キャビティ板
流体噴射に使用されるキャビティ板には、特に、流出端部が含まれる。細長ランド部が、流出端部からキャビティ板の流入端部に向かって延びる。細長ランド部は、キャビティ板の上面と下面との間に側壁を有し、細長キャビティを形成する。流体流出端部の上流かつ細長ランド部の間に構造的支持体があり、細長ランド部を支持する。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２００８年５月２２日に出願された米国実用特許出願第１２／１２５，６４８号の利益を主張するものであり、この実用特許は参照により本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本記載はキャビティ板に関する。
【背景技術】
【０００３】
キャビティ板は、インクを噴射するインクジェット装置の一部を形成することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般に、一態様では、流体噴射に使用されるキャビティ板は流出端部を含む。細長ランド部が、流出端部からキャビティ板の流入端部に向かって延びる。細長ランド部は、キャビティ板の上面と下面との間に側壁を有し、細長キャビティを形成する。流体流出端部の上流かつ細長ランド部の間に構造的支持体があり、細長ランド部を支持する。
【０００５】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。
【０００６】
細長ランド部間にある構造的支持体は、キャビティ板の流入端部の下流に配置される。細長ランド部間にある構造的支持体は、流入端部に配置される。細長ランド部間にある構造的支持体によっては、キャビティ板の流入端部に配置されるものもあれば、流入端部の下流に配置されるものもある。細長ランド部間の構造的支持体は、流入端部と流出端部との中間に配置される。各構造的支持体は、１つのランド部を隣接するランド部に接続する。キャビティは、上面と下面との間の深さを有し、各構造的支持体は、キャビティの深さ未満の厚さを有する。キャビティは、上面と下面との間の深さを有し、各構造的支持体は、キャビティの深さの半分未満の厚さを有する。各構造的支持体は、キャビティ板の表面の１つと同じ平面内に表面を有する。構造的支持体はランド部に垂直である。側壁はエッチングされる。構造的支持体は、ランド部に一体化される。上面および下面には、キャビティを閉じて、ポンピングチャンバを形成するカバーがある。圧電素子が位置決めされて、キャビティから流体流出端部を通して流体をポンピングする。
【０００７】
一般に、別の態様では、流体噴射に使用されるキャビティ板は、キャビティ板に、細長ランド部、ランド部間の細長キャビティ、およびランド部間にあり、流体を支持構造体を超えてキャビティに沿って流すように構成された支持構造体を形成することによって作られる。
【０００８】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。
【０００９】
形成はエッチングを含む。支持構造体の場所でのエッチングは、他の場所でのエッチングと異なる条件で行われる。エッチングは、支持構造体の場所では板の片面のみからエッチングし、他の場所では板の両面からエッチングすることにより、異なる条件で行われる。カバーがキャビティ板の各面に取り付けられて、ポンピングチャンバを形成する。カバーは高分子膜を含む。カバーは補剛板を含む。
【００１０】
一般に、別の態様では、流体噴射に使用されるオリフィス板が、上面および下面を含む。上面は、流体ポンピングチャンバから噴射された流体を受ける２列になった開口部を含み、下面は、オリフィス板から基板上に流体を噴射するための１列になった開口部を含む。
【００１１】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。
【００１２】
オリフィス板の上面の２列になった開口部は、オリフィス板の長手寸法に沿って平行する。２列になった各開口部は、オリフィス板の長手寸法に沿って等しく距離を置かれる。２列のうちの１列の開口部は、長手寸法に沿って他方の列の開口部に対して互い違いになる。オリフィス板の上面において２列になった列の各開口部は、チャネルを通して下面の１つの開口部に接続される。各チャネルは、上面の開口部から下面の開口部に向かって先細りする。オリフィス板の下面の各開口部は、等しく距離を置かれる。オリフィス板の下面の開口部は、上面の２列になった開口部に交互に接続される。下面の各開口部は等しい形状を有する。下面の各開口部はオリフィスである。オリフィス板はシリコンを含む。上面および下面の開口図ならびにチャネルはエッチングされる。
【００１３】
これらおよび他の態様および特徴は、機能を実行する方法、装置、システム、手段として、また他の方法で説明することができる。
【００１４】
他の特徴および利点が以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】インクジェットプリント装置の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図１Ｂ】インクジェット組立体の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図１Ｃ】インクジェット組立体の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図２−１】図２はキャビティ板の斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図２−２】図２Ａはキャビティ板の上面図である（一定の縮尺ではない）。
【図２−３】図２Ｂはキャビティ板の断面図である（一定の縮尺ではない）。
【図３Ａ】キャビティ板の拡大上面図である（一定の縮尺である）。
【図３Ｂ】キャビティ板の拡大上面図である（一定の縮尺である）。
【図４−１】図４はインクジェット組立体の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図４−２】図４Ａはインクジェット組立体の本体およびオリフィス板の部分の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図４−３】図４Ｂは一定の縮尺でのオリフィス板内のチャネルの拡大上面図である。
【図４−４】図４Ｃは一定の縮尺でのチャネルの拡大断面側面図である。
【図５Ａ】キャビティ板を形成する方法を示す（一定の縮尺ではない）。
【図５Ｂ】キャビティ板を形成する方法を示す（一定の縮尺ではない）。
【図５Ｃ】キャビティ板を形成する方法を示す（一定の縮尺ではない）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１Ａを参照すると、例えば、キャビティ板は、カラー１０に結合された噴射組立体４を含むインクジェットプリント装置２の一部をなすことができる。カラー１０はマニフォルド板１２に取り付けられ、マニフォルド板１２は、オリフィス１６を有するオリフィス板１４に取り付けられる。インクジェットプリント装置２が使用中の場合、インクはカラー要素１０を通って噴射組立体４内に供給され、オリフィス１６を通って噴射されて、基板１８上にイメージを形成する。
【００１７】
図１Ｂを参照すると、インク噴射組立体４は本体２０を含み、本体２０の両側には、補剛板および細長キャビティを含むキャビティ板（図１Ｃ）が取り付けられる。底部が補剛板で覆われた細長キャビティにより、本体２０の各面に１列のウェル２２（すべては図示せず）が形成される。ウェル２２は、上部が高分子膜３２および３２’により覆われた場合、ポンピングチャンバを形成する。補剛板およびキャビティ板の詳細については、図１Ｃにおいて以下に考察する。使用に際して、インクは、本体２０の下部（図示せず）に接触するマニフォルド板１２の上面３から、インク通路２４を通ってインク充填通路２６まで充填され、さらにインク流入口２８を通ってポンピングチャンバまで下がり、インク流出端部３０を通って補剛板４６に流出し、再び本体２０に戻り、本体２０の下部にある列になった開口部（図示せず）から噴射される。
【００１８】
図１Ｃを参照すると、それぞれ同じ寸法および設計を有するキャビティ板３８およびキャビティ板３８’は、サイズの合った補剛板４６または４６’とサイズの合った高分子膜３２または３２’との間に重ねられる。キャビティ板３８は、それぞれキャビティ４０内に向かって一端部が開いた平行する細長キャビティ４２を含む。隣り合った各対の細長キャビティ４２は、細長ランド部４４により隔てられる。キャビティ４０およびキャビティ板３８に対するキャビティ４０の相対位置の寸法は、本体２０内のインク充填通路２６の寸法に一致する。補剛板４６は、キャビティ４０、インク充填通路２６、および下列のキャビティ４７に一致する上部キャビティ４８を含み、各上部キャビティ４８は、対応するキャビティ４２の閉じられた端部３０に一致する。組み立てられ、使用される場合、ポンピングチャンバの端部３０に達したインクは、補剛板４６のキャビティ４７を通って再び本体２０内に水平に流れる。
【００１９】
本体２０は、例えば、焼結炭素から作られ、前面２７および後面３７を含む。１つまたは複数、例えば、２つの内蔵インク通路２４はそれぞれ、本体２０の下面１９に開き、内蔵インク充填通路２６に接続された開口部７を有し、開口部７は、本体２０の長さ３９に平行する長さ２５を有する細長キャビティの形態である。キャビティ２６の上下のそれぞれは、本体２０の前面および後面２７および３７にある。本体２０は、長さ３９に沿って１列のインク噴射通路２３（すべては図示せず）も含む。各インク噴射通路２３は、本体２０の前面または後面に開かれた開口部２１または２１’を有する水平部分１１であって、開口部のサイズおよび場所が、補剛板４６または４６’のキャビティ４７に一致する、水平部分１１と、本体２０の下面１９に開かれ、下に配置される１つのオリフィス１６に対応する開口部９を有する垂直部分１５とを含む。本体２０の前面２７への開口部２１’を有するインク噴射通路２３は、本体２０の後面３７への開口部２１を有するインク噴射通路２３と交互に配置される。開口部９は列単位で、本体２０の長さ３９に平行に位置合わせされ、各キャビティ板３８および３８’により形成されるポンピングチャンバの密度の２倍の密度を有する。一般に、各ポンピングチャンバは、対応するインク噴射通路２３、接続された開口部２１および９、ならびに対応するオリフィス１６と共に、ジェットと呼ばれる。
【００２０】
重ねられたキャビティ板３８および３８’が本体２０の前面および後面２７および３７に取り付けられ、噴射組立体４が使用中の場合、インクは、本体２０からポンピングチャンバを通って流れ、インク噴射通路２３を通り、開口部９からオリフィス１６を通して基板１８（図１Ａ）上に噴射される。
【００２１】
再び図１Ｂを参照すると、噴射組立体４は、キャビティ４２から形成されたポンピングチャンバにインクを噴射させる電子構成要素２９も含む。例えば、電気構成要素は、高分子膜３２、３２’上の２組の電極３３および３３’を含み、電極３３および３３’は、各可撓性プリント回路３１、３１’へのリード線（図示せず）により、集積回路３４および３４’に接続される。圧電素子３６および３６’は、高分子膜３２および３２’のそれぞれの逆側に取り付けられて、形成されたポンピングチャンバをそれぞれ覆い、それぞれ、高分子膜３２および３２’に接触する１組の電極３５および３５’を含む。
【００２２】
使用に際して、集積回路３４および３４’から送信されたパルス電圧は、圧電素子３６および３６’に形状を変更させて、選択されたポンピングチャンバ２２に圧力を加えさせる。インクジェットモジュール２についてのさらなる情報は、２０００年１２月２９日に出願された米国特許出願第０９／７４９，８９３号明細書（代理人整理番号０９９９１−０１４００１）にも提供されており、この特許出願を参照により本明細書に援用する。
【００２３】
再び図１Ａを参照すると、使用に際して、噴射組立体４は、ｘ方向に沿って基板１８を横切って、例えば、処理方向ｙに垂直に位置合わせされた長さ３９（図１Ｂおよび図１Ｃにも）を有するように配置される。
【００２４】
いくつかの実施形態では、上述した２つの噴射組立体４が各カラー１０内に組み立てられる。各噴射組立体４は、例えば、１００個を超える、例えば１２８個のジェットと、本体２０の底部に列になった開口部９とを含み、開口部９において、インクが噴射される。２列になった開口部９からのインクは、マニフォルド板１２において方向を直され、オリフィス板１４上の１列になったオリフィス１６を通って基板１８に達する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、噴射組立体４は、カラー１０およびマニフォルド１２なしで使用される。オリフィス板１４は、オリフィス１６が本体２０の開口部９に位置合わせされた状態で本体２０の下部に取り付けられる。本体２０の下部に接触している表面は、マニフォルド板３の表面３と同様に動作して、インク通路２４を通してインクをインク充填通路２６内に充填し、開口部９から噴射されたインクは、オリフィス１６を直接通って基板１８に達する。
【００２６】
噴射組立体４が、いわゆるシングルパスプリンタ内に使用される場合、インクジェットプリント装置２は静止状態を保ち、ｙ方向に沿って下で移動する基板１８上にプリントする。ｘ方向に沿った高解像度イメージ（平方インチ当たりのドット数またはピクセル数（ｄｐｉ）として表される）の生成は、噴射組立体４内のジェットが長さ３９に沿ってより高い密度を有するほど、より高速に行うことができる。同様のサイズの噴射組立体内でそのような高密度ジェットを達成するには、隣接するポンピングチャンバ２２（およびキャビティ板内のキャビティ）（図１Ｂ）間のピッチを相対的に小さくし、ひいては、キャビティ４２間のランド部４４をより狭くする必要がある。
【００２７】
図２を参照すると、キャビティ板５０は、キャビティ５４に接続された１列の細長平行キャビティ５２を含む。各キャビティ５２は、キャビティ板５０の上面および下面７０および７２にそれぞれ垂直な２つの長い平行側壁５３、５５、これもまた表面７０および７２に垂直な湾曲端壁６１、ならびにキャビティ５２をキャビティ５４に接続する開放端部６２により形成される。
【００２８】
各対の隣接キャビティ５２は、細長ランド部５６により隔てられる。各ランド部５６は、２つの構造的支持体５８により各隣接ランド部に接続される。上述したように、キャビティ板５０にカバー、例えば、図１Ｃの高分子膜３２または３２’ならびに補剛板４６または４６’が組み立てられる場合、キャビティ５２がポンピングチャンバを形成し、キャビティ５４がインク充填通路を形成する。噴射中、インクは、上述したように、インク充填通路から開放端部６２を通してポンピングチャンバに送られ、ポンピングチャンバの端部から再び本体２０に水平にポンピングされ、噴射される（図１）。
【００２９】
図２Ａを参照すると、各キャビティ５２は、キャビティ５４に向けて開き、噴射するインクを受ける第１の開放端部６２と、上述したように補剛板４６および４６’のキャビティに垂直方向において近く、水平方向において接続された第２の流出端部６４とを含む。
【００３０】
図に示される特定の例では、構造的支持体５８および６０は、両方ともキャビティ５２の流出端部６４の上流にあり、両方とも板の縁部６６に平行する２つの平行な列６９、７１に配置される。列になった支持体６９は、キャビティ５２の上流端部６２と下流端部６４との間（例えば、中間）にある。いくつかの例では、異なる対の隣接ランド部間の構造的支持体５８は、各キャビティ５２の上流端部６２と下流端部６４との間の異なる場所に配置される（すなわち、すべてが共通列６９内であるわけではない）。
【００３１】
図に示される例では、列７１は上流端部６２に配置される。いくつかの実施形態では、各構造的支持体５８および６０は、接続される細長ランド部５６に垂直にされる。いくつかの実施態様では、構造的支持体５８および６０のうちの１つまたは複数は、細長ランド部５６に対して非直角の角度をなす。
【００３２】
各対の隣接ランド部５６の間に、キャビティ板５０は、列６９内の１つのみの構造的支持体５８を含んでもよく、または２つ以上の列６９があってもよい。列７１内には、１組のみの支持体６０があってもよく、または２組以上の支持体６０があってもよい。
【００３３】
支持体５８および６０のうちの両方ではなく一方が、各対の隣接ランド部５６間に設けられる他の構成も可能である。
【００３４】
キャビティ板５０は、例えば、チタンまたは合金、例えば、ニッケル−コバルト合金鉄（例えば、Ｋｏｖａｒ、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）またはステンレス鋼で形成し得る。いくつかの例では、各細長平行キャビティ５２は、例えば、約３．７ｍｍ〜約１０ｍｍの長さＬを有する。各キャビティ５２は、例えば、約３８０マイクロメートル〜約７５０マイクロメートルの幅Ｗｃも有し、各ランド部５６は、幅Ｗ１（図２Ｂ）、例えば、約３００マイクロメートル未満、約２９０マイクロメートル未満、約２８０マイクロメートル未満、約２７０マイクロメートル未満、約２６０マイクロメートル未満、または約２５０マイクロメートル未満であり、かつ／または約１１０マイクロメートル超、約１２０マイクロメートル超、約１３０マイクロメートル超、約１４０マイクロメートル超、または約１５０マイクロメートル超の幅Ｗｃ（図２Ｂ）を有する。いくつかの実施形態では、キャビティ板５０上のキャビティ５２は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるｘ軸に沿って少なくとも２５、３０、４０、４５、または５０キャビティ／インチ（約２．５４センチメートル）という線形密度を有することができる。上記寸法のキャビティおよびランド部を有するキャビティ板５０を含む噴射組立体は、例えば、少なくとも３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、または１２００ｄｐｉの解像度のイメージを生成することができる。
【００３５】
構造的支持体５８または６０は、例えば、約１００マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、例えば、１０２マイクロメートルの幅ｄを有する。構造的支持体５８または６０は、キャビティ５２（図２Ｂ）の深さＤ未満の厚さｔも有する。例えば、構造的支持体５８または６０の厚さｔは、例えば、キャビティ５２の深さＤの約８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、または３０％未満であり、かつ／またはキャビティ５２の深さＤの約５％超、１０％超、１５％超、または２０％超である。いくつかの実施形態では、キャビティ５２の深さＤは、約７５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートルである。
【００３６】
構造化支持体５８および６０は、キャビティ板５０を強化し、特に、キャビティ板５０（およびランド部：ランド部は狭く薄く、壊れやすく、曲げ、折り、または破損を受けやすいため）が組み立てられたときから、カバーがキャビティ板５０に取り付けられ、次に追加の支持を提供できるようになるまで、ランド部５６を支持する。したがって、キャビティ板５０を含む噴射組立体は、より高いノズルピッチを有し、高解像度イメージを生成することができる。
【００３７】
図２Ｂ（開口部６２からキャビティ５２の端部６４に向かっての図）を参照すると、各キャビティ５２は、２つの平行する前面および後面７０および７２を有する。支持体５８または６０は、前面および後面７０および７２のうちの一方と同じ平面にある表面６８を有する。いくつかの実施態様では、表面６８は、前面および後面７０および７２のいずれか一方とは異なる平面にあり得る。
【００３８】
キャビティ板５０の上面図は、図３Ａでは一定の縮尺で示される。キャビティ５２、ランド部５６、ならびに構造的支持体５８および６０を含むキャビティ板５０の部分は、図３Ｂでは、一定の縮尺に拡大して示される。
【００３９】
高分子膜３２および３２’ならびに補剛板４６および４６’（図１Ｂおよび図１Ｃ）を図２、図２Ａ、および図２Ｂのキャビティ板５０の２つの対抗する表面７０および７２に取り付けることにより、ポンピングチャンバおよびインク充填通路２６が形成されて、インク噴射組立体本体２０（図１Ｂ）が生成される。いくつかの実施形態では、高分子膜３２および３２’は、例えば、ポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ，Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｒｎｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）で作られる。柔軟な高分子膜３２および３２’により、圧電素子３６および３６’（図１Ｂ）の形状を変更または変形させて、インクをポンピングチャンバ内で搬送して、インクを噴射させ、補剛板４６および４６’は、形成されたポンピングチャンバを補強し支持する。
【００４０】
図４を参照すると、キャビティ板５０は、シリコンベースの噴射組立体７４にも使用可能である。噴射組立体７４は、例えば、焼結炭素またはシリコンで作られ、それぞれインク充填通路８２に接続され、インクをインク充填通路８２に搬送する２つのインク通路８０および８０’を有する本体７６を含み、インク充填通路８２は、図１Ｂおよび図１Ｃのインク充填通路２６と同様の細長キャビティの形態である。本体７６は、インク噴射のために、図１Ｃの開口部９、２１およびインク噴射通路２３と同様の開口部列およびインク噴射通路も含む。キャビティ板５０には、図１Ｃの補剛板４６または４６’と同じ性質を有する補剛板８４ならびに図１Ｂおよび図１Ｃの高分子膜３２または３２’と同様の高分子膜８６が重ねられる。図１Ｂの圧電素子３６または３６’と同じ性質を有する圧電素子８３が、高分子膜８６の他方の表面に取り付けられる。補剛板８４、キャビティ板５０、高分子膜８６、および圧電素子８３を含む組み立てられたセット８１は、本体７６の前側８５および裏側（図示せず）に取り付けられ、補剛板８４の他方の表面は本体７６に接触する。噴射組立体７４は、本体７６に接続されたプリント回路基板７８も含む。プリント回路基板７８は、圧電素子８３の電極および高分子膜８６と組み合わせて集積回路８７を含み、噴射組立体４に関して説明したように、圧電素子８３をアクティブ化する。
【００４１】
図４Ａを参照すると、各噴射組立体７４は、例えば、２００個超、例えば２５６個のジェットおよび２つの列、例えば、２つの平行した列の開口部１１０および１１２（すべては図示せず）を本体７６の下面１１４上に含むことができる。列１１２内の各開口部は、図１Ｃのインク噴射通路２３と同様のインク噴射通路１２２に接続され、開口部１２６が本体７６の後面１２８に向かって開く。同様に、列１１０内の各開口部は、表面８５上の開口部１３０を使用してインク噴射通路１２４に接続される。各開口部１１２は、例えば、各開口部１１０から等しく距離を置かれ、各開口部１１０と互い違いになり、各開口部１１０も、本体７６の長手寸法１４０に沿って等しく距離を置かれ得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、例えばエッチングにより、例えばシリコンで作られたオリフィス板１３２が本体７６の下面１１４に取り付けられる。オリフィス板１３２は、本体７６の開口部列１１０および１１２と位置合わせされた２つの列、例えば、２つの平行する列になった開口部１１６および１１８（すべては図示せず）を上面１３４内に含む。各開口部１１６は、例えば、各開口部１１８と等しく距離を置かれ、各開口部１１８と互い違いになり、各開口部１１８も、オリフィス板１３２の長手寸法１４４に沿って等しく距離を置かれ得る。チャネル１３８（すべては図示せず）が、オリフィス板１３２内に組み立てられて、開口部１１０および１１２からオリフィス１３２を通して噴射され、そして下面１３６における１列の開口部１２０（すべては図示せず）から噴射されたインクを導く。いくつかの実施形態では、各開口部１２０は、正方形状のオリフィスであり、列１１６および１１８内の開口部のサイズよりも小さなサイズを有する。各チャネル１３８は、各開口部１１０および１１８から対応する開口部１２０に向かって先細りする。長手寸法１４４に沿って同じ平面上に投射された場合、開口部１２０は、オリフィス板の幅寸法１４２に沿って開口部１１６および１１８と交互に位置合わせされる。開口部１２０は、例えば、互いから等距離であり、開口部１２０の総数は、例えば、開口部１１６および１１８の総数の和である。
【００４３】
オリフィス板１３２内のチャネル１３８の上面図を一定の縮尺で図４Ｂに示す。チャネル１３８の側面断面図を一定の縮尺で図４Ｃに示す。
【００４４】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の噴射組立体７４を図１Ａのカラー１０内に組み立てることができ、噴射組立体４と同様に機能する。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、キャビティ板を製造するために、エッチングレジストパターン８９が金属板８８の前面９０に形成されて、形成すべきキャビティ５２および５４ならびにランド部５６を画定する。例えば、無形領域９４は形成されるべきキャビティ５４を線引きし、無形領域９６は形成されるべきキャビティ５２を線引きし、有形領域９８は形成されるべきランド部５６を線引きする。
【００４６】
図５Ｃを参照すると、キャビティ５２および５４、ランド部５６、ならびに構造的支持体５８および６０のエッチングレジストパターンは、板８８の後面９２上にマーキングされる。前面９０に形成されるパターンと比較して、無形領域９６（図４Ｂ）内の追加の領域１００および１０２は、構造的支持体５８および６０を形成すべき場所を示す。領域９６の残りのパターン形成されない部分は、領域１０４である。
【００４７】
キャビティ板を形成するために、次に、パターン形成された前面９０およびパターン形成された後面９２を有する板８８は、エッチング溶液内でエッチングされる。いくつかの実施形態では、エッチング液が、吊された板８８に両面９０および９２から、例えば同時に噴霧される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、板８８は、領域９４および１０４内にキャビティを形成し、領域１００および１０２内に構造的支持体を形成するのに十分に長くエッチングされる。エッチング中、板８８の前面９０および後面９２の両方が、エッチング液に接触する。領域９４および１０４内の板材料は、両面９０および９２の両方から板８８の中央に向かってエッチングされ、その一方で、領域１００および１０２内の板材料は、前面９０のみからエッチングされる。領域９４および１０４内の板材料が、キャビティを形成するために完全に貫通してエッチングされるときまでに、領域１００および１０２内の板材料は、まだ完全に貫通するまでにはエッチングされていない。板のエッチングを続けることにより、構造的支持体にいくらかの範囲内で所望の厚さを付与することが可能である。その厚さに達すると、エッチングが止められ、エッチングレジストパターンが除去される。
【００４９】
噴射組立体およびインク噴射装置についての情報は、例えば、２０００年１２月２９日に出願された米国特許出願第０９／７４９，８９３号明細書にも提供され、この特許出願を参照により本明細書に援用する。
【００５０】
他の実施形態も以下の特許請求の範囲内にある。
【００５１】
例えば、構造的支持体は、キャビティ板のいずれの表面にもある必要はなく、部分的または全体的に表面の上方にあってもよく、またはキャビティに沿ったインクの流れが全体的に遮られない限り、空間が上下にある状態で表面の下方のキャビティ内にあってもよい。キャビティ板５０は、数値制御された機械加工技法によっても機械加工してもよく、またはシリコン基板から他の技法によりエッチングしてもよい。本体７４は、１列のみの開口部を下面１１４に含んでもよく、各開口部が、図１Ｃに説明されるものと同様に、インク噴射通路に接続される。噴射組立体４または７４は、ｘ方向に沿って基板１８を横切って位置合わせされた長さを有し、処理方向ｙに対して９０度以外の角度をなすように配置することができる。
【００５２】
噴射組立体４または７４内での噴射がわずかであるか、またはない場合、２つのインク流入口２４または８０および８０’のうちの一方に流入し、インク通路２６または８２を通り、インク流入口２４または８０および８０’のうちの他方から流出するインクの流れを遅くすることにより、インク再循環を行うことができる。
【００５３】
印字流体としてのインクの参照が、例示のみを目的とし、形容詞「インク」と共に上述した噴射組立体内の構成要素の参照も例示であることを理解されたい。噴射組立体は、インク以外の様々な印字流体を基板上に分注または塗布するために使用することもできる。流体は、非イメージ形成流体を含み得る。例えば、三次元モデルペーストを選択的に塗布して、モデルを構築することができる。生物学的試料を解析アレイ上に塗布することもできる。
【優先権の主張】
【０００１】
本願は、２００８年５月２２日に出願された米国実用特許出願第１２／１２５，６４８号の利益を主張するものであり、この実用特許は参照により本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本記載はキャビティ板に関する。
【背景技術】
【０００３】
キャビティ板は、インクを噴射するインクジェット装置の一部を形成することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般に、一態様では、流体噴射に使用されるキャビティ板は流出端部を含む。細長ランド部が、流出端部からキャビティ板の流入端部に向かって延びる。細長ランド部は、キャビティ板の上面と下面との間に側壁を有し、細長キャビティを形成する。流体流出端部の上流かつ細長ランド部の間に構造的支持体があり、細長ランド部を支持する。
【０００５】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含み得る。
【０００６】
細長ランド部間にある構造的支持体は、キャビティ板の流入端部の下流に配置される。細長ランド部間にある構造的支持体は、流入端部に配置される。細長ランド部間にある構造的支持体によっては、キャビティ板の流入端部に配置されるものもあれば、流入端部の下流に配置されるものもある。細長ランド部間の構造的支持体は、流入端部と流出端部との中間に配置される。各構造的支持体は、１つのランド部を隣接するランド部に接続する。キャビティは、上面と下面との間の深さを有し、各構造的支持体は、キャビティの深さ未満の厚さを有する。キャビティは、上面と下面との間の深さを有し、各構造的支持体は、キャビティの深さの半分未満の厚さを有する。各構造的支持体は、キャビティ板の表面の１つと同じ平面内に表面を有する。構造的支持体はランド部に垂直である。側壁はエッチングされる。構造的支持体は、ランド部に一体化される。上面および下面には、キャビティを閉じて、ポンピングチャンバを形成するカバーがある。圧電素子が位置決めされて、キャビティから流体流出端部を通して流体をポンピングする。
【０００７】
一般に、別の態様では、流体噴射に使用されるキャビティ板は、キャビティ板に、細長ランド部、ランド部間の細長キャビティ、およびランド部間にあり、流体を支持構造体を超えてキャビティに沿って流すように構成された支持構造体を形成することによって作られる。
【０００８】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。
【０００９】
形成はエッチングを含む。支持構造体の場所でのエッチングは、他の場所でのエッチングと異なる条件で行われる。エッチングは、支持構造体の場所では板の片面のみからエッチングし、他の場所では板の両面からエッチングすることにより、異なる条件で行われる。カバーがキャビティ板の各面に取り付けられて、ポンピングチャンバを形成する。カバーは高分子膜を含む。カバーは補剛板を含む。
【００１０】
一般に、別の態様では、流体噴射に使用されるオリフィス板が、上面および下面を含む。上面は、流体ポンピングチャンバから噴射された流体を受ける２列になった開口部を含み、下面は、オリフィス板から基板上に流体を噴射するための１列になった開口部を含む。
【００１１】
実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む。
【００１２】
オリフィス板の上面の２列になった開口部は、オリフィス板の長手寸法に沿って平行する。２列になった各開口部は、オリフィス板の長手寸法に沿って等しく距離を置かれる。２列のうちの１列の開口部は、長手寸法に沿って他方の列の開口部に対して互い違いになる。オリフィス板の上面において２列になった列の各開口部は、チャネルを通して下面の１つの開口部に接続される。各チャネルは、上面の開口部から下面の開口部に向かって先細りする。オリフィス板の下面の各開口部は、等しく距離を置かれる。オリフィス板の下面の開口部は、上面の２列になった開口部に交互に接続される。下面の各開口部は等しい形状を有する。下面の各開口部はオリフィスである。オリフィス板はシリコンを含む。上面および下面の開口図ならびにチャネルはエッチングされる。
【００１３】
これらおよび他の態様および特徴は、機能を実行する方法、装置、システム、手段として、また他の方法で説明することができる。
【００１４】
他の特徴および利点が以下の詳細な説明および特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】インクジェットプリント装置の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図１Ｂ】インクジェット組立体の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図１Ｃ】インクジェット組立体の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図２−１】図２はキャビティ板の斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図２−２】図２Ａはキャビティ板の上面図である（一定の縮尺ではない）。
【図２−３】図２Ｂはキャビティ板の断面図である（一定の縮尺ではない）。
【図３Ａ】キャビティ板の拡大上面図である（一定の縮尺である）。
【図３Ｂ】キャビティ板の拡大上面図である（一定の縮尺である）。
【図４−１】図４はインクジェット組立体の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図４−２】図４Ａはインクジェット組立体の本体およびオリフィス板の部分の分解組立斜視図である（一定の縮尺ではない）。
【図４−３】図４Ｂは一定の縮尺でのオリフィス板内のチャネルの拡大上面図である。
【図４−４】図４Ｃは一定の縮尺でのチャネルの拡大断面側面図である。
【図５Ａ】キャビティ板を形成する方法を示す（一定の縮尺ではない）。
【図５Ｂ】キャビティ板を形成する方法を示す（一定の縮尺ではない）。
【図５Ｃ】キャビティ板を形成する方法を示す（一定の縮尺ではない）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１Ａを参照すると、例えば、キャビティ板は、カラー１０に結合された噴射組立体４を含むインクジェットプリント装置２の一部をなすことができる。カラー１０はマニフォルド板１２に取り付けられ、マニフォルド板１２は、オリフィス１６を有するオリフィス板１４に取り付けられる。インクジェットプリント装置２が使用中の場合、インクはカラー要素１０を通って噴射組立体４内に供給され、オリフィス１６を通って噴射されて、基板１８上にイメージを形成する。
【００１７】
図１Ｂを参照すると、インク噴射組立体４は本体２０を含み、本体２０の両側には、補剛板および細長キャビティを含むキャビティ板（図１Ｃ）が取り付けられる。底部が補剛板で覆われた細長キャビティにより、本体２０の各面に１列のウェル２２（すべては図示せず）が形成される。ウェル２２は、上部が高分子膜３２および３２’により覆われた場合、ポンピングチャンバを形成する。補剛板およびキャビティ板の詳細については、図１Ｃにおいて以下に考察する。使用に際して、インクは、本体２０の下部（図示せず）に接触するマニフォルド板１２の上面３から、インク通路２４を通ってインク充填通路２６まで充填され、さらにインク流入口２８を通ってポンピングチャンバまで下がり、インク流出端部３０を通って補剛板４６に流出し、再び本体２０に戻り、本体２０の下部にある列になった開口部（図示せず）から噴射される。
【００１８】
図１Ｃを参照すると、それぞれ同じ寸法および設計を有するキャビティ板３８およびキャビティ板３８’は、サイズの合った補剛板４６または４６’とサイズの合った高分子膜３２または３２’との間に重ねられる。キャビティ板３８は、それぞれキャビティ４０内に向かって一端部が開いた平行する細長キャビティ４２を含む。隣り合った各対の細長キャビティ４２は、細長ランド部４４により隔てられる。キャビティ４０およびキャビティ板３８に対するキャビティ４０の相対位置の寸法は、本体２０内のインク充填通路２６の寸法に一致する。補剛板４６は、キャビティ４０、インク充填通路２６、および下列のキャビティ４７に一致する上部キャビティ４８を含み、各上部キャビティ４８は、対応するキャビティ４２の閉じられた端部３０に一致する。組み立てられ、使用される場合、ポンピングチャンバの端部３０に達したインクは、補剛板４６のキャビティ４７を通って再び本体２０内に水平に流れる。
【００１９】
本体２０は、例えば、焼結炭素から作られ、前面２７および後面３７を含む。１つまたは複数、例えば、２つの内蔵インク通路２４はそれぞれ、本体２０の下面１９に開き、内蔵インク充填通路２６に接続された開口部７を有し、開口部７は、本体２０の長さ３９に平行する長さ２５を有する細長キャビティの形態である。キャビティ２６の上下のそれぞれは、本体２０の前面および後面２７および３７にある。本体２０は、長さ３９に沿って１列のインク噴射通路２３（すべては図示せず）も含む。各インク噴射通路２３は、本体２０の前面または後面に開かれた開口部２１または２１’を有する水平部分１１であって、開口部のサイズおよび場所が、補剛板４６または４６’のキャビティ４７に一致する、水平部分１１と、本体２０の下面１９に開かれ、下に配置される１つのオリフィス１６に対応する開口部９を有する垂直部分１５とを含む。本体２０の前面２７への開口部２１’を有するインク噴射通路２３は、本体２０の後面３７への開口部２１を有するインク噴射通路２３と交互に配置される。開口部９は列単位で、本体２０の長さ３９に平行に位置合わせされ、各キャビティ板３８および３８’により形成されるポンピングチャンバの密度の２倍の密度を有する。一般に、各ポンピングチャンバは、対応するインク噴射通路２３、接続された開口部２１および９、ならびに対応するオリフィス１６と共に、ジェットと呼ばれる。
【００２０】
重ねられたキャビティ板３８および３８’が本体２０の前面および後面２７および３７に取り付けられ、噴射組立体４が使用中の場合、インクは、本体２０からポンピングチャンバを通って流れ、インク噴射通路２３を通り、開口部９からオリフィス１６を通して基板１８（図１Ａ）上に噴射される。
【００２１】
再び図１Ｂを参照すると、噴射組立体４は、キャビティ４２から形成されたポンピングチャンバにインクを噴射させる電子構成要素２９も含む。例えば、電気構成要素は、高分子膜３２、３２’上の２組の電極３３および３３’を含み、電極３３および３３’は、各可撓性プリント回路３１、３１’へのリード線（図示せず）により、集積回路３４および３４’に接続される。圧電素子３６および３６’は、高分子膜３２および３２’のそれぞれの逆側に取り付けられて、形成されたポンピングチャンバをそれぞれ覆い、それぞれ、高分子膜３２および３２’に接触する１組の電極３５および３５’を含む。
【００２２】
使用に際して、集積回路３４および３４’から送信されたパルス電圧は、圧電素子３６および３６’に形状を変更させて、選択されたポンピングチャンバ２２に圧力を加えさせる。インクジェットモジュール２についてのさらなる情報は、２０００年１２月２９日に出願された米国特許出願第０９／７４９，８９３号明細書（代理人整理番号０９９９１−０１４００１）にも提供されており、この特許出願を参照により本明細書に援用する。
【００２３】
再び図１Ａを参照すると、使用に際して、噴射組立体４は、ｘ方向に沿って基板１８を横切って、例えば、処理方向ｙに垂直に位置合わせされた長さ３９（図１Ｂおよび図１Ｃにも）を有するように配置される。
【００２４】
いくつかの実施形態では、上述した２つの噴射組立体４が各カラー１０内に組み立てられる。各噴射組立体４は、例えば、１００個を超える、例えば１２８個のジェットと、本体２０の底部に列になった開口部９とを含み、開口部９において、インクが噴射される。２列になった開口部９からのインクは、マニフォルド板１２において方向を直され、オリフィス板１４上の１列になったオリフィス１６を通って基板１８に達する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、噴射組立体４は、カラー１０およびマニフォルド１２なしで使用される。オリフィス板１４は、オリフィス１６が本体２０の開口部９に位置合わせされた状態で本体２０の下部に取り付けられる。本体２０の下部に接触している表面は、マニフォルド板３の表面３と同様に動作して、インク通路２４を通してインクをインク充填通路２６内に充填し、開口部９から噴射されたインクは、オリフィス１６を直接通って基板１８に達する。
【００２６】
噴射組立体４が、いわゆるシングルパスプリンタ内に使用される場合、インクジェットプリント装置２は静止状態を保ち、ｙ方向に沿って下で移動する基板１８上にプリントする。ｘ方向に沿った高解像度イメージ（平方インチ当たりのドット数またはピクセル数（ｄｐｉ）として表される）の生成は、噴射組立体４内のジェットが長さ３９に沿ってより高い密度を有するほど、より高速に行うことができる。同様のサイズの噴射組立体内でそのような高密度ジェットを達成するには、隣接するポンピングチャンバ２２（およびキャビティ板内のキャビティ）（図１Ｂ）間のピッチを相対的に小さくし、ひいては、キャビティ４２間のランド部４４をより狭くする必要がある。
【００２７】
図２を参照すると、キャビティ板５０は、キャビティ５４に接続された１列の細長平行キャビティ５２を含む。各キャビティ５２は、キャビティ板５０の上面および下面７０および７２にそれぞれ垂直な２つの長い平行側壁５３、５５、これもまた表面７０および７２に垂直な湾曲端壁６１、ならびにキャビティ５２をキャビティ５４に接続する開放端部６２により形成される。
【００２８】
各対の隣接キャビティ５２は、細長ランド部５６により隔てられる。各ランド部５６は、２つの構造的支持体５８により各隣接ランド部に接続される。上述したように、キャビティ板５０にカバー、例えば、図１Ｃの高分子膜３２または３２’ならびに補剛板４６または４６’が組み立てられる場合、キャビティ５２がポンピングチャンバを形成し、キャビティ５４がインク充填通路を形成する。噴射中、インクは、上述したように、インク充填通路から開放端部６２を通してポンピングチャンバに送られ、ポンピングチャンバの端部から再び本体２０に水平にポンピングされ、噴射される（図１）。
【００２９】
図２Ａを参照すると、各キャビティ５２は、キャビティ５４に向けて開き、噴射するインクを受ける第１の開放端部６２と、上述したように補剛板４６および４６’のキャビティに垂直方向において近く、水平方向において接続された第２の流出端部６４とを含む。
【００３０】
図に示される特定の例では、構造的支持体５８および６０は、両方ともキャビティ５２の流出端部６４の上流にあり、両方とも板の縁部６６に平行する２つの平行な列６９、７１に配置される。列になった支持体６９は、キャビティ５２の上流端部６２と下流端部６４との間（例えば、中間）にある。いくつかの例では、異なる対の隣接ランド部間の構造的支持体５８は、各キャビティ５２の上流端部６２と下流端部６４との間の異なる場所に配置される（すなわち、すべてが共通列６９内であるわけではない）。
【００３１】
図に示される例では、列７１は上流端部６２に配置される。いくつかの実施形態では、各構造的支持体５８および６０は、接続される細長ランド部５６に垂直にされる。いくつかの実施態様では、構造的支持体５８および６０のうちの１つまたは複数は、細長ランド部５６に対して非直角の角度をなす。
【００３２】
各対の隣接ランド部５６の間に、キャビティ板５０は、列６９内の１つのみの構造的支持体５８を含んでもよく、または２つ以上の列６９があってもよい。列７１内には、１組のみの支持体６０があってもよく、または２組以上の支持体６０があってもよい。
【００３３】
支持体５８および６０のうちの両方ではなく一方が、各対の隣接ランド部５６間に設けられる他の構成も可能である。
【００３４】
キャビティ板５０は、例えば、チタンまたは合金、例えば、ニッケル−コバルト合金鉄（例えば、Ｋｏｖａｒ、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）またはステンレス鋼で形成し得る。いくつかの例では、各細長平行キャビティ５２は、例えば、約３．７ｍｍ〜約１０ｍｍの長さＬを有する。各キャビティ５２は、例えば、約３８０マイクロメートル〜約７５０マイクロメートルの幅Ｗｃも有し、各ランド部５６は、幅Ｗ１（図２Ｂ）、例えば、約３００マイクロメートル未満、約２９０マイクロメートル未満、約２８０マイクロメートル未満、約２７０マイクロメートル未満、約２６０マイクロメートル未満、または約２５０マイクロメートル未満であり、かつ／または約１１０マイクロメートル超、約１２０マイクロメートル超、約１３０マイクロメートル超、約１４０マイクロメートル超、または約１５０マイクロメートル超の幅Ｗｃ（図２Ｂ）を有する。いくつかの実施形態では、キャビティ板５０上のキャビティ５２は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるｘ軸に沿って少なくとも２５、３０、４０、４５、または５０キャビティ／インチ（約２．５４センチメートル）という線形密度を有することができる。上記寸法のキャビティおよびランド部を有するキャビティ板５０を含む噴射組立体は、例えば、少なくとも３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ、または１２００ｄｐｉの解像度のイメージを生成することができる。
【００３５】
構造的支持体５８または６０は、例えば、約１００マイクロメートル〜約１５０マイクロメートル、例えば、１０２マイクロメートルの幅ｄを有する。構造的支持体５８または６０は、キャビティ５２（図２Ｂ）の深さＤ未満の厚さｔも有する。例えば、構造的支持体５８または６０の厚さｔは、例えば、キャビティ５２の深さＤの約８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、または３０％未満であり、かつ／またはキャビティ５２の深さＤの約５％超、１０％超、１５％超、または２０％超である。いくつかの実施形態では、キャビティ５２の深さＤは、約７５マイクロメートル〜約１５０マイクロメートルである。
【００３６】
構造化支持体５８および６０は、キャビティ板５０を強化し、特に、キャビティ板５０（およびランド部：ランド部は狭く薄く、壊れやすく、曲げ、折り、または破損を受けやすいため）が組み立てられたときから、カバーがキャビティ板５０に取り付けられ、次に追加の支持を提供できるようになるまで、ランド部５６を支持する。したがって、キャビティ板５０を含む噴射組立体は、より高いノズルピッチを有し、高解像度イメージを生成することができる。
【００３７】
図２Ｂ（開口部６２からキャビティ５２の端部６４に向かっての図）を参照すると、各キャビティ５２は、２つの平行する前面および後面７０および７２を有する。支持体５８または６０は、前面および後面７０および７２のうちの一方と同じ平面にある表面６８を有する。いくつかの実施態様では、表面６８は、前面および後面７０および７２のいずれか一方とは異なる平面にあり得る。
【００３８】
キャビティ板５０の上面図は、図３Ａでは一定の縮尺で示される。キャビティ５２、ランド部５６、ならびに構造的支持体５８および６０を含むキャビティ板５０の部分は、図３Ｂでは、一定の縮尺に拡大して示される。
【００３９】
高分子膜３２および３２’ならびに補剛板４６および４６’（図１Ｂおよび図１Ｃ）を図２、図２Ａ、および図２Ｂのキャビティ板５０の２つの対抗する表面７０および７２に取り付けることにより、ポンピングチャンバおよびインク充填通路２６が形成されて、インク噴射組立体本体２０（図１Ｂ）が生成される。いくつかの実施形態では、高分子膜３２および３２’は、例えば、ポリイミド（例えば、Ｋａｐｔｏｎ，Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｒｎｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）で作られる。柔軟な高分子膜３２および３２’により、圧電素子３６および３６’（図１Ｂ）の形状を変更または変形させて、インクをポンピングチャンバ内で搬送して、インクを噴射させ、補剛板４６および４６’は、形成されたポンピングチャンバを補強し支持する。
【００４０】
図４を参照すると、キャビティ板５０は、シリコンベースの噴射組立体７４にも使用可能である。噴射組立体７４は、例えば、焼結炭素またはシリコンで作られ、それぞれインク充填通路８２に接続され、インクをインク充填通路８２に搬送する２つのインク通路８０および８０’を有する本体７６を含み、インク充填通路８２は、図１Ｂおよび図１Ｃのインク充填通路２６と同様の細長キャビティの形態である。本体７６は、インク噴射のために、図１Ｃの開口部９、２１およびインク噴射通路２３と同様の開口部列およびインク噴射通路も含む。キャビティ板５０には、図１Ｃの補剛板４６または４６’と同じ性質を有する補剛板８４ならびに図１Ｂおよび図１Ｃの高分子膜３２または３２’と同様の高分子膜８６が重ねられる。図１Ｂの圧電素子３６または３６’と同じ性質を有する圧電素子８３が、高分子膜８６の他方の表面に取り付けられる。補剛板８４、キャビティ板５０、高分子膜８６、および圧電素子８３を含む組み立てられたセット８１は、本体７６の前側８５および裏側（図示せず）に取り付けられ、補剛板８４の他方の表面は本体７６に接触する。噴射組立体７４は、本体７６に接続されたプリント回路基板７８も含む。プリント回路基板７８は、圧電素子８３の電極および高分子膜８６と組み合わせて集積回路８７を含み、噴射組立体４に関して説明したように、圧電素子８３をアクティブ化する。
【００４１】
図４Ａを参照すると、各噴射組立体７４は、例えば、２００個超、例えば２５６個のジェットおよび２つの列、例えば、２つの平行した列の開口部１１０および１１２（すべては図示せず）を本体７６の下面１１４上に含むことができる。列１１２内の各開口部は、図１Ｃのインク噴射通路２３と同様のインク噴射通路１２２に接続され、開口部１２６が本体７６の後面１２８に向かって開く。同様に、列１１０内の各開口部は、表面８５上の開口部１３０を使用してインク噴射通路１２４に接続される。各開口部１１２は、例えば、各開口部１１０から等しく距離を置かれ、各開口部１１０と互い違いになり、各開口部１１０も、本体７６の長手寸法１４０に沿って等しく距離を置かれ得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、例えばエッチングにより、例えばシリコンで作られたオリフィス板１３２が本体７６の下面１１４に取り付けられる。オリフィス板１３２は、本体７６の開口部列１１０および１１２と位置合わせされた２つの列、例えば、２つの平行する列になった開口部１１６および１１８（すべては図示せず）を上面１３４内に含む。各開口部１１６は、例えば、各開口部１１８と等しく距離を置かれ、各開口部１１８と互い違いになり、各開口部１１８も、オリフィス板１３２の長手寸法１４４に沿って等しく距離を置かれ得る。チャネル１３８（すべては図示せず）が、オリフィス板１３２内に組み立てられて、開口部１１０および１１２からオリフィス１３２を通して噴射され、そして下面１３６における１列の開口部１２０（すべては図示せず）から噴射されたインクを導く。いくつかの実施形態では、各開口部１２０は、正方形状のオリフィスであり、列１１６および１１８内の開口部のサイズよりも小さなサイズを有する。各チャネル１３８は、各開口部１１０および１１８から対応する開口部１２０に向かって先細りする。長手寸法１４４に沿って同じ平面上に投射された場合、開口部１２０は、オリフィス板の幅寸法１４２に沿って開口部１１６および１１８と交互に位置合わせされる。開口部１２０は、例えば、互いから等距離であり、開口部１２０の総数は、例えば、開口部１１６および１１８の総数の和である。
【００４３】
オリフィス板１３２内のチャネル１３８の上面図を一定の縮尺で図４Ｂに示す。チャネル１３８の側面断面図を一定の縮尺で図４Ｃに示す。
【００４４】
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の噴射組立体７４を図１Ａのカラー１０内に組み立てることができ、噴射組立体４と同様に機能する。
【００４５】
図５Ａおよび図５Ｂを参照して、キャビティ板を製造するために、エッチングレジストパターン８９が金属板８８の前面９０に形成されて、形成すべきキャビティ５２および５４ならびにランド部５６を画定する。例えば、無形領域９４は形成されるべきキャビティ５４を線引きし、無形領域９６は形成されるべきキャビティ５２を線引きし、有形領域９８は形成されるべきランド部５６を線引きする。
【００４６】
図５Ｃを参照すると、キャビティ５２および５４、ランド部５６、ならびに構造的支持体５８および６０のエッチングレジストパターンは、板８８の後面９２上にマーキングされる。前面９０に形成されるパターンと比較して、無形領域９６（図４Ｂ）内の追加の領域１００および１０２は、構造的支持体５８および６０を形成すべき場所を示す。領域９６の残りのパターン形成されない部分は、領域１０４である。
【００４７】
キャビティ板を形成するために、次に、パターン形成された前面９０およびパターン形成された後面９２を有する板８８は、エッチング溶液内でエッチングされる。いくつかの実施形態では、エッチング液が、吊された板８８に両面９０および９２から、例えば同時に噴霧される。
【００４８】
いくつかの実施形態では、板８８は、領域９４および１０４内にキャビティを形成し、領域１００および１０２内に構造的支持体を形成するのに十分に長くエッチングされる。エッチング中、板８８の前面９０および後面９２の両方が、エッチング液に接触する。領域９４および１０４内の板材料は、両面９０および９２の両方から板８８の中央に向かってエッチングされ、その一方で、領域１００および１０２内の板材料は、前面９０のみからエッチングされる。領域９４および１０４内の板材料が、キャビティを形成するために完全に貫通してエッチングされるときまでに、領域１００および１０２内の板材料は、まだ完全に貫通するまでにはエッチングされていない。板のエッチングを続けることにより、構造的支持体にいくらかの範囲内で所望の厚さを付与することが可能である。その厚さに達すると、エッチングが止められ、エッチングレジストパターンが除去される。
【００４９】
噴射組立体およびインク噴射装置についての情報は、例えば、２０００年１２月２９日に出願された米国特許出願第０９／７４９，８９３号明細書にも提供され、この特許出願を参照により本明細書に援用する。
【００５０】
他の実施形態も以下の特許請求の範囲内にある。
【００５１】
例えば、構造的支持体は、キャビティ板のいずれの表面にもある必要はなく、部分的または全体的に表面の上方にあってもよく、またはキャビティに沿ったインクの流れが全体的に遮られない限り、空間が上下にある状態で表面の下方のキャビティ内にあってもよい。キャビティ板５０は、数値制御された機械加工技法によっても機械加工してもよく、またはシリコン基板から他の技法によりエッチングしてもよい。本体７４は、１列のみの開口部を下面１１４に含んでもよく、各開口部が、図１Ｃに説明されるものと同様に、インク噴射通路に接続される。噴射組立体４または７４は、ｘ方向に沿って基板１８を横切って位置合わせされた長さを有し、処理方向ｙに対して９０度以外の角度をなすように配置することができる。
【００５２】
噴射組立体４または７４内での噴射がわずかであるか、またはない場合、２つのインク流入口２４または８０および８０’のうちの一方に流入し、インク通路２６または８２を通り、インク流入口２４または８０および８０’のうちの他方から流出するインクの流れを遅くすることにより、インク再循環を行うことができる。
【００５３】
印字流体としてのインクの参照が、例示のみを目的とし、形容詞「インク」と共に上述した噴射組立体内の構成要素の参照も例示であることを理解されたい。噴射組立体は、インク以外の様々な印字流体を基板上に分注または塗布するために使用することもできる。流体は、非イメージ形成流体を含み得る。例えば、三次元モデルペーストを選択的に塗布して、モデルを構築することができる。生物学的試料を解析アレイ上に塗布することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体噴射に使用されるキャビティ板であって、
流体流出端部と、
前記流体流出端部から前記キャビティ板の流体流入端部にそれぞれ延びる細長ランド部であって、前記キャビティ板の上面と下面との間に側壁を有して、細長キャビティを形成する、細長ランド部と、
前記流体流出端部の上流かつ前記細長ランド部の間にあり、前記細長ランド部を支持する構造的支持体と
を備えることを特徴とする、キャビティ板。
【請求項２】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体が、前記キャビティ板の前記流体流入端部の下流に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項３】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体が、前記流体流入端部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項４】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体のうちの少なくともいくつかが、前記キャビティ板の前記流体流入端部に配置され、前記細長ランド部間にある前記構造的支持体のうちの少なくともいくつかが、前記流体流入端部の下流に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項５】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体が、前記流体流入端部と前記流体流出端部との中間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項６】
前記構造支持体のそれぞれが、１つのランド部を隣接するランド部に接続することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項７】
各キャビティが、前記上面と前記下面との間の深さを有し、前記構造的支持体のそれぞれが、前記キャビティの前記深さ未満の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項８】
各キャビティは、前記上面と前記下面との間の深さを有し、前記構造支持体のそれぞれが、前記キャビティの前記深さの半分未満の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項９】
前記構造的支持体が、前記キャビティ板の一面と同じ平面内に表面を有することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１０】
前記構造的支持体が前記ランド部に垂直であることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１１】
前記側壁がエッチングにより形成されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１２】
前記構造的支持体が前記ランド部に一体化されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１３】
前記上面および前記下面に、前記キャビティを閉じてポンピングチャンバを形成するカバーも含むことを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１４】
前記キャビティから前記流体流出端部を通して流体をポンピングするように位置決めされた圧電素子も含むことを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１５】
流体噴射に使用されるキャビティ板を製造する方法であって、
前記板に、細長ランド部、前記ランド部間の細長キャビティ、および前記ランド部間にある構造的支持体を形成する工程を含み、前記細長キャビティのそれぞれが流体流出端部を含み、前記構造的支持体が、前記支持構造体を超えて前記キャビティに沿い、前記キャビティの前記流出端部の上流まで流体を流すように構成されることを特徴とする、方法。
【請求項１６】
前記形成する工程がエッチングを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記エッチングが、前記支持構造体の場所では異なる条件で行われることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記エッチングは、前記支持構造体の場所では前記板の片面のみからエッチングし、他の場所では前記板の両面からエッチングすることにより、異なる条件で行われることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
カバーを前記キャビティ板の各面に取り付けて、ポンピングチャンバを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記カバーは高分子膜を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記カバーは補剛板を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
流体噴射に使用されるキャビティ板であって、
流体流出端部と、
前記流体流出端部から前記キャビティ板の流体流入端部にそれぞれ延びる細長ランド部であって、前記キャビティ板の上面と下面との間に側壁を有して、細長キャビティを形成する、細長ランド部と、
前記流体流出端部の上流かつ前記細長ランド部の間にあり、前記細長ランド部を支持する構造的支持体と
を備えることを特徴とする、キャビティ板。
【請求項２】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体が、前記キャビティ板の前記流体流入端部の下流に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項３】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体が、前記流体流入端部に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項４】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体のうちの少なくともいくつかが、前記キャビティ板の前記流体流入端部に配置され、前記細長ランド部間にある前記構造的支持体のうちの少なくともいくつかが、前記流体流入端部の下流に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項５】
前記細長ランド部間にある前記構造的支持体が、前記流体流入端部と前記流体流出端部との中間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項６】
前記構造支持体のそれぞれが、１つのランド部を隣接するランド部に接続することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項７】
各キャビティが、前記上面と前記下面との間の深さを有し、前記構造的支持体のそれぞれが、前記キャビティの前記深さ未満の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項８】
各キャビティは、前記上面と前記下面との間の深さを有し、前記構造支持体のそれぞれが、前記キャビティの前記深さの半分未満の厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項９】
前記構造的支持体が、前記キャビティ板の一面と同じ平面内に表面を有することを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１０】
前記構造的支持体が前記ランド部に垂直であることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１１】
前記側壁がエッチングにより形成されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１２】
前記構造的支持体が前記ランド部に一体化されることを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１３】
前記上面および前記下面に、前記キャビティを閉じてポンピングチャンバを形成するカバーも含むことを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１４】
前記キャビティから前記流体流出端部を通して流体をポンピングするように位置決めされた圧電素子も含むことを特徴とする、請求項１に記載のキャビティ板。
【請求項１５】
流体噴射に使用されるキャビティ板を製造する方法であって、
前記板に、細長ランド部、前記ランド部間の細長キャビティ、および前記ランド部間にある構造的支持体を形成する工程を含み、前記細長キャビティのそれぞれが流体流出端部を含み、前記構造的支持体が、前記支持構造体を超えて前記キャビティに沿い、前記キャビティの前記流出端部の上流まで流体を流すように構成されることを特徴とする、方法。
【請求項１６】
前記形成する工程がエッチングを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記エッチングが、前記支持構造体の場所では異なる条件で行われることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記エッチングは、前記支持構造体の場所では前記板の片面のみからエッチングし、他の場所では前記板の両面からエッチングすることにより、異なる条件で行われることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
カバーを前記キャビティ板の各面に取り付けて、ポンピングチャンバを形成する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記カバーは高分子膜を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記カバーは補剛板を含むことを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【公表番号】特表２０１１−５２０６６８（Ｐ２０１１−５２０６６８Ａ）
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１０５６１（Ｐ２０１１−５１０５６１）
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４３２９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４２９２５
【国際公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（５０２１２２７９４）フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド (73)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月８日（２００９．５．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４３２９０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４２９２５
【国際公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【出願人】（５０２１２２７９４）フジフィルム ディマティックス， インコーポレイテッド (73)
【Ｆターム（参考）】
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