KR100971061B1 - 프린트 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크 공급구(4)로부터 발열 소자(7)까지의 거리 변동이 있더라도 분사된 잉크의 특징을 각각의 토출구에 대하여 조정가능한 프린트 헤드를 제공한다. 본 발명에 따른 프린트 헤드에 있어서, 발열 소자(7)의 면적은 잉크 공급구(4)로부터의 거리가 증가됨에 따라 감소하며, 잉크 공급구(4)로부터의 거리가 감소함에 따라 증가된다. 발열 소자(7)는 복수의 토출구(6)가 배열된 방향보다 복수의 토출구의 배열 방향에 직교하는 방향으로 더 긴 사각형이다. 발열 소자(7)의 애스펙트비는 잉크가 발포실(9) 내로 유입되는 잉크 유로(8)의 길이에 따른다.

프린트 헤드, 토출구, 전기 열 변환 소자, 노즐, 잉크 공급구

Description

프린트 헤드 {PRINT HEAD}

본 발명은 잉크 분사에 의해 인쇄가 실행되는 잉크 젯 인쇄 장치에 사용되는 프린트 헤드에 관한 것이다.

일반적인 잉크 젯 인쇄 방식은 예컨대, 잉크 액적을 분사하기 위한 에너지 발생 소자로서 전기 열 변환 소자(발열 소자)를 사용한다. 잉크 젯 인쇄 방식은 발열 소자의 근방에서 잉크를 순간적으로 비등시키기 위해서 각각의 발열 소자에 전압을 인가한다. 이후, 잉크의 상변화는 고속으로 잉크가 분사되도록 급격한 발포압(bubbling pressure)을 발생시킨다.

잉크 젯 인쇄 설계는 반도체 제조 공정과 유사한 공정의 결과로서 감소된 크기를 가지는 발열 소자의 배치를 가능하게 한다. 이는 프린트 헤드 내에서 큰 공간을 필요치 않게 한다. 또한, 상기 설계는 예컨대, 프린트 헤드가 간소한 구조를 가지며 토출구를 고밀도로 배열할 수 있다는 점에서 유리하다.

이러한 종류의 프린트 헤드의 구조를 설명한다. 상기 프린트 헤드는 잉크를 분사시키는 발열 소자를 가지는 소자 기판과, 상기 소자 기판과 접합되는 오리피스 플레이트를 포함한다. 상기 오리피스 플레이트는 잉크 액적이 분사되는 복수의 토 출구와, 오리피스 플레이트가 소자 기판과 접합될 시에 토출구와 소통하며 에너지 작용실로서 역할하는 발포실과, 상기 발포실과 소통하는 잉크 유로를 구비한다. 토출구와, 에너지 작용실과, 잉크 유로의 조합을 노즐이라 한다. 각각의 발열 소자는 소자 기판의 내부에 대응하는 발포실의 내부 공간을 규정하는 벽의 일부에 매설되어 있다. 상기 발열 소자는 발포실 내에서 기포가 발생되도록 구동되어, 상기 기포의 발포압은 토출구를 통하여 잉크를 분사시킨다. 또한, 잉크 공급구는 오리피스 플레이트와 접촉되는 표면으로부터 상기 표면의 반대에 위치되는 후면까지의 소자 기판을 관통하도록 소자 기판에 형성되어 있다.

상기 설명된 바와 같은 구성의 프린트 헤드에서, 잉크는 잉크 유로를 통하여 잉크 공급구로부터 발포실의 내부로 공급되어, 상기 발포실의 내부는 잉크로 채워진다. 발포실 내로 채워진 잉크는 에너지 발생 소자를 구동시켜 초래된 막 비등(film boiling)으로부터 기인한 상기 기포에 의해 소자 기판의 표면과 거의 직교하는 방향으로 비상한다. 그래서, 잉크는 잉크 액적으로서 토출구를 통하여 분사된다.

최근에 높은 해상도로 인쇄를 하기 위한 인쇄 장치에 대한 수요가 있었다. 그래서, 프린트 헤드에 형성된 정밀한 토출구를 가지는 프린트 헤드에 대한 수요가 있었다. 그러나, 토출구를 직선으로 밀집하게 배열하면, 인접 토출구들 사이의 거리가 감소되어, 상기 토출구에 대응하는 발포실들 사이의 거리가 감소된다. 이는, 발포실들 간의 벽 두께와 잉크 유로간의 벽 두께를 감소시킨다. 그래서, 바람직하지 않게도, 예컨대, 소자 기판과 오리피스 플레이트 사이의 밀착성이 감소하여 상 기 오리피스 플레이트와 소자 기판은 서로 쉽게 분리되게 된다.

그래서, 일본 특허 공개 공보 제2006-315395에 설명된 바와 같이, 두 열의 토출구는 일 열의 토출구가 다른 열의 토출구에 대하여 엇갈려 있도록 함께 선형적으로 뻗어있는 잉크 공급구의 동일 측에 위치될 수 있다. 상기 토출구의 이러한 배열은 고밀도로 배열된 토출구로 인접 발포실 간에 적절한 거리를 확보하게 해준다. 이는 발포실 간의 벽 두께를 증가시킬 수 있어, 소자 기판과 오리피스 플레이트 간의 밀착성을 향상시킨다.

그러나, 토출구의 이러한 배열로 인하여 잉크 공급구로부터 각각의 토출구까지의 거리는 일정하지 않게 된다. 즉, 오리피스 플레이트 상의 몇몇 토출구는 잉크 공급구로부터 상대적으로 긴 거리에 위치되는 반면, 나머지의 상기 토출구는 잉크 공급구로부터 상대적으로 짧은 거리에 위치된다. 또한, 이로써, 잉크 공급구로부터 토출구에 대응하는 각각의 에너지 발생 소자까지의 거리가 일정하지 않게 된다.

그래서, 잉크 공급구로부터 토출구 또는 에너지 발생 소자까지의 거리 변동은 분사된 잉크의 분사 특성을 변동시킨다. 잉크 공급구로부터 토출구 또는 에너지 발생 소자까지의 긴 거리를 증가시키면, 잉크가 분사되는 속도 및 상기 잉크의 유량이 커진다. 이는, 잉크 공급구로부터 토출구까지의 거리 변동이 잉크 공급구와 토출구 사이의 잉크 유로에서의 잉크 유동 저항을 변경시키기 때문이다. 잉크 유로의 길이를 증가시키면, 잉크가 분사될 때까지 작용하는 잉크 유로와 잉크 간의 마찰이 커진다. 이는, 상기 잉크가 이동하는데 필요한 관성력을 증가시킨다. 따 라서, 분사 동안에 잉크 유로의 잉크에 의해 제공된 저항은 잉크 유로의 길이에 따라 증가된다. 잉크 공급구를 통하여 잉크가 분사될 때에, 상기 증가된 저항은 발열 소자로부터 열에 의해 발생된 기포가 잉크 공급구로부터 토출구로의 방향과 반대 방향(즉, 토출구로부터 잉크 공급구로 향하는 방향)으로 확산되는 양을 감소시킨다. 그래서, 기포가 잉크를 밀어내는 발포압에 기인한 힘은 토출구로부터 잉크 공급구까지 이동하는 성분을 감소시킨다. 따라서, 이는 발열 소자로부터 토출구로의 분사 방향으로 상기 기포가 팽창하는 양을 증가시킨다. 이는, 발포압으로부터 기인한 힘의 분사 방향 성분의 크기를 증가시킨다. 상기 발포압으로부터 기인한 힘의 분사 방향 성분의 크기가 증가하면, 토출구를 통하여 분사된 잉크의 속도 및 유량이 증가된다.

도11은 잉크 공급구로부터의 거리와 분사된 잉크의 속도 및 유량 간의 관계를 나타내는 표이다. 도11은 잉크 공급구로부터 먼 거리에 위치된 토출구와 잉크 공급구로부터 짧은 거리에 위치된 토출구 간의 토출구를 통하여 분사된 잉크의 속도의 비교를 나타내는 표이며, 한변이 15 ㎛ 인 실질적으로 정사각형 형상인 전기 열 변환소자를 전기 열 변환소자로 사용한다.

잉크 공급구로부터의 짧은 거리에 위치된 토출구를 통하여 분사된 잉크의 속도를 기준으로 하여, 잉크 공급구로부터 먼 거리에 위치된 토출구를 통하여 분사된 잉크의 속도를 잉크 공급구로부터 짧은 거리에 위치된 토출구를 통하여 분사된 잉크의 속도로 나눠서, 1.2의 속도 비가 결정된다. 그래서, 잉크 공급구로부터 토출구까지의 거리 변동은 토출구를 통하여 분사된 잉크의 속도를 변경시킨다. 분사량 이 0.6, 0.8 또는 1.1(pl) 일 때의 모든 경우에, 잉크 속도는 유사한 경향을 보였다.

잉크 공급구로부터 토출구까지의 증가된 거리가 분사된 잉크의 속도를 과도하게 증가시킬 때, 액적의 일부가 분리하여 미세 액적이 되는 잉크 미스트(mist)가 발생하게 된다. 특히, 많은 양의 잉크 미스트가 발생한다면, 상기 미스트는 인쇄 장치의 내부에 부착되어 상기 인쇄 장치의 내부를 오염시킬 수 있다. 오염물은 인쇄 매체에 부착되어, 상기 인쇄 매체를 오염시킬 수 있다. 또한, 잉크 젯 인쇄 장치에 위치된 센서에 부착된 잉크 미스트는 장치의 오작동을 일으킬 수 있다.

도12는 최대 1pl의 잉크가 분사될 때에 관찰되는, 분사된 잉크의 속도와 생성된 잉크 미스트 간의 관계의 경향을 나타내는 그래프이다. 도12의 그래프에서, 세로 좌표의 축선은 발생된 잉크 미스트의 양을 나타낸다. 가로 좌표의 축선은 분사된 잉크의 속도를 나타낸다. 이제, 도12에서 발생된 잉크 미스트의 양에 주목한다. 상기 도면은 잉크 속도가 특정 값을 넘으면, 발생된 잉크 미스트의 양은 잉크 속도에 따라 증가된다는 것을 보여준다.

또한, 분사된 잉크의 유량이 토출구 간에 변동된다면, 잉크가 프린트 매체에 위치될 때에 최종 이미지의 밀도는 변경될 수 있다. 분사된 잉크의 유량이 증가된면 이미지를 짙게 만들며, 잉크의 유량이 감소된다면, 이미지를 흐르게 만든다. 분사된 잉크의 과도하게 증가된 유량은 분사된 잉크의 흐름을 방해한다. 그래서, 잉크가 프린트 매체에 이르게 될 때, 최종 도트의 형상은 변경될 수 있다.

잉크 공급구로부터 상이한 거리로 배열된 토출구에 대하여 분사 속도 및 분 사량을 동일하게 설정하기 위해서는, 잉크 공급구로부터 짧은 거리로 위치된 토출구에 대하여 잉크 유로 폭을 좁게 하여, 유동 저항을 증가시켜 잉크의 저항을 조절할 수 있다. 그러나, 감소된 잉크 유로 폭은 잉크 유로의 견고성(robustness)을 감소시킬 수 있다. 도13 및 도14를 참조로 하여, 감소된 잉크 유로 폭이 잉크 유로의 견고성을 감소시키는 특정 예에 대하여 설명한다. 도13은 8㎛ 또는 6㎛의 기준 잉크 유로 폭에 대하여 잉크 유로의 폭 치수에 ±1㎛의 에러가 발생하여 초래되는 잉크 유로의 잉크 점성 저항의 변동을 나타내는 표 및 그래프이며, 상기 에러는 프린트 헤드의 제조 동안에 발생되었다. 도14는 8㎛ 또는 4㎛의 기준 잉크 유로 폭에 대하여 잉크 유로의 폭 치수에 ±1㎛의 에러가 발생하여 초래되는 잉크 유로의 잉크 관성 저항의 변동을 나타내는 표 및 그래프이며, 상기 에러는 프린트 헤드의 제조 동안에 발생되었다. 도13 및 도14의 설명에 대하여, 잉크 공급구로부터 상대적으로 긴 유로 길이를 가지는 토출구를 긴 노즐이라 한다. 잉크 공급구로부터 상대적으로 짧은 유로 길이를 가지는 토출구를 짧은 노즐이라 한다. 8㎛의 잉크 유로 폭에 대하여, 프린트 헤드의 제조 동안에 ±1㎛의 치수 변동이 발생한다면, 유동 저항(점성 저항 및 관성 저항)은 긴 노즐 및 짧은 노즐에 대하여 실질적으로 동일한 방식으로 변경된다. 그러나, 긴 노즐 및 짧은 노즐에 대하여 실질적으로 동일한 값으로 잉크 유로의 유동 저항이 설정되도록 짧은 노즐에 대한 잉크 유로의 폭을 감소시킨다면, 짧은 노즐의 점성 저항 및 관성 저항은 ±1㎛의 변동이 발생할 때 보다 많이 변경된다. 그래서, 프린트 헤드의 제조 동안에 약간의 치수 변동이 발생하더라도, 분사된 잉크의 특성을 상당히 변경시킨다. 그래서, 프린트 헤드를 제조하는데 사용되는 제조 공정은 매우 정밀해야 하며, 따라서 제조에 대한 많은 노력이 요구된다. 따라서, 잉크 유로 폭의 감소는 바람직하지 않다.

긴 노즐을 통하여 분사된 잉크의 유량을 감소시키기 위해서는, 토출구의 직경을 줄일 수 있다. 그러나, 이러한 방법으로 잉크 유량을 감소시키더라도, 분사된 잉크의 속도를 감소시키는 것은 곤란하다.

이러한 상황에서, 본 발명의 목적은 잉크 공급구로부터 토출구까지의 거리가 노즐들 간에 변경되도록 복수의 노즐을 프린트 헤드에 배열하더라도, 동일 잉크 특성을 얻을 수 있는 프린트 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태는 잉크가 분사되는 토출구, 통전될 때 열을 발생시켜 토출구를 통하여 잉크를 분사하는데 이용되는 에너지를 발생시키는 전기 열 변환 소자, 전기 열 변환 소자가 배치되어 있는 에너지 작용실 및 에너지 작용실로 잉크가 도입되는 유로를 각각 구비하는 복수의 노즐과, 상기 노즐과 소통하는 잉크 공급구를 포함하는 프린트 헤드로서, 상대적으로 긴 제1 유로를 각각 포함하는 제1 노즐은 제1 토출구 및 제1 전기 열 변환 소자를 각각 포함하며, 상대적으로 짧은 제2 유로를 각각 포함하는 제2 노즐은 제2 토출구 및 제2 전기 열 변환 소자를 각각 포함하며, 제1 토출구 및 제2 토출구는 동일한 개구 직경을 가지며, 제1 노즐 및 제2 노즐은 잉크 공급구의 동일 측에 배열되며, 제1 전기 열 변환 소자는 제2 전기 열 변환 소자의 면적보다 작은 면적을 가지며, 전기 열 변환 소자는 복수의 토출구가 배열되는 방향과 직교하는 방향으로 통전될 때에 열이 발생하며, 복수의 토출구가 배열된 방향보다 복수의 토출구의 배열 방향에 직교하는 방향으로 더 긴 사각형이며, 전기 열 변환 소자의 애스펙트비는, 복수의 토출구가 배치된 방향과 직교하는 방향의 전기 열 변환 소자의 길이를 복수의 토출구가 배치된 방향의 전기 열 변화 소자의 길이로 나눠서 얻어지며, 전기 열 변환 소자의 애스펙트비는 유로의 길이에 따라 증가되도록 유로의 길이에 따른다.

본 발명의 제2 양태는 잉크가 분사되는 토출구, 통전될 때 열을 발생시켜 상기 토출구를 통하여 잉크를 분사하는데 이용되는 에너지를 발생시키는 전기 열 변환 소자, 전기 열 변환 소자가 배치된 에너지 작용실 및 에너지 작용실 내로 잉크를 도입시키는 유로와, 유로와 소통하는 잉크 공급구를 포함하는 프린트 헤드로서, 프린트 헤드는 상대적으로 긴 유로인 제1 유로와, 제1 유로와 소통하는 제1 토출구와, 제1 토출구에 대응하는 위치에 배열된 제1 전기 열 변환 소자와, 상대적으로 짧은 유로인 제2 유로와, 제2 유로와 소통하는 제2 토출구와, 제2 토출구에 대응하는 위치에 배열된 제2 전기 열 변환 소자를 포함하며, 제1 유로 및 제2 유로는 잉크 공급구의 일 측에 배열되며, 제1 전기 열 변환 소자의 면적은 제2 전기 열 변환 소자의 면적보다 작으며, 전기 열 변환 소자의 애스펙트비는 복수의 토출구가 배치된 방향과 직교하는 방향의 전기 열 변환 소자의 길이를 복수의 토출구가 배열된 방향의 전기 열 변환 소자의 길이로 나눠서 얻어지며, 제1 전기 열 변환 소자의 애스펙트비는 제2 전기 열 변환 소자의 애스펙트비보다 크다.

본 발명에 따른 프린트 헤드에 있어서, 에너지 발생 소자는 잉크 공급구로부터의 유로의 길이에 대응하는 면적을 가진다. 그래서, 잉크 공급구로부터 토출구까지의 거리가 노즐들 간에 변경되도록 복수의 노즐이 프린트 헤드에 배열되더라도, 잉크에 적용되는 에너지 양은 대응되게 조정될 수 있다. 그래서, 분사 방향으로 잉크에 가해진 발포압으로부터 기인한 힘이 잉크 공급구로부터 토출구 또는 에너지 발생 소자까지의 거리에 따라 변경되더라도, 분사된 잉크는 동일 특성을 발휘한다. 잉크가 프린트 매체에 적용될 때, 이미지 밀도의 변경 및 도트 형상의 변동은 억제될 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 예시적 실시형태의 이하의 설명(첨부된 도면을 참조로 하여)으로부터 명확해진다.

본 발명으로, 잉크 공급구로부터 토출구까지의 거리가 노즐들 간에 변경되도록 복수의 노즐을 프린트 헤드에 배열하더라도, 동일 잉크 특성을 얻을 수 있는 프린트 헤드를 제공할 수 있어, 잉크가 프린트 매체에 적용될 때, 이미지 밀도의 변경 및 도트 형상의 변동이 억제될 수 있다.

[제1 실시형태]

본 발명을 실행하기 위한 제 1 실시형태를 첨부된 도면을 참조로 이하에서 설명한다.

도1a는 제1 실시형태에 따른 잉크 젯 인쇄 장치의 프린트 헤드(1)의 구조를 개략적으로 나타내는 부분 분해 사시도이다. 본 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)는 오리피스 플레이트(3)를 소자 기판(2)에 접합시킴으로써 형성된다. 도1b는 소자 기판(2)의 평면도를 나타낸다.

잉크 공급구(4)는 프린트 헤드(1) 내로 잉크가 도입되도록 소자 기판(2)을 관통하여 형성되어 있다. 소자 기판(2)과 오리피스 플레이트(3)는 잉크 공급구(4) 와 소통하는, 오리피스 플레이트(3)와 소자 기판(2) 사이의 공통 액실(5)이 규정되도록 함께 접합되어 있다. 토출구(6)는 오리피스 플레이트(3)에 형성되어 있고 공통액실(5)과 소통되어 프린트 헤드(1)의 외부로 잉크를 분사한다. 발열소자(7)는 토출구(6)에 대응한 위치의 소자 기판(2)에 제공되어 있으며, 또한 토출구(6)를 통하여 잉크를 분사시키는데 사용되는 에너지를 발생시키는 에너지 발생 소자로서 역할한다. 본 실시형태에 있어서, 발열 소자(7)는 전기가 통함에 따라 발열되는 전기 열 변환 소자이다. 잉크 유로(8)는, 잉크가 상기 잉크 유로(8)를 통하여 토출구(6)로 향하도록 공통 액실로부터 형성되어 있다. 발포실(9)은 공통액실(5)과 소통하는 단부와 반대측에 놓여있는 각각의 잉크 유로(8)의 단부에 위치하며 또한 토출구(6)에 대응하는 위치이며, 발열 소자(7)는 발포실(9)에 매설되어 있으며, 발포실(9)은 에너지 작용실로서 역할한다.

본 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)에서, 복수의 토출구(6)는 오리피스 플레이트(3)에 형성되어 있다. 비교적 작고, 동일한 개구 직경을 가지며 2열 배열된 복수의 토출구(6a)는 잉크 공급구(4)의 일측에 엇갈려 배열되어 있다. 비교적 큰 개구 직경을 가지는 복수의 토출구(6b)는 잉큰 공급구(4)의 다른 측에 직선으로 배 열되어 있다. 각각의 토출구(6a)는 비교적 적은 양의 잉크(예컨대, 0.5pl)를 제공하도록 형성되어 있다. 각각의 토출구(6b)는 비교적 많은 양의 잉크(예컨대, 3 pl)를 제공하도록 형성되어 있다. 토출구(6a)는 예컨대, 2,400 dpi 의 밀도(도트/인치; 참고치) 로 배열되어 있다. 토출구(6b)는 예컨대, 1,200 dpi 의 밀도로 배열되어 있다.

복수의 원통형 기둥(10)은 하중이 떠받쳐 지도록 소자 기판(2)과 오리피스 플레이트(3) 사이의 공통 액실(5) 에 제공된다. 이는, 오리피스 플레이트(3)의 내측의 큰 공간을 차지하는 공통 액실(5)의 일부를 보강하여, 프린트 헤드(1)의 내구성을 향상시킨다.

도2는 선 II-II를 따라 취한 도1a의 프린트 헤드(1)의 단면도의 필수부를 나타낸다. 도3은 도2의 선 III-III을 따라 취한 프린트 헤드(1)의 단면도를 나타낸다. 도4는 도2의 선IV-IV를 따라 취한 프린트 헤드(1)의 단면도를 나타낸다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서, 토출구(6a)는 두 열로 잉크 공급구(4)의 일측(동일 측)에 엇갈려 배열되어 있다. 그래서, 잉크 공급구(4)로부터 상이한 거리로 위치된 두 형태의 토출구(6a)는 잉크 공급구(4)의 일 측의 오리피스 플레이트(3)에 존재한다. 여기서, 토출구(6)와, 공통 액실(5)과, 잉크 유로(8)의 조합을 노즐이라 한다.

각각의 발열 소자(7)는 토출구(6)에 대응하는 위치에서 대응 발포실(9) 아래에 매설되어 있다. 그래서, 토출구(6)는 잉크 공급구(4)로부터 상이한 거리로 배열되기 때문에, 대응 위치에 배열된 발열 소자(7)는 잉크 공급구(4)로부터 상이한 길이를 갖는다. 즉, 본 실시형태에서, 두 형태의 발열 소자(7)는 잉크 공급구(4)로부터 상이한 길이를 가지는 잉크 유로(8)에 대응하여 제공된다. 여기서, 잉크 공급구(4)로부터 토출구(6)까지의 거리가 상대적으로 짧은 쪽의 잉크 유로(8)(제2 유로)와 소통하는 발포실(9)에 배열되어 있는 발열 소자를 발열 소자(7a)(제2 에너지 발생 소자)라 한다. 발열 소자(7a)에 대응하여 형성된 토출구를 토출구(6a)(제2 토출구)라 한다. 잉크 공급구(4)로부터 토출구(6)까지의 거리가 상대적으로 긴 잉크 유로(8)(제 1 유로)와 소통하는 발포실(9)에 위치된 발열 소자를 발열 소자(7b) (제1 에너지 발생 소자)라 한다. 발열 소자(7b)에 대응하여 형성된 토출구를 토출구(6b) (제1 토출구)라 한다. 그래서, 일부의 노즐은 상대적으로 긴 잉크 유로(8)(제1 노즐)를 포함하고, 나머지 노즐은 상대적으로 짧은 잉크 유로(8)(제2 노즐)를 포함한다. 발열 소자(7)는 소자 기판(2)에 매설되기 때문에, 도1 또는 도2에 실제로 나타나 있지 않다. 그러나, 발열 소자(7)는 설명을 위하여 나타나 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 발열 소자의 면적에 관하여, 발열 소자(7A)는 발열 소자(7B) 보다 크다. 즉, 상대적으로 큰 면적을 지닌 발열 소자(7A)는, 잉크 공급구(4)로부터의 거리가 짧도록 형성된 잉크 유로(8)에 대응하는 발포실(9)에 위치되어 있다. 상대적으로 작은 면적을 지니는 발열 소자(7B)는, 잉크 공급구(4)로부터의 거리가 길도록 형성된 잉크 유로(8)에 대응하는 발포실(9)에 위치되어 있다.

본 실시형태에서, 토출구(6a)와 소통하는 잉크 유로(8)는 8㎛의 폭 및 14㎛의 높이를 가지도록 형성되어 있다. 잉크 유로는 실질적으로 동일한 단면을 가진 다.

이제, 잉크를 분사하도록 형성된 프린트 헤드(1)의 작동에 대하여 설명한다. 전기가 통할 때, 발열 소자(7)는 전기 에너지를 열로 변환하여 열을 발생시킨다. 이는, 발열 소자(7) 위에 놓인 발포실(9) 내에 위치된 잉크를 증발시켜, 기포를 발생시킨다. 상기 기포가 발포실(9) 내에서 발생될 때, 발포실(9) 내의 잉크는 상기 기포에 의해 밀려지게 된다. 발열 소자(7) 위에 위치된 잉크는 가압되어 이동된다. 발포실(9) 내에서 이동하는 잉크의 일부는 생성된 기포에 의해 토출구를 향하여 가압되어 토출구(6)를 통과하여 분사된다. 토출구(6)를 통과하여 분사된 잉크는 규정된 위치에서 프린트 매체에 뿌려지게 된다.

이때, 잉크 유로(8)의 잉크의 유동 저항이 크다면, 잉크 공급구(4)를 향하여 기포를 확산시키는데 큰 힘이 요구된다. 이는, 발열 소자(7) 상에서 발생된 기포가 잉크 공급구(4)를 향하여 확산되는 것을 어렵게 한다. 그래서, 상기 기포는 잉크 공급구(4)로 향하는 것이 아니라 토출구(6)로 향하여 확산된다. 기포의 팽창이 분사방향으로 치우쳐 있다는 것은, 발포실(9)의 내부에 저장되어 있는 잉크에 제공되는 운동 에너지의 성분 중 분사방향으로 제공되는 성분을 크게 한다. 이는, 이는 분사된 잉크의 속도 및 유량을 증가시킨다. 이에 비하여, 잉크 유로(8)에서의 잉크의 유동 저항이 줄어든다면, 발포실(9) 내부에 저장된 잉크에 제공되는 운동 에너지 중 분사 방향으로의 운동 에너지가 감소된다. 이는 분사되는 잉크의 속도 및 유량을 비교적 감소시킨다. 그래서, 기포를 통하여 잉크에 제공되는 운동 에너지의 분사 방향 성분은 잉크 유로(8)의 유동 저항에 따라 변경된다.

제공된 폭 및 높이가 동일, 즉, 단면이 동일하다면, 잉크 유로(8)에서의 유동 저항은 잉크 유로의 길이에 따라 변경된다. 잉크 유로(8)의 증가된 길이는 잉크 유로(8)를 통과하는 잉크 유동의 유동 저항을 증가시킨다. 잉크 유로(8)의 감소된 길이는 잉크 유로(8)를 통과하는 잉크의 유동 저항을 감소시킨다. 따라서, 도2에 도시된 바와 같이, 토출구(6)가 엇갈려 있기 때문에, 잉크 공급구(4)로부터 상이한 거리로 배열된 두 가지 형태의 토출구(6A, 6B)가 형성되어, 이에 의해 저항 유동이 상이한 두 형태의 잉크 유로와 소통하는 토출구(6A, 6B)가 형성되게 된다.

두 형태의 토출구(6A 및 6B)는 오리피스 플레이트 상에 형성되어, 상이한 유동 저항을 제공하는 잉크 유로(8)와 소통된다. 그래서, 분사된 잉크의 속도 및 유량은 토출구(6A, 6B) 간에 본래 상이하다.

그러나, 본 실시형태에 있어서, 짧은 잉크 유로(8)를 가지는 발열 소자(7A)는 긴 잉크 유로(8)를 가지는 발열 소자(7B) 보다 큰 발열 소자(7)를 가지도록 형성되어 있다. 각각의 발열 소자(7)는 잉크 공급구(4)로부터의 거리에 대응하는 면적을 가진다. 잉크 공급구(4)로부터 상대적으로 먼 거리로 위치된 발열 소자(7)는 작은 면적을 가진다. 잉크 공급구(4)로부터 상대적으로 짧은 거리로 위치된 발열 소자(7)는 큰 면적을 가진다. 그래서, 발열 소자(7A)는 발열 소자(7B) 보다 큰 발열량을 생성시킨다. 따라서, 발열 소자(7A)는 발열 소자(7B)보다도 발포실(9)에 저장된 잉크에 운동 에너지를 더 많이 제공한다. 이는, 잉크 공급구(4)로부터 발열 소자(7)로의 거리의 차로 인한 유동 저항의 차이를 상쇄시킨다. 결과적으로, 잉크는 상이한 길이의 잉크 유로(8)와 소통하는 토출구(6)를 통과하여 동일 속도 및 동일 유량으로 분사된다.

그래서, 발열 소자(7)의 면적을 조절함에 의해, 엇갈려 배열됨으로써 잉크 공급구(4)로부터의 거리가 상이한 토출구(6A, 6B)에서의 잉크 유로(8) 간의 유동 저항의 차의 영향을 감소시킬 수 있다. 이는, 상이한 유동 저항을 제공하는 잉크 유로(8)와 소통하는 토출구(6A, 6B)를 통하여 실질적으로 동일한 속도 및 동일한 유량으로 잉크를 분사시킨다. 그래서, 잉크가 프린트 매체에 적용될 때, 화상에 농도차 및 도트의 형상 차이가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 각각의 발열 소자(7)의 면적을 과도하게 증가시키지 않으면서 잉크 속도가 감소되도록 잉크 특성을 균일하게 함으로써, 잉크가 분사될 시에 잉크 미스트(mist)의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 발열 소자(7)의 면적을 증가시키지 않으면서 분사된 잉크의 속도 및 유량이 감소되도록 토출구(6A)를 포함하는 노즐이 항상 동일한 특성을 발휘하게 함으로써, 토출구(6B)와 대응하여 위치된 발열 소자(7)의 면적을 감소시킬 수 있다. 이는 발열 소자(7)의 전력 소비를 감소시킨다. 발열 소자(7)의 감소된 면적은 프린트 헤드(1)의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 발열 소자의 감소된 전력 소비는 인쇄 장치의 작동 비용을 감소시킨다. 또한, 이 경우에, 발열 소자(7)에 의한 총 발열량이 감소되어, 반복된 분사 작업으로 인한 프린트 헤드(1)의 온도가 상승되는 것을 억제된다. 또한, 프린트 헤드(1)의 온도 상승이 억제되므로, 프린트 헤드의 일부의 온도 상승으로 인한 잉크 분사량의 변동을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 프린트 헤드(1)는 인접하는 잉크 유로(8) 사이에 적절한 간격을 유지하면서 고밀도로 토출구(6)가 배열되어 토출구(6)를 통하여 분사된 잉크가 동일한 잉크 특성을 발휘하게 한다. 이는 잉크 유로(8) 사이의 적절한 벽 두께를 확보하게 하여, 소자 기판(2)과 오리피스 플레이트(3) 사이의 밀착성을 향상시킨다. 이에 의해 프린트 헤드(1)의 적절한 강도를 확보된다.

본 실시형태에서는, 하기 설명되는 실시형태와는 다르게, 발열 소자(7)는 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있다. 구체적으로, 발열 소자(7B)의 애스펙트비는 발열 소자(7A)의 애스펙트비보다 크다. 애스펙트비라는 용어는 토출구 배열 방향과 직교하여 뻗어있는 발열 소자의 길이에 대한 토출구 배열 방향의 발열 소자의 길이의 비를 의미한다. 그래서, 하기 설명되는 동일한 면적의 사각형 발열 소자에 비하여, 본 실시형태에 따른 발열 소자는 발포에 기여하는 상대적으로 큰 유효 면적(유효 발포 면적)을 가진다. 그래서, 발열 소자(7)는 발열 소자의 면적에 대하여 높은 발포 효율을 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 발열 소자(7)는 하기 설명되는 사각형 발열 소자보다 작은 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 발열 소자(7)는 사각형 발열 소자보다 전력 소모가 적다. 또한, 본 실시형태에 따른 발열 소자(7)는 프린트 헤드(1)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

더욱이, 도2의 단면도로 도시된 바와 같이, 발포실(9)의 단면은 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있다. 따라서, 토출구(6)의 중앙으로부터 발포실(9)의 벽 표면(잉크 공급구(4)와 대향하여 위치됨)까지의 거리는 하기 설명되는 사각형 발열 소자가 위치되는 발포실에 비하여, 발포실(9)에서 보다 짧다. 이는, 토출구(6)를 통하여 잉크가 분사될 때에 발포실(9) 내로 공기가 유입되는 문제점이 발생하는 것 을 억제한다. 특히, 잉크가 유동하지 않는 정체된 영역이 토출구(6)의 외주 근방의 발포실(9)의 내벽 표면 근처에 형성될 수 있다. 이러한 영역의 크기가 증가하면 발포실(9) 내로 공기가 쉽게 유입되게 된다. 유해하게도, 예컨대, 발포실(9) 내로 유입된 공기는 토출구를 통하여 분사되는 잉크의 양을 변경시킨다. 따라서, 본 실시형태의 구성이 유리하다.

[제2 실시형태]

이제, 도5 ~ 도7을 참조하여 제2 실시형태를 설명한다. 도5 ~ 도7에서, 상기 제1 실시형태의 경우와 마찬가지인 구성의 제2 실시형태의 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호로 나타내며, 이하에서 설명하지 않는다. 제1 실시형태의 차이점만을 이하에서 설명한다.

도5는 제2 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)의 필수부의 단면을 나타낸다. 도6은 도5의 선 VI-VI 를 따라 취한 단면도이다. 도7은 도5의 선 VII-VII 를 따라 취한 단면도이다. 상기 제1 실시형태에서, 발열 소자(7)는 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있으며, 발열 소자(7)의 면적은 잉크 공급구(4)로부터의 거리에 따라 조절된다. 제2 실시형태에서, 분사된 잉크 액적의 유량은 토출구(6A)와 토출구(6B) 간에 대략 동일하다. 또한, 본 실시형태에서, 잉크 공급구(4)로부터 짧은 거리에 위치된 발열 소자는 각각 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있으며, 잉크 공급구(4)로부터 긴 거리에 위치된 발열 소자는 각각 실질적으로 사각형으로 형성되어 있다.

도5, 도6 및, 도7에 도시된 바와 같이, 발열 소자는 각각의 토출구(6)에 대 응하는 위치의 소자 기판(2)에 매설되어 있다. 잉크 공급구(4)로부터 짧은 거리에 위치된 발열 소자를 발열 소자(11A)라 한다. 잉크 공급구(4)로부터 긴 거리에 위치된 발열 소자를 발열 소자(11B)라 한다. 도면에 도시하지 않았지만, 본 실시형태의 각각의 발열 소자(11)는 잉크 유로(8)가 뻗어있으며 토출구(6)의 배열 방향과 직교하는 방향으로 통전된다. 발열 소자(11)는 작은 면적을 가질 때에 통전되는 방향으로 길게 형성되어 있으며, 큰 면적을 가질 때에 통전되는 방향으로 짧게 형성되어 있다. 본 실시형태에서, 발열 소자(11)는, 복수의 토출구(6)가 엇갈려 배열되어 있는 방향에 직교하는 방향으로 통전된다. 발열 소자(11)는, 복수의 토출구(6)의 배열 방향보다 복수의 토출구(6)의 배열방향과 직교하는 방향으로 더 긴 사각형이다.

본 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)가 잉크를 분사할 때에, 잉크 유로(8)에서의 유동 저항은 잉크 공급구(4)로부터 발열 소자(11)까지의 거리에 따라 변경된다. 이는 분사된 잉크의 유량 및 속도를 변경시킨다. 그래서, 잉크 공급구(4)로부터 발열 소자(11)까지의 거리에 대응하는 적절한 면적을 가지는 발열 소자(11)가 제공된다. 잉크 공급구(4)로부터 짧은 거리에 위치된 발열 소자(11A)에 관하여, 대응 잉크 유로(8)에서는 저항이 비교적 작고, 잉크는 비교적 낮은 속도 및 낮은 유량으로 분사된다. 잉크 공급구(4)로부터 먼 거리에 위치된 발열 소자(11B)에 관하여, 대응 잉크 유로(8)에서는 비교적 저항이 크고, 잉크는 비교적 높은 속도 및 높은 유량으로 분사된다. 그래서, 이러한 차이를 상쇄시키고, 동일 속도 및 동일 유량으로 잉크를 분사시키기 위해서, 발열 소자(11A)의 면적은 발열 소자(11B)의 면적에 비하여 증가 되어 있다.

그러나, 발열 소자(11) 간의 상기 차이는, 발열 소자(11)가 통전될 때에 발생되는 전류에 제공되는 저항 및 발열 소자(11) 를 통전시키는데 필요한 전압을 변경시킬 수 있다. 일반적으로, 요구 구동 전압은, 발열 소자(11)가 큰 면적을 가질 때에 높게 되며, 발열 소자(11)가 작은 면적을 가질 때에 낮게 된다. 발열 소자(11A 및 11B)를 통전시키는데 상이한 전압이 요구되기 때문에, 필요한 구동 전압은 변경되어, 개별 구동 전원이 필요하게 된다. 이러한 경우에, 프린트 헤드(1)는 높은 제조 가격이 요구될 수 있다.

그래서, 동일 구동 전압을 이용하여 잉크를 분사시키기 위해서, 잉크 공급구(4)로부터 먼 거리에 위치된 발열 소자(11B)는 잉크 유로(8)가 뻗어있는 방향으로 긴 사각형으로 형성된다. 본 실시형태에 따른 발열 소자(11)는, 상기 사각형 발열 소자(11B)의 장변측이 뻗어있고 토출구(6)의 배열 방향과 직교하는 방향으로 통전된다. 즉, 발열 소자(11B)는, 복수의 토출구(6)가 배열된 방향보다 복수의 토출구(6)가 배열된 방향과 직교하는 방향으로 더 긴 사각형의 형상을 가지고 있다.

이는, 상기 발열 소자(11B)를 통전시키는데 필요한 전압 및 발열 소자(11B)의 저항을 유지하면서, 발열 소자(11B)에 상대적으로 작은 면적을 제공하여, 발열 소자(11B)에 의해 발생된 발열량을 감소시킨다. 발열 소자(11B)의 길이를 통전 방향으로 증가시키면, 발열 소자(11A) 및 발열 소자(11B)에 관하여 토출구(6)를 통해 분사된 잉크의 잉크 특성을 균일하게 하면서 동일한 전압을 이용하여, 상대적으로 발열 소자(11B 및 11A)를 통전시킬 수 있다. 그래서, 잉크 공급구(4)로부터 상이 한 거리에 위치된 양 토출구(6)에 관하여 분사된 잉크가 동일 특성을 갖게 하면서, 상기 발열 소자에 관하여 동일 구동 전압을 사용하여 동일 단일 전원에 의해 인쇄 장치를 작동시킬 수 있다. 이는 프린트 헤드(1)의 제조 가격을 감소시킬 수 있다.

[제3 실시형태]

이제 도8을 참조하여 제3 실시형태를 설명한다. 도8에 있어서, 제1 및 제2 실시형태와 마찬가지의 경우의 구성일 수 있는 제3 실시형태의 구성 요소에 대해서는, 동일 도면부호로 나타내었으며, 이하에서 설명되지 않는다. 제1 및 제2 실시형태의 차이점에 대해서만 설명한다.

제2 실시형태에서, 동일 전압을 이용하여 발열 소자(11A 및 11B)를 통전시키기 위해서, 발열소자(11A)는 정사각형으로 형성되어 있으며, 작은 면적의 발열 소자(11B)는 방열 소자(11A)에 대한 전압과 동일 전압을 이용하여 통전되도록 통전 방향으로 더 긴 사각형으로 형성되어 있다. 또한, 제3 실시형태에서, 토출구(6a)에 대응하는 위치에 위치된 발열 소자(11A)는 큰 유량의 잉크가 분사되는 도1에 도시된 토출구(6b)에 대응하는 위치에 위치된 발열 소자(12)에 대한 전압과 동일한 전압을 사용하여 통전되도록 사각형으로 형성되어 있다. 따라서, 발열 소자(12)는 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있으나 양 발열 소자(11A 및 11B)는 사각형으로 형성되어 있다. 또한, 토출구(6) 배열 방향과 직교하는 방향의 발열 소자의 길이를, 토출구(6) 배열 방향의 발열 소자의 길이로 나눠서, 발열 소자의 애스펙트비를 얻는다. 본 실시형태에서, 발열 소자의 애스펙트비는 발열 소자의 면적이 감소하는 경우에 증가하고 발열 소자 면적이 증가하는 경우에 감소하도록 발열 소자의 면 적에 따른다. 이러한 실시형태에서, 액적의 양은 토출구(6A)와 토출구(6B) 간에 대략 동일하다.

도8a는 제3 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)의 필수부의 단면을 나타낸다. 도8b는 도8a의 선 VIIIB - VIIIB 를 따라 취한 단면도를 나타낸다. 도8c는 도8a의 선 VIIIC - VIIIC 를 따라 취한 단면도를 나타낸다. 토출구(6)는 잉크 공급구(4)의 일 측에 엇갈려 배열되어 있다. 각각의 발열 소자(11B)는 잉크 공급구(4)로부터 먼 거리에 놓인 토출구(6B)에 대응하는 위치에 위치되어 있다. 각각의 발열 소자(11A)는 잉크 공급구(4)로부터 짧은 거리에 놓인 토출구(6A)에 대응하는 위치에 위치되어 있다. 본 실시형태에서, 발열 소자(11A)는 발열 소자(11B) 보다 큰 면적을 가지도록 형성되어 있다. 더구나, 토출구(6)의 배열 방향과 직교하는 방향의 발열 소자(11)의 길이를, 토출구(6)의 배열 방향의 발열 소자(11)의 길이로 나눠서 발열 소자(11)의 애스펙트비가 얻어진다. 발열 소자(11B)의 애스펙트비는 발열 소자(11A)의 애스펙트비보다 크다.

또한, 본 실시형태에서, 토출구(6b)는 토출구(6a)와 대향하여 잉크 공급구(4)의 측에 배열되어 있다. 토출구(6b)는 잉크의 비교적 큰 용량이 토출구(6b)를 통하여 분사되도록 형성되어 있다. 토출구(6b)에 대응하는 위치에 위치된 발열 소자(12)는 발열 소자(11A 및 11B) 보다 크게 형성되어 있다. 본 실시형태에서, 발열 소자(12)는 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있다. 토출구(6)의 배열 방향과 직교하는 방향의 발열 소자(12)의 길이를, 토출구(6)의 배열 방향의 발열 소자(12)의 길이로 나눠서, 발열 소자(12)의 애스펙트비가 얻어진다. 발열 소자(12) 의 애스펙트비는 발열 소자(11A 및 11B)의 애스펙트비보다 낮다. 발열 소자의 애스펙트비 간의 관계는 발열 소자(11B) > 발열 소자(11A) > 발열 소자(12) 순이다.

그래서, 각각의 발열 소자의 애스펙트비는 잉크 공급구(4)로부터의 거리에 따라 증가하거나 감소하도록 잉크 공급구(4)로부터 발열 소자까지의 거리에 따른다.

도9는 본 실시형태에 사용되는, 토출구(6A, 6B) 간의 토출구(6)를 통하여 분사되는 잉크 속도의 비를 나타내는 표이다. 본 실험에 사용되는 프린트 헤드(1)를 도10에 나타낸다. 상기 표에서의 분사 속도 비 섹션은 잉크 공급구(4)로부터 짧은 거리에 위치된 토출구(6A)를 통하여 분사되는 잉크의 속도를 기준으로 하여 토출구(6A)를 통하여 분사되는 잉크의 속도를 토출구(6B)를 통하여 분사되는 잉크의 속도로 나눠서 얻어진 값을 나타낸다. 토출구(6)를 통하여 분사되는 잉크의 양이 0.8 또는 1.1(pl)인 어느 경우에 있어서도, 분사된 잉크의 속도는 토출구(6A)와 토출구(6B)가 동일하였다. 분사량이 0.6(pl)일 때, 토출구(6B)를 통하여 분사된 잉크의 속도는 토출구(6A)를 통하여 분사된 잉크 속도의 1.1배 이었으며, 토출구(6A 및 6B) 간에 발생되는 잉크 속도의 상당한 차이는 없었다. 상기 설명된 도11의 표에서 잉크 공급구로부터 상이한 거리에 위치된 토출구에 대하여 동일 발열 소자를 사용한 경우의 각각의 잉크 속도와 비교해 보면, 도9의 값들은 토출구(6A, 6B)를 통하여 분사된 잉크가 거의 동일 속도로 분사되는 것을 나타낸다.

상기 발열 소자를 이와 같이 형성함으로써, 본 실시형태는 모든 발열 소자, 즉, 발열 소자(12, 11A, 11B)를 동일 전압을 이용하여 통전시킬 수 있다. 이는, 동일 구동 전압이 모든 발열 소자에 사용될 수 있게 하여, 인쇄 장치의 제조 동안에 구동 전원의 수를 더욱 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)를 적용하면, 동일 단일 전원을 사용할 수 있어, 인쇄 장치의 제조 가격을 더욱 감소시킬 수 있다.

[제4 실시형태]

이제, 도10을 참조로 하여 제4 실시형태를 설명한다. 도10에 있어서, 제1 ~ 제3 실시형태의 경우와 마찬가지의 구성일 수 있는 제4 실시형태의 구성 요소는 동일 도면 부호로 나타내었으며, 이하에서 설명되지 않는다. 상기 제1 ~ 제3 실시형태와의 차이점만을 이하에서 설명한다.

도10a는 본 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)의 필수부의 단면을 나타낸다. 도10b는 도10a의 선 XB-XB 를 따라 취한 단면도를 나타낸다. 도10c는 도10a의 선 XC-XC 를 따라 취한 단면도를 나타낸다. 설명을 위하여, 상기 도면들은 본 실시형태에 따른 프린트 헤드(1)의 구성요소의 일부 치수를 나타낸다. 이러한 실시형태에서, 분사된 잉크 액적의 양은 토출구(6A)와 토출구(6B) 간에 대략 동일하다.

본 발명은 상기 발열 소자의 크기 및 배열의 관점에서 제3 실시형태와 유사하나, 도10b ~ 도10c에서의 단면도로 도시된 바와 같이, 토출구의 외주 형상이 상이하다. 제1 ~ 제3 실시형태에 따른 노즐에서, 토출구(6)는 발포실(9)로부터 프린트 매체를 향하여 뻗어있는 직선 상으로 형성되어 있다. 그러나, 본 실시형태에 따른 노즐에 있어서, 발포실(9)과 토출구(13) 사이에 단차부가 형성되어 있다. 이제부터, 상기 단차부에 의해 발포실(9)과 토출구(13) 사이에 형성된 구멍을, 설명 을 위하여 제2 토출구(14)라 한다.

본 실시형태에서, 제2 토출구(14)는 토출구(6)와 발포실(9) 사이에 형성되어 있다. 그래서, 발포실(9)로부터 토출구(6)로 뻗어있는 잉크 유로(8)의 일부는 점진적으로 변화하는 직경을 가진다. 잉크가 분사될 때에, 우선 상기 잉크는 제2 토출구(14)에서의 잉크 유로(8)의 감소된 직경에 도달하게 되며, 다음으로, 토출구(13)에서의 감소된 직경에 도달하게 된다. 따라서, 잉크가 발포실(9)로부터 토출구(6)로 유동할 때, 상기 잉크는 프린트 헤드(1)의 외부로 방출되기 전에 상기 잉크 유로의 급격히 감소하는 직경이 아닌 잉크 유로(8)의 점차적으로 감소하는 직경에 도달한다. 이는, 잉크가 분사될 시에 분사 방향으로 작용하는 잉크의 유동 저항을 감소시킨다. 이는, 발열 소자에 의해 잉크에 적용된 에너지가 운동 에너지로 변환되는 에너지 효율을 증가시킨다.

그래서, 본 실시형태에 따른 토출구(6)의 외주 형상을 적용하면, 각각의 발열 소자의 면적을 더욱 감소시킬 수 있다. 이는, 인쇄 장치에 의해 실행되는 인쇄에 포함되는 전력 소비를 감소시킬 수 있다. 또한, 발열 소자의 감소된 면적은 프린트 헤드(1)로부터 반복되는 분사 동안에, 프린트 헤드(1)의 온도 상승을 방지하게 해준다. 또한, 본 실시형태는 프린트 헤드(1)의 일부의 온도 상승에 의해 초래되는 잉크 분사량의 변동을 더욱 감소시킬 수 있다.

예시적 실시형태를 참조로 하여 본 발명을 설명하였지만, 상기 개시된 예시적 실시형태로 본 발명이 제한되지는 않는다. 이하의 청구범위는 모든 변형 및 등가 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

도1a는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 프린트 헤드를 나타내는 부분 분해 사시도.

도1b는 프린트 헤드에 사용되는 소자 기판을 나타내는 평면도.

도2는 선 II-II 를 따라 취한 도1a의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도3은 선 III-III 를 따라 취한 도2의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도4는 선 IV-IV 를 따라 취한 도2의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 프린트 헤드의 필수부를 나타내는 단면도.

도6은 선 VI-VI 를 따라 취한 도5의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도7은 선 VII-VII 를 따라 취한 도5의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도8a는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 프린트 헤드의 필수부를 나타내는 단면도.

도8b는 선 VIIIB-VIIIB 를 따라 취한 도8a의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도8c는 선 VIIIC-VIIIC 를 따라 취한 도8a의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도9는 제3 실시형태에 따른 프린트 헤드에 있어서, 토출구(6A)를 통하여 분사된 잉크의 속도와 토출구(6B)를 통하여 분사된 잉크의 속도를 비교하여 나타낸 표.

도10a는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 프린트 헤드의 필수부를 나타내는 단면도.

도10b는 선 XB-XB 를 따라 취한 도10a의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도10c는 선 XC-XC 를 따라 취한 도10a의 프린트 헤드를 나타내는 단면도.

도11은 잉크 공급구로부터의 상이한 거리에 위치된 토출구 간에 동일한 형상의 발열 소자를 이용하여 분사된 잉크의 속도를 비교하여 나타낸 표.

도12는 단지 1pl의 잉크가 분사될 때에 발생되는 잉크 미스트의 양과 분사된 잉크의 속도 간의 관계의 추세를 나타내는 그래프.

도13은 잉크 유로의 폭이 8㎛ 또는 6 ㎛ 인 경우를 기준으로 하여, 잉크 유로의 폭의 치수에 ±1㎛의 오차가 발생할 시에, 그 오차에 의한 잉크의 점성 저항의 변동을 나타내는 표 및 그래프.

도14는 잉크 유로의 폭이 8㎛ 및 4 ㎛의 경우를 기준으로 하여, 잉크 유로의 폭의 치수에 ±1㎛의 오차가 발생할 시에, 그 오차에 의한 잉크의 관성 저항의 변동을 나타내는 표 및 그래프.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 프린트 헤드

2: 소자 기판

3: 오리피스 플레이트

4: 잉크 공급구

5: 공통 액실

6: 토출구

7: 발열 소자

8: 잉크 유로

9: 발포실

10: 기둥

Claims (4)

1. 프린트 헤드이며,

   잉크가 분사되는 토출구, 통전될 때 열을 발생시켜 토출구를 통하여 잉크를 분사하는데 이용되는 에너지를 발생시키는 전기 열 변환 소자, 전기 열 변환 소자가 배치되어 있는 에너지 작용실 및 에너지 작용실로 잉크가 도입되는 유로를 각각 구비하는 복수의 노즐과,

   노즐과 연통하는 잉크 공급구를 포함하며,

   상대적으로 긴 제1 유로를 갖는 제1 노즐은 제1 토출구 및 제1 전기 열 변환 소자를 각각 구비하며, 상대적으로 짧은 제2 유로를 갖는 제2 노즐은 제2 토출구 및 제2 전기 열 변환 소자를 각각 포함하며,

   제1 토출구 및 제2 토출구는 동일한 개구 직경을 가지며,

   제1 유로 및 제2 유로는 동일한 단면적을 가지며,

   제1 노즐 및 제2 노즐은 잉크 공급구의 동일 측에 배열되며, 제1 전기 열 변환 소자는 제2 전기 열 변환 소자의 면적보다 작은 면적을 가지며,

   제1 전기 열 변환 소자 및 제2 전기 열 변환 소자는 통전될 때 복수의 토출구가 배열되는 방향과 직교하는 방향으로 열을 발생시키고, 복수의 토출구가 배열된 방향보다 복수의 토출구의 배열 방향에 직교하는 방향으로 더 긴 사각형이며,

   전기 열 변환 소자의 애스펙트비는 복수의 토출구가 배열된 방향과 직교하는 방향의 전기 열 변환 소자의 길이를 복수의 토출구가 배열된 방향의 전기 열 변환 소자의 길이로 나눠서 얻어지며, 유로의 길이에 따라 증가되도록 유로의 길이에 따라 달라지는 프린트 헤드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 복수의 토출구는 제1 토출구 및 제2 토출구가 교대로 엇갈려 배치되어 있는 프린트 헤드.
4. 프린트 헤드이며,

   잉크가 분사되는 토출구, 통전될 때 열을 발생시켜 상기 토출구를 통하여 잉크를 분사하는데 이용되는 에너지를 발생시키는 전기 열 변환 소자, 전기 열 변환 소자가 배치되어 있는 에너지 작용실 및 에너지 작용실 내로 잉크를 도입시키는 유로와, 유로와 연통하는 잉크 공급구를 포함하며,

   프린트 헤드는 상대적으로 긴 유로인 제1 유로와, 제1 유로와 소통하는 제1 토출구와, 제1 토출구에 대응하는 위치에 배치된 제1 전기 열 변환 소자와, 상대적으로 짧은 유로인 제2 유로와, 제2 유로와 소통하는 제2 토출구와, 제2 토출구에 대응하는 위치에 배치된 제2 전기 열 변환 소자를 포함하며,

   제1 유로 및 제2 유로는 잉크 공급구의 일 측에 배치되며,

   제1 유로 및 제2 유로는 동일한 단면적을 가지며,

   제1 전기 열 변환 소자의 면적은 제2 전기 열 변환 소자의 면적보다 작으며,

   제1 토출구 및 제2 토출구는 동일한 개구 직경을 가지며,

   전기 열 변환 소자의 애스펙트비는 복수의 토출구가 배치된 방향과 직교하는 방향의 전기 열 변환 소자의 길이를 복수의 토출구가 배열된 방향의 전기 열 변환 소자의 길이로 나눠서 얻어지며, 제1 전기 열 변환 소자의 애스펙트비는 제2 전기 열 변환 소자의 애스펙트비보다 큰 프린트 헤드.

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