JP5196831B2 - ドロップジェネレータ - Google Patents

Description

本発明は概して、例えば液滴噴射デバイスを含む液滴放出装置に関する。

印刷媒体を生成するためのドロップオンデマンド・インクジェット技術は、プリンタ、プロッタ及びファクシミリ装置などの市販の製品において使用されている。概して、インクジェット画像は、プリントヘッド又はプリントヘッド・アセンブリにおいて実施される複数のドロップジェネレータ（液滴生成器）によって放出されるインク液滴の受像面上における選択的配置によって形成される。たとえば、プリントヘッド・アセンブリ及び受像面は相対的に移動され、ドロップジェネレータは、例えば適切なコントローラによって適切な時間に液滴を放出するように制御される。この受像面は、転写面や、用紙などの印刷媒体であってもよい。転写面の場合、その上に印刷される画像はさらに用紙などの出力印刷媒体に転写される。

本発明は、例えば液滴噴射デバイスを含む液滴放出装置の技術の改善を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は、粘性液状態及び硬化が認められない接着剤を使用して層状ピエゾ構造を基板に付着させることと、接着剤の硬化が認められずに複数の圧電変換素子を形成する間に、層状ピエゾ構造をレーザ切断することと、前記接着剤を硬化させることと、を含む、複数の圧電変換器を形成する方法を提供する。

図１は、コントローラ１０、及び複数の液滴噴射ドロップジェネレータを含み得るプリントヘッド・アセンブリ２０を有するドロップオンデマンド式印刷装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。コントローラ１０は、それぞれの駆動信号を各ドロップジェネレータに付与することによってドロップジェネレータを選択的に作動させる。各ドロップジェネレータは圧電変換器を使用することができる。他の例として、それぞれのドロップジェネレータは、シェアモード変換器、環状圧縮型変換器、電気ひずみ型変換器、電磁変換器、磁気抑制型変換器を使用することができる。プリントヘッド・アセンブリ２０は、ステンレス鋼などの積層シートや積層板を積み重ねて形成することができる。

図２は、図１に示される印刷装置のプリントヘッド・アセンブリ２０で使用できるドロップジェネレータ３０の実施の形態の概略ブロック図である。ドロップジェネレータ３０は、マニホールドやリザーバ、若しくは他のインク収容構造からインク３３を受け取るインレット・チャネル３１を含む。インク３３は、例えば可撓性ダイヤフラム３７によって、片側に境界のあるインク圧若しくはポンプチャンバ３５に流入する。電気機械変換器３９は可撓性ダイヤフラム３７に取り付けられ、例えば圧力チャンバ３５上に配置させることができる。電気機械変換器３９は、コントローラ１０からドロップ発射／非発射信号を受信する電極４３間に例えば配置されるピエゾ素子４１を含む圧電変換器であってもよい。電気機械変換器３９の作動は、圧力チャンバ３５からアウトレット・チャネル４５を通ってドロップ形成ノズル若しくはオリフィス４７にインクを流動させ、該オリフィスからインクドロップ４９が、例えば転写面でもある受像媒体４８に向かって噴射される。

インク３３は溶解されたり、相変化固体インクでもよく、電気機械変換器３９は、例えば曲げモードで作動される圧電変換器であってもよい。

図３は、複数のドロップジェネレータ３０（図２）をドロップジェネレータのアレイとして実施することができるインクジェット式プリントヘッド・アセンブリ２０の実施の形態の概略正面図である。インクジェット式プリントヘッド・アセンブリは、流体チャネル層若しくは下部構造１３１、該流体チャネル層１３１に取り付けられるダイヤフラム層１３７、及び該ダイヤフラム層１３７に取り付けられる変換器層１３９を含む。流体チャネル層１３１はドロップジェネレータ３０の流体通路及びチャンバを実施する一方、ダイヤフラム層１３７はドロップジェネレータのダイヤフラム３７を実施する。変換器層１３９は、ドロップジェネレータ３０の圧電変換器３９を実施する。ドロップジェネレータ３０のノズルは、例えばダイヤフラム層１３７の反対側にある流体チャネル装置１３１の外側表面１３１Ａ上に配置される。

実例として、ダイヤフラム層１３７は、流体チャネル層１３１に取り付け又は付着されるステンレス鋼などの金属プレートやシートから構成される。更に実例として、流体チャネル層１３１は、ステンレス鋼などのプレートやシートの層状スタックから構成されてもよい。

図４は、プリントヘッド・アセンブリ２０に形成されるドロップジェネレータのアレイに対して実施されることができる変換器３９のアレイの概略平面図である。

図５は、複数の変換器３９、又は音響相アレイ変換器、マイクロポンプ、及び可変ミラー用作動アレイなどの他の電気機械装置を製造するための手順の実施の形態を示す概略フローチャートである。

１１１において、層状ピエゾ・アセンブリは、硬化が認められずに適度な圧力のときに液体状態にある未硬化接着剤を用いて流体チャネル下部構造１３１上に配置されるダイヤフラム層１３７に取り付けられ、ダイヤフラム層１３７は流体チャネル下部構造１３１に既に取り付けられて流体チャネル／ダイヤフラム構造を形成する。ピエゾ・アセンブリは、電極層間に配置されるピエゾ・セラミックから構成することができる。未硬化接着剤の粘性をわずかに低下させるために微量の熱を利用してもよい。認められるような硬化が発生しないように圧力及び熱は選択され、それによって接着剤は硬化が認められない状態にある。実例として、硬化が認められない（即ち、実質的に未硬化の）エポキシ接着剤の層がダイヤフラム層１３７に塗布されることもでき、層状のピエゾ・アセンブリは、その硬化が認められない接着剤上に適切に位置付けられる。流体チャネル下部構造１３１、ダイヤフラム層１３７及び層状ピエゾ・アセンブリから構成される構造は、加圧配置され、加熱されることもある。この構造はさらに室温に冷却されることができる。このように、層状ピエゾ・アセンブリは、硬化が認められない接着剤によって手順のこの地点で取り付けられた状態にあり、その位置が変わらぬままに容易に変位されない。この接着剤は、実質的には完全に交差結合されていないという意味で硬化が認められていない。より詳細には、接着剤の弾性係数が、ピエゾ・アセンブリが次に論じられるダイシングの前に付与される熱膨張の差異と対応付けられる応力を支持しないような十分低い数値であるように、交差結合は十分に低い。便宜上、硬化が認められない接着剤は、実質的に未硬化接着剤として記述することもできる。

１１３において、接着剤に硬化が認められない状態であるとき、層状ピエゾ・アセンブリはレーザ切断によって複数のそれぞれの圧電変換器３９切断又はダイスカットされ、そこで、レーザ切断によって形成された切り溝（カーフ）２３９が個々のレーザ切断された圧電変換器３９と電気的に絶縁し、これら個々のレーザ切断された圧電変換器は流体チャネル下部構造１３１における関連付けられた圧力チャンバ３１と一直線上に形成される。切り溝は、層状ピエゾ・アセンブリ内を部分的又は全体を通じて存在することもできる。実例として、切断は、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、又は２６６ｎｍにおいてダイオード・ポンプ気体レーザによって生成されるレーザビームのマルチパス若しくはマルチスキャンを用いて実現してもよい。銅気相レーザ、二酸化炭素レーザ、ＹＡＧレーザ、又はバナジウム・レーザもまた使用できる。

１１５において、ダイヤフラム層１３７及び複数の圧電変換器間の接着剤は、使用される特定の接着剤に適切であるように、例えば熱及び任意に圧力を使用して硬化される。たとえば、流体チャネル下部構造１３１、ダイヤフラム層１３７、及び複数の圧電変換器３９から構成される構造は、加熱型プレスに配置され、圧縮され加熱されることもできる。適当に低い粘性及び／又は表面張力が適度に高い接着剤では、圧力を省略できるように硬化の際にピエゾ・ヒータを所定位置に保持するのに十分な表面張力であればよい。

実例として、使用される接着剤は、未硬化状態のときに、例えば１００℃ 未満の適度な温度で粘性液体から構成されるものでもよい。これにより、ダイヤフラム層上に層状ピエゾ・アセンブリが配置され、レーザ・ダイシングの際に所定位置に滞留されることが可能になり、そこで、層状のピエゾ・アセンブリが、粘性液状態にある接着剤によってダイヤフラム層に付着される。この接着剤はまた、弾性係数が比較的低い剛性ポリマー・マトリックスに硬化するものであってもよい。

接着剤の好適な種類は、エポキシ、フェノール樹脂、ポリイミド、及びビスマレイミドを挙げることができる。

使用される接着剤によっては、硬化温度は、約１００℃から約２００℃の範囲内であればよい。一部の接着剤は、それより低い温度あるいは高い温度で硬化する。圧力は、ゼロから約３００ｐｓｉ以下、あるいは例えばそれより高くてもよい。接着硬化条件は、接着剤供給業者によって共通に提供される。

前述の手順において、電気機械装置がダイシングされた後に接着剤を硬化させることは、ダイスカットされた電気機械装置の破損や割れを回避又は軽減することができる。さらに一般的には、層状の電気機械構造は、レーザ・ダイシングが割れを引き起こさないように、硬化が認められていない接着剤によって取り付けられる。

前述の説明は、ドロップジェネレータのアレイの効果的な製造を有利に行なうことができ、レーザ切断のための別の位置に搬送され得る切断前の層状ピエゾ・アセンブリを有するアセンブリの製造を行なうことができる。上記の技術が他の電気機械装置を形成するために使用できることもまた理解されたい。

最初に提示され、補正されるかもしれない特許請求の範囲は、現在予想できない若しくは理解されていないもの、及び、例えば出願人／特許権者や第三者から生じ得るものを含む、変形、変更、修正、改善、同等物、実施の形態と略同等物、ならびに本明細書中に開示された教示を包含する。

図１は、ドロップオンデマンド液滴放出装置の実施の形態の概略ブロック図である。 図２は、図１の液滴放出装置で使用できるドロップジェネレータの実施の形態の概略ブロック図である。 図３は、インクジェット式プリントヘッド・アセンブリの実施の形態の概略正面図である。 図４は、図３のインクジェット式プリントヘッド・アセンブリの概略平面図である。 図５は、複数の電気機械装置を製造するための手順の実施の形態の概略流れ図である。

符号の説明

３０ ドロップジェネレータ
３５ 圧力チャンバ
３７ ダイヤフラム
４８ 受像媒体
４９ インクドロップ

Claims (5)

1. 未硬化状態で粘性液状態の接着剤を使用して層状ピエゾ構造を基板に付着させることと、
   前記接着剤が未硬化状態で複数の圧電変換素子を形成する間に、層状ピエゾ構造をレーザ切断することと、
   前記接着剤を硬化させることと、
   を含む、複数の圧電変換器を形成する方法。
2. 前記接着剤を用いて前記層状ピエゾ構造を取り付けることは、粘性液状態のエポキシ接着剤を用いて前記層状ピエゾ構造を基板に取り付けることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記接着剤が未硬化状態の間に前記層状ピエゾ構造をレーザ切断することは、前記接着剤が未硬化状態の間に走査レーザビームを用いて前記層状ピエゾ構造をレーザ切断することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記接着剤を硬化させることは、基板及び複数の圧電変換器から成る加熱構造を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記接着剤を硬化させることは、
   基板及び複数の圧電変換器から成る構造を圧縮することと、
   基板及び複数の圧電変換器から成る構造を加熱することと、
   を含む、請求項１に記載の方法。

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