(57)【要約】【課題】流体吐出装置のハウジングインサートを提供する。【解決手段】流体吐出装置は、流体吐出アセンブリと、ハウジングと、インサートと、を有する。流体吐出アセンブリは、一つ又は複数のシリコン体と複数のアクチュエータとを有する。一つ又は複数のシリコン体は、流体流のための複数の流体流路と複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体を含む。複数のアクチュエータは、複数の流体流路内の流体が複数のノズルから吐出されるようにする。ハウジングアセンブリは、一つ又は複数のプラスチック体を有し、少なくとも一つのプラスチック体が少なくとも一つのシリコン体に取り付けられることにより、流体吐出アセンブリのノズルと反対側に密閉容積を形成する。インサートは、少なくとも一つのシリコン体に近接する少なくとも一つのプラスチック体に埋め込まれ、熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流のための複数の流体流路と前記複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体を含む、一つ又は複数のシリコン体と、前記複数の流体流路内の流体が前記複数のノズルから吐出されるようにする複数のアクチュエータと、を含む流体吐出アセンブリと、
一つ又は複数のプラスチック体を有し、前記一つ又は複数のプラスチック体のうちの少なくとも一つのプラスチック体が前記一つ又は複数のシリコン体のうちの少なくとも一つのシリコン体に密閉されて取り付けられることにより、前記流体吐出アセンブリの前記ノズルと反対側に密閉容積を形成する、ハウジングアセンブリと、
前記少なくとも一つのシリコン体に近接する前記少なくとも一つのプラスチック体に埋め込まれ、熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満である、インサートと、
を備える流体吐出装置。
【請求項２】
流体流のための複数の流体流路と前記複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体が基板を含み、
前記少なくとも一つのシリコン体がインターポーザを含む、
請求項１に記載の流体吐出装置。
【請求項３】
前記インターポーザは第１インターポーザであり、
前記流体吐出アセンブリが、前記第１インターポーザと前記基板との間に接合された第２インターポーザを更に備える、
請求項２に記載の流体吐出装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つのプラスチック体が液晶ポリマーを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項５】
前記インサートがニッケル・鉄合金を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項６】
前記ニッケル・鉄合金がＦｅＮｉ３６である、請求項５に記載の流体吐出装置。
【請求項７】
前記ニッケル・鉄合金がＦｅＮｉ４２である、請求項５に記載の流体吐出装置。
【請求項８】
前記少なくとも一つのプラスチック体と前記少なくとも一つのシリコン体とが、接着剤により互いに接合される、請求項１乃至７のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項９】
前記接着剤がエポキシ樹脂である、請求項８に記載の流体吐出装置。
【請求項１０】
前記流体吐出アセンブリの前記ノズルを有する面に付された非濡れ性コーティングを更に備える、請求項１乃至９のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項１１】
前記非濡れ性コーティングが、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）又は１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）を含む、請求項１０に記載の流体吐出装置。
【請求項１２】
前記インサートの長さ及び幅が、前記少なくとも一つのシリコン体の長さ及び幅と略等価である、請求項１乃至１１のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項１３】
前記インサートの前記長さ及び前記幅に沿った平面が、前記少なくとも一つのシリコン体の前記長さ及び前記幅に沿った平面に対して略平行である、請求項１２に記載の流体吐出装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一つのプラスチック体は、熱膨張係数が約１０〜５０ｐｐｍ／℃である、請求項１乃至１３のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項１５】
前記少なくとも一つのプラスチック体が、前記インサートの周囲で成形される、請求項１乃至１４のいずれかに記載の流体吐出装置。
【請求項１６】
前記プラスチックが射出成形される、請求項１５に記載の流体吐出装置。
【請求項１７】
前記少なくとも一つのプラスチック体が、プラスチック射出方向において測定される第１熱膨張係数と、前記プラスチック射出方向を横切る方向において測定される第２熱膨張係数と、を含む複数の熱膨張係数を有する、請求項１６に記載の流体吐出装置。
【請求項１８】
前記第１熱膨張係数が約５〜１５ｐｐｍ／℃であり、前記第２熱膨張係数が約２０〜５０ｍｍｐ／℃である、請求項１７に記載の流体吐出装置。
【請求項１９】
前記第１熱膨張係数が約１０ｐｐｍ／℃であり、前記第２熱膨張係数が約４０ｐｐｍ／℃である、請求項１８に記載の流体吐出装置。
【請求項２０】
熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満であるインサートの周囲にプラスチック体を成形して、前記インサートを前記プラスチック体に埋め込む工程と、
流体流のための複数の流体流路と前記複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体を含む一つ又は複数のシリコン体を有する流体吐出アセンブリのシリコン体部品に、前記プラスチック体を密閉して取り付けて、前記流体吐出アセンブリの前記ノズルと反対側に密閉容積を形成する工程と、
を含む、流体吐出装置の作製方法。
【請求項２１】
前記インサートがニッケル・鉄合金を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記プラスチック体を成形する工程が射出成形を含む、請求項２０又は２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記プラスチック体を成形する工程の前に、ニッケル・鉄合金の板から前記インサートを打抜き加工する工程を更に含む、請求項２０乃至２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
前記シリコン体に前記プラスチック体を密閉して取り付ける工程が、接着剤で取り付けることを含む、請求項２０乃至２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記シリコン体に前記プラスチック体を前記接着剤で取り付けるために、前記プラスチック体及び前記シリコン体を１２０℃〜１６０℃の温度まで加熱する工程を更に含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記流体吐出アセンブリの前記ノズルを有する面に非濡れ性コーティングを付す工程を更に含む、請求項２０乃至２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記非濡れ性コーティングを付す工程は、前記流体吐出アセンブリ及び前記非濡れ性コーティングを２５℃〜１００℃の温度まで加熱することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記加熱温度が約３５℃である、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体液滴吐出に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の流体液滴吐出装置において、シリコン基板等の基板内に、流体ポンプ室、下降部及びノズルが形成されている。プリント動作等において、流体液滴を、ノズルから媒体上に吐出することができる。ノズルは下降部に流体接続されていて、下降部は流体ポンプ室に流体接続されている。流体ポンプ室を、熱アクチュエータ又は圧電アクチュエータ等のトランスデューサによって駆動することができ、流体ポンプ室は、駆動されるとノズルを通して流体液滴が吐出されるようにすることができる。媒体は、流体吐出装置に対して移動させることができる。ノズルからの流体液滴の吐出を、媒体の移動とタイミングを合わせることにより、媒体上の所望の場所に流体液滴を配置することができる。
【０００３】
流体吐出装置は、一般に複数のノズルを有し、通常、媒体上への流体液滴の均一な付着をもたらすために、均一なサイズ及び速度の流体液滴を同じ方向に吐出することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１３６９７号公報
【特許文献２】特開平９−１８７９３０号公報
【特許文献３】米国特許第６，５４７，３７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
流体液滴吐出動作において、流体吐出装置に熱膨張係数（ＣＴＥ）の異なる材料、例えばシリコン体及びプラスチック製ダイキャップがあることによってもたらされる流体吐出装置の歪みのために、プリント媒体における液滴配置が不正確になる可能性がある。即ち、流体吐出装置が、例えば処理中に加熱されると、シリコン製の本体及びプラスチック製のダイキャップは異なる割合で膨張し、接合材における応力及び流体吐出装置の反りが発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
プラスチック製ダイキャップに熱膨張係数の小さいインサートを含めることにより、ダイキャップの熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に近づけることができ、それにより、流体吐出装置の歪みが低減し、液滴配置の精度が向上する。
【０００７】
概して、一態様では、流体吐出装置は、流体吐出アセンブリと、ハウジングと、インサートと、を有する。流体吐出アセンブリは、一つ又は複数のシリコン体と複数のアクチュエータとを有する。一つ又は複数のシリコン体は、流体流のための複数の流体流路と複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体を含む。複数のアクチュエータは、複数の流体流路内の流体が複数のノズルから吐出されるようにする。ハウジングアセンブリは、一つ又は複数のプラスチック体を有し、一つ又は複数のプラスチック体のうちの少なくとも一つのプラスチック体が一つ又は複数のシリコン体のうちの少なくとも一つのシリコン体に密閉されて取り付けられることにより、流体吐出アセンブリのノズルと反対側に密閉容積を形成する。インサートは、少なくとも一つのシリコン体に近接する少なくとも一つのプラスチック体に埋め込まれ、熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満である。
【０００８】
この実施形態及び他の実施形態は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含むことができる。流体流のための複数の流体流路と複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体は基板を含むことができ、少なくとも一つのシリコン体はインターポーザを含むことができる。インターポーザは、第１インターポーザであってもよく、流体吐出アセンブリは、第１インターポーザと基板との間に接合された第２インターポーザを更に備えることができる。
【０００９】
少なくとも一つのプラスチック体は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を含むことができる。インサートは、ニッケル・鉄合金を含むことができる。ニッケル・鉄合金は、ＦｅＮｉ３６又はＦｅＮｉ４２であってもよい。少なくとも一つのプラスチック体と少なくとも一つのシリコン体とを、接着剤により互いに接合することができる。接着剤は、エポキシ樹脂であってもよい。流体吐出装置は、流体吐出アセンブリのノズルを有する面に付された非濡れ性コーティングを更に備えることができる。非濡れ性コーティングは、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）又は１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）を含むことができる。
【００１０】
インサートの長さ及び幅は、少なくとも一つのシリコン体の長さ及び幅と略等価であってもよい。インサートの長さ及び幅に沿った平面は、少なくとも一つのシリコン体の長さ及び幅に沿った平面に対して略平行であってもよい。
【００１１】
少なくとも一つのプラスチック体は、熱膨張係数が約１０〜５０ｐｐｍ／℃であってもよい。少なくとも一つのプラスチック体を、インサートの周囲で成形することができる。プラスチックを、射出成形することができる。少なくとも一つのプラスチック体は、プラスチック射出方向において測定される第１熱膨張係数と、プラスチック射出方向を横切る方向において測定される第２熱膨張係数と、を含む複数の熱膨張係数を有することができる。第１熱膨張係数は、約５〜１５ｐｐｍ／℃、例えば約１０ｐｐｍ／℃であってもよく、第２熱膨張係数は、約２０〜５０ｐｐｍ／℃、例えば約４０ｐｐｍ／℃であってもよい。
【００１２】
概して、一態様では、流体吐出装置の作製方法は、インサートの周囲にプラスチック体を成形して、インサートをプラスチック体に埋め込む工程と、プラスチック体をシリコン体に密閉して取り付ける工程と、を含む。インサートは、熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満である。流体吐出アセンブリのシリコン体部品は、流体流のための複数の流体流路と複数の流体流路に流体連結される複数のノズルとを有するシリコン体を含む、一つ又は複数のシリコン体を有する。この取り付けにより、流体吐出アセンブリのノズルと反対側に密閉容積が形成される。
【００１３】
この実施形態及び他の実施形態は、任意に、以下の特徴のうちの一つ又は複数を含むことができる。インサートは、ニッケル・鉄合金を含むことができる。プラスチック体を成形する工程は、射出成形を含むことができる。本方法は、プラスチック体を成形する工程の前に、ニッケル・鉄合金の板からインサートを打抜き加工する工程を更に含むことができる。
【００１４】
シリコン体にプラスチック体を密閉して取り付ける工程は、接着剤で取り付けることを含むことができる。本方法は、シリコン体にプラスチック体を接着剤で取り付けるために、プラスチック体及びシリコン体を１２０℃〜１６０℃の温度まで加熱する工程を更に含むことができる。
【００１５】
本方法は、流体吐出アセンブリのノズルを有する面に非濡れ性コーティングを付す工程を更に含むことができる。非濡れ性コーティングを付す工程は、流体吐出アセンブリ及び非濡れ性コーティングを、２５℃〜１００℃の温度、例えば３５℃の温度まで加熱することを含むことができる。
【００１６】
実施態様によっては、以下の利点のうちの一つ又は複数を有することができる。ＦｅＮｉ３６又はＦｅＮｉ４２などの熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満であるニッケル・鉄合金製のインサートを埋め込むことにより、ハウジングにおけるプラスチック体の実効熱膨張係数を小さくすることができ、例えば、加熱時にプラスチック体の膨張を制限することができる。このように実効熱膨張係数を小さくすることにより、ハウジングの実効熱膨張係数を一つ又は複数のシリコン体の熱膨張係数に近づけることができ、それにより、ハウジングと流体吐出アセンブリとの間の接合材における応力及び流体吐出装置の歪みなどの、流体吐出装置の温度上昇によってもたらされる損傷を低減することができる。
【００１７】
一つ又は複数の実施形態の詳細を、添付図面及び以下の説明において示す。他の特徴、態様及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】例示的な流体吐出モジュールの斜視図である。
【図２】流体通路を示す例示的な流体吐出モジュールの断面図である。
【図３Ａ】ダイキャップにインサートを有する例示的な流体吐出モジュールの平面概略図である。
【図３Ｂ】ダイキャップにインサートを有する例示的な流体吐出モジュールの拡大断面斜視図である。
【図４】例示的なインサートの斜視図である。
【００１９】
それぞれの図面における同様の参照番号及び名称は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１に示すように、流体吐出装置１００の実施態様は、流体吐出モジュール、例えば四辺形板形状のプリントヘッドモジュールを有している。流体吐出モジュールは、半導体処理技法を用いて製造されるダイであってもよい。流体吐出モジュールは基板１０３を有していて、基板１０３は例えば単結晶シリコン等の半導体材料から作製されることができる。基板１０３は複数の流体流路１２４（図２参照）を有することができ、それらは例えばエッチング等の半導体処理技法によって形成されることができる。更に、基板１０３は、複数の流体流路のノズルからの流体の吐出を個々に制御する複数のアクチュエータ４０１（図２参照）を有することができる。
【００２１】
また、流体吐出装置１００は、流体吐出モジュールを支持する内側ハウジング１１０及び外側ハウジング１４２と、内側ハウジング１１０及び外側ハウジング１４２を流体吐出システム（例えば、複数の整列した流体吐出モジュールを有するシステム）の支持構造体に連結する取付枠１９９と、外部プロセッサからデータを受け取って駆動信号をダイに提供するフレキシブル回路、即ちフレックス回路２０１（図２参照）と、を有することができる。
【００２２】
内側ハウジング１１０は、基板１０３と共に使用される流体吐出装置の構成部品に対して接合領域を提供するように構成された、ダイキャップ１０７を有することができる。ダイキャップ１０７は、本明細書で更に説明するインサート４２２（図２参照）を有することができる。更に、内側ハウジング１１０を仕切り壁１３０によって仕切ることにより、入口室１３２及び出口室１３６を形成することができる。入口室１３２及び出口室１３６は、それぞれフィルタ１３３及び１３７を有することができる。入口室１３２及び出口室１３６には、それぞれ開口１５２及び１５６を介して、流体を搬送する配管１６２及び１６６を連結することができる。図１に示すように、流体吐出装置１００は、流体が入口室１３２から基板１０３を通って出口室１３６まで循環することができるようにする、流体入口１０１及び流体出口１０２を有している。
【００２３】
図２に示すように、基板１０３は、ノズル１２６で終端する複数の流体流路１２４を有することができる（図２には一つの流路しか示していない）。一つの流体路１２４は、流体供給部１７０と、上昇部１７２と、ポンプ室１７４と、ノズル１２６で終端する下降部１７６と、を有している。流体路は、再循環路１７８を更に有することができ、それにより、流体が吐出されていない時であってもインクがインク流路１２４を流れることができる。
【００２４】
また、流体吐出装置１００は、対応する流体路１２４のノズル１２６から選択的に流体が吐出されるようにする、基板１０３上に支持されている個々に制御可能な複数のアクチュエータ４０１を有することができる（図２には一つのアクチュエータ４０１しか示していない）。実施形態によっては、アクチュエータ４０１の駆動により、ポンプ室１７４上の膜がポンプ室１７４内に偏向し、流体が下降部１７６を通ってノズル１２６から押し出される。例えば、アクチュエータ４０１は圧電アクチュエータであってもよい。或いは、アクチュエータ４０１は熱アクチュエータであってもよい。各流体路１２４は、それに連携するアクチュエータ４０１と共に、個々に制御可能なＭＥＭＳ流体吐出装置ユニットを構成する。図示しないが、ノズルをノズルプレートに形成することができる。非濡れ性コーティング、例えば単分子層を含む自己組織化単層が、ノズルプレートを覆ってもよい。非濡れ性コーティングに好適な前駆体は、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン（ＦＯＴＳ）及び１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）を含むことができる。
【００２５】
更に、流体吐出装置１００は、アクチュエータ４０１を制御する電気信号を提供するように構成された一つ又は複数の集積回路素子１０４を有している。集積回路素子１０４のそれぞれは、集積回路が例えば半導体製造及び実装技法によって形成されている、基板１０３以外のマイクロチップであってもよい。例えば、集積回路素子１０４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）素子であってもよい。集積回路素子１０４を、入口１０１又は出口１０２の列に平行な列状に、基板１０３に直接取り付けることができる。
【００２６】
実施形態によっては、流体吐出装置１００は、流体をアクチュエータ４０１及び／又は集積回路素子１０４の電気部品から分離する下部インターポーザ１０５を有している。図２に示すように、下部インターポーザ１０５は、本体４３０及びフランジ４３２を有することができ、フランジ４３２は、本体４３０から下方に突出して、集積回路素子１０４とアクチュエータ４０１との間の領域において基板１０３と接触する。フランジ４３２は、本体４３０を基板１０３の上に保持することにより、アクチュエータキャビティ４３４を形成する。これにより、本体４３０は、アクチュエータ４０１に接触せずその動きに干渉しない。更に、流体吐出装置１００は、流体をアクチュエータ４０１又は集積回路素子１０４から更に分離する上部インターポーザ１０６を有することができる。
【００２７】
実施形態によっては、下部インターポーザ１０５は、間に接合層を介して又は介さずに、基板１０３に直接接触し、上部インターポーザ１０６は、間に接合層を介して又は介さずに、下部インターポーザ１０５に直接接触する。したがって、下部インターポーザ１０５は、基板１０３と上部インターポーザ１０６との間に介挿されて、キャビティ４３４を維持する。
【００２８】
上部インターポーザ１０６、下部インターポーザ１０５及び基板１０３は、流体吐出アセンブリの一部であってもよい。本明細書では、流体吐出アセンブリを、上部インターポーザ１０６、下部インターポーザ１０５及び基板１０３を含むものとして説明するが、全ての部品が含まれる必要はない。例えば、流体吐出アセンブリは、基板１０３のみを有していてもよい（その場合、ダイキャップを基板１０３に接合することができる）。或いは、流体吐出アセンブリは、基板１０３及び下部インターポーザ１０５のみを有していてもよい（その場合、ダイキャップを下部インターポーザに接合することができる）。流体吐出アセンブリの構成部材（例えば、基板１０３、下部インターポーザ１０５及び／又は上部インターポーザ１０６）を、例えばシリコンなどの同じ材料から形成することができ、それにより、それらの熱膨張係数を同じにすることができる。流体吐出アセンブリの構成部材のそれぞれの熱膨張係数は、約２〜３ｐｐｍ／℃であり得る。
【００２９】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、流体吐出装置１００はダイキャップ１０７を有することができる。ダイキャップ１０７を、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）などのプラスチックから形成することができる。ダイキャップ１０７を、流体吐出アセンブリに接合することができる。例えば、図３Ａに示すように、ダイキャップ１０７を上部インターポーザ１０６に接合することができる。ダイキャップ１０７及び流体吐出アセンブリを、例えばエポキシ樹脂で互いに接合することができる。更に、図２に示すように、ダイキャップ１０７を、基板１０３に接合されているフレックス回路２０１の一部に接合することができ、それによりキャビティ９０１を形成することができる。図示しないが、アクチュエータがあるキャビティ４３４をＡＳＩＣ１０４があるキャビティ９０１と連結することができる。例えば、フランジ４３２は、例えばドーナツ状に、流体供給流路１７０の周囲にのみ延在することができ、それによりキャビティ４３４及び９０１が一つのキャビティを形成して、隣接するフランジ間を空気が通ることができる。フレックス回路２０１は、ダイキャップ１０７の底部の周辺で屈曲し、ダイキャップ１０７の外側に沿って延在することができる。
【００３０】
ダイキャップ１０７は、複数、例えば三つの部材１７１、１７３及び１７５を有することができる。部材１７１、１７３及び１７５は、平行に延在し、ダイキャップ１０７の一端においてクロスバー１８７及び１８９によって連結され、ダイキャップ１０７の他端においてクロスバー１９７及び１９９によって連結されることができる。部材１７１、１７３及び１７５は、流体が流体吐出モジュール１００内を流れることができるように流体入口１０１及び流体出口１０２に干渉しないように、流体吐出アセンブリに配置することができる。例えば、二つの部材１７１及び１７５を、流体入口１０１及び流体出口１０２の外側の流体吐出アセンブリの縁近くに配置することができる。一つの部材１７３を、流体吐出アセンブリの中央部、例えば流体入口１０１と流体出口１０２との間に配置することができる。図３Ｂに示すように、部材１７３は、インターポーザ１０５及び１０６の近くで水平部４７３に連結されている二つの垂直部２７３及び３７３を有することができる。流体入口１０１及び流体出口１０２を、部材１７１、１７３及び１７５の長手方向に平行な線上に配置することができる。更に、ダイキャップ１０７は、本明細書において更に説明するように、インサート４２２が埋め込まれる開口を有することができる。開口は、各部材１７１、１７３及び１７５の内側に沿ってかつ各クロスバーを通って伸びることができる。
【００３１】
ダイキャップ１０７を、例えば射出成形などの成形技法によって形成することができる。ダイキャップ１０７の射出成形の結果及び形状により、ダイキャップ１０７は様々な熱膨張係数を有する可能性がある。例えば、ダイキャップ１０７は、プラスチックが金型内に射出される方向に一つの熱膨張係数を有し、その射出方向を横切る方向に別の一つの熱膨張係数を有する可能性がある。例えば、射出方向の熱膨張係数は、５〜１５ｐｐｍ／℃、例えば約１０ｐｐｍ／℃であり得る。対照的に、射出方向を横切る方向の熱膨張係数は、最大で１０倍程度大きく、２０〜５０ｐｐｍ／℃、例えば約４０ｐｐｍ／℃であり得る。
【００３２】
ダイキャップ１０７は、インサート４２２を有することができる。インサート４２２を、熱膨張係数が例えば１〜２ｐｐｍ／℃などの９ｐｐｍ／℃未満である材料から形成することができる。例えば、インサート４２２は、Ｉｎｖａｒ（登録商標）（ＦｅＮｉ３６）、ＦｅＮｉ４２又はＦｅＮｉＣｏなどの、ニッケル鋼合金又はニッケル鉄合金を含むことができる。或いは、インサート４２２を、セラミック、シリコン、ガラス、炭化ケイ素、又は京セラＫＥ−４７００などの熱硬化性プラスチックから構成することができる。インサート４２２を、ダイキャップ１０７の開口全体をふさぐように、例えばインサート４２２の全ての面がダイキャップ１０７によって包囲されるように、ダイキャップ１０７に埋め込むことができる。例えば、ダイキャップ１０７を、インサート４２２を囲んで成形、例えば射出成形することができる。
【００３３】
図４に示すように、インサート４２２は、長さｌ、幅ｗ、高さｈであってもよい。長さｌ及び幅ｗのそれぞれは、高さｈより大きくてもよい。インサート４２２の幅方向及び長手方向に沿った平面は、流体吐出アセンブリの長手方向及び幅方向に対して平行であってもよい。更に、インサート４２２は、三つの部材５２２を有することができ、三つの部材５２２は互いに平行でありかつ流体吐出装置の長さＬ（図３Ａ参照）（長さＬは、流体吐出装置の最長寸法である）に対して平行であってもよい。部材５２２のそれぞれを、ダイキャップ１０７の連携部材１７１、１７３及び１７５に埋め込む、例えば完全に封入することができる。更に、部材５２２の長さｌに沿った縁は、インサート４２２が例えば熱膨張中に滑ったり移動したりすることがないようにダイキャップ１０７と噛合するように構成された突起５５６を有することができる。突起は、部材５２２の長さｌに対して垂直であってもよい。更に、インサート４２２は、部材１７１、１７３及び１７５を両端において連結するクロスバー１９５及び１９７を有することができる。クロスバー１９５及び１９７を、ダイキャップ１０７のクロスバーに埋め込む、例えば完全に封入することができる。インサート４２２は、ダイキャップの体積の約４０％を占めることができる。インサート４２２を、例えば打抜き加工によって形成することができる。
【００３４】
流体吐出モジュールの製造では、様々な加熱工程が必要である可能性がある。例えば、ダイキャップが流体吐出アセンブリに接合されるとき、流体吐出モジュールを、約１２０℃以上、例えば１２０℃〜１６０℃の温度まで加熱する必要がある。同様に、ノズルに非濡れ性コーティングを施すために、流体吐出モジュールは、２５℃〜１００℃、例えば３５℃の温度までの加熱が必要である可能性がある。これらの加熱工程により、プラスチック製ダイキャップ及びシリコン製流体吐出アセンブリが、異なる割合で膨張し収縮する可能性がある。例えば、プラスチック製ダイキャップが、例えば２５℃から例えば１２５℃まで加熱される場合、ダイキャップは、横断方向に約４０μｍ伸びる可能性がある。対照的に、シリコン製流体吐出アセンブリは、約１１μｍしか伸びない可能性がある。
【００３５】
異なる伸張及び温度低下時の対応する収縮により、流体吐出動作にいくつかの問題が発生する可能性がある。例えば、ダイキャップと流体吐出アセンブリとの接合前及び接合中の加熱により、流体吐出アセンブリの曲がりが発生する可能性があり、それは、その後プラスチックはシリコン製流体アセンブリよりもサイズが小さくなるためである。こうした曲がりにより、システムにおける流体吐出モジュールの整列が不正確になる可能性がある。更に、曲がりにより、同じ流体吐出モジュールのノズルから吐出される液滴について飛翔時間が異なる可能性があり、それにより、プリント媒体上の結果としての液滴配置が不正確になり、流体吐出モジュールの保守を行うことが困難になる。同様に、ダイキャップと流体吐出アセンブリとの接合後の加熱により、ダイキャップと流体吐出アセンブリとの接合材に応力が発生し、最終的には流体吐出アセンブリとダイキャップとが分離する可能性がある。こうした接合材の破断により、流体が漏れ、流体吐出プロセスが不正確になる可能性がある。
【００３６】
熱膨張係数が９ｐｐｍ／℃未満のインサートをダイキャップに埋め込むことにより、ダイキャップの実効熱膨張係数を、シリコン製流体吐出アセンブリの熱膨張係数に近くなるように小さくすることができる。即ち、インサートに使用される材料の固有強度（例えば、ＦｅＮｉ３６やＦｅＮｉ４２のヤング率は最大３×１０７ＰＳＩであり得る）は、プラスチック製ダイキャップの固有強度（プラスチックのヤング率は約１×１０６〜２×１０６ＰＳＩである）に対して優位を占めることができ、それによりプラスチック製ダイキャップにインサートの熱膨張係数を本質的に帯びさせることができる。したがって、インサートは、加熱中にダイキャップの膨張及び収縮を抑制することができる。したがって、プラスチック製ダイキャップとシリコン製流体吐出アセンブリとの相対的な膨張及び収縮を、数μｍ内で等価であるように制御することができる。
【００３７】
特定の実施形態について説明した。他の実施形態は以下の特許請求の範囲内にある。
【図１】
2011073435.tif 000003
【図２】
2011073435.tif 000004
【図３Ａ】
2011073435.tif 000005
【図３Ｂ】
2011073435.tif 000006
【図４】
2011073435.tif 000007