JPH04296564A - インクジェット・プリントヘッド - Google Patents
インクジェット・プリントヘッドInfo
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- JPH04296564A JPH04296564A JP3335303A JP33530391A JPH04296564A JP H04296564 A JPH04296564 A JP H04296564A JP 3335303 A JP3335303 A JP 3335303A JP 33530391 A JP33530391 A JP 33530391A JP H04296564 A JPH04296564 A JP H04296564A
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Links
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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】本発明は、インクジェット印刷機、特に、
全体を絶縁性高分子材料によって取り囲まれたノズル面
内に共平面上のノズル列を有するサーマルインクジェッ
ト・プリントヘッドと、その製造方法に関する。
全体を絶縁性高分子材料によって取り囲まれたノズル面
内に共平面上のノズル列を有するサーマルインクジェッ
ト・プリントヘッドと、その製造方法に関する。
【０００２】サーマルインクジェット印刷は、チャネル
のノズルまたはオリフィスから所定の距離上流の毛管作
用で満たされた平行なインクチャネル内に設けられた熱
エネルギー発生器、一般に抵抗器にパルス電流を選択的
に印加することによって、インクジェット・プリントヘ
ッドに要求に応じてインク飛沫を噴射させる、一種の即
時応答滴下式（ｄｒｏｐ−ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）インク
ジェット・システムである。ノズルと反対側のチャネル
端部はインク貯蔵部に連結され、前記インク貯蔵部は外
部の補給用インクに接続される。要求に応じて、パルス
電流がインクを瞬間的に気化させて気泡を形成させる。 一過性の各気泡がインク飛沫を噴射し、これを記録媒体
に向けて前進させる。印刷システムは、キャリッジ式印
刷機又はページ幅式印刷機の何れかに組み込まれる。キ
ャリッジ式印刷機は、一般に、インクチャネルとノズル
を含む比較的小型のプリントヘッドを有する。プリント
ヘッドは、通常、使い捨てのインク補給カートリッジに
密封状態に取り付けられて、プリントヘッドとカートリ
ッジからなる複合アセンブリとして、静止状態に保持さ
れた紙等の記録媒体の上に一度に一定幅の情報を印刷す
るために往復運動を行なう。一定幅の印刷が終わると、
次の一定幅の印刷が印刷済みの一定幅の部分に隣接する
ように、紙は、前記印刷済みの一定幅の高さと同じ距離
だけ一段階送られる。そのページ全体が印刷されるまで
この手順が繰り返される。これに対して、ページ幅の印
刷機は、紙の幅と同じか、またはそれよりも長い長さを
持つ静止状態のプリントヘッドを有する。紙はプリント
ヘッドの長さに垂直な方向に、印刷工程の間一定の速さ
で、プリントヘッドを通過して連続的に移動する。
のノズルまたはオリフィスから所定の距離上流の毛管作
用で満たされた平行なインクチャネル内に設けられた熱
エネルギー発生器、一般に抵抗器にパルス電流を選択的
に印加することによって、インクジェット・プリントヘ
ッドに要求に応じてインク飛沫を噴射させる、一種の即
時応答滴下式（ｄｒｏｐ−ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ）インク
ジェット・システムである。ノズルと反対側のチャネル
端部はインク貯蔵部に連結され、前記インク貯蔵部は外
部の補給用インクに接続される。要求に応じて、パルス
電流がインクを瞬間的に気化させて気泡を形成させる。 一過性の各気泡がインク飛沫を噴射し、これを記録媒体
に向けて前進させる。印刷システムは、キャリッジ式印
刷機又はページ幅式印刷機の何れかに組み込まれる。キ
ャリッジ式印刷機は、一般に、インクチャネルとノズル
を含む比較的小型のプリントヘッドを有する。プリント
ヘッドは、通常、使い捨てのインク補給カートリッジに
密封状態に取り付けられて、プリントヘッドとカートリ
ッジからなる複合アセンブリとして、静止状態に保持さ
れた紙等の記録媒体の上に一度に一定幅の情報を印刷す
るために往復運動を行なう。一定幅の印刷が終わると、
次の一定幅の印刷が印刷済みの一定幅の部分に隣接する
ように、紙は、前記印刷済みの一定幅の高さと同じ距離
だけ一段階送られる。そのページ全体が印刷されるまで
この手順が繰り返される。これに対して、ページ幅の印
刷機は、紙の幅と同じか、またはそれよりも長い長さを
持つ静止状態のプリントヘッドを有する。紙はプリント
ヘッドの長さに垂直な方向に、印刷工程の間一定の速さ
で、プリントヘッドを通過して連続的に移動する。
【０００３】既存のインクジェット印刷機の主要な問題
は、噴射されたインク飛沫の指向性にある。ノズル部分
に何らかの隆起や穿孔くずがあったり、ノズルまわりに
何らかの乾燥したインクがあった場合、あるいは、異な
る湿潤性を持つ異なる材料でノズルが取り囲まれている
場合には、これによって飛沫の指向性に影響が出る。本
発明は、均一に湿潤可能な表面を提供する同じ材料によ
って全体を取り囲まれノズルを提供することと、ノズル
付近におけるインクの堆積や隆起または穿孔くず等の幾
何学的な影響を大幅に減少させることによって、指向性
の問題を解決するものである。
は、噴射されたインク飛沫の指向性にある。ノズル部分
に何らかの隆起や穿孔くずがあったり、ノズルまわりに
何らかの乾燥したインクがあった場合、あるいは、異な
る湿潤性を持つ異なる材料でノズルが取り囲まれている
場合には、これによって飛沫の指向性に影響が出る。本
発明は、均一に湿潤可能な表面を提供する同じ材料によ
って全体を取り囲まれノズルを提供することと、ノズル
付近におけるインクの堆積や隆起または穿孔くず等の幾
何学的な影響を大幅に減少させることによって、指向性
の問題を解決するものである。
【０００４】本発明の目的は、飛沫の指向性を高めたよ
り均一に湿潤可能な面を提供するために、全体を同じ材
料によって取り囲まれたノズルをプリントヘッド面また
はノズル面内に有するプイントヘッドを提供することに
ある。本発明の別の目的は、加熱素子用ピットと、イン
クチャネルと、一般にふたつの構成部品からなるインク
ジェット・プリントヘッドに関連した縁部の隆起と穿孔
くずの問題を解消するインク・マニホルドを形成するた
めに、数層のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）等の
厚膜高分子材料を用いることにある。本発明では、第１
の厚膜層内の穴の中に加熱素子が配置され、その上に重
なった第２の厚膜層内にチャネルとインク貯蔵用の凹部
が作成されるように、加熱素子列とアドレス指定電極を
含む一枚の基板上にバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標
）等の厚膜材料のふたつの層を順に堆積させてパターニ
ングすることによって、インクチャネルとノズルとマニ
ホルドを有するプリントヘッドを作成する。厚膜材料で
取り囲まれたノズルを作成するために第２と第３の厚膜
層が組み合わさって接着されるように、プリントヘッド
を形成するために、同じ厚膜材料の第３の層とインク取
り入れ口として機能させるために加工された貫通穴を有
する第２の基板を第１の基板に整列させて接着する。こ
うして、サーマルインクジェット・プリントヘッドは、
同じ絶縁性の高分子材料で全体を取り囲まれた共平面上
のノズル列をノズル面内に有したものとなる。
り均一に湿潤可能な面を提供するために、全体を同じ材
料によって取り囲まれたノズルをプリントヘッド面また
はノズル面内に有するプイントヘッドを提供することに
ある。本発明の別の目的は、加熱素子用ピットと、イン
クチャネルと、一般にふたつの構成部品からなるインク
ジェット・プリントヘッドに関連した縁部の隆起と穿孔
くずの問題を解消するインク・マニホルドを形成するた
めに、数層のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）等の
厚膜高分子材料を用いることにある。本発明では、第１
の厚膜層内の穴の中に加熱素子が配置され、その上に重
なった第２の厚膜層内にチャネルとインク貯蔵用の凹部
が作成されるように、加熱素子列とアドレス指定電極を
含む一枚の基板上にバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標
）等の厚膜材料のふたつの層を順に堆積させてパターニ
ングすることによって、インクチャネルとノズルとマニ
ホルドを有するプリントヘッドを作成する。厚膜材料で
取り囲まれたノズルを作成するために第２と第３の厚膜
層が組み合わさって接着されるように、プリントヘッド
を形成するために、同じ厚膜材料の第３の層とインク取
り入れ口として機能させるために加工された貫通穴を有
する第２の基板を第１の基板に整列させて接着する。こ
うして、サーマルインクジェット・プリントヘッドは、
同じ絶縁性の高分子材料で全体を取り囲まれた共平面上
のノズル列をノズル面内に有したものとなる。
【０００５】以下の詳細な説明と、同じ部分を同じ参照
番号で示してある添付図面を検討することにより、本発
明をさらに完全に理解することができる。
番号で示してある添付図面を検討することにより、本発
明をさらに完全に理解することができる。
【０００６】図１は、電極のパッシベーションと、マニ
ホルドとインクチャネル間における従来技術で周知のイ
ンク流路を示す、インクジェット・プリントヘッドの拡
大断面図である。
ホルドとインクチャネル間における従来技術で周知のイ
ンク流路を示す、インクジェット・プリントヘッドの拡
大断面図である。
【０００７】図２は、インク取り入れ口と、マニホルド
と、チャネルと、ノズルを示す、本発明のプリントヘッ
ドの拡大断面図である。
と、チャネルと、ノズルを示す、本発明のプリントヘッ
ドの拡大断面図である。
【０００８】図３は、図２のプリントヘッドの部分正面
図である。
図である。
【０００９】図４は、図２の線Ａ−Ａにおける図２のプ
リントヘッドの部分平面図である。
リントヘッドの部分平面図である。
【００１０】図５および図６は、本発明のまた別の実施
例を示す図４に類似の図である。
例を示す図４に類似の図である。
【００１１】図１に、代表的な従来型サーマルインクジ
ェット・プリントヘッドのインクチャネルのひとつに沿
った断面図を示す。この従来型プリントヘッド１０は、
加熱板１２に整列させて接着された、異方性エッチング
されたチャネル板１１からなっており、プリントヘッド
は、駆動回路と電源（図示せず）に接続する電極１３を
上に配したドーターボード１９に固定状態に取り付けら
れている。チャネル板１１には、取り入れ口１５として
機能する開口底部と異方性エッチングされた複数のチャ
ネル１６を持つ、貫通してエッチングされたインク貯蔵
部１４が設けられている。チャネル１６の一方の端部は
ノズル面２９を通って開口し、貯蔵部に垂直に隣接する
等距離の閉鎖端部２１を有する。チャネルの開口端部は
、ノズル１７として機能する。加熱板は、チャネル板に
向き合った加熱板１２の表面上に形成された加熱素子列
２５とアドレス指定電極２２を有する。加熱素子と電極
は絶縁層２７上に形成され、絶縁層２８によりパッシベ
ートされる。タンタル等の保護層が加熱素子の上に堆積
される。バクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）、リスト
ン（Ｒｉｓｔｏｎ：登録商標）またはポリイミド等の厚
膜絶縁層が、加熱板とチャネル板との間に挿み込まれる
。加熱素子とアドレス指定電極端子を露出させるため、
および、矢印２３に示すように、インク貯蔵部１４から
チャネル１６までチャネルの閉鎖端部２１のまわりでイ
ンクを流せる位置に凹部２４を形成するために、厚膜絶
縁層がパターニングされる。プリントヘッドのアドレス
指定電極は、後にパッシベートされる（図示せず）ワイ
ヤボンド３０によりドーターボードの電極１３に接続さ
れる。異方性エッチングされたチャネル１６は三角形の
断面部分を有し、ノズル面２９でノズルを取り囲む材料
は、前記三角形のノズルの２辺はシリコン、そして第３
の辺は厚膜層の材料の層である。チャネルは、方向依存
エッチングにより単結晶（１００）のシリコン・ウェー
ハ内に形成されるため、結果的に三角形の断面部分を生
じる矩形の通路（ｖｉａｓ）以外のいかなるエッチング
用マスクパターンも使用できない極めて厳密な設計規則
に従わなければならない。
ェット・プリントヘッドのインクチャネルのひとつに沿
った断面図を示す。この従来型プリントヘッド１０は、
加熱板１２に整列させて接着された、異方性エッチング
されたチャネル板１１からなっており、プリントヘッド
は、駆動回路と電源（図示せず）に接続する電極１３を
上に配したドーターボード１９に固定状態に取り付けら
れている。チャネル板１１には、取り入れ口１５として
機能する開口底部と異方性エッチングされた複数のチャ
ネル１６を持つ、貫通してエッチングされたインク貯蔵
部１４が設けられている。チャネル１６の一方の端部は
ノズル面２９を通って開口し、貯蔵部に垂直に隣接する
等距離の閉鎖端部２１を有する。チャネルの開口端部は
、ノズル１７として機能する。加熱板は、チャネル板に
向き合った加熱板１２の表面上に形成された加熱素子列
２５とアドレス指定電極２２を有する。加熱素子と電極
は絶縁層２７上に形成され、絶縁層２８によりパッシベ
ートされる。タンタル等の保護層が加熱素子の上に堆積
される。バクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）、リスト
ン（Ｒｉｓｔｏｎ：登録商標）またはポリイミド等の厚
膜絶縁層が、加熱板とチャネル板との間に挿み込まれる
。加熱素子とアドレス指定電極端子を露出させるため、
および、矢印２３に示すように、インク貯蔵部１４から
チャネル１６までチャネルの閉鎖端部２１のまわりでイ
ンクを流せる位置に凹部２４を形成するために、厚膜絶
縁層がパターニングされる。プリントヘッドのアドレス
指定電極は、後にパッシベートされる（図示せず）ワイ
ヤボンド３０によりドーターボードの電極１３に接続さ
れる。異方性エッチングされたチャネル１６は三角形の
断面部分を有し、ノズル面２９でノズルを取り囲む材料
は、前記三角形のノズルの２辺はシリコン、そして第３
の辺は厚膜層の材料の層である。チャネルは、方向依存
エッチングにより単結晶（１００）のシリコン・ウェー
ハ内に形成されるため、結果的に三角形の断面部分を生
じる矩形の通路（ｖｉａｓ）以外のいかなるエッチング
用マスクパターンも使用できない極めて厳密な設計規則
に従わなければならない。
【００１２】図２に、ひとつのチャネルと貯蔵部５０を
通した図として、本発明のプリントヘッド４０の断面図
を示す。ここに参照により取り入れた米国特許第４，６
３８，３３７号、４，７７４，５３０号および再発行特
許第３２，５７２号に開示されているように、複数組の
気泡発生加熱素子２５とそのアドレス指定電極２２は、
両面を研磨された（１００）シリコン・ウェーハの研磨
面上にパターニングされる。ガラス、石英またはセラミ
ック材料等のその他の絶縁基板を用いてもよい。多数組
のプリントヘッド電極と、加熱素子として機能する抵抗
材料をパターニングする前に、約２マイクロメーターの
厚さを持つ二酸化珪素等の下塗り層２７でウェーハの表
面を塗膜する。抵抗材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）により
堆積されたドーピング処理済みの多結晶珪素、またはホ
ウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２ ）等のその他の周知の抵
抗材料であってもよい。アドレス指定電極は、一般に、
下塗り層上に、加熱素子の縁部を跨いで堆積させたアル
ミ線である。アドレス指定電極の端子３２は、プリント
ヘッドを取り付けた後に、ドーターボード１９の電極１
３までワイヤボンド３０を取り付けるための後の余裕を
見た所定の位置に配置される。アドレス指定電極２２は
、０．５から３マイクロメーターの厚さ、好ましくは１
．５マイクロメーターの厚さに堆積される。
通した図として、本発明のプリントヘッド４０の断面図
を示す。ここに参照により取り入れた米国特許第４，６
３８，３３７号、４，７７４，５３０号および再発行特
許第３２，５７２号に開示されているように、複数組の
気泡発生加熱素子２５とそのアドレス指定電極２２は、
両面を研磨された（１００）シリコン・ウェーハの研磨
面上にパターニングされる。ガラス、石英またはセラミ
ック材料等のその他の絶縁基板を用いてもよい。多数組
のプリントヘッド電極と、加熱素子として機能する抵抗
材料をパターニングする前に、約２マイクロメーターの
厚さを持つ二酸化珪素等の下塗り層２７でウェーハの表
面を塗膜する。抵抗材料は、化学蒸着（ＣＶＤ）により
堆積されたドーピング処理済みの多結晶珪素、またはホ
ウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２ ）等のその他の周知の抵
抗材料であってもよい。アドレス指定電極は、一般に、
下塗り層上に、加熱素子の縁部を跨いで堆積させたアル
ミ線である。アドレス指定電極の端子３２は、プリント
ヘッドを取り付けた後に、ドーターボード１９の電極１
３までワイヤボンド３０を取り付けるための後の余裕を
見た所定の位置に配置される。アドレス指定電極２２は
、０．５から３マイクロメーターの厚さ、好ましくは１
．５マイクロメーターの厚さに堆積される。
【００１３】好適な実施例では、ポリシリコンの加熱素
子を用いて、高温の蒸気中でポリシリコンから二酸化珪
素の熱酸化層（図示せず）を成長させている。加熱素子
を導電性のインクから保護し絶縁するために、熱酸化層
は、一般に、０．５から１マイクロメーターの厚さに成
長させる。熱酸化層は、ポリシリコンの加熱素子の縁部
と、その後堆積されパターニングされるアドレス指定電
極を取り付けるための活性領域でパターニングされる。 ホウ化ジルコニウム等の抵抗材料を加熱素子に用いた場
合には、その上の保護層として、その他の適切な周知の
絶縁材料を用いてもよい。プリントヘッドの運転時にイ
ンク蒸気の気泡の崩壊によって生じるキャビテーション
の力に対する加熱素子の保護性を高めるために、電極を
パッシベートする前に、加熱素子の保護層の上に約１マ
イクロメーターの厚さのタンタル（Ｔａ）層２６を任意
で堆積させてもよい。たとえばＣＦ４ ／Ｏ２ プラズ
マエッチング法等を用いて、加熱素子に直接かぶさった
保護層を除く全てのタンタル層をエッチングにより取り
除く。電極をパッシベートするために、２マイクロメー
ターの厚さの、燐によりドーピング処理したＣＶＤ二酸
化珪素膜２８を、複数組の加熱素子およびアドレス指定
電極を含めたウェーハ面全体にかぶせて堆積させる。パ
ッシベーション膜は、露出した電極をインクから保護す
るイオン障壁となる。厚さを１，０００オングストロー
ムと１０マイクロメーターの間、好ましくは厚さ１マイ
クロメートルとした場合に、効果的なイオン障壁層を得
ることができる。アドレス指定電極の端子端部と加熱素
子の上のパッシベーション膜すなわち層２８は、後にド
ーターボードの電極とワイヤボンディングするために、
エッチングにより取り除かれる。この二酸化珪素膜のエ
ッチングは、湿式または乾式のいずれのエッチング法を
用いて行なってもかまわない。これに代わる方法として
、プラズマ堆積させた窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４ ）によっ
て、電極のパッシベーションを行なってもよい。
子を用いて、高温の蒸気中でポリシリコンから二酸化珪
素の熱酸化層（図示せず）を成長させている。加熱素子
を導電性のインクから保護し絶縁するために、熱酸化層
は、一般に、０．５から１マイクロメーターの厚さに成
長させる。熱酸化層は、ポリシリコンの加熱素子の縁部
と、その後堆積されパターニングされるアドレス指定電
極を取り付けるための活性領域でパターニングされる。 ホウ化ジルコニウム等の抵抗材料を加熱素子に用いた場
合には、その上の保護層として、その他の適切な周知の
絶縁材料を用いてもよい。プリントヘッドの運転時にイ
ンク蒸気の気泡の崩壊によって生じるキャビテーション
の力に対する加熱素子の保護性を高めるために、電極を
パッシベートする前に、加熱素子の保護層の上に約１マ
イクロメーターの厚さのタンタル（Ｔａ）層２６を任意
で堆積させてもよい。たとえばＣＦ４ ／Ｏ２ プラズ
マエッチング法等を用いて、加熱素子に直接かぶさった
保護層を除く全てのタンタル層をエッチングにより取り
除く。電極をパッシベートするために、２マイクロメー
ターの厚さの、燐によりドーピング処理したＣＶＤ二酸
化珪素膜２８を、複数組の加熱素子およびアドレス指定
電極を含めたウェーハ面全体にかぶせて堆積させる。パ
ッシベーション膜は、露出した電極をインクから保護す
るイオン障壁となる。厚さを１，０００オングストロー
ムと１０マイクロメーターの間、好ましくは厚さ１マイ
クロメートルとした場合に、効果的なイオン障壁層を得
ることができる。アドレス指定電極の端子端部と加熱素
子の上のパッシベーション膜すなわち層２８は、後にド
ーターボードの電極とワイヤボンディングするために、
エッチングにより取り除かれる。この二酸化珪素膜のエ
ッチングは、湿式または乾式のいずれのエッチング法を
用いて行なってもかまわない。これに代わる方法として
、プラズマ堆積させた窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４ ）によっ
て、電極のパッシベーションを行なってもよい。
【００１４】次に、好ましくはバクレル（Ｖａｃｒｅｌ
：登録商標）等からなる厚さ１０〜１００マイクロメー
ター、好適には２５〜５０マイクロメーターの範囲の第
１の乾燥厚膜状絶縁層４３がパッシベーション層の上に
形成される。絶縁層４３は、凹部またはピット２０を形
成する各加熱素子の上と、各電極端子３２の上の層の部
分をエッチングして除去できるようにするため、フォト
リソグラフィにより処理される。
：登録商標）等からなる厚さ１０〜１００マイクロメー
ター、好適には２５〜５０マイクロメーターの範囲の第
１の乾燥厚膜状絶縁層４３がパッシベーション層の上に
形成される。絶縁層４３は、凹部またはピット２０を形
成する各加熱素子の上と、各電極端子３２の上の層の部
分をエッチングして除去できるようにするため、フォト
リソグラフィにより処理される。
【００１５】パッシベーション層に対するバクレル（Ｖ
ａｃｒｅｌ：登録商標）層４３の接着を容易にするため
に、薄層のエポキシ接着剤（図示せず）をパッシベーシ
ョン層２８に任意で塗布してもよい。ピット２０を含む
第１の層が硬化する前に、第１の層と全く同じ第２の厚
膜すなわちバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層４４
が、第１のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層に積
層され、後に一連のインクチャネルとして機能する複数
組の凹部４９を形成させるために、同様に写真処理（ｐ
ｈｏｔｏｐｒｏｃｅｓｓ）される。 凹部の各組の細長い各凹部４９は、後にプリントヘッド
のインク貯蔵部５０の少なくとも一部分として機能する
ことになる細長い溝４８に実質的に垂直な状態となり、
前記溝内に開口する。凹部４９の端部は、インク貯蔵部
の溝すなわち凹部４８から所定の距離延在し、その遠端
部分においてピット２０内に加熱素子２５を含む。細長
いチャネル凹部４９の遠端部は、正確に加熱素子を超え
た所望の距離、または、複数の個々のプリントヘッドを
作成する分離段階により、ノズル５１を内部に有するノ
ズル面４６も作成されるように、一定の距離超えたとこ
ろで終端させてもよい。図４に示すパターニングされた
第２のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層４４の平
面図は、図２の線Ａ−Ａにおける部分図である。これは
単一のプリントヘッドの図であるが、この平面図は、パ
ターニングされた下のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商
標）層４３がピット２０を形成するために加熱素子２５
から除去されかつアドレス指定電極２２の端子端部すな
わち接続パッド３２から除去された状態にあり、各々が
自身から垂直に延在する一組の細長い凹部４９を有した
多数のインク貯蔵凹部４８を含むシリコン・ウェーハの
一部分を表すものでもあるということが理解されるであ
ろう。
ａｃｒｅｌ：登録商標）層４３の接着を容易にするため
に、薄層のエポキシ接着剤（図示せず）をパッシベーシ
ョン層２８に任意で塗布してもよい。ピット２０を含む
第１の層が硬化する前に、第１の層と全く同じ第２の厚
膜すなわちバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層４４
が、第１のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層に積
層され、後に一連のインクチャネルとして機能する複数
組の凹部４９を形成させるために、同様に写真処理（ｐ
ｈｏｔｏｐｒｏｃｅｓｓ）される。 凹部の各組の細長い各凹部４９は、後にプリントヘッド
のインク貯蔵部５０の少なくとも一部分として機能する
ことになる細長い溝４８に実質的に垂直な状態となり、
前記溝内に開口する。凹部４９の端部は、インク貯蔵部
の溝すなわち凹部４８から所定の距離延在し、その遠端
部分においてピット２０内に加熱素子２５を含む。細長
いチャネル凹部４９の遠端部は、正確に加熱素子を超え
た所望の距離、または、複数の個々のプリントヘッドを
作成する分離段階により、ノズル５１を内部に有するノ
ズル面４６も作成されるように、一定の距離超えたとこ
ろで終端させてもよい。図４に示すパターニングされた
第２のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層４４の平
面図は、図２の線Ａ−Ａにおける部分図である。これは
単一のプリントヘッドの図であるが、この平面図は、パ
ターニングされた下のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商
標）層４３がピット２０を形成するために加熱素子２５
から除去されかつアドレス指定電極２２の端子端部すな
わち接続パッド３２から除去された状態にあり、各々が
自身から垂直に延在する一組の細長い凹部４９を有した
多数のインク貯蔵凹部４８を含むシリコン・ウェーハの
一部分を表すものでもあるということが理解されるであ
ろう。
【００１６】複数の加熱板１２を含むシリコン・ウェー
ハと同じ周寸法を有する、ガラス、石英またはセラミッ
ク材料の基板４１が、シリコン・ウェーハ上の各貯蔵凹
部４８あたりひとつの、複数の入口貫通穴４２を形成す
るために加工処理される。第３のバクレル（Ｖａｃｒｅ
ｌ：登録商標）層４５が、好ましくはガラス製の基板４
１の片面に積層され、入口穴４２を開口させ貯蔵凹部４
８と同じ大きさの凹部４７を内部に形成するためにパタ
ーニングされる。任意で、バクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登
録商標）層４５を積層させる基板４１の面を、それに対
するバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層の付着力を
高めるために、まず薄層状のエポキシ接着剤（図示せず
）で塗膜してもよい。
ハと同じ周寸法を有する、ガラス、石英またはセラミッ
ク材料の基板４１が、シリコン・ウェーハ上の各貯蔵凹
部４８あたりひとつの、複数の入口貫通穴４２を形成す
るために加工処理される。第３のバクレル（Ｖａｃｒｅ
ｌ：登録商標）層４５が、好ましくはガラス製の基板４
１の片面に積層され、入口穴４２を開口させ貯蔵凹部４
８と同じ大きさの凹部４７を内部に形成するためにパタ
ーニングされる。任意で、バクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登
録商標）層４５を積層させる基板４１の面を、それに対
するバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層の付着力を
高めるために、まず薄層状のエポキシ接着剤（図示せず
）で塗膜してもよい。
【００１７】貯蔵部５０を形成するために凹部４７と４
８が整列状態になるように、第３のバクレル（Ｖａｃｒ
ｅｌ：登録商標）層４５を有する基板４１の面をシリコ
ン・ウェーハ上の第２のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録
商標）層４４と整列させて組み合わせ、その後基板とウ
ェーハを１０分間紫外線に一様に露出させて、摂氏１５
０度の温度の炉内に入れて６０〜７５分間硬化させてか
ら、紫外線に２０分間露出させる。バクレル（Ｖａｃｒ
ｅｌ：登録商標）層の硬化後に、ここに参照により取り
入れた前記特許に開示されているようなダイシング作業
によって複数の個々のプリントヘッド４０を得る。
８が整列状態になるように、第３のバクレル（Ｖａｃｒ
ｅｌ：登録商標）層４５を有する基板４１の面をシリコ
ン・ウェーハ上の第２のバクレル（Ｖａｃｒｅｌ：登録
商標）層４４と整列させて組み合わせ、その後基板とウ
ェーハを１０分間紫外線に一様に露出させて、摂氏１５
０度の温度の炉内に入れて６０〜７５分間硬化させてか
ら、紫外線に２０分間露出させる。バクレル（Ｖａｃｒ
ｅｌ：登録商標）層の硬化後に、ここに参照により取り
入れた前記特許に開示されているようなダイシング作業
によって複数の個々のプリントヘッド４０を得る。
【００１８】図３は、インク取り入れ口４２と、貯蔵部
５０と、加熱素子ピット２０を破線で示したプリントヘ
ッド４０の部分正面図である。インク飛沫（図示せず）
が観測者の方に向かって紙面と垂直な方向に噴射される
ように、図３の紙面と同じ平面上に、内部にノズル５１
を有するノズル面４６が示されている。このプリントヘ
ッドの図から、好適な実施例ではバクレル（Ｖａｃｒｅ
ｌ：登録商標）からなる厚膜層によってノズル全体が取
り囲まれていることがわかる。ノズルを取り囲んで規定
するこの材料によって、均一な湿潤性を有する面が得ら
れると共に、飛沫の指向性が向上する。
５０と、加熱素子ピット２０を破線で示したプリントヘ
ッド４０の部分正面図である。インク飛沫（図示せず）
が観測者の方に向かって紙面と垂直な方向に噴射される
ように、図３の紙面と同じ平面上に、内部にノズル５１
を有するノズル面４６が示されている。このプリントヘ
ッドの図から、好適な実施例ではバクレル（Ｖａｃｒｅ
ｌ：登録商標）からなる厚膜層によってノズル全体が取
り囲まれていることがわかる。ノズルを取り囲んで規定
するこの材料によって、均一な湿潤性を有する面が得ら
れると共に、飛沫の指向性が向上する。
【００１９】図４に示す細長凹部４９は、均一な矩形断
面を有するインク流路部分を持つ平行な壁面４９ａを有
しているが、図５および図６に示すように、それぞれイ
ンクチャネル４９ｂおよび４９ｃとなる平行な壁面間の
距離を変化させることができる。図５では、チャネル４
９ｂは、貯蔵部５０の界面からノズル５１までテーパー
がついて均一に先細りしたインクチャネルを有している
が、図６では、チャネル４９ｃの流路部分の断面積は、
たとえば貯蔵部５０との界面では狭く、マニホルドから
チャネルの中間距離付近では補充性を高めるために拡大
し、ノズル面４６内のノズル５１で再び狭くなるといっ
たように、変化している。このように、第２のバクレル
（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層４４のチャネルのパター
ンにより、プリントヘッドの性能を向上させるために、
チャネルを種々の形に変化させることができる。
面を有するインク流路部分を持つ平行な壁面４９ａを有
しているが、図５および図６に示すように、それぞれイ
ンクチャネル４９ｂおよび４９ｃとなる平行な壁面間の
距離を変化させることができる。図５では、チャネル４
９ｂは、貯蔵部５０の界面からノズル５１までテーパー
がついて均一に先細りしたインクチャネルを有している
が、図６では、チャネル４９ｃの流路部分の断面積は、
たとえば貯蔵部５０との界面では狭く、マニホルドから
チャネルの中間距離付近では補充性を高めるために拡大
し、ノズル面４６内のノズル５１で再び狭くなるといっ
たように、変化している。このように、第２のバクレル
（Ｖａｃｒｅｌ：登録商標）層４４のチャネルのパター
ンにより、プリントヘッドの性能を向上させるために、
チャネルを種々の形に変化させることができる。
【００２０】本発明の前述の説明から、数多くの改造や
改変が明らかになっており、こうしたすべての改造およ
び改変が本発明の範囲内に含まれることを意図するもの
である。
改変が明らかになっており、こうしたすべての改造およ
び改変が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】 電極のパッシベーションと、マニホルドと
インクチャネル間における従来技術で周知のインク流路
を示す、インクジェット・プリントヘッドの拡大断面図
である。
インクチャネル間における従来技術で周知のインク流路
を示す、インクジェット・プリントヘッドの拡大断面図
である。
【図２】 インク取り入れ口と、マニホルドと、チャ
ネルと、ノズルを示す本発明のプリントヘッドの拡大断
面図である。
ネルと、ノズルを示す本発明のプリントヘッドの拡大断
面図である。
【図３】 図２のプリントヘッドの部分正面図である
。
。
【図４】 図２の線Ａ−Ａにおける図２のプリントヘ
ッドの部分平面図である。
ッドの部分平面図である。
【図５】 本発明のまた別の実施例を示す図４に類似
の図である。
の図である。
【図６】 本発明のまた別の実施例を示す図４に類似
の図である。
の図である。
１０ プリントヘッド、１１ チャネル板、１２
加熱板、１３ 電極、１４インク貯蔵部、１５
取り入れ口、１６ チャネル、１７ ノズル、１９
ドーターボード、２０ ピット、２１ 閉鎖端
部、２２ アドレス指定電極、２３矢印、２４ 凹
部、２５ 加熱素子列、２６ タンタル層、２７，
２８ 絶縁層、２９ ノズル面、３０ ワイヤボ
ンド、３２ 端子、４０ プリントヘッド、４１基
板、４２ 入口貫通穴、４３ 絶縁層、４４，４５
バクレル層、４６ ノズル面、４７ 凹部、４
８ 細長い溝、４９ 凹部、４９ａ 壁面、４９
ｂ，４９ｃ インクチャネル、５０ 貯蔵部、５１
ノズル
加熱板、１３ 電極、１４インク貯蔵部、１５
取り入れ口、１６ チャネル、１７ ノズル、１９
ドーターボード、２０ ピット、２１ 閉鎖端
部、２２ アドレス指定電極、２３矢印、２４ 凹
部、２５ 加熱素子列、２６ タンタル層、２７，
２８ 絶縁層、２９ ノズル面、３０ ワイヤボ
ンド、３２ 端子、４０ プリントヘッド、４１基
板、４２ 入口貫通穴、４３ 絶縁層、４４，４５
バクレル層、４６ ノズル面、４７ 凹部、４
８ 細長い溝、４９ 凹部、４９ａ 壁面、４９
ｂ，４９ｃ インクチャネル、５０ 貯蔵部、５１
ノズル
Claims (1)
- 【請求項１】 下側基板の片面上に、加熱素子列と、
これに電気接続するための接続パッドを有する関連のア
ドレス指定電極を形成し、前記アドレス指定電極によっ
て、デジタル化されたデータ信号を表すパルス電流を用
いて個々の加熱素子を選択的にアドレス指定できるよう
にし；前記下側基板の上にパッシベーション層を堆積さ
せ、その上に前記加熱素子と前記アドレス指定電極を形
成し、前記加熱素子と前記接続パッドから前記パッシベ
ーション層を除去し；前記下側基板とその上の前記パッ
シベーション層上に第１の厚膜層を堆積させ、前記加熱
素子と接続パッドの上の前記第１の厚膜層を除去するた
めにパターニングして、前記加熱素子の上の前記除去さ
れた第１の厚膜層により前記加熱素子がピット内に配設
されるようにし；前記下側基板面と前記第１の厚膜層の
上に第２の厚膜層を堆積させて、一方の端部を共通の貯
蔵凹部に垂直に接続させ他方の端部を開口させた複数の
平行チャネルを形成するためにパターニングし、前記各
チャネルのチャネル開口端部から所定の距離上流のそれ
ぞれのピット内に加熱素子を内包させ；少なくともひと
つの貫通穴を有する上側基板を設けて、その一方の表面
上に、前記少なくともひとつの貫通穴を飛び超す形にパ
ターニングした第３の厚膜層を堆積させ；プリントヘッ
ドを形成させるために、前記上側基板上の前記第３の厚
膜層を前記下側基板上の前記第２の厚膜層に整列状態に
して組み合わせて接着し、前記パターニングされた第１
、第２および第３の厚膜層により間隔をあけて前記基板
を組み合わせることによって、前記第２の厚膜層内の開
口チャネル端により前記厚膜層で全体を取り囲まれた複
数のノズルを作成させることを特徴とするインクジェッ
ト・プリントヘッド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/632,893 US5132707A (en) | 1990-12-24 | 1990-12-24 | Ink jet printhead |
| US632893 | 1990-12-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04296564A true JPH04296564A (ja) | 1992-10-20 |
Family
ID=24537402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3335303A Withdrawn JPH04296564A (ja) | 1990-12-24 | 1991-12-18 | インクジェット・プリントヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5132707A (ja) |
| JP (1) | JPH04296564A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5442384A (en) * | 1990-08-16 | 1995-08-15 | Hewlett-Packard Company | Integrated nozzle member and tab circuit for inkjet printhead |
| US5539437A (en) * | 1994-01-10 | 1996-07-23 | Xerox Corporation | Hybrid thermal/hot melt ink jet print head |
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| JP2000515417A (ja) | 1996-07-08 | 2000-11-21 | コーニング インコーポレイテッド | ガス補助型噴霧装置 |
| US6352209B1 (en) | 1996-07-08 | 2002-03-05 | Corning Incorporated | Gas assisted atomizing devices and methods of making gas-assisted atomizing devices |
| WO1998001228A2 (en) | 1996-07-08 | 1998-01-15 | Corning Incorporated | Rayleigh-breakup atomizing devices and methods of making rayleigh-breakup atomizing devices |
| KR100189159B1 (ko) | 1996-07-24 | 1999-06-01 | 윤종용 | 잉크젯 프린터의 분사장치 및 분사방법 |
| EP0822080B8 (en) * | 1996-07-31 | 2003-12-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Bubble jet head and bubble jet apparatus employing the same |
| US5901425A (en) | 1996-08-27 | 1999-05-11 | Topaz Technologies Inc. | Inkjet print head apparatus |
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