(57)【要約】【課題】  液滴吐出器及びこれを採用したインクジェットプリントヘッドを提供する。【解決手段】  一端にノズルが形成された流体通路と、流体通路の内部に設けられるものであって、外部刺激に反応して膨脹することによってノズルを通じて液滴を吐出させる体積変化構造物と、体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、を具備する液滴吐出器。ここで、体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルよりなる。これにより、約１５〜３０℃の低い温度範囲で駆動ができて熱方式インクジェットプリントヘッドで発生する低いエネルギー効率問題、剰余熱エネルギーの放熱問題などが発生しない。また、構造が単純で小型化が可能でノズルの集積度を高められる。また、体積膨脹構造物をなす物質の組成や刺激条件などを調節して体積変化量を変化させることによって吐出される液滴の大きさを能動的に制御できる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が移動する空間であって、一端にノズルが形成された流体通路と、
前記流体通路の内部に設けられるものであって、外部刺激に反応して膨脹することによって前記ノズルを通じて液滴を吐出させる体積変化構造物と、
前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、
を具備することを特徴とする液滴吐出器。
【請求項２】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルからなることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出器。
【請求項３】
前記刺激反応ハイドロゲルは電場反応ハイドロゲルであることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出器。
【請求項４】
前記流体通路は、吐出される流体が満たされる所であって、前記ノズルの下部に形成されたチャンバと、前記チャンバに流体を供給するためのチャンネルと、を含み、
前記体積変化構造物は、前記チャンバの内部に設けられることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出器。
【請求項５】
前記体積変化構造物の形状は円柱形、六面体形または円筒形であることを特徴とする請求項４記載の液滴吐出器。
【請求項６】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の上下部にそれぞれ配置される１対の電極を具備することを特徴とする請求項４記載の液滴吐出器。
【請求項７】
前記１対の電極のうち負極は前記体積変化構造物の上部に配置されることを特徴とする請求項６記載の液滴吐出器。
【請求項８】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の両側面にそれぞれ配置される１対の電極を具備することを特徴とする請求項４記載の液滴吐出器。
【請求項９】
インク供給のためのマニホールドが形成された基板と、
前記基板の上部に積層されるものであって、吐出されるインクを収容するインクチャンバと、前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルと、が形成されたバリア層と、
前記バリア層の上部に積層されるものであって、インク液滴が吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、
インクが移動する空間に設けられるものであって、外部刺激に反応して膨脹することによって前記ノズルを通じてインク液滴を吐出させる体積変化構造物と、
前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、
を具備することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルからなることを特徴とする請求項９記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１１】
前記刺激反応ハイドロゲルは電場反応ハイドロゲルであることを特徴とする請求項１０記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１２】
前記体積変化構造物は前記インクチャンバの内部に設けられることを特徴とする請求項１１記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１３】
前記体積変化構造物の形状は円柱形、六面体形または円筒形であることを特徴とする請求項１２記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１４】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の上下部にそれぞれ配置される１対の電極を具備することを特徴とする請求項１２記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１５】
前記１対の電極のうち負極は前記体積変化構造物の上部に配置されることを特徴とする請求項１４記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１６】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の両側面にそれぞれ配置される１対の電極を具備することを特徴とする請求項１２記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１７】
流体が移動する空間であって、一端にノズルが形成された流体通路と、
前記流体通路の内部に設けられるものであって、外部刺激に反応して収縮することによって前記ノズルを通じて液滴を吐出させる体積変化構造物と、
前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、を具備することを特徴とする液滴吐出器。
【請求項１８】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルからなることを特徴とする請求項１７記載の液滴吐出器。
【請求項１９】
前記刺激反応ハイドロゲルは温度反応ハイドロゲルであることを特徴とする請求項１８記載の液滴吐出器。
【請求項２０】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物に熱を加える発熱抵抗体を具備することを特徴とする請求項１９記載の液滴吐出器。
【請求項２１】
前記流体通路は、吐出される流体が満たされる所であって、前記ノズルの下部に形成されたチャンバと、前記チャンバに流体を供給するためのチャンネルと、を含むことを特徴とする請求項２０記載の液滴吐出器。
【請求項２２】
前記体積変化構造物は前記チャンネルの内部に設けられることを特徴とする請求項２１記載の液滴吐出器。
【請求項２３】
前記体積変化構造物の形状は円柱形、六面体形または円筒形であることを特徴とする請求項２２記載の液滴吐出器。
【請求項２４】
前記体積変化構造物は前記ノズルの内部に設けられることを特徴とする請求項２１記載の液滴吐出器。
【請求項２５】
前記体積変化構造物は前記チャンバの内部に設けられることを特徴とする請求項２１記載の液滴吐出器。
【請求項２６】
インク供給のためのマニホールドが形成された基板と、
前記基板の上部に積層されるものであって、吐出されるインクを収容するインクチャンバと、前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルと、が形成されたバリア層と、
前記バリア層の上部に積層されるものであって、インク液滴が吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、
インクが移動する空間に設けられるものであって、外部刺激に反応して収縮することによって前記ノズルを通じてインク液滴を吐出させる体積変化構造物と、
前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、
を具備することを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項２７】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルからなることを特徴とする請求項２６記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項２８】
前記刺激反応ハイドロゲルは温度反応ハイドロゲルであることを特徴とする請求項２７記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項２９】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物に熱を加える発熱抵抗体を具備することを特徴とする請求項２８記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３０】
前記体積変化構造物は前記インクチャンネルの内部に設けられることを特徴とする請求項２９記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３１】
前記体積変化構造物の形状は円柱形、六面体形または円筒形であることを特徴とする請求項３０記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３２】
前記体積変化構造物は前記ノズルの内部に設けられることを特徴とする請求項２９記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３３】
前記体積変化構造物は前記インクチャンバの内部に設けられることを特徴とする請求項２９記載のインクジェットプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出器及びこれを採用したインクジェットプリントヘッドに係り、特に外部刺激に反応して体積が変化する体積変化構造物の膨脹と収縮とを利用して液滴を吐出させる液滴吐出器及びこれを採用したインクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にインクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を記録用紙上の所望の位置に吐出させて所定色相の画像に印刷する装置である。このようなインクジェットプリントヘッドはインク液滴の吐出メカニズムによって２種の方式に大別できる。その一つは熱源を利用してインクにバブルを発生させ、そのバブルの膨張力によりインク液滴を吐出させる熱方式インクジェットプリントヘッドであり、他の一つは圧電体を使用してその圧電体の変形によりインクに加えられる圧力によりインク液滴を吐出させる圧電方式インクジェットプリントヘッドである。
【０００３】
まず、熱方式インクジェットプリントヘッドでのインク液滴吐出メカニズムをより詳細に説明すれば次の通りである。抵抗発熱体からなるヒータにパルス形態の電流を流すと、ヒータで熱が発生するとともにヒータに隣接したインクが約３００℃に瞬間加熱される。これによりインクが沸騰しながらバブルが生成され、生成されたバブルが膨脹してインクチャンバ内に満たされたインクに圧力を加えるようになる。これによってノズル付近にあったインクはノズルを通じて液滴状でインクチャンバの外に吐出される。
【０００４】
一方、このような熱方式は、バブルの成長方向及びインク液滴の吐出方向によって再びトップシューティング方式、サイドシューティング方式及びバックシューティング方式に分類される。トップシューティング方式はバブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とが同じ方式であり、サイド−シューティング方式はバブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とが直角をなす方式であり、バックシューティング方式とはバブルの成長方向とインク液滴の吐出方向とが互いに逆であるインク吐出方式をいう。
【０００５】
図１は、特許文献１に開示された熱方式インクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【０００６】
図１を参照すれば、熱方式インクジェットプリントヘッドは、基板上に多数の物質層が積層されてなるベースプレート３０と、ベースプレート３０上に積層されてインクチャンバ４２を限定するバリア層４０と、バリア層４０上に積層されたノズルプレート５０と、よりなっている。インクチャンバ４２内にはインクが満たされ、インクチャンバ４２の下方にはインクを加熱してバブルを生成させるためのヒータ３３が設けられている。ノズルプレート５０にはそれぞれのインクチャンバ４２に対応する位置にインクを吐出させる多数のノズル５２が形成されている。
【０００７】
前記のようなインクジェットプリントヘッドの垂直構造をより詳細に説明すれば次の通りである。シリコンよりなる基板３１上にはヒータ３３と基板３１との間の断熱及び絶縁のための絶縁層３２が形成されている。前記絶縁層３２は、基板３１上に主にシリコン酸化膜を蒸着することによってなる。絶縁層３２上にはインクチャンバ４２内のインクを加熱してバブルを発生させるためのヒータ３３が形成されている。このヒータ３３は、例えばタンタル窒化物（ＴａＮ）またはタンタル−アルミニウム合金（ＴａＡｌ）などを絶縁層３２上に薄膜状に蒸着することによって形成される。ヒータ３３上にはここに電流を印加するための導線３４が設けられている。この導線３４はアルミニウムまたはアルミニウム合金などのような導電性に優れた金属物質よりなる。具体的に、導線３４はアルミニウムなどをヒータ３３上に所定の厚さで積層した後、これを所定形状にパターニングすることによって形成される。
【０００８】
ヒータ３３及び導線３４上にはこれらを保護するための保護層３５が形成されている。保護層３５はヒータ３３及び導線３４が酸化すること、またはインクと直接接触することを防止するためのものであって、主にシリコン窒化膜を蒸着することによってなる。そして、保護層３５上にはインクチャンバ４２が形成される部位にキャビテーション防止層３６が形成されている。キャビテーション防止層３６は、その上面がインクチャンバ４２の底面を形成してインクチャンバ４２内のバブルが破れる時に発生する高い圧力によりヒータ３３が損傷されることを防止するためのものであって、主にタンタル薄膜が利用される。
【０００９】
一方、基板３１上に数枚の物質層が積層され形成されたベースプレート３０上にはインクチャンバ４２を形成するためのバリア層４０が積層されている。このようなバリア層４０は感光性ポリマーをベースプレート３０上に加熱、加圧して圧着するラミネーション法によって塗布した後、これをパターニングすることにより形成される。この時、感光性ポリマーの厚さは吐出されるインク液滴の体積に応じて要求されるインクチャンバ４２の高さにより決まる。
【００１０】
バリア層４０上にはノズル５２が形成されているノズルプレート５０が積層されている。ノズルプレート５０はポリイミドまたはニッケルよりなっており、バリア層４０をなす感光性ポリマーの接着性を利用してバリア層４０上に接着される。
【００１１】
しかし、前記のような熱方式インクジェットプリントヘッドでは、インク内部にバブルを発生させるためにヒータを高温に加熱するためにエネルギー効率が低くて残留熱エネルギーを外部に放熱しなければならない問題点がある。
【００１２】
次に、図２には圧電方式インクジェットプリントヘッドの一般的な構成が図示されている。図２を参照すれば、流路形成板１の内部にはインク流路をなすリザーバ２、リストリクタ３、圧力チャンバ４、及びノズル５が形成されており、流路形成板１の上部には圧電アクチュエータ６が設けられている。リザーバ２はインクコンテナ（図示せず）から流入されたインクを貯蔵する所であり、リストリクタ３はリザーバ２から圧力チャンバ４にインクが流入される通路である。圧力チャンバ４は吐出されるインクを収容する所であって、圧電アクチュエータ６の駆動によってその体積が変わることによってインクの吐出または流入のための圧力変化を生成する。
【００１３】
流路形成板１は主にセラミック材料、金属材料または合成樹脂材料の多数の薄板をそれぞれ切削加工して前記のインク流路の一部分を形成した後、これら多数の薄板を積層することによってなる。そして、圧電アクチュエータ６は圧力チャンバ４の上側に設けられ、圧電薄板とこの圧電薄板に電圧を印加するための電極とが積層された形態になっている。これにより、流路形成板１の圧力チャンバ４の上部壁をなす部位は圧電アクチュエータ６により変形される振動板１ａの役割をする。
【００１４】
このような構成を有する圧電方式インクジェットプリントヘッドの作動を説明すれば、圧電アクチュエータ６の駆動により振動板１ａが変形されれば圧力チャンバ４の体積が減少し、これによる圧力チャンバ４内の圧力変化により圧力チャンバ４内のインクはノズル５を通じて外部に吐出される。次いで、圧電アクチュエータ６の駆動により振動板１ａが元来の形態に復元されれば圧力チャンバ４の体積が増加し、これによる圧力変化によりリザーバ２に貯蔵されているインクがリストリクタ３を通じて圧力チャンバ４内に流入される。
【００１５】
このような圧電方式インクジェットプリントヘッドの具体的な例として、図３には特許文献２に開示された圧電方式インクジェットプリントヘッドの構造が図示されており、図４には図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図が図示されている。
【００１６】
図３及び図４を参照すれば、圧電方式インクジェットプリントヘッドは多数の薄いプレートを積層して接合させることによりなる。すなわち、プリントヘッドの最下部にはインクを吐出するためのノズル１１ａが形成された第１プレート１１が配置され、その上にリザーバ１２ａ及びインク排出口１２ｂが形成されている第２プレート１２が積層され、またその上にはインク流入口１３ａ及びインク排出口１３ｂが形成されている第３プレート１３が積層される。第３プレート１３上にはインク流入口１４ａ及びインク排出口１４ｂが形成されている第４プレート１４が積層され、その上には両端部がそれぞれインク流入口１４ａ及びインク排出口１４ｂに連通された圧力チャンバ１５ａが形成されている第５プレート１５が積層される。前記インク流入口１３ａ、１４ａはリザーバ１２ａから圧力チャンバ１５ａにインクが流入される通路の役割をし、インク排出口１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは圧力チャンバ１５ａからノズル１１ａ側にインクが排出される通路の役割をする。第５プレート１５上には圧力チャンバ１５ａの上部を閉鎖する第６プレート１６が積層され、その上には圧電アクチュエータとして駆動電極２０及び圧電薄膜２１が形成されている。したがって、第６プレート１６は圧電アクチュエータにより振動する振動板としての機能をし、その変形によりその下の圧力チャンバ１５ａの体積を変化させる。
【００１７】
前記第１、第２及び第３プレート１１、１２、１３は一般的に金属薄板をエッチングまたはプレス加工することにより成形され、前記第４、第５及び第６プレート１４、１５、１６は一般的に薄板状のセラミック材料を切削加工することにより成形される。
【００１８】
しかし、前記のような圧電方式インクジェットプリントヘッドでは、インク液滴の吐出のための圧電薄膜の有効変位を得るためには構造物が大きくなり、これにより単位面積当りノズル数が制限される。また、前記の圧電方式インクジェットプリントヘッドを製造するためには各種プレートを多様な加工方法によって別途に加工した後、これらを積層して接合する工程を経るので、プレートを精密に配列、接合せねばならない問題点がある。
【００１９】
一方、図５Ａ及び図５Ｂには特許文献３に開示されたインクジェットプリントヘッドの構造が概略的に図示されている。
【００２０】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すれば、インク６０が満たされたチャンネル６５の終端部にはノズル６５ａが形成されており、このノズル６５ａ周囲にはポリマーエレメント７０が設けられている。ここで、ポリマーエレメント７０は加えられる温度によって親水性または疎水性状態になる。一方、前記ポリマーエレメント７０の下には温度調節のためのヒーティングエレメント７５が設けられている。
【００２１】
前記のような構成で、まず図５Ａにはポリマーエレメント７０が親水性状態になっている時のインクジェットプリントヘッドが図示されている。ポリマーエレメント７０が親水性状態になっている場合には、インク６０はポリマーエレメント７０に接触して留まろうとする傾向がある。しかし、ポリマーエレメント７０がヒーティングエレメント７５によって限界温度以上に上昇すれば、図５Ｂに図示されたように疎水性状態に変わる。ここで、限界温度とはポリマーの相転移温度を意味する。このように、ポリマーエレメント７０が疎水性状態に変われば、インク６０はポリマーエレメント７０から遠ざかろうとする傾向がある。この時、インク供給装置９０には一定の圧力が加えられているために、インク６０はインク供給装置９０に戻らずに液滴状にノズル６５ａを通じて用紙８０に吐出される。
【００２２】
このようなインクジェットプリントヘッドは、ポリマーエレメントが温度によって親水性または疎水性状態に変化しながらインク液滴を吐出させる方式を利用している。
【００２３】
しかし、本発明は前記の方式とは違って、外部刺激に反応して体積が変わる体積変化構造物の膨脹及び収縮を利用して液滴を吐出させる方式を利用している。
【特許文献１】米国特許第６，２９３，６５４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８５６，８３７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４０６，１３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明は前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、外部刺激に反応して体積が変わる体積変化構造物の膨脹及び収縮を利用して液滴を吐出させる液滴吐出器及びこれを利用したインクジェットプリントヘッドを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記目的を達成するために、本発明の望ましい実施例による液滴吐出器は、流体が移動する空間であって、一端にノズルが形成された流体通路と、前記流体通路の内部に設けられるものであって、外部刺激に反応して膨脹することによって前記ノズルを通じて液滴を吐出させる体積変化構造物と、前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、を具備する。
【００２６】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルよりなり、前記刺激反応ハイドロゲルは電場反応ハイドロゲルであることが望ましい。
【００２７】
前記流体通路は、吐出される流体が満たされる所であって、前記ノズルの下部に形成されたチャンバと、前記チャンバに流体を供給するためのチャンネルと、を含み、前記体積変化構造物は前記チャンバの内部に設けられることが望ましい。
【００２８】
ここで、前記体積変化構造物の形状は円柱形、六面体形または円筒形である。
【００２９】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の上下部にそれぞれ配置される１対の電極を具備し、この時、前記１対の電極のうち負極は前記体積変化構造物の上部に配置されることが望ましい。
【００３０】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の両側面にそれぞれ配置される１対の電極を具備することもできる。
【００３１】
一方、前記本発明の望ましい実施例による液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドは、インク供給のためのマニホールドが形成された基板と、前記基板の上部に積層されるものであって、吐出されるインクを収容するインクチャンバ及び前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルが形成されたバリア層と、前記バリア層の上部に積層されるものであって、インク液滴が吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、インクが移動する空間に設けられるものであって、外部刺激に反応して膨脹することによって前記ノズルを通じてインク液滴を吐出させる体積変化構造物と、前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、を具備する。
【００３２】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルよりなり、前記刺激反応ハイドロゲルは電場反応ハイドロゲルであることが望ましい。
【００３３】
前記体積変化構造物は前記インクチャンバの内部に設けられることが望ましい。
【００３４】
ここで、前記体積変化構造物の形状は円柱形、六面体形または円筒形である。
【００３５】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の上下部にそれぞれ配置される１対の電極を具備し、この時、前記１対の電極のうち負極は前記体積変化構造物の上部に配置されることが望ましい。
【００３６】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物の両側面にそれぞれ配置される１対の電極を具備することもできる。
【００３７】
一方、前記本発明の望ましい他の実施例による液滴吐出器は、流体が移動する空間であって、一端にノズルが形成された流体通路と、前記流体通路の内部に設けられるものであって、外部刺激に反応して収縮することによって前記ノズルを通じて液滴を吐出させる体積変化構造物と、前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、を具備する。
【００３８】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルよりなり、前記刺激反応ハイドロゲルは温度反応ハイドロゲルであることが望ましい。
【００３９】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物に熱を加える発熱抵抗体を具備することが望ましい。
【００４０】
前記流体通路は、吐出される流体が満たされる所であって、前記ノズルの下部に形成されたチャンバと、前記チャンバに流体を供給するためのチャンネルと、を含む。
【００４１】
前記体積変化構造物は前記チャンネルの内部に設けられるが、この時、その形状は円柱形、六面体形または円筒形である。
【００４２】
前記体積変化構造物は前記ノズルの内部または前記チャンバの内部に設けられる。
【００４３】
一方、前記本発明の望ましい他の実施例による液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドは、インク供給のためのマニホールドが形成された基板と、前記基板の上部に積層されるものであって、吐出されるインクを収容するインクチャンバ及び前記インクチャンバと前記マニホールドとを連結するインクチャンネルが形成されたバリア層と、前記バリア層の上部に積層されるものであって、インク液滴が吐出されるノズルが形成されたノズルプレートと、インクが移動する空間に設けられるものであって、外部刺激に反応して収縮することによって前記ノズルを通じてインク液滴を吐出させる体積変化構造物と、前記体積変化構造物に刺激を加える刺激発生器と、を具備する。
【００４４】
前記体積変化構造物は刺激反応ハイドロゲルよりなり、前記刺激反応ハイドロゲルは温度反応ハイドロゲルであることが望ましい。
【００４５】
前記刺激発生器は前記体積変化構造物に熱を加える発熱抵抗体を具備することが望ましい。
【００４６】
前記体積変化構造物は前記インクチャンネルの内部に設けられるが、この時、その形状は円柱形、六面体形または円筒形である。
【００４７】
前記体積変化構造物は前記ノズルの内部または前記インクチャンバの内部に設けられる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明による液滴吐出器及びこれを採用したインクジェットプリントヘッドは次のような効果を有する。
【００４９】
第１に、約１５〜３０℃の低い温度範囲で駆動ができて熱方式インクジェットプリントヘッドで発生する低いエネルギー効率問題、剰余熱エネルギーの放熱問題などが発生しない。
【００５０】
第２に、構造が単純で小型化が可能でノズルの集積度を高められる。
【００５１】
第３に、体積膨脹構造物をなす物質の組成や刺激条件などを調節して体積変化量を変化させることによって吐出される液滴の大きさを能動的に制御できる。
【００５２】
第４に、体積膨脹構造物の位置、大きさ、体積膨張率などを適切に調節して液滴の吐出時に逆流を減少させ、駆動力をノズル側に有効に活用できる。
【００５３】
第５に、体積膨張物質として刺激反応ハイドロゲルを使用すれば、体積変化を起こす外部刺激として温度、電場、光などを選択できるので多様な駆動方式の選択が可能である。
【００５４】
第６に、一般的な半導体工程でチャンバ内に体積膨脹構造物を形成することができるので、製造工程が単純になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、添付された図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。図面において同じ参照符号は同じ構成要素を示し、図面の各構成要素の大きさは説明の明瞭性のために誇張されていることもある。
【００５６】
図６及び図７は、本発明の実施例による液滴吐出器の構造を概略的に示した断面図及び平面図である。
【００５７】
図６及び図７を参照すれば、流体はノズル１１０、チャンバ１１２及びチャンネル１１４よりなる流体通路の内部を流れる。ノズル１１０は液滴が吐出される部分であって流体通路の一端に形成され、出口側に行くほど直径が狭くなるテーパー状になっている。そして、チャンバ１１２は吐出される流体が満たされる空間であってノズル１１０の下方に形成されており、チャンネル１１４を通じて流体が供給される。
【００５８】
流体が満たされたチャンバ１１２内には外部刺激に反応して体積が変化する物質よりなる体積変化構造物１２０が設けられる。
【００５９】
本実施例で、体積変化構造物１２０は刺激が加えられれば膨脹していて刺激をなくせば元来の状態に収縮する物質よりなるが、このような物質として刺激反応ハイドロゲルを使用する。
【００６０】
刺激反応ハイドロゲルは水分を含有した高分子網状組織であって、温度、ｐＨ、電場、光または分子濃度などに反応して大きい体積変化を示す物質である。このような刺激反応ハイドロゲルはその組成及び外部刺激の大きさによって体積が数倍から数百倍まで変化する。
【００６１】
刺激反応ハイドロゲルは温度反応ハイドロゲル、酸反応ハイドロゲル、電場反応ハイドロゲルなどハイドロゲルが反応する環境因子によっていろいろが存在するが、本実施例では電場反応ハイドロゲルが使われる。
【００６２】
電場反応ハイドロゲルは体積変化の応答が負極側に先に発生する非等方性の特性を有する。また、電場反応ハイドロゲルは他の刺激に比べて体積変化の応答時間が非常に早く、方形波の電場を印加した時に電圧大きさ及びパルス幅によって体積変化量、体積変化速度を精密に制御できる。
【００６３】
前記の刺激反応ハイドロゲルよりなる構造物は光パターニング方法及び光高分子化方法によって形成される。これを詳細に説明すれば、まず流体通路に液状のプリハイドロゲル混合物を満たした後、フォトマスクを通じて光、例えば紫外線を照射する。次に、高分子化されていない混合物液体を除去することによってチャンバ１１２内に所望の形状及び大きさを有する体積変化構造物１２０を形成する。
【００６４】
例えば体積変化構造物１２０が電場反応ハイドロゲルよりなる場合には、１：４モル比率のアクリル酸及び２−ヒドロキシエチルメタクリレートと、エチレングリコールジメタクリレート１．０ｗｔ％と、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−アセトフェノン３．０ｗｔ％と、で構成されたハイドロゲルプリポリマー混合物に、フォトマスクを通じて約３０ｍＷ／ｃｍ２の強度で光を露光した後、メタノールで洗浄することによって体積変化構造物１２０を形成できる。
【００６５】
図面では体積変化構造物１２０が円柱状に図示されているが、六面体形や貫通孔が形成された円筒形でもよい。
【００６６】
前記体積変化構造物１２０の上下部には１対の第１及び第２電極１３０ａ、１３０ｂが配置されている。前記第１及び第２電極１３０ａ、１３０ｂは体積変化構造物１２０に刺激を加える刺激発生器の役割をするものであって、本実施例では体積変化構造物１２０に電場を加えるためのものである。前述したように電場反応ハイドロゲルよりなる体積変化構造物１２０は体積変化応答が負極側に先に発生する非等方性特性を有するため、前記電極１３０ａ、１３０ｂのうち第１電極１３０ａが負極となることが望ましい。一方、前記第１及び第２電極１３０ａ、１３０ｂには電圧を印加するための導線（図示せず）が連結されている。
【００６７】
図面では１対の第１及び第２電極１３０ａ、１３０ｂが体積変化構造物１２０の上下部にそれぞれ配置されているが、体積変化構造物１２０の両側面に配置されることもある。
【００６８】
図８Ａないし図８Ｄは、体積変化構造物１２０が電場反応ハイドロゲルよりなる場合、液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。図面を参照して液滴が吐出される過程を説明すれば次の通りである。
【００６９】
まず、図８Ａに図示されたように、両電極１３０ａ、１３０ｂに電圧が印加されなければ、体積変化構造物１２０は収縮された状態を維持する。
【００７０】
次いで、図８Ｂに図示されたように、両電極１３０ａ、１３０ｂに電圧を印加すれば、電極１３０ａ、１３０ｂ間には電場が発生する。このように発生した電場は体積変化構造物１２０を膨脹させ、これによりチャンバ１１２の内部にある流体がノズル１１０の外部に押し出される。
【００７１】
次に、図８Ｃに図示されたように、両電極１３０ａ、１３０ｂに印加した電圧をなくせば、体積変化構造物１２０は元来の形態に収縮し、この収縮する力によってノズル１１０の外部に押し出された流体はノズル１１０の内部の流体と分離されて液滴１５０の形に吐出される。
【００７２】
最後に、図８Ｄに図示されたように、チャンネル１１４を通じてチャンバ１１２に流体が再充填されれば、ノズル１１０での表面張力によってメニスカスがノズル１１０の出口側に移動して初期状態を回復する。
【００７３】
以下、前述した液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドについて説明する。
【００７４】
図９及び図１０は、本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図及び平面図である。
【００７５】
図９及び図１０を参照すれば、インクジェットプリントヘッドは基板２００、バリア層２１５、ノズルプレート２２５、体積変化構造物２２０及び１対の第１及び第２電極２３０ａ、２３０ｂを具備する。
【００７６】
基板２００としては集積回路の製造に広く使われるシリコンウェーハが使われ、このような基板２００にはインク供給のためのマニホールド２１６が形成されている。前記マニホールド２１６はインクを貯蔵しているインクコンテナ（図示せず）と連結される。
【００７７】
基板２００の上部にはバリア層２１５が積層され、このようなバリア層２１５には、吐出されるインクを収容するインクチャンバ２１２、及びインクチャンバ２１２とマニホールド２１６とを連結するインクチャンネル２１４、が形成されている。ここで、インクチャンネル２１４はマニホールド２１６からインクチャンバ２１２にインクを供給する通路である。
【００７８】
一方、図面にはインクジェットプリントヘッドの単位構造のみ図示されているが、チップ状態に製造されるインクジェットプリントヘッドでは多数のインクチャンバがマニホールド上に１列または２列に配置され、解像度をさらに高めるために３列以上に配置されることもある。
【００７９】
インクチャンバ２１２の内部には刺激が加えられれば膨脹する体積変化構造物２２０が設けられている。本実施例で、前記体積変化構造物２２０は電場が加えられれば膨脹する物質である電場反応ハイドロゲルよりなる。
【００８０】
図面には体積変化構造物２２０が円柱形に図示されているが、六面体形や貫通孔が形成された円筒形でもよい。
【００８１】
基板２００とバリア層２１５との間には体積変化構造物２２０に電場を加えるための１対の第１及び第２電極２３０ａ、２３０ｂのうち第２電極２３０ｂが形成されている。ここで、前記第２電極２３０ｂは体積変化構造物２２０の下部に配置される。
【００８２】
一方、第２電極２３０ｂと基板２００との間には第１絶縁層２０２が形成されており、体積変化構造物２２０と第２電極２３０ｂとの間には第２電極２３０ｂの保護及び絶縁のための第２絶縁層２０４が形成されている。
【００８３】
バリア層２１５の上部には第３絶縁層２２３及び金属プレート２２４よりなるノズルプレート２２５が積層される。このようなノズルプレート２２５にはインクチャンバ２１２の中心部に対応する位置にノズル２１０が形成されており、前記ノズル２１０は出口側に行くほど直径が狭くなるテーパー状になっている。
【００８４】
ノズルプレート２２５の下面にはノズル２１０を取り囲むように第１電極２３０ａが形成されている。第１電極２３０ａは前述した第２電極２３０ｂと共に体積変化構造物２２０に電場を加える役割をする。この時、前記第１電極２３０ａは負極であることが望ましい。一方、前記第１及び第２電極２３０ａ、２３０ｂには電圧を印加するための導線（図示せず）が連結されている。
【００８５】
前記のような構成で、第１及び第２電極２３０ａ、２３０ｂに電圧を印加すれば、電極２３０ａ、２３０ｂ間には電場が発生し、このように発生した電場はインクチャンバ２１２の内部に設けられた体積変化構造物２２０を膨脹させてインクをノズルの外部に押し出す。次いで、電極２３０ａ、２３０ｂに加えた電圧をなくせば、膨脹した体積変化構造物２２０は元来の状態に収縮し、この収縮する力によってノズル２１０の外部に押し出されたインクは液滴の形に吐出される。次に、マニホールド２１６からインクチャンネル２１４を通じてインクチャンバ２１２にインクが再充填されれば、ノズル２１０での表面張力によってメニスカスがノズル２１０の出口側に移動して初期状態を回復する。
【００８６】
以下は、前記のインクジェットプリントヘッドを製造する工程を説明する。
【００８７】
まず、基板２００上に第１絶縁層２０２、第２電極２３０ｂ及び第２絶縁層２０４を形成する。
【００８８】
次に、前記基板２００にインクコンテナ（図示せず）と連結されるマニホールド２１６を形成する。
【００８９】
次いで、前記基板２００の上部にバリア層２１５を積層した後、インクチャンバ２１２及びインクチャンネル２１４を形成する。この時、前記インクチャンネル２１４はマニホールド２１６と連通されるように形成する。
【００９０】
次に、前記インクチャンバ２１２の内部に体積変化構造物２２０を形成する。これを具体的に説明すれば、まずインクチャンバ２１２、インクチャンネル２１４及びマニホールド２１６の内部に液状のプリハイドロゲル混合物を満たした後、フォトマスクを通じて光、例えば紫外線を照射する。次に、高分子化されていない混合物液体を除去することによってインクチャンバ２１２の内部に所望の形状及び大きさを有する体積変化構造物２２０を形成する。
【００９１】
最後に、前記バリア層２１５上に第３絶縁層２２３及び金属プレート２２４よりなるノズルプレート２２５を積層した後、ノズル２１０及び前記ノズル２１０を取り囲む第１電極２３０ａを形成する。この時、前記ノズル２１０はインクチャンバ２１２と連通されるように形成する。
【００９２】
以上では、１対の電極が体積変化構造物の上下部に配置された構造を有するインクジェットプリントヘッドが説明されたが、前記電極は他の位置に配置されてもよく、その一例が図１１及び図１２に図示されている。
【００９３】
図１１及び図１２を参照すれば、体積変化構造物３２０はインクチャンバ２１２の内部に設けられ、前記体積変化構造物３２０に電場を加えるための１対の第１及び第２電極３３０ａ、３３０ｂが体積変化構造物３２０の両側下部にそれぞれ配置されている。
【００９４】
一方、インクチャンバの内部に設けられる体積変化構造物の形状も多様にすることができ、その一例が図１３及び図１４に図示されている。図１３及び図１４を参照すれば、体積変化構造物４２０は貫通孔が形成された円筒形でインクチャンバ２１２の内部に設けられ、前記体積変化構造物４２０に電場を加えるための１対の第１及び第２電極４３０ａ、４３０ｂが体積変化構造物４２０の上下部にそれぞれ配置されている。
【００９５】
以下では、本発明の他の実施例による液滴吐出器を説明する。
【００９６】
図１５ないし図１８は、本発明の他の実施例による液滴吐出器を示したものである。図１５及び図１６は体積変化構造物がまだ刺激されていない状態を示す液滴吐出器の構造を示した断面図及び平面図であり、図１７及び図１８は体積変化構造物が刺激されて収縮された状態を示す液滴吐出器の構造を示した断面図及び平面図である。
【００９７】
図面を参照すれば、流体はノズル５１０、チャンバ５１２及びチャンネル５１４よりなる流体通路の内部を流れる。ノズル５１０は液滴で吐出される部分であって流体通路の一端に形成され、出口側に行くほど直径が狭くなるテーパー状になっている。そして、チャンバ５１２は吐出される流体が満たされる空間であってノズル５１０の下方に形成されており、チャンネル５１４を通じて流体が供給される。
【００９８】
そして、前記チャンネル５１４の内部には体積変化によってチャンネル５１４を開閉する体積変化構造物５２０が設けられる。このような体積変化構造物５２０はチャンネル５１４の内部を流れる流体の流動を制御する弁であって、外部刺激に反応して体積が変化する物質よりなる。
【００９９】
本実施例で、体積変化構造物５２０は刺激が加えられれば収縮していて刺激をなくせば再び元来の状態に膨脹する物質よりなるが、このような物質として刺激反応ハイドロゲルを使用する。
【０１００】
刺激反応ハイドロゲルは水分を含有した高分子網状組織であって、ハイドロゲルが反応する環境因子によっていろいろがあるが、本実施例では温度反応ハイドロゲルが使われる。
【０１０１】
温度反応ハイドロゲルは高分子の最低臨界溶液温度（ｌｏｗｅｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、ＬＣＳＴ）よりも温度が高くなれば体積が減少し、ＬＣＳＴよりも低くなれば体積が増加する。これを詳細に説明すれば、温度反応ハイドロゲルは、ＬＣＳＴよりも温度が低くなれば高分子と水分子との水素結合が形成されることによって水分子を吸収しながら膨脹し、温度がＬＣＳＴよりも高くなれば熱的攪拌が増加して水素結合が切れることによって水分子がハイドロゲルの外部に放出されながら再び収縮する。このような温度反応ハイドロゲルは約１５〜３０℃の温度範囲で数倍から数百倍の体積変化を示すが、その典型的な体積変化が図１９に図示されている。
【０１０２】
刺激反応ハイドロゲルよりなる構造物は光パターニング方法及び光分子化方法によって形成される。これを詳細に説明すれば、まず流体通路に液状のプリハイドロゲル混合物を満たした後、フォトマスクを通じて光、例えば紫外線を照射する。次に、高分子化されていない混合物液体を除去することによってチャンネル５１４の内部に所望の形状及び大きさを有する体積変化構造物５２０を形成する。
【０１０３】
例えば、体積変化構造物５２０が温度反応ハイドロゲルよりなる場合には、体積変化構造物５２０は前駆体溶液から光分子化方法を通じて設けられる。これを詳細に説明すれば、１．０９ｇのＮ−イソプロピルアクリル−アミド、６２ｍｇのＮ．Ｎ′−メチレンビスアクリルアミド、７７ｍｇの２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセト−フェノン、１．５ｍＬのジメチルスルホキシド及び０．５ｍＬの脱イオン水で構成された前駆体溶液にフォトマスクを通じて約１５ｍＷ／ｃｍ２の強度で光を約１０秒間露光した後、メタノールで洗浄することによって体積変化構造物５２０を形成できる。
【０１０４】
図面では体積変化構造物５２０が円柱形に図示されているが、六面体形でもよい。また、体積変化構造物５２０はチャンネル５１４だけでなくノズル５１０やチャンバ５１２の内部に設けられることもある。
【０１０５】
前記体積変化構造物５２０の下部には発熱抵抗体５３０が配置されている。このような発熱抵抗体５３０は、体積変化構造物５２０に刺激を加える刺激発生器の役割をするものであって、本実施例では体積変化構造物５２０に熱を加えるためのものである。一方、前記発熱抵抗体５３０には電圧を印加するための導線（図示せず）が連結されている。
【０１０６】
図面では発熱抵抗体５３０が体積変化構造物５２０の下部に配置されているが、体積変化構造物５２０の周辺に多様に配置されることもあり、その数も複数でありうる。
【０１０７】
前記のような構造で、発熱抵抗体５３０が加熱されなければ、図１５及び図１６に図示されたように体積変化構造物５２０は膨脹された状態を維持するため、チャンネル５１４は閉じた状態を維持する。しかし、発熱抵抗体５３０が加熱されれば図１７及び図１８に図示されたように体積変化構造物５２０は収縮し、これによりチャンネル５１４は開く。
【０１０８】
図２０Ａないし図２０Ｄは、体積変化構造物５２０が温度反応ハイドロゲルよりなる場合、液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。図面を参照して液滴が吐出される過程を説明すれば次の通りである。
【０１０９】
まず、図２０Ａに図示されたように、発熱抵抗体５３０が加熱されなければ体積変化構造物５２０は膨脹状態を維持するため、チャンネル５１４は閉じた状態になって流体の流動は発生しない。
【０１１０】
次に、図２０Ｂに図示されたように、発熱抵抗体５３０に電圧が印加されて熱が発生すれば、体積変化構造物５２０は温度が上昇する。これにより体積変化構造物は収縮してチャンネル５１４は開く。この時、チャンネル５１４に連結された流体コンテナ（図示せず）から加えられる圧力によって流体の流動が発生し、チャンバ５１２の内部にある流体はノズル５１０の外部に押し出される。
【０１１１】
次いで、図２０Ｃに図示されたように、発熱抵抗体５３０に印加した電圧がなくなれば、体積変化構造物５２０は冷却されて元来の状態に膨脹し、これによりチャンネル５１４は再び閉じ始める。この時、ノズル５１０の外部に押し出された流体はノズル５１０の内部の流体から分離されて液滴５５０の形に吐出される。
【０１１２】
最後に、図２０Ｄに図示されたように、チャンネル５１４が完全に閉じてノズル５１０から液滴で分離された後、メニスカスの運動が安定化しつつ初期状態を回復する。
【０１１３】
以下では、前述した液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドについて説明する。
【０１１４】
図２１及び図２２は、本発明の実施例によるインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図及び平面図である。
【０１１５】
図２１及び図２２を参照すれば、インクジェットプリントヘッドは、基板６００、バリア層６１５、ノズルプレート６２５、体積変化構造物６２０及び発熱抵抗体６３０を具備する。
【０１１６】
基板６００としては、集積回路の製造に広く使われるシリコンウェーハが使われ、このような基板６００にはインク供給のためのマニホールド６１６が形成されている。前記マニホールド６１６はインクを含んでいるインクコンテナ（図示せず）と連結される。
【０１１７】
基板６００の上部にはバリア層６１５が積層され、このようなバリア層６１５には吐出されるインクを収容するインクチャンバ６１２及びインクチャンバ６１２とマニホールド６１６とを連結するインクチャンネル６１４が形成されている。ここで、インクチャンネル６１４はマニホールド６１６からインクチャンバ６１２にインクを供給する通路である。
【０１１８】
一方、図面ではインクジェットプリントヘッドの単位構造のみ図示されているが、チップ状態に製造されるインクジェットプリントヘッドでは多数のインクチャンバがマニホールド上に１列または２列に配置され、解像度をさらに高めるために３列以上に配置されることもある。
【０１１９】
インクチャンネル６１４の内部には刺激が加えられれば収縮する体積変化構造物６２０が設けられている。本実施例で、前記体積変化構造物６２０は熱が加えられれば収縮する物質である温度反応ハイドロゲルよりなる。
【０１２０】
図面では体積変化構造物６２０が円柱形に図示されているが、六面体形でもよい。
【０１２１】
基板６００とバリア層６１５との間には体積変化構造物６２０に熱を加えるための発熱抵抗体６３０が形成されている。ここで、前記発熱抵抗体６３０は体積変化構造物６２０の下部に配置されている。ところが、発熱抵抗体６３０は図示されたこととは違って体積変化構造物６２０の周辺に多様に配置されることもあり、その数も複数でありうる。前記発熱抵抗体６３０には電圧を印加するための導線（図示せず）が連結されている。
【０１２２】
一方、発熱抵抗体６３０と基板６００との間には第１絶縁層６０２が形成されており、発熱抵抗体６３０と体積変化構造物６２０との間には発熱抵抗体６３０の保護及び絶縁のための第２絶縁層６０４が形成されている。
【０１２３】
バリア層６１５の上部には第３絶縁層６２３及び金属プレート６２４よりなるノズルプレート６２５が積層される。このようなノズルプレート６２５にはインクチャンバ６１２の中心部に対応する位置にノズル６１０が形成されており、前記ノズル６１０は出口側に行くほど直径が狭くなるテーパー状になっている。
【０１２４】
前記のような構成で、発熱抵抗体６３０に電圧が印加されて熱が発生すれば、体積変化構造物６２０は温度が上昇しながら収縮する。これによりインクがインクコンテナ（図示せず）からインクチャンネル６１４を通じて流動し、インクは液滴の形にノズルを通じて吐出される。次いで、発熱抵抗体６３０に印加した電圧をなくせば、体積変化構造物６２０は温度が下降しながら元来の状態に膨脹して初期状態を回復する。
【０１２５】
以下では、前記のインクジェットプリントヘッドを製造する工程を説明する。
【０１２６】
まず、基板６００上に第１絶縁層６０２、発熱抵抗体６３０及び第２絶縁層６０４を順次形成する。
【０１２７】
次に、前記基板６００にインクコンテナ（図示せず）と連結されるマニホールド６１６を形成する。
【０１２８】
次いで、前記基板６００の上部にバリア層６１５を積層した後、インクチャンバ６１２及びインクチャンネル６１４を形成する。この時、前記インクチャンネル６１４はマニホールド６１６と連通されるように形成する。
【０１２９】
次に、前記インクチャンネル６１４の内部に体積変化構造物６２０を形成する。これを具体的に説明すれば、まずインクチャンバ６１２、インクチャンネル６１４及びマニホールド６１６の内部に液状のプリハイドロゲル混合物を満たした後、フォトマスクを通じて光、例えば紫外線を照射する。次に、高分子化されていない混合物液体を除去することによってインクチャンネル６１４の内部に所望の形状及び大きさを有する体積変化構造物６２０を形成する。
【０１３０】
最後に、前記バリア層６１５の上部に第３絶縁層６２３及び金属プレート６２４よりなるノズルプレート６２５を積層した後、ノズル６１０を形成する。この時、前記ノズル６１０はインクチャンバ６１２と連通されるように形成する。
【０１３１】
以上では、体積変化構造物がインクチャンネルの内部に設けられたインクジェットプリントヘッドが説明されたが、図２３及び図２４に図示されたように、前記体積変化構造物はノズルの内部やインクチャンバの内部に設けられることもある。
【０１３２】
まず、図２３を参照すれば、体積変化構造物７２０はノズル６１０の内壁に沿って設けられ、発熱抵抗体７３０は前記体積変化構造物７２０を取り囲むように配置されている。発熱抵抗体７３０に電圧が印加されていない状態では、前記体積変化構造物７２０は膨脹した状態でノズル６１０を封止している。しかし、発熱抵抗体７３０に熱が発生すれば、体積変化構造物７２０は矢印方向に収縮する。これにより体積変化構造物７２０の中心部には貫通孔が形成され、インク液滴が前記貫通孔を通じて吐出される。
【０１３３】
次に、図２４を参照すれば、体積変化構造物８２０はインクチャンバ６１２の内部に設けられ、発熱抵抗体８３０は前記体積変化構造物８２０の下部に配置されている。発熱抵抗体８３０に電圧が印加されていない場合には、前記体積変化構造物８２０は膨脹した状態でノズル６１０を封止している。しかし、発熱抵抗体８３０に熱が発生すれば、体積変化構造物８２０は矢印方向に収縮する。これによりノズル６１０が開き、インク液滴が前記ノズル６１０を通じて吐出される。
【０１３４】
以上、本発明の望ましい実施例を詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施例が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によって定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は液滴吐出器及びこれを採用したインクジェットプリントヘッド、特に外部刺激に反応して体積が変化する体積変化構造物の膨脹と収縮とを利用して液滴を吐出させる液滴吐出器及びこれを採用したインクジェットプリントヘッドに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】従来の熱方式インクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図２】圧電方式インクジェットプリントヘッドの一般的な構成を示した図面である。
【図３】従来の圧電方式インクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。
【図５Ａ】従来の他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図５Ｂ】従来の他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図６】本発明の実施例による液滴吐出器の構造を概略的に示した断面図である。
【図７】本発明の実施例による液滴吐出器の構造を概略的に示した平面図である。
【図８Ａ】本発明の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図８Ｂ】本発明の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図８Ｃ】本発明の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図８Ｄ】本発明の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図９】本発明の実施例による液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図１０】本発明の実施例による液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した平面図である。
【図１１】本発明の実施例による液滴吐出器を採用した他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図１２】本発明の実施例による液滴吐出器を採用した他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した平面図である。
【図１３】本発明の実施例による液滴吐出器を採用したまた他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図１４】本発明の実施例による液滴吐出器を採用したまた他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した平面図である。
【図１５】本発明の他の実施例による液滴吐出器の構造を概略的に示した図面であって、体積変化構造物がまだ刺激されてない状態を示した断面図である。
【図１６】本発明の他の実施例による液滴吐出器の構造を概略的に示した図面であって、体積変化構造物がまだ刺激されてない状態を示した平面図である。
【図１７】図１５及び図１６の体積変化構造物が刺激されて収縮された状態を示した断面図である。
【図１８】図１５及び図１６の体積変化構造物が刺激されて収縮された状態を示した平面図である。
【図１９】温度反応ハイドロゲルの温度による典型的な体積変化を示したグラフである。
【図２０Ａ】本発明の他の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図２０Ｂ】本発明の他の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図２０Ｃ】本発明の他の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図２０Ｄ】本発明の他の実施例による液滴吐出器から液滴が吐出される過程を示した図面である。
【図２１】本発明の他の実施例による液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図２２】本発明の他の実施例による液滴吐出器を採用したインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した平面図である。
【図２３】本発明の他の実施例による液滴吐出器を採用した他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【図２４】本発明の他の実施例による液滴吐出器を採用したさらに他のインクジェットプリントヘッドの構造を概略的に示した断面図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１１０  ノズル
１１２  チャンバ
１１４  チャンネル
１２０  体積変化構造物
１３０ａ  第１電極
１３０ｂ  第２電極
【図１】
2004224053.tif 000003
【図２】
2004224053.tif 000004
【図３】
2004224053.tif 000005
【図４】
2004224053.tif 000006
【図５Ａ】
2004224053.tif 000007
【図５Ｂ】
2004224053.tif 000008
【図６】
2004224053.tif 000009
【図７】
2004224053.tif 000010
【図８Ａ】
2004224053.tif 000011
【図８Ｂ】
2004224053.tif 000012
【図８Ｃ】
2004224053.tif 000013
【図８Ｄ】
2004224053.tif 000014
【図９】
2004224053.tif 000015
【図１０】
2004224053.tif 000016
【図１１】
2004224053.tif 000017
【図１２】
2004224053.tif 000018
【図１３】
2004224053.tif 000019
【図１４】
2004224053.tif 000020
【図１５】
2004224053.tif 000021
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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