JP3294664B2 - インクジェットプリンタ及びそのノズル部材の成形方法 - Google Patents
インクジェットプリンタ及びそのノズル部材の成形方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にインクジェット・
プリンタに関し、特にインクジェット・プリンタで使用
されるプリントカートリッジ用のノズルもしくはオリフ
ィス部材及びその他の部品に関する。
プリンタに関し、特にインクジェット・プリンタで使用
されるプリントカートリッジ用のノズルもしくはオリフ
ィス部材及びその他の部品に関する。
【０００２】
【従来技術と発明が解決しようとする課題】感熱式イン
クジェットプリントカートリッジは少量のインクを急激
に加熱してインクを蒸発させ、オリフィスを通して放出
させて用紙のような記録媒体に向け て衝突させるように
動作する。多数のオリフィスがパターン形成されて配列
されている場合は、各オリフィスからインクが適宜の順
序で放出されることによって、プリントヘッドが用紙に
対して移動されると用紙に字号又はその他の画像がプリ
ントされる。一般に用紙はプリントヘッドが用紙に対し
て移動する毎にシフトされる。インクだけが用紙に衝突
するので、感熱式インクジェット・プリンタの動作は迅
速且つ静かである。これらのプリンタのプリント性能は
高く、小型で携帯式にすることができる。
クジェットプリントカートリッジは少量のインクを急激
に加熱してインクを蒸発させ、オリフィスを通して放出
させて用紙のような記録媒体に向け て衝突させるように
動作する。多数のオリフィスがパターン形成されて配列
されている場合は、各オリフィスからインクが適宜の順
序で放出されることによって、プリントヘッドが用紙に
対して移動されると用紙に字号又はその他の画像がプリ
ントされる。一般に用紙はプリントヘッドが用紙に対し
て移動する毎にシフトされる。インクだけが用紙に衝突
するので、感熱式インクジェット・プリンタの動作は迅
速且つ静かである。これらのプリンタのプリント性能は
高く、小型で携帯式にすることができる。
【０００３】設計の一例ではプリントヘッドは次の部品
を備えている。すなわち、１）インク溜と、インクをオ
リフィスの近傍の蒸発ポイントに供給するためのインク
管路、２）個々のオリフィスが必要なパターンで形成さ
れたオリフィス板、及び３）インク管路の壁の一つを形
成する基体上に形成され、各々のオリフィスの下に一つ
ずつ備えられた一連の薄膜ヒータ（薄膜加熱素子）、で
ある。各ヒータは薄膜抵抗と、適当な電線を備えてい
る。単一ドットのインクをプリントするため、外部の電
源からの電流が選択されたヒータに導通される。ヒータ
は抵抗加熱され、ひいては隣接するインクの薄層を過熱
して、爆発的に蒸発せしめ、その結果インク滴が関連す
るオリフィスを通して用紙上に放出される。
を備えている。すなわち、１）インク溜と、インクをオ
リフィスの近傍の蒸発ポイントに供給するためのインク
管路、２）個々のオリフィスが必要なパターンで形成さ
れたオリフィス板、及び３）インク管路の壁の一つを形
成する基体上に形成され、各々のオリフィスの下に一つ
ずつ備えられた一連の薄膜ヒータ（薄膜加熱素子）、で
ある。各ヒータは薄膜抵抗と、適当な電線を備えてい
る。単一ドットのインクをプリントするため、外部の電
源からの電流が選択されたヒータに導通される。ヒータ
は抵抗加熱され、ひいては隣接するインクの薄層を過熱
して、爆発的に蒸発せしめ、その結果インク滴が関連す
るオリフィスを通して用紙上に放出される。
【０００４】従来のプリントカートリッジの一例が１９
８５年２月１９日に付与され、本件出願人に譲渡された
バック他の米国特許第４，５００，８９５号「使い捨て
インクジェット・ヘッド」に記載されている。
８５年２月１９日に付与され、本件出願人に譲渡された
バック他の米国特許第４，５００，８９５号「使い捨て
インクジェット・ヘッド」に記載されている。
【０００５】このようなプリンタでは、プリント性能は
プリントカートリッジに実装されたプリントヘッド内の
オリフィスの物理的な特性に左右される。例えば、プリ
ントヘッド内のオリフィスの形状がインク滴の放出のサ
イズ、軌道及び速度に影響を及ぼす。更に、印書ヘッド
内のオリフィスの形状は蒸発室に供給されるインクの流
れに影響を及ぼし、場合によってはインクが隣接するオ
リフィスから放出される態様にも影響を及ぼす。インク
ジェット・プリンタ用のオリフィス板はニッケル製であ
り、リソグラフィーによる電鋳工程によって製造される
場合が多い。適当なリソグラフ電鋳工程の一例は１９８
８年９月２７日にラム他に付与された米国特許第４，７
７３，９７１号「薄膜マンドレル」に記載されている。
このような工程では、オリフィス板内のオリフィスは誘
電体のディスクの周囲にニッケルをメッキすることによ
って形成される。
プリントカートリッジに実装されたプリントヘッド内の
オリフィスの物理的な特性に左右される。例えば、プリ
ントヘッド内のオリフィスの形状がインク滴の放出のサ
イズ、軌道及び速度に影響を及ぼす。更に、印書ヘッド
内のオリフィスの形状は蒸発室に供給されるインクの流
れに影響を及ぼし、場合によってはインクが隣接するオ
リフィスから放出される態様にも影響を及ぼす。インク
ジェット・プリンタ用のオリフィス板はニッケル製であ
り、リソグラフィーによる電鋳工程によって製造される
場合が多い。適当なリソグラフ電鋳工程の一例は１９８
８年９月２７日にラム他に付与された米国特許第４，７
７３，９７１号「薄膜マンドレル」に記載されている。
このような工程では、オリフィス板内のオリフィスは誘
電体のディスクの周囲にニッケルをメッキすることによ
って形成される。
【０００６】インクジェットプリントヘッド用のオリフ
ィス板を形成するこのような電鋳工程には幾つかの欠点
がある。その一つはこの工程では応力及び板の厚さ、デ
ィスクの直径及びメッキ率のようなパラメタを精密に平
衡させることが必要であることである。別の欠点はこの
ような電鋳工程では生来、ノズルの形状とサイズに関し
て設計上の選択肢が限定されることである。
ィス板を形成するこのような電鋳工程には幾つかの欠点
がある。その一つはこの工程では応力及び板の厚さ、デ
ィスクの直径及びメッキ率のようなパラメタを精密に平
衡させることが必要であることである。別の欠点はこの
ような電鋳工程では生来、ノズルの形状とサイズに関し
て設計上の選択肢が限定されることである。
【０００７】電鋳により形成されたオリフィス板、及び
インクジェット・プリンタ用のプリントヘッドのその他
の部品を使用する際には、インクによる腐食が問題にな
ることがある。一般に、このようなオリフィス板の腐食
性は２つのパラメータに依存している。すなわち、イン
クの化学成分と、オリフィス板の電気メッキされたニッ
ケル面上の水酸化層の形成である。水酸化層がないと、
ニッケルはインクによって腐食することがある。特に、
インクジェット・プリンタに広く利用されているような
水性インクの場合にこの傾向が強い。オリフィス板の腐
食は金メッキを施すことによって最小限に抑えることが
できるが、このようなメッキはコストが高い。
インクジェット・プリンタ用のプリントヘッドのその他
の部品を使用する際には、インクによる腐食が問題にな
ることがある。一般に、このようなオリフィス板の腐食
性は２つのパラメータに依存している。すなわち、イン
クの化学成分と、オリフィス板の電気メッキされたニッ
ケル面上の水酸化層の形成である。水酸化層がないと、
ニッケルはインクによって腐食することがある。特に、
インクジェット・プリンタに広く利用されているような
水性インクの場合にこの傾向が強い。オリフィス板の腐
食は金メッキを施すことによって最小限に抑えることが
できるが、このようなメッキはコストが高い。
【０００８】電鋳によるインクジェット・プリンタ用の
オリフィス板の更に別の欠点は、完成したプリントヘッ
ドが使用中に剥離を生ずる傾向があることである。通常
は、剥離はオリフィス板とその基体との間に小さい間隙
が形成されることに端を発し、その原因はオリフィス板
とその基体との熱膨張率の差である場合が多い。剥離は
プリントヘッドの材料とインクとの相互作用によって一
層強まる。例えば、インクジェットプリントヘッド内の
材料は水性インクに長く晒されると膨張し、そのために
プリントヘッドの内部構造の形状が変化することがあ
る。
オリフィス板の更に別の欠点は、完成したプリントヘッ
ドが使用中に剥離を生ずる傾向があることである。通常
は、剥離はオリフィス板とその基体との間に小さい間隙
が形成されることに端を発し、その原因はオリフィス板
とその基体との熱膨張率の差である場合が多い。剥離は
プリントヘッドの材料とインクとの相互作用によって一
層強まる。例えば、インクジェットプリントヘッド内の
材料は水性インクに長く晒されると膨張し、そのために
プリントヘッドの内部構造の形状が変化することがあ
る。
【０００９】オリフィス板の剥離は部分的なものでも、
プリント結果に歪みを生じることがある。例えば、オリ
フィス板の部分的な剥離によって通常はインク滴放出速
度が低下するか、極めて不規則になる。更に、部分的な
剥離によって気泡の累積部位が生じ、これがインク滴の
放出を妨げる場合がある。
プリント結果に歪みを生じることがある。例えば、オリ
フィス板の部分的な剥離によって通常はインク滴放出速
度が低下するか、極めて不規則になる。更に、部分的な
剥離によって気泡の累積部位が生じ、これがインク滴の
放出を妨げる場合がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】新規なインクカートリッ
ジのノズル部材とその成型方法を開示する。好ましい構
成として、ノズルあるいはオリフィスはエクシマレーザ
ー除去方式によってノズル部材に形成される。蒸発室な
いしは、インク供給源とオリフィスとの間に液体通路を
形成するインク通路が、同様にレーザーによってノズル
部材に形成される。また、周波数逓倍ＹＡＧレーザーを
上記エクシマレーザーの代わりに用いても良い。その
後、ノズル部材は、各オリフィスに対応した発熱素子を
備える基板に固着される。そして、このように形成され
たプリントヘッドはインク供給源を含むインクカートリ
ッジに実装される。オリフィス、蒸発室及びインク通路
を備えた上記ノズル部材は、マスクされたレーザー放射
を用いたステップ・アンド・リピート方式により成型さ
れる。
ジのノズル部材とその成型方法を開示する。好ましい構
成として、ノズルあるいはオリフィスはエクシマレーザ
ー除去方式によってノズル部材に形成される。蒸発室な
いしは、インク供給源とオリフィスとの間に液体通路を
形成するインク通路が、同様にレーザーによってノズル
部材に形成される。また、周波数逓倍ＹＡＧレーザーを
上記エクシマレーザーの代わりに用いても良い。その
後、ノズル部材は、各オリフィスに対応した発熱素子を
備える基板に固着される。そして、このように形成され
たプリントヘッドはインク供給源を含むインクカートリ
ッジに実装される。オリフィス、蒸発室及びインク通路
を備えた上記ノズル部材は、マスクされたレーザー放射
を用いたステップ・アンド・リピート方式により成型さ
れる。
【００１１】
【実施例】図１を参照すると、参照番号１０は本発明の
一実施例に従ったプリントヘッドを組み入れたインクジ
ェットプリントカートリッジを概略的に示している。イ
ンクジェットプリントカートリッジ１０はインク貯め１
２と、プリントヘッド１４とを備え、プリントヘッド１
４はテープ自動接合方式（ＴＡＢ）を利用して形成され
る。印書ヘッド１４（以後“ＴＡＢヘッド・アセンブリ
１４”と呼ぶ）は例えばレーザ除去によって可撓性ポリ
マー・テープ１８内に形成された２列の縦のオフセット
穴、すなわちオリフィス１７から成るノズル部材１６を
備えている。テープ１８は３Ｍコーポレーションから市
販されているカプトン（商標）から購入できる。別の適
当なテープはユピレックス（商標）又はこれと同様のテ
ープでよい。
一実施例に従ったプリントヘッドを組み入れたインクジ
ェットプリントカートリッジを概略的に示している。イ
ンクジェットプリントカートリッジ１０はインク貯め１
２と、プリントヘッド１４とを備え、プリントヘッド１
４はテープ自動接合方式（ＴＡＢ）を利用して形成され
る。印書ヘッド１４（以後“ＴＡＢヘッド・アセンブリ
１４”と呼ぶ）は例えばレーザ除去によって可撓性ポリ
マー・テープ１８内に形成された２列の縦のオフセット
穴、すなわちオリフィス１７から成るノズル部材１６を
備えている。テープ１８は３Ｍコーポレーションから市
販されているカプトン（商標）から購入できる。別の適
当なテープはユピレックス（商標）又はこれと同様のテ
ープでよい。
【００１２】テープ１８の裏面には従来のフォトリソグ
ラフィー・エッチング及びメッキ工程の双方又は一方に
よって導電トレース３６が形成されている。これらの導
電トレースはプリンタと接続されるように設計された大
型の接点パッド２０で終端している。プリントカートリ
ッジ１０は、テープ１８の表面の接点パッド２０がプリ
ンタの電極と接触して、外部で発生された励起信号をプ
リントヘッドに送るようにプリンタ内に装着されるよう
に設計されている。
ラフィー・エッチング及びメッキ工程の双方又は一方に
よって導電トレース３６が形成されている。これらの導
電トレースはプリンタと接続されるように設計された大
型の接点パッド２０で終端している。プリントカートリ
ッジ１０は、テープ１８の表面の接点パッド２０がプリ
ンタの電極と接触して、外部で発生された励起信号をプ
リントヘッドに送るようにプリンタ内に装着されるよう
に設計されている。
【００１３】図示した種々の実施例では、トレースはテ
ープ１８の裏面に形成されている（記録媒体と対面する
面の反対側）。これらのトレースにテープ１８の表面か
らアクセスするため、テープ１８の正面を通して穴（管
路）を形成して、トレースの端部を露出させなければな
らない。露出されたトレースの端部はその後、例えば金
によってメッキされ、テープ１８の表面上に示した接点
パッド２０が形成される。
ープ１８の裏面に形成されている（記録媒体と対面する
面の反対側）。これらのトレースにテープ１８の表面か
らアクセスするため、テープ１８の正面を通して穴（管
路）を形成して、トレースの端部を露出させなければな
らない。露出されたトレースの端部はその後、例えば金
によってメッキされ、テープ１８の表面上に示した接点
パッド２０が形成される。
【００１４】ウインドウ２２と２４がテープ１８を貫い
て延在し、シリコン基体を含むヒータ抵抗体上の電極と
導電トレースの他端との結合を容易にするために利用さ
れる。ウインドウ２２及び２４にはトレースと基体の下
にある部分を保護するために詰物が詰められる。
て延在し、シリコン基体を含むヒータ抵抗体上の電極と
導電トレースの他端との結合を容易にするために利用さ
れる。ウインドウ２２及び２４にはトレースと基体の下
にある部分を保護するために詰物が詰められる。
【００１５】図１のプリントカートリッジ１０内で、テ
ープ１８はプリントカートリッジの“筒口”の背後エッ
ジで曲折され、筒口の背壁の長さの約半分に亘って延び
ている。テープ１８のこのフラップ部分が必要であるの
は、基体の電極に接続される導電トレースの経路を遠隔
端部のウインドゥ２２を通して指定するためである。図
２はプリントカートリッジから取り外し、ＴＡＢヘッド
・アセンブリ１４内のウインドウ２２及び２４に詰物を
詰める前の図１のＴＡＢヘッド・アセンブリ１４の正面
図である。
ープ１８はプリントカートリッジの“筒口”の背後エッ
ジで曲折され、筒口の背壁の長さの約半分に亘って延び
ている。テープ１８のこのフラップ部分が必要であるの
は、基体の電極に接続される導電トレースの経路を遠隔
端部のウインドゥ２２を通して指定するためである。図
２はプリントカートリッジから取り外し、ＴＡＢヘッド
・アセンブリ１４内のウインドウ２２及び２４に詰物を
詰める前の図１のＴＡＢヘッド・アセンブリ１４の正面
図である。
【００１６】ＴＡＢヘッド・アセンブリ１４の背面には
個々に励起可能な複数個の薄膜抵抗を含むシリコン基体
２８（図３に示す）が固定されている。各抵抗体は単一
のオリフィス１７のほぼ後に配置され、単数又は複数の
接点パッド２０に順次、又は同時に印加される単一又は
複数のパルスによって選択的に励起されると、抵抗性ヒ
ータとして機能する。
個々に励起可能な複数個の薄膜抵抗を含むシリコン基体
２８（図３に示す）が固定されている。各抵抗体は単一
のオリフィス１７のほぼ後に配置され、単数又は複数の
接点パッド２０に順次、又は同時に印加される単一又は
複数のパルスによって選択的に励起されると、抵抗性ヒ
ータとして機能する。
【００１７】オリフィス１７と導電トレースのサイズ、
個数及びパターンは任意でよく、本発明の機構を簡略且
つ明瞭に示すために幾つかの形状で示してある。それぞ
れの形状の相対寸法は明解にするために大幅に修正して
ある。
個数及びパターンは任意でよく、本発明の機構を簡略且
つ明瞭に示すために幾つかの形状で示してある。それぞ
れの形状の相対寸法は明解にするために大幅に修正して
ある。
【００１８】図２に示したテープ１８のオリフィス・パ
ターンはステップアンドリピート方式のレーザ又はその
他のエッチング手段と共にマスキング工程を利用して形
成される。このことは本明細書を読んだ専門家には容易
に理解できよう。後に詳細に説明する図１２は上記の工
程を補足的に詳細に示している。
ターンはステップアンドリピート方式のレーザ又はその
他のエッチング手段と共にマスキング工程を利用して形
成される。このことは本明細書を読んだ専門家には容易
に理解できよう。後に詳細に説明する図１２は上記の工
程を補足的に詳細に示している。
【００１９】図３は図２のＴＡＢヘッド・アセンブリの
裏面を図示しており、テープ１８の裏面に取付けられた
シリコン・ダイスすなわち基体２８を示し、更にインク
管路と蒸発室とを含む基体２８に形成された障壁層３０
を示している。図６は障壁層３０をより詳細に図示して
おり、これについては後述する。障壁層３０のエッジに
沿ってインク貯め１２（図１）からインクを受容するイ
ンク管路３２の入口が示されている。
裏面を図示しており、テープ１８の裏面に取付けられた
シリコン・ダイスすなわち基体２８を示し、更にインク
管路と蒸発室とを含む基体２８に形成された障壁層３０
を示している。図６は障壁層３０をより詳細に図示して
おり、これについては後述する。障壁層３０のエッジに
沿ってインク貯め１２（図１）からインクを受容するイ
ンク管路３２の入口が示されている。
【００２０】テープ１８の背面に形成された導電トレー
ス３６は図３にも示され、トレース３６はテープ１８の
反対側の接点パッド２０（図２）で終端している。ウイ
ンドウ２２及び２４によって、接合を容易にするために
テープ１８の反対側からトレース３６と基体の電極の端
部にアクセスすることができる。
ス３６は図３にも示され、トレース３６はテープ１８の
反対側の接点パッド２０（図２）で終端している。ウイ
ンドウ２２及び２４によって、接合を容易にするために
テープ１８の反対側からトレース３６と基体の電極の端
部にアクセスすることができる。
【００２１】図４は図３のＡ−Ａ線に沿って断面図を示
しており、導電トレース３６の端部と基体３０に形成さ
れた電極４０との接続状態を図示している。図４に示す
ように、障壁層３０の部分４２は導電トレース３６の端
部を基体２８から絶縁するために利用される。図４には
更にテープ１８と、障壁層３０と、ウインドウ２２及び
２４と、種々のインク管路３２の入口の側面図も示され
ている。インク滴４６が各々のインク管路３２と関連す
るオリフィス穴から放出される態様が図示されている。
しており、導電トレース３６の端部と基体３０に形成さ
れた電極４０との接続状態を図示している。図４に示す
ように、障壁層３０の部分４２は導電トレース３６の端
部を基体２８から絶縁するために利用される。図４には
更にテープ１８と、障壁層３０と、ウインドウ２２及び
２４と、種々のインク管路３２の入口の側面図も示され
ている。インク滴４６が各々のインク管路３２と関連す
るオリフィス穴から放出される態様が図示されている。
【００２２】図３のＴＡＢアセンブリ１４の裏面は、図
５に示すように基体２８の周囲を囲み、テープ１８の裏
面とインク貯め１２との間にインク漏れ止めを形成する
接着シールによってインク貯め１２のインク開口部に対
して密封されている。
５に示すように基体２８の周囲を囲み、テープ１８の裏
面とインク貯め１２との間にインク漏れ止めを形成する
接着シールによってインク貯め１２のインク開口部に対
して密封されている。
【００２３】図５は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面の側面
図であり、基体２８を囲む接着シール５０の一部と、イ
ンク管路と蒸発室５４，５６とを含む障壁層３０の上面
の薄い接着層５２によってテープ１８の中央部に接着に
より固定された基体２８を示している。印書ヘッドカー
トリッジ１０のプラスチック体の一部も図示されてい
る。薄膜抵抗体５８と６０はそれぞれ蒸発室５４内に図
示されている。図５は更にインクがインク貯め１２から
プリントカートリッジ１０に形成された中央スロット６
４を通って流れ、又、基体２８のエッジの周囲を蒸発室
５４及び５６へと流れる態様をも示している。抵抗体５
８と６０とが励起されると、蒸発室５４，５６内のイン
クの一部が放出され、これは放出されたインク滴６６及
び６８で示されている。
図であり、基体２８を囲む接着シール５０の一部と、イ
ンク管路と蒸発室５４，５６とを含む障壁層３０の上面
の薄い接着層５２によってテープ１８の中央部に接着に
より固定された基体２８を示している。印書ヘッドカー
トリッジ１０のプラスチック体の一部も図示されてい
る。薄膜抵抗体５８と６０はそれぞれ蒸発室５４内に図
示されている。図５は更にインクがインク貯め１２から
プリントカートリッジ１０に形成された中央スロット６
４を通って流れ、又、基体２８のエッジの周囲を蒸発室
５４及び５６へと流れる態様をも示している。抵抗体５
８と６０とが励起されると、蒸発室５４，５６内のイン
クの一部が放出され、これは放出されたインク滴６６及
び６８で示されている。
【００２４】図６は図２のテープ１８の裏面に固定され
てＴＡＢヘッド・アセンブリ１４を形成するシリコン基
体２８の正面の平面図である。シリコン基体２８には従
来のフォトリソグラフィー技術を用いて図６に示す縦２
列の薄膜抵抗７０が形成され、これは障壁層３０に形成
された蒸発室７２を通して露出されている。一実施例で
は、基体２８の長さは約1/2 インチであり、３００個の
ヒータ抵抗体７０を備えていることにより、インチ当た
り６００ドットの解像度が可能になる。基体２８には図
２のテープ１８の裏面に形成された（点線で示した）導
電トレース３６に接続するための電極７４も形成されて
いる。
てＴＡＢヘッド・アセンブリ１４を形成するシリコン基
体２８の正面の平面図である。シリコン基体２８には従
来のフォトリソグラフィー技術を用いて図６に示す縦２
列の薄膜抵抗７０が形成され、これは障壁層３０に形成
された蒸発室７２を通して露出されている。一実施例で
は、基体２８の長さは約1/2 インチであり、３００個の
ヒータ抵抗体７０を備えていることにより、インチ当た
り６００ドットの解像度が可能になる。基体２８には図
２のテープ１８の裏面に形成された（点線で示した）導
電トレース３６に接続するための電極７４も形成されて
いる。
【００２５】電極７４に印加された多重化入り信号をデ
マルチプレクスし、且つ信号を種々の薄膜抵抗７０へと
配分するために、図６に点線で示したデマルチプレクサ
７８も基体２８上に形成されている。デマクチプレクサ
７８によって薄膜抵抗７０よりも大幅に少ない数の電極
７４しか使わなくともよくなる。デマクチプレクサ７８
は電極７４に印加される符号化された信号を復号するた
めの任意のデコーダでよい。
マルチプレクスし、且つ信号を種々の薄膜抵抗７０へと
配分するために、図６に点線で示したデマルチプレクサ
７８も基体２８上に形成されている。デマクチプレクサ
７８によって薄膜抵抗７０よりも大幅に少ない数の電極
７４しか使わなくともよくなる。デマクチプレクサ７８
は電極７４に印加される符号化された信号を復号するた
めの任意のデコーダでよい。
【００２６】基体２８の表面には従来のフォトリソグラ
フィー技術を用いて障壁層３０も形成され、これは蒸発
室７２とインク管路８０とが内部に形成されたフォトレ
ジスト層又はその他のポリマー体でよい。障壁層３０の
部分４２は図４に関連して前述したように、導電トレー
ス３６を下にある基体２８から絶縁する。障壁層３０の
上面を図３に示したテープ１８の裏面に接着により固定
するために、未硬化のフォトレジスト層のような薄い接
着層８４が障壁層３０の上面に加えられる。障壁層３０
の上面をその方の方法で接着面にすることが可能なら
ば、別個の接着層は必要ない。その結果生じた基体構造
は次に、抵抗体７０が導電トレース３６の端部と位置合
わせされるようにテープ１８の裏面に対して位置決めさ
れる。この位置合わせ段階によって必然的に電極７４と
導電トレース３６の端部とも位置合わせされる。次にト
レース３６が電極７４と接合される。位置合わせされ、
接合された基体／テープ構造は次に加熱され、同時に接
着層８４を硬化させ、且つ基体構造をテープ１８の裏面
にしっかりと固定するために圧力が加えられる。
フィー技術を用いて障壁層３０も形成され、これは蒸発
室７２とインク管路８０とが内部に形成されたフォトレ
ジスト層又はその他のポリマー体でよい。障壁層３０の
部分４２は図４に関連して前述したように、導電トレー
ス３６を下にある基体２８から絶縁する。障壁層３０の
上面を図３に示したテープ１８の裏面に接着により固定
するために、未硬化のフォトレジスト層のような薄い接
着層８４が障壁層３０の上面に加えられる。障壁層３０
の上面をその方の方法で接着面にすることが可能なら
ば、別個の接着層は必要ない。その結果生じた基体構造
は次に、抵抗体７０が導電トレース３６の端部と位置合
わせされるようにテープ１８の裏面に対して位置決めさ
れる。この位置合わせ段階によって必然的に電極７４と
導電トレース３６の端部とも位置合わせされる。次にト
レース３６が電極７４と接合される。位置合わせされ、
接合された基体／テープ構造は次に加熱され、同時に接
着層８４を硬化させ、且つ基体構造をテープ１８の裏面
にしっかりと固定するために圧力が加えられる。
【００２７】図７は図６の基体構造が薄い接着層８４を
介してテープ１８の裏面に固定された後の、単一の蒸発
室７２と、薄膜抵抗７０とオリフィス１７との拡大図で
ある。基体２８の側部エッジはエッジ８６で示されてい
る。動作時には、インクは図１のインク貯め１２から基
体２８の側部エッジ８６の周囲を経て、関連する蒸発室
７２へと流れる。薄膜抵抗７０が励起されると、隣接す
るインクの薄層が過熱して爆発性の蒸発を誘発し、その
結果、インク滴がオリフィス１７を通って放出される。
その後、蒸発室７２は毛管現象によって再充填される。
好ましい実施例では、障壁層３０の厚さは約１ミルであ
り、基体２０の厚さは約２０ミルであり、テープ１８の
厚さは約２ミルである。
介してテープ１８の裏面に固定された後の、単一の蒸発
室７２と、薄膜抵抗７０とオリフィス１７との拡大図で
ある。基体２８の側部エッジはエッジ８６で示されてい
る。動作時には、インクは図１のインク貯め１２から基
体２８の側部エッジ８６の周囲を経て、関連する蒸発室
７２へと流れる。薄膜抵抗７０が励起されると、隣接す
るインクの薄層が過熱して爆発性の蒸発を誘発し、その
結果、インク滴がオリフィス１７を通って放出される。
その後、蒸発室７２は毛管現象によって再充填される。
好ましい実施例では、障壁層３０の厚さは約１ミルであ
り、基体２０の厚さは約２０ミルであり、テープ１８の
厚さは約２ミルである。
【００２８】図８は本発明の一実施例に従ったＴＡＢヘ
ッド・アセンブリ１４のひとつのインク放出室の、図１
のＣ−Ｃ線に沿った断面の側面図である。この断面図は
障壁層３０に積層されたレーザ除去されたポリマー・ノ
ズル部材９０を示しており、これは図６に示したものと
同一のノズルでよい。基体２８上の薄膜抵抗７０が励起
されると、蒸発室７２内のインク滴の一部が蒸発し、イ
ンク滴９１がオリフィス１７を通って放出される。
ッド・アセンブリ１４のひとつのインク放出室の、図１
のＣ−Ｃ線に沿った断面の側面図である。この断面図は
障壁層３０に積層されたレーザ除去されたポリマー・ノ
ズル部材９０を示しており、これは図６に示したものと
同一のノズルでよい。基体２８上の薄膜抵抗７０が励起
されると、蒸発室７２内のインク滴の一部が蒸発し、イ
ンク滴９１がオリフィス１７を通って放出される。
【００２９】図９はポリマーから成るレーザ除去された
ノズル部材９２を使用したインク放出室の別の実施例の
断面の側面図である。前述の実施例と同様に、蒸発室７
２はノズル部材９２と、基体２８と障壁層３０とによっ
て囲まれている。しかし、前述の実施例とは異なり、ヒ
ータ抵抗体９４は基体２８上にではなく、ノズル部材９
２の下表面に取付けられている。それによってプリント
ヘッドの構造が一層簡略になる。ノズル部材９２の底面
に形成された（図３に示したような）導電トレースによ
って電気信号が抵抗体に送られる。
ノズル部材９２を使用したインク放出室の別の実施例の
断面の側面図である。前述の実施例と同様に、蒸発室７
２はノズル部材９２と、基体２８と障壁層３０とによっ
て囲まれている。しかし、前述の実施例とは異なり、ヒ
ータ抵抗体９４は基体２８上にではなく、ノズル部材９
２の下表面に取付けられている。それによってプリント
ヘッドの構造が一層簡略になる。ノズル部材９２の底面
に形成された（図３に示したような）導電トレースによ
って電気信号が抵抗体に送られる。
【００３０】ここで説明する種々の蒸発室もノズル部材
の形成と同様にレーザ除去によって形成される。より詳
細に述べると、選択された構造の蒸発室はポリマー・テ
ープのようなポリマー層の上にリソグラフ・マスクを置
き、次にポリマー層のリソグラフ・マスクによってカバ
ーされていない領域をレーザ光線によって除去すること
により形成することができる。実際には、蒸発室を含む
ポリマー層を結合してノズル部材の単一部品の近傍に形
成し、又は一体に形成することができる。
の形成と同様にレーザ除去によって形成される。より詳
細に述べると、選択された構造の蒸発室はポリマー・テ
ープのようなポリマー層の上にリソグラフ・マスクを置
き、次にポリマー層のリソグラフ・マスクによってカバ
ーされていない領域をレーザ光線によって除去すること
により形成することができる。実際には、蒸発室を含む
ポリマー層を結合してノズル部材の単一部品の近傍に形
成し、又は一体に形成することができる。
【００３１】図１０は一つのポリマー層内に形成され
た、レーザにより除去されたオリフィスと、インク管路
とを有するノズル部材９６と、蒸発室９８を示す断面の
側面図である。図１０に示すようにレーザ除去によるノ
ズル部材の一体部品としての蒸発室の形成は、入射レー
ザ光線の光エネルギ密度が除去される領域全体に亘って
一定であるならば、ほぼ平坦な底部を有する凹部を有す
る室を形成するレーザ除去の特性によって著しく促進さ
れる。このような室の深さはレーザの照射回数とそれぞ
れの照射のエネルギ密度とによって決まる。図１０の抵
抗体７０のような抵抗体がノズル部材自体の上に形成さ
れる場合は、基体２８も一緒に除去してもよい。
た、レーザにより除去されたオリフィスと、インク管路
とを有するノズル部材９６と、蒸発室９８を示す断面の
側面図である。図１０に示すようにレーザ除去によるノ
ズル部材の一体部品としての蒸発室の形成は、入射レー
ザ光線の光エネルギ密度が除去される領域全体に亘って
一定であるならば、ほぼ平坦な底部を有する凹部を有す
る室を形成するレーザ除去の特性によって著しく促進さ
れる。このような室の深さはレーザの照射回数とそれぞ
れの照射のエネルギ密度とによって決まる。図１０の抵
抗体７０のような抵抗体がノズル部材自体の上に形成さ
れる場合は、基体２８も一緒に除去してもよい。
【００３２】図１１は基体を上に取付ける前の図１０の
ノズル部材９６の裏面を示している。蒸発室９８と、イ
ンク管路９９と、インク・マニホルド１００とはノズル
部材９６の厚みの一部に亘って形成され、一方、図２の
オリフィス１７のようなオリフィスはノズル部材の厚み
全体に亘って形成されている。インク貯めからのインク
はノズル部材９６の裏面に取付けられた基体（図示せ
ず）の側部の周囲を流れ、その後、インク・マニホルド
１００内を流れて、インク管路９９と蒸発室９８へと流
入する。前述したように接合用に利用されるウインドウ
２２と２４も図示されている。単一のノズル部材９６内
にオリフィスとインク通路のパターンを形成するために
複数のリソグラフ・マスクを利用することができる。
ノズル部材９６の裏面を示している。蒸発室９８と、イ
ンク管路９９と、インク・マニホルド１００とはノズル
部材９６の厚みの一部に亘って形成され、一方、図２の
オリフィス１７のようなオリフィスはノズル部材の厚み
全体に亘って形成されている。インク貯めからのインク
はノズル部材９６の裏面に取付けられた基体（図示せ
ず）の側部の周囲を流れ、その後、インク・マニホルド
１００内を流れて、インク管路９９と蒸発室９８へと流
入する。前述したように接合用に利用されるウインドウ
２２と２４も図示されている。単一のノズル部材９６内
にオリフィスとインク通路のパターンを形成するために
複数のリソグラフ・マスクを利用することができる。
【００３３】図１２は図３のＴＡＢヘッド・アセンブリ
１４の実施例か、又は図１１のノズル部材９６を使用し
て形成されたＴＡＢヘッド・アセンブリのいずれかを形
成する方法を示している。最初の材料はカプトン（商
標）又はユピレックス（商標）形のポリマー・テープ１
０４であるが、テープ１０４は下記の手順に使用できる
任意の適当なポリマー薄膜でもよい。このような薄膜は
テフロン、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポ
リカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチ
レン・テレフタレート、又はこれらの混合から成るもの
でよい。
１４の実施例か、又は図１１のノズル部材９６を使用し
て形成されたＴＡＢヘッド・アセンブリのいずれかを形
成する方法を示している。最初の材料はカプトン（商
標）又はユピレックス（商標）形のポリマー・テープ１
０４であるが、テープ１０４は下記の手順に使用できる
任意の適当なポリマー薄膜でもよい。このような薄膜は
テフロン、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポ
リカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチ
レン・テレフタレート、又はこれらの混合から成るもの
でよい。
【００３４】テープ１０４は代表的にはリール１０５上
の長い条片として形成される。テープ１０４の側部にそ
ったスプロケット穴１０６はテープ１０４を正確且つ安
全に移送するために利用される。或いは、スプロケット
穴１０６を省き、別の種類の固定手段を設けて移送して
もよい。
の長い条片として形成される。テープ１０４の側部にそ
ったスプロケット穴１０６はテープ１０４を正確且つ安
全に移送するために利用される。或いは、スプロケット
穴１０６を省き、別の種類の固定手段を設けて移送して
もよい。
【００３５】好ましい実施例では、テープ１０４には図
３に示すように従来のフォトリソグラフィー及び金属溶
着工程を用いて形成された導電性の銅トレース３６を予
め備えてある。導電トレースの特定のパターンは、後に
テープ１０４に取付けられるシリコン・ダイス上に形成
された電極に電気信号を送るための所望の方法に左右さ
れる。
３に示すように従来のフォトリソグラフィー及び金属溶
着工程を用いて形成された導電性の銅トレース３６を予
め備えてある。導電トレースの特定のパターンは、後に
テープ１０４に取付けられるシリコン・ダイス上に形成
された電極に電気信号を送るための所望の方法に左右さ
れる。
【００３６】好ましい工程では、テープ１０４はレーザ
処理室に送られ、Ｆ2 、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ又はＸｅＣｌ
形のエクシマレーザ１１２によって発生されるレーザ放
射１１０を用いて単数、又は複数のマスク１０８によっ
て規定されるパターンでレーザにより除去される。マス
キングを利用したレーザ放射線は矢印１１４で示してあ
る。
処理室に送られ、Ｆ2 、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ又はＸｅＣｌ
形のエクシマレーザ１１２によって発生されるレーザ放
射１１０を用いて単数、又は複数のマスク１０８によっ
て規定されるパターンでレーザにより除去される。マス
キングを利用したレーザ放射線は矢印１１４で示してあ
る。
【００３７】好ましい実施例では、このようなマスク１
０８は、例えばオリフィス・パターン形成マスク１０８
の場合には複数のオリフィスを囲み、蒸発室形成マスク
１０８の場合は複数の蒸発室を囲んで、テープ１０４が
延在する領域に関して切除される全ての形状を確定す
る。あるいは、オリフィス・パターン、蒸発室パターン
又はその他のパターンのようなパターンをレーザ光線よ
りも大幅に大きい共通のマスク基板上に並置してもよ
い。次にこのようなパターンに連続的にレーザ光線を照
射する。このようなマスクに使用されるマスキング材料
は例えば多層誘電体又はアルミニウムのような金属から
成る、レーザ波長で反射性が高い材料であることが好ま
しい。
０８は、例えばオリフィス・パターン形成マスク１０８
の場合には複数のオリフィスを囲み、蒸発室形成マスク
１０８の場合は複数の蒸発室を囲んで、テープ１０４が
延在する領域に関して切除される全ての形状を確定す
る。あるいは、オリフィス・パターン、蒸発室パターン
又はその他のパターンのようなパターンをレーザ光線よ
りも大幅に大きい共通のマスク基板上に並置してもよ
い。次にこのようなパターンに連続的にレーザ光線を照
射する。このようなマスクに使用されるマスキング材料
は例えば多層誘電体又はアルミニウムのような金属から
成る、レーザ波長で反射性が高い材料であることが好ま
しい。
【００３８】単数又は複数のマスク１０８によって確定
されるオリフィス・パターンは図２に概略的に示されて
いる。図８ないし図１０に示すように段階付きのオリフ
ィス・テーパを形成するために複数のマスク１０８を使
用してもよい。
されるオリフィス・パターンは図２に概略的に示されて
いる。図８ないし図１０に示すように段階付きのオリフ
ィス・テーパを形成するために複数のマスク１０８を使
用してもよい。
【００３９】一実施例では、別個のマスク１０８が図２
及び図３に示したウインドウ２２，２４のパターンを確
定するが、好ましい実施例では、テープ１０４を図１２
に示した工程に送る前に従来のフォトリソグラフィー方
式を用いてウインドウ２２，２４が形成される。ノズル
部材が蒸発室をも含む図１０と図１１の実施例では、オ
リフィスを形成するために単一又は複数のマスク１０８
が使用され、テープ１０４の厚みの一部に亘って形成さ
れる蒸発室、インク管路及びマニホルドを形成するため
には別のマスク１０８とレーザ・エネルギ密度が使用さ
れよう。この目的のためのレーザ・システムは更にビー
ム伝達用の光学系と、位置合わせ用の光学系と、高精度
且つ高速度のマスク往復システムと、テープ１０４を処
理し、位置決めする機構を含む処理室とを備えている。
好ましい実施例では、レーザ・システムは投射式マスク
構造を使用しており、これはマスク１０８とテープ１０
４との間に挟装された精密レンズ１１５がエクシマレー
ザ光線をマスク１０８に確定されたパターンの画像でテ
ープ１０４に投射するものである。レンズ１１５から出
るマスキングされたレーザ放射線は矢印１１６で示して
ある。このような投射式マスク構造は、マスクがノズル
部材から物理的に離れているので、オリフィス寸法の精
度が高くなるという利点を備えている。除去工程では当
然すすが発生し、放出され、切除されるノズル部材から
約１ｃｍの距離を移動する。マスクがノズル部材と接触
しているならば、又はその近傍にあるならば、マスク上
にすすが形成されることにより除去された形状が歪み、
寸法上の精度が低下する傾向がある。好ましい実施例で
は、投射レンズは除去されるノズル部材から２ｃｍ以上
離れているので、ノズル部材又はマスク上にすすが形成
されることが回避される。
及び図３に示したウインドウ２２，２４のパターンを確
定するが、好ましい実施例では、テープ１０４を図１２
に示した工程に送る前に従来のフォトリソグラフィー方
式を用いてウインドウ２２，２４が形成される。ノズル
部材が蒸発室をも含む図１０と図１１の実施例では、オ
リフィスを形成するために単一又は複数のマスク１０８
が使用され、テープ１０４の厚みの一部に亘って形成さ
れる蒸発室、インク管路及びマニホルドを形成するため
には別のマスク１０８とレーザ・エネルギ密度が使用さ
れよう。この目的のためのレーザ・システムは更にビー
ム伝達用の光学系と、位置合わせ用の光学系と、高精度
且つ高速度のマスク往復システムと、テープ１０４を処
理し、位置決めする機構を含む処理室とを備えている。
好ましい実施例では、レーザ・システムは投射式マスク
構造を使用しており、これはマスク１０８とテープ１０
４との間に挟装された精密レンズ１１５がエクシマレー
ザ光線をマスク１０８に確定されたパターンの画像でテ
ープ１０４に投射するものである。レンズ１１５から出
るマスキングされたレーザ放射線は矢印１１６で示して
ある。このような投射式マスク構造は、マスクがノズル
部材から物理的に離れているので、オリフィス寸法の精
度が高くなるという利点を備えている。除去工程では当
然すすが発生し、放出され、切除されるノズル部材から
約１ｃｍの距離を移動する。マスクがノズル部材と接触
しているならば、又はその近傍にあるならば、マスク上
にすすが形成されることにより除去された形状が歪み、
寸法上の精度が低下する傾向がある。好ましい実施例で
は、投射レンズは除去されるノズル部材から２ｃｍ以上
離れているので、ノズル部材又はマスク上にすすが形成
されることが回避される。
【００４０】除去方式はテーパ壁を備えた構造を作製す
るための方法として公知である。すなわち、テーパはレ
ーザが入射する表面ではオリフィスの直径が大きく、レ
ーザの出口表面では小さいような先細構造である。テー
パ角度は平方センチ当たり２ジュール未満のエネルギ密
度の場合はノズル部材に入射される光学エネルギの密度
によって大幅に変動する。エネルギ密度が制御されなけ
れば、形成されたオリフィスのテーパ角度は大幅に変化
し、その結果、出口オリフィスの直径が大幅に変化す
る。このような変化によって、放出されるインク滴の容
量と速度が不都合に変化し、ひいてはプリント性能が低
下する。好ましい実施例では、テーパ角度を一定にし、
再現性が高い出口の直径を達成するために、除去用レー
ザ光線の光エネルギは正確にモニタされ、制御される。
オリフィスの出口直径が一定であることによるプリント
性能に関する利点に加えて、テーパを設けることにより
オリフィスの動作にも利点が得られる。何故ならば、テ
ーパは放出速度を高め、焦点がより正確に定められたイ
ンク放出が成されると共に、その他の利点が得られる機
能を備えているからである。テーパ角度はオリフィスの
軸に対して５ないし１５度の範囲でよい。ここに説明す
る好ましい実施例の工程によって、ノズル部材に対して
レーザ光線を揺動する必要なく急速且つ精確な製造が可
能である。この工程ではレーザ光線がノズル部材の出口
表面ではなく入口表面に入射する場合でも精確な出口の
直径が得られる。
るための方法として公知である。すなわち、テーパはレ
ーザが入射する表面ではオリフィスの直径が大きく、レ
ーザの出口表面では小さいような先細構造である。テー
パ角度は平方センチ当たり２ジュール未満のエネルギ密
度の場合はノズル部材に入射される光学エネルギの密度
によって大幅に変動する。エネルギ密度が制御されなけ
れば、形成されたオリフィスのテーパ角度は大幅に変化
し、その結果、出口オリフィスの直径が大幅に変化す
る。このような変化によって、放出されるインク滴の容
量と速度が不都合に変化し、ひいてはプリント性能が低
下する。好ましい実施例では、テーパ角度を一定にし、
再現性が高い出口の直径を達成するために、除去用レー
ザ光線の光エネルギは正確にモニタされ、制御される。
オリフィスの出口直径が一定であることによるプリント
性能に関する利点に加えて、テーパを設けることにより
オリフィスの動作にも利点が得られる。何故ならば、テ
ーパは放出速度を高め、焦点がより正確に定められたイ
ンク放出が成されると共に、その他の利点が得られる機
能を備えているからである。テーパ角度はオリフィスの
軸に対して５ないし１５度の範囲でよい。ここに説明す
る好ましい実施例の工程によって、ノズル部材に対して
レーザ光線を揺動する必要なく急速且つ精確な製造が可
能である。この工程ではレーザ光線がノズル部材の出口
表面ではなく入口表面に入射する場合でも精確な出口の
直径が得られる。
【００４１】レーザ除去の段階の後、ポリマー・テープ
１０４が一段階前進せしめられ、この工程が反復され
る。これはステップアンドリピート工程と呼ばれる。テ
ープ１０４上に単一のパターンを形成するのに必要な時
間は全体で数秒間にできる。前述したように、ノズル部
材毎の処理時間を短縮するために、単一のマスク・パタ
ーンが延長した群の除去される形状を囲むことができ
る。
１０４が一段階前進せしめられ、この工程が反復され
る。これはステップアンドリピート工程と呼ばれる。テ
ープ１０４上に単一のパターンを形成するのに必要な時
間は全体で数秒間にできる。前述したように、ノズル部
材毎の処理時間を短縮するために、単一のマスク・パタ
ーンが延長した群の除去される形状を囲むことができ
る。
【００４２】レーザ除去工程は精密オリフィス、蒸発室
及びインク管路を形成する他の形式のレーザ切削方法と
比較して特有の利点を備えている。レーザ除去方式で
は、強烈な紫外線の短いパルスが材料の薄い表面層の約
１マイクロメートル未満の表面内に吸収される。好まし
いパルス・エネルギは平方ｃｍ当たり約１００ミリジュ
ール以上であり、パルスの継続期間は約１マイクロ秒よ
りも短い。このような条件で、強烈な紫外線が材料の化
学的結合を光学的に分解する。更に、吸収された紫外線
エネルギは、分解した破片を急激に加熱し、これらの破
片を材料の表面から放出するように小さい容積の材料に
集中される。これらの工程は極めて迅速に行われるの
で、熱が周囲の材料に伝導する時間がない。その結果、
周囲の領域は融解又はその他の損傷を受けず、切除され
た構造の輪郭は約１マイクロメートルの精度で入射光線
の形状を精密に再現することができる。その上、レーザ
除去は除去される領域全体に亘って光エネルギが一定で
あるならば、層内に溝形成された平面を形成するほぼ平
坦な底面を有する室を形成することもできる。このよう
な室の深さはレーザ照射の回数と、それぞれの照射のエ
ネルギ密度によって決まる。
及びインク管路を形成する他の形式のレーザ切削方法と
比較して特有の利点を備えている。レーザ除去方式で
は、強烈な紫外線の短いパルスが材料の薄い表面層の約
１マイクロメートル未満の表面内に吸収される。好まし
いパルス・エネルギは平方ｃｍ当たり約１００ミリジュ
ール以上であり、パルスの継続期間は約１マイクロ秒よ
りも短い。このような条件で、強烈な紫外線が材料の化
学的結合を光学的に分解する。更に、吸収された紫外線
エネルギは、分解した破片を急激に加熱し、これらの破
片を材料の表面から放出するように小さい容積の材料に
集中される。これらの工程は極めて迅速に行われるの
で、熱が周囲の材料に伝導する時間がない。その結果、
周囲の領域は融解又はその他の損傷を受けず、切除され
た構造の輪郭は約１マイクロメートルの精度で入射光線
の形状を精密に再現することができる。その上、レーザ
除去は除去される領域全体に亘って光エネルギが一定で
あるならば、層内に溝形成された平面を形成するほぼ平
坦な底面を有する室を形成することもできる。このよう
な室の深さはレーザ照射の回数と、それぞれの照射のエ
ネルギ密度によって決まる。
【００４３】レーザ切除工程は更にインクジェットプリ
ントヘッド用のノズル部材を形成する従来のリソグラフ
ィー電鋳工程と比較して多くの利点を備えている。例え
ば、レーザ除去工程は一般に従来のリソグラフィー電鋳
工程よりも安価で、簡単である。更に、レーザ除去工程
を採用することによって、ポリマーのノズル部材は大幅
に大きいサイズ（すなわち、より大きい表面積を有する
ノズル部材）と、従来の電鋳工程では実現できないノズ
ルの形状の部材として製造することが可能になる。より
詳細に述べると、露光強度を制御し、又はそれぞれの露
光の間にレーザ光線の向きを変更するように複数回の露
光を行うことによってユニークな形状のノズルを製造す
ることができる。多様なノズルの形状の例は本件の出願
人に譲渡され、本明細書に参考文献として引用されてい
る係属出願連続番号第０７／６５８７２６号「ポリマー
材料を通して延びる少なくとも一つの段付の開口部を光
切除する方法と、段付の開口部を有するノズル板」（特
開平０５−７７４２５）に記載されている。更に、電鋳
工程に必要な厳密な工程管理を行わずに精密な形状のノ
ズルを形成することができる。
ントヘッド用のノズル部材を形成する従来のリソグラフ
ィー電鋳工程と比較して多くの利点を備えている。例え
ば、レーザ除去工程は一般に従来のリソグラフィー電鋳
工程よりも安価で、簡単である。更に、レーザ除去工程
を採用することによって、ポリマーのノズル部材は大幅
に大きいサイズ（すなわち、より大きい表面積を有する
ノズル部材）と、従来の電鋳工程では実現できないノズ
ルの形状の部材として製造することが可能になる。より
詳細に述べると、露光強度を制御し、又はそれぞれの露
光の間にレーザ光線の向きを変更するように複数回の露
光を行うことによってユニークな形状のノズルを製造す
ることができる。多様なノズルの形状の例は本件の出願
人に譲渡され、本明細書に参考文献として引用されてい
る係属出願連続番号第０７／６５８７２６号「ポリマー
材料を通して延びる少なくとも一つの段付の開口部を光
切除する方法と、段付の開口部を有するノズル板」（特
開平０５−７７４２５）に記載されている。更に、電鋳
工程に必要な厳密な工程管理を行わずに精密な形状のノ
ズルを形成することができる。
【００４４】ポリマー材料をレーザによって除去するこ
とによりノズル部材を形成する別の利点は、オリフィス
もしくはノズルを従来よりも大きいノズル長（Ｌ）とノ
ズル直径（Ｄ）比で容易に製造できることにある。好ま
しい実施例では、Ｌ／Ｄ比は１以上である。ノズル長を
その直径と比較して延長する利点の一つは蒸発室内のオ
リフィス−抵抗体の位置決めがそれほど厳密でなくとも
済むことにある。
とによりノズル部材を形成する別の利点は、オリフィス
もしくはノズルを従来よりも大きいノズル長（Ｌ）とノ
ズル直径（Ｄ）比で容易に製造できることにある。好ま
しい実施例では、Ｌ／Ｄ比は１以上である。ノズル長を
その直径と比較して延長する利点の一つは蒸発室内のオ
リフィス−抵抗体の位置決めがそれほど厳密でなくとも
済むことにある。
【００４５】使用の際には、インクジェット・プリンタ
用のレーザ除去されたポリマー製ノズル部材は従来の電
鋳によるオリフィス板よりも優れた特性を発揮する。例
えば、レーザ除去されたポリマー製ノズル部材は水性イ
ンクによる腐食に対する耐性が高く、基本的に疎水性で
ある。更に、レーザ除去によるポリマー製ノズル部材は
弾性係数が比較的低いので、ノズル部材と下層の基体又
は障壁層との間に組込まれた応力がノズル部材と障壁層
との剥離を生じる傾向が減少する。更に、レーザ除去に
よるポリマー製ノズル部材はポリマー基体に容易に取付
け、又はこれと一体に形成することができる。
用のレーザ除去されたポリマー製ノズル部材は従来の電
鋳によるオリフィス板よりも優れた特性を発揮する。例
えば、レーザ除去されたポリマー製ノズル部材は水性イ
ンクによる腐食に対する耐性が高く、基本的に疎水性で
ある。更に、レーザ除去によるポリマー製ノズル部材は
弾性係数が比較的低いので、ノズル部材と下層の基体又
は障壁層との間に組込まれた応力がノズル部材と障壁層
との剥離を生じる傾向が減少する。更に、レーザ除去に
よるポリマー製ノズル部材はポリマー基体に容易に取付
け、又はこれと一体に形成することができる。
【００４６】好ましい実施例ではエクシマレーザが使用
されているが、除去工程を実施するには光波長とエネル
ギ密度とがほぼ同じ別の紫外線光源を使用してもよい。
このような紫外線光源の波長は除去されるテープの吸収
度を高めるため１５０ｎｍないし４００ｎｍであること
が好ましい。更に、周囲の除去されない材料がほとんど
加熱しないように除去される材料の迅速な放出を達成す
るには、エネルギ密度は平方ｃｍ当たり約１００ミリジ
ュール以上であり、パルス長は約１マイクロ秒より短い
ことが必要であろう。
されているが、除去工程を実施するには光波長とエネル
ギ密度とがほぼ同じ別の紫外線光源を使用してもよい。
このような紫外線光源の波長は除去されるテープの吸収
度を高めるため１５０ｎｍないし４００ｎｍであること
が好ましい。更に、周囲の除去されない材料がほとんど
加熱しないように除去される材料の迅速な放出を達成す
るには、エネルギ密度は平方ｃｍ当たり約１００ミリジ
ュール以上であり、パルス長は約１マイクロ秒より短い
ことが必要であろう。
【００４７】この分野の専門家には理解されるように、
テープ１０４上にパターンを形成するその他の多くの工
程を使用することもできる。このようなその他の工程に
は化学エッチング、打刻、反応性イオン・エッチング、
イオンビーム・フライス及び光で形成したパターンの鋳
造、又は鍛造などの方法がある。
テープ１０４上にパターンを形成するその他の多くの工
程を使用することもできる。このようなその他の工程に
は化学エッチング、打刻、反応性イオン・エッチング、
イオンビーム・フライス及び光で形成したパターンの鋳
造、又は鍛造などの方法がある。
【００４８】工程の次の段階は洗浄段階であり、この段
階ではテープ１０４のレーザ除去された部分が洗浄ステ
ーション１１７に配置される。洗浄ステーション１１７
ではレーザ除去から出る塵埃が標準的な産業上の手段に
よって除去される。
階ではテープ１０４のレーザ除去された部分が洗浄ステ
ーション１１７に配置される。洗浄ステーション１１７
ではレーザ除去から出る塵埃が標準的な産業上の手段に
よって除去される。
【００４９】次にテープ１０４は次のステーションに送
られる。これはシンカワ・コーポレーションからモデル
番号ＩＬ−２０で市販されている内部リード接合装置の
ような従来の自動ＴＡＢ接合装置に組み込まれた光学式
位置合わせステーション１１８である。接合装置にはオ
リフィスを製造するのに用いたと同じ方法及び（又は）
段階で製造されたノズル部材上の位置合わせ（標的）パ
ターンと、抵抗体を製造するのに用いたと同じ方法及び
（又は）段階で製造された基体上の標的パターンとが予
めプログラムされている。好ましい実施例では、ノズル
部材の材料は半透明であるので、ノズル部材を通して基
体上の標的パターンを観察することができる。次に接合
装置は２つの標的パターンを調心するように、シリコン
・ダイス１２０をノズル部材に対して自動的に位置決め
する。シンカワのＴＡＢ接合装置はこのような調心機能
を備えている。ノズル部材の標的パターンと基体の標的
パターンとのこのような自動調心によって、オリフィス
と抵抗体とを精密に位置合わせできるだけではなく、ダ
イス１２０上の電極をテープ１０４に形成された導電ト
レースの端部とも自ずと位置合わせできる。何故なら
ば、トレースとオリフィスはテープ１０４内で位置合わ
せされ、基体電極と加熱用抵抗とは基体内で位置合わせ
されるからである。従って、２つの標的パターンが調心
されると、テープ１０４とシリコン・ダイス１２０上の
全てのパターンは互いに調心される。
られる。これはシンカワ・コーポレーションからモデル
番号ＩＬ−２０で市販されている内部リード接合装置の
ような従来の自動ＴＡＢ接合装置に組み込まれた光学式
位置合わせステーション１１８である。接合装置にはオ
リフィスを製造するのに用いたと同じ方法及び（又は）
段階で製造されたノズル部材上の位置合わせ（標的）パ
ターンと、抵抗体を製造するのに用いたと同じ方法及び
（又は）段階で製造された基体上の標的パターンとが予
めプログラムされている。好ましい実施例では、ノズル
部材の材料は半透明であるので、ノズル部材を通して基
体上の標的パターンを観察することができる。次に接合
装置は２つの標的パターンを調心するように、シリコン
・ダイス１２０をノズル部材に対して自動的に位置決め
する。シンカワのＴＡＢ接合装置はこのような調心機能
を備えている。ノズル部材の標的パターンと基体の標的
パターンとのこのような自動調心によって、オリフィス
と抵抗体とを精密に位置合わせできるだけではなく、ダ
イス１２０上の電極をテープ１０４に形成された導電ト
レースの端部とも自ずと位置合わせできる。何故なら
ば、トレースとオリフィスはテープ１０４内で位置合わ
せされ、基体電極と加熱用抵抗とは基体内で位置合わせ
されるからである。従って、２つの標的パターンが調心
されると、テープ１０４とシリコン・ダイス１２０上の
全てのパターンは互いに調心される。
【００５０】このように、テープ１０４に対するシリコ
ン・ダイス１２０の位置合わせは市販の装置を使用する
だけで自動的に行われる。導通トレースとノズル部材と
を一体に形成することによってこのようなアライメント
機能が得られる。このような一体化によってプリントヘ
ッドの組立てコストが低減するだけではなく、プリント
ヘッドの材料のコストも低減する。
ン・ダイス１２０の位置合わせは市販の装置を使用する
だけで自動的に行われる。導通トレースとノズル部材と
を一体に形成することによってこのようなアライメント
機能が得られる。このような一体化によってプリントヘ
ッドの組立てコストが低減するだけではなく、プリント
ヘッドの材料のコストも低減する。
【００５１】次に自動ＴＡＢ接合装置は導電トレースの
端部をテープ１０４に形成されたウインドゥを通して関
連する基体電極へと下方に押圧するために連動接合方式
を利用する。そこで接合装置は例えば熱圧縮接合方式に
よって、加熱してトレースの端部を関連する電極へと溶
接する。その結果形成される構造の一実施例の側面図が
図４に示されている。例えば超音波接合、導電性エポキ
シ、はんだ付けペースト又はその他の公知の手段のよう
な別の種類の接合方法も利用できる。
端部をテープ１０４に形成されたウインドゥを通して関
連する基体電極へと下方に押圧するために連動接合方式
を利用する。そこで接合装置は例えば熱圧縮接合方式に
よって、加熱してトレースの端部を関連する電極へと溶
接する。その結果形成される構造の一実施例の側面図が
図４に示されている。例えば超音波接合、導電性エポキ
シ、はんだ付けペースト又はその他の公知の手段のよう
な別の種類の接合方法も利用できる。
【００５２】次にテープ１０４は加熱及び圧縮ステーシ
ョン１２２に前進せしめられる。図６及び図７に関連し
て前述したように、シリコン基体上に形成された障壁層
３０の上面には接着層８４がある。上記の接合段階の
後、シリコン・ダイス１２０はテープ１０４に対して押
圧され、接着層８４を硬化するために加熱され、ダイス
１２０がテープ１０４に対して物理的に接合される。
ョン１２２に前進せしめられる。図６及び図７に関連し
て前述したように、シリコン基体上に形成された障壁層
３０の上面には接着層８４がある。上記の接合段階の
後、シリコン・ダイス１２０はテープ１０４に対して押
圧され、接着層８４を硬化するために加熱され、ダイス
１２０がテープ１０４に対して物理的に接合される。
【００５３】その後、テープ１０４は前進せしめられ、
必要ならば巻取りリール１２４に巻取られる。テープ１
０４を後にカットして、個々のＴＡＢプリントヘッド・
アセンブリを互いに切り離すことができる。
必要ならば巻取りリール１２４に巻取られる。テープ１
０４を後にカットして、個々のＴＡＢプリントヘッド・
アセンブリを互いに切り離すことができる。
【００５４】その結果得られたＴＡＢヘッド・アセンブ
リは次にプリントカートリッジ１０上に配置され、ノズ
ル部材をプリントカートリッジにしっかりと固定するた
めに図５の接着シールが形成されて、ノズル部材とイン
ク溜との間の基体周囲をインク漏れがないように密封
し、トレースをインクから隔絶するために基体から延び
るトレースを封入する。
リは次にプリントカートリッジ１０上に配置され、ノズ
ル部材をプリントカートリッジにしっかりと固定するた
めに図５の接着シールが形成されて、ノズル部材とイン
ク溜との間の基体周囲をインク漏れがないように密封
し、トレースをインクから隔絶するために基体から延び
るトレースを封入する。
【００５５】次に可撓性ＴＡＢヘッド・アセンブリの周
辺ポイントが従来の融解形の接合工程によってプラスチ
ックのプリントカートリッジ１０に固定されて、ポリマ
ー・テープ１８が図１に示すようにプリントカートリッ
ジ１０の表面とほぼ同一面にあるようにされる。
辺ポイントが従来の融解形の接合工程によってプラスチ
ックのプリントカートリッジ１０に固定されて、ポリマ
ー・テープ１８が図１に示すようにプリントカートリッ
ジ１０の表面とほぼ同一面にあるようにされる。
【００５６】これまで本発明の原理と、好ましい実施例
と、動作態様とを説明してきた。しかし、本発明は前述
の特定の実施例に限定されるものではない。例えば、前
述の発明は感熱式ではないインクジェット・プリンタと
組み合わせても利用でき、又、感熱式のインクジェット
・プリンタにも利用できる。従って、以下の請求項に記
載する本発明の範囲から離れることなくこれらの実施例
には専門家によって多くの修正が可能であることが理解
されよう。
と、動作態様とを説明してきた。しかし、本発明は前述
の特定の実施例に限定されるものではない。例えば、前
述の発明は感熱式ではないインクジェット・プリンタと
組み合わせても利用でき、又、感熱式のインクジェット
・プリンタにも利用できる。従って、以下の請求項に記
載する本発明の範囲から離れることなくこれらの実施例
には専門家によって多くの修正が可能であることが理解
されよう。
【００５７】
【発明の効果】以上の如く本発明によれば、以下のよう
な利点がある。 （１）オリフィスの製造工程は極めて迅速に行われるの
で、熱が周囲の材料に伝導せず、その結果、周囲の領域
は融解又はその他の損傷を受けず、除去された構造の輪
郭は約１マイクロメートルの精度で入射光線の形状を精
密に再現することができる。その上、レーザ切除は切除
される領域全体に亘って光エネルギが一定であるなら
ば、層内に溝形成された平面を形成するほぼ平坦な底面
を有する室を形成することもできる。 （２）一般に従来のリソグラフ電鋳工程よりも安価で、
簡単である。更に、レーザ切除工程を採用することによ
って、ポリマーのノズル部材は大幅に大きいサイズと、
従来の電鋳工程では実現できないノズルの形状の部材と
して製造することが可能になる。更に、電鋳工程に必要
な厳密な工程管理を行わずに精密な形状のノズルを形成
することができる。 （３）ポリマー材料をレーザによって切除することによ
り、オリフィスもしくはノズルを従来よりも大きいノズ
ル長（Ｌ）とノズル直径（Ｄ）比で容易に製造でき、そ
の結果蒸発室内のオリフィス−抵抗体の位置決めがそれ
ほど厳密でなくともよい。 （４）レーザ除去されたポリマー製ノズル部材は水性イ
ンクによる腐食に対する耐性が高く、基本的に疎水性で
ある。更に、レーザ切除によるポリマー製ノズル部材は
弾性係数が比較的低いので、ノズル部材と下層の基体又
は障壁層との間に組込まれた応力がノズル部材と障壁層
との剥離を生じる傾向が減少する。更に、レーザ切除に
よるポリマー製ノズル部材はポリマー基体に容易に取付
け、又はこれと一体に形成することができる。
な利点がある。 （１）オリフィスの製造工程は極めて迅速に行われるの
で、熱が周囲の材料に伝導せず、その結果、周囲の領域
は融解又はその他の損傷を受けず、除去された構造の輪
郭は約１マイクロメートルの精度で入射光線の形状を精
密に再現することができる。その上、レーザ切除は切除
される領域全体に亘って光エネルギが一定であるなら
ば、層内に溝形成された平面を形成するほぼ平坦な底面
を有する室を形成することもできる。 （２）一般に従来のリソグラフ電鋳工程よりも安価で、
簡単である。更に、レーザ切除工程を採用することによ
って、ポリマーのノズル部材は大幅に大きいサイズと、
従来の電鋳工程では実現できないノズルの形状の部材と
して製造することが可能になる。更に、電鋳工程に必要
な厳密な工程管理を行わずに精密な形状のノズルを形成
することができる。 （３）ポリマー材料をレーザによって切除することによ
り、オリフィスもしくはノズルを従来よりも大きいノズ
ル長（Ｌ）とノズル直径（Ｄ）比で容易に製造でき、そ
の結果蒸発室内のオリフィス−抵抗体の位置決めがそれ
ほど厳密でなくともよい。 （４）レーザ除去されたポリマー製ノズル部材は水性イ
ンクによる腐食に対する耐性が高く、基本的に疎水性で
ある。更に、レーザ切除によるポリマー製ノズル部材は
弾性係数が比較的低いので、ノズル部材と下層の基体又
は障壁層との間に組込まれた応力がノズル部材と障壁層
との剥離を生じる傾向が減少する。更に、レーザ切除に
よるポリマー製ノズル部材はポリマー基体に容易に取付
け、又はこれと一体に形成することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るインクカートリッジの
斜視図である。
斜視図である。
【図２】ノズル部材の正面図である。
【図３】発熱素子を実装した基板を取り付けた状態のノ
ズル部材の背面図である。
ズル部材の背面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】加熱素子を実装した基板の底面側の斜視図であ
る。
る。
【図７】要部を切断して示すプリントヘッドのオリフィ
ス部分の拡大斜視図である。
ス部分の拡大斜視図である。
【図８】図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】ノズル部材に加熱素子を配置した実施例を示す
図８の対応断面図である。
図８の対応断面図である。
【図１０】ノズル部材の更に他の実施例を示す図８の対
応断面図である。
応断面図である。
【図１１】インク通路、蒸発室を形成したテープの裏面
側を示す斜視図である。
側を示す斜視図である。
【図１２】プリントヘッドの製造工程を示す斜視図であ
る。
る。
１０：インクカートリッジ １２：インク貯め １４：プリントヘッド １７：オリフィス １８：可撓性ポリマーテープ ２０：接触パッド ２２、２４：ウインドウ ３０：障壁層 ３２：インクチャネル ３６：導電性トレース ４０、７４：電極 ７０：加熱抵抗素子 ７８：デマルチプレクサ ９０：接着シール ９２、９４：蒸発室
フロントページの続き (72)発明者 サイタイ・ラム アメリカ合衆国カリフォルニア州プリー ザントン・カンプドライブ3861 (72)発明者 ポール・エイチ・マックルランド アメリカ合衆国オレゴン州モンマウス・ カーバーロード20225 (72)発明者 ウイリアム・ジェイ・ロイド アメリカ合衆国ミシガン州ピジョン・ピ ー・オー・ボックス843 (72)発明者 ローリエ・エス・ミッテルスタット アメリカ合衆国カリフォルニア州ベルモ ント・リオールウエイ2355 (72)発明者 アルフレッド・アイ・ツン・パン アメリカ合衆国カリフォルニア州サニー ベル・ケンナードウエイ1676 (56)参考文献 特開 平１−108056（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／8111（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/135 B41J 2/175
Claims (8)
- 【請求項１】ノズル部分と導体部分とを備える単一の可
撓性ポリマー材料を含むインクジェットプリンタであっ
て、前記ノズル部分は記録媒体に面した上面を備えたノ
ズル部分を備え、該ノズル部分はさらに前記ポリマー材
料にレーザー除去により形成される複数のインクオリフ
ィスを備えると共にその底面側に複数の蒸発室と上記イ
ンクオリフィスとインク供給源との間を液体的に連通す
るインク通路とを備えるものであり、前記導体部分は前
記ポリマー材料に形成された複数の分離した導電体を含
み、前記ノズル部分へつながる第１の端部を備え、前記
各インクオリフィスに近接したインク噴射素子を選択的
に導通させる電気信号を供給し、前記導体はさらに電力
供給電極と接続するための第２の端部を備えることを特
徴とするインクジェットプリンタ。 - 【請求項２】前記蒸発室と前記インク通路は前記ノズル
部分の部分的な厚みで形成されることを特徴とする請求
項１記載のインクジェットプリンタ。 - 【請求項３】前記ポリマー材料は、可撓性テープとオリ
フィスを含み、前記蒸発室と前記インク通路はステップ
アンドリピートプロセスで形成されることを特徴とする
請求項１記載のインクジェットプリンタ。 - 【請求項４】前記インク噴射素子は加熱素子からなり、
前記インクジェットプリンタはさらに前記加熱素子がそ
の上面に設けられる基体を有し、前記基体は前記ノズル
部分の前記底面に取り付けられ、前記各加熱素子が前記
蒸発室と連結するように設置されるものであり、前記導
体の第１の端部は前記基体の電極と接続し、前記基体に
励起信号を供給することを特徴とする請求項１記載のイ
ンクジェットプリンタ。 - 【請求項５】請求項１記載のインクジェットプリンタは
さらにインク貯めと、単一のポリマー材料を含む本体
と、前記インク貯めと前記加熱素子と前記本体は前記プ
リントカートリッジを構成し、前記導体の第２の端部は
前記ポリマー材料のに形成された接触パッドで終端し、
前記電力供給電極と対向し、電気的に接続することを可
能にするインクジェットプリンタ。 - 【請求項６】前記導体は、前記導体部の底面上で形成さ
れる導体トレースであることを特徴とする請求項１記載
のインクジェットプリンタ。 - 【請求項７】前記ポリマー材料に設けられた前記導体
は、接触パッドで終端し、ポリマー材料上に電力供給電
極に対向するように設けられ、前記電極と電気的に接続
することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプ
リンタ。 - 【請求項８】レーザーを用いて可撓性テープにオリフィ
スを形成するステップと、 上記オリフィスとインク供給源との間を液体的に連通す
る液体連通手段を、上記可撓性テープの厚みの一部に亘
って形成するステップと、 上記オリフィス及び液体連通手段を含む可撓性テープを
プリントヘッド実装用に切り出すステップと、 からなることを特徴とするインクジェットプリンタのノ
ズル部材の成型方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US862,669 | 1992-04-02 | ||
| US07/862,669 US5291226A (en) | 1990-08-16 | 1992-04-02 | Nozzle member including ink flow channels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0679874A JPH0679874A (ja) | 1994-03-22 |
| JP3294664B2 true JP3294664B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=25339011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09525493A Expired - Lifetime JP3294664B2 (ja) | 1992-04-02 | 1993-03-30 | インクジェットプリンタ及びそのノズル部材の成形方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5291226A (ja) |
| EP (1) | EP0564120B1 (ja) |
| JP (1) | JP3294664B2 (ja) |
| KR (1) | KR100244830B1 (ja) |
| CA (1) | CA2084564C (ja) |
| DE (1) | DE69318336T2 (ja) |
| ES (1) | ES2115016T3 (ja) |
Families Citing this family (96)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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