JP5274741B2 - 液滴付着装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴付着装置例えばドロップ−オン−デマンドインクジェットプリンターに関する。

インクジェット印刷の速度を早めるために、インクジェットプリントヘッドは、代表的には、設けられるインクジェットチャンネルの数を増加する。例えば、５００個より多いインク射出チャンネルを有する市販のインクジェットプリントヘッドが存在し、そして将来には、いわゆる「ページ全体（ｐａｇｅｗｉｄｅ）のプリンター」が２０００個より多いインク射出チャンネルを備えるプリントヘッドを備えることになることが予想される。

発明が解決しようとする課題

【発明が解決しようとする課題】
本発明は、比較的コンパクトな構造を有する液滴付着装置を提供する。

課題を解決するための手段

第一の態様では、本発明は、
一列に横並びに配された複数の流体チャンネル、アクチュエータ手段及び複数のノズルからなり、該アクチュエータ手段がそれぞれのノズルを通して流体チャンネルから流体液滴を射出させる機能をもっている、少なくとも１つの液滴射出ユニット；
該少なくとも１つの液滴射出ユニット用の支持部材；及び
該列に沿い且つ該支持部材と該少なくとも１つの液滴射出ユニットの両者の一方の列に延在する、少なくとも１つの液滴射出ユニットの各自の流体チャンネルに液滴状流体を運ぶための導管からなる液滴付着装置を提供する。

装置が複数の液滴射出ユニットからなるとき、第一の導管は、好ましくは、該複数の液滴射出ユニットの流体チャンネルのそれぞれに液滴流体を運ぶような構造を有する。従って、すべてのインクチャンネルは、１つの導管からインクを供給される。これは、インクチャンネルへインクを輸送するのに要求されるインク供給チャンネルまたは導管の数を顕著に低下させ、それにより機械の構造を簡単にしそしてコンパクトな液滴付着装置を提供することができる。

好ましくは、装置は、該少なくとも１つの液滴射出ユニットの流体チャンネルのそれぞれから出る液滴流体を輸送するための第二の導管からなる。

１つの態様では、複数の列のチャンネルが存在し、液滴射出ユニットは、流体チャンネルの隣接する列の流体チャンネルの少なくともいくつかが実質的に同軸であるように支持部材上に配置される。従って、多数の同軸のインクチャンネルのための１つの流体入口及び１つの流体出口が、実際には存在する。これは、プリントヘッドの供給紙の方向のサイズを顕著に減少させる。これは、また、プリントヘッドの組立を供給紙の方向に密にさせ、正確な液滴の配置、コンパクトなプリンター従ってより低いコストを有利に達成させる。

好ましい装置では、各流体チャンネルの長手部分は、第一の方向に延在し、そして該少なくとも１つの列は、該第一の方向と実質的に直交する第二の方向に延在する。この装置では、好ましくは、少なくとも１つの液滴射出ユニットは、第二の方向に延在する流体チャンネルの少なくとも１つの列が存在するように、支持部材上に配置される。

装置のコンポーネント例えば駆動回路の密度の増加は、発熱による問題を生ずる。そのため、好ましくは、導管の少なくとも１つを、液滴射出中発生する熱の実質的な量を、導管により運ばれる液滴流体へ移動するように配置される。

装置は、アクチュエータ手段への電気信号の供給のための駆動回路手段を備えることができる。駆動回路手段は、駆動回路手段に発生する熱の実質的な量を液滴流体へ移動するように、冷却剤輸送導管に最も近く配置される。駆動回路の冷却は、従って、液滴射出ユニットへの熱移動を減少させることにより達成できる。これは、駆動回路による液滴流体の加熱により生ずる流体の粘度の変動による液滴射出速度のすべての変化を低下させる。駆動回路手段は、好ましくは、支持部材上に設けられ、支持部材は第三の導管と熱を移動できるように接触する。好ましくは、第三の導管は、支持部材に形成される開口を備える。

従って、他の態様では、本発明は、
一列に横並びに配置された複数の流体チャンネル、アクチュエータ手段、該アクチュエータ手段に加動電気信号を送るための駆動回路手段並びに複数のノズルからなり、該アクチュエータ手段がそれぞれのノズルを通って流体チャンネルから流体の液滴を射出するように加動できる少なくとも１つの液滴射出ユニット；
該少なくとも１つの液滴射出ユニットの流体チャンネルのそれぞれに液滴流体を運ぶための流体輸送手段；及び
冷却剤流体を運ぶためのさらなる冷却剤輸送手段からなり、該駆動回路手段及び該少なくとも１つの液滴射出ユニットの少なくとも１つが、該冷却剤流体への液滴射出中発生する熱の実質的部分を移動するように該冷却剤輸送手段に最も近い位置にある液滴付着装置を提供する。

好ましくは、該少なくとも１つの液滴射出ユニット及び該駆動回路手段の少なくとも１つは、該冷却剤輸送手段上に設けられる。さらに好ましくは、該少なくとも１つの液滴射出ユニット及び該駆動回路手段の両者は、その上に設けられる。

好ましくは、流体輸送手段は、該少なくとも１っの液滴射出ユニットの流体チャンネルのそれぞれへ液滴流体を運ぶために、該列に沿って延在しかつ該冷却剤輸送手段及び該少なくとも１つの液滴射出ユニットの両者の１面に延在する導管を備える。流体輸送手段は、好ましくはまた、該少なくとも１つの液滴射出ユニットの流体チャンネルのそれぞれから液滴流体を受容するために、該列に沿って延在しかつ該冷却剤輸送手段及び該少なくとも１つの液滴射出ユニットの両者の他の面に延在する第二の導管を備える。

別の装置では、２つの列の流体チャンネルが存在し、各列は、その列に流体を運ぶためにそれぞれの導管を有するそれぞれの支持部材上に配置される。好ましくは、さらなる導管は、流体チャンネルの両者の列から離れて液滴流体を運ぶように配置される。第二の導管は、好ましくは支持部材の間に延在する。

１つの態様では、少なくとも１つの列は第一の方向に延在し、そしてチャンネルの長手方向は、第一の方向と実質的に同一平面にあるがそれと直交する第二の方向に延在し、支持部材は、該第二の方向の流体チャンネルの長さ×ｎ（但し、ｎはチャンネルの列の数である）に実質的に等しい該第二の方向の寸法を有する。装置の幅を供給紙の方向で減少させることにより、第二の方向でインクチャンネルを合わせた長さに実質的に等しい厚さを有する支持部材を形成することによって、紙／プリントヘッドの配列及びドットの位置合わせ精度が改良される。射出ユニットがそれから代表的に形成されるＰＺＴは、比較的高価であり、そのため、チャンネルの最大数が最低量のＰＺＴでもたらされるのを確実に行うことが好都合になる。

従って、他の態様では、本発明は、
第一の方向に延在する一列に横並びに配置された複数の流体チャンネル、アクチュエータ手段及び複数のノズルからなり、該チャンネルの長手部分が該第一の方向と実質的に同一平面にあるがそれと直交する第二の方向に延在し、各ノズルが、該第一及び第二の方向に実質的に直交する第三の方向に延在するノズル軸を有し、該アクチュエータ手段がそれぞれのノズルを通って流体チャンネルから流体液滴を射出するように加動できる少なくとも１つの液滴射出ユニット；
該流体チャンネルに液滴流体を運ぶための手段；及び
該少なくとも１つの液滴射出ユニットのための支持部材であって、該少なくとも１つの液滴射出ユニットが、該第一の方向に延在する流体チャンネルのｎ列（但し、ｎは整数である）が存在するように該支持部材上に配置され、該支持部材が、該第二の方向の流体チャンネルの長さ×ｎに実質的に等しい該第二の方向の寸法を有する支持部材
からなる液滴付着装置を提供する。

別の装置では、支持部材は、実質的にＵ字形の部材のアームからなり、少なくとも１つの液滴射出ユニットが、Ｕ字形の部材のアームのそれぞれの末端で支持されている。

好ましくは、第二の導管は、Ｕ字形の部材のアームにより支持される液滴射出ユニットから液滴流体を運ぶためにＵ字形部材のアームの間に延在する。この装置により、装置は、それぞれのアームにより支持されるそれぞれの液滴射出ユニットへ液滴流体をそれぞれ運ぶための導管の組からなり、それぞれの導管は、Ｕ字形部材のそれぞれのアームの外面に沿って延在する。

他の装置では、装置は、支持部材により導管の少なくとも一部を画成するための支持部材に接して延在するカバー部材を備える。

支持部材及びカバー部材は、支持部材及びカバー部材により導管を画成する基礎に結合できる。それゆえ、装置のコンポーネントの数は、例えば基礎、カバー部材及び支持部材が複数の機能（導管の定義を含む）をはたすために、減らすことができる。

他の態様では、本発明は、
支持部材；
該支持部材に結合しそして一列に横並びで配置された複数の流体チャンネルからなる少なくとも１つの液滴射出ユニット；及び
該支持部材の側面に接して延在して該支持部材とともに該流体チャンネルに流体を運ぶための該列に沿って延在する第一の導管並びに該流体チャンネルから流体を運ぶための該列に沿って延在する第二の導管を画成するカバー部材
からなる液滴付着装置を提供する。

それぞれの液滴射出ユニットは、アクチュエータ手段及び複数のノズルからなり、アクチュエータ手段は、それぞれのノズルを通って流体チャンネルから流体の液滴を射出するように加動できる。

カバーは、液滴を該流体チャンネルから射出させるための開口を備えることができる。これらの開口は、好ましくは、カバー部材にエッチングされる。１つの装置では、ノズルはカバーに形成される。他の装置では、ノズルは、カバーにより支持されるノズルプレートに形成され、各流体チャンネルは、それぞれの開口をへてそれぞれのノズルと流体で連絡する。カバー部材及びノズルプレートの両者の使用は、ノズルをインク室に関して精密に位置合わせることが、より厳密を要しなくなるため、ノズルプレートのノズルのレーザーアブレーションについて許容度を拡大させる。ノズルプレートがカバーにより支持されるため、カバーは薄くなり、それによりコストを削減できる。カバーは、好ましくは、支持部材のそれと実質的に等しい熱膨脹係数を有する物質から形成される。

カバーは、好ましくは、金属物質、例えばモリブデンまたはナイロ（Ｎｉｌｏ）（ニッケル／鉄合金）から形成される。

それぞれの液滴射出ユニットは、第一の分極方向に分極された第一のピエゾ電気層、並びに該第一のピエゾ電気層上で該第一の分極方向に反対の方向に分極された第二のピエゾ電気層からなり、該流体チャンネルは、該第一及び第二のピエゾ電気層に形成される。従って、流体チャンネルの壁は、いわゆる「山形（ｃｈｅｖｒｏｎ）」の形の壁アクチュエータとして働くことができる。これらのアクチュエータは、それらが、同様なせん断モードカンチレバータイプアクチュエータまたは他の従来のピエゾ電気ドロップオンデマンドアクチュエータより、操作中流体チャンネル中に同じ圧を確立するために、必要とする加動電圧が低くなるので、有利であることが知られている。

第一のピエゾ電気層は、該支持部材に直接結合できる。射出ユニットのこの簡単な装置は、層が支持部材上に原位置で存在しそれにより製造が容易になるとき、第一及び第二のピエゾ電気層にチャンネルを機械加工できる。この装置では、支持部材は、好ましくはセラミック物質から形成される。

別の装置では、第一のピエゾ電気層は、セラミック物質から形成される基層上に形成され、該基層は該支持部材に結合される。

ノズルの軸は、該少なくとも１つの列の方向に実質的に直交する方向に延在できる。換言すれば、液滴射出ユニットは、液滴がインクチャンネルの頂点から射出される「エッジ・シューター（ｅｄｇｅ ｓｈｏｏｔｅｒ）」である。

本発明は、図を参照してさらに説明される。
図１は、液滴射出ユニットのモジュールの透視図を示す。
図２は、図１に示されるモジュールの側面図を示す。
図３は、電極及びその上に形成された相互接続トラックを有する図１のモジュールの透視図を示す。

図４は、液滴射出モジュールに接続された単一の駆動回路の透視図を示す。
図５は、液滴射出モジュールに接続された２つの駆動回路の透視図を示す。
図６は、モジュールへの流体の供給のためのそれに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の第一の態様の透視図を示す。

図７は、それに結合した吸熱源を有する図６に示された装置の透視図を示す。
図８は、プリントヘッドにおける図７に示される装置の第一の配列を示す。
図９は、プリントヘッドにおける図７に示される装置の第二の配列を示す。

図１０は、プリントヘッドにおける図７に示される装置の第三の配列を示す。
図１１は、支持部材に結合した複数の液滴射出モジュールの装置の第二の態様の側面図を示す。
図１２は、モジュールへの流体の供給のための流体導管を有する図１１に示される態様の分解透視図を示す。

図１３は、図１２に示される装置へのノズルプレートの結合の透視図を示す。
図１４は、支持部材に結合した複数の液滴射出モジュールの装置の第三の態様の透視図を示す。
図１５は、モジュールへの流体の供給のための流体導管を画成するためにそれに結合したカバー部材を有する図１４に示される装置の側面図を示す。

図１６は、基礎に結合した図１５に示される装置の一部の側面図を示す。
図１７は、インクチャンネルからのインクの射出のためのカバーに形成された開口を有する図１５に示される装置の透視図を示す。
図１８は、カバーに結合したノズルプレートを有する図１５に示される装置の透視図を示す。

図１９は、支持部材に結合した複数の液滴射出モジュールの装置の第四の態様の透視図を示す。
図２０は、モジュールへの流体の供給のための流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の第五の態様の側面図を示す。
図２１−２５は、それに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図を示す。

本発明は、液滴付着装置、例えばドロップ−オン−デマンドインクジェットプリントヘッドに関する。以下に記述される本発明の好ましい態様では、プリントヘッドは、液滴射出モジュールのモジュール式のレイアウトを使用して、基体上への流体の射出のための液滴射出ノズルのページ全体の配列を提供する。この液滴射出モジュールの製造が先ず記述される。

先ず図１及び２に関連して、液滴射出モジュール１００は、その上に第一のピエゾ電気ウエファー１０４及び第二のピエゾ電気ウエファー１０６を結合したセラミック基礎ウエファー１０２を備える。好ましい態様では、基礎ウエファー１０２は、ピエゾ電気層１０４、１０６がそれから形成される物質（例えばＰＺＴ）の熱膨脹係数と基礎ウエファー１０２が結合される支持部材がそれから形成される物質の熱膨脹係数との間の熱膨脹係数Ｃ_ＴＥを有するガラスセラミックウエファーから形成される。第一のピエゾ電気ウエファー１０４は、弾性のある結合剤１０８により基礎ウエファー１０２に結合される。同様に、第二のピエゾ電気ウエファー１０６は、弾性のある結合剤１１０により第一のピエゾ電気ウエファー１０４に結合される。基礎ウエファー１０２のＣ_ＴＥと結合剤物質１０８、１１０の弾性との組み合わせは、ピエゾ電気物質及び支持部材の熱膨脹特性の相違により生ずるかもしれない、モジュール１００の歪みを避けるための緩衝となる。この好ましい態様では、以下に詳述されるように、液滴射出ユニットのコンパクトさのために特に重要である。

平行な流体チャンネルの列１１２は、ピエゾ電気層１０４、１０６中に形成される。例えば、流体チャンネルは、薄い切断刃を使用してピエゾ電気ウエファーに形成される溝により設けられる。図２において矢印１１４及び１１６により示されるように、ピエゾ電気ウエファーは、相対する方向に分極される。ウエファー１０４及び１０６が相対して分極されるため、チャンネルの壁１１８は、ヨーロッパ特許０２７７７０３及び０２７８５９０（これらの記述は本明細書において参考として引用される）の主題のように、いわゆる「山形」のタイプの壁アクチュエータとして働く。これらのアクチュエータは、それらが操作中流体チャンネル中に同じ圧力を確立するためには、必要な加動電圧は低くてよいため、有利であることが知られている。

チャンネル１１２を形成後、ウエファーを切断して、図１に示されるモジュールを形成する。好ましい態様では、モジュールは、６４個の流体チャンネルを備え、それぞれは、長さが２ｍｍである（操作中のチャンネル中のインクのアコースティック長さ×２にほぼ等しい）。

図３に関して、金属性メッキをインクチャンネル１１２の相対する面上に施し、それはチャンネル壁１１８の高さ全体に延在し、それに不動態化被覆が適用される加動電極１２０を設ける。電極を形成するための１つの技術では、シード層例えばＮｄ：ＹＡＧがモジュール１００の上そしてチャンネル１１２中にスパッターされる。相互接続パターン１２２が、例えば周知のレーザーアブレーション、ホトレジストまたはマスキング技術によりモジュール１００の１面または両面１２４に形成される。モジュールの両面１２４上の相互接続パターンの形成は、相互接続パターンのトラックの密度を半分にし、それにより相互接続パターンの形成を助ける。シード層が画成されると、層は、例えば無電解ニッケルメッキ法を使用して、メッキされて電極トラックを形成する。チャンネル１１２を分離する壁１１８の頂部は、それぞれのチャンネルのトラック及び電極が他のチャンネルから電気的に隔離されるように金属のメッキをしないようにされる。

図４及び５に関して、それぞれのモジュールは、例えば可撓性の回路１３２により、少なくとも１つの組み合わされた駆動回路（集積回路（「チップ」）１３０）に接続される。図４に示された装置では、モジュール１００は、１面のみに形成された相互接続トラックを有し、従ってただ１つのチップ１３０がアクチュエータ１１８を駆動するのに必要とされる。図５の装置では、モジュール１００は、モジュールの両面上に形成される相互接続トラックを有し、２つのチップ１３０がアクチュエータ１１８を駆動する。通し穴１３３が、可撓性の回路１３２に形成されて、チップを駆動回路の他のコンポーネント例えば抵抗器、コンデンサなどに接続させる。

図５に示されるように、モジュール１００は、支持部材１４０に結合される。駆動回路１３０は、支持部材へのその結合前にモジュールに接続され、それによりモジュールを支持部材上の結合前にテストするか、またはそれが支持部材１４０に既に結合されたときモジュールに接続できる。

以下に詳述されるように、図５に示される態様では、支持部材１４０は、良好な熱伝導性を有する物質から製造される。これらの物質のなかで、それが押し出しにより容易かつ安価に形成できる理由から、アルミニウムが特に好ましい。供給紙の方向にプリントヘッドのサイズを減少させるために、支持部材１４０は、流体チャンネルの長さに実質的に等しい厚さを流体チャンネルの長さの方向に有する。

図６は、液滴付着装置の第一の態様において、図５に示されるモジュールに出入するインクを運ぶための導管の接続を示す。導管は、モジュール１００へインクを供給するための第一のインク供給マニホールド１５０及びマニホールド１５２から出るインクを運ぶための第二のインク供給マニホールド１５２を備える。図６に示される装置では、マニホールド１５０、１５２は、インクをモジュール１００のインクチャンネルのすべてに出入りするように形成される。マニホールドは、任意の好適な物質例えばプラスチック物質から形成できる。

図７に関して、吸熱源１６０は、第二のマニホールド１５２のインク出口１５４に接続される。吸熱源は、中空であり、そしてインクを第二のマニホールド１５２からインク貯槽（図示せず）に運ぶのに使用される。図７に示されるように、駆動回路１３０は、それらの操作中回路により発生する熱の実質的な量が吸熱源１６０をへてインクに移動するように、吸熱源１６０と実質的な熱移動をする接触で設けられる。この目的のため、吸熱源１６０は、また良好な熱伝導性を有する物質例えばアルミニウムから形成される。熱伝導パッド１３４または接着剤が、回路１３０と吸熱源１６０との間の熱移動に対する抵抗を低下させるのに任意に使用できる。

ノズルプレート１７０は、モジュール１００の最上の表面に結合される。ノズルプレート１７０は、米国特許Ａ５０１０３５６（ヨーロッパ特許Ｂ０３６７４３８）に示されるように、非湿潤被覆により被覆されたポリイミド例えば宇部興産のポリイミドＵＰＩＬＥＸ ＲまたはＳのようなポリマーの片からなる。ノズルプレートは、結合剤の薄い層を設けることにより結合され、結合剤はノズルプレート１７０と壁１１８との間に接着結合を形成させ、次に結合剤を硬化させる。１つの列がそれぞれのインクチャンネル１１２であるノズルの列は、例えばＵＶエキシマーレーザーアブレーションによりノズルプレートに形成され、ノズルの列は、インクチャンネル１１２の長手方向と直交する方向に延在して、アクチュエータは、いわゆる「サイド・シューター」アクチュエータとなる。

モジュール１００は、インクが供給されそしてトラック１２４により好適な電圧信号により操作されるとき、インクを印刷面に付着させるために、紙印刷面を横断する運動の方向に直角または好適な角度の何れかで交差する。これとは別に、独立したモジュール１００の配列が提供される。配列のレイアウトは、任意の好適な形をとることができる。必要なプリントヘッドの解像度をもたらすために、例えば、図８に示されるように、３個の１８０ｄｐｉの解像度のモジュールが、印刷表面１８０の供給方向に或る角度で傾き、一方図９は、モジュールの「３列のインターリーブした（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ）」配列を示し、そして図１０は、モジュール１００の「２列のインターリーブした」配列を示す。

このモジュラーの配列は、対面する末端の表面で複数のモジュールをともに直列で接合する必要がなくなり、必要な液滴の密度を有するプリントヘッドを提供する。それにもかかわらず、これらのモジュールは、ともに接合されてページ全体の配列のモジュールを形成する。

モジュールのこのような装置からなる液滴付着装置の第二の態様は、図１１−１３に関して記述される。

先ず図１１に関して、この態様は、モジュール１００の１面１２４に結合した駆動回路を有する図４に例えば示されたような複数のモジュール１００を備える。各モジュールは、実質的にＵ字形のページ全体の支持部材２００のアームの末端に設けられる。各アームの上に、モジュールは、図１に示されるように、モジュール１００の端１２６でともに直列で接合して、インクチャンネル１１２のそれぞれの縦軸または長さ方向と直交して延在するただ１つの列の流体チャンネルが存在する。モジュールは、結合剤を使用して互いに接合されそして任意の好適な整列技術を使用して整列する。接合されたモジュールの各配列は、１８０ｄｐｉの解像度をもたらし、そのため支持部材２００のそれぞれのアームの上に形成された２つのインターリーブした配列の組み合わせは、３６０ｄｐｉの解像度を有するプリントヘッドを提供する。

第一の態様に類似して、チップ１３０は、支持部材２００の外側の表面上に設けられて、支持部材２００と実質的な熱を移動する接触をする。図１１に示されているように、駆動回路のさらなるコンポーネント２０２は、ハンダ付け突起２０６を使用してトラック上に設けられたプリント回路板２０４によりチップ１３０と接続する。支持部材２００上にチップを設けた後に、各トラック１３２は、図１１の矢印２０８、２１０に示される方向に畳まれて、プリント回路板２０４も支持部材２００と熱を移動する接触をするようになる。

以下に詳述されるように、Ｕ字形の支持部材２００は、液滴射出ユニットから出る流体を運ぶための出口マニホールドとして働く。モジュール１００に関する駆動回路１３０は、出口マニホールドとして働く構造２００のその部分と熱を移動する接触をして、それらの操作中発生する熱の実質的な量をインクに導管構造をへて移動させる。この目的のために、構造２００は、良好な熱伝導性を有する物質例えばアルミニウムから製造される。

図１２に関連して、支持部材２００の実質的な全長が延在するインク入口マニホールド２１０、２２０は、支持部材のそれぞれのアームに結合したモジュールのそれぞれにインクを供給するために設けられる（ただ１つのモジュール１００のみが、目的を明らかにするために図１１では示される）。入口マニホールド２１０、２２０は、押し出されたプラスチックまたは金属性物質から形成される。図１２から理解されるように、入口マニホールドも、外側のカバーになるように働いて、モジュール１００に関する駆動回路のコンポーネント２０２を保護する。末端キャップ（図示せず）が、支持部材２００及び入口マニホールド２１０、２２０の末端に取り付けられて、シールを形成し、入口及び出口のマニホールドを完成させそして駆動回路を密封する。

図１３に関連して、第一の態様と同様に、ノズルプレート２３０は、アクチュエータ壁１１８及びノズルプレートに形成される２列のノズルの頂部に、インクチャンネルの列のそれぞれについて１列で結合している。図１３に示すように、ノズルプレート２３０は、インク入口マニホールド２１０、２２０の部分２４０により各側面上にさらに支持される。ノズルプレート２３０は、モジュールの配列のそれぞれの各末端に設けられる支持ブランクアクチュエータコンポーネント（図示せず）によってさらに支持できる。

接合されたモジュールの他の装置の例は、図１４−１８に関連して記述され、Ｕ字形支持部材２００は、平面状の平行な面を有する支持部材３００により置換される。

図１４及び１５に関連して、モジュールの２つの列３０２、３０４は支持部材３００に結合する。図１４は、２列の４つの接合したモジュールを示す。モジュールは、任意の数でともに接合されるが、各列の長さがページの長さ（代表的には、Ａｍｅｒｉｃａｎ「Ｆｏｏｌｓｃａｐ」標準では１２．６インチ（３２ｃｍ））に実質的に等しいことが好ましい。

支持部材３００は、好ましくは、セラミック物質例えばアルミナから形成される。これは、モジュール１００の基礎ウエファー１０２を除き、それによりプリントヘッドのコンポーネントの数をさらに減少させる。もしそうならば、各モジュールの第一の層１０４は、例えば弾性のある結合剤を使用して支持部材３００に直接結合される。図１に示されるモジュールと同様に、第二のピエゾ電気層１０６は、第一のピエゾ電気層１０４に結合される。

図１に示される装置と同様に、インクチャンネル１１２は、例えば機械加工によってピエゾ電気層１０４、１０６に形成され、そして電極及び相互接続トラックは、チャンネル１１２中にそして支持部材３００の両側面上に形成される（わずか少数のインクチャンネル及び相互接続が、目的を明白にするために図１４で示される）。インクチャンネルは、１列３０２の各インクチャンネルが、他の列３０４のインクチャンネルと同軸であるように形成される。

駆動回路またはチップ１３０は、相互接続トラックへ電気パルスを供給するために支持部材３００の側面に直接結合して、チャンネル１１２の壁１１８を加動する。支持部材は、例えば比較的低いＣ_ＴＥを有するアルミナから形成されるので、これは、チップ１３０に発生する熱が支持部材をへてアクチュエータ１１８へ移動することを実質的に防ぐ。駆動回路は、例えばパリレン（ｐａｒｙｌｅｎｅ）により被覆できる。

チップ１３０への電気接続を囲むためのハウジング３０６は、また支持部材３００の各側面に結合する。ハウジング３０６は、射出成形されたプラスッチク材料から好都合に形成できる。さらに、流体の入口／出口３０８は、また支持部材３００の各側面に結合する。流体の入口／出口は、隣接するハウジング３０６と一体化でき、そしてモジュールに供給されるインクを濾過するために、特に入口側でフィルターを備える。

カバー３１０は、支持部材３００の全長にわたりそしてその両面に延在する。図１６に示されるように、支持部材３００の基礎及びカバー３１０の両端は、基礎プレート３１５に結合する。カバーは、好ましくは、ピエゾ電気ウエファー１０４、１０６の材料に熱的に適合する物質から形成される。ＰＺＴに熱的に適合することに加えて高い強さ及び熱伝導率を有するモリブデンが、カバーに特に適した物質であることが分かった。

カバー３１０は、図１５において矢印３３５により示されるように、モジュールの２つの列３０２、３０４のチャンネルのすべてにインクを出入りさせるためにインク入口導管３２０及びインク出口導管３３０を、支持部材とともに画成する。末端キャップ（図示せず）が、支持部材３００及びカバー３１０の末端に取り付けられて、ハウジング３０６とともに入口及び出口の導管を完成させそしてエレクトロニックスを囲むシールを形成する。

２列のインクチャンネルの同軸の配置は、インクをインク入口導管３２０から列３０２のインクチャンネル中に流れさせ、そのインクチャンネルから他の列３０４のインクチャンネル中に直接流れさせ、そしてそのインクチャンネルからインク出口導管３３０に流れさせる。支持部材３００の側面上のチップ１３０の配置により、導管３２０、３３０により運ばれるインクと熱を移動させる接触をしているチップの表面で発生する熱は、実質的にインクに移動する。

図１７に示されるように、開口３４０は、カバー３１０に形成されて、インクをモジュールからカバー３１０を経て射出させる。開口３４０は、任意の好適な方法例えばＵＶエキシマーレーザーアブレーションにより形成でき、そして液滴射出モジュールのためのノズルとして働くことができる。これとは別に、図１８に示されるように、ノズルプレート３５０は、カバーに結合でき、ノズルは、ノズルプレート３５０に形成されて、ノズルが開口３４０を経てインクチャンネル１１２と流体で連絡する。ノズルプレート３５０がカバー３１０により支持されるので、ノズルプレートの厚さを薄くできる。別に、ノズルプレート３５０は、モジュールに直接結合し、カバー３１０は、ノズルプレートに形成されるノズルと整列する開口３４０によりノズルプレートの上に延在する。

第三の態様の操作を以下に記述する。

その最も簡単な形では、１つの列例えば３０４のアクチュエータ壁１１８の１組が、アクチュエータ壁１１８間のインクチャンネル１１２からの流体の液滴の射出を要求されるとき、そのインクチャンネルと同軸である列３０４のインクチャンネルの壁は、駆動されてそのインクチャンネルの末端に配置されたインクマニホールドのアコースティックを再生する。「グレイ・スケール」の印刷時には、多数の液滴が列３０２のインクチャンネルから射出され、次に同様な数の液滴が列３０４の同軸のインクチャンネルから射出される。別に、印刷速度を上げるために、液滴は次々と各チャンネルから射出される。例えば、インクは、他の同軸チャンネル中の同様な事象によって、次の１つのチャンネル中に引き込まれる（或る特定の周波数で）。これは、各チャンネル内で一定の安定なアコースティック効果をもたらすことになるだろう。

図１４−１８に関して示される態様は２列のモジュールを備えるが、単一の列のインクモジュールも別に使用できる。これらの装置は、図１９に示される。この態様では、モジュールの単一の列４０２は、支持部材４００に結合される。図１９は４個の接合したモジュールを示している。しかし、任意の数のモジュールがともに接合できるが、各列の長さがページ（代表的にはＡｍｅｒｉｃａｎ「Ｆｏｏｌｓｃａｐ」標準では１２．６インチ（３２ｃｍ））に実質的に等しいことが好ましい。この装置により、支持部材の幅は、単一のインクチャンネル１１２の長さに実質的に減少でき、そしてチップ１３０は、支持部材の１面のみに接続される。しかし、もちろん、プリントヘッドの解像度が低下することになる（３６０ｄｐｉから１８０ｄｐｉへ）。解像度は、２つのこれらの装置を「背中合わせ（ｂａｃｋ ｔｏ ｂａｃｋ）」で設けることにより増大でき、共通のインク入口はモジュールの列の間に設けられる。

図２０は、モジュールへの流体の供給のための流体導管を有する、液滴射出モジュールの装置の第五の態様の簡単な断面図である。この態様では、支持部材５００は、アルミナの複数のシートの積層した構造を備える。図２０で示された態様では、アルミナの４枚の積層したシート５０２、５０４、５０６、５０８が存在するが、任意の数のシートが使用できる。

支持構造５００のシートは、機械加工またはそれ以外の方法で成形されて、積層した構造で、支持構造５００に結合した１つ以上のモジュール５１４に出入りするインクを運ぶためのチャンネル５１０、５１２を画成する。図２０に示されるように、チャンネル５１０は、モジュール５１４へインクを供給するためのモジュール５１４の１面に沿って延在する導管５１６へインクを運び、そしてチャンネル５１２は、モジュール５１４の他の面に沿って延在する導管５１８から出るインクを運ぶ。

導管５１８は、カバー部材５２０（モジュール５１４の頂部に結合し、そしてノズルプレート５２６のノズル５２４が開口５２２によりモジュールインクチャンネルと流体で連絡する開口５２２を有する）により、さらに支持構造の側面に結合した末端キャップ５２８により画成される。導管５１６は同様な方法で画成できるが、図２０に示される装置では、この導管は、２つの支持構造５００に共通であり、そして別にこの導管は、カバー部材５２０、並びにそれに２つの支持構造が結合しているアルミナプレート５３０により画成される。

前記の態様と同様に、駆動回路１３０は、モジュールのチャンネルの壁を加動することを目指して、相互接続トラックへ電気パルスを供給するために支持部材５００の側面に直接結合する。支持部材が例えば比較的低いＣ_ＴＥを有するアルミナから形成されるので、これは、チップ１３０に発生する熱が、支持部材を通ってアクチュエータに移動するのを実質的に防ぐ。この態様では、しかし、駆動回路は、モジュールに出入りするインクと流体で連絡しないが、その代わり末端キャップ５２８に形成されるハウジングに配置される。

図２１は、モジュールへ流体を供給するための流体導管を有する、液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図である。この態様は、第五の態様のそれに類似しており、その場合カバーは、支持部材３００の側面に接して延在して第一の導管３２０及び第二の導管３３０（両者は液滴射出チャンネルの列に沿って延在しそして支持部材１３０の側面に延在する）を画成する。この態様では、ただ１つの列のモジュール３０２が、支持部材３００の末端上に設けられ、そして第一及び第二の導管３２０及び３３０は、支持部材３００の側面上のチップ１３０から間隔をおいて設けられ、チップ１３０の表面を不動態化する必要性を避ける。操作中チップ１３０により発生する熱を発散するために、支持部材３００は、導管３２０及び３３０により運ばれる流体へチップ１３０によって発生する熱を伝導するために、熱伝導材料から形成される。

図２２に示された態様では、射出ユニットの２列３０２、３０４には、架橋壁６０２によって結合された１組の支持部材３００ａ、３００ｂからなる実質的にＵ字形またはＨ字形の支持部材６００が設けられる。チップ１３０及び組み合わされた回路６０２は、支持部材３００ａ、３００ｂの相対する表面上に設けられ、相互接続トラック６００は、射出ユニットの壁に加動電気信号を供給するためにこれらの表面上に形成される。流体は、カバー部材３１０及び支持部材６００により画成される導管３２０、３３０によって射出ユニットに運ばれかつそれから離れて運ばれ、架橋壁６０２は、第一の列３０２から第二の列３０４に流体を導くように作用する。操作中チップ１３０に発生する熱は、導管３２０、３３０により運ばれる流体中へ支持部材３００ａ、３００ｂによって伝導される。

図２３は、支持部材６５０の何れかの側面に設けられたチップ１３０並びに支持部材上に設けられた射出ユニットの列３０２、３０４の両者によって操作中発生する熱が、支持部材６５０を通過する導管６６０によって運ばれる冷却剤流体例えば水に移動する態様を説明する。支持部材の壁６７０は、好ましく好適には、熱ができる限り早く冷却剤流体に伝導されるように薄い。伝導を改善するために、壁６７０は、金属性材料から形成される。支持部材の本体６７５は、セラミック材料から形成できる。

図２３に示された態様では、液滴流体の再循環がなく、導管３３０は、射出ユニット３０４から流体を受容するに過ぎず、そして再使用のために流体を貯槽に戻すことはない。図２４は、この態様の変法を示し、導管３３０は再使用のために貯槽に流体を戻す構造を有する。

図２５は、射出ユニットの各列３０２、３０４がそれぞれの支持部材３００上に設けられる態様を画く。流体は、その列に沿って延在しそしてその上にその列が設けられる支持部材の１つの側面に延在するそれぞれの導管３２０により各列に運ばれる。流体は、２つの支持部材３００の相対する側面の壁の間に延在する相互の導管３３０により列から出て運ばれ、チップ１３０により発生した熱は、導管３３０中で運ばれる流体に移動する。２つの「入口」導管を設けることは、汚れを除くためにプリントヘッドを製造中有効に洗い流すことができる。導管３２０の１つから液滴流体の遅い放出は、印刷中空気の泡を除くのに使用され、一方大きな流れは、保守の目的のために印刷の休み中に導入できるだろう。

本明細書（特許請求の範囲を含む）に開示され及び／または図に示された各特徴は、他の開示され及び／または画かれた特徴とは独立して本発明に挿入できる。

液滴射出ユニットのモジュールの透視図を示す。 図１に示されるモジュールの側面図を示す。 電極及びその上に形成された相互接続トラックを有する図１のモジュールの透視図を示す。 液滴射出モジュールに接続された単一の駆動回路の透視図を示す。 液滴射出モジュールに接続された２つの駆動回路の透視図を示す。 モジュールへの流体の供給のためのそれに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の第一の態様の透視図を示す。 それに結合した吸熱源を有する図６に示された装置の透視図を示す。 プリントヘッドにおける図７に示される装置の第一の配列を示す。 プリントヘッドにおける図７に示される装置の第二の配列を示す。 プリントヘッドにおける図７に示される装置の第三の配列を示す。 支持部材に結合した複数の液滴射出モジュールの装置の第二の態様の側面図を示す。 モジュールへの流体の供給のための流体導管を有する図１１に示される態様の分解透視図を示す。 図１２に示される装置へのノズルプレートの結合の透視図を示す。 支持部材に結合した複数の液滴射出モジュールの装置の第三の態様の透視図を示す。 モジュールへの流体の供給のための流体導管を画成するためにそれに結合したカバー部材を有する図１４に示される装置の側面図を示す。 基礎に結合した図１５に示される装置の一部の側面図を示す。 インクチャンネルからのインクの射出のためのカバーに形成された開口を有する図１５に示される装置の透視図を示す。 カバーに結合したノズルプレートを有する図１５に示される装置の透視図を示す。 支持部材に結合した複数の液滴射出モジュールの装置の第四の態様の透視図を示す。 モジュールへの流体の供給のための流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の第五の態様の側面図を示す。 それに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図を示す。 それに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図を示す。 それに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図を示す。 それに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図を示す。 それに結合した流体導管を有する液滴射出モジュールの装置の他の態様の断面図を示す。

１００ 液滴射出モジュール
１０２ セラミック基礎ウエファー
１０４ ピエゾ電気ウエファー
１０６ ピエゾ電気ウエファー
１０８ 結合剤
１１０ 結合剤
１１２ 流体チャンネル
１１４ 矢印
１１６ 矢印
１１８ チャンネルの壁
１２０ 電極
１２２ 相互接続パターン
１２４ モジュールの側面
１２６ モジュールの端
１３０ 駆動回路（チップ）
１３２ 回路（トラック）
１３３ 通し穴
１３４ 熱伝導パッド
１４０ 支持部材
１５０ インク供給マニホールド
１５２ インク供給マニホールド
１５４ インク出口
１６０ 吸熱源
１７０ ノズルプレート
１８０ 印刷表面
２００ 支持部材
２０２ 駆動回路のコンポーネント
２０４ 印刷回路板
２０６ 突起
２０８ 矢印
２１０ インク入口マニホールド
２２０ インク入口マニホールド
２３０ ノズルプレート
２４０ ２１０、２２０の部分
３００ 支持部材
３００ａ 支持部材
３００ｂ 支持部材
３０２ モジュールの列
３０４ モジュールの列
３０６ ハウジング
３０８ 流体の入口／出口
３１０ カバー
３１５ 基礎プレート
３２０ インク入口導管
３３０ インク出口導管
３３５ 矢印
３４０ 開口
３５０ ノズルプレート
４００ 支持部材
５００ 支持構造
５０２ 積層シート
５０４ 積層シート
５０６ 積層シート
５０８ 積層シート
５１０ チャンネル
５１２ チャンネル
５１４ モジュール
５１６ 導管
５２０ カバー部材
５２２ 開口
５２４ ノズル
５２６ ノズルプレート
５２８ 末端キャップ
５３０ アルミナプレート
６００ 支持部材（相互接続トラック）
６０２ 架橋壁（回路）
６５０ 支持部材
６６０ 導管
６７０ 壁
６７５ 支持部材の本体

Claims (28)

1. 第一の方向に延在する一列に横並びに配された複数の流体チャンネルと、該第一の方向と直交する第二の方向に延在するノズル軸をそれぞれ有する複数のノズルそれぞれを通して前記複数の流体チャンネルから流体液滴を射出させるアクチュエータ手段と、をもち、且つ、該第一の方向及び該第二の方向の両方向に延在する端面を有する少なくとも１つの液滴射出モジュール；
   前記複数のノズル；
   該少なくとも１つの液滴射出モジュール用の、側面を有する支持部材；及び
   該端面の少なくとも一部及び該側面の少なくとも一部によって画定され、該端面及び該側面に沿って延在する導管であって、流体供給手段から少なくとも１つの液滴射出モジュールの各自の流体チャンネルに流体を運ぶ第一の導管；からなると共に、
   該アクチュエータ手段を駆動回路手段に電気的に接続するための相互接続手段が該端面上に形成されており、
   各流体チャンネルの長手方向は、該第一の方向及び該第二の方向に直交する第三の方向に延在する、
   ことを特徴とする液滴付着装置。
   
2. 各流体チャンネルから該流体供給手段へ流体を運ぶための第二の導管をさらに有し、該液滴射出モジュールは、該第一の方向及び該第二の方向に広がる第二の端面をさらに有し、
   該支持部材は、第二の側面を備え、
   該第二の導管は、該第二の端面及び該第二の側面に沿って延在する、
   ことを特徴とする請求項１の装置。
   
3. 該駆動回路手段が、該駆動回路手段中に発生した熱の実質的な量を該流体に移動するように該導管の少なくとも１つと実質的に熱を移動させる接触をしている請求項２の装置。
   
4. 該駆動回路手段が、該支持部材上に設けられ、該支持部材が該導管の少なくとも１つと熱を移動させる接触をしている請求項３の装置。
   
5. 該駆動回路手段は、導管の少なくとも１つにより運ばれる流体と接触する位置で、該支持部材上に設けられ、
   該駆動回路手段の外面は、不動態化されている請求項４の装置。
   
6. 該駆動回路手段が、該導管の少なくとも１つにより運ばれる流体から離れる位置で、該支持部材上に設けられる請求項４の装置。
   
7. 該支持部材が、実質的にＵ字形の部材からなり、該駆動回路手段が、Ｕ字形の部材のアームの２つの相対する壁の少なくとも１つ上に設けられる請求項６の装置。
   
8. 冷却剤流体を運ぶための第三の導管を含み、該駆動回路手段が、該駆動回路手段中に発生する熱の実質的な量を該冷却剤流体に移動させるように該第三の導管に最も近く位置する請求項１の装置。
   
9. 該駆動回路手段が該支持部材上に設けられ、該支持部材が該第三の導管と熱を移動させる接触をしている請求項８の装置。
   
10. 該第三の導管が、該支持部材に形成される開口を備える請求項９の装置。
    
11. 複数の該液滴射出モジュールが存在し、該複数の液滴射出モジュールそれぞれが、前記第一の方向に延在する一列に横並びに配された前記複数の流体チャンネルからなる前記列を提供することで、該複数の液滴射出モジュールは、それぞれが複数の流体チャンネルからなる前記列を複数提供し、該複数の液滴射出モジュールは、１つの列の流体チャンネルの少なくともいくつかの長手方向が該１つの列の隣にある列の対応する該流体チャンネルの長手方向と実質的に同軸であるように、該支持部材上に配置される請求項１−１０の何れか１つの項の装置。
    
12. ２つの該液滴射出モジュールが存在し、該２つの液滴射出モジュールは、該複数の流体チャンネルからなる列を２つ提供し、該２つの列それぞれが、２つの支持部材上それぞれに配置され、前記装置は、さらなる導管を備え、前記さらなる導管及び前記第一の導管それぞれは、該列それぞれに流体を運ぶ請求項１の装置。
    
13. 該２つの支持部材は、前記第一の方向に延在するとともに互いに間隔をおいて配置され、該列から出る流体を運ぶためのさらなる導管が、該２つの支持部材の間に延在している請求項１２の装置。
    
14. 該支持部材が、該第三の方向の流体チャンネルの長さ×ｎ（但し、ｎは前記流体チャンネルの列の数である）に実質的に等しい該第三の方向の寸法を有する請求項１−１３の何れか１つの項の装置。
    
15. 該支持部材が、実質的にＵ字形の部材のアームからなり、前記液滴射出モジュールが、Ｕ字形の部材のアームのそれぞれの末端で支持されている請求項１−７の何れか１つの項の装置。
    
16. それぞれのアームにより支持されたそれぞれの液滴射出モジュールへ流体を運ぶためのそれぞれの導管の組を含み、各導管がＵ字形の部材のそれぞれのアームの外側の側面に延在している請求項１５の装置。
    
17. さらなる導管が、該Ｕ字形の部材のアームの間に延在して、該Ｕ字形の部材のアームにより支持される液滴射出モジュールから流体を運ぶ請求項１６の装置。
    
18. 該支持部材の側面にまで広がり、該支持部材とともに該導管の少なくとも一部を画成するカバー部材を備える請求項２の装置。
    
19. 該カバー部材が、液滴を該流体チャンネルから射出させるための開口を備える請求項１８の装置。
    
20. 該ノズルが該カバー部材に形成される請求項１９の装置。
    
21. 該ノズルが、該カバー部材により支持されるノズルプレートに形成され、各流体チャンネルがそれぞれの開口をへてそれぞれのノズルと液体により連絡している請求項２０の装置。
    
22. 該カバー部材が、該支持部材のそれに実質的に等しい熱膨脹係数を有する請求項１８−１９の何れか１つの項の装置。
    
23. 該カバー部材が金属性物質から形成される請求項１９−２２の何れか１つの項の装置。
    
24. 該カバー部材がモリブデン及びナイロ（ニッケル／鉄合金）の１つから形成される請求項２３の装置。
    
25. 各液滴射出モジュールが、第一の分極方向で分極された第一のピエゾ電気層、並びに該第一のピエゾ電気層上でかつ該第一の分極方向とは反対の方向に分極された第二のピエゾ電気層からなり、該流体チャンネルが該第一及び第二のピエゾ電気層に形成される請求項１−２４の何れか１つの項の装置。
    
26. 第一のピエゾ電気層が該支持部材に直接結合している請求項２５の装置。
    
27. 該支持部材がセラミック物質から形成される請求項２６の装置。
    
28. 第一のピエゾ電気層が、セラミック物質から形成される基層上に形成され、該基層が該支持部材に結合している請求項２５の装置。

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