JPH0698764B2 - 大型アレー・サーマル・インクジェット印字ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、サーマル・インクジェット印刷、詳細には、
大型アレー・サーマル・インクジェット印字ヘッドに関
するものである。

従来の技術 サーマル・インクジェット印字ヘッドは、命令に応じて
インク充満チャンネルの末端のノズル近くに設置した発
熱抵抗体が選択的に発生した熱エネルギーを用いて、イ
ンクを瞬時に蒸発させ気泡を発生させ、発生した気泡に
よりインク滴を噴射させ、プリンタの記録媒体へ向けて
飛ばす。印字ヘッドはキャリッジ型（印字ヘッドが移動
する）プリンタまたはページ幅型（印字ヘッドが移動し
ない）プリンタのどちらにも組み入れることができる。
キャリッジ型プリンタは、一般に、インク・チャンネル
とノズルを有する比較的小型の印字ヘッドを備えてい
る。印字ヘッドは通常使い捨てインク・カートリッジに
密封して取り付けられる。その印字ヘッドとカートリッ
ジの組立体は、往復移動し、保持された静止記録媒体た
とえば用紙の上に一度に１帯状区域の情報を印字する。
その帯状区域が印字された後、次の帯状区域を印字する
ことができるように、用紙は印字した帯状区域の高さに
等しい距離だけステップ送りされる。ページ全体が印字
されるまで、この手順が繰り返される。これとは対照
に、ページ幅型プリンタは用紙の幅に等しいか、それよ
りも大きな長さを有する固定印字ヘッドを備えている。
用紙は、印字プロセスの間、印字ヘッドの長手方向に直
角な方向に一定速度でページ幅印字ヘッドの下を連続的
に通過する。ページ幅印刷については、米国特許第4,46
3,359号明細書の第17図と第20図を参照されたい。

前記米国特許第4,463,359号は、毛管作用で補給される
１個またはそれ以上のインク充満チャンネルを有する印
字ヘッドを開示している。各ノズルにメニスカスが形成
されるので、インクがノズルからにじみ出ることはな
い。各インク・チャンネル内に、ノズルから上流に、発
熱抵抗体が１個づつ設置されている。データ信号を表す
電流パルスが発熱抵抗体に印加されると、発熱抵抗体に
接触しているインクが瞬時に蒸発して各電流パルスごと
に１個の気泡が発生する。気泡の成長により一定量のイ
ンクがノズルから膨れ出て、気泡が崩壊を始めるとちぎ
れて滴になるので、各ノズルからインク滴が噴射され
る。電流パルスは、各インク滴が噴射された後メニスカ
スがこわれてチャンネルの中に引っ込み過ぎるのを防止
するように成形されている。サーマル・インク・ジェッ
ト印字ヘッドの直線配列には、いろいろな実施例が知ら
れている。例えば、ページ幅印字ヘッドにするため、ヒ
ートシンク用基板の上面と下面に直線配列を交互に配置
したものがある。このような配置を異なる色のインクに
用いれば、多色印刷が可能である。

米国特許第4,601,777号は、サーマル・インクジェット
印字ヘッドとその製造方法を開示している。この製造方
法では、１個の基板の表面に、複数組の発熱体とそれら
を個別にアドレスするための電極を形成し、別のシリコ
ン・ウェーハに、対応する複数組のチャンネル溝と、前
記各組のチャンネル溝のマニホルドとなる共通凹部をエ
ッチングし、次に、各チャンネル溝が１個の発熱抵抗体
を有するように、ウェーハと基板を整合して接着する。
続いてウェーハの不要シリコン材料をフライス削りで除
去して基板上のアドレッシング電極端子を露出させた
後、基板を独立した印字ヘッドに切り分けて、複数の印
字ヘッドを同時に製作することができる。

米国特許第4,638,337号は、上記の米国特許第4,601,777
号に開示されている形式と同じであるが、気泡が横に動
いてノズルを通過するのを防止するため、つまり、蒸発
したインクが突然に大気へ放出されるのを防止するた
め、気泡発生用の発熱抵抗体を凹部の中に設置した改良
型印字ヘッドを開示している。

米国特許第4,612,554号は、異方性エッチングした１組
の平行Ｖ形溝を有する２個の同一構成部品から成るイン
ク・ジェット印字ヘッドを開示している。Ｖ形溝間の各
ランドには発熱体と付随するアドレッシング電極が配置
されている。溝付き構成部品は、面と面を合わせること
ができるので、一方の構成部品の発熱体と電極を有する
ランドを他方の構成部品のＶ形溝にかみ合わせれば、２
個の構成部品が自動的に自己整合される。ページ幅印字
ヘッドは、後に追加した構成部品が互いに接触し、続け
て自己整合されるように、最初に合わせた２っの構成部
品をオフセットさせて、作られる。

上に挙げた米国特許に記載されているドロップ・オン・
デマンド型サーマル・インクジェット印字ヘッドは、シ
リコン・ウェーハと精密加工技術を用いて、多数のより
小型の発熱体板とチャンネル板を作ることによって製造
される。この製造方法は、小型の印字ヘッドの場合は極
めてうまくいくが、大型アレーすなわちページ幅印字ヘ
ッドの場合は、市販ウェーハの最大サイズが６インチで
あるから、実際に、完全な構造を有するインク・チャン
ネル・アレーを単一ウェーハに造ることはできない。た
とえ10インチのウェーハが入手できたとしても、完全な
構造を有するインク・チャンネル・アレーが確実に得ら
れるどうかは不明である。その訳は、2,550個のチャン
ネルの中に１個でも欠陥チャンネルがあっても、そのチ
ャンネル板全部が使用できないからである。シリコン・
インゴットの直径が大きければ大きいほど、無欠陥のシ
リコン・インゴットを作ることが難しいという事実があ
るので、歩留まりが悪くなる。また、10インチのウェー
ハに、８・1/2インチのチャンネル板アレーを作ること
ができるが、製作できる数は比較的わずかに、ウェーハ
の大部分が捨てられるので、製造コストが非常に高くな
る。

大型アレーすなわちページ幅サーマル・インクジェット
印字ヘッドの製造方式は、基本的に、一方または両方の
印字ヘッド構成部品（発熱体基板とチャンネル板基板）
が１個の大型アレーすなわちページ幅サイズである一体
（モノリシック）方式と、より小さいサブユニットを組
み合わせて大型アレーすなわちページ幅サイズの印字ヘ
ッドを構成するサブユニット方式の２っのカテゴリーに
大きく分けられる。サブユニット方式の例については、
前に引用した米国特許第4,612,554号、特にその第７図
を参照されたい。サブユニットを相互に高い精度で整合
することができれば、サブユニット方式は、使用可能な
サブユニットの歩留まりをかなり高くすることができ
る。しかし、複数のサブユニットを組み立てるには、X-
Y平面とY-Z平面における独立した正確な整合のほかに、
これらの平面内における角度整合が必要である。これら
の独立サブユニットの整合問題は、まったく手に負えな
い仕事であり、従来の方法では、このサブユニット方式
の大型アレー印字ヘッドが非常に高価になることは避け
られない。

課題を解決するための手段 本発明の目的は、サブユニット方式を用いて大型アレー
・インクジェット印字ヘッドを、低コスト、高精度で組
み立てることができる大型アレー印字ヘッドとその製造
方法を提供することである。

本発明のもう１っの目的は、フォトリソグラフィ（写真
印刷法）で形成した結晶面から成る非常に正確な突合せ
側面を持つ、より小さい複数のサブユニットで構成した
大型アレー印字ヘッドを提供することである。

本発明では、大型アレー・サーマル・インクジェット印
字ヘッドの幾つかの実施例を開示する。第１の実施例に
おいては、発熱体を含む基板は一体基板である。この基
板は半導体物質例えばシリコンでもよいが、結晶または
ガラスなどの絶縁物質が好ましい。その理由は、所望の
直径を持つシリコン・ウェーハを市場で入手できないか
らである。一方の基板に、発熱体と関連アドレッシング
電極のページ幅アレーすなわち大型アレーを作る。各発
熱体は、基板の一方の長縁の近くに、そこから所定の距
離をおいて配置してある。アドレッシング電極は、発熱
体に電流パルスを選択して印加する。電極の端子すなわ
ち接触パッドは、発熱体を有する縁の反対側の細長い縁
の近くに配置してある。発熱体と電極の上に、たとえ
ば、デュポン社から販売されているRiston（登録商標）
またはVacrel（登録商標）など、写真印刷法でパターニ
ングすることができる比較的厚い絶縁層を被覆してあ
る。発熱体と接触パッドを露出させるため、その厚膜絶
縁層に開孔を形成する。同時に、その厚膜絶縁層に、発
熱体と平行に、発熱体から所定の距離をおいて１個の細
長いページ幅の開口、または一列に並んだ複数の細長い
開口を形成する。これらの開口は、ページ幅すなわち大
型アレー・チャンネル板と発熱体板とを合わせたとき、
１個のページ幅すなわち大型アレー・チャンネル板の上
に組み立てられる複数のより小さい各チャンネル板サブ
ユニットのインク・チャンネルとインク供給孔／インク
・マニホルドとの間に、インク流路となる凹部を生じさ
せる。各チャンネル板サブユニットの突合せ縁は、平行
な壁と、シリコン・ウェーハの｛111｝面から成る表面
を有する。これらの壁は、ウェーハの反対面から、パタ
ーニングし、細長い貫通孔を異方性エッチングして作っ
たものである。一方の細長い貫通孔と共に、複数のイン
ク・チャンネル溝とインク供給孔／マニホルドを同時に
エッチングで形成する。エッチングした溝と細長い貫通
孔の整合精度を高めるために、エッチングした最初の細
長い貫通孔を次のマスク整合のとき使用するので、｛11
1｝結晶面に対する角度パターンの誤整合が避けられ
る。チャンネル板と発熱体板の中間に厚膜絶縁層を使用
する場合は、発熱体板に組み付けるとき発熱体サブユニ
ット同士の正確な突合せを妨げないように、厚膜層に逃
げ溝を設ける。

別の実施例においては、チャンネル板ウェーハと発熱体
板ウェーハの両方に、異方性エッチングで形成した突合
せ用の平らな側面を持つ複数のサブユニットを作る。チ
ャンネル板ウェーハを発熱体板ウェーハに整合し接着す
ると、すべてのチャンネル板サブユニットが発熱体板サ
ブユニットに同時に整合する。各チャンネル板サブユニ
ットのエッチングした平らな突合せ側面と各発熱体板サ
ブユニットのエッチングした平らな突合せ側面は同一平
面内にある。これらの整合し接着した２っのウェーハを
切り分けて、個々の完全な印字ヘッド・サブユニットを
作り、エッチングした平らな側面を互いに突き合わせ
て、ページ幅印字ヘッドを作る。

実施例 前に述べたように、大型アレー・サーマル・インクジェ
ット印字ヘッドの製造方式は、一般に、一方または両方
の印字ヘッド構成部品（発熱体板基板とチャンネル板基
板）がページ幅すなわち大型アレー・サイズである一体
（モノリシック）方式と、各サブユニットを組み合わせ
てページ幅印字ヘッドを構成するサブユニット方式に分
けられる。第１図と第２図は、従来の一体方式の例を示
す。サブユニット方式の例は、前に引用した米国特許第
4,612,554号に開示されている。

第１図は、印字ヘッドが２個の構成部品のみで構成さ
れ、両構成部品は共に長さがページ幅であることを強調
するため、発熱体板12からチャンネル板11を離して示し
た、一体式サーマル・インクジェット印字ヘッド10の部
分拡大正面図である。発熱体板12は、ページ幅にわたり
１インチ当たり約300個の割合で一列に並べて配置した
発熱体13を有する。この従来の構造をわかり易くするた
め、アドレッシング電極と共通リターンは省いてある。
チャンネル板11には、各発熱体を収容するため異方性エ
ッチングによるインク・チャンネル15が形成されてい
る。これらのインク・チャンネル15は互いに平行であ
り、図面に対し垂直な方向を向いている。点線で示した
のは、共通マニホルド17とインク供給孔19である。

第２図に示した従来のページ幅印字ヘッドは、両表面に
発熱体13を交互に配置した一体式ページ幅発熱体板は16
を有する。各チャンネル板サブユニット14には、第１図
と同じ向きの異方性エッチングによる平行なインク・チ
ャンネル15と、点線で示したマニホルド18とインク供給
孔19が形成されている。チャンネル板サブユニットを発
熱体板13に整合し接着すると、各インク・チャンネル15
の中に、滴噴射ノズルとして働くインク・チャンネルの
開端から上流に、所定の距離をおいて、１個の発熱体が
入る。

第３図は、本発明のページ幅印字ヘッド43の拡大正面図
である。インク滴噴射ノズル15aは異方性エッチングし
たインク・チャンネル15の開端であり、図面と同一平行
内に示してある。この大型アレーすなわちページ幅印字
ヘッド43は、発熱体とアドレッシング電極（図示せず）
の大型アレーをその表面に有する一体構造の発熱体板12
と、面と面を突き合わせて高い精度で組み立てることが
できる非常に正確な傾斜側面23を持つ複数のチャンネル
板サブユニットとから成る。第４図に示す両面研磨（10
0）シリコン・ウェーハ39を使用して、大型アレーすな
わちページ幅印字ヘッドの複数のチャンネル板サブユニ
ットを同時に作る。ウェーハを化学洗浄した後、シリコ
ン・ウェーハ39の両面にシリコン窒化層（図示せず）を
蒸着する。通常のフォトリソグラフィ（写真印刷法）を
用いて、第４図に示した面の反対側のウェーハ面42に、
各サブユニット22ごとに、１個の細長い溝穴24と少なく
とも２個の整合穴40のための開孔パターンを所定の場所
に印刷する。細長い溝穴24と整合穴40を表す開孔パター
ンをプラズマ・エッチングしてシリコン窒化層を除去す
る。次に、水酸化カリウム（KOH）異方性エッチング剤
を用いて細長い溝穴24と整合穴40をエッチングする。こ
の場合には、（100）シリコン・ウェーハの｛111｝面が
ウェーハの表面に対し54.7゜の角度をなしている。これ
らの開孔パターンのサイズは、厚さ20ミルのウェーハを
貫通して溝穴24と整合穴40がエッチングされるように定
めた。

次に、インク・チャンネル溝36、１個またはそれ以上の
インク供給孔25、第２の細長い溝穴24を組るため、既に
エッチングした整合穴40または溝穴24を基準として使用
し、フォトリソグラフィを用いてウェーハ39の反対面44
にそれらの開孔パターンを印刷する。この製造方法は、
チャンネル溝36に垂直に、平行スライス削りまたはダイ
シング削りを行う必要がある。最初に、点線30で示すよ
うに、インク供給孔25から遠いチャンネル溝36の端の所
で切断し、次に、点線31で示すように、インク供給孔25
に近い所で切断すると、異方性エッチングによって生じ
た平行側面23を有するチャンネル板サブユニット22が得
られる。第５図に、切断した後の完成したチャンネル板
サブユニット22を斜視図で示す。参考のため、厚膜絶縁
層58に設けた各発熱体上方のピット26と、インク供給孔
25からインク・チャンネル溝36へインクが流れるように
する細長い溝27は、チャンネル板サブユニット22の部分
ではないので、点線で示してある。第６図は、第５図の
線A-Aに沿った断面図である。この図は、点線で示した
発熱体13、厚膜絶縁層58、この厚膜絶縁層に設けたピッ
ト26を含む発熱体板12に組み付けたチャンネル板サブユ
ニット22のチャンネル溝36を示す。第７図は、第５図の
線B-Bに沿った断面図で、インク供給孔25と傾斜側面23
を示す。チャンネル板サブユニット22の一方の側面の傾
斜面23は、最も近いインク供給孔25の内側の側壁25aに
平行であることに注目されたい。エッチングした壁23と
25aは、両者間の厚みを定めており、１ミル（25ミクロ
ン）以下の寸法を持つ非エッチング部分が残っているこ
とによって生じる。たとえ細長い溝穴24（第４図）とイ
ンク供給孔25が厚さ20ミルのウェーハを貫通してエッチ
ングされたとしても、この厚みは得られる。エッチング
・パターンが｛111｝結晶面にびったり合っていると仮
定すれば、水酸化カリウム内でのシリコンの異方性エッ
チングによって、これは実行可能である。実際には、完
全に整合すれば、0.06ミルのパターン・アンダーカット
だけで、ウェーハを貫通して溝穴24をエッチングするこ
とができる。これは、経験的に観察される（100）面の
腐食速度と｛111｝面の腐食速度の比率が300:1であるこ
とに基づいている。

第８図は、第４図に拡大して示したチャンネル板サブユ
ニット22の別の実施例である。第７図に示した傾斜側面
23と壁25aとの間のぜい弱な部分を無くすために、１個
のみのインク供給孔25と、インク供給孔25からインク・
チャンネル溝36へのインク流路を与えるために供給トラ
フ28を使用している。供給トラフ28は、インク・チャン
ネル溝36と直角に異方性エッチングされ、チャンネル溝
36、インク供給孔25及び一方の細長い溝穴24と同時にエ
ッチングされる。インク供給孔25とインク・チャンネル
溝36との間のインク流路は、厚膜絶縁層を含む一体構造
のページ幅発熱体基板にチャンネル板サブユニット29を
整合し接着するとき、厚膜絶縁層（図示せず）に作られ
る。第９図は、第８図の線C-Cに沿った断面図である。
供給トラフの内壁28aは前の実施例に比べると表面積が
かなり小さいので、この実施例のチャンネル板サブユニ
ット29の傾斜側面23は丈夫である。

第10図は、大型アレー印字ヘッドのさらに別の実施例を
示す。大型アレー印字ヘッド41を構成する大型アレー・
チャンネル板51と大型アレー発熱体基板50は、それぞれ
チャンネル板サブユニット49と発熱体基板サブユニット
37を組み合わせたものである。チャンネル板サブユニッ
ト49は、サブユニットがエッチングしたウェーハの状態
にあるときにダイシング加工などでチャンネル溝の閉じ
た端を供給トラフ28に開くステップと、供給トラフ28を
インク供給孔25に開くステップが追加されている点を除
き、第８図に示したものと同じである。発熱体基板サブ
ユニット37も、チャンネル板サブユニット49と同じやり
方でシリコン・ウェーハ39から作る、シリコン・ウェー
ハ39の各発熱体基板サブユニット37の間に、異方性エッ
チングで細長い溝24を作る。これらの溝は、互いに平行
に、両ウェーハ面に交互にエッチングする。各発熱体基
板サブユニット37は、前後から見ると平行四辺形のよう
に見える。細長い溝24をエッチングする前に、シリコン
・ウェーハ39の一方の面に、複数組の気泡発生用発熱体
13とそれらのアドレッシング電極（図示せず）をパター
ニングする。ウェーハを個々の発熱体基板サブユニット
37に切り分ける前に、複数組の発熱体とアドレッシング
電極及び細長い溝24を含むウェーハ面に、燐をドーピン
グした２ミクロン厚のCVDシリコン酸化膜（図示せず）
を蒸着する。後でワイヤボンディングするため、アドレ
ッシング電極の端子からパッシベーション層をエッチン
グで除去する。第10図は、複数のチャンネル板サブユニ
ット49を作るため加工した一方のシリコン・ウェーハ39
の部分断面図と、複数の発熱体基板サブユニット37を作
るため加工した他方のシリコン・ウェーハ39の部分断面
図を示す。１個のチャンネル板サブユニット49と１個の
発熱体基板サブユニット37のみを実線で示し、それぞれ
のウェーハの残りは点線で示した。矢印45は、完全に組
み立てた状態の大型アレー・サーマル・インクジェット
印字ヘッド41の部分端面図において、それぞれのサブユ
ニットをずらして整合し接着することを示す。このよう
に、チャンネル板サブユニットと発熱体基板サブユニッ
トを交互に配置することにより、それぞれのサブユニッ
トのエッチングした傾斜側面23の間に空間及び角度上の
整合を保った状態で、印字ヘッドを組み立てることがで
きる。また、チャンネル板サブユニットと発熱体基板サ
ブユニットは接着剤で接合するので、でき上った印字ヘ
ッドは印字ヘッドに必要な構造一体性を有する。これら
のサブユニットの突合せ側面は、シリコンの異方性エッ
チングによって作られるので、輪郭が正確である。実際
には、印字ヘッドの各構成部品は、１個の発熱体基板ウ
ェーハと、１個のチャンネル板ウェーハから得られるか
ら、たとえ市販のシリコン・ウェーハが厚さが±25ミク
ロン程度異なっていても、サブユニットの厚さは問題に
ならない。

第11図は、第10図に示した印字ヘッドの別の実施例であ
る。この実施例では、発熱体基板ウェーハの上に厚膜絶
縁層58が形成されており、厚膜絶縁層58には、各発熱体
13の上方にピット26と、異方性エッチングした細長い溝
24に平行な細長い溝穴38がパターニングされているの
で、ダイシング加工で個々の発熱体基板サブユニットに
切り分け、それらを組み立てて印字ヘッド48を作ったと
き、ギャプ47が生じる。このように、厚膜絶縁層は発熱
体基板サブユニット37の正確な突合るの妨げにならな
い。これに代わる製造方法として、ある基盤の上ですべ
ての発熱体基板サブユニット37を突き合わせて組み立て
たページ幅発熱体板50の上に、厚膜絶縁層58を積層した
後、加工することもできよう。この方法は、印字ヘッド
48の構造一体性をさらに強めるであろう。チャンネル板
サブユニットは、第８図に示したチャンネル板サブユニ
ット49と同一である。

第12図は、本発明のさらに別の実施例の断面図で、エッ
チングしたシリコン・チャンネル・ウェーハ56を、エッ
チングしたシリコン発熱体ウェーハに整合し、接着する
中間製造ステップを示す。複数組のチャンネル・ウェー
ハのそれぞれの各エッチングしたチャンネル溝15の中に
１個の発熱体（図示せず）が入るように、２っのウェー
ハを互いに整合し接着する。発熱体は、シリコン発熱体
ウェーハの一方の表面に、対応する組に分けて作る。接
着した両ウェーハを点線59に沿ってダイシングすると、
完全に機能する印字ヘッドサブユニット54ができる。こ
れらを横に並べて突き合わせ、第13図に示したページ幅
印字ヘッド63を作る。点線で示した複数組のインク・チ
ャンネル15と関連マニホルド18を作るために、チャンネ
ル・ウェーハ56を異方性エッチングする。各一体構造の
チャンネル板サブユニット60ごとに、１個の細長いＶ形
溝64をインク・チャンネル15と同時にエッチングする。
このＶ形溝64は１組のインク・チャンネル溝15と平行で
ある。インク・チャンネル溝15がある面の反対側のウェ
ーハ面に、各チャンネル板サブユニット60の間に１個づ
つ、複数の細長い貫通溝穴65を異方性エッチングする。
点線で示したインク供給孔25は、細長い貫通溝穴65と同
時にエッチングすることもできるし、マニホルドをエッ
チングしてウェーハを貫通させてインク供給孔を形成す
ることもできるが、どちらを選ぶかは自由である。

発熱体ウェーハ55は、一方の面に、複数組のパッシベー
ト処理した発熱体とアドレッシング電極のほかに、各発
熱体板サブユニット61の１組の発熱体の近くにチャンネ
ル・ウェーハ56のＶ形溝64に類似した細長いＶ形溝66を
有する。複数の細長い貫通溝穴67は、発熱体を有する表
面の反対側のウェーハ面から発熱体ウェーハを貫通する
ようにエッチングする。チャンネル・ウェーハ56の溝穴
65の｛111｝面の表面57が発熱体ウェーハの溝穴66の｛1
11｝面の表面68と同一平面になるように、チャンネル・
ウェーハと発熱体ウェーハを互いに整合して接着する。
これにより、各発熱体ウェーハの貫通溝穴67の｛111｝
面の一方の表面69と、各チャンネルウェーハのＶ形溝64
の｛111｝面の一方の表面が自動的にぴったり合わさ
る。次に、接着した両ウェーハを点線59に沿って印字ヘ
ッド・サブユニット54に切り分ける。それらの印字ヘッ
ド・サブユニット54を、第13図に示すように横に並べて
ページ幅印字ヘッド63を作る。また、第13図に示すよう
に、平たんな基盤62の上で、印字ヘッド・サブユニット
54を組み立てることもできよう。第12図と第13図に示し
た製造方法の１っの利点は、チャンネル板サブユニット
60と発熱体板サブユニット61の整合と接着が個々のサブ
ユニットとしてでなく、ウェーハの形で行われることで
ある。すなわち、一方のウェーハに含まれている全チャ
ンネル板サブユニットが、他方のウェーハに含まれてい
る全発熱体板サブユニットに同時に整合され接着され
る。接着したウェーハ55,56を点線59に沿って切り分け
れば、横に並べて組み立てることができる完全な印字ヘ
ッド・サブユニット54ができる。各印字ヘッド・サブユ
ニットの対向する面は正確に突き合わせ組み立てること
ができる｛111｝面である。

以上の説明から多くの修正や変更を思い付かれるであろ
うが、それらの修正や変更はすべて本発明の範囲に含ま
れるものと考える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、わかり易く離した状態で示した一体構造の発
熱体板と一体構造のチャンネル板から成る従来のサーマ
ル・インクジェット印字ヘッドの拡大略正面図、 第２図は、両面に発熱体とアドレッシング電極のアレー
を交互に配置した一体構造の発熱体板と、発熱体の各ア
レーに組合わされる複数のチャンネル板サブユニットか
ら成る従来のサーマル・インクジェット印字ヘッドの拡
大略正面図、 第３図は、本発明のページ幅印字ヘッドの拡大部分正面
図、 第４図は、本発明の複数のエッチングしたチャンネル板
を有するウェーハの略平面図と、１個のチャンネル板と
１個の整合穴の拡大図、 第５図は、切り分けた後の第４図に示したチャンネル板
の拡大斜視図、 第６図は、第５図の線A-Aに沿ったチャンネル板の断面
図、 第７図は、第５図の線B-Bに沿ったチャンネル板の断面
図、 第８図は、第４図に示したチャンネル板の別の実施例の
略平面図、 第９図は、第８図の線C-Cに沿ったチャンネル板の断面
図、 第10図は、第３図に示したページ幅印字ヘッドの別の実
施例の拡大部分正面図、 第11図は、第10図に示したページ幅印字ヘッドの別の実
施例の拡大部分正面図、 第12図は、エッチングしたチャンネル板ウェーハをエッ
チングした発熱体板ウェーハに整合し接着した状態の略
断面図（点線は、後で組み立ててページ幅印字ヘッドに
作る複数の完成した印字ヘッド・サブユニットに切り分
ける箇所を示す）、 第13図は、第12図の印字ヘッド・サブユニットから組み
立てた本発明の別の実施例の拡大部分正面図である。 符号の説明 10……従来の一体式インクジェット印字ヘッド、 11……チャンネル板、12……発熱体基板、 13……発熱体、14……チャンネル板サブユニット、 15……インク・チャンネル溝、15a……滴噴射ノズル、 16……一体構造のページ幅発熱体基板、 17……共通マニホルド、18……マニホルド、 19……インク供給孔、 22……チャンネル板サブユニット、 23……傾斜側面、24……細長い溝穴、 25……インク供給孔、25a……内壁面、 26……ピット、27……細長い溝、 28……供給トラフ、28a……内壁面、 29……チャンネル板サブユニット、 30,31……切断面、36……インク・チャンネル溝、 37……発熱体基板サブユニット、 39……両面研磨（100）シリコン・ウェーハ、 40……整合穴、41……大型アレー印字ヘッド、 42……ウェーハ面、43……ページ幅印字ヘッド、 44……ウェーハ面、45……組み立て箇所を示す矢印、 47……ギャップ、48……印字ヘッド、 49……チャンネル板サブユニット、 50……大型発熱体基板、51……大型チャンネル板、 54……印字ヘッド・サブユニット、 55……シリコン発熱体ウェーハ、 56……シリコン・チャンネル・ウェーハ、 57……｛111｝面の表面、58……厚膜絶縁層、 59……切断面、60……チャンネル板サブユニット、 61……発熱体基板サブユニット、 62……基盤、63……ページ幅印字ヘッド、 64……細長いＶ形溝、65……細長い貫通溝穴、 66……細長いＶ形溝、67……細長い貫通溝穴、 68……｛111｝面の表面、69……｛111｝面の表面。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０２ Ｚ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクジェット・プリンタに固定して取り
   付けられ、長く一列に並んだインク滴を同時に噴射し、
   プリンタの記録媒体に向けて飛ばすことができる大型ア
   レー・サーマル・インクジェット印字ヘッドであって、 発熱体と前記発熱体に印加する電流パルスを受け取る接
   触パッドを持つアドレッシング電極のページ幅アレーす
   なわち大型アレーがその平らな表面に配置された第１基
   板、 側面同士を突き合わせるようにして配列された複数の実
   質的に同一のシリコン・サブユニットで構成される第２
   基板であって、前記各シリコン・サブユニットは、
   （ａ）一方の表面にインク液を保持するためエッチング
   された凹部と、前記凹部にインク液を供給するインク供
   給孔、（ｂ）前記一方の表面にエッチングされ、一端が
   開き、他端が閉じ、その閉じた端が前記凹部に隣接して
   いる複数の平行溝、（ｃ）｛111｝結晶面である平行な
   向かい合った２つの側面を有しており、前記サブユニッ
   トの前記側面は、前記複数の平行溝と平行に異方性エッ
   チングによって形成されたものであり、前記複数のサブ
   ユニットは、｛111｝結晶面である側面を持つ隣接する
   これらのサブユニットが、許容範囲が大きな突き合わせ
   となるように互いに接触され、前記各凹部がインク・マ
   ニホルドを形成し、前記各平行溝がノズルの役目をする
   前記溝の開端から上流に所定の距離に発熱体が入ってい
   るインク・チャンネルを形成するようにして、前記溝の
   反対端が前記マニホルドと通じるように前記第１基板の
   平らな表面に１個づつ整合され接着され、 前記溝と前記凹部の間に通路を与える手段と、 前記マニホルドへ液体インクを供給する手段、 前記アドレッシング電極の接触パッドへディジタル・デ
   ータ信号を表す電流パルスを選択して印加する手段、 から成ることを特徴とする大型アレー・サーマル・イン
   クジェット印字ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１記載の印字ヘッドにおいて、前記
   溝と前記凹部の間に通路を与える手段は、前記第１基板
   と前記第２基板の間に挟まれた圧膜絶縁層を備えてお
   り、この圧膜絶縁層は、各発熱体上で整合されてそこに
   通り穴を与えるようにパターニングされているため、発
   熱体は実効的にピットに引っ込むこととなり、接触パッ
   ドはそこへの電気接触のために除去されており、１つ若
   しくは２つ以上の細長い溝穴はマニホルドからチャンネ
   ルへインクを流すためのインク流路を与えている印字ヘ
   ッド。
3. 【請求項３】請求項１記載の印字ヘッドにおいて、前記
   第１基板もまた、｛111｝結晶面であって前記第２基板
   のサブユニットの側面に平行であるような平行な向かい
   合った２つの側面を持つ複数の実質的に同一な第１基板
   のシリコンサブユニットをそれらの側面同士を突き合わ
   せることによって形成したものであり、前記各第１基板
   のサブユニットは発熱体のアレーを有し、アドレッシン
   グ電極を接触パッドに関連付けて、前記第１基板のサブ
   ユニット同士が共に突き合わされたときに、ページ幅の
   平らな表面が全ての発熱体とその上の前記アドレッシン
   グ電極とで形成されるようにする印字ヘッド。
4. 【請求項４】請求項３記載の印字ヘッドにおいて、前記
   第１及び第２基板のサブユニットは、各異方性エッチン
   グ（100）シリコンウェーハ上に全てが形成され、各シ
   リコンウェーハに不可欠のものであり、前記不可欠の第
   １及び第２基板のサブユニットを含む前記ウェーハは共
   に整合され接着され、そうして前記第１基板のサブユニ
   ットの全てを同時に前記第２基板のサブユニットに整合
   し接着し、これらの整合され接着された第１及び第２基
   板のサブユニットは、それらの側面の少なくとも一部を
   ｛111｝面として有するような別個独立の印字ヘッドの
   サブユニットにその後ダイシングされるような完全な印
   字ヘッドサブユニットを形成するものであって、印字ヘ
   ッドサブユニットのアレーは、ページ幅印字ヘッドを形
   成すべく側面同士で配置され整合されることによって、
   隣接する各印字ヘッドサブユニットの向かい合う｛11
   1｝側面側表面部分が互いに接触するようにした印字ヘ
   ッド。
5. 【請求項５】請求項４記載の印字ヘッドにおいて、前記
   印字ヘッドは更に、その上に印字ヘッドサブユニットの
   アレーが配置され且つ整合されるような平たんな表面を
   持つ強化部材を備えた印字ヘッド。
6. 【請求項６】請求項３記載の印字ヘッドにおいて、前記
   第１基板サブユニットは第２基板サブユニットとは食い
   違っている印字ヘッド。
7. 【請求項７】請求項６記載の印字ヘッドにおいて、前記
   溝と前記凹部の間に通路を与える手段は、第１基板サブ
   ユニットの側面同士を突き合わせることによって形成さ
   れた平らな表面の上に、圧膜絶縁層を形成することを含
   み、前記平らな表面は発熱体とアドレッシング電極を含
   み、前記圧膜絶縁層は前記発熱体と電極接触パッドを露
   出するようにエッチングされて、マニホルドからチャネ
   ルへのインク流路を与え、その側面に隣接するエッジに
   沿ってクリアランスギャップを形成している印字ヘッ
   ド。