JP2002178521A - プリントアレイヘッド及びその製造方法 - Google Patents

プリントアレイヘッド及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単位ノズルとヒーターチップの整列精度確保
及び維持により生産性と印刷品質の向上が可能なインク
ジェットプリントアレイヘッド及びその製造方法を提供
する。 【解決手段】 本発明は印刷幅規格のノズルプレートと
単位ヒーターチップにそれぞれ相補的な作用により相互
間の位置座標を整列させるための位置決め手段であっ
て、ノズルプレートの単位ノズルの両側に一対の整列孔
を形成し、単位ヒーターチップのインク孔の両側に一対
の整列マークを形成して、整列孔を介した整列マーク認
識により相互間の位置座標を整列することにより、ヒー
ターチップボンディング時ノズルプレートとの取付位置
誤差を最小化して印刷品質と生産性向上及び製造コスト
の低減を図ったプリントのアレイヘッド及びその製造方
法により達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ントヘッド及びその製造方法に係り、特にページ単位の
印刷が可能なように印刷幅規格に作製されたノズルプレ
ートに多数の単位ノズルとヒーターチップを対応して配
列させたアレイ型インクジェットプリントヘッド及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットプリントヘッドは、周知
の通り、インクチャンバに充填されたインクをヒーター
チップにより瞬間加熱してインクバブルを生成膨張さ
せ、そのインクバブルの膨張圧力によりインクをノズル
孔の外部に吐出噴射させることにより所望の画像をプリ
ントする。
【０００３】最近のインクジェットプリントヘッドは、
高解像度の印刷品質と高速印刷に対する必要性が高まる
ことにより、多数のヒーターチップを印刷幅規格に配列
させページ単位に画像情報がプリントできる、言わば印
刷幅アレイヘッドが開発されている。
【０００４】前述したようなインクジェットプリントア
レイヘッドは、メカニズムを単純化すると共に、印刷速
度をアップさせるようしたもので、その一例が米国特許
５、４６９、１９９号公報及び同４、８５１、３７１号
公報などに詳細に開示されている。
【０００５】ところが、前述したようなインクジェット
プリントアレイヘッドにおいて、ノズルプレートにヒー
ターチップを取り付ける過程においては、単位ノズルと
ヒーターチップが極めて高精度の整列状態を維持すべき
である。例えば、解像度が６００ｄｐｉ(ドットパーイ
ンチ)の場合において、一般のインクジェットプリント
ヘッドの単位ノズルとヒーターチップのミスアラインメ
ントは約±２５μｍほどが許容されうるが、アレイヘッ
ドの場合約±１２μｍほどを満たしてこそ所望の品質の
画像が得られる。
【０００６】しかし、従来のインクジェットプリントア
レイヘッドは、ヒーターチップの整列過程において発生
する整列エラーなどによって単位ノズルとヒーターチッ
プの整列位置に対するミスアラインメントが発生するな
どその整列精度に限界がある。
【０００７】したがって、従来のインクジェットプリン
トアレイヘッドは、その製造過程において単位ノズルと
ヒーターチップの整列状態に対する高精度の確保維持の
ために、例えばビジョンシステムのような高価な装備の
用意など多大な努力と費用が要求され生産性が低下する
と共に、製造コストがアップする問題点がある。また、
従来のインクジェットプリントアレイヘッドの場合、使
用中熱的影響によりヒーターチップのミスアラインメン
トや加工部のクラック発生などによる変形発生の恐れが
高い問題点を有する。
【０００８】また、従来のインクジェットプリントアレ
イヘッドは、通常ポリマーシートまたは金属薄板をノズ
ルプレートとして使用するが、金属薄板の場合、主に電
鋳工程を通してノズル孔を加工するようになるため、再
現性が低下され高精度を確保し難いのみならず、残留応
力により変形が発生するなどの問題点を抱えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述したよう
な従来のインククジェットプリントアレイヘッドが有す
る問題点を改善するために案出されたもので、その目的
は単位ノズルとヒーターチップの整列精度確保及び維持
により生産性と印刷品質向上の可能なインクジェットプ
リントアレイヘッド及びその製造方法を提供するところ
にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明に係るインクジェットプリントアレイヘッ
ドは、複数個の通孔よりなる単位ノズルが一定パターン
に配列されるよう複数個形成され、所定の規格で作製さ
れたノズルプレートと、前記単位ノズルにそれぞれ対応
して整列した状態に前記ノズルプレートに結合される複
数個のヒーターチップと、前記単位ノズルとそれぞれ通
じるよう形成されたインク供給路を有し、前記ノズルプ
レートと対面したまま結合されるプリントバーと、を備
えることを特徴とする。
【００１１】前述した構成を有する本発明に係るプリン
トアレイヘッドによれば、前記ヒーターチップを前記単
位ノズルと対応して整列させるための位置決め手段を備
える。
【００１２】本発明によれば、前記位置決め手段は、前
記単位ノズルの周りの所定位置に形成された整列孔と、
該整列孔と座標整列が可能なように前記ヒーターチップ
の所定位置に形成された整列マークを備えることが望ま
しい。
【００１３】そして、前述した目的を達成するために本
発明に係るプリントアレイヘッドの製造方法は、ノズル
プレートに複数個の通孔よりなる単位ノズルを一定パタ
ーンに配列されるよう複数個形成する第１段階と、前記
単位ノズルの周りの所定位置に整列孔を形成する第２段
階と、単位ヒーターチップの所定位置に整列マークを形
成する第３段階と、プリントバーのパッド型凹溝を形成
する第４段階と、前記ヒーターチップを前記パッド型凹
溝に取り付ける第５段階と、前記整列孔と前記整列マー
クを基準に前記ノズルプレートを前記ヒーターチップと
結合させる第６段階と、を備えることを特徴とする。
【００１４】本発明の一側面によれば、前述したプリン
トアレイヘッド製造方法において、前記第１段階では前
記ノズルプレートの両面にフォトレジストを塗布する段
階と、マスクを用いて前記フォトレジストを所定パター
ンに露光させる段階と、前記フォトレジストの露光部を
除去し、その露光部を通して前記ノズルプレートをエッ
チングすることによりノズルを形成する段階と、を備え
ることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明に係るインクジェットプリントアレイヘッド及びその
製造方法を詳述する。
【００１６】図１を参照すれば、本発明に係るインクジ
ェットプリントアレイヘッド１００は、示した通り、複
数個のノズル孔１１１ａが集まって一つのグループをな
す単位ノズル１１１が一定パターンに配列され所定の印
刷幅規格に作製されたノズルプレート１１０を備える。
【００１７】そして、ノズルプレート１１０の底面には
単位ノズル１１１にそれぞれ対応するよう単位ヒーター
チップ１２０が取付けられ、単位ヒーターチップ１２０
を挟んでノズルプレート１１０と対面するよう設けられ
たプリントバー１３０と、を備える。
【００１８】本発明によれば、ノズルプレート１１０と
単位ヒーターチップ１２０にはそれぞれ相補的な作用に
より相互間の位置座標を整列させるための位置決め手段
が備わる。
【００１９】前述した位置決め手段は、本発明を特徴づ
ける構成要素として、ノズルプレート１１０の単位ノズ
ル１１１の両側の一直線上にそれぞれ配置されるようノ
ズルプレート１１０に形成された一対の整列孔１１３
ａ、１１３ｂを含む。
【００２０】そして、前記一対の整列孔１１３ａ、１１
３ｂを通した観察により位置が認識され、座標整列が可
能なように単位ヒーターチップ１２０のインク孔１２１
の両側の一直線上にそれぞれ備わった一対の整列マーク
１２２ａ、１２２ｂと、を備える。
【００２１】本発明によれば、前記一対の整列孔１１３
ａ、１１３ｂの離隔距離と前記一対の整列マーク１２２
ａ、１２２ｂの離隔距離とは実質的に同一に形成され
る。従って、整列マーク１２２ａと１２２ｂはそれぞれ
整列孔１１３ａと１１３ｂに対応するよう位置決めでき
る。
【００２２】前述したような構成の位置決め手段によれ
ば、単位ヒーターチップ１２０は整列孔１１３ａ、１１
３ｂと整列マーク１１３ａ、１１３ｂにより座標整列さ
れた状態にノズルプレート１１０の単位ノズル１１１の
底部にそれぞれ取付けられる。
【００２３】前述した通りノズルプレート１１０の底面
に位置整列された状態に取付けられた単位ヒーターチッ
プ１２０は、ノズルプレート１１０とプリントバー１３
０が対面するよう接合される時、プリントバー１３０に
形成された複数のパッド型凹溝１３３に安着されるよう
なされている。
【００２４】プリントバー１３０には単位ノズル１１１
と通じるよう形成されたインク供給路１３１とインクチ
ャンバ(図示せず)が形成されている。そして、ヒーター
チップ１２０のインク孔１２１は、示した通り単位ノズ
ル１１１とインク供給路１３１を連通させうるよう中央
部に形成される。インク供給路１３１はパッド型凹溝１
３３の中央部に位置するよう開口される。１１２は、単
位ヒーターチップ１２０にケーブル(ＦＰＣ; Flexible
Printed Curcuit、図示せず)を連結するためのＦＰＣ連
結用オープン部を示す。
【００２５】本発明によれば、単位ノズル１１１と前記
一対の整列孔１１３ａ、１１３ｂ及びＦＰＣ連結用オー
プン部１１２がなされている外郭形状とパッド型凹溝１
３３の外郭形状及び単位ヒーターチップ１２０の外郭形
状はそれぞれ相互間の座標整列が可能なように実質的に
同じ規格を有して対応する位置に四角形に形成される。
【００２６】従って、ヒーターチップ１２０は、前記一
対の整列孔１１３ａ、１１３ｂと前記一対の整列マーク
１２２ａ、１２２ｂの位置座標を基準に整列された状態
で熱圧力ボンディングによりノズルプレート１１０の底
面に取付けられる。このようにヒーターチップ１２０が
取付けられたノズルプレート１１０はプリントバー１３
０上に搭載されるよう結合されるが、この際ヒーターチ
ップ１２０がプリントバー１３０のパッド型凹溝１３３
に安着されるよう整列された状態でパッド型凹溝１３３
に塗布された接着剤によりボンディングされる。これに
より、単位ノズル１１１とヒーターチップ１２０及びイ
ンク供給路１３１のミスアラインメントを最小化させう
る。
【００２７】また、本発明に係るインクジェットプリン
トアレイヘッドの場合、ヒーターチップ１２０がプリン
トバー１３０に形成されたパッド型凹溝１３３に安着さ
れた状態にボンディングされることにより、熱的環境に
対する影響を最小に受けるようになって、熱変形による
歪みなどを防止することができる。
【００２８】前述したような構成を有する本発明に係る
インクジェットプリントアレイヘッドの製造方法を説明
する。
【００２９】本発明に係るインクジェットプリントアレ
イヘッドは、その製造過程において印刷幅規格に作製さ
れたノズルプレートに複数のノズル孔が一つのグループ
をなす単位ノズルを多数形成し、それぞれの単位ノズル
に対応するようヒーターチップを取付けることで、ノズ
ルプレート１１０は通常のインクジェットプリントヘッ
ドのようにポリマーシートまたは銅(Ｃｕ)やステンレス
スチール及びニッケル(Ｎｉ)などの金属薄板を使用す
る。すなわち、ポリマーシートをノズルプレート１１０
として使用する場合、既存のようにエキシマレーザ加工
によりノズル孔１１１ａを形成する。
【００３０】しかし、金属薄板をノズルプレート１１０
として使用する場合は従来とは違って、半導体チップ製
造工程に用いられる、言わばフォトリソグラフィ工程を
用いてノズル孔を形成する。このようなノズル孔加工方
法を図２Ａないし図２Ｅを参照して説明する。
【００３１】まず、図２Ａ及び図２Ｂに示した通り、約
２０ないし３０μｍ厚さの金属薄板１１０の両面にフォ
トレジスト２１０を塗布した後、図２Ｃに示した通り加
工しようとするノズル孔１１１と同一なパターンの加工
孔が形成されている金属マスクＭ、Ｍ'を用いてフォト
レジスト２１０を露光する。次いで、フォトレジスト２
１０の露光された部分を除去することにより所望の形状
のノズル孔パターンを得られるようパターニングする。
【００３２】前記金属マスクＭ、Ｍ'は相異なる直径を
有する孔が形成されたもので、これは図２Ｄ及び図２Ｅ
に示した通り、ノズル孔１１１の加工が完了された状態
でその内径部が傾斜して形成されるよう配慮するための
ことである。
【００３３】次いで、フォトリソグラフィによりフォト
レジスト２１０が除去された露光部を通してノズルプレ
ート１１０の対応部分をエッチングすることにより多数
のノズル孔１１１ａが加工され単位ノズルを形成する。
【００３４】一方、本発明によれば、ノズルプレート１
１０の両面に同時にフォトレジスト２１０を塗布して、
前述したようなフォトリソグラフィを通してノズル孔を
加工することもできる。
【００３５】本発明に係るインクジェットプリントアレ
イヘッドの製造方法によれば、前述した過程を経て作製
されたノズルプレート１１０にヒーターチップ１２０の
位置座標を整列して取付けるための位置決め手段として
の整列マークを形成する段階を含む。すなわち、この段
階では単位ノズル１１１の両側部に前述したようなフォ
トリソグラフィ工程を通して一対の整列孔１１３ａ、１
１３ｂを形成する。そして、ヒーターチップ１２０には
インク孔１２１の両側にエッチング工程などを通して一
対の整列マーク１２２ａ、１２２ｂを形成する。
【００３６】一方、プリントバー１３０は別の工程によ
り作製されるが、パッド型凹溝１３３は特定の加工方法
により形成されるのではなく、通常の多様な加工方法を
用いることができる。
【００３７】前述したような過程を経た後、ノズルプレ
ート１１０に備わった整列孔１１３ａ、１１３ｂとヒー
ターチップ１２０に備わった整列マーク１２２ａ、１２
２ｂの位置座標整列によりそれぞれのヒーターチップ１
２０をノズルプレート１１１の単位ノズル１１１に対応
されるようその底面に熱圧着ボンディングする。この
際、ノズルプレート１１０に定まったヒーターチップ１
２０の取付位置と実質的なヒーターチップ１２０の取付
位置間の誤差は±５μｍ以内に限定させうる。
【００３８】次いで、プリントバー１３０のパッド型凹
溝１３３の底部に接着剤を塗布し、その上に例えば電源
(図示せず)と連結されたリボン状リード線（ＦＰＣ）
(図示せず)の先端部を接着させヒーターチップ１２０と
電気的に連結させた後、それぞれのヒーターチップ１２
０がそれぞれパッド型凹溝１３３に対応して安着される
ようノズルプレート１１０をプリントバー１３０上に対
面させたまま接合させインクジェットプリントアレイヘ
ッドを完成する。この際、プリントバー１３０のパッド
型凹溝１３３によりヒーターチップ１２０の安着位置が
ガイドされることにより、ノズルプレート１１０の単位
ノズル１１１とヒーターチップ１２０及びプリントバー
１３０のインク供給路１３１との相対的な整列位置が精
密に決定づけられる。また、ノズルプレート１１０は薄
板を使用することによりプリントバー１３０との接合時
歪みやしわが発生しやすいため、別の圧着治具により把
持されたままプリントバー１３０と接合される。
【００３９】一方、本発明の他の側面による製造方法に
よれば、ヒーターチップ１２０をプリントバー１３０の
パッド型凹溝１３３に安着されるよう取付け、整列孔１
１３ａ、１１３ｂと整列マーク１２２ａ、１２２ｂを基
準にしてノズルプレート１１０をヒーターチップ１２０
とプリントバー１３０に整列された状態に接合させう
る。
【００４０】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明に係るインクジ
ェットプリントアレイヘッドによれば、ノズルプレート
とプリントバーにヒーターチップの相対的な整列位置を
決めづけるための位置決め手段を備えることにより、ノ
ズルプレートとプリントバーとのヒーターチップ取付け
位置エラーを最小化することができる。
【００４１】従って、本発明に係るインクジェットプリ
ントアレイヘッドはインク吐出位置精度の向上により印
刷画質を向上させることができ、プリントバーのパッド
型凹溝によりヒーターチップの熱的影響を最小化して寿
命を延せる。そして、本発明によれば、ヒーターチップ
の整列精度及び再現性を高めるための高価な装備を排除
させ得るので、製造コストをダウンできると共に生産性
を高められる。
【００４２】以上本発明の特定の望ましい実施例につい
て示しかつ説明した。しかし、本発明は前述した実施例
に限らず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸
脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を
持つ者ならば誰でも多様な変形実施が可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプリントアレイヘッドの要部を概
略的に示した斜視図である。
【図２Ａ】本発明に係るプリントアレイヘッドのノズル
プレート製造方法を概略的に示した断面図である。
【図２Ｂ】本発明に係るプリントアレイヘッドのノズル
プレート製造方法を概略的に示した断面図である。
【図２Ｃ】本発明に係るプリントアレイヘッドのノズル
プレート製造方法を概略的に示した断面図である。
【図２Ｄ】本発明に係るプリントアレイヘッドのノズル
プレート製造方法を概略的に示した断面図である。
【図２Ｅ】本発明に係るプリントアレイヘッドのノズル
プレート製造方法を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
１００ インクジェットプリントアレイヘッド １１０ ノズルプレート １１１ 単位ノズル １１２ ＦＰＣ連結用オープン部 １１３ａ、１１３ｂ 整列孔 １２０ 単位ヒーターチップ １２１ インク孔 １２２ａ、１２２ｂ 整列マーク １３１ インク供給路 １３３ パッド型凹溝 ２１０ フォトレジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 申 首 鎬 大韓民国京畿道水原市勸善区勸善洞1265 類苑寶城アパート608−905 Ｆターム(参考） 2C057 AF21 AF93 AG14 AP13 AP24 AP31 AP71 AP77

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のノズル孔よりなる単位ノズルが一
    定パターンに配列されるよう形成されたノズルプレート
    と、前記単位ノズルにそれぞれ対応して整列されたまま
    前記ノズルプレートに結合される複数のヒーターチップ
    と、 前記単位ノズルとそれぞれ通じるよう形成されたインク
    供給路を有し、前記ノズルプレートと対面したまま結合
    されるプリントバーと、 前記ヒーターチップを前記単位ノズルと対応して整列さ
    せるための位置決め手段を含み、該位置決め手段は、前
    記単位ノズルの周りに形成された整列孔と、該整列孔と
    座標整列が可能なように前記ヒーターチップに形成され
    た整列マークと、を備えることを特徴とするプリントア
    レイヘッド。
  2. 【請求項２】 前記位置決め手段は、前記ノズル部の対
    応する両側部にそれぞれ形成された第１及び第２整列孔
    と、前記第１及び第２整列孔と座標整列が可能なように
    前記ヒーターチップの対応する両側部に形成された第１
    及び第２整列マークを含み、前記第１及び第２整列孔の
    中心間距離と前記第１及び第２整列マークの中心間の距
    離とが一致するよう形成されることを特徴とする請求項
    １に記載のプリントアレイヘッド。
  3. 【請求項３】 前記ヒーターチップの中央部には前記単
    位ノズルと前記インク供給路を連通させるよう通孔が形
    成されることを特徴とする請求項１に記載のプリントア
    レイヘッド。
  4. 【請求項４】 前記ノズルプレートは、銅、ニッケル、
    ステンレススチールのうちいずれか一つよりなることを
    特徴とする請求項１に記載のプリントアレイヘッド。
  5. 【請求項５】 前記プリントバーは、前記ヒーターチッ
    プが安着される安着溝を備えることを特徴とする請求項
    １に記載のプリントアレイヘッド。
  6. 【請求項６】 複数のノズル孔よりなる単位ノズルをノ
    ズルプレートに一定パターンに形成する第１段階と、 前記単位ノズルの周りに整列孔を形成する第２段階と、 単位ヒーターチップに整列マークを形成する第３段階
    と、 プリントバーに前記ヒーターチップを安着させるための
    安着溝を形成する第４段階と、 前記ヒーターチップを前記安着溝に取り付ける第５段階
    と、 前記整列孔と前記整列マークを基準にして前記ノズルプ
    レートと前記ヒーターチップとを結合する第６段階と、
    を備えることを特徴とするプリントアレイヘッドの製造
    方法。
  7. 【請求項７】 前記第１段階では、前記ノズルプレート
    の両面にフォトレジストを塗布する段階と、マスクを用
    いて前記フォトレジストを所定パターンに露光させる段
    階と、該フォトレジストの露光部を除去し、該露光部を
    通して前記ノズルプレートをエッチングすることにより
    ノズルを形成する段階と、を備えることを特徴とする請
    求項６に記載のプリントアレイヘッドの製造方法。
JP2001329499A 2000-10-28 2001-10-26 プリントアレイヘッド Expired - Fee Related JP3930286B2 (ja)

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