JP2005500927A - インクジェットコリメータ - Google Patents
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Abstract
【選択図】図7
Description
【0001】
本発明は、ディジタルプリンタに関し、特に、インクジェットプリンタに関する。
【発明の背景】
【0002】
インクジェットプリンタは、よく知られ、広く使用されている印刷形態である。プリントヘッド上のディジタル制御されたノズルアレイに、インクが供給される。プリントヘッドが媒体上を通過するさい、媒体上に像を生成するように、インクが噴出される。
【0003】
プリンタの性能は、動作コスト、印刷品質、動作速度、使いやすさなどの要因に依存する。ノズルから噴出される個々のインク液滴の質量、頻度、および速度は、これらの性能パラメータに影響を及ぼすことになる。
【0004】
最近では、サブミクロン厚みの機械構造を有する超小型電気機械システム(MEMS)技術を用いて、ノズルアレイが形成されている。これによって、ピコリットル(×10−12リットル)範囲の大きさのインク小滴を迅速に噴出できるプリントヘッドを製造できる。
【0005】
これらのプリントヘッドの微視的構造により、比較的低コストで、高速および良好な印刷品質を得ることができるが、これらのサイズでは、ノズルが、極めて脆弱性のものになり、指、塵、または媒体基材とのごくわずかな接触で、ダメージを受けやすくなる。これによって、ある一定レベルの強靭性が必要である多くの応用に対して、これらのプリントヘッドは実用的でない。さらに、ノズルがダメージを受けると、それに供給されているインクを噴出できなくなることがある。ノズルの外部にインクが蓄積し、玉のようになると、周辺ノズルからのインクの噴出が影響を受けることがあり、および/または、ダメージを受けたノズルが、単純にインクを基板に漏出することになる。両状況とも、印刷品質に好ましくない。
【0006】
他の状況では、ダメージを受けたノズルが、誤った方向に向けられた経路に沿って、単純にインク液滴を噴出することがある。これも、印刷品質にとって不利益になることは明らかである。
【発明の概要】
【0007】
したがって、本発明によれば、インクジェットプリンタのプリントヘッドであって、
印刷される媒体にインクを噴出するためのノズルアセンブリアレイと、
ノズルアレイを被覆し、ノズルアレイの各々の個々に対応する孔のアレイを有するノズルガードと
を備え、
ガードの孔の各々が、ノズルから噴出された誤った方向に向けられたインクを、媒体に達しないようにする大きさおよび構成である、プリントヘッドが提供される。
【0008】
本願明細書において、「ノズルアセンブリ」という用語は、とりわけ、開口を画定する要素のアセンブリとして理解されたい。開口そのものに関する言及であると解釈されるべきではない。
【0009】
ガードの孔は、ノズルの各々に対してコリメータを与えるように、開口サイズを著しく超える長手方向の寸法を有する通路であることが好ましい。
【0010】
本発明の目的に合わせて、孔の断面が、任意の利便性のある形状であってよく、孔の開口サイズに関する言及は、円形断面への限定を暗に含めたものではないことを認識されたい。
【0011】
さらなる好ましい形態において、プリントヘッドは、ノズルアセンブリの任意のものに動作故障を検出し、それらへのインクの供給を停止するように適合される。この形態において、プリントヘッドは、任意のダメージを受けたノズルアセンブリを補償するために、アレイ内の他のノズルアセンブリの動作を調節する故障耐性機能をさらに含んでもよい。
【0012】
これらの実施形態において、ノズルアセンブリの少なくとも1つからの漏れインクまたは誤った方向に向けられたインクと、ノズルアセンブリの残りとを隔離するための封じ込め形成物を提供することが望まれる。特に好ましい形態において、アレイにある各ノズルアセンブリは、各個々のノズルアセンブリからの任意の漏れインクまたは誤った方向に向けられたインクとノズルアセンブリの残りとを隔離するためのそれぞれの封じ込め形成物を有する。
【0013】
1つの形態において、ノズルアセンブリの各々は、液滴を噴出するための熱曲げアクチュエータと、アクチュエータを曲げるのに必要なエネルギーを検知し、動作上の故障を検出するために、それを、正確に動作するノズルアセンブリによって使用されるエネルギーと比較するように適応された制御ユニットとを使用する。好ましい実施形態において、ノズルは、曲げアクチュエータが、作動中に行程の限界にあるとき、回路が閉じられるような位置にあるコンタクトを有することで、制御ユニットが、回路が閉じられるまで、消費電力と前記アクチュエータを動かすのにかかる時間を測定して、必要なエネルギーを計算することができる。制御回路が、ノズルに動作故障を検知すると、故障耐性機能を作動させて、ノズルアセンブリへのインクのさらなる供給を停止する。
【0014】
汚染物質の形成は、プリントヘッドの表面領域のある割合を必ず占め、これは、ノズルの集積密度に悪影響を及ぼす。要求される追加のプリントヘッドチップ面積により、20%が製造チップのコストに追加されてしまう。しかしながら、ノズル製造の信頼性がない状況において、これは、欠陥率を効果的に低下させることになる。
【0015】
特定の好ましい形態において、ノズルガードは、ノズルとのダメージを与える接触を阻止するように適合される。さらに、ノズルガードが、シリコンから形成されることが有益である。
【0016】
ノズルガードは、通路を介して流体を方向付けるための流体入口回路をさらに含んでもよく、ノズルアレイ上での異粒子の蓄積を阻止する。
【0017】
ノズルガードは、プリントヘッド上で前記ノズルシールドを支持するための支持手段を含んでよい。支持手段は、一体形成されてよく、ガードの各端部に1つが配設された一対の間隔を置いて設けられた支持要素を含んでよい。
【0018】
この実施形態において、流体入口開口が、支持要素の1つに配設されてもよい。
【0019】
空気が、開口を介して、ノズルアレイにわたって、通路を貫通するように向けられると、ノズルアレイ上での異粒子の蓄積は阻止される。
【0020】
流体入口開口は、ノズルアレイのボンドパッドから離れた支持要素に配設されてもよい。
【0021】
本発明は、ダメージを受けたノズルアセンブリから噴出される誤った方向に向けられたインクを保持することによって、印刷品質を維持する。ガードを通る細長い通路は、側壁上のインクを収集できるコリメータとして作用する。さらに、ガードは、繊細なノズル構造が、ほとんどの他の表面に対して接触したり衝突したりしないように保護する。シリコンからシールドを形成することにより、熱膨張率は、ノズルアレイのものと実質的に一致する。これにより、ガードにある通路アレイと、ノズルアレイを有するレジスタとの位置ずれを防ぐことができる。また、シリコンを用いることにより、MEMES技術を用いて、シールドを正確に超微小機械書こうすることができるようになる。さらに、シリコンは、非常に強度があり、実質的に、変形不能である。
【0022】
以下、添付の図面を参照しながら、例示的目的によってのみ、本発明の好ましい実施形態について記載する。
【図面に沿っての詳細な説明】
【0023】
最初に、図1を参照すると、本発明によるノズルアセンブリが、参照番号10によって概して示されている。インクジェットプリントヘッドが、シリコン基板16上のアレイ14(図5および図6)に配設された複数のノズルアセンブリ10を有する。以下、アレイ14についてより詳細に記載する。
【0024】
アセンブリ10は、誘電体層18が堆積されたシリコン基板16を備える。誘電体層18上に、CMOS保護層20が堆積される。
【0025】
各ノズルアセンブリ10は、ノズル開口24を画定するノズル22と、レバーアーム26の形をした接続部材と、アクチュエータ28とを備える。レバーアーム26は、アクチュエータ28をノズル22に接続する。
【0026】
図2から図4にさらに詳細に示すように、ノズル22は、クラウン部分30と、クラウン部分30から垂下したスカート部分32とを備える。スカート部分32は、ノズルチャンバ34の周壁の一部分を形成する。ノズル開口24は、ノズルチャンバ34と流通状態にある。ノズル開口24は、ノズルチャンバ34のインク体40のメニスカス38(図2)を「止めておく」隆起したリム36によって囲まれていることに留意されたい。
【0027】
ノズルチャンバ34の床部46に、インク入口孔42(図6に最も明確に図示)が規定されている。孔42は、基板16を通るように画定されたインク入口チャネル48と流通状態にある。
【0028】
壁部分50が、孔42の境界を定め、床部分46から上向きに延在する。上述したように、ノズル22のスカート部分32は、ノズルチャンバ34の周壁の第1の部分を画定し、壁部分50は、ノズルチャンバ34の周壁の第2の部分を規定する。
【0029】
以下にさらに詳細に記載するように、ノズル22が変位するとき、壁50は、インクの逃げを阻止する流体シールとして作用する自由端に内向きリップ52を有する。インク40の粘度と、リップ52とスカート部分32との間の小さな間隔寸法により、内向きリップ52と表面張力は、ノズルチャンバ34からのインクの逃げを阻止するための有効なシールとして機能する。
【0030】
アクチュエータ28は、熱曲げアクチュエータであり、基板16から、または、特に、CMOS保護層20から上向きに延在するアンカー54に接続される。アンカー54は、アクチュエータ28と電気的接続を形成する伝導パッド56上に設けられる。
【0031】
アクチュエータ28は、第2の受動ビーム60の上方に配設された第1の能動ビーム58を備える。好ましい実施形態において、ビーム58および60はともに、窒化チタン(TiN)などの伝導性セラミック材料から構成されるか、またはそれを含む。
【0032】
ビーム58および60の両方は、アンカー54に固定された第1の端部と、アーム26に接続された対向する端部とを有する。能動ビーム58に電流が流れると、ビーム58の熱膨張が生じる。受動ビーム60には電流の流れがなく、同じ速度で膨張しないため、曲げモーメントが生じ、図3に示すように、アーム26、ひいては、ノズル22が、基板16の方へ下向きに変位する。これにより、参照番号62に示すように、ノズル開口部24を通ってインクが噴出される。能動ビーム58から熱源が除去されると、すなわち、電流の流れを停止すると、ノズル22は、図4に示す休止位置に戻る。ノズル22が休止位置に戻ると、図4の参照番号66で示すようなインク液滴のネック部分が破裂することにより、インク液滴64が形成される。その後、インク滴64は、紙などの印刷媒体を進む。インク液滴64を形成した結果、図4の参照番号68で示すような「凹状」のメニスカスが形成される。このような「凹状」のメニスカス68により、インク40がノズルチャンバ34内に流れて、新しいメニスカス38(図2)が形成され、ノズルアセンブリ10から次のインク滴を排出する準備が整う。
【0033】
以下、図5および図6を参照して、ノズルアレイ14についてさらに詳細に記載する。アレイ14は、4色プリントヘッドのものである。したがって、アレイ14は、それぞれが各色に対応したノズルアセンブリの4つのグループ70を備える。各グループ70は、2列72および74に配設されたノズルアセンブリ10を有する。図6に、グループ70の1つをさらに詳細に示す。
【0034】
列72および74のノズルアセンブリ10を近接して集積しやすいように、列74のノズルアセンブリ10は、列72のノズルアセンブリ10に対してずれされるか、互い違いにされる。また、列72のノズルアセンブリ10は、列74のノズルアセンブリ10のレバーアーム26が、列72のアセンブリ10の隣接するノズル22間を通ることができる程度に互いに離れた間隔を置いて設けられる。各ノズルアセンブリ10は、列72のノズル22が、列74の隣接するノズルアセンブリ10のノズル22とアクチュエータ28との間に入るような実質的にダンベル状の形状であることに留意されたい。
【0035】
さらに、列72および74のノズル22を近接して集積しやすいように、各ノズル22は、実質的に六角形の形状である。
【0036】
使用中、ノズル22が基板16の方へ変位するとき、ノズルチャンバ34に対してノズル開口24がわずかな角度をなしているため、インクが垂直方向からわずかにずれて噴出されることは、当業者により理解されるであろう。列72および74のノズルアセンブリ10のアクチュエータ28が、列72および74の片側と同じ方向に延在することは、図5および図6に示す構成の利点である。したがって、列72のノズル22から噴出されたインクと、列74のノズル22から排出されたインクは、同じ角度だけ互いにずらされることにより、高い印刷品質が得られる。
【0037】
また、図5に示すように、基板16は、上側に配設されたボンドパッド76を有し、これにより、パッド56を介して、ノズルアセンブリ10のアクチュエータ28に電気的接続が与えられる。これらの電気的接続は、CMOS層(不図示)を介して形成される。
【0038】
図5aおよび図5bを参照すると、図5に示すノズルアレイ14は、各ノズルアセンブリ10を囲む封じ込め形成物を収容するように間隔を置いて設けられている。封じ込め形成物は、ノズル22を囲み、シリコン基板16から孔付きノズルガード80の下側まで延在して、封じ込めチャンバ146を形成する封じ込め壁144である。ノズルのダメージが原因となって、インクが適切に噴出されなければ、周りのノズルの機能に影響を及ぼさないように、漏れが閉じ込められる。各封じ込め壁146における漏れは、ノズル開口24からインク液滴64を噴出するのに必要な電力を監視することによって検出される。封じ込めチャンバ146が漏出インクや誤った方向に向けられたインクで溢れていれば、ノズル開口24から噴出するインクの抵抗が増大することになる。同様に、熱曲げアクチュエータ28により消費されるエネルギーが増大し、ダメージを受けたノズルアセンブリ10にフラグを立てる。その後、プリントヘッドコントローラへのフィードバックによって、アクチュエータ28のさらなる動作と、ノズルアセンブリ10へのインクの供給を停止することができる。故障耐性機能を用いて、ダメージを受けたノズルは、アレイ14の残りのノズルによって補償されることにより、印刷品質が維持される。図9Iを参照すると、CMOS保護層20は、ウェハ基板16から上向きに延在する自由端を有する。
【0039】
封じ込め壁144は、シリコン基板16のある一定割合を必ず占め、これにより、アレイのノズル集積密度が下がる。これにより、プリントヘッドチップの製造コストが上がる。しかしながら、製造技術によりノズル消耗率が比較的高くなる場合、個々のノズル封じ込め形成物は、印刷品質のあらゆる悪影響を回避するか、もしくは少なくとも最小限に抑えることになる。
【0040】
封じ込め形成物が、ノズルグループを隔離するように構成されてもよいことは、当業者に理解されるであろう。ノズルグループを隔離することにより、ノズル集積密度は良好になるが、周りのノズルグループを用いてダメージを受けたノズルを補償することが困難になる。
【0041】
図7を参照すると、ノズルアレイと、封じ込め壁がないノズルガードが示されている。前述した図面を参照しながら、特別な記載がないかぎり、同様の参照番号は同様の部品をさす。
【0042】
アレイ14のシリコン基板16上に、ノズルガード80が設けられる。ノズルガード80は、複数の孔84が貫通して画定されたシールド82を備える。孔84が、アレイ14のノズルアセンブリ10のノズル開口24と整合されることにより、ノズル開口24の任意の1つからインクが噴出されると、インクは、関連する通路を通過した後、印刷媒体に当たる。
【0043】
ガード80は、紙、塵、またはユーザーの指とのダメージを受ける接触からノズルアレイ14を保護するのに必要な強度と剛性を備えるようなシリコンである。シリコンからガードを形成することにより、熱膨張率は、ノズルアレイのものと実質的に一致する。この目的は、プリントヘッドが通常の動作温度まで加熱されるとき、シールド82の孔84とノズルアレイ14との位置ずれを防止することである。また、ノズルアセンブリ10の製造に関して、以下にさらに詳細に記載するMEMS技術を用いた高精度の超微小機械加工には、シリコンが適している。
【0044】
シールド82は、枝状突出部または支柱86により、ノズルアセンブリ10に対して間隔を置いて設けられる。支柱86の1つには、そこに規定された空気入口開口部88がある。
【0045】
使用中、アレイ14が動作しているとき、入口開口部88を介して空気が充填され、孔84を通って進むインクとともに、孔84に推し進められる。
【0046】
インク液滴64と異なる速度で孔84を介して空気が充填されるため、インクは空気に引き込まれない。例えば、インク液滴64は、約3m/sの速度でノズル22から噴出される。空気は、約1m/sの速度で孔84を介して充填される。
【0047】
空気の目的は、孔84に異粒子がない状態を維持することである。塵粒子などのこれらの異粒子がノズルアセンブリ10に落ちると、それらの動作に悪影響を及ぼす危険性がある。ノズルガード80に空気入口開口部88を設けることで、この問題が大幅に解消される。
【0048】
異粒子が、ノズルアセンブリに付着すれば、噴出されたインクは、誤った方向に向けられることがある。同様に、製造中の不正確なノズル形成により、誤った方向に向けられたインク液滴が生じることもある。図7aおよび図7bに示すように、ノズルガード80の孔84は、誤った方向に向けられたインク液滴を保持するためのコリメータとして使用することができる。ガード孔84とそれぞれのノズル22とを慎重に整列することによって、ダメージを受けたノズル22からのインクは、ガード80によって収集され、媒体に達しないようにされる。図7aは、ダメージを受けたノズルアセンブリ10から噴出された誤った方向に向けられたインク液滴150を示す。液滴150が、意図したインク軌道からそれると、液滴は、ガード孔84の側壁に衝突し、そこに付着する。図7bは、ガード80からの障害なしに、意図した軌道に沿って印刷される媒体へインク液滴150を噴出するダメージを受けていないノズルアセンブリ10を示す。
【0049】
図5aおよび図5bに示す封じ込め壁114は、誤った方向に向けられたインクの蓄積が、任意の周りのノズルの動作に影響を及ぼさないように使用することができる。この場合も、封じ込め壁に関して上述した検出センサが、封じ込めチャンバ146のインクの存在を検知して、プリントヘッドを制御するマイクロプロセッサにフィードバックを与えて、ダメージを受けたノズルへのインク供給が停止される。印刷品質を維持するために、故障耐性機能が、ダメージを受けたノズル22を補償するように、アレイ14にある他のノズル22の動作を調節する。
【0050】
以下、図8から図10を参照しながら、ノズルアセンブリ10の製造プロセスについて記載する。
【0051】
シリコン基板またはウェハ16から始まり、基板またはウェハ16の表面上に、誘電体層18が堆積される。誘電体層18は、約1.5ミクロンのCVD酸化物の形をしたものである。層18上に、レジストがスピニングされ、層18は、マスク100に対して露光された後、現像される。
【0052】
現像後、層18は、シリコン層16まで下方にプラズマエッチングされる。その後、レジストが剥離され、層18がクリーニングされる。このステップにより、インク入口孔42が規定される。
【0053】
図8bにおいて、層18上に、約0.8ミクロンのアルミニウム102が堆積される。レジストがスピニングされ、アルミニウム102は、マスク104に対して露光され、現像される。アルミニウム102は、酸化物層18まで下方にプラズマエッチングされ、レジストが剥離されて、デバイスがクリーニングされる。このステップにより、ボンドパッドおよびインクジェットアクチュエータ28への配線が与えられる。この配線は、NMOS駆動トランジスタと、CMOS層(図示せず)に形成された接続との電源プレーンに対するものである。
【0054】
CMOS保護層20として、約0.5ミクロンのPECVD窒化物が堆積される。レジストがスピニングされ、層20は、マスク106に対して露光された後、現像される。現像後、窒化物は、アルミニウム層102および入口孔42の領域にあるシリコン層16まで下方にプラズマエッチングされる。レジストが剥離されて、デバイスがクリーニングされる。
【0055】
層20に、犠牲材料の層108がスピニングされる。層108は、6ミクロンの感光性ポリイミドまたは約4μmの高温レジストである。層108は、ソフトベークされて、マスク110に対して露光された後、現像される。層108がポリイミドから構成される場合、層108は、1時間400℃でハードベークされるか、層108が高温レジストの場合、300℃よりも高温でハードベークされる。図面において、マスク110の設計に際し、収縮により生じたポリイミド層108のパターンに依存したゆがみを考慮に入れることに留意されたい。
【0056】
次のステップにおいて、図8eに示すように、第2の犠牲層112が適用される。層112は、スピニングされる2μmの感光性ポリイミドか、または約1.3μmの高温レジストのいずれかである。層112は、ソフトベークされ、マスク114に対して露光される。マスク114に対して露光された後、層112は現像される。層112がポリイミドである場合、層112は、約1時間400℃でハードベークされる。層112がレジストである場合、約1時間300℃より高温でハードベークされる。
【0057】
その後、0.2ミクロンの多層金属層116が堆積される。この層116の一部は、アクチュエータ28の受動ビーム60をなす。
【0058】
層116は、約300℃で1,000Åの窒化チタン(TiN)をスパッタリングした後、50Åの窒化タンタル(TaN)をスパッタリングすることにより形成される。さらに、1,000ÅのTiNがスパッタリングされた後、50ÅのTaNと、さらに1,000ÅのTiNがスパッタリングされる。TiNの代わりに使用可能な他の材料は、TiB2、MoSi2または(Ti,Al)Nである。
【0059】
その後、層116は、マスク118に対して露光され、現像されて、層112まで下方にプラズマエッチングされた後、硬化した層108または112を除去しないように注意しながら、層116に適用されたレジストがウェット剥離される。
【0060】
4μmの感光性ポリイミドまたは約2.6μmの高温レジストをスピニングすることにより、第3の犠牲層120が適用される。層120は、ソフトベークされた後、マスク122に対して露光される。次に、露光された層は、現像された後、ハードベークされる。層120は、ポリイミドの場合、約1時間400℃でハードベークされるか、層120がレジストから構成される場合、300℃を超える温度でハードベークされる。
【0061】
層120に、第2の多層金属層124が適用される。層124の組成物は、層116と同じものであり、同じ方法で適用される。層116および124の両方は、導電層であることを理解されたい。
【0062】
層124は、マスク126に対して露光された後、現像される。層124はポリイミドまたはレジスト層120まで下方にプラズマエッチングされた後、硬化した層108、112、または120を除去しないように注意しながら、層124に適用されたレジストがウェット剥離される。層124の残りの部分が、アクチュエータ28の能動ビーム58を画定することに留意されたい。
【0063】
4μmの感光性ポリイミドまたは約2.6μmの高温レジストをスピニングすることにより、第4の犠牲層128が適用される。層128は、ソフトベークされ、マスク130に対して露光された後、現像されて、図9kに示すようなアイランド部分を残す。層128の残りの部分は、ポリイミドの場合、約1時間400℃でハードベークされるか、レジストの場合、300℃よりも高温でハードベークされる。
【0064】
図8lに示すように、高ヤング率の誘電体層132が堆積される。層132は、約1μmの窒化シリコンまたは酸化アルミニウムにより構成される。層132は、犠牲層108、112、120、128のハードベーク温度より低い温度で堆積される。この誘電体層132に必要な主要な特徴は、高弾性率、化学的不活性さ、およびTiNへの良好な接着性である。
【0065】
2μmの感光性ポリイミドまたは約1.3μmの高温レジストをスピニングすることにより、第5の犠牲層134が適用される。層134は、ソフトベークされ、マスク136に対して露光されて、現像される。次に、層134の残りの部分は、ポリイミドの場合、1時間400℃でハードベークされ、レジストの場合、300℃を超える温度でハードベークされる。
【0066】
誘電体層132は、犠牲層134を除去しないように注意しながら、犠牲層128まで下方にプラズマエッチングされる。
【0067】
このステップにより、ノズル開口部24、レバーアーム26およびノズルアセンブリ10のアンカー54が画定される。
【0068】
高ヤング率の誘電体層138が堆積される。この層138は、犠牲層108、112、120、および128のハードベーク温度より低い温度で、0.2μmの窒化シリコンまたは窒化アルミニウムを堆積することにより形成される。
【0069】
次に、図8pに示すように、層138は、0.35ミクロンの深さまで異方性プラズマエッチングされる。このエッチングは、誘電体層132および犠牲層134の側壁以外の表面全体から誘電体層を取り除くためのものである。このステップにより、上述したように、インクのメニスカスを「止めておく」ノズル開口部24付近のノズルリム36が形成される。
【0070】
紫外線(UV)剥離テープ140が適用される。シリコンウェハ基板16の背面に、4μmのレジストがスピニングされる。ウェハ16は、ウェハ16をエッチバックするようにマスク142に対して露光されて、インク入口チャネル48を規定する。次に、レジストは、ウェハ16から剥離される。
【0071】
ウェハ16の背面に、さらなるUV剥離テープ(図示せず)が適用され、テープ140が取り除かれる。酸素プラズマで犠牲層108、112、120、128、および134が剥離されて、図8rおよび図9rに示すように、最終的なノズルアセンブリ10を与える。参照しやすいように、これらの2つの図面に示されている参照番号は、ノズルアセンブリ10の関連部品を示すために、図1のものと同じものである。図11および図12は、図8および図9を参照して上述したプロセスに従って製造されたノズルアセンブリ10の動作を示し、同図は、図2から図4に対応する。
【0072】
特定の実施形態に示されているように、広義に記載した本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更および/または修正が加えられてよいことは、当業者により理解されるであろう。したがって、本発明は、例示的かつ非制限的にすべての点において考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0073】
【図1】インクジェットプリントヘッドのノズルアセンブリの略図的な立体図を示す。
【図2】図1のノズルアレンブリの動作の略図的な立体図の一つを示す。
【図3】図1のノズルアレンブリの動作の略図的な立体図の一つを示す。
【図4】図1のノズルアレンブリの動作の略図的な立体図の一つを示す。
【図5】ノズルガードまたは封じ込め壁とともにインクジェットプリントヘッドを構成するノズルアレイの立体図である。
【図5a】ノズルガードおよび封じ込め壁を備える本発明のプリントヘッドの立体断面図を示す。
【図5b】各ノズルを隔離する封じ込め壁上のノズルの断面平面図を示す。
【図6】図5のアレイの一部分の拡大図を示す。
【図7】封じ込め壁がないノズルガードを備えるインクジェットプリントヘッドの立体図を示す。
【図8】図8a〜図8rはインクジェットプリントヘッドのノズルアレイの製造ステップの立体図を示す。
【図9】図9a〜図9rは製造ステップの断面側面図を示す。
【図10】図10a〜図10kは製造プロセスにおける様々なステップにおいて使用されるマスクのレイアウトを示す。
【図11】図11a〜図11cは図8および図9の方法により製造されたノズルアセンブリの動作の立体図を示す。
【図12】図12a〜図12cは図8および図9の方法により製造されたノズルアセンブリの動作の断面側面図を示す。
Claims (15)
- インクジェットプリンタのプリントヘッドであって、
印刷される媒体にインクを噴出するためのノズルアセンブリアレイと、
前記ノズルアレイを被覆し、前記ノズルアレイの各々の個々に対応する孔のアレイを有するノズルガードと
を備え、
前記ガードの前記孔の各々が、前記ノズルから噴出された誤った方向に向けられたインクを、前記媒体に達しないようにする大きさおよび構成である、プリントヘッド。 - 前記ガードの前記孔が、前記ノズルの各々に対してコリメータを与えるように、開口サイズを著しく超える長手方向の寸法を有する通路である、請求項1に記載のプリントヘッド。
- 前記プリントヘッドが、前記ノズルアセンブリの任意のものに動作故障を検出し、それらへのインクの供給を停止するようにされた、請求項1に記載のプリントヘッド。
- 任意のダメージを受けたノズルアセンブリを補償するために、前記アレイ内の他のノズルアセンブリの動作を調節する故障耐性機能をさらに備える、請求項1に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズルアセンブリの少なくとも1つからの漏れインクまたは誤った方向に向けられたインクと、前記ノズルアセンブリの残りとを隔離するための封じ込め形成物をさらに備える、請求項4に記載のプリントヘッド。
- 前記アレイにある各ノズルアセンブリが、各個々のノズルアセンブリからの任意の漏れインクまたは誤った方向に向けられたインクを隔離するためのそれぞれの封じ込め形成物を有する、請求項4に記載のプリントヘッド。
- 各封じ込めチャンバが、前記チャンバ内のインクの所定レベルに応じて作動し、ダメージを受けたノズルを補償するために前記アレイの残りのノズルの動作を調節する故障耐性機能にフィードバックを与えるインク検出手段を有する、請求項5または6に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズルが、前記曲げアクチュエータが、作動中に行程の限界にあるとき、回路が閉じられるような位置にあるコンタクトを有することで、制御ユニットが、回路が閉じられるまで、消費電力と前記アクチュエータを動かすのにかかる時間を測定して、必要なエネルギーを計算することができる、請求項7に記載のプリントヘッド。
- 前記制御ユニットが、前記ノズルに動作故障を検知すると、前記故障耐性機能を作動させて、前記ノズルアセンブリへのインクのさらなる供給を停止する、請求項8に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズルガードが、前記ノズルとのダメージを与える接触を阻止するようにされた、請求項1に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズルガードが、シリコンから形成された、請求項10に記載のプリントヘッド。
- 前記ノズルガードが、前記通路を介して流体を方向付けるための流体入口回路をさらに含んで、前記ノズルアレイ上での異粒子の蓄積を阻止する、請求項11に記載のプリントヘッド。
- 前記プリントヘッド上で前記ノズルシールドを支持するための支持支柱をさらに備える、請求項12に記載のプリントヘッド。
- 前記支持支柱が、前記ガードの各端部で一体形成され配設された、請求項13に記載のプリントヘッド。
- 前記流体入口開口が、前記ノズルアレイのボンドパッドから離隔して前記支持支柱の1つに配設された、請求項14に記載のプリントヘッド。
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