JP2015509454A - インクの再循環 - Google Patents

Abstract

装置は、インクがノズルから基板上に射出されている間、それぞれを通ってインクが公称流量で流れるインクジェットノズルを有するインクジェットアセンブリを備える。ノズルからのインクの射出がおこっていないときは、インクはインクのメニスカスの特性が関わる公称負圧の下でノズル内に保持される。装置は再循環流路を有し、それぞれの流路は、それぞれの流路がノズルの１つ内に開口するノズル端及び、インクがノズルから流路を通って再循環流量で再循環されるように公称負圧より低い再循環圧力がかけられるべき、ノズル端から隔てられた他の場所を有する。それぞれの再循環流路は、インクが射出されているときの公称流量以下のいかなる流量低下も閾値より小さくなるようにまたはインクが射出されていないときの公称負圧の変化が閾値より小さくなるように、あるいはいずれでもあるように、流路の他の場所に印加される再循環圧力によって生じる流路のノズル端における再循環圧力が十分に小さくなるような、流体抵抗をノズル端と他の場所の間に有する。

Description

関連出願の説明

本特許出願は、米国特許法第１１９条によって、２０１２年３月５日に出願された米国仮特許出願第６１/６０６７０９号及び２０１２年３月５日に出願された米国仮特許出願第６１/６０６８８０号の優先権日の恩典を主張する。上記仮特許出願の明細書はそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。本明細書は本特許出願と同日に出願された米国特許出願第 号[[09991-0295001]]の明細書を参照として含む。

本開示はインクの再循環に関する。

インクジェットのノズルにおけるインクの特性は、例えば、プリントジョブ間に経過する時間中に変化し得る。次のプリントジョブのためにインクジェットが初めに起発されるときに射出されるインク滴は、新鮮なインクで形成される次のインク滴とは異なる特性を有し得る。ノズル近くのインクの再循環により、プリントジョブ間に経過する時間中にインクを新鮮にしておいて、ジェット噴射の準備をさせておくことができる。一連のノズル開口またはオリフィスを有するノズルプレートが、プリントヘッドアセンブリからインクが射出される前にインクが遭遇する最後の素子であることが多い。ノズルプレートは、ノズルプレートの厚さを貫通し、ノズルプレートの露出面で終端する、ノズル管を有する。

全般に、一態様において、装置は、インクがノズルから媒体上に射出されるときにそれぞれを通って公称流量でインクが流れるインクジェットノズルを有する、インクジェットアセンブリを備える。インクは、ノズルからのインクの射出が行われていないときのノズル内のインクのメニスカスの特性が関わる公称負圧の下に保持される。装置は再循環流路を有し、それぞれの流路は、ノズルの１つ内に開口するノズル端及び、インクがノズルから流路を通って再循環流量で再循環するように公称負圧より低い再循環圧力がかけられるべき、ノズル端から隔てられた他の場所を有する。それぞれの再循環流路は、インクが射出されているときの公称流量以下のいかなる流量低下も閾地より小さくなるか、またはインクが射出されていないときの公称負圧の変化が閾値より小さくなるように、あるいはいずれでもあるように、流路の他の場所において印加される再循環圧力で生じるノズル端における再循環圧力が十分に小さくなるような、流体抵抗をノズル端と他の場所の間に有する。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。公称負圧はノズルにおいて流体により形成されるメニスカス圧力の大きさの１０倍である。公称負圧は１０〜４０インチ水柱（ｉｎｗｇ）（２.５０〜９.９６×１０^３Ｐａ）である。再循環流路は流体をインクジェットアセンブリから外部流体貯槽内に導く。流体抵抗路のそれぞれはノズル再循環プレートで定められるＶ字形チャネルを含む。流体抵抗はそれぞれ５(ｄｙｎｅ/ｃｍ^２)/(ｃｍ^３/秒)である。再循環流路はインクジェットアセンブリ内の流体の一部をインクジェットノズルから遠ざける。再循環流量は公称ジェット噴射流量の１０％である。Ｖ字形チャネルの長さは［チャネルの製造公差］×［第１の倍数］である。Ｖ字形チャネルの幅は［チャネルの製造公差］×［第２の倍数］である。第１の倍数は第２の倍数よりかなり大きい。Ｖ字形チャネルの曲部の曲率半径は曲部における流体反射を防止するに十分に大きい。装置は補充チャンバから延びる第２の再循環流路をさらに有し、補充チャンバからの第２の再循環流路は第２の流体抵抗を有する。ノズル端と他の場所の間の流体抵抗は第２の流体抵抗の±５０％内にある。補充チャンバはインクジェットアセンブリの構体内に定められる。構体は炭素を含む。第２の再循環流路は流体をインクジェットアセンブリの外に導く。インクジェットアセンブリは一体型再循環マニフォールドをさらに有する。一体型再循環マニフォールドは再循環流路及び第２の再循環流路と流通している。公称負圧は一体型再循環マニフォールドを介して印加される。ノズルの再循環流路及び第２の再循環流路は並列に流通態様で連結される。装置は、Ｖ字形チャネルを有する流体抵抗がそれに定められるノズル再循環プレート、デセンダープレート及びカラーをさらに有する。ノズル再循環プレートはノズルプレートとデセンダープレートの間に配置され、一体型再循環マニフォールドはカラーとデセンダープレートの間に配置される。炭素構体は一体型再循環マニフォールドと接触している。

全般に、一態様において、インクジェットアセンブリのインクジェットのノズルのための再循環流路に対する再循環流量が選択され、再循環流路に印加される最大外部圧力が選択される。ノズルに対するノズル再循環流量の和と同等の補充抵抗路からの流体流量を提供するための流体抵抗を有する補充抵抗路が設計される。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。ノズルのためのノズル再循環流路は並列に連結される。補充抵抗路からの流体流路はノズルからのノズル再循環流路に並列に連結される。最大外部圧力は１０〜４０ｉｎｗｇ（２.５０〜９.９６×１０^３Ｐａ）である。

全般に、一態様において、インクジェットアセンブリのインクジェットのノズル内の流体の一部はノズルから再循環流路を通って、インクジェットアセンブリから隔てられた、貯槽に流れる。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。流体の一部はノズルから射出される流体の流量の１０％の流量で流れる。流体の第２の部分は補充抵抗路を通って導かれ、補充抵抗路を通って流れた流体の第２の部分はインクジェットアセンブリの外に導かれる。流体の第２の部分は流体の一部再循環流路を通って導かれる先より上流にある補充抵抗路に導かれる。補充抵抗路を通る流体の第２の部分の流量はインクジェットアセンブリのノズルからの流量の和の±５０％以内である。補充励行器を通る流体の第２の部分の流量とインクジェットアセンブリのノズルからの流量の和との合同流量は１０μｃｍ^３/秒である。

全般に、一態様において、ノズル再循環プレートに非直線チャネルが形成され、チャネルのそれぞれの一端はノズル内に開口し、チャネルのそれぞれの他端はノズル再循環プレートから延びる流路に連結される。

実施形態は以下の特徴の１つ以上を有することができる。非直線チャネルのそれぞれの長さは［チャネルの製造公差］×［第１の倍数］である。非直線チャネルの幅は［チャネルの製造公差］×［第２の倍数］であり、第１の倍数は第２の倍数よりかなり大きい。

全般に、一態様において、装置は、インク噴射ノズルの少なくとも一部がその一方の面から他方の面まで貫通するプレート及びプレートに形成されたＶ字形インク再循環流路を有し、それぞれの流路は対応するインク噴射ノズルの上記一部内に開口する一端及びインク再循環流路をプレートの外部に結合するための第２の末端を有する。

上記及びその他の特徴及び態様、及びそれらの組合せは、機能及び業務遂行方法を、またその他の仕方で、実施するための、システム、コンポーネント、装置、方法、手段または工程として表現され得る。

その他の特徴、態様、実施形態及び利点は、詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかであろう。

図１Ａはプリントヘッドアセンブリの斜視図を示す。 図１Ｂはプリントヘッドアセンブリの斜視図を示す。 図１Ｃはプリントヘッドアセンブリの斜視図を示す。 図１Ｄはプリントヘッドアセンブリの図である。 図１Ｅはプリントヘッドアセンブリの図である。 図１Ｆはプリントヘッドアセンブリの図である。 図１Ｇはプリントヘッドアセンブリの図である。 図１Ｈはプリントヘッドアセンブリの図である。 図２はプリントヘッドアセンブリ内の流体接続の略図である。 図３Ａはカラーの上面図である。 図３Ｂはカラーの側面図である。 図３Ｃはカラーの左端面図である。 図３Ｄはカラーの右端面図である。 図３Ｅはカラーの底面図である。 図４Ａはマニフォールドの上面図である。 図４Ｂはマニフォールドの底面図である。 図４Ｃは、図４Ｂの線４Ｃ−４Ｃに沿う、マニフォールドの断面図である。 図４Ｄは、図４Ｂの線４Ｄ−４Ｄに沿う、マニフォールドの断面図である。 図４Ｅは炭素構体の側面図である。 図４Ｆはインクジェットアレイモジュール内のパーツの配置の略図である。 図５Ａはノズル再循環マニフォールドの上面図である。 図５Ｂはノズル再循環マニフォールドの拡大上面図である。 図５Ｃはノズル再循環マニフォールドの一層拡大した上面図である。 図６Ａはノズルプレートの簡略な斜視図である。 図６Ｂはノズルプレートの簡略な斜視図である。 図７はデセンダープレート、ノズル再循環プレート及びノズルプレートの斜視図である。 図８Ａはプリントヘッドアセンブリを通るインク流の簡略な斜視図である。 図８Ｂはプリントヘッドアセンブリを通るインク流の簡略な斜視図である。

図６Ａに示されるように、ノズルプレート６００はノズル開口６０１を有する。ノズルプレート６００はプリント媒体６０４に面する露出面６０３を有する。ノズル開口のそれぞれは露出面６０３にあり、プリント中、それぞれのジェットからのインク滴はノズル開口から媒体に向けて射出される。

図６Ｂに示されるように、それぞれのジェットに対するノズル開口はノズルプレート６００内のノズル管６０７の末端にある。インク滴がノズル開口から射出されていないときに、インクは、ノズルの次の液滴射出に備えて、ノズル管内に保持される。ノズル管内のインクは次いで、ノズル管６０７内の液体−空気界面６０６を定める、インク１７０のメニスカス６０５を形成する。メニスカス６０５はノズル開口に外縁６９１を有し、インクをノズル開口から漏出させずにおくためにノズルの上流でインク１７０に印加される負圧によって生じる凹面６９３を有する（本明細書において、語「ノズル」はしばしば語「ノズル管」と互換で用いられる）。メニスカス６０５はノズル開口６０１の直径にわたって広がり、露出面６０３から奥の、ノズル開口６０１のノズル管内に配置される。顔料及び溶剤を含み得るインクはノズル開口６０１において及びノズル管内で、例えば、溶剤６０９がメニスカス６０５の液体−空気界面６０６を介してインクから蒸発すると、乾燥するかまたはその他の特性変化を受け得る。インクジェットアレイモジュールの様々なパーツ内に保持されるインク及びそれらを流過するインクも、プリント品質及びインクジェットアレイモジュールの保守に強い悪影響を与え得る、顔料の沈下及びその他の特性変化を受ける。これらの効果を弱めるために、インクジェットアレイモジュールが動作しているかまたは待機状態にある間、インクを連続的に再循環させることができる。この目的のため、再循環を、個々のポンピングチャンバ２２１０（図４Ｆ及び８Ａ）の上流の、インクジェットアレイモジュール１６Ａ（図１Ａ）の補充チャンバ１９１（図１Ｅ，４Ｅ及び８Ａ）において実施することができる。いくつかのインクジェットアレイモジュールをプリントヘッドアセンブリ１０に装着することができる。

補充チャンバ１９１は個々のポンピングチャンバ２２０１に収められるインクに比較して多量のインク１７０を収める。補充チャンバ１９１におけるインクの再循環は補充チャンバ１９１内でのインク１７０の重い顔料の沈下の防止に役立つ。補充チャンバ１９１におけるインクの再循環は、特定の特性（例えば、粘度、温度、溶存気体の量）を有するインクのジェット噴射のための個々のポンピングチャンバ２２０１への送出を保証するに役立つ。さらに、補充チャンバ１９１に供給されるインクから気体を抜くため、補充チャンバの上流に脱気器を配置することができる。このようにすれば、溶存気体含有量が非常に少ないインクをジェット噴射のためのポンピングチャンバ２２０１供給することができる。補充チャンバ１９１におけるインク１７０の再循環は、新しいインクをプリントヘッドアセンブリ１０に導入するための、補充チャンバ１９１内のインク１７１のプリントヘッドアセンブリ１０からの（外部源１２０からかけられる背圧を用いる）能動的抜取りのための流路を補充チャンバ再循環流路が提供するから、インクの変更も容易にする。再循環流路がないと、（インク交換の間にプリントヘッドアセンブリ１０を取り外すことができないとすれば）特定のインクをノズル２４９から流し出してからでないと、新しいインクをプリントヘッドアセンブリ１０に導入することができない。インクの再循環はプライミング及び回収にも役立つ。空気が入っている空のプリントヘッドは、プリントヘッドの１つ以上のノズルにジェット噴射流体のメニスカスが形成されるようにジェット噴射流体をプリントヘッドに導入することによってプライミングすることができる。プライミングは一般にノズルにおけるメニスカスの形成を指す。

補充チャンバにおけるインクの再循環に加えて、インク滴がそこから射出されることになるノズル２４９の上流に保持されているインク１７０の再循環は、補充チャンバ１９１内にあるインクと特性（例えば、粘度、温度及び在中溶剤）が同じ、新鮮なインクが、例えば、インクが実際にジェット噴射させられていない間、ノズル２４９内に保持されることを保証するに役立つ。再循環は、例えば、無ジェット噴射期間後にノズル開口２５０からジェット噴射させられる最初の液滴が、無ジェット噴射期間の前後にジェット噴射させられる他の液滴と、品質、寸法及び特性が同じであることを保証するに役立つ。これにより、さらに良好なジェット噴射性能が可能になる。

例えば、揮発性溶剤を含むインクは、再循環がない場合、インク−空気界面６０６にあるインク１７０のメニスカス６０５が界面において揮発性溶剤６０９を大気中に失うと、ノズル２４９内で乾き得る。インクが空気にさらされているときにメニスカス６０５においてインク−空気界面を介して空気を吸収し得るインクもある。この吸収はプリントヘッドアセンブリ１０内に気泡の形成をおこさせることができ、この気泡は、気泡がプリントヘッドアセンブリ１０内のインク路に捕らわれると、プリントヘッドを動作不能にし得る。

インクジェットがノズル開口から駅定期を射出していないときのノズル管内に保持されているインクの再循環は、一端においてノズル管内に開口し、他端においてインクの再循環供給源に至る、再循環流路を設けることによって行うことができる。そのようなノズル再循環流路が以下に説明される。図７に示されるように、ノズル管６０７は、ノズルプレート内にあるセグメントだけでなく、ノズル再循環プレート２０内の共線セグメントも有し、ノズル再循環流路の少なくとも一部は、以下でさらに詳細に説明されるように、ノズル再循環プレート内に設けられる。

ノズル管からのそのような再循環流路を設けることは、ノズルが形成される構体内のスペース制約により、容易ではない。極めて近接しているノズルに再循環流路を含めることは（以下でさらに詳細に説明される）ジェット間のクロストークも発生させ得る。再循環は、再循環がノズル管からいくらかのインクを引き抜き、ノズル管内のインク圧力を下げ、これはノズル開口からプリント媒体上に液滴として射出されるジェット噴射流体の量を減じ得るから、ジェット噴射効率も低下させ得る。再循環流はノズルにおけるメニスカス圧力も撹乱して再循環圧力の変動に対するノズルの感度を高め得る。

インクは、ノズルのそれぞれを通って媒体上に射出されている間、公称流量で流れる。インクは、ノズルからのインクの射出が行われていないときは、ノズル内のインクのメニスカスの特性が関わる公称負圧の下に保持される。それぞれの再循環流路は、ノズルの１つ内に開口するノズル端及び、インクが再循環流量でノズルから再循環流路を通って再循環されるように公称負圧より低い再循環圧力がかけられるべき、ノズル端から隔てられた別の場所を有する。それぞれの再循環流路は、インクが射出されているときの公称流量以下のいかなる流量低下も閾値より小さくなるか、またはインクが射出されていないときの公称負圧の変化が閾値より小さくなるか、あるいはいずれでもあるように、再循環流路の別の場所において印加される再循環圧力によって生じるノズル端における再循環圧力が十分に小さくなるような、流体抵抗をノズル端と別の場所の間に有する。

いくつかのインクジェットヘッドでは、インク１７０がノズルプレート２１の直ぐ上流にある再循環構造内の２つの流路に分割される。流路の一方はインクをノズルプレート２１に導き、ノズルプレートからインクが射出される。他方の流路はインクがプリントヘッドアセンブリ１０から外部インク貯槽１１０に流れるための流路を提供する。

インクジェットアセンブリのインクジェットのノズルのための再循環流路に対する再循環流量が選択され、再循環流路に印加されるべき最大外部圧力が選択される。ノズルに対するノズル再循環流量の和と同等の補充抵抗路からの流体流量を与えるための流体抵抗を有する補充抵抗路が設計される。インクジェットアセンブリのインクジェットのノズル内の流体の一部はノズルから再循環流路を通って、インクジェットアセンブリから隔てられた、貯槽に流れる。

図１Ａにおいて、インクジェットアセンブリ１０はインク流入管１１及びインク流出管１２を有する。インク流入管１１は、外部インク貯槽１１０がインク１０７をインク流入管１１に（矢印１０３で示される方向に）供給するように、チューブカプラ１０９及び配管１１１を介してインク貯槽１１０に連結される。外部インク貯槽１１０はチューブカプラ１０５及び配管１１２を介してインク流出管１２にも連結され、インク流出管１２から（矢印１０１で示す方向に）戻るインクを受け取る。外部インク貯槽１１０は真空接続管１２１を介して真空源１２０に連結される。真空源１２０はインク貯槽１１０内のインクに真空圧をかけることができる。

プリントヘッドアセンブリ１０は、（組み立てられると）プリントヘッドアセンブリ１０のコンポーネントを封入する、２つの半体９及び７で形成される硬質ハウジング１３を有する。硬質ハウジング１３の２つの半体を作製することができる材料の例には、熱可塑性プラスチックがある。インク流入管１１は、２つの半体が合わせられるとハウジング１３の上壁に形成される円形開口１００１に嵌め込まれた弾力性環形支持体１５６を通ってハウジング１３に入る。

同様に、インク流出管１２は、２つの半体が合わせられるとハウジング１３の上壁に形成される円形開口１００４に嵌め込まれた弾力性環形支持体１５５を通ってハウジング１３を出る。ハウジング１３の底部１００６は、カラー１４の対向端面上の対応する溝１０１０と嵌合する、内向きに突き出ているリム１００８を両端に有するカラー１４の底面１０１２は接着剤１０１４を用いて一体型再循環マニフォールド１５に接合される。一体型再循環マニフォールド１５はカラーとは別体であり、２つの再循環システムの流路を一体化する。再循環システムの詳細は以下で説明される。

一体型マニフォールド１５は、エポキシ樹脂のような、接着剤を用いて、ステンレス鋼のデセンダープレート１７及びステンレス鋼のノズル再循環プレート２０を含む積層体２３に取り付けられる。次いで、再循環プレート２０の底面１０１８は接着剤でノズルプレート２１に接合される。カラー、再循環マニフォールド、デセンダープレート、再循環プレート及びノズルプレートは全て同じ外周寸法及び外形を有する。

カラー１４，一体型指循環マニフォールド１５，デセンダープレート１７，ノズル再循環プレート２０及びノズルプレート２１は合わせてノズルプレート２２１を形成する。カラー１４及び一体型再循環マニフォールド１５は炭素でつくることができ、ノズルプレート２１はニッケルの電鋳プレートとすることができる。

カラー１４は２つの突出部１４０及び１４１を有する。突出部１４０は２つのねじ１３０及び１３１がそれぞれを通って延びることができる２つの貫通孔１４２及び１４３を有し、突出部１４１はねじ１３３がそれを通って延びることができる１つの貫通孔１４４を有する。ねじ１３０，１３１及び１３３は、プリントヘッドアセンブリ１０を、他のプリントヘッドアセンブリとともに、プリントバー１０１６または他の支持体上に取り付けることができる。ハウジング１３は合わせ目１５０に沿って２つの半体に開くことができる。アセンブリ上部にある複接点電気コネクタ１５７は、例えば、それぞれのインクジェットからのインクのジェット噴射を起発させるために用いられるプリントヘッドアセンブリの作動素子への及びそれらからの信号伝送を可能にするため、信号ケーブルの嵌合コネクタを受けることができる。３本のねじ、チューブカプラ１０５及び１０９，及び電気コネクタ１５７を用いることで、保守、保管及び交換のため、プリントヘッドアセンブリを独立アセンブリとしてプリントバー１０１６から容易に取り外すことができる。

図１Ｂに示されるように、プリントヘッドアセンブリ内には４つのインクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄが２つの対をなして配置され、それぞれの対はカラー１４の対応する長矩形スロット１６１及び１６２に取り付けられる。スロット１６１及び１６２はカラー１４の長さに沿って延びる壁体１６３によって隔てられる。それぞれのアレイモジュールは、ハウジング１３内に支持される回路基板１５８上に搭載された回路に接続されている、２枚のフレキシブル回路１６６を有する。いくつかのプリントヘッドアセンブリ１０には加熱線１６５が必要に応じて備えられる。加熱線１６５は、インクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれに供給されるインク１０７の温度を上げるために用いることができる。

図１Ｃに示されるように、インク流入管１１は、配管１１００及びカプラ１１０５を用いて、壁体１６３の貫通孔２００においてカラー１４に連結される。インク流出管１２はカプラ１１１０及び配管１１１５を介してカラー１４の壁体１６３の貫通孔１２２においてカラー１４に連結される。再循環マニフォールドからの第２の帰還流路１４２１がカラー１４の水平チャネルとして形成される。４対のフレキシブル回路１６６が基板１５８上に配置された電気回路１７１に接続される。

図１Ｄはプリントヘッドアセンブリ１０の側断面図を示す。それぞれのフレキシブル回路１６６に集積回路１８０が搭載されている。インクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれの長さにわたり（図面の平面の内外に）アルミニウムクランプ１８４がかかる。アルミニウムクランプ１８４のそれぞれの端部にねじ１８５があり、ねじはクランプ１８４の上方に配されたねじ頭１８６を有する。アレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれは、内部に補充チャンバ１９１が定められる、炭素構体１９０を有する。４つの補充チャンバ１９１は全て、アレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄに流通態様で連結される。炭素構体１９０は補強プレート２１０，２１１とキャビティプレート２１２及び２１３の間に挟み込まれる（図１Ｆ及び４Ｆにさらに明瞭に示される）。プリントヘッドアセンブリの（矩形で囲まれた）左下部分の拡大図が図１Ｅに示される。

図１Ｅは２つのアレイモジュール１６Ａ及び１６Ｂを示す。モジュールのそれぞれのノズルに対して炭素構体１９０にデセンダー１９２が定められる。デセンダー１９２は炭素構体１９０の底端１６４０においてオリフィス１６４２に結合する９０°曲げオリフィス１６４１を有する。デセンダー１９２はデセンダー１９４として一体型再循環マニフォールド１５を通って延びる。一体型再循環マニフォールドは天面１５１０及び底面１５１５を有する。一体型再循環マニフィールド１５の天面にノズル再循環帰還マニフォールド１９３及び補充再循環抵抗路４２が定められる（図４Ａ）。下面１５１５に合計で８つの再循環帰還マニフォールド１９が定められ、その内の５つが図１Ｅに示される。図１Ｅの中央下部分が図１Ｆに示される。

一体型再循環マニフォールド１５内に定められるデセンダー１９４はデセンダー１９２の末端をデセンダープレート１７内に定められるデセンダー２２０に連結する。図１Ｆの左下部分の拡大図が図１Ｇに示される。

図１Ｇはノズルプレートアセンブリ２２１の一部の（ノズルプレート２１側から見上げた）底面図を示す。ノズルプレートアセンブリは、カラー１４，一体型再循環マニフォールド１５，デセンダープレート１７，ノズル再循環プレート２０及びノズルプレート２１を有する。ノズルプレート２１は多くのノズル開口２５０を有する。ノズルプレート開口２５０のそれぞれの直径はその上方のいかなる区画よりも小さい。図の上部は一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５に定められた再循環帰還マニフォールド１９を示す。マニフォールド１５の下には、多くのデセンダー２２０及びアセンダー２３０が定められている、デセンダープレート１７がある。「接着剤吸込み」としても知られる、空孔２４０が、組立中に再循環マニフォールド１５とデセンダープレート１７の間で絞り出された接着剤を保持することにより、接着剤制御構造としてはたらく。デセンダー２２０はノズル再循環プレート２０のポート２２と位置合わせされる。デセンダープレート１７はノズル再循環プレート２０に接着剤で接合されて積層体２３を形成する。ノズル再循環プレート２０のポート２２は、Ｖ字形ノズル再循環抵抗路またはチャネル２４を介して、デセンダープレート１７の、再循環帰還マニフォールド１９へのアセンダー２３０と位置合わせされたポート２３２に連結される。等しい数のデセンダー２２０及びアセンダー２３０があり、デセンダー２２０の総数はノズル開口２５０の総数に一致する。言い換えれば、それぞれのノズル開口２５０はそれぞれ自体に専用のノズル再循環抵抗路２４を有する。ノズル再循環抵抗路２４は、例えば、流体チャネルである。要素２３１は、図１Ｇの図面の平面の内外に配置された他のノズル開口２５０に属する他のＶ字形ノズル再循環抵抗路２４の断面である。再循環帰還マニフォールド１９に送り出されたインクはインク流出管１２を通ってプリントヘッドアセンブリ１０を出る。

図１Ｈはノズルプレートアセンブリ２２１の、同様ではあるがノズルプレート２１が省かれている、図を示す。それぞれのＶ字形ノズル再循環抵抗路２４は、デセンダープレート１７のアセンダー２３０を通してインクを再循環帰還マニフォールド１９に導く、ポート２３に連結される。

インク１７０はインク流入管１１を通ってプリントヘッドアセンブリ１０に入り、カラー１４の貫通孔２００を流過して、一体型マニフォールド１５のスロット４５に流入し、貫通孔４４（図４Ａ）を通って、補充チャンバ１９１（図４Ｅ）に流入してから、それぞれのノズル開口２５０に付随する個々のポンピングチャンバ２２０１に導かれる。ポンピングチャンバからのインクは特定のノズル開口２５０からジェット噴射されることができ、あるいはノズル開口２５０からジェット噴射されることができず、代わりにその特定のノズル開口２５０のためのノズル再循環抵抗路２４を通して導かれ、再循環期間マニフォールド１９に戻ってから、補充チャンバ１９２に付随する補充再循環抵抗路４２を出てくるインクと一緒にされて、インク流出管１２を通してプリントヘッドアセンブリ１０の外に導かれる。

図２はプリントヘッドアセンブリ１０内の流体接続を示す。貯槽１１０からのインクはインク流入管１１に入り、（配管１１００及びカプラ１１０５を含む）インク供給系で中継されて、補充チャンバ１９１に流入する。補充再循環抵抗路４２の一端は補充チャンバ１９１に直列に連結され、補充再循環抵抗路４２の他端はインク流出管１２に至る流路に連結される。補充チャンバ１９１はプリントヘッドアセンブリ１０の全てのポンピングチャンバ２２０１に、並列に、インク１７０を供給する。いくつかのプリントヘッドアセンブリには１０２４のポンピングチャンバがあり得る。それぞれのプリントヘッドアセンブリのポンピングチャンバの総数はプリントヘッドアセンブリのノズル開口の総数に等しい。それぞれのポンピングチャンバ２２０１とそれに対応するノズル開口２５０の間の流体流路は他のポンピングチャンバをそれぞれのノズルに連結する他の流体流路と独立している。言い換えれば、ノズルと同じ数の、多くの、ポンピングチャンバ２２０１からの独立な平行流体流路がある。それぞれのポンピングチャンバ２２０１とそれぞれのノズル開口２５０の間にノズル再循環抵抗路２４への流入口がある。この結果、補充チャンバ１９１からノズル開口２５０へのそれぞれの流路は特定のノズル再循環抵抗路２４を有する。全てのノズル再循環抵抗路は再循環帰還マニフォールド１９に直列に連結される。再循環帰還マニフォールド１９を出るインクは補充チャンバ１９１から戻るインクと合わさり、その後、全ての戻りインクはインク流出管１２を通ってプリントヘッドアセンブリ１０から外に導かれる。

図３Ａ〜３Ｄはカラー１４の詳細を示す。壁体１６３の貫通孔２００がインク流入管１１からカプラ１１０５を通って貫通孔２００まで配管１１００を流れ下るインクを受け取る。貫通孔２００はカラー１４内を直進してはいない。代わりに、図３Ｄに示される断面図に見られるように、カラー１４の天面１０１１にある貫通孔２００の開口はカラー１４の底面１０１２にある貫通孔２００の開口からオフセットされている。同様に、再循環帰還マニフォールド１９及び補充再循環抵抗路４２からインクを受け取る貫通孔１２２の天面開口と底面開口も、図３Ｃに示されるように、オフセットされている。貫通孔１２２に入るインクはカプラ１１１０を通って配管１１１５に流入してから、インク流出管１２を通ってプリントヘッドアセンブリ１０の外に出る。（図３Ｂに示される）カラー１４の両側の溝１０１０はハウジング１３の突出リム１００８との嵌合に用いられる。上部チャネル１０２０により、（一般に長い円形ロッドの形状の）カートリッジヒータの挿入が可能になる。カートリッジヒータはそれぞれのアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄのそれぞれに入っているインク１０７の温度を上げるために用いることができる。下部チャネル１０３０は温度検知のために用いられるサーミスタを挿入することができるスペースを提供する。カラー１４のスロット１６１及び１６２は、それぞれ２つのインクジェットアレイモジュール（１６Ａ〜１６Ｄ）を収容することができる。

貫通孔２００を通ってカラー１４に入るインクの流路は以下の通りである。カラー１４の底面１０１２を出ると、インクは一体型再循環マニフォールド１５のスロット４５に導かれる。スロット４５は（図４Ｃに示される）一体型再循環マニフォールド１５の全厚１５２５を貫通する。一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５には、スロット４５から分岐している４本の付加チャネル１５２１〜１５２４がある。チャネル１５２１〜１５２４のそれぞれはインクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄの１つによって用いられる。スロット４５内に導かれるインクはこれらの分枝のそれぞれに等しく分配されて、インクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄに送り出される。これらの分枝のそれぞれの末端に、再循環マニフォールド１５の天面１５１０に垂直に開口する貫通孔４４がある。チャネル１５２１〜１５２４を流過するインクは貫通孔４４を通って一体型再循環マニフォールド１５の天面１５１０から出る。

図１Ｂ及び１Ｄに示されるように、インクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄはスロット１６１及び１６２内に取り付けられる。それぞれのアレイモジュールは（図４Ｅに示される）炭素構体１９０を有し、炭素構体１９０には補充チャンバ１９１が定められる。炭素構体１９０の底端１６４０は、アレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄがカラー１４のスロット１６１及び１６２に組み込まれたときに一体型再循環マニフォールド１５上に載る。図４Ｅの斜線部は炭素構体１９０の表面下構造を露わに見せている。インクジェットアレイモジュールの炭素構体１９０がカラー１４のスロット１６１または１６２内に組み込まれて一体型再循環マニフィールド１５の天面１５１０に接触すると、炭素構体１９０の端面１６４０上のチャネル１５３０の開口が一体型再循環マニフィールド１５の貫通孔４４と合わさる。このようにすれば、一体型再循環マニフィールド１５の天面１５１０から出るインクは炭素構体１９０のチャネル１５３０に入り、上方に導かれてインク補充チャンバ１９１に入る。

インクが補充チャンバ１９１に入ると、３本の流路がとられ得る。いくらかのインクは第１の流路にしたがい、図４Ｅの図面の面外に流れて、ポンピングチャンバ２２０１を収めているキャビティプレート２１２に流入する。いくらかのインクは第２の流路にしたがい、図面の面内に流れてキャビティプレート２１３に流入する。これらの流路はいずれもインクをノズル開口２５０またはノズル再循環抵抗路２４に送る。

第３のとられ得る流路はインクを補充再循環抵抗路４２に送る。インクのこの部分はチャネル１５４０を通って補充チャンバ１９１を出る。チャネル１５４０は炭素構体１９０の端面１６４０に開口を有し、再循環マニフォールド１５の天面１５１０の貫通孔４１４と合わせられる。貫通孔４１４は一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５において底面１５１５に定められた４本の分枝１５４１〜１５４４の１つに連結される。４つの貫通孔４１４のそれぞれは４本の分枝１５４１〜１５４４のそれぞれ１つに連結される。それぞれのアレイモジュール（１６Ａ〜１６Ｄ）は、スロット１６１または１６２内に取り付けられると、インクを補充チャンバから貯槽に戻すために４本の分枝の内の１本を用いる。４本の分枝１５４１〜１５４４の全てが、補充再循環マニフォールド４２０の一部を形成するスロット４３に連結される。スロット４３は再循環マニフォールド１５の全厚１５２５を貫通して、補充再循環抵抗路４２の一端に連結される。補充再循環抵抗路４２の他端は、カラー１４の貫通孔１２２と合わせられる貫通孔４１２に連結される。

図４Ｆは、炭素構体１９０，補強プレート２１０及び２１１，ポンピングチャンバ２２０１がその中に定められるキャがティプレート２１２及び２１３，メンブラン１７４０及び１７４１及びポンピングチャンバ２２０１のそれぞれに重ねて圧電素子が配置されている圧電プレート１７５０及び１７５１の断面図を示す。圧電素子はポンピングチャンバ２２０１内のインクに圧力を印加し、インクはキャビティプレートの側面開口を流過して（この流路に関するさらなる詳細は[0295001]の明細書に説明されている。この明細書はその全体が本明細書に参照として含められる）、特定のポンピングチャンバに対応する、それぞれのオリフィス１６４１を通って入る。オリフィス１６４１は（図１Ｅ，１Ｆ及び４Ｆに示される）９０°曲げチャネルを、炭素構体１９０の端面に定められた流出オリフィス１６４２とともに、有するデセンダー１９２に開口する。流出オリフィス１６４２はデセンダー１９４と合わさるように一体型再循環マニフォールド１５上に置かれる。それぞれのインクジェットアレイモジュールには２列のオリフィス１６４２があり、これらのオリフィス列は、一体型再循環マニフォールド１５に定められる、２つの対応するデセンダー４３０の列と合わせられる。

ポンピングチャンバ２２０１において加圧されたインクは、次に、一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５を貫通するデセンダー４３０を通って一体型再循環マニフォールド１５の天面１５１０に入る。インクは次いでデセンダープレート１７のデセンダー２２０を流下して、ノズル再循環プレート２０のポート２２に入る。ポート２２において、インクはノズルプレート２１に向けて下方に導かれ得るか、あるいは、インクは、一体型再循環マニフォールド１５及びノズル再循環プレート２０に印加される真空によって引かれて、Ｖ字形流体チャネル２４内を流れ得る。ノズルプレート２１に向かって流れるインクはプリントヘッドアセンブリ１０を出て、ノズル開口２５０からプリント媒体上に射出される。Ｖ字形流体チャネル２４に入るインクはデセンダープレート１７のアセンダー２３０に向けて上方に開口するポート２３に流入する。図７はこれらの２つのとられ得る流路をかなり詳細に示す。積層体２３のデセンダープレート１７のデセンダー２２０を出るインク１７０はノズル再循環プレート２０のポート２２に入る。インク１７０の一部１７１はノズルプレート２１のノズル管２４９を流下し続けて、ノズル管２４９内に、ノズルプレート２１のノズル開口２５０の露出側から離れて、メニスカス６０５を形成する。インク１７０の一部１７２はノズル再循環プレート２０内に定められるＶ字形ノズル再循環抵抗路またはチャネル２４を通して導かれる。再循環チャネル２４はノズル再循環プレート２０の天面及び底面のいずれにも開口する。言い換えれば、再循環チャネル２４の高さはノズル再循環プレート２１の厚さと同じである。デセンダープレート１７がチャネル２４の上側境界を定め、ノズルプレート２１が再循環チャネル２４の下側境界を定める。インクの一部１７２はポート２３に達し、デセンダープレート１７のアセンダー２３０に向けて上方に導かれてから、その流路の再循環帰還マニフォールド１９（図４Ｂ）に入り、プリントヘッドアセンブリ１０から出る。インク内の溶剤は、ノズルにおいて再補給されるが、ノズルにおいて含まれている溶存空気は新鮮なインク内に拡散で戻されることで減じられ得る。インクはノズルにおいて物理的に置換される必要はなく、ノズルの直ぐ背後でのインクの再循環による恩恵を受ける。

ポート２３の直径２４０５はポート２２の直径２４０４より小さい。再循環戻り流量は少なく、よってポート２３の直径は小さくすることができる。ポート２２の直径は、デセンダー構造全体を構成するスタックの他のパーツの開口（例えば、デセンダープレートのデセンダー２２０）と整合する。ノズル開口２５０に流入するインクの量に対する流体チャネル２４に流入するインクの量の比は、ノズル再循環プレート２０に印加される背圧によって決定される。言い換えれば、（ポート２２からノズル開口２５０までの）ジェット噴射路と（ポート２２から流体チャネル２４までの）再循環回路の間に圧力差がある。メニスカス圧力は一般に１インチ水柱（ｉｎｗｇ）（２５０Ｐａ）であり、再循環圧力は一般に１０〜３０ｉｎｗｇ（２.５０〜７.４７×１０^３Ｐａ）であって、一般的な１０：１〜３０：１の間の比を与える。一般に、この比は１０より大きくすることができる。再循環回路によって導入される再循環流の存在はプリントヘッドアセンブリに沿うジェット噴射における寄生損失として表れ得る。そのような寄生損失の表徴には、ノズル開口２５０に送られるインクの速度低下及び（ポート２２における流体チャネル２４内へのいくらかのインクの転流による）ノズル開口２５０に送られるインク滴質量の減少を含めることができる。液滴の質量減少及び速度低下の実際の大きさはジェット噴射流路と再循環回路の間の圧力差の変動によって影響を受ける。さらに、再循環回路の存在はジェット間のクロストークも高め得る。それぞれのジェットはそれぞれ自体の再循環抵抗路を有し、再循環流対流は並行して流れ、異なるジェット間で直列にはなっていないが、それでもエネルギーは再循環抵抗路を下って再循環マニフォールドへ、次いで再循環マニフォールドから異なる再循環抵抗路を戻って、異なるジェットに移ることができる。この結果、再循環構造がなければ存在しなかったであろう異なるジェット間の流路が存在してしまう。効率損及びクロストークは、再循環システム（マニフォールド）に入り得る音響エネルギーを低減することにより、最小限に抑えることができる。

再循環回路において、再循環流量を減じ、流体チャネルの直径を縮小することで、圧力差の制御に課せられる要件が弱められ、またジェット間のクロストークの効果も減じられる。（例えば、±ｘｍｍのエッチング不確定性として表される）製造精度の限界により、微細流体チャネルを有するより小さな再循環流路はより大きな流体抵抗及び得られる再循環流の変動を受ける。例えば、幅が１０μｍの流体チャネルに対し、±１μｍのエッチング不確定性または許容範囲はその幅に１０％の変動を生じさせるであろう。幅が１０００μｍのより広い流体チャネルと比較すると、±１μｍのエッチング不確定性は０.１％の変動しか生じさせないであろう。さらに、積層体２３を形成するためのノズル再循環プレート２０のデセンダープレート１７との接着剤による接合は、細い再循環チャネル内の接着材料の不都合な堆積を生じさせ、これらのチャネルを通るインクの流通を遮断するであろう。

一般に、ノズル再循環プレートには非直線チャネルが形成され、それぞれのチャネルの一端はノズル内に開口し、それぞれのチャネルの他端はノズル再循環プレートから延び出す流路に連結される。装置は、その一方の面から他方の面にインクジェット噴射ノズルの少なくとも一部が貫通するプレート及びプレートに形成されたＶ字形インク再循環流路を備え、それぞれの流路は対応するインクジェット噴射ノズルのその一部内に開口する一端及びプレートの外部でインク再循環流路に結合するための第２の末端を有する。

発明者等が語「流体抵抗」が用いる場合、発明者等は広く、例えば、流体がチャネルを流過している間に流体に作用する力を含める。いくつかの場合、流体抵抗はチャネルの長さ及び断面積の関数とすることができるパラメータで表すことができる。いくつかの例において、流体抵抗はチャネルの長さが大きくなるにつれて増大し、流体抵抗はチャネルの断面積が大きくなるにつれて減少する。

そのような製造不確定性に対するノズル再循環マニフォールドの感度を最小限に抑えるため、流体チャネルの長さを最大化する（例えば、製造公差の１００倍にする）ことができる。上述したように、チャネルの流体抵抗はチャネルの断面積及び長さの関数である。詳しくは、流体抵抗はチャネルの長さに正比例し、チャネルの断面積に反比例する。製造公差に対する流体チャネルの長さの比を大きくする（したがって、チャネルの流体抵抗を高める）ことにより、（断面積の）幅を可能な限り大きくなる（これはチャネルの流体抵抗を低める）、例えば製造公差の５倍になる、ように選んで、長さと断面積の積が所望の流体抵抗を与えることができる。一般に、流体チャネルの高さはノズルマニフォールドプレートの作製に用いられるステンレス鋼板の板厚で決定される、一般に、ステンレス鋼板の厚さは、±１５μｍのエッチング不確定性または許容範囲に比較して、例えば、±８μｍのより厳しい許容範囲で製造される。

Ｖ字形チャネル２４の幅２４０１は７５μｍとすることができる。この寸法は材料厚で決定される。パーツがどのように作製されるかにしたがい、材料厚は一般に５１μｍ以上である。図５Ｃに示されるように、特定の列５２のポート２２及び２３は縦方向に整列するが、１つの列のポート２２の位置と隣の列のポートの位置の間にはオフセット２４０２がある。オリフィスの２つの列は炭素構体の長さに沿って、オリフィス間隔の１/２の距離だけ、相互にオフセットされる。Ｖ字形チャネルの方位も列間で変わる。１つの列５３において、Ｖ字形チャネルの尖端２４１０がＶ字形チャネルの開放端２４１２の右側にあるが、隣の列５２においては、Ｖ字形チャネルの尖端２４１０がＶ字形チャネルの開放端２４１２の左側にある。この配置はノズル再循環マニフォールドプレートのスペース節約に役立つ。チャネル２４のＶ字形曲部の角度２４０１は一般に４０°〜６０°の間、例えば５０°である。一般に、角度２４０１が大きくなるほど、流体チャネル２４は長くなる。ポート間のランド間隔が角度を決定し、ランド間隔の大きさが小さくなるほど、大きな角度が必要になるであろう。角度が５°大きくなると、流体チャネル長は０.２ｍｍ短くなる。チャネルの曲率半径２４０２は０.１０ｍｍと０.２０ｍｍの間、例えば０.１２ｍｍである。曲率半径が小さすぎると（すなわち、角が鋭すぎると）、流体チャネル内で流体の反射が生じ、この結果、流体圧力反射がおこり得る。チャネルのＶ字形成はランド面積対チャネル面積比を高め、流体チャネルの配置に利用できるノズル再循環プレート２０上の限定された面積の最適化に役立つ。ランド面積対チャネル面積比の減少は、ノズル再循環プレート２０をデセンダープレートに接合して積層体２３を形成するために、与えられた流体抵抗の大きさに対して、ノズル再循環プレート２０に塗布される接着剤（例えば、エポキシ樹脂）の量を低減する。流体チャネルのピッチはポート２２の（したがって、ノズル開口２５０の）間隔と同じである。アセンダー２３０に入るインクは一体化再循環マニフォールド１５の底面１５１５に定められた、その特定のアセンダー列に供する再循環帰還マニフォールド１９に入る。いくつかの場合、４つのインクジェットアレイモジュールを収めるプリントヘッドアセンブリには８列のノズル開口２５０がある（それぞれのインクジェットアレイモジュールは２列のノズル開口を用いる）。８つの再循環帰還マニフォールド１９の全てがそれぞれの直交チャネル４１０及び４１１に連結される。直交チャネル４１０及び４１１のそれぞれは、一体型再循環マニフォールド１５の天面１５１０に開口する、それぞれの貫通孔４１２及び４１３を有する。貫通孔４１２及び４１３はノズル再循環帰還マニフォールド１９３の２つの末端を結合し、貫通孔４１２はカラー１４の貫通孔１２２に合わせられる。先述したように、貫通孔１２２に入るインクはカプラ１１１０を通って配管１１１５に流入してから、インク流出管１２を通ってプリントヘッドアセンブリ１０の外に出る。貫通孔４１２も補充再循環マニフォールドからのインクをノズル再循環帰還マニフォールドからのインクと再び一緒にする。

並列に連結され、単一の外部真空源１２０からの背圧（すなわち、公称負圧）で駆動される、２つの再循環回路、ノズル再循環回路及びインク補充チャンバ再循環回路の使用は、インク補充チャンバ再循環回路によって生じる、ノズルプレート２１のノズル開口２５０において支持されるインク滴のメニスカス圧力における望ましくない圧力揺動を防止するために、大きなインク補充チャンバ内のインク再循環が慎重に制御される必要があることを意味する。一般に、インクはインクジェットアセンブリから公称流量で射出される。再循環流路のノズル端において受ける再循環圧力は、インクが射出されているときの公称流量以下のいかなる流量低下も閾値より小さくなるか、またはインクが射出されていないときの公称負圧の変化が閾値より小さくなるように、あるいはいずれでもあるように、十分に小さい。一般に、ノズル再循環に必要な圧力は、インク補充チャンバ再循環にいかなる付加流体抵抗もない場合にインク補充チャンバ再循環に必要な圧力の５〜１０倍である。ノズル再循環流量及び所要圧力が初めに選択され、その後全てのジェットからのノズル再循環流量の和と同様の流量を提供するように補充抵抗路が設計される。補充抵抗路４２がインク補充チャンバ１９１からの戻りインクとインク流出管１２の間に組み込まれる場合、抵抗路４２は、外部真空源１２０によって容易に発生され、適度な流れが±２０％以内に制御される圧力に維持され得るように、設計することができる。（再循環チャンバ及び全ノズル再循環流路からの）合同再循環流量はジェット噴射流量の約１０％または１０μｃｍ^３/秒である。再循環流量を最大ジェット噴射流量のほぼ１０％に保つことにより、メニスカス圧力への再循環の効果が最小であることが保証される。ｘ％〜ｙ％の範囲にある再循環流量も有用であろう。すなわち、インク補充チャンバ再循環回路に適切な流体抵抗を挿入することにより、２つの再循環回路内の流体を引くに必要な圧力を等化することができる。言い換えれば、再循環回路のそれぞれにおける流体抵抗がほぼ等しいか、または相互の５０％以内であることを保証することにより、ノズル再循環回路及びインク補充チャンバ再循環回路の両方に、ほぼ等しく引く大きな圧力を単一の真空源で印加することができる。再循環流路は、例えば５(ｄｙｎｅ/ｃｍ^２)/(ｃｍ^３/秒)の、高抵抗を有することができる。再循環圧力としても知られる、例えば、１０〜４０インチ水柱（ｉｎｗｇ）（２.５０〜９.９６×１０^３Ｐａ）の間の真空を、ノズル開口２５０におけるインクのメニスカス圧力に影響を及ぼさずに、真空源１２０によって引くことができる。そのような再循環圧力は発生が比較的容易（低費用）であり、高抵抗が流量を圧力揺動に対して比較的不感にし、精密制御を不要にする。全ノズル再循環流量の和は補充再循環流量にほぼ等しい。言い換えれば、補充抵抗の値は全ノズル抵抗の等価並列抵抗の値にほぼ等しい。

図８Ａはプリントヘッドアセンブリ１０内のインク１７０の様々な流路をまとめた略図である。インク１７０はインク流入管１１を通ってプリントヘッドアセンブリ１０に入り、カラー１４の貫通孔２００に導かれる。貫通孔２００は一体型再循環マニフォールド１５のスロット４５に開口する。スロット４２は一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５に定められた４本のチャネル１５２１〜１５２４（図８Ａには１５２１だけが示されている）に開口する（図４Ａ〜４Ｄの詳細を見よ）。チャネル１５２１〜１５２４のそれぞれは一体型再循環マニフォールド１５の天面１５１０に対して垂直に開口する貫通孔４４に終端する。貫通孔４４はインクジェットアレイモジュール１６Ａの炭素構体１９０の開口１５３０と合わせられる。プリントヘッドアセンブリ１０は４つのインクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄを収容することができる（図８Ａにはインクジェットアレイモジュール１６Ａの一部だけが示されている）。開口１５３０はインク補充チャンバ１９１に至る。インク１７０は開口１５４０を通って補充チャンバ１９１の外に導かれ得る。開口１５４０は一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５に定められたチャネル１５４１に開口する貫通孔４１４に合わせられる。チャネル１５４１は、マニフォールド１５の天面１５１０に定められた、補充再循環抵抗路４２に連結されたスロット４３に至る（図８Ｂにさらに詳細に示される）。補充再循環抵抗路４２はカラー１４の貫通孔１２２と合わせられている貫通孔４１２に終端する。インク１７０は次いで貫通孔１２２を通ってインク流出管１２に流れて、プリントヘッドアセンブリ１０を出る。開口１５４０を通り、チャネル１５４，スロット４３及び補充再循環抵抗路に入るインク１７０のインク流路は、補充チャンバの再循環に関わる流路である。

インク再補充チャンバ１９１においては、いくらかのインク１７０が補強プレート２１１の上部に定められた同様の流路から個々のポンピングチャンバ２２０１を有するキャビティプレート２１３に、横方向に（図８Ａの図面の平面の内外に）、流れる（図８Ａには図面の平面から外に流れているインクだけが示されている）。ポンピングチャンバ２２０１に付随する圧電素子（図示せず）によってインクがジェット噴射されるときに、インク１７０はポンピングチャンバの下部から押し出されて補強プレート２１１に定められたオリフィス３４０に入ってから、オリフィス１６４１を通って炭素構体１９０に入る（さらに詳細については図４Ｅを見よ）。インク１７０は炭素構体１９０のデセンダー１９０内の９０°曲部を通り抜けてから、一体型再循環マニフォールド１５のデセンダー１９４に入る（図１Ｅ）。インク１７０は次いでデセンダープレート１７のデセンダー２２０を流過してノズル再循環プレート２０のポート２２に達する。ここで、いくらかのインク１７０がノズルプレート２１のノズル開口２５０に導かれ、いくらかのインクはＶ字形チャネルを流過してポート２３に至った後、一体型再循環マニフォールド１５の底面１５１５に定められている再循環帰還マニフォールド１９と合わせられた、ノズルプレート１７内のアセンダー２３０に向けて上方に導かれる（図４Ｂを見よ）。インク１７０は次いでチャネル４１１及び１９３によって貫通孔４１２に導かれた後、インク流出管を通してプリントヘッドアセンブリ１０から排出される。上述した低流量−高抵抗再循環システムはインクジェットアレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄのノズルスタック（ノズルプレート２１，カラー１４，デセンダーップレート１７）に共通の積層構造を利用することによって実施される。付加層（すなわち、ノズル再循環プレート２０）はノズルプレート２１と、（それぞれのジェットに１つの）再循環流路を収め、再循環マニフォールドへのポートを提供する、アレイモジュール１６Ａ〜１６Ｄの残りの間に挿入される。

他の実施形態も添付される特許請求の範囲内にある。

１０ プリントヘッドアセンブリ
１１ インク流入管
１２ インク流出管
１３ ハウジング
１４ カラー
１５ 一体型再循環マニフォールド
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ インクジェットアレイモジュール
１７ デセンダープレート
１９ 再循環帰還マニフォールド
２０ ノズル再循環プレート
２１ ノズルプレート
２２，２３２ ポート
２３ 積層体
２４ ノズル再循環抵抗路（チャネル）
４２ 補充再循環抵抗路
４４，１２２，１４２，１４３，１４４，２００ 貫通孔
４５，１６１，１６２ スロット
１０５，１０９ チューブカプラ
１０７，１７０ インク
１１０ 外部インク貯槽
１１１，１１２，１１００，１１１５ 配管
１２０ 真空源（外部圧力源）
１２１ 真空接続管
１５５，１５６ 弾力性環形支持体
１５８ 回路基板
１６６ フレキシブル回路
１８４ アルミニウムクランプ
１９０ 炭素構体
１９１ 補充チャンバ
１９２，１９４，２２０ デセンダー
１９３ ノズル再循環帰還マニフォールド
２１０，２１１ 補強プレート
２１２，２１３ キャビティプレート
２２１ ノズルプレートアセンブリ
２３０ アセンダー
２４９ ノズル
２５０ ノズル開口
６００ ノズルプレート
６０５ メニスカス
６０６ インク−空気界面
６０７ ノズル管
１００１，１００４ 円形開口
１００８ リム
１０１０ 溝
１０１４ 接着剤
１０１６ プリントバー
１１０５，１１１０ カプラ
１４２１ 帰還流路
１６４１，１６４２ オリフィス

Claims (32)

1. 装置において、
   インクジェットノズルを有するインクジェットアセンブリであって、インクが前記ノズルのそれぞれから基板上に射出されている間はインクが前記それぞれのノズルを通って流れ、前記ノズルからのインクの射出がおこっていないときは前記インクのメニスカスの特性が関わる公称負圧の下で前記インクが前記それぞれのノズル内に保持されるように構成されたインクジェットアセンブリ、
   及び
   再循環流路であって、それぞれが、前記ノズルの１つ内に前記流路が開口するノズル端及び、インクが前記ノズルから前記流路を通って再循環流量で再循環されるように前記公称負圧より低い再循環圧力がかけられるべき、前記ノズル端から隔てられた他の場所を有する再循環流路、
   を有し、
   前記再循環流路のそれぞれが、インクが射出されているときの公称流量以下のいかなる流量低下も閾値より小さくなるようにまたはインクが射出されていないときの前記公称負圧の変化が閾値より小さくなるように、あるいはいずれでもあるように、前記流路の前記他の場所に印加される再循環圧力によって生じる前記流路の前記ノズル端における前記再循環圧力が十分に小さくなるような、流体抵抗を前記ノズル端と前記他の場所の間に有する、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記公称負圧が、前記それぞれのノズルにおいて流体によって形成されるメニスカス圧力の大きさの１０倍より大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記公称負圧が、１０〜４０インチ水柱（ｉｎｗｇ）（２.５０〜９.９６×１０^３Ｐａ）の間であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記再循環流路が流体を前記インクジェットアセンブリから外部流体貯槽に導くことを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記流体抵抗がノズル再循環プレート内に定められることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記流体抵抗のそれぞれが前記ノズル再循環プレート内に定められるＶ字形チャネルを含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記流体抵抗のそれぞれが５(ｄｙｎｅ/ｃｍ^２)/(ｃｍ^３/秒)であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記再循環流路が前記インクジェットアセンブリ内の流体の一部を前記インクジェットノズルから遠ざけることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記再循環流量が前記公称ジェット噴射流量の１０％であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記Ｖ字形チャネルの長さが［前記チャネルの製造公差］×［第１の倍数］であり、
    前記Ｖ字形チャネルの幅が［前記チャネルの製造公差］×［第２の倍数］であって、
    前記第１の倍数が前記第２の倍数よりかなり大きい、
    ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
11. 前記Ｖ字形チャネルの曲部における曲率半径が前記曲部における流体反射を防止するに十分に大きいことを特徴とする請求項６に記載の装置。
12. 補充チャンバから延びる第２の再循環流路であって、第２の流体抵抗を有する第２の再循環流路、
    をさらに有し、
    前記ノズル端と前記他の場所の間の前記流体抵抗が前記第２の流体抵抗の±５０％以内である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
13. 前記補充チャンバが前記インクジェットアセンブリの構体内に定められることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記構体が炭素を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記第２の再循環流路が流体を前記インクジェットアセンブリの外に導くことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
16. 前記インクジェットアセンブリが一体型再循環マニフォールドをさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. 前記一体型再循環マニフォールドが前記再循環流路及び前記第２の再循環流路と流通していることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記公称負圧が前記一体型再循環マニフォールドを介して印加されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. 前記ノズルの前記再循環流路と前記第２の再循環流路が流通態様で並列に連結されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
20. 前記インクジェットアセンブリが、
    前記Ｖ字形チャネルを含む前記流体抵抗が定められているノズル再循環プレート、
    ノズルプレート、
    デセンダープレート、及び
    カラー、
    をさらに有し、
    前記ノズル再循環プレートが前記ノズルプレートと前記デセンダープレートの間に配置され、
    前記一体型再循環マニフォールドが前記カラーと前記デセンダープレートの間に配置され、
    前記炭素構体が前記一体型再循環マニフォールドと接触している、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
21. 方法において、
    インクジェットアセンブリのインクジェットのノズルのための再循環流路に対する再循環流量を選択する工程、
    前記再循環流路に印加されるべき最大外部圧力を選択する工程、及び
    流体抵抗を有する補充抵抗路を、前記ノズルに対するノズル再循環流量の和と同等の流体流量を前記補充抵抗路から供給するように、設計する工程、
    を含むことを特徴とする方法。
22. 前記ノズルのための前記ノズル再循環流路が並列に連結されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記補充抵抗路からの流体流路が前記ノズルからの前記ノズル再循環流路に並列に連結されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 前記最大外部圧力が１０〜４０ｉｎｗｇ（２.５０〜９.９６×１０^３Ｐａ）の間であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
25. 方法において、
    インクジェットアセンブリのインクジェットのノズル内の流体の一部をノズルから再循環流路を通して、前記インクジェットアセンブリから隔てられた、貯槽に流れさせる工程、
    を含むことを特徴とする方法。
26. 前記流体の前記一部が前記ノズルから射出される前記流体の流量の１０％である流量で流れることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 請求項２６に記載の方法において、
    補充抵抗路を通して前記流体の第２の部分を導く工程、及び
    前記補充抵抗路を通って流れた前記流体の前記第２の部分を前記インクジェットアセンブリの外に導く工程、
    をさらに含み、
    前記流体の前記第２の部分が、前記流体の前記一部が前記再循環流路を通して導かれる先より上流において、前記補充抵抗路に導かれる、
    ことを特徴とする方法。
28. 前記補充抵抗路を通る前記流体の前記第２の部分の流量が前記インクジェットアセンブリの前記ノズルからの流量の和の±５０％以内であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記補充抵抗路を通る前記流体の前記第２の部分の流量と前記インクジェットアセンブリの前記ノズルからの流量の和との合同流量が１０μｃｍ^３/秒であることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 方法において、
    ノズル再循環プレートに非直線チャネルを形成する工程、
    を含み、
    前記チャネルのそれぞれの一端がノズル内に開口し、
    前記チャネルのそれぞれの他端が前記ノズル再循環プレートから外に延びる流路に連結される、
    ことを特徴とする方法。
31. 前記非直線チャネルのそれぞれの長さが［前記チャネルの製造公差］×［第１の倍数］であり、
    前記非直線チャネルの幅が［前記チャネルの製造公差］×［第２の倍数］であって、
    前記第１の倍数が前記第２の倍数よりかなり大きい、
    ことを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 装置において、
    インクジェット噴射ノズルの少なくとも一部がその一方の面からその他方の面まで貫通するプレート、及び
    前記プレートに形成されたＶ字形再循環流路であって、それぞれが、対応するインクジェット噴射ノズルの前記一部内に開口する一端及び前記プレートの外部のインク再循環流路に結合する第ための２の末端を有するＶ字形再循環流路、
    を有することを特徴とする装置。

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