JP2003525768A - インキ印刷方式に従って作動するプリントヘッド用のプリントチップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、プリントチップ内に媒質チャンバを形成する少なくとも１つの凹部と、前記媒質チャンバの内壁を形成する振出可能のダイヤフラムと、高温で射出される液状媒質を供給するための媒質チャンバ内に合流するチャネルと、媒質チャンバに接続される射出開口とを備えたインキ印刷方式に従って作動するプリントヘッド用のプリントチップに係わり、プリントチップ（２）が単結晶シリコンからだけで製造されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】

本発明は、請求項１の序文に記載する、インキ印刷方式に従って作動するプリ
ントヘッド用のプリントチップを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】

ドイツ特許公報第４４４３２５４号Ｃ１明細書から分類に対応するプリントチ
ップが知られている。このプリントチップは、支持板とも呼ばれるガラス板の中
の凹部によって形成される媒質チャンバを有する。この凹部は、前記凹部の底部
が振出可能のダイヤフラムとして利用され、それによって媒質チャンバの内壁を
形成するような深さでガラス板の中に取り込まれている。媒質チャンバの中では
、射出されるインキを給送するためのチャネルが合流する。さらに、媒質チャン
バに接続された射出開口が設けられている。このガラス板の中に取り込まれた凹
部は中仕切板によって閉じられる。つまり公知のプリントチップは２つの積層し
た基板部から形成されており、少なくとも一方の基板部がガラスから成る。

【０００３】 この公知のプリントチップにおける欠点は、耐熱性が不足しているので前記プ
リントチップが５００℃以上の温度になる非常に高温の媒質を射出するために適
していないことである。

【０００４】 従って本発明の課題は、前記欠点をもたない冒頭に述べた形式のプリントチッ
プを提示することである。

【０００５】

【発明の開示】

この課題は、インキ印刷方式に従って作動するプリントヘッド用のプリントチ
ップによって解決され、前記プリントチップは請求項１の特徴を有する。従って
前記プリントチップはプリントチップの中の凹部によって形成される少なくとも
１つの媒質チャンバを有する。さらに、この媒質チャンバの内壁を形成する振出
可能のダイヤフラムが設けられている。さらに媒質チャンバの中で高温で射出さ
れる液状媒質を給送するためのチャネルが合流する。それに加えて前記プリント
チップは、媒質チャンバに接続された射出開口を有する。本発明に係わるプリン
トチップは、前記プリントチップが単結晶シリコンからだけで製造されているこ
とを特徴とする。本発明に係わるプリントチップは、媒質が１０００℃以上の温
度で噴射されるときに、高い運転安全性を特徴とする。公知のガラスを含むプリ
ントチップによっては、前記温度でガラスの軟化が生じるため、ダイヤフラムが
破損され、および／またはもはや再生可能に振出すことができず、それによって
正確な滴体積をもはや射出開口から取り出すことができないので、前記のような
高温の媒質を噴射させることができない。本発明に係わるプリントチップは、媒
質チャンバとその他のチャネルもしくは射出開口とを製造できるようにするため
、単結晶シリコンを公知かつ実証済みの製造方法によって加工することができる
ことを特徴とする。

【０００６】 本発明の継続形成の一つに従って、プリントチップが少なくとも２つの積層し
た基板部から形成されていることを考慮している。そこから製造する際には、前
記基板部の片側によって媒質チャンバおよびチャネルに必要な凹部と射出開口と
を取り込むことができるという長所が生じる。その場合に基板部の積層によって
、この凹部が閉じられる。２つの積層した基板部から成るプリントチップは、そ
れによって簡単かつコスト的に有利に製造可能である。

【０００７】 特に好ましい実施例の一つに従って、給送チャネル、媒質チャンバおよび射出
開口は、射出される媒質が交互に基板部を通って流れるようにプリントチップの
中に配置されている。その場合に好ましいのは、この凹部が少なくとも媒質チャ
ンバ、給送チャネルおよび射出開口のために両方の基板部の中に異なる製造方法
によって製造できることである。たとえば凹部を取り込むために基板部の一方を
異方性湿式エッチング法によって、他方の基板部は乾式エッチング法または他の
材料を取り出す方法によって加工することができる。一方の基板部の（１００）
−シリコン結晶面を他方の基板部に対して４５゜だけ回転することによって、異
方性湿式エッチング法で全体の凹部を流れに有利に形成することができる。両方
の基板部は熱伝導率が非常に良好なシリコンから製造されるので、それにもかか
わらず熱膨張によってプリントチップ内に応力が生じない。

【０００８】 有利な実施例の一つでは、プリントチップの中に給送チャネルが接続されてい
る媒質供給チャンバがあることを考慮している。それによって全ての重要な機能
ユニットが組み込まれる高集積プリントチップを提供することができる。しかし
必要がある場合には、貯蔵チャンバとも呼ぶことができる媒質供給チャンバを独
立した部材の中に形成し、その際にプリントチップに固定可能にすることも考え
られる。しかし媒質供給チャンバがプリントチップ内に実現することによって、
全体の機能に重要な部分を基板部の中に簡単に製造できる凹部によって実現する
ことができる。

【０００９】 有利な実施例の一つでは、特に高温の媒質と接触するプリントチップ表面が高
温耐熱性の被膜を具備していることを考慮している。それによって高温の液状媒
質はプリントチップ基板をプリントチップの長い寿命にわたって破損させること
ができない。

【００１０】 好ましくは、特に高温の媒質に接触するプリントチップ表面が熱酸化物によっ
て不動態化されていることを考慮している。好ましくは、この熱酸化物が媒質チ
ャンバのチャネル壁および内壁に装着される。つまり特に高温の媒質が通過して
流れるプリントチップ表面が熱酸化物によって不動態化される。

【００１１】 特に有利な実施例の一つでは、両方の基板部がシリコン融合ボンディングによ
って互いに分離不能に接続されている。このシリコン−シリコンの場合にのみ適
用しうる接続方法は、１０００℃をはるかに超える動作温度でも両方の基板部の
確実な接続を保証する。従ってこのプリントチップは、公知のプリントチップに
対して両方の基板部相互の耐熱性の接続も特徴とする。

【００１２】 有利な実施例の一つに従って、媒質チャンバ用の凹部、給送チャネル、射出開
口および媒質供給チャンバが異方性の湿式エッチング法または乾式エッチング法
によって製造され、特に水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いた異方性湿式エッチン
グ法が有利になる。もちろん他の塩基性エッチング溶液、特にアルカリ溶液を使
用することもできる。（１００）−配向を有する単結晶シリコン内の異方性エッ
チングによって、チャネルと媒質チャンバ用に常に４つの角錐状に斜めに延びる
側面内壁をもつ凹部が（１１１）−結晶面に生じる。シリコンの基板表面の（１
００）−結晶面に対する前記凹部の角度は全面とも５４．７゜になる。この凹部
の寸法は前記エッチング法により非常に正確に製造できる。特にこれは媒質チャ
ンバ用の凹部を有する基板部内に、ダイヤフラム面が凹部の底部によって形成さ
れるとき前記ダイヤフラム面を非常に正確に製造することができるという長所を
提供する。従ってこのダイヤフラム面は単にエッチングマスクの開口幅と凹部の
ためのエッチング深さとに依存するだけである。従って側面内壁の角度が常に同
じ値を有することによって、孔マスクの開口幅と凹部の深さとの依存関係で有効
なダイヤフラム面を特に正確に製造することができる。複数の媒質チャンバが各
々１つの振出可能のダイヤフラムを設けている場合、前記製造方法によって全ダ
イヤフラムが本質的に同じ面積を有するため、ダイヤフラムの同じ振出路で各チ
ャンバから同じ滴量を取り出すことができる。つまり特にこのプリントチップは
射出させることができる高精度の滴体積を特徴とする。

【００１３】 有利な実施形態において、媒質チャンバ、給送チャネルおよび射出開口は−媒
質の流れ方向に見て−台形状またはＶ字状の断面を有する。単結晶（１００）−
シリコンを選ぶことによって−上記のように−側面内壁が常に角度５４．７゜で
（１００）−結晶面によって取り囲まれているので、前記断面を非常に正確に製
造することができる。

【００１４】 好ましくは、媒質チャンバが−平面図で見て−四角形に形成されており、給送
チャネルおよび射出開口が本質的に対角線状に貫流するように前記給送チャネル
が媒質チャンバの中に合流し、前記射出開口が媒質チャンバに接続されることも
考慮している。それによって特に好ましい方法で、たとえばこれが四角形の媒質
チャンバの角部でありうるように、射出される媒質が固化する区域を媒質チャン
バの中に形成できないことが達成される。対角線状の媒質チャンバの貫流によっ
て、最終的に媒質チャンバの目詰まりを引き起こしうる前記のような堆積物が確
実な方法で回避される。さらに、対角線状の媒質チャンバの貫流によって、媒質
の中に存在する気体状封入物を確実に洗出されることが保証されている。もちろ
んこの媒質チャンバは−平面図で見て−正方形にすることができる。

【００１５】 有利な実施例の一つに従って、媒質チャンバ、給送チャネル、射出開口および
媒質供給チャンバが（１００）−結晶面によってまたはそれと平行におかれるシ
リコン平面によって取り込まれるため、前記凹部用の側面内壁は前記の５４．７
゜の角度で設けられる。

【００１６】 対角線状の媒質チャンバの貫流を達成するために、給送チャネルと、射出開口
を媒質チャンバに接続する接続チャネルとが（１００）−結晶面と垂直におかれ
る第２の結晶面に対して４５゜の角度で延び、その場合の媒質チャンバの長手方
向延長は好ましくは前記第２の結晶面と垂直になる。しかし別法として、媒質チ
ャンバが前記第２の結晶面に対して４５゜以下の角度で延びることも考えられる
。その場合は、給送チャネルと接続チャネルとが前記結晶面に対して本質的に垂
直に延びるため、ここでも再び媒質チャンバが対角線状に貫流されることが保証
されている。

【００１７】 上記のように、有利な実施形態においてダイヤフラムは凹部の底部によって形
成される。この凹部を製造するためのエッチング時間もしくはエッチング深さは
、この場合ダイヤフラムが好ましくは約２０〜１００μｍの厚さを有するように
寸法決定される。

【００１８】 有利な実施例の一つにおいて、接続チャネルが第２の結晶面に対して垂直にな
る少なくとも１つの部分チャネルを有し、その合流部が射出開口を形成する。つ
まりこの場合はプリントチップの縁面に向かって前記縁面と垂直に延びる部分チ
ャネルが射出開口に通じるため、媒質がこの射出開口から好ましくは９０゜以下
の角度で流出し、それによって滴を加工する基板の所望の箇所に塗布することが
できる。

【００１９】 有利な実施形態において給送チャネルが絞り部を有し、または自体絞りとして
形成されている。媒質供給チャンバから媒質チャンバへの流速または体積流は、
それによって特に簡単な方法で調整することができる。ダイヤフラムを振出した
とき、さらにこの絞りによって媒質が媒質チャンバから供給チャンバへ押し戻さ
れるのが阻止される。

【００２０】 特に有利な実施例の一つは、基板部の一方の中にウェブによって互いに仕切ら
れている媒質チャンバと供給チャンバとがあり、給送チャネルが基板部の他方の
中に形成されており、ウェブの自由端の下にあることを特徴とする。それによっ
て簡単な方法で供給チャンバから媒質チャンバへ向かう媒質のための溢流可能性
が形成され、さらに絞り部をウェブによって形成することができる。

【００２１】 複数の媒質チャンバ、給送チャネル、接続チャネルおよび射出開口が設けられ
ているプリントチップの実施例が有利であり、それによって同時にまたは順々に
高温の射出媒質を取り出すことができる。

【００２２】 有利な実施例の一つにおいて、プリントチップは供給チャンバの中にある媒質
を加熱する加熱要素を有し、それによって液状のままにして、射出させることが
できる。その場合に有利には、加熱要素が基板部の少なくとも一方の外側にある
ように少なくとも１つの前記加熱要素がプリントチップに取り付けられる。別法
として考えられるのは、プリントチップ自体での加熱が不要になるように射出さ
れる媒質をすでに高温もしくは予熱して供給チャンバの中に取り込むことである
。しかし外部の加熱装置、たとえばハロゲンランプを媒質の加熱用に設けてもよ
い。

【００２３】 プリントチップの有利な実施例の一つは、特に媒質温度を監視する温度センサ
を設けたことを特徴とする。そのため特に基板部の少なくとも一方の外側に置く
温度センサを設けている。温度センサと加熱要素との組合せによって、高温の液
状媒質がプリントチップ内で望ましくなく固化も過熱もされないため、持続的に
良好な射出結果が達成できるような温度にプリントチップを保持することができ
る。

【００２４】 その他の実施形態は従属請求項に記載している。

【００２５】 前記プリントチップは有利な使用において特にその温度が１０００℃をはるか
に超えることがある高温の液状媒質の射出に使用される。特に融点が前記温度範
囲にある液状媒質においては、本発明に係わるプリントチップが長所を提供する
ため、金属、金属化合物もしくは合金およびさらに低溶融性のガラスも本発明に
係わるプリントチップによって射出させることができる。

【００２６】

【発明を実施するための最良の形態】

本発明は、以下図面との関連で実施例を利用してより詳しく説明する。

【００２７】 図中、交線は対応する断面図で示す図を指示するローマ字の符号を付けている
。従って以下の図説明ではこれについては引用しない。その他の点では、見やす
くするために断面の断面表示にはハッチングで表していない。

【００２８】 図１５はインキ印刷方式に従って作動するプリントヘッド１を概略的に大幅に
簡素化した図示である。プリントヘッド１は単結晶シリコンから構成されたプリ
ントチップ２を有する。プリントチップ２は、２つの積層した基板部３および４
を含み、前記基板部の接触面にシリコン融合ボンディングによって少なくとも領
域ごとに互いに固着してかつ分離不能に接続されている。基板部３および４の中
に凹部５〜８が取り込まれており、凹部５が媒質供給チャンバ９を形成し、凹部
６が給送チャネル１０を形成し、凹部７が媒質チャンバ１１を形成し、凹部８が
接続チャネル１２および射出開口１３を形成する。凹部５〜８はそれぞれ対応す
る基板部３または４の反対側によって閉じられているため、自体閉じられたチャ
ンバが形成されており、単に射出開口１３だけが実現されている。射出される高
温の媒質のために、それによって流れ方向が媒質供給チャンバ９から給送チャネ
ル１０を介して媒質チャンバ１１と射出開口１３へ向かう接続チャネル１２とへ
生じる。媒質を媒質チャンバ１１から射出できるようにするため、前記媒質チャ
ンバは凹部７の底部１５によって形成される媒質チャンバの内壁を形成する振出
可能のダイヤフラム１４を有する。

【００２９】 全ての凹部５〜８は、これらが異方性エッチングによって製造される場合、断
面で台形状またはＶ字状に、つまり槽状になる。すなわち、４つの角錐状に斜め
に延びる凹部５〜８の側面内壁Ｓが（１００）−結晶面に対して５４．７゜以下
の角度になる。従って、全ての凹部５〜８が（１００）−結晶面から基板部３お
よび４へ取り込むことができることが分かる。他のエッチング法または材料を取
り出す方法が適用されるときは、側面内壁Ｓを（１００）−結晶面に対して他の
角度で、特に垂直におくこともできる。凹部は他の方法で製造する場合−平面図
で見て−四角形以外の輪郭を有してもよい。

【００３０】 媒質供給チャンバ９と媒質チャンバ１１との間には、両方のチャンバ９および
１１を互いに分離するウェブ１６が形成されている。ウェブ１６の自由端は、凹
部６の上にあるため、給送チャネル１０が実現されており、媒質供給チャンバ９
から媒質チャンバ１１へ媒質のための溢流可能性が与えられている。従って、給
送チャネル１０が絞り部１７を有しもしくは絞りとして形成されており、この絞
り部１７が好ましくはウェブ１６の自由端によって形成されることも明らかであ
る。

【００３１】 プリントチップ２には、さらにアクチュエータ１９が配設されている支持体１
８が取り付けられている。アクチュエータ１９の左端部は、貫通部２０を通して
支持体１８の中へ通じており、その中に固定して保持されている。アクチュエー
タ１９の右自由端はダイヤフラム１４と接続されているため、アクチュエータ１
９の電気的駆動によってダイヤフラムを両方向へ振出すことができる。アクチュ
エータ１９は有利な実施形態で圧電素子であり、これは遮熱素子２１を介してプ
リントヘッド１の駆動中に高温のダイヤフラム１４から熱的に分離されている。
アクチュエータ１９は、好ましくは遮熱素子２１と一体に形成されており、アク
チュエータ１９の駆動に必要な電極はアクチュエータ１９の全長にわたって案内
されていないため、遮熱素子２１は電極の電圧印加時に作動しない。つまりアク
チュエータ１９は受動的素子と能動的素子とを有し、能動的素子は電極によって
覆われており、ここではそれらの中から単に電極２２だけを図示しており、この
電極の接続部２３が支持体１８から引出されている。別の見えない電極は、間隔
を空けて電極２２と平行に置かれており、そのため棒状または積層体状のアクチ
ュエータでは図１５では見えない。しかし前記電極も接続部を有する。

【００３２】 機能について：アクチュエータ１９はパルス状にすることもできる適当な電圧
が印加されると、ダイヤフラムが右側へ振出され、それによって媒質チャンバ内
の体積が縮小されるため、媒質の滴が適切な体積で射出開口１３から押し出され
る。媒質チャンバから媒質を媒質供給チャンバ９の中へ戻されないようにするた
め、絞り部１７が設けられる。もちろんアクチュエータが作動しないときまたは
別の極性をもつ電圧でダイヤフラム１４が左側へも振出されるため、媒質は媒質
供給チャンバ９から媒質チャンバ１１へ絞り部１７を介して吸い込むことができ
る。射出開口１３と媒質チャンバ１１との間には、必要がある場合に絞りを置い
てもよい。アクチュエータ１９をパルス状に駆動する場合、それによって射出開
口１３からの媒質の高周波射出が可能である。

【００３３】 以下、図１〜図７を利用してプリントチップ２の第１の実施例を説明する。図
１はそれぞれ１つの媒質チャンバ１１を形成する複数の凹部７が取り込まれるプ
リントチップ２の基板部３の一方を示す。（１００）−結晶面は、ここでは図平
面と平行である。（１００）−結晶面と垂直に置かれる第２の結晶面２４、たと
えば（０１１）−平面は、基板部３の側面の縁部２５と平行に置かれる。媒質チ
ャンバ１１の長手方向延長（貫流方向）は、前記第２平面２４と約４５゜の角度
で置かれていることが分かる。媒質チャンバ１１は−平面図で見て−本質的に四
角形に形成されている。この媒質チャンバは、もちろん正方形にしてもよい。媒
質チャンバ１１用の凹部７は異方性エッチングによって製造されており、それに
よって（１００）−平面に対して内壁Ｓの前記４５゜の角度が生じており、これ
を図２に示している。

【００３４】 他方の基板部４（図３）の中には（１００）−結晶面からその他の凹部５、６
および８が取り込まれている。基板部４の（１００）−平面と垂直に第２の結晶
面２４′が置かれており、これは−両方の基板部３および４が積層して−４５゜
の角度を基板部３の第２の結晶面２４とともに取り囲む。前記第２の平面２４′
は、たとえば（００１）−結晶面としてもよい。つまり基板部４は、凹部６およ
び８を取り込むときに基板部４に対して４５゜だけ回転されている。給送チャネ
ル１０または接続チャネル１２を形成する凹部６および８は、ここで互いにずら
して、しかも積層した基板部３および４で給送チャネル１０または接続チャネル
１２がそれぞれ媒質チャンバ１１の角部に置かれるように配置されており、これ
は特に概略平面図で図７のプリントチップ２にみることができる。接続チャネル
１２または給送チャネル１０は、この実施例で第２の結晶面２４′とほぼ垂直に
向けられている。この配列によって、媒質供給チャンバ９から流出する媒質は、
媒質チャンバ１１の長手方向延長が第２の結晶面２４に対して４５゜以下の角度
で置かれるので媒質チャンバ１１を対角線状に貫流することが達成される。さら
に図３から、媒質供給チャンバ９が供給開口２６を有し、これを介して媒質を給
送できることが分かる。その他の点では、図１〜図７および図１５で同じ部分ま
たは同じ作用をする部分は同じ符号を付けている。図示した実施例において、媒
質チャンバ１１、給送チャネル１０および接続チャネル１２はそれらの射出開口
１３を有し異方性湿式エッチング法によって製造されている。媒質供給チャンバ
９および供給開口２６はその形状のために別の材料切除方法で、特にエッチング
法によって製造されている。

【００３５】 特に図２、図４および図５から凹部６〜８の対向する側面内壁Ｓが明らかであ
り、この側面内壁は（１００）−結晶面に対して５４．７゜の角度を取り囲み、
これは凹部６〜８を製造する際に異方性エッチングによって単結晶シリコンの中
に現れる。凹部５および２６の側面内壁Ｓは（１００）−結晶面によってほぼ任
意の角度を取り囲むことができる。

【００３６】 以下、図８〜図１４を利用して、プリントチップ２の第２の実施例をより詳し
く説明する。前記図と同じ部分または同じ作用をする部分は、同じ符号を付けて
いる。図８から、基板部３の中に媒質チャンバ１１または凹部７と、媒質供給チ
ャンバ９または凹部５とが取り込まれていることが分かる。この凹部５および７
は、異方性エッチングによって基板部３の中に取り込まれている。この場合は−
平面図でみて−四角形の媒質チャンバ１１の長手方向延長は、本質的に第２の結
晶面２４に対して垂直に置かれる。それに対応して、図１０により給送チャネル
または接続チャネルが前記第２の結晶面２４に対して好ましくは４５゜の角度で
向けられているため、この実施例においても媒質チャンバ１１が本質的に対角線
状に媒質によって貫流されることが保証されている。さらに図１０には、接続チ
ャネル１２が互いに移行する部分チャネル２７および２８を含むことを示してお
り、一方の部分チャネル２７は第２の結晶面２４に対して４５゜の角度で置かれ
、他方の部分チャネル２８はこの第２の結晶面２４に対して本質的に直角に向け
られている。それによって、射出開口１３から取り出された滴がこの第２の結晶
面２４に対して本質的に直角に噴射される。凹部６および８は基板部４の中へ好
ましくは異方性エッチング法によらずに製造されるため、基板部４はこの凹部の
取出し前に他方の基板部３に対して４５゜だけ回転させる必要がない。従って凹
部６もしくは８と第２平面２４との間の角度α（図１０）が任意に選ばれ、その
際に約４５゜が有利になる。

【００３７】 特に図７、図１３および図１４から次の媒質導入が明らかである：凹部５〜８
は、媒質が基板部３または４を交互に貫流するように基板部３および４の中に取
り込まれている。特にプリントチップ２の図１３による実施例でこれが実現され
ている。ここでは凹部５〜８がそれぞれ交互に基板部３および４の中に取り込ま
れている。図７によるプリントチップの実施例において、関連する凹部５および
６が基板部４の中に配置されている。媒質がこの両方の凹部５および６を貫流し
た後で、前記媒質が他方の基板部３の中に配置されている媒質チャンバ１１の中
へ流れ込む。その後再びこの媒質が射出開口１３へ向かう接続チャネル１２を通
って基板部４の中へ流れ込む。

【００３８】 凹部６〜８または２６は、両方の基板部３および４に異方性エッチング法によ
って製造することができるが、エッチングとその後に接続する際には、対応する
基板部３または４が他方の基板部４または３に対して４５゜に向けられており、
それによって（１００）−結晶構造に基づき前記凹部が第２の結晶面２４または
２４′によって所望の４５゜の角度を取り囲むことに注意しなければならない。
すなわち、対応する基板部３または４のためのエッチング孔マスクはエッチング
する基板表面上で４５゜だけ回転させる必要があり、それによって結晶配向に基
づき前記凹部が正確な位置に生じる。凹部５〜、もしくは２６のために別のエッ
チング法が適用されるときは、第２の結晶面２４または２４′の配向を考慮しな
くてもよい。各仕様の好ましいエッチング法が凹部５〜８および２６のために選
ばれる。

【００３９】 媒質と接触する凹部５〜８の内壁が高温耐熱性の被膜を具備することを考慮し
ている。凹部５〜８の前記内壁は、有利な方法でさらに熱酸化物によって不動態
化されている。この熱酸化物は非常に密な理想的に付着する二酸化ケイ素であり
、これはシリコンが高温で酸素雰囲気または水蒸気雰囲気にさらされる場合に発
生する。

【００４０】 さらに、プリントチップ２に加熱装置２９（図１４）が組み込まれ、これは基
板部３または４の少なくとも一方に配設することができる。図１４から明らかな
ように、加熱装置２９は特に凹部５の底部の領域に設けることができ、それよっ
て媒質供給チャンバ９の中に有る媒質をその温度に保持することができる。しか
し当然ながら基板部４にも前記のような加熱装置２９を−大型平面でも−設ける
ことができる。好ましくは加熱装置２９は高温耐熱性の抵抗ヒータとして実現さ
れ、この場合は抵抗が特に二ホウ化ハフニウムから製造されている。さらに、プ
リントチップ２に少なくとも１つの耐熱性のセンサ３０を取り付けてもよく、こ
のセンサは基板部３および／または４の一方に配設することができる。温度セン
サ３０とこのセンサの出力信号の検出装置とを用いてプリントチップ２の温度監
視が可能である。プリントチップ２に適切に配置することにより、温度センサ３
０は、特に前記温度センサが非常に薄壁の基板部３および４の領域に置かれ、こ
の薄壁の領域、たとえば凹部５〜８の底部が高温の媒質によって接触される場合
にも媒質温度を測定することができる。

【００４１】 特に本発明に係わるプリントチップ２は高温の液状媒質、特に合金および／ま
たは金属はんだの射出に適している。もちろん低温溶融性のガラス等を射出する
こともできる。特にプリントチップ２は、いわゆるチップ・サイズ・パッケージ
ング（ＣＳＰ）およびフリップ・チップ・ボンディング（ＦＣ）の製造に適して
いる。前記方法によって、はんだバンプがチップ基板上に塗布される。また特に
マイクロメカニクスデバイスを−異なる−材料の滴状の連続射出によって製造す
ることもできる、いわゆるラピッド・プロトタイピング法にもプリントチップ２
が適している。つまり本発明に係わるプリントチップ２は、多面的な生産方法で
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図２】 図２は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図３】 図３は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図４】 図４は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図５】 図５は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図６】 図６は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図７】 図７は、本発明の第１の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図８】 図８は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図９】 図９は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図である
。

【図１０】 図１０は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図であ
る。

【図１１】 図１１は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図であ
る。

【図１２】 図１２は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図であ
る。

【図１３】 図１３は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図であ
る。

【図１４】 図１４は、本発明の第２の実施例に於けるプリントチップの一つの断面図であ
る。

【図１５】 図１５は、概略図示によるインキ印刷方式に従って作動するプリントチップを
備えたプリントヘッドである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 クラウス，ペーター ドイツ国 ディ−15236 フランクフルト ／オーデル ウィンツェルリング 33 Ｆターム(参考） 2C057 AF99 AG29 AG33 AG51 AH20 AK01 AL14 AL24 AM40 AP02 AP24 AP34 AP61 AQ02 BA03 BA14

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリントチップ内に媒質チャンバを形成する少なくとも１つ
   の凹部と、前記媒質チャンバの内壁を形成する振出可能のダイヤフラムと、高温
   で射出される液状媒質を供給するための媒質チャンバ内に合流するチャネルと、
   媒質チャンバに接続される射出開口とを備えたインキ印刷方式に従って作動する
   プリントヘッド用のプリントチップであって、 プリントチップ（２）が単結晶シリコンからだけで製造されていること、を特
   徴とするプリントチップ。
2. 【請求項２】 プリントチップ（２）が少なくとも２つの積層した基板部（
   ３、４）から形成されている、請求項１に記載のプリントチップ。
3. 【請求項３】 給送チャネル（１０）、媒質チャンバ（１１）および射出開
   口（１３）が、交互に基板部（３、４）を通って媒質が流れるようにプリントチ
   ップ（２）の中に配置されている、請求項１または２に記載のプリントチップ。
4. 【請求項４】 プリントチップ（２）の中に給送チャネル（１０）を接続し
   た媒質供給チャンバ（９）がある、上記請求項１ないし３のいずれか１項に記載
   のプリントチップ。
5. 【請求項５】 特に高温の媒質に接触するプリントチップ表面が高温耐熱性
   の被膜を具備している、上記請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプリント
   チップ。
6. 【請求項６】 特に高温の媒質に接触するプリントチップ表面が熱酸化物に
   よって不動態化されている、上記請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプリ
   ントチップ。
7. 【請求項７】 基板部（３、４）がシリコン融合ボンディングによって互い
   に分離不能に接続されている、上記請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプ
   リントチップ。
8. 【請求項８】 媒質チャンバ（１１）用の凹部（７）、給送チャネル（１０
   ）、射出開口（１３）および媒質供給チャンバ（９）が異方性の湿式エッチング
   法または乾式エッチング法によって製造されている、上記請求項１ないし７のい
   ずれか１項に記載のプリントチップ。
9. 【請求項９】 媒質チャンバ（１１）、給送チャネル（１０）および射出開
   口（１３）が−媒質の流れ方向に見て−台形状またはＶ字状の断面を有する、上
   記請求項１ないし８のいずれか１項に記載のプリントチップ。
10. 【請求項１０】 媒質チャンバ（１１）が平面図で四角形に形成されており
    、給送チャネル（１０）および射出開口（１３）が本質的に対角線状に媒質によ
    って貫流されるように前記給送チャネルが媒質チャンバ（１１）の中に合流し、
    前記射出開口が媒質チャンバ（１１）に接続されている、上記請求項１ないし９
    のいずれか１項に記載のプリントチップ。
11. 【請求項１１】 媒質チャンバ（１１）、給送チャネル（１０）、射出開口
    （１３）および媒質供給チャンバ（９）がシリコン結晶の（１００）−結晶面に
    よって取り込まれている、上記請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のプリ
    ントチップ。
12. 【請求項１２】 給送チャネル（１０）および媒質チャンバ（１１）の射出
    開口（１３）を接続する接続チャネル（１２）が４５゜だけ（１００）−結晶面
    と垂直になる第２の結晶面（２４、２４′）に相対して延びる、上記請求項１な
    いし１１のいずれか１項に記載のプリントチップ。
13. 【請求項１３】 媒質チャンバ（１１）が（１００）−結晶面と垂直になる
    第２の結晶面（２４、２４′）によって４５゜の角度で取り囲まれており、給送
    チャネル（１０）および接続チャネル（１２）が前記第２の結晶面（２４）と垂
    直になる、上記請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のプリントチップ。
14. 【請求項１４】 凹部（７）の底部（１５）がダイヤフラム（１４）を形成
    する、上記請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のプリントチップ。
15. 【請求項１５】 接続チャネル（１２）が第２の結晶面（２４）と垂直にな
    る少なくとも１つの部分チャネル（２８）を有し、前記部分チャネルの合流部が
    プリントチップ（２）の縁部（２５）で射出開口（１３）を形成する、上記請求
    項１ないし１４のいずれか１項に記載のプリントチップ。
16. 【請求項１６】 給送チャネル（１０）が絞り部（１７）を有し又は絞りと
    して形成されている、上記請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のプリント
    チップ。
17. 【請求項１７】 基板部（３、４）の一方の中に互いにウェブ（１６）によ
    って仕切られている媒質チャンバ（１１）と供給チャネル（９）とがあり、給送
    チャネル（１０）が基板部（３、４）の他方の中に形成されており、かつウェブ
    （１６）の自由端の下側にある、上記請求項１ないし１６のいずれか１項に記載
    のプリントチップ。
18. 【請求項１８】 複数の媒質チャンバ（１１）、給送チャネル（１０）、接
    続チャネル（１２）および射出開口（１３）を特徴とする、上記請求項１ないし
    １７のいずれか１項に記載のプリントチップ。
19. 【請求項１９】 基板部（３、４）の少なくとも一方の外側にある少なくと
    も１つの加熱要素（２９）を特徴とする、上記請求項１ないし１８のいずれか１
    項に記載のプリントチップ。
20. 【請求項２０】 基板部（３、４）の少なくとも一方の外側にある温度セン
    サ（３０）を特徴とする、上記請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のプリ
    ントチップ。
21. 【請求項２１】 ダイヤフラム（１４）が約２０〜１００μｍの厚さを有す
    る、上記請求項１ないし２０のいずれか１項に記載のプリントチップ。
22. 【請求項２２】 凹部（５〜８、２６）が両方の基板部（３、４）の中で異
    方性エッチングによって取り込まれている場合、両方の基板部（３、４）がエッ
    チング時におよびその後の接続時に、（１００）−基板表面と垂直になる（１０
    ０）−結晶面を基準にして、互いに４５゜だけ回転している、請求項８に記載の
    プリントチップ。
23. 【請求項２３】 １０００℃以上の高温の液状媒質を射出するための請求項
    １ないし２２のいずれか１項に記載のプリントチップの使用。
24. 【請求項２４】 請求項１ないし２２のいずれか１項に記載のプリントチッ
    プを特徴とする、インキ印刷方式に従って作動するプリントチップ。