JP3405757B2 - 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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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般にインクジェット・
プリンタに関するものであり、とりわけインクジェット
・プリンタに用いられるプリント・カートリッジのノズ
ルまたはノズル部材、及び他のコンポーネントに関する
ものである。
プリンタに関するものであり、とりわけインクジェット
・プリンタに用いられるプリント・カートリッジのノズ
ルまたはノズル部材、及び他のコンポーネントに関する
ものである。
【0002】
【従来技術及びその問題点】熱インクジェット・プリン
ト・カートリッジの動作は、小体積のインクを急速に加
熱してインクを気化させ、複数のオリフィスの1つから
噴射して、インク・ドットが用紙のような記録媒体にプ
リントされるようになっている。一般にオリフィスはノ
ズル部材上で1本または複数本の線形の配列をなすよう
に配置されている。プリントヘッドが記録媒体に対して
移動する際、各オリフィスから適正な順序でインクが噴
射されることによって、記録媒体に文字または他のイメ
ージがプリントされる。プリントヘッドが媒体を横断す
る毎に、媒体は通常は平行移動される。熱インクジェッ
ト・プリンタは、インクが記録媒体にぶつかるだけであ
るため、高速かつ静粛である。このプリンタは、質の高
いプリントが得られるし、コンパクトかつ手ごろな価格
にすることが可能である。
ト・カートリッジの動作は、小体積のインクを急速に加
熱してインクを気化させ、複数のオリフィスの1つから
噴射して、インク・ドットが用紙のような記録媒体にプ
リントされるようになっている。一般にオリフィスはノ
ズル部材上で1本または複数本の線形の配列をなすよう
に配置されている。プリントヘッドが記録媒体に対して
移動する際、各オリフィスから適正な順序でインクが噴
射されることによって、記録媒体に文字または他のイメ
ージがプリントされる。プリントヘッドが媒体を横断す
る毎に、媒体は通常は平行移動される。熱インクジェッ
ト・プリンタは、インクが記録媒体にぶつかるだけであ
るため、高速かつ静粛である。このプリンタは、質の高
いプリントが得られるし、コンパクトかつ手ごろな価格
にすることが可能である。
【0003】先行技術による設計では、インクジェット
・プリントヘッドには一般に (1)インク・リザーバから
オリフィスに近接した各気化室にインクを供給するイン
ク・チャネル、 (2) 必要なパターンをなすようにオリ
フィスが形成されている金属ノズル部材、及び (3) 気
化室毎に1つずつ設けられた一連の薄膜抵抗器を含むシ
リコン基板が備わっている。
・プリントヘッドには一般に (1)インク・リザーバから
オリフィスに近接した各気化室にインクを供給するイン
ク・チャネル、 (2) 必要なパターンをなすようにオリ
フィスが形成されている金属ノズル部材、及び (3) 気
化室毎に1つずつ設けられた一連の薄膜抵抗器を含むシ
リコン基板が備わっている。
【0004】単一のドットのインクをプリントするた
め、選択された薄膜抵抗器に外部電源からの電流が通さ
れる。これによって抵抗器が加熱され、更に気化室内の
隣接するインクの薄層が過熱して爆発的な気化を起こ
し、この結果、インク小滴が対応するオリフィスを通っ
て記録媒体に噴射される。
め、選択された薄膜抵抗器に外部電源からの電流が通さ
れる。これによって抵抗器が加熱され、更に気化室内の
隣接するインクの薄層が過熱して爆発的な気化を起こ
し、この結果、インク小滴が対応するオリフィスを通っ
て記録媒体に噴射される。
【0005】1985年2月19日に発行され、本願出
願人に譲渡された Buck 他に対する"Disopsable Inkjet
Head" と題する米国特許第4,500,895号に
は、先行技術によるカートリッジの1つが開示されてい
る。
願人に譲渡された Buck 他に対する"Disopsable Inkjet
Head" と題する米国特許第4,500,895号に
は、先行技術によるカートリッジの1つが開示されてい
る。
【0006】インクジェット・プリントヘッドのノズル
部材またはオリフィス板はニッケルで形成されることが
多く、リソグラフィ式電鋳プロセスによって製造され
る。適切なリソグラフィ式電鋳プロセスの一例が、19
88年9月27日に Lam 他に対して発行された、 "Thi
n Film Mandrel" と題する米国特許第4,773,97
1号に解説されている。このようなプロセスでは、ノズ
ル部材のオリフィスは誘電体ディスクのまわりにニッケ
ルを重ねメッキすることによって形成される。
部材またはオリフィス板はニッケルで形成されることが
多く、リソグラフィ式電鋳プロセスによって製造され
る。適切なリソグラフィ式電鋳プロセスの一例が、19
88年9月27日に Lam 他に対して発行された、 "Thi
n Film Mandrel" と題する米国特許第4,773,97
1号に解説されている。このようなプロセスでは、ノズ
ル部材のオリフィスは誘電体ディスクのまわりにニッケ
ルを重ねメッキすることによって形成される。
【0007】このタイプの個別のプリントヘッドを組み
込んだ熱インクジェット・プリンタでは、あるメカニズ
ムによってプリントヘッドが通常は用紙である記録媒体
を横断している間に薄膜ヒータが選択的に付勢される。
記録媒体はプリントヘッドの移動経路に対して直角に段
階的に移動させられるので、記録媒体のほぼどんな位置
にでもプリントができるようになる。
込んだ熱インクジェット・プリンタでは、あるメカニズ
ムによってプリントヘッドが通常は用紙である記録媒体
を横断している間に薄膜ヒータが選択的に付勢される。
記録媒体はプリントヘッドの移動経路に対して直角に段
階的に移動させられるので、記録媒体のほぼどんな位置
にでもプリントができるようになる。
【0008】媒体上の各行毎のプリント速度を増し、プ
リンタの機械的複雑さを減らすため、媒体の全幅を横切
って延びるプリントヘッドの固定アレイを形成するよう
に、個別のプリントヘッドをいくつか並べて取り付ける
方法が知られている。個別のプリントヘッドのアレイの
うちで選択されたプリント部品を同時に付勢することに
よって、ドットによる完全な1行がプリントされる。そ
の行のプリントが済むと、媒体はプリントヘッドのアレ
イに対して直角に段階的に平行移動され、プリント・プ
ロセスが繰り返される。
リンタの機械的複雑さを減らすため、媒体の全幅を横切
って延びるプリントヘッドの固定アレイを形成するよう
に、個別のプリントヘッドをいくつか並べて取り付ける
方法が知られている。個別のプリントヘッドのアレイの
うちで選択されたプリント部品を同時に付勢することに
よって、ドットによる完全な1行がプリントされる。そ
の行のプリントが済むと、媒体はプリントヘッドのアレ
イに対して直角に段階的に平行移動され、プリント・プ
ロセスが繰り返される。
【0009】個別のプリントヘッドによるこのアレイ構
成の欠点には、電気的複雑さ、プリントヘッド相互間に
おける精確なアラインメントの困難さ、複数のプリント
ヘッドを設けることによるコストの増大などがある。
成の欠点には、電気的複雑さ、プリントヘッド相互間に
おける精確なアラインメントの困難さ、複数のプリント
ヘッドを設けることによるコストの増大などがある。
【0010】明らかに、インクジェット・プリンタの解
像度が300ドット/インチを超えて高くなっていく
と、媒体上にプリントされたドット間に満足の行く間隔
が得られるように、8インチ以上のアレイ上で個別のイ
ンクジェット・プリントヘッド間でアラインメントを取
るには、極めて精確な位置決めを行う必要がある。この
アラインメントは、製品の耐用年数に渡って、使用率、
温度、衝撃、及び振動のようなさまざま条件下におい
て、維持されなければならない。
像度が300ドット/インチを超えて高くなっていく
と、媒体上にプリントされたドット間に満足の行く間隔
が得られるように、8インチ以上のアレイ上で個別のイ
ンクジェット・プリントヘッド間でアラインメントを取
るには、極めて精確な位置決めを行う必要がある。この
アラインメントは、製品の耐用年数に渡って、使用率、
温度、衝撃、及び振動のようなさまざま条件下におい
て、維持されなければならない。
【0011】
【目的】本発明の目的は、プリントヘッド上のオリフィ
スの精確なアラインメントが、製品の寿命全体に渡っ
て、また広範囲な動作条件に対して、簡単かつ精密に維
持される、改良された幅広のプリントヘッドを提供する
ことにある。
スの精確なアラインメントが、製品の寿命全体に渡っ
て、また広範囲な動作条件に対して、簡単かつ精密に維
持される、改良された幅広のプリントヘッドを提供する
ことにある。
【0012】
【概要】本発明の実施例によれば、新規の、幅広のイン
クジェット・プリントヘッド及びこの幅広のインクジェ
ット・プリントヘッドを形成する方法が開示される。こ
こにおいて、インクを噴射する一連のオリフィスが、レ
ーザ融除(laser ablation)を用いて、 Kapton (商
標)E または Upilex (商標)テープのような可撓性の
あるテープに形成される。インクジェット・プリントヘ
ッドの個々のオリフィスからインク小滴を噴射すること
ができるようにするため、各オリフィスは、気化室及び
別個に付勢される薄膜ヒータに対応付けられている。テ
ープはプリントヘッドの全長に沿って連続したものとす
ることができるので、そのパターンは、オリフィス相互
の精確なアラインメントを取るのに苦労することもな
く、任意の長さまで延ばすことができる。
クジェット・プリントヘッド及びこの幅広のインクジェ
ット・プリントヘッドを形成する方法が開示される。こ
こにおいて、インクを噴射する一連のオリフィスが、レ
ーザ融除(laser ablation)を用いて、 Kapton (商
標)E または Upilex (商標)テープのような可撓性の
あるテープに形成される。インクジェット・プリントヘ
ッドの個々のオリフィスからインク小滴を噴射すること
ができるようにするため、各オリフィスは、気化室及び
別個に付勢される薄膜ヒータに対応付けられている。テ
ープはプリントヘッドの全長に沿って連続したものとす
ることができるので、そのパターンは、オリフィス相互
の精確なアラインメントを取るのに苦労することもな
く、任意の長さまで延ばすことができる。
【0013】従ってこの方法には、個別部品のプリント
ヘッドまたはノズル部材を線形アレイ内に並べて配置し
て幅広のインクジェット・プリントヘッドを形成するた
めの先行技術による方法の欠陥がない。
ヘッドまたはノズル部材を線形アレイ内に並べて配置し
て幅広のインクジェット・プリントヘッドを形成するた
めの先行技術による方法の欠陥がない。
【0014】ある実施例では、レーザ融除を用いて各オ
リフィスに対応付けられた気化室もテープ上に形成す
る。
リフィスに対応付けられた気化室もテープ上に形成す
る。
【0015】次に、付勢された抵抗器によって発生する
熱で、対応したオリフィスからインク小滴を噴射させる
ことができるように、各気化室及びオリフィスに対応し
た抵抗器を含むシリコン・ダイが、テープ上に気化室に
向かい合って配置される。各シリコン・ダイのオリフィ
スに対するアラインメントはオリフィス自体のアライン
メントに比べると公差が厳しくないので、各シリコン・
ダイを対応するオリフィス・アレイに対して適切にアラ
インメントを取るのは、比較的簡単な手順である。テー
プ自体は、シリコン・ダイの精確な位置決めを行うため
の光学式または物理的位置決め手段を含むように形成す
ることができる。
熱で、対応したオリフィスからインク小滴を噴射させる
ことができるように、各気化室及びオリフィスに対応し
た抵抗器を含むシリコン・ダイが、テープ上に気化室に
向かい合って配置される。各シリコン・ダイのオリフィ
スに対するアラインメントはオリフィス自体のアライン
メントに比べると公差が厳しくないので、各シリコン・
ダイを対応するオリフィス・アレイに対して適切にアラ
インメントを取るのは、比較的簡単な手順である。テー
プ自体は、シリコン・ダイの精確な位置決めを行うため
の光学式または物理的位置決め手段を含むように形成す
ることができる。
【0016】ある実施例では、ヒータ抵抗器のそれぞれ
に対応したシリコン・ダイの電極と個別のプリントヘッ
ドのコネクタ端子を別個に接続してよい。別の実施例で
は、プリントヘッド上で必要な導電性トレースを制限す
るため、シリコン・ダイ自体に組み込まれるデコード回
路またはデマルチプレックス回路を用いて各種抵抗器に
対する信号の電気的分配が行われる。
に対応したシリコン・ダイの電極と個別のプリントヘッ
ドのコネクタ端子を別個に接続してよい。別の実施例で
は、プリントヘッド上で必要な導電性トレースを制限す
るため、シリコン・ダイ自体に組み込まれるデコード回
路またはデマルチプレックス回路を用いて各種抵抗器に
対する信号の電気的分配が行われる。
【0017】
【実施例】図1(a)には、本発明の実施例の1つに基づ
く、幅広のインクジェット・プリントヘッドの一部が示
されている。プリントヘッドは、その全体を参照番号1
0で識別する。プリントヘッド10には、その中に単色
または多色の液体インクを貯えた1つ以上の発砲性材料
の小片を含むインク・リザーバ12が設けられている。
液体インクを貯え分配する他の手段も、本発明の範囲内
において実現可能である。液体インクはノズル部材18
に形成された各オリフィス・ホール16に対応付けられ
た気化室に送られる。図1(a)のプリントヘッド10の
長さは、プリントされる記録媒体の幅であることが望ま
しいが、プリントヘッド10のノズル部材18は、参照
番号20で表示したグループのような単一のオリフィス
・グループしか含まなくてもかまわないし、あるいは任
意の数のオリフィス・グループを含んでもよい。プリン
トヘッドには、用途に応じて所望の幅にプリントするよ
うに拡大縮小できる。
く、幅広のインクジェット・プリントヘッドの一部が示
されている。プリントヘッドは、その全体を参照番号1
0で識別する。プリントヘッド10には、その中に単色
または多色の液体インクを貯えた1つ以上の発砲性材料
の小片を含むインク・リザーバ12が設けられている。
液体インクを貯え分配する他の手段も、本発明の範囲内
において実現可能である。液体インクはノズル部材18
に形成された各オリフィス・ホール16に対応付けられ
た気化室に送られる。図1(a)のプリントヘッド10の
長さは、プリントされる記録媒体の幅であることが望ま
しいが、プリントヘッド10のノズル部材18は、参照
番号20で表示したグループのような単一のオリフィス
・グループしか含まなくてもかまわないし、あるいは任
意の数のオリフィス・グループを含んでもよい。プリン
トヘッドには、用途に応じて所望の幅にプリントするよ
うに拡大縮小できる。
【0018】その動作に当たっては、各オリフィス・ホ
ール16の後方にある気化室の加熱部材は電気パルスに
よって選択的に付勢される。例えば薄膜抵抗器のような
加熱部材によって電気的エネルギが熱に変換され、これ
によって加熱された抵抗器に接触しているインクが、イ
ンクの気泡を形成する。インクの気泡が気化室内で膨張
すると、ノズル部材18上の対応するオリフィス・ホー
ル16からインクの小滴が放出される。インクジェット
・プリントヘッド10のヒータ抵抗器の付勢順序を適正
に選択することによって、放出されるインク小滴で、用
紙のような適当な記録媒体にパターンを形成することが
できる。図1(a)における気化室の詳細な構成及び他の
特徴については、後続の図に関連して詳述することにす
る。
ール16の後方にある気化室の加熱部材は電気パルスに
よって選択的に付勢される。例えば薄膜抵抗器のような
加熱部材によって電気的エネルギが熱に変換され、これ
によって加熱された抵抗器に接触しているインクが、イ
ンクの気泡を形成する。インクの気泡が気化室内で膨張
すると、ノズル部材18上の対応するオリフィス・ホー
ル16からインクの小滴が放出される。インクジェット
・プリントヘッド10のヒータ抵抗器の付勢順序を適正
に選択することによって、放出されるインク小滴で、用
紙のような適当な記録媒体にパターンを形成することが
できる。図1(a)における気化室の詳細な構成及び他の
特徴については、後続の図に関連して詳述することにす
る。
【0019】本発明の一実施例では、図1(a)において
参照番号20で表示した単一のグループのような各オリ
フィス・グループは、ヒータ抵抗器を含む単一のシリコ
ン・ダイと対応付けられており、またここで1つのヒー
タ抵抗器が単一のオリフィスと気化室に対応付けられて
いる。プリントヘッド10の全長に沿った各ヒータ抵抗
器は選択的に付勢しなければならないので、また、各シ
リコン・ダイにはオリフィス・ホール16の単一のグル
ープ(例えばグループ20)と対応付けられた、例えば
300個の個別のヒータ抵抗器を含むことができるの
で、個々の電源リード線を外部エネルギ源に接続するた
め、各ヒータ抵抗器からプリントヘッド10の接点への
個別のリード線を設けるのは現実的でないことがある。
参照番号20で表示した単一のグループのような各オリ
フィス・グループは、ヒータ抵抗器を含む単一のシリコ
ン・ダイと対応付けられており、またここで1つのヒー
タ抵抗器が単一のオリフィスと気化室に対応付けられて
いる。プリントヘッド10の全長に沿った各ヒータ抵抗
器は選択的に付勢しなければならないので、また、各シ
リコン・ダイにはオリフィス・ホール16の単一のグル
ープ(例えばグループ20)と対応付けられた、例えば
300個の個別のヒータ抵抗器を含むことができるの
で、個々の電源リード線を外部エネルギ源に接続するた
め、各ヒータ抵抗器からプリントヘッド10の接点への
個別のリード線を設けるのは現実的でないことがある。
【0020】図1(a)には、シリコン・ダイ及びヒータ
抵抗器のそれぞれに対して信号の経路指定を行うのに比
較的わずかな導電性トレースしか必要としない、より実
際的な構造が示されている。図1(a)に示す実施例で
は、導電性トレース22によって、任意の個数のヒータ
抵抗記27を備える単一のシリコン・ダイ23(図1
(b))につながる直列データ経路が形成されている。各
シリコン・ダイには、単一接地リード線も接続される。
プリントヘッド10またはノズル部材18に、あるいは
外部に取り付けられたマルチプレクサ・チップ24は、
プリンタによって外部で発生された直列データ信号を適
正に制御し、各シリコン・ダイ毎に、単一のオリフィス
・グループに対応付けられたシリコン・ダイ上に配置さ
れた適切なヒータ抵抗器に対して、直列データ・ストリ
ームを適正に分配するのに必要なクロック動作を行うこ
とができる。デマルチプレクサまたはデコード回路25
は、図1(b)に示すような、ヒータ抵抗記27を含む各
シリコン・ダイ23に配置できる。利用し得る各種のマ
ルチプレクスや符号化方式については、従来のマルチプ
レクス技術や符号化技術を利用する技術分野の当業者で
あれば、すぐに判るだろう。
抵抗器のそれぞれに対して信号の経路指定を行うのに比
較的わずかな導電性トレースしか必要としない、より実
際的な構造が示されている。図1(a)に示す実施例で
は、導電性トレース22によって、任意の個数のヒータ
抵抗記27を備える単一のシリコン・ダイ23(図1
(b))につながる直列データ経路が形成されている。各
シリコン・ダイには、単一接地リード線も接続される。
プリントヘッド10またはノズル部材18に、あるいは
外部に取り付けられたマルチプレクサ・チップ24は、
プリンタによって外部で発生された直列データ信号を適
正に制御し、各シリコン・ダイ毎に、単一のオリフィス
・グループに対応付けられたシリコン・ダイ上に配置さ
れた適切なヒータ抵抗器に対して、直列データ・ストリ
ームを適正に分配するのに必要なクロック動作を行うこ
とができる。デマルチプレクサまたはデコード回路25
は、図1(b)に示すような、ヒータ抵抗記27を含む各
シリコン・ダイ23に配置できる。利用し得る各種のマ
ルチプレクスや符号化方式については、従来のマルチプ
レクス技術や符号化技術を利用する技術分野の当業者で
あれば、すぐに判るだろう。
【0021】マルチプレクサ24に印加してその先の各
種シリコン・ダイに与える必要のあるプリント信号が、
プリントヘッド10とインクジェット・プリンタ回路自
体のインターフェースを行うコネクタ26を介して、プ
リントヘッド10に印加される。コネクタ26に印加さ
れる信号は、マルチプレクサ24が各シリコン・ダイに
個々のヒータ・エレメントの選択的付勢をするために適
切に順序付けされた信号を印加するようにこのような信
号をマルチプレクスまたは符号化するように設計されて
いる限り、いかなる形態(例えば直列あるいは並列)で
あってもよい。
種シリコン・ダイに与える必要のあるプリント信号が、
プリントヘッド10とインクジェット・プリンタ回路自
体のインターフェースを行うコネクタ26を介して、プ
リントヘッド10に印加される。コネクタ26に印加さ
れる信号は、マルチプレクサ24が各シリコン・ダイに
個々のヒータ・エレメントの選択的付勢をするために適
切に順序付けされた信号を印加するようにこのような信
号をマルチプレクスまたは符号化するように設計されて
いる限り、いかなる形態(例えば直列あるいは並列)で
あってもよい。
【0022】導体28によってコネクタ26とマルチプ
レクサ24が接続される。導体22及び28は、従来の
技法を用いてプリント回路(PC)基板30に形成され
た導電性トレースから構成することができる。導体26
及びマルチプレクサ24は、従来の任意の方法でPC基
板30に取り付けられる。このようなコネクタ26、マ
ルチプレクサ24、及び導電性トレース22及び28
は、プリントヘッド10の反対側に配置してもよい。
レクサ24が接続される。導体22及び28は、従来の
技法を用いてプリント回路(PC)基板30に形成され
た導電性トレースから構成することができる。導体26
及びマルチプレクサ24は、従来の任意の方法でPC基
板30に取り付けられる。このようなコネクタ26、マ
ルチプレクサ24、及び導電性トレース22及び28
は、プリントヘッド10の反対側に配置してもよい。
【0023】マルチプレクサ24からシリコン・ダイへ
の電気的接続部については、図2及び4に関連して後述
する。
の電気的接続部については、図2及び4に関連して後述
する。
【0024】図2には、ノズル部材18及びシリコン・
ダイを両方とも取り除いた図1(a)のプリントヘッド1
0の端部が示されている。図2には、PC基板上に、マ
ルチプレクサ24から延びる、露出した導電性トレース
及び接触パッド32が示されている。これらの接触パッ
ドは、最終的にはノズル部材18に取り付けられたシリ
コン・ダイに信号を供給するノズル部材18の背面の導
電性トレースと電気的に接触するように配置される。ノ
ズル部材18の背面の導電性トレースは、図4に示すよ
うにトレース44がシリコン・ダイ42に接続されてい
る。
ダイを両方とも取り除いた図1(a)のプリントヘッド1
0の端部が示されている。図2には、PC基板上に、マ
ルチプレクサ24から延びる、露出した導電性トレース
及び接触パッド32が示されている。これらの接触パッ
ドは、最終的にはノズル部材18に取り付けられたシリ
コン・ダイに信号を供給するノズル部材18の背面の導
電性トレースと電気的に接触するように配置される。ノ
ズル部材18の背面の導電性トレースは、図4に示すよ
うにトレース44がシリコン・ダイ42に接続されてい
る。
【0025】図2には、各シリコン・ダイの縁のまわり
のインク・リザーバ12から各シリコン・ダイの各ヒー
タ抵抗器を包囲する気化室に液体インクを供給するた
め、望ましい実施例において利用される手段も示されて
いる。シリコン・ダイは、図2のプリントヘッド10の
下部における矩形の井戸状部34のそれぞれに配置され
ている。各矩形の井戸状部34内のスロット36及び3
8はインク・リザーバ12と通じており、インクはこの
スロット36及び38を通って流れることができるよう
になっている。一実施例では、スロット36があるカラ
ー・インクと流動可能に通じ、スロット38は別のカラ
ー・インクと流動可能に連通するようにすることができ
る。
のインク・リザーバ12から各シリコン・ダイの各ヒー
タ抵抗器を包囲する気化室に液体インクを供給するた
め、望ましい実施例において利用される手段も示されて
いる。シリコン・ダイは、図2のプリントヘッド10の
下部における矩形の井戸状部34のそれぞれに配置され
ている。各矩形の井戸状部34内のスロット36及び3
8はインク・リザーバ12と通じており、インクはこの
スロット36及び38を通って流れることができるよう
になっている。一実施例では、スロット36があるカラ
ー・インクと流動可能に通じ、スロット38は別のカラ
ー・インクと流動可能に連通するようにすることができ
る。
【0026】望ましい実施例では、シリコン・ダイは図
2の対応する井戸状部34とアラインメントの取れるよ
うにノズル部材18の背面に配置される。各シリコン・
ダイは、各シリコン・ダイの縁がスロット36及び38
を完全にカバーしてしまわないようなサイズになってい
る。この結果、インクが、インク・リザーバ12から流
出して、スロット36及び38を通り、井戸状部34内
に配置されたシリコン・ダイの縁をまわって、ノズル部
材18の背面に形成された各気化室に達するようにでき
る。これは一般にレーザまたはドリルによって各シリコ
ン・ダイの中心を通るホールを形成することによって、
ダイの反対側の表面、及びホールのまわりに配置される
気化室にインクが供給されるようにする先行技術に対す
る改良点である。
2の対応する井戸状部34とアラインメントの取れるよ
うにノズル部材18の背面に配置される。各シリコン・
ダイは、各シリコン・ダイの縁がスロット36及び38
を完全にカバーしてしまわないようなサイズになってい
る。この結果、インクが、インク・リザーバ12から流
出して、スロット36及び38を通り、井戸状部34内
に配置されたシリコン・ダイの縁をまわって、ノズル部
材18の背面に形成された各気化室に達するようにでき
る。これは一般にレーザまたはドリルによって各シリコ
ン・ダイの中心を通るホールを形成することによって、
ダイの反対側の表面、及びホールのまわりに配置される
気化室にインクが供給されるようにする先行技術に対す
る改良点である。
【0027】図3には、プリントヘッド10に取り付け
る以前の図1(a)のノズル部材18の前面が全体的に示
されている。ノズル部材18は更に詳細に後述するレー
ザ融除を用いて形成されたオリフィス・ホール16を有
する、可撓性のあるポリマー・テープ40を含んでよ
い。
る以前の図1(a)のノズル部材18の前面が全体的に示
されている。ノズル部材18は更に詳細に後述するレー
ザ融除を用いて形成されたオリフィス・ホール16を有
する、可撓性のあるポリマー・テープ40を含んでよ
い。
【0028】図4には、シリコン・ダイ42が図3に示
す対応するオリフィス・グループとアラインメントが取
れるように配置された、図3のテープの背面が示されて
いる。図4には、各シリコン・ダイ42から接触パッド
46まで伸びる導電性トレース44も示されている。
す対応するオリフィス・グループとアラインメントが取
れるように配置された、図3のテープの背面が示されて
いる。図4には、各シリコン・ダイ42から接触パッド
46まで伸びる導電性トレース44も示されている。
【0029】各シリコン・ダイ42は、図2に示す対応
する井戸状部34とアラインメントをとってはめ込まれ
るので、図4に示すテープ40の背面は図2のプリント
ヘッド10の底面48とほぼ接する。
する井戸状部34とアラインメントをとってはめ込まれ
るので、図4に示すテープ40の背面は図2のプリント
ヘッド10の底面48とほぼ接する。
【0030】図3及び図4において、テープ40に沿っ
て伸びる破線は、プリントヘッド10の底面48に取り
付ける際のテープ40の折り線を表示しているが、ここ
で図4の導電性トレース44の接触パッド46と図2の
PC基板30に形成された接触パッド32のアラインメ
ントがとれている。
て伸びる破線は、プリントヘッド10の底面48に取り
付ける際のテープ40の折り線を表示しているが、ここ
で図4の導電性トレース44の接触パッド46と図2の
PC基板30に形成された接触パッド32のアラインメ
ントがとれている。
【0031】図2のプリントヘッド10の底面48にテ
ープ40を取り付ける場合、プリントヘッド10の所定
位置にテープ40をしっかりと固定して、インク・リザ
ーバ12とテープ40の間からインクが漏れるのを防ぐ
シールが形成されなければならない。
ープ40を取り付ける場合、プリントヘッド10の所定
位置にテープ40をしっかりと固定して、インク・リザ
ーバ12とテープ40の間からインクが漏れるのを防ぐ
シールが形成されなければならない。
【0032】望ましい実施例では、図2に示すプリント
ヘッド10の底面48とテープ40の間における境界線
50及び52にほぼ沿って、接着性封止が行われ、これ
によってその後で行われる取り付けの際には全ての井戸
状部34とシリコン・ダイオード42が密封される。後
述の望ましい実施例を利用すると、個別のシリコン・ダ
イや井戸状部34のそれぞれのまわりにはシールを施す
必要がないが、全てのシリコン・ダイを包囲する単一の
シールが必要になる。図5及び6にはこのシールが詳細
に示されている。別の実施例として、プリントヘッド1
0の底面48とテープ40の間において、各シリコン・
ダイのまわりにも個々に接着性封止を行い、井戸状部3
4の外側からインクが漏れるのを防ぐようにしてもよ
い。
ヘッド10の底面48とテープ40の間における境界線
50及び52にほぼ沿って、接着性封止が行われ、これ
によってその後で行われる取り付けの際には全ての井戸
状部34とシリコン・ダイオード42が密封される。後
述の望ましい実施例を利用すると、個別のシリコン・ダ
イや井戸状部34のそれぞれのまわりにはシールを施す
必要がないが、全てのシリコン・ダイを包囲する単一の
シールが必要になる。図5及び6にはこのシールが詳細
に示されている。別の実施例として、プリントヘッド1
0の底面48とテープ40の間において、各シリコン・
ダイのまわりにも個々に接着性封止を行い、井戸状部3
4の外側からインクが漏れるのを防ぐようにしてもよ
い。
【0033】図5は、ラインA−Aに沿って描いた、図
1(a)のプリントヘッドを部分的に切り欠いた部分断面
側面図である。図5には、インク・リザーバ12の下方
壁53とPC基板30に接着によって固定されたノズル
部材が示されている。図5には、それぞれオリフィス・
グループと対応付けられた2つのシリコン・ダイ56も
示されている。シリコン・ダイ56上に形成されたヒー
タ抵抗器の選択的付勢によって、シリコン・ダイに対応
したオリフィスからインク小滴58が放出されている様
子が図示されている。図5には、全体に可撓性のあるノ
ズル部材18に対してその構造が元の状態を保つように
する性質を与え、ノズル部材18をプリントヘッド10
に沿って平面に維持し、図2及び5のインク・スロット
36及び38を形成するために設けられた支柱62も示
されている。これらの支柱62は、スロット36及び3
8の異なるスロットに分配される2色またはもっと多く
の色のインクの間の障壁として利用することもできる。
1(a)のプリントヘッドを部分的に切り欠いた部分断面
側面図である。図5には、インク・リザーバ12の下方
壁53とPC基板30に接着によって固定されたノズル
部材が示されている。図5には、それぞれオリフィス・
グループと対応付けられた2つのシリコン・ダイ56も
示されている。シリコン・ダイ56上に形成されたヒー
タ抵抗器の選択的付勢によって、シリコン・ダイに対応
したオリフィスからインク小滴58が放出されている様
子が図示されている。図5には、全体に可撓性のあるノ
ズル部材18に対してその構造が元の状態を保つように
する性質を与え、ノズル部材18をプリントヘッド10
に沿って平面に維持し、図2及び5のインク・スロット
36及び38を形成するために設けられた支柱62も示
されている。これらの支柱62は、スロット36及び3
8の異なるスロットに分配される2色またはもっと多く
の色のインクの間の障壁として利用することもできる。
【0034】各シリコン・ダイ56はそれに対応する井
戸状部に配置されている。図2では、井戸状部の1つを
井戸状部34として表している。シリコン・ダイ56の
背面は、ノズル部材18に剛性に更に剛性を与える必要
がある場合、井戸状部34に接着によって固定してもよ
い。
戸状部に配置されている。図2では、井戸状部の1つを
井戸状部34として表している。シリコン・ダイ56の
背面は、ノズル部材18に剛性に更に剛性を与える必要
がある場合、井戸状部34に接着によって固定してもよ
い。
【0035】図5では、インクはインク・リザーバ12
から流出して、フィルタ・スクリーン66を通り、更に
スロット36及び38を通って、シリコン・ダイ56の
縁のまわりに流れていく。次に、インクは、それぞれシ
リコン・ダイ56上に形成されたヒータ抵抗器に対応付
けられたノズル部材18の背面に形成された気化室に入
る。スクリーン66はステンレス鋼先を編んだものであ
ってよい。
から流出して、フィルタ・スクリーン66を通り、更に
スロット36及び38を通って、シリコン・ダイ56の
縁のまわりに流れていく。次に、インクは、それぞれシ
リコン・ダイ56上に形成されたヒータ抵抗器に対応付
けられたノズル部材18の背面に形成された気化室に入
る。スクリーン66はステンレス鋼先を編んだものであ
ってよい。
【0036】図6は、シリコン・ダイ56の縁のまわり
のインク67の流れ、及びインク・リザーバ12の下方
壁53にノズル部材18を固定する方法を示すための、
図5の円形部分B−Bの拡大図である。
のインク67の流れ、及びインク・リザーバ12の下方
壁53にノズル部材18を固定する方法を示すための、
図5の円形部分B−Bの拡大図である。
【0037】図6で、インク・リザーバ12の下方壁
が、ノズル部材18の背面にほぼぶつかるように図示さ
れている。下方壁53は、プラスチックまたはプリント
ヘッド10内にインクを保持するのに適した任意の他の
材料から形成することが可能である。ヒータ抵抗器を含
むシリコン・ダイ56の前面がノズル部材18の背面に
面するようにノズル部材18に取り付けられた単一のシ
リコン・ダイ56も示されている。シリコン・ダイ56
の背面は、図示のように、インク・リザーバ12からの
インクにさらされ、支柱62によって支持されている。
が、ノズル部材18の背面にほぼぶつかるように図示さ
れている。下方壁53は、プラスチックまたはプリント
ヘッド10内にインクを保持するのに適した任意の他の
材料から形成することが可能である。ヒータ抵抗器を含
むシリコン・ダイ56の前面がノズル部材18の背面に
面するようにノズル部材18に取り付けられた単一のシ
リコン・ダイ56も示されている。シリコン・ダイ56
の背面は、図示のように、インク・リザーバ12からの
インクにさらされ、支柱62によって支持されている。
【0038】インクがシリコン・ダイ56の右側の縁7
2をまわって気化室に流入するようにするため、ノズル
部材18の背面には、気化室76に通じてインクをヒー
タ抵抗器78に接触させるインク・チャネル74が形成
されている。レーザ融除を用いて、インク・チャネル7
4と気化室76に加えてオリフィス80をノズル部材1
8に形成することができる。融除パターンは、ステップ
・アンド・リピート式プロセスで1枚または複数枚のマ
スクを用いて得ることができる。
2をまわって気化室に流入するようにするため、ノズル
部材18の背面には、気化室76に通じてインクをヒー
タ抵抗器78に接触させるインク・チャネル74が形成
されている。レーザ融除を用いて、インク・チャネル7
4と気化室76に加えてオリフィス80をノズル部材1
8に形成することができる。融除パターンは、ステップ
・アンド・リピート式プロセスで1枚または複数枚のマ
スクを用いて得ることができる。
【0039】ヒータ抵抗器78が付勢されると、気化室
内76の液体インクの小部分が気化して気泡を形成し、
ノズル部材18に形成された対応するオリフィス80を
通してインク小滴81を放出させる。同様の構成によっ
て、インクがシリコン・ダイ56の左側の縁をまわって
流れ、シリコン・ダイ56の左側の気化室に供給される
ようにする。
内76の液体インクの小部分が気化して気泡を形成し、
ノズル部材18に形成された対応するオリフィス80を
通してインク小滴81を放出させる。同様の構成によっ
て、インクがシリコン・ダイ56の左側の縁をまわって
流れ、シリコン・ダイ56の左側の気化室に供給される
ようにする。
【0040】望ましい実施例では、図6に示すように接
着剤82を塗布することによって、ノズル部材18とプ
リントヘッドの壁53の間に液体封止及び強力な接着が
提供される。図6には、ある角度でカットされ更にエポ
キシのような接着剤82が充填された、ノズル部材18
に隣接する壁53の周縁が示されている。この最初の封
止は、ノズル部材18が図6に示すように取り付けられ
たときシリコン・ダイに外接する、図2に示す内側境界
線50によって概略が示されている。
着剤82を塗布することによって、ノズル部材18とプ
リントヘッドの壁53の間に液体封止及び強力な接着が
提供される。図6には、ある角度でカットされ更にエポ
キシのような接着剤82が充填された、ノズル部材18
に隣接する壁53の周縁が示されている。この最初の封
止は、ノズル部材18が図6に示すように取り付けられ
たときシリコン・ダイに外接する、図2に示す内側境界
線50によって概略が示されている。
【0041】更に良く接着するための第2の接着性封止
が、壁53の底面にスロット83を切削加工し更に接着
剤82を充填することによって形成される。このスロッ
ト83は、ノズル部材18が図6に示すように取り付け
られたときシリコン・ダイに外接する、図2に示す外側
境界線52として示されている。
が、壁53の底面にスロット83を切削加工し更に接着
剤82を充填することによって形成される。このスロッ
ト83は、ノズル部材18が図6に示すように取り付け
られたときシリコン・ダイに外接する、図2に示す外側
境界線52として示されている。
【0042】図7には、テープ40の背面にシリコン・
ダイを取り付ける前の、可撓性のあるテープ40を含ん
でよいところのノズル部材18の背面の実施例の1つが
更に詳細に示されている。図7(b)は、図7(a)中の円で
囲んだ部分C−Cの拡大図である。図7のテープ40の
前面が図3に示されている。図7には、インク・リザー
バ12から気化室85にインクを供給するため図2に示
すスロット36及び38と流動可能に通じているインク
・マニフォールド36の幾何学形状が示されている。図
7の各気化室85はオリフィス・ホール16と対応して
いる。
ダイを取り付ける前の、可撓性のあるテープ40を含ん
でよいところのノズル部材18の背面の実施例の1つが
更に詳細に示されている。図7(b)は、図7(a)中の円で
囲んだ部分C−Cの拡大図である。図7のテープ40の
前面が図3に示されている。図7には、インク・リザー
バ12から気化室85にインクを供給するため図2に示
すスロット36及び38と流動可能に通じているインク
・マニフォールド36の幾何学形状が示されている。図
7の各気化室85はオリフィス・ホール16と対応して
いる。
【0043】シリコン・ダイを図7のテープ40の背面
に適切に固定すると、そのヒータ抵抗器を各気化室85
に整列させ、またそのダイの縁がインク・マニフォール
ド84の一部分を露出させて、インク・マニフォールド
84が図2のスロット36及び38を介してインク・リ
ザーバ12と流動可能に連通するようにしている。
に適切に固定すると、そのヒータ抵抗器を各気化室85
に整列させ、またそのダイの縁がインク・マニフォール
ド84の一部分を露出させて、インク・マニフォールド
84が図2のスロット36及び38を介してインク・リ
ザーバ12と流動可能に連通するようにしている。
【0044】図8には、インク・マニフォールド84の
一部が露出するようにしてシリコン・ダイ86a及び8
6bをテープ40の背面に取り付けた後の、テープの背
面を示す。
一部が露出するようにしてシリコン・ダイ86a及び8
6bをテープ40の背面に取り付けた後の、テープの背
面を示す。
【0045】もう1度図7を参照すると、ある実施例で
は、シリコン・ダイはテープ40の導電性トレースをシ
リコン・ダイの電極に接続するための、導電性トレース
接触パッド87に対応する縁に、1つまたは複数の電極
が形成されている。別の実施例では、導電性トレースの
端部を露出させるためテープにウインドウが形成されて
おり、更に自動内部リード線ボンダを用いて、トレース
の端部とシリコン・ダイの電極のボンディングがこのウ
インドウを介して行われる。このようなプロセスについ
ては、図13に関連して更に詳細に述べる。ウインドウ
を利用すれば熱圧着を用いて信頼に足る接続を行うこと
ができるが、他に可能なボンディング法には、導電性エ
ポキシ、ハンダ、超音波ボンディング、また他の一般的
な任意の手段がある。
は、シリコン・ダイはテープ40の導電性トレースをシ
リコン・ダイの電極に接続するための、導電性トレース
接触パッド87に対応する縁に、1つまたは複数の電極
が形成されている。別の実施例では、導電性トレースの
端部を露出させるためテープにウインドウが形成されて
おり、更に自動内部リード線ボンダを用いて、トレース
の端部とシリコン・ダイの電極のボンディングがこのウ
インドウを介して行われる。このようなプロセスについ
ては、図13に関連して更に詳細に述べる。ウインドウ
を利用すれば熱圧着を用いて信頼に足る接続を行うこと
ができるが、他に可能なボンディング法には、導電性エ
ポキシ、ハンダ、超音波ボンディング、また他の一般的
な任意の手段がある。
【0046】シリコン・ダイは、エポキシまたは他の手
段を用いてテープ40に接着して固定することができ
る。
段を用いてテープ40に接着して固定することができ
る。
【0047】図9には、記録媒体に面したノズル部材1
8の前面の、部分的に切り欠いた断面図が示されてい
る。ノズル部材18には、円錐台形状のオリフィス・ホ
ール16が含まれている。図示の通り、ノズル部材18
は図6に関して既に述べたようにインク・リザーバ壁5
3に固定されている。図10には図9のノズル部材18
の下側の一部が示されている。図10には、ノズル部材
18に形成されたオリフィス・ホール16が示されてい
る。ノズル部材18のこの底面には、図2のスロット3
6及び38と気化室85の間でインク・チャネル88を
介して液体が流通できるようにするインク・マニフォー
ルド84も形成されている。オリフィス・ホール16、
気化室85、インク・マニフォールド84、及びインク
・チャネル88は、レーザ融除またはマスクで画定され
たパターンでノズル部材の材料の一部を除去することを
伴う他のエッチング手段を用いて形成することが可能で
ある。ある実施例、個々の図のノズル部材18は、 Kap
ton または Upilex のようなポリマー材料、あるいはこ
れに制限するわけではないが、テフロン、ポリアミド、
ポリメタクリル酸メチル、テレフタル酸ポリメチレン等
の他の各種ポリマー、またはその混合物をレーザ融除処
理することによって形成してもよい。レーザ融除は、エ
キシマ・レーザを用いて行うことができる。このような
プロセスについては、図13に関連して更に詳細に解説
する。
8の前面の、部分的に切り欠いた断面図が示されてい
る。ノズル部材18には、円錐台形状のオリフィス・ホ
ール16が含まれている。図示の通り、ノズル部材18
は図6に関して既に述べたようにインク・リザーバ壁5
3に固定されている。図10には図9のノズル部材18
の下側の一部が示されている。図10には、ノズル部材
18に形成されたオリフィス・ホール16が示されてい
る。ノズル部材18のこの底面には、図2のスロット3
6及び38と気化室85の間でインク・チャネル88を
介して液体が流通できるようにするインク・マニフォー
ルド84も形成されている。オリフィス・ホール16、
気化室85、インク・マニフォールド84、及びインク
・チャネル88は、レーザ融除またはマスクで画定され
たパターンでノズル部材の材料の一部を除去することを
伴う他のエッチング手段を用いて形成することが可能で
ある。ある実施例、個々の図のノズル部材18は、 Kap
ton または Upilex のようなポリマー材料、あるいはこ
れに制限するわけではないが、テフロン、ポリアミド、
ポリメタクリル酸メチル、テレフタル酸ポリメチレン等
の他の各種ポリマー、またはその混合物をレーザ融除処
理することによって形成してもよい。レーザ融除は、エ
キシマ・レーザを用いて行うことができる。このような
プロセスについては、図13に関連して更に詳細に解説
する。
【0048】図11には、図9のノズル部材18の下側
に形成できるパターンの別の実施例が示されている。こ
の実施例では、図10のインク・マニフォールド84は
削除されており、インクは、インク・リザーバからイン
ク・チャネル88の入り口部分に直接流入する。
に形成できるパターンの別の実施例が示されている。こ
の実施例では、図10のインク・マニフォールド84は
削除されており、インクは、インク・リザーバからイン
ク・チャネル88の入り口部分に直接流入する。
【0049】ノズル部材18のインク・チャネル及び気
化室に関するパターンは本願出願人に譲渡された、 "Im
proved Inkjet Printhead" と題する米国特許出願第7
/864,822号に記載したような、各シリコン基板
に形成された別個の障壁層に形成することも可能であ
る。この障壁層は、フォトレジスト層または他のポリマ
ー層とし、従来のフォトリソグラフィ技法を用いて基板
上に形成できる。
化室に関するパターンは本願出願人に譲渡された、 "Im
proved Inkjet Printhead" と題する米国特許出願第7
/864,822号に記載したような、各シリコン基板
に形成された別個の障壁層に形成することも可能であ
る。この障壁層は、フォトレジスト層または他のポリマ
ー層とし、従来のフォトリソグラフィ技法を用いて基板
上に形成できる。
【0050】もう1度図9を参照すると、通常は接地電
位に接続されるところの、抵抗器グループ94の共通導
体91を有するシリコン基板90または任意の他の適切
な基板が示されている。基板90は、その表面に電極9
2及び導体93も形成されている。電極92は、共通導
体91とそれに対応する電極92の間に接続された薄膜
抵抗器94を選択的に付勢するため、パルス電源に対し
て個々に接続できる。共通導体91、電極92、導体9
3、及び薄膜抵抗器94は、当業者に周知の適切な材料
から形成してよい。共通導体91及び電極92は、図7
(a)のパッド87に接触可能な、基板90の縁の適切な
電極に接続してよい。別の実施例として、ノズル部材1
8を形成するテープの背面には図7(a)のパッド87を
介した電気的接触ではなく、図9の個々の電極92及び
導体91を直接接触させる導体を設けてよい。
位に接続されるところの、抵抗器グループ94の共通導
体91を有するシリコン基板90または任意の他の適切
な基板が示されている。基板90は、その表面に電極9
2及び導体93も形成されている。電極92は、共通導
体91とそれに対応する電極92の間に接続された薄膜
抵抗器94を選択的に付勢するため、パルス電源に対し
て個々に接続できる。共通導体91、電極92、導体9
3、及び薄膜抵抗器94は、当業者に周知の適切な材料
から形成してよい。共通導体91及び電極92は、図7
(a)のパッド87に接触可能な、基板90の縁の適切な
電極に接続してよい。別の実施例として、ノズル部材1
8を形成するテープの背面には図7(a)のパッド87を
介した電気的接触ではなく、図9の個々の電極92及び
導体91を直接接触させる導体を設けてよい。
【0051】図1(b)に関して既に述べたように、各シ
リコン・ダイには、入力信号をデコードするためデマル
チプレクサまたはデコーダを設けることができる。これ
によって必要とされるトレース/ダイ相互接続数が減少
し、製造及び信頼性に関する改善がなされる。
リコン・ダイには、入力信号をデコードするためデマル
チプレクサまたはデコーダを設けることができる。これ
によって必要とされるトレース/ダイ相互接続数が減少
し、製造及び信頼性に関する改善がなされる。
【0052】個々の図、特に顕著には最も顕著なのは図
1(a)、3、及び4から、わかるように、単一のテープ
・ストリップ上に、任意の数のオリフィス・グループを
形成できる。この形成処理はステップ・アンド・リピー
ト式マスキング及びエッチングまたはレーザ融除手順に
よって簡単に行えるので、各グループ相互間の精確なア
ラインメントを取ることができる。また、この方法で、
気化室と各オリフィスとの精確なアラインメントを取る
ことができる。複数のオリフィス・グループを含むテー
プを所望の長さに形成することもできるし、あるいは連
続した反復パターンから所望の長さに切り取ることも可
能である。
1(a)、3、及び4から、わかるように、単一のテープ
・ストリップ上に、任意の数のオリフィス・グループを
形成できる。この形成処理はステップ・アンド・リピー
ト式マスキング及びエッチングまたはレーザ融除手順に
よって簡単に行えるので、各グループ相互間の精確なア
ラインメントを取ることができる。また、この方法で、
気化室と各オリフィスとの精確なアラインメントを取る
ことができる。複数のオリフィス・グループを含むテー
プを所望の長さに形成することもできるし、あるいは連
続した反復パターンから所望の長さに切り取ることも可
能である。
【0053】図12には、本発明の幅広のプリントヘッ
ドを用いてプリントできる方法の概略を示す。ここで、
プリントヘッド10はプリンタ内に固定され、プリント
ヘッド10内の個々のヒータを選択的に付勢して記録媒
体98上に文字またはイメージを形成する間、記録媒体
98がプリントヘッド10に対して移動する。比較的小
さなプリントヘッドでは、プリントヘッドを記録媒体9
8の幅に渡って走査させるため、プリンタに移送メカニ
ズムが組み込まれる。図12には、プラテン99、プラ
テン回転装置100、ピンチ・ローラ101、及びプリ
ンタ本体102も示されている。
ドを用いてプリントできる方法の概略を示す。ここで、
プリントヘッド10はプリンタ内に固定され、プリント
ヘッド10内の個々のヒータを選択的に付勢して記録媒
体98上に文字またはイメージを形成する間、記録媒体
98がプリントヘッド10に対して移動する。比較的小
さなプリントヘッドでは、プリントヘッドを記録媒体9
8の幅に渡って走査させるため、プリンタに移送メカニ
ズムが組み込まれる。図12には、プラテン99、プラ
テン回転装置100、ピンチ・ローラ101、及びプリ
ンタ本体102も示されている。
【0054】図13には、ノズル部材上でシリコン・ダ
イのアラインメントを取るための望ましい方法を含む、
ノズル部材の望ましい実施例を形成するための方法の1
つが示されている。
イのアラインメントを取るための望ましい方法を含む、
ノズル部材の望ましい実施例を形成するための方法の1
つが示されている。
【0055】出発材料は Kapton (商標)または Upile
x (商標)タイプのポリマー・テープ104であるが、
テープ104は後述の手順で使用するのに許容できる任
意の適切なポリマー・フィルムとしてよい。このような
フィルムのあるものは、テフロン、ポリイミド、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリカーボネート、テレフタル酸ポ
リエチレン、またはその混合物を含んでよい。
x (商標)タイプのポリマー・テープ104であるが、
テープ104は後述の手順で使用するのに許容できる任
意の適切なポリマー・フィルムとしてよい。このような
フィルムのあるものは、テフロン、ポリイミド、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリカーボネート、テレフタル酸ポ
リエチレン、またはその混合物を含んでよい。
【0056】テープ104は通常はリール105に取り
付けられる長いストリップ状に作られる。テープ104
の側部に沿った送り穴106を用いて、テープ104の
正確で確実な移送が行われる。こうする代わりに、送り
穴106を省略し他のタイプの取り付け具でテープを移
送してもよい。
付けられる長いストリップ状に作られる。テープ104
の側部に沿った送り穴106を用いて、テープ104の
正確で確実な移送が行われる。こうする代わりに、送り
穴106を省略し他のタイプの取り付け具でテープを移
送してもよい。
【0057】望ましい実施例では、テープ104には、
従来の金属被着プロセス及びフォトリソグラフィ技法を
用いて形成された図7(a)に示すような銅の導電性トレ
ースが既に設けられている。導電性トレースの特定のパ
ターンは、その後にテープ104に取り付けられるシリ
コン・ダイに形成された電極に電気信号を分配する上で
の所望の方法によって決まる。
従来の金属被着プロセス及びフォトリソグラフィ技法を
用いて形成された図7(a)に示すような銅の導電性トレ
ースが既に設けられている。導電性トレースの特定のパ
ターンは、その後にテープ104に取り付けられるシリ
コン・ダイに形成された電極に電気信号を分配する上で
の所望の方法によって決まる。
【0058】ある実施例では、テープ104が図13に
示すプロセスを受ける前に、テープ104には従来のフ
ォトリソグラフィ法を用いて図7(a)のトレースの端部
を露出する矩形のウインドウが形成される。
示すプロセスを受ける前に、テープ104には従来のフ
ォトリソグラフィ法を用いて図7(a)のトレースの端部
を露出する矩形のウインドウが形成される。
【0059】望ましいプロセスでは、テープ104はレ
ーザ処理室に移送されて、F2、ArF、KrF、Kr
Cl、またはXeClタイプのエキシマ・レーザ112
によって発生するようなレーザ放射110を用いて、1
枚あるいは複数枚のマスクから形成されるパターンをな
すようにレーザ融除される。マスクされたレーザ放射が
矢印114で示されている。
ーザ処理室に移送されて、F2、ArF、KrF、Kr
Cl、またはXeClタイプのエキシマ・レーザ112
によって発生するようなレーザ放射110を用いて、1
枚あるいは複数枚のマスクから形成されるパターンをな
すようにレーザ融除される。マスクされたレーザ放射が
矢印114で示されている。
【0060】望ましい実施例では、このようなマスク1
08によって、例えばオリフィス・パターン・マスク1
08の場合は複数のオリフィスを作り上げたり、気化室
パターン・マスク108の場合は複数の気化室を作り上
げるなど、テープ104上の拡大された領域についての
融除される全ての形状を画定する。こうする代わりに、
レーザ・ビームよりかなり大きい共通マスク基板に、オ
リフィス・パターン、気化室パターン、または他のパタ
ーンのようなパターンを並べて配置することもできる。
そうしておいて、このようなパターンを順次ビーム内に
送り込むことができる。このようなマスクに用いられる
マスキング材料は、例えば多層誘電体またはアルミニウ
ムのような金属から構成される、レーザの波長で反射が
大きなものが望ましい。
08によって、例えばオリフィス・パターン・マスク1
08の場合は複数のオリフィスを作り上げたり、気化室
パターン・マスク108の場合は複数の気化室を作り上
げるなど、テープ104上の拡大された領域についての
融除される全ての形状を画定する。こうする代わりに、
レーザ・ビームよりかなり大きい共通マスク基板に、オ
リフィス・パターン、気化室パターン、または他のパタ
ーンのようなパターンを並べて配置することもできる。
そうしておいて、このようなパターンを順次ビーム内に
送り込むことができる。このようなマスクに用いられる
マスキング材料は、例えば多層誘電体またはアルミニウ
ムのような金属から構成される、レーザの波長で反射が
大きなものが望ましい。
【0061】1つ以上のマスクによって形成されるオリ
フィス・パターンは、その全体が図3に示すようなパタ
ーンにすることもできる。複数のマスク108を用い
て、図9ないし図11に示すようにテーパ状の段付きオ
リフィスを形成することもできる。
フィス・パターンは、その全体が図3に示すようなパタ
ーンにすることもできる。複数のマスク108を用い
て、図9ないし図11に示すようにテーパ状の段付きオ
リフィスを形成することもできる。
【0062】気化室も含むノズル部材の実施例では、1
枚または複数枚のマスク108を用いてオリフィスが形
成され、別のマスク108及びレーザ・エネルギー・レ
ベル(及び/またはレーザ発射回数)を用いて、テープ
104の厚みの一部に形成される気化室、インク・チャ
ネル、及びマニフォールドを画定する。
枚または複数枚のマスク108を用いてオリフィスが形
成され、別のマスク108及びレーザ・エネルギー・レ
ベル(及び/またはレーザ発射回数)を用いて、テープ
104の厚みの一部に形成される気化室、インク・チャ
ネル、及びマニフォールドを画定する。
【0063】このプロセスのためのレーザ・システムに
は、ビーム送り出し光学素子、アラインメント光学素
子、高精度かつ高速度のマスク・シャトル・システムを
含み、更にテープを取り扱い位置決めするためのメカニ
ズムを含む処理室を含む。望ましい実施例では、レーザ
・システムは、マスク108とテープ104の間に挿入
された精密レンズ115が、エキシマ・レーザ光をマス
ク108に形成されたパターンのイメージでテープ10
4に投射する。
は、ビーム送り出し光学素子、アラインメント光学素
子、高精度かつ高速度のマスク・シャトル・システムを
含み、更にテープを取り扱い位置決めするためのメカニ
ズムを含む処理室を含む。望ましい実施例では、レーザ
・システムは、マスク108とテープ104の間に挿入
された精密レンズ115が、エキシマ・レーザ光をマス
ク108に形成されたパターンのイメージでテープ10
4に投射する。
【0064】精密レンズ115から送り出されるマスク
されたレーザ放射線を矢印116で表す。
されたレーザ放射線を矢印116で表す。
【0065】マスクは物理的にノズル部材から離れてい
るので、このような投射マスク構成はオリフィスの寸法
が高精度の場合に有利である。融除プロセスにおいて、
すすが自然に形成されて、放出され、融除されているノ
ズル部材から約1センチメートルの距離を移動する。マ
スクがノズル部材に接触しているかあるいはそれに近接
している場合、マスクに堆積するすすは、融除される特
徴を変形し、その寸法上の精度を低下させることになり
がちである。望ましい実施例では、投射レンズは融除さ
れるノズル部材から2センチメートル以上離れているの
で、このレンズまたはマスクへのすすの堆積が回避され
る。
るので、このような投射マスク構成はオリフィスの寸法
が高精度の場合に有利である。融除プロセスにおいて、
すすが自然に形成されて、放出され、融除されているノ
ズル部材から約1センチメートルの距離を移動する。マ
スクがノズル部材に接触しているかあるいはそれに近接
している場合、マスクに堆積するすすは、融除される特
徴を変形し、その寸法上の精度を低下させることになり
がちである。望ましい実施例では、投射レンズは融除さ
れるノズル部材から2センチメートル以上離れているの
で、このレンズまたはマスクへのすすの堆積が回避され
る。
【0066】融除を行うと、周知の様に、オリフィスの
直径がレーザの入射する表面側で大きく出口表面側で小
さいテーパ状をなす、テーパ状壁面を持つ形状が形成さ
れる。ノズル部材に入射する光学エネルギー密度が約2
ジュール/平方センチメートル未満の場合は、テーパ角
はこの光学エネルギー密度の変動に従って大幅に変動す
る。エネルギー密度が制御できなければ形成されるオリ
フィスのテーパ角が大幅に変動するので、オリフィスの
出口直径が大幅に変動する。望ましい実施例では、融除
レーザ・ビームの光学エネルギーを精確にモニタして制
御するので一貫したテーパ角が得られ、従って出口直径
の再現性が得られる。一定したオリフィスの出口直径に
よって得られるプリントの質的利点以外に、テーパ形状
は、放出速度を増し、インク噴射の焦点合わせを向上さ
せる役に立ち、同時にその他の利点もあるので、オリフ
ィスの動作にとって有効である。テーパ形状は、オリフ
ィスの軸に対して、5ないし15度の範囲の角度であっ
てよい。本願明細書に記載した望ましい実施例では、ノ
ズル部材に対するレーザ・ビームの揺動を必要とせず
に、迅速かつ精確な製作ができるようになる。その結
果、レーザ・ビームをノズル部材の出口表面ではなく入
り口表面に入射させても、正確な出口直径が得られる。
直径がレーザの入射する表面側で大きく出口表面側で小
さいテーパ状をなす、テーパ状壁面を持つ形状が形成さ
れる。ノズル部材に入射する光学エネルギー密度が約2
ジュール/平方センチメートル未満の場合は、テーパ角
はこの光学エネルギー密度の変動に従って大幅に変動す
る。エネルギー密度が制御できなければ形成されるオリ
フィスのテーパ角が大幅に変動するので、オリフィスの
出口直径が大幅に変動する。望ましい実施例では、融除
レーザ・ビームの光学エネルギーを精確にモニタして制
御するので一貫したテーパ角が得られ、従って出口直径
の再現性が得られる。一定したオリフィスの出口直径に
よって得られるプリントの質的利点以外に、テーパ形状
は、放出速度を増し、インク噴射の焦点合わせを向上さ
せる役に立ち、同時にその他の利点もあるので、オリフ
ィスの動作にとって有効である。テーパ形状は、オリフ
ィスの軸に対して、5ないし15度の範囲の角度であっ
てよい。本願明細書に記載した望ましい実施例では、ノ
ズル部材に対するレーザ・ビームの揺動を必要とせず
に、迅速かつ精確な製作ができるようになる。その結
果、レーザ・ビームをノズル部材の出口表面ではなく入
り口表面に入射させても、正確な出口直径が得られる。
【0067】レーザ融除のステップが済むと、ポリマー
・テープを一段先へ送って、このプロセスを繰り返す。
これをステップ・アンド・リピート式プロセスと呼ぶ。
テープ104に単一のパターンを形成するのに必要な全
処理時間は約数秒程度であろう。上述のように、単一の
マスク・パターンは、融除される形状をいくつかまとめ
たグループ全体をカバーすることにより、ノズル部材当
たりの処理時間を短縮することができる。
・テープを一段先へ送って、このプロセスを繰り返す。
これをステップ・アンド・リピート式プロセスと呼ぶ。
テープ104に単一のパターンを形成するのに必要な全
処理時間は約数秒程度であろう。上述のように、単一の
マスク・パターンは、融除される形状をいくつかまとめ
たグループ全体をカバーすることにより、ノズル部材当
たりの処理時間を短縮することができる。
【0068】レーザ融除プロセスには、精確なオリフィ
ス、気化室、及びインク・チャネルを形成するための他
の形態によるレーザ・ドリル加工に比べて顕著な利点が
ある。レーザ融除では、短パルスの強い紫外線が表面か
ら約1マイクロメートル以下の範囲の薄い材料表面層に
吸収される。望ましいパルス・エネルギーは約100ミ
リジュール/平方センチメートルより大きく、パルスの
持続時間は約1マイクロ秒未満である。このような条件
下で、強い紫外線によって材料の化学的結合が光解離さ
れる。更に、吸収される紫外線のエネルギーは材料のわ
ずかな体積に集中するので、解離した断片を急速に加熱
して材料の表面から排除する。これらのプロセスは極め
て迅速に行われるので、熱がまわりの材料に伝わる時間
がない。その結果、周囲の領域は溶融もしないし別様の
損傷をうけることもなく、融除される形状の周囲は約1
マイクロメートルのスケールの精度で入射光ビームの形
状を再現することができる。更に、レーザ融除では、光
学エネルギー密度が融除される領域全体に渡って一定の
場合、層内にくぼんだ平面を形成するところのほぼ平坦
なな底面を有するチャンバを形成することもできる。こ
のようなチャンバの深さは、レーザの発射数、及びそれ
ぞれのパワー密度によって決まる。
ス、気化室、及びインク・チャネルを形成するための他
の形態によるレーザ・ドリル加工に比べて顕著な利点が
ある。レーザ融除では、短パルスの強い紫外線が表面か
ら約1マイクロメートル以下の範囲の薄い材料表面層に
吸収される。望ましいパルス・エネルギーは約100ミ
リジュール/平方センチメートルより大きく、パルスの
持続時間は約1マイクロ秒未満である。このような条件
下で、強い紫外線によって材料の化学的結合が光解離さ
れる。更に、吸収される紫外線のエネルギーは材料のわ
ずかな体積に集中するので、解離した断片を急速に加熱
して材料の表面から排除する。これらのプロセスは極め
て迅速に行われるので、熱がまわりの材料に伝わる時間
がない。その結果、周囲の領域は溶融もしないし別様の
損傷をうけることもなく、融除される形状の周囲は約1
マイクロメートルのスケールの精度で入射光ビームの形
状を再現することができる。更に、レーザ融除では、光
学エネルギー密度が融除される領域全体に渡って一定の
場合、層内にくぼんだ平面を形成するところのほぼ平坦
なな底面を有するチャンバを形成することもできる。こ
のようなチャンバの深さは、レーザの発射数、及びそれ
ぞれのパワー密度によって決まる。
【0069】レーザ融除プロセスは、またインクジェッ
ト・プリントヘッドのためにノズル部材を形成する従来
のリソグラフィによる電鋳プロセスと比べても多くの利
点を持っている。例えば、レーザ融除プロセスは従来の
リソグラフィによる電鋳プロセスと比べると、一般に安
価で単純である。更に、レーザ融除プロセスを用いるこ
とによって、ポリマー・ノズル部材はかなり大きいサイ
ズ(すなわち、表面積が広い)になるように、また従来
の電鋳プロセスの場合には実際的ではないノズル形状に
なるように製造することができる。具体的には、露光強
度を制御するか、あるいは複数回の露光を行いここでの
各露光間にレーザ・ビームの向きを変えることによっ
て、独特なノズル形状を作り出すことができる。本願出
願人に譲渡された、 "A Process of Photo-Abrating at
Least One Stepped Opening Extending Through a Pol
ymer Material, and a Nozzle Plate Having Stepped O
peings" と題する米国出願第07/658726号に
は、さまざまなノズル形状の例が解説されている。ま
た、電鋳プロセスに必要とされるほど厳密なプロセス制
御を行わなくても、精密なノズルの幾何学形状を形成す
ることができる。
ト・プリントヘッドのためにノズル部材を形成する従来
のリソグラフィによる電鋳プロセスと比べても多くの利
点を持っている。例えば、レーザ融除プロセスは従来の
リソグラフィによる電鋳プロセスと比べると、一般に安
価で単純である。更に、レーザ融除プロセスを用いるこ
とによって、ポリマー・ノズル部材はかなり大きいサイ
ズ(すなわち、表面積が広い)になるように、また従来
の電鋳プロセスの場合には実際的ではないノズル形状に
なるように製造することができる。具体的には、露光強
度を制御するか、あるいは複数回の露光を行いここでの
各露光間にレーザ・ビームの向きを変えることによっ
て、独特なノズル形状を作り出すことができる。本願出
願人に譲渡された、 "A Process of Photo-Abrating at
Least One Stepped Opening Extending Through a Pol
ymer Material, and a Nozzle Plate Having Stepped O
peings" と題する米国出願第07/658726号に
は、さまざまなノズル形状の例が解説されている。ま
た、電鋳プロセスに必要とされるほど厳密なプロセス制
御を行わなくても、精密なノズルの幾何学形状を形成す
ることができる。
【0070】ポリマー材料によってノズル部材を形成す
るもう1つの利点は、さまざまなノズル長(L)対ノズ
ル直径(D)の比を持つオリフィスまたはノズルを簡単
に製造することができるということである。望ましい実
施例ではL/D比は1よりも大きい。その直径に対して
ノズル長を延ばす利点の1つは、気化室内でのオリフィ
ス−抵抗器間の位置決めがクリティカルでなくなること
にある。
るもう1つの利点は、さまざまなノズル長(L)対ノズ
ル直径(D)の比を持つオリフィスまたはノズルを簡単
に製造することができるということである。望ましい実
施例ではL/D比は1よりも大きい。その直径に対して
ノズル長を延ばす利点の1つは、気化室内でのオリフィ
ス−抵抗器間の位置決めがクリティカルでなくなること
にある。
【0071】このようなノズル部材を使ってみると、イ
ンクジェット・プリンタ用のレーザ融除で作ったポリマ
ー・ノズル部材は従来の電鋳で作ったオリフィス・プレ
ートよりも優れた特性を持つ。例えばレーザ融除される
ポリマー・ノズル部材は水をベースにしたプリント・イ
ンクによる腐食に対する耐性が強く、また一般に親水性
である。更に、レーザ融除されるポリマー・ノズル部材
は比較的大きな可撓性を有しており、従って積層剥離し
にくい。更にまた、レーザ融除されるポリマー・ノズル
部材はポリマー基板に対して簡単に固定でき、また簡単
にこの基板と一体形成できる。
ンクジェット・プリンタ用のレーザ融除で作ったポリマ
ー・ノズル部材は従来の電鋳で作ったオリフィス・プレ
ートよりも優れた特性を持つ。例えばレーザ融除される
ポリマー・ノズル部材は水をベースにしたプリント・イ
ンクによる腐食に対する耐性が強く、また一般に親水性
である。更に、レーザ融除されるポリマー・ノズル部材
は比較的大きな可撓性を有しており、従って積層剥離し
にくい。更にまた、レーザ融除されるポリマー・ノズル
部材はポリマー基板に対して簡単に固定でき、また簡単
にこの基板と一体形成できる。
【0072】望ましい実施例ではエキシマ・レーザを使
用するが、ほぼ同じ光学波長及びエネルギー密度を持つ
他の紫外線源を用いて融除プロセスを行うことも可能で
ある。このような紫外線源の波長は、好ましくは、融除
されるテープへの吸収率を高くすることができる150
nm〜400nmの範囲である。更に、周囲の残りの材
料をほとんど加熱せずに融除した材料を迅速に排出する
には、エネルギー密度が約100ミリジュール/平方セ
ンチメートルを超え、パルス長は、約1マイクロ秒未満
であることが望ましい。
用するが、ほぼ同じ光学波長及びエネルギー密度を持つ
他の紫外線源を用いて融除プロセスを行うことも可能で
ある。このような紫外線源の波長は、好ましくは、融除
されるテープへの吸収率を高くすることができる150
nm〜400nmの範囲である。更に、周囲の残りの材
料をほとんど加熱せずに融除した材料を迅速に排出する
には、エネルギー密度が約100ミリジュール/平方セ
ンチメートルを超え、パルス長は、約1マイクロ秒未満
であることが望ましい。
【0073】当業者には明らかなように、テープ104
にパターンを形成するための他の多くのプロセスを用い
ることもできる。このような他のプロセスには、光で画
定されたパターンに対する、化学エッチング、打ち抜き
加工、反応性イオン・エッチング、イオン・ビーム・ミ
リング、及びモールディングまたは鋳造等がある。
にパターンを形成するための他の多くのプロセスを用い
ることもできる。このような他のプロセスには、光で画
定されたパターンに対する、化学エッチング、打ち抜き
加工、反応性イオン・エッチング、イオン・ビーム・ミ
リング、及びモールディングまたは鋳造等がある。
【0074】このプロセスの次のステップは清掃ステッ
プである。ここでは、テープ104のレーザ融除された
部分がクリーニング機構117の下に配置される。クリ
ーニング・ステーション117では、標準的な業界のや
りかたに基づいて、レーザ融除による砕片が除去され
る。
プである。ここでは、テープ104のレーザ融除された
部分がクリーニング機構117の下に配置される。クリ
ーニング・ステーション117では、標準的な業界のや
りかたに基づいて、レーザ融除による砕片が除去され
る。
【0075】次に、テープ104は次のステーションに
送られる。これは Shinkawa Coorporation から市販さ
れている型式番号IL−20の内部リード線ボンダのよ
うな従来の自動TABボンダに組み込まれる光学アライ
ンメント・ステーション118である。ボンダは、オリ
フィスの形成に用いられたのと同じ方法及び/またはス
テップで形成されたノズル部材上のアラインメント(タ
ーゲット)・パターン及び抵抗器の形成に用いられたの
と同じ方法及び/またはステップ形成された基板上のタ
ーゲット・パターンに関して予めプログラムされてい
る。望ましい実施例では、ノズル部材の材料は半透明で
あるため、ノズル部材を通して基板上のターゲット・パ
ターンを見ることができる。ボンダは、次にノズル部材
に対してシリコン・ダイ120を自動的に位置決めし、
2つのターゲット・パターンのアラインメントを取る。
Shinkawa のTABボンダには、このようなアラインメ
ントの特徴がある。導電性トレースとオリフィスは、テ
ープ104上でアラインメントがとれておりまた基板電
極と加熱抵抗器は基板上でアラインメントがとれている
ので、ノズル部材のターゲット・パターンと基板のター
ゲット・パターンとのこの自動アラインメントによっ
て、オリフィスと抵抗器との精確なアラインメントが取
れるだけでなく、本質的にダイ120の電極とテープ1
04に形成された導電性トレースの端部とのアラインメ
ントも取れる。
送られる。これは Shinkawa Coorporation から市販さ
れている型式番号IL−20の内部リード線ボンダのよ
うな従来の自動TABボンダに組み込まれる光学アライ
ンメント・ステーション118である。ボンダは、オリ
フィスの形成に用いられたのと同じ方法及び/またはス
テップで形成されたノズル部材上のアラインメント(タ
ーゲット)・パターン及び抵抗器の形成に用いられたの
と同じ方法及び/またはステップ形成された基板上のタ
ーゲット・パターンに関して予めプログラムされてい
る。望ましい実施例では、ノズル部材の材料は半透明で
あるため、ノズル部材を通して基板上のターゲット・パ
ターンを見ることができる。ボンダは、次にノズル部材
に対してシリコン・ダイ120を自動的に位置決めし、
2つのターゲット・パターンのアラインメントを取る。
Shinkawa のTABボンダには、このようなアラインメ
ントの特徴がある。導電性トレースとオリフィスは、テ
ープ104上でアラインメントがとれておりまた基板電
極と加熱抵抗器は基板上でアラインメントがとれている
ので、ノズル部材のターゲット・パターンと基板のター
ゲット・パターンとのこの自動アラインメントによっ
て、オリフィスと抵抗器との精確なアラインメントが取
れるだけでなく、本質的にダイ120の電極とテープ1
04に形成された導電性トレースの端部とのアラインメ
ントも取れる。
【0076】従って、市販の装置を用いることにより、
シリコン・ダイ120とテープ104とのアラインメン
トは自動的に取れる。導電性トレースとノズル部材を一
体化することによって、このようなアラインメントの特
徴が達成できる。この一体化によって、プリントヘッド
のアセンブリ・コストが低下するだけでなく、プリント
ヘッドの材料費も低下する。
シリコン・ダイ120とテープ104とのアラインメン
トは自動的に取れる。導電性トレースとノズル部材を一
体化することによって、このようなアラインメントの特
徴が達成できる。この一体化によって、プリントヘッド
のアセンブリ・コストが低下するだけでなく、プリント
ヘッドの材料費も低下する。
【0077】自動TABボンダは、次にギャング・ボン
ディング法を用いて、対応する基板の電極に導電性トレ
ースの両端をテープ104に形成されたウインドウを通
して押しつける。ボンダは、次に例えば熱圧着ボンディ
ングを用いて熱を加え、トレースの端部を対応する電極
に溶接する。超音波ボンディング、導電性エポキシ、ハ
ンダ・ペースト、または他の周知の手段のような他のタ
イプのボンディングを利用してもよい。
ディング法を用いて、対応する基板の電極に導電性トレ
ースの両端をテープ104に形成されたウインドウを通
して押しつける。ボンダは、次に例えば熱圧着ボンディ
ングを用いて熱を加え、トレースの端部を対応する電極
に溶接する。超音波ボンディング、導電性エポキシ、ハ
ンダ・ペースト、または他の周知の手段のような他のタ
イプのボンディングを利用してもよい。
【0078】テープ104は次に加熱及び加圧ステーシ
ョン122に送られる。上述のボンディング・ステップ
が済むと、シリコン・ダイ120は、次にテープ104
に対して下方へ押しつけられ、熱が加えられて、ダイ1
20の上面の接着剤が硬化し、ダイ120がテープ10
4に対して物理的に結合する。
ョン122に送られる。上述のボンディング・ステップ
が済むと、シリコン・ダイ120は、次にテープ104
に対して下方へ押しつけられ、熱が加えられて、ダイ1
20の上面の接着剤が硬化し、ダイ120がテープ10
4に対して物理的に結合する。
【0079】その後、テープ104が送られ、ここで巻
取りリール124に巻取ることもできる。次に、テープ
104を切断することによって、ページ幅の長さのよう
な任意の長さのノズル部材を形成することができる。
取りリール124に巻取ることもできる。次に、テープ
104を切断することによって、ページ幅の長さのよう
な任意の長さのノズル部材を形成することができる。
【0080】これによって出来上がったノズル部材を次
にプリント・カートリッジ10に位置決めし、図6にお
ける前述の接着シールを形成してノズル部材がプリント
・カートリッジにしっかりと固定し、ノズル部材とイン
ク・リザーバの間の基板まわりがインクを通さないよう
に封止し、インクからトレースを隔離するため基板付近
のトレースをカプセル化する。
にプリント・カートリッジ10に位置決めし、図6にお
ける前述の接着シールを形成してノズル部材がプリント
・カートリッジにしっかりと固定し、ノズル部材とイン
ク・リザーバの間の基板まわりがインクを通さないよう
に封止し、インクからトレースを隔離するため基板付近
のトレースをカプセル化する。
【0081】以上で、本発明の原理、望ましい実施例、
及び動作モードに関して説明を行った。しかし、本発明
は論述した特定の実施例に限定されるものと解釈しては
ならない。例えば上述の発明は熱インクジェット・プリ
ンタだけでなく、熱を使用しないタイプのインクジェッ
ト・プリンタに対しても使用できる。従って、上述の実
施例は制限ではなく例示とみなすべきであり、当業者で
あれば、本願特許請求の範囲で定義した本発明の範囲を
逸脱することなくこの実施例に変更を加えることができ
るのは明らかである。
及び動作モードに関して説明を行った。しかし、本発明
は論述した特定の実施例に限定されるものと解釈しては
ならない。例えば上述の発明は熱インクジェット・プリ
ンタだけでなく、熱を使用しないタイプのインクジェッ
ト・プリンタに対しても使用できる。従って、上述の実
施例は制限ではなく例示とみなすべきであり、当業者で
あれば、本願特許請求の範囲で定義した本発明の範囲を
逸脱することなくこの実施例に変更を加えることができ
るのは明らかである。
【0082】
【効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば広
い幅を持ったプリントヘッドを簡単に高精度で作成する
ことができる。
い幅を持ったプリントヘッドを簡単に高精度で作成する
ことができる。
【図1】本発明の一実施例のプリントヘッドの外観とそ
の内部で使用されるデコーダを示す図。
の内部で使用されるデコーダを示す図。
【図2】図1に示すプリントヘッドの一部を示す図。
【図3】オリフィスの製造に使用される可撓性のあるテ
ープの上面図。
ープの上面図。
【図4】図3のテープの底面図。
【図5】図1に示すプリントヘッドの断面図。
【図6】図5に占めず断面図の部分拡大図。
【図7】図3のテープの製造工程のある段階のものの底
面図の部分拡大図。
面図の部分拡大図。
【図8】図3のテープの製造工程の別の段階のものの底
面図の部分拡大図。
面図の部分拡大図。
【図9】オリフィス・ホールと加熱抵抗器とのアライン
メントを示す図。
メントを示す図。
【図10】図9中のノズル部材を下から見た図。
【図11】図9中のノズル部材の別の実施例を下から見
た図。
た図。
【図12】完成したプリントヘッドの一実施例をプリン
タに設置した状態を示す図。
タに設置した状態を示す図。
【図13】ノズル部材を形成してその上にシリコン・ダ
イを配置する方法の一例を示す図。
イを配置する方法の一例を示す図。
10:プリントヘッド
12:インク・リザーバ
16:オリフィス・ホール
18:ノズル部材
22、28:導電性トレース
23:シリコン・ダイ
24:マルチプレクサ
25:デコード回路
26:コネクタ
27、78:ヒータ抵抗器
30:PC基板
32:導電性トレース及び接触パッド
34:井戸状部
36、38:スロット
40:ポリマー・テープ
42、56、86a、86b、120:シリコン・ダイ
44:トレース
46:接触パッド
48:底面
50:内側境界線
52:外側境界線
53:下方壁
58:インク小滴
62:支柱
66:フィルタ・スクリーン
74:インク・チャネル
82:接着剤
84:インク・マニフォールド
87:導電性トレース接触パッド
88:インク・チャネル
90:基板
91:共通導体
92:電極
93:導体
94:薄膜抵抗器
98:記録媒体
99:プラテン
100:プラテン回転装置
101:ピンチ・ローラ
102:プリンタ本体
104:テープ
105、124:リール
106:送り穴
108:マスク
112:エキシマ・レーザ
115:精密レンズ
117:クリーニング・ステーション
118:光学アラインメント・ステーション
122:加熱及び加圧ステーション
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ポール・エイチ・マクレランド
アメリカ合衆国オレゴン州モンマウス・
ケーバー・ロード 20225
(56)参考文献 特開 平4−14457(JP,A)
特開 平2−78560(JP,A)
特開 平2−78559(JP,A)
特開 平2−121842(JP,A)
特開 平2−188257(JP,A)
特開 平3−251458(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
B41J 2/045 - 2/055
B41J 2/135
B41J 2/16
Claims (10)
- 【請求項1】以下の(a)から(f)の特徴を有するインクジ
ェット・プリントヘッド: (a) 複数のノズル・セクションと複数の導体セクション
を有する材料ストリップを設ける:前記導体セクション
の各々は前記ノズル・セクションのうちの当該導体セク
ションに対応付けられたものから伸び、前記ストリップ
の前面は記録を行うために記録媒体に面している; (b) 前記ノズル・セクションの各々は前記材料ストリッ
プに形成されたオリフィスのグループを含む; (c) 前記導体セクションの各々は前記材料ストリップの
表面に取り付けられるとともに電気信号を伝達するため
に前記ノズル・セクションのうちの対応付けられたノズ
ル・セクションに通じる第1端を有する複数の導体を含
み、前記導体はプリンタへの接続をとるために、前記ノ
ズル・セクションのうちの対応するものから離れた位置
で終わる第2端を有する; (d) 前記ストリップの裏面に取り付けられた複数の基板
を設ける:前記基板の各々は前記グループの1つに向き
合い、前記基板の各々はある量のインクを前記オリフィ
スのうちの対応付けられたものから射出させるために個
別に付勢可能なインク射出要素を含み、前記導体の前記
第1端は前記基板上の電極に接続される; (e) 前記オリフィスの各々に通じ、また前記基板と前記
オリフィスの間に置かれる流体チャネルを設ける:前記
流体チャネルはインク・リザーバに接続され、前記流体
チャネルはインクが前記オリフィスの近傍へ流れるよう
にする; (f) 前記複数のノズル・セクションはプリントされるべ
き記録媒体の幅の実質的に全体に渡って伸びており、前
記ストリップが位置を固定され前記記録媒体が前記スト
リップに対して移動させられるとき、プリント動作が前
記記録媒体の幅の実質的に全体に渡って行われるように
なっている。 - 【請求項2】前記オリフィスのグループはステップ・ア
ンド・リピート式レーザ融除プロセスを使用して形成さ
れ、 前記材料ストリップの第1部分はマスキング付きのレー
ザ照射にさらされて1つまたは複数のオリフィスのグル
ープを形成し、 次に前記ストリップの第2部分が前記マスキング付きの
レーザ照射にさらされるようにステップ移動させられる
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット・プリ
ントヘッド。 - 【請求項3】前記基板の各々は入来する信号をデコード
して1つまたは複数のインク射出要素を付勢するデコー
ド回路を含み、 前記基板の各々は前記電極の個数よりも多数の個別のイ
ンク射出要素を有することを特徴とする請求項1記載の
インクジェット・プリントヘッド。 - 【請求項4】前記基板の各々は入来信号をデマルチプレ
クスして1つまたは複数の選択されたインク射出要素を
付勢するデマルチプレクサ回路を含み、 前記基板の各々は前記電極の個数よりも多数の個別のイ
ンク射出要素を有することを特徴とする請求項1記載の
インクジェット・プリントヘッド。 - 【請求項5】前記複数の基板は前記基板を前記材料スト
リップ上に形成されたアラインメント目標に対して整列
させることによって前記オリフィスに対して整列させら
れており、 前記アラインメント目標は前記オリフィスを形成するた
めに使用されるものと同じ態様で形成されることを特徴
とする請求項1記載のインクジェット・プリントヘッ
ド。 - 【請求項6】以下の(a)から(d)の特徴を有するインクジ
ェット・プリント装置: (a) ポリマー・フィルムの長手方向にステップ・アンド
・リピード式レーザ融除プロセスを使って形成された繰
り返されるオリフィス・アレイ・パターンを有するプリ
ントヘッドを設ける:前記アレイ・パターン中のオリフ
ィスはインクを射出するためのものである; (b) 前記ポリマー・フィルムはその上に形成された複数
の導電性トレースを有し、前記トレースは電気信号を導
通して、インク射出要素を選択的に付勢し、もって前記
オリフィスのうちの対応するものからある量の前記イン
クを射出せしめる; (c) 前記導電性トレースは前記オリフィス・アレイ・パ
ターンの近傍で終わる第1端と、前記オリフィス・アレ
イ・パターンから遠方で終わってプリンタへの接続を与
えるための第2端を有する; (d) 前記繰り返されるオリフィス・アレイ・パターンは
プリントされるべき記録媒体の幅の実質的に全体に渡っ
て伸びており、前記ポリマー・フィルムが位置を固定さ
れ前記記録媒体が前記ポリマー・フィルムに対して移動
させられるとき、プリント動作が前記記録媒体の幅の実
質的に全体に渡って行われるようになっている。 - 【請求項7】以下の(a)から(f)のステップを設けたイン
クジェット・プリントヘッド形成方法: (a) 材料ストリップに複数のオリフィスのグループを形
成する; (b) 前記材料ストリップ上に複数の導電性トレースを形
成する:前記導電性トレースは前記オリフィスのグルー
プの近傍で終わる第1端とプリンタへの接続を与えるた
めに前記オリフィスのグループから離れた位置で終わる
第2端を有する; (c) 前記オリフィスの各々へ通じる流体チャネルを前記
材料ストリップに形成する:前記流体チャネルはインク
・リザーバへ接続され、前記流体チャネルはインクが前
記オリフィスの近傍へ流れることができるようにする; (d) 複数の基板を前記ストリップに固定する:前記基板
の各々は前記オリフィスの前記複数のグループのうちの
1つのグループに向かい合い、前記基板の各々はインク
射出要素を含み、前記インク射出要素の各々は前記オリ
フィスの1つに対応付けられてある量の前記インクを前
記オリフィスの対応付けられたものから射出せしめる; (e) 前記流体チャネルは前記基板と前記オリフィスの間
に位置するように形成される; (f) 前記導電性トレースの前記第1端を前記基板上の夫
々の電極に接続する。 - 【請求項8】以下の(a)から(d)の特徴を有するインクジ
ェット・プリントヘッド: (a) そこに形成された複数のオリフィスのグループを有
する材料ストリップを設ける:前記ストリップの前面は
プリントを行うために記録媒体に向き合う; (b) 前記ストリップの裏面に取り付けられた複数の基板
を設ける:前記基板の各々は前記複数のオリフィスのグ
ループのうちの1つのグループに向き合い、前記基板の
各々は個別に付勢可能なインク射出要素を含んでいて、
ある量のインクを前記オリフィスのうちのそれに対応す
るオリフィスから射出せしめる; (c) 前記オリフィスの各々に通じまた前記基板と前記オ
リフィスの間に置かれる流体チャネルを設ける:前記流
体チャネルはインク・リザーバと接続し前記流体チャネ
ルはインクが前記オリフィスの近傍へ流れることができ
るようにする; (d) 前記流体チャネルは前記材料ストリップ中に形成さ
れる。 - 【請求項9】以下の(a)から(d)のステップを設けたイン
クジェット・プリントヘッド形成方法: (a) 材料ストリップ中に複数のオリフィスのグループを
形成する; (b) 前記オリフィスの各々に通じる流体チャネルを形成
する:前記流体チャネルはインク・リザーバに接続し、
前記流体チャネルはインクが前記オリフィスの近傍に流
れることができるようにする; (c) 複数の基板を前記ストリップに取り付ける:前記基
板の各々は前記オリフィスの複数のグループのうちの1
つのグループに向き合い、前記基板の各々はインク射出
要素を含み、前記インク射出要素の各々は前記オリフィ
スの1つに対応付けられて、ある量の前記インクを前記
オリフィスのうちの対応付けられているものから射出せ
しめる; (d) 前記流体チャネルは前記基板と前記オリフィスの間
に位置するように形成される。 - 【請求項10】以下の(a)から(d)のステップを設けたイ
ンクジェット・プリントヘッド形成方法: (a) 材料ストリップ中に複数のオリフィスのグループを
形成する; (b) 前記オリフィスの各々に通じる流体チャネルを形成
する:前記流体チャネルはインク・リザーバに接続さ
れ、前記流体チャネルはインクが前記オリフィスの近傍
に流れることができるようにする; (c) 複数の基板を前記ストリップに取り付ける:前記基
板の各々は前記オリフィスの複数のグループのうちの1
つのグループに向き合い、前記基板の各々はインク射出
要素を含み、前記インク射出要素の各々は前記オリフィ
スの1つに対応付けられて、ある量の前記インクが前記
オリフィスのうちの対応するものから射出されるように
する; (d) 前記流体チャネルが前記基板と前記オリフィスの間
に位置するように形成される; ここにおいて、前記オリフィスは、ステップ・アンド・
リピート式レーザ融除プロセスを使用して形成され、マ
スキング手段が前記ストリップ上のオリフィスのパター
ンを定義し、前記ストリップはマスキング付きのレーザ
照射にさらされ、 さらに、前記流体チャネルが、前記ステップ・アンド・
リピート式レーザ融除プロセスを使用して前記ストリッ
プ中に形成される。
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