KR101069094B1

KR101069094B1 - 액체 토출 방법, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치

Info

Publication number: KR101069094B1
Application number: KR1020087015621A
Authority: KR
Inventors: 슈우이찌 무라까미; 야스노리 다께이
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2011-09-30
Also published as: US7506962B2; EP1961573A1; CN101875261A; US20110164094A1; JPWO2007064021A1; US7926912B2; US20120069092A1; RU2009131112A; JP4818276B2; RU2375196C1; TWI311527B; JP2011235650A; EP1961573A4; KR20080080589A; JP2011207235A; US8382248B2; US8167407B2; KR20100134805A; CN102248792A; EP2402161A1

Abstract

본 발명은 액체 토출 헤드의 토출구가, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 적어도 1개의 돌기와, 상기 토출구 내에 상기 토출구로부터 액체를 토출할 때에 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체에 연결되는 액면을 보유 지지하는 제1 영역과, 액체의 토출하는 방향과는 반대 방향으로 상기 토출구 내의 액체를 인입하는 상기 제1 영역보다 유체 저항이 낮은 제2 영역을 갖고, 상기 제1 영역은 상기 돌기가 볼록한 방향으로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 돌기의 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

케이싱, 반송 장치, 기록부, 이동 구동부, 롤러 유닛

Description

액체 토출 방법, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치{METHOD OF LIQUID DISCHARGE, LIQUID DISCHARGE HEAD AND LIQUID DISCHARGE APPARATUS}

본 발명은 액적을 매체를 향해 토출하여 기록을 행하는 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치, 헤드 카트리지 및 액체 토출 방법에 관한 것이다.

잉크 등의 액체를 토출하는 방식으로서는 액체 토출 방식(잉크젯 기록 방식)이 알려져 있고, 액적을 토출하기 위해 이용되는 토출 에너지 발생 소자로서 발열 소자(히터)를 이용하는 방법이 있다.

도10은 종래 잉크젯 헤드를 이용한, 기포가 대기와 연통하지 않는 버블젯(BJ) 토출 방식의 일반적인 토출 공정을 도시하는 모식도이다. 또한, 편의상 여기서는 토출구가 형성된 오리피스 플레이트로부터 외부로 돌출되어 있는 부분의 액체를 토출 액체, 토출구 내부에 있는 액체를 유로 액체라 칭하여 구별한다.

우선, 도10의 (a)의 상태로부터, 히터에 통전함으로써 히터 표면에 막 비등 현상을 발생시킨다[도10의 (b)]. 막 비등에 의해 발생한 에너지에 의해 토출구가 형성된 오리피스 플레이트 표면으로부터 액체가 밀어내어져 간다[도10의 (c)]. 이때 히터 근방의 액체는 막 비등시에 발생한 에너지의 관성력에 의해 히터로부터 멀어지도록 이동해 간다. 이 액체의 이동에 의해 기포와 액체의 계면이 움직이므로 마치 히터 근방의 기체가 성장하고 있는 것처럼 거동을 나타내나, 이때에는 히터의 열은 단열 상태로 기포에 전달되지 않기 때문에 기포의 성장에 수반하는 기체의 압력은 저하되어 가게 된다. 또한, 이 관성력은 토출 액체의 양도 증대시켜 간다. 곧, 액체의 관성력과 기체의 압력 저하에 수반하는 복원력이 균형잡혔을 때 기포의 성장은 멈추고, 최대 발포 상태로 된다[도10의 (d)]. 최대 발포 상태시의 기체 부분은 대기압에 비해 충분히 낮은 압력으로 되어 있기 때문에, 이후 기포는 소포(消泡, bubble disappearance)하기 시작하고, 주위의 액체를 기포가 있었던 장소로 급격히 취입하려고 한다[도10의 (e)]. 이 소포에 수반하는 유로 액체의 움직임에 의해 토출구 근방의 액체도 히터측으로 인입되려고 하는 힘이 작용한다. 이 힘의 속도 벡터가, 토출 액체가 비상하려고 하는 속도 벡터와 반대 방향으로 되어 있는 것에 의해 주 액적으로 되는 구(球) 형상 부분과 유로 액체 사이에 형성되는 기둥 형상의 액체(액 기둥)를 잡아늘린다. 이에 의해 액 기둥 형상 부분은 보다 가늘고 길어져 간다[도10의 (f)]. 그리고, 완전히 기포가 소멸한 후 잠시 후로부터, 액 기둥의 상태를 유지할 수 없게 된 토출 액체는 액체의 점성을 뿌리치고 이탈하여 액적으로 된다[도10의 (g)]. 이 액적의 끊김시에는 미소한 미스트가 발생하게 된다. 곧, 비상한 액적은 그 속도차와 액체의 표면 장력에 의해 주 액적(main droplet)과 부 액적(sub-droplet)[새틀라이트(satellite)]으로 더 분리되어 간다[도10의 (h)]. 이 새틀라이트는 주 액적의 후방을 비상하기 위해, 주 액적과의 착탄 위치가 어긋나 지면(紙面)에 부착되기 때문에 화상 품위를 저하시키는 요인으로 된다.

도12는 종래 잉크젯 헤드를 이용한, 기포가 대기와 연통하는 버블 스루젯(BTJ;Bubble Through Jet) 토출 방식의 일반적인 토출 공정을 도시하는 모식도이며, 도10의 BJ 토출 방식보다 유로의 높이가 낮게 형성되어 있다. 도10의 BJ 토출 방식과 같은 부분의 설명은 생략한다. 소포 과정[도12의 (e) 내지 도12의 (g)]에 있어서, 메니스커스가 토출구 내부에 인입될 때에 잉크 유로의 전방측과 깊이측에서 인입되는 쪽에 차이가 발생하여, 메니스커스가 비대칭이 된다[도12의 (f)]. 이에 의해 메니스커스와 토출 액적의 분리시에 있어서, 토출 액적의 꼬리 후단부가 구부러진다[도12의 (g)]. 이로 인해, 꼬리가 구부러진 부분으로부터 생성된 새틀라이트가 주 액적의 궤도와 어긋나 비상하고, 주 액적으로부터 이격된 위치에 착탄해 버린다.

최근, 사진 출력 등 고정밀의 화상이 요구되는 잉크젯 프린터에 있어서는, 화상 품위를 저하시키는 새틀라이트에 관해서는 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 새틀라이트의 저감에 관해서는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 평10-235874호 공보에 기재되는 바와 같이 비상 액적에 있어서의 꼬리(ink tail)의 길이를 짧게 하는 것이 알려져 있다. 일본 특허 출원 공개 평10-235874호 공보에서는, 토출구의 간격을 부분적으로 짧게 함으로써 메니스커스력을 높이고, 메니스커스력에 의해 토출구로부터의 액면의 흔들림을 저감시켜 비상 액적의 꼬리를 짧게 하는 것이 개시되어 있다.

그러나, 일본 특허 출원 공개 평10-235874호 공보의 구성은, 사진 출력 등의 고화질 헤드에 이용되는 토출구보다도 큰 형상을 상정하고 있고, 토출되는 액적 사이즈도 크다. 이와 같은 일본 특허 출원 공개 평10-235874호 공보의 구성을 상술한 사진 출력 등에 이용되는 미소한 액적의 헤드에 이용한 경우, 액적 분리의 메커니즘은 기본적으로 종래와 변함없고, 꼬리(액적 길이)가 짧아지는 양은 토출 속도에도 따르나 겨우 5 ㎛ 정도이다. 즉, 일본 특허 출원 공개 평10-235874호 공보의 구성에서는, 종래와 같이 토출량이 큰 경우에는 그 나름대로 새틀라이트 저감 효과가 있으나, 상술한 사진 화질 상당에 이용될 정도로 토출량이 작은 경우에는 거의 새틀라이트의 저감 효과는 볼 수 없다.

따라서, 본 발명자들은, 꼬리의 길이를 더 짧게 하여 새틀라이트를 저감하기 위해서는, 토출 액체의 분리 시간을 충분히 빠르게 하는 것이 필요하다고 생각했다. 즉, 토출구로부터 외부로 신장한 토출 액체가 토출구 내에 있는 액체로부터 분리되는 동안에도 토출 액체의 선두는 진행을 계속하기 때문에, 토출 액체가 토출구 내의 액체로부터 분리되는 타이밍이 빠르면 빠를수록 비행하는 액적의 꼬리의 길이는 짧아진다. 이 관점으로부터는 토출 액체의 분리 타이밍이 소포 공정 중까지 빨라지는 것이 바람직하다.

그러나, 종래 분리 메커니즘을 답습한 상태로 토출 액체의 분리 타이밍을 빠르게 하는 것은 곤란했다.

상술한 문제를 해결하는 수단으로서, 본 발명은 에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드이며, 상기 토출구는, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 적어도 1개의 돌기와, 상기 토출구 내에 상기 토출구로부터 액체를 토출할 때에 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체에 연결되는 액면을 보유 지지하는 제1 영역과, 액체의 토출하는 방향과는 반대 방향으로 상기 토출구 내의 액체를 인입하는 상기 제1 영역보다 유체 저항이 낮은 제2 영역을 갖고, 상기 제1 영역은 상기 돌기가 볼록한 방향으로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 돌기의 양측에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드이며, 상기 토출구는, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 3개 이하의 돌기를 갖고, 상기 돌기가 볼록한 방향에 관한 상기 돌기의 길이를 x₁, 상기 돌기의 폭 방향에 관한 상기 돌기 밑둥의 폭을 x₂로 했을 때에, 1.6 ≥ (x₂/x₁) ＞ 0을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드이며, 상기 토출구는, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 2개 이하의 돌기를 갖고, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기 선단으로부터 상기 돌기가 볼록한 방향의 토출구의 모서리까지의 거리를 H, 상기 토출구의 최대 직경을 L, 상기 돌기의 반치폭을 a, 상기 토출구의 가상적인 외부 모서리의 최소 직경을 M으로 하면, M ≥ (L - a)/2 ＞ H이며, 상기 토출구의 단면에 있어서의 상기 돌기의 선단의 형상이 곡률을 갖는 형상 또는 상기 돌기가 볼록한 방향에 수직인 직선부를 갖는 형상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 토출 방법은, 에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 방법이며, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 제1 영역과 상기 제1 영역보다 각각 유체 저항이 낮은 복수의 제2 영역을 갖는 토출구로부터, 상기 방향으로 액체를 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체로서 밀어내는 공정과, 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체에 연결되는 액면을 상기 제1 영역에서 보유 지지하면서, 상기 복수의 제2 영역에서 상기 방향과는 반대 방향으로 상기 토출구 내의 액체를 인입하는 공정과, 상기 액면을 상기 제1 영역에서 보유 지지하면서, 상기 제1 영역에서 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체를 상기 액면으로부터 분리하고, 상기 토출구로부터 액체를 토출하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 토출구로부터 외부로 신장한 토출 액체가 토출구 내에 있는 액체로부터 분리되는 타이밍을 대폭 빠르게 하는 것이 가능해져, 화질의 저하를 야기시키는 새틀라이트 및 미스트의 저감이 한층 가능해진다.

도1A, 도1B 및 도1C는 각각 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 헤드에 있어서의, 노즐의 단면도, 토출구 방향으로부터 본 히터와 유로의 형상 및 토출구 형상을 도시하는 도면이다.

도2는 도1B의 A-A선에서의 헤드 단면도에 있어서의 토출 공정도이다.

도3은 도1B의 B-B선에서의 헤드 단면도에 있어서의 토출 공정도이다.

도4는 도2 및 도10의 액 기둥의 굵기의 최소 직경과 토출 공정의 관계를 나타내는 그래프이다.

도5A, 도5B 및 도5C는 각각 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 헤드의 토출구 형상에 있어서, 돌기가 1개인 형상 모식도, 돌기가 3개인 형상 모식도 및 원 토출구에 돌기가 2개인 모식도이다.

도6A, 도6B 및 도6C는 도1A, 도1B 및 도1C에 도시하는 헤드를 이용하여 액체가 토출되는 모식도이다.

도7은 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 장치의 주요부를 도시하는 개략 사시도이다.

도8은 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 기록 장치에 탑재 가능한 카트리지이다.

도9A 및 도9B는 각각 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 헤드의 주요부의 개략 사시도 및 토출구의 확대도이다.

도10은 종래 둥근 형의 토출구를 이용한 BJ 토출 방식의 토출 공정도이다.

도11A, 도11B, 도11C, 도11D, 도11E 및 도11F는 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 헤드의 제조 공정의 모식도이다.

도12는 종래 둥근 형의 토출구를 이용한 BTJ 토출 방식의 토출 공정도이다.

도13은 BTJ 토출 방식에 있어서의 본 실시예의, 돌기의 수직 방향으로부터 본 토출 공정도이다.

도14는 BTJ 토출 방식에 있어서의 본 실시예의, 돌기 방향으로부터 본 토출 공정도이다.

도15는 본 실시예에 있어서의 헤드의 예를 나타내는 모식도이다.

도16A 및 도16B는 본 실시예에 있어서의 헤드의 예를 나타내는 모식도이다.

도17은 본 실시예에 적용 가능한 토출구의 모식도이다.

도18A 및 도18B는 비교예의 토출구의 모식도이다.

도19A 및 도19B는 비교예의 토출구의 모식도이다.

도20은 본 실시예에 있어서의 돌기와, 그 사이에 형성되는 액체의 움직임의 모식도이다.

도21A 및 도21B는 비교예에 있어서의 돌기와, 그 사이에 형성되는 액체의 움직임의 모식도이다.

본 명세서에 있어서의「기록」이라 함은 문자, 도형 등 의미가 있는 정보를 형성하는 일을 나타낸다. 또한, 의미가 있음의 유무를 불문하고, 시각으로 지각할 수 있도록 현재화한 것인지 여부를 불문하고, 널리 기록 매체 상에 화상, 모양, 패턴 등을 형성하는 것도 포함한다. 또한, 매체에 액체를 부여함으로써 매체의 가공을 행하는 경우도 포함한다. 또한,「기록 매체」라 함은 일반적인 기록 장치에서 이용되는 종이뿐만 아니라, 넓게는 천, 플라스틱 필름, 금속판, 유리, 세라믹스, 목재, 피혁 등 잉크를 수용 가능한 것도 나타낸다. 또한,「잉크」나「액체」라 함 은 기록 매체 상에 부여됨으로써 화상, 모양, 패턴 등의 형성을 행하는 것을 나타낸다. 또한, 기록 매체의 가공, 혹은 기록 매체에 부여되는 액체의 응고 또는 불용화 등 처리제로서 이용되는 액체도 포함한다. 「유체 저항」이라 함은 액체의 움직이기 용이함을 나타내는 것으로, 예를 들어 좁은 부분에 있어서는 액체가 움직이기 어려우므로 유체 저항이 높아지고, 넓은 부분에 있어서는 액체가 움직이기 쉬우므로 유체 저항은 낮아진다. 또한, 본 명세서 중에 이용되는 평행이나 수직, 직선 등의 용어는 제조 오차 정도의 범위는 포함하는 것으로 한다.

(액체 토출 장치에 대해)

도7은 본 발명을 적용할 수 있는 액체 토출 헤드 및 이 헤드를 이용하는 액체 토출 장치로서의 액체 토출 기록 장치(잉크젯 프린터)의 일례의 주요부를 나타내는 개략 사시도이다.

액체 토출 기록 장치는, 케이싱(1008) 내에 기록 매체로서의 용지(1028)를 화살표 P 방향으로 간헐적으로 반송하는 반송 장치(1030)를 포함한다. 이 외에, 액체 토출 기록 장치는 용지(1028)의 반송 방향 P에 직교하는 방향 S로 평행하게 왕복 운동하고, 액체 토출 헤드를 갖는 기록부(1010)와, 상기 기록부(1010)를 왕복 연동시키는 구동 수단으로서의 이동 구동부(1006)를 포함하여 구성된다.

반송 장치(1030)는 서로 평행하게 대향 배치되는 한 쌍의 롤러 유닛(1022a, 1022b)과, 한 쌍의 롤러 유닛(1024a, 1024b)과, 이들 각 롤러 유닛을 구동시키는 구동부(1020)를 구비하고 있다. 구동부(1020)가 작동하면, 롤러 유닛(1022a, 1022b)과, 롤러 유닛(1024a, 1024b)에 의해 용지(1028)는 끼움 지지되어 P 방향으 로 간헐 이송으로 반송된다.

이동 구동부(1006)는 벨트(1016)와, 모터(1018)를 갖는다. 벨트(1016)는 회전축에 소정의 간격으로 대향 배치된 풀리(1026a, 1026b)에 감아 걸어지고, 롤러 유닛(1022a, 1022b)에 평행하게 배치된다. 모터(1018)는 기록부(1010)의 캐리지 부재(1010a)에 연결되는 벨트(1016)를 순방향 및 역방향으로 구동시킨다.

모터(1018)가 작동하고, 벨트(1016)가 화살표 R 방향으로 회전하면, 캐리지 부재(1010a)는 화살표 S 방향으로 소정의 이동량만큼 이동한다. 또한, 벨트(1016)가 화살표 R 방향과는 역방향으로 회전하면, 캐리지 부재(1010a)는 화살표 S 방향과는 반대 방향으로 소정의 이동량만큼 이동한다. 또한, 캐리지 부재(1010a)의 홈 포지션으로 되는 위치에, 기록부(1010)의 토출 회복 처리를 행하기 위한 회복 유닛(1026)이 기록부(1010)의 잉크를 토출하는 면에 대향하여 설치된다.

기록부(1010)는 캐리지 부재(1010a)에 대해 착탈 가능하게 구비된 카트리지(1012)를 갖고 있다. 카트리지는, 예를 들어 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙마다 각각 1012Y, 1012M, 1012C 및 1012B로 각색 마련되어 있다.

(카트리지에 대해)

도8은 상술한 액체 토출 기록 장치에 탑재 가능한 카트리지의 일례를 나타낸다. 본 실시예에 있어서의 카트리지(1012)는 시리얼 타입의 것으로, 액체 토출 헤드(100)와, 잉크 등의 액체를 수용하는 액체 탱크(1001)로 주요부가 구성되어 있다. 액체를 토출하기 위한 다수의 토출구(32)가 형성된 액체 토출 헤드(100)는, 후술하는 각 실시예에 대응한 것이다. 잉크 등의 액체는 액체 탱크(1001)로부터 도시하지 않은 액체 공급 통로를 통해 액체 토출 헤드(100)의 공통 액실로 유도되도록 되어 있다. 본 실시예에 있어서의 카트리지(1012)는 액체 토출 헤드(100)와 액체 탱크(1001)를 일체적으로 형성한 것이나, 액체 토출 헤드(100)에 대해, 액체 탱크(1001)를 교환 가능하게 연결한 구조를 채용하도록 해도 좋다.

상술한 액체 토출 기록 장치에 탑재 가능한 액체 토출 헤드에 대해 설명을 행한다.

(액체 토출 헤드의 구조)

도9A는 본 발명에 적용 가능한 액체 토출 헤드의 주요부를 모식적으로 도시하는 개략 사시도이며, 발열 소자를 구동하기 위한 전기적인 배선 등은 생략한다. 도9A 중 화살표 S는, 헤드가 액적을 토출하는 기록 동작 중에 헤드와 기록 매체가 상대적으로 움직이는 방향(주주사 방향)을 나타낸다. 본 실시예에 있어서는, 도7에 도시한 바와 같이 기록 동작 중에는 헤드가 기록 매체에 대해 움직이는 예를 나타낸다.

기판(34)은 액체를 유로에 공급하는 긴 홈 형상의 관통구로 이루어지는 공급구(33)를 구비한다. 공급구(33)의 길이 방향의 양측에 열에너지 발생 수단인 발열 소자(히터)(31)를 600 dpi의 간격으로 배치한 히터 열(列)을 지그재그 형상으로 배치함으로써 1200 dpi를 달성하고 있다. 이 기판(34) 상에는 유로를 형성하기 위한 유로 형성 부재로서 유로벽(36)과, 토출구(32)를 구비하는 토출구 플레이트(35)가 설치되어 있다.

(토출구의 형상)

본 발명에 적용 가능한 토출구의 형상에 대해 도1A, 도1B 및 도1C를 이용하여 설명을 행한다. 도1A에 노즐의 단면도를, 도1B에 히터와 유로의 형상을 토출구 방향으로부터 본 도면을, 도1C에 토출구(32)의 형상을 도시한다.

본 발명의 토출구 형상에 있어서는, 도1C에 도시한 바와 같이, 토출구 외부 모서리에 대해 내측에 적어도 1개의 돌기를 갖는 특징적인 구성으로 되어 있다. 이 돌기는 대칭적으로 형성되고, 돌기 사이의 간극에 토출구의 최소 직경(H)을 형성하고 있다. 이 돌기의 폭과 돌기의 간극 부분은 토출구의 다른 부분에 비해, 현저하게 유체 저항이 높은 제1 영역인 고유체 저항 영역(55)으로 된다. 그리고, 고유체 저항 영역(55)을 경계로 그 양측(돌기의 양측의 위치)에 제2 영역으로서 저유체 저항 영역(56)이 형성된다. 본 발명에서는 이 고유체 저항 영역과 저유체 저항 영역의 유체 저항의 차이가 충분히 있는 것이 포인트이다. 따라서, 돌기는 국소적으로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 저유체 저항 영역에 있어서의 유체 저항은, 돌기를 형성하지 않는 것에 비해, 그다지 높게 되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이와 같은 구조이면, 토출구의 외부 모서리 형상은 원, 타원, 사각형 등 어떠한 구성을 취하는 것도 가능하다.

도9B는 도9A에 도시한 토출구의 일례를 확대한 도면이다. 일반적으로, 액적이 지면(紙面)에 착탄하는 위치의 어긋남에 의한 화질의 저하는, 동일한 토출구로부터 토출한 액적에 의해 기록 매체 상에 라인이 형성되기 때문에 발생한다. 즉, 헤드 주사 방향(S)에 있어서의 액적의 위치 어긋남으로부터, S와 수직인 방향에 있어서의 액적의 어긋남의 영향을 크게 받는다. 도9B에 도시한 바와 같은, 한 쌍의 돌기를 갖는 토출구 형상의 경우, 돌기의 형상, 특히 돌기 길이에 편차가 발생하여 비대칭이 되었을 때의 액적의 착탄 어긋남은 돌기가 신장하는 방향(도9A 및 9B의 S 방향)으로 발생한다. 이로 인해, 토출구의 돌기는 헤드의 주주사 방향(S)에 대해 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 배치를 행함으로써, 돌기 형상의 편차에 의한 화질로의 영향을 경감시키는 것이 가능해진다. 또한, 기록 매체의 폭 이상의 헤드를 이용하여 기록을 행하는 풀라인형 헤드(full-line head)의 경우에 있어서도, 상술과 같은 이유로, 돌기의 방향은 주주사 방향(헤드가 액적을 토출하는 기록 동작 중에, 헤드와 기록 매체가 상대적으로 움직이는 방향)으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 토출구면(기록 매체에 대면하는 면)(35a)과, 볼록 형상부인 돌기의 토출구면측에는 발수 처리(撥水處理)가 실시되는 것이 바람직하다. 토출구면 및 돌기의 토출면측에 발수층이 형성됨으로써 토출되는 액체의 후방부의 분리가 보다 원활하게 행해진다.

(토출의 원리에 대해)

전술한 바와 같이 새틀라이트 액적을 저감시키기 위해서는 액적의 선단으로부터 후단까지의 액적의 길이를 짧게 하는 것이 유효하고, 그로 인해 본 발명에서는 액적의 새로운 분리 메커니즘을 이용함으로써 액적이 분리되는 타이밍을 빠르게 하고 있다. 이 토출 원리에 대해 토출 공정도를 이용하여 설명한다.

(BJ 토출의 예)

도2는 본 실시예에 있어서의 토출 공정도이다. 도2는 기포가 대기와 연통하 지 않는 버블젯(BJ) 토출 방식의 토출 상태를 도시한다. 도2의 (a) 내지 도2의 (g)는 도1B의 A-A선에서의 헤드 단면도, 도3의 (a) 내지 도3의 (g)는 도1B의 B-B선에서의 헤드 단면도이며, 도2의 (a) 내지 도2의 (g)와 도3의 (a) 내지 도3의 (g)의 각 공정은 대응하고 있다.

우선, 도2의 (a)의 상태로부터, 최대 발포 상태로 되는 도2의 (d)까지의 기포의 성장 공정에 대해서는 종래와 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다. 도2의 (d)의 최대 기포 발포 상태의 기포는 토출구 내까지 성장이 미치고 있다.

최대 발포 상태시의 기체 부분은 대기압에 비해 충분히 낮은 압력으로 되어 있다. 이로 인해, 이 후 기포의 체적은 감소하고, 주위의 액체를 기포가 있었던 장소에 급격히 취입하려고 한다. 이 액체의 흐름에 의해 토출구 내부에서도 히터측으로 액체가 복귀되나, 토출구 형상이 도1C와 같이 되어 있기 때문에, 저유체 저항부인 돌기가 형성되어 있지 않은 부위로부터 적극적으로 액체가 인입된다. 이때, 토출구 내부의 측면인 내측면과 기둥 형상의 액체 사이의 저유체 저항부에 형성된 액면이 발열 소자측으로 크게 오목 형상으로 흘러내린다. 한편, 고유체 저항부인 돌기 사이의 부분에서는 이 시점에서는 액체가 멈추려고 하기 때문에, 도2의 (e)에 도시되는 바와 같이 토출구 개구 단부 근방의 토출구 내의 액체는 고유체 저항부의 돌기 사이에만 액면(액막)을 걸친 것처럼 남은 상태로 된다. 즉, 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체에 연결되는 액면을 고유체 저항 영역(제1 영역)에서 보유 지지하면서, 복수의 저유체 저항 영역(제2 영역)에서 히터측으로 토출구 내의 액체를 인입한다. 이에 의해, 토출구 내에 있어서의 복수(본 실시예에서는 2 개)의 저유체 저항부에서, 크게 오목 형상으로 흘러내린 액면이 각각 형성되어 있는 상태가 된다. 이때의 기둥 형상의 액체(액 기둥)(52)의 상태를 도6A, 도6B 및 도6C에 입체적으로 도시한다.

이때 고유체 저항부의 돌기 사이에 남는 액체의 양이, 액 기둥의 직경으로 규정되는 액량에 대해 적기 때문에, 돌기에 의해 액 기둥이 부분적으로 가늘어져 "수축부(constricted part)"가 형성된다.

여기서, 도6A는 돌기와 수직인 방향으로부터 본 액 기둥의 상태를 도시한 시뮬레이션의 사시도이다. 도6B는 돌기 방향으로부터 본 액 기둥의 "수축부"를 확대한 시뮬레이션의 사시도이다. 돌기부의 상부, 액 기둥의 밑둥에 형성되는 "수축부"는 도6A 및 6B의 양 방향으로부터 확인된다.

그 후, 토출구 외부로 연장되는 액 기둥에 연결되는 액면(액막)을 돌기 사이의 고유체 저항 영역에서 보유 지지하면서, 돌기 상부의 고유체 저항 영역에 생긴 액 기둥의 수축부에서, 토출구 외부로 연장되는 액 기둥의 분리가 행해진다(도6C). 이 타이밍에서 토출 액체가 분리됨으로써 종래보다도 1 내지 2 μ초 이상 종래보다도 분리 시간을 빠르게 할 수 있게 된다. 즉, 액적의 토출 속도가 15 m/초라고 하면, 꼬리의 길이가 15 내지 30 ㎛ 이상 짧아진다.

이때 돌기 사이의 액체에는 이 소포에 수반하는 히터측으로 인입되려고 하는 힘은 거의 작용하고 있지 않으므로, 종래와 같이 토출 액체가 비상하려고 하는 속도 벡터와 반대 방향으로 되는 일은 없고, 액적의 후단 부분의 속도는 종래에 비해 충분히 빨라진다. 그리고 토출 액체의 액 기둥 형상의 부분을 연장시켜 가늘고 길 게 하는 현상은 실질적으로 발생하지 않고, 이 결과 토출 액체의 분리는 원활하게 행해지고, 종래 토출 액체(액 기둥)를 분리할 때에 다수 발생하고 있었던 미스트는 현격히 억제된다.

그 후, 비상한 액적의 후단 부분이 그 표면 장력에 의해 구 형상으로 되어지고, 곧 주 액적과 부 액적(새틀라이트)으로 분리된다. 또한, 액적의 후단 속도가 액적 선단에 속도에 비해 차가 충분히 적으면, 분리된 새틀라이트는 비상 중 혹은 지면 상에서 합체하게 되어 실질적으로 새틀라이트가 방지된다.

도4는 본 발명의 토출 공정을 도시하는 도2(선P)와 종래 토출 공정을 도시하는 도10(선Q)의 액 기둥의 굵기의 최소 직경과, 토출 공정의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 여기서 액 기둥 굵기의 최소 직경이라 함은, 토출구로부터 밖으로 밀어낸 액 기둥 중에서, 주 액적으로 되는 구 형상 부분을 제외한 액 기둥의 토출 방향에 있어서의 단면이 가장 작은 부분의 직경을 나타낸다. 또한, 횡축의 (d) 내지 (g)는 도2 및 10의 각 공정에 대응한다.

도4에 있어서, 초기의 액 기둥의 굵기가 다른 것은, 본 발명에 대응하는 토출구 형상이, 종래 원형 토출구를 2개의 반원으로 나누고, 그 반원 사이에 돌기를 삽입한 형상으로 되어 있어, 종래보다도 토출구의 최대 직경이 신장하고 있는 것에 기인한다.

종래 구성에서는, 도면에 도시되는 바와 같이 시간의 경과에 수반하여, 대략 일정한 비율로 액 기둥의 굵기의 최소 직경이 작아져 간다. 이에 반해, 본 발명의 구성에서는, 소포 공정에 있어서 액 기둥의 굵기의 최소 직경의 시간에 따른 변화 율이 급격히 변화하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은 전술한 바와 같이, 소포에 수반하는 부분적인 메니스커스의 인입에 의해, 돌기에 의해 보유 지지된 액 기둥에 접하는 액체의 양이 격감하여, 액 기둥 밑둥에 수축부가 발생한 것이라 생각된다. 이에 의해, 공정 (e)에서는 액 기둥의 굵기가 매우 가늘어져, 토출 액체의 분리 시간이 종래의 것에 반해 빨라지고 있다고 생각된다.

(BTJ 토출의 예)

도13에, 기포가 대기와 연통하는 BTJ[버블 스루젯(bubble through jet)]의, 본 실시예의 토출 상태의 모식도를 도시한다. 도13의 (a) 내지 도13의 (g)는 돌기 방향과 수직 방향으로부터 본 헤드 단면도, 도14의 (a) 내지 도14의 (g)는 돌기 방향으로부터 본 헤드 단면도이며, 도13의 (a) 내지 도13의 (g)와 도14의 (a) 내지 도14의 (g)의 각 공정은 대응하고 있다. 상술한 BJ 토출 방식과 마찬가지인 부분의 설명은 생략한다. 여기서, BTJ가 되는 조건은, 조금 전의 BJ의 예(도1A, 도1B 및 도1C)에 비해 히터로부터 토출구까지의 거리(OH)를 짧게 하면 좋다(20 내지 30 ㎛로 함). 이로 인해, 기포가 보다 상방(토출구 방향)으로 성장하고[도13의 (d)], 메니스커스가 보다 토출구 내부로 인입되고, 노즐 내의 기포와 연통한다[도13의 (f)]. 이와 같이, 저유체 저항 영역에 있어서, 메니스커스가 인입되기 쉬워져, 돌기 사이에 액막을 걸친 상태가 보다 빠른 타이밍에서 나타나고, 액적이 분리되는 시간이 빨라진다.

또한, 도12에 도시한 바와 같이, 종래 돌기가 없는 토출구를 이용한 경우에는, 토출 액적의 꼬리 후단부가 구부러져, 새틀라이트가 주 액적의 궤도와 어긋나 비상하고 있었다. 그러나, 본 실시예와 같은 돌기를 부여함으로써, 종래 BTJ에 비해 토출 액적의 분리 시간을 빠르게 하여 꼬리를 짧게 하는 효과에 부가하여, 도12의 (g)에 보여지는 바와 같은 분리시의 꼬리 구부러짐을 억제하는 효과도 얻을 수 있다. 이것은, 도13, 도14에 도시한 바와 같이, 액적의 분리가 토출구의 돌기 사이에서 행해짐으로써 항상 토출구의 중심에서 액적이 분리되기 때문이다. 따라서, 토출 액적이 비상할 때의 궤도의 직선성이 유지되어 새틀라이트의 발생 및 화상의 열화를 억제할 수 있다.

(돌기의 형상에 대해)

본 발명에 적절하게 이용되는 돌기의 형상에 대해, 더 상세하게 설명을 행한다. 여기서 말하는 돌기의 형상이라 함은 액체의 토출 방향으로부터 토출구를 본 돌기의 형상, 즉 액체를 토출하는 방향에 관한 토출구의 단면 형상을 나타낸다.

본 실시예에 있어서의 토출구의 형상을 도17에 도시한다. 전술한 고유체 저항 영역(55)과 저유체 저항 영역(56)을 양호하게 형성하기 위해서는, 저유체 저항 영역에 있어서의 최단 부분의 길이(W)가, 돌기에 의해 형성되는 최단 거리(돌기 간극간)(H)보다도 긴 것이 바람직하다.

또한, 돌기의 수가 2개 이하이며, 돌기의 폭이 선단의 곡률을 갖는 부분과 밑둥의 부분을 제외하고 거의 똑같을 때에는, 돌기가 없는 경우의 토출구의 가상적인 외부 모서리의 토출구의 최소 직경(본 실시예에서 돌기가 2개인 경우는 돌기 밑둥으로부터 상대하는 돌기 밑둥까지의 거리. 돌기가 1개인 경우는 돌기 밑둥으로부터 대응하는 모서리까지의 거리)을 M, 토출구의 최대 직경을 L, 돌기의 반치폭을 a, 돌기 선단으로부터 돌기가 볼록한 방향의 토출구의 모서리까지의 거리 H로 했을 때에, M ≥ (L - a)/2 ＞ H를 만족하면, 토출구에 있어서의 반원부와 돌기 사이의 면적의 균형이, 본 발명의 토출 방법을 실시하는 데 적절한 것으로 된다. 더 바람직하게는 M ≥ (L - a)이다. 또한, 돌기 간극(H)은 0보다 크고, 돌기 사이에 액막이 보유 지지되면, 본 실시예의 토출 방식으로 된다.

도17의 X는 돌기 영역을 나타낸다. 돌기 영역(X)이라 함은, 돌기가 토출구의 내측으로 신장하는 방향(돌기가 볼록한 방향)의 돌기의 길이(x₁ : 돌기 밑둥으로부터 돌기 선단까지의 길이)와, 돌기의 폭 방향의 돌기 밑둥의 폭(x₂ : 돌기 밑둥의 굴절점으로부터 돌기 선단을 넘어 반대측의 굴절점까지의 직선 거리)을 2변에 갖는 직사각형 또는 정사각형으로 이루어진다. x₂에 있어서 굴절점이 명확하지 않은 경우에는, 토출구 외주에 있어서, 돌기 밑둥에 접선을 그었을 때의 2개의 접점을 굴절점으로 간주한다. 본 실시예에 있어서는, 0 ＜ x₂/x₁≤ 1.6의 범위에 돌기가 있음으로써, 돌기 사이에 있어서의 액막의 보유 지지력을 높여, 액적이 분리되는 순간까지 돌기 사이의 메니스커스를 토출구 표면 부근에서 적절하게 유지하고, 꼬리 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, M ≥ (L - x₂)/2 ＞ H의 범위에 있음으로써, 토출구에 있어서의 반원부와 돌기 사이의 면적의 균형이, 본 발명의 토출 방법을 실시하기 위해 더 적절한 것으로 된다.

본 발명은 돌기 사이에서 액막이 형성 유지됨으로써, 액 기둥이 형성된 후, 이른 단계에서 액 기둥이 액막의 토출구 표면측에서 절단되어 액적으로서 토출되기 때문에 토출 액적의 꼬리가 짧아진다. 즉, 액적이 분리되는 순간까지 돌기 사이에 액막을 보유 지지해 두는 것이 중요하고, 돌기 선단의 형상은 돌기 사이에서 형성되는 액막을 보유 지지하기 쉬운(표면 장력이 유지되기 쉬운) 형상일 필요가 있다.

도20은 본 실시예에 있어서, 기포 수축 공정에 있어서의 토출구 내의 액체의 움직임을 설명하는 모식도이다. 본 실시예의 토출구는, 반원을 넓혀 그 사이에 돌기를 삽입한 형상을 취한다. 이로 인해, 기포 수축 공정에 있어서, 도20에 도시하는 저유체 저항 영역의, 흰색으로 나타내는 바와 같이 반원 형상으로 메니스커스가 히터측으로 흘러내리는 힘이 작용하고, 사선으로 나타내는 바와 같이 돌기 사이의 액막이 보유 지지되기 쉽다. 또한, 돌기의 양 사이드에 직선부를 갖고 있고, 이 직선부가 평행하기 때문에 저유체 저항부의 메니스커스가 반원 형상으로 흘러내리기 더 쉽다. 또한, 본 실시예에 있어서는 돌기 선단이 곡률을 갖는 예를 나타냈으나, 돌기 선단이 돌기가 볼록한 방향에 수직인 직선부를 갖는 형상, 예를 들어 돌기 선단이 사각형이라도 본 실시예의 효과는 있다.

상술한 바와 같은 돌기 및 토출구의 형상이기 때문에, 도6B 및 도6C의 시뮬레이션에 나타내는 바와 같이 돌기 사이의 액막의 보유 지지력이 높고, 도6B 액 기둥이 형성되는 동안에도, 도6C 액 기둥이 액막으로부터 분리되어 비상한 후에도 돌기 사이에 액막이 보유 지지된다. 이로 인해, 액 기둥이 액막으로부터 분리되는 장소는 토출구 표면에 가까워지고, 토출되는 액적의 꼬리 길이를 짧게 하는 것이 가능해져 새틀라이트의 저감으로 이어진다.

또한, 도1A의 단면도에 도시한 바와 같이, 액체가 토출되는 방향에 있어서의 토출구부 중심축은 토출구 표면 및 에너지 발생 소자와 수직인 것이 메니스커스의 위치의 대칭성 및 토출의 안정성으로부터 바람직하다. 토출구부의 중심축이 토출구 표면 혹은 발열 소자와 수직이 아닌 경우에는, 기포 수축 단계에서 토출구부 내에서의 메니스커스 위치가 발열 소자 방향으로 이동할 때에 메니스커스 위치의 비대칭성이 강하여, 본 발명의 효과를 양호하게 얻을 수 없다.

(비교예의 돌기 형상)

도18A, 도18B, 도19A 및 도19B에, 비교예에 있어서의 돌기의 형상을 도시한다. 도18A의 토출구는 원을 2개 서로 연결시킨 형태이다. 토출구의 긴 변은 20.0 ㎛, 짧은 변은 4.5 ㎛로 했다. 도18A의 점선의 사각으로 나타내는 돌기 영역(X)에 있어서의 x₁(토출구 중심을 향하는 방향)은 2.9 ㎛, x₂(돌기 밑둥의 폭)는 9.8 ㎛로 한다. x₂/x₁ = 3.4이다. 토출 시뮬레이션을 도18B에 도시하고, 이것은 도3의 (e) 내지 도3의 (f), 도14의 (e) 내지 도14의 (f)의 공정간에 대응한다. 도18B에서는, 액 기둥이 토출구 내의 액체로부터 분리되기 전에, 돌기 사이의 액체의 보유 지지가 무너지기 시작하여, 액 기둥이 끊어지는 부분이 토출구 내의 히터측으로 떨어져 버리고 있다. 그로 인해, 토출되는 액적의 꼬리 길이는 본 실시예의 형상만큼 짧아지지 않아 새틀라이트의 발생의 원인으로 된다.

이것은, 도18B의 돌기는 선단으로 감에 따라서 급격히 가늘어져 선단이 뾰족한 형상을 취하기 때문에 기포가 수축되고, 토출구 내의 액체가 히터측으로 인입될 때에 메니스커스에 작용하는 힘이 본 실시예와 다르기 때문이다. 기포 수축시, 토출구 내측의 벽면에 가까울수록 히터측으로 잉크가 이동하는 속도가 느리기 때문에, 도21A에 도시한 바와 같이, 액체가 토출구 내측을 따르도록 사선부에서 남고, 토출구 중심부에 있어서 메니스커스가 흰색 표시부와 같이, 2개의 원이 달라붙은 형상으로 흘러내리는 힘이 작용한다. 이로 인해, 돌기 사이 액체도 히터측으로 인입되어, 돌기 사이에 액체가 보유 지지되기 어려워진다.

한편, 도19A의 토출구는 돌기 형상이 매우 완만하다. 토출구의 긴 변은 20.6 ㎛, 짧은 변은 7.7 ㎛로 했다. 도19A의 점선의 사각으로 나타내는 돌기 영역(X)에 있어서의 x₁(토출구 중심을 향하는 방향)은 2.2 ㎛, x₂(돌기 밑둥의 폭)는 8.2 ㎛로 한다. x₂/x₁ = 3.7이다. 이것을 나타내는 시뮬레이션을 도19B에 도시하고, 이것은 도3의 (e) 내지 도3의 (f), 도14의 (e) 내지 도14의 (f)의 공정간에 대응한다. 도19B에 있어서도, 도18B와 마찬가지로, 액 기둥이 토출구 내의 액체로부터 분리되기 전에 돌기 사이의 액체의 보유 지지가 무너지기 시작하여, 액 기둥이 끊어지는 부분이 토출구 내의 히터측으로 떨어져 버리고 있다. 그로 인해, 토출되는 액적의 꼬리 길이는, 본 실시예의 형상만큼 짧아지지 않아 새틀라이트의 발생이 원인으로 된다.

이것은 기포가 수축되고, 토출구 내의 액체가 히터측으로 인입될 때에, 메니스커스에 작용하는 힘이 본 실시예와 다르기 때문이다. 도19B의 돌기는 매우 완만하기 때문에, 액체를 보유 지지하는 고유체 저항부와 메니스커스를 히터측으로 흘 러내리게 하는 저유체 저항부의 차가 거의 없다. 이로 인해, 도21B에 도시한 바와 같이, 기포 수축시 액체가 토출구 내측을 따르도록 사선부에서 남고, 토출구 중심부에 있어서는 흰색 표시부의 양 히터측으로 인입되는 힘이 작용하기 때문에 돌기 사이에 액체가 보유 지지되기 어려워진다.

(본 발명에 적용 가능한 토출구의 다른 형상)

다음에, 본 실시예에서는, 히터면에 대해 수직인 방향으로부터 본 예를 도15, 도16A 및 도16B에 도시한다. 도15의 헤드 구조는, 2단 토출구에 돌기가 부여된 형상이다. 히터 상의 유로(5)에 연통하도록 제1 토출구(6)가 형성되고, 상기 제1 토출구(6) 상에 제1 토출구보다 작은 제2 토출구(7)가 형성되고, 제2 토출구(7)에 돌기부(10)가 형성된다. 제1 토출구가 크기 때문에 토출 액체의 막힘을 억제하고, 제2 토출구에서 미소한 액적을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 제2 토출구의 돌기에서 토출 액체의 꼬리를 짧게 하는 것에 부가하여, 저항이 적은 제1 토출구 부분을 가짐으로써 토출 효율이 향상된다. 또한, 노즐의 전방 저항이 경감됨으로써 기포가 토출구 상방으로 성장하기 쉬워져, 기포가 수축될 때에 메니스커스를 노즐 내부로 강하게 인입할 수 있고, 돌기 사이에 액막을 걸친 상태가 보다 빨리 나타나 액적의 분리 시간이 빨라진다.

도16A 및 도16B는 돌기부가 테이퍼 형상의 도면을 나타낸다. 도16A는 토출구는 토출 방향에 대해 똑바른 형상을 하고 있고, 돌기는 토출 방향을 향해 좁아지는 테이퍼 형상이다. 도16B는 토출구 및 돌기부가 토출 방향을 향해 좁아지는 테이퍼 형상이다. 이와 같은 형상을 취함으로써, 토출 방향에 있어서의 저항이 작아 지기 때문에 전술한 2단 토출구와 같은 효과를 얻을 수 있고, 토출 효율의 향상과 액적 분리 시간의 단축이라는 효과가 생성된다. 또한, 도16B에 있어서, 토출구와 돌기부의 테이퍼의 각도는 동일해도 좋으나, 돌기부의 쪽이 토출 방향을 향해 더 조여져 있는 형상이 바람직하다. 이와 같이, 토출 방향에 있어서, 토출구의 상측(토출구 플레이트의 표면측)의 쪽이 하측(히터측)보다도 돌기 사이의 간극이 좁으면, 돌기 사이의 액체는 표면 에너지가 증가하는 방향인 돌기 사이가 넓어지는 하측으로는 가기 어려워, 상측에서 액막이 보유 지지되기 쉽다. 이에 의해, 토출 액체가 토출구 플레이트 표면에 가까운 장소에서 분리되기 쉬워져, 토출되는 액적의 꼬리 길이가 짧아지는 효과가 있다.

어느 경우에 있어서도, 액체가 토출되는 방향에 있어서의 토출구부의 중심축은 토출구 표면 및 발열 소자와 수직이고, 토출구부의 중심축에 대하여 2단 형상과 테이퍼 형상도 대상인 것이 메니스커스의 위치의 대칭성 및 토출의 안정성으로부터 바람직하다.

또한, 돌기의 수는 2개에 한정되지 않고, 도5A에 도시한 바와 같이 1개의 돌기, 혹은 도5B에 도시한 바와 같은 3개의 돌기인 경우도 포함한다. 돌기의 수가 1개일 때의 돌기 간극 사이(H)라 함은 돌기의 선단으로부터 토출구 외부 모서리까지의 최단 거리를 가리킨다. 또한, 돌기부의 두께는 토출구가 형성되는 부재보다 얇아도 좋다. 또한, 돌기가 복수 있는 경우에는 각각의 돌기의 크기가 다른 형상을 취하는 것도 가능하다. 돌기의 수가 지나치게 많아지면 토출구의 형상이 복잡해져 액체의 막힘이 발생하기 쉬워져 바람직하지 않다.

(액체 토출 헤드의 제조 방법)

기판(34)은 유로 형성 부재의 일부로서 기능하고, 발열 소자, 유로, 토출구 플레이트 등의 지지체로서 기능할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 유리, 세라믹스, 플라스틱 혹은 금속 등을 들 수 있다. 본 실시예에서는, 기판(34)은 Si 기판(웨이퍼)을 이용한다. 토출구의 형성은 레이저광에 의한 형성 외에, 토출구가 형성된 토출구 플레이트(35)를 감광성 수지로서, MPA(Mirror Projection Aligner) 등의 노광 장치에 의해 형성할 수도 있다. 또한, 유로벽(36)을 예를 들어 스핀 코트 등의 방법에 의해 기판(34) 상에 형성함으로써 잉크 유로벽(36)과 토출구 플레이트(35)를 동일 부재로 하여 동시에 형성하는 것도 가능하다. 또한, 토출구는 포토리소그래피 공정에 의한 패터닝으로 형성해도 좋다.

도11A, 도11B, 도11C, 도11D, 도11E 및 도11F는 본 실시예의 헤드의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 도면이다. 구동 회로나 히터(31)를 만들어 넣은 실리콘 기판(34)을 준비한다(도11A). 도11A의 실리콘 기판(34) 상에 감광성 수지를 도포하고, 노광ㆍ현상함으로써 유로로 되는 부분(38)을 패터닝한다(도11B). 다음에, 유로로 되는 부분(38)을 덮도록 유로벽이나 토출구 플레이트로 되는 감광성 수지(36)를 도포한다(도11C). 감광성 수지(36)에 볼록 형상의 돌기(10)를 갖는 토출구(32)를 노광ㆍ현상하여 패터닝한다(도11D). 실리콘의 결정 방위에 의한 에칭 속도의 차이를 이용하는 이방성 에칭의 기술을 이용하여, 실리콘 기판(34)의 유로 형성면과 반대 측으로부터 잉크 공급구(33)를 형성한다(도11E). 마지막으로, 유로로 되는 부분에 있는 감광성 수지(38)를 용제에 의해 용출되고, 용융된 부분이 잉크 유로로 되어 중공의 헤드가 완성된다(도11F). 이와 같이 하여 제조된 헤드 부분에 전기 실장이나, 잉크 탱크로부터 헤드 부분에 잉크를 공급하는 공급로 등이 형성되고, 헤드 카트리지가 작성된다.

본 발명의 효과를 확인하기 위해, 하기 실시예에서 다양한 구성의 헤드를 작성하고, 각 헤드에 대해 평가를 행했다.

(제1 실시예, 제1 비교예)

본 실시예 및 비교예에서, 액체가 토출된 상태를 스트로브 사진(stroboscopic photography)에 의해 관찰하고, 토출 액체가 분리되는 시간과, 토출 액체의 분리 직후의 액적의 선단으로부터 후단까지의 액적 길이를 측정했다. 또한, 토출 액체의 분리 시간에 대해서는, 히터에 전압을 인가한 후 액 기둥이 액막으로부터 분리될 때까지의 시간으로 한다. 토출 속도는 13 m/s로 되도록 히터로의 전력 투입 시간을 조정했다. 잉크의 물성값은, 점도 = 2.1 cps, 표면 장력 = 30 dyn/cm, 밀도 = 1.06 g/㎤이다. 새틀라이트의 개수는 1회의 토출에서 관찰되는 새틀라이트수의 10회 평균을 나타내고 있다. 또한, 미스트로 되는 파티클수도 측정했다. 제1 실시예, 제1 비교예의 헤드의 구성 및 측정 결과를 하기 표1에 나타낸다.

[표1]

토출구 내에는 돌기(10)가 한 쌍 형성되어 있고, 토출 방향에 있어서의 토출구의 단면에 있어서, 돌기의 선단은 토출구의 무게 중심을 향하도록 형성되어 있고, 돌기의 선단 사이를 연결한 직선이 토출구의 중심을 지나간다. 돌기 영역(X)에 있어서, 돌기가 볼록한 방향의 돌기의 길이(x₁)는 돌기 길이(b)와 동등하다. 돌기가 없는 경우의 토출구의 가상적인 외부 모서리의 토출구의 최소 직경(M)은 돌기 밑둥으로부터 상대하는 돌기 밑둥까지의 거리이며, 표의 토출구 직경(φ)과 동등하다. 토출구의 최대 직경(L)은 표의 φ의 값에 돌기 폭(a)을 더한 값이다. 토출구의 최소 직경(H)은 돌기 사이의 간극이며, φ의 값으로부터 b × 2의 값을 뺀 값이다. 돌기 폭(a)과 돌기 영역(X)의 관계는, 포토리소그래피로 노광시할 때에 돌기 밑둥이 넓어지기 때문에, 돌기 영역(x₂)의 길이는 돌기 폭(a)보다 수 마이크로미터 정도 길다. 본 실시예는 x₂/x₁ = 0.8로, x₁ ≥ x₂이다.

도1A, 도1B 및 도1C에 도시한 바와 같이, 유로(5)의 높이(h)는 14 ㎛이다. 발열 소자인 히터(31)로부터 토출구 플레이트(35) 표면까지의 거리(OH)는 25 ㎛이다. 유로와 연통하고, 기포가 발생하는 발포실 내에 배치된 히터(31)의 사이즈는 17.6 × 17.6 ㎛이다. 토출구의 긴 직경(L)은 19.6 ㎛이다. 돌기(10)의 밑둥으로부터 대향 돌기 밑둥까지의 거리인 토출구의 가상적인 외부 모서리의 짧은 직경(M)은 16.6 ㎛이다. 돌기(10)의 길이(b)는 5.9 ㎛, 돌기의 반치폭(a)은 3 ㎛이다. 돌기의 선단과 대향 돌기의 선단까지의 거리(H)는 4.2 ㎛이다. 돌기(10)의 선단은 곡률 직경(R)이 2.2 ㎛에서 라운딩을 띠고 있다. 토출량은 약 5.4 ng이다. 또한, 돌기는 토출구 플레이트의 두께와 동일한 두께로 되어 있다. 이 토출구 형상은 직경 φ16.6 ㎛의 원을 2개의 반원으로 나누고, 그 반원 사이에 돌기를 삽입한 형상으로 되어 있다. 이 헤드를 액적의 토출 속도가 13 m/s로 되도록 히터로의 투입 전력을 조정하여 토출을 행했다.

제1-1 비교예의 헤드로서 토출구의 형상을 원으로 하고, 직경을 φ16.6 ㎛로 했다. 그 이외의 구성은 제1 실시예와 마찬가지이다. 토출량에 관해서는 5.8 ng이었다. 토출 액체 분리 시간은, 제1 실시예에서는 8.5 μ초이었던 것에 반해, 제1-1 비교예의 헤드에서는 11 μ초이며, 제1 실시예의 토출 액체가 분리될 때까지의 시간이 현격히 짧아져 있었다. 액적의 길이는, 제1 실시예에서는 117 ㎛인 것에 반해, 제1-1 비교예의 헤드에서는 156 ㎛이다. 이것은, 액적 길이에 있어서 토출 액체가 분리되는 시간차[토출 속도 × 분리 시간차 : 13 m/s × (11 μ초 - 8.5 μ초) = 32.5 ㎛] 이상의 액적의 길이가 짧아져 있었다. 이때의 새틀라이트수에 관해서는, 제1 실시예의 평균이 1.1개였던 것에 반해, 제1-1 비교예의 헤드에서는 3개였다. 또한, 미스트로 되는 파티클의 개수를 측정한 결과, 제1 실시예에서는 15개였던 것에 반해, 제1-1 비교예의 헤드에서는 3800개였다. 상술한 결과로부터도 명백한 바와 같이 본 실시예의 구성은 제1 비교예에 비해, 새틀라이트수가 현격히 저감하고 있는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 새틀라이트 저감 효과를 확인하기 위해, 제1-2 비교예에, 제1 실시예와 토출 속도는 다르나 액적 길이가 거의 동일한, 토출구 형상이 직경 13 ㎛인 원의 예를 나타낸다. 이때의 토출량은 3 ng이었다. 제1-2 비교예의 헤드 에서는, 토출 액체 분리 시간은 10 μ초, 액적 길이는 116 ㎛, 새틀라이트수 2.2개였다.

본 실시예와 제1-2 비교예를 비교하면, 꼬리의 길이가 동일한 정도라도, 본 실시예에 관한 헤드의 쪽이 새틀라이트의 개수가 적은 것을 알 수 있다. 이것은 단순히 토출 액체를 분리될 때까지의 시간을 짧게 함으로써 액적 길이를 짧게 하는 효과만이 새틀라이트수 저감에 효과가 있는 것은 아닌 것을 나타내고 있다. 즉, 꼬리의 길이가 다소 길어도 본 발명의 구성에서는 토출 액체의 분리의 메커니즘 및 타이밍의 차이에 의해, 주 액적부와 토출 액체의 후단과의 속도차가 충분히 적기 때문에, 이것도 새틀라이트의 저감에 기여하고 있다고 생각할 수 있다. 또한, 이 본 발명의 구성에 의한 토출 액체의 분리의 메커니즘에 의해 종래 구성에 비해 미스트로 되는 파티클수도 격감하고 있다.

(제2 실시예, 제2 비교예)

표2에는 헤드의 구성(토출구 직경, 유로, OH 거리, 돌기 형상)을 바꾼 이외에는, 상술한 제1 실시예와 같은 조건에서 측정한 결과를 나타낸다. 제2-1 실시예는 도17에 도시한 바와 같이 직경 11 ㎛인 반원 사이에 돌기를 삽입한 예이고, M, L 및 H와, 표의 값의 관계는 제1 실시예와 마찬가지이다. 본 실시예에서는 x₂/x₁ = 1.35로, x₁ ≥ x₂이며, 토출량은 1.7 ng이다. 제2 비교예는 직경 11 ㎛인 원 토출구이며, 토출량은 1.5 ng이다. 돌기를 갖는 본 실시예의 헤드는 비교예의 원에 비해 액체 분리 시간이 빨라지고, 토출 액적의 길이가 짧아져 새틀라이트가 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 미스트로 되는 파티클수도 격감했다.

[표2]

(제3 실시예, 제3 비교예)

표3에는, 헤드의 구성(유로 높이, OH 거리, 돌기 형상)을 바꾼 이외에는, 상술한 제2 실시예와 같은 조건에서 측정한 결과를 나타낸다.

제3-1 내지 제3-5 실시예는, 도17에 도시한 바와 같이 직경 11 ㎛인 반원 사이에 표에 기재된 사이즈의 돌기를 삽입한 예이며, M, L 및 H와, 표의 값의 관계는 제1 실시예와 마찬가지이다. 본 실시예의 토출량은 1.7 ng이다. 1.6 ≥ x₂/x₁의 범위에서는, 제3-1 내지 제3-5 실시예에 나타내는 바와 같이 새틀라이트수가 적은 결과가 얻어졌다. 제3-1 비교예는 직경 11 ㎛인 원 토출구이며, 토출량은 1.6 ng이다. 제3-2 비교예는 직경 11 ㎛인 반원 사이에 길이 0.7의 돌기를 삽입한 형상이며, 토출량은 1.7 ng이다. 여기서, 제3-2 비교예의 돌기 영역(X)에 있어서의 x₁은 0.7 ㎛, x₂는 3.0 ㎛이며, x₂/x₁ = 4.3으로 되고, 토출 액체 분리 시간이나 액적 길이도 새틀라이트도, 본 실시예에 비해 증가했다.

[표3]

(제4 실시예, 제4 비교예)

표4는 토출구의 직경을 더 크게 한 이외에는, 상술한 제3 실시예와 같은 조건에서 측정한 결과를 나타낸다.

제4 실시예는 도17에 도시한 바와 같이 직경 13 ㎛인 반원 사이에 표에 기재된 사이즈의 돌기를 삽입한 예이며, M, L 및 H와, 표의 값의 관계는 제1 실시예와 마찬가지이다. 본 실시예에서는 x₂/x₁ = 0.8로, x₁ ≥ x₂이다. 토출량은 2.3 ng이다. 제4 비교예는 직경 13 ㎛인 원 토출구이며, 토출량은 2.3 ng이다. 이와 같이, 돌기를 갖는 본 실시예의 헤드는 비교예의 원에 비해 액체 분리 시간이 빨라지고, 토출 액적의 길이가 짧아져, 새틀라이트가 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 미스트로 되는 파티클수도 격감했다.

[표4]

(제5 실시예, 제5 비교예)

표5에는, 헤드의 구성(토출구 직경, OH 거리, 유로 높이, 돌기 형상)을 상술한 제4 실시예로 변경한 헤드를 이용한다. 또한, 액적의 토출 속도는 18 m/s로 되도록 히터로의 투입 전력을 조정하고, 잉크의 물성값은 점도 = 2.2 cps, 표면 장력 = 34 dyn/cm, 밀도 = 1.06 g/㎤로 했다.

제5 실시예는 도17에 나타내는 바와 같이 직경 14.3 ㎛인 반원 사이에 표에 기재된 사이즈의 돌기를 삽입한 예이며, M, L 및 H와, 표의 값의 관계는 제1 실시예와 마찬가지이다. 본 실시예에서는 x₂/x₁ = 0.9로, x₁ ≥ x₂이다. 제5 비교예는 직경 13.6 ㎛인 원의 토출구이며, 제5 실시예와 토출량이 4.0 ng으로 일치하도록 토출구의 직경을 선택했다. 액적의 토출 속도를 상술한 실시예보다 빠르게 했기 때문에 새틀라이트의 수는 상술한 실시예보다 증가하고 있으나, 돌기를 갖는 본 실시예의 헤드는 비교예의 원에 비하면 액체 분리 시간이 빨라지고, 토출 액적의 길이가 짧아져 새틀라이트가 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 미스트로 되는 파티클수도 격감했다.

[표5]

상술한 각 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 헤드를 이용함으로써 새틀라이트 액적이나 미스트에 의한 화질의 저하를 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 상술한 실시예에서는, 에너지 발생 소자로서 히터를 이용한 예를 나타냈으 나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 압전 소자를 이용한 경우에도 적용 가능하다. 압전 소자를 이용하는 경우에는, 기포에 의한 수축 과정은 없으나, 액실을 팽창시키는 전기 신호를 압전 소자에 부여하면, 메니스커스를 토출구 내부에 인입할 수 있다.

본 출원은 2005년 11월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2005-343943으로부터의 우선권을 주장하는 것으로, 그 내용을 인용하여 이 출원의 일부로 하는 것이다.

Claims

에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드이며,

상기 토출구는, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 적어도 1개의 돌기와, 상기 토출구 내에 상기 토출구로부터 액체를 토출할 때에 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체에 연결되는 액면을 보유 지지하는 제1 영역과, 상기 제1 영역이 형성된 상태에 있어서, 액체를 토출하는 방향과는 반대 방향으로 상기 토출구 내의 액체를 인입하는 상기 제1 영역보다 유체 저항이 낮은 제2 영역을 갖고,

상기 제1 영역은 상기 돌기의 선단으로부터 상기 돌기가 볼록한 방향으로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 돌기의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 돌기가 볼록한 방향에 관한 상기 돌기의 길이를 x₁, 상기 돌기의 폭 방향에 관한 상기 돌기 밑둥의 폭을 x₂로 했을 때에,

1.6 ≥ (x₂/x₁)

를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 돌기의 단면의 선단부는 곡률을 갖는 형상 또는 상기 돌기가 볼록한 방향에 수직인 직선부를 갖는 형상인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드를 탑재하기 위한 수단을 갖는 액체 토출 장치.
에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드이며,

상기 토출구는, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 3개 이하의 돌기를 갖고,

상기 돌기가 볼록한 방향에 관한 상기 돌기의 길이를 x₁, 상기 돌기의 폭 방향에 관한 상기 돌기 밑둥의 폭을 x₂로 했을 때에,

1.6 ≥ (x₂/x₁) ＞ 0

를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제5항에 있어서, 상기 돌기가 2개 이하인 경우에,

액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기가 볼록한 방향의 하나의 돌기의 선단으로부터 다른 돌기의 선단까지의 거리 또는 상기 돌기의 선단으로부터 상기 토출구의 모서리까지의 거리를 H, 상기 토출구의 최대 직경을 L, 상기 돌기의 폭을 a, 상기 토출구의 가상적인 외부 모서리의 최소 직경을 M으로 하면,

M ≥ (L - a)/2 ＞ H

를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제6항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서,

M ≥ (L - x₂)/2 ＞ H

를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제6항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서의 상기 돌기의 선단의 형상이 곡률을 갖는 형상 또는 상기 돌기가 볼록한 방향에 수직인 직선부를 갖는 형상인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제6항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기의 양 사이드에 직선부를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제6항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기가 볼록한 방향에 상기 토출구의 무게 중심이 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제5항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드를 탑재하기 위한 수단을 갖는 액체 토출 장치.
에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 헤드이며,

상기 토출구는, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 2개 이하의 돌기를 갖고,

액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기가 볼록한 방향의 하나의 돌기의 선단으로부터 다른 돌기의 선단까지의 거리 또는 상기 돌기 선단으로부터 상기 토출구의 모서리까지의 거리를 H, 상기 토출구의 최대 직경을 L, 상기 돌기의 폭을 a, 상기 토출구의 가상적인 외부 모서리의 최소 직경을 M으로 하면,

M ≥ (L - a)/2 ＞ H

이며, 상기 토출구의 단면에 있어서의 상기 돌기의 선단의 형상이 곡률을 갖는 형상 또는 상기 돌기가 볼록한 방향에 수직인 직선부를 갖는 형상인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제12항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기의 양 사이드에 직선부를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제12항에 있어서, 액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 돌기가 볼록한 방향으로 상기 토출구의 무게 중심이 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제12항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드를 탑재하기 위한 수단을 갖는 액체 토출 장치.
에너지 발생 소자로부터 액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 방법이며,

액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측에 볼록한 적어도 1개의 돌기와, 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 각각 유체 저항이 낮은 복수의 제2 영역을 갖는 토출구로부터, 상기 방향으로 액체를 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체로서 밀어내는 공정과,

상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체에 연결되는 액면을 상기 제1 영역에서 보유 지지하면서, 상기 복수의 제2 영역에서 상기 방향과는 반대 방향으로 상기 토출구 내의 액체를 인입하는 공정과,

상기 액면을 상기 제1 영역에서 보유 지지하면서, 상기 제1 영역에서 상기 토출구 외부로 연장되는 기둥 형상의 액체를 상기 액면으로부터 분리하고, 상기 토출구로부터 액체를 토출하는 공정을 갖고,

상기 제1 영역은 상기 돌기의 선단으로부터 상기 돌기가 볼록한 방향으로 형성되고, 상기 제2 영역은 상기 돌기의 양측에 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제16항에 있어서, 상기 에너지 발생 소자는 액체에 열에너지를 부여하여 기포를 형성하는 발열 소자이며,

상기 기포의 체적이 감소함으로써, 상기 제2 영역에서 상기 액체를 토출하는 방향과는 반대 방향으로 상기 토출구 내의 액체가 인입되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제1항에 있어서, 상기 돌기를 1개 구비하는 동시에, 상기 돌기의 선단과, 상기 돌기의 선단으로부터 상기 돌기가 볼록한 방향에 있어서의 토출구 외부 모서리 사이에 상기 제1 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 돌기를 2개 이상 구비하는 동시에, 상기 돌기의 선단 사이에 상기 제1 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 방법이며,

액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측으로 돌출하는 2개의 돌기를 포함하는 상기 토출구를 통해, 액체를, 상기 토출구로부터 상기 액체를 토출하는 방향으로 외부로 연장하는 기둥 형상의 액체로서 구동하는 단계와,

상기 토출구의 상기 2개의 돌기 사이의 영역과 상기 2개의 돌기의 양 사이드에 위치된 액면을 상기 액체를 토출하는 방향과는 반대 방향으로 인입하면서, 상기 영역에 위치된 액체를 상기 기둥 형상의 액체에 연결시키고 상기 2개의 돌기의 선단과 접촉시키는 단계와,

인입이 시작된 후, 상기 토출구로부터 액체를 토출하기 위해 상기 영역에 위치된 액체로부터 상기 기둥 형상의 액체를 분리시키면서, 상기 영역에 위치된 액체를 상기 2개의 돌기의 선단과 접촉시키는 단계를 포함하는 액체 토출 방법.
제20항에 있어서, 상기 액체에 에너지를 부여하는 것은 발열 소자로 액체에 열에너지를 부여하는 것이며, 열에너지에 의해 액체에 기포가 형성되고, 기포의 체적이 감소될 때 상기 토출구의 액체는 상기 액체를 토출하는 방향과는 반대 방향으로 인입되는 액체 토출 방법.
제21항에 있어서, 상기 기포는 대기 공기와 연통하지 않는 액체 토출 방법.
제21항에 있어서, 상기 기포는 대기 공기와 연통하는 액체 토출 방법.
액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 방법이며,

액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측으로 돌출하는 하나의 돌기를 포함하는 상기 토출구를 통해, 액체를, 상기 토출구로부터 상기 액체를 토출하는 방향으로 외부로 연장하는 기둥 형상의 액체로서 구동하는 단계와,

상기 토출구의 상기 돌기의 선단과 대향하는 상기 토출구의 모서리와 상기 돌기의 선단 사이의 영역과, 상기 돌기의 양 사이드에 위치된 액면을, 상기 액체를 토출하는 방향과는 반대 방향으로 인입하면서, 상기 영역에 위치된 액체를 상기 기둥 형상의 액체에 연결시키고 상기 돌기의 선단 및 상기 토출구의 모서리와 접촉시키는 단계와,

상기 토출구로부터 액체를 토출하기 위해 상기 영역에 위치된 액체로부터 상기 기둥 형상의 액체를 분리시키면서, 상기 영역에 위치된 액체를 상기 돌기의 선단 및 상기 토출구의 모서리와 접촉시키는 단계를 포함하는 액체 토출 방법.
액체에 에너지를 부여함으로써 토출구로부터 액체를 토출하는 액체 토출 방법이며,

액체를 토출하는 방향에 관한 상기 토출구의 단면에 있어서, 상기 토출구의 내측으로 돌출하는 3개의 돌기를 포함하는 상기 토출구를 통해, 액체를, 상기 토출구로부터 상기 액체를 토출하는 방향으로 외부로 연장하는 기둥 형상의 액체로서 구동하는 단계와,

상기 토출구에서 상기 돌기의 양 사이드에 위치된 액면을 상기 액체를 토출하는 방향과는 반대 방향으로 인입하면서, 상기 3개의 돌기의 선단 사이의 영역에 위치된 액체를 상기 기둥 형상의 액체에 연결시키고 상기 3개의 돌기의 선단과 접촉시키는 단계와,

상기 토출구로부터 액체를 토출하기 위해 상기 3개의 돌기의 선단 사이에 위치된 액체로부터 상기 기둥 형상의 액체를 분리시키면서, 상기 영역에 위치된 액체를 상기 3개의 돌기의 선단과 접촉시키는 단계를 포함하는 액체 토출 방법.