(57)【要約】第１の通路（１５４／２５４）が内部に形成された少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）と、少なくとも１つの内側層の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）とを有する流体射出アセンブリ。第１の外側層と第２の外側層はそれぞれ、少なくとも１つの内側層に隣接する面（３２／４２）を有し、その面に形成された液滴射出素子（７０）と、液滴射出素子に連通する流体通路（８０）とを有する。第１の外側層と第２の外側層の流体通路は、少なくとも１つの内側層の流体通路に連通し、少なくとも１つの内側層と第１の外側層の流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）が形成され、少なくとも１つの内側層と第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列（２）が形成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路（１５４／２５４）が内部に画定された少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）と、
前記少なくとも１つの内側層の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）であって、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれが、前記少なくとも１つの内側層に隣接する面（３２／４２）を有し、その面に液滴射出素子（７０）が形成され、該液滴射出素子に連通する流体通路（８０）を有する、第１の外側層及び第２の外側層とからなり、
前記第１の外側層の流体通路及び前記第２の外側層の流体通路は、前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通し、
前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）が形成され、前記第１の内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列（６２）が形成される、流体射出アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの内側層は、前記第１の面に対向する第１の面（１５１）及び第２の面（１５２）を有する単一の内側層（１５０）からなり、前記第１の外側層は該第１の面に隣接し、前記第２の外側層は該第２の面に隣接する、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの内側層は、前記第１の外側層に隣接する第１の内側層（２５１）と、前記第２の外側層に隣接する第２の内側層（２５２）と、前記第１の内側層と前記第２の内側層の間に配置された第３の内側層（２５３）とからなる、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項４】
前記第１の外側層の液滴射出素子は、前記第１の外側層の面に対して実質的に平行な前記第１のノズル列を通して流体の滴を射出するように構成され、前記第２の外側層の液滴射出素子は、前記第２の外側層の面に対して実質的に平行な前記第２のノズル列を通して流体の滴を射出するように構成される、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項５】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層は、それぞれの面に連続する縁（３４／４４）をそれぞれ有し、前記第１のノズル列は前記第１の外側層の縁に沿って形成され、前記第２のノズル列は前記第２の外側層の縁に沿って形成される、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層はそれぞれ共通の材料からなり、該共通の材料は、ガラス、セラミック材料、炭素複合材料、金属、及び、金属マトリクス複合材料のうちのいずれか１つからなる、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項７】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層の各流体通路は、流体入口（８４）、該流体入口に連通する流体チャンバ（８６）、及び、該流体チャンバに連通する流体出口（８８）を有し、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の各液滴射出素子は、前記流体通路のうちの１つの前記流体チャンバ内に形成された発射抵抗器（７２）を含む、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項８】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層はそれぞれ、基板（９０）及び該基板上に形成された薄膜構造（９２）を含み、各液滴射出素子の発射抵抗器は、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の薄膜構造上に形成される、請求項７に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項９】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの前記基板は非導電性材料を含み、該非導電性材料は、ガラス、セラミック材料、炭素複合材料、及び、上に酸化物が形成された金属又は金属マトリクス複合材料、のうちのいずれか１つからなる、請求項８に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項１０】
前記薄膜構造は前記液滴射出素子の駆動回路（７４）を含み、該駆動回路は薄膜トランジスタからなる、請求項８に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層はそれぞれ、前記流体通路間に形成された障壁（８２）を有し、該障壁は、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の薄膜構造上に形成され、感光性ポリマー又はガラスから形成される、請求項８に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項１２】
流体射出アセンブリを形成する方法であって、
少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）に流体通路（１５４／２５４）を画定するステップと、
第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）のそれぞれの面（３２／４２）に液滴射出素子（７０）を形成するステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの面に流体通路（８０）を形成し、該流体通路を前記液滴射出素子に連通させるステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層を前記少なくとも１つの内側層の両側に配置し、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の前記流体通路を前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通させ、前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の前記流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）を形成し、前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列を形成するステップと
からなる方法。
【請求項１３】
前記流体通路を画定するステップは、第１の面及び該第１の面とは反対の第２の面を有する単一の内側層（１５０）に流体通路を画定することを含み、前記第１の外側層及び前記第２の外側層を配置するステップは、前記第１の層を該第１の面に隣接して配置し、前記第２の層を該第２の面に隣接して配置することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記流体通路を画定するステップは、第１の内側層（１５１）、第２の内側層（１５２、及び、前記第１の内側層と前記第２の内側層の間に配置された第３の内側層（１５３）に前記流体通路を画定することを含み、前記第１の外側層及び前記第２の外側層を配置するステップは、前記第１の外側層を前記第１の内側層に隣接して配置し、前記第２の外側層を前記第２の内側層に隣接して配置することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のノズル列を形成するステップは、前記第１の層の面に隣接する前記第１の外側層の縁（３４）に沿って前記第１のノズル列を形成することを含み、前記第２のノズル列を形成するステップは、前記第２の外側層の面に隣接する前記第２の外側層の縁（４４）に沿って前記第２ののノズル列を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記流体通路を画定するステップは、流体入口（８４）を形成し、該流体入口を流体チャンバ（８６）に連通させ、該流体チャンバ（８８）を流体出口に連通させることからなり、前記液滴射出素子を形成するステップは、前記流体通路のうちの１つの前記流体チャンバ内に発射抵抗器を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
第１の外側層及び第２の外側層を形成し、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれの基板上に薄膜構造を形成するステップを更に含み、前記液滴射出素子を形成するステップは、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の薄膜構造上に各液滴射出素子の発射抵抗器を形成することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの基板は非導電性材料を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記薄膜構造を形成するステップは、前記液滴射出素子の駆動回路（７４）を形成することを含み、該駆動回路は薄膜トランジスタからなる、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
流体射出アセンブリを動作させる方法であって、
少なくも１つの内側層（５０／１５０／２５０）の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）に形成された流体通路（８０）に流体を供給し、その際に、該流体を前記少なくとも１つの内側層に画定された流体経路を通して前記流体通路に供給するステップと、
前記流体通路のそれぞれに連通する前記第１の外側層及び前記第２の外側層に形成された液滴射出素子（７０）から流体の滴を射出し、その際に、該流体の滴を前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の前記流体通路によって形成された第１のノズル列（６１）を通して射出するとともに、該流体の滴を前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層の前記流体通路によって形成された第２のノズル列（６２）を通して射出するステップと
からなる方法。
【請求項２１】
前記流体通路に流体を供給するステップは、各流体通路の流体チャンバ（８６）に流体を供給することを含み、前記流体の滴を射出するステップは、各流体通路の流体チャンバ内にそれぞれ形成された発射抵抗器（７２）によって前記流体の滴を射出することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記流体の滴を射出するステップは、前記液滴射出素子が内部に形成された前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの面（３２／４２）に対して実質的に平行な前記第１のノズル列及び前記第２のノズル列を通して前記流体の滴を射出することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記流体の滴を射出するステップは、前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの薄膜構造（９２）に形成された駆動回路（７４）によって前記流体の滴を射出することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記流体通路に流体を供給するステップは、前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの前記薄膜構造に形成された障壁間に流体を供給することを含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
インクジェット印刷システムは流体射出システムの一実施形態であり、プリントヘッド、プリントヘッドに液体インクを供給するインク供給源、及び、プリントヘッドを制御する電子コントローラを含む。プリントヘッドは流体射出装置の一実施形態であり、複数のオリフィス又はノズルを通して用紙のような印刷媒体に対してインク滴を射出することにより、印刷媒体に対して印刷を行う。一般に、オリフィスは１以上のアレイ状に配置される。そして、プリントヘッドと印刷媒体を相対移動させながらオリフィスから適当な順番でインクを射出することにより、印刷媒体上に、文字その他の画像が印刷される。
【０００２】
インクジェット印刷システムの印刷速度を向上させる１つの方法は、システムのノズルの数を増やし、１秒当たりに射出可能なインク滴の総数を増やすことである。ワイドアレイインクジェット印刷システムと一般に呼ばれる一実施形態では、複数の個別のプリントヘッド又はプリントヘッドダイを共通の担体に搭載することにより、ノズル数を増やしている。不都合なことに、複数の個別のプリントヘッドダイを共通の担体に搭載すると、その製造は複雑になる。また、プリントヘッドダイ間の位置ずれは、インクジェット印刷システムの印刷精度に悪影響を与えることがある。
【０００３】
上記のような理由及びその他の理由から、本発明が必要となる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態は流体射出アセンブリである。流体射出アセンブリは、内部に流体通路が画定された少なくとも１つの内側層を有し、少なくとも１つの内側層の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層を有する。第１の外側層及び第２の外側層はそれぞれ、少なくとも１つの内側層に隣接する面を有し、その面に形成された液滴射出素子と、液滴射出素子と連通する流体通路とを有する。第１の外側層及び第２の外側層の流体通路は少なくとも１つの内側層の流体通路に連通し、少なくとも１つの内側層と第１の外側層の流体通路によって第１のノズル列が形成され、少なくとも１つの内側層と第２の外側層の流体通路によって第２のノズル列が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
下記の詳細な説明では添付の図面を参照する。図面は本発明を実施する特定の実施形態を例として描いたものである。これに関し、「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「先」、「後」のような方向を表す用語は、説明している図面の向きを基準として使用される。本発明の種々の実施形態の構成要素は多数の異なる姿勢で配置することができるので、方向を表す用語は例として使用するものであり、そこに制限の意図は全くない。本発明の範囲から外れることなく他の実施形態を採用したり、構造的又は論理的な変更を施したりすることも可能であると考えられる。従って、下記の詳細な説明を制限の意味で解釈してはならない。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲により規定される。
【０００６】
図１は、本発明によるインクジェット印刷システム１０の一実施形態を示している。インクジェット印刷システム１０は流体射出システムの一実施形態であり、プリントヘッドアセンブリ１２のような流体射出アセンブリと、インク供給アセンブリ１４のような流体供給アセンブリとを含む。図示の実施形態の場合、インクジェット印刷システム１０は、取り付けアセンブリ１６、媒体搬送アセンブリ１８、及び電子コントローラ２０を更に有している。
【０００７】
プリントヘッドアセンブリ１２は流体射出アセンブリの一実施形態であり、本発明の一実施形態に従って構成され、複数のオリフィス又はノズル１３から１以上のカラーインク又はＵＶ可読インクのインク滴を射出する。下記の説明は、プリントヘッドアセンブリ１２からのインクの射出に関するものとなっているが、透明の流体を含む、他の液体、流体又は流動性物質をプリントヘッドアセンブリ１２から射出することも可能である。
【０００８】
一実施形態において、インク滴は印刷媒体１９のような媒体に向けて射出され、印刷媒体１９に印刷される。ノズル１３は通常１以上の列又はアレイとして配置される。一実施形態では、プリントヘッドアセンブリ１２と印刷媒体１９が相対移動される際に、ノズル１３から適当な順序でインクが射出され、印刷媒体１９上に文字、記号及び／又は他の図形又は画像が印刷される。
【０００９】
印刷媒体１９には、紙、カード用紙、封筒、ラベル、透明シート、マイラーのような、任意のタイプの適当なシート材料が含まれる。一実施形態において印刷媒体１９には、連続用紙や連続ロール印刷媒体１９が使用される。従って、印刷媒体１９は未印刷の連続ロール紙であってもよい。
【００１０】
インク供給アセンブリ１４は流体供給アセンブリの一実施形態であり、プリントヘッドアセンブリ１２にインクを供給するように構成され、インクを収容するリザーバ１５を有している。従って、リザーバ１５からプリントヘッドアセンブリ１２へインクが流れる。一実施形態において、インク供給アセンブリ１４とプリントヘッドアセンブリ１２は再循環インク供給システムを形成する。その場合、インクはプリントヘッドアセンブリ１２からリザーバ１５へ戻される。一実施形態において、プリントヘッドアセンブリ１２とインク供給アセンブリ１４は、インクジェットカートリッジ（又はペン）又は流体噴射カートリッジ（又はペン）の中に一緒に収容される。他の実施形態において、インク供給アセンブリ１４は、プリントヘッドアセンブリ１２とは別に構成され、供給チューブのようなインタフェース接続を通してインクをプリントヘッドアセンブリ１２に供給する場合がある。
【００１１】
取り付けアセンブリ１６は、プリントヘッドアセンブリ１２を媒体搬送アセンブリ１８に対して位置決めし、媒体搬送アセンブリ１８は、印刷媒体１９をプリントヘッドアセンブリ１２に対して位置決めする。その結果、プリントヘッドアセンブリ１２がインクを付着させる範囲である印刷ゾーン１７は、プリントヘッドアセンブリ１２と印刷媒体１９の間の範囲においてノズル１３の近くに画定される。印刷中は、媒体搬送アセンブリ１８により、印刷ゾーン１７を通して印刷媒体１９が送られる。
【００１２】
一実施形態において、プリントヘッドアセンブリ１２は走査型プリントヘッドアセンブリである。従って、取り付けアセンブリ１６によってプリントヘッドアセンブリ１２を媒体搬送アセンブリ１８及び印刷媒体１９に対して移動させながら、印刷媒体１９にスワスが印刷される。他の実施形態において、プリントヘッドアセンブリ１２は非走査型プリントヘッドアセンブリである場合もある。その場合、プリントヘッドアセンブリ１２は取り付けアセンブリ１６により、媒体搬送アセンブリ１８に対して所定の位置に固定される。そして、媒体搬送アセンブリ１８により、印刷媒体１９をその所定の位置を通して移動させながら、印刷媒体１９上にスワスが印刷される。
【００１３】
電子コントローラ２０は、プリントヘッドアセンブリ１２、取り付けアセンブリ１６、及び媒体搬送アセンブリ１８に接続されている。電子コントローラ２０は、コンピュータのようなホストシステムからデータ２１を受信するように構成され、そのデータ２１を一時的に記憶するメモリを有している。データ２１は通常、電子、赤外線、光又はその他の情報伝達経路によりインクジェット印刷システム１０に送信される。データ２１は、例えば印刷すべき文書及び／又はファイルに相当する。従って、データ２１は、インクジェット印刷システム１０に対する印刷ジョブを形成し、１以上の印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータを含む。
【００１４】
一実施形態において、電子コントローラ２０は、ノズル１３からインク滴を射出するタイミング制御を含めて、プリントヘッドアセンブリ１２の制御を行う。従って、印刷媒体１９上に文字、記号及び／又は他の図形又は画像を形成する射出インク滴パターンは、電子コントローラ２０によって定義される。このタイミング制御（従って、射出インク滴パターン）は、印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータによって決定される。一実施形態において、電子コントローラ２０の一部を構成する論理駆動回路はプリントヘッドアセンブリ１２上に配置される。他の実施形態では、論理駆動回路はプリントヘッドアセンブリ１２の外に配置される場合もある。
【００１５】
図２は、プリントヘッドアセンブリ１２の一部の一実施形態を示している。一実施形態において、プリントヘッドアセンブリ１２は多層アセンブリであり、外側層３０、４０と、少なくとも１つの内側層５０とを含む。外側層３０、４０は表面又は面３２、４２をそれぞれ有し、面３２、４２に連続する縁３４、４４をそれぞれ更に有する。外側層３０、４０は内側層５０の両側に配置され、面３２、４２が内側層５０と向かい合い、且つ面３２、４２が内側層５０に隣接するように配置される。従って、内側層５０と外側層３０、４０は、軸２９に沿って積み重なるように配置される。
【００１６】
図２の実施形態に示すように、内側層５０と外側層３０、４０は、ノズル１３の１以上の列６０を形成するように配置される。例えば、ノズル１３の列６０は、軸２９に対して実質的に垂直な方向にわたって形成される。従って、一実施形態において、軸２９は、印刷方向に対応し、即ち、プリントヘッドアセンブリ１２と印刷媒体１９の間の相対移動の方向に対応している。従って、プリントヘッドアセンブリ１２により印刷媒体１９に印刷されるスワス（帯）のスワス高さ（印刷幅）は、ノズル１３の列６０の長さによって決まる。一実施形態において、ノズル１３の列６０の長さは、約２インチ（約５．１センチメートル）未満の距離である。他の実施形態において、ノズル１３の列６０の長さは、約２インチより長い場合もある。
【００１７】
一実施形態において、内側層５０及び外側層３０、４０は、ノズル１３の２つの列６１及び６２を形成する。具体的には、内側層５０と外側層３０によって、外側層３０の縁３４に沿って並ぶノズル１３の列６１が形成され、内側層５０と外側層４０によって、外側層４０の縁４４に沿って並ぶノズル１３の列６２が形成される。従って、一実施形態において、ノズル１３の列６１と列６２は互いに離れた位置にあり、且つ互いに実質的に平行な方向に並んでいる。
【００１８】
図２に示すように、一実施形態において、列６１のノズルと列６２のノズル１３は、実質的に位置合わせされる。具体的には、列６１の各ノズル１３は、軸２９に対して実質的に平行な方向の印刷ライン上にある列６２の１つのノズル１３に実質的に位置合わせされる。このように図２の実施形態では、所与の印刷ライン上にある複数のノズルを通して流体（又はインク）を射出することができるため、ノズル冗長性が得られる。従って、欠陥ノズルや動作不能なノズルは、同一ライン上にある他のノズルで補うことができる。また、ノズル冗長性があれば、同一ライン上にある複数のノズルを互い違いに作動させる機能を実現することも可能である。
【００１９】
図３は、プリントヘッドアセンブリ１２の一部に関する他の実施形態を示している。プリントヘッドアセンブリ１２’は、プリントヘッドアセンブリ１２と同様の多層アセンブリであり、外側層３０’、４０’及び内側層５０を含む。また、外側層３０’、４０’は、外側層３０、４０と同様に内側層５０の両側に配置されている。従って、内側層５０及び外側層３０’、４０’は、ノズル１３の２つの列６１’、６２’を形成する。
【００２０】
図３の実施形態に示すように、列６１’のノズルと列６２’のノズルは互いにずらして配置されている。具体的には、軸２９に対して実質的に平行な方向の印刷ラインに沿って見た場合、列６１’の各ノズル１３は、列６２’のノズル１３に対して互い違いに、即ち互いにずらして配置されている。このように、図３の実施形態は、軸２９に対して実質的に垂直なライン上の印刷可能なドット数／インチ（ｄｐｉ）が増えるため、高い解像度（分解能）を有する。
【００２１】
図４に示すように、一実施形態において、外側層３０、４０（図４にはそのうちの一方しか描いていない。また、外側層３０’、４０’も同様）は、それぞれの面３２、４２に液滴射出素子７０及び流体通路８０が形成されている。液滴射出素子７０及び流体通路８０は、流体通路８０が液滴射出素子７０に連通し、流体（又はインク）が液滴射出素子７０に供給されるように配置される。一実施形態において、液滴射出素子７０及び流体通路８０は、各外側層３０、４０の面３２、４２に実質的に直線配列で配置される。従って、外側層３０の液滴射出素子７０及び流体通路８０は全て、単一の層、即ちモノリシック層に形成され、外側層４０の液滴射出素子７０及び流体通路８０は全て、単一の層、即ちモノリシック層に形成される。
【００２２】
後で説明するように、一実施形態において、内側層５０（図２）には流体マニホルド又は流体通路が画定され、それによって、例えばインク供給アセンブリ１４から供給された流体が、外側層３０、４０に形成された流体通路８０や液滴射出素子７０に供給される。
【００２３】
一実施形態において、流体通路８０は、各外側層３０、４０の面３２、４２に形成された障壁８２によって画定される。従って、外側層３０、４０が内側層５０の両側に配置されたとき、内側層５０（図２）と外側層３０の流体通路８０により、縁３４に沿ってノズル１３の列６１が形成され、内側層５０（図２）と外側層４０の流体通路８０により、縁４４に沿ってノズル１３の列６２が形成される。
【００２４】
図４の実施形態に示すように、各流体通路８０は流体入口８４、流体チャンバ８６、及び流体出口８８を有し、流体チャンバ８６は、流体入口８４及び流体出口８８に連通するように構成される。後で説明するように、流体入口８４は流体（又は、インク）供給源に連通していて、流体チャンバ８６に流体（又は、インク）を供給する。流体出口８８は流体チャンバ８６に連通していて、一実施形態において、外側層３０、４０が内側層５０の両側に配置されたときに、流体出口８８及び流体チャンバ８６は各ノズル１３の一部を形成する。
【００２５】
一実施形態において、各液滴射出素子７０は、各流体通路８０の流体チャンバ８６内に形成された発射抵抗器７２からなる。発射抵抗器７２は例えば加熱抵抗器からなり、通電によって流体チャンバ８６内の流体を加熱し、流体チャンバ８６内に泡を生成し、ノズル１３から流体の滴を射出させる。このように、一実施形態において、各流体チャンバ８６、発射抵抗器７２及びノズル１３は、液滴射出素子７０の液滴発生器を形成する。
【００２６】
一実施形態において、動作時には、流体入口８４から流体が流体チャンバ８６の中に流れ込む。そして、各発射抵抗器７２の駆動に応じて、流体の滴が流体チャンバ８６から流体出口８８及びノズル１３を通って射出される。従って、流体の滴は、各外側層３０、４０の面３２、４２に対して実質的に平行な方向に媒体に向けて射出される。このように、一実施形態においてプリントヘッドアセンブリ１２は、エッジ設計又は「サイドシュータ」設計によって構成される。
【００２７】
図５に示すように、一実施形態において、外側層３０、４０（図５にはそのうちの一方しか描いていない。また、外側層３０’、４０’も同様である）はそれぞれ、基板９０と、基板９０上に形成された薄膜構造９２とを含む。そして、液滴射出素子７０の発射抵抗器７２と、流体通路８０の障壁８２は、薄膜構造９２上に形成される。前述のように、外側層３０、４０は内側層５０の両側に配置され、各液滴射出素子７０の流体チャンバ８６及びノズル１３を形成する。
【００２８】
一実施形態において、内側層５０と、外側層３０、４０の基板９０は、同じ材料からなる。従って、内側層５０の熱膨張率と、外側層３０、４０の熱膨張率は実質的に同じになる。従って、内側層５０と外側層３０、４０の間の熱勾配は最小になる。内側層５０と外側層３０、４０の基板９０に適した材料の例には、ガラス、金属、セラミック材料、炭素複合材料、金属マトリクス複合材料、又は任意の他の化学的に不活性で熱的に安定した材料などがある。
【００２９】
一実施形態において、内側層５０と外側層３０、４０の基板９０には、Ｃｏｒｎｉｎｇ（Ｒ）１７３７又はＣｏｒｎｉｎｇ（Ｒ）１７４０ガラスが使用される。一実施形態において、内側層５０と外側層３０、４０の基板９０が、金属材料又は金属マトリクス複合材料を含む場合、基板９０の金属材料又は金属マトリクス複合材料の上に酸化物層が形成される。
【００３０】
一実施形態において、薄膜構造９２は、液滴射出素子７０の駆動回路７４を含む。駆動回路７４は、例えば液滴射出素子７０に対して電源、グラウンド及びロジックを提供する働きをし、具体的には、発射抵抗器７２に対してそれらを提供する働きをする。
【００３１】
一実施形態において、薄膜構造９２は、例えば二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、タンタル、ポリシリコンガラス、又は他の適当な材料から形成された１以上のパッシベーション層又は絶縁体層を含む。また、薄膜構造９２は、例えばアルミニウム、金、タンタル、タンタルアルミニウム、又は他の金属又は合金から形成された１以上の導電体層を更に含む。一実施形態において、薄膜構造９２は、液滴射出素子７０の駆動回路７４の一部を形成する薄膜トランジスタを含む場合がある。
【００３２】
図５の実施形態に示すように、流体通路８０の障壁８２は、薄膜構造９２上に形成される。一実施形態において、障壁８２は、プリントヘッドアセンブリ１２内を通って射出される流体（又はインク）に適合性のある非導電材料から形成される。障壁８２に適した材料の例には、感光性ポリマーやガラスがある。感光性ポリマーには、ＳＵ８のような繊維材料や、ＤｕＰｏｎｔＶａｃｒｅｌｏ（Ｒ）のようなドライフィルム材料がある。
【００３３】
図５の実施形態に示すように、外側層３０、４０（外側層３０’、４０’も同様）は、障壁８２の部分で内側層５０に接合される。一実施形態において、障壁８２が感光性ポリマー又はガラスから形成される場合、外側層３０、４０は、温度や圧力によって内側層５０に結合される。ただし、他の適当な接合技術又は結合技術を使用して、外側層３０、４０を内側層５０に接合してもよい。
【００３４】
図６に示すように、一実施形態において、内側層５０は、単一の内側層１５０からなる。単一の内側層１５０は、第１の面１５１と、第１の面１５１とは反対の第２の面１５２とを有する。一実施形態において、外側層３０、４０が内側層５０の両側に配置される場合、外側層３０の面３２は第１の面１５１に隣接し、外側層４０の面４２は第２の面１５２に隣接する。
【００３５】
一実施形態において、単一の内側層１５０には流体通路１５４が画定される。流体通路１５４は、例えば、単一の内側層１５０の第１の面１５１から第２の面１５２まで連通する、単一の内側層１５０の両面の間に延びる開口１５５からなる。従って、外側層３０、４０が単一の内側層１５０の両側に配置される場合、流体通路１５４は、単一の内側層１５０を通して外側層３０、４０の流体通路８０に流体を供給する。
【００３６】
図６の実施形態に示すように、単一の内側層１５０は、少なくとも１つの流体ポート１５６を有する。一実施形態において、単一の内側層１５０は、流体通路１５４にそれぞれ連通する流体ポート１５７、１５８を有する。一実施形態において、流体ポート１５７は流体通路１５４の流体入口を形成し、流体ポート１５８は、流体通路１５４の流体出口を形成する。従って、流体ポート１５７、１５８はインク供給アセンブリ１４に連通していて、インク供給アセンブリ１４とプリントヘッドアセンブリ１２との間で流体（又は、インク）を循環させることができる。
【００３７】
図７に示すように、他の実施形態では、内側層５０は、複数の内側層２５０を含む場合がある。一実施形態において、内側層２５０は内側層２５１、２５２、２５３からなり、内側層２５３は内側層２５１と内側層２５２の間に挟まれるように構成される。従って、外側層３０、４０が内側層２５０の両側に配置されたとき、外側層３０の面３２は内側層２５１に隣接し、外側層４０の面４２は内側層２５２に隣接する。
【００３８】
一実施形態において、内側層２５１、２５２、２５３は、ガラスフリットボンディングによって互いに結合される。その場合、内側層２５１、２５２及び／又は２５３の上に、ガラスフリット材料を付着させ、パターニングし、それらに温度と圧力を加えて、内側層２５１、２５２、２５３を互いに結合させる。従って、内側層２５１、２５２及び２５３の間の接合は熱的に整合される。他の実施形態において、内側層２５１、２５２、２５３は陽極接合によって接合される場合もある。その場合、内側層２５１、２５２及び２５３は、密着接点となり、層の両側に電圧が印加される。そして、補助材料を使用していないため、内側層２５１、２５２、２５３の間の接合は、熱的に整合され化学的に安定したものになる。更に他の実施形態では、内側層２５１、２５２及び２５３は、接着剤結合によって接合される場合もある。ただし、他の適当な接合技術又は結合技術を使用して、内側層２５１、２５２、２５３を接合してもよい。
【００３９】
一実施形態において、内側層２５０には、流体マニホルド又は流体通路２５４が画定される。流体通路２５４は、例えば、内側層２５１に形成された開口２５５、内側層２５２に形成された開口２５６、及び内側層２５３に形成された開口２５７からなる。開口２５５、２５６及び２５７は、内側層２５３が内側層２５１と内側層２５２の間に挟まれたときに、内側層２５３の開口２５７が、内側層２５１の開口２５５及び内側層２５２の開口２５６に連通するように形成配置される。従って、外側層３０、４０が内側層２５０の両側に配置されたときに、流体通路２５４は、内側層２５０を通して流体を外側層３０、４０の流体通路８０に供給する働きをする。
【００４０】
図７の実施形態に示すように、内側層２５０は、少なくとも１つの流体ポート２５８を有する。一実施形態において、内側層２５０は、内側層２５１、２５２にそれぞれ形成された流体ポート２５９、２６０を含む。そして、内側層２５３が内側層２５１と内側層２５２の間に配置されたとき、流体ポート２５９、２６０は、内側層２５３の開口２５７に連通する。一実施形態において、流体ポート２５９、２６０は、流体通路２５４の流体入口及び流体出口を形成する。従って、流体ポート２５９、２６０はインク供給アセンブリ１４に連通し、インク供給アセンブリ１４とプリントヘッドアセンブリ１２との間で流体（又は、インク）を循環させることが可能になる。
【００４１】
一実施形態では、液滴射出素子７０及び流体通路８０を外側層３０、４０に形成し、内側層５０の両側に外側層３０、４０を配置することにより、前述のように、様々な長さのプリントヘッドアセンブリ１２が形成される。プリントヘッドアセンブリ１２の幅は、例えば公称ページ幅であってもよいし、公称ページ幅よりも短くても長くてもよい。一実施形態において、プリントヘッドアセンブリ１２は、ノズル１３の列６１及び６２が公称ページ幅全体にわたって形成されるように、ワイドアレイ又はページ幅アレイとして形成される。
【００４２】
本明細書では特定の実施形態について図示説明しているが、本発明の範囲を外れることなく、それらの図示説明した実施形態に代えて様々な代替実施形態及び／又は均等実施形態を採用することが可能であることは、当業者にとって明らかである。出願人は、本明細書に記載した特定の実施形態の変形又は変更も全て、本発明の範囲に含めることを意図している。従って、本発明は、特許請求の範囲とその均等によってしか制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるインクジェット印刷システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明によるプリントヘッドアセンブリの一実施形態を示す略斜視図である。
【図３】図２のプリントヘッドアセンブリの他の実施形態を示す略斜視図である。
【図４】図２のプリントヘッドアセンブリの外側層の一部の一実施形態を示す略斜視図である。
【図５】図２のプリントヘッドアセンブリの一部の一実施形態を示す略断面図である。
【図６】図２のプリントヘッドアセンブリの内側層の一実施形態を示す略平面図である。
【図７】図２のプリントヘッドアセンブリの内側層の他の実施形態を示す略平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１３  ノズル
３０、４０  外側層
３２、４２  面
５０、１５０、２５０  内側層
６１  第１列
６２  第２列
７０  液滴射出素子
８０  流体通路
１５４、２５４  流体通路
【図１】
2007527332.tif 000003
【図２】
2007527332.tif 000004
【図３】
2007527332.tif 000005
【図４】
2007527332.tif 000006
【図５】
2007527332.tif 000007
【図６】
2007527332.tif 000008
【図７】
2007527332.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月6日(2005.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路（１５４／２５４）が内部に画定された少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）と、
前記少なくとも１つの内側層の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）であって、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれが、前記少なくとも１つの内側層に隣接する面（３２／４２）を有し、その面に液滴射出素子（７０）が形成され、該液滴射出素子に連通する流体通路（８０）を有する、第１の外側層及び第２の外側層とを含み、
前記第１の外側層の流体通路及び前記第２の外側層の流体通路は、前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通し、
前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）が形成され、前記第１の内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列（６２）が形成され、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層の各流体通路は、流体入口（８４）、該流体入口に連通する流体チャンバ（８６）、及び、該流体チャンバに連通する流体出口（８８）を有し、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の各液滴射出素子は、前記流体通路のうちの１つの前記流体チャンバ内に形成された発射抵抗器（７２）を含む、流体射出アセンブリ。
【請求項２】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層はそれぞれ、基板（９０）及び該基板上に形成された薄膜構造（９２）を含み、各液滴射出素子の発射抵抗器は、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の薄膜構造上に形成される、請求項１に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項３】
流体通路（１５４／２５４）が内部に画定された少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）と、
前記少なくとも１つの内側層の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）であって、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれが、前記少なくとも１つの内側層に隣接する面（３２／４２）を有し、その面に液滴射出素子（７０）が形成され、該液滴射出素子に連通する流体通路（８０）を有する、第１の外側層及び第２の外側層とを含み、
前記第１の外側層の流体通路及び前記第２の外側層の流体通路は、前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通し、
前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）が形成され、前記第１の内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列（６２）が形成され、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層はそれぞれ、基板（９０）及び該基板上に形成された薄膜構造（９２）を含む、流体射出アセンブリ。
【請求項４】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの前記基板は非導電性材料を含み、該非導電性材料は、ガラス、セラミック材料、炭素複合材料、及び、上に酸化物が形成された金属又は金属マトリクス複合材料、のうちのいずれか１つからなる、請求項２又は請求項３に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項５】
前記薄膜構造は前記液滴射出素子の駆動回路（７４）を含み、該駆動回路は薄膜トランジスタからなる、請求項２〜４のうちのいずれか一項に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項６】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層（３０／４０）はそれぞれ、前記流体通路間に形成された障壁（８２）を有し、該障壁は、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の薄膜構造上に形成され、感光性ポリマー又はガラスから形成される、請求項２〜５のうちのいずれか一項に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの内側層は、前記第１の面に対向する第１の面（１５１）及び第２の面（１５２）を有する単一の内側層（１５０）からなり、前記第１の外側層は該第１の面に隣接し、前記第２の外側層は該第２の面に隣接する、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項８】
流体通路（１５４／２５４）が内部に画定された少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）と、
前記少なくとも１つの内側層の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）であって、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれが、前記少なくとも１つの内側層に隣接する面（３２／４２）を有し、その面に液滴射出素子（７０）が形成され、該液滴射出素子に連通する流体通路（８０）を有する、第１の外側層及び第２の外側層とを含み、
前記第１の外側層の流体通路及び前記第２の外側層の流体通路は、前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通し、
前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）が形成され、前記第１の内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列（６２）が形成され、
前記少なくとも１つの内側層は、前記第１の外側層に隣接する第１の内側層（２５１）と、前記第２の外側層に隣接する第２の内側層（２５２）と、前記第１の内側層と前記第２の内側層の間に配置された第３の内側層（２５３）とからなる、流体射出アセンブリ。
【請求項９】
前記第１の外側層の液滴射出素子は、前記第１の外側層の面に対して実質的に平行な前記第１のノズル列を通して流体の滴を射出するように構成され、前記第２の外側層の液滴射出素子は、前記第２の外側層の面に対して実質的に平行な前記第２のノズル列を通して流体の滴を射出するように構成される、請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層は、それぞれの面に連続する縁（３４／４４）をそれぞれ有し、前記第１のノズル列は前記第１の外側層の縁に沿って形成され、前記第２のノズル列は前記第２の外側層の縁に沿って形成される、請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層はそれぞれ共通の材料からなり、該共通の材料は、ガラス、セラミック材料、炭素複合材料、金属、及び、金属マトリクス複合材料のうちのいずれか１つからなる、請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の流体射出アセンブリ。
【請求項１２】
流体射出アセンブリを形成する方法であって、
少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）に流体通路（１５４／２５４）を画定するステップと、
第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）のそれぞれの面（３２／４２）に液滴射出素子（７０）を形成するステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの面に流体通路（８０）を形成し、該流体通路を前記液滴射出素子に連通させるステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層を前記少なくとも１つの内側層の両側に配置し、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の前記流体通路を前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通させ、前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の前記流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）を形成し、前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列を形成するステップとを含み、
前記流体通路を画定するステップは、流体入口（８４）を形成し、該流体入口を流体チャンバ（８６）に連通させ、該流体チャンバ（８８）を流体出口に連通させることからなり、前記液滴射出素子を形成するステップは、前記流体通路のうちの１つの前記流体チャンバ内に発射抵抗器を形成することを含む、方法。
【請求項１３】
第１の外側層及び第２の外側層を形成し、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれの基板（９０）上に薄膜構造（９２）を形成するステップを更に含み、前記液滴射出素子を形成するステップは、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の薄膜構造上に各液滴射出素子の発射抵抗器（７２）を形成することを含む、請求項１２に記載の方法
【請求項１４】
流体射出アセンブリを形成する方法であって、
少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）に流体通路（１５４／２５４）を画定するステップと、
第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）のそれぞれの面（３２／４２）に液滴射出素子（７０）を形成するステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの面に流体通路（８０）を形成し、該流体通路を前記液滴射出素子に連通させるステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層を前記少なくとも１つの内側層の両側に配置し、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の前記流体通路を前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通させ、前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の前記流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）を形成し、前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列を形成するステップと、
第１の外側層及び第２の外側層を形成し、該第１の外側層及び第２の外側層のそれぞれの基板上に薄膜構造を形成するステップと
からなる方法。
【請求項１５】
前記第１の外側層及び前記第２の外側層（３０／４０）のそれぞれの基板（９０）は非導電性材料を含む、請求項１３又は請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記薄膜構造を形成するステップは、前記液滴射出素子の駆動回路（７４）を形成することを含み、該駆動回路は薄膜トランジスタからなる、請求項１３〜１５のうちのいずれか一項に記載の方法
【請求項１７】
前記流体通路を画定するステップは、第１の面及び該第１の面とは反対の第２の面を有する単一の内側層（１５０）に流体通路を画定することを含み、前記第１の外側層及び前記第２の外側層を配置するステップは、前記第１の層を該第１の面に隣接して配置し、前記第２の層を該第２の面に隣接して配置することを含む、請求項１２〜１６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
流体射出アセンブリを形成する方法であって、
少なくとも１つの内側層（５０／１５０／２５０）に流体通路（１５４／２５４）を画定するステップと、
第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）のそれぞれの面（３２／４２）に液滴射出素子（７０）を形成するステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの面に流体通路（８０）を形成し、該流体通路を前記液滴射出素子に連通させるステップと、
前記第１の外側層及び前記第２の外側層を前記少なくとも１つの内側層の両側に配置し、前記第１の外側層及び前記第２の外側層の前記流体通路を前記少なくとも１つの内側層の流体通路に連通させ、前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の前記流体通路によって第１のノズル（１３）列（６１）を形成し、前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層の流体通路によって第２のノズル（１３）列を形成するステップとを含み、
前記流体通路を画定するステップは、第１の内側層（１５１）、第２の内側層（１５２、及び、前記第１の内側層と前記第２の内側層の間に配置された第３の内側層（１５３）に前記流体通路を画定することを含み、前記第１の外側層及び前記第２の外側層を配置するステップは、前記第１の外側層を前記第１の内側層に隣接して配置し、前記第２の外側層を前記第２の内側層に隣接して配置することを含む、方法。
【請求項１９】
前記第１のノズル列を形成するステップは、前記第１の層の面に隣接する前記第１の外側層の縁（３４）に沿って前記第１のノズル列を形成することを含み、前記第２のノズル列を形成するステップは、前記第２の外側層の面に隣接する前記第２の外側層の縁（４４）に沿って前記第２ののノズル列を形成することを含む、請求項１２〜１８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
流体射出アセンブリを動作させる方法であって、
少なくも１つの内側層（５０／１５０／２５０）の両側に配置された第１の外側層及び第２の外側層（３０／４０）に形成された流体通路（８０）に流体を供給し、その際に、該流体を前記少なくとも１つの内側層に画定された流体経路を通して前記流体通路に供給するステップと、
前記流体通路のそれぞれに連通する前記第１の外側層及び前記第２の外側層に形成された液滴射出素子（７０）から流体の滴を射出し、その際に、該流体の滴を前記少なくとも１つの内側層と前記第１の外側層の前記流体通路によって形成された第１のノズル列（６１）を通して射出するとともに、該流体の滴を前記少なくとも１つの内側層と前記第２の外側層の前記流体通路によって形成された第２のノズル列（６２）を通して射出するステップとを含み、
前記流体通路に流体を供給するステップは、各流体通路の流体チャンバ（８６）に流体を供給することを含み、前記流体の滴を射出するステップは、各流体通路の流体チャンバ内にそれぞれ形成された発射抵抗器（７２）によって前記流体の滴を射出することを含む、方法。
【請求項２１】
前記流体の滴を射出するステップは、前記液滴射出素子が内部に形成された前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの面（３２／４２）に対して実質的に平行な前記第１のノズル列及び前記第２のノズル列を通して前記流体の滴を射出することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記流体の滴を射出するステップは、前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの薄膜構造（９２）に形成された駆動回路（７４）によって前記流体の滴を射出することを含む、請求項２０又は請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記流体通路に流体を供給するステップは、前記第１の外側層及び前記第２の外側層のそれぞれの前記薄膜構造に形成された障壁間に流体を供給することを含む、請求項２２に記載の方法。
【国際調査報告】
2007527332.tif 000010
2007527332.tif 000011
2007527332.tif 000012