JPH0698762B2 - 加熱インク・ジェット・プリントヘッド製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、オン・デマンド加熱インク・ジエツト印刷、
特に、加熱インク・ジエツト・プリントヘツドの製造の
ためのそのプリントヘツドの構成及び処理に関する。

［従来の技術］ ドロツプ・オン・デマンド加熱インク・ジエツト・プリ
ントヘツドの全体構成としては、次の２通りがある。そ
の１つの構成においては、インク流路内のインクの流れ
に平行かつプリントヘツドのバブル発生加熱要素の表面
に平行な方向にインク粒子がノズルから推進される、例
えば、ハウキンス（Hawkins）他の米国特許第4,601,777
号に開示されているプリントヘツド構成のようなもので
ある。この構成は、しばしば、「エツジ又はサイド・シ
ユータ」と呼ばれる。また、他の加熱インク・ジエツト
・プリントヘツド構成では、バブル発生加熱要素の表面
に垂直な方向に、インク粒子をノズルから推進する、例
えば、アオキ他の米国特許第4,568,953号に開示されて
いるプリントヘツド構成のようなものである。この後者
の構成は、しばしば、「ルーフ・シユータ（roofshoote
r）」と呼ばれる。

ルーフ・シユータ式プリントヘツドにおいては、加熱器
板を貫く通路を経由してノズルにインクを供給すること
が多くの場合に望ましい。これは、紙がプリントヘツド
に近接していることがいかなる他の設計アプローチをも
困難にする理由から、自明な選択である。シンク・ジエ
ツトの名称の下にヒユーレツト・パツカード会社から発
売されている商用のドロツプ・オン・デマンド加熱イン
ク・ジエツト・プリンタにおいては、プリントヘツド
は、加熱器板及び流体分配器板を含む。この加熱器板は
加熱要素及びその上に形成されたアドレス指定電極を有
し、これらにはドリル孔又は等方性エツチング孔を施さ
れ、これによつて、インクは加熱器板を通して流体分配
器板内の浅い貯蔵槽へ送られるようにし、そして分配器
板は三次元心材を覆つてニツケル等の材料を電鋳するこ
とによつて作製されている。流体分配器板内の開口又は
ノズルは、電鋳処理の開始に先立つてこの心材上に形成
される厚膜レジスト・スポツト・パターンによつて作成
される。加熱器板と流体分配器板が整列されかつ接着に
より一緒にされると、流体分配器板の輪郭が上述の浅い
貯蔵槽とインク粒子発射ノズルとして働く開口へのイン
ク流路とを形成する。インクは、ドリル孔又はエツチン
グ孔を通りかつ加熱器板面を横断して走行し、したがつ
て、また、アドレス指定電極を横断して、ノズルに達す
る。この構成においては、２つの大きな欠点がある。そ
の第１は、不活性化層内に少しでもピンホールがあれば
必ず電極をインクに露出するということである。その第
２は、インク貯蔵槽が電鋳によつて形成されなければな
らないために極めて浅いということである。浅い電極は
インクのノズル内での乾燥を許す傾向があり、これによ
つてフアースト・ドロツプの問題を引き起こす。

熱インク・ジェット・プリンタにおいて、毛細管状のノ
ズル内の液体インクは、その上部表面が表面張力により
凸状になって、いわゆるメニスカスを形成する。このイ
ンクのメニカスは、空気にさらされると、ノズルの周り
で乾燥する傾向がある。それ故、プリンタを非作動にし
た期間の後には、乾燥したインクの環状の外皮が形成さ
れており、この環状外皮は、プリンタの次の作動期間の
始まりにおける第１番目のインク粒子の射出によって取
り除かれて、ノズルがきれいにされる。この第１番目の
インク粒子、すなわち、ファースト・ドロップの大き
さ、方向性及び速度は、上述の乾燥したインクによって
左右される。したがって、用語「ファースト・ドロップ
問題」は造語であって、プリンタの不使用期間後に射出
された第１番目のインク粒子は一般に印刷に用いられな
いことを意味している。このファースト・ドロップの問
題が苛酷な様相を呈するのは、それらが比較的短い不使
用期間の後、例えば異なるオペレータにより別別の資料
を印刷する時、あるいは、典型的な事務所における昼食
の期間後にそれと出会う場合などである。

米国特許第4,568,953号が開示している加熱インク・ジ
エツト・プリントヘツドにおいては、インク粒子は加熱
要素上方にありかつこれらに平行に整列させられたノズ
ルを通して即時応答射出され、その結果として、粒子の
軌道は加熱要素に垂直になる。このような構成は、上述
したようにルーフシユータと呼ばれる。ノズルの目詰ま
りを防止するために、インクはプリントヘツドを通して
ノズルの流れ断面積よりも広いそれを有する内部通路内
を循環させられる。こうすることで、プリントヘツドに
その入口及び出口を通して入出する循環インクによつて
ノズル断面積より大きい寸法の粒子物質を通過させかつ
掃除することを可能にする。

［発明の技術的課題］ 現行のルーフシユータ式加熱インク・ジエツト・プリン
トヘツドは、インクが加熱要素の不活性化された電気リ
ードの上に存在する必要がある。このことは、不活性化
被覆内にピンホールがあればこれを通しての短絡によつ
て故障モードを招く。インクは電気回路及び加熱要素上
に配置されたインク貯蔵槽へ供給され、かつインク貯蔵
槽は成型された心材上に電鋳処理により形成されるため
に極めて浅い。浅い貯蔵槽がインクを乾燥させこれによ
つてフアースト・ドロツプ問題を引き起こす傾向に加え
て、このような小容量のインク貯蔵槽は高流体慣性を有
し、これによつて、多数のインク粒子が一斉に射出され
るとき、インクを加熱要素の近傍に再供給するに当たつ
ていくつかの問題を引き起こす。

［技術的課題の解決手段の概要］ 本発明の目的は、加熱要素とアドレス指定電極の配列用
のけい素基板またはウエハを使用し及びこれらとこの基
板を通して異方性エツチングをされた貯蔵槽／注入孔と
を組合わせることによつて、ルーフシユータ構成を有す
る改善された、一段と費用有効性に富んだ加熱インク・
ジエツト・プリントヘツドを提供することにある。貯蔵
槽／注入孔は寸法的に正確であるのみならず、また加熱
要素に対して正確に配置される。

本発明においては、複数のルーフシユータ式インク・ジ
エツト・プリントヘツドが｛100｝けい素基板から製造
される。１実施例においては、複数のインク貯蔵槽／注
入スロツト又は注入孔及び整列手段を構成する２つ以上
の整列孔が２ステツプ手順で以て基板の１つの面を通し
て異方性エツチングをされる。まず、整列孔は、短時限
中にエツチングされることによつて、くぼみのみが形成
される。次いで、いくつかのインク注入孔がパターン化
され、かつエツチングが基板を貫通するのを防止するよ
うに所定時限中エツチングされ、一方、整列孔は基板を
完全に貫通するようにエツチングされる。注入孔は基板
を貫通してエツチングされていないので、加熱要素の配
列は、注入孔の施される基板面と反対側の面上に、米国
特許第4,601,777号に教示されているように、加熱要素
の配列パターンを所望の正確な位置に整列させる手段と
して整列孔を使用して注入孔の開口する終局位置に直線
的に近接しかつ平行に、形成される。代替的には、注入
孔を部分的にエツチングすることをしないで、整列孔は
１ステツプにおいて基板を貫通してエツチングされる。
しかしながら、この手順では、その後に形成される回路
に対してこの回路を貯蔵槽／注入孔のエツチング用のエ
ツチング浴中に保護するための不活性化層の使用を必要
とする。このような不活性化層の１つは、プラズマ強化
による化学気相沈積（CVD）窒化けい素である。次い
で、加熱要素及び回路が製造されるが、加熱要素の配列
は、注入要素がその後に基板を通してエツチングされる
とき、加熱要素の各配列が基板の１つの線に整列するよ
うに、整列させられる。不活性化層は、加熱要素の配列
及び回路上に堆積させられ、この層は貯蔵槽／注入孔に
対する基板の異方性エツチングの間中これらを保護する
能力を有する。貯蔵槽／注入孔は、加熱要素及びアドレ
ス指定回路を備える基板表面と反対側の表面上に写真製
版技術によりパターン化される。貯蔵槽／注入孔は、基
板内に異方性エツチングされ、また最終的に不活性化層
は除去されて、電気接点端子に露出される。

加熱要素及びアドレス指定電極の配列を有する基板の側
は、絶縁性不活性化層によつて覆われ、次いで、注入孔
のくぼみの連続的配向依存エツチングのために異方性エ
ツチング液に戻される。各注入孔のくぼみが基板の反対
側の電極被覆不活性化層に対し開口すると、基板はエツ
チング液から取り出される。不活性化層は、次いで、パ
ターン化されかつエツチング又は引き剥がされて、後
程、電気接点端子として働く予定の電極の端を、加熱要
素の上の開かれた窓に露出し、及び基板を通る縦長開口
室を生成し、この開口室は、後で、インク注入孔及び部
分的にインク貯蔵槽として働く。

けい素基板内の各注入孔ごとに１つづつの複数のくぼみ
状空洞を有する構造部材は、この空洞が注入孔に連通す
るように、加熱要素と電極の配列を有する基板に整列さ
せて取り付けられる。各くぼみ状空洞は、その内部に複
数対の平行壁を及びこれらの壁の各対ごとに１本のノズ
ルを有する。構造部材が基板に整列させて取り付けられ
ると、空洞とインク注入孔は、一緒に、インク貯蔵槽を
形成し、かつ各空洞内の壁の各対はその貯蔵槽内にイン
ク流路を画定し、かつ、それぞれのノズル及び加熱要素
を有する。ノズルは、その関連する加熱要素の上方かつ
これから等距離に位置決めされ、また流路は貯蔵槽から
加熱要素及びその上のノズルへのインク供給流路を提供
する。貯蔵槽の注入孔部分は、貯蔵槽の空洞部分よりも
多い量のインクを収容する能力を有する。加熱要素の配
列を備え及び構造部材を取り付けられたけい素基板は、
次いでさいの目状に裁断されることにより、ルーフシユ
ータ構成を有する複数の個別プリントヘツドが得られ
る。

好適実施例においては、構造部材は、液体形態の第１ホ
トレジスト薄膜を基板表面、加熱要素及びアドレス指定
電極を覆つて被着することによつて、形成される。この
第１ホトレジスト薄膜は、写真製版技術を使つて処理さ
れることによつて複数の空洞が形成され、これらの空洞
の各々は複数対の平行壁を有する。次いで、第２乾燥ホ
トレジスト薄膜が第１ホトレジスト薄膜上に沈積され、
かつ、ノズルが写真製版技術により第２ホトレジスト薄
膜内に形成される。代替実施例においては、構造部材
は、第１乾燥ホトレジスト薄膜を加熱要素及び回路を有
する基板表面を覆つて積層することによつて形成され
る。この第１乾燥ホトレジスト薄膜は写真製版技術によ
り処理されてインク流れ空洞を形成し、これに続いて第
２乾燥ホトレジスト薄膜が前者の薄膜上に沈積されこれ
が上述のように処理されてノズルを形成する。他の実施
例においては、構造部材は、平坦な心材から生成された
二段ニツケル電鋳部材を使用して製造される。この部材
は、ホトレジスト層を平坦な心材上に沈積することによ
つてかつこれから数本のノズルを表す数本の柱のパター
ンを形成することによつて製造される。第１段ニツケル
層は心材上に所定の厚さに沈積され、その厚さは第１段
ニツケル層の半径方向内側への成長を許すためにホトレ
ジストの柱の高さよりも厚く、これによつて所望の内径
を持つノズルを生成する。負性ホトレジストの層が第１
段ニツケル層及びホトレジストの柱の露出部分を覆つて
沈積される。この負性ホトレジスト層は、柱パターンと
整列を取つてパターン化される、その結果、複数対の壁
を有する空洞が形成される。第２ニツケル層が負性ホト
レジストくぼみパターン及び第１ニツケル層の露出部分
を覆つて沈積される結果、二段ニツケル構造部材を形成
する。二段ニツケル構造は心材と負性ホトレジストから
除去され、及びホトレジスト柱パターンが、除去された
所からエツチングされることにより、処理を完了する。
さらに他の実施例においては、構造部材は、ホトレジス
ト材料の層を被着しかつそれを写真製版技術により処理
することによつて形成され、その結果インク流れ空洞を
形成する。単一段又は平坦ニツケル電鋳ノズル板が、パ
ターン化ホトレジスト材料に整列させられかつ接着され
る。

さらに、他の代替実施例においては、プリントヘツド
は、加熱要素の第２の直線及びアドレス指定電極の配列
を含み、加熱要素の各配列は縦長注入孔の開口の反対側
にありかつ互いにずれているか又は整列している。加熱
要素の各配列は、縦長注入孔と連通し、それ自身同志は
分離したくぼみ状空洞を有し、したがつて、この構造部
材は各注入孔ごとに２つの分離したくぼみ状空洞を有
し、かつ各くぼみ状空洞は複数対の壁を有する。壁の各
対は、加熱要素の上方に間隔を取つた１本のノズルを有
するインク供給流路を形成し、したがつて、プリントヘ
ツドの直線ノズル密度は倍増され、その結果、印刷解像
度が倍増される。

加熱要素の単一又は二重配列を有する個別プリントヘツ
ドを４つ一緒に群にし、その各々を異なる色のインク供
給源に接続することで以て、４色加熱インク・ジエツト
印刷装置を提供することができる。

上述の特徴及びその他の目的は、次の、添付図面に関連
して行われる本発明の実施例の説明を読むことによつて
明らかになるであろう、またこれらの図面を通じて同様
の構成部分に対しては同じ参照番号が付けられている。

［実施例］ 本発明は、以下にその好適実施例に関連して説明される
けれども、この説明が本発明をこれらの実施例に限定す
る意図からでないことは、いうまでもない。むしろ、本
明細書に開示され、かつ、特許請求の範囲に規定した本
発明の基本理念に包含される全ての代替、変形及び等価
な実施例についても、それが及ぶことを意図している。

第１図において、本発明のプリントヘツド10の概略が、
等角図の形で部分的に示されており、矢印11はオリフイ
ス又はノズル12から射出されるインク粒子13の飛跡を示
す。プリントヘツドは、加熱器板28に恒久的に取り付け
られた構造部材14を含む。加熱器板の材料は、米国特許
第4,601,777号に開示されているように、このような板
に対する低価格大量製造能力のために、けい素である。
加熱器板28は、破線で示されている。エツチングによる
スロツト状に縦長開口を持つインク注入孔20を含み、こ
の注入孔は、構造部材14に添い合わされたとき、後に詳
しく論じるように、インク貯蔵槽又はマニホルドを形成
する。アドレス指定電極端子32及び共通復帰端子37は構
造部材14を越えて延び加熱器板28の表面30の縁部に達し
ている。

第2A図から第2G図までは、加熱要素34及びインク注入孔
20を含む加熱器板の製造における主要なステツプを示
す。これらの図は、第３図にも示されているウエハ、す
なわち、基板36の断面をも示す。第2A図に示されている
第１処理ステツプにおいては、窒化けい素のマスキング
薄膜15が、低圧化学気相沈積によつて｛100｝けい素基
板36の両側に沈積される。好適実施例においては、整列
孔パターンは、二、三の異なる場所においてマスク開口
29を通して基板内へ部分的に異方性エツチングをされ、
次いで、このエツチングを、整列孔のくぼみが約50μｍ
の深さに達したとき、終結させる。第2B図は、整列手段
を構成する整列孔38のくぼみを示す。第２処理ステツプ
において、整列孔及びインク注入孔パターンを有するマ
スクが、整列孔のくぼみを含む基板表面31上に整列かつ
作像される。第2C図は、基板表面31を露出する縦長イン
ク注入孔用のマスク開口19の断面を示す。基板は、再び
異方性エツチングをされるが、整列孔を覆う実質的に透
明なマスキング薄膜15だけを残して整列孔が基板を貫通
してエツチングされるまで行われ、ここでエツチング処
理は停止される結果、縦長のインク注入孔20のエツチン
グ深さを基板の貫通深さよりも約50μｍだけ短く保つ。
第2D図は２つの整列孔と、インク注入孔20の端部断面と
を示す。（マスキング薄膜によつて覆われている）二、
三の整列孔を除いて、基板全体にわたつて表面30は中実
である。したがつて、加熱要素、アドレス指定電極及び
共通復帰端子を、米国特許第4,601,777号に開示されて
いる方法で処理することが可能である。

第2E図を参照すると、複数組のバブル発生加熱要素34、
それらのアドレス指定電極33、及び共通復帰導体35が、
けい素基板36の表面30上のマスキング薄膜上にパターン
化される。１つのインク・ジエツト・プリントヘツドに
適した加熱要素34の１組、これに伴うアドレス指定電極
33及び共通復帰導体35が、第３図の拡大部分に示されて
いる。複数組のアドレス指定電極33、加熱要素として働
く抵抗材料、及び共通復帰導体35をパターン化するのに
先立つて、窒化けい素層を除去し、かつ5,000Åから１
μｍの範囲の厚さを有する二酸化けい素のような下塗り
層（図に示されていない）で以て置換することも随意的
に可能である。抵抗材料である加熱要素34は、ドープし
た多結晶けい素を化学的気相沈積（CVD）によつて沈積
すればよく、あるいはほう化ジルコニウムなどのような
その他の周知の抵抗材料で形成することもできる。共通
復帰導体及びアドレス指定電極は、元の窒化けい素層又
は下塗り層上に及び加熱要素の縁部を覆つて沈積された
アルミニウムのリードである。共通復帰端子37及びアド
レス指定電極端子32は、構造部材14がプリントヘツドを
完成するために取り付けられた後、上掲の米国特許第4,
601,777号に開示されているように、電流パルス源に電
線を接着する際のクリアランスを許すように、所定の場
所に位置決めされる。共通復帰導体35及びアドレス指定
電極33は、0.5から3.0μｍの厚さに、好適には1.5μｍ
の厚さになるように、沈積される。電極不活性化のため
に、１μｍの厚さのりんドープの化学気相沈積による二
酸化けい素薄膜の不活性化層27が、第2E図に示されてい
るように、複数組全部の加熱要素及びアドレス指定電極
を覆つて沈積される。最終の化学気相沈積による二酸化
けい素の不活性化被膜が蓄積された後、基板は、けい素
よりも二酸化けい素に対し低エツチング速度を有する異
性性エツチング、例えば、エチレン・ジアミン・ピロカ
テコール（EDP）を使つたエツチングに付される。この
配向依存性エツチングによつて、縦長インク注入孔20の
配向依存性エツチングが完成され、その結果、エツチン
グされた注入孔の底は、第2F図に示されるように、二酸
化けい素薄膜の不活性化層27及びマスキング薄膜15（又
はこれを置換した下塗り層）によつてのみ覆われる。第
2G図において、不活性化層27及び／またはマスキング薄
膜15は、共通復帰端子とアドレス指定電極端子、加熱要
素34、整列孔38及び縦長インク注入孔20の部分からエツ
チングで除去される。

他の実施例においては、整列手段を構成する整列孔38
は、注入孔20を部分的エツチングすることなく、１ステ
ツプにおいて、エツチングにより貫通させられる。加熱
要素の各配列及び関連回路は、これらの整列孔を使用し
て、その後に配設される注入孔の１縁に整列して製作さ
れる。回路が完成されると、不活性化層27、例えば、プ
ラズマ強化した化学気相沈積窒化けい素が、基板の回路
側面上に沈積される。注入孔は、基板の他の側面上に写
真製版技術によりパターン化され、基板内へ異方性エツ
チングをされる。次いで、回路の不活性化層27は除去さ
れ、アルミニユム製電極端子32、復帰端子37及び加熱要
素34を露出する。また、不活性化層27及びマスキング薄
膜15が、注入孔20及び整列孔38から除去される。

タンタル（Ta）層（図には示されていない）が、随意的
に、加熱要素上に約１μｍの厚さに沈積されて、プリン
トヘツドの動作中のインク・バブルの崩壊によつて発生
するキヤビテーシヨン力に対する同要素の追加的保護に
供せられる。

第３図は、完全に処理されたウエハ、すなわち、基板36
をその二、三の整列孔38の１つを含む部分を拡大して示
す。加熱要素の複数組の１つ及びアドレス指定電極をそ
の関連する縦長インク注入孔20と一緒に含む基板の１部
分、加熱器板28も拡大して示す。

第４図において、構造部材14の部分が第１図の線４−４
に沿つて見た底面図として示されており、ここでくぼみ
状空洞18は、複数の平行流路壁17と共に示されている。
各流路壁17はその両側に実質的に平坦な表面16を有する
ことによつて、向かい合う対をなす壁がそれらの間に関
連するノズル12及びこれらノズルの下の加熱要素（図に
は示されていない）を配置する。このような構造部材の
製造処理については、第6A図から第6C図において後で論
じられる。

第５図は、第１図の線５−５から見たプリントヘツドの
概略平面図であり、ただし、３本のインク流路を生成す
る４つの壁17のみを示す。これらのインク流路はインク
供給流路を提供する。本発明の図示と説明の容易のため
に、ここでは、図中のインク流路と加熱要素34の数を減
らしたものを使用する。この図の線に沿つて実際の構成
配置を見るならば、25mm当たり300個以上の密度で加熱
要素及び関連インク流路が示されるであろうことを承知
されたい。インクは、縦長インク注入孔20から入り、空
洞18そして壁17の平坦表面16で画定されたインク流路へ
注入される。加熱要素32の上方のノズル12は、第５図に
おいては見ることができないので、破線で描かれてい
る。空洞18の深さは25から50μｍの範囲であり、したが
つて、注入孔20は250から500％余分にインクを保持す
る。なおまた、わずか約50μｍの長さの各アドレス指定
電極33が空洞18内のインクに露出し、インクに露出され
る不活性化電極の量を劇的に減少せしめ、かつ不活性化
電極部分にピンホールが生じる可能性を極めて低減す
る。

第６図から第6C図は、好適な流体取り扱い構造部材14の
製造における主要ステツプを示す。第6A図において、液
体形態にあるパターン化可能材料層21は、第2G図及び第
３図に示されているエツチング処理されたけい素製加熱
器28に被着される。パターン化可能材料は、パターン・
マスクを通しての感光、露光及び現像或は湿式又は乾式
エツチングによつてパターン化可能の材料である。例え
ば、ポリイミド材料は、EMケミカル社（EM Chemical,C
o.）からメルク・セレクテイラツクス（Merck Selectil
ux）HTR3−200の商品名で発売されているような製品を
使用する感光層として、液体の形で被着され、これに続
いて、紫外線露出され、現像され、かつ硬化される、或
は、デユポン社からピラリン（Pyralin ）の名で発売
されているような無感光性ポリアミドが、液体の形で被
着され、硬化され、次いで、感光パターン化されたマス
ク及び酸素プラズマ内のプラズマ・エツチングを使用す
ることによつてパターン化される。第6B図においては、
空洞壁22及び流路壁17のパターンが、パターン化可能材
料層21に整列し、これから作像され、現像される。第6C
図においては、乾燥薄膜ホトレジスト23が、パターン化
可能材料層21の上に置かれ、整列され、作像され、現像
される結果、内部にノズル12の配列を有するルーフ24を
形成する。代替的にパターン化可能材料層21は、乾燥ホ
トレジスト薄膜であつてよく、これがエツチング処理さ
れたけい素製加熱器板28に積層され、写真製版技術によ
る空洞壁22及び流路壁17を形成した後、第２乾燥ホトレ
ジスト薄膜23が第１乾燥ホトレジスト薄膜であるパター
ン化可能層21の上に置かれる。上述の好適実施例におけ
るように、ルーフ24及びその内部のノズル12の配列が形
成される。

第７図は、第6C図における処理ステツプの後の完成され
た基板36の拡大部分等角図を示す。複数組の加熱要素及
びアドレス指定電極が、第6A図から第6C図の３ステツプ
製造プロセスによつてこれらに被着された構造部材と一
緒に示されている。加熱要素を担持した基板36は次にさ
いの目状に裁断されることにより、複数のプリントヘツ
ドが生産されるが、その１つは第１図に示されている。

第８図は、本発明の代替実施例の断面図を示す。構造部
材14を製造するために湿式ホトレジスト薄膜に続いて乾
燥ホトレジスト薄膜又は２つの乾燥ホトレジスト薄膜を
使用する代わりに、二段ニツケル電鋳40が使用される。
ホトレジストの柱の線形配列（図には示されていない）
が、平坦な心材上に周知の写真製版技術プロセスによつ
て形成される。第１段ニツケル電鋳層41はホトレジスト
の柱の高さ0.5μｍよりも高い厚さに心材上に電鋳さ
れ、その結果、電鋳ニツケルの半径方向内側への成長が
所望のノズル内径を与える。次いで、負性レジスト厚膜
（図には示されていない）が、第１段ニツケル電鋳層の
上に置かれて、標準的な基板処理装置を使用して作像さ
れ、現像される結果、第２段ニツケル電鋳層用のマスク
を提供する。厚さ50μｍの第２段ニツケル電鋳層42が、
ノズルを内部に有する第１段ニツケル電鋳層に追加され
る。電鋳層41及び42を含む二段ニツケル電鋳40は、次い
で、平坦な心材から取り外され、負性レジスト厚膜がパ
ターン化されて空洞25及びインク流路26を与え、またホ
トレジストの柱が除去される。この二段ニツケル電鋳
は、第１図の構造部材14であり、基板36に整列させて接
着せしめられ、その結果、各空洞25が縦長注入孔20に連
通しかつ関連するインク流路26が各々１つの加熱要素34
とその上のノズル12を含むようになる。

二段ニツケル電鋳40の部分についての拡大等角図が第９
図に示されており、この図において、平行な平坦面16を
有する壁17はノズル12を含むインク流路を形成する。イ
ンク流路26は、ノズル近くの一端を閉じかつ他端を共通
空洞25内に開口している。第８図において、けい素基板
36、加熱要素及びアドレス指定電極の配列を含むプリン
トヘツドの拡大断面図が、これに接着された二段ニツケ
ル電鋳、及び加熱要素の上に直接整列した電鋳ノズルと
共に示されている。

二段ニツケル電鋳40は、代替的に、第6A図から第6C図に
おいて層21として示されたものと類似のホトレジスト薄
膜（図には示されていない）であつて、これに整列させ
られかつ接着され、内部にノズルの配列を有する単一段
の平坦な電鋳ノズル板（図には示されていない）によつ
て覆れた前記薄膜で、置き換えられることもできる。第
８図及び第９図に示された構成のこのような代替実施例
においては、電鋳40の第１ニツケル電鋳層41は単一段ノ
ズル板（図には示されていない）に類似であり、また第
２段ニツケル電鋳層42は別個のホトレジスト層である
が、しかし同じ形状を有し、第6A図から第6C図における
パターン化可能材料層21に関連して論じられたプロセス
によつて生産されるであろう。

他の代替実施例が第10図に与えられており、ここにはプ
リントヘツドの部分断面図が示されている。この実施例
と他の全てのプリントヘツドとの差異は、各インク注入
孔20はその両側にそれぞれ加熱要素34、アドレス指定電
鋳33、及びその共通復帰導体35を有しかつ両側のこれら
は互いに整列するか、または、僅かにずれているという
ことである。整列構成については、示されていない。破
線で示されているこの二段ニツケル電鋳45は、２つの別
個の空洞44を含み、空洞の各々は加熱要素34の上に配置
されたインク流路26を有する。このくぼみ状空洞の少な
くとも一部分が、インク注入孔20に連通している。この
ような実施態様においては、直線方向ノズル密度は他の
プリントヘツドの倍になり、したがつて、印刷解像度又
は印刷速度が倍になる。

他の変形及び変更は本発明の上掲の説明から明らかであ
り、全ての変形及び変更は本発明の範囲に包含されるこ
とを主張する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法によるルーフシユータ構成を有
しかつ破線で示された縦長インク注入孔を備えるノズル
を含むプリントヘツドの拡大等角図、 第2A図から第2G図は、本発明の方法による縦長インク注
入孔を備える加熱要素担持けい素基板の製造プロセスの
各ステツプを図解する該基板の断面図、 第３図は、加熱要素の１配列及び１整列孔すなわちマー
クの拡大図を添えた、本発明の方法による加熱要素の複
数の配列とアドレス指定電極を有する基板の概略平面
図、 第４図は、第１図の線４−４に沿つて見たプリントヘツ
ドの部分であつて、構造部材内のくぼみ状空洞及び平行
壁の対を示す同構造部材の底面図、 第５図は、本発明の方法による加熱要素、ノズル、イン
ク流路壁及びインク注入孔の間の関係を明確にするため
に３つだけのインク流路を示す、第１図の線５−５に沿
つて見たプリントヘツドの概略平面図、 第6A図から第6C図は、本発明の方法によるけい素基板上
のインク取り扱い構造部材の製造各処理ステツプの拡大
断面図であり、このうち第6C図は、第１図の線6C−6Cに
沿つて見たプリントヘツドの断面図、 第７図は、構造部材の過剰部分を除去してアドレス指定
電極端子を露出した後で、しかも複数の個々のプリント
ヘツドを生成する最終さいの目裁断ステツプ前に、けい
素基板表面に接着された本発明の方法による製造部材の
拡大等角図、 第８図は、本発明の方法による代替実施例のプリントヘ
ツドの拡大断面図、 第９図は、第４図の図法に類似した第８図の代替実施例
の拡大等角図、 第10図は、第５図に示されたものと類似してるが、縦長
インク注入孔に対する二つの加熱要素の配列の各々が互
いに偏移しかつそれぞれの別個のインク空洞及びインク
流路を有する本発明の方法による他の代替実施例の概略
上面図、である。 ［記号の説明］ 10:プリントヘツド 12:ノズル 14:インク粒子 14:構造部材 15:マスキング薄膜 17:流路壁 18:空洞 20:インク注入孔 27:不活性化層 28:加熱器板 29:マスキング開口 30:基板の第１表面 31:基板の第２表面 32:アドレス指定電極端子 33:アドレス指定電極 34:加熱要素 35:共通復帰導体 36:基板（ウエハ） 37:帰還端子 38:整列孔

フロントページの続き (72)発明者 マイクル アール．カムパネリ アメリカ合州国ニューヨーク州ウエブスタ ー，マリゴールド ドライブ 1105 (72)発明者 パメラ ジェイ．ハートマン アメリカ合衆国ニューヨーク州ヒルトン, ローリング，メドウズ ドライブ 90 (72)発明者 レイモンド イー．ベイリイ アメリカ合衆国ニューヨーク州ウエブスタ ー，ハイタワー ウエイ 806 (56)参考文献 特開 昭61−230954（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドロップ・オン・デマンド・インク・ジェ
   ット印刷装置に使用されるルーフシュータ式加熱インク
   ・ジェット・プリントヘッドの製造方法において、 （ａ） 互いに平行な第１表面と第２表面とを有するけ
   い素基板であって前記両表面が｛100｝面である前記け
   い素基板を洗浄する段階、 （ｂ） 前記けい素基板の両表面上に実質的に透明な絶
   縁材料層を沈積させる段階、 （ｃ） 前記基板の前記両表面の一方に所定数の整列手
   段を生成するために前記両表面の一方の上の前記絶縁材
   料層をパターン化する段階、 （ｄ） 前記基板の前記両表面の一方の上に前記所定数
   の整列手段を生成する段階、 （ｅ） 加熱要素の配列として以後の使用に供するため
   に前記基板の第１表面の前記絶縁材料層上に抵抗材料の
   複数の等間隔線形配列を形成する段階、 （ｆ） 電気パルスで以て前記各加熱要素を個別にアド
   レス指定できるように前記基板の第１表面の前記絶縁材
   料層上に電極パターンを沈積する段階、 （ｇ） 前記電極と前記加熱要素とを含む不活性化層を
   前記基板の第１表面の前記絶縁材料層を覆って被着する
   段階、 （ｈ） 前記基板の第２表面上の前記絶縁材料層内に複
   数の縦長マスク開口を形成するために前記整列手段を使
   用して前記第２表面上の前記絶縁材料層をパターン化す
   る段階、 （ｉ） 前記基板の第１表面上の前記不活性化層および
   前記絶縁材料層に向かって開口しかつ前記不活性化層お
   よび前記絶縁材料層により覆われた縦長開口であって、
   前記加熱要素の前記配列のそれぞれ１つに隣接して正確
   な所定位置に各々が長手方向に整列する縦長開口を｛11
   1｝面によって境界されている前記基板を通して生成す
   るために前記基板の配向エッチングに当たって異方性エ
   ッチング液内に前記基板を置く段階、 （ｊ） 電気接点端子として以後に働く予定の前記電極
   の端を露出するために、前記加熱要素の上に広がる窓を
   開くために、そして前記エッチングされた縦長開口の上
   を覆う前記絶縁材料および前記不活性化層を除去するこ
   とによって前記基板を通る縦長開口を生成して、前記縦
   長開口がインク注入孔およびインク貯蔵槽として以後働
   くようにするために、前記不活性化層をパターン化しか
   つエッチングする段階、 （ｋ） 複数のくぼみ状空洞を有する構造部材の各各が
   内部に複数の平行な壁を有しかつ前記それぞれの空洞に
   連通する複数のノズルを有し、１つの前記ノズルが各１
   対の前記壁間に、かつ前記それぞれの加熱要素の上側に
   位置するように前記ノズルを配置し、前記各空洞は該空
   洞と前記縦長開口との各組合わせがインク貯蔵槽全体を
   形成するように前記基板内の前記それぞれの縦長開口と
   連通し、かつ前記貯蔵槽の前記縦長開口部分が前記貯蔵
   槽の空洞部分よりもより多くのインクを貯える能力のあ
   るような前記構造部材を、前記基板の前記第１表面に整
   列させ、かつ取り付ける段階、および （ｌ） 前記基板および取り付けられた前記構造部材を
   さいの目状に裁断して複数の個別のプリントヘッド内に
   取り付ける段階 を含むルーフシュータ式加熱インク・ジェット・プリン
   トヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】前記構造部材が第１と第２のパターン化可
   能な層を含み、前記裁断し取り付ける段階が前記層の製
   造中に同時に行われる特許請求の範囲第１項に記載のル
   ーフシュータ式加熱インク・ジェット・プリントヘッド
   の製造方法。
3. 【請求項３】前記構造部材を製造する方法が （ａ） 前記加熱要素およびアドレス指定電極を含むパ
   ターン化可能材料の第１層を前記基板の第１表面を覆っ
   て被着する段階、 （ｂ） 前記パターン化可能材料の第１層内に空洞およ
   び各空洞内に複数の平行な壁を形成する段階、 （ｃ） 前記パターン化可能材料の第１層上にパターン
   化可能材料の第２層を置く段階、および （ｄ） 前記第２層内にノズルを形成する段階 を含む特許請求の範囲第２項に記載のルーフシュータ式
   加熱インク・ジェット・プリントヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】前記パターン化可能材料の第２層が乾燥ホ
   トレジスト薄膜である特許請求の範囲第１項に記載のル
   ーフシュータ式加熱インク・ジェット・プリントヘッド
   の製造方法。
5. 【請求項５】前記構造部材が二段金属電鋳部材である特
   許請求の範囲第１項に記載のルーフシュータ式加熱イン
   ク・ジェット・プリントヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】前記二段金属電鋳部材を製造する方法が （ａ） 平坦な心材上にホトレジスト層を沈積させる段
   階、 （ｂ） ノズルを表す柱のパターンを前記ホトレジスト
   層から形成する段階、 （ｃ） 第１ニッケル層の半径方向内方への成長が所望
   の内径を有するノズルを形成させるようにするため前記
   ホトレジスト柱の高さよりも大きい所定厚さまで第１ニ
   ッケル層を前記心材上に電鋳で形成する段階、 （ｄ） 前記第１ニッケル層およびホトレジストの前記
   柱を覆って負性ホトレジスト層を沈積させる段階、 （ｅ） ホトレジスト柱パターンに整列させて前記負性
   ホトレジスト層内にくぼみパターンを形成する段階、 （ｆ） 二段ニッケル構造部材を形成するため前記負性
   ホトレジストのくぼみパターンと前記第１ニッケル層の
   露出部分を覆って第２ニッケル層を電鋳で形成する段
   階、 （ｇ） 前記心材から前記二段ニッケル構造部材を取り
   除く段階、および （ｈ） 前記二段ニッケル構造部材から前記負性ホトレ
   ジストのくぼみパターンとホトレジスト柱パターンを溶
   解する段階、 を含む特許請求の範囲第５項に記載のルーフシュータ式
   加熱インク・ジェット・プリントヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】前記段階（ｃ）においてパターン化された
   前記絶縁材料層が前記基板の第２表面上にパターン化さ
   れ、前記整列手段が前記絶縁材料層におけるマスク開口
   であり、前記段階（ｄ）において生成された前記整列手
   段が前記基板の対向した第１表面上の前記絶縁材料層に
   より覆われたままの整列孔を｛111｝面によって境界さ
   れている前記基板に生成するために前記基板の配向エッ
   チングに当たって異方性エッチング液内に前記基板を置
   くことにより生成される特許請求の範囲第１項に記載の
   ルーフシュータ式加熱インク・ジェット・プリントヘッ
   ドの製造方法。