インクジェット印字ヘッド用低損失電極接続
【課題】優れたインクジェット印字ヘッドを提供する。
【解決手段】平面の熱アクチュエータ（１２）、ＣＭＯＳ電極に直接付着した接触部（２８）、及び抵抗損をそれほど増加させずに、接触部（２８）を非常に小型化した構造にできるように、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを防止する吊り下げられた加熱器要素（２９）を有するインクジェット印字ヘッド。抵抗損が低いと、吊り下げた加熱器要素（２９）の効率的な動作が維持され、小さい接触部のサイズは、印字ヘッド上にノズルを接近させてパッキングするために都合がよい。
【解決手段】平面の熱アクチュエータ（１２）、ＣＭＯＳ電極に直接付着した接触部（２８）、及び抵抗損をそれほど増加させずに、接触部（２８）を非常に小型化した構造にできるように、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを防止する吊り下げられた加熱器要素（２９）を有するインクジェット印字ヘッド。抵抗損が低いと、吊り下げた加熱器要素（２９）の効率的な動作が維持され、小さい接触部のサイズは、印字ヘッド上にノズルを接近させてパッキングするために都合がよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット印字装置の分野に関し、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術で製造した印字ヘッドを使用するインクジェット印字システムを開示する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本発明に関連する様々な方法、システム及び装置が、本発明の出願人又は譲渡人によって出願された以下の米国特許／特許出願において開示されている。
【表１】
【表２】
これらの出願及び特許の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、泡形成液中に気体又は蒸気の泡を形成することによってインク滴を排出することを含む。この原理は、特許文献１に概略されている。印刷された像の各ピクセルは、１つ又は複数のインクノズルから排出されたインク滴から得られる。近年、インクジェット印字は、主にその安価で汎用性のある性質のせいで益々普及している。インクジェット印字の多くの異なる態様及び技術が、以上の相互参照文書で詳細に説明されている。
【０００４】
加熱器要素をインクに完全に浸漬すると、印字ヘッドの効率が劇的に改良される。下にあるウェハ基板に散逸する熱がはるかに減少し、したがってインクを排出する泡の生成に、より多くの入力エネルギが使用されるようになる。
【０００５】
加熱器を浸漬するには、インク室の床から隔置する必要があり、したがって加熱器の材料は通常、その後に剥離エッチングによって除去される犠牲材料（ＳＡＣ）の層に付着する。加熱器要素のいずれかの端部にある接触部を、何らかのタイプの永久足場構造によってＳＡＣ層の高さまで上昇させる。接触部は、ＣＭＯＳドライブ回路の最上金属層上の電極区域と加熱器要素の間に電気的接続を確立するために、垂直又は傾斜部分が必要である。しかし、垂直又は傾斜表面に付着した加熱器材料は、水平表面にある場合より薄い。薄くなった区間の望ましくない抵抗損を回避するために、熱アクチュエータの接触部分は比較的大きくする必要がある。比較的大きい接触部がウェハ表面の有意の区域を占有し、ノズルのパッキング密度を制限する。
【特許文献１】米国特許第３，７４７，１２０号（Ｓｔｅｍｍｅ）
【発明の開示】
【０００６】
したがって、本発明は、
ウェハ基板上に形成され、それぞれがノズル開口及び熱アクチュエータを有するアレイ状のインク室を備え、熱アクチュエータは、室内に吊り下げられるような、２つの接触部の間に延在する加熱器要素を有し、さらに、
駆動信号を生成するためにウェハ基板上にリソグラフィで付着し、各アクチュエータの接触部に電極を提供する駆動回路を備え、
熱アクチュエータが一体の平面構造であるように、接触部と加熱器要素が同一平面上にある、
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０００７】
ＣＭＯＳ電極に直接付着した接触部及び吊り下げた加熱器要素を有する平面熱アクチュエータは、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを回避し、したがって抵抗損の許容可能な増加がない状態で、接触部をはるかに小さい構造にすることができる。低い抵抗損は、吊り下げられた加熱器要素の効率的な動作を維持し、小さい接触部サイズは、印字ヘッドにノズルを接近させてパッキングするのに都合がよい。
【０００８】
加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片であることが好ましい。さらなる好ましい形態では、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域である。特に好ましい形態では、印字ヘッドはさらに、駆動回路にエッチングされ、電極間に延在するトレンチを備える。
【０００９】
第１の態様では、本発明は、
ウェハ基板上に形成され、それぞれがノズル開口及び熱アクチュエータを有するアレイ状のインク室を備え、熱アクチュエータは、室内に吊り下げられるような、２つの接触部の間に延在する加熱器要素を有し、さらに、
駆動信号を生成するためにウェハ基板上にリソグラフィで付着し、各アクチュエータの接触部に電極を提供する駆動回路を備え、
熱アクチュエータが一体の平面構造であるように、接触部と加熱器要素が同一平面上にある、
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００１０】
ＣＭＯＳ電極に直接付着した接触部及び吊り下げた加熱器要素を有する平面熱アクチュエータは、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを回避し、したがって抵抗損の許容可能な増加がない状態で、接触部をはるかに小さい構造にすることができる。低い抵抗損は、吊り下げられた加熱器要素の効率的な動作を維持し、小さい接触部サイズは、印字ヘッドにノズルを接近させてパッキングするのに都合がよい。
【００１１】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片である。
【００１２】
任意選択で、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域である。
【００１３】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００１４】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通して同時にインクを排出する。
【００１５】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００１６】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００１７】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００１８】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸が位置合わせされる。
【００１９】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００２０】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００２１】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００２２】
任意選択で、インクジェット印字ヘッドはさらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備え、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００２３】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００２４】
任意選択で、インクジェット印字ヘッドはさらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備え、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００２５】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００２６】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００２７】
任意選択で、インクジェット印字ヘッドはさらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備え、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００２８】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００２９】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００３０】
第２の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室と、
各インク室にそれぞれ形成された複数のノズルと、
各インク室それぞれの中にあるアクチュエータと、
選択的にアクチュエータに駆動信号を提供する駆動回路と、を備え、使用中に、
アクチュエータが室の全ノズルを通してインクを同時に排出する、
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００３１】
室に複数のノズルを与えることによって、各ノズルの排出する滴は、体積が小さくなり、異なる状態で誤配向される。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、相対的に大きい１つの誤配向された滴ほど、印字の品質にとって有害ではない。
【００３２】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【００３３】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【００３４】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００３５】
任意選択で、トレンチの幅は加熱器要素のそれの少なくとも２倍である。
【００３６】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００３７】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００３８】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００３９】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【００４０】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００４１】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００４２】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００４３】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００４４】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００４５】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００４６】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００４７】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００４８】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００４９】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００５０】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００５１】
第３の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室と、
各室にそれぞれ形成されたノズルと、
ノズルを通りインクを排出するための各インク室の中にあるアクチュエータとを備え、
少なくとも２つの隣接する室が、室間の流体クロストークを減少させるように構成されたインク透過性バリアによって分離され、したがって、
隣接する室の少なくとも一方が、インク透過性バリアを通って隣接する室の他方から流れるインクで再充填される
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００５２】
インクをアレイの各インク室に分配するための導管は、ウェハ区域の有意の割合を占有することがある。これは、印字ヘッド上のノズル密度の限定要因になり得る。幾つかのインク室を、各室を流体クロストークから十分に解放した状態で、他のインク室へのインク流路の一部にすることによって、インク供給導管へと失われるウェハ区域の量が減少する。
【００５３】
ノズル密度を上げるために、細長いアクチュエータを使用することも有利である。アクチュエータが薄くなると、インク室を薄くし、したがって印字ヘッドのユニットセル全体を少なくとも１次元で小型化することができる。したがって、隣接するノズルを密集させることができ、ノズルのパッキング密度が上昇する。しかし、細長いアクチュエータの場合、形成される泡が同様に細長くなる。細長い泡が、中心に配置された円形のノズル開口を強制的に通過すると、水力学的損失が生じる。水力学的損失を減少させるために、２つ以上のノズル開口を、細長いアクチュエータの上で室の長さに沿って配置することができる。これは、インクのインクジェット化に伴う水力学的損失を減少させるが、各ノズルを通るインク排出プロセス中にある程度の流体クロストークがある。流体クロストークを減少させるためにノズル間にインク透過性バリアを配置することにより、室は２つの別個の室になる。
【００５４】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造であり、アクチュエータはそれぞれ、アレイの少なくとも２つの隣接するインク室を通って延在し、アクチュエータは、隣接するインク室から個々のノズルを通してインクを同時に排出するように構成される。
【００５５】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【００５６】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００５７】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【００５８】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００５９】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００６０】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００６１】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【００６２】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００６３】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００６４】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００６５】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００６６】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００６７】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００６８】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００６９】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００７０】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００７１】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００７２】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００７３】
第４の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室を備え、各室が複数のアクチュエータ及びノズルを有し、アクチュエータはそれぞれ、ノズルの少なくとも１つと対応し、さらに、
選択的にアクチュエータに駆動信号を提供する駆動回路を備え、
１つの駆動信号が、１つのインク室内の複数のアクチュエータを同時に起動して、複数のノズルからインクを排出する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００７４】
複数のアクチュエータを１つの室に入れ、各アクチュエータに対応する１つ又は複数のノズルを設けることによって、各ノズルの排出する滴は、体積が小さくなり、異なる状態で誤配向される。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、目に見えるアーチファクトを生成する可能性を低下させる。室内の１つのアクチュエータを使用して、全ノズルからインクを排出することができるが、アクチュエータがノズルと位置合わせされていない場合、インクの水力学的損失がある。幾つかのアクチュエータを設けると、アクチュエータを全ノズルと位置合わせし、水力学的損失を最小限に抑え、それによって印字ヘッドの全体的効率を改良することができる。
【００７５】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【００７６】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【００７７】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００７８】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【００７９】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００８０】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００８１】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００８２】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【００８３】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００８４】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００８５】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００８６】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００８７】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００８８】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００８９】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００９０】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００９１】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００９２】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００９３】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００９４】
第５の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室を備え、各室がノズル、及びノズルを通してインクを排出するアクチュエータを有し、さらに、
選択的にアレイのアクチュエータに駆動信号を提供する駆動回路を備え、
使用中に、
各駆動信号が、複数のアクチュエータを同時に起動する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００９５】
同じドライバ回路内に（直列又は並列で）別個のアクチュエータがあるように、１つの相対的に大きい室を２つ以上のそれより小さい室と置換することによって、各ノズルの排出する滴は、体積が小さくなり、異なる状態で誤配向される。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、目に見えるアーチファクトを生成する可能性を低下させる。
【００９６】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、同時に起動する複数のアクチュエータは、同じ駆動回路の部分であり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成する。
【００９７】
任意選択で、同時に起動する複数のアクチュエータは、直列に接続される。
【００９８】
任意選択で、熱アクチュエータはそれぞれ、一体の平面構造、及びインク室内に吊り下げられた加熱器要素を有する。
【００９９】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１００】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１０１】
任意選択で、加熱器要素は位置合わせされた細長い細片であり、各室のノズルは、加熱器要素のそれに平行な線に配置構成される。
【０１０２】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１０３】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【０１０４】
任意選択で、駆動回路はそれぞれ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１０５】
任意選択で、ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１０６】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１０７】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１０８】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１０９】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０１１０】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１１１】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１１２】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１１３】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１１４】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１１５】
第６の態様では、本発明は、
アレイ状のノズル、及びノズルを通してインクを排出する対応するアクチュエータを備え、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあるように列状に配置構成され、
各列に沿ったノズルのピッチは、１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超える
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１１６】
従来、ノズルの列は、各列のアクチュエータが反対方向に延在する状態で、対になって配置構成される。列は相互に対して互い違いになり、したがって印刷解像度（１インチ当たりのドット数）は、各列に沿ったノズルのピッチ（１インチ当たりのノズル数）の２倍である。ユニットの全体的な幅が減少するように、ユニットセル（反復する室、ノズル及びアクチュエータユニット）の構成要素を構成することによって、印刷解像度（ｄ．ｐ．ｉ．）を犠牲にせずに、同数のノズルを２つの互い違いの対向する列ではなく、１列に配置構成することができる。１列の駆動回路はＣＭＯＳの製造、及び印刷データを受信するための印刷エンジン制御装置への接続を単純化する。或いは、本発明で使用されるユニットセル構成は、相互に対して互い違いになった対向する列になるように配置構成し、印刷解像度を効果的に２倍に、好ましい実施形態の場合は３２００ｄ．ｐ．ｉ．にすることができる。
【０１１７】
任意選択で、ノズルのピッチは、１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１６００個である。
【０１１８】
任意選択で、ノズルは楕円形であり、列の各ノズルの短軸が位置合わせされる。
【０１１９】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１２０】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１２１】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１２２】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１２３】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１２４】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１２５】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１２６】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１２７】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１２８】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１２９】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１３０】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０１３１】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１３２】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１３３】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１３４】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１３５】
任意選択で、ノズル板は、非使用時に印字ヘッドと係合するノズルキャッパとともに使用するように構成された外面を有し、キャッパが外面から係合解除すると、キャッパと外面との間の残留インクは、キャッパと外面との間のメニスカスのせいで外面を移動し、
外面は、メニスカスによって外面に沿って押される残留インクの少なくとも一部を保持する樋構造を有する。
【０１３６】
第７の態様では、本発明は、
アレイ状のノズルを画定するノズル板と、
ノズルを通してインクを排出するために、アレイの各ノズルに対応するアクチュエータと、を備え、
ノズル板が、静止摩擦の共同作用を減少させる構成がある外面を有する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１３７】
静止摩擦の共同作用を減少させることにより、紙の埃又は他の汚染物質がノズル板のノズルに詰まる可能性が低下する。知られるようになった通りの静止摩擦、つまり「スティクション」は、埃の粒子をノズル板に「付着」させ、それによってノズルを詰まらせることができる。ノズル板の外側に隆起した構成のパターンを形成することによって、埃の粒子は各構成の外端部にしか接触することができない。これは、粒子とノズル板との摩擦を減少させ、したがって板と接触する粒子が付着する可能性が低下し、付着した場合は、印字ヘッドの保守クリーニングサイクルで除去される可能性が高くなる。
【０１３８】
任意選択で、構成は、ノズル板の板に垂直に延在する等しい長さの円柱状突起である。
【０１３９】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１４０】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１４１】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１４２】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１４３】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１４４】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１４５】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１４６】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０１４７】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１４８】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１４９】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１５０】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１５１】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１５２】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０１５３】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１５４】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１５５】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１５６】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１５７】
第８の態様では、本発明は、
それぞれがノズル、及びノズルを通してインクを排出するアクチュエータを有するアレイ状のインク室と、
インク室と流体連絡する複数のインク入口と、
インク入口それぞれを通って延在する少なくとも１つのプライミング形体と、を備え、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１５８】
プライミング形体を入口の面に導入することによって、インクのメニスカスの表面張力を再配向して、インクを入口に押し戻すのではなく、インクを意図された流路に沿って引くことができる。
【０１５９】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、インク入口はウェハ基板にある開口であり、プライミング形体は、少なくとも部分的にインク入口の周囲にあり、ノズル板に向かって延在する円柱である。
【０１６０】
さらなる態様では、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１６１】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１６２】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１６３】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１６４】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１６５】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１６６】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１６７】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０１６８】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１６９】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１７０】
任意選択で、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１７１】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１７２】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１７３】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１７４】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１７５】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１７６】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１７７】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１７８】
第９の態様では、本発明は、
それぞれがノズル、ノズルを通してインクを排出するアクチュエータ、及びインクが室を再充填できるようにする側壁開口を有するアレイ状の細長いインク室を備え、
開口がインク室の長辺の一方にある
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１７９】
側部入口を有するようにインク室を構成すると、インクの再充填時間が短縮される。入口が広くなり、したがって再充填流量が大きくなる。
【０１８０】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する細長い加熱器要素を有する。
【０１８１】
さらなる態様では、本発明はさらに熱アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１８２】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１８３】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１８４】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１８５】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１８６】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１８７】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１８８】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０１８９】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１９０】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１９１】
さらなる態様では、本発明は、さらにノズル板とその下のウェハとの間にインク導管を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、インク導管は複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１９２】
さらなる態様では、本発明は、さらにウェハ基板で画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１９３】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１９４】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１９５】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１９６】
さらなる態様では、本発明は、さらに各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１９７】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１９８】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１９９】
第１０の態様では、本発明は、
それぞれがノズル、ノズルを通してインクを排出するアクチュエータ、インクが室を再充填できるようにする入口開口、及び入口開口にあるフィルタ構造を有するアレイ状のインク室を備え、
フィルタ構造が、開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０２００】
インクが室に入る時にこれをフィルタ濾過すると、汚染物質及び泡を除去するが、室へのインクの流れを遅らせてしまう。本発明は、流路に列状の障害を有するフィルタ構造を使用する。列は相互に対して片寄り、乱流を導入する。これは、ノズルの再充填速度に最小限の影響しか与えないが、気泡又は他の汚染物質は障害によって保持される可能性が高い。
【０２０１】
任意選択で、フィルタ構造は２列の障害を有する。
【０２０２】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、障害は、ウェハ基板とノズル板の間に延在する円柱である。
【０２０３】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する細長い加熱器要素を有する。
【０２０４】
さらなる態様では、本発明は、さらに熱アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、したがって接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２０５】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２０６】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０２０７】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２０８】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２０９】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２１０】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２１１】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２１２】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２１３】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２１４】
さらなる態様では、本発明は、さらにノズル板とその下のウェハとの間にインク導管を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、インク導管は複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２１５】
さらなる態様では、本発明は、さらにウェハ基板で画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０２１６】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０２１７】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２１８】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２１９】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２２０】
第１１の態様では、本発明は、非使用時に印字ヘッドと係合するノズルキャッパとともに使用するインクジェット印字ヘッドを提供し、インクジェット印字ヘッドは、
アレイ状のノズルを画定し、キャッパと係合する外面を有するノズル板を備え、したがって、
キャッパが外面から係合解除すると、キャッパと外面との間の残留インクは、キャッパと外面との間のメニスカスのせいで外面を移動し、
外面は、メニスカスによって外面に沿って押される残留インクの少なくとも一部を保持する樋構造を有する。
【０２２１】
キャッパがノズル板から剥ぎ取られる方向を横切って延びる樋構造は、メニスカス中のインクの一部を除去し、保持する。樋は、メニスカス中のインクの全部を収集するわけではないが、異なる色のインクでのノズル汚染のレベルを大幅に低下させる。
【０２２２】
任意選択で、樋構成は、異なる色のインクを排出するノズル間でノズル板の外面にエッチングされ、縁部が直角の波形である。
【０２２３】
さらなる態様では、さらに、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２２４】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２２５】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【０２２６】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２２７】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２２８】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２２９】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２３０】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２３１】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２３２】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２３３】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２３４】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板で画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０２３５】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０２３６】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０２３７】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２３８】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２３９】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０２４０】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２４１】
第１２の態様では、本発明は、
アレイ状のノズル、及びノズルを通してインクを排出する対応のアクチュエータと、
複数のインク入口はノズルと流体連絡し、それぞれがインク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０２４２】
泡をインク入口で捕捉し、これを小さい通気口へと配向することによって、インクを漏らさずにインクの流れからこれを効果的に除去する。トラップは、入口プライミング形体のように二重にしてもよい（以下で検討）。
【０２４３】
さらなる態様では、本発明は、それぞれがノズルの少なくとも１つ及びアクチュエータの少なくとも１つを有するアレイ状のインク室をさらに備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、室は、ノズル板とその下にあるウェハ基板の間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、
インク入口開口はそれぞれ、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２４４】
さらなる態様では、さらにウェハ基板とノズル板との間に複数のインク導管を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、インク入口開口はそれぞれ、インク導管の１つを介して複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２４５】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口開口の少なくとも２つと流体連絡する。
【０２４６】
さらなる態様では、さらに、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２４７】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２４８】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【０２４９】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２５０】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２５１】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２５２】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２５３】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２５４】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２５５】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２５６】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０２５７】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０２５８】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２５９】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２６０】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０２６１】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２６２】
第１３の態様では、本発明は、
ノズル板とその下にあるウェハ基板の間に延在する側壁によって画定されたアレイ状のインク室を備え、各室が複数のノズルのノズル板内にノズル、及びノズルを通してインクを排出するアクチュエータを有し、各室の側壁の１つが、インクを室に再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下にあるウェハとの間にあり、複数のインク室の開口と流体連絡するインク導管と、
前記基板内に画定された複数のインク入口と、を備え、
インク導管が、インク室に供給するインクを受け取るために、複数のインク入口と流体連絡する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０２６３】
幾つかのノズルに供給し、それ自体が幾つかのインク入口から供給されるインク導管を導入すると、入口の詰まりによってノズルのインクが欠乏する可能性が低下する。１つの入口が詰まると、インク導管がウェハの他の入口からより多くのインクが引き出される。
【０２６４】
さらなる態様では、さらに、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２６５】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２６６】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【０２６７】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２６８】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２６９】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２７０】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２７１】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２７２】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２７３】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２７４】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０２７５】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２７６】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２７７】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０２７８】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２７９】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０２８０】
本発明による印字ヘッドは、複数のノズル、さらに各ノズルに対応する室及び１つ又は複数の加熱器要素を備える。印字ヘッドの最小反復ユニットは、１つ又は複数の室にインクを供給するインク供給入口を有する。ノズルアレイ全体は、これらの個々のユニットを繰り返すことによって形成される。このような個々のユニットを、本明細書では「ユニットセル」と呼ぶ。
【０２８１】
また、「インク」という用語は、排出可能な液体を意味するように使用され、着色した染料を含む従来通りのインクに制限されない。非着色インクの例は定着剤、赤外線吸収剤インク、機能付与した化学物質、接着剤、生物学的流体、薬剤、水及び他の溶剤などを含む。インク又は排出可能な液体はまた、必ずしも厳密に液体である必要はなく、固体粒子の浮遊物を含んでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０２８２】
次に、添付図面を参照しながら、例示によってのみ本発明の好ましい実施形態について説明する。
【０２８３】
以下の説明では、対応する参照番号は対応する部品に関係する。便宜上、各参照番号で示される形体が以下に列挙されている。
【０２８４】
ＭＮＮ ＭＰＮシリアル部品リスト
１．ノズルユニットセル
２．シリコンウェハ
３．ＣＭＯＳ金属層内の最上アルミ金属層
４．不活性化層
５．化学蒸着酸化層
６．最上アルミ金属層３内のインク入口開口
７．最上部アルミ金属層３のピット開口
８．ピット
９．電極
１０．ＳＡＣＩフォトレジスト層
１１．加熱器材料（ＴｉＡｌＮ）
１２．熱アクチュエータ
１３．フォトレジスト層
１４．フォトレジスト層を通してエッチングされたインク入口開口
１５．インク入口通路
１６．ＳＡＣ２フォトレジスト層
１７．室の側壁開口
１８．前部流路プライミング形体
１９．インク入口におけるバリア構成
２０．室の天井層
２１．天井
２２．側壁
２３．インク導管
２４．ノズル室
２５．楕円形ノズル縁部
２５（ａ）内リップ
２５（ｂ）外リップ
２６．ノズル開口
２７．インク供給流路
２８．接触部
２９．加熱器要素
３０．泡ケージ
３２．泡保持構造
３４．インク透過性構造
３６．抽気孔
３８．インク室
４０．２列フィルタ
４２．紙の埃
４４．インク樋
４６．ＳＡＣＩとトレンチ側壁の間のギャップ
４８．トレンチ側壁
５０．トレンチ縁部周囲のＳＡＣＩの隆起リップ
５２．加熱器材料の薄くなった傾斜区間
５４．直列接続した加熱器要素間の低温スポット
５６．ノズル板
５８．円柱状突起
６０．側壁のインク開口
６２．インク再充填開口
ＭＥＭＳ製造プロセス
ＭＥＭＳ製造プロセスは、ＣＭＯＳ処理の終了後にシリコンウェハ上にノズル構造を構築する。図２は、ＣＭＯＳ処理の終了後、ＭＥＭＳ処理前のノズルユニットセル１００の切り取り斜視図である。
【０２８５】
ウェハのＣＭＯＳ処理中に、金属層が層間誘電（ＩＬＤ）層の間を満たす状態で、４つの金属層をシリコンウェハ２に付着させる。４つの金属層はＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４層と呼ばれ、ＣＭＯＳ処理中にウェハ上に順番に蓄積する。これらのＣＭＯＳ層は、印字ヘッドを動作させる駆動回路及び論理を全て提供する。
【０２８６】
完成した印字ヘッド内で、各加熱器要素アクチュエータは、最も外側のＭ４層内に画定された１対の電極を介してＣＭＯＳに接続される。したがって、Ｍ４ ＣＭＯＳ層は、その後にウェハをＭＥＭＳ処理するための基礎となる。Ｍ４層は、各印字ヘッド集積回路の縦方向の縁部に沿ったボンディングパッドも画定する。これらのボンディングパッド（図示せず）により、ボンディングパッドから延在するワイヤボンドを介してＣＭＯＳをマイクロプロセッサに接続することができる。
【０２８７】
図１及び図２は、自身上に付着した不活性化層４を有するアルミのＭ４層３を示す。（これらの図では、Ｍ４層のＭＥＭＳ形体のみが図示され、Ｍ４層の主要なＣＭＯＳ形体は、ノズルのユニットセルの外側に配置される。）Ｍ４層３は１ミクロンの厚さを有し、ＣＶＤ酸化物５の２ミクロンの層上に付着する。図１及び図２に示すように、Ｍ４層３は、インク入口開口６及びピット開口７を有する。これらの開口は、ＭＥＭＳプロセスでその後に形成されるインク入口及びピットの位置を画定する。
【０２８８】
ユニットセル１のＭＥＭＳ処理が開始する前に、各印字ヘッド集積回路の縦方向の縁部に沿ったボンディングパッドが、不活性化層４を通したエッチングによって画定される。このエッチングは、ボンディングパッド位置でＭ４層３を露出させる。ノズルのユニットセル１は、このステップのためにフォトレジストで完全にマスキングされ、したがってエッチングの影響を受けない。
【０２８９】
図３から図５を参照すると、ＭＥＭＳ処理の第１段階は、不活性化層４及びＣＶＤ酸化物層５を通してピット８をエッチングする。このエッチングは、図３に示した暗い色調のピットマスクによって露出したフォトレジスト（図示せず）の層を使用して画定される。ピット８は、Ｍ４層３の頂部から測定して２ミクロンの深さを有する。ピット８をエッチングするのと同時に、不活性化層４を通してＭ４層３を部分的に露出させることにより、ピットのいずれかの側で電極９を画定する。完成したノズル内で、加熱器要素は電極９間でピット８をまたいで吊り下げられる。
【０２９０】
次のステップ（図６から図８）では、ピット８をフォトレジスト１０の第１犠牲層（「ＳＡＣ１」）で再充填する。高速フォトレジストの２ミクロンの層は、最初にウェハ上に引き延ばされ、次に図６に示した暗い色調のマスクを使用して露出される。ＳＡＣ１フォトレジスト１０は、ピット８のいずれかの側に電極９をまたいで加熱器材料をその後に付着させるための足場を形成する。その結果、ＳＡＣ１フォトレジスト１０は、電極９の上面と面一である平坦な上面を有することが重要である。それと同時に、ＳＡＣ１フォトレジストは、ピットをまたいで延在し、電極９を短絡する導電性加熱器材料の「ストリンガ」を回避するために、ピット８を完全に再充填しなければならない。
【０２９１】
通常、トレンチをフォトレジストで再充填する場合は、フォトレジストがトレンチの壁に接して再充填し、したがってその後の付着ステップで「ストリンガ」を回避することが保証されるために、トレンチの周囲の外側にフォトレジストを露出させる必要がある。しかし、この技術の結果、トレンチの周囲にフォトレジストの隆起した（又はスパイク状の）縁部が生じてしまう。これは、その後の付着ステップで、材料が隆起した縁部に不均一に付着するので望ましくない。つまり、トレンチを再充填するフォトレジストの縁部の垂直又は傾斜した表面が、水平の平面より付着材料が少なくなる。この結果が、材料の付着が薄い領域の「抵抗ホットスポット」である。
【０２９２】
図７に示すように、このプロセスは、図６に示すマスクを使用してピット８の周囲壁の内側（例えば０．５ミクロン以内）にＳＡＣ１フォトレジスト１０を意図的に露出させる。これは、ＳＡＣ１フォトレジスト１０の平面の上面を確保し、ピット８の周縁の周囲でフォトレジストにスパイク状領域が生じるのを回避する。
【０２９３】
ＳＡＣ１フォトレジスト１０の露出後に、フォトレジストを加熱によってリフローさせる。フォトレジストのリフローによって、これはピット８の壁まで流れ、それを正確に再充填する。図９及び図１０は、リフロー後のＳＡＣ１フォトレジスト１０を示す。フォトレジストは平面の上面を有し、電極９を形成するＭ４層３の上面と面一で合う。リフロー後に、ＳＡＣ１フォトレジスト１０を紫外線硬化及び／又はハードベークし、加熱器材料のその後の付着ステップ中のリフローを回避する。
【０２９４】
図１１及び図１２は、０．５ミクロンの加熱器材料１１をＳＡＣ１フォトレジスト１０上に付着させた後のユニットセルを示す。上述したリフロープロセスのせいで、加熱器材料１１は、電極９及びＳＡＣ１フォトレジスト１０上に均一かつ平面の層になって付着する。加熱器材料は、ＴｉＡｌ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮなどの任意の適切な導電性材料で構成することができる。典型的な加熱器材料の付着プロセスは、ＴｉＡｌの１００Åのシード層、ＴｉＡｌＮの２５００Åの層、ＴｉＡｌの１００Åのさらなるシード層、最後にＴｉＡｌＮの２５００Åのさらなる層を順番に付着させることを含んでよい。
【０２９５】
図１３から図１５を参照すると、次のステップで、加熱器材料１１の層がエッチングされ、熱アクチュエータ１２を画定する。各アクチュエータ１２は、ＳＡＣ１フォトレジスト１０のいずれかの側にある個々の電極９への電気接続を確立する接触部２８を有する。加熱器要素２９は、対応する接触部２８の間に引き延ばされる。
【０２９６】
このエッチングは、図１３に示した暗い色調のマスクを使用して露出したフォトレジスト（図示せず）の層によって画定される。図１５に示すように、加熱器要素１２は電極９の対の間にある線系ビームスパニングである。しかし、加熱器要素１２は、参照によって内容が本明細書に組み込まれる出願人の米国特許第６，７５５，５０９号に記載されているような他の構成を代替的に採用することができる。例えば、中心空隙を有する加熱器要素２９の構成は、インク排出中に気泡が崩壊した場合に、加熱器材料にかかるキャビテーションの力の有害な効果を最小限に抑えるために有利であり得る。「泡の通気」及び自動不活性化材料の使用など、他の形態のキャビテーション保護を採用してもよい。これらのキャビテーション管理技術は、米国特許出願（出願人の文書ＭＴＣ００１ＵＳ）で詳細に検討されている。
【０２９７】
ステップの次のシーケンスでは、不活性化層４、酸化物層５及びシリコンウェハ２を通して、ノズルのインク入口がエッチングされる。ＣＭＯＳ処理中に、各金属層は、このインク入口のエッチングの準備でインク入口開口（例えば図１のＭ４層３の開口６参照）がエッチングされている。これらの金属層は、挿入したＩＬＤ層とともに、インク入口の密封リングを形成し、インクがＣＭＯＳ層に染みこむのを防止する。
【０２９８】
図１６から図１８を参照すると、フォトレジスト１３の比較的厚い層がウェハ上に引き延ばされ、図１６に示す暗い色調のマスクを使用して露光される。必要なフォトレジスト１３の厚さは、インク入口のエッチングに使用される深反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）の選択性に依存する。インク入口開口１４がフォトレジスト１３内に画定された状態で、ウェハはその後のエッチングステップの準備が整う。
【０２９９】
第１エッチングステップ（図１９及び図２０）では、下のシリコンウェハを通して誘電層（不活性化層４及び酸化物層５）がエッチングされる。任意の標準的な酸化物エッチング（例えばＯ２／Ｃ４Ｆ８プラズマ）を使用してよい。
【０３００】
第２エッチングステップ（図２１及び図２２）では、同じフォトレジストマスク１３を使用して、シリコンウェハ２を通して２５ミクロンの深さまでインク入口１５をエッチングする。このエッチングには、ボッシュエッチング（米国特許第６，５０１，８９３号及び第６，２８４，１４８号参照）などの任意の標準的異方性ＤＲＩＥを使用してよい。インク入口１５のエッチング後、プラズマ灰化でフォトレジスト層１３を除去する。
【０３０１】
次のステップでは、インク入口１５にフォトレジストで栓をし、ＳＡＣ１フォトレジスト１０及び不活性化層４の頂部にフォトレジストの第２犠牲層（「ＳＡＣ２」）１６を構築する。ＳＡＣ２フォトレジスト１６は、各ノズル室の天井及び側壁を形成する天井材料をその後に蓄積するための足場として働く。図２３から図２５を参照すると、約６ミクロンの高速フォトレジスト層をウェハ上に引き延ばし、図２３に示した暗い色調のマスクを使用して露光する。
【０３０２】
図２３及び図２５に示すように、マスクは、室の側壁及びインク導管の側壁の位置に対応して、ＳＡＣ２フォトレジスト１６に側壁開口１７を露出させる。また、開口１８及び１９は、それぞれ栓をした入口１５及びノズル室の入口に隣接して露光される。これらの開口１８及び１９は、その後の天井付着ステップにて天井材料で再充填され、本発明のノズル設計で独特の利点を提供する。特に、天井材料で再充填された開口１８は、インクを入口１５から各ノズル室に引き込むことを補助するプライミング形体として作用する。これについては、以下でさらに詳細に説明する。天井材料で再充填された開口１９は、フィルタ構造及び流体クロストークのバリアとして作用する。これらは、気泡がノズル室に入るのを防止するのに役立ち、熱アクチュエータ１２によって発生した圧力パルスを拡散する。
【０３０３】
図２６及び図２７を参照すると、次の段階は、ＰＥＣＶＤによって３ミクロンの天井材料２０をＳＡＣ２フォトレジスト１６に付着させる。天井材料２０は、ＳＡＣ２フォトレジスト１６の開口１７、１８及び１９を再充填し、天井２１及び側壁２２を有するノズル室２４を形成する。インクを各ノズル室に供給するインク導管２３も、天井材料２０の付着中に形成される。また、プライミング形体及びフィルタ構造（図２６及び図２７では図示せず）があれば、それも同時に形成される。それぞれが個々のノズル室２４に対応する天井２１は、隣接するノズル室にまたがって列状に引き延ばされ、連続的なノズル板を形成する。天井材料２０は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化酸化膜、窒化アルミなどの任意の適切な材料で構成してよい。
【０３０４】
図２８から図３０を参照すると、次の段階は、２ミクロンの天井材料２０をエッチングで除去することによって、天井２１の楕円形ノズル縁部２５を画定する。このエッチングは、図２８に示した暗い色調の縁部マスクによって露光したフォトレジスト（図示せず）の層を使用して画定される。楕円形縁部２５は、個々の熱アクチュエータ１２上に配置された２つの同軸縁部リップ２５ａ及び２５ｂを備える。
【０３０５】
図３１から図３３を参照すると、次の段階は、縁部２５によって制限された残りの天井材料２０を通して全てエッチングすることによって、天井２１内に楕円形ノズル開口２６を画定する。このエッチングは、図３１に示した暗い色調の天井マスクによって露光したフォトレジスト（図示せず）の層を使用して画定される。楕円形ノズル開口２６は、図３３に示すように熱アクチュエータ１２上に配置される。
【０３０６】
ここでＭＥＭＳノズル形体が十分に形成された状態で、次の段階は、Ｏ２プラズマ灰化（図３４から図３５）によってＳＡＣ１及びＳＡＣ２フォトレジスト層１０及び１６を除去する。灰化の後、熱アクチュエータ１２はピット８上で１つの平面になって吊り下げられる。接触部２８と加熱器要素２９を同一面に付着させることにより、電極９と効率的に電気接続される。
【０３０７】
図３６及び図３７は、ＳＡＣ１及びＳＡＣ２フォトレジスト層１０及び１６の灰化後のシリコンウェハ２の全厚さ（１５０ミクロン）を示す。
【０３０８】
図３８から図４０を参照すると、ウェハの前側ＭＥＭＳ処理が終了したら、標準的な異方性ＤＲＩＥを使用して、ウェハの裏側からインク供給流路２７をエッチングし、インク入口１５と合わせる。この裏側エッチングは、図３８で示した暗い色調のマスクによって露光されたフォトレジスト層（図示せず）を使用して画定される。インク供給流路２７は、ウェハの裏側とインク入口１５の間を流体接続する。
【０３０９】
最後に、図４１及び図４２を参照すると、裏側エッチングによってウェハを１３５ミクロンに薄くする。図４３は、完成した印字ヘッド集積回路の切り取り斜視図で、隣接する３列のノズルを示す。ノズルの各列は、その長さに沿って延在し、各列の複数のインク入口１５にインクを供給する個々のインク供給流路２７を有する。インク入口は、各列のインク導管２３にインクを供給し、各ノズル室は、その列の共通のインク導管からインクを受け取る。
【０３１０】
［特定の実施形態の特徴及び利点］
以下では、適切な小見出しで本発明の実施形態の特定の独特の特徴、及びこれらの特徴の利点について検討する。特徴は、内容が特に特定の図面を排除し、特に言及された図面に関連しない限り、本発明に関連する全ての図面に関連して考察される。
【０３１１】
低損失電極
図４１及び図４２に示すように、加熱器要素２９は室内に吊り下げられる。これは、室のプライミング時に加熱器要素がインクに浸漬されることを保証する。加熱器要素をインクに完全に浸漬すると、印字ヘッドの効率が劇的に改善する。下にあるウェハ基板に散逸する熱が非常に少なくなり、したがってインクを排出する泡を発生させるために使用される入力エネルギが増加する。
【０３１２】
加熱器要素を吊り下げるために、接触部を使用して、要素を上昇した位置で支持する。基本的に、加熱器要素のいずれかの端部にある接触部は、ＣＭＯＳドライブ上の個々の電極を上昇した位置で要素に接続するために、垂直又は傾斜した区間を有することができる。しかし、垂直又は傾斜表面に付着した加熱器材料は、水平表面上にある材料より薄い。薄くなった区間による望ましくない抵抗損を回避するために、熱アクチュエータの接触部分は比較的大きくする必要がある。大型化した接触部がウェハ表面の有意の区域を占有し、ノズルパッキング密度を制限する。
【０３１３】
加熱器を浸漬するために、本発明は、電極９間にピット又はトレンチ８をエッチングし、室の床のレベルを低下させる。以上で検討したように、犠牲フォトレジスト（ＳＡＣ）層１０（図９参照）は、トレンチ内に付着して、加熱器要素の足場を提供する。しかし、ＳＡＣ１０をトレンチ８に付着させ、単純にそれを加熱器材料の層で覆うと、（図７に関連して前述したように）ＳＡＣ１０とトレンチ８の側壁４８の間のギャップ４６にストリンガを形成することができる。ギャップが形成されるのは、マスクをトレンチ８の側部に正確に一致させることが困難だからである。通常、マスキングしたフォトレジストを露光すると、ピットの側部とＳＡＣの間にギャップ４６が形成される。加熱器材料層を付着させる場合は、これらのギャップに再充填して、（知られているような）「ストリンガ」を形成する。ストリンガは、（加熱器要素を形成する）金属エッチング及び（最終的にＳＡＣを除去する）解放エッチングの後にトレンチ８内に残る。ストリンガは加熱器を短絡することがあり、したがって泡を生成することができない。
【０３１４】
次に図５２及び図５３を参照すると、ストリンガを防止する「伝統的な」技術が図示されている。ＳＡＣを露光するＵＶマスクをトレンチ８よりわずかに大きくすることにより、ＳＡＣ１０が側壁４８上に付着し、したがってギャップが形成されない。残念ながら、これはトレンチの頂部の周囲に隆起したリップ５０を生成する。加熱器材料層１１を付着させる場合（図５３参照）、これはリップ５０の垂直又は傾斜表面５２上の方が薄くなる。金属エッチング及び解放エッチングの後、これらの薄いリップ構成５２が残り、「ホットスポット」を引き起こす。というのは、局所的に薄くなると、抵抗が増加するからである。これらのホットスポットは、加熱器の動作に影響し、通常は加熱器の寿命を短縮する。
【０３１５】
以上で検討したように、本出願人は、ＳＡＣ１０のリフローがギャップ４６を閉じ、したがって電極９間の足場が完全に平坦であることを発見した。これによって、熱アクチュエータ１２の全体を平面にすることができる。熱アクチュエータの平面構造は、接触部がＣＭＯＳ電極９及び吊り下げられた加熱器要素２９に直接付着した状態で、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを防止し、したがって接触部は、抵抗損をそれほど大きくせずに、はるかに小さい構造にすることができる。低い抵抗損は、吊り下げられた加熱器要素の効率的な動作を維持し、小さい接触部のサイズは、ノズルを印字ヘッド上に接近させてパッキングするために都合がよい。
【０３１６】
各室の複数のノズル
図４９を参照すると、図示のユニットセルは２つの別個のインク室３８を有し、各室は、接触部２８の個々の対の間に延在する加熱器要素２９を有する。インク透過性構造３４がインク再充填開口内に配置され、したがってインクが室に入ることができるが、起動すると、構造３４は、逆流又は流体クロストークが許容可能なレベルまで減少することに対する十分な水力学的抵抗を提供する。
【０３１７】
インクは、ウェハの裏側からインク入口１５を通して供給される。プライミング形体１８が入口開口内に延在し、したがってインクのメニスカスは開口の周縁にピン留めされず、インクの流れを停止しない。入口１５からのインクは、ユニットセルの両方の室３８に供給する横方向のインク導管２３を再充填する。
【０３１８】
室毎に１つのノズルではなく、各室３８が２つのノズル２５を有する。加熱器要素２９が起動する（泡を形成する）と、２滴のインクが、各ノズル２５から１滴ずつ排出される。インクの個々の各滴は、室が１つのノズルしか有していない場合に排出される１つの滴より体積が小さい。１つの室から複数の滴を同時に排出すると、印字品質が改善される。
【０３１９】
ノズル毎に、排出される滴がある程度、誤配向される。誤配向の程度に応じて、これは印字品質にとって有害なことがある。室に複数のノズルを与えることにより、各ノズルが比較的小さい体積で、異なる誤配向を有する滴を排出する。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、誤配向された１つの比較的大きい滴ほど印字品質にとって有害ではない。本出願人は、目が小さい各滴の誤配向を平均し、全体的誤配向が非常に低下した状態で、１つの滴からのドットを効果的に「見る」ことを発見した。
【０３２０】
多ノズル室は、ノズル１つの室よりも効果的に滴を排出することもできる。加熱器要素２９は、吊り下げられた細長いＴｉＡｌＮのビームであり、これが形成する泡は同様に細長くなる。細長い泡によって生成された圧力パルスは、中心に配置したノズルを通してインクを排出させる。しかし、圧力パルスからのエネルギの一部は、泡の幾何学的形状とノズルのそれとの間の不一致に伴う水力学的損失で散逸する。
【０３２１】
加熱器要素２９の長さに沿って幾つかのノズル２５を隔置すると、泡の形状と、排出されるインクが通るノズル構成との間の幾何学的不一致が減少する。これは、インク排出に対する水力学的抵抗を減少させ、それによって印字ヘッドの効率を改善する。
【０３２２】
隣接するインク室を介して再充填されるインク室
図４６を参照すると、２つの対向するユニットセルが図示されている。この実施形態では、ユニットセルは４つのインク室３８を有する。室は、側壁２２及びインク透過性構造３４によって画定される。各室は自身の加熱器要素２９を有する。加熱器要素２９は、直列に接続された対の状態で配置構成される。各対の間には、抵抗が低下及び／又はヒートシンク作用が増大した「低温スポット」５４がある。これは、泡が低温スポット５４で凝集しないことを保証し、したがって低温スポットが加熱器要素の各対の外側接触部２８間の共通接触部になる。
【０３２３】
インク透過性構造３４によって滴の排出後にインクで室３８を再充填することができるが、各加熱器要素２９からの圧力パルスを邪魔して、隣接する室間の流体クロストークを減少させることができる。この実施形態は、以上で検討した図４９に示したものと平行な多くを有することが認識される。しかし、この実施形態は、図４９の比較的長い室を２つの別個の室に効果的に分割する。これは加熱器要素２９によって形成された泡の幾何学的形状を、ノズル２５の形状と位置合わせし、滴の排出中の水力学的損失を減少させる。これは、ノズルの密度を低下させないで達成されるが、製造プロセスに多少の複雑さを加える。
【０３２４】
インクをアレイの各インク室に分配する導管（インク入口１５及び供給導管２３）は、ウェハ区域の有意の割合を占有することがある。これは、印字ヘッド上のノズル密度の制限要因になり得る。各室を流体クロストークから十分に解放しながら、幾つかのインク室を他のインク室へのインク流路の一部にすることによって、インク供給導管への失われるウェハ区域の量が減少する。
【０３２５】
複数のアクチュエータ及び個々のノズルがあるインク室
図５４を参照すると、図示のユニットセルは２つの室３８を有し、各室は２つの加熱器要素２９及び２つのノズル２５を有する。室毎に複数のノズルを使用することによって、滴の誤配向を効果的に減少させることについては、図４９に示した実施形態に関して以上で検討した。１つの細長い室を、それぞれ自身のアクチュエータがある別個の室に分割することの追加の利点について、図４６に示した実施形態に関して説明する。この実施形態は、各室の複数のノズル及び複数のアクチュエータを使用して、驚くほど複雑でない設計で、図４６の実施形態の利点の多くを達成する。単純化した設計で、ユニットセルの全体的寸法が縮小し、それによってノズル密度を上げることができる。図示の実施形態では、ユニットセルの占有面積は長さ６４μｍ、幅１６μｍである。
【０３２６】
インク透過性構造３４は、図４６の実施形態のような３つの隔置された円柱ではなく、各室３８のインク再充填開口にある１つの円柱である。１つの円柱は、再充填流に対する抵抗は低下するが、起動圧力パルスによる突然の逆流に対しては抵抗が上がる断面輪郭を有する。各室の加熱器要素は両方とも、接触部２８及び低温スポット形体５４とともに同時に付着させることができる。両方の室３８に、共通のインク入口１５及び供給導管２３からインクを供給する。これらの形体によって、占有面積を縮小することもでき、これについては以下でさらに詳細に検討する。プライミング形体１８は、室の側壁２２及び壁のインク導管２３のうち一方と一体に作成されている。これらの形体は２つの目的を有する性質で、製造を単純化し、設計をコンパクトにするのに役立つ。
【０３２７】
駆動回路毎の複数の室及び複数のノズル
図５４では、アクチュエータが直列に接続され、したがって同じ駆動信号で一緒に始動し、ＣＭＯＳ駆動回路を単純化する。図４６のユニットセルでは、隣接するノズルのアクチュエータが同じ駆動回路内で直列に接続される。言うまでもなく、隣接する室内のアクチュエータも並列で接続することができる。対照的に、各室のアクチュエータが別個の回路になる場合、ＣＭＯＳ駆動回路はさらに複雑になり、ユニットセルの占有面積の寸法が増大する。複数の比較的小さい滴で置き換えることによって滴の誤配向に対応する印字ヘッドの設計では、幾つかのアクチュエータ及びその個々のノズルを組み合わせて共通の駆動回路内に入れると、印字ヘッドのＩＣ製造とノズルの密度の両方に関して、効率的に実現される。
【０３２８】
高密度熱インクジェット印字ヘッド
ユニットセルの幅を減少させると、印字ヘッドは、以前はノズル密度を低下させる必要があったノズルパターンを有することができる。言うまでもなく、ノズル密度の低下は、印字ヘッドのサイズ及び／又は印字品質に対応する影響を及ぼす。
【０３２９】
伝統的に、ノズルの列は対に配置構成され、各列のアクチュエータが反対方向に延在している。列は、相互に対して互い違いになり、したがって印字解像度（１インチ当たりのドット数）は各列に沿ったノズルピッチ（１インチ毎のノズル数）の２倍である。ユニットの全幅が減少するように、ユニットセルの構成要素を構成することによって、印字解像度（ｄ．ｐ．ｉ．）を犠牲にせずに、同じ数のノズルを対向する互い違いの２列ではなく１列に配置構成することができる。添付図面で図示した実施形態は、各直線列で１インチ（２．５４ｃｍ）当たり１０００を超えるノズルのノズルピッチを達成する。このノズルピッチで、印字ヘッドの印字解像度は、２つの対向する互い違いの列を考察した場合の写真（１６００ｄｐｉ）より良好であり、印字ヘッドの動作寿命が満足的なものであることを保証するノズルの冗長性、死んだノズルの補償などのために十分な容量がある。以上で検討したように、図５４に示す実施形態は、１６μｍの幅である占有面積を有し、したがって１列に沿ったノズルピッチは１インチ（２．５４ｃｍ）当たり約１６００個のノズルである。したがって、２つの片寄った互い違いの列は、約３２００ｄ．ｐ．ｉ．の解像度を生成する。
【０３３０】
ユニットセルを狭くしたことに伴う特定の利点を認識して、本出願人は、印字ヘッド内の構造の関連する寸法を減少させる幾つかの形体の識別及び組合せに焦点を絞っている。例えば、楕円形ノズル、室からのインク入口のシフト、幾何学的論理の小型化、及び駆動ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の短縮は、図示の実施形態の幾つかを導き出すために本出願人が開発した特徴である。これに寄与する各特徴は、トランジスタの長さを短縮するために広く使用されている従来通りの５Ｖから２．５ＶにＦＥＴ駆動電圧を低下させるなど、本技術分野の従来の知恵から逸脱することを必要とした。
【０３３１】
スティクションが減少した印字ヘッド表面
知られるようになった通りの静止摩擦、つまり「スティクション」は、埃の粒子をノズル板に「付着」させ、それによってノズルを詰まらせることができる。図５０は、ノズル板５６の一部を示す。明快さを期して、ノズル開口２６及びノズル縁部２５も図示されている。ノズル板の外面には、板の表面から短い距離だけ延在する円柱状突起５８でパターンを形成する。ノズル板には、短い間隔の隆起、波形又はバンプなど、他の表面構成でパターンを形成することもできる。しかし、図示のパターンの円柱状突起にとって適切な紫外線マスクを生成することは容易であり、円柱を外面にエッチングすることは単純なことである。
【０３３２】
静止摩擦の共同作用を減少させることにより、紙の埃又は他の汚染物質がノズル板のノズルに詰まる可能性が低下する。ノズル板の外側に隆起した構成でパターンを形成すると、埃の粒子が接触する表面積が制限される。粒子が各構成の外端部にしか接触できない場合、粒子とノズル板との摩擦は最小になり、したがって付着する可能性は非常に低くなる。粒子が実際に付着すると、印字ヘッドの保守サイクルで除去される可能性が高くなる。
【０３３３】
入口のプライミング形体
図４７を参照すると、相互に対して反対方向に延在する２つのユニットセルが図示されている。インク入口通路１５が、横方向のインク導管２３を介して４つの室３８にインクを供給する。インク入口１５などのミクロン規模の導管を通ってインクジェット印刷ヘッドの個々のＭＥＭＳノズルにインクを分配することは、マクロ規模の流れでは生じない要因によって複雑化する。メニスカスが形成され、開口の幾何学的形状に応じて、これが自身を開口のリップに非常に強力に「ピン留め」することがある。これは、捕捉した気泡は通気するがインクは保持する抽気孔などの印字ヘッドには有用であるが、一部の室へのインク流を停止する場合は、問題になることもある。これは、最初にインクで印字ヘッドにプライミングする場合に生じる可能性が最も高い。インクのメニスカスがインク入口開口にピン留めされた場合、その入口によって供給される室がプライミングされないままになる。
【０３３４】
これに対して保護するために、入口開口１５の面を通って延在するように２つのプライミング形体１８を形成する。プライミング形体１８は、ノズル板（図示せず）の内部から入口１５の周囲に延在する円柱である。各円柱１８の一部は周の内側にあり、したがってインクを入口から引き出すように、インク入口におけるインクメニスカスの表面張力が、プライミング形体１８に形成される。これは、メニスカスを周のその区間から「ピンを引き抜き」、インク室に向かう流れができるようにする。
【０３３５】
プライミング形体１８は、開口の面を横切って延在する表面を呈する限り、多くの形態をとることができる。さらに、プライミング形体は、図５４に示すような他のノズル形体の一体部品でよい。
【０３３６】
インク室の側部入口
図４８を参照すると、幾つかの隣接するユニットセルが図示されている。この実施形態では、細長い加熱器要素２９がインク分配導管２３に平行に延在する。したがって、細長いインク室３８は同様に、インク導管２３と位置合わせされる。側壁開口６０が室３８をインク導管２３に接続する。側部入口を有するようにインク室を構成すると、インク再充填時間が短縮される。入口が広くなり、したがって再充填流量が多くなる。側壁開口６０は、流体クロストークを許容可能なレベルに維持するためにインク透過性構造３４を有する。
【０３３７】
インク室の入口フィルタ
再び図４７を参照すると、各室３８へのインク再充填開口は、気泡又は他の汚染物質を捕捉するフィルタ構造４０を有する。インク中の気泡及び固体汚染物質は、ＭＥＭＳノズル構造にとって有害である。固体汚染物質は、明らかにノズル開口を詰まらせ、気泡は圧縮性が高いので、インク室内に捕捉されると、アクチュエータからの圧力パルスを吸収することがある。これは、影響を受けたノズルからのインクの排出を効果的に無能にする。開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害の形態でフィルタ構造４０を設け、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように各列を隔置することによって、インクの再充填流量を過度に遅らせずに、汚染物質が室３８に入る可能性が低下する。列は相互に対して片寄り、導入された乱流がノズル再充填率に及ぼす影響は最小限であるが、気泡又は他の汚染物質は比較的蛇行性の流路を辿り、障害４０によって保持される可能性が高くなる。
【０３３８】
図示の実施形態は、ウェハ基板とノズル板の間に延在する円柱の形態の２列の障害４０を使用する。
【０３３９】
多色インクジェット印字ヘッドの中間色表面バリア
次に図５１を参照すると、上述した図４６で示したようなユニットセルのノズル５６の外面が図示されている。ノズル開口２６は加熱器要素（図示せず）の真上に配置され、一連の縁部が直角のインク樋４４がインク導管２３の上のノズル板５６内に形成される（図４６参照）。
【０３４０】
インクジェットプリンタは、使用していない場合に印字ヘッドにキャップをする保守ステーションを有することが多い。ノズル板から余分なインクを除去するために、ノズル板の外面から剥ぎ取るように、キャッパを係合解除することができる。これは、キャッパ表面とノズル板の外面との間でメニスカスの形成を促進する。メニスカスの表面張力が表面と接触する角度に関する接触角の履歴（さらなる詳細については、参照により本明細書に組み込まれた本出願人の共願ＵＳＳＮ（文書ＦＮＤ００７ＵＳ）参照）を使用して、ノズル板の外側を濡らすインクの大半を収集し、キャッパとノズル板の間のメニスカスによって引っ張ることができる。キャッパがノズル板から十分に係合解除するポイントに、インクを大きいビードとして都合よく付着させる。残念ながら、ノズル板に多少のインクが残る。印字ヘッドが多色印字ヘッドの場合、所与のノズル開口内又は開口の周囲に残った残留インクは、ノズルによって排出されるインクとは色が異なることがある。というのは、メニスカスがノズル板の表面全体にわたってインクを引っ張るからである。１つのノズルのインクを別のノズルからのインクで汚染すると、プリントに目に見えるアーチファクトを生じることがある。
【０３４１】
キャッパがノズル板から剥ぎ取られる方向を横切って延びる樋構成４４は、メニスカス中のインクの一部を除去し、保持する。樋はメニスカスのインクを全部は収集しないが、異なる色のインクによるノズルの汚染レベルを大幅に低下させる。
【０３４２】
泡トラップ
インクに同伴する気泡は、印字ヘッドの動作にとって非常に有害である。空気又は一般的に気体は、圧縮性が高く、アクチュエータからの圧力パルスを吸収することができる。捕捉された泡が、アクチュエータに応答して単純に圧縮すると、ノズルからインクが排出されない。捕捉された泡は、インクの強制流で印字ヘッドからパージすることができるが、パージされたインクは吸い取る必要があり、強制流は新鮮な泡も導入することができる。
【０３４３】
図４６に示す実施形態は、インク入口１５に泡トラップを有する。トラップは、泡保持構造３２、及び天井層に形成された通気口３６によって形成される。泡保持構造は、入口１５の周囲に隔置された一連の円柱３２である。以上で検討したように、インクプライミング形体１８は２つの目的を有し、泡保持構造の一部を都合よく形成する。使用時には、インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、ここで大気へと通気する。泡をインク入口で捕捉し、小さい通気口へと配向することにより、インクを漏らさずにインク流から効果的に除去される。
【０３４４】
インク入口の複数の流路
ウェハの一方側から他方へと延在する導管を介してノズルにインクを供給すると、複雑なインク分配システムの代わりに、より多くの（インク排出側の）ウェハ区域がノズルを有することができる。しかし、ウェハを通って深くエッチングされたミクロン規模の穴は、汚染物質又は気泡で詰まりやすい。このせいで、影響を受けた入口から供給されるノズルが涸渇する。
【０３４５】
図４８で最もよく図示されているように、本発明による印字ヘッドは、ノズル板とその下にあるウェハの間のインク導管２３を介して各室３８に供給する少なくとも２つのインク入口１５を有する。
【０３４６】
幾つかの室３８に供給し、それ自体が幾つかのインク入口１５から供給されるインク導管２３を導入すると、入口の詰まりによってノズルのインクが涸渇する可能性が低下する。１つの入口１５が詰まると、インク導管はウェハの他の導管から引っ張るインクを多くする。
【０３４７】
以上では本発明を特定の実施形態に関して説明しているが、本発明は多くの他の形態で実現できることが当業者には理解される。
【図面の簡単な説明】
【０３４８】
【図１】本発明による印字ヘッド上のＭＥＭＳノズルアレイの部分的に製造したユニットセルを示す図であり、ユニットセルは図３のＡ−Ａに沿った断面である。
【図２】図１の部分的に製造したユニットセルの斜視図である。
【図３】加熱器要素のトレンチのエッチングに伴うマークを示す図である。
【図４】トレンチのエッチング後のユニットセルの断面図である。
【図５】図４に示したユニットセルの斜視図である。
【図６】図７に示した犠牲フォトレジストの付着に伴うマスクを示す図である。
【図７】犠牲フォトレジストのトレンチを付着した後のユニットセルを、犠牲材料の縁部とトレンチの側壁との間のギャップを部分的に拡大して示す図である。
【図８】図７に示したユニットセルの斜視図である。
【図９】トレンチの側壁に沿ってギャップを閉じるために犠牲フォトレジストがリフローした後のユニットセルを示す図である。
【図１０】図９に示したユニットセルの斜視図である。
【図１１】加熱器材料層の付着を示す断面図である。
【図１２】図１１に示したユニットセルの斜視図である。
【図１３】図１４に示した加熱器材料の金属エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図１４】加熱器アクチュエータを成形する金属エッチングを示す断面図である。
【図１５】図１４に示したユニットセルの斜視図である。
【図１６】図１７に示すエッチングに伴うマスクを示す図である。
【図１７】フォトレジスト層の付着と、その後のＣＭＯＳ駆動層の頂部にある不活性化層へのインク入口のエッチングを示す図である。
【図１８】図１７に示したユニットセルの斜視図である。
【図１９】不活性化層及びＣＭＯＳ層を通して下にあるシリコンウェハまでの酸化エッチングを示す図である。
【図２０】図１９に示したユニットセルの斜視図である。
【図２１】インク入口のシリコンウェハへの深い異方性エッチングを示す図である。
【図２２】図２１に示したユニットセルの斜視図である。
【図２３】図２４に示すフォトレジストエッチングに伴うマスクを示す図である。
【図２４】室の天井及び側壁の開口を形成するフォトレジストエッチングを示す図である。
【図２５】図２４に示したユニットセルの斜視図である。
【図２６】側壁及びリスク材料の付着を示す図である。
【図２７】図２６に示したユニットセルの斜視図である。
【図２８】図２９に示すノズル縁部エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図２９】ノズル開口の縁部を形成する天井層のエッチングを示す図である。
【図３０】図２９に示したユニットセルの斜視図である。
【図３１】図３２に示すノズル開口エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図３２】楕円形ノズル開口を形成する天井材料のエッチングを示す図である。
【図３３】図３２に示したユニットセルの斜視図である。
【図３４】第１及び第２犠牲層の酸素プラズマリリースエッチングを示す図である。
【図３５】図３４に示したユニットセルの斜視図である。
【図３６】リリースエッチング後のユニットセル、さらにウェハの対向する側部を示す図である。
【図３７】図３６に示したユニットセルの斜視図である。
【図３８】図３９に示す逆エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図３９】インク供給流路のウェハへの逆エッチングを示す図である。
【図４０】図３９に示したユニットセルの斜視図である。
【図４１】裏面エッチングによってウェハを薄くすることを示す図である。
【図４２】図４１に示したユニットセルの斜視図である。
【図４３】本発明による印刷ヘッド上にあるアレイ状のノズルの部分斜視図である。
【図４４】ユニットセルの平面図を示す図である。
【図４５】図４４に示したユニットセルの斜視図である。
【図４６】天井層は除去されているが、特定の天井層形体が輪郭線のみで図示されている２つのユニットセルの略平面図である。
【図４７】天井層は除去されているが、ノズル開口が輪郭線のみで図示されている２つのユニットセルの略平面図である。
【図４８】室の側壁にインク入口開口があるユニットセルの部分略平面図である。
【図４９】天井層は除去されているが、ノズル開口が輪郭線のみで図示されているユニットセルの略平面図である。
【図５０】スティクションを減少させる構成、及び紙の埃の粒子があるノズル板の部分平面図である。
【図５１】残留インク樋があるノズル板の部分平面図である。
【図５２】ストリンガを回避するために使用される先行技術によるＳＡＣＩフォトレジストの付着を示す部分断面図である。
【図５３】図５２で付着したＳＡＣＩフォトレジスト足場への加熱器材料の層の付着を示す部分断面図である。
【図５４】各室内に複数のノズル及びアクチュエータがあるユニットセルの部分略平面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット印字装置の分野に関し、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）技術で製造した印字ヘッドを使用するインクジェット印字システムを開示する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本発明に関連する様々な方法、システム及び装置が、本発明の出願人又は譲渡人によって出願された以下の米国特許／特許出願において開示されている。
【表１】
【表２】
これらの出願及び特許の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、泡形成液中に気体又は蒸気の泡を形成することによってインク滴を排出することを含む。この原理は、特許文献１に概略されている。印刷された像の各ピクセルは、１つ又は複数のインクノズルから排出されたインク滴から得られる。近年、インクジェット印字は、主にその安価で汎用性のある性質のせいで益々普及している。インクジェット印字の多くの異なる態様及び技術が、以上の相互参照文書で詳細に説明されている。
【０００４】
加熱器要素をインクに完全に浸漬すると、印字ヘッドの効率が劇的に改良される。下にあるウェハ基板に散逸する熱がはるかに減少し、したがってインクを排出する泡の生成に、より多くの入力エネルギが使用されるようになる。
【０００５】
加熱器を浸漬するには、インク室の床から隔置する必要があり、したがって加熱器の材料は通常、その後に剥離エッチングによって除去される犠牲材料（ＳＡＣ）の層に付着する。加熱器要素のいずれかの端部にある接触部を、何らかのタイプの永久足場構造によってＳＡＣ層の高さまで上昇させる。接触部は、ＣＭＯＳドライブ回路の最上金属層上の電極区域と加熱器要素の間に電気的接続を確立するために、垂直又は傾斜部分が必要である。しかし、垂直又は傾斜表面に付着した加熱器材料は、水平表面にある場合より薄い。薄くなった区間の望ましくない抵抗損を回避するために、熱アクチュエータの接触部分は比較的大きくする必要がある。比較的大きい接触部がウェハ表面の有意の区域を占有し、ノズルのパッキング密度を制限する。
【特許文献１】米国特許第３，７４７，１２０号（Ｓｔｅｍｍｅ）
【発明の開示】
【０００６】
したがって、本発明は、
ウェハ基板上に形成され、それぞれがノズル開口及び熱アクチュエータを有するアレイ状のインク室を備え、熱アクチュエータは、室内に吊り下げられるような、２つの接触部の間に延在する加熱器要素を有し、さらに、
駆動信号を生成するためにウェハ基板上にリソグラフィで付着し、各アクチュエータの接触部に電極を提供する駆動回路を備え、
熱アクチュエータが一体の平面構造であるように、接触部と加熱器要素が同一平面上にある、
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０００７】
ＣＭＯＳ電極に直接付着した接触部及び吊り下げた加熱器要素を有する平面熱アクチュエータは、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを回避し、したがって抵抗損の許容可能な増加がない状態で、接触部をはるかに小さい構造にすることができる。低い抵抗損は、吊り下げられた加熱器要素の効率的な動作を維持し、小さい接触部サイズは、印字ヘッドにノズルを接近させてパッキングするのに都合がよい。
【０００８】
加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片であることが好ましい。さらなる好ましい形態では、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域である。特に好ましい形態では、印字ヘッドはさらに、駆動回路にエッチングされ、電極間に延在するトレンチを備える。
【０００９】
第１の態様では、本発明は、
ウェハ基板上に形成され、それぞれがノズル開口及び熱アクチュエータを有するアレイ状のインク室を備え、熱アクチュエータは、室内に吊り下げられるような、２つの接触部の間に延在する加熱器要素を有し、さらに、
駆動信号を生成するためにウェハ基板上にリソグラフィで付着し、各アクチュエータの接触部に電極を提供する駆動回路を備え、
熱アクチュエータが一体の平面構造であるように、接触部と加熱器要素が同一平面上にある、
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００１０】
ＣＭＯＳ電極に直接付着した接触部及び吊り下げた加熱器要素を有する平面熱アクチュエータは、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを回避し、したがって抵抗損の許容可能な増加がない状態で、接触部をはるかに小さい構造にすることができる。低い抵抗損は、吊り下げられた加熱器要素の効率的な動作を維持し、小さい接触部サイズは、印字ヘッドにノズルを接近させてパッキングするのに都合がよい。
【００１１】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片である。
【００１２】
任意選択で、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域である。
【００１３】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００１４】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通して同時にインクを排出する。
【００１５】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００１６】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００１７】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００１８】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸が位置合わせされる。
【００１９】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００２０】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００２１】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００２２】
任意選択で、インクジェット印字ヘッドはさらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備え、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００２３】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００２４】
任意選択で、インクジェット印字ヘッドはさらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備え、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００２５】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００２６】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００２７】
任意選択で、インクジェット印字ヘッドはさらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備え、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００２８】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００２９】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００３０】
第２の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室と、
各インク室にそれぞれ形成された複数のノズルと、
各インク室それぞれの中にあるアクチュエータと、
選択的にアクチュエータに駆動信号を提供する駆動回路と、を備え、使用中に、
アクチュエータが室の全ノズルを通してインクを同時に排出する、
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００３１】
室に複数のノズルを与えることによって、各ノズルの排出する滴は、体積が小さくなり、異なる状態で誤配向される。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、相対的に大きい１つの誤配向された滴ほど、印字の品質にとって有害ではない。
【００３２】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【００３３】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【００３４】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００３５】
任意選択で、トレンチの幅は加熱器要素のそれの少なくとも２倍である。
【００３６】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００３７】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００３８】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００３９】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【００４０】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００４１】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００４２】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００４３】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００４４】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００４５】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００４６】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００４７】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００４８】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００４９】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００５０】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００５１】
第３の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室と、
各室にそれぞれ形成されたノズルと、
ノズルを通りインクを排出するための各インク室の中にあるアクチュエータとを備え、
少なくとも２つの隣接する室が、室間の流体クロストークを減少させるように構成されたインク透過性バリアによって分離され、したがって、
隣接する室の少なくとも一方が、インク透過性バリアを通って隣接する室の他方から流れるインクで再充填される
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００５２】
インクをアレイの各インク室に分配するための導管は、ウェハ区域の有意の割合を占有することがある。これは、印字ヘッド上のノズル密度の限定要因になり得る。幾つかのインク室を、各室を流体クロストークから十分に解放した状態で、他のインク室へのインク流路の一部にすることによって、インク供給導管へと失われるウェハ区域の量が減少する。
【００５３】
ノズル密度を上げるために、細長いアクチュエータを使用することも有利である。アクチュエータが薄くなると、インク室を薄くし、したがって印字ヘッドのユニットセル全体を少なくとも１次元で小型化することができる。したがって、隣接するノズルを密集させることができ、ノズルのパッキング密度が上昇する。しかし、細長いアクチュエータの場合、形成される泡が同様に細長くなる。細長い泡が、中心に配置された円形のノズル開口を強制的に通過すると、水力学的損失が生じる。水力学的損失を減少させるために、２つ以上のノズル開口を、細長いアクチュエータの上で室の長さに沿って配置することができる。これは、インクのインクジェット化に伴う水力学的損失を減少させるが、各ノズルを通るインク排出プロセス中にある程度の流体クロストークがある。流体クロストークを減少させるためにノズル間にインク透過性バリアを配置することにより、室は２つの別個の室になる。
【００５４】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造であり、アクチュエータはそれぞれ、アレイの少なくとも２つの隣接するインク室を通って延在し、アクチュエータは、隣接するインク室から個々のノズルを通してインクを同時に排出するように構成される。
【００５５】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【００５６】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００５７】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【００５８】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００５９】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００６０】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００６１】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【００６２】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００６３】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００６４】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００６５】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００６６】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００６７】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００６８】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００６９】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００７０】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００７１】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００７２】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００７３】
第４の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室を備え、各室が複数のアクチュエータ及びノズルを有し、アクチュエータはそれぞれ、ノズルの少なくとも１つと対応し、さらに、
選択的にアクチュエータに駆動信号を提供する駆動回路を備え、
１つの駆動信号が、１つのインク室内の複数のアクチュエータを同時に起動して、複数のノズルからインクを排出する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００７４】
複数のアクチュエータを１つの室に入れ、各アクチュエータに対応する１つ又は複数のノズルを設けることによって、各ノズルの排出する滴は、体積が小さくなり、異なる状態で誤配向される。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、目に見えるアーチファクトを生成する可能性を低下させる。室内の１つのアクチュエータを使用して、全ノズルからインクを排出することができるが、アクチュエータがノズルと位置合わせされていない場合、インクの水力学的損失がある。幾つかのアクチュエータを設けると、アクチュエータを全ノズルと位置合わせし、水力学的損失を最小限に抑え、それによって印字ヘッドの全体的効率を改良することができる。
【００７５】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【００７６】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【００７７】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【００７８】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【００７９】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【００８０】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【００８１】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【００８２】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【００８３】
任意選択で、駆動回路は、熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【００８４】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【００８５】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【００８６】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【００８７】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【００８８】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【００８９】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【００９０】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【００９１】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【００９２】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【００９３】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【００９４】
第５の態様では、本発明は、
アレイ状のインク室を備え、各室がノズル、及びノズルを通してインクを排出するアクチュエータを有し、さらに、
選択的にアレイのアクチュエータに駆動信号を提供する駆動回路を備え、
使用中に、
各駆動信号が、複数のアクチュエータを同時に起動する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【００９５】
同じドライバ回路内に（直列又は並列で）別個のアクチュエータがあるように、１つの相対的に大きい室を２つ以上のそれより小さい室と置換することによって、各ノズルの排出する滴は、体積が小さくなり、異なる状態で誤配向される。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、目に見えるアーチファクトを生成する可能性を低下させる。
【００９６】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、同時に起動する複数のアクチュエータは、同じ駆動回路の部分であり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成する。
【００９７】
任意選択で、同時に起動する複数のアクチュエータは、直列に接続される。
【００９８】
任意選択で、熱アクチュエータはそれぞれ、一体の平面構造、及びインク室内に吊り下げられた加熱器要素を有する。
【００９９】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１００】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１０１】
任意選択で、加熱器要素は位置合わせされた細長い細片であり、各室のノズルは、加熱器要素のそれに平行な線に配置構成される。
【０１０２】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１０３】
任意選択で、楕円形ノズルの主軸が位置合わせされる。
【０１０４】
任意選択で、駆動回路はそれぞれ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１０５】
任意選択で、ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１０６】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１０７】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１０８】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１０９】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０１１０】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１１１】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１１２】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１１３】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１１４】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１１５】
第６の態様では、本発明は、
アレイ状のノズル、及びノズルを通してインクを排出する対応するアクチュエータを備え、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあるように列状に配置構成され、
各列に沿ったノズルのピッチは、１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超える
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１１６】
従来、ノズルの列は、各列のアクチュエータが反対方向に延在する状態で、対になって配置構成される。列は相互に対して互い違いになり、したがって印刷解像度（１インチ当たりのドット数）は、各列に沿ったノズルのピッチ（１インチ当たりのノズル数）の２倍である。ユニットの全体的な幅が減少するように、ユニットセル（反復する室、ノズル及びアクチュエータユニット）の構成要素を構成することによって、印刷解像度（ｄ．ｐ．ｉ．）を犠牲にせずに、同数のノズルを２つの互い違いの対向する列ではなく、１列に配置構成することができる。１列の駆動回路はＣＭＯＳの製造、及び印刷データを受信するための印刷エンジン制御装置への接続を単純化する。或いは、本発明で使用されるユニットセル構成は、相互に対して互い違いになった対向する列になるように配置構成し、印刷解像度を効果的に２倍に、好ましい実施形態の場合は３２００ｄ．ｐ．ｉ．にすることができる。
【０１１７】
任意選択で、ノズルのピッチは、１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１６００個である。
【０１１８】
任意選択で、ノズルは楕円形であり、列の各ノズルの短軸が位置合わせされる。
【０１１９】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１２０】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１２１】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１２２】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１２３】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１２４】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１２５】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１２６】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１２７】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１２８】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１２９】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１３０】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０１３１】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１３２】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１３３】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１３４】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１３５】
任意選択で、ノズル板は、非使用時に印字ヘッドと係合するノズルキャッパとともに使用するように構成された外面を有し、キャッパが外面から係合解除すると、キャッパと外面との間の残留インクは、キャッパと外面との間のメニスカスのせいで外面を移動し、
外面は、メニスカスによって外面に沿って押される残留インクの少なくとも一部を保持する樋構造を有する。
【０１３６】
第７の態様では、本発明は、
アレイ状のノズルを画定するノズル板と、
ノズルを通してインクを排出するために、アレイの各ノズルに対応するアクチュエータと、を備え、
ノズル板が、静止摩擦の共同作用を減少させる構成がある外面を有する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１３７】
静止摩擦の共同作用を減少させることにより、紙の埃又は他の汚染物質がノズル板のノズルに詰まる可能性が低下する。知られるようになった通りの静止摩擦、つまり「スティクション」は、埃の粒子をノズル板に「付着」させ、それによってノズルを詰まらせることができる。ノズル板の外側に隆起した構成のパターンを形成することによって、埃の粒子は各構成の外端部にしか接触することができない。これは、粒子とノズル板との摩擦を減少させ、したがって板と接触する粒子が付着する可能性が低下し、付着した場合は、印字ヘッドの保守クリーニングサイクルで除去される可能性が高くなる。
【０１３８】
任意選択で、構成は、ノズル板の板に垂直に延在する等しい長さの円柱状突起である。
【０１３９】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１４０】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１４１】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１４２】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１４３】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１４４】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１４５】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１４６】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０１４７】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１４８】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１４９】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１５０】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１５１】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１５２】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０１５３】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１５４】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１５５】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１５６】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１５７】
第８の態様では、本発明は、
それぞれがノズル、及びノズルを通してインクを排出するアクチュエータを有するアレイ状のインク室と、
インク室と流体連絡する複数のインク入口と、
インク入口それぞれを通って延在する少なくとも１つのプライミング形体と、を備え、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１５８】
プライミング形体を入口の面に導入することによって、インクのメニスカスの表面張力を再配向して、インクを入口に押し戻すのではなく、インクを意図された流路に沿って引くことができる。
【０１５９】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、インク入口はウェハ基板にある開口であり、プライミング形体は、少なくとも部分的にインク入口の周囲にあり、ノズル板に向かって延在する円柱である。
【０１６０】
さらなる態様では、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１６１】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１６２】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１６３】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１６４】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１６５】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１６６】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１６７】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０１６８】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１６９】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１７０】
任意選択で、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１７１】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１７２】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１７３】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１７４】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１７５】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１７６】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１７７】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１７８】
第９の態様では、本発明は、
それぞれがノズル、ノズルを通してインクを排出するアクチュエータ、及びインクが室を再充填できるようにする側壁開口を有するアレイ状の細長いインク室を備え、
開口がインク室の長辺の一方にある
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０１７９】
側部入口を有するようにインク室を構成すると、インクの再充填時間が短縮される。入口が広くなり、したがって再充填流量が大きくなる。
【０１８０】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する細長い加熱器要素を有する。
【０１８１】
さらなる態様では、本発明はさらに熱アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０１８２】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０１８３】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０１８４】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０１８５】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０１８６】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０１８７】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０１８８】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０１８９】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０１９０】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０１９１】
さらなる態様では、本発明は、さらにノズル板とその下のウェハとの間にインク導管を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、インク導管は複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０１９２】
さらなる態様では、本発明は、さらにウェハ基板で画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０１９３】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０１９４】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０１９５】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０１９６】
さらなる態様では、本発明は、さらに各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０１９７】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０１９８】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０１９９】
第１０の態様では、本発明は、
それぞれがノズル、ノズルを通してインクを排出するアクチュエータ、インクが室を再充填できるようにする入口開口、及び入口開口にあるフィルタ構造を有するアレイ状のインク室を備え、
フィルタ構造が、開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０２００】
インクが室に入る時にこれをフィルタ濾過すると、汚染物質及び泡を除去するが、室へのインクの流れを遅らせてしまう。本発明は、流路に列状の障害を有するフィルタ構造を使用する。列は相互に対して片寄り、乱流を導入する。これは、ノズルの再充填速度に最小限の影響しか与えないが、気泡又は他の汚染物質は障害によって保持される可能性が高い。
【０２０１】
任意選択で、フィルタ構造は２列の障害を有する。
【０２０２】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、障害は、ウェハ基板とノズル板の間に延在する円柱である。
【０２０３】
任意選択で、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する細長い加熱器要素を有する。
【０２０４】
さらなる態様では、本発明は、さらに熱アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、したがって接触部は、駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２０５】
任意選択で、加熱器要素は加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２０６】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチが、電極間に延在する。
【０２０７】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２０８】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２０９】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２１０】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２１１】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２１２】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２１３】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２１４】
さらなる態様では、本発明は、さらにノズル板とその下のウェハとの間にインク導管を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、インク導管は複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２１５】
さらなる態様では、本発明は、さらにウェハ基板で画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０２１６】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０２１７】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２１８】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２１９】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２２０】
第１１の態様では、本発明は、非使用時に印字ヘッドと係合するノズルキャッパとともに使用するインクジェット印字ヘッドを提供し、インクジェット印字ヘッドは、
アレイ状のノズルを画定し、キャッパと係合する外面を有するノズル板を備え、したがって、
キャッパが外面から係合解除すると、キャッパと外面との間の残留インクは、キャッパと外面との間のメニスカスのせいで外面を移動し、
外面は、メニスカスによって外面に沿って押される残留インクの少なくとも一部を保持する樋構造を有する。
【０２２１】
キャッパがノズル板から剥ぎ取られる方向を横切って延びる樋構造は、メニスカス中のインクの一部を除去し、保持する。樋は、メニスカス中のインクの全部を収集するわけではないが、異なる色のインクでのノズル汚染のレベルを大幅に低下させる。
【０２２２】
任意選択で、樋構成は、異なる色のインクを排出するノズル間でノズル板の外面にエッチングされ、縁部が直角の波形である。
【０２２３】
さらなる態様では、さらに、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２２４】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２２５】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【０２２６】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２２７】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２２８】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２２９】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２３０】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２３１】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２３２】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２３３】
任意選択で、アレイ状のインク室は、ノズル板とその下のウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、インク導管は、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２３４】
さらなる態様では、さらに、ウェハ基板で画定された複数のインク入口を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、
インク導管はそれぞれ、インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する。
【０２３５】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０２３６】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０２３７】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２３８】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２３９】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０２４０】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２４１】
第１２の態様では、本発明は、
アレイ状のノズル、及びノズルを通してインクを排出する対応のアクチュエータと、
複数のインク入口はノズルと流体連絡し、それぞれがインク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０２４２】
泡をインク入口で捕捉し、これを小さい通気口へと配向することによって、インクを漏らさずにインクの流れからこれを効果的に除去する。トラップは、入口プライミング形体のように二重にしてもよい（以下で検討）。
【０２４３】
さらなる態様では、本発明は、それぞれがノズルの少なくとも１つ及びアクチュエータの少なくとも１つを有するアレイ状のインク室をさらに備えるインクジェット印字ヘッドを提供し、室は、ノズル板とその下にあるウェハ基板の間に延在する側壁によって画定され、各室の側壁の１つは、室にインクを再充填できるようにする開口を有し、
インク入口開口はそれぞれ、複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２４４】
さらなる態様では、さらにウェハ基板とノズル板との間に複数のインク導管を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、インク入口開口はそれぞれ、インク導管の１つを介して複数のインク室の開口と流体連絡する。
【０２４５】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口開口の少なくとも２つと流体連絡する。
【０２４６】
さらなる態様では、さらに、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２４７】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２４８】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【０２４９】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２５０】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２５１】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２５２】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２５３】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２５４】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２５５】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２５６】
任意選択で、インク導管はそれぞれ、インク入口の２つと流体連絡する。
【０２５７】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０２５８】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２５９】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２６０】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０２６１】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２６２】
第１３の態様では、本発明は、
ノズル板とその下にあるウェハ基板の間に延在する側壁によって画定されたアレイ状のインク室を備え、各室が複数のノズルのノズル板内にノズル、及びノズルを通してインクを排出するアクチュエータを有し、各室の側壁の１つが、インクを室に再充填できるようにする開口を有し、さらに、
ノズル板とその下にあるウェハとの間にあり、複数のインク室の開口と流体連絡するインク導管と、
前記基板内に画定された複数のインク入口と、を備え、
インク導管が、インク室に供給するインクを受け取るために、複数のインク入口と流体連絡する
インクジェット印字ヘッドを提供する。
【０２６３】
幾つかのノズルに供給し、それ自体が幾つかのインク入口から供給されるインク導管を導入すると、入口の詰まりによってノズルのインクが欠乏する可能性が低下する。１つの入口が詰まると、インク導管がウェハの他の入口からより多くのインクが引き出される。
【０２６４】
さらなる態様では、さらに、アクチュエータに駆動信号を選択的に提供する駆動回路を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、アクチュエータは熱アクチュエータであり、それぞれが２つの接触部間に延在する加熱器要素を有し、接触部は駆動回路によって提供された個々の電極との電気接続部を形成し、熱アクチュエータは一体の平面構造である。
【０２６５】
任意選択で、加熱器要素は、加熱器材料の細長い細片から形成され、電極は、駆動回路の最上金属層の露出区域であり、インク室は、加熱器要素が室内の接触部から吊り下げられるように構成される。
【０２６６】
任意選択で、駆動回路にエッチングされたトレンチは、電極間に延在する。
【０２６７】
任意選択で、インク室はそれぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
アクチュエータは室の全ノズルを通してインクを同時に排出する。
【０２６８】
任意選択で、インク室はそれぞれ２つのノズルを有する。
【０２６９】
任意選択で、各室のノズルは、加熱器要素の長さに平行な線に配置され、ノズルの中心軸は加熱器要素に沿って規則的に隔置される。
【０２７０】
任意選択で、ノズルは楕円形である。
【０２７１】
任意選択で、楕円形ノズルの長軸は位置合わせされる。
【０２７２】
任意選択で、駆動回路は熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である。
【０２７３】
任意選択で、駆動ＦＥＴの駆動電圧は２．５ボルトである。
【０２７４】
さらなる態様では、さらに、各インク入口を通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、したがって、
インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、インクを入口から、及び部分的に流路を通ってインク室に向かって引っ張る。
【０２７５】
任意選択で、インク入口はそれぞれ、インク透過性トラップ、及び自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力が漏れを防止するようなサイズにされた通気口を有し、使用中は、
インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、そこで大気へと排出する。
【０２７６】
任意選択で、インク室は、側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、インクで室を再充填できるようにする開口が、長い側壁の１つにある。
【０２７７】
さらなる態様では、さらに、各インク室の開口にフィルタ構造を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、フィルタ構造は開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の障害は、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように隔置される。
【０２７８】
任意選択で、ノズルは、ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿ったノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される。
【０２７９】
任意選択で、ノズル板は、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する。
【０２８０】
本発明による印字ヘッドは、複数のノズル、さらに各ノズルに対応する室及び１つ又は複数の加熱器要素を備える。印字ヘッドの最小反復ユニットは、１つ又は複数の室にインクを供給するインク供給入口を有する。ノズルアレイ全体は、これらの個々のユニットを繰り返すことによって形成される。このような個々のユニットを、本明細書では「ユニットセル」と呼ぶ。
【０２８１】
また、「インク」という用語は、排出可能な液体を意味するように使用され、着色した染料を含む従来通りのインクに制限されない。非着色インクの例は定着剤、赤外線吸収剤インク、機能付与した化学物質、接着剤、生物学的流体、薬剤、水及び他の溶剤などを含む。インク又は排出可能な液体はまた、必ずしも厳密に液体である必要はなく、固体粒子の浮遊物を含んでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０２８２】
次に、添付図面を参照しながら、例示によってのみ本発明の好ましい実施形態について説明する。
【０２８３】
以下の説明では、対応する参照番号は対応する部品に関係する。便宜上、各参照番号で示される形体が以下に列挙されている。
【０２８４】
ＭＮＮ ＭＰＮシリアル部品リスト
１．ノズルユニットセル
２．シリコンウェハ
３．ＣＭＯＳ金属層内の最上アルミ金属層
４．不活性化層
５．化学蒸着酸化層
６．最上アルミ金属層３内のインク入口開口
７．最上部アルミ金属層３のピット開口
８．ピット
９．電極
１０．ＳＡＣＩフォトレジスト層
１１．加熱器材料（ＴｉＡｌＮ）
１２．熱アクチュエータ
１３．フォトレジスト層
１４．フォトレジスト層を通してエッチングされたインク入口開口
１５．インク入口通路
１６．ＳＡＣ２フォトレジスト層
１７．室の側壁開口
１８．前部流路プライミング形体
１９．インク入口におけるバリア構成
２０．室の天井層
２１．天井
２２．側壁
２３．インク導管
２４．ノズル室
２５．楕円形ノズル縁部
２５（ａ）内リップ
２５（ｂ）外リップ
２６．ノズル開口
２７．インク供給流路
２８．接触部
２９．加熱器要素
３０．泡ケージ
３２．泡保持構造
３４．インク透過性構造
３６．抽気孔
３８．インク室
４０．２列フィルタ
４２．紙の埃
４４．インク樋
４６．ＳＡＣＩとトレンチ側壁の間のギャップ
４８．トレンチ側壁
５０．トレンチ縁部周囲のＳＡＣＩの隆起リップ
５２．加熱器材料の薄くなった傾斜区間
５４．直列接続した加熱器要素間の低温スポット
５６．ノズル板
５８．円柱状突起
６０．側壁のインク開口
６２．インク再充填開口
ＭＥＭＳ製造プロセス
ＭＥＭＳ製造プロセスは、ＣＭＯＳ処理の終了後にシリコンウェハ上にノズル構造を構築する。図２は、ＣＭＯＳ処理の終了後、ＭＥＭＳ処理前のノズルユニットセル１００の切り取り斜視図である。
【０２８５】
ウェハのＣＭＯＳ処理中に、金属層が層間誘電（ＩＬＤ）層の間を満たす状態で、４つの金属層をシリコンウェハ２に付着させる。４つの金属層はＭ１、Ｍ２、Ｍ３及びＭ４層と呼ばれ、ＣＭＯＳ処理中にウェハ上に順番に蓄積する。これらのＣＭＯＳ層は、印字ヘッドを動作させる駆動回路及び論理を全て提供する。
【０２８６】
完成した印字ヘッド内で、各加熱器要素アクチュエータは、最も外側のＭ４層内に画定された１対の電極を介してＣＭＯＳに接続される。したがって、Ｍ４ ＣＭＯＳ層は、その後にウェハをＭＥＭＳ処理するための基礎となる。Ｍ４層は、各印字ヘッド集積回路の縦方向の縁部に沿ったボンディングパッドも画定する。これらのボンディングパッド（図示せず）により、ボンディングパッドから延在するワイヤボンドを介してＣＭＯＳをマイクロプロセッサに接続することができる。
【０２８７】
図１及び図２は、自身上に付着した不活性化層４を有するアルミのＭ４層３を示す。（これらの図では、Ｍ４層のＭＥＭＳ形体のみが図示され、Ｍ４層の主要なＣＭＯＳ形体は、ノズルのユニットセルの外側に配置される。）Ｍ４層３は１ミクロンの厚さを有し、ＣＶＤ酸化物５の２ミクロンの層上に付着する。図１及び図２に示すように、Ｍ４層３は、インク入口開口６及びピット開口７を有する。これらの開口は、ＭＥＭＳプロセスでその後に形成されるインク入口及びピットの位置を画定する。
【０２８８】
ユニットセル１のＭＥＭＳ処理が開始する前に、各印字ヘッド集積回路の縦方向の縁部に沿ったボンディングパッドが、不活性化層４を通したエッチングによって画定される。このエッチングは、ボンディングパッド位置でＭ４層３を露出させる。ノズルのユニットセル１は、このステップのためにフォトレジストで完全にマスキングされ、したがってエッチングの影響を受けない。
【０２８９】
図３から図５を参照すると、ＭＥＭＳ処理の第１段階は、不活性化層４及びＣＶＤ酸化物層５を通してピット８をエッチングする。このエッチングは、図３に示した暗い色調のピットマスクによって露出したフォトレジスト（図示せず）の層を使用して画定される。ピット８は、Ｍ４層３の頂部から測定して２ミクロンの深さを有する。ピット８をエッチングするのと同時に、不活性化層４を通してＭ４層３を部分的に露出させることにより、ピットのいずれかの側で電極９を画定する。完成したノズル内で、加熱器要素は電極９間でピット８をまたいで吊り下げられる。
【０２９０】
次のステップ（図６から図８）では、ピット８をフォトレジスト１０の第１犠牲層（「ＳＡＣ１」）で再充填する。高速フォトレジストの２ミクロンの層は、最初にウェハ上に引き延ばされ、次に図６に示した暗い色調のマスクを使用して露出される。ＳＡＣ１フォトレジスト１０は、ピット８のいずれかの側に電極９をまたいで加熱器材料をその後に付着させるための足場を形成する。その結果、ＳＡＣ１フォトレジスト１０は、電極９の上面と面一である平坦な上面を有することが重要である。それと同時に、ＳＡＣ１フォトレジストは、ピットをまたいで延在し、電極９を短絡する導電性加熱器材料の「ストリンガ」を回避するために、ピット８を完全に再充填しなければならない。
【０２９１】
通常、トレンチをフォトレジストで再充填する場合は、フォトレジストがトレンチの壁に接して再充填し、したがってその後の付着ステップで「ストリンガ」を回避することが保証されるために、トレンチの周囲の外側にフォトレジストを露出させる必要がある。しかし、この技術の結果、トレンチの周囲にフォトレジストの隆起した（又はスパイク状の）縁部が生じてしまう。これは、その後の付着ステップで、材料が隆起した縁部に不均一に付着するので望ましくない。つまり、トレンチを再充填するフォトレジストの縁部の垂直又は傾斜した表面が、水平の平面より付着材料が少なくなる。この結果が、材料の付着が薄い領域の「抵抗ホットスポット」である。
【０２９２】
図７に示すように、このプロセスは、図６に示すマスクを使用してピット８の周囲壁の内側（例えば０．５ミクロン以内）にＳＡＣ１フォトレジスト１０を意図的に露出させる。これは、ＳＡＣ１フォトレジスト１０の平面の上面を確保し、ピット８の周縁の周囲でフォトレジストにスパイク状領域が生じるのを回避する。
【０２９３】
ＳＡＣ１フォトレジスト１０の露出後に、フォトレジストを加熱によってリフローさせる。フォトレジストのリフローによって、これはピット８の壁まで流れ、それを正確に再充填する。図９及び図１０は、リフロー後のＳＡＣ１フォトレジスト１０を示す。フォトレジストは平面の上面を有し、電極９を形成するＭ４層３の上面と面一で合う。リフロー後に、ＳＡＣ１フォトレジスト１０を紫外線硬化及び／又はハードベークし、加熱器材料のその後の付着ステップ中のリフローを回避する。
【０２９４】
図１１及び図１２は、０．５ミクロンの加熱器材料１１をＳＡＣ１フォトレジスト１０上に付着させた後のユニットセルを示す。上述したリフロープロセスのせいで、加熱器材料１１は、電極９及びＳＡＣ１フォトレジスト１０上に均一かつ平面の層になって付着する。加熱器材料は、ＴｉＡｌ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮなどの任意の適切な導電性材料で構成することができる。典型的な加熱器材料の付着プロセスは、ＴｉＡｌの１００Åのシード層、ＴｉＡｌＮの２５００Åの層、ＴｉＡｌの１００Åのさらなるシード層、最後にＴｉＡｌＮの２５００Åのさらなる層を順番に付着させることを含んでよい。
【０２９５】
図１３から図１５を参照すると、次のステップで、加熱器材料１１の層がエッチングされ、熱アクチュエータ１２を画定する。各アクチュエータ１２は、ＳＡＣ１フォトレジスト１０のいずれかの側にある個々の電極９への電気接続を確立する接触部２８を有する。加熱器要素２９は、対応する接触部２８の間に引き延ばされる。
【０２９６】
このエッチングは、図１３に示した暗い色調のマスクを使用して露出したフォトレジスト（図示せず）の層によって画定される。図１５に示すように、加熱器要素１２は電極９の対の間にある線系ビームスパニングである。しかし、加熱器要素１２は、参照によって内容が本明細書に組み込まれる出願人の米国特許第６，７５５，５０９号に記載されているような他の構成を代替的に採用することができる。例えば、中心空隙を有する加熱器要素２９の構成は、インク排出中に気泡が崩壊した場合に、加熱器材料にかかるキャビテーションの力の有害な効果を最小限に抑えるために有利であり得る。「泡の通気」及び自動不活性化材料の使用など、他の形態のキャビテーション保護を採用してもよい。これらのキャビテーション管理技術は、米国特許出願（出願人の文書ＭＴＣ００１ＵＳ）で詳細に検討されている。
【０２９７】
ステップの次のシーケンスでは、不活性化層４、酸化物層５及びシリコンウェハ２を通して、ノズルのインク入口がエッチングされる。ＣＭＯＳ処理中に、各金属層は、このインク入口のエッチングの準備でインク入口開口（例えば図１のＭ４層３の開口６参照）がエッチングされている。これらの金属層は、挿入したＩＬＤ層とともに、インク入口の密封リングを形成し、インクがＣＭＯＳ層に染みこむのを防止する。
【０２９８】
図１６から図１８を参照すると、フォトレジスト１３の比較的厚い層がウェハ上に引き延ばされ、図１６に示す暗い色調のマスクを使用して露光される。必要なフォトレジスト１３の厚さは、インク入口のエッチングに使用される深反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）の選択性に依存する。インク入口開口１４がフォトレジスト１３内に画定された状態で、ウェハはその後のエッチングステップの準備が整う。
【０２９９】
第１エッチングステップ（図１９及び図２０）では、下のシリコンウェハを通して誘電層（不活性化層４及び酸化物層５）がエッチングされる。任意の標準的な酸化物エッチング（例えばＯ２／Ｃ４Ｆ８プラズマ）を使用してよい。
【０３００】
第２エッチングステップ（図２１及び図２２）では、同じフォトレジストマスク１３を使用して、シリコンウェハ２を通して２５ミクロンの深さまでインク入口１５をエッチングする。このエッチングには、ボッシュエッチング（米国特許第６，５０１，８９３号及び第６，２８４，１４８号参照）などの任意の標準的異方性ＤＲＩＥを使用してよい。インク入口１５のエッチング後、プラズマ灰化でフォトレジスト層１３を除去する。
【０３０１】
次のステップでは、インク入口１５にフォトレジストで栓をし、ＳＡＣ１フォトレジスト１０及び不活性化層４の頂部にフォトレジストの第２犠牲層（「ＳＡＣ２」）１６を構築する。ＳＡＣ２フォトレジスト１６は、各ノズル室の天井及び側壁を形成する天井材料をその後に蓄積するための足場として働く。図２３から図２５を参照すると、約６ミクロンの高速フォトレジスト層をウェハ上に引き延ばし、図２３に示した暗い色調のマスクを使用して露光する。
【０３０２】
図２３及び図２５に示すように、マスクは、室の側壁及びインク導管の側壁の位置に対応して、ＳＡＣ２フォトレジスト１６に側壁開口１７を露出させる。また、開口１８及び１９は、それぞれ栓をした入口１５及びノズル室の入口に隣接して露光される。これらの開口１８及び１９は、その後の天井付着ステップにて天井材料で再充填され、本発明のノズル設計で独特の利点を提供する。特に、天井材料で再充填された開口１８は、インクを入口１５から各ノズル室に引き込むことを補助するプライミング形体として作用する。これについては、以下でさらに詳細に説明する。天井材料で再充填された開口１９は、フィルタ構造及び流体クロストークのバリアとして作用する。これらは、気泡がノズル室に入るのを防止するのに役立ち、熱アクチュエータ１２によって発生した圧力パルスを拡散する。
【０３０３】
図２６及び図２７を参照すると、次の段階は、ＰＥＣＶＤによって３ミクロンの天井材料２０をＳＡＣ２フォトレジスト１６に付着させる。天井材料２０は、ＳＡＣ２フォトレジスト１６の開口１７、１８及び１９を再充填し、天井２１及び側壁２２を有するノズル室２４を形成する。インクを各ノズル室に供給するインク導管２３も、天井材料２０の付着中に形成される。また、プライミング形体及びフィルタ構造（図２６及び図２７では図示せず）があれば、それも同時に形成される。それぞれが個々のノズル室２４に対応する天井２１は、隣接するノズル室にまたがって列状に引き延ばされ、連続的なノズル板を形成する。天井材料２０は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化酸化膜、窒化アルミなどの任意の適切な材料で構成してよい。
【０３０４】
図２８から図３０を参照すると、次の段階は、２ミクロンの天井材料２０をエッチングで除去することによって、天井２１の楕円形ノズル縁部２５を画定する。このエッチングは、図２８に示した暗い色調の縁部マスクによって露光したフォトレジスト（図示せず）の層を使用して画定される。楕円形縁部２５は、個々の熱アクチュエータ１２上に配置された２つの同軸縁部リップ２５ａ及び２５ｂを備える。
【０３０５】
図３１から図３３を参照すると、次の段階は、縁部２５によって制限された残りの天井材料２０を通して全てエッチングすることによって、天井２１内に楕円形ノズル開口２６を画定する。このエッチングは、図３１に示した暗い色調の天井マスクによって露光したフォトレジスト（図示せず）の層を使用して画定される。楕円形ノズル開口２６は、図３３に示すように熱アクチュエータ１２上に配置される。
【０３０６】
ここでＭＥＭＳノズル形体が十分に形成された状態で、次の段階は、Ｏ２プラズマ灰化（図３４から図３５）によってＳＡＣ１及びＳＡＣ２フォトレジスト層１０及び１６を除去する。灰化の後、熱アクチュエータ１２はピット８上で１つの平面になって吊り下げられる。接触部２８と加熱器要素２９を同一面に付着させることにより、電極９と効率的に電気接続される。
【０３０７】
図３６及び図３７は、ＳＡＣ１及びＳＡＣ２フォトレジスト層１０及び１６の灰化後のシリコンウェハ２の全厚さ（１５０ミクロン）を示す。
【０３０８】
図３８から図４０を参照すると、ウェハの前側ＭＥＭＳ処理が終了したら、標準的な異方性ＤＲＩＥを使用して、ウェハの裏側からインク供給流路２７をエッチングし、インク入口１５と合わせる。この裏側エッチングは、図３８で示した暗い色調のマスクによって露光されたフォトレジスト層（図示せず）を使用して画定される。インク供給流路２７は、ウェハの裏側とインク入口１５の間を流体接続する。
【０３０９】
最後に、図４１及び図４２を参照すると、裏側エッチングによってウェハを１３５ミクロンに薄くする。図４３は、完成した印字ヘッド集積回路の切り取り斜視図で、隣接する３列のノズルを示す。ノズルの各列は、その長さに沿って延在し、各列の複数のインク入口１５にインクを供給する個々のインク供給流路２７を有する。インク入口は、各列のインク導管２３にインクを供給し、各ノズル室は、その列の共通のインク導管からインクを受け取る。
【０３１０】
［特定の実施形態の特徴及び利点］
以下では、適切な小見出しで本発明の実施形態の特定の独特の特徴、及びこれらの特徴の利点について検討する。特徴は、内容が特に特定の図面を排除し、特に言及された図面に関連しない限り、本発明に関連する全ての図面に関連して考察される。
【０３１１】
低損失電極
図４１及び図４２に示すように、加熱器要素２９は室内に吊り下げられる。これは、室のプライミング時に加熱器要素がインクに浸漬されることを保証する。加熱器要素をインクに完全に浸漬すると、印字ヘッドの効率が劇的に改善する。下にあるウェハ基板に散逸する熱が非常に少なくなり、したがってインクを排出する泡を発生させるために使用される入力エネルギが増加する。
【０３１２】
加熱器要素を吊り下げるために、接触部を使用して、要素を上昇した位置で支持する。基本的に、加熱器要素のいずれかの端部にある接触部は、ＣＭＯＳドライブ上の個々の電極を上昇した位置で要素に接続するために、垂直又は傾斜した区間を有することができる。しかし、垂直又は傾斜表面に付着した加熱器材料は、水平表面上にある材料より薄い。薄くなった区間による望ましくない抵抗損を回避するために、熱アクチュエータの接触部分は比較的大きくする必要がある。大型化した接触部がウェハ表面の有意の区域を占有し、ノズルパッキング密度を制限する。
【０３１３】
加熱器を浸漬するために、本発明は、電極９間にピット又はトレンチ８をエッチングし、室の床のレベルを低下させる。以上で検討したように、犠牲フォトレジスト（ＳＡＣ）層１０（図９参照）は、トレンチ内に付着して、加熱器要素の足場を提供する。しかし、ＳＡＣ１０をトレンチ８に付着させ、単純にそれを加熱器材料の層で覆うと、（図７に関連して前述したように）ＳＡＣ１０とトレンチ８の側壁４８の間のギャップ４６にストリンガを形成することができる。ギャップが形成されるのは、マスクをトレンチ８の側部に正確に一致させることが困難だからである。通常、マスキングしたフォトレジストを露光すると、ピットの側部とＳＡＣの間にギャップ４６が形成される。加熱器材料層を付着させる場合は、これらのギャップに再充填して、（知られているような）「ストリンガ」を形成する。ストリンガは、（加熱器要素を形成する）金属エッチング及び（最終的にＳＡＣを除去する）解放エッチングの後にトレンチ８内に残る。ストリンガは加熱器を短絡することがあり、したがって泡を生成することができない。
【０３１４】
次に図５２及び図５３を参照すると、ストリンガを防止する「伝統的な」技術が図示されている。ＳＡＣを露光するＵＶマスクをトレンチ８よりわずかに大きくすることにより、ＳＡＣ１０が側壁４８上に付着し、したがってギャップが形成されない。残念ながら、これはトレンチの頂部の周囲に隆起したリップ５０を生成する。加熱器材料層１１を付着させる場合（図５３参照）、これはリップ５０の垂直又は傾斜表面５２上の方が薄くなる。金属エッチング及び解放エッチングの後、これらの薄いリップ構成５２が残り、「ホットスポット」を引き起こす。というのは、局所的に薄くなると、抵抗が増加するからである。これらのホットスポットは、加熱器の動作に影響し、通常は加熱器の寿命を短縮する。
【０３１５】
以上で検討したように、本出願人は、ＳＡＣ１０のリフローがギャップ４６を閉じ、したがって電極９間の足場が完全に平坦であることを発見した。これによって、熱アクチュエータ１２の全体を平面にすることができる。熱アクチュエータの平面構造は、接触部がＣＭＯＳ電極９及び吊り下げられた加熱器要素２９に直接付着した状態で、垂直又は傾斜表面によって引き起こされるホットスポットを防止し、したがって接触部は、抵抗損をそれほど大きくせずに、はるかに小さい構造にすることができる。低い抵抗損は、吊り下げられた加熱器要素の効率的な動作を維持し、小さい接触部のサイズは、ノズルを印字ヘッド上に接近させてパッキングするために都合がよい。
【０３１６】
各室の複数のノズル
図４９を参照すると、図示のユニットセルは２つの別個のインク室３８を有し、各室は、接触部２８の個々の対の間に延在する加熱器要素２９を有する。インク透過性構造３４がインク再充填開口内に配置され、したがってインクが室に入ることができるが、起動すると、構造３４は、逆流又は流体クロストークが許容可能なレベルまで減少することに対する十分な水力学的抵抗を提供する。
【０３１７】
インクは、ウェハの裏側からインク入口１５を通して供給される。プライミング形体１８が入口開口内に延在し、したがってインクのメニスカスは開口の周縁にピン留めされず、インクの流れを停止しない。入口１５からのインクは、ユニットセルの両方の室３８に供給する横方向のインク導管２３を再充填する。
【０３１８】
室毎に１つのノズルではなく、各室３８が２つのノズル２５を有する。加熱器要素２９が起動する（泡を形成する）と、２滴のインクが、各ノズル２５から１滴ずつ排出される。インクの個々の各滴は、室が１つのノズルしか有していない場合に排出される１つの滴より体積が小さい。１つの室から複数の滴を同時に排出すると、印字品質が改善される。
【０３１９】
ノズル毎に、排出される滴がある程度、誤配向される。誤配向の程度に応じて、これは印字品質にとって有害なことがある。室に複数のノズルを与えることにより、各ノズルが比較的小さい体積で、異なる誤配向を有する滴を排出する。異なる方向に誤配向された幾つかの小さい滴は、誤配向された１つの比較的大きい滴ほど印字品質にとって有害ではない。本出願人は、目が小さい各滴の誤配向を平均し、全体的誤配向が非常に低下した状態で、１つの滴からのドットを効果的に「見る」ことを発見した。
【０３２０】
多ノズル室は、ノズル１つの室よりも効果的に滴を排出することもできる。加熱器要素２９は、吊り下げられた細長いＴｉＡｌＮのビームであり、これが形成する泡は同様に細長くなる。細長い泡によって生成された圧力パルスは、中心に配置したノズルを通してインクを排出させる。しかし、圧力パルスからのエネルギの一部は、泡の幾何学的形状とノズルのそれとの間の不一致に伴う水力学的損失で散逸する。
【０３２１】
加熱器要素２９の長さに沿って幾つかのノズル２５を隔置すると、泡の形状と、排出されるインクが通るノズル構成との間の幾何学的不一致が減少する。これは、インク排出に対する水力学的抵抗を減少させ、それによって印字ヘッドの効率を改善する。
【０３２２】
隣接するインク室を介して再充填されるインク室
図４６を参照すると、２つの対向するユニットセルが図示されている。この実施形態では、ユニットセルは４つのインク室３８を有する。室は、側壁２２及びインク透過性構造３４によって画定される。各室は自身の加熱器要素２９を有する。加熱器要素２９は、直列に接続された対の状態で配置構成される。各対の間には、抵抗が低下及び／又はヒートシンク作用が増大した「低温スポット」５４がある。これは、泡が低温スポット５４で凝集しないことを保証し、したがって低温スポットが加熱器要素の各対の外側接触部２８間の共通接触部になる。
【０３２３】
インク透過性構造３４によって滴の排出後にインクで室３８を再充填することができるが、各加熱器要素２９からの圧力パルスを邪魔して、隣接する室間の流体クロストークを減少させることができる。この実施形態は、以上で検討した図４９に示したものと平行な多くを有することが認識される。しかし、この実施形態は、図４９の比較的長い室を２つの別個の室に効果的に分割する。これは加熱器要素２９によって形成された泡の幾何学的形状を、ノズル２５の形状と位置合わせし、滴の排出中の水力学的損失を減少させる。これは、ノズルの密度を低下させないで達成されるが、製造プロセスに多少の複雑さを加える。
【０３２４】
インクをアレイの各インク室に分配する導管（インク入口１５及び供給導管２３）は、ウェハ区域の有意の割合を占有することがある。これは、印字ヘッド上のノズル密度の制限要因になり得る。各室を流体クロストークから十分に解放しながら、幾つかのインク室を他のインク室へのインク流路の一部にすることによって、インク供給導管への失われるウェハ区域の量が減少する。
【０３２５】
複数のアクチュエータ及び個々のノズルがあるインク室
図５４を参照すると、図示のユニットセルは２つの室３８を有し、各室は２つの加熱器要素２９及び２つのノズル２５を有する。室毎に複数のノズルを使用することによって、滴の誤配向を効果的に減少させることについては、図４９に示した実施形態に関して以上で検討した。１つの細長い室を、それぞれ自身のアクチュエータがある別個の室に分割することの追加の利点について、図４６に示した実施形態に関して説明する。この実施形態は、各室の複数のノズル及び複数のアクチュエータを使用して、驚くほど複雑でない設計で、図４６の実施形態の利点の多くを達成する。単純化した設計で、ユニットセルの全体的寸法が縮小し、それによってノズル密度を上げることができる。図示の実施形態では、ユニットセルの占有面積は長さ６４μｍ、幅１６μｍである。
【０３２６】
インク透過性構造３４は、図４６の実施形態のような３つの隔置された円柱ではなく、各室３８のインク再充填開口にある１つの円柱である。１つの円柱は、再充填流に対する抵抗は低下するが、起動圧力パルスによる突然の逆流に対しては抵抗が上がる断面輪郭を有する。各室の加熱器要素は両方とも、接触部２８及び低温スポット形体５４とともに同時に付着させることができる。両方の室３８に、共通のインク入口１５及び供給導管２３からインクを供給する。これらの形体によって、占有面積を縮小することもでき、これについては以下でさらに詳細に検討する。プライミング形体１８は、室の側壁２２及び壁のインク導管２３のうち一方と一体に作成されている。これらの形体は２つの目的を有する性質で、製造を単純化し、設計をコンパクトにするのに役立つ。
【０３２７】
駆動回路毎の複数の室及び複数のノズル
図５４では、アクチュエータが直列に接続され、したがって同じ駆動信号で一緒に始動し、ＣＭＯＳ駆動回路を単純化する。図４６のユニットセルでは、隣接するノズルのアクチュエータが同じ駆動回路内で直列に接続される。言うまでもなく、隣接する室内のアクチュエータも並列で接続することができる。対照的に、各室のアクチュエータが別個の回路になる場合、ＣＭＯＳ駆動回路はさらに複雑になり、ユニットセルの占有面積の寸法が増大する。複数の比較的小さい滴で置き換えることによって滴の誤配向に対応する印字ヘッドの設計では、幾つかのアクチュエータ及びその個々のノズルを組み合わせて共通の駆動回路内に入れると、印字ヘッドのＩＣ製造とノズルの密度の両方に関して、効率的に実現される。
【０３２８】
高密度熱インクジェット印字ヘッド
ユニットセルの幅を減少させると、印字ヘッドは、以前はノズル密度を低下させる必要があったノズルパターンを有することができる。言うまでもなく、ノズル密度の低下は、印字ヘッドのサイズ及び／又は印字品質に対応する影響を及ぼす。
【０３２９】
伝統的に、ノズルの列は対に配置構成され、各列のアクチュエータが反対方向に延在している。列は、相互に対して互い違いになり、したがって印字解像度（１インチ当たりのドット数）は各列に沿ったノズルピッチ（１インチ毎のノズル数）の２倍である。ユニットの全幅が減少するように、ユニットセルの構成要素を構成することによって、印字解像度（ｄ．ｐ．ｉ．）を犠牲にせずに、同じ数のノズルを対向する互い違いの２列ではなく１列に配置構成することができる。添付図面で図示した実施形態は、各直線列で１インチ（２．５４ｃｍ）当たり１０００を超えるノズルのノズルピッチを達成する。このノズルピッチで、印字ヘッドの印字解像度は、２つの対向する互い違いの列を考察した場合の写真（１６００ｄｐｉ）より良好であり、印字ヘッドの動作寿命が満足的なものであることを保証するノズルの冗長性、死んだノズルの補償などのために十分な容量がある。以上で検討したように、図５４に示す実施形態は、１６μｍの幅である占有面積を有し、したがって１列に沿ったノズルピッチは１インチ（２．５４ｃｍ）当たり約１６００個のノズルである。したがって、２つの片寄った互い違いの列は、約３２００ｄ．ｐ．ｉ．の解像度を生成する。
【０３３０】
ユニットセルを狭くしたことに伴う特定の利点を認識して、本出願人は、印字ヘッド内の構造の関連する寸法を減少させる幾つかの形体の識別及び組合せに焦点を絞っている。例えば、楕円形ノズル、室からのインク入口のシフト、幾何学的論理の小型化、及び駆動ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）の短縮は、図示の実施形態の幾つかを導き出すために本出願人が開発した特徴である。これに寄与する各特徴は、トランジスタの長さを短縮するために広く使用されている従来通りの５Ｖから２．５ＶにＦＥＴ駆動電圧を低下させるなど、本技術分野の従来の知恵から逸脱することを必要とした。
【０３３１】
スティクションが減少した印字ヘッド表面
知られるようになった通りの静止摩擦、つまり「スティクション」は、埃の粒子をノズル板に「付着」させ、それによってノズルを詰まらせることができる。図５０は、ノズル板５６の一部を示す。明快さを期して、ノズル開口２６及びノズル縁部２５も図示されている。ノズル板の外面には、板の表面から短い距離だけ延在する円柱状突起５８でパターンを形成する。ノズル板には、短い間隔の隆起、波形又はバンプなど、他の表面構成でパターンを形成することもできる。しかし、図示のパターンの円柱状突起にとって適切な紫外線マスクを生成することは容易であり、円柱を外面にエッチングすることは単純なことである。
【０３３２】
静止摩擦の共同作用を減少させることにより、紙の埃又は他の汚染物質がノズル板のノズルに詰まる可能性が低下する。ノズル板の外側に隆起した構成でパターンを形成すると、埃の粒子が接触する表面積が制限される。粒子が各構成の外端部にしか接触できない場合、粒子とノズル板との摩擦は最小になり、したがって付着する可能性は非常に低くなる。粒子が実際に付着すると、印字ヘッドの保守サイクルで除去される可能性が高くなる。
【０３３３】
入口のプライミング形体
図４７を参照すると、相互に対して反対方向に延在する２つのユニットセルが図示されている。インク入口通路１５が、横方向のインク導管２３を介して４つの室３８にインクを供給する。インク入口１５などのミクロン規模の導管を通ってインクジェット印刷ヘッドの個々のＭＥＭＳノズルにインクを分配することは、マクロ規模の流れでは生じない要因によって複雑化する。メニスカスが形成され、開口の幾何学的形状に応じて、これが自身を開口のリップに非常に強力に「ピン留め」することがある。これは、捕捉した気泡は通気するがインクは保持する抽気孔などの印字ヘッドには有用であるが、一部の室へのインク流を停止する場合は、問題になることもある。これは、最初にインクで印字ヘッドにプライミングする場合に生じる可能性が最も高い。インクのメニスカスがインク入口開口にピン留めされた場合、その入口によって供給される室がプライミングされないままになる。
【０３３４】
これに対して保護するために、入口開口１５の面を通って延在するように２つのプライミング形体１８を形成する。プライミング形体１８は、ノズル板（図示せず）の内部から入口１５の周囲に延在する円柱である。各円柱１８の一部は周の内側にあり、したがってインクを入口から引き出すように、インク入口におけるインクメニスカスの表面張力が、プライミング形体１８に形成される。これは、メニスカスを周のその区間から「ピンを引き抜き」、インク室に向かう流れができるようにする。
【０３３５】
プライミング形体１８は、開口の面を横切って延在する表面を呈する限り、多くの形態をとることができる。さらに、プライミング形体は、図５４に示すような他のノズル形体の一体部品でよい。
【０３３６】
インク室の側部入口
図４８を参照すると、幾つかの隣接するユニットセルが図示されている。この実施形態では、細長い加熱器要素２９がインク分配導管２３に平行に延在する。したがって、細長いインク室３８は同様に、インク導管２３と位置合わせされる。側壁開口６０が室３８をインク導管２３に接続する。側部入口を有するようにインク室を構成すると、インク再充填時間が短縮される。入口が広くなり、したがって再充填流量が多くなる。側壁開口６０は、流体クロストークを許容可能なレベルに維持するためにインク透過性構造３４を有する。
【０３３７】
インク室の入口フィルタ
再び図４７を参照すると、各室３８へのインク再充填開口は、気泡又は他の汚染物質を捕捉するフィルタ構造４０を有する。インク中の気泡及び固体汚染物質は、ＭＥＭＳノズル構造にとって有害である。固体汚染物質は、明らかにノズル開口を詰まらせ、気泡は圧縮性が高いので、インク室内に捕捉されると、アクチュエータからの圧力パルスを吸収することがある。これは、影響を受けたノズルからのインクの排出を効果的に無能にする。開口を通る流れの方向を横切って延在する列状の障害の形態でフィルタ構造４０を設け、流れの方向に対して隣接する列の障害と見当合わせされないように各列を隔置することによって、インクの再充填流量を過度に遅らせずに、汚染物質が室３８に入る可能性が低下する。列は相互に対して片寄り、導入された乱流がノズル再充填率に及ぼす影響は最小限であるが、気泡又は他の汚染物質は比較的蛇行性の流路を辿り、障害４０によって保持される可能性が高くなる。
【０３３８】
図示の実施形態は、ウェハ基板とノズル板の間に延在する円柱の形態の２列の障害４０を使用する。
【０３３９】
多色インクジェット印字ヘッドの中間色表面バリア
次に図５１を参照すると、上述した図４６で示したようなユニットセルのノズル５６の外面が図示されている。ノズル開口２６は加熱器要素（図示せず）の真上に配置され、一連の縁部が直角のインク樋４４がインク導管２３の上のノズル板５６内に形成される（図４６参照）。
【０３４０】
インクジェットプリンタは、使用していない場合に印字ヘッドにキャップをする保守ステーションを有することが多い。ノズル板から余分なインクを除去するために、ノズル板の外面から剥ぎ取るように、キャッパを係合解除することができる。これは、キャッパ表面とノズル板の外面との間でメニスカスの形成を促進する。メニスカスの表面張力が表面と接触する角度に関する接触角の履歴（さらなる詳細については、参照により本明細書に組み込まれた本出願人の共願ＵＳＳＮ（文書ＦＮＤ００７ＵＳ）参照）を使用して、ノズル板の外側を濡らすインクの大半を収集し、キャッパとノズル板の間のメニスカスによって引っ張ることができる。キャッパがノズル板から十分に係合解除するポイントに、インクを大きいビードとして都合よく付着させる。残念ながら、ノズル板に多少のインクが残る。印字ヘッドが多色印字ヘッドの場合、所与のノズル開口内又は開口の周囲に残った残留インクは、ノズルによって排出されるインクとは色が異なることがある。というのは、メニスカスがノズル板の表面全体にわたってインクを引っ張るからである。１つのノズルのインクを別のノズルからのインクで汚染すると、プリントに目に見えるアーチファクトを生じることがある。
【０３４１】
キャッパがノズル板から剥ぎ取られる方向を横切って延びる樋構成４４は、メニスカス中のインクの一部を除去し、保持する。樋はメニスカスのインクを全部は収集しないが、異なる色のインクによるノズルの汚染レベルを大幅に低下させる。
【０３４２】
泡トラップ
インクに同伴する気泡は、印字ヘッドの動作にとって非常に有害である。空気又は一般的に気体は、圧縮性が高く、アクチュエータからの圧力パルスを吸収することができる。捕捉された泡が、アクチュエータに応答して単純に圧縮すると、ノズルからインクが排出されない。捕捉された泡は、インクの強制流で印字ヘッドからパージすることができるが、パージされたインクは吸い取る必要があり、強制流は新鮮な泡も導入することができる。
【０３４３】
図４６に示す実施形態は、インク入口１５に泡トラップを有する。トラップは、泡保持構造３２、及び天井層に形成された通気口３６によって形成される。泡保持構造は、入口１５の周囲に隔置された一連の円柱３２である。以上で検討したように、インクプライミング形体１８は２つの目的を有し、泡保持構造の一部を都合よく形成する。使用時には、インク透過性トラップが気泡を通気口へと配向し、ここで大気へと通気する。泡をインク入口で捕捉し、小さい通気口へと配向することにより、インクを漏らさずにインク流から効果的に除去される。
【０３４４】
インク入口の複数の流路
ウェハの一方側から他方へと延在する導管を介してノズルにインクを供給すると、複雑なインク分配システムの代わりに、より多くの（インク排出側の）ウェハ区域がノズルを有することができる。しかし、ウェハを通って深くエッチングされたミクロン規模の穴は、汚染物質又は気泡で詰まりやすい。このせいで、影響を受けた入口から供給されるノズルが涸渇する。
【０３４５】
図４８で最もよく図示されているように、本発明による印字ヘッドは、ノズル板とその下にあるウェハの間のインク導管２３を介して各室３８に供給する少なくとも２つのインク入口１５を有する。
【０３４６】
幾つかの室３８に供給し、それ自体が幾つかのインク入口１５から供給されるインク導管２３を導入すると、入口の詰まりによってノズルのインクが涸渇する可能性が低下する。１つの入口１５が詰まると、インク導管はウェハの他の導管から引っ張るインクを多くする。
【０３４７】
以上では本発明を特定の実施形態に関して説明しているが、本発明は多くの他の形態で実現できることが当業者には理解される。
【図面の簡単な説明】
【０３４８】
【図１】本発明による印字ヘッド上のＭＥＭＳノズルアレイの部分的に製造したユニットセルを示す図であり、ユニットセルは図３のＡ−Ａに沿った断面である。
【図２】図１の部分的に製造したユニットセルの斜視図である。
【図３】加熱器要素のトレンチのエッチングに伴うマークを示す図である。
【図４】トレンチのエッチング後のユニットセルの断面図である。
【図５】図４に示したユニットセルの斜視図である。
【図６】図７に示した犠牲フォトレジストの付着に伴うマスクを示す図である。
【図７】犠牲フォトレジストのトレンチを付着した後のユニットセルを、犠牲材料の縁部とトレンチの側壁との間のギャップを部分的に拡大して示す図である。
【図８】図７に示したユニットセルの斜視図である。
【図９】トレンチの側壁に沿ってギャップを閉じるために犠牲フォトレジストがリフローした後のユニットセルを示す図である。
【図１０】図９に示したユニットセルの斜視図である。
【図１１】加熱器材料層の付着を示す断面図である。
【図１２】図１１に示したユニットセルの斜視図である。
【図１３】図１４に示した加熱器材料の金属エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図１４】加熱器アクチュエータを成形する金属エッチングを示す断面図である。
【図１５】図１４に示したユニットセルの斜視図である。
【図１６】図１７に示すエッチングに伴うマスクを示す図である。
【図１７】フォトレジスト層の付着と、その後のＣＭＯＳ駆動層の頂部にある不活性化層へのインク入口のエッチングを示す図である。
【図１８】図１７に示したユニットセルの斜視図である。
【図１９】不活性化層及びＣＭＯＳ層を通して下にあるシリコンウェハまでの酸化エッチングを示す図である。
【図２０】図１９に示したユニットセルの斜視図である。
【図２１】インク入口のシリコンウェハへの深い異方性エッチングを示す図である。
【図２２】図２１に示したユニットセルの斜視図である。
【図２３】図２４に示すフォトレジストエッチングに伴うマスクを示す図である。
【図２４】室の天井及び側壁の開口を形成するフォトレジストエッチングを示す図である。
【図２５】図２４に示したユニットセルの斜視図である。
【図２６】側壁及びリスク材料の付着を示す図である。
【図２７】図２６に示したユニットセルの斜視図である。
【図２８】図２９に示すノズル縁部エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図２９】ノズル開口の縁部を形成する天井層のエッチングを示す図である。
【図３０】図２９に示したユニットセルの斜視図である。
【図３１】図３２に示すノズル開口エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図３２】楕円形ノズル開口を形成する天井材料のエッチングを示す図である。
【図３３】図３２に示したユニットセルの斜視図である。
【図３４】第１及び第２犠牲層の酸素プラズマリリースエッチングを示す図である。
【図３５】図３４に示したユニットセルの斜視図である。
【図３６】リリースエッチング後のユニットセル、さらにウェハの対向する側部を示す図である。
【図３７】図３６に示したユニットセルの斜視図である。
【図３８】図３９に示す逆エッチングに伴うマスクを示す図である。
【図３９】インク供給流路のウェハへの逆エッチングを示す図である。
【図４０】図３９に示したユニットセルの斜視図である。
【図４１】裏面エッチングによってウェハを薄くすることを示す図である。
【図４２】図４１に示したユニットセルの斜視図である。
【図４３】本発明による印刷ヘッド上にあるアレイ状のノズルの部分斜視図である。
【図４４】ユニットセルの平面図を示す図である。
【図４５】図４４に示したユニットセルの斜視図である。
【図４６】天井層は除去されているが、特定の天井層形体が輪郭線のみで図示されている２つのユニットセルの略平面図である。
【図４７】天井層は除去されているが、ノズル開口が輪郭線のみで図示されている２つのユニットセルの略平面図である。
【図４８】室の側壁にインク入口開口があるユニットセルの部分略平面図である。
【図４９】天井層は除去されているが、ノズル開口が輪郭線のみで図示されているユニットセルの略平面図である。
【図５０】スティクションを減少させる構成、及び紙の埃の粒子があるノズル板の部分平面図である。
【図５１】残留インク樋があるノズル板の部分平面図である。
【図５２】ストリンガを回避するために使用される先行技術によるＳＡＣＩフォトレジストの付着を示す部分断面図である。
【図５３】図５２で付着したＳＡＣＩフォトレジスト足場への加熱器材料の層の付着を示す部分断面図である。
【図５４】各室内に複数のノズル及びアクチュエータがあるユニットセルの部分略平面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ基板上に形成されたアレイ状のインク室であって、該インク室のそれぞれが、ノズル開口と、前記インク室内に吊り下げられる、２つの接触部間に延在する加熱器要素を有する熱アクチュエータとを有する、当該アレイ状のインク室と、
駆動信号を生成するために前記ウェハ基板上にリソグラフィで付着し、各アクチュエータの前記接触部に電極を提供する駆動回路と、
を備え、
前記熱アクチュエータが一体の平面構造であるように、前記接触部と前記加熱器要素とが同一平面上にある、
インクジェット印字ヘッド。
【請求項２】
前記加熱器要素が加熱器材料の細長い細片である、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項３】
前記電極が、前記駆動回路の最上金属層の露出区域である、請求項２に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項４】
前記駆動回路にエッチングされたトレンチが、前記電極間に延在する、請求項３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項５】
前記インク室が、それぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
前記アクチュエータが、前記インク室の前記ノズル全部を通して同時にインクを排出する、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項６】
前記インク室がそれぞれ２つのノズルを有する、請求項５に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項７】
各インク室の前記ノズルが、前記加熱器要素の長さに平行な線に配置され、前記ノズルの中心軸が前記加熱器要素に沿って規則的に隔置される、請求項５に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項８】
前記ノズルが楕円形である、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項９】
楕円形の前記ノズルの長軸が位置合わせされる、請求項８に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１０】
前記駆動回路が、前記熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、前記駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１１】
前記駆動ＦＥＴの駆動電圧が２．５ボルトである、請求項１０に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１２】
前記アレイ状のインク室が、ノズル板とその下の前記ウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各インク室の前記側壁の１つが、前記インク室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
前記ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、前記インク導管が、複数の前記インク室の前記開口と流体連絡する、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１３】
前記インクジェット印字ヘッドは、さらに、前記ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備え、
前記インク導管がそれぞれ、前記インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する、請求項１２に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１４】
前記インク導管がそれぞれ、前記インク入口の２つと流体連絡する、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１５】
前記インクジェット印字ヘッドは、さらに、前記インク入口それぞれを通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備え、
前記インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、前記インクを前記入口から、及び部分的に前記流路を通って前記インク室に向かって引っ張る、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１６】
前記インク入口がそれぞれ、
インク透過性トラップと、
自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力がインクの漏れを防止するようなサイズにされた通気口と
を有し、使用中は、
前記インク透過性トラップが気泡を前記通気口へと配向し、そこで大気へと排出する、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１７】
前記インク室は、前記側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、前記インクで前記インク室を再充填できるようにする前記開口が、前記長い側壁の１つにある、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１８】
前記インクジェット印字ヘッドは、さらに、各インク室の前記開口にフィルタ構造を備え、
前記フィルタ構造が前記開口を通る前記流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の前記障害が、前記流れの方向に対して隣接する列の前記障害と見当合わせされないように隔置される、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１９】
前記ノズルは、前記ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿った前記ノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項２０】
前記ノズル板が、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する、請求項１２に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１】
ウェハ基板上に形成されたアレイ状のインク室であって、該インク室のそれぞれが、ノズル開口と、前記インク室内に吊り下げられる、２つの接触部間に延在する加熱器要素を有する熱アクチュエータとを有する、当該アレイ状のインク室と、
駆動信号を生成するために前記ウェハ基板上にリソグラフィで付着し、各アクチュエータの前記接触部に電極を提供する駆動回路と、
を備え、
前記熱アクチュエータが一体の平面構造であるように、前記接触部と前記加熱器要素とが同一平面上にある、
インクジェット印字ヘッド。
【請求項２】
前記加熱器要素が加熱器材料の細長い細片である、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項３】
前記電極が、前記駆動回路の最上金属層の露出区域である、請求項２に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項４】
前記駆動回路にエッチングされたトレンチが、前記電極間に延在する、請求項３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項５】
前記インク室が、それぞれ複数のノズルを有し、使用中に、
前記アクチュエータが、前記インク室の前記ノズル全部を通して同時にインクを排出する、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項６】
前記インク室がそれぞれ２つのノズルを有する、請求項５に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項７】
各インク室の前記ノズルが、前記加熱器要素の長さに平行な線に配置され、前記ノズルの中心軸が前記加熱器要素に沿って規則的に隔置される、請求項５に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項８】
前記ノズルが楕円形である、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項９】
楕円形の前記ノズルの長軸が位置合わせされる、請求項８に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１０】
前記駆動回路が、前記熱アクチュエータ毎に駆動電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有し、前記駆動ＦＥＴの駆動電圧は５ボルト未満である、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１１】
前記駆動ＦＥＴの駆動電圧が２．５ボルトである、請求項１０に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１２】
前記アレイ状のインク室が、ノズル板とその下の前記ウェハ基板との間に延在する側壁によって画定され、各インク室の前記側壁の１つが、前記インク室にインクを再充填できるようにする開口を有し、さらに、
前記ノズル板とその下のウェハとの間にあるインク導管によって画定され、前記インク導管が、複数の前記インク室の前記開口と流体連絡する、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１３】
前記インクジェット印字ヘッドは、さらに、前記ウェハ基板内に画定された複数のインク入口を備え、
前記インク導管がそれぞれ、前記インク室に供給するインクを受け取るために、インク入口の少なくとも１つと流体連絡する、請求項１２に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１４】
前記インク導管がそれぞれ、前記インク入口の２つと流体連絡する、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１５】
前記インクジェット印字ヘッドは、さらに、前記インク入口それぞれを通って延在する少なくとも１つのプライミング形体を備え、
前記インク入口におけるインクのメニスカスの表面張力が作用して、前記インクを前記入口から、及び部分的に前記流路を通って前記インク室に向かって引っ張る、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１６】
前記インク入口がそれぞれ、
インク透過性トラップと、
自身の全体にわたってインクのメニスカスの表面張力がインクの漏れを防止するようなサイズにされた通気口と
を有し、使用中は、
前記インク透過性トラップが気泡を前記通気口へと配向し、そこで大気へと排出する、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１７】
前記インク室は、前記側壁の２つが他に対して長いような細長い形状を有し、前記インクで前記インク室を再充填できるようにする前記開口が、前記長い側壁の１つにある、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１８】
前記インクジェット印字ヘッドは、さらに、各インク室の前記開口にフィルタ構造を備え、
前記フィルタ構造が前記開口を通る前記流れの方向を横切って延在する列状の障害を有し、各列の前記障害が、前記流れの方向に対して隣接する列の前記障害と見当合わせされないように隔置される、請求項１３に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項１９】
前記ノズルは、前記ノズルの中心が同一線上にあり、各列に沿った前記ノズルのピッチが１インチ（２．５４ｃｍ）当たりノズル１０００個を超えるように、列状に配置構成される、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【請求項２０】
前記ノズル板が、静止摩擦（「スティクション」として知られる）の共同作用を減少させる構成がある外面を有する、請求項１２に記載のインクジェット印字ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【公表番号】特表２００９−５１１２９３（Ｐ２００９−５１１２９３Ａ）
【公表日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３４８０８（Ｐ２００８−５３４８０８）
【出願日】平成１７年１０月１０日（２００５．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００５／００１５６１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０４１７４４
【国際公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【出願人】（３０３０２４６００）シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド (150)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１０日（２００５．１０．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＡＵ２００５／００１５６１
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０４１７４４
【国際公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【出願人】（３０３０２４６００）シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド (150)
【Ｆターム（参考）】
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