(57)【要約】  インクジェットプリントヘッド等の液滴付着装置が開示される。この装置は、流体チャンバのアレイを含み、各チャンバがノズルと、液滴が吐出方向でノズルからオンデマンドで放出されるようにする圧電アクチュエータ素子とを有する。チャンバのアレイは、吐出方向と垂直なアレイ方向に延在する。この装置は、また、流体をチャンバのアレイに供給する共通の入口マニホルドも含み、チャンバのアレイから流体を受ける共通の出口マニホルドを含んでもよく、入口マニホルド及び、存在するならば、出口マニホルドの両方は、アレイ方向で伸長し、チャンバのアレイの長さに延在する。この装置は、また、アレイ方向でチャンバのアレイの長さに延在する流量リストリクタ通路も含む。これは、使用中に、流体が、共通入口マニホルドの長さに沿って、流量リストリクタ通路を通り、次いで、流体チャンバの前記アレイを通り、次いで、前記共通出口マニホルドの長さへの、及び、それに沿って流れることができるように、入口マニホルドをチャンバのアレイに接続するか、又は、共通出口マニホルドが設けられている状況において、使用中に、流体が、共通入口マニホルドの長さに沿って、流体チャンバのアレイを通り、次いで、第１の流量リストリクタ通路を通り、次いで、共通出口マニホルドの長さへの、及び、それに沿って流れることができるように、チャンバのアレイを出口マニホルドに接続するかのどちらか一方であってもよい。アレイ方向と垂直に取られた断面を見た場合、流量リストリクタ及びそれが接続されるマニホルドは、流量リストリクタが、そのマニホルドをチャンバへ接続する細い、伸長した通路として現れるように形作られる。流量リストリクタ通路は、使用中に、チャンバのアレイに隣接するその内部の流体が、アレイ内の実質的に全てのチャンバのためにアレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える。
2017521284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴付着装置であって、
流体チャンバのアレイであって、各チャンバがノズルと、吐出方向で前記ノズルを通る前記チャンバからの流体の液滴のオンデマンドの放出を生じさせるよう動作可能な少なくとも１つの圧電アクチュエータ素子とを備え、前記アレイが、前記吐出方向と実質的に垂直なアレイ方向に延在する、流体チャンバのアレイと、
流体をチャンバの前記アレイに供給するための、前記アレイの長さに少なくとも実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の入口マニホルドと、
チャンバの前記アレイから流体を受けるための、前記アレイの長さに少なくとも実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の出口マニホルドと、
チャンバの前記アレイを前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの１つに接続する第１の流量リストリクタ通路であって、それぞれ、前記装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの前記長さに沿って、前記第１の流量リストリクタ通路を通り、次いで、流体チャンバの前記アレイを通り、次いで、前記共通出口マニホルドの前記長さへの、及び、それに沿った流体の流れ、又は、前記装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの前記長さに沿って、流体チャンバの前記アレイを通り、次いで、前記第１の流量リストリクタ通路を通り、前記共通出口マニホルドの前記長さへの、及び、それに沿った流体の流れを可能にするような第１の流量リストリクタ通路と、を備え、
前記第１の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向で前記アレイの前記長さに実質的に延在し、
前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記１つと、前記第１の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向と垂直な断面で見た場合に、前記第１の流量リストリクタ通路が、前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記１つから、又は、それへそれぞれ通じる細い、伸長した通路として現れるように形作られ、
前記第１の流量リストリクタ通路は、使用中に、チャンバの前記アレイに隣接する前記第１の流量リストリクタ通路内部の流体が、前記アレイ内部の実質的に全ての前記チャンバのために前記アレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える、
液滴付着装置。
【請求項２】
前記第１の流量リストリクタ通路は、前記吐出方向で伸長する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の流量リストリクタ通路と、前記共通入口マニホルド及び前記共通出口のうちの前記１つの流体インピーダンスは、前記第１の流量リストリクタ通路の前記長さに沿ったインピーダンス対前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記１つの前記長さに沿ったインピーダンスの比が、１：８５を超え、及び／又は、４：３未満であるようなものである、請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の流量リストリクタ通路及び流体チャンバの前記アレイの前記流体インピーダンスは、前記第１の流量リストリクタ通路の前記長さに沿った圧力降下対流体チャンバの前記アレイにわたる圧力降下の比が、１：４５０を超え、及び／又は、１：１５未満であるようなものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の流量リストリクタ通路は、
１７５ミクロンを超えるか、及び／又は、７００ミクロン未満の幅、及び／又は、
４２ＭＰａ／ｍ３ｓ−１を超えるか、及び／又は、７１６ＭＰａ／ｍ３ｓ−１未満のインピーダンスを有する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記流体チャンバのそれぞれは、前記吐出方向と垂直で、前記アレイ方向と垂直であるのが好ましいチャンバ延在方向で伸長する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
更に、前記アレイ方向で流体チャンバの前記アレイの両端を超えて延在し、前記アレイ方向と垂直な断面で見た場合、前記吐出方向で伸長する基板部材を備え、前記圧電アクチュエータ部材は、前記基板部材の縁端面上に設けられ、前記縁端面が、前記吐出方向と垂直な平面内で延在する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記基板部材は、前記アレイ方向及び前記吐出方向に延在する第１の側面を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
更に、前記第１の側面に設けられる電気インターコネクタのアレイを備え、前記電気インターコネクタは、少なくとも部分的に、駆動回路と前記圧電アクチュエータ素子との間の電気接続を提供する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記駆動回路は前記第１の側面に設けられる、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１の側面は前記第１の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドは、前記アレイ方向に対して前記基板部材のどちらか一方の側に配設される、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記圧電アクチュエータ部材のそれぞれは、前記アレイ内部の隣接チャンバ同士を離間する圧電材料を備える壁を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
更に、前記アレイ方向で流体チャンバの前記アレイの少なくとも前記長さに延在する圧電材料を備える本体を備え、
圧電材料を備える前記本体は、前記基板部材の前記縁端面上に設けられ、前記吐出方向と垂直な平面内で延在する上面を含み、前記流体チャンバのそれぞれは、前記上面において並列に形成される伸長チャネルのアレイの対応する１つによって少なくとも部分的に設けられ、
好ましくは、前記本体は、圧電材料から実質的に形成される、
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記圧電アクチュエータ部材のそれぞれは、前記流体チャンバの対応する１つの一部を制限するダイヤフラム部材に取り付けられる圧電材料の本体を備え、圧電材料の前記本体は、前記流体チャンバの前記対応する１つの体積を変化させるように、前記ダイヤフラム部材の変形を生じさせるよう作動可能である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
更に、チャンバの前記アレイを前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの他方に接続する第２の流量リストリクタ通路であって、前記装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの前記長さに沿って、前記第１及び第２の流量リストリクタ通路のうちの一方を通り、次いで、流体チャンバの前記アレイを通り、次いで、前記第１及び第２の流量リストリクタ通路のうちの他方を通り、次いで、前記共通出口マニホルドの前記長さに沿った流体の流れを可能にするような第２の流量リストリクタ通路を備え、
前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記他方と、前記第２の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向と垂直な断面で見た場合に、前記第２の流量リストリクタ通路が、前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記他方から、又は、それへそれぞれ通じる細い、伸長した通路として現れるように形作られ、
前記第２の流量リストリクタは、使用中に、チャンバの前記アレイに隣接する前記第２の流量リストリクタ内部の流体が、前記アレイ内部の実質的に全ての前記チャンバのために前記アレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２の流量リストリクタ通路は、前記吐出方向で伸長する、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の流量リストリクタ通路と、前記共通入口マニホルド及び前記共通出口のうちの前記他方の流体インピーダンスは、前記第１の流量リストリクタ通路の前記長さに沿ったインピーダンス対前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記１つの前記長さに沿ったインピーダンスの比が、１：８５を超え、及び／又は、４：３未満であるようなものである、請求項１６又は請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の流量リストリクタ通路及び流体チャンバの前記アレイの前記流体インピーダンスは、前記第２の流量リストリクタ通路の前記長さに沿った圧力降下対流体チャンバの前記アレイにわたる圧力降下の比が、１：４５０を超え、及び／又は、１：１５未満であるようなものである、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２の流量リストリクタ通路は、
１７５ミクロンを超えるか、及び／又は、７００ミクロン未満の幅、及び／又は、
４２ＭＰａ／ｍ３ｓ−１を超えるか、及び／又は、７１６ＭＰａ／ｍ３ｓ−１未満のインピーダンスを有する、
請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
圧電材料を備える前記本体は、更に、前記第１の側面と対向する第２の側面を含み、前記第２の側面は前記第２の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項９〜１３のいずれか一項に従属する場合に請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
更に、前記ノズルが形成されるカバー部材を備え、前記カバー部材は、実質的に平面であり、前記吐出方向と垂直な平面内で延在する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記カバー部材は前記第１の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記カバー部材によって制限される前記第１の流量リストリクタ通路の前記一部は、流体チャンバの前記アレイに隣接して位置する前記第１の流量リストリクタ通路の端部部分である、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記カバー部材は前記第２の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項１４〜１９のいずれか一項に従属する場合に請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
前記カバー部材によって制限される前記第２の流量リストリクタ通路の前記一部は、流体チャンバの前記アレイに隣接して位置する前記第２の流量リストリクタ通路の端部部分である、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記カバー部材は、前記チャネルを囲むように前記上面に取り付けられる、請求項８〜１５のいずれか一項に従属する場合に請求項２２〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
更に、使用中に、流体が前記共通入口マニホルドに供給されることを可能にするように、前記共通入口マニホルドの前記長さに沿った地点で前記共通入口マニホルドに開口する入口導管を備える、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記入口導管は、前記アレイ方向に対して前記共通入口マニホルドの一端に位置する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記アレイ方向と垂直な前記共通入口マニホルドの断面積は、前記アレイ方向において、前記入口導管が前記共通入口マニホルドに開口する前記地点からの距離と共に減少する、請求項２８又は請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記入口導管は前記吐出方向で伸長する、請求項２８〜３０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３２】
更に、使用中に、流体が前記共通出口マニホルドから除去されることを可能にするように、前記共通出口マニホルドの前記長さに沿った地点で前記共通出口マニホルドに開口する出口導管を備える、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記出口導管は、前記アレイ方向に対して前記共通出口マニホルドの一端に位置する、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記入口導管及び前記出口導管は、それぞれ、前記アレイ方向に対して前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドの対向する端部に位置する、請求項２９に従属する場合に請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
前記入口導管及び前記出口導管は、それぞれ、前記アレイ方向に対して前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドの同じ端部に位置する、請求項２９に従属する場合に請求項３３に記載の装置。
【請求項３６】
前記アレイ方向と垂直な前記共通出口マニホルドの断面積は、前記アレイ方向において、前記出口導管が前記共通出口マニホルドに開口する前記地点からの距離と共に減少する、請求項３２〜３５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３７】
前記出口導管は前記吐出方向で伸長する、請求項３２〜３６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３８】
液滴付着装置であって、
流体チャンバのアレイであって、各チャンバがノズルと、吐出方向で前記ノズルを通る前記チャンバからの流体の液滴のオンデマンドの放出を生じさせるよう動作可能な少なくとも１つの圧電アクチュエータ素子とを備え、前記アレイが、前記吐出方向と実質的に垂直なアレイ方向に延在する、流体チャンバのアレイと、
流体をチャンバの前記アレイに供給するための共通入口マニホルドであって、前記装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの前記長さに沿って、流体の流れを可能にするように、前記アレイの前記長さに実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通入口マニホルドと、
前記共通入口マニホルドをチャンバの前記アレイに接続する流量リストリクタ通路であって、前記第１の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向で前記アレイの前記長さに実質的に延在する、流量リストリクタ通路と、を備え、
前記共通入口マニホルド及び前記第１の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向と垂直な断面で見た場合に、前記第１の流量リストリクタ通路が、前記共通入口マニホルドから通じる細い、伸長した通路として現れるように形作られ、
前記第１の流量リストリクタは、使用中に、チャンバの前記アレイに隣接する前記第１の流量リストリクタ内部の流体が、前記アレイ内部の実質的に全ての前記チャンバのために前記アレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える、
液滴付着装置。
【請求項３９】
前記第１の流量リストリクタ通路は、前記吐出方向で伸長する、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
前記第１の流量リストリクタ通路及び前記共通入口マニホルドの流体インピーダンスは、前記第１の流量リストリクタ通路の前記長さに沿ったインピーダンス対前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの前記１つの前記長さに沿ったインピーダンスの比が、１：８５を超え、及び／又は、４：３未満であるようなものである、請求項３８又は請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記第１の流量リストリクタ通路及び流体チャンバの前記アレイの前記流体インピーダンスは、前記第１の流量リストリクタ通路の前記長さに沿った圧力降下対流体チャンバの前記アレイにわたる圧力降下の比が、１：４５０を超え、及び／又は、１：１５未満であるようなものである、請求項３８〜４０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１の流量リストリクタ通路は、
１７５ミクロンを超えるか、及び／又は、７００ミクロン未満の幅、及び／又は、
４２ＭＰａ／ｍ３ｓ−１を超えるか、及び／又は、７１６ＭＰａ／ｍ３ｓ−１未満のインピーダンスを有する、
請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４３】
前記流体チャンバのそれぞれは、前記吐出方向と垂直で、前記アレイ方向と垂直であるのが好ましいチャンバ延在方向で伸長する、請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４４】
更に、前記アレイ方向で流体チャンバの前記アレイの両端を超えて延在し、前記アレイ方向と垂直な断面で見た場合、前記吐出方向で伸長する基板部材を備え、前記圧電アクチュエータ部材は、前記基板部材の縁端面上に設けられ、前記縁端面が、前記吐出方向と垂直な平面内で延在する、請求項３８〜４３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４５】
前記基板部材は、前記アレイ方向及び前記吐出方向に延在する第１の側面を含む、請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
更に、前記第１の側面に設けられる電気インターコネクタのアレイを備え、前記電気インターコネクタは、少なくとも部分的に、駆動回路と前記圧電アクチュエータ素子との間の電気接続を提供する、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記駆動回路は前記第１の側面に設けられる、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記第１の側面は前記第１の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項４５〜４７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４９】
前記圧電アクチュエータ部材のそれぞれは、前記アレイ内部の隣接チャンバ同士を離間する圧電材料を備える壁を含む、請求項３８〜４８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５０】
更に、前記アレイ方向で流体チャンバの前記アレイの少なくとも前記長さに延在する圧電材料を備える本体を備え、
圧電材料を備える前記本体は、前記基板部材の前記縁端面上に設けられ、前記吐出方向と垂直な平面内で延在する上面を含み、前記流体チャンバのそれぞれは、前記上面において並列に形成される伸長チャネルのアレイの対応する１つによって少なくとも部分的に設けられ、
好ましくは、前記本体は、圧電材料から実質的に形成される、
請求項３８〜４９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５１】
前記圧電アクチュエータ部材のそれぞれは、前記流体チャンバの対応する１つの一部を制限するダイヤフラム部材に取り付けられる圧電材料の本体を備え、圧電材料の前記本体は、前記流体チャンバの前記対応する１つの体積を変化させるように、前記ダイヤフラム部材の変形を生じさせるよう作動可能である、請求項３８〜４９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５２】
更に、前記ノズルが形成されるカバー部材を備え、前記カバー部材は、実質的に平面であり、前記吐出方向と垂直な平面内で延在する、請求項３８〜５１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５３】
前記カバー部材は前記第１の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記カバー部材によって制限される前記第１の流量リストリクタ通路の前記一部は、流体チャンバの前記アレイに隣接して位置する前記第１の流量リストリクタ通路の端部部分である、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記カバー部材は前記第２の流量リストリクタ通路の一部を制限する、請求項１４〜１９のいずれか一項に従属する場合に請求項５４に記載の装置。
【請求項５６】
前記カバー部材によって制限される前記第２の流量リストリクタ通路の前記一部は、流体チャンバの前記アレイに隣接して位置する前記第２の流量リストリクタ通路の端部部分である、請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
前記カバー部材は、前記チャネルを囲むように前記上面に取り付けられる、請求項８〜１５のいずれか一項に従属する場合に請求項５２〜５６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５８】
更に、使用中に、流体が前記共通入口マニホルドに供給されることを可能にするように、前記共通入口マニホルドの前記長さに沿った地点で前記共通入口マニホルドに開口する入口導管を備える、請求項３８〜５７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５９】
前記入口導管は、前記アレイ方向に対して前記共通入口マニホルドの一端に位置する、請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記アレイ方向と垂直な前記共通入口マニホルドの断面積は、前記アレイ方向において、前記入口導管が前記共通入口マニホルドに開口する前記地点からの距離と共に減少する、請求項５８又は請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記入口導管は前記吐出方向で伸長する、請求項５８〜６０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴付着装置に関する。それは、ドロップオンデマンド型インクジェットプリントヘッドにおいて、又は、より一般的には、液滴付着装置において、特に、流体チャンバのアレイであって、各チャンバがノズルと、ノズルを通るチャンバからの流体の液滴のオンデマンドの放出を生じさせるよう動作可能な少なくとも１つの圧電アクチュエータ素子とを備え、アレイが、アレイ方向に延在する、流体チャンバのアレイと、流体をチャンバの前記アレイに供給するための、前記アレイの長さに実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の入口マニホルドと、チャンバの前記アレイから流体を受けるための、前記アレイの長さに実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の出口マニホルドと、を備える液滴付着装置において、特に有益な用途を見出すことができる。
【背景技術】
【０００２】
当業者は、様々な代替流体が液滴付着装置によって付着されてもよいことを正しく認識し、インク液滴は、例えば、インクジェット印刷用途の場合と同様に、紙又はセラミックタイル類等の他の媒体へ移動して画像を形成し、代替として、流体液滴が、構造物を構築するために用いられてもよく、例えば、電気活性流体が、電気デバイスの試作を可能にするように回路基板等の媒体に付着されてもよく、又は、流体を含むポリマー又は溶融ポリマーが、（３Ｄプリンティングにあるような）オブジェクトの試作モデルを生成するように連続層で付着されてもよい。かかる代替流体に適した液滴付着装置は、問題とする特定の流体を扱うためにいくつかの適応が施された標準のインクジェットプリントヘッドと構造において同様なモジュールを備えてもよい。
【０００３】
加えて、様々な構造が、本出願人によって開示されている多くのものを含む液滴付着のための先行技術内に存在している。この場合において特に興味深いものは、国際公開第００／３８９２８号パンフレットによって提供され、そこから図１、２、３及び４を引用する実施例である。
【０００４】
国際公開第００／３８９２８号パンフレットは、流体チャンバのアレイを有し、各チャンバが、液滴吐出用のオリフィスと、共通の流体入口マニホルドと、共通の流体出口マニホルドと連通し、使用中、入口マニホルド内に入り、アレイ内の各チャンバを通り、出口マニホルド内に入る流体流が存在する液滴付着装置の多くの実施例を提供している。
【０００５】
図１は、（矢印１００によって示す）アレイ方向で紙の幅に延在する２列のノズル２０、３０を有し、１回の通過でページの幅全体にわたってインクが付着されることを可能にする「ページ全体の」プリントヘッド１０を示している。ノズルからのインクの吐出は、例えば、欧州特許出願公開第Ａ−０２７７７０３号明細書、欧州特許出願公開第Ａ−０２７８５９０号明細書、国際公開第９８／５２７６３号パンフレット、国際公開第９９／１９１４７号パンフレットから公知であるような、ノズルと連通する流体チャンバに関連する作動手段への電気信号の印加により達成される。
【０００６】
より詳細には、欧州特許出願公開第Ａ−０２７７７０３号明細書及び欧州特許出願公開第Ａ−０２７８５９０号明細書において教示されるような、圧電アクチュエータ壁部が、連続するチャネル間に形成されてもよく、剪断モードで横方向に変形するように各壁の両側の電極間に印加される電界によって作動される。インク又は他の流体内に生じる結果の圧力波により、ノズルからの液滴の吐出が生じる。
【０００７】
製造を簡略化し、歩留まりを高めるため、ノズルの「ページ全体の」列は、多数のモジュールから作成されてもよく、そのうちの１つが４０で示されており、各モジュールは、関連する流体チャンバと作動手段とを有し、例えば、フレキシブル回路６０によって関連する駆動回路（集積回路（「チップ」）５０）に接続されている。プリントヘッドへの、及び、そこからのインク供給は、端部キャップ９０内のそれぞれの孔（図示せず）を介している。
【０００８】
図２は、背面からの図１のプリントヘッドの斜視図であり、端部キャップ９０が取り外されて、プリントヘッドの幅に延在するインク流路、すなわちマニホルド２１０、２２０、２３０を組み込むプリントヘッドの支持構造２００を明らかにしている。図２から送られるように、各マニホルドは、図１において１００で示すアレイ方向に伸長するチャンバであり、この編成により、特にコンパクトなプリントヘッド構造が提供される。
【０００９】
国際公開第００／３８９２８号パンフレットは、インクが入口マニホルドに入れられ、出口マニホルドから出てもよく、マニホルドが、プリントヘッド動作中に各チャネルを通る（従って、各ノズルを通過する）インク流を生成するように、各チャネルに対して共通であり、それを介して接続されることを教示している。これにより、さもなければ、インク液滴吐出を妨げるであろう、ノズル内の埃、乾燥したインク、又は他の異物の蓄積を防ぐよう作用してもよい。
【００１０】
より詳しくは、インクは、端部キャップ９０（図１及び２の図からは省略）のうちの１つにおける孔を介して、そして、図２の２１５で示すような、入口マニホルド２２０を介して図１から４のプリントヘッドに入る。それが入口マニホルド２２０の長さに沿って流れるように、それは、ノズル列の延長方向と垂直に取られたプリントヘッドの断面図である図３に図示するように、それぞれのインクチャンバから出される。入口マニホルド２２０から、インクは、構造２００（斜線で示す）内に形成される開口３２０を介してインクチャンバの第１及び第２の平行列（それぞれ、３００及び３１０で示す）に流入する。インクチャンバの第１及び第２の列を通って流れた後、インクは、開口３３０及び３４０を介して流出して、２３５で示すような、それぞれ第１及び第２のインク出口通路２１０、２３０に沿ってインク流に合流する。これらは、端部キャップ内に形成される共通のインク出口孔（図示せず）で合流し、それは、入口孔が形成されるものに対してプリントヘッドの反対又は同じ端部に位置してもよい。
【００１１】
チャンバの各列３００及び３１０は、それぞれの駆動回路３６０、３７０と結合している。駆動回路は、導管として作用する構造２００のその部分と実質的に熱接触して装着され、導管は、回路によってそれらの動作中に生成された熱の実質的な量を、導管構造を介してインクに伝達することを可能にするように、インク流通路を画成する。このため、構造２００は、良好な熱伝導特性を有する材料からできている。国際公開第００／３８９２８号パンフレットは、アルミニウムが、押出加工によって容易に安価に形成することができるという理由で特に好ましい材料であることを教示している。回路３６０、３７０は、次いで、構造と熱接触して載置されるように、構造２００の外面上に位置決めされ、熱伝導パッド又は接着剤が、駆動回路と構造との間の熱交換に対する抵抗を減らすために任意に用いられる。
【００１２】
図１から３に示す特定のプリントヘッドのチャンバ及びノズルの更なる詳細を、モジュール４０の流体チャンバに沿って取られた断面図である図４で与える。図４に示すように、チャネル１１は、後に電極で被覆される圧電チャネル壁を画成し、それによって、例えば、欧州特許出願公開第Ａ−０２７７７０３号明細書から公知のような、チャネル壁アクチュエータを形成するように、圧電材料のベース構成部品８６０内に機械加工され、さもなければ、形成される。各チャネルの半分は、それぞれ、流体マニホルド２１０、２２０、２３０と連通するポート６３０、６４０、６５０によっても形成されるカバー構成部品６２０のそれぞれの区分８２０、８３０によって、長さ６００、６１０に沿って閉鎖される。チャネル１１の各半分６００、６１０は、従って、１つの流体チャンバを提供する。
【００１３】
８１０における電極の破断により、チャネルのどちらか一方の半分におけるチャネル壁が、電気入力（フレキシブル回路６０）を介して印加される電気信号によって、独立して動作することを可能にする。各チャネルの半分からのインク吐出は、チャネルを圧電ベース構成部品の反対側の面と連通させる開口部８４０、８５０を介して、チャネルが形成される面に行われる。インク吐出用のノズル８７０、８８０は、その後、圧電構成部品に取り付けられるノズル板８９０内に形成される。
【００１４】
図４の大きい矢印は、（左から右に）左側ポート６３０を介するアレイ６００の左側のチャンバから出口マニホルド２１０への流体の流れと、中央ポート６４０介する入口マニホルド２２０からチャネル内への流体の流れと、右側ポート６５０を介するアレイ６１０の右側のチャンバから他の出口マニホルド２３０への流体の流れとを図示している。
【００１５】
結果として、プリントヘッドの使用中、チャンバ６００、６１０のそれぞれの長さに沿った流体の流れがあることが、正しく認識されよう。上で言及したように、国際公開第００／３８９２８号パンフレットは、プリントヘッド動作中に各チャネルを通る（及び、従って、各ノズルを通過する）このインク流が、さもなければ、インク液滴吐出を妨げるであろう、ノズル内の埃、乾燥したインク、又は他の異物の蓄積を防ぐよう作用してもよいことを教示している。更に、国際公開第００／３８９２８号パンフレットは、インクを循環させることによりチャンバの効果的な洗浄を確実にするため、特に、インク内の何らかの異物、例えば、埃粒子が、ノズル内に入るのではなく、ノズルを通過する見込みを確実にするため、チャンバを通るインク流量は、チャンバからの最大インク吐出量よりも高くなければならず、いくつかの場合において、その流量の１０倍であってもよいことを教示している。
【００１６】
図５及び６は、図１から４に示した特徴と同様の特徴を有するプリントヘッドの（国際公開第０１／１２４４２号パンフレットから取った）分解斜視図である。従って、国際公開第０１／１２４４２号パンフレットは、更に、流体チャンバのアレイを有し、各チャンバが、液滴吐出用のオリフィスと、共通の流体入口マニホルドと、共通の流体出口マニホルドと連通し、使用中、入口マニホルド内に入り、アレイ内の各チャンバを通り、出口マニホルド内に入る流体流が存在する液滴付着装置の実施例を提供している。
【００１７】
図５及び６は、基板８６自体の構造上の詳細と共に、種々の構成部品が基板８６上に配置されてもよい方法を詳細に図示している。
【００１８】
より詳しくは、図５及び６は、媒体供給方向において互いに対して離間される２列のチャネルを図示している。２列のチャネルは、基板８６の平面に接着される圧電材料１１０ａ、１１０ｂのそれぞれの細片内に形成される。チャネルの各列は、媒体供給方向を横断する方向でページの幅に延在している。上で検討したように、電極は、電気信号が壁に選択的に印加されてもよいように、チャネルの壁に設けられる。チャネル壁は、従って、液滴吐出をもたらすことができるアクチュエータ部材として作用してもよい。
【００１９】
基板８６は、それぞれのチャネル壁電極に（例えば、はんだ接合によって）電気接続され、チャネルの各列のための各駆動回路（集積回路８４）が位置する基板（８６）の縁端に延在する導電トラック１９２と共に形成される。
【００２０】
図５及び６からも見て取ることができるように、カバー部材４２０が、液滴吐出を可能にする圧力波を含んでいてもよい閉じた「アクティブ」チャネル長さを作成するように、チャネル壁の頂部に接着されている。孔は、液滴の吐出を可能にするようチャネルと連通するカバー部材４２０内に形成される。これらの孔は、ひいては、平面カバー部材４２０に取り付けられるノズル板４３０内に形成されるノズル（図示せず）と連通する。しかし、カバー部材及びノズル板のかかる組み合わせの代わりに、適切に構成されたノズル板を用いることも、例えば、国際公開第２００７／１１３５５４号パンフレットから公知である。
【００２１】
図１から４を参照して説明した構造と同様に、基板８６は、入口及び出口マニホルドに連通するポート８８、９０及び９２を備えている。入口マニホルドは、２つの出口マニホルド間に設けられてもよく、入口マニホルドは、従って、ポート９０を介してチャネルにインクを供給し、インクは、ポート８８及び９２を介して２列のチャネルから各出口マニホルドへ移動される。図６が図示するように、導電トラック１９２は、ポート８８、９０及び９２の周囲に迂回してもよい。
【００２２】
図５及び６から見て取ることができるように、入口マニホルドと連通するポート９０は、ノズル列の方向（アレイ方向）と平行に延在するアレイとして配置され、同様に、左側出口マニホルド２１０と連通するポート８８及び右側出口マニホルド２３０と連通するポート９２は、同様にアレイと平行に延在する各アレイ内に配置される。ポート８８、９０、９２のこれらのアレイは、流れの方向を、ノズル列、すなわち、アレイ方向と略平行なものからアレイ方向と略垂直なものへ変え、従って、流体チャンバの長さに沿って向けられることを助ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
液滴付着装置において、一般的に、付着させる液滴のアレイの長さにわたって、均一性を向上させることが望ましく、これは、特に、インクジェットプリンタ等の、流体チャンバの大きなアレイを有する液滴付着装置には事実である。媒体が流体チャンバのアレイを通過して割出しされて、媒体上に液滴のパターンを生成する（例えば、１枚の紙又はセラミックタイル上に画像を形成する）場合、アレイの長さにわたるかかる非均一性は、基板移動方向に延在する略線形の不具合を生成し、人間の眼は、かかる線形不具合を識別することに特に長けているため、特に目立つ恐れがある。
【００２４】
しかし、形成されたパターンが、人間の眼によって目視されることを意図していない場合（電気活性流体が、電気デバイスの試作を可能にするために回路基板等の媒体上に付着されるか、若しくは、ポリマー含有流体又は溶融ポリマーが、試作モデルを生成するために（いわゆる、３Ｄプリンティング）連続層状に付着される可能性がある場合等）でさえも、若しくは、媒体がアレイを通過して割出しされない場合、アレイの長さにわたる非均一性が問題となることは、更に正しく認識されるであろう。
【００２５】
付着する液滴の非均一性の原因となると考えられる非常に多くの要因が存在し、これら要因の間の相互作用は複雑で、多くの場合、予測するのが困難である。本発明の実施形態は、従って、流体チャンバのアレイにわたる液滴付着において向上した均一性を呈示できる。しかし、更なる及び／又は他の利点が本発明の実施形態から生じてもよいことは、留意すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
従って、本発明の第１の態様によれば、流体チャンバのアレイであって、各チャンバがノズルと、吐出方向でノズルを通るチャンバからの流体の液滴のオンデマンドの放出を生じさせるよう動作可能な少なくとも１つの圧電アクチュエータ素子とを備え、アレイが、前記吐出方向と実質的に垂直なアレイ方向に延在する、流体チャンバのアレイと、流体をチャンバの前記アレイに供給するための、前記アレイの長さに少なくとも実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の入口マニホルドと、チャンバの前記アレイから流体を受けるための、前記アレイの長さに少なくとも実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の出口マニホルドと、チャンバの前記アレイを前記共通入口マニホルド及び前記共通出口マニホルドのうちの１つに接続する第１の流量リストリクタ通路であって、それぞれ、装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの長さに沿って、前記第１の流量リストリクタ通路を通り、次いで、流体チャンバの前記アレイを通り、次いで、前記共通出口マニホルドの長さへの、及び、それに沿った流体の流れ、又は、装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの長さに沿って、流体チャンバの前記アレイを通り、次いで、前記第１の流量リストリクタ通路を通り、前記共通出口マニホルドの長さへの、及び、それに沿った流体の流れを可能にするような第１の流量リストリクタ通路と、を備え、前記第１の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向で前記アレイの長さに実質的に延在し、共通入口マニホルド及び共通出口マニホルドのうちの前記１つと、前記第１の流量リストリクタ通路は、アレイ方向と垂直な断面で見た場合に、共通入口マニホルド及び共通出口マニホルドのうちの前記１つから、又は、それへそれぞれ通じる細い、伸長した通路として現れるように形作られ、前記第１の流量リストリクタ通路は、使用中に、チャンバの前記アレイに隣接する前記第１の流量リストリクタ通路内部の流体が、アレイ内部の実質的に全てのチャンバのために前記アレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える、液滴付着装置が提供される。
【００２７】
出願人は、アレイによって付着される液滴の均一性に関する著しい効果を有することができる要因であるようなアレイの長さにわたる流れ分散の変形例を特定した。より詳細には、流体をチャンバの前記アレイに供給するための、前記アレイの長さに実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通入口マニホルドと、チャンバの前記アレイから流体を受けるための、前記アレイの長さに実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通の出口マニホルドとが存在する装置において、かかる共通マニホルド内部の流体の流れは、アレイ方向と略平行である。しかし、流体チャンバのアレイに隣接する流れもアレイ方向と略平行であれば、アレイ内部のチャンバにわたる流れの分散は、不十分である恐れがある。従って、アレイ方向と垂直に近くなるように、チャンバのアレイに隣接する流れの方向を変更するよう、対策が先行技術の構造において取られた。
【００２８】
例えば、上で言及したように、国際公開第００／３８９２８号パンフレットは、流れの方向を、ノズル列、すなわち、アレイ方向と略平行なものからアレイ方向と略垂直なものへ変え、従って、流体チャンバの長さに沿って向けられることを助けるポート８８、９０、９２のアレイを提供している。しかし、かかる構造には欠点が存在し、特に、ポート８８、９０、９２に最も近いチャンバは、比較的多くの流量を概して受けることがわかったのに対して、ポート８８、９０、９２に対してより遠いチャンバは、比較的少ない流量を概して受けることがわかった。加えて、流れ分散は、ポート８８、９０、９２の大きさ及び／又は形状のバラツキに対して比較的影響されやすい恐れがある。更に、構造全体が、組み立てなければならない多くの別個の構成部品を伴うため、比較的複雑で、生産するためにコストが掛かる恐れがある。
【００２９】
他のアプローチが、国際公開第２００５／００７４１５号パンフレットに開示されており、また、本出願人に帰属している。特に、入口及び出口プレナムチャンバがアレイ方向に離間された吐出チャンバのアレイの両側に設けられている構造が開示されている。アレイ方向に延在する入口マニホルドは、多孔質シートを介して入口プレナムチャンバと連通している。同様に、出口プレナムチャンバが、また、アレイ方向に延在する出口マニホルドと多孔質シートを介して連通している。装置の使用において、チャンバを介した入口マニホルドと出口マニホルドとの間の流体の流れが存在する。多孔質素子は、例えば、焼結セラミック材料の使用により、この流れにおける主な圧力降下を提供するよう設計されている。結果として、入口及び出口マニホルド内でアレイ方向の実質的な正味インク流が存在していてもよい一方で、文献は、入口又は出口プレナムチャンバ内でアレイ方向に実質的に何の正味流れも存在していないことを示唆している。
【００３０】
しかし、かかる構造にも欠点が存在する。より詳細には、多孔質素子にわたる大きな圧力降下により、装置が流体流に対する大きな全体インピーダンスを呈示する原因となる恐れがあり、これは、複雑でコストの掛かる流体供給システムの使用を必要とする恐れがある。特に、（国際公開第００／３８９２８号パンフレットによって教示されるように、さもなければ、液滴付着を妨げるであろう、ノズル内の埃、乾燥したインク、又は他の異物の蓄積を防ぐよう作用してもよい）かかる構造を通る所望の流量を提供するために必要とされる圧力差は、非常に大きい恐れがあるため、圧力差が流体リザーバとノズルのアレイとの間の高さの適切な差によって提供される重力式の流体供給システムは、もはや実用的ではない。例えば、必要とされる高低差は、数メートル以上であり、従って、装置の全体の大きさを容認できないほど大きくしてしまう恐れがある。更に、文献によって教示された多孔質シート又は他の多孔質素子は、流体内（例えば、インク、顔料粒子の場合）に浮遊する粒子により、これらの粒子が多孔質素子の表面内部及びその上に留まるため、次第に、取り返しが付かないほどに詰まる恐れがある。更に、構造全体が、組み立てなければならない多くの別個の構成部品を伴うため、比較的複雑で、生産するためにコストが掛かる恐れがある。特に、十分に頑強で、均質な多孔質素子を提供することが、実際には課題であるかもしれない。加えて、国際公開第２００５／００７４１５号パンフレットによって教示されるプレナムチャンバを形成することが難しいかもしれない。
【００３１】
本発明によれば、第１の流量リストリクタ通路は、使用中に、チャンバの前記アレイに隣接する第１の流量リストリクタ通路内部の流体が、アレイ内部の実質的に全てのチャンバのためにアレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える。第１の流量リストリクタ通路が前記アレイ方向で前記アレイの長さに実質的に延在するように、ポートが利用される国際公開第００／３８９２８号パンフレットに開示されている構造と比較して、流量の局所変化は少なくてもよい。更に、通路、特に、チャンバアレイの長さに実質的に延在する通路は、（例えば、機械加工又は成形品によって）比較的容易であってもよい。より一般的には、本発明による装置を製造することは、より少ない数の、及び／又は、よりコストのかからない構成部品の組み立てを伴ってもよい。
【００３２】
実施形態において、流量リストリクタ通路は、流体チャンバのアレイと、共通入口マニホルド及び共通出口マニホルドのうちの１つとの両方に直接接続されるものとして説明されてもよい。従って、又は、さもなければ、流量リストリクタ通路の一端は、前記の共通入口マニホルド及び共通出口マニホルドに開口してもよい一方で、流量リストリクタ通路の他端は、流体チャンバのアレイに開口してもよい。発明の実施形態において、流量リストリクタ通路は、アレイ方向で実質的にその長さ全体に対して同じ断面を有してもよい。かかる実施形態は、特に製造が容易であってもよく、流体流を修正する観点から、アレイ方向でその長さにわたる特に一貫した挙動を提供できる。
【００３３】
出願人は、流量リストリクタ通路に関して上で検討した原則が、出口マニホルドを必ずしも備えていない装置にも適用できることを考慮している。従って、発明の更なる態様によれば、流体チャンバのアレイであって、各チャンバがノズルと、吐出方向でノズルを通るチャンバからの流体の液滴のオンデマンドの放出を生じさせるよう動作可能な少なくとも１つの圧電アクチュエータ素子とを備え、アレイが、前記吐出方向と実質的に垂直なアレイ方向に延在する、流体チャンバのアレイと、流体をチャンバの前記アレイに供給するための共通入口マニホルドであって、装置の使用中に、前記共通入口マニホルドの長さに沿って、流体の流れを可能にするように、前記アレイの長さに実質的に延在し、前記アレイ方向で伸長する共通入口マニホルドと、前記共通入口マニホルドをチャンバの前記アレイに接続する流量リストリクタ通路であって、第１の流量リストリクタ通路は、前記アレイ方向で前記アレイの長さに実質的に延在する、流量リストリクタ通路と、を備え、前記共通入口マニホルド及び前記第１の流量リストリクタ通路は、アレイ方向と垂直な断面で見た場合に、前記第１の流量リストリクタ通路が、共通入口マニホルドから通じる細い、伸長した通路として現れるように形作られ、前記第１の流量リストリクタは、使用中に、チャンバの前記アレイに隣接する前記第１の流量リストリクタ内部の流体が、アレイ内部の実質的に全てのチャンバのためにアレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える、液滴付着装置が提供される。
【００３４】
本発明を、ここで、以下の添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】国際公開第００／３８９２８号パンフレットから取られた先行技術の「ページ全体の」プリントヘッドの斜視図である。
【図２】図１のプリントヘッドの後部及び上部からの斜視図である。
【図３】ノズル列の延在方向と垂直に取られた図１及び２のプリントヘッドの断面図である。
【図４】図２のプリントヘッドのインク吐出モジュールの流体チャネルに沿って取られた断面図である。
【図５−６】様々な特徴及び構成部品を基板上に設けることができる方法を図示する国際公開第０１／１２４４２号パンフレットに開示されたプリントヘッドのそれぞれの斜視図及び詳細な斜視図である。
【図７】発明の実施形態によるプリントヘッドの流体チャンバのアレイの方向において取られた断面図である。
【図８】図７に示すプリントヘッドの断面の等角図である。
【図９】断面がマニホルドチャンバのうちの１つの長さと垂直及び平行に取られた、図７及び８に示すプリントヘッドの等角図である。
【図１０】可変幅の入口流量リストリクタ通路を有する、図７から９に示すものと同様のプリントヘッド設計に関して行われた流体流モデル化試験の結果を示す。
【図１１】図７から９に示すプリントヘッド用のマニホルド部品の側面図である。
【図１２】更なる実施形態によるプリントヘッド用のマニホルド部品の等角図である。
【図１３】図７から９のプリントヘッドのある特定の内部部品の等角図である。
【図１４】図７から９及び１３の完全に組み立てられたプリントヘッドの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明は、プリントヘッド、更に詳細には、インクジェットプリントヘッドで具現化されてもよい。図７は、本発明の実施形態によるインクジェットプリントヘッドの断面の平面図を示しており、断面は、プリントヘッド内の流体チャンバのアレイ（１４）が延在する方向と垂直に取られている。
【００３７】
図７から見て取ることができるように、プリントヘッドは、（概して、図面における紙面内への）アレイ方向（１００）に延在する流体チャンバの１つのアレイを備えている。各流体チャンバは、このアレイ方向（１００）と垂直なチャンバ延在方向（１０２）に伸長している（だが、代替実施形態において、チャンバ延在方向（１０２）は垂直から１０又は２０度若しくは実際には他の何らかの値まで変更できることは正しく認識されよう）。図７の断面図において直ちに見ることはできないが、アレイ内部の各流体チャンバは、圧電材料、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の細片の上面に形成された、伸長して上部が開口したチャネルである。この圧電材料の細片は、ひいては、アレイ方向（１００）に伸長した基板部材（８６）の縁端面上に設けられ、流体チャンバのアレイ（１４）の両端を超えて延在する。基板部材（８６）は、アルミナ等のセラミック材料から適切に形成されてもよい。これらの流体チャネルのそれぞれは、従って、圧電材料の２つの伸長した壁によって制限され、チャネルは、アレイ方向（１００）に延在するアレイ内で並列に延在している。
【００３８】
圧電壁の対向するチャネル接面には、電圧を基板部材（８６）の側面（３４）上に設けられる接続を介して印加することができる電極が配置されるこれらの側面は、図７に示す断面の等角図である図８でより明確に見て取ることができる。例えば、欧州特許出願公開第Ａ−０３６４１３６号明細書から公知であるように、壁のどちらか一方の側での電極間の電界の印加は、結果として、隣接チャネルのうちの１つへの壁の剪断モード変形を生じ、ひいては、そのチャネルに圧力パルスを生成する。
【００３９】
また、図７及び８によって示すように、チャネルは、ノズルが中に形成されるカバー部材によって閉じられており、それぞれがその中間点において各チャネルと連通している。ノズルからの液滴放出は、当該技術において周知のように、上記の圧力パルスに応じて行われる。図８から明らかであるように、液滴が吐出される方向−吐出方向（１０１）−は、図面において略下向きである。図８の断面図において見られるように、基板部材（８６）は、この吐出方向（１０１）に伸長している。従って、流体チャンバを提供するチャネルが形成されるアクチュエータブロックの縁端面が、（それぞれ、アレイ方向（１００）及びチャンバ延在方向（１０２）に延在する）アクチュエータブロックの最長及び最短寸法によって画成されるため、圧電アクチュエータ部材は、基板部材（８６）の長い「エッジ」上に設けられるものとして見て取ることができる。従って、通常、「サイドシュータ」と称されてもよい、流体チャンバが基板部材（８６）の側面（３４）上に設けられる実施形態とは対照的に、かかる実施形態は「エッジシュータ」と称されてもよい。
【００４０】
基板部材（８６）の側面（３４）上の電気的接続は、側面（３４）の頂部に向かって配設される集積駆動回路（８４）へ導く導電トラック（１９２）によって提供される。フレキシブルコネクタは、図８に示すように、駆動回路（８４）を図８では不可視の更なる電子部品と接続するために、駆動回路（８４）から離れて延在する。
【００４１】
また、図７及び８において見られるように、圧電材料の細片の縁端は面取りされている。これにより、側面（３４）上のチャネル電極及び導電トラック（１９２）の提供を簡素化でき、すなわち、圧電材料の細片における（例えば、ディスクカッティングによる）チャネルの形成後、金属層が、圧電材料の細片の表面及び基板部材（８６）の側面（３４）の両方にわたって付着されてもよく、この金属層は、次いで、例えば、レーザを用いて、一体成形されたチャネル電極及びトラック（１９２）を設けるために、適切にパターン形成されてもよい。面取りにより、圧電材料の細片の縁端のパターン形成をより精確に行うことを可能にしてもよい。
【００４２】
図７及び８に示すように、アクチュエータのただ１つのアレイを有するため、プリントヘッドは、単一の入口マニホルドチャンバ（１８）及び単一の出口マニホルドチャンバ（１９）を備え、それぞれは、（概して、図面の紙面内への）アレイ方向（１００）で流体チャンバのアレイ（１４）の長さに延在している。各マニホルドチャンバは、アレイ内の全てのチャンバに対して共通であり、各チャンバは、アレイ内の全てのチャンバと直列に流体接続されている。見て取ることができるように、入口及び出口マニホルドチャンバ（１９、１８）は、アレイ方向（１００）に関して基板部材（８６）のいずれか一方の側に設けられている。
【００４３】
マニホルドチャンバの更なる詳細は、図７及び８のプリントヘッドの等角図である図９から明らかであり、断面は、図７及び８にあるような、アレイ方向（１００）と垂直に取られ、追加断面が、入口マニホルドチャンバ（１８）の長さに沿って取られている。見て取ることができるように、入口マニホルドチャンバ（１８）は、流体チャンバのアレイの端部を超えて延在している。図示していないが、本実施形態における出口マニホルドチャンバ（１９）も、流体チャンバのアレイの端部を超えて延在している。これは、アレイの端部に向かってそれらのチャンバによって付着される液滴の特性における大きなバラツキが存在する場合に、縁端効果を低減することがわかるであろう。
【００４４】
加えて、入口マニホルドチャンバ（１８）を流体チャンバのアレイ（１４）に接続する入口流量リストリクタ（２８）通路が表示されている。同様の、出口流量リストリクタ（３２）通路も、図面内に示されており、流体チャンバのアレイ（１４）を出口マニホルドチャンバ（１９）に接続する。両方のこれら流量リストリクタ通路は、流体チャンバのアレイ（１４）の長さに延在し、図面から見て取ることができるように、アレイ方向（１００）と垂直に取られた断面が考慮される場合、それらは、マニホルドチャンバと比べて比較的狭く、伸長した断面形状を有している。また、図面から見て取ることができるように、入口流量リストリクタ通路（２８）は、アレイ（１４）内の各チャンバの一方の長手方向端部に接続され、出口流量リストリクタ通路（３２）は、アレイ（１４）内の各チャンバの他方の長手方向端部に接続されている。
【００４５】
図８に示す特定の実施形態において、流量リストリクタ通路は、アレイ方向（１００）及び吐出方向（１０１）の両方に延在する伸長スロットとして形成されている。かかるスロットは、例えば、成形品を用いるか、又は、機械加工することによって、形成することが比較的容易である。（チャンバ延在方向（１０２）とは対照的に）吐出方向（１０１）における流量リストリクタ通路の伸長により、基板移動方向におけるプリントヘッドの大きさが減少することを可能にしてもよい。
【００４６】
流量リストリクタ通路の目的は、図８に示すプリントヘッドを通る断面図でもあるが、適切な流体供給に接続された場合のプリントヘッド使用中の流体の流れを示す図９の補助により良好に理解できる。
【００４７】
見て取ることができるように、図９の図面においてページ内への方向に、入口マニホルドチャンバ（１８）の長さに沿った流れが存在している。出口マニホルドチャンバ（１９）内部の流体の流れは、図９のページから出る反対方向に、出口マニホルドチャンバ（１９）の長さに沿って向けられている。
【００４８】
また、見て取ることができるように、入口及び出口マニホルドチャンバ（１９、１８）内の流れ（２１、２２）がアレイ方向（１００）と略平行である一方で、流量リストリクタ通路内の流れ（２３、２４）は、アレイ方向（１００）と略垂直である。これは、入口及び出口マニホルドチャンバ（１９、１８）のうちのそれぞれの１つと流体チャンバのアレイ（１４）との間の流体流に適切なインピーダンスを提供するように、流量リストリクタ通路を設計することによって達成される。このインピーダンスの効果は、流体流の方向をアレイ方向（１００）と平行なものからアレイ方向（１００）と垂直なものへ「向きを変える」ためである。より詳細には、インピーダンスは、流体流がアレイ内部の実質的に全てのチャンバに対してアレイ方向（１００）と垂直であるようなものである。
【００４９】
流路全体は、従って、概してアレイ方向（１００）と平行な方向で入口マニホルドチャンバ（１８）から、次いで、概してアレイ方向（１００）と垂直な方向で入口流量リストリクタ（２８）内へ、次いで、概してチャンバ延在方向で流体チャンバ内へとなっている。液滴付着に必要とされるものを超える流体は、次いで、出口マニホルドチャンバ（１９）内に現れる前に、アレイ方向（１００）と略垂直な方向で出口流量リストリクタ（３２）に流れ、ここで、入口マニホルドチャンバ（１８）内の流れ（２１）に対して反対方向ではあるが、概してアレイ方向（１００）と平行な方向で流れに戻る。
【００５０】
図７、８及び９に示す実施形態において、流量リストリクタチャネルの流体流に対するインピーダンスは、流量リストリクタ通路の幅の適切な選択によって簡単に達成される。かかる流量リストリクタ通路を有する装置は、特に、製造することが容易である。より詳細には、かかる流量リストリクタ通路は、より複雑な構造では達成することがより難しいであろうアレイ方向（１００）の全長にわたる流れへの望ましい効果を有するように、アレイ方向（１００）のその長さにわたって高い精度で形成されてもよい。
【００５１】
一方で、流量リストリクタ通路内部の突出部又はバッフルも、流れを分散させ、及び／又は、流量リストリクタ通路のインピーダンスを変えるために利用できることは、留意すべきである。
【００５２】
上で説明した特定の流れパターンを達成するために必要なインピーダンスは、液滴付着装置の特定の構成に応じて変更できる。しかし、全体的な設計考察は、通常、類似しており、ここで、図１０（ａ）〜１０（ｆ）を参照して説明する。
【００５３】
図１０（ａ）〜１０（ｆ）は、図８及び９のプリントヘッド設計に関して行われた流れモデル化試験の結果を示している。より詳細には、図面は、プリントヘッド使用中に、入口マニホルドチャンバ（１８）、入口流量リストリクタ（２８）通路、及び流体チャンバのアレイ（１４）を通る流れの流線を示している。明確にするために、これらの特徴は、図において平坦化されている。
【００５４】
図から見て取ることができるように、入口流量リストリクタ（２８）の効果は、概して、入口マニホルドチャンバ（１８）の長さに沿ったアレイ方向（１００）に流れる流体に「向きを変え」させ、流体チャンバのアレイ（１４）に接近するように、アレイ方向（１００）と垂直に向かうようにするためである。図図１０（ａ）に示す特定の実施形態において、流量リストリクタ通路は、約１７０ＭＰａ／ｍ３ｓ−１のインピーダンスに対応する３００ミクロンの幅を有している。
【００５５】
図１０（ｂ）〜１０（ｆ）は、次いで、流量リストリクタ通路が、それぞれ、４００、５００、６００及び７００ミクロンの幅（それぞれ、約９１、６２、４９及び４２ＭＰａ／ｍ３ｓ−１のインピーダンスに対応する）を有する実施形態に関して行われた同様のモデル化試験の結果を図示している。
【００５６】
図１０（ｄ）から（ｆ）の破線ボックスで目立たせた流線から明らかとなるように、入口マニホルドチャンバ（１８）の入口端部に最も近い流線は、均等に離間するのではなく、図１０（ａ）から１０（ｄ）に示す流量リストリクタ通路と同様に、幅７００ミクロン以上の流量リストリクタ通路に対して密集するよう始まる。
【００５７】
従って、チャンバのアレイに隣接する流量リストリクタ通路（２８）内の流体がアレイ（１４）内の実質的に全てのチャンバに対して略均等に分散されることを確実にするために、７００ミクロン未満の幅を有する流量リストリクタ通路を利用することが適切であるかもしれない。この幅において、流量リストリクタ通路の長さにわたるインピーダンス対入口マニホルドチャンバ（１８）の長さにわたるインピーダンスの比は、略１：８５である。従って、驚くほど少量のインピーダンスを提供する流量リストリクタ通路によってさえも、流体チャンバのアレイ（１４）に隣接する流体流の方向を修正するという観点から、有益な効果が存在してもよい。
【００５８】
更に、流量リストリクタ通路にわたる圧力降下が、流体チャンバのアレイ（１４）にわたる圧力降下と比較して更に小さいことは、正しく認識されるべきである。７００ミクロン幅の通路に対して、比率はわずか略１：４５０である。従って、流量リストリクタのインピーダンスは、アクチュエータのものよりも相当に小さい。これは、多孔質素子が、流体チャンバのアレイ（１４）を通る入口マニホルドと出口マニホルドとの間の流体の流れにおける主な圧力降下を提供する国際公開第２００５／００７４１５号パンフレットに公開されている構造と対比されてもよい。
【００５９】
より狭い流量リストリクタ通路（及び、従って、より高いインピーダンス）モデル化試験は、流量リストリクタ通路内部の流れが層流から乱流への移行を開始することを示す。より詳細には、モデル化試験は、この移行が、１７５ミクロン未満の幅を有する通路により発生を開始することを示唆している。これは、約４：３の流量リストリクタ通路の長さにわたるインピーダンス対入口マニホルドチャンバ（１８）の長さにわたるインピーダンスの比、又は、７１６ＭＰａ／ｍ３ｓ−１の流量リストリクタのための絶対インピーダンスに対応する。
【００６０】
更に、この流量リストリクタ通路の比較的高いインピーダンスによってさえも、流量リストリクタ通路にわたる圧力降下が、それにも関わらず、流体チャンバのアレイにわたる圧力降下と比較して相当に小さいことは、正しく認識されるべきである。１７５ミクロン幅の通路に対して、比率は依然としてわずか略１：１５である。従って、流量リストリクタのインピーダンスは、アクチュエータのものよりも依然として相当に小さい。再度、これは、多孔質素子が、流体チャンバのアレイを通る入口マニホルドと出口マニホルドとの間の流体の流れにおける主な圧力降下を提供する国際公開第２００５／００７４１５号パンフレットに公開されている構造と対比されてもよい。従って、本発明の実施形態による装置のための適切な流体供給は、著しく容易であってもよい。
【００６１】
より一般的には、図１０（ａ）から１０（ｆ）を参照して検討する実施形態において、流量リストリクタ通路のインピーダンスは、流量リストリクタ通路の幅を変えることによって変更される一方で、流量リストリクタ通路のインピーダンスを変更するための多くの手段が存在することは、正しく認識されよう。マニホルドチャンバ及び流量リストリクタ通路が、流体チャンバのアレイの長さに延在し、流量リストリクタ通路が、マニホルドチャンバから通じる細い、伸長した通路として現れるように形作られる場合等の、両構成要素の形状の間に幾何学的関係が存在する場合、アレイ方向で断面を見た場合に、図１０（ａ）から１０（ｆ）を参照して上で説明したものと類似の流れパターンを経験するかもしれないと予想されてもよい。
【００６２】
従って、インピーダンスが４２ＭＰａ／ｍ３ｓ−１を超えるか、及び／又は、７１６ＭＰａ／ｍ３ｓ−１未満であるような流量リストリクタ通路を設けることは、上で検討した理由のため、かかる寸法形状が存在する流れ特性の観点から概して有利であってもよい。同様に、その長さにわたるインピーダンス対マニホルドチャンバの長さにわたるインピーダンスの比が１：８５を超えるか、及び／又は、４：３未満である流量リストリクタ通路を設けることは、また、かかる寸法形状を有する実施形態においてより一般的に有利であってもよい。
【００６３】
更に、上で簡単に検討したように、突出部又はバッフルが流量リストリクタ通路内部に設けられて、かかるインピーダンス及び／又は圧力降下を達成してもよいことは、留意すべきである。加えて、流量リストリクタ通路の幅を変更するのではなく、流量リストリクタ通路の長さ、及び、より一般的には、形状が、代わりに変更されてもよい。特に、流量リストリクタ通路のための蛇行又は曲線経路が利用されてもよく、若しくは、リブ又は隆起部が、流量リストリクタ通路に隣接して設けられて通路の形状を画成してもよい。
【００６４】
図７、８及び９のプリントヘッドのマニホルドチャンバの更なる詳細を、マニホルドチャンバが形成される構成部品の、アレイ方向（１００）と垂直に取られた側面図である図１１に示す。
【００６５】
図１１は、その１つの長手方向端部において入口マニホルドチャンバ（１８）に接続されるインク入口導管（３６）を示している。また、反対側の長手方向端部において出口マニホルドチャンバ（１９）に接続されるインク出口導管（４２）も示している。これにより、入口マニホルドチャンバ（１８）内の流れ（２１）が、図９に示し、上で検討したように、出口マニホルドチャンバ（１９）内の流れ（２２）と実質的に反対方向に向けられる。
【００６６】
また、見て取ることができるように、両マニホルドチャンバ（１８、１９）は、反対方向ではあるが、アレイ方向（１００）に関してテーパが付けられている。これは、同じ流量がアレイ（１４）内部の全てのチャンバに対して提供されることを確実にするのを支援する。任意選択の変形例において、流量リストリクタ通路（２８、３２）のうちの１つ又は両方が、代わりに又は加えて、テーパが付けられてもよい。
【００６７】
加えて、マニホルドチャンバ（１８、１９）内にテーパを設けることにより、装置のための始動モードの一部として流体チャンバの浄化を支援してもよい。例えば、テーパにより、略等量の流体流がアレイ内の各チャンバを通過することを確実にしてもよい。これは、例えば、マニホルドに入る地点から最も遠いアレイの端部で捕捉される気泡の可能性を低減してもよい。
【００６８】
図８、９及び１１に示すプリントヘッドの使用中、入口及び出口導管（３６、４２）は、流体供給システムに接続される。適切には、インク供給システムは、プリントヘッドを通る一定の流れを駆動するように、入口パイプとして接続されるパイプに正の流体圧力を、そして、出口パイプとして接続されるパイプに負圧を印加してもよい。負圧の大きさは、（大気圧に対して）負圧がノズルにおいて達成され、使用中にノズルからの流体「浸出」を防ぐことができるように、正圧の大きさよりもある程度大きくてもよい。
【００６９】
図１１の実施形態において、入口及び出口導管（３６、４２）は、それぞれ、入口及び出口マニホルドチャンバ（１９、１８）の対向する端部に接続される一方で、他の実施形態において、導管（３６、４２）は、それらの長さに沿った他の地点でそれぞれのマニホルドチャンバに接続してもよいことは、正しく認識されよう。かかる実施形態において、各マニホルドチャンバの断面積は、導管がマニホルドチャンバに開口している地点からアレイ方向（１００）に増加する距離と共に更にテーパが付けられてもよい。更に、図１１の実施形態の任意選択の変形例において、両導管（３６、４２）は、マニホルドチャンバ（１９、１８）のそれぞれの１つの同じ端部に設けられてもよい。かかる実施形態の例を、両導管（３６、４２）が同じ端部に設けられているマニホルド部品の等角図である図１２に示す。
【００７０】
図７、８、９及び１１のプリントヘッドのある特定の内部部品のみを表示している図１３は、基板部材（８６）の構造をより明確に示している。特に、チャネル壁電極を駆動回路（８４）に接続し、基板部材（８６）の側面（３４）に形成される導電トラック（１９２）が、図面において明確に表示されている。加えて、流体チャンバが形成される圧電材料の細片の上面は、ノズル板（１６）が取り付けられる取付面であるように、図面において明確に見えている。図１３は、更に、その上に設けられた多数の電子部品を有し、基板部材（８６）の側面（３４）に取り付けられる駆動回路（８４）がフレキシブルコネクタによって接続されるプリント回路基板を図示している。プリント回路基板は、略平面であり、アレイ方向（１００）及び吐出方向（１０１）に延在している。ノズル板（１６）の背後にプリント回路基板を設けること（吐出方向（１０１）で見た場合）によって、プリントヘッドが、特にコンパクトにできる。
【００７１】
図１４は、その内部部品が図７から９及び１１及び１３に示されている完全に組み立てられたプリントヘッド（１１）を図示している。ノズル板（１６）の比較的小さい厚さのため、吐出チャンバのアレイ（１４）が形成される圧電細片の上面は、それを通して見えている。
【００７２】
上記の実施形態は、圧電アクチュエータ素子が、連続する伸長チャネルを離間する伸長圧電壁素子によって設けられるアクチュエータブロックを利用した一方で、本発明はより広範囲に適用されてもよいことは、言うまでもない。特に、薄膜技術（例えば、ゾルゲル又は蒸着）を用いて形成され、ＭＥＭＳデバイスに組み込まれたもの等の様々な圧電アクチュエータ素子が利用されてもよい。より詳細には、かかる薄膜技術が利用されて、基板部材の縁端面上に圧電アクチュエータ素子のアレイを設けてもよいが、この特定の寸法形状が、本発明をＭＥＭＳデバイスに実装するために決して必須ではないことは、無論、正しく認識されよう。図を参照して上で検討した実施形態におけるように、薄膜圧電アクチュエータ素子は、基板部材の側面に設けられたインターコネクタトラックを用いて駆動回路に電気接続されてもよい。
【００７３】
特に、かかる素子により、圧電アクチュエータ素子が対応する流体チャンバの壁を形成する必要はないことは、言うまでもない。
【００７４】
例えば、それぞれが、流体チャンバの対応する１つの一部を制限するダイヤフラム部材に取り付けられた圧電材料の本体を含むダイヤフラム型の圧電アクチュエータが利用されてもよい。圧電材料の本体は、次いで、流体チャンバの前記対応する１つの体積を変化させるように、前記ダイヤフラム部材の変形を生じさせるよう、電気信号に応じて作動可能である。ダイヤフラム部材は、略平面であってもよく、外周部の一部又は実質的に全ての周りで支持される一方で、前記外周部内部で実質的に支持されなくてもよい。いくつかの構造において、ダイヤフラム部材は、圧電材料の本体が位置する更なるチャンバも制限する。
【００７５】
上記の実施形態は、単一の入口マニホルドチャンバ及び単一の出口マニホルドチャンバと共に流体チャンバのただ１つのアレイを含んでいた一方で、本発明が流体チャンバのいくつかのアレイを有する構造において具現化されてもよいことは、正しく認識されるべきである。かかる実施形態において、複数の入口及び／又は出口マニホルドチャンバが設けられてもよく、本発明によれば、流量リストリクタ通路は、チャンバのこれらのアレイのうちの１つを入口マニホルド及び／又は出口マニホルドのうちの１つに接続する。
【００７６】
例えば、図１から６を参照して説明した先行技術構造と同様の方法で、流体チャンバの２つのアレイが利用されてもよい。かかる実施形態において、図１から６の構造と同様に、単一の中央入口マニホルドチャンバが、２つの出口マニホルドチャンバの間に設けられてもよい。本発明によれば、この中央入口マニホルドは、単一の流量リストリクタ通路により流体チャンバの両アレイに接続されてもよいか、又は、代替として、それぞれの流量リストリクタ通路が、入口マニホルドを流体チャンバの各アレイに接続できる。
【００７７】
流量リストリクタ通路に関して上で検討した原理が、入口マニホルドのみを有する（そのため、出口マニホルドが全く存在しない）装置に対しても適用されてもよいことは、更に正しく認識されるべきである。かかる実施形態において、流量リストリクタ通路は、それにも関わらず、使用中に、チャンバのアレイに隣接する流量リストリクタ内部の流体が、アレイ内部の実質的に全てのチャンバのためにアレイ方向と略垂直に向けられるように、流体流に対して十分なインピーダンスを与える。
【００７８】
更に、上記の実施形態は、インクジェットプリントヘッドに関するものであった一方で、上で言及したように、様々な代替流体が、液滴付着装置によって付着されてもよい。従って、上でインクジェットプリントヘッドに対して言及したのに対して、これは、単に、液滴付着装置の特定の実施例を与えるものとして理解すべきである。
【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１０ａ】
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【図１０ｂ】
2017521284.tif 000013
【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
2017521284.tif 000015
【図１０ｅ】
2017521284.tif 000016
【図１０ｆ】
2017521284.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
2017521284.tif 000019
2017521284.tif 000020
【図１３】
2017521284.tif 000021
【図１４】
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【国際調査報告】
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2017521284.tif 000024
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