KR101421844B1

KR101421844B1 - 액체 토출 기록 헤드

Info

Publication number: KR101421844B1
Application number: KR1020127001003A
Authority: KR
Inventors: 겐지 후지이; 마사히사 와따나베; 슈헤이 오야; 세이꼬 미나미
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2014-07-22
Also published as: WO2010150346A1; US8007074B2; CN102802957B; EP2447082B1; EP2447082A1; JPWO2010150346A1; JP5159952B2; EP2447082A4; KR20120030141A; US20100321446A1; CN102802957A

Abstract

본 발명은, 블랙 및 컬러 잉크를 토출하는 복수의 기록 소자 기판을 구비하는 액체 토출 기록 헤드에 있어서, 블랙 잉크에 의한 화상 품위를 떨어뜨리지 않고 컬러 잉크에 의한 화상 품위를 향상시킨다. 액체를 토출하는 제1 토출구를 구비하는 제1 기록 소자 기판과, 상기 제1 토출구보다 작은 제2 토출구를 구비하는 제2 기록 소자 기판과, 상기 제1 기록 소자 기판과 상기 제2 기록 소자 기판을 면으로 지지하는 지지 부재를 구비하고, 상기 지지 부재의 면에 직교하는 방향으로 액체를 토출하는 액체 토출 기록 헤드로서, 상기 지지 부재의 면으로부터 상기 제2 토출구까지의 거리가, 상기 지지 부재의 면으로부터 상기 제1 토출구까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 한다.

Description

액체 토출 기록 헤드{LIQUID JET RECORDING HEAD}

본 발명은, 잉크 등의 액체를 토출구로부터 토출하여 기록 동작을 행하는 액체 토출 기록 헤드에 관한 것이다. 특히 잉크를 토출하여 기록을 행하는 잉크젯 기록 헤드에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 액체 토출 기록 헤드는 일반적인 프린트 장치 이외에, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 프린트부를 갖는 워드프로세서 등의 장치, 나아가, 각종 장치와 복합적으로 조합된 산업용 기록 장치에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에서 『기록』이란, 단순한 패턴 등의 화상을 부여하는 것도 의미한다.

잉크젯 기록 장치에 탑재되는 기록 헤드로서는 특허문헌 1의 구성이 알려져 있다. 특허문헌 1에는 고속 기록과 고품위 기록을 함께 달성하고, 또한 저비용이나 구성의 소형화 및 간략화를 도모하기 위하여 1장의 칩 플레이트(지지 부재) 위에 토출 방식이 다른 2개의 기록 소자 기판을 탑재하는 구성을 개시한다. 이와 같은 형태를 도 6에 나타낸다.

도 6은 종래 기술에 있어서의 기록 소자 기판(4, 5) 및 지지 부재(3)의 모식적 확대 단면도를 도시한다. 이 도 6은, 도 8의 액체 토출 기록 헤드의 A-A' 단면의 일부에 상당한다. 이 특허문헌 1에서, 2개의 기록 소자 기판(4, 5)에 사용되는 Si 기판(18, 19)은 동일한 두께라고 기재되어 있다. 블랙 잉크를 토출시키는 기록 소자 기판(4)에서의 유로 형성 부재(20)에는, 에너지 발생 소자(2)와 토출구(11)와의 거리를 길게 함으로써 큰 액적을 토출하고, 솔리드 인자 등을 효율적으로 행할 수 있는 노즐 구조를 가지고 있다. 이 노즐 구조의 토출 방식으로서는, 기록 소자를 구동함으로써 잉크 중에 기포를 발생시키고, 그 기포가 소포함으로써 잉크를 토출하는 방식을 채용하고 있다. 한편, 컬러 잉크를 토출시키는 기록 소자 기판(5)은, 에너지 발생 소자(2)와 토출구(11)와의 거리를 블랙에 비해서 짧게 함으로써, 블랙 잉크에 대하여 소량의 액적을 토출하여 고정밀의 고품위 기록이 가능한 노즐 구조를 가지고 있다. 이 노즐 구조의 토출 방식으로서는, 기록 소자를 구동함으로써 잉크 중에 기포를 발생시키고, 그 기포의 내압이 마이너스인 상태에서 대기와 연통하여 잉크를 토출하는 방식을 채용하고 있다.

이와 같이 하나의 지지 부재에 두 개의 기록 소자 기판을 탑재하는 액체 토출 기록 헤드는, 도 7과 같이 기록 장치에 세팅하여 기록을 행하는 경우, 피기록 매체를 향하여 거의 수직 방향으로 잉크를 토출한다. 또한, 피기록 매체의 표면에 약간의 굴곡이 있기 때문에, 액체 토출 기록 헤드의 토출구가 있는 면과 피기록 매체의 표면이 간섭하지 않도록, 액체 토출 기록 헤드와 피기록 매체와의 사이에 1.2㎜ 정도의 틈을 마련하고 있다. 이 틈을 지간 거리(head-to-paper distance)라고 한다. 이 지간 거리는, 화상 품위와 비용의 밸런스로부터 최적인 거리가 설정되어 있다.

일본 특허 공개 제2002-154208호 공보

특허문헌 1의 헤드에 있어서, 블랙 잉크를 토출하는 기록 소자 기판(4)에서는, 기록 소자 기판(5)에 비하여 큰 액적을 토출시키기 때문에, 에너지 발생 소자(2)와 토출구(11)와의 거리가 기록 소자 기판(5)에 비하여 길다. 한편, 컬러 잉크를 토출하는 기록 소자 기판(5)은, 작은 액적을 토출시키기 때문에, 기록 소자와 토출구와의 거리가 짧은 노즐 구조가 된다. 따라서, 2개의 기록 소자 기판에 사용하는 Si 기판(18, 19)의 두께가 거의 동등한 경우에는, 블랙 잉크를 토출하는 기록 소자 기판(4)보다, 컬러 잉크를 토출하는 기록 소자 기판(5)이, 토출구로부터 피기록 매체까지의 거리(지간 거리)가 상대적으로 길어진다. 일반적으로 이 지간 거리가 커지면 커질수록, 토출되는 잉크의 피기록 매체에의 착탄 정밀도는 악화된다. 따라서, 이 지간 거리가 크면, 양호한 토출 특성이 얻어지는 컬러의 기록 소자 기판(5)을 설계하여도, 그 잠재적인 능력을 최대한으로 발휘할 수 없어, 착탄 정밀도가 악화되는 경우가 있다. 이 착탄 정밀도의 악화는, 컬러 잉크끼리 형성하는, 소위, 2차 색형성 시의 색 불균일 원인의 하나가 된다. 이 과제에 대한 대책의 하나로서, 종래의 제품에서는, 기록 헤드가 피기록 매체 위를 주사하는 횟수(패스 수)를 증가시킴으로써 화상 품위를 향상시키고 있었다. 그러나, 최근, 인자 스피드 향상 요구의 고조와 함께 패스 수가 줄어드는 경향이 있다. 이와 동시에 고화질화의 요구도 있어, 지금까지 이상으로 컬러 잉크 등의 소량의 액적의 착탄 정밀도의 향상이 중요해지고 있다. 이것은 토출되는 액체의 양이 작아질수록, 피기록 매체에의 착탄 정밀도, 주적(主滴)에 부수되어서 발생하는 새틀라이트 방울의 영향이 커지고, 그 결과, 화상 품위에의 영향도 커진다.

이상과 같은 상황을 감안하여, 본 발명은, 블랙용 헤드의 화상 품위를 떨어뜨리지 않고, 상대적으로 소량의 토출을 행하는 컬러 헤드의 화상 품위를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액체 토출 기록 헤드는, 액체를 토출하는 제1 토출구를 구비하는 제1 기록 소자 기판과, 상기 제1 토출구보다 작은 제2 토출구를 구비하는 제2 기록 소자 기판과, 상기 제1 기록 소자 기판과 상기 제2 기록 소자 기판을 면으로 지지하는 지지 부재를 구비하고, 상기 지지 부재의 면에 직교하는 방향으로 액체를 토출하는 액체 토출 기록 헤드로서, 상기 지지 부재의 면으로부터 상기 제2 토출구까지의 거리가, 상기 지지 부재의 면으로부터 상기 제1 토출구까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 따르면, 종래에 비하여 블랙 헤드에 의한 화상 품위를 떨어뜨리지 않고, 상대적으로 소량의 액적을 토출하는 컬러 헤드의 착탄 정밀도를 향상시켜, 화상 품위를 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 기록 소자 기판 및 지지 부재의 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 액체 토출 기록 헤드에 의한 인자 상태를 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 기록 소자 기판 및 지지 부재의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 액체 토출 기록 헤드에 의한 인자 상태를 도시하는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 관한 기록 소자 기판 및 지지 부재의 확대 단면도이다.
도 6은 종래 기술에 관한 기록 소자 기판 및 지지 부재의 확대 단면도이다.
도 7은 종래 기술에 관한 액체 토출 기록 헤드에 의한 인자 상태를 도시하는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 액체 토출 기록 헤드의 형태를 표현하는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 기록 소자 유닛의 주요부 확대 분해 사시도이다.
도 10은 제1 기록 소자 기판을 나타내는 모식적인 사시도이다.
도 11은 제2 기록 소자 기판을 나타내는 모식적인 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 기록 소자 기판 및 지지 부재의 확대 단면도이다.

이어서, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 8은 액체 토출 기록 헤드의 모식적인 사시도이다. 본 실시형태의 액체 토출 기록 헤드는, 주로 기록 소자 유닛(16)과 액체 공급 유닛(15)으로 구성된다. 그리고, 기록 소자 유닛(16)이 형성된 면이 피기록 매체에 대면하도록 액체 토출 기록 헤드가 기록 장치에 세팅된다. 기록 소자 유닛(16)의 구성을 도 9에 나타낸다. 도 9에서, 지지 부재(3)에 제1 기록 소자 기판(4) 및 제2 기록 소자 기판(5)을 접착한다. 이어서, 제2 지지 부재(10)를 지지 부재(3)에 접착하고, 제2 지지 부재(10)에 전기 배선 테이프(12)를 부착함으로써, 기록 소자 유닛(16)이 형성된다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 제1 기록 소자 기판(4), 제2 기록 소자 기판(5) 및 지지 부재(3)의 모식적 확대 단면도이다. 이 도 1은, 도 8의 액체 토출 기록 헤드의 A-A' 단면의 일부에 상당한다. 우선, 도 1의 구조부터 설명한다. 본 실시형태에 있어서 지지 부재(3)는 예를 들어, 두께 0.5 내지 10㎜의 알루미나(Al₂O₃) 재료로 형성되어 있다. 본 실시형태로서는, 7㎜의 두께의 것을 사용하였다. 또한 지지 부재(3)의 구성 재료는 알루미나로 한정되지 않고, 기록 소자 기판(4 및 5) 재료의 선팽창률과 거의 동등한 선팽창을 가지며, 또한, 기록 소자 기판(4 및 5) 재료의 열전도율과 거의 동등 혹은 동등 이상의 열전도율을 갖는 재료로 만들어져도 좋다. 지지 부재(3)의 재료는, 예를 들어 실리콘(Si), 질화알루미늄(AlN), 지르코니아, 질화 규소, 몰리브덴, 텅스텐이어도 좋다.

이어서, 지지 부재(3)에는, 블랙 잉크를 토출 가능한 제1 기록 소자 기판(4)과 컬러 잉크를 토출 가능한 제2 기록 소자 기판(5)이 형성되어 있다. 제1 기록 소자 기판(4)에는 블랙 잉크를 공급하기 위한 액체 연통구(6), 제2 기록 소자 기판(5)에는 시안, 마젠타, 옐로우의 잉크를 공급하기 위한 액체 연통구(6)가 형성되어 있다. 그리고, 기록 소자 기판에 관통 구멍으로서 형성되는 공통 액체 공급구(13)가, 액체 연통구(6)에 각각 대응하여 설치되어 있다. 또한, 제1 기록 소자 기판(4)과 제2 기록 소자 기판(5)은 각각 지지 부재(3)에 대하여 위치 결정된 상태에서 접착재로 고정되어 있다. 이 접착재(17)에는, 저점도로 경화 온도가 낮아 단시간에 경화되고, 경화 후 비교적 높은 경도를 가지며, 또한 내잉크성의 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 실시형태에서는, 에폭시 수지를 주성분으로 한 열경화 접착재를 사용하고, 이 접착재의 두께는 50㎛ 이하가 바람직하다. 본 실시형태에서는 25㎛로 하였다.

이어서, 제1 기록 소자 기판(4)의 구성에 대하여 도 10을 사용하여 설명한다. 제1 기록 소자 기판(4)은, 제1 기판(18)과 제1 유로 형성 부재(20)로 구성된다. 제1 기판(18)은, 두께 T1=0.5㎜ 내지 0.625㎜의 Si 기판(18)으로 이루어진다. Si 기판의 한 면에, 액체를 토출하기 위하여 이용되는 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자(제1 에너지 발생 소자)(2)와, 각 에너지 발생 소자에 전력을 공급하는 Al 등의 전기 배선이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 에너지 발생 소자는 전열 변환체에 의해 구성된다. 또한, Si 기판(18)의 두께 T1로서 0.625㎜의 것을 사용하였다. 후술하겠지만, 이 Si 기판(18)의 두께가 제2 기록 소자 기판(5)과 상이하고, 상대적으로 50㎛ 이상 얇은 Si 기판(18)을 사용하고 있는 것이 본 실시형태의 특징이 된다. 그리고, 이 에너지 발생 소자(2)에 대응하는 복수의 잉크 유로와 복수의 토출구(제1 토출구)(11)가, 포토리소그래피 기술에 의해 형성되어 있다. 이 제1 기록 소자 기판(4)에서는, 블랙 잉크를 토출시키지만, 큰 액적으로 솔리드 인자를 효율적으로 행할 수 있도록 에너지 소자로부터 토출구(11)까지 거리는 50㎛ 이상, 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 거리를 Z1라 한다. 본 실시형태에서는 Z1의 거리를 75㎛으로 하였다. 그 때의 잉크 토출량은 30pl로 하고, 도트 직경은 80㎛, 해상도는 600dpi로 하였다.

또한, Si 기판(18)에는, 복수의 잉크 유로에 잉크를 공급하기 위한 공통 액체 공급구(13)가 반대측의 면(이면)으로 개구하도록 형성되어 있다.

이어서, 제2 기록 소자 기판(5)의 구성에 대하여 도 11에서 설명한다. 제2 기록 소자 기판(5)은, 제2 기판(19)과 제2 유로 형성 부재(21)로 구성된다. 제2 기판(19)은, 액체를 토출하기 위한 복수의 에너지 발생 소자(제2 에너지 발생 소자)(2)와, 각 에너지 발생 소자에 전력을 공급하는 Al 등의 전기 배선이, 성막 기술에 의해 형성된다. Si 기판(19)의 두께로서는 T2=0.71㎜ 내지 0.8㎜가 바람직한데, 본 실시형태에서는, Si 기판(19)의 두께 T2로서 0.725㎜의 것을 사용하였다. 후술하겠지만, 이 Si 기판(19)의 두께가 제1 기록 소자 기판과 상이하고, 상대적으로 50㎛ 이상 두꺼운 Si 기판을 사용하고 있는 것이 본 실시형태의 특징이 된다. 그리고, 이 에너지 발생 소자(2)에 대응하는 복수의 잉크 유로와 복수의 토출구(제2 토출구)(11)가, 포토리소그래피 기술에 의해 형성되어 있다. 이 제2 기록 소자 기판에서는, 작은 액적으로 고정밀의 고품위 기록이 가능하도록 하기 위하여, 제2 기록 소자 기판의 에너지 발생 소자(2)로부터 토출구(11)까지 거리(Z2)는 10㎛ 이상, 30㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 이 Z2를 25㎛으로 하였다. 그 때의 잉크 토출량은 각 색 모두 5pl과 1pl로 설정하였다. 5pl의 도트 직경은 40 내지 50㎛, 1pl의 도트 직경은 10 내지 30㎛, 해상도는 1200dpi로 하였다.

또한, Si 기판(19)에는, 복수의 잉크 유로에 잉크를 공급하기 위한 공통 액체 공급구(13)가 반대측의 면(이면)으로 개구되도록 형성되어 있다. 이 잉크 공급구는 시안, 마젠타, 옐로우의 3색의 토출구 노즐 열에 대응하여 3개 형성되어 있다. 이상이 제2 기록 소자 기판의 설명이다.

이어서, 상기 액체 토출 기록 헤드를 사용하여 실제로 인자하는 상태를 도 2에서 설명한다. 액체 토출 기록 헤드를 실제의 기록 장치에 세팅하여 인자를 행할 때는 지지 부재(3) 아래에 토출구(11), 다시 그 아래로는 피기록 매체의 기록면(14)이 오는 구성이다. 그리고, 토출구로부터 잉크 방울이 토출되고, 피기록 매체의 기록면(14)에 착탄하여 기록이 이루어진다. 이 때, 토출구(11)와 피기록 매체의 표면(14)의 거리는, 지면의 굴곡에 의한 헤드 스침 등을 방지하기 위하여 소정의 거리가 필요해진다. 본 실시형태에서는, 1.2㎜로 하였다. 또한, 노즐 구조로서는 피기록 매체(14)에 거의 수직으로 잉크가 토출되게 되지만, 유로 형성 부재의 가공 공차나 에너지 발생 소자(2)에 대응하는 토출구의 위치 어긋남 등의 영향에 의해, 토출 각도가 피기록 매체에 대하여 약간 경사지는 경우가 있다. 또한, 기록 장치 내의 기류의 영향에 의해 피기록 매체에의 착탄 정밀도가 어긋나는 경우도 있다.

이 제1 기록 소자 기판(4)의 토출구(11)로부터 피기록 매체(14)까지의 거리(지간 거리)를 A라고 하고, 제2 기록 소자 기판(5)의 지간 거리를 B라고 할 경우, 치수적으로는 A≥B라고 하는 관계가 성립된다. 그러나, 제조 프로세스상, 전열 변환 소자로부터 토출구까지의 거리가 길면 길수록, 즉 유로 형성 부재의 두께가 두꺼울수록, 유로 형성 부재의 가공 공차가 증가한다. 이로 인해, 이 요인을 다시 고려하면, A=B로 하는 것은 실질적으로 곤란하다. 또한, A<B가 되면 종래와 같이 컬러 헤드로부터 토출되는 착탄 정밀도가 악화된다. 본 발명에 있어서는, 화상의 형성에 영향이 큰 작은 액적을 토출하는 제2 기록 소자 기판(5)으로부터 토출되는 액적의 착탄 정밀도를 향상시키는 것이 바람직하다.

따라서 상기 제조·조립 공차를 고려하면, A>B라고 하는 관계식이 바람직하고, 특히, A-B=0.01 내지 0.03㎜가 바람직하다. 이러한 관계식에 의해, 전술한 소정의 지간 설정 거리에 제2 기록 소자 기판(5)의 지간 거리를 합치는 것이 가능해지므로, 양호한 컬러 잉크의 토출 특성이 얻어진다. 즉 컬러의 기록 소자 기판(5)을 기준으로 하여 지간 거리를 설정하는 것이 가능해져 바람직하다. 그리고, 제2 기록 소자 기판(5)의 잠재적인 능력을 이끌어내, 착탄 정밀도를 향상시켜, 화상 품위를 향상시키는 것이 가능해진다.

본 실시형태에서는, 제1 기록 소자 기판(4)과, 제2 기록 소자 기판(5)을, 크기가 다른 Si 웨이퍼로 제조함으로써 간단하게 컬러의 화상 품위를 향상시키는 것이 가능해진다. 예를 들어, 제1 기록 소자 기판(4)에 SEMI 규격에 준하는 6인치 웨이퍼로 형성한 Si 기판(18)을 사용하고, 제2 기록 소자 기판(5)에 SEMI 규격에 준하는 8인치 웨이퍼로 형성한 Si 기판(19)을 사용한다. 8인치 웨이퍼의 두께는 6인치 웨이퍼의 두께보다 두껍기 때문에, 소자 기판을 다른 크기의 웨이퍼로 형성함으로써, 상기 0.1㎜ 정도의 두께의 차를 고정밀도로 만들어 내는 것이 가능하게 된다. 본 실시형태의 검토 결과를 표 1에 나타낸다.

컬러의 화상 품위에 관해서는 지간 거리 B를 설정의 최소한 값인 1.2㎜로 함으로써, 대단히 양호한 화상 품위가 얻어졌다. 그 때, 블랙의 지간 거리 A는 컬러에 비하여 커지지만, 컬러에 비하여 큰 액적을 토출시키기 때문에, 지간 거리가 1.5㎜까지는 화상 품위는 나빠지지 않는다는 것을 검증할 수 있었다.

따라서, 본 실시형태와 같이, 1개의 액체 토출 기록 헤드, 특히 하나의 지지 부재에 블랙용과 컬러용과 각각 다른 기록 소자 기판을 구비하는 경우에, 블랙의 품위를 떨어뜨리지 않고 컬러의 인자가 종래에 비하여 향상시키는 것이 가능해져 바람직하다. 특히 본 실시형태와 같이 컬러의 Si 기판의 두께를 블랙의 Si 기판보다 크게 함으로써, 컬러의 유로 형성 부재의 두께를 블랙의 유로 형성 부재의 두께보다 작게 할 수 있다. 그것에 의해 컬러의 토출량을 블랙의 토출량보다 간단한 구성으로 작게 할 수 있음과 함께, 컬러의 지간 거리를 블랙의 지간 거리보다 작게 하는 것이 가능해진다. 즉, 지지 부재(3)의 기록 소자 기판을 지지하는 면으로부터 제2 토출구(11)까지의 거리가, 지지 부재의 면으로부터 제1 토출구(11)까지의 거리보다 길게 하는 것이 가능해져 바람직하다.

(제2 실시형태)

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 기록 소자 기판(4, 5) 및 지지 부재(3)의 모식적 확대 단면도이다. 이 도 3은, 도 8의 액체 토출 기록 헤드의 A-A' 단면의 일부에 상당한다.

도 3에 있어서, 지지 부재(3)는, 기록 소자 기판(4 및 5)의 접착면에 대하여 0.05㎜ 내지 0.3㎜ 정도의 단차가 설치되어 있다. 본 실시형태로서는, 지지 부재(3)의 기록 소자 기판(4)을 접착하는 상대적으로 얇은 부분을 X1=6.8㎜로 하고, 기록 소자 기판(5)을 접착하는 상대적으로 두꺼운 부분을 X2=7㎜로 하였다. 즉, X2-X1≥0.05㎜가 성립한다. 이 단차에 관해서는, 도 12와 같이 오프셋용 플레이트(7) 등을 사용하여 형성하여도 좋다. 지지 부재(3) 및 오프셋용 플레이트의 재료로서는, 알루미나(Al₂O₃) 재료로 형성되어 있다. 또한 지지 부재(3) 및 오프셋용 플레이트의 구성 재료는 알루미나로 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘(Si), 질화알루미늄(AlN), 지르코니아, 질화 규소, 몰리브덴, 텅스텐 중 어느 것이어도 좋다.

이어서, 지지 부재(3)에는, 제1 기록 소자 기판(4)에 블랙 잉크를 공급하기 위한 액체 연통구(6)와, 제2 기록 소자 기판(5)에 시안, 마젠타, 옐로우의 잉크를 공급하기 위한 액체 연통구(6)가 형성되어 있다. 도 12의 오프셋용 플레이트(7)를 사용한 경우도 액체 연통구가 형성되어 있다. 그리고, 기록 소자 기판의 공통 액체 공급구(13)가 지지 부재(3) 혹은 오프셋용 플레이트(7)가 액체 연통구(6)에 각각 대응하고 있다. 또한, 제1 기록 소자 기판(4)은 지지 부재(3)에 대하여, 또한 제2 기록 소자 기판(5)은 지지 부재 혹은 오프셋용 플레이트에 대하여 각각 위치 고정밀도로 접착 고정되어 있다. 이 접착에는, 저점도로 경화 온도가 낮아 단시간에 경화하고, 경화 후 비교적 높은 경도를 가지며, 또한 내잉크성이 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명에서는, 에폭시 수지를 주성분으로 한 열경화 접착재이며, 이 접착재의 두께는 50㎛ 이하가 바람직하다. 본 실시형태에서는 25㎛으로 하였다.

이어서, 제1 기록 소자 기판(4) 및 제2 기록 소자 기판(5)의 구성에 대하여 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다. 본 실시형태에 있어서는, 제1 기록 소자 기판(4)의 Si 기판(22)의 두께는, 두께 0.71㎜ 내지 0.8㎜의 것을 사용하고, 제2 기록 소자 기판(5)의 Si 기판(23)도 동일한 0.71㎜ 내지 0.8㎜의 두께의 것을 사용하였다. 제1 기록 소자 기판(4)에 있어서의 유로 형성 부재(24)의 두께와, 제2 기록 소자 기판(5)에 있어서의 유로 형성 부재(25)의 두께는 제1 실시형태와 동일한 값으로 하였다.

이어서, 상기 액체 토출 기록 헤드를 사용하여 실제로 인자하는 상태를 도 4에서 설명한다. 액체 토출 기록 헤드를 실제의 기록 장치에 세팅하여 인자를 행할 때는, 기록 소자 기판(4 및 5)은, 지지 부재(3) 아래에 토출구(11), 다시 그 아래에 피기록 매체의 기록면(14)을 배치한다. 그리고, 토출구로부터 액체가 토출하여 피기록 매체의 기록면(14)에 착탄하여 기록이 가능하게 된다. 이때, 토출구(11)와 피기록 매체의 표면(14)의 거리는 1.2㎜로 하였다. 제1 기록 소자 기판(4)의 토출구(11)로부터 피기록 매체(14)까지의 지간 거리를 C라고 하고, 제2 기록 소자 기판(5)의 지간 거리를 D라고 할 경우, C≥D라고 하는 관계가 바람직하다. 그러나, 가공 공차를 고려하면 C-D=0.01 내지 0.03㎜가 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 피기록 매체와 헤드와의 간섭을 방지하는 최소한의 지간 설정 거리에 제2 기록 소자 기판(5)의 토출구(11)를 기준으로 하여 설정하는 것이 가능해지므로, 양호한 컬러 잉크의 토출 특성이 얻어진다. 그리고, 제2 기록 소자 기판(5)의 잠재적인 능력을 이끌어내, 착탄 정밀도를 향상시켜, 화상 품위를 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다. 본 실시형태에서는, 제1 기록 소자 기판을 접착하는 지지 부재(3)의 두께에 대하여, 제2 기록 소자 기판을 접착하는 지지 부재(3)의 두께를 0.05㎜ 이상 두껍게 하는 것만으로, 컬러의 화상 품위를 향상 가능한 것이 특징이 된다. 본 실시형태의 이점은, 기록 소자 기판을 변경하지 않고, 지지 부재의 단차 가공의 추가만으로, 컬러의 화상 품위 향상을 대폭 도모하는 것이 가능하게 되는 점에서 바람직하다. 또한 도 12와 같이 별도의 부재로 높이를 조정하는 것은 지지 부재의 가공이 불필요하게 되는 점에서 바람직하다. 또한 높이의 조정도 고정밀도로 할 수 있는 점에서 바람직하다.

(제3 실시형태)

도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 기록 소자 기판 및 지지 부재의 모식적 확대 단면도이다. 이 도 5는, 도 8의 액체 토출 기록 헤드의 A-A' 단면의 일부에 상당한다. 제1 및 제2 실시형태와의 차이는, 지지 부재와 기록 소자 기판을 접착하는 접착층의 두께를 바꿈으로써, 제1 기록 소자 기판과 제2 기록 소자 기판과의 지간 거리를 바꾸고 있는 점이다. 제1 기록 소자 기판(4)의 접착재층의 두께를 Y1로 하고, 제2 기록 소자 기판의 접착재층의 두께를 Y2로 했을 경우, Y2-Y1≥0.05㎜의 관계식이 성립된다. 이러한 관계식을 만족함으로써, 제1 및 제2 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.

본 실시형태에서는, 제2 기록 소자 기판을 접착하는 접착층의 두께를 제1 기록 소자 기판을 접착하는 접착층의 두께에 대하여 0.05㎜ 이상 두껍게 하는 것만으로, 컬러의 화상 품위를 향상 가능한 것이 특징이 된다.

산업상 이용가능성

본 발명은, 잉크젯 프린터 등의 잉크젯 기록 장치에 장착하는 액체 토출 기록 헤드로서 널리 적용할 수 있다.

2: 에너지 발생 소자
3: 지지 부재
4: 제1 기록 소자 기판
5: 제2 기록 소자 기판
6: 액체 연통구
7: 오프셋용 플레이트
8: 액체 공급 유닛
9: 유로 형성 부재
11: 토출구
13: 공통 액체 공급구
16: 기록 소자 유닛
17: 접착재층
18, 19, 22, 23: Si 기판

Claims

액체를 토출하는 제1 토출구를 구비하는 제1 기록 소자 기판과, 상기 제1 토출구보다 작은 제2 토출구를 구비하는 제2 기록 소자 기판과, 상기 제1 기록 소자 기판과 상기 제2 기록 소자 기판을 면으로 지지하는 지지 부재를 구비하고, 상기 지지 부재의 면에 직교하는 방향으로 액체를 토출하는 액체 토출 기록 헤드이며,
상기 지지 부재의 면으로부터 상기 제2 토출구까지의 거리가, 상기 지지 부재의 면으로부터 상기 제1 토출구까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제1항에 있어서,
피기록 매체에 액체를 토출하여 기록을 행하는 액체 토출 기록 헤드로서, 상기 제2 토출구와 상기 피기록 매체와의 거리가, 상기 제1 토출구와 상기 피기록 매체와의 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제1항에 있어서,
상기 제1 기록 소자 기판은, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생하는 제1 에너지 발생 소자를 구비하는 제1 기판과, 상기 제1 토출구 및 유로를 구비하는 제1 유로 형성 부재를 포함하고,
상기 제2 기록 소자 기판은, 액체를 토출하기 위해서 이용되는 에너지를 발생하는 제2 에너지 발생 소자를 구비하는 제2 기판과, 상기 제2 토출구 및 유로를 구비하는 제2 유로 형성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제3항에 있어서,
상기 제2 기판의 두께는 상기 제1 기판의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 제1 유로 형성 부재의 두께는 상기 제2 유로 형성 부재의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제3항에 있어서,
상기 지지 부재에 있어서의, 상기 제1 기록 소자 기판을 지지하는 부분의 두께가, 상기 제2 기록 소자 기판을 지지하는 부분의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제6항에 있어서,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 두께가 동일한 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 부재와 상기 제1 기록 소자 기판 사이의 접착재의 두께가 상기 지지 부재와 상기 제2 기록 소자 기판 사이의 접착재의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 토출구로부터는 블랙 잉크를 토출 가능하고, 상기 제2 토출구로부터는 상기 블랙 잉크보다 토출량이 작은 컬러 잉크를 토출 가능한 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 헤드.