JP2007509775A - インクジェットプリントヘッド及びその製造プロセス - Google Patents
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Abstract
インクジェットプリントヘッド(130)は、1つ以上の噴出モジュール(131)を備え、各モジュールはシリコンチップ(34)、モジュールのフロント部(133)に隣接した複数の噴出ノズル(139)、ノズル用の噴出セル(137)及びセル(137)のインク用の分配チャンネル(138)を備える。モジュールはフロント部(133)に隣接し分配チャンネル(138)に流体連通する分布チャンネル(149)と、関連チップ(134)に一体化されたノズル層(152)とを備え、噴出ノズル(139)がフロント部に平行に作られる。ヘッド(130)は、モジュールが取り付けられ且つ分配チャンネル(138)と流体連通するインク用供給ダクト(143)を形成する支持部(132)と、供給ダクト(143)と噴出セル(139)との間に流体密封を保証するため支持部とモジュールの間に設けられた密封手段(150)と、を更に備える。
【選択図】 図9
Description
より詳しくは、本発明は、請求項1及び20の導入部分に係る、複数のノズルを通してプリント媒体にインク液滴を噴出するためのプリントヘッド及びその製造プロセスに関する。
パラレル又はシリアル−パラレル式プリンターで使用することができるインクジェットプリンターが知られている。ページのラインは、印刷される表面を横切って走査運動する必要性無しに単一ストローク内で印刷されるか、又は、ページの長さ方向の運動に関連して制限された走査で印刷される。
本発明の特徴は、添付図面を参照して、これに限定しない例を用いて提供された、次の説明から明らかとなろう。
各モジュール22は、前部36及び側部37、38を備えた長方形形状の結晶シリコンのチップ34からなる。駆動及び選択回路を構成する構成部品は、既知のプロセスを使用して、チップ34上に作られる。レジスター24に対する層、図面には示されていない相互接続部、I/Oパッド39、及び、感光性の樹脂フィルム41が沈着される。このフィルム内に組み込まれているものは、対応するレジスター24及び分配チャンネル25と整列する、噴出セル23である。
補助タンク31は、モジュール22が取り付けられるものと反対側に基板27の表面に沈着される。タンク31は、スポンジ51を通して充填され、ジョイントフィルター52を通して取り外し可能な型式のインクカートリッジ53と接続されている。
(第1の実施例)
図6に示されているものは、参照番号130で指し示された、本発明の第1の実施例に係るインクジェットプリントヘッドである。該インクジェットプリントヘッドは、一連の噴出モジュール131と、図1の印刷装置21のヘッドに構造的に類似したモジュール131を取り付けるための支持部とを備えている。
レジスター136は、フロント部133に平行に該フロント部から短距離のところに配列され、セル137は、レジスター136の上方に形成され、チャンネル138と共に、面141に見出される。チャンネル138は、面141により境界付けられた領域に沿って延在し、フロント部133に垂直な軸を備え、レジスター136の端部上の一部分「C」に亘って延在する。
参照番号188で示される境界画定工程(図19)は、チャンネル138及び分布チャンネル149のセル136の境界を画定するマスクを用いてフォトレジスト層184を露光し、該フォトレジスト層を現像する工程を備えている。かくして、参照番号189及び191で指し示された犠牲体積領域は、レジスター136の上方で、リブ間の空間及びエッチング部182の残りの空間に、セル137を画定し並びにチャンネル138及び犠牲体積領域192を画定するため距離「C」の領域に、形成される。
例を用いて説明すると、構造層197は、パッド142を露わにするため露光及び現像に適切であり、ウェーハから分離する前に続いてポリマー化される例えばSU8等の負のフォトレジストであってもよく、又は、ウェーハから分離する後に処理することができるポリマー型式であってもよい。
(第2の実施例)
図31に示されているものは、図6のヘッド130に類似した、本発明の第2の実施例に係る、参照番号221で指し示されたインクジェットプリントヘッドの一部であり、一連の噴出モジュール222と、支持部132と同一であるモジュール222のための支持部と、を備えている。
モジュール222も、フロント部223を備えた略長方形形状を持ち、駆動回路135及びレジスター136を有するシリコンチップ224(図32)と、噴出セル226と、セル226のインクのための分配チャンネル227と、噴出ノズル228と、を各々備えている。回路135及びレジスター136は、レジスター136がフロント部223に平行に並列された状態でチップ224の面229上に集積されている。セル226及びチャンネル227は、面229上に形成され、該面には、回路135及びれじ136のためのパッド142も沈着形成される。
ノズル層237は、面229上に残っており、チップ224の面229に関して漏れ耐性を備えて一体形成されており、噴出セル226及びチャンネル227の境界を定めている。層237は、フロント部223から短距離のところで投影区分235に亘って延在している。
させ、高い作動周波数を与える。
当該プロセスの終了時には、チップブロックから参照番号222A及び222Bで指し示された2つの噴出モジュール222を得ることができる。ブロック142は、単一モジュール222と同じ長さを持ち、モジュールを分離するための切除が意図された空間「CW」を形成するため2倍を超える幅を持っている。
本発明によれば、プリントヘッド2221の製造プロセスは、長さ方向のエッチング246が面229と反対側の各チップブロック242の面232上に作られるエッチング工程244を備えている。エッチング部246は、平面243に関して対称的であり、区分222A及び222Bにおいて、幅「CW」の空間により分離された分布チャンネル231を生成する。
本発明の原理に背くことが無ければ、インクジェットヘッド並びに関連する製造プロセスの実施例及び製造上の詳細事項を、本発明の範囲から逸脱すること無く、これに限定されない例を用いて説明され図示されたものに対して、有意に比べられる変更をなすことができる。
Claims (28)
- 1つ以上の噴出モジュール(131、222)を備えるインクジェットプリントヘッド(130、221)であって、各モジュールは、シリコンチップ(134、224)と、該モジュールのエッジ部(133,223)に隣接して配列された複数の噴出ノズル(139、228)と、該ノズルのための噴出セル(137、226)と、該セル(137、226)のインク用の分配チャンネル(138、227)と、を備え、
前記1つ以上の噴出モジュール(131、222)は、フロント部(133,223)に隣接し且つ前記分配チャンネル(138、227)と流体連通する分布チャンネル(149、231)と、関連するチップ(134、224)と一体形成されたノズル層(152、237)とを各々備え、該ノズル層では前記噴出ノズル(139、228)が前記フロント部に平行に作られており、
前記ヘッド(130、221)は、
前記1つ以上のモジュールを取り付けための支持部(132)であって、前記分配チャンネル(138、227)と流体連通するインク用の供給ダクト(143)を形成する前記支持部と、
前記1つ以上のモジュール(131、222)と前記支持部(132)との間に設けられた密封手段(150、238)であって、前記支持部(132)の前記供給ダクト(143)と前記1つ以上のモジュール(131、222)の前記噴出セル(137、226)との間に流体密封状態を形成する前記密封手段と、
を更に備えることを特徴とする、インクジェットプリントヘッド。 - 前記モジュール又は各モジュール(131)において、前記噴射セル(137)は、前記フロント部(133)から0.5〜1.0mmのところに配置されていることを特徴とする、請求項1に記載のプリントヘッド。
- 前記分布チャンネル(149、231)は、前記関連するシリコンチップ(134、224)の表面エッチングにより形成されることを特徴とする、請求項1又は2に記載のプリントヘッド。
- 各々のチップ(134)は、上記したセルが配列されている参照表面(141)を形成し、
前記ヘッド(130)は、
前記1つ又は複数のモジュールの前記分布チャンネル(149)が、前記フロント部(133)を含む参照表面(141)の領域に形成され、該参照表面の領域では前記チップが前記分布チャンネル(149)を横断方向に延在し且つ前記ノズル層(152)を部分的に担持する一連のリブ(151)を更に備えており、前記密封手段は、前記ノズル(139)に隣接するエッジ部を有すると共に、前記ノズル層(152)及び前記支持部(132)の間に流体密封状態を提供し且つ前記供給ダクト(143)を覆うように取り付けられた密封薄層(153)を備えていることを特徴とする、上記請求項のうちいずれか1項に記載のプリントヘッド。 - 前記リブ(151)は、各々の分配チャンネル(138)に隣接して設けられていることを特徴とする、請求項4に記載のプリントヘッド。
- 前記リブ(151)は、複数の分配チャンネル(138)に隣接して設けられていることを特徴とする、請求項4に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズル層(152)は、前記噴出セル(137)及び前記分配チャンネル(138)を形成し、上記したリブ(151)に固定されていることを特徴とする、請求項4、5又は6に記載のプリントヘッド。
- 前記密封薄層(153)は、前記ノズル(139)に隣接しているテーパーエッジ(154)により境界を画定されることを特徴とする、請求項4乃至7のいずれか1項に記載のプリントヘッド。
- 前記分布チャンネル(149)は、0.3から1.0mmの幅を持ち、前記リブ(151)は前記分布チャンネル(149)内で0.2から1.0mmの距離に亘って延在することを特徴とする、請求項4乃至8のいずれか1項に記載のプリントヘッド。
- 前記リブ(151)は15から30μmの幅を持つことを特徴とする、請求項4乃至9のいずれか1項に記載のプリントヘッド。
- 前記セル及び前記分配チャンネルは、前記チップ(224)の与えられた表面(229)上に載っており、前記ヘッドは、
前記モジュール又は各モジュールにおいて、前記分布チャンネル(231)は、前記与えられた表面(229)の反対側の前記チップの表面(232)に、前記取り付支持部(132)の前記供給ダクト(143)に面して作られ、前記ダクト即ちスロット(233)は、前記チップを通過するように設けられ、該ダクト即ちスロットは、前記反対側の面(232)上の前記分布チャンネル(231)と、前記与えられた表面(229)上の前記分配チャンネル(227)との間で流体接続を提供することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプリントヘッド。 - 前記ノズル層(222)は、前記チップ(224)の前記与えられた表面に関して、前記セル(226)及び前記チャンネル(231)のための流体密封手段として機能することを特徴とする、請求項11に記載のプリントヘッド。
- 前記分布チャンネル(231)は、前記フロント部に隣接し、バンクを持たず、より薄い厚さの投影区分(236)を前記チップに形成すると共に、前記ノズル層は前記投影区分に亘って延在することを特徴とする、請求項11又は12に記載のプリントヘッド。
- 前記密封手段は、前記ノズル層及び/又は前記チップと前記支持部(132)との間に挿入された密封材料(239)を備えることを特徴とする、請求項11乃至13のいずれか1項に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズル層(152)は、前記セル(137)及び前記分配チャンネル(138)内で10から25μmの高さに亘って前記基板(134)の上方に空間を形成することを特徴とする、上記請求項のうちいずれか1項に記載のプリントヘッド。
- 並列又はシリアル並列式の印刷装置で使用することができ、前記フロント部(133,223)に沿って整列された複数のモジュール(131、222)を備え、前記支持部(132)はその厚さを通して前記供給ダクト(143)を形成する剛性材料の基板(159)を備え、前記モジュール(131、222)が、前記基板(159)上で並んで取り付けられ、前記ノズル(139、228)が前記フロント部(133、223)に平行に整列されていることを特徴とする、上記請求項のうちいずれか1項に記載のプリントヘッド。
- 前記噴出モジュールと並んで前記基板(159)に取り付けられたフレーム(161)を備え、該フレームは、前記モジュールのノズル層(152)の上側表面に隣接した上側表面を有することを特徴とする、請求項16に記載のプリントヘッド。
- 前記フレームの上側表面は、前記ノズル層(152)の上側表面と実質的に面一に形成され、前記密封薄層(153)は、上記したリブ(151)に対応して、前記フレーム(161)と前記モジュールの前記ノズル層(152)とに緊密に取り付けられていることを特徴とする、請求項4又は17に記載のプリントヘッド。
- 前記密封材料は、前記フレーム(161)と、前記ノズル層(152)又は前記モジュールの関連するチップとの間に配置されていることを特徴とする、請求項11又は17に記載のプリントヘッド。
- 噴出モジュール(111、222)を準備する工程であって、各モジュールは、複数のレジスター(136)と噴出セル(137、226)と該セルのインク用の分配チャンネル(138、223)とを有する、関連するフロント部(133,223)が形成されたチップ基板(134、224)を有する、前記工程を備える、インクジェットプリントヘッド(130、221)を製造するためのプロセスであって、
前記モジュールが、前記分配チャンネル(138、227)と流体接続する分布チャンネル(149、231)と、前記フロント部(133、223)と整列され且つ前記レジスターの上方に配列された噴出ノズル(139、228)を持つノズル層(152、237)と、を備え、前記ヘッド(130、221)は1つ以上のモジュール(111、222)のためのインク供給ダクト(143)を有する支持部(132)を備えており、
前記ヘッドを組み立てる工程は、
1つ以上の前記分布チャンネル(149、231)を前記供給ダクト(143)と流体連通した状態にするように、前記1つ以上のモジュール(111、222)を前記支持部(132)に取り付け(204、268)、
前記分配チャンネルを通して前記供給ダクトと前記ノズルとの間でインクを供給する際にインクを密封するため、前記1つ以上のモジュールの前記ノズル層(152、237)を前記支持部(132)から液圧密封する(209、272)、各工程を備えることを特徴とする、プロセス。 - 前記モジュールの製造プロセスは、
前記フロント部(133、223)と、前記レジスターに隣接し且つ該フロント部(133,223)に平行な領域との間に、前記分布チャンネル(149、231)を生成するため、前記チップ(134、224)の与えられた面(141、229)上でエッチング(182、246)を施し(181、244)、
前記レジスターの上方の噴出セル(137、226)並びに前記領域の上方の前記分配チャンネル(138、227)の境界を画定するため犠牲体積領域(189、191;252、253)を生成し(188、251)、
前記ノズル層(152、237)を画定するため前記犠牲体積領域に亘って構造層(197、263)を適用し(196、262)、
前記セル(137、226)の前記犠牲体積領域に対応して、前記構造層(197、263)に前記噴出ノズル(139、228)を生成する(198、262)、各工程を備えることを特徴とする、請求項20に記載のプロセス。 - 前記エッチング工程では、前記面(141)上に、前記分布チャンネル(149)に加えて、前記チャンネル内を横断して延在する一連のリブ(151)が生成され、前記犠牲体積領域(192)の一部が前記リブ(151)の間の空間及び前記チャンネル上の空間へと延在し、前記構造層(156)の一部は、前記リブ(151)に適用され、前記犠牲体積領域を除去した後に前記リブ上に固定されたままとなっていることを特徴とする、請求項21に記載のプロセス。
- 前記犠牲体積領域を生成する前記工程は、
(a) 前記分布チャンネル(149)を、前記チップ(134)の前記データ面(141)と面一の犠牲フォトレジストで覆い、
(b) 前記チャンネルを覆うフォトレジストを平坦化し、前記分布チャンネル(149)に隣接した部分をクリーニングし、
(c) 犠牲フォトレジストの制御された厚さの層を、前記レジスター、前記リブ(151)及び前記チャンネルを覆う前記フォトレジストの上方で前記基板に適用し、
(d) 前記セル(137)、前記分配チャンネル(138)及び前記分布チャンネル(149)を画定するため制御された厚さの前記層をマスクを用いて露光し、前記リブ(151)の境界を画定し、
(e) 前記セル(137)、前記分配チャンネル(138)及び前記分布チャンネル(149)のための前記犠牲体積領域(189、191、192)を構成する制御された厚さの前記層を現像し、前記セル(137)及び前記分布チャンネルに並んだ前記チップ(134)の取り付けのための領域と、前記リブ(151)上の領域とを残す、各工程を備えることを特徴とする、請求項22に記載のプロセス。 - 前記長さ方向のエッチング(246)は、前記与えられた面(229)の反対側で前記チップ(242)の面(232)上でなされ、前記フロント部(223)により境界を画定された投影区分(236)を形成し
スロット形成工程(264)が提供され、スロット(233)は、前記分配チャンネル(227)に対応して前記投影区分(236)の厚さに生成され、前記ヘッド(221)の組み立てのために、前記モジュール(222)は、前記スロット(233)が前記支持部の前記供給ダクトと流体接続された状態で前記支持部(132)のベアリング表面(203)上に取り付けられることを特徴とする、請求項20又は21に記載のプロセス。 - 前記支持部(132)は、前記チップ(134、224)のためのベアリング表面(203)と、前記供給ダクト(143)に隣接し且つ前記ベアリング表面から所定の距離にある上側表面(162、271)と、を有する基板(159)を備え、
前記上側表面は、フレーム(161、230)により画定され、又は、前記基板から直接得られ、
前記密封工程は、前記チップ(134、224)又は前記構造層(197、263)と前記上側表面との間に密封手段(150、238)を挿入する工程を備えることを特徴とする、請求項20乃至24のいずれか1項に記載のプロセス。 - 前記密封手段は、前記リブとは対照的に、前記上側表面(162、271)と前記構造層(197、263)との間に接着された密封薄層(153)を備えることを特徴とする、請求項22、23又は25に記載のプロセス。
- 前記密封手段は、前記チップのフロント部(223)と前記上側表面との間に挿入された密封材料(239)を備えることを特徴とする、請求項24又は26に記載のプロセス。
- 実質的に説明され図面に参照される、インクジェットプリントヘッド及び関連する製造プロセス。
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