JP2005014610A - 流体エジェクタヘッド内の熱を放出する装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体エジェクタヘッド内の熱を放出するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】流体エジェクタアセンブリは、射出すべき流体を保存するコンテナと、コンテナに取りつけられたヒートシンクと、ヒートシンクに接合されたダイモジュールと、を含む。ヒートシンクは、混合されてポリマにされた少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマから成形される。ヒートシンクは熱を放出する形状にされている。流体エジェクタアセンブリは、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料をポリマと混合し、ポリマと熱伝導性のフィラー材料の混合物とを用いてヒートシンクを成形し、ダイモジュールにヒートシンクを、任意には流体を収容しているコンテナ、を取り付けることによって、製造される。
【選択図】 図８

Description

本発明は、流体エジェクタヘッド内の熱を放出する方法及び装置に関し、更に詳細には、流体エジェクタアセンブリ及びその製造方法に関する。

従来から、熱式流体エジェクタヘッド内の熱を放出するための種々の装置及び方法が用いられている。たとえば、インクジェットプリンタのような流体射出装置の熱式流体エジェクタヘッドは、流体を蒸発の時点まで加熱することによって流体が射出されるので、かなりの量の残留熱を発生する。熱が流体エジェクタヘッド内に残っている場合には、この残留熱は性能を変化させると共に、究極的には射出品質を変化させる。射出性能は、通常は、滴下寸法、射出頻度、又は他の射出の指標（ｍｅｔｒｉｃｓ）の変化で確かめられる。このような射出の指標は、許容可能な射出品質を有するために、制御可能な範囲内に留まる必要がある。長時間動作又は高画像密度の射出の間に、流体エジェクタヘッドの温度は許容可能な温度限界を越えることがある。一旦温度限界を越えると、射出品質を維持するために、徐冷（ｓｌｏｗ ｄｏｗｎ）又は冷却（ｃｏｏｌ ｄｏｗｎ）時間が必要とされる。

たとえばプリンタ、コピー機等のような多くの流体射出装置は、伝熱能力を向上することによってスループットを向上する。流体エジェクタヘッド性能を向上するための技術は、過剰の熱を、射出されている流体に変換することである。射出されている流体が一旦所定の温度を越えると、熱い流体が流体エジェクタヘッドから射出される。長時間操作の間又は非常に高解像度の射出の間に、この技術では、最大許容温度を越える流体エジェクタヘッド内の温度からの影響も受けやすい。

他の技術は、熱を流体エジェクタヘッドから離して蓄積又は伝導するために、ヒートシンクを使用することである。典型的には、これらのヒートシンクは、流体エジェクタヘッドから熱を取り除くために、高い熱伝導率を有する、銅、アルミニウム又は他の金属から成る。

米国特許第６，３４３，８４８号 Ｃｏｏｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｗｅｂｓｉｔｅの雑ページ（ｗｗｗ．ｃｏｏｌｐｏｌｙｍｅｒｓ．ｃｏｍ．）

しかしながら、このような材料が使用される場合には、ヒートシンクによって、流体エジェクタヘッドについての重量、寸法、コスト及びエネルギ使用量が増える。セットされる媒体の前を移動するエジェクタヘットの場合は特にそうである。さらに、インクのような流体は、典型的には、アルミニウム又は銅を腐食させる傾向がある溶媒及び／又は塩を使用する。

ヒートシンクは、典型的には、基板に接合されている。基板の材料は、アルミニウム又は銅のような、流体エジェクタヘッドのダイモジュールから熱を逃がす、伝導性の金属からしばしば作られる。しかしながら、いくつかの流体射出装置は、比較的低い熱伝導率を有するプラスチックの基板を使用する。金属のヒートシンクが使用されている場合には、基板とダイとの間の接合は、温度変化による大きな応力の影響を受ける。この応力は、基板とダイの熱膨張係数間の大きな不整合から生じる。

これらの応力は、ダイが基板から分離するかまたはダイの層が互いに分離するという、剥離する問題を生じさせる。また、応力は、さらなる流体射出の品質及び信頼性の問題を示す。

本発明は、流体エジェクタヘッド内の熱を放出するためのシステム及び方法を提供する。

本発明は、独立して、ポリマのヒートシンク内でより優れた熱伝導率を得るための装置及び方法を提供する。

本発明による装置及び方法の種々の例示的な実施の形態では、熱伝導性のフィラー材料を有するポリマから成形された表面領域を含むヒートシンクが、冷却されるべき構造に取り付けられている。種々の例示的な実施の形態において、ヒートシンクの表面領域は熱を放出するための形状にされている。

本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態では、流体エジェクタのダイモジュールが、同様な熱膨張係数を有する材料から成るヒートシンクに接合されている。

本発明による装置及び方法の種々の例示的な実施の形態では、ポリマヒートシンク内のフィラー材料は方向付けられたフロー領域内で方向付けられ、フィラー材料が流体エジェクタヘッドのダイモジュールに略平行して延びるようになっている。

本発明の第１の態様は、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマから成形されて熱を放出する形状にされる部分を含み、コンテナに取り付けられるヒートシンクと、ヒートシンクに取り付けられる流体エジェクタモジュールと、を含むことを特徴とする流体エジェクタアセンブリである。

本発明の第２の態様は、第１の態様において、ヒートシンク部分から延出する複数のフィンを含むことを特徴とする。

本発明の第３の態様は、第１の態様において、ヒートシンク及び流体エジェクタモジュールの形成材料は、同様の熱膨張係数を有することを特徴とする。

本発明の第４の態様は、第１の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマが約１０Ｗ／ｍ°Ｃよりも大きい熱伝導率を有することを特徴とする。

本発明の第５の態様は、第１の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマが約１００Ｗ／ｍ°Ｃよりも小さい熱伝導率を有することを特徴とする。

本発明の第６の態様は、第５の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマが約１０Ｗ／ｍ°Ｃから約１００Ｗ／ｍ°Ｃまでの熱伝導率を有することを特徴とする。

本発明の第７の態様は、第１の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料が黒鉛であることを特徴とする。

本発明の第８の態様は、第７の態様において、黒鉛が石油ピッチベース材料から形成されたことを特徴とする。

本発明の第９の態様は、第１の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料が少なくとも１つのセラミック材料であることを特徴とする。

本発明の第１０の態様は、第９の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のセラミック材料が窒化ホウ素及び窒化アルミニウムの少なくとも一つであることを特徴とする。

本発明の第１１の態様は、第１の態様において、ヒートシンクが、流体エジェクタモジュールによって射出された流体に対し耐化学性があることを特徴とする。

本発明の第１２の態様は、第１の態様において、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料が、流体エジェクタモジュールの方向付けられたフロー領域に対し略平行に方向付けられたことを特徴とする。

本発明の第１３の態様は、第１の態様において、ヒートシンクが、流体エジェクタモジュールによって射出されるべき流体を保存するコンテナをさらに含むことを特徴とする。

本発明の第１４の態様は、第１の態様において、流体エジェクタモジュールによって射出されるべき流体を保存するコンテナをさらに備えることを特徴とする。

本発明の第１５の態様は、少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマ材料から成形されて熱を放出する形状にされる部分を含み、ヒートシンクを成形するステップと、流体エジェクタアセンブリを形成するために、ヒートシンクを少なくとも１つの流体エジェクタモジュール及びコンテナに取り付けるステップと、を備えたことを特徴とする、流体エジェクタアセンブリの製造方法である。

本発明の第１６の態様は、第１５の態様において、ヒートシンク部分から延出する複数のフィンを形成するステップをさらに備えたことを特徴とする。

本発明の第１７の態様は、第１５の態様において、ヒートシンクを成形する前に、約１０Ｗ／ｍ°Ｃよりも大きい熱伝導率を有する少なくとも１つのフィラー材料をポリマに混合するステップをさらに備えたことを特徴とする。

本発明の第１８の態様は、第１５の態様において、ヒートシンクを成形する前に、約１００Ｗ／ｍ°Ｃよりも小さい熱伝導率を有する少なくとも１つのフィラー材料をポリマに混合するステップをさらに備えたことを特徴とする。

本発明の第１９の態様は、第１８の態様において、少なくとも１つのフィラー材料を混合するステップにおいて、フィラー材料が約１０Ｗ／ｍ°Ｃから約１００Ｗ／ｍ°Ｃまでの熱伝導率を有することを特徴とする。

本発明の第２０の態様は、第１５の態様において、ヒートシンクを成形するステップが、ヒートシンクを成形する間に、ヒートシンクの方向付けられたフロー領域に対し略平行に少なくとも１つのフィラー材料を方向付けるサブステップをさらに含むことを特徴とする。

本発明の第２１の態様は、第１５の態様において、ヒートシンクを成形するステップが、ヒートシンクをコンテナと一体的に成形するサブステップを備え、ヒートシンクを取り付けるステップが、流体エジェクタアセンブリを形成するために、ヒートシンク及び一体のコンテナを流体エジェクタモジュールに取り付けるサブステップを備えたことを特徴とする。

本発明の第２２の態様は、第１５の態様において、ヒートシンクを取り付けるステップが、流体エジェクタアセンブリを形成するために、ヒートシンクを流体エジェクタモジュール及びコンテナに取り付けるサブステップを備えたことを特徴とする。

本発明は、流体エジェクタヘッド内の熱を放出するためのシステム及び方法を提供する。

本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態の次の詳細な説明に述べられており、又はそれらから明らかである。

本発明による種々の例示的な実施の形態を、添付の図を参照して詳細に説明する。

本発明による流体射出システムの種々の例示的な実施の形態の次の詳細な説明は、分かり易さ及び親しみ易さのために、流体射出システム、インクジェットプリンタの１つの特定のタイプを参照及び／又は図示しても良い。しかしながら、本発明の原理は、次に概説及び／又は説明したように、ここで特別に説明したインクジェットプリンタを越えて、任意の周知又は後に開発される流体射出システムに等しく適用できることは当然である。

本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態は、一つ以上の熱伝導性のフィラー材料を混合したポリマを用いて、たとえばサーマルインクジェットプリンタ、コピー機及び／又はファクシミリ装置のような、流体エジェクタヘッドからの熱の放出を可能にする。種々の例示的な実施の形態において、本発明による装置及び技術は、ポリマのヒートシンクが熱をさらに容易に放出することを可能にする性質を有する一つ以上のフィラーを有すると共に、全体として、熱的な流体エジェクタヘッドのダイについてと同様の熱膨張係数を有するポリマのヒートシンクを提供する。

種々の例示的な実施の形態において、本発明によるヒートシンクは、高伝導性のポリマを用いて製造される。高伝導性のポリマは、１０Ｗ／ｍ°Ｃ〜約１００Ｗ／ｍ°Ｃの範囲の熱伝導率を有する。この熱伝導率は、典型的には、標準的なプラスチックの０．１〜０．３Ｗ／ｍ°Ｃの約５０〜５００倍の大きさである。高伝導性のポリマは、アルミニウムの熱伝導率に近い熱伝導率を有する。アルミニウムの熱伝導率は、約１００〜１５０Ｗ／ｍ°Ｃである。これらのポリマもまた、ヒートシンクの表面積、かくして熱放出速度を最大にする傾向がある形状に、容易に射出成形しても良い。

一般的に、これらの高熱伝導性のポリマ材料は、導電性又は非導電性のいずれであっても良い。一般的に、導電性の高熱伝導性のポリマ材料は、非導電性の高熱伝導性のポリマ材料よりも高い熱伝導率がある。これらの高熱伝導性のポリマ材料が流体エジェクタヘッド内の微細な電気回路に近接して用いられているので、導電性の高熱伝導性のポリマ材料を使用すると、電気回路内で異常な又は不適切な動作を引き起こすことがある。このようにして、導電性の高熱伝導性のポリマ材料を使用している場合には、流体エジェクタヘッドとヒートシンクとの間に絶縁層を設けても良い。

熱的な流体エジェクタヘッドのダイから熱を取り除くためにヒートシンクが用いられており、これにより流体エジェクタヘッドが長時間動作するのを可能にする。長時間の流体エジェクタヘッドの動作によって、典型的に、流体エジェクタヘッドのダイ内の温度を上昇させ、ダイから熱を放出させて取り除くと、高品質の流体の射出を可能にするのに十分に低い温度で流体エジェクタヘッドが動作することを可能にする。

本発明による種々の例示的な実施の形態では、ヒートシンク材料に用いられる高伝導性のポリマは種々のフィラー材料と混合されたベースポリマを含む。たとえば、このようなポリマ材料の一つは、Ｃｏｏｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｉｎｃ．製のＣＯＯＬ ＰＯＬＹ（ＴＭ）である。特に、ＣＯＯＬ ＰＯＬＹ Ｅ２００（ＴＭ）ポリマ材料は、６０Ｗ／ｍ°Ｃの熱伝導率と１°Ｃにつき約５μｍ／ｍの熱膨張係数（フローに平行）とを有する射出成形可能な液晶ポリマベースの材料である。

最近、Ｐｏｌｙｏｎｅ、ＬＤＰ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｓｔｉｃｓ、ＲＴＰ Ｃｏｍｐａｎｙ、ＧＥ及びＤｕｐｏｎｔのような他の会社が、本発明によるヒートシンクにも用いられて良い、高伝導性のポリマを開発した。

典型的なフィラー材料は、窒化ホウ素及び窒化アルミニウム繊維のような黒鉛繊維及びセラミック材料を含む。種々の例示的な実施の形態において、高い熱伝導率の高伝導性のポリマの混合物は、石油ピッチベース材料から形成された黒鉛繊維を用いる。ポリマについての典型的なベース材料は、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド及びポリサルホンを含む。

種々の例示的な実施の形態において、ヒートシンクは流体エジェクタヘッドのダイに接合されている。流体エジェクタヘッドのダイは、典型的にはシリコンで作られており、約４．６７μｍ／ｍ°Ｃの熱膨張係数を有する。

表１は、いくつかの共通使用されている基板材料及び例示的な高伝導性のポリマ、すなわちＣｏｏｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｉｎｃ．製のＣＯＯＬＰＯＬＹ Ｅ２００（ＴＭ）の種々の性質を一覧表にしたものである。

ダイとヒートシンク代用物との間の計算されたせん断力Ｆは、次のように決定される。
Ｆ＝［（αｓ−αｄ）ΔＴ］／［（１／ＥｓＡｓ）＋（１／ＥｄＡｄ）］

αｓは基板の熱膨張係数である。

αｄはダイの熱膨張係数であり、シリコンのダイモードについて４．６７μｍ／ｍ°Ｃである。

Ｅｓは基板の弾性係数である。

Ｅｄはダイの弾性係数であり、シリコンで形成されたダイについて７０ＧＰａである。

Ａｓは基板の断面積である。

Ａｄはダイの断面積である。

表１に示すように、一つ以上の熱伝導性のフィラー材料が、モールド内のフロー方向に平行に方向付けられており、ポリマ／フィラー材料の混合物の熱膨張係数は５μｍ／ｍ°Ｃである。しばしば、フィラー材料は繊維である。繊維が用いられている場合には、繊維の長軸はフロー方向に整合するようになり、ポリマ／フィラー材料の混合物は異方性の熱膨張係数を有する。一つ以上の熱伝導性のフィラー材料が、フローに直角なポリマ内で方向付けられている場合には、ポリマ／フィラー材料の混合物の熱膨張係数は、繊維の横断する方向には１５μｍ／ｍ°Ｃであるが、繊維の長手方向ではもっと小さい。熱伝導性の材料をフロー方向に平行に方向付けることによって、熱膨張係数は、ダイモジュールを作るために使用される材料の熱膨張係数にさらに効率的に整合する。このようにして、せん断力がかなり減り、さらに効果的な接合が実現できる。

図１は、熱を熱的な流体エジェクタヘッドから放出する装置を含む、熱的な流体エジェクタアセンブリ１００の第一の例示的な実施の形態を示す。図１に示すように、熱的な流体エジェクタアセンブリ１００は、ヒートシンク１１０と、流体エジェクタエレメント１２０と、流体供給マニホールド１３０と、プリント回路基板１４０と、を含む。

流体供給マニフォールド１３０が任意であることは当然である。このようにして、流体供給マニフォールド１３０又は同様の機能及び／又は動作を有する装置を使用してもしなくても良い。

流体エジェクタエレメント１２０が、エポキシ樹脂、熱溶着又は他の適切な取付方法によって、ヒートシンク１１０に取り付けられている。流体エジェクタエレメント１２０は、複数の孔（ａｐｅｒｔｕｒｅｓ）を含み、それを通してインクのような流体が射出される。流体エジェクタエレメント１２０は、プリント回路基板１４０に接続されている。

種々の例示的な実施の形態において、プリント回路基板１４０は、その一端に流体エジェクタエレメント１２０に接続されたコンタクトパッド１４１を有する基板上に電気的に接続されたトレース（ｔｒａｃｅ）を含む。プリント回路基板１４０の他端は、電気的なコネクタに接続されている形状である。プリント回路基板１４０は、適切な電気接続を可能にするように、種々の寸法及び形状であるように形作られていても良い。プリント回路基板１４０は、ヒートシンク１１０と流体供給マニフォールド１３０との間にプリント回路基板１４０を挟むためのスロットも含んでいる。

種々の例示的な実施の形態において、流体供給マニフォールド１３０は、流体チャンバー（ｆｌｕｉｄ ｃｈａｍｂｅｒ）１３１、フィルタ１３２と、面テープ１３３とを含む。フィルタ１３２が流体チャンバー１３１の上部に取り付けられており、面テープ１３３が流体チャンバー１３１の下部に取り付けられている。

種々の例示的な実施の形態において、流体エジェクタマニフォールド１３０は、定期的に再充填してもしなくても良い、流体チャンバー１３１を含む。流体エジェクタエレメント１２０は、流体チャンバー１３１の下に取り付けられている。流体チャンバー１３１は、流体チャンバー１３１をヒートシンク１１０に取り付けるための取付けポスト（ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｐｏｓｔ）も含む。プリント回路基板１４０は、流体エジェクタエレメント１２０に電気的に接続されており、流体チャンバー１３１とヒートシンク１１０との間に挟まっている。種々の他の例示的な実施の形態において、チャンバー１３１を含む流体エジェクタマニフォールド１３０よりも、流体チャンバー１３１がヒートシンク１１０と一体的に設けられており、流体チャンバー１３１はヒートシンク１１０と同じ材料を用いて形成される。この場合には、流体マニフォールド１３０は、流体を流体チャンバー１３１から流体エジェクタエレメント１２０に伝える。

図２は、図１の熱的な流体エジェクタヘッド１００のヒートシンク１１０の第一の例示的な実施の形態を示す。種々の例示的な実施の形態において、ヒートシンク１１０は、そこから複数の熱伝達面が外側に延びるベース１１１を含む。図２に示すように、第一の例示的な実施の形態では、伝熱面はフィン１１４である。図２に示すように、ヒートシンク１１０は、ベース１１１から延びている７つのフィン１１４を含む。図２は特有に配置されたフィン１４４を示しているが、フィン１１４の任意の適切な効果的な本数、寸法及び／又は方向を用いても良いことは当然である。

図２に示すように、流体エジェクタエレメント１２０は、接着剤１１３を用いて、側面１１２に取り付けられている（図１で示すように）。しかしながら、流体エジェクタエレメント１２０を側面１１２に取り付けるために、溶着、機械的クランピング等のような他の方法を使用しても良いことは当然である。さらに、流体エジェクタエレメント１２０は、ベース１１１の他の面に取り付けられても良い。

図３は、熱を熱的な流体エジェクタヘッドから放出する、流体エジェクタアセンブリ２００の第二の例示的な実施の形態を示す。図３に示すように、流体エジェクタアセンブリ２００は、流体エジェクタエレメント２２０及びヒートシンク２１０とを含む。ヒートシンク２１０は、ベース２１１から外側に延びる複数の延長ピン２１５を含む。

種々の例示的な実施の形態において、流体エジェクタエレメント２２０は、接着剤、溶着、機械的コネクタ等を用いて、側面２１２に取り付けられている。

図４は、本発明による流体エジェクタアセンブリ３００の第三の例示的な実施の形態を示す。図４に示すように、流体エジェクタアセンブリ３００は、ヒートシンク３１０及び流体エジェクタエレメント３２０とを含む。ヒートシンク３１０は、ベース３１１を含む。種々の例示的な実施の形態において、流体エジェクタエレメント３２０は、ベース３１１の側面３１２に取り付けられている。この例示的な実施の形態では、ヒートシンク３１０は、ピン又はフィンのいずれをも含まない。ベース３１１内の材料は、ある作業環境で適切な熱放出を提供する。

図５は、本発明による流体エジェクタアセンブリ４００の第４の例示的な実施の形態を示す。図５に示すように、流体エジェクタアセンブリ４００は、ヒートシンク４１０及びプリントエレメント４２０を含む。ヒートシンク４１０は、接続壁４１８によって互いに接続された延伸する２つの側壁４１６、４１７を有する、ベース４１１を含む。

種々の例示的な実施の形態において、流体エジェクタエレメント４２０は、接着剤又は同様の接合機構を用いて、側面４１２に取り付けられている。ヒートシンク１１０、２１０、３１０及び／又は４１０の種々の例示的な実施の形態において、これらのヒートシンクを形成するために用いられている材料の性能を上げるために用いられているフィラー材料の方向が図５及び図６について次に概説するように方向付けられている、ということは当然である。

図６は、本発明による、使用可能なヒートシンクを成形するための技術の第一の例示的な実施の形態を示す概略図である。図６に示すように、一つ以上の熱伝導性のフィラー材料が、ダイモジュールに平行に方向付けられている。その結果、表１に示すように、ヒートシンクについては、ダイモジュールを作るのに使用される材料の熱膨張係数と同様の熱膨張係数が得られる。このようにして、基板とダイモジュールとの間の接合は、温度変化による大きな応力に依存しない。さらに、方向付けられている熱伝導性のフィラー材料は、流体エジェクタヘッド内の熱を放出するための効果的なヒートシンクを提供する。

図６に示すように、ヒートシンク１１０、２１０、３１０及び／又は４１０を形成するために使用可能な、ヒートシンク成形装置５００の１つの例示的な実施の形態は、側壁チャネル５１１、５１２、５１４を含む。ヒートシンク１１０、２１０、３１０及び／又は４１０を形成するために使用される高伝導性のポリマが、ゲート５２０を通って成形装置５００内に射出され、側壁５１１、５１２、５１３、５１４によって形成されたチャネルを通ってフロー方向５２１、５２２に流れる。フロー方向５２１、５２２は、方向付けられたフロー領域５２３内の高伝導性ポリマのフィラー材料を方向付け、流体エジェクタヘッドからの熱を受け取るヒートシンクの表面と、受け取った熱を流体エジェクタヘッドの周りの環境に放出するヒートシンクの一つ以上の熱放出面と、の間にフィラー材料が延びるようにする。

図７は、本発明による、使用可能なヒートシンクを成形するための技術の第二の例示的な実施の形態を示す概略図である。図７に示すように、一つ以上の熱伝導性のフィラー材料が、ダイモジュールに対し平行に方向付けられている。その結果、表１に示すように、ヒートシンクについて、ダイモジュールを作るのに使用された材料の熱膨張係数と同様の熱膨張係数が得られる。このようにして、基板とダイモジュールとの間の接合は、温度変化による大きな応力の影響を受けない。さらに、方向付けられた熱伝導性のフィラー材料は、流体エジェクタヘッド内で熱を放出するための効果的なヒートシンクを提供する。

図７に示すように、ヒートシンク１１０、２１０、３１０及び／又は４１０を形成するために使用可能なヒートシンク成形装置６００の１つの例示的な実施の形態は、側壁チャネル６１１を含む。ヒートシンク１１０、２１０、３１０及び／又は４１０を形成するために使用された高伝導性のポリマは、成形装置６００の中にゲート６２０を通って射出され、側壁チャネル６１１によって形成されたチャネルを通ってフロー方向６２１に流れて入り、出口ゲート６３０に流れ出る。フロー方向６２１は、高伝導性のポリマのフィラー材料を方向付け、流体エジェクタヘッドから熱を受け取るヒートシンクの表面と、受け取った熱を流体エジェクタヘッドの周りの環境に放出するヒートシンクの一つ以上の熱放出面と、の間にフィラー材料が延びるようにする。

フィラー材料の方向の種々の例示的な実施の形態において、フロー方向を得るために、種々の方法を使用しても良く、図５〜７について概説した例示的な実施の形態に制限されない、ということは当然である。たとえば、ヒートシンク成形装置の他の例示的な実施の形態は、その一端にゲートを有する、単一の細長いチャネルを含んでいても良い。

図８は、本発明による流体エジェクタアセンブリの製造方法の１つの例示的な実施の形態を概説するフローチャートである。図８に示すように、本方法の動作はステップＳ１００で始まり、ステップＳ２００に進み、ここで熱伝導性のフィラー材料はポリマと混合される。次に、ステップ３００では、フィラー材料を含むポリマはヒートシンクに成形され、フィラー材料は設計された熱的なフロー方向に沿って方向付けられるようになる。次に、ステップＳ４００では、ヒートシンクは流体エジェクタエレメントに取り付けられている。最後に、動作はステップＳ５００に進み、ここで本方法の動作が終了する。

本発明を種々の例示的な実施の形態に関連して述べてきたが、多くの代替物、修正及び変更が、本技術分野における当業者には自明のことであることは当然である。したがって、上述したこの発明の好適な実施の形態は、例示的であり、制限しないことを意図されている。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更が可能である。

本発明によるシステム及び方法の種々の例示的な実施の形態に使用可能な流体エジェクタヘッドの第一の例示的な実施の形態を図示するブロック図である。 本発明によるシステム及び方法を用いて形成されたヒートシンクの第一の例示的な実施の形態のブロック図である。 本発明によるシステム及び方法を用いて形成されたヒートシンクの第二の例示的な実施の形態のブロック図である。 本発明によるシステム及び方法を用いて形成されたヒートシンクの第三の例示的な実施の形態を図示するブロック図である。 本発明によるシステム及び方法を用いて形成されたヒートシンクの第四の例示的な実施の形態を図示するブロック図である。 本発明による使用可能なヒートシンクを成形するための技術の第一の例示的な実施の形態を図示する概略図である。 本発明による使用可能なヒートシンクを成形するための技術の第二の例示的な実施の形態を図示する概略図である。 本発明によるヒートシンクを有するプリントヘッドを製造するための方法の１つの例示的な実施の形態を概説するフローチャートである。

符号の説明

１００：流体エジェクタアセンブリ
１１０：ヒートシンク
１１４：フィン
１２０：流体エジェクタエレメント（流体エジェクタモジュール）
１３１：流体チャンバー（コンテナ）

Claims (22)

1. 少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマから成形されて熱を放出する形状にされる部分を含み、コンテナに取り付けられるヒートシンクと、
   前記ヒートシンクに取り付けられる流体エジェクタモジュールと、を含むことを特徴とする流体エジェクタアセンブリ。
2. 前記ヒートシンク部分から延出する複数のフィンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
3. 前記ヒートシンク及び前記流体エジェクタモジュールの形成材料は、同様の熱膨張係数を有することを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
4. 少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有する前記ポリマが約１０Ｗ／ｍ°Ｃよりも大きい熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
5. 少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有する前記ポリマが約１００Ｗ／ｍ°Ｃよりも小さい熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
6. 少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有する前記ポリマが約１０Ｗ／ｍ°Ｃから約１００Ｗ／ｍ°Ｃまでの熱伝導率を有することを特徴とする、請求項５に記載の流体エジェクタアセンブリ。
7. 前記少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料が黒鉛であることを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
8. 前記黒鉛が石油ピッチベース材料から形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の流体エジェクタアセンブリ。
9. 前記少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料が少なくとも１つのセラミック材料であることを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
10. 前記少なくとも１つの熱伝導性のセラミック材料が窒化ホウ素及び窒化アルミニウムの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項９に記載の流体エジェクタアセンブリ。
11. 前記ヒートシンクが、前記流体エジェクタモジュールによって射出された流体に対し耐化学性があることを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
12. 前記少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料が、前記流体エジェクタモジュールの方向付けられたフロー領域に対し略平行に方向付けられたことを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
13. 前記ヒートシンクが、前記流体エジェクタモジュールによって射出されるべき流体を保存するコンテナをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
14. 前記流体エジェクタモジュールによって射出されるべき流体を保存するコンテナをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の流体エジェクタアセンブリ。
15. 少なくとも１つの熱伝導性のフィラー材料を有するポリマ材料から成形されて熱を放出する形状にされる部分を含むヒートシンクを成形するステップと、
    流体エジェクタアセンブリを形成するために、前記ヒートシンクを少なくとも１つの流体エジェクタモジュール及びコンテナに取り付けるステップと、を備えたことを特徴とする、流体エジェクタアセンブリの製造方法。
16. 前記ヒートシンク部分から延出する複数のフィンを形成するステップをさらに備えたことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ヒートシンクを成形する前に、約１０Ｗ／ｍ°Ｃよりも大きい熱伝導率を有する少なくとも１つのフィラー材料を前記ポリマに混合するステップをさらに備えたことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
18. 前記ヒートシンクを成形する前に、約１００Ｗ／ｍ°Ｃよりも小さい熱伝導率を有する少なくとも１つのフィラー材料を前記ポリマに混合するステップをさらに備えたことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つのフィラー材料を混合するステップにおいて、前記フィラー材料が約１０Ｗ／ｍ°Ｃから約１００Ｗ／ｍ°Ｃまでの熱伝導率を有することを特徴とする、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ヒートシンクを成形するステップが、前記ヒートシンクを成形する間に、前記ヒートシンクの方向付けられたフロー領域に対し略平行に前記少なくとも１つのフィラー材料を方向付けるサブステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
21. 前記ヒートシンクを成形するステップが、前記ヒートシンクを前記コンテナと一体的に成形するサブステップを備え、
    前記ヒートシンクを取り付けるステップが、流体エジェクタアセンブリを形成するために、前記ヒートシンク及び一体のコンテナを前記流体エジェクタモジュールに取り付けるサブステップを備えたことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
22. 前記ヒートシンクを取り付けるステップが、前記流体エジェクタアセンブリを形成するために、前記ヒートシンクを前記流体エジェクタモジュール及び前記コンテナに取り付けるサブステップを備えたことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
    

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