JP2005088592A

JP2005088592A - 微小電気機械システム装置

Info

Publication number: JP2005088592A
Application number: JP2004273201A
Authority: JP
Inventors: Ozgur Yildirim; オズギュル・ユルドゥルム; Gilbert G Smith; ギルバート・ジー・スミス; Mike Steed; マイク・スティード
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2005-04-07
Also published as: KR20050028806A; EP1516736A2; CA2482099A1; TW200514740A; EP1516736A3; SG110102A1; US20050062814A1

Abstract

【課題】微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）装置を用いて流体供給経路に沿って気泡を処理する方法およびシステムを提供する。
【解決手段】流体を気化させるために通電されるように構成され、個々の抵抗器３１３が個々の噴射チャンバ内に配置されている第１の組の抵抗器と、前記流体を加熱するのに十分であるが、前記流体が噴射しないように共同して通電されるように構成され、前記噴射チャンバを補充する流体供給通路３２４に沿って配置されている第２の組の抵抗器とを備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えばプリントカートリッジまたはその他の流体送出装置等の微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）装置を用いて流体供給経路に沿って気泡を処理する方法およびシステムに関する。

さまざまな流体送出または流体噴射装置において、気泡が存在する可能性がある。流体送出装置によっては、気泡が流体の流れを減少させおよび／または遮断して、装置の動作不良を引き起こしてしまうこともある。気泡を処理することによって、流体送出装置の性能および信頼性を高めることができる。このようなおよびその他の理由から、本発明が必要とされている。

本発明は、流体を気化させるために通電されるように構成され、個々の抵抗器が個々の噴射チャンバ内に配置されている第１の組の抵抗器と、前記流体を加熱するのに十分であるが、前記流体が噴射しないように共同して通電されるように構成され、前記噴射チャンバを補充する流体供給通路に沿って配置されている第２の組の抵抗器とを備えている。

図面を通して、同様の特徴および構成要素を参照するのに、可能な限り同じ構成要素を用いる。本明細書において示す概略図は説明の目的のためであり、縮尺率が正確ではない場合がある。

以下で説明する実施形態は、プリントカートリッジまたはその他の流体送出装置等の微小電気機械システム（「ＭＥＭＳ」）装置を用いて流体供給経路に沿って気泡を処理する方法およびシステムに関する。説明する実施形態のうちのいくつかは、プリント装置において用いるプリントカートリッジの流体供給経路に沿った気泡の処理の状況において提供される。そういうものとして、以下の説明においては「インク」という用語を用いるが、好適な実施形態においてその他の流体が利用される。

プリントカートリッジは、プリントヘッドに接続されたカートリッジ本体を通常備えている。インクは、カートリッジ本体からおよび／またはカートリッジ本体を通り、流体供給経路に沿って、プリントヘッド内の噴射チャンバに収容されたおよび／または近接する流体噴射素子へと供給されている。

実施形態によっては、流体供給経路は、１つまたは複数の流体供給チャネルを備えていてもよい。その例を、流体供給スロット（「スロット」）および流体供給通路（「通路」）の状況において説明する。一実施形態において、インクは、基材（substrate）内に形成されたスロットを通って１つまたは複数の通路に流入する。個々の通路は個々の噴射チャンバに補充することができ、個々の噴射チャンバは流体噴射素子を備え、この流体噴射素子は噴射チャンバから噴射ノズル（「ノズル」）を介してインクを噴射するのに十分通電することができるようになっている。

気泡は、プリント装置の動作の副産物としてインクに形成される可能性がある。例えば気泡は、プリント装置のプリントカートリッジにおける噴射プロセスの副産物として形成される可能性がある。

気泡は、スロットまたは通路（複数可）内等、流体供給経路に沿って蓄積すると、噴射チャンバのうちのいくつかまたはすべてへのインク流を遮断し、プリントヘッドの動作不良を引き起こしてしまう可能性がある。気泡を所望の方向に移動させて、そのような動作不良の可能性を減らすことができる実施形態もある。そのような例のひとつにおいて、気泡は、気泡がそのような動作不良を引き起こさないようにするよう設計された構造へと移動させられる。例えば、この構造は、気泡の槽の役割を果たしてもよい。他の例において、この構造は、気泡を流体供給経路および／またはプリントヘッドから排出する傾向がある構成を備えている。

気泡は、このような気泡の温度差マランゴニ対流（thermocapillary movement）を引き起こす、気泡を含むインクにおける温度勾配の生成によって、移動させることができる。実施形態によっては、気泡は、インクを気化することなく、したがってインクをプリントヘッドから噴射することなく、インクにおいて所望の温度勾配を作成するのに十分な強度（intensity）で選択的に抵抗器に通電することによって、処理される。

実施形態によっては、抵抗器は、所望の方向に気泡を移動させるよう設計された気泡移動パターンで通電してもよい。そのように所望の方向に気泡を移動させることによって、例えば、流体供給経路から外れて移動する可能性がより大きい領域へと気泡を移動させることができ、および／または、気泡が噴射チャンバのうちのいくつかまたはすべてにインク遮断を引き起こす可能性を減らす場所に気泡を配置することができる。

図１は、後述する気泡の処理を利用することができる例示的プリント装置を示す。本実施形態において、プリント装置はプリンタ１００を備えている。ここに示すプリンタ１００は、インクジェットプリンタの形態で実施されている。プリンタ１００は、白黒および／またはカラーでプリントすることができるようになっている。「プリント装置」という用語は、プリントカートリッジ等の流体噴射装置または複数の流体噴出装置を用いてその機能のうちの少なくとも一部を果たす、なんらかのタイプのプリント装置および／または画像形成装置のことを言う。そのようなプリント装置の例は、プリンタ、ファクシミリ機、写真複写機等を含んでもよいがこれに限定するものではない。他の流体送出装置の例は、ラボオンチップ(Lab-On-A-Chip)等のさまざまなＭＥＭＳ装置を含んでもよい。

図１ａは、例示的プリント装置１００のさまざまな構成要素を示す。プリント装置１００は、媒体取扱い、整備、およびインク射出等のさまざまなプリント動作を制御するために、１つまたは複数のプロセッサ１０２として実施される１つまたは複数のコントローラを備えている。

プリント装置１００は、電気的に消去・プログラム可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１０４、ＲＯＭ１０６（消去不可能）、およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０８を有している。プリント装置１００が、ＥＥＰＲＯＭ１０４およびＲＯＭ１０６を備えているものとして示すが、個々のプリント装置は、このようなメモリ構成要素のうちの１つのみを備えていてもよい。さらに、図示していないが、システムバスが、プリント装置１００内のさまざまな構成要素同士を接続していてもよい。

プリント装置１００は、また、ＲＯＭ１０６上に記憶されるパーマネント（永久、permanent）メモリモジュールとして実施される、ファームウェア構成要素１１０を有している。ファームウェア１１０は、ソフトウェアと同様の方法でプログラムおよび試験され、プリント装置１００とともに配布される。ファームウェア１１０は、プリント装置１００内でのハードウェアの各動作を連係させるよう実施してもよく、そのような動作を実施するのに用いられるプログラミング構成を有している。

プロセッサ１０２は、さまざまな命令を処理して、プリント装置１００の動作を制御し、他の電子および計算デバイスと通信している。メモリ構成要素であるＥＥＰＲＯＭ１０４、ＲＯＭ１０６、およびＲＡＭ１０８は、構成情報、フォント、テンプレート、プリントしているデータ、およびメニュー構造情報等、さまざまな情報および／またはデータを記憶している。図示していないが、個々のプリント装置は、また、ＥＥＰＲＯＭ１０４およびＲＯＭ１０６の代わりに、またはそれに付け加えて、フラッシュメモリデバイスを備えていてもよい。

プリント装置１００は、また、ディスクドライブ１１２、ネットワークインターフェース１１４、およびシリアル／パラレルインターフェース１１６を備えている。シリアル／パラレルインターフェース１１６は、いかなるタイプの好適なインターフェースを備えていてもよい。シリアル／パラレルインターフェース１１６の例としては、ＵＳＢおよび／またはＩＥＥＥ１３９４に準拠したインターフェースを備えていてもよい。ディスクドライブ１１２は、プリントしているデータ、その他プリント装置１００が保持する情報の、さらなる記憶場所を提供している。プリント装置１００は、ＲＡＭ１０８とディスクドライブ１１２の両方を備えた状態で示されているが、個々のプリント装置は、そのプリンタの記憶の必要に応じて、ＲＡＭ１０８とディスクドライブ１１２のどちらかを備えるようにしてもよい。例えば、プリント装置によっては、記憶容量の小さいＲＡＭ１０８を備え、ディスクドライブ１１２を備えないようにし、それによってプリント装置の製造コストを削減している。

ネットワークインターフェース１１４は、プリント装置１００とデータ通信ネットワークとの接続を行なっている。ネットワークインターフェース１１４によって、共通のデータ通信ネットワークに結合した各装置が、プリントジョブ、メニューデータ、その他の情報をそのネットワークを介してプリント装置１００に送ることができる。同様に、シリアル／パラレルインターフェース１１６によって、プリント装置１００と、他の電子または計算デバイスとの間に、直接データ通信路が提供される。プリント装置１００は、ネットワークインターフェース１１４およびシリアル／パラレルインターフェース１１６を備えた状態で示されているが、個々のプリント装置は、そのようなインターフェース構成要素を１つのみ含んでいてもよい。

プリント装置１００は、ユーザインターフェースおよびメニューブラウザ１１８と、ディスプレイパネル１２０とを備えていてもよい。ユーザインターフェースおよびメニューブラウザ１１８によって、プリント装置１００のユーザは、プリント装置のメニュー構造内を移動することができる。ユーザインターフェース１１８は、インジケータとして、または一連のボタン、スイッチ、その他プリント装置のユーザが操作する選択可能な制御装置として実施してもよい。ディスプレイパネル１２０は、プリント装置１００のステータスに関する情報およびメニュー構造を通じて現在ユーザが利用できるオプションに関する情報を提供する、グラフィックディスプレイまたはテキスト（textual）ディスプレイであってもよい。

プリント装置１００は、プリントジョブに対応するプリントデータに従って、紙、プラスチック、布地等のプリント媒体にインク（例えば、液体インク）を選択的に施すように構成されている機構を有するプリントユニット１２４も備えている。そのような機構は、１つまたは複数のプリントカートリッジ１２６を備えていてもよい。プリントユニットは、プリントカートリッジ１２６および／またはプリント媒体を互いに関して移動させるさまざまな好適な手段を備えていてもよい。プリントユニット１２４の機能は、プロセッサ１０２等のコントローラによって制御することができるようになっている。プロセッサ１０２等のコントローラは、そのような目的で記憶された命令を実行することができるようになっている。通常プロセッサ１０２は、プリントカートリッジ１２６に電気的に結合しているが、プリントカートリッジ１２６とは別個である。しかし、他の好適な実施形態は、例示的プリントカートリッジまたはその他のＭＥＭＳ装置の構成要素として、プロセッサまたはその他の好適なコントローラを用いてもよい。

図２は、プリンタ１００等の例示的なプリント装置において用いることができる、例示的なプリントカートリッジ１２６を示す。プリントカートリッジ１２６は、長軸ｘに沿って延在するプリントヘッド２０４と、カートリッジ本体２０６とで構成されている。プリントカートリッジ１２６上には単一のプリントヘッドを示しているが、他のプリントカートリッジは、単一のプリントカートリッジ上に多数のプリントヘッドを有していてもよい。好適なプリントカートリッジには、使い捨てにできるものもあれば、プリント装置に等しいかまたはそれを上回る有効寿命を有することができるものもある。当業者であれば、その他の例示的構成を理解しよう。

図３は、図２に示すプリントヘッド２０４の断面図を示す。この断面図は、プリントヘッド２０４の短軸に対応するｙ軸に沿って取られたものである。１つまたは複数のスロット３０４は、第１の基材表面３１０から、略反対側の第２の基材表面３１２へと、基材３０６を貫通している。スロット３０４は、いかなる好適な寸法を有してもよい。例えば、スロットは、ｘ軸と平行に測定していかなる好適な長さを有してもよく、２０，０００ミクロンの範囲のスロットを備えた実施形態もある。同様に、ｙ軸と平行に測定するいかなる好適なスロット幅を利用してもよく、１００ミクロン〜２００ミクロンの範囲のスロット幅を利用する実施形態が多い。これよりも小さい幅と大きい幅の両方もまた好適である。

基材３０６は、シリコン、ガリウムヒ素、ガラス、シリカ、セラミック、または半導体材料で形成されていてもよい。当業者であれば理解するように、基材３０６はさまざまな構成を備えていてもよい。現在のところ、厚さが６７５ミクロンの基材が利用されることが多いが、これよりも薄いおよび／または厚い基材を利用してもよい。例えば、現在の小型化に向かう傾向が継続する場合、将来の実施形態では、厚さが１００ミクロン〜３００ミクロン以下の基材を通常利用するかもしれない。

図４および図５は、プリントヘッド２０４の一部をより詳細に示す。図４は、図３と同様の断面図を示し、図５は、プリントヘッドの断面部分の正面図を示す。第１の表面３１０の上には、抵抗器３１３や電気トレース（図示せず）等のさまざまな電気的構成要素を形成することができる。個々の抵抗器３１３は、個々の電気トレースに電気的に接続され、個々の電気トレースによってそれぞれの抵抗器に電気エネルギーを選択的に供給することができる。抵抗器３１３およびトレースは、第１の表面３１０の上に配置された薄膜層３１４のスタックの一部であってもよい。

個々の抵抗器３１３は、個々の噴射チャンバ３１８内にまたは個々の噴射チャンバ３１８に近接して配置されている。実施形態によっては、１つ又はそれ以上の噴射チャンバ３１８は、少なくとも部分的に、バリアー層３２０およびオリフィス板３２２によって画定することができる。他の構成もまた可能である。図５においては、オリフィス板を取り除いて、下にある構成要素がよりよく見えるようにしている。インクは、チャネル３３０に沿ってスロット３０４から噴射チャンバ３１８へと、通路３２４を介して供給することができる。本実施形態において、通路３２４はバリアー層３２０内にパターニングされている。オリフィス板３２２内にはノズル３２６が形成されており、ノズル３２６は、個々の噴射チャンバ３１８に対応している。当業者であれば理解するように、これは好適な構成のひとつに過ぎない。

バリアー層３２０は、光によって画像形成可能な（photo-imagable）ポリマー基材等の、パターニング可能な材料で形成されている。一実施形態において、オリフィス板３２２は、ニッケル基材で形成されている。他の実施形態において、オリフィス板３２２は、バリアー層と同じ材料で形成されている。このようなさまざまな層は、前の各層の上に形成、堆積（deposited）、または取り付けてもよい。ここで与えられた構成は、可能な構成のひとつに過ぎない。例えば、他の実施形態において、オリフィス板３２２とバリアー層３２０とは一体である。

プリントカートリッジ１２６を使用できるよう配置すると、インクは、カートリッジ本体２０６（図２に示す）からプリントヘッド２０４のスロット３０４に流入することができる。スロット３０４からは、インクは、噴射チャンバ３１８に通じる通路３２４を通って移動することができる。抵抗器表面に隣接しかつ噴射チャンバ３１８内に収容されているインクのうちのいくらかを気化させるのに十分なように選択された第１の強度でそれぞれの抵抗器３１３に通電することによって、インクを噴射チャンバ３１８から選択的に噴射することができる。そのような気化によって、噴射チャンバ３１８内の圧力を、所望量のインクを吐出するのに十分増大させることができる。

プリントヘッド２０４は、個々の通路３２４を介して、噴射チャンバ３１８から吐出されるインクの代わりを補うように、噴射チャンバ３１８を補充するよう構成されている。しかし、１つまたは複数の気泡が通路３２４を遮断または閉塞させてしまい、噴射されるインクの代わりを補うことを妨げるかまたは遅くさせる可能性がある。そのような気泡は、インクによって所定位置に運ばれてしまう可能性や、インクからの「ガス放出」によって引き起こされる可能性や、および／または、インクの気化中に生成される可能性がある。

図６および図７は、他の例示的プリントヘッド２０４ａの長軸に沿った図を示す。図６は、基材３０６ａの第２の表面３１２ａの上方からの図を示し、図７は、ｘ軸と平行でかつ第１の表面３１０ａおよび第２の表面３１２ａと略直交する、スロット３０４ａの長軸を通る図を示す。

抵抗器３１３ａ₁〜３１３ｐ₂を、それぞれの通路および噴射チャンバとともに示す。図６および図７をわかりやすくするために、すべての通路および噴射チャンバに番号を付けているわけではなく、通路３２４ａ₁と液通している関係にあるそれぞれの噴射チャンバ３１８ａ₁内に配置された抵抗器３１３ａ₁に関して例を示す。図６は、抵抗器、噴射チャンバ、および通路を破線で示し、基材３０６ａの各部分によってこの図ではよく見えない場合があるということを示している。本実施形態において、個々の噴射チャンバはそれぞれ抵抗器を備えている。実施形態によっては、抵抗器を備えていないかまたはインクを噴射するのに用いるよう意図されておらず、その代わりに他の機能を提供する噴射チャンバもある。このようなチャンバは、「ダミーチャンバ」と呼ばれることもある。例えば、いくつかの実施形態のスロットの端にダミーチャンバを組み込んで、機能できる噴射チャンバのそれぞれにより均等な動作条件を提供してもよい。

図６および図７は、スロット３０４ａの一部を占める気泡６０２を示す。ここで示すように、気泡６０２は、側壁６０４に当たった状態で位置し、通路３２４ｃ₂、３２４ｄ₂へのインク流を遮断しおよび／または減少させている。ここでは単一の気泡６０２を示すが、この説明には、複数の気泡がある場合にも等しく適用される。

上の説明は、インクを十分に気化させて噴射させるように選択された第１の強度で個々の抵抗器に通電できる方法の例を提供する。本実施形態において、個々の抵抗器３１３ａ₁〜３１３ｐ₂は、気泡移動パターン内に、第１の強度よりも低い第２の強度で通電されていてもよく、この気泡移動パターンは、スロット３０４ａ内の気泡６０２を移動させるよう設計されている。この第２の強度は、主としてインクを加熱するが気化はさせないよう選択されている。実施形態によっては、第２の強度では、それぞれの噴射チャンバからいかなるインクも噴射されない。他の実施形態では、付随的に（incidental）インクが噴射されてもよい。

実施形態によっては、そのような気泡移動パターンにより数群になった（groups of）抵抗器に連続して通電して、流体供給チャネルを画定している壁から気泡を分離させている。本実施形態において、気泡移動パターンは、数群になった抵抗器に連続して通電して、側壁６０４から気泡６０２を分離し、気泡６０２を矢印ｐで示す所望の方向に、スロット３０４ａの中心に向かって移動させている。この場所からは、とりわけ浮力により、気泡６０２はより容易に、全体として矢印ｑで示すように浮き上がってスロット３０４ａから出ることができる。

この特定の実施形態において、抵抗器３１３ｃ₁、３１３ｄ₂に、その後３１３ｄ₁、３１３ｅ₂に、そして３１３ｅ₁、３１３ｆ₂に通電する。他の実施形態において、抵抗器３１３ｄ₂、３１３ｅ₂、３１３ｆ₂に連続して通電して気泡６０２を移動させてもよい。この通電が、他の要因とともに、スロット３０４ａ内に収容されているインクを通して温度勾配を作成しおよび／または移動させることによって、気泡を移動させ、それが今度は、温度差マランゴニ対流を引き起こすことができる。本実施形態において、温度勾配は気泡を矢印ｐで示す経路にほぼ沿って移動させる。その代わりに、またはそれに付け加えて、そのような通電は、浮力駆動による対流および／または表面張力の変化により引き起こされる気泡振動を引き起こす可能性があり、それによって気泡が取り除かれおよび／または移動する可能性がある。

他の好適な実施形態としては、スロット内で気泡を取り扱うよう設計された区域に気泡を移動させるよう設計されたパターンを利用するものがある。そのような区域の例としては、気泡がスロットの外に移動するのを促進するよう設計された区域および／または構造が含まれる。そのような例のひとつにおいて、スロット内の、スロットから気泡を排出することができる場所に、気泡が移動される。

図８および図９は、他の例示的プリントヘッド２０４ｂを示す。図８は、図８および図９のある紙面と垂直な方向に延びるプリントヘッドの長軸ｘを横切る断面図を示す。図９は、プリントヘッド２０４ｂを通る断面の正面図を示す。図９に示すように、オリフィス板３２２ｂを取り除いて、下にある構成要素がより容易に見えるようにしている。

図８および図９に示す実施形態において、プリントヘッド２０４ｂのインク流経路ｆを横切って、フィルター８０２が配置されている。プリントヘッドは基材３０６ｂを備え、基材３０６ｂは、第１の表面３１０ｂと第２の表面３１２ｂの間に基材３０６ｂを貫いて形成されるスロット３０４ｂを備えている。この特定の実施形態において、フィルター８０２は、基材の第１の表面３１０ｂと、それぞれの噴射チャンバ８１８ａ₁〜８１８ｅ₂を補充するそれぞれの通路８２４ａ₁〜８２４ｅ₂との間に配置され、インクが、プリントヘッド２０４ｂを通って移動するときにフィルターを通過するようになっている。フィルター８０２には開口部が形成され、フィルター８０２は、スロット３０４ｂとインク供給通路８２４ａ₁〜８２４ｅ₂との間に境界を画定している。わかりやすくするために、すべての通路８２４ａ₁〜８２４ｅ₂が具体的に示されているわけではなく、個々の通路は、それに対応して名付けた噴射チャンバ８１８ａ₁〜８１８ｅ₂を補充する。

本実施形態において、フィルター８０２は、基材の第１の表面３１０ｂの上に配置された、ほぼ平らで光によって画像形成可能なポリマーフィルター層を備えている。光によって画像形成可能なポリマー層には、そこを通ってインクが流れることができる開口部が形成されている。この特定の実施形態において、光によって画像形成可能なフィルター層は、スロット３０４ｂの完成前に薄膜層３１４ｂの上にスピンオンされる。光によって画像形成可能なフィルター層は、パターニングおよびエッチングが行われて開口部を形成する。さらに、本実施形態において、エッチングの前に、光によって画像形成可能なフィルター層の上にバリアー層３２０ｂが配置される。当業者であれば、他の好適な構成を理解しよう。例えば、他のフィルターは、異なる材料を備えてもよく、および／または、他の開口部形状および／またはサイズを利用してもよい。そのような例のひとつにおいて、開口部が略正方形のステンレス鋼のフィルターを利用してもよい。

本実施形態において、開口部は、第１のサイズの開口部（「第１の開口部」）８０４と、第２のより大きなサイズの開口部（「第２の開口部」）８０６とを備えている。また、第１の開口部（複数可）８０４は、プリントヘッド２０４ｂのさまざまな構成要素に関して選択される断面積を有している。例えば、オリフィス板３２２ｂは、それぞれの噴射チャンバに対応する複数のノズルを有している。そのようなノズルのひとつを、８２６ｅ₁で示す。個々のノズルは、約１５ミクロンの断面口径（cross-sectional bore diameter）ｄ₁を有していてもよい。したがって、第１の開口部（複数可）８０４は、ノズルの口径ｄ₁よりもわずかに小さい断面寸法ｄ₂を有して、ノズル内にとどまるかまたは他の方法でノズルを遮る可能性のある混入物質(コンタミナント、contaminant)を入らせなくしてもよい。

本実施形態において、第１の開口部（複数可）８０４の断面寸法は約１４ミクロン以下である。この特定の実施形態において、第１の開口部（複数可）８０４は略円形であるので、断面寸法ｄ₂は直径である。

プリントヘッド２０４ｂをプリントに利用する場合、オリフィス板３２２ｂとフィルター８０２との間に気泡が生じおよび／またはとどまる可能性がある。ここで示すように、気泡６０２ｂは、通路８２４ｃ₁を介して、噴射チャンバ８１８ｃ₁に近接し噴射チャンバ８１８ｃ₁を遮断している。抵抗器のうちの１つまたは複数、８１３ｅ₁等を利用して、気泡６０２ｂを移動させインク流を回復することができる。本実施形態において、気泡６０２ｂを第２の開口部８０６に向かって移動させて、気泡がスロット３０４ｂ内へと出ることができるようにしてもよい。

第２の開口部８０６の形状および場所は、いくつかの基準に基づいて決定してもよい。このような基準は、通常フィルター８０２とオリフィス板３２２ｂとの間に延びる距離ｄ₃を含むが、これに限定するものではない。本実施形態において、第２の開口部８０６の最少寸法ｄ₄は、フィルター８０２からオリフィス板３２２ｂまでの寸法ｄ₃よりも大きい。本実施形態において、ダイヤモンド形の第２の開口部８０６が利用され、この場合、最少寸法ｄ₄は幅であり、長さは寸法ｄ₅である。

この特定の実施形態において、第２の開口部８０６は幅が約２０ミクロン〜３０ミクロンであり、長さが約５０ミクロン〜６０ミクロンである。フィルター８０２からオリフィス板３２２ｂまでの寸法（距離）に関して第２の開口部の寸法をそのように構成することによって、気泡６０２ｂがスロット３０４ｂ内へと通過するのを促進することができる。これは好適な例のひとつに過ぎず、他の好適な開口部は、寸法がこれより小さくても大きくてもよい。ここではダイヤモンド形の第２の開口部８０６を示すが、他の好適な実施形態は、長方形、円形、および／または不規則な形状を含むがこれに限定するものではない、他の幾何学的形状を利用してもよい。さらに、本実施形態においては単一の第２の開口部８０６のみを利用しているが、他の好適な実施形態は、第２の開口部を１つよりも多く利用してもよい。

図１０および図１１は、図８および図９に示すものと同様である他の実施形態を示す。図１０および図１１は、スロット３０４ｃの長軸に沿った図を示す。長軸は、ｘ軸と略平行である。図１０は第２の表面３１２ｃの上方から見ており、図１１は第２の表面３１２ｃと直交する。

基材３０６ｃの第１の表面３１０ｃの下方には、フィルター８０２ａが配置されている。フィルター８０２は、スロット３０４ｃの下方に配置された第１の開口部８０４ａと第２の開口部８０６ａとを備えている。複数の抵抗器１０１３ａ₁〜１０１３ｐ₂を、それぞれの噴射チャンバおよび通路とともに示す。図１０および図１１をわかりやすくするために、すべての通路および噴射チャンバに番号を付けているわけではなく、通路１０２４ａ₁と液通関係にあるそれぞれの噴射チャンバ１０１８ａ₁内に配置された抵抗器１０１３ａ₁に関して例を示す。説明の目的のために、図１１は抵抗器１０１３ａ₂〜１０１３ｐ₂をフィルターの下方に配置して示すが、実際には、より接近して、フィルター８０２ａを含む平面上にあってもよい。

フィルター８０２ａの下方で、抵抗器１０１３ｅ₂および関連する噴射チャンバに近接して、気泡６０２ｃが見える。気泡６０２ｃを第２の開口部８０６ａに向かって移動させるよう設計された気泡移動パターンで、個々の抵抗器に通電することができる。

この気泡移動パターンを達成するのに、さまざまな好適なパターンを利用することができる。例えば、好適なパターンのひとつは、２つずつ組にした抵抗器に連続して通電して、流体を通して１つまたは複数の温度勾配を作成しおよび／または移動させて、いかなる気泡も第２の開口部８０６ａに向かって移動させることを含む。そのような例のひとつにおいて、抵抗器の対１０１３ｆ₁、１０１３ｆ₂が、次に１０１３ｇ₁、１０１３ｇ₂が、そして次に１０１３ｈ₁、１０１３ｈ₂が通電される。このシーケンスの後に、抵抗器の対１０１３ｇ₁、１０１３ｇ₂が、次に１０１３ｈ₁、１０１３ｈ₂が、そして次に１０１３ｉ₁、１０１３ｉ₂が、等と続いて、気泡６０２ｃを第２の開口部８０６ａに向かって徐々に移動させてもよい。

図１２および図１３は、気泡６０２ｃが第２の開口部８０６ａにより接近して配置されているということを除いて、それぞれ図１０および図１１に示すものと同様の図を示す。

図１２ａおよび図１３ａは、それぞれ図１２および図１３に示す気泡６０２ｃを取り囲む領域の拡大図を示す。図１２ｂおよび図１３ｂに示すように、気泡６０２ｃは、いったん第２の開口部８０６ａに近接すると、開口部８０６ａを通って上にスロット３０４ｃ内へと移動することができる。本例は、スロットの一端から中央に向かって抵抗器を連続して通電することのみを説明しているが、多くの他の好適な気泡移動パターンを利用することもできる。例えば、スロットの他端において同様のパターンを同時に利用して、両端から第２の開口部８０６ａに向かって同時に気泡を移動させてもよい。

本実施形態に示すように、第２の開口部８０６ａは、スロット３０４ｃ内の略中心に配置されており、右側の気泡が中心に向かって移動することができるように、そして同様に、左側の気泡が中心に向かって移動することができるようになっている。すると気泡は、フィルター８０２ａの第２の開口部８０６ａを通過してスロット３０４ｃの外に移動することができる。すると気泡は、手助けなしで上向きにスロットの外に移動することができる、および／または、さらなる通電を利用して、気泡の所望の動きを促進してもよい。同様の好適な実施形態では、スロットの一端の近くに第２の開口部８０６ａを配置して、その端に向かって気泡を移動させてもよい。

図１４および図１５は、２つのさらなる例示的プリントヘッド２０４ｄ、２０４ｅの断面図を示す。図は、それぞれスロット３０４ｄ、３０４ｅの短軸に沿って見ており、ｙ軸と略平行である。

図１４は、基材３０６ｄを貫いて形成されるスロット３０４ｄと、供給通路１４２４ａ、１４２４ｂとを示す。２つの通路１４２４ａ、１４２４ｂは、それぞれ噴射チャンバ１４１８ａ、１４１８ｂにインクを供給するよう構成されている。噴射チャンバはそれぞれ、オリフィス板３２２ｄに形成されているノズル１４２６ａ、１４２６ｂを通ってインクを噴射するよう構成されている。個々の噴射チャンバ１４１８ａ、１４１８ｂからの流体噴射は、それぞれ抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂに通電することによって制御することができる。

噴射チャンバ内に配置されている抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂに加えて、２つの通路１４２４ａ、１４２４ｂに沿って、いくつかのさらなる抵抗器１４１３ｃ〜１４１３ｊが配置されている。

抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂは、既知の薄膜技法を用いて形成してもよい。通路に沿って配置された抵抗器１４１３ｃ〜１４１３ｊは、同じ薄膜技法を利用して抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂと同時に形成してもよい。または、抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂは、異なる時点においておよび／または異なる技法で形成してもよい。さらに、抵抗器１４１３ｃ〜１４１３ｊは、抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂと同一であってもよく、異なる構成を有してもよい。

いくつかの好適な実施形態を利用して、プリントヘッド２０４ｄにおいて気泡を処理することができる。例えば、そのような実施形態のひとつにおいて、抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂを利用して、そのそれぞれの噴射チャンバ１４１８ａ、１４１８ｂから流体を噴射し、気泡を所望の方向に移動させるよう設計された気泡移動パターンで、抵抗器１４１３ｃ〜１４１３ｉに通電することができる。他の例は、主としてインク噴射を引き起こすよう選択された第１の強度で、および、主としてインクを加熱はするがインク噴射を引き起こさないよう選択された第２のより低い強度で、抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂに選択的に通電するよう構成されている。抵抗器１４１３ａ、１４１３ｂは、気泡移動パターンで抵抗器１４１３ｃ〜１４１３ｉのうちの１つまたは複数と組み合わせて、第２のより低い強度レベルで選択的に通電することができる。

図１５は、他の好適な実施形態を示す。本実施形態において、スロット３０４ｅに沿ってさらなる抵抗器１４１３ｋ〜１４１３ｐが配置されている。さらなる抵抗器１４１３ｋ〜１４１３ｐは、単独で、または図１４に関して説明したもの等その他の抵抗器と組み合わせてのどちらかで、さまざまな気泡移動パターンで通電して、気泡の動きを促進してもよい。他の実施形態は、抵抗器をプリントヘッド内の他の場所に配置してもよい。

上述の実施形態は抵抗器を利用して気泡を移動させているが、他の実施形態は、プリントヘッドの他の電気的構成要素を、単独で、または１つまたは複数の抵抗器と組み合わせてのどちらかで、利用してもよい。そのような例のひとつにおいて、多くのプリントヘッド設計にトランジスタが組み込まれている。そのようなトランジスタの、流体供給経路に関する場所によって、そのようなトランジスタを、気泡を移動させる目的で経路内に収容されているインク内での温度勾配の作成および移動に寄与するような方法で、制御することができる。そのような例は、主として抵抗器以外の素子への通電を利用して流体噴射を達成するプリントヘッドについての気泡の処理を提供することができる。圧電結晶を用いて流体を噴射するそのようなプリントヘッドのひとつにおいて、そのような結晶を含むさまざまな電気的構成要素に通電して、主としてインクを噴射するのではなく主として気泡を所望の方向に移動させることができる。

複数の電気的構成要素に通電して気泡を移動させる例示的実施形態を述べたが、他の好適な実施形態は、単一の電気的構成要素を利用してもよい。例えば、単一の電気的構成要素に繰り返し通電して気泡を移動させてもよい。実施形態によっては、単一の電気的構成要素に繰り返し通電して、または単一の電気的構成要素を熱循環させて、流体供給チャネル内の特定の厄介な（troublesome）場所から気泡を移動させてもよい。

気泡移動パターンでの抵抗器および／またはその他の電気的構成要素の通電は、いかなる好適な方法で行ってもよい。そのような実施形態のひとつにおいて、コントローラまたはプロセッサ１０２等のプロセッサがさまざまな抵抗器への通電を引き起こして、所望の気泡移動パターンを達成してもよい。プロセッサは、その例を上述している好適なコンピュータ可読媒体上に記憶されているさまざまなコンピュータ可読命令の処理を含むがこれに限定するものではないものによって、そのような通電を引き起こしてもよい。コンピュータ可読命令は、プリント装置上に含まれていてもよく、ネットワーク接続を介して取り込まれてもよい。

気泡の処理は、さまざまな好適な構成において実施することができる。例えば、そのような実施形態のひとつにおいて、プリント装置は、時々プリントヘッドが適切に機能しているかどうかを調べるインク滴検出器を備えていてもよい。１つまたは複数の噴射チャンバにおけるインクの不足によって引き起こされるもの等、プリントヘッドが所望のパラメータ内で動作していないということを検出器が示す場合には、プロセッサが気泡移動パターンでの抵抗器への通電を引き起こして、そのような不足を引き起こす可能性のあるいかなる気泡を移動させてもよい。

他の実施形態において、プロセッサは、所与の時間の経過および／またはプリントした行またはページの数等の、１つまたは複数の好適なパラメータに基づいて、気泡移動パターンでの抵抗器への通電を引き起こしてもよい。例えば、好適な一実施形態は、予防措置として、時々さまざまな電気的構成要素に気泡移動パターンで単に通電してもよい。この特定の例は、プリントヘッド内での気泡の存在を判定しおよび／または気泡の場所を求めるいかなるシステムもなしに、動作することができる。

他の好適な実施形態は、その代わりに、またはそれに付け加えて、プリントヘッドに関するその他の条件を監視して、気泡を処理するのにいつおよびどのようなパターンで抵抗器に通電すればよいかを判定してもよい。例えば、温度等の動作条件は気泡形成に影響を及ぼす可能性があるので、いくつかの好適な実施形態は、気泡の処理の頻度をプリントヘッドまたはその一部の感知温度と相関させてもよい。さらに他の実施形態は、所与のプリントヘッド設計の特定の区域に気泡が集まる傾向を示すラボデータに基づいたフィードバックを基にして設計されてもよい。気泡移動パターンは、このデータに基づいて選択して、このような特定の区域から離れる向きでの気泡の動きを促進してもよい。

同様の実施形態において、そのようなフィードバックに基づいて抵抗器のうちの１つまたは複数を配置して、気泡の処理の有効性を最大にしてもよい。例えば、インク供給経路に沿って特定の領域に気泡が集まる傾向があると判定される場合には、１つまたは複数の抵抗器をその領域に配置して気泡の動きを促進してもよい。

説明した実施形態は、ＭＥＭＳ装置の流体供給経路に沿って気泡を処理する方法およびシステムを提供することができる。流体内で気泡を移動させおよび／または取り除くよう設計された気泡移動パターンで、１つまたは複数の抵抗器等の電気デバイスに通電することによって、気泡を処理することができる。そのような通電によって、さまざまな機構を利用して気泡を移動させることができる。気泡移動パターンで電気デバイスに通電することによって、気泡を流体供給経路に沿って所望の場所に移動させることができる。

発明の概念を、構造的特徴および方法の各段階に特有の文言で説明したが、特許請求の範囲は、説明した具体的な特徴または段階に必ずしも限定されるものではない、ということが理解されなければならない。むしろ、このような具体的な特徴および段階は、実施の形式として開示されている。

本発明の一実施形態による例示的プリンタの正面図を示す。本発明に係る例示的一プリンタの例示的構成要素を示すブロック図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントカートリッジの斜視図を示す。本発明の一実施形態による図２に示す例示的プリントヘッドの一部の断面図を示す。本発明の一実施形態による図３に示す例示的プリントヘッドの一部の拡大断面図を示す。本発明の一実施形態による図３に示す例示的プリントヘッドの一部の正面図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントヘッドの上面図を示す。本発明の一実施形態による図６に示す例示的プリントヘッドを通る長軸に沿った断面図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントヘッドの一部の拡大断面図を示す。本発明の一実施形態による図８に示す例示的プリントヘッドの一部の正面図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントヘッドの上面図を示す。本発明の一実施形態による図１０に示す例示的プリントヘッドを通る長軸に沿った断面図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントヘッドの上面図を示す。本発明の一実施形態による図１２に示す例示的プリントヘッドの一部の拡大上面図を示す。本発明の一実施形態による図１２に示す例示的プリントヘッドの一部の拡大上面図を示す。本発明の一実施形態による図１１に示す例示的プリントヘッドを通る長軸に沿った断面図を示す。本発明の一実施形態による図１３に示す例示的プリントヘッドの一部の拡大断面図を示す。本発明の一実施形態による図１３に示す例示的プリントヘッドの一部の拡大断面図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントヘッドの断面図を示す。本発明の一実施形態による例示的プリントヘッドの断面図を示す。

符号の説明

１００プリント装置
１０２プロセッサ
１１０ファームウェア
１１２ディスクドライブ
１１４ネットワークインターフェース
１１６シリアル／パラレルインターフェース
１１８ＵＩ／メニューブラウザ
１２０ディスプレイパネル
１２４プリントユニット
１２６プリントカートリッジ

Claims

流体を気化させるために通電されるように構成され、個々の抵抗器が個々の噴射チャンバ内に配置されている第１の組の抵抗器と、
前記流体を加熱するのに十分であるが、前記流体が噴射しないように協働して通電されるように構成され、前記噴射チャンバを補充する流体供給通路に沿って配置されている第２の組の抵抗器と
を備えている微小電気機械システム装置。
前記第２の組の抵抗器が気泡を移動させるように構成されている、請求項１に記載の微小電気機械システム装置。
前記第２の組の抵抗器は、パターン内に通電されるように構成されており、前記パターンは、前記流体供給通路に沿って温度勾配を移動させるよう設計されている、請求項１に記載の微小電気機械システム装置。
プリントカートリッジを備えている、請求項１に記載の微小電気機械システム装置。
個々の噴射チャンバが該個々の噴射チャンバから流体を噴射するよう構成されている通電素子を備え、流体供給経路に沿って前記個々の噴射チャンバに前記流体を供給する手段と、
前記噴射チャンバからの流体噴射に依存しないようになっており、前記流体供給経路に沿って所望の方向に気泡を移動させる手段と
を備えている微小電気機械システム装置。
微小電気機械システム装置内に収容されているある量の流体に近接する１つまたは複数の電気的構成要素に通電するステップと、
前記通電することに応答して、該通電の前に存在していた気泡を、前記微小電気機械システム装置内で所望の方向に移動させるステップとを含み、
前記通電するステップは、それにより前記流体における温度勾配を形成するが前記流体を気化させないようにしている方法。
前記通電することは加熱することを含む、請求項６に記載の方法。
複数の電気的構成要素を連続して通電するステップと、
前記通電することに応答して、前記流体に沿って温度勾配を移動させて、前記気泡を所望の方向に移動させるステップとを含み、
前記通電するステップは、流体に含まれている気泡を移動させはするが前記流体を気化させはしないようにしている方法。
前記通電するステップは、微小電気機械システム装置によって画定される流体供給チャネルに近接して配置された複数の電気的構成要素に通電することを含む、請求項８に記載の方法。
前記通電するステップは、前記流体供給チャネルによって補充されるそれぞれの対の噴射チャンバ内に配置された複数の対の抵抗器に通電することを含む、請求項９に記載の方法。