KR100240529B1 - Integrated nozzle member and tab circuit for ink jet print head - Google Patents

Integrated nozzle member and tab circuit for ink jet print head Download PDF

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에이. 센츠 크리스토퍼
지. 한슨 에릭
램 시-티
에이치. 맥클랜드 폴
제이. 로이드 윌리암
디. 차일스 윈드롭
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디. 크레이그 노룬드
휴렛트-팩카드 캄파니
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Abstract

바람직한 일실시예에서, 잉크제트 프린트헤드는 중합체의 물질로 제조된 노즐부재를 포함하며, 상기 노즐부재는 잉크제트 오리피스를 형성하도록 레이저 융제 가공된다. 노즐부재에는 또한 전기신호를 노즐부재의 표면에 장착된 기재상의 가열요소에 공급하는 도전성 트레이스가 형성되어 있다. 바람직한 방법에서 오리피스는 엑시머 레이저 융제에 의해 형성된다.In one preferred embodiment, the inkjet printhead comprises a nozzle member made of a polymeric material, the nozzle member being laser fluxed to form an inkjet orifice. The nozzle member is also provided with a conductive trace for supplying an electrical signal to the heating element on the substrate mounted on the surface of the nozzle member. In a preferred method the orifice is formed by excimer laser flux.

Description

잉크 프린터에 사용하기 위한 장치와, 프린터용 잉크제트 프린트헤드의 제조방법Apparatus for use in an ink printer and a manufacturing method of an ink jet print head for a printer

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트헤드를 갖는 잉크제트 프린트 카트리지의 사시도.1 is a perspective view of an inkjet print cartridge having a printhead according to an embodiment of the present invention.

제2도는 테이프 자동결합식(TAB) 프린트헤드 조립체[Tape Automated Bonding(TAB) Printhead assembly](이하에서는 "TAB 헤드 조립체"라 함)의 정면에 대한 사시도로서, 제1도의 프린트 카트리지로부터 분리된 상태의 도면임.FIG. 2 is a perspective view of the front of a Tape Automated Bonding (TAB) Printhead assembly (hereafter referred to as a "TAB head assembly"), separated from the print cartridge of FIG. Drawing of

제3도는 제2도의 TAB 헤드 조립체의 배면에 대한 사시도로서, 이 조립체에는 실리콘 기재가 장착되어 있고 이 기재에는 도전성 리드가 부착되어 있음.3 is a perspective view of the back side of the TAB head assembly of FIG. 2, wherein the assembly is equipped with a silicon substrate and has a conductive lead attached thereto.

제4도는 도전성 리드를 실리콘 기재상의 전극에 부착하는 방법을 도시하는 제3도의 A-A선 측단면도.4 is a side cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 3 showing a method of attaching a conductive lead to an electrode on a silicon substrate.

제5도는 기재의 가장자리 둘레로 흐르는 잉크흐름경로, 및 TAB 헤드 조립체와 프린트 카트리지 사이의 시일을 도시하는 것으로 제1도의 B-B선을 따른 개략적인 단면도.FIG. 5 is a schematic cross sectional view along line B-B of FIG. 1 showing the ink flow path flowing around the edge of the substrate, and the seal between the TAB head assembly and the print cartridge.

제6도는 제2도의 TA 헤드 조립체의 배면상에 장착되어 있는 가열 저항기, 잉크채널 및 기화실을 포함하는 기재 구조체의 평면사시도.6 is a top perspective view of a substrate structure including a heating resistor, an ink channel, and a vaporization chamber mounted on the back of the TA head assembly of FIG.

제7도는 기화실, 가열 저항기 및 기재의 가장자리에 대한 오리피스의 관계를 도시하는, TAB 헤드 조립체의 일부에 대한 부분절결 평면사시도.FIG. 7 is a partially cutaway top perspective view of a portion of a TAB head assembly showing the relationship of the orifice to the edge of the vaporization chamber, heating resistor, and substrate.

제8도는 제7도의 잉크 분사실을 도시하는 제7도의 D-D 선 부분 절결측단면도.FIG. 8 is a cutaway side cross-sectional view of the line D-D of FIG. 7 showing the ink jetting chamber of FIG.

제9도는 노즐부재상에 가열요소가 배치되어 있는 잉크 분사실의 부분절결측단면도.9 is a partially cutaway side cross-sectional view of the ink jetting chamber in which a heating element is disposed on the nozzle member.

제10도는 노즐부재의 다른 실시예를 도시하는 것으로 제8도에 대응하는 단면도.FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 8 showing another embodiment of the nozzle member. FIG.

제11도는 테이프의 배면이 잉크채널 및 그 내에 형성된 기화실을 갖고 있는 TAB 헤드 조립체의 실시예를 도시하는 배면사시도.FIG. 11 is a rear perspective view showing an embodiment of a TAB head assembly in which the back of the tape has an ink channel and a vaporization chamber formed therein.

제12도는 여기에서 기술하는 TAB 헤드 조립체의 제조에 사용되는 일 공정을 도시하는 도면.FIG. 12 illustrates one process used for the manufacture of a TAB head assembly described herein.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 잉크제트 프린트 카트리지 12 : 잉트저장용기10: inkjet print cartridge 12: ink storage container

14 : 프린트헤드 또는 TAB 헤드 조립체14: printhead or TAB head assembly

16, 90, 92 : 노즐부재 17 : 오리피스16, 90, 92: nozzle member 17: orifice

18 : 테이프 28 : 기재18: tape 28: substrate

30 : 장벽층 54, 56, 72, 98 : 기화실30: barrier layer 54, 56, 72, 98: vaporization chamber

58, 60, 70, 94 : 저항기 61, 68, 80, 99 : 잉크채널58, 60, 70, 94: resistors 61, 68, 80, 99: ink channel

본 발명은 잉크제트 프린터(inkjet printer)에 관한 것으로, 특히 잉크제트 프린터에 사용되는 프린트 카트리지의 노즐, 즉 오리피스 부재 및 기타의 구성요소에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to inkjet printers, and more particularly to nozzles, ie orifice members and other components of print cartridges used in inkjet printers.

감열식 잉크제트 프린트 카트리지는 소량의 잉크를 급속 가열하여 증발시킨 후 일 오리피스를 통해 분사하여, 종이와 같은 기록매체에 충돌시킨다. 다수의 오리피스를 일 패턴으로 배열한 경우에는, 프린트헤드가 종이에 대해 이동할 때 각 오리피스로부터 적당한 순서로 잉크의 분사가 일어나서 문자 또는 기타의 이미지(image)가 종이위에 인쇄된다. 종이는 프린트헤드가 종이를 가로질러 이동할 때마다 변위되는 것이 전형적이다. 감열식 잉크제트 프린터는 종이와 충돌하는 것이 잉크밖에 없기 때문에 신속하고 조용하다. 이 프린터는 고품질 인쇄를 제공하며, 소형과 휴대형의 양자로 동시에 제조될 수 있다.The thermal inkjet print cartridge rapidly heats a small amount of ink to evaporate and then ejects through one orifice to impinge on a recording medium such as paper. In the case of arranging a plurality of orifices in a pattern, ejection of ink takes place in a proper order from each orifice as the printhead moves relative to the paper so that letters or other images are printed on the paper. The paper is typically displaced each time the printhead moves across the paper. Thermal inkjet printers are fast and quiet because they only collide with ink. The printer provides high quality printing and can be manufactured simultaneously in both small and portable.

프린트헤드의 일 구조로서는, (1) 오리피스에 인접한 기화점으로 잉크를 공급하기 위한 잉크저장용기와 잉크 채널과, (2) 개개의 오리피스가 소정의 패턴으로 형성되어 있는 오리피스판과; (3) 상기 잉크채널의 하나의 벽을 형성하는 기재상에 형성되며, 각 오리피스의 하측에 하나씩 배치되어 있는 일련의 박막 가열기를 구비하는 것을 들 수 있다. 각각의 가열기는 박막 저항기 및 적당한 도전성 리드를 구비한다. 단일 도트의 잉크를 인쇄하는 경우에는, 외부 전원으로부터 공급된 전류가 선택된 가열기를 통과한다. 그러면 가열기가 저항 가열되면서 얇은 인접 잉크층을 과열시킴으로써 폭발적인 기화를 야기시키고, 그 결과 잉크방울이 관련 오리피스를 통하여 종이위로 분사되어진다.One structure of a printhead includes: (1) an ink reservoir and ink channel for supplying ink to a vaporization point adjacent to an orifice, and (2) an orifice plate in which individual orifices are formed in a predetermined pattern; (3) It is provided with a series of thin film heaters formed on the base material which forms one wall of the said ink channel, and arrange | positioned one under each orifice. Each heater has a thin film resistor and a suitable conductive lead. In the case of printing a single dot of ink, a current supplied from an external power source passes through the selected heater. The heater then overheats the thin adjacent ink layer while resistively heating, causing explosive vaporization, with the result that ink droplets are sprayed onto the paper through the associated orifices.

종래기술에 따른 일 프린트 카트리지는 1985년 2월 19일자로 특허되고 본 출원인에게 양도된 버크(Buck) 등의 "일회용 잉크제트 헤드(Disposable Inkjet Head)" 라는 명칭의 미국 특허 제 4,500,895 호에 개시되어 있다.One print cartridge according to the prior art is disclosed in US Pat. No. 4,500,895, entitled “Disposable Inkjet Head” by Buck et al., Issued February 19, 1985 and assigned to the applicant. have.

이러한 프린터에 있어서, 프린트 품질은 프린트 카트리지상에 결합되는 프린트헤드내 오리피스의 구조적 특징에 따라 달라진다. 예를 들어 프린트헤드의 오리피스의 기하학적 구조는 잉크비말의 크기 및 잉크비말의 분사궤도와 분사속도에 영향을 미친다. 또한, 프린트헤드의 오리피스의 기하학적 구조는 기화실로 공급되는 잉크의 흐름 및 경우에 따라서는 인접 오리피스들로부터 잉크가 분사되는 방식에도 영향을 미칠 수 있다. 잉크제트 프린트헤드의 오리피스판은 니켈로 제조되며, 사진석판 전기주형공정에 의해 제조된다. 사진석판 전기주형공정의 적당한 일예는 1988년 9월에 램(Lam) 등에게 허여된 "박막 맨드렐(Thin Film Mandrel)"이라는 발명의 명칭의 미국 특허 제 4,773,971 호에 개시되어 있다. 그러한 공정에서는 절연판 둘레로 니켈을 도금함으로써 오리피스판의 오리피스를 형성한다.For such printers, the print quality depends on the structural features of the orifices in the printhead that are coupled onto the print cartridge. For example, the geometry of the orifice of the printhead affects the size of the ink droplets and the ejection trajectory and ejection speed of the ink droplets. In addition, the geometry of the orifice of the printhead may also affect the flow of ink to the vaporization chamber and, in some cases, the manner in which ink is ejected from adjacent orifices. The orifice plate of the inkjet printhead is made of nickel and manufactured by photolithography electroforming process. One suitable example of a photolithography electroforming process is disclosed in US Pat. No. 4,773,971 entitled "Thin Film Mandrel" to Lam et al. In September 1988. In such a process, the orifice of the orifice plate is formed by plating nickel around the insulating plate.

잉크제트용 오리피스판을 형성하는 그러한 전기주형 공정은 다수의 결점을 갖는다. 하나의 결점은 응력, 도금두께, 절연판 두께, 절연판의 직경 및 도금비와 같은 변수들의 균형이 맞추어지도록 세심한 주의를 기울여야 한다는데 있다. 다른 결점은 전기주형공정이 노즐형상 및 크기에 대한 구조적 선택이 제한된다는데 있다.Such an electroforming process for forming an orifice plate for ink jet has a number of drawbacks. One drawback is that great care must be taken to balance variables such as stress, plating thickness, insulation plate thickness, insulation plate diameter and plating ratio. Another drawback is that the electroforming process limits the structural choice of nozzle shape and size.

전기주형된 오리피스판 및 잉크제트 프린터용 프린트헤드의 다른 구성요소를 이용하는 경우에는, 잉크로 인한 부식이 문제이다. 일반적으로, 그러한 오리피스판의 내부식성은 이하의 두까지 변수 : 즉, 잉크제트의 화학물질과 오리피스판의 전기 도금된 니켈표면상에 수화산화물층이 형성되었는지의 여부에 따라 달라진다. 수화산화물층이 형성되지 않았다면, 잉크, 특히 잉크제트 프린터의 경우 보통 사용하는 수성 잉크의 존재로 인하여 니켈이 부식될 수도 있을 것이다. 오리피스판의 부식 문제는 판을 금으로 도금하면 최소화시킬 수 있으나, 그러한 도금법은 비싸다.When using the electroformed orifice plates and other components of the printhead for ink jet printers, corrosion due to ink is a problem. In general, the corrosion resistance of such orifice plates depends on up to two variables: the chemicals of the ink jet and whether or not a hydroxide layer is formed on the electroplated nickel surface of the orifice plate. If no hydride layer is formed, the ink may be corroded due to the presence of an aqueous ink that is usually used in ink, especially inkjet printers. Corrosion problems of orifice plates can be minimized by plating the plate with gold, but such plating is expensive.

잉크제트 프린트헤드용 전기주형 오리피스판의 또다른 결점은 사용중의 층분리(delamination) 경향에 있다. 층분리는 통상 노즐부재와 그것의 기재사이에 작은 간극이 형성됨으로써 시작되는 것으로, 노즐부재와 기재의 열팽창율 차이로 인하여 생기는 경우가 많다. 층분리는 잉크와 프린트헤드 재료간의 상호작용에 의해서 악화된다. 예를 들어, 잉크제트 프린트헤드의 재료를 수성 잉크에 오랫동안 노출시키면, 그 재료가 팽창되어 프린트헤드 내부구조체의 형상의 변화를 유발한다.Another drawback of electroformed orifice plates for inkjet printheads is their tendency to delamination in use. Layer separation is usually started by the formation of a small gap between the nozzle member and its substrate, and is often caused by the difference in thermal expansion coefficient between the nozzle member and the substrate. Delamination is exacerbated by the interaction between the ink and the printhead material. For example, prolonged exposure of the material of an inkjet printhead to aqueous ink causes the material to expand and cause a change in the shape of the printhead internal structure.

오리피스판이 부분적으로만 층분리되어도 프린트(인쇄)는 왜곡된다. 예를 들어, 오리피스판의 부분 층분리는 통상 잉크비말 분사속도의 감소 또는 상당한 불규칙함을 유발한다. 또한, 부분 층분리는 기포축적 영역을 유발할 수도 있는 바, 이 영역은 잉크비말의 분사를 방해할 수 있다.Even if the orifice plate is only partially layered, the printing (printing) is distorted. For example, partial delamination of the orifice plate usually results in a decrease in ink droplet ejection speed or significant irregularities. In addition, partial layer separation may cause bubble accumulation regions, which may interfere with the ejection of ink droplets.

[발명의 개요][Overview of invention]

잉크제트 프린터 카트리지용 노즐부재와, 노즐부재의 제조 방법이 기술되어 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 도전성 트레이스를 형성한 가요성 테이프에 노즐, 즉 오리피스가 형성된다. 바람직한 실시예에 있어서, 오리피스는 엑시머 레이저 제거(Excimer laser ablation)에 의해 형성한다.A nozzle member for an ink jet printer cartridge and a manufacturing method of the nozzle member are described. In a preferred embodiment, a nozzle, orifice, is formed in the flexible tape on which the conductive trace is formed. In a preferred embodiment, the orifice is formed by excimer laser ablation.

엑시머 레이저 대신에 주파수 증배형 YAG 레이저(a frequency multiplied YAG laser)도 사용할 수도 있다.Instead of an excimer laser, a frequency multiplied YAG laser may also be used.

다음에, 오리피스 및 도전성 트레이스를 갖는 완성된 노즐부재는 각 오리피스와 관련된 가열요소를 수용하는 기재가 그 위에 장착될 수 있다. 그런 다음에, 노즐부재의 배면상에 형성된 도전성 트레이스는 기재상의 전극에 결합되고 가열요소에 대한 여기신호를 제공한다.Next, the completed nozzle member having an orifice and conductive traces may be mounted thereon with a substrate containing a heating element associated with each orifice. Then, a conductive trace formed on the back side of the nozzle member is coupled to the electrode on the substrate and provides an excitation signal to the heating element.

분리된 층이거나 노즐부재 자체에 형성될 수 있는 장벽층은 각 오리피스를 둘러싸는 기화실과, 잉크저장용기와 기화실 사이를 연통시키는 잉크 유동 채널을 갖는다. 기재상의 가열요소를 여기시킴으로써 관련 기화실내의 잉크를 증발시키고, 다음에 노즐부재내의 오리피스를 통해 잉크가 방출된다.The barrier layer, which may be a separate layer or formed on the nozzle member itself, has a vaporization chamber surrounding each orifice, and an ink flow channel communicating between the ink reservoir and the vaporization chamber. By exciting the heating element on the substrate, the ink in the associated vaporization chamber is evaporated, and the ink is then discharged through the orifice in the nozzle member.

가요성 회로 자체에 오리피스를 제공함으로서, 통상적인 전기주형 오리피스판의 단점을 극복한다. 또한, 오리피스는 노즐부재상의 도전성 트레이스와 정렬되어 형성되어, 도전성 트레이스의 단부에 대한 기재상에 전극을 정렬하면 가열요소와 오리피스가 또한 정렬된다.By providing the orifice in the flexible circuit itself, it overcomes the disadvantages of conventional electroformed orifice plates. In addition, the orifice is formed in alignment with the conductive trace on the nozzle member such that the heating element and the orifice are also aligned when the electrode is aligned on the substrate to the end of the conductive trace.

본 발명은 바람직한 실시예를 예시하는 이하의 설명 및 첨부도면을 참조하면 더욱 잘 이해될 수 있다.The invention may be better understood with reference to the following description and attached drawings which illustrate preferred embodiments.

또다른 특징 및 장점은 본 발명의 원리를 실예에 의해 예시하는 첨부도면과 관련된 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.Further features and advantages will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings which illustrate by way of example the principles of the invention.

제1도를 참조하면, 참조부호(10)는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린트헤드를 갖는 잉크제트 프린트 카트리지를 일괄하여 나타낸다. 잉크제트 프린트 카트리지(10)는 잉크저장용기(12)와, 테이프 자동 결합방식(Tape Automated Bonding : TAB)을 이용하여 형성된 프린트헤드(14)를 구비한다. 프린트헤드(14)[이하 "TAB 헤드 조립체(14)"라 함]는 가요성 중합체 테이프(18)내에 예를 들면 레이저 제거(laser ablation)에 의해 형성된 편위되어 있는 2줄의 평행한 구멍열 또는 오리피스(17)를 포함하는 노즐부재(16)를 구비한다. 테이프(18)는 쓰리엠 코포레이션(3M Corpo- ration)으로부터 입수할 수 있는 캡톤(KaptonTM) 테이프를 구입할 수도 있다. 우필렉스(UpilexTM)나 그 유사물을 다른 적당한 테이프로 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 1, reference numeral 10 collectively denotes an inkjet print cartridge having a printhead according to one embodiment of the present invention. The ink jet print cartridge 10 includes an ink storage container 12 and a print head 14 formed by using tape automated bonding (TAB). The printhead 14 (hereinafter referred to as "TAB head assembly 14") is a two-lined row of parallel holes arranged in flexible polymer tape 18, for example by laser ablation, or A nozzle member 16 including an orifice 17 is provided. Tape 18 may be purchased from Kapton tape, available from 3M Corporation. Upilex or the like may be used with other suitable tapes.

테이프(18)의 배면에는 통상적인 사진석판 에칭법 및/또는 도금법을 이용하여 그 위에 형성된 도전성 트레이스(trace)(36)(제3도에 도시됨)를 구비한다. 이 도전성 트레이스는 프린터와 상호 연결되도록 설계된 대형 접촉패드(20)에서 종지된다. 프린트 카트리지(10)는 프린터내에 설치할 수 있도록 설계되는 바, 설치시에는 접촉패드(20)가 프린터의 전극과 테이프(18)의 정면상에서 접촉함으로써 프린트헤드에 외부 발생된 여기 신호가 제공될 수 있게 한다.The back of the tape 18 is provided with a conductive trace 36 (shown in FIG. 3) formed thereon using conventional photolithographic etching and / or plating methods. This conductive trace ends in a large contact pad 20 designed to interconnect with the printer. The print cartridge 10 is designed to be installed in a printer, in which the contact pad 20 contacts the electrode of the printer on the front side of the tape 18 so that an externally generated excitation signal can be provided to the printhead. do.

도시된 각종 실시예에 있어서, 트레이스는 테이프(18)의 배면(기록 매체 대향면의 반대쪽 면)상에 형성된다. 테이프(18)의 정면으로부터 이들 트레이스에 접근할 수 있도록 하기 위하여는, 테이프(18)의 정면에 구멍[비아(via)]을 형성하여 트레이스의 단부들을 노출시켜야 한다. 그후 트레이스의 노출 단부는 예를 들면 금으로 도금함으로써, 테이프(18)의 정면에 도시된 접촉패드(20)를 형성한다.In the various embodiments shown, the traces are formed on the back side of the tape 18 (the opposite side of the recording medium opposing face). In order to be able to access these traces from the front of the tape 18, holes (vias) must be formed in the front of the tape 18 to expose the ends of the traces. The exposed end of the trace is then plated with gold, for example, to form the contact pad 20 shown in front of the tape 18.

윈도우(22, 24)는 테이프(18)를 관통하여 연장되며, 도전성 트레이스의 타단과 가열 저항기를 수납한 실리콘 기재의 전극간의 결합을 촉진하는데 이용된다. 윈도우(22, 24)는 그 하측의 트레이스와 기재를 보호하기 위해서 충전재로 충전된다.The windows 22, 24 extend through the tape 18 and are used to facilitate coupling between the other end of the conductive trace and the electrode of the silicon substrate containing the heating resistor. The windows 22, 24 are filled with filler to protect the underlying traces and substrate.

제1도의 프린트 카트리지(10)에 있어서, 테이프(18)는 프린트 카트리지의 후방가장자리인 "코형부(snout)"위로 절곡되어, 코형부의 후벽(25) 길이의 거의 절반에 걸쳐서 연장된다. 이러한 테이프(18)의 플랩부는, 말단 윈도우(22)를 통하여 기재의 전극에 접속되는 도전성 트레이스를 배치하는데에 필요하다.In the print cartridge 10 of FIG. 1, the tape 18 is bent over the "snout", which is the rear edge of the print cartridge, extending over almost half the length of the rear wall 25 of the nose. The flap portion of this tape 18 is required to arrange the conductive traces connected to the electrodes of the substrate via the end window 22.

제2도는 프린트 카트리지(10)로부터 분리된 상태에 있는 제1도의 TAB 헤드 조립체(14)의 정면도로서, TAB 헤드 조립체(14)의 윈도우(22, 25)가 충전재로 충전되기 이전의 도면이다.FIG. 2 is a front view of the TAB head assembly 14 of FIG. 1 in a detached state from the print cartridge 10, before the windows 22, 25 of the TAB head assembly 14 are filled with filler.

TAB 헤드 조립체(14)의 후방에는 다수의 개별 가열식 박막 저항기를 수용하는 실리콘 기재(28)(제3도에 도시됨)가 부착된다. 각 저항기는 단일의 오리피스(17)뒤에 배치되는 것이 일반적이며, 하나 이상의 접촉패드(20)에 순차로 또는 동시에 가해진 하나 이상의 펄스에 의해 선택적으로 활성화될 때 저항가열기(ohmic heater)로서의 역할을 한다.Attached to the rear of the TAB head assembly 14 is a silicon substrate 28 (shown in FIG. 3) containing a plurality of individual heated thin film resistors. Each resistor is typically disposed behind a single orifice 17 and acts as an ohmic heater when selectively activated by one or more pulses applied sequentially or simultaneously to one or more contact pads 20.

오리피스(17) 및 도전성 트레이스의 크기, 수 및 패턴은 어떠한 것이라도 되며, 본 발명의 특징을 간단하고 명료하게 도시하기 위하여 다양한 형태로 설계하였다. 각종 특징부의 상대적 치수는 명료한 도시를 위하여 대폭 조절하였다.The size, number and pattern of orifices 17 and conductive traces may be any, and are designed in various forms to simplify and clarify the features of the invention. The relative dimensions of the various features have been greatly adjusted for clarity.

제2도에 도시된 테이프(18)상의 오리피스 패턴은 레이저 또는 기타의 에칭수단을 이용한 마스킹공정을 스탭-앤드-리피트 가공법(a step-and-repeat process)으로 수행함으로써 형성할 수도 있다. 스탭-앤드-리피트 가공법은 당업자라면 이 명세서를 다 읽고난 다음에는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.The orifice pattern on the tape 18 shown in FIG. 2 may be formed by performing a masking process using a laser or other etching means in a step-and-repeat process. Step-and-repeat processing will be readily understood by those skilled in the art after reading this specification.

이 방법은 제12도에서 더욱 상세히 설명될 것이다.This method will be described in more detail in FIG.

제3도는 테이프(18)의 배면에 장착된 실리콘 다이 또는 실리콘 기재(28)를 도시함과 아울러 기재(28)상에 형성되고 잉크 채널과 기화실을 갖고 있는 장벽층(30)의 하나의 가장자리도 도시하는, 제2도의 TAB 헤드 조립체(14)의 배면을 도시한다. 이 장벽층(30)의 상세는 제6도와 관련하여 후술하고자 한다. 장벽층(30)의 자장자리를 따라서는 잉크저장용기(12)(제1도)로부터 잉크를 받아들이는 잉크채널(32)의 입구가 도시되어 있다.3 shows a silicon die or silicon substrate 28 mounted on the back side of the tape 18 and one edge of the barrier layer 30 formed on the substrate 28 and having an ink channel and a vaporization chamber. The back of the TAB head assembly 14 of FIG. 2 is shown, shown in FIG. Details of this barrier layer 30 will be described later with reference to FIG. Along the magnetic field of the barrier layer 30 is shown the entrance of the ink channel 32 to receive ink from the ink reservoir 12 (FIG. 1).

또한, 제3도에는 테이프(18)의 배면상에 형성된 도전성 트레이스(36)도 도시되어 있는 바, 이 트레이스(36)는 테이프의 양측에 배치된 접촉패드(20)(제2도)에서 종지된다.Also shown in FIG. 3 is a conductive trace 36 formed on the back of the tape 18, which trace 36 terminates at the contact pads 20 (FIG. 2) disposed on both sides of the tape. do.

윈도우(22, 24)는 테이프(18)의 다른 측면으로부터 트레이스(36)의 단부 및 기재전극으로의 접근을 가능하게 하여 결합을 돕는다.The windows 22, 24 allow access to the ends of the traces 36 and the substrate electrodes from the other side of the tape 18 to assist in bonding.

제4도는 도전성 트레이스(36)의 단부와 기재(28)상에 형성된 전극(40)간의 접속 상태를 도시하는 제3도의 A-A 선 측면 단면도이다. 제4도에 도시된 바와 같이, 도전성 트레이스(36)의 단부를 기재(28)로부터 절연시키기 위해서 장벽층(30)의 일부(42)가 사용된다.4 is a cross-sectional side view taken along the line A-A of FIG. 3 showing the connection state between the end of the conductive trace 36 and the electrode 40 formed on the substrate 28. As shown in FIG. As shown in FIG. 4, a portion 42 of the barrier layer 30 is used to insulate the end of the conductive trace 36 from the substrate 28.

또한 제4도에는 테이프(18), 장벽층(30), 윈도우(22, 24) 및 각종 잉크채널(32)의 입구의 측면도도 도시되어 있다. 잉크비말(46)은 각 잉크 채널(32)과 관련된 오리피스 구멍으로부터 분출된다.Also shown in FIG. 4 is a side view of the inlet of the tape 18, barrier layer 30, windows 22, 24 and various ink channels 32. Ink droplets 46 are ejected from the orifice holes associated with each ink channel 32.

제3도의 TAB 헤드 조립체(14)의 배면은 제5도에 도시한 바와 같이 접착제 시일에 의해서 잉크저장용기(12)의 잉크구멍에 대하여 밀봉되는 바, 접착제 시일은 기재(28)의 주변을 둘러싸서 테이프(18)의 배면과 잉크저장용기(12)사이에 잉크시일을 형성하게 되는 것이다.The back of the TAB head assembly 14 of FIG. 3 is sealed to the ink hole of the ink reservoir 12 by an adhesive seal as shown in FIG. 5, and the adhesive seal surrounds the periphery of the substrate 28. It is wrapped to form an ink seal between the back of the tape 18 and the ink storage container 12.

제5도는 기재(28)를 둘러싸는 접착제 시일(50)의 일부를 도시하고 잉크채널 및 기화실(54, 56)을 갖는 장벽층(30)의 상면상에 배치된 얇은 접착제층(52)에 의해서 테이프(18)의 중앙부에 접착되는 기재(28)를 도시하는 제1도의 B-B 선 측단면도이다. 또한, 프린트 카트리지(10)의 플라스틱 본체의 일부도 도시하고 있다. 또한, 기화실(54, 56)내에는 박막 저항기(58, 60)도 각기 도시하고 있다.5 shows a portion of the adhesive seal 50 surrounding the substrate 28 and shows a thin adhesive layer 52 disposed on the top surface of the barrier layer 30 having ink channels and vaporization chambers 54, 56. BB line side sectional drawing of FIG. 1 which shows the base material 28 adhering to the center part of the tape 18 by this. In addition, a part of the plastic body of the print cartridge 10 is also shown. In the vaporization chambers 54 and 56, the thin film resistors 58 and 60 are also shown.

또한, 제5도는 잉크저장용기(12)로부터의 잉크(62)가 프린트 카트리지(10)내에 형성된 중앙슬롯(64)을 통해 흐르는 것과 기재(28)의 가장자리를 돌아서 기화실(54, 56)내로 흘러가는 것을 도시하고 있다. 저항기(58, 60)가 활성화되면, 기화실(54, 56)내로 흘러가는 것을 도시하고 있다. 저항기(58, 60)가 활성화되면, 기화실(54, 56)내의 잉크중 일부가 잉크비말(66, 68)로돋시된 바와 같이 분사된다.5 also shows that ink 62 from the ink reservoir 12 flows through the center slot 64 formed in the print cartridge 10 and turns around the edge of the substrate 28 into the vaporization chambers 54 and 56. It is showing the flow. When resistors 58 and 60 are activated, they flow into vaporization chambers 54 and 56. When the resistors 58 and 60 are activated, some of the ink in the vaporization chambers 54 and 56 is ejected as raised into the ink droplets 66 and 68.

제6도는 제2도의 테이프(18)의 배면에 부착되어 TAB 헤드 조립체(14)를 형성하는 실리콘 기재(28)의 정면 사시도이다.FIG. 6 is a front perspective view of a silicon substrate 28 attached to the backside of the tape 18 of FIG. 2 to form the TAB head assembly 14.

실리콘 기재(28)의 위에는 장벽층(30)내에 형성되어 있는 기화실(72)을 통해 노출된 2열의 편위 박막 저항기(70)(제6도에 도시됨)가 통상적인 사진석판술을 이용해서 형성되어 있다.On top of the silicon substrate 28 are two rows of polarized thin film resistors 70 (shown in FIG. 6) exposed through the vaporization chamber 72 formed in the barrier layer 30 using conventional photolithography. Formed.

일 실시예에 있어서, 기재(28)는 대략 ½ 인치의 길이를 갖고 있고 300 개의 가열 저항기(70)를 포함하므로 인치당 600 도트의 해상도(resoultion)를 갖는다.In one embodiment, the substrate 28 has a length of approximately ½ inch and includes 300 heating resistors 70 and thus has a resolution of 600 dots per inch.

또한, 기재(28)상에는 제2도의 테이프(18)의 배면상에 형성된 도전성 트레이스(36)(점선으로 도시함)에 접속하기 위한 전극(74)이 형성된다.Moreover, on the base material 28, the electrode 74 for connecting to the conductive trace 36 (shown by the dotted line) formed on the back surface of the tape 18 of FIG. 2 is formed.

제6도에 점선으로 도시한 디멀티플렉서(demultiplexer)(78)는 전극(74)에 공급된 멀티플렉싱된 신호를 디멀티플레싱하여 그 신호를 각종 박막 저항기(70)로 분배하기 위하여 기재(28)상에 형성된다. 디멀티플렉서(78)를 이용하면 박막 저항기(70)보다 훨씬 적은 수의 전극(74)을 사용해도 된다. 디멀티플렉서(78)는 전극(74)으로 공급된 부호화된 신호를 해독하기 위한 임의의 디코더(decoder)일 수도 있다.A demultiplexer 78, shown in phantom in FIG. 6, on the substrate 28 for demultiplexing the multiplexed signal supplied to the electrode 74 and distributing the signal to various thin film resistors 70. FIG. Is formed. Using the demultiplexer 78 may use a much smaller number of electrodes 74 than the thin film resistor 70. Demultiplexer 78 may be any decoder for decoding the encoded signal supplied to electrode 74.

또한, 기재(28)의 표면상에는 통상적인 사진석판술을 사용해서 장벽층(30)이 형성되어 있는 바, 이 장벽층(30)은 내부에 기화실(72) 및 잉크채널(80)이 형성되어 있는 포토레지스트층 또는 다른 중합체층일 수도 있다.In addition, a barrier layer 30 is formed on the surface of the substrate 28 using conventional photolithography. The barrier layer 30 is formed with a vaporization chamber 72 and an ink channel 80 therein. It may be a photoresist layer or another polymer layer.

장벽층(30)의 일부(42)는 제4도와 관련하여 전술한 바와 같이 도전성 트레이스(36)를 하측의 기재(28)로부터 절연시킨다.A portion 42 of the barrier layer 30 insulates the conductive trace 36 from the underlying substrate 28 as described above in connection with FIG.

장벽층(30)의 상면을 제3도에 도시된 테이프(18)의 배면에 접척제로 부착시키기 위해서, 포토레지스트로 이루어진 비경화층과 같은 얇은 접착제층(84)을 장벽층(30)의 상면에 도포한다. 다른 방법으로 장벽층(30)의 상면를 접착제로 만들 수 있다면 별개의 접착제층을 사용하지 않을 수도 있다. 그후에는 제조된 기재 구조체를 저항기(70)가 테이프(18)내의 오리피스와 정렬하도록 테이프(18)의 배면에 관하여 위치시킨다. 또한, 이러한 정렬단계에서는 전극(74)이 도전성 트레이스(36)의 단부와 정렬된다. 그후에 트레이스(36)를 전극(74)과 결합시킨다. 이러한 정렬 및 결합단계는 제12도와 관련해서 후술할 것이다. 그후에는 정렬 및 결합된 기재/테이프 구조체를 가열하는 한편 접착제층(84)에 압력을 가하여 그것을 경화시킴으로써 기재 구조체를 테이프(18)의 배면에 확고히 부착시킨다.In order to attach the top surface of the barrier layer 30 to the back surface of the tape 18 shown in FIG. 3 with a gripping agent, a thin adhesive layer 84 such as an uncured layer of photoresist is applied to the top surface of the barrier layer 30. Apply. Alternatively, if the top surface of the barrier layer 30 can be made of adhesive, a separate adhesive layer may not be used. The fabricated substrate structure is then positioned relative to the back side of the tape 18 so that the resistor 70 aligns with the orifice in the tape 18. In this alignment step, the electrode 74 is also aligned with the end of the conductive trace 36. The trace 36 is then coupled with the electrode 74. This alignment and combining step will be described later with reference to FIG. The substrate structure is then firmly attached to the back side of the tape 18 by heating the aligned and bonded substrate / tape structure while applying pressure to the adhesive layer 84 to cure it.

제7도에는 제6도의 기재 구조체를 얇은 접착제층(84)을 통해 테이프(18)의 배면에 고착하고 난 이후의 단일 기화실(72), 박막 저항기(70) 및 오리피스(17)에 대한 확대도가 도시되어 있다. 기재(28)의 측면 가장자리는 참조부호(86)로서 표시된다. 작동시에는 잉크가 제1도의 잉크저장용기(12)로부터 흘러나와서 기재(28)의 측면 가장자리(86) 둘레를 흐르다가 화살표(88)로 도시한 바와 같이 잉크채널(80) 및 관련 기화실(72)내로 흘러들어간다. 박막 저항기(70)의 활성시에는 인접해 있는 얇은 잉크층이 과열되어 폭발적으로 기화됨으로써, 그 결과 잉크비말이 오리피스(17)를 통해 분사된다. 그후 기화실(72)은 모세관 현상에 의해서 재충전된다.FIG. 7 shows an enlargement of the single vaporization chamber 72, thin film resistor 70 and orifice 17 after the substrate structure of FIG. 6 is adhered to the backside of the tape 18 via a thin adhesive layer 84. The figure is shown. The side edge of the substrate 28 is indicated by reference numeral 86. In operation, ink flows out of the ink reservoir 12 of FIG. 1 and flows around the side edge 86 of the substrate 28 and then the ink channel 80 and associated vaporization chamber (as shown by arrow 88). 72) flows into me. When the thin film resistor 70 is active, the adjacent thin ink layer is overheated and exploded to vaporize, so that ink droplets are ejected through the orifice 17. The vaporization chamber 72 is then recharged by capillary action.

바람직한 실시예에 따르면, 장벽층(30)의 두께는 약 1밀(mil)이고 기재(28)의 두께는 약 20밀이며, 테이프(18)의 두께는 약 2밀이다.According to a preferred embodiment, the barrier layer 30 is about 1 mil thick, the substrate 28 is about 20 mils thick, and the tape 18 is about 2 mils thick.

제8도는 본 발명의 일 실시예에 따른 TAB 헤드 조립체(14)의 하나의 잉크분사실을 도시하는 제1도의 C-C선 측단면도이다. 제8도의 단면도는 장벽층(30)(제6도에 도시한 것과 유사할 수도 있음)에 적층된 레이저 제거된 중합체 노즐부재(90)를 도시한다. 기재(28)상의 박막 저항기(70)가 활성화되면, 기화실(72)내의 잉크중 일부가 기화되어 잉크비말(91)이 오리피스(17)를 통하여 방출된다.FIG. 8 is a cross-sectional side view taken along line C-C of FIG. 1 showing one ink spray chamber of the TAB head assembly 14 according to one embodiment of the present invention. 8 shows a laser removed polymer nozzle member 90 laminated to barrier layer 30 (which may be similar to that shown in FIG. 6). When the thin film resistor 70 on the substrate 28 is activated, some of the ink in the vaporization chamber 72 is vaporized and the ink droplet 91 is discharged through the orifice 17.

제9도는 레이저 제거된 중합체성 노즐부재(92)를 이용하는 잉크 분사실의 다른 실시예를 도시하는 측면 단면도이다. 상술한 실시예에 있어서, 기화실(72)은 노즐부재(92), 기재(28) 및 장벽층(30)으로 규정된다. 그러나, 가열 저항기(94)는 상술한 실시예와는 달리 기재(28)의 상면이 아니라 노즐부재(92)의 하면에 부착된다. 이에 따르면, 프린트헤드의 구성이 보다 단순해진다.9 is a side cross-sectional view showing another embodiment of the ink jetting chamber using the laser-free polymeric nozzle member 92. As shown in FIG. In the above-described embodiment, the vaporization chamber 72 is defined by the nozzle member 92, the substrate 28, and the barrier layer 30. However, unlike the embodiment described above, the heating resistor 94 is attached to the lower surface of the nozzle member 92, not the upper surface of the substrate 28. According to this, the configuration of the printhead becomes simpler.

노즐부재(92)의 저면상에 형성된 도전성 트레이스(예를 들면, 제3도에 도시함)는 저항기(94)에 전기신호를 제공한다.Conductive traces (eg, shown in FIG. 3) provided on the bottom surface of the nozzle member 92 provide an electrical signal to the resistor 94.

본원에 기술하는 각종 기화실은 노즐부재를 형성할 때 사용했던 방식과 유사한 방식을 이용해서 레이저 제거에 의해 형성될 수 있다. 특히, 선택된 구성예의 기화실은, 중합체 테이프와 같은 중합체 층상에 사진석판 마스크를 배치한 다음, 중합체층중 사진석판 마스크로 보호받지 않는 영역을 레이저 광으로 레이저 제거함으로써 형성할 수도 있다. 실시시에, 기화실을 구비하는 중합체층이 노즐부재에 결합될 수도 있고 그것에 인접하도록 형성될 수도 있거나 또는 노즐부재만의 단일 부분이 될 수도 있다.The various vaporization chambers described herein can be formed by laser ablation using a method similar to that used when forming the nozzle member. In particular, the vaporization chamber of the selected configuration may be formed by placing a photolithographic mask on a polymer layer, such as a polymer tape, and then laser removing a region of the polymer layer that is not protected by the photolithographic mask with laser light. In practice, the polymer layer having the vaporization chamber may be coupled to and adjacent to the nozzle member or may be a single part of the nozzle member alone.

제10도는 오리피스, 잉크채널 및 동일한 중합체층내에 레이저 가공된 기화실(98)을 갖는 노즐부재(96)의 측단면도이다. 기화실을 제10도에 도시한 바와 같이 노즐부재만의 단일 부분으로서 레이저 제거에 의해 형성하는 작업은, 입사 레이저빔의 광에너지 밀도가 제거대상 영역을 가로질러 일정한 경우에는 거의 평평한 저면을 갖는 오목한 챔버를 형성할 수 있는 레이저 제거 특성에 의해서 상당한 도움을 받는다. 그러한 챔버의 깊이는 레이저 발사 횟수 및 각 발사시의 에너지 밀도에 따라 결정된다.10 is a cross sectional side view of a nozzle member 96 having an orifice, an ink channel and a vaporization chamber 98 laser processed within the same polymer layer. The operation of forming the vaporization chamber by laser removal as a single part of the nozzle member only, as shown in FIG. 10, is a concave having a substantially flat bottom surface when the light energy density of the incident laser beam is constant across the area to be removed. Significant help is provided by the laser ablation characteristics that can form the chamber. The depth of such chambers is determined by the number of laser firings and the energy density at each firing.

제10도의 저항기(70)와 같은 저항기를 노즐부재(96) 자체의 위에 형성하는 경우에는 기재(28)를 아예 제거해 버릴 수도 있다.In the case where a resistor such as the resistor 70 of FIG. 10 is formed on the nozzle member 96 itself, the substrate 28 may be removed at all.

제11도는 기재부착 이전 상태에 있는 제10도의 노즐부재(96)의 배면을 도시한 것이다. 기화실(98), 잉크채널(99) 및 잉크 매니폴드(100)는 노즐부재(96)의 두께중 일부를 통하여 형성되지만, 제2도에 도시한 오리피스(17)와 같은 오리피스 따라 노즐부재(96)의 전체 두께를 통하여 형성된다. 잉크저장용기로부터 배출된 잉크는 노즐부재(96)의 배면상에 장착되어 있는 기재(도시하지 않음)의 측면 둘레로 흐르다가, 잉크 매니폴드(100)를 통하여 잉크채널(99) 및 기화실(98)내로 유입된다. 또한 상술한 결합에 사용하기 위한 윈도우(22, 24)도 도시되어 있다.FIG. 11 shows the back of the nozzle member 96 in FIG. 10 in a state prior to attachment of the substrate. The vaporization chamber 98, the ink channel 99, and the ink manifold 100 are formed through some of the thicknesses of the nozzle member 96, but the nozzle member (or the orifice 17) shown in FIG. 96) is formed through the entire thickness. The ink discharged from the ink storage container flows around the side surface of a substrate (not shown) mounted on the back surface of the nozzle member 96, and passes through the ink channel 99 and the vaporization chamber through the ink manifold 100. 98). Also shown are windows 22 and 24 for use in the aforementioned combinations.

또한, 단일 노즐부재(96)내에 오리피스 및 잉크경로 패턴을 형성하기 위해서 다수의 석판인쇄 마스크를 사용할 수도 있다.Also, a plurality of lithographic masks may be used to form the orifice and ink path patterns in the single nozzle member 96.

제12도는 제3도의 TAB 헤드 조립체(14)나 제11도의 노즐부재(96)를 이용하여 형성된 TAB 헤드 조립체를 제조하기 위한 일 방법을 도시한다.FIG. 12 illustrates one method for manufacturing a TAB head assembly formed using the TAB head assembly 14 of FIG. 3 or the nozzle member 96 of FIG.

개시재료는 캡톤(KaptonTM) 또는 우필렉스(UpilexTM)형 중합체 테이프(104)이다. 그러나, 이 테이프(104)는 후술하는 공정에 사용하기에 적합하다면 중합체막일 수도 있다. 그러한 막은 테플론, 폴리이미드, 폴이메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴이에스테르, 폴리아미드, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 또는 그의 혼합물일 수도 있다.The starting material is Kapton or Upilex polymer tape 104. However, the tape 104 may be a polymer film as long as it is suitable for use in the process described later. Such membranes may be Teflon, polyimide, polymethylmethacrylate, polycarbonate, polyester, polyamide, polyethylene-terephthalate or mixtures thereof.

이 테이프(104)는 릴(105)상의 긴 스트립으로 제공되는 것이 전형적이다. 테이프(104)의 측면을 따라 배치된 스프로켓 구멍(106)은 테이프(104)를 정확하고 확실하게 이송하기 위해서 이용된다. 이의 변형예로서, 스프로켓 구멍(106)의 생략되고 그 대신 다른 유형의 고정부재를 이용하여 테이프를 이송할 수도 있다.This tape 104 is typically provided in a long strip on the reel 105. The sprocket hole 106 disposed along the side of the tape 104 is used to convey the tape 104 accurately and reliably. As a variant thereof, the sprocket hole 106 may be omitted and instead the tape may be conveyed using other types of fastening members.

바람직한 실시예에 있어서, 테이프(104)는 통상적인 금속용착/사진석판 공정을 이용해서 형성된 제3도에 도시한 바와 같은 도전성 구리 트레이스(36)를 이미 구비하고 있다. 도전성 트레이스의 패턴 종류는 테이프(104)상에 장착할 예정인 실리콘 다이상에 형성된 전극으로 전기 신호를 제공하는 방식에 따라 달라진다.In a preferred embodiment, the tape 104 already has a conductive copper trace 36 as shown in FIG. 3 formed using a conventional metal deposition / photographic slab process. The pattern type of the conductive trace depends on the manner in which the electrical signal is provided to the electrode formed on the silicon die to be mounted on the tape 104.

바람직한 방법에 있어서, 테이프(104)는 레이저 가공실로 이송된 다음, F2, ArF, KrCl, KrF 또는 XeCl 유형의 엑시머 레이저(Excimer laser)에 의해 발생되는 것과 같은 레이저 광선을 이용해서 하나 이상의 마스크(108)로 규정된 패턴으로 레이저 제거된다. 마스크를 통과한 레이저 광선은 화살표(114)로 표시된다.In a preferred method, the tape 104 is transferred to a laser processing chamber and then used one or more masks (using laser beams such as those generated by an excimer laser of type F 2 , ArF, KrCl, KrF or XeCl). Laser is removed in the pattern defined in 108). The laser beam passing through the mask is indicated by arrow 114.

바람직한 실시예에 있어서, 그러한 마스크(108)들은 길다란 테이프(104)의 영역에 대한 모든 제거특성을 규정하는 바, 예를 들어 오리피스 패턴 마스크(108)의 경우에는 다수의 오리피스를 둘러싸고, 기화실 패턴 마스크(108)의 경우에는 다수의 기화실을 둘러싼다. 다른 실시예로서, 오리피스 패턴, 기화실 패턴 또는 기타의 패턴과 같은 패턴들을 레이저 빔보다 상당히 큰 공통마스크의 기재상에 나란히 배치할 수도 있다. 그 후에는 그러한 패턴들을 빔내로 순차적으로 이동시킬 수도 있다. 그러한 마스크내에 사용되는 마스킹 재료는, 레이저 파장에서 반사가 많이 일어나는 재료가 바람직한 바, 예를 들면 다층구조이 절연체 또는 알루미늄 등과 같은 금속으로 구성될 수도 있다.In a preferred embodiment, such masks 108 define all removal properties for the region of elongated tape 104, e.g. in the case of orifice pattern mask 108, surround a plurality of orifices, and the vaporization chamber pattern. The mask 108 surrounds a plurality of vaporization chambers. As another embodiment, patterns such as orifice patterns, vaporization chamber patterns, or other patterns may be placed side by side on a substrate of a common mask that is significantly larger than the laser beam. Thereafter, such patterns may be moved sequentially into the beam. The masking material used in such a mask is preferably a material that is highly reflective at the laser wavelength. For example, the multilayer structure may be made of metal such as an insulator or aluminum.

하나 이상의 마스크(108)로 규정된 오리피스 패턴은 제2도에 개괄적으로 도시한 것일 수도 있다. 제8도 내지 제10도에 도시한 바와 같은 단차형 오리피스 경사부를 형성하기 위해서는 다수의 마스크(108)를 사용할 수도 있다.An orifice pattern defined by one or more masks 108 may be shown schematically in FIG. 2. Multiple masks 108 may be used to form the stepped orifice inclined portions as shown in FIGS. 8 to 10.

일 실시예에 있어서는, 별개의 마스크(108)를 이용해서 제2도 및 제3도에 도시한 윈도우(22, 24)의 패턴을 규정할 수도 있으나, 바람직한 실시예는 테이프(104)에 제12도에 도시한 레이저 제거를 실행하기 앞서 통상적인 사진석판술을 이용하여 윈도우(22, 24)를 형성하는 것이다.In one embodiment, a separate mask 108 may be used to define the pattern of the windows 22, 24 shown in FIGS. 2 and 3, although a preferred embodiment may include the 12th tape 12. Prior to performing the laser ablation shown in the figure, the windows 22 and 24 are formed using conventional photolithography.

제10도 및 제11도의 실시예로서, 노즐부재가 기화실을 구비하도록 된 경우에는, 오리피스를 형성하는데 하나 이상의 마스크(108)가 이용되고, 기화실, 잉크채널 및 테이프(104)의 두께의 일부를 통해서 형성된 매니폴드를 규정하는데 다른 마스크(108)와 레이저 에너지 레벨(및/또는 레이저 발사의 수)이 이용될 수 있을 것이다.10 and 11, when the nozzle member is adapted to have a vaporization chamber, one or more masks 108 are used to form the orifice, and the thickness of the vaporization chamber, ink channel and tape 104 is reduced. Other masks 108 and laser energy levels (and / or number of laser shots) may be used to define the manifold formed through some.

이 공정을 수행하기 위한 레이저 시스템은 빔전달 광학 장치와, 정렬식 광학장치, 고정밀도 및 고속의 마스크 셔틀 시스템, 및 테이프(104)를 취급하고 위치설정하기 위한 메카니즘을 갖는 처리실을 구비하는 것이 일반적이다. 바람직한 실시예에 있어서, 레이저 시스템은 마스크(108)와 테이프(104)사이에 개재된 블록렌즈(115)가 테이프(104)상으로 마스크(108)상에 규정된 패턴 이미지의 엑시머 레이저광을 투사하도록 된 투사식 마스크 구성을 이용한다.Laser systems for performing this process generally include a processing chamber having a beam delivery optics, an ordered optics, a high precision and high speed mask shuttle system, and a mechanism for handling and positioning the tape 104. to be. In a preferred embodiment, the laser system projects the excimer laser light of a pattern image defined on the mask 108 by a block lens 115 interposed between the mask 108 and the tape 104 on the tape 104. Use a projection mask configuration that is intended.

렌즈(115)로부터 방출된 마스크된 레이저 광선은 화살표(116)로 표시된다.The masked laser beam emitted from lens 115 is indicated by arrow 116.

그러한 투사식 마스크 구성예는 그 마스크를 노즐부재로부터 구조적으로 이격 배치할 수 있기 때문에 고정밀도의 오리피스 치수에 유익하다. 그을음은 레이저 제거공정중 불가피하게 형성되어 방출된 다음, 제거 대상의 노즐부재로부터 약 1cm의 거리를 이동한다. 마스크가 노즐부재와 접촉하고 있거나 그것에 근접하여 있다면, 마스크상에 그을음이 축적되어 제거특성에 왜곡을 야기시켜서 그들의 치수정확도를 저하시킬 것이다. 바람직한 실시예에 있어서는 노즐 부재로부터 1cm 보다 멀리 떨어진 지점에 볼록렌즈가 배치되므로, 볼록렌즈 및 마스크상의 그을음 축적이 방지된다.Such a projection mask configuration is advantageous for high precision orifice dimensions because the mask can be structurally spaced from the nozzle member. The soot is inevitably formed and released during the laser removal process, and then travels about 1 cm from the nozzle member to be removed. If the mask is in contact with or in close proximity to the nozzle member, soot will accumulate on the mask, causing distortion in the removal characteristics and lowering their dimensional accuracy. In the preferred embodiment, since the convex lens is disposed at a point farther than 1 cm from the nozzle member, soot accumulation on the convex lens and the mask is prevented.

제거는 테이퍼진 벽의 특성, 즉 오리피스의 직경이 레이저 입사 표면에서는 크고 출구표면에서는 작은 테이퍼 특성을 형성하게 하는 것은 널리 알려져 있다. 테이퍼 각도는 ㎠ 당 약 2 Joule 미만의 에너지 밀도의 경우 노즐부재에 입사하는 광에너지 밀도의 변화에 따라 크게 달라진다. 에너지 밀도를 제어하지 않는다면, 제작된 오리피스의 테이프 각도는 크게 달라질 것이며, 따라서 출구 오리피스의 직경도 대폭 변화된다. 그러한 변화가 일어나면 분사된 잉크비말 체적 및 속도의 유해한 변화가 발생되어서 인쇄의 질을 저하시킬 수도 있을 것이다. 바람직한 실시예에 있어서는, 제거 레이저 빔의 광에너지를 정밀하게 감시 및 제어하여 일관된 테이퍼 각도로 형성함으로써 더욱 연장할 수 있는 출구 직경을 제작한다. 일관된 테이퍼 특성은, 일정한 오리피스 출구의 직경으로 인한 인쇄 품질의 잇점외에, 분출속도의 증가로 잉크의 분사가 더욱 증가된다는 오리피스의 동작에 대한 잇점 및 기타의 잇점을 갖는다. 테이퍼 각도는 오리피스의 축선에 대해서 약 5 도 내지 약 15도일 수도 있다. 본원에 기술된 바람직한 실시예에 따른 공정은 노즐부재에 대하여 레이저 빔을 흔들지 않고도 신속하고 정밀한 제작을 가능하게 한다. 이것은 레이저 빔이 노즐부재의 출구표면이 아닌 입구표면에 입사한다 하여도 정확한 출구직경을 제공한다.It is well known that removal results in tapered wall properties, i.e., the diameter of the orifice is large at the laser incident surface and small at the exit surface. The taper angle is highly dependent on the change in light energy density incident on the nozzle member for an energy density of less than about 2 Joules per cm 2. If the energy density is not controlled, the tape angle of the fabricated orifice will vary greatly, and therefore the diameter of the outlet orifice will vary greatly. Such a change may cause harmful changes in the ejected ink droplet volume and speed, which may reduce the quality of printing. In a preferred embodiment, the exit energy is further extended by precisely monitoring and controlling the light energy of the removal laser beam to form a consistent taper angle. Consistent taper properties have the advantage and other advantages over the operation of the orifice that, in addition to the benefit of print quality due to the constant orifice outlet diameter, the ejection of the ink is further increased with increasing ejection speed. The taper angle may be about 5 degrees to about 15 degrees with respect to the axis of the orifice. The process according to the preferred embodiment described herein enables fast and precise fabrication without shaking the laser beam with respect to the nozzle member. This provides an accurate outlet diameter even if the laser beam enters the inlet surface rather than the outlet surface of the nozzle member.

레이저 제거 단계후에는 중합체 테이프(104)가 전진하고 그 공정은 반복된다. 이것은 스탭-앤드-리피트 가공법(a step-and-repeat process)이라 불린다. 테이프(104)상에 단일 패턴을 형성하는데 필요한 총 처리시간은 단지 몇초에 불과할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 단일 마스크 패턴이 확장된 제거 특성 그룹을 둘러싸므로, 노즐부재당 처리시간이 단축된다.After the laser removal step, the polymer tape 104 is advanced and the process is repeated. This is called a step-and-repeat process. The total processing time required to form a single pattern on the tape 104 may be only a few seconds. As described above, since the single mask pattern surrounds the extended removal characteristic group, the processing time per nozzle member is shortened.

레이저 제거 공정은 정밀한 오리피스, 기화실 및 잉크 채널을 형성하기 위한 다른 형태의 레이저 드릴링에 비하여 명백한 잇점을 갖는다. 레이저 제거에 있어서는 강력한 자외선광의 짧은 펄스들이 얇은 재료표면층내에 약 1㎛이하로 흡수된다. 바람직한 펄스 에너지는 ㎠당 약 100millijoule 보다 크며 펄스 지속시간은 1microsecond 보다 짧다. 이 조건에서는 강렬한 자외선광이 재료의 화학결합들을 광분리시킨다. 더욱이, 흡수된 자외선 에너지는 그러한 작은 체적의 재료내에 집중되어 그 조각들을 급속히 가열함으로써 그들을 재료표면으로부터 방출시킨다. 이러한 공정은 아주 신속히 일어나므로, 주변재료로 열을 전파할 시간이 주어지지 않는다. 그 결과, 주변 영역이 용융되지 않으므로 손상되지 않으며, 제거특성 주변부의 입사광 빔 형상을 약 1㎛의 크기로 정밀하게 복제할 수 있다. 또한, 레이저 제거는 광에너지 밀도가 제거 영역을 가로질러 일정한 경우에는, 층내로 오목하게 파인 평면을 형성하는 대체로 평평한 저면을 갖는 챔버를 형성할 수 있다. 그러한 챔버의 깊이는 레이저 발사횟수 및 각 경우의 출력밀도에 의해 결정된다.The laser ablation process has obvious advantages over other forms of laser drilling for forming precision orifices, vaporization chambers and ink channels. In laser ablation, short pulses of intense ultraviolet light are absorbed in the thin material surface layer below about 1 [mu] m. Preferred pulse energy is greater than about 100 millijoules per cm 2 and pulse duration is shorter than 1 microsecond. In this condition, intense ultraviolet light splits the chemical bonds of the material. Moreover, the absorbed ultraviolet energy is concentrated in such a small volume of material and rapidly heats the pieces to release them from the material surface. This process occurs so quickly that there is no time to propagate heat to the surrounding material. As a result, the peripheral area is not melted and thus not damaged, and the incident light beam shape of the periphery of the removal characteristic can be accurately replicated to a size of about 1 μm. In addition, laser ablation may form a chamber having a generally flat bottom surface that forms a concavely dug plane into the layer when the light energy density is constant across the ablation region. The depth of such a chamber is determined by the number of laser shots and the power density in each case.

또한, 레이저 제거법은 잉크제트 프린트헤드용 노즐부재를 형성하기 위한 통상적인 석판인쇄식 전기주형법에 비해 다수의 잇점을 갖는다. 예를 들어, 레이저 제거법은 일반적으로 통상적인 석판인쇄식 전기주형법보다 저렴하고 단순하다. 또한, 레이저 제거법을 이용하면 중합체 노즐부재를 훨씬 큰 크기로(즉, 보다 큰 표면적으로) 제작할 수 있으며, 통상적인 전기주형법으로는 실행할 수 없었던 노즐구조로 제작하는 것도 가능하다. 특히, 노출강도를 제어하고, 레이저 빔을 재배향시켜서 다수의 노출부분을 형성함으로써 독특한 노즐형상을 형성할 수 있다. 각종 노즐형상의 예는 본 출원인에게 양도된 "폴리머 재료를 통해 연장되는 적어도 하나의 단차 개구부를 광제거하는 방법 및 단차 개구부를 구비한 노즐판(A Process of Photo-Ablating at Least One Stepped Opening Extending Throught A Polymer Material, and al Nozzle Plate Having Stepped Openings)"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 07/658, 726 호에 개시되어 있다. 상기 특허 출원은 본원에 참고로 인용된다. 또한, 전기주형법만큼 엄격하게 공정제어를 하지 않아도 정밀한 노즐구조를 형성할 수 있다.In addition, the laser removal method has a number of advantages over the conventional lithographic electroforming method for forming nozzle members for ink jet printheads. For example, laser ablation is generally cheaper and simpler than conventional lithographic electroforming. In addition, the laser ablation method can produce a polymer nozzle member with a much larger size (that is, a larger surface area), and it is also possible to produce a nozzle structure that could not be performed by a conventional electroforming method. In particular, a unique nozzle shape can be formed by controlling the exposure intensity and reorienting the laser beam to form multiple exposed portions. Examples of various nozzle shapes include a process for photo-ablating at least one stepped opening extending throught and a method for photoremoving at least one step opening extending through a polymer material. A Polymer Material, and al Nozzle Plate Having Stepped Openings) are disclosed in US patent application Ser. No. 07 / 658,726. This patent application is incorporated herein by reference. In addition, a precise nozzle structure can be formed without performing process control as strictly as the electroforming method.

중합체 재료를 레이저 제거함으로써 노즐부재를 형성하는 다른 잇점은 오리피스 또는 노즐의 길이(L) 대 직경(D)의 비율을 종래보다 크게 제조하기 쉽다는데 있다. 바람직한 실시예에 있어서는 L/D 비가 1을 초과한다. 노즐 직경에 비하여 연장된 길이의 잇점은 기화실내에 오리피스와 저항기를 위치설정하는 작업이 비교적 쉬워진다는 데 있다.Another advantage of forming the nozzle member by laser removing the polymer material is that it is easier to manufacture a ratio of the length L to the diameter D of the orifice or nozzle than before. In a preferred embodiment, the L / D ratio is greater than one. The advantage of the extended length over the nozzle diameter is that the positioning of the orifices and resistors in the vaporization chamber is relatively easy.

사용할 때, 잉크제트 프린터용으로 레이저 제거된 중합체 노즐부재는 통상적인 전기주형된 오리피스 판재보다 우수한 특성을 갖는다. 예를 들어, 레이저 제거된 중합체 노즐부재는 수성 인쇄잉크(water-based printing inks)로 인한 부식에 대한 저항이 보다 크며, 일반적으로 소수성이다. 더욱이, 레이저 제거된 중합체 노즐부재는 비교적 낮은 탄성 계수를 가지므로, 노블부재와 하측기재, 즉 장벽층사이에 축적된 응력이 장벽층에 대한 노즐부재의 층분리 경향을 감소시킨다. 또한, 레이저 제거된 중합체 노즐부재는 중합체 기재에 쉽게 고정되거나 형성될 수 있다.In use, the laser nozzle-removed polymer nozzle member for ink jet printers has properties that are superior to conventional electroformed orifice plates. For example, laser removed polymer nozzle members have greater resistance to corrosion due to water-based printing inks and are generally hydrophobic. Moreover, the laser-removed polymer nozzle member has a relatively low modulus of elasticity, so that the stress accumulated between the noble member and the lower substrate, i.e., the barrier layer, reduces the tendency of layer separation of the nozzle member against the barrier layer. In addition, the laser removed polymer nozzle member can be easily fixed or formed on the polymer substrate.

바람직한 실시예에서는 엑시머레이저를 사용하였지만, 제거공정을 성취하기 위해서 거의 동일한 광파장 및 에너지 밀도를 갖는 다른 자외선 광원도 이용될 수 있다. 제거대상 테이프의 흡광율을 높이기 위해서는 그러한 자외선 광원의 파장이 150nm 내지 400nm인 것이 바람직하다. 또한, 주변의 재료를 대체로 가열하지 않은 채 용융재료를 급속히 방출하기 위해서는, 에너지 밀도가 ㎠당 약 100 millijoule 보다 커야 하며 펄스 길이는 약 1㎲보다 짧아야 한다.Although an excimer laser is used in the preferred embodiment, other ultraviolet light sources with almost the same light wavelength and energy density may be used to achieve the removal process. In order to increase the absorbance of the tape to be removed, the wavelength of such an ultraviolet light source is preferably 150 nm to 400 nm. In addition, in order to rapidly release the molten material without substantially heating the surrounding material, the energy density must be greater than about 100 millijoules per cm 2 and the pulse length must be shorter than about 1 μs.

당업자라면 테이프(104)상에 패턴을 형성하는데 기타의 여러 가지 공정이 이용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 그러한 공정의 예로는 화학적 에칭, 스탬핑 제거, 반응성 이온 에칭, 이온 빔 밀링제거, 및 광규정된 패턴상의 모울딩 또는 캐스팅을 들 수 있다.Those skilled in the art will appreciate that other various processes may be used to form the pattern on the tape 104. Examples of other such processes include chemical etching, stamping removal, reactive ion etching, ion beam milling, and molding or casting on photodefined patterns.

이 공정의 다음 단계는 테이프(104)의 레이저 제거부를 세척 스테이션(117)하측에 놓고 수행하는 세척단계이다. 세척 스테이션(117)에서는 표준 공업실무에 따라 레이저 제거로 인해 형성된 부스러기가 제거된다.The next step in this process is a cleaning step performed with the laser removal of tape 104 under the cleaning station 117. In the cleaning station 117, debris formed due to laser removal is removed in accordance with standard industrial practice.

그후, 이 테이프(104)는, 그 다음 스테이션으로서 신까와 코포레이션(Shinkawa Corporation)으로부터 구입가능한 모델 제 IL-20 호등의 내측 리드 접합장치와 같은 통상적인 자동식 TAB 접합장치에 포함된 광정렬 스테이션(118)으로 진행한다. 접합장치는 노즐상의 정렬(타켓) 패턴을 오리피스의 제작에 사용했던 것과 동일한 방식 및/또는 단계로 만들고, 기재상의 타켓패턴을 저항기의 제작이 사용했던 것과 동일한 방식 및/또는 단계를 만들 수 있도록 프로그램된다. 바람직한 실시예에 있어서는, 노즐부재를 통해서 기재상의 타겟 패턴을 관찰할 수 있도록 하기 위해서 노즐부재 재료가 반투명이다. 그런 다음에는 접합장치를 이용해서 실리콘 다이를 노즐부재에 대해 자동으로 위치설정하여 2개의 타겟패턴을 정렬시킨다. 그러한 정렬구조는 신까와 코포레이션의 TAB 접합장치에 존재한다. 트레이스와 오리피스는 정렬되어 있고 기재의 전극과 가열 저항기는 기재상에 정렬되어 있으므로, 노즐부재 타켓 패턴과 기재의 타겟 패턴의 자동 정렬되면, 오리피스와 저항기가 정확히 정렬될 뿐만 아니라 다이(120)상의 전극과 테이프(104)상에 형성된 도전성 트레이스의 단부도 정렬된다. 그러므로, 2개의 타겟패턴이 정렬되면, 테이프(104) 위와 실리콘 다이(120)위의 모든 패턴이 서로에 대해 정렬될 것이다.The tape 104 is then placed in a light alignment station 118 included in a conventional automatic TAB bonding device, such as an inner lead bonding device of Model IL-20, available from Shinkawa Corporation as the next station. Proceed to). The bonding device is programmed to make the alignment (target) pattern on the nozzle in the same manner and / or steps as used in the manufacture of the orifice, and to produce the target pattern on the substrate in the same manner and / or steps as the fabrication of the resistor. do. In a preferred embodiment, the nozzle member material is translucent so that the target pattern on the substrate can be observed through the nozzle member. The bonding device is then used to automatically position the silicon die relative to the nozzle member to align the two target patterns. Such an alignment exists in the TAB junction of Shinka and Corporation. Since the traces and orifices are aligned and the substrate's electrodes and heating resistors are aligned on the substrate, the automatic alignment of the nozzle member target pattern and the target pattern of the substrate ensures that the orifices and resistors are not only correctly aligned, but also the electrodes on the die 120. And the ends of the conductive traces formed on the tape 104 are also aligned. Therefore, if the two target patterns are aligned, all the patterns on the tape 104 and on the silicon die 120 will be aligned with respect to each other.

따라서, 실리콘 다이(120)와 테이프(104)의 정렬은 상업적으로 구입가능한 장치만을 이용해서도 자동 수행이 가능하다. 도전성 트레이스와 노즐부재를 일체화시키면 그러한 정렬구조가 이루어진다. 그러한 일체화는 프린트헤드의 조립비용의 감소 뿐만 아니라 프린트헤드의 재료비용의 절감에도 도움이 된다.Thus, alignment of the silicon die 120 and the tape 104 can be performed automatically using only commercially available devices. Integrating the conductive trace and the nozzle member achieves such an alignment structure. Such integration not only reduces the assembly cost of the printhead but also helps to reduce the material cost of the printhead.

다음에, 자동 TAB 접합장치를 동시접합방식(gang bonding method)으로 사용하여, 도전성 트레이스의 단부를 관련 기재 전극 위에 두고 테이프(104)내에 형성된 윈도우를 통해 하향 가압하다. 그런 다음에는 열압축 결합등을 이용해서 접합장치로 열을 가하여 트레이스의 단부를 관련 전극에 용접한다. 완성된 구조체의 일 실시예에 대한 측면도는 제4도에 도시되어 있다. 사용될 수 있는 다른 유형의 결합으로서는 초음파 접합, 도전성 에폭시, 솔더페이스트 또는 기타의 널리 공지되어 있는 수단등이 있다.Next, using an automatic TAB bonding apparatus in a gang bonding method, the end of the conductive trace is placed on the associated substrate electrode and pressed downward through a window formed in the tape 104. The end of the trace is then welded to the associated electrode by applying heat to the bonding apparatus using a thermal compression bond or the like. A side view of one embodiment of the completed structure is shown in FIG. Other types of bonds that may be used include ultrasonic bonding, conductive epoxy, solder paste or other well known means.

다음에, 테이프(104)가 가열 및 가압 스테이션(122)으로 진행된다. 제6도 및 제7도와 관련하여 전술한 바와 같이, 실리콘 기재상에 형성되어 있는 장벽층(30)의 상면에는 접착제층(84)이 존재한다. 상술한 결합단계후에는 실리콘 다이(120)를 테이프(104)상에서 하향 가압하고 열을 가하여 접착제층(84)을 경화시킴으로써 다이(120)와 테이프(104)를 물리적으로 결합시킨다.The tape 104 then proceeds to a heating and pressing station 122. As described above with reference to FIGS. 6 and 7, an adhesive layer 84 is present on the top surface of the barrier layer 30 formed on the silicon substrate. After the bonding step described above, the die 120 and the tape 104 are physically bonded by pressing the silicon die 120 downward on the tape 104 and applying heat to cure the adhesive layer 84.

그런 다음에는 테이프(104)가 전진하여, 경우에 따라서는 권취 릴(124)상에 권취된다. 그후에는 테이프(104)를 후절단하여 개개의 TAB 헤드 조립체를 서로 분리시킬 수도 있다.Then, the tape 104 advances and, in some cases, is wound on the winding reel 124. The tape 104 may then be cut back to separate the individual TAB head assemblies from one another.

그런 다음에는 TAB 헤드 조립체를 프린트 카트리지(10)상에 배치하고, 상술한 제5도의 접착제 시일(50)을 형성하여 노즐부재를 프린트 카트리지에 확고히 고착함으로써, 노즐부재와 잉크저장용기 사이의 기재 둘레로 잉크 흐름방지 시일을 형성하고, 기재로부터 연장된 트레이스를 둘러쌈으로써 트레이스로의 잉크유입을 차단한다.Then, the TAB head assembly is placed on the print cartridge 10, and the adhesive seal 50 of FIG. 5 described above is formed to firmly adhere the nozzle member to the print cartridge, thereby circumferentially surrounding the substrate between the nozzle member and the ink reservoir. To prevent ink flow into the trace by forming an ink flow prevention seal and enclosing the trace extending from the substrate.

그런 다음에는 통상적인 용융 관통식 결합방법을 이용하여 가요성 TAB 헤드조립체의 주변지점을 플라스틱 프린트 카트리지(10)에 고정함으로써, 제1도에 도시된 바와 같이 중합체 테이프(18)가 프린트 카트리지(10)의 표면과 거의 비슷한 높이로 유지되도록 한다.Then, using a conventional melt-through bonding method, the periphery of the flexible TAB head assembly is fixed to the plastic print cartridge 10 so that the polymer tape 18 is printed cartridge 10 as shown in FIG. ) Should be held at approximately the same height as the surface.

상술한 내용은 본 발명의 원리, 바람직한 실시예 및 작동방식에 대한 설명이다. 그러나 본 발명은 상술한 특정 실시예에만 한정되지는 않는다. 예를 들어, 상술한 발명은 감열식을 채용한 잉크제트 프린터 뿐만 아니라 다른 방식을 채용한 잉크제트 프린터에도 사용될 수 있다. 따라서, 상술한 실시예들은 한정적인 의미가 아닌 예시적인 의미로만 간주하여야 할 것으로서, 당업자라면 이하의 청구범위로 한정되는 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 채 상술한 실시예에 대한 변경예를 만들 수 있을 것이다.The foregoing is a description of the principles, preferred embodiments and modes of operation of the present invention. However, the invention is not limited to only the specific embodiments described above. For example, the above-described invention can be used not only for an ink jet printer employing a thermal type but also for an ink jet printer employing another method. Accordingly, the above-described embodiments should be regarded only as illustrative and not restrictive, and those skilled in the art can make modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention as defined by the following claims. Could be.

Claims (20)

잉크프린터에 사용하기 위한 장치에 있어서, 절연재료로 형성되고 인쇄기록매체와 직면하는 상면을 갖는 노즐부재를 포함하며, 상기 노즐부재는 그 내부에 형성된 다수의 잉크 오리피스와, 도선을 더 포함하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.An apparatus for use in an ink printer, comprising: a nozzle member formed of an insulating material and having a top surface facing a print recording medium, the nozzle member further comprising a plurality of ink orifices formed therein, and a conductive line; Device for use with printers. 제1항에 있어서, 상기 도선은 상기 노즐부재의 저면상에 형성된 도전성 트레이스인 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the lead is a conductive trace formed on the bottom of the nozzle member. 제2항에 있어서, 상기 도전성 트레이스는 사진석판술을 사용하여 상기 노즐부재의 상기 저면상에 형성되는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.3. An apparatus according to claim 2, wherein said conductive trace is formed on said bottom surface of said nozzle member using photolithography. 제1항에 있어서, 상기 노즐부재는 가요성 중합체 재료로 형성되는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.The apparatus of claim 1, wherein the nozzle member is formed of a flexible polymer material. 제1항에 있어서, 상기 노즐부재의 저면에 인접하여 위치된 장벽층을 더 포함하되, 상기 장벽층은 다수의 기화실을 구비하고, 상기 기화실은 상기 잉크 오리피스와 유체 연통되는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.10. The method of claim 1, further comprising a barrier layer positioned adjacent a bottom of the nozzle member, the barrier layer having a plurality of vaporization chambers, the vaporization chambers being in fluid communication with the ink orifice. Device for. 제5항에 있어서, 상기 장벽층은 전극은 지닌 기재상에 형성되어 전기 신호를 상기 기재상의 가열요소로 공급하며, 상기 각 가열요소는 상기 잉크 오리피스중 하나와 관련되며, 상기 도선은 상기 전극과 접촉하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.6. The method of claim 5, wherein the barrier layer is formed on a substrate having an electrode to supply an electrical signal to a heating element on the substrate, each heating element associated with one of the ink orifices, wherein the lead is connected to the electrode. Device for use in contact ink printers. 제5항에 있어서, 상기 장벽층은 레이저(laser)를 사용하여 그 내부에 형성된 상기 다수의 기화실을 구비하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.6. The apparatus of claim 5, wherein the barrier layer has the plurality of vaporization chambers formed therein using a laser. 제7항에 있어서, 상기 기재상의 가열요소에 전기 신호를 공급하기 위한 전극을 갖는 기재를 더 포함하며, 상기 각 가열요소는 상기 장벽층의 관련 기화실내에 위치되며, 상기 도선은 상기 전극과 접촉하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.8. The apparatus of claim 7, further comprising a substrate having an electrode for supplying an electrical signal to a heating element on the substrate, wherein each heating element is located in an associated vaporization chamber of the barrier layer and the leads are in contact with the electrode. Device for use in an ink printer. 제1항에 있어서, 상기 노즐부재에 부착된 기재를 더 포함하며, 상기 기재는 다수의 전극과 다수의 가열요소를 포함하며, 상기 도선은 상기 전극과 접촉하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a substrate attached to the nozzle member, the substrate comprising a plurality of electrodes and a plurality of heating elements, wherein the leads are in contact with the electrodes. 제1항에 있어서, 상기 노즐부재의 저면상에 위치된 다수의 가열요소를 더 포함하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a plurality of heating elements located on a bottom surface of the nozzle member. 제1항에 있어서, 상기 잉크 오리피스와 잉크저장용기 사이를 유체 연통시키기 위한 유체 연통수단을 더 포함하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.10. The apparatus of claim 1, further comprising fluid communication means for fluid communication between the ink orifice and the ink reservoir. 제11항에 있어서, 잉크저장용기와, 상기 잉크 오리피스와 각기 관련되어 있고, 상기 도선을 거쳐 이에 공급된 전기 신호를 가진 가열요소와, 상기 노즐부재, 상기 유체 연통수단, 상기 잉크저장용기 및 상기 가열요소를 수용하는 프린트 카트리지를 더 포함하는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.12. The apparatus of claim 11, further comprising: an ink reservoir, a heating element each associated with the ink orifice, the heating element having an electrical signal supplied thereto via the conductor, the nozzle member, the fluid communication means, the ink reservoir, and the An apparatus for use in an ink printer further comprising a print cartridge containing a heating element. 제1항에 있어서, 상기 잉크 오리피스는 레이저를 사용하여 상기 노즐부재에 형성되는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.An apparatus according to claim 1, wherein said ink orifice is formed in said nozzle member using a laser. 제1항에 있어서, 상기 노즐부재는 스탭-앤드-리피트 레이저 제거 가공법(step-and-repeatlaser ablation process)으로 중합체 테이프에 형성되는 잉크 프린터에 사용하기 위한 장치.The apparatus of claim 1, wherein the nozzle member is formed on a polymer tape in a step-and-repeatlaser ablation process. 프린터용 잉크제트 프린트헤드의 제조 방법에 있어서, 도선을 갖는 절연 가요성 테이프에 잉크 오리피스를 형성하는 단계와, 상기 오리피스의 각각에 근접하게 가열요소를 제공하여 상기 프린트헤드를 형성하는 단계를 포함하며; 상기 오리피스가 그 내부에 형성된 상기 가요성 테이프는 상기 프린트헤드용의 노즐부재인 프린터용 잉크제트 프린트헤드 제조 방법.A method of manufacturing an inkjet printhead for a printer, the method comprising the steps of: forming an ink orifice in an insulating flexible tape having conducting wires; providing a heating element in proximity to each of the orifices to form the printhead; ; And the flexible tape having the orifice formed therein is a nozzle member for the print head. 제15항에 있어서, 상기 잉크 오리피스를 형성하는 상기 단계는 필요한 오리피스 패턴으로 상기 가요성 테이프를 레이저 제거하는 단계를 포함하는 프린터용 잉크제트 프린트헤드 제조 방법.16. The method of claim 15, wherein the step of forming the ink orifice comprises laser removing the flexible tape in the required orifice pattern. 제15항에 있어서, 상기 가요성 테이프는 중합체 재료를 포함하는 프린터용 잉크제트 프린트헤드 제조 방법.16. The method of claim 15, wherein the flexible tape comprises a polymeric material. 제15항에 있어서, 상기 잉크 오리피스를 형성하는 상기 단계가, 레이저와 상기 테이프 사이에 있으며, 상기 잉크 오리피스에 대응하는 패턴을 갖는 제1마스킹 수단을 제공하는 단계와, 상기 제1마스킹 수단을 통해 상기 테이프를 레이저 방사선에 노출시키는 단계를 포함하는 프린터용 잉크제트 프린트헤드 제조 방법.16. The method of claim 15, wherein the step of forming the ink orifice comprises providing first masking means between the laser and the tape and having a pattern corresponding to the ink orifice, and through the first masking means. A method of manufacturing an inkjet printhead for a printer, comprising exposing the tape to laser radiation. 제15항에 있어서, 각기 관련 프린트 카트리지상에 순차적으로 장착될 다수의 노즐부재는 스탭-앤드-리피트 가공법을 사용하여 단일 가요성 테이프상에 형성되는 프린터용 잉크제트 프린트헤드 제조 방법.16. The method of claim 15, wherein a plurality of nozzle members to be sequentially mounted on respective associated print cartridges are formed on a single flexible tape using step-and-repeat processing. 제15항에 있어서, 상기 가열요소를 제공하는 상기 단계가, 다수의 가열 저항기를 갖는 기재를 상기 노즐부재의 저면에 부착시키는 단계를 포함하며, 상기 가열 저항기는 각각 상기 잉크 오리피스중 하나와 관련되는 프린터용 잉크제트 프린트헤드 제조 방법.16. The method of claim 15, wherein providing the heating element comprises attaching a substrate having a plurality of heating resistors to a bottom of the nozzle member, each heating resistor associated with one of the ink orifices. Method for manufacturing inkjet printheads for printers.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5648804A (en) * 1992-04-02 1997-07-15 Hewlett-Packard Company Compact inkjet substrate with centrally located circuitry and edge feed ink channels
US5589860A (en) * 1993-08-11 1996-12-31 Fuji Electric Co., Ltd. Ink jet recording head and method of producing the same
EP2271498B1 (en) * 2008-05-08 2014-02-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Ink cartridges having heat-staked vent sealing members
US8496320B2 (en) 2008-05-08 2013-07-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Ink cartridge having a staked vent sealing member

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3949410A (en) * 1975-01-23 1976-04-06 International Business Machines Corporation Jet nozzle structure for electrohydrodynamic droplet formation and ink jet printing system therewith
US4611219A (en) * 1981-12-29 1986-09-09 Canon Kabushiki Kaisha Liquid-jetting head
JPS5912775A (en) * 1982-07-14 1984-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Atomizing pump unit
IT1159033B (en) * 1983-06-10 1987-02-25 Olivetti & Co Spa SELECTIVE INK JET PRINT HEAD
WO1991008111A1 (en) * 1989-11-30 1991-06-13 Siemens Aktiengesellschaft Conductor-path arrangement in printing heads with a circular ink-feed aperture
EP0471157B1 (en) * 1990-08-16 1995-08-09 Hewlett-Packard Company Photo-ablated components for inkjet printhead

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