式フィルタ、16
加熱板、17 チャネル板の上面、18 パタ
ーン付け済膜状層、19 加熱板の上面、20 イ
ンクチャネル、21 閉鎖端部、22 窒化珪素層
、23 層、24 マニホルド(凹部)、25
開口底部、25A 底部、26 ピット、27 ノズル、28 穴、29 縁部、30 矩形バイ
ア、32 平衡バイア、34
Claims (2)
- 【請求項1】 インク中の混入汚染物がプリントヘッ
ドに入り込むのを防ぐために一体式の薄膜フィルタによ
って覆われたインク補給口を有する、次のことを含むイ
ンクジェット・プリントヘッド:各々ふたつの対向する
表面持つ第1および第2の基板;前記第1の基板の一方
の表面は、加熱素子と関連のアドレス指定電極の線型の
アレイを有し;前記第2の基板の一方の表面は、所定の
深さに底部を有した凹状マニホルドと、一方の端部が前
記第2の基板の縁部を通って開口し他方の端部が前記共
通の凹状マニホルドに連結した一組の細長い平行溝を有
し、前記凹状マニホルドと溝はパターン付けされた抵抗
性マスク層を通してエッチングされ、第2の基板の他方
の表面は、パターン付けされていないエッチング抵抗性
マスク層によって保護された状態のままとなっており;
前記第2の基板上のパターン付けされていないエッチン
グ抵抗性マスクの上に第2のパターン付け可能な層を溶
着させ、前記第1と第2の基板を組み合わせる前に、前
記凹状マニホルドの底部と整列状態にある所定の穴サイ
ズを持った多層網目フィルタを確定させるために、前記
第2のパターン付け可能な層とその下のエッチング抵抗
性マスク層をパターン付けして、前記網目フィルタが前
記凹状マニホルドへの濾過口となるようにし;前記加熱
素子とアドレス電極を有する前記第1の基板の表面を、
前記凹状マニホルドと一連の溝を有する前記第2の基板
の表面に対して整列させて接着して、各溝内に、小滴噴
射ノズルとして機能する溝の開口端から所定の距離の間
隔をあけて加熱素子が配されるようにし;インクがまず
前記マニホルド内へと流れ込みその後前記溝内へと流れ
る際に、フィルタで覆われた取り入れ口を通って移動し
て、これによって濾過されるように、フィルタで覆われ
た取り入れ口に所定の圧力でインクを供給する手段を設
け;そしてインク小滴を前記ノズルから噴出させる前記
加熱素子と接触するインクの中に瞬間的な蒸気の気泡を
生じさせるために、前記アドレス指定電極を通じて前記
加熱素子に選択的に電気パルスを印加するための手段が
設けられている。 - 【請求項2】 次のステップを有する、一体式フィル
タ付きインクジェット・プリンタ用インクジェット・プ
リントヘッドの製造方法: (a)エッチング抵抗性マスク層を(100)シリコン
・ウェーハの上面と底面に溶着させる;(b)前記組を
なす平行溝と関連の凹状マニホルドをエッチング可能に
する前記マスク層内に後にバイアを作成する上で適した
パターンのバイアを前記シリコン・ウェーハ内に作成す
るために、前記シリコン・ウェーハの上面に光抵抗層を
設けてパターン付けする;(c)前記光抵抗層内の前記
バイアのパターンを通じて前記ウェーハの上面のマスク
層内にバイアのパターンを形成する; (d)光抵抗層を除去する; (e)一組の平行溝と後にインク用マニホルドとして用
いられる凹部を形成するために前記シリコン・ウェーハ
の上面を異方向にエッチングして、前記凹状マニホルド
の底部を前記ウェーハの底面上に溶着された前記マスク
層に対向させて後にマニホルドへのインク補給口として
使用できる状態にする; (f)前記ウェーハ底面のマスク層の上に、光によるパ
ターン付けが可能な層を溶着させる; (g)前記凹状マニホルドの底部と実質的に同面積を有
して整列した多層構造の一体式網目フィルタを作成する
ために、前記光によるパターン付けが可能な層内、そし
てその後その下のマスク層内に、所定の穴サイズを有す
る複数の同じサイズの穴を同じ間隔をあけてパターン付
けしてエッチングする; (h)絶縁性の平面基板の上面に線状に配列された加熱
素子とアドレス指定電極を形成して、前記加熱素子に個
々に選択的に電気パルスを印加できるようにする;(i
)前記チャネル溝と凹状マニホルドを有する前記シリコ
ン・ウェーハの上面と前記平面基板の上面を、各溝にイ
ンクチャネルを形成させ加熱素子を内包させるように、
整列させて接着し、前記一体式フィルタにより、後の製
造ステップおよびインクジェット・プリンタへの取り付
け時にフィルタ穴よりも大きな汚染粒子が前記マニホル
ド内に入り込むのを防げるようにする;そして(j)前
記組み合わされたウェーハと基板をさいの目状に切断し
、前記さいの目切断の1回は、ノズルとして機能するこ
とになるチャネルの開口端部を作成するために前記チャ
ネルに垂直な平面に沿って加熱素子から所定の距離下流
で行ない、前記プリントヘッドのマニホルドに供給され
るインクが内部に入り込む前に前記一体式フィルタによ
って濾過させる。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US624390 | 1990-12-06 | ||
| US07/624,390 US5124717A (en) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | Ink jet printhead having integral filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04292950A true JPH04292950A (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=24501824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3316525A Pending JPH04292950A (ja) | 1990-12-06 | 1991-11-29 | インクジェット・プリントヘッド及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5124717A (ja) |
| JP (1) | JPH04292950A (ja) |
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| US11292257B2 (en) | 2013-03-20 | 2022-04-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Molded die slivers with exposed front and back surfaces |
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