(57)【要約】【課題】  チャネル構造を形成するのに接着層を用いない側方射出型流体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】  円形ノズルを有する流体噴射装置を製造するため、チャネルを基板に形成し、フォトレジストのような犠牲材料をチャネルの中に堆積して、流体チャネルのための型及び流体リザーバを形成し、次に、流体噴射装置の残りを該基板上の該犠牲材料の上方に形成する。流体ヒータ構造及び流体フィルタそのものは、製造工程中に形成できる。流体噴射装置は、ノズル開口部の後ろの流体チャンバに配置されたヒータ素子を包含でき、ヒータ素子の幾何学的形状は、平坦にも、半円筒形にも、完全な円筒形にもでき、チャネルの内側に配置することができる。内側流体経路は、犠牲材料により汚染物質から保護されたまま残る。【選択図】          図１
2004344879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体噴射装置のための流路を形成する方法であって、
少なくとも１つのチャネルを基板に形成し、
第１の永久材料層を前記基板及び前記チャネル上に又はこれらを覆うように堆積し、
犠牲材料を前記第１の永久材料層及び前記少なくとも１つのチャネル上に又はこれらを覆うように堆積し、
複数のチャネル構造及び該複数のチャネル構造に接続された少なくとも１つの流体リザーバ構造を形成するように前記犠牲層をパターニングし、
第２の永久材料層を前記パターニングされた犠牲材料及び前記第１の永久材料層上に又はこれらを覆うように堆積し、
流体抵抗層を前記第２の永久材料層を覆うように堆積し、
前記流体抵抗層において、前記少なくとも１つの流体リザーバ構造を覆うように配置され且つ前記第２の永久材料層を少なくとも部分的に貫通する、少なくとも１つの流体入口を、形成し、
少なくとも１つの穴を前記第２の永久材料層において、前記少なくとも１つの流体入口の境界内に形成して、
前記犠牲材料を除去して、前記少なくとも１つの流体入口に流体接続された少なくとも１つの流体リザーバ構造と、該少なくとも１つの流体リザーバに流体接続された複数の流体チャネルを形成する、
ことからなる方法。
【請求項２】
各々が基板の外面で終端する複数のチャネルが形成された基板と、
前記基板及び前記複数のチャネル上に又はこれらを覆うように形成された第１の永久材料層と、
前記第１の永久材料層上に又はこれを覆うように形成された第２の永久材料層とを包含し、
前記第１及び第２の永久材料層が、前記基板に形成された複数のチャネルに対する複数の流体噴射チャネルと、該複数の流体噴射チャネルに流体接続する少なくとも１つの流体リザーバとを定める形状に形成されており、
前記複数の流体噴射チャネル及び少なくとも１つの流体リザーバを包み込む流体抵抗層が、少なくとも第２の永久材料上に又はこれを覆うように形成され、
少なくとも１つの流体入口が、前記少なくとも１つの流体リザーバまで下方に延びるように前記流体抵抗層に形成され、
前記少なくとも１つの流体入口が、前記第２の永久層を貫通して前記少なくとも１つの流体入口を前記少なくとも１つの流体リザーバに流体接続する、少なくとも１つの穴を包含する、
ことを特徴とする流体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、側方射出型液滴エゼクタの構造、設計、及び製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタのような流体噴射システムは、典型的には、エゼクタヘッドにおいて、液滴を紙のような受け側の媒体上に噴射するように用いることができる電気制御可能なエゼクタのアレイを用いる。熱的流体噴射システムにおいては、電流がエゼクタヘッドの抵抗性ヒータに印加され、流体チャンバ内の流体を気化させる。流体蒸気の迅速な拡がりは、液滴を、流路を通って噴射させて、エゼクタの開口部又はノズルの外に出て行くようにする。或いは、非熱的流体噴射システムは、圧電素子又は機械的圧力パルスにより生じた機械的圧縮に起因する過圧によって、選択的に、液滴をエゼクタノズルから噴射する。
【０００３】
熱的又は機械的エゼクタを用いる流体噴射ヘッドは、典型的には、モジュラー製造工程により製造され、ここではエゼクタヘッドを構成する種々の層が別々に形成され、次いで互いに結合される。結合された層は、次いで、個々の流体エゼクタヘッド装置にダイシングされる。例えば、典型的な熱的流体噴射ヘッドにおいては、シリコン基板を用いて形成された底部層は、複数のノズル加熱素子を各々のエゼクタノズルについて１つずつ含み、かつ、該加熱素子のためのヒータ電子装置及び変換器を含む。ポリマー層が、ヒータ層を覆うように置かれて、流体チャネル及びノズル壁を形成するように用いられる。最後に、チャネルウエハがポリマー層を覆うように置かれ、インク入口、インクリザーバ、及びノズルルーフを形成するように用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常の流体エゼクタヘッドのアーキテクチャは、ノズルの大きさについて精密な制御を与えるものであるが、ノズルの幾何学的形状を三角形、正方形、又は長方形のような幾何学的な真っ直ぐな壁の角のある形状に限定する。さらに、挟まれた層の結合及びダイシングは、包装を極めて複雑にして、チッピング、ダイシングによる破片及びチャネルの中に入るウエハ結合接着剤からの汚染、ウエハ／ポリマー層の位置ずれ、及び層のはく離に起因して、収率の損失を増加させる。これらの問題の結果として、典型的には、製造費が高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、チャネル構造を形成するのに接着層を用いない側方射出型流体噴射ヘッドを提供する。
【０００６】
本発明は別に、側方射出型流体噴射ヘッドを提供するもので、犠牲材料を型として用いて、その周りに構造層を形成してチャネル構造をもたらすようにする。
【０００７】
本発明は、チャネル構造を形成するのに用いられる構造材料層の１つ又はそれ以上の壁に熱素子が形成されたチャネル構造を有する側方射出型熱的流体噴射ヘッドを別に提供する。
【０００８】
本発明は、さらに、熱素子が、チャネル構造を形成するように用いられる構造材料層の内面の周りに完全に延びるように形成されたチャネル構造を有する側方射出型流体噴射ヘッドを提供する。
【０００９】
本発明は、少なくとも一部に沿って円形の横断面を有するチャネル構造を有する側方射出型流体噴射ヘッドを別に提供する。
【００１０】
本発明は、さらに、円形のノズル開口部を有するチャネル構造を有する側方射出型流体噴射ヘッドを提供する。
【００１１】
本発明は別に、統合されたチャネル構造及び上流側流体フィルタを有する流体噴射ヘッドを提供する。
【００１２】
本発明は、型として用いられる犠牲材料の周りに形成された構造材料層を用いて、チャネル構造を形成する方法を提供する。
【００１３】
本発明は、犠牲型材料を用いることにより、製造工程中に、内側部分をダイシング及び結合接着剤による汚染から保護する流体噴射システムを製造するシステム及び方法を提供する。
【００１４】
本発明は、別に、チャネル構造の内面の周りに少なくとも部分的に形成された熱素子を有する熱的側方射出型流体エゼクタヘッドのチャネル構造を形成する方法を提供する。
【００１５】
本発明は、別に、流体マイクロチャネルを基板上に形成することに基づく流体噴射システムを製造するシステム及び方法を提供する。
【００１６】
本発明による流体噴射システムを製造する方法の種々の例示的な実施形態においては、チャネルは基部基板に形成される。種々の例示的な実施形態においては、チャネルは、基板にエッチングされる。種々の例示的な実施形態においては、犠牲材料は、チャネルに及び基板上に形成される。犠牲材料は、少なくとも１つの流体リザーバ及び該流体リザーバに流体接続する複数の流体噴射チャネルになるべき凹状空間を形成するようにパターニングされる。
【００１７】
種々の例示的な実施形態においては、流体噴射システムは、ノズル開口部の後ろの流体チャンバに配置されたヒータ素子を含む。種々の例示的な実施形態においては、ヒータ素子の幾何学的形状は平坦なものである。他の種々の例示的な実施形態においては、ヒータ素子は、半円筒形であるか又は完全に円筒形の構成のいずれかで、チャネルの内側に配置される。
【００１８】
種々の例示的な実施形態においては、本発明による流体エゼクタを製造する方法は、流体フィルタがウエハレベルで構成されることを含む。種々の例示的な実施形態において、流体フィルタは、流体リザーバの上方に、流体のためのフィルタを生成するように穴のパターンがエッチングされた層を含む。
【００１９】
本発明の特徴及び利点は、以下の本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施形態の詳細な説明に述べられ又は該詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明による流体噴射システムの種々の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明は、明確さ及びなじみやすさのために、１つの特定の種類の流体噴射システム、すなわち側方射出型熱的インクジェットプリンタに言及する。しかしながら、本発明の原理は、以下に概説され及び／又は説明されるように、ここに特別に説明されるインクジェットプリンタを超えて、既知の又は後に開発されるあらゆる流体噴射システムに等しく適用できることを理解されたい。
【００２１】
図１は、本発明による製造方法の１つの例示的な実施形態により製造された流体エゼクタヘッドを示す。多層ウエハ２００において、基板２１０のエゼクタヘッド領域は、複数のエッチングされたマイクロチャネルを含む。基板２１０及びエッチングされたマイクロチャネルは、第１の永久層２１５で被覆される。種々の例示的な実施形態においては、第１の永久層２１５は、例えば、シリコン・オキシニトライド（酸窒化けい素）のような窒化物層により形成される。第１の永久層２１５は、流体チャネル２５０の底面を形成し、種々の例示的な実施形態においては、更に、基板２１０を不動態化する。犠牲層２４０が第１の永久層２１５上に適用（配置）されて、流路として働くものとなるノズルチャネル２５０及び流体供給リザーバ２６０を形成するようにパターニングされる。種々の例示的な実施形態においては、犠牲層２４０は、犠牲材料を用いて形成される。種々の実施形態においては、犠牲材料は、フォトレジスト材料である。ここで用いられる「犠牲材料」という用語は、マイクロチャネル、その他の流体エゼクタヘッドの凹状空間部品の内側寸法を定めるのに用いることができる既知の又は後に開発されるあらゆる成型材料のことをいう。種々の例示的な実施形態においては、犠牲材料をさらに、これらの凹状空間部品が、製造中に汚染されないように保護するものとして用いることができる。所望の凹状空間構造の形状における型として作用する犠牲層２４０を形成することにより、種々のリブ、セパレータ、及び／又はバブル及び／又は流量制御構造を、この段階において、容易にリザーバ２６０の形状の中に含むことができる。犠牲材料は、後に、種々の凹状空間部品を生成する溶剤により除去される。
【００２２】
種々の例示的な実施形態においては、犠牲材料は、フォトレジスト、光変換ポリマー、又はマイクロチャネル２５０を充填しかつ流体リザーバ２６０を形成するために、１つ又はそれ以上の層における基板２１０上に又は該基板を覆うように置くことができる他の選択的に改変可能な材料のいずれかである。犠牲材料がフォトレジスト又は感光性ポリマー層である例示的な実施形態においては、該フォトレジスト又は感光性ポリマー層は、紡糸押し出しで形成することができる。このような例示的な実施形態においては、フォトレジストの流量を最小にするためには、短い紡糸時間を用いることが望ましい。種々の例示的な実施形態においては、各紡糸ごとの量、すなわちフォトレジスト層は、典型的には最大７ないし９ｍｍの厚さであるために、マイクロチャネルを充填するのに多数回の紡糸及び露出が必要になる。種々の例示的な実施形態においては、フォトレジストは、チャネル２５０内に円筒形プラグを形成するように再流動させられる。しかしながら、フォトレジストの再流動を要求することのない他の横断面形状も望ましいことがあることを理解されたい。完全に基板２１０の表面の下に形成することができるか、又は該基板２１０の表面の上に延びることができる正方形、三角形、及び長方形のような幾何学的形状を、本発明により製造することができる。
【００２３】
例えば、フォトリソグラフ法でパターニングをし、犠牲材料を現像することにより、犠牲材料の選択的な除去を行って、所望のチャネル位置の外側で基板２１０の平らな表面上に流れた犠牲材料のほぼすべてを除去することができる。種々の例示的な実施形態において、ノズルチャネル２５０は円筒形である。このような例示的な実施形態においては、犠牲材料は、該犠牲材料を再流動させて、チャネル２５０を形成するのに用いられる犠牲材料の丸みを帯びた横断面を生成するのに十分な温度まで及び十分な時間だけ加熱される。もちろん、リザーバ２６０を形成する犠牲材料もまた、再流動させられて、その角は丸くされる。第２の永久層２１６が、次に、第１の永久層２１５を含む基板２１０上に又はこれを覆うように堆積され、並びに、ノズルチャネル２５０及びリザーバ２６０を形成するように用いられる犠牲材料２４０上に又はこれを覆うように堆積される。この第２の永久層２１６は、犠牲層２４０が除去された後に、チャネル２５０のルーフ及び壁と流体リザーバ２６０とを形成する。種々の例示的な実施形態においては、第２の永久層２１６が犠牲層２４０を覆うように堆積されるため、該第２の永久層２１６は堆積されたときに、第１の永久層２１５より大きな層厚を有する。
【００２４】
種々の例示的な実施形態において、フォトレジストが犠牲材料として用いられる場合、第２の永久層２１６を堆積するときには、マイクロチャネル２５０におけるフォトレジストの重合化を阻止するように、基板温度を約９０℃ないし１００℃より下に保持することが重要である。重合化は、フォトレジストを後から除去することを困難にすることがあるため、重合化は避けることが望ましい。種々の例示的な実施形態においては、第２の永久層２１６を堆積しているとき、基板は、室温に又はほぼ室温（例えば、２０℃ないし３０℃）に維持される。
【００２５】
図２において、ポリイミド、ＳＵ−８、ＰＡＥその他の適当な材料のような流体抵抗材料層２７０が、第２の永久層２１６上に又はこれを覆うように堆積される。第２の永久層２１６により被覆されたノズルチャネル２５０及び流体リザーバ２６０を含む基板２１０の上部は、流体抵抗層２７０により包み込まれている。
【００２６】
図３に示されるように、種々の例示的な実施形態において、流体抵抗材料層２７０は、第２の永久層２１６により定められた流体リザーバ２６０に流体接続する１つ又はそれ以上の流体入口２７５を開くように、エッチングされる、光によりパターニングされ、或いは別の方法により変性される。種々の例示的な実施形態においては、入口２７５が形成された後、流体抵抗層２７０は硬化され、表面は、例えば化学的−機械的研磨、或いは既知の又は後に開発されるいずれかの適当な研削方法その他の好適な研削方法によって平坦にされる。流体抵抗層２７０がポリマー層である種々の例示的な実施形態においては、入口２７５は、ポリマー層２７０が硬化した後に該ポリマー層２７０をプラズマエッチングすることにより作ることができる。
【００２７】
図４に示されるように、入口２７５の底部に露出し、流体リザーバ２６０のルーフの少なくとも一部を形成する第２の永久層２１６の露出部分には、流路を通って流れる流体からのマイクロ汚染物質をフィルタ処理するための現場設置フィルタ２７８を生成する穴のパターンを設けることができる。種々の例示的な実施形態において、このパターンは、第２の永久層２１６の露出した部分をプラズマエッチングすることにより生成される。この工程は、フィルタ特性についての制御を単純にし、第２の永久層２１６の厚さによって、フィルタ気孔の直径を１ミクロン又はそれ以下まで小さくすることを可能にする。フィルタが望まれない場合には、図３に示されるように、第２の永久層２１６の露出部分は、フィルタ作用のない開口部を流体リザーバ２６０に直接、効率的に形成するようにエッチングすることができる。
【００２８】
結果としてもたらされる多層ウエハ２００は、ここで、通常のダイシング技術によりダイシングして、エゼクタ領域を個々のダイモジュールに分離することができ、これを個々のエゼクタヘッドにできる。このダイシングされた表面には、ノズルチャネルがこの位置で開口するように、正面被覆がさらに適用（形成）され、疎水性被覆がノズル開口部２５５及び／又は流体チャネル２５０の内壁に入って付着することにより生じるプライミング問題をなくすようにする。犠牲材料２４０が除去される前に多層ウエハ２００がダイシングされる場合には、ノズル開口部２５５、チャネル２５０、及びリザーバ２６０は犠牲材料２４０により保護される。その結果、エゼクタヘッド及び／又はノズル開口部２５５の正面のチッピング、ダイシングの破片及びウエハ結合接着剤がノズル開口部２５５及び／又は流体チャネル２５０に入ることに起因する汚染、ウエハ／ポリマー層の位置ずれ及び／又は層の剥離のような問題が減少し、理想的には、排除される。個々のダイモジュールは、多層の接着結合により形成されたものではないため、流路における接着剤に起因する汚染、及び位置ずれに起因してエゼクタが不合格とされることがさらに減少する。このことは、製造工程において歩留まり率を増加させるものとなる。
【００２９】
あらゆる所望のダイシング、エッチング、及び／又は正面被覆段階が完了した後、多層ウエハ２００からダイシングされた個々のダイモジュールすなわちエゼクタヘッドは、犠牲材料を除去する処理をされて、ノズル開口部２５５、チャネル２５０、及び流体リザーバ２６０を形成する凹状空間のネットワークは、流体の流れのために開いた状態にされなければならない。犠牲材料２４０を溶剤により溶解することができる種々の例示的な実施形態においては、該犠牲材料２４０はダイモジュールをある期間だけ溶剤の中に浸透させることにより除去される。犠牲材料が溶解可能なフォトレジストである種々の例示的な実施形態においては、アセトン、ｎ−メトリルピロリネ（ＮＭＰ）又は商業的なフォトレジスト剥離溶液のような溶剤を、攪拌及び／又は加熱の有無にかかわらず、最大数時間まで適用することができる。種々の他の例示的な実施形態においては、犠牲材料が感光性ポリマーからなる場合には、好適な溶剤を用いて、該ポリマーをノズル２５５、チャネル２５０、及びリザーバ２６０から除去するようにすることができる。
【００３０】
図５においても、個々のダイモジュールは、ヒートシンクその他の好適な基板（図示せず）に取り付けることができ、かつ、流体マニホルド２８０に取り付けることができる。種々の例示的な実施形態においては、流体マニホルド２８０は好適な流体シール接着剤を用いて、ダイモジュールの上部に接続される。流体マニホルド２８０は、標準的なカートリッジ設計技術を用いて流体供給源に取り付けることができる。ワイヤ結合（配線：図示せず）を用いて、ヒータその他のエゼクタヘッド回路をエゼクタのコントローラに接続するようにすることができる。
【００３１】
種々の例示的な実施形態において、図１〜図５に示されるダイモジュールすなわちエゼクタヘッドは、部分的にはマイクロチャネルを基板に形成する通常の方法により製造することができる。例えば、引用により全体がここに組み入れられる米国特許第６，０９６，６５６号は、本発明による装置及び方法の種々の例示的な実施形態と併せて用いることができるマイクロチャネルを形成する方法を教示する。
【００３２】
図６は、一部が米国特許第６，０９６，６５６号特許に開示される方法により形成された上述の流体エゼクタの製造工程と併せて用いられる候補となる基板２１０を示す。基板２１０は、シリコンその他の好適な基板材料である。基板２１０は、複数のヒータ素子２３０及びそのヒータ素子を制御するように用いることができる電子回路（図示せず）を含む。或いは、圧電素子（図示せず）のような圧力増加素子をヒータ素子２３０の代わりに用いて、流体がエゼクタヘッドから噴射されるようにすることができる。図６に示されるように、例えば、フォトレジスト層又は硬質マスクのようなパターニング可能な層２０５がウエハ２００の表面上に又はこれを覆うように形成される。１つ又はそれ以上のスロット２２０が、ヒータ２３０のすぐ前の所望のチャネル位置２２０でパターニング層２０５にパターニングされる。このことは、チャネル及びノズルになるべきキャビティを形成するように、スロットを通して基板２１０の中にエッチングすることを可能にする。
【００３３】
基板２１０は、次に、スロット２２０を通して等方的にエッチングされて、チャネル２２５が基板２１０に形成され始める。種々の例示的な実施形態において、各々のチャネルは基板２１０をエッチングすることにより形成される。種々の他の実施形態において、チャネル２２５は少なくとも部分的には、機械的研削、成型、イオン・ミリング、又はレーザ研削を含む既知の又は後で開発されるいずれの技術によっても形成することができる。例示的なエッチング工程において、マスクされた基板２１０が等方性ウェットエッチング剤に曝され、該エッチング剤が、非優先的下向き及び横向きエッチングにより基板２１０から材料を除去して、パターニング可能な層２０５のスロット２２０の寸法により定まる横断面寸法の湾曲壁をもったチャネルを形成する。
【００３４】
基板がシリコン材料である種々の例示的な実施形態においては、硝酸／ＨＦ／酢酸、又はＫＯＨエッチング剤の変形体のような等方性シリコンエッチング剤をシリコン基板２１０における半円筒形チャネル２２２５をエッチングするように用いる。各々のチャネル２２５の正確な横断面形状は、キャビティを形成するように選択された工程、及び該チャネル２２５が用いられる特定の用途によって決まる。種々の例示的な実施形態においては、チャネル２２５は半円筒形に形成される。したがって、等方性エッチング、成型、又はレーザ研削を用いることができる。他の種々の実施形態においては、チャネル２２５は半楕円形、長方形、正方形、及び三角形のような他の形状に形成される。チャネル２２５についてのこのような他の横断面形状は、異なるエッチング工程を用いることにより可能である。例えば、傾斜した側壁をもつチャネル２２５は、特定の結晶面で止まる、異方性ウェットエッチングにより形成することができる。例示的な異方性ウェットエッチング剤は、水酸化カリウム、テトラメルチル水酸化アンモニウム、又は二酸化エチレンピロカテコールを含む。
【００３５】
図７においては、パターニング可能な層２０５が基板２１０から除去されて、該基板２１０におけるチャネル２２５が現されている。次に、第１の永久層２１５がチャネル２２５及び基板２１０上に又はこれらを覆うように堆積される。種々の例示的な実施形態においては、第１の永久層２１５を形成するように用いられる第１の永久材料は、上述の第２の永久層２１６を形成するのに用いられる材料と同じものである。第１の永久層２１５はノズルチャネル２５０の壁を形成し、さらに、基板２１０の表面を流体に対して不動態化するように用いることができる。第２の永久層２１６におけるように、種々の実施形態においては、例えば、シリコンオキシニトレート、及び／又は他の同様な材料のような窒化物材料を用いて、第１の永久層２１５を形成することができる。種々の実施形態においては、第１の永久層２１５は、高密度プラズマ堆積工程を用いて堆積される。マスクが用いられない場合には、ヒータ表面２３０及びエゼクタヘッドの電子回路（図示せず）の結合パッドを露出するように、第１の永久層２１５における穴をパターニングしてエッチングすることが必要になる。
【００３６】
図８は、本発明による流体エゼクタヘッドの幾つかの異なる例示的な実施形態の種々の流路部品の内部図を示す。流路部品は、１つ又はそれ以上の流路入口２７５、現場設置流体フィルタ２７８、流体リザーバ２６０、及び流体チャネル２５０を含む。本発明においては、種々の新規な流体加熱装置の設計が可能である。便宜上、図８は、３つの異なる流体ヒータの設計を示す。しかしながら、単一の流体エゼクタヘッドは、通常は、単一の設計のみを用いることを理解されたい。
【００３７】
図８において、最も左にある流体チャネル２５０においては、通常の平坦な流体ヒータ２３０が流体チャネル２５０の後端に形成される。図６において述べられたように、種々の例示的な実施形態においては、このような平坦なヒータ２３０はチャネル２２５を形成する前に基板上に付着される。チャネル２２５は平坦なヒータ２３０の縁で終端する。通常の薄膜堆積法を用いて、平坦なヒータ２３０を形成することができる。通常の平坦なヒータ２３０を形成する例示的な工程においては、該ヒータの所望の位置を覆うように開口部を有するマスクが基板２１０に適用される。開口部は、次いでエッチングされ、ヒータを形成するのに好適な深さを有するキャビティが形成される。次に、スパッタリングその他の好適な薄膜堆積法により、導電性材料が基板２１０を覆うように堆積されて、ヒータ２３０が形成される。犠牲材料２４０が基板２１０の表面上に又はこれを覆うように形成され、パターニングされ、任意に再流動されると、パターニングされた犠牲材料２４０は平坦なヒータ素子２３０を覆うように延びることになる。次に、第２の永久層２１６が犠牲材料２４０上に又はこれを覆うように形成され、該犠牲材料２４０が除去されると、流体チャネル２５０の凹状空間は平坦なヒータ素子２３０を覆うように延びることになる。
【００３８】
図８はさらに、ヒータ素子２３４の第２の例示的な実施形態を示す。この第２の例示的な実施形態において、半円筒形のヒータ２３２が、流体チャネル２５０内に形成されて、第１及び第２の永久層２１５及び２１６の少なくとも１つの周りに部分的に延びる。種々の例示的な実施形態においては、半円筒形ヒータ２３２の少なくとも一部は、マイクロチャネル２５０が基板上にエッチングされて、第１の永久層２１５が該チャネル２５０及びウエハ２１０上に堆積された後であるが、犠牲材料２４０が堆積される前に形成される。平坦な加熱素子２３０を形成するのに用いられる薄膜堆積法を用いて導電性材料層を堆積し、この導電性材料層を、半円筒形ヒータ２３２を形成するようにパターニングすることができる。種々の例示的な実施形態において、半円筒形ヒータ素子２３２の幾つか又はさらにすべてを、犠牲材料２４０が形成された後（及び任意にこれが再流動された後）であるが、第２の永久層２１６が形成される前に形成することができることを理解されたい。さらに、半円筒形ヒータ素子２３２は、チャネル２２５内で第１の永久層２１６の周り及び／又は犠牲材料２４０の周りに、種々の量だけ延びることができる。これらの種々の量は、犠牲材料２４０の周りにおける数度からほぼ全周までにわたる量である。チャネル２５０において、平坦なヒータ２３０より多くの流体を囲むことにより、半円筒形ヒータ２３４は、該平坦なヒータ２３０に対して改良された流体の加熱をもたらすことができ、流体噴射速度が増加することになる。
【００３９】
図８は、本発明による流体ヒータ素子２３８の第３の例示的な実施形態を示す。この例示的な実施形態においては、完全に円筒形のヒータ素子２３８が流体チャネル２５０内に形成される。完全に円筒形のヒータ素子２３８は、流体チャネル２５０における流体の均一の加熱をもたらすように、該流体チャネル２５０の少なくとも一部の周りに完全に延びる。この完全に円筒形のヒータ素子２３８は、通常の平坦なヒータ素子２３０及び半円筒形のヒータ素子２３４の両方に対して、一様性が改良された加熱をもたらすことができ、これらのヒータをと比較して流体噴射速度を増加させることになる。
【００４０】
種々の例示的な実施形態において、完全に円筒形のヒータ素子２３８は、２段階の工程で形成される。チャネル２２５（図６）が形成されて、第１の永久層２１５が堆積された後、完全に円筒形のヒータ素子２３８の第１の半体を、該第１の永久層２１５上に又はこれを覆うように形成することができる。円筒形のヒータ素子２３８の第１の半体は、ノズル開口部２５５から離れた位置における各々のチャネル２２５内の第１の永久層２１５の一部の上に又はこれを覆うように導電性材料を堆積して、次に、該導電性材料の堆積層をパターニングすることにより形成される。チャネル２２５は次に、流体チャネル及び円筒形のヒータ素子２３８の第１の半体を被覆する犠牲材料の層で充填される。流体チャネル２５０の上部及び流体リザーバを形成するために第２の永久層２１６を適用する前に、完全に円筒形のヒータ素子２３８の上半体が、チャネル２２５内のパターニングされた犠牲層２４０上に又はこれを覆うように形成される。
【００４１】
種々の例示的な実施形態において、導電性材料の第２の層は、円筒形であるか又は管状のヒータ素子２３８を形成するように、円筒形のヒータ素子２３８の第１の半体と位置合わせされた犠牲層２４０上に又はこれを覆うように堆積される。第２の永久層２１６は次に、チャネル２５０、第１の永久層２１５、及び流体リザーバ２６０を形成する犠牲材料を含む全体の構造及び円筒形のヒータ素子２３８の上に又はこれを覆うように堆積される。犠牲材料が除去されると、流体は、円筒形すなわち管状の加熱素子２３８を通って流体入口２７６から流れることができるようになる。
【００４２】
特定の実施形態が述べられたが、代替的手法、修正、変形、改良、及び現在予期されていないか又は予期されていないであろう実質的な均等技術が出願人その他の当業者に想起されるであろう。したがって、出願された及び改訂されることがある特許請求の範囲は、すべてのこのような代替的手法、修正、変形、改良、及び実質的な均等技術を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による流体エゼクタヘッド製造工程の１つの例示的な実施形態の段階の斜視図である。
【図２】本発明による流体エゼクタヘッド製造工程の１つの例示的な実施形態の別の段階の斜視図である。
【図３】本発明による、流体入口を形成することを含む流体エゼクタヘッド製造工程の１つの例示的な実施形態の別の段階の斜視図である。
【図４】本発明による、流体リザーバの上部をエッチングすることにより該流体リザーバの上部上に原位置フィルタを形成することを含む流体エゼクタヘッド製造工程の１つの例示的な実施形態の別の段階の斜視図である。
【図５】本発明による流体エゼクタヘッド製造工程の１つの例示的な実施形態の別の段階の斜視図である。
【図６】本発明による流体エゼクタヘッド製造工程の種々の例示的な実施形態において用いることができる候補基板の斜視図である。
【図７】本発明による流体エゼクタヘッドの基板及びマイクロチャネルの１つの例示的な実施形態の斜視図である。
【図８】本発明による原位置フィルタ、内部の凹状空間部品、及び加熱素子の斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
２００：多層ウエハ
２１０：基板
２１５：第１の永久層
２１６：第２の永久層
２３０：ヒータ素子
２４０：永久層
２５０：チャネル
２５５：ノズル開口部
２６０：流体供給リザーバ
２７０：流体抵抗層
２７５：流体入口
２７８：フィルタ
【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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