KR102525781B1 - Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus - Google Patents

Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102525781B1
KR102525781B1 KR1020190092176A KR20190092176A KR102525781B1 KR 102525781 B1 KR102525781 B1 KR 102525781B1 KR 1020190092176 A KR1020190092176 A KR 1020190092176A KR 20190092176 A KR20190092176 A KR 20190092176A KR 102525781 B1 KR102525781 B1 KR 102525781B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid
pressure chamber
outlet
wall
flow
Prior art date
Application number
KR1020190092176A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200014232A (en
Inventor
요시유키 나카가와
아키코 함무라
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20200014232A publication Critical patent/KR20200014232A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102525781B1 publication Critical patent/KR102525781B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433—Structure of nozzle plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/21—Ink jet for multi-colour printing
    • B41J2/2103—Features not dealing with the colouring process per se, e.g. construction of printers or heads, driving circuit adaptations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2002/14306—Flow passage between manifold and chamber

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

제2 액체의 토출 방향이 저부로부터 상부로의 방향인 경우에, 제2 액체는 압력실에서 제1 액체 위에서 유동한다. 기판은 제1 액체의 유동 방향의 압력실의 하류에 위치되고 액체 유로로부터 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 제1 유출구를 포함한다. 액체 유로 내에서 제1 유출구를 사이에 두고 압력실의 반대측의 기판의 구간에 위치되는 벽이 제공되고, 벽은 제1 유출구를 사이에 두고 벽의 반대측에 있는, 압력실이 위치되는 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함한다.When the discharge direction of the second liquid is from the bottom to the top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber. The substrate includes a first outlet located downstream of the pressure chamber in the flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage. In the liquid passage, a wall is provided which is located in the section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the first outlet therebetween, the wall being on the opposite side of the wall with the first outlet therebetween, the section of the substrate in which the pressure chamber is located. It includes a part located higher than the surface of

Description

액체 토출 헤드, 액체 토출 모듈, 및 액체 토출 장치{LIQUID EJECTION HEAD, LIQUID EJECTION MODULE, AND LIQUID EJECTION APPARATUS}Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection device

본 개시물은 액체 토출 헤드, 액체 토출 모듈 및 액체 토출 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a liquid ejection head, a liquid ejection module, and a liquid ejection device.

일본 특허 공개 제H06-305143호는, 토출구에 연통하는 액체 유로 내에, 토출 매체로서의 액체와 발포 매체로서의 액체를 계면을 개재하여 서로 분리한 상태에서 유지하고, 발열 소자를 사용하여 발포 매체가 기포를 발생시키게 함으로써, 토출구로부터 토출 매체를 토출하는 구성을 개시하고 있다. 토출 매체의 토출 동작에 수반하여 이동하는 계면의 위치는 토출 매체와 발포 매체의 유동에 의해 제어된다. 액체 유로로부터 토출 매체가 유출되게 하는 유출구는 액체 유로로부터 발포 매체가 유출되게 하는 유출구로부터 오프셋되어 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. H06-305143 discloses that a liquid as a discharge medium and a liquid as a foaming medium are kept separated from each other via an interface in a liquid passage communicating with a discharge port, and a foaming medium uses a heating element to expel bubbles. A configuration for discharging the discharge medium from the discharge port is disclosed. The position of the interface moving along with the discharge operation of the discharge medium is controlled by the flow of the discharge medium and the foaming medium. The outlet through which the discharge medium flows out of the liquid passage is offset from the outlet through which the foaming medium flows out of the liquid passage.

본 개시물의 제1 양태에서, 액체 토출 헤드가 제공되며, 상기 액체 토출 헤드는,In a first aspect of the present disclosure, a liquid ejection head is provided, the liquid ejection head comprising:

기판;Board;

상기 기판 상에 형성되고 제1 액체와 제2 액체가 내부에서 유동하게 하도록 구성되는 액체 유로로서, 압력실을 포함하는 액체 유로;a liquid passage formed on the substrate and configured to allow a first liquid and a second liquid to flow therein, the liquid passage including a pressure chamber;

상기 압력실 내의 상기 제1 액체에 압력을 가하도록 구성되는 압력 발생 소자; 및a pressure generating element configured to apply pressure to the first liquid in the pressure chamber; and

상기 제2 액체를 토출하도록 구성되는 토출구를 포함하고,And a discharge port configured to discharge the second liquid,

상기 제2 액체의 토출 방향이 저부로부터 상부로의 방향인 경우, 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 상기 제1 액체 위에서 유동하고,When the discharge direction of the second liquid is from the bottom to the top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber;

상기 기판은, 상기 제1 액체의 유동 방향에서 상기 압력실의 하류에 위치되고 상기 액체 유로로부터 상기 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 제1 유출구를 포함하고,The substrate includes a first outlet located downstream of the pressure chamber in a flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage;

상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 유로 내에서 상기 제1 유출구를 사이에 두고 상기 압력실의 반대측에 있는 상기 기판의 구간에 위치되는 벽을 포함하고, 상기 벽은 상기 제1 유출구를 사이에 두고 상기 벽의 반대측에 있는, 상기 압력실이 위치되는 상기 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함한다.The liquid discharge head includes a wall located in a section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the first outlet therebetween in the liquid passage, the wall having the first outlet therebetween and the wall and a portion located higher than the surface of the section of the substrate on which the pressure chamber is located, on the opposite side of.

본 개시물의 제2 양태에서, 액체 토출 헤드를 구성하기 위한 액체 토출 모듈이 제공되며,In a second aspect of the present disclosure, a liquid ejection module for constituting a liquid ejection head is provided,

상기 액체 토출 헤드는,The liquid discharge head,

기판,Board,

상기 기판 상에 형성되고 제1 액체 및 제2 액체가 내부에서 유동하게 하도록 구성되는 액체 유로로서, 압력실을 포함하는, 액체 유로,a liquid passage formed on the substrate and configured to allow a first liquid and a second liquid to flow therein, the liquid passage including a pressure chamber;

상기 압력실 내의 상기 제1 액체에 압력을 가하도록 구성되는 압력 발생 소자, 및a pressure generating element configured to apply pressure to the first liquid in the pressure chamber; and

상기 제2 액체를 토출하도록 구성되는 토출구를 포함하고,And a discharge port configured to discharge the second liquid,

상기 제2 액체의 토출 방향이 저부로부터 상부로의 방향인 경우, 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 상기 제1 액체 위에서 유동하고,When the discharge direction of the second liquid is from the bottom to the top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber;

상기 기판은, 상기 제1 액체의 유동 방향에서 상기 압력실의 하류에 위치되고 상기 액체 유로로부터 상기 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 제1 유출구를 포함하고,The substrate includes a first outlet located downstream of the pressure chamber in a flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage;

상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 유로 내에서 상기 제1 유출구를 사이에 두고 상기 압력실의 반대측에 있는 상기 기판의 구간에 위치되는 벽을 포함하고, 상기 벽은 상기 제1 유출구를 사이에 두고 존재하는, 상기 압력실이 위치되는 상기 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함하며,The liquid discharge head includes a wall located in a section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the first outlet therebetween in the liquid passage, and the wall exists with the first outlet therebetween. , Including a portion located higher than the surface of the section of the substrate where the pressure chamber is located,

상기 액체 토출 헤드는 상기 복수의 액체 토출 모듈을 배열함으로써 형성된다.The liquid ejection head is formed by arranging the plurality of liquid ejection modules.

본 개시물의 제3 양태에서, 액체 토출 헤드를 포함하는 액체 토출 장치가 제공되며,In a third aspect of the present disclosure, a liquid ejection device including a liquid ejection head is provided,

상기 액체 토출 헤드는,The liquid discharge head,

기판,Board,

상기 기판 상에 형성되고 제1 액체 및 제2 액체가 내부에서 유동하게 하도록 구성되는 액체 유로로서, 압력실을 포함하는, 액체 유로,a liquid passage formed on the substrate and configured to allow a first liquid and a second liquid to flow therein, the liquid passage including a pressure chamber;

상기 압력실 내의 상기 제1 액체에 압력을 가하도록 구성되는 압력 발생 소자, 및a pressure generating element configured to apply pressure to the first liquid in the pressure chamber; and

상기 제2 액체를 토출하도록 구성되는 토출구를 포함하고,And a discharge port configured to discharge the second liquid,

상기 제2 액체의 토출 방향이 저부로부터 상부로의 방향인 경우, 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 상기 제1 액체 위에서 유동하고,When the discharge direction of the second liquid is from the bottom to the top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber;

상기 기판은, 상기 제1 액체의 유동 방향에서 상기 압력실의 하류에 위치되고 상기 액체 유로로부터 상기 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 제1 유출구를 포함하고,The substrate includes a first outlet located downstream of the pressure chamber in a flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage;

상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 유로 내에서 상기 제1 유출구를 사이에 두고 상기 압력실의 반대측에 있는 상기 기판의 구간에 위치되는 벽을 포함하고, 상기 벽은 상기 제1 유출구를 사이에 두고 존재하는, 상기 압력실이 위치되는 상기 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함한다.The liquid discharge head includes a wall located in a section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the first outlet therebetween in the liquid passage, and the wall exists with the first outlet therebetween. , including a portion located higher than the surface of the section of the substrate where the pressure chamber is located.

본 개시물의 실시형태에 따르면, 액체 유로 내로 유입하는 복수 종류의 액체가 서로 적절하게 분리되는 상태에서 회수될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a plurality of types of liquid flowing into the liquid passage can be recovered in a state where they are properly separated from each other.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.Additional features of the present invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 1은 제1 실시형태의 토출 헤드의 사시도이다.
도 2는 제1 실시형태의 액체 토출 장치의 제어계의 블록도이다.
도 3은 도 1에서의 액체 토출 모듈의 단면 사시도이다.
도 4a는 도 1의 소자 기판의 액체 유로의 투시도이며, 도 4b는 도 4a의 IVB-IVB 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5a는 도 4a의 액체 유로의 사시도이고, 도 5b는 도 4b의 토출구 근방의 부분의 확대도이며, 도 5c는 도 4b의 VC 부분의 확대도이다.
도 6a는 액체의 점도비와 수상 두께비 사이의 관계의 설명도이며, 도 6b는 압력실의 높이와 유속 사이의 관계의 설명도이다.
도 7a는 제1 실시형태의 제1 유출구의 다른 예를 포함하는 액체 유로의 단면도이며, 도 7b는 도 7a의 액체 유로의 사시도이다.
도 8a는 제1 실시형태의 제1 유출구의 또 다른 예를 포함하는 액체 유로의 단면도이며, 도 8b는 도 8a의 액체 유로의 사시도이다.
도 9a는 제2 실시형태에 따른 액체 유로의 단면도이고, 도 9b는 도 9a의 액체 유로의 사시도이며, 도 9c는 도 9a의 IXC 부분의 확대도이다.
도 10a는 제1 및 제2 액체가 돌출부에 충돌하지 않는 상태에서의 도 9a의 액체 유로의 단면도이며, 도 10b는 도 10a의 XB 부분의 확대도이다.
도 11a는 제2 실시형태의 제1 유출구의 또 다른 예를 포함하는 액체 유로의 단면도이며, 도 11b는 도 11a의 XIB 부분의 확대도이다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는 각각 제2 실시형태의 제1 유출구의 다양한 다른 예의 설명도이다.
도 13a는 제3 실시형태에 따른 액체 유로의 투시도이고, 도 13b는 도 13a의 XIIIB-XIIIB 선을 따라 취한 단면도이고, 도 13c는 도 13a의 액체 유로의 사시도이며, 도 13d는 도 13b에서의 토출구 부분의 확대도이다.
도 14a는 비교예의 액체 유로의 투시도이고, 도 14b는 도 14a의 XIVB-XIVB 선을 따라 취한 단면도이며, 도 14c는 도 14b의 XIVC 부분의 확대도이다.
도 15a는 제1 및 제2 액체가 혼합된 형태로 유출되는 상태에서의 도 14a의 액체 유로의 단면도이며, 도 15b는 도 15a의 XVB 부분의 확대도이다.1 is a perspective view of a discharge head of a first embodiment.
Fig. 2 is a block diagram of a control system of the liquid discharge device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the liquid discharge module in FIG. 1 .
FIG. 4A is a perspective view of a liquid flow path of the device substrate of FIG. 1 , and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A .
FIG. 5A is a perspective view of the liquid passage in FIG. 4A, FIG. 5B is an enlarged view of a portion near the discharge port in FIG. 4B, and FIG. 5C is an enlarged view of a VC portion in FIG. 4B.
6A is an explanatory diagram of the relationship between the viscosity ratio of the liquid and the water phase thickness ratio, and FIG. 6B is an explanatory diagram of the relationship between the height of the pressure chamber and the flow rate.
7A is a cross-sectional view of a liquid passage including another example of a first outlet of the first embodiment, and FIG. 7B is a perspective view of the liquid passage of FIG. 7A.
8A is a cross-sectional view of a liquid passage including another example of a first outlet of the first embodiment, and FIG. 8B is a perspective view of the liquid passage of FIG. 8A.
Fig. 9A is a cross-sectional view of a liquid passage according to the second embodiment, Fig. 9B is a perspective view of the liquid passage of Fig. 9A, and Fig. 9C is an enlarged view of part IXC of Fig. 9A.
FIG. 10A is a cross-sectional view of the liquid passage of FIG. 9A in a state in which the first and second liquids do not collide with the protrusion, and FIG. 10B is an enlarged view of a portion XB of FIG. 10A.
Fig. 11A is a cross-sectional view of a liquid passage including another example of a first outlet of the second embodiment, and Fig. 11B is an enlarged view of a portion XIB of Fig. 11A.
12A, 12B and 12C are explanatory views of various other examples of the first outlet of the second embodiment, respectively.
13A is a perspective view of a liquid passage according to a third embodiment, FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line XIIIB-XIIIB in FIG. 13A, FIG. 13C is a perspective view of the liquid passage in FIG. 13A, and FIG. It is an enlarged view of the discharge port part.
FIG. 14A is a perspective view of a liquid channel of a comparative example, FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line XIVB-XIVB in FIG. 14A, and FIG. 14C is an enlarged view of a portion XIVC in FIG. 14B.
FIG. 15A is a cross-sectional view of the liquid passage of FIG. 14A in a state in which first and second liquids flow out in a mixed form, and FIG. 15B is an enlarged view of a portion XVB of FIG. 15A.

일본 특허 공개 제H06-305143호에 따르면, 토출 매체를 토출하는 동작에 수반하여, 계면이 토출 매체를 위한 유출구와 발포 매체를 위한 유출구 사이의 위치로부터 변위된다. 이 때문에, 토출 매체와 발포 매체를 각각의 유출구를 통해 서로 개별적으로 회수하는 것이 어렵다.According to Japanese Patent Laid-Open No. H06-305143, accompanying the operation of ejecting the ejection medium, the interface is displaced from the position between the outlet for the ejection medium and the outlet for the foaming medium. Because of this, it is difficult to retrieve the discharge medium and the foam medium separately from each other through the respective outlets.

본 개시물의 실시형태는, 액체 유로 내로 유입하는 액체를 적절하게 분리하고 회수할 수 있는 액체 토출 헤드, 액체 토출 모듈, 및 액체 토출 장치를 제공한다.An embodiment of the present disclosure provides a liquid ejection head, a liquid ejection module, and a liquid ejection device capable of appropriately separating and recovering liquid flowing into a liquid passage.

이제, 본 개시물의 실시형태를 도면을 참고하여 설명한다.An embodiment of the present disclosure will now be described with reference to the drawings.

(제1 실시형태)(First Embodiment)

(액체 토출 헤드의 구성)(Configuration of liquid discharge head)

도 1은 본 실시형태에서의 액체 토출 헤드(1)의 사시도이다. 본 실시형태의 액체 토출 헤드(1)는 복수의 액체 토출 모듈(100)(모듈의 어레이)을 x 방향으로 배열함으로써 형성된다. 각각의 액체 토출 모듈(100)은, 토출 소자가 배열된 소자 기판(10)과, 각각의 토출 소자에 전력과 토출 신호를 공급하기 위한 플렉시블 배선 기판(40)을 포함한다. 플렉시블 배선 기판(40)은, 전력 공급 단자와 토출 신호 입력 단자의 어레이가 제공된, 공통으로 사용되는 전기 배선 기판(90)에 연결되어 있다. 각각의 액체 토출 모듈(100)은 액체 토출 헤드(1)에 대해 용이하게 부착가능 및 분리가능하다. 따라서, 임의의 원하는 액체 토출 모듈(100)이 액체 토출 헤드(1)를 분해할 필요 없이 용이하게 외부로부터 액체 토출 헤드(1)에 부착되거나 액체 토출 헤드로부터 분리될 수 있다.1 is a perspective view of the liquid discharge head 1 in this embodiment. The liquid discharge head 1 of this embodiment is formed by arranging a plurality of liquid discharge modules 100 (array of modules) in the x direction. Each liquid discharge module 100 includes an element substrate 10 on which discharge elements are arranged, and a flexible wiring board 40 for supplying power and discharge signals to each discharge element. The flexible wiring board 40 is connected to a commonly used electric wiring board 90 provided with an array of power supply terminals and discharge signal input terminals. Each liquid ejection module 100 is easily attachable and detachable to the liquid ejection head 1 . Accordingly, any desired liquid ejection module 100 can be easily attached to or detached from the liquid ejection head 1 from the outside without needing to disassemble the liquid ejection head 1 .

상술한 바와 같이 액체 토출 모듈(100)을 길이 방향으로 복수 배열함으로써(복수의 모듈을 배열함으로써) 형성되는 액체 토출 헤드(1)라면, 토출 소자 중 어느 하나가 토출 불량을 일으키는 경우에도, 토출 불량에 관련된 액체 토출 모듈만을 교체하면 된다. 따라서, 액체 토출 헤드(1)의 제조 공정 동안 그 수율을 향상시킬 수 있으며 헤드의 교체 비용을 감소시킬 수 있다.As described above, if the liquid discharge head 1 is formed by arranging a plurality of liquid discharge modules 100 in the longitudinal direction (by arranging a plurality of modules), even if any one of the discharge elements causes discharge failure, discharge failure It is only necessary to replace the liquid discharge module related to . Thus, the yield during the manufacturing process of the liquid discharge head 1 can be improved and the replacement cost of the head can be reduced.

(액체 토출 장치의 구성)(Configuration of Liquid Dispensing Device)

도 2는, 본 개시물의 실시형태에서 사용가능한 액체 토출 장치(2)의 제어 구성을 도시하는 블록도이다. CPU(500)는, ROM(501)에 저장되어 있는 프로그램에 따라, RAM(502)을 워크 에어리어로서 사용하면서, 액체 토출 장치(2)의 전체를 제어한다. CPU(500)는, 예를 들어 외부 접속 호스트 장치(600)로부터 수신한 토출 데이터에, ROM(501)에 저장되어 있는 프로그램 및 파라미터에 따라서 규정된 데이터 처리를 실시하여, 액체 토출 헤드(1)가 액체를 토출하게 하기 위한 토출 신호를 생성한다. 그리고, 이 토출 신호에 따라서 액체 토출 헤드(1)를 구동하는 한편, 반송 모터(503)를 구동하여 액체를 퇴적하기 위한 대상 매체를 미리결정된 방향으로 반송한다. 따라서, 액체 토출 헤드(1)로부터 토출된 액체는 부착을 위해 퇴적 대상 매체에 퇴적된다. 액체 토출 장치(2)가 잉크젯 기록 장치를 구성하는 경우, 잉크젯 기록 헤드로서의 액체 토출 헤드(1)는 잉크를 토출하는 한편, 반송 모터(503)는 액체 토출 헤드(1)를 기록 매체에 대해 이동시키기 위해 기록 매체를 반송한다.2 is a block diagram showing a control configuration of the liquid ejection device 2 usable in the embodiment of the present disclosure. The CPU 500 controls the entirety of the liquid ejection device 2, using the RAM 502 as a work area, according to a program stored in the ROM 501. The CPU 500 performs prescribed data processing on ejection data received, for example, from the externally connected host device 600 according to the programs and parameters stored in the ROM 501, so that the liquid ejection head 1 generates an ejection signal to cause the liquid to be ejected. And, while driving the liquid discharge head 1 according to this discharge signal, the transport motor 503 is driven to transport the target medium for depositing the liquid in a predetermined direction. Thus, the liquid ejected from the liquid ejection head 1 is deposited on the deposition target medium for adhesion. When the liquid ejection device 2 constitutes an inkjet recording device, the liquid ejection head 1 as an inkjet recording head ejects ink, while the transport motor 503 moves the liquid ejection head 1 relative to the recording medium. To do so, the recording medium is transported.

액체 순환 유닛(504)은, 액체 토출 헤드(1)에 대하여 액체를 순환시키고 공급하며, 액체 토출 헤드(1)에서의 액체의 유동 제어를 행하도록 구성되는 유닛이다. 액체 순환 유닛(504)은, 액체를 저류하는 서브-탱크, 서브-탱크와 액체 토출 헤드(1) 사이에서 액체를 순환시키는 유로, 펌프, 액체 토출 헤드(1) 내를 유동하는 액체의 유량을 제어하기 위한 유량 제어 유닛 등을 포함한다. 따라서, 액체 순환 유닛(504)은, CPU(500)의 지시 하에, 액체 토출 헤드(1)에서 액체가 미리결정된 유량으로 유동하도록 이들 기구를 제어한다.The liquid circulation unit 504 is a unit configured to circulate and supply liquid to the liquid discharge head 1 and to control the flow of the liquid in the liquid discharge head 1 . The liquid circulation unit 504 includes a sub-tank for storing the liquid, a flow path for circulating the liquid between the sub-tank and the liquid discharge head 1, a pump, and a flow rate of the liquid flowing in the liquid discharge head 1. and a flow control unit for controlling the flow rate. Accordingly, the liquid circulation unit 504, under the instruction of the CPU 500, controls these mechanisms so that the liquid flows in the liquid discharge head 1 at a predetermined flow rate.

(소자 기판의 구성)(Configuration of element board)

도 3은 각각의 액체 토출 모듈(100)에 제공된 소자 기판(10)의 단면 사시도이다. 소자 기판(10)은 실리콘(Si) 기판(15)에 오리피스 플레이트(14)(토출구 형성 부재)를 적층함으로써 형성된다. 오리피스 플레이트(14)에는, 액체를 토출하기 위한 복수의 토출구(11)의 어레이가 x 방향으로 형성되어 있다. 도 3에서는, x 방향으로 배열된 토출구(11)는 동일한 종류의 액체(예를 들어, 공통 서브-탱크 및 공통 공급구로부터 공급되는 액체)를 토출한다. 도 3은 오리피스 플레이트(14)에 액체 유로(13)도 제공된 예를 도시한다. 대신에, 소자 기판(10)은, 액체 유로(13)를 다른 부재(유로 형성 부재)를 사용하여 형성하고 그 위에 토출구(11)가 제공된 오리피스 플레이트(14)를 배치하는 구성을 채용해도 된다.3 is a cross-sectional perspective view of the element substrate 10 provided on each liquid discharge module 100. As shown in FIG. The element substrate 10 is formed by laminating an orifice plate 14 (a discharge port forming member) on a silicon (Si) substrate 15 . In the orifice plate 14, an array of a plurality of discharge ports 11 for discharging liquid is formed in the x direction. In Fig. 3, discharge ports 11 arranged in the x direction discharge the same kind of liquid (for example, liquid supplied from a common sub-tank and a common supply port). 3 shows an example in which the orifice plate 14 is also provided with a liquid passage 13 . Alternatively, the element substrate 10 may employ a configuration in which the liquid passage 13 is formed using another member (flow passage forming member) and the orifice plate 14 provided with the discharge port 11 is disposed thereon.

실리콘 기판(15) 상에는, 각각의 토출구(11)에 대응하는 위치에, 압력 발생 소자(12)(도 3에서는 도시되지 않음)가 배치된다. 각각의 토출구(11)와 대응하는 압력 발생 소자(12)는 서로 대향하는 위치에 위치된다. 토출 신호에 응답하여 압력 발생 소자(12)에 전압이 인가되는 경우에, 압력 발생 소자(12)는 액체의 유동 방향(y 방향)에 직교하는 z 방향으로 액체에 압력을 가한다. 따라서, 압력 발생 소자(12)에 대향하는 토출구(11)로부터 액체가 액적의 형태로 토출된다. 플렉시블 배선 기판(40)(도 1 참조)은 실리콘 기판(15)에 배치된 단자(17)를 통해 압력 발생 소자(12)에 전력 및 구동 신호를 공급한다. 이 경우에 실리콘 기판이 기판(15)으로서 사용되는 경우, 기판은 상이한 부재로 형성될 수 있다. 한편, 기판(15)이 실리콘 기판으로 이루어지는 경우에, 실리콘 기판에 제공되는 산화막(층), 절연막(층) 등은 기판(실리콘 기판)으로서 통칭될 것이다.On the silicon substrate 15, at positions corresponding to the respective discharge ports 11, pressure generating elements 12 (not shown in FIG. 3) are disposed. Each discharge port 11 and the corresponding pressure generating element 12 are located at opposite positions to each other. When a voltage is applied to the pressure generating element 12 in response to the discharge signal, the pressure generating element 12 applies pressure to the liquid in the z direction orthogonal to the flow direction (y direction) of the liquid. Accordingly, liquid is discharged in the form of droplets from the discharge port 11 facing the pressure generating element 12 . The flexible wiring board 40 (see FIG. 1 ) supplies power and driving signals to the pressure generating element 12 through a terminal 17 disposed on the silicon substrate 15 . If a silicon substrate is used as the substrate 15 in this case, the substrate may be formed of different members. On the other hand, when the substrate 15 is made of a silicon substrate, an oxide film (layer), an insulating film (layer), etc. provided on the silicon substrate will be collectively referred to as a substrate (silicon substrate).

y 방향으로 연장되고 토출구(11)에 각각 연결되는 복수의 액체 유로(13)는 실리콘 기판(15)과 기판(실리콘 기판(15)) 상의 오리피스 플레이트(14) 사이에 형성된다. 액체 유로(13)의 각각에서, 이후에 설명될 제1 액체 및 제2 액체를 포함하는 액체가 유동한다. x 방향으로 배열되는 액체 유로(13)는 제1 공통 공급 유로(23), 제1 공통 회수 유로(24), 제2 공통 공급 유로(28) 및 제2 공통 회수 유로(29)에 공통으로 연결된다. 제1 공통 공급 유로(23), 제1 공통 회수 유로(24), 제2 공통 공급 유로(28) 및 제2 공통 회수 유로(29)에서의 액체의 유동은 도 2의 액체 순환 유닛(504)에 의해 제어된다. 더 구체적으로는, 제1 공통 공급 유로(23)로부터 액체 유로(13)에 유입하는 제1 액체가 제1 공통 회수 유로(24)로 지향되는 한편, 제2 공통 공급 유로(28)로부터 액체 유로(13)로 유동하는 제2 액체는 제2 공통 회수 유로(29)로 지향되도록 펌프가 제어된다.A plurality of liquid passages 13 extending in the y direction and connected to the discharge ports 11 respectively are formed between the silicon substrate 15 and the orifice plate 14 on the substrate (silicon substrate 15). In each of the liquid passages 13, a liquid including a first liquid and a second liquid, which will be described later, flows. The liquid passage 13 arranged in the x direction is connected to the first common supply passage 23, the first common recovery passage 24, the second common supply passage 28, and the second common recovery passage 29 in common. do. The flow of liquid in the first common supply passage 23, the first common recovery passage 24, the second common supply passage 28, and the second common recovery passage 29 is the liquid circulation unit 504 of FIG. is controlled by More specifically, the first liquid flowing into the liquid passage 13 from the first common supply passage 23 is directed to the first common recovery passage 24, while the liquid passage from the second common supply passage 28 The pump is controlled so that the second liquid flowing into (13) is directed to the second common return passage (29).

도 3은, x 방향으로 배열되는 토출구(11) 및 액체 유로(13)와, 이들 토출구 및 유로에 대해 잉크를 공급 및 회수하기 위해 공통으로 사용되는 제1 및 제2 공통 공급 유로(23 및 28) 및 제1 및 제2 공통 회수 유로(24 및 29)가 한 세트로서 형성되고, 이들 구성의 2개의 세트가 y 방향으로 배열되는 예를 나타낸다.3 shows discharge ports 11 and liquid passages 13 arranged in the x-direction, and first and second common supply passages 23 and 28 commonly used for supplying and recovering ink to these discharge ports and passages. ) and the first and second common recovery passages 24 and 29 are formed as one set, and two sets of these configurations are arranged in the y direction.

(유로 및 압력실의 구성)(Configuration of flow path and pressure chamber)

도 4a 내지 도 5c는 소자 기판(10)에 형성된 각각의 액체 유로(13) 및 각각의 압력실(18)의 상세한 구성을 설명하는 도면이다. 도 4a는 토출구(11) 측으로부터(+z 방향측으로부터) 본 투시도이며, 도 4b는 도 4a에 도시된 IVB-IVB 선을 따라 취한 단면도이다. 한편, 도 5a는 도 4a에서의 액체 유로(13)의 사시도이고, 도 5b는 도 4b에서의 토출구(11)의 근방의 확대도이며, 도 5c는 도 4b에서의 제1 유출구(25)의 근방(도 4b의 VC 부분)의 확대도이다.4A to 5C are diagrams for explaining detailed configurations of each of the liquid passages 13 and each of the pressure chambers 18 formed on the element substrate 10. Fig. 4A is a perspective view seen from the discharge port 11 side (from the +z direction side), and Fig. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB shown in Fig. 4A. On the other hand, FIG. 5A is a perspective view of the liquid passage 13 in FIG. 4A, FIG. 5B is an enlarged view of the vicinity of the outlet 11 in FIG. 4B, and FIG. 5C is a view of the first outlet 25 in FIG. 4B. It is an enlarged view of the vicinity (VC portion in Fig. 4B).

액체 유로(13)의 저부(벽부)에 대응하는 실리콘 기판(15)은, 액체 유로(13)와 연통하며 y 방향에서 이 순서로 형성되는 제2 유입구(21), 제1 유입구(20), 제1 유출구(25) 및 제2 유출구(26)를 포함한다. 또한, 토출구(11)와 압력 발생 소자(12)를 포함하는 압력실(18)은 실질적으로 액체 유로(13)에서 제1 유입구(20)와 제1 유출구(25) 사이의 중심에 위치된다. 제2 유입구(21)는 제2 공통 공급 유로(28)에 연결되고, 제1 유입구(20)는 제1 공통 공급 유로(23)에 연결되고, 제1 유출구(25)는 제1 공통 회수 유로(24)에 연결되며, 제2 유출구(26)는 제2 공통 회수 유로(29)에 연결된다(도 3 참조).The silicon substrate 15 corresponding to the bottom (wall) of the liquid passage 13 communicates with the liquid passage 13 and has a second inlet 21 formed in this order in the y direction, a first inlet 20, It includes a first outlet 25 and a second outlet 26 . In addition, the pressure chamber 18 including the discharge port 11 and the pressure generating element 12 is located substantially in the center between the first inlet port 20 and the first outlet port 25 in the liquid flow path 13 . The second inlet 21 is connected to the second common supply passage 28, the first inlet 20 is connected to the first common supply passage 23, and the first outlet 25 is connected to the first common recovery passage 24, and the second outlet 26 is connected to the second common return passage 29 (see Fig. 3).

제1 유입구(20)는, 제1 액체(31)가 액체 유로(13)에서의 액체의 유동 방향의 상류측으로부터 액체 유로(13) 내로 유동하게 한다. 제1 공통 공급 유로(23)로부터 제1 유입구(20)를 통해서 공급되는 제1 액체(31)는 화살표 A1로 나타낸 바와 같이 액체 유로(13) 내로 유입하고 나서 액체 유로(13) 내를 화살표 A 방향으로 유동한다. 그후, 제1 액체(31)는 압력실(18)을 통과하고, 화살표 A2로 나타낸 바와 같이 제1 유출구(25)로부터 유출된다. 그후, 제1 액체(31)는 제1 공통 회수 유로(24)에 의해 회수된다(도 5a 참조). 제2 유입구(21)는 액체 유로(13)에서의 액체의 유동 방향에서 제1 유입구(20)의 상류에 위치된다. 제2 공통 공급 유로(28)로부터 제2 유입구(21)를 통해서 공급되는 제2 액체(32)는 화살표 B1로 나타낸 바와 같이 액체 유로(13) 내로 유입하고 나서 액체 유로(13) 내를 화살표 B 방향으로 유동한다. 그후, 제2 액체(32)는 압력실(18)을 통과하고, 화살표 B2로 나타낸 바와 같이 제2 유출구(26)로부터 유출된다. 그후, 제2 액체(32)는 제2 공통 회수 유로(29)에 의해 회수된다(도 5a 참조). 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)의 양자 모두는 제1 유입구(20)와 제1 유출구(25) 사이의 액체 유로(13)의 구간에서 y 방향으로 유동한다. 이 경우, 압력실(18) 내부에서, 제1 액체(31)는 압력 발생 소자(12)가 위치되는 압력실(18)의 내면(도 5b에서 하측의 저면)에 접촉하게 된다. 한편, 제2 액체(32)는 토출구(11)에 메니스커스를 형성한다.The first inlet 20 allows the first liquid 31 to flow into the liquid passage 13 from the upstream side of the flow direction of the liquid in the liquid passage 13 . The first liquid 31 supplied from the first common supply passage 23 through the first inlet 20 flows into the liquid passage 13 as indicated by arrow A1 and then flows into the liquid passage 13 as indicated by arrow A. flow in the direction Then, the first liquid 31 passes through the pressure chamber 18 and flows out from the first outlet 25 as indicated by arrow A2. Then, the first liquid 31 is recovered by the first common recovery passage 24 (see Fig. 5A). The second inlet 21 is located upstream of the first inlet 20 in the flow direction of the liquid in the liquid passage 13 . The second liquid 32 supplied from the second common supply passage 28 through the second inlet 21 flows into the liquid passage 13 as indicated by arrow B1 and then flows into the liquid passage 13 as indicated by arrow B. flow in the direction Then, the second liquid 32 passes through the pressure chamber 18 and flows out from the second outlet 26 as indicated by arrow B2. Then, the second liquid 32 is recovered by the second common recovery passage 29 (see Fig. 5A). Both the first liquid 31 and the second liquid 32 flow in the y direction in the section of the liquid passage 13 between the first inlet 20 and the first outlet 25 . In this case, inside the pressure chamber 18, the first liquid 31 comes into contact with the inner surface of the pressure chamber 18 (lower bottom surface in FIG. 5B) where the pressure generating element 12 is located. Meanwhile, the second liquid 32 forms a meniscus in the discharge port 11 .

제1 액체(31) 및 제2 액체(32)는, 압력 발생 소자(12), 제1 액체(31), 제2 액체(32), 및 토출구(11)가 이 순서로 배열되도록 압력실(18) 내를 유동한다. 구체적으로는, 압력 발생 소자(12)가 하측에 위치되고 토출구(11)가 상측에 위치되는 것으로 하면, 제2 액체(32)는 제1 액체(31) 위에서 유동하고 이들 액체는 서로 접촉한다. 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)는 층류 상태로 유동한다. 또한, 제1 액체(31)는 하방에 위치되는 압력 발생 소자(12)에 의해 가압되며, 적어도 제2 액체(32)가 저부로부터 상방으로 토출된다. 이 상하 방향이 압력실(18) 및 액체 유로(13)의 높이 방향에 대응한다는 것에 유의한다.The first liquid 31 and the second liquid 32 are formed in a pressure chamber so that the pressure generating element 12, the first liquid 31, the second liquid 32, and the outlet 11 are arranged in this order. 18) Fluid inside. Specifically, assuming that the pressure generating element 12 is located on the lower side and the discharge port 11 is located on the upper side, the second liquid 32 flows above the first liquid 31 and these liquids contact each other. The first liquid 31 and the second liquid 32 flow in a laminar flow state. Further, the first liquid 31 is pressurized by the pressure generating element 12 located below, and at least the second liquid 32 is discharged upward from the bottom. Note that this vertical direction corresponds to the height direction of the pressure chamber 18 and the liquid passage 13 .

제1 액체(31)와 제2 액체(32)는 특별한 액체로 한정되지 않지만, 제1 액체(31)로서는, 예를 들어 물 및 물에 염료 및 안료와 같은 색재를 함유시켜 준비한 잉크 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 한편, 제2 액체(32)로서는, 예를 들어 자외선 경화형 잉크, 전기 전도성 잉크, 전자-빔(EB) 경화형 잉크, 자성 잉크, 솔리드형 잉크 등을 사용할 수 있다.The first liquid 31 and the second liquid 32 are not limited to specific liquids, but as the first liquid 31, for example, any of water and ink prepared by containing a coloring material such as dyes and pigments in water that can be used On the other hand, as the second liquid 32, for example, ultraviolet curable ink, electrically conductive ink, electron-beam (EB) curable ink, magnetic ink, solid ink, etc. can be used.

본 실시형태에서, 제1 액체(31)의 유량 및 제2 액체(32)의 유량은, 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)가 도 5b에 도시된 바와 같이 압력실에서 서로 접촉하는 상태에서 액체 유로를 따라 유동하도록 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)의 물성에 따라 조정된다. 후술하는 제1 실시형태 및 제2 실시형태의 제1 및 제2 액체와 후술하는 제3 실시형태의 제1, 제2 및 제3 액체는 동일한 방향으로 유동하는 평행 유동을 형성하지만, 실시형태는 이러한 모드로 한정되지 않는다. 구체적으로는, 제1 실시형태에서, 제2 액체는 제1 액체의 유동 방향의 반대 방향으로 유동할 수 있다. 대안적으로, 제1 액체의 유동이 제2 액체의 유동에 교차하도록 유로가 제공될 수 있다. 또한, 액체 토출 헤드는 제2 액체가 액체 유로(압력실)의 높이 방향에서 제1 액체 위에서 유동하도록 구성되지만, 액체 토출 헤드는 이런 구성으로 한정되지 않는다. 후술하는 제2 및 제3 실시형태에도 동일하게 적용된다. 이하에서는, 이들 모드에서의 평행 유동을 예로서 설명한다.In the present embodiment, the flow rate of the first liquid 31 and the flow rate of the second liquid 32 are such that the first liquid 31 and the second liquid 32 contact each other in the pressure chamber as shown in FIG. 5B. It is adjusted according to the physical properties of the first liquid 31 and the second liquid 32 so as to flow along the liquid flow path in a state of doing so. The first and second liquids of the first and second embodiments described later and the first, second and third liquids of the third embodiment described later form parallel flows flowing in the same direction, but the embodiment It is not limited to these modes. Specifically, in the first embodiment, the second liquid may flow in a direction opposite to the flow direction of the first liquid. Alternatively, a flow path may be provided so that the flow of the first liquid intersects the flow of the second liquid. Further, the liquid ejection head is configured such that the second liquid flows over the first liquid in the height direction of the liquid passage (pressure chamber), but the liquid ejection head is not limited to this configuration. The same applies to the second and third embodiments described later. In the following, parallel flow in these modes will be described as an example.

평행 유동의 경우, 제1 액체(31)와 제2 액체(32) 사이의 계면을 흐트러뜨리지 않는 것, 즉 제1 액체(31)와 제2 액체(32)가 유동하는 압력실(18) 내에 층류 유동의 상태를 달성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 미리결정된 토출량을 유지하도록 토출 성능을 제어하고자 하는 경우에는, 계면이 안정되어 있는 상태에서 압력 발생 소자를 구동하는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 본 실시형태는 이 구성으로만 한정되는 것은 아니다. 압력실(18) 내의 유동이 난류 상태로 천이되어 2개의 액체 사이의 계면이 다소 흐트러지는 경우에도, 적어도 제1 액체가 주로 압력 발생 소자(12) 측에서 유동하고 제2 액체가 주로 토출구(11) 측에서 유동하는 상태를 유지할 수 있는 경우에는 압력 발생 소자(12)는 여전히 구동될 수 있다. 이하의 설명은 압력실 내의 유동이 평행 유동의 상태 및 층류 유동의 상태에 있는 예에 주로 집중된다.In the case of parallel flow, the interface between the first liquid 31 and the second liquid 32 is not disturbed, that is, within the pressure chamber 18 in which the first liquid 31 and the second liquid 32 flow. It is desirable to achieve a state of laminar flow. Specifically, when it is desired to control the discharge performance so as to maintain a predetermined discharge amount, it is preferable to drive the pressure generating element in a state where the interface is stable. Nevertheless, this embodiment is not limited only to this configuration. Even when the flow in the pressure chamber 18 transitions to a turbulent state and the interface between the two liquids is somewhat disturbed, at least the first liquid mainly flows on the pressure generating element 12 side and the second liquid mainly flows on the discharge port 11 ) side, the pressure generating element 12 can still be driven. The following description mainly focuses on examples in which the flow in the pressure chamber is in a state of parallel flow and a state of laminar flow.

(층류 유동과 동시에 평행 유동을 형성하는 조건)(Conditions for forming parallel flow simultaneously with laminar flow)

먼저 관 내에서 액체의 층류 유동을 형성하는 조건에 대해 설명한다. 일반적으로, 점성력과 계면력 사이의 비를 나타내는 레이놀즈 수(Re)가 유동 평가 지표로서 알려져 있다.First, the conditions for forming the laminar flow of the liquid in the tube will be described. In general, the Reynolds number (Re) representing the ratio between the viscous force and the interfacial force is known as a flow evaluation index.

이제, 액체의 밀도가 ρ로 규정되고, 그 유속이 u로 규정되고, 그 대표 길이가 d로 규정되며, 점도가 η로 규정된다. 이 경우, 레이놀즈 수(Re)는 이하의 (식 1)로 나타낼 수 있다:Now, the density of a liquid is defined by ρ, its flow rate is defined by u, its representative length is defined by d, and its viscosity is defined by η. In this case, the Reynolds number (Re) can be represented by (Equation 1):

Re = ρud/η (식 1).Re = ρud/η (Equation 1).

여기서, 레이놀즈 수(Re)가 작을수록, 층류 유동이 형성되기 쉬운 것이 알려져 있다. 더 구체적으로는, 예를 들어 레이놀즈 수(Re)가 2200 정도보다 작은 경우 원형 관 내의 유동은 층류 유동으로 형성되고, 레이놀즈 수(Re)가 2200 정도보다 큰 경우 원형 관 내의 유동은 난류 유동이 되는 것이 알려져 있다.Here, it is known that the smaller the Reynolds number (Re) is, the easier the laminar flow is to be formed. More specifically, for example, when the Reynolds number (Re) is less than about 2200, the flow in the circular tube is formed as laminar flow, and when the Reynolds number (Re) is greater than about 2200, the flow in the circular tube becomes turbulent flow. it is known

유동이 층류 유동으로 형성되는 경우에, 유선은 서로 교차하지 않고 유동의 이동 방향에 평행해진다. 따라서, 접촉하는 2개의 액체가 층류 유동을 구성하는 경우, 액체는 2개의 액체 사이에 안정된 계면을 갖는 평행 유동을 형성할 수 있다. 여기서, 일반적인 잉크젯 기록 헤드의 관점에서, 액체 유로(압력실)에서의 토출구 근방의 유로의 높이(H [μm])(압력실의 높이)는 약 10 내지 100 μm의 범위에 있다. 이와 관련하여, 잉크젯 기록 헤드의 액체 유로에 물(밀도 ρ = 1.0 × 103 kg/m3, 점도 η=1.0 cP)을 100 mm/s의 유속으로 공급하는 경우에, 레이놀즈 수(Re)는 Re =ρud/η

Figure 112019078045648-pat00001
0.1 ~ 1.0 << 2200이 된다. 결과적으로, 내부에 층류 유동이 형성된 것으로 간주할 수 있다.When the flow is formed as a laminar flow, the streamlines do not cross each other and are parallel to the moving direction of the flow. Thus, when two liquids in contact constitute laminar flow, the liquids can form a parallel flow with a stable interface between the two liquids. Here, from the viewpoint of a general inkjet recording head, the height (H [μm]) of the passage near the discharge port in the liquid passage (pressure chamber) (the height of the pressure chamber) is in the range of about 10 to 100 μm. In this regard, when water (density ρ = 1.0 × 10 3 kg/m 3 , viscosity η = 1.0 cP) is supplied to the liquid passage of the inkjet recording head at a flow rate of 100 mm/s, the Reynolds number Re is =ρud/η
Figure 112019078045648-pat00001
0.1 to 1.0 << 2200. As a result, it can be considered that laminar flow is formed inside.

여기서, 도 4a에 도시하는 바와 같이 본 실시형태의 액체 유로(13) 및 압력실(18)이 직사각형 단면을 갖는 경우에도, 액체 토출 헤드에서의 액체 유로(13) 및 압력실(18)의 높이 및 폭은 충분히 작다. 이 때문에, 액체 유로(13) 및 압력실(18)은 원형 관의 경우에서와 같이 다루어질 수 있거나, 더 구체적으로는 액체 유로(13) 및 압력실(18)의 높이는 원형 관의 직경으로서 다루어질 수 있다.Here, even when the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 in this embodiment have a rectangular cross section as shown in FIG. 4A, the height of the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 in the liquid discharge head. and the width is small enough. Because of this, the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 can be treated as in the case of a circular tube, or more specifically, the height of the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 can be treated as the diameter of the circular tube can lose

(층류 유동 상태의 평행 유동을 형성하기 위한 이론적인 조건)(Theoretical conditions for forming a parallel flow in a laminar flow state)

이어서, 도 5b를 참조하여, 액체 유로(13) 및 압력실(18)에서 2 종류의 액체 사이의 계면이 안정되어 있는 평행 유동을 형성하는 조건에 대해서 설명한다. 먼저, 실리콘 기판(15)으로부터 오리피스 플레이트(14)의 토출구(11)의 개구면(토출구면)까지의 거리, 즉 압력실(18)의 높이를 H [μm]로 규정한다. 그후, 제1 액체(31)와 제2 액체(32) 사이의 계면(액-액 계면)과 토출구면 사이의 거리(제2 액체의 상 두께)를 h2 [μm]로 규정한다. 또한, 계면과 실리콘 기판(15) 사이의 거리(제1 액체의 상 두께)를 h1 [μm]로 규정한다. 이들 규정은 약 H = h1 + h2가 된다.Next, with reference to Fig. 5B, conditions for forming a stable parallel flow at the interface between the two types of liquids in the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 will be described. First, the distance from the silicon substrate 15 to the opening surface of the discharge port 11 of the orifice plate 14 (the discharge port surface), that is, the height of the pressure chamber 18 is defined as H [μm]. After that, the distance between the interface between the first liquid 31 and the second liquid 32 (liquid-liquid interface) and the surface of the discharge port (the phase thickness of the second liquid) is defined as h 2 [μm]. In addition, the distance between the interface and the silicon substrate 15 (the phase thickness of the first liquid) is defined as h 1 [μm]. These rules give approximately H = h 1 + h 2 .

액체 유로(13) 및 압력실(18) 내의 경계 조건으로서, 액체 유로(13) 및 압력실(18)의 벽면에서의 액체의 속도는 제로인 것으로 한다. 또한, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)의 계면에서의 속도 및 전단 응력은 연속성을 갖는 것으로 한다. 이 가정에 기초하여, 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)가 2-층 및 평행 정상 유동을 형성하는 경우, 평행 유동의 구간에서는 이하(식 2)에서 규정된 바와 같은 4차 방정식이 유효하다:As a boundary condition within the liquid passage 13 and the pressure chamber 18, it is assumed that the velocity of the liquid on the wall surface of the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 is zero. In addition, it is assumed that the speed and shear stress at the interface between the first liquid 31 and the second liquid 32 have continuity. Based on this assumption, when the first liquid 31 and the second liquid 32 form a two-layer and parallel steady flow, in the section of the parallel flow, the quaternary equation as defined below (Equation 2) is valid:

Figure 112019078045648-pat00002
Figure 112019078045648-pat00002

(식 2)에서, η1은 제1 액체(31)의 점도를 나타내고, η2는 제2 액체(32)의 점도를 나타내고, Q1은 제1 액체(31)의 유량(체적 유량[um3/us])을 나타내며, Q2는 제2 액체(32)의 유량(체적 유량[um3/us])을 나타낸다. 즉, 제1 액체와 제2 액체는 상술한 4차 방정식(식 2)을 충족하는 범위 내에서 각각의 액체의 유량과 점도에 따른 위치 관계를 성립하도록 유동하며, 이에 의해 안정된 계면을 갖는 평행 유동을 형성한다. 본 실시형태에서는, 제1 액체와 제2 액체의 평행 유동을 액체 유로(13) 내에 또는 적어도 압력실(18) 내에 형성하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 평행 유동이 형성되는 경우, 제1 액체 및 제2 액체는 그 사이의 액-액 계면에서의 분자 확산에 의한 혼합에 관여될 뿐이며, 액체는 실질적으로 어떠한 혼합도 일으키지 않고 y 방향으로 평행하게 유동한다. 액체의 유동은 압력실(18) 내의 소정 영역에서는 항상 층류 유동 상태를 성립해야 하는 것은 아니라는 것에 유의한다. 이와 관련하여, 적어도 압력 발생 소자 위의 영역에서의 액체의 유동은 층류 유동의 상태를 성립하는 것이 바람직하다.In (Equation 2), η 1 represents the viscosity of the first liquid 31, η 2 represents the viscosity of the second liquid 32, and Q 1 represents the flow rate (volume flow rate [um] of the first liquid 31) 3 /us]), and Q 2 represents the flow rate (volume flow rate [um 3 /us]) of the second liquid 32 . That is, the first liquid and the second liquid flow so as to establish a positional relationship according to the flow rate and viscosity of each liquid within a range that satisfies the above-described quaternary equation (Equation 2), thereby parallel flow having a stable interface. form In this embodiment, it is preferable to form a parallel flow of the first liquid and the second liquid within the liquid passage 13 or at least within the pressure chamber 18 . When parallel flow is formed as described above, the first liquid and the second liquid are only involved in mixing by molecular diffusion at the liquid-liquid interface therebetween, and the liquid substantially does not cause any mixing in the y direction. flow in parallel Note that the flow of the liquid does not always have to establish a laminar flow state in a predetermined region within the pressure chamber 18 . In this regard, it is preferable that the flow of the liquid at least in the region above the pressure generating element establishes a state of laminar flow.

예를 들어, 오일 및 물 같은 불혼합성 용매를 제1 액체 및 제2 액체로서 사용하는 경우에도, (식 2)가 충족되는 한 불혼합성에 관계없이 안정된 평행 유동이 형성된다. 한편, 오일 및 물의 경우에도, 압력실 내의 유동이 다소 난류 상태인 것에 의해 계면이 흐트러지는 경우, 적어도 제1 액체는 주로 압력 발생 소자에서 유동하고 제2 액체 유동은 주로 토출구에서 유동하는 것이 바람직하다.For example, even when immiscible solvents such as oil and water are used as the first liquid and the second liquid, stable parallel flow is formed regardless of immiscibility as long as (Equation 2) is satisfied. On the other hand, even in the case of oil and water, when the flow in the pressure chamber is somewhat turbulent and the interface is disturbed, it is preferable that at least the first liquid mainly flows in the pressure generating element and the second liquid flow mainly flows in the discharge port. .

도 6a는, (식 2)에서 유량비 Qr = Q2/Q1를 여러 개의 레벨로 변화시키는 상태에서의 점도비(ηr = η2/η1)와 제1 액체의 상 두께비(hr = h1/(h1 + h2)) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 제1 액체는 물로 한정되지 않지만, "제1 액체의 상 두께비"를 이하 "수상 두께비"라 칭한다. 횡축은 점도비(ηr = η2/η1)를 나타내며, 종축은 수상 두께비(hr = h1/(h1 + h2))를 나타낸다. 유량비(Qr)가 커짐에 따라 수상 두께비(hr)가 작아진다. 한편, 유량비(Qr)의 각 레벨에서, 점도비(ηr)가 커질수록 수상 두께비(hr)는 작아진다. 따라서, 액체 유로(13)(압력실)에서의 수상 두께비(hr)(제1 액체와 제2 액체 사이의 계면의 위치에 대응)는 제1 액체와 제2 액체 사이의 점도비(ηr) 및 유량비(Qr)를 제어함으로써 규정된 값으로 조정될 수 있다. 또한, 점도비(ηr)를 유량비(Qr)와 비교한 경우, 도 6a는 유량비(Qr)는 점도비(ηr)보다 수상 두께비(hr)에 크게 영향을 미친다는 것을 알려준다.Figure 6a shows the viscosity ratio (η r = η 2 / η 1 ) and the phase thickness ratio (hr of the first liquid) in a state where the flow rate ratio Q r = Q 2 /Q 1 is changed to several levels in (Equation 2 ) = h 1 /(h 1 + h 2 )). The first liquid is not limited to water, but the &quot;phase thickness ratio of the first liquid" is hereinafter referred to as &quot;water phase thickness ratio&quot;. The horizontal axis represents the viscosity ratio (η r = η 2 /η 1 ), and the vertical axis represents the water phase thickness ratio ( hr = h 1 /(h 1 + h 2 )). As the flow rate ratio (Q r ) increases, the water phase thickness ratio (hr ) decreases. On the other hand, at each level of the flow rate ratio (Q r ), the water phase thickness ratio (hr ) decreases as the viscosity ratio (η r ) increases. Therefore, the water phase thickness ratio h r (corresponding to the position of the interface between the first liquid and the second liquid) in the liquid passage 13 (pressure chamber) is the viscosity ratio between the first liquid and the second liquid η r ) and the flow rate (Q r ) can be adjusted to a prescribed value. In addition, when the viscosity ratio (η r ) is compared with the flow rate ratio (Q r ), FIG. 6a shows that the flow rate ratio (Q r ) has a greater effect on the water phase thickness ratio (hr ) than the viscosity ratio (η r ).

도 6a의 조건 A, 조건 B 및 조건 C는 이하의 조건을 나타낸다:Condition A, Condition B and Condition C in FIG. 6A represent the following conditions:

조건 A: 점도비(ηr) = 1, 유량비(Qr) = 1, 및 수상 두께비(hr) = 0.50;Condition A: viscosity ratio (η r ) = 1, flow rate ratio (Q r ) = 1, and water phase thickness ratio ( hr ) = 0.50;

조건 B: 점도비(ηr) = 10, 유량비(Qr) = 1, 및 수상 두께비(hr) = 0.39; 및Condition B: viscosity ratio (η r ) = 10, flow ratio (Q r ) = 1, and water phase thickness ratio ( hr ) = 0.39; and

조건 C: 점도비(ηr) = 10, 유량비(Qr) = 10, 및 수상 두께비(hr) = 0.12.Condition C: viscosity ratio (η r ) = 10, flow ratio (Q r ) = 10, and water phase thickness ratio ( hr ) = 0.12.

도 6b는, 액체 유로(13)(압력실)의 높이 방향(z 방향)에서의 유속 분포를 상술한 조건 A, B 및 C과 관련하여 나타내는 그래프이다. 횡축은 조건 A의 최대 유속 값을 1(기준)로서 규정함으로써 규격화되는 규격화 값(Ux)을 나타낸다. 종축은 액체 유로(13)(압력실)의 높이(H [μm])가 1(기준)로서 규정된 경우의 저면으로부터의 높이를 나타낸다. 각각의 조건을 나타내는 커브 각각에서, 제1 액체와 제2 액체 사이의 계면의 위치는 마커로 표시된다. 도 6b는 조건 A의 계면 위치가 조건 B 및 조건 C의 계면의 위치보다 높게 위치되는 등 조건에 따라 계면의 위치가 변화하는 것을 나타낸다. 그 이유는, 서로 상이한 점도를 갖는 2 종류의 액체가 층류 유동을 형성하면서 관 내를 평행하게 유동하는 경우, 이들 2개의 액체 사이의 계면은 액체 사이의 점도차에 기인하는 압력차가 계면 장력에 기인하는 라플라스 압력과 균형을 이루는 위치에 형성되기 때문이다.FIG. 6B is a graph showing the flow velocity distribution in the height direction (z direction) of the liquid passage 13 (pressure chamber) in relation to the conditions A, B and C described above. The horizontal axis represents the normalized value (Ux) normalized by defining the maximum flow rate value of condition A as 1 (reference). The vertical axis represents the height from the bottom surface when the height (H [μm]) of the liquid passage 13 (pressure chamber) is defined as 1 (standard). In each of the curves representing each condition, the position of the interface between the first liquid and the second liquid is indicated by a marker. 6B shows that the position of the interface changes depending on conditions, such as the position of the interface in condition A being higher than the positions of the interfaces in conditions B and C. The reason is that when two types of liquids having different viscosities flow in parallel in a tube while forming a laminar flow, the interface between these two liquids is due to the pressure difference due to the viscosity difference between the liquids due to the interfacial tension This is because it is formed at a position in balance with the Laplace pressure of

(토출 동작 동안의 액체의 유동)(Liquid flow during ejection operation)

제1 액체와 제2 액체는 개별적으로 유동하기 때문에, 그들 사이의 점도비(ηr)와 유량비(Qr)에 대응하는 위치(수상 두께비(hr)에 대응)에 액면(액-액 계면)이 형성된다. 그 계면의 위치를 유지하는 상태에서 토출구(11)로부터 액체가 성공적으로 토출되는 경우, 안정된 토출 동작을 달성하는 것이 가능하다. 이하는 안정된 토출 동작을 달성하기 위한 2개의 가능한 구성이다:Since the first liquid and the second liquid flow separately, the liquid surface (liquid-liquid interface) is located at a position corresponding to the viscosity ratio (η r ) and the flow rate ratio (Q r ) between them (corresponding to the water phase thickness ratio (hr ) ). ) is formed. When the liquid is successfully discharged from the discharge port 11 while maintaining the position of the interface, it is possible to achieve a stable discharge operation. The following are two possible configurations for achieving stable ejection operation:

구성 1: 제1 액체와 제2 액체가 유동하는 상태에서 액체를 토출하는 구성; 및Configuration 1: configuration for discharging the liquid in a state in which the first liquid and the second liquid flow; and

구성 2: 제1 액체와 제2 액체가 정지하고 있는 상태에서 액체를 토출하는 구성.Configuration 2: A configuration in which the liquid is discharged while the first liquid and the second liquid are still.

구성 1은 주어진 계면 위치를 유지하면서 액체를 안정적으로 토출하는 것을 가능하게 한다. 이는, 일반적인 액적의 토출 속도(몇 m/s 내지 십몇 m/s)는 제1 액체와 제2 액체의 유속(몇 mm/s 내지 몇 m/s)보다 빠르고, 토출 동작 동안에 제1 액체와 제2 액체가 유동하는 상태를 유지하는 경우에도 액체의 토출은 거의 영향을 받지 않기 때문이다.Configuration 1 makes it possible to discharge liquid stably while maintaining a given interface position. This is because the ejection speed of a general droplet (several m/s to several m/s) is faster than the flow rates (several mm/s to several m/s) of the first liquid and the second liquid, and the first liquid and the second liquid are separated during the ejection operation. 2 This is because the discharge of the liquid is hardly affected even when the liquid remains in a flowing state.

한편, 구성 2는 또한 주어진 계면의 위치를 유지하면서 액체를 안정적으로 토출하는 것을 가능하게 한다. 그 이유는, 계면에서의 액체의 확산 영향에 의해, 제1 액체 및 제2 액체는 즉시 혼합되는 것은 아니고, 액체의 비혼합 상태가 매우 짧은 시간 동안 유지되기 때문이다. 따라서, 액체의 토출 직전에, 액체의 유동이 멈추어서 정지해 있는 상태에서 계면이 유지되기 때문에, 계면의 위치를 유지하면서 액체를 토출할 수 있다. 그러나, 구성 1은 계면에서의 액체의 확산에 의한 제1 및 제2 액체의 혼합의 부정적인 영향을 감소시킬 수 있고 액체의 유동과 정지를 위한 진보된 제어를 행할 필요가 없기 때문에 구성 1이 바람직하다.On the other hand, Configuration 2 also makes it possible to discharge liquid stably while maintaining a given interface position. The reason for this is that the first liquid and the second liquid are not immediately mixed by the diffusion effect of the liquid at the interface, and the non-mixed state of the liquid is maintained for a very short time. Therefore, since the interface is maintained in a state in which the flow of the liquid stops immediately before the liquid is discharged, the liquid can be discharged while maintaining the position of the interface. However, configuration 1 is preferred because configuration 1 can reduce the negative effect of mixing of the first and second liquids by diffusion of the liquid at the interface and there is no need to do advanced control for the flow and stop of the liquid. .

(액체의 토출 모드)(liquid dispensing mode)

계면의 위치(수상 두께비(hr)에 대응)를 조정함으로써, 토출구로부터 토출되는 액적(토출 액적)에 포함되는 제1 액체의 비율을 변화시킬 수 있다. 이러한 액체 토출 모드는 토출 액적의 종류에 따라 2개의 모드로 크게 분류될 수 있다:By adjusting the position of the interface (corresponding to the water phase thickness ratio hr ), the ratio of the first liquid included in the droplets (discharge droplets) discharged from the discharge port can be changed. These liquid ejection modes can be broadly classified into two modes according to the type of ejected liquid droplets:

모드 1: 제2 액체만을 토출하는 모드; 및Mode 1: a mode in which only the second liquid is discharged; and

모드 2: 제1 액체를 포함하는 제2 액체를 토출하는 모드.Mode 2: A mode for discharging the second liquid containing the first liquid.

모드 1은, 예를 들어 압력 발생 소자(12)로서 전기열 변환체(히터)를 채용하는 열 타입의 액체 토출 헤드, 즉 액체의 성질에 크게 의존하는 발포 현상을 이용하는 액체 토출 헤드를 사용하는 경우에 효과적이다. 이러한 액체 토출 헤드는 히터의 표면에 발생하는 액체의 스코치(scorched) 부분에 의해 액체의 발포를 불안정화시키기 쉽다. 액체 토출 헤드는 또한 비수계 잉크 같은 일부 종류의 액체의 토출에서 어려움이 있다. 그러나, 모드 1을 채용하여 제1 액체로서 기포 발생에 적합하고 히터의 표면에 스코치를 발생시킬 가능성이 적은 발포 액체를 사용하고 제2 액체로서 다양한 기능을 갖는 기능 액체를 사용하는 경우, 히터의 표면에 스코치가 발생하는 것을 억제하면서 비수계 잉크 같은 액체를 토출할 수 있다.Mode 1 is, for example, a case in which a thermal type liquid discharge head employing an electrothermal converter (heater) as the pressure generating element 12, that is, a liquid discharge head using a foaming phenomenon highly dependent on the properties of the liquid is used. effective for Such a liquid discharge head tends to destabilize the foaming of the liquid by a scorched portion of the liquid generated on the surface of the heater. The liquid ejection head also has difficulty in ejecting some types of liquids such as non-aqueous ink. However, when mode 1 is adopted to use a foaming liquid suitable for generating bubbles and less likely to generate scorch on the surface of the heater as the first liquid and using a functional liquid having various functions as the second liquid, the surface of the heater It is possible to discharge liquid such as non-aqueous ink while suppressing the occurrence of scorch.

모드 2는, 서멀식의 액체 토출 헤드를 사용하는 경우뿐만 아니라, 압력 발생 소자(12)로서 압전 소자를 채용하는 액체 토출 헤드를 사용하는 경우에도 높은 고형물 함유량 잉크 같은 액체를 토출하는데 효과적이다. 더 구체적으로는, 모드 2는 색재인 안료의 함유량이 많은 고농도 안료 잉크를 기록 매체 위에 토출하는 경우에 효과적이다. 일반적으로, 안료 잉크에서의 안료의 농도를 증가시킴으로써, 고농도 안료 잉크를 사용하여 보통지 등의 기록 매체에 기록된 화상의 발색성을 향상시킬 수 있다. 또한, 고농도 안료 잉크에 수지 에멀션(수지 EM)을 첨가함으로써, 막으로 형성된 수지 EM에 의해 기록 화상의 내찰과성 등을 향상시킬 수 있다. 그러나, 안료 및 수지 EM 등의 고형 성분의 증가는 가까운 입자간 거리에서 응집을 발생시키기 쉽기 때문에, 분산성을 저하시킬 수 있다. 특히, 안료는 수지 EM보다 분산시키기 어렵다. 그 때문에, 안료 또는 수지 EM은 그들 중 하나의 양을 감소시킴으로써, 더 구체적으로는 수지 EM에 대한 안료의 양 비율을 약 4/15 wt% 또는 8/4 wt%로 설정함으로써 분산된다. 한편, 모드 2를 채용하여 제1 액체로서 고농도 수지 EM 잉크를 사용하고 제2 잉크로서 고농도 안료 잉크를 사용함으로써, 고농도 수지 EM 잉크와 고농도 안료 잉크를 미리결정된 비율로 토출시킬 수 있다. 결과적으로, 고농도 안료 잉크와 고농도 수지 EM 잉크를 기록 매체에 퇴적시켜(약 8/15 wt%의 수지 EM에 대한 안료의 양 비율) 화상을 기록할 수 있고, 이에 의해 단일 잉크에서는 실현하기 어려울 수 있는 고품질 화상, 즉 우수한 내찰과성 등을 갖는 화상을 기록할 수 있다.Mode 2 is effective for ejecting liquid such as high solids content ink not only when a thermal type liquid ejection head is used, but also when a liquid ejection head employing a piezoelectric element as the pressure generating element 12 is used. More specifically, mode 2 is effective when a high-concentration pigment ink having a high content of pigment as a color material is discharged onto a recording medium. Generally, by increasing the concentration of the pigment in the pigment ink, it is possible to improve the color development of an image recorded on a recording medium such as plain paper using a high-concentration pigment ink. Further, by adding a resin emulsion (resin EM) to the high-concentration pigment ink, the abrasion resistance and the like of recorded images can be improved by the resin EM formed into a film. However, since an increase in solid components such as pigments and resin EM tends to cause aggregation at close interparticle distances, dispersibility may be lowered. In particular, pigments are more difficult to disperse than resin EM. To that end, the pigment or resin EM is dispersed by reducing the amount of one of them, more specifically by setting the ratio of the amount of pigment to resin EM to about 4/15 wt% or 8/4 wt%. On the other hand, by adopting mode 2 and using high-concentration resin EM ink as the first liquid and high-concentration pigment ink as the second ink, the high-concentration resin EM ink and the high-concentration pigment ink can be ejected at a predetermined ratio. As a result, it is possible to record an image by depositing a high-concentration pigment ink and a high-concentration resin EM ink on a recording medium (a ratio of the amount of pigment to resin EM of about 8/15 wt%), whereby it may be difficult to realize with a single ink. It is possible to record high-quality images, that is, images having excellent scratch resistance and the like.

(액체의 분리 및 회수)(separation and recovery of liquid)

이어서, 제1 유출구(25)를 통한 제1 액체(31)의 회수 및 제2 유출구(26)를 통한 제2 액체(32)의 회수에 대해서 설명한다.Next, recovery of the first liquid 31 through the first outlet 25 and recovery of the second liquid 32 through the second outlet 26 will be described.

도 14a 내지 도 15b는 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)를 회수하는 방법의 비교예를 설명하기 위한 도면이다. 도 14a는 토출구(11)의 측(+z 방향측)으로부터 본 투시도이고, 도 14b는 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)가 비교적 큰 경우를 나타내는 도 14a의 XIVB-XIVB 선을 따라 취한 단면도이며, 도 14c는 도 14b의 XIVC 부분의 확대도이다. 도 15a는 도 14b와 유사하지만 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)가 비교적 작은 경우를 나타내는 단면도이며, 도 15b는 도 15a의 XVB 부분의 확대도이다.14A to 15B are diagrams for explaining a comparative example of a method for recovering the first liquid 31 and the second liquid 32 . 14A is a perspective view as seen from the side of the discharge port 11 (+z direction side), and FIG. 14B is a line XIVB-XIVB of FIG. 14A showing a case where the water phase thickness h 1 of the first liquid 31 is relatively large. 14c is an enlarged view of the XIVC portion of FIG. 14b. FIG. 15A is a cross-sectional view similar to FIG. 14B but showing a case where the aqueous phase thickness h 1 of the first liquid 31 is relatively small, and FIG. 15B is an enlarged view of a portion XVB of FIG. 15A.

점도비(ηr)와 유량비(Qr)가 일정한 경우 수상 두께비(hr)는 일정하다. 결과적으로, 액체 유로(압력실)(13)의 높이(H)가 동일하게 유지되는 한, 제1 액체(31)는 일정한 수상 두께(h1)를 유지하면서 유동한다. 제1 액체(31)가 제1 유출구(25)로부터 유출되는 모드에 대해서는, 다음과 같은 2개의 모드가 있다:When the viscosity ratio (η r ) and the flow rate ratio (Q r ) are constant, the water phase thickness ratio (hr ) is constant. As a result, as long as the height H of the liquid passage (pressure chamber) 13 remains the same, the first liquid 31 flows while maintaining a constant water phase thickness h 1 . Regarding the mode in which the first liquid 31 flows out from the first outlet 25, there are the following two modes:

유출 모드 1: 제1 유출구(25)로부터 제1 액체(31) 만이 유출되게 하는 모드(도 14c 참조); 및Outflow mode 1: a mode in which only the first liquid 31 flows out from the first outlet 25 (see FIG. 14C); and

유출 모드 2: 제1 유출구(25)로부터 제1 액체(31)와 제2 액체(32)의 혼합물이 유출되게 하는 모드(도 15b 참조).Outflow mode 2: a mode in which a mixture of the first liquid 31 and the second liquid 32 flows out from the first outlet 25 (see Fig. 15B).

유출 모드 1에서와 같이 제1 액체(31) 만이 유출되게 하기 위해서는, 도 14c에 도시된 바와 같이 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)를 제1 유출구(25)의 y 방향의 폭과 실질적으로 동일하게 설정하는 것이 필요하다. 그러나, 제2 액체만을 토출하는 상술한 모드 1의 경우에는 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)를 감소시킬 필요가 있다. 이에 따라 제1 유출구(25)의 y 방향의 폭이 감소되는 경우, 제1 액체(31)의 공급 성능이 저하된다. 따라서, 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)와 제1 유출구(25)의 y 방향의 폭을 동일한 레벨로 설정하는 것은 어렵다. 결과적으로, 도 15b에 도시된 바와 같이 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)와 제1 유출구(25)의 y 방향의 폭이 서로 상이하고, 이에 따라 유출 모드 2와 같이 제1 액체(31)와 제2 액체(32)가 함께 혼합되어 제1 유출구(25)로부터 유출되게 된다. 즉, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)의 분리 및 회수가 성공적으로 달성되지 않는다.In order to allow only the first liquid 31 to flow out as in the outflow mode 1, the water phase thickness h 1 of the first liquid 31 as shown in FIG. It is necessary to set substantially the same as However, in the case of the above-described mode 1 in which only the second liquid is discharged, it is necessary to reduce the thickness h 1 of the water phase of the first liquid 31 . Accordingly, when the width of the first outlet 25 in the y direction is reduced, the supply performance of the first liquid 31 is deteriorated. Therefore, it is difficult to set the water phase thickness h 1 of the first liquid 31 and the width of the first outlet 25 in the y direction to the same level. As a result, as shown in FIG. 15B, the water phase thickness (h 1 ) of the first liquid 31 and the width of the first outlet 25 in the y direction are different from each other, and accordingly, as in the outflow mode 2, the first liquid (31) and the second liquid (32) are mixed together and flowed out from the first outlet (25). That is, the separation and recovery of the first liquid 31 and the second liquid 32 are not successfully achieved.

그래서, 본 실시형태에서는, 도 4b 및 도 5c에 도시하는 바와 같이, 액체 유로(13)의 저면(내면)을 형성하는 실리콘 기판(15)의 표면(15A)에서 액체의 유동 방향(y 방향)의 제1 유출구(25)의 하류의 위치에 분리 벽(41)을 제공한다. 구체적으로는, 분리 벽(41)은, 액체 유로에 있어서, 제1 유출구(25)를 사이에 두고 압력실의 반대측에 있는 기판의 구간에 위치된다. 분리 벽(41)은, 액체 유동 방향(y 방향)의 제1 유출구(25)의 상류의 실리콘 기판(15)의 구간의 표면(15A)보다 높게 위치된 부분을 갖는 벽이다. 즉, 분리 벽(41)은 제1 유출구(25)를 사이에 두고 벽(41)의 반대측에 압력실이 제공되는 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함한다. "높게 위치된 부분을 갖는"이라는 표현은, 그 분리 벽(41)이 어디서나 액체의 유동 방향의 제1 유출구(25)의 상류의 실리콘 기판(15)의 구간의 표면(15A)보다 높게 위치되어야 하는 것은 아니라는 것을 의미한다. 전술한 바와 같이, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)는 제2 액체(32)가 제1 액체(31) 상에 적층되도록 서로 접촉하면서 액체 유로(13) 및 압력실(18)에서 유동한다. 제1 액체(31)가 제2 액체(32)와 접촉하는 계면은 수평 방향으로 연장된다. 분리 벽(41)은, 제1 액체(31)를 제1 유출구(25)로 안내하기 위한 벽이며, 상술한 바와 같이 액체의 유동 방향(y 방향)의 하류측에서 제1 유출구(25)의 주위부의 실리콘 기판(15)의 표면(15A)에 제공된다. 본 예에서, 분리 벽(41)은, 액체의 유동 방향의 상류측의 그 단부가 제1 유출구(25)의 하류측의 개구 단부 위에 위치되도록 표면(15A)으로부터 돌출하게 제공된다. 한편, 분리 벽(41)은, 제1 유출구(25)와 제2 유출구(26) 사이에서 연장되도록 제공된다. 분리 벽(41)의 상면은, 상류 측의 실리콘 기판(15)의 표면(액체 유로(13)의 내면)(15A)보다 도 5c의 거리 Z만큼 높게 위치된다. 상술한 바와 같은 분리 벽(41)을 제공함으로써, 제1 액체(31)는 제1 유출구(25)로 안내되도록 분리 벽(41)에 충돌하는 경향이 있다. 한편, 제2 액체(32)는, 분리 벽(41)에 충돌하지 않고 대신에 제2 유출구(26)로 안내되도록 액체의 유동 방향의 하류측으로 유동하는 경향이 있다. 이와 같이, 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)는 적절하게 분리되고 효율적으로 회수될 수 있다. 이는 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)가 작은 경우에도 적용된다. 한편, 분리 벽(41)은, 토출 동작에 의해 계면이 가장 흐트러지기 쉬운 토출구 부근이 아니고, 토출구로부터 이격된 위치(제1 유출구를 사이에 두고 토출구의 반대측)에 위치된다. 이로 인해, 제1 액체는 토출구 부근의 난류에 의해 그리 많이 흐트러지지 않고 제1 유출구로 안내될 수 있는데, 이는 계면이 난류가 가장 큰 토출구 부근으로부터 멀어짐에 따라 계면의 난류가 작아지기 때문이다.Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 4B and 5C , the flow direction (y direction) of the liquid on the surface 15A of the silicon substrate 15 forming the bottom surface (inner surface) of the liquid flow path 13 A separating wall 41 is provided at a position downstream of the first outlet 25 of Specifically, the separation wall 41 is located in the section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the first outlet 25 interposed therebetween in the liquid passage. The separation wall 41 is a wall having a portion located higher than the surface 15A of the section of the silicon substrate 15 upstream of the first outlet 25 in the liquid flow direction (y direction). That is, the separation wall 41 includes a portion located higher than the surface of the section of the substrate in which the pressure chamber is provided on the opposite side of the wall 41 with the first outlet 25 interposed therebetween. The expression "having a high-positioned portion" means that the separation wall 41 must be located higher than the surface 15A of the section of the silicon substrate 15 upstream of the first outlet 25 in the flow direction of the liquid everywhere. It means not doing it. As described above, the first liquid 31 and the second liquid 32 are in contact with each other so that the second liquid 32 is stacked on the first liquid 31, and the liquid passage 13 and the pressure chamber 18 flow in An interface where the first liquid 31 contacts the second liquid 32 extends in a horizontal direction. The separating wall 41 is a wall for guiding the first liquid 31 to the first outlet 25, and as described above, the first outlet 25 is formed on the downstream side of the liquid flow direction (y direction). It is provided on the surface 15A of the silicon substrate 15 of the periphery. In this example, the separating wall 41 is provided protruding from the surface 15A such that its end on the upstream side in the flow direction of the liquid is positioned above the open end on the downstream side of the first outlet 25 . On the other hand, the separating wall 41 is provided to extend between the first outlet 25 and the second outlet 26 . The upper surface of the separation wall 41 is located higher than the upper surface of the silicon substrate 15 (the inner surface of the liquid passage 13) 15A on the upstream side by a distance Z in FIG. 5C. By providing the separating wall 41 as described above, the first liquid 31 tends to impinge on the separating wall 41 to be guided to the first outlet 25 . On the other hand, the second liquid 32 tends to flow downstream in the flow direction of the liquid so that it does not collide with the separation wall 41 and is instead guided to the second outlet 26 . In this way, the first liquid 31 and the second liquid 32 can be properly separated and recovered efficiently. This is also applied when the aqueous phase thickness h 1 of the first liquid 31 is small. On the other hand, the separation wall 41 is located not near the discharge port where the interface is most likely to be disturbed by the discharge operation, but at a position spaced apart from the discharge port (on the opposite side of the discharge port with the first outlet in between). Due to this, the first liquid can be guided to the first outlet without being disturbed too much by the turbulence near the outlet, because the turbulence at the interface decreases as the interface moves away from the vicinity of the outlet where the turbulence is greatest.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 예에서 제1 유출구(25)의 x 방향의 폭은 액체 유로(13)의 x 방향의 폭보다 크다. 그러나, 제1 유출구(25)의 폭은 액체 유로(13)의 폭과 동일하거나 액체 유로(13)의 폭보다 작을 수 있다. 이러한 경우에도, 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)는 효율적으로 분리되고 회수될 수 있다. 분리 및 회수의 효율의 관점에서, 본 예에 도시된 바와 같이 제1 유출구(25)의 폭을 액체 유로(13)의 폭보다 크게 설정하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4A , in this example, the width of the first outlet 25 in the x direction is larger than the width of the liquid passage 13 in the x direction. However, the width of the first outlet 25 may be equal to or smaller than the width of the liquid passage 13 . Even in this case, the first liquid 31 and the second liquid 32 can be efficiently separated and recovered. From the viewpoint of efficiency of separation and recovery, it is preferable to set the width of the first outlet 25 to be larger than that of the liquid passage 13 as shown in this example.

또한, 분리 벽(41)은, 어디서나 제1 유출구(25)와 제2 유출구(26) 사이의 전체 영역을 사이에 두고 연장되도록 제공되어야 하는 것은 아니며, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 그 영역의 일부에 제공될 수 있다. 이러한 구성에 의해서도, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)를 효율적으로 분리하고 회수할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)의 분리 및 회수의 효율을 향상시키기 위해서는, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 적어도 액체의 유동 방향(y 방향)의 하류측의 제1 유출구(25)의 주위부의 부근의 위치에 분리 벽(41)을 제공하는 것이 바람직하다. 분리 벽(41)은, 실리콘 기판(15)의 일부(예를 들어, 실리콘 기판을 구성하는 실리콘 또는 실리콘 기판 상의 막)으로 형성될 수 있거나 또는 실리콘 기판(15)과 상이한 부재(예를 들어 수지층 및 금속층)로 형성될 수 있다.In addition, the separating wall 41 does not have to be provided to extend across the entire area between the first outlet 25 and the second outlet 26 anywhere, as shown in FIGS. 7A and 7B . may be provided in part of the area. Even with this configuration, the first liquid 31 and the second liquid 32 can be efficiently separated and recovered. Nevertheless, in order to improve the efficiency of separation and recovery of the first liquid 31 and the second liquid 32, as shown in FIGS. 7A and 7B , at least the downstream side of the liquid flow direction (y direction) It is preferable to provide the separating wall 41 at a position near the periphery of the first outlet 25 of the . The separation wall 41 may be formed of a part of the silicon substrate 15 (eg, silicon constituting the silicon substrate or a film on the silicon substrate) or a member different from the silicon substrate 15 (eg, a number of ground layer and metal layer).

이어서, 분리 벽을 제공하는 다른 예로서 오목부를 제공하는 예를 설명한다. 도 8a 및 도 8b에 나타내는 실리콘 기판(15)은 액체의 유동 방향에서 제1 유출구(25)의 상류측의 표면(15A)에 형성된 오목부(42)를 포함한다. 구체적으로는, 오목부(42)는 액체 유동 방향(y 방향)의 상류측에서 제1 유출구(25)의 주위부에 위치된다. 오목부(42)는 실리콘 기판(15)의 표면(15A)보다 도 8a의 거리 Z만큼 낮게 위치된 위치에 설정된다. 액체의 유동 방향의 제1 유출구(25)의 하류측의 실리콘 기판(15)의 표면(15A)에는 어떠한 오목부도 제공되지 않는다. 이에 의해, 액체의 유동 방향의 제1 유출구(25)의 하류측에는, 액체의 유동 방향의 제1 유출구(25)의 상류측의 실리콘 기판(15)의 표면(15A)보다 높게 위치되는 부분(예를 들어, 제1 유출구(25)의 하류측 상의 실리콘 기판(15)의 측벽)이 형성된다. 즉, 제1 유출구(25)의 주위부 중에서, y 방향의 하류측의 구간은, y 방향의 상류측의 부분보다 상대적으로 거리 Z만큼 높아지고, 이에 의해 하류측의 구간은 분리 벽(41)으로서의 역할을 한다. 즉, 이는 제1 유출구를 사이에 두고 압력실의 반대측의 기판에 분리 벽(41)이 존재하는 것에 상당한다. 이 분리 벽(41)은 제1 유출구를 사이에 두고 분리 벽(41)의 반대측의 기판의 표면보다 높게 위치된다. 이와 같은 구성에 의해서도, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)를 효율적으로 분리하고 회수할 수 있다. 오목부(42)는, 예를 들어 실리콘 기판(15) 상의 산화막을 에칭 처리하거나 실리콘 기판(15)을 건식 에칭함으로써 형성될 수 있다는 것에 유의한다. 오목부(42)는 도 4a 내지 도 5c를 참고하여 설명한 분리 벽(41)과 함께 사용될 수 있다.Next, an example of providing a concave portion as another example of providing a separation wall will be described. The silicon substrate 15 shown in FIGS. 8A and 8B includes a concave portion 42 formed on the surface 15A on the upstream side of the first outlet 25 in the flow direction of the liquid. Specifically, the concave portion 42 is located in the periphery of the first outlet 25 on the upstream side of the liquid flow direction (y direction). The concave portion 42 is set at a position lower than the surface 15A of the silicon substrate 15 by the distance Z in FIG. 8A. The surface 15A of the silicon substrate 15 on the downstream side of the first outlet 25 in the flow direction of the liquid is not provided with any recesses. Thereby, on the downstream side of the first outlet 25 in the flow direction of the liquid, a portion located higher than the surface 15A of the silicon substrate 15 on the upstream side of the first outlet 25 in the flow direction of the liquid (example For example, the side wall of the silicon substrate 15 on the downstream side of the first outlet 25) is formed. That is, among the periphery of the first outlet 25, the section on the downstream side in the y-direction is relatively higher than the section on the upstream side in the y-direction by the distance Z, whereby the section on the downstream side serves as the separation wall 41. play a role That is, this corresponds to the existence of the separation wall 41 on the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the first outlet therebetween. This separation wall 41 is positioned higher than the surface of the substrate on the opposite side of the separation wall 41 with the first outlet therebetween. Even with such a configuration, the first liquid 31 and the second liquid 32 can be efficiently separated and recovered. Note that the concave portion 42 may be formed by etching an oxide film on the silicon substrate 15 or dry etching the silicon substrate 15, for example. The concave portion 42 may be used with the separating wall 41 described with reference to FIGS. 4A to 5C.

이렇게 해서 분리 및 회수된 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)는 재사용을 위해 다시 압력실 안으로 복귀되는 것이 바람직하다. 즉, 압력실 내를 유동하는 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)를 압력실과 외부 유닛 사이에서 순환시키는 것이 바람직하다.The first liquid 31 and the second liquid 32 separated and recovered in this way are preferably returned to the pressure chamber for reuse. That is, it is preferable to circulate the first liquid 31 and the second liquid 32 flowing in the pressure chamber between the pressure chamber and the external unit.

(제2 실시형태)(Second Embodiment)

도 9a 내지 도 10b는 제2 실시형태의 설명도이다. 도 9a는 액체 유로(13)의 단면도이고, 도 9b는 액체 유로(13)의 사시도이며, 도 9c는 도 9a의 IXC 부분의 확대도이다. 도 9a 및 도 9b가 도 10a 및 도 10b와 상이한 점은 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)뿐이다.9A to 10B are explanatory views of a second embodiment. FIG. 9A is a cross-sectional view of the liquid passage 13, FIG. 9B is a perspective view of the liquid passage 13, and FIG. 9C is an enlarged view of the IXC portion of FIG. 9A. 9A and 9B are different from FIGS. 10A and 10B only in the aqueous phase thickness h 1 of the first liquid 31 .

(수상 두께와 분리 벽 사이의 관계)(relationship between aqueous phase thickness and separation wall)

도 9a 내지 도 10b에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 분리 벽(41)에는 액체의 유동 방향(y 방향)의 상류측으로 돌출하는 돌출부(43)가 제공된다.As shown in FIGS. 9A to 10B , the separation wall 41 of this embodiment is provided with a projection 43 projecting upstream in the flow direction (y direction) of the liquid.

돌출부(43)는, 분리 벽(41)으로부터 액체의 유동 방향(y 방향)의 상류측으로 돌출한다. 이 때문에, 제1 액체(31)가 제1 유출구(25)로부터 유출되기 전에, 제1 액체(31)와 제2 액체(32) 사이의 계면(액-액 계면)이 돌출부(43)에 충돌한다. 계면은 그 위치를 안정적으로 유지하는 상태에서 돌출부(43)에 충돌한다. 따라서, 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)의 분리 및 회수의 효율이 향상된다. 구체적으로는, 도 9c에 도시된 바와 같이 계면을 돌출부(43)에 충돌시킴으로써, 제1 액체(31)는 제1 유출구(25)로부터 선택적으로 유출되기가 더 쉽고 제2 액체(32)는 제2 유출구(26)로부터 선택적으로 유출되기가 더 쉽다. 한편, 도 10b에 도시된 바와 같이, 계면이 돌출부(43)에 충돌하지 않고 그 돌출부(43) 위를 통과하는 경우에는, 제1 액체(31)와 제2 액체(32)의 혼합물이 제2 유출구(26)로부터 유출된다. 도 10a 및 도 10b에 나타내는 예에서도 분리 벽(41)이 제공되어 있기 때문에 제1 액체(31)와 제2 액체(32)는 분리되고 회수될 수 있지만, 분리 벽(41)의 돌출부(43)를 제1 액체(31)와 제2 액체(32) 사이의 계면의 충돌이 일어나는 위치에 위치시키는 것이 바람직하다. 돌출부(43)를 제공하지 않는 경우에도 동일하다. 따라서, 분리 벽(41)을, 제1 액체(31)와 제2 액체(32) 사이의 계면의 충돌이 일어나는 위치에 위치시키는 것이 바람직하다.The protruding portion 43 protrudes from the separating wall 41 upstream in the flow direction of the liquid (y direction). For this reason, before the first liquid 31 flows out from the first outlet 25, the interface between the first liquid 31 and the second liquid 32 (liquid-liquid interface) collides with the protrusion 43. do. The interface collides with the projection 43 while maintaining its position stably. Accordingly, the efficiency of separation and recovery of the first liquid 31 and the second liquid 32 is improved. Specifically, by colliding the interface with the projection 43 as shown in FIG. 9C, it is easier for the first liquid 31 to flow out selectively from the first outlet 25 and the second liquid 32 to It is easier to selectively drain from the 2 outlet 26. On the other hand, as shown in FIG. 10B, when the interface passes over the protrusion 43 without colliding with the protrusion 43, the mixture of the first liquid 31 and the second liquid 32 forms a second liquid. It flows out from the outlet 26. Even in the example shown in FIGS. 10A and 10B , since the separation wall 41 is provided, the first liquid 31 and the second liquid 32 can be separated and recovered, but the projection 43 of the separation wall 41 It is preferable to place the first liquid 31 and the second liquid 32 at a position where the collision of the interface occurs. The same applies to the case where the protruding portion 43 is not provided. Therefore, it is preferable to place the separation wall 41 at a position where collision of the interface between the first liquid 31 and the second liquid 32 occurs.

또한, 계면의 위치가 변동되는 경우의 제1 및 제2 액체의 분리 및 회수의 강건성을 보장하기 위해서, 계면의 위치를 계면이 돌출부(43)의 두께(W)의 방향의 중심 부분에 충돌하는 위치로 제어하는 바람직하다. 전술한 바와 같이, 계면의 위치는 점도비(ηr)와 유량비(Qr)에 대한 수상 두께비(hr)에 대응한다. 그러나, 점도비(ηr)는 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)의 장기 사용에 의해 변화하는 한편, 유량비(Qr)는 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)를 공급하기 위한 펌프에 의한 유량 맥동에 의해 변화한다. 따라서, 계면 위치의 변화에 대한 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)의 분리 및 회수의 강건성을 보장하는 것이 중요하다.In addition, in order to ensure the robustness of the separation and recovery of the first and second liquids when the position of the interface varies, the position of the interface is set so that the interface collides with the central portion of the projection 43 in the direction of the thickness W. It is preferable to control by position. As described above, the position of the interface corresponds to the water phase thickness ratio (hr ) to the viscosity ratio (η r ) and the flow rate ratio (Q r ) . However, the viscosity ratio η r changes with long-term use of the first liquid 31 and the second liquid 32, while the flow rate ratio Q r changes between the first liquid 31 and the second liquid 32. is changed by the pulsation of the flow rate by the pump for supplying Therefore, it is important to ensure the robustness of the separation and recovery of the first liquid 31 and the second liquid 32 against changes in the position of the interface.

강건성을 보장하기 위해서는, 돌출부(43)의 두께(W)를 증가시키는 것이 효과적이다. 그러나, 두께(W)의 증가는, 제2 유출구(26)로부터 유출되기 전의 제2 액체(32)의 유동을 위한 액체 유로(13)의 부분의 높이의 저하를 초래하고, 이에 의해 제2 액체(32)의 공급 성능의 저하를 초래한다. 따라서, 이러한 관점에서, 두께(W)는 적절한 길이로 설정될 필요가 있다. 한편, 돌출부(43)의 형상은 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 예각의 선단이 제공된 형상으로 형성될 수 있다.To ensure robustness, it is effective to increase the thickness W of the projection 43. However, the increase in the thickness W results in a decrease in the height of the portion of the liquid passage 13 for the flow of the second liquid 32 before flowing out from the second outlet 26, whereby the second liquid (32) causes a decrease in supply performance. Therefore, from this point of view, the thickness W needs to be set to an appropriate length. Meanwhile, the shape of the protruding portion 43 may be formed in a shape provided with an acute-angled tip, as shown in FIGS. 11A and 11B .

(수상 두께와 돌출부의 돌출량 사이의 관계)(Relationship between Water Phase Thickness and Protrusion Amount of Protrusion)

도 12a, 도 12b, 및 도 12c는, 분리 벽(41)의 돌출부(43)의 다양한 돌출량(제1 유출구(25)의 상방의 부분으로부터 y 방향의 상류측으로의 돌출 길이)(L)의 경우를 나타내는 설명도이다. 다양한 돌출량(L)을 갖는 도 12a, 도 12b, 및 도 12c의 경우 각각에서, 도 9c에 도시된 경우와 마찬가지로 제1 액체와 제2 액체 사이의 계면이 돌출부(43)에 충돌한다. 도 12a의 돌출부(43)는, 제1 유출구(25)의 상방의 부분을 전체적으로 덮는 위치로부터 더 나아간 y 방향의 상류측까지의 돌출량(L)으로 돌출한다. 도 12b의 돌출부(43)의 돌출량(L)은 제로이며, 돌출부(43)는 제1 유출구(25)의 상방의 부분만을 전체적으로 덮는 위치에 위치된다. 도 12c의 돌출부(43)는, 제1 유출구(25)의 상방의 부분을 전체적으로 덮지 않고, 액체의 유동 방향의 상류측의 제1 유출구(25)의 단부 부분으로부터 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)에 대응하는 양(L')만큼 후퇴된 위치에 위치된다.12A, 12B, and 12C show various protruding amounts of the protruding portion 43 of the separation wall 41 (protruding length from the upper part of the first outlet 25 to the upstream side in the y direction) L It is an explanatory diagram showing the case. In each of the cases of FIGS. 12A, 12B, and 12C having various protrusion amounts L, the interface between the first liquid and the second liquid collides with the protrusion 43 as in the case shown in FIG. 9C. The protruding portion 43 in FIG. 12A protrudes at a protruding amount L from the position of entirely covering the upper portion of the first outlet 25 to the further upstream side in the y direction. The protruding amount L of the protruding portion 43 in FIG. 12B is zero, and the protruding portion 43 is located at a position entirely covering only the portion above the first outlet 25 . The protruding portion 43 in FIG. 12C does not entirely cover the upper part of the first outlet 25, and the water phase of the first liquid 31 from the end portion of the first outlet 25 on the upstream side in the flow direction of the liquid. It is located at a position retracted by an amount (L') corresponding to the thickness (h 1 ).

도 12a 및 도 12b의 경우, 계면은 그 위치를 안정적으로 유지하면서 돌출부(43)에 충돌한다. 따라서, 제1 및 제2 액체의 분리 및 회수의 효율이 향상된다. 한편, 제1 유출구(25) 상방의 부분을 전체적으로 덮는 돌출부(43)는 제2 유출구(26)로부터 유출되기 전에 제2 액체(32)를 위한 액체 유로(13)의 부분의 높이의 감소를 초래하고, 따라서 제2 액체(32)의 공급 성능의 저하를 초래한다. 따라서, 제2 액체(32)의 공급 성능의 관점에서는 돌출부(43)의 돌출량(L)은 작은 것이 바람직하다. 제1 액체(31) 및 제2 액체(32)의 분리 및 회수의 효율과 제2 액체(32)의 공급 성능의 양자 모두를 달성하기 위해서는, 돌출부(43)의 위치를 결정하는데 제1 액체(31)의 수상 두께(h1)를 고려하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 12c에 도시된 바와 같이, 돌출부(43)의 위치는, 바람직하게는 L' ≥ h1를 충족하거나 또는 더 바람직하게는 L' = h1를 충족하도록 액체의 유동 방향의 상류측의 제1 유출구(25)의 단부 부분으로부터 양(L')만큼 후퇴될 수 있다.12A and 12B, the interface collides with the protrusion 43 while stably maintaining its position. Thus, the efficiency of separation and recovery of the first and second liquids is improved. On the other hand, the protrusion 43 which entirely covers the portion above the first outlet 25 results in a reduction in height of the portion of the liquid passage 13 for the second liquid 32 before flowing out from the second outlet 26. and, thus, the supply performance of the second liquid 32 is lowered. Therefore, from the viewpoint of the supply performance of the second liquid 32, it is preferable that the protruding amount L of the protruding portion 43 is small. In order to achieve both the efficiency of separation and recovery of the first liquid 31 and the second liquid 32 and the supply performance of the second liquid 32, the location of the protrusion 43 is determined by the first liquid ( 31), it is desirable to consider the water phase thickness (h 1 ). Specifically, as shown in FIG. 12C, the position of the protrusion 43 is preferably upstream of the flow direction of the liquid so as to satisfy L' ≥ h 1 or more preferably to satisfy L' = h 1 It may be retracted by the amount L' from the end portion of the first outlet 25 on the side.

(제3 실시형태)(Third Embodiment)

본 실시형태 또한 도 1 내지 도 3에 도시된 액체 토출 헤드(1) 및 액체 토출 장치를 사용한다.This embodiment also uses the liquid ejection head 1 and liquid ejection device shown in FIGS. 1 to 3 .

도 13a 내지 도 13d는 본 실시형태의 액체 유로(13)의 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시형태의 액체 유로(13)는, 제1 액체(31) 및 제2 액체(32) 이외에 제3 액체(33)가 액체 유로(13)에서 유동하도록 허용되는 점에서, 제1 실시형태에서 설명된 액체 유로(13)와 상이하다. 제3 액체(33)를 압력실 내에서 유동시킴으로써, 임계 압력이 큰 발포 매체를 제1 액체로서 사용하는 한편, 제2 액체 및 제3 액체로서는 상이한 색의 잉크, 고농도 수지 EM 등 중 임의의 것을 사용할 수 있다.13A to 13D are views showing the configuration of the liquid passage 13 of this embodiment. The liquid passage 13 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the third liquid 33 is allowed to flow in the liquid passage 13 in addition to the first liquid 31 and the second liquid 32. It is different from the described liquid passage 13. By flowing the third liquid 33 in the pressure chamber, a foaming medium having a high critical pressure is used as the first liquid, while any of different color ink, high-concentration resin EM, etc. is used as the second liquid and the third liquid. can be used

본 실시형태의 액체 유로(13)에서는, 도 13a 내지 도 13d에 도시된 바와 같이, 전술한 제1 실시형태에서의 제1 액체(31)와 제2 액체(32)에 의한 층류 유동의 상태에서의 평행 유동 이외에, 제3 액체(33)도 층류 유동의 상태의 평행 유동을 형성할 수 있도록, 제1, 제2, 및 제3 액체(31, 32, 및 33)가 유동할 수 있다. 액체 유로(13)의 내면(저부)에 대응하는 실리콘 기판(15)의 표면(15A)에는, 제2 유입구(21), 제3 유입구(22), 제1 유입구(20), 제1 유출구(25), 제3 유출구(27), 및 제2 유출구(26)가 y 방향으로 이 순서로 형성된다. 토출구(11)와 압력 발생 소자(12)를 포함하는 압력실(18)은, 액체 유로(13)에서 제1 유입구(20)와 제1 유출구(25) 사이의 실질적 중심에 위치된다.In the liquid passage 13 of this embodiment, as shown in FIGS. 13A to 13D , in a state of laminar flow by the first liquid 31 and the second liquid 32 in the first embodiment described above. In addition to the parallel flow of , the first, second, and third liquids 31, 32, and 33 may flow so that the third liquid 33 may also form a parallel flow in a state of laminar flow. The second inlet 21, the third inlet 22, the first inlet 20, and the first outlet ( 25), the third outlet 27, and the second outlet 26 are formed in this order in the y direction. The pressure chamber 18 including the discharge port 11 and the pressure generating element 12 is located substantially at the center between the first inlet port 20 and the first outlet port 25 in the liquid flow path 13 .

제1 액체(31) 및 제2 액체(32)는, 전술한 실시형태와 마찬가지로, 제1 및 제2 유입구(20 및 21)로부터 액체 유로(13)에 유입되고, 그후 압력실(18)을 통해 y 방향으로 유동한 후, 제1 및 제2 유출구(25 및 26)로부터 유출된다. 제3 유입구(22)를 통해 유동하는 제3 액체(33)는 화살표 C1으로 나타낸 바와 같이 액체 유로(13) 내로 도입되고, 그후 액체 유로(13)에서 화살표 C의 방향으로 유동한다. 그후, 제3 액체(33)는 압력실(18)을 통과하고, 화살표 C2로 나타낸 바와 같이 제3 유출구(27)로부터 배출되며, 그후 회수된다. 결과적으로, 액체 유로(13) 내에서, 제1 유입구(20)와 제1 유출구(25) 사이에 제1 액체(31), 제2 액체(32), 및 제3 액체(33)가 함께 y 방향으로 유동한다. 이 경우, 압력실(18)에서, 제1 액체(31)는, 압력 발생 소자(12)가 위치하는 압력실(18)의 내면(실리콘 기판(15)의 상면(15A))에 접촉한다. 한편, 제2 액체(32)는 토출구(11)에 메니스커스를 형성하고, 제3 액체(33)는 제1 액체(31)와 제2 액체(32) 사이를 유동한다.The first liquid 31 and the second liquid 32 flow into the liquid passage 13 from the first and second inlets 20 and 21, and then fill the pressure chamber 18, similarly to the above-described embodiment. After flowing in the y direction through the first and second outlets 25 and 26, it flows out. The third liquid 33 flowing through the third inlet 22 is introduced into the liquid passage 13 as indicated by arrow C1, and then flows in the liquid passage 13 in the direction of arrow C. Then, the third liquid 33 passes through the pressure chamber 18, is discharged from the third outlet 27 as indicated by arrow C2, and is then recovered. As a result, in the liquid passage 13, the first liquid 31, the second liquid 32, and the third liquid 33 are together between the first inlet 20 and the first outlet 25 y flow in the direction In this case, in the pressure chamber 18, the first liquid 31 contacts the inner surface of the pressure chamber 18 (upper surface 15A of the silicon substrate 15) where the pressure generating element 12 is located. Meanwhile, the second liquid 32 forms a meniscus at the outlet 11, and the third liquid 33 flows between the first liquid 31 and the second liquid 32.

본 실시형태에서도, 전술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 분리 벽(41A)이 제1 유출구(25)의 주위부에서의 액체의 유동 방향(y 방향)의 하류 측에 위치되도록 기판(15) 상에 제공된다. 또한, 분리 벽(41B)이 제3 유출구(27)의 주위부의 y 방향의 하류측에 위치하도록 기판(15) 상에 제공된다. 이들의 분리 벽(41A 및 41B)은 제1 실시형태의 전술한 분리 벽(41)과 유사한 기능을 갖는다. 구체적으로는, 분리 벽(41A)은 제1 액체(31)를 제3 액체(33)로부터 효율적으로 분리하는 한편, 분리 벽(41B)은 제3 액체(33)를 제2 액체(32)로부터 효율적으로 분리한다. 여기서, 분리 벽(41A 및 41B) 중 적어도 하나가 제공될 필요가 있다. 한편, 이들 분리 벽(41A 및 41B) 중 임의의 것에는 제2 실시형태에서 설명된 것과 유사한 돌출부가 제공될 수 있다. 또한, 액체 유로(13) 내에 4 종류 이상의 액체를 적층하는 경우에도 본 실시형태와 유사한 구성이 적용되어야 한다.Also in this embodiment, as in the first embodiment described above, the separation wall 41A is located on the substrate 15 so that it is located on the downstream side of the flow direction (y direction) of the liquid in the periphery of the first outlet 25. is provided on Further, a separation wall 41B is provided on the substrate 15 so as to be located on the downstream side in the y direction of the periphery of the third outlet 27 . These separating walls 41A and 41B have a function similar to that of the aforementioned separating wall 41 of the first embodiment. Specifically, the separation wall 41A efficiently separates the first liquid 31 from the third liquid 33, while the separation wall 41B separates the third liquid 33 from the second liquid 32. separate efficiently. Here, at least one of the separating walls 41A and 41B needs to be provided. On the other hand, any of these separation walls 41A and 41B may be provided with protrusions similar to those described in the second embodiment. Further, a configuration similar to that of the present embodiment should be applied even when four or more types of liquids are stacked in the liquid passage 13.

본 실시형태에서, CPU(500)는, 액체 순환 유닛(504)을 사용하여 제1 액체(31)의 유량(Q1), 제2 액체(32)의 유량(Q2), 및 제3 액체(33)의 유량(Q3)을 제어하고, 도 13d에 도시한 바와 같은 3개의 액체가 3층 평행 유동을 안정적(steadily)으로 형성하게 한다. 그후, 상술한 바와 같이 3층 평행 유동이 형성된 상태에서, CPU(500)는 액체 토출 헤드(1)의 압력 발생 소자(12)를 구동하고 토출구(11)로부터 액적을 토출한다. 상술한 토출 동작에 의해 각각의 계면 위치가 흐트러지는 경우에도, 단시간에 3개의 액체의 3층 평행 유동이 복원되어, 다음 토출 동작을 즉시 개시할 수 있다. 결과적으로, 제1, 제2 및 제3 액체를 미리결정된 비율로 포함하는 액적의 양호한 토출 동작을 실행하고, 그 액적이 퇴적된 적합한 출력물을 얻을 수 있다.In this embodiment, the CPU 500 uses the liquid circulation unit 504 to determine the flow rate Q 1 of the first liquid 31 , the flow rate Q 2 of the second liquid 32 , and the third liquid Control the flow rate (Q 3 ) of (33), and make the three liquids as shown in FIG. 13D stably form a three-layer parallel flow. Then, in the state where the three-layer parallel flow is formed as described above, the CPU 500 drives the pressure generating element 12 of the liquid discharge head 1 and discharges liquid droplets from the discharge port 11 . Even when the position of each interface is disturbed by the above discharge operation, the three-layer parallel flow of the three liquids is restored in a short time, and the next discharge operation can be started immediately. As a result, it is possible to perform a good ejection operation of droplets containing the first, second and third liquids in a predetermined ratio, and to obtain a suitable output product in which the droplets are deposited.

(다른 실시형태)(another embodiment)

압력실 내를 유동하는 제1 액체 및 제2 액체는 압력실과 외부 유닛 사이에서 순환할 수 있다. 순환을 행하지 않는 경우에는, 액체 유로 및 압력실에서 평행 유동을 형성한 제1 액체 및 제2 액체 중 임의의 것의 대량의 액체가 토출되지 않고 내부에 유지된다. 따라서, 외부 유닛에 의한 제1 액체 및 제2 액체의 순환은 토출되지 않은 액체를 다시 평행 유동을 형성하기 위해 사용하는 것을 가능하게 한다.The first liquid and the second liquid flowing in the pressure chamber may circulate between the pressure chamber and the external unit. When not circulating, a large amount of liquid of any of the first liquid and the second liquid that formed parallel flows in the liquid passage and the pressure chamber remains inside without being discharged. Thus, circulation of the first liquid and the second liquid by the external unit makes it possible to use the undischarged liquid again to form a parallel flow.

본 실시형태의 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는 잉크를 토출하도록 구성되는 잉크젯 기록 헤드 및 잉크젯 기록 장치만으로 한정되지 않는다. 본 실시형태의 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 및 프린터 유닛을 포함하는 워드프로세서를 포함하는 다양한 장치와 다양한 처리 장치와 일체로 조합되는 산업용 기록 장치에 적용될 수 있다. 특히, 제2 액체로서 다양한 액체를 사용할 수 있기 때문에, 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는 바이오칩 제작, 전자 회로 인쇄 등을 포함하는 다른 용도에도 적용될 수 있다.The liquid ejection head and liquid ejection device of this embodiment are not limited to only the inkjet recording head and inkjet recording device configured to eject ink. The liquid ejection head and liquid ejection device of the present embodiment can be applied to various devices including a printer, a copier, a facsimile having a communication system, and a word processor including a printer unit, and an industrial recording device integrally combined with various processing devices. there is. In particular, since various liquids can be used as the second liquid, the liquid ejection head and the liquid ejection device can be applied to other uses including biochip fabrication, electronic circuit printing, and the like.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it should be understood that the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The scope of the following claims is to be accorded the broadest interpretation so as to encompass all such modifications and equivalent structures and functions.

Claims (20)

액체 토출 헤드이며,
기판;
상기 기판 상에 형성되고 제1 액체와 제2 액체가 내부에서 유동하게 하도록 구성되는 액체 유로로서, 압력실을 포함하는 액체 유로;
상기 압력실 내의 상기 제1 액체에 압력을 가하도록 구성되는 압력 발생 소자;
상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하고, 상기 압력 발생 소자 위에 위치하는 계면; 및
상기 제2 액체를 토출하도록 구성되는 토출구를 포함하고,
상기 제2 액체의 토출 방향이 아래에서부터 위로의 방향인 경우, 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 상기 제1 액체 위에서 유동하고,
상기 기판은, 상기 제1 액체의 유동 방향에서 상기 압력실의 하류에 위치되고 상기 액체 유로로부터 상기 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 유출구를 포함하고,
상기 압력 발생 소자는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 안정적으로(steadily) 유동하게 되는 상태에서 구동되고,
상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 유로 내에서 상기 유출구를 사이에 두고 상기 압력실의 반대측에 있는 상기 기판의 구간에 위치되는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체를 분리하기 위한 벽을 포함하고, 상기 벽은, 상기 유출구를 사이에 두고 상기 벽의 반대측에 있는, 상기 압력실이 위치되는 상기 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함하는 액체 토출 헤드.a liquid discharge head;
Board;
a liquid passage formed on the substrate and configured to allow a first liquid and a second liquid to flow therein, the liquid passage including a pressure chamber;
a pressure generating element configured to apply pressure to the first liquid in the pressure chamber;
an interface at which the first liquid and the second liquid contact each other and located on the pressure generating element; and
And a discharge port configured to discharge the second liquid,
When the discharge direction of the second liquid is from bottom to top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber;
The substrate includes an outlet located downstream of the pressure chamber in a flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage;
The pressure generating element is driven in a state in which the first liquid and the second liquid flow stably,
The liquid discharge head includes a wall for separating the first liquid and the second liquid, which is located in a section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the outlet therebetween in the liquid passage, and the wall includes a portion positioned higher than a surface of a section of the substrate where the pressure chamber is located, on an opposite side of the wall with the outlet therebetween. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 층류 유동을 형성하는 액체 토출 헤드.The liquid ejection head according to claim 1, wherein the first liquid and the second liquid form laminar flows in the pressure chamber. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 평행 유동을 형성하는 액체 토출 헤드.The liquid ejection head according to claim 1, wherein the first liquid and the second liquid form parallel flows in the pressure chamber. 제2항에 있어서, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 평행 유동을 형성하는 액체 토출 헤드.3. The liquid ejection head according to claim 2, wherein the first liquid and the second liquid form parallel flows in the pressure chamber. 제3항에 있어서, 상기 기판은, 상기 제2 액체의 유동 방향의 상기 유출구의 하류에 위치되며 상기 액체 유로로부터 상기 제2 액체가 유출되게 하도록 구성되는 다른 유출구를 포함하는 액체 토출 헤드.4. The liquid discharge head according to claim 3, wherein the substrate includes another outlet located downstream of the outlet in a flow direction of the second liquid and configured to allow the second liquid to flow out from the liquid passage. 제1항에 있어서, 상기 벽은 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하는 계면이 상기 벽에 충돌하는 위치에 제공되는 액체 토출 헤드.The liquid discharge head according to claim 1, wherein the wall is provided at a position where an interface where the first liquid and the second liquid contact each other collide with the wall. 제3항에 있어서, 상기 벽은 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하는 계면이 상기 벽에 충돌하는 위치에 제공되는 액체 토출 헤드.4. The liquid discharge head according to claim 3, wherein the wall is provided at a position where an interface where the first liquid and the second liquid contact each other collide with the wall. 제4항에 있어서, 상기 벽은 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하는 계면이 상기 벽에 충돌하는 위치에 제공되는 액체 토출 헤드.5. The liquid discharge head according to claim 4, wherein the wall is provided at a position where an interface where the first liquid and the second liquid contact each other collide with the wall. 제1항에 있어서, 상기 벽은 상기 기판의 표면으로부터 돌출하는 벽인 액체 토출 헤드.The liquid ejection head according to claim 1, wherein the wall is a wall protruding from the surface of the substrate. 제4항에 있어서, 상기 벽은 상기 기판의 표면으로부터 돌출하는 벽인 액체 토출 헤드.5. The liquid ejection head according to claim 4, wherein the wall is a wall protruding from the surface of the substrate. 제9항에 있어서, 상기 벽은, 상기 유출구의 적어도 일부의 상방에 위치되도록, 상기 제1 액체의 유동 방향의 상류측으로 돌출하는 돌출부를 포함하는 액체 토출 헤드.10. The liquid discharge head according to claim 9, wherein the wall includes a protrusion protruding upward in a flow direction of the first liquid so as to be located above at least a portion of the outlet. 제10항에 있어서, 상기 벽은, 상기 유출구의 적어도 일부의 상방에 위치되도록, 상기 제1 액체의 유동 방향의 상류측으로 돌출하는 돌출부를 포함하는 액체 토출 헤드.11. The liquid discharge head according to claim 10, wherein the wall includes a protrusion protruding upward in a flow direction of the first liquid so as to be located above at least a portion of the outlet. 제11항에 있어서, 상기 돌출부는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하는 계면이 상기 돌출부에 충돌하는 위치에 제공되는 액체 토출 헤드.12. The liquid discharge head according to claim 11, wherein the protruding portion is provided at a position where an interface where the first liquid and the second liquid contact each other collide with the protruding portion. 제12항에 있어서, 상기 돌출부는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하는 계면이 상기 돌출부에 충돌하는 위치에 제공되는 액체 토출 헤드.13. The liquid discharge head according to claim 12, wherein the protruding portion is provided at a position where an interface where the first liquid and the second liquid contact each other collides with the protruding portion. 제1항에 있어서, 상기 기판은 상기 제1 액체의 유동 방향의 상기 유출구의 상류측에 제공되는 오목부를 포함하며, 상기 오목부는 상기 기판의 표면을 오목하게 함으로써 형성되는 액체 토출 헤드.The liquid discharge head according to claim 1, wherein the substrate includes a concave portion provided on an upstream side of the outlet in a flow direction of the first liquid, and the concave portion is formed by concave a surface of the substrate. 제4항에 있어서, 상기 기판은 상기 제1 액체의 유동 방향의 상기 유출구의 상류측에 제공되는 오목부를 포함하며, 상기 오목부는 상기 기판의 표면을 오목하게 함으로써 형성되는 액체 토출 헤드.5. The liquid discharge head according to claim 4, wherein the substrate includes a concave portion provided on an upstream side of the outlet in a flow direction of the first liquid, and the concave portion is formed by concave a surface of the substrate. 제1항에 있어서, 상기 압력실에서 유동하는 상기 제1 액체는 상기 압력실과 외부 유닛 사이에서 순환하는 액체 토출 헤드.The liquid discharge head according to claim 1, wherein the first liquid flowing in the pressure chamber circulates between the pressure chamber and the external unit. 제4항에 있어서, 상기 압력실에서 유동하는 상기 제1 액체는 상기 압력실과 외부 유닛 사이에서 순환하는 액체 토출 헤드.5. The liquid discharge head according to claim 4, wherein the first liquid flowing in the pressure chamber circulates between the pressure chamber and the external unit. 액체 토출 헤드를 구성하기 위한 액체 토출 모듈이며,
상기 액체 토출 헤드는,
기판,
상기 기판 상에 형성되고 제1 액체 및 제2 액체가 내부에서 유동하게 하도록 구성되는 액체 유로로서, 압력실을 포함하는, 액체 유로,
상기 압력실 내의 상기 제1 액체에 압력을 가하도록 구성되는 압력 발생 소자,
상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하고, 상기 압력 발생 소자 위에 위치하는 계면, 및
상기 제2 액체를 토출하도록 구성되는 토출구를 포함하고,
상기 제2 액체의 토출 방향이 아래에서부터 위로의 방향인 경우, 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 상기 제1 액체 위에서 유동하고,
상기 기판은, 상기 제1 액체의 유동 방향에서 상기 압력실의 하류에 위치되고 상기 액체 유로로부터 상기 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 유출구를 포함하고,
상기 압력 발생 소자는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 안정적으로 유동하게 되는 상태에서 구동되고,
상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 유로 내에서 상기 유출구를 사이에 두고 상기 압력실의 반대측에 있는 상기 기판의 구간에 위치되는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체를 분리하기 위한 벽을 포함하고, 상기 벽은, 상기 유출구를 사이에 두고 상기 벽의 반대 측에 있는, 상기 압력실이 위치되는 상기 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함하며,
상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 토출 모듈 복수개를 배열함으로써 형성되는 액체 토출 모듈.A liquid ejection module for constituting a liquid ejection head;
The liquid discharge head,
Board,
a liquid passage formed on the substrate and configured to allow a first liquid and a second liquid to flow therein, the liquid passage including a pressure chamber;
a pressure generating element configured to apply pressure to the first liquid in the pressure chamber;
an interface in which the first liquid and the second liquid contact each other and located on the pressure generating element; and
And a discharge port configured to discharge the second liquid,
When the discharge direction of the second liquid is from bottom to top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber;
The substrate includes an outlet located downstream of the pressure chamber in a flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage;
The pressure generating element is driven in a state in which the first liquid and the second liquid stably flow,
The liquid discharge head includes a wall for separating the first liquid and the second liquid, which is located in a section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the outlet therebetween in the liquid passage, The wall includes a portion located higher than the surface of the section of the substrate in which the pressure chamber is located, on the opposite side of the wall with the outlet therebetween;
The liquid discharge head is formed by arranging a plurality of liquid discharge modules. 액체 토출 헤드를 포함하는 액체 토출 장치이며,
상기 액체 토출 헤드는,
기판,
상기 기판 상에 형성되고 제1 액체 및 제2 액체가 내부에서 유동하게 하도록 구성되는 액체 유로로서, 압력실을 포함하는, 액체 유로,
상기 압력실 내의 상기 제1 액체에 압력을 가하도록 구성되는 압력 발생 소자,
상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 서로 접촉하고, 상기 압력 발생 소자 위에 위치하는 계면, 및
상기 제2 액체를 토출하도록 구성되는 토출구를 포함하고,
상기 제2 액체의 토출 방향이 아래에서부터 위로의 방향인 경우, 상기 제2 액체는 상기 압력실에서 상기 제1 액체 위에서 유동하고,
상기 기판은, 상기 제1 액체의 유동 방향에서 상기 압력실의 하류에 위치되고 상기 액체 유로로부터 상기 제1 액체가 유출되게 하도록 구성되는 유출구를 포함하고,
상기 압력 발생 소자는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체가 안정적으로 유동하게 되는 상태에서 구동되고,
상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 유로 내에서 상기 유출구를 사이에 두고 상기 압력실의 반대측에 있는 상기 기판의 구간에 위치되는, 상기 제1 액체와 상기 제2 액체를 분리하기 위한 벽을 포함하고, 상기 벽은, 상기 유출구를 사이에 두고 상기 벽의 반대 측에 있는, 상기 압력실이 위치되는 상기 기판의 구간의 표면보다 높게 위치되는 부분을 포함하는 액체 토출 장치.A liquid ejection device comprising a liquid ejection head,
The liquid discharge head,
Board,
a liquid passage formed on the substrate and configured to allow a first liquid and a second liquid to flow therein, the liquid passage including a pressure chamber;
a pressure generating element configured to apply pressure to the first liquid in the pressure chamber;
an interface in which the first liquid and the second liquid contact each other and located on the pressure generating element; and
And a discharge port configured to discharge the second liquid,
When the discharge direction of the second liquid is from bottom to top, the second liquid flows above the first liquid in the pressure chamber;
The substrate includes an outlet located downstream of the pressure chamber in a flow direction of the first liquid and configured to allow the first liquid to flow out from the liquid passage;
The pressure generating element is driven in a state in which the first liquid and the second liquid stably flow,
The liquid discharge head includes a wall for separating the first liquid and the second liquid, which is located in a section of the substrate on the opposite side of the pressure chamber with the outlet therebetween in the liquid passage, and the wall includes a portion positioned higher than a surface of a section of the substrate where the pressure chamber is located, on an opposite side of the wall with the outlet therebetween.
KR1020190092176A 2018-07-31 2019-07-30 Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus KR102525781B1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018143907 2018-07-31
JPJP-P-2018-143907 2018-07-31
JPJP-P-2019-079682 2019-04-18
JP2019079682A JP7317560B2 (en) 2018-07-31 2019-04-18 Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200014232A KR20200014232A (en) 2020-02-10
KR102525781B1 true KR102525781B1 (en) 2023-04-27

Family

ID=69618173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190092176A KR102525781B1 (en) 2018-07-31 2019-07-30 Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7317560B2 (en)
KR (1) KR102525781B1 (en)
BR (1) BR102019015764A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021255773A1 (en) * 2020-06-15 2021-12-23 コニカミノルタ株式会社 Image formation device and inkjet head

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100429742B1 (en) * 1997-12-05 2004-06-16 캐논 가부시끼가이샤 Liquid discharge head, method for manufacturing such head, head cartridge and liquid dischagring apparatus
US20140022313A1 (en) 2012-07-19 2014-01-23 Zhanjun Gao Liquid dispenser including asymmetric nozzle actuator configuration

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3095842B2 (en) * 1991-12-26 2000-10-10 株式会社リコー Ink jet recording device
JP3706671B2 (en) * 1995-04-14 2005-10-12 キヤノン株式会社 Liquid ejection head, head cartridge using liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and liquid ejection method
KR20010045299A (en) * 1999-11-04 2001-06-05 윤종용 Thermal-compress type ink jetting apparatus having a neck part for prevent backflow of ink
JP2001225492A (en) * 2000-02-18 2001-08-21 Fuji Photo Film Co Ltd Ink-jet recording method and apparatus
JP5169663B2 (en) 2008-09-16 2013-03-27 株式会社リコー Image forming apparatus, information processing apparatus, information processing system, information processing method, program, and recording medium

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100429742B1 (en) * 1997-12-05 2004-06-16 캐논 가부시끼가이샤 Liquid discharge head, method for manufacturing such head, head cartridge and liquid dischagring apparatus
US20140022313A1 (en) 2012-07-19 2014-01-23 Zhanjun Gao Liquid dispenser including asymmetric nozzle actuator configuration

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200014232A (en) 2020-02-10
BR102019015764A2 (en) 2020-02-18
JP7317560B2 (en) 2023-07-31
JP2020023150A (en) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110774760B (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus
KR102525314B1 (en) Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and liquid ejection module
US11007773B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus
US10974507B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and liquid ejection module
CN111572199B (en) Liquid ejecting head, liquid ejecting module, and method of manufacturing liquid ejecting head
KR102530985B1 (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus
KR102525781B1 (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus
US11225075B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection apparatus
KR102526041B1 (en) Liquid ejection head, liquid ejection apparatus, and liquid ejection module
EP3603976B1 (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, and liquid ejection method
JP7271319B2 (en) liquid ejection head, liquid ejection module, liquid ejection apparatus
JP7271320B2 (en) Liquid ejection head, liquid ejection module, liquid ejection apparatus, and method for manufacturing liquid ejection head

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right