KR100429742B1 - 액체토출헤드,액체토출헤드제조방법,헤드카트리지및액체토출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 잉크 액적을 토출하는 복수의 잉크 토출 포트를 포함하는 상부판과, 상기 복수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 복수의 제1 액체 통로와, 이 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실과, 상기 제1 액체 통로에 인접 설치되는 제2 액체 통로를 형성함으로써 얻어지며 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하는 복수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고 발열 소자를 구동하는 드라이버를 포함하는 액체 토출 헤드 기판과, 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키며 발열 소자 상에 생성되는 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법으로서, 가동 격막을 고정시키는 부분이 피복되는 방식으로 가동 격막을 마련하는 가동 격막 형성 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 이와 같은 액체 토출 헤드와, 이 액체 토출 헤드를 갖는 액체 토출 장치를 제공한다.

Description

액체 토출 헤드, 액체 토출 헤드 제조 방법, 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치 {LIQUID DISCHARGE HEAD, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH HEAD, HEAD CARTRIDGE AND LIQUID DISCHAGRING APPARATUS}

본 발명은 액체에 열 에너지를 작용시켜 기포를 발생시킴으로서 소정 액체를 토출시키기 위한 액체 토출 헤드의 제조 방법, 이러한 액체 토출 헤드, 이러한 액체 토출 헤드를 사용하는 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 종이, 실, 섬유, 직포, 가죽, 금속, 플라스틱, 유리, 나무 또는 세라믹과 같은 기록 매체에 대해 기록을 하기 위해 인쇄기, 복사기, 통신 시스템을 갖춘 팩시밀리 및 인쇄부를 갖는 워드 프로세서와 같은 장치, 및 복잡한 방식으로 다양한 처리 장치와 결합된 산업용 기록 장치에 적용될 수 있다.

본 명세서에서, 기록이라는 용어는 문자 또는 그림과 같은 화상뿐만 아니라 아무런 의미가 없는 패턴과 같은 화상이 기록매체에 인가되는 것을 의미한다.

잉크에 열 에너지를 가함으로써 갑작스런 부피 변화를 포함하는 상태의 변화가 잉크에 야기되고, 상태 변화에 기초된 작용력에 의해 토출 포트로부터 잉크가 토출되어서 기록 매체 상에 토출된 잉크를 부착시킴으로써 화상을 형성하는 잉크 제트 기록 방법(소위 버블 제트 기록 방법)을 제공하는 것은 공지되어 있다. 이런 버블 제트 기록 방법을 사용하는 기록장치는 일본 특허 공고 (소)61-59911호 및 (소)61-59914호에 개시된 것과 같이 대체로 잉크 토출을 위한 토출 포트, 토출포트와 연통하는 잉크 통로, 잉크 통로에 배치되고 잉크를 토출하도록 된 에너지 발생수단으로서의 발열체(전기 열 변환요소)를 포함한다.

상기 기록 방법에 따르면, 고품질 화상이 저소음 고속으로 기록될 수 있으며, 이런 기록 방법을 수행하는 헤드에는, 잉크토출을 위한 토출 포트가 고밀도로 배열될 수 있기 때문에, 높은 재용해력을 갖는 기록된 화상 및 컬러 화상이 컴팩트한 장치에 의해 용이하게 얻어질 수 있다. 따라서, 버블 제트 기록 방법이 최근에 인쇄기, 복사기 및 팩시밀리와 같은 다양한 사무 장치에 적용되어 왔으며, 인쇄기 장치와 같은 산업용 시스템에 적용되어 왔다.

반면, 종래의 버블 제트 기록 방법에서는, 발열부재가 잉크와 접촉하면서 반복적으로 가열되기 때문에, 잉크의 퇴적물이 발열 부재 상에 축적될 수 있다. 또한, 토출되는 액체는 열악해지거나 적절한 기포를 발생시키기가 어려울 때, 발열 부재에 의한 직접 가열 기포 형성에 의해 달성될 수 없다.

출원인은 일본 특허 공개 (소)55-81172호에서 개시된 바와 같이 토출 액체와 기포 발생 액체를 격리시키는 가요성 격막을 통한 열 에너지에 의해 기포 발생 액체를 기포화시킴으로서 토출 액체를 토출하는 방법을 제안하고 있다. 이 방법에서, 가요성 격막과 기포 발생 액체 사이의 관계는 가요성 격막이 노즐의 일부 상에 제공되도록 된다는 것이다. 반면에, 전체 헤드를 상부 및 하부로 격리시키기 위한 대형 격막이 사용되는 배열이 일본 특허 공개 (소)59-26270호에서 개시되었다. 대형 격막이 두 액체 통로 내의 액체가 서로 혼합되지 않도록 하는 액체 통로를 한정하는 두 판 부재 사이에 끼인다.

반면에, 기포 발생 액체 자체가 그 자체의 특성을 갖고 토출 액체보다 낮은용융점을 갖는 액체가 기포의 특성을 고려한 기포 발생 액체로서 사용되는 기술이 일본 특허 공개 (평)5-229122호에서 개시되어 있고, 도전성 액체가 기포 발생 액체로서 사용되는 기술이 일본 특허 공개 (평)4-329148호에 개시되어 있다.

그렇지만, 본 발명의 발명자들은 상술한 분리 격막을 사용하는 액체 토출 헤드의 실제 제조를 조사함으로써 다음의 문제들을 발견하였다.

즉, 분리 격막이 다수의 발열 부재를 갖는 기판과 공통 액실을 형성하는 상부판 사이에 위치되기 때문에, 변형 가능 격막이 단일편으로써 취급될 때, 격막의 부착은 복잡해지고 격막은 부착 중에 손상을 받게 된다.

또한, 잉크 통로와 헤드의 가열기 상의 소정 위치에 격막을 부착시키는 것과 그 가동 부분 이외의 격막의 영역을 적극적으로 고정시키는 것은 어려우며, 결국, 부분에서 부분으로의 토출 능력을 분산시킨다. 특히, (본 출원) 격막의 분리 능력에 의해 얻어지는 효과를 유지하면서 높은 수준의 액체 토출을 얻는 데 격막이 사용될 때, 이 문제가 단순한 방식으로 해결되어야 한다.

또한, 다른 관점에서 보아, 발명자들은 무기물 막 및 발열 부재를 사용한 막 비등에 의해 수행되는 기포 형성에 기초해서액체가 토출될 때 다른 새로운 문제가 있음을 알았다. 즉, 일련의 상태 변화 때문에 격막 변위시 가열 인자를 고려해서분리 격막 자체와 잉크 제트 헤드의 내구성을 개선시키기 위한 (실질 사용에서도 발생할 수 있는) 문제가 발생한다.

본 발명의 제1 목적은 상술한 문제가 해결될 수 있고 부분에서 부분으로의토출 능력의 분산이 저감되어 신뢰성을 개선한 액체 토출 헤드 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 상술한 문제가 해결될 수 있고 부분에서 부분으로의 토출 능력의 분산이 저감되어 신뢰성을 개선한 고품질 및 좋은 화상을 기록할 수 있는 액체 토출 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 액체 토출 헤드 제조 방법, 액체 토출 헤드, 헤드 카트리지 및 상술한 문제의 해결 과정에서 본 발명자에 의해 얻어진 액체 토출 장치와 같이 관련된 발명(후술함)을 제공하는 것이다.

상기 제1 목적을 얻기 위해 본 발명에 따라서, 잉크 액적을 토출하기 위한 다수의 잉크 토출 포트와 다수의 잉크 토출 포트에 대응해서 잉크를 공급하기 위한 다수의 제1 액체 통로와 제1 액체 통로에 잉크를 공급하기 위한 공통 액실을 포함하는 상부판과, 제1 액체 통로에 인접 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 얻어지고 다수의 발열 소자가 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 배열된 기판 상에 제1 액체 통로에 인접 배열된 기포 발생 영역을 포함하고 발열 소자를 구동시키기 위한 드라이버를 포함하는 액체 토출 헤드 기판과, 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 완전히 분리시키고 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 가동 격막을 고정시키기 위한 부분이 피복되는 방식으로 가동 격막을 제공하기 위한 가동 격막 형성 단계가 구비된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 잉크 액적을 토출하기 위한 다수의 잉크 토출 포트와 다수의 잉크 토출 포트에 대응해서잉크를 공급하기 위한 다수의 제1 액체 통로와 제1 액체 통로에 잉크를 공급하기 위한 공통 액실을 포함하는 상부판과, 제1 액체 통로에 인접 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 얻어지고 다수의 발열 소자가 잉크 토출 포트가 잉크 액적을토출하도록 배열된 기판 상에 제1 액체 통로에 인접 배열된 기포 발생 영역을 포함하고 발열 소자를 구동시키기 위한 드라이버를 포함하는 액체 토출 헤드 기판과, 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 완전히 분리시키고 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서, 가동 격막을 형성하기 위한 지지부 상에 가동 격막을 제공하는 단계와, 가동 격막 상에 가동 부재를 고정시키기 위한 가동 격막 고정 부분을 제공하는 단계와, 지지부를 제거하기 위한 단계가 구비된다.

상술한 액체 토출 헤드 제조 방법에 따르면, 가동 격막은 가동 격막을 고정시키기 위한 부분들과 일체이기 때문에, 격막만 혼자서 조절되지 않는다. 따라서, 상술한 문제가 해결될 수 있고 부분에서 부분으로의 토출 능력의 분산이 저감되어 신뢰성을 개선한 액체 토출 헤드 제조 방법이 제공될 수 있다.

상기의 제2 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따라서, 잉크 액적을 토출하기 위한 다수의 잉크 토출 포트와 다수의 잉크토출 포트에 대응해서 잉크를 공급하기 위한 다수의 제1 액체 통로와 제1 액체 통로에 잉크를 공급하기 위한 공통 액실을 포함하는 상부판과, 제1 액체 통로에 인접 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 얻어지고 다수의 발열 소자가 잉크 토출포트가 잉크 액적을 토출하도록 배열된 기판 상에 제1 액체 통로에 인접 배열된 기포 발생 영역을 포함하고 발열 소자를 구동시키기 위한 드라이버를 포함하는 액체 토출 헤드 기판과, 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 완전히 분리시키고 발열소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에서, 가동 격막은 가동 격막을 지지하기 위해 가동 격막에 대해 접촉된 프레임을 갖는다.

상술한 액체 토출 헤드에 따라서, 가동 격막에 접촉하는 프레임이 구비되기 때문에, 제조중 가동 격막이 조절될 때, 가동격막의 손상을 방지하기 위해 충분한 강성이 보장되며 조립 배열이 용이하고 정확하게 달성될 수 있다. 또한, 격막의 (프레임에 의한 가동 격막의 변위 중에 고정된 단부가 되는(이동되지 않는)) 부분들은 상부판과 기판 사이의 접촉 부분 없이 고정된 단부로서 적극적으로 작동하기 때문에, 부분에서 부분으로의 분산이 없으며 사용 상태에 따른 분산이 없기 때문에 토출 특성을 안정화시키고 아주 좋은 화상을 기록한다.

본 발명의 다른 태양에 따라서, 잉크 액적을 토출하기 위한 다수의 잉크 토출 포트와 다수의 잉크 토출 포트에 대응해서 잉크를 공급하기 위한 다수의 제1 액체 통로와 제1 액체 통로에 잉크를 공급하기 위한 공통 액실을 포함하는 상부판과,제1 액체 통로에 인접 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 얻어지고 다수의 발열 소자가 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 배열된 기판 상에 제1 액체 통로에 인접 배열된 기포 발생 영역을 포함하고 발열 소자를 구동시키기 위한 드라이버를 포함하는 액체 토출 헤드 기판과, 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 완전히 분리시키고 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에서, 상부판, 헤드 기판 및 상부판과 헤드 기판에 대해 접촉하는가동 격막의 부분들은 동일한 원소를 포함하는 재료로 형성된다.

상술한 액체 토출 헤드에서, 상부판, 헤드 기판 및 상부판과 헤드 기판에 대해 접촉하는 가동 격막의 부분들은 동일한 원소를 포함하는 재료로 형성된다. 따라서, 상부판, 헤드 기판 및 가동 격막이 조립될 때, 조립이 고온 상태 하에서 수행되더라도, 격막의 가동 부분이 액체 통로로부터 벗어나는 것이 방지될 수 있다. 또한, 작동 중에 헤드에 축적된 열은 상부판, 헤드 기판 및 가동 격막의 접촉 부분 상에 동일하게 작용하기 때문에, 상부판, 헤드 기판 및 가동 격막의 위치는 이탈되지 않으며, 과도한 힘이 접촉 부분 상에 작용하지 않는다. 따라서, 가동 부분 및 가동 부분의 고정 부분은 가동부분 및 고정 부분으로서 적극적으로 작동될 수 있기 때문에, 고도의 정교한 출력 화상이 얻어질 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 액체 토출 헤드를 갖는 헤드 카트리지와, 상술한 액체 토출 헤드를 갖는 액체 토출 장치를 제공한다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 발명은 유기물 격막이 분리 격막으로서 사용될 새 야기된 새로운 문제에 대한 인식에 기초를 둔 발명들을 포함하며, 이런 발명들은 후술하는 실시예들로부터 이해될 수 있다.

동시에, 본 명세서에서, 상류 및 하류라는 용어는 액체 공급원으로부터 기포 발생 영역(또는 가동 부재)을 거쳐 토출 포트로의 액체 유동 방향에 대해 사용되거나, 또는 구성 방향을 고려한 표현으로서 사용되고 있다.

도1은 액체 통로의 방향을 따라 취한 본 발명의 제1 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 단면도.

도2는 다수의 액체 통로에 수직한 방향으로 취한 도1의 액체 토출 헤드의 단면도.

도3a, 도3b 및 도3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 구성하는 상부판의 제조 단계를 도시한 도면.

도4a, 도4b 및 도4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 구성하는 액체 토출 기판의 제조 방법과, 상부판이 액체 토출 기판에 결합된 상태를 도시한 설명도.

도5a, 도5b 및 도5c는 본 발명에 따르는 액체 토출 헤드를 구성하는 상부판 내의 구멍을 형성하는 단계를 도시한 개략도.

도6a, 도6b, 도6c, 도6d 및 도6e는 시간 경과 방식으로 도1의 액체 토출 헤드로부터 토출된 액체를 설명하기 위한 (액체통로를 따라 취한) 개략 단면도.

도7은 액체 통로의 방향에 따라 취한 본 발명의 제2 실시예에 따르는 액체토출 헤드의 단면도.

도8은 다수의 액체 토출 헤드에 수직한 방향으로 취한 도7의 액체 토출 헤드의 단면도.

도9a, 도9b 및 도9c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 구성하는 액체 토출 기판의 제조 방법과, 상부판이 액체 토출 기판에 결합된 상태를 도시한 설명도.

도10a, 도10b, 도10c 및 도10d는 본 발명에 따르는 액체 토출 헤드를 구성하는 상부판 내의 구멍을 형성하는 단계를 도시한 개략도.

도11a, 도11b, 도11c, 도11d 및 도11e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 접촉 부분을 구비한 분리 격막을 제조하기 위한 다른 방법을 설명하기 위한 개략도.

도12a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 접촉 부분과 일체인 분리 격막의 사시도.

도12b는 접촉 부분과 일체인 다수의 격막이 동시에 다수의 격막을 갖기 위해 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 상태를 도시한도면.

도13a, 도13b, 도13c, 도13d 및 도13e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 작동을 설명하는 설명도.

도14a, 도14b, 도14c 및 도14d는 도13a 내지 도13e의 액체 토출 헤드의 접촉 헤드의 발열 부재와 제2 액체 통로와 접촉부재간의 배열 관계를 설명하기 위한 도면으로서, 도14a는 발열 부재와 제2 액체 통로간의 위치 관계를 도시한 도면,도14b는 접촉 부재의 상부도, 도14c는 발열 부재와 제2 액체 통로와 접촉 부재간의 배열 관계를 도시한 도면, 도14d는 가동분리 격막의 변위 가능한 영역을 도시한 도면.

도15는 액체 통로의 방향을 따라 취한 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 단면도.

도16은 복수개의 액체 통로에 수직한 방향을 따라 취한 도15의 액체 토출 헤드의 단면도.

도17a, 도17b, 도17c 및 도17d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 접촉부와 일체형인 분리 격막을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략 단면도.

도18a 및 도18b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 접촉부와 일체형인 분리 격막의 사시도.

도19a, 도19b 및 도19c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 작동을 설명하기 위한 설명도.

도20a의 (1), 도20a의 (2), 도20b의 (1), 도20b의 (2), 도20c의 (1), 도20c의 (2), 도20d의 (1) 및 도20d의 (2)는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 순차적으로 제조하는 단계를 설명하기 위한 설명도로서, 도20a의 (1), 도20b의(1), 도20c의 (1) 및 도20d의 (1)은 사시도, 도20a의 (2), 도20b의 (2), 도20c의 (2) 및 도20d의 (2)는 복수개의 액체토출 헤드에 수직한 방향을 따라 취한 상기 사시도에 대응한 단면도.

도21은 본 발명에 따른 액체 토출 헤드 기판의 발열 소자부(기포 발생 영역)에 대응하는 부분의 일례를 도시한 단면도.

도22는 본 발명의 액체 토출 헤드 기판의 주요 소자의 종단면의 일례를 설명하기 위한 개략 단면도.

도23a, 도23b, 도23c, 도23d 및 도23e는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 토출 효율을 향상시키기 위한 기본적인 토출패턴을 설명하기 위해 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도

도24a, 도24b, 도24c, 도24d 및 도24e는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 토출 효율을 향상시키기 위한 기본적인 토출패턴을 설명하기 위해 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도

도25a, 도25b 및 도25c는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 토출 효율을 향상시키기 위한 가동 분리 격막의 변위 단계들을 설명하기 위해 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도.

도26a, 도26b 및 도26c는 본 발명에 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 제1 실시예를 도시한 도면으로서, 도26a는 비기포 발생 상태를 도시한 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도, 도26b는 기포 발생(토출) 상태를 도시한 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도 및 도26c는 제2 액체 통로의 구성을 도시한 도면.

도27a 및 도27b는 본 발명에 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 제2 실시예를 도시한 도면으로서, 도27a는 비기포 발생 상태를 도시한 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도, 도27b는 기포 발생(토출) 상태를 도시한 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도.

도28a 및 도28b는 도27a 및 도27c에 도시된 액체 토출 헤드의 변형예를 도시한 액체 통로의 방향을 따라 취한 도면으로서, 도28a는 계단식으로 형성된 액체 토출 헤드의 벽의 일부를 도시한 도면, 도28b는 소정 곡률 반경을 갖도록 형성된 제2액체 통로의 벽의 일부를 도시한 도면.

도29a 및 도29b는 본 발명에 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 제3 실시예를 도시한 도면으로서, 도29a는 제2 액체 통로와 발열 부재간의 위치 관계를 도시한 상부도, 도29b는 도29a의 위치 관계를 도시한 사시도.

도30a, 도30b, 도30c, 도30d 및 도30e는 도29a 및 도29b에 도시된 액체 토출 헤드의 토출 작동을 시간 경과 방식으로 설명하기 위한 도면으로서, 도30a 내지 도30e의 (1)은 도29a의 선 B-B를 따라 취한 단면도, 도30a 내지 도30e의 (2)는 도29a의 선 A-A를 따라 취한 단면도, 도30a 내지 도30e의 (3)은 도29a의 선 C-C를 따라 취한 단면도.

도31a, 도31b 및 도31c는 도29a 및 도29b에 도시된 액체 토출 헤드의 변형예를 도시한 도면으로서, 도31a는 발열 부재근방의 제2 액체 통로의 폭이 상류측으로부터 하류측으로 계단식으로 점증되는 상태를 도시한 도면, 도31b는 발열 부재근방의 제2 액체 통로의 폭이 상류측으로부터 하류측으로 소정 곡률 반경을 갖도록 점증되는 상태를 도시한 도면, 도31c는 발열 부재 근방의 제2 액체 통로의 폭이 하류측으로부터 상류측으로 도31b의 곡률 반경과는 반대되는 곡률 반경을 갖도록 점증되는 상태를 도시한 도면.

도32는 본 발명에 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 제4 실시예를 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도.

도33a, 도33b, 도33c 및 도33d는 도32의 액체 토출 헤드의 작동을 설명하기 위한 설명도.

도34는 도32 및 도33a 내지 도33d의 액체 토출 헤드의 제2 액체 통로의 구성을 설명하기 위해 가동 분리 격막을 생략한 상태의 제2 액체 통로를 도시한 상부도.

도35는 본 발명에 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 제5 실시예를 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도로서, 기포 발생 상태를 도시한 도면.

도36a, 도36b, 도36c 및 도36d는 도35의 액체 토출 헤드의 작동을 설명하기 위한 설명도.

도37은 본 발명에 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 제6 실시예를 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도로서, 기포 발생 상태를 도시한 도면.

도38a 및 도38b는 액체가 제1 액체 통로를 통해 유동하는 방향에 수직한 방향으로의 토출 액체에 대해 기포 발생 영역의 하류측에 토출 포트를 위치시킨 액체 토출 헤드에 본 발명을 적용한 일례를 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도로서, 도38a는 비기포 발생 상태를 도시한 도면, 도38b는 기포 발생 상태를 도시한 도면.

도39는 본 발명을 적용할 수 있는 액체 토출 헤드 카트리지의 분해 사시도.

도40은 본 발명을 적용할 수 있는 액체 토출 장치의 개략 구조도.

도41a, 도41b, 도41c, 도41d, 도41e 및 도41f는 본 발명에 따른 폴리파라크실리렌(PPX)의 기본적인 화학식을 도시한 도면.

도42a, 도42b 및 도42c는 분리 격막이 도41a의 폴리파라크실리렌만으로 형성된 경우에서의 반응 과정에서의 재료의 변화를 도시한 설명도.

도43a 및 도43b는 본 발명의 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 일 실시예를 도시한 설명도로서, 도43a는 비기포 발생 상태를 도시한 도면, 도43b는 기포 발생(토출) 상태를 도시한 도면.

도44a 및 도44b는 본 발명의 따른 가동 분리 격막 조절용 수단을 구비한 액체 토출 헤드의 다른 실시예를 도시한 설명도로서, 도44a는 비기포 발생 상태를 도시한 도면, 도43b는 기포 발생(토출) 상태를 도시한 도면.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 액체 토출 헤드 기판

2 : 발열 소자

3 : 제1 액체 통로

4 : 제2 액체 통로

5 : 가동 분리 격막

6 : 상부판

143 : 공통 액실

1200 : 액체 토출 헤드

이제 첨부 도면을 참조해서 본 발명을 그 실시예와 관련해서 설명하기로 한다.

(제1 실시예)

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 액체 통로의 방향을 따라 취한 단면도, 도2는 도1의 액체 토출 헤드를 복수개의 액체 통로에 수직한 방향을 따라 취한 단면도이다.

제1 실시예에 따른 액체 토출 헤드에 있어서, 액체에 기포를 형성하기 위한 제2 액체 통로(4)가 액체에 기포 발생 열에너지를 부여하는 복수개의 발열 소자(2)가 배열되는 액체 토출 헤드 기판(1) 상에 위치되며, 토출 포트(11)와 연통된 (토출액체용) 제1 액체 통로(3)가 제2 액체 통로 상에 제공된다. 제1 및 제2 액체 통로는 각각의 발열 소자(2)에 대응한다.

무기 재료로 제조되고 탄성을 갖는 가동 분리 격막(5)이 제1 및 제2 액체 통로들 사이에 배치됨으로써, 제1 액체 통로(3)내의 토출 액체가 제2 액체 통로(4) 내의 기포 발생 액체로부터 완전히 격리된다. 제1 액체 통로(3) 내의 토출 액체와 제2 액체 통로(4) 내의 기포 발생 액체는 각각의 공급 경로로부터 공급된다.

토출 액체는 (이후에 설명할) 잉크 탱크로부터 제1 공통 액실로 공급되며 토출 포트로부터 복수개의 발열 소자 각각에 대응하는 제1 액체 통로를 통해서 토출된다. 한편, 기포 발생 액체는 제2 공통 액실로 공급되며 복수개의 발열 소자 각각에 대응하는 제2 액체 통로 내에 장전된다. 도시된 실시예에 있어서, 기포 발생 액체는 도1의 화살표로 도시된 바와 같이 유동하며 (도시하지 않은) 액체 이동 경로를 통해 이동 또는 순환된다.

토출 포트(11)와 연통된 제1 액체 통로(3)는 상부판(6)을 액체 토출 헤드 기판(1)에 접합함으로써 형성된다. 즉, 도시된 실시예에 따른 상부판(6)은 토출 포트(11)를 구비한 오리피스 판, 복수개의 제1 액체 통로(3)를 한정하는 복수개의 액체통로 벽(3a) 및 복수개의 제1 액체 통로(3)와 공통 연통되어 제1 액체 통로(3)에 액체(토출 액체)를 공급하는 제1 공통 액실(143)을 한정하는 제1 챔버 프레임으로 구성된다.

도시된 실시예에 따른 액체 토출 헤드는 액체 토출 헤드 기판(1), 가동 분리 격막(5) 및 상부판(6)이 실리콘 원소와 같은 동일 원소를 함유한 재료로 형성된다는 특징을 갖는다.

우선, 도시된 실시예에 다른 액체 토출 헤드를 제조하는 방법을 설명하기로 한다. 도3a 내지 도3c 내지 도5a 내지 도5c는 액체 토출 헤드 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이다.

첫 번째로, 도3a 내지 도3c를 참조해서 상부판을 제조하는 방법을 간략하게 설명하기로 한다.

도3a에 도시된 바와 같이, 우선 두께가 약 1㎛인 열 SiO2 산화물의 막(13)을 실리콘 웨이퍼(Si 기판)의 양 표면에 형성한 후에 석판술과 같은 공지의 기술을 사용해서 공통 액실을 한정하는 부분을 패턴화한다. 그리고, 두께가 약 30 ㎛인 SiN막(14)(노즐의 재료)을 마이크로파 CVD법(이후 ㎼-CVD법이라 함)으로 막(13) 상에 형성한다. ㎼-CVD법에 있어서 SiN 막을 형성하기 위해 사용되는 가스는 모노실란(SiH4), 질소(N2) 및 아르곤(Ar)으로 된 혼합 가스일 수 있다. 부수적으로, 사용된 가스의 성분은 상기 가스뿐만 아니라 진란(Si2H6) 및/또는 암모니아(NH3)를 포함할 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, SiN 막은 전력이 1.5 ㎾인 마이크로파를 사용하고 유동율이 100/100/40 sccm 인 SiH4/N2/Ar을 공급해서 5 mTorr의 높은 진공 하에서 형성된다. SiN 막에는 다른 성분비가 형성될 수 있으며 또 이 SiN 막은 RF 전원을 사용한 CVD법에 의해 형성될 수 있다.

다음, 도3b에 도시된 바와 같이, 오리피스 부분과 액체 통로 부분을 석판술과 같은 공지된 기술을 사용해서 패턴화하며, 유전성 결합 플라즈마를 이용하는 에칭 장치를 사용해서 홈(trench) 구조를 얻기 위해 에칭을 수행한다.

이후에, 도3c에 도시된 바와 같이, 테트라-암모늄-수산화물(이후 TMAH라 함)을 사용해서 도1에 도시된 바와 같이 오리피스와 일체형인 실리콘 상부판(6)을 형성하기 위해 실리콘 웨이퍼 관통 에칭을 수행한다.

다음에는 도4a 내지 도4c를 참조해서 헤드 기판과 가동 격막을 제조하는 방법을 설명하기로 한다.

우선, 도4a에 도시된 바와 같이, 두께가 약 5 ㎛인 PSG(인규산염 유리) 막(17)을 플라즈마 CVD법을 사용해서 (이후에 설명될) 소자 기판(16) 상에 형성한다. 도시된 실시예에 있어서, PSG 막의 두께는 궁극적으로 제2 액체 통로의 높이를 결정하기 때문에 제2 액체 통로로의 액체 공급 상태에 따른 전체 액체 통로의 균형을 고려해서 그 두께를 가동 부재의 가장 우수한 효율을 얻기 위한 값으로 선택하는 것이 바람직하다.

다음, 도4b에 도시된 바와 같이, 제2 액체 통로 및 제2 공통 액실을 한정하는 부분이 아닌 다른 PSG 막 부분을 석판술과 같은 공지된 기술을 사용해서 패턴화하며, 두께가 약 1 ㎛인 (제1 액체 통로와 제2 액체 통로 사이에 분리 격막을 한정하는) SiN 막(18)을 PSG 막 상에 형성한다. 이 SiN 막은 일반적으로 반도체 공정에서 사용되며 양호한 알칼리 저항성, 화학적 안정성 및 양호한 잉크 저항성을 갖는다. SiN 막의 조성물로는 Si3N4가 최적이지만 가동 격막의 효율을 고려해서Si : N이 1 : 1 내지 1.5로 선택될 수 있다. 더욱이, 우수한 알칼리 저항성, 화학적 안정성 및 잉크 저항성에 비추어서, SiC가 SiN 대신에 사용될 수 있다. 부수적으로, SiN과 같은 무기 재료로 제조된 가동 격막의 두께는 재료에 따라 좌우되며 (SiN의 경우) 1000 Å - 1 ㎛가 바람직하다.

한편, 소자 기판(16)의 배면에 대해서는 두께가 약 1 ㎛인 열 SiO2 산화물 막을 소자 기판 상에 사전에 형성한 후에, 제2공통 액실 및 제2 액체 통로에 의해 한정되는 액체 이동 경로를 형성하는 공급구 및 토출 포트로서의 복수개의 개구부(도4a 내지 도4c에는 도시되어 있지 않으며 도1을 참조할 것)를 석판술과 같은 공지된 기술을 사용해서 패턴화한다. 직경이10 내지 50 ㎛인 원통형 관통 구멍을 유전성 결합 플라즈마를 사용한 에칭 장치에 의해 소자 기판(16)의 배면에 (에칭에 의해) 형성한다.

도시된 실시예에 있어서, 에칭 공정에서 제2 액체 통로를 형성하는 희생층(sacrifice layer)으로서 PSG 막을 사용해서 제2 액체 통로에 상당하는 구멍들이 마련될 때 에칭은PSG 막 상의 소정 위치에서 중지될 수 있다. 부수적으로,관통 구멍이 형성된 소자 기판 상의 영역에 대해 (이후에 설명할) 축열층(103)이 사전에 제거될 수 있다.

그리고, 도4c에 도시된 바와 같이, 관통 구멍을 형성했던 기판의 배면으로부터 PSG를 제거하는 용제(예를 들어, 완충된 불소산)를 주입함으로써 제2 액체 통로가 형성되며, 이에 의해 가동 격막과 일체형인 헤드 기판이 완성된다. 부수적으로, 도시된 실시예에서와 같이 액체 이동 경로로서 제2 액체 통로를 사용하고 복수개의 관통 구멍을 제공함으로써 용제에 의한 PSG의 제거가 촉진될 수 있으며 잔여 에칭이 방지될 수 있다.

전술된 대로, 가동 격막과 일체형인 헤드 기판의 제작 방법에 따라, 가동 격막이 가동 격막을 고정시키기 위한 부분을 구비한 헤드 기판과 일체형으로 형성되기 때문에, 약 1㎛의 두께를 갖는 매우 얇은 가동 격막이 하나의 조각으로 취급되는 것이 요구되지는 않는다.

또한, 가동 격막이 발열 저항 소자를 갖는 헤드 기판과 일체형으로 형성될 수 있기 때문에, 발열 저항 소자에 대한 가동격막의 위치 설정은 더 정확히 수행될 수 있어, 부품 간의 토출 능력의 분산을 방지한다. 또한, 제2 액체 통로가 반도체제조 공정을 이용함으로서 형성되기 때문에, 액체 통로 간의 피치는 약 10 내지 20㎛로 줄어들게 되어, 고밀도의 노즐 배치를 용이하게 실현시킨다.

부수적으로, PSG가 제2 액체 통로를 형성하기 위한 희생층으로서 이용되는 예가 설명되어 있기는 하지만, 희생층과 가동분리 격막 간의 선택비가 용제에 의해 제공되는 한, 임의의 재료가 사용될 수 있다. 일례로, 도시된 실시예에서와같이,SiN이 가동 분리 격막으로 이용되고 완충제 플루오르산이 용제로서 이용될 때, BPSG(붕소-인 첨가-규산염 유리)는 간편하게 희생층으로서 이용될 수 있다. 부수적으로, SiN이 가동 분리 격막으로 이용되고 완충제 플루오르산이 용제로서 이용되는 경우에, PSG 또는 BPSG가 희생층으로서 이용될 때, 잔류 에칭이 제2 액체 통로의 일부에 남아있더라도, 잔류 에칭이 잉크와 같은 에칭된 알칼리 물질로 되기 쉽기 때문에, 잔류 에칭은 잉크가 공급될 때 결국 외부로 흐르게 되어, 신뢰성을 향상시킨다. 또한, 전술된 공정에 의해 제조될 때, 소자 기판에 관한 선택비가 전술된 관통 구멍의 성형을 위한 에칭 공정에 제공되는 것이 바람직하다. 그러한 상태를 만족시키는 재료 중에, 바람직한 재료가 선택될 수 있다.

다음으로, 도4c에 도시된 상부판과 가동 격막과 일체형인 헤드 기판 간의 연결에 대해 설명하기로 한다.

도시된 실시예에서, 가동 격막과 일체형인 헤드 기판과 상부판이 동일 원소로부터 형성되기 때문에, 그 사이의 연결은 (이후에 단지 실내 온도 연결로서 부르게 되는) 표면 운동을 이용한 저소음(실내 온도) 연결에 의해 수행될 수 있다.

이러한 경우에 이용되는 실내 온도 연결 장치는 (모두가 진공 챔버인) 보조 챔버와 연결 챔버를 포함하고, 1 내지 10Pa의 진공이 이용된다. 보조 챔버에서, 액체 토출 헤드 기판(1)과 오리피스 일체형 상부판(6)을 연결하기 위한 일부를 위치설정하기 위한 정렬 위치는 화상 처리를 이용하여 결정된다. 그 후에, 그러한 상태가 유지되는 동안, 조립체는 결합 챔버 내로 반송되고, 에너지 입자는 결합될 부분에서의 SiN 막 표면에 도포된다. 표면이 그러한 도포에 의해 활성화된 후에,액체 토출 헤드 기판(1)과 오리피스 일체형 상부판(6)은 결합된다. 이 경우에, 강도를 증가시키기 위해, 200℃ 이상의 온도 또는 압력이 인가될 수 있다.

부수적으로, 결합 방법으로서, 수성 유리(나트륨 규산염)의 (3000Å의 두께를 갖는) 박막이 액체 토출 헤드 기판의 (결합될) 부분 상에 코팅되고 패터닝이 실행된 후에, 기판은 약 100℃의 온도에서 상부판에 결합될 수 있고, 또는, 접착제가 전사 방법에 의해 토출 헤드 기판 및 상부판 중 하나에 코팅된 후에, 열 및 압력에 의해 결합이 실행될 수 있다.

도시된 실시예에서, 상부판과 헤드 기판이 결합될 때, 상부판과 가동 격막 및 헤드 기판이 실리콘 원소를 포함하는 재료로부터 형성되기 때문에, 열 팽창으로 인한 영향은 동일 방식으로 이러한 부품 상에 영향을 주게 되어, 내열성을 향상시킨다. 따라서, 조립(결합)이 고온 상태 하에서 수행될 때에도, 격막의 가동부는 액체 통로로부터의 이탈이 방지될 수 있다. 부수적으로, 열 팽창으로 인한 영향을 동등하게 하기 위해, 재료는 실리콘 원소로 한정되지 않으나, 상부판과 가동격막 및 헤드 기판은 동일 원소로부터 형성될 수 있다.

전술된 대로, 도5a에 도시된 대로 상부판과 헤드 기판을 결합시킴으로서 얻게 되는 조립과 관련하여, 도5b에 도시된 대로, 오리피스부는 이온 비임(19)에 의해 움직이게 되고 진공 하에서는 마스크(20)를 이용하게 된다. 이 경우에, 이온 비임의 동력으로 인해, 그 작용은 전도된 테이퍼 형태로 수행될 수 있다. 이렇게 도5c에 도시된 대로, 헤드는 완성될 수 있다. 부수적으로, 오리피스의 제작 방법으로서, 엑시머 레이저를 이용한 레이저 접착이 정상 온도/압력 하에서 실행될 수있다.

엑시머 레이저를 이용한 레이저 접착에서, SiN 재료가 적절하다. 실리콘을 포함하는 전술된 작용 재료에서, SiN가 가장 좋으며, 그 다음으로는 SiC와 Si이며, SiO2가 가장 나쁘다. 부수적으로, 실리콘을 포함하는 격막은 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성된다.

레이저 접착에 의해 형성된 무기판 절연 격막의 표면이 본래 그대로의 적절한 예리한 형태를 갖고 있기는 하지만, 더 예리한 형태를 얻기 위해, 연마 공정이 추가될 수 있다.

다음으로, 도1의 액체 토출 헤드로부터의 액체 토출에 대해서는 도6a 내지 도6e를 참고로 하여 설명하기로 한다. 도6a내지 도6e는 액체가 시간 경과 형태로 도1의 액체 토출 헤드로부터 토출되는 방식을 설명하기 위한 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 개략 단면도이다.

도6a 내지 도6e에서, 토출 포트(11)에 직접 연통되는 제1 액체 통로(3)는 제1 공통 액실(143)로부터 공급되는 제1 액체로 채워지고, 기포 발생 영역을 갖는 제2 액체 통로(4)는 발열 부재(2)로부터 열 에너지를 인가함으로서 형성될 수 있다.

도6a에 도시된 초기 상태에서, 제1 액체 통로(3) 내의 액체는 모세관력에 의해 토출 포트(11) 근방으로 반송된다. 부수적으로, 도시된 실시예에서, 토출 포트(11)는 제1 액체 통로(3) 내의 액체 유동 방향으로 제1 액체 통로(3) 상의 발열 부재(2)의 돌출 영역의 하류측에 배치된다. 전술된 대로, 제2 액체는 화살표에의해 도시된 방향으로 제2 액체 통로 내에서 이동되도록 흐르게 된다.

이러한 상태에서, 열 에너지가 발열 부재(2)에 인가될 때, 발열 부재(2)는 신속히 가열되고, 그 결과 기포 발생 영역에 접하게 되는 제2 액체는 (도6b의) 기포를 발생하도록 가열된다. 기포(7)는 미국 특허 제4,723,129호에 기재된 막 비등현상에 의해 발생되고 높은 압력으로 발열 부재의 전체 표면 상에 형성된다. 이러한 경우에 발생된 압력은 가동 분리 격막(5) 상에서 작용하도록 제2 액체 통로(4) 내의 제2 액체를 통해 전달되고, 그 결과 가동 분리 격막(5)은 제1 액체 통로(3) 내의 제1 액체의 토출을 개시하도록 변형된다.

발열 부재(2)의 전체면 상에 발생된 기포(7)가 신속히 성장될 때, 기포는 (도6c의) 막 형태로 된다. 초기 기포 발생 상태에서의 고압으로 인한 기포(7)의 팽창은 가동 분리 격막(5)을 더 변형시키고, 그 결과 토출 포트(11)로부터의 제1 액체통로(3) 내의 제1 액체의 토출은 더 증진된다. 그 후에, 기포(7)가 더 성장될 때, 가동 분리 격막(5)의 변형은 (도6d와 같이) 증가되고, 그 후에 기포가 수축될 때, 가동 격막은 도6a(도6e)에 도시된 초기 상태로 복귀된다.

전술된 대로, 도시된 실시예에 따른 액체 토출 헤드에서, 액체 토출 헤드 기판(1), 가동 분리 격막(5) 및 상부판(6)은 동일 원소를 포함하는 재료로부터 형성된다. 따라서, 동일 방식으로 이러한 부재 상에 열 축적으로 인한 영향이 미치기 때문에, 사용할 때에 액체 토출 헤드 기판(1), 가동 분리 격막(5) 및 상부판(6) 간의 결합부는 과도한 힘을 받지 않게 된다. 따라서, 제조에 있어서의 조립 정확성이 향상되고 가동 격막의 가동부와 고정부가 각각 가동부와 고정부로서 확실히 작용할 수 있기 때문에, 매우 정교한 출력 화상을 안정적으로 얻을 수 있다.

또한, 도시된 실시예에서, 상부판이 실리콘을 포함하는 재료로부터 형성되기 때문에, 헤드의 열 복사 능력은 수지로 제작된 헤드와 비교하여 향상될 수 있다. 또한, 토출 액체용 액체 통로를 형성하는 액체 통로벽이 가동 분리 격막뿐만 아니라 SiN으로부터 형성되기 때문에, 잉크 내성이 향상될 수 있다. 그러한 또 다른 특징으로 인해, 매우 정교한 출력 화상을 안정적으로 달성할 수 있는 (도시된 실시예)에서의 전술된 효과가 더 뛰어나게 된다.

마지막으로, 도1의 액체 토출 헤드에 대한 보충 설명을 하기로 한다.

도시된 실시예에서, 도1에 도시된 헤드에서, 제2 액체 통로와 연통하는 제2 공통 액실은 가동 분리 격막(5)에 의해 형성된다. (가동 분리 격막과 발열 저항 소자 간의 기포 발생 영역에서 발생된 기포로 인한 압력파에 의해 야기된) 액체의 유동이 제2 액체 통로 내로 들어가는 것을 방지하기 위해, 제2 액체 통로를 형성하는 측벽은 발열 저항 소자(2)의 후방단의 상류 지점까지 연장된다.

도시된 실시예에서와 같이, 제2 공통 액실이 격막에 의해 형성되기 때문에, 기포 발생으로 인한 기포 발생 액체의 혼선이 더욱 억제될 수 있는 효과를 얻게 된다. 도시된 실시예에서와 같이 그러한 효과를 향상시키기 위해, 제2 공통 액실이 가동 분리 격막이 개재된 상태로 제1 공통 액실과 대향하는 것이 바람직하다.

(제2 실시예)

도7은 액체 통로의 방향을 따라 취한 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 단면도이고, 도8은 다수의 액체 통로에 수직 방향을 따라 취한 도7의 액체 토출 헤드의 단면도이다. 부수적으로, 제2 실시예에서, 제1 실시예와 동일 기능을 갖는 요소는 동일한 도면 부호가 부기된다.

이러한 실시예에 따른 액체 토출 헤드에서, 액체 기포를 발생시키기 위한 제2 액체 통로(4)는 기포 발생 열 에너지를 액체에 제공하기 위한 발열 소자(2)가 배치되는 액체 토출 헤드 기판(1) 상에 배치되고, 토출 포트(11)와 연통하는 (토출액체용) 제1 액체 통로(3)는 제2 액체 통로 상에 마련된다. 제1 및 제2 액체 통로는 각각의 발열 소자(2)에 대응한다. 탄성을 갖는 가동 분리 격막(5)은 제1 및 제2 액체 통로 사이에 배치되어, 제1 액체 통로(3) 내의 토출 액체는 제2 액체통로(4) 내의 기포 발생 액체로부터 완전히 분리된다. 제1 액체 통로(3) 내의 토출 액체와 제2 액체 통로(4) 내의 기포발생 액체는 각각의 공급 통로로부터 공급된다.

토출 포트(11)와 연통하는 제1 액체 통로(3)는 상부판(6)을 액체 토출 헤드 기판(1)에 결합함으로서 형성된다. 즉, 상부판(6)은 토출 포트(11)와, 다수의 제1 액체 통로(3)를 형성하기 위한 다수의 홈과, 액체(토출 액체)를 제1 액체 통로(3)에 공급하기 위해 다수의 제1 액체 통로(3)와 공통 연통하는 제1 공통 액실(143)을 형성하는 리세스를 구비한 오리피스판에 의해 구성된다.

분리 격막(5)은 탄성과, 약 300℃의 온도에 대한 내열성과, 오일 내성과, 용제 내성 및 화학물질에 대한 내성을 갖는 재료로 제작된다. 또한, 코팅 또는 전착을 이용한 양호한 격막 형성 능력이 바람직하다. 일례로, 실리콘 고무 탄성 본체의 표면막에 이용되는 폴리파라크실리렌이 이용될 수 있다. 그러한 재료는 실리콘재료에 대한 양호한 부착 능력과 양호한 탄성을 갖고, 그러한 재료로부터 증기-상 전착 중합 방법에 의해 박막을 얻을 수 있다. 또한, 플루오르수지막은 본 발명의 액체 토출 헤드의 분리 격막에 적절하다. 플로오르수지의 수성 페인트(일례로, FEP, PFA, PTFE)가 코팅된 후에, 가열 점화에 의해 막이 형성된다. 플로오르수지는 또한 실리콘 재료에 대한 양호한 부착 능력과 양호한 탄성을 갖는다.

분리 격막(5)을 고정시키고 제1 액체 통로벽(3a)과 제1 공통 액실 프레임을 제2 액체 통로벽(4a)과 제2 공통 액실 프레임에 결합시키기 위한 결합 부재(130a, 130b)는 분리 격막(5) 상부 및 그 하방에 배치된다. 도시된 실시예에서, 상부판, 헤드 기판 및 결합 부재(130a, 130b)는 모두 실리콘 원소를 포함한 재료로 제작된다.

따라서, 동일 방식으로 이러한 부재 상에 열 축적으로 인한 영향이 미치기 때문에, 사용할 때에 액체 토출 헤드 기판(1),가동 분리 격막(5) 및 상부판(6) 간의 결합부는 과도한 힘을 받지 않게 된다. 따라서, 제조에 있어서의 조립 정확성이 향상되고 가동 격막의 가동부와 고정부가 각각 가동부와 고정부로서 확실히 작용할 수 있기 때문에, 매우 정교한 출력 화상을 안정적으로 얻을 수 있다.

또한, 도시된 실시예에서, 상부판이 실리콘을 포함하는 재료로부터 형성되기 때문에, 헤드의 열 복사 능력은 수지로 제작된 헤드와 비교하여 향상될 수 있고, 제1 실시예와 같이, 매우 정교한 출력 화상을 안정적으로 달성할 수 있는 (도시된 실시예)에서의 전술된 효과가 더 뛰어나게 된다.

마지막으로, 이러한 실시예에 대한 보충 설명을 하기로 한다.

제1 실시예와 같이 제2 실시예에서, 제2 액체 통로를 형성하는 측벽이 발열 저항 소자(2)의 후방 단부의 상류 지점까지 상방으로 연장되고 제2 공통 액실이 가동 분리 격막이 개재된 상태로 제1 공통 액실에 대향해 있기 때문에, 기포 발생으로 인한 기포 발생 액체의 혼선이 더욱 억제될 수 있다.

또한, 도시된 실시예에서, 제1 액체 통로를 형성하기 위한 (제1 액체 통로의 측벽) 액체 통로벽(3a)은 발열 저항 소자(2)의 후방단의 상류 지점에서 제1 공통 액실(143) 까지 연장되고 거기에 상부벽이 존재하지 않게 된다.

이러한 배치로 인해, 기포가 가동 분리 격막(5)과 발열 저항 소자(2) 사이의 기포 발생 영역에서 성장할 때, 노즐 상류를 향하고 노즐에 인접한 액체의 유동은 변형된 가동 분리 격막(5) 및 액체 통로벽(3a)에 의해 차단되거나 억제되어, 상류방향의 액체의 이동을 억제한다. 그 결과, 기포의 수축 중에 메니스커스의 지연량은 줄어들 수 있게 된다.

부수적으로, 또한 (이후에 기술되는) 도13a 내지 도13e에 도시된 예에서, 위의 배치가 적용될 수 있다.

다음으로, 도시된 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 제작 방법에 대해 도9a 내지 도9c와 도12a 및 도12b를 참고로 하여 설명하기로 한다.

우선, 헤드 기판의 제작 방법에 대해 도9a와 도9b를 참고로 하여 설명하기로 한다.

도9a에 도시된 대로, 우선적으로, 약 5㎛의 두께를 갖는 (제2 액체 통로를 형성하는 액체 통로벽(4a)을 형성하는) SiN막(118)이 μW-CVD 방법에 의해 (이후에충분히 기술되는) 소자 기판(16) 상에 형성된다. 그리고, 제2 액체 통로와 (도시되지 않은) 제2 공통 액실은 사진 석판과 같은 공지 기술을 이용하여 형성된다.

그후에, 약 1㎛의 두께를 갖는 열 SiO2 산화물막이 소자 기판(16) 상에 형성된다.

한편, 소자 기판의 후방면에 관하여, 제2 공통 액실로 기포를 공급하고 제2 액체 통로로부터 기포 발생 액체를 이동시키기 위한 다수의 공급 개구부는 사진 석판과 같은 공지 기술을 이용하여 만들어진다. 그리고, 유전성 결합 플라즈마를 사용하는 에칭 장치에 의해 요소 기판의 배면에 (에칭에 의해) 50 μm의 직경을 갖는 원통형 관통 구멍이 형성된다. 제1실시예에서와 같이, 또한 제2 실시예에서와 같이, 관통 구멍이 형성되는 영역으로부터 (후술되는) 열 축적 층(103)이 미리 제거되는 것이 바람직하다.

도9c에서 도시된 바와 같이, 오리피스 일체형 상부판(6)은 후술되는 가동 분리 격막이 삽입되면서 기판에 연결된다. 제1실시예에서와 같이, 오리피스 일체형 상부판(6)은 도3a 내지 도3c에서 도시된 프로세스에 의해 제조되며, 제1 공통 액실 프레임 및 제1 액체 통로 벽의 일부가 SiN 막으로 형성된다. 또한, 제1 실시예에서와 같이, 기판과 상부판과 가동 분리격막 사이의 결합은 상온 결합에 의해 수행된다.

그 후, 제1 실시예에서와 같이, 헤드는 오리피스부를 작동시킴으로써 완성된다(도5a 내지 도5c).

도시된 실시예에 따른 제조 방법에서, 도4c에서 도시된 바와 같이, 가동 분리 격막이 결합 부재와 함께 취급되기 때문에, 제1 실시예에서와 같이, 가동 막이 일 편으로 취급될 필요는 없다. 이하, 도10a 내지 도10d를 참조하여 도시된 실시예의특징인 결합 부재를 갖는 분리 격막의 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.

우선, 도10a에서 도시된 바와 같이, (오리피스 일체형 상부판(6)에의 결합부를 구성하는 결합 부재(130a)를 한정하는) 약3 μm의 두께를 갖는 SiN 막은 μW-CVD 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(17) 상에 형성된다. 그 후, 소정 부분만이 남도록 사진석판술과 같은 공지 기술을 사용하여 에칭이 수행된다.

그 후, 도10b에서 도시된 바와 같이, 약 5 μm의 두께를 갖는 폴리파라크실리렌의 막이 증착 중합화 방법(vapor-phasedeposition polymerization method)에 의해 가동 분리 격막(5)으로 형성된다. 본 발명에서 사용된 기본 구조, 제조 방법 및 폴리파라크실리렌의 중합화는 미국 특허 제3,379,803호 및 일본 특허 공개 공보 44-21353호 및 52-37479호에서 개시되어 있다.

따라서, 도10c에서 도시된 바와 같이, (액체 토출 헤드 기판(1)에의 결합부를 구성하는 결합 부재(130b)를 한정하는) 약2 μm의 두께를 갖는 SiN막이 μm-CVD 방법을 사용하여 형성된다. 그 후, 필요한 부분만 남도록 사진석판술과 같은 공지의 기술을 사용하여 에칭이 수행된다.

최종적으로, 도10d에서 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(17)이 화학 기계 연마(CMP) 또는 TMAH를 사용한 에칭 방법에 의해 제거된다. 또는, XeF2 가스에 기판을 노출시킴으로써 실리콘 웨이퍼가 제거될 수도 있다.

도12a는 상술된 프로세스에 의해 제조된 일체로 형성된 결합 부재를 갖는 분리 격막의 사시도이다. 도12a는 하방에서 본도10d 또는 도11e의 일체로 형성된 결합 부재를 갖는 분리 격막의 도면이다. 도시된 실시예에서, 가동 막 상에 결합 부재를 제공함으로써, 가동 막이 취급될 때, 충분한 강도(strength) 또는 강성(rigidity)이 보장되며, 그에 의해, 가동 막의 손상이 방지되며 조립 중 용이하고 올바른 정렬이 가능하다. 또한, (막의 변형 중) 막의 고정 단부 부분이 상부판에 결합되지 않으면서 고정 단부로서 확실히 작용하며 기판 및 고정 단부 부분이 높은 정밀도로 제조될 수 있기 때문에, 부분적인 분산 및 사용 상태에 따른 분산이 방지될 수 있으며, 따라서, 안정된 토출 성능을 가지며 높은 정도의 화상이 가능한 액체 토출 헤드가 제공되며, 노즐은 높은 밀도로 용이하게 배치될 수 있다.

도시된 실시예에서, 프레임으로서 상부 및 하부 결합 부재를 제공함으로써, 제조 시 취급성이 향상되며, 막의 고정 단부를 명확하게 한정하도록 결합 부재에 의해 가동 막의 변형 가능부를 피복함으로써 (즉, 도12a에서 도시된 바와 같이 결합부재가 개구를 폐쇄시킴으로써), 막은 가동부 및 고정부를 명확히 분할되며, 그에 의해 우수한 성능을 달성한다.

또한, 도시된 실시예에서, 실리콘 웨이퍼가 결합 부재 및 가동 분리 격막을 위한 도구로서 사용되기 때문에 이러한 부품은 고온 상태에서 제조될 수 있으며, 막 형성 기술이 사용되기 때문에 부품들은 어떠한 핀홀도 형성하지 않으면서 청정환경 하에서 높은 정밀도로 제조될 수 있다. 또한, 도12b에서 도시된 바와 같이, 도12a에서 도시된 일체로 형성된 다수의 분리 격막이 한 번에 다수의 막을 얻도록 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수도 있다. 이 경우, 물품이 헤드에 대응하여 절단되어야 하지만, 높은 정도로 가동부 및 고정부를 갖는 다수의 막이 한 번에 제조될 수 있다.

또한, 도11c에서 도시된 바와 같이, 도10a 내지 도10d에서 도시된 프로세스에 대신하여, 가동 분리 격막(5)의 양 단부 뒤에, 액체 토출 헤드 기판(1)에 결합된 부분을 한정하는 결합 부재(130b)를 구성하는 SiN 막이 형성될 수도 있다. 본 방법(도10a 및 도10b에 대응하는 프로세스는 도11a 및 도11b에서 도시되어 있으며, 도10c 및 도10d에 대응하는 프로세스는 도11d 및 도11e에서 도시되어 있다)에 따르면, 동일한 재질로 제조된 결합 부재(130a 및 130b)가 결합되기 때문에, 가동분리 격막은 양 측으로부터 결합 부재에 의해 확실히 지지될 수 있으며, 결합 부재를 갖는 다수의 가동 분리 격막이 실리콘 웨이퍼 상에 집단적으로 형성되어 헤드에 따라 물품이 절단 될 때, 막 자체가 아니라 서로 결합된 결합 부재가 절단되며, 절단 프로세스는 고속으로 정확하게 수행될 수 있으며, 절단 장치의 영향은 감소될 수 있으며 부분적인 분산이 감소될 수 있다.

이하 도13a 내지 도13e 및 도14a 내지 도14d를 참조하여 도시된 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 액체 토출 작업을 기술하기로 한다.

도13a 내지 도13e는 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 액체 토출 작동을 설명하는 예시도이다. 도7에서 도시된 제2실시예에서와 같이 도13a 내지 도13e에서, 액체 내에서 기포를 발생시키기 위한 열 에너지를 발생시키는 발열 부재(502)(본 실시예에서, 40μm x 105μm의 치수를 갖는 발명 저항) 및 제1 액체 통로(503)가 토출 포트(501)와 직접 연결된 기판(510) 상에 기포 발생 액체를 위한 제2 액체통로(504)가 제공된다. 또한, 탄성을 갖는 무기 재료로 제조된 박막으로 형성된 가동 분리 격막이 제1 액체 통로(503)와 제2 액체 통로(504) 사이에 배치되어, 제1 액체 통로(503) 내의 토출 액체는 제2 액체 통로(504) 내의 기포 발생액으로부터 격리된다.

본 실시예의 특징으로서, 제1 액체 통로(503)를 향한 가동 분리 격막(505)의 측면에서, 제1 액체 통로의 액체 통로 벽에 결합된 결합 부재(531)에 의해 가동 분리 격막(505)의 변형이 제한된다. 결합 부재는 상술된 방법을 사용함으로써 가동분리 격막과 일체로 제조될 수 있다. 이 경우, 도10a 내지 도10d를 참조하여 설명된 결합 부재를 갖는 가동 분리 격막을 형성하기 위한 프로세스에서, 가동 분리 격막이 우선 Si 웨이퍼 상에 형성된 후, 결합 부재가 형성된다. 가동 막이 우선 형성된 후 결합 부재(가동 막 변형 조절 부재)가 형성된 경우에도, 제2 실시예에 따른 제조 방법에서의 취급성과 동일한 막의 취급성이 얻어질 수 있다. 또한, 역전된 테이퍼 방식으로 결합 부재를 제조하는 방법으로서, 에칭 멈치 막으로서 가동 막과 동일한 치수를 갖는 금속 막이 형성될 수 있으며, 건식 에칭 프로세스를 사용함으로써 덧 에칭(over etching)에 의해 결합 부재가 형성될 수 있다.

도13a에서, 발열 부재(502)로부터 열이 발생되지 않도록 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재(502)에 가해지지 않는다. 또한, 가동 분리 격막(505)이 기판(501)과 대체로 평행한 제1 위치에 위치된다.

가동 분리 격막(505)의 가동 영역의 중심이 발열 부재(502)의 중심의 하류측에 위치되도록 결합 부재(531)의 개구의 중심은 가열 부재(502)의 중심의 하류측에위치되는 것이 중요하다.

도13b에서 도시된 바와 같이, 전기 에너지가 발열 부재(502)에 가해질 때, 기포 발생 영역 내의 기포 발생 액체의 일부가 발열 부재(502)로부터 발생된 열에 의해 가열됨으로써, 막 비등에 의해 기포(506)를 발생시킨다. 가동 분리 격막(505)의 가동 영역의 중심이 발열 부재(502)의 중심의 하류측에 위치되기 때문에, 가동 분리 격막(505)은 기포(506)의 압력에 의해 발열 부재(502)의 하류측에서 변형될 수 있다.

도13c에서 도시된 바와 같이 기포(506)가 보다 성장하면, 성장하는 기포의 압력에 따라, 가동 분리 격막(505)은 제1 액체통로(503)를 향해 보다 변위된다. 따라서, 발생된 기포(506)는 상류측에서보다 하류측에서보다 크게 성장되어, 그 결과, 가동 분리 격막(505)이 제1 위치로부터 크게 변위된다.

그 후, 도13d에서 도시된 바와 같이, 막비등 현상의 특징인 기포에서의 압력 감소에 의해 기포(506)가 수축될 때, 제2 위치로 변위된 가동 분리 격막(505)이 기포(506)의 수축에 의해 야기된 음압에 의해 도13a에서 도시된 초기 위치(제1 위치)를 향해 점차 복귀된다.

도13e에서 도시된 바와 같이 기포(506)가 사라지면, 가동 분리 격막(505)은 초기 위치(제1 위치)로 복귀된다. 또한, 기포가 사라지면, 액체의 부피의 손실을 보상하기 위해, 액체는 상류측으로부터, 즉, (화살표 VD1, VD2로 도시된 바와 같이)공동 액실로부터 그리고 (화살표 VC로 도시된 바와 같이) 토출 포트(501)로부터 유입된다. 이 경우, 기포의 성장 중, (토출 포트를 향해) 하류측을 향해 액체가유동하기 때문에, 유동(VD1, VD2)이 크게되며, 재충전 속도가 개선되며 메니스커스의 지연 양이 억제될 수 있다.

도시된 실시예에서, 결합 부재(531)의 개구에서, 도13a 내지 도13e에서 도시된 바와 같이, 결합 부재는 결합 부재의 엣지에서 가동 분리 격막(505)에서 응력 집중을 방지하도록 모따기되며, 그에 의해, 강도의 악화가 감소되며 내구성이 증가된다.

이하, 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 구조에 대해 기술하기로 한다.

도14a 내지 도14d는 발열 부재(502)와 제2 액체 통로(504)와 결합 부재(531) 사이의 위치 관계를 도시하며, 도14a는 발열부재(502)와 제2 액체 통로(504) 사이의 위치 관계를 도시하며, 도14b는 상부로부터 본 결합 부재(531)를 도시하는 도면이며, 도14c는 발열 부재(502)와 제2 액체 통로(504)와 결합 부재(531) 사이의 위치 관계를 도시하는 도면이며, 도14d는 가동 분리 격막(505)의 상향 변형 가능 영역 및 하향 변형 가능 영역이 다른 해칭 영역에 의해 표시된 도면이며, 이들 도면에서, 토출 포트는 좌측에 위치되었다.

도14d에서 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에서, 제2 액체 통로(504)의 벽에 의해 둘러싸인 부분은 가동 분리 격막(505)의 하향 변형 가능한 영역에 대응하며, 결합 부재(531)의 개구 내의 부분은 가동 분리 격막(505)의 상향 변형 가능 영역에 대응하며, 가동 분리 격막(505)의 가동 영역의 중심은 발열 부재(502)의 중심의 하류측에 위치된다.

이러한 변경된 실시예에서, 단일 결합 부재를 제공함으로써, 상향 변형 및하향 변형 중, 변형 가능한 영역이 차별화되지만, 제2 실시예에서 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 결합 부재가 제공될 때, 상부 및 하부 결합 부재의 개구를 차별화함으로써 (특히, 제2 액체 통로로 향하는 하부 결합 부재의 기구가 제1 액체 통로로 향하는 상부 결합 부재의 개부보다 크게 함으로써), 변형 가능한 영역이 차별화될 수도 있다.

또한, 도14d에서 도시된 바와 같이, 결합 부재(531)의 개구에서, 네 개의 모서리에 R을 제공함으로써, 가동 분리 격막(505)의 파손이 방지될 수 있으며 가동 분리 격막의 내구성이 개선될 수 있다.

상술된 바와 같이, 도시된 실시예에 따른 구조에 의해, 기포의 성장에 의한 증가된 힘에 의해 변형된 가동 분리 격막이 발열 부재의 중심에 가동 분리 격막의 가동 영역의 중심을 위치시킴으로써 하류를 향해 찌그러지기 때문에, 열에 약한 액체 또는 고점성 액체가 높은 압력으로 효과적으로 방출될 수 있다. 또한, 제1 액체 통로 내의 액체의 반송 작용에 의해, 토출양이 증가될 수 있다.

(제3 실시예)

도15는 액체 토출 헤드의 방향에 따른 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 단면도이며, 도16은 다수의 액체통로에 수직한 방향을 따른 도15의 액체 토출 헤드의 단면도이다.

본 실시예에 따른 액체 토출 헤드는 결합 부재(130)의 재질과 동일한 재질로 제조된 가동 부재(131)가 가동 분리 격막(5)상에 배치된다는 점에서 제2 실시예의 액체 토출 헤드와는 다르다. 또한, 본 실시예에서, 제2 실시예에서 도시된 바와같이, 제1 액체 통로를 한정하는 액체 통로 벽(제1 액체 통로의 측벽)(3a)은 발열 저항 소자(2)의 후방 단부의 상류측에서 제1 공동 액실(154)까지 연장되며, 상부벽이 없다.

이러한 구조에 의해, 제2 실시예에서, 기포가 가동 분리 격막(5)과 발열 저항 요소(2) 사이의 기포 발생 영역에서 성장될 때, (가동 분리 격막(5) 및 가동 부재(131)의 변형에 의해) 액체 통로 벽(3a) 및 가동 분리 격막(5)(그리고 가동 부재(131))에 의해 상류를 향한 그리고 노즐에 인접한 액체의 유동이 차단되거나 또는 억제된다. 그 결과, 기포의 수축중 메니스커스의 지연 양이 감소될 수도 있다. 따라서, 기포가 사라지는 동안, 메니스커스의 지연 양이 감소될 수 있다. 또한, 가동 분리 격막 자체의 특징에 의해, 변형이 중도에 정지되며, 그 결과, 기포의 성장 중, 상류를 향한 그리고 노즐에 인접한 액체의 이동이 효과적으로 억제될 수 있다.

도시된 실시예에 따른 제조 방법에 대해, 가동 분리 격막의 제조 프로세스에서, 결합 부재 및 가동 부재가 서로 일체로 형성된다는 점을 제외하고는 제2 실시예에서와 동일한 방식으로 막이 제조될 수 있다. 이하, 도17a 내지 도17d를 참조하여 가동 분리 격막의 제조 프로세스에 대해 간단히 설명하기로 한다.

우선, 도17a에서 도시된 바와 같이, (가동 부재(131) 및 오리피스 일체형 상부판(6)으로의 결합부를 구성하는 결합 부재를 한정하는) 약 3 μm의 두께를 갖는 SiN 막이 μW-CVD 방법을 사용하여 실리콘 웨이퍼(17) 상에 형성된다. 그 후, 필요한 부분만 남도록 사진석판술과 같은 공지의 기술을 사용하여 에칭이 수행된다.

또한, 제2 실시예에서와 동일하게, 도17b에서 도시된 바와 같이, 폴리파라크실리렌의 막이 가동 분리 격막(5)으로 형성되며, 그 후, 도17c에서 도시된 바와 같이, 액체 토출 헤드 기판으로의 결합부(1)를 구성하는 결합 부재(130b)를 한정하는SiN이 형성된다. 그 후, 필요한 부분만 남도록 사진석판술과 같은 공지의 기술을 사용하여 에칭이 수행되며, 그 후, 도17d에서 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(17)이 제거된다.

또한, 도18a 및 도18b는 일체 형성된 가동 부재를 갖는 분리 격막(가동 부재 일체형 분리 격막)의 사시도이며, 도18a는 가동 부재 일체형 분리 격막을 위에서 본 도면이고, 도18b는 가동 부재 일체형 분리 격막을 아래에서 본 도면이다. 또한, 본 실시예의 제조 방법에 있어서, 제2 실시예와 동일한 작용 효과가 달성될 수 있다. 그러므로, 한번에 다수의 막을 얻기 위해 다수의 막이 실리콘 웨이퍼 상에 형성될 수도 있다.

다음으로, 도시된 실시예에 의한 액체 토출 헤드의 액체 토출 작동은 도19a 내지 도19c를 참조하여 설명된다. 도19a는 기포를 형성하지 않는(non-bubbling) 조건을 도시하고, 도19b는 기포 발생(토출; bubbling) 조건을 도시하고, 도19c는 기포 소멸 조건을 도시한다. 이들 도면에서, 결합 부재를 설명하지는 않는다.

도19a에 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에서는 액체에 기포를 발생시키기 위한 제2 액체 통로(604)는 액체 내에 기포를 발생시키기 위한 열에너지를 발생시키기 위한 [본 실시예에서는, 40㎛ × 105㎛의 치수를 갖는 발열 저항체인) 발열 부재(602)와 토출 포트(601)와 직접 연통하는 제1 액체 통로(603)가 제2 액체 통로상에 구비되는 기판(610) 상에 구비된다. 또한, 탄성을 갖는 무기 재료로 제조된 박막으로 형성된 가동 분리 격막(605)은 제1 액체 통로(603)와 제2 액체 통로(604) 사이에 배치되고, 그 결과 제1 액체 통로(603) 내의 토출 액체는 가동 분리 격막(605)에 의해 제2 액체 통로(604)내의 기포 발생 액체와 분리된다. 또한, 가동 분리 격막(605)은 발열 부재(602)를 향하도록 배치되고 발열 부재(602)로부터의 열에 의해 기포가 형성되는 적어도 일부의 기포 형성 영역(607)에 대향한다. 더욱이, 제1 액체 통로(603)를 향하는 가동 분리 격막(605)의 일 측면에 기포 발생 영역(607) 위에 배치된 자유 단부(631a)와 이 자유 단부(631a)의 상류측에 위치한 지레점(fulcrum; 631b)을 갖는 가동 부재(631)는 가동 분리 격막(605)에 인접하게 배치된다.

또한, 가동 부재(631)의 자유 단부(631a)에 대해서는, 이 자유 단부가 토출 포트(601)를 향한 가동 분리 격막(605)의 변형을 유도하기 위해 지레점(631b)의 하류측에 배치된 [보다 양호하게는, 이 자유 단부가 가동 분리 격막(605)이 삽입된 상태로 발열 부재(602)의 적어도 일부에 대향하는] 한에는 이 자유 단부가 기포 발생 영역(607)을 향하도록 배치되지 않는 때에도, 가동 분리 격막(605)의 이동이 효과적으로 제어될 수 있다. 특히 자유 단부(631)가 발열 부재(602) 또는 기포 발생 영역(607)의 중앙의 하류측에 위치되도록 가동 부재(631)가 가동 분리 격막(605)을 향하도록 배치되는 때에도, 가동 부재(631)가 발열 부재(602)에 수직한 방향으로 토출 포트(601)를 향해 팽창하려고 하는 요소들을 집중시키기 때문에 토출 효율이 현저히 향상된다. 더욱이, 가동 분리 격막(605)을 토출 포트(601)를 향해 많이 이동시키기 위해 자유 단부(631a)를 많이 이동시킴으로써 자유 단부(631a)가 기포 발생 영역(607)의 하류측에 위치된다 하더라도 토출 효율은 향상된다.

열이 발열 부재(602)로부터 발산될 때, 가동 분리 격막(605)을 제1 액체 통로(603)를 향해 이동시키기 위해 발열 부재(602) 상의 기포 발생 영역(607) 내에 기포(606)가 발생된다. 그러나, 가동 분리 격막(605)의 이동은 가동 부재(631)에 의해 조절된다. 가동 부재(631)에 있어서, 자유 단부(631a)가 기포 발생 영역(607) 위에 배치되고 지레점이 이 자유 단부의 상류측에 배치되므로 가동 분리 격막(605)은 상류측보다 하류측을 향해 보다 많이 이동된다.(도19b 참조.)

즉, 소정의 변형 및 이동은 가동 분리 격막(605)이 이동하는 방향을 조절하는 방향 조절 수단에 의해 안정하게 달성된다.

이러한 방법으로, 기포(606)가 성장함에 따라, 기포의 성장이 토출 포트(601)를 향해 전달되기 때문에 가동 분리 격막(605)의 하류 부분은 많이 이동하게 되며, 그 결과 토출 포트(601)로부터 제1 액체 통로(603) 내의 토출 액체를 효율적으로 토출하게 된다.

이후, 기포(606)가 수축될 때, 가동 분리 격막(605)은 최초 변형되지 않은 위치로 복귀된다. 이러한 경우에, 가동 분리격막(605)은 수축된 기포의 압력에 의해 변형되지 않은 위치로부터 제2 액체 통로(604)를 향해 이동된다. 그러나, 도시된 실시예에 있어서, 가동 분리 격막(605)이 가동 부재(631)와 일체형이므로, 가동 분리 격막(605)의 제2 액체 통로(604)를 향한 이동은 억제된다.(도19c 참조)

따라서, 제1 액체 통로(603) 내의 압력 감소는 메니스커스의 지연량을 억제하도록 억제되어, 재충전 특성을 향상시킨다.

또한, 상류측을 향한 액체의 이동은 가동 부재(631)에 의해 억제되어, 재충전 특성을 향상시키고 누설을 감소시킨다.

전술한 바와 같이, 도시된 실시예에 의하면, 토출 액체 및 기포 발생 액체는 독립적으로 제공되고, 단지 토출 액체만이 토출될 수 있다. 따라서, 기포가 불량한 토출을 야기하는 열에 의해 충분히 발생되지 않는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 고점성 액체에 관해서도, 이러한 액체를 제1 액체 통로(603)에 공급하고 기포 발생 액체와 같이 기포를 용이하게 발생시킬 수 있는 액체(에탄올:물의 비율이 4:6인 대략 1 내지 2 cp를 갖는 혼합 액체)를 제2 액체 통로(604)에 공급함으로써 양호한 토출이 달성될 수 있다.

더욱이, 기포 발생 액체와 같이 열에 의해 발열 부재 상에 고무를 적층시키지 않는 액체를 선택함으로써 기포의 발생이 안정되게 되고 양호한 토출이 달성된다.

본 발명에 의한 액체 토출 헤드에 있어서, 전술한 실시예에서 개시된 바와 같은 효과가 달성되므로, 고점성 액체와 같은 액체는 큰 토출 효율과 큰 토출력을 갖고서 토출될 수 있다.

더욱이, 열에 약한 액체가 사용되는 경우에도, 이러한 액체가 토출 액체로서 제1 액체 통로(603)에 공급되고 열에 의해 약화되는 것이 어렵고 기포를 용이하게 발생시킬 수 있는 액체가 제2 액체 통로(604)로 공급되는 한에는, 열에 약한 액체가 열적 단점을 받지 않고 보다 높은 토출 효율과 보다 높은 토출력을 갖고서 토출될 수 있다.

가동 부재(631)를 갖는 가동 분리 격막(605)이 일체 형성된 배치를 갖는 도시된 실시예에 있어서, 종래의 액체 토출 장치보다 큰 토출 효율 및 토출력을 갖고서 고속으로 토출될 수 있다. 전술한 특징을 갖는 기포 발생 액체가 사용될 수 있으며, 보다 상세하게는 상기 기포 발생 기체는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 톨루엔, 크실렌, 메틸렌 디클로라이드, 트리클렌, 플레온 TF(fleone TF), 플레온 BF, 에틸 에테르, 디옥산, 시클로헥산, 메틸아세테이트, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 물 및 그 혼합물이 될 수 있다.

기포 발생 성능 및 열 특성의 유무에 관계없이 토출 액체로서 다양한 액체가 사용될 수 있다. 또한, 심지어 불량한 기포발생 성능을 갖는 액체이더라도, 열에 의해 저하 또는 열화되는 액체 또는 통상 토출되기 어려운 고점성 유체가 사용될 수 있다.

그러나, 토출 액체의 특성으로서 가동 분리 격막 및 가동 부재의 토출 및 기포 발생 작동을 방해하지 않는 액체 그 자체 및 기포 발생 액체에 대한 반응이 선택되어야 한다.

기록 토출 액체로서, 고점성 잉크가 사용될 수 있다.

다른 토출 액체로서, 열에 약한 의료용 액체 또는 향수와 같은 액체가 사용될 수 있다.

하기의 조성을 갖는 기포 발생 액체와 토출 액체가 기록을 수행하기 위해 사용된다. 그 결과, 토출되기 어려웠던 10 남짓(ten-odd)의 cp를 갖는 액체뿐만 아니라 점도 150 cp의 점도를 갖는 액체가 효과적으로 토출될 수 있어서, 양질의 화상을 얻을 수 있다.

기포 발생 액체 1의 조성

에탄올 40중량%

물 60중량%

기포 발생 액체 2의 조성

물 100중량%

기포 발생 액체 3의 조성

이소프로필 알콜 10중량%

물 90중량%

토출 액체(착색 잉크)의 조성 (점도 : 대략 15 cp)

카본블랙 5중량%

스티렌-아크릴 산-아크릴 산 에틸 공중합체 1중량%

(산화 140 중량 평균 분자량 8000)

모노-에탄올 아민 0.25중량%

글리세롤 69중량%

티오 디그소콜 5중량%

에탄올 3중량%

물 16.75중량%

토출 액체 2의 조성 (점도 55 cp)

폴리에틸렌 글리콜 200 100중량%

토출 액체 3의 조성 (점도 150 cp)

폴리에틸렌 글리콜 600 100중량%

그런데, 통상 토출되기 어려운 것으로 여겨졌던 액체의 경우에, 토출 속도가 낮기 때문에 토출 방향으로의 분산은 촉진되었고 기록 용지 상으로의 액체 도트의 전송(shot) 정밀도는 악화되었고 양질의 화상을 얻기가 어려웠으므로 불안정한 토출에 의한 토출량의 분산이 존재하였다. 그러나, 도시된 실시예에 의한 배치에 의하면, 기포 발생 액체를 이용함으로써 기포의 발생은 충분하고 안정되게 달성될 수 있다. 따라서, 액적의 전송 정밀도는 향상될 수 있고 잉크 토출량은 안정될 수 있고, 이럼으로써 기록된 화상의 질을 현저히 향상시킬 수 있다.

(제4 실시예)

제2 및 제3 실시예에 의한 제조 방법에 있어서, 가동 분리 격막이 Si 웨이퍼 상에 형성될 때 가동 분리 격막의 결합 부재가 먼저 형성되었고 이어서 가동 분리 격막이 형성되었다. 그러나, 프레임과 같은 결합 부재는 양 표면보다는 막의 한 표면상에 제공될 수도 있고, 가동 분리 격막이 먼저 Si 웨이퍼 상에 형성될 수도 있다. 가동 분리 격막이 먼저 형성되고 이어서 결합 부재(필요하다면, 외팔보형 가동 부재)가 형성될 수 있을 때에도, 제2 및 제3 실시예와 같이 막의 양호한 조작 성능과 같은 동일한 효과가 달성될 수 있다.

더욱이, 전술한 제조 방법을 이용함으로써, 상부판과 가동 막이 일체형이 되는 조건으로 조작이 실행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제4 실시예와 같이, 상부판과 가동 막이 상호 일체가 되는 조건으로 조작이 실행되는 제조 방법은 도20a의(1) 내지 도20d의 (2)를 참조하여 설명된다. 도20a의 (1) 내지 도20d의 (2)는 상부판과 분리 격막이 도20a의 (1)로부터도20d의 (2)로의 순서에 따라 일체 제조되는 액체 토출 헤드의 제조 공정을 설명하는 설명도이며, 도20a의 (1), 도20b의(1), 도20c의 (1) 및 도20d의 (1)은 사시도이고, 도20a의 (2), 도20b의 (2), 도20c의 (2) 및 도20d의 (2)는 다수의 액체통로에 수직한 방향을 따라 취한 단면도이다.

먼저, 도20a의 (1) 및 도20a의 (2)에 도시된 바와 같이, 폴리파락실렌 막이 가동 분리 격막(5)과 같이 실리콘 웨이퍼(17)상에 형성된다.

이어서, 도20b의 (1) 및 도20b의 (2)에 도시된 바와 같이, 오리피스를 한정하기 위한 벽 표면(14), 제1 액체 통로 및 공통 액실은 예컨대 ㎼-CVD 방법에 의해 SiN 막으로서 형성된다. 소정의 부분을 남겨두기 위해 사진석판술과 같은 공지된 기술을 이용하여 에칭이 수행된다.

이어서, 도20c의 (1) 및 도20c의 (2)에 도시된 바와 같이, 에칭에 의해 이미 형성된 공통 액실의 액체 공급 개구로서의 관통 구멍을 갖는 평평한 판(16)은 액체 통로와 공통 액실을 한정하는 벽 표면(14)에 결합되어, 가동 막과 일체가 되는 상부판을 형성한다.

이어서, 실리콘 웨이퍼(17)가 제거되고 조립체는 제2 액체 통로 및 발열 저항 요소(2)의 (양호하게는, SiN으로 제조된)액체 통로 벽을 갖는 (예컨대, 도9a 및도9b에 도시된 제2 실시예의 제조 방법에 의해 제조된) 액체 토출 헤드 기판(1)에 결합되어, 도20d의 (1) 및 도20d의 (2)에 도시된 바와 같이 상부판과 헤드 기판을 동시에 결합시킨다. 이러한 경우에, 가동 분리 격막과 액체 통로 벽(4a)은 제2 액체 통로를 형성한다.

이어서, 도5a 내지 도5c에 도시된 제1 실시예의 레이저 작업에 의해 토출 포트를 오리피스 부분에 제공함으로써, 가동 분리 격막을 갖는 액체 토출 헤드가 제조될 수 있다.

도시된 실시예에 의한 액체 토출 헤드 제조 방법의 경우에 있어서, 액체 통로와 가동 분리 격막이 일체로 형성되므로 액체 통로에 대한 막의 어떠한 위치 편차도 있지 않게 되며, 따라서 부품에 따른 토출 성능의 분산이 없는 높은 신뢰성을 갖는 액체 토출 헤드가 제공될 수 있다.

(다른 실시예)

전술한 바와 같이, 본 발명은 주요 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이하에서 본 발명의 실시예에 적용될 수 있는 다른 실시예 및 수정예를 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 예들은 특정 제한을 제외하고는 전술한 실시예에 적용될 수 있다.

요소 기판의 구성

먼저, 전술한 실시예에 의한 액체 토출 헤드의 일부를 형성하는 요소 기판을 설명한다. 도21은 액체 토출 헤드 기판(1)의 발열 요소(기포 발생 영역)에 대응되는 부분을 나타내는 단면도이다. 도21에 있어서, 도면 부호 101은 실리콘 기판을 나타내고, 102는 열 수집 층으로서의 열 산화 막을 나타낸다. 도면 부호 103은 역시 열 수집 층으로서 작용하는 층 사이의 막과 같은 SiO2 또는 Si2N4 막을 나타내고, 104는 저항 층을 나타내고, 106은 보호층으로서의 SiO2 또는 Si2N4 막을 나타내고, 105는 Al-Si 또는 Al-Cu와 같은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 배선을 나타낸다. 도면 부호 107은 저항층(104)의 가열에 의해 발생된 화학적, 물리적 충격으로부터 보호 층(106)을 보호하기 위한 캐비테이션 방지 막을 나타내고, 108은 전극 배선이 형성되지 않은 저항 층(104)의 열 작용부를 나타낸다.

이들 구동 요소들은 반도체 기술에 의해 Si 기판 상에 형성되고, 열 작용 부분은 동일한 기판 상에 추가 형성된다.

도22는 주요 요소를 도시하는 종방향의 개략 단면도이다.

P-MOS450은 N-형 웰(well) 영역에 형성되고, N-MOS451은 일반적인 MOS 공정을 이용하여 이온 도금과 같은 불순물 유입 및 확산에 의해 P 전도체로 제조된 Si 기판(401) 상의 P-형 웰 영역에 형성된다. P-MOS450과 N-NOS451은 수백 Å의 두께를 갖는 게이트 절연 막(408), 소스 영역(source area; 405) 및 N-형 또는 P-형 불순물이 유입되는 토출 영역(drain area;406)을 통해 CVD 방법에 의해 4000 내지 5000Å의 두께로 적층된 폴리-Si의 게이트 배선(415)에 의해 형성되며, C-MOS 로직은 O-MOS 및 N-MOS에 의해 형성된다.

또한, 요소 구동 N-MOS 트랜지스터는 불순물 유입 및 확산 공정에 의해 P-형 웰 기판 내의 토출 영역(411) 및 소스 영역(314)에 의해 형성된다.

더욱이, 도시된 실시예에 있어서, N-MOS 트랜지스터가 사용되는 예가 설명되었으나 트랜지스터가 다수의 발열 요소를 독립적으로 구동할 수 있는 성능과 전술한 미세 구성을 달성할 수 있는 기능을 갖는 한에는 N-MOS 트랜지스터로 한정되지는 않는다.

또한 소자들 사이에서, 5000 내지 10000 Å의 두께를 갖는 산화막 분리 영역(405)이 소자들을 서로로부터 분리하기 위한 필드 산화에 의해 형성된다. 필드 산화막은 가열 작용부(108) 아래 제1 축열층으로서 작용한다.

소자들이 형성된 후에 약 7000 Å의 두께를 갖는 층 대 층 절연막이 CVD 방법을 사용한 PSG 막 및 BPSG 막을 퇴적함으로써 형성되고, 열처리에 의해 평탄화된 후에 배선은 접촉 구멍을 통한 제1 배선 층으로서의 알루미늄 전극(417)에 의해 실행된다. 그후 10000 내지 15000 Å의 두께를 갖는 SiO2 막과 같은 층 대 층 절연막(418)이 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성되고, 또한 약 100Å의 두께를 갖는 저항층(104)으로서의 TaN0.8hex가 관통 구멍을 통한 DC 스패터링 방법에 의해 형성된다. 그후 다양한 소자로의 배선을 위한 제2 배선 층으로서 알루미늄 전극이 형성된다.

보호층(106)으로서, 약 10000Å의 두께를 갖는 Si3N4 막이 플라즈마 CVD 방법에 의해 형성된다. 최상층으로서 Ta로 만들어지고 약 2500Å의 두께를 갖는 캐비테이션 방지막(107)으로서 형성된다.

액체 토출 효율을 향상시키기 위한 액체 토출 헤드의 토출의 기본 원리

다음에 본 발명에서와 같이 가동 분리 격막을 갖는 액체 토출 헤드에서 토출 효율을 더욱 향상시키는 토출 기본 원리가 2개의 예를 사용하여 설명된다.

도23a 내지 도23e로부터 도25a 내지 도25c는 전술한 액체 토출 헤드의 토출방법의 한 예를 설명하는 도면들이다. 토출포트는 제1 액체 통로의 단부 영역에 배열되고, 발생된 기포가 성장함에 따라 변형되는 가동 분리 격막의 변형가능 영역은 (제1 액체 통로의 액체의 유동 방향에 대해) 토출 포트의 상류측에 배치된다. 또한 제2 액체 통로는 기포 발생 액체를 내장하거나 또는 기포 발생 액체로 충전되고(바람직하게는 기포 발생 액체는 로드될 수 있고, 더 바람직하게는 기포발생 액체는 이동될 수 있다.), 각각은 기포 발생 영역을 갖는다.

본 예에서 기포 발생 영역은 토출 액체의 유동 방향에 대해 대응 토출 포트의 상류측에 또한 배치된다. 또한 분리 격막은 각 전기 열 변환 요소보다 긴 길이를 갖는 가동 영역을 갖고, (바람직하게는 상류 단부에서) 제1 액체 통로를 위한 공통 액실 및 전기 열 변환 요소들의 상류 단부들 사이의 고정부를 갖는다. 따라서 분리 격막의 사실상 가동 범위는 도23a내지 도23e로부터 도25a 내지 도25c로부터 이해될 수 있다.

이들 도면에 도시된 가동 분리 격막의 조건은 분리 격막 자체 또는 다른 부가적 구조물의 탄성 및 두께에 의해 결정된다.

[제1 토출 원리]

도23a 내지 도23e는 본 발명에 의한 액체 토출 헤드의 제1 토출 방법을 설명하는 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도들이다.

본 예에서, 도23a 내지 도23e에 도시된 바와 같이, 토출 포트(711)와 직접 연통된 제1 액체 통로(703)가 제1 공통 액실(743)로부터 공급되는 제1 액체로 충전되고, 기포 발생 영역(707)을 갖는 제2 액체 통로(704)가 발열 부재(702)로부터 액체로 열에너지를 인가함에 의해 기포가 발생되는 기포 발생 액체로 충전된다. 또한 제1 액체 통로(703) 및 제2 액체 통로(704)를 서로로부터 격리하는 가동 분리 격막(705)이 제1 액체 통로(703) 및 제2 액체 통로(704) 사이에 배치된다. 또한 가동 분리 격막(705) 및 오리피스판(709)은 서로 밀접하게 고정되어 제1 및 제2 액체 통로에서 액체의 혼합을 방지한다.

통상적으로 가동 분리 격막(705)이 기포 발생 영역에 발생된 기포에 의해 변위될 때, 막은 방향을 갖지 않거나 변위에 관한 더 큰 자유도를 갖는 공통 액실을 향해 진행하는 경향이 있다.

본 예에서 가동 분리 격막(705)의 이동이 고려되고, 막의 변위의 방향을 조절하는 수단이 고려된다. 이 수단은 가동 분리 격막(705) 자체에 직접 또는 간접으로 작용하여 기포에 의해 초래된 가동 분리 격막(705)의 변위(이동, 팽창 또는 신장)가 토출 포트를 향해 지향되게 한다.

도23a에 도시된 초기 상태에서, 제1 액체 통로(703)의 액체는 모세관력에 의해 토출 포트(711)의 근처로 인출된다. 또한 본 실시예에서 토출 포트(711)는 제1 액체 통로(703)의 액체 유동 방향에 대해 제1 액체 통로(703)로 돌출되는 발열 부재(702)의 돌출 영역의 하류측에 배치된다.

이 상태에서 열에너지가 발열 부재(702)(본 실시예에서 발열 저항체는 40μm x 40μm의 치수를 갖는다.)에 인가되면, 발열 부재(702)는 신속하게 가열되고 그 결과 기포 발생 영역(707)의 제2 액체는 (도23b의) 기포(706)를 발생시키도록 가열된다. 기포(706)는 미국 특허 제4,723,129호에 개시된 막비등 현상에 의해 발생되고, 발열 부재(702)의 전표면상에서 초고압으로 발생된다. 이 경우 발생된 압력은 압력파로서 제2 액체 통로(704)의 제2 액체를 통해 전파되며, 그후 가동 분리 격막(705)상에 작용하고 그 결과 가동 분리 격막(705)은 제1 액체 통로(703)의 액체의 토출을 개시하도록 변위된다.

발열 부재(702)의 전체 표면상에 발생된 기포(706)가 신속하게 성장하면 기포는 막 형상이 된다(도23c) 참조. 기포 발생초기 단계의 초고압에 의한 기포(706)의 팽창은 가동 분리 격막(705)이 더 변위되게 하여, 그 결과 토출 포트(711)로부터 제1 액체 통로(703)의 액체의 토출이 촉진된다.

그후 기포(706)가 더 성장하면 가동 분리 격막(705)의 변위가 크게 된다(도23d 참조). 또한 도23d에 도시된 조건 까지 가동 분리 격막(705)은 (발열 영역(702)에 반대인 중심부(705C)에 대한) 가동 분리 격막(705)의 상류측(705A)의 변위가 하류측(705B)과 사실상 동등하게 되는 방식으로 팽창을 계속한다.

그후 기포(706)가 더 성장하면, 기포(706) 및 변위를 계속하는 가동 분리 격막(705)은 토출 포트를 향하여 변위되고(하류측(705B)의 변위가 상류측(705A)의 변위보다 커진다), 그 결과 제1 액체 통로(703)의 제1 액체는 토출 포트(711)를 향해 직접 이동된다(도23e 참조).

이 방식으로 가동 분리 격막(705)이 액체를 토출 포트를 향해 직접 이동시키기 위해 토출 포트를 향해 이를 변위시키는 과정을 가지므로 토출 효율은 더욱 향상된다. 또한 상류측을 향한 액체의 이동량은 상대적으로 감소되고 그 결과 노즐 내로의 액체의 재충전(특히 가동 분리 격막(705)의 변형 가능 영역 내로의)(상류측으로부터 보충)은 향상된다.

또한 도23d 및 도23e에 도시된 바와 같이, 가동 분리 격막(705) 자체가 도23d에 도시된 상태로부터 도23e에 도시된 상태로 토출 포트를 향해 변위될 때, 토출 효율 및 재충전 효율은 더 향상될 수 있고, 제1 액체 통로(703)상에 돌출된 발열부재(702)의 돌출 영역에서 제1 액체는 토출 포트를 향해 이동될 수 있어, 토출량을 증가시킨다.

[제2 토출 원리]

도24a 내지 도24e는 본 발명에 따라 액체 토출 헤드의 제2 토출 방법을 설명하기 위해 (액체 통과의 방향을 따라 취한)단면도들이다. 이 예는 또한 제1 토출 원리와 대체로 같으며, 설명은 동일한 참조 부호를 사용하여 이루어진다.

도24a에 도시된 초기 상태에서 도23a와 유사하게 제1 액체 통로(703)의 액체는 모세관력에 의해 토출 포트(711)의 근처까지 인출된다. 또한 본 예에서 토출 포트(711)는 제1 액체 통로(703)로 돌출된 발열 부재(702)의 돌출된 영역의 하류측에 배치된다.

이 상태에서 열에너지가 발열 부재(702)에 인가될 때 발열 부재(702)는 신속하게 가열되고, 그 결과 기포 발생 영역(707)의제2 액체는 (도24b)의 기포를 발생시키도록 가열된다. 이 경우 발생된 압력은 압력파로서 제2 액체 통로(704)의 제2 액체를 통해 전파되고, 그후 가동 분리 격막(705)상에 작용한다. 그 결과 가동 분리 격막(705)은 제1 액체 통로(703)의 액체의 토출을 개시하도록 변위된다.

발열 부재(702)의 전체 표면상에 발생된 기포(706)가 신속하게 성장되면, 기포는 막의 형상이 된다(도24c 참조). 기포 발생의 초기 단계의 초고압에 의한 기포(706)의 팽창은 가동 분리 격막(705)이 더 변위하게 하고, 그 결과 토출 포트(711)로부터의 제1 액체 통로(703)의 액체의 토출이 촉진된다. 이 경우 도24c에 도시된 바와 같이 가동 분리 격막(705)에서 초기 상태의 직후로부터 막의 가동 영역의 하류측(715b)이 상류측(715a)보다 더 변위된다. 따라서 제1 액체 통로(703)의 제1 액체는 초기 상태로부터 토출 포트(711)를 향해 효과적으로 이동된다.

그후 기포(706)가 더 성장하면, 가동 분리 격막(705)의 변위 및 기포의 성장이 도24c에 도시된 상태로부터 촉진되므로 가동 분리 격막(705)의 변위는 크게 된다(도24d 참조). 특히 가동 영역의 하류측(715b)이 상류측(715a) 및 중심부(715c)보다 더 크게 토출 포트를 향해 변위되므로 제1 액체 통로(703)의 제1 액체는 토출 포트를 향해 직접 가속되고, 상류측(715a)의 변이가 전과정 중에 작으므로 액체의 소량만이 상류측을 향해 이동된다.

따라서 토출 효율(특히 토출 속도)이 향상될 수 있고, 노즐의 액체의 재충전 및 토출된 액적의 체적이 안정화될 수 있다.

그후 기포(706)가 더 성장하면 가동 분리 격막(705)의 하류측(715b) 및 중심부(715c)는 더 변위되고 토출 포트를 향해 연장되어 전술한 효과를 얻는다(즉 토출 효율과 토출 속도를 향상시킨다.)(도24e 참조). 특히 이 경우 가동 분리 격막(705)의 형태에서 구획적 형태의 변위뿐만 아니라 액체 통로의 폭방향 변위 및 팽창도 또한 크게 될 수 있으며, 토출 포트를 향한 제1 액체 통로(703)의 액체의이동의 작용 영역이 크게 될 수 있어, 토출 효율을 따라서 향상시킨다. 특히 이 경우 가동 분리 격막(705)의 변형된 형태가 사람의 코와 유사하므로 이는 코 형태로 언급된다. 또한 도24e에 도시된 바와 같이, 이 코 형태는 초기 상태에서 상류측에 있었던 지점 B가 초기 상태에서 하류측에 있었던 지점 A에 위치한 S형 형태, 또는 도24e에 도시된 바와 같이, 지점 A 및 B가 유사한 위치에 위치한 형태를 포함한다.

[가동 분리 격막의 변위의 예]

도25a 내지 도25c는 본 발명에 의한 액체 토출 헤드의 토출 작동중 가동 분리 격막의 변위의 단계들을 설명하는 (액체 통로 방향을 따라 취한) 단면도들이다.

본 예에서 설명이 특히 가동 범위의 변경 및 가동 분리 격막의 변위를 고려하여 이루어지므로, 기포, 제1 통로 및 토출포트는 도시에서 생략되었다. 그러나 이 도면들에서 원리적 배열로서 제2 액체 통로(704)의 발열 부재(702)의 돌출 영역은 기포 발생 영역(707)이고, 제1 액체 통로(703) 및 제2 액체통로(704)는 가동 분리 격막(705)에 의해 항상 (초기 상태로부터의 변위중) 사실상 격리된다. 또한 토출 포트는 발열 부재(702)의 (선 H에 의해 도시된) 하류 단부의 하류측에 제공되며, 제1 액체의 공급부는 상류측에 제공된다. 이하에서 용어 상류측 및 하류측은 액체 통로의 액체의 유동 방향에서 가동 분리 격막(705)의 가동 범위의 중심부에 대해 사용된다.

도25a에 도시된 예에서, 가동 분리 격막(705)은 초기 상태로부터 순서적으로 ((1)→(2)→(3)) 점진적으로 변위되어 하류측이 상류측보다 초기 상태로부터 더 많이 변위되게 하고, 특히 이는 토출 효율을 향상시키고 제1 액체 통로(703)의 제1액체를 하류 변위에 의해 토출 포트를 향해 이동시키는 기능을 제공하므로 토출 속도는 향상될 수 있다. 도25a에서 가동범위는 사실상 일정하다.

도25b에 도시된 예에서, 가동 분리 격막(705)이 순서적으로 ((1)→(2)→(3)) 점진적으로 변위됨에 따라 가동 분리 격막(705)의 가동 범위는 확장된다. 본 예에서 가동 범위의 상류 단부는 고정된다. 가동 분리 격막(705)의 하류측이 상류측보다 더 많이 변위되므로 기포 자체의 성장은 토출 포트를 향해 지향될 수 있고, 토출 효율은 더 향상될 수 있다.

도25c에 도시된 예에서, 가동 분리 격막(705)이 초기 상태(1)로부터 상태(2)로 변위되는 동안 하류측 및 상류측은 동일한 정도로 변위되거나, 상류측이 하류측보다 많이 변위된다. 그러나 기포가 상태 (3)으로부터 상태(4)로 더 성장함에 따라 가동 분리 격막의 하류측은 상류측보다 더 많이 변위된다. 그 결과 가동 영역 위의 제1 액체는 또한 토출 포트를 향해 이동될 수 있고, 그럼으로써 토출 효율을 향상시키고 토출량을 증가시킨다.

또한 도25c에 도시된 상태(4)에서 가동 분리 격막(705)의 소정 지점(U)이 초기 상태에서 지점(U)의 하류측에 위치되었던 지점(D)보다 토출 포트에 더 가까이 변위되므로 토출 효율은 토출 포트를 향해 돌출된 부분에 의해서보다 더 향상된다. 부수적으로 이 형태는 전술한 코 형태로 언급된다.

전술한 단계 또는 과정을 갖는 액체 토출 방법들이 본 발명에 포함되었지만, 도25a 내지 도25c에 도시된 방법은 반드시 독립적으로 취급되는 것은 아니라 단계들 각각이 또한 본 발명에 포함된다. 또한 도25c에 도시된 코 형태를 포함하는 단계가 도25a 및 도25b에 도시된 방법에 적용될 수 있다. 개시된 가동 분리 격막의 두께는 실제 두께를 제한하지 않는다.

가동 분리 격막을 위한 방향 조절 수단

전술한 토출 원리를 실현하기 위해 토출 포트를 향해 기포에 의해 초래되는 가동 분리 격막의 변위(이동, 팽창 또는 신장)를 지향시키는 조절 수단이 예1 내지 예6을 사용하여 설명된다.

[실시예 1]

도26a 내지 도26c는 상술된 조절 수단을 갖는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 제1 실시예를 도시하는 도면이고, 도26a는 비기포 상태를 나타내는 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도이고, 도26b는 기포 상태를 나타내는 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도이고, 도26c는 제2 액체 통로의 제작을 나타내는 도면이다.

도26a 내지 도26c에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에서, 기포 발생 액체용 제2 액체 통로(804)는 액체에 기포를 발생시키는 열에너지를 생성시키기 위한 발열 부재(802)와 토출 포트(801)와 직접 소통하는 제1 액체 통로(803)가 제2 액체 통로 상에 제공된 기판(810) 상에 제공된다. 또한, 탄성을 갖는 무기 재료로 제작된 박막으로부터 형성된 가동 분리 격막(805)은 제1 액체 통로(803)와 제2 액체 통로(804) 사이에 배치되어, 제1 액체 통로(803) 내의 토출 액체는 가동 분리 격막(805)에 의해 제2 액체 통로(804) 내의 기포 발생 액체로부터 격리된다.

발열 부재(802)를 가열함으로써, 열은 가동 분리 격막(805)과 발열 부재(802) 사이의 기포 발생 영역(807) 내의 기포 발생 액체에 작용하고, 그 결과 기포는 막 비등 현상에 의해 기포 발생 액체에 생성된다. 기포로부터 압력은 가동 분리 격막(805) 상에 작용하고, 그 결과 가동 분리 격막(805)은 도26b에 도시된 바와 같이 토출 포트(801)를 향해 상당히 팽창될 수 있도록 변위된다. 결과적으로, 기포 발생 영역(807)에서 발생된 기포의 압력은 토출 포트(801)를 향해 지향된다.

이 실시예에서, 제2 액체 통로(804)는 발열 부재(802) 바로 위에 위치된 기포 발생 영역(807)의 하류 방향을 향해 팽창되어, 발열 부재(802)의 하류에서 유동 저항은 작아지게 되고, 그 결과 발열 부재(802)의 열에 의해 생성된 기포의 압력은 하류 방향을 향해 지향되도록 채택된다. 이 구조와 함께, 가동 분리 격막(805)은 또한 하류 방향을 향해 변위되어, 높은 토출 효능과 토출력을 얻는다.

또한, 제2 액체 통로에서 기포의 성장을 조절함으로써, 조절이 기포 자체에 직접 작용하기 때문에, 효과는 기포가 생성되자마자 시작될 수 있다. 또한, 기포(806)가 수축될 때, 가동 분리 격막(805)은 기포의 수축(압력 감소)에 기인하여 초기 위치(비변형 상태)로 신속하게 복귀되기 때문에, 압력의 작용 방향은 조절될 수 있고 제1 액체 통로(803)로 토출 액체의 재충전 속도는 증가되어, 고속 기록에서조차도 안정적인 토출을 얻을 수 있다.

[실시예 2]

도27a 및 도27b는 상술된 조절 수단을 갖는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 제2 실시예의 도면이고, 도27a는 비기포 상태를 도시하는 단면도이고, 도27b는기포 상태를 도시하는 도면이다.

도27a 및 도27b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 발열 부재(802)보다 토출 포트에 더 가까운 제2 액체 통로(814)의 벽은 토출 포트를 향해 수렴되도록 테이퍼된다. 이 구조와 함께, 기포 생성 영역(807)과 그 주위에서 유동 저항은 토출포트를 향해 작아지게 되고, 그 결과 발열 부재(802)의 열에 의해 생성된 기포(816)의 압력은 토출 포트를 향해 지향되도록 채택되고, 이에 의해 높은 토출 효능과 토출력을 얻는다.

도28a 및 도28b는 도27a 및 도27b에 도시된 액체 토출 헤드의 대안을 도시하는 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도이고, 도28a는 제2 액체 통로의 벽의 일부가 단차화된 형상으로 형성된 대안을 도시한 도면이고, 도28b는 제2 액체 통로의 벽의 일부가 곡률 반경을 갖도록 형성된 대안을 도시한 도면이다.

도28a에 도시된 대안에서, 발열 부재(802)보다 토출 포트에 가까운 제2 액체 통로(824)의 벽은 토출 포트를 향해 수렴되도록 단차화되고, 도28b에 도시된 대안에서, 발열 부재(802)보다 토출 포트에 가까운 제2 액체 통로(834)의 벽은 토출 포트를 향해 수렴되도록 (곡률 반경을 갖도록) 만곡된다. 이 구조와 함께, 두가지 경우에서, 기포 발생 영역(807)과 그 주위에서 유동 저항은 토출 포트를 향해 작아지게 되고, 그 결과 발열 부재(802)의 열에 의해 생성된 기포의 압력은 토출포트를 향해 지향되도록 채택되고, 이에 의해 높은 토출 효능과 토출력을 얻는다.

[실시예 3]

도29a 및 도29b는 상술된 조절 수단을 갖는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 제3 실시예를 나타내는 도면이고, 도29a는 제2 액체 통로와 발열 부재 사이의 위치 관계를 도시하는 평면도이고, 도29b는 (토출 포트가 도29a에서 좌측에 배치됨)도29a의 사시도이다.

본 실시예에 따른 제2 액체 통로에서, 도29a 및 도29b에 도시된 바와 같이, 발열 부재(842)의 근처에서, 제2 액체 통로(844)의 폭은 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓어진다.

이제, 상술된 구조를 갖는 액체 토출 헤드의 토출 작용이 완전히 설명될 것이다.

도30a 내지 도30e는 시간 경과 방식으로 도29a 및 도29b에 도시된 액체 토출 헤드의 토출 작동을 설명하기 위한 도면으로서, 도30a 내지 도30e의 (1)(좌측 도면)은 도29a의 선 B-B를 따라 취해진 단면도이고, 도30a 내지 도30e의 (2)(중앙 도면)는 도29a의 선 A-A를 따라 취해진 단면도이고, 도30a 내지 도30e의 (3)(우측 도면)은 도29a의 선 C-C를 따라 취해진 단면도이다.

도30a에서, 발열 부재(842)로부터 열을 발생시키지 않도록 전기 에너지는 발열 부재(842)에 인가되지 않는다. 가동 분리격막(845)은 기판(820)에 대체로 평행하게 제1 위치에 위치된다.

전기 에너지가 발열 부재(842)에 인가될 때, 기포 발생 영역(847)에 충전된 기포 발생 액체의 일부는 발열 부재(842)로부터 생성된 열에 의해 가열되고, 이에 의해 막 비등에 의해 기포(846)를 발생시킨다(도30b).

발생된 기포(846)는 발열 부재(842)로부터 열에 의해 신속하게 성장한다.이 경우에, 제2 액체 통로(844)는 도29a 및 도29b에 도시된 형상을 구비하므로, 기포의 중심부는 중앙부에서 대체로 성장되고 기포의 양 단부는 하류측에서 크게 성장되며, 그 결과 가동 분리 격막(845)은 그에 따라 변위된다(도30c).

기포(846)가 더욱 성장될 때, 하류측에서 기포의 중심부는 더욱 크게 성장되고, 그 결과 가동 분리 격막(845)의 하류측은 크게 변위된다(도30d).

이 후에, 기포(846)가 수축되고 기포의 내압의 감소(막 비등 현상의 특성)에 의해 사라질 때, 변형된 가동 분리 격막(845)은 기포(846)의 수축에 기인한 음압과 가동 분리 격막(845) 자체의 스프링 특성에 기인한 복귀력에 의해 초기 위치로 복귀된다(도30e).

이 방식에서, 기포(846)의 발생에 의해 야기된 압력은 점차적으로 상류 방향을 향해(즉, 토출 포트를 향해) 지향하는 경향이 있다.

결과적으로, 기포 발생 영역(847)과 그 주위에서 유동 저항은 토출 포트를 향해 작아지고, 그 결과 발열 부재(842)의 열에 의해 발생된 기포(846)의 압력은 토출 포트를 향해 지향되도록 채택되고, 이에 의해서 높은 토출 효율과 토출력을 얻는다. 또한, 발열 부재(842)의 주입부 내의 제1 액체는 토출 포트를 향해 변위될 수 있고, 이에 의해서 토출량을 증가시킨다.

도31a 내지 도31c는 도29a 및 도29b의 액체 토출 헤드의 변형을 도시한 도면이고, 도31a는 발열 부재의 근처에서 제2 액체 통로의 폭이 단차화된 방식으로 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓어지는 변형을 도시한 도면이고, 도31b는 발열 부재의 근처에서 제2 액체 통로의 폭이 소정의 곡률 반경을 갖도록 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓어지는 변형을 도시한 도면이고, 도31c는 발열 부재의 근처에서 제2 액체 통로의 폭이 역전된 곡률 형태로 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓어지는 변형을 도시한 도면이다. 이들 도면에서, 토출 포트는 좌측에 위치된다.

도31a에 도시된 변형에서, 발열 부재(842)의 근처에서 제2 액체 통로(854)의 폭은 단차화된 방식으로 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓혀지고, 도31b에 도시된 변형에서, 발열 부재(842)의 근처에서 제2 액체 통로(864)의 폭은 소정의 곡률 반경을 갖도록 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓혀지고, 도31c에 도시된 변형에서, 발열 부재(842)의 근처에서 제2 액체 통로(874)의 폭은 (도31b에 대해)역전된 곡률 형태로 상류측으로부터 하류측까지 점차적으로 넓혀진다. 따라서, 이 경우에, 기포 발생 영역과 그 주위에서 유동 저항은 토출 포트를 향해 작아지고, 그 결과 발열 부재의 열에 의해 발생된 기포의 압력은 토출 포트를 향해 지향되도록 채택되고, 이에 의해서 높은 토출 효율과 토출력이 얻어진다.

[실시예 4]

도32는 상술된 조절 수단을 갖는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 제4 실시예를 도시한 (액체 통로의 방향을 따라 취한)단면도이다.

도32에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 기포 발생 액체용 제2 액체 통로(904)는 액체 내에 기포를 발생시키기 위한 열에너지를 생성하기 위한 발열 부재(본 실시예에서, 40 ㎛ ± 105 ㎛의 치수를 갖는 발열 저항체)(902)와 토출 포트(901)와 직접 소통되는 제1 액체 통로(903)가 제2 액체 통로 상에 제공되는 기판(908) 상에 제공된다. 또한, 탄성을 갖는 무기성 재료로 제작된 박막으로부터 제작된 가동 분리 격막(905)은 제1 액체 통로(903)와 제2 액체 통로(904) 사이에 배치되어, 제1 액체 통로(903) 내의 토출 액체는 가동 분리 격막(905)에 의해 제2 액체 통로(904) 내의 기포 발생 액체로부터 격리된다.

발열 부재(902)를 가열시킴으로써, 기포는 막 비등 현상에 의해 기포 발생 액체에서 발생된다. 제2 액체 통로(904)에서, 발열 부재(902)의 중심의 하류측에서 유동 저항(R1)은 상류측에서 유동 저항(R2)보다 크도록 선택되고, 발열 부재(902)의중심의 하류측에서 기포 내의 압력의 하류 성분은 바람직하게 가동 분리 격막(905) 상에 작용하고, 다른 한편으로, 상류성분은 가동 분리 격막(905) 뿐만 아니라 상류측 상에서도 작용한다.

따라서, 기포의 성장이 계속될 때, 가동 분리 격막(905)은 토출 포트를 향해 크게 변위된다. 그 결과, 기포 발생 영역(907)에서 생성된 기포의 압력은 토출 포트(901)를 향해 지향된다.

이제, 상술된 구조를 갖는 액체 토출 헤드의 토출 작용은 완전히 설명될 것이다.

도33a 내지 도33d는 도32에 도시된 액체 토출 헤드의 작동을 설명하는 도면이다.

도33a에서, 발열 부재(902)로부터 열을 생성시키지 않도록 전기 에너지와 같은 에너지는 발열 부재(902)에 인가되지 않는다.

전기 에너지가 발열 부재(902)에 인가될 때, 기포 발생 영역(907)에 충전된기포 발생 액체의 일부는 발열 부재(902)로부터 생성된 열에 의해 가열되어, 막 비등에 의해 기포(906)를 발생시킨다. 기포(906)가 발생될 때, 가동 분리 격막(905)은 기포(906) 내의 압력에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 변위된다(도33b).

상술된 바와 같이, 제2 액체 통로(904)에서 발열 부재(902)의 중심의 하류측(토출 포트측)에서 유동 저항이 상류측에서 유동 저항보다 크도록 선택되어 기포 내 압력의 하류 압력 성분이 가동 분리 격막(905) 상에 바람직하게 작용하는 것은 중요하다.

기포(906)가 더 성장될 때, 하류 압력 성분의 수평 성분은 하류 유동 저항에 의해 상방으로 지향된다. 그 결과, 대부분의 하류 압력 성분은 가동 분리 격막(905) 상에 바람직하게 작용하여, 가동 분리 격막(905)을 제1 액체 통로(903)를 향해 계속 변위시킨다. 결론적으로, 가동 분리 격막(905)은 토출 포트(901)를 향해 크게 부풀어오른다(도33c).

이 방식에서, 기포(906)의 성장에 따라 토출 포트(901)를 향한 가동 분리 격막(905)의 하류부를 점차적으로 변위시킴으로써, 기포(906)는 하류 방향을 향해 성장하고 가동 분리 격막(905)은 토출 포트를 향해 크게 부풀어오르고, 기포(906)의 압력은 토출 포트(901)를 향해 균일하게 지향된다. 그 결과, 토출 포트(901)로부터 액체를 토출시키는 토출 효과는 향상된다. 우연히, 기포 압력이 토출 포트(901)를 향해 지향될 때, 가동 분리 격막(905)은 이와 거의 간섭하지 않고, 그 결과 압력의 진행 방향과 기포(906)의 성장 방향은 진행된 압력의 크기에 따라 효과적으로 제어될 수 있다.

이 후에, 기포(906)가 수축되고 기포의 내부 압력의 감소(막 비등 현상의 특성)에 의해 사라질 때, 제2 위치로 변위된 가동 분리 격막(905)은 기포(906)의 수축에 기인한 음압에 의해 제1 위치를 통해 제2 액체 통로(904)를 향해 변위되고, 이후에 도33a에 도시된 초기 위치로 복귀된다(도33d). 기포가 사라질 때, 토출 액체에 상응하는 부피를 보상하기 위하여, 액체는 공통 액실측[화살표(VD1, VD2)에 의해 표시됨] 및 토출 포트(901) 측[화살표(VC)에 의해 표시됨]으로부터 유입한다. 유사하게, 제2 액체 통로(904)에서, 액체는 상류측으로부터 유입한다.

이제, 상술된 액체 토출 헤드의 보충 설명이 이루어질 것이다.

도34는 위로부터 관찰된 제2 액체 통로(904)를 도시하고, 가동 분리 격막(905)이 생략된 도32 및 도33a 내지 도33d에 도시된 액체 토출 헤드의 제2 액체 통로(904)를 설명하는 도면이다. 토출 포트는 도34에서 하부측에 위치된다.

제2 액체 통로(904)에서, 발열 부재(902)는 개재되어 기포의 압력이 제2 액체 통로(904)를 통해 배기되는 것을 방지하는 챔버(기포실)를 한정한다. 제2 액체 통로(904)의 제한(909a, 909b)에서, 하류측(토출 포트측)에 있는 개구부는 상류측(공통 액실측)에 있는 개구부보다 좁다. 하류측에 있는 개구부를 더 좁게 형성함으로써, 하류측에 있는 제2 액체 통로(904) 내의 유동 저항은 더 크게 형성할 수 있고 상류측에 있는 유동 저항은 더 작게 만들 수 있으며, 그 결과 기포 압력의 하류 압력 성분은 바람직하게 가동 분리 격막(905) 상에 작용하고 가동 분리 격막을 제1 액체 통로(903)를 향해 효과적으로 변위시켜, 고 토출력으로 제1 액체 통로(903) 내의 액체를 효과적으로 토출시킨다. 제2 액체 통로(904)에서의 기포 챔버의 하류제한부(909a)는 기포 챔버 내에 잔존하는 기포를 제거하는 역할을 한다.

부언하면, 제2 액체 통로(904)의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 가동 분리 격막(905)에 기포 압력을 전달할 수 있는 어떠한 구성도 효율적으로 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 상술한 배열에 따르면, 상류측에서의 흐름 저항 보다 큰 제2 액체 통로에서의 (발열 부재의 중앙의)하류측의 흐름 저항을 선택함으로써, 기포 압력에 의해 변위된 가동 분리 격막이 하류 방향으로 성장되기 때문에, 열에 약한 액체 또는 고점성의 액체는 높은 토출력으로 불충분하게 토출될 수 있다.

[예 5]

도35는 기포 발생 조건에서 상술한 조정 수단을 구비한 본 발명에 따라 액체 토출 헤드의 제5 예를 도시한 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도이다.

도35에 도시한 바와 같이, 본 예에서, 액체를 기포 발생하는 제2 액체 통로(914)는 액체 내의 기포를 생성하는 열에너지를 발생하는 발열 부재(912)와, 토출 포트(911)와 직접 연통하는 제1 액체 통로(913)가 제2 액체 통로 상에 제공되는 기판(918)상에 제공된다. 더욱이, 탄성을 가진 무기판로 된 박층의 막으로 형성된 가동 분리 격막(915)은 제1 액체 통로(913)내의 토출 액체가 가동 분리 격막(915)에 의해 제2 액체 통로(914)내에 기포 발생 액체로부터 분리되도록 제1 액체통로(913)와 제2 액체 통로(914)의 사이에 배치된다.

부언하면, 본 예의 가장 큰 특징은 제1 유체 통로(913)를 한정하는 상부판(919)의 높이, 즉, 발열 부재(912)의 돌출 지역에서 제1 액체 통로(913)의높이가 공통 액실(미도시함)이 위치한 상류측에서보다 토출 포트(911)가 위치한 하류측에서 더 크다는 것이다.

상술한 구조를 갖는 액체 토출 장치에서, 발열 부재(912)를 가열함으로써, 기포(916)는 막 비등 현상에 의해 기포 발생액체에서 생성된다. 기포(916)가 생성될 때, 가동 분리 격막(915)은 제1 액체 통로(913)를 향해 변위된다. 그러나, 제1유체 통로(913)의 높이가 상류측에서보다 하류측에서 더 큰 것으로 설계되기 때문에, 가동 분리 격막(915)은 상류측에서보다 하류측에서 더욱 크게 제1 액체 통로(913)를 향해 변위된다. 결과적으로, 기포 발생 영역 내에 발생된 기포(916)의 압력은 토출 포트(911)쪽으로 향하게 한다.

상술한 구조를 갖는 액체 토출 헤드의 토출 작용을 상세히 설명하고자 한다.

도36a 내지 도36d는 도35에서 도시된 액체 토출 헤드의 작동을 설명하는 도면이다.

도36a에서, 전기 에너지 등의 에너지는 발열 부재(912)로부터 열을 발생시키지 않도록 발열 부재(912)에 적용되지 않는다. 부언하면, 가동 분리 격막(915)은 기판(918)과 사실상 평행한 제1 위치에 위치한다.

전기 에너지가 발열 부재(912)에 인가될 때, 기포 발생 영역(917)에 채워진 기포 발생 액체의 일부분은 발열 부재(912)로부터 발생된 열에 의해 가열됨으로써, 막 비등에 의해 기포(916)를 생성시킨다. 결과적으로, 기포 발생 영역(917)에 대면한 가동 분리 격막(915)의 일부분은 제1 유체 통로(913)를 향해 변위된다.(도36b)

기포(916)가 더욱 성장할 때, 기포의 압력에 따라서, 가동 분리 격막(915)은 제2 위치에 이르도록 제1 액체 통로(913)를 향해 더욱 변위된다. 이러한 경우에, 제1 액체 통로(913)의 높이가 상류측에서보다 하류측에서 더 크기 때문에, 가동 분리 격막(915)은 상류측에서보다 하류측에서 더 크게 제1 액체 통로(913)를 향해 변위된다.(도3c) 따라서, 토출 효율은 더욱 개선될 수 있다.

그후, 기포(916)가 기포의 내부 압력에 의해 수축되고 사라질 때(막 비등 현상의 특징), 제2 위치로 변위된 가동 분리 격막(915)은 기포(916)의 수축에 따른 부압에 의해 도36a에 도시된 초기 위치(제1 위치)로 점진적으로 복귀된다(도36d).기포가 사라질 때, 토출 액체에 대응하는 용적을 보충하기 위해, 상류측, 즉 공통 액실측 및 토출 포트(901)측으로부터 액체가 유입된다. 결과적으로, 가동 분리 격막(915)이 제2 액체 통로(914)를 향해 변위될 때 발생된 제1 액체 통로(913)의 토출량에 대응하는 액체 용적 감소에 따른 메니스커스(meniscus)의 지연은 억제 가능하게 됨으로써, 재충전 시간을 줄인다.

[예 6]

도37은 기포 발생 조건에서 상술한 조정 수단을 갖는 본 발명에 따라 액체 토출 헤드의 제6 예를 도시한 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도이다.

도37에 도시한 바와 같이, 본 예는 상부판(929)의 구성, 즉, 제1 액체 통로(923)의 구성이 제5 예에서와 다른 점에서 도35에서 도시한 예와는 다르고, 다른 장치는 제5 예에서와 동일하다.

도37에서 도시하는 바와 같이, 본 예에서, 상부판(929)의 높이를 고려하면,발열 부재(912)의 상류측에서의 그 일부분은 다른 상부판 부분들의 높이보다 낮다.

기포(926)가 생성될 때, 가동 분리 격막(915)은 제1 액체 통로(923)를 향해 변위된다. 그러나, 발열 부재(912)의 상류측에서의 상부판의 부분이 다른 상부판 부분들의 높이 보다 낮기 때문에, 가동 분리 격막(923)은 상류측에서보다 하류측에서보다 크게 제1 액체 통로(923)를 향해 변위된다. 결과적으로, 기포 발생 영역에서 발생된 기포(926)의 압력은 토출포트(911)쪽으로 향한다. 더욱이, 제1 액체 통로(913)에서의 흐름 저항은 하류측에서보다 상류측에서 더 크기 때문에, 토출 효율은 향상되며, 제1 액체 통로내 상류측으로부터의 공급 성능이 뛰어나기 때문에, 재충전 성능도 더욱 향상된다.

상술한 예에서, 본 발명은 액체가 제1 액체 통로내 토출되는 토출 시스템을 이용하여 설명되었지만, 본 발명은 그러한 토출 시스템에 한정되지 않으며, 토출 포트가 기포 발생 영역의 하류측에 배치되는 한, 본 발명은 액체가 제1 액체 통로내액체의 흐름 방향에 수직한 방향으로 토출되는 토출 시스템에 적용될 수 있다.

도38a 및 도38b는 액체가 제1 액체 통로내 액체의 흐름 방향에 수직한 방향으로 토출되도록 토출구가 기포 발생 영역의 하류측에서 배치된 액체 토출 헤드에 본 발명이 적용되는 일례를 도시한 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도이다.

도38a 및 도38b에 도시한 바와 같이, 토출 포트(951)가 제1 액체 통로(953)내 액체 흐름 방향에 수직한 방향으로 배치한 배열에서, 토출 포트(951)가 기포 발생 영역(957)의 하류측에 배치된 한, 동일한 효과가 상기 예들 중 어느 하나에서의 구조를 사용함으로써 달성될 수 있다. 부언하면, 도38a 및 도38b에서, 참조 부호955는 가동 분리 격막을 표시한 것이고, 954는 제2 액체 통로를 표시한 것이며, 952는 발열 부재를 표시한 것이고, 956은 발열 부재에 의해 생성된 기포를 표시한 것이다.

격막의 팽창성 및 액체 토출 작동

토출 효율을 향상시키는 상술한 예들은 격막의 팽창성을 이용한 것이다. 그러나, 격막이 기포에 의해 일어나는 격막의 변위량에 대응하여 제2 액체 통로를 향하여 변형되는 방법이 사용될 수 있다. 그러한 격막을 가지는 액체 토출 헤드를 예를 들어 설명하고자 한다.

[예 1]

도43a 및 도43b는 그러한 액체 토출 헤드의 제1 예를 도시한 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도로서, 도43a는 비기포 발생 조건을 도시한 도면이고, 도43b는 기포 발생 조건을 도시한 도면이다.

도43a 및 도43b에 도시한 바와 같이, 본 예에서, 액체에 기포를 발생시키는 제2 액체 통로(2304)는 액체 기포를 생성하는 열에너지를 발생하는 발열 부재(2302)와, 토출 포트(2301)와 직접 연통하는 토출 액체를 위한 제1 액체 통로(2301)가 제2액체 통로 상에 제공되는 기판(2310)상에 제공된다. 더욱이, 변형 박막으로 형성된 가동 분리 격막(2305)은 제1 액체 통로(2303)가 가동 분리 격막(2305)에 의해 제2 액체 통로(2304)내의 기포 발생 액체로부터 분리되도록 제1 액체 통로(2303)와 제2 액체 통로(2304)의 사이에 배치된다.

도43a에 도시한 바와 같이, 비기포 발생 조건에서, 발열 부재(2302)의 돌출영역 위에 배치한 가동 분리 격막(2305)의 일부분은 제2 액체 통로(2304)를 향하여 돌출되고, 가동 분리 격막(2305)의 기준면(2305B)으로부터 돌출된 거리(L)는 공통 액실이 위치한 상류측에서보다 제1 액체 통로(2303)의 토출 포트(2301)가 위치한 하류측에서 더 커지도록 선택된다. 한편, 도43b에서 도시한 기포 발생 조건에서, 격막의 형상은 본 발명의 변위 과정을 허용하도록 후퇴되어 있다.

즉, 가동 분리 격막의 형상은 사전에 한정되기 때문에, 소망의 변위가 안정되게 얻어질 수 있고, 또한 가동 분리 격막 자체는 탄성을 갖는 격막과 관련하여 기재된 방향 조정 수단으로서 작용할 수 있어, 단순한 구조를 제공한다.

부언하면, 기준면(2305B)으로부터 제2 액체 통로를 향하여 돌출된 가동 분리 격막의 돌출된 형상의 부분(2305a)의 변위에 의해 생성된 (도43a 및 도43b 에서 돌출된 형상의 부분들의 용접의 총합에 의해 나타내어지는) 최대 변위 용적은 (가동분리 격막이 없는 경우) 기포 발생 영역(2307)내 생성되는 기포의 최대 팽창 용적보다 커지도록 선택된다.

더욱이, 가동 분리 격막(2305)의 (돌출된 형상의 부분(2305a)이 형성되지 않는) 표면과 발열 부재(2302)의 표면 사이의 거리는 약 5 내지 20 ㎛로 선택되고, 기포 발생 영역(2307)은 발열 부재(2302)와 돌출된 형상의 부분(2305a)의 사이에서 한정된다.

상술한 액체 토출 헤드의 액체 토출 작동을 설명하고자 한다.

전기 에너지가 발열 부재(2302)에 인가될 때, 기포 발생 영역(2307)내 채워진 기포 발생 액체의 일부는 발열 부재(2302)에 의해 발생된 열에 의해 가열되어,막 비등에 의해 기포(2306)를 생성한다. 기포(2306)가 생성될 때, 가동 분리 격막(2305)의 돌출된 형상의 부분(2305a)은 생성된 기포(2306)의 압력에 의해 제1 액체 통로(2303)를 향하여 도43a의 제1 위치로부터 도43b의 제2 위치로 변위된다. 변위량은 상류측에서보다 하류측에서 더 크기 때문에, 기포(2306) 압력의 전달방향은 토출 포트 쪽으로 효율적으로 향해질 수 있다.

그 후, 기포(2306)가 기포의 내부 압력 감소(막 비등 현상의 특성)에 의해 수축되고 사라질 때, 제2 위치로 변위된 가동분리 격막(2305)의 돌출된 형상의 부분(2305a)이 기포(916)의 수축에 따른 부압과 가동 분리 격막(2305) 자체의 스프링특성에 따른 복원력에 의해 초기 위치(제1 위치)로 복귀된다.

본 예에서, 가동 분리 격막이 비기포 발생 조건에서 평평하고 기포가 생성될 때 제1 액체 통로를 향해 변위되는 경우에비해서, 가동 분리 격막(2305)은 돌출된 형상의 부분(2305a)에 의해 제2 액체 통로측으로부터 제1 액체 통로측으로 변위되기 때문에, 기포의 발생에 의해 얻어진 에너지는 가동 분리 격막(2305)의 변위에 더욱 효율성을 기여하여, 액체를 효율적으로 토출시킨다. 부언하면, 본 예에 따른 배열의 경우, 가동 분리 격막 자체는 팽창성을 가지고 있지만, 가동 분리격막이 생성된 기포에 의해 변위될 때, 격막의 팽창이 작을수록 토출 효율은 높아진다.

더욱이, 가동 분리 격막의 돌출된 형상의 부분(2305a)의 최대 변위 용적은 (가동 분리 격막이 없는 경우) 기포 발생 영역(2307)의 최대 팽창 용적에 비해 커지도록 선택되기 때문에, 기포의 성장은 방해받지 않고, 이로써, 토출 효율이 더욱 향상된다.

더욱이, 본 예에서, 가동 분리 격막은 사전에 제2 액체 통로를 향해 돌출되기 때문에, 토출 포트를 향해 기포 압력의 전달 방향을 향하도록 기포의 압력에 의해 가동 분리 격막이 제1 위치로부터 제2 위치로 변위될 때 발생되는 변위량은 커지고, 이로써 토출 효율은 향상된다. 더욱이, 가동 분리 격막의 돌출된 형상의 부분을 고려하면, 그 거리가 공통 액실측에서보다 토출구측에서 더 크기 때문에, 기포 압력은 제1 액체 통로내 토출 포트 쪽으로 전달되기 쉬워지고, 이로써, 토출포트로부터 액체를 토출하는 효율은 향상된다.

[예 2]

도44a 및 도44b는 그러한 액체 토출 헤드의 제2 예를 도시한 (액체 통로의 방향을 따라 취한) 단면도로서, 도44a는 비기포 발생 조건을 도시한 도면이고, 도44b는 기포 발생(토출) 조건을 도시한 도면이다.

도43a 및 도43b에 도시한 제1 예와는 다르게, 본 제2 예에서는, 도44a 및 도44b에 도시한 바와 같이, 가동 분리 격막의 돌출된 형상의 부분의 최대 변위 용적은 (가동 분리 격막이 없는 경우) 기포 발생 영역(2307)내 생성된 기포(2316)의 최대 팽창 용적에 비해 작아지도록 선택된다.

본 예에서, 가동 분리 격막(2305)의 돌출된 형상의 부분(2305a)의 최대 변위 용적은 (가동 분리 격막이 없는 경우) 기포발생 영역(2307)내 생성된 기포(2316)의 최대 팽창 용적의 80 % 이거나 그 이하로 선택된다. 결과적으로, 약 ± 10 %의 토출 분산이 액체의 토출 특성에 따라 기포(2316)에서의 분산에 의해 정상적인 액체 토출 헤드에서 발생하는 것으로 추정하여도, 가동 분리 격막의 돌출된 형상의 부분의 변위량이 기포의 팽창 용적내 분산에 관계없이 기포 발생동안 항상 일정하기 때문에, 토출 액체의 토출량이 사실상 일정하게 되고, 이로써, 노즐로부터 노즐로의 분산 없이 양호한 토출이 되게 한다.

이러한 방법으로, 본 예는 기포의 최대 팽창 용적이 제조 조건 및/또는 환경 조건에 기초한 분산 인자에 의해 노즐로부터 노즐로 항상 일정하지 않거나 가변될 때 특히 유효하다.

액체 토출 헤드 카트리지 및 액체 토출 기록 장치

다음으로, 전술한 실시예의 어느 하나에 의한 액체 토출 헤드가 장착된 액체 토출 헤드 카트리지와, 액체 토출 기록 장치는 도39 및 도40과 관련하여 설명될 것이다.

도39는 전술된 액체 토출 헤드를 포함하는 액체 토출 헤드 카트리지를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다. 액체 토출헤드 카트리지는 액체 토출 헤드부와 액체 용기(1140)에 의해 주로 구성되어 있다.

액체 토출 헤드부는 전술된 액체 토출 헤드(1200), 액체 공급 부재(1130) 및 (지지부인) 알루미늄 기부판(1120)을 포함한다. 상기 지지부(1120)는 액체 토출 헤드(1200) 등을 지지하는데 이용되고, 액체 토출 헤드(1200)에 연결된 그리고 헤드로 전기 신호를 공급하도록 구성된 인쇄 배선 기판(1123)과 지지부에 연결된 장치에 대하여 전기 신호를 송수신하기 위한 접촉 패드(1124)와 함께 구비된다.

액체 용기(1140)는 액체가 액체 토출 헤드(1200)로 공급되도록 액체를 포함한다. 액체 토출 헤드부와 액체 용기(1140)사이의 연결을 이루기 위한 연결 부재를 유지하도록 하는 위치 설정부(1144)와 상기 연결 부재를 고정하기 위한 고정 축(1145)은 액체 용기(1140)에 구비된다. 액체는 액체 용기(1140)의 액체 공급 통로(1142, 1143)로부터 상기 연결 부재의 공급 통로를 통하여 액체 공급 부재(1130)의 액체 공급 통로(1131, 1132)로 공급되고, 그 다음에 부재들의 액체 통로(1133, 1129, 1153c)를 통하여 액체 토출 헤드(1200)의 공통 액실로 공급된다. 이러한 예에서, 액체 용기(1140)로부터 액체 공급 부재(1130)로의 액체 공급이 2개의 통로를 통하여 이루어지는 동안, 2개의 통로가 사용될 필요는 없다.

부수적으로, 액체가 모두 소모된 때, 새로운 액체는 액체 용기(1140) 내로 보충될 수 있다. 이러한 목적으로, 액체 용기(1140)가 액체를 따르는 구멍을 구비하는 것이 바람직하다. 더욱이, 액체 토출 헤드부는 액체 용기(1140)와 일체로 성형될 수 있고 액체 용기와 분리되어 있을 수도 있다.

도40은 전술된 액체 토출 헤드가 장착된 액체 토출 장치를 개략적으로 도시한다. 특히 도시된 실시예에서, 토출 액체로서 잉크를 사용하는 잉크 제트 기록 장치(IJRA)가 설명될 것이다. 액체 토출 장치의 캐리지(HC)는 그 위에, 액체 용기(1140) 및 액체 토출 헤드부(2000)가 분리 가능하게 장착될 수 있고 기록 매체 이송 수단에 의해 이동된 기록 매체(1700)의 (화살표 a, b로 도시된) 폭 방향으로 상호간에 이동되는 헤드 카트리지를 장착한다. 부수적으로, 액체 용기 및 액체토출 헤드부는 서로 분리될 수 있다.

도40에서, 구동 신호가 (도시되지 않은) 구동 신호 공급 수단으로부터 캐리지(HC) 상의 액체 토출 수단으로 공급될 때, 기록 액체는 액체 토출 헤드부(2000)로부터 구동 신호에 응답하여 기록 매체(1700) 쪽으로 토출된다.

더욱이, 도시된 실시예에 의한 액체 토출 장치는 기록 매체 이송 수단 및 캐리지(HC)를 구동하기 위한 (구동 공급원인)모터(1610), 동력을 구동 공급원으로부터 캐리지(HC)로 전동하기 위한 기어(1620, 1630), 그리고 캐리지축(1640)을 포함한다. 이러한 기록 장치에 의해, 우수한 화상이 다양한 기록 매체 상에 액체를 토출함으로써 얻어질 수 있다.

(분리 격막의 우선된 기술적 논점)

전술된 제2 내지 제4 실시예에 사용된 (이후에 PPX로 언급되는) 폴리파라크실리렌(polyparaxylilene)으로 만들어진 분리격막이 본 발명과 다른 분리 격막을 갖는 다른 액체 토출 헤드에 적용될 수 있다는 사실에 기초하여, 본 발명은 분리 격막에 필요한 보다 바람직한 조건들을 찾는 결과가 되었다.

특히, PPX의 특성이 연구될 때, 후속의 새로운 실질적인 사실(특히, 유기막의 분해 온도)을 알 수 있다.

부수적으로, 후속의 설명에서, 용어 발열 소자의 표면은 보호막(106) 및 캐비테이션 방지막(107)이 도21에 도시된 바와 같이 구비될 때 캐비테이션 방지막(107)의 표면을 의미하고, 이러한 방지막이 구비되지 않았을 때는 발열 소자의 표면을 의미한다. 즉, 이러한 용어는 기포가 발열 소자의 열에 의해 생성되는 발열 소자 상의 [예를 들어, 도21에서의 열 작동부(108)인] 부분을 가리키는데 사용된다.

이동식 분리 격막과 발열 소자 표면의 온도 사이의 관계

보통의 염색용 잉크가 사용될 때, 통상 기포를 형성하기 위한 막 비등에서, 기포 개시 온도는 급격한 온도 증가에 의해 얻어지는 (예를 들어, 발열 소자의 표면에서 약 300 ℃ 이상, 그리고 실제로는 약 250 ℃인) 온도이고, 기포 발생 중의최고 온도는 발열 소자의 표면에서 약 600 ℃에 도달할 수 있다. 이러한 온도는 마이크로초의 단위로 발생되고 오랜 시간 동안 계속되지는 않는다. 기포가 사라지면, 발열 소자 표면의 온도는 약 180 ℃(실제로는 약 200 ℃)가 된다.

분리 격막이 이러한 조건에서 사용될 때, 분리 격막 일부의 특성이 갑자기 나빠지거나 또는 막의 일부가 파손된다. 그이유가 연구될 때, 바람직한 조건들이 분리 격막을 위해 필요하다.

즉, 조건들 중의 하나는 이동식 분리 격막이 증기상 반응 또는 플라즈마 중합 반응에 의해 유기체 재료를 침전시킴으로써 형성될 때, 이러한 반응에서 이동식 분리 격막의 열 분해 온도가 이동식 분리 격막이 노출되어 있는 주변 온도보다 높을 수 있다는 것이다. 더욱이, 다른 조건들은 수십 마이크로초 내지 수분 정도의 짧은 시간이라는 점에서 비록 이동식 분리 격막의 온도가 이동식 분리 격막의 (열 분해 온도보다 낮은) 융해점을 일시적으로 초과하여도 이러한 사실이 고려되지 않을지 모른다는 것이다.

따라서, 토출에 영향을 미치는, 이동식 분리 격막과 발열 소자 표면 상의 온도 사이의 관계는 다음과 같이 될 것이다. 아래에, 이러한 경우의 유효한 조건들의 리스트가 나타나 있다.

(1) 한번의 토출 작동

우선 첫째로, 하나의 액적이 초기 조건[또는, 하나의 토출에서 다음 토출 동안의 (예를 들어, 수십 밀리초 내지 수초 이상의) 긴 시간을 갖는 연속적인 토출 작동]으로부터 토출되는 경우가 고려된다.

이러한 경우, 기포의 시작에서부터 기포의 성장 동안에, 이동식 분리 격막이 액체 통로벽에 통상 고정되고 일부가 발열소자의 표면으로부터 (기포 발생) 액체를 통하여 소정의 거리만큼 떨어져 변위되기 때문에, 이동식 분리 격막에 직접 영향을 주는 발열 소자 표면 상의 온도의 영향이 고려되는 것이 필요하지는 않다.

그러나, 액체가 토출 포트로부터 토출된 후, 기포가 사라지면, 이동식 분리 격막은 캐비테이션으로 인해 발열 소자 표면에 가까이 접근 또는 접촉할 수 있다. 이러한 경우, 기포가 사라진 뒤, 이동식 분리 격막은 기포 발생 액체의 재충전으로 인해 곧 초기 위치로 복귀하려고 시도하기 때문에, 순간 열 저항 특성들만이 고려될 수 있다.

따라서, 이동식 분리 격막에 사용된 재료의 열 분해 온도가 발열 소자 표면의 (기포가 사라졌을 때) 온도보다 높은 동안은, 비록 이동식 분리 격막이 발열 소자의 표면에 접촉되더라도 이동식 분리 격막은 분해되지 않는다.

(2) 연속적인 토출 작동

다음으로는, 액적이 수십 마이크로초 내지 수백 마이크로초의 시간 간격을 갖고 연속적으로 토출되는 경우가 고려된다.

토출과 그 다음 토출 사이의 시간 간격이 이런 식으로 짧게될 때, 기포 발생 액체의 기대량이 필요한 즉시 기포 발생 영역에 존재하도록 기포 발생 액체의 재충전이 영향을 받는 한, 기포가 사라질 때보다 기포 발생이 시작될 때 이동식 분리격막이 발열 소자의 표면에 부착될 가능성은 고려되어야 한다.

이러한 경우, 만일 작은 기포들이 발열 소자의 열에 의해 발생되면, 기포가 이동식 분리 격막과 발열 소자 사이에 존재하기 때문에, 발열 소자의 표면과 이동식 분리 격막은 기포가 성장하는 동안 서로에게 더 이상 접근하지 않는다.

따라서, 기포 발생이 시작될 때 발열 소자의 표면 온도가 고려될 수 있고, 이동식 분리 격막이 발열 소자의 표면에 접촉되어 있는 시간이 전술한 바와 같이 매우 짧기 때문에, 이동식 분리 격막에 사용되는 재료의 열 분해 온도가 발열 소자표면의 (기포 발생이 시작될 때) 온도보다 높은 동안은, 기포가 사라질 때와 같이, 비록 이동식 분리 격막 발열 소자의 표면에 접촉되어 있어도, 이동식 분리 격막은 분해되지 않는다.

더욱이, 연속적 토출 작동이 (예를 들어, 수분 내지 수십분의) 긴 시간 동안 계속되는 상황에서, 기포 발생이 시작될 때뿐만 아니라 기포 발생 동안의 발열 소자 표면의 최대 온도는 고려되어야 한다. 이러한 경우, 비록 액체 토출 헤드의 열이 연속적인 토출 작동 동안에 적절히 방출되지 않아도, 이동식 분리 격막이 열적으로 분해되지 않는 것은 오히려 더 중요하다.

즉, 액체 토출 헤드의 온도가 기포 발생 동안에 전술한 발열 소자 표면의 최대 온도를 초과하지 않기 때문에, 이동식 분리 격막에 사용되는 재료의 열 분해 온도가 발열 소자 표면의 최대 온도보다 높은 동안에, 이동식 분리 격막은 열적으로 분해되지 않는다.

(3) 비정상 작동

다음으로는, 기포 발생 액체가 기포 발생 액체의 적절한 재충전에 의해 제2 액체 통로의 기포 생성 영역에서 불충분한 (또는 없는) 비정상 작동이 일어나는 경우가 고려된다.

이러한 경우, (비정상적인) 문제의 노즐과 관련된 이동식 분리 격막이 발열 소자의 표면에 부착되는 가능성이 증가하여 액체는 해당 토출 포트로부터 토출될 수 없다.

통상적으로, 액체 토출 헤드 또는 액체 토출 헤드를 갖는 액체 토출 장치는 토출 불량을 감지하기 위한 감지부를 구비하고, 감지 결과에 기초하여, 기포 발생 액체 통로(그리고 만일 필요하다면, 토출 액체 통로)가 종래의 회복 수단의 사용에 의해 정상 상태로 복구된다.

이러한 회복 수단이 구비될 때, 막에 필요한 조건들은 비정상 상태의 발생과 복구 작동 사이의 시간 간격 및 기포 생성영역에서 기포 발생 액체의 잔여량과는 관계없이 변화한다.

예를 들어, 복구 작동이 비정상 상태의 발생으로부터 수십초 내지 수분의 시간 간격 내에 실행될 때, 이동식 분리 격막의 융해점은 고려될 필요가 없고, 열 분해 온도는 고려될 수 있다.

더욱이, 이동식 분리 격막이 기포 발생 액체의 재충전을 이루지 않고 발열 소자의 표면에 고착된 상태에 상기 헤드 또는 장치가 긴 시간 동안 이미 놓여져 있을 때, 또는 발열 소자의 표면에 대한 이동식 분리 격막의 빈번한 접촉이 긴 시간(예를 들어, 수십분) 동안 반복되도록 재충전이 연속 토출 작동 중에 부적절할 때, 이동식 분리 격막의 융해점이 발열 소자 표면의 (기포가 사라질 때) 온도보다 높다는 것은 오히려 더 중요하다.

다른 한편으로, 기포 발생 액체가 기포 생성 영역에 거의 존재하지 않는 상태가 긴 시간 (예를 들어, 수십분) 동안 계속될 때, 이동식 분리 격막의 융해점이 발열 소자 표면의 (기포 발생이 시작될 때) 온도보다 높다는 것은 오히려 더 중요하다.

PPX의 예

발명자들은 이동식 분리 격막과 발열 소자의 표면 온도 사이의 전술한 관계를 만족하기 위한 재료로서 PPX를 알고 있다.

본 발명에서 PPX의 기초 구조, 제조 방법 및 중합은 전술한 미국 특허 제3,379,803호와 일본 특허 공개 제44-21353호 및 제52-37479호에 개시되어 있다. 특히, PPX는 도41a 내지 도41f에 도시된 화학식(여기에서 n은 5000보다 큰 정수)에 의해 정의되고 독립적으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.

더욱이, 이러한 PPX의 공통 특성은 다음과 같다.

PPX는 이온 불순물을 포함하지 않는 약 60%의 결정도와 약 500000의 분자량을 갖는 결정 중합체이고, 뛰어난 방수 성능 및 가스 차단 성능을 갖는다. 더욱이, PPX는 150 ℃ 미만의 온도에서 모든 유기 용매에 용해되지 않고, 거의 모든 산 및 알칼리와 같은 부식 액체에 대한 저항을 갖는다. 게다가, PPX는 반복되는 변위에 대해 뛰어난 안정성을 갖는다. 또한, 막 형성에서 그 두께는 정확히 용이하게제어될 수 있고, 목적물에 밀접하게 맞추어진 막이 얻어질 수 있고, 0.2 ㎛의 두께에서 어떠한 작은 구멍도 갖지 않는 막이 맞추어질 목적물에 따라서 형성될 수 있다. 또한, PPX는 결과 응력으로 인한 기계적 응력 및 목적물의 열변형으로 인한 열응력에 영향을 주지 않기 때문에, PPX 막은 안정되고 효과적으로 목적물에 부착될 수 있다.

도41a, 도41b 또는 도41c에 도시된 재료의 사용에 의하여, 그와 함께 일체로 형성된 이동식 분리 격막을 갖는 헤드 기판은 도41a 내지 도41c에 도시된 제1 실시예의 제조 방법에 의하여 제조되고 [그러나, 이동식 분리 격막의 막 그 자체의 형성이 증기 중합에 의해 이루어지고, 희생층에 관해서, 에칭 용제의 비율로 인한 이동식 분리 격막과 요소 기판 사이의 선택비를 제공할 수 있는 (예를 들어, 알루미늄 같은) 적절한 재료가 선택되고], 헤드 기판이 접착제에 의하여 도3c에 도시된 바와 같이 오리피스 일체형의 상부판에 결합된 후에, 토출 포트는 (도1 및 도2에 도시된 헤드의 구조에서, 이동식 분리 격막이 SiN 대신 PPX로 만들어진) 액체 토출 헤드를 구비하도록 도5a 내지 도5c에 도시된 방법에 의해 형성된다.

물리적 특징, 기초적 특징 및 각 재료들의 (막 형성 중의) 퇴적들은 다음의 표1에서 도시된 바와 같다.

시료	A(도41a의 혼합물)	B(도41b의 혼합물)	C(도41c의 혼합물)
용융점	405℃	280℃	350℃
특성	·투명함·작은 공간 내로의침투가 우수함·코팅막이 부드러움·여러가지 주파수대역에서 유전특성이 일정함	·투명함·증기와 가스의투과 방지가우수함·작은 구멍이 없는얇은 막이형성 가능함	·투명함·중간 부분이약간 딱딱함·화학 약품에대한 저항이우수함
퇴적	고 절연력	양호	별로 양호하지 않음

이러한 시료의 열분해 온도는 예를 들어, 680℃이며, 각각의 시료에 있어서 대략 700℃의 온도에서의 열분해 온도는 발열 소자의 표면 온도(발열 소자에 의해 야기된 막 비등이 시작할 때 및 기포가 소멸될 때) 및 발열 소자의 표면 상의 최대도달 온도보다 더 높다.

또한, 각각의 시료에서, 용융점은 발열 소자의 표면 온도(기포가 소멸될 때) 보다 더 높다. 또한, 시료의 용융점과 발열 소자의 표면 온도(발열 소자에 의해 야기된 막 비등이 시작할 때)를 비교하면, 시료(A와 C)의 용융점은 발열 소자의 표면온도(발열 소자에 의해 야기된 막 비등이 시작할 때)보다 더 높다.

폴리이미드(polyimide, 통상적으로 분리 격막으로 알려짐)와 같은 유기성 재료가 가동 분리 격막으로서 사용되는 통상의 액체 토출 헤드와 비교하면, 상기 시료가 가동 분리 격막으로서 사용되는 액체 토출 헤드에서, 각각의 노즐에서의 액체토출 횟수는 상당히 증가되고, 헤드의 내구성도 향상되며, 토출 부족이 검출된다면 복귀 처리의 작용에 의해 정상 상태로 신속하게 복귀되는 것을 알 수 있다. 또한, 잉크 부식이 발생되지 않는다.

또한, 상기 분리 격막이 사용되더라도, 헤드 기판과 상부판은 모두 실리콘군의 재료로부터 형성되므로, 헤드의 발사 성능은 우수하며, 이에 의해 헤드의 유효 수명을 더 향상시킨다.

상기 제조 공정에 관해서는, 도42a 내지 도42c를 참조하여 PPX 막의 용착에 대하여 추가적으로 설명될 것이다.

도42a 내지 도42c는 분리 격막이 도41a에만 도시된 PPX로부터 제조될 때 용착 반응 공정에서의 재료 변화를 도시하는 설명도이다. 먼저, 도42a에 도시된 천연 재료와 같은 고체 다이머(dimer)의 디파라크실리렌(diparaxylilene)은 약 100 내지 200℃의 온도 하에서 증착된다. 다음, 안정된 디래디칼 파라크실리렌 단량체(diradical paraxylilene monomer)의 형성은 도42b에 도시된 바와 같이 다이머의 열 증착에 의해 상기한 약 700℃의 온도에서 이루어진다. 또한, 부식 방지층이 코팅되는 헤드 기판과 Si 웨이퍼에 대한 디래디칼 파라크실리렌의 분해 및 중합체화는 동시에 이루어지며, 그 결과 도17b또는 도 10b에 도시된 바와 같이 폴리파라크실리렌의 가동 격막이 실내 온도 하에서 형성된다.

특히, 0.136 × 10-3 kgf/㎠(0.1 Torr) 이하의 높은 진공 하에서 형성됨으로써, 가동 격막을 형성하기 위하여, 도42b에 도시된 상태가 도42c에 도시된 상태로 변화될 때, 디래디칼 파라크실리렌(증기 상태로 형성되어 열 분해된 다이머 생성물)은 가동 격막의 고정부에 화학적으로 안정되게 접합되도록 미세한 공간 내로 완전히 침투될 수 있으며, 이에 의해 가동격막의 고정 부분(접합 부재 및 액체 통로)과 가동 격막 사이의 부착을 향상시킨다.

또한, 제2 내지 제4 실시예와 관련하여 설명된 제조 방법에서와 같이, 가동분리 격막이 Si 웨이퍼와 접촉하도록 형성된 후 Si 웨이퍼가 CMP 등에 의해 제거되면, 엄밀히 말해서 PPX 막은 두께가 대략 수 Å인 Si를 포함한다. 원자 수준의 두께를 갖는 이러한 Si에 의해, 격막의 강성은 PPX 단독에 비해서 변화되는 것이 고려되며, 이에 의해 슬랙(slack)을 방지한다. 따라서, 제4 실시예에서와 같이, 발열 저항 소자 측면(제2 액체 통로 측면)으로서 Si와 접촉하는 PPX 막의 측면을 사용함으로써, 가동 분리 격막은 기포가 소멸될 때에 발열 저항 소자의 표면과의 접촉이 방지될 수 있다.

본 발명에서, 상기한 바와 같이, 유기성 막 및 발열 소자를 사용함으로써 막 비등에 의해 야기된 기포의 형성에 의해 액체가 토출되면, 실제로 일어날 수 있는 가능성은 통상의 기술 수준보다 더 크며, 효과적인 발명이다.

또한, 통상의 기술 수준은 토출 효율을 향상시키기 위한 문제점을 인식하는 것이다. 그러나, 이것에 앞서, 기포 발생 액체와 토출 액체를 분리시킬 수 있는 간단한 분리 격막이 주로 고려되었다.

이러한 점으로부터, 본 발명의 상기 기술적인 문제는 본 발명의 분리 격막에 따라 분리 격막만을 향상시키거나 일련의 변화(기포의 발생, 성장 및 소멸)에 의해 야기된 분리 격막의 변위에 있어서의 열 인자를 고려하여 잉크젯 헤드를 향상시키는 것이다. 이러한 것은 신규한 것이다.

따라서, 상기 문제를 해결하는 상기 발명은 문제점 자체를 야기시키는 것을 제거할 수 있으며, 비정상 작동이 발생하더라도, 이러한 작동은 회복 처리에 의해신속하게 수정될 수 있다. 따라서, 통상의 분리 격막을 갖는 액체 토출 헤드에 비해서, 본 발명의 액체 토출 헤드에서는 분리 격막을 파손시키기 않고 장시간 사용될 수 있고, 헤드 자체의 유효 수명도 연장될 수 있으며, 다수의 노즐을 갖는 헤드 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 각각의 발명은 개별적으로 유효하며, 그 조합은 더욱 우수한 효과를 제공한다.

Claims (32)

1. 잉크 액적을 토출하는 다수의 잉크 토출 포트, 상기 다수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 다수의 제1 액체 통로 및 상기 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실을 포함하는 상부판과,

   상기 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 하는 다수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고, 상기 발열 소자를 구동시키는 드라이버를 포함하고, 상기 제1 액체 통로에 인접하게 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 이루어진 액체 토출 헤드 기판과,

   상기 제1 액체 통로와 상기 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키고 상기 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 제2 잉크 통로가 형성되는 상기 기판의 부분 상에 희생층을 마련하는 단계와,

   상기 가동 격막을 고정하는 부분이 피복되게 하는 방식으로 상기 가동 격막을 마련하는 가동 격막 형성 단계와,

   상기 희생층이 마련되는 표면의 후방 측면에 관통 구멍을 형성하는 단계와,

   상기 관통 구멍으로부터 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하며,

   상기 가동 격막을 고정하는 상기 부분은 상기 액체 토출 헤드 기판이고, 상기 가동 격막은 상기 희생층이 마련된 상기 기판의 표면 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
2. 잉크 액적을 토출하는 다수의 잉크 토출 포트, 상기 다수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 다수의 제1 액체 통로 및 상기 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실을 포함하는 상부판과,

   상기 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 하는 다수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고, 상기 발열 소자를 구동시키는 드라이버를 포함하고, 상기 제1 액체 통로에 인접하게 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 이루어진 액체 토출 헤드 기판과,

   상기 제1 액체 통로와 상기 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키고 상기 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 가동 격막을 고정하는 부분이 피복되게 하는 방식으로 상기 가동 격막을 마련하는 가동 격막 형성 단계를 포함하고,

   상기 상부판, 상기 헤드 기판 및 상기 가동 격막은 모두 실리콘 원소를 포함하는 무기 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
3. 잉크 액적을 토출하는 다수의 잉크 토출 포트, 상기 다수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 다수의 제1 액체 통로 및 상기 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실을 포함하는 상부판과,

   상기 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 하는 다수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고, 상기 발열 소자를 구동시키는 드라이버를 포함하고, 상기 제1 액체 통로에 인접하게 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 이루어진 액체 토출 헤드 기판과,

   상기 제1 액체 통로와 상기 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키고 상기 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 가동 격막을 고정하는 부분은 상기 가동 격막의 변형 가능한 부분이 아닌 영역에 마련된 제1 프레임이고,

   상기 방법은,

   상기 프레임을 형성하는 지지체 상에 상기 제1 프레임을 마련하는 제1 프레임 형성 단계와,

   상기 가동 격막을 고정하는 부분이 피복되게 하는 방식으로 상기 가동 격막을 마련하는 가동 격막 형성 단계와,

   상기 지지체를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 가동 격막 형성 단계 후에 상기 가동 격막 상에 제2 프레임을 마련하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 제1 프레임 형성 단계에서 상기 가동 격막의 상기 변형 가능한 부분에 대응하여 상기 가동 격막과 접촉되고 상기 토출 포트의 한 방향 쪽으로 개방되는 외팔보식 가동 부재는 상기 제1 프레임과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
6. 잉크 액적을 토출하는 다수의 잉크 토출 포트, 상기 다수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 다수의 제1 액체 통로, 및 상기 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실을 포함하는 상부판과,

   상기 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 하는 다수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고, 상기 발열 소자를 구동시키는 드라이버를 포함하고, 상기 제1 액체 통로에 인접하게 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 이루어진 액체 토출 헤드 기판과,

   상기 제1 액체 통로와 상기 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키고 상기 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

   상기 가동 격막을 형성하기 위해 지지체 상에 상기 가동 격막을 마련하는 단계와,

   상기 가동 격막을 고정하기 위한 상기 가동 격막 고정 부분을 상기 가동 격막 상에 마련하는 단계와,

   상기 지지체를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 가동 격막 고정 부분은 상기 제1 액체 통로의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
8. 액체 토출 헤드에 있어서,

   잉크 액적을 토출하는 다수의 잉크 토출 포트, 상기 다수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 다수의 제1 액체 통로 및 상기 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실을 포함하는 상부판과,

   상기 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 하는 다수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고, 상기 발열 소자를 구동시키는 드라이버를 포함하고, 상기 제1 액체 통로에 인접하게 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 이루어진 액체 토출 헤드 기판과,

   상기 제1 액체 통로와 상기 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키고 상기 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하고,

   상기 가동 격막은 상기 가동 격막을 지지하도록 상기 가동 격막에 접합된 프레임을 구비하고, 상기 프레임은 상기 가동 격막의 양쪽 표면을 사이에 끼우도록 마련되고, 상기 프레임은 서로 접합된 접합 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
9. 제8항에 있어서, 상기 가동 격막에 인접하게 배열되고 상기 발열 소자 상에 생성된 기포에 의해 상기 토출 포트의 한 방향 쪽으로 개방되는 외팔보식 가동 부재가 상기 프레임과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
10. 액체 토출 헤드에 있어서,

    잉크 액적을 토출하는 다수의 잉크 토출 포트, 상기 다수의 잉크 토출 포트에 대응하여 잉크를 공급하는 다수의 제1 액체통로 및 상기 제1 액체 통로에 잉크를 공급하는 공통 액실을 포함하는 상부판과,

    상기 잉크 토출 포트가 잉크 액적을 토출하도록 하는 다수의 발열 소자가 배치되는 기판 상의 기포 발생 영역을 포함하고, 상기 발열 소자를 구동시키는 드라이버를 포함하고, 상기 제1 액체 통로에 인접하게 배열된 제2 액체 통로를 형성함으로써 이루어진 액체 토출 헤드 기판과,

    상기 제1 액체 통로와 상기 제2 액체 통로를 서로로부터 완전히 분리시키고 상기 발열 소자 상에 발생된 기포에 의해 변위 가능한 가동 격막을 포함하고,

    상기 상부판, 상기 헤드 기판 및 상기 가동 격막은 모두 실리콘 원소를 포함하는 무기 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
11. 제10항에 있어서, 상기 가동 격막은 상기 가동 격막을 지지하도록 상기 가동 격막에 접합된 프레임을 구비하고, 상기 프레임은 실리콘 원소를 포함하는 재료로부터 형성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
12. 제11항에 있어서, 상기 프레임은 상기 가동 격막의 양쪽 표면을 사이에 끼우도록 마련된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
13. 제10항에 있어서, 상기 토출 포트의 상류측 가동 격막을 상기 제1 액체 통로 내의 액체 유동 방향에 대하여 변위시켜서, 상기 액체 유동 방향에 대하여 상기 가동 격막의 하류측 부분이 상기 가동 격막의 상류측에 비해 훨씬 많이 상기 토출 포트측으로 변위되게 하는 방향 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
14. 제13항에 있어서, 상기 방향 제어 수단은, 상기 가동 격막에 인접 설치되며 발열 부재 상에 생성된 기포에 의해 상기 토출 포트의 방향으로 개방되는 외팔보식 가동 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
15. 제8항에 따른 액체 토출 헤드와, 이 액체 토출 헤드로부터 토출되는 액체를 보유하는 잉크 탱크를 갖는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
16. 제10항에 따른 액체 토출 헤드와, 이 액체 토출 헤드로부터 토출되는 액체를 보유하는 잉크 탱크를 갖는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
17. 제8항에 따른 액체 토출 헤드와, 이 액체 토출 헤드로부터 토출되는 액체를 보유하는 잉크 탱크와, 상기 액체 토출 헤드가 장착되는 장착부를 갖는 액체 토출 장치로서, 상기 액체 토출 헤드에 의해 기록이 이루어지는 기록 매체를 이송하는 이송 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
18. 제10항에 따른 액체 토출 헤드와, 이 액체 토출 헤드로부터 토출되는 액체를 보유하는 잉크 탱크와, 상기 액체 토출 헤드가 장착되는 장착부를 갖는 액체 토출 장치로서, 상기 액체 토출 헤드에 의해 기록이 이루어지는 기록 매체를 이송하는 이송 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
19. 액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를 발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체 통로와, 상기 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에 있어서,

    상기 가동 격막은 화학 증기상 반응 또는 플라즈마 중합화 반응에 의한 퇴적에 의해 형성되는 유기막을 포함하고,

    막 비등이 상기 발열 소자에 의해 개시되는 경우 상기 반응 중의 가동 격막의 열분해 온도는 상기 발열 소자의 표면온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
20. 제19항에 있어서, 기포가 상기 발열 소자에 의해 소멸되는 경우 상기 반응 중의 가동 격막의 열분해 온도는 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
21. 제19항에 있어서, 상기 반응 중의 가동 격막의 열분해 온도는 상기 발열 소자의 표면 상의 최대 도달 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
22. 제19항에 있어서, 기포가 상기 발열 소자에 의해 소멸되는 경우 상기 가동 격막의 용융점은 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
23. 제19항에 있어서, 막 비등이 상기 발열 소자에 의해 개시되는 경우 상기 가동 격막의 용융점은 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
24. 제19항에 있어서, 상기 가동 격막은 폴리파라크실리렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
25. 액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체 통로와, 상기 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에 있어서,

    가동 격막은 화학 증기상 반응 또는 플라즈마 중합화 반응에 의한 퇴적에 의해 형성되는 유기막을 포함하고,

    기포가 상기 발열 소자에 의해 소멸되는 경우 상기 반응 중의 가동 격막의 열분해 온도는 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
26. 액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를 발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체 통로와, 상기 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에 있어서,

    상기 가동 격막은 화학 증기상 반응 또는 플라즈마 중합화 반응에 의한 퇴적에 의해 형성되는 유기막을 포함하고,

    상기 반응 중의 가동 격막의 열분해 온도는 상기 발열 소자의 표면 상의 최대 도달 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
27. 액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를 발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체 통로와, 상기 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에 있어서,

    상기 가동 격막은 화학 증기상 반응 또는 플라즈마 중합화 반응에 의한 퇴적에 의해 형성되는 유기막을 포함하고,

    기포가 상기 발열 소자에 의해 소멸되는 경우 상기 가동 격막의 용융점은 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
28. 액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를 발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체 통로와, 상기 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에 있어서,

    상기 가동 격막은 화학 증기상 반응 또는 플라즈마 중합화 반응에 의한 퇴적에 의해 형성되는 유기막을 포함하고,

    막 비등이 상기 발열 소자에 의해 개시되는 경우 상기 가동 격막의 용융점은 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
29. 액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를 발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체 통로와, 상기 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하는 액체 토출 헤드에 있어서,

    상기 가동 격막은 폴리파라크실리렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
30. 액체 토출 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

    상기 액체 토출 헤드는,

    액체를 토출하는 토출 포트와 연통하는 제1 액체 통로와, 액체 중에 기포를 발생시키는 발열 소자를 포함하는 제2 액체통로와, 제1 액체 통로와 제2 액체 통로를 항상 서로로부터 실질적으로 분리시키는 가동 격막을 포함하며,

    상기 방법은 화학 증기상 반응 또는 플라즈마 중합화 반응에 의한 퇴적에 의해 형성되는 유기막으로부터 상기 가동 분리 격막을 형성하는 단계를 포함하고,

    상기 유기 재료에서, 막 비등이 상기 발열 소자에 의해 개시되는 경우, 상기 반응 중의 가동 격막의 열분해 온도가 상기 발열 소자의 표면 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
31. 제30항에 있어서, 상기 액체 토출 헤드는 상기 가동 격막을 고정시키는 가동 격막 고정부를 가지며, 상기 가동 격막의 형성은 0.1 Torr 이하의 고부압 하에서 상기 가동 격막 고정부를 피복하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.
32. 제30항에 있어서, 상기 가동 격막은 유기 재료로서 폴리파라크실리렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드 제조 방법.