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JPH022010A - インクジェット・プリントヘッド - Google Patents

インクジェット・プリントヘッド

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Publication number
JPH022010A
JPH022010A JP63318359A JP31835988A JPH022010A JP H022010 A JPH022010 A JP H022010A JP 63318359 A JP63318359 A JP 63318359A JP 31835988 A JP31835988 A JP 31835988A JP H022010 A JPH022010 A JP H022010A
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JP
Japan
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barrier layer
nickel
orifice plate
layer
resistor
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エルダカー・ブイ・バスカー
Marzio A Leban
マージオ・エー・レバン
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Hewlett Packard Co
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Publication date
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    • H01S5/3428Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers layer orientation perpendicular to the substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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】 (産業の利用分野) 本発明は一般的には熱インクジェットプリンティングに
関し、特に新規かつ改良された一体化熱インクジェット
・プリントヘッドおよびその新規な製造方法に関する。
(従来技術とその問題点) 熱インクジェット (噴射)プリンティングの分野では
、現在用いられている多くの製造方法は、選択薄膜加工
法を用いてプリントヘッドの薄膜抵抗(TFR>基板部
をつくり、そして分離オリフィス板製造法を用いて中に
所望の数および形状のインク排出オリフィスを有する金
属オリフィス板を製造する。その場合、非常に微細な整
列技術を用いて、TFR基板のヒータ抵抗がオリフィス
板のオリフィスと正確に整列するようにオリフィス板を
薄膜抵抗基板と正確に整列させる。こうして、ヒータ抵
抗は、それらとオリフィス板との両方と通常整列してい
る対応したインク溜内のインクを加熱するように配列さ
れる。この態様でインクを沸とうするまで加熱し、熱イ
ンクジエアドブリンティング動作の間もオリフィスから
排出する。上述した形式の製造法の例はHewlett
−Packard Journal、 Vol、38.
 Number 5. May 1985に開示されて
いる。
上記tlewlett−Packard法は多くの点で
極めて巧くいくことがわかったが、それでもオリフィス
板と薄膜抵抗基板の間のきわどい整列が必要とされ、ま
たオリフィス板を形成するための処理とそれに続いて整
列される薄膜抵抗基板を形成するための別の処理とが必
要とされる。
(発明の目的) 本発明の目的は、新規かつ改良された熱インクジェット
・プリントヘッドおよび、オリフィス板処理と薄膜抵抗
基板処理が単一の新規な処理過程に結合される上記プリ
ントヘッドを製造する方法を提供することである。本発
明は熱インクジェット・プリントヘッドの大規模製造の
比較的安価で信頼できる製造法を提供し、また付加的に
従来技術の上記微細な整列の問題を解決する。
本発明の別の目的は、製造されたインクジェット・プリ
ントヘッドが現在人手可能なプリントヘッドに比較して
寿命が長い、新規かつ改良された2体化熱インクジェッ
ト・プリントヘッドおよびその製造法を提供することで
ある。
本発明の特徴は、ダミー基板の上にオリフィス板および
ヒータ抵抗を順番に配列する改良された自己整列法を提
供することにある。この方法は、現在利用可能なプリン
トへラドオリフィス整列法に較べて大いに簡単化されて
いる。
本発明の別の特徴は、インクジェット・プリントヘッド
の3つの重要部を非常に正確に配列し、このようなプリ
ントヘッドの性能が改良される整列法にある。
(発明の概要) 本発明の上記目的、特徴および利点は、最初に再使用可
能な(ダミー)基板を備え、選択電鋳法を用いてその上
にオリフィス板を形成することによって達成される。次
に、第1の絶縁障壁層をオリフィス板上に形成し、次に
ヒータ抵抗を所定の構成で第1障壁層上に選択的に置く
。次に、第2−の絶縁障壁層を第1障壁層に被着し、ヒ
ータ抵抗上に延ばしてこれらの抵抗をインク腐食、キャ
ビテーション摩耗から保護する。次に、インク溜画定層
を第2障壁層上に形成する。この層はオリフィス板中の
開口と整列する複数個のインク溜開口をその中に有する
。最後に、ダミー基板をオリフィス板から機械的に分離
してオリフィス板の開口を開放する。そしてインク溜画
定層はインク供給室またはペンボディハウジングに固定
される。
本発明は上記製造法によって製造されたプリントヘッド
構造にも関する。
(実施例) 第1図において、出発基板材料10はシリコンでもガラ
スでもよく、暑さは通常、200〜300μである。基
板IOの上部表面14上にホトレジストパターン12を
形成する。このホトレジストマスク12は次に被着され
るニッケルパターン18内の開口16を画定する。ニッ
ケルパターン18は第2図に示された形状で上部露出表
面14に電鋳される。このシリコン、ガラスいずれかの
上にニッケルを電鋳する方法は一般に、熱インクジェッ
トプリントヘッド用のオリフィス板を製造する技術分野
で周知のもので、たとえば上記Hewlett−Pac
kard Journalや米国特許第4694308
号に開示されている。
困 第3掛において、窒化シリコン、シリコンオキニトライ
ド、二酸化シリコンのような絶縁膜の第1障壁層20を
ニッケル層18の上に被着する。次に、適当に処理され
たときヒータ抵抗、導体それぞれの作用を行なう、薄膜
抵抗/導体材料22.28を絶縁層20の上表面上にス
パッタリングによって被着する。第4A図および第4B
図において抵抗部は22として示され、導体部は24.
26.28として示されている。この薄膜抵抗/導体層
を従来のホトレジストマスキング・エツチング法を用い
てパターン形成する。抵抗性ヒータ材料の薄膜パターン
22は第4A図および第4B図の円形(環状)形状に形
成し、第4B図に示された形状のリードイン導体24.
26.28と一体的に形成する。。
環状ス) IJツブ22は、それが所定の面積に多数の
矩形を有するという事実のためにヒータ抵抗となる。す
なわち、ヒータ抵抗22、導体材料24両方となる。し
たがって、第4A図の絶縁層22上に一体化抵抗/導体
ストリップの抵抗部(22)と導体部(24,26,2
8)を画定するのに用いられるマスク内の開口の幅およ
び長さを適当に選択することによって、抵抗/導体スト
リップのこれらのセグメントの抵抗が公知のように制御
できる。
次に、第5A図および第5B図に示すように、第4B図
の抵抗、ス) IJツブ上に第2の障壁層を形成する。
この第2の障壁層30は窒化シリコンおよび炭化シリコ
ンの組合せが望ましい。第4A図の表面上にまず窒化シ
リコンを被着し、次に炭化シリコンを被着して極めて不
活性の複合Si3N、/SiC第2障壁層30を形成す
る。この障壁層30は、インクジェットプリント動作の
間のインク腐食およびと キャビテーション摩耗から下の材料襟保護する。
次に、第2障壁層30を第5B図の接触領域32.34
において選択的゛にエッチして、ヒータ抵抗22を駆動
するための下の導電性トレース材料24.26との電気
的接触を可能にする。
次に、第6図に示すように、チタン、クロム、ニッケル
のような適当な種ストリップ(パッド)36が周知の態
様のマスキング、エツチングによって光学画定され障壁
層30上に形成される。この種材料36を、第7図に示
された環状ドーム型形成に成長する大きな上にかぶさる
ニッケルパターン38の形成を電解被着、電気メツキの
少なくともいずれか1つによって開始するのに用いる。
ニッケル38は、複数のインク溜またはインク室領域4
0.42を画定する一部が開いた環状領域に形成する。
これらのインク室40.42に第7図に示されており、
前に形成されたニッケルオリフィス板18中の開口16
と整列する。
オリフィス板18は隣接した絶縁膜、導電膜の層ととも
に、それを基板IOからはぐことによって分離できる。
基板10は製造工程、種々の薄膜層の画定の間、基本的
に、オリフィス板18の一時的な支持基板の機能を果た
す。この基板10は上記工程において何度も用いること
ができる。オリフィス板18を基板lOからはぐ工程に
おいて、ホトレジストパッド12上の複数の絶縁層の領
域43.45をホトレジストパッド12とともに第7図
のオリフィス板から引っ張り除去し、それによって第8
図に示されたオリフィス板構造に開口44.46を残す
。したがって、こうして形成された開口44.46は最
初第8図に示されたでこぼこの縁をともなって残される
が、これらの縁44.46は次に微細グリッドをもった
軽いサンドブラストまたはプラズマ侵食のような機械的
作用によって除去し、滑らかにする。
第9B図は本発明の好適実施例の平面図であり、第4B
図および第5B図の平面図に対して90°回りよ 転して示されている。第9A図肯第9B図の線A−Aに
沿った断面図である。各オリフィス開口に関連したイン
ク溜(室)40を画定する環状ドーム38はインク流ポ
ート47.49を備えている。これらのボート47.4
9に通常、基板18の中央部の離隔した共通のインク供
給開口(図示せず)から共通のインク送り路と連絡する
。この共通インク供給開口は公知のマスキング、サンド
ブラスト法によって画定できる細長スロットの形をとる
ことができる。
このようなインク送りスロットおよびそれを形成する方
法はそれぞれ米国特許第4680859号および米国特
許出願第052630号に開示されている。
次に、第9図の構造を公知の半田付工程を用いて第10
図に示された大きなインク供給室48に固定してその室
48の外壁が金属ドーム38に永久的に結合するように
できる。大きな室48は矢印50の方向において、第9
図の一体的熱インクジェットプリントヘッドのインク室
40.42のそれぞれにインクントヘッド用のパルス駆
動装置を与えることができる。たとえば、絶縁基板51
は通常その上(中)に電気リード52を維持し、実際に
は、周知の形式のフレキシブル(FLEX))回路また
はテープ自動化格結合(TAB)結合回路の形をとる。
このような回路の個々の電気リード52は公知のワイヤ
(ビームリード)結合法(図示せず)を用いてプリント
ヘッド導体24.26.28に接続でき、このような適
当な単一点TAB結合法の1つは、たとえば米国特許第
4635073号に開示されている。
次の表の値は、プリントヘッド製造において、本発明を
実施する最良形態による適当な層被着法、層厚、および
材料を示す。しかし、この表はたんなる例示的なもので
、本発明のプリントヘッドを製造する単一の絶対的な最
良法を示すものではな上記表においてPECVDはプラ
ズマ増強化学蒸着法を表わし、LPCVDは低圧化学蒸
着を表わす、これらの方法は薄膜技術では周知のもので
あるから、これ以上説明しない。しかし、これらの、ま
たは関連した薄膜技術の説明については薄膜技術に関す
る次の3つの本を参照されたい。
(1)  Berry、 Hall and )Iar
ris、 Th1n Film Techn−olog
y、  Van  No5trand  Co1 Ne
w  York、  1968゜(2)  Maiss
el  and  Glang、  Handbook
  of  Th1n  Fi1mTechnol’o
gy、McGram  Hill  Book  Co
、、  New  Y−ork、  1970 C3ン   Vos Sen  and  Kern、
   Th1n  Film  Processes、
Ac−ademic Press、 New York
、  197g。
(発明の効果) 以上の説明のように、何回も使用でき、それによってイ
ンクジェットプリントヘッドの製造コストを減少できる
1枚の支持ダミー基板上に全体として製造される熱イン
クジェットプリントヘッドを説明した。ここで説明した
インクジェットプリントヘッドの製造において用いられ
るマスキング工程は合計4個であるのに対し、薄膜抵抗
基板および整合金属オリフィス板をそれぞれ別々に形成
する前述の公知の方法では6個である。従来の方法では
、オリフィス板およびヒータ抵抗は別々の基板上に製造
されるのでお互いに精密に整合されなければならず、時
間のかかる面倒な動作となる。
しかし、本発明によれば、精密な整合が必要なインクジ
ェットプリントヘッドの主要部の全部、すなわちオリフ
ィス板、インクジェット室およびヒ→り抵抗は全部同一
の基板に形成されるので新規な自動整合プロセスが与え
られる、上記3つの主要部の精密な整合によってプリン
トヘッド寿命およびインク滴軌跡に関して性能が改良さ
れる精密薄膜構造が生じる。インク滴が上記プリントヘ
ッドのオリフィスから排出された後、オリフィスの所の
つぶれたインクメニスカスはヒータ抵抗に直接にではな
くインク供給室の方へ移動する。このようにして、ヒー
タ抵抗はインクジェットプリント動作の間に直接のキャ
ビテーション力を受けず、従がってインクジェットプリ
ントヘッドの寿命がかなり増大する。
【図面の簡単な説明】
第1図から第10図は本発明によるインクジエ”tト・
プリントヘッドの製造工程を示した図である。 10:基板、12ニレジスト、18:ニッケルパターン
、20:絶縁層、22:抵抗材料、24.26.28:
導体、30:絶縁層、32.34:パッド、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数の開口部を有するオリフィス板と、前記オリフィス
    板上に形成された第1障壁層と、前記第1障壁層上に前
    記開口部に接近して形成された複数個の抵抗体と、前記
    抵抗体を覆い前記第1障壁層上に形成された第2障壁層
    と、前記開口部と整列して前記第2障壁層上に形成され
    、複数個のインク溜を形成するためのインク溜画定層と
    を有するインクジェット・プリントヘッド。
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