JP7277508B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

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Description

本開示は、概して、液体吐出装置に関する。
いくつかの液体吐出装置では、液滴が、１つ以上のノズルから媒体上に吐出される。当該ノズルは、流体圧送チャンバを含む流路へと流体接続されている。当該液体圧送チャンバは、アクチュエータによって作動させることができ、それにより、液滴の吐出が生じる。当該媒体は、液体吐出装置に対して移動させることができる。特定のノズルからの液滴の吐出は、液滴を当該媒体上の所望の場所に位置するために、当該媒体の移動に合うようにタイミングが計られる。均一なサイズおよび速度ならびに同じ方向での液滴の吐出は、当該媒体上への液滴の均一な被着を可能にする。
流体が液体吐出装置のノズルから放出されるとき、当該ノズルは、少なくとも部分的に液体を使い果たし、それによって、当該ノズルは、さらなる液滴の吐出の準備ができていない状態になり得る。ノズルへの「漏れ」流路による流体循環は、当該枯渇したノズルを再充填することができる。これらの漏れ流路が大きな断面積を有する場合、当該枯渇したノズルは、ノズルから液体が放出された後に急速に再充填することができ、後続の液体吐出のためにより急速に準備が為され得る。しかしながら、大きな漏れ流路は、効率的な液体吐出のための、当該ノズル開口部における十分に高い圧力を実現するのを困難にし得る。急速なノズルの再充填と十分に高いノズル圧力の両方を達成するために、インピーダンス特徴部を当該流路に配置することができる。インピーダンス特徴部は、ジェット共鳴周波数においてまたはその周辺において他の周波数より高い流体インピーダンスを漏れ流路中に与える。ジェット共鳴周波数は、ノズルからの流体吐出の際などにおいてノズルが高い流体流動を有する周波数である。インピーダンス特徴部によって与えられた、ジェット共鳴周波数における高い流体インピーダンスの結果として、流路における流体インピーダンスは、液体吐出の際に、他のタイミング、例えば再充填の際などよりも高くなり、結果として、液体が吐出されないときの枯渇したノズルの急速な再充填を依然として提供しつつ、吐出の際に十分に高い圧力を実現することを可能にする。インピーダンス特徴部は、液体サプライ路または戻り路に配置されたアパーチャを有する膜であり得る。
別の問題は、ノズルを目詰まりまたは損傷させ得る汚染物質、例えば、不純物などを流体が含有する場合があることである。そのような汚染物質がノズルに達しないように、または表面に放出されないように、フィルターを有することは有用である。当該インピーダンス特徴部は、液体サプライ路に配置された、アパーチャを有する膜であり得る。
第一態様において、液体吐出装置は、ノズル層、本体、アクチュエータ、および膜を含む。ノズル層は、外面、内面、および当該内面と当該外面との間に延在するノズルを有する。当該ノズルは、液体を受け入れるための入口を内面に有し、ならびに液体の吐出のための出口開口部を外面に有する。ノズル層の内面は、本体に固定されている。当該本体は、圧送チャンバ、戻りチャネル、および当該圧送チャンバを当該ノズルの入口に流体接続する第一通路を含む。第二通路は、当該ノズルの入口を当該戻りチャネルに流体接続する。アクチュエータは、当該圧送チャンバから液体を流し出すように構成され、それにより、当該アクチュエータの作動によって液体が当該ノズルから放出される。当該膜は、当該第一通路、当該第二通路、または当該ノズルの入口の少なくとも１つをまたぐように、ならびに部分的に遮断するように形成される。当該膜はそれ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有しており、そのため、当該液体吐出装置の作動時には、流体が、当該膜の当該少なくとも１つの穴を通って流れる。
実践形態は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。
当該膜および穴は、流体がノズルから吐出されるときに第一流路が第一インピーダンスを有し、流体がノズルから放出されないときに第二インピーダンスを有するように構成され得る。当該第一インピーダンスは、第二インピーダンスよりも大きくあり得る。当該膜は、ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において第二通路が最大インピーダンスを有するように構成され得る。
当該膜は、外面に対して実質的に平行に延在し得る。
当該膜は、第二通路にわたって形成され得る。当該第二通路は、ノズルへの入口と膜との間の第一部分と、膜と戻りチャネルとの間の第二部分とを含み得る。当該第一部分および第二部分は、膜によって分離され得、当該膜を貫通する穴が、当該第一部分を当該第二部分に流体接続し得る。当該第一部分は、膜における外面から離れた側に設けられ得、当該第二部分は、膜における外面に近い側に設けられ得る。第一部分は、本体に儲けられ得、第二部分は、ノズル層に設けられ得る。第一部分は、膜における外面に近い側に設けられ、ならびに第二部分は、膜における外面に遠い側に設けられてもよい。
第二チャネルおよび戻りチャネルは、当該膜によって分離され得、ならびに当該膜を貫通する穴は、第二チャネルを戻りチャネルに流体接続し得る。当該膜における外面に遠い側の表面は、戻りチャネルの底面と同一平面上にあり得る。
当該膜は、当該ノズルにわたって形成され得る。
当該膜は、それ自身を貫通する複数の穴を有し得る。当該複数の穴は、当該膜にわたって一様に離間され得る。当該複数の穴は、フィルターを提供するように構成され得る。
膜層は、当該外面に対して平行に延在し得、ならびに当該液体吐出装置にわたって横設され得、ならびに膜は、当該膜層の一部によって提供され得る。当該膜層は、本体内に包埋され得る。当該膜層は、本体とノズル層との間に設けられ得る。空洞が、圧送チャンバに流体接続された戻りチャネルまたはサプライチャネルに隣接して配置され得、ならびにそれらから当該膜層により流体的に分離され得る。当該空洞および当該空洞の上の当該層の一部は、クロストークを減少させるための、伸展性の微細構造を提供し得る。
第一材料のウェハは、膜層における外面から離れた側に接合され得、ならびに当該第一材料のデバイス層は、当該層における外面に近い側に接合され得る。当該膜は、第一材料とは異なる材料組成の第二材料であり得る。当該第一材料は、単結晶シリコンであり得る。当該第二材料は二酸化ケイ素であり得る。
当該膜は、外面に対して実質的に平行に延在し得る。当該穴は、当該穴の全ての側部において、第一通路、第二通路、またはノズルのそれぞれの壁部から離間され得る。当該膜は、第一通路、第二通路、またはノズルのそれぞれの壁部に対して実質的に垂直に、内側方向に突出し得る。当該膜は、第一通路、第二通路、またはノズルのそれぞれの壁部を形成する材料の弾性率よりも低い弾性率を有する材料で形成され得る。当該膜は、第一通路、第二通路、またはノズルのそれぞれの壁部より柔軟であり得る。当該膜を貫通する穴は、ノズルの出口開口部より狭くあり得る。
当該膜は酸化物で形成してもよく、約０．５μｍから約５μｍの間の厚さを有し得る。当該膜はポリマーで形成してもよく、約１０μｍから約３０μｍの間の厚さを有し得る。
別の態様において、液体吐出装置は、基板および膜を含む。当該基板は、当該基板の外面に開口部を有するノズルと、圧送チャンバから当該ノズルまでの第一部分および当該ノズルから戻りチャネルまでの第二部分を含む流路と、当該圧送チャンバから液体を流出させるように構成され、それによりアクチュエータの作動により当該ノズルから液体が放出される、アクチュエータとを含む。当該膜は、当該流路の第二部分にまたがって形成され、当該流路における液体の発振振動数に応じて当該流路に対してあるインピーダンスを提供するように構成される。当該膜は、それ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有し、作動時には、当該膜の当該少なくとも１つの穴を通って液体が流れる。
実践形態は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。
当該膜は、流体がノズルから吐出されるときに第一インピーダンスを提供し、流体がノズルから吐出されないときに第二インピーダンスを提供するように構成され得る。当該第一インピーダンスは、第二インピーダンスよりも大きくあり得る。当該膜は、ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において当該流路に対して最大インピーダンスを提供するように構成され得る。
当該第一インピーダンスは、当該第二インピーダンスよりも大きい。膜が、当該流路の第二部分にわたって形成される。当該膜は、当該流路における流体の発振振動数に応じて当該流路に対してあるインピーダンスを提供するように構成される。当該膜は、当該流路の壁部より柔軟であり得る。当該膜は、外面に対して実質的に平行に延在し得る。当該膜は、当該流路の壁部に対して実質的に垂直に内側方向へと突出し得る。
伸展性の微細構造が、圧送チャンバに流体接続された戻りチャネルまたはサプライチャネルに隣接し得、当該膜を提供する膜層が、それぞれ、戻りチャネルまたはサプライチャネルから空洞を分離し得る。
別の態様において、液体吐出の方法は、液体吐出装置のノズルから液体を吐出する工程と、流路から液体を当該ノズルに再充填する工程とを含む。当該膜は、当該流路にわたって形成され、ならびに流体がノズルから吐出されるときに流路に第一インピーダンスを提供し、流体がノズルから吐出されないときに第二インピーダンスを提供する。当該膜は、それ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有する。
実践形態は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。
ノズルを再充填する工程は、膜によって画定された少なくとも１つの穴を通って流路に流体を流す工程を含み得る。当該流路は、ノズルを戻りチャネルに流体接続し得る。当該流路は、ノズルを圧送チャンバに流体接続し得る。ノズルから液体を吐出させる工程は、アクチュエータを作動させて、ノズルに流体接続された圧送チャンバから液体を吐出させる工程を含み得る。
別の態様において、液体吐出装置を製造する方法は、ノズル層にノズルを形成する工程であって、当該ノズル層が、第一表面を有し、当該ノズルが、液体の吐出のための出口開口部を当該第一表面に有する、工程と、当該ノズル層における当該第一表面から遠い側において当該ノズル層の第二表面上に膜を形成する工程と、当該膜を通る少なくとも１つの穴を形成する工程と、当該膜における当該少なくとも１つの穴が、圧送チャンバとノズルの間の通路またはノズルと戻りチャネルとの間の第二通路に収縮を提供するように、当該膜におけるノズル層から遠い側を、圧送チャンバおよび戻りチャネルを有するウェハに取り付ける工程を含む。
実践形態は、以下の特徴の１つ以上を含み得る。
アクチュエータが、ウェハ上に形成され得る。当該アクチュエータは、圧送チャンバから液体を流し出すように構成され得、それにより、当該アクチュエータの作動によって当該ノズルから液体が吐出され得る。当該膜および少なくとも１つの穴は、ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において最大インピーダンスを有するように形成され得る。当該少なくとも１つの穴を形成する工程は、当該膜をエッチングする工程を含み得る。複数の穴を当該膜に形成してもよい。当該膜は、酸化物またはポリマーで形成することができる。当該ノズル層は、ハンドル層上に配置され得、当該膜は、ノズル層における、当該ハンドル層に対向する側に形成され得る。当該ハンドル層は、除去することができる。
本明細書において説明されるアプローチは、以下の利点の１つ以上を有し得る。
インピーダンス特徴部は、枯渇したノズルの急速な再充填を可能にしつつ、液体吐出の際に十分に高い圧力の達成を可能にする。当該インピーダンス特徴部は、既存の製作技術を使用してわずかな追加の工程を用いて製作することができ、したがって、現在のプロセスフローに容易に統合することができる。
フィルター特徴部は、不純物がノズルに達して当該ノズルを詰まらせるのを防ぐか、またはそれらが表面上に吐出されるのを防ぐことができる。当該フィルターは、製作の複雑さを著しく増加させることなく、サプライチャネルまたは戻りチャネルにおける伸展性の特徴部と共に製作することができる。
１つ以上の実施形態の詳細について、添付の図面および以下の説明において詳細に述べる。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
図１は、プリントヘッドの部分切り取り概略断面斜視図である。 図２は、プリントヘッドの一部の概略断面図である。 図３Ａは、液体吐出装置の３つの実践形態の概略断面図である。 図３Ｂは、液体吐出装置の３つの実践形態の概略断面図である。 図３Ｃは、液体吐出装置の３つの実践形態の概略断面図である。 図３Ｄは、液体吐出装置の３つの実践形態の概略断面図である。 図４Ａは、図２のＢ－Ｂ線に沿って切り取ったプリントヘッドの一部の概略断面図である。 図４Ｂは、図２のＣ－Ｃ線に沿って切り取ったプリントヘッドの一部の概略断面図である。 図５Ａは、膜の概略上面図である。 図５Ｂは、膜の概略側面図である。 図６は、液体吐出装置の概略断面図である。 図７Ａは、凹みを有する供給チャネルの概略上面図である。 図７Ｂは、凹みを有する供給チャネルの概略側面図である。 図８Ａは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図８Ｂは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図８Ｃは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図８Ｄは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図８Ｅは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図８Ｆは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図８Ｇは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置を製作する方法を示す概略断面図である。 図９は、図８Ａから図８Ｇによって示された方法のフローチャートである。 図１０は、マスクの上面図である。 図１１Ａは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１１Ｂは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１１Ｃは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１１Ｄは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１１Ｅは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１１Ｆは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１１Ｇは、フィルター特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１２は、図１１Ａから図１１Ｇによって示された方法のフローチャートである。 図１３Ａは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１３Ｂは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１３Ｃは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１３Ｄは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１３Ｅは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ａは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ｂは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ｃは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ｄは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ｅは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ｆは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１４Ｇは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１５は、図１４Ａから図１４Ｇによって示された方法のフローチャートである。 図１６Ａは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１６Ｂは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１６Ｃは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１７Ａは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の（構築の際の）さらなる実践形態を示す概略断面図である。 図１７Ｂは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置の（構築の際の）さらなる実践形態を示す概略断面図である。 図１８Ａは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｂは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｃは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｄは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｅは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｆは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｇは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。 図１８Ｈは、インピーダンス特徴部を有する液体吐出装置のさらなる別の実践形態を製作する方法を示す概略断面図である。
様々な図面における同一の参照番号および名称は同一の要素を示す。
図１を参照すると、プリントヘッド１００は、流体、例えば、インク、生体液体、ポリマー、電子部品を形成するための液体、または他のタイプの液体などの液滴を表面上に吐出するために使用することができる。当該プリントヘッド１００は、流体を保持するためのチャンバを提供する筐体１３０、ノズルと当該ノズルから流体を吐出するためのアクチュエータとを有する基板１１０、ならびに流体をチャンバから基板１１０へと運ぶインターポーザ１２０を含み得る。プリントヘッドのための当該筐体およびインターポーザの一実践形態について以下において説明するが、プリントヘッドのための他の構成も可能であり、実際に、当該筐体およびインターポーザは、任意選択である。例えば、柔軟な管材によって、基板１１０の上面の導入口および導出口を液体リザーバに接続することもできる。
筐体１３０は、液体サプライチャンバ１３２および液体戻りチャンバ１３６に、例えば、隔壁１３４などによって分割された内容積を有する。
液体サプライチャンバ１３２および液体戻りチャンバ１３６の底部は、インターポーザアセンブリ１２０の上面によって画定され得る。インターポーザアセンブリ１２０は、例えば、接合、摩擦、または他の取り付け機構などによって、例えば、筐体１３０の底面上などにおいて、筐体１３０に取り付けることができる。インターポーザアセンブリは、上側インターポーザ１２２と、当該上側インターポーザ１２２と基板１１０との間に配置された下側インターポーザ１２４とを含み得る。いくつかの実践形態において、当該インターポーザアセンブリは、単一のインターポーザ本体からなる。
インターポーザアセンブリ１２０および基板１１０に形成された通路は、流体流動のための流路４００を画定する。インターポーザアセンブリ１２０は、液体サプライ導入開口部４０２および液体戻り導出開口部４０８を含む。例えば、当該液体サプライ導入開口部４０２および液体戻り導出開口部４０８は、上側インターポーザ１２２におけるアパーチャとして形成することができる。流体は、流路４００に沿って、サプライチャンバ１３２から、流体サプライ導入口４０２を通って、基板１１０における１つ以上の液体吐出装置１５０（下記においてより詳細に説明される）へと流れることができる。液体吐出装置１５０におけるアクチュエータ３０は、当該液体の一部をノズル２２を通って吐出させることができる。吐出されなかった残りの液体は、基板１１０における１つ以上の液体吐出装置１５０から、流路４００に沿って、液体戻り導出開口部４０８を通って戻りチャンバ１３６へと流れ得る。
図１において、単一の流路４００が、例示目的のために真っ直ぐな通路として示されている。しかしながら、当該プリントヘッド１００は、複数の流路４００を有してもよく、ならびに当該流路４００は、少なからず幾何学的により複雑であってもよく、例えば、流路は、必ずしも真っ直ぐである必要はない。
図２および図３Ａから図３Ｄを参照すると、基板１１０は、流路の様々な通路、例えば、圧送チャンバなどが形成される本体１０、ノズル２２が形成されるノズル層１１、ならびに液体吐出装置１５０のためのアクチュエータ３０を含み得る。当該基板１１０は、半導体チップ製作プロセスによって形成することができる。
基板１１０を通る通路は、流体が基板１１０を通るための流路４００を画定する。特に、基板導入口１２は、流体を、例えば、インターポーザアセンブリにおける液体サプライ導入口４０２を介してサプライチャンバ１３２から受け入れる。基板導入口１２は、膜層６６（以下においてより詳細に説明する）を通って延在し、ならびに流体を１つ以上の導入供給チャネル１４に供給する。導入供給チャネル１４は、サプライチャネルとも呼ばれる。各導入供給チャネル１４は、対応する導入通路（図示せず）を通って流体を複数の液体吐出装置１５０に供給する。流体は、各液体吐出装置１５０のノズル２２から表面上へと選択的に吐出させることができる。簡素化のために、図２および図３Ａから図３Ｄには、液体吐出装置１５０が１つだけ示されている。他の液体吐出装置のディセンダ部の可能な位置が、図２に点線で示されている。
本体１０は、モノリス状本体、例えば、シリコン基板などのモノリス状半導体本体であり得る。例えば、本体１０は、単結晶シリコンであり得る。
各液体吐出装置は、基板１１０の底面上に配置されたノズル層１１に形成されたノズル２２を含む。いくつかの実践形態において、当該ノズル層１１は、基板１１０の一体的な一部分であり、例えば、ノズル層１１は、本体１０と同じ材料および同じ結晶構造、例えば、単結晶シリコンなどによって形成される。いくつかの実践形態において、当該ノズル層１１は、基板１１０を形成するために本体１０の表面上に被着された異なる材料、例えば、酸化ケイ素などの層である。いくつかの実践形態において、ノズル層１１は、複数の層、例えば、シリコン層と１つ以上の酸化物層などを含む。
流体は、吐出装置の流路４７５に沿って各液体吐出装置１５０を通って流れる。当該吐出装置の流路４７５は、圧送チャンバ導入通路１６、圧送チャンバ１８、ディセンダ部２０、および導出通路２６を含み得る。圧送チャンバ導入通路１６は、圧送チャンバ１８を導入供給チャネル１４に流体接続し、ならびに、導入供給チャネル１４から垂直に延在するアセンダ部、当該アセンダ部から圧送チャンバへと水平に延在する圧送チャンバ導入口などを含み得る。当該ディセンダ部２０は、例えば、当該ディセンダ部の底部などにおいて、対応するノズル２２に流体接続される。導出通路２６は、当該ディセンダ部２０を導出供給チャネル２８に接続し、導出供給チャネル２８は、基板導出口および流体サプライ導出口４０８を通って戻りチャネルと流体接続されている（図１参照）。当該導出供給チャネル２８は、戻りチャネルとも呼ばれる。
ディセンダ部２０は、例えば、ディセンダ部２０の底部などにおいて、対応するノズル２２に流体接続される。概して、ノズル２２は、ディセンダ部に対する導出通路２６の交点の後の流路の一部と見なすことができる。
図２および図３Ａから図３Ｄの実施例において、基板導入口１２、導入供給チャネル１４、および導出供給チャネル２８などの通路は、同じ平面に示されている。しかしながら、いくつかの実践形態では（例えば、図４Ａおよび図４Ｂの実施例では）、１つ以上の基板導入口１２、導入供給チャネル１４、および導出供給チャネル２８は、他の通路と同じ平面にない。
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、基板１１０は、基板１１０に形成され、お互いに平行に、基板１１０の底面１１２（図２参照）の平面まで延在する、複数の導入供給チャネル１４を含む。各導入供給チャネル１４は、導入供給チャネル１４に垂直に、例えば、基板１１０の底面１１２の平面に対して垂直に延在する少なくとも１つの基板導入口１２と流体連通されている。基板１１０は、当該基板１１０に形成され、お互いに平行に、基板１１０の底面１１２の平面まで延在する、複数の導出供給チャネル２８も含む。各導出供給チャネル２８は、導出供給チャネル２８に垂直に、例えば、基板１１０の底面１１２の平面に対して垂直に延在する少なくとも１つの基板導出口（図示せず）と流体連通されている。いくつかの実施例において、導入供給チャネル１４および導出供給チャネル２８は、交互の行に配置される。
当該導出供給チャネル２８は、例えば、組み合わされた複数の導出供給チャネル２８を取り扱うために、導出通路２６より大きな断面積を有する。例えば、図３Ａから図３Ｄに示されるように、導出供給チャネル２８は、導出通路２６の高さより高い高さ（表面１１ａに対して垂直に測定した場合）を有することができる。同様に、図４Ｂに示されるように、導出供給チャネル２８は、導出通路２６の幅より広い幅（表面１１ａに対して平行に測定した場合）を有することができる。
再び図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、当該基板は、複数の液体吐出装置１５０を含む。流体は、対応する吐出装置の流路４７５に沿って各液体吐出装置１５０を通って流れ、当該吐出装置の流路４７５は、圧送チャンバ導入通路１６（アセンダ部１６ａおよび水平圧送チャンバ導入口１６ｂを含む）、圧送チャンバ１８、およびディセンダ部２０を含む。各アセンダ部１６ａは、導入供給チャネル１４に流体接続されている。各アセンダ部１６ａは、圧送チャンバ導入口１６ｂを通じて、対応する圧送チャンバ１８にも流体接続されている。当該圧送チャンバ１８は、対応するディセンダ部２０に流体接続されており、当該ディセンダ部２０は、関連するノズル２２へとつながっている。各ディセンダ部２０は、対応する導出通路２６を通じて、導出供給チャネル２８のうちの１つにも接続されている。例えば、図３Ａから図３Ｄの液体吐出装置の断面図は、図４Ａの線２－２に沿って切り取ったものであり得る。
いくつかの実施例において、プリントヘッド１００は、平行な列２３に配置された複数のノズル２２を含む（図４Ｂ参照）。所定の列２３におけるノズル２２は全て、同じ導入供給チャネル１４および同じ導出チャネル２８に流体接続され得る。すなわち、例えば、所定の列の全てのアセンダ部１６は、同じ導入供給チャネル１４に接続され得、所定の列の全てのディセンダ部２０は、同じ導出供給チャネル２８に接続され得る。
いくつかの実践形態において、隣接する列のノズル２２は全て、同じ導入供給チャネル１４または同じ導出供給チャネル２８に流体接続され得るが、両方には接続され得ない。例えば、図４Ａの実施例において、列２３ａの各ノズル２２は、導入供給チャネル１４ａおよび導出供給チャネル２８ａに流体接続される。隣接する列２３ｂの各ノズル２２も、導入供給チャネル１４ａに接続されるが、ただし、導出供給チャネル２８ｂに接続される。
いくつかの実践形態において、ノズル２２の列は、交互のパターンにおいて、同じ導入供給チャネル１４または同じ導出供給チャネル２８に接続することができる。いくつかの実践形態において、ノズル２２の列は、交互のパターンにおいて、同じ導入供給チャネル１４または同じ導出供給チャネル２８に接続することができる。いくつかの実践形態において、導入供給チャネル１４の壁部１４ａは、クロストークを中断するために、ギザギザ形状を有し、例えば、スカラップ形、波形、またはジズザグパターンを形成する。プリントヘッド１００のさらなる詳細は、米国特許第７，５６６，１１８号に見出すことができ、なお、当該特許は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
再び図２を参照すると、各液体吐出装置１５０は、対応するアクチュエータ３０、例えば、圧電変換器または抵抗加熱器などを含む。各液体吐出装置１５０の圧送チャンバ１８は、対応するアクチュエータ３０に接近している。各アクチュエータ３０は、対応する圧送チャンバ１８を加圧するために選択的に作動させることができ、結果として、加圧された圧送チャンバに接続されたノズル２２から液体が吐出される。
いくつかの実施例において、アクチュエータ３０は、圧電層３１、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の層などを含み得る。当該圧電層３１は、約５０μｍ以下、例えば、約１μｍから約２５μｍ、例えば、約２μｍから約５μｍの厚さを有し得る。図２の実施例において、当該圧電層３１は、連続している。いくつかの実施例において、当該圧電層３１は、例えば、製作の際にエッチング工程または切断工程などによって、不連続に作製することができる。当該不連続圧電層３１は、少なくとも圧送チャンバ１８を覆い得るが、本体１０全体は覆い得ない。
当該圧電層３１は、駆動電極６４と接地電極６５の間に挟設される。当該駆動電極６４および接地電極６５は、金属、例えば、銅、金、タングステン、チタン、白金、または金属の組み合わせ、あるいは他の導電性材料、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などであり得る。当該駆動電極６４および接地電極６５の厚さは、例えば、約２μｍ以下、例えば、約０．５μｍであり得る。
膜６６は、アクチュエータ３０と圧送チャンバ１８との間に配置され、アクチュエータ３０、例えば、接地電極６５などを圧送チャンバ１８の流体から分離する。いくつかの実践形態において、当該膜６６は、本体１０から分離された層、例えば、酸化ケイ素の層などである。いくつかの実践形態において、当該膜は、本体１０と一体的であり、例えば、ノズル層１１は、本体１０と同じ材料および同じ結晶構造、例えば、単結晶シリコンなどによって形成される。いくつかの実践形態において、基板１１０、ノズル層１１、および膜６６のうちの２つ以上は、一体的本体として形成され得る。いくつかの実践形態において、アクチュエータ３０は膜６６を含まず、接地電極６５は、圧電層３１の背側に形成され、それにより、当該接地電極６５は、圧送チャンバ１８の流体に直接晒される。
圧電アクチュエータ３０を作動させるため、駆動電極６４と接地電極６５との間に電圧を印加することができ、それにより、当該圧電層３１に電圧を印加することができる。印加された電圧により、圧電層３１が撓み、それにより、結果として膜６６が撓む。膜６６の撓みは、圧送チャンバ１８の容積を変化させ、これが圧送チャンバ１８に圧力パルスを発生させる（吐出パルスとも呼ばれる）。圧力パルスは、対応するノズル２２へとディセンダ部２０を伝搬し、結果として、ノズル２２から液滴を吐出させる。
膜６６は、シリコンの単層（例えば、単結晶シリコン）、別の半導体材料、または酸化物、例えば、酸化アルミニウム（ＡｌＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、または酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム、シリコンカーバイドなど、セラミックまたは金属、または他の材料の１つ以上の層であり得る。例えば、膜６６は、液滴を吐出させるのに十分な膜６６の湾曲がアクチュエータ３０の作動によって生じるように、伸展性を有する不活性材料で形成することができる。
いくつかの実践形態において、膜６６は、接着層６７によってアクチュエータ３０に固定することができる。いくつかの実践形態において、アクチュエータ３０の当該層は、膜６６上に直接被着される。
液体が、液体吐出装置１５０のノズル２２から吐出されるとき、ノズル２２は、少なくとも部分的に液体を使い果たし得る。導入供給チャネル１４および導出供給チャネル２８（場合により、まとめて供給チャネルと呼ばれる）を通る流体循環は、当該枯渇したノズル２２を再充填するために液体を提供することができる。任意の特定の理論に制限されるわけではないが、液体は、液滴の吐出の際に導出通路２６を通って導出供給チャネル２８へと流れ得るが、吐出後、ノズル２２が枯渇したとき、ノズル２２を再充填するために、導出通路２６を通ってノズル２２へと液体を流し戻すことも可能である。
吐出後に当該枯渇したノズル２２を急速に再充填することができる場合、当該ノズルは、より急速に後続の吐出の準備をすることができ、したがって、液体吐出装置１５０の応答時間を向上させることができる。例えば、ノズル２２を再充填することができる速度は、ノズル２２に液体を供給する１つ以上の流体流動路、例えば、ディセンダ部２０、導出通路２６、または別の流体流動路などの断面積を増加させることにより高めることができる。しかしながら、ノズル２２に液体を供給するために大きな流体流動路を有する場合、場合によっては、効率的な液体吐出（場合により、ジェッティングと呼ばれる）のためにノズル開口部２４において十分に高い圧力を達成することが困難になり得る。逆に、ノズル２２に液体を供給するためのより小さい流体流動路は、効率的なジェッティングのために十分な圧力を達成することを容易にし得るが、ノズル２２に再充填することができる速度を制限もし得る。
図３Ａ、図５Ａ、および図５Ｂを参照すると、場合により、急速なノズルの再充填とジェッティングの際の十分に高いノズル圧力との両方を達成するために、インピーダンス構造３１０、例えば、膜３００などをノズルの近くの流体流路に配置することができる。当該膜３００は、当該膜の厚さを貫通する１つ以上の穴３０２を有し得る。流体が膜３００の穴３０２を通って流れるように、膜３００が流路に配置される。
図３Ａの実施例において、膜３００は、導出通路２６に配置され、インピーダンス構造３１０を提供する。この実施例において、導出通路２６は、膜３００の上の部分３２ａおよび膜３００の下の部分３２ｂを含む。図３Ｂの実施例において、インピーダンス構造３１０は、導出通路２６と戻りチャネル２８との間に配置された膜３００を含む。この場合、当該膜は、戻りチャネル２８の底面を形成し得、例えば、膜３００の上面は、戻りチャネル２８の底面と同一平面上にあり得る。
しかしながら、膜３００は、導入流路、導出流路、またはその両方における他の位置において交互に配置することができ、ならびに他の機能を提供することもできる。
図３Ｃ、図５Ａ、および図５Ｂを参照すると、場合により、フィルター特徴部３２０をノズルの近くの流体流路に配置することにより、汚染物質がノズルに達するのを防ぐか、またはノズルから吐出されるのを防ぐことができる。フィルター特徴部３２０は、膜の厚さを貫通する１つ以上の穴３０２を有する膜３００によって提供することができる。
図３Ｃに示されるように、ディセンダ部２０と導出通路２６との間の交点の後において（すなわち、交点よりノズル開口部２４の近くに）、膜３００がノズル２２にわたって配置され得る。例えば、当該交点の直後に膜３００を配置してもよく、例えば、当該膜の上面が、導出通路２６の底面と同一平面上にあってもよい。図３Ｄに示されるように、ディセンダ部２０と導出通路２６との間の交点の前に（すなわち、交点よりノズル開口部２４の遠くに）、ディセンダ部２０にまたがって膜３００を配置することもできる。例えば、当該交点の直前に当該膜を配置してもよく、例えば、当該膜の底面が、導出通路２６の上面と同一平面上にあってもよい。
図３Ａから図３Ｄの上記の実施例のそれぞれにおいて、膜３００は、ノズル層１１の表面１１ａに平行な平面において横設される。したがって、当該穴は、ノズル層１１の表面１１ａに対して垂直に延在し得る。
再び図３Ａおよび図３Ｂ、ならびに図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、インピーダンス膜が配置されている流動路、例えば、ディセンダ部と戻りチャネルとの間の流体流路などに流体インピーダンスを導入するように、膜３００をインピーダンス構造３１０として構成することができる。インピーダンス膜３００によって導入される流体インピーダンスの値は、周波数に依存し得る。例えば、流動路における流体には発振が生じ得る。当該インピーダンス膜は、流体発振の特定の周波数においてまたはその周辺において、流体発振の他の周波数での流体インピーダンスより高い流体インピーダンスを導入することができる。例えば、インピーダンス膜３００は、ジェッティングの際にノズル２２が高い流体流動を有する周波数である、ジェット共鳴周波数においてまたはその周辺において、高いインピーダンスを提供することができる。液体吐出装置１５０のいくつかの実践形態において、当該ジェット共鳴周波数は、約４０ｋＨｚから１０ＭＨｚの間である。いくつかの実践形態において、当該インピーダンスは、約２０ｄＢ、すなわち１０倍である。
したがって、ジェット共鳴周波数においてまたはその周辺において（例えば、ノズル２２が液体を吐出しているとき）、インピーダンス膜３００は、十分に高い流体インピーダンスをノズル２２の近くの流体流動路に導入することにより、ノズルに流体流動を誘導して加圧することで、効率的なジェッティングを提供する。他の周波数（例えば、ジェット共鳴周波数またはその周辺ではない周波数、例えば、ノズル２２が液体を吐出していないときなど）では、当該インピーダンス膜は、低い流体インピーダンスを導入し、結果として、枯渇したノズルへの急速な再充填を可能にする。
ある特定の周波数において（例えば、ジェット共鳴周波数においてまたはその周辺において）高い流体インピーダンスを、ならびに他の周波数において低い流体インピーダンスを実現するために、インピーダンス膜３００は、流体流路に沿ってインダクタと平行なキャパシタとして機能することができる。例えば、膜３００はそれ自体、流体流路において容量素子として機能する伸展性の膜であり得、穴３０２は、インダクタ素子として機能する。この場合、当該膜の片側の容積が加圧される場合、当該膜が動き、結果として、いくらかの粘性抵抗が存在するであろう。しかしながら、任意の特定の理論に制限されるわけではないが、当該穴によるインピーダンス効果は、支配的であり得る。
場合により、膜３００の伸展性は、例えば、以下において説明されるように、流体流動路の発振を抑制するのに役立ち得る抵抗も提供し得る。
フィルター特徴部３２０として、膜３００は、異物、例えば、当該流体中の不純物などがノズル２２に達することおよびノズル２２を詰まらせることを防ぐためのフィルターとして機能することもできる。例えば、図３Ｃおよび図３Ｄに示される膜３００は、枯渇したノズルを再充填する速度に影響を及ぼすために流体インピーダンスを調節することよりも、むしろ主にフィルターとして機能し得る。
膜３００は、液体吐出装置１５０の他の構成要素を製作するために使用される製作プロセス（例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）製作プロセスなど）に適合する材料で形成することができる。例えば、場合により、膜３００は、酸化物（例えば、ＳｉＯ２）、窒化物（例えば、Ｓｉ３Ｎ４）、または別の絶縁材料で形成することができる。場合により、膜３００は、シリコンで形成することができる。場合により、膜３００は、金属、例えば、スパッタされた金属層などで形成することができる。場合により、膜３００は、比較的軟質の伸展性材料、例えば、ポリイミドまたはポリマー（例えば、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、または別のポリマー）などで形成することができる。場合により、膜３００は、流体流路の壁部を形成する材料より柔軟なまたはより軟質の材料、例えば、流体流路の壁部を形成する材料より低い弾性率を有する材料などで形成することができる。場合により、膜３００の厚さは、膜３００を流体流路の壁部より柔軟にすることができる。
概して、膜３００は、インピーダンス特徴部として機能する場合、流体流路において容量素子として機能するためにわずかに撓むことを可能にするのに十分に薄くあり得る。膜３００は、予想される圧力変動または流体流動発振に耐えるために十分に厚くもある。この機能性を提供するために適切なインピーダンス膜３００の厚さｔｉは、膜材料の特性、例えば、膜材料の弾性率などによって変わる。
フィルター特徴部またはインピーダンス特徴部のどちらかとして、ＳｉＯ２で形成された膜３００は、約０．５μｍから約５μｍの間、例えば、約１μｍ、約２μｍ、または約３μｍの厚さを有し得る。伸展性のポリマーで形成された膜３００は、例えば当該ポリマーのモジュラスに応じて、約１０μｍから約３０μｍの間、例えば、約２０μｍ、約２５μｍ、または約３０μｍの厚さを有し得る。膜３００のサイズは、膜が位置される流動路のサイズによって決定され、例えば、当該膜の横方向の寸法は、当該流動路の断面の幅または深さに一致する。
膜３００における穴３０２の特徴、例えば、数、サイズ、形状、および／または穴３０２の配置などは、当該膜３００により提供される、流路のインピーダンスが所望の周波数において（例えば、ジェット共鳴周波数においてまたはその周辺において）最大となるように選択することができる。例えば、当該インピーダンス膜３００に１から１０の間の数の穴３０２、例えば、２つの穴、４つの穴、６つの穴、８つの穴、または別の数の穴が存在していてもよい。穴３０２は、約１μｍから約１０μｍの間、例えば、約２μｍ、４μｍ、６μｍ、または８μｍの横寸法（例えば、半径ｒ）を有し得る。穴３０２は、円形、長円形、楕円形、または他の形状であってもよい。例えば、穴３０２は、機械的応力が集中し得る鋭い角部を有さない形状であってもよい。穴３０２は、規則的なパターン、例えば、長方形または六角形配列などにおいて配置してもよく、またはランダムに分布させてもよい。
場合により、液体吐出装置１５０のうちの１つのアクチュエータ３０が作動するとき、圧力変動は、液体吐出装置１５０のアセンダ部１６を通って導入供給チャネル１４へと伝搬し得る。同様に、圧力変動からのエネルギーも、液体吐出装置１５０のディセンダ部２０および導出通路２６を通って導出供給チャネル２８へと伝搬し得る。場合により、本出願では、導入供給チャネル１４および導出供給チャネル２８を概して供給チャネル１４、２８と呼ぶ。結果として、作動した液体吐出装置１５０に接続されている供給チャネル１４、２８の１つ以上において圧力変動が発生し得る。場合により、これらの圧力変動は、同じ供給チャネル１４、２８に接続されている他の液体吐出装置１５０の吐出装置の流路４７５中へと伝搬し得る。これらの圧力変動は、これらの液体吐出装置１５０から吐出される液滴の液滴体積および／または液滴速度に悪影響を及ぼし得、結果として、印刷品質を低下させ得る。例えば、液滴体積における変動は、吐出された液体の量を変化させ得、液滴速度の変動は、吐出された液滴が印刷表面上に被着される位置を変化させ得る。液体吐出装置における圧力変動の誘起は、流体クロストークとも呼ばれる。
流体クロストークは、液体吐出装置に対してより高い伸展性を与えることにより圧力変動を減衰させることによって減じることができる。液体吐出装置において利用可能な伸展性を増加させることにより、当該液体吐出装置のうちの１つにおいて生じる圧力変動からのエネルギーを減衰することができ、結果として、隣接する液体吐出装置に対する圧力変動の影響を減じることができる。
図６を参照すると、導入供給チャネル１４および／または導出供給チャネル２８における１つ以上の表面上に伸展性の微細構造５０を形成することによって、導入供給チャネル１４、導出供給チャネル２８、またはその両方に伸展性を与えることができる。当該伸展性の微細構造５０は、例えば、凹みにわたって横設された膜であってもよく、したがって、圧力変動に応じて撓むことができる。
例えば、図６の実施例において、伸展性の微細構造５０は、導入供給チャネル１４の底面５２および導出供給チャネルの底面５４に形成されている。この実施例において、当該底面５２、５４は、ノズル層１１の上面によって提供される。いくつかの実施例では、当該伸展性の微細構造５０は、供給チャネル１４、２８の上面または供給チャネル１４、２８の側壁に形成することができる。供給チャネル１４、２８において当該伸展性の微細構造５０によって提供される追加の伸展性は、その供給チャネル１４、２８に接続された特定の液体吐出装置１５０における圧力変動からのエネルギーを減衰させる。結果として、同じ供給チャネル１４、２８に接続されている他の液体吐出装置１５０に対するその圧力変動の影響を減じることができる。
図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、いくつかの実施形態において、導入供給チャネル１４および／または導出供給チャネル２８のノズル層１１に形成された伸展性の微細構造５０は、空洞５００を提供するために薄膜５０２によって覆われたノズル層１１における凹み５０６であり得る。いくつかの実践形態において、当該膜５０２は、膜３００を提供する同じ層によって提供される。
膜５０２は、供給チャネル１４、２８に対向するノズル層１１の内面５０４が実質的に平坦となるように、凹み５０６を覆って配置される。場合により、例えば、空洞５００に真空が存在する場合など、膜５０２は、空洞５００内へとわずかに撓み得る。
場合により、凹み５０６は、導入供給チャネル１４または導出供給チャネル２８の底壁とも呼ばれるノズル層１１に形成することができる。場合により、凹み５０６は、当該底壁に対向する壁である、導入供給チャネルまたは導出供給チャネルの上壁に形成することができる。場合により、凹み５０６は、導入供給チャネル１４または導出供給チャネル２８の１つ以上の側壁に形成することができ、この場合、側壁は、上壁および底壁と交差する壁である。
いかなる特定の理論にも制限されるわけではないが、圧力変動が供給チャネル１４、２８内へと伝搬するとき、膜５０２は、凹み５０６の内または外へと撓むことができ、それにより、当該圧力変動を減衰させ、その供給チャネル１４、２８に接続された隣接する液体吐出装置１５０の間の流体クロストークを緩和する。膜５０２の撓みは、可逆的であり、それにより、供給チャネル１４、２８における流体圧力が減少した場合に、膜５０２は元の立体配置へと戻る。これらの伸展性の微細構造５０についてのさらなる詳細は、米国特許出願第１４／６９５，５２５号に見出すことができ、なお、当該特許出願の内容は、参照によりその全てが本明細書に組み入れられる。
図８Ａから図８Ｇは、基板１１０の本体１０およびノズル層１１の製作に対する例示的アプローチを示している。この実施例において、当該基板は、導出通路２６とディセンダ部２０との間の交点より前の液体流路に膜３００を備える液体吐出装置１５０を有するように製作される。膜３００は、フィルター３２０を提供し得る。さらに、当該基板は、ノズル層１１に形成された１つ以上の空洞５００を含む伸展性の微細構造を有するように製作することができる。
膜３００のみまたは空洞５００のみを有する液体吐出装置１５０は、同様のアプローチに従って製作することができる。例えば、空洞５００を有さない液体吐出装置を製作するためには、単純に、図８Ｂに示される凹み５０６の形成に関連する工程の部分を省略することができる。
この実施例において、当該基板は、導出通路２６とディセンダ部との間の交点より前の液体流路に膜３００を備える液体吐出装置１５０を有するように製作される。さらに、当該基板は、伸展性の微細構造を提供するために、ノズル層１１に形成された１つ以上の空洞５００を有するように製作することができる。
図８Ａおよび図９を参照すると、第一ウェハ８０（例えば、シリコンウェハまたはシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハなど）は、ノズルウェハを提供する。第一ウェハ８０は、マスク層８１（例えば、酸化物または窒化物マスク層、例えば、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４など）、デバイス層８２（例えば、シリコンデバイス層８２）、エッチング停止層８４（例えば、酸化物または窒化物のエッチング停止層）、およびハンドル層８５（例えば、シリコンハンドル層）を含む。いくつかの実施例において、第一ウェハ８０は、エッチング停止層８４を含まない。いくつかの実施例において、例えば、第一ウェハ８０がＳＯＩウェハである場合、当該ＳＯＩウェハ８０の絶縁層は、エッチング停止層８４として機能する。
ノズル位置を画定するために、マスク層８１がパターン形成され、液体吐出装置１５０のノズル２２を提供するであろう開口部が、例えば、リソグライフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、当該デバイス層８２を通るように形成される（工程９００）。例えば、レジストの第一層を、パターン形成されていないマスク層８１上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成してもよい。マスク層８１をエッチングすることにより、マスク層８１を通る開口部を形成することができる。次いで、デバイス層８２を、マスクとしてマスク層８１を使用して、例えば、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング、または別のタイプのエッチングによりエッチングすることにより、ノズル２２を形成することができる。当該レジストは、デバイス層８２のエッチング前または後に剥ぎ取ることができる。
図８Ｂおよび図９を参照すると、第二ウェハ８６（例えば、シリコンウェハまたはＳＯＩウェハ）は、マスク層８７（例えば、酸化物または窒化物マスク層）、デバイス層８８（例えば、シリコンデバイス層８８）、エッチング停止層９０（例えば、酸化物または窒化物のエッチング停止層９０）、およびハンドル層９２（例えば、シリコンハンドル層９２）を含む。第二ウェハ８６のデバイス層８８は、第一ウェハ８０のデバイス層８２と同じ材料で形成することができる。いくつかの実施例において、例えば、第二ウェハ８６がＳＯＩウェハである場合、当該ＳＯＩウェハ８６の絶縁層は、エッチング停止層９０として機能する。
凹み５０６を画定するために、マスク層８７がパターン形成され、凹み５０６が、例えば、リソグライフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、第二ウェハ８６のデバイス層８８に形成される（工程９０２）。例えば、レジストの層を、パターン形成されていないマスク層８７上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成してもよい。マスク層８７をエッチングすることにより、マスク層８７を通る開口部を形成することができる。次いで、デバイス層８８が、マスクとしてマスク層８７を使用してエッチングされ得る。図８Ｂは、デバイス層８８を完全に貫通して延在するように凹み５０６を示しているが、これは必ずしも必要ではなく、凹み５０６は、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在する。
図８Ｃおよび図９を参照すると、アセンブリ９６を形成するために、第二ウェハ８６が、例えば、サーマルボンド法または別のウェハ接合技術などを使用して、第一ウェハ８０に接合される（工程９０４）。特に、第二ウェハ８６は、第一ウェハ８０のマスク層側が第二ウェハ８６のマスク層側に接触するように、第一ウェハ８０に接合される。開口部２００は、ノズル２２を提供する開口部に揃えられ得る。したがって、マスク層８１をマスク層８７に接合することができる。いくつかの実践形態において、マスク層８１および／またはマスク層８７は、第二ウェハ８６が第一ウェハ８０に接合される前に除去される。
エッチング停止層９０は、凹み５０６を覆っている。したがって、エッチング停止層９０は膜５０２を提供することができ、空洞５００を画定することができる。図８Ｂには凹み５０６が１つだけ示されているが、複数の空洞を形成するために複数の凹みが存在していてもよい。さらに、図８Ｆおよび図８Ｇに示される空洞５００は、戻りチャネル２８の下に示されているが、適切な位置に凹みを形成することによって、追加でまたは代替で、同様の空洞を、供給チャネル２４の下に形成することもできる。
同様に、ディセンダ部２０の一部を提供するために、開口部２００が、例えば、リソグラフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、マスク層８７およびデバイス層８８を貫通して形成される。
図８Ｄおよび図９を参照すると、第二ウェハ８６のハンドル層９２が、例えば、研削および研磨、湿式エッチング、プラズマエッチング、または他の除去プロセスなどによって、除去される（工程９０６）。
図８Ｅおよび図９を参照すると、例えば、ろ過構造３２０などのための膜３００を形成するために、穴３０２がエッチング停止層９０を貫通するようにエッチングされ、当該構造は、ノズル２２の近くの、ノズルへの流体の流路に設置される（図３Ｂ参照）（工程９０８）。
図８Ａから図８Ｅのアプローチにおいて、デバイス層８２、マスク層８１、８７（存在する場合）、およびデバイス層８８は一緒に、ノズル層１１を形成し得る。図８Ａから図８Ｅのアプローチは、膜３００の製作によって肉薄化されない、厚く頑健なノズル層１１を提供する。
凹み５００、膜３００、またはその両方の形成された、結果として得られるアセンブリ９６は、例えば、下記および米国特許第７，５６６，１１８号において説明されるように、プリントヘッドの液体吐出装置１５０を形成するためにさらに加工することができ（工程９１０）、なお、当該特許の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
例えば、図８Ｆおよび図８Ｇを参照すると、アセンブリ９６の上面７４、例えば、エッチング停止層９０における露出表面などが、流路ウェハ７６に接合され得る（９６０）。例えば、第一ウェハ６０の上面７４は、低温接合、例えば、エポキシ（例えば、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ））による接合などを使用して、または低温プラズマ活性化接合を使用して、流路ウェハ７６に接合することができる。
流路ウェハ７６は、流動路４７５、例えば、供給チャネル１４、チャンバ導入通路１６、圧送チャンバ１８、ディセンダ部２０、導出通路２６、および導出供給チャネル２８などを有するように、接合前に製作することができる。他の要素、例えば、アクチュエータ（図示せず）などは、アセンブリ９６が流路ウェハ７６に接合される前または後に形成することができる。
図８Ｇを参照すると、接合後、ハンドル層８５およびエッチング停止層８４を、例えば、研削および研磨、湿式エッチング、プラズマエッチング、または他の除去プロセスなどによって、除去することにより、ノズル２２を露出させることができる。いくつかの実践形態において、エッチング停止層８４は除去されないが、ノズルを完成させるために、エッチング停止層８４を貫通するアパーチャが形成される。アクチュエータが形成または取り付けられた後、結果として得られる基板は、概して、図３Ｃに示される基板１１０に対応する。
図８Ｇに示されるように、同じ層９０が、伸展性の微細構造（存在する場合）のための膜５０２と膜３００とを提供し得る。さらに図８Ｇに示されるように、流路ウェハ７６の底部において凹みとして形成された導出通路２６により、第一および第二ウェハのアセンブリ９６の上面７４が、導出通路２６の下側表面を提供し得る。さらに、膜３００の上面は、導出通路２６の下側表面と同一平面上にあり得る。
図１１Ａから図１１Ｇは、基板１１０の本体１０およびノズル層１１の製作に対する別の例示的アプローチを示している。この実施例において、当該基板は、導出通路２６とディセンダ部２０との間の交点より前の液体流路に膜３００を有する液体吐出装置１５０を有するように製作される。膜３００は、フィルター３２０を提供し得る。
さらに、当該基板は、伸展性の微細構造を提供するために、ノズル層１１に形成された１つ以上の空洞５００を有するように製作することができる。膜３００のみまたは空洞５００のみを有する液体吐出装置１５０は、同様のアプローチに従って製作することができる。例えば、空洞５００を有さない液体吐出装置を製作するために、単純に、図１１Ａに示されるように、ただし凹み５０６を有さない基板を用いて開始することができる。
図１１Ａおよび図１２を参照すると、第一ウェハ８０（例えば、シリコンウェハまたはＳＯＩウェハ）は、マスク層８１（例えば、酸化物または窒化物マスク層）、デバイス層８２（例えば、シリコンノズル層１１）、エッチング停止層８４（例えば、酸化物または窒化物のエッチング停止層）、およびハンドル層８５（例えば、シリコンハンドル層）を含む。第一ウェハ８０は、ノズルウェハとも呼ばれ得る。いくつかの実施例において、第一ウェハ８０は、エッチング停止層８４を含まない。いくつかの実施例において、例えば、第一ウェハ８０がＳＯＩウェハである場合、当該ＳＯＩウェハの絶縁層は、エッチング停止層８４として機能する。
ノズル位置を画定するために、マスク層８１がパターン形成され、液体吐出装置１５０のノズル２２を提供するであろう開口部が、例えば、リソグライフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、当該デバイス層８２を通るように形成される（工程９２０）。例えば、レジストの第一層を、パターン形成されていないマスク層８１上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成してもよい。マスク層８１をエッチングすることにより、マスク層８１を通る開口部を形成することができる。次いで、デバイス層８２を、マスクとしてマスク層８１を使用して、例えば、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング、または別のタイプのエッチングによりエッチングすることにより、ノズル２２を形成することができる。レジストの当該第一層は、剥ぎ取ることができる。
任意選択により、デバイス層８２を通って部分的に延在するが完全には貫通していない凹み５０６も、例えば、標準的微細加工技術などを使用して形成される（工程９２２）。凹み５０６を形成する場合、レジストの第二層をマスク層８１の上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成することができる。マスク層８１およびデバイス層８２を、例えば、湿式エッチングまたは乾式エッチングなどを使用して、当該パターン形成されたレジストに従ってエッチングすることにより、凹み５０６を形成することができる。
図１１Ｂおよび図１２を参照すると、第二ウェハ８６（例えば、シリコンウェハまたはＳＯＩウェハ）は、ハンドル層９２、エッチング停止層９０（例えば、酸化物または窒化物のエッチング停止層）、およびデバイス層８８を有する。いくつかの実施例において、例えば、第二ウェハ８６がＳＯＩウェハである場合、当該ＳＯＩウェハ８６の絶縁層は、エッチング停止層９０として機能する。
ディセンダ部２０の一部を提供するために、開口部２００が、例えば、リソグラフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、マスク層８７およびデバイス層８８を貫通して形成される。開口部２００を画定するために、マスク層８７がパターン形成され、開口部２００が、例えば、リソグライフィおよびエッチングを含む標準的な微細加工技術などを用いて、第二ウェハ８６のデバイス層８８に形成される。例えば、レジストの層を、パターン形成されていないマスク層８７上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成してもよい。マスク層８７をエッチングすることにより、マスク層８７を貫通する開口部を形成することができる。次いで、デバイス層８８は、マスクとしてマスク層８７を使用してエッチングすることができる。
開口部５１０を、同様のまたは同一のプロセスによって、マスク層８７およびデバイス層８８を貫通して形成することにより、戻りチャネル２８の一部を提供することができる（工程９２４）。
さらに、凹んだエリア２０２を、開口部２００と開口部５１０との間のデバイス層８８の上面に形成することにより、導出通路２６を提供することができる（工程９２４）。当該凹んだエリア２０２は、デバイス層８８内へと部分的に延在し得るが貫通はしておらず、それにより、当該凹んだエリア２０２の下にデバイス層８８の一部８８ａが残される。結果として、開口部２００および５１０は、当該凹んだエリア２０２より深くなり得る。あるいは、当該凹んだエリア２０２は、デバイス層８８を貫通して延在し得る。
図１１Ｃおよび図１２を参照すると、アセンブリ９６を形成するために、第二ウェハ８６が、例えば、サーマルボンド法または別のウェハ接合技術などを使用して、第一ウェハ８０に接合される（工程９２６）。特に、第二ウェハ８６は、第一ウェハ８０のマスク層側が第二ウェハ８６のマスク層側に接触するように、第一ウェハ８０に接合される。開口部２００は、ノズル２２を提供する開口部に揃えられ得る。したがって、マスク層８１をマスク層８７に接合することができる。いくつかの実践形態において、マスク層８１および／またはマスク層８７は、第二ウェハ８６が第一ウェハ８０に接合される前に除去される。
第二ウェハ８６の上部とデバイス層８８の一部８８ａとの間の、通路が形成された凹んだエリア２０２は、導出通路２６を提供する。
エッチング停止層９０は、凹み５０６を覆っている。したがって、エッチング停止層９０は膜５０２を提供することができ、空洞５００を画定することができる。図１１Ｂには凹み５０６が１つだけ示されているが、複数の空洞５００を形成するために複数の凹みが存在していてもよい。さらに、図１１Ｆおよび図１１Ｇに示される空洞５００は、戻りチャネル２８の下に示されているが、適切な位置に凹みを形成することによって、追加でまたは代替で、同様の空洞を、供給チャネル２４の下に形成することもできる。
図１１Ｄおよび図１２を参照すると、第二ウェハ８６のハンドル層９２が、例えば、研削および研磨、湿式エッチング、プラズマエッチング、または他の除去プロセスなどによって、除去され（工程９２８）、それにより、エッチング停止層９０およびデバイス層８８が残される。
図１１Ｅおよび図１２を参照すると、穴３０２が、エッチング停止層９０を通るようにエッチングされている（工程９３０）。その結果、穴３０２を有するエッチング停止層９０の一部が、ノズル２２の近くの、ノズルへの流体の流路に配置されたフィルター特徴部を形成する。さらに、穴が、当該開口部５１０の上のエッチング停止層９０を通るようにエッチングされる。これは、戻りチャネル２８の下側部分となる開口部５１０を露出させる。
図１１Ａから図１１Ｅのアプローチは、膜３００および膜５０２の相対的厚さに対するいくらかの制御を可能にする。すなわち、膜３００および膜５０２は、必ずしも同じ厚さおよび／または同じ組成を有する必要はなく、したがって、異なる目的のために、それぞれの膜の厚さおよび／または組成を選択することができる。
ノズル２２と、デバイス層８８に形成された任意選択の凹み５００と、当該ノズルの近くに配置された膜３００とを有するウェハアセンブリ９６は、例えば、米国特許第７，５６６，１１８号において説明されるように、さらに加工することにより、プリントヘッド１００の液体吐出装置１５０を形成することができ、なお、当該特許の内容は、参照によりその全てが本明細書に組み入れられる。
例えば、図１１Ｆおよび図１２を参照すると、いくつかの実施例において、アセンブリ９６の上面７４、例えば、エッチング停止層９０における露出表面などが、流路ウェハ７６に接合され得る（工程９３２）。例えば、第一ウェハ６０の上面７４は、低温接合、例えば、エポキシ（ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ））による接合などを使用して、または低温プラズマ活性化接合を使用して、流路ウェハ７６に接合することができる。
流路ウェハ７６は、流動路４７５の部分、例えば、供給チャネル１４、チャンバ導入通路１６、圧送チャンバ１８、ディセンダ部２０の一部（残りは開口部２００によって提供される）、および導出供給チャネル２８の一部（残りは開口部５１０によって提供される）などを有するように、接合する前に製作することができる。アクチュエータ（図示せず）などの他の要素は、アセンブリ９６が流路ウェハ７６に接合される前または後に形成することができる。
図１１Ｇおよび図１２を参照すると、次いで、当該ハンドル層８５は、例えば、研削および研磨、湿式エッチング、プラズマエッチング、または他の除去プロセスなどによって、除去することができる（工程９３４）。エッチング停止層８４が存在する場合、ノズルを露出させるために、当該層が除去されるか（図１１Ｆに示されるように）、またはマスキングされ、例えば、リソグラフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などによってエッチングされる（工程９３６）。
アクチュエータが形成または取り付けられた後、結果として得られる基板は、概して、図３Ｄに示される基板に対応するが、膜３００の底面は、ディセンダ部２０と導出通路２６との間の交点よりわずかに上方に（一部８８ａの厚さだけ）離間される。その一方で、凹み２０２が、デバイス層８８を貫通して延在する場合、膜３００の底面は、導出通路２６の上面と同一平面上にあるであろう。
図１１Ａから図１１Ｇに示される実践形態において、導出通路２６は、ウェハ７６の凹みではなく、むしろデバイス層８８における凹み２０２によって提供される。あるいは、導出通路２６は、デバイス層８８ではなく、むしろ流路ウェハ７６の底面における凹みによって提供することができる。この場合、図８Ｆおよび図８Ｇと同様に、エッチング停止層９０の上面は、導出通路２６の底面を提供する。
図１３Ａから図１３Ｇは、基板１１０の本体１０およびノズル層１１の製作の図８Ａから図８Ｇと同様のプロセスを示している。しかしながら、この実施例において、穴３０２は、デバイス層８８の一部を通るまたはすべてを貫通し得る。製作は、概して、以下に述べることを除いて、図１１Ａから図１１Ｇに対して上記において説明された通りに進行し得る。
特に、図１３Ｂを参照すると、デバイス層８８を貫通するアパーチャ２００を作製するのではなく、むしろノズル２２が位置されるであろう場所に凹んだエリア２０４が形成されている。この凹んだエリア２０４は、導出通路２６を提供するであろう凹んだエリア２０２と同じ深さであるか、またはより深くてもよい。図１３Ｃおよび図１３Ｄによって示されるように、これは、第一ウェハが第二ウェハに接合されたときにノズル２２の上に横設されるであろう、デバイス層８８における薄い部分８８ｂを残す。
図１３Ｅを参照すると、エッチング停止層９０に開口部が形成された後、当該エッチング停止層９０はマスクとして使用することができ、凹み２０４が露出するまで、例えば、反応性イオンエッチングなどによって、デバイス層８８の当該薄い部分８８ｂを通るように開口部がエッチングされ得る。結果として得られる、エッチング停止層９０とデバイス層８８における薄い部分８８ｂとの両方を通る開口部は、膜を貫通する穴３０２を提供する。製作は、図１１Ｆおよび図１１Ｇに示されるように進行し得る。このアプローチの利点は、膜３００の厚さの選択が可能になるという点である。
アクチュエータが形成または取り付けられた後、結果として得られる基板は、概して、図３Ｄに示される基板に対応する。凹んだエリア２０４が、凹んだエリア２０２と同じ深さを有する場合、膜３００の底面は、導出通路２６の上面と同一平面上にあるであろう。
図１４Ａから図１４Ｇは、基板１１０の本体１０およびノズル層１１の製作に対する別の例示的アプローチを示している。この実施例において、当該基板は、導出通路２６に膜３００を備えた液体吐出装置１５０を有するように製作される。特に、膜３００は、導出通路２６の、ディセンダ部２０と戻りチャネル２８との両方から離間された位置に設けられ得る。当該膜は、インピーダンス構造３１０を提供することができる。
当該基板は、ノズル層１１に形成された１つ以上の空洞５００を含む、伸展性の微細構造も含み得る。膜３００のみを有する液体吐出装置１５０は、同様のアプローチに従って製作することができる。例えば、空洞５００を有さない液体吐出装置を製作するために、単純に、図１４Ｂに示される凹み５０６の形成に関連する工程の部分を省略することができる。
図１４Ａおよび図１５を参照すると、第一ウェハ８０（例えば、シリコンウェハまたはシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウェハなど）は、ノズルウェハを提供する。第一ウェハ８０は、マスク層８１（例えば、酸化物または窒化物マスク層、例えば、ＳｉＯ２またはＳｉ３Ｎ４など）、デバイス層８２（例えば、シリコンデバイス層８２）、エッチング停止層８４（例えば、酸化物または窒化物のエッチング停止層）、およびハンドル層８５（例えば、シリコンハンドル層）を含む。いくつかの実施例において、第一ウェハ８０は、エッチング停止層８４を含まない。いくつかの実施例において、例えば、第一ウェハ８０がＳＯＩウェハである場合、当該ＳＯＩウェハ８０の絶縁層は、エッチング停止層８４として機能する。
ノズル位置を画定するために、マスク層８１がパターン形成され、液体吐出装置１５０のノズル２２を提供するであろう開口部が、例えば、リソグライフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、当該デバイス層８２を通るように形成される（工程９４０）。例えば、レジストの第一層を、パターン形成されていないマスク層８１上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成してもよい。マスク層８１をエッチングすることにより、マスク層８１を通る開口部を形成することができる。次いで、デバイス層８２を、マスクとしてマスク層８１を使用して、例えば、深掘り反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）エッチング、または別のタイプのエッチングによりエッチングすることにより、ノズル２２を形成することができる。当該レジストは、デバイス層８２のエッチング前または後に剥ぎ取ることができる。
図１４Ｂおよび図１５を参照すると、第二ウェハ８６（例えば、シリコンウェハまたはＳＯＩウェハ）は、マスク層８７（例えば、酸化物または窒化物マスク層）、デバイス層８８（例えば、シリコンデバイス層８８）、エッチング停止層９０（例えば、酸化物または窒化物のエッチング停止層９０）、およびハンドル層９２（例えば、シリコンハンドル層９２）を含む。第二ウェハ８６のデバイス層８８は、第一ウェハ８０のデバイス層８２と同じ材料で形成することができる。いくつかの実施例において、例えば、第二ウェハ８６がＳＯＩウェハである場合、当該ＳＯＩウェハ８６の絶縁層は、エッチング停止層９０として機能する。
空洞５００を画定するために、マスク層８７がパターン形成され、凹み５０６が、例えば、リソグライフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、第二ウェハ８６のデバイス層８８に形成される（工程９４２）。図１４Ｂは、デバイス層８８を完全に貫通して延在するように凹み５０６を示しているが、これは必ずしも必要ではなく、凹み５０６は、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在してもよい。
例えば、リソグラフィおよびエッチングを含む標準的微細加工技術などを用いて、開口部がマスク層８７に形成され、任意選択により、凹み２００が、デバイス層８８を少なくとも部分的に通るように形成される。この凹み２００は、導出通路２６の下に位置され、ディセンダ部２０の一部またはノズル２２を提供すると考えることができる。図１４Ｂは、デバイス層８８を貫通して延在する開口部として凹み２００を示しているが、これは必ずしも必要ではなく、凹み２００は、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在してもよい。
同様に、開口部がマスク層８７に形成され、凹み２０８が、少なくとも部分的にデバイス層８８を通るように形成される（工程９４４）。この凹みは、導出通路２６の一部を提供する。図１４Ｂは、デバイス層８８を貫通して延在するように凹み２０８を示しているが、これは必ずしも必要ではなく、凹み２０８は、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在してもよい。ただし、凹み２００は、少なくとも凹み２０８と同じ深さであるべきである。
凹み５０６（存在する場合）、開口部２００、および凹み２０８は、単一のエッチング工程によって同時に形成することができる。この場合、凹み５１０（存在する場合）、開口部２００、および凹み２０８は全て、同じ深さを有するであろう。例えば、レジストの層を、パターン形成されていないマスク層８７上に被着させ、リソグラフィによってパターン形成してもよい。マスク層８７をエッチングすることにより、マスク層８７を貫通する開口部を形成することができる。次いで、デバイス層８８は、マスクとしてマスク層８７を使用してエッチングすることができる。
その一方で、異なる深さを有する凹み５１０（存在する場合）、開口部２００、および凹み２０８を提供するために、複数のエッチング工程を使用することができる。例えば、各特徴部に対して、レジストの層を被着させ、リソグラフィによってパターン形成し、次いで基板にエッチング工程を施すことができる（当該レジストは、以前に画定された特徴部を覆うことにより、それらを後続のエッチング工程から保護することができる）。いくつかの実践形態では、当該フォトレジスト自体をマスクとして使用することができる。
図１４Ｃおよび図１５を参照すると、アセンブリ９６を形成するために、第二ウェハ８６が、例えば、サーマルボンド法または別のウェハ接合技術などを使用して、第一ウェハ８０に接合される（工程９４６）。特に、第二ウェハ８６は、第一ウェハ８０のマスク層側が第二ウェハ８６のマスク層側に接触するように、第一ウェハ８０に接合される。したがって、マスク層８１をマスク層８７に接合することができる。いくつかの実践形態において、マスク層８１および／またはマスク層８７は、第二ウェハ８６が第一ウェハ８０に接合される前に除去される。開口部２００は、ノズル２２を提供する開口部に揃えられ得る。当該凹み５１０がエッチング停止層９０によって覆われると、空洞５００を形成する。
エッチング停止層９０は、凹み５０６を覆っている。したがって、エッチング停止層９０は膜５０２を提供することができ、空洞５００を画定することができる。図１４Ｂには凹み５０６が１つだけ示されているが、複数の空洞５００を形成するために複数の凹みが存在していてもよい。さらに、図１４Ｆおよび図１４Ｇに示される空洞５００は、戻りチャネル２８の下に示されているが、適切な位置に凹みを形成することによって、追加でまたは代替で、同様の空洞を、供給チャネル２４の下に形成することもできる。
図１４Ｄおよび図１５を参照すると、第二ウェハ８６のハンドル層９２が、例えば、研削および研磨、湿式エッチング、プラズマエッチング、または他の除去プロセスなどによって、除去される（工程９４８）。
図１４Ｅおよび図１５を参照すると、インピーダンス特徴部３１０を形成するために、穴３０２が、凹み２０８に達するまでエッチング停止層９０を通るようにエッチングされる（工程９５０）。穴３０２は、湿式エッチングまたはプラズマエッチングなどのエッチングプロセスによって形成することができる。特に、穴３０２は、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングによって形成することができる。
さらに、導出通路２６と戻りチャネル２８との間に開口部を提供するために、アパーチャ３４０が、凹み２０８に達するまでエッチング停止層９０を貫通するように形成され得る（工程９５０）。
さらに、ディセンダ部２０とノズル２２との間に開口部を提供するために、アパーチャ３４２が、凹み２００に達するまでエッチング停止層９０を通るように形成され得る。
開口部３０２、開口部３４０、および開口部３４２は、単一のエッチング工程において同時に形成することができる。特に、当該開口部は、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングによって形成することができる。
図１６Ａから図１６Ｃを参照すると、凹み２０８がデバイス層８８を完全には貫通せずに延在する場合、例えば、エッチング停止層９０をマスクとして使用して、さらなるエッチング工程を実施することができる。開口部３０２および３４０は、凹み２０８が露出するまで、例えば、反応性イオンエッチングなどによって、凹み２０８の上方のデバイス層８８における薄い部分８８ｃを貫通するようにエッチングすることができる。このアプローチの利点は、例えば、凹み２０８の深さを選択するなどによって、膜３００の厚さの選択が可能になるという点である。図１６Ａから図１６Ｃに示される態様は、様々な代替策と組み合わせることができる。
図１４Ｅに示されるように、凹み２０８がデバイス層８８を貫通して延在すると仮定すると、流路２６にわたって横設されるエッチング停止層９０の当該一部が、膜３００を提供する。その一方で、図１６Ｂのように、凹み２０８がデバイス層８８の部分的にのみ通って延在する場合、エッチング停止層９０とデバイス層８８の当該薄い部分８８ｃとの組み合わせが、膜３００を提供する。
図１４Ａから図１４Ｅのアプローチにおいて、デバイス層８２、マスク層８１、８７（存在する場合）、デバイス層８８、およびエッチング停止層９０が、ノズル層１１を形成し得る。図１４Ａから図１４Ｅのアプローチは、膜３０４の製作によって肉薄化されない、厚く頑健なノズル層１１を提供する。結果として得られる、空洞５００および／または膜３００を備えたアセンブリ９６をさらに加工することにより、プリントヘッドの液体吐出装置１５０を形成することができる。
例えば、図１４Ｆおよび１４Ｇを参照すると、アセンブリ９６の上面７４、例えば、エッチング停止層９０における露出表面などが、流路ウェハ７６に接合され得る（工程９５２）。流路ウェハ７６は、流動路４７５、例えば、供給チャネル１４、チャンバ導入通路１６、圧送チャンバ１８、ディセンダ部２０、導出通路２６の一部、および導出供給チャネル２８などを有するように、接合前に製作することができる。例えば、第一ウェハ６０の上面７４は、低温接合、例えば、エポキシ（ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ））による接合などを使用して、または低温プラズマ活性化接合を使用して、流路ウェハ７６に接合することができる。他の要素、例えば、アクチュエータ（図示せず）などは、アセンブリ９６が流路ウェハ７６に接合される前または後に形成することができる。
図１４Ａから図１４Ｇに示された実践形態において、導出通路２６の一部分は、デバイス層８８の凹み２０８によって提供され、当該導出通路２６の別の部分は、流路ウェハ７６の底部の凹み２７によって提供される。当該底部における凹み２７は、ディセンダ部２０から延在し得る。凹み２０８および凹み２７は、穴３０２にわたって重なっており、それにより、結果として得られる膜３００は、導出通路２６を、膜３０４の上の第一領域２６ａと当該膜の下の第二領域２６ｂとに分割する。
図１４Ａから図１４Ｇに示される実践形態は、ディセンダ部２０に接続された導出通路２６の上側部分２６ａと、戻りチャネル２８に接続された当該導出通路の下側部分２６ｂとを有するが、これは、図１７Ａに示されるように、逆も可能である。例えば、流路ウェハ７６の底部の凹み２７は、ディセンダ部２０ではなく戻りチャネル２８から開口部３０２まで延在していてもよい。さらに、凹み２０８は、開口部２００に接続してもよい（開口部２００の一部と見なすことができる）。したがって、凹み２０８は、ディセンダ部２０から開口部３０２まで延在し得る。
その上、図１７Ａに示された実践形態は、様々な他の態様と組み合わせることができる。例えば、図１７Ｂに示されるように、凹み２０８は、デバイス層８８を部分的にのみに通って延在するように形成することができ、さらなるエッチング工程を、例えば、エッチング停止層９０をマスクとして使用して実施することができる。したがって、開口部３０２は、凹み２０８が露出するまで、例えば、反応性イオンエッチングなどによって、凹み２０８の上方のデバイス層８８の薄い部分８８ｄを貫通するようにエッチングされる。結果として、エッチング停止層９０とデバイス層８８の薄い部分８８ｄとの組み合わせが、インピーダンス特徴部３１０の膜３００を提供する。
図１４Ｇおよび図１５を参照すると、接合後、ハンドル層８５およびエッチング停止層８４を、例えば、研削および研磨、湿式エッチング、プラズマエッチング、または他の除去プロセスなどによって、除去することにより、ノズル２２を露出させることができる（工程９５４）。いくつかの実践形態において、エッチング停止層８４は除去されないが、ノズルを完成させるために、エッチング停止層８４を貫通するアパーチャが形成される（工程９５６）。アクチュエータが形成または取り付けられた後、結果として得られる基板は、概して、図３Ｃに示される基板に対応する。
図１４Ｇに示されるように、同じ層９０が、伸展性の微細構造（存在する場合）のための膜５０２と膜３００とを提供し得る。さらに図１４Ｇに示されるように、流路ウェハ７６の底部において凹みとして形成された導出通路２６により、第一および第二ウェハのアセンブリ９６の上面７４が、導出通路２６の下側表面を提供し得る。さらに、膜３００の上面は、導出通路２６の下側表面と同一平面上にあり得る。
同様に、膜３００の上面は、戻りチャネル２８の下側表面と同一平面にあり得る。
図１８Ａから図１８Ｈは、基板１１０の本体１０およびノズル層１１の製作の図１４Ａから図１４Ｇと同様のプロセスを示している。しかしながら、この実施例において、開口部３０２は、導出通路２６内ではなくむしろ戻りチャネル２８の直下に位置されている。製作は、概して、以下に述べることを除いて、図１４Ａから図１４Ｇおよび図１７Ａに対して上記において説明された通りに進行し得る。
図１８Ｂを参照すると、第一凹み２００は、ノズル２２に対応する領域のデバイス層８８に形成される。この凹み２００は、導出通路２６の下に位置され、ディセンダ部２０の一部またはノズル２２を提供すると考えることができる。第二凹み２２０は、戻りチャネル２８の一部の下に横設された領域において、デバイス層８８に形成される。これらの凹み２００および２２０は、マスク層８７をパターン形成して、それをデバイス層８８をエッチングするためのマスクとして使用することにより、形成することができる。
さらに、図１８Ｃを参照すると、デバイス層８８における第三凹み２２２は、第一凹み２００と第二凹み２２０とを接続する。デバイス層８８の一部８８ｅは、凹み２２２の下に残すことができる。当該凹み２２２は、マスク層８７をパターン形成し、それを、デバイス層８８をエッチングするためのマスクとして使用することにより、形成することができる。任意選択により、マスク層８７は、ウェハ８６全体から剥ぎ取ることができる。
図１８Ｂおよび図１８Ｃは、デバイス層８８を貫通して延在する開口部として凹み２００および凹み２２０を示しているが、これは必ずしも必要ではない。凹み２００および／または凹み２２０は、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在していてもよい。しかしながら、凹み２２０は、少なくとも凹み２２２と同程度に深くあるべきである（すなわち、同じまたはより深い深さ）。同様に、図１８Ｂは、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在するように凹み２２２を示しているが、これは必ずしも必要ではない。凹み２２２は、デバイス層８８を貫通して延在していてもよい。凹み２００、２２０、２２２が同じ深さの場合、それらは、単一のエッチング工程において同時に形成することができる。当該凹みの相対的深さは、導出通路２６の高さおよび膜３００の厚さに対する必要性に基づいて、例えば、流体流動に対する所望の抵抗性に基づいて、選択することができる。
図１８Ｄは、図１４Ｃと同様に進行し、第一ウェハ８０が第二ウェハ８６に接合されてアセンブリ９６を形成して、開口部２００がノズル２２に位置合わせされる。図１８Ｅは、図１４Ｄと同様に進行し、ハンドル層９２が除去される。
図１８Ｆを参照すると、インピーダンス特徴部３１０を形成するために、穴３０２が、凹み２２０に達するまでエッチング停止層９０を貫通するようにエッチングされる。穴３０２は、湿式エッチングまたはプラズマエッチングなどのエッチングプロセスによって形成することができる。特に、穴３０２は、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングによって形成することができる。
さらに、ディセンダ部２０とノズル２２との間に開口部を提供するために、アパーチャ３４２が、凹み２００に達するまでエッチング停止層９０を通るように形成され得る。
開口部３０２および開口部３４２は、単一のエッチング工程において同時に形成することができる。特に、当該開口部は、反応性イオンエッチングなどの異方性エッチングによって形成することができる。
凹み２２０がデバイス層８８を完全には貫通せずに延在する場合、例えば、エッチング停止層９０をマスクとして使用して、さらなるエッチング工程を実施することができる。同様に、凹み２００がデバイス層８８を完全には貫通せずに延在する場合、例えば、エッチング停止層９０をマスクとして使用して、さらなるエッチング工程を実施することができる。したがって、開口部３０２および３４２は、凹み２０８が露出するまで、例えば、反応性イオンエッチングなどによって、デバイス層８８の薄い部分８８ｅを貫通するようにエッチングすることができる。
図１８Ｆに示されているように、凹み２２０がデバイス層８８を完全に貫通して延在すると仮定すると、導出通路２６と戻りチャネル２８との間のエッチング停止層９０の一部が、膜３００を提供する。その一方で、凹み２２０が、デバイス層８８を部分的にのみ通って延在する場合（例えば、図１６Ｃに示されるものと同等な方式において）、エッチング停止層９０とデバイス層８８における薄い部分８８ｅとの組み合わせが、膜３００を提供する。
図１８Ｇを参照すると、アセンブリ９６の上面７４、例えば、エッチング停止層９０における露出表面などが、流路ウェハ７６に接合され得る。図１８Ｇは、図１４Ｆと同様に進行するが、導出通路２６が完全にデバイス層８８において画定されるので、流路ウェハ７６は、導出通路２６を画定する凹みを有さない。
図１８Ｈは、図１４Ｇと同様に進行し、この場合、ハンドル層８５およびエッチング停止層８４が除去されるか、あるいはハンドル層８５が除去され、エッチング停止層８４を通ってアパーチャを形成することにより、ノズルが完成される。アクチュエータが形成または取り付けられた後、結果として得られる基板は、概して、図３Ｂに示される基板に対応する。
図１０を参照すると、いくつかの実践形態において、複数の開口部４２、例えば、長方形の開口部などを含むマスク４０を使用することにより、膜３００に対して所望のサイズの穴３０２を画定することができる。各開口部４２は、開口部４２の角部によって画定されるセル領域４４に対応し、開口部４２のサイズおよび方向は、隣接するセル領域４４を重ならせる。各セル領域４４の面積は、対応する開口部４２の長辺ｌの長さのおよそ二乗である。異方性エッチングプロセス（例えば、水酸化カリウムエッチングプロセスなど）により、終端結晶面（例えば、＜１１１＞面）に達するまで異方性エッチングを続けることによって、正確なサイズの穴を製作することができる。例えば、各開口部４２の角部は、＜１１１＞面を露出させるように配置することができ、それにより、各開口部４２は、その対応するセル領域４４によって画定される領域をエッチングさせる。隣接するセル領域４４が重なるため、エリア全体が、このエッチングプロセスによって開口部となり得る。
いくつかの実施例において、厚い層８２を使用することができる（例えば、３０μｍ、５０μｍ、または１００μｍ厚）。厚いノズルウェハの使用は、ノズルウェハが弱くなる程度にまでノズル製作プロセスによってノズルウェハが薄くなるリスクを最小にする。
様々な実践形態に共通の、チャネル１４、導入通路１６、および圧送チャンバ１８の特定の流路構成は、流路構成の単なる一例に過ぎない。以下において説明されるフィルター特徴部またはインピーダンス特徴部に対するアプローチは、多くの他の流路構成において使用することができる。例えば、サプライチャネル１４が、圧送チャンバ１８と同じレベルに位置される場合、アセンダ部１６ａは不要である。別の実施例として、追加の水平通路を、圧送チャンバ１８とノズル２２との間に配置することもできる。概して、ディセンダ部の説明は、圧送チャンバをノズルの入口に接続する第一通路に対して一般化することができ、導出通路の説明は、ノズルの入口を戻りチャネルに接続する第二通路に対して一般化することができる。
第一または第二のような様々な要素の指示、例えば、第一ウェハおよび第二ウェハなどは、必ずしも、当該要素が製作される順序を示しているわけではない。「の上（ａｂｏｖｅ）」および「の下（ｂｅｌｏｗ）」などの位置決めの用語が使用されるが、これらの用語は、システム内の要素の相対的位置決めを示すために使用されるのであって、必ずしも、重力に対する位置を示しているわけではない。
特定の実施形態について説明した。他の実施形態も、以下の特許請求の範囲内である。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
外面、内面、および該内面と該外面との間に延在するノズルを有するノズル層であって、該ノズルが、液体を受け入れるための入口を該内面に有し、ならびに液体の吐出のための出口開口部を該外面に有する、ノズル層と、
該ノズル層の該内面が固定される本体であって、圧送チャンバ、戻りチャネル、および該圧送チャンバを該ノズルの該入口に流体接続する第一通路を含む、本体と、
該ノズルの該入口を該戻りチャネルに流体接続する第二通路と、
該圧送チャンバから液体を流し出すように構成されたアクチュエータであって、その作動によって液体が該ノズルから放出される、アクチュエータと、
該第一通路、該第二通路、または該ノズルの該入口のうちの少なくとも１つにわたって、それらを部分的に遮断するように形成された膜であって、それ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有し、該液体吐出装置の作動時に流体が該膜の該少なくとも１つの穴を通って流れる、膜と、
を含む、液体吐出装置。
実施形態２
前記膜および前記穴が、流体が前記ノズルから吐出されるときに前記第一流路が第一インピーダンスを有し、流体が該ノズルから放出されないときに第二インピーダンスを有するように構成される、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態３
前記第一インピーダンスが、前記第二インピーダンスよりも大きい、実施形態２に記載の液体吐出装置。
実施形態４
前記ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において前記第二通路が最大インピーダンスを有するように前記膜が構成される、実施形態２に記載の液体吐出装置。
実施形態５
前記膜が、前記外面に対して実質的に平行に延在する、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態６
前記膜が、前記第二通路にわたって形成される、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態７
前記第二通路が、前記ノズルへの前記入口と前記膜との間の第一部分と、該膜と前記戻りチャネルとの間の第二部分とを含み、該第一部分および該第二部分が、該膜によって分離され、該膜を貫通する前記穴が、該第一部分を該第二部分に流体接続する、実施形態６に記載の液体吐出装置。
実施形態８
前記第一部分が、前記膜における前記外面から離れた側に設けられ、前記第二部分が、該膜における該外面に近い側に設けられる、実施形態７に記載の液体吐出装置。
実施形態９
前記第一部分が、前記本体に設けられ、前記第二部分が、前記ノズル層に設けられる、実施形態８に記載の液体吐出装置。
実施形態１０
前記第一部分が、前記膜における前記外面に近い側に設けられ、前記第二部分が、該膜における該外面に遠い側に設けられる、実施形態７に記載の液体吐出装置。
実施形態１１
前記第二通路および前記戻りチャネルが、前記膜によって分離され、該膜を貫通する前記穴が、該第二通路を該戻りチャネルに流体接続する、実施形態６に記載の液体吐出装置。
実施形態１２
前記膜における前記外面に遠い側の表面が、前記戻りチャネルの底面と同一平面上に設けられる、実施形態１１に記載の液体吐出装置。
実施形態１３
前記膜が、それ自身を貫通する複数の穴を有する、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態１４
前記複数の穴が、前記膜にわたって一様に離間されている、実施形態１３に記載の液体吐出装置。
実施形態１５
前記複数の穴が、フィルターを提供するように構成される、実施形態１３に記載の液体吐出装置。
実実施形態１６
前記膜が、前記ノズルにわたって形成される、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態１７
前記外面に対して平行に延在し、前記液体吐出装置にわたって横設される膜層を含み、前記膜が、該膜層の一部を含む、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態１８
前記膜層が本体内に包埋される、実施形態１７に記載の液体吐出装置。
実施形態１９
前記膜層が、前記本体と前記ノズル層との間に設けられる、実施形態１７に記載の液体吐出装置。
実施形態２０
前記圧送チャンバに流体接続された前記戻りチャネルまたはサプライチャネルに隣接して配置され、それらから前記膜層によって流体的に分離される空洞を含む、実施形態１７に記載の液体吐出装置。
実施形態２１
前記空洞および該空洞を覆う前記層の一部が、クロストークを減少させるための伸展性の微細構造を提供する、実施形態２０に記載の液体吐出装置。
実施形態２２
前記膜層における前記外面から離れた側に接合された第一材料のウェハと、
該層における該外面に近い側に接合された該第一材料のデバイス層と、を含む、実施形態１９に記載の液体吐出装置。
実施形態２３
前記膜が、前記第一材料とは異なる材料組成の第二材料である、実施形態２２に記載の液体吐出装置。
実施形態２４
前記第一材料が単結晶シリコンである、実施形態２３に記載の液体吐出装置。
実施形態２５
前記第二材料が二酸化ケイ素である、実施形態２４に記載の液体吐出装置。
実施形態２６
前記膜が、前記外面に対して実質的に平行に延在する、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態２７
前記穴が、該穴の全ての側部において、前記第一通路、前記第二通路、または前記ノズルのそれぞれの壁部から離間されている、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態２８
前記膜が、前記第一通路、前記第二通路、または前記ノズルのそれぞれの壁部に対して実質的に垂直に、内側方向に突出する、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態２９
前記膜が、前記第一通路、前記第二通路、または前記ノズルのそれぞれの壁部を形成する材料の弾性率よりも低い弾性率を有する材料で形成される、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態３０
前記膜が、前記第一通路、前記第二通路、または前記ノズルのそれぞれの壁部より柔軟である、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態３１
前記膜を貫通する前記穴が、前記ノズルの前記出口開口部より狭い、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態３２
前記膜が酸化物で形成される、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態３３
前記膜が、約０．５μｍから約５μｍの間の厚さを有する、実施形態３２に記載の液体吐出装置。
実施形態３４
前記膜がポリマーで形成される、実施形態１に記載の液体吐出装置。
実施形態３５
前記膜が、約１０μｍから約３０μｍの間の厚さを有する、実施形態１４に記載の液体吐出装置。
実施形態３６
外面に開口部を有するノズルと、圧送チャンバから該ノズルまでの第一部分および該ノズルから戻りチャネルまでの第二部分を含む流路と、該圧送チャンバから液体を流出させるように構成され、その作動により該ノズルから液体が放出される、アクチュエータと、を含む基板と、
該流路の該第二部分にわたって形成される膜であって、それ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有し、作動時に、該少なくとも１つの穴を通って液体が流れ、該流路における流体の発振振動数に応じて該流路に対してあるインピーダンスを提供するように構成される、膜と、
を含む、液体吐出装置。
実施形態３７
前記膜が、流体が前記ノズルから吐出されるときに第一インピーダンスを提供し、流体が該ノズルから吐出されないときに第二インピーダンスを提供するように構成される、実施形態３６に記載の液体吐出装置。
実施形態３８
前記第一インピーダンスが、第二インピーダンスよりも大きい、実施形態３７に記載の液体吐出装置。
実施形態３９
前記膜が、前記ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において前記流路に対して最大インピーダンスを提供するように構成される、実施形態３６に記載の液体吐出装置。
実施形態４０
前記膜が前記流路の壁部より柔軟である、実施形態３６に記載の液体吐出装置。
実施形態４１
前記膜が、前記外面に対して実質的に平行に延在する、実施形態３６に記載の液体吐出装置。
実施形態４２
前記膜が、前記流路の壁部に対して実質的に垂直に内側方向へと突出する、実施形態３６に記載の液体吐出装置。
実施形態４３
前記圧送チャンバに流体接続された前記戻りチャネルまたはサプライチャネルに隣接する伸展性の微細構造と、前記膜を提供する膜層であって、該戻りチャネルまたは該サプライチャネルのそれぞれから空洞を分離する、膜層と、を含む、実施形態３６に記載の液体吐出装置。
実施形態４４
液体吐出装置のノズルから液体を吐出させる工程と、
流路から該ノズルに液体を再充填する工程と、
を含み、
それ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有する、該流路にわたって形成された膜が、流体が該ノズルから吐出されるときに該流路に第一インピーダンスを提供し、流体が該ノズルから吐出されないときに第二インピーダンスを提供し、ならびに該第一インピーダンスが、該第二インピーダンスよりも大きい、
液体吐出方法。
実施形態４５
前記ノズルに前記再充填する工程が、前記膜によって画定された前記少なくとも１つの穴を通って前記流路に液体を流す工程を含む、実施形態４４に記載の方法。
実施形態４６
前記流路が、前記ノズルを戻りチャネルに流体接続する流路を含む、実施形態４４に記載の方法。
実施形態４７
前記流路が、前記ノズルを圧送チャンバに流体接続する流路を含む、実施形態４４に記載の方法。
実施形態４８
前記ノズルから液体を吐出させる工程が、アクチュエータを作動させて該ノズルに流体接続された圧送チャンバから液体を吐出させる工程を含む、実施形態４４に記載の方法。
実施形態４９
ノズル層にノズルを形成する工程であって、該ノズル層が、第一表面を有し、該ノズルが、液体の吐出のための出口開口部を該第一表面に有する、工程と、
該ノズル層における該第一表面から遠い側において該ノズル層の第二表面上に膜を形成する工程と、
該膜を貫通する少なくとも１つの穴を形成する工程と、
該膜における該少なくとも１つの穴が、圧送チャンバと該ノズルの間の通路または該ノズルと戻りチャネルとの間の第二通路に収縮を提供するように、該膜における該ノズル層から遠い側を、該圧送チャンバおよび該戻りチャネルを有するウェハに取り付ける工程と、
を含む、液体吐出装置を製造する方法。
実施形態５０
前記ウェハ上にアクチュエータを形成する工程であって、該アクチュエータが、前記圧送チャンバから液体を流し出すように構成され、それにより、該アクチュエータの作動によって液体が前記ノズルから放出される、工程、を含む、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５１
前記膜および前記少なくとも１つの穴が、前記ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において最大インピーダンスを有するように形成される、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５２
前記少なくとも１つの穴を形成する工程が、前記膜をエッチングする工程を含む、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５３
前記膜に複数の穴を形成する工程を含む、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５４
前記膜が酸化物で形成される、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５５
前記膜がポリマーで形成される、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５６
前記ノズル層が、ハンドル層上に配置され、前記膜が、該ノズル層における、該ハンドル層に対向する側に形成される、実施形態４９に記載の方法。
実施形態５７
前記ハンドル層を除去する工程を含む、実施形態５６に記載の方法。
１０ 本体
１１ ノズル層
１１ａ 表面
１２ 基板導入口
１４、１４ａ 導入供給チャネル
１６ 圧送チャンバ導入通路
１６ａ アセンダ部
１６ｂ （水平）圧送チャンバ導入口
１８ 圧送チャンバ
２０ ディセンダ部
２２ ノズル
２３、２３ａ、２３ｂ 列
２４ ノズル開口部
２６ 導出通路
２６ａ 第一領域
２６ｂ 第二領域
２７、２０８、５０６ 凹み
２８、２８ａ、２８ｂ 導出供給チャネル（戻りチャネル）
３０ アクチュエータ
３１ 圧電層
３２ａ、３２ｂ 部分
４０ マスク
４２ 開口部
４４ セル領域
５０ 微細構造
５２、５４ 底面
６０ 第一ウェハ
６４ 駆動電極
６５ 接地電極
６６ 膜（層）
６７ 接着層
７４ 上面
７６ 流路ウェハ
８０ 第一ウェハ
８１、８７ マスク層
８２、８８ デバイス層
８４、９０ エッチング停止層
８５、９２ ハンドル層
８６ 第二ウェハ
８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ デバイス層の一部
９６ アセンブリ
１００ プリントヘッド
１１０ 基板
１１２ 基板の底面
１２０ インターポーザアセンブリ
１２２ 上側インターポーザ
１２４ 下側インターポーザ
１３０ 筐体
１３２ 液体サプライチャンバ
１３４ 隔壁
１３６ 戻りチャンバ
１５０ 液体吐出装置
２００、５１０ 開口部
２０２、２０４ 凹んだエリア
２２０ 第二凹み
２２２ 第三凹み
３００、３０４、５０２ 膜
３０２ 穴
３１０ インピーダンス特徴部（インピーダンス構造）
３２０ フィルター特徴部（ろ過構造）
３４０、３４２ アパーチャ（開口部）
４００ 流路
４０２ 液体サプライ導入口（導入開口部）
４０８ 液体戻り導出口（導出開口部）
４７５ 吐出装置の流路（流動路）
５００ 空洞
５０４ 内面

Claims (12)

  1. 外面に開口部を有するノズルと、圧送チャンバから該ノズルまでの第一部分および該ノズルから戻りチャネルまでの第二部分を含む流路と、該圧送チャンバから液体を流出させるように構成され、その作動により該ノズルから液体が放出される、アクチュエータと、を含む基板と、
    該流路の該第二部分にわたって形成され、前記流路の前記第二部分の内部空間に配置される膜であって、それ自身を貫通する少なくとも１つの穴を有し、作動時に、該少なくとも１つの穴を通って液体が流れ、該流路における液体の発振振動数に応じて該流路に対してあるインピーダンスを提供するように構成される、膜と、
    を含み、
    該膜が前記流路の壁部より柔軟である、液体吐出装置。
  2. 前記膜が、前記ノズルの共鳴周波数においてまたはその周辺において前記流路に対して最大インピーダンスを提供するように構成される、請求項１に記載の液体吐出装置。
  3. 前記膜が、前記外面に対して実質的に平行に延在する、請求項１に記載の液体吐出装置。
  4. 前記膜および穴は、前記流路が、液体が前記ノズルから吐出されるときに第一インピーダンスを有し、液体が該ノズルから吐出されないときに第二インピーダンスを提供するように構成される、請求項１に記載の液体吐出装置。
  5. 前記第一インピーダンスが、前記第二インピーダンスよりも大きい、請求項４に記載の液体吐出装置。
  6. 前記流路が、前記ノズルへの入口と前記膜との間の第一部分と、該膜と前記戻りチャネルとの間の第二部分とを含み、該第一部分および該第二部分が、該膜によって分離され、該膜を貫通する前記穴が、該第一部分を該第二部分に流体接続する、請求項１に記載の液体吐出装置。
  7. 前記膜が、それ自身を貫通する複数の穴を有する、請求項１に記載の液体吐出装置。
  8. 前記複数の穴が、前記膜にわたって一様に離間されている、請求項７に記載の液体吐出装置。
  9. 前記膜が酸化物で形成される、請求項１に記載の液体吐出装置。
  10. 前記膜が、約０．５μｍから約５μｍの間の厚さを有する、請求項９に記載の液体吐出装置。
  11. 前記膜がポリマーで形成される、請求項１に記載の液体吐出装置。
  12. 前記膜が、約１０μｍから約３０μｍの間の厚さを有する、請求項１１に記載の液体吐出装置。
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