JP4467860B2 - 小滴堆積装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小滴堆積装置に関し、特にインクジェット・プリントヘッド、その部材および該部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
インクジェット・プリンターの実用形状は、たとえばディスク切削によって形成されたインク・チャンネルをもつ圧電物質ボデーからなる。電極が圧電物質面に向いたチャンネル上に設けられて、隣接チャンネルとの間に区切られた圧電「壁」に電界が加えられる。適切に極性を有して、この壁は選択インク・チャンネル内へ、あるいはそこから出るように動かせることができ、圧力パルスを生じてチャンネル・ノズルからインク小滴を噴出させる。このような構造は、たとえばＥＰ−Ａ−０３６４１３６に開示されている。
【０００３】
比較的広い範囲、おそらく全ページ幅のプリントヘッドに渡る正確な表示を有する高密度インクチャンネルを提供することは、頻繁に必要になる。この目的に有用な構造がＷＯ９８／５２７６３に開示されている。それは必要な処理と制御機能を行う集積回路とともに、圧電物質を支持するフラットなベースプレートも含んでいる。
【０００４】
このような構造は、特に製造に関して幾つかの長所を有する。ベースプレートはプリントヘッドの「バックボーン」として作用し、製造の間圧電物質と集積回路を支持する。この支持機能は、圧電物質を多数シート一緒に突いて連続する頁幅のインクチャンネル・アレイを形成するプロセスの間、特に重要である。比較的大きなサイズのベースプレートも、ハンドリングを簡単化させる。
【０００５】
インクジェット印刷に使われるために作られたメッキ、および特に無電解メッキ法によって作られたメッキは、化学手段によってプリントヘッドに付けられず、付着点を与えるための表面形状に依存する。インクジェット・プリンターに代表的に使われる接着剤は、その表面が平滑になりやすいので、電極を保持するための良好な面を与えない。これにより接着剤と電極金属との間に良好な結合が得られず、使用している間あるいは製造する間のいずれかに、金属が持ち上がったり剥がれたりすることになる。これらの問題により操作が減り、短絡のような他の欠点も引き起こす。本発明は、改良された結合強度のための主要な点を与える粒子を含有する接着剤を使うことによって、この問題の解決を図る。
【０００６】
圧電物質ボデーと基板との間に均一な結合を信頼性高く効率よく確立するという問題が残っている。特に、不十分に形成された接着層はチャンネル壁の動きに変動をもたらし、それは次に小滴の偏位をもたらして印刷品質を下げる。圧電物質のベースを通じての隣接チャンネル間の電気的および機能的双方のクロスト−クも、本発明が解決しなければならない問題である。
【０００７】
基板から要求される高レベルの平坦性も問題である。不十分に仕上げられた基板はヘッド幅に渡ってチャンネルの動きに変動をもたらし、基板物質はしばしば圧電物質よりも硬いのでチャンネルを均一深さに刻もうとするとき、その工具（鋸）をダメにする。
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの問題を処理する改良された装置と方法を提供するものであり、その目的とするところは、工具を破損せずに、工作可能にした新規な構造を提供するものである。
更に、本発明は、チャンバ間のクロストークを減らした新規な構造を提供するものである。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために、基本的には、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。
即ち、本発明の第１の態様は、
頂面とベース（８６）に固定される底面とを有する圧電物質のボデー（１００）からなり、該ボデーが前記頂面から前記圧電ボデー内に伸びる複数の上部チャンネル（７）および前記底面から前記圧電ボデー内に伸びる対応する複数の下部チャンネル（６３０）を有し、且つ前記上部チャンネルは、少なくとも１つの上部チャンネル（７）と対応する下部チャンネルに接続するような深さを有して、圧電物質から成る駆動用の側壁を形成し、前記圧電ボデーとベース間には接着剤の層が設けられ、下部チャンネルが、少なくとも部分的に前記接着剤で満たされていることを特徴とするものであり、
【０００９】
又、第２の態様は、
ベース（８６）、および頂面と底面とをもつ圧電物質のボデー（１００）を用意し、
複数の下部チャンネル（６３０）を前記ボデーの底面内に刻み込み、
前記ボデーの底面を接着剤（６７０）によって前記ベースに接合し、
次いで、複数の上部チャンネル（７）を前記ボデーの頂面内に刻み込むことからなる小滴堆積装置内で用いられる部材の形成方法において、
少なくとも１つの前記上部チャンネルが前記ボデーを通って伸び、対応する下部チャンネルに接続する深さまで刻み込まれて、圧電物質から成る駆動用の側壁を形成していることを特徴とするものであり、
【００１０】
又、第３の態様は、
ベース（８６）および頂面と底面とをもつ圧電物質のボデー（１００）を用意し、
下部チャンネル（６３０）を前記ボデーの底面内に刻み込み、
前記ボデーの底面を接着層（６７０）によって前記ベースに接合し、
次いで、上部チャンネル（７）を前記ボデー内に伸びる頂面内に刻み込むことからなる小滴堆積装置に使用するための部材の形成方法において、
前記上部チャンネルが、前記ボデーを通って接着層（６７０）内に伸びて、圧電物質から成る駆動用の側壁を形成していることを特徴とするものであり、
【００１１】
又、第４の態様は、
圧電物質のボデー（１００）を接着物質の層（６７０）を介してベース（８６）に接合し、
次いで、圧電側壁（１３）を形成するために、チャンネル（７）を前記圧電物質内に刻み込むようにした小滴堆積装置に使用するのに適した部材の形成方法であって、
前記接着物質が露出するように、前記チャンネルを刻み込むことを特徴とする小滴堆積装置に使用することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
まず、従来技術の例についていくらか詳しく説明することが本発明を理解するのに役立つであろう。
図１に、ＷＯ９１／１７０５１に開示されたような従来技術によるインクジェット・プリントヘッド１を示す。同ヘッドは頂面が開いたインクチャンネル７のアレイを有して頂面に形成された、たとえばチタン酸ジルコニウム鉛（ＰＺＴ）のような圧電物質シート３からなる。図１のＡ−Ａ矢視断面図である図２から明らかなように、アレイの連続チャンネルは、（矢印Ｐで示すように）シート３の厚み方向に分極された圧電物質からなる側壁１３によって分けられている。
【００１６】
対向するチャンネルに面する面１７上に、電極が設けられ、接続３４を経て電圧が印加される。たとえばＥＰ−Ａ−０３６４１３６から公知なように、壁のどちらかの側で電極間に電解を印加することにより、壁の剪断モード偏位が１つの側面に立つチャンネル内に生じ、これは図２の破線によって誇張表示されているが、次にそのチャンネルに圧力パルスを生じる。
【００１７】
チャンネルはカバー２５によって閉じられ、それぞれがその中間点で各チャンネルと通じているノズル２７がその中に形成される。ノズルからの小滴噴射は、当業界で周知であるが、上記圧力パルスに応じて生じる。図２の矢印Ｓで示す小滴流体のチャンネルへの供給は、チャンネル７の対向端でそれぞれ通じる深さまでシート３の底面３５内に刻まれた２つのダクト３３を通じて行われる。このようなチャンネル構造は二重終端サイドシューター配列と呼ばれる。ダクトを閉じるために、カバープレート３７が底面３５に結合されている。
【００１８】
図３・４は「頁幅」配置における図１・２の二重終端サイドシューター概念を採用したプリントヘッドのそれぞれ一部破断斜視図と断面図である。このようなプリントヘッドはＷＯ９８／５２７６３に開示されている。メディア供給方向に互いに相対的に間隔を有する２列のチャンネルが、メディア供給方向Ｐと直交する頁幅方向Ｗに伸びる各列を有して用いられる。
【００１９】
方向Ｗに直交する断面図４に示すように、前の例のような頂面にではなく、底面に形成された各チャンネルを有する２つの圧電シート８２ａ・８２ｂと上記電極が、平坦に伸びたベース８６によって（再び、頂面ではなく底面上に）閉じられ、ベース内に小滴噴射用開口部９６ａ・９６ｂが形成されている。ベース８６も、たとえばＷＯ９２／２２４２９に開示されているようにハンダ付けによって各チャンネル電極に電気的に接続され、駆動回路（集積回路８４ａ・８６ｂ）が位置するベース端部に伸びる導電トラック（図示せず）とともに形成されている。
【００２０】
このような構造は幾つかの利点を、特に製造に関して有している。まず、ベース８６がプリントヘッドに対する「バックボーン」として機能し、製造の間圧電シート８２ａ・８２ｂおよび集積回路８４ａ・８４ｂを支持する。この支持機能は図３の８２ａ・８２ｂに示すように、多数シートを一緒に突いて単一の隣接頁幅チャンネルアレイを形成するプロセスの間、特に重要である。カバーの大きさもハンドリングを簡単化する。
【００２１】
もう一つの利点は、その上で導電トラックが形成されるベース面が平坦であること、すなわち実質的に不連続がないことである。したがって、電子産業で他のところで用いられている定評ある技術、たとえば導電トラックのフォトリソグラフィーによるパターニングや集積回路用「フリップフロップ」などを用いて、製造ステップの多くを遂行させる。フォトリソグラフィー・パターニングは、フォトリソグラフ・フィルムに適用するのに使われるスピン法に結びついた問題のため、表面が角度的に急変するところでは特に不適切である。平坦な面はまた、プロセスの容易さ、測定、精度および利用しやすさの観点から利点を有する。
【００２２】
したがって、ベース用材料を選ぶときに重要なのは、不連続性から免れる表面をもつ形に容易に形成できるかどうかである。第２の要件は、プリントヘッドの他の所に使われる圧電物質と同様の熱膨張特性を有することである。さいごの要件は、さまざまな製造プロセスによく耐えるように強いことである。窒化アルミニウム・アルミナ・ＩＮＶＡＲあるいは特殊ガラスＡＦ４５はすべて適切な候補材料である。
【００２３】
開口部９６ａ・９６ｂは、図１のようにそれ自身テーパを有して形成されるか、あるいは開口部の上に装着されたノズルプレート９８内にテーパ形状が形成される。このようなノズルプレートは、従来からこのために用いられているポリイミド、ポリカーボネートおよびポリエステルのような容易に除去できる物質からなる。さらに、ノズルはプリントヘッドの残りの部分の完成状態とは無関係に作ることができる。ノズルは、圧電シート８２ａをベース８６に組み立てる前に後部から、あるいは圧電シートが適切な位置にある前部から除去することによって形成される。これら双方の技術とも公知である。前者の方法は、ノズルプレートが交換でき、あるいは全体のアセンブリーが組立の早い段階に拒否されることにより、拒否された部材の価値を最小化するという利点がある。後者の方法は、ベース上に組み立てるときチャンネルとともにノズルの表示を容易にする。
【００２４】
圧電シート８２ａ・８２ｂと集積回路８４ａ・８４ｂを装着し、かつ、たとえばＥＰ−Ａ−０３７６６０６に開示されているような試験を施した後、ボデーが付けられる。これこ幾つかの機能を有し、その最も重要な機能はベース８６と協同して、それぞれ２列の圧電シート８２ａ・８２ｂの間に分岐チャンバ９０・８８・９２を区画することである。さらにボデー８０が、インクがプリントヘッドの外側から各チャンバへ供給される導管９０’・８８’・９２’を伴って形成される。これにより、チャンネルを通ってボデー内へ、およびチャンバ８８・９２を通ってボデー外へインクが共通のチャンバ９０から循環するコンパクトな構造が得られる。ボデー８０はまた、完成したプリントヘッドをプリンター内に位置させるための部材を付けるための面を支え、インク収納チャンバ８８・９０・９２から封印され、その中に集積回路８４ａ・８４ｂが置かれるチャンバ９４ａ・９４ｂを区画する。
【００２５】
図５のプリントヘッドは、「頁幅」のベース８６からなり、その上に２列の集積回路８４が載っている。ベース内に形成された１列のチャンネル８２がその間にあり、各小滴チャンネルは小滴射出のための２つの離れたノズル９６ａ・９６ｂ、およびインク供給と循環のため各サイドにノズル９６ａ・９６ｂの間に配列されたマニホールド８８・９２・９０とつながっている。
【００２６】
チャンネル壁用圧電物質は２つの細片１１０ａ・１１０ｂからなる層１００内にある。図４のように、これらの細片は頁幅方向Ｗにともに端をつながれ、各細片は約５〜１０ｃｍ伸びている（これがウエハの代表的なサイズである）。チャンネル形成前に、ベース８６の連続平面１２０に各細片が結合され、次にチャンネルが両細片およびベースを通って伸びるように刻まれる。図６にチャンネルを通る断面でアクチュエータ壁とノズルを示す。このようなアクチュエータ壁の構造はたとえばＥＰ−Ａ−０５０５０６５から公知なので、これ以上詳述しない。同様に、隣接細片間の接合および各細片とベースの間のチャンネルの双方を除去する技術が、それぞれＵＳ５，１９３，２５６およびＷＯ９５／０４６５８から公知である。
【００２７】
導電物質の連続層は次にチャンネル壁とベースに付けられる。これは図６の圧電壁１３に電界を加えるための電極１９０’・１９０”・１９０”’、および図７の電極に電圧を供給するための導電トラック１９２を形成するばかりでなく、図７の１９４に示す２つの部材間の電気的接続も形成する。
【００２８】
適当な電極物質と形成方法は当業界で公知である。銅、ニッケル、金単体やその組合せ、およびパラジウム触媒を使って電極を形成することにより、必要な強度、圧電物質への接着性、耐腐食性および公知の窒化ケイ素を使うベースを与える。他の形成法、たとえばスパッタリング、電子ビーム法などの公知の方法も同様に適切である。
【００２９】
たとえばＥＰ−Ａ−０３６４１３６などから公知であるが、各壁１３の対向電極は電界がそれらの間に確立され、壁の圧電物質を横切って確立されるように、互いに絶縁されていなければならない。これを図２と図６の配列に示す。各電圧源を有する電極をつなぐ対応する導電トラックも、同様に絶縁されなければならない。
【００３０】
電極１９０’・１９０”を分離させるため、各圧電壁１３の頂面１３’から導電物質を除くことに加え、各電極１９０’，１９０”に対してそれぞれ導電トラック１９７・１９２”を形成するように導電物質をベース８６の表面から除かねばならない。圧電物質１００とベース８６の間の変移において、圧電物質１０の端面が１９５のように面取りを施される。公知のように、図７の矢印１９６のようにレーザービームを当てることにより一般に３００μｍの厚みのセラミックとガラスで形成された直角カットよりも、この面取りは強い。面取り角度は４５°が適当であることがわかった。
【００３１】
図５・６から、活性部１４０ａと結合した電極と導電トラックは、ノズル列が独立に操作できるように、活性部１４０ｂと結合したそれらとは離れていなければならないことがわかる。２つの圧電細片の間に伸びるベース８６の面に沿ってレーザー「カット」によって絶縁できるけれども、電極形成の間マスクを使うことにより、あるいは放電加工によってもっと簡単に絶縁できる。
【００３２】
図９のように、壁の頂面から電極物質を除くプロセスによって、ＰＺＴの小さな部分を除くことになり、溝１３”を作ることになることがわかった。これは結合を覆うＰＺＴの剛性を損ない、プリントヘッドの活動を減らし、それだけ要求電圧を高める。
【００３３】
本発明の一面によれば、接着剤よりも固い粒子を含有する接着剤を使うことにより、壁とカバーとの間の結合を固く維持し、壁の動きを損なわない。ＰＺＴをカバーに結合する代わりに、粒子含有接着剤を溝に付け、従来の粒子非含有接着剤を使ってＰＺＴとカバーを結合させる前に、固くすることができる。
【００３４】
図６のカバー１３０は導電性なので、当然、電極１９０”とカバーの間の短絡が防がれなければならない。結合部でのより厚い接着層によって、短絡が防がれるが、結合の固さを下げ、壁の動きを減らす。上記のように、粒子含有接着剤によって固い結合が維持される。
【００３５】
粒子含有接着剤を使う際、粒子の大きさをきちんと制御することが利点をもたらし、最適の粒子サイズはとりわけ壁の高さ・カバー物質・剛性の関数であることがわかった。典型的な粒子サイズは１〜１０μｍで、３〜７μｍがより好ましい。好ましい実施態様において、平均粒子サイズは５±１μｍである。結合に一貫して高強度を与えるのは、狭い範囲の粒子サイズである。
【００３６】
当業界で公知のように、各チャンネルのベース内にインク射出穴９６ａ・９６ｂを作るため、次のステップでレーザー加工が行われる。この穴は直接、インク射出ノズルとして使える。あるいは、穴９６ａ・９６ｂとつながり、より高品質なノズルをもつ別のプレート（図示せず）をベース８６の下面に付けてもよい。適当な技術が特にＷＯ９３／１５９１１から公知で、それはノズル・プレートをつけることにより各チャンネルを有する各ノズルの配置を簡単化するノズル形成技術を開示している。
【００３７】
このカバー１３０はいくつかの機能を満たす。まず、圧電物質を動かして壁を偏位させチャンネル内に圧力波を生じさせ各開口部から小滴を射出するため、壁が圧電物質と結合した部分１４０ａ・１４０ｂに沿って各チャンネルを閉じる。次にカバーとベースは、活性部１４０ａ・１４０ｂのいずれかに沿って伸びそこからインクを供給するダクト１５０ａ・１５０ｂ・１５０ｃをそれらの間に形成する。またカバーは、ダクト１５０ａ〜１５０ｃとつながったポート８８・９０・９２とともに形成される。射出したインクを補充することに加え、公知のシステムによって除熱しゴミと気泡を除くため、チャンネルを通ってインクを循環させる。カバーのさいごの機能は、プリントヘッドのインク収納部を外界特に集積回路８４からシールすることである。これはベース８６とカバーリブ１３２の間を接着することにより満足に達成されることがわかった。あるいは、カバーリブの代りに適当な形状のガスケットを用いてもよい。
【００３８】
図５のプリントヘッドは、連続平面をもつ第１層、該連続平面に結合された圧電物質の第２層、結合された第１・第２層を通って伸びる少なくとも１つのチャンネル、該チャンネルの長手に沿って離れた第１・第２部分を第２層が有し、および該第２層の第１・第２部分によって形成されたチャンネルのチャンネル部の軸に平行に伸びる全側面を閉じる第３層からなる。
比較的高価な圧電物質の使用をチャンネルの「活性」部に限定することは、有効である。圧電物質に伴う容量も最小化され、駆動回路のコストを減らす。
【００３９】
図５・６・７のプリントヘッドは、壁の一部のみが電界に応じて偏位する「片持ち梁」タイプのアクチュエータ壁を用いているが、図１０のプリントヘッドは全体が山形に変形する。このような「山形」アクチュエータは、対向分極（矢印）をもつ上部壁２５０と下部壁２６０、および壁全体に一方向の電界を加えるための電極１９０’・１９０”を対向面に有する。図１０の右側に破線２７０で誇張して電界印加時の壁の変形状態を示す。
【００４０】
「山形」アクチュエータ壁のさまざまな製造法がたとえばＥＰ−Ａ−０２７７７０３、ＥＰ−Ａ−０３２６９７３やＷＯ９２／０９４３６などから公知である。図１５・１６のプリントヘッドに対し、２シートの圧電物質が互いにその分極方向が逆になるように配列される。次にシートは積層され、細片に切られ、図５ですでに説明したように不活性なベース８６に付けられる。
【００４１】
図１１は、接着層８００によって互いに結合された２シートの圧電物質２５０・２６０で形成された「山形」壁を示している。壁は刻みプロセスによって生じた混入異物を除くため、プラズマ・クリーニングを受ける。結合点で圧電物質をわずかにオーバーハングさせるようにプラズマ・クリーニングによって接着層がエッチングされるのは、接着剤の自然の性質であることがわかった。
【００４２】
効率を最大にするため、「山形」壁は壁の両側の全面にわたって形成されたそれぞれの電極を要する。接着剤のエッチングにより、特にスパッタリングや電子ビーム法を使って電極が形成されたとき、結合点で電極の形成を不十分にすることがわかった。最悪の場合、壁の全長に沿って図１２の点８０１に形成された電極物質を何も残さずに、圧電に頂部と底部に電極を完全に分離してしまうことになる。
【００４３】
電極物質を接着剤に付けることはときに難しいことがあり、さらにクリーニングやパッシベーションなどの処理を受けるとき、その接着が剥がれたりする。
従来技術によって作られたプリントヘッドの活性を図１４に示す。点８０２は、壁の両側に接着剤によって壊れた電極がある状態を示している。半分の壁だけが動くので、活性は下がっている。点８０３で、壁の片側は電極が壊れているが、壁の他方の側は十分に作用する電極を有している。図１４のグラフの他のすべての点で、壁の両側の電極は十分に形成されている。
【００４４】
本発明の他の面により、粒子含有接着剤を使うことで電極の不十分な形成という問題を解決することができる。図１１のＡ部の拡大図である図１３のように、接着剤８００は粒子８０４を含み、チャンネルを刻んだ後のプラズマ・エッチングによって接着剤８００が除かれ粒子８０４が露出する。これにより、電極物質に対するキーポイントの品質が向上し、積層の全面にプレーティングが伸びるようにオーバーハングを減らす。接着剤よりも固い粒子によって、より厚い接着結合を用いても壁のコンプライアンスは損なわれない。接着剤は最大粒子の大きさと同等の厚みをもつ。すなわち、圧電物質の頂シートと底シートに分離された単一層の粒子しか存在しない。粒子のサイズを５〜２０μｍ、さらに好ましくは５〜１０μｍに制御することにより、接着剤は実質的に自己充填している。
【００４５】
接着剤への粒子の加え方は、特に接着剤がエポキシのような２液混合反応の場合には、注意深く制御して混合しなくてはならない。セラミックは接着剤の粘度を増し、高充填では粒子の分散が難しくなる。接着剤を揮発性溶媒と混ぜることにより、混合物が厚くなりすぎる前に混合に使える時間をふやせることがわかった。適切な溶媒はアセトンである。他の混合法は、接着剤の次の部分に加える前に、接着剤混合物の一部に粒子を加えることである。
【００４６】
さらに、導電粒子を加えてもよい。これは異なる分極構造をもつ側壁剪断モード・アクチュエータに適用でき、該粒子は電極物質として潜在的に作用する。
チャンネル形成後、導電物質が加えられ電極／導電トラックが形成される。圧電細片１１０ａ・１１０ｂは面取りされてレーザー・パタニングを容易にする。ノズル穴９６１・９６ｂも各チャンネルに沿う２点でベース内に形成されている。
【００４７】
最後にカバー１３０がチャンネル壁の頂に結合されて、小滴射出に必要な閉じた「活性」チャンネル長さを生じる。図１５のプリントヘッドで、チャンネル列に沿ってインクを運ぶのに必要なギャップ１５０ａ・１５０ｂ・１５０ｃがカバー１３０の下面３４０と溝３００の面３４５の間に作られているので、カバーはただインク供給ポート８８・９０・９２とともに形成された単一面部材からなる。チャンネルのシーリングは、下面３４０とベース上面との間の接着層（図示せず）によって３３０で行われる。
【００４８】
図１６で、溝３００なしのベース８６の簡単さが、インク供給ダクト１５０ａ〜１５０ｃを形成するためカバー１３０内に（たとえば突出リブ３６０によって形成された）溝状構造３５０を形成する必要によって相殺される。
図１７では、簡単なベース８６と複雑なカバー１３０との組合せを採用し、カバーはスペーサ４１０および平面部材４２０からなっている。しかし、前の実施例と違って、インク供給ポート８８・９０・９２とともに形成されているのはカバーではなくベースであり、かつ、小滴射出用の穴９６とともに形成されているのはベースではなくカバー１３０である。穴は平面部材４２０に付けられたノズルプレート４３０内に作られたノズルとつながっている。
【００４９】
図１８は、図１７のプリントヘッドをカバー側から見た一部破断斜視図である。「山形」分極圧電積層の細片１１０ａ・１１０ｂは、ベース８６に結合され、刻まれてチャンネルを形成する。次に、導電物質の連続層が細片の上に堆積され、本発明によってベースの一部と電極、導電トラックが形成される。図７で説明したように、細片は一方の側（１９５）で面取りされて、この遷移地域でレーザー・パタニングを助ける。
【００５０】
図１９は、導電トラック１９２を詳細に見せるため、図１８からスペーサ４１０を取り除いた拡大図である。明解にするため図示していないが、導電トラックはチャンネルのようにプリントヘッドの全幅にわたって伸びている。ベース隣接細片域（細片１１０ｂに関しては矢印５００で示す）において、導電トラックは各チャンネルの対向壁上の電極（図示せず）に関して連続である。これにより有効な電気的接触が得られる。
【００５１】
しかし、ベースの他の場所 − ５１０で示す − で、たとえばフォトリソグラフィのようなさらに伝統的な技術を使って、チャンネル電極から集積回路８４に伸びるトラック１９２ばかりでなく、集積回路に電力・データ・他の信号を送るための他のトラック５２０も形成し得る。このような技術はコスト効率がよく、特にインク供給ポート９２の回りに導電トラックがそらされている所ではそうであり、さもなければ複雑なレーザーの位置制御を要する。トラックは、インク供給ポート８８・９０・９２が（レーザーなどによって）穿たれ、圧電細片１１０ａ・１１０ｂが付けられ、面取りされ、刻まれる前に、アルミナベース上に形成されることが好ましい。細片のすぐ近くに導電物質を堆積した後、レーザーを使って各トラックを各チャンネル電極に対してのみ接続させる。
【００５２】
その後で、たとえばＷＯ９５／０７８２０に沿って置かれた窒化硅素を使って電極とトラック双方に保護膜を付ける必要がある。それにより、電界とインクとの結合効果による腐食に対する保護を与えるばかりでなく、各壁の対向側にある電極が平面部材４３０によって短絡するのを防ぐ。カバーとスペーサ双方は、モリブデンあるいはニッケル合金のＮｙｌｏ（レイノルズ社の製品の商標）からなることが好ましく、アルミナと類似した熱膨張特性をもつことに加え、エッチングやレーザー加工などによって高精度に容易に加工できる。このことは小滴射出用の穴９６にとって、および気泡をトラップして避けるスペーサ４１０の内部プロフィール４３０にとって、特に重要である。気泡トラップはさらに各インクポート９２の端と一列に、あるいは重なるようにトラフ４４０を配列することによって避けられる。波状プロフィールのクレスト４５０は隣接する細片１１０ａ・１１０ｂの端から３ｍｍ − 各細片の幅の約１．５倍 − 離れて置かれるような大きさで、チャンネル内へのインク流れを妨げることなく、気泡の発生を避けさせる。
【００５３】
スペーサ４１０は次に、接着層によってベース８６の上面に固定される。その固定機能に加え、接着層はベース上の導電トラック間の絶縁も支縁する。ノッチ４４０のような表示形状により、正確な配列が確保される。
接着されるさいごの２つの部材は、平面部材４２０とノズルプレート４３０である。ノズルとチャンネルの間の正確な表示を確保するため、光学部材が用いられる。あるいは、ＷＯ９３／１５９１１から公知のようにノズルプレートが元の位置にあるとき、ノズルが形成される。
【００５４】
図７の１９４付近の詳細である図２０に、本発明に従って粒子含有接着剤を使うことのさらなる利点を示す。圧電層１００とベース８６の間に接合を作る間、接着剤が絞り出されて生じたフィレ５５０が、面取り１９５が層の端面に作られるとき、有利に残る。この接着フィレ内の粒子は、クリーニング（プラズマ・エッチングなど）されるとき露出され、粒子がなければ強固な結合を与えられない箇所において電極物質１９０に対する良好なキーとなる。
【００５５】
図２１〜２６に、本発明の他の面を示す。図２１は、ベースに付ける準備をしている１ブロックの圧電物質を示している。圧電物質の「頁幅」細片１１０ａと１１０ｂが、多くの突き出た部材から形成されている。細片とベースの結合の均一さは、細片６１０の下面に形成された接着性流れ解放チャンネル６３０を使うことによって確保される。半幅チャンネル６４０の傍の細片間にある突出し接合６５０で、別の解放チャンネルが形成される。図２１の矢印６６０沿った断面図である図２２のように、解放チャンネル６３０と６４０を完全に埋めるように接着剤６７０が好ましく用いられる。
【００５６】
上部インク射出チャンネル７とつながる位置で解放チャンネルを刻むと、予想外の利点が得られることがわかった。接着剤６７０が固化した後、インクチャンネル７が圧電層の頂面内に作られる。図２３に、チャンネルがどのように位置し、破線６８１で示すように解放チャンネル内の接着剤をいくらか取り去ってさえ、解放チャンネル６３０の接着剤とつながる深さまで刻み込まれる様子を示す。同様に、突出し接合６５０に作られたインクチャンネルは、半チャンネル６４０から作られた解放チャンネルとつながる。その結果、各壁１３は接着剤６７０によってのみ隣接部とつながり、そうでなければ圧電物質を通して生じるクロストークを減らす。インクチャンネル７’とアレイに沿うすべての点でのチャンネルは、外観と活性が実質的に同一であることが好ましい。
【００５７】
プリントヘッドのさまざまな点で「粒子含有」接着剤を使うことが好ましいことがわかった。「粒子含有」接着剤は非含有接着剤よりも固いので、圧電物質の固さにより近い。そのような点の一つは圧電物質細片１１０ａ・１１０ｂとベース８６の面の間にある結合における点である。これは次に、たとえばＥＰ−Ａ−０２７７７０３から原理が公知のアクチュエータ効率を向上させる。酸化アルミニウム、炭化硅素あるいはＥｐｏｔｅｋ（商標）やＡｂｌｅｂｏｎｄ（商標）のようなエポキシ含有シリカ粉末（３０〜５０％ ｗ／ｗ）のようなセラミック粒子は、単体あるいは混合物の一部として有効であることがわかった。接着剤よりも固い他の粒子も、金属やプラスチック（ポリマ、熱可塑性、熱硬化性）を含めて使い得る。
【００５８】
この構造の利点は、活性を減らすことなく、クロストークを減らすことである。粒子含有接着剤は圧電物質の固さに近いので、上部チャンネルを対応する下部チャンネルに正確に合わせる必要がなくプリントヘッド製造を容易にする。
さらに、この技術により、図２４に示すようにたとえば点６９０・６９１は固い接着剤のフィレ６８０によって支えられるので、下に深く伸びるチャンネル壁１３のいずれの部分も確保される。接合ステップの注意深い制御によって、細片とヘッドを横切る他の場所の間の接合部に、壁底部での接合の固さが均一に確保される。チャンネル間の射出速度の均一性における重要な因子は公知である。
【００５９】
接着剤を完全に除くことが好ましい場所で、本発明の方法を用いて他の利点が得られる。上記のように、壁底部接合の固さは重要であり、粒子非含有接着剤を使う接合においては必要な固さを得るため薄くする必要がある。粒子を用いることにより、より厚い層の接着剤を使って、同一の固さが得られる。また、ベースが圧電物質よりも固い場合には、余り深く刻んでベース内まで進むことによって損なうことがないように、きちんとした刻み制御が必要である。粒子を含有したより厚い接着層によって、プリントヘッドの製造がより簡単になり、刻み刃の寿命が長くなる。
【００６０】
図２１を用いて、さらに説明する。チャンネル壁用圧電物質は、チャンネルのワイド・アレイに必要な方向Ｗにおける他の細片と突き出した２つの細片１１０ａ・１１０ｂからなる層１００内に結合している。アクチュエータが「片持ち梁」か「山形」のタイプかに依存して、圧電層は一方向あるいは（対向する）二方向に分極し、後者の場合には６００および６１０のように積層された２シートからなる。相対配置を容易にするため、細片１１０ａ・１１０ｂはブリッジ６２０によって接続され、層１００とベース８６が接着剤で接合されると、面取りの際にブリッジ６２０は取り去られる。
【００６１】
粒子含有接着剤を使うことによって生じる改善された固さによって、得られるさらなる利点を、図２５・２６で説明する。図２５は、一定厚みの接着層７１０による（スロープ７００をもつ）斜面を有するベース８６に付けられたチャンネル壁１３ａ・１３を示す。たとえば、公知であるがディスク・カッターを用いて切ることによってチャンネルを作る前に、圧電細片の頂面７２０が平面にされる結果、チャンネルも一定深さｄを有する。「ｄ」は壁の「活性高さ」である、すなわち電界がかかったとき偏位する部分の壁である。しかし、壁１３ａの活性高さの底における接合は、底とベース８６との距離７３０ａが壁１３ｂのそれ７３０ｂよりも大きいため、壁１３ｂの活性高さの底よりも柔軟性があることに注意すべきである。
【００６２】
図２６は、本発明の技術を用いたときの対照的な状況を示す。接着層６７０のフィレ６８０は、ベース８６の形状に無関係に、壁の活性高さ「ｄ」の底に伸びている。したがって、底の接合固さは、壁１３ａ・１３ｂおよび一般のプリントヘッドのすべての壁の双方に対して、同一である。したがって、均一性が少なくともこの点において、確保される。
【００６３】
図２７に、粒子含有接着剤を使う場合のさらなる利点を示す。ベースの物質はＰＺＴに合うように、注意深く選択されねばならない。しかし、ある条件下ではＰＺＴよりも大きな固さをもつ物質を使うことが好ましい。ＰＺＴとベースとの間の接合は固くなければならず、従来の粒子非含有接着剤を使う場所では、接着剤７１０の薄層を用いてその固さが得られる。チャンネル７が刻み込まれるとき、破線７９９で示すようにベース内へのカッティングを避けることがしばしば困難である。ベースが固い物質からなるこの場合、カッティングによりしばしば刻み刃を損ない、刃の寿命を短くするばかりか、修理コストも上げる。また、いくつかの例では製造される部材を損なうこともある。
【００６４】
本発明は粒子含有接着剤を用いて、この問題を解決しようとするものである。接着剤の固さは、粒子の存在によって増し、受け入れられる固さは、粒子非含有接着剤を使う場合の等価固さの１０倍まで厚い接着層を用いて得られる。これは、活性を実質的に損なうことなく、壁の活性高さｄおよびチャンネルのベース幅ｂ（図２８）の一部を接着層が形成するように、接着層内にチャンネルの刻み込みが伸びることを意味している。刻み込みの許容度もゆるめられる。
【００６５】
以上、図を用いて本発明を説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。特に、本発明の技術はさまざまな幅や解像度をもつプリントヘッドに適用可能で、頁幅二重列配列は多くの適切な配列の一つにすぎない。たとえば、２列以上の列をもつプリントヘッドは電子産業の他の分野で公知のような多重層において使われるトラックを用いて、容易に実現できる。
全書類、特に本特許出願明細書において引用されたものは、本特許出願の参考文献として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術のプリントヘッドの長手方向断面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ矢視断面図。
【図３】 従来技術のプリントヘッドの一部破断斜視図。
【図４】 図３のプリントヘッドの長手方向断面図。
【図５】 本発明のプリントヘッドの長手方向断面図。
【図６】 図５のプリントヘッドのチャンネル軸に直交する断面図。
【図７】 図５のプリントヘッドのチャンネル軸に平行な断面図。
【図８】 図５のプリントヘッドの部分拡大図。
【図９】 図８の配列に関して生じる問題を説明するための部分拡大断面図。
【図１０】 本発明の他の実施例よりなるプリントヘッドの断面図。
【図１１】 単一「山形」壁の断面図。
【図１２】 単一「山形」壁の断面図。
【図１３】 単一「山形」壁の断面図。
【図１４】 チャンネルの活性を示すグラフ。
【図１５】 変形構造を示すプリントヘッドの断面図。
【図１６】 変形構造を示すプリントヘッドの断面図。
【図１７】 変形構造を示すプリントヘッドの断面図。
【図１８】 図１７のプリントヘッドの一部破断斜視図。
【図１９】 図１７のプリントヘッドの詳細な一部破断斜視図。
【図２０】 図７の１９４で示す領域の拡大断面図。
【図２１】 図１７のようなプリントヘッドの製造ステップを示す斜視図。
【図２２】 図２１の矢印６６０方向から見た断面図。
【図２３】 本発明の変形からなるプリントヘッドの断面図。
【図２４】 本発明の変形からなるプリントヘッドの断面図。
【図２５】 本発明の変形からなるプリントヘッドの断面図。
【図２６】 本発明の変形からなるプリントヘッドの断面図。
【図２７】 本発明の変形からなるプリントヘッドの断面図。
【図２８】 本発明の変形からなるプリントヘッドの断面図。
【符号の説明】
７： 上部チャンネル
１３： 圧電壁（側壁）
８６： ベース（基板）
１００： 圧電層（ボデー）
１１０ａ・１１０ｂ： 圧電細片
１３０： カバー
１９０’，１９０”，１９０”’： 電極
１９２： 導電トラック
１９５： 面取り
６３０： 下部チャンネル
６７０： 接着剤
８０４： 粒子

Claims (27)

1. 頂面とベース（８６）に固定される底面とを有する圧電物質のボデー（１００）からなり、該ボデーが前記頂面から前記圧電ボデー内に伸びる複数の上部チャンネル（７）および前記底面から前記圧電ボデー内に伸びる対応する複数の下部チャンネル（６３０）を有し、且つ前記上部チャンネルは、少なくとも１つの上部チャンネル（７）と対応する下部チャンネルに接続するような深さを有して、圧電物質から成る駆動用の側壁を形成し、前記圧電ボデーとベース間には接着剤の層が設けられ、下部チャンネルが、少なくとも部分的に前記接着剤で満たされていることを特徴とする小滴堆積装置内で使用するための部材。
2. 上部チャンネル（７）が下部チャンネル（６３０）よりも幅が広い請求項１の部材。
3. 接着剤（６７０）が該接着剤自身よりも固い粒子（８０４）を含有する請求項１の部材。
4. 接着剤（６７０）が必要な接合を達成するのに要求される厚さよりも厚い請求項１〜３の部材。
5. 接着剤（６７０）の厚さがベース（８６）を横切って変化する請求項４の部材。
6. ベース（８６）が実質的に不連続な表面をもち、接着剤が実質的に連続した層を与える請求項４又は５の部材。
7. ボデーとベースの間の接着剤が１〜１００μｍの厚さをもつ請求項１〜６ずれか１項の部材。
8. 少なくとも１つの下部チャンネル（６３０）が、上部チャンネルの幅（７）の中心から外れた点で対応する上部チャンネル（７）と接続する請求項３〜７
   のいずれか１項の部材。
9. 接着剤（５５０）が、前記ベース上でボデー（１００）の端を越えて伸びる請求項３〜７のいずれか１項の部材。
10. 少なくとも１つのボデー（１００）の端が面取りされている請求項１〜９のいずれか１項の部材。
11. 前記ボデーの面取りされた端が、前記チャンネルの伸びる方向と直交している請求項１０の部材。
12. 面取りが接着剤（５５０）を通ってボデー（１００）の端を越えている請求項９〜１１のいずれか１項の部材。
13. ボデー（１００）が圧電物質の２以上の層（２５０、２６０）の積層からなる請求項１〜１２のいずれか１項の部材。
14. 前記圧電物質の層が対向方向に分極している請求項１３の部材。
15. 隣接するチャンネルが介挿された壁によって分離されている請求項１〜１４のいずれか１項の部材。
16. 電極（１９０）が、壁の剪断偏位を引き起こすために設けられている請求項１〜１５のいずれか１項の部材。
17. ベース（８６）、および頂面と底面とをもつ圧電物質のボデー（１００）を用意し、
    複数の下部チャンネル（６３０）を前記ボデーの底面内に刻み込み、
    前記ボデーの底面を接着剤（６７０）によって前記ベースに接合し、
    次いで、複数の上部チャンネル（７）を前記ボデーの頂面内に刻み込むことからなる小滴堆積装置内で用いられる部材の形成方法において、
    少なくとも１つの前記上部チャンネルが前記ボデーを通って伸び、対応する下部チャンネルに接続する深さまで刻み込まれて、圧電物質から成る駆動用の側壁を形成していることを特徴とする小滴堆積装置内で用いられる部材の形成方法。
18. 十分な接着剤が、前記下部チャンネルを満たすために付与される請求項１７の方法。
19. 接着剤（６７０）の一部が、前記上部チャンネルが形成される刻み込み工程で取り除かれる請求項１７又は１８の方法。
20. ボデー（１００）が、上部チャンネルの形成後、チャンネルの少なくとも２つの異なったアレイ（１１０ａ、１１０ｂ）に分離される請求項１７〜１９のいずれか１項の方法。
21. 過剰な接着剤（６７０）が前記ボデーの側面に押し出されて帯（５５０）を形成する請求項１７〜２０のいずれか１項の方法。
22. ベース（８６）および頂面と底面とをもつ圧電物質のボデー（１００）を用意し、
    下部チャンネル（６３０）を前記ボデーの底面内に刻み込み、
    前記ボデーの底面を接着層（６７０）によって前記ベースに接合し、
    次いで、上部チャンネル（７）を前記ボデー内に伸びる頂面内に刻み込むことからなる小滴堆積装置に使用するための部材の形成方法において、
    前記上部チャンネルが、前記ボデーを通って接着層（６７０）内に伸びて、圧電物質から成る駆動用の側壁を形成していることを特徴とする小滴堆積装置に使用するための部材の形成方法。
23. 接着層（６７０）が上部チャンネル（７）に隣接した壁（１３）の一部をなす請求項２２の方法によって形成された部材。
24. 接着層が、前記接着層自身よりも固い粒子（８０４）を含有する請求項２２の方法によって形成された部材。
25. 圧電物質のボデー（１００）を接着物質の層（６７０）を介してベース（８６）に接合し、
    次いで、圧電側壁（１３）を形成するために、チャンネル（７）を前記圧電物質内に刻み込むようにした小滴堆積装置に使用するのに適した部材の形成方法であって、
    前記接着物質が露出するように、前記チャンネルを刻み込むことを特徴とする小滴堆積装置に使用するのに適した部材の形成方法。
26. 接着物質が、前記接着物質自身よりも固い粒子（８０４）を含有する請求項２５の方法。
27. さらに、前記圧電物質内に解放スロット（６３０）を刻み込み、
    圧電物質（１００）をベース（８６）に接合するために、前記解放スロットを満たすように接着物質（７１０）を配設し、
    次いで、前記解放スロット内に前記接着物質を露出させるように、チャンネルを刻み込むことを特徴とする請求項２５又は２６の方法。

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