KR100692429B1 - 기록 헤드, 캐리지 및 화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 기록 헤드는 유체를 분출하는 복수의 노즐, 미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버, 그리고 복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버를 포함한다. 미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 압력변화를 흡수하도록 구성된 압력흡수면을 갖고, 상기 압력흡수면은 불균일한 두께의 압력흡수부재에 의해 형성된다.

Description

기록 헤드, 캐리지 및 화상형성장치{RECORDING HEAD, CARRIAGE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 기록 헤드, 캐리지 및 화상형성장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는 잉크와 같은 유체를 분출하는 기록 헤드, 적어도 하나의 기록 헤드를 갖는 캐리지 및 적어도 하나의 캐리지를 갖는 화상형성장치에 관한 것이다.
잉크젯 기록장치는 프린터, 팩시밀리 장치, 복사기, 플로터 등을 위한 화상형성장치로서 사용된다. 잉크젯 기록장치는 잉크 유로 및 이 잉크 유로 내의 압력을 변경하여 잉크에 압력을 가하기 위한 압력전환수단을 포함하는 잉크젯 기록 헤드가 제공된다. 잉크 유로는 또한 종종 잉크 분출 챔버, 압력 챔버, 가압형 잉크 챔버, 잉크 챔버 등으로도 불린다.
잉크 챔버 내의 잉크에 압력을 가변적으로 가하는 압력전환수단으로서 압전소자와 같은 전기-기계 전환 요소를 사용하는 잉크젯 기록 헤드가 공지되어 있다. 잉크 챔버의 벽을 형성하는 탄성 변형 가능한 진동판이 압력전환수단의 사용에 의해 구동수단에 의해 변형됨으로써, 잉크 챔버 내의 체적 및/또는 압력을 변화시켜 잉크 방울을 분출한다. 이른바 압전형 잉크젯 기록 헤드는 그와 같은 잉크젯 기록 헤드에 해당한다. 예컨대, 일본공개특허공보 8-108534호는 그와 같은 압전형 잉크젯 기록 헤드를 제안한다.
도 1과 2를 참조하여 압전형 잉크젯 기록 헤드에 대해 설명한다. 도 1은 가압형 잉크 챔버의 길이 방향을 따라 즉 노즐들이 배치된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 압전형 잉크젯 기록 헤드를 보여주는 단면도이다. 도 2는 가압형 잉크 챔버의 길이 방향의 직각 방향을 따라 즉 노즐들이 배치된 방향을 따라 절단한 압전형 잉크젯 기록 헤드를 보여주는 단면도이다.
도 1과 2에 도시한 잉크젯 기록 헤드는 연결된 잉크 챔버 기판(211)과 노즐판(218)을 포함한다. 가압형 잉크 챔버(214)는 잉크 방울을 분출하는 노즐(213)과 통한다. 공통 잉크 챔버(219)가 잉크를 연결부(220)를 통해 가압형 잉크 챔버(214)에 공급한다. 압전소자(217)가 가압형 잉크 챔버(214)의 벽의 일부를 형성하는 진동판(216) 외측의 바닥 기판(212)에 제공된다.
진동판(216)은 압전소자(217)가 변형됨에 따라 탄성변형을 겪는다. 압전소자의 변위를 가압형 잉크 챔버(214)의 체적 변화로 효과적으로 전환하기 위해, 보통 진동판(216)의 강성은 가압형 잉크 챔버(214)를 형성하는 다른 표면의 것보다 작다. 즉, 보통 진동판(216)의 유연성(컴플라이언스)은 가압형 잉크 챔버(214)를 형성하는 다른 표면의 것보다 작다. 또한, 공통 잉크 챔버(219)는 잉크 탱크(도시 생략)에 연결되고, 지지부재(221)가 잉크 챔버 기판(211)과 바닥 기판(212) 사이에 제공된다.
압전소자(217)는 구동회로(도시 생략)로부터 압전소자(217)에 전압을 인가하는 것에 의해 변형되어 진동판(216)을 변위시킴으로써, 가압형 잉크 챔버(214)의 체적을 증가 또는 감소시킨다. 가압형 잉크 챔버(214)의 내부 압력이 감소하면, 공통 잉크 챔버(219)로부터의 잉크는 연결부(220)를 통해 가압형 잉크 챔버(214)에 공급된다.
따라서, 압전소자(217)는 가압형 잉크 챔버(214)의 내부 압력을 증가시키도록 구동된다. 즉, 압전소자(217)가 구동되어 가압형 잉크 챔버(214)의 체적을 줄이면, 가압형 잉크 챔버(214)의 내부 압력은 증가하고, 잉크가 잉크 방울(222) 형태로 노즐(213)로부터 분출된다. 잉크 방울(222)은 용지와 같은 기록매체(도시 생략)에 부착되어 기록매체에 화상 등을 기록하게 된다.
잉크젯 기록 헤드는 잉크가 분출되게 하기 위한 열 액추에이터(thermal actuator), 형상기억합금 액추에이터 및 정전 액추에이터와 같은 압력전환수단을 위해 압전소자 이외의 소자를 사용할 수 있다. 열 액추에이터는 발열 저항체와 같은 전기를 열로 전환하는 소자를 사용한 잉크의 막 비등(film boiling)에 의해 야기되는 상변화를 활용한다. 형상기억합금 액추에이터는 온도변화에 의해 야기되는 금속상 변화를 사용한다. 정전 액추에이터는 정전기력을 이용한다.
잉크 방울을 전술한 바와 같이 잉크젯 기록헤드로부터 분출할 때, 가압형 잉크 챔버의 압력을 증가시킬 필요가 있다. 또한, 발생한 압력은 잉크가 분출되도록 할 뿐만 아니라 공통 잉크 챔버에 인가된다. 하지만, 공통 잉크 챔버에 인가된 압력이 가압형 잉크 챔버에 다시 가해지면, 가압형 잉크 챔버의 압력은 변한다.
특히 많은 수의 노즐을 갖는 잉크젯 기록 헤드의 경우, 다중 채널 구동 시의 압력변화는 크고, 잉크 챔버의 공진(상호 간섭)을 일으킨다. 진동의 공진 주파수가 기록작업의 구동 주파수와 조화하면, 잉크 분출이 영향을 받아 기록되는 화상의 화질을 악화시킨다.
공진 주파수와 연관된 문제를 방지하기 위해, 공통 잉크 챔버의 압력감쇠(제동)효율을 증가시킬 필요가 있다. 일반적으로, 이것은 공통 잉크 챔버의 체적을 비교적 큰 값으로 설정함으로써 달성된다. 한편, 일본공개특허공보 제6-191030호는 잉크 챔버와 공통 잉크 챔버 사이에 복수의 제동 챔버를 제공하여 잉크 챔버 안의 압력변화를 흡수하는 다른 방법을 제안한다.
또한, 비록 다른 목적이지만, 일본공개특허공보 제2000-158668호는 잉크 탱크로부터 잉크젯 기록 헤드로 가는 잉크 공급 통로 안에 복수의 제동 챔버를 제공하여 잉크 공급 압력의 변화를 흡수한다. 즉, 제동 챔버는 잉크를 외부로부터 잉크젯 기록 헤드의 공통 잉크 챔버에 공급할 때 압력변화를 줄이도록 제공된다.
하지만, 제동 챔버가 일본공개특허공보 제6-191030호에 따른 잉크젯 기록 헤드의 각각의 개별 잉크 챔버를 위해 제공되므로, 제동 챔버의 강성을 충분히 줄이는 것과 압력을 효과적으로 흡수하는 것이 어렵다. 또한, 잉크젯 기록 헤드의 구조가 복잡해지므로, 잉크젯 기록 헤드를 제조하는 복잡한 제조공정이 필요하다. 최근의 추세는 고속 기록 요구에 대처하기 위해 잉크젯 기록 헤드의 노즐의 수를 증가시키는 것이지만, 일본공개특허공보 제6-191030호에서 제안된 구조는 이 추세에 적용하기 적절하지 않다.
한편, 일본공개특허공보 제2000-158668호에서 제안된 잉크젯 기록 헤드는 잉크 공급원의 맥동을 줄이고, 잉크젯 기록 헤드가 구동되는 때에 공통 잉크 챔버의 압력변화를 흡수하지 않는다. 또한, 잉크젯 기록 헤드의 구조가 복잡해지므로, 잉크젯 기록 헤드를 제조하는 제조공정이 복잡해져야 한다.
본 발명의 목적은 전술한 문제들이 억제되는 기록 헤드, 카트리지 및 화상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 구체적인 목적은 공통 챔버의 공진을 줄이면서 공통 챔버의 압력 변화를 효율적으로 감쇠하여 고속 및 고품질 기록을 달성할 수 있는 기록 헤드, 카트리지 및 화상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체를 분출하는 복수의 노즐; 미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버; 및 복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버를 포함하며, 미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 압력변화를 흡수하도록 구성된 압력흡수면을 가지며, 상기 압력흡수면은 불균일한 두께의 압력흡수부재에 의해 형성되는 기록 헤드를 제공하는 것이다. 본 발명의 기록 헤드에 따르면, 기록 헤드의 구동 주파수가 공진 주파수와 다르게 되고, 기록 헤드가 고속으로 구동될 때에도 안정된 유체 제트 특성을 얻을 수 있도록, 압력흡수면의 강성을 유지하면서 압력흡수면의 공진 주파수가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체를 분출하는 복수의 노즐; 미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버; 복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버; 및 상기 가압형 챔버 안쪽의 압력을 변화시키는 복수의 압력전환수단을 포함하며, 미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 압력변화를 흡수하도록 구성된 압력흡수면을 가지며, 상기 압력흡수면은 서로 다른 강성의 복수의 부분을 갖는 압력흡수부재에 의해 형성되는 기록 헤드를 제공하는 것이다. 본 발명의 기록 헤드에 따르면, 기록 헤드의 구동 주파수가 공진 주파수와 다르게 되고, 기록 헤드가 고속으로 구동될 때에도 안정된 유체 제트 특성을 얻을 수 있도록, 압력흡수면의 강성을 유지하면서 압력흡수면의 공진 주파수가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 기록 헤드들 중의 하나; 및 유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 캐리지를 제공하는 것이다. 본 발명의 캐리지에 따르면, 고속으로 고화질을 갖는 화상을 기록할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 기록 헤드들 중의 하나; 유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및 상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 화상형성장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 화상형성장치에 따르면, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체를 분출하는 복수의 노즐; 미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버; 복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버; 및 상기 가압형 챔버 안쪽의 압력을 변화시키는 복수의 압력전환수단을 포함하며, 미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 진동에 의한 압력을 흡수하도록 구성된 감쇠면을 갖고, 상기 감쇠면은 미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 전체 길이보다 짧은 길이로 미리 정해진 방향으로 연장되도록 비감쇠면이 형성된 영역을 특히 갖는 압력흡수부재에 의해 형성되는 기록 헤드를 제공하는 것이다. 따라서, 압력흡수부재의 공진 주파수를 기록 헤드의 구동 주파수와 분리함으로써, 기록 헤드가 높은 구동 주파수로 구동되는 때에도 유체 제트 특성을 안정시키고 고화질을 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 바로 위에 기재한 기록 헤드; 및 유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 캐리지를 제공하는 것이다. 본 발명의 캐리지에 따르면, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 바로 위에 기재한 기록 헤드; 유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및 상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 화상형성장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 화상형성장치에 따르면, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체를 분출하는 복수의 노즐; 미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버; 및 복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버를 포함하며, 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 두꺼운 부분과 얇은 부분을 갖는 자유진동면을 포함하는 기록 헤드를 제공하는 것이다. 본 발명의 기록 헤드에 따르면, 공통 챔버의 압력변화를 효과적으로 억제 및 감쇠하고, 잉크젯 특성을 개선하며, 기록 헤드의 크기와 비용을 모두 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 바로 위에 기재한 기록 헤드; 및 유체를 기록 헤드에 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 캐리지를 제공하는 것이다. 본 발명의 캐리지에 따르면, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 바로 위에 기재한 기록 헤드; 유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및 상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 화상형성장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 화상형성장치에 따르면, 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있다.
본 발명의 여러 목적 및 다른 특징은 아래의 상세한 설명을 첨부 도면과 함께 살펴보면 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 노즐들이 배치된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 압전형 잉크젯 기록 헤드를 보여주는 단면도이다.
도 2는 노즐들이 배치된 방향을 따라 절단한 압전형 잉크젯 기록 헤드를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 노즐들이 배치된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제1 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 노즐들이 배치된 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제1 실시예를 보여주는 반전된 단면도이다.
도 6은 노즐들이 배치된 방향을 따라 절단한 공통 잉크 챔버의 일부를 확대한 크기로 보여주는 단면도이다.
도 7은 압력흡수부재를 설명하는 평면도이다.
도 8은 다른 압력흡수부재를 설명하는 평면도이다.
도 9는 노즐들이 배치된 방향을 따라 절단한 제1 비교예의 공통 잉크 챔버를 확대한 크기로 보여주는 단면도이다.
도 10은 제1 비교예가 4kHz의 구동 주파수로 구동되는 때의 공통 잉크 챔버의 벽면의 진동 모드를 설명하는 도형이다.
도 11은 제2 비교예가 16.8kHz의 구동 주파수로 구동되는 때의 공통 잉크 챔버의 벽면의 진동 모드를 설명하는 도형이다.
도 12는 제1 비교예의 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도형이다.
도 13은 기록 헤드의 제1 실시예의 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도표이다.
도 14는 압력흡수부재의 영률과 기록 헤드의 제1 실시예의 공통 잉크 챔버의 압력공진 특징을 설명하는 도표이다.
도 15는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에 따른 압력흡수부재를 보여주는 평면도이다.
도 16은 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에 따른 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도표이다.
도 17은 노즐들이 배열된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제2 변형례의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 화상형성장치의 제1 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시한 화상형성장치의 일부를 설명하는 측면도이다.
도 20은 노즐들이 배열된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 21은 노즐들이 배열된 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 22는 기록 헤드의 제2 실시예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 23은 노즐들이 배열된 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예의 공 통 잉크 챔버를 확대한 크기로 보여주는 단면도이다.
도 24는 도 23의 A-A 선을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예를 보여주는 반전된 단면도이다.
도 25는 압력흡수부재를 설명하기 위해, 기록 헤드의 제2 실시예의 공통 잉크 챔버와 잉크 공급 구멍을 포함하는 부분만을 보여주는 단면도이다.
도 26은 압력흡수부재를 설명하기 위해, 제1 비교예의 공통 잉크 챔버와 기록 헤드의 잉크 공급 구멍을 포함하는 부분만을 보여주는 단면도이다.
도 27은 기록 헤드의 제2 실시예의 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도표이다.
도 28은 노즐들이 배열된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예의 제1 변형례를 보여주는 단면도이다.
도 29는 압력흡수부재를 설명하기 위해, 기록 헤드의 제2 실시예의 제2 변형례의 공통 잉크 챔버와 잉크 공급 구멍을 포함하는 부분만을 보여주는 단면도이다.
도 30은 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 31은 도 30의 A-A 선을 따라 절단한 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 32는 도 30의 B-B 선을 따라 절단한 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 33은 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 분해 사시도이다.
도 34는 도 33에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다.
도 35는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제1 변형례를 보여주는 분해 사시도이다.
도 36은 도 35에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다.
도 37은 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제2 변형례를 보여주는 분해 사시도이다.
도 38은 도 37에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다.
도 39는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제3 변형례를 보여주는 분해 사시도이다.
도 40은 도 39에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다.
도 41은 본 발명에 따른 화상형성장치의 제3 실시예의 일부를 설명하는 측면도이다.
도 42는 도 41에 도시된 화상형성장치의 일부를 보여주는 평면도이다.
먼저, 도 3 내지 5를 참조하여, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예에 대해 기재한다. 도 3은 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예를 보여주는 분해 사시도이고, 도 4는 가압형 잉크 챔버의 길이 방향 즉 노즐들이 배치된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제1 실시예를 보여주는 단면도이다. 도 5는 노즐들이 배치된 방향(도 4의 A-A 선)을 따라 절단한 기록 헤드의 제1 실시예를 보여주는 반전된 단면도이다. 이 기록 헤드의 제1 실시예에서, 본 발명은 잉크젯 기 록 헤드에 적용된다.
도 3 내지 5에 도시한 잉크젯 기록 헤드는 단결정 실리콘(Si)으로 만든 유로형성기판(잉크 챔버 기판)(1), 이 유로형성기판(1)의 밑면에 제공된 진동판(2), 유로형성기판(1)의 윗면에 제공된 노즐판(3) 및 후술할 프레임 부재(14)를 포함한다. 유로형성기판(1), 진동판(2), 노즐판(3) 및 프레임 부재(14)는 가압형 잉크 챔버(6)와 공통 잉크 챔버(8)를 형성한다. 잉크 방울을 분출하는 각각의 노즐(5)은 유로를 형성하는 가압형 잉크 챔버(6)의 하나와 통한다. 공통 잉크 챔버(8)는 유동저항부를 형성하는 잉크 공급로(연결부)(7)를 통해 가압형 잉크 챔버(6)에 잉크를 공급한다.
적층된 압전소자(12)가 가압형 잉크 챔버(6)에 대해 진동판(2)의 외면 쪽에 즉 가압형 잉크 챔버(6) 맞은편 쪽에 각각의 구동수단으로 제공된다. 압전소자(12)는 바닥 기판(13)에 고정된다.
유로형성기판(1)과 함께 공통 잉크 챔버(8)를 형성하는 홈부가 프레임 부재(14)에 형성된다. 또한, 잉크를 외부로부터 공통 잉크 챔버(8)에 공급하는 잉크 공급 구멍(연결관)(9)이 프레임 부재(14)에 형성된다. 이 잉크 공급 구멍(9)은 잉크 카트리지와 같은 잉크 공급원(도시 생략)에 연결된다.
가요성 인쇄회로(FPC) 케이블(18)이 구동신호를 공급하기 위해 땜질, AFC 결합 또는 와이어 본딩에 의해 압전소자(12)에 연결된다. FPC 케이블(18)에는 각각의 압전소자(12)에 구동 파형을 선택적으로 인가하기 위해 구동 회로(구동 IC)가 제공된다.
수산화칼륨(KOH) 용액과 같은 알칼리 식각액을 사용하여 (110) 결정방향을 갖는 단결정 실리콘 기판의 이방성 식각을 수행함으로써, 가압형 잉크 챔버(6)를 형성하기 위한 관통공과 잉크 공급로(7)를 형성하는 홈을 유로형성기판(1)에 형성한다.
진동판(2)은 전해주조(electroformin)에 의해 형성된 금속판으로 만든다. 가압형 잉크 챔버(6)들 중의 하나에 해당하는 각각의 노즐(5)이 약 10㎛ 내지 30㎛의 직경을 갖고 노즐판(3)에 형성된다. 진동판(2)은 접착제에 의해 유로형성기판(1)에 고정된다. 공통 잉크 챔버(8)의 길이 방향을 따라 그 단부에 위치하는 것으로 도 5에 도시된 노즐(5a)에 해당하는 가압형 잉크 챔버(6)는 화상 형성에 사용되지 않을 수 있어서 공기 방울을 분출하는 흡입을 위한 더미 노즐(dummy nozzle)로서 사용될 수 있다. 또한, 공통 잉크 챔버(8)의 길이 방향을 따라 각각의 단부에 배치된 노즐(5a)은 공히 그와 같은 더미 노즐로 사용될 수 있다.
노즐판(3)은 스테인리스강과 니켈(Ni), 금속과 폴리이미드 수지 필름, 실리콘과 같은 수지의 결합체, 또는 이들 소재의 결합체로 만들 수 있다. 노즐판(3)의 노즐면 즉 잉크가 분출되는 면이 잉크에 반발하도록 노즐면에 발수층이 형성된다. 노즐판(3)의 가장자리와 프레임 부재(14) 사이의 간격에 밀봉재료(20)가 채워진다.
전술한 구조를 갖는 잉크젯 기록 헤드의 압전소자(12)에 약 20V 내지 50V의 구동 펄스 전압을 가하면, 구동 펄스 전압이 가해진 압전소자(12)는 압전소자(12)의 층들이 적층된 방향으로 변위되고, 진동판(2)은 해당 노즐(5) 방향으로 변형된 다. 그 결과, 해당 가압형 잉크 챔버(6)의 체적 또는 용적이 변해서 가압형 잉크 챔버(6) 내부의 잉크를 압박하고, 잉크 방울이 해당 노즐(5)로부터 분출되어 잉크젯 기록이 가능해 진다.
잉크가 분출됨에 따라, 가압형 잉크 챔버(6) 내부의 잉크 압력이 감소하고, 미세한 부의 압력이 잉크 흐름의 관성에 의해 가압형 잉크 챔버(6) 내부에 발생한다. 이 상태에서, 압전소자(12)에 대한 구동 펄스 전압의 인가가 중단되면, 즉 구동 펄스 전압이 꺼지면, 진동판(2)은 원위치로 복귀하고 가압형 잉크 챔버(6)는 원 형태로 복귀한다. 그 결과, 가압형 잉크 챔버(6) 내부에서 음의 압력이 더 발생한다. 이 상태에서, 잉크가 공통 잉크 챔버(8) 및 유동저항부를 형성하는 잉크 공급로(7)에 의해 잉크 공급 구멍(9)으로부터 가압형 잉크 챔버(6)에 공급된다. 따라서, 노즐(5)에서 잉크 메니스커스면의 진동이 감쇠(제동)되고 안정된 다음, 구동 펄스 전압이 압전소자(12)에 가해져 잉크 방울을 분출하여 다음 잉크젯 기록이 이루어질 수 있다.
도 3과 4에서, 도시된 노즐(5)들은 상향이다. 하지만, 잉크젯 기록을 수행하도록 용지와 같은 기록매체에 잉크 방울을 실제로 분출할 때, 잉크 방울은 대부분 아래로 수직 분출된다. 따라서, 본 실시예에서, 화상의 잉크젯 기록을 수행할 때, 잉크 방울은 수평으로 이송되는 용지와 같은 기록매체에 대해 도 5에서 수직 하방으로 분출될 수 있다.
이어, 도 6 내지 8을 참조하여, 잉크젯 기록 헤드의 공통 잉크 챔버(8)의 구조에 대해 설명한다. 도 6은 복수의 노즐(5)이 배치된 방향을 따라 절단한 공통 잉크 챔버(8)의 일부를 확대한 크기로 보여주는 단면도이다. 또한, 도 7은 압력흡수부재를 설명하는 평면도이며, 도 8은 다른 압력흡수부재를 설명하는 평면도이다.
본 실시예의 기록 헤드에서, 공통 잉크 챔버(8)는 도 6에 도시한 바와 같이, 프레임 부재(14) 및 이 프레임 부재(14)보다 강성이 작은 압력흡수부재(21)에 의해 형성된다. 압력흡수부재(21)는 압력흡수면(21a)을 형성한다. 가압형 잉크 챔버(6)가 배치되는 방향이 X로 표시되는 경우, X 방향을 따른 공통 잉크 챔버(8)의 적어도 하나의 벽면이 다른 벽면보다 강성이 작고 압력을 흡수하는 압력흡수면(21a)에 의해 형성된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 압력흡수면(21a)을 형성하는 압력흡수부재(21)는 X 방향을 따라 불균일한 두께를 갖는다. 즉, 압력흡수부재(21)의 중심부가 평균적으로 두껍고, 압력흡수부재(21)의 양단 부분이 얇다. 더 구체적으로, 압력흡수면(21a)이 X 방향을 따라 대체로 동일한 크기의 3 개의 영역으로 분할되는 경우, 중심부의 평균 두께가 X 방향을 따라 중심부의 양쪽에 있는 단부의 평균 두께보다 더 크다. 따라서, 압력흡수부재(21)의 중심부에 두꺼운 부분(23)이 형성되고, X 방향을 따라 중심부의 양쪽에 있는 압력흡수부재(21)의 양단에는 얇은 부분(22)이 형성된다. 물론, 압력흡수면(21a)을 X 방향을 따라 대체로 동일한 크기의 3 개 이상의 영역으로 분할하고, 두꺼운 부분(23)을 압력흡수부재(21)의 중심부에 형성할 수 있다. 두꺼운 부분(23)은 얇은 부분(21)보다 강성이 크므로, 압력흡수부재(21)는 서로 다른 강성의 여러 개의 부분으로 형성된다.
이 경우, 압력흡수부재(21)는 제1층(21A)과 제2층(21B)으로 구성된 적층 구 조를 갖는다. 제1층(21A)은 진동판(2)을 형성하는 얇은 부분(22)을 형성한다. 제2층(21B)은 제2층(21A) 위에 형성되고, 제1층(21A)과 함께 두꺼운 부분(23)을 형성한다. 적층 구조를 채용하면, 압력흡수부재(21)의 두께를 쉽게 불균일하게 만들 수 있다. 더욱이, 동일한 층 또는 층들에 의해 적층 구조의 일부를 진동판(2)으로서 형성하면, 진동판(2)을 형성하는 공정을 수행할 때 압력흡수부재(21)를 동시에 형성할 수 있고, 제조공정이 간단해질 수 있다.
본 실시예에서, 도 6에 도시한 바와 같이, 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23) 사이에 단차부가 형성된다. 하지만, 반드시 단차부를 제공하는 것은 아니며, 압력흡수부재(21)의 두께는 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23) 사이에서 연속적으로 변할 수 있다. 즉, 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)은 연속해서 기울어진 부분에 의해 연결될 수 있다. 또한, 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23) 사이에 그와 같이 연속해서 변하는 부분을 제공함으로써, 압력흡수부재(21)는 불균일한 두께와 상이한 강성을 갖는 부분을 갖게 될 수 있다. 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)이 제공된 압력흡수부재(21)의 영역의 크기는 동일할 필요는 없으며, 물론 영역의 수도 3으로 한정되지 않는다. 압력흡수부재(21)의 각각의 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)의 수와 위치는 압력흡수부재(21)의 재료, 크기 등에 따라 결정될 수 있고, 필요하다면 최적화할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, X 방향에 직각인 방향 즉 압력흡수부재(21)의 짧은 쪽을 따라 얻은 얇은 부분의 폭(Uy)은 두꺼운 부분(23)의 것과 동일하게 될 수 있다. 달리 말하면, 도 8에 도시한 바와 같이, X 방향에 직각인 방향을 따라 얻은 얇은 부분(22)의 폭(Uy)은 두꺼운 부분(23)의 폭보다 더 클 수 있다. 도 7과 8에서, Ux는 X 방향으로 얻은 얇은 부분(22)의 길이를 나타내고, Tx는 X 방향으로 얻은 압력흡수부재의 전체 길이를 나타낸다. 본 실시예에서, 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)은 동일한 길이(Ux)를 갖지만, 전술한 바와 같이, 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)의 길이는 다를 수 있다.
압력흡수부재(21)의 두께를 불균일하게 만듦으로써, 공통 잉크 챔버(8)의 구조적 진동을 복잡해지고, 그에 따라, 낮은 주파수에서 큰 진동 모드의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 공통 잉크 챔버(8)의 구동 주파수와 공진 주파수가 조화하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 압력흡수부재(21)가 상이한 강성을 갖는 복수의 부분을 갖게 하면, 공통 잉크 챔버(8)의 구조적 진동은 복잡해지고, 그에 따라, 낮은 주파수에서 큰 진동 모드의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 공통 잉크 챔버(8)의 구동 주파수와 공진 주파수가 조화(동조)하는 것을 방지할 수 있다. 물론, 압력흡수부재(21)의 부분의 두께를 다르게 하거나 그리고/또는 부분들을 위해 사용되는 재료를 다르게 함으로써 압력흡수부재(21)의 부분들이 서로 다른 강성을 갖게 할 수 있다.
즉, 잉크 방울이 분출될 때 가압형 잉크 챔버(6)로부터 공통 잉크 챔버(8)로 전파되는 압력 진동이 다른 가압형 잉크 챔버(6)로 전파되는 것을 방지하기 위해, 공통 잉크 챔버(8)의 압력감쇠효율을 증가할 필요가 있다. 공통 잉크 챔버(9)에서의 압력감쇠효율을 증가시키기 위해, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면 자체의 진동에 의한 압력변화를 제동(감쇠)하는 방법, 또는 공통 잉크 챔버(8)의 벽면에 고무와 같 은 저탄성 소재를 코팅하여 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 변형에 의한 압력변화를 감쇠하는 방법을 채용할 수 있다. 공통 잉크 챔버(8)의 벽면 자체의 진동에 의한 압력변화를 감쇠하는 방법은 제조가 쉽고 비교적 높은 압력감쇠효율 때문에 특히 만족할 만 하다. 이 경우, 용이한 제조는 비교적 낮은 가격과 비교적 간단한 제조공정에 기인한다.
하지만, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 강성이 진동을 더 쉽게 발생하도록 감소한 경우, 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화는 벽면 자체의 공진에 의해 발생한다. 이 현상은 도 9 내지 12를 참조하여 설명할 것이다. 도 9는 노즐들이 배치된 방향을 따라 절단한 제1 비교예의 공통 잉크 챔버를 확대한 크기로 보여주는 단면도이다. 도 10은 제1 비교예가 4kHz의 구동 주파수로 구동되는 때의 공통 잉크 챔버의 벽면의 진동 모드를 설명하는 도형이고, 도 11은 제2 비교예가 16.8kHz의 구동 주파수로 구동되는 때의 공통 잉크 챔버의 벽면의 진동 모드를 설명하는 도형이다. 또한, 도 12는 제1 비교예의 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도형이다.
도 9에 도시한 제1 비교예는 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 일부가 얇은 부분(22)으로만 형성됨으로써, 압력흡수부재(21)의 강성이 감소된다. 이 경우, 이 제1 비교예가 4kHz의 구동 주파수로 구동될 때, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 진동 모드는 도 10에 도시한 것과 같이 된다. 또한, 압력흡수부재(21)의 강성이 제2 비교예에서 감소하지 않고 제2 비교예가 16.8kHz의 구동 주파수로 구동되면, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 진동 모드는 도 11에 도시한 것과 같이 된다. 도 10에서, 두 개의 하얀 장방형 형상은 나란히 배치된 두 개의 압력흡수부재의 사시도에 해당하고, 도 10과 11에서 검은 형상은 압력흡수부재의 x, y 및 z 방향으로의 변형을 나타낸다. 도 10과 11은 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 영역이 제1 및 제2 비교예에 대해 동일한 경우의 진동 모드를 나타내고, 벽면을 형성하는 부분의 두께만이 제1 및 제2 비교예 사이에서 달라서 각각의 벽면이 다른 강성을 갖는다.
도 10과 11에서 알 수 있는 바와 같이, 강성이 감소한 벽면을 갖는 공통 챔버(8)를 구비한 제1 비교예의 공진 주파수는 강성이 감소하지 않은 벽면을 갖는 공통 잉크 챔버(8)를 구비한 제2 비교예의 공진 주파수와 비교할 때 저주파수대로 이동된다. 따라서, 잉크 방울이 분출되는 구간이 짧아짐에 따라, 즉 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수가 높아짐에 따라, 제1 비교예의 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진 주파수는 구동 주파수와 조화(동조)할 수 있다. 보통, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수는 약 수 kHz 내지 수 십 kHz 정도이다. 따라서, 구동 주파수의 주파수대는 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진 주파수보다 낮지만, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 강성이 감소하는 경우, 공진 주파수가 감소하여, 감소한 공진 주파수는 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수와 조화할 수 있다.
공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진점에서, 공통 잉크 챔버(8)의 압력 자체는 벽면의 진동에 의해 크게 변한다. 따라서, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 강성이 감소하여 제1 비교예에서와 같이 압력흡수부재(21)를 형성하면, 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화의 주파수 특성은 도 12에 도시한 것과 같이 되고, 압력변화는 공진 주파수에서 큰 값을 나타낸다. 도 12에서, 세로좌표는 제1 비교예의 공통 잉크 챔버(8)의 압력(kPa)을 나타내고, 가로좌표는 주파수(kHz)를 나타낸다.
따라서, 원래 공통 잉크 챔버(8)의 압력을 감쇠하도록 제공된 압력흡수부재(21)는 실제로는 압력흡수부재(21)의 제공에 따라 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화를 증가시킬 수 있다. 압력흡수부재(21)가 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화를 증가시키지 않도록 방지하려면, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수를 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진 주파수와 조화하지 않도록 해야 하며, 따라서, 잉크젯 기록 헤드를 위한 구동 조건은 이 경우에 제한된다.
전술한 바와 같이, 고속 기록 작업 요구에 부응하기 위해 잉크젯 기록 헤드의 노즐(5)의 수가 증가하는 추세이다. 하지만, 노즐의 수가 증가하고 개개의 가압형 잉크 챔버(6)가 그에 따라 증가함에 따라, 가압형 잉크 챔버(6)가 배치되는 X 방향으로의 공통 잉크 챔버(8)의 길이도 증가한다. 그 결과, X 방향으로의 압력흡수부재(21)의 길이도 역시 증가한다. 하지만, 압력흡수부재(21)의 길이가 증가함에 따라, 그 강성은 감소하고 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진점은 저주파수대 쪽으로 더 이동한다. 따라서, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수가 공진 주파수와 조화되지 않도록 방지하려면, 잉크젯 기록 헤드의 구동 조건을 더욱 엄격하게 정하고 제한해야 한다.
다수의 노즐과 긴 공통 잉크 챔버를 갖는 선형 잉크젯 기록 헤드의 경우에는 특히, 큰 압력변화가 발생하고 전술한 불편함이 야기된다.
한편, 본 실시예의 기록 헤드에서, 압력흡수부재(21)는 얇은 부분(22)으로만 형성되는 것은 아니며, 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)의 결합에 의해 형성된다. 따라서, 압력감쇠효과를 얻으면서 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진 주파수 감소의 억제가 가능하다. 따라서, 잉크젯 기록 헤드가 고속으로 구동되는 때에도 안정된 잉크 방울 분출 특성을 얻을 수 있다.
도 13은 기록 헤드의 제1 실시예의 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도표이다. 도 13에서, 세로좌표는 제1 실시예에 따른 기록 헤드의 공통 잉크 챔버(8)의 압력(kPa)을 나타내고, 가로좌표는 주파수(kHz)를 나타낸다. 도 13은 도 6에 X 방향으로의 압력흡수부재(21)의 압력흡수면(21a)의 양단에 있는 얇은 부분(22)이 각각 압력흡수면(21a)의 전체 영역의 35%를 차지하고 두꺼운 부분(23)이 압력흡수면(21a)의 전체 영역의 나머지 30%를 차지하는 경우의 주파수 특성을 보여준다. 이러한 제1 실시예를 위한 도 13과 전술한 제1 비교예를 위한 도 12를 비교하면 쉽게 알 수 있듯이, 제1 비교예의 압력흡수부재의 강성이 더 작더라도 제1 실시예의 압력흡수부재(21)는 더 높은 압력감쇠효과를 얻을 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기록 헤드의 제1 실시예는 X 방향으로 압력흡수부재(21)의 양단을 지지한다. 하지만, 지지되는 단부 부근의 압력흡수부재(21)의 두께가 압력흡수부재(21)의 다른 부분에 비해 감소하므로, 즉 지지되는 단부 부근의 압력흡수부재(21)의 강성이 압력흡수부재(21)의 다른 부분에 비해 감소하므로, 압력흡수부재(21)의 변형량을 전체적으로 크게 할 수 있다. 따라서, 압력흡수부재(21)의 두께가 두드러지게 증가하고 압력흡수부재(21)의 최초 기능이 증가한 두께 부분에서 조금 저하되더라도, 압력흡수부재(21)의 최초 기능의 저하는 전체적으로 억제된다. 압력흡수부재(21)의 최초 기능의 저하는 최소로 억제되어 무시할 만하다.
또한, 공통 잉크 챔버(8)의 양단 부분은 압력의 공진이 공통 잉크 챔버(8)에서 발생할 때 압력변화에 의해 가장 많이 영향을 받는다. 따라서, 압력변화량이 큰 단부에 큰 압력흡수효과를 갖는 얇은 부분(22)을 제공하면, 압력감쇠효과를 효율적으로 달성할 수 있다.
아울러, 중심부에 두꺼운 부분(23)이 있고 X 방향으로 두꺼운 부분의 양 측면에 얇은 부분(22)이 있는 즉 단지 두 종류의 두께가 있는 압력흡수부재(21)의 간단한 구조에 의해 압력흡수부재(21)를 쉽게 제조할 수 있다. 비록 압력흡수부재(21)가 간단한 구조를 갖지만, 압력감쇠효과를 개선할 수 있다.
더욱이, 불균일한 두께를 갖는 압력흡수부재(21)는 적층된 구조에 의해 달성될 수 있다. 즉, 적층 구조는 제1층(21A)과 제2층(21B)으로 이루어질 수 있고, 제1층(21A)은 얇은 부분(22)을 형성하고, 제2층(21B)은 제1층(21A) 위에 놓여 제1층(21A)과 함께 두꺼운 부분(23)을 형성한다. 이와 같은 적층 구조는 간단한 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 실시예에서, 얇은 부분(22)은 하나의 층(제1층(21A))에 의해 형성되고 두꺼운 부분(23)은 2 개의 층(제1 및 제2층(21A, 21B))에 의해 형성되지만, 각각의 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)을 형성하는 층의 수는 이들로 한정되지 않는다. 예컨대, 얇은 부분(22)은 단일 층에 의해 형성되고 두꺼운 부분은 세 개 층에 의해 형성될 수 있다.
압력흡수부재(21)의 얇은 부분의 길이가 X 방향으로 길게 되면, 높은 압력감쇠효과를 얻는 것이 가능하지만, 압력변화가 압력흡수면(21a)의 진동, 즉 압력흡수 부재(21)의 진동에 따라 저주파수에서 발생한다. 한편, 압력흡수부재(21)의 얇은 부분(22)의 길이가 X 방향으로 짧게 되면, 압력흡수면(21a)의 진동이 개선되지만 압력감쇠효과가 저하된다. 따라서, 압력흡수부재(21)의 크기와 두께, 재료의 탄성률 등은 압력흡수면(21a)의 원하는 압력감쇠효과와 진동을 얻도록 본 실시예에서 적절히 선택될 수 있다. 또한, 압력흡수부재(21)의 재료의 탄성률 등은 압력흡수면(21a)의 압력감쇠효과와 진동을 최적화하도록 선택될 수 있다.
본 발명자들은 다양한 압력흡수부재(21)와 헤드 구조를 갖는 기록 헤드의 제1 실시예의 샘플을 구현하였다. 표 1은 각각의 샘플에 대해 아래의 A, B 평가를 하여 잉크젯 시험을 한, 제조된 잉크젯 기록 헤드의 32 종의 샘플을 보여준다. 상호 간섭 즉 압력흡수부재(21)가 충분히 작용하는지의 여부를 평가하기 위해 A 평가를 수행하였다. B 평가는 주파수 의존성 즉 압력흡수부재(21)의 공진이 잉크젯 특성에 영향을 주는 지의 여부를 평가하기 위해 수행하였다.
Figure 112005023990653-pct00001
인쇄된 샘플에서 화상이상이 발생하는 지의 여부를 판단하기 위해, 각각의 잉크젯 기록 헤드의 샘플을 실제로 장착하고 평가 차트를 인쇄하여 A 평가를 수행하였다. 표 1에서, "O"는 A 평가에서 아무런 화상이상도 검출되지 않은 것을 나타내고, "X"는 A 평가에서 화상이상이 검출된 것을 나타낸다. 한편, B 평가는 잉크젯 속도, 잉크젯 체적 및 잉크젯 곡선( 또는 잉크젯 궤도)과 같은 잉크젯 특성을 관찰하기 위해 구동 주파수를 변화시키면서 잉크를 각각의 잉크젯 기록 헤드 샘플 자체에서 분출하여 수행하였다. 표 1에서, "O"는 잉크젯 특성이 구동 주파수 의존성을 보이지 않은 것을 나타내고, "X"는 잉크젯 특성이 구동 주파수 의존성을 보인 것을 나타낸다.
또한, A, B 평가에 영향을 주는 것으로 간주될 수 있는 구조인자로서 아래의 항목들을 선택하였다.
SF1: 얇은 부분(22)의 두께(Ud, m)
SF2: 짧은 쪽으로의 얇은 부분(22)의 길이(Uy, m)
SF3: 긴 쪽(X 방향)으로의 얇은 부분(22)의 길이(Ux, m)
SF4: 얇은 부분(22)의 영률 E(Pa)
위의 구조인자 SF1 내지 SF4는 변수로 간주하며, 압력흡수부재(21)의 성능을 표시하는 매개변수(K)를 얻기 위해 a, b, c 및 d는 아래의 식에서 맞춤 매개변수(fitting parameter)로 간주하였다. 본 매개변수(K)의 값은 표 1에서 K 값으로 참조된다.
K = Uda x Uyb x Uxc x Ed
K 값은 맞춤 매개변수 a, b, c 및 d가 a=2, b=-2.5, c=-3.5 및 d=2/3으로 정해졌을 때의 압력흡수부재(21)의 성능을 적절히 나타낸다.
K 값이 약 2x1010 내지 약 3x1010의 범위에 있을 때 A, B 평가 모두가 만족스러운 것을 표 1에서 알 수 있다.
즉, 짧은 쪽으로의 얇은 부분(22)의 두께(Ud, m), 긴 쪽(즉 X 방향)으로의 얇은 부분(22)의 길이(Ux, m) 및 얇은 부분(22)의 영률(E, Pa)이 아래의 관계식 1을 만족시킬 때, 높은 구동 주파수에서도 안정된 잉크젯 특성을 확실히 얻을 수 있도록, 압력흡수면(21a)을 형성하는 압력흡수부재(21)의 강성과 공진 주파수를 최적화할 수 있다.
[관계식 1]
2 x 1010 < Ud2 x Uy-2.5 x Ux-3.5 x E2/3 < 9 x 1010
노즐(5)의 수가 증가하고 잉크젯 기록 헤드의 크기(길이)가 증가함에 따라, 압력흡수부재(21)의 압력흡수면(21a)의 영역이 증가한다. 이 경우, 수지와 같은 연질 재료가 압력흡수부재(21)에 사용되면, 저주파수대에서 더 큰 압력흡수부재(21)의 공진이 발생한다. 또한, 큰 영역을 갖는 연질 재료를 가공하기가 어렵기 때문에, 압력흡수부재(21)의 강성이 조금 높아지더라도 압력흡수부재(21)에 경질 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 높은 강성을 갖는 재료를 압력흡수부재(21)에 사용하는 경우에도, 충분한 압력감쇠효과를 얻을 수 있다.
본 발명자들은 200보다 많은 다수의 노즐(5)을 갖는 잉크젯 기록 헤드에 대해, 압력흡수부재(21)에 사용되는 다양한 재료에 대한 공통 잉크 챔버(6)의 압력공진 특성을 연구하였다. 도 14는 압력흡수부재(21)의 영률과 기록 헤드의 제1 실시예의 공통 잉크 챔버(8)의 압력공진특성을 설명하는 도표이다. 도 14에서, 세로좌표는 압력공진지수를 나타내고 가로좌표는 압력흡수부재(21)의 영률(MPa)을 나타낸다.
압력공진의 정도 또는 범위를 나타내는 간단한 지수를 얻기 위해, 잉크젯 기록 헤드의 공진 주파수대가 약 1kHz 내지 약 16kHz이고, 압력공진이 발생하는 때의 압력변화 값은 합계한 것으로 가정한다. 따라서, 다른 영률을 갖는 압력흡수부재들의 압력공진의 정도 또는 범위를 나타내는 지수들을 비교할 수 있다. 예컨대, 도 13에 도시한 주파수 특성의 경우, 공진점은 4kHz, 10kHz 및 10.8kHz의 주파수에서 존재하고, 이들 공진점에서의 압력변화 값은 각각 0.8, 1.1 및 0.5이다. 따라서, 0.8 + 1.1 + 0.5 = 2.4로부터 압력공진의 정도 또는 범위를 나타내는 지수를 계산할 수 있다. 본 명세서에서, 압력공진의 정도 또는 범위를 나타내는 이 지수는 "압력공진지수"라 할 것이다.
도 14에서 알 수 있는 바와 같이, 압력흡수부재(21)의 영률이 100MPz 미만이 되면, 압력공진지수는 신속하게 증가한다. 즉, 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화는 잉크젯 특성에 더 쉽게 영향을 준다. 따라서, 압력흡수부재(21)에 사용되는 재료는 100MPa 이상의 영률을 갖는 것이 바람직하다.
압력흡수면(21a)을 형성하는 압력흡수부재(21)에 100MPa 이상의 영률을 갖는 재료를 사용하면, 노즐(5)의 수가 증가하고 잉크젯 기록 헤드의 크기가 커지는 경우 공진주파수가 압력흡수면(21a)의 넓은 영역에 의해 낮아지지 않도록 억제할 수 있다. 따라서, 다수의 노즐(5)을 구비하는 큰( 또는 긴) 잉크젯 기록 헤드의 경우에도 안정된 잉크젯 특성을 얻을 수 있다.
니켈(Ni)은 약 150MPa의 영률을 가지므로, 압력흡수부재(21)로서 사용하기에는 Ni이 적절하다. 즉, Ni은 압력흡수부재(21)에 사용되는 재료로서 전술한 요구사항을 만족시키며, 또한 공정이 용이하다.
X 방향으로 압력흡수부재(21)의 전체 길이(Tx) 중에서, 얇은 부분(22)의 길이(Ux)가 중요하다. 압력흡수부재(21)에서 얇은 부분(22)의 비율이 감소하면 충분한 압력흡수효과를 얻을 수 없다. 이는 얇은 부분(22)의 구조적인 감쇠용량이 변하고, 두꺼운 부분(23)이 길어지면 공통 잉크 챔버(8)의 압력을 전체적으로 충분히 흡수할 수 없게 되기 때문이다. 한편, 압력흡수부재(21)의 얇은 부분(22)의 비율이 증가한다면, 압력흡수부재(21)의 진동은 전술한 문제를 일으킨다.
본 발명자들은 X 방향으로의 얇은 부분(22)의 길이(Ux)와 X 방향으로의 압력흡수부재(21)의 전체 길이(Tx)를 다양하게 하여 본 실시예에 따른 기록 헤드의 샘플을 준비하고, 이들 샘플의 잉크젯 특성을 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2에서, NG는 평가 결과가 만족스럽지 않음(No Good)을 나타내고, OK는 평가 결과가 만족스러움을 나타낸다.
Figure 112005023990653-pct00002
표 2에 나타낸 평가 결과로부터, Ux/Tx의 비율, 즉 압력흡수부재(21)의 전체 길이(Tx)에 대한 얇은 부분(22)의 길이(Ux)의 비율은 약 0.25 내지 약 0.45의 범위 내로 바람직하게 정해진다.
다시 말하면, 아래의 관계식 2를 만족시킴으로써 압력흡수부재(21)의 구조를 최적화할 수 있다. 관계식 2에서, Ux(㎛)는 X 방향으로의 얇은 부분(22)의 길이를 나타내고, Tx(㎛)는 X 방향으로의 압력흡수부재(21)의 전체 길이를 나타낸다. 따라서, 잉크젯 특성을 안정시키기 위해 압력을 더욱 확실히 흡수하고 공진을 더욱 확실히 억제할 수 있다.
[관계식 2]
0.25 < Ux/Tx < 0.45
이어, 도 15와 16을 참조하여 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에 대해 설명한다. 도 15는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에 따른 압력흡수부재를 보여주는 평면도이다. 도 15에서, 도 3 내지 8의 해당 부분과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 부여하며, 그 설명은 생략한다. 도 16은 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에 따른 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도표이다. 도 16에서, 세로좌표는 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례의 공통 잉크 챔버(8)의 압력(kPa)을 나타내고, 가로좌표는 주파수(kHz)를 나타낸다. 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에서, 본 발명은 잉크젯 기록 헤드에 적용된다.
기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에서, 압력흡수부재(21)는 두 개의 얇은 부분(22)과 두꺼운 부분(23)을 구비하지만, 각각의 얇은 부분(22)의 영역 내에 제2 두꺼운 부분(24)이 제공된다.
제2 두꺼운 부분(24)을 제공하면, 공통 잉크 챔버(8)의 벽면의 공진주파수가 고주파수대 쪽으로 이동한다. 따라서, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수대 안에서 공진점의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 제1 두꺼운 부분(24)을 제공하면 얇은 부분(22)의 강도가 증가한다. 그 결과, 잉크젯 기록 헤드를 가공하고 제조하는 것이 쉬워진다. 도 16에서, 실선은 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례의 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화의 주파수 특성을 나타낸다. 비교를 위해, 제1 두꺼운 부분(24)이 제공되지 않은 기록 헤드의 제1 실시예의 공통 잉크(8)의 압력변화의 주파수 특성을 나타내는 일점쇄선이 도시된다. 또한, 점선이 균일한 두께의 얇은 부분을 갖는 압력흡수부재(21)를 구비한 도 9에 도시한 잉크젯 기록 헤드의 제1 비교예의 공통 잉크 챔버(8)의 압력변화의 주파수 특성을 나타낸다.
도 16에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 두꺼운 부분(24)이 제공된 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례는 기록 헤드의 제1 실시예의 것보다도 작고 잉크젯 기록 헤드의 제1 비교예에 비해서도 두드러지게 작은 압력변화를 갖는다.
그 결과, 제2 두꺼운 부분(24)이 제공된 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례는 제2 두꺼운 부분(24)이 제공되지 않은 잉크젯 기록 헤드에 비해 작은 압력변화의 만족스러운 잉크젯 특성을 갖는다.
제1 두꺼운 부분(24)을 압력흡수부재(21)의 얇은 부분(22)의 영역에 제공함으로써 압력흡수부재(21)의 공진 주파수와 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수를 분리할 수 있기 때문에, 안정된 잉크젯 특성을 효과적으로 얻을 수 있다. 또한, 압력흡수부재(21)의 강도가 제2 두꺼운 부분(24)의 제공에 의해 증가하기 때문에, 조립 공정 중의 잉크젯 기록 헤드의 처리가 쉬워지고 제조 효율이 개선된다.
제2 두꺼운 부분(24)의 두께가 두꺼운 부분(23)의 두께와 동일하면, 두꺼운 부분(24)과 제2 두꺼운 부분(24)을 동시에 형성할 수 있다. 이 경우, 제조공정이 간단해지고 제조 가격이 감소할 수 있다.
이어, 도 17을 참조하여 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제2 변형례에 대해 설명한다. 도 17은 노즐들이 배열된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제2 변형례의 일부를 보여주는 단면도이다. 도 17에서, 도 3 내지 8의 해당 부분과 실질적으로 동일한 부분들은 동일한 참조번호를 부여하며, 그 설명은 생략한다. 기록 헤드의 제1 실시예의 제2 변형례에서, 본 발명은 잉크젯 기록 헤드에 적용된다.
기록 헤드의 제1 실시예의 제2 변형례에서, 압력흡수부재(21)가 도 17에 도시한 바와 같이 공통 잉크 챔버(8)를 형성하는 프레임 부재(14)의 벽면의 일부에 제공된다. 이 경우, 압력흡수부재(21)의 뒷면에 제동 챔버(21)를 제공하여 압력흡수부재(21)를 변위 가능하게 하고 제동 챔버(25)가 환경 통로(도시 생략)를 통해 환경과 통하게 되도록 하면 바람직하다. 진동판(2)에 의해 압력흡수부재(21)의 일부를 형성하여 얻을 수 있는 효과를 이외에도, 기록 헤드의 제1 실시예의 제2 변형례는 전술한 기록 헤드의 제1 실시예 및 기록 헤드의 제1 실시예의 제1 변형례에서 얻을 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 잉크젯 기록 헤드에 따르면, 공통 잉크 챔버의 하나의 벽면이 압력흡수면으로서 형성되고, 압력흡수면을 형성하는 부재가 불균일한 두께 및/또는 서로 다른 강성의 복수의 부분을 갖는다. 그 결과, 압력흡수부재의 강성을 유지하면서 압력흡수면의 공진 주파수의 감소를 억제할 수 있고, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수는 압력흡수면의 공진 주파수와 다를 수 있다. 따라서, 잉크젯 기록 헤드가 고속 구동 주파수로 구동되는 때에도 안정된 잉크젯 특성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 기록 헤드는 선형 잉크젯 기록 헤드에 특히 효과적으로 적용된다. 다시 말하면, 선형 잉크젯 기록 헤드는 다수의 노즐(비트)을 갖고, 길이 방향(X 방향)으로의 압력흡수부재의 길이는 크다. 따라서, 본 발명에 의해 감소될 압력흡수부재 자체의 공진은 선형 잉크젯 기록 헤드의 경우 두드러지게 발생한다. 하지만, 본 발명을 선형 잉크젯 기록 헤드에 적용하면, 압력흡수부재의 강성을 유지하면서 공통 잉크 챔버의 압력변화를 흡수할 수 있으며, 기록매체에 한 줄 전체 길이를 동시에 기록하는 완전 선형(full-line type) 잉크젯 기록 헤드의 경우에도 안정된 잉크젯 특성을 얻을 수 있다.
이어, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예를 제조하는 제1 방법에 대해 설명한다.
압력전환수단으로 사용되는 적층형 압전소자를 혐기성 접착제를 사용하여 특수용 스테인리스(SUS)로 만든 지지기판(바닥 기판, 11)에 접착하고, 절단 톱(dicing saw)을 사용하여 압전소자에 홈을 형성하여, 각각의 가압형 잉크 챔버(6)에 해당하도록 분리된 압전소자(12)를 형성한다. 전도부재로 사용되는 FPC 케이블(18)을 납땜에 의해 홈이 형성된 압전소자(12)의 측면에 연결하여 액추에이터 유닛을 형성한다.
한편, 노즐판(3)과 진동판(2)을 전해주조에 의해 형성하고, 실리콘으로 된 유로형성기판(잉크 챔버 기판)(1)을 식각에 의해 형성한다. 노즐판(3), 진동판(2)과 유로형성기판(1)을 높은 정밀도로 배치 및 적층하고, 각각의 계면에 에폭시 접착제를 적용하여 노즐판(3), 진동판(2) 및 유로형성기판(1)을 함께 접착시킨다. 액추에이터 유닛의 압전소자(12)의 상면을 에폭시 접착제에 의해 진동판(2)의 뒷면에 접착시킨다.
35mm의 긴 쪽 길이, 1mm의 짧은 쪽 길이 및 2mm의 깊이를 갖는 공통 잉크 챔버(8)를 형성하기 위한 수지제의 프레임 부재(14)를 준비하고, 이 프레임 부재(14)를 진동판(2)의 뒷면과 바닥 기판(11)의 단부면에 혐기성 접착제를 사용하여 접착시켜, 잉크젯 기록 헤드를 형성한다.
공통 잉크 챔버(8)를 형성하는 프레임 부재(14)의 개구를 진동판(2)으로 덮는다. 사용된 진동판(2)은 Ni 전해주조에 의해 형성된 2 층으로 적층된 구조를 갖고, 적층된 구조의 2 개 층은 각각 3㎛와 27㎛의 두께를 갖는다. 프레임 부재(14)의 개구를 덮는 즉 공통 잉크 챔버(8)를 덮는 진동판(2)의 일부는 2 개 층으로 되어 30㎛( = 3㎛ + 27㎛)의 두께로 두꺼운 부분(23)을 형성하는 중심부, 그리고 공통 잉크 챔버(8)의 길이 방향으로의 중심부의 양쪽에 있고 3㎛ 두께의 1 개(의 얇은) 층으로 된 단부를 갖는다.
전술한 방식으로 제조되고 200 개의 노즐(5), 즉 200 비트에 이르는 노즐(5)을 갖는 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하여 인쇄시험을 실시하였다. 인쇄시험의 결과, 잉크를 모든 노즐(5)로부터 분출하여 다중 인쇄를 수행할 때에도 화질 저하 없이 만족스러운 인쇄가 수행될 수 있음을 확인하였다.
비교를 위해, 3㎛의 두께를 갖는 단지 1 개(의 얇은) 층으로 된 공통 잉크 챔버(8) 폐쇄용 진동판(2)을 구비한 잉크젯 기록 헤드를 구현하였다. 또한, 이 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하고 인쇄 시험을 수행하였다. 인쇄 시험 결과, 인쇄에 의해 화질 저하가 생기는 것을 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예에 의해 잉크젯 특성의 개선이 확인되었다.
이어서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예의 제2 제조 방법에 대해 설명한다.
압력전환수단으로 사용되는 적층형 압전소자를 혐기성 접착제를 사용하여 특수용 스테인리스(SUS)로 된 지지기판(바닥 기판, 11)에 접착하고, 절단 톱을 사용하여 이 압전소자에 홈을 형성하여 각각의 가압형 잉크 챔버(6)에 해당하도록 분리된 압전소자(12)를 형성한다. 전도부재로 사용되는 FPC 케이블(18)을 납땜에 의해 홈이 형성된 압전소자(12)의 측면에 연결하여 액추에이터 유닛을 형성한다.
한편, 노즐판(3)과 진동판(2)을 전해주조에 의해 형성하고, 실리콘으로 된 유로형성기판(잉크 챔버 기판)(1)을 식각에 의해 형성한다. 노즐판(3), 잔동판(2)과 유로형성기판(1)을 높은 정밀도로 배치 및 적층하고, 에폭시 접착제를 각각의 층에 적용하여 노즐판(3), 진동판(2) 및 유로형성기판(1)을 함께 접착한다. 액추에이터 유닛의 압전소자(12)의 상면을 에폭시 접착제에 의해 진동판(2)의 뒷면에 접착한다.
63mm의 긴 쪽 길이, 2.5mm의 짧은 쪽 길이 및 3mm의 깊이를 갖는 공통 잉크 챔버(8)를 형성하기 위한 수지제 프레임 부재(14)를 준비하고, 이 프레임 부재(14)를 혐기성 접착제에 의해 진동판(2)의 뒷면과 바닥 기판(11)의 단부면에 접착하여 잉크젯 기록 헤드를 형성한다.
공통 잉크 챔버(8)를 형성하는 프레임 부재(14)의 개구를 진동판(2)으로 덮는다. 사용된 진동판(2)은 Ni 전해주조에 의해 형성된 3 층 적층 구조를 갖고, 적층 구조의 3 개의 층은 각각 3㎛, 15㎛ 및 15㎛의 두께를 갖는다. 프레임 부재(14)의 개구 즉 공통 잉크 챔버(8)를 덮는 진동판(2)의 일부는 33㎛( = 3㎛ + 15㎛ + 15㎛)의 두께를 갖는 제1 내지 제3 층으로 되어 두꺼운 부분(23)을 형성하는 중심부, 그리고 18㎛(3㎛ + 15㎛)의 두께를 갖는 제1 및 제2 층으로 되어 공통 잉크 챔버(8)의 길이 방향을 따라 중심부의 양쪽에 있는 단부를 포함한다.
전술한 방식으로 제조되고 360 개의 노즐(5), 즉 360 비트에 이르는 노즐(5)을 갖는 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하여 인쇄시험을 실시하였다. 인쇄시험의 결과, 잉크를 모든 노즐(5)로부터 분출하여 다중 인쇄를 수행할 때에도 화질 저하 없이 만족스러운 인쇄가 수행될 수 있음을 확인하였다.
비교를 위해, 3㎛의 두께를 갖는 단지 1 개(의 얇은) 층으로 된 공통 잉크 챔버(8) 폐쇄용 진동판(2)을 구비한 잉크젯 기록 헤드를 구현하였다. 또한, 이 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하고 인쇄 시험을 수행하였다. 인쇄 시험 결과, 인쇄에 의해 화질 저하가 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제1 실시예에 의해 잉크젯 특성의 개선이 또 확인되었다.
이어, 도 18과 19를 참조하여, 본 발명에 따른 화상형성장치의 제1 실시예에 대해 설명한다. 도 18은 본 발명에 따른 화상형성장치의 제1 실시예를 보여주는 사시도이며, 도 19는 도 18에 도시한 화상형성장치의 일부를 설명하는 측면도이다. 화상형성장치의 제1 실시예는 본 발명에 따른 캐리지의 제1 실시예를 채용한다.
도 18과 19에 도시한 화상형성장치 즉 잉크젯 기록장치는 본체(111) 안에 인쇄기구(112)를 수용한다. 인쇄기구(112)는 본체(111) 안에서 주 스캔 방향으로 이동 가능한 캐리지(123), 전술한 기록 헤드의 제1 실시예와 그 제1 및 제2 변형례 중의 하나의 구조를 갖는 복수의 잉크젯 기록 헤드(124) 및 잉크를 잉크젯 기록 헤드에 공급하는 복수의 잉크 카트리지(125) 등을 포함한다. 적층된 복수의 기록매체(이 경우는 기록용지)를 유지하는 용지 공급 카세트( 또는 용지 공급 트레이)(114)가 본체(111)의 하부에 착탈 가능하게 제공된다. 기록매체(113)를 잉크젯 기록 장치의 정면으로부터 용지 공급 카세트(114)에 얹을 수 있다. 기록매체(113)를 수동 공급하기 위한 수동 공급 트레이(115)는 사용하지 않을 때에는 도 19에 도시한 바와 같이 닫을 수 있고 사용할 때는 반시계방향으로 열린다. 인쇄기구(112)는 용지 공급 카세트(114) 또는 수동 공급 트레이(115)로부터 공급되는 기록매체(113)에 화상을 인쇄하고, 인쇄된 기록매체(113)는 잉크젯 기록장치의 뒤쪽 부분에 제공된 용지 배출 트레이(116)에 배출된다.
인쇄기구(112)에서, 캐리지(123)는 주 안내 로드(121)와 보조 안내 로드(122)에 의해 지지되어, 주 스캔 방향으로 활주 가능하다. 주 및 보조 안내 로드(121, 122)는 본체(111)의 우측 및 좌측 판을 가로질러 제공된다. 노랑(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 검정(Bk) 잉크 방울을 분출하기 위한 잉크젯 기록 헤드(124)는 노즐들은 주 스캔 방향에 직각인 방향으로 배치되고 잉크젯 방향이 아래쪽 방향이 되도록 캐리지에 제공된다. 물론, Y, C, M 및 Bk 잉크 방울을 분출하는 잉크젯 기록 헤드(124)는 단일의 헤드 조립체 또는 유닛으로서 형성될 수 있다. Y, C, M 및 Bk 잉크 카트리지(125)는 잉크젯 기록 헤드(124)에 대해 교환 가능하게 제공된다.
잉크 카트리지(125)는 환경과 통하기 위한 상부의 개구, 잉크를 해당 잉크젯 기록 헤드(124)에 공급하기 위한 하부의 개구 및 잉크를 유지하기 위한 그 내부의 다공성 또는 다공질(cellular) 부재를 구비한다. 다공성 또는 다공질 부재의 모세관 인력은 잉크젯 기록 헤드(124)에 공급되는 잉크를 조금은 음의 압력으로 유지한다.
물론, Y, C, M 및 Bk 잉크를 위해 네 개의 잉크젯 기록 헤드(124)를 제공하는 대신, 복수의 노즐로부터 Y, C, M 및 Bk 잉크를 분출하는 단일 잉크젯 기록 헤드를 제공할 수도 있다.
뒷면 즉 캐리지(123)의 기록매체 이송방향으로의 하류 쪽은 주 안내 로드(121)에 의해 활주 가능하게 지지된다. 앞면 즉 캐리지(123)의 기록매체 이송방향으로의 상류 쪽은 보조 안내 로드(122)에 의해 활주 가능하게 지지된다. 캐리지(123)를 주 스캔 방향으로 이동시키기 위해, 주 스캔 모터(127)에 의해 구동되는 구동 풀리(128)와 종동 풀리(129)를 가로지르는 타이밍 벨트(130)가 제공되고, 캐리지(123)는 타이밍 벨트(130)에 고정된다. 따라서, 캐리지(123)는 주 수캔 모터(127)의 전진 및 역전 방향으로의 회전에 의해 왕복 운동을 하게 된다.
한편, 용지 공급 카세트(114)에 얹힌 기록매체(113)를 잉크젯 기록 헤드(124)의 하측으로 이송하기 위해, 도 19에 도시한 바와 같이, 기록매체(113)를 용지 공급 카세트(114)로부터 분리/공급하기 위한 용지 공급 롤러(131), 기록매체(113)를 안내하기 위한 안내부재(133), 기록매체(113)를 역전 및 이송하기 위한 이송 롤러(134), 이 이송 롤러(134)의 외주면을 누르는 이송 롤러(135) 및 이송 롤러(134)로부터 공급되는 기록매체(113)의 각도를 제한하는 팁 엔드 롤러(136)가 제공된다. 이송 롤러(134)는 기어 기구를 통해 보조 스캔 모터(137)에 의해 구동된다.
이송 롤러(134)로부터 이송되는 기록매체(113)를 안내하도록, 수용 부재(139)가 주 스캔 방향으로의 캐리지(123)의 이동 영역에 해당하는 잉크젯 기록 헤드(124)의 하측에 제공된다. 기록매체(113)를 분출방향으로 이송하기 위한 이송 롤러(141)와 스퍼 연동기(142)가 기록매체 이송방향을 따라 수용 부재(139)의 하류 쪽에 제공된다. 또한, 기록매체(113)를 용지 배출 트레이(116) 쪽으로 배출하기 위한 배출 롤러(143)와 스퍼 연동기(spur gearing, 144)도 역시 제공되며, 안내부재(145, 146)가 기록매체(113)를 위한 배출 경로를 형성한다.
기록할 때에, 잉크젯 기록 헤드(124)는 주 스캔 방향으로 캐리지(123)를 이동시키면서 화상 신호에 대응하여 구동되어, 잉크를 고정된 기록매체(113)에 분출하여 한 줄을 기록한다. 이어, 기록매체(113)를 미리 정해진 양만큼 이송한 다음, 다음 줄을 이와 마찬가지로 기록한다. 기록종료신호 또는 기록매체(113)의 후미단이 기록영역에 도착했음을 알리는 신호가 수신되면, 기록 작업이 종료되고 기록매체(113)가 배출된다. 이 경우, 각각의 잉크젯 기록 헤드(124)에서, 공통 잉크 챔버의 압력 변화가 거의 흡수되고, 동시에, 공진이 억제되므로, 상호 간섭이 없는 안정된 잉크젯 특성이 얻어진다. 따라서, 기록매체(113)에 고품질의 화상을 기록할 수 있다.
잉크젯 기록장치의 정면에서 볼 때, 캐리지(123)의 이동방향을 따라 우측단의 기록영역 외측의 소정 위치에 복구 유닛(147)이 도 18에 도시한 바와 같이 제공된다. 복구 유닛(147)은 잉크젯 기록 헤드(124)의 잉크젯 고장 등을 복구시킨다. 복구 유닛(147)은 덮음 수단, 흡입 수단 및 청소 수단을 포함한다. 덮음 수단은 캐리지(123)가 복구 유닛(147)에 대응하는 위치로 이동한 인쇄대기상태에 있을 때 잉크젯 기록 헤드(124)에 캡을 제공하여, 노즐을 젖은 상태로 유지하여 잉크가 말라 잉크젯 고장이 일어나는 것을 방지한다. 기록 중에, 기록 작업에 관계되지 않은 잉크를 덮음 수단으로 분출하여 모든 노즐의 잉크 점성을 일정하게 유지함으로써 안정된 잉크젯 특성을 유지할 수 있다.
잉크젯 고장 등이 일어나면, 잉크젯 기록 헤드(124)의 노즐들을 덮음 수단으로 밀폐하고, 튜브(도시 생략)를 통해 흡입 수단에 의해 잉크젯 기록 헤드(124)의 노즐로부터 기포 등을 잉크와 함께 흡입한다. 그런 다음, 노즐면에 들러붙은 잉크, 먼지 입자 등을 청소 수단에 의해 떼어내어, 잉크젯 기록 헤드(124)의 잉크젯 고장 등을 제거한다. 흡입 수단에 의해 흡입된 잉크는 본체(111)의 하부에 제공되는 재생 잉크 탱크(도시 생략) 안에서 재생된다. 재생된 잉크는 재생 잉크 탱크 안에서 잉크 흡수 부재에 수용된다.
따라서, 본 실시예의 화상형성장치 및 캐리지에 따르면, 잉크젯 기록 헤드는 전술한 잉크젯 기록 헤드의 제1 실시예와 그 제1 및 제2 변형례 중의 하나의 구조를 갖기 때문에, 잉크젯 기록 헤드가 고속으로 구동되는 때에도 안정된 잉크젯 특성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 화상형성장치는 프린터, 팩시밀리 장치, 복사기, 플로터, 복합기 등일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기록 헤드는 잉크 이외의 유체, 예컨대 DNA 샘플, 방식제(resist), 패턴 재료 등을 분출할 수 있다. 본 발명에 따른 캐리지와 화상형성장치에는 잉크 이외의 유체를 분출하는 그와 같은 기록 헤드가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기록 헤드의 압력전환수단( 또는 액추에이터 수단)은 압전형 액추에이터로 한정되지 않으며, 정전형 액추에이터, 열 액추에이터 및 형상기억합금을 사용하는 액추에이터와 같은 다양한 다른 액추에이터를 사용할 수 있다.
이어, 도 20 내지 30을 참조하여 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예에 대해 설명한다. 기록 헤드의 제2 실시예에서, 본 발명은 잉크젯 기록 헤드에 적용된다.
도 20은 노즐들이 배열된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예의 일부를 보여주는 단면도이다. 도 21은 노즐들이 배열된 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예의 일부를 보여주는 단면도이다. 또한, 도 22는 기록 헤드의 제2 실시예를 보여주는 분해 사시도이다. 도 20 내지 24에서, 압력흡수부재의 도시를 생략하며, 압력흡수부재는 도 25 내지 30을 참조하여 상세히 설명할 것이다.
도 22에 도시한 바와 같이, 잉크젯 기록 헤드는 유로형성기판(잉크 챔버 기판)(31), 노즐판(38) 및 진동판(36)으로 된 적층형 구조를 갖는다. 복수의 가압형 잉크 챔버(34)가 유로형성기판(31)에 형성되고, 해당 가압형 잉크 챔버(34)와 통하는 복수의 노즐(33)이 노즐판(38)에 제공된다. 복수의 압전소자(37)가 압력전환수단으로서 진동판(36)에 제공된다. FPC 케이블(45)이 구동 신호를 공급하기 위해 압전소자(37)에 전기적으로 연결된다. FPC 케이블(45)에는 구동 파형을 각각의 압전소자(37)에 선택적으로 공급하기 위한 구동 회로(구동 IC)(46)가 제공된다. 압전소자(37)는 진동판(36)을 해당 가압형 잉크 챔버(34)에 대해 변위시킨다. 이 실시예에서, 막대형 압전소자가 다이아몬드 절단기에 의해 잘려 각각 가압형 잉크 챔버(34)들 중의 하나에 해당하는 압전소자(37)로 분리된다.
도 22에 도시한 각각의 가압형 잉크 챔버(34)가 도 21에 도시한 바와 같이 구획된다. 필요하다면 도 21에 도시한 지지부재(41)가 제공될 수 있다.
화상신호( 또는 화상형성신호)에 기초하여, 구동신호가 구동 IC(46)로부터 FPC 케이블(45)을 통해 압전소자(37)에 공급된다. 따라서, 압전소자(37)는 구동신호에 따라 변위( 즉 수축과 팽창)되고, 압전소자(37)의 변위는 진동판(36)에 전달된다. 가압형 잉크 챔버(34)의 내부압력을 적절히 제어하여 해당 노즐(33)로부터 잉크 방울(42)을 분출시킨다.
압전소자(37)는 바닥 기판(32)에 제공되고, 바닥 기판(32)은 도 20에 도시한 프레임(43)에 제공된다. 프레임(43)은 본 발명에 따른 화상형성장치의 제2 실시예의 본체의 캐리지(도시 생략)에 장착된다. 화상형성장치의 제2 실시예는 화상형성장치의 제1 실시예, 즉 도 18과 19에 도시한 잉크젯 기록장치와 유사한 구조를 가질 수 있다. FPC 케이블(45)은 화상형성장치의 전기회로(도시 생략)에 연결되며, 도 20에 도시한 잉크 카트리지와 같은 잉크 공급원(44)이 잉크를 가압형 잉크 챔버(34)에 공급한다.
도 23은 노즐(33)들이 배열된 방향을 따라, 즉 가압형 잉크 챔버(34)의 길이 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예의 공통 잉크 챔버(39)를 확대한 크기로 보여주는 단면도이다. 본 실시예에서, 2 열의 노즐(33)이 대칭되게 제공된다. 도 23은 1 열의 노즐(33)의 도시를 생략하고, 잉크젯 기록 헤드의 절반만을 보여준다.
도 23에 도시한 바와 같이, 유로형성기판(31)이 바닥 기판(32)과 유사하게 프레임(43)에 제공된다. 밀봉재료(47)는 접착제로도 작용한다. 도 23에 도시한 구조는 도 20 내지 22에 도시한 구조와 조금 다르지만, 동일한 기능을 갖는 부분들은 동일한 참조번호가 부여된다.
물론, 기록 헤드의 제2 실시예의 구조는 도 20 내지 23에 도시한 구조로 한정되지 않는다.
도 20 내지 23에서, 도시된 노즐(33)들은 상향이고, 잉크젯 방향은 상향이다. 하지만, 잉크젯 기록을 수행하기 위해 잉크 방울을 용지와 같은 기록매체에 실제로 분출할 때, 잉크 방울은 대부분의 경우 수직 하방으로 분출된다. 따라서, 본 실시예에서, 마찬가지로, 화상의 잉크젯 기록을 수행할 때, 잉크 방울은 수평으로 이송되는 용지와 같은 기록매체에 대해 도 24의 노즐(33)로부터 수직 하방으로 분출될 수 있다.
도 24는 도 23의 A-A 선을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예를 보여주는 반전된 단면도이다. 도 24는 잉크 방울(42)이 수직 하방으로 분출되도록 노즐(33)들이 하향인 상태의 기록 헤드를 보여준다. 잉크 공급원(44)으로부터 공급된 잉크는 잉크 공급 구멍(연결관)(48)을 통해 공통 잉크 챔버(39)에 공급되고, 잉크 공급로(연결부)(40)를 통해 공통 잉크 챔버(49)와 통하는 해당 가압형 잉크 챔버(34)를 경유해 각각의 노즐(33)에 도달한다. 길이 방향을 따라 공통 잉크 챔버(39)의 일단에 배치된 노즐(33)에 대응하는 가압형 잉크 챔버(34)는 화상을 형성하는데 사용되지 않을 수 있어서, 이 노즐(33)은 기포를 분출하는 더미 노즐로서 사용될 수 있다. 또한, 길이 방향을 따라 공통 잉크 챔버(39)의 각각의 단부에 배치된 노즐(33)은 공히 그와 같은 더미 노즐로 사용될 수 있다.
도 25는 압력흡수부재를 설명하기 위해, 도 24에 도시한 기록 헤드의 제2 실시예의 공통 잉크 챔버(39)와 잉크 공급 구멍(48)을 포함하는 부분만을 보여주는 단면도이다. 또한, 비교를 위한 것으로, 도 26은 압력흡수부재를 설명하기 위해, 기록 헤드의 제1 비교예의 공통 잉크 챔버(39)와 잉크 공급 구멍(48)을 포함하는 부분만을 보여주는 단면도이다.
도 25에서, 도면의 좌에서 우로의 X 방향은 공통 잉크 챔버(39)의 길이 방향, 즉 노즐(33)( 또는 가압형 잉크 챔버(34))들이 배치된 방향에 해당한다. X 방향으로 연장된 공통 잉크 챔버(39)의 벽면들 중의 적어도 하나에 압력 흡수 부재(50)가 제공된다. 압력흡수부재(50)는 진동에 의한 압력을 흡수하기 위한 감쇠면을 형성한다.
압력흡수부재(50)는 X 방향으로 영역(51)에 제공되지 않는다. 비록 압력흡수부재(50)가 제공되지 않은 영역이 X 방향으로 공통 잉크 챔버(39) 양쪽의 2 위치에 제공되지만, 그와 같은 영역(51)의 수와 영역(51)의 위치는 도 25에 도시한 것들로 한정되지 않는다.
도 26에 도시한 제1 비교예와 비교할 때, 도 25에 도시한 압력흡수부재(50)의 길이는 압력흡수부재(50)가 제공되지 않은 영역(51)의 제공에 의해 그 길이 방향으로 더 짧다. 따라서, 진동판(36)으로서의 압력흡수부재(50)의 강성은 높아짐으로써, 압력흡수부재(50)의 공진 주파수를 고주파수대 쪽으로 이동시킨다. 따라서, 공진 주파수를 저주파수대에 존재하는 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수대로부터 분리하여, 공진에 따른 압력변화에 의한 잉크젯 고장을 방지할 수 있다. 하지만, 도 26에 도시한 제1 비교예의 경우, 압력흡수부재(50)는 길이 방향으로 길고, 그에 따라 압력흡수부재(50)의 강성을 낮추고, 공진점은 저주파수대 쪽으로 이동하여, 공진 주파수를 구동 주파수와 조화되게 할 수 있다.
도 27은 기록 헤드의 제2 실시예의 공통 잉크 챔버의 압력변화의 주파수 특성을 설명하는 도표이다. 도 27에서, 세로좌표는 기록 헤드의 제2 실시예의 공통 잉크 챔버(39)의 압력(kPa)을 나타내고, 가로좌표는 주파수(kHz)를 나타낸다. 도 27은 X 방향으로의 공통 잉크 챔버(39)의 전체 길이 중에, 길이의 약 25%가 영역(51)으로서 도 25의 X 방향으로의 두 개의 단부에 각각 형성된 경우를 위한 평가 결과를 보여준다. 도 26에 도시한 제1 비교예에 대한 도 27을 도 16에서 점선으로 표시한 평가 결과와 비교하면 알 수 있듯이, 공진점이 발생하는 주파수는 본 제2 실시예에 따라 고주파수대 쪽으로 크게 이동되었다. 따라서, 잉크젯 기록 헤드를 고속으로 구동하고 잉크젯 기록장치의 인쇄속도를 증가시킬 수 있다.
도 25에 도시한 바와 같이, 제2 실시예에서의 압력흡수부재(50)의 감쇠면은 바람직하게는 단일의 연속된 영역이고, 복수의 영역으로 나누어지지 않는다. 압력흡수부재(50)의 감쇠면이 복수의 영역으로 나누어지면, 각각의 개별 영역의 강성은 높아져서 압력흡수효과가 감소한다. 한편, 압력흡수부재(50)의 두께가 예컨대 압력흡수효과가 저하하는 것을 억제하기 위해 감소하면, 압력흡수부재(50)를 제조하는 것이 어려워지며, 압력흡수부재(50)의 수율 및 그에 따른 잉크젯 기록 헤드 수율이 저하된다. 다시 말하면, 압력흡수부재(50)를 단일의 연속 영역으로 형성하면, 압력을 효과적으로 흡수할 수 있다.
또한, 도 25에 도시한 바와 같이, X 방향으로의 공통 잉크 챔버(39)의 양단에 압력흡수부재(50)가 제공되지 않은 영역(51)을 배치하면 바람직하다. 영역(51)이 X 방향으로의 공통 잉크 챔버(39)의 중심부와 같은 다른 위치에 배치되면, 전술한 바와 같이, 압력흡수부재(50)의 감쇠면은 복수의 영역으로 나누어지고, 나누어진 영역의 강성은 높아지며, 압력흡수효과는 저하된다. 한편, 영역(51)이 X 방향으로의 공통 잉크 챔버(39)의 일단에만 배치되면, 압력흡수효과는 영역(51)이 제공된 단부에서 불충분하여 부분적인 잉크젯 고장을 일으킬 수 있다. 따라서, 영역(51)의 X 방향으로 공통 잉크 챔버(39)의 양단에 배치하면 바람직하다.
도 28은 노즐(33)들이 배열된 방향의 직각 방향을 따라 절단한 기록 헤드의 제2 실시예의 제1 변형례를 보여주는 단면도이다. 도 28에서, 도 20 내지 25의 해당 부분과 동일한 부분들은 동일한 참조번호를 부여하며, 그 설명은 생략한다.
도 28에서, 압력흡수부재(50)는 가압형 잉크 챔버(34)에 대해 제공된 진동판(36)을 형성하는 층과 동일한 층에 의해 형성된다. 다시 말하면, 가압형 잉크 챔버(34)에 대해 진동판(36)으로 작용하는 층이 공통 잉크 챔버(39)에 대해 압력흡수부재(50)로도 작용한다.
기록 헤드의 제2 실시예의 제1 변형례에 따르면, 진동판(36)과 압력흡수부재(50)를 동시에 형성할 수 있고, 제조공정을 단순화할 수 있다. 보통, 진동판의 강성은 압력흡수부재로 사용하기에는 너무 낮고, 공진과 관련된 문제가 쉽게 발생한다. 하지만, 기록 헤드의 제2 실시예의 기본 구조를 제2 실시예의 제1 변형례에 적용하면, 압력흡수부재(50)의 공진 주파수가 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수에 대해 고주파수대 쪽으로 충분히 이동할 수 있기 때문에, 공진과 관련된 문제를 억제할 수 있다.
하지만, 압력흡수부재(50)가 없는 영역은 도 28에서 제공될 수 없다. 다시 말하면, 도 28에서, 동일한 층 구조를 이용하여 전체 잉크젯 기록 헤드를 형성하기 위해 진동판(36)이 영역(51)에 해당하는 개별 가압형 잉크 챔버(34)에 제공되고, 진동판(36)을 형성하는 층이 압력흡수부재(50)로서 공통 잉크 챔버(39)에 배치되기도 해야 한다.
도 29는 압력흡수부재를 설명하기 위해, 기록 헤드의 제2 실시예의 제2 변형례의 공통 잉크 챔버(39)와 잉크 공급 구멍(48)을 포함하는 부분만을 보여주는 단면도이다. 도 29에서, 도 25와 28의 해당 부분과 동일한 부분은 동일한 참조번호가 부여되며, 그 설명은 생략한다.
도 28에 도시한 제2 실시예의 제1 변형례와 달리, 도 29에 도시한 제2 실시예의 제2 변형례에는 압력흡수부재(50)가 없는 영역이 제공된다. 더 구체적으로는, 압력흡수부재(50)를 형성하는 층은 공통 잉크 챔버(39) 전체에 형성되고, 고정부재(52)가 특히 압력흡수부재(50)에 제공된다. 고정부재(52)는 압력흡수부재(50)의 진동을 억제하고, 영역(51)으로 작용한다. 따라서, 감쇠면은 고정부재(52)가 제공되지 않은 압력흡수부재(50)의 일부에 의해 형성된다. 고정부재(52)를 유로형성기판(31)의 일부에 의해 형성하면, 추가의 공정을 수행할 필요 없이 진동흡수부재(50)에 영역(51)을 형성할 수 있다.
도 28에서, 압력흡수부재(50)와 진동판(36)은 별개의 층으로 독립적으로 형성될 수 있다. 이 경우, 압력흡수부재(50)를 공통 잉크 챔버(39)를 형성하는 벽면과 동일한 재료로 형성할 수 있으며, 압력흡수부재(50)로서 작용하는 재료의 일부의 두께를 얇게 하여 압력흡수부재(50)를 형성한다. 하지만, 이 경우, 공통 잉크 챔버(39)를 형성하는 재료, 즉 프레임(43)을 형성하는 재료는 압력흡수(감쇠)기능을 얻기 위해 얇게 만들어야 하며, 압력흡수부재(50)를 형성하는데 더욱 어려운 공정이 요구된다. 따라서, 압력흡수부재(50)를 폴리아미드 수지와 같은 수지로 만들 수 있고, 이 수지는 프레임(43) 형성 재료에 비해 더 낮은 탄성을 갖는다. 그와 같은 수지를 압력흡수부재(50)로 사용하면, 비교적 간단한 공정으로 효과적인 압력흡수기능을 갖는 압력흡수부재(50)를 제조할 수 있다.
압력흡수부재(50)의 공진 주파수를 증가시키려 시도하는 경우, 압력흡수효과 자체는 저하된다. 따라서, 잉크젯 특성의 저하가 더 이상 허용될 수 없는 수준까지 압력흡수효과를 저하시키지 않으면서 공진 주파수가 고주파수대 쪽으로 충분히 이동될 수 있도록, 압력흡수부재(50)의 형태, 크기, 재료 등을 최적화하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 발명자들은 압력흡수부재(50)와 공통 잉크 챔버(39)가 서로 다른 구조를 갖는 8 종의 기록 헤드의 제2 실시예 샘플을 구현하였다. 표 3은 잉크젯 시험 대상으로 구현한 잉크젯 기록 헤드의 8 종의 샘플을 보여주며, 각각의 샘플에 아래의 A, C 평가를 하였다. A 평가는 상호 간섭, 즉 압력흡수부재(50)가 충분히 작용하는지의 여부를 평가하기 위해 수행하였다. C 평가는 높은 구동 주파수에서 잉크젯 안정성, 즉 압력흡수부재(50)의 공진점이 고주파수대 쪽으로 충분히 이동하는지의 여부를 평가하기 위해 수행하였다.
Figure 112005023990653-pct00003
각각의 잉크젯 기록 헤드의 샘플을 실제로 장착하고 평가 차트를 인쇄하여 화상이상이 인쇄된 샘플에서 생겼는지의 여부를 판단함으로써 A 평가를 수행하였다. 표 3에서, "O"는 화상이상이 모든 노즐(33)( 또는 채널)에 대한 A 평가에서 검출되지 않았음을 나타내고, "Δ"는 화상이상이 10% 이하의 노즐(33)( 또는 채널)에 대한 A 평가에서 검출되었음을 나타내며, "X"는 화상이상이 10%를 넘는 노즐(33)( 또는 채널)에 대한 A 평가에서 검출되었음을 나타낸다. 한편, 구동 주파수를 달리하면서 각각의 잉크젯 기록 헤드의 샘플 자체로부터 잉크를 분출하고 잉크젯 안정성을 관찰하여 C 평가를 수행하였다. 표 3에서, "O"는 모든 노즐(33)( 또는 채널)에 대해 잉크젯 안정성이 유지됨을 나타내고, "Δ"는 잉크젯 안정성이 10% 이하의 노즐(33)( 또는 채널)에 대해 저하됨을 나타내며, "X"는 잉크젯 안정성이 10%를 넘는 노즐(33)( 또는 채널)에 대해 저하됨을 나타낸다.
또한, A, C 평가에 영향을 주는 것으로 간주될 수 있는 구조인자로서 아래의 항목들을 선택하였다.
SF11: X 방향으로의 공통 잉크 챔버(39)의 전체 길이(Lx, m)
SF12: X 방향으로의 압력흡수부재(50)의 감쇠면의 길이(Ldx, m)
SF13: X 방향에 직각인 방향으로의 압력흡수부재(50)의 감쇠면의 길이(Ldy, m)
SF14: 감쇠면을 형성하는 압력흡수부재(50)의 두께(Td, m)
SF15: 감쇠면을 형성하는 압력흡수부재(50)의 탄성(Gd, Pa)
위의 구조인자 SF11 내지 SF15는 변수로 간주하며, 압력흡수부재(50)의 압력흡수효과 및 역의 또는 부수 효과를 고려하여 압력흡수부재(50)의 성능을 표시하는 매개변수(K1)를 얻기 위해 a1, b1, c1, d1 및 e1은 아래의 식에서 맞춤 매개변수(fitting parameter)로 간주하고 최적화하였다. 본 매개변수(K1)의 값은 표 3에서 K1 값으로 참조된다.
K1 = Lxa1 x Ldxb1 x Ldyc1 x Tdd1 x Gde1
K1 값은 맞춤 매개변수 a1, b1, c1, d1 및 e1이 a1=-1, b1=1, c1=1, d1=-0.3 및 e1=-1로 정해졌을 때의 압력흡수부재(50)의 성능을 적절히 나타낸다.
K1 값이 클 때 압력흡수부재(50)의 압력흡수효과가 커지지만, 압력흡수부재(50)의 공진 주파수의 역의 또는 부수 효과가 커지는 것을 표 3에서 알 수 있다. K1 값이 약 1.0x10-13 내지 약 2.0x10-13의 범위에 있을 때, 즉 아래의 관계가 만족될 때, A, C 평가 모두가 만족스러운 것을 표 3에서 알 수 있다.
1.0 x 10-13 < Lx-1 x Ldx x Ldy x Td-0.3 x Gd-1 < 2.0 x 10-13
따라서, 위의 평가 결과로부터, 기록 헤드의 제2 실시예와 그 제1 및 제2 변형례를 채용하면 고속 기록을 수행할 때도 만족스러운 잉크젯 특성을 얻을 수 있고, 화상형성장치의 캐리지에서 그와 같은 기록 헤드를 제공하면 고화질을 갖는 화상을 고속으로 기록할 수 있음이 확인되었다.
이어서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예를 제조하는 제1 방법에 대해 설명한다.
압력전환수단으로 사용되는 적층형 압전소자를 혐기성 접착제를 사용하여 특수용 스테인리스(SUS)로 된 지지기판(바닥 기판, 32)에 접착하고, 절단 톱을 사용하여 압전소자에 홈을 형성하여, 각각의 가압형 잉크 챔버(34)에 해당하도록 분리된 압전소자(37)를 형성한다. 전도부재로 사용되는 FPC 케이블(45)을 납땜에 의해 홈이 형성된 압전소자(37)의 측면에 연결하여 액추에이터 유닛을 형성한다.
한편, 노즐판(38)과 진동판(36)을 전해주조에 의해 형성하고, 실리콘으로 된 유로형성기판(잉크 챔버 기판)(31)을 식각에 의해 형성한다. 노즐판(38), 진동판(36)과 유로형성기판(31)을 높은 정밀도로 배치 및 적층하고, 각각의 계면에 에폭시 접착제를 적용하여 노즐판(38), 진동판(36) 및 유로형성기판(31)을 함께 접착시킨다. 액추에이터 유닛의 압전소자(37)의 상면을 에폭시 접착제에 의해 진동판(36)의 뒷면에 접착시킨다.
37mm의 긴 쪽 길이, 2mm의 짧은 쪽 길이 및 1mm의 깊이를 갖는 공통 잉크 챔버(39)를 형성한다. 공통 잉크 챔버(39)의 벽면의 중심부에 제공된 20mm 길이와 1.2mm 폭의 개구가 있는 프레임 부재(43)를 수지로 만든다. 20㎛의 두께를 갖는 폴리아미드 수지 필름을 압력흡수부재로서 프레임 부재(43)의 개구에 부착한다. 이 프레임 부재(43)를 혐기성 접착제에 의해 진동판(36)의 뒷면과 바닥 기판(32)의 단부면에 접착하여 잉크젯 기록 헤드를 형성한다.
전술한 방식으로 제조된 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하여 인쇄시험을 실시하였다. 인쇄시험의 결과, 잉크를 모든 노즐(33)로부터 분출하여 다중 인쇄를 수행할 때에도 화질 저하 없이 만족스러운 인쇄가 수행될 수 있음을 확인하였다.
비교를 위해, 공통 잉크 챔버(39)의 전체 측면을 위해 제공된 37mm x 2mm 크기의 개구에 부착된 폴리이미드 수지를 포함하는 잉크젯 기록 헤드를 구현하였다. 또한, 이 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하고 인쇄 시험을 수행하였다. 인쇄 시험 결과, 인쇄에 의해 화질 저하가 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예에 의해 잉크젯 특성의 개선이 확인되었다.
이어서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예를 제조하는 제2 방법에 대해 설명한다.
압력전환수단으로 사용되는 적층형 압전소자를 혐기성 접착제를 사용하여 특수용 스테인리스(SUS)로 된 지지기판(바닥 기판, 32)에 접착하고, 절단 톱을 사용하여 압전소자에 홈을 형성하여, 각각의 가압형 잉크 챔버(34)에 해당하도록 분리된 압전소자(37)를 형성한다. 전도부재로 사용되는 FPC 케이블(45)을 납땜에 의해 홈이 형성된 압전소자(37)의 측면에 연결하여 액추에이터 유닛을 형성한다.
한편, 노즐판(38)과 진동판(36)을 전해주조에 의해 형성하고, 실리콘으로 된 유로형성기판(잉크 챔버 기판)(31)을 식각에 의해 형성한다. 노즐판(38), 진동판(36)과 유로형성기판(31)을 높은 정밀도로 배치 및 적층하고, 각각의 계면에 에폭시 접착제를 적용하여 노즐판(38), 진동판(36) 및 유로형성기판(31)을 함께 접착시킨다. 액추에이터 유닛의 압전소자(37)의 상면을 에폭시 접착제에 의해 진동판(36)의 뒷면에 접착시킨다.
37mm의 긴 쪽 길이, 2mm의 짧은 쪽 길이 및 1mm의 깊이를 갖는 공통 잉크 챔버(39)를 형성한다. 공통 잉크 챔버(39)의 벽면의 중심부에 제공된 25mm 길이와 1.2mm 폭의 개구가 있는 프레임 부재(43)를 수지로 만든다. 이 프레임 부재(43)를 혐기성 접착제에 의해 진동판(36)의 뒷면과 바닥 기판(32)의 단부면에 접착하여, 진동판(36)에 의해 프레임 부재(43)의 개구를 덮도록 하여, 잉크젯 기록 헤드를 구현하였다.
전술한 방식으로 제조된 잉크젯 기록 헤드를 프린터에 장착하여 인쇄시험을 실시하였다. 인쇄시험의 결과, 잉크를 모든 노즐(33)로부터 분출하여 다중 인쇄를 수행할 때에도 화질 저하 없이 만족스러운 인쇄가 수행될 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 기록 헤드의 제2 실시예에 의해 잉크젯 특성의 개선이 확인되었다.
잉크젯 기록장치의 기록속도를 더 증가시키고 그 기록된 화상의 화질을 더 개선하는 요구를 만족시키기 위해, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수를 증가시키거나 잉크젯 기록 헤드 당 노즐의 수를 증가시킬 수 있다.
하지만, 잉크젯 기록 헤드의 구동 주파수가 증가하면, 가압형 잉크 챔버의 압력이 가압형 잉크 챔버로부터 공통 잉크 챔버로 전파된 압력의 영향에 의해 복잡한 거동을 하게 되고, 잉크 방울을 정밀하게 분출하기가 어려워진다. 한편, 노즐의 수가 많아지면, 공통 잉크 챔버의 기포를 만족스럽게 분출하게 위해, 길이 방향으로의 공통 잉크 챔버의 단부가 종종 가늘어진 형태를 갖는다. 하지만, 가늘어진 형태 때문에, 공통 잉크 챔버 내의 압력변화는 길이 방향으로의 단부 쪽으로 커지고, 가압형 잉크 챔버의 압력에 대한 영향은 길이 방향으로의 공통 잉크 챔버의 중심부로부터의 영향보다 단부로부터의 것이 커진다. 다시 말하면, 가압형 잉크 챔버의 압력 거동이 각각의 가압형 잉크 챔버의 위치에 따라 다르고, 모든 가압형 잉크 챔버의 압력 거동을 적절히 제어하기는 극히 어렵다. 따라서, 공통 잉크 챔버의 압력변화를 억제하는 것이 바람직할 뿐만 아니라 가압형 잉크 챔버의 위치와 무관하게 가압형 잉크 챔버의 압력변화의 차이를 억제하는 것이 바람직하다.
공기 제동기로 작용하는 공통 잉크 챔버에서 공기 챔버를 제공하여 공통 잉크 챔버의 압력변화를 억제하는 방법이 일본특허 제3069477호에서 제안되었다. 또한, 잉크 챔버의 적어도 일부를 위해 다공성 또는 다공질 탄성 재료를 사용하여 잉크 분출에 의해 발생하는 압력을 흡수하는 방법이 일본공개특허공보 7-171969호에 제안되었다.
일본공개특허공보 9-141856호는 공통 챔버의 일부에 감쇠 챔버를 제공하고 가압형 잉크 챔버들 사이에 탄성부재를 제공하고 에너지 발생부를 제공하여 감쇠 챔버와 공통 챔버를 구획함으로써, 탄성부재를 감쇠기(damper)로 사용하는 것을 제안한다. 또한, 압전소자를 비롯한 탄성층을 공통 잉크 챔버에 제공하고 공통 잉크 챔버의 압력에 따라 압전소자를 구동하여 압력을 흡수하는 것을 제안한다.
하지만, 일본특허 3069477호에 제안된 방법에 따르면, 공기 챔버 내부의 공기의 양은 자체적으로 회복될 수 없고, 감쇠효과를 장기간 동안 유지하기는 어렵다. 그러므로, 공기 챔버 내부에 유지되는 공기의 양을 끊임없이 제어해야 하고, 그러한 제어를 수행하기 위해 가열요소가 필요하며, 제안된 방법은 구현이 어렵고 열 액추에이터 이외의 액추에이터를 사용하는 잉크젯 기록 헤드에 채용되면 비용이 많이 든다. 더욱이, 공기 챔버 내부의 공기 양의 자체 제어가 어렵고, 공기 챔버에서 분리된 공기는 가압형 잉크 챔버 안에 들어가 가압형 잉크 챔버의 압력이 충분히 증가하는 것을 방해한다. 그 결과, 최악의 경우 잉크젯 고장이 발생할 수 있다.
일본공개특허공보 7-171969호에 제안된 방법에 따르면, 다공성 또는 다공질 탄성 재료를 제공하는 추가의 공정이 요구되며, 잉크젯 기록 헤드가 비싸진다.
또한, 일본공개특허공보 9-141856호에 제안된 방법에 따르면, 충분한 감쇠효과를 얻기 위해 감쇠 챔버를 위한 충분히 큰 영역을 확보해야 한다. 하지만, 그 결과, 공통 잉크 챔버가 설계될 수 있는 형태의 자유도가 한정되고, 기포를 만족스럽게 분출할 수 있는 공통 잉크 챔버를 형성하기가 어려워진다.
또한, 일본공개특허공보 2000-301714호에 제안된 방법에 따르면, 압력을 효과적으로 흡수하기 위해 압전소자를 제어하기가 어렵고, 압전소자를 제어하기 위해 제어 유닛을 추가로 제공해야 한다. 따라서, 잉크젯 기록장치의 구조가 복잡해지고 잉크젯 기록장치는 비싸진다.
따라서, 크기와 비용이 감소하고 잉크젯 특성을 개선할 수 있는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예에 대해 아래에 설명한다.
도 30 내지 34를 참조하여 기록 헤드의 제3 실시예에 대해 설명한다. 도 30은 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 사시도이다. 도 31은 도 30의 A-A 선을 따라 절단한 기록 헤드의 제3 실시예을 보여주는 단면도이고, 도 32는 도 30의 B-B 선을 따라 절단한 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 단면도이다. 또한, 도 33은 기록 헤드의 제3 실시예를 보여주는 분해 사시도이고, 도 34는 도 33에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다. 기록 헤드의 제3 실시예에서, 본 발명은 잉크젯 기록 헤드에 적용된다.
도 30 내지 33에 도시한 잉크젯 기록 헤드는 단결정 실리콘(Si)으로 된 유로형성기판(401), 이 유로형성기판(401)의 밑면에 제공된 진동판(402) 및 유로형성기판(401)의 윗면에 제공된 노즐판(403)을 포함한다. 유로형성기판(401), 진동판(402) 및 노즐판(403)은 가압형 잉크 챔버(406)와 공통 잉크 챔버(408)를 형성한다. 잉크 방울을 분출하는 각각의 노즐은 노즐 연결로(405)를 통해 유로를 형성하는 가압형 잉크 챔버(406)와 연결된다. 공통 잉크 챔버(408)는 잉크를 유동저항부를 형성하는 잉크 공급로(연결부)(409)를 통해 가압형 잉크 챔버(406)에 공급한다.
적층형 압전소자(412)가 각각의 가압형 잉크 챔버(406)에 대해 진동판(402)의 외측면, 즉 가압형 잉크 챔버(406) 맞은편에 압력발생수단( 또는 액추에이터 수단)으로서 제공된다. 압전소자(412)는 공지된 바와 같이 전기-기계 전환소자이고, 금속 또는 세라믹과 같은 고강성 재료로 만든 바닥 기판(413)에 고정된다.
두 개의 인접한 가압형 잉크 챔버(406) 사이에 격벽(401a)이 제공된다. 인접한 압전소자(412) 사이의, 격벽(401a)에 해당하는 위치에 지지부(414)가 제공된다. 본 실시예에서, 압전소자의 수는 빗 형상으로 슬릿을 형성하도록 준-절단(반-절단) 다이싱(dicing)되어, 빗 형상의 하나 걸러 하나의 이에 의해 압전소자(412)들을 형성하고 이들 압전소자(412)를 형성하는 두 개의 인접한 이 사이의 이에 의해 지지부(414)를 형성한다. 지지부(414)와 압전소자(412)는 동일한 구조를 갖지만, 지지부(414)는 구동전압이 가해지지 않기 때문에 압전소자(412)로 작용하지 않는다.
프레임 부재(415)가 접착제에 의해 진동판(402)의 외주부에 제공된다. 도 33에 도시한 바와 같이, 공통 잉크 챔버(408)를 형성하는 홈부가 프레임 부재(415)에 형성된다. 또한, 외부로부터 공통 잉크 챔버(408)에 잉크를 공급하는 잉크 공급 구멍(416)이 프레임 부재(415)에 형성된다. 이 잉크 공급 구멍(416)은 잉크 카트리지와 같은 잉크 공급원(도시 생략)에 연결된다. 예컨대, 프레임 부재(415)는 사출성형에 의해 에폭시 수지 또는 폴리페닐렌 설파이트(polyphenylene sulfite)로 만든다.
수산화칼륨(KOH) 수용액과 같은 알칼리 식각액을 사용하여 (110) 결정방향을 갖는 단결정 실리콘 기판의 이방성 식각을 수행하여, 노즐 연결로(405), 가압형 잉크 챔버(406) 및 잉크 공급로(407)를 형성하기 위한 구멍, 홈 등을 유로형성기판(401)에 형성한다. 물론, 유로형성기판(401)으로는 스테인리스강 및 광전도( 또는 감광) 수지와 같은 실리콘 이외의 재료를 사용할 수 있다.
진동판(402)은 예컨대 전해주조에 의해 형성된 판금으로 만든다. 본 실시예에서, 진동판(402)은 2 층 구조를 갖는 니켈로 만든다. 하지만, 다른 금속, 수지, 금속-수지층의 적층 구조 및 금속층의 적층 구조와 같은 니켈 이외의 재료를 진동판(402)으로 사용할 수 있다.
가압형 잉크 챔버(406)들 중의 하나에 해당하는 각각의 노즐(404)이 약 10㎛ 내지 약 30㎛의 직경을 갖고 노즐판(403)에 형성된다. 노즐판(403)은 스테인리스강과 니켈과 같은 금속, 금속과 폴리이미드 수지 필름 등의 수지의 결합체, 실리콘 또는 이들 재료의 결합체로 만들 수 있다. 본 실시예에서, 노즐판(403)은 전해주조에 의해 형성된 니켈도금층으로 만든다. 노즐(404)의 내부 형상( 또는 내적 형상)은 잉크젯 쪽의 노즐 직경이 약 20㎛ 내지 약 35㎛가 되도록 뿔형, 대체로 원통형 또는 대체로 원뿔형일 수 있다. 각각의 노즐(404) 열에서, 노즐(404)들은 150dpi의 거리(pitch)로 배치된다.
노즐판(403)의 노즐면, 즉 잉크가 분출되는 면이 잉크에 반발하도록, 노즐면에 발수층이 형성된다. 발수층은 도금 및 코팅과 같은 공지된 기법에 의해 노즐면에 형성될 수 있다. 더 구체적으로는, PTFE-Ni 공융 도금, 플루오르수지의 전착(electrodeposition), 증발성 플루오르수지의 증발, 그리고 실리콘 수지 또는 플루오르수지 용매의 코팅 이후의 소성(baking)을 공지된 기법으로서 채용할 수 있다. 잉크 조성 또는 특성에 따라 발수층을 선택하면, 잉크 방울의 형태와 잉크젯 특성을 안정시키고 고화질을 얻을 수 있다.
압전소자(412)는 교대로 적층된 압전층과 내부 전극층으로 된 적층 구조를 갖는다. 압전층은 약 10㎛ 내지 약 50㎛의 두께를 갖는 PZT(Lead Zirconate Titanate)로 만들고, 내부 전극층은 수㎛ 두께의 은-팔라듐(AgPd)으로 만든다. 또한, 내부 전극층들을 단부면 전극(외부 또는 개별 전극)과 공통 전극에 교대로 전기 연결되며, 구동 신호가 FPC 케이블(417)을 통해 이들 전극에 가해진다. 가압형 잉크 챔버(406)는 d23의 압전 상수를 갖는 압전소자(412)의 수축과 팽창에 의해 수축과 팽창하도록 구성된다. 압전소자(412)는 구동 신호가 가해지고 대전(charging)되면 팽창하고, 대전 상태에서 방전되면 반대 방향으로 수축한다.
도 33에 도시한 바와 같이, 공통 잉크 챔버(408)는 평면으로 볼 때 가압형 잉크 챔버(406)( 또는 노즐(404))가 배치된 방향으로 연장된 장방형 형상이다. 가압형 잉크 챔버(406)가 배치된 방향은 공통 잉크 챔버(408)의 길이 방향이라고도 부른다.
가압형 잉크 챔버(406)의 벽면을 형성하는 진동판(402)은 공통 잉크 챔버(408)의 벽면의 일부를 형성한다. 이와 같이 진동판(402)에 의해 형성된 공통 잉크 챔버(408)의 벽면의 일부는 자유진동면(421)이라고도 부를 것이다. 압전소자(412)에 연결된 부분이 생략된 도 34에 도시한 바와 같이, 자유진동면(421)은 두꺼운 부분(422)들과 얇은 부분(423)들을 포함한다. 두꺼운 부분(422)과 얇은 부분(423)은 평면으로 볼 때 대체로 장방형 형상이고, 공통 잉크 챔버(408)의 길이 방향으로 연장된 줄무늬 패턴으로 배열된다. 이 경우, 진동판(402)은 3 층으로 된 적층 구조를 갖고, 두꺼운 부분(422)은 적층 구조의 3 개의 층 전체에 의해 형성되는데 반해 얇은 부분은 적층 구조의 1 개의 층에 의해서만 형성된다. 물론, 두꺼운 부분(422)을 2 개의 층에 의해 형성하고 얇은 부분(423)을 1 개의 층에 의해 형성하거나, 두꺼운 부분(422)을 3 개의 층에 의해 형성하고 얇은 부분(423)을 2 개의 층에 의해 형성할 수도 있다.
약 20V 내지 약 50V의 구동 펄스 전압이 전술한 구조를 갖는 잉크젯 기록 헤드에 선택적으로 가해지면, 구동 펄스 전압이 가해진 압전소자(412) 압전소자(4120의 층들이 적층된 팽창 반향으로 변위되며, 진동판(402)은 해당 노즐(404)의 방향으로 변형된다. 그 결과, 해당 가압형 잉크 챔버(406)의 체적 또는 용적이 바뀌어 가압형 잉크 챔버(406) 안의 잉크에 압력을 가하고 잉크 방울이 해당 노즐(404)로부터 분출되어 잉크젯 기록 작업이 실행된다.
잉크가 분출되면, 가압형 잉크 챔버(406) 안쪽의 잉크 압력이 감소하고, 잉크 흐름의 관성에 의해 다소의 음의 압력이 가압형 잉크 챔버(406) 안쪽에 발생한다. 이 상태에서, 압전소자(412)에 대한 구동 펄스 전압의 인가가 정지되면, 즉 구동 펄스 전압이 꺼지면, 진동판(402)은 원위치로 복귀하고 가압형 잉크 챔버(406)는 원 형상으로 복구한다. 그 결과, 음의 압력이 가압형 잉크 챔버(406) 안쪽에서 더 발생한다. 이 상태에서, 잉크는 공통 잉크 챔버(408)와 유동저항부를 형성하는 잉크 공급로(407)를 통해 잉크 공급 구멍(407)으로부터 가압형 잉크 챔버(406)로 공급된다. 그러므로, 노즐(404)에서 잉크 메니스커스면의 진동이 감쇠되고 안정된 후에, 구동 펄스 전압이 압전소자(412)에 가해져 잉크 방울을 분출하여 다음 잉크젯 기록 작업을 실행한다.
잉크 방울을 분출하도록 가압형 잉크 챔버(406)에 압력을 가하면, 가압형 잉크 챔버(406)에 발생한 압력파는 잉크 공급로(407)와 잉크 공급 구멍(409)을 통해 공통 잉크 챔버(408)로 전파된다. 하지만, 압력변화는 공통 잉크 챔버(408)의 벽면을 형성하는 얇은 부분(423)에 의해 공통 잉크 챔버(408) 안쪽에서 흡수되고 감쇠된다. 그 결과, 압력파가 가압형 잉크 챔버(406)로 다시 반사되는 것을 방지하여, 메니스커스와 잉크젯 특성의 제어 능력을 개선한다.
본 발명자들은 (두꺼운 부분(422)만을 사용하여) 진동판(403) 자체에 의해 형성된 공통 잉크 챔버(408)의 벽면을 갖는 제3 비교예와, 두꺼운 부분(422)과 얇은 부분(423)을 포함하는 자유진동면(421)에 의해 형성된 공통 잉크 챔버(408)의 벽면을 갖는 기록 헤드의 제3 실시예에 대해 다수의 시뮬레이션을 수행하였다. 기록 헤드의 제3 비교예와 제3 실시예에서, 공통 잉크 챔버(408)의 중심부에 위치한 가압형 잉크 챔버(406)의 압력변화와 길이 방향으로의 공통 잉크 챔버(408)의 단부에 위치한 가압형 잉크 챔버(406)의 압력변화를 비교하였다.
해당 가압형 잉크 챔버(406)에 압력을 가하도록 압전소자(412)에 구동 펄스 전압을 공급한 후에, 20μsec의 시간 동안 가압형 잉크 챔버(406)의 압력변화의 유효치를 평균하였다. 제3 비교예에서 공통 잉크 챔버(408)의 단부에 위치하는 가압형 잉크 챔버(406)의 압력변화는 공통 잉크 챔버(408)의 중심부의 것보다 약 15% 더 큰 것으로, 크다는 것을 알게 되었다. 한편, 기록 헤드의 제3 실시예에서 공통 잉크 챔버(408)의 단부에 위치하는 가압형 잉크 챔버(406)의 압력 변화는 공통 잉크 챔버(408)의 중심부의 것보다 약 2%만 더 큰 것으로, 작다는 것을 알게 되었다. 따라서, 얇은 부분(423)과 두꺼운 부분(422)에 의해 자유진동면(421)을 형성하면 압력흡수효율이 개선되는 것을 확인하였다.
기록 헤드의 제3 비교예와 제3 실시예를 각각 프린터에 장착하고 인쇄 시험을 실시하였다. 인쇄 시험 결과, 예컨대 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 제3 비교예에 의해 다중 인쇄를 수행하면, 화질 저하가 발생하는 것이 확인되었다. 하지만, 기록 헤드의 제3 실시예에 의하면, 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 다중 인쇄를 수행하여도, 화질 저하를 일으키지 않고 만족스러운 인쇄 작업을 수행할 수 있음을 알게 되었다.
따라서, 공통 잉크 챔버(408)의 벽면의 적어도 일부가 두꺼운 부분(422)과 얇은 부분(423)을 갖는 자유진동면(421)에 의해 형성되므로, 자유진동면(421)의 강성과 강도를 두꺼운 부분(422)에 의해 유지하면서 공통 잉크 챔버(480)의 압력을 얇은 부분(423)에 의해 흡수할 수 있다. 따라서, 잉크젯 기록 헤드를 간단한 공정으로 제조할 수 있다. 또한, 공통 잉크 챔버(480) 안쪽의 압력변화를 효과적으로 감쇠 또는 흡수할 수 있고, 메니스커스와 잉크젯 특성의 제어 능력을 개선할 수 있다. 기포 분출을 개선하고 잉크젯 기록 헤드 설계의 자유도를 개선하는 것도 역시 가능하다.
다시 말하면, 공통 잉크 챔버(408)에 자유진동면을 제공하면, 공통 잉크 챔버(480)의 압력은 자유진동면(421)의 감쇠효과에 의해 감소할 수 있다. 하지만, 자유진동면(421)이 얇아짐에 따라 감소용량이 증가하므로, 공통 잉크 챔버(408)의 벽면 전체에 얇은 자유진동면(421)을 제공함이 바람직하다. 하지만, 넓은 영역을 덮는 얇은 자유 진동면(421)을 형성하는 것은 공정과 조립을 고려할 때 어렵고, 그와 같은 얇은 자유 진동면(421)의 강도는 불충분하다. 그러므로, 기록 헤드의 제3 실시예는 잉크젯 기록 헤드가 간단한 공정으로 제조될 수 있고, 자유진동면(421)의 강도가 충분하고, 효과적인 감쇠효과를 얻을 수 있으며, 공통 잉크 챔버(408) 안의 압력이 감소될 수 있도록, 자유 진동면(421)에 두꺼운 부분(422)과 얇은 부분(423)을 제공한다.
이 경우, 자유진동면(421)은 가압형 잉크 챔버(406)의 한 면에 배치되는 진동판(402)과 동일층으로 일체로 형성되어, 잉크젯 기록 헤드의 구성 부분의 수를 줄일 수 있다. 진동판(402)과 자유진동면(421)이 동일 공정에 의해 동시에 형성될 수 있으므로, 제조비용 및 제조공정과 조립 공정의 수를 줄일 수 있다. 이 이유는, 가압형 잉크 챔버(406)를 형성하는 부분들과 공통 잉크 챔버(408)를 형성하는 부분들이 형성된 후에, 진동판(402)과 자유진동면(421)을 형성하는 층을 연결하는 단일 공정에 의해 가압형 잉크 챔버(406)와 공통 잉크 챔버(408)를 형성할 수 있기 때문이다.
자유진동판(421)을 위한 적층 구조를 채용하면, 얇은 부분(423)을 형성하는 층의 수를 두꺼운 부분(422)을 형성하는 층의 수에 대해 변화시키는 간단한 공정에 의해 얇은 부분(423)을 형성할 수 있다. 자유진동면(421)은 적층 구조를 이루는 모든 층(층의 최대수)에 의해 두꺼운 부분(422)을 형성함으로써 간단한 공정에 의해 충분한 강도를 갖도록 형성될 수 있다.
이어, 도 35와 36을 참조하여 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제1 변형례를 설명한다. 도 35는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제1 변형례를 보여주는 분해 사시도이며, 도 36은 도 35에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다. 도 35와 36에서, 도 30 내지 34의 해당 부분과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 부여하며, 그 설명은 생략한다.
공통 잉크 챔버(408)의 벽면을 형성하는 도 35에 도시된 자유진동판(421)은 도 36에 도시한 것과 같이 가장자리 부분에 배치된 얇은 부분(423)을 갖고, 두꺼운 부분(422)은 자유진동면(421)의 중심부에 섬 형태로 형성된다.
기록 헤드의 제3 비교예와 제3 실시예의 제1 변형례를 각각 프린터에 장착하고 인쇄시험을 수행하였다. 인쇄시험 결과, 전체 노즐(404)에서 잉크를 분출하여 제3 비교예에 의해 다중 인쇄 작업을 수행할 때 저하된 화질이 발생함을 확인하였다. 하지만, 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 다중 인쇄 작업을 수행하는 때에도, 기록 헤드의 제3 실시예의 제2 변형례에서는 화질의 저하 없이 만족스러운 인쇄 작업을 수행할 수 있음을 알게 되었다.
이어, 도 37과 38을 참조하여 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제2 변형례를 설명한다. 도 37은 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제2 변형례를 보여주는 분해 사시도이며, 도 38은 도 37에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다. 도 37과 38에서, 도 30 내지 34의 해당 부분과 실질적으로 동일한 부분에는 동일한 참조번호를 부여하며, 그 설명은 생략한다.
공통 잉크 챔버(408)의 벽면을 형성하는 도 37에 도시된 자유진동판(421)은 도 38에 도시한 바와 같이 가장자리 측면에 각각 배치된 2 개의 얇은 부분(423)을 갖고, 두꺼운 부분(422)은 각각의 얇은 부분(423) 안쪽에 섬 형태로, 그리고 공통 잉크 챔버(408)의 길이 방향으로 분리된 인접한 얇은 부분(423) 사이의 자유진동면(421)의 중심부에 형성된다.
기록 헤드의 제3 비교예와 제3 실시예의 변형례를 각각 프린터에 장착하고 인쇄시험을 수행하였다. 인쇄시험 결과, 예컨대 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 제3 비교예에 의해 다중 인쇄 작업을 수행하면 화질이 저하되는 것을 확인되었다. 하지만, 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 다중 인쇄 작업을 수행할 때에도, 기록 헤드의 제3 실시예의 제2 변형례에 의해 화질 저하 없이 만족스러운 인쇄 작업을 수행할 수 있음을 알게 되었다.
이어, 도 39와 40을 참조하여 본 발명에 따른 제3 실시예의 제3 변형례를 설명한다. 도 39는 본 발명에 따른 기록 헤드의 제3 실시예의 제3 변형례를 보여주는 분해 사시도이며, 도 40은 도 39에 도시된 진동판을 밑면에서 바라 본 사시도이다. 도 39와 40에서, 도 30 내지 34의 해당 부분과 실질적으로 동일한 부분은 동일한 참조번호를 부여하며, 그 설명은 생략한다.
도 39에 도시한 바와 같이, 길이 방향에 대해 직각 방향의 공통 챔버(408)의 폭은 기포를 효율적으로 분출하도록 단부(408a) 쪽으로 좁아진다. 공통 잉크 챔버(408)의 벽면을 형성하는 도 39에 도시한 자유진동판(421)은 공통 잉크 챔버(408)의 형태와 조화되도록 배치된 두꺼운 부분(422)과 얇은 부분(423)을 갖는다. 즉, 얇은 부분(423)은 공통 잉크 챔버(408)의 단부(408a)의 형태에 해당하는 형태를 갖는다.
기록 헤드의 제3 비교예와 제3 실시예의 제3 변형례를 각각 프린터에 장착하고 인쇄시험을 실시하였다. 인쇄시험 결과, 예컨대 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 제3 비교예에 의해 다중 인쇄 작업을 수행할 때에 화질이 저하되는 것을 확인하였다. 하지만, 모든 노즐(404)로부터 잉크를 분출하여 다중 인쇄 작업을 수행하는 때에도, 기록 헤드의 제3 실시예의 제3 변형례에 의하면 화질 저하 없이 만족스러운 인쇄 작업을 수행할 수 있음을 알게 되었다.
공통 잉크 챔버(408)의 길이 방향에 직각인 방향으로 자유진동판(421)의 폭이 좁아지는 부분 또는 그 부근에 얇은 부분(423)을 제공하면, 공통 잉크 챔버(408)의 압력 변화를 효과적으로 억제하고 감쇠할 수 있다. 다시 말하면, 판 부재의 감쇠용량이 대략 그 길이의 세제곱에 비례하므로, 자유진동면(421)이 얇은 부분(423)이 없는 판 부재라면, 감쇠용량은 자유진동면(421)의 폭이 좁아지는 부분에서 크게 저하된다. 그러므로, 얇은 부분을 자유진동면(421)의 폭이 좁아지는 부분 또는 그 부근에 제공하면, 공통 잉크 챔버(408)의 압력을 효과적으로 줄일 수 있다.
얇은 부분(423)의 형상을 길이 방향으로의 공통 잉크 챔버(408)의 단부 쪽으로 좁아지게 하면, 잉크 흐름을 개선할 수 있고, 기포의 분출을 개선하면서 공통 잉크 챔버(408)의 압력을 효과적으로 줄일 수 있다.
보통, 길이 방향에 직각 방향으로 절단한 공통 잉크 챔버의 단면적이 길이 방향으로 단부 쪽으로 감소하고 자유진동면의 폭도 역시 단부 쪽으로 감소하면, 감쇠용량은 저하되어 공통 잉크 챔버 안쪽의 압력을 증가시킨다. 그러므로, 공통 잉크 챔버의 단면적을 단부 쪽으로 줄이면 공통 잉크 챔버 안쪽의 압력에 큰 영향을 주게 된다.
하지만, 기록 헤드의 제3 실시예에 따르면, 얇은 부분(423)은 공통 잉크 챔버(408)의 단면적이 감소하는 부분 또는 그 부근에서 자유진동면(421)에 제공된다. 따라서, 공통 잉크 챔버(408)의 압력을 줄일 수 있다. 또한, 공통 잉크 챔버(408)의 단면적을 단부 쪽으로 줄이면 잉크 흐름을 개선할 수 있다. 따라서, 공통 잉크 챔버(408)의 압력 증가를 억제하면서 기포를 만족스럽게 분출할 수 있도록 공통 잉크 챔버(408)를 형상화할 수 있다.
이어, 도 41과 42를 참조하여 본 발명에 따른 화상형성장치의 제3 실시예를 설명한다. 도 41은 본 발명에 따른 화상형성장치의 제3 실시예의 일부를 설명하는 측면도이며, 도 42는 도 41에 도시된 화상형성장치의 일부를 보여주는 평면도이다. 화상형성장치의 제3 실시예에서, 본 발명은 잉크젯 기록장치에 적용된다. 또한, 화상형성장치의 제3 실시예는 본 발명에 따른 캐리지의 제3 실시예를 채용한다.
도 41과 42에 도시한 잉크젯 기록장치에서, 좌우 측판(도시 생략)을 가로질러 고정된 안내 로드(701)와 스테이(stay, 702)가 캐리지(703)를 활주 가능하게 지지한다. 주 스캔 모터(704)는 캐리지(707)를 타이밍 벨트(705)를 통해 도 42에 도시한 캐리지 스캔 방향(주 스캔 방향)(CSD)으로 이동시킨다.
캐리지(703)는 Y, C, M 및 Bk 잉크를 분출하기 위한 4 개의 기록 헤드(707)로 된 기록 헤드 유닛을 포함한다. 각각의 기록 헤드(707)는 전술한 기록 헤드의 제3 실시예와 그 제1 내지 제3 변형례 중의 하나의 구조이다. 기록 헤드(707)의 노즐은 주 스캔 방향(CSD)에 직각 방향으로 배치되어 도 41의 아래쪽으로 Y, C, M 및 Bk 잉크를 분출한다.
도 41에 도시한 바와 같이, Y, C, M 및 Bk 잉크가 담겨 이들 Y, C, M 및 Bk 잉크를 해당 기록 헤드(707)에 공급하는 보조 탱크(708)가 캐리지(703)에 제공된다. 비록 도 41에 도시하지 않았지만, Y, C, M 및 Bk 잉크는 주 탱크( 또는 잉크 카트리지)로부터 보조 탱크(708)로 각각의 잉크 공급관을 통해 공급된다.
한편, 적층부(711)에 쌓인 용지와 같은 기록매체(712)를 공급하도록 용지 공급 카세트(710)와 같은 용지공급부가 제공된다. 용지공급부는 적층부(711)에 적층된 각각의 기록매체(712)를 분리 공급하기 위한 용지공급 롤러(713)와 용지공급 롤러(713) 맞은편의 분리 패드(714)를 포함한다. 분리 패드(714)는 큰 마찰 계수를 갖는 재료로 만들고, 용지공급 롤러(713) 쪽으로 힘을 받는다.
기록 헤드(707) 아래쪽의 이송부가 용지공급부로부터 공급된 기록매체(712)를 이송한다. 이송부는 이송 벨트(712), 카운터 롤러(722), 이송 가이드(723) 및 선단 압박 롤러(tip end pushing roller, 725)를 포함한다. 이송 벨트(712)는 정전인력에 의해 표면에 부착된 기록매체(712)를 이송하고, 카운터 롤러(722)는 가이드(715)를 통해 용지공급부로부터 수용되는 기록매체(712)를 자신과 이송 벨트(721) 사이에서 이송한다. 이송 가이드(723)는 대체로 수직으로 이송되는 기록 매체(712)를 약 90° 회전시켜 이송 벨트(721)를 따라가게 한다. 선단 압박 롤러(725)는 압박부재(724)에 의해 이송 벨트(721) 쪽으로 압박된다. 이송 벨트(721)의 표면을 대전시키기 위한 대전수단을 대전 롤러(726)가 형성한다.
이송 벨트(721)는 이송 롤러(727)와 긴장 롤러(728)에 걸쳐 제공되는 무단 벨트에 의해 형성된다. 이송 벨트(721)는 이송 롤러(727)가 타이밍 벨트(732)와 타이밍 롤러(733)를 통해 보조 스캔 모터(731)에 의해 회전될 때 도 42에 도시한 벨트 이송 방향(BTD)으로 이동한다.
이송 벨트(721)는 앞면(721a)과 뒷면을 포함한다. 앞면(721a)은 ETFE 순수재료와 같은 수지로 만들고, 이 수지는 저항 제어를 받지 않았으며 순전히 약 40㎛의 두께를 갖는다. 앞면(721a)은 기록매체(712)가 부착되는 매체부착( 또는 흡인)면을 형성한다. 뒷면은 앞면(721a)과 동일한 재료로 만들지만, 탄소를 이용한 저항 제어를 받아 중간 저항층 또는 지층(ground layer)으로 작용한다.
대전 롤러(726)는 이송 벨트(721)의 앞면(721a)과 접촉하고, 이송 벨트(721)가 이동할 때 회전한다. 예컨대, 2.N의 압력이 대전 롤러(726)를 지지하는 샤프트의 양단에 가해진다. 이송 롤러(727)는 지층(ground) 롤러로서도 작용하며, 이송 벨트(721)의 뒷면(중간 저항층)과 접촉하여 뒷면을 지지한다.
안내부재(736)가 이송 벨트(721)의 뒤쪽에, 기록 헤드(707)의 기록영역에 대응하여 제공된다. 안내부재(736)의 상면이 이송 벨트(721)를 지지하는 이송 롤러(727)와 긴장 롤러(728)를 잇는 접선보다 기록 헤드(707) 쪽으로 돌출한다. 따라서, 이송 벨트(721)는 안내부재(736)의 상면에 의해 위쪽으로 압박되고 기록 헤드(707)의 기록영역에서 안내된다.
기록 헤드(707)에 의해 화상이 기록된 기록매체(712)를 배출하도록 용지배출부가 제공된다. 용지배출부는 기록매체(712)를 이송벨트(721)로부터 분리하는 분리부, 용지 배출 롤러(742, 743) 및 배출된 기록매체(712)가 쌓이는 용지배출 트레이(744)를 포함한다. 이중 용지공급 유닛(751)이 잉크젯 기록장치의 뒷 부분에 분리 가능하게 제공된다. 이송 벨트(721)의 역방향으로 이동과 측면 역전에 의해 복귀된 기록매체(712)가 카운터 롤러(722)와 이송 벨트(721) 사이에 역전 상태로 다시 공급되기 전에 이중 용지공급 유닛(751)에 진입한다.
기록매체(712)는 용지공급부로부터 하나씩 분리 공급되며, 대체로 수직으로 이송되는 기록매체(712)는 가이드(715)에 의해 안내되어 이송 벨트(721)와 카운터 롤러(722) 사이에 물린 채로 이송된다. 그런 다음, 기록매체(712)의 선단이 이송 가이드(723)에 의해 안내되고 선단 압박 롤러(725)에 의해 이송 벨트(721)에 대해 압박되어 그 이송방향을 대략 90° 돌린다.
고전압원(도시 생략)으로부터 교류 전압을 제어회로(도시 생략)의 제어에 의해 대전 롤러(726)에 공급하여, 양의 출력과 음의 출력이 대전 롤러(726)에 대해 교대로 반복되게 한다. 따라서, 교류의 대전 전압 패턴 즉 보조 스캔 방향으로 미리 정해진 폭을 갖는 띠 형태로 양극과 음극에 교대로 대전되는 대전 패턴이 이송 벨트(721)에 형성된다. 보조 스캔 방향은 이송 벨트(721)의 이송 방향에 해당한다. 기록매체(712)가 이와 같이 대전된 이송 벨트에 공급되면, 기록매체(712)는 이송 벨트(721)의 대전 패턴과 반대로 극성으로 대전되어 병렬 연결 캐퍼시터를 형성한다. 그 결과, 기록매체(712)는 이송 벨트(721)에 흡인되어 부착되고, 이송 벨트(721)가 이동할 때 보조 스캔 방향으로 이송된다.
캐리지를 주 스캔 방향(CSD)으로 이동시키면서 기록 헤드(707)를 화상신호에 따라 구동하면, 각각의 구동된 기록 헤드(707)로부터 잉크 방울이 정지한 기록매체(712)에 분출되어 한 줄을 기록한다. 기록매체(712)가 미리 정해진 양만큼 이송되면, 마찬가지 방식으로 다음 줄을 기록한다. 기록종료신호 또는 기록매체(712)의 후미단이 기록영역에 도달하였음을 알리는 신호를 수신하면, 기록작업을 종료하고 기록매체(712)를 용지배출 트레이(744)에 배출한다.
이 경우, 각각의 기록 헤드(707)에서, 기록 헤드의 제3 실시예와 그 제1 내지 제3 변형례에 관련하여 전술한 것과 같이, 안정된 잉크젯 특성을 얻기 위해, 공통 잉크 챔버의 압력변화는 억제된다. 따라서, 기록매체(712)에 고품질을 갖는 화상을 기록할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기록 헤드는 DNA 샘플, 방식제(resist), 패턴 재료 등을 분출할 수 있다. 본 발명에 따른 캐리지와 화상형성장치에는 잉크 이외의 유체를 분출하는 그와 같은 기록 헤드가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

Claims (37)

  1. 유체를 분출하는 복수의 노즐;
    미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버; 및
    복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버를 포함하며,
    미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 압력변화를 흡수하도록 구성된 압력흡수면을 가지며,
    상기 압력흡수면은 불균일한 두께의 압력흡수부재에 의해 형성되고, 중심부와 미리 정해진 방향으로 상기 중심부의 양쪽에 있는 두 개의 단부로 나누어지고, 상기 압력흡수부재의 상기 중심부에서의 두께는 상기 단부에서의 평균 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 압력흡수부재는 적어도 2 종류의 두께를 갖는 얇은 부분과 두꺼운 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 두꺼운 부분은 미리 정해진 방향으로 상기 압력흡수부재의 중심부에 제공되고, 상기 얇은 부분은 미리 정해진 방향으로 상기 압력흡수부재 중심부의 양쪽에 제공되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  5. 제3항에 있어서, 상기 압력흡수부재는 복수의 층으로 된 적층 구조를 갖고, 상기 얇은 부분을 형성하는 상기 적층 구조의 층수는 상기 두꺼운 부분을 형성하는 상기 적층 구조의 층수와 다른 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 압력흡수부재는 100MPa 이상의 영률을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 압력흡수부재는 니켈로 이루어진 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  9. 제3항에 있어서, 아래의 식을 만족시키며,
    0.25 < Ux/Tx < 0.45
    상기 식에서, Ux(㎛)는 미리 정해진 방향(X)으로의 상기 얇은 부분의 길이를 나타내며, Tx(㎛)는 미리 정해진 방향으로의 상기 압력흡수부재의 전체 길이를 나타내는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 압력흡수부재의 단부는 그 일부에 제공된 제2 두꺼운 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 압력흡수부재의 상기 두꺼운 부분과 상기 제2 두꺼운 부분은 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  12. 제1항에 있어서, 상기 가압형 챔버의 적어도 하나의 면을 형성하는 진동판을 더 포함하며, 상기 진동판과 상기 압력흡수부재의 적어도 일부를 형성하는 층이 제공되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  13. 제1항에 기재된 기록 헤드를 포함하는 선형 기록 헤드.
  14. 유체를 분출하는 복수의 노즐;
    미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버;
    복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버; 및
    상기 가압형 챔버 안쪽의 압력을 변화시키는 복수의 압력전환수단을 포함하며,
    미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 압력변화를 흡수하도록 구성된 압력흡수면을 가지며,
    상기 압력흡수면은 서로 다른 강성의 복수의 부분을 갖는 압력흡수부재에 의해 형성되고, 중심부와 미리 정해진 방향으로 상기 중심부의 양쪽에 있는 두 개의 단부로 나누어지고, 상기 압력흡수부재의 상기 중심부에서의 두께는 상기 단부에서의 평균 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  15. 제14항에 기재된 기록 헤드를 포함하는 선형 기록 헤드.
  16. 제1항에 기재된 기록 헤드; 및
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리지.
  17. 제14항에 기재된 기록 헤드; 및
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리지.
  18. 제1항에 기재된 기록 헤드;
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및
    상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각 인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  19. 제14항에 기재된 기록 헤드;
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및
    상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  20. 유체를 분출하는 복수의 노즐;
    미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버;
    복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버; 및
    상기 가압형 챔버 안쪽의 압력을 변화시키는 복수의 압력전환수단을 포함하며,
    미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 다른 벽면보다 낮은 강성을 갖고 진동에 의한 압력을 흡수하도록 구성된 감쇠면을 갖고,
    상기 감쇠면은 미리 정해진 방향으로의 상기 공통 챔버의 전체 길이보다 짧은 길이로 미리 정해진 방향으로 연장되도록 감쇠 영역 내에 상기 감쇠 영역보다 더 두껍고 비감쇠면을 가지는 영역을 가지는 압력흡수부재에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  21. 제20항에 있어서, 상기 압력흡수부재는 상기 감쇠면을 형성하는 연속면을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  22. 제20항에 있어서, 상기 영역은 미리 정해진 방향으로 상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나의 양단에 배치된 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  23. 제20항에 있어서, 상기 가압형 챔버를 형성하는 벽면들 중의 적어도 일부는 상기 압력전환수단의 진동판을 형성하도록 다른 벽면들보다 낮은 강성을 가지고, 상기 진동판과 상기 감쇠면은 공통의 제1층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  24. 제23항에 있어서, 상기 공통의 제1층에 특히 형성되어 상기 영역을 형성하는 제2층을 더 포함하며, 상기 공통의 제1층은 미리 정해진 방향으로 연장되어 상기 제2층이 형성되지 않은 표면에 의해 상기 감쇠면을 형성하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  25. 제20항에 있어서, 상기 감쇠면은 상기 공통 챔버의 다른 벽면들보다 낮은 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  26. 삭제
  27. 제20항에 기재된 기록 헤드; 및
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리지.
  28. 제20항에 기재된 기록 헤드;
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및
    상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  29. 유체를 분출하는 복수의 노즐;
    미리 정해진 방향으로 배치되고 상기 노즐들 중의 해당 노즐과 각각 통하는 복수의 가압형 챔버; 및
    복수의 벽면을 갖고 유체를 상기 가압형 챔버에 공급하도록 구성된 공통 챔버를 포함하며,
    상기 공통 챔버의 벽면들 중의 적어도 하나는 얇은 부분 내에 섬 형상으로 국부적으로 제공되는 두꺼운 부분을 갖는 자유진동면을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  30. 제29항에 있어서, 상기 자유진동면을 형성하는 부재가 상기 가압형 챔버의 표면을 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  31. 제29항에 있어서, 상기 자유진동면을 형성하는 부재가 복수의 적층된 층으로 이루어진 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  32. 제30항에 있어서, 상기 두꺼운 부분은 상기 가압형 챔버의 벽면을 형성하는 부재의 두께와 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  33. 제29항에 있어서, 상기 얇은 부분은 미리 정해진 방향의 직각 방향으로의 상기 자유진동면의 폭이 다른 부분에 비해 좁아지는 상기 자유진동면의 일부에 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  34. 제29항에 있어서, 상기 얇은 부분은 미리 정해진 방향의 직각 방향으로 절단한 상기 공통 챔버의 단면적이 다른 부분에 비해 작아지는 상기 공통 챔버의 일부에 인접 배치되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  35. 제29항에 있어서, 미리 정해진 방향의 직각 방향으로 절단한 상기 공통 챔버의 단면적은 미리 정해진 방향을 따라 상기 공통 챔버의 단부 쪽으로 감소하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  36. 제29항에 기재된 기록 헤드; 및
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리지.
  37. 제29항에 기재된 기록 헤드;
    유체를 상기 기록 헤드로 공급하도록 구성된 유체 카트리지; 및
    상기 기록 헤드와 상기 유체 카트리지를 수용하며, 미리 정해진 방향에 직각인 주 스캔 방향으로 이동하도록 구성된 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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