JP2021514880A - 液滴吐出器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1〜図5並びに図10及び図11を参照して、第1実施形態例について説明する。
図6は、電極構造の代替実施態様を示す断面図である。この実施形態では、電極403及び453は、配線302によって、駆動回路ではなく接地ライン204に接続されている。接地ライン204は、相互接続層300内に位置し、駆動回路領域203に接続され、又は接地されたボンドパッド700に直接に接続されている。
図7は、この液滴吐出器デバイスに適合する代替的な駆動パルス実施態様を示す概略図である。図7に示すような電圧パルスが、各電極対の一方の電極のみ、たとえば401及び453に印加される、これにより、圧電アクチュエータ400及び450を通る電界が生じ、この電界によって、ノズルプレート500が全体的に下向きに変位する。駆動パルスが電極403及び451に印加され、接地電圧が電極401及び453に印加されるようにデバイスを構成することも可能である。
図8は、ノズル構造の代替実施態様の断面を示す概略図であり、流体入口101の近傍でノズルプレート層500に取り付けられた相互接続層304の拡張を示す。相互接続層の拡張部304は、いかなる配線もなしに、誘電材料のみを含むことができる。別の変形では、デバイスはノズルプレート層を有しておらず、圧電アクチュエータに取り付けられた相互接続層のみを有する。
図9は、ボンドパッド構造の代替実施態様を示す断面図である。保護前面は、ボンドパッド701の近傍で取り除かれている。この幾何学的形状により、外部配線機構のアクセス性が向上し、チップの高さより上方のワイヤボンディングの全体的な高さが低減する。
図11は、流体出口601に隣接する内側圧電アクチュエータ400のみを含むノズル構造の代替実施態様の断面図及び平面図を示す概略図である。この実施形態では、圧電材料は、電極401及び402の間にのみ延在し、ノズルプレート層500の残りの部分の上の電極を越えて延在していない(すなわち、外側圧電アクチュエータが位置すると予期され得る領域450内には延在していない)。
Claims (32)
- プリントヘッド用の液滴吐出器であって、取付面及び反対側のノズル面を有する基板と、前記基板の前記ノズル面の少なくとも一部の上に形成されたノズル形成層と、少なくとも一部は前記基板により且つ少なくとも一部は前記ノズル形成層により画定された流体チャンバであって、少なくとも一部は前記ノズル形成層のノズル部分によって画定された流体チャンバ出口を有し、前記ノズル部分が、前記流体チャンバ出口の方に近接して位置する内側部分と、前記ノズル部分の周縁部の方に近接して位置する外側部分とを備える、流体チャンバと、前記ノズル形成層の前記ノズル部分の前記内側部分に形成された内側アクチュエータ機構、及び前記ノズル形成層の前記ノズル部分の前記外側部分に形成された外側アクチュエータ機構のうちのいずれか又は両方とを備える液滴吐出器。
- 前記ノズル形成層の前記ノズル部分の前記外側部分は、前記ノズル形成層の前記ノズル部分の前記内側部分を少なくとも部分的に包囲している、請求項1に記載の液滴吐出器。
- 前記内側アクチュエータ機構は、前記流体チャンバ出口を少なくとも部分的に包囲している、請求項1又は2に記載の液滴吐出器。
- 前記内側アクチュエータ機構及び/又は前記外側アクチュエータ機構の両方が実質的に環状である、前記請求項1〜3のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記基板と一体化された少なくとも1つの電子部品をさらに備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 1つ又は複数の内側圧電アクチュエータを備えた内側アクチュエータ機構を備え、前記1つ又は複数の内側圧電アクチュエータのうちの少なくとも1つが、内側の駆動電極の対の間に設けられた内側圧電体を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記内側アクチュエータ機構が、実質的に環状である単一の内側圧電アクチュエータからなる、請求項6に記載の液滴吐出器。
- 1つ又は複数の外側圧電アクチュエータを備えた外側アクチュエータ機構を備え、前記1つ又は複数の外側圧電アクチュエータのうちの少なくとも1つが、外側の駆動電極の対の間に設けられた外側圧電体を備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記外側アクチュエータ機構が、実質的に環状である単一の外側圧電アクチュエータからなる、請求項8に記載の液滴吐出器。
- 前記単一の外側圧電アクチュエータが、前記単一の内側圧電アクチュエータを包囲している、請求項7に従属する請求項9に記載の液滴吐出器。
- 前記内側の駆動電極の対及び前記外側の駆動電極の対の両方が、駆動回路に電気的に接続され、前記駆動回路が、使用時に電源に接続されると、前記内側の電極の対の間に第1電位差を印加して第1方向における前記内側圧電体のたわみをもたらし、前記外側の電極の対の間に第2電位差を印加して前記第1方向とは反対の第2方向における前記外側圧電体のたわみをもたらすように構成されている、請求項6に従属する請求項8〜10のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 1つ若しくは複数の前記内側圧電体及び/又は1つ若しくは複数の前記外側圧電体が、450℃未満の温度で処理可能な1種又は複数種の圧電材料を含む、請求項6〜11のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 1つ若しくは複数の前記内側圧電体及び/又は1つ若しくは複数の前記外側圧電体が、450℃未満の温度で堆積可能な1種又は複数種の圧電材料を含む、請求項6〜12のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記1種又は複数種の圧電材料が、PVD堆積した圧電材料である、請求項12又は13に記載の液滴吐出器。
- 前記1種又は複数種の圧電材料が、窒化アルミニウム及び/又は酸化亜鉛を含む、請求項12〜14のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 窒化アルミニウムが、以下の元素:スカンジウム、イットリウム、チタン、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、クロム、ホウ素のうちの1種又は複数種をさらに含む、請求項15に記載の液滴吐出器。
- 前記1種又は複数種の圧電材料が、アルミニウム及び窒素、並びに任意選択的に、スカンジウム、イットリウム、チタン、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、スズ、クロム、ホウ素から選択された1種又は複数種の元素を含むセラミック材料を含む、請求項12〜16のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記1種又は複数種の圧電材料が非強誘電性圧電材料である、請求項12〜17のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 1つ若しくは複数の前記内側圧電体及び/又は1つ若しくは複数の前記外側圧電体が、20pC/N未満の大きさを有するd31圧電定数を有する、請求項6〜18のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記基板と一体化された少なくとも1つの電子部品をさらに備える、請求項1〜19のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記基板の前記取付面が、前記流体チャンバと流体連通する流体入口アパーチャを備える、請求項1〜20のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記流体チャンバが実質的に円筒状であり、前記ノズル形成層の前記ノズル部分が実質的に環状である、請求項1〜21のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 前記内側アクチュエータ機構及び前記外側アクチュエータ機構並びに前記ノズル形成層を覆う保護層をさらに備える、請求項1〜22のいずれか一項に記載の液滴吐出器。
- 請求項1〜23のいずれか一項に記載の複数の液滴吐出器を備えるプリントヘッド。
- 前記複数の液滴吐出器が共通の基板を共有する、請求項24に記載のプリントヘッド。
- 請求項24又は25に記載の1つ又は複数のプリントヘッドを備えるプリンタ。
- 請求項1〜20のいずれか一項に記載の液滴吐出器を作動させる方法であって、前記内側アクチュエータ機構を作動させ且つ/又は前記外側アクチュエータ機構を作動させ、それにより、前記ノズル形成層の前記ノズル部分の少なくとも一部の変位、及び結果として前記流体チャンバから前記流体チャンバ出口を通る流体の吐出をもたらすステップを含む方法。
- 前記液滴吐出器が、内側アクチュエータ機構及び外側アクチュエータ機構の両方を備え、前記方法が、前記内側アクチュエータ機構及び前記外側アクチュエータ機構の両方を作動させ、それにより、前記ノズル形成層の前記ノズル部分の少なくとも一部の変位、及び結果として前記流体チャンバから前記流体チャンバ出口を通る流体の吐出をもたらすステップを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記内側アクチュエータ機構を作動させる前記ステップ及び前記外側アクチュエータ機構を作動させる前記ステップは、同時に行われる、請求項28に記載の方法。
- 前記内側アクチュエータ機構を作動させるステップが、前記内側の駆動電極の対の間に第1電位差を印加して、前記内側圧電体のたわみをもたらすことを含み、前記外側アクチュエータ機構を作動させるステップが、前記外側の駆動電極の対の間に第2電位差を印加して、前記外側圧電体のたわみをもたらすことを含む、請求項11に従属する請求項28又は29に記載の方法。
- 前記第1電位差及び前記第2電位差が、前記内側圧電体及び前記外側圧電体が反対方向にたわむように、反対の極性を有する、請求項30に記載の方法。
- 前記第1電位差及び前記第2電位差が同時に印加される、請求項30又は31に記載の方法。
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