JPH0999561A - Manufacture of a charge board - Google Patents

Manufacture of a charge board

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JPH0999561A
JPH0999561A JP13212096A JP13212096A JPH0999561A JP H0999561 A JPH0999561 A JP H0999561A JP 13212096 A JP13212096 A JP 13212096A JP 13212096 A JP13212096 A JP 13212096A JP H0999561 A JPH0999561 A JP H0999561A
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charge plate
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デイヴィッド・ジェイ・スティーブンス
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ブライアン・ジー・モーリス
Peter N Tank
ピーター・エヌ・タンク
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/07Ink jet characterised by jet control
    • B41J2/075Ink jet characterised by jet control for many-valued deflection
    • B41J2/08Ink jet characterised by jet control for many-valued deflection charge-control type
    • B41J2/085Charge means, e.g. electrodes

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a charge plate by a usual method. SOLUTION: In the production of a charge plate, at first, a ceramic charge substrate having an end surface 12, an upper surface 14 and a rear surface 18 is prepared. Subsequently, conductive patterns are formed to the end surfaces of the ceramic substrate to form charge surfaces 16. Subsequently, conductive routes 22 are formed to the upper surface of the non-conductive charge substrate from the charge surfaces and charge drivers are provided on the upper surface of the ceramic substrate. Next, conductive patterns 24 are formed on the upper surface to provide the electric connection from the charge drivers to the charge plates. Finally, the upper surface having the patterns formed thereon is covered with a dielectric material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は二進連続インクジェ
ットプリンタの分野に関し、特に、インクジェットプリ
ンタのためのチャージ板を製造する方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of binary continuous ink jet printers, and more particularly to a method of making a charge plate for an ink jet printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】連続インジェットプリンタにおいては、
導電性インクを加圧状態でマニホルド領域に供給し、そ
こからリニアアレイとして配列した複数個のオリフィス
へインクを分配する。インクはオリフィスからフィラメ
ントとなって吐き出され、このフィラメントを分断して
液滴ストリームを形成する。ストリーム内の個々の液滴
は選択的にチャージされて、フィラメントの分断領域に
おいて実質的に2つのレベルが形成され、チャージされ
た液滴はその正規の軌跡から偏向される。偏向された液
滴又は偏向されなかった液滴は捕獲されて再利用できる
が、その他の液滴は印字媒体に付着する。
2. Description of the Related Art In a continuous ink jet printer,
Conductive ink is supplied under pressure to the manifold region, from which the ink is distributed to a plurality of orifices arranged in a linear array. The ink is expelled as a filament from the orifice and breaks the filament to form a droplet stream. The individual droplets in the stream are selectively charged to form substantially two levels in the filament break region and the charged droplets are deflected from their normal trajectory. Deflected drops or undeflected drops can be captured and reused, while other drops adhere to the print medium.

【0003】二進連続インクジェットにおいては、液滴
はチャージ板によりチャージされ、チャージ板はその薄
い端面に沿って位置した複数個のチャージ電極と、上面
に沿って位置した対応する数の接続リードとを有する。
チャージ電極を備えたチャージ板の端面はインクジェッ
トフィラメントの分断地点の近傍に位置し、リードに電
流を印加して、液滴がフィラメントから分断するときに
液滴をチャージ(帯電)する。
In binary continuous ink jets, the droplets are charged by a charge plate, which has a plurality of charge electrodes located along its thin end face and a corresponding number of connecting leads located along the top face. Have.
The end surface of the charge plate provided with the charge electrode is located in the vicinity of the dividing point of the inkjet filament, and a current is applied to the lead to charge the droplet when the droplet is separated from the filament.

【0004】米国特許第4,560,991号明細書に
は、チャージ板を製造する一方法が開示されている。こ
の特許においては、エッチング可能な材料(例えば、銅
箔)の薄いシート上にチャージ電極及びリードを電気的
に蒸着していわゆる「クーポン」(coupon)を形成するこ
とにより、チャージ板を製造する。クーポンはジグによ
り約90°の角度で屈曲せしめられる。次いで、リード
を誘電材料(例えば、酸化アルミニウム)に接着し、次
に、エッチング可能な基体を化学的なエッチングにより
除去する。このようなチャージ板の製造方法は「リード
トランスファー法」と呼ばれ、エッチング可能な基体上
に電極を形成する必要がある。
US Pat. No. 4,560,991 discloses one method of making a charge plate. In this patent, a charge plate is manufactured by electrically depositing charge electrodes and leads on a thin sheet of etchable material (eg, copper foil) to form a so-called "coupon". The coupon is bent by a jig at an angle of about 90 °. The leads are then adhered to a dielectric material (eg aluminum oxide) and the etchable substrate is then removed by chemical etching. A method of manufacturing such a charge plate is called a "lead transfer method", and it is necessary to form an electrode on an etchable substrate.

【0005】別の「リードトランスファー」式のチャー
ジ板製造方法は米国特許出願第08/229,114号
明細書に記載されているが、この方法においても、エッ
チング可能な基体上に電極を形成する必要がある。次い
で、電鋳されたクーポンは約90°の角度で屈曲せしめ
られ、誘電材料(例えば、酸化アルミニウム)に接着さ
れ、次いで、エッチング可能な基体を化学的なエッチン
グにより除去する。
Another "lead transfer" type charge plate manufacturing method is described in US patent application Ser. No. 08 / 229,114, which also forms electrodes on an etchable substrate. There is a need. The electroformed coupon is then bent at an angle of about 90 ° and adhered to a dielectric material (eg, aluminum oxide), then the etchable substrate is removed by chemical etching.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチャー
ジ板製造技術はいくつかの欠点を有する。例えば、使用
可能なチャージ板を製造するために必要な製造工程数が
比較的多いため製造方法が複雑となり、また、多い製造
工程数に関連して製造方法がコスト高となる。また、リ
ードトランスファー法は正確性に欠ける。その理由は、
基体をエッチングにより除去するときに、リードが僅か
に移動してしまうからである。ジェット間の空間距離が
減少すると、外部の回路に対する接続に関する問題点が
増大する。例えば、標準の電子接続技術では、コネクタ
の直線1インチ(約25.4mm)当り約20本の電気
的接続を行うことができる。東洋の技術では1インチ
(約25.4mm)当り約100本の信頼ある接続を行
うことができる。現在のインクジェットプリンタでは1
インチ(約25.4mm)当り数百本のチャージリード
が望まれている。現在、これは、チャージ板の前エッジ
即ち端面からチャージ板の(インクジェット領域から離
れた)部分における一層大きな接続領域へリードを「散
開する」(fanning out) することにより行われている。
例えば、1インチ(約25.4mm)当り300ジェッ
トを有する1インチ(約25.4mm)幅の印字ヘッド
では、チャージ板の後部に少なくとも3インチ(約7
6.2mm)のコネクタ空間を設ける必要がある。この
ため、チャージ板及び印字ヘッドは所望の小寸法よりも
一層大きいものとなってしまう。現在のチャージ板製造
技術における別の問題点は印字ヘッドの作動中にチャー
ジ板上に生じる凝縮である。チャージ板は100%の相
対湿度環境下で作動するので、チャージ板上に水が凝縮
する傾向がある。この問題を解決するため、米国特許第
4,622,562号明細書に開示された如きヒータを
使用して、チャージ板を周囲環境の温度より僅かに高い
温度に維持する。上記米国特許第4,560,991号
明細書に開示された如き現在の技術においては、捕獲器
用ヒータは捕獲器内でチャージ板の下方に位置する付加
的な素子となる。この付加的な素子を印字ヘッドに組み
込むと、コストが更に高くなり、印字ヘッドが更に複雑
になる。更に、電鋳電極としてニッケルが使用されるの
で、インクジェット印刷における印字ヘッドの作動中、
電鋳電極が電気化学的に(腐食により)消失しまう恐れ
が強い。この傾向は、インクジェット印刷中にインクを
蓄積させる傾向を有するリードの底部分(特に、90゜
の屈曲部から最も遠い部分)において特に顕著である。
However, conventional charge plate manufacturing techniques have several drawbacks. For example, the manufacturing method is complicated because the number of manufacturing steps required to manufacture a usable charge plate is relatively large, and the manufacturing method is costly in connection with the large number of manufacturing steps. Also, the lead transfer method lacks accuracy. The reason is,
This is because the leads move slightly when the substrate is removed by etching. As the spatial distance between the jets decreases, the problems associated with connecting to external circuitry increase. For example, standard electronic connection technology can provide about 20 electrical connections per linear inch of connector. Oriental technology can make about 100 reliable connections per inch (about 25.4 mm). 1 for current inkjet printers
Hundreds of charge leads per inch (about 25.4 mm) are desired. Currently, this is done by "fanning out" the leads from the leading edge or end face of the charge plate to a larger connection area in the portion of the charge plate (away from the inkjet area).
For example, for a 1 inch wide print head with 300 jets per inch, at least 3 inches behind the charge plate.
It is necessary to provide a connector space of 6.2 mm). This causes the charge plate and printhead to be much larger than the desired small size. Another problem with current charge plate manufacturing technology is condensation that occurs on the charge plate during printhead operation. Since the charge plate operates in a 100% relative humidity environment, water tends to condense on the charge plate. To solve this problem, a heater as disclosed in U.S. Pat. No. 4,622,562 is used to maintain the charge plate at a temperature just above ambient temperature. In the current state of the art, such as disclosed in U.S. Pat. No. 4,560,991, the trap heater is an additional element located below the charge plate within the trap. Incorporating this additional element into the printhead adds to the cost and complexity of the printhead. Furthermore, since nickel is used as the electroformed electrode, during the operation of the print head in inkjet printing,
There is a strong possibility that the electroformed electrode will be lost electrochemically (due to corrosion). This tendency is especially pronounced in the bottom portion of the lead (particularly the portion furthest from the 90 ° bend) which tends to accumulate ink during inkjet printing.

【0007】それ故、従来技術における問題点を解決す
る改善されたチャージ板の製造方法が要求されている。
Therefore, there is a need for an improved method of making a charge plate that overcomes the problems of the prior art.

【0008】従って、本発明の目的は、ドライバチップ
を設けることにより相互接続の寸法を減少させたチャー
ジ板を提供することである。本発明の別の目的は、肉厚
フィルム及び肉薄フィルムによるパターン作成の如き普
通の方法により製造できるチャージ板を提供することで
ある。本発明の更に別の目的は、チャージ板の上面及び
端面へのパターン作成を別個に行うことにより、従来の
同様な製造方法における欠点を克服するチャージ板の製
造方法を提供することである。本発明の他の目的は、ド
ライバチップの電気的な絶縁に必要な回路を提供すべく
チャージ板の後縁に標準のコネクタのための接続部を形
成するために肉厚フィルム回路技術を使用することであ
る。本発明の別の目的は、チャージ板の下面に対して抵
抗性チャージ板用ヒータを一体化することである。本発
明の更に別の目的は、製造における融通性を一層高める
ことである。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a charge plate having a driver chip which reduces the size of the interconnect. Another object of the invention is to provide a charge plate that can be manufactured by conventional methods such as patterning with thick and thin films. Yet another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a charge plate that overcomes the drawbacks of similar prior art manufacturing methods by separately patterning the top and end faces of the charge plate. Another object of the invention is to use thick film circuit technology to form connections for standard connectors on the trailing edge of the charge plate to provide the circuitry required for electrical isolation of the driver chip. That is. Another object of the present invention is to integrate a resistive charge plate heater with the bottom surface of the charge plate. Yet another object of the present invention is to further increase the flexibility in manufacturing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段並びに作用効果】上述の要
求は、本発明に係るチャージ板及び電子ドライバの一体
製造方法を提供することにより、満たすことができる。
この方法においては、チャージ板は普通の方法(例え
ば、肉薄フィルム及び肉厚フィルムによるパターン作
成)により製造でき、また、チャージ板製造技術により
ドライバ電子回路をチャージ板と一体化できる。このよ
うな普通の方法を用いた従来の試みは、いくつかの理由
で失敗に終わっている。第1に、インクジェット印刷に
必要な高圧に耐えることのできる電子ドライバチップを
入手できなかったためである。第2に、チャージ板に必
要な回路を製造する方法を、必要な空間解像度で使用で
きなかったためである。最後に、端面上でのパターン作
成が不可能だったので、90゜の角度を跨いで延びるチ
ャージリードを形成するに必要な技術を使用できなかっ
たためである。リードトランスファー法を使用すればチ
ップ付きチャージ板を製造できるが、この方法は制限を
伴う。
The above-mentioned requirements can be met by providing an integrated manufacturing method of a charge plate and an electronic driver according to the present invention.
In this method, the charge plate can be manufactured by conventional methods (eg, patterning thin and thick films), and the driver electronics can be integrated with the charge plate by charge plate manufacturing techniques. Previous attempts at using such conventional methods have failed for several reasons. First, there was no electronic driver chip available that could withstand the high pressures required for inkjet printing. Second, it was not possible to use the method of manufacturing the circuit required for the charge plate with the required spatial resolution. Finally, it was not possible to use the technique necessary to form the charge leads extending across the 90 ° angle, as it was not possible to create a pattern on the end face. The lead transfer method can be used to produce chipped charge plates, but this method has limitations.

【0010】本発明では、製造方法において、上面への
パターン作成及び端面へのパターン作成を別個に行い、
製造における一層の融通性を可能にするので、上述の諸
欠点を克服することができる。新規な技術の巧みな組み
合わせにより、チャージリードを駆動する電子チップを
チャージ板に装着できるような板の後面での回路の製造
が可能になる。このため、外部の回路に対する少ない電
気接続で多数のチャージリードを駆動できるように1つ
の電子「バス」(母線)を介してチャージ板へ入力を行
うことができる。新規な技術はまた、チャージ板の下面
に対するチャージ板用ヒータの一体化を可能にする。更
に、この新技術での製造に利用できる材料の腐食による
消失量は小さい。
In the present invention, in the manufacturing method, the pattern formation on the upper surface and the pattern formation on the end surface are separately performed,
By allowing more flexibility in manufacturing, the drawbacks mentioned above can be overcome. A clever combination of new technologies allows the fabrication of circuitry on the back side of the plate so that the electronic chip driving the charge leads can be mounted on the charge plate. This allows input to the charge plate via one electronic "bus" (bus) so that many charge leads can be driven with few electrical connections to external circuitry. The new technology also allows the integration of a heater for the charge plate on the underside of the charge plate. Furthermore, the loss of material available for manufacturing with this new technology due to corrosion is small.

【0011】本発明の一形態によれば、インクジェット
プリンタのためのチャージ板を製造する方法では、普通
の方法を用いてチャージ板を製造できる。まず、端面と
上面と下面とを有するセラミック製のチャージ板基体を
準備する。次いで、基体の端面に(普通のプリンティン
グ技術により)導電性のパターンを作成し、チャージ面
を形成する。チャージ板基体の上面にパターンを作成す
ることにより、チャージ面からセラミックチャージ板基
体の上面への導電性経路を完成させ、ラップ(wrap arou
nd) 回路を形成する。電子ドライバチップが存在する上
面上の回路部分にパターンを形成する。この場合、パタ
ーンはドライバチップを取り巻く多数の小さな矩形の導
電性領域(「パッド」という)により構成される。パッ
ドは既知の適当な技術を使用してチャージ板からドライ
バチップへの電気接続を行う拠点を提供し、上述の既知
の技術は、例えば、金製ワイヤボールボンディング、フ
リップチップ取り付け(アタッチメント)、マイクロボ
ール格子(グリッド)アレイ取り付けを含むボール格子
アレイ取り付け、及び、テープ自動化ボンディング等の
普通のワイヤボンディング技術である。パッドからチャ
ージ面及びチップの後面への接続は上面へのパターン作
成工程において行われる。このパターン作成は肉厚フィ
ルム法の如き任意の適当な方法により達成できる。液滴
のチャージング及び偏向のために上面を端面に電気接続
するためにチャージ板の上面にパターンを作成できる。
(チャージ面から)セラミックチャージ板基体の上面へ
の導電性経路が完成したとき、次の工程(第2組の工
程)を行って、チャージ板の後面において二層回路のた
めの領域を形成する。例えば、パワー信号及び論理信号
をドライバチップへ送る電気的なトレース(掃引線)の
下方で電気的な接地(アース)を行う必要がある。チャ
ージ板に穴を設けて、チャージ板の下面に抵抗性のチャ
ージ板用ヒータを形成するために肉厚フィルム回路技術
を使用できるようにする。
According to one aspect of the present invention, in a method of manufacturing a charge plate for an ink jet printer, the charge plate can be manufactured using a conventional method. First, a ceramic charge plate substrate having an end surface, an upper surface and a lower surface is prepared. A conductive pattern is then created (by conventional printing techniques) on the edge of the substrate to form the charge surface. By creating a pattern on the top surface of the charge plate substrate, a conductive path from the charge surface to the top surface of the ceramic charge plate substrate is completed and a wrap
nd) Form a circuit. A pattern is formed on a circuit portion on the upper surface where the electronic driver chip is present. In this case, the pattern is composed of a number of small rectangular conductive areas (called "pads") surrounding the driver chip. The pads provide a point for making electrical connections from the charge plate to the driver chips using any suitable known technique, such as the known techniques described above, for example, gold wire ball bonding, flip chip attachment, micro attachment. Ball grid array mounting, including ball grid array mounting, and common wire bonding techniques such as tape automated bonding. The connection from the pad to the charge surface and the rear surface of the chip is performed in a pattern forming process on the upper surface. This patterning can be accomplished by any suitable method, such as the thick film method. A pattern can be created on the top surface of the charge plate to electrically connect the top surface to the end face for charging and deflection of the droplets.
When the conductive path to the top surface of the ceramic charge plate substrate (from the charge surface) is complete, the next step (the second set of steps) is performed to form an area on the back surface of the charge plate for the bilayer circuit. . For example, it is necessary to make an electrical ground below the electrical trace (sweep line) that sends the power and logic signals to the driver chip. The charge plate is provided with holes so that thick film circuit technology can be used to form a resistive charge plate heater on the lower surface of the charge plate.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図面を参照すると、図1には、チ
ャージ板組立体として組立てることのできるチャージ板
基体10を示す。好ましくは、チャージ板基体10はセ
ラミックで構成され、8.2×10-6/℃の熱膨張係数
を有する96%酸化アルミニウムから作られる。基体の
端面12は上面14に対して実質上垂直となっている。
好ましくは、端面12は液滴の最適なチャージを提供す
るように平坦になっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the drawings, FIG. 1 shows a charge plate substrate 10 that can be assembled as a charge plate assembly. Preferably, the charge plate substrate 10 is constructed of ceramic and made of 96% aluminum oxide having a coefficient of thermal expansion of 8.2 x 10-6 / ° C. The end surface 12 of the base body is substantially perpendicular to the upper surface 14.
Preferably, the end surface 12 is flat so as to provide optimal charge of the droplets.

【0013】図2を参照すると、最初に、図1のセラミ
ック基体10の端面12にパターンを作成し、チャージ
表面即ちチャージ面16を形成する。本発明の好ましい
実施の形態においては、端面12の高さは約0.015
インチ(約0.38mm)である。端面12は下面18
に対しても実質上垂直となっている。面取り部20が約
45゜の角度の表面を介して端面12と下面18とを離
間させ、捕獲器の方へ偏向される液滴のための経路を提
供する。
Referring to FIG. 2, first, the end face 12 of the ceramic substrate 10 of FIG. 1 is patterned to form a charge surface or charge surface 16. In the preferred embodiment of the present invention, the end face 12 has a height of about 0.015.
Inches (about 0.38 mm). End face 12 is lower face 18
Is also substantially vertical. A chamfer 20 spaces the end surface 12 and the lower surface 18 through a surface at an angle of about 45 ° and provides a path for the deflected drops towards the trap.

【0014】本発明の好ましい実施の形態においては、
端面へのパターン作成中、少量のインクが上面にわたっ
て拡がり、電気的な接続を改善することができる。チャ
ージ面16は、肉厚フィルム処理技術における標準の方
法を使用して、肉厚フィルム導電性インクをスクリーン
(シルクスクリーンプリンティング)及び(又は)薄い
金属箔(ステンシルプリンティング)の開口を通過させ
ることにより、形成される。シルクスクリーンプリンテ
ィングは珍しいパターンの形成を可能にするという利点
を有し、ステンシルプリンティングは、高解像度でイン
クを押し出すときに問題を生じさせる恐れのあるワイヤ
メッシュを使用することなく改善された印刷ライン及び
ラインスペースを提供するという利点を有する。市場で
入手できるデュポン(DuPont)6715(商品番号)の金
製厚フィルムペーストの如き金製厚フィルムペーストは
ニッケルより好ましい。その理由は、金はニッケルに比
べて一層化学的に不活性だからである。
In a preferred embodiment of the invention,
During patterning of the edges, a small amount of ink can spread over the top surface to improve the electrical connection. The charging surface 16 is formed by passing thick film conductive ink through openings in the screen (silk screen printing) and / or thin metal foil (stencil printing) using standard methods in thick film processing technology. ,It is formed. Silk-screen printing has the advantage of allowing the formation of unusual patterns, and stencil printing has improved printing lines and without the use of wire mesh, which can cause problems when extruding ink at high resolution. It has the advantage of providing line space. A gold thick film paste such as the commercially available DuPont 6715 (trade number) gold thick film paste is preferred over nickel. The reason is that gold is more chemically inert than nickel.

【0015】図3を参照すると、チャージ面16の形成
に続き、ラップ(wrap around) 導電性経路22を形成す
るために、チャージ面から上面14へ続く導電性経路を
完成させる。本発明の好ましい実施の形態では、ラップ
形成中、導電性経路は端面にわたって延びることができ
る。これにより、端面及びラップに重なりが生じ、端面
のまわりに良好な電気接続を保証する。
Referring to FIG. 3, following the formation of the charge surface 16, the conductive path from the charge surface to the top surface 14 is completed to form a wrap around conductive path 22. In a preferred embodiment of the invention, the conductive pathways can extend across the end face during wrap formation. This causes an overlap of the end face and the wrap, ensuring a good electrical connection around the end face.

【0016】ラップ22は、プリンティング、乾燥及び
焼成の如き肉厚フィルムペースト又はプリンティング技
術により形成される。従って、本発明は上面14とチャ
ージ面16との間の電気接続を得るために肉厚フィルム
処理を採用する。上面14から端面12への電気接続
は、端面12のチャージ面16を上面のラップ22に接
続する電気接続ラップ方法を用いて行われる。これは、
(基体のプリンティング工程及び乾燥工程後で上面への
パターン作成工程前の)焼成工程中に、金属対金属の直
接拡散により行われる。
The wrap 22 is formed by a thick film paste or printing technique such as printing, drying and firing. Therefore, the present invention employs a thick film process to obtain the electrical connection between the top surface 14 and the charging surface 16. The electrical connection from the top surface 14 to the end surface 12 is made using an electrical connection wrap method that connects the charge surface 16 of the end surface 12 to the top surface wrap 22. this is,
Done by direct metal-to-metal diffusion during the firing step (after the substrate printing and drying steps, but before the top surface patterning step).

【0017】図4には、チャージ板を形成するために、
プリンティング工程、乾燥工程、焼成工程及び金属対金
属の拡散の後に作成される基体の上面パターン24を示
す。基体の上面パターンは「マイクロエレクトロニクス
についての1993年の国際シンポジウムの議事録」に
記載されたようなフォーデル(Fodel) の光作像可能な材
料の如き任意の材料を用いて作成することができる。フ
ォーデルの技術は、肉厚フィルムペースト技術の延長線
上の技術であり、肉厚フィルム誘電体及び導体を作るた
めに使用する無機成分、金属粉末、ガラス粉末、金属酸
化物及び耐火粉末と、印刷配線板分野のフォトレジスト
フィルムを作るために使用する有機成分、ポリマー、フ
ォトイニシエータ、モノマー及び安定剤とを組み合わせ
ることにより開発されたものである。この組み合わせに
より、印刷配線板分野で現在使用されているマイルド水
性化学を使用して、セラミック材料の周知の信頼性と従
来の装置における処理の容易性とを併せ有する光作像可
能なセラミック材料を得ることができる。
In FIG. 4, to form the charge plate,
Shown is a top surface pattern 24 of a substrate created after printing, drying, firing and metal-to-metal diffusion. The top surface pattern of the substrate can be made using any material, such as the Fodel photoimageable material as described in "Proceedings of the 1993 International Symposium on Microelectronics". Fodel's technology is an extension of the thick film paste technology, with the inorganic components, metal powders, glass powders, metal oxides and refractory powders used to make thick film dielectrics and conductors, and printed wiring. It was developed by combining organic components, polymers, photoinitiators, monomers and stabilizers used to make photoresist films in the board field. This combination produces a photoimageable ceramic material that combines the well-known reliability of ceramic materials with the ease of processing in conventional equipment using mild aqueous chemistry currently used in the printed wiring board field. Obtainable.

【0018】フォーデルの方法は、成分材料と同様、普
通の肉厚フィルム方法と印刷配線板方法との組み合わせ
である。当業者にとって既知のように、本発明のチャー
ジ板へのパターン作成を行うために、普通の肉厚又は肉
薄フィルム方法及び普通の印刷配線板方法は、別々に使
用することもできるし、適当に組み合わせて使用するこ
ともできる。フォーデルの方法は例として述べたものに
過ぎず、本発明を限定するものではない。
The Vodel method, like the component materials, is a combination of the conventional thick film method and the printed wiring board method. As is known to those skilled in the art, conventional thick or thin film methods and conventional printed wiring board methods can be used separately or, where appropriate, for patterning the charge plates of the present invention. It can also be used in combination. The Vodel method is described by way of example only and is not a limitation of the present invention.

【0019】フォーデルの方法においては、最初に、ブ
ランクスクリーンプリンティングにより、市場で入手で
きるフォーデルペーストの如き光活性ペーストを所望の
基体に使用する。ペーストは室温で平らにされ、次い
で、例えば80℃の温度で乾燥される。乾燥後、適当な
フォトマスクを介して(約360nmの典型的な最大波
長を有する)UV光でペーストを露光し、潜像を形成す
る。露光に続き、例えば1%Na2CO3水溶液を使用し
て、例えば運搬可能なスプレープロセッサ内で、材料上
の潜像を現像する。次いで、普通の肉厚フィルム法によ
り、現像したペーストを焼成する。
In the Foldel method, a photoactive paste, such as the commercially available Foldel paste, is first applied to the desired substrate by blank screen printing. The paste is flattened at room temperature and then dried, for example at a temperature of 80 ° C. After drying, the paste is exposed to UV light (having a typical maximum wavelength of about 360 nm) through a suitable photomask to form a latent image. Following exposure, the latent image on the material is developed using, for example, a 1% aqueous Na 2 CO 3 solution, eg, in a transportable spray processor. The developed paste is then fired by the normal thick film method.

【0020】図4に示す上面パターン作成の後、高破壊
電圧を有しピンホールのない材料で、上面を被覆する。
好ましい材料は良好な誘電コーティングを形成するため
にパターン作成した上面に対して焼結する誘電材料であ
る。誘電コーティングは、市場で入手できるデュポン5
704(商品番号)の誘電体の如き任意の適当な誘電体
とすることができる。
After forming the upper surface pattern shown in FIG. 4, the upper surface is covered with a material having a high breakdown voltage and no pinhole.
The preferred material is a dielectric material that sinters against the patterned top surface to form a good dielectric coating. Dielectric coating is available on the market DuPont 5
It can be any suitable dielectric, such as 704 (product number) dielectric.

【0021】当業者にとって既知のように、肉厚フィル
ム技術は電子産業で使用されるパターン回路を作る方法
である。シルクスクリーン法により基体上にパターンを
作成し、次いで、これを乾燥させ、焼成する。この方法
は、96%酸化アルミニウムでできた基体の如き、イン
クの焼結又は焼成に必要な温度に耐えることのできる適
当な基体を用いて開始される。次いで、シルクスクリー
ン法により基体上に肉厚フィルムインクを施す。もちろ
ん、種々の応用に対して種々のインクを使用できる。例
えば、導電性の金製経路を形成するためにある種の導電
性インクを使用できる。パラジウムと金とを含む導電性
インクははんだ付けポイントとして使用できる。電子回
路のための抵抗素子や抵抗性ヒータを形成するために抵
抗性インクを使用することができる。先に形成した回路
上又は2つの回路層間のバリヤ上に保護コーティングを
形成するために、非導電性又は誘電性インクをプリント
できる。これらのインクは3つの主成分、即ち、(フリ
ットとして参照される)結合剤成分、プリントビークル
及び官能成分を含む。シルクスクリーン法により基体上
にインクを施した後、基体を乾燥炉内に入れ、例えば約
150℃の温度で加熱し、すべての溶剤を蒸発させる。
次の工程において、プリントされ乾燥された基体を焼成
する。基体は比温度処理を受け、すべての有機物を焼失
させる温度(例えば、500℃)に基体を加熱し、その
温度を保持する。次いで、焼成が実際に生じる温度(例
えば、850℃)に基体を加熱する。850℃の温度に
おいて、官能成分は官能材料の層となって焼結する。同
様に、フリットは焼結し、部分的に基体内へ拡散し、官
能成分を基体に接着させる手段を提供する。最後に、温
度を低下させる。付加的な層を上面に配置し、同様の処
置を施すことができる。
As is known to those skilled in the art, thick film technology is a method of making patterned circuits used in the electronics industry. A pattern is created on the substrate by the silk screen method, which is then dried and fired. The process begins with a suitable substrate capable of withstanding the temperatures required for ink sintering or firing, such as a substrate made of 96% aluminum oxide. Then, a thick film ink is applied on the substrate by a silk screen method. Of course, different inks can be used for different applications. For example, certain conductive inks can be used to form conductive gold paths. A conductive ink containing palladium and gold can be used as a soldering point. Resistive inks can be used to form resistive elements and resistive heaters for electronic circuits. Non-conductive or dielectric inks can be printed to form a protective coating on previously formed circuitry or on a barrier between two circuit layers. These inks contain three main components: a binder component (referred to as the frit), a print vehicle and a functional component. After the ink is applied to the substrate by the silk screen method, the substrate is placed in a drying oven and heated at a temperature of, for example, about 150 ° C. to evaporate all the solvents.
In the next step, the printed and dried substrate is fired. The substrate is subjected to a specific temperature treatment to heat the substrate to a temperature (for example, 500 ° C.) at which all organic substances are burned out, and the temperature is maintained. The substrate is then heated to a temperature at which firing actually occurs (eg, 850 ° C). At a temperature of 850 ° C., the functional component sinters into a layer of functional material. Similarly, the frit sinters and partially diffuses into the substrate, providing a means of adhering the functional component to the substrate. Finally, reduce the temperature. Additional layers may be placed on top and similar treatments applied.

【0022】図5を参照すると、セラミック基体層26
のたん面を、金製肉厚フィルムの如き端面プリント層2
8を用いて、プリントする。次いで、ラップ層30を施
す。ラップ層は金製肉厚フィルムの如き任意の適当な材
料とすることができる。フォーデル法を使用して、薄い
ライン回路層32を形成する。この層はチャージドライ
バチップ34と端面プリント層28上のチャージ電極と
の間に接続経路を提供する。次いで、接地面回路36を
設けて、コネクタ38とドライバチップ34との間に電
気接地経路を形成する。次いで、これらの2つの別個の
層を誘電層40で被覆し、層40をパターン表面の上面
に焼結させ、良好な電気絶縁コーティングを作る。制御
回路層42はコネクタ38とドライバチップ34との間
にパワー信号、制御信号及びデータ信号のための経路を
提供する。
Referring to FIG. 5, the ceramic substrate layer 26
The end face print layer 2 such as gold thick film
Use 8 to print. Then, the wrap layer 30 is applied. The wrap layer can be any suitable material such as a thick gold film. The thin line circuit layer 32 is formed using the Foder method. This layer provides a connection path between the charge driver chip 34 and the charge electrode on the end print layer 28. Next, a ground plane circuit 36 is provided to form an electrical ground path between the connector 38 and the driver chip 34. These two separate layers are then coated with a dielectric layer 40 and the layer 40 is sintered on top of the pattern surface to create a good electrically insulating coating. The control circuit layer 42 provides a path between the connector 38 and the driver chip 34 for power signals, control signals and data signals.

【0023】図6は、チャージ板上の種々の層とチャー
ジ板から離れた支持電子機器への接続との間の機能的な
関係を示すブロック線図である。図6において、パワー
ライン44、制御ライン46及びデータライン48は、
コネクタ38を介して動力源50、プリントコントロー
ラ52及びプリントデータ発生器54にそれぞれ接続し
ている。
FIG. 6 is a block diagram showing the functional relationships between the various layers on the charge plate and the connection to supporting electronics remote from the charge plate. In FIG. 6, the power line 44, the control line 46, and the data line 48 are
The power source 50, the print controller 52, and the print data generator 54 are connected to each other via the connector 38.

【0024】図5を参照すると、第2の誘電コーティン
グ56を設けて、制御回路を保護すると共に、薄いライ
ン回路32上に第2のコーティングを提供する。誘電コ
ーティングは薄いライン回路の領域にボイドを有さない
ことが重要である。ボイドが存在した場合は、インクジ
ェット印刷に使用される導電性インクが2つの隣接する
トレース間に導電性経路を形成してしまい、ショート
(短絡)が発生し、素子を損傷させてしまう。
Referring to FIG. 5, a second dielectric coating 56 is provided to protect the control circuitry and provide a second coating on the thin line circuitry 32. It is important that the dielectric coating has no voids in the area of thin line circuits. In the presence of voids, the conductive ink used in ink jet printing creates a conductive path between two adjacent traces, creating a short circuit and damaging the device.

【0025】図5、6を参照すると、ドライバチップ3
4は、直列での論理レベルデータを許容し、次いでこれ
らの信号をラッチし、そのデータを一層高い電圧電位で
並列にて出力するシリコン装置である。論理レベルは典
型的には0及び12ボルト(直流)である。出力電圧は
60ないし180ボルト(直流)の範囲とすることがで
きる。ドライバチップ34の入力チャンネルは金製ワイ
ヤボールボンディングの如き適当な手段により接地面回
路36及び制御回路42に接続される。ドライバチップ
34の出力チャンネルは金製ワイヤボールボンディング
の如き適当な手段により薄いライン回路32に接続され
る。エポキシその他の適当な材料を使用してチップ及び
ワイヤボンドを覆い、チップ及びワイヤボンドを周囲環
境から保護する。
Referring to FIGS. 5 and 6, the driver chip 3
4 is a silicon device that accepts logic level data in series, then latches these signals and outputs that data in parallel at a higher voltage potential. Logic levels are typically 0 and 12 volts (DC). The output voltage can range from 60 to 180 volts (DC). The input channels of driver chip 34 are connected to ground plane circuit 36 and control circuit 42 by any suitable means such as gold wire ball bonding. The output channel of the driver chip 34 is connected to the thin line circuit 32 by any suitable means such as gold wire ball bonding. Epoxy or other suitable material is used to cover the chip and wire bonds to protect the chip and wire bonds from the ambient environment.

【0026】図5、6を参照すると、標準の表面装着は
んだ付け技術によりコネクタ38を取り付ける。はんだ
付け可能な金属層はコネクタをはんだ付けするパッドを
提供し、裏面に形成した小さな穴は上面から下面への導
電性バイアス(vias)を形成する。これにより、上面から
チャージ板の下面及び抵抗性チャージ板用ヒータへの電
気経路が提供される。抵抗層58及びヒータ回路層60
で構成された抵抗性チャージ板用ヒータは肉厚フィルム
技術を使用して下面に一体的に形成される。ヒータ回路
層60ははんだ付け可能なインクを使用して施され、バ
イアスとヒータ層(抵抗層)58との間に導電性経路を
提供する。次いで、抵抗性インクを使用してヒータ層5
8を施す。この層の形状及び厚さが所望の抵抗を決定す
る。
Referring to FIGS. 5 and 6, the connector 38 is attached by standard surface mount soldering techniques. The solderable metal layer provides pads for soldering the connector, and the small holes formed in the back surface form conductive vias from the top surface to the bottom surface. This provides an electrical path from the top surface to the bottom surface of the charge plate and the heater for the resistive charge plate. Resistance layer 58 and heater circuit layer 60
The resistive charge plate heater constructed as follows is integrally formed on the lower surface using thick film technology. The heater circuit layer 60 is applied using a solderable ink and provides a conductive path between the bias and the heater layer (resistive layer) 58. The resistive ink is then used to form the heater layer 5
Give 8. The shape and thickness of this layer determine the desired resistance.

【0027】上面パターンの作成された薄いライン回路
層32はラップパターンとドライバチップの出力との間
に導電性経路を提供する。この層はワイヤボンディング
作業に使用されるパッドを有する。接地面回路層36は
接地信号のための導電性経路をドライバチップと表面装
着コネクタとの間に提供する。パターンの作成された上
面は誘電層40で覆われ、この層はパターンの作成され
た上面で焼結し、良好な誘電コーティングを形成する。
制御回路層42は、第2の層を施す前に、コネクタとド
ライバチップとの間に導電性経路を提供する。層34及
び表面装着コネクタ38として示されたチャージドライ
バ素子はコントローラとデータ源との間の接続を行う。
抵抗層58及びヒータ回路層60により構成された抵抗
性チャージ板用ヒータは図6に符号62にて示すチャー
ジ板の下面に一体的に形成される。
The top patterned thin line circuit layer 32 provides a conductive path between the wrap pattern and the output of the driver chip. This layer has pads used for wire bonding operations. Ground plane circuit layer 36 provides a conductive path for ground signals between the driver chip and the surface mount connector. The patterned top surface is covered with a dielectric layer 40, which sinters with the patterned top surface to form a good dielectric coating.
The control circuit layer 42 provides a conductive path between the connector and the driver chip prior to applying the second layer. Charge driver elements, shown as layer 34 and surface mount connector 38, provide the connection between the controller and the data source.
The resistive charge plate heater including the resistance layer 58 and the heater circuit layer 60 is integrally formed on the lower surface of the charge plate indicated by reference numeral 62 in FIG.

【0028】本発明に従って、上面及び端面へのパター
ン作成を別個に行うと、異なる材料を使用できる点で、
製造における融通性が増大する。当業者にとって既知の
ように、チャージ表面の材料を変えることにより、電気
的な特性も変わる。本発明では、全体として所望の電気
的及び電気化学的特性を得るために異なる材料を使用す
ることができる。
In accordance with the present invention, the separate patterning of the top and end faces allows the use of different materials.
Greater flexibility in manufacturing. As known to those skilled in the art, changing the material of the charging surface also changes the electrical properties. In the present invention, different materials can be used to obtain the desired overall electrical and electrochemical properties.

【0029】[0029]

【産業上の利用可能性及び効果】本発明はインクジェッ
ト印刷の分野において有用であり、チャージ面を直接形
成できるという利点を与える。これにより、チャージ板
の製造が一層容易になる。ラップを形成した後、エッチ
ング可能な肉厚フィルム法、伝統的な肉薄フィルム法、
肉厚及び肉薄フィルムの水素化合(hydridization) 法、
及び、光作像可能な肉厚フィルム技術の如き種々の技術
を用いて、チャージ板の上面パターン作成を行うことが
できる。ドライバチップを設けたことにより、相互接続
における寸法を減少できるという利点が得られる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY AND EFFECTS The present invention is useful in the field of ink jet printing and provides the advantage that the charging surface can be directly formed. This makes it easier to manufacture the charge plate. After forming the wrap, etchable thick film method, traditional thin film method,
Hydridization method for thick and thin films,
Also, various techniques such as photoimageable thick film techniques can be used to create the top surface patterning of the charge plate. Providing a driver chip has the advantage of reducing the size of the interconnect.

【0030】以上、好ましい発明の実施の形態につき本
発明を説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく種
々の修正、変形が可能であることは言うまでもない。
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments of the invention, it goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the gist of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】チャージ板基体の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a charge plate base.

【図2】本発明に従って端面にパターンの作られたセラ
ミック基体の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a ceramic substrate having an end surface patterned according to the present invention.

【図3】図2のパターンの作られた端面に関連するラッ
プ導電性経路を示す斜視図である。
3 is a perspective view showing wrap conductive paths associated with the patterned end face of FIG. 2. FIG.

【図4】上面へのパターン作成が行われた状態を示す斜
視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a pattern is formed on the upper surface.

【図5】本発明に係るチャージ板の種々の層を示す分解
部品斜視図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of various layers of the charge plate according to the present invention.

【図6】チャージ板に対するパワー、接地、制御及びデ
ータ信号のインターフェイスを示すブロック線図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram showing power, ground, control and data signal interfaces to a charge plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 チャージ板基体 12 端面 14 上面 16 チャージ面 18 下面 20 面取り部 22 ラップ 24 上面パターン 34 チャージドライバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 charge plate base 12 end surface 14 upper surface 16 charge surface 18 lower surface 20 chamfer 22 lap 24 upper surface pattern 34 charge driver

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン・ジー・モーリス アメリカ合衆国オハイオ州45419−1269, デイトン,モントレー・アヴェニュー 116 (72)発明者 ピーター・エヌ・タンク アメリカ合衆国オハイオ州45459−5147, センターヴィル,スタンレー・ミル・ドラ イヴ 7860 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Brian G. Morris 45419-1269, Dayton, Monterey Avenue, Ohio, USA 116 (72) Inventor Peter N Tank 45459-5147, Centerville, Ohio, USA Stanley Mill Drive 7860

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクジェット印字ヘッドのためのチャ
ージ板の製造方法において、 (イ)端面と上面と下面とを有するセラミックチャージ
板基体を準備する準備工程と; (ロ)上記セラミックチャージ板基体の端面にチャージ
面を形成するように当該セラミックチャージ板基体の端
面に所定の導電性パターンを作成する工程と; (ハ)チャージ板を形成するために上記チャージ面から
上記セラミックチャージ板基体の上面への導電性経路を
完成させる工程と; (ニ)上記チャージ板の上面にチャージドライバを設け
る工程と; (ホ)上記チャージドライバから上記チャージ板への電
気接続を可能にするように同チャージ板の上面に所定の
導電性パターンを作成する工程と; (ホ)導電性パターンの作成された上記上面を誘電材料
でコーティングする工程と;を有することを特徴とする
チャージ板の製造方法。
1. A method of manufacturing a charge plate for an ink jet print head, comprising: (a) preparing a ceramic charge plate substrate having an end face, an upper surface and a lower surface; and (b) an end face of the ceramic charge plate substrate. A predetermined conductive pattern is formed on the end surface of the ceramic charge plate substrate so as to form a charge surface on the ceramic charge plate substrate; (c) From the charge surface to the upper surface of the ceramic charge plate substrate to form the charge plate. (D) a step of providing a charge driver on the upper surface of the charge plate; and (e) an upper surface of the charge plate to enable electrical connection from the charge driver to the charge plate. And (e) coating the conductive pattern formed upper surface with a dielectric material. A method of manufacturing a charge plate, comprising:
【請求項2】 導電性バイアスを介して上記上面から上
記下面への導電性経路を完成させる工程を有することを
特徴とする請求項1のチャージ板の製造方法。
2. The method of manufacturing a charge plate according to claim 1, further comprising the step of completing a conductive path from the upper surface to the lower surface via a conductive bias.
【請求項3】 抵抗性の捕獲器用ヒータを形成するため
に上記下面へのパターン作成を行う工程を有することを
特徴とする請求項1のチャージ板の製造方法。
3. The method of manufacturing a charge plate according to claim 1, further comprising the step of forming a pattern on the lower surface to form a resistive trap heater.
【請求項4】 制御信号のためのコネクタを提供する工
程を有することを特徴とする請求項1のチャージ板の製
造方法。
4. The method of claim 1 including the step of providing a connector for control signals.
【請求項5】 上記チャージドライバから上記コネクタ
への導電性経路を提供する工程を有することを特徴とす
る請求項4のチャージ板の製造方法。
5. The method of claim 4 including the step of providing a conductive path from the charge driver to the connector.
【請求項6】 金製のワイヤボールボンディングにより
上記チャージ板から上記チャージドライバへの電気接続
を提供する工程を有することを特徴とする請求項1のチ
ャージ板の製造方法。
6. The method of claim 1 including the step of providing an electrical connection from the charge plate to the charge driver by wire ball bonding made of gold.
【請求項7】 上記セラミックチャージ板基体が96%
の酸化アルミニウムを含むことを特徴とする請求項1の
チャージ板の製造方法。
7. The ceramic charge plate substrate is 96%
2. The method of manufacturing a charge plate according to claim 1, wherein the aluminum oxide is included.
【請求項8】 上記セラミックチャージ板基体に関連す
るエッチング可能な基体上に電極を形成する工程を有す
ることを特徴とする請求項1のチャージ板の製造方法。
8. The method of manufacturing a charge plate of claim 1 including the step of forming electrodes on an etchable substrate associated with the ceramic charge plate substrate.
【請求項9】 上記端面と上記下面とを分離するための
面取り部を提供する工程を有することを特徴とする請求
項1のチャージ板の製造方法。
9. The method of manufacturing a charge plate according to claim 1, further comprising the step of providing a chamfer for separating the end surface and the lower surface.
【請求項10】 上記面取り部が非導電性表面で構成さ
れていることを特徴とする請求項9のチャージ板の製造
方法。
10. The method of manufacturing a charge plate according to claim 9, wherein the chamfered portion is formed of a non-conductive surface.
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