特許 6389035 インクジェット・プリンティング装置及びノズル形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6389035

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】インクジェット・プリンティング装置及びノズル形成方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20180903BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20180903BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 501

   B41J2/14 301

   B41J2/14 305

   B41J2/14 613

   B41J2/16 401

   B41J2/16 507

【請求項の数】26

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2013-249468(P2013-249468)

(22)【出願日】2013年12月2日

(65)【公開番号】特開2014-113822(P2014-113822A)

(43)【公開日】2014年6月26日

【審査請求日】2016年11月30日

(31)【優先権主張番号】10-2012-0141180

(32)【優先日】2012年12月6日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】姜 城 圭

(72)【発明者】

【氏名】洪 英 基

【審査官】 牧島 元

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０９１８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２５８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３５５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２９０７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９３９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３０６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２３７０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１７７８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１１５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１２０１５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５６４６６６２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６０３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０３９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３６４６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルと、
インクを、前記ノズルを介して吐出するための駆動力を提供するアクチュエータと、を含み、
前記ノズルは、
テーパ状の第１ノズル部と、
前記第１ノズル部から延長された第２ノズル部と、
前記第２ノズル部から延長されたテーパ状の第３ノズル部と、を含み、
前記第１ノズル部と前記第３ノズル部とのテーパ角度は、同一であり、
前記第２ノズル部は、前記ノズルの延長方向に対して、鋭角にテーパ状であることを特徴とするインクジェット・プリンティング装置。

【請求項2】

前記第２ノズル部のテーパ角度は、前記第１ノズル部と前記第３ノズル部とのテーパ角度より小さいことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項3】

前記ノズルの周囲に位置するトレンチをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項4】

前記トレンチは、前記ノズルの周囲に全体的に形成されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項5】

前記トレンチは、前記ノズルの一方向の両側部に、前記一方向と直交する方向に延設されることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項6】

前記ノズルの出口は、前記トレンチの内部に延長されたことを特徴とする請求項３に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項7】

前記ノズルは、多角錐状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項8】

ノズルと、
インクを、前記ノズルを介して吐出するための駆動力を提供するアクチュエータと、を含み、
前記ノズルは、
テーパ状の第１ノズル部と、
前記第１ノズル部から延長された第２ノズル部と、
前記第２ノズル部から延長されたテーパ状の第３ノズル部と、を含み、
前記第１ノズル部と前記第３ノズル部とのテーパ角度は、同一であり、
前記ノズルは、単結晶シリコン基板に形成されたことを特徴とするインクジェット・プリンティング装置。

【請求項9】

前記ノズルは、四角錐状であることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項10】

圧力チャンバをさらに含み、
前記アクチュエータは、
前記圧力チャンバ内のインクに、吐出のための圧力変化を提供する圧電アクチェエータを含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項11】

前記アクチュエータは、
前記ノズル内のインクに、静電駆動力を提供する静電アクチュエータを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置。

【請求項12】

インクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法であって、
基板を第１面からエッチングし、テーパ状の第１陥没部を形成する段階と、
前記基板の前記第１面の反対面である第２面からエッチングし、前記第１陥没部の頂点と連通された貫通部を形成する段階と、
前記第１陥没部と前記貫通部とをエッチングし、前記第１陥没部と前記貫通部との境界に、前記第１陥没部と異なるテーパ角度を有した第２陥没部を形成し、前記貫通部に、前記第２陥没部と異なるテーパ角度を有した第３陥没部を形成する段階と、を含むインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項13】

前記第１陥没部、前記第２陥没部及び第３陥没部は、湿式エッチング工程によって形成することを特徴とする請求項１２に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項14】

前記貫通部は、乾式エッチング工程によって形成することを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項15】

前記第２陥没部のテーパ角度は、前記第１陥没部、第３陥没部のテーパ角度より小さいことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項16】

前記第１陥没部と前記第３陥没部とのテーパ角度は、同一であることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項17】

前記基板を前記第２面からエッチングし、前記第３陥没部の周囲に、前記第２面から前記第１面に向けて陥没したトレンチを形成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項18】

前記トレンチは、ノズルの周囲に全体的に形成されることを特徴とする請求項１７に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項19】

前記トレンチは、ノズルの一方向の両側部に、前記一方向と直交する方向に延設されることを特徴とする請求項１７に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項20】

前記トレンチを形成する段階は、湿式エッチング工程によって遂行されることを特徴とする請求項１７〜１９のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項21】

前記トレンチを形成する段階を遂行する前に、前記第１陥没部、前記第２陥没部、前記第３陥没部に保護層を形成する段階をさらに具備することを特徴とする請求項１７〜２０のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項22】

前記基板は、単結晶基板であることを特徴とする請求項１２〜２１のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項23】

前記基板は、単結晶シリコン基板であることを特徴とする請求項２２に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項24】

湿式エッチング工程は、異方性湿式エッチング工程であることを特徴とする請求項２３に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項25】

前記第１陥没部、前記第２陥没部及び前記第３陥没部は、全体的に四角錐状であることを特徴とする請求項２４に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【請求項26】

前記貫通部を形成する前に、前記基板を前記第２面から研磨し、前記基板の厚みを薄くする段階をさらに具備することを特徴とする請求項１２〜２５のいずれか一項に記載のインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクジェット・プリンティング装置及びノズル形成方法、特に、微細ノズルを介して、インク液滴（droplet）を吐出するインクジェット・プリンティング装置及びそのノズル形成方法に関する開示される。

【背景技術】

【0002】

インクジェット・プリンティング装置は、インクの微細な液滴を印刷媒体上の所望の位置に吐出させ、所定の画像を印刷する装置である。

【0003】

インクジェット・プリンティング装置には、その吐出方式により、圧電体の変形によってインクを吐出させる圧電方式（piezoelectric）のインクジェット・プリンティング装置と、静電気力によってインクを吐出させる静電方式（electrostatic）のインクジェット・プリンティング装置とがある。静電方式のインクジェット・プリンティング装置には、静電誘導（electrostatic induction）によってインク液滴を吐出する方式と、帯電顔料（charged pigments）を静電気力によって蓄積させた後、インク液滴を吐出する方式とがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−０１１５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、均一な微細液滴を吐出することができるインクジェット・プリンティング装置及びそのノズル形成方法を提供することである。

【0006】

本発明が解決しようとする課題はまた、出口の形状と直径とが均一なノズルを具備するインクジェット・プリンティング装置及びそのノズル形成方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明の一側面によるインクジェット・プリンティング装置は、ノズルと、インクを前記ノズルを介して吐出するための駆動力を提供するアクチュエータと、を含み、前記ノズルは、テーパ形状の第１ノズル部と、前記第１ノズル部から延長された第２ノズル部と、前記第２ノズル部から延長されたテーパ状の第３ノズル部と、を含む。

【0008】

前記第２ノズル部は、前記ノズルの延長方向に対して、鋭角にテーパ状でもある。

【0009】

前記第２ノズル部のテーパ角度は、前記第１ノズル部と前記第３ノズル部とのテーパ角度より小さくもある。

【0010】

前記第１ノズル部と前記第３ノズル部とのテーパ角度は、同一でもある。

【0011】

前記装置は、前記ノズルの周囲に位置するトレンチをさらに含んでもよい。

【0012】

前記トレンチは、前記ノズルの周囲に全体的に形成されてもよい。

【0013】

前記トレンチは、前記ノズルの一方向の両側部に、前記一方向と直交する方向に延設されてもよい。

【0014】

前記ノズルの出口は、前記トレンチの内部に延長されてもよい。

【0015】

前記ノズルは、多角錐状でもある。

【0016】

前記ノズルは、単結晶シリコン基板に形成されてもよい。

【0017】

前記ノズルは、四角錐状でもある。

【0018】

前記装置は、圧力チャンバをさらに含み、前記アクチュエータは、前記圧力チャンバ内のインクに、吐出のための圧力変化を提供する圧電アクチェエータを含んでもよい。

【0019】

前記アクチュエータは、前記ノズル内のインクに、静電駆動力を提供する静電アクチュエータを含んでもよい。

【0020】

前記課題を解決するために、本発明の他の側面によるインクジェット・プリンティング装置のノズル形成方法は、基板を第１面からエッチングし、テーパ状の第１陥没部を形成する段階と、前記基板の前記第１面の反対面である第２面からエッチングし、前記第１陥没部の頂点と連通された貫通部を形成する段階と、前記第１陥没部と前記貫通部とをエッチングし、前記第１陥没部と前記貫通部との境界に、前記第１陥没部と異なるテーパ角度を有した第２陥没部を形成し、前記貫通部に、前記第２陥没部と異なるテーパ角度を有した第３陥没部を形成する段階と、を含む。

【0021】

前記第１陥没部、前記第２陥没部及び第３陥没部は、湿式エッチング工程によって形成することができる。

【0022】

前記貫通部は、乾式エッチング工程によって形成することができる。

【0023】

前記第２陥没部のテーパ角度は、前記第１陥没部、第３陥没部のテーパ角度より小さくもある。

【0024】

前記第１陥没部と前記第３陥没部とのテーパ角度は、同一でもある。

【0025】

前記方法は、前記基板を第２面からエッチングし、前記第３陥没部の周囲に、前記第２面から前記第１面に向けて陥没されたトレンチを形成する段階をさらに具備することができる。

【0026】

前記トレンチは、前記ノズルの周囲に全体的に形成されてもよい。

【0027】

前記トレンチは、前記ノズルの一方向の両側部に、前記一方向と直交する方向に延設されてもよい。

【0028】

前記トレンチを形成する段階は、湿式エッチング工程によって遂行されてもよい。

【0029】

前記トレンチを形成する段階を遂行する前に、前記第１陥没部、第２陥没部、第３陥没部に保護層を形成する段階をさらに具備することができる。

【0030】

前記基板は、単結晶基板でもある。

【0031】

前記基板は、単結晶シリコン基板でもある。

【0032】

前記湿式エッチング工程は、異方性湿式エッチング工程でもある。

【0033】

前記第１陥没部、第２陥没部及び第３陥没部は、全体的に四角錐状でもある。

【0034】

前記方法は、前記貫通部を形成する前に、前記基板を前記第２面から研磨し、前記基板の厚みを薄くする段階をさらに具備することができる。

【発明の効果】

【0035】

ノズルが、第１ノズル部、第２ノズル部及び第３ノズル部によって形成される。かような構成によれば、第１ノズル部、第２ノズル部及び第３ノズル部が、個別的な工程によって形成されるので、個別工程でのエッチング時間を短縮させることができる。従って、基板の結晶欠陥、気泡などによる影響を少なく受ける。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】インクジェット・プリンティング装置の一実施形態を概略的に図示した断面図である。

【図2】インクジェット・プリンティング装置の他の実施形態を概略的に図示した断面図である。

【図3】インクジェット・プリンティング装置のさらに他の実施形態を概略的に図示した断面図である。

【図4A】図１、図２、図３の「Ａ」部の詳細図である。

【図4B】ノズルのテーパ部と貫通部とに整列誤差が生じた状態を示す断面図である。

【図4C】図４Ａに図示されたノズルによって、整列誤差によるノズルの非対称性が緩和された状態を示す断面図である。

【図5A】トレンチを具備するインクジェット・プリンティング装置の一実施形態を図示した部分断面図である。

【図5B】ノズル出口周辺の等電位線を図示した図面である。

【図5C】ノズルの周囲にトレンチが形成されたインクジェット・プリンティング装置の一実施形態の斜視図である。

【図6A】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6B】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6C】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6D】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6E】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6F】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6G】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6H】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6I】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6J】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6K】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6L】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6M】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図6N】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図7A】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図7B】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図7C】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図7D】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図7E】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図7F】ノズルを形成する方法の一実施形態を示す図面である。

【図8】基板を１回の工程によって貫通してテーパ状の多数のノズルを形成する場合、基板上の１つのチップ（chip）に形成された多数のノズルの直径を測定した結果を図示したグラフである。

【図9】一実施形態によるノズル形成方法によって、基板の１つのチップに形成された多数のノズルの直径を測定した結果を図示したグラフである。

【図10】基板を１回の工程によって貫通してテーパ状の多数のノズルを形成する場合、基板上のチップの位置によるノズルの直径を測定した結果を図示したグラフである。

【図11】一実施形態によるノズル形成方法によって、基板上のチップの位置によるノズルの直径を測定した結果を図示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、添付された図面を参照し、インクジェット・プリンティング装置及びノズル形成方法の実施形態について詳細に説明する。図面で、同一の参照符号は、同一の構成要素を指し、図面上で、各構成要素の大きさや厚みは、説明の明瞭性のために誇張されてもいる。

【0038】

図１は、インクジェット・プリンティング装置の一実施形態の構成図である。図１を参照すれば、流路プレート１１０と、インク吐出のための駆動力を提供するアクチュエータとが開示されている。本実施形態のアクチュエータは、圧力駆動力を提供する圧電アクチュエータ１３０を含む。

【0039】

流路プレート１１０には、インク流路と、インク液滴を吐出させるための複数のノズル２００とが形成される。インク流路は、インクが流入されるインク・インレット１２１と、流入されたインクを収めている複数の圧力チャンバ１２５とを含んでもよい。インク・インレット１２１は、流路プレート１１０の上面側に形成されてもよく、図示されていないインクタンクと連結される。インクタンクから供給されたインクは、インク・インレット１２１を介して、流路プレート１１０の内部に流入される。複数の圧力チャンバ１２５は、流路プレート１１０の内部に形成され、インク・インレット１２１を介して流入されたインクが保存される。流路プレート１１０の内部には、インク・インレット１２１と、複数の圧力チャンバ１２５を連結するマニホールド１２２，１２３と、リストリクタ１２４とが形成されてもよい。複数のノズル２００は、複数の圧力チャンバ１２５それぞれに対して、一つずつ対応して連結される。複数の圧力チャンバ１２５に充填されたインクは、複数のノズル２００を介して、液滴の形態に吐出される。複数のノズル２００は、流路プレート１１０の下面側に形成されてもよく、１列または２列以上に配列されてもよい。流路プレート１１０には、複数の圧力チャンバ１２５と、複数のノズル２００とをそれぞれ連結する複数のダンパ１２６が設けられてもよい。

【0040】

流路プレート１１０は、微細加工性が良好な材質の基板、例えば、シリコン基板からなってもよい。例えば、流路プレート１１０は、インク流路が形成される流路形成基板と、ノズル２００が形成されるノズル基板１１１と、を含んでもよい。流路形成基板は、第１流路基板１１３及び第２流路形成基板１１２を含んでもよい。インク・インレット１２１は、最上部に位置した第１流路形成基板１１３を貫通するように形成されてもよく、複数の圧力チャンバ１２５は、第１流路形成基板１１３に、その下面から所定深みに形成される。複数のノズル２００は、最下部に位置した基板、すなわち、ノズル基板１１１を貫通するように形成される。マニホールド１２２，１２３は、第１流路形成基板１１３と、第２流路形成基板１１２とにそれぞれ形成される。複数のダンパ１２６は、第２流路形成基板１１２を貫通するように形成される。順次積層された３枚の基板、すなわち、第１流路基板１１３並びに第２流路形成基板１１２、及びノズル基板１１１は、ＳＤＢ（silicon direct bonding）によって接合されてもよい。流路プレート１１０の内部に形成されるインク流路は、図１に図示された形態に限定されるものではなく、多様な構成で多様に配置されてもよい。

【0041】

圧電アクチュエータ１３０は、インク吐出のための圧電駆動力、すなわち、複数の圧力チャンバ１２５に、圧力変化を提供する役割を行うものであり、流路プレート１１０の上面に、複数の圧力チャンバ１２５に対応する位置に形成される。圧電アクチュエータ１３０は、流路プレート１１０の上面に順次積層される下部電極１３１、圧電膜１３２及び上部電極１３３を含んでもよい。下部電極１３１は、共通電極の役割を行い、上部電極１３３は、圧電膜１３２に電圧を印加する駆動電極の役割を行う。圧電電圧印加手段１３５は、下部電極１３１と上部電極１３３とに圧電駆動電圧を印加する。圧電膜１３２は、圧電電圧印加手段１３５から印加される圧電駆動電圧によって変形されることにより、圧力チャンバ１２５の上部壁をなす第１流路形成基板１１３を変形させる役割を行う。圧電膜１３２は、所定の圧電物質、例えば、ＰＺＴ（lead zirconate titanate）セラミックス材料から形成される。

【0042】

図２は、インクジェット・プリンティング装置の他の実施形態の構成図である。図２を参照すれば、アクチュエータは、静電駆動力を提供する静電アクチュエータ１４０を含むという点で、図１に図示されたインクジェット・プリンティング装置の実施形態と違いがある。静電アクチュエータ１４０は、ノズル２００内部のインクに、静電駆動力を提供するものであり、互いに対向するように配置された第１静電電極１４１及び第２静電電極１４２を含んでもよい。静電電圧印加手段１４５は、第１静電電極１４１と、第２静電電極１４２との間に静電駆動電圧を印加する。

【0043】

例えば、第１静電電極１４１は、流路プレート１１０に設けられてもよい。第１静電電極１４１は、流路プレート１１０の上面、すなわち、第１流路形成基板１１３の上面に、インク・インレット１２１が形成された領域に配置される。第２静電電極１４２は、流路プレート１１０の下面と所定間隔離隔されるように配置されてもよく、第２静電電極１４２上には、流路プレート１１０のノズル２００から吐出されるインク液滴が印刷される印刷媒体Ｐが配置される。

【0044】

静電電圧印加手段１４５は、パルス形態の静電駆動電圧を印加することができる。図１では、第２静電電極１４２が接地されるが、第１静電電極１４１が接地される。静電電圧印加手段１４５は、直流電圧形態の静電駆動電圧を印加することもできる。その場合、第１静電電極１４１が設置されてもよく、第２静電電極１４２が接地されてもよい。第１静電電極１４１の位置は、図２に図示された位置に限定されるものではない。図面に図示されていないが、第１静電電極１４１が、流路プレート１１０の内部に形成されてもよい。例えば、第１静電電極１４１は、圧力チャンバ１２５、リストリクタ１２４及びマニホールド１２３の底面に形成される。しかし、それに限定されるのではなく、第１静電電極１４１は、流路プレート１１０の内部の多様な位置に設けられてもよい。

【0045】

図１及び図２では、それぞれ圧電アクチュエータ１３０と、静電アクチュエータ１４０とを具備するインクジェット・プリンティング装置の実施形態について説明したが、それらによって限定されるものではない。図３に図示されているように、アクチュエータは、圧電駆動力と静電駆動力とを提供する圧電アクチュエータ１３０と、静電アクチュエータ１４０とを含んでもよい。その場合、第１静電電極１４１は、前記下部電極１３１と一体に形成されることも可能である。

【0046】

インクジェット技術は、伝統的なグラフィック印刷からその領域を拡大し、産業用のプリンタブル・エレクトロニクス（printable electronics）、ディスプレイ（display）、バイオ技術（biotechnoligy）、バイオ科学（bioscience）など多様な分野に活用される。それは、インクジェット技術のダイレクト・パターニング（direct patterning）特性に起因するが、フォトリソグラフィ（photolithography）工程が数回の段階を経て所望のパターンを形成するのに対して、インクジェット技術を利用すれば、さらに少ない段階、ひいては１段階の工程で、所望のパターンを形成することができ、コストを劇的に下げることができる可能性を有しているからである。また、電子回路を製作するにあたり、インクジェットを利用する場合には、平面ではなかったり、あるいは柔軟な基板を使用することができるが、かような特徴も、フォトリソグラフィ技術では具現し難い。

【0047】

前述のように、インクジェット技術をディスプレイ分野や印刷電子工学分野に活発に適用するための技術的課題のうち一つが、超精密及び高解像度の印刷技術確保である。数ピコリットル（ｐＬ）あるいは数フェムトリットル（ｆＬ）の微細液滴を吐出するために、直径が数μｍまたはそれ以下のノズルが必要である。かような微細なノズルを製作するには、製作均一性を確保することができる技術と、ノズルの形態を出口側に徐々に収斂する形態に正確に形成する技術が要求される。それは、ノズルの大きさが微細であるために、小量の大きさ変化も、均一度に影響を与え、ノズルが微細になるにつれ、ノズルの出口で生じる圧力降下量が増大し、所望の大きさの液滴を所望の方向に吐出することができなかったり、あるいはアクチュエータの性能限界を外れる場合には、液滴が吐出されなかったりすることもあるからである。

【0048】

図４Ａは、図１、図２及び図３の「Ａ」部を詳細に図示した図面である。図４Ａないし図４Ｃを参照すれば、ノズル２００は、ノズル基板１１１を貫通して形成される。ノズル２００は、全体的に、ノズル基板１１１の上面１１１ａから下面１１１ｂに向けて、その断面積が縮小するテーパ状である。

【0049】

ノズル２００は、第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０を含む。第１ノズル部２１０は、圧力チャンバ１２５と連通され、ノズル基板１１１の上面１１１ａから下面１１１ｂに向けて、断面積が縮小するテーパ状である。第２ノズル部２２０は、第１ノズル部２１０から下面１１１ｂに向けて延長される。第２ノズル部２２０は、下面１１１ｂに向けて断面積が縮小するテーパ状であってもよく、または断面積が同一である円筒状であってもよい。第３ノズル部２３０は、第２ノズル部２２０から、ノズル基板１１１の下面１１１ｂまで延長され、下面１１１ｂに向けて断面積が縮小するテーパ状である。かような構成によって、ノズル２００は、出口２４０の直径が非常に小さく、全体的にテーパ状になる。

【0050】

ノズル２００は、例えば、円錐状または多角錐状でもある。ノズル基板２００として、表面の結晶方向が＜１００＞である単結晶シリコン基板が適用され、湿式異方性エッチング工程が適用される場合、ノズル２００は、全体的に逆さまになった四角錐状にもなる。ノズル２００の断面形状が円形ではない場合、出口２４０の直径は、等価円の直径で表示されてもよい。均一サイズの微細液滴を吐出するためには、出口２４０の直径が均一でなければならない。また、ノズル２００を通過する間の圧力降下が小さいほど、インク液滴の大きさを精緻に制御することができる。

【0051】

１回のエッチング工程によって、ノズル基板１１１を貫通させて断面積が縮小するテーパ状の多数のノズルを形成する場合、ノズル基板１１１の厚み均一度が、出口２４０の直径の均一度に影響を及ぼすことがある。言い換えれば、ノズル基板１１１の厚い領域に形成されたノズルの出口の直径が、薄い領域に形成されたノズルの出口の直径より小さくもある。また、単結晶シリコン基板に、テーパ状のノズルを形成するために、異方性エッチング工程を適用する場合、基板全体を貫通するためには、非常に長いエッチング時間が必要となる。シリコン基板の内部には、結晶欠陥が存在することがあるが、その結晶欠陥は、エッチング速度の局所的な違いを誘発し、ノズル形状と、大きさの均一度とを落としてしまう。また、エッチング工程で生じる水素気泡が、一時的に基板の表面に吸着され、ノズル均一度を悪化させることがある。

【0052】

他の例として、単結晶シリコン基板の表面から、異方性エッチング工程を利用して、基板の下面まで貫通しないテーパ部を形成し、後工程によって、基板の下面からテーパ部まで貫通孔を形成する方式が適用されてもよい。しかし、かような形態は、例えば、図４Ｂに図示されているように、ノズル１のテーパ部１１の頂点（apex）１２と、貫通孔２とが正確に整列されない場合、すなわち、テーパ部１１の頂点１２と、貫通孔２との整列誤差（misalignment）が生じた場合、インクを吐出する過程で、大きい圧力降下を引き起こすことがある。言い換えれば、整列誤差が生じた場合には、テーパ部１１と連結された貫通孔２の長さが整列誤差がない場合（点線で図示）に比べて長くなってインクを吐出する過程で圧力降下が相対的に大きくなる。そのために、圧力降下を考慮して、大きい駆動力を提供するアクチュエータが必要である。また、整列誤差が生じる場合、テーパ部１１が吐出方向に対して非対称になるので、吐出されるインクの直進性が低下する。非対称性がインクの直進性に及ぼす影響は、ノズルの直径が小さいほど大きくなる。従って、微細液滴を吐出するために、数μｍ、例えば、３μｍほどの直径を有するノズルを形成する場合、整列誤差は、インクの直進性に大きい影響を及ぼすことがある。

【0053】

図４Ａに図示されているように、本実施形態によれば、ノズル２００が、第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０によって形成される。かような構成によれば、第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０が、個別的な工程によって形成されるので、個別工程でのエッチング時間を短縮させることができる。従って、基板１１１の結晶欠陥、気泡などによる影響を少なく受ける。

【0054】

また、ノズル２００の出口２４０の直径が、個別工程によって形成されるテーパ状の第３ノズル部２３０に依存するので、基板１１１の厚みによる直径の変化を減らし、出口２４０の直径が均一であるノズル２００が具現される。

【0055】

また、本実施形態のノズル２００によれば、ノズル２００の非対称性を緩和し、ノズル２００内での圧力降下を減らすことができ、吐出されるインクの直進性を向上させることができる。図４Ｂを参照すれば、ノズル１の直径ｄ０が、例えば、３μｍであり、整列誤差ｄ１が１．５μｍであるならば、整列誤差ｄ１は、ノズル１の直径ｄ０のほぼ５０％になる。図４Ｃを参照すれば、本実施形態のノズル２００は、第１ノズル部２１０と、第３ノズル部２３０とが第２ノズル部２２０によって連結されるので、ノズル２００が全体的に均一にテーパ状になる。

【0056】

図４Ｃを参照すれば、整列誤差によって、第３ノズル部２３０が、第１ノズル部２１０の頂点２１１に対して、ｄ１ほど位置ずれしているとしても、非対称性に影響を及ぼすのは、第２ノズル部２２０の直径ｄ２に対してである。第２ノズル部２２０の直径ｄ２は、第３ノズル部２３０の直径ｄ０より大きい。例えば、第３ノズル部２３０の直径ｄ０が３μｍほどである場合、第２ノズル部２２０の直径は、例えば、３０μｍほどになる。そのため、位置ずれ量ｄ１による非対称性は、実質的に、第２ノズル部２２０の直径ｄ２の５％ほどになって、それは、図４Ｂに図示された例に比べ、非対称性が約１／１０に小さくなるということを意味する。そのように、本実施形態のノズル２００は、微細な出口２４０の直径ｄ０を有しながらも、ノズル２００が全体的にほぼ均一（非対称性が非常に小さい）であるテーパ状であるので、非対称性に起因する圧力降下を減らすことができるということはもとより、インクの直進性も、向上させることができる。

【0057】

第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０は、それぞれ第１テーパ角度Ｇ１、第２テーパ角度Ｇ２及び第３テーパ角度Ｇ３を有する。第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０のテーパ方向は、同一である。言い換えれば、第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０は、ノズル基板１１１の下面１１１ｂに向けて、断面積が縮小する形状である。第２テーパ角度Ｇ２は、ノズル２００の延長方向に対して鋭角である。すなわち、第２テーパ角度Ｇ２は、９０°より小さい。第２テーパ角度Ｇ２は、第１テーパ角度Ｇ１及び第３テーパ角度Ｇ３より小さい。また、第１テーパ角度Ｇ１と第３テーパ角度Ｇ２は、同一であってもよい。

【0058】

図５Ａは、インクジェット・プリントヘッドの他の実施形態を図示した断面図である。図５Ａを参照すれば、ノズル２００の周囲には、ノズル基板１１１の下面１１１ｂから段差面１１１ｃまで陥没したトレンチ１６０が形成される。それにより、全体的に、ノズル２００の形状は、下面１１１ｂに向けて尖った形状になる。

【0059】

一般的に、電荷は、尖った部分に集中する傾向がある。図５Ｂを参照すれば、トレンチ１６０によって、静電駆動電圧による等電位線が、ノズル２００の出口２４０付近に集中し、ノズル２００の出口２４０付近に非常に大きい電場が形成され、ノズル２００の出口２４０での静電駆動力を増大させることができる。従って、液滴を非常に効果的に加速させることができ、与えられた静電駆動電圧の大きさ下で、液滴の大きさをさらに小さくすることができる。また、数ピコリットル、ひいては数フェムトリットルの超微細インク液滴を、印刷媒体Ｐまで安定して吐出することができる。

【0060】

図５Ｃは、ノズル周囲にトレンチが形成されたインクジェット・プリントヘッドの実施形態を図示した斜視図である。図５Ｃを参照すれば、ノズル基板１１１には、第１方向Ｘに延長されたノズルブロック１７０が設けられ、トレンチ１６０は、ノズルブロック１７０に対して、第１方向Ｘと直交する第２方向Ｙに位置し、第１方向Ｘに延長される。それにより、ノズル基板１１１は、ノズルブロック１７０とトレンチ１６０とが、第２方向Ｙに相互に配列された形態になり、ノズルブロック１７０の第２方向Ｙの両側に、トレンチ１６０が位置する。ノズル２００は、ノズル基板１１１のノズルブロック１７０を貫通して形成される。

【0061】

インクジェット・プリンティング装置を使用して印刷作業を遂行する場合、ノズル２００周囲には、インク、ほこりなどが付着することがある。かような異物は、ノズル２００を介して吐出されるインク液滴の形態及び量を変形させたり、あるいはインク液滴の吐出方向を歪曲させることがある。そのために、ノズル２００を介して、インクを吐出する前、またはインクを規定された回数ほど吐出した後、周期的に、または印刷を完了した後、ノズル２００周囲に付着したインクを除去するためのワイピング（wiping）作業が遂行されてもよい。ワイピング作業は、例えば、ゴム材質、フェルト（felt）材質などからなるブレード、ローラのようなワイピング手段を利用して、ノズル基板１１１の下面を、第１方向Ｘまたは第２方向Ｙに拭き取ることによって行われる。

【0062】

図５Ｃに図示された実施形態のインクジェット・プリンティング装置によれば、第１方向Ｘに延長された形態のノズルブロック１７０に、ノズル２００を形成され、ノズルブロック１７０の第２方向Ｙ側にだけトレンチ１６０が形成される。そのために、ノズルブロック１７０が、全体的に第１方向Ｘに延長された形態であるので、ノズルブロック１７０自体が相当な剛性を有する。そのために、ワイピング過程で、ノズル２００の損傷危険性を下げることができる。併せて、ノズル２００の第２方向Ｙの断面は、尖った形態を維持するので、静電駆動力を増大させることができる。

【0063】

複合方式のインクジェット・プリンティング装置は、インクに、圧電駆動力と静電駆動力とを提供し、微細な液滴のインクを吐出する装置であり、圧電アクチェエータ１３０に印加される圧電駆動電圧と、静電アクチュエータ１４０に印加される静電駆動電圧との印加順序、大きさ及び持続時間を制御することにより、インク液滴を互いに異なる大きさと形態とで吐出する多数の駆動モードで駆動される。例えば、ノズルの大きさに比べて、小サイズを有した微細液滴を吐出するドリッピング・モード（dripping mode）、ドリッピング・モードよりさらに小サイズの微細液滴を吐出するコーンジェット・モード（cone-jet mode）、インク液滴をジェットストリーム状に吐出するスプレー・モード（spray mode）で駆動される。

【0064】

そのように、圧電駆動方式と静電駆動方式とを混用するので、ＤＯＤ（drop on demand）方式でインクを吐出することができ、プリンティング作業を制御しやすい。また、出口２４０に向けて断面積が徐々に縮小し、周辺にトレンチ１６０が形成され、全体的に尖った形態のノズル２００を採用することにより、超微細液滴を具現しやすく、吐出されたインク液滴の直進性を向上させ、精密印刷を具現することができる。

【0065】

以下、図６Ａないし図６Ｎを参照しながら、ノズル形成方法の実施形態について説明する。

【0066】

［第１陥没部４１０の形成］
基板３００の一面に、エッチングマスクを形成する。例えば、図６Ａを参照すれば、基板３００として、上面３０１の結晶方向が＜１００＞方向であるシリコン単結晶基板を準備する。その後、マスク層３１１を形成する。マスク層３１１は、例えば、ＳｉＯ_２層である。ＳｉＯ_２層は、基板３００を酸化させて形成される。次に、マスク層３１１上に、フォトレジスト層３１２を形成し、それを、例えば、リソグラフィ法によってパターニングし、マスク層３１１の一部３１３を露出させる。フォトレジスト層３１２をマスクにし、マスク層３１１をパターニングしてフォトレジスト層３１２を除去すれば、図６Ｂに図示されているように、開口３１４が形成されたマスク層３１１が形成される。マスク層３１１をパターニングする工程は、例えば、ＨＦ溶液（buffered hydrogen fluoride acid）を利用した湿式エッチング工程、またはプラズマ乾式エッチング（plasma dry etching）工程によって遂行される。

【0067】

開口３１４の形状は、例えば、円形である。開口３１４の直径は、最終的に形成されるノズル２００の直径を勘案して選定される。円形の開口３１４が形成されたマスク層３１１を採用すれば、後述する異方性湿式エッチング工程で、基板３００の結晶方向と、マスクパターンとの整列が不要である。従って、正方形または長方形の開口が形成されたマスク層を使用する場合に発生しうる基板３００の結晶方向との整列誤差に起因するノズル２００形状の不均一問題を解消することができる。

【0068】

マスク層３１１をエッチングマスクにして、基板３００を上面（第１面）３０１からエッチングする。その工程は、例えば、９０℃、２０％水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を利用する異方性湿式エッチング工程によって遂行される。その場合のエッチング速度は、ほぼ０．８〜０．９μｍ／分ほどである。図６Ｃを参照すれば、基板３００の上面の結晶方向は、＜１００＞方向であり、エッチングが進められた面の結晶方向は、＜１１１＞方向である。＜１００＞方向と＜１１１＞方向とのエッチング速度の差によって、エッチングは下方へ速く、横には遅く遂行される。それにより、図６Ｃ及び図６Ｄに図示されているように、基板３００には、下方へ行くほど断面積が縮小されるテーパ状の第１陥没部４１０が形成される。第１陥没部４１０は、断面が四角形である四角錐状（逆ピラミッド形状）になる。厳密に言えば、開口３１４の外側に向かい、若干のアンダーエッチング（under etching）が生じるので、四角錐状の第１陥没部４１０の上端部は、円形の開口３１４に完全に内接する形態ではないことがある。第１陥没部４１０の傾斜角度Ｅは、湿式異方性エッチング工程によれば、例えば、約５４．７°程度である。

【0069】

第１陥没部４１０は、基板３００の下面（第２面）３０２まで貫通されない。エッチング時間を調節することにより、第１陥没部４１０の深さｄ４１０を調節することができる。必要によって、図６Ｅに図示されているように、エッチング、研磨（polishing）などによって、基板３００の下面３０２から研磨する薄化（thinning）工程が遂行される。

【0070】

［貫通部４４０の形成］
図６Ｆに図示されているように、基板３００の下面３０２に、第１陥没部４１０の頂点４１１と整列された開口３２２が形成されたマスク層３２１を形成する。マスク層３２１は、例えば、ＳｉＯ_２またはＳｉ_２Ｎ_４などから形成される。基板３００の下面３０２に、ＳｉＯ_２またはＳｉ_２Ｎ_４などを蒸着（deposit）した後、リソグラフィ法によって、第１陥没部４１０の頂点４１１と整列された位置に対応する部分のＳｉＯ_２またはＳｉ_２Ｎ_４などを除去することにより、開口３２２を形成することができる。

【0071】

マスク層３２１をエッチングマスクにして、基板３００を下面３０２から、例えば、乾式エッチングし、図６Ｇに図示されているように、第１陥没部４１０と連通された貫通部４４０を形成する。

【0072】

図６Ｈは、図６Ｇの「Ｂ」部の詳細図である。図６Ｈを参照すれば、点線で図示されているように、貫通部４４０と第１陥没部４１０とが正確に整列されることが理想的である。しかし、実質的には、整列誤差が発生することもあり、実線で図示されているように、貫通部４４０が、第１陥没部４１０の頂点４４１に対してずれて形成される場合もある。理想的な場合、貫通部４４０と第１陥没部４１０は、点線に図示されているように、貫通方向に対して対称になる。しかし、整列誤差が発生すれば、実線で図示されているように、貫通部４４０の貫通方向の長さが不均一になり、第１陥没部４１０も貫通方向に対して、非対称的な形状になる。それは、前述のように、インク吐出過程での大きい圧力降下と直進性低下とを引き起こす要因にもなる。

【0073】

［第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０の形成］
前述のような整列誤差を解消するために、第１陥没部４１０と貫通部４４０とをエッチングする工程が遂行される。図６Ｇで、マスク層３１１とマスク層３２１とがエッチングマスクとして利用される。エッチングは、例えば、第１陥没部４１０を形成する工程と同一の湿式異方性エッチング工程によって遂行される。ただし、エッチング量が少ないので、工程時間は、第１陥没部４１０を形成する工程に比べて短く設定される。工程時間は、条件によって異なるが、例えば、１０分ほど設定される。

【0074】

図６Ｉを参照すれば、貫通部４４０の壁面のエッチングが始まることにより、基板３００の下面３０２から、＜１１１＞方向のエッチング面４５１が形成され、エッチング面４５１と、第１陥没部４１０とを連結する連結面４５２が形成される。エッチングが進行すれば、図６Ｋに図示されているように、第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０が形成される。第３陥没部４３０は、エッチング面４５１によって形成され、第２陥没部４２０は、エッチング面４５１と、第１陥没部４１０とを連結する連結面４５２によって形成される。連結面４５２は、貫通部４４０の壁面がエッチングされながら、最初の貫通角度を維持されつつ、シフト（shift）されて形成される。また、横方向のエッチング速度より、上下方向のエッチング速度がさらに速い。そのために、第２陥没部４２０のテーパ角度ｇ４２０は、第１陥没部４１０のテーパ角度ｇ４１０より小さい。また、第３陥没部４３０を形成するエッチング面４５１は、＜１１１＞面であるので、第３陥没部４３０のテーパ角度ｇ４３０は、第１陥没部４１０のテーパ角度ｇ４１０と同一である。

【0075】

貫通部４４０は、貫通方向と平行であるか、あるいは基板３００の下面３０２に向けて断面積が徐々に縮小されるテーパ状でもある。もし図６Ｊに実線で図示されているように、貫通部４４０が基板３００の下面３０２に向けて断面積が徐々に拡大されるテーパ状に形成された場合には、貫通部４４０を再エッチングする過程で、図６Ｊで点線で図示されているように、連結面４５２が第１陥没部４１０及びエッチング面４５１と反対方向にテーパ状になり、大きい圧力降下を引き起こす形状にもなる。それを防止するためには、エッチング面４５１が、基板３００の上面に到するまでエッチングし、連結面４５２を除去しなければならないので、長いエッチング時間が必要となり、工程時間の延長をもたらす。本実施形態によれば、貫通部４４０を、貫通方向と平行な筒型、あるいは第１陥没部４１０と同一方向のテーパ状に形成することにより、全体的に、第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０が同一の方向にテーパ状になるようにし、エッチング工程時間を短縮させることができる。

【0076】

図６Ｌに図示されているように、マスク層３１１，３２１を除去すれば、基板３００の上面３０１から下面３０２に向けて断面積が縮小するテーパ状の第１陥没部４１０と、第１陥没部４１０から下面３０２に向けて断面積が縮小するテーパ状の第２陥没部４２０と、第２陥没部４２０から下面３０２に向けて断面積が縮小するテーパ状の第３陥没部４３０とが形成される。第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０は、それぞれ図４Ａの第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０に対応する。従って、図４Ａに図示されているようなノズル２００が形成される。

【0077】

第１陥没部４１０の部分的なエッチングと、貫通部４４０の全体的なエッチングとにより、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０が形成されるので、第１陥没部４１０と貫通部４４０との整列誤差による非対称性が緩和され、図６Ｌに図示されているように、均一な正方形と均一な直径の出口２４０とを有するノズル２００が形成される。

【0078】

［トレンチ１６０の形成］
図６Ｍに図示されているように、図６Ｌに図示された状態で、少なくとも第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０の内側壁面に、保護層３３１を形成する。保護層３３１は、例えば、ＳｉＯ_２層でもある。その場合、保護層３３１は、基板３００を酸化させることによって形成される。その後、基板３００の下面３０２のマスク層３２１を、例えば、リソグラフィ工程により、一部３２３を除去し、トレンチ１６０が形成される部分を定義する。それにより、基板３００の下面３０２が一部露出される。トレンチ１６０が形成される部分は、トレンチ１６０の形成範囲によって異なるように定義される。例えば、図５Ａに図示されているように、ノズル２００の周囲に、全体的にトレンチ１６０が形成される場合には、一部３２３は、第３陥没部４３０の出口側を囲む形態になる。また、例えば、図５Ｃに図示されているように、ノズル２００の一方向の両側にだけトレンチ１６０が形成される場合には、一部３２３は、第３陥没部４３０の出口から両側に離隔されたストライプ形状になる。

【0079】

次に、マスク層３２１をエッチングマスクにして、基板３００を下面３０２から段差面３０３までエッチングし、図６Ｎに図示されているように、トレンチ１６０を形成し、保護層３３１と、マスク層３１１，３２１とを除去する。それにより、ノズル２００の周囲に、全体的にトレンチ１６０が形成されたインクジェット・プリンティング装置（図５Ａ）、またはノズル２００の一方向（例えば、図５ＣのＹ方向）にだけトレンチ１６０が形成されたインクジェット・プリンティング装置（図５Ｃ）が製造される。

【0080】

図７Ａないし図７Ｆを参照しながら、ノズル形成方法の他の実施形態について説明する。

【0081】

［第１陥没部４１０の形成］
前述の図６Ａないし図６Ｅに図示された工程により、第１陥没部４１０を形成し、必要によって、薄化工程を遂行する。

【0082】

［貫通部４４０の形成］
図７Ａに図示されているように、基板３００の下面３０２に、第１マスク層３４１を形成する。第１マスク層３４１は、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を蒸着して形成される。第１マスク層３４１には、第１陥没部４１０の頂点４１１と整列された開口３４２が設けられる。第１マスク層３４１は、基板３００の下面３０２において、開口３４２周辺の一部領域にだけ形成される。そのために、基板３００の下面３０２において、開口３４２の周辺領域を除いた領域３０２ａは、露出される。領域３０２ａは、必要によって、後述するように、トレンチ１６０が形成される領域である。そのために、第１マスク層３４１は、貫通部４４０を形成する領域と、トレンチ１６０を形成する領域とを定義する。かような形態の第１マスク層３４１は、基板３００の下面３０２に、全体的にＴＥＯＳ層を蒸着し、例えば、リソグラフィ工程によって、開口３４２及び領域３０２ａに対応するＴＥＯＳ層を除去することによって形成される。

【0083】

次に、図７Ｂに図示されているように、第２マスク層３５１を形成する。第２マスク層３５１は、基板３００の下面３０２の露出された領域３０２ａと開口３４２とを除いた第１マスク層３４１を覆う。第２マスク層３５１は、例えば、フォトレジストを塗布することによって形成される。

【0084】

第２マスク層３５１をエッチングマスクにして、開口３４２を介して、基板３００を、例えば、乾式エッチングし、図７Ｃに図示されているように、第１陥没部４１０と連通された貫通部４４０を形成する。

【0085】

かような形態の貫通部４４０は、第１陥没部４１０と整列誤差が発生することもあるということは、図６Ｈを参照して説明した通りである。そのために、その整列誤差を補償するための工程が遂行される。

【0086】

［第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０の形成］
図７Ｄに図示されているように、第２マスク層３５１を除去し、湿式異方性エッチング工程によって、貫通部４４０をエッチングする。それにより、図６Ｉ、図６Ｋを参照して説明したように、エッチング面４５１と、第１陥没部４１０とエッチング面４５１とを連結する連結面４５２とによって、それぞれ第３陥没部４３０及び第２陥没部４２０が形成される。第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０は、それぞれ図４Ａの第１ノズル部２１０、第２ノズル部２２０及び第３ノズル部２３０に対応する。従って、図４Ａに図示されているようなノズル２００が形成される。第１陥没部４１０の部分的なエッチングと、貫通部４４０の全体的なエッチングとにより、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０が形成されるので、第１陥没部４１０と貫通部４４０との整列誤差による非対称性が緩和され、均一な正方形と均一な直径の出口２４０とを有したノズル２００が形成される。

【0087】

基板３００の下面３０２の露出した領域３０２ａも、湿式エッチングによって、一部エッチングされ、部分段差面３０３ａが形成される。その状態で、マスク層３１１及び第１マスク層３４１を除去すれば、図４Ａに図示されているようなノズル２００が形成される。

【0088】

［トレンチ１６０の形成］
図７Ｅに図示されているように、第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０の内側壁面に、保護層３６１を形成する。保護層３６１は、例えば、ＴＥＯＳ層でもある。保護層３６１は、後述するトレンチ１６０を形成するためのエッチング工程で、第１陥没部４１０、第２陥没部４２０及び第３陥没部４３０の損傷を防止するためのものである。基板３００の下面３０２には、トレンチ１６０が形成される部分を定義する第１マスク層３４１が形成されている。トレンチ１６０が形成される部分は、トレンチ１６０の形成範囲によって異なるように定義される。例えば、図５Ａに図示されているように、ノズル２００の周囲に、全体的にトレンチ１６０が形成される場合には、第１マスク層３４１は、第３陥没部４３０の出口側を囲む形態になる。また、例えば、図５Ｃに図示されているように、ノズル２００の一方向の両側にだけトレンチ１６０が形成される場合には、第１マスク層３４１は、第３陥没部４３０の出口が開口されたストライプ形状になる。

【0089】

第１マスク層３４１をエッチングマスクにして、基板３００を、部分段差面３０３ａから段差面３０３までエッチングし、図７Ｆに図示されているように、トレンチ１６０を形成する。

【0090】

後工程として、保護層３６１、マスク層３１１及び第１マスク層３４１を除去すれば、ノズル２００周囲に、全体的に、トレンチ１６０が形成されたインクジェット・プリンティング装置（図５Ａ）、またはノズル２００の一方向（例えば、図５ＣのＹ方向）にだけトレンチ１６０が形成されたインクジェット・プリンティング装置（図５Ｃ）が製造される。

【0091】

図８は、基板を１回の工程によって貫通し、テーパ状の多数のノズルを形成する場合の基板上の１つのチップ（chip）に形成された多数のノズルの直径を測定した結果を図示したグラフである。横軸は、基板のチップに形成されたノズルの番号である。直径の平均値は、約３．５μｍ、最小値は、約２．３μｍ、最大値は、約５．５μｍであり、直径の不均一度は、約４１％である。

【0092】

図９は、一実施形態のノズル形成方法によって、基板の１つのチップに形成された多数のノズル２００の直径ＮＩＤを測定した結果を図示したグラフである。横軸は、基板のチップに形成されたノズルの番号である。直径の平均値は、約４．５μｍ、最小値は、約４．４μｍ、最大値は、約４．６μｍであり、直径の不均一度は、約２．３％であり、図８に図示された例に比べ、非常に均一な直径のノズルを形成することができるということを確認することができる。言い換えれば、エッチング工程の不均一性に起因するノズル径の不均一性が緩和される可能性があるということを確認することができる。

【0093】

図１０は、基板を１回の工程によって貫通し、テーパ状の多数のノズルを形成する場合、基板上のチップ位置によるノズルの直径を測定した他の結果を図示したグラフである。横軸は、基板上のチップ番号である。直径の平均値は、約５．０μｍ、最小値は、約３．８μｍ、最大値は、約６．０μｍであり、直径の不均一度は、約４４％である。

【0094】

図１１は、一実施形態のノズル形成方法によって、基板上のチップの位置によるノズル２００の直径ＮＩＤを測定した他の結果を図示したグラフである。横軸は、基板上のチップ番号である。直径の平均値は、約５．８μｍ、最小値は、約５．５μｍ、最大値は、約６．０μｍであり、直径の不均一度は、約８％であり、図１０に図示された例に比べ、非常に均一な直径のノズルを形成することができるということを確認することができる。すなわち、基板３００の厚みの不均一性に起因するノズル径の不均一が緩和される可能性があるということを確認することができる。

【0095】

以上、実施形態について詳細に説明したが、それらは、例示的なものに過ぎず、当分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決められるものである。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明のインクジェット・プリンティング装置及びノズル形成方法は、画像印刷分野；液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光素子（ＯＬＥＤ）のような平板ディスプレイ分野；電子ペーパー（ｅ−paper）のようなフレキシブル・ディスプレイ分野；金属配線のような印刷電子工学（printed electronics）分野；有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）分野；バイオテクノロジー（biotechnology）またはバイオサイエンス（bioscience）の分野などに多様に応用可能である。

【符号の説明】

【0097】

１，２００ ノズル部、
２ 貫通孔、
１１ テーパ部、
１１０ 流路プレイト、
１１１ ノズル基板、
１１２ 第２流路形成基板、
１１３ 第１流路形成基板、
１２１ インク・インレットト、
１２２，１２３ マニホールド、
１２４ リストリクタ、
１２５ 圧力チャンバ、
１２６ ダンパ、
１３０ 圧電アク体エータ、
１３１ 下部電極、
１３２ 圧電膜、
１３３ 上部電極、
１３５ 圧電電圧印加手段、
１４０ 静電アクチュエータ、
１４１ 第１静電電極、
１４２ 第２静電電極、
１４５ 静電電圧印加手段、
１６０ トレンチ、
１７０ ノズルブロック、
２１０ 第１ノズル部、
２２０ 第２ノズル部、
２３０ 第３ノズル部、
２４０ ノズルの出口、
３００ 基板、
３０３ 段差面、
３１１，３２１ マスク層、
３１２ フォトレジスト層、
３１４，３２２，３４２ 開口、
３３１，３６１ 保護層、
３４１ 第１マスク層、
３５１ 第２マスク層、
４１０ 第１陥没部、
４２０ 第２陥没部、
４３０ 第３陥没部、
４４０ 貫通部、
４５１ エッチング面、
４５２ 連結面、
Ｐ 印刷媒体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】

【図6G】

【図6H】

【図6I】

【図6J】

【図6K】

【図6L】

【図6M】

【図6N】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】