JP5659235B2 - メソスケール流体システムのための積層マニホルド - Google Patents

Description

フォトリソグラフィー技術及びその他の加工技術の進化により、シリコンチップ上に極小型の流体機構を製造することが可能となった。おそらく、最もよく知られている例は、高度の詳細レベルと色の精確な制御との両方を備えた文書を生成することができるデスクトッププリンタの製造を可能にすることによりデスクトップパブリッシングに革命をもたらした、インクジェットプリントヘッドダイである。

残念ながら、プリントヘッドは一層小さな寸法で一層精密に製造されるが、インク供給システムは、依然としてインク供給源（巨視的な流体システム）からプリントヘッドダイ（微視的な流体システム）へ一貫して正確に流体を供給しなければならない。

ローコストの成形プラスチックを使用してマニホルド構造を作製することは可能であるが、かかる成形されたマニホルド構造は典型的には、小さくなり続けるフィーチャーサイズ（feature size）を有するプリントヘッドダイにより必要とされるジオメトリを達成することができないものとなる。これは、大きなプリントヘッドアレイへインクを供給するためにマニホルド部品の全体的なサイズが大きくなる場合に特に該当する。成形されたプラスチック部品はまた、平坦性を改善するために二次的な加工を容易に行うことができないものとなる。部品は、ダイカスト又はその他の成形プロセスを介して作製することが可能であるが、その結果として得られるマニホルド構造は、やはり、十分に小さなジオメトリ又は一層大きな部品のために必要とされる類のフィーチャーサイズを達成するのが困難なものとなる。

フォトリソグラフィー又はレーザエッチングを使用することにより、極めて微細な特徴構造（feature structure）を生成することが可能であるが、かかる作製方法は、法外に高価なものとなる。該方法は、必要とされる寸法を達成できるものではあるが、使用される材料、処理時間、必要とされる設備投資、又はそれら全ての組み合わせに起因して一般にコストがかかり過ぎるものとなる。

本発明の一実施形態による、積層インクマニホルドを含むプリントヘッドアセンブリを備えたインクジェットプリンタの斜視図である。 本発明の一実施形態による積層マニホルドの斜視図である。 図２の積層マニホルドの底面図である。 本発明の一実施形態による積層マニホルドの部分的な底面図である。 本発明の一実施形態による積層マニホルドの製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による、積層されて固定された際に積層マニホルドを形成するよう構成されたアパーチャを含む一連のプレートを単純化して示したものである。 単純化された積層マニホルドの下側を含む、図６のプレートの積層及び固定の結果として得られる単純化された積層マニホルドの斜視図である。 本発明の一実施形態による積層マニホルドを含むプリントヘッドアセンブリの分解斜視図である。 図８のプリントヘッドアセンブリを完全に組み立てた状態で示している。 図９のプリントヘッドアセンブリの部分拡大図である。 図９のプリントヘッドアセンブリの断面図である。

所望の向き及び／又はジオメトリを有する流体マニホルドは、従来の成形及び鋳造技術が所望の特徴を複製することができない特定の用途で必要とされる場合が多い。本書で説明するように、積層マニホルドを構成することにより、ミリメータのオーダーのスケールからミクロンのオーダーのスケール（マイクロスケール）への遷移をマニホルドが提供しなければならない場合のような小規模のマニホルドの場合に特に、所望の向き及び／又はジオメトリを低コストで容易に作製することが可能となる。マイクロスケールインタフェイスのジオメトリを作製技術からほぼ切り離すことにより、及び所望の厚さの薄板を用いることにより、積層流体マニホルドの使用は、プラスチックでは又はダイカスト法によっては容易に達成されない流体供給ジオメトリを実現可能とする。特に、マイクロスケールインタフェイスの大きさを画定するために使用される薄板の厚さを利用することにより、かかる小さな特徴（feature）に一般に必要となる高価な作製及び加工技術（レーザ又はフォトリソグラフィーによる製造など）を回避することができる。

本書で説明する積層マニホルドは、インクジェットプリンタのインクマニホルドとして使用される場合に特に有用なものとなり得る。該積層マニホルドは、プリントヘッドのジオメトリがマイクロメータスケールとなる場合であっても、複数のインク源をそれぞれのプリントヘッドダイへ効率良く接続することが可能なものとなる。

図１は、複数のインク供給源12、積層インクマニホルド14、及びインクジェットプリントヘッド16を含む、インクジェットプリンタ10を示している。該積層マニホルド14は、該インク供給源12からそれに対応するインクジェットプリントヘッド16へと流れるインクのための流体経路を提供し、このため、流体インタフェイス（典型的にはミリメータスケールを有するインク供給源）とマイクロスケールの流体インタフェイス（プリントヘッドダイ）とに同時に接続する。

例示的な積層マニホルド18が図２に示されている。該積層マニホルド18は、１つのプレート積層体22へと構成される複数の平行なプレート20を含む。プレート積層体22の個々のプレート20は、（図４に示す）固定剤24により固定されている。プレート積層体22の複数のプレート20のうちの少なくとも幾つかは、１つまたは２つ以上のアパーチャ26を含む。

プレート20は一般に平行なプレート積層体22として構成される。すなわち、各プレートの平面は互いのプレートの平面と実質的に平行となる。各プレートは、完全に平坦な状態から僅かな逸脱を呈するものとなることが予想され、及び各プレートにより画定される平面は、プレート積層体22中の他のあらゆるプレートと完全に平行な状態から逸脱している可能性がある。本書で説明するように、該プレートは、例えば+/-10°以内の平行度合で実質的に平行に配置される。

アパーチャとは、積層プレートに関して用いる場合には、プレート材料のあらゆる孔、空隙、開口、又は穿孔を称するものである。該アパーチャは、特に該アパーチャがプレートの縁部に隣接する場合または該プレートの縁部へと延びる場合に、開いた縁部又は境界を有することが可能である。アパーチャがプレート材料により全体的に又は連続的に画定される場合には、該アパーチャは閉じており又は内部開口となる。様々なアパーチャは、結果的に得られる積層マニホルドの動作要件を満たすために必要となるあらゆる大きさ又は形状のものとすることが可能である。

図２及び図３に示すように、積層されたプレート20の個々のアパーチャ26は、該複数のプレートが整列された平行なスタック22へと配置された際に該アパーチャがプレート積層体22内に少なくとも１つの流体経路28を画定するように、配向され配置される。典型的には、流体経路28は、積層マニホルド18の面32又は側面34における始端30と、積層マニホルド18の側面34'における終端36とを有することが可能である。典型的には、流体経路の始端30はミリメータスケールのインタフェイスを含み、終端はマイクロスケールのインタフェイスを含む。典型的には、各流体経路28は、複数の平行なプレート間でプレート積層体から現れるものとなる。すなわち、各流体経路の終端36は、少なくとも２つの平行なプレートによって少なくとも部分的に画定される。

該流体経路は、２つの隣接するプレート間に十分な空間が存在する場合に、該２つの隣接するプレート間から積層マニホルドを出ることが可能となる。例えば、プレート間の空間が空のままであり、接着剤が充填されていない場合である。より典型的には、流体経路の終端の画定に資する複数の平行なプレートは、１つ又は２つ以上の介在するプレートの幅に対応する空間により隔たれており、それらの介在するプレートに存在するアパーチャによって形成される。

流体経路の終端を含む側面34が平行なプレートの平面と直角に配置される場合、該流体経路は、該平行なプレートの平面と実質的に平行な方向にプレート積層体から出る。積層マニホルドの一実施形態では、終端36は、マニホルドの下側の側面34'に配置され、その流体経路は、平行なプレートの平面と実質的に平行な方向にプレート積層体から出る。

流体は、毛細管力、差圧、又は他のあらゆる適当な駆動力の助けを伴って、流体経路に沿って推進させることが可能である。しかし、積層マニホルドが実質的に垂直方向に向けられた場合には、流体経路内の流体の流れを重力が助けることが可能である。更に、流体経路内のバブルによる流体の流れの分断を最小限にし又は回避することが可能である。これは、流体経路の実質的に垂直な向きと、その断面の幾何学形状との組み合わせにより、流体経路内のバブルをマニホルド内から逃がすことが可能となるからである。

固定剤24は、個々のプレート20を単一の積層マニホルド18へと確実に結合させる働きをするあらゆる化学物質とすることが可能である。該固定剤は、留め具又はジグアセンブリといった完全に機械的なものとすることが可能である。代替的に、該固定剤は、該積層体の各プレートを互いに固定するために使用される別個の物質とすることが可能である。図４では、固定剤24は、プレート積層体22のプレート間の空間38を充填する接着剤である。固定剤が接着剤である場合、該接着剤は、薄膜として、スプレー塗布により、滴下により、又はその他の適当な塗布方法により、付与することが可能である。本開示のマニホルドの一実施形態では、積層されたプレートを接着剤に浸し、該接着剤が毛細管現象によりプレート積層体のプレート間の空間内へと吸い出される。このため、接着剤24は、プレート間の空間内に完全に吸い出すことが可能な一方で該プレートに存在するアパーチャ26を塞がないように選択することが可能である。それ故、固定剤24は、プレート20自体と相まって、積層マニホルド18内の流体経路28を画定するものとなる。

積層マニホルドのプレートは、図４に示すように、１つ又は２つ以上のスタンドオフ特徴40を更に有している。該スタンドオフ特徴は、プレート20自体の材料から随意選択的に形成することが可能であり、個々のプレート20間に所定の複製可能な間隔42を生じさせる働きをする。代替的に、又は追加的に、個々のプレートを積層マニホルドに組み込む前に該個々のプレートに別個のスタンドオフ特徴を付与し又は貼付することが可能である。該スタンドオフ特徴40は、プレート20間に均一な間隔42を形成するのを助けるものとなる。

積層される複数のプレート自体は、均一な厚さを有するものとすることが可能であり、又は異なる厚さを有するものとすることが可能である。例えば、流体経路の隣接する終端間に配置されるプレートは、プリントヘッドダイにおける特に近接して隔置される特徴に適応させるべく、プレート積層体中の他のプレートよりも幾分薄いものとすることが可能である。

該プレート厚さ及びスタンドオフ特徴は、結果的に得られる積層マニホルドが約1060ミクロンから約400ミクロンの間またはそれ未満のプレート間隔ジオメトリを呈するように選択することが可能である。積層マニホルドの終端開口の幅は、約12ミクロンから約1ミリメートルとすることが可能である。

積層マニホルドは一般に、本書で開示するように、それと結合する流体アセンブリへ流体を供給するよう構成される。該結合する流体アセンブリは、極度に小さい流体特徴を有し得るものであり、このため、積層マニホルドは、該流体アセンブリに対応し、該流体アセンブリと一致し、及び該流体アセンブリと相互に供給を行うよう作製されなければならない。例えば、流体経路の終端開口は、インクジェットプリンタの一構成要素（例えばインクジェットプリントヘッド）であるシリコンダイと結合することが可能である。本開示のマニホルドの積層構造は、成形またはダイカスト法により得られるものよりも小さな終端開口を提供することが可能なものである。
積層マニホルドの製造
本書で説明する積層マニホルドの製造方法の一例を図５に符号44で示す。該方法44は、ステップ46で、所望のジオメトリを有する複数のプレートを作製し、ステップ48で、該プレートのうちの少なくとも幾つかにアパーチャを形成し、ステップ50で、該プレートを積層されたプレート積層体50へと配列し、及びステップ52で、該積層されたプレート積層体の各プレートを、該プレートに固定剤を付与することにより固定して、該複数のプレートの該複数のアパーチャが、平行な該プレート間で該プレート積層体から出る少なくとも１つの流体経路を該プレート積層体内に画定するようにする。この製造方法は、プレート積層体の１つ又は２つ以上の側部を機械加工するステップ54を更に含むことが可能である。更に、作製されたプレートにアパーチャを形成するステップは、該プレートに同時に又は順次にスタンドオフを形成するステップを含むことが可能である。

単純化した概略図で、プレート積層体の個々のプレートにより画定されるアパーチャ間の対応関係、及び結果的に得られる積層マニホルドの流体経路を図６及び図７に示す。図６は、アパーチャ26を含む作製されたプレート20の単純なアレイを示し、図７は、図６のプレートにより形成された完成した積層マニホルドを示しており、及び単一の流体経路の始端30及び終端36を示している。

図６はまた、組み立てに資する位置決め用の特徴を示している。位置決め穴58は、漸進的なダイスタンピング（progressive die stamping）により形成することが可能であり、その大きさ及び位置は、対応する位置合わせ特徴（ピン60等）と結合して複数のプレートを正しく整列させると共にそれらを固定して１つの積層体にするように構成される。

本書で説明する積層マニホルドの作製には、機械加工、成形、又はそれ以外の方法によって、必要とされるアパーチャ及び厚さを有するプレートを作製することができる、あらゆる材料を使用することが可能である。積層されるプレートは、高温性能（high temperature capability）を有する材料、又はポリマー等の低温材料（lower temperature material）から作製することが可能である。積層される材料の温度特性を慎重に選択することにより、シリコンプリントヘッドダイの熱膨張係数（CTE）及び／又は剛性に厳密に適合するマニホルドを作製することが可能となる。各種材料は、それぞれ一定の利点を有するものであるが、それらは、積層マニホルドを作製する場合には異なる固定剤又は固定方法を必要とし得るものである。本開示のマニホルドの一態様では、積層されるプレートは、ステンレス鋼、ガラス、セラミック、又はポリマー材料から作製される。

結果的に得られるマニホルドに化学的耐性を与えるために、化学的耐性を有する材料から作製されたプレートを使用することが可能である。例えば、かかるプレートは、SS 316L等の化学的耐性を有するステンレス鋼から作製することが可能である。代替的に、結合する流体アセンブリの熱膨張係数（CTE）と一致させるべく、所定のCTEを呈するよう材料を選択することが可能である。例えば、結合する流体アセンブリがシリコンダイである場合には、KOVAR（ニッケルコバルト鉄合金）又はINVAR（ニッケル鋼合金）等の合金、シリコン炭化物、又はシリコン窒化物からプレートを作製することが可能である。

アパーチャは、プレートの材料に適合し、及び所望の寸法のアパーチャを形成することができる、あらゆる方法（フォトリソグラフィー、フライス加工、パンチング、及び／又は成形など）により、プレートに形成することが可能である。該方法の一態様では、所望のアパーチャは、機械的なスタンピングを用いて選択された金属プレートに形成される。特に、漸進的なダイスタンピングは、直接材料費が経済的であり、及び薄板を積層する設計と相まって本開示の流体マニホルドの作製に必要な微細構造を有するアパーチャ（及び随意選択的にスタンドオフ特徴）の形成を可能にする、低コストの製造方法を提供するものとなる。結果的に得られるマニホルドを使用して、任意の所望の大きさ及び規模のプリントヘッドインクマニホルドを達成することが可能である。更に、剛性を有するマニホルド構造により、プリントバーのキャッピング及びサービスに一般に伴う負荷及びストレスに耐えるのに良く適したプリントバーを製造することが可能となる。

プレートは、作製された複数のプレートに固定剤を付与することによりプレート積層体において固定される。個々のプレートを単一の積層マニホルドへと結合することができるあらゆる固定剤は、適した固定剤である。該固定剤は、接着剤その他の物質等の化学的手段、又は熱及び／又は圧力の付与等の物理的処理を含むことが可能である。プレートは、随意選択的に、ろう付け、半田付け、又は拡散接合により固定される。代替的に、又は追加的に、プレートは、ブラケット、マウント、又は留め具等の物理的な手段により固定することが可能である。プレートは、固定処理を行う前に１つの積層体へと整列させることが可能であり、また、プレートを所望の積層体へと整列させる前に該プレートに固定剤を付与することが可能である。該固定剤は、本質的に瞬間的に作用するものとすることが可能であり、又は、熱エネルギーもしくは代替的な活性化剤を付与することにより活性化させることが可能である。製造の一態様では、固定剤は、積層される複数のプレートの第１の面に付与され、該選択された固定剤のための活性化剤が反対側の面に付与され、隣接するプレートと接触した際に、該固定剤が活性化されて、積層されたプレートが固定されるようにする。固定剤の選択は、選択された積層されるプレートの組成によって異なる。

任意の適当な固定剤を使用して複数のプレートを単一の積層マニホルドへと固定することが可能であるが、プレート積層体を接着剤槽内に部分的に又は完全に浸漬させることにより積層マニホルドを形成することが特に有利となり得る。この場合、該接着剤は、プレートのプレート間の空間内に浸透することができるよう選択される。接着剤がプレート積層体アセンブリ内に完全に浸透したら、該アセンブリを接着剤から取り出し、過度の接着剤を除去し、接着剤を硬化させることが可能である。

形成及び固定が完了した後、本発明のプレート積層体は、必要に応じて、更に機械加工することが可能である。例えば、剛性を有するプレート積層体の１つ又は２つ以上の側部を一定の平坦度まで機械加工することが可能であり、これは、従来の成形プラスチックマニホルド構造を用いる場合には不可能である。ポリマープレートを使用する結果として、有利な平坦度に機械加工し又はその他の方法で形成することが可能な側部を有するプレート積層体を得ることが可能となるが、金属又はセラミック材料等の一層剛性の高い材料を使用して一層高い精度を得ることが可能である。更に、プリンタ製造に関しては、平坦度が高いことにより、シリコンダイの大きさを縮小させることが可能となる。シリコンダイと積層マニホルドの側部との間の接触領域が一層完全に平坦になるため、該ダイを該マニホルド構造に対して結合剤で固定する結果として閉塞が生じて１つ又は２つ以上の流体経路が閉鎖される傾向が低減される。

様々な作製方法を使用し、様々な材料及び製造技術を用いて、本開示の積層マニホルド構造を作成することが可能である。以下の例は、代表的な方法として提供することを意図したものである。
積層流体マニホルドの例示的な製造
適当な厚さを有する所定サイズのステンレス鋼シートを使用して、所望の供給ジオメトリ（feed geometry）及びサイズ及びアパーチャ数を有する一連のプレートが、漸進的なダイ装置（progressive die set）を使用して形成される。積層マニホルドの製造に有用なステンレス鋼プレートは、約12ミクロン程度の薄いものとすることが可能であり、パンチング処理中に、例えば部分的なダイの切断またはその他の適当な方法を使用して、任意の所望のスタンドオフ特徴をプレートに形成することも可能である。組み立てに資する任意の位置決め用の特徴を漸進的なダイスタンピングにより形成することも可能である。該位置決め用の特徴は、それに対応する（随意選択的にアセンブリジグに組み込まれる）位置決め用の特徴と結合するよう構成することが可能である。

個々のプレートの作製が完了した後、該プレートの表面に作製時のオイル又はその他の汚染物質が存在しないことが確実となるように該プレートが清掃される。該プレートは、必要に応じて更に処理して、例えば、酸素プラズマ処理、硝酸処理、又は同様の活性化処理などにより、湿潤及び接着を促進させることが可能である。

次いで、作製されたプレートは、ジグ内に適当な順序で積層される。その複数のプレートの位置合わせは、（該プレートの全体的な寸法に依存して）単に正確に積み重ねることにより達成することが可能であり、又は該プレートに形成された位置合わせ用特徴と結合する１つ又は２つ以上の位置合わせ用特徴により達成することが可能である。例えば、ジグ内の２つの位置合わせ用ピンと整列するよう構成された各プレートの２つのアパーチャを使用して、積層したプレートを精確に位置合わせすることが可能であるが、様々な更なる位置合わせ手段が同様に想到可能である。

全てのプレートが適切に積み重ねられ位置合わせされた際、プレート積層体全体を一時的にクランプし又はその他の方法で固定する。正しい整列状態に保持されている間に、該プレート積層体を共に永久的に結合させて単一の積層マニホルドにすることが可能である。上述のように、複数のプレートが所望の積層体へと整列される前又は後における、拡散接合及び微細溶接から適当な接着材料の付与に至る、様々な方法を使用して、プレート積層体を固定することが可能である。この例では、積層マニホルドは、接着剤がプレートのプレート間の空間内へ浸透するように接着剤槽内へプレート積層体を部分的に又は完全に浸漬させることにより固定される。プレート積層体アセンブリに接着剤が完全に浸透したら、該アセンブリを接着剤から取り出し、過度の接着剤を除去し、接着剤を硬化させる。

硬化作用の種類は、使用される接着剤の種類によって決まることになる。熱接着剤（thermal adhesive）の場合、該接着剤は、プレート積層体アセンブリをオーブン内に載置して硬化に必要となる温度まで加熱することにより、硬化させることが可能である。プレート積層体アセンブリに適合する限り、他の任意の種類の硬化を用いることが可能である。例えば、熱硬化ステップ中にプレート積層体上又はその内部で接着剤の望ましくない移動が生じるのを回避するために、接着剤は、二重硬化剤（接着剤を安定させるためのUV照射による初期硬化、及びそれに次ぐ接着剤を永久的に固着させるための熱硬化）となるよう処方することが可能である。

接着剤が固まった後、積層マニホルドは、必要とされ又は所望される場合に、更に機械加工することが可能である。簡潔さのため、積層マニホルドは、その安全性を増大させるべく及びその操作の容易さを向上させるべく、機械加工中に固定機構内に保持することが可能である。例えば、積層マニホルドがジグに固定される場合、該積層マニホルドは、その１つ又は２つ以上の側部が平坦に機械加工される間、該ジグに保持されたままとなる。

積層マニホルドの１つ又は２つ以上の側部の機械加工は、メソスケール（mesoscale）又はマイクロスケールの流体特徴に対する結合を容易にすることができるものであるが、該積層マニホルドは、それが意図する用途にとって有利なあらゆる態様に機械加工することが可能である、ということを理解されたい。例えば、積層マニホルドの側部は、僅かに斜めに機械加工することが可能であり、又は凹面若しくは凸面に機械加工することが可能である。本開示は、かかる積層マニホルドの更なる変形例を制限することを意図したものではない。

所望の機械加工が完了した後、積層マニホルドは、固定機構から取り外して清掃することが可能である。該マニホルドの清掃は、超音波により、適当な溶剤内に浸漬させることにより、又は他のあらゆる適当な方法により行うことが可能である。次いで、完成した積層マニホルドは、所望の機構（インクジェットプリンタ又はその他のマイクロ流体装置等）内に組み込むことが可能となる。

積層マニホルド64を組み込んだ例示的なプリントヘッドアセンブリ62を図８に分解斜視図で示す。プリントヘッドアセンブリ62は、図８では、該アセンブリの所定の細部を一層明確に示すべく、該プリントヘッドアセンブリのシリコンダイが上方に面する向きになっている。しかし、動作時には、該プリントヘッドアセンブリは一般に、シリコンダイが媒体に向かう向き（一般に下向き）となる。積層プレート66は、所望の順序及び向きに整列され、所望の流体経路を形成するための適当なアパーチャ68を含み、及び位置合わせ特徴となるよう構成されたアパーチャ70を含む。該積層マニホルド64は、積層マニホルドマウント手段72によって囲まれると共に該積層マニホルドマウント手段72に結合され、該積層マニホルドマウント手段72は、個々のインク供給源と各種のインク毎に該積層マニホルドにより画定される流体経路の始端との間の結合手段を含む。

図８には、積層マニホルド64に固定されたシリコンダイ74も示されている。該シリコンダイ74は、積層マニホルドにより画定される流体経路の終端とシリコンダイ自体の流体特徴との間に必要な結合を形成する態様で積層マニホルドに結合されている。該シリコンダイは、フレキシブル回路76に接続されて図示されており、プリントヘッドコントローラが該シリコンダイに電子的に接続することが可能となっている。

図９は、図８のプリントヘッドアセンブリ62をそれに対応する非分解図で示したものである。該プリントヘッドアセンブリもまた、明瞭化のため、シリコンダイが上方に面した向きになっている。図９において、積層マニホルドは、固定具78により少なくとも部分的に積層マニホルドマウント手段72内で固定されている。図１０は、プリントヘッドアセンブリ62の一部をその動作時の向きで示したものであり、シリコンダイ74が下方に向いている。

図１１は、図９のプリントヘッドアセンブリの断面図であり、積層マニホルドマウント手段内の複数のインク供給導管80及びそれらと積層マニホルド64の複数の流体経路82との結合とを詳細に示している。
本開示の積層マニホルドの利点
本書で開示する積層流体マニホルドは、以前のタイプのマニホルド構造よりも大きな利点を有するものである。マニホルド積層体が漸進的なダイスタンピングを使用して作製される場合には、全体的なコストがプラスチックマニホルドを使用する場合よりも優位となる一方、一層微細な特徴、及びプリンティングのための一層緊密なスロット間隔が実施可能となる。積層マニホルドを金属又はセラミックから作製することが可能な場合、それらは（特にステンレス鋼から作製する場合には）構造的な安定性及び剛性を実証するものとなる。LCP（液晶ポリマー）又はその他のプラスチックから作製された射出成形マニホルドの場合と比較して、それと同じジオメトリを有するステンレス鋼製の積層マニホルドは、同じ負荷を加えた場合にプラスチック製マニホルドで観察される撓みよりも大幅に小さな撓みを呈するものとなる。本開示の積層マニホルドの場合に得られる優位な断面による更なる剛性により、所与の撓みについて一層長いプリントバーを製造することが可能となり、それ故、大規模プリンタのための一層長いプリントバー長さを達成することが可能となる。

積層マニホルドにより画定される流体経路（特に各流体経路の終端）の大きさは、該マニホルドを組み立てるために使用されたプレートの厚さ及び該プレートを単一の積層アセンブリへと結合させるために使用された固定剤によって、少なくとも部分的に画定される。プレート材料及び固定剤を適切に選択することにより、1ミリメータ未満の範囲内のスロット間隔ジオメトリを達成することが可能である。この微細間隔は、インクジェットプリンティング用プリントヘッドの製造に使用するために対応するシリコンダイを作製する場合に同様の小型化を可能とする。シリコンの使用の潜在的な削減は、プリントシステム全体の製造について大きなコスト削減を生じさせるものである。

本書で開示する積層流体マニホルドを使用することにより、ミリメータスケールの流体システムからマイクロスケールの流体システムへの結合を、高コストなフォトリソグラフィープロセスや高価な材料を必要とすることなく、コスト効率の良い態様で容易に行うことが可能となる。

Claims (5)

1. インクジェットプリンタ(10)であって、
   複数のインクリザーバ(12)と、
   シリコンから形成された少なくとも１つのプリントヘッドダイ(74)と、
   該少なくとも１つのプリントヘッドダイ(74)が固定される少なくとも１つの積層インクマニホルド(14,66)であって、積み重ねられた１つのプレート積層体(22,64)へと配列されたＫＯＶＡＲ（ニッケルコバルト鉄合金）、ＩＮＶＡＲ（ニッケル鋼合金）、シリコン炭化物、又はシリコン窒化物から形成された複数の平行なプレート(20)と、該プレート積層体の該複数のプレートを固定する固定剤(24)とを含む、少なくとも１つの積層インクマニホルド(14,66)とを備えており、
   前記複数のプレートのうちの少なくとも幾つかが１つ又は２つ以上のアパーチャ(26,68)を含み、該アパーチャが、それぞれのプレートにおいて、該プレートが前記プレート積層体として配列された際に該アパーチャが少なくとも１つの流体経路(28,82)を画定するような向きを有しており、その各流体経路が、前記複数のインクリザーバ(12)の各々に流体的に結合された始端(30)を有しており、及びその各流体経路が、少なくとも２つの平行なプレートにより少なくとも部分的に画定されると共に前記プリントヘッドダイ(74)に流体的に結合された終端(36)を有しており、該終端(36)が、前記複数のプレートの平面と平行な方向に向いており、
   前記複数のインクリザーバ(12)の各々からのインクが前記少なくとも１つの積層インクマニホルド(14,66)によって前記少なくとも１つのプリントヘッドダイ(74)へと供給されるようになっている、
   インクジェットプリンタ(10)。
2. 前記少なくとも１つの積層インクマニホルドの表面のうち前記少なくとも１つのプリントヘッドダイが固定される表面が、該少なくとも１つのプリントヘッドダイと該少なくとも１つの積層インクマニホルドとの間の接触領域が一層完全に平坦になるように一層高い平坦度を有するよう機械加工される、請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
3. 前記始端が、前記複数のプレートの平面と垂直な方向に向いている、請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンタ。
4. 前記固定剤が接着剤である、請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載のインクジェットプリンタ。
5. 前記複数のプレートが、所定のプレート間間隔を維持するよう構成された１つ又は２つ以上のスタンドオフ特徴を含む、請求項１ないし請求項４の何れか一項に記載のインクジェットプリンタ。

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