JPH03150166A - 感熱式インクジェットプリンタシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、感熱式インクジェットプリンタシステムに係
わり、特にプリントヘッドとインク供給源との接触部を
信頼性のある経済的な方法でシールする手段を備えた感
熱式インクジェットプリンタシステムに関する。

（従来の技術） 感熱式インクジェットプリンタシステムは、毛細管によ
り満たされたインクのチャンネル内に位置しする共にノ
ズル又はオリフィスで終端するチャンネルの近傍の抵抗
により生じる熱エネルギを選択的に用いて、インクを瞬
間的に蒸発させ、さらに必要なとき泡を形成している。

各一時的な泡は、インクの少滴を吐き出し、そのインク
の少滴を記録媒体に向かって進ませる。このプリンタシ
ステムは、キャリッジ形プリンタ若しくはページプリン
タを備えている。キャリッジ形プリンタは、一般にイン
クのチャンネル及びノズルを含む相対的に小さなプリン
トヘッドを有している。このプリントヘッドは、通常使
い捨て方式のインク供給カートリッジにシールをして取
りつけられ、プリントヘッドとカートリッジの組立体が
、静止保持される紙などの記録媒体上に情報の−の幅を
一度にプリントするために往復運動を行う。その幅がプ
リントされた後、紙がプリントされた幅の高さと等しい
距離だけ進められ、それにより次にプリントされる幅が
それに連続することになる。この手順が、全ページがプ
リントされるまで繰り返される。例えば、キ、ヤリツジ
形プリンタについては、Ｒｅｚａｎｋａの米国特許第４
，５７１，５９９号に示されている。一方、ページプリ
ンタは、紙の幅か若しくはそれ以上の長さを有する静止
したプリントヘッドを有している。紙は、プリント中に
プリントヘッドの長さ方向と垂直の方向に一定の速度で
プリントヘッドを通過して移動する。感熱式インクジェ
ットページプリンタシステムの例については、Ａｙａｔ
ａらの米国特許第４，４６３，３５９号の第１フ図及び
第２０図、及び米国特許第４゜８５１．３７１号に示さ
れている。

現在、感熱式インクジェットプリントヘッドは、使い捨
て方式のインク供給カートリッジ若しくは固定式のタイ
プのものに一体的に取りつけられているが、どちらの場
合も、感熱式インクジェットプリントヘッドとそのイン
ク供給部のシールにおいて信頼性及び経済性に問題があ
る。上述した従来のプリントヘッドにおいては、これら
の問題は解決されていない。

（発明の概要） 本発明の目的は、プリントヘッド製作中に感熱式インク
ジェットプリンタヘッドのインク入口のためのパターン
化されたガスケットを提供することにある。

本発明は、インク入口と複数の小滴噴出ノズルを有する
感熱式インクジェットプリントヘッドに、写真平板によ
り形成されるか若しくはスクリーン印刷されたガスケッ
トを各入口のまわりにそのプリントヘッドの製造中に設
けたものである。複数のプリントヘッドが、保持フィル
ム枠内に取り付けられた二つの突き合わされた基板をダ
イシング切断することにより得られる。一方の基板の対
向する面は複数の組の加熱要素とアドレス電極を含んで
いる。他方の基板の対向する面は複数の組の溝を含み、
この溝が、インク流れを導くチャンネルとなり、ノズル
及び他の基板の対向面内に入口を有するインク溜に連通
している。ポリマーの厚いフィルム層を堆積して写真平
板によりパターン化するか若しくはスクリーン印刷によ
り堆積させて、ガスケットを有する各入口を形成する。

このガスケットの表面には、インクカートリッジのよう
なインク供給体に接着させるためリフロー可能で硬化す
る接着剤が被覆されている。

（実施例） 第１図には、二面が磨かれた（１００）シリコンウェハ
１２が示されている。このシリコンウェハ１２は、複数
のチャンネルプレート２２を作るために用いられる。こ
の複数のチャンネルプレート２２は、その表面上にシリ
コンニトリド絶縁層（図示せず）を有する一面が磨かれ
た（１００）シリコンウェハである絶縁基板１４と突き
合わされる。このウェハ１４は、種数の加熱プレート２
４を作るために用いられる。周知のように、チャンネル
プレートウェハ１２は、並べられ、さらに加熱プレート
ウェハ１４に結合され、後で複数の各プリントヘッドｌ
Ｏに切り出される。このプリントヘッドＩＯは、Ｈａｗ
ｋｉｎｓらの米国特許再発行第３２，５７２号及びＲｅ
ｚａｎｋａの米国特許第４．５７１，５９９号に開示さ
れたキャリッジ形インクジェットプリンタ１１（第４図
参照）に、若しくは本発明と同一人に譲渡される１９８
８年１２月５日に出願された係属中のＦｉｓｈｅｒらの
米国特許出願第０７／２８０，１０４号に開示されたペ
ージ幅プリンタヘッド１３（第５図参照）を形成するた
め互いに直線的に接触した全機能プリントヘッドのサブ
ユニットとして、これらのいずれかに用いられる。

ウェハ１２が、化学的にクリーンにされた後、シリコン
ニトリド層（図示せず）が両面に堆積される。従来の写
真平板を用いて、各チャンネルプレート２２のための細
長いスロット１５（第２図参照）のバイアスが、第１図
に示されるウニ／％上−にプリントされる。細長いスロ
ットを描くパターン化されたバイアスのシリコンニトリ
ドは、プラズマエッチされる。水酸化カリウム（ＫＯＨ
）の異方性エッチが、細長いスロットをエッチするため
に用いられる。この実施例においては、（１００）ウェ
ハの（１１Ｎ面がウェハ面と５４．７°の角度を構成し
ている。これらのバイアスは、２０ミル（ｍｉｌ）の厚
さのウェハを介して全部がエッチされるような大きさに
設定される。

次に、ウェハ１２の反対の面４４が写真平板によりパタ
ーン化され、その際スロット１５が複数組のチャンネル
溝１６及び各組のチャンネル溝あたり一若しくはそれ以
上の充填穴２５を形成するために基準として用いられる
。この製造プロセスにおいて、チャンネル溝１６に垂直
に平行削りすなわちダイシング切断が後でなされる。破
線３０で示されるように、一つのダイシング切断が、充
填穴に隣接する端部に対向するチャンネル溝１６の端部
になされる。別のダイレンゲ切断が、異方性エッチによ
り作られる傾斜面２３を有するチャンネルプレートを得
るために、破線３１で示されるように、充填穴の対向す
る側でなされる。充填穴２５は、上述した米国特許再発
行第３２，５７２号に示された異方性エッチにより、若
しくはＨａｗｋｉｎｓの米国特許第４，７７４，５３０
号に示された加熱要素プレート上の厚いフィルム層内の
エッチされたフロ一パスにより、インクチャンネル１６
に連通するように配置される。

アドレス電極２０（第３図参照）を有する複数組の加熱
要素が、周知の手段によるシリコンウェハである基板の
一方の面上に形成される。この基板すなわちウェハ１４
は、上述した米国特許再発行第３２，５７２号に示され
たように、並べられエッチされたチャンネルウェハ１２
と突き合わされる。チャンネルプレートウェハ１２と加
熱プレートウェハ１４は、並べられ互いに結合された後
、１乃至６ミル（２５乃至１５０マイクロメータ）の厚
さを有するフィルム状の写真平板によりバタ−ン化され
た層１７例えばＶａｃｒｅｌ■を、チャンネルプレート
ウェハの外面上にラミネイトする。厚いフィルム層１７
を、マスクを介して露出し、現像し、硬化することによ
り、チャンネルプレート２２の各入口２５は、チャンネ
ルプレートウェハの面に結合された取り囲むガスケット
１９を有することになる。若しくは、シリコンのような
しなやかな弾力性のある材料が、厚いフィルム状ガスケ
ット１９を形成するためにチャンネルプレート上に直接
スクリーン印刷される。次に、ダイシング切断が、ウェ
ハＩ４上の加熱要素電極端子２１を露串するためにウェ
ハ１２から不要なシリコンウェハ材料を取り除くために
なされる。第３図は突き合わされたウェハの斜視図であ
り、各プリントヘッド若しくはプリントヘッドのサブユ
ニットｌＯを作ると同時にノズル１８を開口させるため
にダイシング線３０に沿って最終のダイシング切断がな
される前の状態を示している。ウェハ１４の各部分若し
くは加熱要素２４は、一組の加熱要素及びアドレス電極
を有し、さらに後述するようにそれに結合された残りの
チャンネルプレート部分５４を有する。第１図において
破線で示されさらに第３図において切り口２７．２８と
して示された一対のダイシング線３２が、ダイシング線
３０に沿って切断される際、ウェハ１４が切り出されて
全機能のプリントヘッド若しくはプリントヘッドのサブ
ユニットｌＯになるように、描かれる。チャンネルプレ
ート部分５４の入口２５は、上述した写真平板若しくは
スクリーン印刷により作られたガスケット１９を有して
いる。

第３図に示された突き合わされたチャンネルと加熱プレ
ートウェハの斜視図は、ウェハＩ４上のアドレス電極端
子を覆うウェハ１２の不要なシリコンが取り除かれた後
の状態を示している。一方のウェハから他方のウェハ上
の端子を損傷することなくシリコンを取り除く方法は、
上述の米国特許に示されている。複数対のダイシング線
３２に沿う複数対のダイシング切断がなされ、さらに対
向して傾斜する切り口２７．２８が、チャンネルプレー
ト２２の残り部分５４の傾斜したチャンネルプレート面
２３に平行かつ隣接して示されている。チャンネルプレ
ート面は異方性エッチによって形成されたため、それら
は（ｌ　ｌ　１１結晶面となる。この（１１１１結晶面
は、約５４．７度のチャンネルウェハの面を有する角度
を形成している。この傾斜により、ダイシング刃の角度
で傾斜した切り口２７．２８を形成することが可能とな
る。線３０に沿って行われるべきダイシングが残されて
いるが、このダイシングにより複数のプリントヘッド若
しくはプリントヘッドのサブユニット）１Ｇを作ると同
時にノズル１８となる溝チャンネル溝Ｉ６を開口させる
。

突き合わされたウェハがダイシング切断される前若しく
は後でさらに保持フィルム（図示せず）から取り外す前
に、リフローエポキシ（Ｂ段階エポキシ）などの接着剤
が、ガスケット面上にスクリーンされ、そのため製造コ
ストが一つのプリントヘッドあたり殆どかからなくなる
。各プリントヘッドＩＯがダイシング切断され、フィル
ム枠から取り除かれ、使い捨て方式インクカートリッジ
２２（第４図）に組み立てとれた後、このエポキシがリ
フローされる。

Ｒｅｚａｎｋａの米国特許第４，５７１，５９９号に示
されているように、第４図に、多色感熱式インクジェッ
トプリンタ１１が示されている。この多色感熱式インク
ジェットプリンタ１１は、いくつかの使い捨て方式イン
ク供給カートリッジ２２を有し、この各カートリッジ２
２には、本発明による写真平板により形成可能な若しく
はスクリーン印刷されたガスケットを有するプリントヘ
ッドＩＯが一体的に取りつけられている。このカートリ
ッジとプリントヘッドの組立体は、移動可能なキャリッ
ジ４０上に取りつけられている。プリントモード中、キ
ャリッジはガイドレール４３上を記録媒体２８と平行に
矢印４５が示すように前後方向に往復運動を行う。キャ
リッジが一方向に移動する間、紙などの記録媒体は静止
状態で保持され、さらにキャリッジが逆方向に移動する
前に、紙はプリントヘッドｌＯによりその上にプリント
されたデータの幅の高さに等しい距離だけ矢印４６の方
向にステップ状に進む。プリントヘッドのノズル１８か
ら少滴が必要な時、軌線４７に沿って紙に噴出される。

プリントヘッドの前面は、紙から０．０１乃至０．１イ
ンチ、好ましくは約０．０２インチの距離だけ離されて
いる。紙の−ステップの許容誤差及びプリントヘッドの
ずれは、情報の連続する幅が離れたり重なったりしない
ようにプリントされることが出来る許容限度内に保持さ
れる。

各カートリッジ２２は、異なる色のインクを含み、一つ
は黒で他の１乃至３の異なる選択された色である。カー
トリッジ内のインキの供給が空になれば、カートリッジ
とプリントヘッドの組立体は、取り外され捨てられる。

このような使用状況において、いくつかのノズルは、キ
ャリッジが端から端まで横断するとき少滴を噴出せず、
さらに一般的にプリントヘッドが紙の端を越えて移動す
る間全てのノズルは少滴を噴出しない。キャリッジがこ
の端まで横断した際、紙が矢印４６の方向に幅−つ分の
高さだけステップ状に動く時、短いドエル時間が存在す
る。従来の装置においては、　　プリントヘッドＩＯと
カートリッジ２２の間に液漏れの問題があったが、本発
明においては、プリントヘッド製造の際全ウェハスケー
ル上でガスケットを写真平板によりパターン化し若しく
はスクリーン印刷することにより、この問題を解決して
いる。プリントヘッドの大きさは、現在では液漏れの無
い流体相互連結が出来る程度の大きさである。本発明の
ガスケットは、寸法精度が向上したため、プリントヘッ
ドの大きさ及びカートリッジヘシールして部品を取りつ
けるための費用を小さくできる。

第５図は、プリントヘッドのサブユニットｌＯから組み
立てられるページインクジェットプリンタ１３を拡大せ
て部分的に示した正面図である。

概略的に描かれた加熱要素２６が、ノズル１８を通りチ
ャンネル１６内に示されている。このページプリンタの
実施例では、非常に小さなＶ溝５９が、各組の加熱要素
に平行でその対向する側に位置する加熱プレートウェハ
２４の表面内に任意に異方性エッチされる。これにより
、傾斜壁３５を作るために少し傾斜したダイシング切断
を行うが、その際加熱要素を有し電極と回路（図示せず
）を支持する表面３４を切断しなくてもよい。このため
、ダイシング刃が小さなＶ溝５９の［１１１１面の外側
のみ切断するため、小さな亀裂を全て除去できる。加熱
プレート２４の対向壁３５は、ダイシング線３２に沿っ
てダイシング切断することにより作られた。このダイシ
ング切断は、上述した理由により少し傾斜したダイシン
グ刃により任意になされ、さらに小さな許容差で接触す
るプリントヘッドのサブユニットｌＯを得ることが可能
となる。対向する傾斜壁３５によりギャグ５３が形成さ
れている。これは、ダイシング切断が対向する方向に等
しく傾斜したダイシング刃によりなされるため、加熱プ
レート２４の底面が上面より小さくなるためである。ペ
ージプリンタのプリントヘッド１３の強度を大きくする
ため、傾斜した切り口２７．２８により形成された加熱
プレート２４間のギャップ５３にフロー可能なエポキシ
若しくは他の好ましい接着剤を充填してもよい（図示せ
ず）。

ページプリンタのプリントヘッド１３は、さらに平らな
部材５８上にプリントヘッドのサブユニットｌＯを組立
ることにより安定し強度が大きくなる。プリントヘッド
のサブユニット１０の各入口２５と並べて配置された出
口５２を有する細長い中空の導管５１を取りつけて、ペ
ージプリンタのプリントヘッド１３の組み立てが完了す
る。ガスケット１９は、例えばガスケット上に前にスク
リーンされた接着材によりシールされる。ガスケットは
プリントヘッドのサブユニットの入口と導管の出口を取
り囲んでシールし、導管を通ってプリントヘッドのサブ
ユニットに供給されるインクが接続部で漏れるのを防い
でいる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数のチャンネルプレートを有する上ウェハ
と複数の加熱プレートを有する下ウェハを備えた突き合
わされたシリコンウェハを示す概略平面図である。図中
の破線は、複数の各プリントヘッドを作るために垂直及
び水平方向にダイシング切断される線を示している。 第２図は、第１図に示された上ウェハに含まれる複数の
チャンネルプレートのうちの一つを示す拡大概略平面図
である。 第３図は、不要なチャンネルプレートウェハ材料が取り
除かれた後の本発明のパターン化されたガスケットを示
す加熱プレートウェハに結合されたチャンネルプレート
ウェハの拡大斜視図である。 第４図は、移動可能なキャリッジに一体的に取りつけら
れたプリントヘッドを有する複数の使い捨て方式のイン
クカートリッジを示す多色感熱式インクジェットプリン
タの概略斜視図である。 第５図は、第１図に示された突き合わされたウェハをダ
イシング切断することにより作られた小さなプリントヘ
ッドを接触させて形成した拡大部分正面図である。 １　−−一止Ｊ　　　　　１　　　　　　　　　　　　
　：ζ−届３１６　　ＦＩＧ、２ ３．０′＼ Ｆ１６．３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に多層感熱式変換器を各々有する複数のイン
   クチャンネルと、インク溜と、複数のインク小滴噴出ノ
   ズルとを有し、上記チャンネルが溝に連通し、インクが
   チャンネルに充填されると共にデジタル化されたデータ
   を表す電気パルスを選択的に加えてプリントヘッドから
   記憶媒体へインクの小滴を噴出させ進める感熱式インク
   ジェットプリントヘッドにおいて、 プリントヘッド製作中にインク溜を取り囲むようにパタ
   ーン化されたガスケットを設け、プリントヘッドがイン
   ク供給手段に組み立てられた後にガスケット上に接着剤
   をスクリーンし硬化させた、 ことを特徴とする感熱式インクジェットプリントヘッド
   。
2. （２）第１の基板と第２の基板を突き合わせ、第１の基
   板がその一表面内にインク流れを導く複数の組の溝を有
   し、この各組の溝が入口となる開口部を底部に有するイ
   ンク溜を有すると共にこのインク溜の一端と連通する複
   数の平行なチャンネルを有し、第２の基板がその一表面
   上に複数の組の加熱要素とアドレス電極を有し、この各
   チャンネル内に抵抗を配置する工程と、 入口を有する突き合わされた基板の表面上に複数のガス
   ケットをパターン化し、各入口がパターン化されたガス
   ケットにより取り囲まれるようにした工程と、 ダイシング切断中に、突き合わされた基板をフィルム枠
   上の厚いフィルム状のガスケットに取り付ける工程と、 ガスケット上に接着剤をスクリーンする工程と、突き合
   わされた基板をダイシング切断して複数のプリントヘッ
   ドを作る工程と、 フィルム枠からプリントヘッドを取り除く工程と、 インク供給出口にプリントヘッドのガスケットの各入口
   を並べて接着する工程と、 を有することを特徴とする感熱式インクジェットプリン
   トヘッドの製造方法。