KR102223257B1 - 액체 토출 헤드 및 액체의 순환 방법 - Google Patents

Abstract

액체 토출 헤드(1)는 액체를 토출하는 토출구(12)와, 토출구(12)에 연통하고, 액체가 유통하는 제1 액류로(13)와, 토출구(12)에 관해 제1 액류(13)의 반대측에서 토출구(12)에 연통하고, 액체가 유통하는 제2 액류로(14)와, 제1 액류로(13)에 위치하는 제1 전극(21)과, 제2 액류로(14)에 위치하고, 제1 전극(21)과 함께 액체에 전기 침투류를 발생시키는 제2 전극(22)을 갖는다.

Description

액체 토출 헤드 및 액체의 순환 방법

본 발명은 액체 토출 헤드와 액체의 순환 방법에 관한 것으로서, 특히 토출구의 근방에서 액체를 유동시키기 위한 구성에 관한 것이다.

잉크 등의 액체를 토출하는 액체 토출 장치에 사용되는 액체 토출 헤드에 있어서는, 액체를 토출하는 토출구로부터 액체 중의 휘발 성분이 증발함으로써, 토출구 부근의 액체의 점도가 증가(증점)한다. 이에 의해, 토출되는 액적의 토출 속도가 변화하거나, 착탄 정밀도에 영향을 끼치거나 하는 경우가 있다. 특히 토출을 행한 후의 휴지 시간이 긴 경우, 액체의 점도 증가가 현저해져서, 액체의 고형 성분이 토출구 부근에 고착하고, 이 고형 성분에 의해 액체의 유체 저항이 증가하여 토출 불량이 되는 경우도 있다.

이러한 액체의 증점 현상에 대한 대책의 하나로서, 압력실 내의 토출구에 프레쉬한 액체를 흘리는 방법이 알려져 있다. 액체를 흘리는 수단으로서, 헤드 내의 액체를 차압 방식에 의해 순환시키는 방식이 알려져 있다. 또한, 교류 전기 침투류(ACEOF)와 같은 μ 펌프를 사용한 방식이 알려져 있다(특허문헌 1).

특허문헌 1의 구성의 경우, 압력실 내에 프레쉬한 액체를 유입시키는 것은 가능하다. 그러나, 토출구의 하류측의 유로에 펌프의 역할을 담당하는 전극이 존재하지 않기 때문에, 토출구 내부에서 농축된 액체를 유출시키는 효과가 작다. 그 때문에, 농축된 액체가 압력실 내부에 머물기 쉽다. 따라서, 토출구로부터의 액체의 증발에 의해 압력실 내부의 액체가 증점하기 쉽다.

국제 공개 제2013/130039호

토출구로부터의 액체의 증발에 의한 액체의 증점을 경감함으로써 화상의 색 불균일을 저감하는 액체 토출 헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 액체 토출 헤드는, 액체를 토출하는 토출구와, 토출구에 연통하고, 액체가 유통하는 제1 액류로와, 토출구에 관해 제1 액류로의 반대측에서 토출구에 연통하고, 액체가 유통하는 제2 액류로와, 제1 액류로에 위치하는 제1 전극과, 제2 액류로에 위치하고, 제1 전극과 함께 액체에 전기 침투류를 발생시키는 제2 전극을 갖는다.

도 1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 1c는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 1d는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.
도 2a는 전기 침투류에 의한 구동력의 발생 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 2b는 전기 침투류에 의한 구동력의 발생 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 2c는 전기 침투류에 의한 구동력의 발생 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 2d는 전기 침투류에 의한 구동력의 발생 메커니즘을 설명하는 모식도이다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 3b는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 3c는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 4b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 4c는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.
도 5a는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 5b는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 6a는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 6b는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 7a는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 7b는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 7c는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.
도 8a는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 8b는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 8c는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.
도 9a는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 9b는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 9c는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 모식도이다.
도 9d는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.
도 9e는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 있어서의 유속 분포의 모식도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드에 대하여 설명한다. 이하의 각 실시 형태는, 잉크를 토출하는 잉크젯 기록 헤드와 잉크젯 기록 장치를 대상으로 하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 프린터부를 갖는 워드프로세서 등의 장치, 나아가 각종 처리 장치와 복합적으로 조합한 산업 기록 장치에 적용 가능하다. 본 발명은 예를 들어, 바이오칩 제작, 전자 회로 인쇄, 및 반도체 웨이퍼의 회로 패턴을 형성하기 위한 레지스트 도포 등의 용도로서도 사용할 수 있다.

이하에 설명하는 실시 형태는 본 발명의 적합한 구체예이며, 기술적으로 바람직한 여러가지 한정이 붙여져 있다. 그러나, 본 발명의 사상을 따르는 한, 본 발명은 이하에 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시 형태)

도 1a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 사시도이다. 도 1b는 도 1a에 도시하는 기록 소자 기판의 단면도, 도 1c는 도 1b의 A-A선을 따른 단면도, 도 1d는 도 1c와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다.

기록 소자 기판(1)은 기판(10)과, 토출구 형성 부재(15)를 갖고 있다. 토출구 형성 부재(15)는 기판(10)에 접합되어 있다. 기판(10)은 잉크를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자(11)를 구비하고 있다. 토출구 형성 부재(15)에는 복수의 토출구(12)가 배치되어 있다. 복수의 토출구(12)는 일렬로 배열되어 토출구열(19)을 형성하고 있다. 본 실시 형태의 기록 소자 기판(1)은 2열의 토출구열(19)을 갖고 있지만, 토출구열(19)의 수는 이것에 한정되지 않는다.

도 1b와 도 1c를 참조하면, 기판(10)에는, 기판(10)을 표면으로부터 이면까지 관통하는 복수의 제1 관통구(16)와 복수의 제2 관통구(17)가 형성되어 있다. 토출구 형성 부재(15)와 기판(10) 사이의 공간에는, 잉크가 유통하는 복수의 제1 액류로(13)와 복수의 제2 액류로(14)가 형성되어 있다. 복수의 제1 액류로(13)와 복수의 제2 액류로(14)는 각각이 토출구(12)의 배열 방향에 대하여 격벽(30)으로 구획되고, 서로 병렬하여 마련되어 있다. 토출구 형성 부재(15)와 기판(10) 사이에, 또한 제1 액류로(13)와 제2 액류로(14) 사이에는, 각각이 에너지 발생 소자(11)를 내부에 구비한 복수의 압력실(20)이 형성되어 있다. 본 발명에 있어서 압력실(20)은 격벽(30) 사이에 끼인 영역이며, 또한 에너지 발생 소자(11)가 마련된 영역을 나타낸다. 보다 광의적으로는 에너지 발생 소자(11)를 구동했을 때에 압력이 작용하는 영역을 나타낸다. 토출구(12)는 기판(10)의 토출구 형성 부재(15)와 대향하는 면과 수직인 방향에 있어서 에너지 발생 소자(11)와 대향하고 있다. 압력실(20)과 제1 관통구(16)와 제2 관통구(17)는 대응하는 액류로마다 내지 토출구(12)마다 마련되어 있다. 따라서, 제1 관통구(16), 제1 액류로(13), 압력실(20), 제2 액류로(14) 및 제2 관통구(17)는 개개의 토출구(12)마다의 독립 유로를 형성하고 있다. 복수의 제1 관통구(16)와 복수의 제2 관통구(17)는 각각 제1 관통구열(25)과 제2 관통구열(26)을 형성하고 있다. 제1 관통구열(25)과 제2 관통구열(26)은 토출구열(19)을 사이에 두고 서로 반대측에서 토출구열(19)과 평행하게 연장되어 있다.

잉크는 제1 관통구(16)로부터, 제1 액류로(13)를 통하여 압력실(20)에 공급된다. 압력실(20)에 공급된 잉크는 에너지 발생 소자(11)로 가열되고, 발생한 기포의 압력에 의해 토출구(12)로부터 토출된다. 토출구(12)로부터 토출되지 못한 잉크는 압력실(20)로부터 제2 액류로(14)를 통하여 제2 관통구(17)로 유도된다.

제1 액류로(13)와 제2 액류로(14)에는 각각 2종류의 전극이 마련되어 있다. 이하 이들 전극을 제1 전극(21), 제2 전극(22)이라 칭한다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 모두 기판(10)에 마련되어 있다. 제1 전극(21)은 교류 전원(AC)의 일단부(+단자)에 접속되어 있고, 제2 전극(22)은 교류 전원(AC)의 타단부(-단자)에 접속되어 있다. 제1 전극(21)은 잉크의 흐름 방향, 즉 제1 액류로(13)와 제2 액류로(14)를 따른 방향에 대해서, 제2 전극(22)보다 치수가 작다. 한편, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 잉크의 흐름 방향과 직교하는 방향의 치수는 동일 정도이다. 따라서, 제1 전극(21)은 제2 전극(22)보다 잉크에 면하는 면적이 작다.

제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 제1 액류로(13)와 제2 액류로(14)에 복수개 마련되고, 또한 교대로 마련되어 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 제1 관통구(16)로부터 압력실(20)을 향해, 제1 전극(21), 제2 전극(22), 제1 전극(21), 제2 전극(22)··의 순서로 마련되어 있다. 그러나, 제1 액류로(13)와 제2 액류로(14)에는, 서로 인접하는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 조가 적어도 하나 마련되어 있으면 된다. 복수의 제1 전극(21)은 공통의 제1 배선(24)에 접속되어 있고, 복수의 제2 전극(22)은 공통의 제2 배선(23)에 접속되어 있다. 제1 배선(24)과 제2 배선(23)은 제1 액류로(13)와 제2 액류로(14)를 사이에 두고 서로 반대측에 배치되어 있다. 복수의 제1 전극(21)과 복수의 제2 전극(22)은 제1 배선(24)과 제2 배선(23)으로부터 서로 역방향으로 빗살형으로 연장되어 있다. 제1 배선(24)은 제2 액류로(14)를 따라서 연장되어 있고, 또한 서로 인접하는 제2 관통구(17)의 사이에서 연장되어 있다. 제2 배선(23)은 제1 액류로(13)를 따라서 연장되어 있고, 또한 서로 인접하는 제1 관통구(16)의 사이에서 연장되어 있다. 또한 제1 배선(24) 및 제2 배선(23)은 격벽(30)의 하부 영역에 서로 병렬하여 마련되어 있다. 이에 의해 제1 배선(24)과 제2 배선(23)의 뒤엉킴이 방지되어, 소자 기판(10)의 치수 증가가 억제된다.

제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 통전하면 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에는 교류 전위가 인가된다. 그 결과, 도 1d에 도시하는 바와 같이, 액류로 내에, 기판(10)의 표면측에서 유속이 크고, 토출구 형성 부재(15)에 접근함에 따라서 유속이 제로에 점근되는 유속 분포가 발생한다. 이 유속 분포가 발생하는 이유를, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 설명한다.

제1 전극(21)과 제2 전극(22)에는 교류 전압이 인가되는데, 여기에서는, 제1 전극(21)에 부전압(-V), 제2 전극(22)에 정전압(+V)이 인가되고 있는 타이밍을 생각한다. 도 2a에서는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 동일 치수인 것으로 한다. 도 2a에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(21)과 제2 전극에는 전기 이중층이 발생한다. 즉, 제1 전극(21)에 부전압(-V)이 걸려서, 제1 전극(21)에 접하는 잉크가 양전하를 띄어서, 전기 이중층이 형성된다. 마찬가지로, 제2 전극(22)에 정전압(+V))이 걸려서, 제2 전극(22)에 접하는 잉크가 음전하를 띄어서, 전기 이중층이 형성된다.

잉크 중에는 제2 전극(22)으로부터 제1 전극(21)을 향하는 대략 반원상의 전계 E가 형성된다. 이 전계는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 중간의 선에 관해 대칭형이 된다. 제1 및 제2 전극(21, 22)의 표면에서는 제1 및 제2 전극(21, 22)의 표면과 평행한 전계 성분 E1이 생긴다. 이 전계 성분 E1은 제1 및 제2 전극(21, 22) 상에 유기된 전하에 쿨롱력을 미친다. 전계 성분 E1은 전극간 갭에 가까운 위치에서는 도면 중 좌향이 된다. 양전하는 전계와 동일한 방향의 힘을 받기 때문에, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 제1 전극(21)에 접하는 잉크가 도면 중 좌향으로 흐르는 회전 소용돌이 F1이 발생한다. 음전하는 전계와 역방향의 힘을 받기 때문에, 제2 전극(22)에 접하는 잉크가 도면 중 우향으로 흐르는 회전 소용돌이 F2가 생긴다. 잉크는 전극간 갭으로부터 이격되는 방향으로 흐르기 때문에, 전극간 갭에는 잉크를 보충하는 잉크 흐름 F3이 생긴다. 또한, 전극의 전극간 갭으로부터 이격된 쪽의 단부에서는 전계의 방향이 반대로 되기 때문에, 잉크가 전극간 갭을 향하여 흐르는 회전 소용돌이 F4가 생긴다. 단, 전계가 약하기 때문에 잉크가 받는 쿨롱력은 작다. 이 결과, 전극간 갭으로부터 제1 및 제2 전극(21, 22)을 향해, 제1 및 제2 전극(21, 22) 상에서 전극간 갭으로부터 이격되는 방향으로 흐르는 교반류와 같은 흐름이 형성된다. 이 흐름은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에서 좌우 대략 대칭형이 된다.

한편, 도 2c, 도 2d에서는, 제2 전극(22)의 유로 방향 치수가 제1 전극(21)의 유로 방향 치수보다 크게 되어 있다. 이 때문에, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에서 전계 분포가 상이하다. 제1 전극(21)의 근방에서는 유속이 빠른 작은 회전 소용돌이 F5가 형성된다. 제2 전극(22)의 근방에서는, 전위가 낮은 부분에서 유속이 느린 작은 회전 소용돌이 F7이 형성되고, 전위가 높은 부분에서 유속이 빠른 큰 회전 소용돌이 F6이 형성된다. 그 결과, 제1 전극(21)으로부터 전극간 갭에 잉크가 인입되어, 제1 전극(21)으로부터 제2 전극(22)을 향하여 잉크가 흐르는 잉크류가 발생한다.

이상은 제1 전극(21)에 정전압(+V), 제2 전극에 부전압(-V)이 인가되어 있더라도 동일하다. 즉, 인가 전압의 극성이 반전하더라도, 전하의 부호와 전계의 방향이 함께 반전하기 때문에, 생기는 흐름의 방향은 변화하지 않는다. 따라서, 유로 방향의 치수가 작은 제1 전극(21)으로부터 유로 방향의 치수가 큰 제2 전극(22)을 향하는 정상적인 흐름이 생기게 된다.

이러한 전기 침투류에 의해, 잉크를 제1 액류로(13)로부터 제2 액류로(14)를 향하여 흘리는 구동력이 발생한다. 즉, 제1 액류로(13)에 마련된 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 의해 발생한 전기 침투류에 의해, 잉크는 제1 관통구(16)로부터 제1 액류로(13)를 통하여 압력실(20)에 유입된다. 에너지 발생 소자(11)가 작동하고 있을 때는, 압력실(20)에 유입된 잉크의 일부가 토출구(12)로부터 토출된다. 토출되지 못한 잉크는, 제2 액류로(14)에 마련된 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 의해 발생한 전기 침투류에 의해, 제2 액류로(14)를 통하여 제2 관통구(17)로부터 액체 토출 헤드의 외부에 유출된다. 액체 토출 헤드의 외부에 유출된 잉크는 기록 장치의 잉크 탱크 등을 경유한 후에 다시 액체 토출 헤드에 유입된다. 이와 같이, 본 발명의 형태에 의해 압력실(20) 내의 잉크는 압력실(20)의 외부와의 사이에서 순환된다. 또한, 본 발명에 있어서는 액체 토출 헤드의 외부와의 사이에서 순환되는 구성뿐만 아니라, 액체 토출 헤드의 내부에서 잉크가 순환(압력실(20)의 내부와 외부 사이에서 잉크가 유동)하는 구성도 적용할 수 있다.

에너지 발생 소자(11)가 작동하고 있지 않을 때에도, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 접속된 교류 전원(AC)에 의한 전기 침투류가 생기고 있기 때문에, 잉크는 제1 액류로(13)로부터 제2 액류로(14)를 향하여 흐른다. 따라서, 가령 압력실(20)의 내부에서 잉크가 농축되더라도, 압력실(20) 내에 있어서의 농축 잉크의 체류를 억제할 수 있다. 따라서, 토출구(12)로부터는 증점하고 있지 않거나, 또는 증점의 정도가 작은 비교적 프레쉬한 잉크를 토출할 수 있어, 화상의 색 불균일을 저감하는 것이 가능하게 된다.

(제2 실시 형태)

도 3a 내지 도 3c를 사용하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 단면도, 도 3b는 도 3a의 A-A선을 따른 단면도, 도 3c는 도 3b와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다. 도 3a는 하나의 토출구(12)와, 그것에 관련하는 제1 및 제2 액류로(13, 14), 제1 및 제2 관통구(16, 17)만을 도시하고 있지만, 토출구열(19)과 제1 및 제2 관통구열(25, 26)의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 토출구 형성 부재(15)의 이면에 배치되어 있다. 이면이란 토출구 형성 부재(15)의 기판(10)에 면하는 면을 의미한다. 전기 이중층의 충전은 토출구 형성 부재(15)의 이면에 있는 전극상에서 생긴다. 그 때문에, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 유로 내에, 토출구 형성 부재(15)의 이면측에서 유속이 크고, 기판(10)의 표면에 가까워짐에 따라서 유속이 제로에 점근하는 유속 분포가 생긴다. 제1 실시 형태와 같은 교류 전원(AC)과 동일한 주파수에서 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 구동하는 경우, 토출구 형성 부재(15)의 이면측의 유속이 크기 때문에, 토출구(12) 내의 잉크 농축을 해소하기 쉽다. 따라서, 잉크의 증점을 더욱 효과적으로 경감할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 4a 내지 도 4c를 사용하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 4a는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 단면도, 도 4b는 도 4a의 A-A선을 따른 단면도, 도 4c는 도 4b와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다. 도 4a는 하나의 토출구(12)와, 그것에 관련하는 제1 및 제2 액류로(13, 14), 제1 및 제2 관통구(16, 17)만을 도시하고 있지만, 토출구열(19)과 제1 및 제2 관통구열(25, 26)의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는, 제1 액류로(13)의 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 토출구 형성 부재(15)의 이면에 마련되고, 제2 액류로(14)의 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 기판(10) 상에 배치되어 있다. 제1 액류로(13)의 전극을 토출구 형성 부재(15)의 이면에 마련함으로써 토출구 형성 부재(15)의 이면측의 유속을 높여서, 토출구(12) 내부의 농축을 억제하는 것이 용이하게 된다. 또한, 제2 액류로(14)의 전극을 기판(10) 상에 배치함으로써 농축 잉크를 유출시키는 것이 용이하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는 농축 잉크를 토출구의 근방에서 배출하고, 배출한 농축 잉크를 압력실(20)로부터 제2 관통구(17)에 배출하는 것이 용이하게 된다.

(제4 실시 형태)

도 5a, 도 5b를 사용하여, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 5a는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 사시도, 도 5b는 도 5a에 도시하는 기록 소자 기판의 단면도이다.

본 실시 형태에서는, 토출구열(19)을 사이에 두고 마련된 2개의 관통구열이 각각 하나의 좁고 긴 제1 관통구(116) 및 하나의 좁고 긴 제2 관통구(117)로 형성되어 있다. 하나의 좁고 긴 제1 관통구(116) 및 하나의 좁고 긴 제2 관통구(117)의 토출구열(19)과 평행한 방향의 치수를 실질적으로 크게 할 수 있기 때문에, 하나의 좁고 긴 제1 관통구(116) 및 하나의 좁고 긴 제2 관통구(117)의 토출구열(19)과 직교하는 방향의 치수를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 제1 실시 형태에 비하여 기록 소자 기판의 폭 방향 치수를 축소하는 것이 용이하여, 기록 소자 기판의 소형화가 가능하다. 어느 한쪽의 하나의 좁고 긴 관통구는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 개개의 액류로(13, 14)마다 마련되어 있어도 된다.

(제5 실시 형태)

도 6a, 도 6b를 사용하여, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 6a는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 사시도, 도 6b는 도 6a에 도시하는 기록 소자 기판의 단면도이다.

본 실시 형태에서는, 각 토출구(12)에 대하여 하나의 관통구(226)가 마련되어 있다. 또한, 제4 실시 형태와 마찬가지로, 하나의 관통구(226)는 복수의 토출구(12)에 대하여 공통이다. 제1 액류로(13)는 하나의 관통구(226)에 접속되고, 도중에 180도 방향을 바꾸어 얻어 압력실(20)에 접속되어 있다. 압력실(20)과 하나의 관통구(226)를 연통하는 제2 액류로(14)는 직선 상에 형성된 유로이다. 즉, 좁고 긴 하나의 관통구(226)로부터 제1 액류로(13)를 통하여 압력실(20)에 공급된 잉크는, 제2 액류로(14)를 통하여 다시 좁고 긴 관통구(226)로 되돌아가도록 되어 있다. 본 실시 형태의 구성에 의하면(2)열의 관통구열을 배치할 필요가 없기 때문에, 제1 실시 형태에 비하여 기록 소자 기판의 폭 방향 치수를 축소하는 것이 용이하여, 기록 소자 기판의 소형화가 가능하다. 또한, 좁고 긴 관통구(226) 대신에, 개개의 토출구(12)에 접속된 복수의 관통구를 형성하는 것도 가능하다.

본 실시 형태에서는, 잉크가 토출되고 있지 않을 때에도, 하나의 관통구(226)로부터 제1 액류로(13) 및 제2 액류로(14)에 유입된 잉크가, 다시 하나의 관통구(226)로 되돌아가는 흐름이 형성된다. 이 때문에, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 농축된 잉크의 체류를 억제하는 효과가 얻어진다.

(제6 실시 형태)

도 7a 내지 도 7c를 사용하여, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 7a는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 단면도, 도 7b는 도 7a의 A-A선을 따른 단면도, 도 7c는 도 7b와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다. 도 7a는 하나의 토출구(12)와, 그것에 관련하는 제1 및 제2 액류로(13, 14), 제1 및 제2 관통구(16, 17)만을 도시하고 있지만, 토출구열(19)과 제1 및 제2 관통구열(25, 26)의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는 제1 액류로(13)에 제1 전극(21)이 제2 액류로(14)에 제2 전극(22)이 마련되어 있고, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 직류 전원(DC)에 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 전극(21)이 직류 전원(DC)의 정극에 접속되고, 제2 전극(22)이 직류 전원(DC)의 부극에 접속되어 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 치수는 실질적으로 동일하지만, 제1 실시 형태처럼 상이해도 된다. 전극은 기판(10) 상과 토출구 형성 부재(15)의 이면 중 어디에 배치되어도 된다.

도 7c에 도시하는 바와 같이, 유속 분포는 대략 플러그 플로우에 가까운 유속 분포를 나타낸다. 이러한 유속 분포가 발생하는 이유는 이하와 같다. 벽면에 평행한 전계가 외부로부터 인가되면, 고체 표면이 음으로 대전되고, 계면 근방의 액체 중에서는 양이온이 과잉이 된다. 그 때문에, 국소적으로 액체가 양으로 대전되어 전기 이중층의 이온이 전계의 방향으로 힘을 받아, 벽 근방에서 잉크의 이동이 생기기 때문이다. 직류 전원(DC)이기 때문에, 액체의 전기 분해가 생기지 않는 전압으로 전극을 구동할 필요가 있어(물의 경우, 전압은 약 1V 이하가 바람직하다), 교류 전원(AC)을 사용하는 경우와 비교하여 얻어지는 유속은 작다. 그러나, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 직류 전원(DC)에 접속하기만 하면 잉크 흐름을 발생시킬 수 있기 때문에, 제1 실시 형태보다 심플한 구성이 얻어진다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는 제1 및 제2 전극을 기판(10)에 마련하는 구성이지만, 이에 한정하지 않고, 제2 실시 형태에서 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 전극을 토출구 형성 부재(15)의 이면에 마련하는 구성에도 적용할 수 있다. 또한 제3 실시 형태에 도시하는 바와 같이 제1 및 제2 전극의 한쪽을 기판(10)에, 다른 쪽을 토출구 형성 부재(15)에 마련하는 구성에도 적용할 수 있다.

(제7 실시 형태)

도 8a 내지 도 8c를 사용하여, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 8a는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 단면도, 도 8b는 도 8a의 A-A선을 따른 단면도, 도 8c는 도 8b와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다. 도 8a는 하나의 토출구(12)와, 그것에 관련하는 제1 및 제2 액류로(13, 14), 제1 및 제2 관통구(16, 17)만을 도시하고 있지만, 토출구열(19)과 제1 및 제2 관통구열(25, 26)의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는 제1 액류로(13)에 제1 전극(21)이, 제2 액류로(14)에 제2 전극(22)이 마련되어 있고, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 각각 교류 전원(AC)의 +단자와 -단자에 접속되어 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 치수는 대략 동등하다.

도 8c에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 대략 토출구(12) 또는 에너지 발생 소자(11)를 중심으로 회전하는 믹서와 같은 유속 분포가 생긴다. 그 이유는 도 2a, 도 2b에서 설명한 바와 같다. 토출구(12)의 근방을 통과하는 흐름 성분이 형성되고 있기 때문에, 토출구(12) 근방의 농축된 잉크를 유동시킬 수 있다. 따라서, 토출구(12) 근방에서의 잉크의 농축을 억제할 수 있다. 교류 전원(AC)에 접속되어 있기 때문에, 전기 분해에 의한 기포의 발생이 억제되어, 고전압화가 가능해진다. 그 때문에, 제6 실시 형태보다 잉크를 고유속으로 흘리는 것이 용이하다. 따라서, 심플한 구성으로 잉크의 고유속화가 가능하다.

(제8 실시 형태)

도 9a 내지 도 9e를 사용하여, 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 구성을 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 제1 실시 형태와의 차이를 주로 설명하기 때문에, 구체적인 설명을 생략한 개소에 대해서는 제1 실시 형태의 설명을 참조하기 바란다.

도 9a는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 액체 토출 헤드의 기록 소자 기판의 단면도, 도 9b는 도 9a의 A-A선을 따른 단면도, 도 9c는 도 9b와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다. 도 9d는 도 9a의 B-B선을 따른 단면도, 도 9e는 도 9d와 동일한 단면에 있어서의 유속 분포를 도시하는 모식도이다. 도 9a는 하나의 토출구(12)와, 그것에 관련하는 제1 및 제2 액류로(13, 14), 제1 및 제2 관통구(16, 17)만을 도시하고 있지만, 토출구열(19)과 제1 및 제2 관통구열(25, 26)의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는, 제1 전극(21), 제2 전극(22)에 추가로, 제3 전극(27)과 제4 전극(28)이 형성되어 있다. 제3 전극(27)과 제4 전극(28)은 각각 관통 구멍(29)에 의해 배선(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 제1 전극(21), 제2 전극(22)은 제1 실시 형태와 동일한 구성이며, 구체적으로는 이하의 구성을 갖고 있다. 먼저, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 교류 전원(AC)의 +단자와 -단자에 접속되어 있다. 제1 전극(21)은 제2 전극(22)은 제1 액류로(13) 및 제2 액류로(14)에 모두 배치되어 있다. 제1 전극(21)의 유로 방향 치수는 제2 전극(22)의 유로 방향 치수보다 작다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 기판(10) 상에 배치되어 있다. 제3 전극(27)과 제4 전극(28)은 교류 전원(AC)의 양극에 접속되어 있지만, 제6 실시 형태와 달리, 토출구(12) 또는 에너지 발생 소자(11)를 사이에 두고 양측에 배치되어 있다. 제3 전극(27)과 제4 전극(28)은 제1 액류로(13), 제2 액류로(14), 압력실(20) 중 어디에 배치되어도 된다.

제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 의해, 제1 액류로(13)로부터 제2 액류로(14)를 향하는 잉크류가 생긴다. 이 때문에, 압력실(20)을 횡단하는 프레쉬한 잉크류가 발생한다. 또한, 도 9e에 도시하는 바와 같이 제3 전극(27)과 제4 전극(28)에 의해, 토출구(12)를 향하는 흐름 성분이 발생한다. 이 때문에, 토출구(12) 내부의 잉크 농축을 효율적으로 억제할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 이상의 둘을 조합한 구성에 의해, 다른 실시 형태와 비교하여 잉크의 증점의 경감 효과가 크다.

본 발명에 따르면, 압력실 내에 액체를 유입시키고, 압력실 내로부터 액체를 유출시킴으로써, 토출구로부터의 액체의 증발에 의한 액체의 증점을 경감함으로써 화상의 색 불균일을 저감하는 것이 가능하게 된다.

본 출원은 2016년 3월 29일에 출원된 일본 특허 출원 번호2016-065628의 우선권을 주장하는 것이며, 그들의 내용을 인용하여 본 출원의 일부로 하는 것이다.

1: 기록 소자 기판
10: 기판
11: 에너지 발생 소자
12: 토출구
13: 제1 액류로
14: 제2 액류로
15: 토출구 형성 부재
16: 제1 관통구
17: 제2 관통구
20: 압력실
21: 제1 전극
22: 제2 전극
23: 제2 배선
24: 제1 배선

Claims (18)

1. 액체를 토출하는 토출구와,
   상기 토출구에 연통하는 제1 액류로와,
   상기 토출구에 관해 상기 제1 액류로의 반대측에서 상기 토출구와 유통하는 제2 액류로와,
   상기 제1 액류로에 마련되는 제1 전극과,
   상기 제2 액류로에 마련되는, 상기 제1 전극과 함께 상기 토출구에 공급되는 액체에 전기 침투류를 발생시키는 제2 전극과,
   액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실과,
   상기 압력실, 상기 제1 액류로, 또는 상기 제2 액류로 내에, 상기 토출구를 사이에 두도록 배치된 제3 및 제4 전극을 갖고,
   상기 제1 전극이 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제2 전극이 상기 교류 전원의 타단부에 접속되어 있고,
   적어도 하나의 상기 제1 전극이 상기 제1 및 제2 액류로에 각각 배치되고, 적어도 하나의 상기 제2 전극이 상기 제1 및 제2 액류로에 각각 배치되고,
   상기 제1 및 제2 액류로의 각각에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 교대로 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극의 상기 제1 및 제2 액류로를 따른 방향의 치수가 서로 상이하고,
   상기 제3 전극이 제2 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제4 전극이 상기 제2 교류 전원의 타단부에 접속되어 있는, 액체 토출 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 토출구와 대향하여 위치하고, 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자와,
   상기 에너지 발생 소자가 마련된 기판
   을 갖고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 기판에 배치되어 있는, 액체 토출 헤드.
3. 제1항에 있어서, 상기 토출구가 마련된 토출구 형성 부재를 갖고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 토출구 형성 부재에 배치되어 있는, 액체 토출 헤드.
4. 제1항에 있어서, 상기 토출구와 대향하여 위치하고, 상기 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자와,
   상기 에너지 발생 소자가 마련된 기판과,
   상기 토출구가 마련된 토출구 형성 부재를 갖고,
   상기 제1 전극은 상기 기판에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 토출구 형성 부재에 배치되어 있는, 액체 토출 헤드.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 하나의 상기 제1 전극이 상기 제1 액류로에 배치되고, 하나의 상기 제2 전극이 상기 제2 액류로에 배치되고, 상기 제1 전극의 상기 제1 액류로를 따른 방향의 치수가, 상기 제2 전극의 상기 제2 액류로를 따른 방향의 치수와 동일한, 액체 토출 헤드.
8. 삭제
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전극이 직류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제2 전극이 상기 직류 전원의 타단부에 접속되어 있는, 액체 토출 헤드.
10. 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자가 마련된 기판을 관통하고, 상기 제1 액류로 또는 상기 제2 액류로와 접속된 관통구를 갖고, 상기 관통구는 상기 제1 액류로 또는 상기 제2 액류로마다 마련되어 있는, 액체 토출 헤드.
11. 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자가 마련된 기판을 관통하고, 상기 제1 액류로 또는 상기 제2 액류로와 접속된 관통구를 갖고, 상기 관통구는 복수의 상기 제1 액류로 또는 복수의 상기 제2 액류로에 공유되어 있는, 액체 토출 헤드.
12. 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자와, 당해 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실을 갖고, 상기 압력실 내의 액체는 당해 압력실의 외부와의 사이에서 순환되는, 액체 토출 헤드.
13. 액체를 토출하는 토출구와,
    상기 토출구에 유통하는 제1 액류로와,
    상기 토출구에 관해 상기 제1 액류로의 반대측에서 상기 토출구와 연통하는 제2 액류로와,
    상기 제1 액류로 및 상기 제2 액류로의 각각에 마련되는, 제1 전극, 및 상기 제1 전극과 함께 상기 토출구에 공급되는 액체에 전기 침투류를 발생시키는 제2 전극과,
    액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실과,
    상기 압력실, 상기 제1 액류로, 또는 상기 제2 액류로 내에, 상기 토출구를 사이에 두도록 배치된 제3 및 제4 전극을 갖고,
    상기 제1 전극이 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제2 전극이 상기 교류 전원의 타단부에 접속되어 있고,
    적어도 하나의 상기 제1 전극이 상기 제1 및 제2 액류로에 각각 배치되고, 적어도 하나의 상기 제2 전극이 상기 제1 및 제2 액류로에 각각 배치되고,
    상기 제1 및 제2 액류로의 각각에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 교대로 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극의 상기 제1 및 제2 액류로를 따른 방향의 치수가 서로 상이하고,
    상기 제3 전극이 제2 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제4 전극이 상기 제2 교류 전원의 타단부에 접속되어 있는, 액체 토출 헤드.
14. 제13항에 있어서, 상기 제1 전극이 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제2 전극이 상기 교류 전원의 타단부에 접속되어 있는, 액체 토출 헤드.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 상기 제1 및 제2 액류로를 따른 방향의 치수가 서로 상이한, 액체 토출 헤드.
16. 액체를 토출하는 토출구에 연통하는 제1 액류로와, 상기 토출구에 관해 상기 제1 액류로의 반대측에서 상기 토출구에 연통하는 제2 액류로에 액체를 충전하는 공정과,
    상기 제1 액류로에 위치하는 제1 전극과, 상기 제2 액류로에 위치하는 제2 전극을 직류 또는 교류 전원에 접속하여, 상기 액체에 전기 침투류를 발생시키는 공정과,
    압력실 내의 에너지 발생 소자를 구동하여 액체를 토출하기 위한 에너지를 발생시키는 공정을 갖는, 액체의 순환 방법이며,
    상기 제1 전극이 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제2 전극이 상기 교류 전원의 타단부에 접속되어 있고,
    적어도 하나의 상기 제1 전극이 상기 제1 및 제2 액류로에 각각 배치되고, 적어도 하나의 상기 제2 전극이 상기 제1 및 제2 액류로에 각각 배치되고,
    상기 제1 및 제2 액류로의 각각에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 교대로 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극의 상기 제1 및 제2 액류로를 따른 방향의 치수가 서로 상이하고,
    상기 압력실, 상기 제1 액류로, 또는 상기 제2 액류로 내에, 상기 토출구를 사이에 두도록 제3 및 제4 전극이 배치되고,
    상기 제3 전극이 제2 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제4 전극이 상기 제2 교류 전원의 타단부에 접속되어 있는, 액체의 순환 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극에 통전하고 액체를 유동시킨 상태에서, 에너지 발생 소자를 구동하여 토출구로부터 액체를 토출시키는, 액체의 순환 방법.
18. 액체를 토출하는 토출구와,
    상기 토출구에 연통하는 제1 액류로와,
    상기 토출구에 관해 상기 제1 액류로의 반대측에서 상기 토출구와 유통하는 제2 액류로와,
    상기 제1 액류로에 마련되는 제1 전극과,
    상기 제2 액류로에 마련되는, 상기 제1 전극과 함께 상기 토출구에 공급되는 액체에 전기 침투류를 발생시키는 제2 전극과,
    액체를 토출하기 위한 에너지를 발생하는 에너지 발생 소자를 내부에 구비하는 압력실과,
    상기 압력실, 상기 제1 액류로, 또는 상기 제2 액류로 내에, 상기 토출구를 사이에 두도록 배치된 제3 및 제4 전극을 갖고,
    상기 제1 전극이 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제2 전극이 상기 교류 전원의 타단부에 접속되어 있고,
    하나의 상기 제1 전극이 상기 제1 액류로에 배치되고, 하나의 상기 제2 전극이 상기 제2 액류로에 배치되고, 상기 제1 전극의 상기 제1 액류로를 따른 방향의 치수가, 상기 제2 전극의 상기 제2 액류로를 따른 방향의 치수와 동일하고,
    상기 제3 전극이 제2 교류 전원의 일단부에 접속되고, 상기 제4 전극이 상기 제2 교류 전원의 타단부에 접속되어 있는, 액체 토출 헤드.

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