JP2001071504A - インクジェットのプリントヘッドを含むプリント装置、プリントヘッドの形成方法およびプリント方法 - Google Patents
インクジェットのプリントヘッドを含むプリント装置、プリントヘッドの形成方法およびプリント方法Info
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Abstract
世代プリントヘッドの要求に応じている。 【解決手段】 本発明は、プリントヘッド基板20と、
基板20の第1の表面上に形成された複数の薄膜層であ
って、該層のうちの少なくとも1つが複数のインク噴出
要素24を形成する薄膜層と、インク噴出要素よりも数
が多くなるように、薄膜層を貫いて形成されたインク供
給穴26と、基板20の第2の表面から、基板20を通
って、薄膜層内に形成されたインク供給穴26へのイン
ク路38を提供する、基板20内の少なくとも1つの開
口部36とを有するプリントヘッドを含んでいる。
Description
リンタに関し、より詳細には、インクジェットプリンタ
用の一体構造のプリントヘッドに関する。
タを通って供給される紙のシートの幅の端から端まで左
右に走査するキャリッジ上に取り付けられたプリントヘ
ッドを有している。キャリッジに取り付けられている
か、キャリッジの外部にあるかのどちらかであるインク
槽からのインクは、プリントヘッド上のインク噴出チャ
ンバに供給される。各インク噴出チャンバは、ヒータ抵
抗器や圧電素子等のインク噴出要素を含んでおり、これ
らは別個にアドレス可能である。インク噴出要素に通電
することによって、インク滴がノズルを通って噴出さ
れ、媒体上に小さなドットを作り出す。作り出されたド
ットのパターンによって、画像やテキストが形成され
る。
ンチ当たりのドット数)が上がるにつれて、発射要素に
より発生する熱も大きくなる。この熱は、放散する必要
がある。熱は、噴出されているインクとプリントヘッド
基板との組み合わせによって放散され、インク噴出要素
からの熱が徐々に減っていく。基板は、プリントヘッド
に流入してくる供給インクによって更に冷却される場合
がある。
ットプリンタに関する更なる情報が、本出願の出願人に
譲渡されており、その参照によって本明細書に組み込ま
れる、Steven Steinfield他による“Stable Substrate
Structure For A Wide SwathNozzle Array In A High R
esolution Inkjet Printer”という名称の米国特許第
5,648,806号において得られる。
求に応じるためには、プリントヘッドの解像度およびプ
リント速度が上がると、新しいプリントヘッドの製造技
術および構造が必要である。従って、少なくとも以下の
特性を有する改良したプリントヘッドが必要とされてい
る。すなわち、高い動作周波数でインク噴出要素から、
適切に熱を徐々に減らすこと、最小限の逆流で、インク
噴出チャンバの再補充速度が適切なものになること、近
くのインク噴出チャンバとのクロストークを最小限にす
ること、インク内の粒子に対する耐性があること、プリ
ント解像度が高いこと、ノズルとインク噴出チャンバと
を精密に整列することができること、滴の飛翔経路が精
密で予測可能なこと、製造が比較的容易で安価であるこ
と、および信頼性が高いこと、である。
積回路技術を用いて形成される一体構造のプリントヘッ
ドを説明する。抵抗層を含む各薄膜層が、シリコン基板
の頂面上に形成されている。これら様々な層はエッチン
グされ、ヒータ抵抗器要素への導線が設けられている。
抵抗要素の代わりに、圧電要素を用いてもよい。ヒータ
抵抗器の下にあるオプションの熱伝導層は、ヒータ抵抗
器から熱を徐々に減らし、その熱を、シリコン基板とイ
ンクとの組み合わせに伝達している。
いて少なくとも1つのインク供給穴が形成されている。
一実施形態において、インク供給穴の方がインク噴出チ
ャンバよりも数が多く、各インク噴出チャンバに1つよ
りも多いインク供給穴がインクを供給するようになって
いる。1つの供給穴が粒子で詰まっても、別の供給穴が
そのチャンバを適切に再充填することができる。
が形成されており、インクが、薄膜層に形成されたイン
ク供給穴を通って、溝および各インク噴出チャンバに流
入することができるようになっている。
されており、ノズルおよびインク噴出チャンバを規定し
ている。一実施形態において、光で規定できる材料を用
いてオリフィス層が形成されている。
およびオリフィス層を説明する。
ンクジェットのプリントヘッドは、全体が一体構造なの
で非常に精密な公差で製造することができ、次世代プリ
ントヘッドの要求に応じている。
ドを組み込んでもよい、1つのタイプのインクジェット
のプリントカートリッジ10の斜視図である。図1のプ
リントカートリッジ10は、かなりの量のインクをその
本体12内に含むタイプのものであるが、プリントヘッ
ド上に取り付けられているか、管を介してプリントヘッ
ドに接続されているかのどちらかの外部インク供給容器
からインクを受け取るタイプのプリントカートリッジに
もまた、適用しうる。
る。以下に詳細に説明するプリントヘッド14は、イン
クをインク噴出チャンバ内に送り、各チャンバはインク
噴出要素を含んでいる。接点16に電気信号が供給さ
れ、インク噴出要素に別個に通電して、関連するノズル
18を通ってインク滴を噴出している。従来のプリント
カートリッジの構造および動作は周知である。
トヘッド部、すなわちプリンタ内に永久的に取り付けて
おくことができるプリントヘッドに関し、従って、イン
クをプリントヘッドに供給するインク送出システムとは
別個である。本発明はまた、プリントヘッドが組み込ま
れるプリンタとも別個である。
図1の2−2線切り欠き斜視図である。プリントヘッド
は、300個以上のノズルおよびそれらに関連するイン
ク噴出チャンバを有してもよいが、本発明を理解するた
めには、単一のインク噴出チャンバのみの詳細を説明す
る。また、当業者は、多くのプリントヘッドが単一のシ
リコンウエハー上に形成され、次に、従来技術を用いて
互いから分離される、ということも理解されるべきであ
る。
は、様々な薄膜層22が形成されている。これらについ
ては以下で詳細に説明する。薄膜層22には、抵抗器2
4を形成する抵抗層が含まれている。他の薄膜層は、基
板20から電気的に絶縁し、ヒータ抵抗器要素から基板
20までの熱伝導路を提供し、抵抗器要素への導体(ele
ctrical conductors)を提供する等、様々な機能を果た
している。抵抗器24の一端に通じる導体25が示され
ている。同様の導体が抵抗器24の他端に通じている。
実際の実施形態においては、1つのチャンバ内の抵抗器
および導体は、その上にある各層によってよく見えな
い。
貫いて形成されている。
がデポジット(溶着)され、エッチングして抵抗器24
毎に1つのインク噴出チャンバ30が形成されている。
オリフィス層28内には、マニホルド32もまた形成さ
れており、1行のインク噴出チャンバ30に共通のイン
クチャネルを提供している。マニホルド32の内縁は、
破線33で示されている。ノズル34は、マスクおよび
従来のフォトリソグラフィー技術を用い、レーザ・アブ
レーションによって形成してもよい。
ク供給穴26の行の長さに沿って延びる溝36が形成さ
れており、インク槽からのインク38がインク供給穴2
6に入って、インクをインク噴出チャンバ30に供給す
るようになっている。
ヘッドの長さは約1/2インチ(約1.27センチ)で
あり、互い違いになった2行のノズルを含んでいる。各
行は150個のノズルを含み、プリントヘッド1つ当た
り合計で300個のノズルを有する。従って、このプリ
ントヘッドは、1回の通過でノズルの行方向に沿って1
インチ(2.54センチ)当たり600ドットの解像度
でプリントすることができ、多数回通過するとそれより
も高い高解像度でプリントすることができる。また、プ
リントヘッドの走査方向に沿っても、これよりも高い解
像度でプリントすることができる。本発明を用いて、1
200dpi以上の解像度を得ることができる。
4に供給されると、ヒータ抵抗器24は、インクの一部
を気化して、インク噴出チャンバ30内に気泡を形成す
る。気泡はインク滴を、関連するノズル34を通って媒
体上へと進ませる。次にインク噴出チャンバは、毛管現
象によって再補充される。
示しており、図2に示すプリントヘッドの下側の斜視図
である。図3の実施形態において、1つの溝36が2行
のインク供給穴26にアクセスするようになっている。
のサイズは、ノズル34のサイズよりも小さく、インク
内の粒子がインク供給穴26で濾過されて取り除かれ、
ノズル34を詰まらせないようになっている。インク供
給穴26が詰まっても、各チャンバ30にインクを供給
するインク供給穴26が多数あるから、チャンバ30の
再充填速度にはほとんど影響がない。一実施形態におい
て、インク供給穴26の数はインク噴出チャンバ30の
数よりも多い。
ある。図4は個々の薄膜層を示している。図4の実施形
態において、図示のシリコン基板20の部分は、厚さが
約10ミクロンである。この部分は、ブリッジと呼ばれ
ている。シリコン全部の(bulk)厚さは、約675ミクロ
ンである。
いて厚さが1.2ミクロンのフィールド酸化物層40が
形成されている。そして、酸化物層40の上には、厚さ
が0.5ミクロンのリンケイ酸塩ガラス(PSG)層4
2が施されている。
同様の方法でエッチングされたボロンPSGまたはボロ
ンTEOS(BTEOS)層を用いてもよい。
タルアルミニウム(TaAl)によりできた、厚さが
0.1ミクロンの抵抗層が形成されている。他の公知の
抵抗層もまた用いることができる。抵抗層はエッチング
されると、抵抗器24を形成する。PSG層42および
酸化物層40によって、抵抗器24と基板20との間が
電気的に絶縁され、基板20のエッチング時にエッチン
グのストッパとなり、張り出し部45を機械的に支持し
ている。PSG層および酸化物層はまた、通電信号を抵
抗器24に結合するのに用いるトランジスタ(図示せ
ず)の多結晶シリコンのゲートも絶縁している。
供給穴26と完全に整列させるのは困難である。従っ
て、製造プロセスは、基板20がインク供給穴26を妨
げてしまうというリスクを負うのではなく、可変の張り
出し部45を設けるように設計されている。
を行う、パターニングした、アルミニウム銅合金等の金
属層は、図4には示していないが図2に示している。A
lCuおよびTaAl内にトレースがエッチングされて
いて、第1の抵抗器寸法(例えば、幅)を規定してい
る。第2の抵抗器寸法(例えば、長さ)は、AlCu層
をエッチングして、抵抗部がAlCuトレースと2端で
接触するようにすることによって、規定される。抵抗器
および導体を形成するこの技術は、当業者には周知であ
る。
は、厚さが0.5ミクロンの窒化シリコン(Si3N4)
層46が形成されている。この層は、絶縁とパッシベー
ション(不動態化)とを行う。窒化物層46がデポジッ
トされる前に、PSG層42がエッチングされてPSG
層42をインク供給穴26から後退させ、いかなるイン
クとも接触しないようにしている。PSG層42は、あ
る種のインクや溝36を形成するのに用いるエッチャン
トから損傷を受けやすいので、このことは重要である。
ンクから保護することは、プリントヘッドにおける多結
晶シリコン層および金属層に適用してもよい。
クロンの炭化シリコン(SiC)層48が形成されてい
る。この層は、更なる絶縁とパッシベーションとを行
う。これにより、窒化物層46と炭化物層48とがPS
G層42をインクおよびエッチャントから保護してい
る。窒化物と炭化物との代わりに、他の誘電体層を用い
てもよい。
グし、AlCuトレースの部分を露出させて、次に形成
する接地ライン(図4のフィールドから出ている)に接
触するようにする。
ロンのタンタル(Ta)でできた接着層50が形成され
ている。このタンタルはまた、抵抗器要素を覆う気泡キ
ャビテーションバリアとしての機能も果たしている。こ
の層50は、窒化物層/炭化物層の開口部を通じて、A
lCu導電トレースに接触している。
がデポジットされ、エッチングされて、AlCuトレー
スのうちのあるいくつかと電気的に接続する接地ライン
が形成されている。こういった導体は従来のものであっ
てもよい。
形成されたトランジスタに結合してもよい。このような
トランジスタについては、上述の米国特許第5,64
8,806号に記載されている。このような導体は、基
板20の縁に沿った電極で終端してもよい。
0上の電極に接合され、プリンタへの電気的接続用の接
触パッド16(図1)で終わっている導体を有してい
る。
薄膜層を貫いて形成されている。一実施形態において、
単一の供給穴マスクが用いられる。他の実施形態におい
て、様々な薄膜層が形成される時にいくつかのマスキン
グおよびエッチングの段階が用いられる。
形成される。それに続いて、溝36がエッチングされ
る。他の実施形態において、溝のエッチングは、オリフ
ィス層を製造する前に行われる。オリフィス層28は、
SU8と呼ばれるスパンオンエポキシ(spun-on epoxy)
で形成されていてもよい。一実施形態において、オリフ
ィス層は、約20ミクロンである。
好に熱が伝達されるように、裏側に金属をデポジットし
てもよい。
素の寸法は、次のようであってもよい。インク供給穴2
6は10ミクロン×20ミクロン、インク噴出チャンバ
30は20ミクロン×40ミクロン、ノズル34は直径
が16ミクロン、ヒータ抵抗器24は15ミクロン×1
5ミクロン、マニホルド32は幅が約20ミクロンであ
る。これらの寸法は、用いるインク、動作温度、プリン
ト速度、所望の解像度およびその他の要因によって変わ
る。
ドの部分平面図である。このプリントヘッドにおいて
は、インクマニホルドがない。各インク噴出チャンバに
インクを供給するのは、2つの専用インク供給穴であ
る。このプリントヘッドの他の図は、図7、図8および
図9に示されている。図示の実施形態においては、イン
ク供給穴の方がヒータ抵抗器よりも数が2倍多い。他の
実施形態においては、各チャンバについて1つまたはそ
れよりも多い専用インク供給穴がある。
略図は、ヒータ抵抗器62、ノズル64(小さい方のノ
ズルの直径を破線の輪郭で表す)およびインク供給穴6
6,67と共に示されている。インク供給穴66,67
は、ノズル64よりも小さく設計されており、いかなる
粒子もチャンバ60に達する前に濾過して取り除かれる
ようになっている。粒子が1つのインク供給穴に詰まっ
ても、他のインク供給穴の大きさは、動作周波数近くで
チャンバ60を再充填するのに十分である。
示す、図6の7−7線切り欠き斜視図である。
は、複数の薄膜層72(図8で個別に示す)が形成され
ている。これらの薄膜層には、エッチングされてヒータ
抵抗器62を形成する、抵抗層およびAlCu層が含ま
れている。抵抗器62に通じるAlCu導体63が示さ
れている。
シリコン基板70の表面まで延びるように形成されてい
る。次いで、薄膜層72の上にはオリフィス層74が形
成され、インク噴出チャンバ60およびノズル64を規
定している。シリコン基板70がエッチングされて、イ
ンク噴出チャンバの行の長さに沿って延びる溝76を形
成している。溝76は、オリフィス層の前に形成しても
よい。インク槽からのインク78が溝76内に流入し、
インク供給穴67を通ってチャンバ60に流入している
ところが示されている。
の8−8線断面図である。残りの半分は、図8と対称で
ある。シリコン基板20の一部がヒータ抵抗器のすぐ真
下に配置されて抵抗器から熱を徐々に減らす第1の実施
形態と異なり、図8の構造では、ヒータ抵抗器の下の金
属層を用いて、抵抗器から熱を取り去って、その熱を基
板およびインク自身に伝達するようになっている。
0(図7)の上には、厚さが1.2ミクロンのフィール
ド酸化物でできた絶縁層90が形成されている。図8の
プリントヘッドの部分は、溝76の形成後を示したもの
であり、従って、基板70は視界には示されていない。
5ミクロンのPSG層92がデポジットされている。図
4に関連して説明したように、酸化物層とPSG層は、
ヒータ抵抗器と下に配置される導電層との間の電気的絶
縁および熱伝導を行うと共に、溝76のエッチング後に
残るシリコン基板部同士の間に延びるブリッジの機械的
支持を増大させる。これもまた前述のように、PSG層
92がインク供給穴67から後退させられ、そうしなけ
ればPSGと反応してしまうであろうインクと接触しな
いようにしている。
ロンのタンタルアルミニウムでできた抵抗層が形成され
ている。TaAl層の上には、AlCu層(図示せず)
が形成されている。TaAl層とAlCu層とは、前述
のようにエッチングされて、様々なヒータ抵抗器62お
よび導体63(図7)を形成している。
さが0.5ミクロンの窒化物でできた層96が形成され
ている。次に、厚さが0.25ミクロンの炭化シリコン
でできた層98が形成されている。窒化物層/炭化物層
とはエッチングされ、AlCu導体の部分を露出させて
いる。
でできた接着層100がデポジットされ、次に金からな
る導電層が形成されている。次いで、これらの層は両方
ともエッチングされて、ヒータ抵抗器62に通じ最後に
基板の縁に沿った接合パッドで終わるあるいくつかのA
lCu導体と電気的に接触する、金の導体を形成してい
る。一実施形態において、こういった金の導体は接地ラ
インである。
7がエッチングされる(または、薄膜層の製造中にパタ
ーニングする)。オリフィス層74はデポジットされエ
ッチングされて、チャンバ60およびノズル64を形成
している。ノズル64はまた、レーザ・アブレーション
によって形成してもよい。
ングされ、TMAHのエッチャントを用いてエッチング
が行われ、インク噴出チャンバ60の行の長さに沿って
延びる溝76を形成している。エッチング技術にはいく
つかあるが、そのいずれを用いてもよく、ウェットでも
ドライでもよい。ドライのエッチャントの例としては、
例えばXeF2やSiF6がある。適切なウェットのエッ
チャントの例としては、例えばエチレンジアミンピロカ
テコール(EDP)、水酸化カリウム(KOH)、およ
びTMAHがある。他のエッチャントもまた用いてもよ
い。これらのうちのどの1つまたはそれらの組み合わせ
も、本出願に用いることができる。
等しい幅であってもよく、多数の行のインク噴出チャン
バを包含する幅であってもよい。溝は、製造プロセス中
のいかなる時に形成してもよい。
上にあるウエハーの裏側には、厚さが0.1ミクロンの
タンタル(Ta)でできた接着層101が形成されてい
る。次いで、接着層101の上には、例えば金(Au)
でできた、厚さが1.5ミクロンの熱伝導層102が形
成されている。そして、熱伝導層102の上には、厚さ
が0.1ミクロンのタンタルでできた他の接着層103
が形成されている。
ンク噴出チャンバ60の半分の平面図である。図9は、
様々な層のエッチングを示し、図8と共に見なければな
らない。インク供給穴67からスタートして、酸化物層
およびパッシベーション層90,96,98は、長さが
約2ミクロンの棚部を形成している。棚部の長さは他の
大きさ、例えば1〜100ミクロンであってもよい。P
SG層92を1ミクロン超えて延びているタンタル層1
00(金の導体の接着層として用いる)が示されてい
る。PSG層92は、抵抗器62を2ミクロン超えて延
びている。
の製造中の様々な段階間の、ウエハーの一部断面図であ
る。特に明言しない限り、従来技術のデポジット、マス
キング、およびエッチングの段階が用いられる。
シリコン基板70が真空チャンバ内に配置されている。
従来の方法でフィールド酸化物90が成長させられる。
それから、従来技術を用いてPSG層92がデポジット
される。図10は、従来のフォトリソグラフィー技術を
用いてPSG層92の上に形成されているマスク110
を示している。次いで、従来の反応性イオンエッチング
(RIE)を用いてPSG層92がエッチングされ、P
SG層92を次に形成するインク供給穴から後退させて
いる。
れ、ウエハーの表面にわたってTaAlでできた抵抗層
111がデポジットされている。それから、TaAlの
上には、AlCuでできた導電層112がデポジットさ
れている。第1のマスク113はデポジットされ、従来
のフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングされ
ている。そして、従来のIC製造技術を用いて、導電層
112と抵抗層111とがエッチングされている。他の
マスキングおよびエッチングの段階(図示せず)を用い
て、前述のように、AlCuのうちヒータ抵抗器62の
上方にある部分が取り除かれている。結果として得られ
るAlCu導体は、図10〜図15の視界の外にある。
シベーションの各層、窒化物96および炭化物98は、
ウエハーの表面上にデポジットされている。それから、
パッシベーションの各層がマスキングされ(視界の
外)、従来技術を用いてエッチングされて、AlCu導
電トレースの一部が露出され、次の金の導電層に電気的
に接触するようにされている。
よび金でできた導電層114がウエハー上にデポジット
され、第1のマスク115を用いてマスキングされ、従
来技術を用いてエッチングされて、接地ラインを形成し
ている。これらの接地ラインは、基板の縁に沿った接合
パッドで終わっている。第2のマスク(図示せず)によ
って、金のうち、ヒータ抵抗器領域の上方等のTa接着
層100の上方にある部分が取り除かれている。
得られる構造を示している。この構造は、薄膜層のう
ち、エッチングされてインク供給穴を形成する部分を露
出するマスク116を有している。または、様々な薄膜
層が形成される時に多数のマスキングおよびエッチング
の段階を用いて、インク供給穴をエッチングしてもよ
い。
造を示している。薄膜層は、異方性エッチャントを用い
てエッチングされている。このインク供給エッチングプ
ロセスは、いくつかのタイプのエッチング(RIEやウ
ェット)を組み合わせたものであってもよい。インク供
給穴67は、製造中の膜のパターニングと組み合わせた
エッチングで製造してもよい。この穴67は、1つのマ
スクおよびエッチング段階で規定しても、一連のエッチ
ングで規定してもよい。すべてのエッチングは、従来の
IC製造技術を用いてもよい。
はマスキングされ、インク溝部76(図7を参照)を露
出している。エッチャントに水酸化テトラメチルアンモ
ニウム(TMAH)を用いるウェットエッチングプロセ
スを用いて、溝76はエッチングされ、断面に角度をつ
けている。他のウェットの異方性エッチャントもまた用
いてもよい(U.Schnakenberg et al,TMAHW Etchants fo
r Silicon Micromachining,Tech Digest,6th Int.Conf.
Solid State Sensors and Actuators (Transducers’9
1),San Francisco,CA,June 24〜28,1991,pp.815〜818を
参照)。このようなウェットエッチングで、角度をつけ
た溝76が形成される。この溝76は、プリントヘッド
の長さに沿って延びていてもよく、または、プリントヘ
ッドの機械的強度を上げるために、プリントヘッドの長
さのうちのインク噴出チャンバ60の下にある部分のみ
に沿って延びていてもよい。基板がインクと反応してし
まうおそれがある場合には、基板上にパッシベーション
層をデポジットしてもよい。
基板の底面にわたってフラッシュ蒸着(flash evaporate
d)またはスパッタリングされ、次に、金の熱伝導層10
2およびもう1つのタンタル層103が形成されてい
る。これらの層は、熱伝導層としての役割を果たし、ブ
リッジ部に機械的強度を与える。
も示している。一実施形態において、オリフィス層74
は、SU8等の光画像形成可能な(photo-imagible)材料
である。オリフィス層74は、積層しても、シルクスク
リーン印刷 (screened)しても、スパンオンしてもよ
い。インクチャンバおよびノズルは、フォトリソグラフ
ィーによって形成されている。
して得られる構造は、図8に示されている。オリフィス
層74はまた、第1の層がインクチャンバを規定するよ
うに形成され、第2の層がノズルを規定するように形成
される、2段階のプロセスで形成してもよい。
され、個々のプリントヘッドを形成し、そして、プリン
トヘッド上の導体に電気的にアクセスするのに用いるフ
レキシブル回路(図示せず)は、基板の縁にある接合パ
ッドに接続される。その結果として得られる装置は、図
1に示すもの等のプラスチックのプリントカートリッジ
に固着され、プリントヘッドはプリントカートリッジ本
体にシールしてインクがしみ出さないようになってい
る。
施形態の部分断面図である。このプリントヘッドは、シ
リコン内の溝が薄膜に達するまでエッチングされていな
いということを除いては、図4に示すものと同様であ
る。反対に、シリコン120の全部は部分的にエッチン
グされて、ヒータ抵抗器24の下に薄いシリコンのブリ
ッジを形成している。これを行うには、薄膜層がデポジ
ットされる前に、ウエハーの前側がマスクでパターニン
グされて、溝領域内のシリコン領域のうち、貫通してエ
ッチングを行わない領域を露出する。次に、露出した部
分には、1から2ミクロンの適切な深さまで、ボロン等
のP型ドーパントでドープされる。この深さは、15ミ
クロン以上まで深くてもよい。それから、マスクが取り
除かれる。裏側のハードマスク(hardmask)を用いて、溝
のエッチングが行われるところを規定する。次いで、ウ
エハーの裏側にはTMAHエッチングプロセスが行わ
れ、それによって、シリコンのうちドープされていない
部分のみがエッチングされることになる。この溝領域内
では、抵抗器24の下に、厚さが約10ミクロンのシリ
コン部がある。
コンのブリッジを形成してもよい。
は、同一であってもよく、前述のものと同様の各プロセ
スを用いて次に形成される。オリフィス層122も、図
8に示すものと同一であってもよい。
は、抵抗器24の下のシリコンが同抵抗器24から熱を
伝導して取り去る、ということである。
において説明するプリントヘッド構造を形成するのに用
いる様々な技術を理解しよう。各薄膜層やそれらの厚さ
は変化してもよく、またいくつかの層を削除してもよ
く、それでも本発明の利点が得られる。
インクジェットプリンタ130の一実施形態を示してい
る。また、多数の他の設計のインクジェットプリンタ
も、本発明と共に用いてもよい。インクジェットプリン
タの更なる詳細は、その参照において本明細書に組み込
まれるNorman Pawlowski他の米国特許
第5,852,459号において得られる。
ート134を含む入力トレイ132を含んでいる。紙の
シート134は、ローラ137を用いて、その上にプリ
ントするためプリントゾーン135を通って送られる。
それから紙134は、出力トレイ136に送られる。可
動キャリッジ138は、プリントカートリッジ140〜
143を保持している。プリントカートリッジ140〜
143はそれぞれ、シアン(C)、ブラック(K)、マ
ゼンタ(M)、およびイエロー(Y)のインクをプリン
トするものである。
リッジ146内のインクは、柔軟性を有するインク管1
48を経由して関連するプリントカートリッジに供給さ
れるようになっている。プリントカートリッジはまた、
かなりの供給流体を保持するタイプであってもよく、再
補充可能であってもあるいは再補充不可能であってもよ
い。他の実施形態において、インク供給容器はプリント
ヘッド部と別個であり、キャリッジ138においてプリ
ントヘッド上に取り外し可能に取り付けられている。
の装置によって、走査軸に沿って動き、摺動ロッド15
0に沿って摺動するようになっている。他の実施形態に
おいて、キャリッジは静止しており、静止したプリント
カートリッジのアレイが、動いている紙のシート上にプ
リントしている。
らのプリント信号が、プリンタ130によって処理さ
れ、プリントするドットのビットマップが生成される。
次に、このビットマップは、該プリントヘッド用の発射
信号に変換される。プリント中にキャリッジ138が走
査軸に沿って左右に動いている時の位置は、光学エンコ
ーダの細長片152によって判定され、キャリッジ13
8上の光電素子によって検出され、キャリッジが1回走
査する間に、各プリントカートリッジ上の様々なインク
噴出要素が、適切な時点において選択的に発射される。
他のタイプのインク噴出要素を用いてもよい。
リッジが紙のシートを横切って走査する時、各プリント
カートリッジがプリントする1回分のプリント(swaths)
は互いに重なり合う。1回またはそれよりも多い走査の
後、紙のシート134は出力トレイ136に向かう方向
にシフトし、キャリッジ138は走査を再開する。
l)、ローラ送り、またはドラムや真空ベルト技術を組み
込んだもの等、他の媒体および/またはプリントヘッド
移動機構を利用してプリント媒体をプリントヘッド装置
に関して支持し移動させる他のプリントシステム(図示
せず)にも、同様に適用可能である。グリットホイール
の設計であれば、グリットホイールおよびピンチローラ
が、媒体を1つの軸に沿って前後に移動し、1つまたは
それよりも多いプリントヘッド装置を保持するキャリッ
ジが、これに直交する軸に沿って媒体を通り過ぎて走査
する。ドラムプリンタの設計であれば、媒体は回転する
ドラムに取り付けられ、ドラムは1つの軸に沿って回転
し、1つまたはそれよりも多いプリントヘッド装置を保
持するキャリッジが、これと直交する軸に沿って媒体を
通り過ぎて走査する。ドラムの設計であってもグリット
ホイールの設計であっても、走査は通常、図17に示す
システムの場合のように行ったり来たりする方法では行
われない。
成されてもよい。更に、プリントヘッドのアレイは、1
ページ全部の幅にわたって延びて、プリントヘッドの走
査が必要ないようにしてもよい。この場合、紙はアレイ
と垂直にシフトするのみである。
含む更なるプリントカートリッジがあってもよい。
て説明したが、当業者には、そのより広い態様における
本発明から逸脱することなく、変更および変形を行って
もよく、従って、特許請求の範囲は、その範囲内で、本
発明の真の精神および範囲内にあるすべてのそのような
変更および変形を包含する、ということが自明であろ
う。
ッドを組み込んでもよい、プリントカートリッジの一実
施形態の斜視図である。
分切り欠き斜視図である。
る。
ヘッドの平面図である。
面図である。
のインク噴出チャンバの一部をより詳細に示す、平面図
である。
図8のプリントヘッドの断面図である。
示す図8のプリントヘッドの断面図である。
つを示す図8のプリントヘッドの断面図である。
つを示す図8のプリントヘッドの断面図である。
つを示す図8のプリントヘッドの断面図である。
つを示す図8のプリントヘッドの断面図である。
図である。
て媒体上にプリントしてもよい、従来のインクジェット
プリンタの斜視図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 プリントヘッド基板と、 該基板の第1の表面上に形成された複数の薄膜層であっ
て、該層のうちの少なくとも1つが複数のインク噴出要
素を形成する薄膜層と、 インク噴出要素よりも数が多くなるように、前記薄膜層
を貫いて形成されたインク供給穴と、 前記基板の第2の表面から、前記基板を通って、前記薄
膜層内に形成された前記インク供給穴へのインク路を提
供する、前記基板内の少なくとも1つの開口部とを有す
るプリントヘッドを含む、プリント装置。 - 【請求項2】 前記薄膜層の上に形成され、複数のイン
ク噴出チャンバを規定するオリフィス層であって、各チ
ャンバは内部にインク噴出要素を有し、前記オリフィス
層は更に、各インク噴出チャンバ用のノズルを規定する
オリフィス層を更に含む、請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記オリフィス層が、前記プリントヘッ
ドと一体の部分として形成された光画像形成可能な層で
ある、請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記インク供給穴の数は前記インク噴出
要素の数よりも約2倍多い、請求項1〜3のいずれか1
項に記載の装置。 - 【請求項5】 前記第2の表面から前記インク路を提供
する、前記基板内の前記少なくとも1つの開口部が、少
なくとも部分的に、前記基板内にエッチングされた溝に
よって形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に
記載の装置。 - 【請求項6】 前記インク供給穴と液通して、インクを
前記インク噴出要素に送出するインクマニホルドを更に
含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の装置。 - 【請求項7】 前記各インク噴出要素が2つのインク供
給穴に関連し、該2つのインク供給穴が前記各インク噴
出要素の両側に配置されている、請求項1〜6のいずれ
か1項に記載の装置。 - 【請求項8】 前記少なくとも1つの開口部に供給され
るインクを更に含む、請求項1〜7のいずれか1項に記
載の装置。 - 【請求項9】 プリントヘッド基板を設ける段階と、 該基板の第1の表面上に複数の薄膜層を形成する段階で
あって、該層のうちの少なくとも1つが複数のインク噴
出要素を形成する段階と、 インク噴出要素よりも数が多くなるように、前記薄膜層
を貫いてインク供給穴を形成する段階と、 前記基板の第2の表面から、前記基板を通って、前記薄
膜層内に形成された前記インク供給穴へのインク路を提
供する少なくとも1つの開口部を、前記基板内に形成す
る段階とを含む、プリントヘッドの形成方法。 - 【請求項10】 インク供給穴の方がインク噴出要素よ
りも数が多くあり、プリントヘッド基板内の少なくとも
1つの開口部を通り、前記基板上の薄膜層を貫いて形成
したインク供給穴を通ってインクを供給する段階であっ
て、前記薄膜層のうちの少なくとも1つが複数のインク
噴出要素を形成する段階と、 前記インク噴出要素に通電して、関連するノズルを通っ
てインクを吐出する段階とを含むプリント方法。
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