KR101096347B1 - 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토출구로부터 잉크를 토출하는 액체 토출 장치로, 토출 제어부(63)를 제어하는 제어부(68)를 구비하고, 제어부는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 중 한 쪽에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하고, 다른 쪽 발열 저항체에는 기준이 되는 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해 기준이 되는 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 펄스 전류를 공급하도록 토출 제어부를 제어한다. 이에 의해, 토출 방향을 바꾸어 토출된 잉크 액적의 착탄 위치의 변동을 억제할 수 있고, 색조 불균일이나 흰줄 등에 의한 화질의 열화가 방지되어 우수한 화질로 인쇄할 수 있다.

토출 제어부, 잉크 토출 헤드, 잉크 카트리지, 압박 부재, 장착부

Description

액체 토출 장치 및 액체 토출 방법{LIQUID EJECTOR AND LIQUID EJECTING METHOD}

본 발명은 토출구로부터 액적을 토출하는 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2003년 9월 3일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2003-311625를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이고, 이 출원은 참조함으로써 본 출원에 원용된다.

종래, 액체를 토출하는 장치로서는, 대상물로서의 기록지에 대해 액체 토출부로부터 액체인 잉크를 토출하여 화상이나 문자를 기록하는 잉크젯 방식의 액체 토출 장치가 있다.

이 잉크젯 방식을 이용한 액체 토출 장치는 저운전 비용, 장치의 소형화, 인쇄 화상의 컬러화가 용이해지는 이점이 있다.

잉크젯 방식을 이용한 액체 토출 장치에서는 옐로우, 마젠더, 시안, 블랙 등의 잉크가 잉크 카트리지로부터 액체 토출부의 잉크 액실 등에 공급된다. 잉크 액실 등에 공급된 잉크는 잉크 액실 내에 배치된 발열 저항체 등의 압력 발생 소자에 의해 발생하는 압력에 의해 압박된다. 그 결과, 잉크 액실 내의 잉크는 액체 토출부에 설치된 미소한 잉크 토출구, 이른바 노즐로부터 토출된다. 구체적으로는, 잉 크 액실 내에 배치된 발열 저항체로 잉크실 내의 잉크를 가열하여, 발열 저항체 상의 잉크에 기포를 발생시킨다. 이 기포에 의해 발생하는 압력으로 잉크를 노즐로부터 토출시키고, 토출시킨 잉크를 대상물이 되는 기록지 등에 착탄시켜 화상이나 문자를 인쇄한다.

잉크젯 방식을 채용한 액체 토출 장치로서는, 잉크 카트리지가 액체 토출 헤드에 장착되어, 액체 토출 헤드가 기록지의 폭 방향, 즉 기록지의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 이동함으로써, 소정의 색의 잉크를 기록지에 착탄시키는 시리얼형의 프린터 장치가 있다. 또한, 기록지의 폭과 대략 동일한 범위를 잉크의 토출 범위로 한, 즉 기록지의 폭 방향으로 나열된 액체 토출부의 노즐로부터 잉크를 토출하는 이른바 라인 헤드형의 액체 토출 장치가 있다.

시리얼형의 액체 토출 장치는 액체 토출 헤드가 기록지의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 이동할 때에, 기록지의 주행을 정지시키고, 정지하고 있는 기록지에 대해 액체 토출 헤드를 이동시키면서 잉크를 토출하고, 이를 반복함으로써 인쇄를 행한다. 한편, 라인 헤드형의 액체 토출 장치는, 일반적으로 액체 토출 헤드가 고정되어 있고, 연속적으로 주행하고 있는 기록지에 대해 액체 토출 헤드로부터 잉크를 토출하고, 착탄시킴으로써 인쇄한다. 이로 인해, 이 라인 헤드형의 액체 토출 장치는 시리얼형과 달리 액체 토출 헤드를 이동시키지 않는 것이므로, 시리얼형의 프린터 장치에 비해 고속 인쇄를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 라인 헤드형의 액체 토출 장치는 액체 토출 헤드를 이동시킬 필요가 없으므로, 각 잉크 카트리지를 대형화할 수 있어 잉크 카트리지의 잉크 용량을 늘 릴 수 있다. 이와 같은 라인 헤드형의 액체 토출 장치에서는 액체 토출 헤드를 이동시키는 것은 아니므로, 구성의 간소화를 도모할 수 있어, 각 잉크 카트리지와 액체 토출 헤드를 일체적으로 설치하는 것이 가능해진다.

그런데, 상술한 라인 헤드형의 액체 토출 장치에서는 주행하고 있는 기록지에 잉크가 착탄하는 타이밍의 정밀도에 의해 화상이나 문자 등의 인쇄 정밀도가 좌우되어 버린다. 구체적으로 설명하면, 예를 들어 기록지의 주행 속도가 빠를 때에는 기록된 화상이나 문자 등이 기록지의 반송 방향으로 신장되어 인쇄되어 버리고, 기록지의 주행 속도가 느릴 때에는 기록된 화상이나 문자 등이 기록지의 반송 방향으로 축소되어 인쇄되는 등의 문제가 발생한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 라인 헤드형의 액체 토출 장치에서는, 예를 들어 기록지를 주행시키기 위한 모터 등의 제어에 서보모터 등을 사용하고 있다. 즉, 기록지의 주행 속도에 불균일이 생가지 않도록 주행 속도를 일정하게 함으로써, 기록지에 잉크가 착탄하는 타이밍을 제어하고 있다.

이상과 같은 서보 모터 등을 이용한 경우라도 화상 등의 신장이나 축소는 해소되지만, 기록지에의 잉크의 착탄 타이밍에 불과 수 μ의 오차가 있으면, 기록지의 반송 방향으로 색조 불균일, 즉 색의 농도에 불균일이 생기는 경우가 있다. 구체적으로는, 서보모터에 의한 기록지의 주행 속도의 제어가 불과 수 μ 늦으면, 이 부분에서 색조가 짙어져 버린다. 한편, 서보 모터에 의한 기록지의 주행 속도의 제어가 불과 수 μ 빨라지면 이 부분에서 색조가 옅어지고, 또한 기록지의 주행 속도의 제어가 수십 μ, 수백 μ의 레벨로 빨라지면 기록지의 반송 방향과 대략 직교 방향에 걸쳐서 잉크가 착탄되어 있지 않은 부분, 이른바 흰줄이 생겨 버린다.

한편, 시리얼형의 액체 토출 장치에서는 기록지의 주행을 정지시켜 인쇄할 때에, 전회의 인쇄 부위와 금회의 인쇄 부외와의 경계를 소정의 범위에서 포개어지도록, 이른바 오버랩부를 설치한 인쇄를 행함으로써 인쇄지의 반송 방향으로 발생하는 색조 불균일이나 흰줄을 방지하고 있다. 시리얼형의 액체 토출 장치에서는 색조 불균일이나 흰줄 등은 억제할 수 있지만, 상기한 오버랩부를 설치하고 있음으로써 인쇄에 걸리는 시간이 길어지거나, 인쇄에 사용하는 잉크의 양이 많아지는 등의 문제가 있다.

이상과 같은 문제를 해결하기 위해, US 특허 5172139호 명세서에 개시되어 있는 바와 같은 구성, 즉 잉크를 토출하는 액체 토출부의 노즐과 대향 위치에 발열 저항체를 노즐의 중심선을 포함하는 면에서 서로 면 대칭이 되도록 복수 설치하고, 각각의 발열 저항체의 발열량을 다르게 하는 구성을 이용함으로써, 잉크의 토출 방향을 제어하는 것이 일본 특허 공개 제2000-185403호 공보에 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2000-185403호 공보에 개시된 구성에서는, 각 발열 저항체의 발열량이 적절하지 않은 경우, 원하는 토출 방향으로 잉크를 토출할 수 없는 경우가 있고, 그 결과, 화질이 저하되는 경우가 있다. 구체적으로는, 도22에 도시하는 액체 토출부(201)와 같이 각 발열 저항체(202)에 공급되는 에너지가 적절하지 않은 경우, 각 발열 저항체(202)가 잉크(203)에 발생시키는 기포(204)의 크기 등의 밸런스가 악화된다. 즉, 이 액체 토출부(201)에서는 각 발열 저항체(202) 상의 잉크(203)를 압박하는 압력의 밸런스가 불안정해져, 잉크의 토출 방향이 변동될 우려 가 있다.

또한, 액체 토출부(20)에서는 각 발열 저항체(202) 상의 잉크(203)를 압박하는 압력의 밸런스가 불안정해져 버린 경우, 노즐(205)로부터의 잉크 액적(i)의 토출 각도(θ)가 지나치게 작아지는 경우가 있다. 이 경우, 액체 토출부(201)에서는 잉크 액적(i)의 토출 각도(θ)가 지나치게 작아지므로, 잉크 액적(i)이 노즐(205)로부터 토출될 때에 노즐(205)의 모서리부(205a)에 닿아 버리고, 또한 토출 방향이 변동되어 버린다.

이상의 것에 의해, 잉크 토출 헤드(201)에서는 잉크 액적(i)이 기록지(P)의 주면에 착탄되었을 때에 착탄점이 어긋나 색조 불균일이나 흰줄 등이 생겨 버려 화질이 저하되는 경우가 있다.

그래서, 액체 토출부(201)에 있어서는, 잉크 액적(i)을 노즐(205)로부터 토출하기 위한 각 발열 저항체(202)의 발열량, 즉 각 발열 저항체(202)를 발열시키기 위해 각 발열 저항체(202)에 공급되는 전류 등의 에너지량 등을 적절하게 제어하는 것이 중요하다.

본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래의 기술이 갖는 문제점을 해소할 수 있는 신규의 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 각 압력 발생 소자에 의해 발생하는 액체를 압박하는 압력 밸런스가 제어 불가능해지는 것을 방지함으로써, 화질의 저하를 방지하는 것이 가능한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 액체 토출 장치는 액체를 저류하는 액실과, 액실에 2개 이상 설치되고 액실에 저류된 액체를 압박하는 압력 발생 소자와, 각 압력 발생 소자에 의해 압박된 액체를 액실로부터 액적의 상태로 토출시키는 토출구를 갖고, 각 압력 발생 소자에의 에너지의 공급 타이밍 및 공급 시간을 제어하여 토출구로부터 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는 토출 제어 수단을 구비한다. 여기서, 상기 토출 제어 수단은, 상기 액적의 토출 방향을 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향으로 변화시키기 위해, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향과 반대측의 압력 발생 소자에 공급되는 에너지를 기준으로 하여, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 기준이 되는 에너지의 공급 타이밍에 대해, 이 기준이 되는 에너지의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 에너지를 공급하고, 이 타이밍의 어긋남의 차이에 따라 상기 토출 각도를 제어한다.

본 발명에 관한 액체 토출 장치는 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 상기 기준 에너지와 동일한 타이밍에서 상기 에너지를 공급하거나, 또는 상기 기준 에너지에 대해, 이 기준 에너지의 공급 시간의 7.5 ％ 이상, 20 ％ 이하의 범위에서 시간을 어긋나게 하여 상기 에너지를 공급함으로써, 각 압력 발생 소자에 적절한 타이밍에 에너지가 공급되고, 액체를 토출구로부터 원하는 방향으로 토출할 수 있다.

본 발명에 관한 액체 토출 방법은 액체를 저류하는 액실과, 액실에 2개 이상 설치되고 액실에 저류된 액체를 압박하는 압력 발생 소자와, 각 압력 발생 소자에 의해 압박된 액체를 액실로부터 액적의 상태로 토출시키는 토출구를 갖는 액체 토출 장치의 액체 토출 방법으로서, 상기 액적의 토출 방향을 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향으로 변화시키기 위해, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향과 반대측의 압력 발생 소자에 공급되는 에너지를 기준으로 하여, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 기준이 되는 에너지의 공급 타이밍에 대해, 이 기준이 되는 에너지의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 에너지를 공급하고, 이 타이밍의 어긋남의 차이에 따라 상기 토출구로부터 상기 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어한다.

본 발명에 관한 액체 토출 방법은 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 상기 기준 에너지와 동일한 타이밍에서 상기 에너지를 공급하거나, 또는 상기 기준 에너지에 대해, 이 기준 에너지의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위에서 시간을 어긋나게 하여 상기 에너지를 공급함으로써, 각 압력 발생 소자에 적절한 타이밍에 에너지가 공급되므로, 액적을 토출구로부터 원하는 방향으로 토출할 수 있다.

본 발명에 관한 액체 토출 장치 및 방법에 따르면, 토출된 액적의 착탄점의 어긋남도 억제되어 우수한 화질의 인쇄를 행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻을 수 있는 구체적인 이점은 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명되는 실시 형태의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.

도1은 본 발명에 관한 액체 토출 장치를 도시하는 사시도이다.

도2는 액체 토출 장치에 이용되는 잉크젯 프린트 헤드 카트리지를 도시하는 사시도이다.

도3은 잉크젯 프린트 헤드 카트리지를 도시하는 단면도이다.

도4a 및 도4b는 잉크젯 헤드 프린트 헤드 카트리지에 잉크 카트리지가 장착되었을 때의 잉크 공급부를 도시하고 있는 도면으로, 도4a는 공급구가 폐색된 상태를 도시하는 모식도이고, 도4b는 공급구가 개구된 상태를 도시하는 모식도이다.

도5는 잉크젯 프린트 헤드 카트리지를 구성하는 잉크 카트리지와 잉크 토출 헤드의 관계를 나타내는 단면도이다.

도6a 및 도6b는 잉크 카트리지의 접속부에 있어서의 밸브 기구를 도시하고 있는 도면으로, 도6a는 밸브가 폐쇄된 상태를 도시하는 단면도이고, 도6b는 밸브가 개방된 상태를 도시하는 단면도이다.

도7은 잉크젯 프린트 헤드 카트리지의 잉크 토출 헤드를 도시하는 분해 사시도이다.

도8은 잉크 토출 헤드를 도시하는 평면도이다.

도9는 잉크 토출 헤드가 잉크 액적을 토출하는 상태를 도시하고, 대략 동일한 크기의 잉크 기포가 잉크 액실 내에 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.

도10은 잉크 토출 헤드가 잉크 액적을 토출하는 상태를 설명하고 있고, 2개의 잉크 기포에 의해 노즐로부터 잉크 액적이 대략 바로 아래로 토출된 상태를 도시하는 단면도이다.

도11은 잉크 토출 헤드가 잉크 액적을 토출하는 상태를 도시하고, 다른 크기의 잉크 기포가 잉크 액실 내에 형성된 상태를 도시하는 단면도이다.

도12는 잉크 토출 헤드가 잉크 액적을 토출하는 상태를 도시하고, 2개의 잉크 기포에 의해 노즐로부터 잉크 액적이 대략 경사 방향으로 토출된 상태를 도시하는 단면도이다.

도13은 액체 토출 장치의 일부를 투시하여 도시하는 측면도이다.

도14는 액체 토출 장치의 제어 회로를 나타내는 블럭도이다.

도15는 제어 회로의 토출 제어부를 도시하는 회로도이다.

도16a 내지 도16c는 토출 제어부가 잉크 액적의 토출 방향을 제어하는 것을 도시하는 도면으로, 도16a는 잉크 액적이 대략 바로 아래 방향으로 토출되는 상태를 도시하는 단면도이고, 도16b는 잉크 액적이 노즐을 중심으로 기록지의 폭 방향의 한 쪽 대략 경사 방향으로 토출되는 상태를 도시하는 단면도이고, 도16c는 잉크 액적이 노즐을 중심으로 기록지의 폭 방향의 다른 쪽 대략 경사 방향으로 토출되는 상태를 설명하는 단면도이다.

도17은 잉크 토출 헤드를 구성하는 한 쌍의 발열 저항체의 전류 공급 타이밍의 어긋남량과 토출 각도의 관계를 나타내는 특성도이다.

도18a 내지 도18f는 잉크 토출 헤드에 있어서의 한 쌍의 발열 저항체에 펄스 전류가 타이밍을 어긋나게 하여 공급되었을 때에, 노즐로부터 토출된 잉크 액적의 착탄점을 나타내는 모식도로, 도18a는 전류 공급 타이밍의 어긋남량이 O ％일 때의 착탄점이고, 도18b는 전류 공급 타이밍의 어긋남량이 7.5 ％일 때의 착탄점이고, 도18c는 전류 공급 타이밍의 어긋남량이 13 ％일 때의 착탄점이고, 도18d는 전류 공급 타이밍의 어긋남량이 20 ％일 때의 착탄점이고, 도18e는 전류 공급 타이밍의 어긋남량이 21 ％일 때의 착탄점이고, 도18f는 전류 공급 타이밍의 어긋남량이 23 ％일 때의 착탄점이다.

도19는 본 발명에 관한 액체 토출 장치의 인쇄 동작을 설명하는 흐름도이다.

도20은 본 발명에 관한 액체 토출 장치에 있어서, 헤드 캡 개방 기구가 개방되어 있는 상태를 일부 투시하여 도시하는 측면도이다.

도21a 내지 도21c는 잉크 토출 헤드의 다른 예로, 도21a는 기록지의 반송 방향으로 발열 저항체가 병설된 상태를 도시하는 평면도이고, 도21b는 잉크실 내에 발열 저항체가 3개 설치된 상태를 도시하는 평면도이고, 도21c는 잉크실 내에 발열 저항체가 4개 설치된 상태를 도시하는 평면도이다.

도22는 종래의 액체 토출부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명이 적용된 잉크젯 방식의 액체 토출 장치인 프린터 장치(1)는 도1에 도시한 바와 같이 소정의 방향으로 주행하는 기록지(P)에 대해 잉크 등을 토출하여 화상이나 문자를 인쇄하는 것이다. 이 프린터 장치(1)는 기록지(P)의 인쇄 폭에 맞추어 기록지(P)의 폭 방향, 즉 도1 중 화살표 W 방향으로 잉크 토출구(노즐)를 대략 라인 형상으로 병설한, 이른바 라인 헤드형의 프린터 장치이다.

본 발명에 관한 프린터 장치(1)는 잉크(4)를 토출하는 잉크젯 프린트 헤드 카트지리(이하, 단위 헤드 카트리지라 함)(2)와, 이 헤드 카트리지(2)를 장착하는 프린터 본체(3)를 구비한다. 프린터 장치(1)는 헤드 카트리지(2)가 프린터 본체(3)에 대해 착탈 가능하고, 또한 헤드 카트리지(2)에 대해 잉크 공급원이 되는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)가 착탈 가능하게 장착된다. 이 프린터 장치(1)에서는 옐로우 잉크가 봉입된 잉크 카트리지(11y), 마젠타 잉크가 봉입된 잉크 카트리지(11m), 시안 잉크가 봉입된 잉크 카트리지(11c), 블랙 잉크가 봉입된 잉크 카트리지(11k)가 사용 가능하게 되어 있고, 또한 프린터 본체(3)에 대해 착탈 가능한 헤드 카트리지(2)와, 헤드 카트리지(2)에 대해 착탈 가능한 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)를 소모품으로 하여 교환 가능하게 되어 있다.

이와 같은 프린터 장치(11)는 기록지(P)를 적층하여 수납하는 트레이(55a)를 프린터 본체(3)의 전방면 바닥면측에 설치된 트레이 장착부(5)에 장착함으로써, 트레이(55a)에 수납되어 있는 기록지(P)를 프린터 본체(3) 내에 급지할 수 있다. 트레이(55a)는 프린터 본체(3)의 전방면의 트레이 장착부(5)에 장착되면, 급배지 기구(54)(도13을 참조)에 의해 기록지(P)가 급지구(55)로부터 프린터 본체(3)의 배면측에 급지된다. 프린터 본체(3)의 배면측으로 이송된 기록지(P)는 반전 롤러(83)(도13을 참조)에 의해 반송 방향이 반전되고, 왕로의 상측을 프린터 본체(3)의 배면측으로부터 전방면측으로 이송된다. 프린터 본체(3)의 배면측으로부터 전방면측으로 이송되는 기록지(P)는 프린터 본체(3)의 전방면에 설치된 배지구(56)로부터 배지될 때까지 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 처리 장치(69)(도14를 참조)로부터 입력된 문자 데이터나 화상 데이터에 따른 인쇄 데이터가 문자나 화상으로서 인쇄된다.

기록지(P)에 인쇄를 행하는 헤드 카트리지(2)는 프린터 본체(3)의 상면측으로부터, 즉 도1 중 화살표 A 방향으로부터 장착되어, 급배지 기구(54)에 의해 주행하는 기록지(P)에 대해 잉크(4)를 토출하여 인쇄를 행한다. 여기서는, 우선 상술한 프린터 장치(1)를 구성하는 프린터 본체(1)에 대해 착탈 가능한 헤드 카트리지(2)와, 이 헤드 카트리지(2)에 착탈 가능해진 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

헤드 카트리지(2)는 도전성의 액체인 잉크(4)를, 예를 들어 전기 열변환식, 또는 전기 기계 변환식 등을 이용한 압력 발생 수단이 발생한 압력에 의해 미세하게 입자화하여 토출하고, 기록지(P) 등의 대상물의 주면에 액적의 상태로 하여 내뿜는다. 구체적으로, 헤드 카트리지(2)는 도2 및 도3에 도시한 바와 같이 카트리지 본체(21)를 갖고, 이 카트리지 본체(21)에는 잉크(4)가 충전된 용기인 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)가 장착된다. 또, 이하에서는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)를 단순하게 잉크 카트리지(11)라고도 한다.

헤드 카트리지(2)에 착탈 가능한 잉크 카트리지(11)는 도3에 도시한 바와 같이 강도나 내잉크성을 갖는 폴리프로필렌 등의 수지 재료 등을 사출 성형함으로써 성형되는 카트리지 용기(12)를 갖고 있다. 이 카트리지 용기(12)는 길이 방향을 사용하는 기록지(P)의 폭 방향의 치수와 대략 동일한 치수로 이루어지는 대략 직사각 형상으로 형성되고, 내부에 저류하는 잉크 용량을 최대한으로 늘리는 구성으로 되어 있다.

구체적으로, 잉크 카트리지(11)를 구성하는 카트리지 용기(12)에는 잉크(4)를 수용하는 잉크 수용부(13)와, 잉크 수용부(13)로부터 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21)에 잉크(4)를 공급하는 잉크 공급부(14)와, 외부로부터 잉크 수용부(13) 내에 공기를 취입하는 외부 연통 구멍(15)과, 외부 연통 구멍(15)으로부터 취입된 공기를 잉크 수용부(13) 내에 도입하는 공기 도입로(16)와, 외부 연통 구멍(15)과 공기 도입로(16) 사이에서 잉크(4)를 일시적으로 저류하는 저류부(17)와, 잉크 카트리지(11)를 카트리지 본체(21)에 계지하기 위한 계지 돌기부(18) 및 결합 단차부(19)가 설치되어 있다.

잉크 수용부(13)는 기밀성이 높은 재료에 의해 잉크(4)를 수용하기 위한 공간을 형성하고 있다. 잉크 수용부(13)는 대략 직사각형으로 형성되고, 길이 방향의 치수가 사용하는 기록지(P)의 폭 방향, 즉 도3 중에 도시하는 기록지(P)의 폭 방향(W)의 치수와 대략 동일한 치수가 되도록 형성되어 있다.

잉크 공급부(14)는 잉크 수용부(13)의 하측 대략 중앙부에 설치되어 있다. 이 잉크 공급부(14)는 잉크 수용부(13)와 연통된 대략 돌기 형상의 노즐이고, 이 노즐의 선단부가 후술하는 헤드 카트리지(2)의 접속부(26)에 끼워 맞추어짐으로써, 잉크 카트리지(2)의 카트리지 용기(12)와 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21)를 접속한다.

잉크 공급부(14)는 도4a 및 도4b에 도시한 바와 같이 잉크 카트리지(11)의 바닥면(14a)에 잉크(4)를 공급하는 공급구(14b)가 마련되어 있다. 이 바닥면(14a)에 공급구(14b)를 개폐하는 밸브(14c)와, 밸브(14c)를 공급구(14b)의 폐색하는 방향으로 압박하는 코일 스프링(14d)과, 밸브(14c)를 개폐하는 개폐 핀(14e)을 구비하고 있다. 헤드 카트리지(2)의 접속부(26)에 접속되는 잉크(4)를 공급하는 공급구(14b)는 도4a에 도시한 바와 같이 잉크 카트리지(11)가 헤드 카트리지(2)의 헤드 카트리지 본체(21)에 장착되기 전의 단계에 있어서, 압박 부재인 코일 스프링(14d)의 압박력에 의해 밸브(14c)가 공급구(14b)를 폐쇄하는 방향으로 압박되어 폐색되어 있다. 그리고, 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 장착되면, 도4b에 도시한 바와 같이 개폐 핀(14c)이 헤드 카트리지(2)를 구성하는 카트리지 본체(21)의 접속부(26)의 상부에 의해 코일 스프링(14b)의 압박 방향과는 반대 방향으로 밀려 올라간다. 이에 의해, 밀려 올라간 개폐 핀(14e)은 코일 스프링(14d)의 압박력에 대항하여 밸브(14c)를 밀어 올려 공급구(14b)를 개방한다. 이와 같이 하여, 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급부(14)는 잉크 카트리지(2)의 접속부(26)에 접속되고, 잉크 수용부(13)와 잉크 저장부(31)를 연통하여 잉크 저장부(31)에의 잉크(4)의 공급이 가능한 상태가 된다.

또한, 잉크 카트리지(11)를 헤드 카트리지(2)측의 접속부(26)로부터 빼낼 때, 즉 잉크 카트리지(11)를 헤드 카트리지(2)의 장착부(22)로부터 제거할 때에는 밸브(14c)의 개폐 핀(14c)에 의한 밀어 올림 상태가 해제되고, 밸브(14c)가 코일 스프링(14d)의 압박 방향으로 이동하여 공급(14b)을 폐색한다. 이에 의해, 잉크 카트리지(11)를 카트리지 본체(21)에 장착하기 직전에, 잉크 공급부(14)의 선단부가 하방을 향하고 있는 상태라도 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 잉크 카트리지(11)를 카트리지 본체(21)로부터 빼냈을 때에는, 즉시 밸브(14c)가 공급구(14b)를 폐색하므로, 잉크 공급부(14)의 선단부로부터 잉크(4)가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

외부 연통 구멍(15)은 도3에 도시한 바와 같이 잉크 카트리지(11) 외부로부터 잉크 수용부(13)에 공기를 취입하는 통기구이다. 외부 연통 구멍(15)은 헤드 카트리지(2)의 장착부(22)에 장착되었을 때에도, 외부를 향해 외기를 취입할 수 있도록 장착부(22)에의 장착시에 외부를 향하는 위치인 카트리지 용기(12)의 상면, 여기서는 상면 대략 중앙에 설치되어 있다. 외부 연통 구멍(15)은 잉크 카트리지 (11)가 카트리지 본체(21)에 장착되어, 잉크 수용부(13)로부터 카트리지 본체(21)측으로 잉크(4)가 흘러 내렸을 때에, 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)가 감소한 만큼에 상당하는 만큼의 공기를 외부로부터 잉크 카트리지(11) 내에 취입한다.

공기 도입로(16)는 잉크 수용부(13)와 외부 연통 구멍(15)을 연통하고, 외부 연통 구멍(15)으로부터 취입된 공기를 잉크 수용부(13) 내로 도입한다. 이에 의해, 이 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 장착되었을 때에, 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21)에 잉크(4)가 공급되어 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)가 감소하여 내부가 감압 상태가 되어도, 잉크 수용부(13)에는 공기 도입로(16)에 의해 잉크 수용부(13)에 공기가 도입되므로, 내부의 압력이 평형 상태로 유지되어 잉크(4)를 카트리지 본체(21)에 적절하게 공급할 수 있다.

저류부(17)는 외부 연통 구멍(15)과 공기 도입로(16) 사이에 설치되고, 잉크 수용부(13)에 연통하는 공기 도입로(16)로부터 잉크(4)가 누출되었을 때에, 잉크(4)가 갑자기 외부로 유출되지 않도록 잉크(4)를 일시적으로 저류한다. 이 저류부(17)는 긴 쪽의 대각선을 잉크 수용부(13)의 길이 방향으로 한 대략 능형(菱形)으로 형성되고, 잉크 수용부(13)의 가장 하측에 위치하는 정상부에, 즉 짧은 쪽의 대각선 상의 하측에 공기 도입로(16)를 마련하도록 하고, 잉크 수용부(13)에 의해 진입된 잉크(4)를 다시 잉크 수용부(13)로 복귀시킬 수 있도록 하고 있다.

계지 돌기부(18)는 잉크 카트리지(11)의 짧은 변의 한 쪽 측면에 설치된 돌기부로, 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21)의 래치 레버(24)에 형성된 결합 구멍(24a)과 결합한다. 이 계지 돌기부(18)는 상면이 잉크 수용부(13)의 측면에 대 해 대략 직교하는 평면에서 형성되는 동시에, 하면은 측면으로부터 상면을 향해 경사지도록 형성되어 있다.

결합 단차부(19)는 잉크 카트리지(11)의 계지 돌기부(18)가 설치된 측면의 반대측 측면의 상부에 설치되어 있다. 결합 단차부(19)는 카트리지 용기(12)의 상면과 일단부를 접하는 경사면(19a)과, 이 경사면(19a)의 타단부와 다른 쪽 측면과 연속하여 상면과 대략 평행한 평면(19b)으로 이루어진다. 잉크 카트리지(11)는 결합 단차부(19)가 설치되어 있음으로써, 평면(19b)이 설치된 측면의 높이가 카트리지 용기(12)의 상면보다 1단 낮아지도록 형성되고, 이 단차부에서 카트리지 본체(21)의 결합 부재(23)와 결합한다. 결합 단차부(19)는 헤드 카트리지(2)의 장착부(22)에 삽입될 때, 삽입단부측의 측면에 설치되고, 헤드 카트리지(2)의 장착부(22)측 결합 부재(23)에 결합함으로써, 잉크 카트리지(11)를 장착부(22)에 장착할 때의 회전 지지점부가 된다.

이상과 같은 구성의 잉크 카트리지(11)는 상술한 구성 외에, 예를 들어 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)의 잔량을 검출하기 위한 잔량 검출부나, 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)를 식별하기 위한 식별부 등을 구비하고 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 잉크(4)를 수납한 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)가 장착되는 헤드 카트리지(2)에 대해 설명한다.

헤드 카트리지(2)는 도2 및 도3에 도시하는 바와 같이 상술한 잉크 카트리지(11)와 카트리지 본체(21)에 의해 구성되고, 카트리지 본체(21)에는 잉크 카트리지 (11)가 장착되는 장착부(22y, 22m, 22c, 22k)[이하, 전체를 나타낼 때에는 단순히 장착부(22)라고도 함]와, 잉크 카트리지(11)를 고정하는 결합 부재(23) 및 래치 레버(24)와, 잉크 카트리지(11)를 취출 방향으로 압박하는 압박 부재(25)와, 잉크 공급부(14)와 접속되어 잉크(4)가 공급되는 접속부(26)와, 잉크(4)를 토출하는 잉크 토출 헤드(27)와, 잉크 토출 헤드(27)를 보호하는 헤드 캡(28)을 갖고 있다.

잉크 카트리지(11)가 장착되는 장착부(22)는 잉크 카트리지(11)가 장착되도록 상면을 잉크 카트리지(11)의 삽탈구로서 대략 오목 형상으로 형성되고, 여기서는 4개의 잉크 카트리지(11)가 기록지(P)의 폭 방향과 대략 직교 방향, 즉 기록지 (P)의 반송 방향으로 나열하여 수납된다. 장착부(22)는 잉크 카트리지(11)가 수납되므로, 잉크 카트리지(11)와 마찬가지로 인쇄 폭의 방향으로 길게 설치되어 있다. 카트리지 본체(21)에는 잉크 카트리지(11)가 수납 장착된다.

장착부(22)는 도2에 도시한 바와 같이 잉크 카트리지(11)가 장착되는 부분으로, 옐로우용 잉크 카트리지(11y)가 장착되는 부분을 장착부(22y)라 하고, 마젠타용 잉크 카트리지(11m)가 장착되는 부분을 장착부(22m)라 하고, 시안용 잉크 카트리지(11c)가 장착되는 부분을 장착부(22c)라 하고, 블랙용 잉크 카트리지(11k)가 장착되는 부분을 장착부(22k)라 하고, 각 장착부(22y, 22m, 22c, 22k)는 격벽(22a)에 의해 각각 구획되어 있다. 또, 상술한 바와 같이 블랙의 잉크 카트리지(11k)는 일반적으로 사용량이 많기 때문에, 잉크(4)의 내용량이 많아지도록 두껍게 형성되어 있으므로, 폭이 다른 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c)보다도 크게 되어 있다. 이로 인해, 장착부(22k)는 잉크 카트리지(11k)의 두께에 맞추어 다른 장착부(22y, 22m, 22c)보다도 넓어져 있다.

또한, 잉크 카트리지(11)가 장착되는 장착부(22)의 개구단부에는 도3에 도시한 바와 같이 결합 부재(23)가 설치되어 있다. 이 결합 부재(23)는 장착부(22)의 길이 방향의 일단부 모서리에 설치되어 있고, 잉크 카트리지(11)의 결합 단차부(19)와 결합한다. 잉크 카트리지(11)는 잉크 카트리지(11)의 결합 단차부(19)측을 삽입단부로서 비스듬하게 장착부(22) 내에 삽입하고, 결합 단차부(19)와 결합 부재(23)의 결합 위치를 회전 지지점으로 하여 잉크 카트리지(11)의 결합 단차부(19)가 설치되어 있지 않은 측을 장착부(22)측으로 회전시키도록 하여 장착부(22)에 장착할 수 있다. 이에 의해, 잉크 카트리지(11)는 장착부(22)에 용이하게 장착할 수 있다.

래치 레버(24)는 판 스프링을 절곡하여 형성되는 것으로, 장착부(22)의 결합 부재(23)에 대해 반대측 측면, 즉 길이 방향의 타단부 측면에 설치되어 있다. 래치 레버(24)는 기단부가 장착부(22)를 구성하는 길이 방향의 타단부 측면의 바닥면측에 일체적으로 설치되고, 선단부측이 이 측면에 대해 근접 이격되는 방향으로 탄성 변위하도록 형성되고, 선단부측에 결합 구멍(24a)이 형성되어 있다. 래치 레버(24)는 잉크 카트리지가 장착부(22)에 장착되는 동시에 탄성 변위하고, 결합 구멍(24a)이 잉크 카트리지(11)의 계지 돌기부(18)와 결합하여 장착부(2)에 장착된 잉크 카트리지(11)가 장착부(22)로부터 탈락하지 않도록 한다.

압박 부재(25)는 잉크 카트리지(11)의 결합 단차부(19)에 대응하는 측면측의 바닥면 상에 잉크 카트리지(11)를 제거하는 방향으로 압박하는 판 스프링을 절곡하 여 설치된다. 압박 부재(25)는 절곡함으로써 형성된 정상부를 갖고, 바닥면에 대해 근접 이격하는 방향으로 탄성 변위하고, 정상부에서 잉크 카트리지(11)의 바닥면을 압박하고, 장착부(22)에 장착되어 있는 잉크 카트리지(11)를 장착부(22)로부터 제거하는 방향으로 압박하는 이젝트 부재이다. 압박 부재(25)는 래치 레버(24)의 결합 구멍(24a)과 계지 돌기부(18)의 결합 상태가 해제되었을 때, 장착부(23)로부터 잉크 카트리지(11)를 배출한다.

각 장착부(22y, 22m, 22c, 22k)의 길이 방향 대략 중앙에는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)가 장착부(22y, 22m, 22c, 22k)에 장착되었을 때, 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c, 11k)의 잉크 공급부(14)가 접속되는 접속부(26)가 설치되어 있다. 이 접속부(26)는 잉크 공급부(14)로부터 잉크 토출 헤드(27)에 잉크를 공급하는 잉크 공급로가 된다.

구체적으로, 접속부(26)는 도5에 도시한 바와 같이 잉크 카트리지(11)로부터 공급되는 잉크(4)를 모으는 잉크 저장부(31)와, 접속부(26)에 연결되는 잉크 공급부(14)를 밀봉하는 밀봉 부재(32)와, 잉크(4) 내의 불순물을 제거하는 필터(33)와, 잉크 토출 헤드(27)측에의 공급로를 개폐하는 밸브 기구(34)를 갖고 있다.

잉크 저장부(31)는 잉크 공급부(14)와 접속되어 잉크 카트리지(11)로부터 공급되는 잉크(4)를 모으는 공간부이다. 밀봉 부재(32)는 잉크 저장부(31)의 상단부에 설치된 부재이고, 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급부(14)가 접속부(26)의 잉크 저장부(31)에 접속될 때, 잉크(4)가 외부로 누출되지 않도록 잉크 저장부(31)와 잉크 공급부(14) 사이를 밀폐한다. 필터(33)는 잉크 카트리지(11)의 착탈시 등에 잉 크(4)에 혼입되어 버린 먼지를 제거하는 것으로, 잉크 저장부(31)보다도 하류에 설치되어 있다.

밸브 기구(34)는 도6a 및 도6b에 도시한 바와 같이 잉크 저장부(31)로부터 잉크(4)가 공급되는 잉크 유입로(34a)와, 잉크 유입로(34a)로부터 잉크(4)가 유입하는 잉크실(34b)과, 잉크실(34b)로부터 잉크(4)를 유출하는 잉크 유출로(34c)와, 잉크실(34b)을 잉크 유입로(34a)측과 잉크 유출로(34c)측 사이에 설치된 개구부(34d)와, 개구부(34d)를 개폐하는 밸브(34e)와, 개구부(34d)를 폐색하는 방향으로 밸브(34e)를 압박하는 압박 부재(34f)와, 압박 부재(34f)의 세기를 조절하는 부압 조정 나사(34g)와, 밸브(34e)와 접속되는 밸브 샤프트(34h)와, 밸브 샤프트(34h)와 접속되는 다이어프램(34i)을 갖는다.

잉크 유입로(34a)는 잉크 저장부(31)를 거쳐서 잉크 카트리지(11)의 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)를 잉크 토출 헤드(27)에 공급 가능하게 잉크 수용부(13)와 연결하는 공급로이다. 잉크 유입로(34a)는 잉크 저장부(31)의 바닥면측으로부터 잉크실(34b)까지 설치되어 있다. 잉크실(34b)은 잉크 유입로(34a), 잉크 유출로(34c) 및 개구부(34d)와 일체로 되어 형성된 대략 직육면체를 이루는 공간부로, 잉크 유입로(34a)로부터 잉크(4)가 유입하고, 개구부(34d)를 거쳐서 잉크 유출로(34c)로부터 잉크(4)를 유출한다. 잉크 유출로(34c)는 잉크실(34b)로부터 개구부(34d)를 거쳐서 잉크(4)가 공급되고, 또한 잉크 토출 헤드(27)와 연결된 공급로이다. 잉크 유출로(34c)는 잉크실(34b)의 바닥면측으로부터 잉크 토출 헤드(27)까지 연장되어 있다.

밸브(34e)는 개구부(34d)를 폐색하여 잉크 유입로(34a)측과 잉크 유출로(34c)측을 분할하는 밸브로, 잉크실(34b) 내에 배치된다. 밸브(34e)는 압박 부재(34f)의 압박력과, 밸브 샤프트(34h)를 거쳐서 접속된 다이어프램(34i)의 복원력과, 잉크 유출로(34c)측의 잉크(4)의 부압에 의해 상하로 이동한다. 밸브(34e)는 하단부에 위치할 때, 잉크실(34b)을 잉크 유입로(34a)측과 잉크 유출로(34c)측을 분리하도록 개구부(34d)를 폐색하고, 잉크 유출로(34c)에의 잉크(4)의 공급을 차단한다. 밸브(34e)는 압박 부재(34f)의 압박력에 대항하여 상단부에 위치할 때, 잉크실(34b)을 잉크 유입로(34a)측과 잉크 유출로(34c)측을 차단하지 않고 잉크 토출 헤드(27)로 잉크(4)의 공급을 가능하게 한다. 또, 밸브(34e)를 구성하는 재질은 그 종류에 관계없지만, 높은 폐색성을 확보하기 위해 예를 들어 고무 탄성체, 이른바 엘라스토머 등에 의해 형성된다.

압박 부재(34f)는 예를 들어 압축 코일 스프링 등으로, 밸브(34e)의 상면과 잉크실(34b)의 상면 사이에서 부압 조정 나사(34g)와 밸브(34e)를 접속하고, 압박력에 의해 밸브(34e)를 개구부(34d)를 폐색하는 방향으로 압박한다. 부압 조정 나사(34g)는 압박 부재(34f)의 압박력을 조정하는 나사이고, 압박 조정 나사(34g)를 조정함으로써 압박 부재(34f)의 압박력을 조정할 수 있도록 하고 있다. 이에 의해, 부압 조정 나사(34g)는, 상세한 것은 후술하지만 개구부(34d)를 개폐하는 밸브(34e)를 동작시키는 잉크(4)의 부압을 조정할 수 있다.

밸브 샤프트(34h)는 일단부에 접속된 밸브(34e)와, 타단부에 접속된 다이어프램(34i)을 연결하여 운동하도록 설치된 샤프트이다. 다이어프램(34j)은 밸브 샤프트(34h)의 타단부에 접속된 얇은 탄성판이다. 이 다이어프램(34i)은 잉크실(34b)의 잉크 유출로(34c)측의 일 주면과, 외기와 접하는 다른 주면으로 이루어지고, 대기압과 잉크(4)의 부압에 의해 외기측과 잉크 유출로(34c)측으로 탄성 변위한다.

이상과 같은 밸브 기구(34)에서는 도6a에 도시한 바와 같이, 밸브(34e)가 압박 부재(34f)의 압박력과 다이어프램(34i)의 압박력에 의해 잉크실(34b)의 개구부(34d)를 폐색하도록 압박되어 있다. 그리고, 잉크 토출 헤드(27)로부터 잉크(4)가 토출되었을 때에, 개구부(34d)에서 분할된 잉크 유출로(34c)측의 잉크실(34b)의 잉크(4)의 부압이 높아지면, 도6b에 도시한 바와 같이 잉크(4)의 부압에 의해 다이어프램(34i)이 대기압에 의해 밀려 올라가고, 밸브 샤프트(34h)와 함께 밸브(34e)를 압박 부재(34f)의 압박력에 대항하여 밀어 올린다. 이 때, 잉크실(34b)의 잉크 유입로(34a)측과 잉크 유출로(34c)측 사이의 개구부(34d)가 개방되고, 잉크(4)가 잉크 유입로(34a)측으로부터 잉크 유출로(34c)측에 공급된다. 그리고, 잉크(4)의 부압이 저하되어, 다이어프램(34i)이 복원력에 의해 원래의 형상으로 복귀되고, 압박 부재(34f)의 압박력에 의해 밸브 샤프트(34h)와 함께 밸브(34e)를 잉크실(34b)이 폐색되도록 끌어내린다. 이상과 같이 하여, 밸브 기구(34)에서는 잉크(4)를 토출할 때마다 잉크(4)의 부압이 높아지면, 상술한 동작을 반복한다.

이 접속부(26)에서는 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)가 잉크실(34b)에 공급되면 잉크 수용부(13) 내의 잉크(4)가 감소하지만, 이 때, 공기 도입로(16)로부터 외기가 잉크 카트리지(11) 내로 인입한다. 잉크 카트리지(11) 내에 인입된 공기는 잉크 카트리지(11)의 상방으로 이송된다. 이에 의해, 잉크 액적(i)이 후술하는 노즐(44a)로부터 토출되기 전의 상태로 복귀되어 평형 상태가 된다. 이 때, 공기 도입로(16) 내에 잉크(4)가 거의 없는 상태에서 평형 상태가 된다.

잉크 토출 헤드(27)는 도5에 도시한 바와 같이 카트리지 본체(21)의 바닥면을 따라 배치되어 있고, 접속부(26)로부터 공급되는 잉크 액적(i)을 토출하는 잉크 토출구인 후술하는 노즐(448)이 각 색마다 기록지(P)의 폭 방향, 즉 도5 중 화살표 W 방향으로 대략 라인 형상을 이루도록 되어 있다.

헤드 캡(28)은 도2에 도시한 바와 같이 잉크 토출 헤드(27)를 보호하기 위해 설치된 커버이고, 인쇄 동작할 때에는 잉크 토출 헤드(27)로부터 제거된다. 헤드 캡(28)은 개폐 방향으로 설치된 홈부(28a)와, 길이 방향으로 설치되고 잉크 토출 헤드(27)의 토출면(27a)에 부착된 여분의 잉크(4)를 빨아들이는 청소 롤러(28b)를 갖고 있다. 헤드 캡부(28)는 개폐 동작시에 이 홈부(28a)를 따라 잉크 카트리지(11)의 짧은 방향으로 개폐하도록 되어 있고, 이 때 청소 롤러(28b)가 잉크 토출 헤드(27)의 토출면(27a)에 접촉하면서 회전함으로써, 여분의 잉크(4)를 빨아들여, 잉크 토출 헤드(27)의 토출면(27a)을 청소한다. 이 청소 롤러(28b)에는 예를 들어 흡수성이 높은 부재가 이용된다. 또한, 헤드 캡(28)은 인쇄 동작하지 않을 때에는 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크(4)가 건조되지 않도록 한다.

이상과 같은 구성의 헤드 카트리지(2)는 상술한 구성 외에, 예를 들어 잉크 카트리지(11) 내에 있어서의 잉크 잔량을 검출하는 잔량 검출부나, 접속부(26)에 잉크 공급부(14)가 접속되었을 때에 잉크(4)의 유무를 검출하는 잉크 유무 검출부 등을 구비하고 있다.

상술한 잉크 토출 헤드(27)는 각 색의 잉크(4)에 대응하여 도7 및 도8에 도시한 바와 같이 베이스가 되는 기판(41)과, 기록지(P)의 배송 방향과 대략 직교 방향, 즉 기록지(P)의 폭 방향으로 병설된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와, 잉크(4)의 누출을 방지하는 필름(43)과, 잉크(4)가 액적의 상태로 토출되는 노즐(44a)이 다수 설치된 노즐 시트(44)와, 이들에 둘러싸여 잉크(4)가 공급되는 공간인 잉크 액실(45)과, 잉크 액실(45)에 잉크(4)를 공급하는 잉크 유로(46)를 갖는다.

기판(41)은 실리콘 등의 반도체 기판으로, 그 일 주면(41a)에 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 형성되어 있고, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42)가 기판(41) 상의 후술하는 토출 제어부(63)와 각각 접속되어 있다. 이 토출 제어부(63)는 로직 IC(Integrated Circuit)나 드라이버 트랜지스터 등으로 구성되어 있는 전기 회로이다.

한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)는 토출 제어부(63)로부터 공급되는 펄스 전류로 발열하고, 잉크 액실(45) 내의 잉크(4)를 가열하여 내압을 높이는 압력 발생 소자이다. 그리고, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 가열된 잉크(4)는 후술하는 노즐 시트(44)에 설치된 노즐(44a)로부터 액적의 상태로 토출한다.

필름(43)은 기판(41)의 일부면(41a)에 적층되어 있다. 필름(43)은 예를 들어 노광 경화형 정도의 드라이 필름 레지스트로 이루어지고, 기판(41)의 일 주면(41a)의 대략 전체에 적층된 후, 포토리소그래프 프로세스에 의해 불필요 부분이 제거되고, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 대략 오목 형상으로 둘러싸도록 형성되어 있다. 필름(43)에 있어서는, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 각각을 둘러싸는 부분이 잉크 액실(45)의 일부를 형성한다.

노즐 시트(44)는 잉크 액적(i)을 토출시키기 위한 노즐(44a)이 형성된 두께가 10 ㎛ 내지 15 ㎛ 정도의 시트 형상 부재로, 필름(43)의 회로 기판(41)과 반대측 면 상에 적층되어 있다. 노즐(44a)은 노즐 시트(44)에 원 형상으로 개구된 직경이 15 ㎛ 내지 18 ㎛ 정도인 미소 구멍으로, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 대향하도록 배치되어 있다. 또, 노즐 시트(44)는 잉크 액실(45)의 일부를 구성한다.

잉크 액실(45)은 기판(41), 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b), 필름(43) 및 노즐 시트(44)에 둘러싸인 공간부로, 잉크 유로(46)로부터 공급된 잉크(4)를 저류하는 공간이다. 잉크 액실(45) 내의 잉크(4)는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 가열되어 내압이 상승된다.

잉크 유로(46)는 접속부(26)의 잉크 유출로(34c)와 접속되어 있고, 접속부(26)에 접속된 잉크 카트리지(11)로부터 잉크(4)가 공급되고, 이 잉크 유로(46)에 연통하는 각 잉크 액실(45)에 잉크(4)를 송입하는 유로를 형성한다.

즉, 잉크 유로(46)와 접속부(26)가 연통되어 있다. 이에 의해, 잉크 카트리지(11)로부터 공급되는 잉크(4)가 잉크 유로(46)로 유입하고, 잉크 액실(45) 내에 충전된다.

상술한 1개의 잉크 토출 헤드(27)에는 잉크 액실(45)마다 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 설치되고, 이와 같은 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 설치된 잉크 액실(45)을 각 색 잉크 카트리지(11)마다 100개 내지 5000개 정도 구비하고 있다. 그리고, 잉크 토출 헤드(27)에서는, 프린터 장치(1)의 제어부(68)로부터의 명령에 의해 이들 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 각각을 적절하게 선택하여 발열시키고, 발열된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 대응하는 잉크 액실(45) 내의 잉크(4)를 잉크 액실(45)에 대응하는 노즐(44a)로부터 액적의 상태로 토출시킨다.

즉, 잉크 토출 헤드(27)에 있어서, 잉크 토출 헤드(27)와 결합된 잉크 유로(46)로부터 공급된 잉크(4)가 잉크 액실(45)을 채운다. 그리고, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 단시간, 예를 들어 1 내지 3 μ초 동안 펄스 전류를 흐르게 함으로써, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 각각 급속히 발열하고, 그 결과, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 접하는 부분의 잉크(4)가 가열되어 기상의 잉크 기포가 발생하고, 그 잉크 기포의 팽창에 의해 일정 체적의 잉크(4)가 압박된다[잉크(4)가 비등한다)]. 이에 의해, 노즐(44a)에 접하는 부분에서 잉크 기포에 압박된 잉크(4)와 동등한 체적의 잉크(4)가 잉크 액적(i)으로서 노즐(44a)로부터 토출되어 기록지(P) 상에 착탄된다.

이 잉크 토출 헤드(27)에서는 도8에 도시한 바와 같이 하나의 잉크 액실(45) 내에 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 서로 대략 평행하게 병설되어 있다. 즉, 하나의 잉크 액실(45) 내에 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 구비하는 것이다. 그리고, 잉크 토출 헤드(27)에 있어서는, 도11 중 화살표 C로 나타내는 기록지(P)의 반송 방향과 대략 직교 방향, 즉 도11 중 화살표 W로 나타내는 기록지(P)의 폭 방향으로 서로 대략 평행하게 병설되어 있는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 복수 나열하도록 되어 있다. 또, 도11에서는 노즐(44a)의 위치를 1점 쇄선으로 나타내고 있다.

이와 같이, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)는 하나의 저항체를 2개로 분할한 바와 같은 형상이 되어 길이가 같고 폭이 절반이 되므로, 각각의 저항체의 저항치가 대략 2배의 값이 된다. 이들 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에서의 저항체를 직렬로 접속한 경우, 2배 정도의 저항치를 갖는 저항체가 직렬로 접속되게 되고, 저항치는 분할하기 전의 4배 정도가 된다.

여기서, 잉크 액실(45) 내의 잉크(4)를 비등시키기 위해서는, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 일정한 펄스 전류를 가하여 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 발열시킬 필요가 있다. 이 비등시의 에너지에 의해 잉크 액적(i)을 토출시킨다. 그리고, 저항치가 작으면 흐르는 펄스 전류를 크게 할 필요가 있지만, 1개의 저항체를 2개로 분할한 형상으로 된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)는 저항치가 높아져 있으므로, 값이 작은 펄스 전류로 비등시키는 것이 가능해진다.

이에 의해, 잉크 토출 헤드(27)에서는 펄스 전류를 흐르게 하기 위한 트랜지스터 등을 작게 할 수 있어, 공간 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)의 두께를 얇게 형성하면 저항치를 더욱 높일 수 있지만, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)로서 선정되는 재료나 강도(내구성) 등의 관점에서 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)의 두께를 얇게 하기 위해서는 일정한 한계가 있다. 이로 인해, 두께를 얇게 하는 일 없이 분할함으로써, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)의 저항치를 높게 하고 있다.

그런데, 잉크 액실(45) 내의 잉크를 노즐(44a)로부터 토출시킬 때에, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 잉크 액실(45) 내의 잉크가 비등하기까지의 시간, 즉 기포 발생 시간이 동일해지도록 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 구동 제어하면, 잉크 액적(i)은 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 토출된다. 또한, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)의 기포 발생 시간에 시간차가 발생한 경우에는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에서 대략 동시에 잉크 기포를 발생시키기 곤란해져, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 나열되어 있는 방향 중 어느 한 쪽으로 어긋나 잉크 액적(i)이 토출된다.

구체적으로는, 도9에 도시한 바와 같이 잉크 토출 헤드(27)와 결합된 잉크 유로(46)에 의해 잉크(4)가 공급되어, 잉크 액실(45) 내에 잉크(4)가 채워진다. 그리고, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 동일한 전류치의 펄스 전류가 대략 동일한 타이밍에서 공급됨으로써 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 대략 동일하게 급속히 가열되어, 그 결과 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 접하는 부분의 잉크(4)에 대략 동일한 체적의 잉크 기포(B1, B2)가 각각 발생되고, 이 잉크 기포(B1, B2)의 팽창에 의해 소정 체적의 잉크(4)가 압박된다. 이에 의해, 잉크 토출 헤드(27)에 있어서는, 도10에 도시한 바와 같이 노즐(44a)에 접하는 부분에서 잉크 기포(B1, B2)에 의해 기록지(P)를 향해 대략 수직으로 압박된 잉크(4)와 동등한 체적의 잉크(4)가 잉크 액적(i)으로서 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 토출되어 기록지(P) 상에 착탄된다.

또한 잉크 토출 헤드(27)에 있어서는, 도11에 도시한 바와 같이 한 쌍의 발 열 저항체(42a, 42b)에 다른 타이밍에서 펄스 전류를 공급시키면, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 접하는 부분의 잉크(4)에 다른 타이밍에서 잉크 기포(B3, B4)가 각각 발생되므로, 이들 잉크 기포(B3, B4)가 다른 타이밍에 의한 팽창 과정에 의해 소정 체적의 잉크(4)가 압박된다. 이에 의해 잉크 토출 헤드(27)에 있어서는, 도12에 도시한 바와 같이 잉크 액적(i)이 노즐(44a)로부터 도15 중 화살표 W로 나타낸 기록지(P)의 폭 방향, 잉크 기포(B3, B4) 중 기포 발생 타이밍이 느린 잉크 기포 쪽으로 어긋나 토출되어 기록지(P) 상에 착탄된다.

그래서, 본 발명에 있어서는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 공급되는 펄스 전류의 공급 타이밍을 다르게 하는 경우, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 중 어느 한 쪽의 발열 저항체에 기준 펄스 전류를 공급하고, 다른 쪽 발열 저항체에는 상기 기준 펄스 전류의 공급 타이밍으로부터 상기 기준 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간을 어긋나게 하여, 상기 기준 펄스 전류와 대략 동일한 전류치의 펄스 전류를 공급한다.

이에 의해, 잉크 토출 헤드(27)에서는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 형성되는 잉크 기포(B3, B4)의 다른 타이밍에 의한 팽창 과정이 안정되어, 잉크 액적(i)의 토출 방향이 변동되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 이 잉크 토출 헤드(27)에서는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 대해 적절한 타이밍에서 다른 펄스 전류가 공급되므로, 잉크 액적(i)이 노즐(44a)의 모서리에 접촉해 버리는 문제점을 방지할 수 있어, 잉크 액적(i)의 토출 방향이 변동되는 것을 억제할 수 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 헤드 카트리지(2)가 장착되는 프린터 장치(1)를 구성하는 프린터 본체(3)에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

프린터 본체(3)는, 도1 및 도13에 도시한 바와 같이 헤드 카트리지(2)가 장착되는 헤드 카트리지 장착부(51)와, 헤드 카트리지(2)를 헤드 카트리지 장착부(51)에 보유 지지 및 고정하기 위한 헤드 카트리지 보유 지지 기구(52)와, 헤드 캡을 개폐하는 헤드 캡 개폐 기구(53)와, 기록지(P)를 급배지하는 급배지 기구(54)와, 급배지 기구(54)에 기록지(P)를 공급하는 급지구(55)와, 급배지 기구(54)로부터 기록지(P)가 출력되는 배지구(56)를 갖는다.

헤드 카트리지 장착부(51)는 헤드 카트리지(2)가 장착되는 오목부이고, 주행하는 기록지에 데이터대로 인쇄를 행하기 위해 잉크 토출 헤드(27)의 토출면(27a)과 주행하는 기록지(P)의 지면이 서로 대략 평행해지도록 헤드 카트리지(2)가 장착된다. 헤드 카트리지(2)는 잉크 토출 헤드(27) 내의 잉크 막힘 등으로 교환할 필요가 생기는 경우 등이 있으므로 소모품이다. 그로 인해, 헤드 카트리지 장착부(51)에 대해 착탈 가능하게 헤드 카트리지 보유 지지 기구(52)에 의해 보유 지지된다.

헤드 카트리지 보유 지지 기구(52)는 헤드 카트리지 장착부(51)에 헤드 카트리지(2)를 착탈 가능하게 보유 지지하기 위한 기구이고, 헤드 카트리지(2)에 설치된 손잡이(52a)를 프린터 본체(3)의 계지 구멍(52b) 내에 설치된 도시하지 않은 스프링 등의 압박 부재에 계지함으로써, 프린터 본체(3)에 설치된 기준면(3a)에 압착하도록 하고, 헤드 카트리지(2)를 위치 결정하여 보유 지지 및 고정할 수 있도록 한다.

헤드 캡 개폐 기구(53)는 헤드 카트리지(2)의 헤드 캡(28)을 개폐하는 구동부를 갖고 있고, 인쇄를 행할 때에 헤드 캡(28)을 개방하여 잉크 토출 헤드(27)가 기록지(P)에 대해 노출되도록 하고, 인쇄가 종료되었을 때에 헤드 캡(28)을 폐색하여 잉크 토출 헤드(27)를 보호한다.

급배지 기구(54)는 기록지(P)를 반송하는 구동부를 갖고 있고, 급지구(55)로부터 공급되는 기록지(P)를 헤드 카트리지(2)의 잉크 토출 헤드(27)까지 반송하여 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)이 착탄하고, 인쇄된 기록지(P)를 배지구(56)로 반송하여 장치 외부로 배출한다. 급지구(55)는 급배지 기구(54)에 기록지(P)를 공급하는 개구부이고, 트레이(55a) 등에 복수매의 기록지(P)를 적층하여 저장할 수 있다. 배지구(56)는 잉크 액적(i)이 착탄되어 인쇄된 기록지(P)를 배출하는 개구부이다.

다음에, 이상과 같이 구성된 프린터 장치(1)에 의한 인쇄를 제어하는 도14에 도시한 제어 회로(61)에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

제어 회로(61)는 상술한 프린터 본체(3)의 각 구동 기구(53, 54)가 구동 제어하는 프린터 구동부(62)와, 각 색의 잉크(4)에 대응하는 잉크 토출 헤드(27)에 공급되는 전류 등을 제어하는 토출 제어부(63)와, 각 색의 잉크(4)의 잔량을 경고하는 경고부(64)와, 외부 장치와 신호의 입출력을 행하는 입출력 단자(65)와, 제어 프로그램 등이 기록된 ROM(Read Only Memory)(66)과, 판독된 제어 프로그램 등을 일단 저장하고, 필요에 따라서 판독하는 RAM(Random Access Memory)(67)과, 각 부 의 제어를 행하는 제어부(68)를 갖고 있다.

프린터 구동부(62)는 제어부(68)로부터의 제어 신호를 기초로, 헤드 캡 개폐 기구(53)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜 헤드 캡(28)을 개폐하도록 헤드 캡 개폐 기구를 제어한다. 또한, 프린터 구동부(62)는 제어부(68)로부터의 제어 신호를 기초로, 급배지 기구(54)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜 프린터 본체(3)의 급지구(55)로부터 기록지(P)를 급지하고, 인쇄 후에 배지구(56)로부터 기록지(P)를 배출하도록 급배지 기구를 제어한다.

토출 제어부(63)는 도15에 도시한 바와 같이 각각이 저항체인 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 펄스 전류를 흐르게 하기 위한 전원(71)과, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 전원(71)과의 전기적인 접속을 각각 온/오프(ON/OFF)시키는 스위칭 소자(72a, 72b)와, 스위칭 소자(72a, 72b)의 절환을 제어하는 절환 제어 회로(73)를 구비하는 전기 회로이다.

전원(71)은 발열 저항체(42a, 42b)에 접속되어 각각에 펄스 전류를 공급한다. 또한, 전기 회로에 공급되는 펄스 전류는 전원(71)을 전력원으로 해도 좋지만, 예를 들어 제어부(68) 등으로부터 직접 공급되도록 하는 것도 가능하다.

스위칭 소자(72a)는 발열 저항체(42a)와 그라운드 사이에 배치되어, 발열 저항체(42a)에 흐르는 펄스 전류의 온/오프를 제어한다. 스위칭 소자(72b)는 발열 저항체(42b)와 그라운드 사이에 배치되어, 발열 저항체(42b)에 흐르는 펄스 전류의 온/오프를 제어한다. 그리고, 이들 스위칭 소자(72a, 72b)는 각각 온/오프가 절환됨으로써 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 전원(71)으로부터 전류를 대략 동일한 타이밍 혹은 다른 타이밍에서 공급하게 된다.

절환 제어 소자(73)는, 예를 들어 로직 IC나 드라이버 트랜지스터 등으로 구성된 전기 회로 등이며, 스위칭 소자(72a, 72b)의 온/오프를 절환하여 전원(71)과 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 접속하여 온 상태로 하거나, 혹은 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 접지하여 오프 상태로 한다. 그리고, 절환 제어 회로(73)는 스위칭 소자(72a, 72b)의 온/오프를 각각 절환함으로써, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 펄스 전류가 각각 공급되는 타이밍이나, 펄스 전류가 공급되어 있는 시간 등을 제어한다.

이상과 같은 구성의 토출 제어부(63)에서는 절환 제어 회로(73)가 스위칭 소자(72a, 72b)를 대략 동일한 타이밍에서 온하면, 전원(71)으로부터 펄스 전류가 대략 동일한 타이밍에서 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 동시에 공급된다. 이 때, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)의 저항치가 대략 동일한 경우에는, 펄스 전류가 공급되었을 때에 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 대략 동일한 타이밍에서 발열한다.

이 경우, 잉크 토출 헤드(27)는 도16a에 도시한 바와 같이 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 대략 동일한 타이밍에서 발열하므로 기포의 팽창 과정이 대략 동일해지고, 대략 동일한 크기의 잉크 기포(B1, B2)가 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 대략 동일한 타이밍에서 형성된다. 이에 의해, 잉크 액적(i)은 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 토출된다.

다음에, 스위칭 소자(72a)를 먼저 온으로 하고, 계속해서 스위칭 소자(72b) 를 지연시켜 온하도록 토출 제어부(63)가 절환 제어 회로(73)를 제어하는 경우에 대해 설명한다.

이 경우, 도16b에 도시한 바와 같이 잉크 액적(i)의 토출 방향을 기록지(P)의 폭 방향(W)의 발열 저항체(42b)측으로 가변시킬 수 있다. 즉, 스위칭 소자(72a)가 먼저 온 상태가 됨으로써, 펄스 전류가 발열 저항체(42b)보다 먼저 발열 저항체(42a)에 공급된다. 그 결과, 발열 저항체(42a) 상에서 발열 저항체(42b) 상보다 먼저 기포가 발생된다. 그리고, 발열 저항체(42a) 상에 형성된 잉크 기포(B3)의 팽창 과정이 발열 저항체(42b) 상에 형성된 잉크 기포(B4)의 팽창 과정보다 빠르게 진행하여, 체적이 큰 잉크 기포(B3)가 먼저 형성된다. 그 결과, 잉크(4)가 발열 저항체(42b)측으로 압박되어, 노즐(44a)로부터 잉크 액적(i)을 기록지(P)의 폭 방향(W)의 발열 저항체(42b)측을 향해 토출시킨다.

여기서, 스위칭 소자(72a, 72b)의 온 타이밍의 어긋남을 작게 할수록 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에서의 기포의 발생 타이밍의 차가 작아져, 토출면(27a)을 기준으로 한 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 각도(도22 참조)는 커진다.

한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 형성되는 잉크 기포(B3, B4)의 팽창 과정에 차가 작아지면, 양 기포의 체적차가 작아져 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 잉크 액적(i)을 토출시켰을 때의 착탄점(D)에 대해 발열 저항체(42b)측에서 보다 가까운 위치에 착탄하도록 잉크 액적(i)을 토출시킬 수 있다.

한편, 스위칭 소자(72a, 72b)의 온 타이밍의 어긋남을 크게 할수록 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에서의 기포의 발생 타이밍의 차가 커져, 토출면(27a)을 기준으로 한 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 각도(도22 참조)는 작아진다. 즉, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 형성되는 잉크 기포(B3, B4)의 팽창 과정의 차가 커지면, 양 기포의 체적차가 커져 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 잉크 액적(i)을 토출시켰을 때의 착탄점(D)에 대해 발열 저항체(42b)측에서 보다 먼 위치에 착탄하도록 잉크 액적(i)을 토출할 수 있다.

그리고, 토출 제어부(63)에 있어서는 발열 저항체(42a)에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하고, 발열 저항체(42b)에는 발열 저항체(42a)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍에 대해 발열 저항체(42a)에 펄스 전류가 공급되어 있는 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 펄스 전류가 공급되도록 절환 제어 회로(73)에서 스위칭 소자(72a, 72b)를 제어한다.

다음에, 스위칭 소자(72b)를 먼저 온으로 하고, 계속해서 스위칭 소자(72a)를 지연시켜 온으로 하도록 토출 제어부(63)가 절환 제어 회로(73)를 제어하는 경우에 대해 설명한다.

이 경우, 도16c에 도시한 바와 같이 잉크 액적(i)의 토출 방향을 기록지(P)의 폭 방향(W)의 발열 저항체(42a)측으로 가변시킬 수 있다. 즉, 스위칭 소자(72b)가 먼저 온 상태로 됨으로써, 펄스 전류가 발열 저항체(42a)보다 먼저 발열 저항체(42b)에 공급된다. 그 결과, 발열 저항체(42b) 상에서 발열 저항체(42a) 상보다 먼저 기포가 발생된다. 그리고, 발열 저항체(42b) 상에 형성된 잉크 기포(B4)의 팽창 과정이 발열 저항체(42a) 상에 형성된 잉크 기포(B3)의 팽창 과정보다 빠르게 진행하여, 체적이 큰 잉크 기포(B4)가 먼저 형성된다. 그 결과, 잉크(4)가 발열 저항체(42a)측으로 압박되어, 노즐(44a)로부터 잉크 액적(i)을 기록지(P)의 폭 방향(W)의 발열 저항체(42a)측을 향해 토출시킨다. 여기서, 스위칭 소자(72a, 72b)의 온 타이밍의 어긋남을 작게 할수록 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에서의 기포의 발생 타이밍의 차가 작아져, 토출면(27a)을 기준으로 한 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 각도(도22 참조)는 커진다. 이는 도16b의 경우와 동일하다. 따라서, 도16b의 경우와 마찬가지로 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 형성되는 잉크 기포(B3, B4)의 팽창 과정에 차가 작아지면 양 기포의 체적차가 작아져 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 잉크 액적(i)을 토출시켰을 때의 착탄점(D)에 대해, 발열 저항체(42b)측에서 보다 가까운 위치에 착탄하도록 잉크 액적(i)을 토출시킬 수 있다.

한편, 도16b의 경우와 마찬가지로 스위칭 소자(72a, 72b)의 온 타이밍의 어긋남을 크게 할수록 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에서의 기포의 발생 타이밍의 차가 커져, 토출면(273)을 기준으로 한 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 각도(도22 참조)는 작아진다. 즉, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 형성되는 잉크 기포(B3, B4)의 팽창 과정의 차가 커지면 양 기포의 체적차가 커져, 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 잉크 액적(i)을 토출시켰을 때의 착탄점(D)에 대해 발열 저항체(42a)측에서 보다 먼 위치에 착탄하도록 잉크 액적(i)을 토출시킬 수 있다.

그리고, 토출 제어부(63)에 있어서는 발열 저항체(42b)에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하여, 발열 저항체(42a)에는 발열 저항체(42b)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍에 대해, 발열 저항체(42b)에 펄스 전류가 공급되어 있는 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 펄스 전류가 공급되도록 절환 제어 회로(73)에서 스위칭 소자(72a, 72b)를 제어한다.

이와 같이, 토출 제어부(63)에서는 절환 제어 회로(73)에서 스위칭 소자(72a, 72b)의 온/오프의 타이밍을 제어함으로써, 잉크 액적(i)의 노즐(44a)로부터의 토출 방향을 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 병설되어 있는 방향, 즉 기록지(P)의 폭 방향(W)으로 변화시킬 수 있다.

여기서, 잉크 액적(i)을 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 토출시켰을 때를 기준으로 하여, 발열 저항체(42a)에 대해 발열 저항체(42b)로 타이밍을 어긋나게 하여(지연시켜) 펄스 전류를 공급하였을 때의 상기 잉크 액적(i)의 토출 각도의 측정 결과를 도17에 나타낸다.

또한, 도17에 있어서 횡축에 발열 저항체(42b)에 공급되는 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량을 나타낸다. 구체적으로는, 발열 저항체(42b)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍이, 발열 저항체(42a)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍을 기준으로 하여 몇 퍼센트 시간적으로 어긋나 있는지를 나타내고 있다.

또한, 도17에 있어서 종축에 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 잉크 액적(i)을 토출시켰을 때를 기준으로, 토출 방향을 바꾸어 토출시켰을 때의 토출 각도를 나타낸다. 도17에 있어서는, 도22와는 달리 노즐(44a)의 대략 바로 아래에 잉크 액적(i)이 착탄되었을 때를 0 °로 하고, 발열 저항체(42b)측으로 크게 어긋나 잉크 액적(i)이 토출될수록 토출 각도가 커지는 것을 나타내고 있다. 이 토출 각도의 측정에는, 노즐 시트의 두께를 13 ㎛ 정도로 하고, 노즐(44a)의 직경을 17 ㎛ 정도로 한 잉크 토출 헤드(27)를 이용하였다.

도17에 나타낸 측정 결과로부터, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)로의 펄스 전류의 공급 타이밍을 어긋나게 함으로써 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 방향이 변화하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 발열 저항체(42a)보다 느린 타이밍에서 발열 저항체(42b)에 펄스 전류가 공급되면 잉크 액적(i)이 발열 저항체(42b)측을 향해 토출되는 것을 알 수 있다.

또한, 도17에 있어서 상기 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량이 0 ％, 7.5 ％, 13 ％, 20 ％, 21 ％, 23 ％일 때의 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)이 기록지(P)에 착탄된 착탄점(D)을 샘플 1 내지 샘플 6이라 하였다. 그리고, 이들 샘플 1 내지 샘플 6의 착탄점(D)의 상태를 도18a 내지 도18f에 도시한다.

도18a 내지 도18f에 도시한 평가 결과로부터, 발열 저항체(42a)로의 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해 발열 저항체(42a)의 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위에서, 발열 저항체(42b)에 펄스 전류의 공급 타이밍을 지연시켜 잉크 액적(i)을 토출시킨 샘플 1 내지 샘플 4에서는, 토출 방향을 변화시킨 후에도 잉크 액적(i)의 착탄점(D)에 변동이 없다. 따라서, 일정한 토출 각도로 노즐(44a)로부터 잉크 액적(i)이 토출하고 있는 것을 알 수 있다.

특히, 발열 저항체(42a)로의 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해, 발열 저항체(42a)의 펄스 전류의 공급 시간의 7.5 ％ 이상, 20 ％ 이하의 범위에서 발열 저항체(42b)에 펄스 전류의 공급 타이밍을 지연시켜 잉크 액적(i)을 토출시킨 샘플 2 내지 샘플 4에서는, 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량에 대한 토출 각도의 변화량이 크다. 이로부터, 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량을 7.5 ％ 이상, 20 ％ 이하의 범위로 함으로써 토출 방향의 제어를 안정적으로 행할 수 있다.

이들 샘플에 대해, 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량이 20 ％를 넘는 범위에서는(샘플 5 및 샘플 6), 잉크 액적(i)의 착탄점(D)에 변동이 발생되어 있는 것을 알 수 있다.

이는, 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량이 20 ％를 넘으면 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 상에 형성되는 잉크 기포의 팽창 과정의 밸런스가 무너져, 그 결과 먼저 발생하는 잉크 기포가 이후에 발생하는 잉크 기포보다 지나치게 커지고, 잉크 기포에 의한 잉크(4)의 가압 상태가 불안정해져 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 변동이 발생되어 버리기 때문이라고 생각된다.

또한, 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량이 20 ％를 넘으면 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 방향이 지나치게 기울어져, 노즐(44a)로부터 잉크 액적(i)이 토출될 때에 잉크 액적(i)이 노즐(44a)의 모서리에 접촉하여 토출 방향에 변동이 발생되어 버리기 때문이라고 생각된다. 따라서, 샘플 5 및 샘플 6에서는 잉크 액적(i)의 착탄점(D)이 변동되므로 화질이 저하된다.

이상의 것으로부터, 노즐(44a)로부터 토출된 잉크 액적(i)의 토출 방향을 변화시킬 때에, 펄스 전류의 공급 타이밍의 어긋남량을 20 ％ 이내로 제어하여 발열 저항체(42b)에 펄스 전류를 공급하면, 즉 발열 저항체(42a)로의 펄스 전류의 공급 타이밍으로부터 발열 저항체(42a)의 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위에서 발열 저항체(42b)로의 펄스 전류의 공급 타이밍을 늦추면 잉크 액적(i)의 토출 방향의 변동이 없어, 잉크 액적(i)의 착탄 위치를 안정시킬 수 있다. 이는, 잉크 액적(i)의 착탄 위치를 안정시키는 면에서 매우 중요한 것을 알 수 있다.

따라서, 상술한 토출 제어부(63)에서는 토출 방향을 바꾸어 노즐(44a)로부터 잉크 액적(i)을 토출시킬 때에, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 중 한 쪽에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하고, 다른 쪽에는 기준이 되는 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해 이 기준이 되는 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서, 다른 쪽의 발열 저항체로의 펄스 전류의 공급 타이밍을 어긋나게 하도록 절환 제어 회로(73)가 스위칭 소자(72a, 72b)의 온/오프를 제어한다. 이에 의해, 프린터 장치(1)에서는 노즐(44a)로부터 토출 방향을 변화시켜 토출된 잉크 액적(i)의 착탄 위치의 변동을 억제할 수 있고, 색조 불균일이나 흰줄이 방지되어 우수한 화질로 인쇄할 수 있다.

또한, 도17 및 도18에 나타낸 평가에서는, 발열 저항체(42a)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍 및 펄스 전류의 공급 시간을 기준으로 하여 평가하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 발열 저항체(42b)에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 토출 제어부(63)에서는 발열 저항체(42b)로의 펄스 전류의 공급 타이밍으로부터 발열 저항체(42b)의 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위에서, 발열 저항체(42a)로의 펄스 전류의 공급 타이밍을 어긋나게 하도록 절환 제어 회로(73)에서 스위칭 소자(72a, 72b)의 온/오프를 제어한다.

도14에 도시한 경고부(64)는, 예를 들어 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시 수단이며, 인쇄 조건, 인쇄 상태, 잉크 잔량 등의 정보를 표시한다. 또한, 경고부(64)는 예를 들어 스피커 등의 음성 출력 수단이라도 좋고, 이 경우에는 인쇄 조건, 인쇄 상태, 잉크 잔량 등의 정보를 음성으로 출력한다. 또한, 경고부(64)는 표시 수단 및 음성 출력 수단을 모두 갖도록 구성해도 좋다. 또한, 이 경우는 정보 처리 장치(69)의 모니터나 스피커 등에서 행하도록 해도 좋다.

입출력 단자(65)는 상술한 인쇄 조건, 인쇄 상태, 잉크 잔량 등의 정보를 인터페이스를 거쳐서 외부의 정보 처리 장치(69) 등으로 송신한다. 또한, 입출력 단자(65)는 외부의 정보 처리 장치(69) 등으로부터 상술한 인쇄 조건, 인쇄 상태, 잉크 잔량 등의 정보를 출력하는 제어 신호나, 인쇄 데이터 등이 입력된다. 여기서 상술한 정보 처리 장치(69)는, 예를 들어 퍼스널 컴퓨터나 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 전자 기기이다.

정보 처리 장치(69) 등과 접속되는 입출력 단자(65)는, 인터페이스로서 예를 들어 시리얼 인터페이스나 페러럴 인터페이스 등을 이용할 수 있고, 구체적으로는 USB(Universal Serial Bus), RS(Recommended Standard) 232C, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1394 등의 규격에 준거한 것이다. 또한, 입출력 단자(65)는 정보 처리 장치(69)와의 사이에서 유선 통신 또는 무선 통신 중 어떠한 형식으로 데이터 통신을 행하도록 해도 좋다. 또한, 이 무선 통신 규격으로서는, IEEE 802. 11a, 802. 11b, 802.11g 등이 있다.

입출력 단자(65)와 정보 처리 장치(69) 사이에는, 예를 들어 인터넷 등의 네 트워크가 개재되어 있어도 좋고, 이 경우 입출력 단자(65)는 예를 들어 LAN(Local Area Network), ISDN(Integrated Service Digital Network), xDSL(Digital Subscriber Line), FTHP(Fiber To The Home), CATV(Community Antenna TeleVision), BS(Broadcasting Satellite) 등의 네트워크망에 접속되고, 데이터 통신은 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 등의 각종 프로토콜에 의해 행해진다.

ROM(66)은, 예를 들어 EP-ROM(Erasable Programmable Read-Only Memory) 등의 메모리로, 제어부(68)가 행하는 각 처리의 프로그램이 저장되어 있다. 이 저장되어 있는 프로그램은 제어부(68)에 의해 RAM(67)에 로드된다. RAM(67)은 제어부(68)에 의해 ROM(66)으로부터 판독된 프로그램이나, 프린터 장치(1)의 각종 상태를 기억한다.

제어부(68)는 입출력 단자(65)로부터 입력된 인쇄 데이터, 헤드 카트리지(2)로부터 입력된 잉크(4)의 잔량 데이터 등을 기초로 하여 각 부를 제어한다. 제어부(68)는 입력된 제어 신호 등을 기초로 하여 각 부를 제어하는 처리 프로그램을 ROM(66)으로부터 판독하여 RAM(67)에 기억하고, 이 처리 프로그램을 기초로 하여 각 부의 제어나 처리를 행한다.

즉, 제어부(68)는 예를 들어 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 중 한 쪽에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하고, 다른 쪽에는 기준이 되는 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해 이 기준이 되는 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서, 다른 쪽 발열 저항체로의 펄스 전류의 공급 타이밍을 어긋나게 하도록 ROM(66) 등에 저장된 처리 프로그램 등을 기초로 하여 토출 제어부(63)를 제어하여, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 방향이 변동되지 않도록 한다.

또한, 이상과 같이 구성된 제어 회로(61)에 있어서는 ROM(66)에 처리 프로그램을 저장하도록 하였지만, 처리 프로그램을 저장하는 매체로서는 ROM(66)에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 처리 프로그램이 기록된 광디스크나, 자기 디스크, 광자기 디스크, IC 카드 등의 각종 기록 매체를 이용할 수 있다. 이 경우에 제어 회로(61)는 각종 기록 매체를 구동하는 드라이브와 직접 또는 정보 처리 장치(69)를 거쳐서 접속되어 이들 기록 매체로부터 처리 프로그램을 판독하도록 구성된다.

여기서, 이상과 같이 구성되는 프린터 장치(1)의 인쇄 동작에 대해 도19에 나타낸 흐름도를 참조 설명한다. 또한, 본 동작은 ROM(66) 등의 기억 수단에 저장된 처리 프로그램을 기초로 하여 제어부(68) 내의 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit)의 연산 처리 등에 의해 실행되는 것이다.

우선 사용자가, 프린터 장치(1)가 인쇄 동작을 실행하도록 프린터 본체(3)에 설치되어 있는 조작 패널 등을 조작하여 명령한다. 다음에 제어부(68)는, 스텝 S1에 있어서 각 장착부(22)에 소정의 색의 잉크 카트리지(11)가 장착되어 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 제어부(68)는 모든 장착부(22)에 소정의 색의 잉크 카트리지가 적절하게 장착되어 있을 때에는 스텝 S2로 진행하고, 장착부(22)에서 잉크 카트리지(11)가 적절하게 장착되어 있지 않을 때에는 스텝 S4로 진행하여 인쇄 동작을 금지한다.

제어부(68)는 스텝 S2에서 접속부(26) 내의 잉크(4)가 소정량 이하, 즉 잉크 없음 상태인지 여부를 판단하여, 잉크 없음 상태라 판단되었을 때는 경고부(64)에서 그 취지를 경고하고, 스텝 S4에 있어서 인쇄 동작을 금지한다. 한편, 제어부(68)는 접속부(26) 내의 잉크(4)가 소정량 이상일 때, 즉 잉크(4)가 채워져 있을 때에 스텝 S3에 있어서 인쇄 동작을 허가한다.

인쇄 동작을 행할 때에는 제어부(68)가 프린터 제어부(62)에 의해 각 구동 기구(53, 54)를 구동 제어하여 기록지(P)를 인쇄 가능한 위치까지 이동시킨다. 구체적으로 제어부(68)는, 도20에 도시한 바와 같이 헤드 캡 개폐 기구(53)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜 헤드 캡(28)을 헤드 카트리지(2)에 대해 트레이(55a)측으로 이동시켜 잉크 토출 헤드(27)의 노즐(44a)을 노출시킨다. 그리고 제어부(68)는 급배지 기구(54)를 구성하는 구동 모터를 구동시켜 기록지(P)를 주행시킨다. 구체적으로 제어부(68)는 트레이(55a)로부터 급지 롤러(81)에 의해 기록지(P)를 인출하고, 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 분리 롤러(82a, 82b)에 의해 인출된 기록지(P) 중 1매를 반전 롤러(83)로 반송하여 반송 방향을 반전시킨 후에 반송 밸브(84)로 기록지(P)를 반송하고, 반송 벨트(84)로 반송된 기록지(P)를 압박 수단(85)이 소정의 위치에서 보유 유지시킴으로써 잉크(4)가 착탄되는 위치가 결정되도록 급배지 기구(54)를 제어한다.

그리고 제어부(68)는 기록지(P)가 인쇄 위치에 보유 지지된 것을 확인하면, 잉크 토출 헤드(27)의 노즐(44a)로부터 기록지(P)를 향해 잉크 액적(i)을 토출하도록 토출 제어부(63)를 제어한다. 구체적으로는, 도16a에 도시한 바와 같이 노즐(44a)로부터 대략 바로 아래로 잉크 액적(i)을 토출시키는 경우, 한 쌍의 발열 저 항체(42a, 42b)에 대략 동일한 전류치의 펄스 전류가 대략 동일한 타이밍에서 공급되도록 토출 제어부(63)를 제어한다. 또한 제어부(68)는 도16b에 도시한 바와 같이 노즐(44a)로부터 발열 저항체(42b)측으로 토출 방향을 바꾸어 토출하는 경우, 발열 저항체(42a)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍보다도 느린 타이밍으로 발열 저항체(42b)에, 발열 저항체(42a)에 공급되는 펄스 전류와 대략 동일한 전류치의 펄스 전류가 공급되도록 토출 제어부(63)를 제어한다. 또한 제어부(68)는 도16c에 도시한 바와 같이 노즐(44a)로부터 발열 저항체(42a)측으로 토출 방향을 바꾸어 토출하는 경우, 발열 저항체(42b)에 펄스 전류가 공급되는 타이밍보다도 느린 타이밍으로 발열 저항체(42a)에, 발열 저항체(42b)에 공급되는 펄스 전류와 대략 동일한 전류치의 펄스 전류가 공급되도록 토출 제어부(63)를 제어한다.

그리고 제어부(68)는 토출 방향을 바꾸어 노즐(44a)로부터 잉크 액적(i)을 토출시킬 때에는, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 중 한 쪽에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하고, 다른 쪽의 발열 저항체에는 기준이 되는 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해 이 기준이 되는 펄스 전류의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 펄스 전류를 공급하도록 토출 제어부(63)를 제어한다. 이에 의해, 잉크 토출 헤드(27)에서는 노즐(44a)로부터 토출 방향을 변화시켜 토출된 잉크 액적(i)의 착탄 위치의 변동을 억제할 수 있어, 색조 불균일이나 흰줄을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 잉크 액적(i)이 노즐(44a)로부터 토출되면 잉크 액적(i)을 토출시킨 양과 같은 양의 잉크(4)가 잉크 유로(46)로부터 즉시 잉크 액실(45) 내로 보충되어, 도6b에 도시한 바와 같이 원래의 상태로 복귀된다. 잉크 토출 헤드(27)로부터 잉크 액적(i)이 토출되면, 압박 부재(34f)의 압박력과 다이어프램(34i)의 압박력에 의해 잉크실(34b)의 개구부(34d)를 폐색하고 있는 밸브(34e)는, 도6a에 도시한 바와 같이 잉크 토출 헤드(27)로부터 잉크 액적(i)이 토출되었을 때에 개구부(34d)로 분할된 잉크 유출로(34c)측의 잉크실(34b) 내의 잉크(4)의 부압이 높아지면, 잉크(4)의 부압에 의해 다이어프램(34i)이 대기압에 의해 밀려 올라가고, 밸브 샤프트(34h)와 함께 밸브(34c)를 압박 부재(34f)의 압박력에 저항하여 밀어 올린다. 이 때, 잉크실(34b)의 잉크 유입로(34a)측과 잉크 유출로(34c)측 사이의 개구부(34d)가 개방되어, 잉크(4)가 잉크 유입로(34a)측으로부터 잉크 유출로(34c)측으로 공급되고, 잉크 토출 헤드(27)의 잉크 유로(46)에 잉크(4)가 보충된다. 그리고, 잉크(4)의 부압이 저하하여 다이어프램(34i)이 복원력에 의해 원래의 형상으로 복귀되어, 압박 부재(34f)의 압박력에 의해 밸브 샤프트(34h)와 함께 밸브(34c)를 잉크실(34b)이 폐색되도록 끌어내린다. 이상과 같이 하여 밸브 기구(34)에서는 잉크 액적(i)을 토출시킬 때마다 잉크(4)의 부압이 높아지면, 상술한 동작을 반복한다.

이와 같이 하여, 급배지 기구(54)에 의해 주행하고 있는 기록지(P)에는 차례로 인쇄 데이터에 따른 문자나 화상이 인쇄되게 된다. 그리고, 인쇄가 종료된 기록지(P)는 급배지 기구(54)에 의해 배지구(56)로부터 배출된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에서는 토출 방향을 바꾸어 노즐로부터 잉크 액적을 토출시킬 때에 한 쌍의 발열 저항체 중 한 쪽에 공급되는 펄스 전류를 기준으로 하고, 다른 쪽의 발열 저항체에는 기준이 되는 펄스 전류의 공급 타이밍에 대해 이 기준이 되는 펄스 전류의 공급 시간 20 ％ 이내의 범위의 시간으로 타이밍을 어긋나게 하여 펄스 전류가 공급되도록 토출 제어한다.

이에 의해, 본 발명에 관한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에서는 토출 방향을 바꾸어 노즐로부터 잉크 액적을 토출시킬 때에 잉크 액적의 토출 방향이 변동되는 등의 문제점이나 노즐의 모서리에 잉크 액적이 접촉하여 토출 방향이 변동되는 등의 문제점을 방지할 수 있어, 노즐로부터 토출 방향을 바꾸어 토출된 잉크 액적의 착탄 위치의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에서는, 착탄 위치의 변동이 억제되어 있으므로 색조 불균일이나 흰줄 등에 의한 화질의 열화가 방지되어 우수한 화질로 인쇄할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법에서는, 종래와 같이 인쇄시에 오버랩부를 설치하는 일 없이 색의 농도 불균일이나 흰줄 등을 방지할 수 있으므로, 인쇄에 관한 시간을 대폭 단축하여 고품질의 화상을 인쇄할 수 있다.

또한, 이상에서는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 기록지(P)의 폭 방향으로 병설된 잉크 토출 헤드(27)를 예로 들어 설명하였지만 이와 같은 구조에 한정되는 것은 아니며, 복수의 압력 발생 소자에 펄스 전류가 공급되는 타이밍을 제어함으로써 잉크 액적(i)의 토출 방향을 변화시키는 것이 가능한 것이면, 예를 들어 도21a 내지 도21c에 도시한 잉크 토출 헤드(91, 101, 111)에도 적용 가능하다. 또한, 잉크 토출 헤드(91)는 기록지(P)의 반송 방향으로 한 쌍의 발열 저항체(92a, 92a)를 병설시킨 것이고, 잉크 토출 헤드(101)는 잉크 액실(102)에 3개의 발열 저항체(103a, 103b, 103c)를 배치시킨 것이고, 잉크 토출 헤드(111)는 잉크 액실(112)에 4개의 발열 저항체(113a, 113b, 113c, 113d)를 배치시킨 것이다.

또한 도21에서는, 각 잉크 토출 헤드(91 101, 111)에서의 노즐(93, 104, 114)의 위치를 점선으로 나타내고 있다. 또한, 잉크 토출 헤드(101, 111)에 있어서, 잉크 유로측에 있는 발열 저항체(103c, 113c)는 잉크 액실(102, 112) 내에 발생된 잉크 기포가 소멸되었을 때에, 잉크 액적(i)을 노즐(104, 114)로부터 토출시키기 위한 압력이 측벽측에 비해 잉크 유로측에서 낮아짐으로써 잉크 유로로부터의 잉크(4)의 공급 방향과는 대략 반대 방향으로 잉크 액적(i)이 토출되는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다.

상술한 설명에서는, 프린터 본체(3)에 대해 헤드 카트리지(2)가 착탈 가능하고 또한 헤드 카트리지(2)에 대해 잉크 카트리지(11)가 착탈 가능한 프린터 장치(1)를 예로 들어 설명하였지만, 프린터 본체(3)와 헤드 카트리지(2)가 일체화된 프린터 장치에도 적용 가능하다.

또한 상술한 설명에서는, 기록지(P)에 문자나 화상을 인쇄하는 프린터 장치(1)를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 미소량의 액체를 토출하는 것 외의 장치에 널리 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 액체 중의 DNA칩용 토출 장치(일본 특허 공개 제2002-34560호 공보)나 프린트 배선 기판의 미세한 배선 패턴을 형성하기 위한 도전성 입자를 포함하는 액체를 토출하거나 하는 액체 토출 장치에 적용할 수도 있다.

또한, 이상의 실시예에서는 압력 발생 소자로서 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 같은 전기 열변환 소자를 채용하고 있지만, 이러한 방식에 한정되지 않고 예를 들어 피에조 소자 등의 압전 소자 등의 전기 기구 변환 소자 등을 채용한 것이라도 좋다.

또한, 상술한 설명에서는 라인형의 프린터 장치(1)를 예로 들어 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 잉크 헤드가 기록지의 반송 방향과 대략 직교하는 방향으로 이동하는 시리얼형의 액체 토출 장치에도 적용 가능하다. 이 경우, 시리얼형의 액체 토출 장치의 잉크 토출 헤드에는 적어도 복수의 압력 발생 소자가 설치되게 된다.

본 발명은, 도면을 참조하여 설명한 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부한 청구범위 및 그 요지를 일탈하는 일 없이 다양한 변경, 치환 또는 그 동등한 것을 행할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

Claims (6)

1. 액체 토출 장치로서,

   액체를 저류하는 액실과,

   상기 액실에 2개 이상 설치되고 상기 액실에 저류된 액체를 압박하는 압력 발생 소자와,

   상기 각 압력 발생 소자에 의해 압박된 액체를 상기 액실로부터 액적의 상태로 토출시키는 토출구를 갖고,

   상기 각 압력 발생 소자로의 에너지의 공급 타이밍 및 공급 시간을 제어하여, 상기 토출구로부터 상기 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는 토출 제어 수단을 구비하고,

   상기 토출 제어 수단은, 상기 액적의 토출 방향을 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향으로 변화시키기 위해, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향과 반대측의 압력 발생 소자에 공급되는 에너지를 기준으로 하여, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 기준이 되는 에너지의 공급 타이밍에 대해, 이 기준이 되는 에너지의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 에너지를 공급하고, 이 타이밍의 어긋남의 차이에 따라 상기 토출 각도를 제어하는, 액체 토출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 토출 제어 수단은, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 상기 기준 에너지와 동일한 타이밍에서 상기 에너지를 공급하거나, 또는 상기 기준 에너지에 대해, 이 기준 에너지의 공급 시간의 7.5 ％ 이상, 20 ％ 이하의 범위에서 시간을 어긋나게 하여 상기 에너지를 공급하는, 액체 토출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토출 수단은 상기 토출구가 기록지의 폭방향으로 라인 형상으로 병설되어 있는, 액체 토출 장치.
4. 액체를 저류하는 액실과, 상기 액실에 2개 이상 설치되고 상기 액실에 저류된 액체를 압박하는 압력 발생 소자와, 상기 각 압력 발생 소자에 의해 압박된 액체를 상기 액실로부터 액적의 상태로 토출시키는 토출구를 갖는 액체 토출 장치의 액체 토출 방법으로서,

   상기 액적의 토출 방향을 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향으로 변화시키기 위해, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향과 반대측의 압력 발생 소자에 공급되는 에너지를 기준으로 하여, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 기준이 되는 에너지의 공급 타이밍에 대해, 이 기준이 되는 에너지의 공급 시간의 20 ％ 이내의 범위의 시간에서 타이밍을 어긋나게 하여 에너지를 공급하고, 이 타이밍의 어긋남의 차이에 따라 상기 토출구로부터 상기 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는, 액체 토출 장치의 액체 토출 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 착탄 위치의 변동을 억제하는 방향의 압력 발생 소자에, 상기 기준 에너지와 동일한 타이밍에서 상기 에너지를 공급하거나, 또는 상기 기준 에너지에 대해, 이 기준 에너지의 공급 시간의 7.5 ％ 이상, 20 ％ 이하의 범위에서 시간을 어긋나게 하여 상기 에너지를 공급하는, 액체 토출 장치의 액체 토출 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 토출구를 기록지의 폭방향으로 라인 형상으로 병설하는, 액체 토출 장치의 액체 토출 방법.

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