(57)【要約】【課題】  本発明は、【解決手段】  本発明の流体噴射装置１００は、少なくとも１つの変位ユニット２２６と動作的に関連する少なくとも１つのノズル２２８であって、少なくとも１つの変位ユニット２２６は、ノズル２２８に関連する流体に対して力学的エネルギーを与え、それによって、ノズル２２８から流体滴を噴射させるように構成されたノズルと、エネルギーを供給し、それによって、前記流体滴の噴射を制御するように変位ユニット２２６を選択的に動作させるように構成されたブラウン管とを備えている。【選択図】  図２
2005279644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの変位ユニットと動作的に関連する少なくとも１つのノズルであって、前記少なくとも１つの変位ユニットは、前記ノズルに関連する流体に対して力学的エネルギーを与え、それによって、前記ノズルから流体滴を噴射させるように構成されたノズルと、
エネルギーを供給し、それによって、前記流体滴の噴射を制御するように前記変位ユニットを選択的に動作させるように構成されたブラウン管と、
を備えている流体噴射装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの変位ユニットは、固定されたアセンブリおよび変位可能アセンブリを備え、該変位可能アセンブリは、前記固定されたアセンブリに対して移動し、それによって、前記流体に対して前記力学的エネルギーを与えるように構成されている、請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの変位ユニットは、前記ノズルに関連する複数の別個に制御可能な変位ユニットを備えている、請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのノズルは複数のノズルを備え、前記少なくとも１つの変位ユニットは、前記ノズルと等しい数の複数の変位ユニットから構成されている、請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
それぞれが流体を噴射する変位可能アセンブリを備える複数の流体滴発生器と、
個々の前記流体滴発生器に近接して電流を供給し、それによって、前記流体滴発生器から流体を噴射させるように構成される電子ビーム発生アセンブリと、
を備えている流体噴射装置。
【請求項６】
前記変位可能アセンブリは非変位状態および変位状態を有するように構成され、前記電子ビーム発生アセンブリから前記変位可能アセンブリに近接してエネルギーを供給することによって、前記変位可能アセンブリが前記変位状態を有するようにしている、請求項５に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記変位可能アセンブリは、前記電子ビーム発生アセンブリから前記変位可能アセンブリに近接してエネルギーを供給することを中止することによって、前記変位可能アセンブリが、該変位可能アセンブリに近接する流体に対して力学的エネルギーを与える前記非変位状態を有するように構成されている、請求項６に記載の流体噴射装置。
【請求項８】
少なくとも１つの変位ユニットと、流体が選択的に噴射される際に通ることが可能な、関連するノズルとを備える流体アセンブリと、
電子ビームを変調して導き、それによって、関連する前記ノズルから流体滴を噴射させるのに十分であり、個々の前記変位ユニットを駆動するように構成される少なくとも１つの電子ビーム発生アセンブリと、
を備えている流体噴射装置。
【請求項９】
前記電子ビーム発生アセンブリは、前記電子ビームを導くように構成される偏向機構を備えている、請求項８に記載の流体噴射装置。
【請求項１０】
前記電子ビーム発生アセンブリは、前記電子ビームを変調する手段として、該電子ビームの電流を制御するように構成されている、請求項８に記載の流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドロップオンデマンドの流体噴射装置は、プリントおよび薬剤送達等、多くのさまざまな用途において利用することが可能である。別の用途は、バイオ分析用の液体材料を定量吐出することを含んでいてもよい。さらに別の用途は、流体噴射装置で電子装置にプリントすることを備えていてもよい。ドロップオンデマンドの流体噴射装置は、複数の流体滴発生器を備えていてもよい。個々の流体滴発生器を選択的に制御することによって、流体滴をそこから噴射させることが可能となっている。
【０００３】
ドロップオンデマンドの流体噴射装置の動作についての重要な基準の１つがプリント速度である。したがって、ドロップオンデマンドの流体噴射装置のプリント速度を上げることがしばしば要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドロップオンデマンドの流体噴射装置を用いることが可能な用途はさまざまであるために、さまざまな構成に適合することができ、製造コストを比較的低減させることができる設計が奨励されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、少なくとも１つの変位ユニットと動作的に関連する少なくとも１つのノズルであって、前記少なくとも１つの変位ユニットは、前記ノズルに関連する流体に対して力学的エネルギーを与え、それによって、前記ノズルから流体滴を噴射させるように構成されたノズルと、エネルギーを供給し、それによって、前記流体滴の噴射を制御するように前記変位ユニットを選択的に動作させるように構成されたブラウン管と、を備えている。
また、本発明は、それぞれが流体を噴射する変位可能アセンブリを備える複数の流体滴発生器と、個々の前記流体滴発生器に近接して電流を供給し、それによって、前記流体滴発生器から流体を噴射させるように構成される電子ビーム発生アセンブリと、を備えている。
さらに、本発明は、少なくとも１つの変位ユニットと、流体が選択的に噴射される際に通ることが可能な、関連するノズルとを備える流体アセンブリと、電子ビームを変調して導き、それによって、関連する前記ノズルから流体滴を噴射させるのに十分であり、個々の前記変位ユニットを駆動するように構成される少なくとも１つの電子ビーム発生アセンブリと、を備えている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
実現可能な場合はいつでも、図面全体を通して同様の特徴および構成要素を参照するのに同じ参照符号を用いている。アルファベットを末尾に添えることを利用して、異なる実施形態を示している。
【０００７】
例示的な流体噴射装置を以下で説明する。いくつかの実施形態において、流体噴射装置は、通常、流体アセンブリに接続した電子ビーム発生アセンブリ（発生アセンブリ）を備えている。流体アセンブリは、流体滴発生器のアレイを備えていてもよい。いくつかの実施形態において、個々の流体滴発生器は、マイクロ流体チャンバ（チャンバ）、関連するノズル、および１つまたは複数の変位ユニット（displacement units）を備えていてもよい。発生アセンブリは、電荷を供給して、さまざまな流体滴発生器からのオンデマンドの流体滴噴射を可能にする個々の変位ユニットをもたらすことができる。
【０００８】
以下で説明する実施形態は、流体噴射装置を形成する方法およびシステムに関するものである。以下で説明するさまざまな構成要素は、正確な縮尺率で示してはいないかもしれない。むしろ、含まれる図は、本明細書において説明するさまざまな発明の原理を読者に説明する概略図として意図されるものである。
【０００９】
図１は例示的な流体噴射装置１００の概略図を示している。この特定の実施形態において、流体噴射装置１００は、発生アセンブリ１０２と流体アセンブリ１０４とを備えている。流体アセンブリ１０４は、複数の流体滴発生器１０６を備えていてもよい。発生アセンブリ１０２は、所定期間中、個々の流体滴発生器１０６からの流体噴射を選択的に制御する少なくとも１つの電子ビームを発生させることが可能である。
【００１０】
図２は、発生アセンブリ１０２ａと流体アセンブリ１０４ａとを有する別の例示的な流体噴射装置１００ａの概略断面図を示している。図２ａは、図２に示す流体噴射装置１００ａの一部をわずかに拡大した図を示している。
【００１１】
いくつかの実施形態において、発生アセンブリ１０２ａは１つまたは複数の電子ビーム源または電子銃２０２を備えている。他の実施形態では、１つまたは複数の電界エミッタを用いてもよい。この電界エミッタは、一実施形態において、寸法が小さいことによって作り出される強い電界に依拠して電子をその表面から引き出す電子源であってもよい。いくつかの実施形態では、他のタイプの電子源を利用してもよい。本実施形態において、発生アセンブリ１０２ａはまた、電子銃２０２を含むかまたは他の方法でそれに関連する真空管２０４も備えている。また、本実施形態において、真空管２０４は、少なくとも部分的に基板２１０によって画定されていてもよい。基板２１０はまた、以下でより詳細に説明するように流体アセンブリ１０４ａの一部も画定している。この特定の実施形態において、電子銃２０２および真空管２０４はブラウン管を備えていてもよい。
【００１２】
本実施形態において、基板２１０を貫いて真空管２０４に近接する第１の端２１４ａ，２１４ｂと、流体滴発生器１０６ａ，１０６ｂに近接する第２の端２１６ａ，２１６ｂとの間にそれぞれ２つの導電経路２１２ａ，２１２ｂが延在している。導電経路２１２ｂ等の個々の導電経路は、電子銃２０２が発生する電気エネルギーを受け取って、そのエネルギーのうちの少なくともいくらかを流体滴発生器１０６ｂに近接して供給することが可能となっている。流体通路２２０は、次の噴射のために流体をチャンバ２２２ａ，２２２ｂに供給するものである。この特定の実施形態において、電子銃２０２、真空管２０４、基板２１０および導電経路２１２ａ，２１２ｂは、ブラウン管のピンチューブ（pin tube）を備えていてもよい。
【００１３】
図２ａから分かるように、全体として２２６ｂで示す変位ユニットすなわち構造は、チャンバ２２２ｂから流体を変位させ、その結果、ノズル２２８ｂから流体が噴射されるようにすることが可能となっている。この特定の実施形態において、変位ユニット２２６ｂは、略固定されたアセンブリ２３２ｂに近接して配置された変位可能アセンブリ２３０ｂを備えていてもよい。変位ユニット２２６ｂは、その構成部品のうちの１つまたは複数を物理的に移動させて、流体に力学的エネルギー（mechanical energy）を与えることによって流体を変位させることが可能となっている。以下でより詳細に説明するように、本実施形態において、そのような物理的移動は変位可能アセンブリ２３０ｂによって行うことが可能である。さらに、いくつかの実施形態において、以下でより詳細に説明するように、変位可能アセンブリ２３０ｂは静電気によって変形可能な薄膜（メンブレン）を備えていてもよい。
【００１４】
図２ｂおよび図２ｃは、図２ａに示す流体滴発生器１０６ｂのさらに拡大した図を示している。図２ｂおよび図２ｃは、特定の一実施形態がどのように流体滴発生器１０６ｂから流体滴を噴射することができるのかを示している。図２ｂに示すように、変位ユニットの変位可能アセンブリ２３０ｂは、全体としてｓ1として示す第１の位置すなわち状態にある。この特定の実施形態において、第１の状態ｓ1は、図面に示すｘｙ平面と略平行な略平面の構成である。他の実施形態では、他の幾何学的構成を有していてもよい。そのような例の一つが、以下で図７に関連して提供されている。
【００１５】
図２ｃは、少なくとも一部が第１の状態すなわち配置ｓ1（図２ｂに示す）から固定されたアセンブリ２３２ｂに向かって第２の状態すなわち配置ｓ2へと変位する、変位可能アセンブリ２３０ｂを示している。説明の目的のために、基準線ｌを付け加えてｘｙ平面に対するｚ方向の変位を示している。図２ｃにおいて、基準線ｌに対する変位の大きさは説明の目的のためのものであり、正確には表していないかもしれない。
【００１６】
動作中、発生アセンブリ１０２ａは、さまざまな流体滴発生器１０６ａ，１０６ｂから流体噴射を行うことが可能となっている。この特定の実施形態において、発生アセンブリ１０２ａは、特定の流体滴発生器にアドレスし、流体噴射を行うエネルギーを提供することによって、そこから流体を噴射させている。例えば、図２ｂに示す第１の状態ｓ1である流体滴発生器の変位可能アセンブリ２３０ｂで始まって、電子ビームｅを導電経路の第１の端２１４ｂに向くように導くことが可能である。この電子ビームは、導線の第２の端２１６ｂにおいて正味の負電荷を生成することが可能であり、これは、この特定の実施形態において、固定されたアセンブリ２３２ｂに電気的に結合している。この特定の実施形態において、変位可能アセンブリ２３０ｂは相対的に正の電荷を有することが可能であり、図２ｃに示すように、固定されたアセンブリ２３２ｂへ向かって第２の状態ｓ2に変位することが可能である。第１の端２１４ｂから遠ざかる方向に電子ビームｅを向けることによって、固定されたアセンブリ２３２ｂに関連する負の電荷が逃げ、したがって、変位可能アセンブリ２３０ｂとの静電引力が小さくなる。変位可能アセンブリは、続いてその第１の状態ｓ1に復帰し、ノズル２２８ｂから流体滴を噴射するのに十分な力学的エネルギーを、チャンバ２２２ｂ内の流体に対して作り出すことが可能となる。
【００１７】
図３ないし図３ｅは、発生アセンブリ１０２ｂと流体アセンブリ１０４ｂとを備える別の例示的な流体噴射装置１００ｂを示している。図３は、ｙｚ平面に略沿った高レベル（high level）断面図を示している。図３ａは、図３における流体噴射装置１００ｂの一部の断面図を示している。図３ｂは、図３における流体噴射装置１００ｂの一部を示している。図３ｃおよび図３ｄは、図３ｂにおける例示的な電子ビーム構成の断面図を示している。
【００１８】
図３および図３ａから理解できるように、本実施形態において、発生アセンブリ１０２ｂは真空管２０４ｂ内に配置された４つの電子銃２０２ｂ〜２０２ｅを有している。電子銃２０２ｂ〜２０２ｅは、ビーム偏向手段すなわち偏向機構３０２によって電子ビームを基板２１０ｂに向けるように構成されていてもよい。この特定の実施形態において、偏向機構３０２はヨークを備えていてもよい。他の好適な実施形態は、その代わりに、またはそれに付け加えて、とりわけ偏向電極を備えていてもよい。偏向機構３０２は、電磁気によるおよび／または静電気による偏向を含むが、これに限定するものではないさまざまな機構によって、その機能を達成してもよい。
【００１９】
本実施形態において、基板２１０ｂは、少なくとも部分的に、ピンプレート（pin plate）または導体プレート３０４を画定してもよい。ピンプレート３０４と流体アセンブリ１０４ｂとの間にはインターフェース３０６が配置され、このインターフェース３０６によって、発生アセンブリ１０２ｂを流体アセンブリ１０４ｂに連結することが可能となる。
【００２０】
流体アセンブリの流体滴発生器１０６ｃ〜１０６ｌの機能は、第１の信号発生手段および第２の信号発生手段によって行うことが可能である。本実施形態において、第１の信号発生手段は、個々の流体滴発生器に電気的に連結される電圧源３０８を備えていてもよい。また、本実施形態において、第２の信号発生手段は発生アセンブリ１０２ｂを備えていてもよい。このような２つの信号発生手段の例については、図５ないし図５ｋに関連して以下でより詳細に説明することにする。他の実施形態では、他の第１および第２の信号発生手段を利用してもよい。さらに他の実施形態では、単一の信号発生手段を利用して個々の流体滴発生器を制御してもよい。そのような例の１つが、図２ないし図２ｃに関連して上で説明されている。
【００２１】
本実施形態において、発生アセンブリ１０２ｂおよび流体アセンブリ１０４ｂはそれぞれ、モジュール方式のユニットを備えていてもよい。このようにモジュール方式にすると、製造および／またはコスト上有利にすることができる。さらに、いくつかの実施形態において、そのようにモジュール方式にすると、流体噴射装置全体を交換する代わりに、流体アセンブリまたは発生アセンブリのどちらかを交換することが可能となる。例えば、いくつかの実施形態では、発生アセンブリ１０２ｂと流体アセンブリ１０４ｂとを、両者の間にインターフェースを配置して脱着可能に組み立てることが可能である。流体噴射装置を分解して、発生アセンブリ１０２ｂ、流体アセンブリ１０４ｂ、およびインターフェース３０６のうちの１つまたは複数を交換することが可能である。
【００２２】
図３ａから理解できるように、この特定の実施形態において、４つの電子銃２０２ｂ〜２０２ｅは、全体として３１０で示す矩形の４つの角を略備える向きになっている。複数の電子銃を用いる他の実施形態では、他の構成を利用してもよい。そのような例の１つにおいて、複数の電子銃は互いに対して略直線状に配置されていてもよい。電子銃２０２ｂ〜２０２ｅの配置および場所は、このような電子銃が発生するいかなる電子ビームもピンプレート３０４に向けることができるものでありさえすればよい。
【００２３】
複数の導電経路２１２ｃ〜２１２ｌ（そのすべてに具体的に参照番号を付与しているわけではない）は、ピンプレート３０４と個々の流体滴発生器１０６ｃ〜１０６ｌとの間に延びている。本実施形態において、導電経路２１２ｃ〜２１２ｌの少なくとも一部は、ピンプレート３０４を貫いて延在する導線またはピン３３０ｃ〜３３０ｌ（そのすべてに具体的に参照番号を付与しているわけではない）を備えていてもよい。本実施形態において、導線３３０ｃ〜３３０ｌは、個々の導線を互いから電気絶縁することができる略電気絶縁性すなわち誘電性の基板材料２１０ｂ内に配置されている。ピンプレート構造の例を、以下で説明する。
【００２４】
この特定の実施形態において、インターフェース３０６は略従順な（compliant）材料、例えばゴム材料であり、一実施形態において、このインターフェース３０６は、ｚ軸に沿って略導電性にし、ｘ軸およびｙ軸に沿って略電気絶縁性にする材料でコーティングされている。インターフェース３０６は、複数の導電経路２１２ｃ〜２１２ｌの一部を備えていてもよく、ピンプレート３０４の個々の導線３３０ｃ〜３３０ｌから、個々の流体滴発生器１０６ｃ〜１０６ｌに供給を行う個々の導線またはピン３３６ｃ〜３３６ｌ（そのすべてに具体的に参照番号を付与しているわけではない）に、電気エネルギーが流入可能なようにしてもよい。導線３３６ｃ〜３３６ｌは、流体アセンブリ１０４ｂの基板３４０内に形成されていてもよい。
【００２５】
この特定の実施形態において、流体アセンブリ１０４ｂは、略ｙ軸に沿って配置された１０個の流体滴発生器１０６ｃ〜１０６ｌからなるアレイを有している。当業者であれば、他の実施形態が１つのアレイ内に数百または数千の流体滴発生器を有してもよい、ということを理解するはずである。同様に、この断面図は、ｘ軸に沿って異なるアレイを切り取ることができる多くの断面図のうちの１つを表す場合もある。例えば、一実施形態は、それぞれのアレイがｙ軸と略平行に配置された１００個以上の流体滴発生器を有する状態で、ｘ軸と略平行に配置された１００個以上のアレイを有していてもよい。いくつかの実施形態ではまた、１つまたは複数の軸に対して千鳥配置すなわちオフセットの構成の流体滴発生器を利用してもよい。そのような千鳥配置の構成は、いくつかの実施形態において所望の流体滴密度を達成するのに役立つことが可能である。
【００２６】
図３ｂは、図３に示す流体噴射装置１００ｂの一部をもう少し詳細に示している。図３ｂは、本実施形態において利用する個々の電子銃の各構成要素を示している。具体的には、図３ｂは電子銃２０２ｂの各構成要素を示している。本実施形態において、電子銃はそれぞれ同様の構成を有するが、そうである必要はない。電子銃２０２ｂは、ヒータ３５０、陰極３５２、グリッド３５４、陽極３５６、およびフォーカス（focus）３５８を備えている。これらは、発生アセンブリ１０２ｂの高電圧領域３６０に配置されてもよい。ヒータ３５０は、電子を放出するのに十分なほど陰極３５２を励起するエネルギーを供給することが可能となっている。グリッド３５４、陽極３５６、およびフォーカス３５８は、電子を所望の電子ビームｅとなるように整形してフォーカスすることが可能であるとともに、電子ビームｅを構成する電子の数を変更することも可能である。本実施形態において利用する電圧は、当該技術分野において既知のものと一致していてもよい。例えば、高電圧領域３６０は、いくつかの実施形態において５，０００ボルトから２０，０００ボルトの範囲で駆動されてもよい。いくつかの実施形態においては、他の値を利用してもよい。当業者であれば、本明細書において説明する実施形態とともに他の電子銃構成を利用してもよい、ということを理解するはずである。
【００２７】
この特定の実施形態において、電子銃２０２ｂから電子ビームｅがｚ軸と平行に放出されている。同様に、ピン３３０ｇがｚ軸と略平行に延在している。他の実施形態において、そのような導線は、電子ビームに対して鈍角をなして延在していてもよい。図４ａおよび図４ｂは、導線が電子放出の軸に直交して延在する実施形態を示している。当業者であれば、他の電子銃構成を理解するはずである。
【００２８】
図３ｃおよび図３ｄには例示的な電子ビーム形状の例が示されている。さまざまな例示的な実施形態では、さまざまな断面の寸法および／または形状を有する電子ビームを利用することが可能である。図３ｃは略円形の形状を示し、図３ｄは略楕円形の形状を示している。他の例示的な形状は、とりわけ略長方形および正方形の形状を含んでもよい。さまざまな要因の中でとりわけビームの大きさおよび形状を調整して、ピンプレートの導線３３０ｃ〜３３０ｌの断面形状および断面積と略一致させることができる。
【００２９】
この特定の実施形態においては、流体噴射装置１００ｂの低電圧領域３６２に近接して偏向機構３０２が配置されている。偏向機構３０２は、電子ビームｅ（複数可）がピンプレート３０４の所望の領域に向くように、ビームｅをｘおよびｙ方向に導くことが可能となっている。電子銃がもたらすビーム電流は、「ｚ軸変調（modulation）」と呼ばれるものであり、３３０ｇ等の個々のピンに与えられるエネルギーを変更することが可能である。以下でより詳細に説明するように、いくつかの実施形態においてそのようなエネルギー変化を利用して、ピン３３０ｇに関連する単一の流体滴発生器１０６ｇから噴射される流体滴の大きさを調整し（effect）てもよい。当業者であれば、他の実施形態では、偏向機構３０２の代わりにまたはそれと組み合わせて偏向電極を利用してもよい、ということを理解するはずである。
【００３０】
動作において、電子銃２０２ｂ〜２０２ｅからの電子ビームがピンプレート３０４の表面を横切って高速で逐次移動（stepped）すなわち走査され、それによって流体滴発生器を拡張位置に維持することが可能となっている。電子ビームが、走査すなわち逐次移動動作中に、あるピンプレート位置を飛ばすと、その流体噴射素子が作動してインクを噴射することになる。流体噴射素子と電子ビームとの相互作用に関連する動作のその他の筋書きについては、前述および後述している。
【００３１】
図４ａおよび図４ｂは、さらなる例示的な流体噴射装置構成を示している。図４ａに示す実施形態において、流体噴射装置１００ｃは単一の電子銃２０２ｅを取り囲む真空管２０４ｃを備えているが、複数の銃を利用してもよい。電子銃２０２ｅは、偏向機構３０２ｃによって導線３３０ｌ〜３３０ｎに向けることが可能な１つまたは複数の電子ビームｅを発生するように構成されている。個々の導線３３０ｌ〜３３０ｎは、それぞれ真空管２０４ｃと個々の流体滴発生器１０６ｌ〜１０６ｎとの間に延在する導電経路２１２ｌ〜２１２ｎの少なくとも一部を備えていてもよい。
【００３２】
図４ｂは、さらに別の例示的な流体噴射装置１００ｃ１を示している。この特定の実施形態において、導線３３０ｌ１〜３３０ｎ１がそれぞれ異なる距離だけ真空管２０４ｃ１内に延在している。この特定の構成において、導線は、電子銃２０２ｅ１からの距離が大きくなるにつれて、真空管内に突出する距離も大きくなる。そのような構成であれば、電子ビームｅを所望のピンに向けるのを支援することが可能となる。
【００３３】
図４ａから理解できるように、電子ビームｅは、電子銃２０２ｅからｚ軸に略沿って放出することが可能である。偏向機構３０２ｃは、ｙ軸に沿って個々の導線１０６ｌ〜１０６ｎに向かって電子ビームｅを曲げるすなわち導くことが可能である。同様に、この断面図では示されていないが、電子ビームｅは、その代わりに、またはそれに付け加えて、ｘ軸に沿って導かれてもよい。図４ａにおいて電子ビームｅを表す点線は、電子ビームｅが３つの導線１０６ｌ〜１０６ｎのすべてに同時に導かれているということを示すのではなく、これらの導線のうちの任意の１つに導くことができる、ということを説明するよう意図されている。この特定の実施形態において、導線３３０ｌ〜３３０ｎはｙ軸と略平行に延在し、電子ビームｅは電子銃２０２ｅから、ｙ軸に略直交して放出されている。上述した図３は、それに沿って導線が延在している軸と略平行に電子が放出される一例を説明している。当業者であれば、本明細書において説明する実施形態とともに他の構成を利用してもよい、ということを理解するはずである。
【００３４】
図５および図５ａは、別の例示的な流体噴射装置１００ｄの一部の断面図を示している。図５に示すように、図５ａはこの流体噴射装置の一部をもう少し詳細に示している。本実施形態において、ピンプレート３０４ｄは真空管（図示せず）の一部を備えている。ピンプレート３０４ｄは、導線３３０ｐ，３３０ｑと電気絶縁性基板２１０ｄとを備えている。導線３３０ｐ、３３０ｑは、基板２１０ｄの第１の表面５０２と第２の基板表面５０４との間に延在している。個々の導線は、第１の表面５０２に近接して配置された第１の末端部５１２ｐ，５１２ｑと、第２の表面５０４に近接して配置された第２の末端部５１４ｐ，５１４ｑとの間に延在する、中央部５１０ｐ，５１０ｑを有している。この特定の実施形態において、末端部を大きくしてｘｙ平面における表面積を大きくしてもよい。そのような構成であれば、さまざまな属性の中でとりわけさまざまな構成要素同士の整列をより容易にすることが可能となる。ｚ軸に略沿って見ると、図３ｂないし図３ｄに関して上述したように、第１の末端部５１２ｐ，５１２ｑは、電子ビームの形状と略一致する形状および／または大きさに形成されていてもよい。
【００３５】
本実施形態において、流体アセンブリの基板３４０ｄは、第１の表面５２２と第２の表面５２４との間に略延在している。流体アセンブリ１０４ｄの個々の導線またはピン３３６ｐ，３３６ｑは、基板３４０ｄを貫いて、第１の表面５２２に近接して配置された第１の末端部５３２ｐ，５３２ｑと、第２の表面５２４に近接して配置された第２の末端部との間に延在する、中央部５３０ｐ，５３０ｑを有している。上述のように、いくつかの実施形態では、整列および／またはその他の目的のためにｘｙ平面に沿って末端部を大きくしてもよい。
【００３６】
本実施形態において、単一の流体チャネル２２０ｄは、チャンバ２２２ｐ，２２２ｑの両方に流体を供給するように構成されている。流体チャネル２２０ｄは、チャンバ２２２ｐ，２２２ｑを補充して、オリフィス層すなわちオリフィスアレイ５４０に形成されたノズル２２８ｐ，２２８ｑのそれぞれを通して噴射される流体の代わりとなるようにすることが可能である。当業者でれば理解するはずであるように、他の実施形態は他の供給構成を有してもよい。チャンバ２２２ｐ、２２２ｑに近接して、変位ユニット２２６ｐ，２２６ｑが配置されていてもよい。
【００３７】
インターフェース３０６ｄは、ピンプレートの個々の導線３３０ｐ，３３０ｑを流体アセンブリ１０４ｄの個々の導線３３６ｐ，３３６ｑに電気的に連結することが可能である。個々のピンプレート導線３３０ｐ，３３０ｑ、流体アセンブリの導線３３６ｐ，３３６ｑ、およびインターフェース３０６ｄの関連する部分は、導電経路の一部を構成することが可能である。例えば、ピンプレート導線３３０ｑ、インターフェース３０６ｄ、および流体アセンブリの導線３３６ｑは、全体として２１２ｑで示す導電経路の少なくとも一部を構成している。このような経路すなわち進路については、以下でより詳細に説明することにする。
【００３８】
変位ユニット２２６ｐ，２２６ｑには、電圧源３０８ｐが電気接続されてもよい。この特定の実施形態において、電圧源３０８ｐは導電経路２１２ｑを介して変位ユニット２２６ｑに接続されている。すなわち、この特定の実施形態において、電圧源３０８ｐは導線５４６ｑを介して抵抗器５４８ｑに電気接続され、抵抗器５４８ｑは導電経路２１２ｑに接続されている。導電経路２１２ｑは変位ユニット２２６ｑに電気接続されている。はっきりと示されているわけではないが、電圧源３０８ｐは同様に変位ユニット２２６ｐに電気接続されてもよい。
【００３９】
この特定の実施形態において、抵抗器５４８ｐ，５４８ｑは、インターフェース３０６ｄに近接して基板３４０ｄ上に配置されている。他の好適な実施形態では、流体噴射装置上の他の場所に抵抗器を配置してもよい。例えば、抵抗器は、基板３４０ｄの表面上で変位ユニット２２６ｐ，２２６ｑに近接して形成されてもよく、またはピンプレート３０４ｄの表面５０２，５０４のどちらかの上に形成されていてもよい。さらに他の実施形態では、他の構成を利用してもよい。例えば、いくつかの実施形態において、導線５４６ｑおよび／または抵抗器５４８ｐ、５４８ｑは基板３４０ｄ内に形成してもよい。抵抗器５４８ｐ，５４８ｑを利用する代わりに、またはそれに付け加えて、他の例示的な実施形態では、さまざまな他の受動的または能動的（直線状または非直線状）構成要素を利用してもよい。当業者であればそのような構成を理解するはずである。
【００４０】
図５ａから理解できるように、本実施形態における変位ユニット２２６ｑは、変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとを備えていてもよい。さらに、本実施形態において、変位可能アセンブリ２３０ｑは、全体として５５２で示すアースに接続されている。変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとを誘電領域５５４ｑが分離してもよい。この特定の実施形態において、誘電領域５５４ｑは空気またはその他の気体を含んでもよい。いくつかの実施形態は、その代わりに、またはそれに付け加えて、変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとの間にさらなる誘電層を置いてもよい。例えば、このさらなる誘電層は、変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとの互いに対向する表面のうちの一方または両方の上に配置されていてもよい。そのような例の一つを図５ｃに関連して後述する。当業者であれば、本明細書において説明する実施形態とともに利用してもよい他の構成を理解するはずである。
【００４１】
図５ａないし図５ｃは、図５と組み合わせて、例示的な流体噴射装置１００ｄからの例示的な流体噴射プロセスを示している。本実施形態において、変位可能アセンブリ２３０ｑは、相対電荷環境（relative charge environment）にさらすことによって動作させる（effected）ことができる薄膜等の材料を備えていてもよい。図５ａに示すように、変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとの間には、実質的な電荷差は存在していない。
【００４２】
次に、図５ｂを図５および図５ａと組み合わせて参照すると、電圧源５４４を作動することによって第１の信号を変位ユニット２２６ｑに送っている。この第１の信号によって、導電経路２１２ｑおよび固定されたアセンブリ２３２ｑに沿って相対的に正の電荷が、変位可能アセンブリ２３０ｑの全体として負の電荷に対して生じることが可能となる。変位可能アセンブリ２３０ｑは、誘電領域５５４ｑに引き寄せられ固定されたアセンブリ２３２ｑに向かって誘電領域５５４ｑ内へと拡張することが可能である。変位可能アセンブリ２３０ｑが拡張するにつれて、流体を流体チャネル２２０ｄからチャンバ２２２ｑに引き込むことが可能となる。
【００４３】
図５ｃは、さらなる誘電層が変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとの間で、変位可能アセンブリ２３０ｑと固定されたアセンブリ２３２ｑとの互いに対向する表面のうちの一方または両方の上に配置された、別の構成を示している。この特定の実施形態において、全体として５５６で示すさらなる誘電層が、固定されたアセンブリ２３２ｑの上に配置されている。このような構成であれば、変位可能アセンブリ２３０ｑが誘電領域５５４ｑ全体にわたって拡張して、短絡することなく固定されたアセンブリの誘電層５５６に物理的に接触することが可能となる。そのような構成であれば、いくつかの実施形態は、例示的な流体噴射装置を構成するそれぞれの流体滴発生器の間で滴の大きさをより均一にすることができる。そのような均一性が得られる理由の少なくとも一部は、固定されたアセンブリによって物理的に阻止されるまで変位可能アセンブリ２３０ｑが拡張できるようにしていることに起因している。そのような構成であれば、所与の変位ユニットおよび／または多数の変位ユニット同士に関係する限り、再現性を実現することができる。
【００４４】
次に、図５ｄを図５と組み合わせて参照すると、図において電子ビーム（図示せず）は、変位ユニット２２６ｑに伝達することができる第２の信号を含んでもよい。この特定の実施形態においては、電子ビームが末端部５１２ｑに向けられ、相対的に負の電荷を導電経路２１２ｑに沿って最終的には固定されたアセンブリ２３２ｑに与えることが可能となる。そうすると、変位可能アセンブリ２３０ｑを固定されたアセンブリ２３２ｑに向かって拡張させる引力はこの第２の信号によって小さくなり、変位可能アセンブリ２３０ｑは元の状態に復帰するので、ノズル２２８ｑから流体を噴射する機構を提供することが可能となる。この特定の例において、変位可能アセンブリ２３０ｑが移動することによって、チャンバ２２２ｑ内に収容されている流体に対して力学的エネルギーを与えることができる。はっきりと示しているわけではないが、いくつかの実施形態において変位可能アセンブリは、通常、図５ｃに示すように停止する前に、ｘｙ平面で振動する可能性がある。電子ビームがもはや導電経路２１２ｑに作用しなくなると、図５ｂに示す相対的な電荷構成を回復することが可能となり、変位可能アセンブリは、図５ｂまたは図５ｃに示す位置に復帰できることになる。
【００４５】
説明の目的のために、図５ｃにおいては変位可能アセンブリ２３０ｑを完全に変位した状態で示し、この変位可能アセンブリは、導電経路２１２ｑを介する電子ビームによって動作すると、図５ｄに示す略平らな構成に復帰することになる。他の実施形態では、変位可能アセンブリ２３０ｑは、経路に対して電子ビームが与える電荷を制御することによって１つまたは複数の中間位置を有する結果となってもよい。例えば、電子ビームは、当該変位可能アセンブリが図５ｃに表す位置と図５ｄに表す位置との中間位置に移動するように、変位可能アセンブリを固定されたアセンブリ２３２ｑに引き寄せる引力を小さくするのに十分なだけ、導電経路２１２ｑに作用してもよい。そうすると、変位可能アセンブリが図５ｃに示す位置から図５ｄに示す位置へと移動することによって生成される滴の大きさと比較して、より小さな流体滴をノズル２２８ｑから噴射することが可能となる。このような電荷の変化には、図３ｂに関して上述したような、大きさが制御可能に可変な流体滴を生成するｚ軸変調の例が含まれてもよい。
【００４６】
図５ｅおよび図５ｆは、別の例示的な構成を有する変位ユニット２２６ｒを示している。本実施形態において、変位可能アセンブリ２３０ｒは、２つの従順な構造５６２と５６４との間に延在する略剛性の材料５６０を備えている。この特定の実施形態において、剛性の材料５６０は、上述の相対的な電荷を利用して、固定されたアセンブリ２３２ｒに対して移動し、チャンバ２２２ｒ内に収容されている流体に対して力学的エネルギーを与えることが可能となっている。
【００４７】
図５ないし図５ｆは、チャンバに関連する単一の変位ユニットを有する実施形態を示している。図５ｇないし図５ｋは、さまざまな特性の中でとりわけ大きさが制御可能に可変な流体滴を生成することができる、他の例示的な構成を示している。図５ｇないし図５ｋに示す図は、図５ａないし図５ｆに示すものと同様であり、流体噴射装置１００ｅの一部を例示している。
【００４８】
図５ｇに示すように、本実施形態における流体噴射装置１００ｅは、個々のチャンバに関連する複数の別個に制御可能な導電経路を有している。この特定の実施形態において、３つの別個に制御可能な導電経路２１２ｓ〜２１２ｕは、それぞれ、固定されたアセンブリ２３２ｓ〜２３２ｕに連結されている。この特定の実施形態において、３つの変位ユニットは共通の変位可能アセンブリ２３０ｓを共用している。他の実施形態では、はっきりと分かれた構成要素を有していてもよい。固定されたアセンブリ２３２ｓ〜２３２ｕのうちの１つ、２つ、または３つすべてを電子ビームによって選択的に帯電されて、変位可能アセンブリ２３０ｓのうちのさまざまな変位ユニット２２６ｓ〜２２６ｕに関連する部分を動作させることが可能となっている。
【００４９】
図５ｈは、相対的に正の電荷を有する３つの固定されたアセンブリ２３２ｓ〜２３２ｕのそれぞれと、負に帯電した変位可能アセンブリ２３０ｓとを示している。変位可能アセンブリ２３０ｓは、変位ユニット２２６ｓ〜２２６ｕのそれぞれについて、固定されたアセンブリに向かって変位している。
【００５０】
図５ｉは、電子ビームが導電経路２１２ｓおよび固定されたアセンブリ２３２ｓを全体として正の電荷から全体として負の電荷に変更した例を示している。その結果、変位可能アセンブリ２３０ｓのうちの変位ユニット２２６ｓを含む部分を経路に引き寄せる引力が小さくなり、その部分が非変位構成に復帰し、それによってノズル２２８ｓから流体滴を噴射することが可能となる。
【００５１】
同様に図５ｊは、固定されたアセンブリ２３２ｔ，２３２ｕに対して電子ビームが全体として負の電荷を与えた例を示している。変位可能アセンブリ２３０ｓのうちの変位ユニット２２６ｔ、２２６ｕに関連する第２の部分が非変位構成に復帰し、それによってノズル２２８ｓから流体滴を噴射させることが可能となる。この場合、流体滴は、図５ｉに関連して説明した流体滴よりも大きい場合がある。
【００５２】
図５ｋは、電子ビームが３つの導電経路２１２ｓ〜２１２ｕのそれぞれと、関連する固定されたアセンブリ２３２ｓ〜２３２ｕとに対して全体として負の電荷を与える、さらに別の可能な例を示している。この負の電荷によって、変位可能アセンブリ２３０ｓに作用している引力が小さくなり、変位可能アセンブリ２３０ｓは非変位状態に復帰するようになっている。その結果、ノズル２２８ｓから噴射される流体滴は、図５ｉおよび図５ｊに関連して説明した流体滴よりも大きい場合がある。当業者であれば、さらに他の例示的な構成を理解するはずである。
【００５３】
図５ないし図５ｊは、図５に示す導電経路２１２ｑ等の導電経路に対して負の電荷を与えている電子ビームの状況において説明している。しかしながら、当業者であれば、他の実施形態では、導電経路に対して正の電荷を与えそれに応じて流体アセンブリを構成するように組み立ててもよい、ということを理解するはずである。例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の材料は、真空管内および第１の末端部５１２ｑの上に配置され、そこに電子ビームが当たることによって二次的な電子放出が引き起こされ、結果として正味の正電荷が生じ、これが経路に沿って与えられるようにしてもよい。ビームのエネルギーは、二次的な放出を最大にするように選択されてもよい。そうすると、電子ビームを利用して経路に対して相対的に正の電荷または相対的に負の電荷のどちらかを与えて変位ユニットを動作させる例示的な流体噴射装置を構成することが可能となる。上で提供した例の代わりに、またはそれに付け加えて、二次的な放出を最適化するのに利用できる他の材料は、とりわけアルミニウム、タンタル、ニッケル、鉄、銅、クロム、亜鉛、銀、金、およびプラチナ等の金属を含んでもよい。他の材料としては、上に挙げた金属の合金等の金属を含んでいてもよい。他の材料は、とりわけ酸化亜鉛、酸化タンタル、および酸化チタン等の金属酸化物を含んでもよい。さらに他の材料は、とりわけ、アルミナ、セリア、酸化ケイ素等のセラミック材料、窒化ケイ素およびタングステン窒化ケイ素（tungsten silicon nitride）等のシリコン合金、ならびに、上で挙げたタイプの材料の組合せを含んでもよい。当業者であれば、このような構成のそれぞれを利用する例示的な流体噴射装置を理解するはずである。
【００５４】
電子ビーム源を用いて流体噴射を作動させることによって、既知の手法よりも優れた利点がいくつか与えられる。例えば電子ビーム源は、ギガヘルツ範囲に迫る速度でプレート３０４の表面上をビームで走査することが可能である。これによって、電子ビーム走査速度に近い速度で流体噴射を行うことを可能にすることになる。
【００５５】
図６ａないし図６ｒは、図５に示すものと同様の例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示している。当業者であれば、他の好適なプロセスを理解するはずである。
【００５６】
最初に図６ａを参照すると、基板３４０ｄには流体チャネル２２０ｄおよび導線３３６ｐ，３３６ｑが形成されている。基板３４０ｄは、ケイ酸塩ガラス等のセラミック、石英（quartz）、金属酸化物、ならびに、ポリ塩化ビニルおよびポリスチレン等のプラスチック等、いかなる非導電性材料を含んでもよいが、これらに限定するものではない。
【００５７】
いくつかの形成プロセスにおいて、基板３４０ｄは複数の層を備えていてもよい。例えば、第１の層６０２ａを形成した後に第２の層６０２ｂを形成し、次に第３の層６０２ｃを形成してもよい。特定の一形成プロセスにおいて、導線３３６ｐ，３３６ｑの中央部５３０ｐ、５３０ｑに対応する穴はそれぞれ、未焼結のすなわち未焼成のアルミナ（green or unfired alumina）から成る第１の層６０２ａに形成されている。この穴は、ニッケル、銅、金、銀、タングステン、炭素ケイ素（carbon silicon：炭化ケイ素）等の導電性材料および／もしくはその他の導電性または半導電性の材料またはそれらの組合せで充填されていてもよい。いくつかの実施形態において、導電性材料は、後で固体の構成要素に変わる粉体等の緩やかに会合する（loosely associated）粒子を含んでいてもよい。
【００５８】
再び図６ａを参照すると、第１の層６０２ａの上には、未焼結アルミナを含むパターニングした第２の層６０２ｂが配置されている。流体チャネル２２０ｄを備える区域は、タングステンまたはその他の材料等の１つまたは複数の犠牲充填材料６０４で充填されている。導線の中央部５３０ｐ，５３０ｑに対応する穴は、第１の層６０２ａに関して上述したように、形成され充填されていてもよい。次に、第２の層６０２ｂの上には、未焼結アルミナを含むパターニングした第３の層６０２ｃが配置されていてもよい。導線の中央部５３０ｐ，５３０ｑに対応する穴は、上述したように形成され充填されていてもよい。また、基板は焼成されまたは加熱されてもよい。この加熱によって、基板材料および／またはピン材料を硬化することが可能となる。焼成または加熱はまた、６０２ａ〜６０２ｃ等のさまざまな層を互いに接合する役割も果たすことができる。
【００５９】
末端部５３２ｐ，５３２ｑおよび５３４ｐ，５３４ｑ、ならびに／または固定されたアセンブリ２３２ｐ，２３２ｑは、それぞれ第１および第２の表面５２２，５２４の上に形成されていてもよい。末端部５３２ｐ，５３２ｑおよび５３４ｐ，５３４ｑ、ならびに／または固定されたアセンブリ２３２ｐ，２３２ｑは、いかなる好適な導電性または半導電性の材料を備えていてもよい。末端部５３２ｐ，５３２ｑおよび５３４ｐ，５３４ｑ、ならびに／または固定されたアセンブリ２３２ｐ，２３２ｑは、用いる技法次第で焼成前に形成されても焼成後に形成されてもよい。特定の一プロセスにおいて、末端部５３２ｐ，５３２ｑおよび５３４ｐ，５３４ｑならびに／または固定されたアセンブリ２３２ｐ，２３２ｑは、焼成後に既知のプロセスを利用してフォトリソグラフィーでパターニングしてもよい。
【００６０】
図６ｂを参照すると、基板の第１の表面５２２の上には、既知のプロセスを利用して、それぞれ末端部５３２ｐ，５３２ｑに電気的に接触する抵抗器５４８ｐ，５４８ｑがパターニングによって形成される。抵抗器材料は、タングステン窒化ケイ素、ドープしたシリコンもしくはポリシリコン、タンタル金属およびシリコンの窒化物（tantalum metal and nitrides of silicon）、チタン、および／またはホウ素を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【００６１】
図６ｃを参照すると、基板の第１の表面５２２の上には、抵抗器５４８ｐ，５４８ｑに電気的に接触する導線５４６ｐ，５４６ｑがパターニングによって形成されている。標準のフォトリソグラフィープロセス等の既知の技法を利用してこれらの導線を形成してもよい。
【００６２】
図６ｄを参照すると、基板の第１の表面５２２の上に電気絶縁性材料６１０がパターニングによって形成され、末端部５３２ｐ，５３２ｑを露出した状態で残している。電気絶縁性材料は、とりわけ窒化ケイ素または炭化ケイ素を含んでもよい。
【００６３】
図６ｅを参照すると、基板の第２の表面５２４の上には、二酸化ケイ素等の電気絶縁性すなわち誘電性の材料６１２がパターニングによって形成され、固定されたアセンブリ２３２ｐ，２３２ｑを露出した状態で残している。以下で明白となるように、電気絶縁性材料６１２は、固定されたアセンブリ２３２ｐ，２３２ｑとその次の構成要素との間の所望距離を維持するスペーサの役割を果たすよう、平坦化されていてもよい。
【００６４】
図６ｆを参照すると、例示的な流体噴射装置の別の部分が形成されている。この部分は、次に図６ｅで示す部分と組み立てられるようになっている。変位可能アセンブリ２３０ｐ，２３０ｑは、犠牲支持体６１４の少なくとも一部の上に配置されている。このプロセスにおいて、支持体６１４の表面６１６の上には変位可能アセンブリが形成され、次にパターニングされて、変位可能アセンブリ２３０ｐ，２３０ｑ等の個々のユニットを形成されている。
【００６５】
図６ｇを参照すると、変位可能アセンブリ２３０ｐ，２３０ｑの一部の上には、二酸化ケイ素等の誘電性すなわち電気絶縁性の材料６２０が配置されている。
【００６６】
図６ｈを参照すると、基板の第２の表面５２４の上には犠牲支持体６１４が配置されている。特定の一プロセスにおいて、誘電性材料６２０に当たった状態で誘電性材料６１２が配置され、各構成要素は、この２つの誘電層を接合するのに十分な状態にさらすことが可能である。説明の目的のために、図６ｈは誘電性材料６１２を誘電性材料６２０から区別する輪郭線を含むが、接合プロセスの結果として１つの均質な材料が生成されてもよい。
【００６７】
他の実施形態では、他のプロセスを利用して基板の上に変位可能アセンブリを形成してもよい。そのような例の一つにおいて、変位可能アセンブリは、犠牲支持体を用いてまたは用いずに基板３４０ｄの上に積層されていてもよい。
【００６８】
図６ｉを参照すると、既知のプロセスを利用して犠牲支持体６１４および犠牲充填材料６０４が除去されている。
【００６９】
図６ｊを参照すると、オリフィス層５４０にはノズルが形成されるようになっている。オリフィス層５４０は、ノズル２２８ｐ，２２８ｑの形成中にマンドレル６３０上に配置されてもよい。オリフィス層５４０は、既知の形成技法を利用していかなる好適な材料で形成してもよい。この特定の実施形態において、オリフィス層５４０はニッケル等の金属を含んでいる。他の実施形態では、他の金属またはポリマー等の他の材料を利用してもよい。いくつかの実施形態においては、処理中、パターニングした区域内に犠牲材料６３２が一時的に配置されてもよい。
【００７０】
図６ｋを参照すると、オリフィス層５４０の上にはチャンバ層６４０がパターニングによって形成され、チャンバ２２２ｐ，２２２ｑを形成している。チャンバ層６４０は、さまざまなポリマー等のいかなる好適な材料を含んでいてもよい。図６ｊを参照すると、上述した犠牲材料６３２と同じ材料であってもよい犠牲材料６４２が、チャンバ２２２ｐ，２２２ｑを一時的に充填するよう配置されていてもよい。
【００７１】
図６ｌを参照すると、既知の技法を利用してチャンバ層６４０の上には接合層６５０がパターニングによって形成されている。
【００７２】
図６ｍを参照すると、既知の技法を利用して、犠牲材料６３２，６４２（図６ｊおよび図６ｋに示す）はそれぞれノズル２２８ｐ，２２８ｑおよびチャンバ２２２ｐ，２２２ｑから除去されるようになっている。
【００７３】
図６ｎを参照すると、マンドレル６３０（図６ｊに示す）はオリフィス層５４０から除去することが可能である。そのような除去は、図６ｏに示す基板３４０ｄの上へのチャンバ層６４０の配置の前に行われてもよく、後に行われてもよい。
【００７４】
図６ｏを参照すると、オリフィス層５４０は変位可能アセンブリ２３０ｐ，２３０ｑのそれぞれの上に配置され、接合層６５０が変位可能アセンブリの各部分に接合されて、機能的な流体アセンブリ１０４ｄを作成するようになっている。
【００７５】
図６ｐを参照すると、図６ａに関して説明したものと同様の方法で、導線３３０ｐ，３３０ｑの中央部５１０ｐ，５１０ｑは基板２１０ｄ内に形成することが可能である。
【００７６】
図６ｑを参照すると、図６ａに関して上述したものと同様の方法で、末端部５１２ｐ，５１２ｑおよび５１４ｐ、５１４ｑが形成されている。いくつかの実施形態において、少なくとも処理のこの時点で、既知の方法でピンプレート３０４ｄが真空管の一部として組み込まれていてもよい。
【００７７】
次に図６ｒを参照すると、流体アセンブリ１０４ｄとピンプレート３０４ｄとの間にインターフェース３０６ｄを置いた状態で、流体アセンブリ１０４ｄに近接してピンプレート３０４ｄが配置されている。この特定の実施形態において、インターフェース３０６ｄは、ピンプレートの第２の表面５０４と流体アセンブリの第１の表面５２２との間のいかなる凸凹も未然に除去するのに役立たせることができる、変形可能材料を含んでいる。変形可能なインターフェース材料の例は、異方性の導電性ポリマーを含んでもよい。そのような例の一つは、シリコーンゴムのマトリクスに埋め込んだ炭素繊維を含んでもよい。他の変形可能なインターフェース材料は、さまざまな材料の中でとりわけ、ゴムに埋め込んだ針金やエポキシ樹脂に埋め込んだ金属粒子等の他の導電性ポリマー材料を含んでもよい。
【００７８】
他の実施形態では、他のインターフェース材料を利用してもよい。そのような例の一つにおいて、末端部５１４ｐ，５１４ｑおよび／または５３２ｐ，５３２ｑの一方の組または両方の組の上に、はんだバンプが配置されていてもよい。すると、ピンプレート３０４ｄおよび流体アセンブリ１０４ｄは、はんだが再び固まって、ピンプレート３０４ｄと流体アセンブリ１０４ｄとの向きおよび両者の間の電気接続を維持するのに役立つことができるまで、はんだのパッドが溶融した状態で、互いに近接して配置することが可能となる。インターフェース３０６は必要であるわけではなく、導線はピンプレートから直接変位可能ユニット２２６に近接する端２１６へと通っていてもよい、ということに注意するべきである。
【００７９】
図６ａないし図６ｒは、基板の第１の表面５２２に略直交して延在する導電経路５１２ｒ，５１２ｓを有している例示的なプリントヘッドを形成するようなプロセス段階を示している。他の実施形態では他の構成を有していてもよい。例えば導電経路は、流体アセンブリの基板の第１の表面と平行に通る部分を有してもよい。その代わりに、またはそれに付け加えて、さらに他の実施形態では、第１の表面に関して斜めに通る部分を有してもよい。そのような部分は、ピンプレート基板および／または流体噴射基板内で生じてもよい。そのような例の一つを図６ｓに関連して後述する。
【００８０】
図６ｓは、導電経路の一部５１２ｖ，５１２ｘが第１の表面５２２ｖと略平行であり、他のこれとは異なる部分が第１の表面に略直交する向きである、別の実施形態を示す。この特定の構成において、導線の部分６９０ｖ，６９０ｘおよび６９２ｖ，６９２ｘは第１の表面５２２ｖと略平行であり、導線の部分６９４ｖ，６９４ｘおよび６９６ｖ，６９６ｘは第１の表面に略直交する向きである。平行な部分は、基板を層内に形成する上述した技法を利用して形成されてもよい。部分６９０ｖ，６９０ｘ，６９２ｖ，６９２ｘは、第１の層の頂面上に、その上に第２の層を配置する前に形成してもよい。これらの部分は、導線の、上述した直交する向きの部分のために層に形成した穴同士の間に延在していてもよい。当業者であれば、他の例示的な構成を理解するはずである。例えば、他の実施形態では、第１の表面に対して斜めの部分を有する導電経路を用いてもよい。
【００８１】
図６ｓに示す実施形態では、例示的な流体噴射装置を構成するさまざまな構成要素の設計レイアウトを柔軟に行うことが可能である。例えば、そのような構成では、流体アセンブリまたはピンプレートにおける導線の密度を所望どおりに高くすることが可能である。さらに、そのような構成では、流体滴発生器を流体チャネルに沿って配置することができる一方で、真空管内へと延びる導線を均等な間隔を置いて配置したアレイとすることが可能である。当業者であれば、さらに他の構成を理解するはずである。
【００８２】
図７は別の例示的な流体噴射装置１００ｙを示している。この特定の実施形態において、変位ユニット２２６ｙ，２２６ｚの固定されたアセンブリ２３２ｙ，２３２ｚは、真空管２０４ｙ内にまたはその上に形成されていてもよい。真空管２０４ｙは、電子ビームｅが変位ユニット２２６ｙ，２２６ｚに直接作用することが可能なように構成されている。この特定の実施形態において、固定されたアセンブリは、電子ビームｅが変位ユニットの固定されたアセンブリ２３２ｙ、２３２ｚに直接作用することが可能なようにするのに十分な真空管の穴すなわち間隙を覆っている。ここで、固定されたアセンブリ２３２ｙ，２３２ｚは導電性材料で形成されており、電子ビームｅを個々の固定されたアセンブリに向けることによって、その上に電荷を誘導することが可能となっている。そのような構成をどのように利用して流体滴噴射を行うことができるかといういくつかの例は、上述されている。当業者であれば、多くの他の例示的な構成を理解するはずである。
【００８３】
図８は、流体アセンブリ１０４ａａおよび発生アセンブリ１０２ａａを備えるさらに別の例示的な流体噴射装置１００ａａを示している。本実施形態において、発生アセンブリ１０２ａａは、２つの個々の真空管２０４ａａ，２０４ｂｂ、関連する電子銃２０２ａａ〜２０２ｃｃおよび２０２ｄｄ〜２０２ｆｆ、ならびに偏向機構３０２ａａ，３０２ｂｂを備えている。この特定の実施形態において、個々の真空管および関連する電子銃は、流体アセンブリの一部に対して動作するように構成されている。例えば、真空管２０４ａａおよび関連する電子銃２０２ａａ〜２０２ｃｃは、流体アセンブリ１０４ａａのうちの部分８０２に対して動作するように構成されている。図８に示す構成であれば、単一の真空管構成を大量に製造することができ、さまざまな大きさの流体アセンブリに対応付けることができる。例えば、一実施形態では、図８に示す真空管が３×３個のアレイを備える発生アセンブリを適切な大きさの流体アセンブリに対応付けて、所望の大きさの流体噴射装置を形成してもよい。
【００８４】
図９ａおよび図９ｂは、さらなる例示的な流体噴射装置１００ｇｇ，１００ｊｊを示している。図９ａおよび図９ｂに示すように、発生アセンブリ１０２ｇｇは、電子銃の２つ以上の群に関連する単一の真空管２０４ｇｇを備えていてもよい。それぞれの電子銃の群９０２ｇｇ，９０２ｈｈ，９０２ｉｉは、１つまたは複数の電子銃を備えていてもよい。この特定の実施形態において、電子銃の個々の群は３つの電子銃を備えてもよい。例えば、群９０２ｇｇは、電子銃２０２ｇｇ〜２０２ｉｉを備えている。電子銃の個々の群は、流体アセンブリの一部に対して動作するように構成されていてもよい。例えば、群９０２ｇｇは、部分８０２ｇｇに対して動作するように構成されていてもよい。図９ａに示すように、流体アセンブリ１０４ｇｇは流体滴発生器の単一のアセンブリを備えていてもよい。しかし、必ずしもそうである必要はない。図９ｂに示すように、流体アセンブリ１０４ｊｊは、機能的な単一のアセンブリの役割を果たすように互いに関連する、流体滴発生器のサブアセンブリを備えていてもよい。この特定の場合において、２つのサブアセンブリ９１０，９１２を示されている。このようなサブアセンブリは、さまざまな好適な技法を利用して対応付けてもよい。この特定の場合において、サブアセンブリ９１０，９１２は、少なくとも部分的に、インターフェース３０６ｊｊに接合されることによって対応付けてもよい。当業者であれば、さらに他の例示的な構成を理解するはずである。
【００８５】
説明した各実施形態は流体噴射装置に関するものである。流体噴射装置は、個々の流体滴発生器からの流体噴射を行う電子ビーム発生アセンブリを備えていてもよい。実施形態のうちのいくつかにおいて、電子ビームは変位ユニットに、流体滴が関連するノズルから噴射されるようにするのに十分なほど、流体滴発生器内に収容されている流体に対して力学的エネルギーを与え得ることが可能である。
【００８６】
本願は、いくつかの図をｘ、ｙ、およびｚ軸に対して説明しているが、そのような説明は、説明する構成要素のいかなる特定の幾何学的形状も示すものではない、ということに注意すべきである。そのようなｘ、ｙ、およびｚ軸は、単にある状況における互いに関する構成要素の場所および位置を理解しやすくするために述べるものである。
【００８７】
いくつかの実施形態を上で示し説明しているが、当業者であれば多くの他の実施形態もまた理解するはずである。例えば、「前部」すなわち「前面」シュータの流体アセンブリが上述されている。当業者であれば、「側面」すなわち「縁」シュータの構成を利用して多くの他の実施形態を構成することができる、ということを理解するはずである。これは、具体的な構造的特徴および方法の各段階を説明しているが、特許請求の範囲において規定される発明の概念は、説明している具体的な特徴または段階に必ずしも限定されるものではない、ということが理解されなければならないということのほんの一例を提供するものである。むしろ、このような具体的な特徴および段階は、発明の概念の実施の形態として開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図２ａ】図２における流体噴射装置の実施形態の一部をわずかに拡大して示す概略断面図である。
【図２ｂ】図２における流体噴射装置の実施形態の一部をわずかに拡大して示す概略断面図である。
【図２ｃ】図２における流体噴射装置の実施形態の一部をわずかに拡大して示す概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図３ａ】図３における例示的な流体噴射装置の一実施形態の一部を示す概略断面図である。
【図３ｂ】図３における例示的な流体噴射装置の一実施形態の一部を示す概略断面図である。
【図３ｃ】図３ｂにおける例示的な電子ビーム形状の一部を示す概略断面図である。
【図３ｄ】図３ｂにおける例示的な電子ビーム形状の一部を示す概略断面図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ａ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置からの１つの例示的な流体噴射プロセスである。
【図５ｂ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置からの１つの例示的な流体噴射プロセスである。
【図５ｃ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置からの１つの例示的な流体噴射プロセスである。
【図５ｄ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置からの１つの例示的な流体噴射プロセスである。
【図５ｅ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ｆ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ｇ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ｈ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ｉ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ｊ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図５ｋ】本発明の一実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図６ａ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｂ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｃ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｄ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｅ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｆ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略的断面図である。
【図６ｇ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｈ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を概略的に示す。
【図６ｉ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｊ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｋ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を概略的に示す。
【図６ｌ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を概略的に示す。
【図６ｍ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｎ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｏ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｐ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を概略的に示す。
【図６ｑ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｒ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置の一部を形成するプロセス段階を示す概略断面図である。
【図６ｓ】本発明の一実施形態による他の例示的な流体噴射装置の一部を示す概略断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図９ａ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【図９ｂ】本発明の一実施形態による例示的な流体噴射装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００  流体噴射装置
２２６  変位ユニット
２２８  ノズル
２３０  変位可能アセンブリ
２３２  固定されたアセンブリ
【図１】
2005279644.tif 000003
【図２】
2005279644.tif 000004
【図２ａ】
2005279644.tif 000005
【図２ｂ】
2005279644.tif 000006
【図２ｃ】
2005279644.tif 000007
【図３】
2005279644.tif 000008
【図３ａ】
2005279644.tif 000009
【図３ｂ】
2005279644.tif 000010
【図３ｃ】
2005279644.tif 000011
【図３ｄ】
2005279644.tif 000012
【図４ａ】
2005279644.tif 000013
【図４ｂ】
2005279644.tif 000014
【図５】
2005279644.tif 000015
【図５ａ】
2005279644.tif 000016
【図５ｂ】
2005279644.tif 000017
【図５ｃ】
2005279644.tif 000018
【図５ｄ】
2005279644.tif 000019
【図５ｅ】
2005279644.tif 000020
【図５ｆ】
2005279644.tif 000021
【図５ｇ】
2005279644.tif 000022
【図５ｈ】
2005279644.tif 000023
【図５ｉ】
2005279644.tif 000024
【図５ｊ】
2005279644.tif 000025
【図５ｋ】
2005279644.tif 000026
【図６ａ】
2005279644.tif 000027
【図６ｂ】
2005279644.tif 000028
【図６ｃ】
2005279644.tif 000029
【図６ｄ】
2005279644.tif 000030
【図６ｅ】
2005279644.tif 000031
【図６ｆ】
2005279644.tif 000032
【図６ｇ】
2005279644.tif 000033
【図６ｈ】
2005279644.tif 000034
【図６ｉ】
2005279644.tif 000035
【図６ｊ】
2005279644.tif 000036
【図６ｋ】
2005279644.tif 000037
【図６ｌ】
2005279644.tif 000038
【図６ｍ】
2005279644.tif 000039
【図６ｎ】
2005279644.tif 000040
【図６ｏ】
2005279644.tif 000041
【図６ｐ】
2005279644.tif 000042
【図６ｑ】
2005279644.tif 000043
【図６ｒ】
2005279644.tif 000044
【図６ｓ】
2005279644.tif 000045
【図７】
2005279644.tif 000046
【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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