(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリントシステムにおいて用いるプリントヘッドであって、
少なくとも１つのインク噴出器を含む基板と、
該基板の上方に配置されたオリフィス部材とを含み、
該オリフィス部材は、そこを貫いて延びる少なくとも１つのインク移動穴を有し、
前記オリフィス部材は、前記インク移動穴の頂部開口部を規定する頂面と、前記インク移動穴の底部開口部を規定する底面と、前記頂面内の、前記インク移動穴と同心または非同心である座ぐり穴とをさらに含み、
前記インク移動穴は、前記座ぐり穴の底部に形成され、前記座ぐり穴の前記底部は、平坦部と傾斜部とを備え、前記インク移動穴は、少なくとも１つの側壁を有し、該側壁うちの少なくとも１つの部分は、前記座ぐり穴の前記底部の前記平坦部から前記オリフィス部材の前記底面に延びており、前記側壁の他の少なくとも１つの部分は、前記座ぐり穴の前記底部の前記傾斜部から前記オリフィス部材の前記底面に延びており、これにより、前記側壁うちの少なくとも１つの部分が、前記座ぐり穴の前記底部側において、前記側壁の他の少なくとも１つの部分に比べてインクの噴出方向に高く形成されている、
プリントヘッド。
【請求項２】
前記オリフィス部材は有機ポリマーから成る、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項３】
前記座ぐり穴は、レーザアブレーションによって形成される、請求項２に記載のプリントヘッド。
【請求項４】
前記基板と前記オリフィス部材との間に配置されたバリアー層をさらに含む、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項５】
前記座ぐり穴、前記頂部開口部、および前記底部開口部の断面形状は円形である、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項６】
前記座ぐり穴、前記頂部開口部、および前記底部開口部の断面形状は非円形である、請求項１に記載のプリントヘッド。
【請求項７】
前記座ぐり穴には、前記座ぐり穴の側壁部と前記インク移動穴の前記頂部開口部との間に溝が形成されている、請求項６に記載のプリントヘッド。
【請求項８】
プリントカートリッジ本体と、インク槽と、該槽と液通する前記本体上に支持されたプリントヘッドとを含み、
該プリントヘッドは、その上の少なくとも１つのインク噴出器を含む基板と、該基板の上方に配置されたオリフィス部材であって、そこを貫いて延びる少なくとも１つのインク移動穴を有するオリフィス部材とを含み、
該オリフィス部材は、前記インク移動穴の頂部開口部を規定する頂面と、前記インク移動穴の底部開口部を規定する底面と、前記頂面内の、前記インク移動穴と非同心である座ぐり穴であって、前記インク移動穴と液通し、該インク移動穴は前記槽と液通する、座ぐり穴とを含み、
前記インク移動穴は、前記座ぐり穴の底部に形成され、前記座ぐり穴の前記底部は、平坦部と傾斜部とを備え、前記インク移動穴は、少なくとも１つの側壁を有し、該側壁うちの少なくとも１つの部分は、前記座ぐり穴の前記底部の前記平坦部から前記オリフィス部材の前記底面に延びており、前記側壁の他の少なくとも１つの部分は、前記座ぐり穴の前記底部の前記傾斜部から前記オリフィス部材の前記底面に延びており、これにより、前記側壁うちの少なくとも１つの部分が、前記座ぐり穴の前記底部側において、前記側壁の他の少なくとも１つの部分に比べてインクの噴出方向に高く形成されている、
インクジェットプリントカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の分野］
本発明はインクジェットプリンタに関する。特に本発明は、サーマルインクジェットプリントに関連するパドリング（puddling）、ペンの方向性、およびラッフル（うねり、ruffle）の問題を克服するために、インク滴の尾部のちぎれ（ink-droplet-tail-break-off）の制御を行うことができ、メニスカスのオーバーシュート（overshoot）を防止することができる、インクジェットプリントヘッドの新規な設計および製造方法に関する。
【０００２】
［発明の背景］
本発明は一般に、インクを基板に送出するのに用いるプリントヘッド構造に関し、より詳細には、プリントヘッドに取り付けるよう設計した、新規なオリフィス板に関する。オリフィス板は、プリントヘッドの寿命にわたって高プリント品質レベルを維持できるようにする、多数の重要な構造上の特徴を含む。
【０００３】
［関連出願への相互参照］
本願は、参照によってその全体を本明細書に援用する、「HIGH EFFICIENCY ORIFICE PLATE STRUCTURE AND PRINTHEAD USING THE SAME」という名称の、１９９９年９月９日出願の特許出願第０９／３９３，８４５号の、一部継続出願である。
【０００４】
電子プリント技術の分野では、かなりの開発が行われてきている。現在、高速かつ正確にインクを施すことができる、幅広く様々な非常に効率的なプリントシステムが、現在存在している。この点において、サーマルインクジェットシステムは特に重要である。サーマルインクジェット技術を用いるプリントユニットは、基本的に、その上に複数の薄膜加熱抵抗器を有する基板（好ましくは、シリコン［Ｓｉ］および／またはその他のこれに匹敵する材料でできている）と液通する少なくとも１つのインク槽チャンバを含む装置を含む。基板と抵抗器とは、従来「プリントヘッド」としてみなされている構造内に維持される。抵抗器を選択的に始動することによって、槽チャンバ内に蓄えられているインク材料が熱的に励起され、プリントヘッドから吐出される。全体をその参照によって本明細書に援用される、Buck他への米国特許番号第４，５００，８９５号、Baker他への米国特許第４，７７１，２９５号、Keefe他への米国特許第５，２７８，５８４号、およびHewlett-Packard Journal,Vol.39,No.4(August 1988)において、代表的なサーマルインクジェットシステムが説明されている。
【０００５】
上述のインク送出システム（ならびに、サーマルインクジェットおよびその他のインク噴出技術を用いる、匹敵するプリントユニット）は、典型的には、インクカートリッジを形成するために内部に独立した（self-contained）インク供給源（supply of ink）を有する、インク閉じ込めユニット（ink containment unit）（例えば、ハウジング、容器またはタンク）を含む。標準のインクカートリッジにおいては、例えばＢａｋｅｒ他への米国特許番号第４，７７１，２９５号において示されているように、インク閉じ込めユニットは、カートリッジの残りの構成要素に直接取り付けられて、インク供給源が内蔵されている（on-board）とみなされる一体的な単一の構造を作成する。しかし、他の場合には、インク閉じ込めユニットはプリンタ内の離れた場所に設けられ、インク閉じ込めユニットは、１つまたはそれよりも多いインク移動管路を用いて、プリントヘッドと動作可能に接続され液通している。このような特定のシステムは、従来、「オフ・アクシス」のプリントユニットとして知られている。それぞれその参照によって本明細書に援用される、本願と所有者が同じである係属出願の「AN INK CONTAINMENT SYSTEM INCLUDING A PLURAL-WALLED BAG FORMED OF INNER AND OUTER FILM LAYERS」という名称の米国特許出願第０８／８６９，４４６号（６／５／９７出願）（Olsen他）、および、本願と所有者が同じである継続出願中の「REGULATOR FOR A FREE-INK INKJET PEN」という名称の米国特許出願第０８／８７３，６１２号（６／１１／９７出願）（Hauck他）において、代表的で非限定的なオフ・アクシスのインク送出システムが説明されている。本発明は（後述のように）、内蔵のシステムとオフ・アクシスのシステムとの両方に適用可能であり、このことは、本明細書において行う説明から容易に明白となる。
【０００６】
インク材料を選択した基板に効果的に送出するために、サーマルインクジェットプリントヘッドは、典型的には、複数のインク噴出オリフィス（例えば、開口部または穴）がそこを貫いている、「ノズル板」または「オリフィス板」として知られている外部板部材を含む。最初は、このようなオリフィス板は、金メッキまたはパラジウムメッキしたニッケルならびに同様の材料を含むがこれに限定するものではない、１つまたはそれよりも多い金属の組成から製造されていた。しかし、サーマルインクジェットプリントヘッド設計における最近の開発の結果、オリフィス板の製造も、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（登録商標））、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、およびそれらの混合物から成る膜製品を含むがこれに限定するものではない、様々な異なる有機ポリマー（例えば、プラスチック）から製造されるようになっている。この目的に好適な、代表的なポリマーの（例えば、ポリイミドをベースにした）組成のひとつは、（米国）デラウェア州ウィルミントン市のＥ．Ｉ．デュポン  ド  ヌムール  アンド
カンパニーによって「カプトン」という商標名で市販されている製品である。上述の非金属の組成から製造されるオリフィス板構造は、典型的には厚さが均一で非常に柔軟性がある。また、そのようなオリフィス板構造によって、製造コスト低減から、プリントヘッド構造全体のかなりの単純化まで多岐にわたる、非常に多くの利点が提供される。プリントヘッド構造全体がかなり単純化されることによって、信頼性、経済性、および製造容易性が改良されることになる。
【０００７】
ポリマー／プラスチックの膜タイプのオリフィス板の製造、およびそれに対応するプリントヘッド構造全体の製造は、典型的には、Dionへの米国特許第４，９４４，８５０号において一般的に説明されている、従来のテープオートメーテッドボンディング（ＴＡＢ）技術を用いて行われる。Keefe他への米国特許第５，２７８，５８４号およびSchantz他への米国特許第５，３０５，０１５号（その参照によって本明細書に援用される）において、上述のタイプのポリマーの非金属オリフィス板に関する、さらなる情報が提供されている。また、同様にその参照によって本明細書に援用される、同時係属中の本願と所有者が同じである「IMPROVED PR1NTHEAD STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME」という名称の米国特許出願第０８／９２１，６７８号（８／２８／９７出願）（Meyer他）も、関係する（of interest）。この文書においては、ポリマー膜タイプのオリフィス板の全体的な耐久性を改良する、多数の方法が略述されている。例えば、１実施形態において、オリフィス板の頂面および／または底面に、保護コーティングが施される。代表的なコーティングには、ダイヤモンドライクカーボン（「ＤＬＣ」としても知られている）、少なくとも１つの金属層（例えば、クロム［Ｃｒ］、ニッケル［Ｎｉ］、パラジウム［Ｐｄ］、金［Ａｕ］、チタン［Ｔｉ］、タンタル［Ｔａ］、アルミニウム［Ａｌ］、およびそれらの混合物）、および／または選択した誘電材料（例えば、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ボロン、炭化ケイ素、および炭化酸化ケイ素（silicon carbon oxide））が含まれる。この方法は、薄膜オリフィス板構造の全体的なアブレーションおよび変形に対する耐久性を改良するように意図されており、このような構成要素に関連する「ディンプリング（dimpling）」の問題を回避する。さらに、上述のＤＬＣその他の組成を用いることによって、完成した構造の全体的な耐久性が、特に高まる。
【０００８】
しかし、長期間にわたってきれいではっきりした鮮やかなプリント画像を生成することができる、非金属オリフィス板を用いたプリントヘッドを製造するためには、他の重要な要因もまた、考慮しなければならない。例えば、本明細書において説明するタイプの薄膜ポリマー（例えば、プラスチック）のオリフィス板を用いるプリントヘッドにおいては、「ラッフリング（ruffling）」または「ラッフル」として知られている状態が起こる可能性がある。この状態を制御しなければ、プリント品質を著しく劣化させてしまう可能性がある。従来設計のサーマルインクジェットプリンタは、典型的には、オリフィス板の外面を、きれいで、残留インク、および紙の繊維等を含むその他の関係のない（extraneous）物質がない状態に保つために、少なくとも１つのワイパー要素（通常エラストマーゴム、プラスチック、またはその他匹敵する材料から製造される）を用いる。その参照によって本明細書に援用される、Su他への米国特許番号第５，７８６，８３０号において、この目的のために用いる代表的なワイパーシステムが説明されている。薄膜有機ポリマーをベースにしたオリフィス板を用いるプリントヘッドは、このワイピングプロセスによって悪影響を受けることが多い。具体的には、ワイパー要素がこのタイプのオリフィス板の上を通ると、オリフィスの縁に沿って板構造の「持ち上がり」を引き起こし、それによって、それぞれのオリフィスの周縁において「畝」状構造が形成されて「うねった（ruffled）」外観が作り出されてしまう可能性がある。このようにオリフィス板が物理的に変形する（および結果としてオリフィスの幾何学的形状／平坦性が変化する）と、インク滴の飛翔経路、すなわち、最終的なプリント画像を作り出すためにインク滴がたどるよう意図された進路、を著しく変化させてしまう可能性がある。オリフィス板の幾何学的形状がこのように不所望に変化してしまうと、インク滴がその意図された方向に進むことが妨げられる。その代わりに、滴は不適切に吐出され、プリント媒体材料（例えば、紙および／またはその他の基板（substrates））の不所望の位置に送出される。上で略述したオリフィス板の変形（オリフィスの周縁のまわりに関係のない「畝」構造が作り出されることを含む）によってまた、このような領域内にインクの集まりすなわち「パドリング」が生じる可能性がある。この状況によってさらに、吐出されているインク滴（特に、それぞれの滴の末端部、すなわちそれぞれの滴の「尾部」）と、オリフィスに隣接して集まったインクとの間で不所望の相互作用を引き起こすことによって、インク滴の飛翔経路がさらに変化する可能性がある。その結果、経時的にプリント品質の低下が起こる。このような問題もまた、２つの主な要因によって引き起こされる。すなわち、（１）本明細書において説明した、有機ポリマーのオリフィス板の薄く柔軟性があるという性質、および（２）従来のワイパー構造（または板と接触する可能性のあるその他の物体）によってオリフィス板に加えられる物理力、である。
【０００９】
要約すると、薄膜有機ポリマーをベースにしたオリフィス板システムにおいて、プリント品質の顕著な劣化から、プリントヘッドの寿命レベルの低減およびメンテナンスの要求量の増大まで多岐にわたる、非常に多くの不都合な状況が「ラッフリング」に関連している。したがって、本発明の完成前は、１つまたはそれよりも多いインクワイパー要素を用いて繰り返すワイピングの影響に対し非常に耐久性があり、前述の「ラッフリング」によって引き起こされるインクの飛翔経路の問題を経験しない、ポリマー（例えば、プラスチック）のオリフィス板システムが必要とされていた。本発明は、非常に効果的かつ経済的な方法で、このような目標を達成するように意図されている。特に、本明細書において説明する新規なオリフィス板およびプリントヘッドの設計（以下の好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいてかなり深く略述する）は、以下の重要な利点を提供する。すなわち、（１）プリントヘッド／オリフィス板の寿命がかなり増大すること、（２）プリントヘッドの寿命の間に、インク滴の飛翔経路の正確な制御を維持することができること、（３）特許を請求するオリフィス板が、プリントヘッドをきれいにするのに用いる様々な異なるワイパーシステムを用いるプリントユニットに適合すること、（４）オリフィス板が薄膜ポリマーの性質を有するにもかかわらず、オリフィス板が早期に損傷することが回避されること、および（５）プリントヘッド製造プロセスに関連するコスト、複雑さ、および全体的な労働の要求量を増大する可能性のある、さらなる材料、層、および／または化学組成のオリフィス板上へのデポジットを回避する技術を用いて、このような目標を達成すること、である。したがって、本発明は、プリントヘッドの設計および画像生成の技術において、著しい進歩を表す。
【００１０】
特許を請求するオリフィス板およびプリントヘッド構造（好ましい動作パラメータおよび代表的な構造材料とともに本発明の技術的態様（aspects）を含む具体的なデータを含む）に関するさらなる情報を、以下の発明の概要および好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいて提供する。また、特許を請求する本発明がすべての上述の利点を提供する特定の方法は、このようなセクションにおいて提供される詳細な情報から容易に明白となろう。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、サーマルインクジェットプリントに関連するパドリング、ペンの方向性、およびラッフルの問題を克服するために、インク滴の尾部のちぎれの制御を行うことができ、メニスカスのオーバーシュートを防止することができる、インクジェットプリントヘッドの設計および製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明の目的は、高動作効率レベルを特徴とするインク送出システムにおいて用いる改良したプリントヘッドを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、従来のシステムよりも全体的な寿命が長い、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、薄く柔軟性があるが、そこに物理力を加える間丈夫で変形に対し耐久性がある、ポリマー（例えば、プラスチック）のオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、クリーニングの目的のために通常用いるインクワイパー要素によって繰り返すワイピングの影響に対し特に耐久性がある、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、「ラッフリング」の問題を回避する、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。前述のように、「ラッフリング」は、オリフィス板と上述のワイパーユニット（または、使用中にプリントヘッドと係合するその他の構造）とが物理的に係合することによって引き起こされる、オリフィスの周縁のまわりでのオリフィス板の破壊（disruption）すなわち「持ち上がり」を含む。この問題は、典型的には、インク滴の飛翔経路の不所望の変化を引き起こし、それによって、プリント品質の劣化が引き起こされる。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、概して動作効率が改良されること、メンテナンスの問題が低減すること、システムの休止時間が最小になること、およびプリント品質のレベルが経時的に均一になることを特徴とする、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、幅広く様々なインク噴出器システム（サーマルインクジェット技術を用いるものを含むがこれに限定するものではない）とともに用いることができる、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、（１）付随の関連する内部インク供給源を有する、「内蔵」の独立したインクカートリッジと、（２）プリントヘッド（および関連する構造）が、離れて配置されたインク供給源と動作可能に接続／液通している、オフ・アクシスのシステムと、を含む多くの異なるプリンタユニットにおいて用いることができる、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００２０】
本発明のよりさらなる目的は、大量生産の製造プロセスに特に適合した非常に経済的な方法で前述の利点が達成される、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００２１】
本発明のよりさらなる目的は、オリフィス板にさらなる材料層または化学製品を施すことなく前述の利点が達成される、上述の新規なオリフィス板を用いる、改良したプリントヘッドを提供することである。
【００２２】
［発明の概要］
従来のシステムよりも優れた非常に多くの利点を提供する、新規かつ非常に効率的なプリントヘッド構造を、以下に説明する。前述のように、特許を請求するプリントヘッドは、耐久性を改良した特殊なオリフィス板を用い、それによって、板表面に沿ってワイパーユニット（またはその他の構造）が通ることに関連する問題が回避される。オリフィス板は、この目的のために特別に設計した有機ポリマーの組成でできている。有機ポリマー由来の薄膜オリフィス板を用いた従来のシステムでは、オリフィス板表面と、インクのワイパーユニット等を含む様々な物体との間の物理的接触中に起こる、「ラッフル」または「ラッフリング」として知られている状態になりやすかった。この状態になると、結果としてオリフィスの周縁（および／または隣接する領域）のまわりでオリフィス板が変形してしまい、「波状」のリップル（ripples）すなわち「畝」が作り出されてしまった。多くの場合、このような変形によってまた、オリフィスのまわりに不所望のインクの集まりすなわち「パドリング」も生じてしまった。その結果、インク滴の飛翔経路（上で定義）が悪影響を受け、それによって、プリント品質が経時的に劣化してしまった。
【００２３】
本発明は、薄膜ポリマーのオリフィス板構造を非常に効果的な方法で用いることができるようにしながら、上で列挙した問題を回避するように意図されている。さらに、本明細書において略述する利点（プリントヘッドの寿命にわたってプリント品質が改良されることを含む）は、オリフィス板にさらなる材料層を施すこと、および／またはオリフィス板の化学処理なしで、達成される。
【００２４】
準備ポイント（preliminary point）の情報として、本明細書において特に断りがない限り、本発明は、内部プリントヘッド構成要素のいかなる特定のタイプ、サイズ、または配置にも限定されないものとする。また、本セクションおよび以下のその他のセクションにおいて列挙する数値パラメータは、最適の結果をもたらすように設計された好ましい実施形態を構成するものであり、いかなる点においても本発明を限定しないものとする。特許を請求する本発明およびその新規な成果（developments）は、（１）後述の少なくとも１つの基板と、（２）基板上に配置され、始動すると、インク材料がオンデマンドでプリントヘッドから吐出されるようにする、少なくとも１つのインク噴出器と、（３）１つまたはそれよりも多いインク噴出開口部すなわち「オリフィス」がそこを貫いている、その上にインク噴出器を有する基板の上方に配置された、オリフィス板と、を含んでいるものであれば、制限なしに、すべてのタイプのプリントシステムに適用可能である。特許を請求する本発明は、「インク噴出器に特有」であると考えないものとし、いかなる特定の用途、使用、およびインク組成物にも限定されない。また、「インク噴出器」という用語は、形状、形式、または構成に関係なく、１つの噴出器要素または多数のインク噴出器の群を包含するように解釈されるものとする。本発明に関して用いてもよい様々なインク噴出器の具体例は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいて列挙する。しかし、本発明はサーマルインクジェット技術を用いるインク送出システムとともに用いるのが特に好適である、ということに留意することが重要である。サーマルインクジェットプリントユニットにおいては、少なくとも１つまたはそれよりも多くの個々の薄膜抵抗器要素をインク噴出器として用いて、選択的にインク材料を加熱してオンデマンドでプリントヘッドからインク材料を吐出する。したがって、以下で説明する新規なオリフィス板構造をサーマルインクジェット技術に関連して説明するが、本発明はこのタイプのシステムに限定されるものではない（with the understanding that）。むしろ、特許を請求する技術は、繰り返すが、基板と、基板上の少なくとも１つのインク噴出器と、基板／インク噴出器の上方に配置されたオリフィス板とを含む、上述の基本構造を用いているものであれば、幅広く様々な異なるプリント装置に適用可能な見込みがある。
【００２５】
特許を請求する本発明は、好ましい実施形態の詳細な説明において特に断りがない限り、いかなる特定の構造技術（いかなる特定の材料デポジット手続または穴形成方法も含む）にも限定されないものとする。例えば、本説明を通じて用いられて、特許を請求するプリントヘッドおよびオリフィス板の組立を説明する、「形成する」「施す」「送出する」「配置する」等の用語は、いかなる適切な製造手続も広く包含するものとする。このようなプロセスは、薄膜製造技術から、レーザアブレーション法および物理的ミリングプロセスまで、多岐にわたる。この点において、本発明は、本明細書において特に断りがない限り、「製造方法が特有」であると考えないものとする。
【００２６】
前述のように、非常に効果的かつ丈夫な、インク送出システムにおいて用いるプリントヘッドが提供される。「インク送出システム」という用語は、制限なしに、インク供給源を内部に蓄えた「独立した」タイプのカートリッジユニットを含む、幅広く様々な異なる装置を含むものとする。また、この用語内には、１つまたはそれよりも多い管路部材によって、タンク、容器、ハウジング、またはその他同等の構造の形の、離れて配置されたインク閉じ込めユニットに接続されたプリントヘッドを用いる、「オフ・アクシス」の種類のプリントユニットも包含される。特許を請求するプリントヘッドおよびオリフィス板に関してどのインク送出システムが用いられているかに関係なく、本発明は、長期間にわたって高プリント品質レベルの維持を容易にする、より効率的な動作を含む、上で列挙した利点を提供することができる。
【００２７】
本セクションにおいて説明する本発明は、有機ポリマーの組成から製造される特別なオリフィス板構造を含む。「有機ポリマー」という用語は、従来の方法で、定義され本明細書において用いるものとする。有機ポリマーは、従来、繰り返す化学的なサブユニットでできた、炭素を含む構造を含む。また、「有機ポリマー」および「ポリマー」という用語は、一般的に非限定的な方法で用いられて、その例を以下に提供する１つまたはそれよりも多いプラスチックタイプの化合物から最適に製造される構造を示すものとする。しかし、完成したオリフィス板構造が正確かつ一定にインク材料を送出することができれば、本発明は、特許を請求するオリフィス板（またはオリフィス板のサイズ、形状、および構成）に関連する、いかなる特定のプラスチック／ポリマー化合物にも、限定されないものとする。
【００２８】
以下の説明は、本発明の簡潔かつ一般的な概観を構成するものとする。本発明の特定の実施形態、最良の形態、およびその他重要な特徴を含むより具体的な情報もまた、以下に述べる好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいて列挙される。本説明を通じて用いられるすべての科学用語は、本明細書において特別な定義を行わない限り、本発明が関係する当業者によって、それに属する従来の意味にしたがって解釈されるものとする。
【００２９】
特許を請求する本発明は、新規なオリフィス板構造を用いる、非常に特殊なプリントヘッドを含む。オリフィス板（少なくとも１つの有機ポリマーの組成から製造される）は、非常に丈夫であり、従来のプリントシステムにおいて通常遭遇するワイパーユニットを含むがこれに限定するものではない、多数の物体との物理的接触の影響に対し耐久性がある。その結果、オリフィス板および結果として生じるプリントヘッドは、信頼性レベルを改良し、「ラッフリング」またはその他変形の問題を回避することを特徴とする。このような目標は、「はめ込んだ」オリフィス板設計を行うことによって達成される。この設計において、板を貫いてそれぞれのオリフィスに関連する「主要な」インク噴出開口部は、板の頂面の下に配置されており、オリフィス板と接触する可能性のあるワイパー（またはその他の物理的構造）がこの開口部と直接係合しないようになっている。したがって、この開口部は、物理的アブレーションの影響から保護され、その全体的な幾何学的および構造的に無傷な状態（integrity）が維持できる。この設計はまた、オリフィス板の頂面のオリフィスのまわりにおいて、過剰なインク「パドル（だまり、puddles）」が形成されることを回避し、適切なインク滴の飛翔経路が維持されるようにする。以下で説明するように、この「はめ込んだ」構成は、板を貫くそれぞれのインク移動穴（以下でさらに説明）の上に、特別な「くぼみ」(例えば、凹み／凹んだ領域）を設けることによって達成される。それぞれのくぼみは、オリフィス板の頂面において始まり、板の内部へと内側に延びる。
【００３０】
次に、上述の特定の構造に関してより詳細な情報を提供するが、オリフィス板、構造材料、寸法、およびその他動作パラメータに関する具体的な情報は、繰り返すが、好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいて提供される、ということが理解される。この点において、本概要は、本発明の包括的な概観を伝えるように意図され、いかなる点においても本発明を限定しないものとする。
【００３１】
本発明によれば、インク送出システムにおいて用いるプリントヘッドが提供される。前述のように、プリントヘッドは一般的に、少なくとも１つのインク噴出器をその上に有する（基板表面上に直接、または、双方の間にある１つまたはそれよりも多い中間材料層を有する（with）基板によって支持されており、このような二者択一の両方は、同等であり本特許請求の範囲の文言内に包含されると考えられる）基板を含む。制限なしに、多くの異なるインク噴出器を、この目的のために用いてもよいが、典型的にはサーマルインクジェットプリントシステムにおいて用いられる、薄膜抵抗器要素が好ましい。繰り返すが、わかりやすくするためおよび便宜上、本明細書において特許を請求する本発明を主にサーマルインクジェット技術を参照して説明するものとするが、この点には限定されないものとする。次に、少なくとも１つの有機ポリマー（例えば、プラスチック）の組成から製造される、新規なオリフィス板部材（または、より簡単に、「オリフィス板」）が設けられる。このオリフィス板は、上述の一般的なタイプのものであり、すべてその参照によって本明細書に援用される、Keefe他への米国特許第５，２７８，５８４号、Schantz他への米国特許第５，３０５，０１５号、および、同時係属中で本願と所有者が同じである「IMPROVED PR1NTHEAD STRUCTURE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME」という名称の米国特許出願第０８／９２１，６７８号（８／２８／９７出願）（Meyer他）において、具体的に開示されている。
【００３２】
オリフィス板（その上にインク噴出器を含む基板の、上方に固定して配置されている）は、頂面と底面とを含む。本明細書において用い特許を請求する「頂面」という用語は、プリントヘッドに関して最も外側のオリフィス板に関連する特定の表面を含むように定義されるものとし、実際には、外部（外側の）環境にさらされた、オリフィス板／プリントヘッドの「外」面を構成する。これは、インクが、選択したプリント媒体材料までの道で通る、最後の「表面」である。また、これは、例えば、これも同様にその参照によって本明細書に援用されるSu他への米国特許第５，７８６，８３０号において開示されている、従来のプリントユニットにおいて用いられる、１つまたはそれよりも多いワイピング部材を用いて「ワイピングされる」表面である。
【００３３】
これとは異なり、オリフィス板の底面は、プリントヘッド内（例えば、内側）に配置された特定の表面であり、インクが吐出される際にそこを通ってインクが入る、オリフィス板の最初の表面である。底面は、オリフィス板の最も内側の（例えば、「さらされていない」）表面であり、実際には、オリフィス板の頂面と、その上にインク噴出器を有する基板との間に配置されている。最後に、これは実際には、以下でさらに説明する、インクバリアー層を含む、下にあるプリントヘッド構成要素に接着した、オリフィス板の特定の表面である。オリフィス板の、プリントヘッドの残りの部分に関する方向を定義する、オリフィス板の頂面および底面のこのような具体的な定義を示しておいて、次にオリフィス板の新規な特徴を説明する。
【００３４】
好ましい実施形態において、オリフィス板に、その頂面において始まり、主要な板構造内のオリフィス板内の頂面と底面との間の位置において終わる、少なくとも１つの「くぼみ」(または、凹んだ領域／凹み）を設ける。くぼみは、上端と、下端と、両者の間の、くぼみの内部境界を規定する、側壁とを含む。くぼみの断面構成（以下で詳細に説明）は、正方形、三角形、楕円形、および円形（これが好ましい）を含むがこれに限定するものではない多くの異なる構成を、制限なしに含んでもよい。オリフィス板の頂面におけるくぼみの上端は、第１の開口部を有し、くぼみの下端は第２の開口部を含む。上述の設計によれば、第１の開口部は第２の開口部よりもサイズが大きく、第２の開口部は「はめ込んだ」状態である。第２の開口部の、はめ込んだ位置（実際には、画像生成中にインクがそこを通る、「主要な開口部」の機能を果たす）によって、上で列挙した利点が提供される。はめ込んだ「保護」位置であるので、物理的アブレーションおよび外部からの力によって引き起こされる、物理的損傷や「ラッフリング」を受けない。
【００３５】
好ましい実施形態におけるくぼみの、他の重要な特性は、上述の側壁が、オリフィス板部材の頂面に関して約９０゜（ほぼ直角）の角度に向いている、という構造上の関係である。この設計によって、高度に構造上の保全性が提供され、オリフィス板の頂面（第１の開口部）に加えられるいかなる物理力も、くぼみおよび第２の開口部内へと下向きに本質的に伝達されることなく、この領域内に効果的に閉じ込めることができる。その結果、第２の開口部（および周囲の構造）の全体的な無傷な状態および平らな幾何学的形状が維持され、プリントヘッドの寿命の間、インク滴の飛翔経路が適切になることができるようにする。また、くぼみは、その下のインク移動穴と、部分的にまたは（好ましくは）完全にのどちらかで、軸方向に整列している（そして逆の場合も同じ）。インク移動穴については以下でより詳細に述べる。すなわち、次のセクションにおいて説明する図面において示すように、くぼみに関連する長さ方向の軸と、穴に関連する長さ方向の軸とは、互いに整列しており、隣接している（coterminous）。
【００３６】
この時点で、第１の開口部は第２の開口部「よりもサイズが大きい」という、第１の開口部と第２の開口部との間の関係に関するさらなる説明的な情報が確認される（warranted）。「サイズがより大きい」という用語は、基本的に、第１の開口部の断面積が第２の開口部の断面積を上回るという状況を含み、「面積」という用語は、考察している開口部の形状にしたがって、従来の方法で定義される。例えば、正方形または長方形の開口部を含む状況においては、断面積は、開口部の長さ掛ける幅を含む。円形の第１のおよび／または第２の開口部に関しては、その断面積は、従来の方法で「πｒ2」という式を含むように定義される。ただしｒ＝円形の開口部の半径である。また、他の形状（楕円形、三角形、等）の面積を計算するのに用いる従来の式を用いて、第１のおよび／または第２の開口部のサイズを決定してもよい。
【００３７】
円形の第１のおよび第２の開口部（製造の容易性、角のある表面がないこと、等の非常に多くの理由から、好ましい）を含む状況においては、「サイズがより大きい」という用語はまた、開口部のそれぞれの直径値の比較を含んでもよい。効果的な結果をもたらすように設計された最適の実施形態において、前に定義した第１の開口部および第２の開口部は、両方とも断面が円形であり、第１の開口部は第１の直径を有し、第２の開口部は第２の直径を有する。この特定の実施形態において、第１の開口部の第１の直径は、好ましくは、少なくとも約４０μｍ以上、第２の開口部の第２の直径よりも長い（例えば、広い／大きい）。しかし、本明細書において特に断りがない限り、本発明はこの数値範囲またはいかなる他の数値パラメータにも限定されないものとする。
【００３８】
本発明によれば、多数の理由から、第１の開口部は第２の開口部よりも大きくあるべきである。第２の開口部よりもサイズが大きい第１の開口部を、オリフィス板の頂面に設けることによって、頂面（すなわち、第１の開口部）からくぼみ内の第２の開口部への破壊的な物理力の伝達が、繰り返すが、上で略述した構造上の関係にしたがって最小になる。何によってこの利点が達成されるかという正確な物理的機構は完全には理解されていないが、これは本発明の新規かつ重要な特徴を表す。また、第１の開口部は第２の開口部よりもサイズが大きいという、上述のサイズの関係によってさらに、適切なインク滴の飛翔経路が促進される。第１の開口部が、（１）第２の開口部、および（２）そこを通るインク滴（インク滴のサイズは、くぼみ内の第２の開口部のサイズによって略決定される）、に関してよりサイズが大きいために、ワイピングまたはその他物理的アブレーションによって引き起こされる、オリフィス板の頂面における第１の開口部の周縁におけるいかなる変形も、くぼみ内の第２の開口部を離れるインク滴に悪影響を与えることはない。インク滴はオリフィス板の頂面における第１の開口部よりもサイズが小さいので、滴は、第１の開口部に関連するいずれの縁とも略係合せず、したがって、その周縁におけるいかなる変形（例えば「ラッフル」）の影響も受けない。
【００３９】
さらに、本発明は、くぼみ、第１の開口部、および第２の開口部に関連するいかなる特定のサイズまたは形状にも限定されないものとする。所与のオリフィス内のこのような構造はすべて、好ましくは断面形状が同じである（例えば、第１の端から第２の端まで、円形、正方形、等）が、くぼみおよびその様々な構成要素は、様々な位置において異なる断面形状を有してもよい、ということもまた意図されている。例えば、くぼみの第１の端における第１の開口部は断面が略円形であり、第２の端における第２の開口部は断面が正方形であってもよい。もっとも、繰り返すが、同じ設計であることが好ましく、本説明の残りの部分において強調される。
【００４０】
特許を請求するオリフィス板の代表的で非限定的な実施形態において最適の結果を達成するために、特許を請求するくぼみはさらに、くぼみの第２の端において底壁を含む。上述の第２の開口部は、この底壁を通る。底壁は、好ましくは構成が平らで、オリフィス板の頂面と略平行である。また、底壁は、好ましくはくぼみの側壁に関して約９０゜（ほぼ直角）の角度に向いている。上述のように、くぼみの側壁は、オリフィス板部材の頂面に関して約９０゜（ほぼ直角）の角度に最適に向いている。上述の直角関係が両方とも組み合わせて用いられているこの構成において、添付図面に示すように、くぼみは略円筒形または円盤形である。この設計によって、特に高度に構造上の保全性、変形に対する耐久性、および適切なインク滴の飛翔経路を経時的に維持できること、が提供される。
【００４１】
しかし、特許を請求するくぼみは、上述の角度関係に限定されないものとし、上述の角度関係は、例示の目的のために提供される代表的な実施形態を構成する。前述の底壁を有するくぼみの使用を含む状況においては、所望の機能的能力を有する特許を請求するくぼみが製造されるのであれば、本発明の範囲内で多くの他の変形が可能である。例えば、添付図面に明確に示し、以下に示す好ましい実施形態の詳細な説明において略述するように、互いに関して側壁、底壁、およびオリフィス板の頂面を含む多数の異なる角度関係が意図されている。例えば、添付図面に示すように、くぼみに関連する側壁は、実際には、オリフィス板の頂面に関して約９０゜を上回る角度に向いていてもよい。すなわち、くぼみの側壁とオリフィス板の頂面との間の角度関係は、（１）約９０゜の角度（ほぼ直角）、または（２）「鈍」角、すなわち、９０゜を上回る角度（しかし１８０゜よりは小さい）、を含んでもよく、好ましい非限定的な上限は、約１４５゜である。また、くぼみの第２の端における底壁（そこを第２の開口部が通る）は、くぼみの側壁に関して約４５°ないし１６５゜の角度に向いていてもよい。繰り返すが、円筒形または円盤状のくぼみを製造する、（Ａ）側壁とオリフィス板の頂面との間、および（Ｂ）くぼみの底壁と側壁との間、の両方での９０゜の角度関係が好ましいが、上に列挙した様々な角度値（またはその他）もまた、制限なしに、多数の組み合わせて用いてもよい。本発明におけるいかなる所与の寸法、角度等の選択も、オリフィス板に関連する構造材料のタイプから、特許を請求するプリントヘッドを用いる方法まで多岐にわたる、非常に多くの様々な要因を考慮して、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって決定されるものとする。
【００４２】
特許を請求するオリフィス板に設けられた新規なくぼみ（物理的アブレーション、ワイピング等によって引き起こされる変形に対し耐久性がある「はめ込んだ」インク吐出開口部を作り出すことを含むがこれに限定するものではない、非常に多くの利点を提供する）を説明しておいて、くぼみの下にある、オリフィスの残りの部分を、次に説明する。インク移動穴が、くぼみの下に配置され、くぼみと液通している。前述のように、インク移動穴はくぼみと、部分的にまたは（好ましくは）完全に軸方向に整列しており、逆の場合も同じである。その結果、インク噴出器が吐出するインク材料は、上向きに穴を通り、オリフィス板の頂面におけるくぼみを通り、プリントヘッドから出て、選択したプリント媒体材料（紙、金属、プラスチック、等でできている）に送出される。この目標を達成するために、および機能的な見地から、インク移動穴は、くぼみの第２の端において（例えば、その第２の開口部において）始まり、オリフィス板部材の底面において終わる。インク移動穴は、吐出プロセスの間に実際にインク材料を受け取る（receive）、オリフィス板内の第１の構造であり、前述のように、インクは次に穴およびくぼみを通って、最後に送出される。以下で好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいて略述するように、インク移動穴に関して多数の異なる構造上の設計を用いてもよいが、穴は、最適には、その全長に沿って断面が均一である。また、穴は側壁を含み、この側壁は、好ましくは、略「円錐形(cone-shaped)」の構造を形成するために、オリフィス板部材の頂面に関して「鋭」角（９０゜よりも小さい）に向いている。この設計によって、オリフィス板内におよびそこを通ってインクが素早くかつ完全に入ることが促進される。しかし、インク移動穴に関して、オリフィス板部材の頂面に関して約９０゜の角度（ほぼ直角）またはそれよりも大きい角度を形成するものを含むがこれに限定するものではない、他の側壁設計を用いてもよい。特許を請求するインク移動穴に関するいかなる所与の内部設計の選択もまた、ルーチンの予備パイロットテストを用いて決定してもよい。
【００４３】
プリントヘッド組立技術を含むさらなるデータおよびその他関係する情報を、以下で述べる（オリフィス板の様々な構造上の特徴を製造するのに用いてもよい、様々な構造の方法を含む）。例えば、特許を請求するくぼみおよびインク移動穴を製造するのに用いることができる代表的な構造の方法は、レーザアブレーション法から、化学エッチング、およびドリル装置を用いる物理的処理技術まで、多岐にわたる。したがって、上述の目的のために、制限なしに、多数の従来の手続を用いてもよい。新規なオリフィス板が基本的なプリントヘッド構造の一部として用いられるのであれば、多くの異なるプリントヘッド構成要素、インク噴出器、サイズのパラメータ等が本発明に適用可能である、ということもまた強調されるべきである。繰り返すが、このオリフィス板によって、耐久性が改良され、適切なインク滴の飛翔経路の制御が行われる。本明細書において述べる新規なオリフィス板に加えて、インク閉じ込め容器が上述の特許を請求するプリントヘッドと動作可能に接続され液通する、改良した「インク送出システム」もまた設けられる。好ましい実施形態の詳細な説明のセクションにおいて詳細に（extensively）検討するように、プリントヘッドとインク閉じ込め容器とに関して「動作可能に接続される」という用語は、多数の異なる状況を含むものとする。これらの状況は、（１）インク閉じ込め容器が直接プリントヘッドに取り付けられて、「内蔵」のインク供給源を有するシステムを作成する、「独立した」タイプのカートリッジユニット、および（２）１つまたはそれよりも多い管路部材（または同様の構造）によって、タンク、容器、ハウジング、またはその他同等の構造の形の、離れて配置されたインク閉じ込めユニットに接続されたプリントヘッドを用いる、「オフ・アクシス」の種類のプリントユニット、の使用を含むが、これに限定するものではない。本発明の新規なプリントヘッドおよびオリフィス板は、いかなる特定のインク閉じ込め容器とともに使用すること、このような容器がプリントヘッドに近接していること、および容器とプリントヘッドとを互いに取り付ける手段、にも限定されないものとする。
【００４４】
最後に、本発明はまた、特許を請求する高効率のプリントヘッドを製造する方法も包含するものとする。この目的のために用いる製造工程は、上に列挙した材料および構成要素を含み、前述したこのような各項目の概略は、その参照によって本説明に援用される。基本的な製造工程は、以下の通りである。（１）上で列挙した（そしてその参照によってここに援用される）特徴を有するオリフィス板を設けること、（２）その上に上述の少なくとも１つのインク噴出器を含む、基板を設けること、および（３）プリントヘッドを製造するために、基板の上方の所定位置にオリフィス板部材をしっかりと固定すること。好ましい実施形態において、オリフィス板は、板の頂面および／または頂面と略平行なくぼみの第２の端における底壁に関して、約９０゜（ほぼ直角）の角度に向いている側壁を有するくぼみを有する。上述のような他の変形が可能であり、特許を請求するオリフィス板は、本セクションにおいて列挙する具体的な特徴に限定されない。また、オリフィス板の頂面内へのくぼみの製造は、オリフィス板を、下にあるプリントヘッドの部分の上の所定位置に取り付ける前に始め（undertaken）ても、取り付けた後に始めてもよく、この両方の技術は同等であると考えられる、ということに留意するべきである。したがって、特許を請求する特徴（くぼみを含む）を有するオリフィス板が「設けられる」ということを示す、本明細書において示されるいかなる言明も、上で列挙した二者択一の両方を同等に包含する。
【００４５】
本発明は、サーマルインクジェット技術、および、信頼性、速度、および寿命を改良した高品質の画像生成の方法において、著しい進歩を表す。本明細書において説明する新規な構造、構成要素、および方法は、（１）プリントヘッド／オリフィス板の寿命が著しく増大すること、（２）プリントヘッドの寿命の間に、インク滴の飛翔経路の正確な制御を維持することができること、（３）特許を請求するオリフィス板が、プリントヘッドをクリーニングするのに用いる様々な異なるワイパーシステムを用いるプリントユニットに適合すること、（４）オリフィス板が薄膜ポリマーの性質であるにもかかわらず、オリフィス板が早期に損傷することが回避されること、（５）上述の問題を防止しながら、軽量かつ薄い外形を維持することができる、高耐久性の薄膜ポリマーのオリフィス板構造を提供することができること、および（６）プリントヘッド製造プロセスに関連するコスト、複雑さ、および全体的な労働の要求量を増大する可能性のある、さらなる材料層、および／または化学組成のオリフィス板上へのデポジットを回避する技術を用いて、このような目標を達成すること、を含むがこれに限定するものではない、多くの重要な利点を提供する。本発明のこれらおよびその他の利益、目的、特徴、および利点を、以下の図面の簡単な説明および好ましい実施形態の詳細な説明において説明する。
【００４６】
前述のことに加えて、本発明の他の実施形態は、以下のように大まかに要約することができる。１実施形態において、インク送出システムにおいて用いるプリントヘッドは、その上に少なくとも１つのインク噴出器を有する基板を含む。基板の上方に、オリフィス板部材が配置される。オリフィス板部材は、そこを貫いて延びる少なくとも１つのインク移動穴を有する。オリフィス板部材はさらに、インク移動穴の頂部開口部を規定する頂面と、インク移動穴の底部開口部を規定する底面と、頂面の座ぐり穴（counter-bore）とを含む。座ぐり穴は、インク移動穴と非同心である。そして、座ぐり穴はインク移動穴と液通している。非同心の座ぐり穴をオリフィス板部材の頂面上に設けることによって、本発明は、吐出するインクジェット滴の尾部のちぎれを制御することができ、したがって、従来技術のサーマルインクジェットプリント機構に関連するパドリングの問題を克服することができる。
【００４７】
他の実施形態において、インク移動穴は少なくとも１つの側壁を規定する。そして、オリフィス板部材の頂面に座ぐり穴を設ける場合には、少なくとも側壁の一部を取り除き、側壁の少なくとも１つの部分が側壁の少なくとも他の１つの部分よりも厚いようにしている。したがって、この実施形態もまた、インクジェット滴飛翔経路を制御するのに用いることができ、したがって従来技術の問題を克服することができる。
【００４８】
さらなる実施形態において、座ぐり穴は、メニスカスを保持し、いかなるインクパドルをもインク移動穴に伝え戻すのに十分な、深さを有する。これによって、メニスカスのあふれが最小になるおよび／または防止され、したがって、インク滴の尾部のちぎれの制御が改良される。
【００４９】
さらに他の実施形態において、オリフィス板部材は、完全な座ぐり穴の代わりに、部分的な座ぐり穴を含む。部分的な座ぐり穴は、頂面の、座ぐり穴を設けた部分と、頂面の、アブレーションされていない部分とを規定する。座ぐり穴を設けた部分は、インク移動穴と液通している。アブレーションされていない部分は、インクがプリントヘッドから送出されるときに、インクを引き寄せる。これによって、インク滴の尾部のちぎれの制御が改良され、従来技術の限界が克服される。
【００５０】
さらに他の実施形態において、頂面におけるラッフルを最小にするために、頂面における座ぐり穴は、インク移動穴のまわりに、滑らかかつ均一な縁を作り出す。座ぐり穴はまた、インク移動穴のまわりの縁を少なくとも部分的に丸くし（round）てもよい。この実施形態もまた、インク滴の尾部のちぎれの制御を改良し、従来技術の限界を克服する。
【００５１】
もちろん、これらの実施形態のプリントヘッド、プリントカートリッジ、および方法はまた、他のさらなる構成要素および／または工程を含んでもよい。
【００５２】
また、本明細書において、他の実施形態も、開示し特許を請求する。
【００５３】
本発明はあるいくつかの部分および工程における物理的な形をとってもよく、その実施形態を、本明細書において詳細に説明し、本明細書の一部を形成する添付図面において示す。
【００５４】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
本発明は、とりわけ、様々な滴重量のインクをプリントすることができるインクジェットプリントヘッドの、新規な設計および製造方法を提供する。特に、本発明は、好ましくは、オリフィス層の厚さが異なる発射チャンバを提供するために基板をエッチングすることによって、従来技術の問題を克服する。これによって、発射チャンバ内のインクにエネルギーを与える要素と、対応するオリフィスとの間の距離が可変になる。または、本発明は、異なる容積、異なるサイズのインクにエネルギーを与える要素、および／または横方向にずれた、インクにエネルギーを与える要素を有する、発射チャンバを利用することができる。したがって、オリフィスと、インクにエネルギーを与える要素との間の距離を短くし、発射チャンバに異なる容積を提供し、異なるサイズのインクにエネルギーを与える要素および／または、対応するオリフィスから横方向にずれた、インクにエネルギーを与える要素を提供することによって、製造業者は、様々な滴重量のインクをプリントすることができるインクジェットプリントヘッドを提供することができる。
【００５５】
本発明は、インクが通る特殊なオリフィス板を含む、インク送出システム用の独特のプリントヘッドを含む。するとインクは、従来のプリント技術を用いて、選択したプリント媒体材料（紙、金属、プラスチック等）に送出される。この目的には、サーマルインクジェットプリントシステムが特に好適である。サーマルインクジェットプリントシステムは、基板上の、インクをオンデマンドで選択的に加熱し吐出する、少なくとも１つまたはそれよりも多い薄膜抵抗器要素を用いる。本セクションにおいて、特許を請求する本発明を、主にサーマルインクジェット技術を参照して説明する。しかし、本発明はまた、基板と、基板上の少なくとも１つのインク噴出器と、基板／インク噴出器の上方に配置されたオリフィス板とを含むものであれば、他のインク送出システムにも適用可能である。他の代表的なインク噴出器は、参照の目的のために、以下で列挙する。
【００５６】
特許を請求するプリントヘッドは、そこを貫く多数の開口部を有する、オリフィス板を含む。オリフィス板は、非金属の有機ポリマー（例えば、プラスチック）の膜から製造され、具体例もまた以下で示す。この構造の耐久性を改良するために、オリフィス板は、「ラッフル」または「ラッフリング」として知られている問題を回避する、新規なオリフィス設計を含む。この状態は、オリフィス板表面（すなわち、本明細書において定義する頂面）が、表面を「こする」またはその他の物理的に係合する方法で横切って動く物体と、接触するときに起こる。例えば、薄膜ポリマーのオリフィス板が、Su他への米国特許第５，７８６，８３０号において示されているタイプのエラストマーのワイパー要素によって「ワイピング」される場合に、「ラッフリング」が起こる可能性がある。
【００５７】
以下でより詳細に説明するように、オリフィス板の「ラッフリング」によって、オリフィスの周縁に沿って、持ち上がった「畝」状構造が形成される。このようにオリフィス板が物理的に変形する（および結果としてオリフィスの幾何学的形状／平坦性が変化する）と、インク滴の飛翔経路、すなわち、最終的なプリント画像を作り出すためにインク滴がたどるよう意図された進路、をかなり変化させてしまう可能性がある。オリフィス板の幾何学的形状がこのように不所望に変化してしまうと、インク滴がその意図された方向に進むことが妨げられる。その代わりに、滴は不適切に吐出され、プリント媒体材料上の不所望の位置に送出される。上で略述したオリフィス板の変形（オリフィスの周縁のまわりに関係のない「畝」構造が作り出されることを含む）によってまた、このような領域内にインクの集まりすなわち「パドリング」が生じる可能性がある。この状況によってさらに、吐出されているインク滴（特に、それぞれの滴の末端部、すなわちそれぞれの滴の「尾部」）と、オリフィスに隣接して集まったインクとの間で不所望の相互作用を引き起こすことによって、インク滴の飛翔経路が変化する可能性がある。その結果、経時的にプリント品質の低下が起こる。このような問題もまた、２つの主な要因によって引き起こされる。すなわち、（１）本明細書において説明した、有機ポリマーのオリフィス板の、薄く柔軟性があるという性質、および（２）従来のワイパー構造（または板と接触する可能性のあるその他物体）によってオリフィス板に加えられる物理力、である。
【００５８】
このような問題を解決するために、特許を請求するオリフィス板において、新規なオリフィス設計が用いられる。詳細には、オリフィスに通じている「主要な開口部」(以下で定義)が、この開口部内に「くぼみ」を設けることによって、「はめ込まれる」。くぼみは、板の頂面において始まり、板内の頂面と底面との間の位置において終わる。この開口部は、上述のように「分離」する（isolating）ことによって、インクのワイパーまたはその他の構造がオリフィス板の頂面の上を通ることによって引き起こされる損傷から、「保護」されている。このようにして、「ラッフリング」をベースにしたインクの飛翔経路の問題が回避される。したがって、特許を請求する本発明は、プリント技術においてかなりの進歩を表し、その利点および具体的な詳細については、以下で略述する。
【００５９】
前述のように、本明細書において、本発明を、主にサーマルインクジェット技術を参照して説明するものとする。本説明を通して用いる「サーマルインクジェットプリントヘッド」という用語は、インク材料を熱的に励起してプリント媒体材料に送出するのに用いられる少なくとも１つの加熱抵抗器を有する、いかなるタイプのプリントヘッドも、制限なしに、包含するように広く解釈されるものとする。この点において、本発明はいかなる特定のサーマルインクジェットプリントヘッド設計にも限定されないものとし、熱プロセスを用いてオンデマンドでインクを吐出する上述の抵抗器要素を含むものであれば、多くの異なる構造および内部構成要素の配置が可能である。また、本発明は、本明細書において特に断りがない限り、いかなる特定のプリントヘッド構造、技術、またはインク噴出器のタイプにも限定されないものとし、多くのサーマルインクジェットシステム、および、サーマルインクジェット装置を用いないその他の技術を用いるシステムに、適用可能な見込みがある。
【００６０】
特許を請求するプリントヘッドおよびオリフィス板はまた、前述のように、（１）プリントヘッドと動作可能に接続され液通する独立したインク供給源を内部に有する、内蔵のカートリッジタイプのユニットと、（２）１つまたはそれよりも多い流体移動管路を用いてプリントヘッドと動作可能に接続され液通する離れて配置されたインク閉じ込め容器を用いる、「オフ・アクシス」のユニットと、を含む、多くの異なるインク送出システムにも適用可能である。したがって、以下で説明するプリントヘッドは、関連するインク収納装置に関して「システムに特有」であるとはみなされないものとする。本発明がはっきりと完全に理解されるようにするために、以下の詳細な説明を、７つのセクションに分ける。すなわち、（１）「Ａ．プリントヘッド技術の一般的な概観」、(２）「Ｂ．本発明の新規なオリフィス板構造」、(３）「Ｃ．新規なプリントヘッド／オリフィス板を用いるインク送出システムおよび関連する製造方法」、(４）［Ｄ．オリフィスに非同心の座ぐり穴を設けること」、(５）［Ｅ．オリフィスに深い座ぐり穴を設けること」、(６）［Ｆ．オリフィスに部分的な座ぐり穴を設けること」、および（７）［Ｇ．オリフィスの穴出口の縁の出口側のアブレーション］、である。
【００６１】
Ａ．プリントヘッド技術の一般的な概観
上述のように、本発明は、（１）１つまたはそれよりも多い開口部がそこを貫いている、オリフィス板部材と、（２）オリフィス板部材の下方の、その上のまたはそれに関連する少なくとも１つまたはそれよりも多いインク「噴出器」を含む、基板と、を含む、幅広く様々なインクカートリッジのプリントヘッドに適用可能である。「インク噴出器」という用語は、プリントヘッドから板部材を通ってインク材料を選択的に噴出すなわち吐出する、いかなるタイプの構成要素またはシステムも、包含するように規定されるものとする。この目的のために、多数の加熱抵抗器をインク噴出器として用いるサーマルインクジェットプリントシステムが好ましい。しかし、上述のように、本発明は、いかなる特定のタイプのインク噴出器またはインクジェットプリントシステムにも限定されないものとする。むしろ、本発明には、Smithへの米国特許第４，３２９，６９８号において開示されている一般的なタイプの圧電滴システム、Kobayashi他への米国特許第４，７４９，２９１号において説明されている種々のドットマトリクスシステム、およびその他、１つまたはそれよりも多いインク噴出器を用いてインクを送出するように設計された、匹敵する機能的に同等のシステム、を含むがこれに限定するものではない、多数の異なるインク送出装置が包含されてもよい。このような他にとり得るシステムに関連する特定のインク吐出装置（例えば、米国特許第４，３２９，６９８号のシステムにおける圧電要素）は、上述の「インク噴出器」という用語に包含されるものとする。したがって、本明細書において、たとえ本発明を、主にサーマルインクジェット技術を参照して説明しても、他のシステムも同様に適用可能であり、特許を請求する技術に関係する、ということが理解されるものとする。
【００６２】
サーマルインクジェット技術（これが主に関係する好ましいシステムである）に適用される本発明の完全な理解を促進するために、この技術分野の概観をここで提供する。上で列挙した図面（例えば、図１ないし図４）において概略的に示すインク送出システムは、単に例示の目的のために提供され、非限定的である。
【００６３】
図１を参照して、代表的なサーマルインクジェットのインクカートリッジ１０を示す。このカートリッジは、ともにその参照によって本明細書に援用される、Keefe他への米国特許第５，２７８，５８４号、およびHewlett-Packard Journal,Vol.39,No.4(August 1988)において示し説明されている、一般的なタイプのものである。また、カートリッジ１０は概略形式で示すということが強調され、カートリッジ１０に関するより詳細な情報は、米国特許第５，２７８，５８４号において提供されている。図１に示すように、カートリッジ１０はまず、好ましくはプラスチック、金属、または両方の組み合わせから製造される、ハウジング１２を含む。ハウジング１２はさらに、頂壁１６、底壁１８、第１の側壁２０、および第２の側壁２２を含む。図１の実施形態において、頂壁１６と底壁１８とは、互いに略平行である。また、第１の側壁２０と第２の側壁２２とも、互いに略平行である。
【００６４】
ハウジング１２はさらに、前壁２４と、最適には前壁２４と平行な後壁２６とを含む。内部にインク供給源を保持するように設計されたハウジング１２内の内部チャンバすなわちコンパートメント（compartment）３０（図１においてファントム画法の線で示す）が、前壁２４、頂壁１６、底壁１８、第１の側壁２０、第２の側壁２２、および後壁２６に取り囲まれている。インクに関して、その参照によって本明細書に援用されるWebb他への米国特許第５，１８５，０３４号において列挙されているものを含むがこれに限定するものではない、多くの組成を用いることができる。前壁２４はさらに、外側に配置され外向きに延びる、プリントヘッド支持構造３４を含む。プリントヘッド支持構造３４は、内部の略長方形の中央空洞５０を含む。中央空洞５０は、図１に示す底壁５２を含み、底壁５２はインク出口ポート５４を有する。インク出口ポート５４は、ハウジング１２を完全に貫き、その結果、ハウジング１２内のコンパートメント３０に通じており、インク材料がコンパートメント３０から外向きにインク出口ポート５４を通って流れることができるようになっている。
【００６５】
また、中央空洞５０内には、長方形の上向きに延びる搭載フレーム５６も配置されており、その機能については以下で説明する。図１において概略的に示すように、搭載フレーム５６は、プリントヘッド支持構造３４の前面６０と略同じ高さである（同一平面をなす）。搭載フレーム５６は、具体的には、２つの細長い側壁６２、６４を含み、これらについても同様に以下でより詳細に説明する。
【００６６】
図１を引き続き参照して、図１において一般的に参照番号８０で示されているプリントヘッドが、インクカートリッジユニット１０のハウジング１２にしっかりと固定されている。（例えば、外向きに延びるプリントヘッド支持構造３４に取り付けられている）。本発明の目的のために、および従来の用語にしたがって、プリントヘッド８０は、実際には、一緒にしっかりと固定されている２つの主要な構成要素（いくつかのサブ構成要素が両者の間に配置された状態で）を含む。これらの構成要素およびプリントヘッド８０に関するさらなる情報は、これもまた、インクカートリッジをかなり詳細に説明しているKeefe他への米国特許番号第５，２７８，５８４号において、略述されている。プリントヘッド８０を製造するのに用いられる第１の主要な構成要素は、好ましくはシリコン［Ｓｉ］またはその他この目的のために当分野において既知の従来の材料から製造される、基板８２から成っている。複数の個別に通電可能な薄膜抵抗器８６が、標準の薄膜製造技術を用いて、基板８２の上面８４上に固定され配置されている。薄膜抵抗器８６は、「インク噴出器」の機能を果たし、好ましくは、抵抗器製造の技術において既知のタンタルアルミニウム［ＴａＡｌ］の組成からできている。わかりやすくするために、図１の表示では少数の抵抗器８６のみを示し、各抵抗器８６は、拡大した概略形式で示している。また、本明細書において提供される、その上に少なくとも１つのインク噴出器を有する基板の使用を含むいかなる言明も、（１）インク噴出器が、基板表面に直接、双方間にいかなる介在材料層もない状態で、固定されている、または、（２）インク噴出器が基板によって支持されており（例えば、その上に配置されており）、基板とインク噴出器との間に、１つまたはそれよりも多い中間材料層が配置されている、という状況を包含するものとし、このような二者択一の両方は、同等であり本特許請求の範囲内に包含されると考えられる、ということに留意するべきである。例えば、実際、従来のサーマルインクジェットシステムは、基板上に、二酸化ケイ素［ＳｉＯ2］でできている絶縁ベース層を用い、抵抗器要素をそのベース層上に配置してもよい。したがって、所与の基板上に選択したインク噴出器（例えば、抵抗器８６）を配置することは、繰り返すが、上で略述した二者択一の両方を包含するとみなされるものとする。
【００６７】
基板８２の上面８４上には、従来のフォトリソグラフィー／金属化技術を用いて、抵抗器８６と電気的に連絡する複数の金属導電トレース９０も設けられている。導電トレース９０はまた、上面８４上の基板８２の両端９４、９５に配置された、多数の金属パッド状の接触（contact）領域９２とも連絡する。本明細書において組み合わせて集合的に抵抗器装置９６として示す、これらすべての構成要素の機能については、以下でさらに説明する。多くの異なる材料および設計構成を用いて抵抗器装置９６を構成してもよく、本発明は、この目的のためにいかなる特定の要素、材料、および構成要素にも限定されない。しかし、Keefe他への米国特許第５，２７８，５８４号において説明されている、好ましい、代表的で、非限定的な実施形態において、抵抗器装置９６は、長さが約１２．７ミリメートル（約０．５インチ）であり、また、３００個の抵抗器８６を含み、したがって２５．４ミリメートル（１インチ）当たり６００ドット（「ＤＰＩ」）の解像度が可能である。その上に抵抗器８６を含む基板８２は、好ましくは、幅「Ｗ」(図１)が、搭載フレーム５６の側壁６２と側壁６４との間の距離「Ｑ」よりも小さい。その結果、基板８２の両側にインク流路１００、１０２（図２に概略的に示す）が形成され、中央空洞５０内のインク出口ポート５４から流れるインクが、最後には抵抗器８６と接触することができるようになっている。これについては以下でさらに説明する。
【００６８】
また、考察しているインクカートリッジ１０のタイプ次第で、基板８２はその上に、多数のその他の構成要素（図示せず）を含んでもよい、ということにも留意するべきである。例えば、基板８２はまた、抵抗器８６の動作を正確に制御する複数のロジックトランジスタや、米国特許第５，２７８，５８４号において略述されている従来の構成の「デマルチプレクサ」を含んでもよい。このデマルチプレクサは、入ってくる多重信号を多重分離し、その後そのような信号を様々な薄膜抵抗器８６に分配するのに用いられる。この目的のためにデマルチプレクサを用いることによって、基板８２上に形成される回路（例えば、コントラクト領域９２およびトレース９０）の複雑さおよび量を低減することができる。基板８２の他の特徴（例えば、抵抗器装置９６）については、本明細書で述べる。
【００６９】
基板８２および抵抗器８６（以下にさらに説明するように、図１の従来の設計において、双方の間に、インクバリアー層および接着層を含む多数の介在材料層がある状態で）の上方の所定位置に、プリントヘッド８０の第２の主要な構成要素がしっかりと貼られている。すなわち、選択したインク組成物を指定するプリント媒体材料（紙、金属、プラスチック等でできている）に分配するのに用いられる、従来の設計のオリフィス板１０４（特許を請求する本発明の新規な構造と比較して）が設けられる。従来のオリフィス板の設計は、不活性金属の組成（例えば、金メッキしたニッケル）から製造される剛性の板構造を含んでいた。しかし、サーマルインクジェット技術における最近の開発の結果、非金属の有機ポリマー膜を用いてオリフィス板１０４を構成するようになっている。図１に示すように、このタイプのオリフィス板１０４は、基本ポリマー構造の中のまたはそこに取り付けられた金属原子を含んでも含まなくても（これが好ましい）よい、選択した有機ポリマー膜製品から製造される、柔軟性がある膜タイプの細長い部材１０６からなっている。「有機ポリマー」という表現は、従来の方法で定義されるものとする。有機ポリマーは、基本的に、有機化学的サブユニットを繰り返す、炭素を含む構造を含む。この目的のために、多数の異なるポリマーの組成を用いてもよく、本発明はいかなる特定の構造材料にも限定されない。例えば、オリフィス板１０４は、以下の組成から製造してもよい。すなわち、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（登録商標））、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、またはそれらの混合物である。また、オリフィス板１０４／細長い部材１０６を構成するのに好適な、代表的な市販の有機ポリマー（例えば、ポリイミドをベースにした）の組成のひとつは、（米国）デラウェア州ウィルミントン市のＥ．Ｉ．デュポン  ド  ヌムール  アンド  カンパニーによって「カプトン」という商標名で販売されている製品である。上述の非金属の組成から製造されるオリフィス板構造は、典型的には厚さが均一で非常に柔軟性がある。また、そのようなオリフィス板構造によって、製造コスト低減から、プリントヘッド構造全体のかなりの簡単化まで多岐にわたる、非常に多くの利点が提供される。プリントヘッド構造全体がかなり簡単化されることによって、信頼性、経済性、および製造容易性が改良されることになる。図１の概略図に示すように、柔軟性があるオリフィス板１０４は、完成したインクカートリッジ１０において、外向きに延びるプリントヘッド支持構造３４の「まわりを包む」ように設計されている。
【００７０】
オリフィス板１０４を形成するのに用いられる膜タイプの細長い部材１０６はさらに、頂面１１０と底面１１２とを含む（図１および２）。オリフィス板１０４の底面１１２上には、複数の金属（例えば、銅）の回路トレース１１４が形成され、図１において破線で示されている。回路トレース１１４は、既知の金属デポジション（metal deposition）およびフォトリソグラフィー技術を用いて、底面１１２に施される。細長い部材１０６（オリフィス板１０４）の底面１１２上には、多くの異なる回路トレースパターンを用いてもよく、具体的なパターンは、考察している特定のタイプのインクカートリッジ１０およびプリントシステムによって決まる。また、オリフィス板１０４の頂面１１０上の位置１１６には、複数の金属（例えば、金メッキした銅）の接触パッド１２０が配置されている。接触パッド１２０は、細長い部材１０６を貫く開口部すなわち「バイア」（図示せず）を経由して、板１０４の底面１１２の下にある回路トレース１１４に通じている。プリンタユニット内でインクカートリッジ１０を使用している間、パッド１２０は、プリンタユニットからの電気制御信号をオリフィス板１０４上の接触パッド１２０および回路トレース１１４に伝達して最後に抵抗器装置に送出するために、対応するプリンタ電極と接触する。抵抗器装置９６とオリフィス板１０４との間の電気的連絡については、以下で説明する。
【００７１】
オリフィス板１０４を製造するのに用いる細長い部材１０６の中央の領域１２２には、板１０４を完全に貫く、複数の開口部すなわちオリフィス１２４が配置されている。図１ないし図２において、これらのオリフィス１２４を拡大形式で示す。完成したプリントヘッド８０において、上で列挙したすべての構成要素が組み立てられ（後述）、それぞれのオリフィス１２４が、基板８２上の抵抗器８６（例えば、「インク噴出器」）のうちの少なくとも１つと整列するようになっている。その結果、所与の抵抗器８６に通電することによって、所望のオリフィス１２４からオリフィス板１０４を通ってインクが吐出される。図１に示す代表的な実施形態において、オリフィス１２４は、細長い部材１０６上に２行１２６、１３０になるように配置される。また、オリフィス１２４のこの配置を用いる場合には、抵抗器装置９６（例えば、基板８２）上の抵抗器８６もまた、これに対応する２行１３２、１３４になるように配置され、抵抗器８６の行１３２、１３４がオリフィス１２４の行１２６、１３０と略整合（例えば、整列）するようになっている。
【００７２】
最後に、図１に示すように、オリフィス１２４の行１２６、１３０のそれぞれの端に、２つの長方形の窓１５０、１５２が設けられる。ビームタイプ（beam-type）のリード線１５４が、部分的に窓１５０、１５２内に配置される。リード線１５４は、代表的な実施形態において、金メッキした銅であり、細長い部材１０６／オリフィス板１０４の底面１１２上に配置した回路トレース１１４の終端（例えば、接触パッド１２０と反対側の端）を構成する。リード線１５４は、はんだ付け、熱圧縮接合、等によって、抵抗器装置９６に関連する基板８２の上面８４上の接触領域９２と電気的に接続するように、設計されている。大量生産の製造プロセスの間、基板８２上の接触領域９２へのリード線１５４の取り付けは、このような構成要素に即座にアクセスできるようにする窓１５０、１５２によって、促進される。その結果、オリフィス板１０４上の回路トレース１１４を経由する、接触パッド１２０から抵抗器装置９６までの電気的連絡が確立される。そうすると、プリンタユニット（図示せず）からの電気信号は、基板８２上の導電トレース９０を経由して抵抗器８６まで伝わることができ、抵抗器８６のオンデマンドの加熱（通電）ができるようになる。この時点で、プリントヘッド８０の製造に用いられる上述の構造に関する製造技術を、簡潔に説明することが重要である。オリフィス板１０４に関して、窓１５０、１５２およびオリフィス１２４を含む、そこを貫く開口部はすべて、典型的には、これもまたＫｅｅｆｅ他への米国特許番号第５，２７８，５８４号において説明されている、従来のレーザアブレーション技術を用いて形成される。すなわち、標準のリソグラフィー技術を用いて最初に製造されるマスク構造が、この目的のために用いられる。次に従来の設計のレーザシステムが選択される。このレーザシステムは、好ましい実施形態において、以下のものから選択したタイプの励起レーザを含む。詳細には、Ｆ2、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ、ＫｒＦ、またはＸｅＣｌである。この特定のシステムを（好ましい、約１００ミリジュール／ｃｍ2よりも大きいパルスエネルギーおよび約１マイクロ秒よりも短いパルス持続時間で）用いて、上で列挙した開口部（例えば、オリフィス１２４）を、高度に正確に、精密に、および制御して形成することができる。従来の紫外線アブレーションプロセス（例えば、約１５０ｎｍないし４００ｎｍの範囲の紫外線を用いて）、および標準の化学エッチング、スタンピング、反応性イオンエッチング、イオンビームミリング、機械的ドリリング、および同様の既知のプロセス、を含む他の方法もまた、完成したオリフィス板１０４／オリフィス１２４を製造するのに好適である。
【００７３】
上述のようにオリフィス板１０４を製造した後、抵抗器装置９６（例えば、その上に抵抗器８６を有する基板８２）をオリフィス板１０４に取り付けることによって、プリントヘッド８０が完成する。好ましい実施形態において、プリントヘッド８０の製造は、テープオートメーテッドボンディング（「ＴＡＢ」）技術を用いて行われる。この特定のプロセスを用いプリントヘッド８０を製造することは、繰り返すが、米国特許第５，２７８，５８４号においてかなり詳細に説明されている。また、ＴＡＢ技術に関する背景情報は、Dionへの米国特許第４，９４４，８５０号においてもまた、一般的に提供されている。ＴＡＢタイプの製造システムにおいて、すでに回路トレース１１４および接触パッド１２０を有するようにアブレーションされパターニングされた（ablated and patterned with the circuit traces 114 and contact pads 120）、処理された細長い部材１０６（例えば、完成したオリフィス板１０４）は、実際に、細長い「テープ」上の多数の相互接続された「フレーム」の形で存在し、それぞれの「フレーム」は、１つのオリフィス板１０４を表す。次にテープ（図示せず）は、（従来の方法でクリーニングして不純物およびその他残留材料を除去した後）、光学的整列サブシステム（optical alignment sub-system）を有するＴＡＢボンディング装置内に配置される。このような装置は当該技術分野において既知であり、日本の株式会社新川（モデル番号ＩＬ−２０またはその他匹敵するモデル）を含むがこれに限定するものではない、多くの異なる製造業者から市販されている。ＴＡＢボンディング装置内で、抵抗器装置９６に関連する基板８２とオリフィス板１０４とは、適切に向いており、（１）オリフィス１２４が基板８２上の抵抗器８６と正確に整列し、（２）オリフィス板１０４上の回路トレース１１４に関連するビームタイプのリード線１５４が、基板８２上の接触領域９２と整列しそれに当たった状態で配置される、ようになっている。次にＴＡＢボンディング装置は、「ギャングボンディング」法（またはその他同様の手続）を用いて、リード線１５４を接触領域９２に押しつける（これは、オリフィス板１０４の開いている窓１５０、１５２を通じて行われる）。その後ＴＡＢボンディング装置は、これらの構成要素を一緒に固定するために、従来のボンディングプロセスにしたがって熱を加える。この目的のために、超音波ボンディング、導電エポキシボンディング、固体ペースト塗布プロセス（solid paste application processes）、および同様の方法を含むがこれに限定するものではない、他の標準のボンディング技術も同様に用いてもよい、ということに留意することもまた、重要である。この点において、特許を請求する本発明は、プリントヘッド８０に関連するいかなる特定の処理技術にも限定されないものとする。
【００７４】
図１の従来のインクカートリッジ１０に関して前述したように、オリフィス板１０４と抵抗器装置９６（例えば、その上に抵抗器８６を有する基板８２）との間には、典型的には、さらなる材料層が存在している。このようなさらなる層は、絶縁、オリフィス板１０４の抵抗器装置９６への接着等を含む、様々な機能を果たす。図２を参照して、カートリッジ１０のハウジング１２に取り付けた後の、プリントヘッド８０の概略断面図を示す。これらの構成要素の取り付けについては、以下でさらに詳細に説明する。図２に示すように、基板８２の上面８４（および、本セクションにおいて後に略述する、この構成要素上に配置された様々なさらなる材料）はまた、その上の中間インクバリアー層１５６を含む。インクバリアー層１５６は、導電トレース９０（図１）を覆うが、抵抗器８６を覆うことはなく、抵抗器８６同士の間およびまわりに配置されている。その結果、それぞれの抵抗器８６の真上に、インク気化チャンバ１６０（図２）が形成される。それぞれのチャンバ１６０内で、インク材料が加熱され、気化し、次に、オリフィス板１０４のオリフィス１２４を通って吐出される。
【００７５】
バリアー層１５６（伝統的には、米国特許第５，２７８，５８４号において略述されている従来の有機ポリマー、フォトレジスト材料、その他同様の組成から製造される）は、この目的のために当該技術分野において既知の標準の技術を用いて、基板８２に施される。インクバリアー層１５６を製造するのに用いることができる具体的な材料は、（１）ビスフェノールのアクリルエステルを半分含む（containing half acrylol esters of bis-phenol）ドライフォトレジスト膜、（２）エポキシモノマー、（３）アクリルモノマーおよびメラミンモノマー［例えば、（米国）デラウェア州ウィルミントン市のＥ．Ｉ．デュポン  ド  ヌムール  アンド  カンパニーによって「Ｖａｃｒｅｌ」という商標名で販売されているもの］、および、（４）エポキシアクリレートモノマー［例えば、（米国）デラウェア州ウィルミントン市のＥ．Ｉ．デュポン  ド  ヌムール  アンド  カンパニーによって「Ｐａｒａｄ」という商標名で販売されているもの］、を含むが、これに限定するものではない。しかし、特許を請求する本発明は、いかなる特定のバリアー組成またはインクバリアー層１５６を所定位置に施す方法にも、限定されないものとする。好ましい施す方法に関して、バリアー層１５６は、従来、高速遠心スピンコーティング装置、スプレーコーティングユニット、ローラーコーティングシステム等によって与えられている（delivered）。しかし、いかなる所与の状況用の特定の施す方法も、考察しているバリアー層１５６によって決まる。
【００７６】
バリアー層１５６は、気化チャンバ１６０をはっきりと規定することに加えて、化学的および電気的隔離（insulation）層としての機能も果たす。図２に示すように、バリアー層の上には、多数の異なる組成を含んでもよい接着層１６４が配置されている。この目的に好適な代表的な接着材料は、この目的のために当該技術分野において既知の、市販されているエポキシ樹脂およびシアノアクリレートの接着剤を含む。また、接着層１６４は、米国特許第５，２７８，５８４号に列挙されている非硬化ポリイソプレンフォトレジスト化合物や、（１）ポリアクリル酸、および／または（２）選択したシランカップリング剤を含んでもよい。「ポリアクリル酸」という用語は、以下の基本化学構造を有する化合物を含むように、従来の方法で定義されるものとする。［ＣＨ2ＣＨ（ＣＯＯＨ）n］、ただしｎ＝  ２５〜１０，０００である。ポリアクリル酸は、米国ミシガン州ミッドランド市のダウケミカル社を含むがこれに限定するものではない、非常に多くの製造業者から市販されている。接着層１６４に関して用いてもよい代表的なシランカップリング剤は、米国ミシガン州ミッドランド市のダウケミカル社によって市販されている製品［製品番号６０１１、６０２０、６０３０、および６０４０］や、（米国）コネチカット州ダンベリー市のＯＳＩ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓによって市販されている製品（製品番号「Ｓｉｌｑｕｅｓｔ」Ａ−１１００）を含むが、これに限定するものではない。しかし、上で列挙した材料は例示の目的のみのために提供するものであり、いかなる点においても本発明を限定しないものとする。
【００７７】
プリントヘッド８０におよびプリントヘッド８０内に取り付ける／固定するのに特に接着層１６４を用いて、その上に抵抗器８６を有する基板８２の上方の所定位置に、オリフィス板１０４がしっかりと固定されるようにする。インクバリアー層１５６の頂面を何らかの方法で接着性にすることができれば（例えば、加熱すると接着特性を有するように順応する（pliable）材料から成っている場合には）、実際には別個の接着層１６４を使用する必要でないかもしれない、ということに留意することが重要である。しかし、図１および図２に示す従来の構造および材料にしたがって、別個の接着層１６４を用いる。
【００７８】
また、典型的には、図２に示すバリアー層１５６と、わかりやすくするためおよび便宜上示していない、下にある基板８２との間に、多数のさらなる材料層が配置されている。このような構造に関する情報は、その参照によって本明細書に援用される、Wright他への米国特許第４，５３５，３４３号、Lloydへの米国特許第４，６１６，４０８号、およびHess他への米国特許第５，１２２，８１２号を参考にしてもよい。要するに、このような材料は、通常以下の層（図示せず）を含む。すなわち、（１）基板８２上に直接配置され、基板８２を抵抗器８６から絶縁するように設計されている、誘電「ベース層」(従来二酸化ケイ素［ＳｉＯ2］からできている)、（２）ベース層上の、抵抗器要素８６を作り出すすなわち「形成する」のに用いる、「抵抗材料」の層（典型的には、薄膜抵抗器製造の技術分野において既知の、「ＴａＡｌ」としても知られている、アルミニウム元素（elemental aluminum）［Ａｌ］とタンタル元素［Ｔａ］の混合物からできている）であって、他の例示的抵抗材料は、リンをドープした多結晶シリコン［Ｓｉ］、窒化タンタル（Ｔａ2Ｎ］、ニクロム（ＮｉＣｒ）、臭化ハフニウム［ＨｆＢｒ4］、ニオブ元素［Ｎｂ］、バナジウム元素［Ｖ］、ハフニウム元素［Ｈｆ］、チタン元素［Ｔｉ］、ジルコニウム元素［Ｚｒ］、イットリウム元素［Ｙ］、およびそれらの混合物を含む、（３）抵抗層上の別個の部分に配置され別個の部分同士の間に間隙を有する材料（例えば、アルミニウム元素［Ａｌ］、金元素［Ａｕ］、銅元素［Ｃｕ］および／またはシリコン元素［Ｓｉ］）でできた「導電層」であって、間隙同士の間で抵抗層が「露出」した部分は抵抗器要素８６を形成する、（４）例えば、二酸化ケイ素［Ｓｉ０2］、窒化ケイ素［ＳｉＮ］、酸化アルミニウム（Ａｌ2０3］、または炭化ケイ素［ＳｉＣ］でできており、保護の目的のために導電層／抵抗器要素８６の上に配置されている、「第１のパッシベーション層」、（５）例えば、炭化ケイ素［ＳｉＣ］、窒化ケイ素［ＳｉＮ］、二酸化ケイ素［ＳｉＯ2］、または酸化アルミニウム［Ａｌ2０3］からできており、第１のパッシベーション層の上に配置されている、光学的保護の「第２のパッシベーション層」、（６）例えば、タンタル元素［Ｔａ］、モリブデン元素［Ｍｏ］、タングステン元素［Ｗ］、またはそれらの混合物／合金からできており、第２のパッシベーション層が用いられているかどうか次第で、第２のパッシベーション層または第１のパッシベーション層の上に配置されている、導電性の保護「キャビテーション層」、および（７）キャビテーション層の上に配置されており、従来のエポキシ樹脂材料、標準のシアノアクリレート接着剤、シランカップリング剤、等を含む多数の異なる組成を、制限なしに含んでもよい、オプションの内部接着層。この層（ルーチンの予備テストによって決定されるように必要な場合）を用いて、バリアー層１５６を、下にあるプリントヘッド構成要素の上の所定位置に固定する。
【００７９】
したがって、上述の情報にしたがって、図２に示す構造は概略的な性質のものであり、プリントヘッド８０に関連する最も基本的な構成要素のみを示すように意図されている。本発明は、次のセクションにおいて略述する本発明の新規なオリフィス板に主に向けられているので、図２の概略図は、わかりやすくするためおよび便宜上提供され、より多くの情報が所望される場合には、上で引用した特許文書が参照される。
【００８０】
ＴＡＢボンディングプロセスを再び参照して、前述のように、プリントヘッド８０は最後に、ＴＡＢボンディング装置内の加熱／圧力印加ステーション内で、熱および圧力にさらされる。この工程（これはまた、プリントヘッド８０を外部から加熱することを含む、他の加熱方法を用いて行ってもよい）によって、内部構成要素同士が一緒に熱的に接着される（例えば、図２の実施形態において示し上述した接着層１６４を用いて）。その結果、この段階において、プリントヘッド組立プロセスが完了する。
【００８１】
残っているただ１つの工程は、ＴＡＢストリップ上の個々の「フレーム」を切断し分離することを含み（それぞれの「フレーム」は、個々の完成したプリントヘッド８０を含む）、その後、プリントヘッド８０をインクカートリッジ１０のハウジング１２に取り付ける。プリントヘッド８０のハウジング１２への取り付けは、多くの異なる方法で行ってもよい。しかし、図２に概略的に示す好ましい実施形態において、接着材料１６６の一部を、ハウジング１２上の搭載フレーム５６および／またはオリフィス板１０４の底面１１２上の選択した位置に塗布してもよい。次にオリフィス板１０４を接着によってハウジング１２（例えば、図１に示す外向きに延びるプリントヘッド支持構造３４に関連する搭載フレーム５６上）に貼る。
【００８２】
前述の貼るプロセスにしたがって、図２に示すように、抵抗器装置９６に関連する基板８２が、中央空洞５０内に正確に配置され、基板８２が搭載フレーム５６（上述し図２に示す）の中央内に配置されるようにする。このようにして、インク材料が中央空洞５０内のインク出口ポート５４から気化チャンバ１６０に流入できるようにし、カートリッジ１０からオリフィス板１０４のオリフィス１２４を通って吐出されるようにする、インク流路１００、１０２（図２）が形成される。
【００８３】
カートリッジ１０を用いて、選択した画像受け取りプリント媒体１７２（典型的には、紙、プラスチック、または金属でできている）の上にプリント画像１７０（図１）を生成するために、ハウジング１２の内部コンパートメント３０内にあるインク供給源組成１７４（図１に概略的に示す）が、中央空洞５０の底壁５２内のインク出口ポート５４内へとおよびそこを貫いて通る。その参照によって本明細書に援用される米国特許第５，１８５，０３４号において列挙されているものを含むがこれに限定するものではない、多くの異なる材料を、インク組成物１７４に関して用いることができる。その後インク組成物１７４は、矢印１７６、１８０の方向に、その上に抵抗器８６を有する基板８２に向かって、インク流路１００、１０２内へとおよびそこを貫いて流れる。次にインク組成物１７４は、抵抗器８６の真上の気化チャンバ１６０に入る。チャンバ１６０内で、インク組成物１７４は抵抗器８６と接触する。抵抗器８６を始動する（例えば、通電する）には、カートリッジユニット１０を含むプリンタシステム（図示せず）が、電気信号がプリンタユニットからオリフィス板１０４の頂面１１０上の接触パッド１２０に伝わるようにする。そして電気信号は、板１０４内のバイア（図示せず）を通り、次に板１０４の底面１１２上の回路トレース１１４に沿って進み、抵抗器８６を含む抵抗器装置９６に伝わる。このようにして、インクが気化し、プリントヘッド８０からオリフィス板１０４を貫くオリフィス１２４を通って吐出されるようにするために、抵抗器８６を選択的に通電（例えば、加熱）することができる。そうすると、インク組成物１７４を、非常に選択的にオンデマンドで、選択した画像受け取りプリント媒体１７２に送出して、その上に画像１７０（図１）を生成することができる。
【００８４】
上述のプリントプロセスは、幅広く様々な異なるサーマルインクジェットのカートリッジの設計に適用可能である、ということを強調することが重要である。この点において、以下で説明する発明の概念は、いかなる特定のプリントシステムにも限定されないものとする。しかし、特許を請求する本発明に関して用いてもよい、上述のタイプのサーマルインクジェットカートリッジの代表的で非限定的な例は、（米国）カリフォルニア州パロアルト市のヒューレットパッカード社が「５１６４５Ａ」という名称で販売しているインクジェットカートリッジを含む。また、一般的なサーマルインクジェットプロセスに関するさらなる詳細は、繰り返すが、Hewlett Packard Journal、Vol.39, No.4(August 1988)、Buck他への米国特許第４，５００，８９５号、およびBaker他への米国特許第４，７７１，２９５号（その参照によって本明細書に援用される）において略述されている。
【００８５】
図１に関して上述したインクカートリッジ１０は、「内蔵」のインク供給源を含む、「独立した」インク送出システムを含む。また、特許を請求する本発明は、プリントヘッドと、離れて配置されているがプリントヘッドと動作可能に接続され液通するインク閉じ込め容器内に蓄えられたインク供給源とを用いる、その他のシステムとともに用いてもよい。液通は、典型的には、１つまたはそれよりも多い管状の管路を用いて行われる。このようなシステム（「オフ・アクシス」の装置として知られる）の例は、繰り返すが、ともにその参照によって本明細書に援用される、本願と所有者が同じである係属出願中の「AN INK CONTAR14MENT(翻訳者コメント:原文どおり) SYSTEM INCLUDING A PLURAL-WALLED BAG FORMED OF INNER AND OUTER FILM LAYERS」という名称の米国特許出願第０８／８６９，４４６号（６／５／９７出願）（Olsen他）、および、本願と所有者が同じである継続出願中の「REGULATOR FOR A FREE-INK INKJET PEN」という名称の米国特許出願第０８／８７３，６１２号（６／１１／９７出願）（Hauck他）において、開示されている。図３ないし図４に示すように、選択したサーマルインクジェットプリントヘッドに離れた状態で動作可能に接続される（好ましくは、重力送りその他匹敵する方法で）ように設計されているタンク状のインク閉じ込め容器１８０を含む、代表的なオフ・アクシスのインク送出システムを示す。繰り返すが、本実施形態において、「インク閉じ込めユニット」、「容器」、「ハウジング」、および「タンク」という用語は、同等であると考えるものとする。インク閉じ込め容器１８０は、外部シェルすなわちハウジング１８２の形に構成され、ハウジング１８２は、本体部１８４と、そこを貫いて通る入口／出口ポート１８８を有するパネル部材１８６とを含む（図３ないし図４）。本実施形態は、ハウジング１８２に関するいかなる特定の組立方法にも限定されないものとするが、パネル部材１８６は、最適には、本体部１８４とは別個の構造として製造される。その後パネル部材１８６は、既知の熱溶接プロセスまたは従来の接着剤（例えば、エポキシ樹脂またはシアノアクリレート化合物）を用いて、本体部１８４に固定される。しかし、好ましい実施形態において、パネル部材１８６は、インク閉じ込め容器１８０／ハウジング１８２全体の一部として考えられるものとする。
【００８６】
図４を引き続き参照して、ハウジング１８２はまた、インク供給源組成１７４を蓄える内部チャンバすなわち空洞１９０を内部に有する。さらに、ハウジング１８２はさらに、パネル部材１８６を貫いて通り、好ましい実施形態において、パネル部材１８６に一体的に形成された、外向きに延びる管状部材１９２を含む。本説明を通して用いる「管状」という用語は、外壁で取り囲まれた、そこを貫く少なくとも１つまたはそれよりも多い中央通路を含む構造を包含するように定義されるものとする。図４に示すように、管状部材１９２は内部に、ハウジング１８２内の内部空洞１９０にアクセスを提供する入口／出口ポート１８８を組み込んでいる。
【００８７】
ハウジング１８２のパネル部材１８６内に配置された管状部材１９２は、ハウジング１８２の外部に配置された上部１９４と、内部空洞１９０内のインク組成物１７４内に配置された下部１９６とを有する（図４）。管状部材１９２の上部１９４は、接着材料（例えば、従来のシアノアクリレートまたはエポキシの化合物）、摩擦係合（frictional engagement）等によって、図４に概略的に示すポート１８８内に配置された管状のインク移動管路１９８に動作可能に取り付けられている。図４の実施形態において、インク移動管路１９８は、上に列挙した方法を用いて管状部材１９２の上部１９４のポート１８８におよびポート１８８内に取り付けられる、第１の端２００を含む。インク移動管路１９８はさらに、プリントヘッド２０４に動作可能に離れて取り付けられた、第２の端２０２を含む。プリントヘッド２０４は、図１に示すプリントヘッド８０に関連するものを含む、多数の異なる設計、構成、およびシステムを含んでもよい。図１に示すプリントヘッド８０は、プリントヘッド２０４と同等であるとみなすものとする。また、プリントヘッド８０、２０４は両方とも、次のセクションにおいて略述する本発明の新規なオリフィス板構造を含んでもよい、ということに留意することが重要である。これらの構成要素はすべて、インク送出システム全体のタイプ、サイズ、および全体的な構成次第で、選択したプリンタユニット内の所定の位置に適切に搭載される。さらに、インク移動管路１９８は、インクの移動を促進させる少なくとも１つのオプションの従来設計のインラインポンプ（図示せず）を含んでもよい。
【００８８】
図１ないし図４において示すシステムおよび構成要素は、例示的な性質のものである。考察する特定の装置次第で、実際には、さらなる動作構成要素を含んでもよい。上で提供した情報は、本発明およびその様々な実施形態を限定または制限するものではない。代わりに、図１ないし図４のシステムは、必要に応じて変化してもよく、もっぱら特許を請求する本発明の、多くの異なる構成要素の配置を用いるインク送出システムへの適用可能性を説明するために包括的に示されている。この点において、特定のインク送出システム、インク閉じ込め容器、および関係するデータのいかなる説明も、単に代表的であるとみなされるものとする。
【００８９】
図２１は、本発明を用いてもよい典型的なインクジェットプリンタ２１００の等角図を示す。入力トレイ２１０２が、紙またはその他プリント可能な媒体２１０４を保管している。
【００９０】
図２２に表すプリンタ機構の概略表示を参照して、ローラ２２０２、プラテンモータ２２０４、および牽引装置（traction devices）（図示せず）を用いて、媒体入力２２００が媒体２１０４の単一のシートをプリント領域内に前進させる。典型的なプリンタ２１００において、１つまたはそれよりも多いインクジェットペンが、キャリッジモータ２２０６によって、媒体が入ってくる方向と垂直な方向に、プラテン上の媒体２１０４を横切って、インクリメントに引っ張られる。プラテンモータ２２０４およびキャリッジモータ２２０６は、典型的には、媒体およびカートリッジ位置制御装置２２０８の制御下にある。このような位置決めおよび制御の装置の例が、「Apparatus and Method Using a Combined Read/Write Head for Processing  and Storing Read Signals and for Providing Firing Signals to Thermally Actuated Ink Ejection Elements」という名称の米国特許第５，０７０，４１０号において説明されていることを見出すことができる。したがって、媒体２１０４はある位置に配置され、プリンタの滴発射制御装置２２１０に入力されたデータが要求するとおりに、ペンがインク滴を噴出して媒体上にドットを配置することができるようになっている。
【００９１】
このようなインクのドットは、ペンがキャリッジモータ２２０６によって媒体を横切って平行移動するときに、走査方向と平行な帯状（band）になるように、選択したペンのプリントヘッド要素内の選択したオリフィスから吐出される。ペンがプリントスウォースの終わりにおいて移動の終わりに達すると、典型的には位置制御装置２２０８およびプラテンモータ２２０４が媒体２１０４を前進させる。ペンは、いったんＸ方向のバーまたはその他プリントカートリッジ支持機構上での横断の終わりに達すると、支持機構に沿って戻ってプリントを継続するか、プリントなしに戻るかのどちらかである。媒体２１０４は、プリントヘッドのインク噴出部の幅と同等のインクリメント量だけ、またはその何分の一かであるノズル同士の間の間隔に関係する量だけ、前進してもよい。位置制御装置２２０８は、インクの画像または文字を作り出すための、媒体２１０４の制御、ペンの位置決め、およびプリントヘッドの正しいインク噴出器の選択を決定する。制御装置２２０８は、従来の電子ハードウェア構成において実施してもよく、従来のメモリ２２１２から動作命令を供給されてもよい。いったんプリントが完了すると、プリンタ２１００は媒体２１０４を出力トレイ内に噴出し、ユーザがそれを取る。もちろん、本明細書において説明するプリントヘッド構造を用いるインクジェットペンは、プリンタの動作をかなり高める。
【００９２】
従来のサーマルインクジェットの構成要素およびそれに関連するプリント方法を説明しておいて、特許を請求する本発明およびその有利な特徴を次に示す。
【００９３】
Ｂ．本発明の新規なオリフィス板構造
上述のように、特許を請求する本発明は、前に説明し定義した「ラッフリング」に関連する問題を回避するよう特に設計した、新規なオリフィス板構造を含む。もう一度繰り返すが、この不都合な状態は、オリフィス板が、動いているまたは静止している物体に接触して配置されるときに起こる。例えば、インクのワイパーがオリフィス板の上を摺動して通ると、この状態が起こる可能性がある。このように接触すると、その結果、オリフィス板構造が局部的に破壊され、オリフィスを取り囲む（例えば、その外縁に沿って）周囲の領域が特に関係する。その結果、板の頂面におけるオリフィスの幾何学的形状が変化してしまう。また、オリフィス板の、「持ち上げ」られる部分に隣接して、インクの「パドリング」が起こる可能性がある。この「パドリング」(オリフィスのまわりの別個のゾーンにおける残留インクの集まりを含む）は、吐出されたインク滴がオリフィスから出て通るときにそのインク滴に干渉して、それによってインク滴の飛翔経路の問題を引き起こす可能性がある。このような問題があると、典型的には、その結果、インク滴の飛翔経路が不所望の制御されない変化をしてしまい、それによってプリント品質が低下してしまう。したがって、上で略述した状態を回避して、プリントヘッドの寿命および全体的なプリント品質がプリントヘッドの寿命にわたって最大になることができるようにすることが、非常に望ましい。
【００９４】
図２を参照して、従来のオリフィス板１０４を概略的に示す。この図において、例えばゴムまたはプラスチックからできた、例えば米国特許第５，７８６，８３０号において説明されている一般的なタイプの、代表的なエラストマーのインクのワイパー２１０を示す。ワイパー２１０は、オリフィス板１０４の頂面２１２と、物理的かつ動的に（例えば動いた状態で（moving））係合している。しかし、図２に示すように、ワイパー２１０の、オリフィス１２４の周縁２１４に接触するときの物理的作用によって、持ち上がった部分２１６の形の「ラッフル」が生じた。この持ち上がった部分２１６が存在する結果、板１０４の頂面２１２におけるオリフィス１２４の全体的な幾何学的形状がかなり変形してしまう。また、オリフィス１２４に関連する内部側壁２２０が、オリフィス板１０４の頂面２１２に隣接して（例えば、ポイント２２２において）不連続になり破壊される（disrupted）。この特定の状況がまた、インク滴の飛翔経路の制御されない変化を含むがこれに限定するものではない、多数の問題を引き起こす可能性がある。
【００９５】
上で略述した困難を回避するために、オリフィス板の頂面に、オリフィスの残りの部分の真上で軸方向に整列して、「くぼみ」(例えば、凹みまたは凹んだ領域）を形成することによって、考察しているオリフィス板に関連するオリフィスに通じる主要な開口部（以下で説明）を、ワイパー構造等の影響から「隔離」することができる、ということが発見された。その結果、オリフィスに通じる主要な開口部は、プリントヘッドの動作中にいかなるワイパーおよび／またはその他の物理的物体が通る平面よりも下に、「はめ込まれ」、しっかりと配置される。このような特徴が、集合的に、インク滴の飛翔経路の正確な制御および上で定義した「ラッフリング」に関連するその他の問題の回避に寄与する。
【００９６】
次に、本発明に関連する新規なオリフィス板部材の代表的で好ましい実施形態を、詳細に説明する。前述のように、本発明は、本明細書において特に断りがない限り、特許を請求するオリフィス板に関するいかなる具体的な構造材料、サイズの数値パラメータ（numerical size parameter）、形状、等にも限定されないものとする。
【００９７】
図５を参照して、本発明の好ましい実施形態にしたがって生産した代表的なオリフィス板２５０（本明細書においては、「オリフィス板部材」２５０とも表す）の拡大部分断面図を表す。オリフィス板２５０は、有機ポリマー（例えば、プラスチック）の薄膜組成から製造され、オリフィス板１０４に関して上述し代表的な材料が、オリフィス板２５０に適用可能である。図５において、単一のオリフィス２５２を示すが、板２５０は最適にはかなりの数のオリフィスを含み、そのうちのいくつかまたは（好ましくは）すべては、特許を請求する構造上の特徴を有する。構造材料に関して、板２５０が有機の性質であること（関連する金属原子がある、またはない）、オリフィスの数、およびオリフィス板２５０のその他の特徴（本セクション［セクション「Ｂ」］において説明する新規な要素の他に）、このような項目はすべて、セクション「Ａ」においてポリマーのオリフィス板１０４に関して上述したものと略同じである。この点において、特に断りがない限り、オリフィス板１０４に関して上で列挙した構造材料およびその他の特徴に関する技術情報は、その参照によってオリフィス板２５０に関して援用されるものとする。以下の説明から容易に明白になるように、従来のオリフィス板１０４と本発明のオリフィス板２５０との間の主な相違は、以下でかなり詳細に略述するように、板２５０内でのオリフィス２５２の構造上の構成に関係する。
【００９８】
図５を引き続き参照して、オリフィス板２５０は、頂面２５４と、底面２５６と、頂面２５４と底面２５６との間の中間領域２６０とを含む。好ましい非限定的な実施形態において、図示のように、頂面２５４と底面２５６とは互いに略平行である。前述のように、頂面２５４と底面２５６とを、プリントヘッド８０／オリフィス板２５０における他の構成要素に関して、正確に特徴づけて（characterize）向けることが重要である。本明細書において用い特許を請求する「頂面」という用語は、最も外側であり、実際には、外部（外側の）環境にさらされた、オリフィス板２５０／プリントヘッド８０の「外」面を構成する、オリフィス板２５０に関連する特定の表面を含むように定義されるものとする。これは、インク組成物１７４が、選択したプリント媒体材料（プリント媒体１７２）までの道で通る、最後の「表面」である。また、これは、例えば、米国特許番号第５，７８６，８３０号において開示されている、従来のプリントユニットにおいて用いられる、１つまたはそれよりも多いワイピング部材（図２のワイパー２１０を含む）を用いて「ワイピングされる」表面である。
【００９９】
これとは異なり、オリフィス板２５０に関して用いる「底面」という用語は、プリントヘッド８０内（例えば、内側）に配置された特定の表面であり、インク組成物１７４が吐出されている時にそこを通って入る、オリフィス板２５０の最初の表面である。底面２５６は、オリフィス板２５０の最も内側の（例えば、「さらされていない」）表面であり、実際には、オリフィス板２５０の頂面２５４と、その上にインク噴出器／抵抗器８６を有する基板８２との間に配置されている。最後に、底面２５６は、以下で説明するインクバリアー層１５６（図２）を含む、下にあるプリントヘッド構成要素に接着した、オリフィス板の特定の表面である。オリフィス板２５０の、プリントヘッド８０の残りの部分に関する方向を定義する、オリフィス板２５０の頂面２５４および底面２５６のこのような具体的な定義を示しておいて、次に特許を請求するオリフィス板２５０の新規な特徴を説明する。
【０１００】
本明細書において略述するかなりの利点（「ラッフリング」に関係する問題の回避、および適切なインク滴の飛翔経路の維持、を含むがこれに限定するものではない）を提供するために、新規なオリフィス板２５０は、板の頂面２５４において始まり、オリフィス板２５０内の、その頂面２５４と底面２５６との間（例えば、図５に示す中間領域２６０内）の位置「Ｐ」において終わる、少なくとも１つの「くぼみ」２６２（凹んだ領域／凹み）を含む。くぼみ２６２は、上端２６４（板２５０の頂面２５４に配置され頂面２５４と同一平面をなす）と下端２６６（中間領域２６０における位置「Ｐ」に略配置されている）とを含む。また、くぼみ２６２はさらに、くぼみ２６２の内部境界を規定する内部側壁２７０を含み、側壁２７０は、くぼみ２６２の上端２６４と下端２６６との間に連続して（好ましくは妨げられない方法で）延びている。効果的な結果をもたらすように設計された、図５の好ましい実施形態において、側壁２７０は、オリフィス板２５０の頂面２５４に関して約９０゜（ほぼ直角）の角度「Ｘ」に向いている。また、この関係にしたがって、および図５の実施形態において、側壁２７０は、図示のように、オリフィス板２５０の頂面２５４と略垂直であり、逆の場合も同じである。
【０１０１】
くぼみ２６２の断面構成は、必要および所望に応じて、制限なしに、変化してもよい。特に、正方形、三角形、楕円形、円形（図６に示すように好ましい）、またはいかなる他の規則的なまたは不規則な形状のものも含むがこれに限定するものではない、多数の異なる構成を、制限なしに含んでもよい。本説明の残りの部分（さらなる実施形態についての以下の説明を含む）は、円形のくぼみ２６２を含むものとするが、他の構成も可能である。くぼみ２６２は、その全長に沿って上端２６４から下端２６６まで、断面形状が同じである（例えば、円形、正方形等）ことが好ましいが、所望であれば、くぼみ２６２の長さ／深さに沿ったいかなる位置において、１回またはそれよりも多い回数形状の変化が起こることもまた、可能である。
【０１０２】
オリフィス板２５０の頂面２５４におけるくぼみ２６２の上端２６４は、第１の穴すなわち開口部２７２を有する。第１の開口部２７２（その周縁２７４に特に関係する）は、最適には、オリフィス板２５０の頂面２５４と同一平面をなす。繰り返すが、本発明は、第１の開口部２７２に関するいかなる特定の形状または構成にも限定されないものとし、第１の開口部２７２は、円形（図６に示すように好ましい）、正方形、楕円形、三角形、またはいかなる他の規則的なまたは不規則な形状であってもよい。第１の開口部２７２の機能については、以下でより詳細に説明する。
【０１０３】
図５ないし図６において示すように、オリフィス板２５０内のくぼみ２６２の下端２６６はさらに、（好ましく非限定的な実施形態において、）最適には構成が平らである、底壁２７６を含む。図５の代表的な実施形態において、底壁２７６は、好ましくは側壁２７０に関して約９０゜（ほぼ直角）の角度「Ｘ」に向いており、したがって、側壁２７０と略垂直である。この構成において、図示のように、底壁２７６は、オリフィス板２５０の頂面２５４（および底面２５６）と略平行である。また、図５の好ましく非限定的な実施形態において、図５に示すように、底壁２７６は第１の開口部２７２と略同じサイズ／面積であり、第１の開口部２７２の周縁２７４が、底壁２７６の外縁部２８０の真上になるようになっている。繰り返すが、特許を請求するオリフィス板２５０の（１）底壁２７６と側壁２７０とが、および（２）側壁２７０と頂面２５４とが、直角（ほぼ９０゜）の関係であることが好ましいが、以下で多数の代替的な実施形態にしたがって述べるように、この幾何学的形状の関係は変化してもよい、ということが理解されるものとする。
【０１０４】
図５ないし図６に示すオリフィス板２５０において、くぼみ２６２は、略円筒または円盤の形状を有する。これもまた、本発明において非常に効果的な結果を生み出すように設計されている。図５ないし図６の実施形態におけるくぼみ２６２に関連する長さ「Ｌ」（これはまた、所望であれば、くぼみ２６２の深さとみなしてもよい）は、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって決定されるように、制限なしに、変化してもよい。このルーチンの予備パイロットテストは、プリントヘッド８０を用いるプリントシステムのタイプ、およびその他外部要因を含む、非常に多くの考慮すべき事柄を含む。しかし、好ましく非限定的な実施形態において、くぼみ２６２の長さ「Ｌ」は約１ないし３μｍである（これもまた、必要に応じて変化する）。図５のシステムにおいて、長さ「Ｌ」）は、実際には、上述のポイント「Ｐ」とオリフィス板２５０の頂面２５４との間の距離を含む。ちなみに、本明細書において説明する特許を請求する本発明のすべてのバージョンに適用可能な好ましい実施形態において、オリフィス板２５０全体の厚さ「Ｔ」は、約２５ないし５０μｍであるが、所望であれば、他の値を用いてもよい、ということに留意するべきである。
【０１０５】
オリフィス板２５０内のくぼみ２６２の下端２６６には、周縁２８４を有する第２の穴すなわち開口部２８２が配置されている。図５ないし図６の好ましい実施形態において、第２の開口部２８２は、底壁２７６を、そして最適には図示のようにその中央を、貫いて通る（もっとも、必要であれば、第２の開口部２８２は底壁２７６内のいかなる非中央の位置に配置してもよい）。図５ないし図６の好ましい向きにおいて、第１の開口部２７２の中央のポイント「Ｃ」は、第２の開口部２８２の中央のポイント「Ｃ1」と軸方向に整列している（例えば、真上にある）。また、第２の開口部２８２は、最適には、図示のように、くぼみ２６２の下端２６６において底壁２７６と同一平面をなす。本発明は、第２の開口部２８２に関するいかなる特定の形状または構成にも限定されないものとし、第２の開口部２８２は、円形（図６に示すように好ましい）、正方形、楕円形、三角形、またはいかなる他の規則的なまたは不規則な形状であってもよい。第１の開口部２７２と第２の開口部２８２の断面形状がともに同じである（例えば、図５ないし図６の実施形態においてのように円形）場合に最良の結果が得られるが、必要で所望されるならば、ルーチンの予備テストにしたがって、開口部２７２と２８２とは互いに関して異なる形状を有してもよい。
【０１０６】
前述のように、第２の開口部２８２は、基本的に、インク組成物１７４がそこを通ってプリント媒体１７２（図１）へと行くオリフィス２５２に関連する「主要な開口部」として機能する。第２の開口部２８２（例えば、「主要な開口部」）がオリフィス板２５０の頂面２５４の下に配置されて、インクのワイピング部材（例えば、ワイパー２１０）またはオリフィス板２５０の頂面２５４に沿って通る可能性があるその他の物体と、接触して配置されることを回避する、ということは、列挙する実施形態すべてに共通する、本発明の重要な特徴である。本明細書において説明する第２の開口部２８２が占める「保護」位置にしたがって、第２の開口部２８２は、前述の物体が板２５０の頂面２５４に沿って通っても、損なわれたりその他の方法で「うねる」可能性はない。
【０１０７】
この時点で、第１の開口部２７２と第２の開口部２８２との間の関係に関するさらなる情報が確認される。基本的に、第１の開口部２７２と第２の開口部２８２とは、前述の長さ「Ｌ」によって規定される距離だけ、互いから離れている。さらに、第２の開口部２８２に関する第１の開口部２７２のサイズの関係も、同様に、本セクションにおいて説明する実施形態すべてに一般的に適用可能である、特許を請求する本発明の新規な特徴である。基本的に、第１の開口部２７２は第２の開口部２８２よりもサイズが大きく、第２の開口部２８２は、繰り返すが、上述の設計にしたがって「はめ込め」られている。第１および第２の開口部２７２、２８２に関して用いる、「サイズがより大きい」という用語は、基本的に、第１の開口部２７２の断面積が第２の開口部２８２の断面積を上回るという状況を含み、「面積」という用語は、考察している開口部の形状次第で、従来の方法で定義される。例えば、正方形または長方形の開口部２７２、２８２を含む状況においては、断面積は、開口部２７２および／または開口部２８２の長さにその幅を乗算したものを含む。円形の第１および第２の開口部２７２、２８２を含むオリフィス板２５０においては、開口部の断面積は、従来の方法でπｒ2という式を含むように定義される。ただし、ｒは開口部２７２および／または開口部２８２の半径である。また、他の形状（例えば、三角形、楕円形、等）を有する開口部２７２、２８２を含む状況においては、そのような形状の面積を計算するのに通常用いる「従来の」式を用いる。
【０１０８】
例えば図５ないし図６に示すように、円形の第１および第２の開口部２７２、２８２（製造の容易性、角のある表面がないこと等の非常に多くの理由から、好ましい）が用いられる場合には、「サイズがより大きい」という用語はまた、それぞれの開口部２７２、２８２の比較した（comparative）直径に関して定義してもよい。図５の好ましい実施形態を参照して、第１の開口部２７２と第２の開口部２８２とは、上述のように両方とも断面が完全に円形であり、第１の開口部２７２は第１の直径「Ｄ」を有し、第２の開口部２８２は第２の直径「Ｄ1」を有する。すべての図面および図面に示す長さ／直径の寸法は、必ずしも正確な縮尺率で描かれているわけではなく、したがって、必要に応じて変化してもよい。この特定の非限定的な実施形態において、第１の開口部２７２の第１の直径「Ｄ」は、好ましくは、少なくとも約４０μｍ以上、第２の開口部２８２の第２の直径「Ｄ1」よりも長い（例えば、広い／大きい）。また、第１および第２の開口部２７２、２８２の相対的なサイズが、前述の断面積をベースにする状況には、比例する匹敵する値が適用可能である。さらに、代表的で非限定的な実施形態において、第１の開口部２７２に関連する第１の直径「Ｄ」は約５０ないし８０μｍであり、第２の開口部２８２の第２の直径「Ｄ1」は約１０ないし４０μｍである。しかし、前述のように、本明細書において特に断りがない限り、特許を請求する本発明は、この数値範囲またはいかなる他の数値パラメータにも限定されないものとする。したがって、このような値は、代表的で非限定的であると考えるものとする。
【０１０９】
本セクションにおいて説明する様々な実施形態すべてにおいて、第２の開口部２８２よりも大きい第１の開口部２７２を用いることによって、オリフィス板２５０の頂面２５４／第１の開口部２７２からくぼみ２６２内の底壁２７６／第２の開口部２８２への物理力の伝達が、これらの構成要素間の構造上の関係およびサイズの差のために、最小になる。何によってこのような利点が生じるかという正確な物理的機構は完全には理解されていないが、それにもかかわらず、これらの開口部は、重要であり優れた結果をもたらす。特に、第１の開口部２７２が第２の開口部２８２よりもサイズが大きいという、上述のサイズの関係によって、適切なインク滴の飛翔経路が効果的に促進される。ワイピングまたはその他物理的アブレーションのプロセス（例えば、「ラッフリング」）が引き起こす、オリフィス板２５０の頂面２５４における第１の開口部２７２（図５）の周縁２７４に関連するいかなる変形も、第２の開口部２８２を離れるインク滴の飛翔経路に悪影響を与えることはない。すなわち、第１の開口部２７２が、（１）第２の開口部２８２、および（２）第１の開口部２７２を通り、インク滴のサイズが基本的に第２の開口部２８２のサイズによって規定されるインク滴、に関してサイズがより大きいために、インク滴の飛翔経路は、影響を受けないままである。インク滴は、最初に第２の開口部２８２を通ることにしたがって、十分小さくなり、より大きい第１の開口部２７２（およびそれに関連する周縁２７４）と本質的に接触することが回避される。したがって、第１の開口部２７２の周縁２７４におけるいかなる「ラッフル」も、第２の開口部２８２が「はめ込んだ」性質であるために、インクの飛翔経路の問題を生じない。
【０１１０】
本発明の本実施形態におけるくぼみ２６２に関連する他の重要な特性（機能的な見地から）は、側壁２７０が、オリフィス板２５０の頂面２５４に関して約９０°（ほぼ直角）の角度「Ｘ」に向いていることを含む。この設計によって、高度に構造上の保全性／剛性が提供され、オリフィス板２５０の頂面２５４に加えられる物理力を、くぼみ２６２、底壁２７６，および第２の開口部２８２内へと本質的に伝達されることなく、この領域内に効果的に閉じ込めることができる。底壁２７６、および底壁２７６を側壁２７０に関して約９０°（ほぼ直角）の角度「Ｘ１」に向けることを用いて、同様に、オリフィス板２５０のさらなる補強が行われ、オリフィス板２５０の頂面２５４が物理力にさらされる場合であっても、第２の開口部２８２の構造上の保全性が維持されるようになっている。
【０１１１】
図５を引き続き参照して、オリフィス板２５０のオリフィス２５２の他の重要な構成要素は、細長いインク移動穴２８６を含む。インク移動穴２８６は、くぼみ２６２の下に配置され、くぼみ２６２と液通している。前述のように、インク移動穴２８６はくぼみ２６２と、部分的にまたは（好ましくは）完全に軸方向に整列しており、逆の場合も同じである。この関係を図５に示し、図５において、くぼみ２６２の長さ方向の軸「Ａ」は、穴２８６の長さ方向の軸「Ａ1」と、略完全に整列しており、隣接している。この好ましい構造上の関係の結果、インク噴出器／抵抗器８６が吐出するインク材料（インク組成物１７４）は、最初に上向きに通って穴２８６に入り、くぼみ２６２を通って、オリフィス板２５０／プリントヘッド８０を出て、所望のプリント媒体１７２に送出される。
【０１１２】
この目標を達成するために、および機能的な見地から、インク移動穴２８６は、繰り返すが、くぼみ２６２の下端２６６において（例えば、その第２の開口部２８２において）始まる。くぼみ２６２の第２の開口部２８２は、実際には穴２８６の上端２９０を含み、両方の構成要素は、このポイント（例えば、図５における位置「Ｐ」）において互いと出会う（meeting）。穴２８６の上端２９０は、内部にある第３の開口部２９２を含み、第３の開口部２９２は、実際には、くぼみ２６２の第２の開口部２８２と同じであり同等である。したがって、第２の開口部２８２に関連するすべての情報、サイズのパラメータ、等は、第３の開口部２９２（第２の開口部２８２に関して別個に識別できない／視覚的な見地から分離不可能である）に等しく適用可能であり、その参照によって第３の開口部２９２に関して組み込まれる。
【０１１３】
穴２８６はまた、図示のように、オリフィス板２５０を通って下向きに続き、最後は板２５０の底面２５６において終わる、中間部２９４も含む。図５に示すように、穴２８６は下端２９６において終わり、下端２９６は、オリフィス板２５０の底面２５６と略同一平面をなす、第４の開口部２９７を含む。第４の開口部２９７は、オリフィス２５２／オリフィス板２５０全体の中で最も下の開口部であり、オリフィス２５２のうちの、インク吐出プロセスの間に熱的に励起されたインク組成物１７４を受け取る最初の部分である。特許を請求する本発明は、第４の開口部２９７のサイズおよび形状に関して限定されないものとし、第４の開口部２９７のサイズおよび形状は、必要および所望に応じて、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって変化してもよい。例えば、第４の開口部２９７の断面構成は、プリントヘッド８０の意図する用途を含む多くの要因次第で、円形（好ましい）、正方形、楕円形、三角形、またはいかなる他の規則的なまたは不規則な形状であってもよい。第４の開口部２９７の形状が完全に円形である好ましい実施形態において、その代表的で非限定的な直径「Ｄ2」は約２０ないし８０μｍであり、この範囲は例示の目的のみのために提供されるということが理解される。
【０１１４】
繰り返すが、本明細書において述べる実施形態すべてにおけるオリフィス板２５０は、いかなる特定の数値寸法、直径、または面積の値にも限定されないものとする。しかし、円形の第１、第２、第３、および第４の開口部２７２、２８２、２９２、２９７を含む、代表的で非限定的な実施形態において、以下の例の関係は、優れた結果をもたらす。すなわち、（１）Ｄ1＝１０ないし４０μｍ（２）Ｄ＝Ｄ1＋４０μｍおよび（３）Ｄ2＝２（Ｄ1）である。
【０１１５】
インク移動穴２８６に関して多数の異なる構造上の設計を用いてもよいが、穴２８６は、最適には、その全長に沿って断面形状が同じである。しかし、穴２８６は、その長さに沿ったいかなる位置において、１回またはそれよりも多い回数断面形状が変化するように構成してもよい。穴２８６に関連する代表的な断面構成は、円形（好ましい）、正方形、楕円形、三角形、またはいかなる他の規則的なまたは不規則な形状も含むが、これに限定するものではない。図５に示すように、インク移動穴２８６はさらに、オリフィス板２５０の中間領域２６０内の穴２８６の境界を確立する、連続する内部側壁２９９を含む。好ましい実施形態において、側壁２９９は、オリフィス板２５０の頂面２５４に関して「鋭」角「Ｘ2」を形成するように向き、「鋭」角という用語は、繰り返すが、９０°未満の角度（非限定的な方法で、約２５°ないし７５°が好ましい）を含むように定義される。しかし、いかなる点においても本発明を限定しないものとする他の実施形態において、角度「Ｘ2」は、実際には、必要でかつ所望されるならば、９０°またはそれよりも大きくてもよい。したがって、代表的で非限定的な実施形態において、角度「Ｘ2」に関して、約２４°ないし１４５°の（または１４５°よりもさらに大きい）幅広い角度範囲を用いてもよい。
【０１１６】
インク移動穴２８６の側壁２９９に関して鋭角「Ｘ2」を用いることは、レーザアブレーション等を含む大量生産の製造技術を用いての製造の容易性を含む多数の理由から、好ましい。この角度に向いていることによって、第３の開口部２９２よりもサイズが大きい第４の開口部２９７を有する、略円錐形（より具体的には、切頭円錐または円錐台の（frustoconical）構成）の穴２８６が形成される。第３および第４の開口部２９２、２９７に関して用いる「サイズがより大きい」という用語は第１の開口部２７２と第２の開口部２８２との間の関係に関して同等の方法で、定義されるものとする。この設計にしたがって、インク材料（例えば、インク組成物１７４）は、インク吐出プロセスの間に穴２８６に容易に入る（このプロセスを促進する、より大きい第４の開口部２９７に特に関係する）。しかし、特許を請求するインク移動穴２８６と、オリフィス板２５０の頂面２５４のくぼみ２６２とに関するいかなる所与の内部設計の選択も、繰り返すが、プリントヘッド８０に関連する最終的な用途、選択する構造材料、等を含む上で列挙した要因を考慮して、ルーチンの予備パイロットテストを用いて決定してもよい。
【０１１７】
インク移動穴２８６の全長に関して、本発明はいかなる特定の値にも限定されないものとする。最適の機能的能力をもたらすように設計された代表的な実施形態において、穴２８６は、約２４ないし４７μｍである例示的な長さ「Ｌ1」を有するが、これもまた、必要に応じて変化する。
【０１１８】
図５ないし図６の好ましい実施形態を説明したが、上で列挙した角度関係および寸法関係はすべて、いかなる点においても本発明を限定しないものとし、これらはむしろ、本発明の好ましいバージョンとして示される例示的値を構成する、ということを強調することが重要である。くぼみ２６２および穴２８６を内部に有する特許を請求するオリフィス板２５０が、上述の所望の機能的能力を提供するのであれば、本発明の特許請求の範囲内で多くの他の変形が可能である。例えば、図７に示すように、（１）角度「Ｘ2」が約９０°（ほぼ直角）であり、（２）側壁２７０／底壁２７６（その外縁部２８０に特に関係する）が滑らかになっていて、略「カップ状」の、底壁を含むくぼみ２６２を形成する、インク移動穴２８６に関連する内部側壁２９９が設けられる。上で列挙した２つの項目のうちのどちらかまたは両方を、図５の実施形態（または、必要でかつ所望されるならば、いかなる他の実施形態）に組み込んでもよい。実際には、本セクション（セクション「Ｂ」）において略述する変形／修正（modifications）はすべて、制限なしに、様々に組み合わせ並べ替え（permutations）てオリフィス板２５０内に組み込んでもよい。特許を請求する本発明内に同様に包含される、さらなる他にとり得るものをいくつか次に説明するが、本発明は、以下で略述する他にとり得るもののみに限定されないものとする。
【０１１９】
図８を参照して、本発明のさらなる他の実施形態を概略的に示す。図５ないし図７の実施形態のすべての情報、材料、数値パラメータ、機能的特性、動作上の特徴、およびその他の態様は、図８の実施形態に等しく適用可能である（以下で提供する特定の修正は除く）。したがって、図５ないし図７の実施形態に関連する具体的な情報は、その参照によって、図８のオリフィス板２５０に関して組み込まれる。しかし、図８の実施形態において示すオリフィス板２５０は、（１）くぼみ２６２に関連する側壁２７０と、（２）オリフィス板２５０の頂面２５４と、の間の角度関係に関して、修正している。すなわち、図８の実施形態における角度「Ｘ」は、９０°を上回るように広げられており、それによって「鈍」角を形成している。鈍角は、繰り返すが、一般的に９０°よりも大きい角度を含むように定義される。この場合、本発明はいかなる特定の鈍角にも限定されるものではないが、図８に示すオリフィス板２５０を製造するためには、本実施形態に関連する角度「Ｘ」は、約１００°ないし１４５°であることが好ましい。この構造もまた、第２の開口部２８２が「はめ込んだ」性質であることにしたがった、くぼみ２６２内の第２の開口部２８２内での「分離」を含む、多数の重要な利点を提供する。また、図５および図８において示す両方の実施形態を考察すると、一般的に、角度「Ｘ」に関連する代表的な概略の（broad）範囲は、約９０°ないし１４５°である（図５の直角関係と、図８の好ましい鈍角関係とを含む）、ということが言える。
【０１２０】
図８の他の実施形態を引き続き参照して、第１の開口部２７２は、図５ないし図６に示し上述した第１の開口部２７２よりも、さらに大きい。図８の実施形態にしたがって第１の開口部２７２を大きくする程度は、オリフィス板２５０において用いるよう選択する鈍角「Ｘ」次第で変化する。第１の開口部２７２が実際に第２の開口部２８２よりもサイズが大きい（上で定義）のであれば、第１の開口部２７２全体のサイズ（および前述のその形状）は、限定されないものとする。しかし、上で提供した一般的な情報にしたがって図８の実施形態を実施すると、第１の開口部２７２のサイズ（例えば、断面積および／または直径）が、図５ないし図６の実施形態における第１の開口部２７２のサイズと比較して、典型的にかつ非限定的に、約１０％ないし５０％増大する、ということが予想される。しかし、この範囲は単に代表的であるに過ぎず、いかなる点においても本発明を限定しないものとする。図８の実施形態におけるくぼみ２６２の全長／全深さは、必要または所望に応じて、好ましくは図５ないし図６のシステムに関して上で列挙した「Ｌ」の値の範囲内で、または必要ならばそれよりも大きく調整してもよい。本実施形態におけるすべての変数に関連する所望のパラメータ（「Ｌ」、「Ｘ」、および「Ｘ1」に特に関係する）は、プリントヘッド８０の製造に用いる他の構成要素や、プリントヘッド８０を用いる方法を含む多数の項目を考慮して、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって決定される。
【０１２１】
最後に、図８に示す本実施形態において、（１）底壁２７６と、（２）側壁２７０との間の関係を規定する角度「Ｘ1」もまた、前で定義した「鈍角」になる、すなわち９０°を上回る。特許を請求する本発明は、角度「Ｘ1」に関していかなる所与の値にも限定されないものとするが、この角度は、一般的には、角度「Ｘ」に関連する値と同等になる(図８に示すように、底壁２７６がオリフィス板２５０の頂面２５４と略平行なままであると仮定する（これは必ずしも必要というわけではないが、好ましい）)。例えば、これもまた底壁２７６とオリフィス板２５０の頂面２５４との間で略平行な関係が維持されていると仮定して、角度「Ｘ」が１２０°である場合、角度「Ｘ1」もまた１２０°である。しかし、繰り返すが、図８の実施形態（および上で列挙した数値）は単に代表的であるに過ぎず、いかなる点においても本発明を限定しないものとする、ということが強調されるべきである。インク移動穴２８６の構成に関して、オリフィス２５２のこの部分は、図５ないし図７の実施形態に関して上で列挙した特徴を有してもよく、図５ないし図７の実施形態に関連するデータは、その参照によって、図８のシステムに関して組み込まれる。
【０１２２】
図９は、本発明のさらなる実施形態を示す。図５ないし図８の実施形態のすべての情報、材料、数値パラメータ、機能的特性、動作上の特徴、およびその他の態様は、図９の実施形態に等しく適用可能である（以下で提供する特定の修正は除く）。したがって、図５ないし図８の実施形態に関連する具体的な情報は、その参照によって、図９のシステムに関して組み込まれる。図９の実施形態に関して、これは、図５ないし図６のシステムとは、（１）くぼみ２６２内の底壁２７６と、（２）くぼみ２６２内の側壁２７０と、の間の角度関係に関して異なる。すなわち、これらの構成要素両方の間の角度「Ｘ1」は、前に定義した鈍角の性質である、すなわち９０°を上回る。同時に、側壁２７０とオリフィス板２５０の頂面２５４とに関する角度「Ｘ」は、図５ないし図６のシステムにしたがって、約９０°（ほぼ直角）のままである。この特定の実施形態は、いかなる所与の鈍角「Ｘ1」にも限定されないものとする(多数の変形が可能である)が、図９の実施形態における角度「Ｘ1」に関連する代表的で好ましい範囲は、約１００°ないし１４５°である。たとえ前述のように角度「Ｘ」が最適には約９０°（ほぼ直角）であっても、角度「Ｘ」はまた、この値よりも大きくてもよく、図８の実施形態に関して上で示した鈍角の値も同様に、所望であれば、図９のシステムに適用可能であり、その参照によって図９のシステムに関して組み込まれる、ということが強調されるべきである。さらに、図９のオリフィス板２５０において、底壁２７６は、もはやオリフィス板２５０の頂面２５４と平行ではない。
【０１２３】
図９の実施形態におけるくぼみ２６２の全長／全深さ（オリフィス板２５０の頂面２５４から第２の開口部２８２までを測定）は、必要または所望に応じて、好ましくは図５ないし図６のシステムに関して上で列挙した「Ｌ」の値の範囲で、または必要ならばそれよりも大きく調整してもよい。本実施形態におけるすべての変数に関連する所望のパラメータ（「Ｌ」、「Ｘ」、および「Ｘ1」に特に関係する）は、プリントヘッド８０の製造に用いる他の構成要素や、プリントヘッド８０を用いる方法を含む多数の項目を考慮して、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって決定される。図９を引き続き参照して、特許を請求するオリフィス板２５０のこのバージョンにおいて、第１および第２の開口部２７２、２８２は、最適には、サイズの見地から、図５ないし図６の最初の実施形態と大部分は同じままであるが、このような要素に関連するサイズの値は、必要に応じて修正してもよい。図９におけるにインク移動穴２８６の構成に関して、オリフィス２５２のこの部分は、図５ないし図８の実施形態に関して上で列挙した特徴を有してもよく、図５ないし図８の実施形態に関連するデータは、その参照によって、図９のシステムに関して組み込まれる。最後に、図９のオリフィス板２５０もまた、第２の開口部２８２が「はめ込んだ」性質であることにしたがった、くぼみ２６２内の第２の開口部２８２の「分離」および保護を含む、多数の重要な利点を提供する。
【０１２４】
図１０を参照して、本発明のさらなる他の実施形態を概略的に示す。図５ないし図９の実施形態のすべての情報、材料、数値パラメータ、機能的特性、動作上の特徴、およびその他の態様は、図１０の実施形態に等しく適用可能である（以下で提供する特定の修正は除く）。したがって、図５ないし図９の実施形態に関連する具体的な情報は、その参照によって、図１０のオリフィス板２５０に関して組み込まれる。しかし、図１０の実施形態において示すオリフィス板２５０は、（１）くぼみ２６２に関連する側壁２７０と、（２）オリフィス板２５０の頂面２５４と、の間の角度関係に関して、さらに修正している。すなわち、図１０の実施形態における角度「Ｘ」は、９０°を上回るように広げられており、それによって、上で定義した「鈍」角を形成している。この場合、本発明はいかなる特定の鈍角にも限定されるものではないが、図１０の構造を製造するためには、本実施形態（図１０）に関連する角度「Ｘ」は、約１００°ないし１４５°であることが好ましい。また、図１０において示すオリフィス板２５０は、（１）くぼみ２６２内の底壁２７６と、（２）くぼみ２６２内の側壁２７０と、の間の角度関係に関して、さらに修正している。すなわち、本実施形態に関連する角度「Ｘ1」は、９０°を上回るように広げられており、それによって、これもまた、上で定義した「鈍」角を形成している。この場合、本発明はいかなる特定の鈍角にも限定されるものではないが、図１０のオリフィス板２５０を製造するためには、本実施形態（図１０）に関連する角度「Ｘ1」は、約１２０°ないし１６５°であることが好ましい。また、図１０の構造に関連する角度「Ｘ1」は、底壁２７６がオリフィス板２５０の頂面２５４に関して非平行であり下向きに傾斜するようにするのに、十分であるべきである。この設計もまた、第２の開口部２８２が「はめ込んだ」性質であることにしたがった、くぼみ２６２内の第２の開口部２８２の「分離」および保護を含む、多数の重要な利点を提供する。
【０１２５】
図１０の他の実施形態を引き続き参照して、第１の開口部２７２は、図５ないし図６に示し上述した第１の開口部２７２よりも大きい。図１０のシステムにおいて第１の開口部２７２を大きくする程度は、オリフィス板２５０において用いるよう選択する鈍角「Ｘ」次第で変化する。第１の開口部２７２が実際に第２の開口部２８２よりもサイズが大きい（上で定義）のであれば、第１の開口部２７２全体のサイズ（および前述のその形状）は、限定されないものとする。しかし、上で提供した一般的な情報にしたがって図１０の実施形態を実施すると、第１の開口部２７２のサイズ（例えば、断面積および／または直径）が、図５ないし図６の実施形態における第１の開口部２７２のサイズと比較して、典型的にかつ非限定的に、約１０％ないし５０％増大する、ということが予想される。しかし、この範囲は単に代表的であるに過ぎず、いかなる点においても本発明を限定しないものとする。図１０のオリフィス板２５０におけるくぼみ２６２の全長／全深さ（オリフィス板２５０の頂面２５４から第２の開口部２８２までを測定）は、必要または所望に応じて、好ましくは図５ないし図６のシステムに関して上で列挙した「Ｌ」の値の範囲内で、または必要ならばそれよりも大きく調整してもよい。本実施形態におけるすべての変数に関連する所望のパラメータ（「Ｌ」、「Ｘ」、および「Ｘ1」に特に関係する）もまた、プリントヘッド８０の製造に用いる他の構成要素や、プリントヘッド８０を用いる方法を含む多数の項目を考慮して、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって決定される。
【０１２６】
繰り返すが、図１０の実施形態（および上で列挙した数値）は単に代表的であるに過ぎず、いかなる点においても本発明を限定しないものとする、ということが強調されるべきである。図１０におけるインク移動穴２８６の構成に関して、オリフィス２５２のこの部分は、図５ないし図９の実施形態に関して上で列挙した特徴を有してもよく、図５ないし図９の実施形態に関連するデータは、その参照によって、図１０のシステムに関して組み込まれる。
【０１２７】
特許を請求する本発明のさらにいっそう非限定的な実施形態を、図１１に示す。ここでもまた図５ないし図１０の実施形態のすべての情報、材料、数値パラメータ、機能的特性、動作上の特徴、およびその他の態様は、図１１の実施形態に等しく適用可能である（以下で提供する特定の修正は除く）。したがって、図５ないし図１０の実施形態に関連する具体的な情報は、その参照によって、図１１のシステムに関して組み込まれる。
【０１２８】
図１１のオリフィス板２５０に関して、これは、図５ないし図６のシステムとは、多数の点で異なる。まず、図１１において示すオリフィス板２５０は、（１）くぼみ２６２に関連する側壁２７０と、（２）オリフィス板２５０の頂面２５４と、の間の角度関係に関して、修正している。すなわち、図１１の実施形態における角度「Ｘ」は、９０°を上回るように広げられており、それによって「鈍」角を形成している。鈍角は、繰り返すが、一般的に９０°よりも大きい角度を含むように定義される。特に、図１１の実施形態の好ましいバージョンにおいて用いる角度「Ｘ」は、図８の実施形態において用いる角度「Ｘ」と同じ特性を含み、図８のシステムに関して上で列挙した情報は、その参照によって、図１１のオリフィス板２５０に関して組み込まれる。この場合、本発明はいかなる特定の鈍角にも限定されるものではないが、図１１に示すオリフィス板２５０を製造するためには、本実施形態に関連する角度「Ｘ」は、約１００°ないし１４５°（図８と略同じ）であることが好ましい。しかし、上述のように、角度「Ｘ」に関して、他の値もまた適用可能である。例えば、第１の開口部２７２が第２の開口部２８２よりもサイズが大きい（上で定義）のであれば、所望であれば、角度「Ｘ」は約９０°（ほぼ直角）であっても、それより小さいもの（「鋭角」）であってもよい。
【０１２９】
図１１のシステムはまた、他の点においても図５ないし図６のシステムと異なる。これについて次に説明する。この違いは、（１）くぼみ２６２内の底壁２７６と、（２）くぼみ２６２内の側壁２７０と、の間の角度関係を含む。すなわち、図１１の実施形態におけるこれらの構成要素両方の間の角度「Ｘ1」は、上向きに延びる「クラウン」構造３００を作成するのに十分な値である。プリントヘッド８０の動作中、このクラウン構造３００から、インク材料（インク組成物１７４を含む）が吐出される。特に、角度「Ｘ1」は、図示のように（少なくともある程度）くぼみ２６２の底壁２７６がオリフィス板２５０の底面２５６に関して上向きに傾斜するようにして、クラウン構造３００が作成できるようにするのに、十分であるべきである。本発明のこの特定のバージョンは、いかなる所与の角度「Ｘ1」に限定されないものとする(多数の変形が可能である)が、角度「ＸI」が鋭角（９０°未満）場合に効果的な結果が達成され、図１１の実施形態における角度「Ｘ1」に関連する代表的で好ましい範囲は、約４５°ないし８０°である。しかし、前述のように、底壁２７６がオリフィス板２５０の底面２５６に関して少なくともある程度上向きに傾斜する構造が作成されるのであれば、角度「Ｘ1」は実際に、必要ならば、９０°またはそれよりも大きくてもよい、ということが理解されるものとする。その結果、クラウン構造３００を作り出すために、底壁２７６はオリフィス板２５０の底面２５６と平行ではなく、底面２５６に関して上向きに傾斜する角度を形成する。
【０１３０】
図１１のオリフィス板２５０におけるくぼみ２６２の全長／全深さ（オリフィス板２５０の頂面２５４から第２の開口部２８２までを測定）は、所望に応じて、好ましくは図５ないし図６のシステムに関して前に列挙した「Ｌ」の値の範囲で、または必要ならばそれよりも大きく調整してもよい。本実施形態におけるすべての変数に関連する所望のパラメータ（「Ｌ」、「Ｘ」、および「Ｘ1」に特に関係する）もまた、プリントヘッド８０の製造に用いる他の構成要素や、プリントヘッド８０を用いる方法を含む多数の項目を考慮して、ルーチンの予備パイロットテストにしたがって決定される。図１１を引き続き参照して、特許を請求するオリフィス板２５０のこのバージョンにおいて、第１および第２の開口部２７２、２８２は、最適には、サイズの見地から、図５ないし図６の最初の実施形態と略同じままであるが、このような要素に関連するサイズの値は、必要に応じて修正してもよい。図１１におけるインク移動穴２８６の構成に関して、オリフィス２５２のこの部分は、図５ないし図１０の実施形態に関して上で列挙した特徴を有してもよく、図５ないし図８の実施形態に関連するデータは、その参照によって、図１１のシステムに関して組み込まれる。最後に、図１１のオリフィス板２５０もまた、第２の開口部２８２が「はめ込んだ」性質であることにしたがった、くぼみ２６２内の第２の開口部２８２の「分離」および保護を含む、多数の重要な利点を提供する。さらに、上述のクラウン構造３００によって、オリフィス板２５０において、さらにいっそう構造上の保全性が提供される。
【０１３１】
図５ないし図１１に示すすべての様々な設計に関して上で列挙した情報およびパラメータにもかかわらず、このような多数の実施形態は、いかなる点においても本発明を限定しないものとし、代わりに、所望の利点を提供することができる本発明の異なるバージョンを表す。さらなる変形が可能であり、
【０１３２】
Ｃ．新規なプリントヘッド／オリフィス板を用いるインク送出システムおよび関連する製造方法
以下で示す特許請求の範囲によって規定される本発明内に包含される。
上で提供した情報にしたがって、高度の耐久性、寿命、および、インクのワイパーおよびその他の構造との物理的係合の影響に対する耐久性がある、独特のオリフィス板２５０およびそれに関連するプリントヘッド８０が提供される。このような利点は、上述の独特のオリフィス設計を有する特殊なオリフィス板２５０にしたがって達成され、板２５０は有機ポリマー構造でできている。前述の利点はすべて、本明細書において説明するタイプの薄膜ポリマーのオリフィス板２５０を用いて達成することができる、ということは、本発明の非常に望ましく新規な態様である。このオリフィス板２５０に関連するさらなる利点は、前の各セクションにおいて要約している。本明細書において略述するオリフィス板２５０の、構成要素、特徴、および新規な要素（板２５０のオリフィス２５２に関して用いる、特殊なくぼみ２６２を含む）に加えて、本発明はまた、（１）オリフィス板２５０を取り付けた特許を請求するプリントヘッド８０を用いて構成した「インク送出システム」、および（２）上のセクション「Ａ」−「Ｂ」において列挙した特殊な構成要素を用いるプリントヘッド８０を製造する新規な方法、も包含するものとする。したがって、セクション「Ａ」−「Ｂ」におけるすべてのデータは、その参照によって本セクション（セクション「Ｃ」）に完全に組み込まれるものとする。
【０１３３】
本発明のインク送出システムを製造するために、上述の新規なオリフィス板２５０（図５ないし図１１において示す前述の実施形態のいずれか、および特許を請求する本発明内に包含されるその他のものを含む）を備える特許を請求するプリントヘッド８０と動作可能に接続され液通する、インク閉じ込め容器が設けられる。前に定義した「インク閉じ込め容器」という用語は、内部にインク供給源（インク組成物１７４を含む）を保持するように設計されたいかなるタイプのハウジング、タンク、またはその他の構造を含んでもよい。「インク閉じ込め容器」、「ハウジング」、「チャンバ」、および「タンク」という用語はすべて、機能的なおよび構造上の見地から同等であると考えるものとする。インク閉じ込め容器は、例えば、図１の独立したカートリッジ１０において用いるハウジング１２、または図３ないし図４の「オフ・アクシス」のシステムに関連するハウジング１７２を含むことができる。また、「動作可能に接続される」という表現は、特許を請求するプリントヘッド８０（新規なオリフィス板２５０を取り付けている）が、図１に示すように直接インク閉じ込め容器に固定されている、または図３ないし図４に示すように「オフ・アクシス」の方法でインク閉じ込め容器に離れた状態で接続されている、状況を包含するものとする。繰り返すが、図１に示すタイプの「内蔵」のシステムの例は、Ｂａｋｅｒ他への米国特許番号第４，７７１，２９５号において提供されており、「オフ・アクシス」のインク送出ユニットは、本願と所有者が同じである係属出願中の「AN INK CONTAINMENT SYSTEM INCLUDING A PLURAL-WALLED BAG FORMED OF INNER AND OUTER FILM LAYERS」という名称の米国特許出願第０８／８６９，４４６号（６／５／９７出願）（Olsen他）、および、本願と所有者が同じである継続出願中の「REGULATOR FOR A FREE-INK INKJET PEN」という名称の米国特許出願第０８／８７３，６１２号（６／１１／９７出願）（Hauck他）において説明されており、これら（these items）はすべて、その参照によって本明細書に援用される。これらの文書は、特許を請求するプリントヘッド（例えば、プリントヘッド８０または２０４）の、好適なインク閉じ込め容器への「動作可能な接続」を説明し裏付けする（support）ものであり、セクション「Ａ」−「Ｂ」において列挙したデータおよび利点が、また、その参照によって本セクション（セクション「Ｃ」）に援用される。このデータは、オリフィス板２５０、オリフィス２５２、およびプリントヘッド８０、２０４に関連する、代表的な構造材料、パラメータ、および特許を請求する新規な特徴を含む。この点において、本発明のインク送出システムは、好ましい実施形態において、（１）前述の多数の異なるタイプを含んでもよいインク閉じ込め容器と、（２）基板と、基板上の少なくとも１つのインク噴出器（１つまたはそれよりも多い抵抗器要素を含むがこれに限定するものではない、多くの異なるインク噴出器が、用いるのに好適である）とを含むプリントヘッドと、（３）基板の上方に配置された新規なオリフィス板部材と、を含む。オリフィス板は、本明細書において示すすべての実施例（図５ないし図１１を参照）および前述の特許を請求する本発明内に包含されるいかなる他の実施形態において略述される特性および特徴も有する。結果として生じるインク送出システムは、改良した耐久性、および、プリントヘッドの寿命にわたって適切なインク滴の飛翔経路が維持されること、を含むがこれに限定するものではない、前に列挙した利点のすべてを提供する。
【０１３４】
本発明の新規なプリントヘッド８０を製造する、特許を請求する方法に関して、上で列挙し図５ないし図１１において示す構造、構成要素、および特徴を含む、特殊なオリフィス板部材（すなわち、オリフィス板２５０）が設けられる。この点において、新規なオリフィス板２５０に関してセクション「Ａ」−「Ｂ」において示したすべての情報が、また、特許を請求する方法に適用可能であり、その参照によって本セクション（セクション「Ｃ」）に援用される。その上に少なくとも１つのインク噴出器（好ましくは抵抗器８６）を有する基板８２もまた、設けられる。基板８２およびインク噴出器に関して用いてもよい構成要素は、また、セクション「Ａ」−「Ｂ」において上述した一般的なタイプであるものとする。また、特許を請求する方法、装置、およびシステムは、排他的にセクション「Ａ」−「Ｂ」において略述した代表的な構成要素には限定されないものとし、図５ないし図１１において示す新規なオリフィス板２５０の構造上の構成に限定されないものとする、ということにも留意するべきである。その代わり、本発明は、以下に列挙する特許請求の範囲で適切に包含される、いかなるおよびすべての修正、変形、および等価物も、包含するものとする。
【０１３５】
いったん基板８２およびインク噴出器が設けられると、完成したプリントヘッド８０を製造するために、新規なオリフィス板部材２５０（特殊なくぼみ２６２を有する）が、基板８２の上方の所定位置にしっかりと固定される。このような構成要素を一緒に取り付ける代表的な方法は、上のセクション「Ａ」に列挙している。このような目標を達成するのに好適な技術は、前述のように、様々な接着剤を用いてオリフィス板２５０を所定位置に（下にあるインクバリアー層１５６に当たった状態で）固定すること、または、オリフィス板２５０自らが接着すること、を含む。接着材料に関して、セクション「Ａ」は、インクバリアー層１５６（図２に示す）、および、その上に接着層１６４を配置してバリアー層１５６を上にあるオリフィス板２５０に接着することを、説明している。前述のように、接着層１６４は多数の異なる組成を含んでもよい。この目的に好適な代表的な接着材料は、当分野において既知の、市販されているエポキシ樹脂およびシアノアクリレートの化合物を含む。また、接着層１６４は、米国特許第５，２７８，５８４号に列挙されている非硬化ポリイソプレンフォトレジスト化合物や、（１）ポリアクリル酸、および／または（２）選択したシランカップリング剤を含んでもよい。「ポリアクリル酸」という用語は、以下の基本化学構造を有する化合物を含むように、従来の方法で定義されるものとする。［ＣＨ2ＣＨ（ＣＯＯＨ）n］、ただしｎ＝２５ないし１０，０００である。ポリアクリル酸は、米国ミシガン州ミッドランド市のダウケミカル社を含むがこれに限定するものではない、非常に多くの製造業者から市販されている。本明細書において用いるのに好適な代表的なシランカップリング剤は、米国ミシガン州ミッドランド市のダウケミカル社によって市販されている製品［製品番号６０１１、６０２０、６０３０、および６０４０］や、米国コネチカット州ダンベリー市のＯＳＩ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓによって市販されている製品［製品番号「Ｓｉｌｑｕｅｓｔ」Ａ−１１００」を含むが、これに限定するものではない。しかし、上で列挙した材料はまた、例示の目的のみのために提供するものであり、いかなる点においても本発明を限定しないものとする。
【０１３６】
プリントヘッド８０におよびプリントヘッド８０内に取り付ける／固定するために特に接着層１６４を用いて、その上にインク噴出器（抵抗器８６）を有する基板８２の上方の所定位置に、オリフィス板２５０（または特許を請求する本発明内に包含されるいかなるその他のオリフィス板）がしっかりと固定されるようにする。バリアー層１５６の頂面を何らかの方法で接着性にすることができれば（例えば、加熱すると接着特性を有するように順応する材料から成っている場合には）、実際には別個の接着層１６４は必要でないかもしれない、ということに留意することが、また重要である。したがって、本発明は、オリフィス板２５０を、下にある、プリントヘッド８０の構成要素に取り付けることに特に関係する、プリントヘッド８０を組み立てるいかなる特定の方法、技術、または材料にも限定されないものとする。
【０１３７】
最後に、新規なくぼみ２６２（すべての実施形態）とその下のインク移動穴２８６とを含む、上述のオリフィス２５２の形成に関する、いくつかのさらなる情報が確認される。レーザアブレーション技術、化学エッチング法、および標準の機械的ドリリング／ボーリング器械の使用、を含むがこれに限定するものではない、プラスチック／ポリマー等に開口部を形成する当分野において既知の多くの異なる方法を、制限なしに、この目的のために用いてもよい。このような器械は、特許を請求するオリフィス２５２のそれぞれにおけるくぼみ２６２およびインク移動穴２８６に関連する所望の設計を作成するように、具体的な輪郭になる（contoured）、またはその他の方法で構成される。レーザアブレーション技術の使用に関して、米国特許第５，３０５，０１５号および第５，２７８，５８４号において説明されている方法は、適用可能であると考えられるものとし、その参照によって本明細書に援用される。すなわち、標準のリソグラフィー技術を用いて最初に作り出されるマスク構造が、この目的のために用いられる。次に従来の設計のレーザシステムが選択される。このレーザシステムは、好ましい実施形態において、以下のものから選択したタイプの励起レーザを含む。すなわち、Ｆ2、ＡｒＦ、ＫｒＣｌ、ＫｒＦ、またはＸｅＣｌである。この特定のシステムを（好ましい、約１００ミリジュール／ｃｍ2よりも大きいパルスエネルギーおよび約１マイクロ秒よりも短いパルス持続時間で）用いて、オリフィス２５２およびそれに関連する構造（例えば、くぼみインク移動穴２８６）を、高度に正確に、精密に、および制御して形成することができる。しかし、特許を請求する本発明は、いかなる特定の製造方法にも限定されないものとし、従来の紫外線アブレーションプロセス（例えば、約１５０ないし４００ｎｍの範囲の紫外線を用いて）、および標準の化学エッチング、スタンピング、反応性イオンエッチング、イオンビームミリング、および匹敵するもの、を含む他の方法もまた、完成したオリフィス板２５０／オリフィス２５２を製造するのに好適である。
【０１３８】
Ｄ．オリフィスに非同心の座ぐり穴を設けること
既知のプロセス。
上で詳細に説明したように、多くの既知の設計およびプロセスに誘導される特徴が、尾部のちぎれの位置に影響を与える。このような特徴は、抵抗器（図示せず）およびオリフィス２５２がずれているかどうか、穴２８６の形状、オリフィス２５２のトポロジー（topology）、穴２８６の出口の縁の滑らかさおよび均一性、およびその他、局部的なパドリング、かき傷（scratches）、およびラッフル等の、関連する欠陥、を含む。このような特徴はすべて、尾部のちぎれの位置および結果として生じる滴の方向性に、比較的制御されない変形を導入してしまう。
【０１３９】
しかし、オリフィス内の非同心の座ぐり穴を用いることによって、尾部のちぎれの位置を制御することができる。図１２および図１３において示すように、本発明のこの実施形態は、浅い座ぐり穴４００を作り出すのに行われる浅い出口側のアブレーションプロセス（shallow exit-side ablation process）の結果として作成される、自然なトポグラフィー（topography）を利用している。オリフィス板２５０の頂面２５４上で浅い出口側のアブレーションプロセスを行うと、独特の輪郭（profile）が作り出される。座ぐり穴４００の底壁２７６の輪郭は、座ぐり穴４００の中心を中心とする半球形である。底壁２７６の一部は略平ら４０２であり、一部はわずかに傾斜４０４している。その結果、側壁２７０と、底壁２７６の傾斜した部分４０４との間に、溝４０６が形成される。
【０１４０】
図１３においては座ぐり穴４００は穴２８６と非同心であり、図１２においては座ぐり穴４００は穴２８６と同心である。座ぐり穴４００を穴２８６からずらすことによって、座ぐり穴の半球形の輪郭が、連続する穴側壁２９９を修正し、側壁の一部４０８が、対向する部分４１０よりも低くなるようになっている。別の言い方をすれば、この考えは、穴出口２５２と座ぐり穴４００とを、穴出口の中心が座ぐり穴の中心から離れ（すなわち、中心から外れ）、穴の一方の側が、一般的に走査軸である対象の軸における他方よりも、高く配置されるように、配置するというものである。このように高さに差がある結果として、側壁のより高い部分４１０に向かって、一定の尾部のちぎれが生じる。したがって、この一定のちぎれによって、走査軸方向性制御が改良される。
【０１４１】
好ましくは、本実施形態は、適切に設計したマスクを用いて、２段階のアブレーションプロセスにおいて、曲がり（flex）の出口側で意図する座ぐり穴設計の出口側のアブレーションを行うことによって、構成することができる。頂面側のアブレーションされる特徴の形状は決定的に重要ではなく、出口のまわりの非同心の円、またはいかなる他の対称なまたは非対称な形状であってもよい。さらに、本質的にいかなるサイズの溝４０６を用いてもよい。しかし、座ぐり穴４００の深さは、好ましくは、インクのメニスカスを保持するのに十分深くないように、最適化されるべきである。
【０１４２】
要するに、非同心の本実施形態は、発射チャンバの設計のパラメータのいずれにも影響を与えることなく、尾部のちぎれの位置を制御し吐出するインクの方向性を改良する、新しい方法を提供する。尾部のちぎれの位置に影響を与える従来技術の方法はすべて、発射チャンバの設計に、したがって滴噴出特性に影響を与えてしまう。さらに、本発明のこの実施形態は、他の設計上の変数については最適化されているが、尾部のちぎれが劣る、発射チャンバの設計と組み合わせることができる。
【０１４３】
Ｅ．オリフィスに深い座ぐり穴を設けること
走査の利点において誘導される方向性。
上述のように、メニスカスのオーバーシュートまたは尾部のちぎれによって誘導されるパドリングの結果、サーマルインクジェットペンの方向性が低下してしまう可能性がある。この低下は、オリフィス表面上のインクパドルのサイズおよび形状次第で変化する。したがって、インクの方向性は非常に変わりやすい。
【０１４４】
本発明の、深い座ぐり穴を設ける実施形態は、パドリングを含み抑制する（constrains）設計を提供する。さらに、本実施形態はまた、メニスカスのオーバーシュートを最小にする、および／または除去する。したがって、本実施形態は、方向性の低下を防止する。
【０１４５】
特に、深い対称なまたは非対称な座ぐり穴を利用することによって、方向性の低下が回避される。このような深い非対称な座ぐり穴４１４を図１４に示し、深い対称な座ぐり穴４１６を図１５に示す。もちろん、このような深い座ぐり穴４１４、４１６は、円形、三角形、正方形、五角形、等を含むがこれに限定するものではないいかなる形状、およびいかなる不規則な形状であってもよい。さらに、深い座ぐり穴４１４、４１６は、穴２８６と同心（図１４および図１５に表す）であっても、非同心（図１３に表す）であってもよい。
【０１４６】
座ぐり穴４１４、４１６は、好ましくは、インクのメニスカス４１８を保持し、いかなるインクパドルもインク移動穴２８６に接続し戻す流体管路の役目を果たすのに、十分深い。したがって、本実施形態は、形成されるいかなるパドルも防止する、および／または形成されるいかなるパドルの程度も最小にする。これが今度は、サーマルインクジェットプリントに関連する、パドリングによって誘導される方向性の低下を低減するのに役立つ。
【０１４７】
本発明のこの実施形態は、好ましくは、オリフィス板構造２５０の頂面２５４上で、意図する座ぐり穴の設計の出口側のアブレーションを行うことによって構成される。また、座ぐり穴４１４、４１６が、インクのメニスカス４１８を保持しインクパドルの流体管路の役目を果たすのに十分深いのであれば、いかなる上側のアブレーションの設計を用いてもよい。
【０１４８】
要するに、この深い座ぐり穴の実施形態は、発射チャンバの設計のパラメータのいずれにも影響を与えることなく、パドリングの程度を制御し関連する方向性の低下を低減する、新しい方法を提供する。パドリングを制御または低減する以前から既知の方法はすべて、インクまたは発射チャンバの設計に影響を与え、したがって、サーマルインクジェットペンの滴噴出およびプリント品質の特性に悪影響を与えてしまう。さらに、本発明のこの実施形態は、他の設計上の変数については最適化されているが、パドリングが大きく変わりやすいために方向性が劣る、発射チャンバの設計と組み合わせることができる。この例は、尾部のちぎれが偏り（one-sided）大量の高周波数の（high-frequency）パドリングを有する高アスペクト比の非対称の穴を含むが、これに限定するものではない。したがって、例えば、本実施形態を用いて、と組み合わせた改良した高周波数の方向性を達成することができる。
【０１４９】
Ｆ．オリフィスに部分的な座ぐり穴を設けること
非対称の非円形の穴の設計上の利点。
上述のように、従来技術のサーマルインクジェットペンは、プリント中に飛翔経路および方向性が変形してしまう。この理由の１つには、円形のオリフィスを歴史的に用いてきた、ということがある。オリフィスが円形であったので、インクジェットの滴の尾部が穴の周辺のどこかの位置のほうを選んで最終的に出発する、という特定の理由はなかった。また、この結果、発射チャンバ内で起こっている事象、またはオリフィス板構造上の上側のパドルのために、尾部のちぎれが穴の一方の側から他方の側まで変化する可能性がある。もちろん、尾部のちぎれのこの変形は、直接ドット配置のエラー（dot-placement errors）を引き起こす可能性がある。
【０１５０】
この問題を克服するために、本発明のこの実施形態は、オリフィスに少なくともいくらかの非対称性を付け加える。この非対称性を付け加えることによって、本実施形態は、毎回尾部が同じ方向に行くようにさせる。
【０１５１】
特に、本実施形態は、座ぐり穴の設計を修正して、オリフィス板構造２５０の頂面２５４の一部４２０が除去されないようにする。言い換えれば、頂面２５４に円形の座ぐり穴をエッチングで形成する代わりに、頂面２５４に部分的のみの（すなわち、非対称の）座ぐり穴４２２が作り出される。この部分的な座ぐり穴４２２を、図１６および図１７に表す。部分的な座ぐり穴４２２は、例えば、レーザアブレーションおよび適切な形状のマスクを用いて、作り出すことができる。
【０１５２】
本実施形態は、頂面２５４のうちの、マスクで覆っていない部分をアブレーションすることによって、オリフィス板構造２５０のうちのアブレーションされていない部分４２０を提供する。部分４２０は、この部分４２０についての座ぐり穴の壁４２４から、直接穴２８６自体の中へと延びている。したがって、この部分４２０は、インクのメニスカスが穴出口と交差するポイントにおいて、インクのメニスカスを調節するもの（modifier）の役目を果たす。特に、部分４２０は、この交差点において吐出されるインク滴についての滴の尾部を引き寄せる。したがって、本実施形態は、毎回尾部が同じ方向に行くようにさせ、したがって、従来技術の尾部のちぎれの変形を克服する。
【０１５３】
Ｇ．オリフィスの穴出口の縁の出口側のアブレーション
上述のように、サーマルインクジェットプリンタは、典型的には、オリフィス板の外面を、きれいで、残留インク、および紙の繊維等のその他関係のない物質がない状態に保つ、１つまたはそれよりも多いワイパー要素を用いる。そして、このワイピングプロセスは、様々なオリフィス板を用いるプリントヘッドに悪影響を与えることが多い。特に、ワイパー要素がオリフィス板の上を通ると、オリフィス板の縁において物理的変形（すなわち、ラッフル）が頻繁に生じる。その結果として生じるオリフィスの幾何学的形状／平坦性の変化によって、インク滴の飛翔経路がかなり変化してしまう。オリフィス板の幾何学的形状がこのように不所望に変化してしまうと、インク滴がその意図された方向に進むことが妨げられる。代わりに、滴は不適切に吐出され、プリント媒体材料（例えば、紙および／またはその他の基板）上の不所望の位置に送出される。上で略述したオリフィス板の変形（オリフィスの周縁のまわりに関係のない畝（ridge）構造が作り出されることを含む）によってまた、このような領域内にインクの集まりすなわち「パドリング」が生じる可能性がある。上述のように、この状況によってさらに、吐出されているインク滴、特にそれぞれの滴の末端部、すなわちそれぞれの滴の「尾部」と、オリフィスに隣接して集まったインクとの間で不所望の相互作用を引き起こすことによって、インク滴の飛翔経路がさらに変化する可能性がある。その結果、経時的にプリント品質の低下が起こる。
【０１５４】
典型的な従来技術の穴の斜視図を図１８に表す。この図に示すように、レーザアブレーションで形成した穴出口の縁４２６は、作成されると鋭く均一ではない（sharp and non-uniform as produced）。特に、レーザアブレーションで形成した穴は、金属片に穴をドリリングするのと同様である。穴の縁の入口側は比較的滑らかであるが、出口側の縁は、鋭く、ばりがある。これは、レーザアブレーションおよび結果として生じる鋭く均一でない穴出口の縁４２６で起こるのと同じ現象である。
【０１５５】
本発明のこの実施形態は、この「ラッフル」の問題の解決法を提供する。特に、本実施形態は、滑らか、かつ均一な出口の縁を有する穴２８６を提供することによって、ラッフルの問題を克服する。本発明の前は滑らかかつ均一な穴出口の縁を製造する既知の解決法がなかった。
【０１５６】
すなわち、本実施形態は、以前から存在する穴の頂面にアブレーションプロセスを行うことによって、出口の縁を滑らかにする。言い換えれば、穴２８６を作り出した後に、その穴の頂面にアブレーションプロセスを行う。この、出口の縁を滑らかにすることは、好ましくは、穴２８６に座ぐり穴を設けることによって達成される。この座ぐり穴は、図１９において示すような浅い座ぐり穴４２８であっても、図２０において表すような深い座ぐり穴４３０であっても、どちらでもよい。いずれにしても、存在する穴２８６に座ぐり穴を設けることによって、滑らかかつ均一な穴出口の縁４３２が作り出される。
【０１５７】
浅い座ぐり穴４２８および深い座ぐり穴４３０を円形で同心であるものとして表しているが、アブレーションのマスクについていかなる形状および整列を用いてもよい。例えば、座ぐり穴４２８、４３０は、対称であっても非対称であってもよく、穴２８６と同心であっても非同心であってもよい。さらに、ノズルの列のまわりに、いかなる幅の連続するチャネルまたは溝を設けてもよい。さらに、所望であれば、単にそれぞれの穴２８６のまわりの領域に座ぐり穴を設ける代わりに、オリフィス板構造の頂面２５４全体をアブレーションしてもよい。
【０１５８】
したがって、本発明のこの実施形態は、ラッフルの問題を克服するために、新しい材料または新しい仲介物（interface）を付け加えることなく、従来技術の問題を解決する。新しい材料および仲介物は製造試験および認可（approve）が困難でコストがかかるので、これは、特に重要である。さらに、新しい材料および仲介物は、侵略的なものが存在していると、信頼性の問題を生じる可能性がある。
【０１５９】
Ｈ．結論
インクの化学製品。
最後に、本発明は、多くの利点を特徴とする新規なプリントヘッド構造および特殊なオリフィス板を含む。繰り返すが、これらの利点は、（１）プリントヘッド／オリフィス板の寿命がかなり増大する、（２）インク滴の飛翔経路の正確な制御を維持することができる、（３）特許を請求するオリフィス板が、プリントヘッドをきれいにするのに用いる様々な異なるワイパーシステムを用いるプリントユニットに適合する、（４）オリフィス板が薄膜プラスチック／ポリマーの性質であるにもかかわらず、オリフィス板が早期に損傷することが回避される、（５）上述の問題を回避しながら、軽量かつ薄い外形を維持することができる、高耐久性の薄膜ポリマーのオリフィス板構造を提供することができる、および（６）さらなる材料層、および／または化学組成のオリフィス板上へのデポジットを回避する技術を用いて、このような目標を達成する、を含む。
【０１６０】
本明細書において、本発明を、その具体的な例示的実施形態を参照して説明した。当業者には、本発明を理解する人は、添付の特許請求の範囲において述べられている本発明のより広い精神および特許請求の範囲から逸脱することなく、本発明の原理を利用する変化または他の実施形態または変形を考え出すことができる、ということが明白である。例えば、本明細書において特に断りがない限り、本発明は、上で述べた一般的なガイドライン内のいかなる特定のインク送出システム、動作パラメータ、数値、寸法、インク組成物、および構成要素の向きにも限定されないものとする。すべてが、本発明の領域、精神、および特許請求の範囲内であると考えられる。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられなければならない。したがって、添付の特許請求の範囲に鑑みて必要でない限り、本発明が限定されることは意図されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の構成要素および方法とともに用いるのに好適な、インクカートリッジの形の、代表的なインク送出システムの概略組立分解斜視図である。図１のインクカートリッジは、特許を請求する本発明のプリントヘッドに直接取り付けられたインク閉じ込め容器を有し、「内蔵」のインク供給源が供給されるようになっている。
【図２】  従来のオリフィス板構造が用いられている図１のインクカートリッジユニットにおいて用いられているプリントヘッドの、概略拡大部分断面図である。
【図３】  本発明のプリントヘッドと動作可能に接続されてもよい、他の「オフ・アクシス」タイプのインク送出システムにおいて用いられるインク閉じ込め容器の概略斜視図である。
【図４】  図３に示すインク閉じ込め容器の、４−４線部分断面図である。
【図５】  本発明の好ましい実施形態における、オリフィス板を貫くオリフィスのうちの１つを示す、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス板構造の概略拡大部分断面図である。
【図６】  特許を請求するくぼみを見下ろす、図５のオリフィス板構造の平面図である。
【図７】  他の実施形態における、オリフィス板を貫くオリフィスのうちの１つを示す、有機ポリマーをベースにしたオリフィス板構造の概略拡大部分断面図である。
【図８】  さらに他の実施形態における、オリフィス板を貫くオリフィスのうちの１つを示す、有機ポリマーをベースにしたオリフィス板構造の概略拡大部分断面図である。
【図９】  さらに他の実施形態における、オリフィス板を貫くオリフィスのうちの１つを示す、有機ポリマーをベースにしたオリフィス板構造の概略拡大部分断面図である。
【図１０】  さらに他の実施形態における、オリフィス板を貫くオリフィスのうちの１つを示す、有機ポリマーをベースにしたオリフィス板構造の概略拡大部分断面図である。
【図１１】  さらに他の実施形態における、オリフィス板を貫くオリフィスのうちの１つを示す、有機ポリマーをベースにしたオリフィス板構造の概略拡大部分断面図である。
【図１２】  典型的な座ぐり穴の断面（profile）および座ぐり穴内に配置された同心の穴出口を示す、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス板構造の拡大部分断面図である。
【図１３】  座ぐり穴と穴出口とが同心でない、本発明の好ましい実施形態を示す、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス板構造の拡大部分断面図である。
【図１４】  座ぐり穴が円形でありインクのメニスカスを保持するのに十分深い、本発明の好ましい実施形態を示す、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス板構造の拡大部分断面図である。
【図１５】  座ぐり穴が非円形でありインクのメニスカスを保持するのに十分深い、本発明の好ましい実施形態を示す、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス板構造の拡大部分断面図である。
【図１６】  部分的な座ぐり穴が部分的に非対称な穴出口を規定する、本発明の好ましい実施形態を示す、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス板構造の拡大部分断面図である。
【図１７】  くぼみを見下ろす、図１６のオリフィス板構造の平面図である。
【図１８】  レーザアブレーションによって作り出した、有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス構造における従来技術の穴の、拡大斜視図である。
【図１９】  有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス構造内にレーザアブレーションによって作り出した、浅い座ぐり穴の拡大斜視図である。
【図２０】  有機ポリマーをベースにした薄膜オリフィス構造内にレーザアブレーションによって作り出した、浅い座ぐり穴の拡大斜視図である。
【図２１】  本発明を利用するインクジェットプリントカートリッジを用いてもよい典型的なプリンタの、斜視図である。
【図２２】  本発明を用いてもよいプリンタの、概略図である。
【符号の説明】
１０  プリントカートリッジ本体
８０  プリントヘッド
８２  基板
１５６  バリアー層
１８０  インク槽
２５０  オリフィス部材
２５４  頂面
２８６  インク移動穴
２９９  側壁
４００  座ぐり穴
４０８、４１０  部分
【図１】
0004536308.tif 000002
【図２】
0004536308.tif 000003
【図３】
0004536308.tif 000004
【図４】
0004536308.tif 000005
【図５】
0004536308.tif 000006
【図６】
0004536308.tif 000007
【図７】
0004536308.tif 000008
【図８】
0004536308.tif 000009
【図９】
0004536308.tif 000010
【図１０】
0004536308.tif 000011
【図１１】
0004536308.tif 000012
【図１２】
0004536308.tif 000013
【図１３】
0004536308.tif 000014
【図１４】
0004536308.tif 000015
【図１５】
0004536308.tif 000016
【図１６】
0004536308.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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