JP2004520191A - インクジェット印刷ヘッド用のノズルあふれ隔離 - Google Patents

Abstract

ノズル（１０）のアレイ（１４）と、印刷されるサブストレート上にインクを噴射するそれぞれのインク噴射手段とを有するインクジェットプリンタ印刷ヘッド用のノズルガード（８０）であって、ノズルガード（８０）は、ノズル（１０）のアレイ（１４）の外部との有害な接触を防止するために印刷ヘッドの上に位置するように適応している。
【選択図】図７

Description

【関連出願】
【０００１】
本発明に関係するさまざまな方法、システムおよび装置が、本発明の出願人または譲受人によって出願された以下の関連出願に開示されている：
PCT/AUOO/00594、PCT/AUOO/00595、PCT/AUOO/00596、PCT/AUOO/00597、
PCT/AUOO/00598、PCT/AUOO/00516およびPCT/AUOO/00517。
【０００２】
これら関連出願の開示は、相互参照により本明細書に援用される。
【発明の技術分野】
【０００３】
本発明は印刷媒体の製作に関し、さらに詳細にはインクジェットプリンタに関する。
【発明の背景】
【０００４】
インクジェットプリンタは、周知の広く使われている印刷媒体製作の形態である。インクは印刷ヘッド上のデジタル制御されたノズルのアレイに供給される。印刷ヘッドが媒体の上を通過すると、インクがノズルのアレイから噴射され、媒体の上にイメージを生成する。
【０００５】
プリンタの性能は運転コスト、印刷品質、運転速度および使いやすさのような因子によって変わる。ノズルから噴射される個々のインクドロップの量、頻度および速度がこれらの性能パラメータに影響するであろう。
【０００６】
最近、ノズルのアレイは、サブミクロンの厚みの機械的構造を有するマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）技術を用いて形成されている。これにより、ピコリットル（×１０^−１２リットル）範囲のサイズのインク飛沫を急速に噴射できる印刷ヘッドの生産が可能である。
【０００７】
これら印刷ヘッドの微細な構造は、比較的低コストで高い速度および良好な印刷品質を提供することができる一方、そのサイズがノズルを極めて壊れやすくし、指、ほこりまたは媒体サブストレートとのわずかな接触から損傷を受けやすくしている。このことが、一定のレベルの堅牢性が必要な多くの応用面で印刷ヘッドを非実用的なものにするおそれがある。ノズルの外側にインクがたまったりビーズ状になったりすると、周囲のノズルからのインク噴射が影響を受けることがあり、および/または、損傷したノズルが印刷済みのサブストレートの上にインクを漏らしてしまうことさえあろう。いずれの場合も、印刷品質に対して有害である。
【発明の概要】
【０００８】
したがって、本発明は次のようなインクジェットプリンタ用印刷ヘッドを提供する。すなわち印刷ヘッドは、
印刷される媒体上にインクを噴射するノズルのアレイと、
印刷ヘッドの使用時にノズルと媒体の間に位置するアパーチャ付き封じ込め構造とを含み、
ノズルに供給されたインクがアレイ内の他のノズルのうちの少なくともいくつかから隔離される一方、ノズルから正しく噴射されたインクが封じ込め構造のアパーチャを通過して媒体に印刷することを可能にする。
【０００９】
本明細書においては、用語「ノズル」は、開口部を画定する要素を指し、開口部そのものを指すものではない、と理解されるべきものとする。
【００１０】
好ましくは、アレイ内の各ノズルは、そのノズルをアレイ内の他のすべてのノズルから隔離する封じ込め構造をそれぞれ有する。しかし、本発明の一部の形態においては、あらかじめ定められたノズルのグループをアレイ内の他のノズルから隔離するように構成された封じ込め構造を有することもできる。
【００１１】
さらに好ましい形態において、封じ込め構造は、ノズルから噴射されたインクがアパーチャを通過して印刷されるサブストレート上に至るようにしながら、ノズルとの有害な接触を防止するためにノズルの外側に延在するように、印刷ヘッドの上に位置するアパーチャ付きノズルガードである。
【００１２】
一部の実施形態においては、各ノズルから噴射されたインクの正規の軌道を妨げないように、ノズルガードはノズルの外側を覆い、アパーチャはノズルのアレイと位置合わせされた通路のアレイを形成し、
ノズルガードは、各ノズルを包囲するインク封じ込め室を形成するように、通路のアレイから各ノズルの外側まで延びる封じ込め壁をさらに有する。さらに好ましい形態においては、ノズルガードはシリコンから形成される。
【００１３】
１つの特に好ましい形態において、各封じ込め室は、室内のインクが一定のレベルに達すると作動して、そのアレイの他のノズルの動作を調節するためにフォールトトレランス機能に対するフィードバックを提供し、損傷したノズルの補償を行うインク検出手段を有する。本実施形態の一部の形態において、プリンタは、インク検出手段に応じて、損傷したノズルにインクを供給するのを停止する。
【００１４】
本発明によるインクジェットプリンタ印刷ヘッドは、いかなるインクの漏れも単一のノズルまたはノズルのグループに封じ込められるように隔離する。インクのあふれを封じ込めることにより、隣接するノズルが補償を行い印刷品質を維持することができる。
【００１５】
封じ込め壁は、必然的に印刷ヘッドの表面積の一定比率を使用し、このことがノズルパッキング密度に不利に影響する。必要とされる追加の印刷ヘッドチップの面積によりチップの製造コスト２０％増となり得る。しかし、ノズルの製造が不安定な場合には、本発明は比較的高いノズルの不良率の効果的な代償となるであろう。
【００１６】
ノズルガードは、通路を通じて流体を導きノズルアレイに異物の粒子が蓄積するのを防止する流体取入れ開口部をさらに有してもよい。
【００１７】
ノズルガードは、印刷ヘッド上のノズルシールドを支持する支持手段を有してもよい。支持手段は一体に形成され、ガードの各端部に１つずつ配置されている１対の離間した支持要素を備えてもよい。
【００１８】
本実施形態においては、流体取入れ開口部は、支持要素の１つに配置されてもよい。
【００１９】
理解されるように、エアが開口部を通り、ノズルアレイ上を通り、通路を通って外に出るように導かれるとき、ノズルアレイ上の異物粒子の蓄積が防止される。
【００２０】
流体取入れ開口部は、ノズルアレイのボンドパッドから離れた支持要素に配置されてもよい。
【００２１】
印刷ヘッド用のノズルガードを提供することにより、ノズル構造を他の大部分の表面に触れたり、当たったりすることから保護することができる。提供される保護を最大限に有効にするために、ガードはノズルの外側を覆う平坦なシールドを形成し、該シールドは、インク飛沫の噴射ができるほど十分に大きいが不慮の接触や大部分のダスト粒子の侵入を防ぐほど十分に小さい通路のアレイを有する。シールドをシリコンで形成することにより、その熱膨張係数がノズルアレイの熱膨張係数とほぼ一致する。これは、シールド内の通路のアレイとノズルアレイとの位置ずれを防ぐのに役立つであろう。シリコンを使うことにより、シールドをＭＥＭＳ技法を用いて正確にマイクロ加工することもできる。さらに、シリコンは極めて強くほとんど変形しない。
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態が、単なる例としてであるが、添付図面を参照して説明される。
【詳細な説明】
【００２３】
まず、図面の図１を参照すると、本発明によるノズル組立体は、全体として参照番号１０で示されている。インクジェット印刷ヘッドは、シリコン基板１６上のアレイ１４（図５および図６）として配置された複数のノズル組立体１０を有する。アレイ１４について以下でさらに詳細に説明する。
【００２４】
組立体１０は、シリコン基板１６を有し、その上に誘電体層１８が堆積される。誘電体層１８上には、ＣＭＯＳパッシベーション層２０が堆積される。
【００２５】
各ノズル組立体１０は、ノズル開口部２４を画定するノズル２２と、レバーアーム２６の形態の連結部材と、アクチュエータ２８を含む。レバーアーム２６は、アクチュエータ２８をノズル２２に連結する。
【００２６】
図２〜図４にさらに詳細に示すように、ノズル２２は王冠部３０を備え、スカート部３２が王冠部３０から懸垂する。スカート部３２はノズル室３４の周壁の一部を形成する。ノズル開口部２４はノズル室３４と流体が流通可能になっている。ノズル開口部２４は立ち上がりリム３６によって包囲され、立ち上がりリム３６がノズル室３４内の一定量のインク４０のメニスカス３８（図２）を「ピン留め」していることが留意されるべきである。
【００２７】
インク取入れアパーチャ４２（図面の図６に最も明確に示される）は、ノズル室３４の床面４６に画定されている。アパーチャ４２は、基板１６を貫通して画定されたインク取入れチャネル４８と流体が流通可能になっている。
【００２８】
壁部５０は、アパーチャ４２を区画し、床面部４６から上方に延在している。上記のように、ノズル２２のスカート部３２はノズル室３４の周壁の第１の部分を画定し、壁部５０はノズル室３４の周壁の第２の部分を画定する。
【００２９】
壁５０は、その自由端に内向リップ５２を有し、内向リップ５２は、以下でさらに詳細に説明するように、ノズル２２がずれたときにインクの漏出を防止する流体シールとして働く。理解されるように、インク４０の粘性、および、リップ５２とスカート部３２の間の間隔の寸法が小さいことにより、内向リップ５２および表面張力が、ノズル室３４からのインクの漏出を防止する効果的なシールとして機能する。
【００３０】
アクチュエータ２８は熱屈曲アクチュエータであり、基板１６から、より具体的にはＣＭＯＳパッシベーション層２０から上方に延びるアンカー５４に連結されている。アンカー５４は、アクチュエータ２８との電気的接続を形成する導電性パッド５６の上に取り付けられる。
【００３１】
アクチュエータ２８は第１のアクティブビーム５８を備え、第１のアクティブビーム５８は第２のパッシブビーム６０の上方に配置されている。好ましい実施形態では、両ビーム５８、６０は、窒化チタン（ＴｉＮ）等の導電性セラミック材からなるか、それを含む。
【００３２】
両ビーム５８、６０の第１の端部はアンカー５４にアンカー止めされ、それらの反対側の端部はアーム２６に接続される。アクティブビーム５８に電流が流されると、ビーム５８が熱膨張する。パッシブビーム６０は、電流が流れず、同じ比率では膨張しないので、曲げモーメントが生じ、図３に示すように、アーム２６、したがってノズル２２を基板１６に向かって下向きに変位させる。これにより、６２の位置に示すように、ノズル開口部２４を通じて、インクの噴射が起こる。アクティブビーム５８から熱源を取り除くと、すなわち電流を停止することにより、図４に示すように、ノズル２２は、その静止位置に復帰する。ノズル２２がその静止位置に復帰すると、図４の６６の位置に示すように、インク飛沫くびれ部が破砕する結果、インク飛沫６４が形成される。インク飛沫６４は、次に紙シート等の印刷媒体上に移動する。インク飛沫６４の形成の結果、図面の図４の６８の位置に示すように「負」のメニスカスが形成される。この「負」のメニスカス６８がノズル室３４へのインク４０の流入をもたらし、新しいメニスカス３８（図２）が形成され、ノズル組立体１０からの次のインクドロップの噴射に備える。
【００３３】
次に、図面の図５および図６を参照して、ノズルアレイ１４についてさらに詳細に説明する。アレイ１４は、４色印刷ヘッド用である。したがって、アレイ１４は、それぞれの色ごとに１グループずつの、ノズル組立体の４個のグループ７０を有する。各グループ７０のノズル組立体１０は、２つの列７２および７４をなして配列される。グループ７０の１つが図６にさらに詳細に示されている。
【００３４】
列７２および７４におけるノズル組立体１０の密なパッキングを容易にするために、列７４のノズル組立体１０は、列７２のノズル組立体１０に対してずらされて、すなわち千鳥状に配置される。また、列７２のノズル組立体１０は、列７４のノズル組立体１０のレバーアーム２６が列７２の組立体１０の隣り合うノズル２２の間を通過できるように互いに十分に間隔を取ってある。各ノズル組立体１０は、列７２のノズル２２が列７４の隣り合うノズル組立体１０のノズル２２とアクチュエータ２８の間に座るように、ほぼダンベル状の形状であることが留意されるべきである。
【００３５】
さらに、列７２および７４におけるノズル２２の密なパッキングを容易にするために、各ノズル２２はほぼ六角形の形状をしている。
【００３６】
当業者には理解されるように、ノズル２２が使用中に基板１６へ向かって変位すると、ノズル開口部２４がノズル室３４に対してわずかな角度をなしているために、インクは垂直からわずかにずれて噴射される。列７２および７４のノズル組立体１０のアクチュエータ２８が列７２および７４の片側に同じ向きで延在することは、図面の図５および図６に示す配置の利点である。したがって、列７２のノズル２２から噴射されるインクと列７４のノズル２２から噴射されるインクは互いに同じ角度だけずれているため、印刷品質が向上する。
【００３７】
また、図面の図５に示すように、基板１６はその上に配置されたボンドパッド７６を有し、ボンドパッド７６は、パッド５６を介して、ノズル組立体１０のアクチュエータ２８との電気的接続を提供する。これらの電気的接続は、ＣＭＯＳ層（図示せず）を介して形成される。
【００３８】
図５ａおよび図５ｂを参照すると、図５に示すノズルアレイ１４は、各ノズル組立体１０を包囲する封じ込め構造を収容するように離間されている。封じ込め構造は、ノズル２２を包囲する封じ込め壁１４４であり、シリコン基板１６からアパーチャ付きノズルガード８０の下側に延在し、封じ込め室１４６を形成する。ノズル損傷のためインクが正常に噴射されない場合、周囲のノズルの機能に影響を与えないように漏れが封じ込められる。ノズルはまた、封じ込め室内の漏れたインクの存在等、自身の動作上の故障を検出できるように構成されている。フォールトトレランス機能を用いて、損傷したノズルはアレイ１４内の残りのノズルによって補償され、それによって印刷品質が維持される。
【００３９】
封じ込め壁１４４は、必然的にシリコン基板１６の一定の割合を占有し、アレイのノズルパッキング密度を減少させる。これはさらに、印刷ヘッドチップの製造コストを増大させる。しかし、製造技法が比較的高いノズル磨耗率を生じる場合は、個々のノズル封じ込め構造が印刷品質に対するあらゆる悪影響をなくすか、少なくとも最小限に抑えるであろう。
【００４０】
当業者には理解されるように、封じ込め構造は、ノズルのグループを隔離するように構成することもできる。ノズルのグループを隔離することにより、ノズルパッキング密度は改善されるが、周囲のノズルグループを用いて損傷したノズルを補償することはより困難になる。
【００４１】
図７を参照すると、封じ込め壁のないノズルアレイとノズルガードが示されている。前出の図面との関連で、同じ参照番号は、別途記載がない限り同じ部品を指す。
【００４２】
ノズルガード８０は、アレイ１４のシリコン基板１６上に取り付けられる。ノズルガード８０はシールド８２を有し、シールド８２は、それを貫通して画定される複数のアパーチャ８４を有する。アパーチャ８４は、ノズル開口部２４のいずれか１つからインクが噴射されるときにインクが媒体に当たる前に関連の通路を通過するように、アレイ１４のノズル組立体１０のノズル開口部２４と位置合わせされている。
【００４３】
ガード８０は、ノズルアレイ１４を紙、ほこりまたはユーザの指との有害な接触から保護するために必要な強度と剛性を有するようにシリコンでできている。ガードをシリコンで形成することにより、その熱膨張係数がノズルアレイの熱膨張係数とほぼ一致する。これは、印刷ヘッドが通常の動作温度まで加熱したときに、シールド８２のアパーチャ８４とノズルアレイ１４との位置合わせがずれるのを防ぐことを目的としている。シリコンはまた、ノズル組立体１０の製造についてさらに詳細に後述するＭＥＭＳ技法を用いた精密マイクロ加工によく適している。
【００４４】
シールド８２は、リム、すなわちストラット８６により、ノズル組立体１０に対して間隔を空けて取り付けられる。ストラット８６のひとつには、エア取入れ開口部８８が画定される。
【００４５】
使用にあたり、アレイ１４が動作中は、取入れ開口部８８からエアが取り入れられ、アパーチャ８４を通って移動するインクとともにアパーチャ８４を通るように付勢される。
【００４６】
エアは、インク飛沫６４の速度と異なる速度でアパーチャ８４を通して取り入れられるので、インクはエアに飛沫同伴しない。例えば、インク飛沫６４は、ノズル２２から約３ｍ／ｓの速度で噴射される。エアはアパーチャ８４を通して約１ｍ／ｓの速度で取り入れられる。
【００４７】
エアの目的は、アパーチャ８４に異物の粒子が付着しないように維持することである。ダスト粒子等のこれら異物粒子がノズル組立体１０に落ちて、その動作に悪影響を与える危険性がある。ノズルガード８０にエア取入れ開口部８８を設けることにより、この問題は、かなりの程度未然に防止される。図面の図８〜図１０を参照して、ノズル組立体１０を製造するプロセスについて説明する。
【００４８】
シリコン基板すなわちウェハ１６から出発して、誘電体層１８をウェハ１６の表面上に堆積する。誘電体層１８は、約１．５ミクロンのＣＶＤ酸化物の形態である。レジストを層１８上にスピン塗布し、層１８をマスク１００で露光し、続いて現像する。
【００４９】
現像後、層１８をシリコン層１６までプラズマエッチングする。次にレジストを剥離し、層１８を洗浄する。このステップは、インク取入れアパーチャ４２を画定する。
【００５０】
図面の図８ｂにおいて、層１８上に約０．８ミクロンのアルミニウム１０２を堆積する。レジストをスピン塗布し、アルミニウム１０２をマスク１０４で露光し、現像する。アルミニウム１０２を酸化物層１８までプラズマエッチングし、レジストを剥離し、デバイスを洗浄する。このステップは、ボンドパッドと、インクジェットアクチュエータ２８との相互接続を提供する。この相互接続は、ＣＭＯＳ層（図示せず）に作られた接続によるＮＭＯＳ駆動トランジスタとパワープレーンへのものである。
【００５１】
約０．５ミクロンのＰＥＣＶＤ窒化物をＣＭＯＳパッシベーション層２０として堆積する。レジストをスピン塗布し、層２０をマスク１０６で露光した後、現像する。現像後、窒化物をアルミニウム層１０２および取入れアパーチャ４２の領域内のシリコン層１６までプラズマエッチングする。レジストを剥離し、デバイスを洗浄する。
【００５２】
犠牲材料の層１０８を層２０の上にスピン塗布する。層１０８は、６ミクロンの感光性ポリイミド、または約４μｍの高温レジストである。層１０８をソフトベークし、次にマスク１１０で露光した後、現像する。次に層１０８を、層１０８がポリイミドからなる場合は４００℃で１時間、層１０８が高温レジストである場合は３００℃以上で、ハードベークする。図面中、収縮により生じるポリイミド層１０８のパターン依存歪みは、マスク１１０の設計において考慮されていることが留意されるべきである。
【００５３】
図面の図８ｅに示す次のステップにおいて、第２の犠牲層１１２を塗布する。層１１２は、スピン塗布した２μｍの感光性ポリイミドか、または約１．３μｍの高温レジストのいずれかである。層１１２をソフトベークし、マスク１１４で露光する。マスク１１４で露光後、層１１２を現像する。層１１２がポリイミドである場合、層１１２を４００℃で約１時間ハードベークする。層１１２がレジストである場合、３００℃以上で約１時間ハードベークする。
【００５４】
次に、０．２ミクロンの多層金属層１１６を堆積する。この層１１６の一部がアクチュエータ２８のパッシブビーム６０を形成する。
【００５５】
層１１６は、１，０００Åの窒化チタン（ＴｉＮ）を３００℃前後でスパッタリングした後、５０Åの窒化タンタル（ＴａＮ）をスパッタリングすることにより形成される。さらに、１，０００ÅのＴｉＮをスパッタリングし、５０ÅのＴａＮをスパッタリングし、さらに１，０００ÅのＴｉＮをスパッタリングする。ＴｉＮの代わりに使えるその他の材料としては、ＴｉＢ_２、ＭｏＳｉ_２または（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎがある。
【００５６】
次に、層１１６にマスク１１８で露光して現像し、層１１２までプラズマエッチングした後、硬化済み層１０８または１１２を除去しないように注意して、層１１６のために塗布したレジストをウェット剥離する。
【００５７】
４μｍの感光性ポリイミド、または約２．６μｍの高温レジストをスピン塗付することにより、第３の犠牲層１２０を塗布する。層１２０をソフトベークした後、マスク１２２で露光する。次に、露光された層を現像した後、ハードベーキングする。層１２０がポリイミドの場合は４００℃で約１時間、層１２０がレジストの場合は３００℃以上で、層１２０をハードベークする。
【００５８】
第２の多層金属層１２４を層１２０に加える。層１２４の成分は、層１１６と同じであり、同じ方法で加える。理解されるように、層１１６と１２４は両方とも電気伝導層である。
【００５９】
層１２４をマスク１２６で露光した後、現像する。層１２４をポリイミドまたはレジスト層１２０までプラズマエッチングした後、硬化済み層１０８、１１２および１２０を除去しないように注意して、層１２４のために塗布したレジストをウェット剥離する。層１２４の残留部分はアクチュエータ２８のアクティブビーム５８を画定することが留意されるであろう。
【００６０】
４μｍの感光性ポリイミドまたは約２．６μｍの高温レジストをスピン塗付することにより、第４の犠牲層１２８を塗布する。層１２８をソフトベークし、マスク１３０で露光してから現像し、図面の図９ｋに示すように島部分を残す。層１２８の残留部分を、ポリイミドの場合は４００℃で約１時間、レジストの場合は３００℃以上でハードベークする。
【００６１】
図面の図８ｌに示すように、高ヤング率の誘電体層１３２を堆積する。層１３２は、約１μｍの窒化シリコンまたは酸化アルミニウムからなる。層１３２は、犠牲層１０８、１１２、１２０および１２８のハードベーク温度より低い温度で堆積される。この誘電体層１３２に要求される主な特性は、高弾性率、化学的不活性およびＴｉＮに対する良好な付着である。
【００６２】
２μｍの感光性ポリイミドまたは約１．３μｍの高温レジストをスピン塗布することにより第５の犠牲層１３４を塗布する。層１３４をソフトベークし、マスク１３６で露光し現像する。次に、層１３４の残留部分を、ポリイミドの場合は４００℃で１時間、レジストの場合は３００℃以上でハードベークする。
【００６３】
犠牲層１３４を除去しないように注意して、誘電体層１３２を犠牲層１２８までプラズマエッチングする。
【００６４】
このステップは、ノズル組立体１０のノズル開口部２４、レバーアーム２６およびアンカー５４を画定する。
【００６５】
高ヤング率の誘電体層１３８を堆積する。この層１３８は、０．２μｍの窒化シリコンまたは窒化アルミニウムを犠牲層１０８、１１２、１２０および１２８のハードベーク温度より低い温度で堆積することにより形成される。
【００６６】
次に、図面の図８ｐに示すように、層１３８を０．３５ミクロンの深さまで異方性プラズマエッチングする。このエッチングは、誘電体層１３２の側壁と犠牲層１３４を除くすべての表面から、誘電体を除去することを目的とする。このステップは、上記のように、インクのメニスカスを「ピン留め」するノズル開口部２４の周りのノズルリム３６を作成する。
【００６７】
紫外線（ＵＶ）剥離テープ１４０を貼る。４μｍのレジストをシリコンウェハ１６の裏側にスピン塗布する。ウェハ１６をマスク１４２で露光し、ウェハ１６をバックエッチングして、インク取入れチャネル４８を画定する。次に、ウェハ１６からレジストを剥離する。
【００６８】
さらに別のＵＶ剥離テープ（図示せず）をウェハ１６の裏側に貼り、テープ１４０を除去する。犠牲層１０８、１１２、１２０、１２８および１３４を酸素プラズマ中で剥離し、図面の図８ｒおよび図９ｒに示すような最終ノズル組立体１０を得る。参照を容易にするため、ノズル組立体１０の関連部分を示すこれら２つの図面中に示される参照番号は、図面の図１の参照番号と同じである。図１１および図１２は、図８および図９を参照して上で説明したプロセスに従って製造されたノズル組立体１０の動作を示し、これらの図は図面の図２および図４に対応する。
【００６９】
当業者には理解されるように、特定の実施形態で示される本発明に対して、概括的に記載される本発明の精神または範囲を逸脱することなく、さまざまな変形および／または変更をなすことが可能である。したがって、本実施形態はあらゆる点で例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】インクジェット印刷ヘッド用ノズル組立体の３次元概略図である。
【図２】図１のノズル組立体の動作を表す３次元概略図を示す。
【図３】図１のノズル組立体の動作を表す３次元概略図を示す。
【図４】図１のノズル組立体の動作を表す３次元概略図を示す。
【図５】ノズルガードまたは封じ込め壁を有するインクジェット印刷ヘッドを構成するノズルアレイの３次元図を示す。
【図５ａ】ノズルガードおよび封じ込め壁を有する本発明による印刷ヘッドの３次元断面図を示す。
【図５ｂ】各ノズルを隔てる封じ込め壁上のノズルの平面断面図を示す。
【図６】図５のアレイの一部拡大図を示す。
【図７】封じ込め壁のないノズルガード含むインクジェット印刷ヘッドの３次元図を示す。
【図８ａ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｂ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｃ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｄ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｅ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｆ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｇ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｈ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｉ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｊ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｋ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｌ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｍ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｎ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｏ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｐ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｑ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図８ｒ】インクジェット印刷ヘッドのノズル組立体の製造ステップの３次元図を示す。
【図９ａ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｂ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｃ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｄ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｅ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｆ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｇ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｈ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｉ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｊ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｋ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｌ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｍ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｎ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｏ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｐ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｑ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図９ｒ】製造ステップの側面断面図を示す。
【図１０ａ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｂ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｃ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｄ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｅ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｆ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｇ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｈ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｉ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｊ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１０ｋ】製造プロセスの各ステップで使われるマスクのレイアウトを示す。
【図１１ａ】図８〜図９の方法によって製造されるノズル組立体の動作の３次元図を示す。
【図１１ｂ】図８〜図９の方法によって製造されるノズル組立体の動作の３次元図を示す。
【図１１ｃ】図８〜図９の方法によって製造されるノズル組立体の動作の３次元図を示す。
【図１２ａ】図８〜図９の方法によって製造されるノズル組立体の動作の側面断面図を示す。
【図１２ｂ】図８〜図９の方法によって製造されるノズル組立体の動作の側面断面図を示す。
【図１２ｃ】図８〜図９の方法によって製造されるノズル組立体の動作の側面断面図を示す。
【符号の説明】
【００７１】
１０：ノズル組立体、１４：アレイ、１６：シリコン基板／ウェハ／シリコン層、１８：誘電体層／酸化層、２０：ＣＭＯＳ保護層、２２：ノズル、２４：ノズル開口部、２６：レバーアーム、２８：アクチュエータ、３０：王冠部、３２：スカート部、３４：ノズル室、３６：立ち上がりリム／ノズルリム、３８：メニスカス、４０：インク、４２：インク取入れアパーチャ、４６：床面、４８：インク取入れチャネル、５０：壁部、５２：内向リップ、５４：アンカー、５６：導電性パッド、５８：アクティブビーム、６０：パッシブビーム、６４：インク飛沫、７０：グループ、７２，７４：列、７６：ボンドパッド、８０：開口ノズルガード、８２：シールド、８４：開口部、８６：ストラット、８８：エア取入れ開口部、１０２：アルミニウム、１００，１０４，１０６，１１０，１１８，１２２，１２６，１３０，１３６：マスク、１０８：ポリイミド層／処理済み層／犠牲層、１１２：第２の犠牲層、１１６：多層金属層、１２０：第３の犠牲層、１２４：第２の多層金属層、１２８：第４の犠牲層、１３２，１３８：高ヤング率誘電体層、１３４：第５の犠牲層、１４０：紫外線（ＵＶ）剥離テープ

Claims (13)

1. インクジェットプリンタ用印刷ヘッドであって：
   印刷される媒体上にインクを噴射するノズルのアレイと；
   印刷ヘッドの使用時に前記ノズルと前記媒体の間に位置するアパーチャ付き封じ込め構造とを含み、
   ノズルに供給されたインクが前記アレイ内の他のノズルのうちの少なくともいくつかから隔離される一方、前記ノズルから正しく噴射されたインクが前記封じ込め構造のアパーチャを通過して前記媒体に印刷されることを可能にする、印刷ヘッド。
2. 前記アレイ内の各ノズルは、該ノズルを前記アレイ内の他のすべてのノズルから隔離する封じ込め構造をそれぞれ有する、請求項１に記載の印刷ヘッド。
3. 前記封じ込め構造は、あらかじめ定められたノズルのグループを前記アレイ内の他のノズルから隔離するように構成される、請求項１に記載の印刷ヘッド。
4. 前記封じ込め構造は、前記ノズルから噴射されたインクが前記アパーチャを通過して印刷されるサブストレート上に至るようにしながら、前記ノズルとの有害な接触を防止するために前記ノズルの外側に延在するように、前記印刷ヘッドの上に位置するアパーチャ付きノズルガードである、請求項１に記載の印刷ヘッド。
5. 各ノズルから噴射されたインクの正規の軌道を妨げないように、前記ノズルガードは前記ノズルの外側を覆い、前記アパーチャは前記ノズルのアレイと位置合わせされた通路のアレイを形成し、
   前記ノズルガードは、各ノズルを包囲するインク封じ込め室が形成されるように、前記通路のアレイから各ノズルの外側まで延びる封じ込め壁をさらに含む、請求項４に記載の印刷ヘッド。
6. 前記ノズルガードはシリコンから形成される、請求項４に記載の印刷ヘッド。
7. 各封じ込め室はインク検出手段を有し、前記インク検出手段は、該室内のインクが所定のレベルに達すると作動して、フォールトトレランス機能にフィードバックを提供し、前記アレイの他のノズルの動作を調節して、損傷したノズルの補償を行う、請求項４に記載の印刷ヘッド。
8. プリンタが、前記インク検出手段に応じて、前記損傷したノズルにインクを供給するのを停止する、請求項７に記載の印刷ヘッド。
9. 通路を通じて流体を導き前記ノズルアレイに異物の粒子が蓄積するのを防止する流体取入れ開口部をさらに含む、請求項４に記載の印刷ヘッド。
10. 前記印刷ヘッド上のノズルシールドを支持する支持手段をさらに含む、請求項４に記載の印刷ヘッド。
11. 前記支持手段は一体に形成され、前記ガードの各端部に１つずつ配置されている１対の離間した支持要素を備える、請求項１０に記載の印刷ヘッド。
12. 前記流体取入れ開口部は、前記支持要素の１つに配置されている、請求項１１に記載の印刷ヘッド。
13. 前記流体取入れ開口部は、前記ノズルアレイのボンドパッドから離れた支持要素に配置されている、請求項１２に記載の印刷ヘッド。