特開 2022-161863 流体噴射吐出装置、吐出ヘッドの製造方法及びプルーム特徴を改善する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161863

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】流体噴射吐出装置、吐出ヘッドの製造方法及びプルーム特徴を改善する方法

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20221014BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20221014BHJP

   A61M 31/00 20060101ALI20221014BHJP

   A61M 11/00 20060101ALI20221014BHJP

   B05D 1/02 20060101ALI20221014BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20221014BHJP

   B05B 1/14 20060101ALI20221014BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B41J2/14 501

A61M31/00

A61M11/00 F

A61M11/00 300A

B05D1/02 Z

B05D3/00 B

B05D3/00 D

B05B1/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022062498

(22)【出願日】2022-04-04

(31)【優先権主張番号】17/225,215

(32)【優先日】2021-04-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】000201113

【氏名又は名称】船井電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100148460

【弁理士】

【氏名又は名称】小俣 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100168125

【弁理士】

【氏名又は名称】三藤 誠司

(72)【発明者】

【氏名】マーラ サード・マイケル エー．

【テーマコード（参考）】

2C057

4C066

4D075

4F033

4F041

【Ｆターム（参考）】

2C057AG01

2C057AG14

2C057BA04

4C066AA06

4C066BB10

4C066CC05

4C066DD11

4C066EE11

4C066FF02

4C066HH01

4C066KK14

4D075AA01

4D075AA71

4D075AA76

4D075AA81

4D075AC64

4D075BB42Z

4D075BB46Z

4D075BB47Z

4D075BB66Z

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA06

4D075DC15

4D075DC16

4D075DC30

4D075EA05

4D075EA15

4D075EA45

4D075EB33

4D075EB37

4D075EB39

4D075EC30

4D075EC37

4F033AA00

4F033BA03

4F033DA01

4F033EA02

4F033MA00

4F033NA01

4F041AB01

4F041BA01

4F041BA10

4F041BA12

4F041BA13

4F041BA34

4F041CB44

4F041CB54

(57)【要約】

【課題】流体噴射吐出装置、流体噴射吐出ヘッドの製造方法、及び流体噴射吐出ヘッドから吐出される流体のプルーム特徴を改善する方法。
【解決手段】流体噴射吐出装置は、カートリッジ本体と、カートリッジ本体に設けられた流体噴射吐出カートリッジとを含む。流体噴射吐出カートリッジは、流体と、流体噴射吐出カートリッジに取り付けられた吐出ヘッドとを含む。吐出ヘッドは、複数の流体吐出器と、複数の流体吐出器に関連付く複数の流体吐出ノズルを有するノズルプレートとを含む。複数の流体吐出ノズルのうちの少なくとも１つはノズルプレートにより定義される面に対する直交軸流経路を有し、複数の流体吐出ノズルのうちの少なくとも１つはノズルプレートにより定義される面に対する角度付軸流経路を有する。
【選択図】図１２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体に取り付けられた流体吹出ノズルと、
前記カートリッジ本体に設けられた、流体を含み且つ吐出ヘッドが取り付けられた流体噴射吐出カートリッジと
を含み、
前記吐出ヘッドが、複数の流体吐出器と、前記複数の流体吐出器に関連付く複数の流体吐出ノズルを有するノズルプレートとを含み、
前記複数の流体吐出ノズルのうちの少なくとも１つが前記ノズルプレートにより定義される面に対する直交軸流経路を有し、前記複数の流体吐出ノズルのうちの少なくとも１つが前記ノズルプレートにより定義される前記面に対する角度付軸流経路を有する、
流体噴射吐出装置。

【請求項2】

前記角度付軸流経路が、第１のノズルプレート層に取り付けられた第２のノズルプレート層により提供される、
請求項１に記載の流体噴射吐出装置。

【請求項3】

前記第１のノズルプレート層が、５～３０ミクロンの範囲の厚さを有する、
請求項２に記載の流体噴射吐出装置。

【請求項4】

前記第２のノズルプレート層が、５～３０ミクロンの範囲の厚さを有する、
請求項２に記載の流体噴射吐出装置。

【請求項5】

前記第１のノズルプレート層が、前記吐出ヘッドのためのフロー特徴層に積層される、
請求項２に記載の流体噴射吐出装置。

【請求項6】

前記第１のノズルプレート層と前記第２のノズルプレート層が、積層フォトレジスト材料層を含む、
請求項２に記載の流体噴射吐出装置。

【請求項7】

複数の流体吐出器を有する半導体基板を提供することと、
前記半導体基板に流体フロー層を施すことと、
前記流体フロー層において流体チャネルと流体チャンバとを画像形成及び現像することと、
半導体基板に流体供給ビアをエッチングすることと、
前記流体フロー層に第１のノズルプレート層を施すことと、
第１の複数のノズル孔を提供するため、前記第１のノズルプレート層を画像形成及び現像することと、
前記第１のノズルプレート層に第２のノズルプレート層を施すことと、
第２の複数のノズル孔を提供するため、前記第２のノズルプレート層を画像形成及び現像することであって、前記第２の複数のノズル孔の少なくとも一部が前記第１の複数のノズル孔からオフセットされることと
を含む、
吐出ヘッドの製造方法。

【請求項8】

前記第１のノズルプレート層が、５～３０ミクロンの範囲の厚さを有する、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記第２のノズルプレート層が、５～３０ミクロンの範囲の厚さを有する、
請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記第１のノズルプレート層が、前記流体フロー層に積層される、
請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記第２のノズルプレート層が、前記第１のノズルプレート層に積層される、
請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記オフセットした第２の複数のノズル孔が、前記第２のノズルプレート層により定義される面に対する流体液滴の角度付放出を提供する、
請求項７に記載の方法。

【請求項13】

流体噴射吐出ヘッドから吐出される流体のプルーム特徴を改善するための方法であって、
吐出ヘッド基板上の流体フロー層に第１のノズルプレート層を施すことと、
第１の複数のノズル孔を提供するため、前記第１のノズルプレート層を画像形成及び現像することと、
前記第１のノズルプレート層に第２のノズルプレート層を施すことと、
第２の複数のノズル孔を提供するため、前記第２のノズルプレート層を画像形成及び現像することであって、少なくとも前記第２の複数のノズル孔の一部が前記第１の複数のノズル孔からオフセットされていることと、
前記第１のノズルプレート層及び前記第２のノズルプレート層を介して前記流体噴射吐出ヘッドから流体を吐出することと
を含む、方法。

【請求項14】

前記第１のノズルプレート層が、５～３０ミクロンの範囲の厚さを有する、
請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記第２のノズルプレート層が、５～３０ミクロンの範囲の厚さを有する、
請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記第１のノズルプレート層が、前記流体フロー層に積層される、
請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

前記第２のノズルプレート層が、前記第１のノズルプレート層に積層される、
請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体ミスト液滴を送達するための流体噴射吐出装置に関するものであり、特に、流体噴射吐出装置のための改変された流体噴射プルーム特徴に関する。

【背景技術】

【0002】

流体吐出装置は、基板上にインクを吐出するよう設計及び使用されている。しかし、流体吐出装置の新たな使用が発展し続けている。例えば、流体吐出装置は、点鼻、経口、経肺、点眼、及び創傷ケアの応用といった、薬剤送達のためのベイパー生成装置のために用いられることができ、潤滑剤や香水といった様々な非水性流体を吐出するために用いられることができる。上記の応用のうちの多くは、流体吐出装置から液滴ミストが吐出されることを要する。しかし、従来の流体吐出装置は基板に向かって直線的に流体液滴を吐出するよう設計されている。流体液滴のミストを提供するために流体吐出装置を用いることは、従来の流体吐出装置の設計とは相反するものである。

【0003】

例えば、鼻腔スプレー装置は鼻腔内に注入される流体のミストを提供する。鼻腔スプレー装置は患者に薬剤を送達するための重要な方法となっている。このような装置は、点滴又は注射による薬剤の投与よりも利便性が高い。また、鼻腔スプレー装置は、薬剤の経口投与と比較し、薬剤のより高い生物学的利用能も提供する。経口投与される薬剤の吸収と比較し、スプレー装置により送達される薬剤は直接血流に進入して効果がより即時的となることから、スプレー装置からの薬剤の吸収は迅速である。

【0004】

図１は、人の鼻腔１０の解剖学的構造の、縮尺通りでない、断面図である。脳１２の一部が鼻腔１０の上に示される。脳１２と篩板１６との間には、嗅球１４が配置されている。嗅粘膜１８は篩板１６の下にある。鼻腔はまた、上鼻甲介２０と、中鼻甲介２２と、呼吸器粘膜２４と、下鼻甲介２６とを含む。物体２８は口蓋を表す。薬剤ミストの注入は、鼻孔３０と扁平上皮３２とを通って鼻腔１０に進入する。鼻腔スプレー装置を用いた薬剤の適切な血流への送達を達成するためには、薬剤が高度に血管形成された呼吸器粘膜へ送達されなければならない。高度に血管形成された２つの領域は、嗅部と呼吸部である。呼吸部は、薬剤吸収に利用可能な表面積を増加させる鼻甲介を含む。

【0005】

鼻腔１０内の薬物の沈着のためには、より小さく、より低速な液滴が最適であると考えられる。慣性の大きい液滴は、直線的に移動して目標とされた位置のみに着地する傾向にある。慣性の小さい液滴は、空気抵抗及び気流に影響されて、より均一な薬剤送達範囲のために鼻腔全体にわたって漂う可能性が高くなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

堆積範囲を向上させることのできる薬剤送達のためのスプレー装置のもう１つの側面は、液滴のプルーム角である。より広いプルーム角はより大きなミスト形成を提供し、このため薬剤送達のより好ましい到達範囲を提供すると考えられる。鼻腔を介した薬剤送達のための従来の方法には、医用滴びん、スプレーチップ付きのマルチスプレーボトル、スプレーチップ付きの単回投与シリンジ、及び乾燥粉末システムが含まれる。従って、従来の薬剤送達装置は典型的に鼻腔へ特定の薬剤を送達するよう設計されており、各装置はより多様な薬剤を鼻腔経路で送達するよう適合されることができない。鼻腔薬剤送達のための従来の方法の多くは、流体のミストの鼻腔への注入を加圧容器に依存している。従って、薬剤送達装置は典型的に特定の薬剤のために設計されており、異なる薬剤を投与するよう適合されることができない。

【0007】

流体のミストを送達するための様々な装置が利用可能であるにもかかわらず、様々な薬剤を、ある範囲の速度、流体吐出回数、及びプルーム角で送達するよう調整することのできる流体ミスト吐出装置のニーズが取り残されている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記を鑑み、本発明の１つの実施形態は、流体噴射吐出装置、流体噴射吐出ヘッドの製造方法、そして流体噴射吐出ヘッドから吐出される流体のプルーム特徴を改善する方法を提供する。流体噴射吐出装置は、カートリッジ本体と、カートリッジ本体に設けられた流体噴射吐出カートリッジとを含む。流体噴射吐出カートリッジは、流体と、流体噴射吐出カートリッジに取り付けられた吐出ヘッドとを含む。吐出ヘッドは、複数の流体吐出器と、複数の流体吐出器に関連付く複数の流体吐出ノズルを有するノズルプレートとを含む。複数の流体吐出ノズルのうちの少なくとも１つは、ノズルプレートにより定義される面に対する直交軸流経路を有し、複数の流体吐出ノズルのうちの少なくとも１つは、ノズルプレートにより定義される面に対する角度付軸流経路を有する。

【0009】

もう１つの実施形態において、吐出ヘッドの製造方法を提供する。該方法は、複数の流体吐出器を有する半導体基板を提供することを含む。流体フロー層が半導体基板に施される。流体フロー層において流体チャネルと流体チャンバが画像形成されて現像される。半導体基板に流体供給ビアがエッチングされる。第１のノズルプレート層が流体フロー層に施される。第１の複数のノズル孔を提供するため、第１のノズルプレート層が画像形成されて現像される。第２のノズルプレート層が第１のノズルプレート層に施される。第２の複数のノズル孔を提供するため、第２のノズルプレート層が画像形成されて現像され、第２の複数のノズル孔のうちの少なくとも一部は第１の複数のノズル孔からオフセットされる。

【0010】

もう１つの実施形態は、流体吐出ヘッドから吐出される流体のプルーム特徴を改善するための方法を提供する。該方法は、第１のノズルプレート層を吐出ヘッド基板上の流体フロー層に施すことと、第１の複数のノズル孔を提供するため、第１のノズルプレート層を画像形成及び現像することと、第２のノズルプレート層を第１のノズルプレート層に施すことと、第２の複数のノズル孔を提供するため、第２のノズルプレート層を画像形成及び現像することであって、第２の複数のノズル孔のうちの少なくとも一部が第１の複数のノズル孔からオフセットされることと、第１及び第２のノズルプレート層を介し流体噴射吐出ヘッドから流体を吐出することと含む。

【0011】

いくつかの実施形態において、第１のノズルプレート層と第２のノズルプレート層は、積層フォトレジスト材料層を含む。

【0012】

いくつかの実施形態において、第１のノズルプレート層は、吐出ヘッドのためのフロー特徴層に積層される。

【0013】

いくつかの実施形態において、第１のノズルプレート層は、約５～約３０ミクロンの範囲の厚さを有する。

【0014】

いくつかの実施形態において、第２のノズルプレート層は、約５～約３０ミクロンの範囲の厚さを有する。

【0015】

いくつかの実施形態において、角度付軸流経路は、第１のノズルプレート層に取り付けられた第２のノズルプレート層により提供される。

【0016】

いくつかの実施形態において、オフセットされたノズル孔の部分は、第２のノズルプレート層により定義された面に対する流体液滴の角度付けた放出を提供する。

【0017】

ここで説明される装置の利点は、装置を異なる流体特徴を有する多様な流体に用いることが可能なことである。装置は、直交及び角度付流体流路を有する流体吐出器から流体を吐出するため、交互又は同時に流体吐出器を作動させることにより、様々なプルーム角を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、人の鼻腔及び頭蓋骨の一部の、縮尺通りでない、断面図である。

【図2】図２は、本発明の１つの実施形態による薬剤送達装置の、縮尺通りでない、断面図である。

【図3】図３は、吐出ヘッドからの液滴吐出により生成される流体噴射流及び液滴プルームを示す、吐出装置の概略図である。

【図4】図４は、先行技術の吐出ヘッドの、縮尺通りでない、概略断面図である。

【図5】図５は、半導体基板上のフロー特徴層の詳細を示す、先行技術の吐出ヘッド及びノズルプレートの、縮尺通りでない、平面図である。

【図6】図６は、本発明による吐出ヘッドの一部の、縮尺通りでない、概略断面図である。

【図7】図７は、本発明の１つの実施形態による吐出ヘッドを製造方法の概略図である。

【図8】図８は、本発明の１つの実施形態による吐出ヘッドを製造方法の概略図である。

【図9】図９は、本発明の１つの実施形態による吐出ヘッドを製造方法の概略図である。

【図10】図１０は、本発明の１つの実施形態による吐出ヘッドを製造方法の概略図である。

【図11】図１１は、第１及び第２のノズルプレート層を通るオフセットノズル孔を示す、ノズルプレートの一部の、縮尺通りでない、平面図である。

【図12】図１２は、図７～１０に図示された方法により製造された吐出ヘッドの、縮尺通りでない、概略断面図である。

【図13】図１３は、図１２の吐出ヘッドの一部の、縮尺通りでない、拡大図である。

【図14】図１４は、図１２の吐出ヘッドの一部の、縮尺通りでない、拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の目的のため、下記用語を定義する：
ａ）プルームとは、空気抵抗及び気流の影響を受け、より均一な到達範囲のために鼻腔全体にわたり漂う可能性が高い低慣性の液滴のランダムに方向づけられたミストを意味する。

【0020】

ｂ）プルーム角とは、プルーム中のランダムに方向づけられたミストの円錐形のボリュームの角度の尺度である。

【0021】

ｃ）プルーム高とは、流体吐出ヘッドの出口からプルームの総移動距離までを測定した、プルーム中の液滴のミストの全高の尺度である。

【0022】

ｄ）流体噴射長とは、吐出ヘッドの出口からプルーム角の頂点まで吐出された高慣性液滴の長さの尺度である。

【0023】

ｅ）バーストとは、個別のノズルから液滴が吐出される回数として定義される。流体のバーストは、関連付くノズルを介し流体を吐出するために十分な大きさの一連の電圧パルスにより流体吐出器が発射されたときに起こる。

【0024】

ｆ）バースト長とは、バースト毎に各流体吐出器が発射される合計回数として定義される。

【0025】

ｇ）バースト遅延とは、個別のバーストの間の時間量として定義される。

【0026】

ｈ）オフセットノズル孔とは、第１のノズルプレート層におけるノズル孔の中心が、隣接する第２のノズルプレート層におけるノズル孔の中心から所定量オフセットされていることを意味する。

【0027】

流体噴射吐出装置１００の図示を、図２において縮尺通りでない断面図にて表す。該装置は、流体吹出ノズル１０４が取り付けられたカートリッジ本体１０２を含む。カートリッジ本体１０２内に流体噴射吐出カートリッジ１０６が設けられる。流体噴射吐出カートリッジ１０６は、装置１００により分注すべき流体を含む。ロジックボード１０８がカートリッジ本体１０２内に設けられ、ロジックボードコネクタ１１０を介して流体噴射吐出カートリッジ１０６上の吐出ヘッド１１２に電気接続される。以下により詳細に説明するように、吐出ヘッド１１２は、複数の流体吐出ノズルと、関連付く流体吐出器とを含む。どの流体吐出器を作動させるか制御することにより吐出ヘッドから吐出される流体のプルーム特徴を改変するために、吐出ヘッド１１２を制御するよう制御アルゴリズムを実行するため、ロジックボード１０８上又は吐出ヘッド１１２上にはプロセッサ１１４が設けられる。カートリッジ本体１０２は、吐出ヘッド１１２に電気を提供するため、ロジックボード１０８と電気接続された充電式電池１１６を含んでよい。電源スイッチ１１８が装置１００を起動させるために用いられる。異なる薬液との使用のためにプロセッサを再プログラムするため、ＵＳＢ入力１２０も含まれてよい。ユーザによるオンデマンドで液滴ミストの送達を開始するため、作動ボタン１２２が用いられてよい。

【0028】

多様な吐出ヘッド１１２が上述した装置１００で用いられてよい。従って、吐出ヘッド１１２は、サーマル噴射吐出ヘッド、バブル噴射吐出ヘッド、又は圧電噴射吐出ヘッドから選択されてよい。各上記吐出ヘッドは必要に応じて流体の噴霧を生成でき、以下で説明するように、様々な流体プルーム特徴を提供するようプログラムされることができる。

【0029】

紙といった基板に到達するよう２～３ｍｍを直線にて液滴を吐出するよう設計された従来のインクジェット吐出ヘッドとは異なり、ここで説明する装置１００は、流体液滴を更に気流中にミストとして吐出するよう設計される。流体噴射吐出装置１００が鼻腔スプレー装置として用いられるとき、流体液滴のミストは鼻腔の粘膜領域に到達することが好ましい。図３は、比較的高速な流体噴射流２０４と、周囲空気流を漂う流体ミストの低速プルーム２０６とを形成するよう流体を吐出するための吐出ヘッド２０２を有する、流体噴射吐出装置２００の概略図である。プルーム高ＰＨとプルーム角ＰＡ，並びに流体噴射流長ＪＬといった、プルーム２０６の特徴は、吐出ヘッド２０２が如何に動作されるかに影響され得る。例えば、より幅広いプルーム２０６は、液滴が吐出ヘッド２０２から吐出されるときの液滴間の衝突による結果であり得る。プルーム２０６に影響するもう１つの特徴は、吐出ヘッド２０２からの液滴の飛沫同伴である。高速液滴は吐出ヘッド２０２に垂直な空気流を形成する傾向にあり、これは液滴を吐出ヘッド２０２からより遠くへ引き離すよう、吐出ヘッド２０２により吐出される後続の液滴を巻き込む。従って、空気飛沫同伴は流体噴射流２０４とプルーム２０６の両方に影響を及ぼす可能性がある。

【0030】

理論的考察に縛られることを望まずとも、ノズルプレートにより定義される面に対する流体液滴角度がプルーム角（ＰＡ）に影響を与える可能性があると考えられる。角度付流体液滴は、空気流中で他の流体液滴と相互作用すると考えられる。異なる角度付軌道の流体液滴の相互作用は、より広いプルーム角をもたらす。より広いプルーム角は、より広い目標領域上への流体液滴到達のための、より大きなミスト形成を提供すると考えられる。

【0031】

図４を参照し、フロー特徴層３０４に取り付けられた厚さＴを有する単一層ノズルプレート３０２を有する吐出ヘッド３００の概略断面図を表す。フロー特徴層３０２は、半導体基板３１０の流体供給ビア３０８から流体チャンバ３１２へと流体を導くための流体フローチャネル３０６を含む。流体チャンバ３１２は、ノズルプレート３０２のノズル孔３１６を介して流体を吐出するための流体吐出器３１４を含む。ノズル孔３１６を通る流路を、ノズルプレート３０２の表面３２０により定義される面に直交する矢印３１８により示す。

【0032】

吐出ヘッドの平面図を、流体供給ビア３０８の両側に設けられた複数のノズル孔３１６を表す図５に図示する。流体吐出器は、上述したようにミスト形成のための流体液滴を提供するため、同時に、順に、互い違いに、又は所定のグループにおいて作動されることができる。たとえ周波数、パルス幅、バースト長、又はバースト遅延といった流体吐出器パラメータが改変されたとしても、従来の流体吐出ヘッドのためのこれらパラメータの改変範囲は所望のプルーム特徴を得るには十分でない可能性がある。

【0033】

従って、本発明は、複数のノズル孔を含む吐出ヘッドを提供し、ノズル孔の少なくとも１つが直交軸流経路を有し、ノズル孔の少なくとも１つが角度付軸流経路を有する。本発明による吐出ヘッド４５４を図６に表す。角度付軸流経路（矢印４３６）を有する１以上のノズル孔４２２／４３２と、直交軸流経路（矢印４３８）を有する１以上のノズル孔４３４とを組み合わせることにより、吐出ヘッドから吐出された液滴間の相互作用が増加し、これによって、より広いプルーム角を生成する。直交軸流ノズル４３４と角度付軸流ノズル４２２／４３２は、互いに隣接するか、流体供給ビア４０６の対向する側に位置することができ、空気流中の流体液滴間の増加された相互作用を提供するため、同時に、順に、互い違いに、又は所定のグループにて作動されてよい。

【0034】

本発明による吐出ヘッドは、図７に示すように、半導体基板４０４に取り付けられたフロー特徴層４０２に第１のノズルプレート層４００を施すことにより製造される。フロー特徴層４０２は、半導体基板４０４に流体供給ビア４０６を形成する前に半導体基板４０４にスピンコート又は積層された、ネガ型フォトレジスト材料といったフォトイメージアブル材料である。フロー特徴層４０２は、流体供給ビア４０６から流体吐出器４１２を含む流体チャンバ４１０へと流体を導くための流体フローチャネル４０８を含み、約１０～約６０ミクロンの範囲の厚さを有する。フロー特徴層４０２において流体チャンバ４１０と流体フローチャネル４０８が画像形成されて現像され、半導体基板４０４に流体供給ビア４０６がエッチングされると、第１のノズルプレート層４００がフロー特徴層４０２に積層される。第１のノズルプレート層４００は、約５～約３０ミクロンの範囲の厚さを有してよく、ネガ型フォトレジスト材料といったフォトイメージアブル材料であてよい。

【0035】

処理の次のステップは、図８に示すように、矢印４２０により示される紫外線（ＵＶ）光といった化学線を用いて第１のノズルプレート層４００に第１の軸流経路長を有するノズル孔を画像形成するため、非透明領域４１６と透明領域４１８とを有するマスク４１４が用いられる。第１のノズルプレート層４００にて画像形成を行った後、ノズル孔４２２を提供するため第１のノズルプレート層が現像される。

【0036】

図９において、第２のノズルプレート層４２４が第１のノズルプレート層４００に積層される。第１のノズルプレート層４００のように、第２のノズルプレート層４２４は約５～約３０ミクロンの範囲の厚さを有するネガ型フォトレジスト材料であってよい。次いで、非透明領域４２８と透明領域４３０とを有するマスク４２６が、第２のノズルプレート層４２４にノズル孔を画像形成するために用いられる（図１０）。図１１に示すように、第１のノズルプレート層４００のノズル孔４２２の中心は、第２のノズルプレート層４２４のノズル孔４２４の中心からオフセットされている。ただし、第１のノズルプレート層４００と第２のノズルプレート層４２４の両方におけるいくつかのノズル孔４３４の中心は、オフセットがないよう一致している。図１２に示すように、オフセットノズル孔４２２／４３２は、矢印４３６により示されるような、ある角度で流体をノズル孔４２２／４３２から吐出させる。図１２はノズル孔４３４も示しており、流体は矢印４３８により表されるようにノズルプレート４００と４２４との組合せにより定義される面に対して直交に吐出される。図１３と１４は、ノズル孔４３２／４２２及び４３４の拡大図である。図１３における角度４４０は、ノズルプレート層４００と４２４により定義される面４４２に対し約４５°～約８９°の範囲であってよい。図１４において、角度４４４は面４４２に対し９０°である。

【0037】

第１のノズルプレート層４００及び第２のノズルプレート層４２４を製造するために用いられ得るフォトレジスト材料は、典型的に光酸発生剤を含み、多官能エポキシ化合物、二官能エポキシ化合物、比較的高分子量のポリヒドロキシエーテル、接着増強剤、脂肪族ケトン溶媒、及び任意的に疎水性剤、のうちの１以上を含むよう配合されてよい。本発明の目的のため、「二官能エポキシ」は、分子内にエポキシ官能基が２つのみであるエポキシ化合物及び材料を意味する。「多官能エポキシ」は、分子内にエポキシ官能基が２つよりも多いエポキシ化合物及び材料を意味する。

【0038】

本発明によるフォトレジスト製剤を製造するためのエポキシ成分は、ポリフェノールのグリシジルエーテルといった芳香族エポキシドから選択されてよい。例示的な多官能エポキシ樹脂としては、約１９０～約２５０の範囲のエポキシドグラム当量を有し、１３０℃での粘度が約１０～約６０ポアズの範囲のノボラックエポキシ樹脂といった、フェノールホルムアルデヒドノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルである。

【0039】

多官能エポキシ成分は、ゲル浸透クロマトグラフィーで測定して約３，０００～約５，０００の重量平均分子量、及び３を超え、好ましくは約６～約１０である平均エポキシド基官能を有する。フォトレジスト製剤中の多機能エポキシ樹脂の量は、乾燥したフォトレジスト層の重量に基づき約３０～約５０重量％の範囲であってよい。

【0040】

二官能エポキシ化合物は、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル－３，４－エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、３，４－エポキシ－６－メチルシクロヘキシルメチル―３，４－エポキシ－６－メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス（３，４－エポキシ－６－メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、及びビス（２，３－エポキシシクロペンチル）エーテルを含む、二官能エポキシ化合物から選択されてよい。

【0041】

例示的な二官能エポキシ化合物としては、約１０００より大きいエポキシ当量を有するビスフェノール－Ａ／エピクロロヒドリンエポキシ樹脂である。「エポキシド当量」は、１グラム相当のエポキシドを含む樹脂のグラム数である。二官能エポキシ成分の重量平均分子量は、典型的に、例えば約２８００～約３５００重量平均分子量といった、２５００ダルトンよりも上である。フォトレジスト製剤中の二官能エポキシ成分の量は、硬化した樹脂の重量に基づき約３０～約９５重量％の範囲であってよい。

【0042】

例示的な光酸発生剤には、ＶＡ族元素のオニウム塩、ＶＩＡ族元素のオニウム塩、及び芳香族ハロニウム塩から選択されることのできる芳香族錯体塩といった、カチオンを生成することのできる化合物又は化合物の混合物から選択されてよい。芳香族錯塩は、紫外線又は電子ビーム照射にさらされると、エポキシドとの反応を開始する酸部分を生成することができる。光酸発生剤は、ここで説明されるフォトレジスト製剤中において、硬化した樹脂の重量に基づき約５～約１５重量％の範囲の量で存在してよい。

【0043】

活性光線で照射されたときプロトン酸を生成する化合物が光酸発生剤として用いられよく、芳香族ヨードニウム錯塩と芳香族スルホニウム錯塩を含むが、これに限定されない。例としては、ジ－（ｔ－ブチルフェニル）ヨードニウムトリフレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスファート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジ（４－ノニルフェニル）ヨードニウムヘキサフルオロフォスファート、［４－（オクチルオキシ）フェニル］フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリフラート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、４，４’－ビス［ジフェニルスルホニウム］ジフェニルスルフィドビスヘキサフルオロホスフェート、４，４’－ビス［ジ（β－ヒドロキシエトキシ）フェニルスルホニウム］ジフェニルスルフィドビス－ヘキサフルオロアンチモネート、４，４’－ビス［ジ（β－ヒドロキシエトキシ）フェニルスルホニウム］ジフェニルスルフィドビス－ヘキサフルオロホスフェート、７－［ジ（ｐ－トリル）スルホニウム］－２－イソプロピルチオキサントンヘキサフルオロホスフェート、７－［ジ（ｐ－トリル）スルホニオ－２－イソプロピルチオキサントンヘキサフルオロアンチモネート、７－［ジ（ｐ－トリル）スルホニウム］－２－イソプロピルテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、フェニルカルボニル－４’－ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロホスフェート、フェニルカルボニル－４’－ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロアンチモネート、４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニルカルボニル－４’－ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロホスフェート、４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニルカルボニル－４’－ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドヘキサフルオロアンチモネート、４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニルカルボニル－４’－ジフェニルスルホニウムジフェニルスルフィドテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボラート、ジフェニル［４－（フェニルチオ）フェニル］スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等を含む。

【0044】

フォトレジスト製剤の調製に用いるための溶媒は、非光反応性である溶媒である。非光反応性溶媒には、γ－ブチロラクトン、炭素数１～６のアセテート、テトラヒドロフラン、低分子量ケトン、これらの混合物等を含むが、これに限定されない。非光反応性溶媒は、フォトレジスト製剤の総重量に基づき、約４０～約６０重量％といった、約２０～約９０重量％の範囲の量でノズルプレート層４００と４２４を提供するために用いられる製剤混合物に存在する。非光反応性溶媒は、典型的に、硬化した樹脂中に残留せず、このため樹脂の硬化ステップの前又は硬化ステップ間に取り除かれる。

【0045】

フォトレジスト製剤は、シラン化合物といった接着増強剤の有効量を任意的に含んでよい。フォトレジスト製剤の成分と適合性のあるシラン化合物は、典型的に、多官能エポキシ化合物、二官能エポキシ化合物、及び光開始剤からなる群から選択された少なくとも１つと反応が可能である官能基を有する。そのような接着増強剤は、例えばγ－グリシドキシプロピルトリメトキシシランといった、３－（グアニジニル）プロピルトリメトキシシラン及びグリシドキシアルキルトリアルコキシシランといった、エポキシド官能基を有するシランであってよい。使用されるとき、接着増強剤は、硬化した樹脂の総重量に基づき、約１．０～約１．５重量％といった、約０．５～約２重量％の範囲の量で存在してよく、そこに含まれる全ての範囲を含む。ここで使用される接着増強剤は、フォトレジスト材料のフィルム形成及び接着特性を補助するフォトレジスト組成物に可溶な有機材料を意味すると定義される。

【0046】

ノズルプレート層のためのフォトレジスト製剤に用いることができるもう１つの任意的な成分には、疎水性剤を含む。用いられ得る疎水性剤には、シランやシロキサンといった材料を含むシリコンを含む。従って、疎水性剤は、ヘプタデカフルオロデカニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、メチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｔ－ブチルメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ナトリウムメチルシリコネート、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（３－（トリメトキシルシリル）プロピル）エチレンジアミンポリメチルメトキシシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリエチル水素シロキサン、及びジメチルシロキサンから選択されてよい。フォトレジスト層４００と４２４における疎水性剤の量は、乾燥した樹脂の総重量に基づき、約１．０～約１．５重量％といった、約０．５～約２重量％の範囲であってよく、そこに含まれる全ての範囲を含む。

【0047】

上記説明はフォトレジスト材料製のノズルプレート層４００と４２４を提供しているが、第１及び第２のノズルプレート層はフォトレジスト材料層に限定されない。ポリイミド材料といった他の材料が、上述したような第１のノズルプレート層４００と第２ノズルプレート層４２４及びこれらのノズル孔を提供するために用いられてもよい。

【0048】

本明細書及び添付の特許請求の範囲の目的のため、特に明記しない限り、明細書及び特許請求の範囲で使用される量、百分率又は比率を表す全ての数値及び他の数値は、全ての場合において「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。従って、そうでないと示されない限り、以下の明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される数値パラメータは、本発明により得ることが求められる所望の特性に応じて変わり得る近似値である。少なくとも、そして特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限する試みとしてではなく、各数値パラメータは少なくとも言及された有効数字の数を考慮し、そして通常の丸め手法を適用することにより、解釈されるべきである。

【0049】

特定の実施形態について説明したが、出願人又は他の当業者には、現在予測していない、又は予測できない、代替、修正、変形、改善、及び実質的な均等物が生じうる。従って、提出された添付の特許請求の範囲及び補正された特許請求の範囲は、そのようなすべての代替、修正、変形、改善、及び実質的な均等物を包含することを意図している。

【符号の説明】

【0050】

１０：鼻腔
１２：脳
１４：脳の一部、嗅球
１６：篩板
１８：嗅粘膜
２０：上鼻甲介
２２：中鼻甲介
２４：呼吸器粘膜
２６：下鼻甲介
２８：口蓋
３０：鼻孔
３２：扁平上皮
１００：流体噴射吐出装置
１０２：カートリッジ本体
１０４：流体吹出ノズル
１０６：流体噴射吐出カートリッジ
１０８：ロジックボード
１１０：ロジックボードコネクタ
１１２：吐出ヘッド
１１４：プロセッサ
１１６：充電式電池
１１８：電源スイッチ
１２０：ＵＳＢ入力
１２２：作動ボタン
２００：流体噴射吐出装置
２０２：吐出ヘッド
２０４：流体噴射流
２０６：プルーム
３００：吐出ヘッド
３０２：ノズルプレート
３０４：フロー特徴層
３０６：流体フローチャネル
３０８：流体供給ビア
３１０：半導体基板
３１２：流体チャンバ
３１４：流体吐出器
３１６：ノズル孔
３１８：矢印
３２０：ノズルプレートの表面
４００：第１のノズルプレート層
４０２：フロー特徴層
４０４：半導体基板
４０６：流体供給ビア
４０８：流体フローチャネル
４１０：流体チャンバ
４１２：流体吐出器
４１４：マスク
４１６：非透明領域
４１８：透明領域
４２０：矢印
４２２：ノズル孔
４２４：第２のノズルプレート層
４２６：マスク
４２８：非透明領域
４３０：透明領域
４３２、４３４：ノズル孔
４３６、４３８：矢印
４４０、４４４：角度
４４２：面
４５４：吐出ヘッド
ＪＬ：流体噴射流長
ＰＡ：プルーム角
ＰＨ：プルーム高
Ｔ：厚さ

【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】