(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷プロセスで使用するためのプリントヘッド（10）であって、
内部に画定された少なくとも１つのインク供給開口（14）を有する基板（12）と、
前記基板（12）の部分（Ｐ１）に配置され、内部に画定された複数のオリフィス（20）を有するノズルプレート（18）と、
前記基板（12）と前記ノズルプレート（18）との間に形成され、前記少なくとも１つのインク供給開口（14）と作用し且つ流体連絡するインクチャンバ（16、Ｓ２）と、
前記インクチャンバ（16、Ｓ２）内で前記基板（12）の他の部分（Ｐ２）に配置され、前記少なくとも１つのインク供給開口（14）に近接し、前記複数のオリフィス（20）の少なくとも１つと関連して動作する発射抵抗（22）であって、前記発射抵抗（22）は、インク吐出気泡がインクチャンバ（16、Ｓ２）に生成されて前記複数のオリフィスの少なくとも１つを介してインク滴を吐出するように、前記インクチャンバ（16、Ｓ２）内のインクを加熱する、発射抵抗（22）と、
前記インクチャンバ（16、Ｓ２）内で前記基板（12）の他の部分（Ｐ２）に配置され、前記発射抵抗（22）に隣接して配置されたバリヤ構造体（24）とを含み、前記バリヤ構造体（24）が、前記基板（12）の表面（30）から外方に、前記ノズルプレート（18）の方へ延び、前記バリヤ構造体（24）の上面が前記ノズルプレート（18）の内面から離隔され、前記バリヤ構造体（24）が前記発射抵抗（22）の方へ内側に傾けられている、プリントヘッド（10）。
【請求項２】
前記バリヤ構造体（24）が、一対の実質的に平行なバリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）を含み、前記バリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）のそれぞれが、前記発射抵抗（22）の対向するそれぞれの側部（26、28）上に前記基板（12）にわたって延在し、且つ前記発射抵抗（22）の方へ内側に傾けられている、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記バリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）のそれぞれが、前記基板（12）の表面（30）から外方に延びる高さ（H）を有し、前記基板（12）の前記表面（30）と前記オリフィス（20）の入口直径（D１）との間の距離がチャンバ厚さ（CT）を画定し、前記バリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）のそれぞれの前記高さ（H）が、前記チャンバ厚さ（CT）の約２５％〜約５０％の範囲にわたる、請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
前記バリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）のそれぞれが、前記基板（12）の表面（30）から外方に延びる高さ（H）を有し、その高さ（H）が約１０ｐＬのインク滴体積に対して約３μｍから約５μｍの範囲にわたる、請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記一対のバリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）のそれぞれが、連続した固体構造体である、請求項２〜４の何れかに記載のプリントヘッド。
【請求項６】
前記一対のバリヤストリップ（24Ａ、24Ｂ）のそれぞれが、内部に画定された少なくとも１つのギャップを有する固体構造体である、請求項２〜４の何れかに記載のプリントヘッド。
【請求項７】
前記傾けられている角度が、約４５°未満または約４５°である、請求項１〜６の何れかに記載のプリントヘッド。
【請求項８】
前記バリヤ構造体（24）は、前記発射抵抗（22）が前記インクチャンバ（16、Ｓ２）内のインクを加熱する際に形成されたインク吐出気泡の気泡圧力のプロファイルを変更するように構成され、前記バリヤ構造体（24）は、前記オリフィス（20）の方へ前記気泡圧力を向けるように更に構成され、それによりｉ）吐出後にインク供給部の方へと少なくとも１つのインク供給開口（14）へ戻るインクの逆流を低減し、及びii）後続のインク吐出のために前記インクチャンバ（16、Ｓ２）へのインクの補充速度を増加させる、請求項１〜７の何れかに記載のプリントヘッド。
【請求項９】
前記逆流が、約１０ｐＬ〜約３０ｐＬの範囲にわたる、請求項８に記載のプリントヘッド。
【請求項１０】
前記圧力プロファイルが、ｉ）低減されたテール（T）を有するインク滴（I）、又はii）実質的にテールの無いインク滴の生成を更に可能にする、請求項８又は９に記載のプリントヘッド。
【請求項１１】
プリントヘッド（10）が、クリアモードの噴射動作で使用されるように構成されている、請求項１〜１０の何れかに記載のプリントヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
本開示は概して、低減されたテール（tails：テール部）を備えるインク滴を生成するためのプリントヘッドに関する。
【０００２】
インクジェット印刷は、印刷媒体にイメージを形成するためのデジタル印刷の方法である。幾つかの異なるインクジェット印刷方法が知られており、それらの１つにはサーマルインクジェット印刷が含まれる。サーマルインクジェット印刷において、インク滴は、プリントヘッドの内部の或る量の流体を過熱することにより、印刷媒体上に吐出され得る。過熱された或る量の流体はその結果、過熱中に急速に膨張するインク気泡を生成する。係る膨張中、インク気泡は吐出圧力に到達し、それによりインク滴がプリントヘッドから吐出されて印刷媒体上に付着される。
【０００３】
本開示の実施形態（単数または複数）の特徴と利点は、以下の詳細な説明および図面を参照することにより明らかになるであろう。係る図面において、同じ参照符号は、恐らく全く同じ構成要素ではないけれども、同じ又は類似した構成要素に対応する。簡潔のために、以前に説明された機能を有する参照符号は、それらが現れる以後の図面に関連して説明される場合もあり、又は説明されない場合もある。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】本明細書に開示された実施形態による、プリントヘッドの一部の略断面図である。
【図２】図１に示されたプリントヘッドの一部の平面図である。
【図３Ａ】バリヤ構造体を備えていないプリントヘッドを用いたインク吐出プロセスを概略的に示すスナップショットである。
【図３Ｂ】バリヤ構造体を備えていないプリントヘッドを用いたインク吐出プロセスを概略的に示すスナップショットである。
【図３Ｃ】バリヤ構造体を備えていないプリントヘッドを用いたインク吐出プロセスを概略的に示すスナップショットである。
【図４Ａ】５μｍの高さを有するバリヤ構造体を備えた、本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態を用いた吐出プロセスを概略的に示すスナップショットである。
【図４Ｂ】５μｍの高さを有するバリヤ構造体を備えた、本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態を用いた吐出プロセスを概略的に示すスナップショットである。
【図４Ｃ】５μｍの高さを有するバリヤ構造体を備えた、本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態を用いた吐出プロセスを概略的に示すスナップショットである。
【図５Ａ】吐出プロセス中の、バリヤ構造体を備えていないプリントヘッドの気泡圧力のプロファイルの変化を概略的に示すスナップショットである。
【図５Ｂ】吐出プロセス中の、バリヤ構造体を備えていないプリントヘッドの気泡圧力のプロファイルの変化を概略的に示すスナップショットである。
【図５Ｃ】吐出プロセス中の、バリヤ構造体を備えていないプリントヘッドの気泡圧力のプロファイルの変化を概略的に示すスナップショットである。
【図６Ａ】５μｍの高さを有するバリヤ構造体を備えた、本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態に関連して、吐出プロセス中の気泡圧力のプロファイルの変化を概略的に示すスナップショットである。
【図６Ｂ】５μｍの高さを有するバリヤ構造体を備えた、本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態に関連して、吐出プロセス中の気泡圧力のプロファイルの変化を概略的に示すスナップショットである。
【図６Ｃ】５μｍの高さを有するバリヤ構造体を備えた、本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態に関連して、吐出プロセス中の気泡圧力のプロファイルの変化を概略的に示すスナップショットである。
【図７】プリントヘッドのインクの逆流および補充速度に関してバリヤ構造体の高さの影響を示すグラフである。
【図８】体積フラックスに換算して測定された補充速度に関してバリヤ構造体の高さの影響を示すグラフである。
【図９】体積フラックスに換算して測定された補充速度に関してプリントヘッドのスタック高さ及びバリヤ高さの影響を示すグラフである。
【０００５】
詳細な説明
本明細書で開示されたようなプリントヘッドの実施形態（単数または複数）は、インク補充速度と逆流（blow back）との間のバランスを有利に達成するバリヤ構造体を含む。特に、本明細書に開示されたプリントヘッドは（バリヤ構造体を備えていない類似したプリントヘッドの構造と比べた場合）、補充速度を概して増加させながら逆流を低減する。
【０００６】
インクジェット印刷プロセスで使用するためのプリントヘッド１０の一部の実施形態が、図１に概略的に示される。プリントヘッド１０は概して、内部に画定された少なくとも１つのインク供給開口１４を有する基板１２（例えば、シリコン又は別の適切な材料から作成された）を含む。２つのインク供給開口１４が図１に示されるが、任意の望ましい数のインク供給開口１４が設けられ得ることは理解されるべきである。インク供給開口１４は、インクチャンバ１６と作用し且つ流体連絡する。
【０００７】
インクチャンバ１６は、２つのセクションに分割され、即ち発射抵抗２２（以下で詳細に説明される）より下のセクションＳ１、及び発射抵抗２２より上のセクションＳ２である。インク供給開口（単数または複数）１４はセクションＳ１からセクションＳ２へインクを供給する。インクチャンバ１６は概して、インクジェット印刷中にインク供給部またはインク供給源からインクを繰り返して受け取るように構成される。一例において、プリントヘッド１０は、インクカートリッジと合体されることができ、インクチャンバ１６は、１つ又は複数のインク供給領域ハウジング（例えば、或る量の自由インク及び／又は個々のキャピラリーにインクを貯蔵するように構成されたキャピラリー媒体）からインクを受け取る。別の例において、プリントヘッド１０は、遠隔的に配置されたインク供給部に（適切な管類などを介して）接続されて、関連して動作する独立型ユニットとすることができる。また、インク供給部に関するプリントヘッド１０の他の構成も本明細書で意図されている。
【０００８】
プリントヘッド１０は更に、基板１２の部分Ｐ１に配置されたノズルプレート１８を含む。制限しない例において、ノズルプレート１８は、複数のオリフィス２０（それらの１つが図１に示される）を含み、この場合、各オリフィス２０は、入口直径Ｄ１及び出口直径Ｄ２を有する。オリフィス２０は概して、インクチャンバ１６と流体連絡し、インク吐出プロセス中にそれを通じてインク滴を吐出するように構成される（即ち、インクジェット印刷中にオリフィス２０を介してプリントヘッド１０の中からインクを押し出す）。
【０００９】
発射抵抗２２が、基板１２の別の部分Ｐ２に、インク供給開口（単数または複数）１４に近接して配置される。また、発射抵抗２２はオリフィス２０と関連して動作する。図１は発射抵抗２２が単一のオリフィス２０と関連して動作することを示すが、発射抵抗２２は複数のオリフィスと関連して動作してもよいことは理解されるべきである。
【００１０】
図３Ａ〜図３Ｃは、既知のプリントヘッドを用いたインク吐出プロセスを概略的に示す一連のスナップショット（それぞれ１マイクロ秒、３マイクロ秒、及び６マイクロ秒で取られた）である。印刷中、或る量のインクがインク供給部（図示せず）からインクチャンバ１６へ供給される。インクチャンバ１６の内部で、発射抵抗２２が局所的にインクを加熱し、インクの一部を気化させる。インクの気化された部分は最終的に、インクチャンバ１６のセクションＳ２にインク気泡を形成する。インク気泡がインクチャンバ１６の内部で膨張するにつれて、内部の圧力（即ち、気泡の圧力）は、インク気泡がｉ）オリフィス２０から吐き出される圧力、又はii）大気圧よりも低くなり崩壊する圧力に達するまで減少する。インク気泡が吐き出される又は崩壊する直前で、インクチャンバ１６内のインクの少なくとも一部が、ノズルプレート１８のオリフィス２０からインク滴Ｉ（図３Ａに示される）の形態で押し出される。インク滴Ｉがプリントヘッド１０から吐出される圧力は、本明細書において「吐出圧力」と呼ばれる。
【００１１】
インク吐出中、インクチャンバ１６のセクションＳ２における全てのインクは、インク滴が吐出される場合にオリフィス２０から押し出され得る。係る流体吐出は、「クリアモードのサーマル吐出」と呼ばれることが多く、多くの場合、大幅に低減されたテールを有するインク滴を生成し、場合によっては実質的にテールの無いインク滴を生成する。制限しない例において、低減されたテールを有するインク滴は、インク滴に実際に包含されているインク吐出物の少なくとも約９０％を含む。本明細書で使用される限り、「テールの無い流体滴」又は「実質的にテールの無い流体滴」は、テール（即ち、主流体滴よりも小さい二次的な流体滴であり、吐出される際に主流体滴に追従する）を有さない流体滴である。テールは、印刷媒体に接触する前に主流体滴から分離される場合が多く、主流体滴の周りに付随物を形成する。理解されるべきは、インク滴は、実質的にテールが無いけれども、ノズルプレート１８に取り付けられた毛細管インクリガメントに少なくとも部分的に起因して依然として付随物を生成する可能性がある。インク気泡がオリフィス２０から吐き出される間に付随物が形成される例は、過渡的モードと呼ばれる場合がある。
【００１２】
別の例において、インクチャンバ１６のセクションＳ２内に位置するインクの一部が、オリフィス２０から押し出され得る。係る流体吐出プロセスは、テールＴ（一連の図３に示されるように）を有するインク滴Ｉを形成することが多い。
【００１３】
依然として一連の図３を参照すると、インク滴Ｉがプリントヘッド１０から吐出された後、インク気泡は、それが吐き出される又は崩壊するまで膨張し続ける。また、膨張する気泡は、インクチャンバ１６のセクションＳ１内へ、インク供給部の方へ戻すようにインクを押しやる。インク供給部の方への係るインクの引き戻しは、「逆流」として知られている。図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、逆流Ｂは、インク滴Ｉ及びテールＴ（もしあれば）がプリントヘッド１０から吐出されると、時間（例えば、約５マイクロ秒にわたって）と共に増大する。
【００１４】
理解されるべきは、インク滴が吐出された後、ｉ）インクの吐出、及びii）セクションＳ２におけるインクの逆流により、インクチャンバ１６のセクションＳ２に形成された空隙を補充する必要があるかもしれない。インクチャンバ１６を補充する速度は、本明細書において「補充速度」と呼ばれ、場合によっては、プリントヘッド１０の効率（能力）を説明するために使用され得る。しかしながら、更に理解されるべきは、場合によっては、大きな逆流（例えば、約４０ｐＬなど）が補充速度に悪影響を及ぼす可能性もあり、それによりプリントヘッド１０の動作効率に影響を与える。更に理解されるべきは、逆流により生じたインクチャンバ１６に蓄えられたエネルギーも、インクチャンバ１６の補充速度に影響を与える可能性があることである。例えば、気泡がインクチャンバ１６内へインクを押し戻す場合、インクチャンバ１６は実際には圧縮されている。そのため、スプリングに類似して、チャンバ１６は、この蓄えられたエネルギーに起因したその圧縮の同じ速度で跳ね返る。従って、適切に効率的に動作するプリントヘッド１０を達成するために、制御された逆流が望ましい。充填速度と逆流の量のバランスをとることは、以下で更に説明される。
【００１５】
任意の理論に結びつけることなしに、プリントヘッド１０の気泡圧力のプロファイル又は構成（形態）を変更することにより、インクの逆流がインク滴Ｉの形成後に大幅に低減され得ると信じられている。係る低減が概して、吐出後のインクチャンバ１６の補充速度を増加させ（又は、場合によっては少なくとも維持し）、それによりプリントヘッド１０の動作効率または噴射効率を大幅に増大することも更に信じられている。従って、本明細書で開示されたようなプリントヘッド１０の実施形態（単数または複数）は、気泡圧力のプロファイルを適切に変更するのに十分なように有利に構成される。更に、気泡圧力の係る変更されたプロファイルは、吐出プロセス中に、低減されたテールを有するインク滴の形成を可能にし、又は場合によっては、実質的にテールの無いインク滴の形成を可能にする。
【００１６】
また、本開示の発明者は、気泡圧力のプロファイルの変更が、発射抵抗２２に隣接して配置されるバリヤ構造体を基板１２の部分Ｐ２に設けることにより達成され得ることを、予想外に偶発的に把握した。バリヤ構造体２４の実施形態が図１と図２に示される。一例において、バリヤ構造体２４は、気泡圧力（ひいてはインク体積）の大部分をノズルプレート１８のオリフィス２０の方へそらす、プリントヘッド１０内のダムのようにふるまう。オリフィス２０の方へそらされる圧力は、インク滴をプリントヘッド１０から印刷媒体または印刷表面上へ適切に駆動する。更に、バリヤ構造体２４は、膨張する気泡内の圧力が低減される際にバリヤ高さを越して気泡が成長するまで、気泡圧力がそのピークにある際の気泡膨張の最初でインク供給部の方へ戻る圧力を低減する。そらされた圧力は適切に、吐出されないインクをインク供給部の方へ引き戻す（又は逆流させる）。インクの逆流を生じさせるのに必要な圧力の量は、インク供給源の毛細管圧に打ち勝つのに十分な任意の圧力とすることができる。制限しない例において、逆流を生じさせるのに必要な圧力の量は、約０．１０１３ＭＰａ（１atm）から５．０６６２ＭＰａ（５０atm）の範囲にわたる。別の制限しない例において、流体の逆流を生じさせるのに必要な圧力の量は、約０．１５２ＭＰａ（１．５atm）から約０．２０２７ＭＰａ（２．０atm）の範囲にわたる。係る逆流の最適化が望ましく、その結果、インクチャンバ１６が適切な補充速度で後続のインク滴吐出のためにその後に補充され得る。制限しない例において、後続のインク滴吐出のための適切な補充の周波数は、約２４ｋＨｚより大きい。
【００１７】
バリヤ構造体２４の配置と幾何学的形状も気泡圧力のプロファイルの変更に影響を与えることも更に信じられている。図１及び図２を依然として参照すると、一実施形態において、バリヤ構造体２４は、それぞれ固体の連続した構造体として形成された、一対の実質的に平行なバリヤストリップ２４Ａ及び２４Ｂを含む。バリヤストリップ２４Ａ及び２４Ｂは、発射抵抗２２の対向するそれぞれの側部２６、２８の上で（例えば、ｘ方向に）、基板１２から外方に実質的に垂直に（例えば、ｙ方向に）延在する。図１及び図２に示された実施形態で示されるように、一方のバリヤストリップ２４Ａが発射抵抗２２の１つの側部２６に隣接して配置され、他方のバリヤストリップ２４Ｂが発射抵抗２２の対向する側部２８に隣接して配置される。しかしながら、理解されるべきは、適切な量の気泡圧力をノズルプレート１８のオリフィス２０の方へ適切にそらし、且つインク供給部に向かう圧力を低減するバリヤ構造体２４の他の構成も本明細書で意図されている。制限しない例において、バリヤ構造体２４は、円形形状、楕円形状、正方形の形状、長方形の形状、又はフラクタル形状などにすることができる。係る幾何学的形状の場合、バリヤ構造体２４は依然として基板１２上に配置されるが、発射抵抗２２を実際に包囲するのに十分なように配置される。
【００１８】
上述されたバリヤ構造体２４の任意の構成を用いて、インク滴が形成される場合に、バリヤ構造体２４は、内部で膨張する又は成長するインク気泡を閉じ込める。バリヤ構造体が一対のバリヤストリップ２４Ａ及び２４Ｂ（図１及び図２に示されるような）である場合、インク気泡は、ストリップ間に閉じ込められる。気泡が吐き出される又は崩壊する場合、気泡を閉じ込めているバリヤストリップ２４Ａ及び２４Ｂ（又はバリヤ構造体２４）は実質的に、気泡圧力がオリフィス２０に向かう又はインク供給部の方へ戻る以外の任意の方向に向けられることを防止する。言い換えれば、気泡圧力は、バリヤストリップ２４Ａ及び２４Ｂに対して横方向以外の方向に向けられる。
【００１９】
図４Ａ〜図４Ｃは、例えば図１及び図２に示されたようなプリントヘッド１０の実施形態を用いたインク吐出プロセスを概略的に示す一連のスナップショット（それぞれ１マイクロ秒、３マイクロ秒、及び６マイクロ秒で取られた）である。この例において、プリントヘッド１０は、約５μｍの高さを有するバリヤ構造体２４を含む。一連の図３のプリントヘッドとは対照的に、インク滴Ｉが本開示の実施形態（単数または複数）によるプリントヘッド１０を用いて吐出される場合、逆流Ｂは大幅に低減される（例えば、（図７に示されるように）約２０ｐＬかそこらだけ）。更に、図４Ｃのインク滴Ｉは、テールＴ、又は二次的なインク滴を備えずに形成される。
【００２０】
一連の図５及び一連の図６はそれぞれ、バリヤを含まないプリントヘッド、及び本開示の実施形態によるプリントヘッド１０の平面図のスナップショットを示す。一連の図６において、５μｍの高さを有するバリヤ構造体が使用された。一連の図５に示されるように、インク供給開口（単数または複数）１４を通過する気泡の圧力は、インク滴Ｉの吐出中（１マイクロ秒から６マイクロ秒まで）に最小限に変化する。一例において、インクチャンバの大部分の領域の気泡の圧力は、約８００ｋＰａであり、インクチャンバにわたる気泡圧力の拡散が示される。
【００２１】
一方、バリヤ構造体２４を含むプリントヘッド１０は、逆流を低減するために吐出中に気泡圧力のプロファイルを変更する。例えば、図６Ｂに示されるように、インクチャンバ１６の大部分の気泡圧力は約１００ｋＰａ（斜め平行線で示される）であるが、インクチャンバ１６の他の領域（黒く示される）における気泡圧力は約８００ｋＰａであり、他の領域における圧力がオリフィス２０の方へそらされたことが示される。
【００２２】
図１及び図２に示されたバリヤ構造体２４の実施形態において、バリヤストリップ２４Ａ及び２４Ｂそれぞれは、基板１２の表面３０から外方に延びる高さＨも有する。本開示の発明者は、圧力の大部分がオリフィス２０に向かう方向にそらされるように気泡圧力のプロファイルを変更することに、バリヤ構造体２４の高さＨも影響を与えることを更に発見した。逆流および補充速度に対する高さＨの影響を示すグラフが、ｉ）バリヤ構造体の無いもの、ii）３μｍの高さのバリヤ構造体、iii）５μｍの高さのバリヤ構造体、及びiv）７μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッドに関して、図７に示される。インク気泡が吐き出される（約１０マイクロ秒と約１５マイクロ秒との間で生じる）場合に、３μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド１０の逆流は約２５ｐＬであり、それはバリヤ構造体を含まないプリントヘッドの逆流（約４５ｐＬ以上）に比べて大幅に少ない。また、バリヤ構造体の高さＨが増加するにつれて、プリントヘッド１０の逆流も低減される。例えば、５μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド１０の逆流は約１５ｐＬであるが、７μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド１０の逆流は約１４ｐＬである。制限しない例において、バリヤ構造体２４を含むプリントヘッド１０の逆流は、約１０ｐＬから約３０ｐＬの範囲にわたり、それはバリヤ構造体を備えないプリントヘッドの逆流から大幅に低減されている。しかしながら、理解されるべきは、逆流は、プリントヘッド１０の構造の液滴重量に少なくとも部分的に基づいて異なる可能性がある。更に理解されるべきは、プリントヘッド１０の構造の液滴重量が抵抗２２のサイズの関数でもあることである。
【００２３】
しかしながら、理解されるべきは、より高いバリヤ構造体（例えば、７μｍの高さのバリヤ構造体）は逆流を低減する傾向があるが、係るより高い構造体は、後続のインク滴吐出のためのインクチャンバ１６の補充速度に悪影響を及ぼす可能性がある。係る悪影響は、所与の時間期間にインクチャンバ１６を適切に補充するためにインクが横切る必要がある構造体のより大きな高さが存在するという事実に少なくとも部分的に起因している可能性がある。また、係る影響は、インクチャンバ１６を満たすためにインクが通り抜ける必要がある、より高いバリヤ構造体の上面とオリフィス２０の内面との間に形成されたより小さい開口に少なくとも部分的に起因している可能性がある。更に、逆流の速度（例えば、インクチャンバ１６の圧縮を生じるインクチャンバ１６に蓄えられたエネルギーに起因して）も補充速度に影響を与える。図７に示されるように、３μｍの高さのバリヤ構造体は、５μｍの高さ及び７μｍの高さのバリヤ構造体とほぼ同じ時間にその最も大きい逆流に到達する。また、逆流の速度（図７に示されたラインの勾配により特定される）により、３μｍの高さのバリヤ構造体を有するプリントヘッド１０が、５μｍの高さ及び７μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド１０の場合に比べてより高い速度で補充することも可能にする。従って、高さＨの選択は概して、補充速度に対する高さＨの影響と逆流に対する高さＨの影響のバランスをとることにより達成される。
【００２４】
再び、図７を参照すると、上述された４つのプリントヘッドに関して、吐出中のインクの気泡により変位しているインクの体積（ｐＬで測定された）もグラフ上にプロットされている。特定のプリントヘッドに関する逆流のラインがそのそれぞれの液滴フラックスのラインを横切る点は、インク滴の吐出後にプリントヘッドのインクチャンバを補充するための時間期間を提供する。バリヤストリップを含まないプリントヘッドの補充時間期間は、約３５マイクロ秒である。７μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド（最も低い逆流を達成した）は、約５０マイクロ秒の補充の時間期間を有する。一方、３μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド（低減された逆流を達成したが、５μｍ又は７μｍの高さのバリヤ構造体を有するプリントヘッドと同じように低減されていない）は、約３０マイクロ秒の補充の時間期間を有し、それは、バリヤ構造体を備えないプリントヘッド及び７μｍの高さのバリヤ構造体を有するプリントヘッドの双方よりも大幅に小さい。５μｍの高さのバリヤ構造体を含むプリントヘッド（低減された逆流も達成したが、７μｍの高さのバリヤ構造体を有するプリントヘッドと同じように低減されていない）は、約３５マイクロ秒の補充の時間期間を有し、それは、バリヤ構造体を備えないプリントヘッドに関して達成されたものとほぼ同じ時間期間である。
【００２５】
上記の開示に鑑みて、１つのインク滴当たり約１０ｐＬの吐出に関して、本明細書の実施形態（単数または複数）によるプリントヘッド１０のバリヤ構造体２４の最適な高さＨは、約３μｍから約５μｍの範囲にわたると考えられる。しかしながら、他の高さが個々のインク滴の様々な液滴体積に適していることは、本開示の範囲内にあるものと意図されている。言い換えれば、バリヤ構造体２４の高さＨは概して、インク滴の液滴体積に対して拡大縮小可能である。例えば、場合によっては、より低い又はより高いバリヤ構造体を使用することが望ましい場合があり、かくして３μｍより低い又は５μｍより高い高さＨを有するバリヤ構造体も、本明細書において様々なインク滴体積に使用され得る。例えば、約１μｍから約２μｍの高さＨを有するバリヤ構造体は、約２ｐＬの液滴体積で望ましく、一方で約２０μｍから約３０μｍの高さＨを有するバリヤ構造体は、約１００ｐＬの液滴体積で望ましいかもしれない。更に、１０ｐＬのインク滴に対して３μｍ未満である高さＨを有するバリヤ構造体は有利には、より高い粘度（例えば、プリントヘッド１０の動作温度において約３ｃＰより大きい）を有するインクを吐出するシステムで使用され得るが、より高いバリヤ構造体（即ち、１０ｐＬのインク滴に対して５μｍより大きい高さＨを有する）は、より低い粘度（例えば、プリントヘッド１０の動作温度において約１ｃＰ）を有するインクを吐出するシステムで使用され得る。
【００２６】
更に、所望のバリヤ高さＨは、プリントヘッド１０のスタック高さ（図１に示されるようなＳＨ）に基づいて決定され得る。スタック高さＳＨは概して、インクチャンバ１６のセクションＳ２のチャンバ厚さ（また、図１に示されるようなＣＴ）を含み、係るチャンバ厚さは、基板１２の表面３０からオリフィス３０の入口（入口直径Ｄ１を有する）までの寸法をとられる。図９は、３μｍのバリヤ構造体２４を用いて様々なスタック高さＳＨに関して補充速度（体積フラックスに換算して測定された）に対するチャンバ厚さＣＴの影響を示すグラフを提供する。図９に示されるように、プリントヘッド１０が約６μｍから約１２μｍのチャンバ厚さを有する例において、体積フラックスが事実上、実質的にテールの無いインク滴または低減されたテールを有するインク滴を形成した。従って、有効な補充速度（所望の逆流を備える）を可能にするバリヤ構造体２４の高さＨは、チャンバ厚さＣＴの約２５％〜約５０％の範囲にわたる。
【００２７】
さて、図８を参照すると、約３μｍの高さを有するバリヤ構造体は、他のバリヤ構造体と比べて、最も高い体積フラックス（液滴体積×噴射周波数として定義され、ｎＬ／秒で測定された）を発生するが、依然として逆流の体積（ｐＬで測定された）を低減している。制限しない例において、補充速度（体積フラックスに換算して測定された）は、約１００ｎＬ／秒〜約４５０ｎＬ／秒の範囲にわたる。図８に示されるように、３μｍの高さのバリヤ構造体に関する補充速度は、約２９０ｎＬ／秒であるが、逆流は約２５ｐＬに低減される。更に、類似した構造を有するが、バリヤ構造体を備えないプリントヘッドの補充速度は、約２３０ｎＬ／秒である。逆流はより高いバリヤ構造体について実際にはより低いが、体積フラックスが大幅に低下し、補充速度の低下を示す。
【００２８】
逆流を有利に低減し、更に補充速度を増加させるバリヤ構造体２４の他の実施形態も本明細書で意図されている。例えば、バリヤ構造体２４として粒子耐性構造を設けることが有利であるかもしれない。制限しない例において、粒子耐性構造は、固体バリヤストリップ２４Ａ、２４Ｂに画定された少なくとも１つのギャップ又はアパーチャを含むことができる。また、別の例において、バリヤ構造体２４（例えば、バリヤストリップ２４Ａ、２４Ｂ）は、基板３０から角度的にオフセットしてもよい。例えば、バリヤ構造体２４は、約４５°の傾斜まで発射抵抗２２の方へ内側に傾けられてもよい。更に別の例において、バリヤ構造体２４（例えば、バリヤストリップ２４Ａ、２４Ｂ）は、幾何学的に直線状（図１及び図２に示されるように）とすることができ、又は他の形状（曲線状、湾曲した形状、丸みを帯びた形状など）を有することができる。
【００２９】
幾つかの実施形態が詳細に説明されたが、当業者には明らかなように、開示された実施形態は変更され得る。従って、上記の説明は、制限ではなくて例示であるとみなされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ−５Ｃ．６Ａ−６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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