JPS62134268A - 熱インクジエツト・プリントヘツド - Google Patents

熱インクジエツト・プリントヘツド

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JPS62134268A
JPS62134268A JP29138486A JP29138486A JPS62134268A JP S62134268 A JPS62134268 A JP S62134268A JP 29138486 A JP29138486 A JP 29138486A JP 29138486 A JP29138486 A JP 29138486A JP S62134268 A JPS62134268 A JP S62134268A
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は一般的には熱インクジェット・プリンティング
に関し、特K、新規でかつ改良された熱インクジェット
・プリントヘッドに関する。
〔従来技術とその問題点〕
熱インクジェット・プリンティングは多くの技術文献に
記載されているが、本発明に関連あるこのような文献の
1つはHewlett Packard Journa
l、V□fume 36、Number 5、May1
985である。
熱インクジェット・プリンティングの技術ではインク排
出印刷工程の間に対応する複数の隣接インクだめを加熱
する目的で共通の薄膜基板上に複数個の電気抵抗性素子
を備えることが公知であムこのような構造を用いて、隣
接インクだめは通常、抵抗性素子から出る熱エネルギを
所定量のインクに正しく集中させるために、基板上の障
壁層に空洞として備えられる。また、複数個のインク排
出オリフィスがこれら空洞上に備えられ、印刷工程の間
のインクの出口路となる。
上記型式のプリントヘッドアッセンブリを製造する際の
1つの方法は共通基板に垂直穴をあけて共通インクだめ
から障壁層内の個々のインクだめ空洞に至るインク流路
を与えることであった。しかし、単一の基板に複数個の
穴(垂直円筒チャネル)を作ることは種々の欠点を伴な
う。これらの欠点の1つとして、基板に穴をあけるのに
用いる切先が基板材料にかなりの圧力を与え、この材料
を破壊することがある。他方、レーザドリルを用いる場
合は、レーザビーム加熱の結果として側壁が破壊された
チャネルを残し、基板構造を弱くする。
さらにシリコン基板に複数個の垂直チャネルを形成する
こと自体でプリントヘッド構造が弱くなる。従来のプリ
ントヘッド構造のいくつかの型式では、これらのチャン
ネルはそこから異なった距離に配置された複数個の抵抗
性ヒータ素子へのインク流を与えるのに用いられる。こ
のような構造では、これらの異なったインク流距離でイ
ンク流路に異なった圧力低下が生じる。すなわち、液体
インク流路に沿った圧力低下は流路の距離の3乗に比例
する。このため長いインク流路距離にわたって、大きな
圧力低下が生じ、インクジェットオリフィスからインク
ジェット推進をおこなう時適正な気化が妨げられること
がよく起った。
小径の垂直チャネルを用いてインクをインクだめに供給
する別の欠点は、それらの溝がますます高くなる要求動
作周波数で必要なインク量の要求に適切に応答できない
ことである。
共通の基板に複数個のインク流チャネルを用いるさらに
別の欠点は、それらが導電リードを基板表面上で特別に
ひきまわす必要があることである。
この要求のためにこの特別の経路設定に伴なうコスト増
に加えて、このような特別な経路を収容する表面領域が
必要なので実装密度が低下することになる。
〔発明の目的〕
ヒータ抵抗に供給し、前記の欠点を解消することである
〔発明の概要〕
本発明の一般的な目的は、共通のプリントヘッド基板部
材の貫通穴を用いることνこbt、塚’+上記問題を除
去する新規でかつ改良された熱インクジェット・プリン
トヘッドアッセンブリを提供することである。この新規
なアッセンブリでは、単一の細長溝が基板にカットされ
、基板の上面に形成された抵抗性ヒータ素子と結合した
複数個のインクだめにインク流を与える。これらのヒー
タは上記溝の周囲に沿ってそこから所定の距離をおいて
配置される。導電リードが基板上で各抵抗性ヒータ素子
と外部電気接続の間に備えられる。障壁層およびオリス
イス板部材は全ての抵抗性ヒータ素子を覆い、各抵抗性
ヒータ素子の上部にそれぞれのインクだめを規定構成す
る。
上記溝つき幾何学構造によって共通のプリントヘッド基
板上のヒータ抵抗の実装密度が大きく増大する。実装密
度が増大するというのは、従来の複数穴プリントヘッド
構造では、個々の抵抗素子に対する導電性トレースを穴
のまわりに設定しなければならず、それKよって要求さ
れる基板面積が増大するという事実があったことに一部
起因している。こうして、従来構造に8u毎獄垂直穴の
代りに本発明の細長溝構造を用いることによって、8:
1から10:1の実装密度増加を達成することができる
オリフィス板およびそれに関連した障壁層部材が薄膜基
板上に固定された後、その基板はへラダマニホールド部
材にダイボンドされる。このマニホールド部材はその中
忙細長溝を有し、ヘッダマニホールドの井戸部から基板
穴を通って、障壁層およびオリフィス板部材の個々のイ
ンクだめにインクを通過させる。
本発明の新規な特徴は、共通のインク供給源から薄膜抵
抗構造の単一穴、さらに共通のインク流路を通ってプリ
ントヘッドアッセンブリの複数個のインクだめに同時に
流れるインク流の圧力の制御を改良するところにもある
〔発明の実施例〕
第2図には、その上に金属オリフィス板12を備えた熱
インクジェット・プリンタ用の薄膜抵抗基板10が示さ
れている。オリフィス板12は通常ニッケルでできてお
り、第1図の点線で示されたインク送り穴(細長溝)1
6の端部の周囲に均一に点在した複数個のインク排出穴
(ノズル)14を有している。
第1図について説明する。まず、薄膜抵抗基板10がへ
ラダマニホールド20の上面工字形表面上にマウントさ
れる。ヘッダマニホールド20は、その内部にインク送
り穴22と連絡するインクだめ(図示せず)を備えてい
る。穴22は薄膜抵抗基板10内の細長溝16と整合す
る。ヘッダマニホールド20はさらに、輪郭壁24を備
え、その輪郭壁24は、完全に組立てられたとき、第1
図のプリントヘッドを受容するためインクジェット・プ
リンタカートリッジアッセンブリ(図示せず)の対応す
る輪郭壁と整合する様に形づくられている。
このプリントヘッド構造が完成され、第1図に示された
全ての部分が合体された後、薄膜抵抗板10はヘッダマ
ンホールド20の上面18上に直接配置され、フレキシ
ブルなテープ自動化ボンド(TAB)回路26が薄膜抵
抗基板10の上面のと 導電性トレース次電気接続される。複数個の薄膜導電性
リード28がへラダマニホールド20の輪郭壁24の上
Kかぶせられる。TAI3回路26の内部リード30は
、Gray E 、 Hansonによる、米国出願第
801034号において開示された方法によって薄膜抵
抗基板10上の導電性トレースに熱圧着される。さらに
、オリフィス板12は、Chanetal  による米
国出願第801169号に開示されたオリフィス板・障
壁層製造方法によって薄膜抵抗基板10と整列される。
第3A図および第3B図について説明する。薄膜抵抗基
板10は通常、シリコン基板32を有し、その上にはそ
の表面をパッシベートして絶縁するため二酸化シリコン
でできた薄膜34が堆積されている。複数個のヒータ抵
抗36.38は二酸化シリコン(Sin2)層34の上
面に形成され、通常はアルミニウムタンタルか五酸化タ
ンタルでできており、公知のフォトリングラフィマスク
・エツチング法によって製造される。アルミニウム導体
40はヒータ抵抗36.38と電気接触し、インクジェ
ットプリント動作の間にそこに電気パルスを印加する。
また、これら導体は従来の金属蒸着法を用いてシリコン
層34の上面に前もって堆積されたアルミニウム導体4
0から形成される。
アルミニウム導体40が形成された後5通常、炭化硅素
か窒化硅素でできた表面障壁層(以下炭化硅素層と呼称
する)42が導体40の上面およびヒータ抵抗36.3
8に堆積され、これらの部材をキャビテーション摩耗や
インク腐食から保護する(表面障壁層がないと、インク
腐食がこれらヒータ抵抗の直上のインクだめにある高腐
食性のインクによって生じることになるだろう)。前述
した5iOz層34、抵抗36.38およびアルミニウ
ム導体40とともに炭化硅素層42も、熱インクジェッ
ト半導体処理技術についての当業者にとっては周知の半
導体処理方法を用いて形成される。
それ故、ここでは詳細には説明しない。この半導体処理
工程のさらに詳細については、上記文献、Hewlet
t Packard Journal 、Volume
  36゜Number 5. May 1985を参
照されたい。
ニッケルオリフィス板44は図示のように炭化硅素層4
2上に配置され、水平溝(細長溝)16を介してインク
を受けるためにヒータ抵抗36.38の直上に位置した
インクだめ領域46.48を有している。これらのイン
クだめ46.48は図示のように基板10の上方へ延び
、収束輪郭壁50.52によって画定された出口インク
排出オリフィスに連結する。これらの輪郭壁50.52
は、上記Chan etal  による米国出願第80
1169号に詳細に説明されているように、インクジェ
ット・プリント動作の間のキャビテーション摩耗を減少
させガルピング(gulping )を防ぐように設計
されている。
インクジェット・プリント動作の間に、インクは矢印5
4で示された経路に沿って、また経路56に沿って横方
向に流れ、インク流ボー)58.60.62.64.6
6および68に流入する(第3A図および第3B図の構
造の左側部参照)。同様にして、インクは第3B図の構
造の右側部のインク流ポードア0.72.74.76.
78および80  K入る。共通のインクだめから上記
複数個のインク流ポートにインクを流入させることによ
って、インク送り穴16から36.38のような個々の
ヒータ抵抗に至るインクの圧力低下が等しく、それによ
って、インクジェット・プリント動作の間の適正なイン
ク泡蒸発、射出が保証される。従来技術に対する本発明
のこの特徴の利点は前述した通りである。
〔発明の効果〕
以上詳述した本発明の1実施例から明らかなように、本
発明の実施によって、インク排出オリフィスへのインク
流入圧力が均一化される。そのうえ、オリフィスとイン
クだめの実装密度が高まるので、高品質の印字が行える
。また、共通インクだめとオリフィスとの距離か短くと
れるので高速印字も可能であり、実用に供して有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の1実施例における完全な熱インクジ
ェット・プリントヘッドの分解図である。 第2図は本発明の1実施例において用いられる穴ある抵
抗ダイ(基板)の等胸回である。 部分拡大平面図および断面図である。 10:薄膜抵抗基板;12.44ニオリフイス板;14
:インク排出穴;16:細長溝;18:ヘッダ20の上
面;20:ヘッダマニホールト;22:インク送シ穴;
24:輪郭壁;26:TAB回路;28:薄膜導電性リ
ード;3o:内部リード;32:シリコン基板;34:
2酸化シリコン層、36.38:ヒータ抵抗;4oニア
ルミニユ一ム導体;42:炭化硅素層;46.48:イ
ンクだめ領域;50.52:収束輪郭壁;54.56:
インク流;58.60,62.64.66.68.70
.72.74.76.78.80:イyり流ボート。 出願人 横筒ヒーーレット・バットド株式会社代理人 
弁理士  長 谷 川  次 男IG 1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 つぎの(イ)〜(ハ)を有する熱インクジェット・プリ
    ントヘッド。 (イ)インク送り穴と共通インクだめを有するヘッダに
    マウントされ、前記インク送り穴に整合した細長溝によ
    り前記共通インクだめからインクを受け取る基板。 (ロ)前記基板の上部で対応する複数の導体のそれぞれ
    に接続され、前記細長溝の周辺に配置された複数の抵抗
    性ヒータ素子。 (ハ)前記ヒータ素子と整合した位置で、前記細長溝か
    ら所定のインク流路距離に配置されたインクジェット用
    インクだめを有する前記導体上の障壁層と該障壁層上の
    オリフィス板。
JP61291384A 1985-12-06 1986-12-05 熱インクジエツト・プリントヘツド Expired - Lifetime JPH0773915B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80629485A 1985-12-06 1985-12-06
US806294 1985-12-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62134268A true JPS62134268A (ja) 1987-06-17
JPH0773915B2 JPH0773915B2 (ja) 1995-08-09

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JP61291384A Expired - Lifetime JPH0773915B2 (ja) 1985-12-06 1986-12-05 熱インクジエツト・プリントヘツド

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