印字ヘッドダイに設けられるスロット用リブ
開示した方法および装置において、印字ヘッドダイはスロットとスロットにわたって設けられるリブとを含む。リブはダイの側部の一方もしくは両方に対して凹を成すよう設けられる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
印字ヘッドダイは印字ヘッドの流体噴射部材を支持し、流体容器から流体噴射部材までの流体通路を提供する。ダイを貫通する流体通路の密度を高くすることにより、ダイの強度が低下する可能性がある。ダイを強化するための今日の取り組みにおいては、印刷品質が低下する可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】図１は、一実施形態によるプリンタの正面図である。
【図２】図２は、一実施形態による図１のプリンタのプリントカートリッジの分解底面斜視図である。
【図３】図３は、一実施形態による図２のカートリッジの線３−３に沿った断面図である。
【図４】図４は、一実施形態による図２のプリントカートリッジの印字ヘッドダイの上面図である。
【図５】図５は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイの線５−５に沿った断面図である。
【図６】図６は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図７】図７は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図８】図８は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図９】図９は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図１０】図１０は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図１１】図１１は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１２】図１２は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１３】図１３は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１４】図１４は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１５】図１５は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
図１は、一実施形態による印刷装置１０の一実施例を示す。印刷装置１０は、紙又はその他の材料等の印刷媒体１２上に、インク又はその他の流体を、印刷すなわち溶着する。印刷装置１０は、媒体供給装置１４および少なくとも１個のプリントカートリッジ１６を含む。媒体供給装置１４は、媒体上にインク又は流体を噴射するカートリッジ１６に対して媒体１２を送る又は移動する。図示の例においては、印刷の際、カートリッジ１６は媒体１２上を横方向に移動すなわち走査する。その他の実施形態において、カートリッジ１６は固定されていてもよく、媒体１２の横方向幅にわたって略伸長していてもよい。以下に説明するように、プリントカートリッジ１６は、比較的高密度の流体通路、ビア、又はスロットを有し、かつ強度が向上され、比較的高い印刷品質を可能にする印字ヘッドダイを含む。
【０００４】
図２は、カートリッジ１６のうちの１個をより詳細に示す。図２に示すように、カートリッジ１６は流体容器１８およびヘッド機構２０を含む。流体容器１８は、流体又はインクをヘッド機構２０に供給する少なくとも１個の構造体を備える。一実施形態において、流体容器１８は本体２２および蓋２４を含み、本体２２および蓋２４はインク等の流体を収容する少なくとも１個の内部流体チャンバを形成し、流体はスロット又は開口部を介してヘッド機構２０に排出される。一実施形態において、少なくとも１個の内部流体チャンバは、印刷流体に毛細管力を負荷して印刷流体の漏れ可能性を低下させる毛細管状の媒体（図示せず）を更に含んでいてもよい。一実施形態において、流体容器１８の内部チャンバの各々は、内部スタンドパイプ（図示せず）および内部スタンドパイプにわたるフィルタを更に含んでいてもよい。更に他の実施形態において、流体容器１８はその他の構成を有していてもよい。例えば、図示の流体容器１８は少なくとも１種類の流体もしくはインクを内蔵して供給するが、その他の実施形態において、流体容器１８は少なくとも１個の導管もしくは管を介して、流体供給の軸外から流体又はインクの供給を受けるように構成されていても良い。
【０００５】
ヘッド機構２０は、流体又はインクを媒体上に選択的に噴射する容器１８を含むために結合される機構を備える。本開示において、「結合される」という用語は、２個の部材を直接的又は間接的に相互に連結することを意味するものとする。前述のような連結は本質的に固定でもよく、もしくは本質的に可動であってもよい。前述のような連結は、２個の部材若しくは１つの単一体として相互に一体形成される２個の部材および更なる中間部材によって実現してもよいし、又は２個の部材若しくは互いに取り付けられるこのような２個の部材及び更なる中間部材によって実現してもよい。前述のような連結は本質的に恒久的であってもよいし、任意で本質的に取り外し又は解放可能であってもよい。「動作可能に結合される」という用語は、２個の部材が直接的又は間接的に連結されることを意味し、このことによって、動作が一方の部材から他方の部材へ直接的もしくは中間部材を介して伝達される。
【０００６】
図示の実施形態において、ヘッド機構２０はドロップ・オン・デマンド式インクジェットヘッド機構を備える。一実施形態において、ヘッド機構２０は熱抵抗性ヘッド機構を備える。その他の実施形態において、ヘッド機構２０は印刷流体を媒体上に選択的に供給すなわち噴射するその他の装置を備えていてもよい。
【０００７】
図示した特定の実施形態において、ヘッド機構２０はタブヘッド機構（ＴＨＡ）を備え、タブヘッド機構はフレキシブル回路２８、印字ヘッドダイ３０、噴射抵抗器３２、封入体３４およびオリフィス板３６を含む。フレキシブル回路２８は、少なくとも１個の重合体等の柔軟で折曲可能な材料からなるバンド、パネル、又はその他の構造を備え、また、電気接点３８を終点としてダイ３０上の噴射回路又は抵抗器３２に電気接続する電線、ワイヤすなわち配線を支持又は含む。電気接点３８は一般的にダイ３０に対して直角に伸長し、カートリッジ１６が使用される印刷装置における対応する電気接点と電気接続するパッドを備える。図２に示すように、フレキシブル回路２８は流体容器１８の本体２２を覆う。その他の実施形態において、フレキシブル回路２８は省略してもよく、又は、抵抗器３２および関連するアドレス回路若しくは噴射回路への電気的接続をその他の方法により実現するその他の構成を有していてもよい。
【０００８】
（印字ヘッド基板もしくはチップとしても知られる）印字ヘッドダイ３０は、容器１８の内部流体チャンバと抵抗器３２との間に結合される少なくとも１個の構造体を備える。印字ヘッドダイ３０は流体を抵抗器３２に供給する。図示した特定の実施形態において、印字ヘッドダイ３０は更に抵抗器３２を支持する。印字ヘッドダイ３０はスロット４０および（図３に示す）リブ４１を含む。スロット４０は、流体を抵抗器３２に供給する流体通路又は流体ビアを備える。スロット４０は、流体を各抵抗器３２および関連するノズルに供給するために十分な長さを有する。一実施形態において、スロット４０は約２２５マイクロメートル以下、参考までに約２００マイクロメートルの幅を有する。図示の、チップ又はダイ３０上に直接、又はチップ若しくはダイ３０の一部として噴射回路もしくは抵抗器アドレス回路が提供される実施形態において、スロット４０の中心線間のピッチは約０．８ｍｍである。チップ又はダイ３０上に噴射回路又はアドレス回路を備えない実施形態において、スロット４０の中心線間ピッチは約０．５ｍｍであってもよい。その他の実施形態において、スロット４０はその他の寸法およびその他の相対的な間隔を有していてもよい。
【０００９】
（横張りとしても知られる）リブ４１は、印字ヘッドダイ３０の連続するスロット４０（バー部分６４）間の部分を強化し、その剛性を高める補強用構造体を備える。リブ４１は一般に、各スロット４０がそれに沿って伸長する主軸に対して直角に、各スロット４０にわたって伸長する。一実施形態において、リブ４１およびリブ４１の中心点は、印字ヘッドダイ３０のスロット４０に対向する側の部分の大部分と１個の単一体の一部として一体形成される。以下により詳細に説明するように、リブ４１はダイ３０を強化し、これにより、印刷性能もしくは品質を実質的に低下させることなくダイ３０上にわたってスロット４０をより高密度に配置することが可能となる。
【００１０】
抵抗器は印字ヘッドダイ３０に結合される抵抗素子又は噴射回路を備え、抵抗素子又は噴射回路は印刷流体の一部を気化させて印刷流体のドロップがオリフィス板３６のオリフィスを介して強制的に放出されるよう熱を発生させる。別の実施形態においては、噴射回路はその他の構成を有していてもよい。
【００１１】
封入体３４は、ダイ３０に関連する導電性の配線又は線を、電気接点３８に接続されるフレキシブル回路２８の導電性の線又は配線に相互接続する電気的相互接続を封入する少なくとも１個の材料を備える。その他の実施形態において、封入体３４はその他の構成を有していてもよく、省略してもよい。
【００１２】
オリフィス板３６は板又はパネルを備え、この板又はパネルは印刷流体が噴射されるノズル開口部を規定する多数のオリフィスを有する。オリフィス板３６は、スロット４０および関連する噴射回路又は抵抗器３２に対向して接続も又は固定される。一実施形態において、オリフィス板３６はニッケル基板を備える。図２に示すように、オリフィス板３６は複数のオリフィス又はノズル４２を含み、この複数のオリフィス又はノズル４２を介して、抵抗器３２により加熱されたインク又は流体が噴射されて印刷媒体上に印刷される。その他の実施形態において、前述のようなオリフィス又はノズルが他の方法で設けられている場合、オリフィス板３６は省略してもよい。
【００１３】
図示のカートリッジ１６はプリンタ１０に、又プリンタ１０の内部に着脱可能に接続されるが、その他の実施形態において、流体容器１８は、プリンタ１０の一部として実質的に常置され、着脱不可の少なくとも１個の構造体を備えていてもよい。図示のプリンタ１０は前面挿入式および前面排出式のデスクトッププリンタであるが、その他の実施形態において、プリンタ１０はその他の構成を有していてもよく、また、プリンタ１０が流体による制御パターン、画像又はレイアウト等を表面上に印刷又は噴射するためのその他の印刷装置を備えていてもよい。前述のようなその他の印刷装置の例はファクシミリ装置、コピー機、多機能機器、又は流体を印刷若しくは噴射するその他の装置を含むが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
図３は、ヘッド機構２０を詳細に示す断面図である。詳細には、図３は容器１８の本体２２の下部とオリフィス板３６との間に結合される印字ヘッドダイ３０を示す。図３に例示したように、印字ヘッドダイ３０は、障壁層４６によりオリフィス板３６に連結される下側又は前側部４４を有する。障壁層４６の少なくとも一部は、抵抗器３２とオリフィス板３６のノズル４２との間に噴射チャンバ４７を形成する。一実施形態において、障壁層４６はフォトレジスト重合体基板を備えていてもよい。一実施形態において、障壁層４６はオリフィス板３６の材料と同一の材料からなっていてもよい。更に他の実施形態において、障壁層４６によりオリフィス又はノズル４２を形成してオリフィス板３６を省略してもよい。実施形態によっては、障壁層４６を省略してもよい。
【００１５】
図３に示すように、抵抗器３２はスロット４０に対向する側の台上で支持され、一般に噴射チャンバ４７においてノズル４２に対向する。抵抗器３２は、ダイ３０により支持される導電性の線又は配線（図示せず）により、（図２に示す）導体パッド３８に電気接続される。抵抗器３２に供給される電気エネルギはスロット４０を介して供給される流体を気化させ、周囲もしくは近傍の流体をノズル４２を介して押し出す、又は噴射する気泡を形成する。一実施形態において、抵抗器３２は噴射回路又はアドレス回路に更に接続され、また、ダイ３０上に配置される。他の実施形態において、抵抗器３２は、その他の場所に配置されて噴射回路もしくはアドレス回路に接続されてもよい。
【００１６】
図３において更に示すように、容器１８の本体２２はインターポーザ又は突部４８を含む。突部４８は、ダイ３０に接続されて、容器１８の少なくとも１個のチャンバをダイ３０の第２の側部５０まで流体的に封止する本体２２の構造もしくは部分を備える。図示の例において、突部４８は、３個の異なる流体収容チャンバ５１の各々をダイ３０の３個のスロット４０の各々に接続する。例えば一実施形態において、容器１８は、流体を３個のスロット４０の各々に供給する３個の異なる立て管を含んでいてもよい。一実施形態において、３個の異なるチャンバの各々は異なる色の流体もしくはインク等、異なる種類の流体を含んでいてもよい。その他の実施形態において、容器１８の本体２２は、容器１８の異なるチャンバから異なる流体を受けるダイ３０のスロット４０の数に合わせて、異なる数の突部４８を含んでいてもよい。
【００１７】
図示の例において、ダイ３０の側部５０は接着剤５２により本体２２に接着接合される。一実施形態において、接着剤５２は糊又はその他の流体接着剤を含む。その他の実施形態において、容器１８の突部４８はその他の方法により封止およびダイ３０に連結されてもよい。
【００１８】
図４および図５は、印字ヘッドダイ３０のスロット４０およびリブ６０を詳細に示す。図４は、印字ヘッドダイ３０を側部５０から見た平面図である。図５は、図４に示す線５−５に沿った印字ヘッドダイ３８の断面図である。図５に示すように、ダイ３０の側部５０に隣接する部分５４は各リブ４１の上方で皿穴状又は陥凹状に、かつ各スロット４０に沿って軸方向に設けられる。その結果、各リブ４１もまた、ダイ３０の最も外側もしくは上側部５０に対して凹、又は皿穴状をなすよう設けられる。更に、側部５０に隣接し、各スロット４０の軸端に配置される部分５６は皿穴状又は陥凹状に設けられる。以下に説明するように、皿穴状又は陥凹状に設けられる部分５４および５６は、少なくとも１つの材料除去技術又は処理のいずれかで形成され、ここでは、材料が除去されて部分５４、５６を形成する。部分５４および５６は、また、少なくとも１つの材料付加技術又は処理により形成され、ここでは、少なくとも１個の材料の少なくとも１つの層が部分５４および５６に隣接して付加され、これにより、部分５４および５６は最上部に付加された層の表面に対して凹をなす。例えば、図５において破線で示すように、皿穴部分５４および５６は、リブ４１の上方で伸長し、かつスロット４０の側部６０の上方で突出する隆起部分５７により囲まれる。隆起部分５７は、ダイ３０に材料を付加することにより、又はダイ３０から材料を除去することにより形成してもよい。
【００１９】
ダイ３０は、スロット４０の軸端において（リブ４１の上方で）各スロット４０に沿った、陥凹状又は皿穴状の領域若しくは部分５４、５６を含むため、流体又は粘体の状態で塗布されて突部４８を印字ヘッドダイ３０に結合する（図３に示す）接着剤材料５２がウィッキング又は他の様態でスロット４０に流入する可能性はほとんどない。詳細には、陥凹部分５４、５６は、面又は側部５０およびスロット４０に沿った角部５８の数および面積を減少させる。代わりに、リブ４１と隣接するスロット４０の側部６０との間の角部５８は凹をなすよう設けられ、側部５０に隣接又は同一平面上となるよう伸長することはない。陥凹又は皿穴部分は、流入する接着剤がインク供給口又はスロット４０に到達するのを防止する「毛細管状の遮断部材」を形成する。その結果、接着剤材料５２がスロット４０に流入する可能性はほとんどない。したがって、スロット４０は、スロット４０の側部６０に沿って広がり、スロット４０により形成される流体通路内に侵入する接着剤により詰まったり、部分的に遮断されたりする可能性はほとんどない。その結果、印字ヘッドダイ３０は流体もしくはインクの流れを改善し、印刷品質を向上する。
【００２０】
一実施形態によれば、皿穴部分５４、５６は、約１０μ（ミクロンもしくはマイクロメートル）から約５０μ、参考までに約１５マイクロメートルの深さもしくは高さＨ（図５に示す）を有する。前述のような高さにより接着剤材料５２のウィッキング現象が抑制されることが分かっているが、その他の実施形態において、皿穴部分５４、５６はその他の高さＨを有していてもよい。更に他の実施形態において、皿穴部分５４、５６は相互に独立していてもよい。例えば、一実施形態において、皿穴部分５６を省略してもよい。その他の実施形態において、皿穴部分５４を省略しても、記載した利点はある程度保持される。図示の皿穴部分５４および５６は同一の高さＨを有するが、その他の実施形態において、皿穴部分５４および５６は側部５０に対して異なる高さＨ又は深さを有していてもよい。
【００２１】
図３において破線で示すように、更に他の実施形態において、ダイ３０は皿穴部分６２を更に含んでいてもよい。皿穴部分６２は、側部５０に隣接し、スロット４０の横方向の側部に沿って、スロット４０に沿って軸方向に伸長する陥凹もしくは間隙を備える。皿穴部分６２は、スロット４０の横方向の側部６０に沿って軸方向に伸長するノッチを備える。皿穴部分５４および５６と同様に、皿穴部分６２は、材料除去処理又は技術、若しくは材料付加処理若しくは技術により形成してもよい。図示の皿穴部分６２は皿穴部分５４に隣接して伸長し、皿穴部分５４と略同一の高さＨを有するが、その他の実施形態において、皿穴部分６２は側部５０に対して異なる高さＨもしくは深さを有していてもよい。図示の皿穴部分６２はリブ４１の横方向の側部および皿穴部分５４に対向して隣接して伸長しているが、その他の実施形態において、皿穴部分６２はリブ４１の横方向の側部および皿穴部分５４のうち、両方ではなく一方に沿って伸長していてもよい。
【００２２】
図５において更に示すように、リブ４１はダイ３０の側部４４に対して凹をなすよう形成される。一実施形態によれば、リブ４１は側部４４に対して少なくとも１００マイクロメートル、参考までに約１７５マイクロメートルの距離Ｄだけ凹をなすよう、又は離して配置される。リブ４１が側部４４から少なくとも１００マイクロメートルだけ凹をなすよう設けられるため、印刷品質が向上する。詳細には、リブ４１の材料は（図３に示す）抵抗器３２が発生させた熱により適時加熱される。加熱されたリブは近傍のインク又は流体に熱を伝達し、これにより流体又はインクの蒸気圧および気泡特性が影響を受ける。その結果、各噴射に、噴射される流体滴の大きさ又は重量を小さく、若しくはその他の状態に変化させる可能性がある。その結果、印刷画像においてリブと対向する位置に黒い帯状のものが印刷される場合がある。しかしながら、リブ４１は側部４４に対して少なくとも約１００マイクロメートルの距離Ｄだけ凹をなすよう、又は離して配置されるため、リブ４１は表面４４、抵抗器３２、およびノズル４２に対して更に離して配置される。その結果、リブにより流体又はインクに伝達される熱量のうち印字ヘッド全体に拡散する熱量が減少し、リブ６１に直接対向するインク又は流体と、連続するリブとの間の領域に直接対向するインク又は流体との間の温度差が縮小する。温度差が縮小することにより流体滴の重量差も縮小し、これにより、より一定の高品質印刷を得られる。
【００２３】
印字ダイ３０の強度（連続するスロット４０間のバー部分６４の剛性）を保持しつつ印刷品質を更に向上させるため、リブ４１は相対的に小さい幅および相対的に小さいピッチを有する。一実施形態によれば、リブ４１は約５０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの幅Ｗ２を有する。リブ４１は、約２００μから約５００μ、参考までに約３５０マイクロメートルの中心間ピッチＰ２を有する。リブ４１を相対的に小さい幅および相対的に小さいピッチで設けることにより、ダイ３０の領域にわたる流体又はインクへの熱伝導がより均一となり、印刷画像におけるバンディングの可能性を更に低下させる。同時に、リブ４１の幅はバー部分６４を適切に硬化および強化するのに十分である。気泡閉込め、および流体流の閉塞の可能性を低下させるため、リブ４１のピッチは十分に大きく、リブ４１の幅は十分に狭くなっている。
【００２４】
一実施形態によれば、ダイ３０は約５００マイクロメートルの厚さを有する。スロット４０は約２００マイクロメートルの幅Ｗおよび約０．８ｍｍのピッチを有する。同様に、リブ４１は約２００μの長さを有する。リブ４１は約５０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの幅Ｗ２および約３５０マイクロメートルのピッチを有する。リブ４１は約４５０マイクロメートルから４９０マイクロメートルの間の高さを有する。リブ４１は面もしくは側部５０に対して１０マイクロメートルから５０マイクロメートルだけ凹をなすよう設けられ、側部４４に対して１７５マイクロメートルだけ離して配置もしくは凹をなすよう設けられる。前述のような実施形態において、ダイ３０はシリコンから形成される。その他の実施形態において、ダイ３０はその他の外形寸法を有していてもよく、また、その他の材料から形成されてもよい。
【００２５】
図６から図１０は、ダイ３０のスロット４０およびリブ４１を形成する工程又は方法１００の一実施例を示す。図６に示すように、基板１０４に溝１０２を形成する。溝１０２は（図４に示す）スロット４０の幅Ｗに略対応する。一実施形態によれば、溝１０２は約２００マイクロメートルの幅Ｗを有する。その他の実施形態において、溝１０２はその他の寸法を有していてもよい。溝１０２の軸長は、スロット４０の任意の長さおよび（図４に示す）スロット４０の端部における皿穴部分５６の軸長の全長にわたって伸長する。すなわち、溝１０２はスロット４０の最後のビア又は端部が位置する場所を通って伸長する。溝１０２は約１０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの深さを有する。一実施形態によれば、溝１０２は、レーザアブレーションの後に水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）ウェットエッチング等のウェットエッチングを実行してレーザ処理による粉塵を除去することにより形成してもよい。その他の実施形態において、溝１０２はその他の方法で形成してもよい。
【００２６】
図７に示すように、続いてリブ４１を形成するための硬質マスク１０８を形成する。硬質マスク１０８は形成される（図４および図５に示す）リブ４１の長さおよび幅に対応する長さおよび幅を有する。したがって、一実施形態において、硬質マスク１０８は約２００マイクロメートルの長さ、および約５０マイクロメートルから１００マイクロメートルの幅を有する。その他の実施形態において、硬質マスク１０８はその他の寸法を有していてもよい。
【００２７】
一実施形態によれば、硬質マスク１０８は、基板１０４の一部を除去して硬質マスク１０８周辺の溝１０２を更に深くするためのドライエッチャントに耐性を有し、かつレーザアブレーション可能な少なくとも１個の材料を溝１０２の底部１１０上に配置することにより形成する。一実施形態によれば、硬質マスク１０８は、約６００ÅのＴｉおよび６０００Åの長さを有するＡｌＣｕ又はＡｌからなる層を配置することにより形成する。配置層は、溝１０２の１１０まで、又は溝１０２の１１０を貫通してレーザアブレーション又はレーザパターニング処理され、これにより、基板１０４の隆起部分１１２間において溝１０２の上にかかり、かつ１１２上に残留する硬質マスク１０８が形成される。その他の実施形態において、硬質マスク１０８はその他の材料により形成してもよく、その他の寸法を有していてもよく、その他の方法で形成してもよい。
【００２８】
図８に示すように、更に、基板１０４の硬質マスク１０８の両側の材料又は部分を溝１０２を深くするために除去し、溝１０２は閉空間形状又は底部１１６、側部１１８および端面１２０（リブ４１の側部）を有するバスタブ形状に形成される。図８において更に示すとおり、硬質マスク１０８も溝１０２を深くする処理が終わると除去される。一実施形態によれば、ＳＦ6およびＣ4Ｆ8等のドライエッチャントを、基板１０４において硬質マスク１０８により保護されていない底部１１０の下方の部分をエッチングするために塗布する。ドライエッチング処理は基板１０４を完全に貫通せずに底部１１６を形成するよう制御される。その後、ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2０2、およびＨ2０等のウェットエッチャントを塗布して硬質マスク１０８を除去する。その他の実施形態において、硬質マスク１０８は残してもよい。その他の実施形態において、溝１０２はその他の材料除去処理により深くしてもよい。図８に示すように、得られる構造体は、基板１０４の側部５０に対して凹をなすよう設けられるリブ４１を形成する。一実施形態によれば、リブ４１は側部５０に対して約１０マイクロメートルから約５０マイクロメートルだけ凹をなすよう設けられる。
【００２９】
図９および図１０は、底部１１６から更に材料を除去して基板１０４を貫通する流体通路を形成して完成させたスロット４０を示す。また、図９および図１０に示す処理により、（最終的にダイ３０を形成する）基板１０４の側部４４に対して凹をなすよう、又は離して配置されるリブ４１が得られる。図９に示すとおり、少なくとも１個の誘電マスク層１２２をリブ４１上に形成する。図示の例において、レーザアブレーション可能な誘電マスク層１２２は、リブ４１の最上部および側部、基板１０４の底部１１６、側部１１８、および隆起部分１１２上にわたって形成もしくは配置される。その後、誘電マスク層の一部を底部１１６から除去し、ドライエッチングに耐性を有し、レーザアブレーション可能な少なくとも１つの層を底部１１６上に形成する。その後、ドライエッチングに耐性を有し、レーザアブレーション可能な層の一部を除去し、それによって、溝１０２を更に深くしてスロット４０を完成させる時には除去される、基板１０４の更に下層の領域を規定する。ドライエッチングに耐性を有し、レーザアブレーション可能な層により保護されていない、基板１０４の底部１１６に沿って残存する部分を除去して下部流体ビア１３０を形成し、スロット４０を完成させる。
【００３０】
一実施形態によれば、誘電マスク層１２２は、１マイクロメートルから２マイクロメートルのオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）をリブ４１の最上部および側部、および基板１０４の底部１１６、側部１１８、および隆起部分１１２にわたって配置することにより形成する。その他の実施形態において、ＴＥＯＳの代わりに電子層蒸着酸化ハフニウム、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｔａ等のその他の材料を用いてもよく、又は更なるＴＥＯＳ層とＡＬＤＨｆＯ2の層等の組合せを用いてもよい。層１２２の基板１０４の底部１１６上に配置される部分はレーザアブレーションにより除去する。ウェットエッチングを更に施してレーザ処理による粉塵を除去する。その後、約１マイクロメートルの厚さを有するＡｌＣｕ又はＡｌの層を底部１１６上に配置する。ＡｌＣｕ又はＡｌ層の（図１０に示す）下部流体ビア１３０に対応する部分はレーザアブレーションもしくはレーザパターニングにより除去する。一実施形態において、ＡｌＣｕ又はＡｌ層の６０マイクロメートルから９０マイクロメートルの幅を有する領域を基板１０４の底部１１６から除去する。その後、ＳＦ6およびＣ4Ｆ8等のドライエッチャントを塗布して底部１１６および基板１０４をエッチングして貫通させる。図１０に示すように、ＡｌＣｕ又はＡｌをＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏ2、およびＨ2Ｏ等のウェットエッチャントにより除去し、また、ＴＭＡＨ等のウェットエッチャントを塗布してスロット４０の下部ビア１３０の幅を広げ、完成させる。その結果、リブ４１は表面４４に対して図５に示す距離Ｄだけ離して配置される。その他の実施形態において、スロット４０はその他の材料除去工程もしくは処理により完成させてもよい。例えば、その他のマスク材料および除去化学物質を用いてもよい。
【００３１】
上述の方法１００によれば、相対的に狭いスロット幅、相対的に小さいスロットピッチ、および相対的に小さいピッチを有し、ダイの対向する面に対して凹をなすよう設けられる相対的に薄いリブを有する（図３から図５に図示および、これらの図について上に説明した）印字ヘッドダイ３０を容易に形成できる。方法１００によれば、より少ない工程数を有し、高価な製造工程を少なくし、コスト及び複雑さを減らす印字ヘッドダイ３０を製造可能となる。
【００３２】
図１１から図１５は、印字ヘッドダイ３０を形成する他の方法２００を示す。詳細には、図１１から図１５に示す方法２００においては、（図５に示す）印字ヘッドダイ３０の隆起部分５７は材料削除又は除去処理ではなく、材料付加処理により形成する。図１１から図１５はそれぞれ、図６から図１０に示す処理に対応する処理を示す。しかしながら、方法１００とは対称的に、方法２００は材料を付加することにより隆起部分５７を形成する。例えば、隆起部分５７は基板に付加される少なくとも１個の層を備えていてもよい。図１１から図１５に示すように、付加層はダイ３０を形成する際における、任意の少なくとも１個の段階において基板１０４に付加して隆起部分５７を形成してもよい。例えば図１１に示すように、少なくとも１個の層２０４を、基板１０４に沿って相互に離れて配置されるよう付加して溝１０２を形成してもよい。例えば、少なくとも１個の層２０４は、様々なマスキング技術およびフォトリソグラフィ技術により付加してもよい。又は、図１２から図１５に示すように、隆起部分５７は、スロット４０およびリブ４１を形成する際のその他の時点で付加してもよい。詳細には、隆起部分５７が多数の層を含む実施形態において、この多数の層はダイ３０を製造する際に異なるタイミングで付加してもよい。
【００３３】
本開示は実施例を参照して説明されているが、当業者は、本特許請求の精神および範囲から逸脱することなく形状および詳細を変更してもよいことを理解しているものとする。例えば、異なる実施例について、少なくとも１個の利点を有する少なくとも１個の特徴を含むものとしてそれぞれ説明したが、説明した特徴は相互に置換えてもよく、もしくは説明した実施例もしくはその他の実施形態において相互に組合せてもよいと考えられる。ここに開示した技術は相対的に複雑であるため、対象技術に対する全ての変更を予測することは不可能である。実施例を参照して説明し、以下の特許請求の範囲において定義した本開示は最大限に広義であることを意図していることは明白である。例えば、特に他に定義されていない限り、特定の要素１個を列挙する請求項はまた、その特定の要素を複数含むものとする。
【背景技術】
【０００１】
印字ヘッドダイは印字ヘッドの流体噴射部材を支持し、流体容器から流体噴射部材までの流体通路を提供する。ダイを貫通する流体通路の密度を高くすることにより、ダイの強度が低下する可能性がある。ダイを強化するための今日の取り組みにおいては、印刷品質が低下する可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】図１は、一実施形態によるプリンタの正面図である。
【図２】図２は、一実施形態による図１のプリンタのプリントカートリッジの分解底面斜視図である。
【図３】図３は、一実施形態による図２のカートリッジの線３−３に沿った断面図である。
【図４】図４は、一実施形態による図２のプリントカートリッジの印字ヘッドダイの上面図である。
【図５】図５は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイの線５−５に沿った断面図である。
【図６】図６は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図７】図７は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図８】図８は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図９】図９は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図１０】図１０は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する方法を示す部分上面斜視図である。
【図１１】図１１は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１２】図１２は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１３】図１３は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１４】図１４は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【図１５】図１５は、一実施形態による図４の印字ヘッドダイを形成する他の方法を示す部分上面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
図１は、一実施形態による印刷装置１０の一実施例を示す。印刷装置１０は、紙又はその他の材料等の印刷媒体１２上に、インク又はその他の流体を、印刷すなわち溶着する。印刷装置１０は、媒体供給装置１４および少なくとも１個のプリントカートリッジ１６を含む。媒体供給装置１４は、媒体上にインク又は流体を噴射するカートリッジ１６に対して媒体１２を送る又は移動する。図示の例においては、印刷の際、カートリッジ１６は媒体１２上を横方向に移動すなわち走査する。その他の実施形態において、カートリッジ１６は固定されていてもよく、媒体１２の横方向幅にわたって略伸長していてもよい。以下に説明するように、プリントカートリッジ１６は、比較的高密度の流体通路、ビア、又はスロットを有し、かつ強度が向上され、比較的高い印刷品質を可能にする印字ヘッドダイを含む。
【０００４】
図２は、カートリッジ１６のうちの１個をより詳細に示す。図２に示すように、カートリッジ１６は流体容器１８およびヘッド機構２０を含む。流体容器１８は、流体又はインクをヘッド機構２０に供給する少なくとも１個の構造体を備える。一実施形態において、流体容器１８は本体２２および蓋２４を含み、本体２２および蓋２４はインク等の流体を収容する少なくとも１個の内部流体チャンバを形成し、流体はスロット又は開口部を介してヘッド機構２０に排出される。一実施形態において、少なくとも１個の内部流体チャンバは、印刷流体に毛細管力を負荷して印刷流体の漏れ可能性を低下させる毛細管状の媒体（図示せず）を更に含んでいてもよい。一実施形態において、流体容器１８の内部チャンバの各々は、内部スタンドパイプ（図示せず）および内部スタンドパイプにわたるフィルタを更に含んでいてもよい。更に他の実施形態において、流体容器１８はその他の構成を有していてもよい。例えば、図示の流体容器１８は少なくとも１種類の流体もしくはインクを内蔵して供給するが、その他の実施形態において、流体容器１８は少なくとも１個の導管もしくは管を介して、流体供給の軸外から流体又はインクの供給を受けるように構成されていても良い。
【０００５】
ヘッド機構２０は、流体又はインクを媒体上に選択的に噴射する容器１８を含むために結合される機構を備える。本開示において、「結合される」という用語は、２個の部材を直接的又は間接的に相互に連結することを意味するものとする。前述のような連結は本質的に固定でもよく、もしくは本質的に可動であってもよい。前述のような連結は、２個の部材若しくは１つの単一体として相互に一体形成される２個の部材および更なる中間部材によって実現してもよいし、又は２個の部材若しくは互いに取り付けられるこのような２個の部材及び更なる中間部材によって実現してもよい。前述のような連結は本質的に恒久的であってもよいし、任意で本質的に取り外し又は解放可能であってもよい。「動作可能に結合される」という用語は、２個の部材が直接的又は間接的に連結されることを意味し、このことによって、動作が一方の部材から他方の部材へ直接的もしくは中間部材を介して伝達される。
【０００６】
図示の実施形態において、ヘッド機構２０はドロップ・オン・デマンド式インクジェットヘッド機構を備える。一実施形態において、ヘッド機構２０は熱抵抗性ヘッド機構を備える。その他の実施形態において、ヘッド機構２０は印刷流体を媒体上に選択的に供給すなわち噴射するその他の装置を備えていてもよい。
【０００７】
図示した特定の実施形態において、ヘッド機構２０はタブヘッド機構（ＴＨＡ）を備え、タブヘッド機構はフレキシブル回路２８、印字ヘッドダイ３０、噴射抵抗器３２、封入体３４およびオリフィス板３６を含む。フレキシブル回路２８は、少なくとも１個の重合体等の柔軟で折曲可能な材料からなるバンド、パネル、又はその他の構造を備え、また、電気接点３８を終点としてダイ３０上の噴射回路又は抵抗器３２に電気接続する電線、ワイヤすなわち配線を支持又は含む。電気接点３８は一般的にダイ３０に対して直角に伸長し、カートリッジ１６が使用される印刷装置における対応する電気接点と電気接続するパッドを備える。図２に示すように、フレキシブル回路２８は流体容器１８の本体２２を覆う。その他の実施形態において、フレキシブル回路２８は省略してもよく、又は、抵抗器３２および関連するアドレス回路若しくは噴射回路への電気的接続をその他の方法により実現するその他の構成を有していてもよい。
【０００８】
（印字ヘッド基板もしくはチップとしても知られる）印字ヘッドダイ３０は、容器１８の内部流体チャンバと抵抗器３２との間に結合される少なくとも１個の構造体を備える。印字ヘッドダイ３０は流体を抵抗器３２に供給する。図示した特定の実施形態において、印字ヘッドダイ３０は更に抵抗器３２を支持する。印字ヘッドダイ３０はスロット４０および（図３に示す）リブ４１を含む。スロット４０は、流体を抵抗器３２に供給する流体通路又は流体ビアを備える。スロット４０は、流体を各抵抗器３２および関連するノズルに供給するために十分な長さを有する。一実施形態において、スロット４０は約２２５マイクロメートル以下、参考までに約２００マイクロメートルの幅を有する。図示の、チップ又はダイ３０上に直接、又はチップ若しくはダイ３０の一部として噴射回路もしくは抵抗器アドレス回路が提供される実施形態において、スロット４０の中心線間のピッチは約０．８ｍｍである。チップ又はダイ３０上に噴射回路又はアドレス回路を備えない実施形態において、スロット４０の中心線間ピッチは約０．５ｍｍであってもよい。その他の実施形態において、スロット４０はその他の寸法およびその他の相対的な間隔を有していてもよい。
【０００９】
（横張りとしても知られる）リブ４１は、印字ヘッドダイ３０の連続するスロット４０（バー部分６４）間の部分を強化し、その剛性を高める補強用構造体を備える。リブ４１は一般に、各スロット４０がそれに沿って伸長する主軸に対して直角に、各スロット４０にわたって伸長する。一実施形態において、リブ４１およびリブ４１の中心点は、印字ヘッドダイ３０のスロット４０に対向する側の部分の大部分と１個の単一体の一部として一体形成される。以下により詳細に説明するように、リブ４１はダイ３０を強化し、これにより、印刷性能もしくは品質を実質的に低下させることなくダイ３０上にわたってスロット４０をより高密度に配置することが可能となる。
【００１０】
抵抗器は印字ヘッドダイ３０に結合される抵抗素子又は噴射回路を備え、抵抗素子又は噴射回路は印刷流体の一部を気化させて印刷流体のドロップがオリフィス板３６のオリフィスを介して強制的に放出されるよう熱を発生させる。別の実施形態においては、噴射回路はその他の構成を有していてもよい。
【００１１】
封入体３４は、ダイ３０に関連する導電性の配線又は線を、電気接点３８に接続されるフレキシブル回路２８の導電性の線又は配線に相互接続する電気的相互接続を封入する少なくとも１個の材料を備える。その他の実施形態において、封入体３４はその他の構成を有していてもよく、省略してもよい。
【００１２】
オリフィス板３６は板又はパネルを備え、この板又はパネルは印刷流体が噴射されるノズル開口部を規定する多数のオリフィスを有する。オリフィス板３６は、スロット４０および関連する噴射回路又は抵抗器３２に対向して接続も又は固定される。一実施形態において、オリフィス板３６はニッケル基板を備える。図２に示すように、オリフィス板３６は複数のオリフィス又はノズル４２を含み、この複数のオリフィス又はノズル４２を介して、抵抗器３２により加熱されたインク又は流体が噴射されて印刷媒体上に印刷される。その他の実施形態において、前述のようなオリフィス又はノズルが他の方法で設けられている場合、オリフィス板３６は省略してもよい。
【００１３】
図示のカートリッジ１６はプリンタ１０に、又プリンタ１０の内部に着脱可能に接続されるが、その他の実施形態において、流体容器１８は、プリンタ１０の一部として実質的に常置され、着脱不可の少なくとも１個の構造体を備えていてもよい。図示のプリンタ１０は前面挿入式および前面排出式のデスクトッププリンタであるが、その他の実施形態において、プリンタ１０はその他の構成を有していてもよく、また、プリンタ１０が流体による制御パターン、画像又はレイアウト等を表面上に印刷又は噴射するためのその他の印刷装置を備えていてもよい。前述のようなその他の印刷装置の例はファクシミリ装置、コピー機、多機能機器、又は流体を印刷若しくは噴射するその他の装置を含むが、これらに限定されるものではない。
【００１４】
図３は、ヘッド機構２０を詳細に示す断面図である。詳細には、図３は容器１８の本体２２の下部とオリフィス板３６との間に結合される印字ヘッドダイ３０を示す。図３に例示したように、印字ヘッドダイ３０は、障壁層４６によりオリフィス板３６に連結される下側又は前側部４４を有する。障壁層４６の少なくとも一部は、抵抗器３２とオリフィス板３６のノズル４２との間に噴射チャンバ４７を形成する。一実施形態において、障壁層４６はフォトレジスト重合体基板を備えていてもよい。一実施形態において、障壁層４６はオリフィス板３６の材料と同一の材料からなっていてもよい。更に他の実施形態において、障壁層４６によりオリフィス又はノズル４２を形成してオリフィス板３６を省略してもよい。実施形態によっては、障壁層４６を省略してもよい。
【００１５】
図３に示すように、抵抗器３２はスロット４０に対向する側の台上で支持され、一般に噴射チャンバ４７においてノズル４２に対向する。抵抗器３２は、ダイ３０により支持される導電性の線又は配線（図示せず）により、（図２に示す）導体パッド３８に電気接続される。抵抗器３２に供給される電気エネルギはスロット４０を介して供給される流体を気化させ、周囲もしくは近傍の流体をノズル４２を介して押し出す、又は噴射する気泡を形成する。一実施形態において、抵抗器３２は噴射回路又はアドレス回路に更に接続され、また、ダイ３０上に配置される。他の実施形態において、抵抗器３２は、その他の場所に配置されて噴射回路もしくはアドレス回路に接続されてもよい。
【００１６】
図３において更に示すように、容器１８の本体２２はインターポーザ又は突部４８を含む。突部４８は、ダイ３０に接続されて、容器１８の少なくとも１個のチャンバをダイ３０の第２の側部５０まで流体的に封止する本体２２の構造もしくは部分を備える。図示の例において、突部４８は、３個の異なる流体収容チャンバ５１の各々をダイ３０の３個のスロット４０の各々に接続する。例えば一実施形態において、容器１８は、流体を３個のスロット４０の各々に供給する３個の異なる立て管を含んでいてもよい。一実施形態において、３個の異なるチャンバの各々は異なる色の流体もしくはインク等、異なる種類の流体を含んでいてもよい。その他の実施形態において、容器１８の本体２２は、容器１８の異なるチャンバから異なる流体を受けるダイ３０のスロット４０の数に合わせて、異なる数の突部４８を含んでいてもよい。
【００１７】
図示の例において、ダイ３０の側部５０は接着剤５２により本体２２に接着接合される。一実施形態において、接着剤５２は糊又はその他の流体接着剤を含む。その他の実施形態において、容器１８の突部４８はその他の方法により封止およびダイ３０に連結されてもよい。
【００１８】
図４および図５は、印字ヘッドダイ３０のスロット４０およびリブ６０を詳細に示す。図４は、印字ヘッドダイ３０を側部５０から見た平面図である。図５は、図４に示す線５−５に沿った印字ヘッドダイ３８の断面図である。図５に示すように、ダイ３０の側部５０に隣接する部分５４は各リブ４１の上方で皿穴状又は陥凹状に、かつ各スロット４０に沿って軸方向に設けられる。その結果、各リブ４１もまた、ダイ３０の最も外側もしくは上側部５０に対して凹、又は皿穴状をなすよう設けられる。更に、側部５０に隣接し、各スロット４０の軸端に配置される部分５６は皿穴状又は陥凹状に設けられる。以下に説明するように、皿穴状又は陥凹状に設けられる部分５４および５６は、少なくとも１つの材料除去技術又は処理のいずれかで形成され、ここでは、材料が除去されて部分５４、５６を形成する。部分５４および５６は、また、少なくとも１つの材料付加技術又は処理により形成され、ここでは、少なくとも１個の材料の少なくとも１つの層が部分５４および５６に隣接して付加され、これにより、部分５４および５６は最上部に付加された層の表面に対して凹をなす。例えば、図５において破線で示すように、皿穴部分５４および５６は、リブ４１の上方で伸長し、かつスロット４０の側部６０の上方で突出する隆起部分５７により囲まれる。隆起部分５７は、ダイ３０に材料を付加することにより、又はダイ３０から材料を除去することにより形成してもよい。
【００１９】
ダイ３０は、スロット４０の軸端において（リブ４１の上方で）各スロット４０に沿った、陥凹状又は皿穴状の領域若しくは部分５４、５６を含むため、流体又は粘体の状態で塗布されて突部４８を印字ヘッドダイ３０に結合する（図３に示す）接着剤材料５２がウィッキング又は他の様態でスロット４０に流入する可能性はほとんどない。詳細には、陥凹部分５４、５６は、面又は側部５０およびスロット４０に沿った角部５８の数および面積を減少させる。代わりに、リブ４１と隣接するスロット４０の側部６０との間の角部５８は凹をなすよう設けられ、側部５０に隣接又は同一平面上となるよう伸長することはない。陥凹又は皿穴部分は、流入する接着剤がインク供給口又はスロット４０に到達するのを防止する「毛細管状の遮断部材」を形成する。その結果、接着剤材料５２がスロット４０に流入する可能性はほとんどない。したがって、スロット４０は、スロット４０の側部６０に沿って広がり、スロット４０により形成される流体通路内に侵入する接着剤により詰まったり、部分的に遮断されたりする可能性はほとんどない。その結果、印字ヘッドダイ３０は流体もしくはインクの流れを改善し、印刷品質を向上する。
【００２０】
一実施形態によれば、皿穴部分５４、５６は、約１０μ（ミクロンもしくはマイクロメートル）から約５０μ、参考までに約１５マイクロメートルの深さもしくは高さＨ（図５に示す）を有する。前述のような高さにより接着剤材料５２のウィッキング現象が抑制されることが分かっているが、その他の実施形態において、皿穴部分５４、５６はその他の高さＨを有していてもよい。更に他の実施形態において、皿穴部分５４、５６は相互に独立していてもよい。例えば、一実施形態において、皿穴部分５６を省略してもよい。その他の実施形態において、皿穴部分５４を省略しても、記載した利点はある程度保持される。図示の皿穴部分５４および５６は同一の高さＨを有するが、その他の実施形態において、皿穴部分５４および５６は側部５０に対して異なる高さＨ又は深さを有していてもよい。
【００２１】
図３において破線で示すように、更に他の実施形態において、ダイ３０は皿穴部分６２を更に含んでいてもよい。皿穴部分６２は、側部５０に隣接し、スロット４０の横方向の側部に沿って、スロット４０に沿って軸方向に伸長する陥凹もしくは間隙を備える。皿穴部分６２は、スロット４０の横方向の側部６０に沿って軸方向に伸長するノッチを備える。皿穴部分５４および５６と同様に、皿穴部分６２は、材料除去処理又は技術、若しくは材料付加処理若しくは技術により形成してもよい。図示の皿穴部分６２は皿穴部分５４に隣接して伸長し、皿穴部分５４と略同一の高さＨを有するが、その他の実施形態において、皿穴部分６２は側部５０に対して異なる高さＨもしくは深さを有していてもよい。図示の皿穴部分６２はリブ４１の横方向の側部および皿穴部分５４に対向して隣接して伸長しているが、その他の実施形態において、皿穴部分６２はリブ４１の横方向の側部および皿穴部分５４のうち、両方ではなく一方に沿って伸長していてもよい。
【００２２】
図５において更に示すように、リブ４１はダイ３０の側部４４に対して凹をなすよう形成される。一実施形態によれば、リブ４１は側部４４に対して少なくとも１００マイクロメートル、参考までに約１７５マイクロメートルの距離Ｄだけ凹をなすよう、又は離して配置される。リブ４１が側部４４から少なくとも１００マイクロメートルだけ凹をなすよう設けられるため、印刷品質が向上する。詳細には、リブ４１の材料は（図３に示す）抵抗器３２が発生させた熱により適時加熱される。加熱されたリブは近傍のインク又は流体に熱を伝達し、これにより流体又はインクの蒸気圧および気泡特性が影響を受ける。その結果、各噴射に、噴射される流体滴の大きさ又は重量を小さく、若しくはその他の状態に変化させる可能性がある。その結果、印刷画像においてリブと対向する位置に黒い帯状のものが印刷される場合がある。しかしながら、リブ４１は側部４４に対して少なくとも約１００マイクロメートルの距離Ｄだけ凹をなすよう、又は離して配置されるため、リブ４１は表面４４、抵抗器３２、およびノズル４２に対して更に離して配置される。その結果、リブにより流体又はインクに伝達される熱量のうち印字ヘッド全体に拡散する熱量が減少し、リブ６１に直接対向するインク又は流体と、連続するリブとの間の領域に直接対向するインク又は流体との間の温度差が縮小する。温度差が縮小することにより流体滴の重量差も縮小し、これにより、より一定の高品質印刷を得られる。
【００２３】
印字ダイ３０の強度（連続するスロット４０間のバー部分６４の剛性）を保持しつつ印刷品質を更に向上させるため、リブ４１は相対的に小さい幅および相対的に小さいピッチを有する。一実施形態によれば、リブ４１は約５０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの幅Ｗ２を有する。リブ４１は、約２００μから約５００μ、参考までに約３５０マイクロメートルの中心間ピッチＰ２を有する。リブ４１を相対的に小さい幅および相対的に小さいピッチで設けることにより、ダイ３０の領域にわたる流体又はインクへの熱伝導がより均一となり、印刷画像におけるバンディングの可能性を更に低下させる。同時に、リブ４１の幅はバー部分６４を適切に硬化および強化するのに十分である。気泡閉込め、および流体流の閉塞の可能性を低下させるため、リブ４１のピッチは十分に大きく、リブ４１の幅は十分に狭くなっている。
【００２４】
一実施形態によれば、ダイ３０は約５００マイクロメートルの厚さを有する。スロット４０は約２００マイクロメートルの幅Ｗおよび約０．８ｍｍのピッチを有する。同様に、リブ４１は約２００μの長さを有する。リブ４１は約５０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの幅Ｗ２および約３５０マイクロメートルのピッチを有する。リブ４１は約４５０マイクロメートルから４９０マイクロメートルの間の高さを有する。リブ４１は面もしくは側部５０に対して１０マイクロメートルから５０マイクロメートルだけ凹をなすよう設けられ、側部４４に対して１７５マイクロメートルだけ離して配置もしくは凹をなすよう設けられる。前述のような実施形態において、ダイ３０はシリコンから形成される。その他の実施形態において、ダイ３０はその他の外形寸法を有していてもよく、また、その他の材料から形成されてもよい。
【００２５】
図６から図１０は、ダイ３０のスロット４０およびリブ４１を形成する工程又は方法１００の一実施例を示す。図６に示すように、基板１０４に溝１０２を形成する。溝１０２は（図４に示す）スロット４０の幅Ｗに略対応する。一実施形態によれば、溝１０２は約２００マイクロメートルの幅Ｗを有する。その他の実施形態において、溝１０２はその他の寸法を有していてもよい。溝１０２の軸長は、スロット４０の任意の長さおよび（図４に示す）スロット４０の端部における皿穴部分５６の軸長の全長にわたって伸長する。すなわち、溝１０２はスロット４０の最後のビア又は端部が位置する場所を通って伸長する。溝１０２は約１０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの深さを有する。一実施形態によれば、溝１０２は、レーザアブレーションの後に水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）ウェットエッチング等のウェットエッチングを実行してレーザ処理による粉塵を除去することにより形成してもよい。その他の実施形態において、溝１０２はその他の方法で形成してもよい。
【００２６】
図７に示すように、続いてリブ４１を形成するための硬質マスク１０８を形成する。硬質マスク１０８は形成される（図４および図５に示す）リブ４１の長さおよび幅に対応する長さおよび幅を有する。したがって、一実施形態において、硬質マスク１０８は約２００マイクロメートルの長さ、および約５０マイクロメートルから１００マイクロメートルの幅を有する。その他の実施形態において、硬質マスク１０８はその他の寸法を有していてもよい。
【００２７】
一実施形態によれば、硬質マスク１０８は、基板１０４の一部を除去して硬質マスク１０８周辺の溝１０２を更に深くするためのドライエッチャントに耐性を有し、かつレーザアブレーション可能な少なくとも１個の材料を溝１０２の底部１１０上に配置することにより形成する。一実施形態によれば、硬質マスク１０８は、約６００ÅのＴｉおよび６０００Åの長さを有するＡｌＣｕ又はＡｌからなる層を配置することにより形成する。配置層は、溝１０２の１１０まで、又は溝１０２の１１０を貫通してレーザアブレーション又はレーザパターニング処理され、これにより、基板１０４の隆起部分１１２間において溝１０２の上にかかり、かつ１１２上に残留する硬質マスク１０８が形成される。その他の実施形態において、硬質マスク１０８はその他の材料により形成してもよく、その他の寸法を有していてもよく、その他の方法で形成してもよい。
【００２８】
図８に示すように、更に、基板１０４の硬質マスク１０８の両側の材料又は部分を溝１０２を深くするために除去し、溝１０２は閉空間形状又は底部１１６、側部１１８および端面１２０（リブ４１の側部）を有するバスタブ形状に形成される。図８において更に示すとおり、硬質マスク１０８も溝１０２を深くする処理が終わると除去される。一実施形態によれば、ＳＦ6およびＣ4Ｆ8等のドライエッチャントを、基板１０４において硬質マスク１０８により保護されていない底部１１０の下方の部分をエッチングするために塗布する。ドライエッチング処理は基板１０４を完全に貫通せずに底部１１６を形成するよう制御される。その後、ＮＨ4ＯＨ、Ｈ2０2、およびＨ2０等のウェットエッチャントを塗布して硬質マスク１０８を除去する。その他の実施形態において、硬質マスク１０８は残してもよい。その他の実施形態において、溝１０２はその他の材料除去処理により深くしてもよい。図８に示すように、得られる構造体は、基板１０４の側部５０に対して凹をなすよう設けられるリブ４１を形成する。一実施形態によれば、リブ４１は側部５０に対して約１０マイクロメートルから約５０マイクロメートルだけ凹をなすよう設けられる。
【００２９】
図９および図１０は、底部１１６から更に材料を除去して基板１０４を貫通する流体通路を形成して完成させたスロット４０を示す。また、図９および図１０に示す処理により、（最終的にダイ３０を形成する）基板１０４の側部４４に対して凹をなすよう、又は離して配置されるリブ４１が得られる。図９に示すとおり、少なくとも１個の誘電マスク層１２２をリブ４１上に形成する。図示の例において、レーザアブレーション可能な誘電マスク層１２２は、リブ４１の最上部および側部、基板１０４の底部１１６、側部１１８、および隆起部分１１２上にわたって形成もしくは配置される。その後、誘電マスク層の一部を底部１１６から除去し、ドライエッチングに耐性を有し、レーザアブレーション可能な少なくとも１つの層を底部１１６上に形成する。その後、ドライエッチングに耐性を有し、レーザアブレーション可能な層の一部を除去し、それによって、溝１０２を更に深くしてスロット４０を完成させる時には除去される、基板１０４の更に下層の領域を規定する。ドライエッチングに耐性を有し、レーザアブレーション可能な層により保護されていない、基板１０４の底部１１６に沿って残存する部分を除去して下部流体ビア１３０を形成し、スロット４０を完成させる。
【００３０】
一実施形態によれば、誘電マスク層１２２は、１マイクロメートルから２マイクロメートルのオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）をリブ４１の最上部および側部、および基板１０４の底部１１６、側部１１８、および隆起部分１１２にわたって配置することにより形成する。その他の実施形態において、ＴＥＯＳの代わりに電子層蒸着酸化ハフニウム、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｔａ等のその他の材料を用いてもよく、又は更なるＴＥＯＳ層とＡＬＤＨｆＯ2の層等の組合せを用いてもよい。層１２２の基板１０４の底部１１６上に配置される部分はレーザアブレーションにより除去する。ウェットエッチングを更に施してレーザ処理による粉塵を除去する。その後、約１マイクロメートルの厚さを有するＡｌＣｕ又はＡｌの層を底部１１６上に配置する。ＡｌＣｕ又はＡｌ層の（図１０に示す）下部流体ビア１３０に対応する部分はレーザアブレーションもしくはレーザパターニングにより除去する。一実施形態において、ＡｌＣｕ又はＡｌ層の６０マイクロメートルから９０マイクロメートルの幅を有する領域を基板１０４の底部１１６から除去する。その後、ＳＦ6およびＣ4Ｆ8等のドライエッチャントを塗布して底部１１６および基板１０４をエッチングして貫通させる。図１０に示すように、ＡｌＣｕ又はＡｌをＮＨ4ＯＨ、Ｈ2Ｏ2、およびＨ2Ｏ等のウェットエッチャントにより除去し、また、ＴＭＡＨ等のウェットエッチャントを塗布してスロット４０の下部ビア１３０の幅を広げ、完成させる。その結果、リブ４１は表面４４に対して図５に示す距離Ｄだけ離して配置される。その他の実施形態において、スロット４０はその他の材料除去工程もしくは処理により完成させてもよい。例えば、その他のマスク材料および除去化学物質を用いてもよい。
【００３１】
上述の方法１００によれば、相対的に狭いスロット幅、相対的に小さいスロットピッチ、および相対的に小さいピッチを有し、ダイの対向する面に対して凹をなすよう設けられる相対的に薄いリブを有する（図３から図５に図示および、これらの図について上に説明した）印字ヘッドダイ３０を容易に形成できる。方法１００によれば、より少ない工程数を有し、高価な製造工程を少なくし、コスト及び複雑さを減らす印字ヘッドダイ３０を製造可能となる。
【００３２】
図１１から図１５は、印字ヘッドダイ３０を形成する他の方法２００を示す。詳細には、図１１から図１５に示す方法２００においては、（図５に示す）印字ヘッドダイ３０の隆起部分５７は材料削除又は除去処理ではなく、材料付加処理により形成する。図１１から図１５はそれぞれ、図６から図１０に示す処理に対応する処理を示す。しかしながら、方法１００とは対称的に、方法２００は材料を付加することにより隆起部分５７を形成する。例えば、隆起部分５７は基板に付加される少なくとも１個の層を備えていてもよい。図１１から図１５に示すように、付加層はダイ３０を形成する際における、任意の少なくとも１個の段階において基板１０４に付加して隆起部分５７を形成してもよい。例えば図１１に示すように、少なくとも１個の層２０４を、基板１０４に沿って相互に離れて配置されるよう付加して溝１０２を形成してもよい。例えば、少なくとも１個の層２０４は、様々なマスキング技術およびフォトリソグラフィ技術により付加してもよい。又は、図１２から図１５に示すように、隆起部分５７は、スロット４０およびリブ４１を形成する際のその他の時点で付加してもよい。詳細には、隆起部分５７が多数の層を含む実施形態において、この多数の層はダイ３０を製造する際に異なるタイミングで付加してもよい。
【００３３】
本開示は実施例を参照して説明されているが、当業者は、本特許請求の精神および範囲から逸脱することなく形状および詳細を変更してもよいことを理解しているものとする。例えば、異なる実施例について、少なくとも１個の利点を有する少なくとも１個の特徴を含むものとしてそれぞれ説明したが、説明した特徴は相互に置換えてもよく、もしくは説明した実施例もしくはその他の実施形態において相互に組合せてもよいと考えられる。ここに開示した技術は相対的に複雑であるため、対象技術に対する全ての変更を予測することは不可能である。実施例を参照して説明し、以下の特許請求の範囲において定義した本開示は最大限に広義であることを意図していることは明白である。例えば、特に他に定義されていない限り、特定の要素１個を列挙する請求項はまた、その特定の要素を複数含むものとする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体容器に面する第１の側部および第２の対向する側部を有する印字ヘッドダイを備え、
前記ダイは
前記ダイを貫通する流体供給スロットと、
前記スロットにわたって伸長するリブとを備え、
前記リブは前記ダイの前記第２の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記リブは前記ダイの前記第１の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ダイは前記スロットの対向する軸端において皿穴部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ダイは前記リブの端部において前記リブの上方で隆起する隆起部分を含み、
前記隆起部分は１個の単一体として各リブの中心部と一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ダイは、
前記リブの端部において、１個の単一体として前記リブの中心部と一体形成される主要部分と、
前記主要部分上で、前記リブの端部において前記リブの上方で隆起する隆起部分を形成する少なくとも１個の層とを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記主要部分は前記リブの表面と略同一面をなす表面を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記リブ上にオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）層を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記リブは前記第１の側部に対して少なくとも約１００μだけ凹をなすよう設けられることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記ダイの前記第１の側部上で前記ダイに接着接合される流体容器を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記ダイの第２の対向する側部上で前記ダイに結合されるオリフィス板を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記リブは約４００μ以下の中心間ピッチを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
各リブは約１００μ以下の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ダイは前記スロット横方向の側部に沿って伸長する皿穴部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
流体容器に結合される第１の側部を有する印字ヘッドダイを備え、
前記ダイは、
前記ダイを貫通する流体供給スロットと、
前記スロットにわたって伸長するリブとを備え、
前記リブは前記第１の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする装置。
【請求項１５】
ダイにスロットを形成し、
前記スロットにわたってリブを形成することを含み、
前記リブは前記ダイの少なくとも一方の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記リブを、前記スロットの流体容器に結合される第１の側部に対して凹をなすよう設けることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リブを凹をなすよう形成することは、前記リブ上方で材料を前記ダイの前記第１の側部から除去して前記リブを凹を成すように形成することを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記リブを凹をなすよう形成することは、前記ダイの前記リブに隣接する部分に材料を付加して前記リブを凹を成すように形成することを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記スロットを形成することは、
前記リブ上に誘電マスク層を形成し、
前記ダイをエッチングして貫通させて前記スロットを形成することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記スロットおよび前記リブを形成することは、
前記ダイの第１の側部に溝を形成し、
前記溝上にレーザアブレーション可能な層を形成し、
前記レーザアブレーション可能な層の第１の部分をレーザーアブレーションし、前記レーザアブレーション可能な層の第２の部分が前記リブをマスクし、
前記ダイを部分的に貫通させて前記基板をエッチングして底部を形成し、
前記リブ上に誘電層を形成し、
前記底部をエッチングして貫通させてスロットを形成することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１】
流体容器に面する第１の側部および第２の対向する側部を有する印字ヘッドダイを備え、
前記ダイは
前記ダイを貫通する流体供給スロットと、
前記スロットにわたって伸長するリブとを備え、
前記リブは前記ダイの前記第２の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記リブは前記ダイの前記第１の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ダイは前記スロットの対向する軸端において皿穴部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ダイは前記リブの端部において前記リブの上方で隆起する隆起部分を含み、
前記隆起部分は１個の単一体として各リブの中心部と一体形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ダイは、
前記リブの端部において、１個の単一体として前記リブの中心部と一体形成される主要部分と、
前記主要部分上で、前記リブの端部において前記リブの上方で隆起する隆起部分を形成する少なくとも１個の層とを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記主要部分は前記リブの表面と略同一面をなす表面を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記リブ上にオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）層を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記リブは前記第１の側部に対して少なくとも約１００μだけ凹をなすよう設けられることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記ダイの前記第１の側部上で前記ダイに接着接合される流体容器を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記ダイの第２の対向する側部上で前記ダイに結合されるオリフィス板を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記リブは約４００μ以下の中心間ピッチを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
各リブは約１００μ以下の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ダイは前記スロット横方向の側部に沿って伸長する皿穴部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
流体容器に結合される第１の側部を有する印字ヘッドダイを備え、
前記ダイは、
前記ダイを貫通する流体供給スロットと、
前記スロットにわたって伸長するリブとを備え、
前記リブは前記第１の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする装置。
【請求項１５】
ダイにスロットを形成し、
前記スロットにわたってリブを形成することを含み、
前記リブは前記ダイの少なくとも一方の側部に対して凹をなすよう設けられることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記リブを、前記スロットの流体容器に結合される第１の側部に対して凹をなすよう設けることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記リブを凹をなすよう形成することは、前記リブ上方で材料を前記ダイの前記第１の側部から除去して前記リブを凹を成すように形成することを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記リブを凹をなすよう形成することは、前記ダイの前記リブに隣接する部分に材料を付加して前記リブを凹を成すように形成することを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記スロットを形成することは、
前記リブ上に誘電マスク層を形成し、
前記ダイをエッチングして貫通させて前記スロットを形成することを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記スロットおよび前記リブを形成することは、
前記ダイの第１の側部に溝を形成し、
前記溝上にレーザアブレーション可能な層を形成し、
前記レーザアブレーション可能な層の第１の部分をレーザーアブレーションし、前記レーザアブレーション可能な層の第２の部分が前記リブをマスクし、
前記ダイを部分的に貫通させて前記基板をエッチングして底部を形成し、
前記リブ上に誘電層を形成し、
前記底部をエッチングして貫通させてスロットを形成することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【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】
【公表番号】特表２０１１−５００３６０（Ｐ２０１１−５００３６０Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２９１５１（Ｐ２０１０−５２９１５１）
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７９９４３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５２１４７
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１５日（２００８．１０．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０７９９４３
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５２１４７
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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