(57)【要約】印字媒体にインクを放出するためのインク放出手段とノズル（２２）から成るアレイ（１４）とを有するインクジェットプリンタ用のノズルガード（８０）。ノズルガード（８０）は、方向を誤った任意のインク滴または破損したノズルからのインク漏れが周囲のノズルの動作を妨害し或は印字媒体に落下することを防止するインク封じ込め形成物（１４６）を有している。印字品質を維持するとともに、破損したノズルへのインク供給を停止するため、各封じ込め形成物（１４６）はインクセンサを有している。所定量のインクが存在すると、封じ込め形成物内の１または複数のノズル（２２）は無効にされる。
2004520202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットプリンタ用の印字ヘッドであって、
印字媒体に対してインクを放出するためのノズル・アレイを運ぶ基板と、
放出されたインクが前記開口を通って前記印字媒体に向うように少なくとも１つの前記ノズル上に位置された開口付きのガードと、
を有し、
前記ガードおよび前記ノズルは、前記ノズルからの漏れインクまたは方向を誤ったインクを、前記アレイ内の少なくとも幾つかの他のノズルから隔離するための封じ込め形成物を少なくとも部分的に画成し、
前記封じ込め形成物内の所定量のインクを検出して、ノズルに対するインクの更なる供給を停止するための検出手段を有している印字ヘッド。
【請求項２】
前記アレイ内の前記各ノズルは、このノズルを前記アレイ内の、他の全てのノズルから隔離する封じ込め形成物をそれぞれ有し、これらの各封じ込め形成物は、前記検出手段のうちの１つを有している、請求項１に記載の印字ヘッド。
【請求項３】
前記封じ込め形成物は、所定のノズルのグループを前記アレイ内の他のノズルから隔離し、
前記各封じ込め形成物に付随する前記検出手段は、前記封じ込め形成物内で所定レベルのインクを感知すると、前記所定のグループに対するインクの更なる供給を停止するように構成されている、請求項１に記載の印字ヘッド。
【請求項４】
前記ノズルの各々は、インクを放出するためのパドルに取り付けられたベンドアクチュエータを使用し、前記検出手段は、前記ベンドアクチュエータを無効にして、前記ノズルに対するインクの更なる供給を停止する、請求項１に記載の印字ヘッド。
【請求項５】
前記検出手段は、前記封じ込め形成物内に位置された一対の電気接点を有し、これにより、所定量のインクの蓄積によって電気回路が閉じ、コンパレータが前記アクチュエータを無効にする、請求項４に記載の印字ヘッド。
【請求項６】
前記封じ込め形成物は、前記ガードから前記各ノズルの外部へと延びる封じ込め壁を更に有している、請求項１に記載の印字ヘッド。
【請求項７】
前記ノズルガードがシリコンによって形成されている、請求項５に記載の印字ヘッド。
【請求項８】
前記検出手段は、前記アレイ内の、他のノズルの動作を調整して破損したノズルを補償するフォールト・トレランス設備のためのフィードバックを与える、請求項１に記載の印字ヘッド。
【請求項９】
前記ノズルガードは、通路を通じて流体を方向付けることにより前記ノズル・アレイ上に異物が形成されることを防止する流入口を更に有している、請求項５に記載の印字ヘッド。
【請求項１０】
前記流入口は、前記ノズル・アレイの接着パッドから離れて位置されている、請求項９に記載の印字ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印字媒体製品に関し、特にインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、良く知られており、印字媒体製品を形成するために広く使用されている。インクは、マイクロプロセッサ制御される印字ヘッド上のノズル・アレイに供給される。印字ヘッドが印字媒体上を通過する時に、ノズル・アレイからインクが放出され、印字媒体上に画像が形成される。
【０００３】
プリンタ性能は、動作コスト、印字品質、動作速度、使用の容易性等の因子によって決まる。ノズルから放出される個々のインク滴の質量、滴下間隔、速度は、これらの性能パラメータに影響を与える。
【０００４】
近年、ノズル・アレイは、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術を使用して形成されてきており、サブミクロン厚の機械的構造を有している。これにより、ピコリットル（×１０−１２リットル）サイズ範囲のインク滴を急速に放出できる印字ヘッドの製造が可能となる。
【０００５】
これらの印字ヘッドの微細構造は、高速度および良好な印字品質を比較的低コストで供給するが、これらのサイズにより、ノズルは、極端に脆弱になり、指、塵、印字媒体素材とのちょっとした接触で壊れ易い。これでは、特定のレベルの頑丈さが必要とされる多くの用途で印字ヘッドを使用できなくなる。また、破損したノズルは、インク滴の放出方向を誤り、あるいは、インクを全く放出しない虞がある。ノズルがインクを放出しないと、玉のようになり始め、周囲のノズルに影響を与える。また、それは、経時的に、印字される基体にインクを漏らす虞がある。
【０００６】
放出されたインクが方向を誤ろうと或は印字ヘッドの表面上でインク玉になろうと、これらの両方の状況は、印字品質に弊害をもたらす。これに対処すべく、印字ヘッドには、指、塵、印字媒体との接触で損傷することを防止するため、ノズルの外面上に、開口付きのガードを設けることができる。しかしながら、ガードは、破損したノズルからの方向を誤ったインク滴あるいは任意のインク漏れを保持するためにも使用できる。任意のインク漏れを局部にとどめることにより、影響されるノズルの数を制限することができる。また、上記ガードは、方向を誤ったインク滴が印字媒体に達することを防止する。
【０００７】
残念ながら、印字品質は、それがインクをもはや含んでいないため、破損したノズルに苦慮している。また、封じ込め形成物がインクで満たされると、インクは、ガードの外面上で玉となり、周辺の開口を塞ぎ、あるいは、印字媒体上に漏れる。
【発明の開示内容】
【０００８】
したがって、本発明は、インクジェットプリンタ用の印字ヘッドであって、
印字媒体に対してインクを放出するためのノズル・アレイを運ぶ基板と、
放出されたインクが開口を通って印字媒体に向うように少なくとも１つのノズル上に位置された開口付きのガードと、
を有し、
ガードおよびノズルは、ノズルからの漏れインクまたは方向を誤ったインクを、アレイ内の少なくとも幾つかの他のノズルから隔離するための封じ込め形成物を少なくとも部分的に画成し、
封じ込め形成物内の所定量のインクを検出して、ノズルに対するインクの更なる供給を停止するための検出手段を有して印字ヘッドを提供する。
【０００９】
この明細書において、用語“ノズル”は、開口が形成された部材またはそれ自体開口が形成されていない部材として理解されるべきである。
【００１０】
アレイ内の各ノズルは、このノズルをアレイ内の、他の全てのノズルから隔離する封じ込め形成物をそれぞれ有し、これらの各封じ込め形成物は、上記検出手段のうちの１つを有していることが好ましい。しかしながら、本発明の幾つかの形態は、複数のノズルから成る所定のグループをアレイ内の他のノズルから隔離するように構成された封じ込め形成物を有していてもよい。
【００１１】
各封じ込め形成物に対応する検出手段は、封じ込め形成物内で所定レベルのインクを検出すると、所定のグループに対するインクの更なる供給を停止するように構成されている。
【００１２】
一形態において、各ノズルは、インクを放出するためのパドルに取り付けられたベンドアクチュエータを使用し、検出手段は、ベンドアクチュエータを無効にして、ノズルに対するインクの更なる供給を停止する。
【００１３】
好ましい形態において、検出手段は、封じ込め形成物内に位置された一対の電気接点を有し、これにより、所定量のインクの蓄積によって電気回路が閉じ、コンパレータがアクチュエータを無効にする。
【００１４】
幾つかの実施形態において、封じ込め形成物は、ガードから各ノズルの外部へと延びる封じ込め壁を更に有している。更なる好ましい形態において、ガードはシリコンによって形成されている。
【００１５】
特に好ましい一形態において、検出手段は、アレイ内の、他のノズルの動作を調整して破損したノズルを補償するフォールト・トレランス設備のためのフィードバックを与える。
【００１６】
本発明に係るインクジェットプリンタの印字ヘッドは、任意のインク漏れを隔離してこのインク漏れを１つのノズルに封じ込めるだけでなく、インクの蓄積を感知してノズルまたはノズルのグループへの更なる供給を停止する。これにより、破損したノズルへのインク供給を防止してノーチェック状態にする。
【００１７】
封じ込め壁は、印字ヘッドの表面積の一部を必然的に使い果す。これはノズル充填密度に悪影響を与える。余計に必要な印字ヘッドチップ領域は、チップの製造コストを２０％増加させる可能性がある。しかしながら、ノズル製造が信頼できない状況において、本発明は、ノズル不良率が比較的高いにもかかわらず、印字品質を維持する。
【００１８】
ノズルガードは、通路を通じて流体を方向付けることによりノズル・アレイ上に異物が形成されることを防止する流入口を更に有していてもよい。
【００１９】
流入口は、ノズル・アレイの接着パッドから離れて位置されていてもよい。
【００２０】
印字ヘッドにノズルガードを設けることにより、ノズル構造体が他の殆どの面と接触または衝突することを防止することができる。与えられる保護を最適化するため、ガードは、ノズルの外面を覆う平坦なシールドを形成するとともに、インク滴を放出できる程度に十分大きいが、殆どの塵粒の、不慮の接触または進入を防止できる程度に十分小さい開口から成るアレイを有している。シールドをシリコンによって形成することにより、シールドの熱膨張係数は、ノズル・アレイの熱膨張係数と略一致する。これにより、印字ヘッドがその動作温度まで熱くなる時に、シールドの開口とノズル・アレイとの間で位置ずれが生じることを防止するのに役立つ。また、シリコンを使用すると、ＭＥＭＳ技術を使用してシールドを正確にミクロ機械加工することができる。また、シリコンは、非常に強度があり、殆ど変形しない。
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。
【図面の詳細な説明】
【００２２】
図１を最初に参照すると、本発明に係るノズルアセンブリが参照符号１０で全体的に示されている。インクジェット印字ヘッドは、シリコン基板１６上に所定のアレイ１４（図５および図６）を成して配置された複数のノズルアセンブリ１０を有している。アレイ１４については後で詳しく述べる。
【００２３】
ノズルアセンブリ１０はシリコン基板１６を有しており、このシリコン基板１６上には絶縁層１８が堆積されている。絶縁層１８上にはＣＭＯＳ保護層２０が堆積されている。
【００２４】
各ノズルアセンブリ１０は、ノズル開口２４を形成するノズル２２と、レバーアーム２６の形態を成す接続部材と、アクチュエータ２８とを有している。レバーアーム２６は、アクチュエータ２８をノズル２２に接続する。
【００２５】
図２〜図４に詳しく示されるように、ノズル２２はクラウン部３０を備えており、クラウン部３０からはスカート部３２が延びている。スカート部３２は、ノズルチャンバ３４の外周壁の一部を形成している。ノズル開口２４は、ノズルチャンバ３４と流体連通している。なお、ノズル開口２４は、凸状リム３６によって取り囲まれている点に留意すべきである。この凸状リム３６は、ノズルチャンバ３４内のインク４０の半月体３８（図２）を“押さえ込む（動かないようにする）”。
【００２６】
インク注入口４２（図６に最も明確に示されている）がノズルチャンバ３４の床部４６に形成されている。注入口４２は、基板１６を貫通して形成されたインク注入チャンネル４８と流体連通している。
【００２７】
壁部５０は、インク注入口４２を境界付けており、床部４６から上方に延びている。ノズル２２の前述したスカート部３２は、ノズルチャンバ３４の外周壁の、第１の部分を形成し、壁部５０は、ノズルチャンバ３４の外周壁の、第２の部分を形成する。
【００２８】
壁部５０は、内側に方向付けられたリップ５２を、その自由端に有している。リップ５２は、後述するように、ノズル２２の位置がずれた時にインクの漏れを防止する流体シールとしての機能を果たす。インク４０の粘性およびリップ５２とスカート部３２との間の僅かな大きさの空間により、内側に方向付けられたリップ５２および表面張力が、ノズルチャンバ３４からのインクの漏れを防止する有効なシールとして機能するのは言うまでもない。
【００２９】
アクチュエータ２８は、サーマルベンド（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｅｎｄ）アクチュエータであり、基板１６から、特にＣＭＯＳ保護層２０から上方に延びるアンカー５４に接続されている。アンカー５４は、アクチュエータ２８との電気的な接続部を形成する導電パッド５６上に設けられている。
【００３０】
アクチュエータ２８は、第２の受動ビーム６０の上側に配置された第１の能動ビーム５８を備えている。好ましい実施形態において、両方のビーム５８，６０は、窒化チタン（ＴｉＮ）等の導電セラミック材料から成り、あるいは、導電セラミック材料を含んでいる。
【００３１】
両方のビーム５８，６０は、アンカー５４に固定された第１の端部と、アーム２６に接続された反対側の端部とを有している。能動ビーム５８を通じて電流が流されると、能動ビーム５８が熱膨張する。電流が流れない受動ビーム６０は同じ割合で膨張しないため、曲げモーメントが生じ、これにより、アーム２６、したがってノズル２２が、図３に示されるように基板１６に向かって下方に変位する。これにより、符号６２で示されるように、ノズル開口２４を通じてインクが放出される。熱源が能動ビーム５８から取り除かれると、すなわち、能動ビームへの通電が停止されると、ノズル２２は、図４に示されるように、その静止位置に戻る。ノズル２２がその静止位置に戻ると、図４に符号６６で示されるインク滴の首部が断ち切られることにより、インク滴６４が形成される。その後、インク滴６４は、ペーパーシート等の印字媒体上へと移動する。インク滴６４が形成されることにより、図４に符号６８で示される“負の”半月体が形成される。この“負の”半月体６８により、ノズルチャンバ３４内にインク４０が流入し、これにより、ノズルアセンブリ１０からの次のインク滴放出に備えて、新たな半月体３８（図２）が形成される。
【００３２】
ここで、図５および図６を参照すると、ノズル・アレイ１４が詳細に示されている。このアレイ１４は、４色印字ヘッド用のものである。したがって、アレイ１４は、複数のノズルアセンブリから成るグループ７０を４つ有しており、各色毎に１つのグループが与えられる。各グループ７０のノズルアセンブリ１０は、２つの列７２，７４を成して配置されている。グループ７０のうちの１つが図６に詳細に示されている。
【００３３】
列７２，７４内でのノズルアセンブリ１０の密な充填配置を容易にするため、列７４内のノズルアセンブリ１０は、列７２内のノズルアセンブリ１０に対してオフセットして或いは千鳥状に配置されている。また、列７４内のノズルアセンブリ１０のレバーアーム２６が列７２内のノズルアセンブリ１０の隣り合うノズル２２同士の間を通ることができるように、列７２内のノズルアセンブリ１０は、互いに十分に離間している。なお、例７２内のノズル２２がこれと隣り合う列７４内のノズルアセンブリ１０のノズル２２とアクチュエータ２８との間に嵌り込むように、各ノズルアセンブリ１０は略ダンベル形状を成している点に留意すべきである。
【００３４】
また、列７２，７４内でのノズル２２の密な充填配置を容易にするため、各ノズル２２は、略六角形状を成している。
【００３５】
当業者であれば分かるように、使用中、ノズル開口２４がノズルチャンバ３４に対して僅かに傾くことによりノズル２２が基板１６に向けて変位すると、インクは、垂直から僅かにはずれて放出される。図５および図６に示される配置の利点は、列７２，７４内のノズルアセンブリ１０のアクチュエータ２８が列７２，７４の一方側に向かって同じ方向で延びているという点である。したがって、列７２内のノズル２２から放出されるインク、および、列７４内のノズル２２から放出されるインクは、同じ角度だけ互いに対してオフセットされ、これにより、印字品質が向上する。
【００３６】
また、図５に示されるように、基板１６上には、接着パッド７６が配置されている。これらの接着パッド７６は、パッド５６を介して、ノズルアセンブリ１０のアクチュエータ２８に対する電気的な接続を形成する。これらの電気的な接続は、ＣＭＯＳ層（図示せず）によって形成される。
【００３７】
図５ａおよび図５ｂを参照すると、図５に示されるノズル・アレイ１４は、各ノズルアセンブリ１０を取り囲む封じ込め形成物１４６を収容するように、離間されている。封じ込め形成物１４６は、ノズル２２を取り囲み且つシリコン基板１６から開口付きのノズルガード８０の裏面へと延びる封じ込め壁１４４を有している。ノズルの破損によりインクが適切に放出されない場合、周囲のノズルの機能に影響を与えないように漏れが制限される。具体的に図５ｂを参照すると、各封じ込め形成物１４６は、漏れたインクの存在を検出する能力を有している。封じ込め形成物１４６内には検出電極が配置されており、インクが漏れたり或いは方向を誤ることにより、回路が完成されるようになっている。これによってノズル不良回路がトリガーし、ノズル・アレイ１４の更なる作動が停止される。フォールト・トレランス（耐障害性）機能を使用すると、印字されるデータをアレイ１４内の他のノズルに再割り当てすることにより、破損したノズル２２を補償することができる。
【００３８】
封じ込め壁１４４は、必然的に、アレイのノズル充填密度を下げるシリコン基板１６の部位を占める。これにより、印字ヘッドチップの製造コストが増加する。しかしながら、製造技術によりノズル消耗率が比較的高くなる場合、個々のノズル封じ込め形成物は、印字品質に対するどんな悪影響をも回避し或いは少なくとも最小限に抑える。
【００３９】
当業者であれば分かるように、封じ込め形成物は、ノズル群を隔離するように構成されてもよい。ノズル群を隔離すると、ノズル充填密度が良好になるが、周囲のノズル群を使用して破損したノズルを補償することがかなり難しい。
【００４０】
図７には、封じ込め壁が無いノズル・アレイおよびノズルガードが示されている。特に指定しない限り、先の図面と同じ部品については同じ参照符号が付されている。
【００４１】
ノズルガード８０は、アレイ１４のシリコン基板１６上に設けられている。ノズルガード８０は、複数のアパーチャー８４が貫通して形成されたシールド８２を有している。アパーチャ８４は、アレイ１４のノズルアセンブリ１０のノズル開口２４と位置合わせされており、これにより、インクが任意の１つのノズル開口２４から放出されると、インクは、印字媒体に達する前に、対応する通路を通過する。
【００４２】
ノズルガード８０は、シリコンから成り、ノズル・アレイ１４が紙、塵、ユーザの指と接触して損傷することを防止するために必要な強度および剛性を有している。ノズルガードをシリコンによって形成することにより、ノズルガードの熱膨張係数は、ノズル・アレイのそれとほぼ一致する。これは、印字ヘッドがその通常の実用温度まで熱くなる時に、シールド８２のアパーチャー８４とノズル・アレイ１４との間で位置ずれが生じることを防止しようとするものである。また、シリコンは、ノズルアセンブリの製造に関して後述するＭＥＭＳ技術を使用する正確なミクロ機械加工に非常に適している。
【００４３】
シールド８２は、リムまたは支柱８６により、ノズルアセンブリ１０から離間した状態で設けられている。一方の支柱８６には、通気口８８が形成されている。
【００４４】
使用時、アレイ１４が作動すると、空気は、通気口８８を通じてアパーチャー８４へと送り込まれ、インクと共にアパーチャー８４を通じて流れる。
【００４５】
空気は、インク滴６４の速度と異なる速度でアパーチャー８４を流通するため、インクがこの空気に巻き込まれることはない。例えば、インク滴６４は、約３ｍ／ｓの速度でノズル２２から放出される。空気は、約１ｍ／ｓの速度でアパーチャー８４を流通する。
【００４６】
空気の目的は、アパーチャー８４に異物が無い状態を維持することである。塵粒等のこれらの異物がノズルアセンブリ１０上に落下して、ノズルアセンブリの作動に悪影響を及ぼす虞がある。このような不具合は、ノズルガード８０に通気口８８を設けることにより、かなりの程度まで防止できる。ここで、図８〜図１０を参照すると、ノズルアセンブリ１０を製造するためのプロセスが示されている。
【００４７】
はじめにシリコン基板すなわちウエハ１６を用意し、このウエハ１６の表面上に絶縁層１８を蒸着させる。絶縁層１８は、約１．５ミクロンのＣＶＤ酸化物の形態を成している。絶縁層１８上にレジストがスピン塗布され、絶縁層は、マスク１００を通じて露光された後、現像される。
【００４８】
現像後、絶縁層１８は、シリコン層１６に至るまでプラズマエッチングされる。その後、レジストが除去され、絶縁層１８がクリーニングされる。このステップによりインク注入口４２が形成される。
【００４９】
図８ｂにおいては、約０．８ミクロンのアルミ１０２が絶縁層１８上に堆積される。レジストがスピン塗布され、アルミ１０２は、マスク１０４を通じて露光されて現像される。アルミ１０２は、酸化物層１８に至るまでプラズマエッチングされ、レジスト層が除去されて、デバイスがクリーニングされる。このステップにより、接着パッドおよびインクジェットアクチュエータ２８への相互接続が形成される。この相互接続は、ＮＭＯＳドライブトランジスタおよびＣＭＯＳ層（図示せず）中に形成された接続部を有する電力面（ｐｏｗｅｒ  ｐｌａｎｅ）のためである。
【００５０】
約０．５ミクロンのＰＥＣＶＤ窒化物がＣＭＯＳ保護層２０として堆積される。レジストがスピン塗布され、層２０がマスク１０６を通じて露光され、その後、層２０が現像される。現像後、窒化物は、アルミ層１０２に至るまで、および、インク注入口４２の領域のシリコン層１６に至るまで、プラズマエッチングされる。レジストが除去され、デバイスがクリーニングされる。
【００５１】
犠牲材料から成る層１０８が層２０上にスピン塗布される。層１０８は、６ミクロンの感光性ポリイミドまたは約４μｍの高温レジストである。層１０８は、ソフトベーク（ｓｏｆｔｂａｋｅ）された後、マスク１１０を通じて露光され、その後、現像される。その後、層１０８がポリイミドである場合、層１０８が４００℃で１時間ハードベーク（ｈａｒｄｂａｋｅ）され、層１０８が高温レジストである場合、層１０８が３００℃を超える温度でハードベークされる。なお、図中、収縮によって生じるポリイミド層１０８のパターンに伴う歪みは、マスク１１０のデザインにおいて考慮される点に注意すべきである。
【００５２】
図８ｅに示される次のステップにおいては、第２の犠牲層１１２が加えられる。この層１１２は、スピン塗布される２μｍの感光性ポリイミドまたは約１．３μｍの高温レジストである。層１１２は、ソフトベークされ、マスク１１４を通じて露光される。マスク１１４を通じて露光した後、層１１２が現像される。層１１２がポリイミドである場合、層１１２は、約１時間４００℃でハードベークされる。層１１２がレジストである場合、層１１２は、約１時間３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００５３】
その後、０．２ミクロンの多層金属層１１６が堆積される。この層１１６の一部は、アクチュエータ２８の受動ビーム６０を形成する。
【００５４】
層１１６は、１０００Åの窒化チタン（ＴｉＮ）を約３００℃でスパッタリングした後、５０Åの窒化タンタル（ＴａＮ）をスパッタリングすることにより形成される。更に１０００ÅのＴｉＮがスパッタリングされた後に５０ÅのＴａＮがスパッタリングされ、更に１０００ÅのＴｉＮがスパッタリングされる。ＴｉＮの代わりに使用できる他の材料は、ＴｉＢ２，ＭｏＳｉ２または（Ｔｉ，Ａｌ）  Ｎである。
【００５５】
その後、層１１６は、マスク１１８を通じて露光されて現像され、層１１２に至るまでプラズマエッチングされる。その後、層１１６のために塗布されたレジストは、硬化した層１０８または１１２を除去しないように注意して湿式除去される（ｗｅｔ  ｓｔｒｉｐｐｅｄ）。
【００５６】
４μｍの感光性ポリイミドまたは約２．６μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第３の犠牲層１２０が加えられる。層１２０は、ソフトベークされた後、マスク１２２を通じて露光される。露光された層は、その後、現像され、ハードベークされる。層１２０は、ポリイミドの場合、約１時間４００℃でハードベークされ、層１２０がレジストから成る場合、層１２０は、３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００５７】
第２の多層金属層１２４が層１２０に加えられる。層１２４の成分は、層１１６と同じであり、同じ方法で加えられる。両方の層１１６，１２４が導電層であることは言うまでもない。
【００５８】
層１２４は、マスク１２６を通じて露光された後、現像される。層１２４は、ポリイミドまたはレジスト層１２０に至るまでプラズマエッチングされ、その後、層１２４のために塗布されたレジストは、硬化した層１０８，１１２または１２０を除去しないように注意して湿式除去される。なお、層１２４の残った部分は、アクチュエータ２８の能動ビーム５８を形成する点に注意すべきである。
【００５９】
４μｍの感光性ポリイミドまたは約２．６μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第４の犠牲層１２８が加えられる。層１２８は、ソフトベークされ、マスク１３０を通じて露光された後、図９ｋに示されるようにアイランド部を残すように現像される。層１２８の残りの部分は、ポリイミドの場合、約１時間４００℃でハードベークされ、層１２８がレジストの場合、層１２８は、３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００６０】
図８ｌに示されるように、ヤング率が高い絶縁層１３２が堆積される。層１３２は、約１μｍのシリコンナイトライドまたは酸化アルミニウムによって構成される。層１３２は、犠牲層１０８，１１２，１２０，１２８のハードベーク温度よりも低い温度で堆積される。この絶縁層１３２に必要な主な特性は、高弾性率、化学的不活性、ＴｉＮに対する良好な粘着性である。
【００６１】
２μｍの感光性ポリイミドまたは約１．３μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第５の犠牲層１３４が加えられる。層１３４は、ソフトベークされ、マスク１３６を通じて露光され、現像される。その後、層１３４の残りの部分は、ポリイミドの場合、約１時間４００℃でハードベークされ、レジストの場合、３００℃を超える温度でハードベークされる。
【００６２】
絶縁層１３２は、任意の犠牲層１３４を除去しないように注意して、犠牲層１２８に至るまでプラズマエッチングされる。
【００６３】
このステップにより、ノズルアセンブリ１０のノズル開口２４、レバーアーム２６、アンカー５４が形成される。
【００６４】
高ヤング率の絶縁層１３８が堆積される。この層１３８は、犠牲層１０８，１１２，１２０，１２８のハードベーク温度よりも低い温度で０．２μｍのシリコンナイトライドまたはアルミニウムナイトライドを堆積させることにより形成される。
【００６５】
その後、図８ｐに示されるように、層１３８は、０．３５ミクロンの深さまで異方性プラズマエッチングされる。このエッチングは、絶縁層１３２および犠牲層１３４の側壁を除く全面から絶縁層を除去することを意図している。このステップにより、前述したようにインクの半月体を“押さえ込む（動かないようにする）”するノズル開口２４の周囲のノズルリム３６が形成される。
【００６６】
紫外線（ＵＶ）解放テープ１４０が加えられる。シリコンウエハ１６の背面に４μｍのレジストがスピン塗布される。ウエハ１６をバックエッチングしてインク注入チャンネル４８を形成するために、ウエハ１６がマスク１４２を通じて露光される。その後、レジストがウエハ１６から除去される。
【００６７】
ウエハ１６の背面に更なるＵＶ解放テープ（図示せず）が加えられ、テープ１４０が除去される。犠牲層１０８，１１２，１２０，１２８，１３４は、図８ｒおよび図９ｒに示される最終的なノズルアセンブリ１０を形成するために、酸素プラズマで除去される。簡単に参照できるように、これらの２つの図面に示された参照符号は、ノズルアセンブリ１０の関連部分を示すため、図１における参照符号と同じである。図１１および図１２は、図８および図９を参照して前述したプロセスにしたがって製造されたノズルアセンブリ１０の動作を示している。これらの図は、図２〜図４に対応している。
【００６８】
当業者であれば分かるように、広く記載された本発明の思想または範囲から逸脱することなく、特定の実施形態に示されるように本発明に対して様々な変形および／または改良を行なうことができる。したがって、これらの実施形態は、全ての点で、単なる一例にすぎず、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】インクジェット印字ヘッド用のノズルアセンブリの３次元概略図を示している。
【図２】図１のノズルアセンブリの動作の３次元概略図を示している。
【図３】図１のノズルアセンブリの動作の３次元概略図を示している。
【図４】図１のノズルアセンブリの動作の３次元概略図を示している。
【図５】ノズルガードまたは封じ込め壁を有するインクジェット印字ヘッドを構成するノズルアセンブリの３次元図を示している。
【図５ａ】ノズルガードまたは封じ込め壁を有する本発明に係る印字ヘッドの部分断面図を示している。
【図５ｂ】インクセンサの回路図を示している。
【図６】図５の、アレイの一部の拡大図を示している。
【図７】封じ込め壁が無いノズルガードを有するインクジェット印字ヘッドの３次元図を示している。
【図８】分図８ａ〜８ｒは、インクジェット印字ヘッドのノズルアセンブリの、製造工程の３次元図を示している。
【図９】分図９ａ〜９ｒは、製造工程の断面図を示している。
【図１０】分図１０ａ〜１０ｋは、製造プロセスにおける様々な工程で使用されるマスクのレイアウトを示している。
【図１１】分図１１ａ〜１１ｃは、図８および図９の方法にしたがって製造されたノズルアセンブリの動作の３次元図を示している。
【図１２】分図１２ａ〜１２ｃは、図８および図９の方法にしたがって製造されたノズルアセンブリの動作の断面図を示している。
【符号の説明】
【００７０】
１６…シリコン基板、２２…ノズル、２８…アクチュエータ、４８…インク注入チャンネル、８０…ノズルガード、８２…シールド、８４…開口、１４４…封じ込め壁、１４６…封じ込め形成物。
【図５ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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