(57)【要約】【課題】　様々な形状や柔軟性を有する媒体表面の特定位置に個別の物質の付着物を供給することができる流体噴射器ヘッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】　内表面１１０を有する包囲媒体１０６の開口部１０８に挿入される流体噴射器本体１２０と、該流体噴射器本体１２０に配置されている複数のノズル１３０と、該複数のノズル１３０に流体連通する流体噴射器アクチュエータ１５０とを備えた。該流体噴射器アクチュエータ１５０は、複数のノズル１３０から包囲媒体１０６の内表面１１０における所定位置に流体滴２１４としての流体を噴射するように作動する。【選択図】　図１
2004142465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　内表面を有する包囲媒体の開口部に挿入される流体噴射器本体と、
　該流体噴射器本体の上に配置されている少なくとも１つのノズルと、
　該少なくとも１つのノズルに流体連通する流体噴射器アクチュエータであって、前記少なくとも１つのノズルから前記包囲媒体の前記内表面における所定位置に流体を噴射するように作動する流体噴射器アクチュエータと、
を備えた、流体噴射器ヘッド。
【請求項２】
　前記流体噴射器アクチュエータが流体エネルギー発生素子をさらに有し、該流体エネルギー発生素子を作動することによって、前記包囲媒体の前記内表面に前記流体の実質的な滴が噴射され、該実質的な滴の流体の体積は、約５フェムトリットルから約１０ナノリットルまでの範囲内にある、請求項１に記載の流体噴射器ヘッド。
【請求項３】
　前記包囲媒体は、側部内表面と底部内表面とを有し、前記実質的な滴は、前記包囲媒体の前記側部内表面上に噴射される、請求項２に記載の流体噴射器ヘッド。
【請求項４】
　前記流体エネルギー発生素子に電気的に結合され、前記流体噴射器本体に配置された少なくとも１つの能動デバイスをさらに備えた、請求項２に記載の流体噴射器ヘッド。
【請求項５】
　第２の流体噴射器アクチュエータをさらに備え、前記流体噴射器アクチュエータは第１のタイプで、前記第２の流体噴射器アクチュエータは第２のタイプである、請求項１に記載の流体噴射器ヘッド。
【請求項６】
　請求項１に記載の流体噴射器ヘッドと、
　前記流体を収容し、前記流体噴射器ヘッドに流体連通する流体槽と、
を備えた、流体噴射カートリッジ。
【請求項７】
　請求項６に記載の少なくとも１つの流体噴射カートリッジと、
　前記流体噴射器ヘッドの流体噴射器アクチュエータに動作可能に結合した流体コントローラと、
　前記流体噴射器ヘッドの包囲媒体を保持する少なくとも１つの包囲媒体ホルダーと、
を備え、
　前記流体コントローラは前記流体噴射器アクチュエータを作動して前記包囲媒体の内表面に流体を噴射する、流体供給システム。
【請求項８】
　前記少なくとも１つの流体噴射カートリッジは、ｉ×ｊ配列の流体噴射カートリッジであり、前記少なくとも１つの包囲媒体ホルダーは、ｎ×ｍ配列の包囲媒体ホルダーを持つ包囲媒体トレイをさらに有する、請求項７に記載の流体供給システム。
【請求項９】
　前記少なくとも１つの包囲媒体ホルダーと前記流体コントローラは、前記包囲媒体の前記内表面に二次元配列になるように前記流体を供給する、請求項７に記載の流体供給システム。
【請求項１０】
　内表面を有する包囲媒体の開口部に挿入される流体噴射器本体を作成するステップと、
　該流体噴射器本体に少なくとも１つのオリフィスを形成するステップと、
　該少なくとも１つのオリフィスに流体連通し、細長い前記包囲媒体の前記内表面の個別位置に流体が噴射されるように作動する流体噴射器アクチュエータを作成するステップと、
を含む流体噴射器ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
　前記流体噴射器本体を作成するステップは、前記流体噴射器アクチュエータに電気的に結合した少なくとも１つの能動デバイスを有する基板を作成することを含む、請求項１０に記載の流体噴射器ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
　前記流体噴射器アクチュエータを作成するステップは、少なくとも１つの流体エネルギー発生素子を作成することを含む、請求項１０に記載の流体噴射器ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
　前記少なくとも１つの流体エネルギー発生素子を作成することは、第１のタイプの少なくとも１つの流体エネルギー発生素子と第２のタイプの少なくとも１つの流体エネルギー発生素子とを作成することを含む、請求項１２に記載の流体噴射器ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
　包囲媒体の開口部に流体噴射器本体を挿入するステップと、
　流体噴射器アクチュエータを作動し、それにより流体を噴射する、作動ステップと、
　所定位置において、前記包囲媒体の内表面の少なくとも一部に、前記流体を供給するステップと、
を含む、流体供給システムの使用方法。
【請求項１５】
　前記流体噴射器アクチュエータを作動するステップは、エネルギー発生素子を作動して前記流体の実質的な滴を噴射することを含み、前記流体を供給するステップは、前記包囲媒体の前記内表面に二次元配列の個別の付着物になるように前記流体を供給することを含み、前記滴の体積は実質的に、約５フェムトリットルから約１マイクロリットルまでの範囲内にある、請求項１４に記載の流体供給システムの使用方法。
【請求項１６】
　前記包囲媒体を前記流体噴射器本体に整合させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の流体供給システムの使用方法。
【請求項１７】
　前記包囲媒体を前記流体噴射器本体の回りに回転させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の流体供給システムの使用方法。
【請求項１８】
　前記流体噴射器本体を前記包囲媒体の回りに回転させるステップをさらに含む、請求項１４に記載の流体供給システムの使用方法。
【請求項１９】
　前記流体は固体成分を含み、前記流体を供給するステップは、前記流体を個別の付着物になるように供給することを含み、前記固体成分の重量は、約１ピコグラムから約１マイクログラムまでの範囲内にある、請求項１４に記載の流体供給システムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、流体噴射器装置及びその方法に関し、詳しくは流体噴射器ヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　過去十年にわたって、インクジェットプリンタを用いる電子プリント技術等の分野における流体の微小操作が大幅に開発されている。現在、幅広くさまざまな非常に効率的なインクジェットプリントシステムが用いられており、このようなインクジェットプリントシステムは、紙のシート、その他封筒やラベル等の比較的平たい媒体の上に、高速かつ正確な方法でインクを供給することができる。
【０００３】
　通常、インクジェットプリントシステムはプラテンを利用する。このプラテンのところに、紙のシートまたはその他比較的平たく柔軟性を有する媒体が、さまざまなモータ、歯車、ホイール、シャフトおよびマウントないしは台を利用して、摩擦によって搬送される。この媒体搬送機構は、通常、このように動かして、媒体が、トレイから取得され、次に媒体を押す、引くまたは保持することによってプリントゾーンを通って前進することができるようにする。プリントゾーンは、通常、媒体をプリントヘッドに関して位置決めする。典型的には、ほぼ平らなプリントゾーンを利用するが、この理由は、媒体または媒体支持体の曲率が大きすぎる場合に、二次元の広がりを有する通常のノズルレイアウトでは、発射距離がばらつく結果になってしまうからである。１つまたはそれよりも多い流体噴射器ヘッドを有する１つまたはそれよりも多いプリントカートリッジを保持するキャリッジは通常、システム内の摺動バーまたは同様の機構によって支持され、その摺動バーに沿って物理的に推進されて、キャリッジが媒体を横切って左右に並進して往復運動すなわち走査することができるようにする。インクドットのスワスが１つ完成すると、媒体は媒体シート軸に沿って適切な距離だけ動かされ、次のスワスに備える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　流体噴射器および流体供給システムを利用して、さまざまな形状および柔軟性を有する媒体の表面上の特定の位置に物質の個別の付着物を供給することができれば、現在実施不可能な幅広くさまざまの用途が切り開かれよう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　本発明は、内表面を有する包囲媒体の開口部に挿入される流体噴射器本体と、該流体噴射器本体の上に配置されている、少なくとも１つのノズルと、該少なくとも１つのノズルに流体連通する流体噴射器アクチュエータであって、前記少なくとも１つのノズルから前記包囲媒体の前記内表面における所定位置に流体を噴射するように作動する流体噴射器アクチュエータとを備えた流体噴射器ヘッドである。
　また、本発明は、内表面を有する包囲媒体の開口部に挿入される流体噴射器本体を作成するステップと、該流体噴射器本体に少なくとも１つのオリフィスを形成するステップと、該少なくとも１つのオリフィスに流体連通し、細長い前記包囲媒体の前記内表面の個別位置に流体が噴射されるように作動する流体噴射器アクチュエータを作成するステップと、を含む流体噴射器ヘッドの製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
　図１を参照すると、本発明の実施形態が斜視図で示されている。本実施形態において、流体噴射器ヘッド１００は、包囲媒体の開口部１０８に挿入されるようになっている流体噴射器本体１２０を含む。流体噴射器ヘッド１００はさらに、流体噴射器本体１２０上に配置され流体チャネル１４０に流体連結するノズル１３０を含む。ノズル１３０には、流体噴射器アクチュエータ１５０が流体連結している。流体噴射器アクチュエータ１５０を作動することによって、包囲媒体１０６の内表面１１０の所定位置に流体が噴射される。
【０００７】
　本説明および本発明の目的のために、「包囲媒体」は、内側表面すなわち内表面と外部表面すなわち外表面とを含む、形が略固定された、ある形状を有するいかなる固体または半固体の物質物体であってもよい。「略固定された形」という用語は、物体の形状の恒久性ではなく、物体の内表面の恒久性を示唆するのに用いられている。例えば、バッグは、それが開いているか閉じているかによって形状が変わる可能性があるが、開いていようと閉じていようと内表面はあるままである。さらに、この略固定された形はまた、その形状について得られる最大断面積よりも断面積が小さい、少なくとも１つの開口部を含む。包囲媒体の形状は、利用できる簡単な幾何学的形状のほんの少数の例を挙げれば、直方平行六面体、円筒形、楕円形または球形であってもよい。例えば、包囲媒体１０６は、利用できる品物の少数の例を挙げれば、バイアル、瓶、カプセル、箱、バッグまたは管であってもよい。他の実施形態において、図２に示すように、包囲媒体１０６は、バイアルやゼラチンカプセル等の底面を含んでもよい。さらに、流体噴射器ヘッド１００’はまた、図２に示すように、カプセルの底部内表面１０９および側部内表面１１０’に流体を噴射するノズルも含んでもよい。
【０００８】
　本実施形態において、流体噴射器本体１２０は、多数の穴すなわちノズル１３０を含む。図１および図２に示す実際の数は、例示の目的のためのみのものである。利用するノズルの数は、供給すべき個々の流体（複数も可）、生成すべき個々の付着物、および利用する包囲媒体の個々の大きさ等、さまざまなパラメータによって決まる。本実施形態において、流体噴射器本体１２０または包囲媒体１０６のどちらか一方または両方は、包囲媒体１０６の長手方向軸１１２を中心として回転可能であり、包囲媒体の内表面上に二次元配列になるように流体を供給することができるようにしている。流体噴射器ヘッド１００は、流体を、包囲媒体の内側上に制御された方法で個別量で供給することによって、流体の付着物の制御を行う。
【０００９】
　各図面は同一縮尺で描かれているわけではないことに留意するべきである。さらに、さまざまな要素は同一縮尺で描かれているわけではない。本発明のよりわかりやすい説明および理解を図るために、いくつかの寸法は他の寸法に関して誇張されている。
【００１０】
　さらに、本明細書において示す実施形態のいくつかは、さまざまな領域が深さおよび幅を有する二次元の図で示されているが、このような領域は、実際には三次元の構造のデバイスの一部のみを示すものである、ということがはっきりと理解されるべきである。したがって、このような領域は、実際のデバイス上に製造されるときには、長さ、幅および深さを含む３つの寸法を有する。さらに、本発明をさまざまな実施形態によって説明するが、このような説明は、本発明の範囲または適用可能性に対する限定であることを意図するものではない。さらに、本発明の実施形態は、説明する物理的構造に限定されるよう意図するものではない。このような構造が含まれるのは、現時点で好ましい実施形態に対する本発明の有用性および用途を示すためである。
【００１１】
　本実施形態において、流体噴射器本体１２０は、外径が包囲媒体１０６の開口部１０８の内径よりも小さい管形状構造であり、流体噴射器本体１２０が、包囲媒体１０６の長手方向軸１１２に沿って、包囲媒体の開口部１０８に挿入可能になっている。本実施形態において、流体噴射器本体１２０はまた、包囲媒体１０６の長手方向軸１１２に整合した、流体噴射器本体１２０の長手方向軸１１１も含む。他の実施形態において、包囲媒体および流体噴射器本体の形状等のさまざまなパラメータに応じて、流体噴射器本体の長手方向軸１１１は、包囲媒体の長手方向軸に整合させなくてもよい。流体噴射器本体１２０は、適切な大きさの管形状を形成することができるいずれのセラミック、金属またはプラスチック材を利用してもよい。流体噴射器アクチュエータ１５０は、流体チャネル１４０内か、またはノズル１３０の近傍にある流体に十分なエネルギーを与えることができるいずれのデバイスであってもよい。例えば、ノズル１３０から流体を噴射するために、エアブラシにおいて利用されるもの等の圧縮空気アクチュエータ、電気機械式アクチュエータまたは熱機械式アクチュエータを利用することができる。
【００１２】
　図３の等角断面図において、流体噴射器ヘッドの例示的実施形態を示す。本実施形態において、流体噴射器ヘッド２００は流体噴射器本体２２０を含み、該本体２２０の少なくとも一部は、断面が矩形である。代替実施形態において、流体噴射器本体２２０は平行六面体構造を有してもよい。さらに、流体噴射器本体２２０はまた、断面の内外へ突出する、断面図と垂直な流体本体の長手方向軸２１１も含む。流体噴射器本体２２０は、包囲媒体の開口部に挿入されるようになっており、包囲媒体内で回転可能である。さらにノズル２３０は、流体噴射器本体２２０から滴が噴射される一般的な方向を定める、噴射軸２３１を有する。流体本体の長手方向軸２１１とノズルの噴射軸２３１とは、所定の噴射角２１８をなしている（図４を参照されたい）。本実施形態において、図４の斜視図に示すように、ノズルの噴射軸２３１は、流体本体の長手方向軸２１１の流体本体の垂線２１１’に対し０°から６０°の間の角度をなして整合していてもよい。代替実施形態において、ノズルの噴射軸２３１は、０°から４５°の間の角度をなして整合し、より好ましくは、ノズルの噴射軸２３１は、流体本体の長手方向軸２１１に対し略垂直である。さらに、噴射角２３１’、２３１”は、この角度が流体本体の垂線２１１’に関して正の向きであっても負の向きであってもよい。
【００１３】
　流体噴射器ヘッド２００はさらに、流体噴射器アクチュエータ２５０、チャンバ層２６６、流体本体ハウジング２８０およびノズル層２３６を含む。本実施形態において、基板２２２は、シリコンウエハーの一部である。代替実施形態において、さまざまなガラス、酸化アルミニウム、ポリイミド基板、炭化ケイ素およびヒ化ガリウム等、他の材料もまた、基板２２２に利用してもよい。したがって本発明は、シリコン半導体物質内に製造されるデバイスに限定されるよう意図するものではない。本実施形態において、流体本体ハウジング２８０と基板２２２とは、流体チャネル２４０を形成する。基板２２２内には、流体入口チャネル２４１が形成され、流体入口チャネル２４１は、流体チャネル２４０と流体噴射チャンバ２７２とを流体連通させる。
【００１４】
　基板２２２上には、流体エネルギー発生素子２５２が配置され、ノズル２３０から流体を噴射するのに利用するエネルギーインパルスを供給する。上述のように、流体噴射器アクチュエータ２５０は、流体に十分なエネルギーを与えてその流体をノズル２３０から噴射することができるいずれの素子であってもよい。本実施形態において、流体噴射器アクチュエータ２５０は流体エネルギー発生素子２５２を含む。流体エネルギー発生素子２５２は熱抵抗器である。他の実施形態において、圧電発生器、曲げ引張り発生器、音響発生器および静電発生器等の他の流体エネルギー発生素子も利用することができる。例えば、圧電素子は、電圧パルスを利用して、流体にかかる圧縮力を発生し、その結果、流体の滴が噴射される。さらに他の実施形態において、流体エネルギー発生素子２５２は、ノズル２３０から横方向にいくらか距離をおいて配置されていてもよい。個々の距離は、少数の例を挙げれば、供給されている個々の流体、チャンバ２７２の個々の構造、並びに流体チャネル２４０の構造および大きさ等、さまざまなパラメータによって決まる。
【００１５】
　熱抵抗器は、通常、従来の半導体加工装置を利用して、タンタルアルミニウム合金として形成される。代替実施形態において、タングステン窒化ケイ素やポリシリコン等の抵抗器合金を利用してもよい。熱抵抗器は、通常、基板２２２の表面上のメタライゼーション（図示せず）によって電気入力部に接続されている。さらに、化学的および機械的変化から保護するさまざまな層を熱抵抗器に重ねて配置してもよいが、そのような保護層は、わかりやすくするために図２に示していない。本実施形態において、基板２２２はまた、流体エネルギー発生素子２５２に電気的に結合した１つまたはそれよりも多いトランジスタ（わかりやすくするために図示せず）等の能動デバイスも含む。代替実施形態において、ダイオードやメモリ論理セル等、他の能動デバイスもまた、個別に、あるいはこのような１つまたはそれよりも多いトランジスタと組み合わせて利用することができる。さらに他の実施形態において、基板２２２が能動デバイスを含まない流体噴射器発生器を有するものでもよく、通常「ダイレクトドライブ」流体噴射器ヘッドと呼ばれるものも利用することができる。能動デバイスと流体エネルギー発生素子との個々の組み合わせは、少数の例を挙げれば、流体噴射器ヘッド２００を用いる個々の用途、および噴射されている個々の流体等、さまざまなパラメータによって決まる。
【００１６】
　本実施形態において、熱抵抗器の両端に加えるエネルギー衝撃によって、流体の成分がその沸点よりも高い温度まで急速に加熱され、それによって流体の成分が気化する結果、気泡が膨張し、それによって、図３に示すように、流体滴２１４が噴射される。この流体滴２１４は、通常、滴頭部２１５、滴尾部２１６および付随滴２１７を含む。これらは、実質的に流体滴として特徴づけることができる。本実施形態において、流体エネルギー発生素子２５２を作動する毎に、実質的に流体滴の形で正確な量の流体が噴射されることになる。したがって、流体エネルギー発生素子を作動する回数によって、ノズル２３０から噴射される滴２１４の数が制御される（すなわち、ｎ回作動すると、実質的にｎ個の流体滴が結果として生じる。）。したがって、流体噴射器ヘッド２００は、１つまたはそれよりも多い溶剤中に溶解、または流体中に懸濁もしくは分散した固体物質を含む、流体の個別の滴の付着物を、包囲媒体の内表面上の個別の所定位置上に生成することができる。
【００１７】
　流体滴２１４の滴体積は、少数の例を挙げれば、ノズルの口径、ノズル層の厚さ、チャンバの寸法、チャンバ層の厚さ、エネルギー発生素子の寸法および流体の表面張力等、さまざまなパラメータによって最適化することができる。したがって、滴体積は、噴射されている個々の流体について、および包囲媒体を利用する個々の用途について、最適化することができる。本実施形態において説明する流体噴射器ヘッド２００は、上述の各パラメータおよび流体噴射器ヘッドの構造に応じて、約５フェムトリットルから約１０ナノリットルの範囲の滴を、再現可能にかつ確実に噴射することができる。他の実施形態において、流体噴射器ヘッド２００は、約５フェムトリットルから約１マイクロリットルの範囲の滴を噴射することができる。さらに、他の実施形態によれば、複数の流体噴射器ヘッド２００を一緒にまとめて、多角形構造を形成してもよい。例えば、２組の流体噴射器ヘッド２００を背中合わせに形成して、２つの互いに異なる流体を供給することができるようにし、一方の組の流体噴射器ヘッドはインクを供給し、他方の組の流体噴射器ヘッドは、シーラントまたは保護材料を施して、分配したインクを被覆またはコーティングするようにしてもよい。第２の例は、複数の組の流体噴射器ヘッドを利用して、シーラントまたは保護材料を使用するかまたは使用しないカラーインク等の多数の互いに異なる流体を噴射する。「流体」という用語は、インク、接着剤、潤滑剤、化学的または生物学的反応物、並びに、１つまたはそれよりも多い溶剤中に溶解または分散している固体を含む流体等、いかなる流体物質も含む。さらに、流体噴射器ヘッド２００はまた、多数の機能を提供する各物質の混合物である流体を含んでもよく、したがって、インクと保護物質とを混合したものを噴射する一方の組の流体噴射器ヘッドと、インクのみを噴射する他方の組等、さまざまな組合せが可能である。
【００１８】
　チャンバ層２６６は、基板２２２の表面に重ねて選択的に配置される。流体エネルギー発生素子２５２のまわりに流体噴射チャンバ２７２を側壁２６８が画定すなわち形成し、流体エネルギー発生素子２５２の作動前に、および流体エネルギー発生素子２５２が作動するときのノズルすなわちオリフィス２３０からの流体の吐出前に、流体チャネル２４０から流体入口チャネル２４１を経由する流体が、流体噴射チャンバ２７２内に蓄積するようになっている。ノズルすなわちオリフィス層２３６が、チャンバ層２６６に重ねて配置されており、ノズルすなわちオリフィス層２３６は、そこを通って流体が噴射される、１つまたはそれよりも多い穴すなわちノズル２３０を含む。他の実施形態において、チャンバ層２６６およびノズル層２３６に利用する個々の材料に応じて、接着層（図示せず）を利用して、ノズル層２３６をチャンバ層２６６に接着することもできる。さらなる実施形態によれば、チャンバ層２６６とノズル層２３６とは、単一の一体型のチャンバノズル層として形成される。チャンバ層２６６は、一般に、フォトリソグラフィー装置を利用して、基板２２２上にチャンバ層２６６を形成し、それによって流体噴射チャンバ２７２を画定して生じることができる、光によって画像形成可能ないしは光結像可能なフィルムである。長手方向軸２１１に沿って形成されるノズルは、流体噴射器ヘッド２００を利用する個々の用途に応じて、直線になっていても千鳥配列の構成であってもよいが、図４には千鳥配列の構成を示す。
【００１９】
　ノズル層２３６は、金属、ポリマー、ガラス、その他セラミック等の好適な物質で形成されることができる。本実施形態において、ノズル層２３６はポリイミドフィルムである。市販されているノズル層材料の例としては、「カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）」という名称で販売されている、Ｅ．Ｉ．デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー（E.I.DuPont de Nemours & Co.）から入手可能なポリイミドフィルムや、「ウピレックス（Ｕｐｉｌｅｘ）」という名称で日本の宇部興産株式会社（Ube Industries , LTD）から入手可能なポリイミド材が含まれる。他の実施形態において、ノズル層２３６は、薄い金、パラジウム、タンタルまたはロジウムの層で密閉したニッケルの基材等の金属で形成されている。他の代替実施形態において、ノズル層２３６は、ポリエステル、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、エポキシまたはポリカーボネート等のポリマーで形成することができる。
【００２０】
　流体噴射器ヘッドの代替実施形態を、図５の断面図に示す。本実施形態において、流体噴射器ヘッド３００は流体噴射器本体３２０を含み、本体３２０の少なくとも一部は、断面形状が円筒形であり、断面の内外へ突出する、流体本体の長手方向軸３１１を含む。他の実施形態において、流体噴射器本体３２０の一部は曲線からなる形状を有してもよい。流体噴射器ヘッド３００はさらに、流体噴射器本体３２０上に配置した第１の流体噴射器アクチュエータ３５０、第２の流体噴射器アクチュエータ３５４および第３の流体噴射器アクチュエータ３５８を含む。本実施形態において、流体噴射器アクチュエータをノズルの下に配置するが、他の実施形態において、流体噴射器アクチュエータは、ノズルから横方向にいくらか距離を置いて配置されていてもよい。個々の距離は、少数の例を挙げれば、供給されている個々の流体、チャンバの個々の構造、並びに流体チャネルの構造および大きさ等、さまざまなパラメータによって決まる。基板３２２には流体チャネルセパレータ３４６が取り付けられており、流体チャネルセパレータ３４６は、流体噴射器ヘッド３００を、第１の流体区画３２３、第２の流体区画３２４および第３の流体区画３２５という３つの区画に分割する。本実施形態において、流体チャネル３４０は流体チャネルセパレータ部分３４６’と基板３２２とによって形成され、第２の流体チャネル３４２は流体チャネルセパレータ部分３４６”と基板３２２とによって形成され、第３の流体チャネル３４４は流体チャネルセパレータ部分３４６'''と基板３２２とによって形成される。
【００２１】
　流体チャネル３４０とチャンバ３７２とを、流体入口チャネル３４１で流体連通し、流体入口チャネル３４１は、流体区画３２３内の基板３２２に形成されている。流体入口チャネル３４３、３４５はそれぞれ、流体チャネル３４２、３４４とチャンバ３７４、３７６とを流体連通する。基板３２２上には流体エネルギー発生素子３５２が配置され、ノズル３３０から流体を噴射するのに利用するエネルギーインパルスを与える。流体エネルギー発生素子３５６、３６０はそれぞれ、ノズル３３２、３３４から流体を噴射するのに利用するエネルギー衝撃を与える。本実施形態において、流体エネルギー発生素子３５２、３５６、３６０は、流体の成分をその沸点よりも高い温度まで急速に加熱し、それによって流体の成分を気化させる結果、流体の滴を噴射させる熱抵抗器である。代替実施形態において、圧電発生器、曲げ−引張り発生器、音響発生器および静電発生器等、他の流体エネルギー発生素子も利用することができる。本実施形態において、流体エネルギー発生素子３５２、３５６、３６０は、包囲媒体（図示せず）の内表面に、略放射状に流体を噴射する。
【００２２】
　チャンバ層３６６が基板３２２に重ねて配置される。側壁３６８’は、流体区画３２３における流体噴射チャンバ３７２の一部を画定すなわち形成し、側壁３６８”は、第２の流体区画３２４における第２の流体噴射チャンバ３７４の一部を形成し、側壁３６８'''は、第３の流体区画３２５における流体噴射チャンバ３７６の一部を形成する。ノズルすなわちオリフィス層３３６が、チャンバ層３６６に重ねて配置され、そこを通って３つの区画における流体が噴射される１つまたはそれよりも多い穴すなわちノズル３３０、３３２、３３４を含む。他の実施形態において、チャンバ層３６６およびノズル層３３６に利用する個々の材料に応じて、接着剤層を利用して、ノズル層３３６をチャンバ層３６６に接着することもできる。さらなる実施形態によれば、チャンバ層３６６とノズル層３３６とは単一の層として形成される。チャンバとノズルとを一体化したそのような層構造は、チャンバオリフィスまたはチャンバノズル層と通常呼ばれる。
【００２３】
　図５は３つの区画に分割した流体噴射器本体３２０を示すが、他の実施形態では、流体噴射器ヘッド３００を利用する特定の用途に応じて、単一の区画から多数の区画までのいずれを利用してもよい。例えば、流体噴射器本体３２０は、単一の流体を噴射する単一の区画を有してもよい。さらに、長手方向軸３１１に沿って形成される各流体チャンバは、流体噴射器ヘッド３００を利用する特定の用途に応じて、直線になっていても、千鳥配列の構成であっても、らせん状の構成であってもよい。別の例において、流体噴射器本体３２０は、直線、千鳥配列またはらせん状の構成を有する６つの区画を含み、多数の流体を供給し得る組合せのうちのいずれも備えている。
【００２４】
　さまざまな数の区画を有することに加えて、それぞれの区画はまた、別個に性能を最適化してもよい。例えば、それぞれの区画のエネルギー発生素子は、その区画が噴射する特定の流体に合わせて最適化してもよい。さらに、噴射チャンバおよびノズルの寸法もまた、その区画が噴射する特定の流体に合わせて最適化してもよい。さらに、１つの区画内での、エネルギー発生素子と、チャンバおよびノズルの寸法ともまた、さまざまで、同じ流体の異なる大きさの滴を流体噴射器ヘッド３００から噴射することを可能にし得る。
【００２５】
　図６を参照して、本発明による流体噴射器ヘッドの別の実施形態を断面図で示す。本実施形態において、流体噴射器ヘッド４００は、断面形状が長方形または正方形の管状である流体噴射器本体４２０を含み、この断面の内外へ突出する長手方向軸４１２を含む。流体噴射器ヘッド４００はさらに、流体噴射器本体４２０上に配置した、流体噴射器アクチュエータ４５０、第２の流体噴射器アクチュエータ４５４、第３の流体噴射器アクチュエータ４５８および第４の流体噴射器アクチュエータ４６０を含む。基板４２２には流体チャネルセパレータ４４６が取り付けられており、流体チャネルセパレータ４４６は、流体噴射器ヘッド４００を、第１の流体区画４４０、第２の流体区画４２４、第３の流体区画４２５および第４の流体区画４２６という４つの区画に分割する。例えば、ブラックのインクと３つのカラーインク等、４つの互いに異なる流体を利用してもよい。別の例において、４つの互いに異なる反応剤を利用してもよい。さらに他の例において、２つの互いに異なる生物活性剤（bioactive agents）、インジェスティブル（ingestible）インク、および、生物活性剤とインクのどちらかまたは両方をカバーする保護材料等、互いに異なる流体のさまざまな組合せを利用してもよい。本実施形態において、流体チャネル４４０は流体チャネルセパレータ部分４４６’と基板４２２とによって形成され、第２の流体チャネル４４２は流体チャネルセパレータ部分４４６”と基板４２２とによって形成され、第３の流体チャネル４４４は流体チャネルセパレータ部分４４６'''と基板４２２とによって形成され、第４の流体チャネル４４８は流体チャネルセパレータ部分４４６''''と基板４２２とによって形成されている。
【００２６】
　流体チャネル４４０と流体噴射チャンバ４７２とを、流体入口チャネル４４１が流体連結し、流体入口チャネル４４１は、流体区画４２３内の基板４２２に形成されている。流体チャネル４４２と流体噴射チャンバ４７４とを、流体入口チャネル４４３が流体連結し、流体チャネル４４４と流体噴射チャンバ４７６とを、流体入口チャネル４４５が流体連結し、流体チャネル４４８と流体噴射チャンバ４７３とを、流体入口チャネル４４９が流体連結する。基板４２２上には流体エネルギー発生素子４５２、４５６、４５９、４６３が配置され、それぞれノズル４３０、４３２、４３４、４３６から流体を噴射するのに利用するエネルギー衝撃を与える。前の実施形態において説明したように、流体エネルギー発生素子４５２、４５６、４５９、４６３は、流体に十分なエネルギーを与えてその流体をノズルから噴射することができる、いかなる素子であってもよい。
【００２７】
　チャンバオリフィス層４７８が基板４２２に重ねて配置され、その側壁４６８は流体噴射チャンバ４７２の一部を規定すなわち形成し、側壁４６９は流体噴射チャンバ４７４の一部を形成し、側壁４７０は流体噴射チャンバ４７３の一部を形成し、側壁４７１は流体噴射チャンバ４７６の一部を形成する。チャンバオリフィス層４７８はまた、それぞれの区画において、そこを通って流体が噴射される１つまたはそれよりも多い穴すなわちノズル４３０、４３２、４３４、４３６も含む。
【００２８】
　図６は４つの区画に分割した流体噴射器本体４２０を示すが、他の実施形態は、流体噴射器ヘッド４００を利用する特定の用途に応じて、さらに多くの区画を利用してもよい。例えば、流体噴射器本体４２０は、流体噴射器ヘッド４００を利用する特定の用途に応じて、それぞれ五角形、六角形または多角形の形状を形成する５つまたは６つの区画、もしくはその他の数の区画を有し、複数の流体を供給する、さまざまなあり得る組合せのうちのいずれにも備えてもよい。上述のように、長手方向軸４１２に沿って形成される各流体チャンバと各ノズルとは、流体噴射器ヘッド４００を利用する特定の用途に応じて、直線になっていても、千鳥配列の構成であってもよい。さらに、これもまた上述のように、それぞれの区画、並びにチャンバ、ノズルおよびエネルギー発生素子もまた、別個に性能を最適化してもよい。
【００２９】
　図７を参照して、本発明の流体噴射器ヘッドの別の実施形態を断面図で示す。本実施形態において、流体噴射器ヘッド５００は、形状が長方形の流体噴射器本体５２０を含み、この断面の内外へ突出する、流体本体の長手方向軸５１１を含む。さらに、流体噴射器ヘッド５００は、互いに異なるタイプの流体噴射器アクチュエータの組合せを含む。第１および第２の流体噴射器アクチュエータ５５０、５５１は第１のタイプであり、第３および第４の流体噴射器アクチュエータ５５４、５５８は第２のタイプである。本実施形態において、第１および第２の流体噴射器アクチュエータ５５０、５５１は圧電トランスデューサ５５２、５５３であり、第３および第４の流体噴射器アクチュエータ５５４、５５８はそれぞれ熱抵抗器のエネルギー発生素子５５６、５６０である。
【００３０】
　流体区画５２３は、基板５２２と圧電トランスデューサ５５２とに取り付けられたダイヤフラム５６２を含み、流体区画５２６は、基板５２３と圧電トランスデューサ５５３とに取り付けられたダイヤフラム５６３を含む。圧電トランスデューサ５５２または５５３の両端に電圧パルスを加える結果として、圧電トランスデューサとダイヤフラムとが物理的に変位し、流体噴射チャンバ５７０または５７２内に配置された流体にかかる圧縮力を発生し、その結果、ノズル５３０または５３６から流体の滴が噴射される。チャンバオリフィス層５７８が基板５２２、５２３に重ねて配置され、その側壁５６８、５６９はそれぞれ、流体噴射チャンバ５７０、５７２の一部を規定すなわち形成する。チャンバオリフィス層５７８はまた、そこを通って流体が噴射される１つまたはそれよりも多い穴すなわちノズル５３０、５３６も含む。流体入口チャネル５４１、５４３が、流体チャネル５４０、５４２と流体噴射チャンバ５７０、５７２とを流体連結し、流体区画５２３、５２６内の基板５２２とチャンバオリフィス層５７８との間に形成されている。
【００３１】
　第３の流体区画５２４と第４の流体区画５２５とは、流体噴射器本体５２０の基板５２１とチャネル頂板５３８とによって形成されている。さらに、基板５２１とチャネル頂板５３８とが、ノズル５３２、５３４を形成している。この２つの区画は、図２に示す「ルーフシュータ」構成と比較して、通常「サイドシュータ」構成と呼ばれるものを形成する。他の実施形態において、基板５２１と基板５２３とを一体化して、異なるエネルギー発生素子を異なる部分に重ねて配置した単一の基板を形成してもよい。さらに、基板５２２とチャネル頂板５３８ともまた一体化してもよい。第３の流体入口チャネル５４５は、第３の流体チャネル５４４と第３の流体噴射チャンバ５７４とを流体連結する。第４の流体入口チャネル５４７は、第４の流体チャネル５４６と第４の流体噴射チャンバ５７６とを流体連結する。基板５２１上には、流体エネルギー発生素子５５６、５６０が配置され、それぞれノズル５３２、５３６から流体を噴射するのに利用するエネルギー衝撃を与える。
【００３２】
　図７に示す実施形態は、流体を噴射する圧電トランスデューサを有する流体区画５２３、５２６と熱抵抗器を有する流体区画５２４、５２５とを示すが、他の実施形態は、前の実施形態において説明したエネルギー発生素子の組合せのいずれを利用してもよい。同じ流体噴射器ヘッドにおいて、熱抵抗器の「ルーフシュータ」と「サイドシュータ」とを組み合わせること、または、同じ流体噴射器ヘッドにおいて、圧電トランスデューサと超音波トランスデューサとを組み合わせることは、利用してもよいさまざまなエネルギー発生素子の組合せのいくつかの例に過ぎない。別の例において、流体噴射器ヘッド５００は、圧縮空気の流体噴射器アクチュエータを利用する１つの区画、圧電の流体エネルギー発生素子を利用する第２の区画、およびさらに、熱抵抗器のエネルギー発生素子を利用する第３および第４の区画を含んでもよい。
【００３３】
　図８を参照して、本発明の流体噴射カートリッジ６０２の例示的実施形態を斜視図で示す。本実施形態において、流体噴射カートリッジ６０２は、流体槽６２８に流体連結する流体噴射器ヘッド６００を含む。流体噴射器本体６２０は、包囲媒体の開口部（図示せず）に挿入されるようになっている。流体噴射器ヘッド６００はさらに、流体噴射器本体６２０上に配置され流体チャネル６４０に流体連結する、ノズル６３０を含む。流体槽６２８内に収容される流体は、フィルタ６４８を介して流体チャネル６４０に供給される。さらに、ノズル６３０には流体噴射器アクチュエータ６５０が流体連通しており、流体噴射器アクチュエータを作動するとノズル６３０から流体が噴射されるようになっている。本実施形態において、流体噴射器アクチュエータ６５０は、電気トレースまたはワイヤ（図示せず）を介して、電気コネクタ６６８に電気的に結合している。他の実施形態において、例えば圧縮空気を利用して、流体噴射器アクチュエータ６５０は、圧縮空気取付具および管類等、種々のコネクタを利用して、流体コントローラ（図９を参照されたい）に結合されていてもよい。流体噴射器ヘッド６００は、前の実施形態において説明した流体噴射器ヘッドのいずれであってもよい。
【００３４】
　図８に示すように、流体噴射カートリッジ６０２には情報記憶素子６６４が配置されている。情報記憶素子６６４は、電気コネクタ６６８に電気的に結合している。他の実施形態において、情報記憶素子６６４は、本体６６０に配置した別個の電気コネクタを利用してもよい。情報記憶素子６６４は、流体もしくは流体噴射器ヘッド６００またはその両方の特性またはパラメータに関係し得る情報を、記憶しコントローラに出力するのに好適な、何らかのタイプのメモリデバイスである。本実施形態において、情報記憶素子６６４は、本体６６０に搭載され電気トレース６７０を通じて電気コネクタ６６８に電気的に結合しているメモリチップである。流体噴射カートリッジ６０２が、流体供給システムに挿入されるかまたはそのようなシステムにおいて利用される場合、情報記憶素子６６４がコントローラ（図示せず）と電気的に結合し、そのコントローラが情報記憶素子６６４と通信して、情報記憶素子６６４に記憶されている情報またはパラメータを用いる。
【００３５】
　図９を参照して、本発明の流体供給システム６０４の例示的実施形態を斜視図で示す。本実施形態において、流体供給システム６０４は包囲媒体のトレイ６８４を含む。包囲媒体のトレイ６８４は、包囲媒体の部品（parts）６０６の挿入を受け入れるようになっている、ｎ×ｍ配列の包囲媒体ホルダー６８６を有する。流体供給システム６０４はさらに、包囲媒体の開口部６０８に挿入されるようになっている流体噴射器本体６２０を含む、ｉ×ｊ配列の流体噴射カートリッジ６０２を含む。例えば、システムは、包囲媒体の部品を収容する４×４配列のホルダーと２×２配列の流体噴射器本体とを有するトレイを利用してもよく、その場合、トレイは、２×２のホルダーの４つの区画に効果的に分割されており、流体噴射器本体は、それぞれの区画において包囲媒体の部品に挿入される。本実施形態において、流体噴射カートリッジ６０２の配列は、供給ブラケット６８８に搭載されている。流体噴射器アクチュエータ６５０（図８を参照されたい）は、流体噴射器本体６２０と流体コントローラ６９０とに動作可能に結合しており、流体コントローラ６９０が流体噴射器アクチュエータ（図８を参照されたい）を作動して、包囲媒体の部品６０６の内表面上に流体を噴射するようになっている。さらに、流体コントローラ６９０は、流体噴射カートリッジ６０２上に配置された回転機構（図示せず）に動作可能に結合しており、回転機構は、流体本体の長手方向軸（図示せず）を中心として、流体噴射器本体６２０を回転させる。
【００３６】
　供給システム６０４を利用する特定の用途に応じて、供給ブラケット６８８と包囲媒体のトレイ６８４のどちらか一方または両方に、搬送機構６９２が結合している。搬送機構６９２は、搬送コントローラ６９４に動作可能に結合しており、包囲媒体のトレイ６８４の動きを制御する信号を供給して、包囲媒体の開口部６０８を流体噴射器本体６２０に整合させるとともに、包囲媒体の部品６０６に対する流体噴射器本体６２０の挿入および引き抜きを行うようにする。例えば、搬送機構６９２は、図９に示すように、包囲媒体のトレイ６８４を水平方向のＸ方向およびＹ方向に動かすとともに、供給ブラケット６８８を上下させて（すなわち、Ｚ方向への動き）包囲媒体の部品６０６に対する流体噴射器本体６２０の引き抜きおよび挿入を行ってもよい。他の実施形態において、包囲媒体のトレイ６８４を中心軸のまわりに回転させる等、動きの他の組合せを搬送機構６９２が利用し制御して、さらなる整合の動きを行ってもよい。本実施形態において、流体コントローラ６９０と搬送コントローラ６９４とは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロプロセッサおよびプログラマブル論理コントローラのいかなる組合せを利用して、流体供給システム６０４のさまざまな機能を制御してもよい。利用する特定のデバイスは、流体供給システム６０４を利用する特定の用途によって決まる。さらに、供給システム６０４は、オプションで、包囲媒体ホルダー６８６内に包囲媒体の部品６０６を装填する、包囲媒体のローダー６９８を含んでもよい。さらに、供給システム６０４はまた、包囲媒体の長手方向軸（図１および図２を参照されたい）を中心として包囲媒体の部品６０６を回転させ、したがって、流体噴射器本体を中心として包囲媒体の内表面を回転させる、包囲媒体の回転装置（rotator）６８５も含んでもよい。包囲媒体の部品６０６の回転と流体噴射器本体６２０の回転のどちらかまたは両方を利用して、包囲媒体の部品６０６の内表面上に供給した、二次元の配列になった個別の付着物を生成してもよい。
【００３７】
　オプションの検査ユニット６９６を利用して、製造した物品のインライン非破壊品質保証検査を行ってもよい。検査ユニット６９６が果たす特定の機能は、供給システム６０４を利用する特定の用途によって決まる。例えば、検査ユニット６９６を利用して、ゼラチンカプセルの内表面上に生物活性剤を供給するときに堆積される材料の量を監視してもよい。別の例としては、小瓶その他好適な容器の内表面上にさまざまな反応物を供給するときの反応生成物を監視することも挙げられよう。例えば、近赤外線その他の技術を利用して、包囲媒体の部品６０６上の生物活性剤（単数または複数）の高速インライン分析（assay）を行ってもよい。さらなる検査ユニット６９６もまた利用して、広口瓶（jar）、小瓶、その他好適な容器の内表面上に生成した文字の品質を光学的に監視してもよい。
【００３８】
　図１０を参照して、本発明の実施形態による流体噴射器ヘッドの製造方法のフローチャートを示す。基板作成工程７８０は、包囲媒体の開口部に挿入するようになっている基板を作ることを含む。基板は、細長い包囲媒体の開口部にはまる適切な大きさを形成することができる、いかなるセラミック、金属またはプラスチック材料でできていてもよい。基板に利用する特定の材料は、流体噴射器ヘッドを利用する特定の用途によって決まる。例えば、能動デバイスが望ましい場合には、少数の例を挙げれば、さまざまなガラス、酸化アルミニウム、ポリイミド基板、炭化ケイ素およびガリウムヒ素等、半導体加工に好適な熱的、化学的および機械的特性を有する基板を利用してもよい。しかし、「直接駆動」が望ましい場合には、さまざまなプラスチック材料等、より緩やかな熱的、化学的および機械的特性を有する基板を利用してもよい。基板作成工程７８０は、流体噴射器ヘッドを利用する特定の用途に応じて、円筒形、長方形、その他多角形の構造等、所望の形状に基板を形成することを含む。
【００３９】
　オプションの能動デバイス形成工程７８２は、従来の半導体加工装置を利用して、トランジスタ並びに他の流体噴射器ヘッドの動作に必要な論理デバイスを、基板上に形成する。このようなトランジスタその他論理デバイスは、通常は、基板上に薄膜層を積み重ねたものとして形成される。トランジスタの詳細な構造は、本発明に関係するものではないが、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）やバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）等、さまざまなタイプの固体電子デバイスを利用してもよい。前述したように、他の基板材料もまた利用してもよい。したがって、このような基板材料はまた、ガラス基板上のポリシリコンを用いる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）技術等、利用できる半導体材料および技術のいずれも含んでもよい。
【００４０】
　流体エネルギー発生素子作成工程７８４は、流体噴射器ヘッドにおいて流体噴射器アクチュエータを作成するのに利用している特定のトランスデューサによって決まる。通常は、熱抵抗器素子については、抵抗器は、抵抗器を形成しエッチングを行うスパッタ堆積システムや、抵抗器層の位置および形状を規定するフォトリソグラフィのシステム等、従来の半導体加工装置を利用して、タンタルアルミニウム合金として形成される。他の実施形態において、タングステン窒化ケイ素等の抵抗器の合金やポリシリコンもまた、利用してもよい。他の代替実施形態において、圧電や超音波等、熱抵抗器以外の流体滴発生器もまた利用してもよい。圧縮空気を利用するもの等、さらに他の実施形態において、流体噴射器アクチュエータは、ノズルに流体連通する１つまたはそれよりも多いダイヤフラムを形成することによって作成してもよい。さらに、基板上に形成した能動デバイスを利用する実施形態において、能動デバイスのうちのいくつかは、通常は、集積回路技術において一般的に用いるアルミニウム銅シリコン等のアルミニウム合金から形成される電気トレースによって、流体エネルギー発生素子に電気的に結合している。金や銅等、他の相互接続合金もまた、利用してもよい。
【００４１】
　チャンバ層形成工程７８６は、チャンバ層、または、チャンバ層とノズル層とを一体化したものを用いる場合にはチャンバオリフィス層を形成するのに選択する特定の材料によって決まる。選択する特定の材料は、とりわけ、噴射している流体、流体噴射器ヘッドの予想寿命、流体噴射チャンバおよび流体供給チャネルの寸法等のパラメータによって決まる。一般的に、従来のフォトレジストおよびフォトリソグラフィの加工装置または従来の回路基板加工装置が利用される。例えば、光によって画像形成可能なポリイミドのチャンバ層を形成するのに用いる工程は、スピンコーティングおよびソフトベークであろう。しかし、一般的にはんだマスクと呼ばれるものからチャンバ層を形成するには、典型的にはコーティング工程または積層工程を利用して、その材料を基板に付着させる。酸化ケイ素や窒化ケイ素等、他の材料もまた、プラズマ化学気相成長やスパッタリング等の堆積ツールを用いて、チャンバ層として利用してもよい。
【００４２】
　側壁画定工程７８８は、通常は、パターニングにフォトリソグラフィツールを利用する。例えば、光によって画像形成可能なポリイミドとはんだマスクのどちらかを基板上に形成した後、チャンバ層は、チャンバの所望の特徴を有するマスクを通して露光される。チャンバ層は次に現像工程を通過し、通常は、現像後に次の最後のベーキング工程を通過する。他の実施形態はまた、一般にロストワックス工程と呼ばれるものと同様の技術を利用してもよい。この工程において、通常は、例えば溶解、エッチング、熱、光化学反応、その他適切な手段によって取り除くことができるロストワックスすなわち犠牲材料を用いて、流体チャンバおよび流体チャネルの構造、並びにオリフィスすなわち穴を形成する。通常は、ロストワックス材料によって形成した構造を、ポリマー材料でコーティングする。ロストワックス材料は、上述の工程のうちの１つまたはそれらの組み合わせによって取り除かれ、コーティングされた材料内に形成された流体チャンバ、流体チャネルおよびオリフィスが残る。
【００４３】
　ノズルすなわちオリフィス形成工程７９０は、ノズル層を形成するのに選択する特定の材料によって決まる。選択する特定の材料は、とりわけ、噴射している流体、プリントヘッドの予想寿命、穴の寸法、穴の形状および穴の壁の構造等のパラメータによって決まる。一般的に、レーザ・アブレーションを利用してもよい。しかし、パンチング、ケミカルミリングまたはマイクロモールディング等、他の技法もまた用いてもよい。ノズル層をチャンバ層に取り付けるのに用いる方法もまた、ノズル層およびチャンバ層用に選択する特定の材料によって決まる。一般的に、チャンバ層とノズル層との間に挟む接着層を用いるか、接着剤層でまたは接着剤層なしにノズル層をチャンバ層に積層するかのどちらかによって、ノズル層をチャンバ層に取り付けるかまたは貼る。
【００４４】
　上述のように（図６および図７を参照されたい）、実施形態によっては、チャンバオリフィス層またはチャンバノズル層と呼ばれる、一体になったチャンバおよびノズル層構造を利用する。この層は、一般的に、一体層用に選択する特定の材料によって決まる上述した各工程の何らかの組み合わせを用いる。例えば、一実施形態において、通常ノズル層に用いるフィルムには、ノズルと流体噴射チャンバの両方を、レーザ・アブレーションやケミカルミリング等の技法によってその層内に形成してもよい。次にそのような層は、接着剤を用いて基板に固定することができる。別の実施形態において、光によって画像形成可能なエポキシを基板上に配置し、次に、従来のフォトリソグラフィ技法を用いて、例えば現像サイクルの前に複数回露光することによって、チャンバ層とノズルとを形成してもよい。さらに別の実施形態において、上述のようにロストワックスプロセスを利用して、チャンバ層とノズル層とが一体化した構造を形成してもよい。
【００４５】
　流体入口チャネル形成工程７９２は、基板に利用する特定の材料によって決まる。例えば、シリコン基板に流体入口チャネルを形成するのに、鉛直の、すなわち垂直な側壁が所望される場合には、ドライエッチングを用いてもよい。しかし、傾斜した側壁が所望される場合には、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）等のウェットエッチングを利用してもよい。さらに、より複雑な構造を利用して流体入口チャネルを形成する場合には、ウェットエッチングとドライエッチングとの組合せもまた、利用してもよい。利用する特定の基板材料に応じて、レーザ・アブレーション、反応性イオンエッチング、集束イオンビームパターニングを含むイオンミリング等、他の工程を利用して、流体入口チャネルを形成してもよい。マイクロモールディング、電鋳、パンチングまたはケミカルミリングもまた、利用する特定の基板材料に応じて利用してもよい技法の例である。
【００４６】
　流体チャネル形成工程７９４は、通常は、流体噴射器ヘッドを利用する特定の用途に応じて、噴射成形工程を利用して流体チャネルの所望の形状を形成する。次に、好適な接着剤を用いて、噴射成形した流体チャネルを、利用している特定の構造に応じて、基板と流体本体のハウジングのどちらかに搭載する。
【００４７】
　オプションの流体本体のハウジング形成工程７９６は、通常は、流体噴射器ヘッドを利用する特定の用途に応じて、噴射成形工程を利用して流体本体のハウジングの所望の形状を形成する。図３および図４に示すもの等、実施形態によっては、流体本体のハウジング形成工程７９６と流体チャネル形成工程７９４とを組み合わせて単一の工程にして、流体本体のハウジングと流体チャネルの両方を形成してもよい。例えば、図３に示すように、適切な接着剤を利用して流体本体のハウジングを基板に取り付けることによって、包囲媒体の開口部に挿入するようになっている流体噴射器本体が作成される。さらに他の実施形態において、図５に示すように、基板上に形成されたチャンバ層の上に形成されたノズル層によって、流体噴射器本体が作成される。
【００４８】
　流体供給システムを用いて、包囲媒体の内表面上に材料の個別の付着物を供給する方法の、例示的実施形態を、図１１においてフローチャートとして示す。包囲媒体の整合工程８１０を用いて、包囲媒体の開口部を流体噴射器ヘッドに整合させ、包囲媒体に流体噴射器本体が挿入されるようにする。包囲媒体は、通常は、包囲媒体のトレイまたは他の保持装置（holding device）内にある。このトレイその他保持装置は、搬送機構および搬送コントローラの制御下にある。各部品を整合させる従来技術のいずれを利用してもよい。例えば、電気モータ、空気圧モータ、その他のアクチュエータが、トレイその他保持装置を水平方向のＸ方向およびＹ方向に動かして、包囲媒体を流体噴射器ヘッドに適切に整合させてもよい。さらに、通常はＺ軸を中心としたθすなわち回転整合もまた行われる。さらに、保持装置、光学視覚システム、またはそれらの組合せの上に配置したセンサが通常は利用されて、包囲媒体が流体噴射器本体に適切に整合しているというフィードバックを行う。他の実施形態において、搬送コントローラは、供給ブラケットに搭載された流体噴射カートリッジまたは流体噴射器ヘッドにリンクして、流体噴射器本体、または流体噴射器本体と保持装置の両方、を動かして、包囲媒体を流体噴射器ヘッドに適切に整合させてもよい。
【００４９】
　流体噴射器本体挿入工程８２０を利用して、包囲媒体の開口部に流体噴射器本体を挿入する。流体噴射器ヘッドは、通常は、流体噴射カートリッジまたは流体噴射器ヘッドの位置コントローラ、または、搬送機構および搬送コントローラの制御下にある。例えば、一実施形態において、電気モータまたは空気圧モータが流体噴射器ヘッドをＺ軸方向に上下させて、包囲媒体の開口部に流体噴射器本体を挿入させる動きを行ってもよい。他の実施形態において、トレイ、その他保持装置、またはトレイと流体噴射器ヘッドとの組合せを動かして、包囲媒体の開口部に流体噴射器ヘッドを挿入する。
【００５０】
　流体噴射器アクチュエータ作動工程８３０を利用して、流体噴射器本体上に配置した少なくとも１つのノズルから流体を噴射する。通常は、流体噴射器ヘッドに結合した、流体供給システムにおける滴発射コントローラまたは流体コントローラが、流体噴射器アクチュエータを作動して、流体の滴を噴射する。そのような実施形態については、圧電素子や熱抵抗器素子等の流体エネルギー発生素子を利用して、滴発射コントローラが通常は、複数の流体エネルギー発生素子を作動する。流体エネルギー発生素子が作動する毎に、流体の滴を実質的に１つ噴射する。通常は、流体エネルギー発生素子は、約５フェムトリットル〜約１０ナノリットルの範囲の滴を、再現可能にかつ確実に噴射することができる。そのような滴の大きさは、噴射する流体滴における溶剤の量に対する、堆積を所望する剤蝋の量の比に応じて、ピコグラムからマイクログラムの範囲の付着物に対応する。しかし、流体供給システムを利用する特定の用途に応じて、このような流体滴の大きさを約５フェムトリットル〜約１マイクロリットルの範囲で制御することができる。そのような滴の大きさは、噴射する流体滴における溶剤の量に対する、堆積を所望する材料の量の比に応じて、ピコグラムからマイクログラムの範囲の付着物に対応する。
【００５１】
　流体供給工程８４０を利用して、包囲媒体の内側表面上に噴射される流体滴を施しその位置を制御して、個別の作用物質付着物を形成する。利用する特定の流体噴射器ヘッドに応じて、流体本体の垂線と所定の噴射角をなすノズル噴射軸に沿って、ノズルを通して流体滴を噴射してもよい。一実施形態において、ノズル噴射軸は、流体本体の垂線と約０°〜約６０°の角度をなして整合している。他の実施形態において、流体本体の垂線と約０°〜約４５°の角度をなして整合しているノズル噴射軸を有する、流体噴射器ヘッドを利用してもよい。好ましくは、流体噴射器本体の長手方向軸と略垂直なノズル噴射軸を有する流体噴射器ヘッドが利用される。
【００５２】
　さらに、利用する特定の流体噴射器本体に応じて、流体供給工程８４０はまた、オプションの回転変位工程も含んでよい。回転変位工程を利用して、例えば、特定の流体用の単一のノズルの列を有する流体噴射器ヘッドを利用する実施形態について、複数行の個別の付着物を作成する。回転を利用することによって、流体供給工程８４０は二次元の配列を生成して、包囲媒体の内表面上にある面密度の流体の付着物を形成してもよい。前に供給した流体の付着物の上に流体の付着物を供給することによって、三次元の配列を生成してもよい。さらに、複数の列のノズルを有する流体噴射器ヘッドを利用する実施形態については、回転変位を利用して、同じ流体噴射器ヘッドで回転なしで得られる付着物間の間隔よりも間隔が小さい、複数行の個別の付着物を形成してもよい。この回転変位は、ほんの少数の例を挙げれば、電気モータ、空気圧モータまたは圧電モータ等、回転に利用される従来技術のいずれによって行ってもよい。回転変位は、包囲媒体、流体噴射器本体、またはそれらのなんらかの組合せに与えてもよい。
【００５３】
　流体供給工程８４０はまた、オプションの鉛直変位工程を含んでもよい。鉛直変位工程を利用して、同じ流体噴射器ヘッドで鉛直変位なしで通常得られる付着物間の間隔よりも間隔が小さい、複数列の個別の付着物を作成してもよい。鉛直変位は、通常は流体滴コントローラが制御するが、別個のコントローラもまた、利用してよい。例えば、流体滴コントローラを、トレイ位置コントローラまたは流体噴射器ヘッドコントローラ、あるいはその両方に結合して、適切な鉛直変位を行ってもよい。他の実施形態において、別個のコントローラとモータその他のアクチュエータとを利用して、適切な鉛直変位を行ってもよい。回転と鉛直変位とのさまざまな組合せを利用することによって、簡単な二次元の配列から、または、層を形成する互いに重なり合う付着物から、三次元の配列等のより複雑な構造へと、さまざまな構造を生成することができる。
【００５４】
　図１２を参照して、本発明の実施形態による流体供給システムを用いて作られる製品を、斜視図で示す。本実施形態において、包囲媒体９０６は、人間が知覚できる形式の情報を表すさまざまな英数字９５０と、機械が理解する形式の情報を表すバーコード９４０とがプリントされた内表面９１０を有する、容器９３０である。図１２に示す情報は、通常「消費者クーポン」と呼ばれるものであるが、他の実施形態は、いかなる所望の消費者情報または製造情報を含んでもよい。さらに、情報は、会社ロゴやマンガのキャラクター等、いかなる記号、アイコン、画像、テキストまたはそれらの組合せであってもよい。情報を提示できるさまざまな形式の他の例としては、一次元バーコード、テキストメッセージ、コードまたはホログラムがある。
【００５５】
　図１３を参照して、形状がより可変で、同様に本発明の実施形態による流体供給システムを用いて作られる製品を、斜視図で示す。本実施形態において、包囲媒体９０６は、さまざまな英数字９５２が外側から読みやすくなるよう裏返しの文字でプリントされた内表面９１０を有する、柔軟性を有するパッケージ９３２である。英数字９５２は、柔軟性を有するパッケージ９３２の内表面９１０上にドットマトリクス操作その他の手段を用いてパターンになるよう堆積された、インクの付着物すなわちドット（図示せず）を用いて生成される。図１２について上述したように、画像、英数字または一次元バーコードや二次元バーコード等の機械が理解するコードを利用してもよい。
【００５６】
　図１４を参照して、本発明の実施形態による流体供給システムを用いてゼラチンカプセル上に作成するラベルを、斜視図で示す。本実施形態において、包囲媒体９０６は、ドットマトリクス操作その他の手段を用いてパターン９５４がプリントされて画像、英数字または機械が理解するコードを生成する内表面９１０を有する、ゼラチンカプセル９３４である。本実施形態において、パターン９５４は個別のインクの付着物（図示せず）を利用して、外側から読みやすくなるよう裏返しの文字で包囲媒体９０６の内側上にプリントした英数字「ａｇｈ３」を生成する。そのような文字または画像は、包囲媒体９０６の内側上にプリントすることによって、外側表面上またはその後パッケージの外側表面上に貼るラベル上にプリントする従来のパッケージと比べて、こすり落とされにくくなり、または洗い落とされにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体噴射器ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る流体噴射器ヘッドの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る流体噴射器本体の一部を断面で示す斜視図である。
【図４】図３の流体噴射器本体の一部を示す斜視図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る流体噴射器本体の断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る流体噴射器本体の断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る流体噴射器本体の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る流体噴射カートリッジの一部を破断して示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る流体供給システムの一部を破断して示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る流体噴射器ヘッドの製造方法のフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に係る流体供給システムの使用方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の一実施形態によりプリントされる物品の一部を破断して示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態によりプリントされる他の物品の一部を破断して示す斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態によりプリントされる他の物品の一部を破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
　１００、１００’、２００、３００、４００、５００、６００　流体噴射器ヘッド
　１１０、９１０　内表面
　１０６、１０６’、９０６　包囲媒体
　１０８、１０８’、６０８　開口部
　１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０　流体噴射器本体
　１３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０　ノズル
　１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０　流体噴射器アクチュエータ
　２５２、３５２、３５６、３６０、４５２、４５６、４５９、４６３　流体エネルギー発生素子
　２１４　流体滴（滴）
　１１０’　側部内表面
　１０９　底部内表面
　５５０、５５１　アクチュエータ（第１のタイプのアクチュエータ）
　５５４、５５８　アクチュエータ（第２のタイプのアクチュエータ）
　６２８　流体槽
　６９０　流体コントローラ
　６８６　包囲媒体ホルダー
　６８４　包囲媒体トレイ
　７９０　オリフィス形成ステップ
　７８０　基板作成ステップ
　７８２　能動デバイス形成ステップ
　７８４　流体エネルギー発生素子作成ステップ
　８２０　流体噴射器本体挿入ステップ
　８３０　流体噴射器アクチュエータ作動ステップ
　８４０　流体供給ステップ
【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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