JP2003145779A - ペン本体にダイ接着するための微細機械加工されたシリコン・インターロック構造と方法 - Google Patents
ペン本体にダイ接着するための微細機械加工されたシリコン・インターロック構造と方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プリントヘッドの取り付けの信頼性の高い流
体噴射装置と流体噴射装置を提供すること。 【解決手段】 流体噴射装置の製造方法であって、結晶
基板２１の第１の表面２１ａに流体小滴発生構造の一部
を形成するステップと、前記結晶基板の第２の表面２１
ｂに狭いスロットを形成するステップと、 前記狭いス
ロットにエッチングを施して、それぞれ、アンカ・キャ
ビティ３４及び前記アンカ・キャビティと前記第２の表
面の間に延びる開口部４２を含む、アンカ・グルーブ３
３を前記結晶基板に形成するステップが含まれており、
前記アンカ・キャビティの最大幅が前記開口部の最小幅
を超えるようにした。
体噴射装置と流体噴射装置を提供すること。 【解決手段】 流体噴射装置の製造方法であって、結晶
基板２１の第１の表面２１ａに流体小滴発生構造の一部
を形成するステップと、前記結晶基板の第２の表面２１
ｂに狭いスロットを形成するステップと、 前記狭いス
ロットにエッチングを施して、それぞれ、アンカ・キャ
ビティ３４及び前記アンカ・キャビティと前記第２の表
面の間に延びる開口部４２を含む、アンカ・グルーブ３
３を前記結晶基板に形成するステップが含まれており、
前記アンカ・キャビティの最大幅が前記開口部の最小幅
を超えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、インク・
ジェット印刷装置のような流体噴射装置に関するもので
あり、詳しくは、カートリッジ本体に接着剤によって取
り付けられるその一部に、接着剤保持アンカ・グルーブ
が形成された流体噴射装置に関するものである。
ジェット印刷装置のような流体噴射装置に関するもので
あり、詳しくは、カートリッジ本体に接着剤によって取
り付けられるその一部に、接着剤保持アンカ・グルーブ
が形成された流体噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インク・ジェット印刷技術は、比較的高
度に発展している。コンピュータのプリンタ、グラフィ
ックス・プロッタ及びファクシミリ機のような市販製品
には、印刷媒体を作成するためのインク・ジェット・テ
クノロジが導入されてきた。インク・ジェット・テクノ
ロジに対するヒューレット・パッカード社の貢献につい
ては、例えば、Hewlett-Packard Journal，Vol．３６，
No．５（１９８５年５月）、Vol．３９，No．５（１９
８８年１０月）、Vol．４３，No．４（１９９２年８
月）、Vol．４３，No．６（１９９２年１２月）、及びV
ol．４５，No．１（１９９４年２月）における個々の論
文に記載がある。
度に発展している。コンピュータのプリンタ、グラフィ
ックス・プロッタ及びファクシミリ機のような市販製品
には、印刷媒体を作成するためのインク・ジェット・テ
クノロジが導入されてきた。インク・ジェット・テクノ
ロジに対するヒューレット・パッカード社の貢献につい
ては、例えば、Hewlett-Packard Journal，Vol．３６，
No．５（１９８５年５月）、Vol．３９，No．５（１９
８８年１０月）、Vol．４３，No．４（１９９２年８
月）、Vol．４３，No．６（１９９２年１２月）、及びV
ol．４５，No．１（１９９４年２月）における個々の論
文に記載がある。
【０００３】一般に、インク・ジェット・イメージは、
インク・ジェット・プリントヘッドとして知られるイン
ク小滴発生装置によって噴射されるインク小滴が、印刷
媒体上の正確な位置に付着することによって形成され
る。一般に、インク・ジェット・プリントヘッドは、例
えば、印刷媒体の表面上を横切る可動プリント・キャリ
ッジに支持された、プリント・カートリッジ本体に取り
付けられている。インク・ジェット・プリントヘッド
は、マイクロコンピュータまたは他のコントローラのコ
マンドに従って、適切な時間にインク小滴を噴射するよ
うに制御されるが、この場合、インク小滴の吹き付けタ
イミングは、印刷されるイメージのピクセル・パターン
に対応するように意図されている。
インク・ジェット・プリントヘッドとして知られるイン
ク小滴発生装置によって噴射されるインク小滴が、印刷
媒体上の正確な位置に付着することによって形成され
る。一般に、インク・ジェット・プリントヘッドは、例
えば、印刷媒体の表面上を横切る可動プリント・キャリ
ッジに支持された、プリント・カートリッジ本体に取り
付けられている。インク・ジェット・プリントヘッド
は、マイクロコンピュータまたは他のコントローラのコ
マンドに従って、適切な時間にインク小滴を噴射するよ
うに制御されるが、この場合、インク小滴の吹き付けタ
イミングは、印刷されるイメージのピクセル・パターン
に対応するように意図されている。
【０００４】典型的なヒューレット・パッカード社製イ
ンクジェット・プリントヘッドには、さらにインク噴射
加熱抵抗器を設ける薄膜基礎構造に取り付けられている
インク障壁構造に取り付けられるか、または、それと一
体化された、オリフィスに精密に形成されたノズル・ア
レイ、及び抵抗器を使用可能にするための装置が含まれ
ている。インク障壁構造によって、関連インク噴射抵抗
器上に配置されたインク室を含むインク・チャネルが形
成されており、オリフィス構造内のノズルは、関連イン
ク室とアライメントがとられている。インク小滴発生領
域は、インク室と、インク室に隣接した薄膜基礎構造及
びオリフィス構造の一部によって形成されている。
ンクジェット・プリントヘッドには、さらにインク噴射
加熱抵抗器を設ける薄膜基礎構造に取り付けられている
インク障壁構造に取り付けられるか、または、それと一
体化された、オリフィスに精密に形成されたノズル・ア
レイ、及び抵抗器を使用可能にするための装置が含まれ
ている。インク障壁構造によって、関連インク噴射抵抗
器上に配置されたインク室を含むインク・チャネルが形
成されており、オリフィス構造内のノズルは、関連イン
ク室とアライメントがとられている。インク小滴発生領
域は、インク室と、インク室に隣接した薄膜基礎構造及
びオリフィス構造の一部によって形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】インク・ジェット・プ
リントヘッドに関して考慮すべき事項は、プリント・カ
ートリッジ本体に対するプリントヘッドの取り付けの信
頼性である。よって、本発明はこのような事情に鑑みて
なされたものであって、プリントヘッドの取り付けの信
頼性の高い流体噴射装置を提供するとともに、その製造
方法を提供することを目的とする。
リントヘッドに関して考慮すべき事項は、プリント・カ
ートリッジ本体に対するプリントヘッドの取り付けの信
頼性である。よって、本発明はこのような事情に鑑みて
なされたものであって、プリントヘッドの取り付けの信
頼性の高い流体噴射装置を提供するとともに、その製造
方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の流体噴射装置の
製造方法は、上記目的を達成するために、流体噴射装置
の製造方法であって、結晶基板の第１の表面に流体小滴
発生構造の一部を形成するステップと、前記結晶基板の
第２の表面に狭いスロットを形成するステップと、前記
狭いスロットにエッチングを施して、それぞれ、アンカ
・キャビティ及び前記アンカ・キャビティと前記第２の
表面の間に延びる開口部を含む、アンカ・グルーブを前
記結晶基板に形成するステップが含まれており、前記ア
ンカ・キャビティの最大幅が前記開口部の最小幅を超え
るようにした。上記流体噴射装置の製造方法は、結晶基
板の第１の表面における流体小滴発生構造の一部の形成
に、＜１００＞結晶配向の薄膜スタックをシリコン基板
上に形成するステップを含むことができる。上記流体噴
射装置の製造方法は、狭いスロットの形成に、前記第２
の表面に乾式反応性イオン・エッチングを施すステップ
を含むことができる。上記流体噴射装置の製造発明は、
前記狭いスロットのエッチングに、前記狭いスロットの
湿式エッチングを施すステップを含むことができる。上
記流体噴射装置の製造方法は、さらに、前記第１の表面
に湿式エッチングを施して、トレンチ領域を形成するス
テップを含むことができる。上記流体噴射装置の製造方
法は、さらに、前記基板に流体給送スロットを形成する
ステップを含むことができる。
製造方法は、上記目的を達成するために、流体噴射装置
の製造方法であって、結晶基板の第１の表面に流体小滴
発生構造の一部を形成するステップと、前記結晶基板の
第２の表面に狭いスロットを形成するステップと、前記
狭いスロットにエッチングを施して、それぞれ、アンカ
・キャビティ及び前記アンカ・キャビティと前記第２の
表面の間に延びる開口部を含む、アンカ・グルーブを前
記結晶基板に形成するステップが含まれており、前記ア
ンカ・キャビティの最大幅が前記開口部の最小幅を超え
るようにした。上記流体噴射装置の製造方法は、結晶基
板の第１の表面における流体小滴発生構造の一部の形成
に、＜１００＞結晶配向の薄膜スタックをシリコン基板
上に形成するステップを含むことができる。上記流体噴
射装置の製造方法は、狭いスロットの形成に、前記第２
の表面に乾式反応性イオン・エッチングを施すステップ
を含むことができる。上記流体噴射装置の製造発明は、
前記狭いスロットのエッチングに、前記狭いスロットの
湿式エッチングを施すステップを含むことができる。上
記流体噴射装置の製造方法は、さらに、前記第１の表面
に湿式エッチングを施して、トレンチ領域を形成するス
テップを含むことができる。上記流体噴射装置の製造方
法は、さらに、前記基板に流体給送スロットを形成する
ステップを含むことができる。
【０００７】本発明の流体噴射装置は、上記目的を達成
するために、流体噴射装置の製造方法であって、結晶基
板の第１の表面に流体小滴発生構造の一部を形成するス
テップと、前記結晶基板の第２の表面に狭いスロットを
形成するステップと、前記狭いスロットにエッチングを
施して、それぞれ、アンカ・キャビティ及び前記アンカ
・キャビティと前記第２の表面の間に延びる開口部を含
む、アンカ・グルーブを前記結晶基板に形成するステッ
プが含まれており、前記アンカ・キャビティの最大幅が
前記開口部の最小幅を超えるようにした流体噴射装置の
製造方法に従って製造することができる。上記流体噴射
装置は、結晶基板の第１の表面における流体小滴発生構
造の一部の形成に、＜１００＞結晶配向の薄膜スタック
をシリコン基板上に形成するステップを含む流体噴射装
置の製造方法に従って製造することができる。上記流体
噴射装置は、狭いスロットの形成に、前記第２の表面に
乾式反応性イオン・エッチングを施すステップを含む流
体噴射装置の製造方法に従って製造することができる。
上記流体噴射装置は、前記狭いスロットのエッチング
に、前記狭いスロットの湿式エッチングを施すステップ
を含む流体噴射装置の製造方法に従って製造することが
できる。上記流体噴射装置は、さらに、前記第１の表面
に湿式エッチングを施して、トレンチ領域を形成するス
テップを含む流体噴射装置の製造方法に従って製造する
ことができる。上記流体噴射装置は、さらに、前記基板
に流体給送スロットを形成するステップを含む流体噴射
装置の製造方法に従って製造することができる。
するために、流体噴射装置の製造方法であって、結晶基
板の第１の表面に流体小滴発生構造の一部を形成するス
テップと、前記結晶基板の第２の表面に狭いスロットを
形成するステップと、前記狭いスロットにエッチングを
施して、それぞれ、アンカ・キャビティ及び前記アンカ
・キャビティと前記第２の表面の間に延びる開口部を含
む、アンカ・グルーブを前記結晶基板に形成するステッ
プが含まれており、前記アンカ・キャビティの最大幅が
前記開口部の最小幅を超えるようにした流体噴射装置の
製造方法に従って製造することができる。上記流体噴射
装置は、結晶基板の第１の表面における流体小滴発生構
造の一部の形成に、＜１００＞結晶配向の薄膜スタック
をシリコン基板上に形成するステップを含む流体噴射装
置の製造方法に従って製造することができる。上記流体
噴射装置は、狭いスロットの形成に、前記第２の表面に
乾式反応性イオン・エッチングを施すステップを含む流
体噴射装置の製造方法に従って製造することができる。
上記流体噴射装置は、前記狭いスロットのエッチング
に、前記狭いスロットの湿式エッチングを施すステップ
を含む流体噴射装置の製造方法に従って製造することが
できる。上記流体噴射装置は、さらに、前記第１の表面
に湿式エッチングを施して、トレンチ領域を形成するス
テップを含む流体噴射装置の製造方法に従って製造する
ことができる。上記流体噴射装置は、さらに、前記基板
に流体給送スロットを形成するステップを含む流体噴射
装置の製造方法に従って製造することができる。
【０００８】本発明の流体噴射装置は、基板と、前記基
板の第１の表面に形成された流体小滴発生構造と、前記
基板の第２の表面に形成され、それぞれ、アンカ・キャ
ビティ、及び、前記アンカ・キャビティと前記第２の表
面の間に延びる開口部を含んでいる、複数のアンカ・グ
ルーブが含まれており、前記アンカ・キャビティの最大
幅が前記開口部の最小幅を超えることを特徴とする。上
記流体噴射装置は、前記流体小滴発生構造に、熱式小滴
噴射構造を備えることができる。上記流体噴射装置は、
前記アンカ・キャビティがほぼダイヤモンド形状の断面
を備えることができる。上記流体噴射装置は、前記基板
に、＜１００＞結晶配向を備えたシリコン基板を備える
ことができる。上記流体噴射装置は、前記アンカ・キャ
ビティが湿式エッチングによって形成させることができ
る。
板の第１の表面に形成された流体小滴発生構造と、前記
基板の第２の表面に形成され、それぞれ、アンカ・キャ
ビティ、及び、前記アンカ・キャビティと前記第２の表
面の間に延びる開口部を含んでいる、複数のアンカ・グ
ルーブが含まれており、前記アンカ・キャビティの最大
幅が前記開口部の最小幅を超えることを特徴とする。上
記流体噴射装置は、前記流体小滴発生構造に、熱式小滴
噴射構造を備えることができる。上記流体噴射装置は、
前記アンカ・キャビティがほぼダイヤモンド形状の断面
を備えることができる。上記流体噴射装置は、前記基板
に、＜１００＞結晶配向を備えたシリコン基板を備える
ことができる。上記流体噴射装置は、前記アンカ・キャ
ビティが湿式エッチングによって形成させることができ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の利点及び特徴は、添付の
図面と合わせて以下の詳細な説明から、当業者には容易
に理解されるであろう。図１は、本発明の流体小滴噴射
装置を組み込むことが可能な、あるタイプのインク・プ
リント・カートリッジ１０に関する斜視図である。プリ
ント・カートリッジ１０には、カートリッジ本体１１、
プリントヘッド１３及び電気接点１５が含まれている。
カートリッジ本体１１には、プリントヘッド１３に供給
されるインクまたは他の適合流体が納められており、接
点１５に電気信号が加えられると、インク小滴発生器が
個別に作動して、選択されたノズル１７から流体小滴が
噴射される。プリント・カートリッジ１０は、その本体
１１内にかなりの量のインクを納めた使い捨てタイプと
することが可能である。もう１つの適合するプリント・
カートリッジは、プリント・カートリッジに取り付けら
れた、または、チューブのような導管によってプリント
・カートリッジに流体的に接続された外部インク供給源
からインクを受け取るタイプとすることが可能である。
図面と合わせて以下の詳細な説明から、当業者には容易
に理解されるであろう。図１は、本発明の流体小滴噴射
装置を組み込むことが可能な、あるタイプのインク・プ
リント・カートリッジ１０に関する斜視図である。プリ
ント・カートリッジ１０には、カートリッジ本体１１、
プリントヘッド１３及び電気接点１５が含まれている。
カートリッジ本体１１には、プリントヘッド１３に供給
されるインクまたは他の適合流体が納められており、接
点１５に電気信号が加えられると、インク小滴発生器が
個別に作動して、選択されたノズル１７から流体小滴が
噴射される。プリント・カートリッジ１０は、その本体
１１内にかなりの量のインクを納めた使い捨てタイプと
することが可能である。もう１つの適合するプリント・
カートリッジは、プリント・カートリッジに取り付けら
れた、または、チューブのような導管によってプリント
・カートリッジに流体的に接続された外部インク供給源
からインクを受け取るタイプとすることが可能である。
【００１０】開示の構造は、インク小滴の噴射に関して
解説されるが、当然明らかなように、他の流体の小滴噴
射にも用いることが可能である。
解説されるが、当然明らかなように、他の流体の小滴噴
射にも用いることが可能である。
【００１１】図２及び図３を参照すると、プリントヘッ
ド１３には、シリコン基板２１及びシリコン基板２１の
正面２１ａに形成された流体小滴発生基礎構造２３が含
まれている。流体小滴発生基礎構造２３によって、例え
ば、熱式インク小滴発生器を含む熱式インク小滴噴射基
礎構造が得られる。インク小滴発生器には、例えば、ヒ
ータ抵抗器、噴射室及びノズルが含まれている。説明に
役立つ例を挙げると、プリントヘッド１３は、縦方向基
準軸Ｌに沿って縦方向に延びており、ノズル１７は、基
準軸Ｌとアライメントのとれたコラム状アレイをなすよ
うに配置することが可能である。
ド１３には、シリコン基板２１及びシリコン基板２１の
正面２１ａに形成された流体小滴発生基礎構造２３が含
まれている。流体小滴発生基礎構造２３によって、例え
ば、熱式インク小滴発生器を含む熱式インク小滴噴射基
礎構造が得られる。インク小滴発生器には、例えば、ヒ
ータ抵抗器、噴射室及びノズルが含まれている。説明に
役立つ例を挙げると、プリントヘッド１３は、縦方向基
準軸Ｌに沿って縦方向に延びており、ノズル１７は、基
準軸Ｌとアライメントのとれたコラム状アレイをなすよ
うに配置することが可能である。
【００１２】流体小滴発生構造２３には、例えば、イン
ク小滴噴射加熱抵抗器、及び、駆動回路及びアドレス指
定回路のような関連電気回路要素が設けられる、薄膜層
からなる集積回路薄膜スタック２５が含まれる。薄膜ス
タック２５には、インク噴射室、インク・チャネル及び
ノズル１７を統合したインク・チャネル及びオリフィス
基礎構造２７が配置されている。インク・チャネル及び
オリフィス構造２７は、ＳＵ８と呼ばれる感光性回転塗
布エポキシから造られた集積構造とすることが可能であ
る。あるいはまた、インク・チャネル及びオリフィス構
造２７は、インク障壁層及びオリフィス板から構成され
る積層構造とすることが可能である。
ク小滴噴射加熱抵抗器、及び、駆動回路及びアドレス指
定回路のような関連電気回路要素が設けられる、薄膜層
からなる集積回路薄膜スタック２５が含まれる。薄膜ス
タック２５には、インク噴射室、インク・チャネル及び
ノズル１７を統合したインク・チャネル及びオリフィス
基礎構造２７が配置されている。インク・チャネル及び
オリフィス構造２７は、ＳＵ８と呼ばれる感光性回転塗
布エポキシから造られた集積構造とすることが可能であ
る。あるいはまた、インク・チャネル及びオリフィス構
造２７は、インク障壁層及びオリフィス板から構成され
る積層構造とすることが可能である。
【００１３】インク２９は、シリコン基板２１に形成さ
れた１つ以上のインク給送スロット３１によって、カー
トリッジ本体１１のリザーバから流体小滴発生基礎構造
２３に送られる。あるいはまた、インクは、基板２１の
エッジまわりに送ることも可能である。各インク給送ス
ロット３１は、プリントヘッドの縦軸Ｌに沿って延び、
インク小滴発生器は、細長いインク給送スロット３１の
片側または両側に配置することが可能である。各インク
給送スロット３１は、さらに、シリコン基板２１の背面
２１ｂに配置された酸化物表面４１の背面から、シリコ
ン基板２１の正面２１ａに延びている。
れた１つ以上のインク給送スロット３１によって、カー
トリッジ本体１１のリザーバから流体小滴発生基礎構造
２３に送られる。あるいはまた、インクは、基板２１の
エッジまわりに送ることも可能である。各インク給送ス
ロット３１は、プリントヘッドの縦軸Ｌに沿って延び、
インク小滴発生器は、細長いインク給送スロット３１の
片側または両側に配置することが可能である。各インク
給送スロット３１は、さらに、シリコン基板２１の背面
２１ｂに配置された酸化物表面４１の背面から、シリコ
ン基板２１の正面２１ａに延びている。
【００１４】プリント・ヘッド１３には、さらに、その
背面２１ｂに隣接して、酸化物層４１内のシリコン基板
の一部に形成された、ミクロ機械加工されたアンカ・グ
ルーブ３３が含まれている。プリントヘッドは、アンカ
・グルーブ３３を部分的または完全に充填した接着剤３
５によって、カートリッジ本体に取り付けられ、酸化物
層４１とカートリッジ本体１１の間に接着層を形成して
いる。接着層３５及びアンカ・グルーブ３３は、プリン
トヘッドとカートリッジ本体の間の接着を改善すること
が可能な連結構造を形成している。
背面２１ｂに隣接して、酸化物層４１内のシリコン基板
の一部に形成された、ミクロ機械加工されたアンカ・グ
ルーブ３３が含まれている。プリントヘッドは、アンカ
・グルーブ３３を部分的または完全に充填した接着剤３
５によって、カートリッジ本体に取り付けられ、酸化物
層４１とカートリッジ本体１１の間に接着層を形成して
いる。接着層３５及びアンカ・グルーブ３３は、プリン
トヘッドとカートリッジ本体の間の接着を改善すること
が可能な連結構造を形成している。
【００１５】図４〜図６に示すように、各アンカ・グル
ーブ３３には、さらに詳述すると、シリコン基板の背面
２１ｂに隣接したシリコン基板の拡大アンカ・キャビテ
ィ３４と、拡大キャビティ３４と接着界面を形成する酸
化物層４１の背面間に延びる流入開口部４２が含まれて
いる。拡大アンカ・キャビティ３４は、最大幅Ｗ２を有
し流入開口部４２の対応する最小幅Ｗ１より広い。換言
すれば、キャビティ幅Ｗ２は、対応する位置にある開口
部の幅Ｗ１より広い。流入開口部は、さらに詳述する
と、酸化物層４１及び基板２１の背面２１ｂに形成され
ている。例えば、各アンカ・グルーブ３３の拡大キャビ
ティ３４は、断面がほぼダイヤモンド形状であり、酸化
物層の背面において、アンカ・グルーブの開口部から隔
てて広がる壁面を含んでいる。より一般的には、各アン
カ・グルーブ３３は、最大内部幅Ｗ２がグルーブの流入
開口部の最小幅Ｗ１より広いグルーブまたはスロットか
らなり、流入開口部は、プリントヘッドの接着表面とア
ンカ・キャビティ３４の間に延びている。こうした接着
界面は、酸化物層を省略すると、酸化物層４１の背面、
または、シリコン基板の背面２１ｂが含まれる。
ーブ３３には、さらに詳述すると、シリコン基板の背面
２１ｂに隣接したシリコン基板の拡大アンカ・キャビテ
ィ３４と、拡大キャビティ３４と接着界面を形成する酸
化物層４１の背面間に延びる流入開口部４２が含まれて
いる。拡大アンカ・キャビティ３４は、最大幅Ｗ２を有
し流入開口部４２の対応する最小幅Ｗ１より広い。換言
すれば、キャビティ幅Ｗ２は、対応する位置にある開口
部の幅Ｗ１より広い。流入開口部は、さらに詳述する
と、酸化物層４１及び基板２１の背面２１ｂに形成され
ている。例えば、各アンカ・グルーブ３３の拡大キャビ
ティ３４は、断面がほぼダイヤモンド形状であり、酸化
物層の背面において、アンカ・グルーブの開口部から隔
てて広がる壁面を含んでいる。より一般的には、各アン
カ・グルーブ３３は、最大内部幅Ｗ２がグルーブの流入
開口部の最小幅Ｗ１より広いグルーブまたはスロットか
らなり、流入開口部は、プリントヘッドの接着表面とア
ンカ・キャビティ３４の間に延びている。こうした接着
界面は、酸化物層を省略すると、酸化物層４１の背面、
または、シリコン基板の背面２１ｂが含まれる。
【００１６】図５及び図６に示されるように、アンカ・
グルーブ３３は、接着剤のアンカ・グルーブへの浸入を
容易にするため、あるいは、カートリッジ本体１１に対
するプリントヘッドの接着結合を改善するため、異なる
開口部幅Ｗ１と、その全長に沿った対応するキャビティ
幅Ｗ２を備えることが可能である。換言すれば、アンカ
・グルーブ３３は、開口部幅Ｗ１及びキャビティ幅Ｗ２
の異なるセクションまたは部分を備えることが可能であ
る。
グルーブ３３は、接着剤のアンカ・グルーブへの浸入を
容易にするため、あるいは、カートリッジ本体１１に対
するプリントヘッドの接着結合を改善するため、異なる
開口部幅Ｗ１と、その全長に沿った対応するキャビティ
幅Ｗ２を備えることが可能である。換言すれば、アンカ
・グルーブ３３は、開口部幅Ｗ１及びキャビティ幅Ｗ２
の異なるセクションまたは部分を備えることが可能であ
る。
【００１７】アンカ・グルーブ３３は、異なる長さを備
えることが可能であり、さまざまな構成が可能である。
例えば、図７Ａに示すように、複数のアンカ・グルーブ
３３は、縦方向基準軸Ｌに対してほぼ平行なアンカ・グ
ルーブのオフセットした列をなすように構成することが
可能である。アンカ・グルーブは、例えば、インク給送
スロット３１端部の領域において、縦方向基準軸Ｌに対
してほぼ直交して配置することも可能である。アンカ・
グルーブは、さらに、図７Ｂに示すように、プリントヘ
ッドの縦方向の長さの大部分に沿って延びることも可能
である。
えることが可能であり、さまざまな構成が可能である。
例えば、図７Ａに示すように、複数のアンカ・グルーブ
３３は、縦方向基準軸Ｌに対してほぼ平行なアンカ・グ
ルーブのオフセットした列をなすように構成することが
可能である。アンカ・グルーブは、例えば、インク給送
スロット３１端部の領域において、縦方向基準軸Ｌに対
してほぼ直交して配置することも可能である。アンカ・
グルーブは、さらに、図７Ｂに示すように、プリントヘ
ッドの縦方向の長さの大部分に沿って延びることも可能
である。
【００１８】図８〜図１４には、図２〜図６のプリント
ヘッドの製作に利用可能なさまざまなステップの例が示
されている。
ヘッドの製作に利用可能なさまざまなステップの例が示
されている。
【００１９】図８の場合、例えば、加熱抵抗器を含む薄
膜層に集積回路薄膜スタック２５が、＜１００＞結晶方
向を備えたシリコン基板２１の正面２１ａに形成されて
おり、酸化物層４１が、シリコン基板２１の背面２１ｂ
に形成されている。薄膜スタック２５及び酸化物層４１
は、例えば、集積回路技法によって形成することが可能
である。酸化物層４１は、代替案として、炭化珪素また
は窒化珪素のような適合するマスキング材料に置き換え
ることも可能である。薄膜スタック２５には、シリコン
基板２１の上部表面２１ａの選択領域２２が露出するよ
うに、パターン形成を施すことが可能である。これらの
露出領域２２には、さらに詳述するように、インク給送
スロットを形成することが可能な領域が含まれている。
あるいはまた、薄膜スタック２５は、シリコン基板２１
の正面２１ａ全体のほぼ全てを被うことが可能である。
膜層に集積回路薄膜スタック２５が、＜１００＞結晶方
向を備えたシリコン基板２１の正面２１ａに形成されて
おり、酸化物層４１が、シリコン基板２１の背面２１ｂ
に形成されている。薄膜スタック２５及び酸化物層４１
は、例えば、集積回路技法によって形成することが可能
である。酸化物層４１は、代替案として、炭化珪素また
は窒化珪素のような適合するマスキング材料に置き換え
ることも可能である。薄膜スタック２５には、シリコン
基板２１の上部表面２１ａの選択領域２２が露出するよ
うに、パターン形成を施すことが可能である。これらの
露出領域２２には、さらに詳述するように、インク給送
スロットを形成することが可能な領域が含まれている。
あるいはまた、薄膜スタック２５は、シリコン基板２１
の正面２１ａ全体のほぼ全てを被うことが可能である。
【００２０】図９の場合、薄膜スタック２５及び上部表
面２１ａの露出領域２２の上に、フォトレジスト層４３
が被着させられ、酸化物層４１上にフォトレジスト層４
５が被着させられている。
面２１ａの露出領域２２の上に、フォトレジスト層４３
が被着させられ、酸化物層４１上にフォトレジスト層４
５が被着させられている。
【００２１】図１０の場合、フォトレジスト層４５に
は、狭い開口部４６が形成され、酸化物層４１には、フ
ォトレジスト層４５の対応する開口部４６とアライメン
トがとれるように、狭い開口部４２が形成されている。
は、狭い開口部４６が形成され、酸化物層４１には、フ
ォトレジスト層４５の対応する開口部４６とアライメン
トがとれるように、狭い開口部４２が形成されている。
【００２２】図１１の場合、シリコン基板２１の背面２
１ｂに、深い反応性イオン・エッチング（ＤＲＩＥ）の
ようなサブトラクティブ・エッチング・プロセスが施さ
れて、シリコン基板２１に細いスロット４８が形成され
ている。説明に役立つ例として、深い反応性イオン・エ
ッチングは、ポリマ堆積ドライ・エッチング・プロセス
を利用して実施される。細いスロット４８は、ほぼ垂直
な壁面を備えることが可能である。
１ｂに、深い反応性イオン・エッチング（ＤＲＩＥ）の
ようなサブトラクティブ・エッチング・プロセスが施さ
れて、シリコン基板２１に細いスロット４８が形成され
ている。説明に役立つ例として、深い反応性イオン・エ
ッチングは、ポリマ堆積ドライ・エッチング・プロセス
を利用して実施される。細いスロット４８は、ほぼ垂直
な壁面を備えることが可能である。
【００２３】あるいはまた、細いスロット４８は、レー
ザ・アブレーションによって形成することが可能であ
る。
ザ・アブレーションによって形成することが可能であ
る。
【００２４】図１２に示すように、フォトレジスト層４
３、４５は、除去され、基板２１は、ＴＭＡＨまたはＫ
ＯＨのようなウェット・エッチングを施されて、シリコ
ン基板２１の上部表面２１ａの露出領域にトレンチ４７
が形成され、シリコン基板２１の背面２１ｂにミクロ機
械加工によるアンカ・グルーブ３３の拡大キャビティ３
４が形成される。選択的異方性ウェット・エッチングに
よって、ほぼダイヤモンド形状の再流入断面形状（re-e
ntrant cross-sectional profile）が得られる。
３、４５は、除去され、基板２１は、ＴＭＡＨまたはＫ
ＯＨのようなウェット・エッチングを施されて、シリコ
ン基板２１の上部表面２１ａの露出領域にトレンチ４７
が形成され、シリコン基板２１の背面２１ｂにミクロ機
械加工によるアンカ・グルーブ３３の拡大キャビティ３
４が形成される。選択的異方性ウェット・エッチングに
よって、ほぼダイヤモンド形状の再流入断面形状（re-e
ntrant cross-sectional profile）が得られる。
【００２５】図１３の場合、例えば、吹き付け加工、化
学エッチング、または、レーザ・アブレーションによっ
て、シリコン基板にインク給送スロット３１が形成され
ている。
学エッチング、または、レーザ・アブレーションによっ
て、シリコン基板にインク給送スロット３１が形成され
ている。
【００２６】図１４の場合、集積回路薄膜スタック２５
上に、インク・チャネル及びオリフィス構造２７が形成
されている。次に、接着剤によって、プリントヘッドを
プリント・カートリッジ本体に取り付けることが可能で
ある。
上に、インク・チャネル及びオリフィス構造２７が形成
されている。次に、接着剤によって、プリントヘッドを
プリント・カートリッジ本体に取り付けることが可能で
ある。
【００２７】図１５は、開示のプリント・カートリッジ
１０を用いることが可能なインク・ジェット印刷システ
ム１１０の典型的な実施例に関する斜視図である。印刷
システム１１０には、走査キャリッジ１１３内に少なく
とも１つのプリント・カートリッジ１０が取り付けられ
たプリンタ部分１１１が含まれている。プリンタ部分１
１１には、印刷媒体１１７を受けるための媒体トレイ１
１５が含まれている。印刷媒体が、プリンタ部分１１１
のプリント・ゾーンをステップ通過する際、プリント・
カートリッジ１０は、走査キャリッジによって印刷媒体
を横切ることになる。プリンタ部分１１１は、プリント
・カートリッジ１０のプリントヘッドの小滴発生器を選
択的に起動して、印刷媒体にインクを付着させ、印刷を
達成する。
１０を用いることが可能なインク・ジェット印刷システ
ム１１０の典型的な実施例に関する斜視図である。印刷
システム１１０には、走査キャリッジ１１３内に少なく
とも１つのプリント・カートリッジ１０が取り付けられ
たプリンタ部分１１１が含まれている。プリンタ部分１
１１には、印刷媒体１１７を受けるための媒体トレイ１
１５が含まれている。印刷媒体が、プリンタ部分１１１
のプリント・ゾーンをステップ通過する際、プリント・
カートリッジ１０は、走査キャリッジによって印刷媒体
を横切ることになる。プリンタ部分１１１は、プリント
・カートリッジ１０のプリントヘッドの小滴発生器を選
択的に起動して、印刷媒体にインクを付着させ、印刷を
達成する。
【００２８】上述のようにしてインク・ジェット印刷、
並びに、医用装置のような他の小滴噴射用途に役立つ流
体小滴噴射装置及び、こうした流体小滴噴射装置を製造
する技法が開示された。
並びに、医用装置のような他の小滴噴射用途に役立つ流
体小滴噴射装置及び、こうした流体小滴噴射装置を製造
する技法が開示された。
【００２９】上記では、本発明の特定の実施態様が解説
され、例示されたが、当業者であれば、付属の請求項に
定義された本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、
さまざまな修正及び変更を加えることが可能である。
され、例示されたが、当業者であれば、付属の請求項に
定義された本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、
さまざまな修正及び変更を加えることが可能である。
【図１】本発明によるインク・ジェット・プリントヘッ
ドを組み込むことが可能なプリント・カートリッジの斜
視図である。
ドを組み込むことが可能なプリント・カートリッジの斜
視図である。
【図２】プリントヘッドの側面図である。
【図３】プリントヘッドの横断面図である。
【図４】プリントヘッドのアンカ・グルーブを例示した
断面図である。
断面図である。
【図５】プリントヘッドのあるアンカ・グルーブ例の一
部を表した平面図である。
部を表した平面図である。
【図６】図５のアンカ・グルーブの詳細な断面図であ
る。
る。
【図７】７Ａはプリントヘッドのアンカ・グルーブの構
成を例示した平面図であり、７Ｂはプリントヘッドのア
ンカ・グルーブのもう１つの構成を例示した平面図であ
る。
成を例示した平面図であり、７Ｂはプリントヘッドのア
ンカ・グルーブのもう１つの構成を例示した平面図であ
る。
【図８】プリントヘッドの製造における個々の段階を例
示した横断面図である。
示した横断面図である。
【図９】プリントヘッドの製造における個々の段階を例
示した横断面図である。
示した横断面図である。
【図１０】プリントヘッドの製造における個々の段階を
例示した横断面図である。
例示した横断面図である。
【図１１】プリントヘッドの製造における個々の段階を
例示した横断面図である。
例示した横断面図である。
【図１２】プリントヘッドの製造における個々の段階を
例示した横断面図である。
例示した横断面図である。
【図１３】プリントヘッドの製造における個々の段階を
例示した横断面図である。
例示した横断面図である。
【図１４】プリントヘッドの製造における個々の段階を
例示した横断面図である。
例示した横断面図である。
【図１５】プリントヘッドを用いることが可能な印刷シ
ステムの一例を表した斜視図である。
ステムの一例を表した斜視図である。
２１ 結晶基板
２１ａ 基板の第１の表面
２１ｂ 基板の第２の表面
２５ 流体小滴発生構造
３１ 流体供給スロット
３３ アンカ・グルーブ
３４ アンカ・キャビティ
４２ 開口部
４８ スロット
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 チエン−フア・チェン
アメリカ合衆国オレゴン州 97330，コー
バリス，ノース・ウェスト・ディクソン・
ストリート 2214
Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AP02 AP25 AP32 AP34
AP56 AQ02 BA03 BA13
Claims (12)
- 【請求項１】 流体噴射装置の製造方法であって、 結晶基板の第１の表面に流体小滴発生構造の一部を形成
するステップと、 前記結晶基板の第２の表面に狭いスロットを形成するス
テップと、 前記狭いスロットにエッチングを施して、それぞれ、ア
ンカ・キャビティ及び前記アンカ・キャビティと前記第
２の表面の間に延びる開口部を含む、アンカ・グルーブ
を前記結晶基板に形成するステップが含まれており、前
記アンカ・キャビティの最大幅が前記開口部の最小幅を
超えることを特徴とする流体噴射装置の製造方法。 - 【請求項２】 結晶基板の第１の表面における流体小滴
発生構造の一部の形成に、＜１００＞結晶配向の薄膜ス
タックをシリコン基板上に形成するステップが含まれる
ことを特徴とする請求項１に記載の流体噴射装置の製造
方法。 - 【請求項３】 狭いスロットの形成に、前記第２の表面
に乾式反応性イオン・エッチングを施すステップが含ま
れることを特徴とする請求項１または２に記載の流体噴
射装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記狭いスロットのエッチングに、前記
狭いスロットの湿式エッチングを施すステップが含まれ
ることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に
記載の流体噴射装置の製造方法。 - 【請求項５】 さらに、前記第１の表面に湿式エッチン
グを施して、トレンチ領域を形成するステップが含まれ
ることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか１項
に記載の流体噴射装置の製造方法。 - 【請求項６】 さらに、前記基板に流体給送スロットを
形成するステップが含まれることを特徴とする請求項１
〜５のうちいずれか１項に記載の流体噴射装置の製造方
法。 - 【請求項７】 前記請求項１〜６のうちいずれか１項に
従って製造された流体噴射装置。 - 【請求項８】 流体噴射装置であって、 基板と、 前記基板の第１の表面に形成された流体小滴発生構造
と、 前記基板の第２の表面に形成され、それぞれ、アンカ・
キャビティ、及び、前記アンカ・キャビティと前記第２
の表面の間に延びる開口部を含んでいる、複数のアンカ
・グルーブが含まれており、前記アンカ・キャビティの
最大幅が前記開口部の最小幅を超えることを特徴とする
流体噴射装置。 - 【請求項９】 前記流体小滴発生構造に、熱式小滴噴射
構造を備えることを特徴とする請求項８に記載の流体噴
射装置。 - 【請求項１０】 前記アンカ・キャビティがほぼダイヤ
モンド形状の断面を備えることを特徴とする請求項８ま
たは９に記載の流体噴射装置。 - 【請求項１１】 前記基板に、＜１００＞結晶配向を備
えたシリコン基板を備えることを特徴とする請求項８〜
１０のうちいずれか１項に記載の流体噴射装置。 - 【請求項１２】 前記アンカ・キャビティが湿式エッチ
ングによって形成されることを特徴とする、請求項８〜
１１のうちいずれか１項に記載の流体噴射装置。
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