JP2010241121A - 流入口及び流出口が中央に形成されたプリントヘッドダイによる流体吐出 - Google Patents

Abstract

【課題】流入口及び流出口が中央に形成されたプリントヘッドダイによる流体吐出を提供する。
【解決手段】流体の液滴を吐出する装置は、基板と、基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、ノズル面の第２領域に形成される第２の複数のノズルと、を有する。第２領域は、第１領域から分離されている。流入口及び流出口が、ノズル面の第１領域と第２領域との間に位置する第３領域と反対側の基板の上面に共に形成される。基板に形成された複数の流体路が、第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルと流入口及び流出口とを流体接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体液滴吐出に関する。

ある種の流体吐出デバイスにおいて、基板が、流体ポンプ室、下降部及びノズルを有している。印字動作等において、流体液滴を、ノズルから媒体上に吐出することができる。ノズルは下降部に流体接続されていて、下降部は流体ポンプ室に流体接続されている。流体ポンプ室を、熱アクチュエータ又は圧電アクチュエータ等のトランスデューサによって駆動することができ、流体ポンプ室は、駆動されるとノズルを通して流体液滴が吐出されるようにすることができる。トランスデューサを、導電線によって印加される電圧によって駆動することができ、導電線は、トランスデューサを特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等の電圧源に電気的に接続する。媒体は、流体吐出デバイスに対して移動させることができる。ノズルからの流体液滴の吐出を、媒体の移動とタイミングを合わせることにより、媒体上の所望の場所に流体液滴を位置させることができる。

米国特許出願公開第２００７／０１８８５６４号明細書 米国特許第６，８２６，９６６号明細書

流体吐出デバイスは一般に複数のノズルを有し、通常、媒体上への流体液滴の均一な付着をもたらすため、均一なサイズ及び速度の流体液滴を同じ方向に吐出することが望ましい。

一態様において、流体の液滴を吐出する装置は、基板と、基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、ノズル面の第１領域から分離されている第２領域に形成される第２の複数のノズルと、ノズル面の第１領域と第２領域との間に位置する第３領域と反対側の基板の上面に共に形成される流入口及び流出口と、基板に形成され、第１の複数のノズル及び第２の複数のノズルと流入口及び流出口とを流体接続する、複数の流体路と、を有する。

別の態様において、流体液滴を吐出する方法は、基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、ノズル面の第１領域から分離されている第２領域に形成される第２の複数のノズルと、を有する基板に流体流を流すステップと、基板に形成される流体路に流体接続されているとともに、基板のノズル面の第１領域と第２領域との間に位置する第３領域と反対側の基板の上面に形成される、流入口を介して流体流を流すステップと、第１の複数のノズルのうちのあるノズルと第２の複数のノズルのうちのあるノズルとに流体接続されている、流体路に、流体流を流すステップと、流体路と流体接続されているとともに、第３領域と反対側の基板の上面に形成される、流出口を介して流体路から流体流を流すステップと、を含む。

実施態様は、以下のうちの一つ又は複数を有してもよい。複数の流入口及び流出口が、互いに隣接して交互のパターンで形成されていてもよい。特定用途向け集積回路が、基板の上面の縁付近に取り付けられていてもよい。インターポーザが、基板の上面に取り付けられていてもよい。インターポーザは、インターポーザのインターポーザ面に形成され基板の流入口と整列するように構成される流入通路と、インターポーザ面に形成され基板の流出口と整列するように構成される流出通路と、を有していてもよい。基板は、長さ方向に沿った長さと幅方向に沿った幅とを有していてもよく、幅は長さより短く、流入口及び流出口は、幅方向において第１領域と第２領域との間に配置されていてもよい。支持体が、ノズル面に近接して媒体を配置し、媒体をノズル面に対して媒体移動方向に移動させるように構成されていてもよい。第１ノズル群が、ノズル面に形成され、第１列に配置され、媒体上に流体液滴の第１セットを吐出するように構成されていてもよい。第２ノズル群が、ノズル面に形成され、第１列とは異なりかつ第１列から分離されている第２列に配置され、媒体が媒体移動方向に移動する際に媒体上に流体液滴の第１セットに隣接して流体液滴の第２セットを着弾させるように構成されていてもよい。第１列及び第２列は、互いに平行であってもよい。

第１流体流入チャンネルが、第１列に対して実質的に平行に配置され、第１ノズル群に流体接続されていてもよい。第１流体流入チャンネルと異なる第２流体流入チャンネルが、第２列に対して実質的に平行に配置され、第２ノズル群に流体接続されていてもよい。第３ノズル群が、ノズル面に形成され、第１列及び第２列とは異なるが第１列の列方向と実質的に平行な第３列に配置されていてもよい。第１ノズル群は第１領域にあってもよく、第２ノズル群は第２領域にあってもよく、第３ノズル群は第２領域にあってもよい。第３ノズル群は、第１流体流入チャンネルに流体接続されていてもよい。第１流体流入チャンネルは、実質的に直線状であってもよい。

別の態様では、流体の液滴を吐出する装置は、基板と、基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、ノズル面の第１領域から分離されている第２領域に形成される第２の複数のノズルと、ノズル面の第１領域と第２領域との間に位置する第３領域と反対側の基板の上面に取り付けられる特定用途向け集積回路と、を有する。

基板の平面概略図である。 基板の一部の平面概略図である。 図２Ａにおいて線Ｂ−Ｂに沿って取り出された立断面概略図である。 図２Ａにおいて線Ｃ−Ｃに沿って取り出された立断面概略図である。 ノズル配置の平面概略図である。 ノズル配置の平面概略図である。 基板の一部の平面概略図である。 インターポーザの横断立面概略図である。 図６Ａのインターポーザの平面概略図である。 基板の別の実施態様の平面概略図である。 基板の一部の平面概略図である。 プリントフレームアセンブリの斜視概略図である。 流体を流す方法のフローチャートである。

それぞれの図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。

流体吐出プリントヘッドモジュールを、プリントヘッドダイの中央部に位置する流体流入口／流出口と、プリントヘッドダイの縁付近に固定されるＡＳＩＣと、流入口／流出口とＡＳＩＣとの間の個々に制御可能なノズルのための圧電アクチュエータと、によって構成することができる。

流体液滴吐出を、半導体処理技法を用いて製造されるダイであるプリントヘッドモジュールで実施することができる。プリントヘッドモジュールは、複数の微細加工された流体流路が形成されている、シリコン基板等の基板と、流路のノズルから流体が選択的に吐出されるようにする複数のアクチュエータと、を有している。したがって、各流路は、その関連するアクチュエータとともに、個々に制御可能な微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）流体吐出ユニットを提供する。

流体を媒体上に吐出することができ、流体液滴吐出中にプリントヘッド及び媒体を相対移動させることができる。流体は、例えば、化学物質、生物学的物質又はインクであり得る。流体を、流路を通して連続的に循環させることができ、ノズルから吐出されない流体を、再循環通路を通るように向けることができる。基板は、複数の流体流路と複数のノズルとを有することができる。

流体液滴吐出用装置を、基板のノズル面に二つのノズル領域があるように実装することができ、二つのノズル領域はギャップ領域によって分離されている。ギャップ領域は、基板の中央部にあってもよい。基板のギャップ領域の反対側に、即ち基板のギャップ領域とは反対の側である上面に、流体流入口及び流体流出口を形成することができる。ノズル領域のノズルは、トランスデューサによって駆動することができる流体ポンプ室と流体連通することができる。トランスデューサを、その両端に印加される電圧によって駆動することができ、電圧を導電線によって印加することができる。導電線は、トランスデューサを特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）チップに電気的に接続することができる。ＡＳＩＣチップをトランスデューサに電気的に接続する導電線の幅を最大限にすることが望ましい場合がある。ＡＳＩＣチップを、基板の縁付近に取り付けることができる。流入口及び流出口を基板の中央部に配置することにより、例えば流入口及び流出口をＡＳＩＣチップとトランスデューサとの間に配置する場合に比べて、導電線に対して利用可能な基板の上面の表面積を増大させることができる。流入口及び流出口を導電線から離して配置することによって、相対的により広い接合面積の実現を容易にすることも可能になる。これは、基板への接合を改善し流体の漏れの可能性を低減するために望ましい場合がある。流体の漏れは、流体内での導電線の短絡等により、プリントヘッドの性能を低下させる可能性がある。

図１は、基板１２０及び複数のトランスデューサ２９６（図２Ｂ及び図２Ｃ参照）を有するプリントヘッドモジュール１００の実施態様の平面概略図である。実施態様によっては、基板１２０は、ｖ方向（基板の一方の縁に対して平行）に長さＬを有し、ｗ方向（基板の他方の縁に対して平行）に、長さＬより短い幅Ｗを有する、平行四辺形状で形成されている。基板１２０を、例えばシリコンから構成することができ、基板１２０を、従来の半導体製造技法を用いて構成することができる。

基板１２０は、複数のノズル１４０を含むことができるノズル面１３０を有することができる。実施態様によっては、各ノズル１４０は、対応するトランスデューサ２９６を有する流体ポンプ室２９４（図２Ｂ及び図２Ｃ参照）に流体接続されている。トランスデューサ２９６が駆動されると、ポンプ室２９４が収縮し、流体液滴が対応するノズル１４０から吐出される。

ノズル１４０を、第１ノズル領域１４２及び第２ノズル領域１４６に配置することができ、それら領域を互いからギャップ領域１５０によって分離することができる。例として、第１ノズル領域１４２及び第２ノズル領域１４６は、各々、各々が１６個のノズル１４０を含む６４列の列部分を有することができ、それにより、ノズル面１３０は、２０４８個のノズル１４０を含むことができる。第１ノズル領域１４２及び第２ノズル領域１４６は、例えば縁がｖ方向及びｗ方向に対して平行な平行四辺形であってもよい。第１ノズル領域１４２及び第２ノズル領域１４６は、内角が同じであってもよく、例えば合同であってもよい。ギャップ領域１５０は、ギャップ間隔Ａの幅がｗ方向において略均一であってもよい。ギャップ間隔Ａは、第１ノズル領域１４２と第２ノズル領域１４６との間の分離の間隔であり得る。例えば、ギャップ間隔Ａは、基板の幅Ｗの約１／５であってもよい。例えば、ギャップ間隔Ａは、約２〜８ｍｍであってもよい。

ＡＳＩＣチップ１６０を、ｖ方向に対して平行な基板１２０の縁付近等、基板１２０の縁付近に取り付けることができる。ＡＳＩＣチップ１６０を、基板１２０のノズル面１３０とは反対側の上面４１０（図４参照）に取り付けることができる（したがって、図１ではＡＳＩＣチップ１６０を想像線で示す）。流入口１７０及び流出口１８０を、基板１２０の上面４１０等、基板１２０に形成することができる。流入口１７０を、更に後述するように、ノズル１４０に流体を供給するように構成することができる。

例えば、図８は、基板１２０″の実施態様の上面４１０の一部の平面概略図である。基板１２０″の入力導電線８２０を、基板１２０″の縁８２４付近に配置することができる。入力導電線端８３０を、入力導電線８２０をＡＳＩＣチップ１６０に電気的に接続するように構成することができる。導電線８５０の導電線端８４０を、導電線８５０をＡＳＩＣチップ１６０に電気的に接続するように構成することができる。それにより、導電線８５０は、トランスデューサ２９６をＡＳＩＣチップ１６０に電気的に接続することができる。図８に示す実施態様では、上面４１０のＡＳＩＣチップ１６０とノズル１４０との間に流入口１７０が形成されている。導電線８５０を、必要に応じて狭くすることにより、導電線領域８６０（図８では想像線で示す）等、上面４１０上の流入口１７０の間又は周囲に適合させることができる。例えば、図８における導電線８５０の幅は約６．０μｍであってもよく、導電線８５０間の間隔は約６．０μｍであってもよい。

図８では、導電線８５０の幅は狭くされており、導電線８５０間の間隔は、流入口１７０をＡＳＩＣチップ１６０とトランスデューサ２９６との間に配置することに適応するように狭くされている。断線等、導電線８５０による接続不良の危険を最小限にするために、導電線８５０の幅を最大限にすることが望ましい場合もある。同様に、導電線８５０間の短絡の危険を最小限にするとともに、一つの導電線８５０によって印加される電圧が別の導電線８５０によって印加される電圧に影響を与える可能性がある「クロストーク」即ち信号干渉等、導電線８５０間の干渉を最小限にするために、導電線８５０間の間隔を最大限にすることが望ましい場合もある。

更に図８において、導電線８５０に対して利用可能な表面積を最大限にするために、図８に示す実施態様では流入口１７０の周囲の接合領域８７０を最小限にする場合もある。接合面積８７０を、基板１２０″をインターポーザ６００（図６Ａ及び図６Ｂ参照）等の別の構成要素に取り付けるように構成することができる。基板１２０″を、例えば接着剤によって取り付けることができる。接合領域８７０のサイズを最小限にすることにより、流入口１７０から流体が漏れやすくなる可能性がある。したがって、接合領域８７０のサイズを最大限にすることが望ましい場合もある。したがって、流入口１７０及び流出口１８０を、基板１２０″のＡＳＩＣチップ１６０とトランスデューサ２９６（図５参照）との間ではない部分に形成することが望ましい場合もある。

図９は、プリントフレーム９１０を含むプリントフレームアセンブリ９００の斜視概略図である。プリントフレーム９１０は、媒体９３０上に流体液滴を着弾させるように構成することができる複数のプリントヘッド１００を支持することができる。媒体９３０を、ローラ９４０によって並進させる等、移動させることができる。媒体移動方向はｙ方向であってもよく、ｘ方向はｙ方向に対して垂直でありかつ媒体の表面に対して平行であってもよい。媒体を、媒体支持体９８０によって支持することができ、媒体支持体９８０は、例えば、追加のローラ９４０、コンベヤベルト、表面又は他のいくつかの好適な支持体を含むことができる。流体を、流体供給ホース９５０によってプリントヘッド１００に供給することができ、流体供給ホース９５０には、流体を収容するタンク等、流体供給源（不図示）によって流体を供給することができる。流体は、更に後述するように、プリントヘッド１００内及び基板１２０内を流れることができ、流体回収ホース９６０を、再循環又は廃棄等のために流体を流し出すように構成することができる。コントローラ９７０は、配線９７４等を介してプリントフレームアセンブリ９００と信号通信することができ、コントローラ９７０を、基板１２０のノズル１４０からの流体液滴の吐出を制御するように構成することができる。実施態様によっては、コントローラ９７０を、ローラ９４０と信号通信することによる等、媒体９３０の移動を制御するように構成することも可能である。コントローラ９７０は、例えば、コンピュータ又はマイクロプロセッサであってもよい。

実施態様によっては、入力導電線８２０は、コントローラ９７０と信号通信することができる。例えば、入力導電線８２０を、フレックスコネクタ（不図示）及び配線９７４によってコントローラ９７０に電気的に接続することができる。ＡＳＩＣチップ１６０を、コントローラ９７０からの信号を用いて、ノズル１４０から媒体９３０上に流体液滴吐出を行うように構成することができる。

図２Ａは、基板１２０の上面４１０（図４参照）の一部２００の平面概略図である。例示の目的で、少数のノズル１４０しか示していない（上述したように、ノズル１４０は、ダイの流入口１７０及び流出口１８０とは反対側の面にあり得る）。流入口１７０を、流入チャンネル２１６に流体接続することができる。流入チャンネル２１６は、第１流入チャンネル部２１２及び第２流入チャンネル部２１４を有することができ、それらは、流入口１７０から反対方向に延在することができる。流出口１８０を、流出チャンネル２２６に流体接続することができる。流出チャンネル２２６は、第１流出チャンネル部２２２及び第２流出チャンネル部２２４を有することができ、それらは、流出口１８０から反対方向に延在することができる。各流入チャンネル２１６及び流出チャンネル２２６は、ノズル面１３０及び上面４１０に対して平行に延在する、基板内部の通路である（したがって図２Ａでは想像線で示す）。実施態様によっては、流入口１７０及び流出口１８０は、流入チャンネル２１６及び流出チャンネル２２６のそれぞれの中央に位置していてもよい。流入チャンネル２１６及び流出チャンネル２２６を、平行に、例えばｗ方向に沿って配置することができる。ノズル群２３０、２４０及び２５０を、第１ノズル領域１４２に配置することができる。ノズル群２６０、２７０及び２８０を、第２ノズル領域１４６に配置することができる。

図２Ｂ及び図２Ｃは、図２Ａにおいてそれぞれ線Ｂ−Ｂ及び線Ｃ−Ｃに沿って取り出された矢印の方向の立断面概略図である。基板１２０は、膜層２８４、流路本体２８６及びノズル層２８８を有することができる。図２Ｂにおいて、第１流入チャンネル部２１２及び第１流出チャンネル部２２２が示されている。図２Ｃにおいて、流入口１７０及び流出口１８０が示されている。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、上昇部２９２が、流入チャンネル部２１２を流体ポンプ室２９４に流体接続している。流体ポンプ室２９４の境界を、膜層２８４及び流路本体２８６によって画定することができる。膜層２８４の流体ポンプ室２９４とは反対側に、トランスデューサ２９６を取り付けることができる。膜層２８４は、トランスデューサ２９６が膜層２８４を流体ポンプ室２９４内に偏向させることができるように十分変形可能であり得る。下降部２９７が、流体ポンプ室２９４をノズル１４０及び再循環通路２９８に流体接続している。再循環通路２９８は、下降部２９７を流出チャンネル部２２２に流体接続している。トランスデューサ２９６の駆動により、流体ポンプ室２９４内に、流体液滴のノズル１４０を介した吐出をもたらすために十分な圧力を発生させることができる。

図２Ａ〜図２Ｃにおいて、ノズル群２３０、２４０、２６０及び２７０を、上昇部２９２及び流体ポンプ室２９４を介して流体流入チャンネル２１６に流体接続することができる。ノズル群２４０、２５０、２７０及び２８０を、再循環通路２９８を介して流出チャンネル２２６に流体接続することができる。さまざまなノズル群内のノズル１４０を、図２においてｗ方向に測定されるように示すノズルピッチＰで分離することができる。別法として、ノズルピッチＰを、ｙ方向に測定してもよい。実施態様によっては、ノズルピッチＰは、さまざまなノズル群の間で均一であってもよい。

図３は、基板１２０の実施態様におけるノズル面１３０の一部の上のノズル配置３００の平面概略図である。例示の目的で、少数のノズル１４０のみを示す。ノズル配置３００は、ノズル群３１０、３２０、３３０、３４０及び３５０を含むことができる。ノズル群３２０及び３３０を、第１ノズル領域１４２に配置することができる。ノズル群３１０、３４０及び３５０を、第２ノズル領域１４６に配置することができる。ノズル群を、直線状の列に配置することができ、本明細書ではノズルの列と呼ぶものとする。例えば、ノズル群３２０のノズル１４０を、第１列ライン３２５に配置することができ、ノズル群３５０のノズル１４０を、第２列ライン３５５に配置することができる。第１列ライン３２５及び第２列ライン３５５等、ノズルの列は、ｗ方向に延在することができ、互いに平行であり得る。ノズル配置３００を、媒体９３０（図９参照）がノズル面１３０に近接してそれに対して移動している際に、流体液滴３１４、３２４、３３４及び３４４を媒体９３０上に均一な間隔を空けて隣接して着弾させるように構成することができる。４つの隣接する液滴の群の液滴３１４、３２４、３３４及び３４４を、それぞれノズル群３１０、３２０、３３０及び３４０の一部である個々のノズル１４０によって着弾させることができる。実施態様によっては、各液滴はドットを形成することができ、液滴を、１２００ドット／インチ（ＤＰＩ）の密度で着弾させることができる。ＤＰＩは、実施態様によっては液滴密度の測定値である。

ギャップ領域１５０の実施態様では、流体液滴を所望の位置に着弾させるためにｗ方向以外の方向にノズルの列をシフトさせる必要がある場合もある。実施態様によっては、第１列ライン３２５及び第２列ライン３５５は平行であって、位置合せオフセットＢだけ分離されていてもよい。第１列ライン３２５及び第２列ライン３５５は、略又はおよそ同一直線状であってもよいが、それらの間の位置合せオフセットＢを、液滴３１４、３２４、３３４及び３４４が媒体９３０の所望の位置に着弾するように、ノズル群３２０及び３５０等のノズル群を適切に位置合せするように実施することができる。例えば、位置合せオフセットＢを、液滴３１４、３２４、３３４及び３４４が互いに重ならず、互いから均一に間隔が空けられるように実施することができる。しかしながら、オフセットＢは、流入チャンネル２１６又は流出チャンネル２２６が直線状であり得るが、それでもなお、ノズル群３２０及び３５０等、第１ノズル領域１４２及び第２ノズル領域１４６の両方のノズル群と流体接続され得るように、十分小さくてもよい。

図４は、基板１２０の実施態様の上面４１０の一部を通して示すノズル配置４００の平面概略図である。図４の図は、ｙ方向とｗ方向との間の角度αが例えば図１の場合より大きく見えるように、ｘ方向に沿って拡大されている。ノズル１４０は、第１帯４０１、第２帯４０２、第３帯４０３及び第４帯４０４に配置されている。第３帯４０３及び第４帯４０４は、第１ノズル領域１４２に配置されている。第１帯４０１及び第２帯４０２は、第２ノズル領域１４６に配置されている。ノズル群４１６、４２６、４３６、４４６及び４５６は、第１ノズル領域１４２に配置されており、これらノズル群の一部が、第３帯４０３及び第４帯４０４にある。ノズル群４３２、４４２、４５２、４６２及び４７２は、第２ノズル領域１４６に配置されており、これらノズル群の一部が、第１帯４０１及び第２帯４０２にある。ノズル配置の実施態様及び説明については、「Ｎｏｚｚｌｅ Ｌａｙｏｕｔ ｆｏｒ Ｆｌｕｉｄ Ｄｒｏｐｌｅｔ Ｅｊｅｃｔｉｏｎ」と題するＫｕｓａｋａｒｉらにより２００８年５月２３日に出願された米国特許出願第６１／０５５，９３６号明細書において更に述べられており、その出願の開示内容は全て本明細書に援用される。

図５は、基板１２０の実施態様の上面１４０の一部の平面概略図である。各ノズル１４０に対応するトランスデューサ２９６を、基板１２０の各トランスデューサ２９６に隣接する部分に形成することができる流体ポンプ室２９４の上方に配置することができる。即ち、実施態様によっては、各トランスデューサ２９６の輪郭は、各流体ポンプ室２９４の輪郭に対応することができる。各流体ポンプ室２９４を、上述したように、上昇部２９２によって流体流入チャンネル２１６に流体接続することができる。各ノズル１４０を、下降部２９７によって対応する流体ポンプ室２９４に流体接続することができる。

図４及び図５において、図４に示す流入チャンネル２１６及び流出チャンネル２２６は、流入チャンネル４８１、４８５及び４８９と流出チャンネル４８３及び４８７とを含む。基板１２０のこの実施態様では、媒体９３０（図９参照）上で互いに隣接又は近接する流体液滴を着弾させるノズル１４０に、異なる流体チャンネルから流体を供給することができる。例えば、ノズル群４２６及び４３６のノズル１４０に、流入チャンネル４８１によって流体を供給することができる。ノズル群４５２のノズル１４０に、流入チャンネル４８５によって流体を供給することができる。ノズル群４６２のノズル１４０に、流入チャンネル４８９によって流体を供給することができる。ノズル群４２６、４３６、４５２及び４６２は、ｙ方向においてライン４９１に沿って部分的に重なってもよく、ｙ方向は、流体液滴吐出中に媒体９３０が並進する方向であってもよい。したがって、ノズル配置４００のライン４９１に近い部分に対応する媒体９３０の領域に、流入チャンネル４８１、４８５及び４８９から流体液滴を着弾させることができる。

実施態様によっては、このように媒体への流体供給を分散させることにより、ギャップ領域を有していない基板１２０の実施態様に比較して、流体液滴吐出によってもたらされる流入チャンネル２１６内の圧力降下を低減すること等により、プリントヘッド１００に対する歪みを低減することができる。いかなる特定の理論にも限定されずに、流体が流入口１７０とノズル１４０との間で移動しなければならない距離を低減することにより、流体流に対する抵抗を低減することができ、それにより、流入チャンネル２１６内の圧力降下を低減することができる。また、媒体９３０上で互いに近接又は隣接する液滴を、異なる流入チャンネル２１６によって流体が供給されるノズルによって着弾させることが望ましい場合がある。同様に、媒体９３０上で互いに近接又は隣接する液滴を着弾させるノズルは、異なる流出チャンネル２２６に流体接続されていることが望ましい場合もある。例えば、ノズル群４２６、４３６、４５２及び４６２のノズル１４０を、流出チャンネル４８０、４８３及び４８７に流体接続することができる。こうした配置により、ギャップ領域を有していない基板１２０の実施態様に比較して、流体液滴吐出によってもたらされる流出チャンネル２２６内の圧力降下を同様に低減することができる。

図１、図２Ａ、図３及び図４では、ギャップ間隔Ａを、ｗ方向に測定するものとして示している。別法として、ギャップ間隔Ａを、ｙ方向に測定してもよい。実施態様によっては、ギャップ間隔Ａを、ｗ方向におけるノズルピッチＰの数として表すことができる。例えば、ノズル群４４２等、列部毎に１６個のノズルを有する実施態様では、ギャップ間隔Ａは、ノズルピッチＰの約６〜２４倍、例えばノズルピッチＰの約８倍に等しくてもよい。整数又は単位分数に等しいように、ノズル群のノズルの数によって数学的に割り切れるノズルピッチＰの数におよそ等しいギャップ間隔Ａを用いることが望ましい場合もある。例えば、１６個のノズル１４０を有するノズル群４４２の場合、望ましいギャップ間隔Ａは、ノズルピッチＰの２倍、４倍、８倍、１６倍又は３２倍を含んでいてもよい。こうしたギャップ間隔Ａを用いることにより、ノズルパターン４００の配置とともに、コントローラ９７０のプログラミング、例えば媒体９３０上に液滴を線状に着弾させるためのタイミング遅延の選択を簡略化することができる。しかしながら、流入口１７０、流出口１８０又はＡＳＩＣチップ１６０の位置決めに対して十分であるか又は望ましい任意のギャップ間隔Ａ等、いかなるギャップ間隔Ａを用いることも可能である。

図６Ａは、図６Ｂにおいて線６−６に沿って取り出された矢印の方向のインターポーザ６００の横断立面概略図である。例示の目的で、図６Ａは、必ずしも比例尺で描かれていない。インターポーザ６００はインタフェース６１０を有することができ、その内部には流入口ポート６２０が形成されている。インターポーザ６００に、インターポーザ流入通路６３０を形成することができ、それは、インタフェース６１０とは反対側のインターポーザ上面６８０に形成されたインターポーザ流入口６４０に、流入口ポート６２０を流体接続することができる。インタフェース６１０に、流出口ポート６５０も形成することができる。インターポーザ６００に、インターポーザ流出通路６６０を形成することができ、それは、インターポーザ上面６８０に形成されているインターポーザ流出口６７０に、流出口ポート６５０を流体接続することができる。インターポーザ流出通路６６０は、インターポーザ流入通路６３０に対してずれているため（図６Ｂ参照）、図６Ａでは想像線で示されている。

図６Ｂは、図６Ａのインターポーザ６００の平面概略図である。例示の目的で、図６Ｂは必ずしも比例尺で描かれていない。インターポーザ流入口６４０及びインターポーザ流出口６７０は、インターポーザ６００の縁付近に形成されているように示されている。例示の目的で、流入口１７０、流出口１８０、インターポーザ流入通路６３０及びインターポーザ流出通路６６０の二つのセットのみを示す。プリントヘッド１００の実施態様によっては、プリントヘッド１００の縁付近の流体空間（不図示）から流体を基板１２０の流入口１７０まで送ることが望ましい場合もある。これは、流入口１７０及び流出口１８０がギャップ領域１５０において交互パターンで近接して配置されている実施態様において、流入口１７０に流体を直接供給し、また流出口１８０から流体を直接送り出すことが困難な場合があるため、望ましい場合がある。したがって、インターポーザ６００は、流入口１７０へ流体を供給すること及び流出口１８０から流体を送り出すことを容易にすることができる。

図７は、プリントヘッド１００′の基板１２０′の別の実施態様の平面概略図である。ＡＳＩＣチップ１６０は、基板１２０′のギャップ領域１５０の反対側の部分に取り付けられており、したがって、図７では想像線で示されている。この実施態様では、流入口１７０及び流出口１８０を基板１２０′の縁付近に配置することができる。こうした実施態様により、比較的大きい導電線８５０を用いることを可能にすることができ、その場合、例えば、ＡＳＩＣチップ１６０とノズル１４０に対応するトランスデューサ２９６との間に流入口１７０又は流出口１８０がない。実施態様によっては、ＡＳＩＣチップ１６０に電気インターポーザ（不図示）を取り付けることにより、フレックスコネクタ（不図示）のＡＳＩＣチップ１６０への電気的接続を容易にすることができる。

実施態様によっては、流入口１７０及び流出口１８０を、基板１２０の中央部のような、基板１２０のＡＳＩＣチップ１６０とトランスデューサ２９６との間以外の領域に形成することにより、相対的により広くかつより間隔が空けられた導電線８５０を用いることを容易にすることができる。例えば、導電線幅は、約７〜１２μｍ等、６μｍを上回ってもよく、間隔は、約７〜３５μｍ等、５．５μｍを上回ってもよい。

図１０は、基板１００の実施態様に流体を流す方法１０００の実施態様のフローチャートである。流体は、流体供給源（不図示）から流体供給ホース９５０を通って基板１２０まで流れることができる（ステップ１０２０）。流体供給源は、例えば、重力により流体の基板１２０への流れが容易になるように配置された流体タンクであってもよい。流体を、基板１２０の上面４１０に形成された流入口に流すことができる（ステップ１０３０）。そして、流体を、基板に形成された流体路に流すことができる（ステップ１０４０）。例えば、流体は、流体流入チャンネル２１６を通り、上昇部２９２を通り、対応する流体ポンプ室２９４を通って、対応する下降部２９７内に流れることができる。下降部２９７から、流体は、対応するノズル１４０を通って基板１２０から出ることができ、又は対応する再循環通路２９８に流れて流出チャンネル２２６まで流れることができる。流体は、流出チャンネル２２６から、基板の上面４１０に形成された流出口１８０を通って基板１２０から流れ出ることができる（ステップ１０５０）。流出口１８０から、流体は、流体回収ホース９６０内を流れることができ、例えば流体供給源に戻るか又は廃棄されることが可能である。

ギャップ領域１５０を有する実施態様では、プリントフレーム９１０のｘ方向における端部付近のノズル１４０は、使用されなくてもよく、又はプリントフレームアセンブリ９００が全体として達成するように構成される完全な液滴密度（例えばＤＰＩ）を達成することができなくてもよい。しかしながら、これは、ギャップ領域１５０を有するシステム、装置及び方法を実施するのに許容可能な又は望ましい妥協であり得る。

上述した実施態様は、以下の利点のうちのいずれも提供しないか、或いはいくつか又は全てを提供することができる。流入口及び流出口を基板の中央近くに配置することにより、流入口及び流出口とノズルとの間の流体移動距離を低減することができ、それによって、流入チャンネル及び流出チャンネルに沿って起こる圧力降下及び圧力変動を有利に低減することができる。ノズル間の圧力干渉もまた低減することができる。流入口及び流出口を基板の中央近くに配置することにより、導電線及び接合領域に対して利用可能な基板の表面積も増大させることができる。例えば、流入口及び流出口の周囲の接合領域が相対的に広い場合、相対的に狭い場合に比較して、導電線の適切な機能に干渉する可能性のある流体の漏れの可能性が相対的に低減する可能性があるため、信頼性を向上させることができる。また、インターポーザの基板への接合等、基板への接合の精度の低下を、導電線に干渉することなく許容範囲にすることができる。即ち、流入口及び流出口がＡＳＩＣチップとトランスデューサとの間に配置される場合より、導電線を流入口及び流出口から広い間隔で分離することができるため、インターポーザを、導電線に干渉することなく比較的低い精度で基板に接合することができる。また、導電線幅を増大させることができ、それにより断線又は他の導電線欠陥の危険を低減することができるため、信頼性を向上させることができる。導電線間の間隔を増大させることも可能であり、それにより、短絡及びクロストークの危険を低減することができる。

明細書及び特許請求の範囲を通して「正面」、「背面」、「上部」、「下部」、「上方」及び「下方」等の用語の使用は、システムのさまざまな構成要素間の相対的な配置及びそれらの相対的な向きを識別するためのものである。こうした用語の使用は、動作時の印字モジュールの特定の向きを示唆するものではない。

本発明の複数の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行うことができることが理解されよう。例えば、ギャップ領域を、基板の中央部以外に配置してもよい。第１ノズル領域及び第２ノズル領域は、サイズが異なっていてもよく、又はノズルの寸法又は配置が異なっていてもよい。また、ノズル面は、複数のギャップ領域及び三つ以上のノズル領域を有していてもよい。液滴密度は、３００ｄｐｉ、６００ｄｐｉ又は他の何らかのｄｐｉであってもよい。流入口及び流出口は隣接していなくてもよい。例えば、流入口及び流出口を領域にグループ分けしてもよく、これら領域を互いから分離してもよい。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にある。

Claims (19)

1. 流体の液滴を吐出する装置において、
   基板と、
   前記基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、
   前記ノズル面の前記第１領域から分離されている第２領域に形成される第２の複数のノズルと、
   前記ノズル面の前記第１領域と前記第２領域との間に位置する第３領域と反対側の前記基板の上面に共に形成される流入口及び流出口と、
   前記基板に形成され、前記第１の複数のノズル及び前記第２の複数のノズルと前記流入口及び前記流出口とを流体接続する、複数の流体路と、
   を備える装置。
2. 互いに隣接して交互のパターンで形成される複数の流入口及び流出口を更に備える請求項１に記載の装置。
3. 前記基板の前記上面の縁付近に取り付けられる特定用途向け集積回路を更に備える請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記基板の前記上面に取り付けられるインターポーザを更に備え、
   前記インターポーザが、インターポーザ面に形成され前記基板の前記流入口と整列するように構成される流入通路と、前記インターポーザ面に形成され前記基板の前記流出口と整列するように構成される流出通路と、を有する、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記基板が、長さ方向に沿った長さと幅方向に沿った幅とを有し、前記幅が前記長さより短く、
   前記流入口及び前記流出口が、前記幅方向において前記第１領域と前記第２領域との間に配置される、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記ノズル面に近接して媒体を配置し、前記媒体を前記ノズル面に対して媒体移動方向に移動させるように構成される支持体と、
   前記ノズル面に形成され、第１列に配置され、前記媒体上に流体液滴の第１セットを吐出するように構成される、第１ノズル群と、
   前記ノズル面に形成され、前記第１列とは異なりかつ前記第１列から分離されている第２列に配置され、前記媒体が前記媒体移動方向に移動する際に前記媒体上に前記流体液滴の第１セットに隣接して流体液滴の第２セットを着弾させるように構成される、第２ノズル群と、
   を更に備える請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記第１列及び前記第２列が互いに平行である請求項６に記載の装置。
8. 前記第１列に対して実質的に平行に配置され、前記第１ノズル群に流体接続される、第１流体流入チャンネルと、
   前記第１流体流入チャンネルと異なり、前記第２列に対して実質的に平行に配置され、前記第２ノズル群に流体接続される、第２流体流入チャンネルと、
   を更に備える請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記ノズル面に形成され、前記第１列及び前記第２列とは異なるが前記第１列の列方向と実質的に平行な第３列に配置される、第３ノズル群を更に備え、
   前記第１ノズル群が前記第１領域にあり、前記第２ノズル群が前記第２領域にあり、前記第３ノズル群が前記第２領域にあり、
   前記第３ノズル群が前記第１流体流入チャンネルに流体接続され、
   前記第１流体流入チャンネルが実質的に直線状である、
   請求項８に記載の装置。
10. 流体液滴を吐出する方法において、
    基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、前記ノズル面の前記第１領域から分離されている第２領域に形成される第２の複数のノズルと、を有する前記基板に流体流を流すステップと、
    前記基板に形成される流体路に流体接続されているとともに、前記基板の前記ノズル面の前記第１領域と前記第２領域との間に位置する第３領域と反対側の前記基板の上面に形成される、流入口を介して前記流体流を流すステップと、
    前記第１の複数のノズルのうちのノズルと前記第２の複数のノズルのうちのノズルとに流体接続されている、前記流体路に、前記流体流を流すステップと、
    前記流体路と流体接続されているとともに、前記第３領域と反対側の前記基板の上面に形成される、流出口を介して前記流体路から前記流体流を流すステップと、
    を含む方法。
11. 前記流出口から前記流入口に前記流体流を流すステップを更に含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記基板が、互いに隣接して交互のパターンで形成される複数の流入口及び流出口を含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. 特定用途向け集積回路が、前記基板の前記上面の縁付近に取り付けられる、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. インターポーザ面を有するインターポーザが前記基板の前記上面に取り付けられ、
    前記インターポーザが、前記インターポーザ面に形成され前記基板の前記流入口と整列するように構成される流入通路と、前記インターポーザ面に形成され前記基板の前記流出口と整列するように構成される流出通路と、を有する、
    請求項１０乃至１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記基板が、長さ方向に沿った長さと幅方向に沿った幅とを有し、前記幅が前記長さより短く、
    前記流入口及び前記流出口が、前記幅方向において前記第１領域と前記第２領域との間に配置される、
    請求項１０乃至１４のいずれかに記載の方法。
16. 支持体が、前記ノズル面に近接して媒体を配置し、前記媒体を前記ノズル面に対して媒体移動方向に移動させるように構成され、
    第１ノズル群が、前記ノズル面に形成され、第１列に配置され、前記媒体上に流体液滴の第１セットを吐出するように構成され、
    第２ノズル群が、前記ノズル面に形成され、前記第１列とは異なりかつ前記第１列から分離されている第２列に配置され、前記媒体が前記媒体移動方向に移動する際に前記媒体上に前記流体液滴の第１セットに隣接して流体液滴の第２セットを着弾させるように構成される、
    請求項１０乃至１５のいずれかに記載の方法。
17. 第１流体流入チャンネルが、前記第１列に対して実質的に平行に配置され、前記第１ノズル群に流体接続され、
    前記第１流体流入チャンネルと異なる第２流体流入チャンネルが、前記第２列に対して実質的に平行に配置され、前記第２ノズル群に流体接続される、
    請求項１６に記載の方法。
18. 第３ノズル群が、前記ノズル面に形成され、前記第１列及び前記第２列とは異なるが前記第１列の列方向と実質的に平行な第３列に配置され、
    前記第１ノズル群が前記第１領域にあり、前記第２ノズル群が前記第２領域にあり、前記第３ノズル群が前記第２領域にあり、
    前記第３ノズル群が前記第１流体流入チャンネルに流体接続され、
    前記第１流体流入チャンネルが実質的に直線状である、
    請求項１７に記載の方法。
19. 流体の液滴を吐出する装置であって、
    基板と、
    前記基板のノズル面の第１領域に形成される第１の複数のノズルと、
    前記ノズル面の前記第１領域から分離されている第２領域に形成される第２の複数のノズルと、
    前記ノズル面の前記第１領域と前記第２領域との間に位置する第３領域と反対側の前記基板の上面に取り付けられる特定用途向け集積回路と、
    を備える装置。

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