流体噴射装置の空気処理
【課題】 気泡を処理することにより、流体噴射装置の性能と信頼性を高めることが要求される。
【解決手段】 一例として、流体噴射装置（２０４）は、１つまたは複数の層がその上に配置された基板を有する。流体噴射装置（２０４）は、また、前記１つまたは複数の層によって少なくとも部分的に画定されたスペース内を通る流体供給経路を備える。この流体噴射装置（２０４）は、空気特に気泡発生に対して処理を行うための方法および構造を有する。
【解決手段】 一例として、流体噴射装置（２０４）は、１つまたは複数の層がその上に配置された基板を有する。流体噴射装置（２０４）は、また、前記１つまたは複数の層によって少なくとも部分的に画定されたスペース内を通る流体供給経路を備える。この流体噴射装置（２０４）は、空気特に気泡発生に対して処理を行うための方法および構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置の空気処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドなどの様々な流体噴射装置内に泡の形の空気があることがある。流体噴射装置によっては、この泡が、流体の流れを減少させかつ／または塞ぎ、装置の適切な機能を妨げることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記に鑑み、気泡を処理することにより、流体噴射装置の性能と信頼性を高めることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る流体噴射装置は、以下のような特徴を有する流体噴射装置として提供される。
（１）流体噴射装置であって、ノズルから流体液滴を噴射するように構成されたチャンバと、第１の開口を介して前記チャンバに流体を供給するように構成され、少なくとも１つの異なる第２の開口を介して流体を受け取るように構成された流体供給通路と、前記流体供給通路と結合され、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された第３の開口とを備える流体噴射装置。
（２）前記第３の開口が、前記流体液滴が噴射される前記流体噴射装置の外側面まで延在している（１）に記載の流体噴射装置。
（３）前記第３の開口が、オリフィス層に形成された開口を含む（１）に記載の流体噴射装置。
（４）前記第１の開口が第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも１つの第２の異なる開口が第２の内径軸に沿って延在し、前記第３の開口が第３の内径軸に沿って延在し、前記第３の内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法および前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも１つの第２の開口の最小寸法よりも大きい（１）に記載の流体噴射装置。
（５）ノズルをさらに備え、前記ノズルが前記チャンバの近くに位置決めされ、前記第３の開口が前記流体供給通路の近くに位置決めされた（１）に記載の流体噴射装置。
（６）前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える（１）に記載の流体噴射装置。
（７）前記第３の開口が、中央領域とリブとを備える（１）に記載の流体噴射装置。
（８）前記空気抜き孔が、前記流体供給通路の上に位置決めされた（１）に記載の流体噴射装置。
（９）印刷ヘッドとして具現化される（１）に記載の流体噴射装置。
（１０）前記流体噴射装置の表面のノズルから流体を噴射するように構成されたチャンバと、少なくとも第１の開口を介して流体を受け取り、少なくとも１つの異なる第２の開口を介して前記チャンバに流体を送るように構成された流体供給通路と、前記通路から泡を除去する手段とを備える流体噴射装置。
（１１）前記除去する手段が、前記表面を介して泡を除去するように構成された（１０）に記載の流体噴射装置。
（１２）流体噴射装置であって、流体を噴射するように構成された１対のチャンバと、
前記１対のチャンバ間にほぼ延在し、１対の開口を介して前記１対のチャンバに流体を供給するように構成された流体供給通路と、前記流体噴射装置から空気を除去するために前記通路に沿って設置された少なくとも１つの他の開口とを備える流体噴射装置。
（１３）前記流体供給通路が、前記１対の開口から前記少なくとも１つの他の開口に向かって略テーパがつけられた（１２）に記載の流体噴射装置。
（１４）前記流体供給通路が、前記１対の開口の間の長さに対して直角に測定された第１の寸法を有し、該第１の寸法が、前記長さに対して直角に測定された前記少なくとも１つの他の開口の近くの第２の寸法よりも小さい（１２）に記載の流体噴射装置。
（１５）前記流体供給通路が、前記長さに対して直角かつ前記第１の寸法に対して直角に測定した第３の寸法を有し、該第３の寸法が、前記長さに対して直角且つ前記第２の寸法に対して直角で且つ前記少なくとも１つの他の開口の近くで測定した第４の寸法よりも小さい（１４）に記載の流体噴射装置。
（１６）前記対のチャンバが、オリフィス層に形成された第１のタイプのノズルから流体を噴射するように構成され、前記少なくとも１つの他の開口が、前記オリフィス層に形成された第２のタイプのノズルを備える（１２）に記載の流体噴射装置。
（１７）前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域と毛管領域とを備える（１４）に記載の流体噴射装置。
（１８）前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域とそこに形成されたリブとを備える（１４）に記載の流体噴射装置。
（１９）流体噴射装置であって、該流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層を備え、該オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定する、流体噴射装置。
（２０）前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、毛管領域と接合されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記毛管領域が、前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する（１９）に記載の流体噴射装置。
（２１）前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、そこにリブが形成されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記リブが前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する（１９）に記載の流体噴射装置。
（２２）印刷ヘッドとして具現化される（１９）に記載の流体噴射装置。
（２３）第１のノズルが、第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも第２のノズルが第２の内径軸に沿って延在し、前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも第２のノズルの最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１のノズルの最小寸法よりも小さい（１９）に記載の流体噴射装置。
（２４）流体供給経路に沿って受け取った流体を噴射する少なくとも１つのチャンバであって、前記流体供給経路が、第１の開口を通って、第２の開口を介して流体供給通路と前記チャンバ内に延在しており、前記第１の開口が、前記第２の開口の最小寸法よりも小さい流体供給経路と直角に測定した最小寸法を有している、チャンバと、内径軸に沿って延在し、前記流体供給通路に流体的に結合された空気抜き孔であって、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい該空気抜き孔の前記内径軸と直角に測定した最小寸法を有する、空気抜き孔とを備える流体噴射装置。
（２５）前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記チャンバの近くにある比較的狭い領域までテーパを有する（２４）に記載の流体噴射装置。
（２６）前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記第１の開口の近くにある第１の比較的狭い領域までテーパを有しており、また前記比較的広い領域から、前記第２の開口の近くの第２の比較的狭い領域までテーパを有している（２４）に記載の流体噴射装置。
（２７）前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える（２４）に記載の流体噴射装置。
（２８）前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える（２４）に記載の流体噴射装置。
（２９）１つまたは複数の層がその上に配置された基板と、前記１つまたは複数の層によって少なくとも部分的に画定されたスペース内を通る流体供給経路とを備え、前記スペースは、より制約の多い領域からより制約の少ない領域までにテーパを有しており、前記スペース内に含まれる泡を前記より制約の少ない領域の方に移動させる、流体噴射装置。
（３０）前記より制約の少ない領域の近くに位置決めされた泡排出手段をさらに備える（２９）に記載の流体噴射装置。
（３１）前記流体供給経路は、第１の開口から前記スペースに入り、第２の開口から前記スペースを出て、前記第２の開口は、前記流体供給経路と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも大きい前記流体供給経路と直角に測定された最小寸法を有する（２９）に記載の流体噴射装置。
（３２）前記内径軸に沿ってスペースから延在し、前記スペースから泡を排出するように構成された第３の開口をさらに備え、前記内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい（３１）に記載の流体噴射装置。
（３３）前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える（３２）に記載の流体噴射装置。
（３４）前記第３の開口が、中央領域とそこに位置決めされたリブとを備える（３２）に記載の流体噴射装置。
（３５）流体噴射装置であって、第１の開口を介して流体を噴射するための少なくとも一つのチャンバであって、第１の開口を介して流体供給通路から流体を受け取るように構成された少なくとも１つのチャンバと、前記流体供給通路と流体的に結合され、該流体供給通路に沿って形成され、前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されたもう１つの開口（３３２）とを備え、前記流体供給通路が、前記もう１つの開口の近くの位置での第１の寸法から前記第２の開口の近くの位置での第２の寸法までにテーパを有している流体噴射装置。
（３６）前記もう１つの開口が、前記第１の開口の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも小さい、前記もう１つの開口の内径軸と直角に測定した最小寸法を有する（３５）に記載の流体噴射装置。
（３７）前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える（３５）に記載の流体噴射装置。
（３８）前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える（３５）に記載の流体噴射装置。
（３９）前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定し、前記第２のノズルが、中央領域と毛管領域とを備える流体噴射装置。
（４０）前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも１つの第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、
前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの第２の異なるノズルを画定し、前記第２のノズルが中央領域とリブとを備える流体噴射装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図面全体を通して類似の特徴と構成要素を参照するために可能な限り同じ構成要素を使用する。異なる実施形態を識別するために、適切な場合にアルファベットの接尾辞を利用する。本明細書に示した図表現は、説明のためのものであり、一律の縮尺に従っていない場合がある。
【０００６】
以下に説明する実施形態は、印刷ヘッドなどの流体噴射装置に関連した方法およびシステムに関する。したがって、以下の説明では「インク」という用語を使用するが、適切な実施形態では他の流体が利用される。
【０００７】
他にも原因はあるが印刷装置の動作の副生成物として、インク中に泡の形の空気が生じることがある。例えば、１つまたは複数のチャンバからインクが噴射されるときに印刷装置の印刷カートリッジの噴射プロセスの副生成物として泡が生じることがある。
【０００８】
泡が流体噴射装置、例えば印刷ヘッド内に溜まると、その泡が、いくつかまたはすべてのチャンバへのインクの流れを塞ぎ、流体噴射装置の適切な動作を妨げることがある。いくつかの実施形態は、後で明らかになるように、流体噴射装置から空気および／または泡を抜いて機能不良の可能性を減少させることができる構造および方法を提供する。
【０００９】
図１は、１つの実施形態による例示的な印刷装置を示す。この実施形態において、印刷装置は、プリンタ１００を含む。ここに示したプリンタは、インクジェットプリンタの形で実施されている。プリンタ１００は、黒白および／またはカラーで印刷することができる。用語「印刷装置」は、例えば印刷カートリッジ内の流体噴射装置を使用してその機能の少なくとも一部分を達成する任意のタイプの印刷装置および／または画像形成装置を指す。そのような印刷装置の例には、プリンタ、ファクシミリ装置、写真複写機などがあるがこれらに限定されない。他の流体噴射装置の例には、中でも様々な医学装置または実験設備で使用されるラボオンチップ（Ｌａｂ−Ｏｎ−Ａ−Ｃｈｉｐ）などの様々な装置がある。
【００１０】
図２は、プリンタ１００などの例示的な印刷装置に使用されることがある例示的な印刷カートリッジ２０２を示す。印刷カートリッジ２０２は、印刷ヘッド２０４と、印刷ヘッドと結合するように構成されたカートリッジ本体２０６とからなる。カートリッジ本体２０６は、印刷ヘッド２０４にインクを供給することができ、内部インク供給源を含む場合および／または外部インク供給源に接続される場合もある。印刷ヘッド２０４が受けたインクは、外向面２０８から液滴の形で噴射されることがある。
【００１１】
印刷カートリッジ２０２に単一の印刷ヘッド２０４が示されているが、他の印刷カートリッジは、単一の印刷カートリッジに複数の印刷ヘッドを有することがある。いくつかの適切な印刷カートリッジは使い捨ての場合もあり、他の印刷カートリッジは、印刷装置以上の有効寿命を有する場合もある。他の例示的な構成は、当業者によって理解されよう。
【００１２】
図３は、図２に示したような印刷ヘッド２０４の断面図を示す。この断面図は、印刷ヘッド２０４のｙ軸に沿って切断されたものである。第１の基板面３１０からほぼ反対側の第２の基板面３１２まで、基板３０６内をスロット３０４が通る。スロット３０４は、任意の適切な寸法を有することができる。例えば、スロットは、ｘ軸と平行に測定したときに任意の適切な長さを有することができ、いくつかの実施形態は、２０，０００ミクロン程度のスロットを有する。同様に、ｙ軸と平行に測定して任意の適切なスロット幅を利用することができ、多くの実施形態は、１００〜２００ミクロンの範囲のスロット幅を利用する。これより狭い幅も広い幅も適切である。
【００１３】
この特定の実施形態において、基板３０６は、ドープしてもよく、ドープしなくてもよい（doped or undoped）。シリコンを含む。他の基板材料は、ガリウムヒ素、ガリウムリン、リン化インジウム、ガラス、石英、セラミックス、または他の材料を含むことができるが、これらに限定されない。
【００１４】
基板の厚さｔは、意図された用途に適切な任意の適切な寸法を有することができる。いくつかの実施形態において、基板の厚さｔは、１００ミクロン未満から２０００ミクロン以上の範囲でよい。１つの例示的な実施形態は、厚さ約６７５ミクロンの基板を利用することができるが、最新の傾向が小型化し続ける場合、将来の実施形態は、一般に、厚さ１００〜３００ミクロン以下を有する基板を利用することができる。
【００１５】
本明細書では単一の基板について述べるが、他の適切な実施形態は、組み立て中および／または完成品に複数の構成要素を有する基板を含むことができる。例えば、そのような１つの実施形態は、第１の構成要素と、処理中のどこかの時点で廃棄される第２の犠牲構成要素(sacrificial component)とを有する基板を使用する。
【００１６】
第１の面３１０の上に１つまたは複数の薄膜層３１４が配置されることがある。薄膜層３１４は、発熱体３１６および／または、特に示してはいないが、圧電結晶、トランジスタおよび電気トレースなどの様々な電気的な構成要素を構成することがある。個々の発熱体３１６が個々の電気トレースに電気的に接続される。発熱体に電気エネルギーが選択的に供給されて印刷ヘッド２０４からインクを噴射させることができる。同様に、圧電結晶や他の噴射手段などの他の電気的な構成要素を利用する実施形態に通電(energize)してインクを噴射させることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、アパーチャ３２０が形成された１つまたは複数のフィルタ３１８と障壁層３２２とオリフィス層３２４とが薄膜層３１４の隣りに配置されることがある。インクは、スロット３０４からアパーチャ３２０を通りインク供給通路（「通路」）３２６まで通ることができる。インクは、個々の通路３２６からチャンバ３２８に供給することができる。
【００１８】
障壁層３２２によって少なくとも一部分に通路３２６とチャンバ３２８が画定される。オリフィス層３２４に形成されそれぞれ位置決めされたノズル３３０によって、チャンバ３２８から選択的にインクを噴射することができる。ノズル３３０は、第１のノズルタイプを含む。いくつかの実施形態では、オリフィス層３２４によって第２の異なるノズルタイプが画定される。この実施形態では、後でより詳しく述べるように、第２のノズルタイプは、印刷ヘッドから泡を排出するように構成された空気抜き孔３３２を含む。
【００１９】
１つの実施形態において、フィルタ３１８は、基板の第１の面３１０の上に配置されたほぼ平坦な感光性（ｐｈｏｔｏ−ｉｍａｇａｂｌｅ）の高分子フィルタ層からなる。この特定の実施形態において、感光性のフィルタ層は、薄膜層３１４上にスピンオンされその後でスロット３０４が完成される。感光性のフィルタ層は、アパーチャ３２０を形成するようにパターン形成されエッチングされる。さらに、この実施形態において、エッチング前にフィルタ３１８上に障壁層３２２が配置される。当業者は、他の適切な構成を理解するであろう。例えば、他のフィルタは、様々な材料からなることができかつ／または他のアパーチャ形状および／またはサイズを利用することができる。そのような１つの例において、ステンレス鋼フィルタを利用することができる。
【００２０】
個々のチャンバ３２８内またはその近くに個々の発熱体３１６を配置することができる。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のチャンバ３２８は、障壁層３２２とオリフィス層３２４によって少なくとも一部分を画定されることができる。他の構成も可能である。この実施形態において、通路３２６とチャンバ３２８は障壁層３２２内にパターン形成される。当業者に理解されるように、これは１つの適切な構成に過ぎない。障壁層３２２は、他の材料の中でも特に感光性の高分子基板などのパターン形成可能な材料を含むことができるが、他の材料を利用することもできる。
【００２１】
１つの実施形態において、オリフィス層３２４はニッケル基板からなる。もう１つの実施形態において、オリフィス層３２４は、障壁層と同じ材料である。前の層の上に様々な層を形成し、付着させ、または取り付けることができる。ここで示す構成は、単に１つの可能な構成にすぎない。例えば、代替の実施形態において、オリフィス層３２４と障壁層３２２とは単一層の材料からなる。
【００２２】
図４ａ〜図４ｏは、図３に示したような印刷ヘッド２０４の一部分を示す。図４ａ、図４ｃ、図４ｅ、図４ｇ、図４ｉ、図４ｋ、図４ｍ、および図４ｏは、ｘ軸に沿ってスロット３０４と交差するように切断された破断断面図を示す。図４ｂ、図４ｄ、図４ｆ、図４ｈ、図４ｊ、図４ｌおよび図４ｎは、ｘｙ平面に沿って切断された印刷ヘッド２０４の一部分の平面図を示す。
【００２３】
図４ａ〜図４ｂは、スロット３０４から入ってノズル３３０を出るように延在する流体経路ｆの一部分を示す。通路３２６は、流体経路ｆの一部分を画定し、アパーチャ３２０と通路−チャンバ間開口４００とを介してチャンバ３２８とスロット３０４とを含む隣接構造に流体的に結合されている。
【００２４】
アパーチャ３２０は、スロット３０４から通路３２６にインクを入れることができるように構成される。この実施形態において、２つのアパーチャ３２０が通路３２６に供給する。他の実施形態は、これよりも多いかまたは少ない数のアパーチャを利用して通路に供給することができる。代替または追加として、他の供給構成も利用することができ、その例を後で説明する。
【００２５】
この実施形態では、個々のアパーチャ３２０は、流体経路ｆを横切る面で見てほぼ円形である。アパーチャ３２０は直径ｄ1を有し、これは、１つの実施形態において、流体経路ｆに対して直角に測定して約８ミクロンである。本明細書において、アパーチャ３２０などの開口は、直径を含む単一の寸法によって示され、開口は、流体経路ｆを横切る面で見て円形である。他の構成は、開口を通る流体経路ｆのそれぞれの部分に対して直角にそれぞれ測定した幅と高さ、または幅と長さなどの２つの寸法によって示される。流体経路のそれぞれの部分は、開口の内径軸（ｂｏｒｅ ａｘｉｓ）を含むと考えることができる。
【００２６】
図４ａと図４ｂの実施形態において、障壁層３２２によって通路３２６とチャンバ３２８が画定される。オリフィス層３２４にノズル３３０と空気抜き孔３３２が画定される。この特定の実施形態において、通路３２６は、約２０ミクロンのほぼ一定の高さｄ2を有することがある。他の構成の例は、図６と関連して後で説明する。
【００２７】
通路−チャンバ間開口４００は、１つの実施形態において、約１０ミクロンの第１の幅ｄ3と２０ミクロンの高さｄ2を有する。通路３２６は、通路−チャンバ間開口４００から、１つの実施形態では空気抜き孔３３２の近くの約２０ミクロンの第２の幅ｄ4までにおいて外側に向かってテーパ（taper）を有している。
【００２８】
ノズル３３０は直径ｄ5を有し、直径ｄ5は、１つの実施形態において、流体経路ｆを横切る方向で測定して約１５ミクロンである。空気抜き孔３３２は、内径軸ｂ1に沿って延在し、第１の直径ｄ6を有し、第１の直径ｄ6は、１つの実施形態において、内径軸を横切る方向で且つオリフィス層３２４の外側面４０１の近くで測定して約１３ミクロンである。この実施形態において、空気抜き孔３３２は、また、さらに大きい第２の直径ｄ7を有し、直径ｄ7は、１つの実施形態において、オリフィス層３２４の内側面４０２の近くで測定して約２０ミクロンである。
【００２９】
図４ａと図４ｂの実施形態において、アパーチャ３２０、ノズル３３０および空気抜き孔３３２はほぼ円形であるように示されており、他の適切な実施形態は、特に長方形や楕円形などの他の幾何学形状を利用することができる。
【００３０】
動作中、インク（具体的に示していない）が、ノズル３３０を通って噴射されるまで流体経路ｆに沿って流れることができる。例えば、インクは、アパーチャ３２０を通ってスロット３０４から通路３２６に流れ込む。次に、インクは、通路−チャンバ間開口４００を通って通路３２６からチャンバ３２８に供給される。インクは、ノズル３３０と空気抜き孔３３２の上にそれぞれ、スロット３０４内の通常わずかに負のゲージ圧と釣り合うメニスカス４０３ａ、４０３ｂを形成する。
【００３１】
図４ｃ〜図４ｆに示したように、発熱体と隣り合いかつチャンバに収容されたインクの一部分を加熱し気化させるように十分にそれぞれの発熱体３１６に通電することによって、チャンバ３２８からインクを選択的に噴射することができる。チャンバ３２８に収容されたインクの気化状態は、チャンバ内で圧力を高めることができる。チャンバ内の圧力が空気流体界面での表面張力や圧力に打ち勝つほど十分に高くなると、図４ｅに示したようにインク４０４の液滴がチャンバのノズル３３０から噴射される。噴射後、インクがチャンバ３２８に入り、メニスカス４０３ａが再び形成される。
【００３２】
チャンバから噴射させるためにインクにエネルギーを与えると、他の結果が生じることがある。例えば、インクの温度が高くなると、インク中の気体の溶解度が下がる。その結果、インクに溶けている気体が「ガス発生（ｏｕｔ−ｇａｓ）」し、チャンバ３２８及び関連した通路３２６内に泡４０６ａ、４０６ｂを形成する。ガス発生は、印刷ヘッド内に泡が生じる仕組みの１つの例に過ぎない。他の原因は、特に、チャンバ内の気化プロセスと、インク滴を噴射した後の補充プロセス中で空気がノズルに「ぶくぶく入る(gulping)」ことと、インク供給源からインクと一緒に運ばれる泡とがある。
【００３３】
図４ｃ〜図４ｄに示したように、泡４０６ａ、４０６ｂは、１つの実施形態においてそれぞれ５ミクロンと８ミクロンの直径ｄ8とｄ9を有する。泡に近い最も小さな寸法の制約は通路幅ｄ3であり、これは、１つの実施形態において１０ミクロンである。泡は、通路３２６の断面積を基準にして、ほぼ球に近い低エネルギーの形状を想定することができる。
【００３４】
図４ｅ〜図４ｆに示したように、前に示した泡（４０６ａ、４０６ｂ）は、成長しかつ／または他の泡と合体して単一のさらに大きい泡４０６ｃになった。泡４０６ｃは、泡に近い通路の幅ｄ3と類似の約１０ミクロンの直径ｄ9を有する。泡が成長し続ける場合、幅ｄ3は泡のｘ次元とｚ次元の膨張を制約し始め、その代わりに泡をｙ次元に膨張させ、したがってほぼ球形から変形する。
【００３５】
泡４０６ｃが変形すると、泡を、通路３２６に沿って、通路−チャンバ間開口４００から、ｘ次元の制約が少なく泡がより球形状を達成することができる通路３２６の空気抜き孔端の方に移動させることができる駆動力が生じる。この駆動力の結果を図４ｇ〜図４ｈに示し、ここで、泡４０６ｃは、通路のより幅の広い空気抜き孔端の方に通路３２６に沿って移動している。図４ｇ〜図４ｈに示したように、泡４０６ｃは、泡４０６ｃに近い通路の幅と類似の約１５ミクロンの直径ｄ9を有する。
【００３６】
泡４０６ｃが膨張し続けるとき、ｘ次元の制約が泡に駆動力を提供し続ける。図４ｉ〜図４ｊで分かるように、この場合、駆動力は、泡を通路のテーパに沿って空気抜き孔３３２の方に移動させ続けるのに十分であり、このとき、泡は、約２０ミクロンの直径ｄ9を有し、通路３２６の最も制約の少ない部分にある。この位置において、泡４０６ｃは、あり得る最も大きい球形を有し、通路３２６のｘ、ｚ次元の制約が提供される。このとき、さらなる泡の成長は、３つ（ｘ、ｙおよびｚ）の次元で生じる曲率半径(radius of curvature)間のエネルギー平衡によって決定される。この実施形態において、最も大きい泡の成長は、チャンバに向かう方（ｙ軸）と空気抜き孔に向かう方（ｚ軸）であり、泡は、これらの２つの主成長方向に平衡状態を探す。
【００３７】
図４ｋ〜図４ｌで分かるように、泡４０６ｃは、膨張し続けたものであり、通路３２６の次元的な制約によって、ｙ次元とｚ次元に膨張し、したがって非球形を呈するように強制される。
【００３８】
図４ｍ〜図４ｏで分かるように、泡４０６ｃは、泡が通ることができる開口よりも通路の制約が大きくなる箇所に達するまで、通路３２６のチャンバ端の方にｙ次元に後方に成長し続けることができる。この実施形態において、泡４０６ｃは、通路３２６に沿って連続的に膨張するために、泡が空気抜き孔３３２内に膨張し空気流体界面の表面張力と圧力に打ち勝つより高いエネルギー状態を呈することが必要となるまで、チャンバ３２８の方に成長する。この特定の実施形態において、そのようなポイントは、通路の幅が空気抜き孔の直径ｄ6以下になる場所に生じることがある。いくつかの実施形態において、これは、通路の幅が空気抜き孔の幅ｄ6よりもある程度小さい場合に生じることがあり、したがってエネルギー状態が、泡を空気抜き孔内に膨張させ、メニスカスに打ち勝つのに十分な高さになることができる。泡４０６ｃの体積が増大し続けるとき、泡は、メニスカス４０３ｂの表面張力に打ち勝つのに十分に高いエネルギー状態に達する。泡のエネルギー状態がメニスカスの表面張力に打ち勝つのに十分な高さになったとき、メニスカスは「壊れ」、泡を構成する気体は、空気抜き孔３３２から排出するかまたは放出される。
【００３９】
図４ｏは、泡が空気抜き孔３３２から排出されメニスカス４０３ｂが再形成された後の印刷ヘッド２０４を示す。泡の排除は、泡に近いインクの毛管圧(capillary pressure)によって容易にすることができる。いくつかの実施形態において、発射発熱体３１６は、インク中に圧力サージを作り出して泡の排出を促進するために１回または複数回通電されることがある。メニスカス４０３ｂは、泡を構成する気体が印刷ヘッドから排出された後で再びできる。さらに他の泡ができた場合は、プロセスを繰り返すことができる。
【００４０】
この実施形態において、通路などのスペース内の所望の方向への泡の移動および／または膨脹は、スペース内に、テーパを有する環境、あるいは泡がスペースの制約の大きい領域から制約の小さい領域内に移動しかつ／または膨脹するように促す環境を提供することによって達成することができる。この特定の実施形態において、制約の大きい領域はチャンバに近く、制約の小さい領域は空気抜き孔に近い。また、この実施形態は、泡を所望の開口を通しかつ／または他の開口を通さないように、通路に入りまた出る開口の相対寸法を選択する。空気抜き孔３３２は、アパーチャ３２０および通路−チャンバ間開口４００と比べて大きい寸法を有し、それにより、空気抜き孔を通る泡は、アパーチャ３２０と通路−チャンバ間開口４００のどちらよりも大きい曲率半径を受ける。したがって、空気抜き孔から排出することによって印刷ヘッド内で泡を処理することができる。
【００４１】
図５ａ〜図５ｉは、いくつかの例示的な空気抜き孔の構成を示す。
【００４２】
図５ａ〜図５ｃは、オリフィス層３２４ａに形成された空気抜き孔３３２ａの１つの実施形態を示す。図５ａは、１つの実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図を示す。図５ｂは、１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図を示す。図５ｃは、１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図を示す。
【００４３】
第１の面４０１ａとほぼ反対側の第２の面４０２ａの間に、空気抜き孔３３２ａが、第１の面の４０１ａとほぼ垂直の内径軸ｂ２に沿ってオリフィス層３２４ａを貫通する。オリフィス層３２４ａは、図３に関して前に述べたように第２の面４０２ａを印刷ヘッドの障壁層の方に位置決めするように構成される。
【００４４】
この実施形態において、空気抜き孔３３２ａは、ほぼ円錐台形(frusto-conical shaped)である。他の例示的な形には、例えば、半球形、ボウル形および円筒形がある。
【００４５】
図５ｂ〜図５ｃから分かるように、図５ｂ〜図５ｃに示した泡４０６ｄの一部分が空気抜き孔内に膨張するとき、インク５０６を空気抜き孔３３２ａ内に捕らえることができる。図５ｃで分かるように、泡４０６ｄが空気抜き孔３３２ａ内に膨張し空気抜き孔の円形とほぼ一致したときにインク５０６を第２の面４０２ａの近くに捕らえることができる。
空気抜き孔３３２ａ内に捕らえられたインク５０６は、場合によって、空気流体界面の表面張力と圧力に打ち勝つのに十分に圧力が高くなることがある。代替または追加として、捕らえられたインクは、メニスカスに打ち勝ったときに泡と一緒に印刷ヘッドから排出されることがある。
【００４６】
図５ｄ〜図５ｆは、図５ｅ〜図５ｆに示した泡４０６ｅのある状態でインクを空気抜き孔３３２ｂから印刷ヘッド内に排出させやすい空気抜き孔構成の代替の実施形態を示す。図５ｄ〜図５ｆはそれぞれ、図５ａ〜図５ｃと類似の図を示す。この実施形態において、空気抜き孔３３２ｂは、少なくとも１つの毛管領域(capillary region)５１０と接合された中央領域５０８を有する。この実施形態において、中央領域５０８はほぼ円錐台形であり、内径軸ｂ３に沿ってオリフィス層３２４ｂを貫通している。毛管領域５１０は、オリフィス層３２４ｂ内の少なくとも途中まで延在している。この実施形態においては、毛管領域５１０は、第１の面の４０１ｂと第２の面４０２ｂの間の全体に延在している。この実施形態では、毛管領域５１０は、ほぼ円筒形の一部分に近い。他の形状が類似の機能を提供することができる。
【００４７】
図５ｆから分かるように、泡４０６ｅは、中央領域５０８を満たすように膨張する傾向があるが、一般に、インク５０６が第１の面４０１ｂを通って印刷ヘッドの重なり部分に排出される経路を提供する毛管領域５１０を満たさない。インクの排出経路を提供することによって、泡４０６ｅが空気流体界面での表面張力と圧力に打ち勝ちかつ空気抜き孔３３２からのインクの排除を防ぐのが容易になる。
【００４８】
図５ｇ〜図５ｉは、泡４０６ｆがある状態でインクを空気抜き孔３３２ｃから印刷ヘッド内に排出させやすい空気抜き孔構成のさらに他の実施形態を示す。図５ｇ〜図５ｉはそれぞれ、図５ｄ〜図５ｆと類似の図を示す。この実施形態において、空気抜き孔３３２ｃは、中央領域５０８ａを有する。中央領域５０８ａ内に、全体を５１２で示したオリフィス材料のリブが延在している。この実施形態において、リブ５１２は、一般に、円筒形の一部分に近い。他の形状が類似の機能を提供することができる。
【００４９】
図５ｉから分かるように、リブ５１２によって、泡４０６ｆは、インクが排出する２つの毛管領域５１０ａ、５１０ｂを残す構成を呈する。
【００５０】
当業者は、他の適切な空気抜き孔の構成を利用できることを理解するはずである。
【００５１】
図６〜図６ａは、もう１つの例示的な印刷ヘッドの構成を示す。図６は、図３に示したものと類似の印刷ヘッド２０４ａの断面図を示し、図６ａは、図４ｂに示した図と類似の図を示す。この実施形態において、障壁層３２２ａに形成されスロット３０４ａの両側に配置された１対のチャンバ３２８ａ、３２８ｂが、共通通路３２６ａから供給される。インクは、フィルタ３１８ａに形成されたアパーチャ３２０ａを介して、流体経路ｆに沿ってスロット３０４ａから通路３２６ａに供給される。ノズル３３０ａ、３３０ｂはそれぞれ、チャンバ３２８ａ、３２８ｂより下に配置される。
【００５２】
チャンバ３２８ａ、３２８ｂの間の通路３２６ａに沿って空気抜き孔３３２ｄが位置決めされる。この実施形態において、チャンバ３２８ａ近くの通路の高さｄ10は、空気抜き孔３３２ｄの近くの高さｄ11よりも低い。フィルタ３１８ａとオリフィス層３２４ｄの間の通路のｚ方向の高さは、ｄ10の値からｄ11の値までにおいてほぼテーパが付けられている。この特定の実施形態において、オリフィス層の内側面４０２ｄは、テーパを得るようにグレースケールエッチング(gray-scale etch)を利用してパターン形成される。他の実施形態は、特にフィルタ３１８ａ、薄膜３１４ａおよび／または基板３０６ａにテーパを作成することによって、ｚ方向でのテーパがつけられた通路の高さを得ることができる。
【００５３】
通路３２６ａのテーパにより、通路内にある泡が、空気抜き孔３３２ｄの方に移動しかつ／または膨張しやすい。空気抜き孔の相対的な寸法により、泡が通路３２６ａからアパーチャ３２０ａを通るかあるいはチャンバ３２８ａに入るよりも、空気抜き孔を通ることが促進される。
【００５４】
この実施形態において、アパーチャ３２０ａは、流体経路ｆに沿ってフィルタ３１８ａを貫通し、空気抜き孔の内径軸ｂ5に沿って測定した１５ミクロンの直径ｄ13よりも小さい１０ミクロンの直径ｄ12を有する。空気抜き孔の直径ｄ13は、通路−チャンバ間開口４００ａの寸法の少なくとも一方よりも大きい。この特定の実施形態において、通路−チャンバ間開口の寸法は、ｚ方向に１０ミクロンの高さｄ10と、ｘ方向に２０ミクロンの幅ｄ14を有する。通路からチャンバへの開口の１０ミクロンの高さ寸法ｄ10は、１５ミクロンの直径ｄ13の空気抜き孔３３２ａよりも制約が大きい。同様に、１０ミクロンの直径ｄ12のアパーチャ３２０ａは、空気抜き孔の１５ミクロンよりも制約が大きい。その結果、通路３２６ａ内で膨脹する泡は、アパーチャ３２０ａを通るか通路からチャンバへの開口４００ａ内に入れるよりも空気抜き孔３３２ｄを通り易い。
【００５５】
図６ｂは、空気抜き孔３３２ｄの方への泡の移動を支援することができる代替の通路構造を示す。この特定の実施形態は、図６に関して説明したテーパがつけられた通路高さを保持する。この実施形態は、さらに、通路３２６ｂ内の泡が空気抜き孔３３２ｄに近づく方向とチャンバ３２８ｂから遠ざかる方向に移動しかつ／または膨張するように促進するテーパ状通路幅を加える。
【００５６】
通路３２６ｂは、その通路−チャンバ間開口４００ｂでの幅ｄ16が、空気抜き孔３３２ｄおよびその近くの幅ｄ17よりも狭い。通路は、そのような２つの値の間でテーパ状になる。そのような構造は、空気抜き孔３３２ｄの方への泡の移動を促進することができる。泡が、ガス発生または合体によって成長し続けるとき、システム内の最大の次元の方に成長する。したがって、泡は、空気抜き孔３３２ｄ内に膨脹しそのメニスカスに打ち勝つまで通路３２６ｂ内でｙ軸に沿って空気抜き孔３３２ｄの方に成長する。この時点で、泡は、空気抜き孔を通ってシステムから抜けることができる。
【００５７】
図７〜図７ａは、さらにもう１つの例示的な印刷ヘッド構成を示す。図７は、上に重なる基板のないフィルタ３１８ｂ、障壁層３２２ｂおよびオリフィス層３２４ｂの平面図を示す。説明のために、フィルタ３１８ｂは、部分的に切除されている。図７ａは、図７に示したように構成要素の一部分のある程度拡大した図を示す。
【００５８】
この実施形態は、障壁層３２２ｂに形成されたマニホルド(manifold)領域７０２を使用する。マニホルド領域７０２は、アパーチャ３２０ｂを通してインクを受け取ることができる。インクは、１つまたは複数の開口から個々の通路３２６ｂに入ることができる。様々な実施形態において、開口の例には、アパーチャ３２０ｂ、マニホルド−通路間開口７０４、および通路−通路間開口７０６がある。マニホルド−通路間開口７０４は、通路−通路間開口７０６の寸法ｄ19よりも大きい寸法ｄ18を有する。この実施形態において、マニホルド−通路間寸法ｄ18は約１２ミクロンであり、通路−通路間寸法ｄ19は約９ミクロンである。通路−チャンバ間寸法ｄ20は１０ミクロンを含む。
【００５９】
個々の通路３２６ｂ内で生成されるかあるいは生じる泡は、連続したガス発生などによって成長する場合があり、開口から最も小さい制約の寸法を有する通路内に入るかまたは通路から出やすくなる。この実施形態は、オリフィス層３２４ｂとフィルタ３１８ｂの間に画定されたようにｚ方向に２０ミクロンのほぼ均一な距離を維持する。したがって、制約が最も少ない開口には、マニホルド−通路間開口７０４が含まれる。通路３２６ｂ内で制約を受ける泡４０６ｃは、十分なエネルギー状態に達したときにマニホルド−通路間開口７０４を通って移動しやすい。泡４０６ｃは、より小さい通路−通路開口７０６が、マニホルド−通路間開口７０４よりも通るのに高いエネルギーの形状を必要とする場合に、隣り合った通路間を移動しにくい。
【００６０】
この実施形態において、マニホルド領域７０２は、短軸すなわちｙ軸に沿って測定した約５０ミクロンの幅ｄ21と、上にあるスロットの長さと類似のｘ方向の長さとを有する。マニホルド領域７０２内の泡は、より制約の大きい寸法のマニホルド−通路間開口７０４または９ミクロンの直径ｄ22を有するアパーチャ３２０ｂを通らずに、マニホルド領域に沿って膨張する傾向がある。１５ミクロンの直径ｄ23を有する空気抜き孔３３２ｅは、マニホルドがｘ方向とｙ方向に泡で満たされたときに泡が利用可能な最大寸法の開口を提供することができる。したがって、マニホルド領域７０２内の泡は、寸法的制約によってそれが空気抜き孔３３２ｅから抜けるまで、マニホルド領域内で膨張することができる。
【００６１】
代替の実施形態において、空気抜き孔なしに泡を処理することができる。その代わりに、泡をそれぞれのノズルから除去するように通路への開口と通路からの開口の相対的寸法を選択することができる。通路−チャンバ間寸法ｄ20とノズル直径ｄ24を、マニホルド−通路間開口７０４や通路−通路間開口７０６などの他の通路開口よりも大きくすることによって、泡は、通路内で制約を受けたときに、隣り合った通路に移ったり場合によってはインクの流れを妨げたりすることなく、ノズルから出ることができる。
【００６２】
図８は、図７に示したものと類似の実施形態を示す。この図において、オリフィス層３２４ｅは、フィルタ３１８ｃの基礎となる障壁層３２２ｃの下にある。この実施形態において、アパーチャ３２０ｃは、通路３２６ｃの上とマニホルド領域７０２ａの上に位置決めされる。寸法は、図７に関して説明したものと同一であり、したがって、泡は、隣り合った通路３２６ｃまたはアパーチャ３２０ｃを通るのではなく、通路３２６ｃからマニホルド領域内に移動しやすい。マニホルド領域７０２ａに入ると、泡は、通路に戻るのではなく空気抜き孔３３２ｆから外に出る。
【００６３】
この実施形態において、個々の通路３２６ｃは、泡がマニホルド領域７０２ａの一部分または全てを占有しているときでも、通路の上に位置決めされたアパーチャ３２０ｃおよび／または隣り合った通路からインクを受け取ることができる。この構成により、マニホルド領域内に泡がある状態で十分なインクがチャンバに流れるように維持することができる。
【００６４】
印刷ヘッド内の泡の発生率は、印刷カートリッジの動作状況によって異なることがある。印刷カートリッジが定期的に使用されるとき、インクが固化したり、空気抜き孔の近くに固まり付着したりする。いくつかの実施形態は、空気抜き孔の近くに発射用の発熱体(firing heating element)やエネルギーを与える他の装置を位置決めすることができる。印刷ヘッドが保守部の上に位置決めされたときなどに、発熱体に時々に通電することができる。発熱体に通電することにより、インクを放出し、通常ならば空気抜き孔を塞ぎ始めることがある空気抜き孔近くの固まったインクまたは乾いたインクを排出することができる。
【００６５】
以上、説明のために適切な寸法の特定の例を提供したが、当業者は、他の多くの適切な寸法が等しく適切であることを理解するはずである。
【００６６】
以上説明した実施形態は、印刷ヘッドなどの流体噴射装置に気体の泡が生じたときにその気体の泡を処理するための様々な構造および方法を提供する。他の例示的な実施形態は、他の方法および／または他の配置で泡を処理することができる。例えば、１つの適切な実施形態は、流体供給経路に沿った都合のよい場所に泡処理構造を配置することができる。もう１つの例は、図７と図８に示したノズル列のいずれかの端に空気抜き孔を位置決めすることができる。構造は、核形成(nucleation)によって泡を生成しインクの局所的加熱により連続的ガス発生(outgassing)を維持することによって後で印刷ヘッドに供給されるインクに含まれるガスの量を積極的に減らすように設計することができる。この構造は、流体供給経路が通るスペースを画定するように構成することができる。
【００６７】
そのような１つの実施形態において、構造物は、インクが流れるスペースを画定することができる。インクは、構造物内を通るときに加熱されてガス発生を引き起こしその結果泡を発生させることがある。スペースに結合された開口の相対的なサイズと形状をスペースの形状と組み合わせて意図的に選択することによって泡を処理することができる。例えば、インクは、流体供給経路に沿って移動し、第１の開口からスペースに入り、第２の開口から出てもよい。第１と第２の開口のどちらの最小寸法もより大きい最小寸法を有する第３の開口によって、泡をスペースから出しさらに泡をインクから有効に分離することができる。このプロセスは、さらに、スペースの最も制限の小さい領域が第３の開口に近づくようにスペースの形状をテーパ形状にすることによってさらに強化することができるが、これは、泡を処理するための１つの追加の例示的な実施形態に過ぎない。当業者は、他の適切な構成を理解するはずである。
【００６８】
示した実施形態は、印刷ヘッドや他の流体噴射装置内の泡を処理するための方法およびシステムを提供することができる。泡は、インク供給通路などのスペース内への開口またはそのスペースから出る開口の相対的寸法を制御することによって処理することができる。いくつかの実施形態は、空気抜き孔を開口の１つとして利用し、泡が他の開口ではなく空気抜き孔を通って移動しやすくする相対的な寸法を選択する。
【００６９】
本発明の概念を構造的特徴と方法の工程に対して、特定の言葉で説明したが、添付の特許請求の範囲は、示した特定の特徴および工程に必ずしも限定されない。むしろ特定の特徴と工程は、実施形態として開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】１つの実施形態による例示的なプリンタの正面図である。
【図２】１つの実施形態による例示的な印刷カートリッジの斜視図である。
【図３】１つの実施形態による図２に示したような例示的な印刷ヘッドの一部分の断面図である。
【図４ａ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｂ】１つの実施形態による図４ａに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｃ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｄ】１つの実施形態による図４ｃに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｅ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｆ】１つの実施形態による図４ｅに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｇ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｈ】１つの実施形態による図４ｇに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｉ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｊ】１つの実施形態による図４ｉに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｋ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｌ】１つの実施形態による図４ｋに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｍ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｎ】１つの実施形態による図４ｍに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｏ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図５ａ】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図である。
【図５ｂ】１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図である。
【図５ｃ】１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図５ｄ】もう１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図である。
【図５ｅ】もう１つの実施形態による図５ｄに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図である。
【図５ｆ】もう１つの実施形態による図５ｄに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図５ｇ】追加の実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図である。
【図５ｈ】追加の実施形態による図５ｇに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図である。
【図５ｉ】追加の実施形態による図５ｇに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図６】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図６ａ】図６に示した例示的な流体噴射装置の実施形態の一部分の平面図である。
【図６ｂ】図６に示した例示的な流体噴射装置の実施形態の一部分の代替的な構成の平面図である。
【図７】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図７ａ】１つの実施形態による図７に示した例示的な流体噴射装置の実施形態の一部分の拡大平面図である。
【図８】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００ プリンタ
２０２ 印刷カートリッジ
２０４ 印刷ヘッド（流体噴射装置）
２０６ カートリッジ本体
２０８ 外向面
３０６ 基板
３０４ スロット
３１０ 第１の基板面
３１２ 第２の基板面
３１４ 薄膜層
３１６ 発熱体
３１８ フィルタ
３２０ アパーチャ
３２２ 障壁層
３２４ オリフィス層
３２６ インク供給通路（通路、流体供給通路）
３２８ チャンバ
３３０ ノズル（第１番目の開口）
３３２ 空気抜き孔（泡を除去する手段、泡排出手段）
４００ 通路−チャンバ間開口
４０２ オリフィス層３２４の内側面
４０３ａ、４０３ｂ メニスカス
４０４ インク（流体液滴）
４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｆ 泡
５０６ インク
５０８ 中央領域
５１０ 毛管領域
５１２ リブ
７０２ マニホルド領域
７０４ マニホルド−通路間開口
７０６ 通路−通路間開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体噴射装置の空気処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷ヘッドなどの様々な流体噴射装置内に泡の形の空気があることがある。流体噴射装置によっては、この泡が、流体の流れを減少させかつ／または塞ぎ、装置の適切な機能を妨げることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記に鑑み、気泡を処理することにより、流体噴射装置の性能と信頼性を高めることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る流体噴射装置は、以下のような特徴を有する流体噴射装置として提供される。
（１）流体噴射装置であって、ノズルから流体液滴を噴射するように構成されたチャンバと、第１の開口を介して前記チャンバに流体を供給するように構成され、少なくとも１つの異なる第２の開口を介して流体を受け取るように構成された流体供給通路と、前記流体供給通路と結合され、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された第３の開口とを備える流体噴射装置。
（２）前記第３の開口が、前記流体液滴が噴射される前記流体噴射装置の外側面まで延在している（１）に記載の流体噴射装置。
（３）前記第３の開口が、オリフィス層に形成された開口を含む（１）に記載の流体噴射装置。
（４）前記第１の開口が第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも１つの第２の異なる開口が第２の内径軸に沿って延在し、前記第３の開口が第３の内径軸に沿って延在し、前記第３の内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法および前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも１つの第２の開口の最小寸法よりも大きい（１）に記載の流体噴射装置。
（５）ノズルをさらに備え、前記ノズルが前記チャンバの近くに位置決めされ、前記第３の開口が前記流体供給通路の近くに位置決めされた（１）に記載の流体噴射装置。
（６）前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える（１）に記載の流体噴射装置。
（７）前記第３の開口が、中央領域とリブとを備える（１）に記載の流体噴射装置。
（８）前記空気抜き孔が、前記流体供給通路の上に位置決めされた（１）に記載の流体噴射装置。
（９）印刷ヘッドとして具現化される（１）に記載の流体噴射装置。
（１０）前記流体噴射装置の表面のノズルから流体を噴射するように構成されたチャンバと、少なくとも第１の開口を介して流体を受け取り、少なくとも１つの異なる第２の開口を介して前記チャンバに流体を送るように構成された流体供給通路と、前記通路から泡を除去する手段とを備える流体噴射装置。
（１１）前記除去する手段が、前記表面を介して泡を除去するように構成された（１０）に記載の流体噴射装置。
（１２）流体噴射装置であって、流体を噴射するように構成された１対のチャンバと、
前記１対のチャンバ間にほぼ延在し、１対の開口を介して前記１対のチャンバに流体を供給するように構成された流体供給通路と、前記流体噴射装置から空気を除去するために前記通路に沿って設置された少なくとも１つの他の開口とを備える流体噴射装置。
（１３）前記流体供給通路が、前記１対の開口から前記少なくとも１つの他の開口に向かって略テーパがつけられた（１２）に記載の流体噴射装置。
（１４）前記流体供給通路が、前記１対の開口の間の長さに対して直角に測定された第１の寸法を有し、該第１の寸法が、前記長さに対して直角に測定された前記少なくとも１つの他の開口の近くの第２の寸法よりも小さい（１２）に記載の流体噴射装置。
（１５）前記流体供給通路が、前記長さに対して直角かつ前記第１の寸法に対して直角に測定した第３の寸法を有し、該第３の寸法が、前記長さに対して直角且つ前記第２の寸法に対して直角で且つ前記少なくとも１つの他の開口の近くで測定した第４の寸法よりも小さい（１４）に記載の流体噴射装置。
（１６）前記対のチャンバが、オリフィス層に形成された第１のタイプのノズルから流体を噴射するように構成され、前記少なくとも１つの他の開口が、前記オリフィス層に形成された第２のタイプのノズルを備える（１２）に記載の流体噴射装置。
（１７）前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域と毛管領域とを備える（１４）に記載の流体噴射装置。
（１８）前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域とそこに形成されたリブとを備える（１４）に記載の流体噴射装置。
（１９）流体噴射装置であって、該流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層を備え、該オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定する、流体噴射装置。
（２０）前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、毛管領域と接合されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記毛管領域が、前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する（１９）に記載の流体噴射装置。
（２１）前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、そこにリブが形成されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記リブが前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する（１９）に記載の流体噴射装置。
（２２）印刷ヘッドとして具現化される（１９）に記載の流体噴射装置。
（２３）第１のノズルが、第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも第２のノズルが第２の内径軸に沿って延在し、前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも第２のノズルの最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１のノズルの最小寸法よりも小さい（１９）に記載の流体噴射装置。
（２４）流体供給経路に沿って受け取った流体を噴射する少なくとも１つのチャンバであって、前記流体供給経路が、第１の開口を通って、第２の開口を介して流体供給通路と前記チャンバ内に延在しており、前記第１の開口が、前記第２の開口の最小寸法よりも小さい流体供給経路と直角に測定した最小寸法を有している、チャンバと、内径軸に沿って延在し、前記流体供給通路に流体的に結合された空気抜き孔であって、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい該空気抜き孔の前記内径軸と直角に測定した最小寸法を有する、空気抜き孔とを備える流体噴射装置。
（２５）前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記チャンバの近くにある比較的狭い領域までテーパを有する（２４）に記載の流体噴射装置。
（２６）前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記第１の開口の近くにある第１の比較的狭い領域までテーパを有しており、また前記比較的広い領域から、前記第２の開口の近くの第２の比較的狭い領域までテーパを有している（２４）に記載の流体噴射装置。
（２７）前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える（２４）に記載の流体噴射装置。
（２８）前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える（２４）に記載の流体噴射装置。
（２９）１つまたは複数の層がその上に配置された基板と、前記１つまたは複数の層によって少なくとも部分的に画定されたスペース内を通る流体供給経路とを備え、前記スペースは、より制約の多い領域からより制約の少ない領域までにテーパを有しており、前記スペース内に含まれる泡を前記より制約の少ない領域の方に移動させる、流体噴射装置。
（３０）前記より制約の少ない領域の近くに位置決めされた泡排出手段をさらに備える（２９）に記載の流体噴射装置。
（３１）前記流体供給経路は、第１の開口から前記スペースに入り、第２の開口から前記スペースを出て、前記第２の開口は、前記流体供給経路と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも大きい前記流体供給経路と直角に測定された最小寸法を有する（２９）に記載の流体噴射装置。
（３２）前記内径軸に沿ってスペースから延在し、前記スペースから泡を排出するように構成された第３の開口をさらに備え、前記内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい（３１）に記載の流体噴射装置。
（３３）前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える（３２）に記載の流体噴射装置。
（３４）前記第３の開口が、中央領域とそこに位置決めされたリブとを備える（３２）に記載の流体噴射装置。
（３５）流体噴射装置であって、第１の開口を介して流体を噴射するための少なくとも一つのチャンバであって、第１の開口を介して流体供給通路から流体を受け取るように構成された少なくとも１つのチャンバと、前記流体供給通路と流体的に結合され、該流体供給通路に沿って形成され、前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されたもう１つの開口（３３２）とを備え、前記流体供給通路が、前記もう１つの開口の近くの位置での第１の寸法から前記第２の開口の近くの位置での第２の寸法までにテーパを有している流体噴射装置。
（３６）前記もう１つの開口が、前記第１の開口の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも小さい、前記もう１つの開口の内径軸と直角に測定した最小寸法を有する（３５）に記載の流体噴射装置。
（３７）前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える（３５）に記載の流体噴射装置。
（３８）前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える（３５）に記載の流体噴射装置。
（３９）前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定し、前記第２のノズルが、中央領域と毛管領域とを備える流体噴射装置。
（４０）前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも１つの第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、
前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの第２の異なるノズルを画定し、前記第２のノズルが中央領域とリブとを備える流体噴射装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図面全体を通して類似の特徴と構成要素を参照するために可能な限り同じ構成要素を使用する。異なる実施形態を識別するために、適切な場合にアルファベットの接尾辞を利用する。本明細書に示した図表現は、説明のためのものであり、一律の縮尺に従っていない場合がある。
【０００６】
以下に説明する実施形態は、印刷ヘッドなどの流体噴射装置に関連した方法およびシステムに関する。したがって、以下の説明では「インク」という用語を使用するが、適切な実施形態では他の流体が利用される。
【０００７】
他にも原因はあるが印刷装置の動作の副生成物として、インク中に泡の形の空気が生じることがある。例えば、１つまたは複数のチャンバからインクが噴射されるときに印刷装置の印刷カートリッジの噴射プロセスの副生成物として泡が生じることがある。
【０００８】
泡が流体噴射装置、例えば印刷ヘッド内に溜まると、その泡が、いくつかまたはすべてのチャンバへのインクの流れを塞ぎ、流体噴射装置の適切な動作を妨げることがある。いくつかの実施形態は、後で明らかになるように、流体噴射装置から空気および／または泡を抜いて機能不良の可能性を減少させることができる構造および方法を提供する。
【０００９】
図１は、１つの実施形態による例示的な印刷装置を示す。この実施形態において、印刷装置は、プリンタ１００を含む。ここに示したプリンタは、インクジェットプリンタの形で実施されている。プリンタ１００は、黒白および／またはカラーで印刷することができる。用語「印刷装置」は、例えば印刷カートリッジ内の流体噴射装置を使用してその機能の少なくとも一部分を達成する任意のタイプの印刷装置および／または画像形成装置を指す。そのような印刷装置の例には、プリンタ、ファクシミリ装置、写真複写機などがあるがこれらに限定されない。他の流体噴射装置の例には、中でも様々な医学装置または実験設備で使用されるラボオンチップ（Ｌａｂ−Ｏｎ−Ａ−Ｃｈｉｐ）などの様々な装置がある。
【００１０】
図２は、プリンタ１００などの例示的な印刷装置に使用されることがある例示的な印刷カートリッジ２０２を示す。印刷カートリッジ２０２は、印刷ヘッド２０４と、印刷ヘッドと結合するように構成されたカートリッジ本体２０６とからなる。カートリッジ本体２０６は、印刷ヘッド２０４にインクを供給することができ、内部インク供給源を含む場合および／または外部インク供給源に接続される場合もある。印刷ヘッド２０４が受けたインクは、外向面２０８から液滴の形で噴射されることがある。
【００１１】
印刷カートリッジ２０２に単一の印刷ヘッド２０４が示されているが、他の印刷カートリッジは、単一の印刷カートリッジに複数の印刷ヘッドを有することがある。いくつかの適切な印刷カートリッジは使い捨ての場合もあり、他の印刷カートリッジは、印刷装置以上の有効寿命を有する場合もある。他の例示的な構成は、当業者によって理解されよう。
【００１２】
図３は、図２に示したような印刷ヘッド２０４の断面図を示す。この断面図は、印刷ヘッド２０４のｙ軸に沿って切断されたものである。第１の基板面３１０からほぼ反対側の第２の基板面３１２まで、基板３０６内をスロット３０４が通る。スロット３０４は、任意の適切な寸法を有することができる。例えば、スロットは、ｘ軸と平行に測定したときに任意の適切な長さを有することができ、いくつかの実施形態は、２０，０００ミクロン程度のスロットを有する。同様に、ｙ軸と平行に測定して任意の適切なスロット幅を利用することができ、多くの実施形態は、１００〜２００ミクロンの範囲のスロット幅を利用する。これより狭い幅も広い幅も適切である。
【００１３】
この特定の実施形態において、基板３０６は、ドープしてもよく、ドープしなくてもよい（doped or undoped）。シリコンを含む。他の基板材料は、ガリウムヒ素、ガリウムリン、リン化インジウム、ガラス、石英、セラミックス、または他の材料を含むことができるが、これらに限定されない。
【００１４】
基板の厚さｔは、意図された用途に適切な任意の適切な寸法を有することができる。いくつかの実施形態において、基板の厚さｔは、１００ミクロン未満から２０００ミクロン以上の範囲でよい。１つの例示的な実施形態は、厚さ約６７５ミクロンの基板を利用することができるが、最新の傾向が小型化し続ける場合、将来の実施形態は、一般に、厚さ１００〜３００ミクロン以下を有する基板を利用することができる。
【００１５】
本明細書では単一の基板について述べるが、他の適切な実施形態は、組み立て中および／または完成品に複数の構成要素を有する基板を含むことができる。例えば、そのような１つの実施形態は、第１の構成要素と、処理中のどこかの時点で廃棄される第２の犠牲構成要素(sacrificial component)とを有する基板を使用する。
【００１６】
第１の面３１０の上に１つまたは複数の薄膜層３１４が配置されることがある。薄膜層３１４は、発熱体３１６および／または、特に示してはいないが、圧電結晶、トランジスタおよび電気トレースなどの様々な電気的な構成要素を構成することがある。個々の発熱体３１６が個々の電気トレースに電気的に接続される。発熱体に電気エネルギーが選択的に供給されて印刷ヘッド２０４からインクを噴射させることができる。同様に、圧電結晶や他の噴射手段などの他の電気的な構成要素を利用する実施形態に通電(energize)してインクを噴射させることができる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、アパーチャ３２０が形成された１つまたは複数のフィルタ３１８と障壁層３２２とオリフィス層３２４とが薄膜層３１４の隣りに配置されることがある。インクは、スロット３０４からアパーチャ３２０を通りインク供給通路（「通路」）３２６まで通ることができる。インクは、個々の通路３２６からチャンバ３２８に供給することができる。
【００１８】
障壁層３２２によって少なくとも一部分に通路３２６とチャンバ３２８が画定される。オリフィス層３２４に形成されそれぞれ位置決めされたノズル３３０によって、チャンバ３２８から選択的にインクを噴射することができる。ノズル３３０は、第１のノズルタイプを含む。いくつかの実施形態では、オリフィス層３２４によって第２の異なるノズルタイプが画定される。この実施形態では、後でより詳しく述べるように、第２のノズルタイプは、印刷ヘッドから泡を排出するように構成された空気抜き孔３３２を含む。
【００１９】
１つの実施形態において、フィルタ３１８は、基板の第１の面３１０の上に配置されたほぼ平坦な感光性（ｐｈｏｔｏ−ｉｍａｇａｂｌｅ）の高分子フィルタ層からなる。この特定の実施形態において、感光性のフィルタ層は、薄膜層３１４上にスピンオンされその後でスロット３０４が完成される。感光性のフィルタ層は、アパーチャ３２０を形成するようにパターン形成されエッチングされる。さらに、この実施形態において、エッチング前にフィルタ３１８上に障壁層３２２が配置される。当業者は、他の適切な構成を理解するであろう。例えば、他のフィルタは、様々な材料からなることができかつ／または他のアパーチャ形状および／またはサイズを利用することができる。そのような１つの例において、ステンレス鋼フィルタを利用することができる。
【００２０】
個々のチャンバ３２８内またはその近くに個々の発熱体３１６を配置することができる。いくつかの実施形態において、１つ又は複数のチャンバ３２８は、障壁層３２２とオリフィス層３２４によって少なくとも一部分を画定されることができる。他の構成も可能である。この実施形態において、通路３２６とチャンバ３２８は障壁層３２２内にパターン形成される。当業者に理解されるように、これは１つの適切な構成に過ぎない。障壁層３２２は、他の材料の中でも特に感光性の高分子基板などのパターン形成可能な材料を含むことができるが、他の材料を利用することもできる。
【００２１】
１つの実施形態において、オリフィス層３２４はニッケル基板からなる。もう１つの実施形態において、オリフィス層３２４は、障壁層と同じ材料である。前の層の上に様々な層を形成し、付着させ、または取り付けることができる。ここで示す構成は、単に１つの可能な構成にすぎない。例えば、代替の実施形態において、オリフィス層３２４と障壁層３２２とは単一層の材料からなる。
【００２２】
図４ａ〜図４ｏは、図３に示したような印刷ヘッド２０４の一部分を示す。図４ａ、図４ｃ、図４ｅ、図４ｇ、図４ｉ、図４ｋ、図４ｍ、および図４ｏは、ｘ軸に沿ってスロット３０４と交差するように切断された破断断面図を示す。図４ｂ、図４ｄ、図４ｆ、図４ｈ、図４ｊ、図４ｌおよび図４ｎは、ｘｙ平面に沿って切断された印刷ヘッド２０４の一部分の平面図を示す。
【００２３】
図４ａ〜図４ｂは、スロット３０４から入ってノズル３３０を出るように延在する流体経路ｆの一部分を示す。通路３２６は、流体経路ｆの一部分を画定し、アパーチャ３２０と通路−チャンバ間開口４００とを介してチャンバ３２８とスロット３０４とを含む隣接構造に流体的に結合されている。
【００２４】
アパーチャ３２０は、スロット３０４から通路３２６にインクを入れることができるように構成される。この実施形態において、２つのアパーチャ３２０が通路３２６に供給する。他の実施形態は、これよりも多いかまたは少ない数のアパーチャを利用して通路に供給することができる。代替または追加として、他の供給構成も利用することができ、その例を後で説明する。
【００２５】
この実施形態では、個々のアパーチャ３２０は、流体経路ｆを横切る面で見てほぼ円形である。アパーチャ３２０は直径ｄ1を有し、これは、１つの実施形態において、流体経路ｆに対して直角に測定して約８ミクロンである。本明細書において、アパーチャ３２０などの開口は、直径を含む単一の寸法によって示され、開口は、流体経路ｆを横切る面で見て円形である。他の構成は、開口を通る流体経路ｆのそれぞれの部分に対して直角にそれぞれ測定した幅と高さ、または幅と長さなどの２つの寸法によって示される。流体経路のそれぞれの部分は、開口の内径軸（ｂｏｒｅ ａｘｉｓ）を含むと考えることができる。
【００２６】
図４ａと図４ｂの実施形態において、障壁層３２２によって通路３２６とチャンバ３２８が画定される。オリフィス層３２４にノズル３３０と空気抜き孔３３２が画定される。この特定の実施形態において、通路３２６は、約２０ミクロンのほぼ一定の高さｄ2を有することがある。他の構成の例は、図６と関連して後で説明する。
【００２７】
通路−チャンバ間開口４００は、１つの実施形態において、約１０ミクロンの第１の幅ｄ3と２０ミクロンの高さｄ2を有する。通路３２６は、通路−チャンバ間開口４００から、１つの実施形態では空気抜き孔３３２の近くの約２０ミクロンの第２の幅ｄ4までにおいて外側に向かってテーパ（taper）を有している。
【００２８】
ノズル３３０は直径ｄ5を有し、直径ｄ5は、１つの実施形態において、流体経路ｆを横切る方向で測定して約１５ミクロンである。空気抜き孔３３２は、内径軸ｂ1に沿って延在し、第１の直径ｄ6を有し、第１の直径ｄ6は、１つの実施形態において、内径軸を横切る方向で且つオリフィス層３２４の外側面４０１の近くで測定して約１３ミクロンである。この実施形態において、空気抜き孔３３２は、また、さらに大きい第２の直径ｄ7を有し、直径ｄ7は、１つの実施形態において、オリフィス層３２４の内側面４０２の近くで測定して約２０ミクロンである。
【００２９】
図４ａと図４ｂの実施形態において、アパーチャ３２０、ノズル３３０および空気抜き孔３３２はほぼ円形であるように示されており、他の適切な実施形態は、特に長方形や楕円形などの他の幾何学形状を利用することができる。
【００３０】
動作中、インク（具体的に示していない）が、ノズル３３０を通って噴射されるまで流体経路ｆに沿って流れることができる。例えば、インクは、アパーチャ３２０を通ってスロット３０４から通路３２６に流れ込む。次に、インクは、通路−チャンバ間開口４００を通って通路３２６からチャンバ３２８に供給される。インクは、ノズル３３０と空気抜き孔３３２の上にそれぞれ、スロット３０４内の通常わずかに負のゲージ圧と釣り合うメニスカス４０３ａ、４０３ｂを形成する。
【００３１】
図４ｃ〜図４ｆに示したように、発熱体と隣り合いかつチャンバに収容されたインクの一部分を加熱し気化させるように十分にそれぞれの発熱体３１６に通電することによって、チャンバ３２８からインクを選択的に噴射することができる。チャンバ３２８に収容されたインクの気化状態は、チャンバ内で圧力を高めることができる。チャンバ内の圧力が空気流体界面での表面張力や圧力に打ち勝つほど十分に高くなると、図４ｅに示したようにインク４０４の液滴がチャンバのノズル３３０から噴射される。噴射後、インクがチャンバ３２８に入り、メニスカス４０３ａが再び形成される。
【００３２】
チャンバから噴射させるためにインクにエネルギーを与えると、他の結果が生じることがある。例えば、インクの温度が高くなると、インク中の気体の溶解度が下がる。その結果、インクに溶けている気体が「ガス発生（ｏｕｔ−ｇａｓ）」し、チャンバ３２８及び関連した通路３２６内に泡４０６ａ、４０６ｂを形成する。ガス発生は、印刷ヘッド内に泡が生じる仕組みの１つの例に過ぎない。他の原因は、特に、チャンバ内の気化プロセスと、インク滴を噴射した後の補充プロセス中で空気がノズルに「ぶくぶく入る(gulping)」ことと、インク供給源からインクと一緒に運ばれる泡とがある。
【００３３】
図４ｃ〜図４ｄに示したように、泡４０６ａ、４０６ｂは、１つの実施形態においてそれぞれ５ミクロンと８ミクロンの直径ｄ8とｄ9を有する。泡に近い最も小さな寸法の制約は通路幅ｄ3であり、これは、１つの実施形態において１０ミクロンである。泡は、通路３２６の断面積を基準にして、ほぼ球に近い低エネルギーの形状を想定することができる。
【００３４】
図４ｅ〜図４ｆに示したように、前に示した泡（４０６ａ、４０６ｂ）は、成長しかつ／または他の泡と合体して単一のさらに大きい泡４０６ｃになった。泡４０６ｃは、泡に近い通路の幅ｄ3と類似の約１０ミクロンの直径ｄ9を有する。泡が成長し続ける場合、幅ｄ3は泡のｘ次元とｚ次元の膨張を制約し始め、その代わりに泡をｙ次元に膨張させ、したがってほぼ球形から変形する。
【００３５】
泡４０６ｃが変形すると、泡を、通路３２６に沿って、通路−チャンバ間開口４００から、ｘ次元の制約が少なく泡がより球形状を達成することができる通路３２６の空気抜き孔端の方に移動させることができる駆動力が生じる。この駆動力の結果を図４ｇ〜図４ｈに示し、ここで、泡４０６ｃは、通路のより幅の広い空気抜き孔端の方に通路３２６に沿って移動している。図４ｇ〜図４ｈに示したように、泡４０６ｃは、泡４０６ｃに近い通路の幅と類似の約１５ミクロンの直径ｄ9を有する。
【００３６】
泡４０６ｃが膨張し続けるとき、ｘ次元の制約が泡に駆動力を提供し続ける。図４ｉ〜図４ｊで分かるように、この場合、駆動力は、泡を通路のテーパに沿って空気抜き孔３３２の方に移動させ続けるのに十分であり、このとき、泡は、約２０ミクロンの直径ｄ9を有し、通路３２６の最も制約の少ない部分にある。この位置において、泡４０６ｃは、あり得る最も大きい球形を有し、通路３２６のｘ、ｚ次元の制約が提供される。このとき、さらなる泡の成長は、３つ（ｘ、ｙおよびｚ）の次元で生じる曲率半径(radius of curvature)間のエネルギー平衡によって決定される。この実施形態において、最も大きい泡の成長は、チャンバに向かう方（ｙ軸）と空気抜き孔に向かう方（ｚ軸）であり、泡は、これらの２つの主成長方向に平衡状態を探す。
【００３７】
図４ｋ〜図４ｌで分かるように、泡４０６ｃは、膨張し続けたものであり、通路３２６の次元的な制約によって、ｙ次元とｚ次元に膨張し、したがって非球形を呈するように強制される。
【００３８】
図４ｍ〜図４ｏで分かるように、泡４０６ｃは、泡が通ることができる開口よりも通路の制約が大きくなる箇所に達するまで、通路３２６のチャンバ端の方にｙ次元に後方に成長し続けることができる。この実施形態において、泡４０６ｃは、通路３２６に沿って連続的に膨張するために、泡が空気抜き孔３３２内に膨張し空気流体界面の表面張力と圧力に打ち勝つより高いエネルギー状態を呈することが必要となるまで、チャンバ３２８の方に成長する。この特定の実施形態において、そのようなポイントは、通路の幅が空気抜き孔の直径ｄ6以下になる場所に生じることがある。いくつかの実施形態において、これは、通路の幅が空気抜き孔の幅ｄ6よりもある程度小さい場合に生じることがあり、したがってエネルギー状態が、泡を空気抜き孔内に膨張させ、メニスカスに打ち勝つのに十分な高さになることができる。泡４０６ｃの体積が増大し続けるとき、泡は、メニスカス４０３ｂの表面張力に打ち勝つのに十分に高いエネルギー状態に達する。泡のエネルギー状態がメニスカスの表面張力に打ち勝つのに十分な高さになったとき、メニスカスは「壊れ」、泡を構成する気体は、空気抜き孔３３２から排出するかまたは放出される。
【００３９】
図４ｏは、泡が空気抜き孔３３２から排出されメニスカス４０３ｂが再形成された後の印刷ヘッド２０４を示す。泡の排除は、泡に近いインクの毛管圧(capillary pressure)によって容易にすることができる。いくつかの実施形態において、発射発熱体３１６は、インク中に圧力サージを作り出して泡の排出を促進するために１回または複数回通電されることがある。メニスカス４０３ｂは、泡を構成する気体が印刷ヘッドから排出された後で再びできる。さらに他の泡ができた場合は、プロセスを繰り返すことができる。
【００４０】
この実施形態において、通路などのスペース内の所望の方向への泡の移動および／または膨脹は、スペース内に、テーパを有する環境、あるいは泡がスペースの制約の大きい領域から制約の小さい領域内に移動しかつ／または膨脹するように促す環境を提供することによって達成することができる。この特定の実施形態において、制約の大きい領域はチャンバに近く、制約の小さい領域は空気抜き孔に近い。また、この実施形態は、泡を所望の開口を通しかつ／または他の開口を通さないように、通路に入りまた出る開口の相対寸法を選択する。空気抜き孔３３２は、アパーチャ３２０および通路−チャンバ間開口４００と比べて大きい寸法を有し、それにより、空気抜き孔を通る泡は、アパーチャ３２０と通路−チャンバ間開口４００のどちらよりも大きい曲率半径を受ける。したがって、空気抜き孔から排出することによって印刷ヘッド内で泡を処理することができる。
【００４１】
図５ａ〜図５ｉは、いくつかの例示的な空気抜き孔の構成を示す。
【００４２】
図５ａ〜図５ｃは、オリフィス層３２４ａに形成された空気抜き孔３３２ａの１つの実施形態を示す。図５ａは、１つの実施形態による別の例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図を示す。図５ｂは、１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図を示す。図５ｃは、１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図を示す。
【００４３】
第１の面４０１ａとほぼ反対側の第２の面４０２ａの間に、空気抜き孔３３２ａが、第１の面の４０１ａとほぼ垂直の内径軸ｂ２に沿ってオリフィス層３２４ａを貫通する。オリフィス層３２４ａは、図３に関して前に述べたように第２の面４０２ａを印刷ヘッドの障壁層の方に位置決めするように構成される。
【００４４】
この実施形態において、空気抜き孔３３２ａは、ほぼ円錐台形(frusto-conical shaped)である。他の例示的な形には、例えば、半球形、ボウル形および円筒形がある。
【００４５】
図５ｂ〜図５ｃから分かるように、図５ｂ〜図５ｃに示した泡４０６ｄの一部分が空気抜き孔内に膨張するとき、インク５０６を空気抜き孔３３２ａ内に捕らえることができる。図５ｃで分かるように、泡４０６ｄが空気抜き孔３３２ａ内に膨張し空気抜き孔の円形とほぼ一致したときにインク５０６を第２の面４０２ａの近くに捕らえることができる。
空気抜き孔３３２ａ内に捕らえられたインク５０６は、場合によって、空気流体界面の表面張力と圧力に打ち勝つのに十分に圧力が高くなることがある。代替または追加として、捕らえられたインクは、メニスカスに打ち勝ったときに泡と一緒に印刷ヘッドから排出されることがある。
【００４６】
図５ｄ〜図５ｆは、図５ｅ〜図５ｆに示した泡４０６ｅのある状態でインクを空気抜き孔３３２ｂから印刷ヘッド内に排出させやすい空気抜き孔構成の代替の実施形態を示す。図５ｄ〜図５ｆはそれぞれ、図５ａ〜図５ｃと類似の図を示す。この実施形態において、空気抜き孔３３２ｂは、少なくとも１つの毛管領域(capillary region)５１０と接合された中央領域５０８を有する。この実施形態において、中央領域５０８はほぼ円錐台形であり、内径軸ｂ３に沿ってオリフィス層３２４ｂを貫通している。毛管領域５１０は、オリフィス層３２４ｂ内の少なくとも途中まで延在している。この実施形態においては、毛管領域５１０は、第１の面の４０１ｂと第２の面４０２ｂの間の全体に延在している。この実施形態では、毛管領域５１０は、ほぼ円筒形の一部分に近い。他の形状が類似の機能を提供することができる。
【００４７】
図５ｆから分かるように、泡４０６ｅは、中央領域５０８を満たすように膨張する傾向があるが、一般に、インク５０６が第１の面４０１ｂを通って印刷ヘッドの重なり部分に排出される経路を提供する毛管領域５１０を満たさない。インクの排出経路を提供することによって、泡４０６ｅが空気流体界面での表面張力と圧力に打ち勝ちかつ空気抜き孔３３２からのインクの排除を防ぐのが容易になる。
【００４８】
図５ｇ〜図５ｉは、泡４０６ｆがある状態でインクを空気抜き孔３３２ｃから印刷ヘッド内に排出させやすい空気抜き孔構成のさらに他の実施形態を示す。図５ｇ〜図５ｉはそれぞれ、図５ｄ〜図５ｆと類似の図を示す。この実施形態において、空気抜き孔３３２ｃは、中央領域５０８ａを有する。中央領域５０８ａ内に、全体を５１２で示したオリフィス材料のリブが延在している。この実施形態において、リブ５１２は、一般に、円筒形の一部分に近い。他の形状が類似の機能を提供することができる。
【００４９】
図５ｉから分かるように、リブ５１２によって、泡４０６ｆは、インクが排出する２つの毛管領域５１０ａ、５１０ｂを残す構成を呈する。
【００５０】
当業者は、他の適切な空気抜き孔の構成を利用できることを理解するはずである。
【００５１】
図６〜図６ａは、もう１つの例示的な印刷ヘッドの構成を示す。図６は、図３に示したものと類似の印刷ヘッド２０４ａの断面図を示し、図６ａは、図４ｂに示した図と類似の図を示す。この実施形態において、障壁層３２２ａに形成されスロット３０４ａの両側に配置された１対のチャンバ３２８ａ、３２８ｂが、共通通路３２６ａから供給される。インクは、フィルタ３１８ａに形成されたアパーチャ３２０ａを介して、流体経路ｆに沿ってスロット３０４ａから通路３２６ａに供給される。ノズル３３０ａ、３３０ｂはそれぞれ、チャンバ３２８ａ、３２８ｂより下に配置される。
【００５２】
チャンバ３２８ａ、３２８ｂの間の通路３２６ａに沿って空気抜き孔３３２ｄが位置決めされる。この実施形態において、チャンバ３２８ａ近くの通路の高さｄ10は、空気抜き孔３３２ｄの近くの高さｄ11よりも低い。フィルタ３１８ａとオリフィス層３２４ｄの間の通路のｚ方向の高さは、ｄ10の値からｄ11の値までにおいてほぼテーパが付けられている。この特定の実施形態において、オリフィス層の内側面４０２ｄは、テーパを得るようにグレースケールエッチング(gray-scale etch)を利用してパターン形成される。他の実施形態は、特にフィルタ３１８ａ、薄膜３１４ａおよび／または基板３０６ａにテーパを作成することによって、ｚ方向でのテーパがつけられた通路の高さを得ることができる。
【００５３】
通路３２６ａのテーパにより、通路内にある泡が、空気抜き孔３３２ｄの方に移動しかつ／または膨張しやすい。空気抜き孔の相対的な寸法により、泡が通路３２６ａからアパーチャ３２０ａを通るかあるいはチャンバ３２８ａに入るよりも、空気抜き孔を通ることが促進される。
【００５４】
この実施形態において、アパーチャ３２０ａは、流体経路ｆに沿ってフィルタ３１８ａを貫通し、空気抜き孔の内径軸ｂ5に沿って測定した１５ミクロンの直径ｄ13よりも小さい１０ミクロンの直径ｄ12を有する。空気抜き孔の直径ｄ13は、通路−チャンバ間開口４００ａの寸法の少なくとも一方よりも大きい。この特定の実施形態において、通路−チャンバ間開口の寸法は、ｚ方向に１０ミクロンの高さｄ10と、ｘ方向に２０ミクロンの幅ｄ14を有する。通路からチャンバへの開口の１０ミクロンの高さ寸法ｄ10は、１５ミクロンの直径ｄ13の空気抜き孔３３２ａよりも制約が大きい。同様に、１０ミクロンの直径ｄ12のアパーチャ３２０ａは、空気抜き孔の１５ミクロンよりも制約が大きい。その結果、通路３２６ａ内で膨脹する泡は、アパーチャ３２０ａを通るか通路からチャンバへの開口４００ａ内に入れるよりも空気抜き孔３３２ｄを通り易い。
【００５５】
図６ｂは、空気抜き孔３３２ｄの方への泡の移動を支援することができる代替の通路構造を示す。この特定の実施形態は、図６に関して説明したテーパがつけられた通路高さを保持する。この実施形態は、さらに、通路３２６ｂ内の泡が空気抜き孔３３２ｄに近づく方向とチャンバ３２８ｂから遠ざかる方向に移動しかつ／または膨張するように促進するテーパ状通路幅を加える。
【００５６】
通路３２６ｂは、その通路−チャンバ間開口４００ｂでの幅ｄ16が、空気抜き孔３３２ｄおよびその近くの幅ｄ17よりも狭い。通路は、そのような２つの値の間でテーパ状になる。そのような構造は、空気抜き孔３３２ｄの方への泡の移動を促進することができる。泡が、ガス発生または合体によって成長し続けるとき、システム内の最大の次元の方に成長する。したがって、泡は、空気抜き孔３３２ｄ内に膨脹しそのメニスカスに打ち勝つまで通路３２６ｂ内でｙ軸に沿って空気抜き孔３３２ｄの方に成長する。この時点で、泡は、空気抜き孔を通ってシステムから抜けることができる。
【００５７】
図７〜図７ａは、さらにもう１つの例示的な印刷ヘッド構成を示す。図７は、上に重なる基板のないフィルタ３１８ｂ、障壁層３２２ｂおよびオリフィス層３２４ｂの平面図を示す。説明のために、フィルタ３１８ｂは、部分的に切除されている。図７ａは、図７に示したように構成要素の一部分のある程度拡大した図を示す。
【００５８】
この実施形態は、障壁層３２２ｂに形成されたマニホルド(manifold)領域７０２を使用する。マニホルド領域７０２は、アパーチャ３２０ｂを通してインクを受け取ることができる。インクは、１つまたは複数の開口から個々の通路３２６ｂに入ることができる。様々な実施形態において、開口の例には、アパーチャ３２０ｂ、マニホルド−通路間開口７０４、および通路−通路間開口７０６がある。マニホルド−通路間開口７０４は、通路−通路間開口７０６の寸法ｄ19よりも大きい寸法ｄ18を有する。この実施形態において、マニホルド−通路間寸法ｄ18は約１２ミクロンであり、通路−通路間寸法ｄ19は約９ミクロンである。通路−チャンバ間寸法ｄ20は１０ミクロンを含む。
【００５９】
個々の通路３２６ｂ内で生成されるかあるいは生じる泡は、連続したガス発生などによって成長する場合があり、開口から最も小さい制約の寸法を有する通路内に入るかまたは通路から出やすくなる。この実施形態は、オリフィス層３２４ｂとフィルタ３１８ｂの間に画定されたようにｚ方向に２０ミクロンのほぼ均一な距離を維持する。したがって、制約が最も少ない開口には、マニホルド−通路間開口７０４が含まれる。通路３２６ｂ内で制約を受ける泡４０６ｃは、十分なエネルギー状態に達したときにマニホルド−通路間開口７０４を通って移動しやすい。泡４０６ｃは、より小さい通路−通路開口７０６が、マニホルド−通路間開口７０４よりも通るのに高いエネルギーの形状を必要とする場合に、隣り合った通路間を移動しにくい。
【００６０】
この実施形態において、マニホルド領域７０２は、短軸すなわちｙ軸に沿って測定した約５０ミクロンの幅ｄ21と、上にあるスロットの長さと類似のｘ方向の長さとを有する。マニホルド領域７０２内の泡は、より制約の大きい寸法のマニホルド−通路間開口７０４または９ミクロンの直径ｄ22を有するアパーチャ３２０ｂを通らずに、マニホルド領域に沿って膨張する傾向がある。１５ミクロンの直径ｄ23を有する空気抜き孔３３２ｅは、マニホルドがｘ方向とｙ方向に泡で満たされたときに泡が利用可能な最大寸法の開口を提供することができる。したがって、マニホルド領域７０２内の泡は、寸法的制約によってそれが空気抜き孔３３２ｅから抜けるまで、マニホルド領域内で膨張することができる。
【００６１】
代替の実施形態において、空気抜き孔なしに泡を処理することができる。その代わりに、泡をそれぞれのノズルから除去するように通路への開口と通路からの開口の相対的寸法を選択することができる。通路−チャンバ間寸法ｄ20とノズル直径ｄ24を、マニホルド−通路間開口７０４や通路−通路間開口７０６などの他の通路開口よりも大きくすることによって、泡は、通路内で制約を受けたときに、隣り合った通路に移ったり場合によってはインクの流れを妨げたりすることなく、ノズルから出ることができる。
【００６２】
図８は、図７に示したものと類似の実施形態を示す。この図において、オリフィス層３２４ｅは、フィルタ３１８ｃの基礎となる障壁層３２２ｃの下にある。この実施形態において、アパーチャ３２０ｃは、通路３２６ｃの上とマニホルド領域７０２ａの上に位置決めされる。寸法は、図７に関して説明したものと同一であり、したがって、泡は、隣り合った通路３２６ｃまたはアパーチャ３２０ｃを通るのではなく、通路３２６ｃからマニホルド領域内に移動しやすい。マニホルド領域７０２ａに入ると、泡は、通路に戻るのではなく空気抜き孔３３２ｆから外に出る。
【００６３】
この実施形態において、個々の通路３２６ｃは、泡がマニホルド領域７０２ａの一部分または全てを占有しているときでも、通路の上に位置決めされたアパーチャ３２０ｃおよび／または隣り合った通路からインクを受け取ることができる。この構成により、マニホルド領域内に泡がある状態で十分なインクがチャンバに流れるように維持することができる。
【００６４】
印刷ヘッド内の泡の発生率は、印刷カートリッジの動作状況によって異なることがある。印刷カートリッジが定期的に使用されるとき、インクが固化したり、空気抜き孔の近くに固まり付着したりする。いくつかの実施形態は、空気抜き孔の近くに発射用の発熱体(firing heating element)やエネルギーを与える他の装置を位置決めすることができる。印刷ヘッドが保守部の上に位置決めされたときなどに、発熱体に時々に通電することができる。発熱体に通電することにより、インクを放出し、通常ならば空気抜き孔を塞ぎ始めることがある空気抜き孔近くの固まったインクまたは乾いたインクを排出することができる。
【００６５】
以上、説明のために適切な寸法の特定の例を提供したが、当業者は、他の多くの適切な寸法が等しく適切であることを理解するはずである。
【００６６】
以上説明した実施形態は、印刷ヘッドなどの流体噴射装置に気体の泡が生じたときにその気体の泡を処理するための様々な構造および方法を提供する。他の例示的な実施形態は、他の方法および／または他の配置で泡を処理することができる。例えば、１つの適切な実施形態は、流体供給経路に沿った都合のよい場所に泡処理構造を配置することができる。もう１つの例は、図７と図８に示したノズル列のいずれかの端に空気抜き孔を位置決めすることができる。構造は、核形成(nucleation)によって泡を生成しインクの局所的加熱により連続的ガス発生(outgassing)を維持することによって後で印刷ヘッドに供給されるインクに含まれるガスの量を積極的に減らすように設計することができる。この構造は、流体供給経路が通るスペースを画定するように構成することができる。
【００６７】
そのような１つの実施形態において、構造物は、インクが流れるスペースを画定することができる。インクは、構造物内を通るときに加熱されてガス発生を引き起こしその結果泡を発生させることがある。スペースに結合された開口の相対的なサイズと形状をスペースの形状と組み合わせて意図的に選択することによって泡を処理することができる。例えば、インクは、流体供給経路に沿って移動し、第１の開口からスペースに入り、第２の開口から出てもよい。第１と第２の開口のどちらの最小寸法もより大きい最小寸法を有する第３の開口によって、泡をスペースから出しさらに泡をインクから有効に分離することができる。このプロセスは、さらに、スペースの最も制限の小さい領域が第３の開口に近づくようにスペースの形状をテーパ形状にすることによってさらに強化することができるが、これは、泡を処理するための１つの追加の例示的な実施形態に過ぎない。当業者は、他の適切な構成を理解するはずである。
【００６８】
示した実施形態は、印刷ヘッドや他の流体噴射装置内の泡を処理するための方法およびシステムを提供することができる。泡は、インク供給通路などのスペース内への開口またはそのスペースから出る開口の相対的寸法を制御することによって処理することができる。いくつかの実施形態は、空気抜き孔を開口の１つとして利用し、泡が他の開口ではなく空気抜き孔を通って移動しやすくする相対的な寸法を選択する。
【００６９】
本発明の概念を構造的特徴と方法の工程に対して、特定の言葉で説明したが、添付の特許請求の範囲は、示した特定の特徴および工程に必ずしも限定されない。むしろ特定の特徴と工程は、実施形態として開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】１つの実施形態による例示的なプリンタの正面図である。
【図２】１つの実施形態による例示的な印刷カートリッジの斜視図である。
【図３】１つの実施形態による図２に示したような例示的な印刷ヘッドの一部分の断面図である。
【図４ａ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｂ】１つの実施形態による図４ａに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｃ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｄ】１つの実施形態による図４ｃに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｅ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｆ】１つの実施形態による図４ｅに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｇ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｈ】１つの実施形態による図４ｇに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｉ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｊ】１つの実施形態による図４ｉに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｋ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｌ】１つの実施形態による図４ｋに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｍ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図４ｎ】１つの実施形態による図４ｍに示した流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図４ｏ】１つの実施形態による図３に示した例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図５ａ】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図である。
【図５ｂ】１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図である。
【図５ｃ】１つの実施形態による図５ａに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図５ｄ】もう１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図である。
【図５ｅ】もう１つの実施形態による図５ｄに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図である。
【図５ｆ】もう１つの実施形態による図５ｄに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図５ｇ】追加の実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の破断斜視図である。
【図５ｈ】追加の実施形態による図５ｇに示した例示的な流体噴射装置の一部分の断面図である。
【図５ｉ】追加の実施形態による図５ｇに示した例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図６】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の拡大断面図である。
【図６ａ】図６に示した例示的な流体噴射装置の実施形態の一部分の平面図である。
【図６ｂ】図６に示した例示的な流体噴射装置の実施形態の一部分の代替的な構成の平面図である。
【図７】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【図７ａ】１つの実施形態による図７に示した例示的な流体噴射装置の実施形態の一部分の拡大平面図である。
【図８】１つの実施形態によるもう１つの例示的な流体噴射装置の一部分の平面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００ プリンタ
２０２ 印刷カートリッジ
２０４ 印刷ヘッド（流体噴射装置）
２０６ カートリッジ本体
２０８ 外向面
３０６ 基板
３０４ スロット
３１０ 第１の基板面
３１２ 第２の基板面
３１４ 薄膜層
３１６ 発熱体
３１８ フィルタ
３２０ アパーチャ
３２２ 障壁層
３２４ オリフィス層
３２６ インク供給通路（通路、流体供給通路）
３２８ チャンバ
３３０ ノズル（第１番目の開口）
３３２ 空気抜き孔（泡を除去する手段、泡排出手段）
４００ 通路−チャンバ間開口
４０２ オリフィス層３２４の内側面
４０３ａ、４０３ｂ メニスカス
４０４ インク（流体液滴）
４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ、４０６ｆ 泡
５０６ インク
５０８ 中央領域
５１０ 毛管領域
５１２ リブ
７０２ マニホルド領域
７０４ マニホルド−通路間開口
７０６ 通路−通路間開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体噴射装置であって、
ノズルから流体液滴を噴射するように構成されたチャンバと、
第１の開口（４００）を介して前記チャンバに流体を供給するように構成され、少なくとも１つの異なる第２の開口（３２０）を介して流体を受け取るように構成された流体供給通路と、
前記流体供給通路と結合され、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された第３の開口（３３２）とを備える流体噴射装置。
【請求項２】
前記第３の開口が、前記流体液滴が噴射される前記流体噴射装置の外側面まで延在している請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記第３の開口が、オリフィス層に形成された開口を含む請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記第１の開口が第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも１つの第２の異なる開口が第２の内径軸に沿って延在し、前記第３の開口が第３の内径軸に沿って延在し、前記第３の内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法および前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも１つの第２の開口の最小寸法よりも大きい請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
ノズルをさらに備え、前記ノズルが前記チャンバの近くに位置決めされ、前記第３の開口が前記流体供給通路の近くに位置決めされた請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記第３の開口が、中央領域とリブとを備える請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項８】
前記空気抜き孔が、前記流体供給通路の上に位置決めされた請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項９】
印刷ヘッドとして具現化される請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項１０】
前記流体噴射装置の表面のノズルから流体を噴射するように構成されたチャンバと、
少なくとも第１の開口（３２０）を介して流体を受け取り、少なくとも１つの異なる第２の開口（４００）を介して前記チャンバに流体を送るように構成された流体供給通路と、
前記通路から泡を除去する手段とを備える流体噴射装置。
【請求項１１】
前記除去する手段が、前記表面を介して泡を除去するように構成された請求項１０に記載の流体噴射装置。
【請求項１２】
流体噴射装置であって、
流体を噴射するように構成された１対のチャンバと、
前記１対のチャンバ間にほぼ延在し、１対の開口（４００）を介して前記１対のチャンバに流体を供給するように構成された流体供給通路と、
前記流体噴射装置から空気を除去するために前記通路に沿って設置された少なくとも１つの他の開口（３３２）とを備える流体噴射装置。
【請求項１３】
前記流体供給通路が、前記１対の開口から前記少なくとも１つの他の開口に向かって略テーパがつけられた請求項１２に記載の流体噴射装置。
【請求項１４】
前記流体供給通路が、前記１対の開口の間の長さに対して直角に測定された第１の寸法を有し、該第１の寸法が、前記長さに対して直角に測定された前記少なくとも１つの他の開口の近くの第２の寸法よりも小さい請求項１２に記載の流体噴射装置。
【請求項１５】
前記流体供給通路が、前記長さに対して直角かつ前記第１の寸法に対して直角に測定した第３の寸法を有し、該第３の寸法が、前記長さに対して直角且つ前記第２の寸法に対して直角で且つ前記少なくとも１つの他の開口の近くで測定した第４の寸法よりも小さい請求項１４に記載の流体噴射装置。
【請求項１６】
前記対のチャンバが、オリフィス層に形成された第１のタイプのノズルから流体を噴射するように構成され、前記少なくとも１つの他の開口が、前記オリフィス層に形成された第２のタイプのノズルを備える請求項１２に記載の流体噴射装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域と毛管領域とを備える請求項１４に記載の流体噴射装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域とそこに形成されたリブとを備える請求項１４に記載の流体噴射装置。
【請求項１９】
流体噴射装置であって、
該流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層を備え、
該オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定する、流体噴射装置。
【請求項２０】
前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、毛管領域と接合されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記毛管領域が、前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２１】
前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、そこにリブが形成されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記リブが前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２２】
印刷ヘッドとして具現化される請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２３】
第１のノズルが、第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも第２のノズルが第２の内径軸に沿って延在し、前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも第２のノズルの最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１のノズルの最小寸法よりも小さい請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２４】
流体供給経路に沿って受け取った流体を噴射する少なくとも１つのチャンバであって、前記流体供給経路が、第１の開口（３２０）を通って、第２の開口（４００）を介して流体供給通路と前記チャンバ内に延在しており、前記第１の開口（３２０）が、前記第２の開口の最小寸法よりも小さい流体供給経路と直角に測定した最小寸法を有している、チャンバと、
内径軸に沿って延在し、前記流体供給通路に流体的に結合された空気抜き孔であって、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい該空気抜き孔の前記内径軸と直角に測定した最小寸法を有する、空気抜き孔と
を備える流体噴射装置。
【請求項２５】
前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記チャンバの近くにある比較的狭い領域までテーパを有する請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２６】
前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記第１の開口の近くにある第１の比較的狭い領域までテーパを有しており、また前記比較的広い領域から、前記第２の開口の近くの第２の比較的狭い領域までテーパを有している請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２７】
前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２８】
前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２９】
１つまたは複数の層がその上に配置された基板と、
前記１つまたは複数の層によって少なくとも部分的に画定されたスペース内を通る流体供給経路とを備え、
前記スペースは、より制約の多い領域からより制約の少ない領域までにテーパを有しており、前記スペース内に含まれる泡を前記より制約の少ない領域の方に移動させる、流体噴射装置。
【請求項３０】
前記より制約の少ない領域の近くに位置決めされた泡排出手段をさらに備える請求項２９に記載の流体噴射装置。
【請求項３１】
前記流体供給経路は、第１の開口（３２０）から前記スペースに入り、第２の開口（４００）から前記スペースを出て、前記第２の開口は、前記流体供給経路と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも大きい前記流体供給経路と直角に測定された最小寸法を有する請求項２９に記載の流体噴射装置。
【請求項３２】
前記内径軸に沿ってスペースから延在し、前記スペースから泡を排出するように構成された第３の開口（３３２）をさらに備え、前記内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい請求項３１に記載の流体噴射装置。
【請求項３３】
前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える請求項３２に記載の流体噴射装置。
【請求項３４】
前記第３の開口が、中央領域とそこに位置決めされたリブとを備える請求項３２に記載の流体噴射装置。
【請求項３５】
流体噴射装置であって、
第１の開口（３３０）を介して流体を噴射するための少なくとも一つのチャンバであって、第１の開口（４００）を介して流体供給通路から流体を受け取るように構成された少なくとも１つのチャンバと、
前記流体供給通路と流体的に結合され、該流体供給通路に沿って形成され、前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されたもう１つの開口（３３２）とを備え、
前記流体供給通路が、前記もう１つの開口（３３２）の近くの位置での第１の寸法から前記第２の開口の近くの位置での第２の寸法までにテーパを有している流体噴射装置。
【請求項３６】
前記もう１つの開口が、前記第１の開口の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも小さい、前記もう１つの開口の内径軸と直角に測定した最小寸法を有する請求項３５に記載の流体噴射装置。
【請求項３７】
前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える請求項３５に記載の流体噴射装置。
【請求項３８】
前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える請求項３５に記載の流体噴射装置。
【請求項３９】
前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、
前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定し、前記第２のノズルが、中央領域と毛管領域とを備える流体噴射装置。
【請求項４０】
前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも１つの第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、
前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの第２の異なるノズルを画定し、前記第２のノズルが中央領域とリブとを備える流体噴射装置。
【請求項１】
流体噴射装置であって、
ノズルから流体液滴を噴射するように構成されたチャンバと、
第１の開口（４００）を介して前記チャンバに流体を供給するように構成され、少なくとも１つの異なる第２の開口（３２０）を介して流体を受け取るように構成された流体供給通路と、
前記流体供給通路と結合され、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された第３の開口（３３２）とを備える流体噴射装置。
【請求項２】
前記第３の開口が、前記流体液滴が噴射される前記流体噴射装置の外側面まで延在している請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項３】
前記第３の開口が、オリフィス層に形成された開口を含む請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項４】
前記第１の開口が第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも１つの第２の異なる開口が第２の内径軸に沿って延在し、前記第３の開口が第３の内径軸に沿って延在し、前記第３の内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法および前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも１つの第２の開口の最小寸法よりも大きい請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項５】
ノズルをさらに備え、前記ノズルが前記チャンバの近くに位置決めされ、前記第３の開口が前記流体供給通路の近くに位置決めされた請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項６】
前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項７】
前記第３の開口が、中央領域とリブとを備える請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項８】
前記空気抜き孔が、前記流体供給通路の上に位置決めされた請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項９】
印刷ヘッドとして具現化される請求項１に記載の流体噴射装置。
【請求項１０】
前記流体噴射装置の表面のノズルから流体を噴射するように構成されたチャンバと、
少なくとも第１の開口（３２０）を介して流体を受け取り、少なくとも１つの異なる第２の開口（４００）を介して前記チャンバに流体を送るように構成された流体供給通路と、
前記通路から泡を除去する手段とを備える流体噴射装置。
【請求項１１】
前記除去する手段が、前記表面を介して泡を除去するように構成された請求項１０に記載の流体噴射装置。
【請求項１２】
流体噴射装置であって、
流体を噴射するように構成された１対のチャンバと、
前記１対のチャンバ間にほぼ延在し、１対の開口（４００）を介して前記１対のチャンバに流体を供給するように構成された流体供給通路と、
前記流体噴射装置から空気を除去するために前記通路に沿って設置された少なくとも１つの他の開口（３３２）とを備える流体噴射装置。
【請求項１３】
前記流体供給通路が、前記１対の開口から前記少なくとも１つの他の開口に向かって略テーパがつけられた請求項１２に記載の流体噴射装置。
【請求項１４】
前記流体供給通路が、前記１対の開口の間の長さに対して直角に測定された第１の寸法を有し、該第１の寸法が、前記長さに対して直角に測定された前記少なくとも１つの他の開口の近くの第２の寸法よりも小さい請求項１２に記載の流体噴射装置。
【請求項１５】
前記流体供給通路が、前記長さに対して直角かつ前記第１の寸法に対して直角に測定した第３の寸法を有し、該第３の寸法が、前記長さに対して直角且つ前記第２の寸法に対して直角で且つ前記少なくとも１つの他の開口の近くで測定した第４の寸法よりも小さい請求項１４に記載の流体噴射装置。
【請求項１６】
前記対のチャンバが、オリフィス層に形成された第１のタイプのノズルから流体を噴射するように構成され、前記少なくとも１つの他の開口が、前記オリフィス層に形成された第２のタイプのノズルを備える請求項１２に記載の流体噴射装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域と毛管領域とを備える請求項１４に記載の流体噴射装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの他の開口が、中央領域とそこに形成されたリブとを備える請求項１４に記載の流体噴射装置。
【請求項１９】
流体噴射装置であって、
該流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層を備え、
該オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から泡を排出するように構成された少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定する、流体噴射装置。
【請求項２０】
前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、毛管領域と接合されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記毛管領域が、前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２１】
前記第１のノズルが、ほぼ円錐台形に形成され、第１の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記異なる第２のノズルが、そこにリブが形成されたほぼ円錐台形領域を備え、前記円錐台形領域が、第２の内径軸に沿って前記オリフィス層を貫通し、前記リブが前記オリフィス層を少なくとも途中まで延在する請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２２】
印刷ヘッドとして具現化される請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２３】
第１のノズルが、第１の内径軸に沿って延在し、前記少なくとも第２のノズルが第２の内径軸に沿って延在し、前記第２の内径軸と直角に測定した前記少なくとも第２のノズルの最小寸法が、前記第１の内径軸と直角に測定した前記第１のノズルの最小寸法よりも小さい請求項１９に記載の流体噴射装置。
【請求項２４】
流体供給経路に沿って受け取った流体を噴射する少なくとも１つのチャンバであって、前記流体供給経路が、第１の開口（３２０）を通って、第２の開口（４００）を介して流体供給通路と前記チャンバ内に延在しており、前記第１の開口（３２０）が、前記第２の開口の最小寸法よりも小さい流体供給経路と直角に測定した最小寸法を有している、チャンバと、
内径軸に沿って延在し、前記流体供給通路に流体的に結合された空気抜き孔であって、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい該空気抜き孔の前記内径軸と直角に測定した最小寸法を有する、空気抜き孔と
を備える流体噴射装置。
【請求項２５】
前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記チャンバの近くにある比較的狭い領域までテーパを有する請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２６】
前記流体供給通路が、前記空気抜き孔の近くにある比較的広い領域から、前記空気抜き孔から遠くかつ前記第１の開口の近くにある第１の比較的狭い領域までテーパを有しており、また前記比較的広い領域から、前記第２の開口の近くの第２の比較的狭い領域までテーパを有している請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２７】
前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２８】
前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える請求項２４に記載の流体噴射装置。
【請求項２９】
１つまたは複数の層がその上に配置された基板と、
前記１つまたは複数の層によって少なくとも部分的に画定されたスペース内を通る流体供給経路とを備え、
前記スペースは、より制約の多い領域からより制約の少ない領域までにテーパを有しており、前記スペース内に含まれる泡を前記より制約の少ない領域の方に移動させる、流体噴射装置。
【請求項３０】
前記より制約の少ない領域の近くに位置決めされた泡排出手段をさらに備える請求項２９に記載の流体噴射装置。
【請求項３１】
前記流体供給経路は、第１の開口（３２０）から前記スペースに入り、第２の開口（４００）から前記スペースを出て、前記第２の開口は、前記流体供給経路と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも大きい前記流体供給経路と直角に測定された最小寸法を有する請求項２９に記載の流体噴射装置。
【請求項３２】
前記内径軸に沿ってスペースから延在し、前記スペースから泡を排出するように構成された第３の開口（３３２）をさらに備え、前記内径軸と直角に測定した前記第３の開口の最小寸法が、前記第２の開口の前記最小寸法よりも大きい請求項３１に記載の流体噴射装置。
【請求項３３】
前記第３の開口が、中央領域と毛管領域とを備える請求項３２に記載の流体噴射装置。
【請求項３４】
前記第３の開口が、中央領域とそこに位置決めされたリブとを備える請求項３２に記載の流体噴射装置。
【請求項３５】
流体噴射装置であって、
第１の開口（３３０）を介して流体を噴射するための少なくとも一つのチャンバであって、第１の開口（４００）を介して流体供給通路から流体を受け取るように構成された少なくとも１つのチャンバと、
前記流体供給通路と流体的に結合され、該流体供給通路に沿って形成され、前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されたもう１つの開口（３３２）とを備え、
前記流体供給通路が、前記もう１つの開口（３３２）の近くの位置での第１の寸法から前記第２の開口の近くの位置での第２の寸法までにテーパを有している流体噴射装置。
【請求項３６】
前記もう１つの開口が、前記第１の開口の内径軸と直角に測定した前記第１の開口の最小寸法よりも小さい、前記もう１つの開口の内径軸と直角に測定した最小寸法を有する請求項３５に記載の流体噴射装置。
【請求項３７】
前記空気抜き孔が、中央領域と毛管領域とを備える請求項３５に記載の流体噴射装置。
【請求項３８】
前記空気抜き孔が、中央領域と前記中央領域に形成されたリブとを備える請求項３５に記載の流体噴射装置。
【請求項３９】
前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、
前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの異なる第２のノズルを画定し、前記第２のノズルが、中央領域と毛管領域とを備える流体噴射装置。
【請求項４０】
前記流体噴射装置から液体を噴射するように構成された少なくとも１つの第１のノズルを画定するオリフィス層とを備え、
前記オリフィス層が、さらに、主に前記流体噴射装置から空気を除去するように構成されている少なくとも１つの第２の異なるノズルを画定し、前記第２のノズルが中央領域とリブとを備える流体噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図４ｅ】
【図４ｆ】
【図４ｇ】
【図４ｈ】
【図４ｉ】
【図４ｊ】
【図４ｋ】
【図４ｌ】
【図４ｍ】
【図４ｎ】
【図４ｏ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図５ｅ】
【図５ｆ】
【図５ｇ】
【図５ｈ】
【図５ｉ】
【図６】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図７ａ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図４ｄ】
【図４ｅ】
【図４ｆ】
【図４ｇ】
【図４ｈ】
【図４ｉ】
【図４ｊ】
【図４ｋ】
【図４ｌ】
【図４ｍ】
【図４ｎ】
【図４ｏ】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図５ｅ】
【図５ｆ】
【図５ｇ】
【図５ｈ】
【図５ｉ】
【図６】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図７ａ】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１２８３（Ｐ２００６−１２８３Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６６７１（Ｐ２００５−１７６６７１）
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（５０３００３８５４）ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー． (1,145)
【Ｆターム（参考）】
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