JPH03166954A - 再循環冷却システムを備えたサーマル・インクジェット印刷ヘッド - 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】 本発明は、サーマル・インクジェット式の印刷装置に関
し、より詳細には、インク飛沫を要求され次第放出する
発熱体の直下に配置された温度調整用の再［冷却システ
ムを有する改良した印刷ヘッドに関する。

サーマル・インクジェット印刷は、一般的には、飛沫を
放出するインク充填経路内に蒸気バブルを形成するため
に熱エネルギーを使用するドロップ・オン・デマンド式
のインクジェット印刷である。

通常は抵抗器である熱エネルギー発生器即ち発熱体は、
経路内においてノズル近傍に所定の距離をおいて配置さ
れる。抵抗器は、各個に電気パルスを受け、直ちにイン
クを気化させてインク飛沫を放出するバブルを形成する
。

装置が過熱すると印刷の品質に影響があることは周知で
ある。特に、装置が余り高い温度にまで過熱すると（例
えば、長時間の高密度印刷の間に）最良状態を失してし
まう傾向があり、印刷ヘッドの１本又はそれ以上のイン
ク経路が飛沫の放出をやめる。それほど破局的な欠陥で
はないが、印刷の品質を劣化させる欠陥は、装置温度の
関数として印刷スポット即ち画素サイズが大きくなるこ
とである。先行技術の多くの装置は、装置温度が過度に
上昇しないように、十分な熱質量と十分に小さい熱抵抗
を有する吸熱器を組み込んでいる。吸熱器を有するサー
マル・インクジェット印刷ヘッドの一例としては、デシ
ュバンデ（Ｄｅｓｈｐａｎｄｅ）その他の米国特許第４
．　８３１．　３９０号明細書を参照。この方法は破局
的な印刷故障モードを除去するものであった。しかしな
がら、用紙を横断する一方向における紙送り機構の並進
運動のタイムスケールにおいて感知されるような装置温
度の上昇がないように吸熱器の熱抵抗を十分に小さくす
るために１ま、ヨストを上げてしまうか或いは印刷機の
設計を好ましくないように制約することになる一体的組
立法を採用することが必要となるかもしれない。

この問題は、配列の寸法が大きくなると悪化することが
予想される。

イチハシ（Ｉｃｈｉｈａｓｈｉ）その他の米国特許明細
書は、一色について一つずつの複数の印刷ヘッドを有し
、各々の印刷ヘッドが温度センサを有する多色インクジ
ェット印刷機を開示している。温度制御システムが、各
個の印刷ヘッドの温度に応じ、離間して平行に配置され
た印刷ヘッドの各側面において片方又は両方のファンを
作動させるのである。

印刷の間における印刷ヘッドの温度変動を阻止する改良
したサーマル・インクジェット印刷ヘッドを提供するこ
とが本発明の目的である。

本発明では、インク補給マニホルドと、それぞれ第ｌ構
戒部分内にノズルを設け、第２構成部分の隣接表面に複
数の発熱体を設けた複数の平行なインク経路とを有する
型式のサーマル・インクジェット印刷ヘッドが、発熱体
の直下の冷却剤通路を貫流する冷却流体の循環によって
印刷ヘッドの過度の温度変動を防止する手段によって改
良されている。この冷却剤通路は、エッチングされた厚
膜層や、エッチングされた内部の溝や、両者の組み合わ
せであってもかまわない。印刷モードにおいて、印刷ヘ
ッドは、付勢された発熱体と接触しているインクを瞬時
に気化させる電気パルスによる発熱体への選択的な付勢
によってインク飛沫を要求され次第噴射し、インク飛沫
を噴射する一時的な蒸気バブルが形成される。複数の各
個の印刷ヘッドは、整合配置して組み合わされ、一方の
ウ工一ハに複数組の発熱体を設け、もう一方に複数組の
インク経路及び付随する入口／容器を設けるように加工
されたシリコン・ウェーハをグイシングすることによっ
て製造されるものである。その改良は、例えば、発熱体
をその後包含することになるウェーハの反対側の側面に
溝を形戒するか又は表面に被覆された厚膜ポリマー層内
に通路をパターン配列すること等の手段によって、発熱
体の各々の組に冷却通路を形戒することから或る。発熱
体とアドレッシング電極を組み立てるに先立ち、冷却用
の溝は、ダイシング又はエッチングによって製造される
。厚膜層内にパターン配列される冷却通路は、発熱体及
びアドレッシング電極が組み立てられた後で形戒される
。好適な実施例において、厚膜ポリマー絶縁層は、発熱
体及び電極の上に形威され、パターン配列され、発熱体
と電極端子を露出させ、伸張した溝を形威し、容器のそ
れぞれをインク経路の各組と連絡させて配置する。

厚膜層内の冷却層内の冷却通路が使用されるならば、厚
膜層は加熱板ウェーハの反対側の表面で発熱体を覆う層
と同時にパターン配列される。第３のシリコン・ウェー
ハがエッチングされ、複数の対になった貫通開口を準備
する。これらのエッチングされた開口対は、この第３ウ
エー八が冷却溝を包含するウェーハの表面又は中間のパ
ターン配列された厚膜層に整合配置して接着されるとき
、エッチングされた開口の各々の対が冷却流体の循環用
の人口及び出口として機能するように配置される。３枚
のウェーハが組み合わされグイシングされて各個の印刷
ヘッドになった後、例えば、チューブが開口対に密封装
着される。チューブの取り付けは、ドーター・ボードが
取り付けられるとき、印刷ヘッドの組み込みに先立って
ドーター・ボード内の所定の位置における孔又はスロッ
トにチューブを挿入することによって達威される。第３
ウェーハが、一旦、発熱体を有するウェーハに組み合わ
されると、冷却溝又はパターン配列された厚膜層が第３
ウェーハ内のエッチングされた開口によってのみアクセ
スされるトンネル内に形威される。

代替的な実施例においては、対になった窪みが第３ウェ
ーハの一方の表面にエッチングされた後に冷却溝が反対
側の表面に配置され、各々の溝の底部が関連する窪み対
と交差する。したがって、第３ウェーハは流体循環冷却
通路を包含することになり、印刷ヘッド製作プロセスは
、ダイシングによって各個の印刷ヘッドとなる直前に第
３ウェーハと組み合わされるまで影響を受けることばな
くなる。任意ではあるが、冷却通路を介してＩｉＥｔす
る流体の質量を増加させるために、発熱体を有する印刷
ヘッド部内にこの冷却溝が形成されることも可能であり
、或いは余分の冷却能力を準備するためにパターン配列
された冷却通路を備えた中間の厚膜層が使用されること
も可能である。

本発明の更に完全な理解は、同様な部材に同じ索引番号
を付けた添付図面に関連して次の詳細な記述を考察する
ことによって得られる。

第１図を注目すると、本発明の改良したサーマル・イン
クジェット印刷へッド１０の拡大された概略的な等角投
影図が示されており、飛沫放出ノズル２７の配列を印刷
ヘッドの前面２９に示している。

後に説明される第２Ａ図をも注目すると、電気絶縁下部
基板即ち加熱板２８は、発熱体３４とその表面３０にパ
ターン配列されたアドレッシング電極３３を包含する多
層の熱変換器３６を有し、一方、上部基板即ち経路板３
１は、一方向に延在して上部基板前面エッジ２９を貫通
する平行溝２０を有する。この溝のもう一方の端部は、
傾斜壁２１において終端する。

毛細管充填されるインク経路２０のためのインク補給マ
ニホルドとして使用される内部窪み２４は、インク充填
孔としての開放底部２５を有する。溝を設けた経路板の
表面は、加熱板２８の上に被覆されたパターン配列の厚
膜層１８に整合配置して接着されるので、複数の発熱体
３４のうちの１つ１つは、溝と下部基板即ち加熱板によ
って形成された各々の経路内に位置決めされる。インク
は、充填孔２５を介して窪み２４及び下部基板２８によ
って形成されたマニホルドに入り、厚膜絶縁層１８内に
形威された伸張した窪み３８を介して毛細管作用により
流入することによって経路２０を充たす。インクは、各
ノズルにおいてメニスカスを形成し、その表面張力は、
インク補給の僅かな負圧と協働してインクがそこから滲
出することを妨げる。下部基板即ち経路板２８上のアド
レッシング電極３３は、端子３２において終端する。経
路板３ｌは、加熱板よりも小さく、そのため、電極端子
３２は露出しているので、印刷ヘッドＩＯが上部に永続
的に装着されるドークー・ボード１９上の電極１４への
ワイヤボンドｌ５による接続が利用可能となる。層１８
は、後に説明されるように、経路板と加熱板の間に扶持
された厚膜バッシベーション層である。この層は、エッ
チングされて発熱体を露出させ、それらをピット２６の
中に配置し、更にエッチングされて伸張した窪み３８を
形威し、マニホルド２４とインク経路２０の間にインク
が流れることを可能にする。また、この厚膜絶禄層は更
にエッチングされて、電極端子をも露出させるのである
。

熱変換器３６と加熱板２８の表面３０上におけるアドレ
ッシング電極３３及び共同帰線３５の形戒に先立って、
その反対側表面４０は非等方的にエッチングされて、伸
張した溝即ち窪み４４を形成する。また、変換器及び電
極がマスクされ、伸張した溝４４のエッチングが最後に
行われてもかまわない。この窪み４４は変換器３６の配
列に平行であり、窪みの底部４５は発熱体３４に！！Ａ
ＩＬて接近配着されており、矢印４２によって示される
ように、その中を貫通して＠環する流体へ熱エネルギー
を効率よく移動させる。冷却流体は、空気や水のような
いかなる液体又は気体であることも可能だが、後に印刷
ヘッド・マニホルド２４に導かれるインクであることが
好ましい。非等方的にエッチングされた一対の貫通孔４
１及び４３を有するシリコン封着板４６が加熱板の表面
４０に整合配置されて接着されるとき、伸張した窪み４
４から通路が形威される。貫通孔４１及び４３は、それ
ぞれ冷却流体のための入口及び出口として機能し、通路
４４に関する流入及び流出を可能とする。第１図におい
て、この冷却通路は、封看板４６内の入口及び出口と共
に破線で示されている。

フランジ４８（第２図を参照）を有するチューブ４７は
、ガスケット４９を介して人口及び出口に密封装着され
る。ドーター・ボード１９は剥ぎ落とされ、チューブ４
７のための間隙を準備して収容する切欠き５０を形戒す
る。

第１図の断面図が、１本の経路を図線２−２に沿って見
た第２Ａ図として示されており、インクがマニホルド２
４から溝２０の端部２１を廻ってどのように流れるかを
矢印２３によって示している。本明細書に参考資料とし
て組み込まれているトーペイ（Ｔｏｒｐｅｙ）その他の
米国特許第４．　６３１！．　３３７号明細書及びホー
キンス（Ｈａｗｋｉｎｓ）の米国特許第４．　７７４．
　５３０号明細書において開示されているように、複数
組のバブル発生熱変換器３６とそのアドレッシング電極
３３及び共同帰線３５は、片面研磨（１００）シリコン
・ウエー八の研磨された表面にパターン配列される。複
数組の印刷ヘッド電極３３、発熱体として働く抵抗体３
４、及び共同帰線３５のパターン配列に先立って、ウェ
ーハの研磨面は約２μｍの厚さの二酸化ケイ素等の下塗
り層３９によって被覆される。

この抵抗体は、化学蒸着（ＣＶＤ）によって被覆される
ことが可能であるドープ処理された多結晶質シリコン、
或いはその他のホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２〉　等の
周知の抵抗材料であってもかまわない。共同帰線及びア
ドレッシング電極は、典型的には、下塗りの上と発熱体
のエッジに被せて被覆されるアルミニウムのリード線で
ある。経路板３１が加熱板２８に取り付けられて印刷ヘ
ッドを形作った後で、封着板４６が加熱板２８に接着さ
れて好ましくはインクである循環冷却媒体のための冷却
通路を形成した後、共同帰線端子３７《第１図を参照）
及びアドレッシング電極端子３２は所定の位置に位置決
めされてドーター・ボードｌ９の電極１４へのワイヤボ
ンディングのための間隙を許容する。

共同帰線３５及びアドレッシング電極３３は、０，５μ
ｍから３μｍの厚さで被覆されるが、好ましい厚さは１
．５μｍである。

既に指摘したように、伸張した窪み４４は、熱変換器及
び電極が形威される前又は後で非等方的にエッチングさ
れてもよいが、伸張した窪みがエッチングされる間の一
時的なマスキング層の必要性を省くので事前のエッチン
グが好ましい。伸張した窪みのエッチング時間は、窪み
底部４５を発熱体３４から所定の間隔をおいて配置する
ように決定される。それらの間の好ましい間隔は、およ
そ２５μｍから５０μｍである。溝４４の非等方性のエ
ッチングが底１４５を、発熱体３４から余りに離れた上
流に外してしまうならば、溝は後で説明される第２Ｂ図
．第３Ｂ図及び第３Ｃ図の各図で示されるような反応性
イオン・エッチング（ＲＩＥ）又はダイシングによって
形成されてもよい。

この好適な実施例では、伸張した窪みがグイシングされ
たか或いはエッチングされた後、シリコン加熱板の表面
３０は、熱酸化物又は二酸化ケイ素等のその他の適当な
絶縁層からなる下塗り層３９によって被覆される。多結
晶質シリコン発熱体３４が形戒され、更に他の上塗り絶
縁層（示されていない）が下塗り層及びその上の発熱体
に被せて被覆される。この上塗り層は、熱酸化物の二酸
化ケイ素又は還流された多結晶質ガラス（ＰＳＧ）のい
ずれかでよい。この熱酸化物層は、典型的には、０，５
μｍから１．０μｍの厚さにされて、発熱体を導電性の
インクから保護して絶縁する。還流されたＰＳＧは、通
常、約２μｍの厚さである。上塗り層はマスクされエッ
チングされて、発熱体のエッジ近傍において内部に通路
（ｖｉａｓ）を形成し、そノ後、アルミニウム＜ＡＩ）
アドレッシング電極３３及び八ｌ共同帰線電極３５との
電気的なインターフェースを形成する。更に、発熱体３
４のバブル発生区域内の上塗り層は、同時に取り除かれ
る。ホウ化ハフニウムやホウ化ジルコニウム等のその他
の抵抗材料が発熱体に使用されるならば、その他の適当
な周知の絶縁材料が使用されてもよい。

熱変換器の製作における次のプロセスの段階は、露出さ
れた多結晶質シリコン発熱体の直上に熱分解窒化ケイ素
層１７を被覆して、続いてｌμｍの厚さのタンタル層ｌ
２を被覆して熱分解窒化ケイ素層１７のキャビテーショ
ン応力を防御することである。

電極のバッシベーションに関し、燐をドーブした２μｍ
の厚さのＣＶＤ二酸化ケイ素膜１６が、複数組の発熱体
及びアドレッシング電極を包含する発熱体板即ちウェー
ハ表面の全体を覆って被覆される。上述の燐がドープさ
れた二酸化ケイ素だけでなく、例えばポリイミドや窒化
物プラズマ等、或いはそられらの組み合わせからなるそ
の他のパフシベーション層も使用することができる。有
効なパッシペーション層は、その厚さが１０００オング
ストロームからｌＯμｍの間にあるときに得られるが、
好ましい厚さは１μｍである。パッシベーシａン層１６
は、共同帰線及びアドレッシング電極の端子端部から取
り除かれるようにエッチングされ、その端部が後でドー
ター・ボードの電極とワイヤボンディングされる。二酸
化ケイ素膜のこのエッチングは、湿式又は乾式のどちら
のエッチング法によるものでもよい。代替的に、電極パ
フシベーションは、プラズマ蒸着された窒化ケイ素（ｓ
ｉｓＮ４）によって達或されてもかまわない。

次に、例えば、リストン（登録商標ｌｉｓｔｏｎ）、ヴ
アクレル（登録商標Ｖａｃｒｅｌ）　、プロビマー５２
（登録商標Ｐｒｏｂｉｍｅｒ　５２）又はポリイミド等
の厚膜式絶縁層１８が、ｌＯμｍから１００μｍの間で
あり好ましくは２５μｍから５０μｍの範囲内にある厚
さを有して、パフシベーション層１６の上に形成される
。絶縁層１８は、各々の発熱体くピット２６を形成する
〉　の上、マニホルド２４からインク経路２０へのイン
ター通路を提供する伸張した窪み３８、及び各々の電極
端子３２．　３７の上における層１８の部分の除去及び
エッチングが可能となるように、フォトリングラフィ的
に処理される。伸張した窪み３８は、厚膜層１Ｂのこの
部分の除去によって形威される。

厚膜層１８において、ピット２６は多層熱変換器３６の
それぞれのバブル発生区域を露出させるように形威され
、伸張した窪み３８はインク経路をマニホルドに対して
開放するように形戒される。ピットの壁は、ビット２６
の底部にあるパルス駆動される発熱体によって発生した
各バブルの側方運動を禁止し、その垂直方向におけるバ
ブルの成長を促進する。したがって、米国特許第４．　
６３８，　３３７号明細書に開示されたように、空気の
吸込みの原因となる気化したインクのバーストを解放す
ることになる噴出現象は回避される。

米国再発行特許明細書第３２，　５７２号において開示
されたように、経路板は第１　（１００）　　シリコン
・ウェーハから形戒され、印刷ヘッドのための複数の経
路板３１を作り出す。加熱板２８もまた第２ウエーハ、
或いはそれらの複数を包含するウエーノ１寸法に形威さ
れた構造から得られるものである。比較的大きな矩形の
貫通窪み及び等間隔で離間された複数組の平行Ｖ溝窪み
が、第１ウエ−／Ｘの一方の表面にエッチングされる。

これらの窪みは、結局は、印刷ヘッドのインク・マニホ
ルド２４及びインク経路２０になるものである。本発明
によれば、第２ウェーハは、喪数の伸張した窪み４４を
加熱板毎に１つずつ設け、後に発熱体を包含する面とは
反対側の表面４０内に形威せしめる。伸張した窪み４４
は、後に説明される第２Ａ図．第２Ｂ図及び第３Ａ図〜
第３Ｃ図の各図において示されているように、グイシン
グされるか又はエッチングされるものである。伸張した
窪み４４は、発想体３４の直下にあるように整合配置さ
れるが、最も正確な整合配置は、グイシングされた窪み
又はＲＩＥによってエッチングされたものによって得ら
れる。第２Ａ図で、第３シリコン・ウエーハ４６は、非
等方的にエッチングされて、内部に一対の貫通窪み４１
．　４３を形成し、第２ウェーハ即ち加熱板ウェーハ内
における伸張した窪み４４の各々についてそれを一対ず
つ設ける。これらの貫通窪み４４は、第３シリコン・ウ
ェーハは伸張した窪み４４を包含するウェーハの表面に
整合配置して接着されて封着板４６として機能し、ダイ
シング時に冷却流体の循環用通路を形成して一対の貫通
窪みが入口４１及び出口４３として働くように配置され
る。ウェーハを包含する経路及び加熱板は、第３ウェー
ハ即ち封着板ウ工−ハと共に、整合配置されて互いに接
着され、その後でグイシングされて複数の各個の印刷ヘ
ッドとなる。ダイシング片の１つが端面２９を形威し、
伸張したＶ溝窪み２０の一方の端部を開放してノズル２
７を形戒する。Ｖ溝窪み２０のもう一方の端部は、端部
２ｌによって閉鎖されたままに留められている。

しかしながら、上述のウェーハの整合配置及び接着は、
第２Ａ図に示されているように、経路２０の各組の端部
２１を、厚膜絶縁層１８における伸張した窪み３８の直
上に被せて配置するので、矢印２３によって示されるよ
うにインクの流れがマニホルド２４から経路内に入るこ
とが可能となる。

各個の多層印刷ヘッドは、切欠き５０を有するドーター
・ボード１９の上に装着されて、印刷ヘッド封着板４６
内における入口４１及び出口４３へのチューブ４７の接
続機構を収容する。それぞれのチ５−ブはフランジ４８
を有し、ガスヶット４９を介して入口及び出口へ都合よ
く安定して固定される。

本発明の代替的な実施例が、第２Ｂ図，第２Ｃ図及び第
３Ｂ図〜第３Ｄ図の各図に示されている。

第２Ｂ図を注目すると、発熱体３４の下の加熱板２８内
における伸張した溝４４Ａ　は、ダイシングか又はＲＩ
Ｅのどちらかによって形成される。ダイシングが使用さ
れる場合には、第３Ｃ図において示されているように、
グイシングされたスロット４４Ｂは、加熱板２８の全体
にわたって延在するので、対向する端部において適当な
接着剤５２で栓をしなければならない。伸張した溝４４
＾がＲＩＥによってエッチングされる場合には、第２Ｂ
図及び第３Ｂ図において示されているように、この溝は
垂直な壁を有するので、発熱体の下に正確に置かれるよ
うに位置決めして整合配置されることが可能であり、溝
の底部４５は、内部を循環するインクその他の冷却流体
に対する発熱体からの最大限の熱移動を提供しながら、
同時に製作のどの段階においても印刷ヘッド１０又は加
熱板ウエー八を構造的に弱体化することのないような間
隔をおいて、そこから離間配置される。厚膜層２２は、
簡便にするために厚膜層１Ｂと同一のものでもよいが、
封看板４５内のエッチングされた入口４ｌと出口４３の
間にエッチングされた開口５Ｊを介する流路を設けるよ
うにしてもよい。封看板の人口及び出口が、それぞれＲ
ＩＥでエッチングされたか又はグイシングされた溝４４
Ａ又は溝４４Ｂと整合配置されていない場合には、第２
Ｂ図及び第３Ｂ図において示されているように、エッチ
ングされた開口５３は伸張したスロットであってもかま
わない。

第２Ｃ図及び第３Ｄ図に示された実施例において、冷却
剤溝５４は厚膜層２２内にパターン配列されており、加
熱板２８内に溝をグイシングしたりエッチングしたりす
る必要がない。

第３Ａ図から第３Ｄ図の各図は、印刷ヘッド１０の概略
的ｆヨ正面図であり、伸張した溝４４と封着板４６から
形成された通路を破線で示している。封看板内にエッチ
ングされた人口４１及び出口４３もまた破線で示されて
いる。チューブ４７は、ガスケット４９を介在させて封
着板に接着されるフランジ４８を有する。これらのチュ
ーブは、ドーター・ボードの切欠き５０の中に配置され
ているが、例えば、チ５−ブ・フランジへの締付け力の
付与を支援し得るドーター・ボード内の間隙孔（示され
ていない）等のように、封着板の入口及び出口へのアク
セスを提供するその他の周知の手段は数多く存在する。

印刷へッド１０がドーター・ボード１９上に装着される
ときに得られる追加の締付け力は、チューブ・７ランジ
及びガスケットを封着板に対して保持する接着材結合〈
示されていない〉　の偶発的な破壊を防止する。本発明
の特徴のいくつかの理解を容易にするため、発熱体３４
は、第３Ａ図において示されているように、破線で示さ
れるピット２６内に置かれている。

第３Ｂ図は、エッチングされる溝４４ＡがＲＩＥによっ
て形成されること、任意の厚膜層２２が封看板の入口４
１及び出口４３と整合配置された開口５３を備えて加熱
板２８を介する冷却媒体の循環を提供するように示され
ていることを除けば、第３Ａ図と同様なものである。第
３Ｃ図は、第３Ｂ図と同様なものであるが、加熱板２８
の両側の側面を貫通する対向した開放端部５１を備えて
グイシングされた溝４４Ｂを有している。これらの開放
端部は、適当な接着材で栓をされ、加熱板を介する矢印
４２に応じたインク等の循環冷却剤のための流路を形威
する。もう１つの実施例が、これもまた第３Ｂ図におい
て示されたものと同様な外観及び形状を備えている第３
Ｄ図において示されている。この実施例において、循環
流体の流路４２は、厚膜層゛２２内のエッチングされた
経路５４を通っている。この厚膜経路は、真直な経路で
あるか又は曲がりくねった通路を有するものであっても
よい。この流体は厚膜層のみを介して循環するので、既
に述べたようなトーベイ（Ｔｏｒｐｅｙ）その他の米国
特許第４．　６３６．　３３７号明細書又はホー′キン
ス（Ｈａｗｋｉｎｓ）の米国特許第４，　７７４，　５
３０号明細書のものに関しては、印刷ヘッドの製作には
何らの変更も要求されない。

第４図は、第２Ａ図から第２Ｃ図の各図に類似して部分
的に示される断面図であるが、本発明の代替的な実施例
を示している。第５図は、この代替的な実施例を備えた
印刷ヘッドの正面図である。

これらの図面において、封着板４６Ａは、伸張した窪み
４４＾とエッチングされた入口及び出口４３との両方を
包含している。したがって、冷却媒体の循環は、上述の
米国特許第４．　７７４．　５３０号明細書において開
示されたように、インクジェット印刷ヘッドの外部で行
われる。任意であるが、封着板４６Ａは、伸張した窪み
４４を設けた第１図．第２Ａ図及び第３Ａ図の加熱板２
８と併せて使用することも可能であり、破線で示された
ように循環流体の大きな容器を提供する。製作の間にお
いて、複数の封着板を包含する第３シリコン・ウェーハ
は非等方的にエッチングされ、ピラミッド形状を有する
複数対の比較的小さな正方形又は矩形の窪みを形戒する
ことになり、各々の窪みの頂端は、続いてエッチングさ
れる伸張した窪み４４Ａの床４５Ａからエッチングされ
た窪み対を包含する封着板の表面までの間隔“ｔ”より
も大きな深さを有するので、これらの小さな窪みは伸張
した窪みの中へ開口し、その結果、伸張した窪みのため
の入口及び出口が提供される。

図示されてはいないが、もう１つの変形例において、冷
却溝は、加熱板及び／又は封看板を横断して延在するこ
とも可能なので、流体循環チューブは例えば接着材が挿
入されて密封され得る。この構戊は、例えば、第３Ｃ図
及び第３Ｄ図の実施例の場合にとりわけ有益となるが、
これは、接着材によって栓をすることを要求するグイシ
ングされた貫通スロット４４Ｂと、容易にエッチングさ
れて開放端部（示されていない〉を設けることができる
厚膜経路５４のためである。これらの装置（示されてい
ない〉　では、封看板４６は任意に省略され得る。

本件の一般的な構戊にはいくつかの利点がある。

即ち、（１）冷却溝は発熱体に非常に接近していること
が可能であり、熱を効果的に除去する。（２）冷却溝は
一括処理によって製作されるので、それらを印刷ヘッド
の全体の製作プロセスに付け加えて統合しても比較的に
廉価である。（３）全ての板（即ち、経路板，加熱板及
び封着板）はシリコン製であるので、熱不整合は問題に
ならない。

要点を繰り返すと、発熱体の配列の直下に印刷ヘッドを
介する循環流体のための通路を設けることによって、印
刷の間の印刷ヘッドの温度変動を調整するために、流体
循環システムが使用される。

ｌ実施例における冷却溝は、加熱板の処理に先立って、
その底部表面にエッチングされるか又はグイシングされ
る。この溝は、バブル発生抵抗器の直下に配置され、通
路の流体の入口及び出口として機能し得る一対のエッチ
ングされた貫通孔と共に封看板がそこへ接着されるとき
、トンネル即ち通路となるように形成される。実施例の
もう１例では、冷却溝は、封着板か又は中間厚膜層のど
ちらかに置かれている。

多くの修正及び変更は、本発明の以上の説明から明白で
あり、そのような修正及び変更の全ては本発明の範囲内
にあるものと解釈される。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は、本発明の循環流体通路の実施例の一例を破線
で示す印刷ヘッドの概略的な部分等角投影図である。第
２Ａ図は、第１図の図線２−２に沿って見た印刷ヘッド
の断面図である。第２Ｂ図及び第２Ｃ図は、第１図の図
線２−２に沿って見た印刷ヘッドの断面図であるが、そ
れぞれ本発明の代替的な実施例を示している。第３Ａ図
は、発熱体の配列の下のエッチングされた溝の中におけ
る冷却流体の循環を示す第１図の印刷ヘッドの概略的な
正面図である。第３Ｂ図，第３Ｃ図及び第３Ｄ図は、本
発明の代替的な実施例を示す第１図の印刷ヘッドの概略
的な正面図である。第４図は、本発明の代替的な実施例
の断面図である。第５図は、第４図の代替的な実施例の
概略的な正面図である。 １０：サーマル・インクジェット印刷ヘッド１２：タン
タル層 ｌ４：電極　　　　　　　１５：ワイヤボンドｌ６：パ
ッシペーシａン層 １７：窒化ケイ素層　　　１８：厚膜層１９：ドーター
・ボード　２０：インク経路２ｌ：端部　　　　　　　
２２：厚膜層２３：矢印　　　　　　　２４：マニホル
ド２５：充墳孔　　　　　　２６：ピット２７：飛沫放
出ノズル　　２８：加熱板（下部基板）２９：端面　　
　　　　　３０：表面 ３ｌ：経路板（上部基板）３２：端子 ３３：アドレッシング電極 ３４：発熱体　　　　　　３５：共同帰線３６：熱変換
器　　　　　３７：共同帰線端子３８：伸張した凹み　
　　３９：下塗り層４０：反対側表面　　　　４１：入
口 ４２：矢印　　　　　　　４３：出口 ４４．　４４Ａ，　４４Ｂ：　伸張した凹み（溝）４５
：底部　　　　　　４５Ａ：床 ４６．４６Ａ：シリコン封着板 ４７：チューフ ４９：ガスケット ５１：開放端部 ５３：開口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インク補給マニホルドと、インク補給マニホルド及
   び複数のノズルと連絡する複数のインク経路と、各ノズ
   ルに１本ずつの発熱体の線形配列とを有し、付勢された
   発熱体と接触しているインクを瞬時に蒸発させるに足る
   十分な大きさを有する電気エネルギーパルスによる発熱
   体への選択的な付勢によってインク飛沫を要求され次第
   噴射し、前記インク飛沫を噴射する一時的な蒸気バブル
   が形成される型式の改良したサーマル・インクジェット
   印刷ヘッドであって、その改良が、印刷作業の間におけ
   る温度変動を防止するために、その内部に冷却流体を循
   環させる通路を、印刷ヘッド内に発熱体と平行に設けた
   ことにある改良したサーマル・インクジェット印刷ヘッ
   ド。 ２、印刷ヘッドがシリコン経路板とシリコン加熱板を含
   んでなり、通路は、発熱体の配列を包含する加熱板の面
   とは反対側の表面に溝を形成し、入口及び出口として機
   能するエッチングされた一対の開口を包含するシリコン
   封着板をその上に整合配置して接着することによって形
   成される請求項１に記載の印刷ヘッド。