JP2000079695A - プリントヘッド - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プリントヘッドサイズを小さくして熱インク
ジェットプリントヘッドの射出インクドロップを縮小す
るため、薄くても丈夫なオリフィス板を製造する。 【構成・作用】 電鋳によって作られた薄い（２５〜４
０μｍ）オリフィス板を、２００℃から２３０℃に維持
しておく。これによって、オリフィス板の熱膨張率がオ
リフィス板を取りつけるシリコンのそれに近づいてプリ
ントヘッド加工中のオリフィス板の歪みが小さくなると
ともに、オリフィス板の硬度も大きくなる。
ジェットプリントヘッドの射出インクドロップを縮小す
るため、薄くても丈夫なオリフィス板を製造する。 【構成・作用】 電鋳によって作られた薄い（２５〜４
０μｍ）オリフィス板を、２００℃から２３０℃に維持
しておく。これによって、オリフィス板の熱膨張率がオ
リフィス板を取りつけるシリコンのそれに近づいてプリ
ントヘッド加工中のオリフィス板の歪みが小さくなると
ともに、オリフィス板の硬度も大きくなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にインクジェッ
ト・プリンタ用のプリントヘッドに関し、より詳細には
より小さな滴重量のインク滴を作成するために寸法を小
さくしたプリントヘッドに関する。
ト・プリンタ用のプリントヘッドに関し、より詳細には
より小さな滴重量のインク滴を作成するために寸法を小
さくしたプリントヘッドに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】インクジェット・プリンタ
は、その上にプリントまたは記号が配置される媒体に近
接して保持されたオリフィス板の複数の小さなオリフィ
スを通って、少量のインクを吐出することによって動作
する。こういったオリフィスは、オリフィス板内で媒体
の特定の位置に関して選択した数のオリフィスからイン
ク滴を吐出する結果として所望の文字または画像の一部
が作成されるような方法で、配置されている。オリフィ
ス板または媒体の位置を制御して動かし、その後インク
滴をまた吐出する結果として、所望の文字または画像の
より多くの部分が作り出される。さらに、様々なカラー
のインクを個々のオリフィスの配置と組み合わせて、オ
リフィスを選択して発射することによって、そのインク
ジェット・プリンタによる多色画像を作成することがで
きる。
は、その上にプリントまたは記号が配置される媒体に近
接して保持されたオリフィス板の複数の小さなオリフィ
スを通って、少量のインクを吐出することによって動作
する。こういったオリフィスは、オリフィス板内で媒体
の特定の位置に関して選択した数のオリフィスからイン
ク滴を吐出する結果として所望の文字または画像の一部
が作成されるような方法で、配置されている。オリフィ
ス板または媒体の位置を制御して動かし、その後インク
滴をまた吐出する結果として、所望の文字または画像の
より多くの部分が作り出される。さらに、様々なカラー
のインクを個々のオリフィスの配置と組み合わせて、オ
リフィスを選択して発射することによって、そのインク
ジェット・プリンタによる多色画像を作成することがで
きる。
【０００３】プリントヘッドからインク滴を吐出するの
に必要な力を作り出すのに、熱、圧電、及び静電機構等
のいくつかの機構がこれまで用いられている。以下の説
明は熱インク吐出機構に関して行うが、本発明は他のイ
ンク吐出機構にも同様に適用できる。
に必要な力を作り出すのに、熱、圧電、及び静電機構等
のいくつかの機構がこれまで用いられている。以下の説
明は熱インク吐出機構に関して行うが、本発明は他のイ
ンク吐出機構にも同様に適用できる。
【０００４】従来技術の熱インクジェット・プリンタに
おいては、インクをインク溶媒の沸点よりも高い温度に
まで急速に加熱して、気相のインク気泡を作り出す結果
として、インク滴が吐出される。このようなインクの急
速な加熱は、通常、個別にアドレスすることができるヒ
ータ抵抗器であるインク噴出器に、通常１から３マイク
ロ秒の間電流パルスを通すことによって行われ、それに
よって発生した熱は、ヒータ抵抗器と関連し、普通、発
射チャンバと呼ばれる包囲された領域内に保持されてい
る少量のインクに結合される。１つのプリントヘッドに
ついて、おそらくは１００個単位の複数のヒータ抵抗
器、及びそれらと関連付けられた発射チャンバが存在
し、プリンタからの指令によって、これらのヒータ抵抗
器のそれぞれを一意にアドレスしてインクを噴出させる
ことができる。ヒータ抵抗器は半導体基板にデポジット
され、この半導体基板上にデポジットされたメタライゼ
ーションを通して外部回路に電気的に接続されている。
さらに、こういったヒータ抵抗器及びメタライゼーショ
ンは、１または複数のパッシベーション層によって化学
的に侵されたり機械的に摩耗することから保護してもよ
い。基本的なプリントヘッドの構造についてのさらなる
説明は、The Hewlett-Packard Journal, August1988, p
p. 28-31におけるRonald Askeland他による"The Second
-Generation Thermal InkJet Structure"に見いだすこ
とができる。従って、それぞれの発射チャンバの壁のう
ちの１つは、この半導体基板（そして通常は１つの発射
抵抗器）からできている。ある普通の具体例において
は、この半導体基板に対向して配置されている、発射チ
ャンバの別の壁は、オリフィス板によって形成されてい
る。一般的に、このオリフィス板のそれぞれのオリフィ
スは、ヒータ抵抗器に対して、インクがオリフィスから
吐出されることができるような態様で配置されている。
インクの気泡は、ヒータ抵抗器において核を形成し膨張
するにつれて、ある体積のインクを押しのけ、それによ
って、同等の体積のインクがオリフィスから押し出さ
れ、媒体上にデポジットされる。その後、気泡はつぶ
れ、押しのけられた体積分のインクが、より大きいイン
ク槽から、発射チャンバの壁のうちの１つにあるインク
供給チャネルを通って補充される。
おいては、インクをインク溶媒の沸点よりも高い温度に
まで急速に加熱して、気相のインク気泡を作り出す結果
として、インク滴が吐出される。このようなインクの急
速な加熱は、通常、個別にアドレスすることができるヒ
ータ抵抗器であるインク噴出器に、通常１から３マイク
ロ秒の間電流パルスを通すことによって行われ、それに
よって発生した熱は、ヒータ抵抗器と関連し、普通、発
射チャンバと呼ばれる包囲された領域内に保持されてい
る少量のインクに結合される。１つのプリントヘッドに
ついて、おそらくは１００個単位の複数のヒータ抵抗
器、及びそれらと関連付けられた発射チャンバが存在
し、プリンタからの指令によって、これらのヒータ抵抗
器のそれぞれを一意にアドレスしてインクを噴出させる
ことができる。ヒータ抵抗器は半導体基板にデポジット
され、この半導体基板上にデポジットされたメタライゼ
ーションを通して外部回路に電気的に接続されている。
さらに、こういったヒータ抵抗器及びメタライゼーショ
ンは、１または複数のパッシベーション層によって化学
的に侵されたり機械的に摩耗することから保護してもよ
い。基本的なプリントヘッドの構造についてのさらなる
説明は、The Hewlett-Packard Journal, August1988, p
p. 28-31におけるRonald Askeland他による"The Second
-Generation Thermal InkJet Structure"に見いだすこ
とができる。従って、それぞれの発射チャンバの壁のう
ちの１つは、この半導体基板（そして通常は１つの発射
抵抗器）からできている。ある普通の具体例において
は、この半導体基板に対向して配置されている、発射チ
ャンバの別の壁は、オリフィス板によって形成されてい
る。一般的に、このオリフィス板のそれぞれのオリフィ
スは、ヒータ抵抗器に対して、インクがオリフィスから
吐出されることができるような態様で配置されている。
インクの気泡は、ヒータ抵抗器において核を形成し膨張
するにつれて、ある体積のインクを押しのけ、それによ
って、同等の体積のインクがオリフィスから押し出さ
れ、媒体上にデポジットされる。その後、気泡はつぶ
れ、押しのけられた体積分のインクが、より大きいイン
ク槽から、発射チャンバの壁のうちの１つにあるインク
供給チャネルを通って補充される。
【０００５】インクジェット・プリンタのユーザが、プ
リンタからのプリント出力、特にカラー出力において、
細部を一層精密に描写するように要求するようになって
きたので、本技術は、このようなより精密な細部を達成
するために、インク滴をより小さくすることに向けられ
てきた。インク滴が小さくなるということは、滴重量が
小さくなり、また滴体積が小さくなるということを意味
する。このように滴重量の小さいインク滴を作成するた
めには、プリントヘッドの構造が小さくなることが必要
である。従って、発射チャンバを小さくし（より少ない
体積のインクを収容する）、発射抵抗器を小さくし、オ
リフィスの孔径を小さくすることが必要である。熱イン
クジェット・プリンタのプリントヘッドでは、オリフィ
ス板は厚さが約４５μｍ以上であることが原則である。
オリフィス板が４５μｍよりも薄いと、取り扱うには弱
すぎて、生産環境においてバラバラに壊れたり、プリン
トヘッドの熱処理によって変形してしまいやすい、とい
う重大な欠点がある。オリフィス板は、従来、マンドレ
ル上にニッケルを電鋳し、次にそのニッケルの上に保護
金属層をメッキすることによって、製造されている。従
来のウエハー取り扱い生産設備では、このように薄いオ
リフィス板だと、製造環境内で処理するために操作する
ことができない。さらに、多数のオリフィス板が１つの
電鋳品として生産されるので、ニッケルの電鋳品上のそ
れぞれのオリフィス板を他のものから分離することは、
金属のオリフィス板の厚さが４５μｍよりも小さい場合
には、生産設備を使っては事実上不可能となる。薄い、
従来技術で生産されるオリフィス板についての生産上の
困難性が仮に解決されたとしても、薄いオリフィス板で
は、プリントヘッドのバリア層上に配置され固着される
ときの応力による変形をあまりにも受けやすい。
リンタからのプリント出力、特にカラー出力において、
細部を一層精密に描写するように要求するようになって
きたので、本技術は、このようなより精密な細部を達成
するために、インク滴をより小さくすることに向けられ
てきた。インク滴が小さくなるということは、滴重量が
小さくなり、また滴体積が小さくなるということを意味
する。このように滴重量の小さいインク滴を作成するた
めには、プリントヘッドの構造が小さくなることが必要
である。従って、発射チャンバを小さくし（より少ない
体積のインクを収容する）、発射抵抗器を小さくし、オ
リフィスの孔径を小さくすることが必要である。熱イン
クジェット・プリンタのプリントヘッドでは、オリフィ
ス板は厚さが約４５μｍ以上であることが原則である。
オリフィス板が４５μｍよりも薄いと、取り扱うには弱
すぎて、生産環境においてバラバラに壊れたり、プリン
トヘッドの熱処理によって変形してしまいやすい、とい
う重大な欠点がある。オリフィス板は、従来、マンドレ
ル上にニッケルを電鋳し、次にそのニッケルの上に保護
金属層をメッキすることによって、製造されている。従
来のウエハー取り扱い生産設備では、このように薄いオ
リフィス板だと、製造環境内で処理するために操作する
ことができない。さらに、多数のオリフィス板が１つの
電鋳品として生産されるので、ニッケルの電鋳品上のそ
れぞれのオリフィス板を他のものから分離することは、
金属のオリフィス板の厚さが４５μｍよりも小さい場合
には、生産設備を使っては事実上不可能となる。薄い、
従来技術で生産されるオリフィス板についての生産上の
困難性が仮に解決されたとしても、薄いオリフィス板で
は、プリントヘッドのバリア層上に配置され固着される
ときの応力による変形をあまりにも受けやすい。
【０００６】従来、熱インクジェット・プリンタのプリ
ントヘッド用のオリフィス板は、一方の側から他方の側
に通じる複数の小さな孔の開いた金属のシートから形成
される。ポリマシートに貫通孔を開けてオリフィス板と
することも多くなっている。金属のオリフィス板の例に
おいては、製造工程は文献に記述されている。例えば、
Gary L. Siewell et al., "The Thinkjet Orifice Plat
e: a Part With ManyFunctions", Hewlett-Packard Jou
rnal, May 1985, pp. 33-37、Ronald A. Askeland et a
l., "The Second-Generation Thermal InkJet Structur
e", Hewlett-Packard Journal, August 1988, pp. 28-3
1、及び米国特許番号第5,167,776号"Thermal InkJet Pr
inthead Orifice Plate and Method of Manufacture"を
参照されたい。
ントヘッド用のオリフィス板は、一方の側から他方の側
に通じる複数の小さな孔の開いた金属のシートから形成
される。ポリマシートに貫通孔を開けてオリフィス板と
することも多くなっている。金属のオリフィス板の例に
おいては、製造工程は文献に記述されている。例えば、
Gary L. Siewell et al., "The Thinkjet Orifice Plat
e: a Part With ManyFunctions", Hewlett-Packard Jou
rnal, May 1985, pp. 33-37、Ronald A. Askeland et a
l., "The Second-Generation Thermal InkJet Structur
e", Hewlett-Packard Journal, August 1988, pp. 28-3
1、及び米国特許番号第5,167,776号"Thermal InkJet Pr
inthead Orifice Plate and Method of Manufacture"を
参照されたい。
【０００７】プリントヘッドの発射チャンバ及びオリフ
ィスの孔径を小型にすると、従来のオリフィス板では、
オリフィス板が厚いことによって必然的に大きくなるヒ
ータ抵抗器によって過熱が起こったり、オリフィスの孔
に微粒子の汚染がたまりやすくなる等の問題が発生する
ので、オリフィス板の厚さを薄くすることが望ましい。
その一方で、オリフィス板は厚さが４５μｍ以上の場合
に最も良好に製造、使用できるので、オリフィス板がこ
の厚さのまたはこれよりも厚くなっているプリントヘッ
ドを製造することが望ましい。滴重量の小さいインク滴
を得るためには、このジレンマを解決する必要がある。
ィスの孔径を小型にすると、従来のオリフィス板では、
オリフィス板が厚いことによって必然的に大きくなるヒ
ータ抵抗器によって過熱が起こったり、オリフィスの孔
に微粒子の汚染がたまりやすくなる等の問題が発生する
ので、オリフィス板の厚さを薄くすることが望ましい。
その一方で、オリフィス板は厚さが４５μｍ以上の場合
に最も良好に製造、使用できるので、オリフィス板がこ
の厚さのまたはこれよりも厚くなっているプリントヘッ
ドを製造することが望ましい。滴重量の小さいインク滴
を得るためには、このジレンマを解決する必要がある。
【０００８】
【要約】インクジェットのプリントカートリッジ用のプ
リントヘッドは、マンドレル上に金属薄膜をデポジット
することによって作成される。次に金属薄膜がマンドレ
ルから取り外され、金属薄膜の物質特性が変化するよう
に、予め定められた温度で、また予め定められた時間だ
け、金属薄膜に熱が加えられる。次に金属薄膜はオリフ
ィス板に適した小部分に切り離される。切り離された金
属板は、バリア材料及び半導体基板と積層され、プリン
トヘッドが形成される。積層されたプリントヘッド構造
は、次にプリントヘッドに熱を加えることによって硬化
される。
リントヘッドは、マンドレル上に金属薄膜をデポジット
することによって作成される。次に金属薄膜がマンドレ
ルから取り外され、金属薄膜の物質特性が変化するよう
に、予め定められた温度で、また予め定められた時間だ
け、金属薄膜に熱が加えられる。次に金属薄膜はオリフ
ィス板に適した小部分に切り離される。切り離された金
属板は、バリア材料及び半導体基板と積層され、プリン
トヘッドが形成される。積層されたプリントヘッド構造
は、次にプリントヘッドに熱を加えることによって硬化
される。
【０００９】
【発明の実施例】典型的なインクジェットのカートリッ
ジを図１に示す。カートリッジ本体部材１０１は供給イ
ンクを収容し、そのインクをインク管路を経由してプリ
ントヘッド１０３に送る。オリフィス１０５を含む複数
のオリフィスがプリントヘッドの外面に見えており、プ
リンタ（図示せず）からの指令で、そこを通ってインク
が選択的に吐出される。このような指令は、柔軟性のあ
るポリマテープ１０９上の、プリントヘッドの半導体基
板上のメタライゼーションと結合した電気接続１０７及
び関連する導電トレース（図示せず）を通じて、プリン
トヘッド１０３に伝達される。インクジェットプリント
カートリッジの好適な一実施例において、プリントヘッ
ドは半導体基板から構成されており、また、基板に配置
された薄膜ヒータ抵抗器、光で形成できるバリア及び接
着層、及びオリフィス１０５によって例示されるような
オリフィス板を完全に貫いてのびる複数のオリフィスを
有する、孔の開いたオリフィス板が含まれる。基板から
柔軟性のあるポリマテープ１０９までは、ビームリード
ボンディングまたは同様の半導体技術によって物理的及
び電気的に接続されており、次に物理的強度を高くして
液体を阻止するためのエポキシ状の材料によって固着さ
れている。ポリマテープ１０９は、3M Corporationから
商業的に入手可能なKapton（登録商標）または光で除去
したり化学的にエッチングして開口部その他所望の形状
を作成することができる同様の材料によって形成されて
いてもよい。テープの一方の側には銅その他の導電トレ
ースがデポジットその他の方法で固着されており、電気
的相互接続１０７がプリンタと接触して基板へと向かう
ことができるようにしている。このテープは、通常は、
図示のようにプリントカートリッジの縁のまわりで曲げ
られ固着されている。
ジを図１に示す。カートリッジ本体部材１０１は供給イ
ンクを収容し、そのインクをインク管路を経由してプリ
ントヘッド１０３に送る。オリフィス１０５を含む複数
のオリフィスがプリントヘッドの外面に見えており、プ
リンタ（図示せず）からの指令で、そこを通ってインク
が選択的に吐出される。このような指令は、柔軟性のあ
るポリマテープ１０９上の、プリントヘッドの半導体基
板上のメタライゼーションと結合した電気接続１０７及
び関連する導電トレース（図示せず）を通じて、プリン
トヘッド１０３に伝達される。インクジェットプリント
カートリッジの好適な一実施例において、プリントヘッ
ドは半導体基板から構成されており、また、基板に配置
された薄膜ヒータ抵抗器、光で形成できるバリア及び接
着層、及びオリフィス１０５によって例示されるような
オリフィス板を完全に貫いてのびる複数のオリフィスを
有する、孔の開いたオリフィス板が含まれる。基板から
柔軟性のあるポリマテープ１０９までは、ビームリード
ボンディングまたは同様の半導体技術によって物理的及
び電気的に接続されており、次に物理的強度を高くして
液体を阻止するためのエポキシ状の材料によって固着さ
れている。ポリマテープ１０９は、3M Corporationから
商業的に入手可能なKapton（登録商標）または光で除去
したり化学的にエッチングして開口部その他所望の形状
を作成することができる同様の材料によって形成されて
いてもよい。テープの一方の側には銅その他の導電トレ
ースがデポジットその他の方法で固着されており、電気
的相互接続１０７がプリンタと接触して基板へと向かう
ことができるようにしている。このテープは、通常は、
図示のようにプリントカートリッジの縁のまわりで曲げ
られ固着されている。
【００１０】このプリントヘッドの図１のＡ−Ａ線部分
断面図を図２に示す。カートリッジ１０１の本体２０１
の一部が、圧力がかかると接着力を生じる接着剤によっ
てプリントヘッドに固定されているところが示されてい
る。好適な実施例において、インクは通常のインクのプ
レナム２０５を通り、プリントヘッドの基板２０７内の
スロット２０６を通ってプリントヘッドに供給される
（または、インクを基板の側面に沿って供給してもよ
い）。ヒータ抵抗器及びそれらに対応付けられたオリフ
ィスが、インクのプレナムからのインクの入口の近く
に、本質的には平行な２行になるように、従来技術の方
法で配置されている。ヒータ抵抗器及びオリフィスは、
これらの行同士で互い違いになる構成で配置される場合
が多く、好適な実施例においては、ヒータ抵抗器は、図
２のヒータ抵抗器２０９、２１１によって例示されるよ
うに、基板２０７のスロット２０６の対向する両側に配
置されている。
断面図を図２に示す。カートリッジ１０１の本体２０１
の一部が、圧力がかかると接着力を生じる接着剤によっ
てプリントヘッドに固定されているところが示されてい
る。好適な実施例において、インクは通常のインクのプ
レナム２０５を通り、プリントヘッドの基板２０７内の
スロット２０６を通ってプリントヘッドに供給される
（または、インクを基板の側面に沿って供給してもよ
い）。ヒータ抵抗器及びそれらに対応付けられたオリフ
ィスが、インクのプレナムからのインクの入口の近く
に、本質的には平行な２行になるように、従来技術の方
法で配置されている。ヒータ抵抗器及びオリフィスは、
これらの行同士で互い違いになる構成で配置される場合
が多く、好適な実施例においては、ヒータ抵抗器は、図
２のヒータ抵抗器２０９、２１１によって例示されるよ
うに、基板２０７のスロット２０６の対向する両側に配
置されている。
【００１１】従来技術のオリフィス板２０３は、すべて
このオリフィス板をそのようにしたい形状とは相補的な
形である適当な寸法及び適当な抜き勾配(draft angle)
の付いた、隔離のための形状を有するマンドレル上に、
ニッケルを電鋳することによって作成される。予め定め
られた時間が経過し、ある厚さのニッケルがデポジット
された後、出来上がったニッケルの薄膜が取り外され、
次の使用のために処理される。次に、ニッケルのオリフ
ィス板を、腐食に耐えるように、金、パラジウム、また
はロジウム等の貴金属で被覆する。オリフィス板は、組
み立てた後、バリア層２１３の設けられた半導体基板２
０７に固定される。マンドレル上にニッケルを電鋳する
ことによって作り出されたオリフィスは、オリフィス板
２０３の外面から、オリフィス板の材料を貫いて、イン
ク発射チャンバの壁の１つを形成している内面へと延び
る。オリフィスは、通常、ヒータ抵抗器の真上に整列さ
れ、ずれによってもたらされる飛翔経路の誤差がない状
態でインクがオリフィスから吐出されるようにしてい
る。
このオリフィス板をそのようにしたい形状とは相補的な
形である適当な寸法及び適当な抜き勾配(draft angle)
の付いた、隔離のための形状を有するマンドレル上に、
ニッケルを電鋳することによって作成される。予め定め
られた時間が経過し、ある厚さのニッケルがデポジット
された後、出来上がったニッケルの薄膜が取り外され、
次の使用のために処理される。次に、ニッケルのオリフ
ィス板を、腐食に耐えるように、金、パラジウム、また
はロジウム等の貴金属で被覆する。オリフィス板は、組
み立てた後、バリア層２１３の設けられた半導体基板２
０７に固定される。マンドレル上にニッケルを電鋳する
ことによって作り出されたオリフィスは、オリフィス板
２０３の外面から、オリフィス板の材料を貫いて、イン
ク発射チャンバの壁の１つを形成している内面へと延び
る。オリフィスは、通常、ヒータ抵抗器の真上に整列さ
れ、ずれによってもたらされる飛翔経路の誤差がない状
態でインクがオリフィスから吐出されるようにしてい
る。
【００１２】基板２０７及びオリフィス板２０３は、前
述のとおりバリア層材料２１３によって一つに固着され
る。好適な実施例において、バリア層材料２１３は、発
射チャンバ２１５、２１７がヒータ抵抗器のまわりの領
域に作り出されるような形態の編成で基板２０７上に配
置される。バリア層材料はまた、インクがバリア材料内
の１つまたは複数のインク供給チャネルによって発射チ
ャンバ２１５、２１７に個別に供給されるような形態と
されている。プリンタからのコマンドによって、ヒータ
抵抗器２０９または２１１が急速に加熱されて、インク
滴が選択的に噴出される。従って、一方の面にバリア層
が固定された基板は、各オリフィスが基板の各ヒータ抵
抗器と整列するように、オリフィス板に関して位置決め
されている。
述のとおりバリア層材料２１３によって一つに固着され
る。好適な実施例において、バリア層材料２１３は、発
射チャンバ２１５、２１７がヒータ抵抗器のまわりの領
域に作り出されるような形態の編成で基板２０７上に配
置される。バリア層材料はまた、インクがバリア材料内
の１つまたは複数のインク供給チャネルによって発射チ
ャンバ２１５、２１７に個別に供給されるような形態と
されている。プリンタからのコマンドによって、ヒータ
抵抗器２０９または２１１が急速に加熱されて、インク
滴が選択的に噴出される。従って、一方の面にバリア層
が固定された基板は、各オリフィスが基板の各ヒータ抵
抗器と整列するように、オリフィス板に関して位置決め
されている。
【００１３】好適な実施例におけるバリア層２１３は、
たとえばParad（登録商標）、Vacrel（登録商標）、あ
るいは他の、ネガ特性をもっていて、感光性であり、多
成分の、光または同様の電磁放射線に露光することによ
って重合する、ポリマの乾燥した薄膜である材料のよう
な、光で形状を作ることのできる材料を利用している。
このタイプの材料は、米国デラウェア州ウィルミントン
市のE. I. DuPont deNemoirs Companyから入手可能であ
る。バリア層は、選択された材料に適した十分な圧力及
び熱を与えて、まず一面に広がった層として基板２０７
上に塗布される。次に、このフォトリソグラフ層がネガ
のマスクを通して紫外線に露光され、バリア層材料が重
合する。露光されたバリア層は、次に、現像剤の溶剤を
用いた化学的洗浄を受け、バリア層のうちで露光されて
いない領域が化学作用によって除去される。バリア層の
残った領域によって、それぞれのヒータ抵抗器のまわり
のそれぞれのインク発射チャンバの側壁が形成される。
また、バリア層の残った領域により、インク発射チャン
バからインクの供給源（図２に示すようにスロットを通
ってインクのプレナム２０５等）に通じるインク供給チ
ャネルの壁も形成される。こういったインク供給チャネ
ルによって、インク発射チャンバのインクでの初期充填
ができ、チャンバからインクが吐出される毎にその後発
射チャンバが連続して補充される。
たとえばParad（登録商標）、Vacrel（登録商標）、あ
るいは他の、ネガ特性をもっていて、感光性であり、多
成分の、光または同様の電磁放射線に露光することによ
って重合する、ポリマの乾燥した薄膜である材料のよう
な、光で形状を作ることのできる材料を利用している。
このタイプの材料は、米国デラウェア州ウィルミントン
市のE. I. DuPont deNemoirs Companyから入手可能であ
る。バリア層は、選択された材料に適した十分な圧力及
び熱を与えて、まず一面に広がった層として基板２０７
上に塗布される。次に、このフォトリソグラフ層がネガ
のマスクを通して紫外線に露光され、バリア層材料が重
合する。露光されたバリア層は、次に、現像剤の溶剤を
用いた化学的洗浄を受け、バリア層のうちで露光されて
いない領域が化学作用によって除去される。バリア層の
残った領域によって、それぞれのヒータ抵抗器のまわり
のそれぞれのインク発射チャンバの側壁が形成される。
また、バリア層の残った領域により、インク発射チャン
バからインクの供給源（図２に示すようにスロットを通
ってインクのプレナム２０５等）に通じるインク供給チ
ャネルの壁も形成される。こういったインク供給チャネ
ルによって、インク発射チャンバのインクでの初期充填
ができ、チャンバからインクが吐出される毎にその後発
射チャンバが連続して補充される。
【００１４】従来技術のオリフィス板は長さが約８ｍｍ
で幅が約７ｍｍであるが、これは１辺の寸法が１２．７
ｃｍ（５インチ）である正方形の薄膜の電鋳品として製
造され、次に、半導体産業によって開拓された従来技術
を用いてそれぞれのプリントヘッドを電鋳品から剪断す
ることによって、電鋳品から分離される。ニッケルは安
価で電鋳が容易であり、また入り組んだ形状に電鋳する
ことができるため、プリントヘッド用として一般に好ま
れる金属である。具体的には、マンドレルの小部分を電
気的に絶縁し、それによって、改良ワット型混合アニオ
ン浴において、もしこのような処置を取っていなければ
導電性カソード電極となっていたはずであるこれらの小
部分上にニッケルがデポジットすることを防止すること
によって、ニッケルのオリフィス板に小さな孔をうまく
作り出すことができる。従来技術によれば、ステンレス
鋼のマンドレルにまず乾燥した薄膜のポジ型フォトレジ
ストが積層される。次にこのフォトレジストがマスクを
通して紫外線に露光され、それによって、フォトレジス
トを現像した後、オリフィスその他オリフィス板におい
て所望される構造に対応するパッド、ピラー、及び堤防
等の隔離用の形状が作り出される。メッキ浴の温度及び
濃度、メッキ電流に用いるＤＣ電流の大きさ、及び所望
のオリフィス板の厚さ、に関係する予め定められた時間
が経過すると、マンドレル及び新しく形成されたオリフ
ィス板の電鋳品がメッキ浴から取り出されて冷却される
ようにし、そしてオリフィス板の電鋳品がマンドレルか
ら剥離される。ステンレス鋼は酸化物で被覆しているの
で、メッキした金属はステンレス鋼には弱い力で接着し
ているに過ぎず、電鋳された金属のオリフィス板である
電鋳品は、損傷することなく容易に取り外すことができ
る。オリフィス板の電鋳品は、次に個々のオリフィス板
に切断される。ＨＰ５１６４９Ａのインクジェットのプ
リントカートリッジ（本願出願人によって商業的に供給
されている）において用いられているもの等の典型的な
オリフィス板については、オリフィス板は通常厚さが５
１μｍであり、オリフィスの孔径が３５μｍであって、
生成するインク滴の滴重量が５０ｎｇ（ナノグラム）で
ある。ＨＰ５１６４１Ａのインクジェットのプリントカ
ートリッジ（これもまた本願出願人から商業的に入手可
能である）において用いられている他の典型的なオリフ
ィス板は、厚さが５１μｍでオリフィスの孔径が２７μ
ｍであって作成するインク滴の滴重量が３２ｎｇであ
る。
で幅が約７ｍｍであるが、これは１辺の寸法が１２．７
ｃｍ（５インチ）である正方形の薄膜の電鋳品として製
造され、次に、半導体産業によって開拓された従来技術
を用いてそれぞれのプリントヘッドを電鋳品から剪断す
ることによって、電鋳品から分離される。ニッケルは安
価で電鋳が容易であり、また入り組んだ形状に電鋳する
ことができるため、プリントヘッド用として一般に好ま
れる金属である。具体的には、マンドレルの小部分を電
気的に絶縁し、それによって、改良ワット型混合アニオ
ン浴において、もしこのような処置を取っていなければ
導電性カソード電極となっていたはずであるこれらの小
部分上にニッケルがデポジットすることを防止すること
によって、ニッケルのオリフィス板に小さな孔をうまく
作り出すことができる。従来技術によれば、ステンレス
鋼のマンドレルにまず乾燥した薄膜のポジ型フォトレジ
ストが積層される。次にこのフォトレジストがマスクを
通して紫外線に露光され、それによって、フォトレジス
トを現像した後、オリフィスその他オリフィス板におい
て所望される構造に対応するパッド、ピラー、及び堤防
等の隔離用の形状が作り出される。メッキ浴の温度及び
濃度、メッキ電流に用いるＤＣ電流の大きさ、及び所望
のオリフィス板の厚さ、に関係する予め定められた時間
が経過すると、マンドレル及び新しく形成されたオリフ
ィス板の電鋳品がメッキ浴から取り出されて冷却される
ようにし、そしてオリフィス板の電鋳品がマンドレルか
ら剥離される。ステンレス鋼は酸化物で被覆しているの
で、メッキした金属はステンレス鋼には弱い力で接着し
ているに過ぎず、電鋳された金属のオリフィス板である
電鋳品は、損傷することなく容易に取り外すことができ
る。オリフィス板の電鋳品は、次に個々のオリフィス板
に切断される。ＨＰ５１６４９Ａのインクジェットのプ
リントカートリッジ（本願出願人によって商業的に供給
されている）において用いられているもの等の典型的な
オリフィス板については、オリフィス板は通常厚さが５
１μｍであり、オリフィスの孔径が３５μｍであって、
生成するインク滴の滴重量が５０ｎｇ（ナノグラム）で
ある。ＨＰ５１６４１Ａのインクジェットのプリントカ
ートリッジ（これもまた本願出願人から商業的に入手可
能である）において用いられている他の典型的なオリフ
ィス板は、厚さが５１μｍでオリフィスの孔径が２７μ
ｍであって作成するインク滴の滴重量が３２ｎｇであ
る。
【００１５】前述の工程は、厚さが４５μｍよりも小さ
いオリフィス板について用いる場合には、生産環境にお
ける過酷な取り扱いに耐えられるオリフィス板を生産す
ることはできず、また最終製品であるプリントカートリ
ッジにおいて、オリフィス板が薄いことによる様々な機
械的ひずみのために、プリントした滴の位置に誤差が生
ずる、等の問題が生じる。しかし、解像度をより精密に
してプリント品質を改良するという要求を満たすため
に、滴重量が１０ｎｇであるインク滴を打ち出すことが
できるプリントヘッドが開発された。本発明の好適な実
施例において、厚さが２５μｍから４０μｍの間、好ま
しくは２８μｍ、であるオリフィス板が作り出された。
好適な実施例のオリフィスの孔径は１８μｍ±２μｍで
ある。
いオリフィス板について用いる場合には、生産環境にお
ける過酷な取り扱いに耐えられるオリフィス板を生産す
ることはできず、また最終製品であるプリントカートリ
ッジにおいて、オリフィス板が薄いことによる様々な機
械的ひずみのために、プリントした滴の位置に誤差が生
ずる、等の問題が生じる。しかし、解像度をより精密に
してプリント品質を改良するという要求を満たすため
に、滴重量が１０ｎｇであるインク滴を打ち出すことが
できるプリントヘッドが開発された。本発明の好適な実
施例において、厚さが２５μｍから４０μｍの間、好ま
しくは２８μｍ、であるオリフィス板が作り出された。
好適な実施例のオリフィスの孔径は１８μｍ±２μｍで
ある。
【００１６】このような薄いオリフィス板を実現し、生
産環境において実用的に作成できるようにするために、
図３に示すように、オリフィス板製造工程に、長時間に
わたる(extended)熱処理及び穏やかな焼結(soft sinter
ing)のステップが含まれている。好適な実施例におい
て、ステップ３０１で、ニッケルのオリフィス板の電鋳
品が従来技術の工程を用いて電鋳されるが、金属のデポ
ジットは、オリフィス板の公称厚さが２８μｍになった
時点で停止される。この薄い電鋳品は、次に熱処理／穏
やかな焼結のステップ３０３に委ねられる。これについ
ては、本明細書で後述する。熱処理ステップに続いて、
前述のように、ステップ３０５で電鋳品は個々のオリフ
ィス板に剪断され、ステップ３０７でプリントヘッドの
バリア層に取り付けられる。バリア層を硬化して半導体
基板及びオリフィス板をプリントヘッドを備えた積層構
造に固着するために、熱硬化ステップ３０９が利用され
る。１５分までの間、熱（約２００℃）及び圧力（５０
から２５０ｐｓｉ．の間）を加えて、オリフィス板をバ
リア層に取り付ける。１９９６年１０月１日にGaroldRa
dke他によって出願された米国特許出願番号第08/742,11
8号において開示されているもの等の接着促進剤を用い
て、オリフィス板とバリア層の間の接合を増進してもよ
い。次に、均熱処理(thermal soak)を約２２０℃にて約
３０分間行い、ポリマの最終準備及び接合剤の硬化が行
われる。熱硬化ステップに続いて、完成したプリントヘ
ッドがインクジェットのプリントカートリッジに組み込
まれる。
産環境において実用的に作成できるようにするために、
図３に示すように、オリフィス板製造工程に、長時間に
わたる(extended)熱処理及び穏やかな焼結(soft sinter
ing)のステップが含まれている。好適な実施例におい
て、ステップ３０１で、ニッケルのオリフィス板の電鋳
品が従来技術の工程を用いて電鋳されるが、金属のデポ
ジットは、オリフィス板の公称厚さが２８μｍになった
時点で停止される。この薄い電鋳品は、次に熱処理／穏
やかな焼結のステップ３０３に委ねられる。これについ
ては、本明細書で後述する。熱処理ステップに続いて、
前述のように、ステップ３０５で電鋳品は個々のオリフ
ィス板に剪断され、ステップ３０７でプリントヘッドの
バリア層に取り付けられる。バリア層を硬化して半導体
基板及びオリフィス板をプリントヘッドを備えた積層構
造に固着するために、熱硬化ステップ３０９が利用され
る。１５分までの間、熱（約２００℃）及び圧力（５０
から２５０ｐｓｉ．の間）を加えて、オリフィス板をバ
リア層に取り付ける。１９９６年１０月１日にGaroldRa
dke他によって出願された米国特許出願番号第08/742,11
8号において開示されているもの等の接着促進剤を用い
て、オリフィス板とバリア層の間の接合を増進してもよ
い。次に、均熱処理(thermal soak)を約２２０℃にて約
３０分間行い、ポリマの最終準備及び接合剤の硬化が行
われる。熱硬化ステップに続いて、完成したプリントヘ
ッドがインクジェットのプリントカートリッジに組み込
まれる。
【００１７】サンドイッチ状の半導体基板、バリア層、
及びオリフィス板を、熱及び圧力の下で組み立てて熱硬
化させているので、またこのサンドイッチ状のものの構
成要素間で熱膨張率が食い違うという事実に鑑みて、こ
のアセンブリは冷却するにつれて残留応力を持つように
なる。こういった応力の結果、しばしば、オリフィス板
がひずんだり、オリフィス板、バリア層材料、及び基板
が剥離したりする。オリフィス板が薄くなるほどひずみ
は大きくなり、それによってドットの配置やプリント品
質全体に深刻な問題が生じる。
及びオリフィス板を、熱及び圧力の下で組み立てて熱硬
化させているので、またこのサンドイッチ状のものの構
成要素間で熱膨張率が食い違うという事実に鑑みて、こ
のアセンブリは冷却するにつれて残留応力を持つように
なる。こういった応力の結果、しばしば、オリフィス板
がひずんだり、オリフィス板、バリア層材料、及び基板
が剥離したりする。オリフィス板が薄くなるほどひずみ
は大きくなり、それによってドットの配置やプリント品
質全体に深刻な問題が生じる。
【００１８】オリフィス板のシートの挙動は、温度及び
時間の変化に対して、３つの別個の領域がある。第１の
領域は周囲温度から約２００℃まであり、ここでは、オ
リフィス板の収縮量は温度に対してほとんど直線状にな
る。２００℃から２３０℃の第２の領域では、硬度が増
大してオリフィス板の深刻な脆化が起こる。２３０℃よ
りも上の第３の領域では、収縮対温度の勾配は再び変化
し、硬度が温度の上昇につれて急速に減少して、材料を
アニールしている場合に予想されるようなものとなる。
時間の変化に対して、３つの別個の領域がある。第１の
領域は周囲温度から約２００℃まであり、ここでは、オ
リフィス板の収縮量は温度に対してほとんど直線状にな
る。２００℃から２３０℃の第２の領域では、硬度が増
大してオリフィス板の深刻な脆化が起こる。２３０℃よ
りも上の第３の領域では、収縮対温度の勾配は再び変化
し、硬度が温度の上昇につれて急速に減少して、材料を
アニールしている場合に予想されるようなものとなる。
【００１９】第１の領域（２００℃まで）において、電
気メッキの間にニッケルが捕らえ及び／または融かし込
んでいた様々な化合物が、電鋳品から放出される。Ｘ線
結晶学から、この温度範囲においては粒子の成長はほと
んど起こらないということが確認されている。第２の領
域においては、材料は焼結しているように思われる。２
００℃において残っている材料の硬度の低下がもっと続
くので、おそらくアニールもいくぶん起こっている。こ
の挙動の説明としてあり得るものの１つは、粒子の成長
と結びついたアニール中のオリフィス板の高密度化が起
こっているというものである。オリフィス板がアニール
されるにつれて、密度は増大する。密度が増大すると、
その結果最初は硬度が増大するが粒子の大きさは一定の
ままである。しかし、粒子の成長が起こると、粒子の境
界によって転位(dislocation)が捕らえられる可能性が
低減し、従って硬度が低減する。２３０℃よりも上で
は、脆化は依然として検査した時間及び温度において問
題ではあるが、材料ははっきりとアニールしている。３
００℃以上の温度においては、オリフィス板の変色が観
察される。
気メッキの間にニッケルが捕らえ及び／または融かし込
んでいた様々な化合物が、電鋳品から放出される。Ｘ線
結晶学から、この温度範囲においては粒子の成長はほと
んど起こらないということが確認されている。第２の領
域においては、材料は焼結しているように思われる。２
００℃において残っている材料の硬度の低下がもっと続
くので、おそらくアニールもいくぶん起こっている。こ
の挙動の説明としてあり得るものの１つは、粒子の成長
と結びついたアニール中のオリフィス板の高密度化が起
こっているというものである。オリフィス板がアニール
されるにつれて、密度は増大する。密度が増大すると、
その結果最初は硬度が増大するが粒子の大きさは一定の
ままである。しかし、粒子の成長が起こると、粒子の境
界によって転位(dislocation)が捕らえられる可能性が
低減し、従って硬度が低減する。２３０℃よりも上で
は、脆化は依然として検査した時間及び温度において問
題ではあるが、材料ははっきりとアニールしている。３
００℃以上の温度においては、オリフィス板の変色が観
察される。
【００２０】好適な実施例において、オリフィス板の電
鋳品上には基準点が配置される。ニッケルのオリフィス
の電鋳品の収縮は、熱処理の前後の基準点間の距離を測
定することによって測定された。種々の熱処理温度につ
いての収縮の大きさを図４にグラフで示す。さらに、こ
ういったオリフィス板の電鋳品をヌープ硬度(Knoop har
dness)について検査した。種々の熱処理温度の結果生じ
る硬度の変化を、図５にグラフで示す。熱処理後の熱膨
張の直線性及び大きさの改良を図６に示す。図６におい
て、曲線６０１は、ニッケルのオリフィス板を５℃／分
の傾斜で２５０℃まで加熱した場合の、熱処理していな
いオリフィス板の熱膨張を示す。曲線６０２は、同じ５
℃／分の傾斜を用いた、熱処理後のニッケルのオリフィ
ス板の熱膨張を示す。明らかに、曲線６０２は非直線状
の挙動を示しておらず、熱膨張率を計算すると、純ニッ
ケルのそれ（１３μｍ／ｍ・℃）と非常に近い。従っ
て、ニッケルのオリフィス板を熱処理（アニール）する
と、その熱膨張率の半導体基板の熱膨張率との食い違い
（シリコンの熱膨張率は〜３．０μｍ／ｍ・℃である）
が小さくなり、その結果、オリフィス板を取り付けた後
のひずみが低減する。熱膨張率の低減のメカニズムは、
ニッケルのオリフィス板の結晶構造中に部分的に再結晶
が生じて内部応力が緩和されるためである、というのが
最もありそうに思われる。
鋳品上には基準点が配置される。ニッケルのオリフィス
の電鋳品の収縮は、熱処理の前後の基準点間の距離を測
定することによって測定された。種々の熱処理温度につ
いての収縮の大きさを図４にグラフで示す。さらに、こ
ういったオリフィス板の電鋳品をヌープ硬度(Knoop har
dness)について検査した。種々の熱処理温度の結果生じ
る硬度の変化を、図５にグラフで示す。熱処理後の熱膨
張の直線性及び大きさの改良を図６に示す。図６におい
て、曲線６０１は、ニッケルのオリフィス板を５℃／分
の傾斜で２５０℃まで加熱した場合の、熱処理していな
いオリフィス板の熱膨張を示す。曲線６０２は、同じ５
℃／分の傾斜を用いた、熱処理後のニッケルのオリフィ
ス板の熱膨張を示す。明らかに、曲線６０２は非直線状
の挙動を示しておらず、熱膨張率を計算すると、純ニッ
ケルのそれ（１３μｍ／ｍ・℃）と非常に近い。従っ
て、ニッケルのオリフィス板を熱処理（アニール）する
と、その熱膨張率の半導体基板の熱膨張率との食い違い
（シリコンの熱膨張率は〜３．０μｍ／ｍ・℃である）
が小さくなり、その結果、オリフィス板を取り付けた後
のひずみが低減する。熱膨張率の低減のメカニズムは、
ニッケルのオリフィス板の結晶構造中に部分的に再結晶
が生じて内部応力が緩和されるためである、というのが
最もありそうに思われる。
【００２１】均熱処理及び穏やかな焼結のステップを含
む工程をよりよく理解するために、Ｘ線回折を用いて、
様々な温度における空気中でのアニールの間のニッケル
のオリフィス板に起こる微細構造の変化を調べた。検査
したサンプルは、各辺が１．５μｍのパラジウムで電気
メッキされたニッケルの電鋳品からなる、切り離し後の
オリフィス板であった。分析したサンプルには、空気中
で３０分間２００℃、３００℃、４００℃及び５００℃
でアニールしたオリフィス板に加えて、均熱処理してい
ないオリフィス板も含まれていた。
む工程をよりよく理解するために、Ｘ線回折を用いて、
様々な温度における空気中でのアニールの間のニッケル
のオリフィス板に起こる微細構造の変化を調べた。検査
したサンプルは、各辺が１．５μｍのパラジウムで電気
メッキされたニッケルの電鋳品からなる、切り離し後の
オリフィス板であった。分析したサンプルには、空気中
で３０分間２００℃、３００℃、４００℃及び５００℃
でアニールしたオリフィス板に加えて、均熱処理してい
ないオリフィス板も含まれていた。
【００２２】各サンプルは、「ゼロ・バックグラウンド
(zero background)」（回折なし）の単結晶シリコン基
板上に配置され、３８〜１０５度（２θ）からのＣｕ−
Ｋα放射線を用いた自動回折計でデータを取った。受け
取ったそのままのオリフィス、及び２００℃、４００
℃、５００℃でアニールしたオリフィス板からのＸ線回
折データは、すべての予想される面心立方ニッケル（ｆ
ｃｃ−Ｎｉ）及びｆｃｃ−パラジウムの反射がすべての
サンプルについて観察された、ということを示してい
る。ブラッグの法則を用い、ｆｃｃ材料を仮定して、観
察される反射と関連する格子のパラメータが計算され
た。観察された格子のパラメータは、Cullityがｆｃｃ
−Ｎｉ及びＰｄについて示したもの（それぞれ３．５２
３９Å及び３．８９０８Å）と近い。図７に示すよう
に、Scherrerの公式を用いて、ニッケル（曲線７０１）
のオリフィス板及びパラジウム（曲線７０２）のメッキ
について、それぞれの温度における粒子サイズの推定値
を出すことができる。粒子サイズは、アニール温度が２
００℃よりも高くなるまでは顕著には変化しない。電気
メッキした粒子サイズは、アニール前には、ニッケルに
ついてもパラジウムについても、約２００Åと推定され
る。従って、パラジウムの保護層でメッキされた電鋳し
たニッケルのオリフィス板は、粒子サイズが約２００Å
であるｆｃｃ−Ｎｉ及びｆｃｃ−Ｐｄからなっている。
アニール温度が２００℃よりも低い場合には、オリフィ
ス板には重大な微細構造の変化はもたらされないが、お
そらく電鋳した部分の高密度化のために、硬度が増大す
る。３００℃よりも上の温度でのアニールもまた、Ｎｉ
／Ｐｄ固溶体が形成されておそらく利用できる金属のう
ちの１つまたは両方の酸化のためであるオリフィスの変
色をもたらすことがありそうである。好適な実施例にお
いて、１５分よりも長く、好ましくは３０分間続く２２
０℃でのオリフィス板の電鋳品のアニール熱処理ステッ
プによって、硬度及び剛性が増大したオリフィス板の電
鋳品が生じ、それによって、厚さが２５μｍから４０μ
ｍの間のオリフィス板の製造が可能になる。好適な実施
例において、オリフィス板は、公称の厚さが２８μｍで
製造される。さらに、このようなアニールステップを経
たオリフィス板は、オリフィス板をバリア材料に固定し
次に積層したプリントヘッドを硬化する結果生じるひず
みが低減される。
(zero background)」（回折なし）の単結晶シリコン基
板上に配置され、３８〜１０５度（２θ）からのＣｕ−
Ｋα放射線を用いた自動回折計でデータを取った。受け
取ったそのままのオリフィス、及び２００℃、４００
℃、５００℃でアニールしたオリフィス板からのＸ線回
折データは、すべての予想される面心立方ニッケル（ｆ
ｃｃ−Ｎｉ）及びｆｃｃ−パラジウムの反射がすべての
サンプルについて観察された、ということを示してい
る。ブラッグの法則を用い、ｆｃｃ材料を仮定して、観
察される反射と関連する格子のパラメータが計算され
た。観察された格子のパラメータは、Cullityがｆｃｃ
−Ｎｉ及びＰｄについて示したもの（それぞれ３．５２
３９Å及び３．８９０８Å）と近い。図７に示すよう
に、Scherrerの公式を用いて、ニッケル（曲線７０１）
のオリフィス板及びパラジウム（曲線７０２）のメッキ
について、それぞれの温度における粒子サイズの推定値
を出すことができる。粒子サイズは、アニール温度が２
００℃よりも高くなるまでは顕著には変化しない。電気
メッキした粒子サイズは、アニール前には、ニッケルに
ついてもパラジウムについても、約２００Åと推定され
る。従って、パラジウムの保護層でメッキされた電鋳し
たニッケルのオリフィス板は、粒子サイズが約２００Å
であるｆｃｃ−Ｎｉ及びｆｃｃ−Ｐｄからなっている。
アニール温度が２００℃よりも低い場合には、オリフィ
ス板には重大な微細構造の変化はもたらされないが、お
そらく電鋳した部分の高密度化のために、硬度が増大す
る。３００℃よりも上の温度でのアニールもまた、Ｎｉ
／Ｐｄ固溶体が形成されておそらく利用できる金属のう
ちの１つまたは両方の酸化のためであるオリフィスの変
色をもたらすことがありそうである。好適な実施例にお
いて、１５分よりも長く、好ましくは３０分間続く２２
０℃でのオリフィス板の電鋳品のアニール熱処理ステッ
プによって、硬度及び剛性が増大したオリフィス板の電
鋳品が生じ、それによって、厚さが２５μｍから４０μ
ｍの間のオリフィス板の製造が可能になる。好適な実施
例において、オリフィス板は、公称の厚さが２８μｍで
製造される。さらに、このようなアニールステップを経
たオリフィス板は、オリフィス板をバリア材料に固定し
次に積層したプリントヘッドを硬化する結果生じるひず
みが低減される。
【００２３】好適な実施例においては、以前から公知の
設計と比較して、プリントヘッドの多くの要素の寸法が
かなり小さくなり、小さなインク滴を用いることによっ
て高品質のインクプリントがなされる。図２に示す孔径
Ｈ＝１８μｍ（±２μｍ）のオリフィスから噴出される
公称インク滴重量は、約１０ｎｇである。１５ＫＨｚの
作動周波数をサポートするインク発射チャンバの補充速
度を達成するために、２つのインク供給チャネルが用い
られて、余分な冗長インク補充能力を提供する。オリフ
ィス板２０３は厚さＰが２８μｍ±１．５μｍであり、
バリア層は厚さがＢが１４μｍ±１．５μｍである。
設計と比較して、プリントヘッドの多くの要素の寸法が
かなり小さくなり、小さなインク滴を用いることによっ
て高品質のインクプリントがなされる。図２に示す孔径
Ｈ＝１８μｍ（±２μｍ）のオリフィスから噴出される
公称インク滴重量は、約１０ｎｇである。１５ＫＨｚの
作動周波数をサポートするインク発射チャンバの補充速
度を達成するために、２つのインク供給チャネルが用い
られて、余分な冗長インク補充能力を提供する。オリフ
ィス板２０３は厚さＰが２８μｍ±１．５μｍであり、
バリア層は厚さがＢが１４μｍ±１．５μｍである。
【００２４】従って、寸法が小さいプリントヘッド及び
厚さが４５μｍよりも小さいオリフィス板が以前に直面
していた問題を克服する、小型で薄いオリフィス板を有
するプリントヘッドが作成される。
厚さが４５μｍよりも小さいオリフィス板が以前に直面
していた問題を克服する、小型で薄いオリフィス板を有
するプリントヘッドが作成される。
【図１】本発明を用いることができるインクジェット・
プリンタのプリントヘッドの等角図である。
プリンタのプリントヘッドの等角図である。
【図２】図１のプリントヘッドのＡ−Ａ線部分断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明に用いることができる熱処理工程の簡略
化したフローチャートである。
化したフローチャートである。
【図４】様々な温度におけるオリフィス板材料の収縮量
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】様々な温度におけるオリフィス板のヌープ硬度
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】本発明に用いることができる熱処理ステップの
効果を示す、ニッケルのオリフィス板の熱膨張のグラフ
である。
効果を示す、ニッケルのオリフィス板の熱膨張のグラフ
である。
【図７】様々なアニール温度におけるオリフィス板の推
定粒子サイズを示すグラフである。
定粒子サイズを示すグラフである。
２０３ オリフィス板 ２０７ 半導体基板 ２１３ バリア層材料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チェリル・エー・マクレオド アメリカ合衆国カリフォルニア州ラモナ カリン・コート 25717 (72)発明者 パトリック・ブイ・ボイド アメリカ合衆国オレゴン州アルバニー リ バーサイド・ドライブ 35262 (72)発明者 ブラデク・ピー・カスパーチク アメリカ合衆国オレゴン州コーバリス ノ ウスウエスト・ロウ・ピーエル 3408 (72)発明者 ジェラルド・ティー・クラウス アメリカ合衆国オレゴン州アルバニー ノ ウスウエスト・インディペンデンス・ハイ ウェイ 3175
Claims (1)
- 【請求項１】以下の(a)ないし(c)を設けたインクジェッ
トプリントカートリッジ用プリントヘッド： (a) 半導体基板（２０７）； (b) 前記半導体基板上に配置されるバリア材料層（２１
３）； (c) 厚さが２５μｍから４０μｍの範囲内であり、前記
バリア材料上に配置された、孔の開いたオリフィス板
（２０３）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US920478 | 1997-08-29 | ||
| US08/920,478 US6145963A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Reduced size printhead for an inkjet printer |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238410A Division JP3021425B2 (ja) | 1997-08-29 | 1998-08-25 | プリントヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000079695A true JP2000079695A (ja) | 2000-03-21 |
| JP4503120B2 JP4503120B2 (ja) | 2010-07-14 |
Family
ID=25443816
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238410A Expired - Fee Related JP3021425B2 (ja) | 1997-08-29 | 1998-08-25 | プリントヘッドの製造方法 |
| JP28599099A Expired - Fee Related JP4503120B2 (ja) | 1997-08-29 | 1999-10-06 | プリントヘッド |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238410A Expired - Fee Related JP3021425B2 (ja) | 1997-08-29 | 1998-08-25 | プリントヘッドの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6145963A (ja) |
| EP (1) | EP0899109B1 (ja) |
| JP (2) | JP3021425B2 (ja) |
| DE (1) | DE69815965T2 (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2012532037A (ja) * | 2009-06-29 | 2012-12-13 | ヴィデオジェット テクノロジーズ インコーポレイテッド | 耐溶媒性サーマルインクジェット印刷ヘッド |
| WO2017057063A1 (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 京セラ株式会社 | ノズルプレート、およびそれを用いた液体吐出ヘッド、ならびに記録装置 |
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| US6205999B1 (en) * | 1995-04-05 | 2001-03-27 | Aerogen, Inc. | Methods and apparatus for storing chemical compounds in a portable inhaler |
| US6402296B1 (en) * | 1998-10-29 | 2002-06-11 | Hewlett-Packard Company | High resolution inkjet printer |
| JP3327246B2 (ja) * | 1999-03-25 | 2002-09-24 | 富士ゼロックス株式会社 | インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 |
| US6231168B1 (en) * | 1999-04-30 | 2001-05-15 | Hewlett-Packard Company | Ink jet print head with flow control manifold shape |
| US6235177B1 (en) | 1999-09-09 | 2001-05-22 | Aerogen, Inc. | Method for the construction of an aperture plate for dispensing liquid droplets |
| US7971588B2 (en) | 2000-05-05 | 2011-07-05 | Novartis Ag | Methods and systems for operating an aerosol generator |
| US6968840B2 (en) | 2000-05-05 | 2005-11-29 | Aerogen, Inc. | Methods and systems for operating an aerosol generator |
| US8336545B2 (en) | 2000-05-05 | 2012-12-25 | Novartis Pharma Ag | Methods and systems for operating an aerosol generator |
| EP1471960B1 (en) | 2002-01-07 | 2019-03-13 | Novartis AG | Devices for nebulizing fluids for inhalation |
| US7677467B2 (en) | 2002-01-07 | 2010-03-16 | Novartis Pharma Ag | Methods and devices for aerosolizing medicament |
| US6767073B2 (en) | 2002-05-14 | 2004-07-27 | Wellspring Trust | High-speed, high-resolution color printing apparatus and method |
| EP1509259B1 (en) | 2002-05-20 | 2016-04-20 | Novartis AG | Apparatus for providing aerosol for medical treatment and methods |
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| JP3729190B2 (ja) * | 2002-08-23 | 2005-12-21 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよびその製造方法 |
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| US8616195B2 (en) | 2003-07-18 | 2013-12-31 | Novartis Ag | Nebuliser for the production of aerosolized medication |
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