液滴射出集成体
液滴送出装置が開示される。装置はそこから液滴が射出される複数のノズル開口及び廃液制御装置を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴の射出に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは基板上に液滴を被着するための装置の一種である。インクジェットプリンタは一般にインク供給源からノズル路へのインク路を備える。ノズル路はインク液滴が射出されるノズル開口で終端する。インク液滴射出は一般に、例えば、圧電偏向器、熱バブルジェット（登録商標）発生器または静電偏向素子とすることができる、アクチュエータでインク路にあるインクに圧力を加えることによって制御される。一般的なプリント集成体は対応するノズル開口及び付帯するアクチュエータをもつインク路のアレイを有する。それぞれのノズル開口からの液滴射出は独立に制御することができる。オンデマンド液滴射出プリント集成体においては、プリント集成体及びプリントする基板が互いに対して移動するとともに画像の特定の画素位置に液滴を選択的に射出するためにそれぞれのアクチュエータが起動される。高性能プリント集成体において、ノズル開口は一般に５０μｍないしそれより小さい、例えば約２５μｍの直径を有し、１００〜３００ノズル/インチ（３.９〜１１.８ノズル/ｍｍ）のピッチで隔てられ、１００〜３０００ｄｐｉ（３.９〜１１８.１ドット/ｍｍ）ないしそれより高い解像度を有し、約１〜１２０ピコリットル（ｐＬ）ないしそれより少ない体積の液滴を供給する。液滴射出頻度は一般に１０ｋＨｚないしそれより高い。
【０００３】
ホイジントン（Hoisington）等の特許文献１は半導体の構体及び圧電型アクチュエータを有するプリント集成体を説明している。構体は、エッチングでインクチャンバが画成された、シリコンでつくられる。ノズル開口はシリコンの構体に取り付けられた個別のノズルプレートによって画成される。圧電アクチュエータは、印加電圧に応答して形状寸法を変える、すなわち曲がる、圧電材料層を有する。圧電層の曲がりがインク路に沿って配置されたポンプチャンバ内のインクに圧力を加える。圧電インクジェットプリント集成体は、フィッシュベック（Fishbeck）等の特許文献２，ハイン（Hine）の特許文献３，モイニハン（Moynihan）等の特許文献４及びホイジングトンの特許文献５にも説明されており、これらの全内容は本明細書に参照として含まれる。
【特許文献１】米国特許第５２６５３１５号明細書
【特許文献２】米国特許第４８２５２２７号明細書
【特許文献３】米国特許第４９３７５９８号明細書
【特許文献４】米国特許第５６５９３４６号明細書
【特許文献５】米国特許第５７５７３９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題はインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて液滴の射出性能を高める手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明の特徴は、ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、液体に圧力を加えるための圧電アクチュエータ及びノズル開口近傍の１つまたはそれより多くの廃液制御アパーチャを備える液滴射出装置である。アパーチャは真空源と通じている。
【０００６】
別の態様において、本発明の特徴は、ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有し、廃液制御アパーチャが真空とつながっており、液滴射出頻度が約１０ｋＨｚないしそれより高く、約５ｉｎｗｇ（１ｉｎｗｇ＝２４９Ｐａ）ないしそれより低い動作真空において射出される液体の約５％ないしそれより少ない量の廃液がアパーチャを通して引き込まれる、液滴射出装置による液滴射出である。本明細書において真空圧力の単位はインチ水柱（ｉｎｗｇ）である。
【０００７】
一態様において、本発明の特徴は、ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有し、液滴を射出せずに、アパーチャと通じる態様でノズル開口を通して液塊を誘導する、液滴射出装置による液体射出である。
【０００８】
一態様において、本発明の特徴は、ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、圧電アクチュエータ及び１つまたはそれより多くの液体制御アパーチャを備える液滴射出装置である。液体制御アパーチャは、ノズル開口幅の約２００％ないしそれより短い距離までノズル開口から隔てられ、それぞれのアパーチャはノズル開口幅より約３０％ないしそれより小さいアパーチャ幅を有する。
【０００９】
その他の態様または実施形態は上記の態様の特徴及び以下の１つまたはそれより多くの特徴の組合せを有することができる。液体制御アパーチャはノズル開口幅の約２００％ないしそれより短い距離だけノズル開口から隔てられる。液体制御アパーチャはノズル開口幅の約２００％から約１０００％ないしそれより短い距離だけノズル開口から隔てられる。制御アパーチャはその中で液体に圧力が加えられる流路と通じる。それぞれの制御アパーチャはノズル開口の流体抵抗の約２５倍ないしそれより大きい流体抵抗を有する。アパーチャを通る平均総流量はノズル開口を通る平均流量より約１０％ないしそれより小さい。それぞれのアパーチャはノズル開口幅より約３０％ないしそれより小さい幅を有する。ノズル開口幅は約２００μｍないしそれより小さい。それぞれの制御アパーチャは約１０μｍないしそれより小さい直径を有する。ノズル開口の近傍に非湿潤性被覆が施される。流路、ノズル開口及び制御アパーチャは共通の構体内に画成される、構体はシリコン材料である。制御アパーチャは流路から隔離される。制御アパーチャは吸上材料を有する。制御アパーチャは廃液容器と通じる。液滴射出器は少なくとも３個のアパーチャを有する。方法は、約２ｉｎｗｇないしそれより低い真空において、射出される液体の約２％を引き込む工程を含む。制御アパーチャ及びノズル開口は共通の液体供給源と通じ、液体供給源と真空は液体供給源でつながっている。制御アパーチャの直径はノズル開口の約３０％ないしそれより小さい。方法はアパーチャ内に液体を維持するために周期的に液塊を誘導する工程を含む。
【００１０】
実施形態は以下の利点の１つまたはそれより多くを有することができる。隣接する射出ノズルをつなぐ廃インク液を制御することによってプリントエラーを低減することができ、ここで、廃インク液はインク射出に干渉するか、あるいは基板上に落ちて画像を不鮮明にすることがあり得る。廃インク液は、真空、毛管作用力、重力及び/または表面張力の効果を用いることにより、制御された場所に廃液を導いてそこに入れることによって制御することができる。廃インク液はインク供給源に戻して再使用することができ、あるいはノズルプレート面から廃インク液容器に導くことができる。廃液制御アパーチャの特徴は、例えばシリコン材料のような半導体材料をエッチングすることによって、ノズルプレートに正確に形成できることである。
【００１１】
本発明の１つまたはそれより多くの実施形態の詳細は、添付図面に示され、以下の説明で述べられる。本発明のその他の特徴、目的及び利点は、説明及び図面から、また特許請求の範囲から、明らかであろう。本明細書で参照される全ての刊行文献及び特許文献はそれぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
さらに別の態様、特徴及び利点は以下に示される。例えば、特定の態様は以下に論じられるようなアパーチャ寸法、特性及び動作条件を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すれば、インクジェット装置１０は、供給インク１２を入れている液溜め１１及び液溜め１１から圧力チャンバ１４に通じる液路１３を備える。アクチュエータ１５，例えば圧電変換器が圧力チャンバ１４に重なる。アクチュエータは、インクに力を加えて圧力チャンバ１４からノズルプレート１８のノズル開口１７に通じる液路１６を通し、ノズル１７から基板２０に向けてインク液滴１９を射出させるために使用できる。動作中、インクジェット装置１０及び基板２０は互いに対して移動させることができる。例えば、基板はロール２２及び２３の間を移動させられる連続ウエブとすることができる。ノズルプレート１８のノズル１７のアレイからの液滴の選択的射出により、所望の画像が基板２０上につくられる。
【００１４】
インクジェット装置は、システムが液滴を射出していないときのノズル開口近傍のインクメニスカスにおける動作圧力も制御する。図示される実施形態において、圧力制御は、液溜め１１内のインク１２の上方のヘッドスペース９に真空を与える、メカニカルポンプのような真空源３０によって与えられる。真空は、重力によってノズル開口１７を通るインクの滴下を防止するために、インクを介してノズル開口１７に伝えられる。コントローラ３１，例えばコンピュータコントローラが、液溜め１１のインク上方の真空を監視し、液溜めを所望の真空に維持するために真空源３０を制御する。別の実施形態において、真空源はインク液溜めをノズル開口の下に配置してノズル開口近傍に真空を生じさせることによって与えられる。インクレベルモニタ（図示せず）が、プリント動作中にインクが消費されるとともに低下するインクレベルを検出し、よってノズルにおける真空を高める。コントローラがインクレベルを監視し、インクが所望のレベルより低下したときに真空を所望の動作範囲内に維持するために、大量容器から液溜めにインクを補充する。メニスカスの真空がノズルの毛管作用力に打ち勝つに十分に離してノズルの下方に液溜めが配置されている、別の実施形態においては、インクに圧力を加えてノズル開口近傍のメニスカスを維持することができる。メニスカスの変動は液滴速度の変動を生じさせることができ、空気射出または滴下を生じさせることができる。実施形態において、メニスカスに維持される動作真空は、約０.５〜約１０ｉｎｗｇ、例えば約２〜約６ｉｎｗｇである。
【００１５】
図２及び３を参照すれば、ノズル幅ＷＮを有するノズル１７が、アパーチャ幅ＷＡを有する廃インク液制御アパーチャ３２で囲まれている。アパーチャは全体的にノズルを囲み、ノズルの周縁から距離Ｓだけ隔てられている。特に図３を参照すれば、アパーチャはノズル開口の上流で内腔３４及び開口３６を介してインク液路と通じる。インク噴射中、インクはノズルプレート上に溜り得る。時間の経過とともに、インクはプリントエラーを生じさせる液塊を形成し得る。例えば、ノズル開口の周縁近傍の液塊は、射出される液滴の軌道、速度または体積に影響を与え得る。また、液塊は印刷基板上に滴下して無意味なマークを生じさせるような十分な大きさになることができよう。液塊はノズルプレート面から十分遠くに突き出し、印刷基板に接触して、印刷基板に汚れを生じさせることもできるであろう。アパーチャ３２は過大な液塊の形成を避けるために廃インク液を集めることができる領域を提供する。インクは、毛管作用力及び／または圧電アクチュエータ１５及び／または真空源３０でつくられる真空によってアパーチャ３２に引き込むことができる。
【００１６】
図３〜３Ｃを参照すれば、液滴射出中のインク制御アパーチャの動作が示されている。特に図３を参照すれば、インクメニスカス２４がノズル１７に形成されている、無噴射状態のノズル１７が示されている。特に図３Ａ及び３Ｂを参照すれば、作動時に、インクがノズル開口１７から外に誘導され、液滴１９が形成されて射出される。特に図３Ａを参照すれば、インクはアパーチャ３２からも延び出すことができるが、アパーチャから射出はされていない。特に３Ｂを参照すれば、射出プロセス中に廃インク液３８がノズルプレート１８上に溜り得る。例えば、廃インク液はインクから分かれた液滴または飛行時の跳ね戻りとしてノズルプレート上に付着することができ、あるいはサテライト液滴がノズルプレートに戻ることができる。図３Ｃを参照すれば、液滴射出後すなわち次の液滴射出のための準備時に、メニスカス２４が真空によって引き戻される。真空は真空源３０及び／または、液滴を射出するためにチャンバ１４にあるインク１２にアクチュエータが圧力を加える加圧状態から、次の液滴射出のための準備時のニュートラル圧または負圧状態に移行されているときの、圧電アクチュエータによって生じさせることができる。ノズル１７にかかる真空はインク制御開口３２にも伝わり、よって廃インク液は開口３２から内腔３４を通して、矢印３５で示される方向に、引き込まれる。この結果、廃インク液がノズルプレート上に過剰に溜ることはない。実施形態において、ノズルプレート、特にノズル開口とアパーチャの間の領域３３は、インク液塊がこの領域に安定して形成されることを防止し、廃インク液のアパーチャへの流入を促進するために、非湿潤性被覆、例えばフルオロポリマー（例えばテフロン（登録商標））のようなポリマーを有する。真空はインク液溜め１１にかかる真空を制御することによっても生じさせることもできる。ノズルとアパーチャの間に比較的に湿潤性のあるノズルプレート表面を設けることができ、非湿潤性被覆はアパーチャをこえるインク流を抑えるためにアパーチャがつくる円の外側で終端させることができる。
【００１７】
アパーチャの寸法、数、間隔及びパターンは過剰な廃インク液の溜りを防止するように選ばれる。例えば、アパーチャの寸法及び数は、アパーチャからのインクの射出は防止するが、液滴射出のために大きな噴射力を余分に必要とせずに所望の量の廃インク液は引き込むように選ぶことができる。実施形態において、アパーチャは液滴射出中のアパーチャからのインク射出を防止するに十分にノズル開口より大きな流体抵抗を有する。実施形態において、それぞれのアパーチャの抵抗はノズルの抵抗より約２５倍ないしそれより大きく、例えば１００倍または２００倍ないしそれより大きい。全アパーチャの総抵抗は、アクチュエータ変位を有意に大きくする必要なしに所望の量の廃インク液を引き戻すように選ばれる。アクチュエータ偏向の増大はアパーチャを通る平均流量をノズル流量と比較することによって推定できる。実施形態において、アパーチャを通る平均流量は、ノズルを通る流量の約１０％ないしそれより小さく、例えば５％または２％ないしそれより小さい。実施形態において、アパーチャは噴射されるインクの５％，１％，０.５％，０.１％ないしそれより少ない量を引き込むように配置される。
【００１８】
例えば、円形断面チャネルの流体抵抗は、
【数１】
【００１９】
で与えられる。
【００２０】
ここで、ｌＣはチャネル長、ｒＣは半径、μは流体粘度、ＲＣは抵抗である。チャネルを通る平均流量は平均圧力をこの抵抗で除すことで得られる。１２個の、それぞれがノズル幅の２０％に相当する、３μｍアパーチャを有するシステムは以下の特徴を有することになろう。流体抵抗は直径の４乗に反比例して変化するから、直径がノズル直径の２０％のアパーチャはノズル抵抗の６２５倍の抵抗を有する。ノズルを囲む１２個のアパーチャはノズル抵抗の５２倍の総抵抗を有する。アパーチャを通る平均流量はノズルを通る流量の約１/５２すなわち２％になるであろう。圧電アクチュエータについては、アクチュエータ変位を生じさせるアクチュエータ電圧が約２％だけ高くなる。３０μｍ長の内腔を有する半径３μｍの１２個のアパーチャは、インク液溜めにつくられる２ｉｎｗｇの真空によって、１０センチポアズ（１センチポアズ＝１０−１１Ｎ・秒/ｍ２）のインク６３６ｐＬを引き込むことができる。これは、インクの０.１％が捕捉される、６３.６ｋＨｚで１０ｐＬの液滴の噴射に相当する。アパーチャにおける真空は、液溜めの真空だけでなくアクチュエータによっても真空がつくられる、噴射の充填段階中のアクチュエータ変位により実質的に高くなり得る。
【００２１】
実施形態において、アパーチャはノズル開口を囲むパターンで設けられる。アパーチャは、そこでは液滴射出に影響するであろうノズル開口に接する領域に液体が溜らないような距離Ｓだけ隔てられる。実施形態において、アパーチャのノズル周縁との間隔は非常に小さい。例えば、実施形態において、間隔は、ノズル幅の約２００％ないしそれより小さく、例えば５０％ないしそれより小さく、例えば２０％ないしそれより小さい。実施形態において、アパーチャはノズル周縁から大きい、例えばノズル直径の２００％から１０００％ないしさらに大きい、間隔をとって配置される。実施形態において、アパーチャは、密間隔アパーチャ及び大間隔アパーチャを含む、様々な間隔で設けることができる。実施形態において、それぞれのノズルに３個ないしそれより多くのアパーチャが付帯する。
【００２２】
特定の実施形態において、アパーチャはノズル幅より約３０％ないしそれより小さい、例えば２０％ないしそれより小さいかまたは５％ないしそれより小さい、幅を有する。液体引き戻し中にアパーチャにかかる真空は約０.５〜１０ｉｎｗｇないしそれより低い。ノズル幅は約２００μｍないしそれより小さく、例えば１０〜５０μｍである。インクまたはその他の噴射液体は約１〜４０センチポアズの粘度を有する。約２５ノズル/インチ（約０.９８ノズル/ｍｍ）より短い、例えば１００〜３００ノズル/インチ（約３.９〜１１.８/ｍｍ）のピッチで、複数のノズルがノズルプレートに設けられる。液滴体積は約１〜７０ｐＬである。
【００２３】
図４〜４Ａを参照すれば、制御アパーチャ３２におけるインク停滞またはインク乾燥を避けるために、液滴を射出していないときにはインクを制御アパーチャ３２に連続的に導き入れるようにシステムを動作させることができる。図４を参照すれば、アクチュエータ１５は、インク液塊２７をノズル１７から延び出させるが、液滴射出に十分なエネルギーは与えないように、制御されている。図４Ａを参照すれば、延出点において、液塊２７がノズル内に引き戻され、インクのいくらかがノズルプレート１８の表面上に広がっている。次いで、ノズル１７及び制御アパーチャ３２にかかる真空をつくるように、アクチュエータ１５が操作される。ノズルプレート上のインクは制御アパーチャ３２に引き込まれる。周期的または連続的にインクを循環させることによって、アパーチャ３２内のインクをリフレッシュするための流れが誘起される。
【００２４】
図５〜５Ａを参照すれば、制御アパーチャ４０はインク供給源から独立した真空源に通じている。図５を参照すれば、アパーチャ４０は、断続的または連続的に真空をつくるメカニカル真空装置（図示せず）のような真空源に通じるチャネル４２に連結されている。図５Ａを参照すれば、真空が廃インク液をノズルプレートから引き込んでいる（矢印４６）。ノズルプレートから引き込まれたインクはインク供給源に戻して再使用するか、または廃液容器に導くことができる。アパーチャは非円形の断面を有することができる。例えば、アパーチャは、楕円の長軸がノズル開口の半径と合せられた、楕円形とすることができる。
【００２５】
図６を参照すれば、制御アパーチャ５０は吸上または毛管作用によって廃インク液３８の流れを促進するための吸収材料５２を有する。吸収材料５２はインクの大量容器（図示せず）に通じるチャネル５４に配置することができる。材料５２はノズルプレート１８の表面より若干突き出ることができる。適する吸上材料には、ポリマーフォーム、例えばウレタンフォーム、またはその他の多孔質材料がある。ポリウレタン前駆体材料を、アパーチャ内でその場重合して吸上材料を形成する低粘度液体としてアパーチャに送り込むことができる。
【００２６】
上に説明した実施形態のいずれかのアパーチャ及び/またはノズル開口は、機械加工、レーザアブレーションあるいは化学エッチングまたはプラズマエッチングで形成することができる。アパーチャは成形、例えば射出成形で形成することもできる。アパーチャ及びノズル開口は、共通の構体に形成することができ、あるいは別々の構体に形成して組み合せることができる。例えば、ノズル開口はインク流路の別のコンポーネント、例えばポンプチャンバを定める構体に形成することができ、アパーチャはノズル開口を定める構体と組み合せられる別の構体に形成することができる。別の実施形態において、アパーチャ、ノズル開口及び圧力チャンバは共通の構体に形成される。構体は金属、炭素、またはシリコン材料、例えばシリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などの、エッチング可能な材料、あるいはその他のエッチング可能な材料とすることができる。エッチング法を用いるプリントヘッドコンポーネントの形成は、２００２年７月３日に出願された米国特許出願第１０/１８９９４７号の明細書、及び２００３年１０月１０日に出願された米国特許出願第６０/５１０４５９号の明細書に詳細に説明されており、両明細書の全内容は本明細書に参照として含まれる。
【００２７】
アパーチャは、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０/７４９８１６号の明細書に説明される突起、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０/７４９６２２号の明細書に説明されるウエル及び／または２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０/７４９８３３号の明細書に説明されるチャネルのような、その他の廃液制御態様と組み合わせて用いることができる。上記明細書のそれぞれの全内容は本明細書に参照として含まれる。例えば、一連のチャネルをアパーチャ近傍のノズル面に設けることができる。アパーチャはウエルまたはチャネル内にまたは突起の近傍に設けることができる。クリーニング構造を、クリーニング液がノズルプレートに与えられ、拭い取られる、手動または自動の洗浄及び拭取りシステムと組み合わせることができる。クリーニング構造は噴射後の廃インク液ではなくクリーニング液及び屑を集めることができる。
【００２８】
実施形態において、液滴射出システムはインク以外の液体を射出するために利用することができる。例えば、被着される液滴はＵＶ硬化性またはその他の輻射線硬化性の材料、あるいは液滴として送出され得るその他の材料、例えば化学的または生物学的液体とすることができる。例えば、説明される装置は、精密計量分配システムの一部とすることができよう。アクチュエータは電気機械アクチュエータまたは熱アクチュエータとすることができる。例えば、アクチュエータは静電型とすることができる。
【００２９】
その他の実施形態は添付される特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】液滴射出集成体の略図である
【図２】ノズルプレートの一部の上面図である
【図３−１】図３は液滴射出を示すノズルの断面図である
【図３−２】図３Ａは液滴射出を示すノズルの断面図である
【図３−３】図３Ｂは液滴射出を示すノズルの断面図である
【図３−４】図３Ｃは液滴射出を示すノズルの断面図である
【図４−１】図４はノズルの断面図である
【図４−２】図４Ａはノズルの断面図である
【図５−１】図５はノズルの断面図である
【図５−２】図５Ａはノズルの断面図である
【図６】ノズルの断面図である
【符号の説明】
【００３１】
９ ヘッドスペース
１０ インクジェット装置
１１ 液溜め
１２ インク
１３，１６ 液路
１４ 圧力チャンバ
１５ アクチュエータ
１７ ノズル
１８ ノズルプレート
１９ インク液滴
２０ 基板
２２，２３ ロール
３０ 真空源
３１ コントローラ
３２ 廃インク液制御アパーチャ
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴の射出に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは基板上に液滴を被着するための装置の一種である。インクジェットプリンタは一般にインク供給源からノズル路へのインク路を備える。ノズル路はインク液滴が射出されるノズル開口で終端する。インク液滴射出は一般に、例えば、圧電偏向器、熱バブルジェット（登録商標）発生器または静電偏向素子とすることができる、アクチュエータでインク路にあるインクに圧力を加えることによって制御される。一般的なプリント集成体は対応するノズル開口及び付帯するアクチュエータをもつインク路のアレイを有する。それぞれのノズル開口からの液滴射出は独立に制御することができる。オンデマンド液滴射出プリント集成体においては、プリント集成体及びプリントする基板が互いに対して移動するとともに画像の特定の画素位置に液滴を選択的に射出するためにそれぞれのアクチュエータが起動される。高性能プリント集成体において、ノズル開口は一般に５０μｍないしそれより小さい、例えば約２５μｍの直径を有し、１００〜３００ノズル/インチ（３.９〜１１.８ノズル/ｍｍ）のピッチで隔てられ、１００〜３０００ｄｐｉ（３.９〜１１８.１ドット/ｍｍ）ないしそれより高い解像度を有し、約１〜１２０ピコリットル（ｐＬ）ないしそれより少ない体積の液滴を供給する。液滴射出頻度は一般に１０ｋＨｚないしそれより高い。
【０００３】
ホイジントン（Hoisington）等の特許文献１は半導体の構体及び圧電型アクチュエータを有するプリント集成体を説明している。構体は、エッチングでインクチャンバが画成された、シリコンでつくられる。ノズル開口はシリコンの構体に取り付けられた個別のノズルプレートによって画成される。圧電アクチュエータは、印加電圧に応答して形状寸法を変える、すなわち曲がる、圧電材料層を有する。圧電層の曲がりがインク路に沿って配置されたポンプチャンバ内のインクに圧力を加える。圧電インクジェットプリント集成体は、フィッシュベック（Fishbeck）等の特許文献２，ハイン（Hine）の特許文献３，モイニハン（Moynihan）等の特許文献４及びホイジングトンの特許文献５にも説明されており、これらの全内容は本明細書に参照として含まれる。
【特許文献１】米国特許第５２６５３１５号明細書
【特許文献２】米国特許第４８２５２２７号明細書
【特許文献３】米国特許第４９３７５９８号明細書
【特許文献４】米国特許第５６５９３４６号明細書
【特許文献５】米国特許第５７５７３９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題はインクジェットプリンタのプリントヘッドにおいて液滴の射出性能を高める手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明の特徴は、ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、液体に圧力を加えるための圧電アクチュエータ及びノズル開口近傍の１つまたはそれより多くの廃液制御アパーチャを備える液滴射出装置である。アパーチャは真空源と通じている。
【０００６】
別の態様において、本発明の特徴は、ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有し、廃液制御アパーチャが真空とつながっており、液滴射出頻度が約１０ｋＨｚないしそれより高く、約５ｉｎｗｇ（１ｉｎｗｇ＝２４９Ｐａ）ないしそれより低い動作真空において射出される液体の約５％ないしそれより少ない量の廃液がアパーチャを通して引き込まれる、液滴射出装置による液滴射出である。本明細書において真空圧力の単位はインチ水柱（ｉｎｗｇ）である。
【０００７】
一態様において、本発明の特徴は、ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有し、液滴を射出せずに、アパーチャと通じる態様でノズル開口を通して液塊を誘導する、液滴射出装置による液体射出である。
【０００８】
一態様において、本発明の特徴は、ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、圧電アクチュエータ及び１つまたはそれより多くの液体制御アパーチャを備える液滴射出装置である。液体制御アパーチャは、ノズル開口幅の約２００％ないしそれより短い距離までノズル開口から隔てられ、それぞれのアパーチャはノズル開口幅より約３０％ないしそれより小さいアパーチャ幅を有する。
【０００９】
その他の態様または実施形態は上記の態様の特徴及び以下の１つまたはそれより多くの特徴の組合せを有することができる。液体制御アパーチャはノズル開口幅の約２００％ないしそれより短い距離だけノズル開口から隔てられる。液体制御アパーチャはノズル開口幅の約２００％から約１０００％ないしそれより短い距離だけノズル開口から隔てられる。制御アパーチャはその中で液体に圧力が加えられる流路と通じる。それぞれの制御アパーチャはノズル開口の流体抵抗の約２５倍ないしそれより大きい流体抵抗を有する。アパーチャを通る平均総流量はノズル開口を通る平均流量より約１０％ないしそれより小さい。それぞれのアパーチャはノズル開口幅より約３０％ないしそれより小さい幅を有する。ノズル開口幅は約２００μｍないしそれより小さい。それぞれの制御アパーチャは約１０μｍないしそれより小さい直径を有する。ノズル開口の近傍に非湿潤性被覆が施される。流路、ノズル開口及び制御アパーチャは共通の構体内に画成される、構体はシリコン材料である。制御アパーチャは流路から隔離される。制御アパーチャは吸上材料を有する。制御アパーチャは廃液容器と通じる。液滴射出器は少なくとも３個のアパーチャを有する。方法は、約２ｉｎｗｇないしそれより低い真空において、射出される液体の約２％を引き込む工程を含む。制御アパーチャ及びノズル開口は共通の液体供給源と通じ、液体供給源と真空は液体供給源でつながっている。制御アパーチャの直径はノズル開口の約３０％ないしそれより小さい。方法はアパーチャ内に液体を維持するために周期的に液塊を誘導する工程を含む。
【００１０】
実施形態は以下の利点の１つまたはそれより多くを有することができる。隣接する射出ノズルをつなぐ廃インク液を制御することによってプリントエラーを低減することができ、ここで、廃インク液はインク射出に干渉するか、あるいは基板上に落ちて画像を不鮮明にすることがあり得る。廃インク液は、真空、毛管作用力、重力及び/または表面張力の効果を用いることにより、制御された場所に廃液を導いてそこに入れることによって制御することができる。廃インク液はインク供給源に戻して再使用することができ、あるいはノズルプレート面から廃インク液容器に導くことができる。廃液制御アパーチャの特徴は、例えばシリコン材料のような半導体材料をエッチングすることによって、ノズルプレートに正確に形成できることである。
【００１１】
本発明の１つまたはそれより多くの実施形態の詳細は、添付図面に示され、以下の説明で述べられる。本発明のその他の特徴、目的及び利点は、説明及び図面から、また特許請求の範囲から、明らかであろう。本明細書で参照される全ての刊行文献及び特許文献はそれぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。
【００１２】
さらに別の態様、特徴及び利点は以下に示される。例えば、特定の態様は以下に論じられるようなアパーチャ寸法、特性及び動作条件を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すれば、インクジェット装置１０は、供給インク１２を入れている液溜め１１及び液溜め１１から圧力チャンバ１４に通じる液路１３を備える。アクチュエータ１５，例えば圧電変換器が圧力チャンバ１４に重なる。アクチュエータは、インクに力を加えて圧力チャンバ１４からノズルプレート１８のノズル開口１７に通じる液路１６を通し、ノズル１７から基板２０に向けてインク液滴１９を射出させるために使用できる。動作中、インクジェット装置１０及び基板２０は互いに対して移動させることができる。例えば、基板はロール２２及び２３の間を移動させられる連続ウエブとすることができる。ノズルプレート１８のノズル１７のアレイからの液滴の選択的射出により、所望の画像が基板２０上につくられる。
【００１４】
インクジェット装置は、システムが液滴を射出していないときのノズル開口近傍のインクメニスカスにおける動作圧力も制御する。図示される実施形態において、圧力制御は、液溜め１１内のインク１２の上方のヘッドスペース９に真空を与える、メカニカルポンプのような真空源３０によって与えられる。真空は、重力によってノズル開口１７を通るインクの滴下を防止するために、インクを介してノズル開口１７に伝えられる。コントローラ３１，例えばコンピュータコントローラが、液溜め１１のインク上方の真空を監視し、液溜めを所望の真空に維持するために真空源３０を制御する。別の実施形態において、真空源はインク液溜めをノズル開口の下に配置してノズル開口近傍に真空を生じさせることによって与えられる。インクレベルモニタ（図示せず）が、プリント動作中にインクが消費されるとともに低下するインクレベルを検出し、よってノズルにおける真空を高める。コントローラがインクレベルを監視し、インクが所望のレベルより低下したときに真空を所望の動作範囲内に維持するために、大量容器から液溜めにインクを補充する。メニスカスの真空がノズルの毛管作用力に打ち勝つに十分に離してノズルの下方に液溜めが配置されている、別の実施形態においては、インクに圧力を加えてノズル開口近傍のメニスカスを維持することができる。メニスカスの変動は液滴速度の変動を生じさせることができ、空気射出または滴下を生じさせることができる。実施形態において、メニスカスに維持される動作真空は、約０.５〜約１０ｉｎｗｇ、例えば約２〜約６ｉｎｗｇである。
【００１５】
図２及び３を参照すれば、ノズル幅ＷＮを有するノズル１７が、アパーチャ幅ＷＡを有する廃インク液制御アパーチャ３２で囲まれている。アパーチャは全体的にノズルを囲み、ノズルの周縁から距離Ｓだけ隔てられている。特に図３を参照すれば、アパーチャはノズル開口の上流で内腔３４及び開口３６を介してインク液路と通じる。インク噴射中、インクはノズルプレート上に溜り得る。時間の経過とともに、インクはプリントエラーを生じさせる液塊を形成し得る。例えば、ノズル開口の周縁近傍の液塊は、射出される液滴の軌道、速度または体積に影響を与え得る。また、液塊は印刷基板上に滴下して無意味なマークを生じさせるような十分な大きさになることができよう。液塊はノズルプレート面から十分遠くに突き出し、印刷基板に接触して、印刷基板に汚れを生じさせることもできるであろう。アパーチャ３２は過大な液塊の形成を避けるために廃インク液を集めることができる領域を提供する。インクは、毛管作用力及び／または圧電アクチュエータ１５及び／または真空源３０でつくられる真空によってアパーチャ３２に引き込むことができる。
【００１６】
図３〜３Ｃを参照すれば、液滴射出中のインク制御アパーチャの動作が示されている。特に図３を参照すれば、インクメニスカス２４がノズル１７に形成されている、無噴射状態のノズル１７が示されている。特に図３Ａ及び３Ｂを参照すれば、作動時に、インクがノズル開口１７から外に誘導され、液滴１９が形成されて射出される。特に図３Ａを参照すれば、インクはアパーチャ３２からも延び出すことができるが、アパーチャから射出はされていない。特に３Ｂを参照すれば、射出プロセス中に廃インク液３８がノズルプレート１８上に溜り得る。例えば、廃インク液はインクから分かれた液滴または飛行時の跳ね戻りとしてノズルプレート上に付着することができ、あるいはサテライト液滴がノズルプレートに戻ることができる。図３Ｃを参照すれば、液滴射出後すなわち次の液滴射出のための準備時に、メニスカス２４が真空によって引き戻される。真空は真空源３０及び／または、液滴を射出するためにチャンバ１４にあるインク１２にアクチュエータが圧力を加える加圧状態から、次の液滴射出のための準備時のニュートラル圧または負圧状態に移行されているときの、圧電アクチュエータによって生じさせることができる。ノズル１７にかかる真空はインク制御開口３２にも伝わり、よって廃インク液は開口３２から内腔３４を通して、矢印３５で示される方向に、引き込まれる。この結果、廃インク液がノズルプレート上に過剰に溜ることはない。実施形態において、ノズルプレート、特にノズル開口とアパーチャの間の領域３３は、インク液塊がこの領域に安定して形成されることを防止し、廃インク液のアパーチャへの流入を促進するために、非湿潤性被覆、例えばフルオロポリマー（例えばテフロン（登録商標））のようなポリマーを有する。真空はインク液溜め１１にかかる真空を制御することによっても生じさせることもできる。ノズルとアパーチャの間に比較的に湿潤性のあるノズルプレート表面を設けることができ、非湿潤性被覆はアパーチャをこえるインク流を抑えるためにアパーチャがつくる円の外側で終端させることができる。
【００１７】
アパーチャの寸法、数、間隔及びパターンは過剰な廃インク液の溜りを防止するように選ばれる。例えば、アパーチャの寸法及び数は、アパーチャからのインクの射出は防止するが、液滴射出のために大きな噴射力を余分に必要とせずに所望の量の廃インク液は引き込むように選ぶことができる。実施形態において、アパーチャは液滴射出中のアパーチャからのインク射出を防止するに十分にノズル開口より大きな流体抵抗を有する。実施形態において、それぞれのアパーチャの抵抗はノズルの抵抗より約２５倍ないしそれより大きく、例えば１００倍または２００倍ないしそれより大きい。全アパーチャの総抵抗は、アクチュエータ変位を有意に大きくする必要なしに所望の量の廃インク液を引き戻すように選ばれる。アクチュエータ偏向の増大はアパーチャを通る平均流量をノズル流量と比較することによって推定できる。実施形態において、アパーチャを通る平均流量は、ノズルを通る流量の約１０％ないしそれより小さく、例えば５％または２％ないしそれより小さい。実施形態において、アパーチャは噴射されるインクの５％，１％，０.５％，０.１％ないしそれより少ない量を引き込むように配置される。
【００１８】
例えば、円形断面チャネルの流体抵抗は、
【数１】
【００１９】
で与えられる。
【００２０】
ここで、ｌＣはチャネル長、ｒＣは半径、μは流体粘度、ＲＣは抵抗である。チャネルを通る平均流量は平均圧力をこの抵抗で除すことで得られる。１２個の、それぞれがノズル幅の２０％に相当する、３μｍアパーチャを有するシステムは以下の特徴を有することになろう。流体抵抗は直径の４乗に反比例して変化するから、直径がノズル直径の２０％のアパーチャはノズル抵抗の６２５倍の抵抗を有する。ノズルを囲む１２個のアパーチャはノズル抵抗の５２倍の総抵抗を有する。アパーチャを通る平均流量はノズルを通る流量の約１/５２すなわち２％になるであろう。圧電アクチュエータについては、アクチュエータ変位を生じさせるアクチュエータ電圧が約２％だけ高くなる。３０μｍ長の内腔を有する半径３μｍの１２個のアパーチャは、インク液溜めにつくられる２ｉｎｗｇの真空によって、１０センチポアズ（１センチポアズ＝１０−１１Ｎ・秒/ｍ２）のインク６３６ｐＬを引き込むことができる。これは、インクの０.１％が捕捉される、６３.６ｋＨｚで１０ｐＬの液滴の噴射に相当する。アパーチャにおける真空は、液溜めの真空だけでなくアクチュエータによっても真空がつくられる、噴射の充填段階中のアクチュエータ変位により実質的に高くなり得る。
【００２１】
実施形態において、アパーチャはノズル開口を囲むパターンで設けられる。アパーチャは、そこでは液滴射出に影響するであろうノズル開口に接する領域に液体が溜らないような距離Ｓだけ隔てられる。実施形態において、アパーチャのノズル周縁との間隔は非常に小さい。例えば、実施形態において、間隔は、ノズル幅の約２００％ないしそれより小さく、例えば５０％ないしそれより小さく、例えば２０％ないしそれより小さい。実施形態において、アパーチャはノズル周縁から大きい、例えばノズル直径の２００％から１０００％ないしさらに大きい、間隔をとって配置される。実施形態において、アパーチャは、密間隔アパーチャ及び大間隔アパーチャを含む、様々な間隔で設けることができる。実施形態において、それぞれのノズルに３個ないしそれより多くのアパーチャが付帯する。
【００２２】
特定の実施形態において、アパーチャはノズル幅より約３０％ないしそれより小さい、例えば２０％ないしそれより小さいかまたは５％ないしそれより小さい、幅を有する。液体引き戻し中にアパーチャにかかる真空は約０.５〜１０ｉｎｗｇないしそれより低い。ノズル幅は約２００μｍないしそれより小さく、例えば１０〜５０μｍである。インクまたはその他の噴射液体は約１〜４０センチポアズの粘度を有する。約２５ノズル/インチ（約０.９８ノズル/ｍｍ）より短い、例えば１００〜３００ノズル/インチ（約３.９〜１１.８/ｍｍ）のピッチで、複数のノズルがノズルプレートに設けられる。液滴体積は約１〜７０ｐＬである。
【００２３】
図４〜４Ａを参照すれば、制御アパーチャ３２におけるインク停滞またはインク乾燥を避けるために、液滴を射出していないときにはインクを制御アパーチャ３２に連続的に導き入れるようにシステムを動作させることができる。図４を参照すれば、アクチュエータ１５は、インク液塊２７をノズル１７から延び出させるが、液滴射出に十分なエネルギーは与えないように、制御されている。図４Ａを参照すれば、延出点において、液塊２７がノズル内に引き戻され、インクのいくらかがノズルプレート１８の表面上に広がっている。次いで、ノズル１７及び制御アパーチャ３２にかかる真空をつくるように、アクチュエータ１５が操作される。ノズルプレート上のインクは制御アパーチャ３２に引き込まれる。周期的または連続的にインクを循環させることによって、アパーチャ３２内のインクをリフレッシュするための流れが誘起される。
【００２４】
図５〜５Ａを参照すれば、制御アパーチャ４０はインク供給源から独立した真空源に通じている。図５を参照すれば、アパーチャ４０は、断続的または連続的に真空をつくるメカニカル真空装置（図示せず）のような真空源に通じるチャネル４２に連結されている。図５Ａを参照すれば、真空が廃インク液をノズルプレートから引き込んでいる（矢印４６）。ノズルプレートから引き込まれたインクはインク供給源に戻して再使用するか、または廃液容器に導くことができる。アパーチャは非円形の断面を有することができる。例えば、アパーチャは、楕円の長軸がノズル開口の半径と合せられた、楕円形とすることができる。
【００２５】
図６を参照すれば、制御アパーチャ５０は吸上または毛管作用によって廃インク液３８の流れを促進するための吸収材料５２を有する。吸収材料５２はインクの大量容器（図示せず）に通じるチャネル５４に配置することができる。材料５２はノズルプレート１８の表面より若干突き出ることができる。適する吸上材料には、ポリマーフォーム、例えばウレタンフォーム、またはその他の多孔質材料がある。ポリウレタン前駆体材料を、アパーチャ内でその場重合して吸上材料を形成する低粘度液体としてアパーチャに送り込むことができる。
【００２６】
上に説明した実施形態のいずれかのアパーチャ及び/またはノズル開口は、機械加工、レーザアブレーションあるいは化学エッチングまたはプラズマエッチングで形成することができる。アパーチャは成形、例えば射出成形で形成することもできる。アパーチャ及びノズル開口は、共通の構体に形成することができ、あるいは別々の構体に形成して組み合せることができる。例えば、ノズル開口はインク流路の別のコンポーネント、例えばポンプチャンバを定める構体に形成することができ、アパーチャはノズル開口を定める構体と組み合せられる別の構体に形成することができる。別の実施形態において、アパーチャ、ノズル開口及び圧力チャンバは共通の構体に形成される。構体は金属、炭素、またはシリコン材料、例えばシリコン、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などの、エッチング可能な材料、あるいはその他のエッチング可能な材料とすることができる。エッチング法を用いるプリントヘッドコンポーネントの形成は、２００２年７月３日に出願された米国特許出願第１０/１８９９４７号の明細書、及び２００３年１０月１０日に出願された米国特許出願第６０/５１０４５９号の明細書に詳細に説明されており、両明細書の全内容は本明細書に参照として含まれる。
【００２７】
アパーチャは、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０/７４９８１６号の明細書に説明される突起、２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０/７４９６２２号の明細書に説明されるウエル及び／または２００３年１２月３０日に出願された米国特許出願第１０/７４９８３３号の明細書に説明されるチャネルのような、その他の廃液制御態様と組み合わせて用いることができる。上記明細書のそれぞれの全内容は本明細書に参照として含まれる。例えば、一連のチャネルをアパーチャ近傍のノズル面に設けることができる。アパーチャはウエルまたはチャネル内にまたは突起の近傍に設けることができる。クリーニング構造を、クリーニング液がノズルプレートに与えられ、拭い取られる、手動または自動の洗浄及び拭取りシステムと組み合わせることができる。クリーニング構造は噴射後の廃インク液ではなくクリーニング液及び屑を集めることができる。
【００２８】
実施形態において、液滴射出システムはインク以外の液体を射出するために利用することができる。例えば、被着される液滴はＵＶ硬化性またはその他の輻射線硬化性の材料、あるいは液滴として送出され得るその他の材料、例えば化学的または生物学的液体とすることができる。例えば、説明される装置は、精密計量分配システムの一部とすることができよう。アクチュエータは電気機械アクチュエータまたは熱アクチュエータとすることができる。例えば、アクチュエータは静電型とすることができる。
【００２９】
その他の実施形態は添付される特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】液滴射出集成体の略図である
【図２】ノズルプレートの一部の上面図である
【図３−１】図３は液滴射出を示すノズルの断面図である
【図３−２】図３Ａは液滴射出を示すノズルの断面図である
【図３−３】図３Ｂは液滴射出を示すノズルの断面図である
【図３−４】図３Ｃは液滴射出を示すノズルの断面図である
【図４−１】図４はノズルの断面図である
【図４−２】図４Ａはノズルの断面図である
【図５−１】図５はノズルの断面図である
【図５−２】図５Ａはノズルの断面図である
【図６】ノズルの断面図である
【符号の説明】
【００３１】
９ ヘッドスペース
１０ インクジェット装置
１１ 液溜め
１２ インク
１３，１６ 液路
１４ 圧力チャンバ
１５ アクチュエータ
１７ ノズル
１８ ノズルプレート
１９ インク液滴
２０ 基板
２２，２３ ロール
３０ 真空源
３１ コントローラ
３２ 廃インク液制御アパーチャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴射出装置において、
ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、
前記液体に圧力を加えるための圧電アクチュエータ、及び
前記ノズル開口近傍の１つまたはそれより多くの廃液制御アパーチャ、
を有し、
前記アパーチャが真空源とつながっている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ノズル開口の幅の約２００％ないしそれより短い距離だけ前記ノズル開口から隔てられている液体制御アパーチャを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ノズル開口の幅の約２００％から約１０００％ないしそれより短い距離だけ前記ノズル開口から隔てられている液体制御アパーチャを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御アパーチャがその中で液体に圧力が加えられる前記流路と通じていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御アパーチャのそれぞれが前記ノズル開口の流体抵抗の約２５倍ないしそれより大きい流体抵抗を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アパーチャを通る平均総流量が前記ノズル開口を通る平均流量より約１０％ないしそれより少ないことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記制御アパーチャのそれぞれが前記ノズル開口の幅より約３０％ないしそれより小さい幅を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ノズル開口の幅が約２００μｍないしそれより小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制御アパーチャのそれぞれが約１０μｍないしそれより小さい直径を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ノズル開口の近傍に非湿潤性被覆を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記流路、前記ノズル開口及び前記制御アパーチャが共通の構体内に画成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記構体がシリコン材料であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御アパーチャが前記流路から隔離されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御アパーチャが吸上材料を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御アパーチャが廃液容器と通じていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
液滴射出装置において、
ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、
圧電アクチュエータ、及び
前記ノズル開口の幅の約２００％ないしそれより短い距離だけ前記ノズル開口から隔てられている液体制御アパーチャ、
を有し、
前記アパーチャのそれぞれが前記ノズル開口幅より約３０％ないしそれより小さいアパーチャ幅を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記液体制御アパーチャを少なくとも３つ有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ノズル開口近傍に非湿潤性被覆を有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記制御アパーチャが前記流路から隔離されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記流路、前記ノズル開口及び前記制御アパーチャが共通の構体内に画成されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
液滴射出装置において、
ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、
及び
１つまたはそれより多くの液体制御アパーチャを有し、
前記流体制御アパーチャが吸上材料を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記吸上材料が前記制御アパーチャから突き出ていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
液体を射出する方法において、
ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有し、前記廃液制御アパーチャが真空につながっている、液滴射出装置を提供する工程、
約１０ｋＨｚないしそれより高い頻度で液体を射出する工程、及び
約５インチ水柱（１インチ水柱＝２４９Ｐａ）ないしそれより低い動作真空において、射出される液体の約５％ないしそれより少ない量の廃液を、前記制御アパーチャを通して引き込む工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記廃液制御アパーチャを少なくとも３つ有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
約２インチ水柱ないしそれより低い動作真空において、射出される液体の約２％を引き込む工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記制御アパーチャ及び前記ノズル開口が共通の液体供給源に通じ、前記液体供給源と前記真空が前記液体供給源でつながっていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記制御アパーチャの直径が前記ノズル開口の直径の約３０％ないしそれより小さいことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記ノズル開口の直径が約２００μｍないしそれより小さいことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
液体を射出する方法において、
ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有する液滴射出装置を提供する工程、及び
液滴を射出せずに、前記アパーチャと通じるような態様で前記ノズル開口を通して前記液体の液塊を誘導する工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記アパーチャ内に液体を維持するために液塊を周期的に誘導する工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記液塊への液体の前記誘導を一時中止する工程、及び
前記ノズル開口から液滴を射出する工程、
を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記液体制御アパーチャが真空につながっていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記制御アパーチャ及び前記ノズル開口が共通の液体供給源に通じ、前記液体供給源と前記真空が前記液体供給源でつながっていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項１】
液滴射出装置において、
ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、
前記液体に圧力を加えるための圧電アクチュエータ、及び
前記ノズル開口近傍の１つまたはそれより多くの廃液制御アパーチャ、
を有し、
前記アパーチャが真空源とつながっている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ノズル開口の幅の約２００％ないしそれより短い距離だけ前記ノズル開口から隔てられている液体制御アパーチャを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ノズル開口の幅の約２００％から約１０００％ないしそれより短い距離だけ前記ノズル開口から隔てられている液体制御アパーチャを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記制御アパーチャがその中で液体に圧力が加えられる前記流路と通じていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記制御アパーチャのそれぞれが前記ノズル開口の流体抵抗の約２５倍ないしそれより大きい流体抵抗を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記アパーチャを通る平均総流量が前記ノズル開口を通る平均流量より約１０％ないしそれより少ないことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記制御アパーチャのそれぞれが前記ノズル開口の幅より約３０％ないしそれより小さい幅を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記ノズル開口の幅が約２００μｍないしそれより小さいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記制御アパーチャのそれぞれが約１０μｍないしそれより小さい直径を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ノズル開口の近傍に非湿潤性被覆を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記流路、前記ノズル開口及び前記制御アパーチャが共通の構体内に画成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記構体がシリコン材料であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御アパーチャが前記流路から隔離されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御アパーチャが吸上材料を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御アパーチャが廃液容器と通じていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
液滴射出装置において、
ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、
圧電アクチュエータ、及び
前記ノズル開口の幅の約２００％ないしそれより短い距離だけ前記ノズル開口から隔てられている液体制御アパーチャ、
を有し、
前記アパーチャのそれぞれが前記ノズル開口幅より約３０％ないしそれより小さいアパーチャ幅を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記液体制御アパーチャを少なくとも３つ有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記ノズル開口近傍に非湿潤性被覆を有することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記制御アパーチャが前記流路から隔離されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記流路、前記ノズル開口及び前記制御アパーチャが共通の構体内に画成されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
液滴射出装置において、
ノズル開口から液滴を射出するためにその中で液体に圧力が加えられる流路、
及び
１つまたはそれより多くの液体制御アパーチャを有し、
前記流体制御アパーチャが吸上材料を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記吸上材料が前記制御アパーチャから突き出ていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
液体を射出する方法において、
ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有し、前記廃液制御アパーチャが真空につながっている、液滴射出装置を提供する工程、
約１０ｋＨｚないしそれより高い頻度で液体を射出する工程、及び
約５インチ水柱（１インチ水柱＝２４９Ｐａ）ないしそれより低い動作真空において、射出される液体の約５％ないしそれより少ない量の廃液を、前記制御アパーチャを通して引き込む工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記廃液制御アパーチャを少なくとも３つ有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
約２インチ水柱ないしそれより低い動作真空において、射出される液体の約２％を引き込む工程を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記制御アパーチャ及び前記ノズル開口が共通の液体供給源に通じ、前記液体供給源と前記真空が前記液体供給源でつながっていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記制御アパーチャの直径が前記ノズル開口の直径の約３０％ないしそれより小さいことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記ノズル開口の直径が約２００μｍないしそれより小さいことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
液体を射出する方法において、
ノズル開口及び少なくとも１つの廃液制御アパーチャを有する液滴射出装置を提供する工程、及び
液滴を射出せずに、前記アパーチャと通じるような態様で前記ノズル開口を通して前記液体の液塊を誘導する工程、
を有してなることを特徴とする方法。
【請求項３０】
前記アパーチャ内に液体を維持するために液塊を周期的に誘導する工程を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記液塊への液体の前記誘導を一時中止する工程、及び
前記ノズル開口から液滴を射出する工程、
を含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記液体制御アパーチャが真空につながっていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記制御アパーチャ及び前記ノズル開口が共通の液体供給源に通じ、前記液体供給源と前記真空が前記液体供給源でつながっていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図５Ａ】
【図６】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図５Ａ】
【図６】
【公表番号】特表２００７−５１６８７９（Ｐ２００７−５１６８７９Ａ）
【公表日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５４７５７２（Ｐ２００６−５４７５７２）
【出願日】平成１６年１２月２９日（２００４．１２．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４３９４６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６５３７８
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５０５４５６４５８）フジフィルム ディマティックス，インコーポレイテッド (33)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２９日（２００４．１２．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０４３９４６
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６５３７８
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（５０５４５６４５８）フジフィルム ディマティックス，インコーポレイテッド (33)
【Ｆターム（参考）】
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