JP2019514731A - 分割壁を備える流体吐出デバイス - Google Patents

Abstract

一例によれば、流体吐出デバイスは、噴射チャンバの第１の列、噴射チャンバの第２の列、及び分割壁を含む膜を含むことができ、この場合、その分割壁は噴射チャンバの第１の列を噴射チャンバの第２の列から物理的に分離する。また、流体吐出デバイスは、複数のアクチュエータ、及び噴射チャンバのそれぞれから基板を貫通して延びる個々の穴を含む基板も含むことができ、この場合、複数のアクチュエータの各アクチュエータは噴射チャンバのそれぞれに設けられている。
【選択図】図２Ｂ

Description

背景
サーマルインクジェットプリントヘッドは、噴射チャンバ内に収容された抵抗素子に電流を通電することにより、ノズルから流体インク滴を吐出する。抵抗素子からの熱は、急速に膨張する蒸気泡を生成し、当該蒸気泡が噴射チャンバのノズルから小さいインク滴を押し出す。抵抗素子が冷えると、蒸気泡は迅速に崩壊し、ノズルを介して別の小滴を吐出することに備えてより多くの流体インクを噴射チャンバへ引き込む。流体インクは、抵抗素子および噴射チャンバが形成されている基板を貫通して延びる流体スロットを介してリザーバから引き出される。

本開示の特徴は、以下の図面（単数または複数）に一例として示され、以下の図面（単数または複数）に制限されない。以下の図面（単数または複数）において、同様の参照符号は同様の要素を示す。

例示的なインクジェット印刷システムの簡易ブロック図である。 インクカートリッジとして実施された例示的なプリントヘッドアセンブリを示す図である。 例示的な流体吐出デバイスの一部の上面図である。 例示的な流体吐出デバイスの一部の透視図である。 別の例示的な流体吐出デバイスの一部の水平断面図である。 別の例示的な流体吐出デバイスの一部の部分水平切り取り図である。 別の例示的な流体吐出デバイスの一部の透視図である。 流体吐出デバイスを製作するための例示的な方法の流れ図である。

詳細な説明
簡略化および例示を目的として、本開示は、その例を単に参照することにより説明される。以下の説明において、多くの特定の細部が、本開示の完全な理解を提供するために記載される。しかしながら、容易に明らかになるように、本開示はこれら特定の細部に限定されずに実施され得る。また、幾つかの方法および構造は、本開示を不必要に不明瞭にしないように、詳細に説明されない。本明細書で使用される限り、用語「a」及び「an」は、少なくとも１つの特定の要素を示すことが意図されており、用語「含む」は、以下に限定されずに含むことを意味し、用語「含んでいる」は以下に限定されずに含んでいることを意味し、用語「基づいて」は少なくとも部分的に基づくことを意味する。

更に、理解されるべきは、添付図面に示された要素は追加の構成要素を含むことができ、これら図面に記載された構成要素の幾つかは、本明細書に開示された要素の範囲から逸脱せずに取り除かれる及び／又は変更され得る。また、理解されるべきは、図面に示された要素は、一律の縮尺に従わずに描かれるかもしれず、ひいては要素は、図面に示されたものと異なるサイズ及び／又は図面に示されたもの以外の構成を有するかもしれない。

流体吐出デバイス、及び流体吐出デバイスを製作するための方法が本明細書に開示される。プリントヘッドとも呼ばれ得る流体吐出デバイスは、プリントヘッドアセンブリに設けられることができ、流体（例えば、インク）の小滴を媒体上へ与えるように実施され得る。本明細書で説明されるように、流体吐出デバイスは、第１の列および第２の列に配列された複数の噴射チャンバを含むことができ、この場合、アクチュエータが噴射チャンバのそれぞれに位置している。噴射チャンバの第１の列は、分割壁により噴射チャンバの第２の列から物理的に分離され得る。即ち、分割壁は、第１の列の噴射チャンバと第２の列の噴射チャンバとの間の直接的な流路を阻止することができる。また、噴射チャンバの上部および底部は、直接的な流路が噴射チャンバ間に形成されることも防止することができる。

従って、1つの点について、第１の列の噴射チャンバと第２の列の噴射チャンバとの間の流路は、比較的長い距離を有する流路という結果になることができる更なる遠回り経路をたどることができる。即ち、例えば噴射チャンバ間の流路は、複数の流体供給穴ならびに流体供給スロットを通過する必要があるかもしれない。１つの点について、本明細書に開示された流体吐出デバイスの様々な特徴の具現化形態を通じて、噴射チャンバの個々の列における噴射チャンバ間のクロストークが低減され、最小限にされ又は取り除かれ得る。

クロストークは、他方の列の噴射チャンバのアクチュエータが付勢される際に、一方の列の噴射チャンバに対応するノズルを介して流体が吐出される場合に生じるものとして定義され得る。即ち、クロストークが生じる場合、流体はノズルを介して意図せずに吐出される可能性があり、それは目に見える印刷欠陥という結果になるかもしれない。クロストークは、噴射チャンバ間の流路が閾値レベル未満である場合に生じる可能性がある。閾値レベルは、アクチュエータのタイプ及びサイズに基づくことができ、異なる構成によって異なる可能性があり、試験を通じて決定され得る。本明細書に開示された分割壁は、第１の列のアクチュエータと第２の列のアクチュエータとの間の直接的な流路を阻止し、かくして流路は閾値レベルより大きくなることができる。

本明細書に開示された流体吐出デバイスの具現化形態を通じて、噴射チャンバの対向する列における噴射チャンバのノズル間の距離は、クロストークが問題になるかもしれない流体吐出デバイスにおいて可能とすることができるものよりも比較的小さくすることができる。即ち、例えば、本明細書に開示された分割壁により、噴射チャンバの対向する列の噴射チャンバのノズルが、クロストークが生じるかなりの可能性なしに、互いに比較的極めて接近して（例えば、約１００μｍ（ミクロン））配置されることを可能にすることができる。１つの点に関して、互いに極めて接近して対向する列に噴射チャンバのノズルを配置することは、より高い品質の印刷（例えば、印刷されるラインの幅が低減される）という結果になることができる。更に、ノズルの近接近は、より高いノズルの実装密度、より冷える流体吐出デバイスなどを可能にすることができる。

最初に図１Ａを参照すると、例示的なインクジェット印刷システム１００の簡易ブロック図が示される。インクジェット印刷システム１００は、プリントヘッドアセンブリ１０２、インク供給アセンブリ１０４、取り付けアセンブリ１０６、媒体搬送アセンブリ１０８、電子コントローラ１１０、及びインクジェット印刷システム１００の様々な電気構成要素に電力を供給する電源１１２を含むように示される。また、プリントヘッドアセンブリ１０２は、印刷媒体１１８を印刷するように印刷媒体１１８の方へ複数のオリフィス又はノズル１１６を介してインク滴を吐出する流体吐出デバイス１１４（又は同等に、プリントヘッド１１４）を含むようにも示される。

印刷媒体１１８は、用紙、カード紙、透明媒体、及びMylarなどのような任意のタイプの適切なシート材料又はロール材料とすることができる。ノズル１１６は、プリントヘッドアセンブリ１０２及び印刷媒体１１８が互いに対して移動する際に、ノズル１１６からの適切に順序付けられたインク吐出により、文字、記号および／または他のグラフィックス又はイメージが印刷媒体１１８上に印刷されるように、１つ又は複数の列またはアレイに配列され得る。本明細書でより詳細に説明されるように、ノズルの列は、互いに極めて接近して配置されることができ、分割壁により分離され得る。例えば、一方の列のノズルは、他方の列のノズルから約１００μｍ（ミクロン）未満の距離だけ離れることができる。

インク供給アセンブリ１０４は、プリントヘッドアセンブリ１０２に流体インクを供給することができ、一例において、インクがリザーバ１２０からプリントヘッドアセンブリ１０２に流れるようにインクを貯蔵するためのリザーバ１２０を含む。インク供給アセンブリ１０４及びプリントヘッドアセンブリ１０２は、一方向だけのインク供給システム又は再循環インク供給システムを形成することができる。一例において、プリントヘッドアセンブリ１０２及びインク供給アセンブリ１０４は、インクジェットカートリッジ又はペンに一緒に収容される。別の例において、インク供給アセンブリ１０４は、プリントヘッドアセンブリ１０２から分離され、供給管のようなインターフェース接続を介してプリントヘッドアセンブリ１０２にインクを供給する。どちらの例においても、インク供給アセンブリ１０４のリザーバ１２０は、取り外され、交換され、及び／又は補充され得る。プリントヘッドアセンブリ１０２及びインク供給アセンブリ１０４がインクジェットカートリッジに一緒に収容される場合、リザーバ１２０は、カートリッジ内に位置する局所的リザーバ並びにカートリッジから別個に位置するいっそう大きなリザーバを含むことができる。

取り付けアセンブリ１０６は、プリントヘッドアセンブリ１０２を媒体搬送アセンブリ１０８に対して位置決めすることができ、媒体搬送アセンブリ１０８は、印刷媒体１１８をプリントヘッドアセンブリ１０２に対して位置決めすることができる。かくして、印刷区域１２２は、プリントヘッドアセンブリ１０２と印刷媒体１１８との間の領域においてノズル１１６に隣接して画定され得る。一例において、プリントヘッドアセンブリ１０２は、走査型プリントヘッドアセンブリであり、この場合、取り付けアセンブリ１０６は、印刷媒体１１８を横切って走査するために媒体搬送アセンブリ１０８に対してプリントヘッドアセンブリ１０２を移動させるためのキャリッジを含むことができる。別の例において、プリントヘッドアセンブリ１０２は、非走査型プリントヘッドアセンブリである。この例において、取り付けアセンブリ１０６は、媒体搬送アセンブリ１０８に対して所定位置にプリントヘッドアセンブリ１０２を固定する。かくして、媒体搬送アセンブリ１０８は、プリントヘッドアセンブリ１０２に対して印刷媒体１１８を位置決めすることができる。

電子コントローラ１１０は、プロセッサ、ファームウェア、ソフトウェア、揮発性および不揮発性メモリ要素を含む１つ又は複数のメモリ要素、及びプリントヘッドアセンブリ１０２、取り付けアセンブリ１０６及び媒体搬送アセンブリ１０８と通信し且つそれらを制御するための他のプリンタ電子回路を含むことができる。電子コントローラ１１０は、コンピュータのようなホストシステムからデータ１２４を受け取ることができ、当該データ１２４をメモリ（図示せず）に一時的に格納することができる。データ１２４は、電子経路、赤外線経路、光経路または他の情報伝送経路に沿ってインクジェット印刷システム１００に送信され得る。データ１２４は、例えば印刷されるべき文章および／またはファイルを表すことができる。そういうものだから、データ１２４は、インクジェット印刷システム１００の印刷ジョブを形成することができ、１つ又は複数の印刷ジョブコマンド及びコマンドパラメータを含むことができる。

一例において、電子コントローラ１１０は、ノズル１１６からのインク滴の吐出のためにプリントヘッドアセンブリ１０２を制御する。かくして、電子コントローラ１１０は、印刷媒体１１８上に文字、記号及び／又は他のグラフィックス又はイメージを形成する、吐出されるインク滴のパターンを定義することができる。吐出されるインク滴のパターンは、印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータにより決定され得る。

プリントヘッドアセンブリ１０２は、複数の流体吐出デバイス（プリントヘッド）１１４を含むことができる。一例において、プリントヘッドアセンブリ１０２は、ワイドアレイ又はマルチヘッドのプリントヘッドアセンブリである。ワイドアレイアセンブリの一具現化形態において、プリントヘッドアセンブリ１０２は、複数の流体吐出デバイス１１４を支持する支持体を含み、流体吐出デバイス１１４と電子コントローラ１１０との間の電気通信を提供し、流体吐出デバイス１１４とインク供給アセンブリ１０４との間の流体連絡を提供する。

一例において、インクジェット印刷システム１００は、流体吐出デバイス１１４がサーマルインクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッドであるドロップオンデマンドのサーマルインクジェット印刷システムである。サーマルインクジェットプリントヘッドは、インク気化させて、インク又は他の流体滴をノズル１１６から押し出す気泡を生成するためにインクチャンバにサーマル抵抗吐出要素を実装することができる。別の例において、インクジェット印刷システム１００は、流体吐出デバイス１１４が、インク滴をノズル１１６から押し出す圧力パルスを生成するための吐出要素として圧電材料アクチュエータを実装する圧電インクジェット（ＰＩＪ）プリントヘッドであるドロップオンデマンドの圧電インクジェット印刷システムである。

さて、図１Ｂを参照すると、インクキャリッジとして実施された例示的なプリントヘッドアセンブリ１０２が示される。プリントヘッドアセンブリ１０２は、カートリッジ本体１３０、流体吐出デバイス１１４、及び電気コンタクト１３２を含むことができる。流体吐出デバイス１１４内の個々の流体滴生成器は、選択されたノズル１１６から流体滴を吐出するためにコンタクト１３２に供給された電気信号により付勢され得る。流体は、印刷プロセスで使用される任意の適切な流体とすることができ、例えば様々な印刷可能流体、インク、前処理組成物、及び定着液などである。幾つかの例において、流体は印刷流体以外の流体とすることができる。プリントヘッドアセンブリ１０２は、カートリッジ本体１３０内にインク供給部１０４を含むことができ、又はプリントヘッドアセンブリ１０２は、例えば図１Ａに示されるように、外部インク供給部１０４から流体を受け取ることができる。

さて、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、例示的な流体吐出デバイス２００の一部の上面図および透視図がそれぞれ示される。図２Ａ及び図２Ｂに示された流体吐出デバイス２００は、図１Ａ及び図１Ｂに示された流体吐出デバイス１１４と同等とすることができる。かくして、例えば図２Ａ及び図２Ｂに示された流体吐出デバイス２００は、プリントヘッドアセンブリ１０２に、又はその一部として設けられ得る。更に、図１Ａ及び図１Ｂに示された流体吐出デバイス１１４は、流体吐出デバイス１１４の長さに沿って繰り返される態様で、図２Ａ及び図２Ｂに示された流体吐出デバイス２００の一部を含むことができる。

流体吐出デバイス２００の全長を代表することができる、図２Ａ及び図２Ｂに示された流体吐出デバイス２００の一部は、膜２０４に形成された複数の噴射チャンバ２０２を含むことができる。膜２０４は、エポキシベースのネガ型レジストであるＳＵ−８のような、半導体部品製造に使用され得る材料を含むことができる。また、膜２０４は、ポリマー、又はプラスチックなどのような他のタイプの材料を含むこともできる。いずれにしても、噴射チャンバ２０２は、例えば膜２０４のエッチングを通じて形成され得る。

流体吐出デバイス２００は、噴射チャンバ２０２の第１の列２０６、及び噴射チャンバ２０２の第２の列２０８を含むことができる。即ち、噴射チャンバ２０２の第１のグループが第１の列２０６に沿って設けられ、噴射チャンバ２０２の第２のグループが第２の列２０８に沿って設けられる。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、第１のグループ、即ち第１の列２０６の噴射チャンバ２０２は、噴射チャンバ２０２が列２０６及び２０８に配列されている方向に関するｘ次元に沿って、第２のグループ、即ち第２の列２０８の噴射チャンバ２０２からオフセットされ得る。更に、第１の列２０６の噴射チャンバ２０２は、分割壁２１０により、第２の列２０８の噴射チャンバ２０２から物理的に分離され得る。即ち、分割壁２１０は、第１の列２０６の噴射チャンバ２０２と第２の列２０８の噴射チャンバ２０２との間に障壁（バリア）を形成することができ、ひいては流体吐出デバイス２００の全長またはほぼ全長に、即ちｘ次元に沿って延びることができる。一例によれば、分割壁２１０は、約５μｍ（ミクロン）から約５００μｍ（ミクロン）である厚さを、即ちｙ次元に沿って有することができる。また、分割壁２１０は、約１０μｍ（ミクロン）から約１００μｍ（ミクロン）である高さを、即ちｚ次元に沿って有することもできる。

また、噴射チャンバ２０２は、第１の列２０６の噴射チャンバ２０２を互いから、及び第２の列２０８の噴射チャンバ２０２を互いから物理的に分離することができる側壁２１２を含むようにも示される。側壁２１２は、噴射チャンバ２０２の形成中に膜２０４に形成され得る。図２Ａ及び図２Ｂに示されていないが、噴射チャンバ２０２は、分割壁２１０から側壁２１２の遠位端部において隣接する噴射チャンバ２０２の側壁２１２を接続することができる後壁も含むことができる。かくして、例えば第１の後壁（図示せず）は、第１の列２０６の噴射チャンバ２０２の後部を横切って延びることができ、第２の後壁（図示せず）は、第２の列２０８の噴射チャンバ２０２の後部を横切って延びることができる。後壁は、存在する場合、噴射チャンバ２０２の後部を通じて、列２０６、２０８の１つの噴射チャンバ２０２から別の噴射チャンバ２０２へ流体が流れないようにする障壁の役割を果たすことができる。

また、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、アクチュエータ２２０が、噴射チャンバ２０２のそれぞれに設けられ得る。アクチュエータ２２０は、上述されたようなサーマル抵抗器、圧電デバイス、又は磁気抵抗デバイスなどとすることができる。更に、上記でも説明されたように、電子コントローラ１１０は、電気接続を通じてアクチュエータ２２０を制御することができる。いずれにしても、アクチュエータ２２０は、噴射チャンバ２０２内に収容された流体の一部が噴射チャンバ２０２から発射される圧力パルスを生成することができる。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、噴射チャンバ２０２の第１の列２０６のアクチュエータ２２０は、噴射チャンバ２０２の第２の列２０８の隣接するアクチュエータ２２０に比較的極めて接近して存在することができる。例えば、第１の列２０６のアクチュエータ２２０と第２の列２０８の最も近い隣のアクチュエータ２２０との間の距離は、分割壁２１０を含まない流体吐出デバイスで実現可能とすることができるものより小さくすることができる。特定の例として、距離は、約２００μｍ（ミクロン）未満とすることができる。別の例として、距離は、１００μｍ（ミクロン）未満とすることができる。

また、流体吐出デバイス２００は、膜２０４が取り付けられ得る及び噴射チャンバ２０２の天井を形成することができる基板２３０も含むことができる。一例によれば、基板２３０は、シリコン、或いはポリマー又はプラスチックなどのような他の材料から形成され得る。いずれにしても、複数の流体供給穴２３２は、流体供給スロット（図示せず）からの流体が個々の噴射チャンバ２０２へ供給され得るように、基板２３０を貫通して形成され得る。即ち、噴射チャンバ２０２のそれぞれは、流体が噴射チャンバ２０２へ供給され得るそれぞれの流体供給穴２３２を含むことができる。図２Ｂを参照すると、流体供給スロットは、膜２０４とは反対側の基板２３０に設けられることができ、流体供給穴２３２のそれぞれと流体連絡することができる。

また、図２Ｂにも示されるように、流体吐出デバイス２００は、複数のノズル２４２を含むノズル層２４０を含むことができる。ノズル層２４０の一部は、ノズル層２４０の下の流体吐出デバイス２００の特徴を示すために取り除かれている。ノズル２４２は、図１Ａ及び図１Ｂに示されたノズル１１６と同等とすることができる。ノズル層２４０は、金属、プラスチック、又はポリマーなどのような比較的剛性の材料から形成され得る。ノズル層２４０は、膜２０４に取り付けられることができ、噴射チャンバ２０２のフロアがノズル層２４０により形成され得る。更に、ノズル２４２のそれぞれは、図２Ｂにも示されるように、個々のアクチュエータ２２０の直下に配置され得る。

アクチュエータ２２０の付勢により、アクチュエータ２２０が設けられている噴射チャンバ２０２内に収容された流体の一部は、アクチュエータ２２０の下に配置されたノズル２４２を介して吐出され得る。更に、アクチュエータ２２０の付勢により、流体が流体供給穴２３２を介して流体供給スロットから噴射チャンバ２０２へ引き込まれ、噴射チャンバ２０２を流体で満たすことができる。図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、分割壁２１０にさらに近づいている側壁２１２の部分は、分割壁２１０から離れている側壁２１２の部分に比べてより大きい幅を有することができる。即ち、例えば、側壁２１２は、流体がアクチュエータ２２０の上に供給され得る縮んだ部分を形成することができる。一例によれば、側壁２１２により形成された縮み量は、ノズル２４２を介した流体の吐出を調整するために選択され得る。ノズル２４２を介した流体の吐出は、流体供給穴２３２からアクチュエータ２２０までの流路に突出部２４４を配置することにより、更に調整され得る。また、突出部２４４は、粒子がアクチュエータ２２０の上に引き寄せられることを阻止する機能を果たすこともできる。

本明細書で説明されるように、クロストークは、他方の列２０８の噴射チャンバ２０２のアクチュエータ２２０が付勢される際に、一方の列２０６の噴射チャンバ２０２に対応するノズル２４２を介して流体が吐出される場合に生じるものとして定義され得る。即ち、クロストークが生じる場合、流体はノズル２４２を介して意図せずに吐出される可能性があり、それは印刷欠陥という結果になるかもしれない。更に、噴射チャンバ２０２間のクロストークは、噴射チャンバ２０２間の流路が閾値レベル未満である場合に生じる可能性がある。閾値レベルは、アクチュエータ２２０のタイプ及びサイズに基づくことができる。かくして、例えば、クロストークがアクチュエータ２２０間で生じるかもしれない閾値レベルは、試験を通じて決定されることができ、異なる構成によって変化する可能性がある。分割壁２１０は、第１の列２０６の噴射チャンバ２０２と第２の列２０８の噴射チャンバ２０２との間の直接的な流路を阻止することができる。代わりに、これら噴射チャンバ２０２間の流路は、個々の流体供給穴２３２を介して、並びに流体供給スロットを介した流体供給穴２３２間の距離を延びることができる。従って、１つの点に関して、分割壁２１０により、これらアクチュエータ２２０が配置された噴射チャンバ２０２間のクロストークの実質的な可能性なしに、個々の列２０６及び２０８のアクチュエータが互いに極めて接近して（例えば、約１００μｍ（ミクロン））配置されることを可能にすることができる。

一例によれば、基板２３０は、少なくとも１００μｍ（ミクロン）である厚さを、即ちｚ次元において有することができる。この点に関して、クロストークが第１の列２０６の噴射チャンバ２０２と第２の列２０８の最も近い隣の噴射チャンバ２０２との間に生じるためには、第１の列２０６の噴射チャンバ２０２におけるアクチュエータ２２０の付勢を通じて生じる圧力波が、少なくとも２つの流体供給穴２３２及び２つの流体供給穴２３２間の距離を通過する必要があるかもしれない。２つの流体供給穴２３２のそれぞれの高さが１００μｍ（ミクロン）であり、流体供給穴２３２間の距離が２００μｍ（ミクロン）である例において、第１及び第２の列２０６、２０８の最も近い隣り合った噴射チャンバ２０２間の流路の長さは、少なくとも４００μｍ（ミクロン）とすることができる。かくして、例えば、隣接する噴射チャンバ２０２間の距離は、クロストークが生じるかもしれない閾値レベルより大幅に大きくすることができる。

さて、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを参照すると、別の例示的な流体吐出デバイス３００の一部の水平断面図、部分水平切り取り図、及び透視図がそれぞれ示される。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示された流体吐出デバイス３００は、図１Ａ及び図１Ｂに示された流体吐出デバイス１１４と同等とすることができる。かくして、例えば、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示された流体吐出デバイス３００は、プリントヘッドアセンブリ１０２に又はプリントヘッドアセンブリ１０２の一部として設けられ得る。更に、図１Ａ及び図１Ｂに示された流体吐出デバイス１１４は、流体吐出デバイス１１４の長さに沿って繰り返される態様で、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示された流体吐出デバイス３００の一部を含むことができる。

流体吐出デバイス３００の全長を代表することができる、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示された流体吐出デバイス３００の部分は、膜３０４に形成された複数の噴射チャンバ３０２を含むことができる。膜３０４は、図２Ａ及び図２Ｂの膜２０２に関連して上述された材料の何れかを含むことができる。例えば、膜３０２は、エポキシベースのネガ型レジストであるＳＵ−８を含むことができる。噴射チャンバ３０２の壁は、例えば膜３０４のエッチングを通じて形成され得る。

流体吐出デバイス３００は、噴射チャンバ３０２の第１の列３０６、及び噴射チャンバ３０２の第２の列３０８を含むことができる。即ち、噴射チャンバ３０２の第１のグループが第１の列３０６に沿って設けられることができ、噴射チャンバ３０２の第２のグループが第２の列３０８に沿って設けられ得る。図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、第１のグループ、即ち第１の列３０６の噴射チャンバ３０２は、噴射チャンバ３０２が列３０６及び３０８に配列されている方向に関するｘ次元に沿って、第２のグループ、即ち第２の列３０８の噴射チャンバ３０２からオフセットされ得る。更に、第１の列３０６の噴射チャンバ３０２は、分割壁３１０により、第２の列３０８の噴射チャンバ３０２から物理的に分離され得る。即ち、分割壁３１０は、第１の列３０６の噴射チャンバ３０２と第２の列３０８の噴射チャンバ３０２との間に液体障壁（バリア）を形成することができ、ひいては流体吐出デバイス３００のほぼ全長に、即ちｘ次元に沿って延びることができる。一例によれば、分割壁３１０は、約５μｍ（ミクロン）から約５００μｍ（ミクロン）である厚さを、即ちｙ次元に沿って有することができる。また、分割壁３１０は、約１０μｍ（ミクロン）から約１００μｍ（ミクロン）である高さを、即ちｚ次元に沿って有することもできる。

また、噴射チャンバ３０２は、第１の列３０６の噴射チャンバ３０２を互いから、及び第２の列３０８の噴射チャンバ３０２を互いから物理的に分離することができる側壁３１２を含むようにも示される。側壁３１２は、噴射チャンバ３０２の形成中に膜３０４に形成され得る。また、流体吐出デバイス３００は、噴射チャンバ３０２の天井を形成することができる、且つ側壁３１２の上部の上に１つの噴射チャンバ３０２から別の噴射チャンバ３０２に流体が流れないようにする障壁の役割を果たすこともできる上部プレート３１４も含むことができる。上部プレート３１４は、膜３０４と同じ又は類似の材料から形成され得る。

また、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、アクチュエータ３２０及びノズル３３２は、噴射チャンバ３１２のそれぞれに設けられ得る。例えば、アクチュエータ３２０は、基板３３０に設けられることができ、ノズル３３２は基板３３０を貫通して形成され得る。ノズル３３２は、図１Ａ及び図１Ｂに示されたノズル１１６と同等とすることができる。アクチュエータ３２０は、上述されたような、サーマル抵抗器、圧電デバイス、又は磁気抵抗デバイスなどとすることができる。更に、上記でも説明されたように、アクチュエータ３２０は、電気接続を介して電子コントローラ１１０により制御され得る。アクチュエータ３２０は、噴射チャンバ３０２の、分割壁３１０とは反対側にある端部の近くに配置されるように示されているが、理解されるべきは、アクチュエータ３２０及びノズル３３２は、他の構成を有することができる。例えば、アクチュエータ３２０とノズル３３２の配置は入れ換えられ得る。他の例において、アクチュエータ３２０は、丸い形をしていてもよく、ノズル３３２の周りに配置され得る。

いずれにしても、アクチュエータ３２０は、噴射チャンバ３０２に収容された流体の一部が基板３２０のノズル３３２を介して、噴射チャンバ３０２から発射される圧力パルスを生成することができる。基板３３０は、上部プレート３１４の反対側にある膜３０４に取り付けられることができ、噴射チャンバ３０２のフロアを形成することができる。基板３３０は、上述された材料の何れか、例えばシリコンから形成され得る。

一例によれば、アクチュエータ３２０により生成された圧力パルスにより、噴射チャンバ３０２に収容された流体の一部がノズル３３２を介して発射され得る。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示された構成において、噴射チャンバ３０２の第１の列３０６におけるノズル３３２は、噴射チャンバ３０２の第２の列３０８における隣接するアクチュエータ３２０に比較的極めて接近することができる。例えば、第１の列３０６のノズル３３２と第２の列３０８の最も近い隣のノズル３３２との間の距離は、分割壁３１０を含んでいない流体吐出デバイスにおいて実現可能とすることができるものより少なくすることができる。特定の例として、距離は、約１００μｍ（ミクロン）より少なくすることができる。

図３Ａに示されるように、流体吐出デバイス３００は、流体供給スロット３４０も含むことができる。流体供給スロット３４０は、噴射チャンバ３０２へ供給され得るインクのような流体を収容するチャンバとすることができる。例えば、流体供給スロット全対は流体で満たされることができ、流体がノズル３３２を介して発射される際、噴射チャンバ３０２は流体を補充され得る。即ち、アクチュエータ３２０の付勢により、流体は、噴射チャンバ３０２を流体で満たすために側壁３１２間の開口を介して流体供給スロット３４０から噴射チャンバ３０２へ引き込まれ得る。図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、分割壁３１０にいっそう接近している側壁３１２の部分は、分割壁３１０から離れている側壁３１２の部分より小さい幅を有することができる。即ち、例えば、側壁３１２は、流体がアクチュエータ３２０の上に供給され得る縮んだ部分を形成することができる。一例によれば、側壁３１２により形成される縮み量は、ノズル３３２を介した流体の吐出を調整するために選択され得る。

分割壁３１０は、第１の列３０６のアクチュエータ３２０と噴射チャンバ３０２の第２の列のノズル３３２との間の直接的な流路を阻止することができる。代わりに、対向する列３０６、３０８のアクチュエータ３２０とノズル３３２との間の流路は、噴射チャンバ３０２から外へ及び上部プレート３１４の上に延びることができる。従って、１つの点について、分割壁３１０により、個々の列３０６及び３０８のノズル３３２は、対向する列３０６、３０８のアクチュエータ３２０とノズル３３２との間のクロストークの実質的な可能性なしで、互いに極めて接近して（例えば約１００μｍ（ミクロン））配置されることを可能にすることができる。一例によれば、上部プレート３１４は、少なくとも２００μｍ（ミクロン）の幅（即ち、ｙ方向において）を有することができる。この点に関して、第１の列３０６の噴射チャンバ３０２のアクチュエータ３２０と第２の列３０８の最も近い隣の噴射チャンバ３０２のノズル３３２との間にクロストークが生じるためには、第１の列３０６の噴射チャンバ３０２におけるアクチュエータ３２０の付勢を通じて生じた圧力波は、２００μｍ（ミクロン）を少なくとも２回通過する必要があるかもしれない。かくして、例えば、隣接する噴射チャンバ３０２のアクチュエータ３２０とノズル３３２との間の距離は、クロストークが生じる可能性がある閾値レベルより大幅に大きくすることができる。

さて、図４を参照すると、流体吐出デバイスを製作するための例示的な方法４００の流れ図が示される。理解されるべきは、図４に示された方法４００は、追加の動作を含むことができ、本明細書で説明された動作の一部は、方法４００の範囲から逸脱せずに除去および／または変更され得る。更に、理解されるべきは、方法４００の動作の一部が実施される順序は入れ換えられ得る。

方法４００の説明は、例示のために図２Ａ、図２Ｂ及び図３Ａ〜図３Ｃに図示された流体吐出デバイス２００及び３００に関連して行われ、ひいては理解されるべきは、方法４００は、他の構成を有する流体吐出デバイスを製作するために実施され得る。

ブロック４０２において、複数の穴が基板２３０、３３０に形成され得る。穴は、基板２３０、３３０のエッチングを通じて形成され得る。更に、穴は、流体供給穴２３２（流体吐出デバイス２００）として又はノズル３３２（流体吐出デバイス３００）として形成され得る。

ブロック４０４において、噴射チャンバ２０２、３０２の第１の列２０６、３０６、及び噴射チャンバ２０２、３０２の第２の列２０８、３０８は、膜２０４、３０４に形成され得る。噴射チャンバ２０２、３０２は、エッチング又は他の適切な半導体製造プロセスを通じて膜２０４、３０４に形成され得る。噴射チャンバ２０２、３０２の形成において、複数の側壁２１２、３１２は、第１の列２０６、３０６に沿って及び第２の列２０８、３０８に沿って噴射チャンバ２０２、３０２の隣接するそれぞれの間に形成され得る。更に、後壁（図示せず）が、分割壁２１０から側壁２１２の反対側の端部に沿って膜２０４に形成され得る。後壁は、例えば流体供給穴２３２が閉塞または詰まる場合に、流体供給スロットからの流体が、噴射チャンバ２０２の後端部を介して噴射チャンバ２０２へ供給されることを可能にするために設けられることができない。

ブロック４０６において、分割壁２１０、３１０は、噴射チャンバ２０２、３０２の第１の列２０６、３０６と噴射チャンバ２０２、３０２の第２の列２０８、３０８との間の膜２０４、３０４に形成され得る。本明細書で説明される限り、分割壁２１０、３１０により、第１の列２０６、３０６と第２の列２０８、３０８の噴射チャンバ２０２、３０２間の流路は、クロストークを低減または最小限にするのに十分な長さからなることができる。

ブロック４０８において、アクチュエータ２２０、３２０が噴射チャンバ２０２、３０２のそれぞれに設けられ得る。アクチュエータ２２０、３２０は、基板２３０、３３０に設けられ得る。

また、ノズル２４２を含むノズル層２４０が、例えば図２Ｂに示されるように、膜２０４に設けられ得る。ノズル層２４０は、噴射チャンバ２０２間の側壁２１２の上の流体障壁の役目をすることができる。更に、ノズル２４２は、アクチュエータ２２０の付勢により流体がノズル２４２を介して発射され得るように、個々のアクチュエータ２２０と位置合わせされ得る。

特に即時開示の全体をくまなく説明したが、本開示の代表的な例は、広範囲の応用形態にわたる実用性を有し、上記の説明は制限することを意図されておらず、制限すると解釈されるべきではなく、本開示の態様の例示的な考察として提供される。

本明細書で説明および図示されたことは、その変形形態の幾つかに加えて本開示の例である。本明細書で使用された用語、説明および図面は、例示のためだけに記載されており、制限することを意図されていない。多くの変形形態は、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物により定義されることが意図されている本開示の思想および範囲内において可能であり、当該特許請求の範囲において、全ての用語は、別段の指示がない限り、それらの最も広い妥当な意味に意図されている。

Claims (15)

1. 流体吐出デバイスであって、
   噴射チャンバの第１の列、噴射チャンバの第２の列、及び分割壁を含む膜であって、前記分割壁が前記噴射チャンバの第１の列を前記噴射チャンバの第２の列から物理的に分離する、膜と、
   複数のアクチュエータであって、前記複数のアクチュエータの各アクチュエータが前記噴射チャンバのそれぞれに設けられている、複数のアクチュエータと、
   前記噴射チャンバのそれぞれから基板を貫通して延びる個々の穴を含む前記基板とを含む、流体吐出デバイス。
2. 前記噴射チャンバの第１の列における噴射チャンバが、側壁により前記噴射チャンバの第１の列における隣接する噴射チャンバから物理的に分離され、前記噴射チャンバの第２の列における噴射チャンバが、側壁により前記噴射チャンバの第２の列における隣接する噴射チャンバから物理的に分離されている、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
3. 前記側壁が、前記分割壁の幅よりも大きい幅を有する、請求項２に記載の流体吐出デバイス。
4. 前記噴射チャンバの第１の列および前記噴射チャンバの第２の列における噴射チャンバが、前記分割壁に向かい合わせの前記側壁に接続する個々の後壁を更に含む、請求項２に記載の流体吐出デバイス。
5. 前記噴射チャンバに流体を供給するための流体供給スロットを更に含み、前記基板を貫通して延びる穴が、前記流体供給スロットと流体連絡する流体供給穴を構成する、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
6. 前記膜上に設けられたノズル層を更に含み、前記ノズル層が複数のノズルを含み、前記複数のノズルのそれぞれが、前記噴射チャンバのそれぞれと流体連絡する、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
7. 前記基板が、約５０μｍ（ミクロン）から約１５０μｍ（ミクロン）の厚さからなる、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
8. 前記噴射チャンバの第１の列におけるアクチュエータと前記噴射チャンバの第２の列におけるアクチュエータとの間の最も近い距離が、約１００μｍ（ミクロン）未満である、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
9. 前記噴射チャンバの第１の列における噴射チャンバを前記噴射チャンバの第２の列における噴射チャンバから物理的に分離するために前記膜上に設けられた上部層を更に含み、前記基板の穴は、流体が前記噴射チャンバから吐出され得るノズルを構成する、請求項１に記載の流体吐出デバイス。
10. 流体吐出デバイスを製作するための方法であって、
    基板に穴を形成し、
    噴射チャンバの第１の列および噴射チャンバの第２の列を膜に形成し、前記噴射チャンバのそれぞれが前記基板の穴と流体連絡し、
    前記噴射チャンバの第１の列と前記噴射チャンバの第２の列との間で、前記膜に分割壁を形成し、
    前記噴射チャンバのそれぞれにアクチュエータを設けることを含み、前記アクチュエータのそれぞれは、付勢される場合に個々の噴射チャンバから流体を吐出することができる、方法。
11. 前記噴射チャンバの第１の列における噴射チャンバを前記噴射チャンバの第１の列における隣接する噴射チャンバから物理的に分離するための側壁を前記膜に形成し、
    前記噴射チャンバの第２の列における噴射チャンバを前記噴射チャンバの第２の列における隣接する噴射チャンバから物理的に分離するための側壁を前記膜に形成することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記分割壁の反対側で前記噴射チャンバの第１の列における噴射チャンバを横切って延びる第１の後壁を前記膜に形成し、
    前記分割壁の反対側で前記噴射チャンバの第２の列における噴射チャンバを横切って延びる第２の後壁を前記膜に形成することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
13. 複数のノズルを含むノズル層を前記膜上に設けることを更に含み、前記複数のノズルのそれぞれが、前記噴射チャンバのそれぞれと流体連絡している、請求項１０に記載の方法。
14. プリントヘッドアセンブリであって、複数の流体吐出デバイスを含み、前記複数の流体吐出デバイスのそれぞれが、
    膜であって、前記膜が、
    第１の方向に沿って延びる噴射チャンバの第１の列と、
    前記第１の方向に沿って延びる噴射チャンバの第２の列と、
    分割壁とを含み、前記分割壁が、前記噴射チャンバの第１及び第２の列の前記第１の方向における広がりに沿って、前記噴射チャンバの第１の列を前記噴射チャンバの第２の列から物理的に分離する、膜と、
    前記分割壁に隣接する前記噴射チャンバのそれぞれに設けられた複数のアクチュエータと、
    前記噴射チャンバのそれぞれから延びる個々の穴を有する基板とを含む、プリントヘッドアセンブリ。
15. 前記複数の流体吐出デバイスのそれぞれにおける前記膜が、前記噴射チャンバの第１の列における隣接する噴射チャンバを互いから物理的に分離する、及び前記噴射チャンバの第２の列における隣接する噴射チャンバを互いから物理的に分離する側壁を更に含む、請求項１４に記載のプリントヘッドアセンブリ。

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