(57)【要約】  システムおよび装置は、基板の第一面上に形成されたノズル、およびそのノズルに流体的に接続された基板内の流体通路であって、その長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、その長さに沿って変動する断面を有する流体通路を備え、その流体通路は、流体通路の底部近くの幅と異なる基板の第二面近くの幅を有する。システムおよび装置は、基板の表面上に形成されたノズル、およびそのノズルに流体的に接続された基板内に画成された流体通路であって、第１の平面上に実質的にある第１の部分と、その第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、第１の部分を第２の部分に流体的に接続する接続通路とを有する流体通路を備える。
2022501219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置において、
基板の第一面上に形成されたノズル、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、該流体通路の長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、該流体通路の長さに沿って変動する断面を有する流体通路、
を備え、
前記流体通路は、該流体通路の底部近くの幅と異なる前記基板の第二面近くの幅を有する、装置。
【請求項２】
前記基板の第二面近くの前記流体通路の幅が、該流体通路の底部近くの幅より小さい、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記流体通路の底部近くの該流体通路の幅が、前記基板の第二面近くの幅より約３０％から約４０％大きい、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記流体通路の断面が、該流体通路の上部から底部まで延在する縦軸の周りに対称である、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記流体通路が、該流体通路の底を該流体通路の壁に接続する丸みを帯びた角部を有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記丸みを帯びた角部が曲率半径を有する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
装置において、
基板の表面上に形成されたノズル、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、第１の平面上に実質的にある第１の部分と、該第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、該第１の部分を該第２の部分に流体的に接続する接続通路とを有する流体通路、
を備える装置。
【請求項８】
前記流体通路が、前記第１の部分と前記第２の部分を結合する丸みを帯びた角部を有する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記接続通路が、約３０度から約７５度の角度を有する、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の部分が前記表面から第１の距離にあり、前記第２の部分は該表面から第２の距離にある、請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記流体通路が、前記基板から離れた容器に流体的に接続されている、請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記流体通路が、前記離れた容器から前記ノズルに流体を流体的に接続する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
複数のノズルを備え、前記流体通路は、前記離れた容器から該複数のノズルに流体を流体的に接続する、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
システムにおいて、
容器、
前記容器に流体的に接続された入口を含むポンピングチャンバ、
基板の第一面上に形成され、前記ポンピングチャンバに流体的に接続されたノズル、および
前記基板内に画成され、一連のノズルに流体的に接続された流体通路であって、該流体通路の長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、該流体通路の長さに沿って変動する断面を有する流体通路、
を備え、
前記流体通路は、該流体通路の底部近くの幅と異なる前記基板の第二面近くの幅を有する、システム。
【請求項１５】
システムにおいて、
容器、
前記容器に流体的に接続された入口を含むポンピングチャンバ、
基板の表面上に形成され、前記ポンピングチャンバに流体的に接続されたノズル、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、第１の平面上に実質的にある第１の部分と、該第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、該第１の部分を該第２の部分に流体的に接続する流体接続通路とを有する流体通路、
を備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２０１８年９月２１日に出願された米国仮特許出願第６２／７３４３８４号からの米国法典第３５編第１２０条の下での優先権を主張するものである。この出願の全ての内容が、ここに引用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、プリントヘッドの流路に関する。
【背景技術】
【０００３】
インクジェットプリンタで高品質・高解像度の加増を印刷するには、一般に、印刷媒体上の特定の位置に所望の量のインクを正確に吐出するプリンタが必要である。典型的に、各々がノズルおよび関連するインク流路を備えた、多数の緻密に詰まったインク吐出素子が、プリントヘッド構造内に形成されている。そのインク流路は、インク容器またはカートリッジなどのインク貯蔵ユニットをノズルに接続する。そのインク流路はポンピングチャンバを備える。そのポンピングチャンバ内において、インクを加圧して、ノズル内で終わるディセンダ領域に向けて流すことができる。インクは、ノズルの端部にある開口から吐出され、印刷媒体上に付着する。その媒体は、流体吐出素子に対して動かすことができる。特定のノズルからの流体の液滴の吐出は、流体の液滴を媒体上の所望の位置に載せるために、媒体の動きと時機を合わせることができる。
【発明の概要】
【０００４】
１つの態様において、装置は、基板の第一面上に形成されたノズル、および基板内に画成され、そのノズルに流体的に接続された流体通路であって、その流体通路の長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、その流体通路の長さに沿って変動する断面を有する流体通路を備え、その流体通路は、流体通路の底部近くの幅と異なる基板の第二面近くの幅を有する。
【０００５】
実装は、１つ以上の特徴を含む。基板の第二面近くの流体通路の幅は、流体通路の底部近くの幅より小さい。流体通路の底部近くの流体通路の幅は、基板の第二面近くの幅より約３０％から約４０％大きい。その流体通路の断面は、流体通路の上部から底部まで延在する縦軸の周りで対称である。その流体通路は、流体通路の底部を流体通路の壁に結合する湾曲角部を有する。その湾曲角部は曲率半径を有する。
【０００６】
さらなる態様において、装置は、基板の表面上に形成されたノズル、および基板内に画成され、そのノズルに流体的に接続された流体通路であって、第１の平面上に実質的にある第１の部分と、その第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、第１の部分を第２の部分に流体的に接続する接続通路とを有する流体通路を備える。
【０００７】
実装は、１つ以上の特徴を含む。その流体通路は、第１の部分と第２の部分を結合する丸みを帯びた角部を有する。その接続通路は、約３０度から約７５度の角度を有する。第１の部分は表面から第１の距離にあり、第２の部分はその表面から第２の距離にある。流体通路は、基板から離れた容器に流体的に接続されている。流体通路は、その離れた容器からノズルに流体を流体的に接続する。複数のノズルが含まれ、流体通路は、その離れた容器から複数のノズルに流体を流体的に接続する。
【０００８】
さらなる態様において、システムは、容器、その容器に流体的に接続された入口を含むポンピングチャンバ、基板の第一面上に形成され、そのポンピングチャンバに流体的に接続されたノズル、およびその基板内に画成され、一連のノズルに流体的に接続された流体通路であって、流体通路の長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、流体通路の長さに沿って変動する断面を有する流体通路を備え、その流体通路は、流体通路の底部近くの幅と異なる基板の第二面近くの幅を有する。
【０００９】
さらなる態様において、システムは、容器、その容器に流体的に接続された入口を含むポンピングチャンバ、基板の表面上に形成され、そのポンピングチャンバに流体的に接続されたノズル、およびその基板内に画成され、ノズルに流体的に接続された流体通路であって、第１の平面上に実質的にある第１の部分と、その第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、第１の部分を第２の部分に流体的に接続する流体接続通路とを有する流体通路を備える。
【００１０】
ここに記載された手法の利点には、以下に限られないが、下記に記載された利点の１つ以上があるであろう。流れ経路の構成は、望ましくない気泡が流体流と共に流れ経路に沿って自由に動き、プリントヘッドからパージされるのを促進することによって、プリントヘッドの性能を改善することができる。この流れ経路の構成は、流体抵抗を減少させ、それによって、プリントヘッドから流体を吐出するために作動させられるポンピングチャンバ中に導入されているインクの信頼性を増加させると共に、気泡を、捕捉されずに、流れ経路に沿って動かせるようにすることができる。
【００１１】
本発明の１つ以上の実施の形態の詳細が、添付図面および下記の説明に述べられている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、その説明と図面から、並びに特許請求の範囲から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】流体送出システムの側面図
【図２】プリントヘッドの断面図
【図３Ａ】プリントアレイの上面図
【図３Ｂ】プリントアレイの底面図
【図４Ａ】図３Ｂの一部の図
【図４Ｂ】図４Ａに示された指定線を通る断面図
【図４Ｃ】図４Ａに示された指定線を通る断面図
【図４Ｄ】図４Ｃの断面の半透視図
【図５】流体通路の側面図
【図６】下から見た流体通路の図
【図７】下から見た流体通路の図  様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
例えば、インクジェットプリンタ用の、流体吐出装置は、作動装置を急速に、例えば、１０ｋＨｚと１ＭＨｚの間、０と２５０ｈＫｚの間、０と１ＭＨｚの間、またはそれより大きい頻度で、作動させられる流体通路を備えることができる。流体吐出装置は、流体吐出装置に関連する作動装置を、流体吐出装置から流体を吐出するために急速に駆動させることができる。流体液滴吐出は、流体流本体、膜、およびノズル層を備えた基板、例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）基板により実施することができる。その流路本体は、流体充填通路を含み得る、その中に形成された流体流路、流体ポンピングチャンバ、ディセンダ、および出口を有するノズルを有する。作動装置は、流路本体と反対にあり、流体ポンピングチャンバに近接した膜の表面上に位置付けることができる。作動装置が作動されたときに、その作動装置は、流体ポンピングチャンバに圧力パルスを与えて、ノズルの出口を通る流体の液滴を吐出させる。しばしば、流路本体は、それぞれ関連する流路を持つ同一ノズルの緻密に詰まったアレイなど、多数の流体流路およびノズルを備えている。流体液滴吐出システムは、基板および基板の流体源を備えることができる。流体容器は、吐出のための流体を供給するために基板に流体的に接続することができる。流体は、例えば、化合物、生物学的物質、またはインクであり得る。
【００１４】
図１は、例えば、図２に示されたプリントヘッド２００のための、流体吐出装置１０１を備えた流体送出システム１００の一例を示す。流体送出システム１００は、流体吐出装置１０１のポンピングチャンバ１０２からの流体の吐出を可能にする流れ経路の構成を有する。流体吐出装置１０１は、容器から流体吐出装置１０１のノズル１１４に流体を輸送するための流れ経路を備えている。流体吐出装置１０１は、第１の端部１０６および第２の端部１０８を有するディセンダ１０４を備えている。第１の端部１０６は、ポンピングチャンバ１０２とノズル１１４との間の第１の流体流れ経路１１２を画成する。ノズル１１４は、ディセンダ１０４の第２の端部１０８に配置されている。ディセンダ１０４の第２の端部１０８に、第２の流体流れ経路１１６が画成されている。例えば、第２の流体流れ経路１１６は、吐出動作、例えば、印刷動作において、流体を再循環させるための再循環経路に対応する。再循環された流体は、例えば、容器に戻され、その後の吐出動作、例えば、その後印刷動作のために再利用される。流体吐出装置１０１は、ポンピングチャンバ１０２を通じてノズル１１４に向けて流体をポンプで送るように作動する作動装置１１８を備えている。
【００１５】
例えば、第１の流体流れ経路１１２は、ポンピングチャンバ１０２からポンプで送られる流体の流体流れ経路に相当する。そのポンピングチャンバが多数の流体流れ経路から流体を受け入れる場合、第１の流体流れ経路１１２は、流体の単一流がディセンダ１０４に通されるように多数の流体流れ経路から流体を受け入れる。
【００１６】
図２を参照すると、プリントヘッド２００は、インク、生体液体、高分子、電子部品を形成するための液体、または他のタイプの流体などの流体の液滴を表面上に吐出する。プリントヘッド２００は、図１に関して記載されたように、各々が対応する作動装置１１８を有する、１つ以上の流体吐出装置１０１を備えている。プリントヘッド２００は、流体吐出装置１０１の変形可能な膜３０３およびインターポーザアセンブリ２１４に連結された基板３００を備えている。基板３００は、ある場合には、シリコン基板などのモノリス半導体本体である。その基板は、流体が基板３００を通るための流れ経路を画成する、その中を通って形成された通路を有する。いくつかの実装において、基板３００および膜３０３は一緒に、ポンピングチャンバ１０２を画成する。基板３００は、例えば、流体吐出装置１０１の流体導管、例えば、ポンピングチャンバ１０２、ディセンダ１０４、ノズル１１４、並びに下記に記載された追加の流体通路３４６を画成する。
【００１７】
プリントヘッド２００は、流体供給チャンバ２０４および流体返送チャンバ２０６に分割された内部容積を有するケーシング２０２を備えている。ある場合には、その内部容積は、分割構造２０８によって分割されている。分割構造２０８は、例えば、上側仕切２１０および下側仕切２１２を含む。流体供給チャンバ２０４および流体返送チャンバ２０６の底部は、インターポーザアセンブリ２１４の上面により画成されている。
【００１８】
流体供給チャンバ２０４は、プリントヘッド２００から吐出されるべき、例えば、吐出装置１０１を通じて吐出されるべき、流体の供給源を収容する容器を含む。流体供給チャンバ２０４の容器は、流体をポンピングチャンバ１０２に供給する。流体返送チャンバ２０６は、図１に関して記載された第２の流体流れ経路１１６を通じてプリントヘッド２００に通して再循環される流体を収容する容器を含む。流体供給チャンバ２０４は、短期間で、例えば、現在の印刷操作中、または次の期間中に、プリントヘッド２００から吐出されるべき流体の供給源を収容する容器を有する。この流体供給チャンバは、後で使用するために、流体（例えば、インク）を収容する別の上流の容器とも流体接続している。例えば、その上流の容器は、インクカートリッジまたはインク供給部であることがある。
【００１９】
インターポーザアセンブリ２１４は、結合または取付けの別の機構などによって、ケーシング２０２に取付け可能である。インターポーザアセンブリ２１４は、例えば、上側インターポーザ２１６および下側インターポーザ２１８を含む。下側インターポーザ２１８は、上側インターポーザ２１６と基板３００との間に位置している。
【００２０】
流体供給チャンバ２０４を流体返送チャンバ２０６に接続、例えば、流体接続するために、流れ経路２２６が形成されている。上側インターポーザ２１６は、流れ経路２２６への入口３３０および流れ経路２２６からの出口３３２を含む。この入口３３０および出口３３２は、例えば、上側インターポーザ２１６内の開口として形成される。流れ経路２２６は、例えば、上側インターポーザ２１６、下側インターポーザ２１８、および基板３０内に形成される。流れ経路２２６は、プリントヘッド２００から流体を吐出するために、供給チャンバ２０４から、入口３３０を通り、基板３００中に、そして流体吐出装置１０１へと流体の流れを可能にする。吐出装置１０１の作動装置１１８は、駆動されると、流体をポンピングチャンバ１０２からノズル１１４に通して吐出する。流れ経路２２６も、流体吐出装置１０１から、出口３３２中へと、返送チャンバ２０６中への流体の流れを可能にする。
【００２１】
図１に関して記載したように、流体吐出装置１０１はノズル１１４を備えている。流体は、流体吐出装置１０１のノズル１１４から選択的に吐出される。流体は、例えば、表面上に画像を印刷するためにその表面に吐出されるインクである。ノズル１１４は、基板３００のノズル層内、例えば、基板の底面または上面に形成される。
【００２２】
一例において、プリントヘッド２００から吐出されるために、流体の一部は、流体吐出装置１０１の入口２２２を通り、ポンピングチャンバ１０２を通り、ディセンダ１０４の第１の端部１０６を通り、ディセンダ１０４を通り、流体吐出装置１０１を通り、ノズル１１４を通ってプリントヘッド２００から流出する。再循環されるために、流体の一部は、流体吐出装置１０１の入口２２２を通り、ポンピングチャンバ１０２を通り、ディセンダ１０４の第１の端部１０６を通り、ディセンダ１０４を通り、出口２２４を通って流れる。入口２２２は、例えば、ポンピングチャンバ１０２の入口である。出口２２４は、例えば、ディセンダ１０４の出口である。
【００２３】
入口２２２は、例えば、容器、例えば、供給チャンバ２０４からの流体の流れを可能にするために、その容器に接続されている。入口供給通路３０４は、供給チャンバ２０４を流体吐出装置１０１の入口２２２に接続する。入口２２２は、入口供給通路３０４を通って供給チャンバ２０４に接続された第１の端部およびポンピングチャンバ１０２に接続された第２の端部を含む。
【００２４】
図１および２は、ポンピングチャンバおよびディセンダなどの様々な通路を示しているが、これらの構成要素は、その全てが共通平面になくてもよい。いくつかの実施の形態において、異なる通路および他の特徴が異なる平面にあることがある。いくつかの実施の形態において、１つの特徴の複数の部分が異なる平面にあることがある、例えば、流体通路は、プリントヘッド２００内で多数の平面と交わるように傾斜していることがある。それに加え、構成要素の相対寸法は変動することがあり、いくつかの構成要素の寸法は説明目的のために誇張されている。
【００２５】
流体通路のアンダーカット
ノズルの寸法および流体流路の寸法と形状は、印刷装置の印刷品質、印刷解像度、およびエネルギー効率に影響を与え得る。
【００２６】
図３Ａおよび３Ｂを参照すると、基板３００は、アレイ３４０で配列された、図１および２に関して先に記載されたタイプなどの多くのノズル３４２を備えている。基板３００は、容器からの流体を輸送してその流体を吐出するために、その後の吐出操作中に吐出されるべきノズル近くからの流体を再循環させるために、および／またはアレイ３４０からインクを除去するために、多数の流れ経路を含む。これらの流れ経路は流体通路３４６（図３Ｂに見られる）を含む。流体通路３４６は、遠くの容器（例えば、インクカートリッジ）から近くの容器（例えば、供給チャンバ２０４）にインクを案内する。多数の供給チャンバ２０４が、流体がアレイ３４０にある多数のノズル３４２の各々に流れるように、基板３００内に画成されている。同様に、多数の流体返送チャンバ２０６が、追加の流体通路３４６に沿って流れ、基板３００から流出するように、未使用の再循環されないインクを収集することができる。
【００２７】
図３Ｂから分かるように、基板３００の底面は、様々な流体通路およびノズル３４２を構成するいくつかのスロットと孔を備えている。これらの底面の特徴の各々は、底面の表面積３２０を減少させる。しかしながら、流体通路３４６に託されていない表面積３２０を増加させることは有益である。例えば、表面積３２０を増加させると、亀裂の伝搬を防ぐことができ、接着剤の層化（例えば、ケーシング２０２などの他の構成要素に基板３００を取り付けるためにエポキシまたは他の接着剤を追加する）のための追加の面積が与えられる。プリントヘッドの全体のサイズを増加させずに、最も外側の流体通路３４６とプリントヘッドのエッジ３５０との間の面積をできるだけ広く作ることが望ましい。流体通路３４６とプリントヘッドのエッジ３５０の間、または他の特徴までの距離を増加させることも望ましい。
【００２８】
図４Ａは、流体通路３４６をより詳しく示す、図３Ｂの一部の拡大図である。流体通路３４６は、下から見たときに湾曲した非線形プロファイルを有する。流体通路３４６は、一般に、基板３００の表面中に機械加工された（例えば、フライス加工された、エッチングされた、または他のやり方で製造された）、長い湾曲通路を有するスロットまたは溝である。流体通路３４６は、基板３００の底面に開口を有する。
【００２９】
流体通路３４６の幅および断面プロファイルの１つ以上は、その流体通路の長さに沿って変動し得る。図４Ａの例において、流体通路３４６の開口の幅は、その流体通路の長さに沿って変化し、Ａと印の付いた部分での幅が、Ｂと印の付いた部分での幅より大きくなっている。流体通路３４６の断面プロファイルも、その流体通路の長さに沿って変化する。図４Ｂは、部分Ａでの流体通路３４６の断面図を示し、図４Ｃは、部分Ｂでの流体通路３４６の断面図を示す。
【００３０】
図４Ｂを参照すると、流体通路３４６の部分Ａで、流体通路３４６は概して規則的な断面３５２Ａ、例えば、長方形断面を有する。流体通路３４６の辺３５４Ａは、ほぼ真っ直ぐであり、実質的に平行である。部分Ａでの流体通路３４６の幅は、流体通路３４６の開口３５５Ａから流体通路３４６の底部３５６Ａまで実質的に一定である。流体通路３４６の辺３５４Ａは、湾曲角部３５８Ａで流体通路３４６の底部３５６Ａと出合う。湾曲角部３５８Ａは、辺３５４Ａが直角で底部３５６Ａと出合わないように、曲率半径３６０Ａで丸まっている。
【００３１】
図４Ｃは、図４Ａからの部分Ｂでの流体通路３４６の断面３５２Ｂを示している。断面３５２Ａとは異なり、断面３５２Ｂは規則的ではなく、流体通路３４６の辺３５４Ｂは、流体通路３４６の底部３５６Ｂと出合う前に、複数回湾曲している。部分Ｂでの流体通路３４６の幅は、その流体通路がアンダーカットされ、流体通路３４６の開口３５５Ｂでの上部３６２よりも幅広い、流体通路３４６の底部３５６Ｂでの底部分３６４を有するように流体通路の高さに亘り変動している。ある場合には、底部分３６４は、上部３６２よりも３０〜４０％幅広い。断面３５２Ｂの辺３５４Ｂは、曲率半径３６０Ｂで丸まった湾曲角部３５８Ｂでの流体通路３４６の底部３５６Ｂと出合う。
【００３２】
図４Ｃに示されるような流体通路３４６のアンダーカット形状は、大きい断面積および狭い表面開口３５５Ｂを有する流体通路を都合よく与える。このアンダーカット構成により、基板３００の底面での流体通路３４６の開口３５５Ｂのサイズは、同じ断面積の非アンダーカット構成におけるであろう開口３５５Ａよりも小さく、基板３００の底面の表面積３２０をより大きくすることができる。例えば、アンダーカットされた流体通路３４６により、流体通路３４６の開口３５５Ｂと、基板のエッジ３５０または図４Ａにおける特徴３６６などのいくつかの他の特徴との間に広い空間が存在できる。
【００３３】
アンダーカットされた断面３５２Ｂを有する、部分Ｂでの流体通路３４６は、上部３６２の幅を有する長方形断面区域を持つ流体通路の断面積よりも大きい断面積（例えば、上部３６２と底部分３６４の両方の面積）を有する。通路内を流れる流体（流体通路３４６内のインクなど）の流体抵抗は、通路の幅に正比例する。より狭い通路（例えば、上部３６２の幅を有する長方形断面通路）内を流れる流体は、同じ断面積の幅広い（しかしより浅い）通路内を流れる同じ流体のものより高い流体抵抗を経験する。断面３５２Ｂのアンダーカットプロファイルは、流体通路３４６の狭い区域、例えば、上部３６２を流れるどれくらいかの流体を減少させて、上部３６２の幅の長方形断面を持つ流体通路と比べて、全体の流体抵抗を減少させる。
【００３４】
断面３５２Ｂの上部３６２の面積と底部分３６４の面積の合計は、断面３５２Ａの面積と等しい、もしくは断面３５２Ａの面積より大きいか小さいことがあり得る。部分Ｂでの底部分３６４の幅は、断面３５２Ａの幅よりも広いことがあり得る。曲率半径３６０Ａおよび曲率半径３６０Ｂは、同じであっても、異なっても差し支えない。例えば、曲率半径３６０Ｂは曲率半径３６０Ａよりも小さいことがあり得る。曲率半径３６０Ａおよび曲率半径３６０Ｂは、流体通路の形状、断面積、およびアスペクト比の関数であるので、流体抵抗に影響を与える。一般に、円形ダクトにより、もっと低い単位面積当たりの抵抗が達成されるのに対し、同じ面積の正方形のダクトは、内接円がより小さく、角における流れが小さいので、より大きい抵抗を有する。曲率半径３６０Ａおよび曲率半径３６０Ｂは、通路内の流れの均一性を改善するのに役立つ。
【００３５】
図４Ｄを参照すると、図４Ｃに示されたものなどのアンダーカットされた断面プロファイルを作るためのいくつかの製造工程がある。最初に、カッターを使用して、基板３００の表面から断面３５２Ｂの所望の深さ３７０まで材料を除去することによって、流体通路を所望の上部幅３６６（例えば、上部３６２の幅）まで穴開けまたはフライス加工する。この機械加工により、点線で示されるような、幅３６６の直線の垂直スロットを作る。次に、Ｔ溝カッターまたはレリーブカッター(relieved cutter)などの幅広いカッターを、スロットの中心線に沿って幅３６６および高さ３７０のスロットに挿入する。一旦挿入したら、その幅広いカッターを使用して、その幅広いカッターを左にシフトさせ、所望の長さに亘りスロットのエッジにしたがわせ、次に、幅広いカッターを右にシフトし、左のエッジに面する側に所望の長さに亘りエッジにしたがわせることによって、幅３６８の幅広底部を作る。湾曲角部３５８Ｂおよび曲率半径３６０Ｂは、丸め工具を使用して形成することができる。あるいは、湾曲角部３５８および曲率半径３６０は、幅広いカッターの形状から生じさせることもできる。典型的に、結果として得られた断面３５２Ｂは、その中心軸の周りに対称である。これらの工程の結果は、喉部よりも幅広い底部を有するアンダーカットスロットであり、プリントヘッドの表面から除去される面積を減少させつつ、減少した流体抵抗がもたらされる。
【００３６】
流体通路３４６の断面のサイズと形状は、各流体通路の長さに沿って変動し得る。例えば、異なる寸法を有するアンダーカット断面プロファイルを有するスロットが、同じプリントヘッド上で、同じ流体通路内に存在し得る。例えば、ノズルアレイ３４０の異なる部分に対して流体抵抗を増減させることによって、流体通路のプロファイルを変更することにより、ノズルアレイ３４０内の流体の不釣り合いを補うことができる。
【００３７】
流れ経路の高さの移行
先に述べたように、基板３００と相互作用するその中の異なる構成要素の全てが共通平面になくてもよい。図５を参照すると、流体通路３４６はそれ自体、全長に沿って共通平面内にないことがある。例えば、流体通路３４６は、流体通路３４６の別の部分（この流体通路の浅い部分と称される）よりも基板３００内の深くに位置している部分（この流体通路の深い部分と称される）を有することがある。図示された例において、流体通路３４６は、左から右に略下方への傾斜、並びに接続通路３８４での高さのより急峻な変化を有する。
【００３８】
流体通路３４６の深さのどの急激な変化も、不完全に形成されたノズルに入る空気から生じる気泡など、インク流中の望ましくない気泡の気泡トラップの機能を果たす。このインク流中の気泡は、流体吐出装置１０１の音響特性を変え、またさらにはインク流を完全に妨げ、プリントヘッド２００により行われる印刷作用の品質および一貫性に悪影響を与え得る。
【００３９】
流体通路の深い部分から浅い部分への急な移行は、インク流中の任意の気泡のトラップとして働く垂直階段を作る。図５に示されるように、流体通路３４６は、流体通路３４６の深さが流体接続通路３８４で、ある深さ３８０から別の深さ３８２に変化するように角度を付けることができる。流体接続通路３８４での角度は鋭くない、例えば、その角度は９０度未満である。例えば、その角度は３０から７５度であり得る。流体接続通路３８４は、ある深さから別の深さへの単純な高さの移行であり得る（図５および図７におけるような）、または多数の流体通路が流体的に接続されている流体通路３４６の分岐、例えば、ジャンクションも含み得る。ある場合において、流体接続通路３８４は、上下に真っ直ぐであり得る（例えば、インクをある重力レベルから別の重力レベルまで動かす）。他の例では、流体接続通路３８４は、インクを基板３００に沿って横方向に動かすこともできる。
【００４０】
図５〜７に示されるように、流体通路３４６の丸みを帯びた角部３５８Ａまたは３５８Ｂは、気泡が捕捉されずに、流体通路３４６の中心にそって気泡を動かすのを支援する。流体通路３４６の角部３５８Ａ、３５８Ｂが鋭ければ（例えば、直角で）、流体流は、任意の気泡をそれらの角部に押し込む傾向にあるであろう。通路内の流体流について、角部における流体流は、中心などの、通路の他の部分よりも遅い。鋭い角部に押し込まれた気泡は、次いで、角部でのより遅い流体流のために、より容易に捕捉されるであろう。
【００４１】
曲率半径３６０Ａ、３６０Ｂを有する丸みを帯びた角部３５８Ａまたは３５８Ｂは、低流量の鋭い角部を与えない。その代わりに、丸みを帯びた角部３５８Ａ、３５８Ｂは、気泡を通路の中心に行くように促進し、ほとんどの流体がその周りを流れ、それゆえ、流体流の方向に流体通路３４６に沿って気泡を動かす比較的強力な力に暴露される位置に気泡を維持する。
【００４２】
いくつかの実施において、不均一な断面を有する流体通路３４６は、気泡が流体と共に流れるのを促進することができる。流体通路３４６の断面積は、上述したように、流体通路の長さに沿って変動し得る。接続通路３８４を、流体通路の断面積が狭い（それゆえ、流体流が速い）位置に位置付けることは、断面積が幅広く、流体流が遅い場所（または均一で不変の断面を有する場所）に接続通路３８４を位置付けるよりも大きい程度で、気泡を流体と共に動かすのを促進する。
【００４３】
上記特徴の結果、プリントヘッド２００が、より頑丈になり、インク流中に注入される気泡のパージがより容易になる。
【００４４】
本発明の数多くの実施の形態を記載してきた。それにもかかわらず、本発明の精神および範囲から逸脱しない様々な改変が行われてもよいことが理解されよう。したがって、他の実施の形態が、以下の請求項の範囲内にある。
【符号の説明】
【００４５】
１００    流体送出システム
１０１    流体吐出装置
１０２    ポンピングチャンバ
１０４    ディセンダ
１１２    第１の流体流れ経路
１１４、３４２    ノズル
１１６    第２の流体流れ経路
２００    プリントヘッド
２０２    ケーシング
２０４    流体供給チャンバ
２０６    流体返送チャンバ
２１０    上側仕切
２１２    下側仕切
２１４    インターポーザアセンブリ
２１６    上側インターポーザ
２１８    下側インターポーザ
２２６    流れ経路
３００    基板
３３０    入口
３３２    出口
３４０    アレイ
３４６    流体通路
３５０    エッジ
【図１】
2022501219.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2022501219.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2022501219.tif 000008
【図４Ｃ】
2022501219.tif 000009
【図４Ｄ】
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【図５】
2022501219.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年11月18日(2021.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置において、
基板の第一面上に形成されたノズル、
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、前記装置の使用中に、該流体通路中の流体が前記ノズルに供給され、
該流体通路の長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、該流体通路の長さに沿って変動する断面を有し、
該流体通路の底部近くの幅と異なる前記基板の第二面近くの幅を有する、流体通路、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された再循環流れ通路であって、前記装置の使用中に、該ノズルから吐出されない流体は、該再循環流れ通路を通じて再循環される、再循環流れ通路、
を備える装置。
【請求項２】
前記基板の第二面近くの前記流体通路の幅が、該流体通路の底部近くの幅より小さい、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記流体通路の底部近くの該流体通路の幅が、前記基板の第二面近くの幅より約３０％から約４０％大きい、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記流体通路の断面が、該流体通路の上部から底部まで延在する縦軸の周りに対称である、請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記流体通路が、該流体通路の底を該流体通路の壁に接続する丸みを帯びた角部を有する、請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記丸みを帯びた角部が曲率半径を有する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
装置において、
基板の表面上に形成されたノズル、
前記ノズルに流体的に接続されたポンピングチャンバの少なくとも一部を画成する圧電作動装置であって、該作動装置の作動により該ノズルから流体が吐出される、圧電作動装置、
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、前記装置の使用中に、該流体通路中の流体が前記ノズルに供給され、
第１の平面上に実質的にある第１の部分と、該第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、該第１の部分を該第２の部分に流体的に接続する接続通路とを有する流体通路、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された再循環流れ通路であって、前記装置の使用中に、該ノズルから吐出されない流体は、該再循環流れ通路を通じて再循環される、再循環流れ通路、
を備える装置。
【請求項８】
前記流体通路が、前記第１の部分と前記第２の部分を結合する丸みを帯びた角部を有する、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記接続通路が、約３０度から約７５度の角度を有する、請求項７記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の部分が前記表面から第１の距離にあり、前記第２の部分は該表面から第２の距離にある、請求項７記載の装置。
【請求項１１】
前記流体通路が、前記基板から離れた容器に流体的に接続されている、請求項７記載の装置。
【請求項１２】
前記流体通路が、前記離れた容器から前記ノズルに流体を流体的に接続する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
複数のノズルを備え、前記流体通路は、前記離れた容器から該複数のノズルに流体を流体的に接続する、請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
システムにおいて、
容器、
前記容器に流体的に接続された入口を含むポンピングチャンバ、
基板の第一面上に形成され、前記ポンピングチャンバに流体的に接続されたノズル、
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、前記システムの使用中に、流体が前記容器から該流体通路に流れ込み、該流体通路中の流体が前記ノズルに供給され、
該流体通路の長さの少なくとも一部に沿って非線形であり、該流体通路の長さに沿って変動する断面を有し、
該流体通路の底部近くの幅と異なる前記基板の第二面近くの幅を有する、流体通路、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された再循環流れ通路であって、前記システムの使用中に、該ノズルから吐出されない流体は、該再循環流れ通路を通じて前記容器に再循環される、再循環流れ通路、
を備えるシステム。
【請求項１５】
システムにおいて、
容器、
前記容器に流体的に接続された入口を含むポンピングチャンバ、
基板の表面上に形成され、前記ポンピングチャンバに流体的に接続されたノズル、
前記ポンピングチャンバの少なくとも一部を画成する圧電作動装置であって、該作動装置の作動により該ノズルから流体が吐出される、圧電作動装置、
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された流体通路であって、前記システムの使用中に、該流体通路中の流体が前記ノズルに供給され、
第１の平面上に実質的にある第１の部分と、該第１の平面と異なる第２の平面上に実質的にある第２の部分と、該第１の部分を該第２の部分に流体的に接続する流体接続通路とを有する流体通路、および
前記基板内に画成され、前記ノズルに流体的に接続された再循環流れ通路であって、前記システムの使用中に、該ノズルから吐出されない流体は、該再循環流れ通路を通じて前記容器に再循環される、再循環流れ通路、
を備えるシステム。
【国際調査報告】
2022501219.tif 000014