(57)【要約】  液体吐出装置は、室を画定する構造を含む。室は第１表面と第２表面とを含む。第１表面はノズル孔を含む。ノズル孔と反対である室の第２表面には、液滴形成機構が設けられる。第１液体供給通路および第２液体供給通路は、室との流体連通状態にある。多区分液体流入口の第１区分は第１液体供給通路との流体連通状態にあり、多区分液体流入口の第２区分は第２液体供給通路との流体連通状態にある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室を画定する構造であって、該室が第１表面と第２表面とを含み、該第１表面がノズル孔を含む、構造と、
前記ノズル孔と反対である前記室の前記第２表面に設けられた液滴形成機構と、
前記室との流体連通状態にある第１液体供給通路および第２液体供給通路と、
多区分液体流入口であって、該液体流入口の第１区分が前記第１液体供給通路との流体連通状態にあり、該液体流入口の第２区分が前記第２流体供給通路との流体連通状態にある、多区分液体流入口と、
を包含する液体吐出装置。
【請求項２】
前記液体流入口の前記第１区分と該液体流入口の前記第２区分とが、前記ノズル孔と直交する面から見て相互にオフセットして配置される、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記液体流入口の前記第２区分の端部に隣接した端部を該液体流入口の前記第１区分が有し、該第１区分の該端部が該第２区分の該端部と重複する、請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記液体流入口の前記第２区分の端部に隣接した端部を該液体流入口の前記第１区分が有し、該第１区分の該端部が該第２区分の該端部と整合される、請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記液体流入口の前記第２区分の端部に隣接した端部を該液体流入口の第１区分が有し、該第１区分の該端部が該第２区分の該端部から離間する、請求項２に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
さらに、前記第１および第２液体供給通路の少なくとも一方に配置されたポストを包含する、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
さらに、前記第１および第２液体供給通路の各々に配置されたポストを包含する、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記ポストが前記ノズル孔について対称的に配置される、請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記ポストが同じ断面積を有する、請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記ポストが前記ノズル孔について非対称的に設けられる、請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
前記ポストが異なる断面積を有する、請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項１２】
さらに、前記第１液体供給通路と前記第２液体供給通路の少なくとも一方において、前記ノズル孔と、前記液体流入口の前記第１区分と該液体流入口の前記第２区分とのうち少なくとも一方との間に配置された少なくとも１本の追加ポストを包含する、請求項７に記載の液体吐出装置。
【請求項１３】
前記第１および第２供給通路が前記室から反対方向に延出する、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】
前記液体流入口の前記第１区分および前記第２区分が前記ノズル孔の反対側に設けられる、請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項１５】
室のアレイを画定する構造であって、各室がノズル孔を有する、構造と、
各室に設けられた液滴形成機構と、
各室との流体連通状態にある第１および第２液体供給通路であって、各室から反対方向に延出する第１および第２液体供給通路と、
複数の第１区分と複数の第２区分とを包含する多区分流入口であって、該液体流入口の該第１区分の各々が前記第１液体供給通路との流体連通状態にあり、該液体流入口の該第２区分の各々が前記第２液体供給通路との流体連通状態にあって、該複数の第１区分と該複数の第２区分とが前記ノズル孔の反対側に設けられる、多区分流入口と、
を包含する液体吐出装置。
【請求項１６】
さらに、各液滴形成機構から前記構造のエッジまで延在する電気導線を包含し、該電気導線の少なくとも１本が、前記液体流入口の前記複数の第１区分と前記複数の第２区分の少なくとも一方の隣接区分の間に配置される、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項１７】
さらに、複数のドライバを含む電源回路を包含し、各ドライバが、対応の電気導線を介して対応の液滴形成機構との電気連通状態にある、請求項１６に記載の液体吐出装置。
【請求項１８】
さらに、各液滴形成機構から前記構造のエッジまで延在する電気導線を包含し、該電気導線のいずれも前記液体流入口の前記複数の第２区分まで延在しない、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項１９】
前記電気導線の少なくとも1本が、前記液体流入口の前記複数の第１区分の隣接区分の間に配置される、請求項１８に記載の液体吐出装置。
【請求項２０】
さらに、複数のドライバを含む電源回路を包含し、各ドライバが対応の電気導線を介して対応の液滴形成機構との電気連通状態にあり、前記液体流入口の前記複数の第１区分のノズル孔側と反対である、該液体流入口の該複数の第１区分の側に各ドライバが設けられる、請求項１８に記載の液体吐出装置。
【請求項２１】
さらに、各液滴形成機構から前記構造のエッジまで延在する電気導線を包含し、該液滴形成機構の一つからの１本の電気導線が、前記ノズル孔と前記多区分流入口との間の位置において別の液滴形成機構からの別の電気導線に電気的に接続される、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項２２】
別の液滴形成機構からの別の電気導線に電気的に接続される該液滴形成機構の一つからの１本の電気導線が結束電気導線であり、該結束電気導線が、前記液体流入口の前記複数の第１区分と前記複数の第２区分とのうち少なくとも一方の隣接区分の間において、前記構造の前記エッジまで延在する、請求項２１に記載の液体吐出装置。
【請求項２３】
前記室のアレイが二次元室アレイであって、二つの二次元ノズル孔アレイが存在するように各室がノズル孔を有する、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項２４】
前記二次元ノズル孔アレイの前記ノズル孔が相互に互い違いである、請求項２３に記載の液体吐出装置。
【請求項２５】
前記多区分流入口がさらに複数の第３区分を包含し、該液体流入口の該第３区分の各々が、前記二次元ノズル孔アレイの前記ノズル孔の間に配置される、請求項２３に記載の液体吐出装置。
【請求項２６】
前記二次元ノズル孔アレイの前記ノズル孔が相互に互い違いである、請求項２５に記載の液体吐出装置。
【請求項２７】
さらに、各液滴形成機構から前記構造のエッジまで延在する電気導線を包含し、該電気導線の少なくとも１本が、前記液体流入口の前記複数の第１区分と前記複数の第２区分との少なくとも一方の隣接区分の間に配置される、請求項２６に記載の液体吐出装置。
【請求項２８】
さらに、複数のドライバを含む電源回路を包含し、各ドライバが、対応の電気導線を介して対応の液滴形成機構との電気連通状態にある、請求項２７に記載の液体吐出装置。
【請求項２９】
前記液体流入口の前記複数の第１区分または前記複数の第２区分のノズル孔側と反対である、該液体流入口の該複数の第１区分または該複数の第２区分の側に各ドライバが設けられる、請求項２８に記載の液体吐出装置。
【請求項３０】
前記二次元ノズル孔アレイの前記ノズル孔が相互に整合される、請求項２５に記載の液体吐出装置。
【請求項３１】
前記液体流入口の前記複数の第３区分の各々が、前記複数の第１区分の各々および前記複数の第２区分の各々の断面積より広い断面積を有し、該断面積が前記ノズル孔と直交する面から見たものである、請求項２５に記載の液体吐出装置。
【請求項３２】
前記二次元ノズル孔アレイの一部分の前記ノズル孔が、該二次元ノズル孔アレイの別の部分のノズル孔の断面積と異なる断面積を有し、該断面積が該ノズル孔と直交する面から見たものである、請求項２３に記載の液体吐出装置。
【請求項３３】
前記液体流入口の前記複数の第１区分の各々が該液体流入口の前記複数の第２区分の各々に対してオフセットして配置される、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項３４】
前記液体流入口の前記複数の第１区分の各々が、該液体流入口の前記複数の第２区分の各々に対して整合して配置される、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項３５】
前記液体吐出装置が以下の条件を満たし、
Ｎ≧２（Ｍ１＋Ｍ２）
Ｎが室の総数であり、Ｍ１が第１区分の総数であり、Ｍ２が第２区分の総数である、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項３６】
前記液体吐出装置が以下の条件を満たし、
Ｎ＜２（Ｍ１＋Ｍ２）
Ｎが室の総数であり、Ｍ１が第１区分の総数であり、Ｍ２が第２区分の総数である、請求項１５に記載の液体吐出装置。
【請求項３７】
ノズル孔を有する室を画定する構造と、
前記室に設けられた液滴形成機構と、
前記室との流体連通状態にある第１および第２液体供給通路と、
多区分流入口であり、該液体流入口の第１区分が前記第１液体供給通路との流体連通状態にあって、該液体流入口の第２区分が前記第２液体供給通路との流体連通状態にあり、該液体流入口の該第１区分と該液体流入口の該第２区分とが、前記ノズル孔と直交する面から見て相互に対してオフセットして配置される、多区分流入口と、
を包含する液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してデジタル制御印刷システムの分野、詳しくはこれらのシステムの液滴吐出部品に関連する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷の分野では、市販のプリントヘッドを使用して行われるよりも高速でより良い品質の印刷物を提供することが望まれている。したがって、インクジェットプリントヘッドの動作頻度を上昇させてインクジェットプリントヘッドから吐出される液滴の配置精度を向上させるための努力が行われている。例えば下記特許文献１を参照すること。
【０００３】
下記特許文献１には、インク室とマニホールドを有する基板と、基板に形成されたノズルプレートと、第１および第２ヒータと、第１および第２導体と、第１および第２インク通路とを含むインクジェットプリントヘッドが開示されている。ノズルプレートは、ノズルプレートを通ってインク室との流通状態にあるノズルを含む。第１および第２ヒータと第１および第２導体は、ノズルプレートの隣接不活性化層の間に配置される。インク室とマニホールドとの間を流通させるため、インク室とマニホールドとの間にはインク通路が配置されている。第１および第２ヒータと第１および第２導体と第１および第２インク通路とはノズルに対して対称である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０２６３５７８  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの努力にもかかわらず、噴射頻度を上昇させて液滴吐出および受容体への液滴配置の精度を向上させた液滴吐出装置の必要が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの特徴によれば、液滴吐出装置は室を画定する構造を含む。室は第１表面と第２表面とを含む。第１表面はノズル孔を含む。ノズル孔と反対である室の第２表面には、液滴形成機構が設けられている。第１液体供給通路および第２液体供給通路は、室との流体連通状態にある。多区分液体流入口の第１区分は第１流体供給通路との流体連通状態にあり、多区分液体流入口の第２区分は第２液体供給通路との流体連通状態にある。
【０００７】
本発明の別の特徴によれば、液体吐出装置は室のアレイを画定する構造を含み、各室はノズル孔を有する。各室には液滴形成機構が設けられている。第１および第２液体供給通路は各室との流体連通状態にある。第１および第２供給通路は、各室から反対方向に延在する。多区分流入口は、複数の第１区分と複数の第２区分とを含む。液体流入口の第１区分の各々は第１液体供給通路との流体連通状態にあり、液体流入口の第２区分の各々は第２液体供給通路との流体連通状態にある。複数の第１区分と複数の第２区分とは、ノズル孔の反対側に設けられている。
【０００８】
本発明の別の特徴によれば、液体吐出装置はノズル孔を有する室を画定する構造を含む。室には液滴形成機構が設けられている。第１および第２液体供給通路は、室との流体連通状態にある。多区分液体流入口の第１区分は、第１液体供給通路との流体連通状態にある。多区分液体流入口の第２区分は、第２液体供給通路との流体連通状態にある。液体流入口の第１区分と液体流入口の第２区分とは、ノズル孔と直交する面から見て相互にオフセットして配置されている。
【０００９】
以下に提示される本発明の好適な実施例についての詳細な説明では、添付図面が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を取り入れた液体吐出システムの概略図である。
【図２ａ】隣接する流入口区分の端部が整合された本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図２ｂ】隣接する流入口区分の端部が整合された本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図３】隣接する流入口区分の端部が重複する本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図４】隣接する流入口区分の端部が離間した本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図５】図４の５−５線から見た一つの液体吐出装置の概略断面図である。
【図６】ポストが供給通路内で非対称的に配置された本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図７】ポストが異なる断面積を有する本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図８】流入口区分と供給通路との間に追加ポストが配置された本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの一部分の低倍率図である。
【図９】いずれの電気導線も複数の流入口区分まで延在していない本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１０】いずれの電気導線も複数の流入口区分まで延在していない本発明の別の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１１】電源回路と論理回路とが液体吐出プリントヘッドダイに一体化された本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１２】電源回路と論理回路とが液体吐出プリントヘッドダイに一体化された本発明の別の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１３】互い違いになった２列の液体吐出装置を含む本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１４】整合された２列の液体吐出装置を含む本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１５】液体吐出装置の数と流入口区分の数との比が２未満である本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１６】液体吐出装置の数と流入口区分の数との比が２未満である本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１７】液体吐出装置の数と流入口区分の数との比が２未満である本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【図１８】互い違いになった２列の液体吐出装置を含んでノズル断面積が２列で異なっている本発明の実施例を取り入れた、液体吐出プリントヘッドダイの概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この説明は特に、本発明による装置の一部を形成する、またはより直接的にはこれと協働する要素についてのものである。詳しく図示または説明されていない要素は当該技術の熟練者にはよく周知の様々な形を取ることを理解すべきである。以下の説明では、同一の要素を指すのに、可能であれば同一の参照番号が使用されている。
【００１２】
ここでは液体吐出プリントヘッドの語が使用されるが、今日ではインクのみでなく多くのタイプの液体を吐出するのにプリントヘッドが使用されることは認識されている。例えば、液体吐出プリントヘッドを用いて、薬品、顔料、染料、導電性または半導性の有機物質、金属粒子、他の材料を含む様々な液体の吐出が今日では可能である。そのため、プリントヘッドの語は、インクを吐出する装置のみに限定されることを意図するものではない。
【００１３】
上述した発明の一面は、液体吐出装置の構成、詳しくは液滴形成機構とその対応液体供給通路との関係に関連する。液滴形成機構が、パルスを受けてインク充填室で気泡を核状にして気泡が膨張する際に液滴を吐出する抵抗加熱要素である、サーマルインクジェットプリントヘッドに関連する特定の実施例について説明される。他の実施例は、圧電性プリントヘッドとともに、液滴形成機構が熱屈曲アクチュエータまたは静電アクチュエータであるものなどのＭＥＭＳタイプのプリントヘッドを含む。好適な製造方法は、同時係属出願であるＪｏｈｎ  Ａ．Ｌｅｂｅｎｓの名で２００６年１２月１２日に出願された「改良型液体室を有する液滴吐出装置」という名称の米国出願番号第１１／６０９，３７５号と、Ｊｏｈｎ  Ａ．Ｌｅｂｅｎｓ  ｅｔ  ａｌ．の名で２００６年１２月１２日に出願された「改良型室壁を有する液体吐出装置」という名称の米国出願番号第１１／６０９，３６５号に記載されたものを含む。これらの出願には、液滴形成機構と一体的に室およびノズルプレートを形成する方法が記載されている。しかし、この発明は、抵抗加熱要素が形成される基板とは別の部品としてノズルプレートを形成してから、二つの部品を一緒に接合するなど、比較的ありふれた製造方法を用いて実施されてもよい。
【００１４】
図１を参照すると、液体吐出システム１０、例えばインクジェットプリンタの概略図が示されている。液体吐出システム１０は、液滴を吐出する命令として制御装置１４に解釈される信号を提供するデータ（例えば画像データ）のソース１２を含む。制御装置１４は、液体吐出プリントヘッドダイ１８へ送られる電気エネルギーパルスのソース１６へ信号を出力する。一般的に、液体吐出プリントヘッドダイ１８は、少なくとも一つのアレイ、例えば実質的に直線状の列で配列される複数の液体吐出装置２０を含む。作業中に、液体、例えばインク液滴の形のインクが記録媒体２４に塗布される。
【００１５】
さらに図２ａと２ｂを参照すると、液体吐出プリントヘッドダイ１８の概略図が示されている。液体吐出プリントヘッドダイ１８は、複数の液体吐出装置２０またはそのアレイを含む。液体吐出装置２０は構造、例えば室３０を画定する基板２８から延出する壁２６を含む。壁２６は、他の液体吐出装置２０に隣接して配置された液体吐出装置２０を分離する。各室３０は、液体が吐出されるノズル孔３２をノズルプレート３１に含む。各室３０には、液滴形成機構３４、例えば抵抗ヒータも設けられている。図２ａでは、室３０の底部において基板２８の上面に、そしてノズル孔３２と反対側に配置されているが、他の構成も認められる。言い換えると、この実施例では室３０の底面は基板２８の上部であり、室３０の上面がノズルプレート３１である。
【００１６】
多区分液体流入口またはマニホールド３６は、各室３０との流体連通状態にある第１および第２液体供給通路３８，４０を通して各室３０へ液体を供給する。多区分流入口３６は、第１液体供給通路３８との流体連通状態にある第１区分３７と、第２液体供給通路４０との流体連通状態にある第２区分３９とを含む。第１区分３７と第２区分３９とは、室３０およびノズル孔３２の反対側に配置されている。
【００１７】
図２ａと２ｂにおいて、液体流入口３６の各第１区分３７と液体流入口３６の各第２区分３９とは、ノズル孔３２を含む面と直交する面から見て相互にオフセットして配置されている（図２ａ，２ｂに見られる図）。第１区分３７と第２区分３９とをこのように配置すると、区分（第１区分３７と第２区分３９のいずれか）がこの区分と整合された室３０へ液体を提供する（矢印４２で表される）ばかりでなく、この区分からオフセットした室３０へも液体を提供する（矢印４４で表される）ことが可能である。図２ａでは、第１区分３７と第２区分３９の各々は、各区分と整合される、つまり向かいに設けられた二つの室３０へ液体を供給する。加えて、第１区分３７と第２区分３９の各々は、各区分からオフセットした、つまりこれに隣接して設けられた各区分のいずれかの側でも室３０に液体を供給する。
【００１８】
単純化のためいくつかの要素が省略された図２ｂに、図２ａの流パターンがさらに明瞭に示されている。液体流入口３６の第１区分３７ａおよび第２区分３９ａ，３９ｂのように、個々の室３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが明示されている。以下の説明では、特定の室に供給する液体供給通路に言及する。つまりこの通路は主として特定の室（一般的には付近の隣接通路）に供給することを理解すべきである。しかし、ジェット噴射パターンによる流要件に応じて、程度は少ないが、この通路は近くの他の通路にも供給を行う。
【００１９】
第１液体供給通路３８ａは、液体流入口３６の第２区分３９ａから室３０ａへ供給を行う。また第２液体供給通路４０ａも、室３０ａからオフセットしてこの室に隣接する第１区分３７ａから室３０ａに供給を行う。室３０ｂ，３０ｃの両方は、液体流入口３６の第１区分３７ａから第１液体供給通路３８ｂ，３８ｃのそれぞれによって供給される。室３０ｂは第２区分３９ａから第２液体供給通路４０ｂによっても供給されるのに対して、室３０ｃは第２区分３９ｂから第２液体供給通路４０ｃによっても供給される。室３０ｄは、第２区分３９ｂから第１液体供給通路３８ｄにより供給され、また第１区分３７ａから第２液体供給通路４０ｄによって供給を受ける。各室は、この室と整列された液体流入口３６の区分から第１液体供給通路３８により、またこの室からいくらかオフセットした液体供給流入口３６の区分から第２液体供給通路４０により供給を受ける。
【００２０】
図２ａと２ｂでは、液体流入口３６の区分３７，３９は、隣接する二つの室とほぼ同じ幅であり、隣接区分３９ａ，３９ｂの間の間隔も、隣接する二つの室とほぼ同じ幅である。言い換えると、二つの室は、この室と整列された液体流入口３６の区分から第１液体供給通路３８により供給を受け、これら二つの室の第２供給通路４０は、この室からいくらかオフセットした第２区分から供給されるのである。他の構成も可能である。例えば、図３は、二つ以上の室（つまり３か４個、またはそれ以上の室）が、これらの室と整列された液体流入口３６の区分から第１液体供給通路３８により、またこれらの室といくらかオフセットした液体流入口３６の区分から第２液体供給通路４０により供給を受けるというケースを示している。
【００２１】
液体流入口３６の第１区分３７の各々は、液体供給口３８の各第２区分３９の端部４８と隣接する端部４６を有する。図２ａでは、第１区分３７の端部４６は、点線５０で表された第２区分３９の端部４８と整合されている。しかし他の構成も認められる。例えば、図３に見られるように、端部４６，４８が相互に重複していてもよい。あるいは、図４に見られるように、端部４６，４８が相互に離間して配置されてもよい。
【００２２】
室３０、液体供給通路３８、液体供給通路４０、またはこれらの組合せには、１本以上のポストが設けられている。以下でより詳細に述べるように、ポスト５２はノズル孔３２を中心として対称的または非対称的に、および／または液体供給通路３８，４０の一方または両方の中に配置される。ポスト５２は、相互に比較した時に同じ断面積または異なる断面積を有する。ポスト５２はまた、相互に比較した時に、同じ形状または異なる形状を持つ。
【００２３】
図５を参照すると、図４の５−５線から見た一つの液体吐出装置２０の概略断面図が示されている。液体吐出装置２０は、多区分液体流入口またはマニホールド３６の複数の第１区分３７の一つとの流体連通状態で接続された第１液体供給通路３８との流体連通状態で接続された室３０を含む。室３０はまた、多区分液体流入口またはマニホールド３６の複数の第２区分３９の一つとの流体連通状態で接続された第２液体供給通路４０との流体連通状態で接続されている。図５では、液体流入口３６の第１区分３７は室３０と整合されて、室３０へ液体を直接供給する。液体流入口３６の第２区分３９は室３０に対してオフセットしており、室３０へ間接的に液体を供給する（図中の「Ｘ」５４で表される）。
【００２４】
液滴形成機構３４、例えば抵抗ヒータは、室３０に設けられ、ノズル孔３２を通して液体を吐出するように作動可能である。ポスト５２は、室３０、および／または第１および第２液体供給通路３８，４０の一方または両方にも存在する。
【００２５】
液体吐出装置の基本部品を説明したところで、長所およびこれら長所の理由がさらに明らかとなるように、サーマルインクジェットプリントヘッドの形を取る液体吐出装置の動作について検討する。この説明は、後述する設計変更の内容を明確にするのにも役立つだろう。
【００２６】
再び図１から５を参照すると、インクは多区分液体流入口３６からプリントヘッドダイへ流入し、両方向から第１および第２液体供給通路３８，４０を通って流体室３０へ流入する。従来のサーマルインクジェットプリントヘッドでは、一方向のみから単一の液体供給通路を通るインクによって室が充填される。
【００２７】
インクが室３０に充填されると、ノズル孔３２の下に配置された抵抗加熱要素３４が室内のインク溜りと熱接触状態となる。抵抗加熱要素３４は、導電性短絡バー３５により一端部で結合された抵抗材料の２本の平行脚部３３を含む特定の構成で示されている。短絡バー３５と反対の端部において、電気導線５６が各脚部３３に接続されている。しかし、他の抵抗加熱要素の構成も可能である。
【００２８】
特定の時点に特定の室３０からインクの液滴が吐出されるためのコマンドとして制御装置１４に解釈される信号をデータソース１２が提供する時に、ソース１６は電気導線５６を通してヒータ３４に電気パルスを提供する。パルス電圧は、ヒータの上の過熱されたインク内で気泡が核状となるように選択される。
【００２９】
気泡は、成長するとノズル孔３２からインクを押し出して、液滴を吐出する。液滴のサイズ（つまりその容積または質量であり、記録媒体２４に生成されるドットのサイズに関連する）は、主としてヒータ３４のサイズ、ノズル３２のサイズ、室３０の幾何学形状、そして程度は小さいがインク温度およびパルス構成によって決定される。
【００３０】
ジェットの正確な噴射のため、液滴のサイズにいくらか左右されるが、液滴はおよそ毎秒１０から２０メートルの速度で吐出されることが好ましい。液滴速度を上昇させる（そして、液滴のエネルギーを抵抗加熱要素へのエネルギー入力で割ったエネルギー効率を上昇させる）ため、泡膨張をノズルの方へ優先して向けることが有益である。これは、横方向流体インピーダンスのソースとして作用するポスト５２の機能の一つであるため、大量の泡膨張がノズル孔３２へ向けられる。
【００３１】
ポスト５２はまた、室３０からの液体流の量および運動量を制限するため、室３０の補充をより短時間で行うことが可能である。室３０の補充は一般的に、同じ室からの再噴射をどれほど短時間で行えるかについての速度制限段階である。液滴が吐出された後、流入口３６から液体供給通路３８，４０を通り室３０へ液体が供給される。本発明の二重供給構成は、いくつかの理由により補充速度（ゆえに印刷処理速度）を高める。上述したように、インク流の逆転がより短時間で行われるように、ポスト５２はインクの逆流を制限する。短時間での補充を促進する別の重要な要因は、単一の供給通路でなく二つの供給通路３８，４０が存在することで室３０へ戻るインクの流量を増大することである。そのうえ、室の片側から供給が行われるが室の反対側では流体は行き止まりとなる従来の液体吐出装置と比較して、ここで説明する液体吐出装置２０は、室３０の二つの両側から供給が行われる。その結果、補充中にインクと空気の境界面は室３０に対して対称的な湾曲を持ち、補充を促す圧力差を大きくするため、補充がより短時間で行われる。二重供給構成の流れについてのコンピュータシミュレーションから、匹敵する単一供給構成のおよそ２倍の補充速度であることが分かる。
【００３２】
図２ａと２ｂに見られるように、多区分流入口３６の第１区分３７は、第１区分３７のすぐ正面にある液体供給通路３８に供給を行う。第２区分３９は、第２区分３９からオフセットした液体供給通路４０に供給を行う。流路の長さが異なるために、区分３９および流体通路４０からの流体インピーダンスと比較して、区分３７および供給通路３８から室３０までの流体インピーダンスの間には差が見られる。そのため、ある実施例では、この流体インピーダンスの差を補正するため、１本以上のポストの位置または断面積が修正されてもよい。例えば図６では、供給通路４０のポスト５２ｂは、供給通路３８のポスト５２ａよりもノズル孔３２からさらに離間している。同じように図７では、供給通路４０のポスト５２ｂは供給通路３８のポスト５２ａよりも狭い断面積で形成されている。図６と７から、供給通路３８のすべてのポスト５２ａが同様の相対配置と同じ第１断面積とを持っており、同じように、供給通路４０のすべてのポスト５２ｂが同様の相対配置と同じ第２断面積とを持つことが分かる。しかし、二つ以上の室３０が対応の区分からいくらかオフセットしている図３に見られるのと同じような液体流入口３６の構成では特に、例えば供給通路４０のいくつかのポスト５２ｂを他の供給通路４０の他のポスト５２ｂと異なるサイズまたは異なる配置にすると好都合であることが理解できるだろう。異なる断面形状が容認される。他の実施例では、（図２ａ，２ｂに見られるように）ポスト５２はノズル孔３２を中心として対称的に配置され、互いに同じ断面積を持つ。
【００３３】
液体吐出プリントヘッドダイ１８の一部分の低倍率上面図が、図８に示されている。図８に示された２４個の室は、室の片側の６個の区分３７と、室の反対側で区分３７からオフセットした６個の区分３９とで構成される液体流入口３６により供給を受ける。一般的な液体吐出プリントヘッドダイは、何百または何千もの室および液体供給流入口３６の対応区分３７，３９を有するのが一般的である。図８は、壁２６、ノズル孔３２、抵抗加熱要素３４、電気導線５６、ポスト５２を含む、図２ａに類似した他の要素を含む。さらに図８には、液体流入口３６の区分３７，３９とノズル孔３２との間、つまり各液体供給通路３８，４０に設けられた任意のフィルタポスト４１が見られる。フィルタポスト４１は、ポスト５２またはノズル３２において粒子が室に詰まるのを防ぐ。２本の隣接フィルタポストの間で粒子が捕捉されたとしても、一列になったフィルタポスト４１の周囲には他にも多数の流体経路が存在するため、すべての室へのインクの供給が続けられる。
【００３４】
図８に見られるように、液体流入口３６は、第１区分３７および第２区分３９がノズル孔３２に比較的近接するように基板２８に形成される。しかし、図１に見られるエッジ５８ａ，５８ｂなどのプリントヘッドダイのエッジ５８まで電気導線を延ばすことも必要である。一般的に、液体吐出プリントヘッドダイ１８および電気パルスソース１６から電気相互接続が設けられるように、一つ以上のエッジ５８に沿って一列以上の接着パッド（不図示）が設けられる。図８に見られるように、少なくとも１本の電気導線５６が、液滴形成機構３４からプリントヘッドダイ１８のエッジ５８まで延在する。さらに、第１区分３７または第２区分３９の隣接区分の間には、少なくとも１本の電気導線５６が配置される。図８では、隣接する第１区分３７の間には数本の電気導線５６が配置されるのに対して、液体流入口３６の隣接の第２区分３９の間には他の電気導線５６が配置される。
【００３５】
第１および第２区分３７，３９をオフセットすることにより、室３０の液体補充を充分に行いながら、電気導線５６を配置する空間を広く取れる。したがって、図９に見られるようにいずれの電気導線５６も第１区分３７まで延在しないように、各電器導線５６を設けることが可能である。あるいは、いずれの電気導線５６も第２区分３９（不図示）まで延在しないように各電気導線５６を設けることも可能である。図９に見られるように、隣接する区分３７および／または３９の間に少なくとも１本の電気導線５６を配置できる。
【００３６】
各抵抗加熱要素３４は２本の電気導線５６ａ，５６ｂに接続されている。導線５６ａは例えば最終的には定電圧に接続されるのに対して、導線５６ｂは例えば、電気パルスソース１６によりパルスを受けて液体吐出プリントヘッドダイ１８の論理回路により任意の制御を受ける個別スイッチに接続される。図９に図示された実施例において隣接区分３９の間に配置される必要のある導線の数を減少させるため、導線５６ａの各々は、液体流入口３６の隣接区分３９の間を通過するのでなく、区分３９と平行に延びる共通導線５９へ経由部５７を介して接続される。経由部５７は、ノズル孔３２と流入区分３９との間に設けられている。共通導線５９は一般的に、導線５６ｂとは異なる金属層に形成され、共通導線５９は導線５６ｂから電気絶縁されてその上で交差している。共通導線５９は、隣接区分３９の間を通らずに、ノズル孔３２のアレイの端部にあるプリントヘッドダイエッジ５８まで延在する。あるいは、図１０に見られるように、数本の導線５６ａが、隣接区分３９の間を通る共通導線５９に経由部５７で接続されてもよい。図９に見られる実施例では、４本の導線５６ｂが隣接区分３９の間を通過するのに対して、図１０に見られる実施例では、４本の導線５６ｂに加えて共通導線５９が隣接区分３９の間を通っている。
【００３７】
図１１には、電源回路および論理回路が液体吐出装置２０と同じ基板２８に一体化された液体吐出装置プリントヘッドダイ１８が概略的に図示されている。電源回路は、抵抗加熱要素３４を起動させるスイッチとして機能するドライバトランジスタ６０のアレイとして図示されている。図１１では単純化のため、抵抗加熱要素（孔３２の下に設けられる）は示されていないが、電気導線５６ｂがドライバトランジスタから、孔３２でなくそれぞれの抵抗加熱要素３４まで延在していることを理解すべきである。パルスソース１６および制御装置１４などの電気回路に設けられる電気相互接続部（例えばプリントヘッドダイのエッジ５８の）の数を最小にするため、ドライバトランジスタ６０は、液体吐出装置プリントヘッドダイ１８に一体化された論理回路６２により制御される。論理回路６２は一般的に、シフトレジスタなどの回路要素を含むため、各トランジスタについてプリントヘッドダイ１８への別々の相互接続を必要とするのでなく、データが液体吐出装置プリントヘッドダイ１８へ順にシフトされる。電圧６４は、個別には示されていないが点線で表されている共通導線５９に接続されている。
【００３８】
図１１に示された実施例では、液体流入口３６の隣接区分３９の間を通る２本の導線５６ｂのみが示されている。これは、隣接区分３９の間をドライバトランジスタ６０まで通る導線５６ｂのすべてを表すものと理解される。ドライバトランジスタ６０は、区分３９のノズル孔側と反対である区分３９の側に設けられる。しかし、これに代わって第２区分３９の近くでなく第１区分３７の近くにドライバが設けられてもよい。論理回路６２は一般的に、ドライバトランジスタ６０のノズル孔側と反対であるドライバトランジスタ６０の側に設けられる。
【００３９】
図１２には、室と孔の二次元アレイを形成する２列の液体吐出装置２０ａ，２０ｂを有する液体吐出装置プリントヘッドダイ１８が概略的に図示されている。この実施例では、多区分液体流入口３６は３列の区分で構成されている。中央区分列６６は２列の液体吐出装置２０ａ，２０ｂの間に配置されて、両方の列の液体吐出装置に供給を行う。加えて、二つの外側区分列６８ａ，６８ｂはそれぞれ、液体吐出装置２０ａ，２０ｂの、中央区分列６６に対して反対の側に配置されている。両方の液体吐出装置２０ａ，２０ｂの列に対応するドライバトランジスタ６０と論理回路６２も示されている。吐出装置２０と対応のドライバトランジスタ６０との間に電気接続を設けるため、隣接区分６８ａの間には（そして隣接区分６８ｂについても同様に）少なくとも１本の導線５６ｂが配置されている。流入区分６８ａは、吐出装置２０ａと対応のドライバトランジスタ６０との間に配置されている。同様に流入区分６８ｂは、吐出装置２０ｂと対応のドライバトランジスタ６０との間に配置されている。このような多区分液体流入口３６の構成により、高密度の液体吐出装置２０を設けることができ、液体吐出装置の各々は二つの区分から二つの異なる方向に供給を受ける（単一列の液体吐出装置２０についての前出の二重供給実施例と類似）。
【００４０】
図１２と１３は、二重供給液体吐出装置の二次元アレイの一実施例を示す。ここでは液体吐出装置２０ａに対応するノズル孔３２は、液体吐出装置２０ｂに対応するノズル孔３２からノズル間隔の半分だけオフセットしている（点線に対するノズル位置で見て）。２列を互い違いに設けた結果、このような液体吐出プリントヘッドダイ１８は、単一列の液体吐出装置２０を備えるプリントヘッドダイの２倍の有効印刷解像度を持つ。例えば、液体吐出装置２０ａ，２０ｂの列の各々が１インチにつき６００ノズルの間隔である場合には、複合印刷解像度は１インチにつき１２００スポットとなる。
【００４１】
図１４は、二重供給液体吐出装置の二次元アレイの第二実施例を示す。ここでは、液体吐出装置２０ａに対応するノズル孔３２は、液体吐出装置２０ｂに対応するノズル孔と整列されている。この構成により、各画素の箇所に充分なノズルが設けられるため、一つの液滴吐出装置２０ａが故障した場合でも、対応の液滴吐出装置２０ａが画素の印刷に使用される。印刷頻度を高めるため、整合ノズルの列が使用されてもよい。
【００４２】
図１３と１４では、液体流入口３６の中央区分列６６が、液体流入口３６の外側列区分６８よりも広い断面積を持つものとして示されている。これは、中央列６６のいずれかの側の液滴吐出装置２０ａ，２０ｂの両方に供給するのに必要な流体の流れを提供するのに役立つ。
【００４３】
液滴吐出装置２０の互い違い列と整合列のいずれのケースについても、液体吐出装置２０ｂと２０ａとで異なるサイズの液滴が吐出されるように室３０、ヒータ３４、ノズル３２を構成することも可能である。例えば、異なる液滴サイズに対応するノズル孔が異なる断面積を持ってもよい。図１８には、２列の液体吐出装置２０が互い違いに設けられて、液体吐出装置２０ａのノズル孔３２ａが液体吐出装置２０ｂのノズル孔３２ｂよりも小さい断面積を持つ実施例が図示されている。二種類の異なるサイズの液滴により、グレースケール印刷のレベルが得られる。
【００４４】
ここまで詳細に述べた実施例については、多区分流入口３６の区分の数は液体吐出装置２０の総数より少なくなるように構成されていた。液体吐出装置の流入区分および間隔のサイズが多様である場合には、流入区分のおよそ２倍の液体吐出装置を設けると、高速の補充および印刷処理量のための吐出装置への液体流の改善と、吐出装置の範囲からプリントヘッドダイ１８のエッジ５８までのすべての電気導線５６の案内という要件の間に適切なバランスが得られる。しかし、吐出装置の間隔および電気導線５６の幅および間隔に対して流入区分が充分に小さいという構成については、二つの液体吐出装置２０ごとに一つ以上の流入区分を設けると好都合である。
【００４５】
例えば図１５と１６に図示された二つの実施例では、液体流入口３６の区分３７が３個と区分３９が３個設けられ、吐出装置２０は６個である。言い換えると、このプリントヘッドダイ１８の限定的な図では（そしてプリントヘッドダイ１８全体に拡張することにより）、液体流入口３６の区分の総数は、液体吐出装置２０の数と同数である。図１５と１６には電気導線が示されていないが、隣接区分３９の間および／または隣接区分３７の間に導線が案内されるのは明らかである。図１５と１６では、各区分は整列された吐出装置に加えて隣接の吐出装置にも供給を行うことが明らかである。図１５では、区分３７は区分３９に対してオフセットしているため、一つの吐出装置が区分３９と整列されているのに対して、隣接の吐出装置は区分３７と整列されている。図１６では、区分３７は区分３９と整列されているため、一つの吐出装置は区分３７および区分３９と整列されているが、隣接の吐出装置は隣接の区分３７，３９からオフセットしている。最後に図１７には、各吐出装置２０について二つの流入区分（３７，３９それぞれに一つ）が設けられた実施例が図示されている。流入区分３７，３９は吐出装置２０と整列されたものとして示されている。このような構成は、製造可能な流入区分３７，３９のサイズばかりでなく電気導線５６の幅および間隔に対して吐出装置の間隔が充分に広い状況では好都合である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  液体吐出システム、１２  データソース、１４  制御装置、１６  電気パルスソース、１８  液体吐出プリントヘッドダイ、２０  液体吐出装置、２４  記録媒体、２６  壁、２８  基板、３０  室、３１  ノズルプレート、３２  ノズル孔、３３  抵抗材料、３４  抵抗加熱要素、３５  導電性短絡バー、３６  多区分液体流入口、３７  第１区分、３８  第１液体供給通路、３９  第２区分、４０  第２液体供給通路、４１  フィルタポスト、４２  液体流矢印、４４  液体流矢印、４６  第１区分端部、４８  第２区分端部、５０  第１および第２区分端部の間のライン、５２  ポスト、５４  間接的液体供給源Ｘ、５６  電気導線、５７  経由部、５８  プリントヘッドダイエッジ、５９  共通導線、６０  ドライバトランジスタ、６２  論理回路、６４  電圧、６６  中央区分列、６８  外側区分列。
【図１】
2011515237.tif 000003
【図２ａ】
2011515237.tif 000004
【図２ｂ】
2011515237.tif 000005
【図３】
2011515237.tif 000006
【図４】
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【図５】
2011515237.tif 000008
【図６】
2011515237.tif 000009
【図７】
2011515237.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2011515237.tif 000013
【図１１】
2011515237.tif 000014
【図１２】
2011515237.tif 000015
【図１３】
2011515237.tif 000016
【図１４】
2011515237.tif 000017
【図１５】
2011515237.tif 000018
【図１６】
2011515237.tif 000019
【図１７】
2011515237.tif 000020
【図１８】
2011515237.tif 000021
【国際調査報告】
2011515237.tif 000022
2011515237.tif 000023