JP2804303B2

JP2804303B2 - 液滴発生率を高めたサーマルインクジェットプリントヘッド

Info

Publication number: JP2804303B2
Application number: JP1214021A
Authority: JP
Inventors: ピーター・エイ・トーピイ; アイヴァン・レザンカ; ナラヤン・ブイ・デシュパンデ; ドナルド・ジェイ・ドレーク
Original assignee: ゼロックスコーポレーション
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1989-08-18
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2013-09-24
Also published as: US4835553A; JPH0299334A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の分野〕本発明は、インクジェット印刷、特に補給時間をより
速めたインクチャンネルの形状により周波数応答を高め
たサーマルインクジェットプリントヘッドに関する。

〔従来技術の説明〕

サーマルインクジェット印刷は、選択的にかけられる
熱エネルギーを使用してプリントへッドのインクを満た
したチャンネル内に瞬間的に蒸気泡を発生させることに
よりインクの小滴を放出させるドロップオンデマンド型
のインクジェット印刷である。熱エネルギー発生器、通
常では抵抗器は、ノズルの近くの複数の各チャンネルの
一端に配置される。チャンネルの他端は、インク源を含
む共通マニフォルド、すなわち貯槽に連絡している。

アヤタ他の米国特許第4,463,359号は、毛管作用によ
り補給される１本以上のインクを満たしたチャンネルを
開示している。各ノズルには、毛管作用による凹面が形
成され、インクがそこから垂れるのを防ぐ。抵抗器、す
なわち、ヒータは、ノズルより上流で各チャンネルに位
置する。データ信号を表す電流パルスが抵抗器に印加さ
れ、それとの接触によりインクが瞬間的に蒸発し、各電
流パルスに対して泡が発生する。その泡が成長し、漬れ
ることによって、各ノズルからインクの小滴が放出され
る。各小滴が放出された後、毛管作用による凹面が壊れ
たり、チャンネル内へ引っ込みすぎないように電流パル
スが整形される。サーマルインクジェット装置の線型ア
レイの実施態様は、種々示されており、例えば、熱だめ
基板の頂部と底部に取り付けられた互いちがいの線型ア
レイを有するものや、多色刷り印刷用の種々異なるカラ
ーインクを有するものがある。

ホーキンス他の米国再発行特許第32,572号は、インク
ジェットプリントヘッドの製法をいくつか示しており、
各プリントヘッドは一緒に整列し、接合した二部材で成
る。例えば、シリコンウェーハ上に、アドレス電極と共
に複数の組の加熱要素アレイを作り、その上の所定位置
に整列マークをつけることによって、同時に多くのプリ
ントヘッドを作ることができる。第２のシリコンウェー
ハに、対応する複数の組のチャンネルとそれに関連する
マニフォルドを作り、第１実施態様では、所定位置に整
列開口が食刻される。２個のウェーハは、整列開口と整
列マークにより一線に整列され、それから一緒に接合さ
れ、多くの別個のプリントヘッドに切り分けられる。

トーピイ外の米国特許第4,638,337号は、ホーキンス
外の特許に似た改良型のサーマルインクジェットプリン
トヘッドを開示するが、窪部に位置する各加熱要素を有
する。加熱要素を含む窪部壁は、ノズルを通って泡が横
方向へ移動するのを防ぎ、従って、噴射（blow out）と
して知られている気化インクの大気へ急激な放出を防
ぐ。この噴射は空気を取り込むことになり、この事象が
生じる度にプリントヘッドの遠動作を中断させてしま
う。この特許では、リストン（登録商標）（Riston）
のような肉厚フィルム有機構造体は、ヒータ板とチャン
ネル板との間に介在する。この層の目的は、加熱要素に
より生じる泡を含むように、各加熱要素の真上に窪部を
形成することであり、それによって蒸気の噴出を生じさ
せることなしに、小滴の速度を上昇させることができ
る。

ホーキンスの米国特許第4,774,530号は、互いに合致
され、一緒に接合される上部と下部の基板で成り、それ
らの間に肉厚絶縁層を挟み込んだ改良型プリントヘッド
を開示している。上部基板の片面には、１本以上の溝と
１個の窪部が食刻され、それらは、下部基板と合致させ
たとき、それぞれ毛管で満たされたインクチャンネルと
して、また、インク供給マニフォルドとして機能する。
加熱要素をインクに露出させるために、肉厚層には窪部
が食刻され、かくして、それらの加熱要素をピット内に
位置づけ、インクをチャンネルの閉鎖端をまわって流動
させることにより、マニフォルドからチャンネルまでイ
ンクの流路を作り、それによって、マニフォルドの窪部
へ溝の閉鎖端を開くために必要な製造工程を省くことが
できるので、プリントヘッドの製造工程を簡素化でき
る。

前述のサーマルインクジェットプリントヘッドは比較
的長いチャンネルを有し、そこを通ってインクは貯槽か
らノズルへ供給される。泡を発生させる加熱要素は、ノ
ズル開口から上流へ所定距離おいたところでチャンネル
内のピットに配置される。このピットは泡の噴射を防
ぎ、かくしてプリントヘッドの故障を防止する。残念な
がら、そのようなプリントヘッドの最大周波数は約3KHz
である。この動作周波数はチャンネルの補給時間により
支配され、そのチャンネルは流れに対して最大の抵抗を
与える。この発明は、チャンネルの流れに対する抵抗を
最小にすることによって小滴の発生率、すなわち、動作
周波数を高める。

〔発明の要約〕

本発明の目的は、空気の取り込みを一定にした状態
で、泡の噴出を防ぐ能力を失うことなしに、チャンネル
の補給時間を迅速にした改良型インクジェットプリント
ヘッドを提供することである。

本発明では、バクレル（登録商標）（Vacrel）また
はリストン（登録商標）（Riston）のような肉厚フィ
ルムの有機構造体が、ヒータ板とチャンネル板との間に
挟み込まれる。この層は５〜100ミクロンの厚みを有す
るが、好ましい厚みの範囲は10〜50ミクロンである。ウ
ェーハ上に、複数の組の加熱要素、アドレス電極及び駆
動回路が形成されたのち、その上に肉厚フィルムの有機
層を付着させる。各組の加熱要素とそれに関連する回路
とに対して、肉厚フィルム有機構造体内に個々の窪部が
形成され、加熱要素の各々を露出させ、連続窪部をプリ
ントヘッドの貯槽内へ伸長させる。この配置は、伸長窪
部の一端の底部に各加熱要素を位置づけ、蒸気の噴出を
防ぐ。窪部の他端は所定の位置で終わっているので、チ
ャンネル板が、ヒータ板の上に位置する肉厚フィルム構
造体に整列し、接合されるとき、インクは貯槽からイン
クチャンネルへ流れる。第２実施態様において、肉厚フ
ィルム構造体にある伸長溝は、所定位置に形成された共
通窪部へ開口するので、チャンネル板がヒータ板の上に
位置する肉厚フィルム構造体に整列し、接合されると
き、インクは、プリントヘッドの貯槽から肉厚フィルム
構造体内の共通窪部を通り、インクチャンネルの一部を
形成する伸長窪部に沿って流れ、かくして補給が迅速に
行われ、小滴発生週波数も上昇するようなインクチャン
ネルの形状を提供する。第３実施態様では、インクから
回路をよりよく保護するために、ヒータ板上のパシベー
トされた（passivated）回路と肉厚フィルム構造体との
間に、ポリイミド、またはエポキシで成る付加フィルム
を介在させる。

本発明をよりよく理解できるように、添付図面に関連
しながら、以下詳細に説明する。図面において、同一符
号は同一部品を示す。

〔好適な実施態様の説明〕

チャンネル板31の前面29の小滴放出ノズル27のアレイ
を示すプリントヘッド10の拡大概略等角図が第１図に示
されている。また第２図を参照すれば、後述するよう
に、下方電気絶縁基板、すなわち、加熱要素板28は、そ
の表面30上に形作られた（patterned）加熱要素34とア
ドレス電極33とを有し、上方基板、すなわち、チャンネ
ル板31は、一方向へ伸長する平行溝20を有し、この平行
溝は、チャンネル板の前面29に貫通する。この溝の他端
は、傾斜壁21の所で終わっている。インク供給マニフォ
ルド、すなわち、毛管作用で満たされたインクチャンネ
ル20の貯槽として使用される内部窪部24のフロア41は、
インク充填穴として使用する貫通開口25を有する。溝を
備えたチャンネル板の表面は加熱要素板28と一線に並
び、それに接着されるので、複数の加熱要素34の各々
は、溝と下方基板、すなわち、加熱板とにより形成され
る各チャンネル内に位置する。インクは、充填穴25を通
って、窪部24と加熱要素板28とにより形成されたマニフ
ォルド、すなわち、貯槽へ流入し、毛管作用により、１
つの実施態様では、肉厚フィルム絶縁槽18に形成された
共通窪部38を通って流れることによりチャンネル20を満
たす。インクは各ノズルにおいて、わずかな負圧で、毛
管作用による凹面を形成し、それによってインクがそこ
から垂れるのを防ぐ。チャンネル板28上のアドレス電極
33は、端子32の所で終わっている。チャンネル板31は下
方基板28より小さく作られているので、電極端子32が露
出し、それは例えばワイヤボンド52によりドーターボー
ド19上の電極に接続され、そのドーターボード上にプリ
ントヘッド10が永久的に装着される。層18は後述するよ
うに、上部基板と下部基板との間にはさまれた肉厚フィ
ルムパシベーション層である。この層は、複数の伸長平
行窪部、すなわち、トラフ26と共に、共通窪部38を形成
するように形作られ、前記トラフ26は、一端が共通窪部
に連絡し、そこから伸長する。食刻したトラフの未端は
加熱要素を有し、かくしてそれらはトラフの末端の底部
に配置される。共通窪部38により、インクはマニフォル
ド24とチャンネル20との間を流動できる。更に、肉厚フ
ィルム絶縁層は第3,5図に示すように、食刻され、電極
の端子を露出させる。

第１図の２−２線に沿って１本のチャンネルを通って
切断した横断面図が第２図として示され、これはインク
がマニフォルド24から矢印23で示すように、溝20の閉鎖
端21のまわりを通ってどのように流れるかを示す。一側
を研磨した（100）シリコンウェーハの研磨表面には、
複数の組の泡発生加熱要素34とそのアドレス電極33とが
形作られている。多数組みのプリントヘッド電極33と、
加熱要素として作用する抵抗材と、共通リターン35とを
型に合わせて配置する前に、ウェーハの研磨表面は、約
１〜２マイクロメートルの厚みを有する、例えば二酸化
シリコンのような下塗り層39で被覆される。抵抗材は、
科学的気相成長法（CVD）により付着されるドープ処理
した多結晶シリコンであってもいいし、例えば硼化ジル
コニウム（ZrB₂）のような、その他のよく知られた抵抗
材であってもよい。共通リターン35とアドレス電極33と
は、典型的なものでは、下塗りの上で、加熱要素の辺縁
を覆うように付着されたアルミニウムリードである。共
通リターン端子37とアドレス電極端子32は所定位置に配
置され、チャンネル板31を加熱要素板に取り付けてプリ
ントヘッドを形成した後、ワイヤボンド52により、ドー
ターボード19の電極50に電気接続するための隙間を形成
する。共通リターン35とアドレス電極33とは、0.5〜３
マイクロメートルの厚みに、好ましくは、1.5マイクロ
メートルの厚みに付着される。詳細については、先行技
術の説明の所で述べた特許等を参照のこと。

好ましい実施態様において、ポリシリコン加熱要素が
使用され、そのポリシリコンから高温蒸気中で、二酸化
シリコンの熱酸化層17が成長する。ポリシリコン加熱要
素の製造に関する詳細については、ホーキンスの米国特
許第4,552,530号を参照のこと、熱酸化層は、典型的な
ものでは、導電性インクから加熱要素を保護し、絶縁す
るために0.05〜0.1マイクロメートルの厚みに成長させ
る。アドレス電極と共通リターンを取り付けるために、
ポリシリコン加熱要素の辺縁部から熱酸化物が除去さ
れ、前記アドレス電極と共通リターンはそれから形作ら
れ、付着される。電極のパシベーションの前に、プリン
トヘッドの動作中、インク蒸気泡の漬れにより生じるキ
ャビテーション力に対して、それを更に保護するため
に、必要に応じて加熱要素保護層17上にタンタル（Ta）
層（図示せず）を約１マイクロメートルの厚みに付着す
ることもできる。電極のパシベーションのために、複数
組の加熱要素とアドレス電極とを含むウェーハ表面全体
の上に、２マイクロメートル厚みの燐でドープ処理した
CVD二酸化シリコンフィルム16を付着させる。このパシ
ベーションフィルム16はイオンバリヤを与え、それによ
って露出電極をインクから保護する。厚みが1000オング
ストロームと10マイクロメートルとの間にあるとき、好
ましくは１マイクロメートルの厚みのとき、有効なイオ
ンバリヤ層が達成される。このパシベーション層16は、
後のドーターボード電極とのワイヤボンディングのた
め、アドレス電極及び共通リターンの末端から、そして
また、加熱要素、すなわち、Ta層から食刻により除去さ
れる。二酸化シリコンフィルム16のこの食刻作用は、湿
式または乾式のいずれの食刻法によって行ってもよい。

次に、例えばリストン（登録商標）（Riston），バ
クレル（登録商標）（Vacrel），プロビマー52（登録
商標）（Probimer 52 ）またはポリイミドのような肉
厚フィルム型絶縁層18がフィルムパシベーション層16上
に形成され、これは５〜100マイクロメートルの厚みを
有するが、なかでも10〜50マイクロメートルの範囲が好
ましい。絶縁層18は、各加熱要素と、インクマニフォル
ド24から各インクチャンネル20へのインク通路を形成す
る共通窪部38と、加熱要素から伸長し共通窪部38と連絡
する伸長窪部26とを覆う層18部分を食刻し、除去するこ
とができるように写真石版法で処理される。さらに、肉
厚フィルム層18は、各電極端子32,37の上方が除去され
る。後で個々の加熱要素板28に分割されるウェーハ上の
各組の加熱要素のための伸長窪部26と共通窪部38の複数
の結合体は、肉厚フィルム層18のこれらの部分を除去す
ることによって形成される。かくしてパシベーション層
16だけが、共通窪部38と、そこから伸長する複数の平行
な伸長窪部26とで成るこの窪部内のインクに電極33が触
れないように保護する。

第３図には、加熱要素板28の一部断面にした拡大等角
図が示されている。電極パシベーション層16と、その上
に重ねられた比較的肉厚の絶縁層18（好ましくは、リス
トン（登録商標）（Riston），バクレル（登録商標）
（Vacrel），ポリイミド、またはその同等物）の一部
が、改良型の加熱要素板の構造を理解し易くするため一
個のアドレス電極の一部から除去される。各層18は、そ
れを電極端子32,37から除去するように写真石版法で形
作られ、食刻され、領域26は各加熱要素34とその保護層
17の所で始まり共通窪部38まで伸長する。共通窪部38を
所定の位置に配置し、チャンネル板31をそれに合致させ
ると、インクがマニフォルドからチャンネルへ流動す
る。伸長窪部26の未端は、各加熱要素に露出し、伸長窪
部の残り部分は、各インクチャンネルのインク流動面積
を大きくする。複数の伸長窪部26と連絡している共通窪
部38は、インクチャンネルをマニフォルド24へ開く（第
２図）。伸長窪部26の末端壁42は、パルス駆動された加
熱要素により生じる各泡の横方向への動きを防止し、か
くして、それに対する直交方向への成長を促進させる。
そのとき、伸長窪部の残り部分がインクの流動面積を広
げ、プリントヘッドの動作中、充填時間をより迅速にす
る。気化インクのバーストが開放されて、そこに空気が
取り込まれるといった噴出現象は、米国特許第4,638,33
7号に示すように防止できるが、小滴放出周波数の制限
はない。

パシベーションアドレス電極33は、伸長窪部26によ
り、その長さの大部分に沿ってインクに露出し、通常の
電極パシベーション層16にピンホールがあれば、それに
よって電極33が露出して電気分解され、結局、その電極
によりアドレスされる加熱要素の動作不良につながる。
従って、第２図の類似図である第６図のもう一つの実施
態様は、第２のパシベーション層14によるアドレス電極
の更なる保護を示す。従って、これらの電極は、二層の
包囲層、すなわち、パシベーション層16と、ポリイミド
や、その類似材で成る第２層14とによりパシベート化さ
れる。

第５図は第３図の類似図であるが、共通窪部38がな
く、その代わりに一組の伸長窪部26がチャンネル版の貯
槽24まで伸長し、インクが貯槽からインクチャンネル20
まで流動できるようになっている。

ホーキンスの米国再発行特許第32,572号，米国特許第
4,638,337号及び第4,774,530号に開示するように、チャ
ンネル板31はプリントヘッド10のための複数の上部基
板、すなわち、チャンネル板31を作るために、二側面を
研磨した（100）シリコンウェーハで形成される。ウェ
ーハが化学的に清浄にされたのち、両側に熱分解CVD窒
化珪素層（図示せず）が付着される。通常の写真石版法
を使って、ウェーハの一側面で、複数の各チャンネル板
31の充填穴25の通路と、整列開口（図示せず）のための
少なくとも２個の通路とが所定の位置に印刷される。窒
化珪素は、充填穴と整列開口を表す形作られた通路から
プラズマ食刻される。充填穴及び整列開口を食刻するた
めに、水酸化カリウム（KOH）の異方性食刻を使用する
こともできる。この場合、（100）ウェーハの｛111｝面
は、ウェーハの表面と54.7度の角度をなす。充填穴は、
一側当たり約20ミル（0.5mm）の小さな四角形表面パタ
ーンであり、整列開口は、一辺約60〜80ミル（1.5〜2m
m）の四角形をなす。かくして、20ミル（0.5mm）厚さの
ウェーハを貫通して、整列開口が食刻され、充填穴はウ
ェーハのほぼ半分の所から3/4の所にある頂点まで食刻
される。整列開口と充填開口の食刻が時間に大きく拘束
されないので、連続的食刻によっても、比較的小さな四
角形充填穴のサイズが更に大きくなることはない。次
に、最終的にプリントヘッドのインクマニフォルドとチ
ャンネルになる比較的大きな矩形窪部24と伸長型の平行
チャンネル窪部組とを形成するため、前もって食刻した
整列穴を基準として、ウェーハの反対側部を写真石版法
で形作る。マニフォルドとチャンネル窪部を含むウェー
ハの表面22は、ウェーハの元の表面部分（窒化珪素層で
被覆されている）であって、後でこの部分に接着剤を塗
着して、複数組の加熱要素を含む基板に、それを接着さ
せるようにする。端面29を作り出す最終的なダイシング
（dicing）カットにより、伸長溝20の一端を開き、ノズ
ル27を形成する。チャンネル溝20の他端は、端部21によ
って閉鎖したままである。しかしながら、チャンネル板
を加熱板に整列させ、接着させることにより、チャンネ
ル20の端部21を、第２図に示すように肉厚フィルム絶縁
層18層上で共通窪部38の真上におくか、または第５図に
示すように、加熱要素を含む側と反対側の、伸長窪部26
の端部の真上に置き、矢印23で示すように、インクをマ
ニフォルドからチャンネル内へ流入させるようにする。

第4A図は、第２図の４−４線に沿って見たときのプリ
ントヘッドの部分横断面図であり、肉厚フィルム層18の
共通窪部38は、チャンネル20の幅全体にわたって、その
チャンネルに対して直交する方向へ伸長する。

第4B図は、第２図の４−４線に沿って見たときのプリ
ントヘッドの部分横断面図であり、第５図の変形実施態
様の伸長窪部26は、各々チャンネル板の貯槽24内へ伸長
し、かくして、インクが貯槽からチャンネル20へ流動で
きるようになっている。

米国特許第4,638,337号は、インクを貯槽からノズル
まで供給する比較的長いチャンネルを有するインクジェ
ットプリントヘッドを示す。泡を発生させるヒータは、
ノズル開口より上流でチャンネル内の肉厚フィルム槽の
ピット内に配置される。このピットは、空気の流入を防
ぐことにより、プリントヘッドの故障を防止する。その
ようなプリントヘッドの形状を分析すれば、それは１イ
ンチ当たり300スポット（spi）の印刷で、約5KHzの最大
周波数で動作することが判る。この動作周波数は、チャ
ンネルの補給時間により支配される。チャンネルは、プ
リントヘッドでの流れに対して最大抵抗を提供すること
は、この当業者にとって周知の事実である。この発明
は、チャンネル抵抗を最小にし、プリントヘッドを少な
くとも20〜30％高い周波数で動作させることを可能にす
るような形状を述べている。先行技術のピットの形状は
示されていないが、空気の流入を防ぐ手段だけが備わっ
ている。ヒータから貯槽への通路は伸長窪部26により拡
大され、横断面の流動面積を増大させ、流動抵抗を最小
限にする。

ここには図示していないが、もう一つの実施態様にお
いて、端部壁21は、前述の先行技術の特許で教示される
ように取り外すことができ、隣接ジェット間のクロスト
ークを防ぐように、伸長窪部26の長さを最適にすること
ができる。ヒータの後方のイナータンス（inertance）
は、加熱要素から貯槽までの距離をチャンネルの流動面
積で割ったものに比例し、そのイナータンスは、泡がチ
ャンネル内で膨張したり、及び／又は、あまりにも多く
の流体を後方へ押しやることがないように、十分に高く
なければならない。この抵抗（加熱要素から貯槽までの
距離をチャンネルの流動面積で割ったものに比例）は、
補給時間を決定する場合に非常に重要である。この数が
大きくなれば補給時間もそれだけ長くなる。ヒータの後
方にあるチャンネルセグメントの抵抗は、このセグメン
トの横断面積を増大させ、加熱要素から貯槽までの距離
を長くすることによってイナータンスを減らすことな
く、非常に減少させることができる。第2,3,5図に示す
ように、これは種々の方法で行うことができる。第2,3
図の好ましい実施態様において、チャンネル20の閉鎖端
にある共通窪部38は、インクを、貯槽24からインクチャ
ンネル20と、この各チャンネルと一線に並んだ伸長窪部
26へ流動させる。加熱要素は伸長窪部26の末端で露出し
ており、これらの窪部はインクチャンネルの流動面積を
増大させるので、小滴放出率を高め、同時に空気の取り
込み防止効果もある。

肉厚フィルム絶縁槽18は、二つの別々の機能を果た
す。すなわち、（１）．泡の形成時及び補給現象時に流
体の流路の一部として機能し、（２）．金属化リードと
活性ドライバーをインクから、さらにその中のイオンか
ら保護するために付加的パシベーション層として機能す
る。ヒータとチャンネル板の貯槽との間で肉厚フィルム
絶縁層をもっと多く除去することにより、付加的パシベ
ーション層の保護機能が失われる。パシベーションフィ
ルムからピンホールを完全になくすために、肉厚フィル
ム絶縁層18を配置する前に、例えばポリイミドで成る第
２のパシベーション層を付着させる。かくして、第６図
に示す変形実施態様は、ヒータの場所の上に、二層パシ
ベーションシステムを有する。典型的な第１層は、肉薄
パシベーション層であって、電極端子32,37の所に通路
を有する。これに適した材料は、感光性ポリイミドか感
光性エポキシである。これらの材料は、スピン加工さ
れ、通常の集積回路処理装置を使って処理される。肉薄
フィルムの厚さは粘性やスピン速度を調節することによ
り調整できる。肉薄層において、これらの材料は適切な
露出時間と優れた分解能を有する。感光性ポリイミドの
第２層は、従来の構造体に用いる肉厚フィルム絶縁材と
実質的に同じ保護作用を有する。

要するに本発明は、改良型のサーマルインクジェット
プリントヘッドとその製法に関する。はんだマスク材、
または他の有機構造体、例えばリストン（登録商標）
（Riston），バクレル（登録商標）（Vacrel），プ
ロビマー52（登録商標）（Probimer 52 ）またはポリ
イミド等で成る肉厚フィルムは、ヒータ板とチャンネル
板との間に介在する。先行技術では、この層は一時的な
泡を含むピットを、加熱要素の上方に形成することを可
能にするので、蒸気の噴出や、その結果生じる空気の取
り込みを生じさせることなしに、小滴の速度を上げるこ
とができる。ホーキンスの米国特許第4,774,530号に示
すように、加熱要素のピットの後方に、第２の伸長窪部
を更に付加することによって、貯槽からのインクはチャ
ンネルに連絡し、それによって、チャンネル溝とマニフ
ォルド窪部との間でシリコンを除去する必要がない。伸
長窪部、すなわち、トラフはインクのためのバイパスと
なる。しかしながら、これらの先行技術の形状はプリン
トヘッドの小滴発生率を制限している。本発明は、ヒー
タピットをバイパス窪部に接続させ、チャンネル板に一
線に並んだ伸長窪部を形成し、チャンネル内のインク流
動通路を増大させ、それによって各小滴の放出後の補給
回数を多くするように肉厚フィルムの絶縁層を形作るこ
とにより、この動作周波数の制限を克服している。もう
一つの実施態様は、共通バイパス窪部を有せず、単に肉
厚フィルムの絶縁層内にある伸長窪部、すなわち、トラ
フを使用し、このトラフは一端に、加熱要素を内蔵し、
他端は、貯槽内へ伸長しており、チャンネルの閉塞端を
除去することなしに、貯槽からインクチャンネルヘイン
クを流動させ、更にその補給回数を多くし、その動作周
波数を最大にするために各チャンネル毎に必要な流動面
積を増大させる。この最後の実施態様は、二層パシベー
ションシステムを使用して、肉厚フィルムの絶縁層にあ
る伸長窪部によって生じる露出金属化をピンホールのな
い完全なものに維持し、横断流動面積を増大させ、ひい
ては補給回数を多くすることができるような形状にす
る。

本発明の前述の説明から、多くの変形が明らかであ
り、そのような全ての変形は、本発明の範囲内に含まれ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ドーターボード上に装着されたプリントヘッ
ドの拡大概略等角図であって、小滴放出ノズルを示す。
第２図は、２−２線に沿って見たときの第１図の拡大横
断面図であり、本発明に従ってマニフォルドとインクチ
ャンネルとの間に、インク流路を備える電極のパシベー
ション作用と窪みをもった肉厚フィルム構造体を示す。
第３図は、プリントヘッドを形成するためチャンネル板
に合致させる前の、加熱要素板の拡大部分等角図であ
る。この加熱要素板は、共通窪部から伸長する伸長窪部
を示すために、一部断面で示す。この加熱要素は伸長窪
部の未端部で露出しており、伸長窪部と連絡する共通窪
部は、インクをマニフォルドからインクチャンネルへ流
動させる。第4A図は、４−４線に沿って見たときの第２
図の拡大横断面図であり、第３図に示す本発明の実施態
様を示す。第4B図は、４−４線に沿って見たときの第２
図の拡大横断面図であって、第５図に示す本発明の第２
実施態様を示す。第５図は、本発明の他の実施態様の拡
大部分等角図であって、インクをマニフォルドから各イ
ンクチャンネルへ流動させることのできる、複数の個々
の伸長窪部の一端にある窪んだ加熱要素を示すために、
一部断面にした加熱要素板を示す。第６図は、第２図に
類似した拡大横断面図であるが、肉厚フィルム構造体と
パシベーション回路との間の付加的保護層を示す。 10:プリントヘッド、14:第２パシベーション層 16:パシベーションフィルム 17:熱酸化層、18:肉厚フィルム絶縁層 19:ドーターボード 20:平行溝（インクチャンネル） 21:傾斜壁、22:表面 23:矢印 24:内部窪部（インクマニフォルド） 25:貫通開口（インク充填孔） 26:伸長並行窪部（トラフ） 27:ノズル、28:下部基板 29:前面、30:表面 31:チャンネル板、32,37:電極端子 33:アドレス電極、34:加熱要素 35:共通リターン、38:共通窪部 39:下塗り層、41:フロア 42:未端壁、52:ワイヤボンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ナラヤン・ブイ・デシュパンデアメリカ合衆国ニューヨーク州 14526 ペンフィールドハイレッジドライブ 101 (72)発明者ドナルド・ジェイ・ドレークアメリカ合衆国ニューヨーク州 14618 ロチェスターフレンチロード 480 (56)参考文献特開昭62−33648（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/05

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】インクチャンネルとして使用する一組の平
行溝とマニフォルドとして使用する窪部とを備えた上部
基板を有し、前記溝は小滴放出ノズルとして機能するよ
うに一端が開放されており、更に、片面に加熱要素アレ
イとアドレス電極が形成されている下部基板を有し、前
記上部基板と下部基板とは互いに整列され、合致させら
れ、一緒に接合されて、それらの間に挟み込まれた肉厚
フィルム層とでプリントヘッドが形成され、前記肉厚フ
ィルム層は、下部基板の表面上で加熱要素及びアドレス
電極の上に付着され、加熱要素とアドレス電極の端子端
を露出させるために前記両基板を合致させ接着させる前
に一部切除されている型の改良形インクジェットプリン
トヘッドであって、その特徴が、前記肉厚フィルム層は、上部基板にある各対向平行溝の
長さに沿って各加熱要素の所で始まり前記マニフォルド
窪部へ向かう方向へ所定の距離だけ伸長した部分を除去
するように形作られており、除去された肉厚フィルム層
の長さは、一端が加熱要素に露出し他端は対向するマニ
フォルド窪部内で終わっており、これにより、マニフォ
ルド窪部内のインクは、そこから肉厚フィルム層の前記
除去部分に沿って流れ、同時に、インクチャンネルを形
成する溝内へ流れるものであり、肉厚フィルム層の除去
された部分はその長さに沿ってインクチャンネルの深さ
だけ伸長する壁を有し、プリントヘッドの動作中、ノズ
ルを通る気化インクの噴出を防ぐことにより空気の取込
みを防止する手段を備え、そして、前記マニフォルド内
へ伸長することにより、インクチャンネルとマニフォル
ドとの間に連絡を生じさせ、インクチャンネルとこれに
整列した肉薄フィルム層の除去部分の組み合わされた横
断面の流動面積は、インクの流動抵抗を減らすことがで
きるような寸法を有し、これにより、空気の取り込みな
しにインクの小滴発生率を高めることにある改良形イン
クジェットプリントヘッド。
【請求項２】インクと肉厚フィルム層の除去部分の中の
電極との間のピンホールが無い保護層を確実に形成する
ために、肉厚フィルム層の配置に先立って付着された第
２パシベーション層を更に含んでいる請求項１記載の改
良形プリントヘッド。
【請求項３】肉厚フィルム層の除去部分が、各インクチ
ャンネル毎に設けられた複数の個別の伸長溝である請求
項１記載の改良形プリントヘッド。
【請求項４】プリントヘッドが、肉厚フィルム層の配置
に先立って付着された第２パシベーション層を更に含ん
でいる請求項３記載の改良形プリントヘッド。
【請求項５】肉厚フィルム層の除去部分が、複数の平行
延長部を備えたインクチャンネルに実質的に直角な共通
窪部を含み、各インクチャンネル毎に一つの延長部が対
応してこれと整列しており、共通窪部がインクチャンネ
ルとマニフォルドとの間に配置されてこれらの間に連絡
を生じさせる請求項１記載の改良形プリントヘッド。
【請求項６】プリントヘッドが、肉厚フィルム層の配置
に先立って付着された第２パシベーション層を更に含ん
でいる請求項５記載の改良形プリントヘッド。