(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ押し出しが可能な層状ノズル構造体を提供する。【解決手段】第１の入口ポートを定める上部ノズル・プレートと、第２の前縁部を通って定められた開口部まで所定の第１の流れ方向に延びる細長いノズル・チャネルを定めるノズル出口プレートとを備え、上部ノズル・プレートは、ノズル出口プレート上に取り付けられて押し出しノズルを形成し、上部ノズル・プレートの一部は押し出しノズルの上壁を形成し、細長いチャネルの対向する縁部は押し出しノズルの側壁を形成し、第２の前縁部内に形成された開口部は、押し出しノズルの出口オリフィスを定め、第１の入口ポートは、細長いチャネルの閉鎖端と位置合わせされ、もって第１の入口ポートを通って押し出された押し出し材料が、押し出しノズルに沿って第１の流れ方向に流れ、出口オリフィスから出てビードを形成し、ビードをターゲット基材に向けて偏向させるための手段を含む層状ノズル構造体。【選択図】図１
2010110757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出し材料のビードを押し出しプリントヘッド・アセンブリからターゲット基材の上面の上に押し出すための層状ノズル構造体であって、
第１の前縁部を含み、第１の入口ポートを定める上部ノズル・プレートと、
第２の前縁部を含み、閉鎖端から前記第２の前縁部を通って定められた開口部まで所定の第１の流れ方向に延びる細長いノズル・チャネルを定めるノズル出口プレートと、
を備え、
前記上部ノズル・プレートは、前記ノズル出口プレート上に取り付けられて押し出しノズルを形成し、該上部ノズル・プレートの一部は前記押し出しノズルの上壁を形成し、前記細長いチャネルの対向する縁部は前記押し出しノズルの側壁を形成し、前記第２の前縁部内に形成された前記開口部は、該押し出しノズルの出口オリフィスを定め、
前記第１の入口ポートは、前記細長いチャネルの前記閉鎖端と位置合わせされ、もって該第１の入口ポートを通って押し出された押し出し材料が、前記押し出しノズルに沿って前記第１の流れ方向に流れ、前記出口オリフィスから出て前記ビードを形成し、
前記層状ノズル構造体は、前記ビードを前記ターゲット基材に向けて偏向させるための手段を含むことを特徴とする層状ノズル構造体。
【請求項２】
押し出しノズルから１つ又はそれ以上の材料を押し出すための、プリントヘッド・アセンブリ及び材料給送システムを含むマイクロ押し出しシステムであって、該押し出しノズルは、前記押し出し材料がターゲット基材の上面上に平行なビードを形成するように、前記プリントヘッド・アセンブリ内に定められており、前記プリントヘッド・アセンブリは、
第１のプレート構造体と、
第２のプレート構造体と、
前記第１のプレート構造体と前記第２のプレート構造体との間に挟まれた層状ノズル構造体と、
を備え、前記層状ノズル構造体は、
第１の前縁部を含み、第１の入口ポートを定める上部ノズル・プレートと、
第２の前縁部を含み、閉鎖端から前記第２の前縁部を通って定められた開口部まで所定の第１の流れ方向に延びる細長いノズル・チャネルを定めるノズル出口プレートと、
を備え、
前記上部ノズル・プレートは、前記ノズル出口プレート上に取り付けられて押し出しノズルを形成し、該上部ノズル・プレートの一部は前記押し出しノズルの上壁を形成し、前記細長いチャネルの対向する縁部は前記押し出しノズルの側壁を形成し、前記第２の前縁部内に形成された前記開口部は、該押し出しノズルの出口オリフィスを定め、
前記第１の入口ポートは、前記細長いチャネルの前記閉鎖端と位置合わせされ、もって該第１の入口ポートを通って押し出された押し出し材料が、前記押し出しノズルに沿って前記第１の流れ方向に流れ、前記出口オリフィスから出て前記ビードを形成し、
前記層状ノズル構造体は、前記ビードを前記ターゲット基材に向けて偏向させるための手段を含むことを特徴とするマイクロ押し出しシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ押し出しシステムの改善に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許出願番号第１２／２６７，１４７号
【特許文献２】米国特許出願番号第１１／５５５，５１２号
【発明の概要】
【０００３】
以下の説明は、当業者が、特定の用途及びその要件との関連において提供されるように本発明を製造し利用することができるように提示される。ここで用いられる「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「前部（ｆｒｏｎｔ）」、「後部（ｒｅａｒ）」、「横方向（ｌａｔｅｒａｌ）」といった方向の用語は、説明のための相対的位置を与えることを意図しており、絶対的な準拠枠を示すことを意図するものではない。さらに、「一体結合される（ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」及び「一体成形される（ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ  ｍｏｌｄｅｄ）」という句は、単一の成形された構造体又は機械加工された構造体の２つの部分間の結合関係を説明するために本明細書で用いられており、例えば、接着剤、ファスナ、クリップ、又は可動接合部によって接合された２つの別個の構造体を示す、「結合される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「連結される（ｃｏｕｐｌｅｄ）」（修飾語「一体に（ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ）」がない）という用語とは区別される。当業者には、好ましい実施形態に対する種々の変更が明らかであり、ここで定められる一般的原理を他の実施形態に適用することができる。従って、本発明は、図示され説明される特定の実施形態に限定されることを意図するものではなく、ここに開示される原理及び新規な特徴と合致した最も広い範囲が与えられるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、第１の前縁部を含み、第１の入口ポートを定める上部ノズル・プレートと、第２の前縁部を含み、閉鎖端から第２の前縁部を通って定められた開口部まで所定の第１の流れ方向に延びる細長いノズル・チャネルを定めるノズル出口プレートとを備え、上部ノズル・プレートは、ノズル出口プレート上に取り付けられて押し出しノズルを形成し、上部ノズル・プレートの一部は押し出しノズルの上壁を形成し、細長いチャネルの対向する縁部は押し出しノズルの側壁を形成し、第２の前縁部内に形成された開口部は、押し出しノズルの出口オリフィスを定め、第１の入口ポートは、細長いチャネルの閉鎖端と位置合わせされ、もって第１の入口ポートを通って押し出された押し出し材料が、押し出しノズルに沿って第１の流れ方向に流れ、出口オリフィスから出てビードを形成し、ビードをターゲット基材に向けて偏向させるための手段を含む、押し出し材料のビードを押し出しプリントヘッド・アセンブリからターゲット基材の上面の上に押し出すための層状ノズル構造体を提供する。
本発明はまた、押し出しノズルが、押し出し材料がターゲット基材の上面上に平行なビードを形成するように、プリントヘッド・アセンブリ内に定められており、第１のプレート構造体と、第２のプレート構造体と、第１のプレート構造体と第２のプレート構造体との間に挟まれた層状ノズル構造体とを備え、第１の前縁部を含み、第１の入口ポートを定める上部ノズル・プレートと、第２の前縁部を含み、閉鎖端から第２の前縁部を通って定められた開口部まで所定の第１の流れ方向に延びる細長いノズル・チャネルを定めるノズル出口プレートとを備え、上部ノズル・プレートは、ノズル出口プレート上に取り付けられて押し出しノズルを形成し、上部ノズル・プレートの一部は押し出しノズルの上壁を形成し、細長いチャネルの対向する縁部は押し出しノズルの側壁を形成し、第２の前縁部内に形成された開口部は、押し出しノズルの出口オリフィスを定め、第１の入口ポートは、細長いチャネルの閉鎖端と位置合わせされ、もって第１の入口ポートを通って押し出された押し出し材料が、押し出しノズルに沿って第１の流れ方向に流れ、出口オリフィスから出てビードを形成し、層状ノズル構造体は、ビードをターゲット基材に向けて偏向させるための手段を含む、押し出しノズルから１つ又はそれ以上の材料を押し出すための、プリントヘッド・アセンブリ及び材料給送システムを含むマイクロ押し出しシステムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】マイクロ押し出しシステム５０の一部分を示す簡略化された側面図である。
【図２】材料給送システム６０、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０、及び基部８０をさらに詳細に示す図である。
【図３】層状のマイクロ押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００の分解図である。
【図４】本発明の第１の特定の実施形態によるプリントヘッド・アセンブリ１００Ａの一部分を示す簡略化された断面図である。
【図５】特定の実施形態を示す図である。
【図６】特定の実施形態を示す図である。
【図７】特定の実施形態を示す図である。
【図８】別の実施形態による共押し出しシステム５０Ｅを示す図である。
【図９】マイクロ押し出しプリントヘッド１００Ｅをより詳細に示す展開斜視図である。
【図１０】層状ノズル構造体１５０Ｅを示す図である。
【図１１】ノズル出力プレート１６０Ｅを示す図である。
【図１２】押し出し構造体５５Ｅを示す図である。
【図１３】別の実施形態によるノズル出口プレート１６０Ｆを示す図である。
【図１４】ノズル出口プレート１６０Ｆの一部分を詳細に示す拡大底面斜視図である。
【図１５】ノズル出口プレート１６０Ｆの一部分を詳細に示す底面平面図である。
【図１６】ノズル出口プレート１６０Ｆの一部分を詳細に示す断面立面図である。
【図１７】本発明に従って形成されたプリントヘッドを用いて押し出された共押し出しグリッド線の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１は、基材５１の上面５２上に平行な押し出し材料線（ｅｘｔｒｕｄｅｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｌｉｎｅ）５５を形成するための一般化されたマイクロ押し出しシステム５０の一部分を示す簡略化された側面図である。マイクロ押し出しシステム５０は、少なくとも１つの給送管６８及び関連したファスナ６９を介して材料給送システム６０に作動可能に連結された押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００を含む。材料は、材料が押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００を通って押し出され（例えば、搾り出され）及び／又は引き込まれ（例えば、真空等を介して）、それぞれプリントヘッド・アセンブリ１００の下部に定められた１つ又はそれ以上の出口オリフィス（出口ポート）１６９から出ていく、押し出し技術及び／又は引き込み技術（例えば、熱間及び冷間）によって、材料が適用される。マイクロ押し出しシステム５０はまた、基材５１に対してプリントヘッド・アセンブリ１００を剛に支持し位置決めするための取り付けプレート７６を含むＸ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０と、プリントヘッド・アセンブリ１００が基材５１の上の所定の（例えば、Ｙ軸）方向に移動されたとき、基材５１を固定位置に支持するためのプラットフォーム８２を含む基部８０とをさらに含む。代替的な実施形態（図示せず）においては、プリントヘッド・アセンブリ１００は固定されており、基部８０は、プリントヘッド・アセンブリ１００の下方の基材５１を移動させるためのＸ−Ｙ軸位置決め機構を含む。
【０００７】
図２は、マイクロ押し出しシステム５０の材料給送システム６０、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０、及び基部８０をさらに詳細に示す。図２に示されるアセンブリは、小規模な太陽電池を生成するために用いられる実験装置を表しており、当業者であれば、一般に、大規模な太陽電池を生成するために、他の装置が用いられることを理解するであろう。図２の右上部分を参照すると、材料給送システム６０は、空気圧シリンダ６４を支持するハウジング６２を含み、このハウジング６２は、カートリッジ６６に作働可能に連結されているので、材料はカートリッジ６６から給送管６８を通ってプリントヘッド・アセンブリ１００内に押し出される。図２の左側を参照すると、Ｘ−Ｙ−Ｚ軸位置決め機構７０は、周知の技術を用いてハウジング／アクチュエータ７４によりターゲット基材５１に対してＺ軸（垂直）方向に移動可能であるＺ軸ステージ７２を含む。取り付けプレート７６は、Ｚ軸ステージ７２の下端部に剛結合され、プリントヘッド・アセンブリ１００を支持し、取り付けフレーム７８は、Ｚ軸ステージ７２に剛結合され、そこから上向き延び、空気圧シリンダ６４及びカートリッジ６６を支持する。図２の下部を参照すると、基部８０は、Ｘ−Ｙ機構が、プリントヘッド・アセンブリ１００を、周知の技術を用いて基材５１の上面の上でＸ軸方向及びＹ軸方向（並びに２つの回転軸）に移動させるとき、ターゲット基材５１を支持する支持プラットフォーム８２を含む。
【０００８】
図１及び図３の分解図に示されるように、層状のマイクロ押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００が、第１の（後部）プレート構造体１１０と、第２の（前部）プレート構造体１３０と、これらの間に結合された層状ノズル構造体１５０とを含む。後部プレート構造体１１０及び前部プレート構造体１３０は、押し出し材料を入口ポート１１６から層状ノズル構造体１５０に案内し、かつ、層状ノズル構造体１５０を剛に支持する働きをするので、層状ノズル構造体１５０内に定められた押し出しノズル１６３は所定の傾斜角θ１（例えば、４５°）で基材５１の方向に向けられ、それにより、その対応するノズル・オリフィス１６９に向けて各々の押し出しノズル１６３を下向きに移動する押し出し材料が、ターゲット基材５１の方向に配向される。
【０００９】
後部プレート構造体１１０及び前部プレート構造体１３０の各々は、１つ又はそれ以上の一体成型された又は機械加工された金属部品を含む。開示される実施形態においては、後部プレート構造体１１０は、傾斜した後部プレート１１１と、後部プレナム１２０とを含み、前部プレート構造体１３０は、一体成形の金属プレートを含む。傾斜した後部プレート１１１は、前面１１２と、側面１１３と、後面１１４とを含み、前面１１２及び後面１１４が、所定の角度θ２（例えば、図１に示される４５°）を形成する。傾斜した後部プレート１１１はまた、側面１１３内に定められたねじ付き皿頭（ｃｏｕｎｔｅｒｓｕｎｋ  ｂｏｒｅ  ｉｎｌｅｔ）ボア入口１１６から、後面１１４内に定められたボア出口１１７まで延びるボア１１５も定める。後部プレナム１２０は、平行な前面１２２及び後面１２４を含み、前面１２２を通って定められた入口１２６と、後面１２４内に定められた出口１２７とを有する導管１２５を定める。下記に述べられるように、ボア１１５及びプレナム１２０は、協働して押し出し材料を層状ノズル構造体１５０に給送する。前部プレート構造体１３０は、前面１３２と、所定の角度θ２（図１に示される）を形成する傾斜した下面１３４とを含む。
【００１０】
層状ノズル構造体１５０は、組み合わせて１つ又はそれ以上の押し出しノズル１６３を形成する、（例えば、アルミニウム、鋼のような金属、又はプラスチックなどの）２つ又はそれ以上の積層プレートを含む。図３に示される実施形態においては、層状ノズル構造体１５０は、上部ノズル・プレート１５３と、下部ノズル・プレート１５６と、上部ノズル・プレート１５３と下部ノズル・プレート１５６との間に挟まれたノズル出口プレート１６０とを含む。上部ノズル・プレート１５３は、入力ポート（貫通孔）１５５を定め、かつ、（第１の）前縁部１５８−１を有する。下部ノズル・プレート１５６は、（第３の）前縁部１５８−２を有する実質的に中実の（すなわち、連続的な）プレートである。ノズル出口プレート１６０は、（第２の）前縁部１６８を含み、かつ、閉鎖端１６５から前縁部１６８を通って定められたノズル・オリフィス１６９まで所定の第１の流れ方向Ｆ１に延びる細長いノズル・チャネル１６２を定める。作動可能に組み立てられたとき（例えば、図１に示されるように）、ノズル出口プレート１６０は、上部ノズル・プレート１５３と下部ノズル・プレート１５６との間に挟まれているので、細長いノズル・チャネル１６２、上部ノズル・プレート１５３の前部１５４、及び下部ノズル・プレート１５６の前部１５７が組み合わされて、閉鎖端１６５からノズル・オリフィス１６９まで延びる細長い押し出しノズル１６３を定める。さらに、上部ノズル・プレート１５３は、ノズル出口プレート１６０上に取り付けられるので、入口ポート１５５が細長いチャネル１６２の閉鎖端１６５と位置合わせされ、それにより、入力ポート１５５を通って押し出された押し出し材料が押し出しノズル１６３に沿って方向Ｆ１に流れ、ノズル・オリフィス１６９を介して層状ノズル構造体１５０から出ていき、基材５１上にビード５５を形成する。
【００１１】
再び図１を参照すると、作動可能に組み立てられ、マイクロ押し出しシステム５０の上に取り付けられたとき、プリントヘッド・アセンブリ１００の傾斜した後部プレート１１１は、１つ又はそれ以上のファスナ（例えば、小ねじ）１４２によって取り付けプレート７６に剛結合されるので、前部プレート構造体１３０の斜面１３４がターゲット基材５１の上面５２に対してほぼ平行に位置決めされる。１つ又はそれ以上の第２のファスナ１４４が、層状ノズル構造体１５０が前部プレート構造体１３０の前面と後部プレナム１２０の後面との間に押し付けられた状態で、前部プレート構造体１３０を後部プレート構造体１１０に結合させるために用いられる。さらに、材料給送システム６０が、周知の技術を用いて給送管６８及びファスナ６９を介してボア１１５に作動可能に連結され、ボア１１５内に押し出された押し出し材料が、導管１２５を介して層状ノズル構造体１５０に通される。導管１２５を出る押し出し材料は、入口１５５及び閉鎖端１６５（どちらも図３に示される）を介してノズル１６３の閉鎖端に入り、出口１６９に向けてノズル１６３を下って方向Ｆ１に流れる。図３を参照すると、ノズル内に流れる（すなわち、チャネル１６２に沿って方向Ｆ１に移動する）押し出し材料は、ノズル出口プレート１６０によって定められる横方向の押し出し面Ｅ内に（又はこれと平行に）流入し、出口オリフィス（プリントヘッド・ノズル）１６９を通って配向される。再び図１を参照すると、押し出し材料は、これがノズル・オリフィス１６９を出るとき、傾斜角θ２で押し出し面Ｅに沿って案内されるので、層状マイクロ押し出しプリントヘッド１００は、大容量の太陽電池の生産を容易にするように、押し出し材料を基材５１の方向に確実に配向する。
【００１２】
好ましい実施形態においては、図１に示すように、その全体が引用によりここに組み入れられる「ＤＥＡＤ  ＶＯＬＵＭＥ  ＲＥＭＯＶＡＬ  ＦＲＯＭ  ＡＮ  ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ  ＰＲＩＮＴＨＥＡＤ」という名称の同一出願人による同時係属中の特許文献１に記載されるように、硬化可能材料が、プリントヘッド・アセンブリ１００のボア１１５及び導管１２５内に注入される。この硬化可能材料は、他の場合には押し出し材料を捕捉し、目詰まりさせることがある、導管１２５のいずれかのデッドゾーンを充填する部分１７０を形成する。
【００１３】
本発明によると、プリントヘッド・アセンブリ１００のノズル構造体材料、出力の幾何学形状、及び内部導管の幾何学形状の少なくとも１つが変更されて、押し出しノズル１６３を通って移動する押し出し材料（ビード）（すなわち、横方向の押し出し面Ｅ内に又はこれに対して平行に）が、プリントヘッド・ノズル・オリフィスを出るときに、ターゲット基材の方向に確実に配向される（角度を付けられる）ようにする。特に、層状ノズル構造体の上部ノズル・プレート１５３、下部ノズル・プレート１５６、及びノズル出口プレート１６０の少なくとも１つは、押し出し材料が、押し出しノズルを出るときに基材５１の方向に配向される（すなわち、ビードが、横方向の押し出し面Ｅ内に又はこれから下向きに配向される）ように変更される。プリントヘッド・アセンブリ１００への変更は、下記に述べられる特定の実施形態を参照して説明される。以下の説明において、種々の実施形態の対応する構造体は、同じ基本参照番号を用いて特定され、種々の特定の実施形態と関連した差異を詳細に叙述するために、接尾辞「Ａ」乃至「Ｆ」が選択された参照番号に付加される。
【００１４】
図４は、本発明の第１の特定の実施形態による、プリントヘッド・アセンブリ１００Ａの一部分を示す簡略化された断面図である。第１の特定の実施形態によると、本発明者らは、ビードがノズルを出るときのビードの方向が、ノズルの上壁面、下壁面、及び側壁面を形成するために用いられる材料に影響されると判断した。例えば、本発明者らは、上部ノズル・プレートが第１のポリイミド材料（例えば、Ｃｉｒｌｅｘ（登録商標））で構成され、ノズル出口プレート及び下部ノズル・プレートが第２のポリイミド材料（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））で構成されるとき、ビードは上向きに曲がる傾向があり、プリントヘッド上に望ましくないインクのブロブ（ｂｌｏｂ）を形成することを見出した。この場合、両方の材料がポリイミドで形成されているので、インク・ビードについての好ましい方向は、ノズルの上流にあるプリントヘッド内部の通路に影響され得ると考えられる（すなわち、押し出し前にチャネル壁によって生じる、押し出し材料内に生成される応力における非対称性）。代替的な説明は、それらが両方ともポリイミドであっても、異なる製造プロセスのために、より厚いＣｉｒｌｅｘ（登録商標）とより薄いＫａｐｔｏｎ（登録商標）との間に表面特性（例えば、表面エネルギー）の十分な差異があり、材料についてのインク親和性の差異をもたらすというものである。逆に、本発明者らはまた、特定の構成において、異なる材料に置き換えられたとき、結果として得られるプリントヘッドが、ビードの信頼できる下向きの流れを生成することも見出した。このことは、バルク特性において、必ずしも材料が同じでないことが必要とされるわけではなく、寧ろ、表面特性が最も重要であることを示す。
【００１５】
図４を参照すると、プリントヘッド・アセンブリ１００Ａは、図３を参照して上述されたものと類似した、後部プレナム１２０と前部プレート構造体１３０Ａとの間に挟まれた層状ノズル構造体１５０Ａを含む。後部プレナム１２０は、上部ノズル・プレート１５３Ａを通って定められた入口ポート１５５Ａを介してノズル１６３Ａの閉鎖端１６５Ａと連通する導管１２５を定める。ノズル出口プレート１６０Ａ（図示せず）によって形成された側壁と組み合わせて、上部ノズル・プレート１５３Ａの部分１５４Ａ及び下部ノズル・プレート１５６Ａの部分１５４Ａは、それぞれノズル１６３Ａの上壁及び下壁を形成し、これにより、導管１２５からノズル１６３Ａに入る押し出し材料が、通常、点線Ｆ１に沿って出口オリフィス１６９Ａに流れる。ノズル出口プレート１６０Ａの前縁部１６８Ａ、上部ノズル・プレート１５３Ａの前縁部１５８−１Ａ、及び下部ノズル・プレート１５６Ａの前縁部１５８−２Ａは、後部プレナム１２０の前縁部１２８と同一平面上にあり、プリントヘッド・アセンブリ１００Ａの前縁部１０１Ａを形成する。１つの例示的な実施形態において、上部ノズル・プレート１５３Ａの厚さは３００ミクロンであり、下部ノズル・プレート１５６Ａの厚さは２５ミクロンであり、ノズル出口プレート１６０Ａの厚さは５０ミクロンであり、ノズル・オリフィス１６９Ａの幅は２００ミクロンであり、ノズル１６３Ａの長さは２０００ミクロンである。
【００１６】
第１の特定の実施形態によると、上部ノズル・プレート１５３Ａが第１のポリイミド材料（例えば、Ｃｉｒｌｅｘ（登録商標））の固体プレートを用いて形成され、下部ノズル・プレート１５６Ａがステンレス鋼の固体プレートを用いて形成され、ノズル出口プレート１６０Ａが第２のポリイミド材料（例えば、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標））の固体プレートを用いて形成される。ノズル１６３Ａの上壁部分１５４Ａ及び下壁部分１５７Ａを形成する２つの材料の異なる表面特性のために、基材５１から遠ざかるビード５５の望ましくない反り（ｃｕｒｌｉｎｇ）が、有利に低減される又は排除される。特に、上壁部分１５４Ａを形成するＣｉｒｌｅｘ（登録商標）の表面エネルギーは、下壁部分１５７Ａを形成するステンレス鋼のものより少ないインク／ペースト親和性を有するので、ビード５５は、出口オリフィス１６９Ａを出るときに確実に下向きに配向され、これにより、大容量の太陽電池パネルの生産が容易になる。当業者であれば、選択された材料（すなわち、Ｃｉｒｌｅｘ（登録商標）、ステンレス鋼、及びＫａｐｔｏｎ（登録商標）は例示的なものであり、制限することを意図するものではないことを理解するであろう。
【００１７】
本発明のビード偏向（ｂｉａｓｉｎｇ）特徴を達成するための別の手法によると、押し出されたビードが基材の方向に偏向されるように、プリントヘッド・アセンブリの出力（すなわち、ノズル出力）の幾何学的形状が変更される。図５−図７を参照して説明される次の特定の実施形態においては、オリフィス（出口開口部）の上縁部が、オリフィスの下縁部ではなく、押し出されたビードの下流方向に（すなわち、基材のより近くに）横方向の押し出し面に沿って下向きに延びるようにプリントヘッドを形成することによって、この偏向機構が達成される。
【００１８】
図５に示される特定の実施形態によると、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｂが、図３を参照して上述したものと類似した、後部プレナム１２０と前部プレート構造体１３０との間に挟まれた層状ノズル構造体１５０Ｂを含む。導管１２５は、上部ノズル・プレート１５３Ｂを通って定められた入口ポート１５５Ｂを介してノズル１６３Ｂの閉鎖端１６５Ｂと連通する。上部ノズル・プレート１５３Ｂの部分１５４Ｂ及び下部ノズル・プレート１５６Ｂの部分１５７Ｂは、それぞれノズル１６３Ｂの上壁及び下壁を形成し、これにより、導管１２５からノズル１６３Ｂに入る押し出し材料は、通常、点線Ｆ１に沿って出口オリフィス１６９Ｂに流れるようになる。この特定の実施形態によると、ノズル出口プレート１６０Ｂの前縁部１６８Ｂ及び下部ノズル・プレート１５６Ｂの前縁部１５８−２Ｂが後部プレナム１２０の前縁部１２８と同一平面上にあり、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｂの前縁部１０１Ｂを形成するように、上部ノズル・プレート１５３Ｂ及び下部ノズル・プレート１５６Ｂがノズル出口プレート１６０Ｂ上に取り付けられるが、上部ノズル・プレート１５３Ｂの前縁部１５８−１Ｂは、前縁部１５８Ｂ−２及び１６８Ｂよりさらに下流に、ノズルの高さの半分に等しいか又はこれより大きい距離Ｔ（例えば、３０μｍ又はそれ以上、好ましくは５０μｍ）だけ突出する。上部ノズル・プレート１５３Ｂの延長部によって課される制約のために、押し出し材料の流れが、延長された上壁１５４Ｂから遠ざかるように偏向され、そのことが、基材５１から遠ざかる（すなわち、矢印Ｆ２の方向への）ビード５５の反りを確実に低減する又は排除することを、本発明者らは見出した。上壁１５４Ｂの延長部は、押し出し材料がノズル・オリフィス１６９Ｂを出るとき、押し出し材料を、下向きに、かつ、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｂから遠ざかるように強制する効果をもつ。これは、部分的には、押し出し材料（インク）が出るときに、押し出し材料のダイスウェル（ｄｉｅ  ｓｗｅｌｌ）によってもたらされ得る。関係する大きなせん断速度（１０００Ｓ-1）及び用いられる複雑な流動学的流体の弾性のために、この構成において、ダイスウェル効果を考慮することができる。
【００１９】
図６に示される特定の実施形態によると、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｃが、後部プレナム１２０と前部プレート構造体１３０との間に層状ノズル構造体１５０Ｃを含む、導管１２５は、実質的に上述したように上部ノズル・プレート１５３Ｃを通って定められた入口ポート１５５Ｃを介してノズル１６３Ｃの閉鎖端１６５Ｃと連通する。上部ノズル・プレート１５３Ｃの部分１５４Ｃ及び下部ノズル・プレート１５６Ｃの部分１５７Ｃは、それぞれノズル１６３Ｃの上壁及び下壁を形成する。この特定の実施形態によると、上部ノズル・プレート１５３Ｃ及び下部ノズル・プレート１５６Ｃは、ノズル出口プレート１６０Ｃの第２の前縁部１６８Ｃ及び上部ノズル・プレート１５３Ｃの第１の前縁部１５８−１Ｃが同一平面上にあり、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｃの前縁部１０１Ｃを定めるように、ノズル出口プレート１６０Ｃ上に取り付けられるので、前縁部１０１Ｃが、第３の前縁部１５８−２Ｃより下流方向にさらに遠く所定の距離Ｔ（すなわち、３０μｍ又はそれ以上、好ましくは５０μｍ）だけ突出するように、下部ノズル・プレート１５６Ｃの第３の前縁部１５８−２Ｃが陥凹される。上部ノズル・プレートが延長される前の実施形態と同様に、下部ノズル・プレート１５６Ｃを陥凹することにより、ビード５５の上部領域にかかる下向きの力が生成され、基材５１から遠ざかるビード５５の望ましくない反りが確実に低減又は排除される。
【００２０】
図７に示される特定の実施形態によると、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｄが、実質的に上述されたように配置された層状ノズル構造体１５０Ｄ、後部プレナム１２０、及び前部プレート構造体１３０Ｄを含む。しかしながら、層状ノズル構造体１５０Ｄの下部ノズル・プレート１５６Ｄ及びノズル出口プレート１６０Ｄが、ノズル出口プレート１６０Ｄの前縁部１６８Ｄ及び下部ノズル・プレート１５６Ｄの第３の前縁部１５８−２Ｄが同一平面上にあり、ターゲット基材５１の上面５２とほぼ平行な平坦なオリフィス縁部１０１Ｄを定め、かつ、前部プレート構造体１３０Ｄの傾斜した下面１３４Ｄと同一平面上になるように、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｄが傾斜している（面取りされている）という点で、前の実施形態とは異なる。つまり、傾斜した下面１３４Ｄによって定められた面（押し出し操作中、表面５２に対してほぼ平行に維持される）は、下部ノズル・プレート１５６Ｄ及びノズル出口プレート１６０Ｄを二等分し、それにより、ノズル出口の「下側」のノズル出口縁部１６９Ｄ−１が、「上側」のノズル出口縁部１６９Ｄ−２の上流にあり、所望の距離Ｔだけ分離されるように、ノズル出口が、下部面取り部内に定められる。上部／下部ノズル・プレートが延長される／陥凹される前の実施形態と同様に、プリントヘッド１００Ｄの傾斜した構成により、ビード５５の上部領域にかかる下向きの力が生成され、基材から遠ざかるビードの望ましくない反りが低減又は排除される。面取り部内にノズル出口を形成する（すなわち、傾斜した下面１３４Ｄと同一平面上に前縁部１６８Ｄを形成する）さらなる利点は、ノズル出口を定めるプリントヘッド・アセンブリ１００Ｄの表面が平坦なままであり、上述した突出／陥凹プレートの実施形態と比べて洗浄が容易であることである。面取り面は、上部ノズル・プレート１５３Ｄの前縁部１５８−１Ｄの一部分又は全てを含み、さらに洗浄が容易であるより大きい平坦な面のオリフィス縁部１０１Ｄを提要するように後部プレナム１２０の部分を含むようにさらに延びることができることに留意されたい。ノズルの下面は上部プレート１３０Ｄによって形成できるという点で、層１５６Ｄは「随意的なもの」であることにも留意されたい。
【００２１】
図８−図１２は、本発明の別の実施形態による共押し出し（ｃｏ−ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）システム５０Ｅを示す。共押し出しシステム５０Ｅは、図１及び図２を参照して上述されたものと同じように構成され機能するＺ軸位置決め機構及びＸ−Ｙ軸位置決め機構を含む。以下の段落に述べられるように、この共押し出しシステム５０Ｅは、これが２つの押し出し材料をプリントヘッド・アセンブリ１００Ｅに給送するための手段を有する材料給送システム６０Ｅを含み、かつ、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｅが、平行な高アスペクト比のグリッド線構造体（図１２を参照して以下に述べられる）を生成するように２つの押し出し材料を共押し出しするための手段を含むという点で、上述した実施形態とは異なる。
【００２２】
図８を参照すると、材料給送システム６０Ｅは、小規模の太陽電池を生成するために用いられる例示的な実験装置を表しており、当業者であれば、一般に、大規模な太陽電池を生成するために、他の装置が用いられることを理解するであろう。図８の上部を参照すると、材料給送システム６０Ｅは、それぞれ空気圧シリンダ６４−１及び６４−２を支持する一対のハウジング６２−１及び６２−２を含み、この一対のハウジング６２−１及び６２−２は、これらのカートリッジから押し出された材料がそれぞれ給送管６８−１及び６８−２を通ってプリントヘッド・アセンブリ１００Ｅ内に押し出されるように、カートリッジ６６−１及び６６−２に作働可能に連結される。図８の下部に示されるように、Ｚ軸位置決め機構（部分的に示される）が、周知の技術を用いてハウジング／アクチュエータ７４Ｅ（部分的に示される）を介してＺ軸（垂直）方向に移動可能なＺ軸ステージ７２Ｅを含む。取り付けプレート７６Ｅが、Ｚ軸ステージ７２Ｅの下端部に剛結合され、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｅを支持し、取り付けフレーム（図示せず）が、Ｚ軸ステージ７２Ｅに剛結合され、そこから上向きに延び、空気圧シリンダ６４−１及び６４−２並びにカートリッジ６６−１及び６６−２を支持する。
【００２３】
図９は、マイクロ押し出しプリントヘッド１００Ｅをより詳細に示す展開斜視図である。マイクロ押し出しプリントヘッド１００Ｅは、第１の（後部）プレート構造体１１０Ｅ、第２の（前部）プレート構造体１３０Ｅ、及びこれらの間に結合された層状ノズル構造体１５０Ｅを含む。
【００２４】
後部プレート構造体１１０Ｅ及び前部プレート構造体１３０Ｅは、押し出し材料を対応する入口ポート１１６−１及び１１６−２から層状ノズル構造体１５０Ｅに案内し、かつ、層状ノズル構造体１５０Ｅを剛に支持する働きをするので、層状ノズル構造体１５０Ｅ内に定められた押し出しノズル１６２Ｅは所定の傾斜角（例えば、４５°）で基材５１の方向に向けられ、それにより、その対応するノズル・オリフィス１６９Ｅに向けて各々の押し出しノズル１６２Ｅを下向きに移動する押し出し材料が、ターゲット基材５１の方向に配向される。
【００２５】
図９の上部を参照すると、後部プレート構造体１１０Ｅは、成型又は機械加工された金属（例えば、アルミニウム）の傾斜した後部プレート１１１Ｅと、後部プレナム１２０Ｅと、これらの間に配置された後部ガスケット１２１とを含む。傾斜した後部プレート１１１Ｅは、前面１１２Ｅと、側面１１３Ｅと、後面１１４Ｅとを含み、前面１１２Ｅ及び後面１１４Ｅが所定の角度θ２（例えば、４５°）を形成する。傾斜した後部プレート１１１Ｅはまた、それぞれ側面１１３Ｅ内に定められたねじ付き皿頭ボア入口１１６−１及び１１６−２から、後面１１４Ｅ内に定められた対応するボア出口まで延びる一対のボア（図示せず）も定める。後部プレナム１２０Ｅは、平行な前面１２２Ｅ及び後面１２４Ｅを含み、前面１２２Ｅを通って定められた対応する入口１２６−１及び１２６−２から、後面１２４Ｅ内に定められた対応する出口（図示せず）まで延びる一対の導管（図示せず）を定める。上記に与えられた説明と同様に、後部プレート構造体１１０Ｅを通って定められたボア／導管は、押し出し材料を層状ノズル構造体１５０Ｅに給送する。
【００２６】
図９の下部を参照すると、前部プレート構造体１３０Ｅが、成型又は機械加工された金属（例えば、アルミニウム）の前部プレート１３１Ｅと、前部プレナム１４０Ｅと、これらの間に配置された前部ガスケット１４１とを含む。前部プレート１３１Ｅは、前面１３２Ｅと、側面１３３Ｅと、傾斜した後面１３４Ｅとを含み、前面１３２Ｅ及び後面１３４Ｅは、上述した所定の角度を形成する。前部プレート１３１Ｅは、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｅの他のセクションに取り付けるための幾つかの孔を定めるが、押し出し材料を通さない。前部プレナム１４０Ｅは、平行な前面１４２Ｅ及び後面１４４Ｅを含み、どちらも前面１４２Ｅを通って定められる、対応する入口１４８から対応する出口１４９まで延びる導管（図示せず）を定める。下記に説明されるように、前部プレナム１４０Ｅ内に定められた導管は、押し出し材料の１つを層状ノズル構造体１５０Ｅに給送する働きをする。
【００２７】
上述した単一の材料の実施形態と同様に、層状ノズル構造体１５０Ｅは、上部ノズル・プレート１５３Ｅと、下部ノズル・プレート１５６Ｅと、上部ノズル・プレート１５３Ｅと部ノズル・プレート１５６Ｅとの間に挟まれたノズル出口プレート１６０Ｅとを含む。下記にさらに詳細に説明されるように、上部ノズル・プレート１５３Ｅは、ほぼ円形の入口ポート（貫通孔）１５５−１Ｅの列と、（第１の）前縁部１５８−１Ｅに隣接して位置合わせされた、対応する一連の細長い入口ポート１５５−２Ｅとを定める。下部ノズル・プレート１５６Ｅは、（第３の）前縁部１５８−２Ｅを有する実質的に中実の（すなわち、連続的な）プレートであり、その目的は下記に説明される幾つかの貫通孔１５９−６Ｅを定める。ノズル出口プレート１６０Ｅは、（第２の）前縁部１６８Ｅを含み、下記にさらに詳細に説明される３部構成のノズル・チャネル１６２Ｅの列と、貫通孔１５９−６Ｅと位置合わせされた幾つかの貫通孔１５９−７Ｅとを定める。作働可能に組み立てられたとき、ノズル出口プレート１６０Ｅは、上部ノズル・プレート１５３Ｅと下部ノズル・プレート１５６Ｅとの間に挟まれて一連のノズルを形成し、そこで、各々の３部構成ノズル・チャネル１６２Ｅは、３部構成ノズル・チャネル１６２Ｅの各部分が２つの入口ポート１５５−１Ｅ及び１つの細長い入口ポート１５５−２Ｅから材料を受け取るように位置合わせされた状態で、上述されたように上部ノズル・プレート１５３Ｅ及び下部ノズル・プレート１５６Ｅの対応する部分に囲まれる。下記にさらに詳細に説明されるように、この構成は、グリッド線材料が２つの犠牲材料部分間で押し付けられる、平行な高アスペクト比のグリッド線構造体（ビード）をもたらす。
【００２８】
上部ノズル・プレート１５３Ｅ、下部ノズル・プレート１５６Ｅ、及びノズル出口プレート１６０Ｅに加えて、層状ノズル構造体１５０Ｅはまた、ノズル・プレート１５３Ｅの上に積層され、下記に述べられる所望の方法で２つの押し出し材料をノズル出口プレート１６０Ｅに転送するのを容易にする働きをする、第１の給送層プレート１５１及び第２の給送層プレート１５２も含む。第１の給送層プレート１５１は、（第４の）前縁部１５８−４Ｅを有する実質的に中実の（すなわち、連続的な）プレートであり、前縁部１５８−４Ｅに隣接して配置された幾つかのＹ形状の貫通孔１５５−３Ｅと、その目的が下記に説明される幾つかの給送孔１５９−１Ｅとを定める。第２の給送層プレート１５２は、第１の給送層プレート１５１の真下に配置され、（第５の）前縁部１５８−５Ｅを含み、前縁部１５８−５Ｅに隣接して配置された幾つかの実質的に円形の貫通孔１５５−４Ｅと、その目的が下記に説明される幾つかの給送孔１５９−２Ｅとを定める。
【００２９】
図９の点線の矢印で示され、図１０にさらに詳細に説明されるように、２つの押し出し材料は、実質的にＺ軸方向に２つの別個の経路を介して、層状ノズル構造体１５０Ｅの種々の層を通り、ノズル出口プレート１６０Ｅに給送される。２つの流路は、以下の段落に詳細に説明される。
【００３０】
図９の上部を参照すると、入口ポート１１６−１を通して注入されたグリッド線材料５６が、後部ガスケット１２１内の開口部１２１−１を通って、後部プレナム１２０Ｅ内に定められた開口部１２６−１内に下向きに給送される。次に、グリッド線材料は、後部プレナム１２０Ｅを出て、前部プレナム１４０Ｅの開口部１４９−１に入る前に、それぞれ第１の給送層プレート１５１、第２の給送層プレート１５２、上部ノズル・プレート１５３Ｅ、ノズル出口プレート１６０Ｅ、及び下部ノズル・プレート１５６Ｅ内に形成された位置合わせされた開口部１５９−１Ｅ乃至１５９−５Ｅを通過する。図９に示され、図１０にさらに詳細に示されるように、次に、グリッド線材料は、前部プレナム１４０Ｅによって再指向され、開口部１４９−２から、下部ノズル・プレート１５６Ｅ内に形成された開口部１５９−６Ｅ及びノズル出口プレート１６０Ｅ内に形成された開口部１５０−７Ｅを通って上向きに移動する。図１０の上部及び図１１に示されるように、次に、グリッド線材料は、細長い開口部１５９−７Ｅの後端部に入り、矢印Ｆ１Ａに沿って実質的に水平方向に細長い開口部１５９−７Ｅの前端部に再指向される。次に、グリッド線材料は、３部構成ノズル・チャネル１６２Ｅの中央チャネル１６７内に下向きに押し出される。下記にさらに詳細に説明されるように、次に、グリッド線材料は、矢印Ｆ１の方向に中央チャネル１６７Ｅに沿って流れ、オリフィス１６９Ｅから出る前に、対応する犠牲材料部分の間で圧縮される。
【００３１】
再び図９の上部を参照すると、入口ポート１１６−２を通して注入された犠牲材料５７が、後部ガスケット１２１内の開口部１２１−２を通って、後部プレナム１２０Ｅ内に定められた開口部１２６−２内に下向きに給送される。犠牲材料は、プレナム１２０Ｅによって分散され、かつ、第１の給送層プレート１５１内に形成されたＹ形状の細長いチャネル１５５−３Ｅの後端部内に通される。図９及び図１１の点線の矢印に示されるように、犠牲材料は、各々のＹ形状の細長いチャネル１５５−３Ｅに沿って分割された前端部領域に流れ、そこで、犠牲材料は、第２の給送層プレート１５２内に配置された対応する開口部１５５−４Ｅ及び上部ノズル・プレート１５３Ｅ内に配置された開口部１５５−１Ｅを通って、３部構成ノズル・チャネル１６２Ｅの対向する側部チャネル１６５Ｅ内に分配される。下記にさらに詳細に説明されるように、次に、犠牲材料は、側部チャネル１６５Ｅに沿って流れ、オリフィス１６９Ｅから出る前に、対応するグリッド線材料に押し付けられる。
【００３２】
図１１を参照すると、ノズル出力プレート１６０Ｅは、中央チャネル１６７Ｅ及び対向する（第１及び第２の）側部チャネル１６５Ｅを含む矢じり形状の３部構成ノズル・チャネル１６２Ｅを含むように（例えば、ディープ反応性イオン・エッチングを用いて）微細加工されたプレートを含む。中央チャネル１６７Ｅが、プレート材料の関連したテーパ状フィンガによって各側部チャネル１６５Ｅから分離される。中央チャネル１６７Ｅは、上部ノズル・プレート１５３Ｅの細長い開口部１５９−７Ｅの前端部からグリッド線材料を受け取るように位置合わせされた閉鎖端と、併合点１６６Ｅと連通する開放端とを有する。同様に、側部チャネル１６５Ｅは、上部ノズル・プレート１５３Ｅの対応する開口部１５５−１Ｅから犠牲材料を受け取るように位置合わせされた関連した閉鎖端と、併合点１６６Ｅと連通する開放端とを有する。側部チャネル１６５Ｅは、犠牲材料が中央チャネル１６７Ｅに流入するグリッド線材料の両側に対して給送されるように、中央チャネル１６７Ｅに向けて傾斜されている。
【００３３】
図１２に示されるように、押し出しプロセス中、共押し出しプリントヘッド・アセンブリ１００Ｅの各ノズル出口オリフィス１６９Ｅ（図１１を参照されたい）を通って共押し出しされたグリッド線材料及び犠牲材料は、基材５１の表面５２上に細長い押し出し構造体５５Ｅを形成するので、各構造体５５Ｅのグリッド線材料は高アスペクト比のグリッド線構造体５６を形成し、各構造体５５Ｅの犠牲材料は、それぞれ関連した高アスペクト比のグリッド線５６の両側上に配置された関連した第１の犠牲材料部分５７−１及び第２の犠牲材料部分５７−２を形成する。押し出し構造体５５Ｅの形状（すなわち、高アスペクト比のグリッド線材料５６及び犠牲部分５７−１及び５７−２の形状）は、１つ又はそれ以上の出口オリフィスの形状並びにプリントヘッド・アセンブリの内部の幾何学的形状の少なくとも一方、材料の特性（例えば、粘度等）、及び押し出し技術（例えば、流量、圧力、温度等）を通じて制御可能である。下記に説明される特定の実施形態に述べられるように、プリントヘッド・アセンブリ内の構造体及びノズル出口オリフィスの形状を変更して、押し出しプロセスをさらに向上させることができる。適切なグリッド線材料５６には、これらに限られるものではないが、銀、銅、ニッケル、スズ、アルミニウム、鋼、アルミナ、シリケート、ガラス、カーボンブラック、ポリマー、及び蝋が含まれ、適切な犠牲材料５７には、プラスチック、セラミック、油、セルロース、ラテックス、ポリメチルメタクリレート等、それらの組み合わせ、及び／又はそれらの変形が含まれ、所望の密度、粘度、テクスチャ、色等を得るために上記のものを他の物質と組み合わせることを含む。押し出し後に材料が混合する傾向を制限するために、周知の技術を用いて基材を冷却することによって、共押し出しプリントヘッド１００Ｅを出る押し出されたビードを基材５１上で急冷することができる。代替的に、用いられるグリッド線（インク）材料は、周囲温度で固化するホットメルト材料としてもよく、この場合、共押し出しプリントヘッド１００Ｅが加熱され、押し出し構造体を出ていき、基材５１の上に分配されると固化する。別の技術においては、材料は、共押し出しプリントヘッド１００Ｅから出たとき、熱的手段、光学手段、及び／又は他の手段によって硬化させることができる。例えば、硬化性成分を与えて、材料を熱的に及び／又は光学的に硬化させることができる。一方又は両方の材料が紫外線硬化剤を含む場合、混合することなくさらなる処理を可能にするように、材料をしっかりと結合させて固形にすることができる。
【００３４】
本発明の代替的な実施形態によると、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｅは、図４−図７を参照して上述された種々の特定の実施形態のいずれかに従って生成される。例えば、上部ノズル・プレート１５３Ｅ、下部ノズル・プレート１５６Ｅ、及びノズル出口プレート１６０Ｅは、図４を参照して上述された材料を用いて生成することができる。さらに、図９−図１１に示され上述されたように、上部ノズル・プレート１５３Ｅ、下部ノズル・プレート１５６Ｅ、及びノズル出口プレート１６０Ｅの各々は、プリントヘッド・アセンブリ１００Ｅの前縁部を形成するように実質的に位置合わせされた前縁部を有し、図５及び図６を参照して上述されたものと類似した構造体を生成するように調整する（すなわち、延長又は陥凹させる）ことができる。さらに、プリントヘッド１００Ｅは、下部水平面に沿ってそのノズル出口を位置決めするために、図７を参照して上述されたように傾斜させることができる。
【００３５】
図１３−図１６は、本発明の別の実施形態に従って生成されるノズル出口プレート１６０Ｆを示す。図１３を参照すると、ノズル出口プレート１６０Ｆは、ノズル出口プレート１６０Ｅと置き換えるような大きさ及び形状にされており、開口部１５９−４Ｅ及び１５９−７Ｅと関連して上述されたように機能する開口部１５９−４Ｆ及び１５９−７Ｆを含む。さらに、ノズル出口プレート１６０Ｆは、これが前縁部１６８Ｆに沿って列状に配置された幾つかの３部構成ノズル・チャネル１６２Ｆを含むという点で、ノズル出口プレート１６０Ｅと類似している。図１４、図１５及び図１６は、それぞれ、ノズル出口プレート１６０Ｆの例示的な３部構成ノズル・チャネル１６２Ｆを含むノズル出口プレート１６０Ｆの一部分を詳細に示す、拡大底面斜視図、底面平面図、及び断面立面図である。図１４及び図１５に示されるように、３部構成ノズル・チャネル１６２Ｆは、上述のように併合点１６６Ｆで収束する側部チャネル１６５Ｆ及び中央チャネル１６７Ｆと、ノズル出口プレート１６０Ｆを形成するプレート材料の前縁部１６８Ｆ内に定められた出口オリフィス１６９Ｆとを含む。
【００３６】
本実施形態の態様によると、ノズル出口プレート１６０Ｆは、各々の３部構成ノズル・チャネル１６２Ｆの３つの収束チャネルが、ノズル出口プレート１６０Ｆを形成するプレート材料内に定められた（例えば、エッチングされるが貫通しない）溝（ｔｒｏｕｇｈ）を含むという点で、ノズル出口プレート１６０Ｅとは異なる。例えば、図１６に示される中央チャネル１６７Ｆの断面図で示されるように、３部構成ノズル・チャネル１６２Ｆの各々のチャネルは、ノズル出口プレート１６０Ｆを製造するために用いられるプレート材料によって形成された下面を有する溝状キャビティを含む。こうした溝状キャビティは、例えば、全てが周知の技術によるものである、光化学加工、放電加工によって、又は金属シート素材のレーザ・アブレーションによって、或いは種々の材料へのディープ反応性イオン・エッチングを用いて形成される。従って、各ノズルの上壁が上部ノズル・プレートによって定められる前の実施形態とは違って、各ノズル１６３Ｆは、各溝を形成するノズル出口プレート１６０Ｆのプレート材料と、各３部構成ノズル・チャネル１６２Ｆの開放面（下面）の上に配置された下部ノズル・プレート（図示せず）によってのみ定められる。図１４及び図１５を参照すると、関連した上部ノズル・プレート（図示せず）内に形成された対応する開口部から側部チャネル１６５Ｆ及び中央チャネル１６７Ｆ内へのグリッド線材料及び犠牲材料の流れを容易にするために、開口部１６１−１乃至１６１−３が、ノズル出口プレート１６０Ｆのプレート材料を通ってエッチングされる。
【００３７】
図１５を参照すると、別の態様によれば、ノズル出口プレート１６０Ｆは、ノズル出口オリフィス１６９Ｆが、幅Ｗ１を有する比較的狭い部分１６９−１が相対的に幅広い併合点１６６Ｆ（すなわち、幅Ｗ２を有する）と幅Ｗ３を有する、出口オリフィス１６９Ｆの比較的幅広い開放端との間に配置された収束／散開オリフィス構造体を有するという点で、ノズル出口プレート１６０Ｅとは異なる。この収束／散開構成は、ノズル出口プレート１６０Ｆを組み込むプリントヘッドの圧力低下を減じ、これにより、高速印刷又は低圧操作の１つ又はそれ以上が可能になる。印刷速度の増加はプリンタの生産性に有益であり、動作圧の低下はプリントヘッドの信頼性の増大、並びにプリントヘッドの重量及びコストの低下に有益である。
【００３８】
上述した種々のプリントヘッドを製造するための技術が、例えば、その全体が引用によりここに組み入れられる「ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ  ＨＥＡＤ  ＷＩＴＨ  ＰＬＡＮＡＲＩＺＥＤ  ＥＤＧＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ」という名称の同一出願人による同時係属中の特許文献２において説明される。代替的に、ここに述べられる積層金属層構成、本発明の押し出しプリントヘッドは、パターン形成されたレジスト構造体内の構造部を通して金属を電気めっきすることによって、エッチングされたプレート金属の層を互いに蝋付けすることによって、ＳＵ８のような感光性ポリマーから構造体を生成することによって、又は機械加工若しくは成形によって、製造することができる。
【００３９】
図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）は、本発明に従って形成されたプリントヘッドを用いて押し出された共押し出しグリッド線の比較を示す。図１７（Ａ）は、一般化された共押し出しプリントヘッド（図４−図７を参照して上述された偏向機構のいずれも用いられていない）によって生成されたグリッド線を示す。図１７（Ｂ）は、図５を参照して上述された方法で３０ミクロンだけ上部ノズル層を延長するように変更された共押し出しプリントヘッドによって生成されたグリッド線を示す。図１７（Ｃ）は、図５を参照して上述された方法で５０ミクロンだけ上部ノズル層を延長するように変更された共押し出しプリントヘッドによって生成されたグリッド線を示す。これらの写真から、印刷品質は、特に線の厚さがより均一であり、線の開始部がプリントヘッドの１４個の別個のノズルにわたってより均一である印刷線の開始部において、３０ミクロンだけ上部ノズル層を延長することによって改善され、５０ミクロンだけ上部ノズル層を延長することによってさらに改善されることが顕著に現われている。図１７（Ａ）乃至図１７（Ｃ）における線の欠陥は、垂れかかる押し出し線に起因するものである。
【００４０】
本発明は、特定の具体的な実施形態に関して説明されたが、当業者であれば、本発明の新規な特徴は他の実施形態にも適用可能であることが明らかであり、その全てが本発明の範囲内にあることが意図される。例えば、種々の異なる材料を用いて、所望の偏向を生じさせながら、プリントヘッド・アセンブリ１００Ａ（上述した図４を参照されたい）の種々の層を生成することができる。さらに、所望の結果を達成しながら、図５−図７を参照して上述したノズル先端部からの延長部は、種々の形状をとることができる。さらに、例えば、「複数押し出し（ｐｏｌｙ−ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）」など、２つより多い別個の材料を同時に押し出す押し出し装置において、図５−図７を参照して上述したノズル先端部からの延長部を用いることができる。機械加工は難しいことが分かったが、ポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））は非常にうまくいき、ここに開示されるポリイミド材料の代用となることがデータにより示唆され、パリレンは、実際的な被覆材料であるように思われる。Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）の被覆も実現可能である。
【符号の説明】
【００４１】
５０：マイクロ押し出しシステム
５０Ｅ：共押し出しシステム
５１：基材
５５：ビード
５５Ｅ：押し出し構造体
５６：グリッド線材料
５７：犠牲材料
６０、６０Ｅ：材料給送システム
６８、６８−１、６８−２：給送管
７６、７６Ｅ：取り付けプレート
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ：プリントヘッド・アセンブリ
１１０、１１０Ｅ：後部プレート構造体
１１６、１１６−１、１１６−２、１５５、１５５Ａ、１５５Ｂ、１５５Ｃ、１５５−１Ｅ、１５５−２Ｅ、１５５−３Ｅ、１５５−４Ｅ：入口ポート
１２０、１２０Ｅ、１４０Ｅ：プレナム
１２１、１４１：後部ガスケット
１２５：導管
１３０、１３０Ａ、１３０Ｄ、１３０Ｅ：前部プレート構造体
１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ：層状ノズル構造体
１５１、１５２：給送層プレート
１５３、１５３Ａ、１５３Ｂ、１５３Ｃ、１５３Ｄ、１５３Ｅ：上部ノズル・プレート
１５６、１５６Ａ、１５６Ｂ、１５６Ｃ、１５６Ｄ、１５６Ｅ：下部ノズル・プレート
１６０、１６０Ａ、１６０Ｄ、１６０Ｅ、１６０Ｆ：ノズル出口プレート
１６２、１６２Ｅ、１６２Ｆ：ノズル・チャネル
１６３、１６３Ａ、１６３Ｂ、１６６Ｃ、１６６Ｆ：ノズル
１６６Ｅ、１６６Ｆ：併合点
１６９、１６９Ａ、１６９Ｂ：出口オリフィス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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