JPH04234667A - 加熱インク噴射プリントヘッド及びその製作方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱インク噴射プリン
トヘッドとその製造法に関し、具体的には、厚いフィル
ム膜を挟んでいる、組合せられたチャンネル基板と加熱
要素基板とより成る改良された加熱インク噴射プリント
ヘッドと、ノズル面をチャンネル基板にダイシングし、
また、基板を組合せる前に、加熱要素の基板上の厚いフ
ィルム膜を写真形成することにより達成されるその製作
法に関する。基板が組合せられた後に、プリントヘッド
は、さらに効果的清浄化と改良された細滴の方向性とを
可能にする段付ノズル面で形成される。

【０００２】

【従来の技術】加熱インク噴射印刷は、インクを連続的
に流動することが出来るが、タイプとしては、一般に、
要求点滴インク噴射方式であり、通常では、流路ノズル
あるいはオリフィスの上流の所定距離にある、毛細管充
満の平行なインク流路に配置された抵抗体である熱エネ
ルギー発生器へ、電流パルスを選択的に送ることにより
、インク噴射プリントヘッドは、要求に応じてインクの
小滴を噴出する。ノズルと反対側の流路溝の端部は、大
きい外部インク供給装置が接続している小さいインク溜
まりに通じている。

【０００３】ホーキンス（Ｈａｗｋｉｎｓ）他の米国再
発行特許第３２，５７２号明細書は、加熱インク噴射プ
リントヘッドとその製作方法のいくつかを開示している
。各プリントヘッドは、一体に位置整合して接合した二
つの部分より成っている。その一つの部分は、直線配列
の加熱要素とアドレス指定電極とを表面に有するほぼ平
坦な基板であり、もう一つの部分は、異方性にエッチン
グされており、二つの部分が一体に接合している場合、
インク供給連結路として働く、少なくとも一つの凹部を
有する基板である。直線配列の平行な流路が、第２の部
分にも形成されており、従って、流路の一端は、連結路
の凹部と通じており、その他端は、インク点滴噴射ノズ
ルとして使用するためにあいている。多くのプリントヘ
ッドは、複数の組の加熱要素の列をそのアドレス指定電
極によりシリコンウェーハ上に製作し、整列マークをそ
の上の所定の位置に配置することにより、同時に製作さ
れる。これに対応する複数の組の流路溝と接続した連結
路とが、第２シリコンウェーハに形成される。一つの実
施例では、整列用開口が、第２シリコンウェーハ上の所
定の位置にエッチングされる。二つのウェーハは、整列
用開口と整列マークとにより位置整合し、次に、一体に
接合されて、多くの分離したプリントヘッドにダイシン
グされる。

【０００４】トーピー（Ｔｏｐｅｙ）他の米国特許第　
４，６３８，３３７号明細書は、ホーキンス他と類似の
、改良された加熱インク噴射プリントヘッドを開示して
いるが、凹部に配置された各加熱要素を有している。加
熱要素を有する凹部の壁は、ノズルを通過する泡の横方
向への移動を防止し、これにより、噴出として知られた
、大気へ蒸発したインクの急激な放出を防止する。これ
は、この現象が発生するときはいつでも、空気の摂取を
誘起し、プリントヘッドの動作を阻止する、この特許に
おいて、Ｒｉｓｔｏｎ（登録商標）あるいはＶａｃｒｅ
ｌ（登録商標）などの厚いフィルムの有機の構造体が、
ヒータープレートとチャンネルプレートとの間に挿入さ
れている。この膜の目的は、加熱要素上に形成された泡
を含むように、加熱要素上に直接に形成された凹部を有
し、これにより、蒸気噴出と同時発生の空気摂取とが発
生することなく、点滴速度の向上を可能にすることであ
る。

【０００５】ホーキンスの米国特許第　４，７７４，５
３０号明細書は、トーピー他の上記特許に対する改良を
開示している。また、凹部が厚いフィルム膜にパターン
形成されて、インクが、流路溝の閉じた端部を流れるよ
うにすることにより、連結路から流路溝へのインクの流
路が形成し、これにより、溝の閉じた端部を連結路の凹
部へあけることが必要な製作工程が削除され、従って、
印刷製作工程が簡単になる。

【０００６】キャンパネリ（Ｃａｍｐａｎｅｌｌｉｅ）
　の米国特許第　４，８７８，９９２号明細書は、複数
のプリントヘッドが、二つの組合せられた基板から二つ
のダイシング工程により製作されることを開示している
。一つのダイシング工程は、複数の各プリントヘッドの
ノズル面を製作し、また、ノズルを任意選択して製作す
る。このダイシングブレードは、固有の動作変数を加え
て、ノズルが剥離したり、ノズル面がかき傷とする傷を
受けることを防止する。もう一つのダイシング工程は、
標準的ダイシングブレードにより、組合った基板を切断
してプリントヘッドに分離する。ノズル面を形成するダ
イシング工程は、好適には、二つの段階の工程で行われ
る。最初の切断がノズル面を製作するが、二つの組合っ
た基板を切断しない。第２のダイシング切断は、二つの
基板を切断するが、ダイシングブレードがノズル面と接
触しないように切断する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特許とほかの従来
技術の製作法において、プリントヘッドのノズル面は、
合せフィルムから写真製版により製作され、ノズルを有
しまたプリントヘッドに接合され、個々に製作されたノ
ズルプレートによるか、あるいは、サンドイッチされた
パターン形成フィルム膜を有する、整列した接合流路プ
レートと加熱要素プレートとが、同時に切断されるかに
より、製作される。不幸なことに、後者の方法では、厚
いフィルム膜は、信頼出来る方法で常に切断することが
出来ない。時には、ばりが残り、これが、噴出した点滴
に誤まって方向を与え、その結果、画像品質が低下する
。さらに、ダイシングブレードは、非シリコン材を切断
するとき、例えば、米国特許第　４，８７８，９９２号
明細書に開示されているように、加熱要素とチャンネル
ウェーハと挟まれた中間の厚いフィルム膜とを分割する
ときに、かなり摩耗する。

【０００８】本発明は、従来技術の製作法の不利な点を
克服して、生産に影響を与える多くの欠点を除去し、切
断量に応じてダイシングブレードの摩耗を低減する。

【０００９】

【課題を解決しようとする手段】本発明の目的は、コス
ト的に有効な方法によりプリントヘッドの製造歩どまり
を増大することにある。本発明の他の目的は、ノズルに
接触することのない、積極的接触清掃に耐える、前段階
ダイシングされたノズル面を有するプリントヘッドを提
供することにある。

【００１０】本発明のさらに他の目的は、改良された細
滴方向性を有するプリントヘッドを提供することにある
。本発明において、前段階のエッチングが行われたノズ
ル面を有する、複数の加熱インク噴射プリントヘッドは
、整列し、組合せられ、さらに接合された上部と下部の
基板から得られる。組合せの前に、上部基板面は、パタ
ーン形成され、異方性にエッチングされて、閉じた端部
を有する、複数の組の平行な流路溝と、各組の流路溝の
一端に隣接した、接続した連結路の凹部とを形成する。 連結路の凹部は、上部基板を貫通してエッチングされて
、開放された底部を形成し、引き続いて、平行な側壁の
ある切れ目あるいは細溝を形成する所定の深さのダイシ
ング切断により、連結路の凹部に隣接した端部と反対側
の流路溝端部があけられ、側壁の一つは、プリントヘッ
ドのノズルの一部として働く流路溝の開口端部を有して
いる。従って、流路溝の開かれた端部を有する細溝の側
壁は、段付ノズル面の一部として働く。

【００１１】下部基板は、その一つの表面に形成された
複数の加熱要素の配列とアドレス指定電極と、加熱要素
と電極を覆って基板上に付着された、ポリイミットなど
の絶縁性重合体材の厚いフィルムとを有している。厚い
フィルム膜は写真形成されて、この厚いフィルム膜のエ
ッチング除去による特定パターンが、加熱要素を露出し
、一実施例では、連結路凹部から接続した流路溝へのイ
ンク通路として使用される細溝を形成する。同時に、細
孔が厚いフィルム膜に形成され、この細孔は、加熱要素
配列と平行で、配列から所定距離にある少なくとも一つ
の端部を有し、加熱要素からのノズルの距離を画定して
いる。基板が組合せられて一体に接合されると、厚いフ
ィルム膜の細孔の端部は、ノズルの残部として働く流路
溝のあいた端部を有するノズルの底部として働く。

【００１２】この実施例において、複数のプリントヘッ
ドは、ダイシング工程により個々のプリントヘッドに分
割され、この工程では、一回のダイシング切断が、流路
溝のあいた端部と平行であるが間隔をおいて離れた位置
で、両方の基板を貫通して行われ、従って、段付ノズル
が、凹んでいるノズルを有するノズル面の部分により形
成されている。このような構成により、厚いフィルム膜
あるいは接着剤を切り取る必要もなく、ダイシングが可
能になり、従って、大きさの程度よりも大きく、ダイシ
ングブレードの寿命を増大することが出来る。厚いフィ
ルム膜は、ダイシングされたとき、点滴の方向性に影響
するばりを発生する傾向があるので、厚いフィルムをダ
イシングする必要がなくなることによって、適切なプリ
ントヘッドの歩どまりは、１００％近くに向上する。ノ
ズルのある段付ノズル面が凹んでいるので、ノズル面の
残りの部分は、ブレードのリーナなどにより、積極的に
接触清掃することが出来る。

【００１３】段付ノズル面のあるプリントヘッドの他の
実施例では、ノズル面の段が逆になっており、従って、
ノズルのあるノズル面の部分は、軽く接触清掃するため
、僅かに突出しているが、そのほかの利点は、すべて保
持されている。さらに他の実施例では、同様な切れ目あ
るいは溝が、上部基板と組合う前に、厚いフィルム膜の
写真形成された細孔の端に隣接して下部基板にダイシン
グで形成される。上部基板と下部基板が組合せられると
、この二つの溝は向い合って整列し、位置合せられた溝
を切断する同一直線のダイシングにより、分離したプリ
ントヘッドに分割され、従って、ノズル面は凹んでいる
。基板がシリコンである場合、切断された溝は、赤外線
位置合せ装置で容易に観測出来るので、この溝は、基板
を位置合せする手段となる。

【００１４】同様な部品は同じ符号で示されている添付
図面と次の詳細な説明を考察することにより、本発明は
、一層十分に理解することが出来る。

【００１５】

【実施例】上述の図１に示す従来技術に開示されている
ように、加熱インク噴射ヘッド、すなわち、プリントヘ
ッド１０は、異方性にエッチングされたチャンネルウェ
ーハ１２をヒーターウェーハ１４へ位置整合して粘着的
に接合し、次に、ダイシング分割工程により個々の噴射
ヘッドに分離することにより、一括して製作される。単
一のダイシング切断は、チャンネルウェーハとヒーター
ウェーハとをいずれも切断するが、米国特許第　４，８
７８，９９２号明細書は、チャンネルウェーハを切断す
るが、チャンネルウェーハ上に接合されたヒーターウェ
ーハを部分的にのみ切断する１工程のダイシング切断の
使用を教示している。ダイシングフレームにヒーターウ
ェーハを保持するために使用される接着剤は、流路溝を
開放してノズルとノズル面とを同時に形成するために必
要な、耐久性が高く、熱硬化樹脂のダイシングブレード
を過度を過度に摩耗するので、もう一つの荒切断用、低
コストのブレードにより、この作業を完成している。

【００１６】さの最初のノズルとノズル面形成の切れ目
１５は、点線で示されている。米国特許第　４，７７４
，５３０号明細書と従来技術の図１は、加工処理され、
組合わせられたウェーハを断面図で示しており、複数の
組の、両端が閉じた先細の平行な溝１６と、その後イン
ク溜まりとインク取入れ口として働く、あいた底部１９
のある貫通した凹部１８とを異方性にエッチングするこ
とを開示している。ヒーターウェーハは、複数の直線配
列の、ウェーハの一つの表面に形成された加熱要素３４
と関連したアドレス指定電極（図示せず）とを有してい
る。ポリイミッドなどの写真パターン可能な材料で製作
された厚いフィルムの絶縁膜２２が、ヒーターウェーハ
面１７上に、つまり、加熱要素とアドレス指定電極の上
に付着されている。この厚いフィルム膜は、加熱要素を
露出するようにパターン処理され、これにより、加熱要
素を離れたくぼみ２６に配置して、電極端子（図示せず
）から厚いフィルム膜を除去し、また、インク溜まりと
流路との間のインク流通路２３を形成する場所の厚いフ
ィルムを除去する。加熱要素の列、アドレス指定電極、
及び、パターン加工された厚いフィルム膜は、一緒に整
列して接合され、従って、厚いフィルム膜はその間に挟
まれ、各流路溝１６には、加熱要素３４が配置されてい
る。これらの接合したウェーハは、ダイシング工程によ
り、複数の個々の型、すなわちプリントヘッドに分離さ
れる。ダイシング工程では、接合したウェーハが、取外
し可能に保持するダイシングフレーム（図示せず）に置
かれ、米国特許第４，８７８，９９２号明細書に開示さ
れている熱硬化樹脂製ブレードを備えた耐久性の高いダ
イシング機が、切れ目１５を入れ、次のダイシング切断
（図示せず）は、接合したウェーハをプリントヘッド１
０に切断する。

【００１７】米国特許第　４，８７８，９９２号明細書
は、特殊な熱硬化性樹脂製のダイシングブレードによる
、よく改良され、コスト的に有効な製作法を提供してい
るが、厚いフィルムのばり２４は、図２に示すように、
プリントヘッドの歩どまりを低下するように形成されが
ちである。 図２は、図１の従来技術のダイシング法により形成され
たノズル面における厚いフィルム膜の拡大断面図であり
、二つのウェーハが整列され、一緒に接合された後に、
チャンネルウェーハと厚いフィルム膜とを切断し、ヒー
ターウェーハを部分的に切る同時ダイシング切断を示し
ている。

【００１８】図１に関し、加熱インク噴射ヘッドの流路
溝の後部２５の長さ（すなわち、加熱要素３４からイン
ク溜まり１８までの距離Ｒ）は、整列と接合における流
路溝の後部１６の閉じた端部２７の配置により決まる。 しかし、加熱要素からノズル２０（流路溝の開放された
端部）までの流路溝の前部の長さＦは、ノズル面２１を
形成する流路溝の前部のノズルダイシング切断における
ダイシングブレードの位置により決定される。この工程
では、流路溝の前部の長さを、写真マスクを変えること
なく、どのような所望の値に設定することが出来る。こ
の手順の主な不利な点は、ポリイミッドなどの厚いフィ
ルム膜を信頼出来る方法できれいに切断出来ないことで
ある。ポリイミッドがきれいに切断されない場合、２μ
ｍ程度のぎざぎさがポリイミッドに残り、ノズルの基底
側に生成し、この場合、その形状は三角形である。ポリ
イミッドのばり２４は、図２に示すように、画像のきず
となる加熱インク噴射点滴の誤った方向の原因となる。 また、ポリイミッドは、ダイシングブレードをシリコン
より５０倍も早く摩耗し、ブレードの寿命は、ポリイミ
ッドだけに左右される。さらに、ポリイミッドにより、
ダイシングブレードは、不均一に摩耗し、従って、ブレ
ードの目直しを頻繁に行うことが必要である。頻繁な目
直しは、多くのウェーハにより、ブレードの寿命を短縮
する。

【００１９】商品化に適切な加熱インク噴射プリントヘ
ッドは、流路溝の前部と後部の一定の値、つまり、長さ
を有している。図３において、本発明の、距離Ｆを有す
る流路溝の前部２８は、写真形成された厚いフィルム膜
２２を有しており、従って、熱硬化樹脂ブレード（図示
せず）によるノズル面の切断は、厚いフィルム膜のダイ
シング切断を必要としない。これは、二つの主要な利益
をもたらす。すなわち、ばりが発生せず、また、ダイシ
ング寿命が長い。

【００２０】本発明の断面図である図３と図４に関し、
電気絶縁性の平坦な基板、例えば、シリコンウェーハと
異方性エッチング処理（１００）シリコンウェーハ１２
などが、整列して一緒に接合する前の分離されていない
プリントヘッドの状態で示されている。矢印３９は、ウ
ェーハ１２と１４がその後、組合せられる状態を示す。 また、シリコンウェーハ１４は、ヒーターウェーハとも
呼ばれ、その両側には、二酸化けい素あるいは窒化けい
素などの蒸着された電気絶縁性膜（図示せず）がある。 複数の直線配列の抵抗体すなわち加熱要素３４及び関連
のアドレス指定電極（図示せず）が、前述の、本明細書
に引用された米国再発行特許第　３２，５７２　号明細
書に開示されているように、ヒーターウェーハの表面１
７上の絶縁膜の上に形成されている。各加熱要素は、デ
ジタルデータ信号を表す電気パルスにより電極を介して
、選択的にアドレス可能である。写真パターン可能なフ
ィルム膜２２は、加熱要素とアドレス電極とを覆って、
ヒーターウェーハ表面１７の上に合せられるか、あるい
は蒸着され、厚いフィルム膜を所定の位置で除去するた
めにエッチングされる。厚いフィルム膜は、例えば、Ｖ
ａｃｒｅｌ（登録商標）あるいはＲｉｓｔｏｎ（登録商
標）、好適にはポリイミッドがよい。厚いフィルムの厚
さは、１０〜１００μｍで、好適には２５μｍである。 米国特許第　４，６３８，３３７号明細書と同４，７７
４，５３０号明細書に開示されているように、加熱要素
と電極端子は、厚いフィルム膜が取り除かれる。各加熱
要素は、厚いフィルム膜のくぼみ２６に有効に設置され
る。任意選択によっては、その後、連結路あるいはイン
ク溜まり凹部１８と流路溝１６との間のインク流通路２
３として働く先細の凹部が形成される。さらに、厚いフ
ィルム膜は、くぼみ２６に平行で所定距離Ｆをおいて離
れた少なくとも一つの側壁４８Ａを有する細孔４８をエ
ッチング除去するために、パターン形成される。距離Ｆ
は９０〜１３０μｍで、好適には約１２０μｍである。 細孔の側壁部は、エッチングされたシリコンウェーハと
の整列と組合せが行われた後に明らかになるように、ノ
ズルの基底部になる。

【００２１】シリコンウェーハ１２は、チャンネルウェ
ーハとも言われる（１００）シリコンウェーハで、一つ
の表面にパターンが形成され、異方性にエッチングされ
て、複数の組の平行な流路溝１６と、米国特許Ｎｏ．４
，６３８，３３７と　４，７７４，５３０に開示されて
いるように、各組の流路溝に対する連結路あるいはイン
ク溜まりとして使用される貫通したエッチングされた凹
部１８とを形成する。 流路溝は、長さが約２５０〜４５０μｍで、閉じた端部
を有し、開口となっている溝の底部のある三角形の断面
を呈している。その溝の開口の深さは、約４０μｍであ
る。各組の流路溝の端部２７は、連結した連結路凹部１
８と隣接しているが間隔をおいて離れている。連結路の
開放された底部は、インク供給装置（図示せず）から連
結路凹部へのインク取入口１９として働く。図３の断面
図は、本発明の理解を容易にするため、組合せられてい
るときの、ただ一つの切断されていないプリントヘッド
１０より成るウェーハの一部を示しており、断面図がウ
ェーハ全体を示しているならば、数個の未切断のプリン
トヘッドが示されるであろう。

【００２２】図３において、連結路あるいはインク溜ま
りに隣接し、閉じた端部２７と反対側の、溝の前部つま
り下流の端部は、切断されて、チャンネルウェーハが整
列してヒーターウェーハへ接合される前の、チャンネル
ウェーハの厚さの約半分の深さを有する切れ目あるいは
溝を形成する。切れ目３５の一つの壁は、プリントヘッ
ドのノズル２０として働く流路溝の開放された端部を有
し、この壁の残りの部分は、ノズル面２１Ａとして働く
。任意選択により、溝の後部の、つまり反側の端部（す
なわち、インク溜まりに隣接する端部）は、また、通路
２３を形成するように厚いフィルム膜をパターン形成す
る代りに、点線で示された切れ目３３をダイシングする
ことにより、切断されてあけられる。この選択が採用さ
れる場合、プリントヘンドが個々のヘッドに切断された
後に、この切断された切れ目３３の端部は、切れ目３３
の開放された端部からのインク洩れを防止するために、
接着剤などでふさぐ必要がある。切れ目３５あるいは厚
いフィルム膜の通路２３と接続した切れ目３５をダイシ
ングすると、溝の全長が決まる。他の実施例では、ヒー
ターウェーハは、チャンネルウェーハと組合せられて、
ヒーターウェーハの厚さの約半分の深さを有し、細孔の
側壁４８Ａと平行で隣接した切れ目あるいは溝３７を形
成する前に、切断される。溝３７は点線で示されており
、細孔の側壁と加熱要素の配列とに平行である。溝３７
の一つの壁３６は、チャンネルウェーハとヒーターウェ
ーハとが組合せられた後、ノズル面２１Ａと同一平面上
にあるように設計されている。しかし、１〜３０μｍの
距離ｔを有する段３８は、図８に示すように、溝ノズル
面２１Ａとヒータープレートあるいはウェーハの前面３
６との間に形成するように、任意選択により設計するこ
とが出来る。すなわち、この段３８が、厚いフィルム膜
２２の写真形成された端部の傾斜Ｘより成っている場合
、後に図４で説明するように、この距離は、約３〜３６
μｍである。

【００２３】図４に関し、写真形成された細孔４８は、
細孔の側壁４８Ａと距離Ｆを有するくぼみ２６との間の
厚いフィルム膜の部分として、溝の前部２８を形成する
。細孔の側壁は、寸法Ｘで示されているように、ほぼ２
〜６μｍで傾斜している面を有する、丸い角の端縁３０
を形成している。従って、任意選択の切れ目３７（点線
で示す）が形成されると、ヒーターウェーハの前面３８
を製作し、これらのウェーハが組合せられると形成され
る、ポリイミッドが形成する三角形溝の基底部は、非常
に滑らかで、均一であり、ばりがない。これは、切れ目
３７を切断する熱硬化性樹脂製ダイシングブレードが、
ポリイミッドの厚いフィルム膜と僅かに接触することに
よるもので、ブレードの摩耗は、すべてシリコンによて
行われ、従って、ブレードの寿命は、非常に増大する。 溝あるいは切れ目３７のない実施例では（図１０参照）
、組合せられたウェーハは、金属製ダイシングブレード
２９（点線で示す）により複数のプリントヘッドに切断
され、ダイシングブレード２９は、ヒーターウェーハを
切断するとき、２０〜３０μｍの幅だけ上記チャンネル
ウェーハのノズル面２１Ａから離れているので、細孔の
側壁４８Ａの基底部に段３１Ａを形成する。切れ目３７
が削除されていることを除いて、図３と類似している図
５は、ダイシングブレード２９を傾けることによりほと
んど除去された段３１Ａを示す。この段３１Ａがインク
を集めがちで、細滴の方向性が影響を受ける場合には、
それを切れ目３７による図６の段３１Ａの位置へ下げる
ことが必要である。傾斜した荒切断用ダイシングブレー
ド２９は、切れ目３５の切断において仕上げ切断用熱硬
化性樹脂ブレード（図示せず）によって製作された滑ら
かなノズル面２１Ａと接触しないので、ダイシングブレ
ード２９を傾斜することにより、厚いフィルム膜とヒー
ターウェーハの表面１７との交点へより近づけて切断す
ることが出来る。

【００２４】小さい段あるいは棚は、本発明の好適な実
施例の図６に示されているように、切れ目３７をヒータ
ーウェーハ１４に形成するダイシング切断により造成さ
れる。段３１はノズル２０より十分に下にあるので、細
滴の方向性に影響を与えるインクの蓄積は、問題ではな
い。しかし、接合したウェーハを個々のプリントヘッド
に分離するダイシング切断が、図５と同様に１〜１０°
の僅かな角度αで、ウェーハが、図１１のように、組合
せられ下げた状態で、追加されて行われるならば、この
段３１を除去することが出来る。従って、傾けたダイシ
ングブレードにより形成されるヒーターウェーハの前面
部分３２は、ノズル面あるいはヒーターウェーハの前面
３６に対し内側へ角度αだけ傾斜している。

【００２５】溝１６をインク溜まり１８へ切り開くため
の切れ目３３を造成する任意選択のダイシング切断が行
われて、溝をインク溜まりへ開くならば、当然、厚いフ
ィルム膜の通路２３は、図６のように、必要ではない。 切れ目３５を造成するダイシング切断により、流路溝の
長さとノズル面２１Ａの品質が決定され、また、同時に
、流路溝の前端部があけられ、ノズル２０が形成される
。切れ目３７を形成する、ヒーターウェーハで行われる
事前組合せのダイシング切断は、任意選択であるが、好
適な実施例を提供する。この切れ目は、流路溝の前部２
８を形成する写真形成された厚いフィルム膜の縁まで、
切断することにより製作される。任意選択の切れ目３３
の深さは、エッチングによる流路溝の深さより僅かに大
きく、例えば、約８０〜１００μｍである。切れ目３５
と３７は、深さがウェーハの厚さの約半分、あるいは、
約１０ミルである。

【００２６】ダイシング切断が完了すると、チャンネル
ウェーハとヒーターウェーハは、赤外線整列器（図示せ
ず）により整列されて接合される。図６の好適な実施例
では、切れ目３５と３７は、赤外線整列器（図示せず）
に整列される。ウェーハの組合せが接合されると、プリ
ントヘッドを分離する最終分割切断は、切れ目３３、３
５及び３７が示されている図６において点線で示された
一般的な金属製ダイシングブレード２９により示されて
いるように、同一直線上で行われる。図６の製作法によ
り製作されて、完成したプリントヘッド１０は、断面図
で図７に示されている。留意されるべき点は、任意選択
の切れ目３３が、厚いフィルム膜２２のパターン形成さ
れた通路２３の代りに、インク溜まりと流路溝との間の
連結を形成するために、使用されていることである。プ
リントヘッドの前端は、ノズル面２１Ａと、プリントヘ
ッドの前端４１の突起部から０〜５０μｍの寸法Ｙだけ
引き込んだヒーターウェーハの前面３６とより成ってい
る。三角形のノズル２０の基底部である、ポリイミッド
の厚いフィルム膜２２の写真形成された流路溝の前部２
８の下流端部は、円Ａにより囲まれており、上述のよう
に、傾斜している細孔の側壁面により発生する細滴の誤
った方向性をすべて修正することが望まれる、１〜３０
μｍの所定の誤りアライメントｔにより示された任意選
択の段３８で、図８として拡大して示されている。図９
は図７と似ているが、ブレードクリーナを備えており、
これは、プリントヘッドの前端４１が清掃されている間
、ノズル面がクリーナから保護されていることを追加し
て、示している。

【００２７】本発明の他の実施例が、図１０乃至図１２
に示されている。この実施例において、ヒーターウェー
ハに切れ目３７を形成する事前接合・切断は、任意選択
して削除されている。図１０と図１１は、位置合せと接
合とを行った後の、チャンネルウェーハとヒーターウェ
ーハを、図６と似た図面で示している。唯一の差異は、
ヒーターウェーハの切れ目３７がないことである。プリ
ントヘッドを分離するダイシングブレード２９は、点線
で示されている。追加のダイシング工程は、図１０と図
１１に点線で示された切れ目４２を形成するためにダイ
シング枠（図示せず）から切断されたプリントヘッドを
取り外す前に、使用される。従って、ノズル面２１Ａは
、図１２に示されているように、ノズル面２１Ａの接触
清掃のために、プリントヘッドの前端４１Ａから突き出
るように製作される。プリントヘッドがダイシングブレ
ード２９により切断された後に、荒仕上げのヒーターウ
ェーハの前面３６Ａには、段３１Ａがノズル２０に近く
に形成されている。段３１Ａがインクを蓄積する傾向が
あり、望ましくない場合、ダイシングブレード２９は、
段３１Ａを除去するために、図５に示されているように
、傾斜することが出来る。図１３は、突出しているか、
あるいは、隆起したノズル面２１Ａとヒーターウェーハ
の前面３６を有するプリントヘッドを製作する、ほかの
製作手順を示している。

【００２８】図１３は、二つの部分的ダイシング切断が
行われて、接合したウェーハの組合せを分離したプリン
トヘッドに切断することを除いて、図６と似ている。こ
のような一回の切断により、切れ目４４がチャンネルウ
ェーハ１２に形成され、点線で示されている。この切れ
目４４の一つの壁は、凹んでいるプリントヘッドの前端
４２Ａとして働き、もう一つの同様なダイシング切断は
、切れ目４６をヒーターウェーハに形成する。切れ目４
６は点線で示されており、その一つの壁４６Ａは、凹ん
だプリントヘッドの前縁の残りの部分として働く。最終
ダイシング切断をヒーターウェーハに行うために、接合
したウェーハの組合せは、一つのダイシング枠から取り
外されて、ほかの枠に置かれる。ノズル面２１Ａとヒー
ターウェーハの前面３６とは、図１２と図１３に示され
るように、プリントヘッドの前端４２Ａと４６Ａから０
〜５０μｍの距離Ｚだけ突出しており、切れ目４６で製
作されたプリントヘッドの前端４６Ａは、点線で示され
ている。ノズル面とヒーターウェーハの前面とが突出し
ている場合、それらは、記録媒質へより近く位置してい
る。しかし、接触清掃は、一層軽く行われなければなら
ない。

【００２９】従来技術の後工程の接合・切断工程により
一般的に見られる前面の欠陥は、剥離、ノズルまわりの
チッピング、接着剤のはみ出し、ポリイミッドのばり、
及び溝内のシリコンのかたまりである。剥離は、シリコ
ンの大きな細片がダイシング中にノズルの基底部からは
がれることであり、重大な方向性の欠陥の原因となる。 剥離は、常に、切断中のウェーハの底部が、後工程の切
断工程におけるように、十分に支持されていないときに
起る。前工程の接合・切断工程は、同じ切断であるが、
剥離が発生しないウェーハの上部の重要な構造体に対し
行われる。剥離は、高いダイシング送り速度を阻害する
欠陥である。前工程の接合・ダイシング工程に関しては
、送り速度は、ダイシングブレード能力により限定され
るだけである。送り速度が１６倍になることが、立証さ
れた。チッピング欠陥は、小さいシリコンのかたまりに
多分よるもので、かたまりは、動き易くなり、ダイシン
グブレードとヘッドの前面との間を動くにつれて、ダイ
シングブレードにより加速される。従って、高速度で動
くかたまりは、ノズルの縁に衝突する。チッピング欠陥
は、非常に高速の送りでも、前工程の接合・ダイシング
工程ではチャンネル切断には見られなかった。接着剤の
はみ出しは、過度の接着剤が一組のウェーハを接合する
ために使用されるときに発生する。過度の接着剤により
、流路の基底部の接着剤のかたまりは大きくなる。ウェ
ーハ接合に使用されるエポキシ樹脂は、きれいに切断さ
れないので、接着剤のかたまりは、最後に破断されるま
で、ダイシングブレードにより引っ張られて、ヘッドの
基底に突起を残す。この突起はインクを蓄積して、イン
クの噴射細滴の方向を狂わす。前述のポリイミッドのば
り欠陥は、ポリイミッドを切断するダイシングブレード
により発生する。ポリイミッドをきれいに切断すること
は可能であるが、絶えず行うことは困難である。一般に
、２〜３ミクロンのばりは、ダイシング切断の後に、流
路の基底に残る。ばりは、インク噴射の方向性にある程
度の影響を及ぼす。ポリイミッドを正確な前部流路の長
さに写真形成することにより、傾斜したポリイミッドの
端部のすそだけが切断され、ばりが発生しないことが立
証されている。シリコンのかたまりが、ブレードとヘッ
ドの前面との間を通過するとき、シリコンのかたまりは
、流路内にあって、ヘッドの流路に押し込まれる。本発
明の前工程のダイシング、あるいは、前工程の接合・ダ
イシングは、前面と分割ブレードとの間の距離（＞２５
ミクロン）を維持することにより、これが発生するのを
かなり防止している。図３に示す前の接合・ダイシング
によりダイシングされたウェーハには、前に列記した欠
陥は実質的にない。

【００３０】要約すると、本発明は、改良された加熱イ
ンク噴射プリントヘッドとその改良された製作方法に関
する。その方法は、シリコンウェーハ、あるいは、基板
の一つの表面に、複数配列の加熱要素とアドレス指定電
極を形成し、ポリイミッド、あるいは、ほかの写真パタ
ーン形成可能な材料の厚いフィルム膜を写真パターン形
成することより構成されており、その結果、加熱要素と
電極端子とが露出する。一実施例では、本技術分野で周
知のように、凹部が、インク通路として引き続いて使用
するために、加熱要素の各列の厚いフィルムにパターン
形成される。また、先細の細孔が、加熱要素の下流の所
定距離に、またその要素に平行に、厚いフィルム膜に形
成される。この所定距離は、ノズルから加熱要素への距
離を画定し、異方性エッチングされたチャンネルウェー
ハをその膜に接合した後、接合したウェーハの組合せが
、厚いフィルム膜を切断する必要もなく、複数の個々の
プリントヘッドに切断されるように、厚いフィルム膜の
写真形成の手段を提供する。これは、厚いフィルムのば
りがノズルに形成しないで、ダイシングブレードの寿命
が非常に増大することを意味する。チャンネルウェーハ
はパターン形成され、異方性にエッチングされて、複数
の組の、両端が閉じた先細の流路溝と、その後、インク
溜まりとして働き、そのあいた底部がインク取入口とし
て働く流路溝の各組の貫通した凹部とを形成する。

【００３１】一実施例において、エッチングされたチャ
ンネルウェーハは、ヒーターウェーハと所定位置で組合
う前に、チャンネルウェーハの厚さの約半分だけダイシ
ングされる。このダイシングは、流路溝の端部に垂直で
あり、ノズル面と、チャンネルウェーハ内にあるノズル
の部分とを形成する。これらのウェーハは、各流路溝が
加熱要素を有しまた写真形成された厚いフィルム膜がノ
ズルを形成するように、整列されて接合される。好適な
実施例において、同様な、前工程の接合・ダイシング切
断がヒーターウェーハで行われ、ヒーターウェーハはチ
ャンネルウェーハと位置合せが行われる。前工程の部分
的切断部あるいは細溝と同一直線上にある両方のウェー
ハを切断する第２のダイシングにより、プリントヘッド
は分離される。他の実施例では、プリントヘッドのノズ
ル面が、望まれる接触クリーニングの種類とノズルが記
録媒質へどの程度近づけることが必要とされるかとにも
どずいて、凹んでいる代りに突出している。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による、ダイシングにより複数の個々
の加熱インク噴射プリントヘッドへの分離の前に、整列
し、密着接合したチャンネルウェーハと加熱要素ウェー
ハの一部の断面図である。

【図２】チャンネルと加熱要素のウェーハの間の厚いフ
ィルム膜へのダイシングの影響を示す図１のプリントヘ
ッドの部分の拡大断面図である。

【図３】チャンネルと加熱要素ウェーハの整列と接合の
前の製作段階を示す本発明の断面図である。

【図４】本発明による、チャンネルと加熱要素のウェー
ハの間の写真形成された厚いフィルム膜の一部の拡大断
面図である。

【図５】図３の製作工程の他の実施例であり、組合せら
れたウェーハを分離したプリントヘッドに切断するダイ
シングブレードが傾斜している。

【図６】図３と似ている断面図であるが、整列して接合
され、個々のプリントヘッドへの分離の準備が完了して
いるチャンネルと加熱要素のウェーハを示している。

【図７】個々のプリントヘッドへ分離した後の本発明の
プリントヘッドの断面図である。

【図８】円Ａで図７に示された部分の拡大断面図である
。

【図９】ブレードクリーナにより清掃されている図７の
プリントヘッドのノズル面を示している。

【図１０】本発明の製作方法の他の実施例の断面図であ
る。

【図１１】図６と図７に示す製作工程のさらに他の実施
例であり、組合せられたウェーハを分離したプリントヘ
ッドに切断するダイシングブレードが傾斜している。

【図１２】図１０に示された製作方法によるプリントヘ
ッドの断面図である。

【図１３】本発明の製作方法の他の実施例の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０　　プリントヘッド １２　　チャンネルウェーハ １４　　ヒーターウェーハ １６　　流路溝 １８　　インク溜まり凹部 １９　　凹部の底部 ２０　　ノズル ２１　　ノズル面 ２２　　厚い絶縁フィルム膜 ２３　　先細のくぼみ ２６　　くぼみ ２７　　流路溝の後部の閉じた端部 ２８　　流路溝の前部 ３４　　加熱要素 ４８　　細孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　細滴を噴出するノズルを有する加熱イ
   ンク噴射プリントヘッドの製作方法ににおいて、（ａ）
   等間隔で直線状に配列された加熱要素とアドレス指定電
   極との複数の組を電気絶縁性の平坦な基板の表面に形成
   する工程であって、前記加熱要素が前記電極を流れる電
   気パルスにより個々にアドレス可能である工程と、（ｂ
   ）写真パターン形成可能な重合体材料の厚いフィルム膜
   を加熱要素と電極の上に付着する工程と、（ｃ）厚いフ
   ィルム膜をパターン形成して複数のくぼみをそこに形成
   する工程であって、各くぼみが加熱要素を露出し、さら
   に各組のくぼみに関連して少なくとも一つの側壁を有す
   る細孔を形成し、各組のくぼみとその関連した細孔との
   間の距離がノズルから加熱要素への距離を画定し、この
   ようにして細孔の側壁がプリントヘッドの一部を形成す
   る工程と、（ｄ）閉じた端部を有する等間隔で平行な流
   路溝の複数の組とシリコンウェーハの表面の各組の流動
   溝に関連し貫通した凹部とをエッチングする工程であっ
   て、前記貫通した凹部が前記溝の一つの端部に隣接して
   配置されている工程と、（ｅ）各組の流路溝とそれに関
   連し貫通した凹部との間を連結する手段を形成する工程
   と、（ｆ）貫通した凹部と隣接した端部と反対側の各端
   部に垂直にして横切り所定の深さを有する第１の細溝を
   シリコンウェーハにダイシングし、後にプリントヘッド
   のノズルの部分となる流路溝の開口端部を有するノズル
   面を形成する工程と、（ｇ）各流路溝がその開口端部か
   ら一定の距離に加熱要素を有するように、平坦な基板を
   有するエッチングされたウェーハを整列して接合する工
   程と、（ｈ）接合したウェーハと基板を複数のバイシン
   グ切断により個々のプリントヘッドに分離する工程であ
   って、そのダイシング切断の一つが、ウェーハの細溝に
   沿って貫通してウェーハと基板とを同一直線上にダイシ
   ングする工程と、を有することを特徴とする加熱インク
   噴射プリントヘッドの製作方法。