(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする方法であって、
吐出チャンバに関連付けられたノズルを通じてインク滴を吐出させるほどには大きくはないより小さな気泡が生じるように前記吐出チャンバ内の熱抵抗器吐出素子を繰り返しパルス動作させることによって、前記流体吐出デバイスの前記吐出チャンバ内において、局所的な核形成サイトを生成することと、
前記局所的な核形成サイトにおいて気泡を形成することと、
泡妨げ構造を用いて、前記気泡がインク供給スロット内へと排気されることを防止することと、及び、
前記ノズルを通じて前記気泡を大気内へと排気すること
を含み、
前記ノズルを通じて前記気泡を大気内へと前記排気することは、インク滴が前記ノズルを通じて吐出されない程度に前記熱抵抗器吐出素子をパルス動作させることによって、前記ノズル内のインク・メニスカスを破壊することを含むことからなる、方法。
【請求項２】
前記泡妨げ構造は、前記吐出チャンバと前記インク供給スロットとの間の通路内に配置され、前記方法は、前記泡妨げ構造と前記通路の壁との間に最小の隙間を提供することを更に含むことからなる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流体吐出デバイスのチップ基板を、事前発射温度に事前加熱することを更に含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
流体吐出デバイス内のインクをガス抜きするためのシステムであって、
関連付けられた熱抵抗器発射要素及びノズルを有した流体チャンバと、
前記流体チャンバと流体連通状態にあるインク供給スロットと、
前記ノズルを通じたインク滴吐出を、前記熱抵抗器発射要素をアクティブにすることによって制御するコントローラと、
前記ノズルを通じてインク滴を吐出させるほどには大きくはないより小さな気泡が生じるように前記熱抵抗器発射要素を繰り返しパルス動作させることにより、前記流体チャンバ内において第１の核形成サイトを生成するために、前記コントローラ上において実行可能なガス抜きモジュールと、
前記第１の核形成サイト上に形成された第１の気泡が、前記インク供給スロット内へと排気されることを防止するための、前記流体チャンバと前記インク供給スロットとの間の第１の泡妨げ構造と、
前記インク供給スロットに結合された第１及び第２の端部を有した再循環チャンネルと、
前記再循環チャンネルの前記第１の端部の近くに配置された熱抵抗器ポンプ要素と、
前記再循環チャンネルの前記第２の端部の近くに配置された前記流体チャンバと、
前記熱抵抗器ポンプ要素と前記インク供給スロットとの間の第２の泡妨げ構造であって、第２の核形成サイト上に形成された第２の気泡が、前記インク供給スロット内へと排気されることを防止するための第２の泡妨げ構造
とを備え、
前記再循環チャンネル内に気泡が形成されるように前記熱抵抗器ポンプ要素を繰り返しパルス動作させることにより、前記第２の核形成サイトを生成するよう前記ガス抜きモジュールが構成されていることからなる、システム。
【請求項５】
前記第１及び第２の泡妨げ構造の各々が、約１μｍ〜約１０μｍの範囲の隙間を提供することからなる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする方法であって、
インク供給スロットに結合された入口及び出口を有する再循環チャンネル内に、前記入口の近くに配置された熱抵抗器ポンプ要素を用いて第１の核形成サイトを生成し、
前記第１の核形成サイトにおいて第１の気泡を形成し、
前記再循環チャンネルを通じて、前記出口の近くに配置された吐出チャンバへと前記第１の気泡を移動させ、
前記入口にある第１の泡妨げ構造を用いて、前記第１の気泡が前記インク供給スロット内へと排気されることを防止し、及び、
前記吐出チャンバに関連付けられたノズルを通じて前記第１の気泡を排気する
ことを含み、
前記ノズルを通じて前記第１の気泡を前記排気することが、前記熱抵抗器ポンプ要素をアクティブにすることによって、前記ノズル内のインクのメニスカスを壊すことを含むことからなる、方法。
【請求項７】
前記第１の気泡が前記インク供給スロット内へと排気されることを前記防止することが、前記再循環チャンネルの前記出口にある第２の泡妨げ構造を用いて、前記第１の気泡が前記インク供給スロット内へと排気されることを防止することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記吐出チャンバ内において熱抵抗器吐出要素を用いて第２の核形成サイトを生成し、
前記第２の核形成サイトにおいて第２の気泡を形成し、
前記第１の泡妨げ構造及び前記第２の泡妨げ構造を用いて、前記第２の気泡が前記インク供給スロット内へと排気されることを防止し、及び、
前記ノズルを通じて前記第２の気泡を排気する
ことを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱抵抗器ポンプ要素を用いて第１の核形成サイトを前記生成することが、前記再循環チャンネル内に気泡が形成されるように前記熱抵抗器ポンプ要素を繰り返しアクティブにすることを含むことからなる、請求項６〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記熱抵抗器吐出要素を用いて第２の核形成サイトを前記生成することが、前記ノズルを通じてインク滴を吐出させるほどには大きくはないより小さな気泡が生じるように前記熱抵抗器吐出要素を繰り返しアクティブにすることを含むことからなる、請求項８、または請求項８を引用する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記熱抵抗器ポンプ要素をアクティブにすることが、前記熱抵抗器吐出要素のアクティブ化中には発生しないようにするために時間調整されることからなる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の気泡を前記排気し及び前記第２の気泡を前記排気することが、
前記熱抵抗器ポンプ要素をパルス動作させるか、又は前記熱抵抗器吐出要素をパルス動作させて、前記ノズル内のインク・メニスカスを崩壊させることを含むことからなる、請求項８または１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記再循環チャンネルを通じて吐出チャンバへと前記第１の気泡を前記移動させることが、前記熱抵抗器ポンプ要素から前記吐出チャンバへと流体の流れを生じさせるために前記熱抵抗器ポンプ要素をアクティブにすることを含むことからなる、請求項６〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
４５℃〜６５℃の範囲内における事前発射温度に、前記流体吐出デバイスのチップ基板を事前加熱することを更に含む、請求項６〜１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
インクジェットプリンタ内の流体吐出デバイスは、液滴のドロップ・オン・デマンド吐出を提供する。インクジェットプリンタは、１枚の用紙のような印刷媒体上へと複数のノズルを通じてインク滴を吐出することによって画像を印刷する。該ノズルは、１つか又は複数のアレイ内に典型的には構成されており、従って、プリントヘッドと印刷媒体とが互いに関連して（又は相対して）移動すると、ノズルからのインク滴の、適切に順序付けられた吐出によって、文字か又は他の画像（イメージ）が、該印刷媒体上に印刷させられることとなる。ある特定例では、電流を発熱素子（又は加熱素子）に通過させて熱を生成して、発射チャンバ内における流体のわずかな部分を気化（又は蒸発）させることによって、熱インクジェットプリントヘッドは、ノズルから滴を吐出する。別の例では、圧電インクジェットプリントヘッドは、インク滴をノズル外に強制する圧力パルスを生成する圧電材料アクチュエータを用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
インクジェットプリンタは、リーズナブルなコストで高い印刷品質を提供するが、継続する改善点は、それらの開発に残ったままの様々な課題を克服することに依存する。例えば、１つの課題は、インクジェットプリントヘッド内に発現する気泡を管理することである。プリントヘッドノズルへとインクを運ぶチャンネル内の気泡の存在は、頻繁に、不完全なノズル性能をもたらして印刷品質を低減させる結果となる。インク及び他の流体は、変動する量の溶解空気を含む。しかしながら、インク温度が上昇すると、インク内の空気の溶解度が低下し、その結果、インク内に気泡の形成がもたらされることとなる。プリントヘッド内におけるより高い滴吐出周波数（すなわち、発射周波数）はまた、温度を上昇させることに加えて、インク内の気泡の形成を増加させる。従って、高められた印刷速度を達成するためにより高い滴吐出周波数が用いられる時には、インクジェットプリントヘッドのインク配送システム内における不要な気泡の形成は、継続的な（現在進行中の）課題である。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】一実施形態による、本明細書内において開示したような、インクをガス抜きするのためのシステム及び方法を実現するのに適合可能なインクジェット印刷システムとして具現化された流体吐出デバイスを示す図である。
【図２】一実施形態による、複数のマイクロ再循環チャンネルを有した熱インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッドの上面図を示す図である。
【図３】一実施形態による、図２のＴＩＪプリントヘッドの一実施形態の断面図を示す図である。
【図４】一実施形態による、インク供給スロットから滴発生器へと通じている単一チャンネルと共に、第３の壁設計を有した熱インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッドの上面図を示す図である。
【図５】一実施形態による、流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする１つの例示的な方法のフローチャートを示す図である。
【図６】一実施形態による、流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする１つの例示的な方法のフローチャートを示す図である。
【図７】図６のフローチャートの続きを示す図であり、一実施形態による、流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする１つの例示的な方法を示す図である。
【実施例】
【０００４】
添付の図面に関連して、例示を目的として本実施形態が次に説明されることとなる。
【０００５】
詳細な説明
概要
上述のように、インクジェットプリントヘッドのインク配送システム内の気泡の存在は、インクジェットプリンタによって、貧弱なインクジェットノズル性能と、低減された印刷品質とが結果としてもたらされる可能性がある。インク配送システム内の空気蓄積（エア・アキュミュレーション）は、インクの流れを遮断する可能性があり、ペンをインクに飢えるようにさせ、及び、発射中にペンに失敗を引き起こさせる。インクジェットプリントヘッド内の気泡に関連付けられた問題を低減するため、インク配送システム内へとインクを置く前に、該インクは頻繁にガス抜きがなされる。インクのガス抜きは、溶解空気及び他のガスを該インクから引き抜く。
【０００６】
インクのガス抜きを行うために様々な方法が用いられてきた。１つの方法は、例えば、インク供給部からプリントヘッドにインクを転送している間、多孔性チューブ（穴が多く空いたチューブ）に該インクを通過させることである。該多孔性チューブは、ガス分子に対しては透過性を有するけれどもＨ２Ｏ（又はインク）に対しては透過性を有しない疎水性の（水にはなじまない）メンブレンを有しており、該チューブの一方側は、真空にさらされている。溶解空気は、脱着される及び削除されることが可能であり、ガス抜きされたインクが生成される。ガス分子がメンブレンを通過して低真空によって該ガス分子が抜かれる一方で、該インクは、チューブ／メンブレンの内側に留まる。インクをガス抜きする別の方法は、該インクを加熱することである。インクを加熱することは、インク内の空気の溶解性を低減させ、それにより、気泡がインクから解放させられる。化学薬品（又は化学物質）を加えることは、インクをガス抜きするための更に別のやり方である。残念ながら、このような方法は、費用がかかる可能性があり、及び、低中程度のプリンタ使用量では、良好には働かない場合がある。大抵のインク配送システムは気密性のものであるが、（例えば、インクが再補充されている時に）空気が依然としてシステムに入る可能性があり、及び、インク内へと戻るように空気が溶解するプロセスは持続している。従って、以前にガス抜きしたインクでさえも、溶解空気を含み、そのことが結果として、印刷中に気泡の形成をもたらす可能性があり、そのことが、インク遮断、及び、貧弱なインクジェットノズル性能のような問題を生じさせる。
【０００７】
概して、気泡形成を促すために局所的な核形成サイトを生成することによって、及び、プリントヘッドノズルを通じて周囲の大気へと気泡を排気することによって、本開示の実施形態は、インクジェットペンアセンブリ内の気泡を管理する従来の方法を改善する。吐出チャンバ内の核形成サイトは、熱抵抗器吐出要素のサブＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）パルス動作（パルシング）によって事前加熱されたチップ（ダイ）基板上に生成される。これらの核形成サイトにおいて形成される気泡は、ノズルを通じて大気内へと排気され、吐出チャンバとインク供給スロットとの間に配置された泡妨げ構造によって、それら気泡が、該インク供給スロット（すなわち、インク配送システム）内へと戻るように排気されることが防止される。核形成サイトはまた、インクスロットに対して（送受する）ループを形成する流体再循環チャンネル内において熱抵抗器ポンプ要素を（例えば、フルターンオン・エネルギーで）パルス動作させることによって生成される。チャンネルの一方端に向けて配置されたポンプ要素核形成サイトを形成する気泡は、チャンネルの他方端に向けて配置された吐出チャンバ内へとチャンネルを通じて移動させられる。チャンネルの両端に配置された泡妨げ構造によって、これらの気泡が、インクスロット内へと戻るように排気されることが防止される。該気泡は、ノズルを通じて排気される。ノズルを通じて排気される気泡は、ポンプ要素アクチュエーションによって、及び／又は、吐出チャンバ内の吐出要素のサブＴＯＥパルス動作によって促され、それら両方は、ノズル内のインク・メニスカスを破壊する（又は破裂させる、又は妨害する）ことができ、及び／又は、泡の表面張力を破壊（又は妨害）することができる。
【０００８】
一実施形態において、流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする方法は、流体吐出デバイスの吐出チャンバ内において、局所的な核形成サイトを生成して、該核形成サイトにおいて気泡を形成することを含む。該方法は、泡妨げ構造を用いて、インク供給スロット内へと気泡が排気されることを防止して、吐出チャンバに関連付けられたノズルを通じて該気泡を大気内へと排気することを含む。
【０００９】
別の実施形態において、流体吐出デバイス内のインクをガス抜きする方法は、流体再循環チャンネル内にポンプ要素を用いて核形成サイトを生成して、該核形成サイトにおいて気泡を形成することを含む。該方法は、該気泡を該チャンネルを通じて吐出チャンバへと移動させて、吐出チャンバに関連付けられたノズルを通じて該気泡を排気することを含む。泡妨げ構造によって、該気泡が、インク供給スロット内へと戻るように排気されることが防止される。一実現形態において、吐出チャンバ内に吐出要素を用いて第２の核形成サイトが生成されて、第２の気泡が、該第２の核形成サイトに形成される。第２の気泡が、ノズルを通じて排気されて、泡妨げ構造を用いて、インク供給スロット内へと排気されることが防止される。
【００１０】
別の実施形態において、流体吐出デバイス内のインクをガス抜きするためのシステムは、関連付けられた発射要素及びノズルを有した流体チャンバを備える。インク供給スロットは、流体チャンバと流体連通状態にあり、コントローラは、該発射要素をアクティブにすることによって該ノズルを通じた滴吐出を制御するよう構成される。該システムは、発射要素のサブ・ターンオン・エネルギー・アクティベーションの繰り返しによって、チャンバ内において核形成サイトを生成するために、コントローラ上において実行可能なガス抜きモジュールを備える。泡妨げ構造が、流体チャンバとインク供給スロットとの間に配置されて、核形成サイトにおいて形成された気泡が、インク供給スロット内へと排気されることが防止される。
【００１１】
例示的な実施形態
図１は、本開示の一実施形態による、本明細書内において開示したような、インクをガス抜きするためのシステム及び方法を実現するために適合可能であるようなインクジェット印刷システム１００として具現化された流体吐出デバイスを示す。この実施形態において、流体吐出アセンブリは、流体滴噴出プリントヘッド１１４として開示されている。インクジェット印刷システム１００は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２、インク供給アセンブリ１０４、実装アセンブリ１０６、媒体移送アセンブリ１０８、電子プリンタコントローラ１１０、及び少なくとも１つの電力源１１２を備える。該電力源１１２は、インクジェット印刷システム１００の様々な電気的な構成要素に対して電力を提供する。インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２は、少なくとも１つの流体吐出アセンブリ１１４（プリントヘッド１１４）を含む。該流体吐出アセンブリ１１４（プリントヘッド１１４）は、印刷媒体１１８上へと印刷するため、複数のオリフィス（開口部）か又はノズル１１６を通じてインク滴を印刷媒体１１８に向けて吐出する。印刷媒体１１８は、用紙、カードストック、透明フィルム、マイラー、及びこれらに類するものなどの任意のタイプの適合可能なシートか又はロール材料である。典型的には、ノズル１１６は、１つか又は複数の列か又はアレイ内において構成される。これにより、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２と印刷媒体１１８とが、互いに関連して（又は相対して）動かされると、ノズル１１６からのインクの適正に順序付けられた吐出によって、文字、記号、及び／又は他のグラフィックスか又は画像（イメージ）が、印刷媒体１１８上に印刷させられることとなる。
【００１２】
インク供給アセンブリ１０４は、流体インクをプリントヘッドアセンブリ１０２に供給し、及び、インクを格納するためのリザーバ１２０を含む。インクは、リザーバ１２０からインクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２へと流れる。インク供給アセンブリ１０４とインクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２とが、一方向のインク配送システムか又はマクロ再循環インク配送システムのいずれかを形成することができる。一方向のインク配送システム内では、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２に提供されるほぼ全てのインクが、印刷中に消費される。しかしながら、マクロ再循環インク配送システム内では、プリントヘッドアセンブリ１０２に提供されるインクの一部分のみが、印刷中に消費される。印刷中に消費されないインクは、インク供給アセンブリ１０４へと戻される。
【００１３】
一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２とインク供給アセンブリ１０４とが、インクジェットカートリッジか又はペンの中に一緒に収容される。別の実施形態において、インク供給アセンブリ１０４は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２から分離されており、供給チューブのようなインターフェース接続部を通じてインクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２に対してインクを供給する。いずれの実施形態においても、インク供給アセンブリ１０４のリザーバ１２０は、取り外されるか、置換されるか、及び／又は、補充されることが可能である。一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２とインク供給アセンブリ１０４とが、インクジェットカートリッジ内に一緒に収容される場合、リザーバ１２０は、カートリッジ内において配置された局所的なリザーバ、並びに、カートリッジから分離して配置されたより大きなリザーバを含む。該分離した、より大きなリザーバは、局所的なリザーバを補充するよう機能する。従って、分離した、より大きなリザーバ、及び／又は、局所的なリザーバは、取り外されるか、置換されるか、及び／又は、補充されることが可能である。
【００１４】
実装アセンブリ１０６は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２を、媒体移送アセンブリ１０８に関連して（又は相対して）位置付け、媒体移送アセンブリ１０８は、印刷媒体１１８を、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２に関連して（又は相対して）位置付ける。従って、印刷ゾーン１２２は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２と印刷媒体１１８との間の領域内に、ノズル１１６に隣接して画定される。一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２は、走査タイプのプリントヘッドアセンブリである。従って、実装アセンブリ１０６は、媒体移送アセンブリ１０８に相対してインクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２を動かして印刷媒体１１８を走査するためのキャリッジを含む。別の実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２は、非走査タイプのプリントヘッドアセンブリである。従って、実装アセンブリ１０６は、媒体移送アセンブリ１０８に相対して、指定された位置においてインクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２を固定する。従って、媒体移送アセンブリ１０８は、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２に相対して印刷媒体１１８を位置付ける。
【００１５】
電子プリンタコントローラ１１０は、プロセッサと、ファームウェアと、ソフトウェアと、揮発性及び不揮発性メモリ構成要素を含む１つか又は複数のメモリ構成要素と、（インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２、実装アセンブリ１０６、及び媒体移送アセンブリ１０８と伝達し合ってこれらを制御するための）他の印刷電子機器と、を典型的には含む。電子コントローラ１１０は、コンピュータなどのホストシステムからのデータ１２４と、メモリ内の一時的な格納データ１２４と、を受け取る。典型的には、データ１２４は、電気的か、赤外線のか、光学的か、又は他の情報転送経路に沿って、インクジェット印刷システム１００へと送られる。データ１２４は、例えば、印刷されることとなるドキュメント及び／又はファイルを表す。従って、データ１２４は、インクジェット印刷システム１００のための印刷ジョブを形成し、１つか又は複数の印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータを含む。
【００１６】
一実施形態において、電子プリンタコントローラ１１０は、ノズル１１６からインク滴を吐出させるために、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２を制御する。従って、電子コントローラ１１０は、印刷媒体１１８上に文字、記号、及び／又は他のグラフィックスか又は画像（イメージ）を形成する吐出インク滴のパターンを画定する。吐出インク滴のパターンは、印刷ジョブコマンド及び／又はコマンドパラメータによって決定される。一実施形態において、電子コントローラ１１０は、コントローラ１１０のメモリ内に格納された事前印刷ガス抜きモジュール１２６を含む。事前印刷ガス抜きモジュール１２６は、インクをガス抜きするための事前印刷アルゴリズムを実施するために、電子コントローラ１１０（すなわち、コントローラ１１０のプロセッサ）上において実行される。すなわち、事前印刷ガス抜きモジュール１２６は、インクジェット印刷システム１００内の通常印刷動作を開始する前に、プリントヘッドアセンブリ１０２内のインクをガス抜きするために、コントローラ１１０上において実行される。より詳細には、事前印刷ガス抜きモジュール１２６は、繰り返されるサブＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）パルスを通じて、プリントヘッド１１４内の熱抵抗器発射要素のアクティベーションを制御して、該プリントヘッドの吐出チャンバ（すなわち、発射チャンバ）内において、局所的な核形成サイトを生成する。追加的には、マイクロ再循環チャンネルを有したプリントヘッド１１４のために、事前印刷ガス抜きモジュール１２６はまた、繰り返されるフルＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）パルスを通じて、マイクロ再循環チャンネル内における熱抵抗器ポンプ要素のアクティベーションも制御して、マイクロ再循環チャンネル内において、局所的な核形成サイトを生成する。事前印刷ガス抜きモジュール１２６は、マイクロ再循環チャンネル内におけるポンプ要素を制御して、核形成サイトにおいて形成された気泡を、該チャンネルを通じて吐出チャンバへと移動させる。事前印刷ガス抜きモジュール１２６はまた、ポンプ要素と吐出要素とを制御して、それら要素をアクティブにして、ノズル内における、インク・メニスカスの破壊（又は破裂、又は妨害）、及び／又は、気泡の表面張力の破壊（又は妨害）を、生じさせることによって、ノズルを通じた気泡の排気を容易にする。
【００１７】
一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２は、１つの流体吐出アセンブリ（プリントヘッド）１１４を含む。別の実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２は、幅広（ワイド）アレイか又はマルチヘッドプリントヘッドアセンブリである。幅広（ワイド）アレイの一実施形態において、インクジェットプリントヘッドアセンブリ１０２は、流体吐出アセンブリ１１４を運ぶキャリアを含み、流体吐出アセンブリ１１４と電子コントローラ１１０との間に電気的な伝達を提供し、及び、流体吐出アセンブリ１１４とインク供給アセンブリ１０４との間に流体連通を提供する。
【００１８】
一実施形態において、インクジェット印刷システム１００は、ドロップ・オン・デマンド熱バブルインクジェット印刷システムであり、ここで、前記流体吐出アセンブリ１１４は、熱インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッド１１４である。該熱インクジェットプリントヘッドは、インクを気化させて泡を生成するため、インク吐出チャンバ内に熱抵抗器吐出要素を実装する。該泡は、インクか又は他の流体の滴を、ノズル１１６の外に強制する。
【００１９】
図２は、本開示の一実施形態による、複数のマイクロ再循環チャンネルを有する熱インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッド１１４の上面図を示す。図３は、図２の線Ａ−Ａに沿って切り取られたＴＩＪプリントヘッド１１４の一実施形態の断面図を示す。単一「Ｕ字形状の」ループを有した１つのマイクロ再循環チャンネル設計が図示され且つ説明されているが、再循環ループの数とコンフィギュレーションとが変動する状態の他の再循環チャンネル設計も可能であり、及び期待（予期）されるものである。従って、図２及び図３の単一「Ｕ字形状」ループを有した、図示されたマイクロ再循環チャンネル設計は、例示することだけを目的としてここに提示されており、限定することを目的として提示されていない。図２及び図３を概して参照すると、ＴＩＪプリントヘッド１１４は、その中に形成されたインク供給スロット２０２を有した基板２００を含む。ＴＩＪプリントヘッド１１４はまた、ノズル１１６を有したノズル層２２６から基板２００を分離する吐出チャンバ２１３と壁とを有するチャンバ層２２４を含む。インク供給スロット２０２は、図３の平面内へと延在する延長スロットであり、流体リザーバ１２０のようなインク供給部（図示せず）と流体連通状態にある。概して、インク供給スロット２０２からのインクは、流体ポンプ要素２０６によって誘発される流れに基づいて、滴発生器２０４を通じて循環する。
【００２０】
滴発生器２０４は、インク供給スロット２０２のどちらの側にも構成されており、及び、図３の平面内へと延在する該スロットの長手に沿って構成されている。各滴発生器２０４は、ノズル１１６と、吐出チャンバ２１３と、該チャンバ２１３内において配置された吐出要素２１６とを含む。吐出要素２１６は、対応するノズル１１６を通じて液滴を吐出するよう動作する。図示された実施形態において、吐出要素２１６及び流体ポンプ要素２０６は、例えば、基板２００の上面上の酸化層２１８と、酸化層２１８の上に提供された薄膜スタック２２０とにより形成された熱抵抗器である。薄膜スタック２２０は、概して、酸化層と、吐出要素２１６及びポンプ要素２０６を画定する金属層と、導電線（トレース）と、パッシベーション層と、を含む。通常印刷動作中、コントローラ１１０は、ＴＩＪプリントヘッド１１４を制御して、吐出要素２１６に電流を通過させることによって、ノズル１１６を通じてインク滴を吐出する。該吐出要素２１６は、熱を生成して、発射チャンバ２１３内における該インクのわずかな部分を気化させる。ある電流パルスが提供された時には、吐出要素２１６によって生成された熱が、急速に拡大する気泡を生成して、該気泡が、わずかなインク滴を発射チャンバノズル１１６の外に強制する。該加熱要素が冷える時には、気泡が急速に崩壊して、より多くのインクが発射チャンバ内へと引き込まれる。
【００２１】
黒の方向矢印によって示されているように、ポンプ要素２０６は、流体マイクロ再循環チャンネル２０８を通じて、インクをインク供給スロット２０２からポンピングする。該再循環チャンネルは、インク供給スロット２０２に対して流体通路を提供するチャンネル入口２１０と、インク供給スロット２０２に対して別の通路を提供するチャンネル出口２１２と、を含む。チャンネル入口２１０とチャンネル出口２１２には、気泡妨げ構造２１４がある。該泡妨げ構造２１４は、互いに関連して（又は相対して）配置され、及び、チャンバ層２２４の壁に関連して（又は相対して）配置されており、これにより、それらが、最小の隙間（クリアランス）を提供することとなるようにする。該最小の隙間は、チャンネル２０８内に形成された気泡が、インク供給スロット２０２内へと送られることを防止する。該構造２１４と壁との間の典型的な最小の隙間（クリアランス）は、約７μｍである。しかしながら、プリントヘッド１１４内に使用されているインクの特徴（又は特性）に依存して、該隙間は、約１μｍ〜約１０μｍの範囲内において変動させることができる。
【００２２】
図４は、本開示の一実施形態による、インク供給スロット２０２から滴発生器２０４（すなわち、ノズル１１６、吐出チャンバ２１３、及び熱抵抗器吐出要素２１６）まで通じている単一チャンネル４００を有した第３の壁設計を有した熱インクジェット（ＴＩＪ）プリントヘッド１１４の上面図を示す。図４内のプリントヘッド１１４のおおまかな印刷動作は、上記の図２及び図３についての説明と同じである。しかしながら、図４のプリントヘッド１１４内において再循環チャンネルか又はポンプ要素が存在しない。従って、黒の方向矢印によって指示されているように、別の滴をノズル１１６から吐出することに備えて、各滴吐出イベント後に、崩壊する気泡は、より多くのインクを、インク供給スロット２０２から滴発生器２０４へと引き込む。
【００２３】
ノズル１１１６を通じてインク滴をプリントヘッド１１４が吐出して印刷媒体１１８上に画像を形成する場合の通常印刷動作の前に、コントローラ１１０は、事前印刷ガス抜きモジュール１２６を実行させて、インクのガス抜き方法を実現する。図５は、本開示の一実施形態による、流体吐出デバイス１１４（例えば、プリントヘッド１１４）内のインクをガス抜きする、１つの例示的な方法５００のフローチャートを示す。方法５００は、図１〜図４内の図に関して上記に説明した実施形態に関連付けられている。おおまかなガス抜き方法は、図２〜図４内において示され且つ説明されたもののような様々なアーキテクチャを有するプリントヘッド１１４に対して同様に（又は類似に）適合する。
【００２４】
方法５００は、流体吐出デバイス１１４のチップ（ダイ）基板を、事前発射温度に事前加熱することを有したブロック５０２において開始する。インク表面張力を低減させることによって、及び、インク粘度（又は粘性）を低減させることによって（これにより、滴重量と滴速度とが改善される）、インク性能を改善するために、該チップ（ダイ）は、典型的には事前加熱される。ガス抜き方法５００において、チップ（ダイ）基板を事前加熱することが、局所的な核形成サイトにおいて気泡の成長を促すのを助ける。典型的な事前加熱温度は、約５５℃であるが、約４５℃〜約６５℃の範囲内における事前加熱温度は有利な温度とすることができる。
【００２５】
方法５００のブロック５０４において、流体吐出デバイス１１４の吐出チャンバ内において、局所的な核形成サイトが生成される。局所的な核形成サイトを生成することは、チャンバ内における熱抵抗器吐出要素を、サブＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）レベルにおいて、繰り返しパルス動作（パルシング）させることを含む。熱吐出要素をサブＴＯＥでパルス動作させることは、吐出要素のフルアクティベーションを防止し、及び、インク滴が吐出されている状態を防ぐ。該サブＴＯＥパルスは、吐出要素を部分的にアクティブにし、それにより、インク滴を吐出させるほどには十分大きくは無いより小さな気泡が生じさせられることとなる。各気泡の崩壊時に、過熱した流体インクから放出された残りの空気が蓄積されて、熱吐出要素のローカル領域内に残余気泡を形成する。多数のパルス動作イベントの後に、該残余気泡は、臨界サイズに到達して、ブロック５０６において示されるように、気泡の成長か又は形成のための核形成サイトになる。
【００２６】
ガス抜き方法５００は、気泡がインク供給スロット２０２内へと排気されることを、泡妨げ構造２１４を用いて防止することを有したブロック５０８において継続する。泡妨げ構造は、気泡がインク供給スロット２０２内へと送られることを防止するために最小の隙間を提供する手法において、互いに関連して（又は相対して）配置され、並びに、プリントヘッドチャンバ層２２４の壁に関連して（又は相対して）配置される。構造２１４と壁との間の典型的な最小の隙間は、約７μｍであるが、隙間は、プリントヘッド１１４内に使用されているインクの特徴（又は特性）に依存して、約１μｍ〜約１０μｍの範囲内において変動させることができる。
【００２７】
ガス抜き方法５００のブロック５１０において、気泡は、吐出チャンバに関連付けられたノズルを通じて大気内へと排気される。該排気することは、熱抵抗器吐出要素の、追加的なサブＴＯＥパルス動作によって容易に（又は促進）され得る。これにより、ノズル内のインク・メニスカスが破壊される（又は破裂させされる、又は妨害される）ことが可能となり、及び／又は、気泡の表面張力が破壊（又は妨害される）ことが可能となる。
【００２８】
図６は、本開示の一実施形態による、流体吐出デバイス１１４（例えば、プリントヘッド１１４）内のインクをガス抜きすることの、１つの例示的な方法６００のフローチャートを示す。方法６００は、図１〜図４内の図に関連して上記に説明した実施形態に関連づけられる。該ガス抜き方法６００は、図２〜図４内に示され且つ説明されたアーキテクチャのような様々なアーキテクチャを有するプリントヘッド１１４に概して適合する。
【００２９】
方法６００は、流体吐出デバイス１１４をチップ（ダイ）基板を事前加熱することを有したブロック６０２において開始し、該事前加熱することは、局所的な核形成サイトにおいて気泡の成長を促すのを助けるために、約５５℃（但し、約４５℃〜約６５℃の範囲内）の事前発射温度へと事前加熱する。
【００３０】
方法６００のブロック６０４において、流体マイクロ再循環チャンネル内において、熱抵抗器ポンプ要素を用いて核形成サイトが生成される。ポンプ要素を用いて核形成サイトを生成することは、フルＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）レベルでポンプ要素を繰り返しアクティブにすることを含む。フルＴＯＥで熱抵抗器ポンプ要素をパルス動作させることは、ポンプ要素を完全にアクティブ化させ、マイクロ再循環チャンネル内において気泡形成を生じさせる。各気泡の崩壊時に、過熱した流体インクから放出された残りの空気が蓄積して、熱抵抗器ポンプ要素のローカル領域内に残余気泡を形成する。多数のパルス動作イベントの後に、該残余気泡は、臨界サイズに到達して、ブロック６０６において示されるように、気泡の成長か又は形成のための核形成サイトになる。
【００３１】
ガス抜き方法６００は、マイクロ再循環チャンネルを通じて吐出チャンバへと気泡を移動させることを有したブロック６０８において継続する。該チャンネルを通じて吐出チャンバへと気泡を移動させることは、ポンプ要素から吐出チャンバへの流体／インクの流れを生成するために、ポンプ要素を制御可能にアクティブにすること（すなわち、コントローラ１１０によって）を含む。インクの流れは、チャンネル入口付近のポンプ要素における核形成サイトから、マイクロ再循環チャンネルを通じて、チャンネル出口付近の吐出チャンバ内へと気泡を運ぶ。
【００３２】
方法６００のブロック６１０において、泡妨げ構造を用いて、気泡がインク供給スロット内へと排気されることが防止される。インク供給スロットに結合されたマイクロ再循環チャンネルの入口と出口とが存在するので、気泡がインク供給スロット内へと排気されることを防止することは、該チャンネルの入口と出口との両方において泡妨げ構造を用いることを含む。上述のように、泡妨げ構造は、気泡がインク供給スロット２０２内へと送られることを防止するために最小の隙間（例えば、１〜１０μｍの範囲内において、典型的には、７μｍ近く）を提供する手法において、互いに関連して（又は相対して）配置され、並びに、プリントヘッドチャンバ層２２４の壁に関連して（又は相対して）配置される。
【００３３】
方法６００のブロック６１２において、気泡は、吐出チャンバに関連付けられたノズルを通じて排気される。ポンプ要素によって促された核形成サイトにおいて形成された気泡を排気することには、ノズル内のインク・メニスカスの破壊（又は破裂、又は妨害）、及び／又は、気泡の表面張力の破壊（又は妨害）を容易にするために、ポンプ要素と、吐出チャンバ内の吐出要素との何れかか又は両方の追加的なパルス動作を行うことを含めることができる。
【００３４】
方法６００は、吐出チャンバ内において熱抵抗器吐出要素を用いて第２の核形成サイトを生成することを有したブロック６１４において継続する。第２の核形成サイトを生成することは、チャンバ内における熱抵抗器吐出要素を、サブＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）レベルで繰り返しパルス動作させることを含む。熱抵抗器吐出要素をパルス動作させることか又はアクティブにすることが、ポンプ要素のアクティブ化中には発生しないようにするために時間調整される（又は時間が決められる）。方法６００は、図７のブロック６１６において継続する。ブロック６１６において、第２の核形成サイトにおいて第２の気泡が形成される。ブロック６１８において、上述の泡妨げ構造のような泡妨げ構造を用いて、第２の気泡がインク供給スロット内へと排気されることが防止される。ブロック６２０において示されるように、次いで、第２の気泡がノズルを通じて排気される。ノズルを通じて第２の気泡を排気することには、フルＴＯＥ（ターンオン・エネルギー）レベルでポンプ要素をパルス動作させるか、又はサブＴＯＥレベルで吐出要素をパルス動作させて、ノズル内のインク・メニスカスを破壊する（又は破裂させる、又は妨害する）ことを含めることができる。
【図１】
0005826376.tif 000002
【図２】
0005826376.tif 000003
【図３】
0005826376.tif 000004
【図４】
0005826376.tif 000005
【図５】
0005826376.tif 000006
【図６】
0005826376.tif 000007
【図７】
0005826376.tif 000008