JP2002248772A - フィルタ構造、インクジェット印字ヘッド、フィルタ要素の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体中の異物による流路の詰まりを防止しつ
つ、流路の抵抗を低減する。 【解決手段】 印字ヘッドに接合される実質的に平坦な
フィルタを備え、フィルタは複数の貫通する穴を有し、
各穴の断面は長さが幅より大きい。直径がｄより大きい
球形粒子や球形に近い粒子は、フィルタを通過できな
い。また、切除レーザの出力放出経路の中にポリマ薄膜
を設置するステップと、ポリマ薄膜の部分に、それぞれ
長さＬ、幅Ｗの断面を持ち、Ｌの寸法がＷの寸法より大
きい穴を複数形成するようにレーザ出力を制御するステ
ップとを含むフィルタ素子の製造方法も開示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本出願は、微粒子流体装置に
通常使用されるようなフィルタ要素の独特の構造および
このようなフィルタ要素の製造方法、より詳しくは、イ
ンクジェットプリンタシステムにおける特別の用途を有
する、すなわち、液体の流れによるフィルタを通過する
流体圧力の低下を軽減するための独特の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルタのデザインにおいては、特に粒
子サイズが小さい場合、流れの抵抗とフィルタの有効性
との間にそのどちらをとるかの兼ね合いがある。フィル
タの円形の穴と穴との最低距離を一定とすると、そのフ
ィルタの開口面積率は穴の直径が小さいほど減少する。
たとえば、サーマルインクジェットシステムの場合、穴
のサイズが十分に小さいと、印刷周期がフィルタを通過
する流れによって限定される可能性が生じる。ドロップ
の大きさと印刷頻度が変化するためには、円形の穴の単
純なパターンであることが好ましい。しかし、ドロップ
等をますます小型化し（より細かいフィルタが必要とな
る）、周波数を１５khzからそれ以上のオーダーにする
ことに関心が高まっている。

【０００３】微粒子流体の新たな分野では、微粒子流体
を運ぶデバイスとそのコンポーネントは５００ミクロン
から１ミクロンあるいはそれ以下と小さい。このような
微粒子流体デバイスについては、特に特定の微小コンポ
ーネントが極めて大きな流体源に接続されている場合、
微小コンポーネント内の流体経路の詰まりを防止するこ
とが困難となる。しかし、このような微小流体デバイス
は、薬剤供給、分析化学、微量化学リアクタおよび合
成、遺伝子工学、そしてサーマルインクジェット印刷等
のさまざまなインクジェット技術を含む印刷技術をはじ
めとする各種用途において重要である。

【０００４】たとえば、代表的な熱作動型ドロップオン
デマンドインクジェット印刷システムは、温度エネルギ
ーパルスを使って、インクが満たされたチャンネル内に
気泡を発生させ、このチャンネルは印刷システムの印字
ヘッドのチャンネルオリフィスから小滴（ドロップレッ
ト）を放出する。このような印字ヘッドは、一端が比較
的小さなインク供給チャンバ（またはタンク）に連絡
し、もう一端にオリフィスを有する、ひとつまたは複数
のインクが満たされたチャンネルを有し、このようなチ
ャンネルはノズルとも呼ばれる。一般的に抵抗体である
熱エネルギー発生器は、ノズル付近のチャンネル内で、
所定の距離だけノズルの上流の位置に設置される。抵抗
体は電流パルスで個々にアドレスされ、瞬間的にインク
を蒸発させて気泡を作り、これがインクのドロップレッ
トを放出する。各ノズルには小さな負圧を受けるメニス
カスが形成され、そこからインクが流出しないようにな
っている。

【０００５】これらのサーマルインクジェット印字ヘッ
ドの中には、２枚のシリコン基板を接合させて形成され
たものがある。１枚の基板は加熱素子とこれに関連する
電子部品との列を有し（このため、加熱プレートと呼ば
れる）、２枚目の基板は複数のノズル決定チャンネル
と、インクを供給源からチャンネルに供給するためのひ
とつのインクインレットとを備える流体指示部である。
この基板はチャンネルプレートと呼ばれ、一般的には配
置方向依存型エッチング法で製造される。

【０００６】ダイモジュール、または基板までのインク
インレットの寸法は、インクチャンネルよりはるかに大
きく、したがって、インクマニホールドまたはマニホー
ルドソースからインクチャンネルまでのインクの流路に
沿ったある地点で、インクをフィルタするフィルタメカ
ニズムを設置し、インクの中に通常含まれる各種の粒子
によるチャンネルの詰まりを防止することが望ましい。
ある大きさの粒子が完全にチャンネルをふさいでしまわ
ないとしても、この印字ヘッドから放出されるドロップ
レットの方向性に悪影響を与える可能性がある。どのよ
うなフィルタ技術を使用した場合でも、インクの流路に
おける空気の貯め込みも減らすべきである。

【０００７】いろいろなフィルタ形成方法が先行技術で
紹介されている。米国特許、第５，１２４，７１７号、
５，１４１，５９６号、第５，１５４，８１５号、第
５，２０４，６９０号は、パターンエッチング抵抗マス
クを使って印字ヘッドに一体化されたフィルタを形成す
るための製造技術を開示している。この技術は、単独の
チャンネルに近いために流れが制限されるという不利点
を有し、単独のチャンネルに近い欠陥により、歩留りが
悪い。これらの特許は、そのままこの引用をもって本願
に援用するものである。

【０００８】ニーゼル他に付与された米国特許第４，８
６４，３２９号は複数の印字ヘッドを備え、配列、接合
されたウェハにウェハサイズのフィルタを積層させる製
造工程によって、そのインレット上に平坦なフィルタを
設置したサーマルインクジェット印字ヘッドを開示す
る。個々の印字ヘッドはセクショニング作業によって得
られ、これは２枚またはそれ以上の枚数の接合されたウ
ェハとフィルタからカットする。フィルタは織メッシュ
スクリーンとすることができ、または所定の大きさの穴
を有するニッケル電子形成スクリーンも好ましい。フィ
ルタは印字ヘッドの片側全体をカバーするため、比較的
大きな接触面積によって境界が画定されることがなく、
漏れのない密閉が可能となり便利である。対象となる粒
子を選別するのに十分小さい穴を有する電子形成スクリ
ーンフィルタは、非常に薄く、取扱または洗浄中に破け
やすい。また、好ましいフィルタであるニッケルフィル
タは特定のインクとの併用性がなく、フィルタの腐食が
発生する。最後に、この技術を使うと、使用できる材料
も限定される。織メッシュスクリーンは、シリコンイン
クインレット、インクマニホールドの対応する開口部の
いずれに対しても確実に密閉することが難しい。さら
に、腐食防止のために金をはじめとする金属でめっきす
れば、コスト高となる。この特許は、そのままこの引用
をもって本願に援用するものである。

【０００９】すべてのケースにおいて、従来のフィルタ
では通常、穴のサイズより小さな粒子と気泡によって詰
まりが生じる。サーマルインクジェット印字ヘッドに使
用される従来のフィルタは、噴出ノズルとチャンネル
に、インク供給カートリッジ等、上流の供給源から印字
ヘッドに運ばれる異物および気泡によって生じる詰まり
を発生させないようにする上で役立つ。すべてのフィル
タに共通する問題のひとつは、フィルタ表面に異物が堆
積することであり、これが流体の流れを制約する。ま
た、別の詰まりの例としては、気泡がフィルタ表面上に
付着することにより、流体が流れる穴の大きなグループ
を覆ってしまい、流体がフィルタのその部分を通過でき
なくなる現象がある。

【００１０】共通して譲渡されたMethod of Making An
Ink Jet Printhead Filter By Laser Ablationと題する
マーカム他の米国特許第６，１３９，６７４号および１
９９９年１１月１日出願で審査中の米国特許出願第４３
１，０５６号（Ｄ／９８７５６）に記載されたレーザ切
除フィルタにおいて、プラスチックフィルムに円形の穴
をレーザで開け、次にこれをサーマルインクジェットウ
ェハ内の多くのダイにあるインクインレット上に一度に
接合することができる。しかし、穴を可能なかぎりきつ
くパックしても、一般的なフィルタの寸法における開口
面積は４０％程度である。この特許および特許出願は、
そのままこの引用をもって本願に援用するものである。

【００１１】図３（Ａ）と３（Ｂ）は、既知のフィルタ
構成に見られる円形穴１０の２種のアレイを示す。図３
（Ａ）において、レーザ切除された穴１０の列が正方形
のグリッド上に示されている。各穴１０の直径はｄで、
穴１０の間隔はＸ，Ｙ両方向にｓである。図３（Ｂ）は
レーザ切除された穴１０の六角形の細密構造アレイを示
す。各穴の直径はｄ、隣接する穴の最低間隔はｓであ
る。このように、いずれの場合も、穴の直径はｄ、隣接
する穴と穴との間隔はｓである。図３（Ａ）において、
穴は正方形グリッド上にあり、３（Ｂ）の穴はより緊密
に、六角形の細密構造グリッド上にパックされている。
たとえば、サイズが１０pＬのドロップを噴出する６０
０spiのサーマルインクジェットカラー印字ヘッドの場
合、直径ｄが１０ミクロンの穴が、噴射を詰まらせる可
能性のある粒子をブロックでき、その一方で印刷周期を
１２kHz以下に限定しないことが判明した。（実際は、
通常、厚さ２５ミクロンのUpilex（商標）プラスチック
フィルムを貫通する穴の大きさは先細りとなるが、１０
ミクロンが公称直径である。）典型的な穴と穴との間隔
ｓは５ミクロンである。フィルタの流れの能力を簡略的
に寸法分析した結果、細密構造フィルタの流体抵抗は穴
の半径によって異なることがわかった。単純なフィルタ
の場合、流体抵抗は１／（nr⁴）となる（nは穴の数、r
は穴の半径）。効率的な構造を前提として、穴の数は約
r^-2で、流体抵抗がr^--2となる。円形の穴を持つフィル
タの場合、インクジェットチャンネル内の最小開口部よ
り若干小さな直径に限定されるため、そのフィルタに使
用できる特定の面積を考えた場合、フィルタを通過する
維持可能な流量に重大な限定が生じる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットシステ
ム環境において、本発明の実施例の基本的目的のひとつ
は、チャンネルを詰まらせるような大きさの粒子が印字
ヘッドチャンネルに入るのを防止し、インクジェット印
字ヘッドにおけるインクドロップレットの方向性を改善
し（つまり、インクジェットシステムの機能を改善
し）、インクの流路に沿った空気の貯め込みを減少させ
るフィルタを提供することである。フィルタによる流れ
の抵抗を低減するために、本発明の実施例の別の目的
は、チャンネルを詰まらせるような大きさの粒子を排除
するよう一方向に狭く、他の方向には長い穴を形成する
ことである。異方性粒子に対してのフィルタリングの有
効性を改善するために、以下のような穴の配置を本発明
の特徴の中に含める。Ａ）スロットの長さ方向にくびれ
を有するスロット、またはＢ）長さ方向に湾曲を有する
スロット（たとえば正弦波またはのこぎり刃）。スロッ
トの最適な長さを決定するのは開口部とフィルタリング
の有効性だけでなく、フィルタの機械的強度でもある。
本発明の特徴によれば、スロット間に随時橋をかける必
要がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本明細書に記載する本発
明の利点を実現するために、本発明により具体化される
発明的特徴には、複数の貫通する穴を有するフィルタ構
造が含まれ、穴の各々は長さ（Ｌ）、幅（Ｗ）の断面を
有し、Ｌの寸法はＷの寸法より大きい。本発明の特徴に
よれば、穴構造はレーザ切除によって形成される。

【００１４】本発明の他の実施形態は、ひとつの表面に
インクインレット、複数のノズル、ノズルをインクイン
レットからインクの供給を受ける内部インク供給マニホ
ールドに連結する個々のチャンネル、インクのドロップ
レットを排出するための選択的にアドレス可能な加熱素
子を有する改良されたジェット印字ヘッドに関するもの
であり、この改良されたインクジェット印字ヘッドは、
所定の大きさで、インクインレットを含む印字ヘッドに
結合された、実質的に平坦なフィルタを備え、このフィ
ルタは貫通する複数の穴を有し、各穴の長さはＬ、幅は
Ｗであり、Ｌの寸法がＷの寸法より大きい。

【００１５】本発明のさらに別の実施形態は、切除レー
ザの出力放出経路の中にポリマ薄膜を設置するステッ
プ、ポリマ薄膜の一部に複数の穴が形成されるようにレ
ーザの出力を制御するステップを備え、各穴の断面は長
さＬ、幅Ｗであり、Ｌの寸法がＷの寸法より大きいもの
とする、フィルタ素子の製造方法に関する。

【００１６】

【発明の実施の形態】本明細書の一部を構成する添付の
図面は本発明のひとつの実施形態を示し、説明文と併せ
て本発明の原理を説明するものである。

【００１７】本発明の特徴を全体的に理解するために、
図面を参照されたい。

【００１８】本発明のさまざまな実施形態に関する以下
の説明から、本発明の各種実施形態はいずれも同様に、
広範にわたる微粒子輸送デバイスでの使用に適してお
り、必ずしもその用途は本願の図や説明文で示すインク
ジェットシステムや特定のサーマルインクジェット印刷
システムに限定されないことは明白となる。しかしなが
ら、本発明とともに使用できる環境の種類（つまり、微
粒子デバイスの種類）の一例を示すために、サーマルイ
ンクジェット印刷システムについて詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の好ましい実施形態の全て
を取り入れることのできるマルチカラーサーマルインク
ジェットプリンタ１１の等角投影図である。本願で図
示、説明される特定のプリンタは、取り外し可能なイン
クジェットカートリッジ１４に設置された４つの交換可
能なインク供給タンク１２を備える。インク供給タンク
は各々異なる色のインクを蓄え、好ましい実施形態にお
いて、タンクにはイエロー、マゼンタ、シアン、黒のイ
ンクがそれぞれ入っている。取り外し可能なカートリッ
ジは、プリンタ１１のフレーム２０に固定されたカート
リッジガイドレール１８によって支持される並進可能な
カートリッジ１６に取り付けられる。取り外し可能なカ
ートリッジは同じ色のインクのインク供給タンク、少な
くとも１０個からインクを消費または放出させるよう設
計されている。このカートリッジは、プリンタコントロ
ーラ（図示せず）の制御により、プリンタ業界で公知の
適当な手段（図示せず）によって、ガイドレールに沿っ
て前後に並進運動する。また、図２では、インクジェッ
トカートリッジ１４は一体型のマルチカラーインクジェ
ット印字ヘッド２２と、カートリッジの壁１７から突出
し、インクタンクがカートリッジケースに設置されると
インクタンクに挿入されるインクパイプコネクタ２４を
有するケース１５を備える。カートリッジケースの中の
破線２６で示すインクの流路は、各インクコネクタを印
字ヘッドの個別のインレットに連結する。インクジェッ
トカートリッジは、印字ヘッド２２にインクを供給する
ためのインクを蓄える交換可能なインク供給タンクを有
し、インタフェーシングプリント配線基板（図示せず）
を備え、この配線基板はリボンケーブル２８によって制
御されるプリンタに接続され、リボンケーブル２８を通
じて電気信号が選択的に印字ヘッドに印加され、これに
よって印字ヘッドノズル（図示せず）から選択的にイン
クのドロップレットが放出される。マルチカラー印字ヘ
ッド２２は複数のインクチャンネル（図示せず）を備
え、これはインクタンクの各々から印字ヘッドのインク
放出ノズルの各グループにインクを送る。

【００２０】印刷する際、カートリッジ１６は矢印２７
の方向にガイドレール１８に沿って前後に往復する。印
字ヘッド２２がシート投入スタック３２から供給される
単票の用紙等、記録媒体３０の上を前後に往復する間、
インクのドロップレットが印字ヘッドのノズルのうち選
択されたものから記録媒体３０に向かって放出される。
ノズルは通常、矢印２７の往復運動方向に垂直な直線上
に配置される。カートリッジ１６が通過する都度、記録
媒体３０は静止位置に保持される。各通過の終わりに、
記録媒体は矢印２９の方向に１ステップ進む。印字ヘッ
ドとそれによる印刷についてのより詳しい説明は、米国
特許第４，５７１，５９９号および米国再発行特許第３
２５７２号にあり、その関連部分を、引用をもって本願
に援用する。

【００２１】単票の記録媒体３０は、投入スタック３２
からプリンタを通過し、湾曲したプラテン３４と案内部
材３６によって定義される経路に沿って供給される。シ
ートは、当業者が理解している、あるいはたとえば引用
をもって本願に援用する米国特許第５，５３４，９０２
号に示されているように、輸送ローラ３８により経路に
沿って駆動される。記録媒体はプラテン３４と案内部材
３６との間のスロットに存在するため、シート３０は裏
返しに湾曲してプラテン３４の平坦部分で支持され、印
字ヘッド２２により印刷される。

【００２２】引き続き図２を見ると、各インク供給タン
ク１２内のインクはインク供給タンクのアウトレットポ
ート４０、インクパイプコネクタ２４、カートリッジケ
ースの流入経路（インフローパス：inflow path）２６
を通って印字ヘッド２２に毛管作用によって流れる。カ
ートリッジケースのインクパイプコネクタと流路はイン
クを印字ヘッドのインクチャンネルに供給し、その印字
ヘッドのインクチャンネルに関連するノズルからインク
ドロップレットが排出されるたびにインクを補充する。
ノズルではインクに若干の負圧をかけ、インクが記録媒
体３０の上に垂れるのを防ぎ、選択されたノズルのイン
クチャンネル内の加熱素子に印加される電気信号によっ
てインクのドロップレットが排出されたときだけ、記録
媒体にインクドロップレットが配置されるようにするこ
とが重要である。負圧をかけることで、ノズルから排出
されるインクドロップレットの大きさも、インク供給タ
ンクから出る際、実質的に均一になることが保証され
る。負圧は通常、−０．５から−５．０水インチの範囲
である。負圧でインクを供給するための公知の方法とし
ては、インク供給タンクに、インクが吸収され、毛細管
作用によって保持される連続気泡またはニードルフェル
ト（ニードルフェルト：needled felt）を入れる方法が
ある。インク保持材を備えたインクタンクは、たとえば
米国特許第５，１８５，６１４号、同第４，７７１，２
９５号、同第５，４８６，８５５号で開示されている。

【００２３】図２に示すように、各供給タンク１２は、
たとえば共通壁６３によって分けられる２つのコンパー
トメントを有するポリエチレン等、適当な材料で構成さ
れたケース５２を備える。第一のコンパートメント６２
にはインクが保管され、インクはインレット６１から導
入される。第二のコンパートメント６４は、たとえば連
続気泡部材またはニードルフェルト部材を挿入したもの
等、インク吸収材４２を有する。連続気泡の一例として
は、網状発泡ポリウレタンがあり、ニードルフェルト部
材の一例としては、引用をもって本願に援用する米国特
許第５，５１９，４２５号に開示されるポリエステルフ
ァイバのニードルフェルトがある。一般に、'４２５号
特許で開示されているように、ポリエステルファイバの
ニードルフェルトを使用する場合、ニードルフェルトよ
り大きな毛管を持っているため、アウトレットポート４
０の付近にスカベンジャ部材（scavenger member；図示
せず）を設ける。コンパートメント６２のインクは、共
通壁６３の穴６５から出てインク吸収材４２に接触し、
インク吸収材をインクで飽和させる。インク吸収材は第
二のコンパートメント６４に挿入する前、コンパートメ
ント６４の容量の３ないし４倍あり、好ましい実施例に
おいては発泡部材であるインク吸収材が当初の大きさの
２５％から３０％に圧縮される。インク供給タンク１２
の第二のコンパートメントは開いた状態の端部４４を有
し、そこから吸収材４２を挿入する。カバープレート４
６は、ケース５２と同じ材料で構成され、破線で示され
るアウトレットポート４０を有する。図中にあるろ過装
置は印字ヘッドまたはカートリッジケースの永久的部品
ではないが、その代わりに、ポリエステルメッシュフィ
ルタの形態による微粒子フィルタが、ひとつの実施形態
においては、カバープレートの発泡部材に接触する面に
ヒートステーク（ヒートステーク：heＡt ｓtＡkeｄ）
で溶接される。フィルタのろ過速度（filtration ratin
g）は１０mmから１５mmである。カバープレート４６
は、インク供給タンクの第二のコンパートメントに発泡
部材を挿入した後、所定の位置に溶接される。ヒートス
テーク溶接の強度は、製造工程においてのみ重要であ
る。なぜなら、製造時以外、フィルタはインクパイプコ
ネクタ２４を有するカートリッジ１４の壁１７と、イン
ク供給タンク１２がカートリッジに設置される時の圧縮
されたインク吸収材４２から受ける力によって所定の場
所に機械的にロックされるからである。これにより、汚
染物質を発生場所にとどめるような内部保持メカニズム
を持つ強固な構成となる。

【００２４】図９、図１０には、そのインクインレット
１２５をカバーする本発明のレーザ切除フィルタを有す
る、米国特許第６，１３９，６７４号に記載されたもの
と同様のダイモジュール印字ヘッド１１０が示される。
本発明は、レーザ切除フィルタ１１４に関するいくつか
の新規な穴構造を紹介する。

【００２５】図９、図１０において、本発明によるサー
マルインクジェット印字ヘッドまたはダイモジュール１
１０が、本発明のレーザ切除フィルタ１１４を有するチ
ャンネルプレート１１２および破線で示すヒータプレー
ト１１６で構成されている。フィルタ１１４の穴は簡略
化して示されているが、本発明の所定の実施形態のうち
いずれかからなる構造を持つ。破線で示されるパターン
化された薄膜層１１８は、たとえばRISTON.RTM., VACRE
L.RTMまたはポリイミド等の材料で構成され、チャンネ
ルプレート１１２とヒータプレート１１６の間にはさま
れる。そのまま引用をもって本願に援用するホーキンズ
の米国特許第４，７７４，５３０号で開示されているよ
うに、厚い薄膜層をエッチングして各加熱素子１３４上
の材料を切除し、これをピット１２６にあてる。材料は
インクチャンネル１２０の閉じた端部１２１とリザーバ
１２４の間で取り除き、チャンネル１２０をリザーバ１
２４との流体連絡可能とするトレンチ１３８を構成す
る。例示のために、ドロップレット１１３が印字ヘッド
の前面１２９のノズル１２７から排出された後、次の軌
道１１５に沿って移動する様子が描かれている。

【００２６】チャンネルプレート１１２は、ヒータプレ
ート１１６または、上記米国特許第４，７７４，５３０
号で教示されているようにヒータプレートの上部表面１
１９上の加熱素子およびアドレスする電極の上に選択的
に設置され、パターン化された厚い薄膜層１１８のいず
れかに、永久的に接合される。チャンネルプレートはシ
リコンであることが好ましく、ヒータプレートは、引用
をもって本願に援用するホーキンズ他の米国再発行特許
第３２，５７２号に開示されている絶縁または半導体材
料とすることができる。図による本発明の実施形態は、
エッジシュータタイプの印字ヘッドに関するものである
が、ニーゼル他の米国特許４，８６４，３２９号におい
て開示されているような、インクインレットがヒータプ
レート内にあるルーフシュータタイプの印字ヘッド（図
示せず）にも容易に用いることができ、本発明の一体フ
ィルタも同様に製造可能である。米国特許第４，８６
４，３２９号は引用をもって本願に援用する。

【００２７】図１のチャンネルプレート１１２は、その
ひとつの表面に破線で示されるエッチングによる窪み１
２４を有し、これはヒータプレート１１６と合わせた
時、インクリザーバとなる。破線で示され、三角形の断
面を有する複数の合同の平行溝１２０がチャンネルプレ
ートの同一面にエッチング（方向依存エッチングテクニ
ックを用いる）によって形成され、その一端は前面１２
９を貫通する。溝のもう一方の閉じた端部１２１（図１
０）は窪み１２４に隣接する。チャンネルプレートとヒ
ータプレートが合わされ、ダイシングされると、溝が前
面１２９を貫通しているため、オリフィスまたはノズル
１２７が形成される。溝１２０は、リザーバ１２４を
（トレンチ１３８を通じて）ノズルとコンタクトさせる
インクチャンネルとしての役割も果たす。図１０のチャ
ンネルプレート内のリザーバの開いた底面はインクイン
レット１２５を形成し、部分的に図１０に示されている
インクカートリッジ１２２のインク供給源からマニホー
ルドを通じてリザーバ内へのインク供給を続ける手段を
提供する。カートリッジマニホールドは、接着層１２３
によってインクインレットに合わせて調整される。

【００２８】本発明のフィルタ１１４は、第一の実施形
態において、上述のように、ポリマ薄膜をレーザ切除に
よって貫通穴１２８を開けて微細フィルタを形成した後
に、たとえば引用をもって本願にその内容が援用される
米国特許第４，６７８，５２９号で開示される粘着転送
法によって、チャンネルプレート１１２の穴埋め面（フ
ィルホールサイド：fill hole side）１１７に接着され
ることによって製造される。

【００２９】メッシュフィルタにより、印字ヘッドのダ
イモジュールのインクインレット１２５に向かう粒子の
ほとんどが排除されるが、本発明は特に、メッシュフィ
ルタとダイモジュールのインクインレットの間の流体経
路から発生する粒子を止めるための、インクインレット
１２０上に直接設置される最終フィルタ１１４に関す
る。

【００３０】フィルタ構造、つまり本発明の特徴による
フィルタの穴構造は、レーザ切除システムによって製造
される。このようなシステムにおいて、材料の所定の部
分が処理され、レーザ光線を材料に当て、少なくとも材
料の一部を取り除くようにすることにより、材料の少な
くとも一部が除去される。このプロセスを「レーザ切
除」（laser ablation）という。レーザ切除プロセス
は、材料の所定部分の少なくとも一部を効果的に取り除
き、化学的または機械的処理を要することなく、穴を形
成することができる。

【００３１】１９８５年１０月発行のＩＢＭ Technical
disclosure bulletin第２８巻５号、２０３４ページ
の、"Lift-Off stencil Created by Laser Ablation"と
題する記事は、重合材料を切除し、限界のある先細の穴
（finite taper）、バイアスまたはリフトオフステンシ
ルを作るためのシステムについて述べている。この速報
における開示を、引用をもって本願に援用する。

【００３２】本発明の特徴によれば、フィルタ穴のひと
つの寸法を狭くし、粒子をろ過できるようにする一方
で、穴を長くして、開いている面積の割合を増やすこと
が提案される。簡単な実施形態を図４に示す。直径ｄの
穴を作るべきレーザ光線を繰り返し走査させ（またはマ
スクを通じて像を作り）、長さＬ、幅ｄのスロット７０
を形成する。図４に示す実施形態において、長さＬに加
え、各スロット７０の両端に直径ｄの半円ができる。ス
ロット７０同士の端と端の間のスペースをｓ₁、スロッ
トの並列間隔をｓ₂とする。長さが幅の少なくとも１０
倍であるスロット７０と比較した円形の穴の流体抵抗を
計算すると、幅ｄ＝２rのスロット７０に関する抵抗
は、同様にパックされた半径rの円形穴の列に関する抵
抗から、少なくとも係数２で減る（reduced by at leas
t a factor of 2）ことがわかる。基本的に、図４に示
される例は、開いている面積の割合が大きくなるスロッ
ト形のフィルタ穴の列である。直径がｄより大きい球形
粒子（または球形に近い粒子）は、図３および３（Ｂ）
の円形穴の場合と同様に、フィルタを通過できない。な
お、スロット穴の断面形状は図４のような形状のほか、
楕円形としてもよく、本明細書における「長円形」との
表現は楕円形を含む。

【００３３】図５、図６は、長いスロット穴のフィルタ
効果をさらに改善した別の実施形態を示す。この実施形
態において、スロットの幅を収縮させたことで、直径が
ｄより小さいロッドがブロックされる。単純に薄膜ユニ
ットに対して平行に回転させて落すだけというより、薄
膜に垂直に向ける必要がある。図５は図４の列と同様と
みなすことができるが、一方向でｓ＝０と設定する。図
６は隣接する穴１０を一部重複させ、長い穴を形成する
例を示す。これによって幅が収縮され、流体抵抗は図４
と図５の中間の値に減少する。本発明の特徴による図５
の実施形態には、隣接する穴１０をわずかに接触させる
ことによって形成され、幅が収縮された長いスロット穴
が示される。本発明の特徴による図６の実施形態には、
隣接する穴１０を重複させることによって形成され、幅
が収縮された長いスロット穴が示される。

【００３４】長いスロット穴のろ過効果を改善するさら
に別の方法は、長さ方向に曲率を持たせることである。
その２つの例を図７（のこぎり刃状穴７１）と図８（正
弦波形穴７２）に示す。図７は、長い穴をのこぎり刃の
パターンにし、線状の汚染物質が容易にスロットに入り
込まないようにしたものであり、図８は長い穴を正弦波
のパターンにし、線状の汚染物質が容易にスロットに入
らないようにしたものである。

【００３５】長いスロット穴の最適な長さは、機械的強
度をはじめ、流体抵抗、ろ過効率等の可変項目によって
異なる。これは、材料の固さやフィルタ薄膜の厚さによ
っても異なる。スロットが長くなるにつれ、流体抵抗が
減り、リターンが小さくなる。単純化するために、流体
抵抗は有効性の数字として使用されているが、流量が多
くなると、薄膜イナータンスも重要な役割を果たす。長
い穴とした場合、イナータンスも減少する。

【００３６】以上、本発明を具体的な実施形態に関して
説明したが、当業者にとっては、多くの変更、変形、バ
リエーションが自明である。したがって、付属の特許請
求の範囲における精神と広い範囲に包含されるこれらの
変更、変形、バリエーションも含めるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】 交換可能なインクジェット供給タンクを有す
るカラーインジェットプリンタの等角投影図である。

【図２】 一体型の印字ヘッドとインクコネクタおよび
交換可能なインクタンクを有するインクジェットカート
リッジの一部展開等角投影図である。

【図３】 （Ａ）および（Ｂ）は先行技術のフィルタの
穴構造を示す平面図である。

【図４】 本発明の特徴によるフィルタの穴構造を示す
実施形態の平面図である。

【図５】 本発明の特徴によるフィルタの穴構造を示す
別の実施形態の平面図である。

【図６】 本発明の特徴によるフィルタの穴構造を示す
さらに別の実施形態の平面図である。

【図７】 本発明の特徴によるフィルタの穴構造のまた
別の実施形態の平面図である。

【図８】 本発明の特徴によるフィルタの穴構造の別の
実施形態の平面図である。

【図９】 米国特許第６，１３９，６７４号によるイン
クインレットに結合されたフィルタを備えるインクジェ
ット印字ヘッドモジュールの簡略等角投影図である。

【図１０】 米国特許第６，１３９，６７４号の図２に
対応するインクインレットに結合されたフィルタを備え
たインクジェット印字ヘッドモジュールの断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 穴、１１ プリンタ、１２ インク供給タンク、
１４ インクジェットカートリッジ、１５ ケース、１
６ カートリッジ、２２ 印字ヘッド、２４インクパイ
プコネクタ、７０ スロット、７１ 刃状穴、７２ 正
弦波形穴、１１４ フィルタ、１１６ ヒータプレー
ト、１１８ 薄膜層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ブイ ロレンツェ ジュニア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウェブ スター ブルークスボロ ドライブ 294 (72)発明者 アルモン ピー フィッシャー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター ハウランド アベニュー 319 (72)発明者 メーメト ゼット セングン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウェブ スター フィリップス ロード 800 Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AG77 AP23 AP31 AQ02 BA03 BA13 4D019 AA03 BA13 BB09 CB04 CB06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それを貫通する複数の穴を有し、前記各
   穴の断面は長さ（Ｌ）、幅（Ｗ）であるフィルタ構造で
   あって、Ｌの寸法はＷの寸法より大きいことを特徴とす
   るフィルタ構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフィルタ構造であっ
   て、 前記穴の断面は長円形であることを特徴とするフィルタ
   構造。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のフィルタ構造であっ
   て、 Ｌの寸法はＷの少なくとも２倍であることを特徴とする
   フィルタ構造。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のフィルタ構造であっ
   て、 前記各穴の断面は複数の円形の開口部が直線に並んだ形
   状を有し、各開口部の外周は相互に隣接し、１本の直線
   上に配置されていることを特徴とするフィルタ構造。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のフィルタ構造であっ
   て、 前記各穴の断面は複数の円形の開口部が直線に並んだ形
   状を有し、前記各開口部は相互に重なり合うことを特徴
   とするフィルタ構造。
6. 【請求項６】 その表面のひとつに設けられたインクイ
   ンレットと、複数のノズルと、ノズルを内部インク供給
   マニホールドに接続する個々のチャンネルと、前記イン
   クインレットを通じてインクが供給されるマニホールド
   と、インク小滴（ドロップレット）を排出させるための
   選択的にアドレス可能な加熱素子と、を有する改善され
   たインクジェット印字ヘッドであって、 インクインレットを備える印字ヘッドに結合された所定
   の寸法を有する実質的に平坦なフィルタを備え、該フィ
   ルタは、それを貫通し個々に長さＬ、幅ＷでＬの寸法が
   Ｗの寸法より大きい断面を有する複数の穴を有すること
   を特徴とするインクジェット印字ヘッド。
7. 【請求項７】 フィルタ要素の製造方法であって、 切除用レーザの出力放射経路にポリマ薄膜を配置するス
   テップと、 複数の穴がポリマ薄膜の一部に形成され、前記各穴の断
   面が長さ（Ｌ）、幅（Ｗ）であり、Ｌの寸法がＷの寸法
   より大きくなるようにレーザ出力を制御するステップ
   と、を含むことを特徴とする製造方法。
8. 【請求項８】 インクジェット印刷システムと併用し、
   インクジェットダイモジュールのインク供給インレット
   への異物の進入を防止するためのフィルタ要素の製造方
   法であって、 切除用レーザの出力放射経路にポリマ薄膜を配置するス
   テップと、 複数の穴がポリマ薄膜の一部に形成され、前記各穴の断
   面が長さ（Ｌ）、幅（Ｗ）であり、Ｌの寸法がＷの寸法
   より大きくなるようにレーザ出力を制御するステップ
   と、 フィルタの素子をダイモジュールのインク供給インレッ
   トに結合するステップと、を含むことを特徴とする製造
   方法。