(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェットプリントヘッドを大量生産可能な効果的方式の開発が望まれ、ノズル周りに電場を配置することにより、ノズルベースでノズル上で駆動される、インクジェット印字機構を提供する。【解決手段】ノズルチャンバ１７からのインク排出のためのインク排出口を有するノズルチャンバ、該ノズルチャンバへのインク供給のためのインク供給漕及び、前記ノズルチャンバと前記インク供給漕の間に配置された磁石アクチュエータを有し、該磁石アクチュエータは、外部から供給された磁気パルスサイクルにより駆動され、インクを排出することを特徴とする、インクジェットノズル装置。  更に、電流をコイル１１に流すと、プレート１５は、強くプレート１３に引き寄せられ、ノズルチャンバ内のインクに圧力を与え、インクが射出される。【選択図】図３
2007062381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルチャンバからのインク排出のためのインク排出口を有するノズルチャンバ、
該ノズルチャンバへのインク供給のためのインク供給漕及び、
前記ノズルチャンバと前記インク供給漕の間に配置された磁石アクチュエータを有し、
該磁石アクチュエータは、外部から供給された磁気パルスサイクルにより駆動され、インクを排出することを特徴とする、インクジェットノズル装置。
【請求項２】
前記インクジェットノズルは、ノズルアレイの一部分を構成し、各ノズルは、ブロック手段を有し、該ブロック手段は、電流の磁石パルス周期において、前記ノズルチャンバからインクの排出が行われないように磁石アクチュエータの動きをブロックすることを特徴とする、請求項１記載のインクジェットノズル装置。
【請求項３】
前記ブロック手段は、可動の端部突起が設けられた熱アクチュエータから構成され、該端部突起は、前記磁石アクチュエータの運動の進路を塞ぐ位置に移動できることを特徴とする、請求項２記載のインクジェットノズル装置。
【請求項４】
前記磁石アクチュエータは、該アクチュエータの移動時に、前記ブロック手段と係合するように設計された端部突起を有することを特徴とする、請求項２又は３記載のインクジェットノズル装置。
【請求項５】
前記磁石アクチュエータは、二つの屈曲可能なストリップ部により前記ノズルチャンバの近接した壁に固定され、該ストリップ部は、外部から供給された磁力パルスサイクルにより駆動された際に、該磁石アクチュエータの曲げ動作を許容することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載のインクジェットノズル。
【請求項６】
前記熱アクチュエータは更に、基盤に固着された実質的に２つのアームを有し、第１アームは高い熱膨張率を有する材料に包まれた薄い曲がりくねった構造をしており、第２アームは、前記基盤に近接した部分で前記熱アクチュエータの屈曲を集中させるために、前記基盤と連結した端部に近い位置にテーパ状の薄い部分を有する、第１アームよりも厚いアームを有することを特徴とする、請求項１記載のインクジェットノズル。
【請求項７】
前記ブロック手段は、空洞を通したゆっくりとした流れを有する該空洞内に配置されていることを特徴とする、請求項２から請求項６の内の、何れか１項記載のインクジェットノズル装置。
【請求項８】
前記ブロック手段は、空洞を通したゆっくりとした流れを有する該空洞内に配置され、熱アクチュエータの曲がりくねったアームは、該空洞の内壁に沿って並んで配置されることを特徴とする、請求項７記載のインクジェットノズル装置。
【請求項９】
前記インクジェットノズルは、半導体製造技術を利用したシリコンウエハの製造により構築されることを特徴とする、請求項１から請求項８の内の、何れか１項記載のインクジェットノズル装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、近接部分からそれらを絶縁し、不動態化するのに要求されるシリコン窒化物によるカバーを有することを特徴とする、請求項１から請求項９の内の、何れか１項記載のインクジェットノズル装置。
【請求項１１】
前記ノズルチャンバは、シリコン基板の高密度低圧力プラズマエッチングから形成したことを特徴とする、請求項１から請求項１０の内の、何れか１項記載のインクジェットノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、インクジェット式の印刷システムの分野に関する。
【０００２】
（従来技術）
過去において印刷方式は、種々発明され、この内の非常に多くの方式が現在使用されている。公知の印刷形態には、印刷媒体に、関連する表示媒体を使用して表示する種々の方法がある。共通して使用される印刷形態は、オフセット印刷、レーザ印刷、コピー機、ドットマトリックスインパクトプリンタ、感熱紙プリンタ、フィルムレコーダ、熱転写プリンタ、及び、要求に応じて滴下するタイプと、連続流出タイプがある、昇華型プリンタとインクジェットプリンタがある。各種のプリンタには、費用、速度、品質、信頼性、構成及び操作の簡便性を考慮すると、それぞれ利点及び問題点がある。
【０００３】
近年、各インクの画素を、１個以上のインクノズルから引き出す、インクジェット印刷分野は、主に、安価なことと、用途が広いため、益々普及している。
【０００４】
各種のインクジェット印刷に関する技術が発明されてきた。この分野の概略を知るために参照する文献は、ハードコピー機の出力（編集者：Ｒ  Ｄｕｂｅｃｋ及びＳ  Ｓｈｅｒｒ）（１９８８年）の中の、２０７−２２０ページ、Ｊ  Ｍｏｏｒｅの論文「ノンインパクトプリンタ：概論並びに歴史的展望」である。
【０００５】
インクジェットプリンタ自体、種々のタイプがある。インクジェット印刷において、インクの連続的な流出を活用したのは、少なくとも、１９２９年にまで遡ると思われる。これは、Ｈａｎｓｅｌｌによる米国特許第１９４１００１号であり、ここには、静電気インクジェット印刷でインクを連続的に流す簡単な形態が開示されている。
【０００６】
Ｓｗｅｅｔによる米国特許第３５９６２７５号もまた、インクの流れを、高周波静電界によって調整することにより、インクの滴下を分離させるステップを含む、連続インクジェット印刷の工程を開示している。この技術は、ＥｌｍｊｅｔやＳｃｉｔｅｘを含む、幾つかの製造業者によって今も利用されている（Ｓｗｅｅｔ他の米国特許第３３７３４３７も参照のこと）。
【０００７】
圧電性のインクジェットプリンタもまた、一般的に利用されるインクジェット装置の一形態である。圧電システムとしては、ダイアフラム方式を利用している、Ｋｙｓｅｒ他による米国特許第３９４６３９８（１９７０年）、圧電クリスタルのスクイーズ方式を利用している、Ｚｏｌｔｅｎによる米国特許第３６８３２１２（１９７０年）、圧電のベンド方式を開示した、Ｓｔｅｍｍｅによる米国特許第３７４７１２０（１９７２年）、インクの流れに圧電プッシュ方式を開示したＨｏｗｋｉｎｓによる米国特許第４４５９６０１、及び圧電振動子のシーヤー方式を開示したＦｉｓｃｈｂｅｃｋによる米国特許第４５８４５９０が挙げられる。
【０００８】
最近では、熱インクジェット印刷が、極めて一般的なインクジェット印刷形態となっている。インクジェット印刷技術は、Ｅｎｄｏ他による英国特許第２００７１６２（１９７９年）や、Ｖａｕｇｈｔ他による米国特許第４４９０７２８等がある。上記２つのインクジェット印刷技術を開示した文献では、電熱アクチュエータを活用しており、ノズル等の、圧迫された空間に、気泡を作り出し、これにより、インクを、閉鎖された空間に連結した開口部を介して、関連する印刷媒体に射出させている。電熱アクチュエータを利用した印刷装置は、キヤノンやヒューレットパッカード等の製造業者により製造されている。
【０００９】
前記説明からもわかるように、種々のタイプの印刷技術を利用することが出来る。欲を言えば、印刷技術は、多くの望ましい特性を兼ね備えるべきである。これら望ましい特性とは、安価な構成、高速性、安全運転並びに長期の連続運転等が含まれている。それぞれの技術には、費用、速度、品質、信頼性、電力の使用方法、構成及び操作の簡便性、耐久性、消費可能性の点で、独自の利点、欠点を有している。
【００１０】
各種のインクジェット印刷機構が公知となっている。残念ながら、大量生産技術では、インクジェットヘッドの製造は極めて難しい。例えば、開口部や、ノズルプレートは、インク供給部及びインク射出機構から離して形成し、後に該機構に接着させる（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ  Ｊｏｕｒｎａｌ  第３６巻、第５、３３−３７ページ（１９８５年））。この種の精密機械で要求される、材料の分離処理では、製造にあたっては、実質的に費用が嵩んでしまう。
【００１１】
加えて、側方発射型インクジェット技術（米国特許第４，８９９，１８１）もしばしば使われるが、これも、如何に特別な設備投資によっても、大量生産できる処理量は制限されてしまう。
【００１２】
更に、より難解な技術もしばしば利用されている。これらの技術には、ニッケル段階の電鋳法（ヒューレットパッカードジャーナル、第３６巻、第５、３３−３７ページ（１９８５年））、放電加工、レーザアブレーション（米国特許第５，２０８，６０４）、マイクロパンチングが含まれている。
【００１３】
上記技術を利用すると、インクジェットプリントヘッドを大量生産する際に実質的に費用が嵩み、これにより、最終的な費用も実質的に増えてしまう。
【００１４】
それ故、インクジェットプリントヘッドを大量生産可能な効果的なシステムの開発が望まれる。
【００１５】
発明の要約
本発明は、駆動される一連のインク排出ノズルを有するインクジェット印字機構を提供することを目的とするものである。該ノズルは、ノズル周りに電場を配置することによりノズルベースでノズル上で駆動される、内部選択アクチュエータ機構を有する。
【００１６】
本発明の観点に基づくと、インクジェット印字ノズル装置は、一端にインク排出穴を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバにインクを供給するインクチャンバと該ノズルチャンバとの間に位置決めされ、軟磁性体材料から形成されたプランジャ、該プランジャに近接して設けられ、ノズル駆動信号に電気的に接続された電気コイルを有する。駆動時には、該プランジャは、インク導入位置からインク排出位置へ移動され、排出穴を介してインクチャンバからインクを排出することが出来る。
【００１７】
更に、インク排出ノズルは軟磁性体材料から構築されたアーマチュアプレートを有しており、プランジャは、コイルの駆動時に該アーマチュアプレートに引きつけられる。電気コイルが配置されるプランジャにより規定された空洞は、プランジャが動くことによりその寸法を減少させ、更にプランジャは、該空洞とインクチャンバを流体接続する一連の流体流動スロットを有し、該スロットは、形成された空洞内の圧力下で流体を逃すことができる。好ましくは、インクジェット印字ノズルは、インク排出穴からインクを排出させた後、インク排出位置からインク充填位置までプランジャを戻す際の助けとなる弾性手段を有している。該弾性手段は、該プランジャと実質的に同じ周囲形状を有するように正確に構築されているねじりバネであると、有利である。
【００１８】
本発明の別の観点は、本発明の先述の観点に基づいて構築されたインクジェット印字ノズル装置を提供することである。該装置のプランジャは、一つの表面に沿って、一連のスロットが形成されている。この表面は、プランジャと電気コイルの間の空洞を規定する内部の放射状の表面を形成している。更に、更にプランジャの、形成された空洞の上部壁を規定する上面には、流体流動スロットが形成されていない。電気コイルにより生じたプランジャの下方への移動により空洞寸法が減少すると、インクはスロットよりノズルチャンバ内に流入し、インク排出穴からのインクの排出を助けるように作用する。好ましくは、スロットは、実質的に均一な断面形状を有することが望ましい。
【００１９】
本発明の別の観点は、チャンバの一つの壁にインク排出穴を有するノズルチャンバ、インク供給源、静電電極を有するインクジェットノズルを提供することである。インク供給源は、ノズルチャンバに接続されており、静電電極は、ノズルチャンバの底部表面内に形成された第１の平面電極及び該平面電極の上部に配置された、可動式の第２の平面電極を有する。該第２の平面電極は、電極間に電位差を形成すると、第１の平面電極に近接した前射出位置に動くことが出来、これにより、第２の電極の波形周辺部を変形させ、電位差を減少させた際に、波形部はその休止位置に戻り、ノズルチャンバからインクが排出される。
【００２０】
本発明の別の観点は、チャンバの一つの壁にインク排出穴を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバに接続されがインク供給源、インク排出穴を介してノズルチャンバからインクを排出する静電アクチュエータを有するインクジェットノズルを提供することである。該静電アクチュエータは、ノズルチャンバの底部表面内に形成された第１の平面電極及び該平面電極の上部に配置された、可動式の第２の平面電極を有する。インクノズル装置は、単一のモノリシックなウエハ上に材料を配置し、エッチングされることにより形成される。更に、第１及び第２の平面電極の間に、ノズルチャンバの側部で外部雰囲気と接続され、アクチュエータが動くことにより空気が出入りするエアギャップが有る。好ましくは、電極と対向し、向き合っている電極の表面は、吸着の可能性を低めるために低い摩擦係数を有する材料でコーティングされていることが望ましい。この材料は、実質的にポリテトラフルオロエチレンから構成されることが望ましい。第２の平面電極は、第２の平面電極の硬さを保持するために、実質的に窒化物から構成される堅い材料の層を含んでいることが望ましい。この第１及び第２の平面電極構造間のエアギャップは、犠牲材料を用いて、第２の平面電極を残す形で該犠牲材料をエッチング除去することにより形成される。
【００２１】
更に、インクチャンバの外壁表面は複数のエッチング穴が設けられ、構築中に犠牲層をより早くエッチング除去出来るようにしている。
【００２２】
本発明の別の観点は、チャンバの一つの壁に排出穴を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバと相互連結したインク供給源、静電アクチュエータ、電位差を生じさせるステップの構成方法を提供することである。静電アクチュエータは排出穴を介してノズルチャンバからインクを排出するため、弾力のある圧縮性材料と平行して挟み込まれた一連の伝導性板を有する。電位差は、近接した板をもう一方へ引き寄せるために生じさせられ、圧縮性材料に弾力性をもたらし、さらに電位差を減少させると圧縮性材料は静止位置に戻る。その結果、排出穴からインクの排出が起こる。圧縮性材料に弾力性を与えた結果、インク排出穴の周囲の表面張力によってインクがノズルチャンバの中へ引き込まれる。
【００２３】
本発明の別の観点は、チャンバの一つの壁に排出穴を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバと相互連結したインク供給源、静電アクチュエータ、インクを排出するステップからなるインクノズルを提供することである。該静電アクチュエータは排出穴を介してノズルチャンバからインクを排出するため、弾力のある圧縮性材料により、平行に挟み込まれた一連の伝導性板を有する。前記方法は、導電性板の間に電位差を生じさせて、近接した板同士を互いに引き寄せ、これにより圧縮性材料を弾性変形させ、更に、電位差を減少させて、圧縮性材料を静止位置に戻すステップを有する。その結果、排出穴からインクの排出が起こる。圧縮性材料が弾力変形した結果、インク排出穴の周囲の表面張力によってインクがノズルチャンバの中へ引き込まれる。
【００２４】
本発明の第二の観点は、チャンバの一つの壁に排出穴を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバと相互連結したインク供給源、静電アクチュエータを有するインクジェットノズル及び、導電性板の間に電位差を与えて、後述の圧縮性材料を弾力的変形させ、非駆動化により静電アクチュエータがインク排出穴を介したインクの排出を引き起こすような、制御方法を提供することである。なお、静電アクチュエータは、インク排出穴を介してノズルチャンバからインクの排出をするため、弾力のある圧縮性材料が挟み込まれた、一連の平行に設けられた導電性板を有する。圧縮性材料は、ピエゾ電気、電気ひずみを有する材料、または強誘電性相と反強誘電性相の間で切り替わることの出来る材料のような高い誘電性を有する材料を包含することが望ましい。静電アクチュエータは、一度に一枚の平面層を配置して、最初のサンドイッチ状の予備形成品を形成し、次いで該予備形成品を選択的にエッチングして、伝導性平行板を電気的に相互接続させる半導体製造技術を利用して構築されることが望ましい。更に一連の伝導性平行板のグループは、異なった材料から構成され、それにより板の選択的エッチングが可能となり、作動中においてそれらを異なった極性の２つのグループに分割することができる。各グループからの板は伝導性板へ蓄電するための共通導電性部分に接続している。これらの板は化学蒸着技術を用いて構成されることが望ましい。インクジェットノズルのノズルチャンバ外表面は、構築中により迅速な犠牲層のエッチングを可能とするための多数のエッチング孔を有する。
【００２５】
本発明の別の観点は、インク供給チャンバが連結されたインクジェット印字ノズル装置の提供である。この機構は、ノズルチャンバ内のインクと連通する一つの表面を有するインク排出手段、インク排出手段と連結する反跳手段及び、インク排出手段と連結する第１アクチュエータ手段を含む。
【００２６】
インクチャンバからのインク排出方法は第一アクチュエータ手段の活性化ステップと非活性化ステップを有する。第一アクチュエータ手段の活性化ステップは、休止位置から発射準備位置へインク排出手段を駆動し、非活性化ステップは、反跳手段を駆動して、インク穴を介してノズルチャンバからインク排出をするためのインク排出手段を駆動する。さらに、反跳手段は、弾性部材を有しており、第一アクチュエータが動くことにより、弾性手段の弾性的な運動を引き起こす。また、インク排出手段の駆動はインク排出手段上で動作する弾性部材を含む。第一アクチュエータは電磁石アクチュエータであることが好ましく、反跳手段はねじりバネであることが好ましい。インク排出手段と第一アクチュエータは片持ち梁配置で相互連結され、そこでの第一アクチュエータ手段の小さな運動はインク排出手段の大きな運動を引き起こす。反跳手段は片持ち梁構造の支点となる部分に実質的に配置されることが望ましい。
【００２７】
第一アクチュエータは第一固定磁石極と第二可動磁石極に囲まれたソレノイドコイルを有する。その結果、コイルを駆動すると、極は片持ち梁構造のアクチュエータ側と連結された可動磁石極により、互いに相対的な運動を生じる。可動磁石極は運動中に極を通してインクが流れるように多数の溝を有していることが好ましい。インク排出手段は、ピストン又は、プランジャ、又は、ノズルチャンバの一つの表面と実質的に係合する表面を有する。
【００２８】
本発明の別の観点は、インクジェットノズル装置の提供である。インクジェットノズル装置は、インク排出のためのインク排出口を有し、該インク排出口は、インク排出口と相互連結するノズルチャンバを有し、また、電磁石コイルを有する可動壁を有する。ノズルチャンバは磁場内にあり、電磁石コイルを駆動すると、可動壁は力を受けて動かされ、その結果インク排出口を介してノズルチャンバからインクが排出される。
【００２９】
更に、可動壁は駆動時に回転し、インク供給チャンバを介してノズルチャンバと連結し、ノズルチャンバはインクの排出時にインク供給チャンバからインクを再補給される。可動壁は弾性手段によってノズルチャンバ壁と相互連結されることが好ましい。弾性手段は電磁石コイルの非駆動時に、可動壁を休止位置へ戻すように作用する。電磁石コイルは実質的に銅からなる多数の層を有することが望ましい。更に、インクジェットノズルはネオジム鉄ボロン磁石によって供給される永久磁場内に形成することも可能である。
【００３０】
本発明の別の観点は、インクジェット印字ノズル装置の提供である。インクジェット印字ノズル配置は、インクチャンバと連通したノズルチャンバ、磁石ピストン及び駆動コイルを有し、ノズルチャンバはノズル装置によってプリントアウトされるインクの貯蔵のために利用される。ノズルチャンバはノズルチャンバからのインクの排出のためのノズルチャンバ排出穴を有する。磁石ピストンはノズルチャンバ内のアパチャー上に配置され、駆動コイルは磁石ピストンに隣接して配置される。その結果、電流により駆動されると、第一位置から第二位置へピストンを十分に動かす力がピストンに働く。この運動は、ノズルチャンバ内のインクを、ノズルチャンバ排出穴を介してノズルチャンバから印刷媒体上に排出する。
【００３１】
更に、プリントノズル装置は一連の弾性手段を包含することが出来る。弾性手段は、駆動コイルの非駆動化により磁石ピストンを最初の位置に戻すために、磁石ピストンに取り付けられている。弾性手段は少なくとも一つのトーションバネを有していることが好ましい。
【００３２】
インクジェットノズル装置は半導体製造技術を用いて構築され、磁石ピストンとコイルまたはそのいずれか一方は、デュアルダマスカスプロセスにより構築される。ノズルチャンバ吹き出し口の穴にはノズルリムを設け、親水性表面のインクの広がりを押さるようにすることが望ましい。駆動コイルは銅の配置行程から構築され、磁石ピストンは希土類磁石材料から構築されることが好ましい。
【００３３】
更に、インクジェット印字ノズル装置内の弾性手段は、シリコン窒化物から構成され得る。
【００３４】
本発明の観点は、インク漕、ノズルチャンバ及びシャッタ手段を有するインクジェットノズルの提供である。インク槽は、振動圧下でインクを供給し、ノズルチャンバは、印刷媒体へのインク滴の射出用のインク排出口を有し、シャッタ手段は、インク漕とノズルチャンバを接続している。シャッタ手段はインク排出口からのインクの排出を制御するために電磁作用を用いて操作可能である。
【００３５】
実施例では、電磁石を駆動して、シャッタ手段の少なくとも一端と相互連結されたアームを動かす。その結果、インクが流れるために溝が開く。更に溝の開状態を維持するために低保持電流を維持し、更に電磁石の非駆動化の後、シャッタは閉状態に戻る。電磁石は第一、第二の端を有し、それぞれの端はアームと近接して配置され、電磁力作用は両端と近接したアームの運動を含む。更に、アームは電磁石の第一、第二の端部間で回動し、電磁石は螺旋形である。
【００３６】
インクジェット印字ノズルはシャッタ手段に連結された弾性手段を有することが望ましい。弾性手段は電磁力作用によって弾力的に変形させられ、シャッタ手段の非駆動化により最初の位置に戻り、インク漕からノズルチャンバへのインクの過度の流れを制限する。
【００３７】
弾性手段はコイルバネを有するのが好ましい。インクジェット印字ノズルには半導体製造技術を利用して、軟磁性金属鉄心を取り囲む銅コイルが形成される。銅コイルはダマスカスプロセスを利用して形成され得る。シャッタ手段はノズルチャンバの壁に形成された孔上で動く一連の可動板を有することが望ましい。
【００３８】
本発明の別の観点は、インクジェット印字ノズルからのインク排出方法の提供である。インクジェット印字ノズルは、ノズルチャンバへのインクの流れを制御するために電磁的に駆動されるシャッタを利用して構成する。その結果、インクの排出のために加圧されたインク供給漕の最初の高圧サイクルと、ノズルチャンバのインクから排出されたインク滴を分離するための低圧サイクルと、ノズルチャンバをインクで再び満たすための、加圧されたインク供給槽の第二の高圧周期を利用して、シャッタが開状態で、インクはノズルチャンバから排出される。
【００３９】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバからのインク排出のためのインク排出口を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバへのインク供給のためのインク供給漕及び、ノズルチャンバとインク供給漕の間に配置された磁石アクチュエータを有するインクジェットノズルの提供である。磁石アクチュエータ、は外部から供給された磁気パルスサイクルにより駆動され、インクを排出する。
【００４０】
更に、インクジェットノズルはノズルアレイの一部分を構成し、各ノズルはブロック手段を有する。ブロック手段は、電流の磁石パルス周期において、ノズルチャンバからインクの排出が行われないように磁石アクチュエータの動きをブロックする。ブロック手段は可動の端部突起が設けられた熱アクチュエータを有することが好ましい。端部突起は磁石アクチュエータの運動の進路を塞ぐ位置に移動できる。磁石アクチュエータはアクチュエータの移動時に、ブロック手段と係合するように設計された端部突起を有する。磁力アクチュエータは、二つの屈曲可能なストリップ部によりノズルチャンバに近接した壁に固定されることが望ましい。これらのストリップ部は、外部から供給された磁力パルスサイクルによりアクチュエータが駆動された際に、磁石アクチュエータの曲げ動作を許容する。
【００４１】
更に、熱アクチュエータは回路基板に固着された実質的に二つのアームを有する。第一アームは高い熱膨張率を有する材料に包まれた薄い曲がりくねった構造をしており、第二アームは、回路基板に近接した部分で熱アクチュエータの屈曲を集中させるために、回路基板と連結した端部に近い位置にテーパ状の薄い部分を有する、第１のアームよりも厚いアームを有する。ブロック手段は窪みを通したゆっくりとした流れを有する窪み内に配置する。熱アクチュエータの曲がりくねったアームは空洞の沿って並んで配置されることが好ましい。
【００４２】
インクジェットノズルは半導体製造技術を利用したシリコンウエハの製造を介して構築される。アクチュエータは、近接部分からそれらを絶縁し、不動態化するのに要求されるシリコン窒化物によるカバーを有する。更に、ノズルチャンバはシリコン基板の高密度低圧力プラズマエッチングから形成することができる。
【００４３】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバ、固定電気コイル及び可動プランジャプレートを有するインクジェットノズルを提供することである。ノズルチャンバは、該チャンバの一つの壁にインク排出穴を有しており、固定電気コイルは、チャンバまたはチャンバの壁内に配置されている。可動プランジャプレートには、電気コイルが埋め込まれ、固定電気コイルに近接して配置されている。そして、配置されたコイルを通過する電流の量が変化すると、可動プランジャ板は、固定電気コイルへ向かう運動または離れる運動をする。この運動はインク排出口を介したノズルチャンバからのインクの排出に利用される。
【００４４】
更に、インクジェットノズルは可動プランジャプレートに連結するバネ手段を有する。可動プランジャプレートは、コイルを駆動することにより休止位置からバネ負荷へ移動し、コイルの非駆動化によりバネ手段は可動コイルを休止位置へ戻す。その結果インク排出口からインクの排出が起こる。好ましくは、可動プランジャプレートの固定電気コイルは、伝導性材料で形成された多数の渦巻きコイルが積層されており、積み重ねられた伝導性材料は渦巻きの軸の中心接続される。コイルは結合された回路を形成するために電気的に相互に接続している。
【００４５】
更に、バネ手段は可動コイルに取り付けられたトーションバネを有し、導電性の細長いコイルへの接続子がトーションバネ内に配置される。コイルは実質的に銅からなり、ダマスカス構造を利用して形成されることが好ましい。ノズルは可動コイルの構造を生成するために犠牲エッチングを利用して構成される。ノズルチャンバはノズルチャンバへインクの供給をするためにノズルチャンバの壁内に一連の溝を有することが好ましく、ノズルチャンバの外表面はインクジェットプリントノズルの構築中に利用された犠牲層のエッチングのための一連の小さなエッチング穴を有することが好ましい。
【００４６】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバからのインクの排出方法の提供である。該方法は、少なくとも一つのプレートを動かすための場所に埋め込まれた二つのコイル間の電磁力を利用する。その運動はさらにノズルチャンバからのインクの排出を引き起こす。さらに、電磁力の利用は、可動プレートと固定プレートに埋め込まれたコイル間の電磁力の利用から構成される。その結果、可動プレートは固定プレートの近くへ移動し、更に動くことにより、バネに接続している可動プレートはバネ内にエネルギをため、コイルに流れる電流が切れると、バネがそのためられたエネルギを放出し、これにより、可動プレートの運動が引き起こされ、ノズルからインクの排出が起こる。
【００４７】
本発明の別の観点では、インクジェットノズル配置は以下のものを包含する：インクの排出のためのインク排出口を有するノズルチャンバ、ノズルチャンバへのインク供給のためのインク供給漕、ノズルチャンバ内に配置されたプランジャ、更にプランジャに連結され、該プランジャを駆動してインク排出口からインクを排出させるリニアステッパーアクチュエータ。ノズルチャンバの壁に沿って配置されたプランジャの少なくとも一つの表面は疎水性である。インクジェットノズルチャンバ内でプランジャと連結したリニアアクチュエータは、一連の電磁石によって３相に駆動されることが好ましい。一連の１２個の電磁石はリニアアクチュエータに沿って、向かい合った対になるように配置されるのが好ましい。更にそれぞれの相が２重になっているので、結果として各層について４つの電磁石となる。インクジェットノズルは、プランジャの裏表面に沿って開いた壁を有し、該壁は、開いた壁を介したノズルチャンバ内へのインクの流れに対するフィルターを形成するための一連の柱を有している。リニアアクチュエータ構造は、リニアアクチュエータをガイドするためにノズルチャンバの反対側端部にガイドを有する。
【００４８】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバ、インク供給漕及びシャッタを有するインクジェットノズルを提供することである。ノズルチャンバは、ノズルチャンバからインクを排出するためのインク排出口を有し、インク供給漕は、ノズルチャンバへインクの供給をする。シャッタは、インク排出口からインクの排出を引き起こすためにインク漕とチャンバの間の流れを開通、閉塞する。シャッタは、アクチュエータにより駆動された駆動手段を利用することにより、シャッタを開位置から閉位置へ動かすためのラチェットエッジを有する。更に、駆動手段は駆動手段に連結されたギヤ手段を有する。ギヤ手段は、駆動手段の運転周期に対してラチェットエッジの駆動周期を減少させる。駆動手段はラチェットエッジ上で力を働かせるために磁場内の導電素子を利用し、また、ラチェットエッジに力を伝えるために利用されるギヤ機構を用いて、該ギヤ機構の歯に力を働かせるために磁場内の導電素子を利用することが好ましい。導電性素子は、導電性素子の運動を拡張または縮小するために設計された伸縮可能な構造を有することが望ましい。
【００４９】
シャッタ機構は、インク漕とノズルチャンバの間でシャッタをガイドするために利用される保持器に対応する一連の溝を有しており、シャッタはシリコンウエハ構造上のノズルアレイの組立を通して形成される。インク供給漕内のインクは振動するインク圧を用いて駆動されることが好ましい。
【００５０】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバ、インク漕及びテーパ磁石プランジャを有するインクジェットノズルを提供することである。ノズルチャンバは、ノズルチャンバからインクの排出をするためのインク排出口を有し、インク槽は、ノズルチャンバへインクの供給をする。テーパ磁石プランジャは、ノズルチャンバとインク供給漕の間に配置されている。テーパ磁石プランジャは電磁石装置に取り囲まれている。そのため装置が駆動されると磁力プランジャはインク排出口に向けて力を受け、それによりインク排出口からのインクの排出を引き起こす。
【００５１】
プランジャは実質的に円筒形であることが好ましく、電磁石装置に隣接した部分でテーパリムを有することが好ましい。電磁石装置は円柱状であり、プランジャは該円筒の中央に配置される。プランジャは電磁石装置の不活性化によりプランジャを最初の位置に戻させる弾性手段と連結していることが望ましい。磁石プランジャは側壁へ放射状かつ螺旋状に広がる一連のバネを用いてノズルチャンバの側壁に連結されている。バネは配置された材料の引っ張り解放状態から形成されることが好ましい。更に該配置された材料は窒化物とすることが可能である。
【００５２】
本発明の別の観点は、シャッターグリルインクジェットプリンタの提供である。シャッターグリルインクジェットプリンタにおいて、チャンバから印刷媒体上へインクの排出を行うために、シャッタは閉状態から開状態へ電磁的に作動させられる。
【００５３】
本発明の別の観点は、インクチャンバ、インク槽及びシャッタ装置を有するシャッターインクジェットノズルを提供することである。インクチャンバは、インクチャンバからインクの排出を行うためのインク排出ノズルを有し、インク槽は、圧力下でインクチャンバへインクの供給をする。シャッタ機構は、インク漕、インクチャンバとインク漕の間でインクを制限するためにインク漕とインクチャンバの間に配置される。それにより、チャンバからインクの排出が引き起こされ、シャッタ機構はオンデマンドで作動させられる。
【００５４】
更に、アクチュエータは磁石バーを引きつける電磁石コイル装置を有する。コイルはウエハに固定されていることが好ましく、磁石バーは、インク漕とインクチャンバの間インクの流れを許容する一連のシャッタ穴上で開閉するシャッタ板と連結することが好ましい。シャッターインクジェットノズルは、アクチュエータの作動時のシャッタ穴を覆うシャッタ板の移動距離を増幅させるため、少なくとも一つの線状バネを有するアクチュエータを有することが望ましい。線状バネはインクチャンバの片側に固定され、電磁石コイルは、線状バネ固定装置と電磁石固定装置の間で運転されるシャッタ板に対してインクチャンバの反対側に固定される。インク漕は振動するインク圧下のインクを有することが好ましい。シャッタ機構は多数のシャッタ板を有し、該シャッター板は、インクチャンバとインク漕の間のインクの流れを許容する、対応する多数のシャッタ穴を覆う多数のシャッタ板を有する。更に、インクチャンバはシリコンウエハの結晶学的エッチングにより形成することが可能である。ノズルチャンバからのインク滴の排出サイクルは、インク漕内のインク振動圧サイクルの実質的に半分である。インクジェットノズルアレイは、別々のグループに分けられ、それぞれのグループはインクジェット漕内の圧力条件を緩和させるために交代で駆動させられる。
【００５５】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバとインク漕を有するシャッターインクジェット印字ノズルの運転方法の提供である。インク漕は振動するインク圧を有する。該方法は、シャッタを開けて、ノズルチャンバからインクの排出を起こさせ、これによりノズルチャンバ内のインクが減少し、インク圧の次の高圧期の間、シャッタを開状態にして、さらにノズルチャンバを再び満たし、続いて該高圧期の最後にシャッタを閉状態にして、ノズルチャンバからインク漕へインクの逆流を制限するように構成される。
【００５６】
本発明の別の観点では、インクジェット印字ノズル装置はインクの排出のための排出口を有するインク排出チャンバを有して構成される。インク排出チャンバは、排出すべきインクを供給するインク槽と連通している。そして、少なくともチャンバの一つの壁は、排出チャンバからインクの排出を引き起こすためローレンツ力を用いて駆動される可動隔壁を有する。可動隔壁は波形がつけられ、又は折りたたみ伸縮可能な形状であり、埋め込まれた伝導性コイルを有する。伝導性コイルの電流と静止磁場の間のローレンツ相互作用により隔壁が作動すると、隔壁は折りたたみ伸縮作用によって伸張可能である。隔壁は適切なハーフトーンマスクを利用して形成されることが好ましい。インクジェット印字ノズル内のインクチャンバは、シリコンウエハの等方性エッチングを用いて形成される。
【００５７】
本発明の別の観点は、チャンバからのインクの排出を引き起こすためのアクチュエータとして、磁場内の磁歪性物質の状態変化を利用したインクジェットノズルの提供である。更に、この方法は休止位置にある磁歪性弁を有する。磁歪性弁は、磁場の適用により排出状態へ変形し、その結果、チャンバからインクの排出が起こる。磁場は、磁歪物質に隣接した伝導性コイルへの電流の通過により与えられることが好ましい。インクチャンバは、アクチュエータによって実質的に形成されたチャンバの一表面を有するように、シリコンウエハの結晶学的エッチングから形成される。アクチュエータはインクが排出されるノズル口の反対側の、チャンバの一つの壁に取り付けられる。ノズル口は、埋没されたエピタキシャルな層へのシリコンウエハのバックエッチングと、エピタキシャルな層のノズル口穴のエッチングによって形成されることが望ましい。更に、結晶学的エッチングは、処理されたシリコンウエハの非エッチング層である、側壁の溝に対するものも含む。結晶学的エッチング行程の結果として、ノズルチャンバの大きさが拡張される。磁歪性形状記憶合金は実質的にＴｅｒｆａｎｏｌ−Ｄであることが好ましい。
【００５８】
本発明の別の観点は、ノズルチャンバ、インク供給源、静電アクチュエータ及び磁場発動手段を有するインクジェットノズル装置の提供である。ノズルチャンバは、該チャンバの一つの壁にインク排出口を有し、インク供給源は、ノズルチャンバと相互連結している。静電アクチュエータは、インク排出口を介してノズルチャンバからインクを排出し、磁場発動手段は、アクチュエータの磁歪作用を引き起こすために磁歪性アクチュエータの周囲に磁場を生じさせる。アクチュエータの磁歪作用により、インク排出口からインクの排出が起こる。磁場発動手段は磁歪アクチュエータを取り囲む伝導性コイルを有することが好ましい。さらに、インクジェットノズル装置は、半導体処理技術を利用してシリコンウエハ上に形成可能であり、伝導性コイルは、インクジェットプリンタの制御回路を提供する下部金属層と相互連結している
【００５９】
本発明の別の観点は、チャンバからのインク排出方法の提供である。該方法は、チャンバからのインクの排出を引き起こすためのアクチュエータとして、形状記憶合金のマルテンサイト相からオーステナイト相（又は、visa versa）への変態の利用を含む。さらに、アクチュエータは、休止状態の伝導性形状記憶合金パネルを有する。伝導性形状記憶合金パネルは加熱によりインク排出状態へと変形し、チャンバからインクの排出を引き起こす。加熱は形状記憶合金を流れる電流によって生ずることが好ましい。チャンバは、アクチュエータによって実質的に形成されたチャンバの一表面を有するように、シリコンウエハの結晶学的エッチングにより形成される。アクチュエータは、曲がりくねった形状で配置された伝導性形状記憶合金から形成され、インクが排出されるノズル口の反対側のチャンバ壁に取り付けられることが望ましい。さらに、ノズル口はエピタキシャルな層へのシリコンウエハのバックエッチングと、エピタキシャルな層のノズル穴のエッチングによって形成され得る。結晶学的エッチングは、処理されたシリコンウエハの非エッチング層の側壁溝のエッチングを含み、その結晶学的エッチング行程の結果として、チャンバの寸法が拡張される。形状記憶合金はニッケルチタニウム合金から構成することが好ましい。
【００６０】
本発明の別の観点は、インク排出ノズルからのインクの排出のためのインクジェットノズル装置の提供である。インクジェットノズル装置は以下のものを有する。回路基板；回路基板上に形成され、制御された方法で運転可能な導電性コイル；導電性コイルを取り囲み、回路基板とアクチュエータ間でインクノズルチャンバを形成する可動磁石アクチュエータ。可動磁石アクチュエータはさらにその中に規定されたインク排出ノズルを含む；導電性コイルの電圧レベルの変化によって磁石アクチュエータは最初の位置から第２の位置へ動かされ、それによりノズルチャンバ内のインク圧に変化が生じ、その結果、ノズルチャンバからインクの排出が引き起こされる。
【００６１】
この装置はさらに、ノズルチャンバへインクの再供給をするためにノズルチャンバと相互連結したインク供給溝を有する。この相互連結は、回路基板にエッチングされた一連の細長い溝から構成することが出来る。回路基板はシリコンウエハから構成することができ、インク供給溝はウエハを介してエッチングさる。
【００６２】
可動磁石アクチュエータは導電性コイルの運転によって、拡張されたノズルチャンバ容量を有する第１の位置から、収縮したノズルチャンバ容量を有する第２の位置へ移動可能である。この装置はさらに、休止状態において、第１の位置で可動磁石アクチュエータにバイアスをかけるため、可動磁石アクチュエータに取り付けられた少なくとも一つの弾性部材を含む。少なくとも一つの弾性部材はリーフバネを有する。
【００６３】
溝は磁石アクチュエータと回路基板の間に規定され、溝に近接した基板及びアクチュエータ部分は、溝を介したインクはねが最小となるように疎水性化処理がされ得る。
【００６４】
磁石基板は、導電性コイルと回路基板の間に配置され、その結果磁石アクチュエータとノズル板は実質的に導電性コイルを取り囲む。磁石アクチュエータはコバルトニッケル鉄合金から形成可能である。
【００６５】
IJM  Consistory Clauses
本発明の別の観点は、放射プランジャインクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。ノズルのアレイは平面モノリシック配置とリソグラフとエッチング行程を利用して基板上に形成される。多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面回路基板上に同時に形成されることが好ましい。
【００６６】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【００６７】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法の提供である。この方法は以下のステップから構成される：（ａ）中に電子回路層と埋没エピタキシャル層を有する初期半導体ウエハを使用する、（ｂ）ウエハ内にノズルチャンバの窪みをエッチングする、エッチングは実質的にエピタキシャル層で停止させる、（ｃ）第１磁気プレートを規定するために電気回路層上に高飽和磁束密度を有する第１の層を配置し、エッチングする、（ｄ）第１の層と電気回路層の上に絶縁層を配置し、エッチングする。該エッチングは、引き続く伝導性層に対するビアのエッチングを含む、（ｅ）第１の層と導電的に連結した導電性コイルを形成する形で、絶縁層の上に導電性層を配置し、エッチングする、（ｆ）第１の磁石プレートとコイルの領域内で犠牲材料層を配置し、エッチングする、このエッチングは一連のバネポストのための穴を規定する、（ｇ）連結された第２の磁気プレート、接続された一連のバネ、バネポストを形成するため、高飽和磁束密度を有する第２層を配置し、エッチングする、（ｈ）ウエハの背部をエピタキシャル層までエッチングする、（ｉ）エピタキシャル層を介してノズルチャンバの窪みに接続するインク排出ノズルをエッチングする、（ｊ）残っている犠牲材料層をエッチング除去する。
【００６８】
ステップ（ｆ）はさらに一連のバネポストを規定する窪みのエッチングを含む。ステップ（ｇ）は、第１の方向に磁石板に弾力的にバイアスをかけるため、第１の磁石プレートと連結する一連の板バネを形成することを含むことが好ましい。導電性層は実質的に銅から構成することが可能である。
【００６９】
層のエッチングは。後の層の部分と電気的に連結させるためのビアのエッチングを含むことが可能である。
【００７０】
磁束材料は実質的にコバルトニッケル鉄合金で構成することが出来、ウエハは両面研磨されたＣＭＯＳウエハから構成することが可能である。
【００７１】
このステップは、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するためにも利用されることが好ましい。
【００７２】
本発明の別の観点は、静電インクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。その中で、ノズルのアレイは平面モノリシック配置、リソグラフ、エッチング行程を利用して基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面基板上に同時に形成される。
【００７３】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、同じ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【００７４】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法の提供である。この方法は、以下のステップから構成される。（ａ）その上に電気回路層が形成された初期半導体ウエハを使用する、（ｂ）電気回路層の上又は中に導電性物質の底部電極層を形成する、（ｃ）該電極層上に第１疎水性層を配置し、エッチングする、（ｄ）第１疎水性層上に、犠牲材料の第１犠牲層を配置し、エッチングする、（ｅ）該第１の犠牲層の上に、導電材料からなる上部電極層を配置し、エッチングする、上部電極層は、電気回路層に接続された所定部分を有する、（ｆ）上部電極層の上に膜層を配置し、エッチングする、（ｇ）膜層の上に第２犠牲層を配置し、エッチングする、第２犠牲層はノズルチャンバ壁のブランクを形成する、（ｈ）第２犠牲層の上に不活性材料層を配置、エッチングして、ノズルチャンバと連結したノズル排出穴に加えて、ノズルチャンバを取り囲むノズルチャンバ壁を形成する、（ｉ）ノズルチャンバと連結するインク供給溝をエッチングする、（ｊ）運転装置を残す形で犠牲層をエッチング除去する。
【００７５】
上部電極層と膜層は、膜層を動かすため折りたたみ可能なエッジを有する。底部電極層は、回路層の金属平面層から形成され得る。
【００７６】
インク供給溝は、ウエハの裏表面から溝をエッチングすることによって形成され得る。ステップ（ｈ）は、ノズル排出穴の周りのノズルリムと、ノズルチャンバの少なくとも一つの壁に形成される一連の小さな穴のエッチングを含むことが好ましい。疎水性層は実質的にポリテトラフルオロエチレンから構成することができる。
【００７７】
これらのステップは、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するためにも利用されることが好ましい。
【００７８】
本発明の別の観点は、積み重ねられた静電インクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。その中で、ノズルのアレイは平面モノリシック配置、リソグラフ、エッチング行程を利用して基板上に形成される。多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面基板の上に同時に形成されることが好ましい。
【００７９】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【００８０】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法の提供である。この方法は以下のステップから構成される：（ａ）その上に電気回路層が形成された初期半導体ウエハを使用し、後の層と回路の連結のためのエッチングされたビアを含む、（ｂ）電子回路層の上に一連の平面層を繰り返し配置する。平面層は第１導電性層、第２導電性層、中間の圧縮性非導電層を含む、（ｃ）一連の交互に積み重ねられた構造を形成するために平面層をエッチングする、（ｄ）交互に積み重ねられた構造の少なくとも一つの第１端部を隔離する、（ｅ）第１導電性層を露出させるために、第２導電性層と中間の圧縮性層を該端部に沿ってエッチングする、（ｆ）交互に積み重ねられた構造の第２の端部を隔離する、（ｇ）第２導電性層を露出させるために、第１導電性層と中間の圧縮性層を第２の端部に沿ってエッチングする、（ｈ）第１の端部に沿って第１導電性層と相互連結している第１部分と、第２の端部に沿って第２導電性層と相互連結している第２部分を有する第３導電性層を配置し、エッチングする、第１と第２の部分は電気回路層中の対応する部分と相互接続している、（ｉ）ウエハ上に犠牲材料層を配置し、エッチングする、エッチングは後のノズルチャンバ層のための型（モールド）を形成する、（ｊ）インク排出穴に加えて、導電性層を取り囲むノズルチャンバを形成するために、犠牲層上に不活性材料層を配置し、エッチングする、（ｋ）ノズルチャンバと相互連結するためにウエハの一部を介してインク供給溝をエッチングする、（ｌ）犠牲材料層をエッチング除去する。
【００８１】
ステップ（ｊ）では、チャンバと周囲を連通接続させるために、ノズルチャンバ壁に一連の小さな穴をエッチングすることが好ましい。第１導電性層と第２導電性層は異なった導電性材料から形成されることが好ましい。圧縮性層は実質的にエラストマーから構成することが可能である。この方法はさらに端部に沿ったエラストマーの膨張を含むことが好ましい。インク供給溝は、ウエハの裏表面からウエハを介してエッチングされ得る。
【００８２】
このステップはまた、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するために利用されることが好ましい。
【００８３】
本発明の別の観点は、反転バネ型インクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。その中で、ノズルのアレイは平面モノリシック配置、リソグラフ、エッチング行程を利用して基板上に形成される。多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面基板上に同時に形成されることが好ましい。
【００８４】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【００８５】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを含むインクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。この方法は、以下のステップから構成される：（ａ）その上に電子回路層と埋没エピタキシャル層が形成された初期半導体ウエハを使用する、（ｂ）ウエハ内にノズルチャンバの窪みをエッチングする、エッチングは実質的にエピタキシャル層で停止させる、（ｃ）第１の磁石プレートを規定するために、電気回路層上に高飽和磁束密度を有する第１の層を配置し、エッチングする、（ｄ）第１の層と電気回路層の上に絶縁層を配置し、エッチングする、エッチングは後の導電性層のためのビアのエッチングを含む、（ｅ）第１の層と導電的に接続された導電性コイルを形成する形で、絶縁層の上に導電性層を配置し、エッチングする、（ｆ）第１の磁石プレートとコイルの領域内で犠牲材料層を配置し、エッチングする、このエッチングは一連のバネ支柱、てこアーム、相互連結したノズルパドルのための穴を規定する、（ｇ）相互連結された磁石プレート、ノズルパドルに取り付けられたてこアーム、てこアーム回動軸周辺の一連のバネ支柱を形成するために、高い飽和磁束密度を有する第２の層を配置し、エッチングする、（ｈ）エピタキシャル層までウエハの背部をエッチングする、（ｉ）エピタキシャル層を介して、ノズルチャンバの窪みと連結したインク排出ノズルをエッチングする、（ｊ）残った犠牲層をエッチングして除去する。
【００８６】
ステップ（ｆ）はさらに、一連のバネ支柱を規定する窪みのエッチングを含むことが出来、ステップ（ｇ）は、実質的に第１磁石プレートの逆方向に向けて第２磁石プレーを弾性的に付勢する、てこアームに連結された、一連のねじり回動軸バネの形成を含むことが好ましい。
【００８７】
導電性層は実質的に銅から構成されており、磁束物質は実質的にコバルトニッケル鉄合金から構成される。
【００８８】
層のエッチングは、後の層の部分と電気的に接続するためのビアのエッチングを含むことが好ましい。
【００８９】
これらのステップは、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するためにも利用されることが好ましい。
【００９０】
本発明の別の観点は、パドルタイプインクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。その中で、ノズルのアレイは平面モノリシック配置、リソグラフ、エッチング行程を利用して基板上に形成される。多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面基板の上に同時に形成されることが好ましい。
【００９１】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【００９２】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法の提供である。この方法は、以下のステップから構成される：（ａ）その上に電子回路層と埋没エピタキシャル層が形成された初期半導体ウエハを使用する、該ウエハには、該回路層の所定部分と接続された一連のビアを有する上部防護層が形成されている、（ｂ）該回路層の所定部分に接続された第１導電性コイルを有する第１導電性層を、半導体ウエハ層の上に形成する、（ｃ）第１導電性層の上に、後の層とより下の層を接続するための所定のビアを有する非伝導性層を配置し、エッチングする、（ｄ）非伝導層の上に第２導電性層を形成する。第２導電性層には、第２の導電性コイル及び該コイルの所定部分と第１の導電性コイル及び前記回路層との接続部分も含まれる、（ｅ）第２の非導電性層を第２導電性層上に配置し、エッチングする、このエッチングは第２非導電性層内の一連の溝のエッチングを含む、（ｆ）第１及び第２非導電性層及び第１及び第２導電性層を貫通して一連の溝をエッチングし、ノスルパドルを形成する、（ｇ）ノズルチャンバを規定するためノズルパドルの下の半導体ウエハをエッチングする、（ｈ）エピタキシャル層まで半導体ウエハをバックエッチングする、（ｉ）ノズル排出穴を規定するためエピタキシャル層をエッチングし、ノズルチャンバと連結する。
【００９３】
ステップ（ｇ）は結晶学的エッチングを含むことができ、エッチング停止層としてエピタキシャル層を利用することが出来る。
【００９４】
ステップ（ｉ）は、チャンバと外周囲を連通する、ノズルチャンバ壁の一連の小さな穴のエッチングを含むことが好ましい。
【００９５】
第１導電性層と第二導電性層は実質的に銅から形成されることが好ましい。
【００９６】
これらのステップは、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するためにも利用されることが好ましい。
【００９７】
本発明の別の観点は、永久磁石電磁気インクジェット印字ヘッドの提供である。その中で、ノズルのアレイは平面モノリシック配置、リソグラフ、エッチング行程を利用して基板上に形成される。多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面基板上に同時に形成されることが好ましい。
【００９８】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板からウエハへ実質的に直角な方向に排出される。
【００９９】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法の提供である。この方法は以下のステップから構成される：（ａ）その上に電気回路層と埋没エピタキシャル層を有する初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）第１不活性層を配置し、エッチングする。このエッチングは、所定のビアとノズルチャンバ孔のエッチングを含む。（ｃ）ノズル孔の周囲の第１不活性層の上に第１導電性コイル層を形成する。該第１導電性コイル層は、前記電気回路層と接続された所定の部分を含む。（ｄ）ウエハ内にノズルチャンバをエッチングするためにノズル孔を利用する。（ｅ）ノズルチャンバを含むウエハ上に犠牲材料層を配置し、エッチングする。このエッチングは、一連の磁石支持支柱及びノズル孔上の永久磁石の、一連の型のエッチングも含む。（ｆ）磁石物質層を配置し、エッチングする。磁石物質層は、ノズル孔の上の永久磁石を形成する。（ｇ）永久磁石と一連のバネ支柱を弾性的に連結する不活性材料層を配置し、エッチングする（ｈ）埋め込まれたエピタキシャル層までウエハをバックエッチングする。（ｉ）埋め込まれたエピタキシャル層を介してノズル排出孔をエッチングする（ｊ）犠牲層をエッチング除去する。
【０１００】
導電性コイル層は、導電性コイル層の型を形成するために、最初に配置し、エッチングした犠牲層によって形成される。導電性コイル層は、化学機械的平面化を利用して形成され、実質的に銅から構成される。
【０１０１】
第１不活性層は実質的にシリコン窒化物から構成される。
【０１０２】
これらのステップは、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するためにも利用されることが好ましい。
【０１０３】
本発明の別の観点は、平面スイング格子電磁石インクジェット印字ヘッドの製造方法の提供である。その中で、ノズルアレイは平面モノリシック配置、リソグラフ、エッチング行程を利用して基板上に形成される。多数のインクジェットヘッドはシリコンウエハのような単一平面基板上に同時に形成されることが好ましい。
【０１０４】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板から、該基板に対して実質的に直角な方向に排出される。
【０１０５】
本発明の別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法の提供である。この方法は以下のステップから構成される。（ａ）その上に電子回路層及び埋め込まれたエピタキシャル層を有する初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）電子回路層内に、半導体ウエハ内のノズルチャンバと連結するノズルチャンバ孔をエッチングする。（ｃ）ノズルチャンバを満たす第１犠牲層を配置する。（ｄ）ノズルチャンバ孔の上の格子構造物及び前記電気回路層と引き続く層を電気的に接続するビアを有する不動態材料層を配置し、エッチングする。（ｅ）電子回路層と連結された下部電気コイル部分を有する第１導電材料層を配置し、エッチングする（ｆ）第１導電材料層の上に不活性材料層を配置し、エッチングする。不活性材料層は第１導電材料層と後の層を接続する所定のビアを有する。（ｇ）第２犠牲層を配置し、エッチングする。このエッチングは、固定磁石軸、枢軸、一連のバネ、バネ支柱のための型のエッチングを含む。（ｈ）固定磁石軸、枢軸、連結されたシャッタ格子てこアーム及びバネ、バネ支柱を形成するため高飽和磁束材料層を配置し、エッチングする。（ｉ）より下層と後の層を連結する所定のビアを有する第２不活性材料層を、高飽和磁束材料層の上に配置し、エッチングする。（ｊ）第１導電材料層と連結された側部電気コイル部分を有する第二導電材料層を配置し、エッチングする。（ｋ）側部導電材料層と連結された上部電気コイル部分を有する第３導電材料層を配置し、エッチングする。（ｌ）腐食バリアとして上部不活性材料層を配置し、エッチングする。（ｍ）エピタキシャル層までウエハをバックエッチングする。（ｎ）エピタキシャル層にノズル孔をエッチングする。（ｏ）犠牲層をエッチング除去する。
【０１０６】
これらのステップはさらに、シャッタ周囲のシャッタ格子ガードの同時形成も含むことが出来る。
【０１０７】
エピタキシャル層は、ステップ（ｂ）でエッチング停止層として利用され、ステップ（ｂ）はウエハの結晶学的エッチングを含むことが出来る。
【０１０８】
導電性層は実質的に銅から構成することが出来、不活性層は実質的にシリコン窒化物から構成することが出来る。
【０１０９】
これらのステップは、ウエハを別々の印字ヘッドに同時に分割するためにも利用されることが好ましい。
【０１１０】
本発明の更に別の観点は、パルス磁場インクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することである。ノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１１１】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１１２】
本発明の更に別の観点は、２枚の板を反転させつつインクを射出する磁場インクジェット印字ヘッドを製造する方法を提供することである。ノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１１３】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１１４】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）中に電子回路層を有する初期半導体ウエハを使用し、（ｂ）該電子回路層に予め接続された導電材料からなる第１の下部固定コイル層を配置し、エッチングする。（ｃ）該固定コイル層の上に第１の保護層を配置し、エッチングする。（ｄ）電子回路層に予め接続された導電材料からなる第１の可動コイル層を配置し、エッチングする。（ｅ）該可動コイル層の上に第２の保護層を配置し、エッチングする。（ｆ）該第２の可動コイル層の上に犠牲材料層を配置し、エッチングする。（ｇ）該犠牲材料層の上に、不動態材料を配置し、エッチングして、第１及び第２のコイル層の周囲にノズルチャンバを形成する。（ｈ）該ノズルチャンバに接続されたインク供給溝をエッチングする。（ｉ）犠牲材料をエッチング除去する。
【０１１５】
該方法は、好ましくは、第１及び第２のコイル層の間に疎水性層形成するステップを有する。
【０１１６】
第１及び第２のコイル層は、好ましくは、不動態材料層内に形成され、ディュアルダマスカスプロセスを用いて形成される
インク供給溝は、ウエハの裏表面からステップ（ｈ）により、溝をエッチングすることで形成することが出来、このステップ（ｈ）は、好ましくは、ノズルチャンバの少なくとも一つの壁に一連の小さな穴をエッチングすることを含む。
【０１１７】
疎水性層は、実質的にポリテトラフルオロエチレンから構成することが出来る。更に、該方法は、装置の部分上に、腐食バリアを配置し、腐食効果を低減するようにするステップを含む。
【０１１８】
ウエハは、両面研磨されたＣＭＯＳウエハから構成することが出来る。
【０１１９】
該ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとすることが出来るステップをも有する。
【０１２０】
本発明の更に別の観点は、リニアステッパアクチュエータを用いたインクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１２１】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）中に電気回路層を有する初期半導体ウエハを使用し、（ｂ）下部電気コイルの型を形成する第１犠牲層を配置し、エッチングする。（ｃ）該電気回路層に接続された下部電気コイル部を有する第１の導電材料層を配置し、エッチングする。（ｆ）該第１導電材料層の上に不動態材料層を配置し、エッチングする。この不動態材料層は、引き続く層と第１の導電材料層を接続する所定のビアを有する。（ｇ）固定磁気ポール、一連の可動ポール、水平ガイド及びコアプッシャロッドの型をエッチングすることを含んだ形で、第２犠牲層を配置し、エッチングする。（ｈ）固定磁気ポール、一連の可動ポール、水平ガイド及びコアプッシャロッドを形成する高飽和磁束材料を配置し、エッチングする。（ｉ）該高飽和磁束材料層の上に第２の不動態材料層を配置し、エッチングする。この不動態材料層は、引き続く層と第１の導電材料層を接続する所定のビアを有する。（ｊ）第１の導電材料層に接続された側部電気コイル部を有する第２の導電材料層を配置し、エッチングする。（ｋ）該側部導電材料層に接続された上部電気コイル部を有する第３の導電材料層を配置し、エッチングする。（ｌ）疎水性層を配置し、エッチングして、前記コアプッシャロッド周囲にプランジャ素子を形成する。（ｍ）第３の犠牲材料層を配置し、エッチングして、ノズルチャンバの型を形成する。（ｎ）プランジャ素子の周囲にノズルチャンバを形成する不動態材料の第３の層を配置し、エッチングする。（ｏ）インク供給溝をノズルチャンバに向けてエッチングする。（ｐ）犠牲材料層をエッチング除去する。
【０１２２】
導電層は、実質的に銅から構成することが出来、不動態層は、実質的に窒化シリコンとすることが出来る。疎水性層は、実質的にポリテトラフルオロエチレンから構成することが出来る。ウエハは、両面研磨されたＣＭＯＳウエハから構成することが出来る。
【０１２３】
該ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１２４】
本発明の更に別の観点は、印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１２５】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１２６】
本発明の更に別の観点は、テーパ状磁気ポール電磁石型インクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１２７】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１２８】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）電気回路層及び埋め込まれたエピタキシャル層がその上に形成された初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）ウエハ内にノズルチャンバの窪みをエッチングする、エッチングは実質的にエピタキシャル層で停止させる。（ｃ）ノズルチャンバの窪みを第１の犠牲材料層で埋める。（ｄ）第１の電気回路層の上に高飽和磁束密度を有する第１の層を配置し、エッチングして、第１の磁気プレートを規定する。（ｅ）該第１層と電気回路層の上に絶縁層を配置し、エッチングする。該エッチングは、引き続く層に対するビアのエッチングを含む。（ｆ）第１の層に導電的に接続された導電コイルの形に、絶縁層上に導電層を配置し、エッチングする。（ｇ）第１の磁気プレート及びコイルの領域に犠牲材料層を配置し、エッチングする。（ｈ）高飽和磁束密度を有する第２層を配置し、エッチングして、ノズルチャンバ上を環で囲む第２の磁気プレートを形成する。（ｉ）磁気プレートと環を弾性的に連結する不動態材料層を配置し、エッチングする。（ｊ）ウエハの背部をエピタキシャル層までエッチングする。（ｋ）エピタキシャル層を介してノズルチャンバの窪みに接続するインク排出ノズルをエッチングする。（ｋ）残っている犠牲材料層をエッチング除去する。
【０１２９】
導電層は、実質的に銅から構成することが出来る。磁気磁束材料は実質的に、コバルトニッケル鉄合金から構成することが出来、不動態材料は、窒化シリコンから構成することができる。
【０１３０】
本方法は、装置の部分の上に腐食バリアを配置するステップを有することが出来、腐食の影響を減少させる。
【０１３１】
層のエッチングは、好ましくは、ビアのエッチングを含み、引き続く層部分との電気的な接続を許容する。
【０１３２】
第２の磁石プレートは、好ましくは、ノズルチャンバに隣接するテーパ部を揺する。
【０１３３】
ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１３４】
本発明の更に別の観点は、リニアバネ電磁石格子を用いたインクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１３５】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１３６】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）中に電気回路層を有する初期半導体ウエハを使用する。その上に埋め込みエピタキシャル層が形成される。（ｂ）半導体ウエハの中のノズルチャンバと接続されたノズルチャンバアパチャーを電気回路層にエッチングする。（ｃ）第１の犠牲層を該ノズルチャンバを充填して配置する。（ｄ）不動態材料層を配置し、エッチングする。この不動態材料層はノズルチャンバアパチャー上の格子構造及び電気回路層と引き続く層の間の電気的接続のためのビアを含む。（ｅ）電気回路層に接続された一連の下部電気コイル部を有する、第１の導電材料層を配置し、エッチングする。（ｆ）第１の導電材料層の上に不動態材料層を配置し、エッチングする。この不動態材料層は、引き続く層と第１の導電材料層を接続する所定のビアを有する。（ｇ）第２の犠牲材料層を配置し、エッチングする。このエッチングには、ソレノイド、固定磁気ポール、リニアばねアンカの型をエッチングすることを含む。（ｈ）高飽和磁束材料層を配置し、エッチングして、一連の固定磁気ポール、リニアばね、リニアばねアンカ、及び接続シャッタ格子を形成する。（ｉ）下層と引き続く層とを接続する所定のビアを有する第２の不動態材料層を高飽和磁束材料層上に配置し、エッチングする。（ｊ）第１の導電材料層に接続された一連の固定磁気ポールを取り囲む、側部電磁コイル部を有する第２導電材料層を配置し、エッチングする。（ｋ）側部導電材料層に接続された上部電気コイル部を有する、第３の導電材料層を配置し、エッチングする。（ｌ）腐食バリアとして上部不動態材料層を配置し、エッチングする。（ｍ）ウエハをエピタキシャル層までバックエッチングする。（ｎ）エピタキシャル層にノズルアパチャーをエッチングする。（ｏ）犠牲層をエッチング除去する。
【０１３７】
エピタキシャル層は、ウエハの結晶学的エッチングを構成するステップ（ｂ）のエッチングストップとして利用することが出来る。
【０１３８】
高飽和磁束材料は実質的に、コバルトニッケル鉄合金から構成することが出来、導電層は、実質的に窒化シリコンからなる不動態層を有する銅から構成することができる。
【０１３９】
ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１４０】
本発明の更に別の観点は、ローレンツダイアフラム電磁型インクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１４１】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１４２】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）電気回路層及び埋め込まれたエピタキシャル層がその上に形成された初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）ウエハ内にノズルチャンバの窪みをエッチングする。エッチングは実質的にエピタキシャル層で停止させる。（ｃ）ノズルチャンバの窪みを埋める形で第１の犠牲材料層を配置し、エッチングする。エッチングは、ノズルチャンバの窪みの上の、犠牲層内に伸縮する一連のうねをエッチングすることを含む。（ｄ）伸縮する畝の上に第１の不動態材料層を配置し、エッチングする。該第１の不動態材料層は、その表面に一連の伸縮する畝を残す。（ｅ）該第１の不動態材料層の一連の畝の上に、第１の導電材料層を配置し、エッチングして、ノズルの窪みの上に伸縮する一連のワイヤ部を有するコイル層を形成する。（ｄ）第１の導電材料層の上に、第２の不動態材料層を配置し、エッチングする。第１及び第２の不動態材料層は、その表面に一連の伸縮する畝を残している。（ｅ）ウエハの背部をエピタキシャル層までエッチングする。（ｆ）エピタキシャル層を介してノズルチャンバの窪みに接続するインク排出ノズルをエッチングする。（ｇ）残っている犠牲材料層をエッチング除去する。
【０１４３】
不動態材料層は、実質的に窒化シリコンから構成することができ、導電層は、実質的に銅から構成することが出来る。
【０１４４】
層のエッチングは、好ましくは、ビアのエッチングを含み、引き続く層の部分への電気的な接続を許容する。
【０１４５】
ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１４６】
本発明の更に別の観点は、振動する圧力を開閉するＰＴＦＥ表面射出型インクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１４７】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１４８】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）その上に形成された電気回路層を有する初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）電気回路層にノズル入口穴をエッチングする。（ｃ）電気回路層上に第１の犠牲材料層を配置し、エッチングする。犠牲材料層の配置には、ノズル入口穴を充填することも含む。エッチングは、第１の犠牲材料層内のアンカーアクチュエータ領域をエッチングすることを含む。（ｄ）高熱膨張率を有する材料からなる、第１の膨脹材料層を配置し、エッチングする。エッチングは、第１の膨脹材料層内の所定のビアのエッチングも含む。（ｅ）該第１の膨脹材料層の上に、第１の導電材料層を配置し、エッチングする。該第１の導電材料層は、電気回路層にビアを介して導電的に接続される。（ｆ）高熱膨張率を有する材料からなる、第２の膨脹材料層を配置し、エッチングする。このエッチングは、第１及び第２の膨脹材料層の組み合わせによる可動パドル素子及び第１の導電層の形成を含む。（ｇ）第２の犠牲材料層を配置し、エッチングする。エッチングはノズルチャンバの型の形成も含む。（ｈ）犠牲材料層の上に不動態材料層配置し、エッチングして、可動パドルの周囲にノズルチャンバを形成する。エッチングは、不動態材料層内のノズル排出アパチャーをエッチングすることを含む。（ｉ）ウエハを介してインク供給溝をエッチングする。（ｊ）犠牲材料層をエッチング除去する。
【０１４９】
ステップ（ｈ）は、好ましくは、不動態材料層に一連の小孔をエッチングすることを含む。
【０１５０】
第１及び第２の膨張材料層は実質的にポリテトラフルオロエチレンから構成することが出来、不動態材料層は、実質的に窒化シリコンから構成することができる。
【０１５１】
インク供給溝は、両面研磨ＣＭＯＳウエハを構成するウエハの裏表面から溝をエッチングすることにより形成することが出来る。
【０１５２】
ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１５３】
本発明の更に別の観点は、磁歪型インクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１５４】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１５５】
本発明の更に別の観点は、形状記憶合金型印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、シリコンウエハなどの単一の平坦な基板の上に同時に形成される。
【０１５６】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。該駆動電子回路は、好ましくは、ＣＭＯＳタイプである。最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１５７】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）その上に埋め込みエピタキシャル層及び電気回路層を有する初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）ウエハ内にノズルチャンバをエッチングし、電気回路層をエッチングする。（ｃ）ノズルチャンバを満たす形で犠牲材料層を配置し、エッチングする。（ｄ）形状記憶合金の層を配置し、エッチングして、電気回路層に取り付けられた導電性パドル構造物をノズルチャンバ上に形成する。（ｅ）半導体ウエハをエピタキシャル層までバックエッチングする。（ｆ）エピタキシャル層をエッチングして、ノズルチャンバに接続されたノズル排出穴を規定する。（ｇ）犠牲層をエッチング除去する。
【０１５８】
エピタキシャル層は、ウエハの結晶学的エッチングを構成するステップ（ｂ）のエッチングストップとして利用することが出来る。形状記憶合金は、実質的にニチノルで構成することが出来る。
【０１５９】
ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１６０】
本発明の更に別の観点は、コイル駆動磁気プレート型インクジェット印字ヘッドの製造方法を提供することであり、そのノズルアレイは、平面的モノリシック配置、リソグラフ及びエッチング工程により基板上に形成される。
【０１６１】
好ましくは、多数のインクジェットヘッドは、単一の平坦な基板の上に同時に形成される。基板は、シリコンウエハとすることができる。
【０１６２】
印字ヘッドは、標準のＶＬＳＩ／ＵＬＳＩ工程を用いて形成することが出来、おなじ基板に形成された集積駆動電子回路を有する。集積駆動電子回路は、ＣＭＯＳタイプである。
【０１６３】
最終的に、インクは基板に対して実質的に直角な方向に射出される。
【０１６４】
本発明の更に別の観点は、一連のノズルチャンバを有するインクジェット印字ヘッド装置の製造方法を提供することである。該方法は、以下のステップから構成される。（ａ）その上に電気回路層が形成された初期半導体ウエハを使用する。（ｂ）少なくとも回路層に一連のスロットをエッチングして、ノズルの窪みの入口を規定する。（ｃ）電気回路層上に第１の磁束材料層を配置し、エッチングして、第１の磁気プレートを規定する。（ｄ）電気回路層と第１の層上に絶縁層を配置し、エッチングする。このエッチングは、引き続く導電層に対するビアをエッチングすることを含む。（ｅ）電気回路層に導電的に接続された導電コイルを形成するために導電層を配置し、エッチングする。（ｆ）導電コイルの領域内に疎水性材料層を配置し、エッチングする。（ｇ）コイルと第１の磁気プレートの領域に犠牲材料層を配置し、エッチングする。（ｈ）犠牲材料の上に磁束材料の第２の層を配置し、エッチングして、該導電コイルを実質的に包む。（ｉ）犠牲材料をエッチング除去する。（ｊ）ウエハを介してインク供給溝をエッチングし、ノズルチャンバへの流体の連通を形成する。
【０１６５】
ステップ（ｇ）は、更に一連のバネポストを規定する窪みをエッチングすることが出来、ステップ（ｈ）は、好ましくは、第１の方向に磁気プレートを弾性的に曲げるために第１の磁気ポプレートに接続された一連の板バネを形成することを含む。導電層は、実質的に銅である。ステップ（ｊ）は、ウエハの後表面からのウエハの貫通エッチングを含む。
【０１６６】
本方法は、更に、装置部分の上に腐食バリを配置して腐食効果を減少させるステップを含むことが出来、層のエッチングは、好ましくは、ビアを介してエッチングを行い、引き続く層の部分との電気的な接続を計るステップを含むことが出来る。
【０１６７】
磁束材料は実質的に、コバルトニッケル鉄合金から構成することが出来、ウエハは、両面研磨されたＣＭＯＳウエハから構成することが出来る。
【０１６８】
ステップは、好ましくは、同時に該ウエハを分離して、分離された印字ヘッドとするのに利用することも出来る。
【０１６９】
好ましい実施例及び他の実施例の説明
好ましい実施例及び、その他の実施例をここで説明する。この説明では、参照しやすいように、ＩＪ番号を含む見出しを付け、それぞれの見出しの下で説明する。また、見出しには、熱タイプＴ、シャッタタイプＳ、電場タイプＦを有する、形式表示が入っている。
【０１７０】
ＩＪ０１の説明：Ｆ
図１は、本発明の方針に従った、単一のインクジェットノズル４の構成を説明するための、分解斜視図である。
【０１７１】
ノズル４は、電気−機械エネルギ変換の原則に従って作動し、該ノズル４は、第１端部１２において、磁気プレート１３に電気的に連結したソレノイド１１から構成されており、該磁気プレート１３は、インクノズル４を作動させるために使用する電源、例えば１４に連結されている。磁気プレート１３は、導電性の鉄から構成することが出来る。
【０１７２】
また、軟磁鉄で構成された、第２磁気プランジャ１５が設けられている。ソレノイド１１にエネルギを与えると、プランジャ１５が固定した磁気プレート１３に引き寄せられる。これにより、プランジャは、ノズルチャンバ１７内に高圧領域を形成する形で、ノズル４内にあるインクを押す。これにより、ノズルチャンバ１７内でインクが移動する。第１の設計では、これに続いてインクが射出される。一連の開口部、例えば、２０が設けられているため、ソレノイド１１の領域内にあるインクは、下にあるプレート１３に対して移動するにつれて、開口部２０からプランジャ１５の上部内に噴出する。これにより、ソレノイド１１の領域内に閉じこめられたインクが、プランジャ１５に作用する圧力を増加させて、該プランジャ１５を移動させるに必要な磁力を増やしてしまうことを防いでいる。
【０１７３】
図２は、プランジャ電流制御信号のタイミング３０を示している。まず最初に、プランジャを移動させ、インクノズルからインクを射出させるために、ソレノイド電流を作動させる。約２マイクロ秒後、ソレノイドに対する電流を止める。それと同時に、又は、それより僅かに後の時間３２で、順電流の約半分の大きさの逆電流を加える。プランジャは、残留磁気を有しているため、逆電流３２により、プランジャは本来の位置とは反対方向に移動する。一連のトーションばね２２、２３（図１）も、プランジャが本来の位置に戻るのを助けている。プランジャの磁性が逆戻りして、プランジャが再び固定プレートに引き寄せられることになる前に、逆電流を止める。
【０１７４】
図１に戻って言及するが、プランジャを休止位置に無理に戻すと、チャンバ１７内は低い圧力となる。これにより、インクを出口ノズル２４から内方に向けて流し、かつ、空気をチャンバ１７内に吸い込むことが出来る。チャンバ１７内のインクの滴が前に進む速度と、インクが後に戻る速度により、ノズル２４の周囲でインク滴の分離が生じる。すると、インク滴が、インク自体の勢いで、記録媒体の方に進む。ノズルは、ノズルチップ２４において、インクの表面張力により再び満ちる。インク滴の分離後の僅か後に、ノズルチップには、略凹状の半球状の表面を持つ形で、メニスカスが形成される。表面張力により、インクは前方への力を発揮し、これによりノズルにインクが補充される。それ故、ノズルの反復速度は、主に、機械の結合構造、インクの表面張力、射出した滴の量によって変わる、１００マイクロ秒にもなるノズル充填時間によって決まる。
【０１７５】
更に、図３に言及するが、ここで、電磁気駆動のプリントノズルの作用に関する重要な点を説明する。電流をコイル１１に流すと、プレート１５は、強くプレート１３に引き寄せられるようになる。プレートは、下向きの力を受け、プレート１３の方へ移動し始める。この動きは、ノズルチャンバ１７内のインクに、勢いを与える。これに続いて、インクが前述したように射出される。残念ながら、プレート１５の動きにより、プレート１５とコイル１１の間の領域６４内で圧力が増大する。この増大は、通常、インクを射出させる際、プレートの有効性を減少させてしまう。
【０１７６】
しかしながら、第１の設計では、プレート１５には一連の開口部、例えば２０が形成されていることが好ましく、これにより、インクが領域６４から、インクチャンバ内に戻るように流れることで、領域６４内の圧力を減少させることが出来る。これにより、プレート１５の作用の有効性は向上する。
【０１７７】
開口部２０は、プランジャの放射方向の距離が増すにつれて、直径が大きくなる涙の形をしていると好ましい。開口部の輪郭により、プランジャの構造上の完全性を維持しながら、該プランジャ内の磁束の乱れを最小限に留めることが出来る。
【０１７８】
プランジャ１５がその端部位置に到達した後、コイル１１にかけた電流は逆戻りし、２つのプレート１３、１５は反発する。更に、トーションばね、例えば２３が、プレート１５を最初の位置に戻すように作用する。
【０１７９】
トーションばね、例えば２３を使用すると、実質的な利点が沢山ある。即ち、コンパクトな設計が可能であり、トーションばねを、プレート１５と同一の素材を用いて、同一の加工工程で構成することが可能であること等である。
【０１８０】
別の設計では、プレート１５の上面には、一連の開口部が形成されていない。それよりはむしろ、プレート１５の内部半径方向面は、ノズルチャンバ１７と領域６４の間、及びプレート１５とソレノイド１１間において液体が連絡するための、実質的に一定な横断面形状を有する複数の穴を形成する。コイル１１を作動すると、プレート１５は磁気プレートに引き寄せられると共に、プレート１３に対して向けられた力を受ける。この動きの結果、領域６４内の流体は、加圧され、該領域周囲に比べて、比較的高い圧力を受ける。この結果、プレート１５の内部半径方向面２５内の複数の穴から、ノズルチャンバ１７内に流体が流れる。プレート１５の動きに加えて、チャンバ１７内に流れてきた流体により、インクノズル口２４からインクが射出する。そしてまた、プレート１５が移動することにより、トーションばね、例えば２３が弾性的に変形する。プレートの動きが終わると、コイル１１は不活発になり、僅かな逆電流が流れる。この逆電流により、プレート１５は、磁気プレート１３から遠ざかるように作用する。ここで、トーションばね、例えば２３は、プレート１５を、初期位置又は休止位置に戻す追加的な手段として機能する。
【０１８１】
製作
再び図１に戻って説明すると、ノズルの開口部は、ホウ素を添加したシリコンから構成することが出来る、開口２４を有するノズルチップ４０等の、次に示す主要な部分から構成されている。ノズルチップの開口２４の半径は、滴下速度並びに滴下の大きさを左右する重要な決め手となる。
【０１８２】
次に、ＣＭＯＳシリコン層４２が設けられており、該層上には、あらゆるデータの記録装置及び駆動回路４１が組み立てられている。この層内には、ノズルチャンバも構成されている。ノズルチャンバ１７は、チャンバ壁からの粘性抵抗により、プランジャに必要とされる駆動力を大きく増加させないような十分な幅を有していることが必要である。加えて、ノズルチャンバ１７は、プランジャが休止状態に戻った時に、ノズル口２４を介して吸い込まれた空気が、プランジャ装置に届かないような十分な深さを有している必要がある。ノズルチャンバ１７がこれを満足していれば、ノズル内へのインク補充が適切に行えなくなる、吸い込まれた気泡が半球状の表面を形成せずに、円筒形の表面を形成することがなくなる。プランジャ装置に対する電流接続ための多くの電流通路部を有しているＣＭＯＳの誘電性及び絶縁性を有する層も４４として設けられている。
【０１８３】
次に、強誘電性材料からなる固定プレートが、２つの部分１３、４６を有する形で設けられる。この２つの部分１３、４６は、互いに電気的に絶縁している。
【０１８４】
また、ソレノイド１１が設けられる。該ソレノイド１１は、溶着銅のらせんコイルから構成されている。好ましくは、単一のらせん層を利用して、製作上の困難を避け、抵抗率が低く、電気イオン移動抵抗が高いため、銅を使用する。
【０１８５】
次に、発生した磁力を最大限に活用するプランジャ１５を、強磁性材料から構成する。プランジャ１５と固定磁気プレート１３、４６は、円環面として、ソレノイド１１を包囲している。こうして、磁束は殆ど失われることがなく、該磁束は、プランジャ１５と固定プレート１３、４６間のギャップの周囲に集中する。
【０１８６】
固定プレート１３、４６とプランジャ１５との間のギャップは、プリントノズル４にとって、最も重要な部分の１つとなっている。該ギャップの大きさは、発生する磁力に大きく影響し、かつこれにより、プランジャ１５の移動が制限されている。磁力を強くするためには、小さいギャップが好ましいが、プランジャがより広範囲に亘って移動するためには、大きいギャップが好ましい。このため、プランジャの半径は比較的小さいものを利用することが出来る。
【０１８７】
次に、インク滴が射出された後、プランジャ１５を休止位置に戻すための、ばね、例えば、２２、２３が設けられる。ばね、例えば、２２、２３は、プランジャ１５と同一の材料を使い、同一の加工法により製作することが出来る。ばね、例えば、２２、２３は、プランジャ１５との相互作用に関して、トーションばね（ねじりバネ）として作用する。
【０１８８】
最終的に、すべての表面に、シリコンニトライド（Ｓｉ３Ｎ４）、ダイヤモンド様カーボン、他の、化学的に不活性で、かつ不浸透性の高い層等の、不動態化層を被覆する。運転中の装置は、インクの中に浸されるので、不動態化層は、装置の寿命にとって特に重要である。
【０１８９】
本発明の実施例による原理に従って作用する、一体型インクジェットヘッドを製造する際に使用することが出来る詳細な製造工程の一形態は、次の方法を利用して進めることが出来る。
【０１９０】
１．両面研磨されたウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエピタキシャルなシリコンを配置する。
【０１９１】
２．使用するＣＭＯＳプロセスにより、ｐ型かｎ型の、１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
【０１９２】
３．０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。このステップは、図５に示されている。理解しやすいように、これらの図は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものでもない。図４は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構成を示す見出しである。
【０１９３】
４．マスク１を使用して、ＣＭＯＳ酸化層を、シリコン又はアルミニウムに到達するまでエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバと、プリントヘッドチップの端部と、アルミニウム電極と２分割された分割固定磁気プレートのコンタクト用ビアを規定する。
【０１９４】
５．ステップ４の酸化物をマスクとして用いて、ボロンが添加された埋込層にまでシリコンをプラズマエッチングする。このエッチングにより、実質的にアルミニウムをエッチングすることにはならない。このステップを図６に示す。
【０１９５】
６．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟質磁気ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
７．４ミクロンのレジストを回転塗布し、マスク２を用いて感光、現像する。このマスクは、レジストが電気メッキモールドとして作用する分割型固定磁気プレートを規定する。このステップを図７に示す。
【０１９６】
８．３ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図８に示す。
【０１９７】
９．レジストを剥がし、露出した種層をエッチングする。このステップを図９に示す。
【０１９８】
１０．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０１９９】
１１．マスク３を用いて、窒化物層をエッチングする。このマスクは、ソレノイドコイルの各端部と、２分割固定磁気プレートとの接触ビアを規定する。
【０２００】
１２．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電子移動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
【０２０１】
１３．５ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて、感光、現像する。このマスクは、レジストが電気めっきモールドとして作用する螺旋状ソレノイドコイルと、ばねポストを規定する。このステップを図１０に示す。
１４．４ミクロンの銅を電気めっきする。
１５．レジストを剥ぎ、露出した銅種層をエッチングする。このステップを図１１に示す。
１６．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
１７．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。
１８．０．１ミクロンの犠牲材料を配置する。この層により、磁気ギャップが決まる。
１９．マスク５を用いて、犠牲材料をエッチングする。このマスクは、ばねポストを規定する。このステップを図１２に示す。
２０．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
２１．４．５ミクロンのレジストを塗布し、マスク６を用いて、感光、現像する。このマスクは、磁気プランジャの壁、及びばねポストを規定する。レジストは、これら部材の電気めっきモールドを形成する。このステップを図１３に示す。
２２．４ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図１４に示す。
２３．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
２４．４ミクロンのレジストを塗布し、マスク７を用いて、感光、現像する。このマスクは、磁気プランジャの屋根、ばね、ばねポストを規定する。レジストは、これら部材の電気メッキモールドを形成する。このステップを図１５に示す。
２５．３ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図１６に示す。
２６．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図１７に示す。
２７．マスク８を用いて、（約）１ミクロンのボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図１８に示す。
２８．マスク９を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは分離されるが依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図１９に示す。
２９．チップをガラスブランクから分離する。全ての接着層、レジスト層、犠牲層、露出種層を剥ぐ。このステップを図２０に示す。
３０．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
３１．プリントヘッドを中継装置に接続する。
３２．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３３．完成したプリントヘッドにインクを満たし、テストする。インクが満たされたノズルを図２１に示す。
【０２０２】
ＩＪ２の説明      Ｆ
実施例においては、インクジェットプリントヘッドは、それぞれインク射出口を有する、複数のノズルチャンバから構成されている。平行に設けられた２枚のプレート間に働く引力を利用して、インクをインク射出口から射出させる。
【０２０３】
図２２は、実施例に従って構成した、単一のノズル装置１１０の断面図である。該ノズル装置１１０には、ノズルチャンバ１１１が設けられており、該ノズルチャンバ１１１には、インク射出口１１２から射出するインクが収納されている。ノズル装置１１０は、後に詳述する、ミクロ電気機械システム構成技術を利用して、シリコンウエハ上に構成することが出来る。ノズルプレートの上面には、製造中に、ノズル装置１１０の下層に対して行う電気防食エッチングを効果的なものとするために、一連のエッチング液穴、例えば１１３が、規則正しい間隔を有する形で設けられている。エッチング液穴１１３の大きさは、運転中に、表面張力特性により穴１１３からの射出が防止される程度に小さくなっている。
【０２０４】
インク供給溝、例えば１１５を介して、インクを、ノズルチャンバ１１１に供給する。
【０２０５】
図２３は、ノズル装置１１０の一側の断面図である。ノズル装置１１０は、シリコンウエハベース１１７上に構成され、該ベース１１７の上面には、最初に構築された、各ノズル装置に必要な駆動回路や制御回路標を含んだ標準ＣＭＯＳの、二レベル金属層１１８がある。この層１１８は、二つのレベルのアルミニウムを含み、一つのレベルのアルミニウム１１９は底部電極板として利用されている。この層の他の部分１２０は、窒化不動態化物を構成する。層１１９の上には、薄いポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）層１２１が設けられている。
【０２０６】
次に、エアギャップ１２７が上下層間に設けられている。エアギャップ１２７上には、上部平面１２２の一部を構成する更なるＰＴＦＥ層１２８が配置される。ＰＴＦＥ層１２１，１２８は、上部及び下部プレートが吸着してしまう可能性を低下させるように設けられている。次に、窒化物層（図示せず）に覆われた形で設けられた上部アルミニウム電極層１３０が有り、窒化物層が上部電極プレートに構造的な完全性を付与している。該層１２８〜１３０は、上部プレート１２２の動きにより折り畳まれる波形の部分１２３を有するように製造されている。
【０２０７】
二つのアルミニウム層１１９と１３０間に電位差を設けることにより、上部板１２２は下部アルミニウム層１１９へ引かれ、これにより、上部プレート１２２は下部プレート１１９に向けて動くことが出来る。これにより、側部空気孔、例えば１３３から空気が排出されるのに加えて、折り畳まれたバネ装置１２３にエネルギを蓄えることとなる。そして、インクは、インク排出孔１１２（図２２）上のメニスカスが湾曲する結果として、ノズルチャンバに吸引される。続いて、プレート間の電位差は解消され、折り畳まれたバネ部１２３はプレート１２２をその休止位置に迅速に戻す。プレート１２２が迅速に戻ると、その結果ノズルチャンバからインクがインク排出孔１１２（図２２）を介して排出される。また、プレート１２２下部にエアギャップ１３３を介して空気が流れる。
【０２０８】
本実施例のインクジェットノズルは、半導体製造及びＭＥＭＳ技術の利用により形成することが出来る。図２４は、ノズル装置１１０の最終的な構築状態における多様な層を示す分解斜視図である。シリコンウエハ１１７の最下層上に、他の全ての処理ステップが行われる。シリコン層１１７の上面には、主としてガラスから構築されたＣＭＯＳ回路層１１８がある。この層の上に、窒化物の不動態層１２０があり、この層は、引き続く層を構築してゆく際に用いられる犠牲プロセスから下部のガラス層を不動態化して保護するために主として用いられている。次に、アルミニウム層１１９が配置される。アルミニウム層１１９は、下部のＣＭＯＳガラス層１１８の一部を形成することも出来る。この層１１９は、底部プレートを構成する。次に、二つのＰＴＦＥ層１２６，１２８が設けられ、それら層の間にはガラスなどの犠牲層が設けられる。犠牲層は、次いでエッチング除去され、プレート１２２（図２３）を生成する。ＰＴＦＥ層１２８の上には、アルミニウム層１３０が配置され、引き続いてより厚い窒化物層（図示せず）が配置される。窒化物層は、上部電極を構造的に保持することが出来、電極が変形したり、垂れ下がったりしてしまうことを防止している。この層の後に、上部窒化物ノズルチャンバ層１３５が有り、それは、ノズルチャンバの残り部分とインク補充溝を形成する。この層１３５は、犠牲層を配置、エッチングすることにより形成され、その後に窒化物層が配置され、犠牲材料をエッチング除去する前に適宜なマスクを用いてノズルとエッチング孔をエッチングする。
【０２０９】
明らかに、印字ヘッドは、単一のウエハ上のノズル装置１１０の大規模アレイから構築することが出来、それは、その後、小片化され、印字ヘッドに分離される。インク補給部は、サーフィステクノロジーシステム社から入手可能な高密度低圧プラズマエッチングシステムのような、深い異方性エッチングシステムを使用してウエハの側部又はウエハを貫通する形で形成することが出来る。更に、波形の部分１２３は、ハーフトーンマスク処理を用いて形成することが出来る。
【０２１０】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、一つのインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つの形を、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０２１１】
１．両面研磨されたウエハを使って、０．５ミクロンの単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。このステップを図２６に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものでもない。図２５には、これらの製造過程を示す図における多様な材料とインクジェット構造を構成する多様な材料を示すキーとなる表示を示す。
【０２１２】
２．不動態化層を、第２レベルのメタルを構成している、底部電極が露出するまでエッチングする。このエッチングは、マスク１を用いて実行する。このステップを図２７に示す。
【０２１３】
３．５０ｎｍのＰＴＦＥ、又は、疎水性が高い材料を配置する。
【０２１４】
４．０．５ミクロンのポリイミド等の、犠牲材料を配置する。
【０２１５】
５．０．５ミクロンの（犠牲）感光性ポリイミドを配置する。
【０２１６】
６．マスク２を用いて、感光性ポリイミドを感光、現像する。このマスクは、上部電極の折り畳み端を規定するグレースケールマスクである。エッチングの結果、電極の周囲に一連の三角形上のリッジが形成される。引張応力を曲げひずみに変換させる目的で折り畳み端を使うと、電圧が電極に加えられた際に、上部電極を移動させることが出来る。このステップを図２８に示す。
【０２１７】
７．マスク３を用いて、ポリイミド層と不動態化層をエッチングする。これにより、第２レベルのメタルに形成された上部電極との接触部が露出する。
【０２１８】
８．上部電極を形成する形で、０．１ミクロンのタンタルを配置する。
【０２１９】
９．上部電極の移動自在な膜を形成する、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０２２０】
１０．マスク４を用いて、窒化物とタンタルをエッチングする。このマスクは、上部電極及び該上部電極との接触部を規定する。
【０２２１】
１１．１２ミクロンの（犠牲）感光性ポリイミドを配置する。
【０２２２】
１２．マスク５を用いて、感光性ポリイミドを感光、現像する。焦点深さを大きく取るために、近接アライナを使うことが出来る。このステップの線幅は、２ミクロン以上であるが、５ミクロン以上とすることも出来る。このマスクは、ノズルチャンバ壁を規定する。このステップを図３０に示す。
【０２２３】
１３．３ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。このステップを図３１に示す。
【０２２４】
１４．マスク６を用いて、深さ１ミクロンをエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図３２に示す。
【０２２５】
１５．マスク７を用いて、犠牲層までエッチングダウンする。このマスクは、ノズルチャンバの屋根及びノズル自体を規定する。このステップを図３３に示す。
【０２２６】
１６．マスク８を用いて、（例えば、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＳｙｓｔｅｍｓのＡＳＥ（改良型シリコンエッチング装置を使って））シリコンウエハを介して完全にバックエッチングする。このマスクは、ウエハを介してエッチングしたインク入口を規定する。
【０２２７】
１７．ウエハ内の穴を介して、ＣＭＯＳ酸化層を介してバックエッチングする。このステップを図３４に示す。
１８．犠牲ポリイミドをエッチングする。このエッチングにより、ノズルチャンバがきれいになり、電極間にギャップが形成され、チップ同士が離れる。静止摩擦を避けるために、過冷二酸化炭素を使った最終リンス剤を使用することが出来る。このステップを図３５に示す。
【０２２８】
１９．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、適宜な色のインクを、ウエハの裏面のインク口に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
【０２２９】
２０．プリントヘッドを相互連結装置に接続する。空気流の乱れを最小限に抑えたロープロファイル接続のために、ＴＡＢを用いても良い。紙とのクリアランスが十分有る状態で作動する場合には、ワイヤ結合を使用することも出来る。
【０２３０】
２１．プリントヘッドの前面を疎水性化する。
【０２３１】
２２．完成したプリントヘッドに、インクを充填し、これを試験する。充填したノズルを図３６に示す。
【０２３２】
ＩＪ０４      Ｆの記述
実施例では、圧縮性ポリマーの間に交互に電極を挟んだ、積層形静電アクチュエータが設けられる。これにより、積層コンデンサが駆動されると、板は共に引っ張られてポリマーを圧縮する。これにより、圧縮されたポリマー内にエネルギが蓄えられる。コンデンサは、次いで駆動解除又は、ドレインされ、その結果圧縮されたポリマーはアクチュエータを、その原点位置に戻すように作用する。そして、インクの排出がインク排出口から生じる。
【０２３３】
図３７に、実施例に基づいて構築された単一ノズル装置３１０を示す。ノズル装置３１０は、インクをオンデマンドで排出するインク排出口３１１を有しており、インクは、ノズルチャンバ３１０から積層されたコンデンサ形装置３１３により排出される。最初の設計では、積層されたコンデンサ装置３１３は圧縮性ポリマーの間に挟まれた静電容量板を有している。静電容量板に蓄電すると、ポリマーは圧縮され、これにより、アクチュエータ３１３は一般的な“アコーディオン”又は“コンチェルティーナ”のようになり、その上部表面は、インク排出口３１１から遠ざかる。サンドイッチ状態のポリマーが圧縮されると、該圧縮されたポリマー内にエネルギが蓄えられる。引き続いて、コンデンサは急速に放電され、圧縮されたポリマー内のエネルギは、ポリマーの休止位置へ戻る際に開放される。アクチュエータがその休止位置に戻ることにより、ノズルチャンバ３１２からインクが排出される。図３８から図４１に、その工程を模式的に示す。図３８は、ノズルチャンバ３１０が、ノズル排出口３１１の周りにメニスカス３１４を有する、その休止位置またはアイドル状態にあることを示す。引き続き、静電アクチュエータ３１３が駆動され、図３９に示すように、その収縮状態となる。この収縮により、図示するように、メニスカス３１４の形状が変化し、表面張力が作用して、メニスカス周囲のインクを内側に引き込むと共に、引き続いて、インク３１６がノズルチャンバ３１２内に流入する。
【０２３４】
十分な時間の後、図４０に示すように、コンデンサ３１３は射出（図４１）に備えて負荷され、メニスカス３１４はその休止位置に戻る。そして、コンデンサ板３１３は、図４１に示すように、急速に放電され、アクチュエータ３１３が急速にその原点位置に復帰する。アクチュエータが急速に戻ることにより、運動量がノズルチャンバ３１２内のインクに付与され、インクメニスカス３１４に膨脹が生じ、引き続いて、ノズルチャンバ３１２からインクが排出される。
【０２３５】
図４２は、一部分解したアクチュエータ３１３の部分的な斜視図である。アクチュエータ３１３は、圧縮力のある材料３２２を挟んだ一連の板３２０，３２１を有しており、圧縮力のある材料３２２は、例えば、それは、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンのブロック共重合体などである。電極の１グループ、例えば、３２０、３２３、３２５は、積層されたコンデンサ配置の一側面に突出しており、電極の第２のグループ、例えば、３２１，３２４は、静電アクチュエータの第２の側面に突出している。電極は、一端が第１の導電性材料３２７に接続しており、他の電極、例えば、３２１，３２４は、第２の導電性材料３２８（図３７）に接続している。二つの導電性材料３２７，３２８は電気的に互いに絶縁されており、またそれらは、以後すぐに明らかになるが、交互に下部の信号及び駆動層に接続されている。
【０２３６】
また、積層されるコンデンサ装置３１３を、例としてのスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンのブロック共重合体に替えて、他の薄いフィルム材料で構成することも出来る。こうした材料は、
１）      
ＰＺＴなどのピエゾ電気材料
２）      
ＰＺＬＴなどの電気ひずみ材料
３）      
ＰＬＺＳｎＴなどの強誘電性相と反強誘電性相の間で電気的に切り替わることの出来る材料
などである。
【０２３７】
重要なことは、電極アクチュエータ３１３は、化学蒸着（ＣＶＤ）技術を用いて迅速に構築することが出来る。多様な層３２０，３２１，３２２が、平坦なウエハ上に交互に該ウエハの全表面を覆う形で配置される。積層動作は、ＣＶＤ技術を用いることで、迅速に完了することが出来る。２セットの電極は好ましくは、別々の金属を用いて配置される。例えば、アルミニウムやチタニウムは、該金属層の材料として使用することが出来る。異なる金属層の使用は、マスク層を用いた選択的なエッチングを可能とし、図４２に示す様な構造を形成することが出来る。例えば、ＣＶＤのサンドイッチが最初に配置され、次に、適宜なマスクを用いた選択的な一連のエッチングを行って、全体の積層コンデンサ構造を生成する。ＣＶＤ処理の利用は、実質的に積層コンデンサ装置の製造効率を高める。
インクノズル装置の構築
【０２３８】
図４３に、実施例に基づいた単一インクジェットノズルの構築を示す、分解斜視図を示す。インクジェットノズル３１０は、標準のシリコンウエハ３３０上に構築され、シリコンウエハの上には、２レベル金属ＣＭＯＳ層３１１のような、通常ＣＭＯＳ層３１１のような方法で構築されたデータ駆動回路が構築されている。ＣＭＯＳ層３１１の上には、窒化不動体層３３２が構築され、運転中、また、通常ならば下層を溶解してしまうエッチングの使用に対する、不動態防御を提供する。積層装置３１３の多様な層３１３，例えば３２０，３２１、３２２は、ＣＶＤ技術を用いて配置することが出来る。積層された装置３１３は、先述した、適宜なマスクを用いて選択的にエッチングし、全体の積層コンデンサ構造を製造することを含む、前述の製造ステップを利用して構築される。更に、電極３２７，３２８とＣＭＯＳ層３３１の回路の接続が設けられる。最後に、窒化物層３３３を設け、ノズルチャンバ壁、例えば３３４，ノズルチャンバの一つの開放壁内に支柱、例えば３３５を形成する。層３３３の表面層３３７は、犠牲層上に配置することが出来る。該犠牲層は、次いでエッチングされ、ノズルチャンバ３１２を形成する（図３７）。この目的のために、上部層３３７は、インク排出孔３１１に加えてエッチング孔、例えば３３８を有し、エッチング処理の高速化を図っている。エッチング孔、例えば３３８の直径は、インク排出孔３１１のそれよりも十分に小さい。もし、必要ならば、層３２０の上に、追加の窒化物層を設け、犠牲材料をエッチングしてノズルチャンバ３１２（図３７）を形成している間及び、インクジェットノズルの運転中に、積層装置３１３を保護するようにしても良い。
【０２３９】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つの形を、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０２４０】
１．両面研磨したウエハを使い、０．５ミクロンの単ポリ２メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。このステップを図４５に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図４４は、これらの製造図の多様な材料及び、相互参照用インクジェット構成を示す見出しである。
【０２４１】
２．マスク１を用いて、ＣＭＯＳ酸化層を、第２のレベルの金属に達するまでエッチングする。このマスクは、静電積層体から、駆動回路までのコンタクトビアを規定する。
【０２４２】
３．０．１ミクロンのアルミニウムを配置する。
【０２４３】
４．０．１ミクロンのエラストマを配置する。
【０２４４】
５．０．１ミクロンのタンタルを配置する。
【０２４５】
６．０．１ミクロンのエラストマを配置する。
【０２４６】
７．ステップ２−５を２０回繰り返して、４０の金属層と、４０のエラストマ層を使って、８ミクロンの代替金属とエラストマの積層体を作る。このステップを図４６に示す。
【０２４７】
８．マスク２を用いて、積層体をエッチングする。これにより、各ノズルには、分離した方形の、多層積層体が残る。このステップを図４７に示す。
【０２４８】
９．レジストを塗布し、マスク３を用いて、感光、現像する。このマスクは、積層体の一側を規定する。このステップを図４８に示す。
【０２４９】
１０．露出したエラストマ層を、水平深さ１ミクロンまでエッチングする。
【０２５０】
１１．露出したアルミニウム層を、水平深さ３ミクロンまでウエットエッチングする。
【０２５１】
１２．露出したエラストマ層に、５０ｎｍだけ気泡を生じさせて、エッチングしたアルミニウムに残った０．１ミクロンのギャップを埋める。
【０２５２】
１３．レジストを剥ぐ。このステップを図４９に示す。
【０２５３】
１４．レジストを塗布し、マスク４を用いて、感光し、現像する。このマスクは、積層体の反対側を規定する。このステップを図５０に示す。
【０２５４】
１５．露出したエラストマ層を、水平深さ１ミクロンまでエッチングする。
【０２５５】
１６．露出したタンタル層を、水平深さ３ミクロンまでウエットエッチングする。
【０２５６】
１７．露出したエラストマ層に、５０ｎｍだけ気泡を生じさせて、エッチングしたアルミニウムに残った０．１ミクロンのギャップを埋める。
【０２５７】
１８．レジストを剥ぐ。このステップを図５１に示す。
【０２５８】
１９．１．５ミクロンのタンタルを配置する。この金属は、積層体の一方の側で、全てのアルミニウム層と接触し、スタックのもう一方の側で、全てのタンタル層と接触する。
【０２５９】
２０．マスク５を用いて、タンタルをエッチングする。このマスクは、積層体の両端の電極を規定する。このステップを図５２に示す。
【０２６０】
２１．１８ミクロンの犠牲材料（例えば、感光性ポリイミド）を配置する。
【０２６１】
２２．マスク６を用いて、近接アライナを使って、犠牲層を感光、現像する。このマスクは、ノズルチャンバ壁及び、入口フィルタを規定する。このステップを図５３に示す。
【０２６２】
２３．３ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０２６３】
２４．マスク７を用いて、深さ１ミクロンまでエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図５４に示す。
【０２６４】
２５．マスク８を用いて、犠牲層までエッチングダウンする。このマスクは、ノズルチャンバの屋根、及びノズル自体を規定する。このステップを図５５に示す。
【０２６５】
２６．マスク９を用いて、（例えば、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＳｙｓｔｅｍｓのＡＳＥ（改良型シリコンエッチング装置を使って））シリコンウエハを介して完全にバックエッチングする。このマスクは、ウエハを貫通してエッチングしたインク口を規定する。このエッチングにより、ウエハもさいの目形になる。このステップを図５６に示す。
【０２６６】
２７．ウエハの穴を介して、ＣＭＯＳ酸化層を介してバックエッチングする。
【０２６７】
２８．犠牲材料をエッチングする。このエッチングにより、ノズルチャンバはきれいになり、チップ同士は分離する。このステップを図５７に示す。
【０２６８】
２９．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、適宜な色のインクを、ウエハの裏面のインク口に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
【０２６９】
３０．プリントヘッドを相互連結装置に接続する。空気流の妨害を最小限に抑えた形で、低い輪郭で接続するために、ＴＡＢを用いても良い。プリンタが、紙とのクリアランスが十分有る状態で作動する場合には、ワイヤ結合を使用することも出来る。
【０２７０】
３１．プリントヘッドの前面を疎水性化する。
【０２７１】
３２．完成したプリントヘッドに、インクを充填し、これを試験する。充填したノズルを図５８に示す。
【０２７２】
ＩＪ０５      Ｆの記述
本発明の実施例は、バネに“負荷をかける”ために磁気アクチュエータを利用したものであり、磁気アクチュエータを非駆動とすると、スプリングは、その原点位置に戻る際に、インク滴を排出することなる。
【０２７３】
図５９は、実施例に基づいて構築したインクノズル装置４０１の分解斜視図である。実施例はノズル装置４０１のアレイとして構築して、印刷用のラインを共に形成することが出来る。
【０２７４】
図５９のインクノズル装置４０１の運転は、インク滴を印字しようとする際に駆動回路４０３により駆動される、ソレノイド４０２により行われる。駆動されたソレノイド４０２は、固定された軟磁性体極４０４と可動の軟磁性体極４０５内の磁場を有している。ソレノイドに最大電流が流れると、可動極４０５がその休止位置から固定磁極４０４に近い停止位置にまで、十分に動く。図５９のインクノズル装置４０１は、インクで満たされたインクチャンバ内に置かれる。従って、プレート４０５が動いている時に、コイル４０２の周囲からインクを“噴出”させるために、穴４０６が、可動軟磁性体極４０５内に設けられている。
【０２７５】
可動軟磁性体極は、ピストンヘッド４０９と支点４０８を介してバランスしている。静止磁極４１３に近づく磁極４０５の動きは、ピストンヘッド４０９をノズルチャンバ４１１から遠ざけ、インク排出孔４１３を介してチャンバ４１１内に空気を引き入れる。ピストン４０９は、こうしてソレノイド４０２を通る低い“保持”電流を維持することにより、ノズルチャンバ４１１上に、開状態で保持される。このソレノイド４０２を流れる保持レベルの電流は、固定された軟磁性体極４０４に対して可動極４０５を保持するのに十分なものである。二つの極４０４と４０５の間のギャップは、最小限なので、電流のレベルは、実質的に最大電流レベルよりも小さい。例えば、最大電流レベルの１０パーセントの保持レベル電流が適当である。この運転相の間、ノズルチップ又はインク排出穴４１３におけるメニスカスは、空気の流れにより、窪んだ半球状となっている。メニスカス上の表面張力はインク上に力を作用させ、インクチャンバからノズルチャンバ４１１へのインクの流入を生じさせる。これは、引き込まれたピストンヘッド４０９により生じた容積を埋める、ノズルチャンバへのインクの再補給となる。この工程は、約１００マイクロ秒である。
【０２７６】
そして、ソレノイド４０２内の電流は、最大電流の半分まで逆転される。逆転により磁極は解磁され、ピストン４０９はその休止位置に戻り始める。ピストン４０９は、両磁石の反発作用及び、可動極４０５の移動によりねじる状態にあり、応力下にあったねじりバネ４１６，４１９に蓄えられたエネルギにより、その通常の休止位置に移動される。
【０２７７】
逆電流とバネ４１６，４１９の結果、ピストン４０９に作用する力は、ピストン４０９の動きの開始時に最大となり、バネの弾性応力がゼロに落ちると減少する。その結果、ピストン４０９の加速は、逆ストロークの開始時に高く、チャンバ４１１内の結果としてのインク速度は、該ストローク中、均一なものとなる。これは、印字ヘッド表面上にインク流が生じる前の運転許容量を増加させる。
【０２７８】
戻りストローク間の所定時間において、ソレノイドの逆電流は停止する。可動極の残留磁気が最小となった時点で電流は停止される。ピストン４０９はその原点休止位置に向けて移動し続ける。
【０２７９】
ピストン４０９はその慣性より静止又は休止位置をオーバーシュートする。ピストンの動きのオーバーシュートは、排出される滴の容積及び速度がより大きくなることと、オーバーシュートからピストンがその休止位置に戻った際の、よりよい滴の分離という、二つのことを達成する。
【０２８０】
ピストン４０９は、結局オーバーシュートからその休止位置に戻る。この戻りは、今度は反対方向に負荷されるバネ４１６，４１９によりもたらされる。ピストンの戻りは、ノズルチャンバ４１１へのいくらかのインクの逆“吸い込み”を生じさせ、これによりインク滴とノズルチャンバ４１１内のインクを結ぶインクの絆が細くなる。インク滴の前方への速度とノズルチャンバ４１１内のインクの後方への速度により、インク滴はノズルチャンバ４１１内のインクから分離される。
【０２８１】
ピストン４０９は次の滴の排出サイクルまで休止位置に留まる。
【０２８２】
液体インク印字ヘッドは多数のノズルのそれぞれが関連付けられた一つのインクノズル装置４０１を有する。装置４０１は、以下の主要な部品を有する。
【０２８３】
（１）ソレノイド４０２を駆動する駆動回路４０３。
【０２８４】
（２）ノズルチップ４１３。ノズルチップ４１３の直径は、滴の速度及び大きさを決定する上で重要である。
【０２８５】
（３）ピストン４０９。これは、インクを排出するノズルチャンバ４１１を介して動くシリンダである。ピストン４０９はレベルアーム４１７の一端部に接続されている。ピストンの半径は穴４１３の半径の約１．５〜２倍である。出力されるインク滴の容積は、ほとんどピストンの戻りストローク中で該ピストンにより移動されるインクの量により決定される。
【０２８６】
（４）ノズルチャンバ４１１。ノズルチャンバ４１１はピストン４０９よりも僅かに広い。ピストン４０９とノズルチャンバ壁との間のギャップは、ピストンがその駆動または戻りの間にノズルチャンバと接触しないことが保証される程度に小さい。仮に、印字ヘッドが０．５ミクロンの半導体リソグラフィーを用いて製造されるなら、１ミクロンのギャップで通常は十分である。ノズルチャンバは、プランジャ４０９がその休止位置に戻った際にノズルチップ４１３を介して吸い込まれる空気がピストン４０９にまで達しない程度の深さである。もし、空気がピストンに到達すると、半球状の表面の代わりに円筒状の表面が吸入された気泡により形成され、ノズルはインクの再補給を適切に行うことが出来なくなる。
【０２８７】
（５）ソレノイド４０２。これは、渦巻き状の銅のコイルである。銅はその低抵抗と高い電気泳動抵抗により、使用される。
【０２８８】
（６）強磁性体材料の固定磁石極４０４。
【０２８９】
（７）強磁性体材料の可動磁石極４０５。磁力を最大限に発生させるために、可動磁石極４０５と固定磁石極４０４はソレノイド４０２をトーラスとして囲んでいる。こうして、磁束の喪失は最小限となる。また、磁束は可動磁石極４０５と固定極４０４の間のギャップを横切って集中する。可動磁石極４０５はソレノイド４０２上の表面に穴４０６（図５９）を有し、閉じこめられたインクを逃がすようにしている。これらの穴は、可動磁石極４０５と固定磁石極４０４間に生成される磁力に対する影響を最小限にする形状及び配置となっている。
【０２９０】
（８）磁石のギャップ。固定プレート４０４と可動磁石極４０５の間のギャップは、印字アクチュエータの最も重要な“部分”の一つである。ギャップの大きさは生成される磁力に大きく影響し、可動磁石極４０５の行程をも制限する。強い磁力を生成するには小さなギャップが望ましい。ピストン４０９の行程は、てこアーム４１７による可動磁石極４０５（従ってギャップ）の行程に関連している。
【０２９１】
（９）てこアーム４１７の長さ。てこアーム４１７はピストン４０９と可動磁石極４０５の行程を独立的に最適になるようにする。てこアーム４１７の短い端部に可動磁石極４０５がある。てこアーム４１７の長い端部にピストン４０９がある。バネ４１６が支点４０８にある。磁石のギャップを最小化するために、可動磁石極４０５にとって最適な行程は１ミクロン以下である。ピストン４０９の最適な行程は、１２００ｄｐｉのプリンタの場合、約４０５マイクロメートルである。最適な行程の違いは、てこ４１７を、その長さにおいて５：１またはそれ以上の割合でとることにより解決される。
【０２９２】
（１０）バネ４１６，４１９（図５９）。バネ、例えば４１６は、アクチュエータの駆動解除後に、ピストンをその休止位置に戻す。バネ４１６は、てこアームの支点４０８にある。
【０２９３】
（１１）不動態層（図示せず）。アウミニウム層は、好ましくは、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、カーボンなどのダイヤモンド（ＤＬＣ）又は他の化学的に不活性、不浸透性を有する層などの不動態層によりコーティングされている。装置はインクに浸漬されているので、不動態層は装置の寿命にとって特に重要である。前述の記述からも明らかなように、滴をソレノイド４０２の駆動解除時に排出することは利点である。この利点は、ピストン又はプランジャとして使用される可動磁石極４０５の加速度から来るものである。
【０２９４】
電磁誘導場により可動磁石極４０５により生成される力は、可動磁石極４０５と静止磁石極４０４の間のギャップの二乗に反比例する。ソレノイド４０２がオフとなると、このギャップが最大となる。ソレノイド４０２がオンとなると、可動磁石極４０５は静止極４０４に引かれる。ギャップが減少すると、力が増大し、可動磁石極４０５は速く加速される。速度は、非常に非線形に、ほぼ時間の二乗で増加する。駆動解除されて可動磁石極４０５が逆方向に動いている間、可動磁石極４０５の加速度は最初が最大であり、そしてバネ弾性応力がゼロになるに従って低下する。
【０２９５】
その結果、可動磁石極４０５の速度は、戻りストローク動作中、より均一なものとなる。
【０２９６】
（１）ピストン又はプランジャ４０９の速度は、滴の排出ストロークの継続時間中、より均一なものとなる。
【０２９７】
（２）ピストン又はプランジャ４０９は、インク補充ステージの間、インクチャンバから容易に、完全に離れる。これにより、ノズル補充時間は減少させることが出来、より早い印字ヘッドの運転が可能となる。
【０２９８】
しかし、このアプローチは、アクチュエータによる直接噴射においては、いくつかの不利な点を有する。
【０２９９】
（１）バネ４１６の応力は比較的大きい。バネに使用する材料の降伏以下で、該バネが使用されることを確認した注意深い設計が必要である。
【０３００】
（２）ソレノイド４０２には、“保持”電流がノズル補給時間の間供給される必要がある。保持電流は、典型的にはソレノイドの駆動電流の１０パーセント未満である。しかしながら、ノズル補給時間は、典型的には、滴の射出時間の約５０倍の時間である。従って、保持エネルギは、典型的にはソレノイド駆動エネルギを超えてしまう。
【０３０１】
（３）アクチュエータの運転は“保持”相の要求により、より複雑なものとなる。
【０３０２】
印字ヘッドは、二つのシリコンウエハから作られる。最初のウエハは印字ノズルを製造するために使用され（印字ヘッドウエハ）、２番目のウエハ（インク溝ウエハ）は、第１の溝の支持手段を提供するほかに、多様なインク溝を製造するために使用される。
【０３０３】
製造工程は、以下の通り。
【０３０４】
（１）重度にボロンを添加したシリコンのエピタキシャル層４２２が埋め込まれた単一結晶のシリコンウエハ４２０から開始する。ボロンは、好ましくはｃｍ３当たり１０２０原子以上が、約３マイクロメートルに厚さに渡り添加されるべきである。ボロンは、適切に選択されたアクティブ半導体装置技術を用いて添加されるべきである。印字ヘッドウエハのウエハ直径はインク溝ウエハのものと同じであるべきである。
【０３０５】
（２）選択された処理（例えば、ＣＭＯＳ）に基づいて、駆動トランジスタ及びデータ分配回路４０３を製造する。
【０３０６】
（３）化学的機械的平面化処理（ＣＰＭ）を用いてウエハ４２０を平面化する。
【０３０７】
（４）第２の層金属上に、５ミクロンのガラス（ＳｉＯ２）を配置する。
【０３０８】
（５）デュアルダマスカスプロセスを用いて二つのレベルを上部酸化層までエッチングする。レベル１は、４ミクロンの深さで、レベル２は、５ミクロンの深さである。レベル２は第２レベル金属と接触する。静止磁石極用のマスクを使用する。
【０３０９】
（６）５ミクロンのニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を配置。
（７）          
ＭＰを用いて、ＳｉＯ２のレベルまでウエハを平面化して磁石極４０４を生成する。
【０３１０】
（８）０．１ミクロンの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）を配置。
【０３１１】
（９）ソレノイドとの接続のためのビア穴とノズルチャンバ領域４１１のために、Ｓｉ３Ｎ４をエッチングする。
【０３１２】
（１０）ＳｉＯ２を４ミクロン配置する。
【０３１３】
（１１）ソレノイド及び支持柱マスクを用いて、ＳｉＯ２をプラズマエッチングする。
【０３１４】
（１２）Ｔｉ，ＴｉＮ又はＴｉＷ等の薄い拡散バリアを配置する。もし選択された拡散バリアが十分に付着しない場合には、付着層を配置する。
【０３１５】
（１３）バネ支柱４２４及びソレノイド４０２を形成するために、４ミクロンの銅を配置する。配置は、スパッタリング、ＣＶＤ、又は無電界メッキにより行われる。銅は、アルミニウムよりも低い抵抗ばかりか、十分に高い電気泳動に対する抵抗を有する。電流密度は３ｘ１０６アンペア／ｃｍ２のオーダが要求されるので、電気泳動抵抗は重要である。低エネルギーキネティクイオンスパッタリングにより配置された銅フィルムは、アルミニウムシリコン合金よりも１０００〜１００００倍大きな電気泳動寿命を有することが分かっている。配置された銅は、シリコン合金よりも最大の電気泳動寿命を有するように合金化され、層とされる。配置された銅は、高い電気伝導性を保持した形で、最大の電気泳動抵抗を有するように合金化され、層とされるべきである。
【０３１６】
（１４）ＳｉＯ２のレベルに達するまで、ＣＭＰを用いてウエハを平面化する。ダマスカスプロセスが、銅をエッチングすることが困難であることから、銅に対して使用される。しかし、ダマスカス絶縁体層は、実質的に除去されるので、もし標準の配置／エッチングサイクルがダマスカスの代わりに使用されたなら、行程は実際により単純なものである。しかし、銅エッチングのアスペクト比は、ダマスカス酸化物エッチングに対しては、僅か４：１であるのに対して、この設計の場合８：１であることを認識すべきである。この違いは、銅が１ミクロンの幅で、４ミクロンの厚さであるが、たった０．５ミクロンの間隔しかないことから生じる。ダマスカスプロセスは、レジストが酸化物の上であり、金属ではないので、リソグラフィーの困難性を低下させることも可能である。
【０３１７】
（１５）ノズルチャンバ４１１を、ボロン添加エピタキシャルシリコン層４２１で停止させる形でプラズマエッチングする。このエッチングは、約１３ミクロンのＳｉＯ２と８ミクロンのシリコンを貫通する。このエッチングは、垂直に近い側壁を有する、高度に異方性を有するものである。エッチング停止は、排気ガス中のボロンを検知して行われる。もしこのエッチングが、ＮｉＦｅに対して選択的であるならば、このステップ及び次のステップに対するマスクは組み合わせることが出来る。これにより、次のステップを省略することが出来る。このステップは、印字ヘッドウエハの端部をもボロン層までエッチダウンし、後の分離に備える。
【０３１８】
（１６）ＳｉＯ２の層をエッチングする。これは、ＮｉＦｅの固定磁石極上の領域のものを除去するためだけである。従って、ＮｉＦｅに対して選択的にＳｉとＳｉＯ２のエッチングが行われていると、前述のステップで除去することが出来る。
【０３１９】
（１７）高密度のＳｉ３Ｎ４を均一に配置する。これは腐食バリアを構成する。従って、ピンホールが生じないように、またＯＨイオンに対して不浸透性を有するようにする。
【０３２０】
（１８）厚い犠牲層４４０を配置する。この層はノズルチャンバを完全に満たし、ウエハを完全に被覆して、更に８ミクロンの厚さを増す形でコートする。犠牲層はＳｉＯ２である。
【０３２１】
（１９）デュアルダマスカスプロセスのために犠牲層に二つの深さでエッチングする。深いエッチングは８ミクロンであり、浅いエッチングは３ミクロンである。マスクは、ピストン４０９，てこアーム４１７，バネ４１６及び可動磁石極４０５を規定する。
【０３２２】
（２０）０．１ミクロンの高密度Ｓｉ３Ｎ４を均一に配置する。これは、腐食バリアを構成する。従って、ピンホールが生じないように、またＯＨイオンに対して不浸透性を有するようにする。
【０３２３】
（２１）８ミクロンのニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を配置する。
【０３２４】
（２２）ＣＭＰを用いてウエハを、ＳｉＯ２のレベルに達するまで平面化する。
【０３２５】
（２３）０．１ミクロンの窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０３２６】
（２４）プランジャの先端を除いて全てのＳｉ３Ｎ４をエッチングする。
【０３２７】
（２５）ボンドパッドを開く。
【０３２８】
（２６）ウエハを予め作られていたインク溝ウエハ上に恒久的に接合する。印字ヘッドウエハの動作側は、インク溝ウエハに面する。インク溝ウエハは既に分離されたインク溝チップにエッチングされているので、インク溝ウエハはバックプレートに取り付けられる。
【０３２９】
（２７）印字ヘッドウエハをボロン添加エピタキシャル層４２２のレベルまでエッチングして、背部シリコンを完全に除去する。このエッチングは、エチレンヂアミン  ピロカテコール（ＥＤＰ）内でバッチウエットエッチングで行う。
【０３３０】
（２８）印字ヘッドウエハの下側からノズルリム４１４をマスクする。このマスクはチップ端部をも含む。
【０３３１】
（３１）ボロン添加シリコン層４２２を貫通エッチングし、ノズル穴を形成する。このエッチングは、ノズルチャンバ内の犠牲材料をも十分に深くエッチングし、犠牲層を除去するために要する時間を短縮する。
【０３３２】
（３２）犠牲層を完全にエッチングする。この材料がＳｉＯ２ならば、ＨＦエッチングが使用される。多様な層上の窒化物コーティングが、装置内のガラス絶縁体層や他の材料をＨＦエッチングから防御する。犠牲層材料へのＨＦのアクセスは、ノズルを介して行われ、同時にインク溝チップを介して行われる。エッチングの有効深さは、２１ミクロンである。
【０３３３】
（３３）チップをバックプレートから分離する。各チップは、今やインク溝を含むフル印字ヘッドである。二つのウエハは既に貫通エッチングされており、従って、印字ヘッドは小片化する必要がない。
【０３３４】
（３４）印字ヘッドをテストし、ＴＡＢを良品の印字ヘッドに接合する。
【０３３５】
（３５）印字ヘッドの前表面を疎水性化する。
【０３３６】
（３６）ＴＡＢ接合された印字ヘッドを最終テストする。
【０３３７】
図６０は、実施例に基づいて構築された単一のインクジェットノズル装置の一部分解斜視図である。
【０３３８】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つの変形例を、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０３３９】
１．両面研磨したウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエキタピシャルシリコンを配置する。
【０３４０】
２．使用するＣＭＯＳプロセスに応じて、ｐ型又はｎ型の１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
【０３４１】
３．０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。このステップを図６２に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図６１は、これら製造図における多様な材料を示す見出しである。
【０３４２】
４．マスク１を用いて、シリコン又はアルミニウムに到達するまでＣＭＯＳ酸化層をエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバ、プリントヘッドチップの端部、アルミニウム電極から、２分割固定磁気プレートまでのコンタクトビアを規定する。
【０３４３】
５．ステップ４の酸化物をマスクとして用いて、シリコンを、ボロンが添加された埋込層に到達するまで、エッチングする。このエッチングにより、実質的にアルミニウムがエッチングされることはない。このステップを図６３に示す。
【０３４４】
６．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束密度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟質磁気ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
７．４ミクロンのレジストを塗布し、マスク２を用いて感光、現像する。このマスクは分割型固定磁気プレートとノズルチャンバ壁を規定する。また、このマスクによりレジストが電気メッキ型として作用する。このステップを図６４に示す。
【０３４５】
８．３ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図６５に示す。
【０３４６】
９．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップを図６６に示す。
【０３４７】
１０．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０３４８】
１１．マスク３を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクは、ソレノイドコイルの各端部から、２分割固定磁気プレートまでのコンタクトビアを規定する。
【０３４９】
１２．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電子泳動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
【０３５０】
１３．５ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドらせんコイル、ノズルチャンバ壁、レジストが電気めっき型として作用するばねポストを規定する。このステップを図６７に示す。
【０３５１】
１４．４ミクロンの銅を電気めっきする。
【０３５２】
１５．レジストを剥ぎ、露出した銅の種層をエッチングする。このステップを図６８に示す。
【０３５３】
１６．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
【０３５４】
１７．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。
【０３５５】
１８．１ミクロンの犠牲材料をエッチングする。この層は、磁石のギャップを規定する。
【０３５６】
１９．マスク５を用いて、犠牲材料をエッチングする。このマスクは、ばね支柱及びノズルチャンバ壁を規定する。このステップを図６９に示す。
【０３５７】
２０．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
【０３５８】
２１．４．５ミクロンのレジストを塗布する。マスク６を用いて、感光、現像する。このマスクは磁石プランジャの壁、てこアーム、ノズルチャンバ壁及びバネ支柱を規定する。このレジストは、これら部材の電気めっき型を形成している。このステップを図７０に示す。
【０３５９】
２２．４ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図７１に示す。
【０３６０】
２３．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
【０３６１】
２４．４ミクロンのレジストを塗布し、マスク７を用いて、感光、現像する。このマスクは、磁気プランジャの屋根、ノズルチャンバ壁、てこアーム、ばね、ばね支柱を規定する。レジストは、これら部材の電気めっき型を形成する。このステップを図７２に示す。
【０３６２】
２５．３ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図７３に示す。
【０３６３】
２６．ウエハを、グラスブランクに設け、ＫＯＨを使って、マスクを用いずに、ウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加されたシリコン層でエッチングを止める。このステップを図７４に示す。
【０３６４】
２７．マスク８を用いて、ボロンを添加したシリコン層を、深さ１ミクロンまでプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図７５に示す。
【０３６５】
２８．マスク９を用いて、ボロンを添加した層を貫通してプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズル及びチップの端部を規定する。この段階で、チップは分離されるが、依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図７６に示す。
【０３６６】
２９．チップをガラスブランクから脱着する。全ての接着層、レジスト層、犠牲層、露出した種層を剥ぐ。このステップを図７７に示す。
【０３６７】
３０．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
３１．プリントヘッドを中継装置に接続する。
３２．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３３．完成したプリントヘッドにインクを満たし、テストする。インクが満たされたノズルを図７８に示す。
【０３６８】
ＩＪ０６      Ｆの記述
図７９に、実施例に基づいて構築された単一のインクノズルユニット５１０の断面図を示す。インクノズルユニット５１０は、ノズルチャンバ５１３に設けられたインク排出用のインク排出ノズル５１１を有する。インクは、ノズルチャンバ５１３からハドル５１５の動きにより排出される。ハドル５１５はハドル５１５の平面に沿って走る磁界５１６内で動作する。パドル５１５は、ノズル駆動信号の制御下で駆動される少なくとも一つのソレノイドコイル５１７を有する。パドル５１５は、磁界内の電荷の移動により生じる力のよく知られた原理により駆動される。従って、パドル５１５を駆動してインク排出ノズル５１１からインク滴を排出しようとした場合には、ソレノイドコイル５１７を駆動する。駆動の結果、パドルの一端は下向きの力５１９を受ける、一方で、パドルの他端は上向きの力５２０を受ける。下向きの力５１９はハドルの対応する動きを生じさせ、インクを排出させる。
【０３６９】
図７９の断面図から分かるように、パドル５１５は多数層のソレノイド線を有する。ソレノイド線、例えば５２１は、パドル５１５の中心周りに反時計方向に電流が流れる完全な回路を構成している。この結果、パドル５１５は中心点を通る軸を中心に回転する（図８０に示す）。この回転はねじりバネ、例えば５２２により補助される。ねじりバネは、パドル５１５の電流が停止した後に、パドル５１５をその休止位置に戻すように作用する。ねじりバネ５２２が望ましいが、リーフバネ等、他のバネの形でもよい。
【０３７０】
ノズルチャンバ５１３は、インクが排出された後、排出ノズル５１１のインクの表面張力により、インクが補充される。
製造構築方法
インクジェットノズルの構築は、半導体製造の技術分野における技術者によく知られたマイクロエレクトロニクス製造技術を用いて行われる。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。
【０３７１】
構築の一形態に基づいて、二つのウエハが利用される。駆動回路及びインクジェット印字ノズルが組み立てられるウエハと、インク溝が組み立てられる別のウエハである。
【０３７２】
図８１に、実施例に基づいて構築される単一のインクジェットノズルの分解斜視図を示す。構築は、シリコンウエハ５４０から開始され、その上に、エピタキシャルボロン添加層５４１及びエピタキシャルシリコン層５４２を組み立てる。ボロン層は、好ましくは１０２０／ｃｍ３以上の濃度で添加され、約２ミクロンの厚さである。シリコンエピタキシャル層は約８ミクロンの厚さで構築され、アクティブ半導体装置技術に適した方法で添加される。
【０３７３】
次に、駆動トランジスタ及び分配回路が選択された製造工程に基づいて構築され、ＣＭＯＳ論理及び駆動トランジスタレベル５４３となる。次いで、窒化シリコン層５４４が配置される。
【０３７４】
パドル金属層が、化学的研磨技術（ＣＭＰ）を利用したよく知られた行程である、ダマスカスプロセスを利用して構築される。化学的研磨技術（ＣＭＰ）は、多層金属を適用したものとして利用がよく知られている。パドル５１５（図７９）のソレノイドコイルは２重層から構成され、第１の層はシングルダマスカスプロセスを利用して製造される。
【０３７５】
次に、第２の層５４６が、デュアルダマスカスプロセスを利用して配置される。銅層５４５，５４６は接続ポスト５４７，５４８を有しており、それらは電磁気コイルをＣＭＯＳ５４３へ窒化シリコン層５４４（図示せず）のビアを介して接続している。しかし、金属ポスト部は、それと下方の銅層を接続するビア（接続穴）を有する。ダマスカスプロセスは、平面化されたガラス層で終了する。層５４３，５４６の配置を利用したダマスカスプロセスの利用中に製造されるガラス層は、図８１の一つの層５７５として示される。
【０３７６】
続いて、パドルが形成され、停止層５８０の位置までのダウンエッチングであるプラズマエッチングにより隣接するガラス層から分離される。更に、パドルの下のノズルチャンバ５１３は、ボロン層５４１へのダウンエッチングを行うシリコン異方性ウエットエッチングにより形成される。そして、不動態層が形成される。不動態層は炭素のような相似のダイヤモンド層又は高密度Ｓｉ３Ｎ４コーティングから形成することが出来、パドルは高度に腐食性を有する環境の水とインク内に存在しなければならないので、このコーティングはパドル及びその周囲に対する保護層を提供する。
【０３７７】
次に、シリコンウエハをボロンが添加された層及び排出穴５１１を貫通する形でバックエッチングし、排出穴リム５５０（図７９）をエッチング行程を利用して生成する。
【０３７８】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つの変形例を、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０３７９】
１．両面研磨したウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエキタピシャルシリコンを配置する。
【０３８０】
２．使用するＣＭＯＳプロセスに応じて、ｐ型又はｎ型の１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
【０３８１】
３．０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。このステップを図８３に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図８２は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
４．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
５．マスク１を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクはソレノイドコイルから第２レベルの金属接触部までのコンタクトビアを規定する。
６．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電気泳動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
７．３ミクロンのレジストを塗布し、マスク２を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの第１レベルのコイルを規定する。レジストは、電気めっき型として作用する。このステップを図８４に示す。
８．２ミクロンの銅を電気めっきする。
９．レジストを剥ぎ、露出した銅の種層をエッチングする。このステップを図８５に示す。
１０．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０３８２】
１１．マスク３を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクは、ソレノイドの第１レベル及び第２レベル間のコンタクトバイアスを規定する。
【０３８３】
１２．銅の種層を配置する。
１３．３ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの第２レベルのコイルを規定する。レジストは、電気めっき型として作用する。このステップを図８６に示す。
【０３８４】
１４．２ミクロンの銅を電気めっきする。
【０３８５】
１５．レジストを剥ぎ、露出した銅の種層をエッチングする。このステップを図８７に示す。
【０３８６】
１６．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
１７．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。
【０３８７】
１８．マスク５を用いて、シリコンに到達するまで、窒化層及びＣＭＯＳ酸化層をエッチングする。このマスクは、結晶ウエットエッチング用の、ノズルチャンバマスクと、プリントヘッドチップの端部を規定する。このステップを図８８に示す。
【０３８８】
１９．露出したシリコンに対してＫＯＨを用いて、結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。マスク５の設計により、下方に向けて回転させるためのクリアランスをパドルに設ける形で、シリコンの下を切り取る。
【０３８９】
２０．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図８９に示す。
【０３９０】
２１．マスク６を用いて、ボロンが添加されたシリコン層を１ミクロンの深さにまでプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図９０に示す。
２２．マスク７を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは分離されるが依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図９１に示す。
２３．接着層を剥ぎ、チップをガラスブランクから分離する。このステップを図９２に示す。
２４．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
２５．プリントヘッドを中継装置に接続する。
２６．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
２７．インクで満たし、チップの表面に、強い磁場を加え、完成したプリントヘッドに対してテストする。インクが満たされたノズルを図９３に示す。
【０３９１】
ＩＪ０７    Ｆ  の記述
図９４に、実施例の技術に基づいて構築された単一のノズルの断面斜視図６０１を示す。
【０３９２】
各ノズル６０１は、電磁気ピストン６０５の駆動によりノズルチャンバ６０４からインクが排出されるノズル排出穴６０２を有する。電磁気ピストン６０５は、ピストン６０５を囲むソレノイドコイル６０６を介して駆動される。ソレノイドコイル６０６に電流が流れると、ピストン６０５は６１３に示すような方向に力を受ける。ピストン６０５が排出穴６０２に向けて移動すると、ノズルチャンバ６０４内のインクにモーメントが与えられる。ねじりバネ、例えば６０８がピストン６０５の動きを抑制するが、該ピストン６０５の動きを完全には止めることはない。
【０３９３】
排出サイクルが完了すると、コイル６０６に対する電流が切れ、その結果、ねじりバネ、例えば６０８はピストン６０５を、最初に図９４で示したその休止位置にまで戻すように作用する。続いて、表面張力がチャンバ６０４に作用し、インクを補給し、“再射出“に備える。
【０３９４】
コイル６０６への電流は、コイル６０６と半導体駆動トランジスタと論理層６１８を接続するアルミニウムコネクタ（図示せず）を介して供給される。
【０３９５】
構築
液体インクジェット印字ヘッド６０１は、多数のノズルのそれぞれに関連した一つのアクチュエータ装置を有している。アクチュエータ６０１は、標準の半導体製造技術及びマイクロメカニカル製造技術を用いて構築された、以下の主要な部品を有することは明らかである。
【０３９６】
１．駆動回路６１８。
【０３９７】
２．ノズル排出穴６０２。ノズル排出穴６０２の半径は、滴速度及び滴の大きさにとって重要な事項である。
【０３９８】
３．磁石ピストン６０５。ネオジム鉄ボロン（ＮｅＦｅＢ）又はサマリウムコバルト（ＳａＣｏ）のような希土類磁石材料からなるシリンダである。ピストン６０５は印字ヘッド製造における最後の高温ステップの後、磁化され、磁化後にはキューリー温度を超えないようにする。典型的な印字ヘッドは数千のピストンを有し、それらは同時に同じ方向に磁化される。
【０３９９】
４．ノズルチャンバ６０４。ノズルチャンバ６０４は、ピストン６０５よりも僅かに広い。ピストン６０５とノズルチャンバ６０４との間の間隙は、ピストンが戻っている間に、ピストンがノズルチャンバに決して接触しないような程度に小さくなっている。仮に、印字ヘッドが標準の０．５ミクロンのリソグラフ行程を用いて製造されたならば、１ミクロンの間隙で通常は十分である。ノズルチャンバ６０４はプランジャがその休止位置に戻る際にノズルチップ６０２を介して吸い込まれた空気がピストンにまで到達しないように、十分深くなっている。もし、到達すると、吸い込まれた空気は半球状の表面を形成せずに、円筒状の表面を形成し、ノズルチャンバ６０４は適切にインクの補給がされなくなる。
５．ソレノイドコイル６０６。これは銅の螺旋コイルである。小さな装置半径で強い磁力を得るために、二重層の螺旋が使用される。銅がその低抵抗性と高い電気泳動抵抗により使用される。
６．バネ６０８―６１１。バネ６０８−６１１は、滴６０３が排出された後に、ピストン６０５をその休止位置に戻す。バネは、窒化シリコンから作ることが出来る。
７．不動態層。全ての表面は不動態層によりコーティングされる。不動態層は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）又は他の化学的に不活性で高い不浸透性を有する層からなる。不動態層は、駆動装置がインクに浸漬されていることから、特に装置の寿命にとって重要である。
【０４００】
製造方法の例
印字ヘッドは、二つのシリコンウエハから製造される。第１のウエハは、印字ヘッドノズルの組み立に使用されるウエハ（印字ヘッドウエハ）であり、２番目のウエハ（インク溝ウエハ）は、第１の溝の支持手段を提供し、多様なインク溝を形成するために利用される。図９５は、印字ヘッド上に単一のインクジェットノズル６０１を構築する様子を示した分解斜視図である。組立行程は以下の通りである。
【０４０１】
ボロンが重度に添加されたシリコンのエピタキシャル層６２１が埋め込まれた単一のシリコンウエハから開始する。ボロンは、好ましくは１０２０原子／ｃｍ３以上の濃度で添加され、約３ミクロンの厚さである。ボロンが添加された層６２１の上に、ボロンが軽度に添加されたシリコンのエピタキシャル層６２２が、約８ミクロンの厚さで配置され、ボロンは選択されたアクティブ半導体装置技術に適した方法で添加される。これが印字ヘッドウエハの開始点である。ウエハの直径はインク溝ウエハの直径と等しい。
【０４０２】
次に、標準ＣＭＯＳ層６１８内の第１レベル金属上の酸化物まで、選択された処理に基づいて各ノズルに必要な駆動トランジスタとデータ分配回路を製造する。ＣＭＯＳ層６１８の上に、窒化シリコン不動態層６２５を配置する。次に、シリコン酸化層６２７を配置し、銅コイル層用のマスクを用いてシリコン酸化層６２７をエッチングする。続いて、銅層６３０を銅コイル用のマスクを介して配置する。層６２７，６２５はまた銅コイル層６３０と下のＣＭＯＳ層６１８を接続するためのビア（図示せず）を有する。次に、ノズルチャンバ６０４（図９４）をエッチングする。次いで、犠牲材料を配置してエッチングされた容量（図示せず）を完全に充填する。犠牲材料上にはサイト部６３２を含む窒化シリコン層６３１が配置される。次に、磁気ピストンマスクを用いて磁石材料層６３３を配置する。この層は、ポスト、例えば６３４を含む。
【０４０３】
磁気ピストン及びねじりバネ、例えば６０８用のマスクを用いて最終窒化シリコン層６３５を、窒化物層６３１の露出部分をカバーするように配置された追加犠牲材料層（図示せず）上に、磁気材料層６３３の高まで配置する。前述した犠牲材料をエッチングすることにより、ねじりバネ、例えば６０８と磁気ピストン６０５（図９４参照）が生成される。
【０４０４】
マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。
【０４０５】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェット印字ヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つを、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０４０６】
１．両面研磨したウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエキタピシャルシリコンを配置する。
【０４０７】
２．使用するＣＭＯＳプロセスに応じて、ｐ型又はｎ型の１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
【０４０８】
３．０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。この金属層は、電流密度が高く、その結果、高温処理が可能なため、アルミニウムの代わりに銅を使う。このステップを図９７に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図９６は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
４．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。窒化物は、誘電体として作用し、また、エッチング停止材、銅拡散バリア及びイオン拡散バリアとして作用する。プリントヘッドの作動速度は遅いので、シリコン窒化物に高い誘電率を持たせることは重要ではない。このため、サブミクロンのＣＭＯＳバックエンドプロセスと比較して、窒化層を厚くすることが出来る。
【０４０９】
５．マスク１を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクは、ソレノイドコイルから第２レベルの金属接触部までのコンタクトビア、及びノズルチャンバを規定する。このステップを図９８に示す。
【０４１０】
６．４ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０４１１】
７．マスク２を用いて、窒化物又は第２レベルの金属に達するまでガラスをエッチングする。このマスクはソレノイドを規定する。このステップを図９９に示す。
８．Ｔａ又はＴａＮの薄いバリア層を配置する。
９．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電気泳動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
【０４１２】
１０．４ミクロンの銅を電気めっきする。
【０４１３】
１１．ＣＭＰを用いて、平滑化する。ステップ４からステップ１１までは、銅アスペクト比が４：１（高さ４ミクロン、幅１ミクロン）の、銅デュアルダマスカスプロセスを表している。このステップを図１００に示す。
【０４１４】
１２．マスク３を用いて、シリコンに到達するまでエッチングする。このマスクは、ノズル穴を規定する。このステップを図１０１に示す。
【０４１５】
１３．ＫＯＨを用いて、露出したシリコンに対して結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図１０２に示す。
【０４１６】
１４．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０４１７】
１５．マスク４を用いて、結合パッドを開く。
【０４１８】
１６．ウエハを試験する。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
【０４１９】
１７．ノズル穴を充填させる形で、厚い犠牲層（例えば、低応力ガラス）を配置する。窒化面上に深さ５ミクロンまで犠牲層を平滑化する。このステップを図１０３に示す。
【０４２０】
１８．マスク５を用いて、犠牲層を深さ６ミクロンまでエッチングする。このマスクは、永久磁石及び磁石支持ポストを規定する。このステップを図１０４に示す。
【０４２１】
１９．ネオジムアイアンボロン（ＮｄＦｅＢ）等の、６ミクロンの永久磁石材を配置する。平滑化する。このステップを図１０５に示す。
【０４２２】
２０．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０４２３】
２１．マスク６を用いて、窒化物をエッチングする。このマスクは、ばねを規定する。このステップを図１０６に示す。
【０４２４】
２２．材料に応じた温度で永久磁石材をアニールする。
【０４２５】
２３．ウエハを２テスラ（２０，０００ガウス）の均一磁場に、チップ表面に垂直な磁場で配置する。これにより、永久磁石が磁化される。
【０４２６】
２４．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずに、ウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図１０７に示す。
２５．マスク７を用いて、ボロンが添加されたシリコン層を、深さ１ミクロンまでプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図１０８に示す。
２６．マスク８を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。
２７．ボロンが添加されたシリコン層の穴を介して、ガラス犠牲層にまで窒化物をプラズマバックエッチングする。この段階で、チップは分離されるが、依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図１０９に示す。
２８．接着層を剥ぎ、チップをガラスブランクから分離する。
２９．緩衝ＨＦで、犠牲ガラス層をエッチングする。このステップを図１１０に示す。
３０．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック成形された成形部材でもよい。
３１．プリントヘッドを中継装置に接続する。
３２．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３３．完成したプリントヘッドにインクを満たし、これをテストする。インクが満たされたノズルを図１１１に示す。
【０４２７】
ＩＪ０８      ＳＦの記述
本実施例は、シャッタが磁石コイルにより駆動される。取り付けられたシャッタを移動するために利用されるコイルは、シャッタを開閉する。シャッタは、変動するインク圧力下にあるインク貯蔵部とインクの排出を規定するインク排出穴を有するノズルチャンバとの間に設けられている。シャッタが開くと、インクはインク貯蔵部からノズルチャンバに流れ込み、インク排出穴からインクが排出される。シャッタが閉じると、インクがチャンバから排出されない安定状態となる。
【０４２８】
図１１２に、閉位置にある単一のインクジェットノズル装置７１０を示す。装置７１０は一連のシャッタ７１１を有し、シャッタはノズルチャンバに対応するアパチャー上に配置されている。
【０４２９】
図１１３に、開状態を示すインクジェットノズル７１０を示す。ここでは、アパチャー７１２がインク排出穴７１４とノズルチャンバ７１３との液体接続を提供していることが示されている。シャッタ、例えば７１１は互いに接続されており、更にシャッタ、例えば７１１がその周りに回転する回転中心７１７の周りに回転自在に設けられたアーム７１６に接続されている。シャッタ７１１とアーム７１６はニッケル鉄（ＮｉＦｅ）から構築され、電磁気装置７１９に磁気的に取り付けられている。電磁気装置７１９はＮｉＦｅコア７２０及びその周りに構築された銅コイル７２１を有する。銅コイル７２１は、下層の装置にビア７２３，７２４を介して接続されている。コイル７１９はコイル７２１に通電することにより駆動され、領域７２６，７２７に拡大された対応する引力を発生させる。高い引力は、電磁石７１９の両端部に近接していることから生じる。これにより表面７２６，７２７に回転中心７１７周りの全体的な回転が生じ、これにより、シャッタが閉位置から開位置に回転する。
【０４３０】
多数のコイルバネ７３０−７３２が設けられており、コイルバネはシャッタが回転することによりエネルギを蓄える。従って、電磁石７１９が非駆動となると、コイルバネ７３０−７３２はシャッタをその閉位置に戻すように作用する。前にも述べたように、シャッタ７１１の開放と閉鎖はインクの流れを、引き続く射出に備えてノズルチャンバに向ける。コイル７１９はアーム７１６を回転させ、表面７２６，７２７は電磁石７１９と接触する。表面はアーム７１６が最初に移動を開始するのに必要な量よりも小さい状態で近接しているので、表面７２６，７２７は、保持電流により電磁石７１９と接触を保持する。
【０４３１】
シャッタ７１１は、シャッタ７１１の端部分に僅かに被さったガイド７３４により平面内に保持される。
【０４３２】
図１１４は、実施例に基づくノズル装置７１０の構築の一形態を示す分解斜視図である。ボロンが添加されたシリコン層７４０を有する底部レベルは、選択されたウエハ内に添加されたエピタキシャル層を構築することから形成され、次いで、エッチング停止部としてボロン添加層を用いてバックエッチングする。次いで、ノズルチャンバ７１３を形成する結晶学的にエッチングされたピット有するシリコン層７４１を設ける。シリコン層７４４１の上には、ノズルチャンバピットの開口を有する２ミクロンの２酸化シリコン層７４２が構築され、ノズルチャンバピットの側壁は引き続く窒化層により不動態化されている。２酸化シリコン層７４２の上には、窒化層７４４が構築され、下部の２酸化シリコン層７４２を不動態化すると共に、電磁石部分とシャッタを構築するためのベースともなる。窒化層７４４と下部の２酸化シリコン層は、電磁石回路に要求により電力を供給するために、電磁石回路の端部に接続する適宜なビアを有する。
【０４３３】
次に、銅層７４５が設けられる。銅層は、回転中心７１７の下部に加えて電磁石アレイのためのベース配線層及びガイド７３４の構築部分を構成するために利用される銅層の下の部分を供給する。
【０４３４】
次に、電磁石の内部７２０を形成するために利用されるＮｉＦｅ層７４７が設けられ、ＮｉＦｅ層７４７は更に、回転中心、アパチャーアームとシャッタ７１１、更にガイド７３４部分、更に多様ならせんバネの形成に利用される。ＮｉＦｅ層７４７の上に、コイル７２１の側面及び上面巻を提供する銅層７４９が設けられ、銅層７４９は、ガイド７３４の上部の構成をも提供する。各層７４５，７４７は、窒化不動態層（図示せず）を利用することによりその周囲から絶縁されている。更に、上部不動態層はインク貯蔵部及びノズルチャンバ内でインクに晒される多様な上面層をカバーすることができる。多様な層７４５，７４９は、駆動装置を残す形で犠牲材料がエッチング除去される犠牲構造を用いることにより、形成することが出来る。
【０４３５】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェット印字ヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つを、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０４３６】
１．両面研磨したウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエキタピシャルシリコンを配置する。
【０４３７】
２．使用するＣＭＯＳプロセスに応じて、ｐ型又はｎ型の１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
【０４３８】
３．０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。このステップを図１１６に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図１１５は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
【０４３９】
４．マスク１を用いて、シリコン又はアルミニウムに到達するまでＣＭＯＳ酸化層をエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバ及び印字ヘッドチップのエッジを規定する。このステップを図１１７に示す。
【０４４０】
５．ＫＯＨを用いて、露出したシリコンを結晶学的にエッチングする。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図１１８に示す。
【０４４１】
６．１０ミクロンの犠牲材料を配置する。ＣＭＰを用いて、酸化物まで平滑化する。一時的に、犠牲材料がノズルの窪みを満たす。このステップを図１１９に示す。
【０４４２】
７．０．５ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０４４３】
８．マスク３を用いて、アルミニウム又は犠牲材料に到達するまで窒化物及び酸化物をエッチングする。このマスクは、アルミニウム電極からソレノイドまでのコンタクトバイアス及び、ノズルの窪み上の固定された格子を規定する。このステップを図１２０に示す。
【０４４４】
９．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電気泳動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
【０４４５】
１０．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの四角い螺旋の底部側及びシャッタ格子の垂直な壁の最下層を規定する。レジストは、電気めっき型として作用する。このステップを図１２１に示す。
【０４４６】
１１．１ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図１２２に示す。
【０４４７】
１２．レジストを剥ぎ、露出した銅の種層をエッチングする。このステップを図１２３に示す。
【０４４８】
１３．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。
【０４４９】
１４．０．５ミクロンの犠牲材料を配置する。
【０４５０】
１５．マスク５を用いて、窒化物に到達するまで犠牲材料をエッチングする。このマスクは、ソレノイド、固定磁気ポール、ピボット（回転中心）、ばね支柱、及びシャッタ格子の垂直な壁の中間層を規定する。このステップを図１２４に示す。
【０４５１】
１６．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟質磁気ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
１７．３ミクロンのレジストを塗布し、マスク６を用いて感光、現像する。このマスクは、固定磁気ポール、ピボット、シャッタグリル、てこアーム、ばねポスト、シャッタグリル垂直ストッパの中間層である、全ての軟質磁気部材を規定する。レジストは、電気めっき型として作用する。このステップを図１２５に示す。
【０４５２】
１８．２ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図１２６に示す。
１９．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップを図１２７に示す。
【０４５３】
２０．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０４５４】
２１．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク７を用いて、感光し、現像する。このマスクは、レジストが電気めっき型として作用する、ソレノイド垂直ワイヤセグメントを規定する。このステップを図１２８に示す。
【０４５５】
２２．マスク７レジストを用いて、銅に到達するまで窒化物をエッチングする。
【０４５６】
２３．２ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図１２９に示す。
【０４５７】
２４．銅の種層を配置する。
【０４５８】
２５．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク８を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの四角い螺旋の上部側及びシャッタ格子の垂直な壁の上部層を規定する。このレジストは、電気めっき型として作用する。このステップを図１３０に示す。
【０４５９】
２６．１ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図１３１に示す。
【０４６０】
２７．レジストを剥ぎ、露出した銅の種層をエッチングし、新たに露出したレジストを剥ぐ。このステップを図１３２に示す。
【０４６１】
２８．０．１ミクロンの相似のシリコン窒化物を、腐食バリアとして配置する。
【０４６２】
２９．マスク９を用いて、接合パッドを開く。
【０４６３】
３０．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
３１．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図１３３に示す。
３２．マスク９を用いて、ボロンが添加されたシリコン層を深さ１ミクロンまでプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図１３４に示す。
３３．マスク１０を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは分離されるが依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図１３５に示す。
３４．チップをガラスブランクから分離する。全ての接着層、レジスト層、犠牲層、露出種層を剥ぐ。このステップを図１３６に示す。
３５．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。容器には、インク溝の後ろに取り付けられた圧電性のアクチュエータも設けられている。圧電性のアクチュエータは、インク噴出作用に必要な変動するインク圧を提供している。
３６．印字ヘッドを中継装置に接続する。
３７．印字ヘッドの前表面を疎水性化する。
３８．完成した印字ヘッドにインクを満たし、これをテストする。インクが満たされたノズルを図１３７に示す。
【０４６４】
ＩＪ１０    ＴＦの記述
本実施例は、各ノズルが外部パルス磁場の影響下にあるように設けられたインクジェットノズルのアレイである。外部パルス磁場は、選択されたノズルにそのインクノズルチャンバからインクを排出させる。
【０４６５】
図１３８及び図１３９に単一のインクノズル９１０の一部断面斜視図を示す。図１３８は、休止位置にあるノズルを示し、図１３９は、インク排出位置にあるノズル９１０を示す。インクジェットノズル９１０は、オンデマンドでインクを排出するインク排出穴９１１を有する。インク排出穴９１１は、通常はインクで満たされ、インク貯蔵部９１３から穴、例えば９１５を介してインクが補給されるインクノズルチャンバ９１２に接続されている。
【０４６６】
磁気駆動装置９２５は、窒化物コーティング、例えば９１８により囲まれた磁気ソフトコア９１７を有している。窒化物コーティングは端部突起９２７を有する。
【０４６７】
磁気コア９１７は、外部パルス磁場の影響下で動作する。そして外部磁場がとても高いとアクチュエータ９２５は下方に迅速に移動して、インク排出穴９１１からインクを排出させる。アクチュエータ９２０に近接して、二つのアーム９２２，９２４を有する銅の抵抗回路からなる熱アクチュエータを構成するロッキング機構９２０が設けられている。電流は、接続されたアーム９２２，９２４を通過し、それらを加熱する。より薄い構造のアーム９２２は、より厚い構造のアーム９２４よりも抵抗熱が大きく生じる。また、アーム９２２は曲がりくねった形であり、高い熱膨張率を有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）により囲まれている。これにより、加熱時の膨脹度合が増加する。銅部分は、ＰＴＦＥ部分共にアコーディオン式に膨脹する。アーム９２４は、加熱に際して多様な力が作用する結果、集中した曲げ領域となる薄肉部９２９（図１４０）を有している。それゆえ、アーム９２４の曲げは領域９２９で強調され、加熱時には、領域９２９は曲がり、端部９２６（図１３８）は外方に移動して、アクチュエータ９２５の端部９２７の下方への動きを阻害する。従って、現在のノズルチャンバからインク滴を排出しようとすると、ロッキング機構９２０を駆動させず、その結果インクはインク排出穴から、次の外部磁気パルスのフェーズ中で排出される。現在のノズルからインクを排出させない場合には、ロッキング機構９２０はアクチュエータ９２５の動きを阻止するために駆動され、チャンバからのインクの排出を停止する。
【０４６８】
重要なことは、アクチュエータ９２０は、運転中にアーム９２２を通過するインクの量は極めて少ない一方で、アーム９２４ではより多くのインクが流動するように、窪み９２８内に配置されていることである。
【０４６９】
図１４０に、ノズルを構成する多様な層を示す単一のインクジェットノズル９１０の分解斜視図を示す。ノズル９１０は、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の構築に通常使用される技術に加えて、標準の半導体製造技術を用いて半導体ウエハ上に構築することが出来る。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。ボトムレベル９３０に、インク排出穴９１１を含むノズルプレートが構築される。ノズルプレート９３０は、シリコンウエハに埋め込まれたボロン添加エピタキシャル層から構築され、該エピタキシャル層の位置までバックエッチングされる。次いで、エピタキシャル層自体は、マスクを用いてエッチングされ、ノズルリム（図示せず）とノズル穴９１１が形成される。
【０４７０】
次に、シリコンウエハ層９３２はエッチングされ、ノズルチャンバ９１２が形成される。シリコン層９３２は、サーフィステクノロジーシステムから入手可能な高密度低圧プラズマエッチングを用いて、実質的に垂直な壁を含む形でエッチングされ、後にエッチング除去される犠牲材料が実質的に充填される。
【０４７１】
シリコン層の上部に、通常の金属とポリ層に加えて実質的にガラスから構成される２層ＣＭＯＳ回路層９３３を配置する。層９３３は、銅から構築されるヒータ素子の接点を構成する。ＰＴＦＥ層９３５は、最初に配置される底のＰＴＦＥ層の構築から始まり、銅層９３４、次いで該銅層９３４をカバーする第２のＰＴＦＥ層が配置されて、設けられる。
【０４７２】
次に、下層に対する不動態層を提供するように作用する窒化物の不動態層９３６が設けられ、不動態層９３６は、アクチュエータ９２５の磁気アクチュエータ部を形成する軟磁ニッケル鉄層９１７のベースをも設ける形に作用する。窒化物層９３６はアクチュエータの曲げに利用される曲げ部９４０を有する。
【０４７３】
次に、窒化物不動態層９３９を配置し、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）層９１７の上部及び側部表面を不動態化する。
【０４７４】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェット印字ヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つを、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
【０４７５】
１．両面研磨したウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエキタピシャルシリコンを配置する。
【０４７６】
２．使用するＣＭＯＳプロセスに応じて、ｐ型又はｎ型の１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
【０４７７】
３．０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを用いて、駆動トランジスタ、データ分配及びタイミング回路を完成させる。このステップのウエハの関連する特徴を図１４２に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図１４１は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
【０４７８】
４．マスク１を用いて、シリコン又はアルミニウムに到達するまでＣＭＯＳ酸化層をエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバ及びプリントヘッドチップのエッジを規定する。このステップを図１４３に示す。
【０４７９】
５．例えば、ＫＯＨ又はＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）を用いて、露出したシリコンに対して結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図１４４に示す。
【０４８０】
６．０．５ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
【０４８１】
７．１０ミクロンの犠牲材料を配置する。ＣＭＰを用いて、窒化物上で、１ミクロンまで平滑化する。一時的に、犠牲材料がノズル穴を満たす。このステップを図１４５に示す。
【０４８２】
８．０．５ミクロンのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を配置する。
【０４８３】
９．マスク２を用いてコンタクトバイアスを、ＰＴＦＥ，犠牲材料、窒化物、及びＣＭＯＳ酸化層内に第２レベルの金属に到達するまで、エッチングする。このステップを図１４６に示す。
【０４８４】
１０．１ミクロンのチタニウム窒化物（ＴｉＮ）を配置する。
【０４８５】
１１．マスク３を用いて、ＴｉＮをエッチングする。このマスクは、キャッチアクチュエータのホットアーム用のヒータパターン、キャッチアクチュエータのコールドアーム及びキャッチを規定する。このステップを図１４７に示す。
【０４８６】
１２．１ミクロンのＰＴＦＥを配置する。
【０４８７】
１３．マスク４を用いて、ＰＴＦＥ２層をエッチングする。このマスクは、キャッチアクチュエータのホットアームのスリーブを規定する。このステップを図１４８に示す。
【０４８８】
１４．電気めっき用の種層を配置する。
【０４８９】
１５．１１ミクロンのレジストを塗布し、マスク５を用いて、感光、現像する。このマスクは、磁気パドルを規定する。このステップを図１４９に示す。
【０４９０】
１６．ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）等の、１０ミクロンの強磁性材料を電気めっきする。このステップを図１５０に示す。
【０４９１】
１７．レジストを剥ぎ、種層をエッチングする。
【０４９２】
１８．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０４９３】
１９．ばねを規定する、マスク６を用いて、窒化物をエッチングする。このステップを図１５１に示す。
【０４９４】
２０．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図１５２に示す。
【０４９５】
２１．マスク７を用いて、ボロンが添加されたシリコン層を深さ１ミクロンまでプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図１５３に示す。
２２．マスク８を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。
２３．ボロンが添加された層の穴を介して、ガラス犠牲層にまで窒化物をプラズマバックエッチングする。この段階で、チップは分離されるが、依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図１５４に示す。
２４．接着層を剥ぎ、チップをガラスブランクから分離する。
２５．犠牲層をエッチングする。このステップを図１５５に示す。
２６．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
２７．プリントヘッドを中継装置に接続する。
２８．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
２９．完成したプリントヘッドにインクを満たし、振動磁場を加えて、プリントヘッドをテストする。このステップを図１５６に示す。
【０４９６】
ＩＪ１１    Ｆの記述
本実施例は、インクが満たされたインクジェットノズル及びチャンバを提供する。前記ジェットノズルチャンバは、静止コイルと可動コイルを有する。駆動時には、静止コイルと可動コイルは互いに引き合い、バネを負荷する。コイルが駆動解除されると、ノズルからインク滴が排出される。
【０４９７】
図１５７から図１６０に実施例の動作を模式的に示す。図１５７に、インク排出穴１０１１及びインクメニスカスをこの部分１０１２に有する単一のインクジェットノズルチャンバ１０１０を示す。ノズルチャンバ１０１０の内側には、固定又は静止コイル１０１５及び可動コイル１０１５が配置されている。図１５７の装置はノズルチャンバ内での静止状態を示す。
【０４９８】
二つのコイルは駆動され、互いに引き合うこととなる。これにより、可動プレート１０１５は、図１５８に示すように、固定又は静止プレート１０１４に向けて移動する。移動の結果、バネ１０１８，１０１９は負荷状態となる。次いで、コイル１０１５が動くと、メニスカス１０１２の形状が変化し、チャンバ１０１０からインクが流出する。コイルは可動コイル１０１２がその位置（約２ミリ秒）に到達するまでの時間、駆動される。コイル電流レベルは、ノズルにインクが補給されるまで、より低い“レベル”に変わる。プレート１０１４と１０１５間の磁気ギャップは、可動コイル１０１５がその停止位置にある時に最小となるので、保持力は、実質的にプレート１０１５を動かすために使用される最大電流レベルよりも小さい。メニスカス１０１２の表面張力はインク内の力として作用し、図１５９に示すように、ノズルにインクが補充される。ノズルの補給は、約１００ミリ秒程度かかる工程において、引き込まれたピストンの容積をインクで満たす。
【０４９９】
コイル電流が切れ、図１６０に示すように、可動コイル１０１５が、スプリング１０１８，１０１９により通常位置に加速されるプランジャとして動作する。プランジャコイル１０１５のバネの力は、そのストロークの最初で最大となり、バネの力がゼロに近づくにつれ遅くなる。その結果、プランジャプレート１０１５の加速度は、そのストロークの最初で最高となり、ストローク中で減少し、その結果、ストローク中でのインク速度はより均一となる。動くプレート１０１５はメニスカスを膨らませ、切れてインク滴１０２０を形成する。そして、プランジャコイル１０１５は、次の滴の排出サイクルまでその休止位置に停止する。
【０５００】
図１６１は、インクジェットノズル１０１０の構築の一例を示す斜視図である。インクジェットノズル１０１０は、シリコンウエハベース１０２２上に、例えば、１６００ｄｐｉ印字ヘッドのような、所定のdpiを有する印字ヘッドを供給する目的から形成される、大きなノズル１０１０アレイの一部の形で構築される。印字ヘッド１０１０は、アドバンストシリコン半導体製造及びマイクロマシニング及びマイクロ組立行程技術を用いて構築される。ウエハは最初に下層の駆動回路（図示せず）が形成され、次いで、接続のための適宜なバイアスと共に、２ミクロンの厚さの２酸化物層１０２２で仕上げる。好ましくは、ＣＭＯＳ層が、基礎的な接続用金属の一つのレベルを有する。ガラス層１０２２の上には、窒化物層１０２３が構築され、そこに二つのコイル層１０２５，１０２６が埋め込まれる。コイル層１０２５，１０２６は、窒化物層１０２３内に、よく知られたデュアルダマスカスプロセス及び化学的機械的平面化技術を用いて埋め込まれる（“マイクロエレクトロ材料の化学的機械的な平面化”  Sterger
Wald他、ニューヨーク州、ニューヨーク、John
Wiley and Sonsにより１９９７年発行）。二つのコイル１０２５，１０２６は、それらの中央部で火を用いて接続されており、更に、端部１０２８，１０２９の適宜なビアにより、端部１０２８，１０２９に接続されている。同様に、可動コイルは二つの銅コイル１０３１，１０３２から形成されており、それらは、更なる窒化物層１０３３内に包まれている。銅コイル１３１，１０３２と窒化物層１０３３は、上端の可動コイルが底部コイルから離れた安定した状態となるようにねじりバネ１０３６−１０３９が設けられている。多様な銅コイルを電流が通過すると、上部銅コイル１０３１，１３２は底部銅コイル１０２５，１０２６側に引かれ、ねじるバネ１０３６−１０３９に負荷が作用する。そして、電流が切れると、バネ１０３６−１０３９は上部可動コイルをそのオリジナル位置に戻すように作用する。ノズルチャンバは隣接する壁間にスロットが形成された窒化壁部、例えば１０４０，１０４１を介して形成されている。スロットは、必要に応じてインクがチャンバ内に流れることを許容する。上部窒化プレート１０４４は、１０１０内部の上部のキャップを提供しており、インク流の溝支持体内に設けられている。ノズルプレート０４４は下レベル層の犠牲エッチングを補助する一連の穴１０４５を有している。また、その周辺に盛り上がった部分を有するインク排出ノズルも設けられ、ノズルの外表面上にインクが流出することを防止している。エッチングされた貫通穴１０４５の直径は、ノズル穴１０１１の直径よりも遙かに小さく形成され、インクがノズル１０１１から排出されると同時に、表面張力が貫通穴１０４５内にインクを保持する。
【０５０１】
以前に述べたように、ノズル１０１０の多様な層が、標準半導体及びマイクロメカニカル技術に基づいて構築される。これらの技術は、犠牲層エッチングを用いて後に形成される支持構造物を提供する層を提供する犠牲層エッチングの利用に加えて、以前述べたようなデュアルダマスカスプロセスを用いる。
【０５０２】
インクは、ウエハの側面に沿ったインク溝を設けて、インクの流れをノズルプレート１０４４の下の領域に作るような、標準的な技術によりノズル１０１０内に供給される。また、インク溝の入口を、サーフィステクノロジーシステム社のアドバンストシリコンエッジ処理として知られた高密度低圧プラズマエッチング処理を利用することによりウエハを貫通させた形で設けることも出来る。エッチングされた入口１０４５は、表面張力がインクをそれらの入口穴から漏れ出ない用に作用することが出来る程度に小さい。
【０５０３】
図１６２に、インクの排出準備が整った最終組立済みインクジェットノズルを示す。
【０５０４】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェット印字ヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つを、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
１．両面研磨したウエハを使用する。０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを用いて、駆動トランジスタ、データ分配回路、タイミング回路を完成させる。このステップを図１６４に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図１６３は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
２．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。窒化物は、誘電体として作用し、エッチングを止めると、銅拡散バリア及びイオン拡散バリアとして作用する。プリントヘッドの作動速度は遅いので、シリコン窒化物に高い誘電率を持たせることは重要ではない。このため、サブミクロンのＣＭＯＳバックエンドプロセスと比較して、窒化層を厚くすることが出来る。
【０５０５】
３．マスク１を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクは、ソレノイドコイルから第２レベルの金属接触部までのコンタクトビアを規定する。このステップを図１６５に示す。
【０５０６】
４．１ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０５０７】
５．マスク２を用いて、窒化物又は第２レベルの金属に達するまでガラスをエッチングする。このマスクは固定ソレノイドの第１層を規定する。このステップを図１６６に示す。
６．Ｔａ又はＴａＮの薄いバリア層を配置する。
７．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電子泳動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
【０５０８】
８．１ミクロンの銅を電気めっきする。
【０５０９】
９．ＣＭＰを用いて、平滑化する。ステップ２からステップ９までは、銅デュアルダマスカスプロセスを表している。このステップを図１６７に示す。
【０５１０】
１０．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０５１１】
１１．マスク３を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクは、固定ソレノイドの第２層から第１層までのバイアスを規定する。このステップを図１６８に示す。
【０５１２】
１２．１ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０５１３】
１３．マスク４を用いて、窒化物又は銅に達するまでガラスをエッチングする。このマスクは、固定ソレノイドの第２層を規定する。このステップを図１６９に示す。
【０５１４】
１４．薄いバリア層と、種層を配置する。
【０５１５】
１５．１ミクロンの銅を電気めっきする。
【０５１６】
１６．ＣＭＰを用いて、平滑化する。ステップ１０からステップ１６までは、第２銅デュアルダマスカスプロセスを表している。このステップを図１７０に示す。
【０５１７】
１７．０．５ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０５１８】
１８．０．１ミクロンのＰＴＦＥを配置する。こうして２つのソレノイド間の空間を疎水化することにより、ノズルをインクで満たした時、このスペースに気泡ができる。これにより、上部ソレノイドがより自由に移動することが出来る。
【０５１９】
１９．４ミクロンの犠牲材料を配置する。これにより、２つのソレノイド間にスペースが形成される。
【０５２０】
２０．０．１ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０５２１】
２１．マスク５を用いて、窒化層、犠牲層、ＰＴＦＥ層、ステップ１７の窒化層をエッチングする。このマスクは、第１層の移動ソレノイドから、第２層の固定ソレノイドまでのバイアスを規定する。このステップを図１７１に示す。
【０５２２】
２２．１ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０５２３】
２３．マスク６を用いて、窒化物又は銅に到達するまでガラスをエッチングする。このマスクは、移動ソレノイドの第１層を規定する。このステップを図１７２に示す。
【０５２４】
２４．薄いバリア層及び種層を配置する。
【０５２５】
２５．１ミクロンの銅を電気めっきする。
【０５２６】
２６．ＣＭＰを用いて、平滑化する。ステップ２０からステップ２６までは、第３の銅デュアルダマスカスプロセスを表している。このステップを図１７３に示す。
【０５２７】
２７．０．１ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０５２８】
２８．マスク７を用いて、窒化層をエッチングする。このマスクは、第２層の移動ソレノイドから、第１層の移動ソレノイドまでのバイアスを規定する。このステップを図１７４に示す。
【０５２９】
２９．１ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０５３０】
３０．マスク８を用いて、窒化物又は銅に達するまでエッチングする。このマスクは、第２層の移動ソレノイドを規定する。このステップを図１７５に示す。
【０５３１】
３１．薄いバリア層及び種層を配置する。
【０５３２】
３２．１ミクロンの銅を電気めっきする。
３３．ＣＭＰを用いて、平滑化する。ステップ２７からステップ３３までは、第４銅デュアルダマスカスプロセスを表している。このステップを図１７６に示す。
【０５３３】
３４．０．１ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物を配置する。
【０５３４】
３５．マスク９を用いて、窒化物をエッチングする。このマスクは、移動ソレノイド及びそのばねと、ソレノイド間の空間内にあるエッチングすべき犠牲材料を規定する。また、結合パッドも規定する。このステップを図１７７に示す。
【０５３５】
３６．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
【０５３６】
３７．１０ミクロンの犠牲材料を配置する。
【０５３７】
３８．マスク１０を用いて、犠牲材料をエッチングする。マスクはノズルチャンバ壁を規定する。このステップを図１７８に示す。
【０５３８】
３９．３ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
【０５３９】
４０．マスク１１を用いて、１ミクロンの深さまでエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図１７９に示す。
【０５４０】
４１．マスク１２を用いて、犠牲層に到達するまでエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバの屋根、及びノズルそのものを規定する。このステップを図１８０に示す。
【０５４１】
４２．マスク７を用いて、（例えば、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＳｙｓｔｅｍｓのＡＳＥ（改良型シリコンエッチング装置を使って））シリコンウエハを介して完全にバックエッチングする。このマスクは、ウエハを貫通する形でエッチングしたインク口を規定する。このエッチングにより、ウエハもさいの目形になる。このステップを図１８１に示す。
４３．犠牲材料をエッチングする。このエッチングにより、ノズルチャンバが形成され、アクチュエータも形成され、チップ同士が離れる。このステップを図１８２に示す。
【０５４２】
４４．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、適宜な色のインクをウエハの裏面にあるインク口に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
４５．プリントヘッドを中継装置に接続する。空気流の乱れを最小限に抑えた形で、低い輪郭で接続するために、ＴＡＢを用いても良い。プリンタが、紙とのクリアランスが十分有る状態で作動する場合には、ワイヤ結合を使用することも出来る。
４６．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
４７．完成したプリントヘッドにインクを満たし、これをテストする。インクが満たされたノズルを図１８３に示す。
【０５４３】
ＩＪ１２    Ｆの記述
本実施例は、プランジャ装置の制御に使用するリニアステッパモータを示す。プランジャ装置は、ノズルチャンバ内のインクを圧縮し、チャンバからインクをオンデマンドで排出することが出来る。
【０５４４】
図１８４に、本実施例に基づいて構築される単一のノズル装置１１１０を示す。ノズル装置１１１０は、ノズルチャンバ１１１１を有し、ノズルチャンバ１１１１にインクがノズルチャンバフィルタ１１１４を介して流れ込む。ノズルチャンバフィルタは、流れのインク内の異物をフィルタして除去するための一連の柱を有している。ノズルチャンバ１１１１は、インクをオンデマンドで排出するためのインク排出穴１１１５を有しており、通常は、ノズルチャンバ１１１１はインクで満たされている。
【０５４５】
リニアアクチュエータ１１１６は、ニッケル鉄プランジャ１１１８をノズルチャンバ１１１１内に迅速に押し込んで、チャンバ１１１１内のインク容積を圧縮して、インク排出穴１１１５からインク滴を排出させるために設けられている。プランジャ１１１８は、電磁石１１２０から１１３１の３相配列により駆動される、ステッパ可動柱装置１１１６に接続されている。電磁石は、第一相で駆動される電磁石１１２０，１１２６，１１２３及び１１２９、第二相で駆動される電磁石１１２１，１１２７，１１２４及び１１３０、及び第三相で駆動される電磁石１１２２，１１２８，１１２５及び１１３１により、３相に駆動される。電磁石は逆にも駆動され、アクチュエータ１１１６を介してプランジャ１１１８を駆動解除する。アクチュエータ１１１６は、一端をガイド１１３３，１１３４によりガイドされている。他端部には、プランジャ１１１８の主要な部分を構成する、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような疎水性材料でコーティングされている。ＰＴＦＥは、ノズルチャンバ１１１１からのインクを押し返し、プランジャ１１１８と側壁、例えば１１３６，１１３７の間に薄膜、例えば１１３８，１１３９を形成する。薄膜１１３８，１１３９の表面張力の特性が、互いにバランスするように作用し、これによりプランジャ１１１８をノズルチャンバ内でガイドする。メニスカス、例えば１１３８，１１３９は更に、インクがチャンバ１１１１から流れ出ることを防止し、これにより電磁石１１２０から１１３１は、通常の空気中で運転される。
【０５４６】
ノズル装置１１１０は、従って、適宜に同期駆動された電磁石１１２０から１１３１により駆動されたアクチュエータ１１１によりオンデマンドで滴を排出するように動作する。アクチュエータ１１１６が動くと、プランジャ１１１８はノズル排出穴１１１５に向けて移動し、これによりインクが穴１１１５から排出される。
【０５４７】
次いで、電磁石は逆に駆動され、プランジャは逆方向に動き、インク入口穴１１１４に接続されたインク補充部からインクが流れ込む。
【０５４８】
好ましくは、多数のインクノズル装置１１１０が互いに隣接する形で構築され、多数のノズルインク排出装置を形成することができる。ノズル装置１１１０は好ましくは、単一のシリコンウエハ上に形成されたアレイ印字ヘッドの形で構築され、要求により小片化される。小片化された印字ヘッドはインク入補充部に接続され、チップを貫通したインクの流れ、又はチップの側面からのインクの流れを構成する。
【０５４９】
図１８５に、ノズル装置１１１０の多様な層を分解斜視図を示す。ノズル装置は、２レベル金層ＣＭＯＳ層１１４１などの通常の電子回路を有するシリコンウエハ１１４０の上部に構築される。２金属ＣＭＯＳは、電磁石がＣＭＯＳ層に接続されることにより、ノズルからインクを排出するための駆動及び制御回路を提供する。ＣＭＯＳ層１１４１の上には、窒化物不動態層１１４２があり、ノズル装置１１１０の構築に際して利用される犠牲エッチング行程及び、インクの腐食から下層を不動態化する。
【０５５０】
窒化物層１１４１の上には、多様な他の層が構築される。ウエハ層１１４０、ＣＭＯＳ層１１４１及び窒化物不動態層１１４２は、上の層を接続するために適当なファイア（Fires）で構築される。窒化物層１１４２の上には、ＣＭＯＳ層１１４１に適宜接続された底部銅層１１４３が構築される。次に、ガイド１１３１，１１３２，アクチュエータ１１１６及び電磁石のコアの部分を構成するニッケル鉄層１１４５が構築される。ＮｉＦｅ層１１４５の上に、電磁石装置の残りを形成する第２の銅層１１４６が構築される。銅層１１４６は、デュアルダマスカスプロセスを用いて構築することが出来る。次に、ＰＴＦＥ層１１４７が配置され、次いで、側部フィルター層及びノズルチャンバの側壁部分を含む窒化物層１１４８が構築される。窒化物層１１４８の上には、エッチングにより排出穴１１１５及びリム１１５１が構築される。窒化物層１１４８の上には、多数のアパチャー１１５０が設けられており、アパチャー１１５０は、窒化物層１１４８を含む多様な下層の構築に際して利用される犠牲材料の犠牲エッチングのために設けられている。
【０５５１】
多様な層１１４３、１１４５から１１４８は、多様な層の構造を配置するために犠牲材料を用い、引き続くエッチングにより当該犠牲材料をエッチング除去し、ノズル装置１１１０の構造を形成（リリース）することにより、構築することが出来る。このことは、マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステム（ＭＥＭＳ）構築技術の当業者には理解出来る事項である。
【０５５２】
マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。
【０５５３】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つを、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
１．両面研磨したウエハを用いる。０．５ミクロン単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを用いて、駆動トランジスタ、データ分配及びタイミング回路を完成させる。このステップを図１８７に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図１８６は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
２．１ミクロンの犠牲材料を配置する。
３．マスク１を用いて、犠牲材料及びＣＭＯＳ酸化層を、第２レベルの金属に到達するまでエッチングする。このマスクは、第２レベルの金属電極から、ソレノイドまでのコンタクトビアを規定する。このステップを図１８８に示す。
４．チタニウム窒化物（ＴｉＮ）のバリア層及び、銅の種層を配置する。
５．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク２を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの四角い巻の下側を規定する。レジストは、電気めっき型とし作用する。このステップを図１８９に示す。
６．１ミクロンの銅を電気めっきする。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、電気泳動抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。このステップを図１９３に示す。
７．レジストを剥ぎ、露出したバリア層及び種層をエッチングする。このステップを図１９０に示す。
８．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。
９．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟質磁気ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
１０．３ミクロンのレジストを塗布し、マスク３を用いて感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの固定磁石ポール、リニアアクチュエータの可動ポール、水平ガイド及び、インクプッシャのコアである、全ての軟磁部品を規定する。レジストは、電気めっきモールドとして作用する。このステップを図１９１に示す。
１１．２ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図１９２に示す。
１２．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップを図１９３に示す。
１３．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
１４．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて感光、現像する。このマスクは、レジストが電気めっきモールドとして作用する、ソレノイド垂直ワイヤセグメントを規定する。このステップを図１９４に示す。
１５．マスク４レジストを用いて、銅に到達するまで窒化物をエッチングする。
１６．２ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図１９５に示す。
１７．銅の種層を配置する。
１８．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク５を用いて、感光、現像する。このマスクは、ソレノイドの四角い巻の上側を規定する。レジストは、電気めっき型として作用する。このステップを図１９６に示す。
１９．１ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図１９７に示す。
２０．レジストを剥ぎ、露出した銅の種層をエッチングし、新たに露出したレジストを剥ぐ。このステップを図１９８に示す。
２１．マスク６を用いて、接合パッドを開く。
２２．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。接合パッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
２３．５ミクロンのＰＴＦＥを配置する。
２４．マスク７を用いて、ＰＴＦＥを、犠牲層に到達するまでエッチングする。このマスクは、インクプッシャを規定する。このステップを図１９９に示す。
２５．８ミクロンの犠牲材料を配置する。ＣＭＰを用いてＰＴＦＥインクプッシャの上まで平面化する。このステップを図２００に示す。
２６．０．５ミクロンの犠牲材料を配置する。このステップを図２０１に示す。
２７．マスク８を用いて、犠牲材料の全ての層をエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバ壁を規定する。このステップを図２０２に示す。
２８．３ミクロンのＰＥＣＶＤガラスを配置する。
２９．マスク９を用いて、深さ（約）１ミクロンまでエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図２０３に示す。
３０．マスク１０を用いて、犠牲層に到達するまでエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバの屋根、ノズル、犠牲エッチングのアクセス穴を規定する。このステップを図２０４に示す。
３１．マスク１１を用いて、（例えば、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＳｙｓｔｅｍｓのＡＳＥ（改良型シリコンエッチング装置を使って））シリコンウエハを貫通して完全にバックエッチングする。犠牲層に到達するまで、ＣＭＯＳガラス層を介してバックエッチングを継続する。このマスクは、ウエハを貫通してエッチングされたインク口を規定する。このエッチングにより、ウエハは小片化される。このステップを図２０５に示す。
【０５５４】
３２．犠牲材料をエッチングする。このエッチングにより、ノズルチャンバが現れ、アクチュエータが生成され、チップは分離される。このステップを図２０６に示す。
３３．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、適宜な色のインクをウエハの裏面にあるインク口に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。容器は、また、該インク溝の後部に取り付けられた圧電アクチュエータを有する。圧電アクチュエータは、インクジェット運転に必要な振動する圧力を供給する。
３４．プリントヘッドを中継装置に接続する。空気流の乱れを最小限に抑えた形で、低い輪郭で接続するために、ＴＡＢを用いても良い。プリンタが、紙とのクリアランスが十分有る状態で作動する場合には、ワイヤ結合を使用することも出来る。
３５．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３６．完成したプリントヘッドに
インクを満たし、これをテストする。インクが満たされたノズルを図２０７に示す。
【０５５５】
更に、他の適当な材料のために、多様な材料を交換使用すること、窒化物不動態層の利用におけるバリエーションを含む、他の構築形態は、当業者にとって明白である。実施例は本発明の単なる例示であるものと容易に理解される。
【０５５６】
ＩＪ１３    Ｓの記述
本実施例では、インクジェットノズルチャンバは、ノズルチャンバ上で開閉するシャッタ機構を有する。シャッタ機構は、スライド開閉を行うラチェット機構を有する。ラチェット機構は、ギヤ機構により駆動され、ギヤ機構は磁場内で通電することにより駆動される該駆動アクチュエータにより駆動される。アクチュエータの力はギヤダウンされ、ラチェットと爪機構を駆動し、ノズルチャンバ上のシャッタを開閉する。
【０５５７】
図２０８に、開位置にある単一のノスル装置１２１０を示す。ノスル装置１２１０は、異方性＜１１１＞結晶学的エッチングによるピットを有するノズルチャンバ１２１２を有する。該ピットは、インクを排出するノズル排出穴１２１５及びノズルリム１２１４を有する、当初のボロンが添加されたエピタキシャル層１２１３にまでエッチダウンされている。インクは、アパチャー１２１６が開いている時に、流動路１２１６を介して流れ込む。流動路１２１６を介したインクの流れは、振動するインク圧力下で運転されるインク貯留部から流れてくる。シャッタが開くと、インクはインク排出穴１２１５から排出される。シャッタ機構は、ガイド溝１２１８，１２１９を介して閉位置にまで駆動される板１２１７を有する。ノズルプレートの駆動は、ラッチ機構１２２０により行われるが、プレート機構はリテーナ１２２２から１２２５により、正しい位置に保持される。
【０５５８】
ノズル装置１２１０は、標準のマイクロエレクトロメカニカルシステム製造技術（ＭＥＭＳ）である、２レベルポリプロセスを用いて構築することが出来る。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。プレート１２１７は第１レベルのポリシリコンから構築され、リテーナ１２２２から１２２５は、下部の第１レベルのポリ部分及び第２レベルのポリ部分から構築される。この点は、図２０９の分解斜視図によりより明らかになる。
【０５５９】
プレート１２１７の底部回路は、プレート１２１７の底部表面に設けられた多数のピン１２２７を有し、これにより吸着効果を少なくしている。
【０５６０】
ラチェット機構１２２０は、第１ギヤ１２３０，第２ギヤ１２３１及び第３ギヤ１２３２を有するギヤ装置により駆動される。これらのギヤ１２３０から１２３２は、各ギヤが対応する中央ピボット１２３５から１２３７を中心に構築された、２レベルのポリを用いて構築されている。ギヤ１２３０から１２３２は、ギヤアクチュエータ機構１２４０により駆動されるギヤにより、ラチェットのスピードまでギヤダウンされるように運転される。
【０５６１】
図２０９に、単一のノズルチャンバ１２１０の分解斜視図を示す。アクチュエータ１２４３は、ギヤ１２３２の歯１２４３と係合して駆動する駆動端１２４２を有する銅回路を主として有する。銅部は、端部１２４３の動きにより伸縮する、曲がりくねった部分１２４５，１２４６を有する。端部１２４２は、ウエハ表面に垂直な磁場の存在する中で、銅部に通電することにより駆動され、磁場と回路の相互作用により、アクチュエータ１２４０上にローレンツ力が作用し、端部１２４２を動かし、歯１２４３を駆動する。銅部は、アクチュエータ１２４０が装着されたウエハ上の下層レベルの回路に接続された、アルミニウム盤１２４８，１２４９上に配置されている。
【０５６２】
図２０８に、アクチュエータ１２４０は、アクチュエータ１２４０の高速駆動をギヤダウンするように作用する、高速ギヤ１２３０から１２３２により高速で駆動され、ラチェット機構１２２０の開閉をオンデマンドで行う。従って、ノズル１２１５からインク滴を排出する場合、駆動アクチュエータ１２４０によりシャッタが開かれる。振動する圧力サイクルの次の高圧部分において、インクはノズル１２１５から排出される。次にサイクルでインクを排出しない場合には、第２のアクチュエータ１２５０がギヤを逆方向に駆動し、ノズルチャンバ１２１２上のシャッタープレート１２１７を閉じる、引き続くサイクルでのインクの排出を止める。ピット１２２７は、シャッタープレート１２１７の開閉位置間の駆動に要する力を減少させるように作用する。
【０５６３】
図２１０に、単一のノズルチャンバ１２１０を作っている多様な層を示す斜視断面図である。ノズルチャンバは、単一の印字ヘッドを構成するノズルチャンバアレイの一部を構成することが出来、単一の印字ヘッドは、また、ＭＡＭＳ組立及び構築の分野の当業者にとって周知な半導体ウエハ製造技術に基づく半導体ウエハ上に製造された印字ヘッドアレイの一部を構成する。
【０５６４】
底部のボロン層１２１３は、エッチングステップとしてボロンが添加されたエピタキシャル層を用いたシリコンウエハをバックエッチングする処理ステップから構築することが出来る。更に、ボロン層の処理は、ノズルリム１２１４を含むノズル穴１２１５を規定するために行われる。
【０５６５】
次の層は、通常はボロン添加層１２１３の上に置かれるシリコンガラス層１２５２である。シリコンガラス層１２５２は、異方性エッチングされてノズルチャンバの構造を規定するピット１２１２を有している。シリコン層１２５２の上には、ガラス層１２５４が設けられており、ガラス層はアクチュエータを駆動するための多様な電気回路（図示せず）を有する。層１２５４は、ガラス層１２５４の側壁を不動態化している溝１２５７を含んだ窒化物の層１２５６により不動態化されている。
【０５６６】
不動態層１２５６の上には、シャッタや多様な歯車を規定する第１レベルのポリシリコン層１２５８が設けられている。第２のポリシリコン層１２５９は、歯車１２３１及び多様な保持機構を有する。次に、銅回路アクチュエータを規定する銅層１２６０が設けられている。銅１２６０は、銅アクチュエータを駆動するための回路を構築するためにガラス層１２５４の下部と接続されている。
【０５６７】
ノズルチャンバ１２１０は、２酸化シリコンなどの犠牲材料を用いた多様な層を形成する標準的なＭＥＭＳ処理を用いて構築され、次いで、下層は犠牲エッチングにより除去される。
【０５６８】
次いで、一連の印字ヘッドを含んだウエハが、分離印字ヘッドに小片化され、印字ヘッドは、インク補充チャンバ内の圧力を制御する圧電素子振動アクチュエータを有するインク補給チャンバの壁の上に装着される。こうして、インクは、高い振動圧の期間にシャッタープレートが開放されることによりオンデマンドで排出され、インクは排出される。ノズルは、印字ヘッドを、永久磁石又は、電磁石装置及び、シャッタの開閉に必要で、これによりインクをオンデマンドで排出するアクチュエータ、例えば１２４０，１２５０を介した電流による強い磁場内に配置することにより駆動される。
【０５６９】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することの出来る詳細な製造過程の一つを、以下のステップを行いつつ実行することが出来る。
１．３ミクロンのボロンを重度に添加したエピタキシャルシリコンが配置された両面研磨されたウエハを用いる。
２．１０ミクロンのｎ／ｎ＋エピタキシャルシリコンを配置する。エピタキシャル層は実質的に必要なＣＭＯＳ層よりも厚い。これは、ノズルチャンバはこの層から結晶学的にエッチングされるからである。このステップを、図２１２に示す。図２１１は、これら製造図における多様な材料を示す見出しである。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。
３．マスク１を用い、例えば、ＫＯＨ又はＥＤＰ（ethylenediamine
pyrocatechol）を用いて、エピタキシャルシリコンを結晶学的にエッチングする。このマスクは、ノズル穴を規定する。このエッチングは、＜１１１＞結晶面及びボロン添加シリコン層で停止される。このステップを、図２１３に示す。
４．１２ミクロンの低応力犠牲酸化物を配置する。ＣＭＰを用いて、シリコンまで平面化する。犠牲材料は、一時的にノズルの窪みを満たす。このステップを２１４に示す。
５．ＣＭＯＳ処理を用いて駆動トランジスタ、データ分配及びタイミング回路を組立開始する。インクジェットの機械部品を形成するＭＥＭＳ行程はＣＭＯＳ装置の製造ステップにより分けられる。例として、１ミクロン２ポリ２メタルレトログレードＰウエル処理がある。機械的な部品は、ＣＭＯＳポリシリコン層から形成される。明瞭に示すために、ＣＭＯＳ駆動素子は図示を省略する。
６．標準のＬＯＣＯＳ技術を用いて場の酸化物を厚さ０．５ミクロンまで成長させる。トランジスタ間の絶縁のほかに、場の酸化物はＭＥＭＳ犠牲層として使用される。従って、インクジェットの機械的な詳細は、動的な領域のマスク内に導入される。このステップのＭＥＭＳの特色は、図２１５に示す。
７．ＰＭＯＳのフィールド閾値電圧埋め込みを行う。ＭＥＭＳ組立は全体の熱予算の計算以外では、このステップに影響を及ぼさない。
８．レトログレードＰ−ウエル及びＮＭＯＳの閾値電圧調整埋め込みをＰウエルマスクを用いて行う。ＭＥＭＳ組立は全体の熱予算の計算以外では、このステップに影響を及ぼさない。
９．ＰＭＯＳ  Ｎ−タブ重度燐注入を、制御された埋め込み及び浅いボロン埋め込みを介して行う。ＭＥＭＳ組立は全体の熱予算の計算以外では、このステップに影響を及ぼさない。
１０．第１のポリシリコン層を配置してエッチングする。ゲート及びローカル接続に加えて、この層は下層ＭＥＳＭ部品を含む。これは、ギヤ、シャッタ、シャッターガイドの下層を含む。この層は通常のＣＭＯＳの厚さよりも薄いことが好ましい。１ミクロンのポリシリコンの厚さを用いる。このステップのＭＥＭＳの特徴を、図２１５に示す。
１１．ＮＭＯＳ軽度添加ドレイン（ＬＤＤ）埋め込みを行う。この行程は、処理フロー内にＭＥＭＳが含まれることにより変わることはない。
１２．酸化物の配置と、ポリシリコン側壁スペーサのＲＩＥエッチングを行う。この行程は、処理フロー内にＭＥＭＳが含まれることにより変わることはない。
１３．ＮＭＯＳソース／ドレイン埋め込みを行う。二つのポリシリコン層の応力を低減するための延長された高温アニール時間は、この埋め込みの拡散に関する熱予算内となるように考慮しなければならない。他の点では、このチップのＭＥＭＳ部分からの影響はない。
１４．ＰＭＯＳのソース及びドレインの埋め込みを行う。ＮＭＯＳのソース及びドレインの埋め込みと同様に、チップのＭＥＭＳ部分からの唯一の影響は、この埋め込みの拡散に関する熱予算である。
１５．第１の中間層絶縁体として１ミクロンのガラスを配置し、ＣＭＯＳコンタクトマスクを用いてエッチングする。この層のＣＭＯＳマスクは、ＭＥＭＳのインターポリ犠牲酸化物に対するパターンも含む。このステップのＭＥＭＳの特徴を図２１６に示す。
１６．第２のポリシリコン層を配置してエッチングする。ＣＭＯＳローカル接続に加えて、この層は上層ＭＥＭＳ部品を含む。これは、ギヤ、シャッターガイドの上層を含む。１ミクロンのポリシリコンの厚さを用いることが出来る。このステップのＭＥＭＳの特徴を、図２１７に示す。
１７．第２の中間層絶縁体として１ミクロンのガラスを配置し、１マスクを経由したＣＭＯＳを用いてエッチングする。この層のＣＭＯＳマスクは、ＭＥＭＳのアクチュエータ接点に対するパターンも含む。
１８．金属１の配置とエッチング。金属１は、ローレンツアクチュエータとして使用されるならば、金や白金のように水の中で腐食しないものであるべきである。このステップのＭＥＭＳの特徴を、図２１８に示す。
１９．第３の中間層絶縁体配置とエッチングを図２１９に示す。これは標準ＣＭＯＳ第３中間層絶縁体装置である。マスクパターンはＭＥＭＳエリアの適用範囲を完全に包含する。
２０．金属２の配置とエッチング。これは標準ＣＭＯＳ金属２である。マスクパターンはＭＥＭＳエリアに金属２を包含しない。
２１．０．５ミクロンのシリコン窒化物を配置し、ＭＥＭＳマスク２を用いてエッチングする。このマスクはステップ２６で行われる犠牲酸化物のエッチング領域を規定する。犠牲酸化物のエッチングは等方性を有するので、シリコン窒化物開口部は大体普通より小さい。ＣＭＯＳ装置は犠牲酸化物のエッチングの影響を受けないようにＭＥＭＳ装置から十分に離して配置しなければならない。このステップのＭＥＭＳの特徴を図２２０に示す。
２２．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップのＭＥＭＳの特徴を、図２２１に示す。
２３．ＭＥＭＳマスク３を用いて、１ミクロン深さで、ボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップのＭＥＭＳの特徴を、図２２２に示す。
２４．マスク４を用いて、ボロンが添加された層を貫通してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは分離されるが依然ガラスブランクに設けられている。このステップのＭＥＭＳの特徴を、図２２３に示す。
２５．チップをガラスブランクから分離する。全ての接着層を剥ぐ。このステップを図２２４に示す。
２６．無水のメタノール蒸気混合物を使用した蒸気フェーズエッチングを用いた犠牲酸化物をエッチングを行う。ドライエッチングを使用することにより吸着の問題を避けることが出来る。このステップを図２２５に示す。
２７．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。容器には、インク溝の後ろに取り付けられた圧電性のアクチュエータも設けられている。圧電性のアクチュエータは、インク噴出作用に必要な変動するインク圧を提供している。容器は永久磁石も備え、永久磁石は金属１を構成するローレンツアクチュエータに１テスラ磁場を供給する。
２８．プリントヘッドを中継装置に接続する。
２９．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３０．完成したプリントヘッドにインクを満たし、これをテストする。インクが満たされたノズルを図２２６に示す。
【０５７０】
ＩＪ１４の        Ｆの記述
本実施例では、電磁石装置に囲まれたプランジャを取り込むインクジェットノズルを提供する。プランジャは磁気材料から構成され、該プランジャーは磁力装置が駆動された際に、ノズル開口部に向けて力を受け、それによりノズル開口部からインクが放出される。電磁石を非駆動状態にすると、電磁石を元の位置に戻すよう構成された一連のバネを利用して、プランジャはその休止位置に戻る。
【０５７１】
図２２７は実施例として単一のインクジェットノズル１３１０の断面図を示す。インクジェットノズル１３１０はノズルチャンバ１３１１を有する。ノズルチャンバ１３１１はインクの放出のためノズル開口部に連結される。インクはニッケル鉄材料（ＮＩＦＥ）のような柔らかい磁気を帯びた材料でつくられたテーパプランジャー装置を用いて噴出される。プランジャ１３１４は、内部連結された窒化物バネ、１３１７参照、に加えてテーパの端の部分を有する、１３１６参照。
【０５７２】
電磁石装置はプランジャ１３１４の周りに構築され、外周部に軟磁性材料１３１９を有する。軟磁性材料１３１９は、銅コイル１３２０の第１の端をニッケル鉄材料の第１の部分に連結し、銅コイルの第２の端をニッケル鉄材料の第２の部分に連結した状態で、銅の電流ワイヤ鉄心１３２０を囲む。回路は電流を運ぶワイヤと下層をつなぐバイアスを用いて形成される。下層は標準ＣＭＯＳ構成層を構成してもよい。
【０５７３】
電磁石を駆動することによって、テーパにされたプランジャ部分１３１６は電磁石に引きつけられる。テーパ部分に作用する力は、プランジャ１３１４全体の下向き運動に分解される。下向きの運動によってインク放出口１３１２からインクの放出が引き起こされる。やがて、電磁石によりプランジャは上表面が十分に平らな安定した状態となる。電源を切ると、プランジャ１３１４は窒化物バネに蓄えられたエネルギによって最初の位置に戻る。ノズルチャンバ１３１１はインク貯蔵部１３２３から注入口１３２２を介して流入するインクで再び満たされる。
【０５７４】
図２２８は、単一ノズル１３１０のそれぞれの層の構造の分解斜視図である。最下層１３３０は、エッチングを止めるためのボロン添加エピタキシャル層を有するシリコンウエハをエッチングすることによって構成することができる。ボロン添加層１３３０はさらに、個別にマスクすることにより、ノズルリム１３３１とノズル放出口１３１２をかたどるようにエッチングすることができる。次にシリコン層１３３２が形成される。シリコン層１３３２は、ボロン添加層１３３０を有する最初のウエハの一部として形成することができる。ノズルチャンバは、垂直面を作るためにシリコン層１３３２を高密度低圧力プラズマエッチングすることにより実質的に形成することができ、それによりノズルチャンバが形成される。シリコン層１３３２の上にガラス層１３３３が設置される。ガラス層はノズル１３１０の配列（アレイ）を動かすのに要求される駆動装置と制御回路を包含することができる。駆動装置と制御回路は、上層のバイアスを用いた銅コイル回路と内部連結している標準２レベル金属ＣＭＯＳ回路を構成することができる（図示せず）。つぎに、窒化物保護層１３３４が、ノズル部分の構成で利用される犠牲エッチングから下ガラス層、１３３３参照、を保護するために設けられる。窒化物層１３３４の上に第一ニッケル鉄層１３３６、続いて銅層１３３７そしてさらにニッケル鉄層１３３８が配置される。それらはデュアルダマスカスプロセスにより形成することができる。層１３３８の上部に、窒化物層１３４０の半導体処理によって、引っ張り状態でバネが生成された形の、該バネを有する最終窒化物バネ層を形成し、プランジャ１３１４に僅かに力が作動した状態とする。図２２８で開示されていない多くの技術を、装置１３１０のいくつかの部分を構築する際に利用することが出来る。たとえば、ノズルチャンバは前述のプラズマエッチングを利用して構築することができ、その後プランジャ１３１４を支持するために設けられるガラスのような犠牲材料でノズルチャンバを満たし、次いで、該プランジャ１３１４を該犠牲層を犠牲エッチングにすることにより形成することができる。
【０５７５】
さらに、ニッケル鉄合金のテーパ端部分は、プランジャ１３１４の所望する底部テーパ形状に対応する濃淡パターンを有するハーフトーンマスクを利用して形成することができる。ハーフトーンマスクは、レジストをハーフトンにすることが出来、形状が該レジストに、次いで、犠牲ガラスなどの下の層に移行する。下の層の上には、化学的機械的な平面化技術を用いて最終的に平面化されるニッケル鉄材料を配置することが出来る。
【０５７６】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することのできる詳細な製造過程の一つを以下のステップを行いつつ実行することができる。
１．３ミクロンのボロンを重度に添加したエピタキシャルシリコンが配置された両面研磨されたウエハを用いる。
２．使用するＣＭＯＳプロセスにより、ｐ型かｎ型の、１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
３．駆動トランジスタ、データ分配、タイミング回路を、０．５ミクロン、１ポリ、２金属ＣＭＯＳプロセスを用いて完成させる。このステップは図２３０に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図２２９は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構造の多様な材料を示す見出しである。
４．マスク１を用いてＣＭＯＳ酸化層を、シリコンまたはアルミニウムに到達するまでエッチングする。このマスクはノズルチャンバとプリントヘッドチップの端を規定する。
５．マスクとしてステップ４の酸化物を用いて、シリコンをボロン添加埋め込み層に到達するまでプラズマエッチングする。このエッチングはアルミニウムをエッチングしない。このステップを図２３１に示す。
６．０．５ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
７．１２ミクロンの犠牲材料を配置する。
８．ＣＭＰを用いて窒化物を平面化する。これがノズチャンバの高さをチップ表面に達するまで満たす。このステップを図２３２に示す。
９．マスク２を用いて、窒化物及びＣＭＯＳ酸化層を、第２レベルの金属に到達するまでエッチングする。このマスクは、第２レベルの金属電極から、２分割固定磁気ポールまでのコンタクトバイアスを規定する。このステップを図２２３に示す。
１０．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟磁性体ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
１１．５ミクロンのレジストを塗布して、マスク３を用いて感光、現像する。このマスクは２分割固定磁気ポールの最下層と磁気プランジャの最も薄いリムを規定する。このレジストは電気めっきの型として作用する。このステップを図２３４に示す。
１２．４ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図２３５に示す。
１３．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
１４．マスク４を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクは、ソレノイドコイルの各端部と、２分割固定磁気ポールのコンタクトバイアスを規定する。
１５．銅の種層を配置する。
１６．５ミクロンのレジストを塗布し、マスク５を用いて、感光、現像する。このマスクは、レジストが電気めっきの型として作用する螺旋状ソレノイドコイルと、ばねポストを規定する。このステップを図２３６に示す。
１７．４ミクロンの銅を電気めっきする。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、エレクトロマイグレーションが高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
１８．レジストを剥ぎ、露出した銅種層をエッチングする。このステップを図２３７に示す。
１９．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。ボンドパッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
２０．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。この窒化物層は銅コイルの浸食防止と電気絶縁を提供する。
２１．マスク６を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクはＣｏＮｉＦｅの中間層と下層との連続部分を規定する。
２２．４．５ミクロンのレジストを塗布して、マスク６を用いて感光、現像する。このマスクは２分割固定磁気ポールと、磁気プランジャの中間リムを規定する。レジストはそれらのパーツのための電気めっき型を形成する。このステップを図２３８に示す。
２３．４ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。ＣｏＮｉＦｅの最下層は種層として作用する。このステップを図２３９に示す。
２４．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
２５．４．５ミクロンのレジストを塗布し、マスク７を用いて感光し、現像する。このマスクは、２分割固定磁気ポールの最上層と磁気プランジャの最高部を規定する。レジストはそれらのパーツのための電気めっき型を形成する。このステップを図２４０に示す。
２６．４ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図２４１に示す。
２７．１ミクロンの犠牲材料を配置する。
２８．マスク８を用いて犠牲材料をエッチングする。このマスクは分割磁力ポール、磁力プランジャと窒化物バネとの接合部分を規定する。
このステップを図２４２に示す。
２９．０．１ミクロンの低応力シリコン窒化物を配置する。
３０．０．１ミクロンの高応力シリコン窒化物を配置する。これらの窒化物の２層は固定磁力ポールのコアスペースの外へ磁力プランジャを持ち上げる、プレストレスを与えられたバネを形成する。
３１．マスク９を用いて窒化物の２層をエッチングする。このマスクは窒化物バネを規定する。このステップを図２４３に示す。
３２．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図２４４に示す。
３３．マスク１０を用いて、（約）１ミクロンのボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図２４５に示す。
３４．マスク１１を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは分離されるが依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図２４６に示す。
３５．チップをガラスブランクから分離する。すべての接着層、レジスト層、犠牲層、露出種層を剥ぐ。このステップで窒化物バネは開放され、３ミクロン単位で固定磁力ポールから持ち上げられる。
このステップを図２４７に示す。
３６．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
３７．プリントヘッドを中継装置に接続する。
３８．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３９．完成したプリントヘッドにインクを満たし、テストする。インクが満たされたノズルを図２４８に示す。
【０５７７】
ＩＪ１５の説明      Ｓ
本発明は、インクチャンバからのインクを放出する、磁力作動インクジェットプリントノズルを供給する。磁力作動インクジェットは、線状バネを利用している。線状バネは、ノズルが閉鎖している状態でのインクの圧力変動を防ぐシャッタグリルの移動量を増大させる。しかし、シャッタが開いている時、圧力変化はノズルチャンバに直接伝えられる。その結果、チャンバからのインク放出が発生し得る。インク漕内でインク圧を変動させるために、シャッタグリルが開放されたノズルからインクが排出される。
【０５７８】
図２４９では、休止または閉鎖状態にある時のノズル構造の実施例が示されている。装置１４１０はシャッタ１４１２、１４１３を伴うシャッタ構造１４１１を含んでいる。これらは、構造の安定性を提供するために、１４１５と一端部で相互接続している。１４１２、１４１３のシャッタは、他端部で可動バー１４１６と相互接続している。さらにその可動バーは、板バネ１４２０，１４２１を介して静止バー１４１８と接続している。バー１４１６は、軟磁性体材料（ＮｉＦｅ）で作られていてもよい。
【０５７９】
電磁力アクチュエータは、バー１４１６を全体的に方向１４２５に引き寄せるために活用される。この電磁力アクチュエータは、周りを銅コイルワイヤー１４２６で構成した軟鉄のかぎつめから構成される。電磁力アクチュエータは、銅コイルワイヤーを通じて相互接続されているアクチュエータ１４２８−１４３０から構成することができる。従って、シャッタ１４１２−１４１３を開放する際には、コイル１４２６を作動させ、電磁石１４２８−１４３０に向けてバー１４１６を引き寄せる。誘引１４２５によって、線状バネ１４２０、１４２１の相互作用が発生し、図２５０に示すようにシャッタ１４１２、１４１３が開放位置に移動する。その結果、入口１４３２、１４３３がインク放出チャンバ１４３４に開放され、インク放出ノズル１４３６を通してインクの排出ができる。
【０５８０】
線状バネ１４２０、１４２１は８のファクタによる作動の結果、シャッタの動きを増加させるように設計されている。電磁石に向けたバーの１ミクロンの運動は８ミクロンの横の運動となる。これがシステム効率を劇的に向上させることができる。なぜなら、磁場は、距離により大きく減衰するが、線状バネは、一つの軸と他の軸との間の動きに線形の関係があるからである。線状バネ１４２０、１４２１の使用によって、要求される相対的な大幅な動きが簡単に達成できるようになる。
【０５８１】
ウエハの表面は、インク漕、または関連する大きなインク溝に直接浸漬されている。超音波変換器（例：圧電器変換器）（図示せず）は漕内に配置されている。この変換器は、インク圧を約１００ｋＨｚ.で振動させる。シャッタ１４１２，１４１３によって妨げなかった場合、このインク圧の振動によりノズルからインク滴が排出されてしまう。プリントヘッドに出力されたデータ信号が特定のノズルのインクの排出を指示する場合、そのノズルの駆動トランジスタが作動する。これによりアクチュエータ１４２８−１４３０が駆動され、シャッタを動かし、インクチャンバをふさぐのを妨げる。インクの圧力変化のピークによって、インクがノズルから噴出する。インク圧が負の方向に働くと、インクはノズルに戻り、インク滴が分離される。シャッタ１４１２、１４１３は、ノズルに次の正の圧力周期がくるまで、解放されたままになっている。次いで、次の負の圧力周期の際にはインクがノズルから引き込まれないように閉鎖された状態となる。
【０５８２】
インクの排出には二つのインク圧周期を要する。好ましくは、ノズルの半分は一方の位相でインク滴を排出し、もう半分はもう他方の位相で排インク滴を排出する。これが、大量のノズルを作動させ多彩に生じる圧力変動を最小限にする。
【０５８３】
超音波変換器の振幅は、インクの粘度（一般には温度によって影響される）およびその時点の周期における排出すべきインク滴の数に応じて、更に変化する。この振幅調整は、様々な環境の変化に際して、滴のサイズを一定に維持するために使用される。
【０５８４】
ノズルチャンバ１４３４を説明するために図２５０の線Ｉで示された部分を図２５１で示す。ノズルチャンバ１４３４はシリコン基板の非等方性結晶学的エッチングを利用して構成することが可能である。基板を貫通するエッチングはシャッタグリルの溝１４３２、１４２２を形成することができる。
【０５８５】
この装置はボロンが埋没されたエッチング停止層１４４０を有する＜１００＞シリコンの上で形成されるが、＜０１０＞＜００１＞面に関して４５°回転している。その結果、ノズルチャンバの結晶学的エッチングを停止する＜１１１＞面は４５°矩形を形成し、その上に固定グリルの溝が形成される。シリコンへの腐食液の接触を制限するため、このエッチングはかなりゆっくりと進行する。しかしながら、ウエハの底部を薄くする大量のシリコンエッチングと同時にエッチングされる。
【０５８６】
インクジェットプリントヘッド１４１０の構造内各層の分解斜視部を図２５２に示す。これらの層はボロン添加層１４４０を包含する。ボロン埋没層はエッチング停止材として作用し、マイクロエロクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）としてよく知られている、埋め込まれたエピタキシャル層を有するシリコンウエハをバックエッチングすることから得ることも可能である。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。ノズルチャンバの側面は、エッチング停止材として使用されるボロン添加層１４４０を有するウエハ１４４１を結晶学的エッチングすることにより形成される。
【０５８７】
次の層１４４２は駆動トランジスタとプリンタ論理回路として構成され、２レベル金属ＣＭＯＳ処理層１４４２を包含する。ＣＭＯＳ処理層はＣＭＯＳ層１４４２の側面を覆い保護する１４４４部分を包含する窒化物層１４４３によって覆われている。銅層１４４５はデュアルダマスカスプロセスを使用して構成することも可能である。最後に、アクチュエータの残りを形成するために、柔金属層（ＮｉＦｅ）１４４６が設けられる。１４４４、１４４５の両層は、窒化物保護層によって別々に塗装されている（図示せず）窒化物保護層は不動態化と保護を提供し、標準０．１μｍ処理とすることも可能である。
【０５８８】
それゆえ、図２４９の装置は、モノリシックなページ幅プリントヘッドとして組み立てるための、整列したインクジェットノズルアレイの組立に適した高速発射速度（およそ５０ｋＨｚ）を有するインクジェットノズルを提供する。
【０５８９】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することのできる詳細な製造過程の一つを以下のステップを行いつつ実行することができる。
１．両面研磨されたウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエピタキシャルなシリコンを配置する。
２．使用するＣＭＯＳプロセスにより、p型かｎ型の、１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
３．駆動トランジスタ、データ分配、タイミング回路を、０．５ミクロン、１ポリ、２金属ＣＭＯＳ処理を用いて完成させる。このステップのウエハの関連図は図２５４に示す。理解しやすいように、これらの図は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものでもない。図２５３は、これら製造図における多様な材料、及び相互参照用インクジェット構成を示す見出しである。
４．マスク１を使用してＣＭＯＳ酸化層をシリコンまたはアルミニウムに到達するまでエッチングする。このマスクはノズルチャンバとプリントヘッドチップの端を規定する。このステップを図２５５に規定する。
５．例えば、ＫＯＨ又はＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）を用いて、露出したシリコンに対して結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図２５６に示す。
６．１２ミクロンの犠牲材料を配置する。ＣＭＰを用いて酸化物まで平面化する。一時的に、犠牲材料がノズル穴を満たす。このステップを図２５７に示す。
７．０．５ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
８．マスク３を用いて、アルミニウムまたは犠牲材料に到達するまで窒化物と酸化物をエッチングする。このマスクはノズル空洞上の固定グリルだけではなくアルミニウム電極からソレノイドへのコンタクトビアを規定する。
このステップを図２５８に示す。
９．銅の種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、エレクトロマイグレーションが高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
１０．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて感光し、現像する。このマスクはソレノイドスクエア巻線の下面を規定する。レジストは電気めっきの型として作用する。このステップを図２５９に示す。
１１．１ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図２６０に示す。
１２．レジストを剥ぎ、露出した銅種層をエッチングする。このステップを図２６１に示す。
１３．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。
１４．０．５ミクロンの犠牲材料を配置する。
１５．マスク５を用いて犠牲材料を窒化物までエッチングする。このマスクはソレノイド、固定磁気ポール、線形バネ固定装置を規定する。このステップを図２６２に示す。
１６．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟質磁気ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
１７．３ミクロンのレジストを塗布し、マスク６を使用し感光し、現像する。このマスクは柔磁性体部分のすべて、Ｕ型の固定磁力ポール、線形バネ、線形バネの固定装置、シャッタグリルを規定する。レジストは電気めっきの型として作用する。このステップを図２６３に示す。
１８．２ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図２６４に示す。
１９．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップを図２６５に示す。
２０．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
２１．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク７を用いて感光し、現像する。このマスクはソレノイド垂直ワイヤセグメントを規定し、該レジストは、該ワイヤセグメントの電気メッキ形として作用する。このステップを図２６６に示す。
２２．マスク７レジストを用いて窒化物を銅までエッチングする。
２３．２ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図２６７に示す。
２４．銅の種層を配置する。
２５．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク８を用いて感光し、現像する。このマスクはソレノイド角形巻き線の上側を規定する。レジストは電気めっきの型として作用する。このステップを図２６８に示す。
２６．１ミクロンの銅を電気めっきする。このステップを図２６９に示す。
２７．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップは図２７０に示す。
２８．０．１ミクロンのコンフォーマルシリコン窒化物を腐食バリアとして配置する。
２９．マスク９を用いてボンドパッドを開ける。
３０．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。ボンドパッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
３１．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図２７１に示す。
３２．マスク９を用いて、１ミクロンのボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図２７２に示す。
３３．マスク１０を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは分離されるが依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図２７３に示す。
３４．チップをガラスブランクから分離する。すべての接着層、レジスト層、犠牲層、露出種層を剥ぐ。このステップを図２７４に示す。
３５．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。容器には、インク溝の後ろに取り付けられた圧電性のアクチュエータも設けられている。圧電性のアクチュエータは、インク噴出作用に必要な変動するインク圧を提供している。
３６．プリントヘッドを中継装置に接続する。
３７．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
３８．完成したプリントヘッドにインクを満たし、テストする。インクが満たされたノズルを図２７５に示す。
【０５９０】
ＩＪ１６の説明      Ｆ
本実施例では、磁場の中での電流が流されるワイヤに作用するローレンツ力を利用して、隔壁を駆動し、ノズル穴を経由してノズルチャンバからインクを射出する。
【０５９１】
磁場は静止しており、インクジェットヘッドのノズル周囲の永久磁石ヨークによって供給されている。
【０５９２】
はじめに、図２７６について言及する。実施例に基づいて構築された単一インクジェットノズルチャンバ装置１５１０を図示する。それぞれのインクジェットノズルは、インクの射出用のインクポート１５１３を有するノズルチャンバの上に支持された、波形をつけた隔壁１５１１を含む。隔壁１５１１は、多数の銅コイルから成る平面銅コイル層を有する多数の層から構築され、該銅コイルは隔壁１５１１を横切る電流の流れる回路を形成する。隔壁コイル部分１５１１のワイヤ内の電流は、同じ方向にすべて流れる。図２８３は単一インクジェットノズルの構築に使用される電流回路の透視図であり、図２７６の隔壁１５１１には、その軌跡の波形構造を図示する。永久磁石ヨーク（図示せず）が配置された結果、磁場１５１６はチップ表面に生じ、隔壁コイル１５１１に交差する電流の方向に垂直になる。
【０５９３】
隔壁１５１１が、コイルワイヤ１５１４を介した電流によって駆動されているときの、図２７６の線Ａ−Ａ１に沿って描かれたインクジェットノズル１５１０の断面図を図２７７で図示する。隔壁１５１１が全体的にノズル１５１３の方向へ押しつけられた結果、チャンバ１５１８内のインクが放出口１５１３から放出される。隔壁１５１１とチャンバ１５１８はインク漕１５１９と連結しており、放出口１５１３経由でインクの放出が行われた結果、インク漕１５１９からチャンバ１５１８へのインクの補充が行われる。
【０５９４】
隔壁１５１１の運動は、コイル電流と磁場間のローレンツ相互作用によって生じる。
【０５９５】
隔壁１５１１は、弾性的な曲げ運動として隔壁運動が起きるように、波形がつけられた。これは、平らな隔壁が引っ張り応力によって曲がるのを防ぐために重要である。
【０５９６】
プリントヘッドに分配されたデータ信号が特定のノズルのインク滴排出を指示すると、そのノズルのための駆動トランジスタは動く。これはコイル１５１４に電流を与えて、下方への隔壁１５１１の弾力のある変形を引き起こし、インクが放出される。およそ３μｓの後、コイルの電流は切れ、隔壁は休止位置に戻る。隔壁が戻ったことにより、ノズルの中へインクが引き戻され、インク滴１５２０とノズル内のインクの結合は細くなる。チャンバ１５１８内のインクの滴が前に進む速度と、インクが後に戻る速度により、ノズル内のインク滴１５２０の分離が生じる。すると、インク滴１５２０は記録媒体に向かい続ける。ノズルチャンバ１５１８のインク補充は隔壁両端の２つの溝１５２２、１５２３を経由して行われる。インク補充はノズルにおけるインクメニスカスの表面張力によって引き起こされる。
【０５９７】
図２７８に示すように、波形の隔壁は犠牲ガラス層１５３１の上に配置したレジスト層１５３０によって形成され得る。レジスト層１５３０は波形を描くハーフトーンパターンを有するマスク１５３２を使用して感光される。現像の後、図２７９に図示するように、レジスト１５３０は波形パターンを有する。レジスト層１５３０と犠牲ガラス層は、犠牲ガラス１５３１と大体同じ割合でレジスト１５３０を腐食する腐食液を使用してエッチングされる。犠牲ガラス層１５３１の波形パターンの変化は図２８０に図示する。図２８１に図示するように、その後、窒化物不動態化層１５３４はコイルマスクを使用して作られた銅層１５３５の次に配置される。さらに窒化物不動態化層１５３６が配置され、続いて銅層１５３５が配置される。隔壁の側面の窒化物層にある溝１５２２、１５２３はエッチングされ得る（図２７６）。そしてその後犠牲ガラス層は波形にされた隔壁を残してエッチングにより取り去られる。
【０５９８】
図２８２では、インクジェットノズル１５１０の各層の分解斜視図を図示する。インクジェットノズル１５１０はボロンが埋没されたエピタキシャルな層１５４０を有するシリコンウエハの上に構成される。層１５４０は最終工程でバックエッチングされ、インク排出穴１５１３を有する。シリコン基板１５４１は（以下で述べるが）ノズルチャンバ構造を形成するために非等方性結晶学的エッチングされる。シリコン基板層１５４１の上はＣＭＯＳ層１５４２である。ＣＭＯＳ層１５４２は２レベル金属駆動回路と制御回路を包含することも可能である。ＣＭＯＳ層１５４２の上は第一不動態化層である。第一不動態化層は、後のエッチング行程から下層を保護するシリコン窒化物で構成することも可能である。この層の上に電流供給のための、例えば１５４６から、ＣＭＯＳ層への貫通穴を有する、銅層１５４５を配置する。銅層１５４５の上は第二窒化物不動態化層１５４７である。第二窒化物不動態化層は、インクから銅層を保護し、絶縁する。
【０５９９】
ノズル１５１０は単一ウエハ上に形成されたノズルアレイの一部として構成され得る。組立の後、ノズル１５１０を構成するウエハはインク供給のためのインク溝を有する第二インク供給ウエハへ接着され得る。そのようなノズル１５１０はかたわらにインク漕が効果的に供給され、要求に応じて記録媒体の上に穴１５１３を介してインクの放出をする。
【０６００】
ノズルチャンバ１５１８はシリコン基板の非等方性結晶学的エッチングを使用して形成される。腐食液は隔壁の側面の溝１５２２、１５２３を経由して基板に到達する。装置は＜１００＞シリコン（ボロンが埋没されたエッチング停止層を有する）の上に形成されるが、＜０１０＞＜００１＞面に関連して４５°回転する。これによって、ノズルチャンバの結晶学的エッチングを止める面＜１１１＞は、窒化物層にスロットを形成した４５°の矩形を形成する。腐食液のシリコンへの接触を制限するため、エッチングはゆっくりと進行する。しかしながら、ウエハを薄くする大量のシリコンエッチングと同時にエッチングは行われ得る。インクの発射速度はおよそ７ｋＨｚである。インクジェットヘッドはモノリシックなページ幅プリントヘッドとしての構成に適している。この図は‘下方発射’構成の１６００ｄｐｉプリントヘッドの単一ノズルを表す。
【０６０１】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することのできる詳細な製造過程の一つを以下のステップを行いつつ実行することができる。
１．両面研磨されたウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエピタキシャルなシリコンを配置する。
２．使用するＣＭＯＳプロセスにより、p型かｎ型の、１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
３．駆動トランジスタ、データ分配及びタイミング回路を、０．５ミクロン、１ポリ、２金属ＣＭＯＳ行程で完成させる。このステップのウエハの関連図は図２８５に示す。理解しやすいように、これらの図は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものでもない。図２８４には、これらの製造過程を示す図における多様な材料とインクジェット構造を構成する多様な材料を示すキーとなる表示を示す。
４．マスク１を用いてＣＭＯＳ酸化層を、シリコンまたはアルミニウムに到達するまでエッチングする。このマスクはノズルチャンバとプリントヘッドチップの端を規定する。このステップを図２８６に示す。
５．例えば、ＫＯＨ又はＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）を用いて、露出したシリコンに対して結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図２８７に示す。
６．１２ミクロンの犠牲材料（ポリイミド）を配置する。ＣＭＰを用いて、酸化物まで平面化する。一時的に、犠牲材料がノズル穴を満たす。このステップを図２８８に示す。
７．１ミクロンの（犠牲）感光性ポリイミドを配置する。
８．マスク２を用いて感光性ポリイミドを感光、現像する。このマスクはソレノイドの中心部分を包含する柔軟な膜の折り畳みうねを規定するグレースケールマスクである。エッチングは結果として、インク押圧膜の全体長さを越えた一連の三角形上のうねになる。このステップを図２８９に示す。
９．０．１ミクロンのＰＥＣＶＤシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
１０．マスク３を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクはソレノイドコイルから第２レベルの金属接触部までのコンタクトバイアスを規定する。
１１．銅の種層を配置する。
１２．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて感光、現像する。このマスクはソレノイドコイルを規定する。レジストは電気めっきの型として作用する。このステップを図２９０に示す。
１３．１ミクロンの銅を電気めっきする。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、エレクトロマイグレーションが高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
１４．レジストを剥ぎ、露出した銅種層をエッチングする。このステップを図２９１に示す。
１５．０．１ミクロンのシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
１６．マスク５を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクはインク押圧膜の端とボンドパッドを規定する。
１７．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。ボンドパッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
１８．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図２９２に示す。
１９．マスク６を用いて、１ミクロンのボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図２９３に示す。
２０．マスク７を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図２９４に示す。
２１．接着層を剥ぎ、チップをガラスブランクから分離する。犠牲層をエッチングする。この行程で完全にチップを分離する。このステップを図２９５に示す。
２２．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
２３．プリントヘッドを中継装置に接続する。
２４．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
２５．インクを満たし、チップ表面に強力な磁場を適用し、完成したプリントヘッドを試験する。インクで満たされたノズルを図２９６で示す。
【０６０２】
ＩＪ２５の記述    Ｆ
本実施例では、インク排出口と電気コイルで囲まれた磁歪アクチュエータを備えたノズルチャンバが設けられる。その結果、コイルが作動されると、アクチュエータにノズルチャンバからインク排出させる効果をアクチュエータに与える磁場が生成される。
【０６０３】
図２９７に、単一インクジェットノズル装置２４１０の透視斜視断面図を示す。
ノズル装置はインク放出のためのノズル放出口１４１２を開口するノズルチャンバ２４１１を有する。
【０６０４】
ノズル２４１０は、ノズルの一団から同時に形成された多数のプリントヘッドを備えた大きなシリコンウエハの上に形成される。ノズル穴２４１２はボロンが添加されたエピタキシャルな層２４１３のレベルまでシリコンウエハをバックエッチングすることにより形成される。続いて、層２４１３は、リム２４１５を含むノズル口２４１２を形成するために適切なマスクを用いてエッチングされる。ノズルチャンバ２４１１はさらにシリコンウエハ２４１６の残存部分の結晶学的エッチングから形成される。結晶学的エッチング過程はマイクロエロクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）分野ではよく知られている。マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の一般的な紹介については、この分野における最近の進展と会議に関する行動が記載された、ＳＰＩＥ(International Society for Optical Engineering)第２６４２及び２８８２巻の会報を含む、この分野における標準手続が参照される。
【０６０５】
図２９７に実施例の単一インクジェットノズル配置２４１０の構成を分解斜視図で示す。
【０６０６】
シリコンウエハ２４１６の上に、あらかじめ構築されたアルミニウム層を包む２レベル金属ＣＭＯＳ層２４１７が配置される（図示せず）。ＣＭＯＳ層２１７はインクジェットノズル２４１０のための制御回路とデータを供給するために構築される。ＣＭＯＳ層２４１７の上には窒化物パドル部分２４２１を有する窒化物不動態化層２４２０が構築される。窒化物層２４２１はガラスなどの犠牲材料を用いて、最初に結晶学的エッチングが行われたノズルチャンバ４２４１１を満たし、次いで、犠牲層をエッチング除去して窒化物層２４２１を解放する。窒化物層２４２１の上にはＴｅｒｆｅｎｏｌ（テルフェノール）−Ｄ層２４２２が配置される。Ｔｅｌｅｆｅｎｏｌ−Ｄは高い磁歪性を有する物質である（Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄの性質の詳細、“磁気弾力性の磁歪・理論・応用”《Ｅｔｉｅｎｎｅ  ｄｕ  Ｔｒｅｍｏｌｅｔｔ  ｄｅ  Ｌａｃｈｉｅｓｓｅｒｉｅより  １９９３年ＣＲＣプレス出版》）。磁界の影響を受けてＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ物質は膨脹する。Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ層２４２２は、膨脹の影響を受けない下の窒化物層２４２１に取り付けられる。結果として、力が、窒化物層２４２１がノズル排出穴２４１２に向けて曲がるように作用し、インク放出口２４１２からインクの放出が起こる。
【０６０７】
Ｔｅｌｅｆｅｎｏｌ−Ｄ層２４２２は窒化物層２４２３によって不動態化される。窒化物層２４２３の上には一連のビアを経由して下のＣＭＯＳ層２４１７と連結した銅コイル層２４２４がある。その結果、銅コイル層２４２４は駆動される。銅コイル層２４２４の駆動はＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ層２４２２と交差した磁界２４２５を生成する。それにより、Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ層２４２２に状態の変化をもたらす。その結果、ノズルチャンバ２４１１からインクの噴出をするために、Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ層２４２２が状態変化をさせられ、インク噴出口２４１２の方向にアクチュエータ２４２６（図２９７）が曲がり、インク滴の噴出が起こる。上部コイル層２４２４が非駆動化されると、アクチュエータ２４２６（図２９７）は休止位置に戻り、いくらかのインクがノズルチャンバへ戻り、インク滴とノズルチャンバ内のインクの結合は薄くなる。インクの滴が前に進む速度と、チャンバ２４１１内のインクが後に戻る速度により、ノズルチャンバ２４１１からインク滴の分離が生じる。ノズルチャンバ２４１１のインク補充は、放出口２４１２におけるインクメニスカスの表面張力の結果としてアクチュエータ２４２６（図２９７）の側面を経由して行われる。
【０６０８】
銅層２４２４は、窒化物層（図示せず）により不動態化され、ノズル配置２４１０はインク供給漕２４２８と当接する（図２９７）。
【０６０９】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することのできる詳細な製造過程の一つを以下のステップを行いつつ実行することができる。
１．両面研磨されたウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエピタキシャルなシリコンを配置する。
２．使用するＣＭＯＳプロセスにより、p型かｎ型の、２０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
３．駆動トランジスタ、データ分配及び制御回路を、０．５ミクロン、１ポリ、２金属ＣＭＯＳ行程を使用して完成させる。この金属層は、電流密度が高く、その結果、高温処理が可能なため、アルミニウムの代わりに銅を使う。このステップのウエハの関連図は図３００に示す。理解しやすいように、これらの図は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものでもない。図２９９には、これらの製造過程を示す図における多様な材料とインクジェット構造を構成する多様な材料を示すキーとなる表示を示す。
４．マスク１を用いてＣＭＯＳ酸化層を、シリコンに到達するまでエッチングする。このマスクはノズルチャンバを規定する。このステップを図３０１に示す。
５．１ミクロンの低応力ＰＥＣＶＤシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
６．Ｔｅｒｆｅｎｏｌ―Ｄの種層を配置する。
７．３ミクロンのレジストを配置し、マスク２を用いて感光する。このマスクはアクチュエータビームを規定する。レジストはＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄの電気めっきの型を形成する。このステップを図３０２に示す。
８．２ミクロンのＴｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄを電気めっきする。
９．レジストを剥ぎ、種層をエッチングする。このステップを図３０３に示す。
１０．マスク３を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクはアクチュエータビームとノズルチャンバ、ソレノイドコイルから第２レベルの金属接触部までのコンタクトバイアスを規定する。このステップを図３０４に示す。
１１．銅の種層を配置する。
１２．２２ミクロンのレジストを配置し、マスク４を用いて感光する。このマスクはソレノイドを規定し、アスペクト比が非常に高いためエックス線近接マスクを用いて感光されるべきである。レジストは銅の電気めっき型を形成する。このステップは図３０５に示す。
１３．２０ミクロンの銅を電気めっきする。
１４．レジストを剥ぎ、銅の種層をエッチングする。ステップ１０から１３はＬＩＧＡ行程を形成する。このステップを図３０６に示す。
１５．例えば、ＫＯＨ又はＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）を用いて、露出したシリコンに対して結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図３０７に示す。
１６．腐食バリアとして、カーボン（ＤＬＣ）のようなＥＣＲダイアモンドを０．１ミクロン配置する（図示せず）。
１７．マスク５を用いてボンドパッドを開ける。
１８．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。ボンドパッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
１９．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図３０８に示す。
２０．マスク６を用いて、１ミクロンのボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図３０９に示す。
２１．マスク６を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。ノズル穴を介して薄いＥＣＲ  ＤＬＣ層をエッチングする。このステップを図３１０で示す。
２２．ガラスブランクからチップを分離するために粘着層を剥ぐ。
２３．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
２４．プリントヘッドを中継装置に接続する。
２５．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
２６．完成したプリントヘッドにインクを満たし、テストする。インクが満たされたノズルを図３１１に示す。
【０６１０】
ＩＪ２６の        Ｆの記述
本実施例では、インクチャンバのノズルからインクを射出するのに適したアクチュエータを構築するため、形状記憶材料を使用する。
【０６１１】
図３１２に、本実施例に基づいて構築される単一のノズルの分解透視図２５１０を示す。インクジェットノズル２５１０は、ボロンが添加されたエピタキシャルな層へのウエハへのバックエッチングを行ったシリコンウエハ基板から構成される。この故に、インクジェットノズル２５１０は、ボロン添加シリコンから構築された層２５１１を有する。このボロン埋没シリコン層は液晶学的エッチング停止層としても利用される。次の層は、５４．７４度の通常角度で側面エッチングされた結晶学的穴を有するシリコン層２５１２から構成される。層２５１２は必要とされる多数の回路構成とトランジスタ、例えばＣＭＯＳ層（図示せず）をも有する。この後、０．５ミクロンの厚さの熱シリコン酸化物層２５１５がシリコンウエハ２５１２上に形成される。
【０６１２】
この後、層２５１２内に形成されたＣＭＯＳトランジスタに内部連結される２レベル金属ＣＭＯＳ処理層を構成可能な様々な層がある。形状記憶合金層２５２０とＣＭＯＳ金属層２５１６間の相互連結する二つの金属接続部２５１８、２５１９をのぞいては、多様な金属経路などは図３１２には示されていない。次に形状記憶金属層が配置される。形状記憶金属層は、端部金属接続／ビア部２５２１、２５２３で熱せられる、曲がりくねったコイルを形成する。上部窒化物層２５２２は、休止状態の形状記憶合金層を上向きに曲げる引っ張り応力を含む手段の提供に加えて、全体の不動態化と下層の保護を供給する。
【０６１３】
実施例は、マルテンサイト相からオーステナイト相へ変化する形状記憶合金２５２０（ＳＭＡ）の熱変化に頼っている。形状記憶効果の基本は、冷却時にPolydemane相を生成するマルテンサイト変態である。このPolydemane相は、システムの機械的な自己エネルギに大きな変化を生じさせることなく、有限な可逆的機械的な変形を受け入れる。従って、その後、オーステナイトの状態への再変態により、システムは以前の巨視的な状態に戻り、よく知られた機械記憶示す。熱の変化は、ＳＭＡに電流が流れることにより起こる。アクチュエータ層２５２０は、ノズルチャンバ２５１３の入口で、下層へのビアリード２５１８，２５１９に接続された形で、支持される。
【０６１４】
図３１３に、給費状態の単一ノズル２５１０の断面を示す。これは、図３１２の線Ａ−Ａで切った断面である。アクチュエータ２５３０は休止状態の時にノズルから離れて曲がっている。
【０６１５】
図３１４に作動状態の単一ノズル２５１０の対応する断面を示す。電圧を加えて作動させるとアクチュエータ２５３０はまっすぐになり、インクがノズルの外へ押し出される。アクチュエータ２５３０に電圧を加えて作動させる行程は、遷移温度以上にＳＭＡを昇温させ、ＳＭＡ２５２０の変態を促すための潜熱を供給するに十分なエネルギの供給が要求される。
【０６１６】
見てわかるとおり、マルテンサイトの状態のＳＭＡはオーステナイト相から異なった形状になるためにプレストレスを与えられている。多数のノズルを有するプリントヘッドにとって、簡単な手法によりプレストレスを与えることは重要である。これは、ＳＭＡ層の上で、およそ３００℃でプラズマ支援化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）を用いてシリコン窒化物層２５２２の層を配置することにより達成される。その堆積物はＳＭＡがオーステナイトの状態の間に生ずる。プリントヘッドが室温に冷えた後、ＳＭＡ屈曲アクチュエータの下部の回路基板は犠牲物質の化学エッチングにより除去される。シリコン窒化物層２５２２は張力応力を下に有り、アクチュエータは上向きに曲がる。ＳＭＡの弱いマルテンサイト相は、この屈曲に対して少し抵抗する。ＳＭＡがオーステナイト層にまで加熱されると、窒化物が配置された間にアニールされた平坦な形状に戻る。変態は、ノズルチャンバからのンクを噴出させるに十分な速度である。
【０６１７】
それぞれのノズルに一つのＳＭＡ屈曲アクチュエータ２３２０がある。ＳＭＡ屈曲アクチュエータの一端２５３１は基板と機械的に結合している。もう一端は層に内在する応力をうけて動くために固定されていない。
【０６１８】
図３１２では、３層から構成されたアクチュエータ層を示す。
【０６１９】
１．ＳｉＯ２下層２５１５。この層は窒化物張力層のための圧力‘基準’として作用する。この層は、ノズルチャンバを形成する結晶学的シリコンエッチングからＳＭＡの保護もする。この層はプリントヘッドの駆動電子回路用の標準ＣＭＯＳ工程の一部として形成することもできる。
【０６２０】
２．ＳＭＡ加熱層２５２０。ニッケルチタニウム（ＮｉＴｉ）合金のようなＳＭＡが配置され、電気抵抗を増加させるために曲がりくねった形状にエッチングされる。
【０６２１】
３．シリコン窒化物上部層２５２２。これはＰＥＣＶＤを用いて配置された高剛性の薄い層である。窒化物化学量論は、ＳｉＯ２相に対して、室温でかなりの引っ張り応力を有する層を完成させるために調節される。その目的は、低温マルテンサイト相でアクチュエータを屈曲することである。
【０６２２】
前に述べたように、図３１２のインクジェットノズルはボロンが埋め込まれたエピタキシャルな層を有するシリコンウエハを用いることによって構成され得る。０．５ミクロンの厚さの二酸化物層２５１５は次の結晶学的エッチングで使用される横溝２５４５を有するよう形成される。つぎに、多様なＣＭＯＳ層２５１６は駆動装置と制御回路（図示せず）を包含して形成される。ＳＭＡ層２５２０は、層２５１５、２５１６の上部に作られ、駆動回路と連結している。その後、シリコン窒化物層２５２２は上部に形成される。それぞれの層２５１５、２５１６、２５２２は、例えば後の結晶学的エッチングで使用される２５４５のようないくつかの溝を有する。シリコンウエハはその後、エッチングを止めるボロン層２５１１を用いたバックエッチングによって薄くされる。後のボロンエッチングはノズル穴、例えば２５４７とリム２５４６を形成する（図３１４）。次いで、チャンバが、シリコン酸化層２５１２内でのエッチングの拡張を規定する溝２５４５を用いて、結晶学的エッチングを用いて形成される。
【０６２３】
大きなノズルアレイが同じウエハ上に形成される。一方、ウエハはノズルチャンバを満たすためのインクチャンバと結合している。
【０６２４】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することのできる詳細な製造過程の一つを以下のステップを行いつつ実行することができる。
１．両面研磨されたウエハに、重度にボロンが添加された、３ミクロンのエピタキシャルなシリコンを配置する。
２．使用するＣＭＯＳプロセスにより、p型かｎ型の、１０ミクロンのエピタキシャルシリコンを配置する。
３．駆動トランジスタ、データ分配、タイミング回路を、０．５ミクロン、１ポリ、２金属ＣＭＯＳ行程をもしいて完成させる。このステップのウエハの関連図は図３１６に示す。理解しやすいように、これらの図は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものでもない。図３１５には、これらの製造過程を示す図における多様な材料とインクジェット構造を構成する多様な材料を示すキーとなる表示を示す。
４．マスク１を用いてＣＭＯＳ酸化層を、シリコンまたはアルミニウムに到達するまでエッチングする。このマスクはノズルチャンバとプリントヘッドチップの端を規定する。このステップを図３１７に示す。
５．例えば、ＫＯＨ又はＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）を用いて、露出したシリコンに対して結晶学的エッチングを行う。このエッチングは、結晶面（１１１）上で止めると共に、ボロンを添加した、シリコン埋込層上で止める。このステップを図３１８に示す。
６．１２ミクロンの犠牲材料を配置する。ＣＭＰを用いて、酸化物まで平面化する。一時的に、犠牲材料がノズル穴を満たす。このステップを図３１９に示す。
７．０．１ミクロンの高応力シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を配置する。
８．マスク２を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクは形状記憶ヒーターから第２レベルの金属接触部までのコンタクトバイアスを規定する。
９．種層を配置する。
１０．２ミクロンのレジストを塗布し、マスク３を用いて感光し、現像する。このマスクはパドルに埋め込まれた形状記憶ワイヤを規定する。レジストは電気めっきの型として作用する。このステップを図３２０に示す。
１１．１ミクロンのニチノールを電気めっきする。ニチノールはアメリカの海軍軍需品研究所で作られたニッケルとチタニウムの‘形状記憶’合金である（故にＮｉ−Ｔｉ−ＮＯＬ）。形状記憶合金は弱いマルテンサイト状態と高剛性のオーステナイト状態の間を熱で切り替えることが可能である。
１２．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップを図３２１に示す。
１３．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。ボンドパッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
１４．０．１ミクロンの高応力シリコン窒化物を配置する。高応力窒化物が使用された結果、犠牲材料はエッチングされ、パドルははずされ、窒化物層の応力は比較的弱いマルテンサイト相の形状記憶合金を屈曲する。形状記憶合金が、シリコン窒化物層が比較的高い温度に晒されることによりアニールされると、（オーステナイト相で）平らになるので、電気的に加熱されることにより、それは平らな状態に戻る。
１５．ウエハをガラスブランクに設け、ＫＯＨを用いてマスクを用いずにウエハをバックエッチングする。このエッチングにより、ウエハは薄くなり、ボロンが添加された埋込シリコン層でエッチングを止める。このステップを図３２２に示す。
１６．マスク４を用いて、１ミクロンのボロンが添加されたシリコン層をプラズマバックエッチングする。このマスクは、ノズルのリムを規定する。このステップを図３２３に示す。
１７．マスク５を用いて、ボロンが添加された層を介してプラズマバックエッチングを行う。このマスクは、ノズルと、チップのエッジを規定する。この段階で、チップは依然ガラスブランクに設けられている。このステップを図３２４に示す。
１８．接着層を剥ぎ、チップをガラスブランクから分離する。犠牲層をエッチングする。この行程で完全にチップを分離する。このステップを図３２５に示す。
１９．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、異なる色のインクをウエハの前表面の適当な領域に供給するためのインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
２０．プリントヘッドを中継装置に接続する。
２１．プリントヘッドの前表面を疎水性化する。
２２．インクで満たし、完成されたプリントヘッドを試験する。インクで満たされたノズルを図３２６に示す。
【０６２５】
ＩＪ４５の        Ｆの記述
本実施例は、一連のノズル装置から構成されるインクジェットプリントヘッドであり、各ノズル装置は、パルスが流れるコイルにより駆動され、磁石プレートを移動させてインクを射出させる電磁力プレートアクチュエータを有する。磁石プレートの動きは、板バネ装置を弾力的に伸張させ、コイルが非駆動化されたときに、磁石プレートは休止位置に戻り、該プレートに作られた穴からインク滴が射出される。
【０６２６】
図３２７から３２９では、実施例の作用が説明されている。
【０６２７】
図３２７では、インク噴出ノズル４４０３と連結するノズルチャンバ４４０２包含するインクジェットノズル配置４４０１を示す。休止位置にあるときインクメニスカス４４０４はノズル４４０３の上に形成される。ノズル４４０３は磁石ノズルプレート４４０５に形成されている。磁石ノズルプレート４４０５は鉄の材料から構築され得る。ノズルプレート４４０５に接合しているのは一連の板バネ、例えば基板４４０９から離れたノズル板４４０５にバイアスをかける４４０６、４４０７である。ノズル板４４０５と基板４４０９の間に、標準ＣＭＯＳ回路層を構成することのできる下層回路４４１１を経由して連結され制御される、伝導性コイル４４１０が供給される。半導体ウエハ４４１３を介したエッチングによって形成された下部のインク供給溝４４１２からのインクで、インクチャンバ４４０２は満たされる。ＣＭＯＳ層４４１１を介してエッチングされ得る一連の溝４４１４によってインクチャンバ４４０２はインク供給溝と相互連結される。
【０６２８】
コイル４４１０の周囲は疎水性加工処理された結果、活動中に小さなメニスカス、例えば４４１６、４４１７をノズル板４４０５と基板４４０９との間に形成する。
【０６２９】
インクの噴出をさせたい時にコイル４４１０を作動させる。その結果、図３２８で示すようにプレート４４０５の運動が生ずる。プレート４４０５の全体の下向き運動の結果、ノズルチャンバ４４０２内の圧力が増加する。この圧力の増加の結果、ノズルチャンバ４４０３からのインクの流れがメニスカスの中で急速に増加する。プレート４４０５の運動の結果、バネ４４０６、４４０７に全般的な弾性的な伸張が生じる。溝４４１４の幅が狭いことにより、ノズルチャンバ４４１２へのインクの流れはわずかとなる。
【０６３０】
そのわずか後、図３２９で示すように、コイル４４１０が不活性化され、ノズルプレートに作用するバネ４４０６、４４０７により、プレート４４０５は休止位置に戻る。ノズルプレート４４０５が休止位置に戻ることにより、ノズルチャンバ４４０２内での圧力の急激な減少が起こり、次にノズル４４０３の周囲のインクの全体的な逆流が起こる。ノズルプレート４４０３の外側の、インクの前に進む勢いと噴出ノズル４４０３の周囲のインクの逆向きの吸引は、インク滴４４１９を形成して分離され、印刷媒体へとインク滴が進み続ける。
【０６３１】
図３２７の休止位置に再び達するまでに、ノズル４４０３を横断する表面張力の特性により、インク供給溝４４１２からのインクが流入する。こうして、コイル駆動磁気インクジェット印字ヘッドは、オンデマンドでインク滴を生成する。重要なことだが、コイル４４１０周囲の領域は、当該領域内にインクが流れ込まないように、疎水性加工される。
【０６３２】
図３３０には、図３２７から図３２９についてあらかじめ概略を述べた原則に従って構築された、単一ノズル装置の部分断面側面斜視図を示す。装置４４０１は、インク供給チャンバ４４０２の周りに形成されたノズルプレート４４０５とインク噴出ノズル４４０３を有する。一連の板バネ要素４４０６―４４０８も設けられ、これらはノズル板４４０５を同じ材料から形成することもできる。コイル４４１０を中に入れための基板４４０９も設けられる。ウエハ４４１３はノズルチャンバ４４０２へインクを運ぶための一連の溝４４１４を有する。ノズルチャンバ４４０２は溝を経由してインク供給溝４４１２と連結している。溝４４１４は、薄い細長い形状をしており、チャンバ４４０２から流体が迅速に流出することに対する流体抵抗となっている。
【０６３３】
コイル４４１０は、該コイル４４１０の運転及びベースプレート４４０５の動きを制御するための下部ＣＭＯＳ層に、所定の位置（図示せず）で導電的に接続されている。また、基板４４０９は２つに分割された半円形の板とすることが出来、そしてコイル４４１０は、下部のＣＭＯＳ層に接続された半円形の板の一つを介して接続される、分割された端部を有するように構成することも出来る。
【０６３４】
見てわかるとおり、インクジェットノズル装置アレイは、多数のプリントヘッドを形成するために単一シリコンウエハ上に一度に形成することが可能である。
【０６３５】
本実施例の主要な教示に基づいて動作する、モノリシックなインクジェットプリントヘッドを製造するために使用することのできる詳細な製造過程の一つを以下のステップを行いつつ実行することができる。
１．両面研磨されたウエハを使って、０．５ミクロンの単層ポリシリコン２層メタルＣＭＯＳプロセスを完成させる。電流密度が高いため、両金属層はエレクトロマイグレーションに対する抵抗のために、銅を使う。このステップを図３３２に示す。わかりやすく示すために、これらの図表は、ノットスケールで示されており、ノズルの単一面での断面を示すものではない。図３３１は、これらの製造図の多様な材料及び、相互参照用インクジェット構成を示す見出しである。
【０６３６】
２．マスク１を用いてＣＭＯＳ酸化層を、シリコンまたはアルミニウムに到達するまでエッチングする。ノズルチャンバの入口の十字溝と、プリントヘッドチップの端部と、２レベル金属電極から２分割固定磁気プレートの二つの半片への接続のためのバイアスを規定する。
【０６３７】
３．ステップ２からの酸化物をマスクとして使用して、１５ミクロンの深さでシリコンをプラズマエッチングする。このエッチングは２レベル金属をエッチングしない。このステップを図３３３に示す。
４．コバルトニッケル鉄合金の種層を配置する。２テスラの高い飽和磁束度、及び低い保磁力により、ＣｏＮｉＦｅを選ぶ。（テツヤ他、大阪、高飽和磁束密度を有する、軟質磁気ＣｏＮｉＦｅフィルム、Ｎａｔｕｒｅ３９２、７９６−７９８（１９９８年））
５．４ミクロンのレジストを塗布し、マスク２で感光し、現像する。このマスクは分割固定磁気プレートを規定し、レジストは該プレートのための電気めっきの型として作用する。このステップを図３３４に示す。
【０６３８】
６．３ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図３３５に示す。
【０６３９】
７．レジストを剥ぎ、露出した種層をエッチングする。このステップを図３３６に示す。
【０６４０】
８．０．５ミクロンのシリコン窒化物を配置する。シリコン窒化物は固定磁気プレートからソレノイドを絶縁する。
【０６４１】
９．マスク３を用いて窒化物層をエッチングする。このマスクは、ノズルチャンバを親水性の状態に戻すのに加えて、ソレノイドコイルの各端部から、２分割固定磁気プレートの二つの半片へのコンタクトバイアスを規定する。このステップを図３３７に示す。
１０．接着層に加えて銅種層を配置する。抵抗率が低く（結果的に効率が高くなる）、エレクトロマイグレーション抵抗が高いため、電流密度が高い時でも信頼性があるため、銅を使う。
１１．１３ミクロンのレジストを塗布し、マスク４を用いて感光する。マスクはソレノイドスパイラルコイルを規定し、レジストは電気めっきの型として作用する。レジストは厚く、アスペクト比は高いため、ＬＩＧＡのようなエックス線近接行程が使われる。このステップを図３３８に示す。
【０６４２】
１２．１２ミクロンの銅を電気めっきする。
【０６４３】
１３．レジストを剥ぎ、露出した銅種層をエッチングする。このステップを図３３９に示す。
１４．ウエハの試験。この時点で、全ての電気的接続が完成される。ボンドパッドにはアクセス可能であり、チップはまだ分離されていない。
１５．０．１ミクロンのシリコン窒化物を配置する。シリコン窒化物は腐食バリアとして作用する。（図示せず）
１６．０．１ミクロンのＰＴＦＥを配置する（図示せず）。ＰＴＦＥは固定磁気プレートの上表面とソレノイドを疎水性化し、その結果、ソレノイドと磁気ピストンの間の空間にインクが満ちるのを防止する（水性のインクが使われた場合、通常これらの表面はインクに親和性がないように作られる）。
１７．マスク５を用いてＰＴＦＥ層をエッチングする。このマスクはノズルチャンバの親水性部分を規定する。このエッチングは、ノズルチャンバを親水性状態に戻す。
１８．１ミクロンの犠牲材料を配置する。これは磁気ギャップと磁気ピストンの工程を規定する。
１９．マスク６を用いて犠牲層をエッチングする。このマスクは、バネポストを規定する。このステップを図３４０に示す。
【０６４４】
２０．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
【０６４５】
２１．１２ミクロンのレジストを配置する。レジストのスピン塗布工程中においても、ソレノイドがレジストの流動を阻害するので、レジストはスプレイ散布される。マスク７を用いてレジストを感光させる。このマスクは磁気プランジャの壁に加えてバネポストも規定する。レジストは厚く、アスペクト比は高いため、ＬＩＧＡのようなエックス線近接行程が使われる。
このステップを図３４１に規定する。
【０６４６】
２２．１２ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを３４２に示す。
【０６４７】
２３．ＣｏＮｉＦｅの種層を配置する。
【０６４８】
２４．４ミクロンのレジストを塗布し、マスク８を用いて感光し、現像する。このマスクは磁気プランジャの屋根、ノズル、ばね、ばねポストを規定する。レジストはこれらのパーツのための電気めっきの型を形成する。このステップを図３４３に示す。
【０６４９】
２５．３ミクロンのＣｏＮｉＦｅを電気めっきする。このステップを図３４４に示す。
【０６５０】
２６．レジストと犠牲素材を分離し、種層を感光させる。このステップを図３４５に示す。
【０６５１】
２７．マスク９を用いてノズルチャンバ口の十字部に到達するまでシリコンウエハを介したバックエッチングを行う。このエッチングはＡＳＥ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｅｔｃｈｅｒ  ｆｒｏｍ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓを用いて行ってもよい。このエッチングは、ウエハを介してエッチングされたインク引き入口を規定する。またこのウエハはこのエッチングにより、小片化される。このステップは図３４６に示す。
【０６５２】
２８．プリントヘッドを容器に装着する。この容器は、適切な色のインクをウエハの裏のインク引き入れ口に供給するインク溝が導入された、プラスチック形成された成形部材でもよい。
【０６５３】
２９．プリントヘッドを中継装置に接続する。空気流の乱れを最小化するロウプロファイル接続のため、ＴＡＢを使用することが出来る。もし、プリンタが紙との間に十分なクリアランスをもって運転されるならば、ワイヤボンディングも使用することが出来る。
【０６５４】
３０．完成したプリントヘッドにインクを満たし、テストする。インクが満たされたノズルを図３４７に示す。
【０６５５】
ＩＪの用途
今発表したインクジェットプリント技術は以下のものを包含するプリントシステムに広範囲に適合する：カラー・モノクロ事務用プリンタ、使い切りデジタルプリンタ、高速デジタルプリンタ、オフセット印刷補足プリンタ、低コストスキャニングプリンタ高速ページ幅プリンタ、ページ幅プリンタ内蔵ノート型コンピュータ、携帯用カラー・モノクロプリンタ、カラー・モノクロプリンタ、カラー・モノクロファクシミリ、複合プリンタ、ファクシミリ・コピー機、ラベルプリンタ、ラージフォーマットプロッター、写真コピー機、デジタル写真“現像所”用プリンタ、ビデオプリンタ、写真ＣＤプリンタ、ＰＤＡ用携帯プリンタ、壁紙プリンタ、インドアサインプリンタ、広告掲示板プリンタ、ファブリックプリンタ、カメラプリンタ・故障耐性商業用プリンタアレイ。
インクジェット技術
本発明の実施例はインクジェットプリンタ型装置を使用している。もちろん、多くの異なる装置を使用することができる。しかしながら、現在ポピュラーなインクジェットプリント技術は適していそうにも無い。
【０６５６】
サーマルインクジェットでの最も重要な問題は電力消費である。インク滴の射出のエネルギ効率が悪いことに起因し、高速のために必要な電力は約１００倍である。インクを吐出させる蒸気泡を生成するために、水の迅速な沸騰を必要とするからである。水は大変高い熱容量を有していて、サーマルインクジェットの利用において過熱される。これは、電気の入力を運動の出力に変換するため、約０．０２％の効率を必要とする。
ピエゾエレクトリックインクジェットでの最も重要な問題はサイズとコストである。ピエゾエレクトリッククリスタルは適当な駆動電圧にて非常に小さなデフレクション（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を有していて、それ故、各ノズルのために大きなエリアが必要となる。また、各ピエゾエレクトリックのアクチュエータは、分離した基板の駆動回路に接続されなければならない。このことは、３００程度のノズルの電流制限においては重要な問題ではないが、１９，２００のノズルを有するページ幅プリントヘッドの製造には大きな障害となる。
低電力（１０ワット未満）
高解像度性能（１，６００ｄｐｉ又はそれ以上）
写真クォリティの出力
低製造コスト
小サイズ（横切り幅が最小となるようにページ幅を調整する）
ハイスピード（＜１頁当たり２秒）
これらの特徴の全ては、後述するインクジェットシステムにより、異なるレベルの困難さで突破されることが可能である。４５個の異なるインクジェット技術は、高ボリュームの製造のために幅広い選択を与えるよう、受け継ぐ者によって発展されてきた。これらの技術は、後に記載する表に示すように、本出願人に指定された分離された応用を形成する。
【０６５７】
ここに示されるインクジェットの設計（デザイン）は、電池で駆動される１回使用のデジタルカメラから、卓上のネットワークプリンタや業務用のプリントシステムまで、幅の広いデジタルプリントシステムに適している。
【０６５８】
標準の装置を使用して簡単に製造するために、前記プリントヘッドは、ＭＥＭＳ後処理法によって、モノリシックの０．５ミクロンのＣＭＯＳチップに設計される。カラー写真の応用のため、前記プリントヘッドは１００ｍｍの長さで、インクジェットのタイプに応じた幅を有する。最小のプリントヘッドはＩＪ３８であり、幅は０．３５ｍｍで、３５ｍｍ２のチップ面積を有する。そのプリントヘッドは１９，２００個のノズルとデータ及び制御回路を有している。
【０６５９】
インクは、射出成形されたプラスチック製のインク通路を経由して、プリントヘッドの背面に供給される。そのモールディングは５０ミクロの特徴（ｆｅａｔｕｒｅｓ）が必要とされる。その特徴は、標準的な射出成型工具の中にリソグラフィでマイクロマシン加工されたインサートを使用して形成されることができる。インクは、ウエハの正面に形成されたノズル・チャンバーへ、ウエハを貫通するように形成された孔を通って流れる。そのプリントヘッドはＴＡＢによりカメラ回路に接続されている。
相互参照付きのアプリケーション
次表は、特許出願の相互参照用ガイドである。それらの出願は、これと共に一斉に提出され、特別なケースに言及するときに、次の表で使用される参考を用いて検討されている。
【０６６０】
【表１】
2007062381.tif 000003
【０６６１】
【表２】
2007062381.tif 000004
【０６６２】
ドロップ・オン・デマンド方式のインクジェット
個々のインクジェットノズルの基本動作に関する１１個の重要な特徴が特定されてきている。これらの特徴は大体は直角（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）であり、したがって、１１次元のマトリクスとして解明されることができる。このマトリクスの１１軸のほとんどは、本出願人により発展された記入事項を含む。
【０６６３】
次の表は、インクジェットタイプの１１次元の表の軸を形成する。
アクチュエータ・メカニズム（１８タイプ）
基本動作モード（７タイプ）
補助のアクチュエータ（８タイプ）
アクチュエータの増幅及び改良方法（１７タイプ）
アクチュエータの動き（１９タイプ）
ノズル補給方法（４タイプ）
吸入口への逆流を制限する方法（１０タイプ）
ノズルの掃除方法（９タイプ）
ノズルプレート構造（９タイプ）
滴の噴出方向（５タイプ）
インクタイプ（７タイプ）
これらの軸により表示された完全な１１次元の表は、インクジェットノズルに関し、３６９億の可能な形態を含む。様々なインクジェット技術においてそれらの全てが実現可能ではないけれども、数百万は実行可能である。可能な形態の全てを説明することは、明らかに非現実的である。その代わり、いくつかのインクジェットタイプが詳細に吟味されてきた。それらが、上述の、指名されたＩＪ０１からＩＪ４５である。
【０６６４】
他のインクジェットの形態は、１１軸の１又はそれ以上に沿って代替となる形態に置き換えることにより、これらの４５の例から直ちに導き出すことができる。ＩＪ０１からＩＪ４５のほとんどは、何らかの現在利用できるインクジェット技術より上位である特徴を、インクジェットプリントヘッドに作り込むことができる。
【０６６５】
発明者に知られている先行技術例がある場合には、これらの１又はそれ以上が、下記の表の例の欄に示される。該ＩＪ０１からＩＪ４５のシリーズはまた、例の欄にも示されている。幾つかのケースでは、プリンタが、１つ以上の特徴を共有する場合には、１つの表に１回以上示されるかも知れない。
【０６６６】
好適な応用は以下のものを含む。すなわち、家庭用プリンタ、オフィス用ネットワークプリンタ、短期用デジタルプリンタ、業務用プリントシステム、布用プリンタ、ポケットプリンタ、インターネットｗｗｗプリンタ、ビデオプリンタ、医療用画像、大判プリンタ、ノート型パソコン用プリンタ、ファックス機、工業用プリントシステム、写真コピー機、写真現像店等。
【０６６７】
前述した１１次元のマトリクスで関連付けられた情報が以下の表に示される。
【０６６８】
アクチュエータのメカニズム（選択されたインク滴にのみ適用される）
【０６６９】
【表３】
2007062381.tif 000005
【０６７０】
【表４】
2007062381.tif 000006
【０６７１】
【表５】
2007062381.tif 000007
【０６７２】
【表６】
2007062381.tif 000008
【０６７３】
【表７】
2007062381.tif 000009
【０６７４】
【表８】
2007062381.tif 000010
【０６７５】
【表９】
2007062381.tif 000011
【０６７６】
【表１０】
2007062381.tif 000012
【０６７７】
【表１１】
2007062381.tif 000013
【０６７８】
【表１２】
2007062381.tif 000014
【０６７９】
基本オペレーションモード
【０６８０】
【表１３】
2007062381.tif 000015
【０６８１】
【表１４】
2007062381.tif 000016
【０６８２】
補助装置のメカニズム
【０６８３】
【表１５】
2007062381.tif 000017
【０６８４】
【表１６】
2007062381.tif 000018
【０６８５】
アクチュエータの増幅、或いは変更方法
【０６８６】
【表１７】
2007062381.tif 000019
【０６８７】
【表１８】
2007062381.tif 000020
【０６８８】
【表１９】
2007062381.tif 000021
【０６８９】
【表２０】
2007062381.tif 000022
【０６９０】
アクチュエータの動き
【０６９１】
【表２１】
2007062381.tif 000023
【０６９２】
【表２２】
2007062381.tif 000024
【０６９３】
【表２３】
2007062381.tif 000025
【０６９４】
ノズル補給方法
【０６９５】
【表２４】
2007062381.tif 000026
【０６９６】
注入口での逆流を減少させる方法
【０６９７】
【表２５】
2007062381.tif 000027
【０６９８】
【表２６】
2007062381.tif 000028
【０６９９】
ノズルを綺麗にする方法
【０７００】
【表２７】
2007062381.tif 000029
【０７０１】
【表２８】
2007062381.tif 000030
【０７０２】
ノズルプレート構造
【０７０３】
【表２９】
2007062381.tif 000031
【０７０４】
【表３０】
2007062381.tif 000032
【０７０５】
滴の噴出方向
【０７０６】
【表３１】
2007062381.tif 000033
【０７０７】
インクタイプ
【０７０８】
【表３２】
2007062381.tif 000034
【０７０９】
【表３３】
2007062381.tif 000035
【０７１０】
インクジェット印刷
多数のインクジェットプリンタの新しい形式が開発され、画像処理やデータ配分システムにとって代わりとなるインクジェット技術が促進される。インクジェット装置の多様な組み合わせが本発明の一部を導入したプリンタ装置には可能である。互いに参照することにより特に導入された、インクジェットに関するオーストラリア仮特許は、以下のものを含む。
【０７１１】
【表３４】
2007062381.tif 000036
【０７１２】
【表３５】
2007062381.tif 000037
【０７１３】
インクジェット製造
更に、現出願は、インクジェットプリンタの大規模アレイの製造に先進的半導体製造技術を使用することができる。適した製造技術は以下のオーストラリア仮特許に述べられている。以下を参照のこと。
【０７１４】
【表３６】
2007062381.tif 000038
【０７１５】
【表３７】
2007062381.tif 000039
【０７１６】
液補充
更に、本出願は、インクジェットヘッドへのインクの補給システムに利用することが出来る。一連のインクジェットノズルへのインクの供給に関する補給システムは、以下のオーストラリア仮特許に述べられている。開示は以下を参照のこと。
【０７１７】
【表３８】
2007062381.tif 000040
【０７１８】
ＭＥＭＳ技術
更に、本出願は、インクジェットプリンタの大規模アレイの製造に際して、先進的な半導体マイクロエレクトロメカニカル技術を使用することが出来る。適切なマイクロエレクトロメカニカル技術は以下のオーストラリア仮特許出願明細書に記述されている。
【０７１９】
【表３９】
2007062381.tif 000041
【０７２０】
ＩＲ技術
更に、本出願は、使い捨てカメラシステムを利用することも含まれる。これらについては、以下オーストラリア仮特許出願明細書を参照のこと。
【０７２１】
【表４０】
2007062381.tif 000042
【０７２２】
ドットカード技術
更に、本出願は、以下のオーストラリア仮特許明細書に述べられているデータ配分システムを利用することも含むことができる。
【０７２３】
【表４１】
2007062381.tif 000043
【０７２４】
アートカム技術
更に、本出願は、以下のオーストラリア仮特許明細書で述べられたアートカムタイプの装置のようなカメラ及びデータ処理技術を利用することも含むことが出来る。
【０７２５】
【表４２】
2007062381.tif 000044
【０７２６】
【表４３】
2007062381.tif 000045
【０７２７】
当業者にとって、特定の実施例に示された本発明に対して、広範に述べられた発明の範囲及び精神から離脱することなく多様な変形や変更を加えることが可能である。本実施例は、従って例外的なものであり、制限的なものではないものとあらゆる面で考慮すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０７２８】
【図１】本発明の実施例による単一のインクジェットノズルの構成を説明する、分解斜視図である。
【図２】実施例の作用を説明するためのタイミング図である。
【図３】本発明の実施例に従って構成した、単一のインクノズルの横断面平面図である。
【図４】図５乃至図２１に示された材料の説明を示す図である。
【図５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２】実施例に従って構成した、単一のインクジェットノズルの斜視断面図である。
【図２３】実施例に従って構成した、単一のインクジェットノズルの一部拡大（図２２のＡ部分）の斜視断面図である。
【図２４】実施例に従った単一のインクジェットノズルの構成を説明するための、分解斜視図である。
【図２５】図２６乃至図３６に示された材料の説明を示す図である。
【図２６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図３７】本発明の実施例に従って構成した、単一のインクジェットノズルを介して見た斜視図である。
【図３８】アクチュエータが静止状態である時の、本発明の実施例に従って構成した、インクノズルの概略断面図である。
【図３９】アクチュエータの起動直後の、インクノズルの概略断面図である。
【図４０】始動準備の整った、インクジェットノズルを説明する、概略断面図である。
【図４１】アクチュエータの不活性化直後の、インクノズルの概略断面図である。
【図４２】本発明による実施例に従って構成した、単一のインクジェットノズルのアクチュエータの、一部分解、斜視図である。
【図４３】本発明による実施例による単一のインクジェットノズルの構成を説明するための分解斜視図である。
【図４４】図４５乃至図５８に示された材料の説明を示す図である。
【図４５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図４６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図４７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図４８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図４９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図５９】実施例に従った単一のインクジェットノズルの構成を説明するための、分解斜視図である。
【図６０】実施例に従って構成した単一のインクジェットノズルの、一部分解、斜視図である。
【図６１】図６２乃至図７８に示された材料の説明を示す図である。
【図６２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図６９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図７９】実施例に従って構成した、静止状態における、単一のインクジェットノズルの断面図である。
【図８０】実施例に従って構成した単一のインクジェットノズルの断面図であり、アクチュエータが作動した状態を説明している。
【図８１】実施例による単一のインクジェットノズルの構成を説明するための分解斜視図である。
【図８２】図８３乃至図９３に示された材料の説明を示す図である。
【図８３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図８９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９４】実施例に従って構成した、単一のインクジェットノズルの斜視断面図である。
【図９５】実施例に従った単一のインクジェットノズルの構成を説明するための、分解斜視図である。
【図９６】図９７乃至図１１１に示された材料の説明を示す図である。
【図９７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図９９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１００】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１０９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１２】シャッタ手段が閉鎖位置にある時の、実施例に従って構成した単一のインクジェットノズルの斜視図である。
【図１１３】シャッタ手段が開口位置にある時の、実施例に従って構成した単一のインクジェットノズルの斜視図である。
【図１１４】実施例に従った単一のインクジェットノズルの構成を説明するための、分解斜視図である。
【図１１５】図１１６乃至図１３７に示された材料の説明を示す図である。
【図１１６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１１９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１２９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１３８】本発明に従って構成した、静止位置にある単一のインクジェットノズルの、一部断面、斜視図である。
【図１３９】本発明に従って構成した、始動位置にある単一のインクジェットノズルの、一部断面、斜視図である。
【図１４０】実施例に従った単一のインクジェットノズルの構成を説明するための、分解斜視図である。
【図１４１】図１４２乃至図１５６に示された材料の説明を示す図である。
【図１４２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１４９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１５７】実施例に従って構成した、静止状態における、単一のインクジェットノズルの断面図である。
【図１５８】実施例に従って構成した、停止位置に到達した後の、単一のインクジェットノズルの断面図である。
【図１５９】実施例に従って構成した、キーパーが対向位置にある、単一のインクジェットノズルの断面図である。
【図１６０】実施例に従って構成した、キーパーレベルからの駆動解除後の、単一のインクジェットノズルの断面図である。
【図１６１】実施例の構成を説明する、分解斜視図である。
【図１６２】実施例に従って構成した、キーパーレベルにある単一インクジェットノズルの削除上側面図である。
【図１６３】図１６４乃至図１８３に示された材料の説明を示す図である。
【図１６４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１６５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１６６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１６７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１６８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１６９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１７９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８４】実施例によるインクジェットノズルの一部断面平面図である。
【図１８５】実施例による単一インクジェットノズルの構成を説明する、分解斜視図である。
【図１８６】図１８７乃至図２０７に示された材料の説明を示す図である。
【図１８７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１８９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図１９９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２００】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２０８】本発明の実施例によるインクジェットノズルの一部断面平面斜視図である。
【図２０９】本発明の実施例によるシャッタメカニズムを説明する、分解斜視図である。
【図２１０】本発明の実施例に従って構成したインクノズルの断面斜視図である。
【図２１１】図２１２乃至図２２６に示された材料の説明を示す図である。
【図２１２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２１９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２２７】実施例に従って構成した単一のインクジェットノズルの、斜視断面図である。
【図２２８】実施例による単一のインクジェットノズルの構成を説明する分解斜視図である。
【図２２９】図２３０乃至図２４８に示された材料の説明を示す図である。
【図２３０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２３９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２４９】実施例に従って構成した、閉塞位置にある単一のインクジェットノズルの、斜視図である。
【図２５０】実施例に従って構成した、開口位置にある単一のインクジェットノズルの、斜視図である。
【図２５１】実施例による単一インクジェットノズルの、図２５０の線Ｉ−Ｉに沿った断面の斜視図である。
【図２５２】実施例による単一インクジェットノズルの構成を説明する分解斜視図である。
【図２５３】図２５４乃至図２７５に示された材料の説明を示す図である。
【図２５４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２５５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２５６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２５７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２５８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２５９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６６】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６７】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６８】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２６９】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７０】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７１】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７２】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７３】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７４】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７５】インクジェットプリントヘッドノズルの１構成の製造工程を説明する断面図である。
【図２７６】実施例に従って構成した単一のインクジェットノズルチャンバ装置の概略上面図である。
【図２７７】駆動状態における、隔壁を有する単一のインクジェットノズルチャンバ装置の断面図である。
【図２７８】図２７８は、ハーフトーンマスクを介したレジスト層の露出を示す模式断面図である。
【図２７９】図２７９は、波形パターンを示す現像後のレジスト層を示す模式断面図である。
【図２８０】図２８０は、エッチングにより基板上に波形パターン転写した様子を示す模式断面図である。
【図２８１】図２８１は、埋め込まれた波形の導電層の構築を示す模式断面図である。
【図２８２】図２８２は、実施例に基づく単一のインクジェットノズルの構築を示す分解斜視図である。
【図２８３】図２８３は、実施例に基づいて構築された単一のインクジェットノズルに使用されたヒータ配置を示す斜視図である。
【図２８４】図２８４は、図２８５から図２９６で示された材料の説明図である。
【図２８５】図２８５は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２８６】図２８６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２８７】図２８７は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２８８】図２８８は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２８９】図２８９は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９０】図２９０は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９１】図２９１は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９２】図２９２は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９３】図２９３は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９４】図２９４は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９５】図２９５は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９６】図２９６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図２９７】図２９７は、実施例に基づいて構築された単一のインクジェットノズルを示す斜視断面図である。
【図２９８】図２９８は、実施例に基づく単一のインクジェットノズルの構築を示す分解斜視図である。
【図２９９】図２９９は、図３００から図３１１で示された材料の説明図である。
【図３００】図３００は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０１】図３０１は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０２】図３０２は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０３】図３０３は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０４】図３０４は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０５】図３０５は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０６】図３０６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０７】図３０７は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０８】図３０８は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３０９】図３０９は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３１０】図３１０は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３１１】図３１１は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３１２】図３１２は、実施例に基づいて構築された単一のインクジェットノズルの分解斜視図である。
【図３１３】図３１３は、図３１２のＡ−Ａ線に沿った、休止状態の単一のインクジェットノズルの斜視断面図。
【図３１４】図３１４は、図３１２のＡ−Ａ線に沿った、駆動状態の単一のインクジェットノズルの斜視断面図。
【図３１５】図３１５は、図３１６から図３２６で示された材料の説明図である。
【図３１６】図３１６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３１７】図３１７は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３１８】図３１８は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３１９】図３１９は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２０】図３２０は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２１】図３２１は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２２】図３２２は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２３】図３２３は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２４】図３２４は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２５】図３２５は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２６】図３２６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３２７】図３２７は、実施例のインクジェットノズル装置の運転状態を示す模式図である。
【図３２８】図３２８は、実施例のインクジェットノズル装置の運転状態を示す模式図である。
【図３２９】図３２９は、実施例のインクジェットノズル装置の運転状態を示す模式図である。
【図３３０】図３３０は、実施例の単一インクジェットノズル装置の一部断面斜視側面図である。
【図３３１】図３３１は、図３３２から図３４７で示された材料の説明図である。
【図３３２】図３３２は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３３】図３３３は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３４】図３３４は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３５】図３３５は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３６】図３３６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３７】図３３７は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３８】図３３８は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３３９】図３３９は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４０】図３４０は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４１】図３４１は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４２】図３４２は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４３】図３４３は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４４】図３４４は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４５】図３４５は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４６】図３４６は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【図３４７】図３４７は、インクジェット印字ヘッドノズルの構築の一形態における製造ステップを示す断面図である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【図７３】
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【図７４】
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【図７５】
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【図７６】
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【図７７】
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【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１１】
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【図１１２】
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【図１１３】
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【図１１４】
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【図１１５】
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【図１１６】
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【図１１７】
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【図１１８】
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【図１１９】
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【図１２０】
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【図１２１】
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【図１２２】
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【図１２３】
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【図１２４】
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【図１２５】
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【図１２６】
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【図１２７】
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【図１２８】
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【図１２９】
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【図１３０】
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【図１３１】
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【図１３２】
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【図１３３】
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【図１３４】
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【図１３５】
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【図１３６】
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【図１３７】
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【図１３８】
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【図１３９】
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【図１４０】
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【図１４１】
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【図１４２】
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【図１４３】
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【図１４４】
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【図１４５】
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【図１４６】
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【図１４８】
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【図１４９】
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【図１５０】
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【図１５１】
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【図１５２】
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【図１５３】
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【図１５４】
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【図１５５】
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【図１５６】
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【図１５７】
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【図１５８】
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【図１５９】
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【図１６０】
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【図１６１】
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【図１６２】
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【図１６３】
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【図１６５】
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【図１６６】
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【図１６７】
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【図１６８】
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【図１６９】
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【図１７０】
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【図１７１】
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【図２９０】
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【図３００】
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【図３１４】
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【図３１５】
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【図３１６】
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【図３１７】
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【図３１８】
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【図３１９】
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【図３２０】
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【図３２１】
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【図３２２】
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【図３２３】
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【図３２４】
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【図３２５】
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【図３２６】
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【図３２７】
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【図３２８】
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【図３２９】
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【図３３０】
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【図３３１】
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【図３３２】
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【図３３３】
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【図３３４】
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【図３３５】
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【図３３６】
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【図３３７】
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【図３３８】
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【図３３９】
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【図３４０】
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【図３４１】
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【図３４２】
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【図３４３】
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【図３４４】
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【図３４５】
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【図３４６】
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【図３４７】
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【外国語明細書】
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2007062381000002.pdf
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