(57)【要約】【課題】【解決手段】プリントヘッドのノズルプレートの画像形成可能な支持マトリックス、ならびに、プリントヘッドを製造する方法。インクジェット・プリントヘッドは、内部にインク通路を備える基板と、画像形成可能な材料からなる第１の層であって、内部にインク誘導空隙を有し、かつ、インク通路に隣接する支持構造体を画成する第１の層と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に設けられた画像形成可能な材料からなる第２の層であって、内部にインクジェット・ノズルを備える第２の層とを含む。この方法は、基板を提供する段階と、基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、塗布された画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層中にインク誘導空隙を形成し、かつ、硬化した支持部分を形成するために、マスキングされた画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階とを含む。この方法は、基板中にインク通路を形成する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、画像形成可能な材料からなる第２の層中にノズルを形成する段階と、を更に含む。
2005500182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を提供する段階と、
前記基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、
前記塗布された画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層中のインク誘導空隙と硬化した支持部分とを提供するために、前記マスキングされた画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、
前記基板から及び前記画像形成可能な材料からなる第１の層から材料を除去することによって、前記基板中にインク通路を形成する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第２の層中にノズルを形成する段階と、を含むインクジェット・プリントヘッドを形成する方法。
【請求項２】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記インク通路を形成する段階がレーザーアブレーションによってなされる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記インク通路を形成する段階がマイクロマシニングによってなされる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記インク通路を形成する段階がグリットブラスティングによってなされる、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記インク通路を形成する段階がレーザーアブレーションによってなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記インク通路を形成する段階がマイクロマシニングによってなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記インク通路を形成する段階がグリットブラスティングによってなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を、画像形成可能なポジティブ材料及び画像形成可能なネガティブ材料から選択する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、画像形成可能な液状材料をスピンコーティングすることによってなされる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記画像形成可能な材料が、ポジティブ・フォトレジスト及びネガティブ・フォトレジストを含む感光性材料から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、液状の感光性材料をスピンコーティングすることによってなされる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
基板を提供する段階と、
前記基板から材料を除去することによって、前記基板中にインク通路を形成する段階と、
前記基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階であって、前記インク通路上を覆って前記画像形成可能な材料を塗布することを含む段階と、
前記塗布された画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層中のインク誘導空隙と、前記画像形成可能な材料からなる第１の層を通り前記インク通路と連通する開口とを提供するために、前記画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第２の層中にノズルを形成する段階と、を含むインクジェット・プリントヘッドを形成する方法。
【請求項１６】
前記インク通路を形成する段階がレーザーアブレーションによってなされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記インク通路を形成する段階がマイクロマシニングによってなされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記インク通路を形成する段階がグリットブラスティングによってなされる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を、画像形成可能なポジティブ材料及び画像形成可能なネガティブ材料から選択する段階を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階が、画像形成可能な液状材料をスピンコーティングすることによってなされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階が、画像形成可能な材料からなる乾燥塗膜を積層することによってなされる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記画像形成可能な材料が、ポジティブ・フォトレジスト及びネガティブ・フォトレジストを含む感光性材料から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
基板を提供する段階と、
前記基板を通るインク通路を形成する段階と、
前記基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を形成する段階と、
インク誘導空隙と前記インク通路に隣接する支持構造体とを形成するために、前記画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を形成する段階であって、前記画像形成可能な材料からなる第２の層が内部にノズルを備える段階と、を含むインクジェット・プリントヘッドを形成する方法。
【請求項２７】
前記インク通路を形成する段階が前記第１の層を形成する段階の前になされる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記インク通路を形成する段階が前記第１の層を形成する段階の後になされる、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階が前記第１の層にフォトマスクを当てがうことを含み、前記フォトマスクが前記インク誘導空隙の所望位置に対応する不透明部分を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階が前記第１の層にフォトマスクを当てがうことを含み、前記フォトマスクが前記支持構造体の所望位置に対応する不透明部分を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
内部にインク通路を備える基板と、
画像形成可能な材料からなる第１の層であって、内部にインク誘導空隙を有し、かつ、前記インク通路に隣接する支持構造体を画成する第１の層と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層上に設けられた画像形成可能な材料からなる第２の層であって、内部にインクジェット・ノズルを備える第２の層と、を含むインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３２】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層が、前記通路に渡された支持構造体を画成する、請求項３１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３３】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層がポジティブ感光性材料を含む、請求項３１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３４】
前記画像形成可能な材料からなる第１の層がネガティブ感光性材料を含む、請求項３１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３５】
前記画像形成可能な材料からなる第２の層がポジティブ感光性材料を含む、請求項３１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３６】
前記画像形成可能な材料からなる第２の層がネガティブ感光性材料を含む、請求項３１に記載のインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３７】
インク通路を有する基板と、
内部にインク誘導空隙を画成し、かつ、前記インク通路に隣接する支持構造体を備える、画像形成可能な材料からなる第１の層と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層によって支持され、かつ、内部にノズルを有する画像形成可能な材料からなる第２の層と、を含むインクジェット・プリントヘッドであって、
前記基板上に前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層中に前記インク誘導空隙を形成する段階と、
前記インク通路を形成するために、前記基板から及び前記画像形成可能な材料からなる第１の層から材料を除去する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層上に前記画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、
前記ノズルを形成するために、前記画像形成可能な材料からなる第２の層を現像する段階と、によって製造されるインクジェット・プリントヘッド。
【請求項３８】
インク通路を有する基板と、
内部にインク誘導空隙を画成し、かつ、前記インク通路に隣接する支持構造体を備える、画像形成可能な材料からなる第１の層と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層によって支持され、かつ、内部にノズルを有する画像形成可能な材料からなる第２の層とを含む、インクジェット・プリントヘッドであって、
前記基板中にインク通路を形成する段階と、
前記基板及び当該基板内の前記インク通路を覆う前記画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、
前記インク誘導空隙、前記支持構造体及び前記インク通路への開口を画成するために、前記画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、
前記画像形成可能な材料からなる第１の層を覆う前記画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、
前記ノズルを形成するために、前記画像形成可能な材料からなる第２の層を現像する段階と、によって製造されるインクジェット・プリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、光画像形成可能な層を用いて製造されるインクジェット・プリントヘッドに関し、より詳細には、インクジェット・プリントヘッドであって特に有用なのは高解像度プリントヘッドのノズルプレート支持構造体、ならびに、その構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の説明
インクジェット・プリンタは、その低操作コスト、低エネルギー使用量及び低騒音操作性の特徴により広く使用されている。インクジェット印刷では、所望の画像を形成するために、制御された方法において小さなノズルを通して小さなインク滴が噴射される。インクはインクリザーバから印刷ヘッドに供給され、印刷ヘッドには、リザーバからノズルオリフィスに至る様々な通路が設けられている。オリフィスの近くのインク滴発生器からインクにエネルギーが加えられ、インク滴発生器により、静電引力の付与、圧電素子からの振動力の付与、加熱要素からの熱の付与等が行なわれる。
【０００３】
高印刷品質を得るためには、受容媒体に達するインク滴が一貫した体積と形状でなければならず、かつ、媒体上に所望の大きさと形状の画素を与えるためにインク滴が公知の角度で受容媒体に当たらなければならない。インク滴の大きさと形状、ならびに、受容媒体に向かうインク滴の軌跡のような受容媒体上に噴射されるインク滴の特性を制御するために、下方のプリントヘッド構造体の上にノズルプレートが設けられる。下方の構造体には、材料層中にインク通路、インクチャネル及び点火チャンバのような様々なインク誘導空隙が画成される。インク通路は、リザーバから多数のインク供給チャンネルにインクを供給するための大容積のインク流通路である。インク供給チャンネルは、各ノズルの下方にある個々の点火チャンバにインクを導くものである。インク滴発生器は、点火チャンネル内のインクに作用してノズルからインクを噴射させる。個々のインク滴発生器を選択的に作動することによって、インクの所望パターンが紙シートのような受容面に配置されて、文字、数字、記号、絵の一部等の所望の画像が形成される。高品質のカラー印刷に対して増大する要求において、受容面に画素を正確に付着させることへの要求が更に増えている。
【０００４】
プリントヘッドを製造する公知の方法では、インクチャネル、点火チャンバ及びノズルプレートのノズルを形成するのにレーザーアブレーションが用いられる。ヒータチップ内にインク通路を形成するのに、グリッドブラスティングが用いられる。次いで、ノズルプレートは、ヒータチップに当てがわれる。適切に位置合わせされると、点火チャンバは、各ノズルの真下に配置され、インクチャネルはインク通路からインクを受け取って各点火チャンバにインクを供給する。下方の構造体上にノズルを正確に配置することは製造上の難題であるが、ノズルが正確に配置されないと印刷欠陥が生じる。
【０００５】
“改善された流動特性の設計を有するインクジェットプリンタ・ノズルプレート、ならびに、ノズルプレートの製造方法”と題するもので、ノズルプレート、ならびに、ポリマー材料層、接着層及び保護層で作られたポリマーフィルム中にインク流れチャネル、点火チャンバ、ノズル孔及びインク供給部をレーザーアブレーションで形成することを含むノズルプレートの製造方法が開示されている（特許文献１）。保護層は除去され、接着層を用いてノズルプレートが半導体基板に取り付けられる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６，０４５，２１４号明細書
【０００７】
インクジェット・プリンタによって形成された画像の解像度に関する最近の改善点はプリンタのユーザによって広く認識されているが、プリンタの供給者には更なる製造上の問題点が与えられている。プリンタ画像における解像度は、印刷部分の１平方インチ当りに形成されるインク滴又は“ドット”の数によって規定される。したがって、６００ｄｐｉ（インチ当りのドット）の解像度では、１平方インチの部分に６００個のインク滴を噴射する能力が要求される。解像度が高くなると、すなわち、部分当りのインク滴がより小さくなって、かつ多くなると、より微細で、かつより明確な線を備えたより鮮明な印刷結果が得られる。更に、より良好なカラー印刷能力に対する要求において、より高解像度のプリントヘッドの必要性が求められている。
【０００８】
各ノズル孔は、単一のインク滴を形成する。高解像度においては、ノズルプレートのノズル密度が高いだけでなく、ノズルプレートの下方にある構造体内の点火チャンバ、インクチャネル及びインク通路等の密度も高い。高解像度プリンタに要求されるノズル密度の増加、ならびに、連結された点火チャンバ、インクチャネル及びインク通路の数を増加する必要性により、ノズルプレートの製造において更なる複雑性や困難性が生じている。
【０００９】
プリントヘッドの製造方法であってごく最近に開発された好適な方法では、ヒータチップ内のインク通路がグリッドブラスト・プロセスによって形成され、ノズルプレートは重ね合わされた２つの薄層中に作られる。光画像形成可能な第１及び第２の層が提供され、第１の層にはインクチャネルと点火チャンバが形成され、第２の層にはインクノズルが形成される。光画像形成可能な層は、ポジティブ又はネガティブのフォトレジスト材料及びこれらに当てがわれる適当なフォトマスクを使用するプロセス、ならびに、それに続くフォトレジスト層の露光及び現像プロセスを含むプロセスによって製造される。用いるフォトレジスト（ポジティブ又はネガティブ）における材料及びタイプの選択に依存してポジティブ又はネガティブのフォトマスクが用いられ、露光及び現像プロセスによってマスクされた部分又はマスクされなかった部分のいずれかが硬化される。その後の化学浴槽中のプロセスにおいて、未硬化材料が溶解され、層中に所望のインク誘導空隙又はノズルが形成される。
【００１０】
正確に配置されたインクチャネル、点火チャンバ及びノズルは、本発明の方法を用いて作られる。第１及び第２の光画像形成可能な層を有する多層構造体を用いることにより、レーザーで侵食されたポリイミドのノズルプレートをグリッドブラストされたヒータチップ上に配置する初期の方法に比べて、ノズルに対してヒータがより正確に位置合わせされることになる。光画像形成可能な層を用いて製造されるノズルプレート・アセンブリは望ましい薄さとなる。しかしながら、非常に薄いノズルプレート又は第２層の性質により、ならびに、ノズルプレートの下にあって様々なインク誘導空隙を備える第１の層中の支持構造体がないために、特に高解像度プリンタ用のプリントヘッドにおいては、下方にある空洞の一方側から他方側への大きなスパンのために、第２の画像形成可能な層がインク通路上に陥没する傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、必要なものは、インクジェット・プリンタの光画像形成可能なプリントヘッドのノズルプレート用支持マトリックス、ならびに、プリントヘッドを作るための製造プロセスである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明の概要
本発明は、インクジェット・プリントヘッドの画像形成可能な支持マトリックス、ならびに、その製造方法に関し、プリントヘッドのノズルプレートの下方支持部分を増加したもので、高解像度プリンタのプリントヘッド用として特に有用である。
【００１３】
本発明は、その一形態において、基板を提供する段階と、基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、塗布された画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層中のインク誘導空隙と硬化した支持部分とを提供するために、マスキングされた画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、基板から及び画像形成可能な材料からなる第１の層から材料を除去することによって、基板中にインク通路を形成する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、画像形成可能な材料からなる第２の層中にノズルを形成する段階と、を含む。
【００１４】
本発明は、その他の形態において、基板を提供する段階と、基板から材料を除去することによって、前記基板中にインク通路を形成する段階と、基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階であって、画像形成可能な材料を前記インク通路上に塗布することを含む段階と、塗布された画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層中のインク誘導空隙と、その画像形成可能な材料を通りインク通路と連通する開口とを提供するために、画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、画像形成可能な材料からなる第２の層中にノズルを形成する段階と、を含む。
【００１５】
本発明は、その更に他の形態において、基板を提供する段階と、基板を通るインク通路を形成する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層を形成する段階と、インク誘導空隙とインク通路にまで達する支持構造体とを形成するために、画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に、画像形成可能な材料からなる第２の層を形成する段階であって、画像形成可能な材料からなる第２の層が内部にノズルを備える段階と、を含む。
【００１６】
本発明は、その更なる形態において、内部にインク通路を備える基板と、画像形成可能な材料からなる第１の層であって、内部にインク誘導空隙を有し、かつ、インク通路に隣接する支持構造体を画成する第１の層と、画像形成可能な材料からなる第１の層に設けられた画像形成可能な材料からなる第２の層であって、内部にインクジェット・ノズルを備える第２の層と、からなるインクジェット・プリントヘッドを含む。
【００１７】
本発明は、その更に他の形態において、インク通路を備える基板と、内部にインクの誘導空隙を画成し、かつ、インク通路に隣接する支持構造体を備える、画像形成可能な材料からなる第１の層と、画像形成可能な材料からなる第１の層によって支持され、かつ、内部にノズルを備える画像形成可能な材料からなる第２の層と、を含むインクジェット・プリントヘッドを含む。このインクジェット・プリントヘッドは、基板上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層中にインク誘導空隙を形成する段階と、インク通路を形成するために、基板及び画像形成可能な材料からなる第１の層から材料を除去する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、ノズルを形成するために、画像形成可能な材料からなる第２の層を現像する段階と、によって製造される。
【００１８】
本発明は、その更に他の形態において、インク通路を備える基板と、内部にインク誘導空隙を画成し、かつ、インク通路に隣接する支持構造体を備える、画像形成可能な材料からなる第１の層と、画像形成可能な材料からなる第１の層によって支持され、かつ、内部にノズルを備える画像形成可能な材料からなる第２の層と、を含むインクジェット・プリントヘッドであり、このインクジェット・プリントヘッドは、基板中にインク通路を形成する段階と、基板及び当該基板内のインク通路上に画像形成可能な材料からなる第１の層を塗布する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層をマスキングする段階と、インク誘導空隙、支持構造体及びインク通路への開口を画成するために、画像形成可能な材料からなる第１の層を現像する段階と、画像形成可能な材料からなる第１の層上に画像形成可能な材料からなる第２の層を塗布する段階と、ノズルを形成するために、画像形成可能な材料からなる第２の層を現像する段階と、によって製造される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の利点は、従来において公知の構造体よりもノズルプレートが折れ曲り難い高解像度プリントヘッドを提供するものである。
【００２０】
他の利点は、完成したプリントヘッドにおいてノズルプレートを支持部分を増加するのに、公知の技術と材料とを利用した高解像度プリントヘッドの製造方法を提供するものである。
【００２１】
本発明の更なる利点は、多層プリントヘッドのノズルプレート層の下方にある支持のない開口スパンの長さを低減すること、ならびに、ノズルプレートの下方にあるインク通路の開口に隣接し、及び／又は、この開口に渡されるノズルプレート支持構造体を提供することである。
【００２２】
添付図面との結合による本発明の実施態様の下記説明を参照することによって、本発明における上述及び他の特徴と利点、ならびに、これらを達成するための方法がより明らかになり、かつ、本発明がより良く理解されるであろう。
【００２３】
対応する参照文字は、幾つかの図面を通じて対応する部材を示す。ここに示す例示は一つの形態における本発明の一つの好適な実施態様を示すものであり、このような例示が、あらゆる形態において本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきでない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
発明の詳細な説明
図面、特に図１を参照するに、インクジェット・プリンタにおける使用に適した、本発明のプリントヘッド構造体２０が示される。図２の側面図に示されるように、プリントヘッド構造体２０は、半導体基板２２、ならびに、例えばフォトレジストのような画像形成材料から成る第１及び第２の層２４、２６を備える。第２の層２６には、その中に複数のノズル２８が設けられている（図１）。
【００２５】
基板２２は、工業界において通常知られる集積回路（ＩＣ）チップであり、抵抗体のような電気的要素、ならびに、操作用の不図示の回路要素に接続される不図示の加熱要素を形成する能動回路を備える。ＩＣチップは、インクを加熱するための加熱要素の代わりに、ノズル２８からのインク滴の噴射を誘導するのに必要な噴出圧を発生させるために、少量のインクにエネルギーを伝達するように振動する１つ以上の圧電要素を備えていてもよい。これまでに説明したように、プリントヘッドの操作は当業者には公知であるので、ここでは更に詳細に説明しない。
【００２６】
ＩＣチップ基板は通常シリコンであり、あらゆる公知の方法によって製造されるが、ここでは更に詳細に説明しない。図３に言及すると、この図は第１の層２４の平面を表わすために第２の層２６を取除いたものであり、基板２２は、図３において第１の層２４の開口を通して見える１以上のインク通路３０を備える。インク通路３０は基板２２を通って延出し、チップの裏側にある不図示のインクリザーバから、第１の層２４によって画成される１つ以上のインク通路部分３２と点火チャンバ３４へのインクの流れを許容する。これら１つ以上のインク通路部分３２と点火チャンバ３４は、第１の層に空隙又は開口として設けられ、以下に説明する方法及びプロセスによって形成される。基板２２の面２２ａ及び第２の層２６の面２６ａとの間に、第１の層２４が挟まれる。
【００２７】
図１〜３に示されるプリントヘッド構造体２０の製造方法は、図４及びそれに続く図面を参照して説明される。図４は、製造プロセスの初期段階を示す。基板２２は画像形成材料から成る第１の層によって覆われており、見えていない。図４に示すように、画像形成可能な材料の未だ処理されていない塗布層が数字４０で示されており、この材料はフォトレジストであるとされるが他の画像形成可能な材料も使用できる。様々な図面において、数字４０は画像形成可能な未処理の材料を示すものである。フォトマスク４２が、未処理層４０を覆うように示されている。図４に示されるように、フォーマスク４２は４つの開口４４を備え、これらの開口を通して下にある未処理層４０が露光される。フォトマスク４２は常識的な意味での開口を有していなくてもよく、それに代わって不透明部分と透明部分を有していてもよい。フォトレジストを用いる場合は、露光部分と露光されない部分との間の物理的特性を異なるようにするために、光源が用いられる。したがって、フォトマスク４２中の実際の開口ではなく透明部分を用いることができる。フォトマスク４２の不透明部分は図４では番号４６の斜めハッチングで示される。不透明部分４６の外側の部分４８は、半透明である。
【００２８】
未処理層４０は、通常“ネガティブ・フォトレジスト”材料と言われる材料である。公知のネガティブ・フォトレジスト材料は、光源によって露光されることによって変化する溶解性のような物理的特性を有する。光源による露光によって、露光前には特定の溶媒に溶解可能であったフォトレジストを、露光後には同じ溶媒に不溶解性にすることができる。ネガティブ・フォトレジスト材料を処理する間に、インクキャビティ、チャネル、ヒーターチャンバ等を含む様々なインク誘導空隙となる未処理のフォトレジスト層４０部分は、フォトマスク４２によって覆われる。フォトマスクで覆われないフォトレジスト層４０部分は、第２の層２６の支持部分となる。ネガティブ・フォトレジスト材料を使用する場合、フォトマスクで覆われない部分、すなわち露光される部分は、後続の処理において、重合のような化学反応を受け、硬化又は不溶化される。フォトマスクで覆われる部分は、最初の処理の間に変化せず、適当な溶媒に対する溶解性を維持する。
【００２９】
未処理層４０とフォトマスク４２を上に備えた基板２２は、従来のネガティブ・フォトレジスト処理にかけられる。この処理は、しばしばフォトレジストの“現像”と言われ、フォトレジストを活性化する適当なエネルギー源による露光を含み、このようなエネルギー源は光源であってもよく、フォトレジスト材料の露光部分を硬化、重合化又は固化する効果を結果として与える。その後フォトマスク４２は取除かれ、活性化されたフォトレジスト層に対する従来の後続処理には、適当な有機溶媒への浸漬が含まれる。有機溶媒によって、フォトレジスト材料の活性化されなかった部分が溶解、除去されるが、このような活性化されなかった部分とは本質的にフォトマスク４２で覆われていた部分であり、光源によって露光されて活性化された部分は残存する。現像は、残存するフォトレジストを加熱又は更に露光することによって引起される更なる重合化により、残存するフォトレジストの更なる活性化を含んでいてもよい。現像処理による構造を図５に示すが、基板２２の表面２２ａが、処理された第１の層２４を通して見られる。第１の層は、図５の斜めハッチングによって示される部分を含み、図５は図３と同様であるが、製造プロセスにおける中間段階を示すものである。第１の層２４は、基板２２の面２２ａ上においてある厚さを有したものであり、点火チャンバ３４とインク通路部分３２を画成する外周囲部分を備え、フォトマスク４２の開口４４に対応する４つの内部支持台座５４を備える。
【００３０】
第１の層２４の形成が完了した後に、グリッドブラスティンッグ等によって細長いインク通路３０が基板２２中に形成される。第１の層２４を塗布して処理した後に、基板２２を通るインク通路３０をカットすることによって、各台座５４において通路３０の直ぐ近くにある台座セグメント５６及び５８を残存させつつ、４つの支持台座５４を反対側までカットすることになる。台座セグメント５６及び５８は、通路３０の幅だけ互いに離間しており、次に塗布される第２の層２６の支持となる支持マトリックス６０を形成する。
【００３１】
インク通路３０の形成が完了した後に、構造体は本質的に図３のように見えるであろう。その後、画像形成可能な材料から成る第２の層２６が、第１の層２４の上に積層される。公知の方法で、フォトレジスト層又は光画像形成可能な層が第１の層の上に塗布され、未処理の第２の層にフォトマスクが載置される。図１４は、図１に示されるノズル２８の配置に適したフォトマスク６２を示す。フォトマスク６２は殆どの部分が半透明であるが、ノズル２８が設けられるべき場所にノズル２８の所望の大きさに対応する不透明部分６４を有する。加熱チャンバ又は点火チャンバの各々の上にノズル２８が適正に配列して設けられるように、フォトマスク６２の配置位置とノズル２８の形成位置とに注意する必要がある。第２の層の現像と処理に続いて未硬化材料が除去され、その結果、ノズル２８を有する第２の層２６が形成される。画像形成可能な材料から成る第２の層２６の現像は、用いたフォトマスクを代えて画像形成可能な未処理層４０について述べたのと同様に行なってもよい。
【００３２】
説明したプロセスにおいて、第２の層２６は、第１の層２４の外側周囲部分６６だけでなく、各支持台座５４の残存するセグメント５６及び５８によっても支持される。したがって、第２の層２６の支持されていないスパン長さは低減され、第１の層２４の開口部分に第２の層２６が陥没する可能性は、実質的に最小となる。
【００３３】
ネガティブ・フォトレジスト材料と適当なプロセスを説明したが、所謂“ポジティブ”のフォトレジスト材料と適当なプロセスもまた用いられることが容易に理解されるべきである。ポジティブ・フォトレジスト材料が用いられる場合、ポジティブ・フォトレジスト材料は、露光されたフォトレジスト材料が除去され、かつ、覆われたフォトレジスト材料が硬化するように、適当なフォトマスクによって処理後に残存させたい部分が覆われる。このようにして、ポジティブ・フォトレジストのための適当なフォトマスクによって、インク誘導空隙が露光状態とされ、第２の層２６を支持するための支持面として硬化する部分が覆われる。図８は、ポジティブ・フォトレジスト材料が用いられる際に、フォトマスク４２に代わって用いられる適当なフォトマスク７０を示す。フォトマスク７０は半透明部分７２、台座５４のための不透明部分７４、ならびに、外側周囲支持部分６６のための外側不透明部分を備える。
【００３４】
ネガティブ・フォトレジスト材料又はポジティブ・フォトレジスト材料、或いは、他の画像形成可能な材料の多くのタイプ又は形態が使用可能であることも認識されるべきである。フォトレジスト材料は、乾燥塗膜から成るフォトレジスト材料の積層、液状フォトレジストのスピンコーティング、或いは、他の適当な塗布方法によって塗布されてもよい。塗布プロセスはまた、未処理のフォトレジスト層４０を塗布する前に基板２２を洗浄及び乾燥し、第２の層２６の形成を完了する前に第１の層２４を洗浄及び乾燥するような当業者に良く知られる更なる段階を含んでいてもよいが、これらの段階はここでは説明しない。この技術分野に馴染みのある者ならば容易に理解できるように、感光プロセス以外のプロセスで活性化される画像形成可能な材料も用いることができる。
【００３５】
インク通路３０を形成するグリッドブラスティングに代わるものとして、湿潤又は乾燥状態でのマイクロマシニング、レーザーアブレーション又は他の適当な方法が、半導体基板２２と第１の層２４を含む支持構造体を通って通路３０を形成するために用いられる。通路部分に複数の小孔がエッチング又は切除可能なように、マイクロマシニングとレーザーアブレーションのいずれによっても高精度のインク通路が形成される。図１〜５に示すよりも更に複雑な支持構造体が形成可能である。供給インク中の硬質粒子又は汚染物質が点火チャンバ３４に到達するのを防止し、かつ、ノズル２８を閉塞するのを防止するための内部フィルターとして、更に複雑な構造体が用いられる。このような汚染物質は、支持マトリックス内で捕捉される。
【００３６】
製造プロセスの第２の代替プロセスが、図６、７及び９に示される。この代替プロセスでは、画像形成可能な材料が塗布される前に、基板２２にインク通路３０がまず形成される。インク通路３０を有する基盤２２が図６に示される。この場合も、グリッドブラスティング、マイクロマシニング、レーザーアブレーション又は他の適当な方法によってインク通路３０を形成してもよい。
【００３７】
インク通路３０の形成後に、未処理のフォトレジスト又は他の画像形成可能な材料材料から成る層４０を、インク通路３０の上にも塗布するようにして基盤２２上に積層することによって、画像形成可能な材料から成る第１の層２４が形成される。この場合も、フォトレジストからなる未処理の画像形成可能な材料層４０は、乾燥塗膜の積層、或いは、他の適当な塗布方法によって塗布される。未処理のフォトレジスト層４０を備えた基板２２の断面が、図７に示される。この場合も、フォトマスク４２が未処理のフォトレジスト層４０に当てがわれ、ネガティブ・フォトレジストが用いられる場合は、次いでマスクで覆われていない部分が硬化して残存し、マスクで覆われた部分が未硬化となるように処理される。層４０から未硬化のフォトレジストを除去することを含む第１の層２４の処理が完了した後に、その上に第２の層２６が塗布され、ノズル２８を画成するために必要であればフォトマスクで覆われる。第２の層２６の後続処理が、公知である従来の形態で完了する。
【００３８】
図３と同様の図９は、第１の層２４の処理が完了し、かつ、第２の層２６を塗布する前の構造体を示す。第１の層２４の塗布及び処理の前にインク通路３０を形成することによって、続いて形成される支持台座５４は損傷することなく、インク通路３０に渡される。台座５４のセグメントであって通路３０の縁部まで延びる台座セグメント５６及び５８が形成されるようにインク通路３０の長さ全体にわたって連続した細長い開口を設けるのではなく、４つの支持台座５４が長さ全体にわたって区分されないでインク通路３０に渡され、インク通路３０の開口を３つのインク通路セグメント３０ａ、３０ｂ及び３０ｃに効果的に分割するものである。インク通路３０の分割されたセグメント３０ａ、３０ｂ及び３０ｃは、第１の層２４内にあってインクを導く様々な空隙と連通する。しかしながら、支持台座５４は分断されずにインク通路３０に渡されるので、追加された支持部分は第２の層２６を支持するために用いられる。
【００３９】
本発明の方法によれば、より複雑な支持構造体の形成が可能となる。図１０に示すように、支持マトリックス６０は傾斜した複数の支持台座８０を備える。傾斜した支持台座８０は、形成されたインク通路３０に完全に渡されるように、前述の製造方法のいずれかと共に形成されてもよく、或いは、台座セグメント５６及び５８に類似した台座セグメントがインク通路に渡されることなくインク通路の縁部まで延びるように、傾斜した支持台座８０の形成後にインク通路が形成されるようにしてもよい。
【００４０】
図１１は、複数の支持ポスト８２が設けられた更に他の支持マトリックス７８を示す。図１２では、複雑な支持マトリックス８４であって、外側に延びる側方延出支持脚８８を備えた中央壁８６が示されている。この場合も、適当なフォトマスクと共にポジティブ・フォトレジスト又はネガティブ・フォトレジストのいずれかを用いてもよい。細長いインク通路ではなく、複数の小さなインク通路９０が設けられている。小さな通路９０は、基板を通る円筒状、正方形又は矩形の開口である。
【００４１】
図１３は、複数のより小さな、細長いインク通路が設けられた更に他の可能な構造体を示す。３つのこのようなインク通路９２、９４及び９６が、傾斜した複数の支持台座８０であって支持台座セグメント１０２及び１０４に区分された支持台座８０と共に図１３に示されているが、インク通路９２、９４及び９６は第１の層２４の形成後に形成されたものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、プリントヘッドのノズルプレート用の画像形成可能な支持マトリックス、ならびに、その製造方法を提供するものであり、公知の材料、技術及びプロセスを用いている。支持マトリックスはノズルプレートのための追加支持部を提供するものであり、これによって、支持していないスパン長さを低減し、支持していないスパンに沿ってノズルプレートが陥没する可能性を低減する。
【００４３】
好適な設計を有するものとして本発明を説明したが、この開示の意図及び範囲内において本発明は更に修正可能である。したがって、本出願は、その一般原理を用いた発明のあらゆる変更、使用又は適合を包含するものである。更に本出願は、本発明が属する分野において公知又は慣習的な実施であって添付の特許請求の範囲内にある本開示から逸脱するものも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明に係るプリントヘッド用ノズルプレートの平面図である。
【図２】図２は、図１に示されるプリントヘッドにおける、ノズルプレートとその下層の側面図である。
【図３】図３は、図１及び２に示されるプリントヘッド構造体であってノズルプレート層が取除かれたプリントヘッドの平面図を示し、図２の線３−３に沿った図である。
【図４】図４は、図３に示される層を形成するのに用いられるフォトレジストのフォトマスクの平面図である。
【図５】図５は図３と同様の平面図であって、製造プロセスの一段階において見られる図である。
【図６】図６は、本発明による製造プロセスの第２実施態様の初期段階における、既に内部に形成されたインク通路を有するヒータチップの平面図である。
【図７】図７は、製造プロセスの後期段階における、図６の線７−７に沿ったヒータチップの断面図である。
【図８】図８は、図７に示されるヒータチップのための代替的なフォトレジスト層に当てがわれるフォトマスクの平面図である。
【図９】図９は、既に取除かれたフォトマスクを示し、更なる製造段階の後における図８と同様の平面図である。
【図１０】図１０は、本発明による第１の修正フォトレジスト層を示す、図８に示されるのと同様の平面図である。
【図１１】図１１は、本発明による他の修正された第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図１２】図１２は、本発明による更に他の第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図１３】図１３は、本発明による更に他の第１のフォトレジスト層の平面図である。
【図１４】図１４は、図１に示されるノズルプレートを製造するのに用いられるフォトマスクの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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2005500182.tif 000018
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