JP4421871B2 - プリントヘッド基板 - Google Patents

Description

本発明は、スロット付き基板並びに、その形成方法およびシステムに関する。

インクジェットプリンタやその他のプリント装置が、社会に広く普及している。プリント装置は、スロット付き基板を利用して、プリントプロセスにおいてインクを送出するものである。そのようなプリント装置は、手頃な価格で多くの望ましい特性を提供することができる。

しかし、より多くの特徴と更なる低価格の要望があるため、製造業者は効率を改善するよう常に迫られている。消費者はとりわけ、より高いプリント画像解像度、リアルなカラー、および１分間当たりのページ数すなわちプリントの増大を望んでいる。

概観
以下に説明する実施形態は、基板にスロットを形成する方法およびシステムに関する。本プロセスのいくつかの実施形態は、プリントヘッドのダイまたは他の流体射出装置に組み込むことができる、基板における流体供給スロットの形成という状況で説明する。

プリントヘッドのダイにおいて通常用いられているように、基板は、半導体基板を含んでもよい。この半導体基板は、内部に組み込まれた超小型電子回路を有することができる。この超小型電子回路は、半導体基板の裏面ないしは裏側と反対側の薄膜面で、基板の上方に置かれている、および／または基板によって支持されている。この単数又は複数の流体供給スロットによって、インク供給源すなわちインク槽から、プリントヘッド内の射出チャンバに収容された流体射出素子へと、通常インクである流体を供給することができる。

実施形態によっては、それぞれが個々の射出チャンバに供給することができる１つまたはそれよりも多くのインク供給通路に、流体供給スロットを接続することによって、これを行ってもよい。流体射出素子は通常、流体を励起して射出チャンバ内の圧力を増大させる発射抵抗器等の圧電変換素子または加熱素子を含む。その流体の一部は、発射ノズルを通って射出することができ、流体供給スロットからの流体がその射出した流体に取って代わる。インクには、射出プロセスの副産物として、特に気泡が形成される可能性がある。このような気泡は、流体供給スロット内に蓄積すると、射出チャンバのうちのいくつかまたはすべてへのインクの流れを閉塞させて、プリントヘッドを動作不良にしてしまう可能性がある。

一実施形態において、流体供給スロットは、複合（compound）スロットを含んでもよい。この複合スロットは、トレンチと多数のスロットまたは穴とを含む。トレンチは、基板に形成してもよく、基板に形成した多数のスロットまたは穴に接続されていてもよい。複合スロットの穴は、インク供給源からのインクを受け取ることができ、さまざまなインク射出チャンバに供給できるトレンチに、インクを供給する。複合スロットは、気泡の蓄積を低減するおよび／または気泡が移動して複合スロットから出るのを促進するよう構成することができる。

複合スロットによって、基板が、同様のサイズの従来のスロットよりもはるかに強度が高いままであるようにすることができる。さまざまなスロット同士の間に基板材料が延在し、基板の強度を上げるからである。この構成は拡張可能であり、いかなる実用的な長さの複合スロットを形成することもできる。

図面全体を通して、同じ構成要素を用いて同様の特徴および構成要素を参照する。

例示的なプリンタシステム
図１は、例示的なスロット付き基板を利用することができる例示的なプリント装置を示している。本実施形態において、プリント装置はプリンタ１００を含む。ここに示すプリンタ１００は、インクジェットプリンタの形で具現化される。プリンタ１００は、「ＤｅｓｋＪｅｔ」という商標でヒューレットパッカード社が製造しているインクジェットプリンタシリーズを表していてもよいが、そうである必要はない。プリンタ１００は、モノクロ（black-and-white）でプリントすることができてもよく、カラーでプリントすることができてもよい。「プリント装置」という用語は、スロット付き基板を用いてその機能のうちの少なくとも一部を達成する、なんらかのタイプのプリント装置および／または画像形成装置を指す。そのようなプリント装置の例は、プリンタ、ファクシミリ機、写真複写機、その他流体射出装置を含んでもよいが、これに限定するものではない。

図２は、プリンタ１００等の例示的なプリント装置に利用してもよい例示的なプリントカートリッジ２０２を示している。プリントカートリッジ２０２は、プリントヘッド２０４と、カートリッジ本体２０６とから成っている。他の例示的な構成は、当業者であれば理解しよう。

図３は、図２に示す例示的なプリントカートリッジ２０２の一部の断面図である。図３は、プリントヘッド２０４に供給する流体３０２を収容するカートリッジ本体２０６を示している。本実施形態において、プリントカートリッジ２０２は、プリントヘッド２０４に１つのカラーの流体またはインクを供給するよう構成されている。他の実施形態において、上述のように、他の例示的なプリントカートリッジは、多数のカラーおよび／またはブラックのインクを単一のプリントヘッドに供給してもよい。

他のプリンタは、それぞれが単一のカラーまたはブラックのインクを供給することができる多数のプリントカートリッジを利用してもよい。本実施形態において、多数のさまざまな流体供給スロット３０４が設けられている。本実施形態において、流体供給スロット３０４は、図４ないし図１９に関連して以下でさらに詳細に説明される複合スロットである。

図３に示す構成の代わりに、またはそれに付け加えて、他の例示的な実施形態は、流体供給を分割して、３つの流体供給スロット３０４それぞれが別個の流体供給を受けるようにしてもよい。他の例示的なプリントヘッドは、ここで示す３つよりも少ない数または多い数のスロットを利用してもよい。

流体供給スロット３０４は、基板３０６の各部分を貫通している。この例示的な実施形態において、シリコンは好適な基板であり得る。実施形態によっては、基板３０６は、単結晶シリコン等の結晶基板を含む。他の好適な基板の例としては、とりわけ、ガリウムヒ素、ガラス、シリカ、セラミック、または半導体材料が含まれる。当業者であれば理解するように、基板３０６は、さまざまな構成を含んでもよい。

基板３０６は、第２の表面ないしは裏側表面３１２から厚さｔだけ隔てた第１の表面３１０を有する。説明する実施形態は、さまざまな厚さの基板で満足に機能することができる。例えば、実施形態によっては、厚さｔは、約１００マイクロメートル未満から少なくとも約２０００マイクロメートルまでの範囲にわたっていてもよい。他の例示的な実施形態は、この範囲外であってもよい。例示的な一実施形態における基板の厚さｔは、約６７５マイクロメートルであってもよい。

図３に示すように、プリントヘッド２０４はさらに、基板３０６の上に配置された、個々に制御可能な流体滴発生器を含む。実施形態によっては、流体滴発生器は発射抵抗器３１４を含む。この例示的な実施形態において、発射抵抗器３１４は、基板３０６の第１の表面３１０の上に配置された多数の薄膜層の一部である。このため、第１の表面３１０は、薄膜側または薄膜面と呼ばれることが多い。薄膜層は、さらに障壁層３１６を含んでもよい。

障壁層３１６は、とりわけ、フォトレジストのポリマー基板を含んでもよい。実施形態によっては、障壁層３１６の上方にオリフィス板３１８がある。一実施形態において、オリフィス板３１８はニッケル基板を含む。他の実施形態において、オリフィス板３１８は障壁層３１６と同じ材料である。オリフィス板３１８は、さまざまな発射抵抗器３１４によって加熱された流体がそこを通って射出されプリント媒体（図示せず）にプリントできる複数のノズル３１９を有してもよい。このようなさまざまな層は、先の層の上に形成、堆積、または取り付けを行ってもよい。ここで与えられた構成は、可能な構成の１つに過ぎない。例えば、他の実施形態において、オリフィス板３１８と障壁層３１６とは一体になっている。基板３０６はまた、裏側表面３１２の一部またはすべての上または上方に配置した、ハードマスク３２０等の層も有してもよい。

図２および図３に示す例示的なプリントカートリッジ２０２は、使用中の通常の向きとは上下反対である。使用する位置に置くと、流体は、カートリッジ本体２０６からスロット３０４のうちの１つまたはそれよりも多くに流入する。スロット３０４からは、流体は流体供給通路３２２を通って進むことができる。流体供給通路３２２は、射出すなわち発射チャンバ３２４に通じており、このチャンバ３２４は、少なくとも部分的に、障壁層３１６によって画定されていてもよい。チャンバ３２４は、発射抵抗器３１４と、ノズル３１９と、内部の所与容積の空間とから成っていてもよい。他の構成もまた可能である。

図４は、基板３０６ａの第１の表面３１０ａを、上方から見た図を示している。３つの流体供給スロット３０４ａを示している。それぞれの流体供給スロット３０４ａは、長軸に沿って延びており、長軸の例を「ｘ」で表す。本実施形態において、図５ないし図１０に関して後述するように、３つの流体供給スロット３０４ａを複合スロットと呼ぶことができる。図５ないし図１０は、図４に示す基板３０６ａの拡大部分３０６ａ₁のさまざまな図を示している。

図５および図６は、基板部３０６ａ₁の斜視図である。図５は、第１の表面３１０ａ₁のわずかに上方から見た斜視図であり、図６は、第２の表面３１２ａ₁のわずかに上方から見た斜視図である。その一部をここに示すスロット３０４ａは、複合スロットである。その理由は、スロット３０４ａは、少なくとも部分的に、基板３０６ａ₁の第１の表面３１０ａ₁に形成されたトレンチ５０２から成っており、多数のスロット５０４に接続されているからである。本明細書において言及するスロット５０４は、スロット、スロット部、および／またはバイア(vias)を含んでもよい。個々のスロット５０４は、基板３０６ａ₁の裏側３１２ａから基板３０６ａ₁を貫通しトレンチ５０２に接続されていてもよい。

本実施形態において、トレンチ５０２は、図４に示す複合スロット３０４ａと実質的に同じ長さであってもよく、スロット５０４はそれよりも短くてもよい。隣接するスロット５０４同士は、基板材料によって互いに隔てられていてもよい。そのような基板材料は、補強構造５０６を含んでもよい。この補強構造５０６は、以下でより詳細に説明するように、スロット付き基板に特性をもたせることができる。

実施形態によっては、複合スロットは、少なくとも部分的に、他の複合スロットの２つまたはそれよりも多い他の略平らな表面と交わる、略平らな表面によって画定してもよい。例えば図６は、複合スロット３０４ａの表面「ｂ」と「ｃ」との間に配置されそれらと交わる、表面「ａ」を示している。他の実施形態は他の構成を有してもよい。例えば、実施形態によっては、複合スロットを構成するさまざまな表面同士がはっきりと交わることのない、より丸みのある構成を有してもよい。

例示的な複合スロットは、さまざまな好適な構成を有してもよい。一例において、複合スロットは、長さは約２３，０００マイクロメートルであってもよく、これと同様の長さのトレンチから成っていてもよい。複合スロットはまた、１つまたはそれよりも多くの補強構造から成っていてもよい。例示的な実施形態の１つにおいて、複合スロットは補強構造を６つ有し、そのそれぞれの長さは約６００マイクロメートルであり、隣接する補強構造同士は、約２６００マイクロメートルのスロットによって隔てられている。本実施形態において、各スロットは基板厚さの約９０パーセントを貫通していてもよく、トレンチは約１０パーセント貫通していてもよい。さまざまな実施形態において、トレンチの深さは、とりわけ、５０マイクロメートル未満から４００マイクロメートルを超えた範囲にわたってもよい。

図７は、図４に示す複合スロット３０４ａの長軸ｘを横切る断面図である。本図において、複合スロット３０４ａは、図と垂直な方向に延びている。ここに示す断面図において、トレンチ５０２は第１の表面３１０ａ₁に近接しているのがわかる。また、補強構造５０６の形の基板材料は、複合スロット３０４ａを横切って延びて、複合スロット３０４ａの向かい合う側の基板材料に接続している。

図８は、図７に示す基板３０６ａ₁の一部の拡大図である。図８は、２つの側壁７０２、７０４によって少なくとも部分的に画定されている、トレンチ５０２を示す図である。２つの側壁７０２、７０４は、第１の表面３１０ａ₁に関して９０度未満で約１０度よりも大きい角度αをなしていてもよい。一実施形態において、両側壁７０２、７０４は、約５４度の角度αをなしていてもよい。

ここで示す実施形態において、トレンチ５０２を、全体として符号７０６で示すＶ字形部が少なくとも部分的に画定してもよい。ここで示すように、２つの側壁７０２、７０４は、Ｖ字形部７０６の少なくとも一部を含む。

トレンチ５０２はさらに、第１の表面３１０ａ₁に近接する第１の幅ｗ₁を含んでもよい。第１の幅ｗ₁は、第１の表面３１０ａ₁からより遠位である第２の幅ｗ₂よりも小さい。本実施形態において、第１の幅ｗ₁および第２の幅ｗ₂は、第１および第２の側壁７０２、７０４に関して画定しているが、そうである必要はない。

図９は、図７の断面図である。この断面図は、図４に示す複合スロット３０４ａの長軸ｘに沿っている。図９は、第１の表面３１０ａ₁に沿って略連続して続くトレンチ５０２を示す図である。第２の表面３１２ａ₁により近接する２つのスロット５０４は、補強構造５０６を含む基板材料によって隔てられている。これは、図１０においてよりはっきりとわかる。図１０は、図９と同じ実施形態を示し、読み手のためにそれぞれの領域の説明の手助けをしている。

次に図９に戻り、補強構造５０６は、実施形態によっては、第１の表面３１０ａ₁に近接する終端８００を有してもよい。終端８００は、２つの互いに異なる角度をなす壁を含んでもよい。例えば、図９に壁８０２、８０４を示してある。壁８０２、８０４は、第１の表面３１０ａ₁に関して互いに異なる角度をなしている。実施形態によっては、その角度をなす壁は、基板の［１１１］面に沿って形成してもよい。

本実施形態において、その角度をなす２つの壁はまた、三角形の一部を形成していてもよい。これは、図１１においてよりはっきりとわかる。図１１は、もう少し詳細な、基板３０６ａ₁の一部の拡大図である。本例において、補強構造５０６の、角度をなす２つの壁８０２、８０４は、破線で示す三角形８０６の一部を形成している。本実施形態において、この三角形は二等辺三角形を含むが、そうである必要はない。他の実施形態は、角度をなす壁をさらに含む終端８００を有してもよい。例えば、実施形態によっては、終端８００は、角錐形の少なくとも一部を形成する、角度をなす４つの壁を含んでもよい。

補強構造５０６の終端８００の形状によって、複合スロット５０４のトレンチ５０２が、スロット５０４から更に離れた領域においてよりもスロット５０４に近接する領域において、より深くすることができる。例えば図１１は、スロット５０４に近接するトレンチ５０２の深さｄ₁を示し、第２の深さｄ₂は、スロット５０４からより離れている。深さｄ₁は深さｄ₂よりも大きい。実施形態によっては、各要因の中でとりわけ、スロット５０４に近接してトレンチ５０２が深くなっていくことによって、複合スロット内の気泡の蓄積を低減することができる。

気泡は、各原因の中でとりわけ、スロット付き基板が流体を供給するときに、射出プロセスの副産物としてインク内に形成される可能性がある。その流体は結局、射出チャンバ３２４から発射ノズル３１９（図３に関して説明）を通って射出される。気泡は、流体供給スロット５０４内に蓄積すると、射出チャンバ３２４のうちのいくつかまたはすべてへのインクの流れを閉塞させて、機能不良を引き起こす可能性がある。

説明する実施形態のいくつかにおいて、スロット付き基板は、プリント装置内で、第１の表面がプリント媒体に近接するように向けてもよい。そうするとインクは、一般的にプリントカートリッジ本体から、第２の表面すなわち裏側を通り、薄膜面に向かって流れることができ、そこで結局、ノズル３１９から射出することができる。気泡は、インクの流れとは略反対の向きに移動する可能性がある。説明する実施形態は、気泡が所望のとおりに移動する傾向を増大させることができる。例えば、図８ｂに示すように、トレンチ５０２を深くしていくことによって、気泡がスロット５０４に向かって移動できるようになる。その場合、気泡は、第１の表面３１０ａ₁から略遠ざかる方向にスロット５０４内へと移動し、結局基板３０６ａ₁から出ることができる。

複合スロットを含む、説明するスロット付き基板は、従来の設計よりもはるかに強度を上げることができる。図１２および図１３を検討されたい。図１２は従来のスロット付き基板を示し、図１３は複合スロットを有する例示的なスロット付き基板を示している。

図１２は、３つのスロット９０２を形成した基板９００を示す。個々のスロット９０２内でほとんどすべての基板材料が除去され、隣接するスロット９０２同士が、それぞれの互いに隣接するスロット端同士の間で専ら支持される基板材料によって、隔てられるようになっている。この基板材料は、「ビーム（梁、beam）」と呼ぶことが多く、その例を全体として符号９０４で表す。そのようなビーム９０４は、基板９００の端部において基板材料に関して変形する傾向がある。基板の端部の例を、ここにおいて全体として符号９０６で表す。これは、より小型のプリントヘッドを達成するためにスロット９０２同士がより接近して配置される場合に、特に問題になる可能性がある。

ビーム９０４は、スロット形成前に基板９００が有しているかもしれない略平らな構成から、ひずんだり、曲がったり、および／またはゆがんだりすることが多い可能性がある。そのようなひずみは、とりわけ、プリントヘッドに組み込むときに基板が受けるねじれ力の結果である可能性がある。例えば、ねじれ力は、スロット付き基板の長軸と平行な軸に関する理想的構成からのずれに対する、そのスロット付き基板の抵抗力（resistance）によって、測定することができる。基板の長軸は、スロットの長軸と略平行である。ひずみや変形によって、基板の強度が下がり、処理中に破損してしまう傾向が強くなってしまう可能性がある。

ひずみおよび／または変形によってまた、基板をダイまたは他の流体射出装置に組み込むことがより困難になってしまう可能性もある。基板は、他のさまざまな基板に接着され、プリントヘッドを、そして最終的にはプリントカートリッジを形成することが多い。このようなさまざまな基板は、既存の技法で製造されるスロット付き基板よりも堅い可能性があり、スロット付き基板をそのようなさまざまな基板の構成に合わせて変形させてしまう可能性がある。プリントヘッドがひずむと、幾何学的形状が変化する可能性があり、その場合、スロット付き基板のひずんだ部分の上に配置された射出チャンバから流体が射出されてしまう。

例示的なスロット付き基板は、そのような変形に対してより抵抗力があり、多くのプリントヘッドにおいて所望される平らな構成を、より良好に維持することができる。これは、図１３に示す例示的なスロット付き基板３０６ｂを、図１２に示すスロット付き基板と比較することによってわかる。図１３は、３つの複合スロット３０４ｂを形成した基板３０６ｂを示す。複合スロット３０４ｂは、その長さに沿って断続的に配置した、補強構造５０６ｂを有する。

補強構造５０６ｂは、とりわけ、複合スロット３０４ｂの向かい合う側にある基板材料同士を接続する、すなわちその強度を上げるのに役立つことができる。補強構造は、基板材料すなわちビームを、その長手方向の側面に沿って、隣接する複合スロット同士の間で支持することができる。そのようなビームの１つを、ここで全体として符号９０４ｂで示す。補強構造は、ビームを支持することができ、ビームがスロットの端において基板材料９０６ｂに関して変形する傾向を少なくすることができる。このことは、スロット長が大きい、および／またはスロット同士の間の距離が短い実施形態において、特に有利になる可能性がある。従来のスロットを長くすると、ビームが変形する傾向は強まるが、例示的な複合スロットでは、スロット長が大きくなるほどより多くの補強構造を設けることができ、基板の連続性が維持される。

例示的な方法
図１４、図１５、図１６、図１７、図１８および図１９は、いくつかの実施にしたがって基板に複合スロットを形成する例示的な方法のプロセス段階を示す。そのような一実施態様において、基板は、少なくとも部分的に、プリントヘッドのウエハーを含んでもよい。

図１４は基板３０６ｃの上方から見た図であり、図１５および図１６は、図１４に示す基板を通る２つの互いに異なる断面図である。図１５において一番よくわかるように、基板３０６ｃは、第１の表面３１０ｃと、略向かい合う第２の表面３１２ｃとを有する。

好適な実施態様によっては、薄膜層等のさまざまな層を、１つまたはそれよりも多くの複合スロット（図１７に示す符号３０４ｃ、３０４ｄ）を基板に形成する前に、第１の表面と第２の表面のうちのどちらかまたは両方の上方に、配置および／またはパターン形成することができる。本実施態様において、上述のように、障壁層３１６ｃを含む多数の薄膜層を、基板の第１の表面３１０ｃの上方に配置して、発射チャンバ３２４ｃと、流体供給通路３２２ｃ等の関連構造とを形成している。そのようなものとして、本実施態様において、第１の表面３１０ｃは、薄膜面と呼んでもよい。さらに、本実施において、基板の第２の表面３１２ｃの上にはハードマスク層３２０ｃがパターン形成されている。ハードマスク層３２０ｃは、本実施態様において、裏側表面と呼んでもよい。

全体として符号１１０２で示す基板３０６ｃには、複数のスロット５０４ｃ、５０４ｄを形成することができる。例えば、図１５は、基板３０６ｃを貫いて２つのスロット５０４ｃ、５０４ｄが形成された断面図を示し、図１６は、スロットが形成されていない基板の断面図を示す。図１４および図１５に示すように、２つの複合スロット（図１７に示す符号３０４ｃ、３０４ｄ）それぞれについて、２つの別個の組のスロット５０４ｃ、５０４ｄが形成されている。

本実施態様において、スロット５０４ｃ、５０４ｄは、第２の表面３１２ｃに形成されており、第２の表面３１２ｃは裏側表面を含む。本実施態様において、各スロットは、個々の複合スロットの長軸に沿って略均等に間隔を置いて配置されている。例えば、そのような長軸のうちの１つ「ｘ」を図１４に示す。他の実施態様において、複数のスロットを、互いからさまざまな距離のところに形成してもよく、および／または長軸からずらせて配置してもよい。さらに、ここで示すように、各スロットは、複合スロットの長軸で二等分されているが、そうでなくてもよい。例えば、他の実施形態において、各スロットは長軸からずれていてもよい。

スロット５０４ｃ、５０４ｄは、いかなる好適な技法を利用して形成してもよい。例えば、一実施態様において、各スロットはレーザー加工を利用して形成される。当業者には、さまざまな好適なレーザー機械が認識されるであろう。例えば、市販されている好適なレーザー機械の１つは、アイルランドのダブリン市のＸｓｉｌ Ｌｔｄ．が製造しているＸｉｓｅ２００というレーザー工作機械を含んでもよい。

スロット５０４ｃ、５０４ｄ等を形成する他の好適な技法は、とりわけ、エッチング、サンドドリリング(sand drilling)および機械的ドリリングを含んでもよい。エッチングを利用する一実施態様において、裏側のハードマスクの各領域をパターン形成して、そこを貫いてスロットが形成される各領域を制御してもよい。エッチングとパッシベーションとを交互に行うことによって、基板にスロットを形成してもよい。実施形態によっては、そのようなエッチングとパッシベーションとを交互に行うことは、ドライエッチングを含んでもよい。そのようなエッチング技法は、とりわけ、異方性スロット断面を有する個々のスロットを形成することができる。そのような異方性スロット断面の例は、図１５におけるスロット５０４ｃ、５０４ｄで見ることができる。

サンドドリリングは、機械的切削（cutting）法であり、高圧気流系（airflow system）から送出される酸化アルミニウム等の粒子によって、対象材料が除去される。サンドドリリングはまた、サンドブラスト、研磨砂機械加工（abrasive sand machining）、および砂研磨とも呼ばれる。機械加工は、基板材料を除去するのに好適なさまざまなのこぎりおよびドリルの使用を含んでもよい。単一の技法を利用してスロットを形成する代わりに、またはそれに付け加えて、さまざまな除去技法を有利に組み合わせてスロットを形成してもよい。

図１７、図１８および図１９において、全体として符号１２０２で示す基板３０６ｃにトレンチを形成する。実施態様によっては、トレンチは、５０４ｃ（図１４に関して説明）等の複数のスロットに隣接して、複合スロット３０４ｃを形成する。ここで示すように、それぞれ横断面で見ると逆Ｖ字形を有する、２つのトレンチが形成される。トレンチ５０２ｃはスロット５０４ｃに隣接し、トレンチ５０２ｄはスロット５０４ｄに隣接する。読み手の手助けとなるように、図１８では、トレンチ５０２ｃとスロット５０４ｃとを全体として矢印で示し、トレンチ５０２ｄの領域とスロット５０４ｄの領域とをそれぞれ全体として破線内に示す。

実施態様によっては、トレンチを形成することは、トレンチをエッチングによって形成することを含む。そのような実施の１つにおいて、基板の第１および第２の表面は、基板材料を除去し、複数のスロットに隣接するトレンチを形成し、複合スロットを形成するのに十分な、エッチング液にさらしてもよい。その例を、図１７、図１８および図１９に関して見ることができる。これらの図において、複合スロット３０４ｃ、３０４ｄはそれぞれ、スロット５０４ｃおよびトレンチ５０２ｃ、ならびに、スロット５０４ｄおよびトレンチ５０２ｄから形成されている。以下により詳細に説明するように、実施形態によっては、トレンチの形状を制御する代わりに、またはそれに付け加えて、裏側のマスクを所望のスロット断面に関してパターン形成することによって、完成した複合スロットを構成する個々のスロットの形状を制御してもよい。

エッチング液を利用してトレンチを形成する実施形態において、いかなる好適なエッチング液を利用してもよい。例えば、一実施態様において、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を利用してもよい。そのようなプロセスでは、図１７に示す補強構造５０６ｃ等の補強構造を少なくとも１つ保持しながらトレンチを含む基板材料を保持する、複合スロットを形成することができる。エッチング液を用いてトレンチを形成する実施形態によっては、第１の表面３１０ｃ等の上方に配置された薄膜層のうちのいくつかまたはすべてをパターン形成して、第１の表面におけるトレンチ寸法を画定してもよい。実施態様によっては、その代わりに、またはそれに付け加えて、裏側のマスクを、所与のスロット部の寸法に対して所望の割合になるようパターン形成することによって、複合スロットを構成する個々のスロットの形状を制御してもよい。

例えば、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８および図１９に示す実施形態において、完成したスロット５０４ｃ、５０４ｄは、図１８において見える断面で見ると、凹形の断面を有して形成される。他の実施形態は、断面図が異なるスロットを有してもよい。例えば、図５ないし図７は、図７に示すもの等の横断面で見ると、個々のスロットの最も幅広の部分が第２の表面３１２ａ₁に近接している、実施形態を示す。

スロットの構成は、各方法の中でとりわけ、裏側のマスクをパターン形成してトレンチ形成プロセス中のエッチングを制御することによって、制御してもよい。例えば、図１８に示す断面を達成する方法の１つは、裏側のマスクを個々のスロットと同じ幅にパターン形成することである。例えば、図１５は、スロット５０４ｃ、５０４ｄと略同じ幅の、パターン形成した、裏側のマスキング層３２０ｃを示す。

マスキング層は、トレンチ形成プロセス中の裏側層のエッチングを制限して、図１８にスロット５０４ｃについて示す凹形のスロット断面を製造することができる。図５ないし図７に示すような裏側表面に近接してスロット断面の幅がより広くなっていく構成を達成する方法の１つは、エッチング液にさらされる裏側表面の所望の領域を残すように裏側のハードマスクをパターン形成しながら、さらなる基板材料を除去して、トレンチを、したがって複合スロットを形成することである。

それぞれの特徴の所望の幾何学的形状は、各要因の中でとりわけ、基板３０６ｃ等がエッチング液にさらされる時間の量によって制御することができる。例えば、一実施形態において、上述のように、補強構造の終端を形成するのに十分なだけ、＜１１１＞面に沿って基板材料が除去されると、エッチングを中止することができる。

基板をエッチング液にさらすことによってトレンチ５０２ｃ等を形成することで、鋭いおよび／または凸凹の基板材料を除去することができる。このような基板材料は、除去することができない場合には、クラック開始場所の役目を果たしてしまう可能性がある。エッチングプロセスによってまた、複合スロット３０４ｃ等の表面を滑らかにすることもでき、それによって、インクの流れをより効率的にすることができる。

これまで説明した例示的な実施形態は、基板材料を除去して複合スロットを形成する除去段階を含んでいた。しかし、他の例示的な実施形態は、スロットを付けるプロセス中に基板に材料を付け加える、さまざまな段階を含んでもよい。例えば、一実施形態では、スロットの形成後、堆積段階によって、トレンチが貫通して形成されて複合スロットを形成する、新しい材料層が付け加えられてもよい。他の実施形態では、複合スロットをきれいにする（洗浄する、clean-up）、またはさらに仕上げる、１つまたはそれよりも多い段階を含んでもよい。このようなさらなる段階は、説明した各段階の間か、または説明した各段階の後に行われてもよい。

説明する実施形態は、基板に流体供給スロットを形成する方法およびシステムを提供することができる。流体供給スロットは、流体供給スロットに接続されたさまざまな流体射出素子にインクを供給することができる一方で、スロット付き基板の強度を既存の技法よりも上げることができる。説明する流体供給スロットは、基板の第１の表面内に収容され基板の第２の表面から基板を貫通する複数のスロットに接続されたトレンチから成る、複合構成を有することができる。説明する実施形態は、複数のスロットを構成するさまざまなスロット同士の間の基板材料を残し、したがって、スロット付き基板の構造的完全性を高める。これは、より長いスロットについては特に有用である可能性がある。そのようなより長いスロットは、そうでなければ、基板を脆性にし変形する傾向を有するようにさせてしまう可能性がある。説明する実施形態は、ほとんどいかなる長さの複合流体供給スロットも形成することができるよう、拡張可能である。複合スロットは、有利な強度特性を有することができ、それによってダイの脆性を低減しダイ上でスロット同士をより接近して配置することができる一方で、インク供給スロットの潜在的な閉塞を低減することができる。

本発明を、構造的特徴および方法の各段階に特有の文言で説明したが、添付の特許請求の範囲において規定する本発明は、説明した特定の特徴または段階に必ずしも限定されるものではないことが理解されなければならない。むしろ、このような特定の特徴および段階は、特許を請求する本発明を実施する好ましい形式として開示されている。

例示的なプリンタの正面図である。 一実施形態による例示的なプリントカートリッジの斜視図である。 一実施形態による例示的なプリントカートリッジの頂部の断面図である。 一実施形態による例示的な基板の平面図である。 一実施形態による例示的な基板の斜視図である。 一実施形態による例示的な基板の斜視図である。 一実施形態による例示的な基板の断面図である。 一実施形態による例示的な基板の断面図である。 一実施形態による例示的な基板の断面図である。 一実施形態による例示的な基板の断面図である。 一実施形態による例示的な基板の断面図である。 基板の平面図である。 一実施形態による例示的な基板の平面図である。 一実施形態による例示的な基板のプロセスの各ステップの平面図である。 一実施形態による例示的な基板のプロセスの各ステップの平面図である。 一実施形態による例示的な基板のプロセスの各ステップの断面図である。 一実施形態による例示的な基板のプロセスの各ステップの断面図である。 一実施形態による例示的な基板のプロセスの各ステップの断面図である。 一実施形態による例示的な基板のプロセスの各ステップの断面図である。

符号の説明

１００ プリンタ（プリント装置）
３０４ 複合スロット
３０６ プリントヘッド基板
３１０ 第１の表面
３１２ 第２の表面
５０２ トレンチ
５０４ スロット
５０６ 補強構造
７０２、７０４ 側壁
８００ 終端
８０２、８０４ 壁
ｄ₁ 深さ（最大深さ）
ｔ 厚さ

Claims (9)

1. 第１の表面とその反対側の第２の表面とによって画定される厚さを有する基板と、
   前記第１の表面内に収容され、前記基板の前記厚さの全部よりも少ない部分を通って延びるトレンチであって、２つの側壁によって少なくとも部分的に画定されるトレンチと、
   前記第２の表面から前記基板の内部へと延び、前記トレンチに接続して、前記基板を貫く複合スロットを形成する複数のスロットと、
   を備え、
   前記トレンチの個々の前記側壁のうちの少なくとも一部は、前記第１の表面に対して１０度よりも大きくかつ９０度よりも小さい角度をなして配置される、プリントヘッド基板。
2. 請求項１に記載のプリントヘッド基板を少なくとも部分的に備えたプリント装置。
3. 第１の表面とその反対側の第２の表面とによって画定される厚さを有する基板と、
   長軸を有し、前記第１の表面内に収容され、前記基板の前記厚さの全部よりも少ない部分を貫いて延びるトレンチと、
   前記第２の表面から前記基板内へと延び、前記トレンチに接続して、前記基板を貫く複合スロットを形成する複数のスロットと、
   を備え、
   前記長軸を横切る前記トレンチの断面は、前記第１の表面に近接する位置の第１の幅が、前記第１の表面から前記第１の幅の位置より遠位である第２の幅よりも小さい、構造。
4. 前記複合スロットは流体供給スロットを含む、請求項３に記載の構造。
5. 互いに反対の第１および第２の表面によって画定される厚さを有する基板と、
   前記第１の表面内に収容され、前記基板の前記厚さの全部よりも少ない部分を通って延びるトレンチと、
   前記第２の表面から前記基板内へと延び、前記トレンチに接続して、前記基板を貫く複合スロットを形成する複数のスロットと、
   を備え、
   前記トレンチの深さは、前記スロットからより離れた部分においてよりも、前記スロットに近接する部分の方が深い、プリントヘッド基板。
6. 前記トレンチの最大深さは、前記基板の前記厚さの１０パーセントから８０パーセントまでの範囲である、請求項５に記載のプリントヘッド基板。
7. 前記複数のスロットを構成する個々のスロットは、前記複合スロットの長軸に沿って略均等に離間して配置された、請求項５に記載のプリントヘッド基板。
8. 互いに反対の第１および第２の表面によって画定される厚さを有する基板と、
   長軸に沿って延びる細長いトレンチの部分と、内部に少なくとも１つの補強構造とを含む複合スロットであって、該補強構造は、前記第１の表面に近接する終端を含み、該終端は、少なくとも２つの互いに異なる角度をなす壁を含む、複合スロットと、
   を備えたスロット付きプリントヘッド基板。
9. 請求項８に記載のスロット付きプリントヘッド基板を少なくとも部分的に備えたプリント装置。

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