JP6853309B2 - Fluid injection device with fluid supply holes - Google Patents

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

流体噴射装置は、要求に応じて液滴を噴射する。たとえば、流体噴射装置は、インクジェットプリンタなどの3次元(3D)プリンタ、2次元(2D)プリンタや、デジタル滴定装置などのその他の高精度デジタル供給装置に存在する。 The fluid injection device injects droplets on demand. For example, fluid injection devices are present in three-dimensional (3D) printers such as inkjet printers, two-dimensional (2D) printers, and other high-precision digital feeders such as digital titrators.

インクジェットプリンタは、複数のノズルを通じてインク滴を噴射することによって、紙などの印刷媒体に画像を印刷する。ノズルは、典型的には、1以上のアレイ(配列)をなすようにプリントヘッドに沿って配置されて、プリントヘッドと印刷媒体が相対移動しているときに、それらのノズルから適切な順番でインク滴を噴射することにより、該印刷媒体上に文字や他の画像を印刷するようになっている。サーマルインクジェットプリントヘッドは、熱を発生して噴射チャンバ内の流体のごく一部を気化させる発熱体(加熱素子)に電流を流すことによって、ノズルから液滴を噴射する。圧電(ピエゾ式)インクジェットプリントヘッドは、インク滴をノズルから押し出す圧力パルスを生成するために圧電材アクチュエータを使用する。 An inkjet printer prints an image on a printing medium such as paper by ejecting ink droplets through a plurality of nozzles. The nozzles are typically arranged along the printheads in one or more arrays, in the proper order from those nozzles when the printheads and print media are moving relative to each other. By ejecting ink droplets, characters and other images are printed on the printing medium. The thermal inkjet printhead ejects droplets from a nozzle by passing an electric current through a heating element (heating element) that generates heat and vaporizes a small part of the fluid in the injection chamber. Piezoelectric inkjet printheads use piezoelectric actuators to generate pressure pulses that push ink droplets out of the nozzles.

以下、いくつかの例を添付の図面を参照して説明する。
例示的な流体噴射装置の断面図である。 例示的な成形された流体噴射装置の一部を示す断面立面図である。 図2の破線A−Aに沿った、図2の例示的な成形された流体噴射装置の断面図である。 図3の点線B−Bに沿った、図2の例示的な成形された流体噴射装置の底部から見た断面図である。 図2の破線C−Cに沿った、図2の例示的な成形された流体噴射装置の断面図である。 成形された流体噴射装置の1例を組み込んだプリントカートリッジを有する例示的なプリンタを示すブロック図である。 成形された流体噴射装置の1例を組み込んだ例示的なプリントカートリッジの斜視図(透視図)である。 成形された流体噴射装置の1例を組み込んだ別の例示的なプリントカートリッジの斜視図(透視図)である。 成形された流体噴射装置の1例を備える媒体幅の流体噴射アセンブリを有する別の例示的なプリンタを示すブロック図である。 流体噴射装置を備える例示的な流体噴射アセンブリを示す斜視図(透視図)である。 図10の例示的な流体噴射アセンブリを示す斜視断面図である。
Hereinafter, some examples will be described with reference to the attached drawings.
It is sectional drawing of an exemplary fluid injection device. It is sectional drawing which shows a part of an exemplary molded fluid injection device. It is sectional drawing of the exemplary molded fluid injection device of FIG. 2 along the dashed line AA of FIG. It is sectional drawing seen from the bottom of the exemplary molded fluid injection apparatus of FIG. 2 along the dotted line BB of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the exemplary molded fluid injection device of FIG. 2 along the dashed line CC of FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an exemplary printer with a print cartridge incorporating an example of a molded fluid injection device. It is a perspective view (perspective view) of an exemplary print cartridge incorporating an example of a molded fluid injection device. It is a perspective view (perspective view) of another exemplary print cartridge incorporating an example of a molded fluid injection device. FIG. 3 is a block diagram showing another exemplary printer with a medium-width fluid injection assembly comprising an example of a molded fluid injection device. It is a perspective view (perspective view) which shows the exemplary fluid injection assembly which comprises the fluid injection apparatus. FIG. 5 is a perspective sectional view showing an exemplary fluid injection assembly of FIG.

流体噴射装置を製造するときには、ダイの基板の幅及び/又は厚さを小さくしつつ、ノズルの密度を維持ないし大きくすることが課題となりうる。いくつかのシリコンダイアーキテクチャは、該シリコンダイ基板を貫通して形成された長手方向の流体供給スロットを備えている。それらの長手方向の流体供給スロットは、該ダイの背面にある流体分配マニホールド(たとえば、プラスチック製のインターポーザーもしくはチクレット(chiclet))から、該ダイを通して、1つまたは2つの列をなす全ての流体噴射チャンバ及び該ダイの前面上のノズルに流体を流すことを可能にする。該マニホールド及び長手方向の流体供給スロットは、下流にある微小な噴射チャンバから上流のより大きな流体供給チャンネル(すなわちより大きな流路)への流体ファンアウトを提供する。該長手方向の流体供給スロットは、ダイの空間を占有し、該ダイの構造的完全性を低下させうる。他の例では、それらの流体スロットは、該ダイを該マニホールドと一体化するプロセスを複雑にし、かつ該プロセスのコストを増加させる。たとえば、該ダイをマニホールドと一体化するために、スロットのピッチ(間隔)を小さくしてダイ全体の幅をより小さくすることは、ダイが多数のスロットを有している場合には、困難でありうる。本開示の1例によれば、プラスチック製のマニホールドを間隔が小さくされたダイスロットと一体化することによって、ダイシュリンク(ダイのサイズ縮小)の量が制限されうることがわかった。 When manufacturing a fluid injection device, it may be a problem to maintain or increase the density of nozzles while reducing the width and / or thickness of the die substrate. Some silicon die architectures include longitudinal fluid supply slots formed through the silicon die substrate. Their longitudinal fluid supply slots are all fluid in one or two rows through the die from a fluid distribution manifold (eg, a plastic interposer or chiclet) on the back of the die. Allows fluid to flow through the injection chamber and the nozzle on the front of the die. The manifold and longitudinal fluid supply slots provide fluid fanout from a small downstream injection chamber to a larger upstream fluid supply channel (ie, a larger flow path). The longitudinal fluid supply slot can occupy space in the die and reduce the structural integrity of the die. In another example, those fluid slots complicate the process of integrating the die with the manifold and increase the cost of the process. For example, reducing the pitch of the slots to make the overall width of the die smaller in order to integrate the die with the manifold is difficult if the die has a large number of slots. It is possible. According to one example of the present disclosure, it has been found that the amount of die shrink (reducing the size of the die) can be limited by integrating the plastic manifold with the closely spaced die slots.

別の例では、液滴(または流体滴)発生器が互いに近接して配置されているときに生じる流体クロストークによって、ダイシュリンクの量及びノズル密度が制限されうることがわかった。一般に、1つの液滴発生器のノズルからの流体滴(または液滴)の噴射が、近傍の液滴発生器内の流体力学に影響を与えるときに、流体クロストークが生じる。チャンバ/ノズルからの流体の噴射によって生成された圧力波は、隣接する流体チャンバ内に伝搬して流体変位を引き起こしうる。この結果生じた隣接するチャンバの体積変化は、該隣接するチャンバ内の液滴噴射プロセス(たとえば、液滴の体積、液滴の形状、液滴の噴射速度、チャンバの(流体の)補充)に悪影響を与えうる。 In another example, it was found that fluid crosstalk that occurs when droplet (or fluid droplet) generators are placed in close proximity to each other can limit the amount of die shrink and nozzle density. In general, fluid crosstalk occurs when the ejection of a fluid droplet (or droplet) from the nozzle of one droplet generator affects the hydrodynamics in a nearby droplet generator. The pressure wave generated by the injection of fluid from the chamber / nozzle can propagate into the adjacent fluid chamber and cause fluid displacement. The resulting volume change in adjacent chambers affects the droplet ejection process within the adjacent chamber (eg, droplet volume, droplet shape, droplet ejection velocity, chamber (fluid) replenishment). It can have an adverse effect.

本開示の1例では、流体噴射装置は、ノズルアレイに流体を供給するために、基板の背面から前面(おもて側の面)へと形成された長手方向(縦方向)の流体スロットを有していない。その代わり、狭い「スライバー」ダイが、ダイの背面にある成形されたチャンネルを通じて流体ファンアウトを提供する一体成形体へと成形される。これは、ダイの背面におけるダイとマニホールドとのコストが高くかつ複雑な一体化を不要にすることができる。該ダイの背面に基板を設け、該ダイの前面に流体層を設けることができる。成形されたそれぞれのチャンネルは、該基板の背面に流体を供給することができる。流体は、該基板内に形成された流体供給孔(FFH)のアレイ(アレイ(配列)をなすように配列された複数ないし多数の流体供給孔)を通って該流体層内の液滴発生器に到達する。それらの流体供給孔は互いに分離されており、それらの流体供給孔を、ノズルの列に平行に、列をなすように配置することができる。それらの流体供給孔間のブリッジ(橋)すなわちリブは、該基板に強度を与える。本開示では、成形スライバータイプの流体噴射装置を、成形された流体噴射装置と呼ぶ(以下、成形された流体噴射装置を「成形流体噴射装置」という)。 In one example of the present disclosure, the fluid injector provides longitudinal (longitudinal) fluid slots formed from the back to the front (front surface) of the substrate to supply fluid to the nozzle array. I don't have it. Instead, a narrow "sliver" die is molded into an integrally molded body that provides fluid fanout through a molded channel on the back of the die. This eliminates the costly and complex integration of the die and manifold on the back of the die. A substrate can be provided on the back surface of the die and a fluid layer can be provided on the front surface of the die. Each molded channel can supply fluid to the back surface of the substrate. The fluid passes through an array of fluid supply holes (FFH) formed within the substrate (several or multiple fluid supply holes arranged to form an array) and a droplet generator in the fluid layer. To reach. The fluid supply holes are separated from each other and the fluid supply holes can be arranged in a row parallel to the row of nozzles. Bridges or ribs between these fluid supply holes provide strength to the substrate. In the present disclosure, a molded sliver type fluid injection device is referred to as a molded fluid injection device (hereinafter, the molded fluid injection device is referred to as a "molded fluid injection device").

成形スライバー構成は、ダイの比較的小さな幅を可能にすることができる。1例では、該FFHアレイの両方の側に沿った液滴発生器の2つの平行な列が互いに近くに設けられているときにノズル密度を大きくすることができる。流体層内に形成された例示的な柱状構造は、近接する流体噴射チャンバの近くに現れうる流体クロストーク及び/又は気泡形成を低減することができる。そのような柱状構造は、該流体層内の粒子及び気泡の移動を妨げることができ、これは、噴射チャンバとノズルの目詰まりの防止に役立ちうる。 The molded sliver configuration can allow for a relatively small width of the die. In one example, the nozzle density can be increased when two parallel rows of droplet generators along both sides of the FFH array are provided close to each other. An exemplary columnar structure formed within the fluid layer can reduce fluid crosstalk and / or bubble formation that may appear near adjacent fluid injection chambers. Such a columnar structure can impede the movement of particles and bubbles within the fluid layer, which can help prevent clogging of the injection chamber and nozzles.

したがって、比較的小さなダイサイズ及び高いノズル密度を可能にすることに加えて、成形流体噴射装置は、ダイサイズを小さくしかつノズル密度を大きくする能力を制限する流体クロストーク及び目詰まりに関連する問題を克服するのに役立つ特徴ないし機能を含むことができる。 Thus, in addition to allowing relatively small die sizes and high nozzle densities, molding fluid injectors are associated with fluid crosstalk and clogging that limits the ability to reduce die size and increase nozzle density. It can contain features or features that help overcome the problem.

1例では、流体噴射装置は、成形物へと成形されたダイを備える。該ダイは、流体を供給するために該成形物の外部に露出した前面を有する流体層と基板とを備え、該基板は、該流体層が形成され前面と、該成形物内の少なくとも1つのチャンネルを通じて流体を受けるための背面を有する。該背面から該基板の前面上の該流体層に流体が流れることができるようにするために、流体供給孔のアレイが、該ダイ基板内に設けられる。該流体層内の液滴発生器のアレイ(アレイ(配列)をなすように配列された複数ないし多数の液滴発生器)は、該流体供給孔の出口(排出口)に沿って、流体供給孔の該アレイに平行に延びることができる。1例では、液滴発生器のアレイは、該流体供給孔の一方の側または両方の側において延びる。それらの流体供給孔は、バルクシリコンを横断することができ、シリコンリブを、それらの流体供給孔の間に挟まれるように設けて、それぞれのリブが、該成形チャンネルの少なくとも一部を横断するようにすることができる。 In one example, the fluid injection device comprises a die molded into a molded product. The die comprises a fluid layer and a substrate having a front surface exposed to the outside of the molding to supply fluid, the substrate having the front surface on which the fluid layer is formed and at least one in the molding. It has a back surface for receiving fluid through the channel. An array of fluid supply holes is provided within the die substrate to allow fluid to flow from the back surface to the fluid layer on the front surface of the substrate. An array of droplet generators (multiple or multiple droplet generators arranged to form an array) within the fluid layer provides fluid supply along the outlets of the fluid supply holes. It can extend parallel to the array of holes. In one example, the array of droplet generators extends on one or both sides of the fluid supply hole. The fluid supply holes can traverse bulk silicon, and silicon ribs are provided so as to be sandwiched between the fluid supply holes, and each rib traverses at least a part of the molding channel. Can be done.

1例では、媒体幅の流体噴射アセンブリが提供される。そのような流体噴射アセンブリは、たとえば2Dまたは3Dプリンタにおいて、媒体の幅全体の上に液滴を噴射することができる。媒体のいくつかの例は、紙及び粉末である。1例では、流体噴射アセンブリは、成形物に組み込まれた複数の流体噴射ダイを備える。それぞれのダイは、該ダイの背面を形成し、該背面にある該成形物内のチャンネルから、(該背面の)反対側にある前面上の液滴発生器の少なくとも1つの平行なアレイに流体を運ぶための流体供給孔のアレイを有するダイ基板を備える。シリコンリブは、流体供給孔の間に挟まれ、かつ、該チャンネルの少なくとも一部を横断して延びている。1例では、それらのリブは、液滴発生器の平行なアレイ間を、該前面の近くまで延びている。本明細書で使用されている「流体噴射装置」及び「流体噴射ダイ」は、1以上のノズルから流体を供給することができる装置(ないしデバイス)を意味している。流体噴射装置は、1以上の流体噴射ダイを備えることができる。流体噴射装置を、成形物に成形することができる。状況に応じて、流体噴射装置は、それらのダイが組み込まれている成形物を備えることができる。「スライバー」とは、長さと幅の比率(L/W)が50以上である流体噴射ダイを意味する。流体噴射装置及び流体噴射ダイを、たとえば、インク、剤、またはその他の流体を供給するために、2次元印刷用途または3次元印刷用途で使用することができる。印刷用途に加えて、流体噴射装置を、デジタル滴定装置、実験装置、調剤ユニット、または、その他の任意の高精度デジタル供給ユニットで使用することができる。 In one example, a medium-width fluid injection assembly is provided. Such a fluid injection assembly can eject droplets over the entire width of the medium, for example in a 2D or 3D printer. Some examples of media are paper and powder. In one example, the fluid injection assembly comprises a plurality of fluid injection dies incorporated into the molding. Each die forms the back of the die and fluids from channels within the molding on the back to at least one parallel array of droplet generators on the opposite front (on the back). It comprises a die substrate having an array of fluid supply holes for carrying. Silicon ribs are sandwiched between fluid supply holes and extend across at least a portion of the channel. In one example, the ribs extend between parallel arrays of droplet generators near the anterior surface. As used herein, "fluid injection device" and "fluid injection die" mean a device (or device) capable of supplying fluid from one or more nozzles. The fluid injection device can include one or more fluid injection dies. The fluid injection device can be molded into a molded product. Depending on the situation, the fluid injection device may include moldings incorporating those dies. By "sliver" is meant a fluid injection die having a length-to-width ratio (L / W) of 50 or greater. Fluid injection devices and fluid injection dies can be used in two-dimensional or three-dimensional printing applications to supply, for example, inks, agents, or other fluids. In addition to printing applications, fluid injectors can be used in digital titrators, laboratory equipment, dispensing units, or any other precision digital supply unit.

図1は、流体噴射装置1の例示的な図である。この例では、流体噴射装置1は、流体噴射ダイ2を備えている。流体噴射ダイ2は、ダイ2の前部(表側)にある流体層(フルーイディック層)6、及び、ダイ2の背部(後ろ側)にある基板8を備えている。流体供給孔14のアレイ(たとえば列。すなわち、列をなすように配列された複数ないし多数の流体供給孔14)が、基板8に沿って配置されており、それぞれの流体供給孔14は、基板8の後部(背部)から基板8の前部へと基板8を通過(貫通)して、流体層6まで延びている。リブ20が、流体供給孔14の間に挟まれており、これによって、流体供給孔14の側壁18を画定している。図1では、前面と背面は、それぞれ、上部と下部にあるが、ある例示的な状況では、流体層6は、下部において延在し、基板8は上部において延在している。流体層6は、液滴発生器24のアレイ(たとえば列。すなわち、列をなすように配列された複数ないし多数の液滴発生器24)を備えている。液滴発生器24のアレイは、流体供給孔14の開口に沿って、該開口の下流側に、流体供給孔14のアレイに平行に延びることができる。それぞれの液滴発生器24は、噴射チャンバ34及びノズル36を備えている。液滴発生器24のアレイは、媒体の進行方向に対して垂直に延びている。ノズル36から流体を噴射するために、噴射要素38が、それぞれの噴射チャンバ34内に設けられている。流体供給孔14からの流体をチャンバ34に案内する(導く)ために、マニホールド層32を、液滴発生器24と流体供給孔14の間に設けることができる。 FIG. 1 is an exemplary diagram of the fluid injection device 1. In this example, the fluid injection device 1 includes a fluid injection die 2. The fluid injection die 2 includes a fluid layer (fluidic layer) 6 on the front side (front side) of the die 2 and a substrate 8 on the back side (rear side) of the die 2. An array of fluid supply holes 14 (eg, rows, ie, a plurality or number of fluid supply holes 14 arranged in a row) is arranged along the substrate 8, and each fluid supply hole 14 is a substrate. It passes through (penetrates) the substrate 8 from the rear portion (back portion) of the 8 to the front portion of the substrate 8 and extends to the fluid layer 6. The rib 20 is sandwiched between the fluid supply holes 14 and thereby defines the side wall 18 of the fluid supply hole 14. In FIG. 1, the front and back surfaces are at the top and bottom, respectively, but in one exemplary situation, the fluid layer 6 extends at the bottom and the substrate 8 extends at the top. The fluid layer 6 comprises an array of droplet generators 24 (eg, rows, i.e., multiple or multiple droplet generators 24 arranged in rows). The array of droplet generators 24 can extend along the opening of the fluid supply hole 14 downstream of the opening and parallel to the array of the fluid supply holes 14. Each droplet generator 24 includes an injection chamber 34 and a nozzle 36. The array of droplet generators 24 extends perpendicular to the traveling direction of the medium. Injection elements 38 are provided in each injection chamber 34 to inject fluid from the nozzle 36. A manifold layer 32 can be provided between the droplet generator 24 and the fluid supply hole 14 to guide (guide) the fluid from the fluid supply hole 14 to the chamber 34.

1例では、リブ20を間に挟んだ流体供給孔14は、比較的強くかつ機械的に安定な流体噴射ダイ2を提供することができる。このことは、ダイ2を比較的小さな幅で作ること、たとえば、ダイ2を、シリコン基板を貫通する長手方向の流体スロットを有する流体噴射ダイよりも小さくすることを可能にする。このような比較的小さな幅のダイを、比較的高いノズル密度及び比較的高い液滴発生器密度と組み合わせることができる。 In one example, the fluid supply holes 14 with the ribs 20 in between can provide a relatively strong and mechanically stable fluid injection die 2. This makes it possible to make the die 2 with a relatively small width, for example, to make the die 2 smaller than a fluid injection die having a longitudinal fluid slot penetrating a silicon substrate. Such a relatively small width die can be combined with a relatively high nozzle density and a relatively high droplet generator density.

図2〜図5は、別の例示的な成形流体噴射装置100の一部をいくつかの異なる図で示したものである。図2は、例示的な成形流体噴射装置100の平面図であり、図3は、図2の点線A−Aに沿った流体噴射装置100の垂直断面図である。図4は、図3の点線B−Bに沿った流体噴射装置100の底部から見た図であり、図5は、図2の点線C−Cに沿った流体噴射装置100の垂直断面図である。 2 to 5 show a portion of another exemplary molding fluid injection device 100 in several different diagrams. FIG. 2 is a plan view of an exemplary molding fluid injection device 100, and FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the fluid injection device 100 along the dotted line AA of FIG. FIG. 4 is a view from the bottom of the fluid injection device 100 along the dotted line BB of FIG. 3, and FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the fluid injection device 100 along the dotted line CC of FIG. is there.

図2〜図5を参照すると、成形流体噴射装置100は、一体構造体104、すなわち成形物104へと成形された細長く薄い「スライバー」流体噴射ダイ102を備えている。ダイ102を、シリコン、たとえばSU8で(または、シリコン、たとえばSU8から)作ることができる。成形物104を、プラスチック、エポキシモールド化合物、またはその他の成形可能な材料で形成することができる。流体噴射ダイ102は、ダイ102上の流体層106の前面が、成形物104の外部に露出したままになるように、成形物104へと成形され、これによって、該ダイが流体を供給できるようにしている。基板108は、ダイ102の背面110を形成し、該背面は、成形物104内に形成されたチャンネル112の箇所を除いて成形物104によって覆われている。成形チャンネル112は、流体がダイ102へと直接流れるのを可能にする。別の例では、流体噴射装置100は、一体成形物104内に組み込まれた(埋め込まれた)1つまたは複数の流体噴射ダイ102を備えており、この場合、ダイ102の背面110に流体を直接運ぶために、流体チャンネル112が、それぞれのダイ102毎に成形物104内に形成される。 Referring to FIGS. 2-5, the molding fluid injection device 100 includes an integral structure 104, an elongated and thin "sliver" fluid injection die 102 formed into a molding 104. The die 102 can be made of silicon, such as SU8 (or from silicon, such as SU8). The molded product 104 can be formed of plastic, epoxy molded compound, or other moldable material. The fluid injection die 102 is molded into the part 104 so that the front surface of the fluid layer 106 on the die 102 remains exposed to the outside of the part 104, thereby allowing the die to supply fluid. I have to. The substrate 108 forms the back surface 110 of the die 102, which back surface is covered by the molded product 104 except for the channel 112 formed in the molded product 104. The molding channel 112 allows the fluid to flow directly to the die 102. In another example, the fluid injection device 100 comprises one or more fluid injection dies 102 incorporated (embedded) in the integrally molded product 104, in which case the fluid is delivered to the back surface 110 of the dies 102. A fluid channel 112 is formed in the molding 104 for each die 102 for direct transport.

1例では、基板108は、厚さが約100マイクロメートルの薄いスライバーから構成される。基板108は、基板108の背面110から該基板の前面116へ該基板を通過させて流体を運ぶために、該基板内にドライエッチングされるかまたは他のやり方で形成された流体供給孔114を備えている。1例では、流体供給孔114は、バルクシリコンから成る基板108を完全に横断している。流体供給孔114は、成形チャンネル112に平行に、たとえば成形チャンネル112の幅W2の中央位置を、基板108の長さ(L)方向に沿って延びることができるアレイ(すなわち列または行)をなすように配置されている。さらに別の例では、流体供給孔のアレイはまた、基板108の幅(W)の中央位置に配置される。換言すれば、流体供給孔114の行または列は、基板108の長さ(L)方向に沿って該基板の中心部を延びることができる。たとえば図4に示されている長さ(L)が、基板108の全長を示すことは意図されていないことに留意されたい。長さ(L)は、基板108の幅に対する長さの向きを示すことが意図されている。上記したように、図2〜図4は、例示的な成形流体噴射装置100の一部だけを示している。多くの例において、基板108は、長さ(L)よりも大幅に長く、流体供給孔114の数は、図示されている数よりも大幅に多いであろう。成形物104内の単一の成形チャンネル112は、流体供給孔114のアレイに流体を供給することができる。 In one example, the substrate 108 is composed of a thin sliver with a thickness of about 100 micrometers. The substrate 108 has fluid supply holes 114 that are dry-etched or otherwise formed in the substrate to carry the fluid through the substrate from the back surface 110 of the substrate 108 to the front surface 116 of the substrate. I have. In one example, the fluid supply hole 114 completely traverses the substrate 108 made of bulk silicon. The fluid supply holes 114 form an array (ie, column or row) that can extend parallel to the forming channel 112, eg, the central position of the width W2 of the forming channel 112, along the length (L) direction of the substrate 108. It is arranged like this. In yet another example, the array of fluid supply holes is also located at the center of the width (W) of the substrate 108. In other words, the rows or columns of the fluid supply holes 114 can extend the central portion of the substrate 108 along the length (L) direction of the substrate 108. Note that, for example, the length (L) shown in FIG. 4 is not intended to indicate the overall length of the substrate 108. The length (L) is intended to indicate the orientation of the length with respect to the width of the substrate 108. As described above, FIGS. 2 to 4 show only a part of the exemplary molding fluid injection device 100. In many examples, the substrate 108 will be significantly longer than the length (L) and the number of fluid supply holes 114 will be significantly greater than the number shown. A single molding channel 112 in the molding 104 can supply fluid to the array of fluid supply holes 114.

1例では、流体供給孔114は、基板108の前面116から背面110に向かって(壁の)間隔が先細りになる(すなわち狭くなる)壁118を備えている。そのような先細りの流体供給孔114の断面は、基板108の前面116においてより小さいかまたは幅がより狭く、それらの流体供給孔は、基板108を通って背面110に向かって延びるにつれて大きくなるかまたは幅がより広くなる。したがって、図2〜図5に示されている流体噴射装置100の種々の形状部(特徴部)の寸法は一定の縮尺では描かれてはいないが、図2の平面図に示されている流体供給孔114の開口は、図4に示されている流体噴射装置100の底面図に示されている流体供給孔114の開口よりも小さいものとして表示することができる。1例では、先細りの流体供給孔114は、流体噴射装置100内に生じる気泡を制御ないし管理するのに役立つ。インクや他の液体は、可変量の溶解空気を含んでいる場合があり、流体の温度は液滴(流体滴)の噴射中に上昇するので、流体中の空気の溶解度が減少する。この結果として、インクまたは他の液体中の気泡は相対的に少なくなりえ、これによって、欠陥のあるノズル性能や悪化した印刷品質を含みうる、液体中の気泡によって生じる所定の結果を阻止ないし抑制することができる。流体(液滴)の噴射中は、ノズル136を、流体供給孔114の下に向けることができるので、流体噴射チャンバ134、及び流体噴射装置100中のその他の場所に生じる気泡は、流体供給孔114を通って上昇する傾向を有しうる。ノズル136及びチャンバ134から離れる方向への気泡のそのような上昇運動を、流体供給孔114内の広くなったテーパー部118によって支援することができる。 In one example, the fluid supply hole 114 comprises a wall 118 that tapers (ie, narrows) the distance (that is, narrows) from the front surface 116 to the back surface 110 of the substrate 108. The cross section of such tapered fluid supply holes 114 is smaller or narrower at the front surface 116 of the substrate 108, and do those fluid supply holes increase as they extend through the substrate 108 toward the back surface 110? Or the width becomes wider. Therefore, the dimensions of the various shape portions (feature portions) of the fluid injection device 100 shown in FIGS. 2 to 5 are not drawn at a constant scale, but the fluid shown in the plan view of FIG. The opening of the supply hole 114 can be displayed as being smaller than the opening of the fluid supply hole 114 shown in the bottom view of the fluid injection device 100 shown in FIG. In one example, the tapered fluid supply hole 114 helps control or control air bubbles generated in the fluid injection device 100. Inks and other liquids may contain a variable amount of dissolved air, and the temperature of the fluid rises during the ejection of droplets (fluid droplets), thus reducing the solubility of the air in the fluid. As a result, bubbles in the ink or other liquid can be relatively low, thereby blocking or suppressing certain consequences caused by bubbles in the liquid, which can include defective nozzle performance and poor print quality. can do. During the injection of the fluid (droplet), the nozzle 136 can be directed below the fluid supply hole 114, so that air bubbles generated elsewhere in the fluid injection chamber 134 and the fluid injection device 100 are in the fluid supply hole. It may have a tendency to rise through 114. Such ascending movement of air bubbles away from the nozzle 136 and the chamber 134 can be supported by the widened taper 118 in the fluid supply hole 114.

基板108はまた、流体供給孔114の一方の側または両側にある、流体供給孔114間の流体チャンネル112を横切るリブ120またはブリッジ(橋)を備えている。リブ120は、流体供給孔114の形成及び存在に由来しうる。それぞれのリブ120は、2つの流体供給孔114の間に配置されて、成形物104内に形成された下にある流体チャンネル112を横切るにつれて、基板108を横方向に横断して延びる。1例では、該基板は、バルクシリコンで(または、バルクシリコンから)作られており、リブ120は、該バルクシリコンの一部であって、成形物104の成形チャンネルの一部を横断する。 The substrate 108 also includes ribs 120 or bridges across the fluid channels 112 between the fluid supply holes 114 on one or both sides of the fluid supply holes 114. The rib 120 may be derived from the formation and presence of the fluid supply hole 114. Each rib 120 is located between the two fluid supply holes 114 and extends laterally across the substrate 108 as it traverses the underlying fluid channel 112 formed within the molding 104. In one example, the substrate is made of bulk silicon (or from bulk silicon) and the rib 120 is part of the bulk silicon and traverses part of the molding channel of the part 104.

図2の破線C−Cに沿った断面図が、図5に示されている流体噴射装置100の断面図である。図5の流体噴射装置100の断面図は、流体供給孔114の間に延びるシリコンリブ120と、基板108の前面116及び背面110とを示している。図5の部分的な破線118は、シリコンリブ120の背後の(または前の)先細りの流体供給孔の壁118の輪郭(外形)を表している。基板108の前面116から背面110に向かって広くなる流体供給孔114のテーパー部118は、リブ120が、該前面から該背面へと延びるにつれて、それらのリブを細くする(またはそれらのリブの幅を狭くする)。 The cross-sectional view taken along the broken line CC of FIG. 2 is a cross-sectional view of the fluid injection device 100 shown in FIG. The cross-sectional view of the fluid injection device 100 of FIG. 5 shows a silicon rib 120 extending between the fluid supply holes 114 and a front surface 116 and a back surface 110 of the substrate 108. The partially dashed line 118 in FIG. 5 represents the contour (outer shape) of the wall 118 of the tapered fluid supply hole behind (or in front of) the silicon rib 120. The tapered portion 118 of the fluid supply hole 114 that widens from the front surface 116 to the back surface 110 of the substrate 108 narrows those ribs (or the width of the ribs) as the ribs 120 extend from the front surface to the back surface. To narrow down).

流体チャンネル112を横切るリブ120を間に挟む流体供給孔114は、流体噴射ダイ102の強度及び機械的安定性を高める。これは、ダイ102を、シリコン基板を完全に貫通する流体スロットを有する従来の流体噴射ダイよりも小さくすることを可能にする。 A fluid supply hole 114 sandwiching a rib 120 across the fluid channel 112 enhances the strength and mechanical stability of the fluid injection die 102. This allows the die 102 to be smaller than a conventional fluid injection die having a fluid slot that completely penetrates the silicon substrate.

1例では、該小さくされたダイサイズは、ノズルと液滴発生器の密度を大きくすることができる。対向する液滴発生器のアレイ内の対向する液滴発生器124(すなわち噴射チャンバ、抵抗器、及びノズル)を互いに近づけることによって、流体噴射ダイ102を比較的小さな幅(W)で作製することができる。たとえば、本開示を書いている時点では、本開示の1例にしたがう成形流体噴射装置100における流体噴射ダイ102のダイサイズを、長手方向の流体スロットを有するシリコンプリントヘッドと比べて、約2〜4倍小さくすることができる。たとえば、本開示を書いている時点では、長手方向の流体供給スロットを有するそれらのプリントヘッドのいくつかは、約2000マイクロメートルの幅を有するシリコンダイ上に2つの平行なノズルアレイを支持することができる。本開示の成形物中の流体噴射ダイ「スライバー」は、2つの対向する(すなわち反対側にある)平行なノズルのアレイを、約350マイクロメートルの幅Wを有するシリコンダイ102上に支持することができる。別の例では、ダイ102の幅Wは、約150マイクロメートル〜約550マイクロメートルの範囲内でありうる。さらに別の例では、1つまたは2つのノズルアレイが、200マイクロメートルの基板幅W内に配置される。 In one example, the reduced die size can increase the density of nozzles and droplet generators. Fabrication of a fluid injection die 102 with a relatively small width (W) by bringing opposing droplet generators 124 (ie, injection chambers, resistors, and nozzles) within an array of opposing droplet generators close to each other. Can be done. For example, at the time of writing this disclosure, the die size of the fluid injection die 102 in the molding fluid injection apparatus 100 according to one example of the present disclosure is about 2 to 2 compared to a silicon printhead having a longitudinal fluid slot. It can be made four times smaller. For example, at the time of writing this disclosure, some of those printheads with longitudinal fluid supply slots support two parallel nozzle arrays on a silicon die with a width of about 2000 micrometers. Can be done. The fluid injection die "sliver" in the molding of the present disclosure supports an array of two opposing (ie opposite) parallel nozzles on a silicon die 102 having a width W of approximately 350 micrometers. Can be done. In another example, the width W of the die 102 can be in the range of about 150 micrometers to about 550 micrometers. In yet another example, one or two nozzle arrays are arranged within a substrate width W of 200 micrometers.

図3及び図5に示されているように、流体層106は、基板108の前面116上に形成されている。流体層106は、一般に、液滴発生器124、柱状構造128、130、及びマニホールドチャンネルもしくはマニホールド132を含む流体アーキテクチャを画定する。それぞれの液滴発生器124は、流体噴射チャンバ134、ノズル136、チャンバ入口126、及び、流体をチャンバ134からノズル136を通して噴射するために作動させることができる、基板108に形成された噴射要素138を備えている。共通のマニホールドが、それぞれの流体供給孔114を入口126に流体接続する。図示の例では、液滴発生器124の2つの列が、流体供給孔のアレイの両側において、該流体供給孔のアレイに平行に、縦に(すなわち長手方向に)延びている。 As shown in FIGS. 3 and 5, the fluid layer 106 is formed on the front surface 116 of the substrate 108. The fluid layer 106 generally defines a fluid architecture that includes a droplet generator 124, columnar structures 128, 130, and a manifold channel or manifold 132. Each droplet generator 124 can be actuated to eject a fluid injection chamber 134, nozzle 136, chamber inlet 126, and fluid from chamber 134 through nozzle 136, injection element 138 formed on substrate 108. It has. A common manifold fluidly connects each fluid supply hole 114 to the inlet 126. In the illustrated example, two rows of droplet generators 124 extend vertically (ie, longitudinally) parallel to the array of fluid supply holes on either side of the array of fluid supply holes.

別の実施例では、流体層106を、単一のモノリシック層から構成することができ、または、該流体層を複数の層から構成することができる。たとえば、流体層106を、チャンバ層140(バリア層ともいう)と、チャンバ層140の上の別個に形成されたノズル層142(トップハット(tophat)層ともいう)との両方から形成することができる。流体層106を構成する該1または複数の層の全てまたはかなりの部分を、SU8エポキシ、または他のポリイミド材料で形成することができ、及び、スピンコーティングプロセスやラミネーション(積層)プロセスなどの種々のプロセスを用いて形成することができる。 In another embodiment, the fluid layer 106 can be composed of a single monolithic layer, or the fluid layer can be composed of a plurality of layers. For example, the fluid layer 106 may be formed from both the chamber layer 140 (also referred to as the barrier layer) and the separately formed nozzle layer 142 (also referred to as the top hat layer) above the chamber layer 140. it can. All or a significant portion of the one or more layers constituting the fluid layer 106 can be formed with SU8 epoxy, or other polyimide material, and various processes such as spin coating and lamination processes. It can be formed using a process.

さらに別の例では、アレイの各流体供給孔114の位置及びピッチ(間隔)は、各流体供給孔114の中心が、一番近くにある(2つの)噴射チャンバ134の概ね中心の間に、該チャンバの両側において延びるように設定される。たとえば、平面図(たとえば図2)において、概ね対向するノズル136の一番近い中心点を通る直線SLを引いたとすれば、その直線SLは、それらのノズル136間の流体供給孔114の中心またはリブ120の中心と交差することになる。さらに別の例では、平面図(たとえば図2)において、ダイ102内の、流体供給孔114の中心と噴射チャンバ134の中心を通って引くことができる任意の線(たとえばSL)は、媒体の進行方向に平行ではない。 In yet another example, the position and pitch of each fluid supply hole 114 in the array is such that the center of each fluid supply hole 114 is approximately between the approximate centers of the closest (two) injection chambers 134. It is set to extend on both sides of the chamber. For example, in a plan view (eg, FIG. 2), if a straight line SL is drawn through the closest center points of the generally opposed nozzles 136, the straight line SL is the center of the fluid supply holes 114 between the nozzles 136 or It will intersect the center of the rib 120. In yet another example, in plan view (eg, FIG. 2), any line (eg, SL) in the die 102 that can be drawn through the center of the fluid supply hole 114 and the center of the injection chamber 134 is of the medium. Not parallel to the direction of travel.

印刷中に、流体は、噴射チャンバ134から対応するノズル136を通って噴射され、成形チャンネル112から流体が補給される。チャンネル112からの流体は、供給孔114を通ってマニホールド132に流入する。流体は、マニホールド132から、チャンバ入口126を通って噴射チャンバ134に流入する。噴射チャンバ134に流体を迅速に補給することによって、印刷速度を速くすることができる。しかしながら、流体がチャンバ134に向かって流れて該チャンバに流入するときに、該流体中の小さな粒子が、チャンバ134に通じるチャンバ入口126の内外に引っかかる場合がある。それらの小さな粒子は、それらのチャンバへの流体の流れを減少させ、及び/又は完全に阻止することができ、これは、噴射要素138の早期の故障やインク滴サイズの減少や間違った方向へのインク滴の噴射などを引き起こしうる。チャンバ入口126の近くの柱状構造128は、少なくとも部分的に、粒子がチャンバ入口126を塞ぐのを防ぐ、すなわち、粒子がチャンバ入口126を通過するのを防ぐためのバリア(障壁)として機能することができる耐粒子アーキテクチャ(particle-tolerant architecture:PTA)を提供する。該PTA柱状構造(PTA柱状体)128の配置、サイズ、及び間隔は、一般に、粒子のサイズが比較的小さい場合であっても、粒子が、噴射チャンバ134への入口126を塞ぐのを防ぐように設計される。図示の例では、該PTA柱状構造128は該入口に近接して配置されている。たとえば、2つのPTA柱状構造128を、該入口の開口までの距離が、柱状構造の直径の約2倍以下のところ、または柱状構造の直径の約1倍以下のところに設けることができる。さらに別の例では、少なくとも1つのPTA柱状構造128が、入口126が通じている入口ベイ127内に配置されている。かかる例では、入口ベイ127のアレイを、マニホールド132と各入口126との間のマニホールド側壁に設けることができる。他の例では、チャンバ134に向かう粒子の移動を抑制ないし阻止するために、1つまたは3つまたはそれより多くのPTA柱状構造128を入口126の近くに設けることができる。 During printing, the fluid is ejected from the injection chamber 134 through the corresponding nozzles 136 and the fluid is replenished from the molding channel 112. The fluid from the channel 112 flows into the manifold 132 through the supply hole 114. The fluid flows from the manifold 132 through the chamber inlet 126 into the injection chamber 134. By rapidly replenishing the injection chamber 134 with fluid, the printing speed can be increased. However, as the fluid flows toward and into the chamber 134, small particles in the fluid may get caught inside and outside the chamber inlet 126 leading to the chamber 134. Those small particles can reduce and / or completely block the flow of fluid into their chambers, which can lead to premature failure of injection element 138, reduction of ink droplet size or in the wrong direction. It can cause ink droplets to be ejected. The columnar structure 128 near the chamber inlet 126 serves, at least in part, as a barrier to prevent the particles from blocking the chamber inlet 126, i.e., to prevent the particles from passing through the chamber inlet 126. It provides a particle-tolerant architecture (PTA) that can be used. The arrangement, size, and spacing of the PTA columnar structure (PTA columnar body) 128 generally prevents the particles from blocking the inlet 126 to the injection chamber 134, even when the particle size is relatively small. Designed to. In the illustrated example, the PTA columnar structure 128 is located close to the inlet. For example, the two PTA columnar structures 128 can be provided at a distance to the opening of the inlet of about twice the diameter of the columnar structure or less, or about one time or less of the diameter of the columnar structure. In yet another example, at least one PTA columnar structure 128 is located in the inlet bay 127 through which the inlet 126 communicates. In such an example, an array of inlet bays 127 can be provided on the manifold side wall between the manifold 132 and each inlet 126. In another example, one or three or more PTA columnar structures 128 may be provided near the inlet 126 to suppress or prevent the movement of particles towards the chamber 134.

さらに別の例では、チャンバ134への入口126は細くされ、すなわち、それぞれの入口126の最大幅W4は、それぞれの対応するチャンバ134の直径Dよりも小さく、この場合、測定された幅W4の方向と直径Dの方向は、マニホールド132の長軸、または、流体供給孔のアレイの長軸に平行である。たとえば、入口126の最大幅W4は、該チャンバの直径Dの3分の2よりも小さい。1例では、その細くなった箇所はクロストークを低減することができる。別の例では、細くされた入口は、流体供給孔のサイズ、位置、または長さの変化の影響を小さくすることができる。 In yet another example, the inlet 126 to the chamber 134 is narrowed, i.e. the maximum width W4 of each inlet 126 is smaller than the diameter D of each corresponding chamber 134, in this case the measured width W4. The direction and the direction of the diameter D are parallel to the long axis of the manifold 132 or the long axis of the array of fluid supply holes. For example, the maximum width W4 of the inlet 126 is less than two-thirds of the diameter D of the chamber. In one example, the narrowed portion can reduce crosstalk. In another example, the narrowed inlet can reduce the effect of changes in the size, position, or length of the fluid supply hole.

追加の柱状構造130は、気泡がダイマニホールド132を通って移動するのを妨げ、かつ、気泡を先細の流体供給孔114中に導くように一般に構成された耐気泡アーキテクチャ(BTA)130を有しており、該流体供給孔114において、それらの気泡は、下向きの液滴発生器ノズル136から離れる方向へと上方に浮き上がることできる。BTA柱状構造(BTA柱状体)130を、リブ120の上部にある流体供給孔114の開口の間のマニホールド132に配置することができる。1例では、BTA柱状体130は、PTA柱状構造128よりも大きな体積または広い幅を有することができる。たとえば、該BTA柱状構造は、マニホールド132に通じる流体供給孔の開口115の直径の少なくとも1/2(たとえば、マニホールド132に通じる流体供給孔の開口115の直径とほぼ同じ)である幅W3を有することができる。この例示的な説明では、柱状構造128、130を「PTA」柱状構造、「BTA」柱状構造と呼んでいるが、別の例では、柱状構造128、130の機能及び利点は、異なるものでありえ、必ずしも粒子または気泡(だけ)にそれぞれ関連するものではないが、追加のまたは異なる機能及び利点を有することができることに留意されたい。 The additional columnar structure 130 has a bubble resistant architecture (BTA) 130 that is generally configured to prevent bubbles from moving through the die manifold 132 and to guide the bubbles into the tapered fluid supply holes 114. In the fluid supply hole 114, the air bubbles can be lifted upward in the direction away from the downward droplet generator nozzle 136. The BTA columnar structure (BTA columnar body) 130 can be arranged in the manifold 132 between the openings of the fluid supply holes 114 at the top of the ribs 120. In one example, the BTA columnar body 130 can have a larger volume or wider width than the PTA columnar structure 128. For example, the BTA columnar structure has a width W3 that is at least 1/2 the diameter of the opening 115 of the fluid supply hole leading to the manifold 132 (eg, approximately the same as the diameter of the opening 115 of the fluid supply hole leading to the manifold 132). be able to. In this exemplary description, columnar structures 128, 130 are referred to as "PTA" columnar structures, "BTA" columnar structures, but in another example, the functions and advantages of columnar structures 128, 130 can be different. It should be noted that, although not necessarily related to particles or bubbles (only), respectively, they can have additional or different functions and advantages.

さらに別の例では、柱状構造128、130は、たとえば、気泡及び/又は粒子の悪影響を低減することに加えて、または該悪影響を低減する代わりに、互いにすぐ近接にある近傍の液滴発生器124間の流体クロストークを低減するという目的を果たす。前述したように、成形流体噴射装置100内のより小さな流体噴射ダイ102が、部分的には、流体供給孔114と、流体チャンネル112を横断して基板108を補強する関連するリブ120との存在によって可能になる。小さくされたダイサイズは、液滴発生器を、チャンネル112を横切って基板108の幅(W)にわたって、互いに近付けることによって、ノズルと液滴発生器の密度を大きくする。流体噴射装置100内の比較的大きなノズル密度は、近傍の液滴発生器124間に比較的高いレベルの流体クロストークを引き起こしうる。すなわち、液滴発生器を互いに近づけると、近傍の噴射チャンバ間の流体クロストークが大きくなり、これによって、液滴の噴射に悪影響を与えうる、それらのチャンバ内の流体圧力及び/又は体積の変化が生じうる。いくつかの例では、流体層106内の柱状構造128、130は、流体クロストークの影響を低減する働きをすることができる。 In yet another example, the columnar structures 128, 130, for example, in addition to reducing the adverse effects of air bubbles and / or particles, or instead of reducing the adverse effects, are in close proximity to the droplet generators. It serves the purpose of reducing fluid crosstalk between 124. As mentioned above, the presence of a smaller fluid injection die 102 in the forming fluid injection apparatus 100, in part, is a fluid supply hole 114 and associated ribs 120 that reinforce the substrate 108 across the fluid channel 112. Makes it possible. The reduced die size increases the density of the nozzle and droplet generator by bringing the droplet generators closer together across the width (W) of the substrate 108 across the channel 112. A relatively large nozzle density within the fluid injector 100 can cause relatively high levels of fluid crosstalk between nearby droplet generators 124. That is, when the droplet generators are brought closer to each other, the fluid crosstalk between nearby injection chambers increases, which can adversely affect the injection of droplets, resulting in changes in fluid pressure and / or volume within those chambers. Can occur. In some examples, the columnar structures 128, 130 within the fluid layer 106 can serve to reduce the effects of fluid crosstalk.

流体噴射装置100は、流体チャンネル112を備えている。流体が、シリコン基板108の背面110上へと直接流れ、及び流体供給孔114を通って基板108内へと流れることができるようにするために、流体チャンネル112は、成形体104を通って形成される。流体チャンネル112を、さまざまな方法で成形体104内に形成することができる。成形体104中にチャンネル112を切り取って画定し、及び、供給孔114の上に薄いシリコンキャップ(不図示)を切り取って画定するために、たとえば、回転式または他のタイプのカッティングソーを使用することができる。外周刃の形状が異なるソーブレード(鋸刃)をさまざまな組み合わせで用いることによって、該基板の背面110への流体の流れを促進ないし容易にする種々の形状を有するチャンネル112を形成することができる。他の例では、流体噴射ダイ102が、圧縮成形プロセスまたはトランスファー成形プロセス中に、流体噴射装置100の成形体104に成形されているときに、チャンネル112の少なくとも一部を形成することができる。その後、材料除去プロセス(たとえば、パウダーブラスト(powder blasting)、エッチング、レーザー加工、フライス加工、ドリリング、放電加工)を用いて、残りの成形材料を除去することができる。該除去プロセスは、チャンネル112を大きくし、及び、成形体104を通って流体供給孔114に至る流路を完成することができる。チャンネル112が成形プロセスを用いて形成されるときは、チャンネル112の形状は、一般に、該プロセスで使用されるモールドチェイス形状の逆の形状を反映する。したがって、モールドチェイス形状を変えることによって、シリコン基板108の背面110への流体の流れを促進ないし容易にする種々の異なる形状のチャンネルを生成することができる。 The fluid injection device 100 includes a fluid channel 112. The fluid channel 112 is formed through the compact 104 to allow the fluid to flow directly onto the back surface 110 of the silicon substrate 108 and into the substrate 108 through the fluid supply holes 114. Will be done. The fluid channel 112 can be formed in the molded body 104 in various ways. For example, a rotary or other type of cutting saw is used to cut and define the channel 112 in the compact 104 and to cut and define a thin silicon cap (not shown) over the feed hole 114. be able to. By using saw blades (saw blades) having different outer peripheral blade shapes in various combinations, it is possible to form channels 112 having various shapes that promote or facilitate the flow of fluid to the back surface 110 of the substrate. .. In another example, the fluid injection die 102 can form at least a portion of the channel 112 when it is molded into the molded body 104 of the fluid injection device 100 during a compression molding process or a transfer molding process. The material removal process (eg, powder blasting, etching, laser machining, milling, drilling, electrical discharge machining) can then be used to remove the remaining molding material. The removal process can enlarge the channel 112 and complete the flow path through the part 104 to the fluid supply hole 114. When the channel 112 is formed using a molding process, the shape of the channel 112 generally reflects the reverse shape of the mold chase shape used in the process. Therefore, by changing the shape of the mold chase, it is possible to generate channels having various different shapes that promote or facilitate the flow of fluid to the back surface 110 of the silicon substrate 108.

上記したように、成形流体噴射装置100は、たとえば、2Dまたは3Dプリンタの交換可能な流体噴射カートリッジ及び/又は媒体幅流体噴射アセンブリ(「プリントバー」)に使用するのに適している。図6は、例示的な流体噴射装置100を組み込んでいる交換可能なプリントカートリッジ702を有する例示的なプリンタ700を示すブロック図であり、該流体噴射装置は、成形物104、及び成形物104に埋め込まれたダイ102を含んでいる。該ダイは、流体供給孔114を含んでいる。1例では、該プリンタは、インクジェットプリンタであり、カートリッジ702は、少なくとも部分的にインクで満たされた少なくとも1つのインクコンパートメント(インク室)708を備えている。異なるコンパートメントは、異なる色のインクを保持することができる。プリンタ700の1例では、インクを所望のパターンで媒体706に加えるために、キャリッジ704が、プリントカートリッジ702を、印刷媒体706の上を往復するように走査させる。印刷中、印刷媒体706への所望のパターンでのインクの付加を容易にするために、媒体搬送アセンブリ712が、印刷媒体706をプリントカートリッジ702に対して移動させる。コントローラ714は、一般に、プロセッサ、メモリ(記憶装置)、電子回路、及び、プリンタ700の作動要素を制御するためのその他の構成要素を備えている。メモリは、プリンタ700の作動要素を制御するための命令を格納している。 As mentioned above, the molding fluid injection device 100 is suitable for use, for example, in interchangeable fluid injection cartridges and / or medium width fluid injection assemblies (“print bars”) for 2D or 3D printers. FIG. 6 is a block diagram showing an exemplary printer 700 with a replaceable print cartridge 702 incorporating an exemplary fluid injecting device 100, wherein the fluid injecting device is in a molded product 104 and a molded product 104. Includes an embedded die 102. The die includes a fluid supply hole 114. In one example, the printer is an inkjet printer, and the cartridge 702 comprises at least one ink compartment (ink chamber) 708 that is at least partially filled with ink. Different compartments can hold different colors of ink. In one example of the printer 700, the carriage 704 scans the print cartridge 702 back and forth over the print medium 706 in order to add ink to the medium 706 in a desired pattern. During printing, the media transfer assembly 712 moves the print medium 706 with respect to the print cartridge 702 to facilitate the addition of ink to the print medium 706 in the desired pattern. The controller 714 generally includes a processor, a memory (storage device), an electronic circuit, and other components for controlling the operating elements of the printer 700. The memory stores instructions for controlling the operating elements of the printer 700.

図7は、例示的なプリントカートリッジ702の斜視図(または透視図)である。プリントカートリッジ702は、カートリッジハウジング716によって支持された成形流体噴射装置100を備えている。流体噴射装置100は、成形物104に取り付けられた4つの細長い流体噴射ダイ102及びPCB(プリント回路基板)103を備えている。該PCBは、それぞれのダイ102内の流体噴射要素を駆動するための駆動回路などの電気回路及び電子回路を備えることができる。図示の例では、流体噴射ダイ102は、流体噴射装置100の幅方向に互いに平行に配列されている。該4つの流体噴射ダイ102は、PCB103から切り抜かれた窓148内に配置されている。プリントカートリッジ702について4つのダイ102を有する単一の流体噴射装置100が図示されているが、たとえば、それぞれの流体噴射装置100がこれより多いかまたは少ないダイ102を有するより多くの流体噴射装置100を有する他の構成も可能である。 FIG. 7 is a perspective view (or perspective view) of an exemplary print cartridge 702. The print cartridge 702 includes a molding fluid injection device 100 supported by a cartridge housing 716. The fluid injection device 100 includes four elongated fluid injection dies 102 and a PCB (printed circuit board) 103 attached to the molded product 104. The PCB may include electrical and electronic circuits such as drive circuits for driving the fluid injection elements in each die 102. In the illustrated example, the fluid injection dies 102 are arranged parallel to each other in the width direction of the fluid injection device 100. The four fluid injection dies 102 are arranged in a window 148 cut out from the PCB 103. A single fluid injector 100 with four dies 102 is shown for the print cartridge 702, for example, more fluid injectors 100 with each fluid injector 100 having more or less dies 102. Other configurations are also possible.

プリントカートリッジ702を、電気接点720を介してコントローラ714に電気的に接続することができる。1例では、接点720は、ハウジング716に張り付けられたフレックス回路722内に(たとえば、ハウジング716の外面のうちの1つに沿って)形成される。フレックス回路722に組み込まれた信号線は、接点720を、たとえば、流体噴射ダイ102の両端部にあるロープロファイルの(すなわち高さが低い)保護カバー717によって覆われたボンドワイヤを介して、流体噴射ダイ102上の対応する回路に接続することができる。1例では、それぞれの流体噴射ダイ102上のインク噴射ノズルは、カートリッジハウジング716の底部に沿って、フレックス回路722内の開口または該フレックス回路のエッジに隣接する開口を通じて露出している。 The print cartridge 702 can be electrically connected to the controller 714 via electrical contacts 720. In one example, the contacts 720 are formed within the flex circuit 722 attached to the housing 716 (eg, along one of the outer surfaces of the housing 716). The signal line incorporated into the flex circuit 722 fluids the contact 720, for example, via a bond wire covered by a low profile (ie low height) protective cover 717 at both ends of the fluid injection die 102. It can be connected to the corresponding circuit on the injection die 102. In one example, the ink jet nozzles on each fluid jet die 102 are exposed along the bottom of the cartridge housing 716 through an opening in the flex circuit 722 or an opening adjacent to the edge of the flex circuit.

図8は、プリンタ700または他の任意の適切な高精度デジタル供給装置で使用するのに適した別の例示的なプリントカートリッジ702の斜視図(または透視図)である。この例では、プリントカートリッジ702は、成形物104に取り付けられた4つの流体噴射装置100及びPCB103を有し、かつカートリッジハウジング716によって支持された媒体幅流体噴射アセンブリ724を備えている。それぞれの流体噴射装置100は、4つの流体噴射ダイ102を備えており、かつ、PCB103から切り抜かれた窓148内に配置されている。この例のプリントカートリッジ702には、4つの流体噴射装置100を有するプリントヘッドアセンブリ724が示されているが、たとえば、それぞれの流体噴射装置100がこれより多いかまたは少ないダイ102を有するこれより多いかまたは少ない流体噴射装置100を有する他の構成も可能である。それぞれのダイ102の流体層に流体を供給するために、該成形物を通るように、それぞれのダイ102のそれぞれの背面に、成形チャンネルを設けることができる。(たとえば、エポキシなどの適切な保護材料及び該保護材料の上に配置された平坦なキャップから構成されるロープロファイルの保護カバー717によって覆われた)ボンドワイヤを、それぞれの流体噴射装置100内の流体噴射ダイ102の一方または両方の端部に設けることができる。流体噴射アセンブリ724をプリンタコントローラ714に電気的に接続するために、電気接点720が設けられている。電気接点720は、フレックス回路722に埋め込まれた線(トレース)に接続することができる。 FIG. 8 is a perspective view (or perspective view) of another exemplary print cartridge 702 suitable for use with the printer 700 or any other suitable precision digital feeder. In this example, the print cartridge 702 has four fluid injection devices 100 and PCB 103 attached to the part 104 and includes a medium width fluid injection assembly 724 supported by a cartridge housing 716. Each fluid injection device 100 includes four fluid injection dies 102 and is arranged in a window 148 cut out from the PCB 103. The print cartridge 702 of this example shows a printhead assembly 724 with four fluid injectors 100, eg, each fluid injector 100 has more or less dies 102. Other configurations with or less fluid injection device 100 are also possible. Molding channels can be provided on the back surface of each die 102 so as to pass through the molded product in order to supply fluid to the fluid layer of each die 102. Bond wires (covered by a low profile protective cover 717 consisting of a suitable protective material such as epoxy and a flat cap placed on top of the protective material) are placed in each fluid injector 100. It can be provided at one or both ends of the fluid injection die 102. An electrical contact 720 is provided to electrically connect the fluid injection assembly 724 to the printer controller 714. The electrical contacts 720 can be connected to wires (traces) embedded in the flex circuit 722.

図9は、別の例示的な成形流体噴射装置100を実装した固定式の媒体幅流体噴射アセンブリ1100を有するプリンタ1000を示すブロック図である。プリンタ1000は、印刷媒体1004の全幅にわたる媒体幅流体噴射アセンブリ1100、流体噴射アセンブリ1100に関連付けられた流体供給システム1006、媒体搬送機構1008、流体供給源1010の受け構造、及び、プリンタコントローラ1012を備えている。コントローラ1012は、プロセッサ、制御命令を格納しているメモリ(記憶装置)、及び、プリンタ1000の作動要素を制御するのに必要な電子回路及び構成要素を備えている。流体噴射アセンブリ1100は、シート、連続紙もしくは他の印刷媒体1004に流体を供給ないし付加するための流体噴射ダイ102の配列を備えている。動作時は、それぞれの流体噴射ダイ102は、供給源1010から、流体供給システム1006及び流体チャンネル112を通って、流体噴射ダイ102へと延びる流路を介して流体を受け取る。 FIG. 9 is a block diagram showing a printer 1000 with a fixed medium width fluid injection assembly 1100 equipped with another exemplary molding fluid injection device 100. The printer 1000 includes a medium width fluid injection assembly 1100 over the entire width of the print medium 1004, a fluid supply system 1006 associated with the fluid injection assembly 1100, a medium transfer mechanism 1008, a receiving structure of a fluid supply source 1010, and a printer controller 1012. ing. The controller 1012 includes a processor, a memory (storage device) for storing control instructions, and electronic circuits and components necessary for controlling the operating elements of the printer 1000. The fluid injection assembly 1100 comprises an array of fluid injection dies 102 for supplying or adding fluid to a sheet, continuous paper or other printing medium 1004. During operation, each fluid injection die 102 receives fluid from the supply source 1010 through a flow path extending from the supply source 1010 through the fluid supply system 1006 and the fluid channel 112 to the fluid injection die 102.

図10及び図11は、たとえば、プリントカートリッジ、ページワイド(ページ幅)アレイプリントバー、またはプリンタに含まれる、複数の流体噴射装置100を有する成形された媒体幅流体噴射アセンブリ1100の斜視図(または透視図)である。図12は、図11とは異なる断面図である。成形された流体噴射アセンブリ1100は、複数の流体噴射装置100とPCB103を備えており、それらはいずれも、成形物104に取り付けられている。流体噴射装置100は、PCB103から切り抜かれた窓148内に配列されている。それらの流体噴射装置は、流体噴射アセンブリ1100を横断して(または該アセンブリ1100の全長にわたって)列内に長手方向に配置されている。媒体進行方向から見たときに、それぞれの流体噴射装置100が、対向する隣の流体噴射装置100の一部とオーバーラップする(重なり合う)ように、対向する列の流体噴射装置100は、互いに対して千鳥状配列で配置されている(すなわち互い違いにずらして配置されている)。それゆえ、流体噴射ダイ102の端部にある液滴発生器のいくつかは、このオーバーラップのために余分でありうる。10個の流体噴射装置100が図11に示されているが、同じ構成または異なる構成において、これより多くのまたはこれより少ない流体噴射装置100を使用することができる。エポキシなどの適切な保護材料及び該保護材料の上に配置された平坦なキャップから構成することができるロープロファイルの保護カバー717によって覆うことができるボンドワイヤを、それぞれの流体噴射装置100の流体噴射ダイ102の一方または両方の端部に設けることができる。 10 and 11 are perspective views (or views) of a molded medium width fluid injection assembly 1100 with a plurality of fluid injection devices 100, including, for example, a print cartridge, a page wide (page width) array print bar, or a printer. (Perspective view). FIG. 12 is a cross-sectional view different from that of FIG. The molded fluid injection assembly 1100 comprises a plurality of fluid injection devices 100 and PCB 103, all of which are attached to the molded product 104. The fluid injection device 100 is arranged in a window 148 cut out from the PCB 103. The fluid injection devices are longitudinally arranged in a row across the fluid injection assembly 1100 (or over the entire length of the assembly 1100). When viewed from the medium traveling direction, the fluid injection devices 100 in the opposing rows overlap (overlap) with a part of the adjacent fluid injection devices 100 facing each other. They are arranged in a staggered arrangement (that is, they are arranged in a staggered manner). Therefore, some of the droplet generators at the ends of the fluid injection die 102 can be extra due to this overlap. Although ten fluid injectors 100 are shown in FIG. 11, more or less fluid injectors 100 can be used in the same or different configurations. The fluid injection of each fluid injection device 100 is a bond wire that can be covered by a suitable protective material such as epoxy and a low profile protective cover 717 that can consist of a flat cap placed on top of the protective material. It can be provided at one or both ends of the die 102.

本開示のいくつかの例では、流体噴射ダイは成形物内に設けられる。該成形物は、細長いチャンネルを備える。該ダイは該成形物内に埋め込まれる。1例では、該ダイは、該成形物に埋め込まれている(組み込まれている)PCBの切り抜かれた窓内に設けられる。流体供給孔の列が、該細長い成形チャンネルの長軸に平行に延びている。それらの流体供給孔の間のリブが、該成形チャンネルを横断して延びている。たとえば、該流体供給孔の開口のそれぞれの側に液滴発生器の1つの列があり、これによって、それらのリブが液滴発生器の2つの列の間を延びるように、液滴発生器の該2つの列が、該流体供給孔の下流の開口に沿って延びている。柱状構造を、それらの液滴発生器の列の間のそれらのリブの上部に設けることができる。柱状構造を、近くのチャンバ入口に設けることもできる。それらのチャンバと流体供給孔の各々に流体接続する単一の共通のマニホールドを設けることができる。いくつかの例では、それらの流体供給孔のピッチ(間隔)は、液滴発生器の1つの列内の液滴発生器のピッチ(間隔)と同じである。 In some examples of the present disclosure, the fluid injection die is provided in the part. The molding comprises elongated channels. The die is embedded in the molded product. In one example, the die is provided in a cut-out window of a PCB embedded (embedded) in the molding. A row of fluid supply holes extends parallel to the long axis of the elongated molding channel. Ribs between those fluid supply holes extend across the molding channel. For example, there is one row of droplet generators on each side of the opening of the fluid supply hole so that the ribs extend between the two rows of droplet generators. The two rows extend along the downstream opening of the fluid supply hole. Columnar structures can be provided on top of their ribs between the rows of their droplet generators. A columnar structure can also be provided at the entrance of a nearby chamber. A single common manifold for fluid connection can be provided in each of these chambers and fluid supply holes. In some examples, the pitch of their fluid supply holes is the same as the pitch of the droplet generators within one row of droplet generators.

1例では、1つの成形チャンネルが、1つの流体供給孔のアレイ(たとえば列)に流体を供給することができる。別の例では、1つの成形チャンネルが、単一のダイまたは複数の対応するダイ内の複数の流体供給孔のアレイ(たとえば複数の列)に流体を供給することができる。本開示では、それらのダイの幅を比較的小さくすることができ、たとえば、幅に対する長さの比を50以上とすることができる。そのようなダイは「スライバー」と呼ばれる場合がある。それらのダイを、比較的薄くすることもでき、たとえば、バルクシリコン基板及び薄膜流体層から一般的に構成することができる。 In one example, one molding channel can supply fluid to an array (eg, row) of one fluid supply hole. In another example, one molding channel can supply fluid to an array of fluid supply holes (eg, multiple rows) in a single die or multiple corresponding dies. In the present disclosure, the width of those dies can be relatively small, for example, the ratio of length to width can be 50 or more. Such dies are sometimes referred to as "slivers." The dies can also be relatively thin and can generally be constructed, for example, from a bulk silicon substrate and a thin film fluid layer.

説明した例では、複数の流体噴射装置とPCBが成形物104に取り付けられている。本開示では、「取り付ける」ことには、「張り付ける(またはくっつける)」ことと「埋め込む(または組み込む)」ことの両方が含まれる。1例では、それらの流体噴射装置は、該成形物に埋め込まれ(たとえばオーバーモールドされ)、それらのPCBは、該埋め込み後にそれらの成形流体噴射装置に張り付けられる(くっつけられる)。それらのPCBは、それらのダイを露出させる窓を備えている。別の例では、流体噴射装置とPCBの両方が、該成形物に埋め込まれる。 In the example described, a plurality of fluid injection devices and PCBs are attached to the molded product 104. In the present disclosure, "attaching" includes both "attaching (or attaching)" and "embedding (or incorporating)". In one example, the fluid injectors are embedded (eg, overmolded) in the molding and the PCBs are attached (attached) to the molded fluid injector after the implantation. Those PCBs are equipped with windows that expose their dies. In another example, both the fluid injector and the PCB are embedded in the part.

1例では、長手方向の供給スロットではなく供給孔のアレイを用いることによって、ダイ内の熱伝達に良い影響を及ぼしうることがわかった。たとえば、流体は、ダイをより良好に冷やすことができる。 In one example, it was found that the use of an array of supply holes rather than longitudinal supply slots could have a positive effect on heat transfer within the die. For example, the fluid can cool the die better.

以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施形態を示す。
1. 流体噴射装置であって、
流体を供給するための流体層と基板とを備える流体噴射ダイであって、該基板は、前記流体層が形成された前面と流体を受けるための背面とを有する、流体噴射ダイと、
前記基板を貫通する流体供給孔のアレイであって、該流体供給孔は、該流体供給孔の間のリブによって分離され、それぞれの流体供給孔は、流体を前記背面から前記流体層に案内することができる、流体供給孔のアレイと、
前記流体層内の液滴発生器のアレイであって、前記流体供給孔の下流に、流体供給孔の前記アレイに平行に配置された液滴発生器のアレイ
を備える流体噴射装置。
2. 成形物と、
前記成形物内の細長いチャンネルであって、前記流体供給孔へと前記基板の前記背面に向かって流体を運ぶための細長いチャンネル
を備え、
前記リブは前記チャンネルを横断して延びることからなる、上記1の流体噴射装置。
3. 前記成形物を横切るように互いに平行に配置された複数の流体噴射ダイを備える、上記2の流体噴射装置。
4. 上記3の複数の流体噴射装置を備える流体噴射アセンブリであって、それぞれの流体噴射装置が、平行に配置された複数のダイを有し、前記複数の流体噴射装置は、平行でかつ互い違いに配置された構成をなして前記成形物に沿って配置され、隣接する流体噴射装置の端部は前記構成内でオーバーラップすることからなる、流体噴射アセンブリ。
5. 上記2の複数の流体噴射装置を備える流体噴射アセンブリであって、プリント回路基板が、前記流体噴射ダイの周囲において前記流体噴射装置に取り付けられている、流体噴射アセンブリ。
6. 前記流体層内に形成されたマニホールドをさらに備え、前記分離した流体供給孔は前記マニホールドに通じており、前記マニホールドは、前記液滴発生器に流体を供給するために少なくとも1つの液滴発生器のアレイに沿って延びている、上記1の流体噴射装置。
7. 前記ダイの幅は、約150マイクロメートル〜約550マイクロメートルの範囲内である、上記1の流体噴射装置。
8. それぞれの液滴発生器が、
噴射チャンバと、
前記噴射チャンバと前記マニホールドとの間の入口と、
前記噴射チャンバの上にあるノズルと、
流体を前記チャンバから前記ノズルを通して噴射するための、前記チャンバ内の噴射要素
を備えることからなる、上記1の流体噴射装置。
9. 前記基板は、バルクシリコンで作られ、前記噴射要素は、前記バルクシリコン基板上に配置される、上記8の流体噴射装置。
10. 前記噴射チャンバへの入口の最大幅が、前記噴射チャンバの直径よりも小さくなるように、該入口が細くされる、上記8の流体噴射装置。
11. 前記入口の最大幅が、前記噴射チャンバの直径の2/3よりも小さい、上記10の流体噴射装置。
12. それぞれの入口の外部の前記マニホールド内にそれぞれの入口に隣接して配置された柱状構造を備える、上記6の流体噴射装置。
13. それぞれのシリコンリブ上の前記マニホールド内に配置された柱状構造を備える、上記6の流体噴射装置。
14. それぞれの流体供給孔は、前記シリコン基板の前記前面にある開口が、該シリコン基板の前記背面にある開口よりも小さくなるように、先細になっており、それぞれのシリコンリブは、該先細になっている流体供給孔に対応して、前記シリコン基板の前記前面から前記背面に延びるにつれて狭くなる、上記1の流体噴射装置。
15. 成形物と、
前記成形物に取り付けられた少なくとも1つの流体噴射ダイ
を備える流体噴射アセンブリであって、
それぞれのダイが、
該ダイの背面を形成するバルクシリコン基板と、
前記バルクシリコン基板の前面上にある液滴発生器の少なくとも1つの列と、
液滴発生器の前記列に流体を運ぶために、前記基板を貫通し、かつ該基板の長手方向に沿って隔置された流体供給孔の少なくとも1つの列であって、流体供給孔の該列は、液滴発生器の前記列に平行である、流体供給孔の少なくとも1つの列と、
前記流体供給孔の間に挟まれたバルクシリコンリブ
を備え、
前記成形物は、流体を前記流体供給孔に運ぶために、前記基板の背面にチャンネルを有することからなる、流体噴射アセンブリ。

In the following, an exemplary embodiment consisting of a combination of various constituent elements of the present invention will be shown.
1. 1. It is a fluid injection device
A fluid injection die comprising a fluid layer for supplying a fluid and a substrate, wherein the substrate has a front surface on which the fluid layer is formed and a back surface for receiving the fluid.
An array of fluid supply holes penetrating the substrate, the fluid supply holes separated by ribs between the fluid supply holes, and each fluid supply hole guides the fluid from the back surface to the fluid layer. With an array of fluid supply holes,
An array of droplet generators in the fluid layer, the fluid injection device comprising an array of droplet generators arranged in parallel with the array of fluid supply holes downstream of the fluid supply holes.
2. Molds and
An elongated channel in the molded product that comprises an elongated channel for carrying fluid into the fluid supply hole toward the back surface of the substrate.
The fluid injection device according to 1 above, wherein the rib extends across the channel.
3. 3. 2. The fluid injection device according to the above 2, further comprising a plurality of fluid injection dies arranged parallel to each other so as to cross the molded product.
4. In a fluid injection assembly including the plurality of fluid injection devices of the above 3, each fluid injection device has a plurality of dies arranged in parallel, and the plurality of fluid injection devices are arranged in parallel and alternately. A fluid injection assembly that is arranged along the molding in a configured configuration and the ends of adjacent fluid injection devices overlap within the configuration.
5. A fluid injection assembly comprising the plurality of fluid injection devices of the above 2, wherein a printed circuit board is attached to the fluid injection device around the fluid injection die.
6. It further comprises a manifold formed within the fluid layer, the separated fluid supply holes leading to the manifold, the manifold being at least one droplet generator for supplying fluid to the droplet generator. The fluid injection device according to 1 above, which extends along an array of.
7. The fluid injection device according to 1 above, wherein the width of the die is in the range of about 150 micrometers to about 550 micrometers.
8. Each drop generator
With the injection chamber
The inlet between the injection chamber and the manifold,
With the nozzle above the injection chamber,
The fluid injection device according to the above 1, comprising an injection element in the chamber for injecting a fluid from the chamber through the nozzle.
9. 8. The fluid injection device according to 8, wherein the substrate is made of bulk silicon, and the injection element is arranged on the bulk silicon substrate.
10. 8. The fluid injection device according to 8 above, wherein the inlet is narrowed so that the maximum width of the inlet to the injection chamber is smaller than the diameter of the injection chamber.
11. 10. The fluid injection device according to 10. The maximum width of the inlet is smaller than 2/3 of the diameter of the injection chamber.
12. The fluid injection device according to the above 6, further comprising a columnar structure arranged adjacent to each inlet in the manifold outside each inlet.
13. 6. The fluid injection device according to the above 6, further comprising a columnar structure arranged in the manifold on each silicon rib.
14. Each fluid supply hole is tapered so that the opening on the front surface of the silicon substrate is smaller than the opening on the back surface of the silicon substrate, and each silicon rib is tapered. The fluid injection device according to 1 above, which becomes narrower as it extends from the front surface of the silicon substrate to the back surface corresponding to the fluid supply hole.
15. Molds and
A fluid injection assembly comprising at least one fluid injection die attached to the molding.
Each die
A bulk silicon substrate forming the back surface of the die,
With at least one row of droplet generators on the front surface of the bulk silicon substrate,
At least one row of fluid supply holes penetrating the substrate and spaced along the longitudinal direction of the substrate to carry fluid to the row of droplet generators, said of the fluid supply holes. The rows are parallel to said row of droplet generators, with at least one row of fluid supply holes, and
A bulk silicon rib sandwiched between the fluid supply holes
A fluid injection assembly comprising the molding having a channel on the back surface of the substrate to carry the fluid to the fluid supply hole.

Claims (15)

流体噴射装置であって、
流体を供給するための流体層と基板とを備える流体噴射ダイであって、該基板は、前記流体層が形成された前面と流体を受けるための背面とを有する、流体噴射ダイと、
前記基板を貫通する流体供給孔のアレイであって、該流体供給孔は、該流体供給孔の間のリブによって分離され、それぞれの流体供給孔は、流体を前記背面から前記流体層に案内することができる、流体供給孔のアレイと、
前記流体層内の液滴発生器の第1のアレイであって、前記流体供給孔のアレイの下流に、前記流体供給孔のアレイに平行に配置された液滴発生器の第1のアレイと、
前記流体層に形成された共通のマニホールドであって、前記分離された流体供給孔が前記共通のマニホールドに通じており、前記共通のマニホールドが前記第1のアレイの前記液滴発生器に流体を供給するために前記液滴発生器の第1のアレイに沿って延びている、共通のマニホールドと、
複数の耐気泡アーキテクチャ(BTA)柱状体を含む柱状構造であって、前記BTA柱状体は、前記リブの上で前記流体供給孔の間の前記共通マニホールドに配置され、且つ前記BTA柱状体は前記流体供給孔の上には配置されない、柱状構造とを含み、
前記BTA柱状体のそれぞれの幅が、前記共通のマニホールドに通じる流体供給孔の直径の少なくとも1/2である、流体噴射装置。
It is a fluid injection device
A fluid injection die comprising a fluid layer for supplying a fluid and a substrate, wherein the substrate has a front surface on which the fluid layer is formed and a back surface for receiving the fluid.
An array of fluid supply holes penetrating the substrate, the fluid supply holes separated by ribs between the fluid supply holes, and each fluid supply hole guides the fluid from the back surface to the fluid layer. With an array of fluid supply holes,
A first array of droplet generators in the fluid layer, downstream of the array of fluid supply holes, with a first array of droplet generators arranged parallel to the array of fluid supply holes. ,
A common manifold formed in the fluid layer, wherein the separated fluid supply holes lead to the common manifold, and the common manifold feeds fluid into the droplet generator of the first array. With a common manifold extending along a first array of said droplet generators for feeding,
A columnar structure including a plurality of aerotolerant foam Architecture (BTA) columnar body, the BTA columnar body is disposed in said common manifold between the fluid supply hole on the rib, and the BTA columnar body Includes a columnar structure that is not located above the fluid supply hole.
A fluid injection device in which the width of each of the BTA columns is at least 1/2 the diameter of a fluid supply hole leading to the common manifold.
前記BTA柱状体のそれぞれの幅が、前記共通のマニホールドに通じる流体供給孔の直径とほぼ同じである、請求項1に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to claim 1, wherein each width of the BTA columnar body is substantially the same as the diameter of the fluid supply hole leading to the common manifold. 前記流体層内の液滴発生器の第2のアレイであって、前記流体供給孔のアレイの下流に、前記流体供給孔のアレイに平行に配置された液滴発生器の第2のアレイを含み、
前記流体供給孔のアレイ及び前記複数のBTA柱状体のアレイが、前記液滴発生器の第1と第2のアレイの間に延びており、
前記共通のマニホールドが、前記第1及び第2のアレイの前記液滴発生器に流体を供給するために、前記液滴発生器の第1と第2のアレイの間に延びている、請求項1又は2に記載の流体噴射装置。
A second array of droplet generators in the fluid layer, downstream of the array of fluid supply holes, a second array of droplet generators arranged parallel to the array of fluid supply holes. Including
An array of fluid supply holes and an array of the plurality of BTA columns extend between the first and second arrays of the droplet generator.
Claim that the common manifold extends between the first and second arrays of the droplet generators to supply fluid to the droplet generators of the first and second arrays. The fluid injection device according to 1 or 2.
成形物と、
前記成形物内の細長いチャンネルであって、前記流体供給孔へと前記基板の前記背面に向かって流体を運ぶための細長いチャンネルとを含み、
前記リブは前記細長いチャンネルを横断して延びている、請求項1〜3の何れか1項に記載の流体噴射装置。
Molds and
Elongated channels in the part, including elongated channels for carrying fluid into the fluid supply holes towards the back surface of the substrate.
The fluid injection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rib extends across the elongated channel.
前記流体供給孔のアレイは、前記成形物内の前記細長いチャンネルに沿って延びている、請求項4に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to claim 4, wherein the array of fluid supply holes extends along the elongated channel in the molded product. 前記成形物を横切るように互いに平行に配置された複数の流体噴射ダイを含む、請求項4又は5に記載の流体噴射装置。 The fluid injection apparatus according to claim 4 or 5, further comprising a plurality of fluid injection dies arranged parallel to each other so as to cross the molded product. 前記流体噴射ダイの幅は、150マイクロメートル〜550マイクロメートルの範囲内である、請求項1〜6の何れか1項に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the width of the fluid injection die is in the range of 150 micrometers to 550 micrometers. それぞれの液滴発生器が、
噴射チャンバと、
前記共通のマニホールドから前記噴射チャンバまでの入口と、
前記噴射チャンバの上にあるノズルと、
流体を前記噴射チャンバから前記ノズルを通して噴射するための、前記噴射チャンバ内の噴射要素とを含む、請求項1〜7の何れか1項に記載の流体噴射装置。
Each drop generator
With the injection chamber
The inlet from the common manifold to the injection chamber,
With the nozzle above the injection chamber,
The fluid injection device according to any one of claims 1 to 7, further comprising an injection element in the injection chamber for injecting a fluid from the injection chamber through the nozzle.
前記基板は、バルクシリコンで作られ、前記噴射要素は、前記バルクシリコン基板上に配置される、請求項8に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to claim 8, wherein the substrate is made of bulk silicon, and the injection element is arranged on the bulk silicon substrate. 前記噴射チャンバへの入口の最大幅が、前記噴射チャンバの直径よりも小さくなるように、該入口が細くされる、請求項8又は9に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to claim 8 or 9, wherein the inlet is narrowed so that the maximum width of the inlet to the injection chamber is smaller than the diameter of the injection chamber. 前記入口の最大幅が、前記噴射チャンバの直径の2/3よりも小さい、請求項10に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to claim 10, wherein the maximum width of the inlet is smaller than two-thirds of the diameter of the injection chamber. 前記入口のそれぞれの外部の前記共通のマニホールド内に及び前記入口のそれぞれに隣接して配置された少なくとも1つの耐粒子アーキテクチャ(PTA)柱状体を含む別の柱状構造を含む、請求項8〜11の何れかに記載の流体噴射装置。 Claims 8-11 include another columnar structure comprising at least one particle resistant architecture (PTA) columnar body located within the common manifold outside each of the inlets and adjacent to each of the inlets. The fluid injection device according to any one of. 前記少なくとも1つのPTA柱状体は、前記入口が通じている入口ベイ内に配置される、請求項12に記載の流体噴射装置。 The fluid injection device according to claim 12, wherein the at least one PTA columnar body is arranged in an inlet bay through which the inlet communicates. 前記少なくとも1つのPTA柱状体は、前記入口までの距離が前記PTA柱状体の直径の2倍以下のところ、又は前記PTA柱状体の直径の1倍以下のところに設けられた2つのPTA柱状体を含む、請求項12又は13に記載の流体噴射装置。 The at least one PTA columnar body is two PTA columnar bodies provided at a distance to the inlet of 2 times or less the diameter of the PTA columnar body or 1 time or less of the diameter of the PTA columnar body. The fluid injection device according to claim 12 or 13. それぞれの流体供給孔は、前記基板の前記前面にあるその開口が、該基板の前記背面にあるその開口よりも小さくなるように、先細になっており、それぞれのリブは、該先細になっている流体供給孔に対応して、前記基板の前記前面から前記背面に延びるにつれて狭くなる、請求項1〜14の何れか1項に記載の流体噴射装置。 Each fluid supply hole is tapered so that its opening on the front surface of the substrate is smaller than its opening on the back surface of the substrate, and each rib is tapered. The fluid injection device according to any one of claims 1 to 14, which becomes narrower as it extends from the front surface of the substrate to the back surface of the substrate corresponding to the fluid supply holes.
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