JP4634118B2 - インクジェット装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に液滴射出装置に関し、特にインクジェット装置に関する。

印刷物を作成するためのドロップオンデマンド方式のインクジェット技術は、プリンタ、プロッタ、およびファクシミリ装置などの市販製品において使用されている。一般的にインクジェットイメージは、プリントヘッドまたはプリントヘッドアセンブリ内に設けられた複数の液滴生成器によって射出されたインク滴を、着滴表面上に選択的に配置させることによって形成される。たとえば、プリントヘッドアセンブリと着滴表面とを互いに対して移動させつつ、適切な時点で液滴生成器から液滴が射出されるよう、適切な制御器などを用いて制御する。着滴表面は、転写表面であってもよいし、あるいは紙などの印刷基材であってもよい。転写表面である場合、そこに印刷されたイメージはその後、紙などの印刷出力基材に転写される。

既知のインクジェットプリントヘッドの構造では、金属製のダイヤフラム板に取り付けられた電気機械式トランスデューサを用いるが、このような構造では、電気機械式トランスデューサに対する電気的接続を形成することが困難な場合がある。

本発明の一態様によれば、液滴射出装置は、流体チャネル層と、流体チャネル層上に設けられたダイヤフラム層と、ダイヤフラム層上に設けられたブランケット誘電層と、ブランケット誘電層上に設けられ隆起した接点領域を含む薄膜型回路と、隆起接点領域に導電する状態で取り付けられた複数の電気機械式トランスデューサと、を有する。

本発明の他の態様によれば、液滴射出装置は、流体チャネル層と、流体チャネル層に取り付けられた誘電性ダイヤフラム層と、誘電性ダイヤフラム層上に設けられたパターン形成された導電層と、パターン形成された導電層上に設けられた複数の導電性メサ部と、導電性メサ部に導電する状態で取り付けられた複数の電気機械式トランスデューサと、を有する。

図１は、ドロップオンデマンド方式の印刷装置の一実施形態を示す略ブロック図である。この印刷装置は、制御器１０と、液滴を射出する複数の液滴生成器を含むことが可能なプリントヘッドアセンブリ２０とを有する。制御器１０は、各液滴生成器にそれぞれ駆動信号を供給することによって、液滴生成器を選択的に作動させる。各液滴生成器において、圧電式セラミックトランスデューサを用いてもよい。他の例としては、各液滴生成器において、シアモードのトランスデューサ（shear-mode transducer）、環状狭窄式トランスデューサ（annular constrictive transducer）、電歪式トランスデューサ（electrostrictive transducer）、電磁式トランスデューサ（electromagnetic transducer）、または磁歪式トランスデューサ（magnetorestrictive transducer）を用いてもよい。プリントヘッドアセンブリ２０は、ステンレス鋼などのシートまたはプレートを積層して形成することが可能である。

図２は、図１に示す印刷装置のプリントヘッドアセンブリ２０において使用できる液滴生成器３０の一実施形態を示す、略ブロック図である。液滴生成器３０は、多岐管、貯液部、または他のインク収容構造体からインク３３を受ける入口チャネル３１を有する。インク３３は、加圧またはポンプチャンバ３５に流入する。加圧チャンバ３５は、片側が可撓性ダイヤフラム３７などで仕切られている。可撓性ダイヤフラムに、薄膜型相互接続構造体３８が取り付けられ、たとえば加圧チャンバ３５に重なるように配置される。薄膜型相互接続構造体３８には、電気機械式トランスデューサ３９が取り付けられている。電気機械式トランスデューサ３９は、ピエゾ部材４１を含む圧電式トランスデューサであってもよい。ピエゾ部材４１はたとえば、制御器１０から薄膜型相互接続構造体３８を通じて液滴射出信号および非射出信号を受信する電極４２および４３に挟まれて設けられる。電極４３は、制御器１０と共にグランドに接続される。電極４２は、能動的に駆動され、相互接続構造体３８を介して電気機械式トランスデューサ３９を作動させる。電気機械式トランスデューサ３９を作動させることで、加圧チャンバ３５から液滴形成出口チャネル４５へインクが流され、出口チャネル４５からインク滴４９が、たとえば転写表面である着滴基材４８に向けて射出される。出口チャネル４５は、ノズルまたは孔４７を含むことが考えられる。

インク３３は、溶融または相変化された固体インクであってもよく、電気機械式トランスデューサ３９はたとえば、曲げモードで動作する圧電式トランスデューサである。

図３は、液滴生成器アレイなどの形態で複数の液滴生成器３０（図２）が形成されることが可能なインクジェットプリントヘッドアセンブリ２０の一実施形態を示す略立面図である。インクジェットプリントヘッドアセンブリは、流体チャネル層または下部構造体１３１と、流体チャネル層１３１に取り付けられたダイヤフラム層１３７と、ダイヤフラム層１３７上に設けられた薄膜型相互接続回路層１３８と、薄膜型相互接続回路層１３８に取り付けられたトランスデューサ層１３９とを含む。流体チャネル層１３１は、液滴生成器３０の流体チャネルおよびチャンバを構成する。ダイヤフラム層１３７は、液滴生成器３０のダイヤフラム３７を構成する。薄膜型相互接続回路層１３８は、相互接続回路３８を形成する。トランスデューサ層１３９は、液滴生成器３０の電気機械式トランスデューサ３９を構成する。

一例として、ダイヤフラム層１３７は、流体チャネル層１３１に接着または接合されたステンレス鋼などの金属プレートまたはシートを含む。ダイヤフラム層１３７はまた、セラミックなどの非導電性材料を含んでもよい。流体チャネル層１３１は一例として、積層された複数のプレートまたはシートから成る。例えば、流体チャネル層１３１は、パターン形成された金属プレートの積層を含んで構成される。トランスデューサ層１３９は、エポキシ接着剤などで薄膜型相互接続回路層１３８に接着または接合された、切り溝付き（kerfed）のセラミックトランスデューサのアレイであることが可能である。

図４は、導電性または非導電性のダイヤフラム層１３７と共に使用できる、隆起した接点パッドまたは領域１９１を含む薄膜型相互接続回路層１３８の一実施形態を示す略平面図である。電気機械式トランスデューサ３９（図５〜図７）はそれぞれ、たとえば導電性接着剤または低温ハンダなどを用いて、対応の隆起接点パッド１９１に導電する状態で接着されている。図５〜図７に示す様々な実施形態からわかるとおり、隆起領域１９１は、たとえばメサ（台地）層と、パターン形成された導電層とを含む薄膜構造体によって形成されることが可能である。薄膜型相互接続回路層１３８によって、各電気機械式トランスデューサ３９への電気的接続が実現できる。

図５は、導電性または非導電性のダイヤフラム層１３７と共に使用できる薄膜型相互接続回路層１３８の実施形態の一部を示す略立面図である。薄膜型相互接続回路層１３８は、ブランケット誘電層２１３と、ブランケット誘電層２１３上に設けられたパターン形成された導電層２１５と、パターン形成された導電層２１５上に重ねられた複数の導電性メサ部から成る導電性メサ層２１１とを含む。導電性メサ部およびその下に位置する部分の導電層２１５が、隆起接点領域またはパッド１９１を形成する。相互接続回路層１３８はさらに、パターン形成された誘電層２１７を含むことが可能である。パターン形成された誘電層２１７は開口部２１７Ａを有し、隆起接点パッド１９１はその開口部２１７Ａを通って延伸する。隆起接点パッド１９１は、相互接続回路層１３８の他の層部分より高く形成され、相互接続回路層１３８の最も高い部分を構成する。それにより、電気機械式トランスデューサ３９を各隆起接点パッド１９１に接着することが容易になっている。

図５に略図で示す実施形態では、パターン形成されたメサ層２１１は、適切にパターン形成された金属層から成ることが可能である。同様に、パターン形成された導電層２１５も、たとえば適切にパターン形成された金属層から成る。

図６は、導電性または非導電性のダイヤフラム層１３７と共に使用できる薄膜型相互接続回路層１３８のさらなる実施形態の一部を示す略立面図である。相互接続回路層１３８は、ブランケット誘電層２１３と、ブランケット誘電層２１３上に重ねられた複数のメサ部から成るメサ層２１１と、メサ層２１１上に重ねられたパターン形成された導電層２１５とを含む。メサ層２１１は、非導電性（たとえば誘電性）であっても、導電性（たとえば金属製）であってもよい。メサ部およびそれに重なる部分のパターン形成された導電層２１５が、隆起接点領域またはパッド１９１を形成する。薄膜型相互接続回路層１３８はさらに、パターン形成された誘電層２１７を含むことが可能である。パターン形成された誘電層２１７は開口部２１７Ａを有し、隆起接点パッド１９１はその開口部２１７Ａを通って延伸する。隆起接点パッド１９１は、相互接続回路層１３８の他の層部分より高く形成され、相互接続回路層１３８の最も高い部分を構成する。それにより、電気機械式トランスデューサ３９を各隆起接点パッド１９１に接着することが容易になっている。

図６に略図で示す実施形態では、メサ層２１１はたとえば、適切にパターン形成された誘電層または金属層から成ることが可能である。パターン形成された導電層２１５は、適切にパターン形成された金属層から成ることが考えられる。

図７は、非導電性のダイヤフラム層１３７と共に使用できる薄膜型相互接続回路層１３８のさらに別の実施形態の一部を示す略立面図である。薄膜型相互接続回路層１３８は、パターン形成された導電層２１５と、パターン形成された導電層２１５上に重ねられた複数のメサ部から成る導電性メサ層２１１とを含む。導電性メサ部およびその下に位置する部分のパターン形成された導電層２１５が、隆起接点領域またはパッド１９１を形成する。薄膜型相互接続回路層１３８はさらに、パターン形成された誘電層２１７を含むことが可能である。パターン形成された誘電層２１７は開口部２１７Ａを有し、隆起接点パッド１９１はその開口部２１７Ａを通って延伸する。隆起接点パッド１９１は、薄膜型相互接続回路層１３８の他の層部分より高く形成され、相互接続回路層１３８の最も高い部分を構成する。それにより、電気機械式トランスデューサ３９を各隆起接点パッド１９１に接着することが容易になっている。

図７に略図で示す実施形態では、パターン形成された導電性メサ層２１１は、適切にパターン形成された金属層から成ることが可能である。同様に、パターン形成された導電層２１５も、たとえば適切にパターン形成された金属層から成る。

薄膜型相互接続回路層１３８の各誘電層は、酸化シリコン、窒化シリコン、または酸窒化シリコンなどから成り、約０．１〜５μｍの範囲内の厚さを有することが可能である。特に、各誘電層は約１〜２μｍの範囲内の厚さを有することが考えられる。

薄膜型相互接続回路層１３８の各導電層は、アルミニウム、クロム、ニッケル、タンタル、または銅などから成り、約０．１〜５μｍの範囲内の厚さを有することが可能である。特に、各導電層は約１〜２μｍの範囲内の厚さを有することが考えられる。

添付の請求項は、出願時の状態および補正された状態において、本明細書中に開示された実施形態および教示事項の変形、代替形態、修正、改良、同等物、および実質的同等物を、現時点で予測および認識されていないものや、たとえば出願人／特許権者および他者が想到するものも含めて、包含する。

ドロップオンデマンド方式の液滴射出装置の一実施形態を示す、略ブロック図である。 図１の液滴射出装置において使用できる液滴生成器の一実施形態を示す、略ブロック図である。 インクジェットプリントヘッドアセンブリの一実施形態を示す、略立面図である。 図３のインクジェットプリントヘッドアセンブリの薄膜型相互接続回路の一実施形態を示す、略平面図である。 インクジェットプリントヘッドアセンブリの薄膜型相互接続回路の実施形態の一部を示す、略立面断面図である。 インクジェットプリントヘッドアセンブリの薄膜型相互接続回路のさらなる実施形態の一部を示す、略立面断面図である。 インクジェットプリントヘッドアセンブリの薄膜型相互接続回路のさらに別の実施形態の一部を示す、略立面断面図である。

符号の説明

３０ 液滴生成器、３１ 入口チャネル、３３ インク、３５ 加圧チャンバ、３７ ダイヤフラム、３８ 薄膜型相互接続構造体、３９ 電気機械式トランスデューサ、１３１ 流体チャネル層、１３７ ダイヤフラム層、１３８ 薄膜型相互接続回路層、１３９ トランスデューサ層、１９１ 隆起接点領域、２１１ メサ層、２１３ ブランケット誘電層、２１５ パターン形成された導電層。

Claims (8)

1. 液滴射出装置であって、
   流体チャネル層と、
   前記流体チャネル層上に設けられたダイヤフラム層と、
   前記ダイヤフラム層上に設けられたブランケット誘電層と、
   前記ブランケット誘電層の上方に設けられ、複数の開口部を有する上側誘電層と、
   前記上側誘電層と前記ブランケット誘電層との間に設けられ、前記上側誘電層の各開口部を通って延伸して隆起した複数の接点領域を含む、薄膜型回路と、
   前記隆起した複数の接点領域に導電する状態で取り付けられた複数の電気機械式トランスデューサと、を有する液滴射出装置。
2. 前記隆起した複数の接点領域が、誘電性メサ部を含む、請求項１に記載の液滴射出装置。
3. 前記隆起した複数の接点領域が、導電性メサ部を含む、請求項１に記載の液滴射出装置。
4. 前記薄膜型回路が、メサ層と、前記メサ層上に重ねられたパターン形成された導電層とを含む、請求項１に記載の液滴射出装置。
5. 液滴射出装置であって、
   流体チャネル層と、
   前記流体チャネル層に取り付けられた誘電性ダイヤフラム層と、
   前記誘電性ダイヤフラム層上に設けられたパターン形成された導電層と、
   前記導電層の上方に設けられ、複数の開口部を有する上側誘電層と、
   前記上側誘電層と前記導電層との間に設けられ、前記上側誘電層の開口部を通って延伸して隆起した接点領域を含む複数の導電性メサ部と、
   前記複数の導電性メサ部に導電する状態で取り付けられた複数の電気機械式トランスデューサと、を有する液滴射出装置。
6. 前記流体チャネル層が、溶融した固体インクを受ける、請求項１または５に記載の液滴射出装置。
7. 前記電気機械式トランスデューサが、圧電式トランスデューサを含んで構成される、請求項１または５に記載の液滴射出装置。
8. 前記流体チャネル層が、パターン形成された金属プレートの積層を含んで構成される、請求項１または５に記載の液滴射出装置。
   

Images