JP4202485B2 - スケーラブルなワイドアレイインクジェットプリントヘッドおよびその製作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にインクジェットプリントヘッドの構築に関し、さらに詳細にはワイドアレイインクジェットプリントヘッド（wide-array inkjet printhead）の構築に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットペンなどのインクジェット技術を利用するコンピュータ用プリンタ、グラフィックスプロッタ、ファクシミリ装置などの市販の印刷装置は、周知であり入手可能である。インクジェットペンは、通常はインク槽（インク溜）およびノズルとよばれる数多く並置（配列）されたインクジェット印刷要素を備えている。この印刷要素の配列は、プリントヘッド上に形成される。各印刷要素は、ノズルチャンバ、射出用抵抗器（firing resistor）、およびノズル開口部を含む。インクは、インク槽に貯蔵され、インク補充流路およびインク供給流路を介して、プリントヘッドのそれぞれの射出用チャンバ（firing chamber）に受動的に装填される。毛管作用によって、インクが、インク槽からインク補充流路およびインク供給流路を通って、それぞれの射出用チャンバに移動する。従来通り、印刷要素は共通の基板上に形成される。
【０００３】
インクを射出する所定の印刷要素のために、駆動信号が、この要素の射出用抵抗器に出力される。プリンタ制御回路が、各射出用抵抗器に対して、駆動信号を順番に発生する制御信号を発生する。活性化された射出用抵抗器が、それを囲んでいるノズルチャンバ内のインクを加熱し、その結果、膨張する蒸気泡が形成される。この泡が、インクをノズルチャンバからノズル開口部の外に押しやる。隔壁層に隣接したノズル板によって、ノズルの開口部が画定される。ノズルチャンバ、インク供給流路およびノズル開口部の形状寸法によって、対応するノズルチャンバの射出後の補充速度が規定される。高品質印刷を実現するために、インク滴下すなわちインクドットが、指定の解像度で、所望の位置に正確に配置される。１インチ当たり３００ドットおよび１インチ当たり６００ドットの解像度で印刷することは周知のことである。さらに高い解像度も求められている。走査タイプのインクジェットペンおよび非走査タイプのインクジェットペンがある。走査タイプのインクジェットペンは、約１００〜２００個の印刷要素を有するプリントヘッドを備えている。非走査タイプのインクジェットペンは、ワイドアレイプリントヘッド（wide-array printhead）またはページワイドアレイプリントヘッド（page-wide-array printhead）を備えている。ページワイドアレイプリントヘッドは、ページ幅にわたって延びる５０００個を超えるノズルを備えている。このようなノズルは、一時に１本または複数本の線を印刷するように制御される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ワイドアレイプリントヘッドの製作では、プリントヘッドの寸法およびノズルの数によって誤差が入る機会が多くなる。具体的には、基板上のノズルの数が増加するにつれて、製作中に所望の加工生産量を得ることが、より困難になる。さらに、基板の所望寸法が増加するにつれて、所望の材料特性をもつ適切な寸法の基板を得ることがより困難になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スケーラブルなワイドアレイプリントヘッド構造が、支持基板（carrier substrate）に多数の熱インクジェットプリントヘッドを装着することによって形成される。各プリントヘッドは、複数の印刷要素を含む。各印刷要素は、ノズルチャンバ、射出用抵抗器、およびノズル開口部を含む。さらに、各配線ラインが、各射出用抵抗器をプリントヘッド上の接点に結合する。別の実施態様として、支持基板に異なる数のプリントヘッドを設けることによって、異なる寸法のワイドアレイプリントヘッド構造の実施態様が実現される。このように、ヘッドを装着するという方法論の一つの利点は、スケーラブルなプリントヘッドアーキテクチャが実現されることである。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、はんだバンプ装着処理（solder bump mounting process）が、支持基板にプリントヘッドを装着するために使用される。このはんだバンプの利点は、これが支持基板に沿って、プリントヘッドのそれぞれを位置合せするよう機能するということである。写真製版処理または他の正確な処理を使用して、はんだを収容するための濡れパッド（wetting pad）が、支持基板およびプリントヘッド上に正確に配置される。はんだが置かれ、液体の状態に加熱されと、はんだリフローが起こる。はんだリフロー中に、このパッドは、互いに位置合せをするのに役立ち、したがって支持基板にプリントヘッドを位置合せするのに役立つ。
【０００７】
一実施例では、プリントヘッドは、支持基板に対向したプリントヘッドの表面に沿って、下方にあるインクスロットを備える。本発明の別態様によれば、プリントヘッドを装着するためのはんだが、このインクスロットのまわりにリングを形成する。このはんだのリングは、インクスロットに対する流体境界として働く。結果として、プリントヘッドのインクスロットを流体分離するためのカプセル封入は必要ではなくなる。
【０００８】
プリントヘッドのための接点が、通常はノズル開口部と同じ表面に沿って形成される。本発明の別の態様によれば、表面対裏面の相互接続が、プリントヘッドを貫通して形成され、支持基板にプリントヘッドを相互接続する。本発明の一代替態様によれば、ワイヤ結合による相互接続が、プリントヘッドの接点から支持基板の接点まで形成される。ワイヤ結合による相互接続は、プリントヘッドを貫通するのではなく、プリントヘッドの外側に延びる。
【０００９】
本発明の別態様によれば、支持基板は、能動電子回路からなる一体型装置を含まない。電気的特徴に関しては、支持基板は、論理回路および駆動回路にそれぞれのプリントヘッドの接点を電気的に結合するための相互接続を単に含むだけである。支持基板は、能動電子回路のためには使用されないので、使用されるシリコンは低級で、廉価なシリコンとすることができる。このようなシリコンは、所望のインク補充スロットのプロフィルを得るために有用な結晶配向を有するように選択される。
【００１０】
本発明の別態様によれば、論理回路の集積回路チップおよび駆動回路の集積回路チップが、支持基板に搭載され、プリントヘッドにインタフェースされて、多数のプリントヘッドの印刷要素を制御する。論理ＩＣ、駆動ＩＣおよびプリントヘッドを備える支持基板を、本明細書では、ワイドアレイプリントヘッドと呼ぶ。
【００１１】
本発明の別態様によれば、プリントヘッドは、支持基板の一つの面に装着され、論理ＩＣおよび駆動ＩＣは、支持基板の反対側の面に搭載される。論理ＩＣおよび駆動ＩＣの接点にプリントヘッドの接点を電気的に接続するために、支持基板を貫通して、相互接続が形成される。支持基板を貫通して、相互接続を形成するために、表面対裏面金属被覆処理が使用される。
【００１２】
好ましい実施態様によれば、支持基板は、プリントヘッド基板と同じ材料（たとえば、シリコン）によって形成される。支持基板およびプリントヘッドに同じ材料を使用する利点は、熱膨張係数の不整合が回避されることである。別の実施態様では、支持基板は、シリコンに合致した熱膨張係数を有する多層セラミック部材から形成される。基板用の部材は、エッチングされて、インクが支持基板を通ってインク槽からプリントヘッドに流れるようにするためのインク補充スロットを形成する。
【００１３】
本発明のこれらの、および他の態様と利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって、一層よく理解されるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
概要
図１に、本発明の実施態様によるワイドアレイインクジェットペン１０を示す。ペン１０は、ワイドアレイプリントヘッド１２およびペン本体１４を含む。ペン本体１４は、プリントヘッド１２が取り付けられるハウジングとして働く。ペン本体１４は、ローカルなインク槽としての働きをする内部チャンバ１６を画定する。様々な実施態様では、インク槽は、交換可能または補充可能な貯槽である。一実施態様では、この貯槽は、ローカルなインク槽を満たす外部の貯槽に結合される。別の実施態様では、この貯槽は補充不可能である。
【００１５】
図１および図２を参照すると、プリントヘッド１２は、支持基板２０に装着された複数のサーマルインクジェットプリントヘッドダイ（以下では、単にプリントヘッドとも記載）１８を備えている。プリントヘッド１８は、支持基板２０の第１の表面２８上の１つまたは複数の列２６内に整列して配置される。プリントヘッド１８のそれぞれが、ノズルとも呼ばれるインクジェット印刷要素２４の複数の列２２を含む（図４参照）。図１〜図４の実施態様では、プリントヘッド１８は、各プリントヘッドのそれぞれの列もまた位置合せをされた状態で、縦に並べて位置合せされる。
【００１６】
支持基板（以下では単に、基板とも記載）２０は、ハイブリッドマルチチップモジュールを形成する際に使用されるようなシリコンまたは多層セラミック部材で作られる。基板２０は、好ましくは、シリコンの熱膨張係数と合致する熱膨張係数を有しており、機械加工に適していて、インクスロットの形成が可能で、はんだ層および相互接続層を収容することができ、集積回路を搭載することが可能である。
【００１７】
各プリントヘッド１８は、たくさんの並置された印刷要素２４を含む。図５を参照すると、各印刷要素２４は、ノズル開口部３８を有するノズルチャンバ３６を備えている。射出用抵抗器４０は、ノズルチャンバ３６内に位置する。図６を参照すると、配線ライン４６は、駆動信号およびアースに射出用抵抗器４０を電気的に結合する。再度、図５を参照すると、各プリントヘッド１８はまた、インク補充流路４２を備えている。インクは、１つまたは複数の支持基板のインク補充スロット（以下では、補充スロットとも記載）３２を通ってチヤンバ１６内の内部貯槽から、プリントヘッド１８のインク補充流路４２に流れる。インクは、各プリントヘッドのインク補充流路４２を通って、供給流路（ここでは、インク供給流路）４４を経て、プリントヘッドのノズルチャンバ３６内に流れる。
【００１８】
一実施態様では、一つまたは複数個のプリントヘッド１８は、シリコンダイ５２、薄膜構造５４、およびオリフィス層５６によって形成される完全一体型のサーマルインクジェットプリントヘッドである。例示的な実施態様では、シリコンダイ（以下では単にダイとも記載）５２の厚さは、約６７５ミクロンである。別の実施態様では、シリコンの代わりに、ガラスまたは安定なポリマーが使用される。薄膜構造５４は、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、チッ化ケイ素、タンタル、ポリシリコンガラス、または他の適切な材料からなる１つまたは複数のパッシベーション層（passivation layer）または絶縁層によって形成される。薄膜構造はまた、射出用抵抗器４０および配線ライン４６を画定するための導電層を含む。導電層は、アルミニウム、金、タンタル、タンタル−アルミニウムもしくは他の金属、または金属合金によって形成される。例示的実施態様では、この薄膜構造５４の厚さは、約３ミクロンである。この膜構造５４の上部にオリフィス層５６が示されている。ノズル開口部３８の口径は、約１０〜５０ミクロンである。一例示的実施態様では、射出用抵抗器４０は、各側面の長さが約１０〜３０ミクロンのほぼ正方形である。射出用抵抗器４０を支持しているノズルチャンバ３６のベース表面の直径は、射出用抵抗器４０の長さの約２倍である。一実施態様では、５４．７°のエッチングが、ノズル開口部３８およびインク補充流路４２に対する壁角度（wall angle）を画定する。例示的寸法および角度を示したが、これらの寸法および角度は代替実施態様では変更することができる。
【００１９】
代替実施態様では、１個または複数個のプリントヘッド１８は、射出用抵抗器および配線ラインが形成されている基板によって形成される。隔壁層は、射出用抵抗器の位置で基板を覆う。隔壁層は、ノズルチャンバを画定する開口部を備えている。オリフィス板または屈曲可能な回路（flex circuit）は、隔壁層を覆っており、ノズル開口部を備えている。インク補充スロットが、ドリル加工処理によって基板内に形成される。
【００２０】
所定の射出用抵抗器４０が活性化されると、周りを囲んでいるノズルチャンバ３６内のインクが、ノズル開口部３８を通って媒体シート上に射出される。図２〜図４を参照すると、論理回路２９は、所定の時間に活性化される射出用抵抗器４０を選択する。駆動回路３０は、所定の射出用抵抗器４０に駆動信号を送って、その所定の射出用抵抗器４０を加熱する。一実施態様では、論理回路２９および駆動回路３０は、支持基板２０上に搭載される。一代替実施態様では、論理回路および駆動回路は、ワイドアレイプリントヘッド構造１２から離れて配置される。一例示的実施態様では、図２および図３を参照すると、論理回路２９および駆動回路３０は、基板２０の第１の表面２８の反対側の第２の表面３３に搭載される。別の例示的実施態様（図４参照）では、論理回路２９および駆動回路３０は、プリントヘッド１８と同じ表面２８に搭載される。図４を参照すると、支持基板２０は、該基板２０に製作されるか、または、接続される相互接続５０を備える。プリントヘッドダイ１８は、支持基板に装着され、それぞれの相互接続５０と電気的に接触している。好ましい実施態様では、各プリントヘッド１８の各電気的接点に対して相互接続５０がある。プリントヘッド１８は、印刷要素の配線ライン４６を、それぞれの駆動信号に結合するための複数の接点を備えている。相互接続５０は、駆動信号を供給する駆動回路３０に延びる。一実施態様では、ドータ基板５１が、支持基板に装着される。論理回路２９および駆動回路３０は、このドータ基板に装着される。ドータ基板は、論理回路２９および駆動回路３０を相互接続し、駆動回路３０を支持基板の相互接続５０に相互接続する。一代替実施態様では、論理回路２９および駆動回路３０が、支持基板２０に直接搭載されている。
【００２１】
動作中、ワイドアレイプリントヘッド１２は、基板２０から離れたところからプリンタ制御信号を受け取る。この信号は、コネクタ３４を介して、基板２０上で受信される。論理回路２９および駆動回路３０は、このようなコネクタ３４に直接または間接的に結合される。プリントヘッド１８は、駆動回路３０に結合される。
【００２２】
プリントヘッド装着方法
各プリントヘッドには、第１の表面５８および、第１の表面５８の反対側の第２の表面６０がある。ノズル開口部３８は、第１の表面５８に存在する。インク補充スロット３２は、第２の表面６０に存在する。シリコンダイ５２は、第２の表面６０に１つまたは複数の誘電体層６２（たとえば、チッ化物層またはカーバイド層）を有する。プリントヘッド１８の製作中、相互接続金属６６および濡れ金属（wetting metal）６８は、第２の表面６０上の規定の位置に溶着される。相互接続金属は誘電体層６２上に溶着され、濡れ金属は相互接続金属上に塗布される。一実施態様では、写真製版処理が使用されて、濡れ金属６８の正確な位置、大きさ、および形状が画定される。このような処理によれば、濡れ金属を１ミクロン以内に正確に配置することができる。
【００２３】
支持基板２０にはまた、第１の表面７０および、第１の表面７０の反対側に第２の表面７２がある。図５に示すように、プリントヘッド１８は、プリントヘッドの第２の表面６０が支持基板２０に面した状態で支持基板２０に装着される。プリントヘッド１８と支持基板２０の間の間隔は、図示の目的で誇張されている。プリントヘッド１８と同様に、誘電体層７５（たとえば、チッ化物層）が、表面７０および表面７２に塗布され、相互接続金属７４および濡れ金属７６が、チッ化物層７５上の規定位置に溶着される。一実施態様では、写真製版処理が使用されて、濡れ金属７６の正確な位置、大きさ、および形状が画定される。このような処理によれば、濡れ金属を１ミクロン以内に正確に配置することができる。好ましい実施態様では、濡れ金属７６は基板２０上にあり、プリントヘッドの濡れ金属６８に対応する位置に形成される。具体的には、支持基板２０およびプリントヘッド１８上の濡れ金属の位置間には１対１の対応がある。
【００２４】
はんだバンプが、プリントヘッド１８と支持基板２０のどちらかの濡れ金属上に溶着される。プリントヘッド１８を装着するために、プリントヘッド１８が支持基板に押し付けられて、その結果、各ラインの濡れ金属が整列する。濡れ金属（以下では、濡れパッドとも記載）６８および７６は、はんだバンプ（以下では、単に、はんだとも記載）７８によって分離される。次に、はんだが加熱され、はんだが液化する。次に、はんだは、濡れパッド６８および７６にそって流れ、プリントヘッド１８を、支持基板２０に正確に位置が合うように引き寄せる。より具体的には、はんだ７８が、プリントヘッドの濡れパッド６８を、対応する支持基板の濡れパッド７６に正確に位置が合うように引き寄せる。はんだリフローがそれぞれの濡れ金属６８および７６を、１ミクロン以内に強制的に位置合せさせることが実証されている。したがって、写真製版処理および他の溶着処理を使用して、濡れ金属６８および７６を正確に配置することによって、プリントヘッド１８を、支持基板２０上に所望の許容範囲内に正確に配置して、位置合せすることができる。
【００２５】
本発明の一態様によれば、はんだはまた、流体隔壁（流体境界）を形成する。前記のように、プリントヘッドは１つまたは複数の補充スロット３２を備え、支持基板は１つまたは複数のインク補充流路４２を含む。各補充スロット３２は、インク補充流路４２と流体連絡していなければならない。図５に示すように、補充スロット３２は、インク補充流路４２に位置合せされる。インクがプリントヘッド１８と支持基板２０の間の境界面で漏れないようにするために、封止を形成しなければならない。一実施態様では、はんだ７８は耐腐食性であり、封止として働く。具体的には、濡れ金属６８および７６が、補充スロット３２およびインク補充流路４２のそれぞれの開口部のまわりに溶着される。したがって、はんだが基板２０にプリントヘッド１８を装着するために加えられると、はんだによって、インクが境界面で漏れないようにする封止すなわち流体隔壁が画定される。一代替実施態様では、接着剤または封止剤が使用されて、流体隔壁を形成するアンダーフィル処理（underfill process）が実施される。
【００２６】
プリントヘッドおよび支持基板を結合する相互接続方法
前記のように、配線ライン４６を備えた印刷要素２４が、プリントヘッドの第１の表面５８の方を向いて形成される。支持基板は、プリントヘッド１８の第２の表面６０に隣接しているため、電気的相互接続はプリントヘッド１８の第１の表面５８から第２の表面６０に延びなければならない。図５に、相互接続８０が、第１の表面５８に隣接する薄膜構造５４から、シリコンダイ５２を通って、第２の表面６０に向かって延びる実施態様を示す。電気的接続が、配線ライン４６からバイア１０１を介して導電性パターン１０７まで、およびバイア９９を介して相互接続８０まで延びる（図８に示すように）。相互接続８０は、第２の表面６０で相互接続金属層８２および濡れ金属層８４に接続する。次に、はんだ７８が、支持基板で相互接続９０への電気的接続を完了する。濡れ金属層８６および相互接続金属８８は、はんだ７８と相互接続９０の間の支持基板上に位置する。図に示す実施態様では、相互接続９０が、支持基板を貫通して駆動回路３０との境界面まで延びる。別の実施態様では、相互接続９０は、支持基板の第１の表面７０に沿って、駆動回路３０との境界面まで延びる。代替の電気的結合方式を使用することができるが、基板２０の第２の表面７２に装着された駆動回路３０に対しては、はんだ接続がまた実施される。
【００２７】
プリントヘッド１８を貫通して延びる相互接続８０を形成するために、溝９２が、１つまたは複数の相互接続８０のために、ダイ５２の下側（たとえば、第２の表面６０）にエッチングされる。一実施態様では、テトラメチル水酸化アンモニウムエッチング（tetramethyl ammonium hydroxide etch）が実施される。堅いマスクが、エッチングされてはならないダイ５２の下面の一部をカバーする。次に、堅いマスクは、ウエットエッチング（wet etching）によって除去される。図７に示すように、プラズマカーバイド層（plasma carbide layer）またはチッ化物層６２および金／ニッケル／金の層９６が、下面上に溶着される。相互接続８０のために、金属が残らなければならないところを画定するために、感光性ポリアミド層または電気メッキフォトレジスト９８が、金／ニッケル／金の層９６上の一部に塗布される。次に、金／ニッケル／金の層９６がウエットエッチングされ、ポリアミドまたはフォトレジスト９８が、相互接続８０を画定するために除去される。次に、インク補充スロット３２のエッチングの間、金／ニッケル／金の層を保護するために、プラズマ酸化物（plasma oxide）（図示せず）が溶着される。次に、プラズマ酸化物およびカーバイド層またはチッ化物層６２が、インク補充スロット３２をエッチングするための窓を画定するためにパターン成形される。次に、補充スロット３２および供給流路４４がエッチングされる。図８を参照すると、次のステップで、１個または複数個のバイア９９が、薄膜構造５４のパッシベーション層１００、１０２、１０４およびカーバイド層１０６と、カーバイド層またはチッ化物層６２を貫通する。バイア９９は、相互接続８０から製造過程にある上側表面に延びる。バイア１０１も、配線ライン４６の一部を露出させるように貫通する。次に、金属がバイア９９、１０１内に溶着される。次に、配線ライン４６および相互接続８０を電気的に結合するために、導電性パターン１０７（図８参照）が、従来通り溶着され、写真製版処理でパターン化されて薄膜構造５４の層上にエッチングされる。それから、第２の誘電体層６４（たとえば、チッ化物層）が溶着される（図５参照）。ポリアミド処理または電気メッキフォトレジスト処理が、誘電体層６４をマスクし、層６４内に開口部を形成して相互接続８０の一部を露出するために実施される（図５参照）。次に、相互接続金属８２および濡れ金属８４が、第２の表面上の他の薄膜に対して使用されたものと同様な方法で相互接続８０の露出部分上に溶着され、パターン成形され、エッチングされる。製作が進むにつれて、相互接続８０は、配線ライン４６から、プリントヘッドを通って、溝９２に沿ってプリントヘッド１８の第２の表面６０にある相互接続金属８２および濡れ金属８４に向かって延びる。その後、薄膜構造が完成し、オリフィス層５６が塗布される。
【００２８】
支持基板内に貫通相互接続および補充スロットを製作する方法
再度、図５を参照すると、支持基板２０は、基板の１つの表面から基板の反対側の表面に延びる相互接続９０を備えている。一実施態様では、前記のように、溝をエッチングし、相互接続金属を溶着することによって、相互接続９０が、プリントヘッドのために形成される。代替実施態様では、基板２０内に貫通開口部１１０を画定するために、直線的なエッチングが実施される。次に、エッチングされた貫通開口部１１０を金属で充填するために、電気メッキ法が実施される。この金属が相互接続９０を画定する。図９を参照すると、貫通開口部１１０をメッキするために、基板２０がメッキ溶液１１２中に浸漬される。基板２０が取り付けられた電気メッキ物１１６に、バイアス信号１１４が印加される。電気メッキ物１１６は、バイアス電流が基板のインク補充流路４２の領域に流れないように形成される。より具体的には、金属層１１５が、所望の位置で基板２０と電気メッキ物１１６の間に接点を形成する。したがって、インク補充流路４２は電気メッキされない。加えて、小さな隙間１１８が基板２０と電気メッキ物の間に生じる。これによって、メッキ溶液１１２内に浸漬されている間に、基板２０の下面７２が電気メッキされることが防止される。
【００２９】
プリントヘッドおよび支持基板を結合する代替の相互接続方法
一代替実施態様では、プリントヘッド１８のダイ５２を貫通して延びる相互接続を形成するのではなく、ワイヤ結合がプリントヘッドの外部に形成される。図１０では、プリントヘッド１８’が同様な部品に同様な番号を付けて示されている。各印刷要素２４用のそれぞれの配線ライン４６が、それぞれの接点１２０に延びる。接点１２０は、ノズル開口部３８と同じプリントヘッド１８’の面上に配置される。ワイヤ１２２は、プリントヘッド１８’上の接点１２０および基板２０上の接点１３０に結合される。接点１３０は、基板２０の表面７０上に配置される。ワイヤ１２２は、プリントヘッド１８’と基板２０の間をプリントヘッド１８’の外側に延びる。ワイヤ１２２は、接点１２０および１３０に固定される。ワイヤを密封して、ワイヤがプリントヘッド１８’または基板２０から離れないようにするために、ワイヤ１２２のまわりに、カプセル封入が適用される。基板２０は、インクがプリントヘッドダイ１８の方に流れるようにするためのインク補充流路４２を備えている。この流路を直線的にエッチングされた流路として示すが、流路の壁は代替的にはある角度（たとえば、５４．７°）でエッチングされる。
【００３０】
本発明の好ましい実施態様を図示し説明したが、様々な代替、修正および同等物が使用可能である。したがって、前述の説明は、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
【００３１】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００３２】
１．支持基板（２０）内に貫通開口部として形成された複数のインク補充スロット（３２）を有する支持基板（２０）と、
前記支持基板の第１の面（２８）に装着され、各プリントヘッドは、多数の配列した印刷要素（２４）およびインク補充流路（４２）を備え、前記配列した印刷要素の各１つの印刷要素がノズルチャンバ（３６）、射出用抵抗器（４０）、供給流路（４４）、ノズル開口部（３８）および配線ライン（４６）を備える複数のプリントヘッドダイであって、各１つのプリントヘッドダイに対して、インク流路が、前記複数のインク補充スロット（３２）の１つスロットから、前記１つのプリントヘッドダイのインク補充流路（４２）を通り、前記配列した多数の印刷要素のそれぞれの前記供給流路（４４）を通って、前記多数の印刷要素のそれぞれの前記ノズルチャンバ内まで形成されることからなる複数個のプリントヘッドダイ（１８）と、
前記支持基板の第２の面（７２）に搭載される複数の駆動回路であって、前記第２の面が前記第１の面の反対側にあり、該駆動回路が、前記配列した印刷要素の前記配線ラインに電気的に結合されることからなる駆動回路（３０）と、
前記支持基板の前記第２の面に搭載される複数の論理回路であって、該論理回路は、前記駆動回路に電気的に結合され、該論理回路が制御信号を受信し、それに応答して、射出すべき印刷要素を選択するために、多数の駆動回路に対して出力信号を発生する複数の論理回路（２９）と
からなるワイドアレイインクジェットペン（１０）。
【００３３】
２．複数の相互接続（９０）は、前記第１の面と前記第２の面の間を支持基板を貫通して形成されて、各プリントヘッドダイの各印刷要素の前記配線ラインを前記駆動回路に結合することからなる上項１のペン。
【００３４】
３．前記複数のプリントヘッドダイの各１つのプリントヘッドダイの各一つの印刷要素に対する前記ノズル開口部（３８）は、共通配向面（５８）に沿って、前記複数のプリントヘッドダイの各１つのプリントヘッドダイ上にあって前記支持基板から離れており、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、前記共通配向面で複数の接点（４６）をさらに備えており、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、前記複数の接点のそれぞれの１つの接点から、前記１つのプリントヘッドダイを通って延びて、前記支持基板を貫通して形成された前記複数の相互接続の１つの相互接続（９０）と電気的に接触する複数の相互接続（８０）をさらに備えていることからなる上項２のペン。
【００３５】
４．前記支持基板は、前記支持基板の第１の面で複数のはんだ濡れパッド（８６）をさらに備え、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは濡れパッド（８４）にはんだ付けされ、前記基板の濡れパッド（８６）および前記ダイの濡れパッド（８４）は、整列して正確に位置決めされ、はんだリフロー中に、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、前記濡れパッドの整列位置に合致することからなる上項１のペン。
【００３６】
５．前記複数のプリントヘッドダイの各１つに対して、前記１つのプリントヘッドダイと前記支持基板の間の前記インク流路のまわりに、はんだ（７８）が流体境界を形成することからなる上項４に記載のペン。
【００３７】
６．前記支持基板はシリコンからなり、前記複数のプリントヘッドダイのそれぞれもシリコンからなる上項１のペン。
【００３８】
７．前記支持基板は多層セラミックからなり、前記複数のプリントヘッドダイのそれぞれはシリコンからなる上項１のペン。
【００３９】
８．支持基板（２０）上に複数の完全一体型のサーマルインクジェットプリントヘッドダイ（１８）を装着するための方法であって、
前記支持基板の第１の表面（７０）に沿って位置合せされる複数のはんだ濡れパッド（８６）を製作するステップと、
前記複数のプリントヘッドダイの各１つに対して、該１つのプリントヘッドダイの第１の表面（６０）上に、複数個のはんだ濡れパッド（８４）を製作するステップであって、前記複数のプリントヘッドダイのはんだ濡れパッドの各一つのパッドが、前記支持基板上の対応する濡れパッドと共通の形状を有し、前記１つのプリントヘッドダイが、第１の表面および、該第１の表面の反対側の第２の表面（５８）を有し、前記第２の表面が複数のノズル開口部（３８）を備えることからなるステップと、
前記複数のプリントヘッドダイの各１つに対して、前記支持基板に前記１つのプリントヘッドダイを保持し、前記支持基板に前記１つのプリントヘッドダイをはんだ付けするステップであって、はんだ付け中、はんだリフローによって、前記１つのプリントヘッドダイの前記濡れパッドを、前記支持基板の対応する濡れパッドに位置合せするように移動させるステップと
からなる方法。
【００４０】
９．前記支持基板は、該基板内に貫通開口部として形成された複数のインク補充スロット（３２）を有し、各プリントヘッドダイは、配列した多数の印刷要素（２４）およびインク補充流路（４２）を備え、各１つのプリントヘッドダイに対して、インク流路が、前記複数のインク補充スロットの１つのスロットから、前記１つのプリントヘッドダイのインク補充流路まで形成され、前記複数のプリントヘッドダイの各１つに対して、前記１つのプリントヘッドダイと前記支持基板の間の前記インク流路のまわりに、はんだが流体境界を形成することからなる上項８の方法。
【００４１】
１０．インクジェトプリントヘッドダイ（１８）を貫通して延びる導電性の相互接続（８０）を製作する方法であって、前記プリントヘッドダイは、多数の配列した印刷要素（２４）およびインク補充流路（４２）を備え、前記配列した印刷要素の各１つの印刷要素は、ノズルチャンバ（３６）、射出用抵抗器（４０）、供給流路（４４）、ノズル開口部（３８）及び配線ライン（４６）を備え、各印刷要素のためのノズル開口部が、前記プリントヘッドダイの第１の表面（５８）に沿っており、
前記プリントヘッドダイの前記第１の表面の反対側の第２の表面（６０）内に溝（９２）をエッチングするステップと、
前記第１の溝の一部に沿って導電性部材（８０）を溶着するステップと、
前記プリントヘッドダイの前記第２の表面で、前記インク補充流路（４２）をエッチングするステップと、
前記プリントヘッドダイの前記第１の表面から、前記導電性部材に延びる開口部を形成するステップと、
前記開口部内に導電性部材（８０）を溶着するステップと、
前記開口部の前記導性部材および前記溝を、所定の印刷要素の配線ライン（４６）に電気的に結合するために、前記プリントヘッドダイの第１の表面に沿って導電性パターン（４６）を溶着するステップと
からなる方法。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、さまざまな数のプリントヘッドダイを支持基板に取り付けて、プリントヘッドの大きさを画定するスケーラブルなプリントヘッドアーキテクチャを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様に基づくワイドアレイプリントヘッドを有するワイドアレイインクジェットペンの斜視図である。
【図２】図１のワイドアレイインクジェットプリントヘッドの第１の側面の平面図である。
【図３】図１のワイドアレイインクジェットプリントヘッドの第１の側面の反対側の第２の側面の斜視図である。
【図４】図１のワイドアレイインクジェットプリントヘッドの１代替実施態様の斜視図である。
【図５】図１のワイドアレイインクジェットプリントヘッドおよび支持基板の一部分の断面図である。
【図６】印刷要素のための配線ラインおよび射出用抵抗器のレイアウト図である。
【図７】製作工程中の図５のプリントヘッドの断面図である。
【図８】製作工程の後半における図７のプリントヘッドの断面図である。
【図９】相互接続として機能するするように貫通開口部を金属で被覆する工程におけるの基板の図である。
【図１０】代替の相互接続方式に基づくワイドアレイインクジェットプリントヘッドおよび支持基板の一部分の断面図である。
【符号の説明】
１０ ワイドアレイインクジェットペン
１８ プリントヘッドダイ
２０ 支持基板
２９ 論理回路
３０ 駆動回路
３２ インク補充スロット
３６ ノズルチャンバ
３８ ノズル開口部
４０ 射出用抵抗器
４２ インク補充流路
４４ 供給流路
４６ 配線ライン

Claims (7)

1. 支持基板（２０）内に貫通開口部として形成された複数のインク補充スロット（３２）を有する支持基板（２０）と、
   前記支持基板の第１の面（２８）に装着された複数のプリントヘッドダイであって、各プリントヘッドは、複数の配列した印刷要素（２４）およびインク補充流路（４２）を備え、前記配列した印刷要素の各１つの印刷要素は、ノズルチャンバ（３６）、射出用抵抗器（４０）、供給流路（４４）、ノズル開口部（３８）および配線ライン（４６）を備え、各１つのプリントヘッドダイに対して、インク流路が、前記複数のインク補充スロット（３２）の１つスロットから、前記１つのプリントヘッドダイのインク補充流路（４２）を通り、前記配列した複数の印刷要素のそれぞれの前記供給流路（４４）を通って、前記複数の印刷要素のそれぞれの前記ノズルチャンバ内まで形成されることからなる、複数のプリントヘッドダイ（１８）と、
   前記支持基板の第２の面（７２）に搭載される複数の駆動回路であって、前記第２の面が前記第１の面の反対側にあり、該駆動回路が、前記配列した印刷要素の前記配線ラインに電気的に結合されることからなる、複数の駆動回路（３０）と、
   前記支持基板の前記第２の面に搭載される複数の論理回路であって、該論理回路は、前記駆動回路に電気的に結合され、該論理回路が制御信号を受信し、それに応答して、射出すべき印刷要素を選択するために、複数の駆動回路に対して出力信号を発生することからなる、複数の論理回路（２９）
   を備える、ワイドアレイインクジェットペン（１０）。
2. 複数の相互接続（９０）は、前記第１の面と前記第２の面の間を前記支持基板を貫通して形成されて、各プリントヘッドダイの各印刷要素の前記配線ラインを前記駆動回路に結合することからなる、請求項１のペン。
3. 前記複数のプリントヘッドダイの各１つのプリントヘッドダイの各一つの印刷要素に対する前記ノズル開口部（３８）は、共通配向面（５８）に沿って、前記複数のプリントヘッドダイの各１つのプリントヘッドダイ上にあって前記支持基板から離れており、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、前記共通配向面で複数の接点（４６）をさらに備え
   ており、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、前記複数の接点のそれぞれの１つの接点から、前記１つのプリントヘッドダイを通って延びて、前記支持基板を貫通して形成された前記複数の相互接続の１つの相互接続（９０）と電気的に接触する複数の相互接続（８０）をさらに備えることからなる、請求項２のペン。
4. 前記支持基板は、前記支持基板の第１の面において複数のはんだ濡れパッド（８６）をさらに備え、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、濡れパッド（８４）にはんだ付けされ、前記基板の濡れパッド（８６）および前記ダイの濡れパッド（８４）は、整列するように正確に位置決めされ、はんだリフロー中に、前記複数のプリントヘッドダイの各１つは、前記濡れパッドの整列位置に合致することからなる、請求項１のペン。
5. 前記複数のプリントヘッドダイの各１つに対して、前記１つのプリントヘッドダイと前記支持基板の間の前記インク流路のまわりに、はんだ（７８）が流体境界を形成することからなる、請求項４のペン。
6. 前記支持基板はシリコンからなり、前記複数のプリントヘッドダイのそれぞれもシリコンからなる、請求項１のペン。
7. 前記支持基板は多層セラミックからなり、前記複数のプリントヘッドダイのそれぞれはシリコンからなる、請求項１のペン。

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