KR20000012037A

KR20000012037A - 액체 토출 헤드, 액체 토출 방법 및 액체 토출 장치

Info

Publication number: KR20000012037A
Application number: KR1019990030794A
Authority: KR
Inventors: 다네야요이찌; 스가마사다유끼; 이시나가히로유끼; 스기야마히로유끼; 시마즈사또시
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2000-02-25
Also published as: US6386832B1; KR100340894B1; US6585491B2; EP0976561B8; EP0976561A3; CA2278982C; CA2278982A1; US20020039530A1; CN1247802A; EP0976561B1; EP0976561A2; CN1160194C

Abstract

액체 토출 헤드는 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출한다. 이 액체 토출 헤드에 있어, 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 영역과 대면하도록 배열되며 상기 이동된 가동 부재와 상기 조정부 사이에서 확실히 접촉하고, 상기 기포 발생 영역을 갖는 상기 액체 유동 경로는 상기 토출 포트를 제외하고 확실히 밀폐된 공간을 이룬다. 이런 구조에 의해, 상류측으로의 후방파를 억제할 수 있게 되고, 토출 포트쪽으로 신속히 도입되는 메니스커스로 인해, 부액적을 방지할 수 있게 되어서, 액체 토출량을 안정화시키고 인쇄의 질을 개선한다.

Description

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

본 발명은 액체에 작용하는 열에너지를 인가함으로써 형성된 기포(bubble)에 의해 요구되는 액체를 토출하는 액체 토출 헤드에 관한 것이며, 또한 그러한 액체 토출 헤드를 사용하는 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치에 관한 것이기도 하다. 더 구체적으로는, 본 발명은 기포의 형성을 이용함으로써 변위 가능한 이동 가능 부재를 구비한 액체 토출 헤드에 관한 것이며, 뿐만 아니라 그러한 액체 토출 헤드를 사용하는 헤드 카트리지 및 액체 토출 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 종이, 실, 직물, 천, 가죽, 금속, 플라스틱, 유리, 나무, 세라믹 등의 기록 매체 상에 기록할 수 있는 프린터에 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 복사기, 통신 시스템을 구비한 팩시밀리 장치, 프린터를 구비한 워드 프로세서와 같은 장치에도 적용할 수 있다. 본 발명은 또한 다양한 처리 장치와 결합하여 복잡하게 배치된 산업용 기록 시스템에도 적용할 수 있다.

여기서, 본 명세서에서는 "기록"이라는 용어가 문자, 그래픽, 기타 의미 있는 화상의 제공 뿐 아니라, 패턴 또는 특별한 의미가 없는 기타 화상의 제공을 의미한다.

잉크 제트 기록 방법, 즉, 열과 같은 에너지가 잉크에 부여되어 갑작스런 체적 변화(기포의 형성)에 의해 수반되는 잉크의 상태 변화를 야기하고 잉크가 이런 상태 변화에 따른 작용력에 의해 토출 포트로부터 토출된 후 그 토출된 잉크는 화상 형성용 기록 매체에 고착되게 되는 소위 버블 제트 기록 방법은 공지되어 있다. 이런 버블 제트 기록 방법을 이용하는 기록 장치는 일반적으로 잉크를 토출하기 위한 토출 포트, 그 토출 포트들과 연통되는 잉크 유동 경로, 미국 특허 제4,723,129호 등의 명세서에 개시된 바와 같은 잉크 토출을 위해 사용되는 에너지 발생 수단으로서 기능하고 각각의 잉크 유동 경로에 각각 배치된 전열 변환 장치(소자)를 구비하고 있다.

이런 종류의 기록 방법에 따라 소음이 적은 고속, 고화질의 화상을 기록할 수 있다. 이와 동시에, 헤드로 이런 기록 방법을 실행하면, 여러 다른 이점 중에서도 고밀도로 잉크를 토출시키는 토출 포트를 배치시킬 수 있게 되므로 용이하게 컬러 화상도 얻을 수 있다. 그러므로 최근 수년에 걸쳐 버블 제트 기록 방법이 프린터, 복사기, 팩시밀리 장치와 같은 여러 종류의 사무용 기기에 널리 이용되어 오고 있으며, 나아가 직물 인쇄 장치 및 산업용 기타 다른 장치에 이용되고 있다.

현재 여러 분야에서 이용되고 있는 제품을 위한 버블 제트 기술의 폭넓은 이용과 함께 이하에서 기술되는 바와 같이 다양한 수요가 최근 수년에 걸쳐 더욱 증가되어 왔다.

고화질의 화상을 얻기 위해, 액체가 고속으로 토출될 수 있게 하는 안정된 기포의 형성에 기초하여 양호한 잉크 토출을 수행하도록 잉크 토출 방법 등이 배열되게 하기 위하여 구동 조건이 새롭게 제안되었다. 또한, 고속 기록의 관점으로부터, 토출된 액체를 액체 유동 경로에서 고속으로 재충전할 수 있는 액체 토출 헤드를 얻기 위하여 개선된 유동 경로 형태가 제안되어 왔다.

그러한 종류의 헤드 외에도, 일본 특허 공개 공보 (평)6-31918호의 명세서(특히, 도3)에는, 기포의 발생과 함께 발생되는 후방파(back wave)(토출 포트를 향한 방향에 반대인 방향으로 향하는 압력)에 관심을 기울여서, 토출 수행시 에너지 손실을 초래하는 그러한 후방파을 방지하기 위한 구조물이 배열된 발명을 개시하고 있다. 상기 공개 공보의 명세서에 기재된 발명에 따르면, 기포을 발생하는 각각의 히터에 대면하도록 삼각형 판부재의 삼각형 부분이 배열된다. 상기 발명은 이렇게 배열된 삼각형 판부재에 의해 후방파을 일시적으로 약간 억제할 수 있다. 그러나, 기포의 발달과 삼각형 부분 사이의 상관 관계에 대하여 전혀 배려하고 있지 않으며, 이런 상관 관계를 다루는 어떠한 사상도 기재하고 있지 않다. 따라서, 상기 발명은 이하에서 주어지는 문제점을 여전히 나타낸다.

즉, 상기 발명은 오목부의 바닥에 히터들을 위치시키도록 설계되어서, 히터들이 토출 포트들과 직선 상으로 연통될 수 있는 조건을 제공하는 것을 곤란하게 한다. 결과적으로, 각각의 액적은 그 형상의 균일성을 유지하는 데 있어서 안정하지 못하게 된다. 동시에, 각각의 기포의 발달은 삼각형 부분의 각각의 정점의 원주에서 시작하여 발생하므로, 기포은 삼각형 판부재의 일측으로부터 완전 반대측으로 발달된다. 결국, 각각의 기포의 발달은 삼각판 부재가 없는 것처럼 통상적으로 수행되었던 바와 같이 액체에서 완성된다. 따라서, 기포 발달에 대하여는, 판부재의 존재는 전혀 상관이 없다. 반대로, 각각의 판부재 전체는 각각의 기포에 의해 둘러싸이는데, 기포이 수축되는 단계에서 이런 조건은 오목부 내에 위치된 각각의 히터에 대한 재충전 유동에서 교란을 야기할 수 있다. 결과적으로, 미세한 기포이 오목부 내에 축적되며, 이는 기포의 발달에 기초하여 토출을 수행하게 하는 원리 자체를 교란시킬 수 있다.

한편, 유럽 특허 공개 공보 제436047호에 따르면, 토출 포트 부근의 영역과 기포 발생부 사이에 배치된 제1 차단 밸브와, 기포 발생부와 잉크 공급부 사이에 배열된 제2 밸브를 선택적으로 개폐하여 이들을 완전히 차단하기 위한 발명이 제안되었다(유럽 특허 공개 공보 제436047호의 도4 내지 도9에 도시됨). 그러나, 상기 발명은 3개의 챔버를 각각 2개의 챔버로 불가피하게 구획시킨다. 결과적으로, 액적을 뒤따르는 잉크는 토출시에 끌림 현상을 크게 나타나며, 이는 각각의 기포에 대해 발달, 수축 및 소멸이 수행되는 통상의 토출 방법과 비교할 때 상당량의 부액적 도트(satellite dot)를 발생한다(기포 소멸 과정에서의 메니스커스의 결과적인 후퇴를 효과적으로 이용할 방법은 없을 것이다). 또한, 재충전시에, 각각의 기포의 소멸에 뒤따라 액체가 기포 발생부에 공급되어야 한다. 그러나, 다음 기포가 발생될 때가지 액체가 토출 포트 부근에 공급될 수 없으므로, 토출 액적의 크기가 크게 변화할 뿐만 아니라 토출 반응 주파수가 극히 작아지게 된다. 따라서, 이런 제안된 발명은 실용적인 것과는 멀다.

한편, 본 발명자는 가동 부재(종래 기술과는 달리, 지지점(fulcrum)의 토출 포트측에서 자유단을 갖는 판부재 등)를 사용하여 액적의 효과적인 토출의 실행에 기여할 수 있는 많은 발명을 제안하였다. 이렇게 제안된 발명들 중에서, 일본 특허 공개 공보 (평)9-48127의 명세서에 기재된 발명은 일본 특허 공개 공보 (평)9-323420호의 명세서에 기재된 가동 부재의 거동의 약간의 교란도 방지하기 위하여 가동 부재의 변위의 상한(upper limit)을 조정하기 위한 것이다. 또한, 일본 특허 공개 공보 (평)9-323420호의 명세서에는, 재충전 능력을 향상시키기 위하여 가동 부재에 의해 나타나는 이점을 이용함으로써 전술한 가동 부재의 상류측에 있는 공통 액실의 위치가 하류측, 즉 가동 부재의 자유단측으로 이동할 수 있도록 배열되는 발명이 개시되어 있다. 그러나, 이들 발명에 있어서, 액적의 형성과 관련되는 각각의 개별 기포 형성 소자에 전체적으로 관심을 기울이지 못했을 뿐만 아니라 이들 사이의 상관 관계에도 관심을 기울이지 못했는데, 그 이유는 발명을 고안하기 위한 전제에 있어서, 기포의 발달이 가동 부재에 의해 일시적으로 둘러싸인 상태로부터 즉시 기포이 토출 포트측으로 해제되도록 모드가 선택되었기 때문이다.

그리고 나서, 이 점에 있어서, 뒤따르는 다음 단계에서, 본 출원인은 일본 특허 공개 공보 (평)10-24588호에서, 액체 토출과 관련된 소자를 구성하는 압력파를 전파시켜 기포을 발달시키는 것에 관심을 둔 신규한 사상(음파)으로서, 기포 발생 영역의 일부분이 가동 부재로부터 해제되는 발명을 개시하였다. 그러나, 상기 발명에 있어서도, 액체 토출시의 각각의 기포의 발달에만 관심을 두었다. 결과적으로, 전체로서 기포 형성이 관련되는 액적 자체의 형성에 관련된 각각의 개별 소자 또는 이들 사이의 상관 관계가 이런 관심에 고려되지 않았다. 막 비등에 의해 발생된 기포의 전방부[모서리 발사형(edge shooter type)]가 토출에 큰 영향을 미친다는 것이 공지되어 있지만, 토출 액적의 형성에 효과적으로 기여하게 하기 위하여 이런 부분에 관심을 두었던 발명은 없다. 본 발명자는 본 발명을 창안할 때 이 부분을 기술적으로 해명하기 위하여 이런 부분을 열성적으로 논의하였다.

토출 액적의 형성 관점에서, 각각의 기포의 발생으로부터 소멸까지의 과정을 정밀하게 분석하였다. 그리고 나서, 많은 발명자들이 이런 정밀한 분석의 결과로서 발명을 하였다. 본 발명은 잉크 제트의 특성이면서 인쇄의 품질을 떨어뜨리고 장치 자체 및 기록 매체를 오염시키는 부액적 도트를 감소시키기 위해 발명된 것들 중의 하나이다. 종래 기술과 비교할 때, 본 발명은 연속 토출 작동의 실행시에 화질의 안정화에 대하여 극히 높은 기술적 표준을 얻을 수 있게 한다.

본 발명의 주목적은 다음과 같다.

본 발명의 제1 목적은 발생된 기포 및 토출 포트측의 액체뿐만 아니라 공급측의 액체가 가동 부재 및 전체 액체 유동 경로의 구조에 의해 억제되게 하는 극히 신규한 액체 토출 원리를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제2 목적은 토출 액적 형성 공정을 제어하여 부액적 도트들을 감소시킴과 동시에 토출 작동에서 부액적 도트들을 실질적으로 제거하게 설계된 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제3 목적은 부액적 도트들의 존재 및 메니스커스의 변동으로부터 기인하는 결점을 제거할 수 있게 하기 위하여 기록 장치에 필요한 구조물의 시스템 부하를 경감하기 위한 것이다.

본 발명의 이런 목적을 달성하기 위해, 액체 토출 헤드는 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에 있어, 상기 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 영역과 대면하도록 배열되며 상기 이동된 가동 부재와 상기 조정부 사이에서 확실히 접촉하고, 상기 기포 발생 영역을 갖는 상기 액체 유동 경로는 상기 토출 포트를 제외하고 확실히 밀폐된 공간을 이룬다.

또한, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 상기 기포의 성장에 따라 변위되도록 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 소정 범위 내에서 상기 가동 부재의 변위를 조절하는 조정부를 포함하며, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되는 액체 토출 헤드를 사용하는 본 발명의 액체 토출 방법은, 상기 토출 포트를 제외하고 확실히 밀폐된 공간인 상기 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 형성하기 위해 상기 기포가 최대로 성장하기 전에 상기 가동 부재를 상기 조정부와 접촉하도록 위치시키는 단계를 포함한다.

또한, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되는 액체 토출 헤드를 사용하는 본 발명의 액체 토출 방법은, 상기 열 에너지를 인가하여 상기 액체 내에 상기 기포를 발생함으로써 액체 칼럼의 상태에서 상기 토출 포트로부터 상기 액체를 토출하는 단계와, 상기 액체 칼럼이 분리되기 전에 기포 소멸의 초기 단계에서 기포 발생 영역에서의 상류측보다 하류측 상에 더 큰 상기 기포 발생 영역으로 소정량의 액체를 이동시키는 단계와, 액적의 형성을 위해 상기 액체 칼럼을 분리하도록 메니스커스를 상기 토출 포트로 당기는 단계를 포함한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 액체 토출 헤드는 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에 있어서, 토출 포트 면 상의 상기 발열 부재의 단부로부터 중심부까지의 범위를 상기 토출 포트의 중심부와 연결하는 영역은 상기 액체만이 존재하는 선형으로 연통된 상태이고, 상기 가동 부재의 자유단은 가동 부재가 대기하고 있을 때 기포 발생 영역의 상기 중심부과 대면하도록 위치되고, 상류측 상의 최대 기포 소자는 상기 자유단의 상기 조정부와의 본질적인 접촉으로 기포 발생 영역의 상류측 상의 유동 경로의 최대 유동 경로 저항을 발생함으로써 일정한 상태로 형성된다.

또한, 액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 그후, 이 액체 토출 헤드에 있어서, 상기 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 영역 위에 배열되고, 기포 이송 기구는 상기 기포의 소멸 과정 내의 상기 발열 부재와 대면하는 상기 액체 유동 경로를 따라 상기 가동 부재와 상기 조정부 사이의 공간으로부터 액체 유동을 발생함으로써 상기 액체 유동 경로 내의 기포를 이송하기 위해 제공된다.

또한, 액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 조정부와 확실히 접촉하고, 기포 발생 영역을 갖는 상기 액체 유동 경로는 토출부를 제외하고는 확실히 밀폐된 공간이 되고, 상기 가동 부재가 상기 확실히 밀폐된 공간을 해체할 때, 기포 발생 영역 내의 액체 유동과 액체 내의 유동은 토출부와 발열 부재 사이의 영역에서 소멸하면서 발열 부재로 이동하는 액체와 결합한다.

또한, 액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출된다. 이 액체 토출 헤드에 있어서, 예비 변위 수단은 기포의 성장과 상관없이 이동 부재를 이동시키기 위해 구비되고, 제어부는 액체 유동 경로 내에 기포 발생 영역과 맞닿도록 배열되고, 제어부와 가동 부재의 확실한 접촉으로 가동 부재가 필수적인 밀폐 공간을 개방할 때 액체 유동 경로는 토출부를 제외하고 확실히 밀폐되는 공간이 되는 기포 발생 영역을 갖는다.

또한, 액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 상기 가동 부재가 액체 유동 경로의 상류측을 밀폐하도록 기포의 성장에 따라 변위될 때 상기 가동 부재와 확실히 접촉하여 가동 부재의 변위를 제어하는 제어부와, 발열 부재의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함한다. 이 액체 토출 헤드에 있어서, 상기 제어 수단은 액체가 동일한 액체 경로로부터 연속으로 토출될 때 최종 액체 토출에 이어서 변위된 상태로부터 복귀되어 가동 부재의 진동이 완전히 안정되기 전에 변위된 위치 방향으로 가동 부재가 변위되는 동안 다음 액체의 토출을 위해 발열 부재의 구동을 수행한다.

액체 토출 헤드는, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 상기 가동 부재가 액체 유동 경로의 상류측을 밀폐하도록 기포의 성장에 따라 변위될 때 상기 가동 부재와 확실히 접촉하여 가동 부재의 변위를 제어하는 제어부와, 발열 부재의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함한다. 이 액체 토출 헤드에 있어서, 상기 제어 수단은 액체가 동일한 액체 경로로부터 연속적으로 토출될 때 최종 액체 토출에 이어서 변위된 상태로부터 복귀되어 가동 부재의 진동이 완전히 안정되기 전에 변위된 위치로의 방향으로 가동 부재가 변위되는 동안 다음 액체의 토출을 위해 발열 부재의 추진을 수행한다.

또한, 액체 토출 헤드는, 액체 토출용 토출 포트와, 상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생하도록 하기 위한 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 상기 토출 포트를 향한 방향으로의 액체 유동에 대해 상류측 상에 자유단을 가지며, 상기 기포 발생 영역에 대면하기 위해 상기 액체 유동 경로 내에 배열된 가동 부재와, 액체 유동을 상기 토출 포트로부터 상기 기포 발생 영역을 향해 제어하기 위해 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 수단에 대면하는 기포 발생 영역의 상류측 단부보다 상류 상에 또는 상류측 단부 부근에 배열된 유체 제어부를 포함하며, 상기 가동 부재는 상기 기포 발생 영역에서 기포의 성장에 따라 상기 가동 부재의 변위에 의해 상기 유체 제어부와 확실히 접촉한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르는 액체 토출 방법은 다음과 같다.

액체 토출 방법은 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되는 액체 토출 헤드를 사용한다. 이 액에 토출 방법에 있어서, 토출측 단부로부터 상기 토출 포트의 중심부까지 발열 부재의 범위를 연결하는 영역이 액체만 존재할 수 있는 선형 연통 상태에 있으며, 상기 가동 부재는 대기 상태에 있을 때 기포 발생 영역의 중심부와 대면하도록 위치된 자유단을 가지며, 상기 자유단은 확실히 상기 조정부와 접촉하며, 최대 유동 경로 저항이 상류측 상의 최대 기포의 분력이 실질적으로 균일해지는 상태에서 상기 액체를 토출하도록 상류측 상의 유동 경로 내에 형성된다.

또한, 액체 토출 방법은, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되고, 상기 조정부가 액체 유동 경로의 기포 발생 영역 위에 배열되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하며, 가동 부재와 조정 부재 사이의 갭으로부터 액체 유동을 발생함으로써 액체 유동 경로의 기포를 소멸 시기에 발열 부재에 면하는 평면을 따라 이동하는 단계를 포함한다.

또한, 액체 토출 방법은 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체가 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하며, 기포가 최대로 발생되기 전에 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉하였을 때 토출 포트를 제외한 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로에 밀폐 공간을 형성하는 단계와, 가동 부재가 상기 밀폐 공간을 개방할 때 기포 발생 영역으로 액체가 유동하게 하는 단계와, 유입 액체와 토출 포트와 발열 부재 사이의 영역에서 소멸하는 기포와 함께 발열 부재측으로 이동되는 액체를 합류시키는 단계를 포함한다.

또한, 액체 토출 방법은, 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 포함하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하며, 기포의 소멸과 함께 토출 포트로부터 발열 부재측으로 이동되는 액체와 발열 부재의 상류측으로부터 토출 포트와 발열 부재 사이의 토출 포트에 이동되는 액체를 합류시키는 단계를 포함한다.

또한, 액체 토출 방법은 액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와, 액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와, 상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와, 기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와, 가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고, 기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하며, 기포의 성장과는 별도로 가동 부재를 변위시키고 기포의 성장 전에 예비 변위 수단을 사용하여 가동 부재를 변위시키기 위해 액체 토출 헤드용 예비 변위 수단을 마련하는 단계와, 토출 포트를 제외한 밀폐 공간으로 된 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 기포가 최대로 성장되기 전에 가동 부재를 조정부에 접촉하게 위치시키는 단계를 포함한다.

또한, 액체 토출 방법은, 액체에 기포를 발생시켜 성장시키기 위해 액체 유동 경로의 액체를 가열하는 단계와, 액체 유동 경로에서 그 일단을 캔틸레버식으로 지지하는 상태에서 지지 부재를 기포의 성장에 따라 초기 상태로부터 변위시키는 단계와, 기포가 그 최대 용적을 나타낼 때 가동 부재로 액체 유동 경로의 상류측을 밀폐하고 기포의 성장에 따라 압력에 의해 토출 포트로부터 액체를 토출하는 단계와, 액체의 토출 후에 기포의 소멸에 따라 가동 부재를 변위된 상태로부터 초기 상태로 복귀시키는 단계를 포함한다. 이 액체 토출 방법에 있어서, 액체가 액체 유동 경로로부터 연속적으로 토출될 때 가동 부재의 변화가 변위된 상태로부터 최종 액체 토출 상태로 안전히 정착되기 전에 변위된 상태를 향한 방향으로 가동 부재가 변위되는 동안에 다음번 액체 토출을 위해 발열 부재의 구동이 개시된다.

또한, 액체 토출 방법은, 액체 유동 경로 내의 액체를 가열하여 상기 액체 내에서 기포를 발생, 성장시키는 단계와, 상기 기포의 성장에 따라서 초기 상태로부터 상기 액체 유동 경로 내에서 가동 부재를 그 한 단부가 캔틸레버식으로 지지되도록 변위시키는 단계와, 상기 기포가 그 최대 체적을 갖게 되고 상기 기포의 성장에 따라 압력에 의해 상기 토출 포트로부터 액체를 토출시킬 때 상기 액체 유동 경로의 상류측을 상기 가동 부재로 폐쇄시키는 단계와, 상기 액체 토출 후에 상기 기포의 소멸에 따라 상기 가동 부재를 변위 상태로부터 초기 상태로 복귀시키는 단계를 포함하며, 액체가 상기 동일 유동 경로로부터 연속적으로 토출되는 최종 액체 토출 상태 이후에 상기 가동 부재가 상기 변위 상태로부터 복귀하여 진동이 완전히 안정되기 전에 상기 가동 부재가 초기 상태를 향해 변위하는 도중에 다음 액체 토출을 위한 상기 발열 부재의 구동이 개시된다.

또한, 액체 토출 방법은 상술한 문장에서 언금된 유체 제어부를 갖는 액체 토출 헤드를 사용하는 단계와, 가동 부재부가 유체 제어부로부터 분리될 때 기포 소멸 과정에서 유체 제어부의 상류측 상의 액체의 유동을 분산시키는 단계를 포함한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 액체 토출 장치는 본 발명의 액체 토출 헤드가 특히 설명된 발명의 요약중 어느 한 문장에서 설명한 바와 같은 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드로부터 토출되는 액체를 수납하는 기록 매체를 수반하기 위한 기록 매체 수반 수단을 포함한다.

본 발명의 액체 토출 헤드의 가동 부재의 밸브 기구를 사용하면, 후진파, 즉 상류측으로의 입력파를 따르는 상류 방향으로 액체 이동을 억제할 수 있고, 동시에 토출 포트로 빠르게 도입되는 메니스커스에 의해, 부액적의 발생을 억제할 수 있음으로서, 액체의 토출량을 안정화시켜 인쇄질을 개선한다.

특히, 토출액적과 연결되는 액체 칼럼을 형성하는 트레일부가 메니스커스로부터 빠르게 차단되는 본 발명의 구조에 의해, 액적 형성의 안정화를 얻을 수 있어서, 기록의 질을 더 높일 수 있다.

상기한 것 이외의 다른 목적 및 장점들은 후술하는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하게 될 것이다. 상세한 설명에서는, 본 발명의 한 예의 일부를 형성하고 도시하는 첨부 도면을 인용하여 설명된다. 그러나, 이런 예는 본 발명의 다양한 실시예를 제한하지 않으며 따라서 본 발명의 범위를 정하기 위해 상세한 설명에 뒤따르는 특허청구범위에 대해 설명하기로 한다.

이런 관점에서, 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 "상류" 및 "하류"란 용어는 각각의 기포 발생 영역을 거쳐 액체 공급원으로부터 토출 포트쪽으로 액체가 유동하는 방향에 관련된 것이거나 구조적 방향에 관련된 표현으로서 사용되었다.

또한, 기포 자체와 관련된 "하류측"이란 용어는 상술한 유동 방향 또는 상술한 구조적 방향의 하류측을 의미하거나, 각 발열 부재의 영역 중심의 하류측 상의 영역에 발생된 기포를 의미한다. 마찬가지로, 기포 자체와 관련된 "상류측"이란 용어는 상술한 유동 방향 또는 상술한 구조적 방향의 상류측을 의미하거나, 각 발열 부재의 영역 중심의 상류측 상의 영역에 발생된 기포를 의미한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 것으로 각 가동 부재와 제어부 사이에서 "확실히 접촉하는"이란 표현은 이들 각각의 사이에 거의 수 ㎛의 액체가 존재하는 접근 상태일 수 있거나 각 가동 부재와 제어부가 직접적으로 접촉하는 상태일 수 있다.

도1a, 도1b, 도1c, 도1d, 도1e 및 도1f는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 도1a, 도1b, 도1c, 도1d, 도1e 및 도1f의 과정으로 나누어 도시한 도면.

도2는 도1b에 도시된 헤드의 일부를 도시한 사시도.

도3a, 도3b, 도3c, 도3d, 도3e 및 도3f는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 도3a, 도3b, 도3c, 도3d, 도3e 및 도3f의 과정으로 나누어 도시한 도면.

도4a, 도4b, 도4c, 도4d, 도4e, 도4f 및 도4g는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 도4a, 도4b, 도4c, 도4d, 도4e, 도4f 및 도4g로 나누어 도시한 도면.

도5a와 도5b는 도4a, 도4b, 도4c, 도4d, 도4e, 도4f 및 도4g에 도시된 액체 토출 헤드의 가동 부재의 예비 변위 수단의 변형예를 도시한 단면도.

도6a와 도6b는 가동 부재의 변위, 기포의 체적 변화 및 토출 포트에서의 유동(액체 및 기체를 포함한) 사이의 상관 관계를 도시한 도면.

도7a, 도7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 제1 액체 토출 작업을 도7a, 도7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f로 나누어 도시한 도면.

도8a, 도8b, 도8c, 도8d 및 도8e는 도7a, 도7b, 도7c, 도7d, 도7e 및 도7f에 도시된 작업에 이어지는 제2 액체 토출 작업을 도8a, 도8b, 도8c, 도8d 및 도8e로 나누어 도시한 단면도.

도9는 제3 실시예에 따른 가동 부재의 변위 및 기포의 성장 사이의 관계를 도시한 그래프.

도10a, 도10b, 도10c, 도10d, 도10e 및 도10f는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명에 따른 제4 실시예에 따른 단면도로서, 제1 액체 토출 작업을 도10a, 도10b, 도10c, 도10d, 도10e 및 도10f로 나누어 도시한 도면.

도11a, 도11b, 도11c, 도11d 및 도11e는 도10a, 도10b, 도10c, 도10d, 도10e 및 도10f에 도시된 작업에 이어지는 제2 액체 토출 작업을 도11a, 도11b, 도11c, 도11d 및 도11e로 나누어 도시한 단면도이다.

도12는 제4 실시예에 다른 가동 부재의 변위 및 기포의 성장 사이의 관계를 도시한 그래프.

도13a, 도13b, 도13c, 도13d 및 도13e는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 제5 실시예를 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 도13a, 도13b, 도13c, 도13d 및 도13e의 과정으로 나누어 도시한 도면.

도14a, 도14b, 도14c, 도14d, 도14e 및 도14f는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 도14a, 도14b, 도14c, 도14d, 도14e 및 도14f의 과정으로 나누어 도시한 도면.

도15a, 도15b 및 도15c는 도2에 도시된 가동 부재의 다른 형태를 도시한 도면.

도16은 발열 부재의 면적과 잉크 토출양 사이의 상관 관계를 도시한 그래프.

도17a와 도17b는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 수직 단면도로서, 도17a는 보호막을 갖는 것을 도시하고, 도17b는 보호막이 없는 것을 도시한 도면.

도18은 본 발명에 사용되는 발열 부재의 추진 파형을 도시한 도면.

도19는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 전체 구조를 도시한 분해 사시도.

도20a와 도20b는 본 발명의 액체 토출 방법이 적용될 수 있는 측면 토출식 헤드를 도시한 도면.

도21은 도1a, 도1b, 도1c, 도1d, 도1e 및 도1f와, 도8a, 도8b, 도8c, 도8d 및 도8e에 도시된 바와 같이 구성된 액체 토출 헤드를 상부에 갖는 액체 토출 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면.

도22는 본 발명의 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드에 의해 잉크 토출 기록을 작업하기 위한 장치를 전체적으로 도시한 블럭도.

도23은 본 발명의 액체 토출 헤드의 "선형 연통 상태"를 설명하기 위해 액체 유동 경로를 도시한 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 소자 기판

2 : 발열 부재

10 : 액체 유동 경로

11 : 기포 발생 영역

13 : 공통 액실

18 : 토출 포트

31 : 가동 부재

32 : 자유단

33 : 지지점

34 : 지지 부재

35 : 압전 소자

40 : 기포

41 : 압출 기포

50 : 천정판

64 : 스토퍼

65 : 하부 유동 경로 저항 영역

66 : 액적

67 : 부액적

101 : 격벽

다음은, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

도1a 내지 도1f는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시한 단면도로서, 액체 유동 경로 내에서의 특성 현상을 도1a 내지 도1f의 과정으로 나누어 도시한다.

본 실시예의 액체 토출 헤드에 있어서, 열 에너지가 토출액에 기포를 성장시키는 토출 에너지로서 액체에 작용할 수 있게 하기 위해 발열 부재(2)는 편평하고 매끄러운 소자 기판(1) 상에 배열된다. 그런 후에, 소자 기판(1) 상에, 액체 유동 경로(10)가 발열 부재(2)에 대응하여 각각 배치된다. 액체 유동 경로(10)는 토출 포트(18)와 연통하고, 이와 동시에, 공통 액실과 연통하여, 복수개의 액체 유동 경로에 액체를 공급함으로써 각 토출 포트(18)로부터 토출된 액량에 해당하는 액량을 공통 액실(13)로부터 수용한다. 참조 부호 M은 토출액에 의해 형성된 메니스커스를 나타낸다. 메니스커스(M)는 토출 포트(18) 부근에서, 토출 포트(18)와 이 토출 포트와 연통된 액체 유동 경로(10)의 내벽에 의해 각각 발생되는 모세관력에 의해 일반적으로 음의 압력인 공통 액실(13)의 내압과 평형을 이룬다.

액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2)가 구비된 소자 기판(1)과 천정판(50)을 접합시킴으로써 구성되고, 발열 부재(2)와 토출액이 접촉해 있는 평면 부근의 영역에는 토출액이 기포를 형성할 수 있도록 발열 부재(2)가 빠르게 가열되는 기포 발생 영역(11)이 존재한다. 기포 발생 영역(11)을 각각 갖는 각 액체 유동 경로(10)에 있어서, 가동 부재(31)는 가동 부재의 적어도 일부분이 발열 부재(2)를 대면하도록 배열된다. 가동 부재(31)의 자유단(32)은 토출 포트(18)를 향한 하류측 상에 있으며, 이와 동시에 상류측 상에 배치된 지지 부재(34)에 의해 지지된다. 특히, 본 실시예에 따르면, 자유단(32)은 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배치되어 상류측을 향한 후방파 및 액체의 관성에 영향을 주는 상류측 상에서의 기포 성장을 반으로 억제한다. 그후, 기포 발생 영역(11) 내에서 발생되는 기포 성장과 함께, 가동 부재(31)는 지지 부재(34)에 대하여 변위될 수 있다. 이런 변위를 위한 지지점(33)은 지지 부재(34)에 의한 가동 부재(31)의 지지부이다.

기포 발생 영역(11)의 중심부 상부에, 상류측 상에서 발생되는 기포를 반으로 억제하기 위해 가동 부재(31)의 변위를 특정 범위 내로 억제하기 위한 스토퍼(억제부)(64)가 위치된다. 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)로의 유동 중에, 액체 유동 경로(10)보다 상대적으로 낮은 유동 저항을 나타내는 저 유동 저항 영역(64)이 경계부와 같이 스토퍼(64)를 갖춘 상류측 상에 배치된다. 영역(65) 내에서의 유동 경로 구조는 상부벽을 제공하지 않거나 유동 경로 단면을 보다 크게 하여, 액체가 이동할 때 액체가 유동 경로로부터 받는 저항이 보다 작도록 되어 있다.

이상과 같이 배치된 구조에 의해, 종래 기술과는 다르게 기포 발생 영역(11)을 갖는 각 액체 유동 경로(10)는 각 토출 포트(18)를 제외하고는 변위된 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 접촉에 의해 기본적으로 폐쇄 공간이 되는 특징을 갖는 헤드 구조가 제안된다.

이하, 본 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 토출 작업에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도1a는 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재(2)에 인가되기 전 상태로서, 발열 부재가 열을 발생하기 전 상태를 도시한다. 여기서 중요한 것은 발열 부재(2)의 가열에 의해 발생되는 기포의 반을 대면하도록 가동 부재(31)가 위치되어 있고, 가동 부재(31)의 변위를 억제하는 스토퍼(64)는 기포 발생 영역(11)의 중심부 상부에 배치된다는 것이다. 바꿔 말하면, 액체 유동 경로의 구조 및 각 가동 부재의 배치 위치에 의해, 상류측 상의 기포의 반은 가동 부재(31)에 의해 억제된다.

도1b는 기포 발생 영역(11) 내에 충전된 액체의 일부가 발열 부재(2)에 의해 가열되어 기포(40)가 막비등 다음의 거의 최대로 성장한 상태를 도시한다. 이 때에, 기포(40)의 발생에 의해 발생되는 압력파는 액체 유동 경로(10) 내에서 전파되고, 이와 함께, 액체는 기포 발생 영역의 중심 영역을 경계부로 하여 하류측과 상류측으로 이동한다. 그후, 상류측 상에서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 성장과 함께 액체의 유동에 의해 변위된다. 하류측 상에서, 토출된 액적(66)은 토출 포트(18)로부터 토출된다. 여기서, 상류측 상에서의 액체의 이동, 즉 공통 액실(13)로의 액체의 이동은 하류측에서보다 액체의 이동에 대한 유동 경로의 저항이 작기 때문에 액체가 보다 용이하게 이동할 수 있는 저 유동 경로 저항 영역(65)이 존재함으로써 유동이 보다 커지게 된다. 그러나, 가동 부재(31)가 스토퍼(64)의 부근에 가능한 근접하거나 스토퍼와 접촉하게 되면, 더 이상의 변위는 저지된다. 다음에, 상류를 향한 액체의 이동은 대폭 제한되므로, 상류측으로의 기포(40)의 성장도 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 이런 방식으로, 최대 유동 경로 저항은 상류측 상의 기포의 성장을 거의 균일화시키는 것을 가능케 하기 위해 유동 경로 상의 기포 발생 영역에서가 아니라 상류측 상에 형성된다. 구조가 이와 같이 구성되면, 토출 액적의 형성은 안정적으로 이루어지며, 동시에 반응 주파수에 따르는 특성 자체가 개선된다.

또한, 이런 시기에, 액체의 이동력은 가동 부재(31)가 큰 응력을 상류측을 향해 끌려가는 형태로 수용하게 하기 위해 상류 방향으로 크다. 또한, 그 성장이 가동 부재(31)에 의해 제한되는 기포(40) 부분은 가동 부재(31)의 상부측으로 밀려나가도록 가동 부재(31)의 측면들과 각각의 액체 유동 경로(10)들에 의해 형성된 양측면 상의 벽들 사이의 작은 간극 사이를 통과한다. 이와 같이 밀려나간 기포는 본 명세서에서 "압출 기포(41)"라고 부르기로 한다.

이런 상태에서, 토출 포트측까지의 액체 유동 경로들의 전체 구성은 가동 부재(31)를 포함하는 구조에서와 같이 상류측으로부터 하류측으로 넓어진다.

본 발명에 따르면, 직선 유동 경로 구조는 토출 포트측 상의 기포(40) 부분과 토출 포트 사이에 유지된다. 즉, 그 구조는 도11a 내지 도11e에 도시된 바와 같이 "직선 연통 상태"에 있다. 양호하게는, 이런 상태는 기포 발생시에 발생된 압력파의 전파 방향이 액체의 토출 방향뿐만 아니라 그 유동 방향과 직선으로 일치된 다음에 압력파가 발생될 수 있도록 이루어진다. 토출 방향 및 토출 속도 등의 토출된 액적(66)의 토출 상태를 매우 높은 수준으로 안정시키기 위해 이런 방식으로 이상 상태를 달성하는 것이 바람직하다. 본 발명에 대해, 그 구조만이 토출 포트(18)를 발열 부재{2, [특히, 기포 발생에 영향을 주는 (하류측 상의) 토출 포트측 상의 발열 부재]}와 직선으로 직접 연결하도록 구성된 경우에 이런 이상 상태를 달성하거나 이상 상태가 되도록 그 구조를 근사화하는 것은 상기 정의들 중 하나로서 충분할 것이다. 이와 같이 얻어진 상태는 액체가 액체 유동 경로 내에 존재하지 않는 경우에 토출 포트의 외부로부터 관찰될 수 있다. 특히, 발열 부재의 하류측은 이런 상태에서 관찰 가능하게 되어 있다. 또한, 그러한 구조들 중에서, 토출 방향의 안정화라는 관점에서 토출 포트의 토출축의 연장선이 발열 부재의 중심과 교차하도록 구조를 구성하는 것이 양호하다.

한편, 상기된 바와 같이, 가동 부재(31)의 변위는 상류측 상의 기포(40) 부분을 위한 스토퍼(64)에 의해 조절된다. 따라서, 이런 기포 부분은 상류측으로의 액체 유동의 관성에 의해 상류측을 향해 밀려나가도록 굽혀진 가동 부재(31)에 의한 응력을 계속 받는 상태에 있도록 작게 형성된다. 전체적으로 이런 부분에 대해, 스토퍼, 액체 유동 경로 격벽(101), 가동 부재(31) 및 지지점(33)에 의한 상류측 영역으로의 진입량은 거의 0에 가깝게 된다[그러나, 가동 부재(31)와 액체 유동 경로 격벽(101) 사이의 각각의 간극은 10 ㎛이하의 공간을 통해 부분적으로 밀려나온 기포를 발생시키는 것을 가능케 한다].

이런 방식으로, 상류측으로의 액체 유동의 대부분은 압력 진동을 방지할 뿐만 아니라, 인접한 노즐들에서의 액체 혼합과 이후에 설명되는 우수한 재충전을 방해할 수도 있는 공급 시스템 내의 역방향 액체 유동을 방지하도록 조절된다.

도1c는 기포 내부의 음압이 상기 막 비등에 이어지는 액체 유동 경로 내에서의 하류측으로의 액체의 이동을 극복한 때 기포(40)의 수축이 시작되는 상태를 도시하고 있다. 이런 시기에, 기포의 성장에 의해 발생되는 액체의 힘의 대부분은 여전히 상류측에 잔류한다. 따라서, 가동 부재(31)는 여전히 기포(40)의 수축이 시작된 후에도 소정의 시간 동안 스토퍼(64)와 접촉하고, 수축된 기포(40)의 대부분은 토출 포트(18)부터의 상류 방향으로의 액체의 이동력을 발생시킨다. 도1b에 도시된 상태에서, 가동 부재(31)는 상류측으로 굽혀진 압출 응력을 받는 상태에 있으므로, 가동 부재 자체는 응력이 해제되는 측, 즉 도1c에 도시된 바와 같은 상류측으로부터 액체 유동을 유도함으로써 상류 방향으로 가동 부재를 오목하게 하도록 힘을 발생시킨다. 결과적으로, 소정의 지점에서, 가동 부재를 상류측으로부터 후퇴하는 방향으로 끌어당기는 힘은 약간이기는 하지만 상류측으로부터 토출 포트측으로 유동하기 시작할 수 있도록 상기된 바와 같은 상류측 내에서의 액체의 이동력을 극복한다. 다음에, 가동 부재(31)의 굽힘은 상류 방향으로 오목해지는 변위를 수행하기 시작하도록 감소된다. 즉, 상류측 및 하류측 상에서의 기포(40)에 대한 불균형 상태가 발생하며, 이는 액체 유동 경로 내의 토출 포트를 향한 방향으로 전체적이고 일시적인 액체의 일방향 유동이 발생된다.

그 직후의 시기에도, 변위된 가동 부재(31)는 여전히 전체적으로 액체 유동 경로의 내부의 스토퍼(64)와 접촉한다. 따라서, 내부에 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)는 기본적으로 토출 포트(18)를 제외하고는 폐쇄 공간 내에 있다. 다음에, 기포(40)의 수축에 의해 발생된 에너지는 그 전체 균형의 관점에서 소정의 힘으로서 강력하게 작용하여 토출 포트(18) 근방의 액체가 상류 방향으로 이동할 수 있게 한다. 결국, 메니스커스(M)의 대부분은 토출되는 액적(66)과 연결된 주상 액체를 신속하게 분리 절단하기 위해 토출 포트(18)로부터 액체 유동 경로(10)의 내부로 끌어당겨진다. 다음에, 도1d에 도시된 바와 같이, 그 결과 액적(67)은 작아져 토출 포트(18)의 외부측 상에 잔류한다.

도1d는 소멸 과정이 거의 완료된 때 메니스커스(M) 및 토출된 액적(66)이 절단 분리되는 상태를 도시하고 있다. 하부 유동 경로 저항 영역(65)에서, 가동 부재(31)는 하방으로 변위되기 시작한다. 또한, 유동은 상류 방향으로의 액체의 이동력과 소멸하는 기포(40)에 의해 발생되는 수축력에 대한 가동 부재(31)의 탄성으로 인한 가동 부재의 그러한 변위에 이어 하부 유동 경로 내의 하류 방향으로 유동하기 시작한다. 다음에, 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 근접한 접근 또는 접촉은 해제되기 시작한다. 이와 함께, 작은 유동 경로 저항을 갖는 하부 유동 경로 저항 영역(65) 내의 하류 방향으로의 유동은 급속하게 커지고, 스토퍼(64) 부분을 통해 액체 유동 경로(10) 내로 유동한다. 결과적으로, 메니스커스(M)를 액체 유동 경로(10)의 내부로 끌어당기는 유동은 급격하게 감소된다. 메니스커스(M)는 가능하면 주상 액체의 대부분을 절단 분리하지 않고 토출 포트(18)의 외부에 잔류하거나 토출 포트(18) 방향으로 밀려나가는 주상 액체를 끌어당기면서 기포가 발생하는 위치로 비교적 저속으로 복귀하기 시작한다. 특히, 메니스커스(M)에 대한 복귀 유동 및 상류로부터의 재충전 유동이 함께 결합됨으로써, 거의 0의 유속을 갖는 영역이 토출 포트(18)와 발열 부재(2) 사이에 형성되므로, 메니스커스의 안정화 수행은 양호해진다. 이런 수행은 잉크의 점도 및 표면 장력에 좌우되며, 본 발명에 따르면, 인쇄물에 부착될 때 화질을 떨어뜨리거나 오리피스의 주위에 부착될 때 토출 불능을 발생시키는 토출 방향에 대한 악영향을 발생시켜 주상 액체로부터 분리되는 부액적을 급격하게 감소시킬 수 있다.

또한, 메니스커스(M)의 대부분은 액체 유동 경로의 내부로 끌려오기 전에 회복되기 시작한다. 따라서, 그 회복은 그리 빠르지 않은 액체 이동 속도 자체에도 불구하고 단시간 내에 완료된다. 결과적으로, 메니스커스의 오버슈팅, 즉 토출 포트(18)에서 멈추지 않고 토출 포트(18)의 외부로 밀려나가는 양은 감소된다. 다음에, 매우 짧은 시간 내에, 오버슈팅이 이루어지는 토출 포트에서의 일정한 지점을 갖는 감쇠 진동 현상을 제거할 수 있다. 이런 감쇠 진동 현상은 인쇄 품질에도 악영향을 준다. 이런 현상의 신속한 제거에 의해, 본 발명은 안정화된 우수한 인쇄 수행에 크게 기여하도록 설계된다. 또한, 액체 토출 헤드의 액체 유동 경로(10)에서, 일부의 경우에 기포(68)와 같이 액체 내에 있는 용해된 기포 또는 기포 발생 후에 아직 제거되지 않은 기포가 잔류할 수도 있다(도3a 내지 도3f 참조). 이런 기포(68)가 액체 유동 경로(10) 내에서 큰 부피를 점유하도록 성장되는 경우에, 토출량의 감소 또는 토출 불능 상태가 발생할 수도 있다. 일부의 경우에는 액체가 없이 에너지가 가열 수단(2)으로 계속 인가되어 결국 가열 수단(2)으로의 전선들의 파손이 유발될 우려가 있다. 그러나, 본 실시예의 액체 토출열에 대해, 스토퍼(64)는 메니스커스(M)가 회복될 때 액체 유동 경로(10) 내의 유동을 천정측으로 압박하도록 구성되어 있다. 또한, 변위된 가동 부재(31)가 액체 유동 경로(10) 내의 천정측으로 변위되면, 액체는 스토퍼(64)로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로 방사상으로 이동하기 시작한다. 따라서, 액체 유동은 액체 유동 경로(10)의 천정[발열 부재(2)와 면하는 평면]을 따르기 시작한다.

이런 방식으로, 본 실시예의 액체 토출 헤드용 기포 이동 기구가 제공되며, 이는 기포(40)가 소멸하는 중에 스토퍼(64)와 가동 부재(31) 사이의 간극으로부터 액체 유동 경로(10) 내의 발열 부재(2)와 면하는 평면을 따라 액체 유동 경로를 발생시킴으로써 액체 유동 경로(10) 내의 기포를 이동시키도록 배열되어 있다.

도1d에 도시된 바와 같이, 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 간극을 통한 액체 유동 경로(10) 내로의 유동은 천정판(50)측 상의 벽면 상에서 유속을 빠르게 한다. 결과적으로, 이런 부분 상의 잔류 미세 거품은 매우 적어지게 되며, 안정화된 토출 수행에 크게 기여한다.

한편, 토출된 액적(66) 직후에 있는 그러한 부액적(67)들 중에는 도1c에 도시된 바와 같은 급격한 메니스커스 형상으로 인해 토출된 액적에 매우 근접한 약간의 부액적이 있다. 여기에서, 소위 슬립 스트림(slip stream) 현상이 발생되어, 토출된 액적을 근접하게 따르는 부액적이 비산하는 토출된 액적(66)의 뒤에서 발생하는 와류로 인해 토출된 액적으로 끌려오게 된다.

이제, 이런 현상을 자세하게 설명하기로 하겠다. 종래의 액체 토출 헤드에서, 액적은 액체가 액체 토출 헤드의 토출 포트로부터 토출되는 순간에 구형이 아니다. 액적은 거의 그 전단부에 구형 부분을 갖는 주상 액체 형태로 토출된다. 따라서, 트레일부(trailing portion)는 주액적과 메니스커스 모두에 의해 인장되고, 메니스커스로부터 소멸되었을 때 부액적 도트는 트레일부에 형성된다. 여기서, 부액적은 주액적과 함께 기록 매체에 비산되는 것으로 알려져 있다. 부액적은 주액적 후방에 비산되고, 부액적은 메니스커스에 의해 인출된다. 그러므로, 토출 속도는 주액적의 속도로부터 벗어나는 충격 위치를 일으키는 속도 범위까지 느려진다. 이는 인쇄의 질을 부득이하게 저하시킨다. 본 발명의 액체 토출 헤드에 따라, 메니스커스를 토출하는 힘은 전술된 종래의 액체 토출 헤드보다 매우 크다. 그러므로, 트레일부에 주어진 인출력은 주액적이 토출된 후 보다 강해진다. 트레일부가 메니스커스로부터 소멸되는 힘은 시간 조절을 더욱 빠르게 함에 따라 강해진다. 결국, 트레일부로부터 형성된 부액적 도트는 매우 작아지고, 주액적과 부액적 도트 사이의 거리도 또한 짧아진다. 게다가, 트레일부는 계속해서 장기간 동안 메니스커스에 의해 인출되지 않기 때문에, 토출 속도는 느려지지 않는다. 그러므로, 부액적(67)은 토출된 액적(66)의 후방에서 발생하는 슬립 스트림 현상에 의해 주액적에 의해 인출된다.

도1e는 도1d에 도시된 상태에서 더욱 진행된 상태를 도시한다. 여기서, 부액적(67)은 토출된 액적(66)에 더욱 근접하고, 동시에 기포에 의해 인출된다. 그러면, 슬립 스트림 현상에 의해 가해진 인출력은 증가한다. 한편, 토출 포트(18)를 향한 방향으로 상류측으로부터의 액체 이동은 기포(40)의 소멸 과정의 완성과 가동 부재(31)의 변위 오버슈트에 의해 초기 위치보다 하방으로 변위된다. 그러면, 상류측으로부터 액체를 인출하고, 토출 포트(18)를 향한 방향으로 액체를 밀어내는 결과의 현상이 발생한다. 게다가, 스토퍼(64)의 제공에 의해 액체 유동 경로의 단면적이 확장됨으로써, 액체 유동은 토출 포트(18)에 대한 메니스커스(M)의 복원 속도를 강화하도록 토출 포트(18)를 향한 방향으로 증가된다. 이 방법에서, 본 발명의 실시예의 재충전 특성은 매우 향상된다.

또한, 공동이 소멸 기포와 함께 발생할 때 가동 부재(31)는 하방으로 변위되기 때문에, 소멸 지점과 토출 포트(18)는 분리된다. 그러므로, 가동 부재(31)는 토출 포트(18)로의 직접적인 이동 없이 공동에 의해 발생된 충격파의 대부분을 흡수한다. 케비터이션의 충격 파장이 메니스커스에 이를 때, 메니스커스로부터 발생된 "마이크로 도트(microdots)"로 불리는 초미립 액적이 발생할 가능성은 거의 없다. 그러므로, 인쇄 화질은 마이크로 도트의 부착에 의해 낮아지지 않고, 토출 포트(18)의 원주부에 대한 마이크로 도트의 부착에 의해 발생되는 불안정한 토출은 상당히 제거된다.

게다가, 소멸에 의해 공동이 발생하는 지점은 가동 부재(31)의 제공에 의해 지지점(33) 측에서 벗어난다. 결국, 발열 부재(2)에 대한 손상은 작아진다. 또한, 과점성 잉크는 잉크의 제거를 위해 가동 부재(31)와 발열 부재(2) 사이의 밀폐 영역으로부터 강제적으로 이동되고, 따라서 토출 내구성을 강화한다. 동시에, 이 영역에서 이 현상에 의해 발열 부재 상의 연소 잉크의 부착이 감소되는 것이 가능해 지고, 따라서 토출의 안정성이 강화된다.

도1f는 도1e에 도시된 상태에서 더욱 진행되고, 부액적(67)이 토출된 액적(66) 내부에 포획된 상태를 도시한다. 토출된 액적(66)과 부액적(67)의 결합된 본체는 다른 실시예를 위한 토출에 대한 어떤 환경 하에서 발생되는 현상이 필요하지 않다. 상태에 의존하여, 그러한 현상은 발생하거나 또는 전형 발생하지 않는다. 그러나, 부액적의 제거 또는 적어도 부액적의 양의 감소에 의해, 인쇄의 질에 영향을 줄 수 있는 불리한 영향을 최소화하도록 주액적의 충격 위치와 기록 매체 상의 부액적 도트 사이의 이탈은 거의 없다. 즉, 인쇄 화상의 선명도는 인쇄의 질이 향상되도록 강화되고, 동시에 흐려짐을 피할 수 있고 인쇄 매체 또는 기록 장치의 내부를 얼룩지게 할 수 있는 이와 같은 흐려짐의 발생에 의한 손상의 발생을 감소시킬 수 있다.

한편, 가동 부재(31)는 다시 오버슈팅의 반응에 의해 스토퍼(64)를 향한 방향으로 변위된다. 이 변위는 가동 부재(31)의 형상, 영율(Young's modulus), 액체 유동 경로 내의 액체의 점도, 및 중력에 의해 결정되는 감쇠 진동에 의해 정착되기 때문에, 초기 위치에서 마지막으로 중지된다.

가동 부재(31)의 상방 변위와 함께, 액체의 유동은 공통 액실(31) 측으로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로 조절된다. 그러면, 메니스커스(M)의 이동은 토출 포트의 원주부 상에 빠르게 정착된다. 결국, 토출을 불안정화시킬 수 있는 메니스커스의 오버슈팅 현상 등에 의해 인쇄의 질이 저하될 수 있는 인자를 상당히 감소시킬 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예의 특성의 효과에 대해 더욱 상세히 설명될 것이다.

도2는 도1b에 도시된 헤드의 일부분을 도시하고, 파선의 의해 사시적으로 도시된 노즐을 제외한 상태로, 확실히 도1b의 헤드와 동일한 상태를 도시하는 사시도이다. 본 발명의 실시예에 따라, 액체 유동 경로(10)를 구성하는 벽의 양 측면과 가동 부재(31)의 양 측부 사이의 약간의 간극이 있고, 따라서 가동 부재(31)를 부드럽게 이동시키는 것이 가능하다. 게다가, 발열 부재(2)에 의한 기포의 성장 과정에서, 기포(40)는 가동 부재(31)를 변위시킬 수 있고, 동시에 기포는 전술된 간극을 통해 가동 부재(31)의 상부면 측에 약간 압출됨으로써 전체의 하부 유동 경로 저항 영역(65)을 허용한다. 압출된 기포(41)는 토출 특성의 안정화를 위해 가동 부재(31)의 번짐을 억제하도록 가동 부재의 후방 주위의 이 영역[기포 발생 영역(11)에 대향하는 표면]으로 삽입된다.

또한, 기포(40)의 소멸 과정에서, 압출된 기포(41)는 전술된 토출 포트(18) 측으로부터 토출되는 고속 메니스커스와 통합되어 빠르게 소멸을 달성하도록 하부 유동 경로 저항 영역(65)으로부터 기포 발생 영역(11)까지의 액체 유동을 증진시킨다. 특히, 압출된 기포(41)에 의해 발생된 액체 유동에 의해, 기포들이 가동 부재(31)와 액체 유동 경로(10)의 모서리 상에 존재하는 것을 허용할 가능성은 거의 없다.

전술된 구조의 액체 토출 헤드에 따라, 토출된 액적은 기포의 발생에 의해 토출 포트로부터 토출된 순간에 선단부에서 구형 부분을 갖는 거의 액체 컬럼의 형태이다. 이 상태는 종래 구조의 헤드의 상태와 동일하다. 그러나, 본 발명에 따라 소멸 가능 부재는 기포의 성장 과정에 의해 변위되고, 그후 이와 같이 변위된 가동 부재가 조정 부재와 접촉할 때, 필수적으로 밀폐된 공간이 토출 포트를 제외한 기포 발생 영역을 가진 액체 유동 경로를 위해 형성된다. 그러므로, 이 상태에서 기포가 발생한다면, 밀폐된 공간은 가동 부재가 소멸에 의해 조정 부재로부터 이격을 허용될 때까지 유지된다. 그러므로, 기포의 소멸 에너지의 대부분은 상류 방향으로 토출 포트의 부근의 액체의 이동에 작용하는 것을 허용한다. 결국, 기포의 소멸이 시작된 직후, 메니스커스는 액체 유동 경로의 내부로 빠르게 인출되고, 그후 메니스커스보다 강한 힘에 의해 토출 포트의 외부로 토출된 액적과의 연결에 의해 액체 컬럼을 형성하는 트레일부를 빠르게 소멸하는 것이 가능하다. 이 방법에서, 각각 트레일부에 의해 형성된 부액적 도트는 작아지고, 따라서 인쇄의 질을 향상시키는데 공헌한다.

게다가, 트레일부는 장기간 메니스커스에 의해 연속적으로 인출되지 않기 때문에 토출 속도는 느리지 않다. 또한 토출된 액적과 각각의 부액적 도트 사이의 거리는 비산하는 액적 후방에 발생하는 소위 슬립 스트림 현상에 의해 토출된 액적에 근접하게 인출되도록 짧게 만들어진다. 결국, 토출된 액적과 부액적 도트의 결합된 본체는 거의 부액적 도트를 발생하지 않는 액체 토출 헤드를 제공하는 것이 가능하도록 형성된다.

더욱이, 본 발명은 가동 부재가 상기 헤드의 토출 포트를 향한 액체 유동과 관련하여 상류 방향으로 성장된 기포만을 중지시키도록 배열되는 점에서 특징이 있다. 가동 부재의 자유단이 필수적으로 기포 발생 영역의 중심 부분 상에 위치하는 것이 보다 바람직하다. 이런 배열의 구조에 따라, 액체 토출과 직접적으로 관련되지 않은 기포의 성장에 의해 액체의 관성과 상류측에 대한 후방파는 방지될 수 있다. 동시에, 하류측 상의 기포의 성장 구성 소자를 쉽게 토출 포트를 향한 방향으로 향하게 하는 것이 가능하다.

게다가, 본 발명은 전술된 헤드에 대해, 토출 포트에 대향한 측면 상의 액체 유동 경로의 유동 경로 저항이 전술된 조절 부재와 관련하여 경계로서 낮게 만들어질 수 있다. 이런 배열의 구조에 따라, 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 액체의 이동은 유동 경로 저항이 낮게 만들어진 액체 유동 경로의 제공에 의해 유동이 증가된다. 결국, 변위된 가동 부재는 조정 부재와 접촉하고, 가동 부재는 상류 방향으로 인출되는 응력을 수용한다. 그러므로, 이 상태에서 소멸이 시작된다면, 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 액체의 이동력은 가동 부재의 탄성이 액체 이동에 의해 가해진 이 힘을 극복할 때까지의 특정 기간 동안 전술된 밀폐 공간을 유지하는 것을 가능하게 하도록 계속 크게 남게된다. 바꿔 말하면, 이런 배열의 구조에 따라, 고속 메니스커스 인출의 수행이 더욱 신뢰성을 갖는다. 또한, 소멸 과정이 기포의 성장에 의해 상류 방향으로 가동 부재의 탄성이 액체 이동의 힘을 극복하도록 진행될 때, 가동 부재는 초기 상태를 복원하기 위해 하방으로 변위되고, 따라서 하부 유동 경로 저항 영역에서도 이를 따른 하류 방향으로 유동이 발생된다. 하부 유동 경로 저항 영역 내의 하류 방향의 유동은 작은 유동 경로 저항을 갖기 때문에, 이 유동은 빠르게 큰 유동이 되고, 조정부를 통해 액체 유동 경로 내로 유동된다. 결국, 토출 포트를 향한 하류 방향으로 유동 이동에 의해, 메니스커스 인출은 메니스커스의 진동을 매우 빠르게 정착하도록 갑자기 중지된다.

(제2 실시예)

이하에서, 첨부된 도면에서 참조하여, 본 발명에 대한 본 실시예가 기술될 것이다.

도4a 내지 도4G는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 제2 실시예에 대한 액체 토출 헤드를 도시한 단면도이고, 프로세스를 도4a내지 도4G으로 나누어 액체 유동 경로 내의 특성 현상을 도시하고 있다.

본 발명의 액체 토출 헤드로 인해, 발열 부재(2)들은 액체를 토출하기 위해 소자들을 발생시키는 토출 에너지로써 온도 에너지가 액체에 작용하도록 평탄하고 매끄러운 소자 기판(1)에 장착된다. 그런 후, 소자 기판(1) 상에서, 액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2)들에 대해 각각 장착된다. 액체 유동 경로(10)는 토출 포트(10)들과 연통하며, 동시에, 액체를 복수의 액체 유동 경로(10)에 공급하도록 공통 액실(13)와 연통하며, 따라서 각각의 토출 포트(18)들로부터 토출되어온 액체량에 대하여 액체를 공통 액실(13)로부터 수용한다. 참조 기호(M)는 토출 액체에 의해 형성되는 메니스커스를 지시한다. 메니스커스(M)는 각각의 토출 포트(18) 및 연통되는 액체 유동 경로(10)의 내부벽에 의해 발생되는 모세관 힘에 의해 일반적으로 공통 액실(13)의 음의 내부압에 대해 토출 포트(18)들의 부근에서 균형이 이루어진다.

액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2)와, 천정판(50)이 제공되는 소자 기판(1)에 고착됨으로써 구성되며, 발열 부재(2) 및 토출 액체가 접촉하는 평면 부근의 영역에서, 토출 액체가 기포를 형성할 수 있도록 발열 부재가 신속히 가열되는 곳에서 기포 발생 영역이 존재한다. 기포 발생 영역(11)을 갖춘 각각의 액체 유동 경로(10)에 있어서, 가동 부재(31)는 장착되어 적어도 그 일부가 발열 부재(2)와 대면하도록 장착된다. 가동 부재(31)는 토출 포트(18)를 향한 하류측 상에 자유단(32)을 구비하며, 지지 부재(33)에 의해 상류측 상에 지지되며 압전 소자(35)는 소자 기판(1)에 장착된다. 압전 소자(35)는 지지점(33)을 통해 자유단(32)에 대향된 측면 상에 가동 부재(31)의 단부를 지지한다. 특히, 본 발명에 있어서, 자유단(32)은 상류측으로의 역파동과 액체 관성에 영향을 주는 상류층 상에서의 기포 발생을 절반으로 억제하기 위해 기포 발생 영역(11)의 중심부에 장착된다. 그 후, 기포 발생 영역(11)에서의 기포의 발생 또는 압전 소자(35)의 수축 변형에 따라, 가동 부재(31)는 지지점(33)에 대하여 변위될 수 있다.

기포 발생 영역(11)의 중심부 상에, 멈춤부(통제부, 64)는 상류측 상에서의 기포 발생을 절반으로 억제하기 위해 특정 범위 내에서 가동 부재의 변위를 통제하도록 위치된다. 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)로의 유동에서, 액체 유동 경로(10)보다 상대적으로 낮은 유동 경로 저항을 나타내는 저 유동 경로 저항 영역(65)이 경계부로서 멈춤부(64)를 갖춘 상부측 상에 배치된다. 영역(65)에서의 유동 경로 구조는 상부벽을 제공하지 않거나 유동 경로 단면적을 보다 넓게 함으로써, 액체 이동 시에 액체가 유동 경로부터 받는 저항을 적게 하기 위한 것이다.

이런 구조에 의해, 종래 기술과 상이한 특성으로 이루어지는 헤드 구조가 형성되며, 기포 발생 영역(11)을 구비한 각각의 액체 유동 경로(10)는 변위된 가동 부재(31)와 각각의 토출 포트(18)를 제외한 멈춤부(64) 사이의 접촉부에 의해 기본적으로 폐쇄 공간이 된다.

즉, 본 발명에 의한 액체 토출 헤드의 토출 작동은 상세한 설명에서 기술될 것이다.

도4a는 발열 부재에 전기 에너지와 같은 에너지가 인가되기 전 상태로서, 발열 부재가 열을 발생시키기 전의 상태를 도시한다. 여기서 중요한 것은 가동 부재(31)가 발열 부재의 가열에 의해 발생되는 각각의 기포들에 대해 상류측 상의 기포들의 절반이 대면하도록 위치되는 것과 가동 부재(31)의 변위를 통제하는 멈춤부(64)가 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배치되는 것이다. 다시 말하면, 유동 경로의 구조와 각 가동 부재들의 배치 위치에 의해, 상류측 상의 기포들의 절반은 가동 부재(31)에 의해 억제된다.

도4b는 압전 소자(35) 즉, 예비 변위 수단이 가동 부재(31)를 상향으로 변위시키도록 구동되는 상태를 도시한다. 기판(1)측으로의 압전 소자(31)의 수축에 의해, 가동 부재(31)는 지지점(33) 상에 중심을 잡는 지렛대 원리에 의해 상향으로 변위된다. 기포 발생 영역(11)의 주위의 액체가 상류측 및 하류측으로 다소 이동하나 토출 액적은 토출 포트(18)로부터 토출되지 않도록 압전 소자(35)의 분할량과 가동 부재의 변위량은 소량이다.

도4c는 기포 발생 영역(11)에 채워진 액체 일부가 가동 부재(31)가 도4b에서 도시된 바와 같이 상향으로 변위된 상태에서 발열 부재(2)에 의해 가열될 때 막 비등에 따라 거의 최대로 발생하는 것을 도시하고 있다. 이 때에, 기포(40)의 발생에 기인한 압력파는 액체 유동 경로에 전파되며, 이를 따라 액체 유동 경로(10)의 액체는 경계부로써 기포 발생 영역의 중심부를 갖춘 상류측 및 하류측으로 이동한다. 그런 후, 상류측 상에서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 발생의 뒤를 잇는 액체 유동에 의해 변위되고, 하류측 상에서, 토출 액적은 토출 포트(18)로부터 토출되고 있다. 이 때에, 상류측 즉, 공통 액실(13)를 향해 이동하는 액체는 유동 시에 하류측상의 저항보다 유동 경로로부터 수용하는 액체인 더 낮은 저항으로 인해 액체가 쉽게 유동할 수 있는 영역인 저 유동 경로 저항 영역(65)으로써 큰 유동이 된다. 그러나, 멈춤부(64)에 접근할 때까지 또는 멈춤부에 접촉할 때까지 가동 부재(31)는 변위되는 경우 임의의 추가 변위가 통제되므로, 따라서 이 지점에서 상류측으로의 액체 이동은 크게 억제된다. 그럼에도 불구하고, 상류측 방향으로의 이동력이 크기 때문에, 가동 부재(31)는 상류 방향으로 당기는 형태의 응력을 수용한다. 또한, 가동 부재(31)에 의해 발생이 제한되는 기포(40)의 일부는 가동 부재(31)의 측면과 가동 부재(31)의 상부측으로 토출되는 각각의 액체 유동 경로(10)에 의해 형성되는 양 측면상의 벽 사이의 약간의 틈을 지난다. 따라서 토출되고 있는 기포는 본 명세서에서 "토출 기포"(41)라 한다.

이런 상태에 있어서, 토출 포트 측으로의 액체 유동 경로의 전체 형태는 가동 부재(31)를 내장한 구조로써 상류측으로부터 하류측으로 넓어진다.

본 발명에 있어서, 직선 유동 경로 구조는 토출 포트측 상의 기포(40)부와 토출 포트 사이에서 유지되며 즉, 도23에 도시된 바와 같이 "선형 연통 상태"에서의 구조이다. 보다 양호하게는, 이런 상태는 기포 발생 시에 발생되는 압력파의 전파 방향이 토출 방향 뿐만 아니라 액체의 유동 방향에 선형적으로 일치하는 것과 같이 이루어지며, 따라서 압력파는 발생된다. 극도의 고 수준에서 토출 방향 및 토출 속도와 같은 토출 액적(66)의 토출 조건을 안정화시키는 방식으로 이상 상태를 달성하는 것은 바람직하다. 본 발명에 있어서, 구조만이 발열 부재[2, 특히 토출 포트 측면(하류측) 상의 발열 부재]를 갖춘 직선 토출 포트(18) 상에 직접 접속하도록 배치된다면 이런 이상 상태이기 위한 이상 상태 또는 근사한 구조를 달성하기 위한 하나의 정의로 충분할 것이다. 따라서 액체가 유동 경로에 나타나지 않는다면 얻어지는 상태는 토출 포트의 외부로부터 관찰될 수 있다. 특히, 발열 부재의 하류측은 이런 상태에서 관찰가능하게 된다.

한편, 전술한 바와 같이, 가동 부재(31)의 변위는 상류측 상의 기포(40)부에 대한 멈춤부(64)의 존재에 의해 통제된다. 따라서, 이런 기포부는 상류측으로의 액체 관성에 의해 상류측으로 토출되도록 구부려지는 가동 부재(31)에 의해 응력이 저지되도록 유지되는 상태에 있도록 보다 작아진다. 이 부분을 전체로서, 멈춤부에 의해 상류측 상의 영역에 유입되는 량, 액체 유동 경로 구획 벽(101), 가동 부재(31) 및 지지점(33)은 거의 제로가 된다(그러나, 가동 부재(31)와 액체 유동 경로 구획 벽(101) 사이의 각 틈은 10m 또는 이하의 공간을 통해 부분적으로 토출되는 기포를 발생시키도록 한다).

이런 방식으로, 압력 진동을 막을 뿐 아니라 이하에 설명할 높은 재충전을 저해할 수 있는 공급 시스템 내에서의 인접 노즐 및 역방향 액체 유동과의 액체의 혼선을 막기 위해 상류측으로의 액체 유동은 대부분 통제된다.

도4d는 기포 내부의 음압이 전술한 막 비등에 뒤를 이어 액체 유동 경로에서의 하류측으로 액체 이동을 극복한 경우에 기포의 수축이 시작되는 상태를 도시한다. 이 때에, 기포의 발생에 의해 가해지는 액체의 힘은 상류측에서 여전히 대부분 존재한다. 따라서, 기포(40)의 수축이 시작된 후 가동 부재(31)는 특정 기간에 대하여 멈춤부(64)와 여전히 접촉하고, 대부분의 수축된 기포(40)는 토출 포트(18)로부터의 상류측 방향으로 액체의 이동력을 가한다. 도4c에 도시된 상태에 있어서, 가동 부재(31)는 상류측으로 구부리는 토출 응력을 저지하는 조건에 있기 때문에, 가동 부재 자신은 응력이 토출되는 측면으로부터 액체 유동을 당김으로써 상류 방향 즉, 도4d에서 도시된 상류 방향으로 오목하도록 힘을 가한다. 결과적으로, 특정 지점에서, 상류측으로부터 토출 포트측으로 약간이라도 유동하기 시작하는 것이 가능하도록 하기 위해 전술한 바와 같이 상류측으로부터의 방향으로 가동 부재를 다시 당기는 힘은 상류측의 액체의 이동력을 극복한다. 한편, 불균형 조건은 상류측 및 하류측 상에서 기포(40)을 대체하며, 이는 액체 유동 경로에서의 토출 포트 방향으로 일시적으로 전체로서 액체 일방향 유동을 발생한다.

이런 직후에, 변위된 가동 부재(31)는 전체로서 유동 경로의 내부의 멈춤부(64)에 여전히 접촉된다. 따라서, 그 안에 기포 발생 영역(11)을 갖춘 액체 유동 경로(10)는 토출 포트(18)의 제외한 폐쇄 공간 내에 필연적으로 있게 된다. 그후에, 기포(40)의 수축에 의해 가해진 에너지는 전체적으로 균형을 가지면서 강하게 작용하여, 토출 포트(18) 근처의 액체를 상류 방향으로 방향을 변경할 수 있게 한다. 결국, 메니스커스(M)은 토출 포트(18)로부터 액체 유동 경로(10)의 내부로 크게 후퇴하여 토출 액적(66)과 연결된 액체 칼럼을 빨리 절단한다. 그후, 도4e에 도시된 바와 같이, 합쳐진 액적 또는 부액적(부 방울)(67)은 더 작아지고, 토출 포트(18)의 외부에 잔류한다.

특히, 이 경우에, 정상 상태에서 통상의 기포 발생과 달리, 가동 부재(31)가 연속적인 토출의 상태와 동일한 방식으로 상향으로 변위되면서 기포 발생이 일어난다. 그러므로, 도4c에 도시된 공정에서는, 기포의 최대 성장과 가동 부재(31)의 최대 변위 사이에 일시적인 편차가 작아진다. 따라서, 기포의 수축과 가동 부재의 하류 변위 사이의 뒤따르는 일시적 편차는 작아진다. 환언하면, 기포의 수축에 뒤따르는 가동 부재의 능력은 여기에서 향상된다. 본 발명에 따르면, 강한 힘으로 토출된 액적과 연결됨으로써 액체 칼럼이 되는 트레일부에 메니스커스가 빨리 모여들기 때문에, 이런 트레일부는 가늘고 길어진다. 그러나, 전술한 바와 같이, 기포 스테이터스에 대해 가동 부재의 향상된 추적 능력으로, 메니스커스의 수집에 필요한 시간은 정상 상태로부터 기포 발생하는데 필요한 시간보다 짧게 된다. 그후에, 트레일부는 결과적으로 단지 토출 액적 뒤의 부분만이 가늘어지는 형상이 된다. 결국, 토출 포트(18)의 외부에 잔류하는 위상 도트는 급격히 감소한다.

이제, 도6a 및 도6b를 참조하여 기포의 성장 및 수축에 뒤따르는 가동 부재의 토출 상태에 대해 설명할 것이다. 도6a 및 도6b는 가동 부재의 변위와, 기포의 부피 변화와 토출 포트(액체 및 가스를 포함)에서의 유동 사이의 상관관계를 도시하는데, 도6a는 가동 부재가 정상 상태에 있을 때의 기포 발생을 도시하고, 도6b는 가동 부재가 상향으로 변위되었을 때의 기포 발생을 도시한다.

도6a에서, 기포 발생은 발열 부재의 급속한 가열에 의해 시작한다. 그후에, 기포은 크게 성장하고, 가동 부재를 들어 올린다. 결과적으로, 가동 부재는 기포의 성장 후에 약간 변위하기 시작한다. 또한, 소멸 과정에서, 가동 부재는 관성때문에 여전히 상향으로 방향을 바꾼다. 그러므로, 기포의 소멸 후에 하향 변위되기 시작한다. 도6b에서는 한편, 가동 부재가 예비 변위 수단에 의해 상향으로 변위된 상태에서 기포 발생이 개시된다. 그러므로, 도6a에 도시된 경우와는 달리, 기포이 성장했을 때에 가동 부재를 들어올릴 필요가 없다. 결과적으로, 최대 기포 발생과 가동 부재의 최대 변위 사이의 일시적인 편차는 더 작게된다. 또한, 그러한 일시적인 편차가 작아지므로, 가동 부재의 하향 변위 시간은 가동 부재의 하향 변위 사이의 일시적인 편위를 만드는 소멸 과정에서 더 짧아지고, 따라서 소멸 기포이 더 작게 발생된다.

그리고 도4e는 소멸 과정이 거의 완료되었을 때 메니스커스(M)와 토출된 액적(66)이 절단되는 상태를 도시한다. 하부 유동 경로 저항 영역(65)에서는, 가동 부재(31)가 하향 변위되기 시작한다. 또한, 상류 방향에서 액체의 변위력과 소멸 기포(40)에 의해 가해지는 수축력에 대한 가동 부재(31)의 탄성으로 인해 가동 부재가 변위된 후에, 하부 유동 경로 저항 영역에서 하류 방향으로 유동이 진행되기 시작한다. 그후, 가동 부재(31)와 스토퍼(61) 사이의 근접 접근 또는 접촉이 해제되기 시작한다. 이것과 함께, 작은 유동 경로 저항을 가지는 하부 유동 경로 저항 영역(65)의 하류 방향의 유동은 급속하게 큰 유동이 되고, 스토퍼(64)를 통해 액체 유동 경로(10)로 유동한다. 결과적으로, 메니스커스(M)을 액체 유동 경로(10)의 내부로 수집되게 하는 유동은 급격히 감소된다. 메니스커스(M)는 액체 칼럼으로 당겨지면서 비교적 저속으로 기포 발생이 생기는 위치로 복귀하기 시작하고, 토출 포트의 외부에 잔류하거나 가능한 끊어지지 않고 토출 포트(18) 방향으로 밀어내어 진다. 특히, 여기에서, 합류하는 메니스커스(M)의 복귀 유동과 상류로부터의 리필 유동에 의해서 거의 유동률이 영인 영역이 토출 포트(18)와 발열 부재(2) 사이에 형성되므로 메니스커스의 성능을 더욱 향상시킨다. 이런 성능은 잉크의 점성과 표면 장력에 의존하는데, 본 발명에 의하면, 인쇄 객체에 부착되었을 때에 이미지의 질을 저하시키거나 오리피스의 둘레에 부착되었을 때에 토출을 불가능하게 하는 토출 방향 상에 부작용을 야기하는 액체 칼럼으로부터 분리된 부액적을 굉장히 감소시키게 된다.

또한, 메니스커스(M) 자체는 액체 유동 경로의 내부로 크게 당겨지기 전에 복구되기 시작한다. 그러므로, 복구는 그다지 크지 않은 액체 변동 속도에도 불구하고 단기간 내에 완료된다. 결국 메니스커스의 오버슈팅, 즉, 토출 포트(18)에서 정지하지 않고 토출 포트(18)의 외부로 밀어내어지는 양은 감소된다. 그후, 매우 짧은 기간에, 오버슈팅이 만들어지는 토출 포트(18)에서 안정점을 가지는 감쇠 진동의 현상을 제거하는 것이 가능하게 된다. 소진 진동의 이런 현상은 또한 인쇄 품질에 악영향을 미친다. 이런 현상의 보다 신속한 제거로 인해 본 발명은 안정화된 고도의 인쇄의 설치에 중요하게 기여한다.

도4e에 도시된 바 같이, 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 간격을 통한 액체 유동 경로(10)로의 유동은 천정판(50) 상의 벽 표면 상에서 더 빠른 유동률을 만든다. 결과적으로 이 부분에 잔류하는 미세 기포은 매우 작아져서, 안정화된 토출에 중요하게 기여하게 된다.

한편, 토출 액적(66) 후에 즉각적으로 머무는 부액적(67) 중에서, 도4d에 도시된 바와 같이, 급속한 메니스커스로 인해 토출 액적에 매우 근접하는 것들이 있다. 여기에서 소위 슬립 스트림 현상이 발생되어 토출된 액적을 뒤따르고, 비산 토출 액적(66) 위에 발생하는 난류 때문에 당겨지는 부액적을 만든다.

이런 현상은 이하에서 자세히 설명될 것이다. 종래의 액체 토출 헤드로는, 액체가 액체 토출 헤드의 토출 포트로부터 토출되는 순간에 액적이 구형이 아니다. 액적은 그것의 선단부 상에서 구형 부분을 가지는 거의 액체 칼럼의 형태로 토출된다. 그러므로, 트레일부는 주액적 및 메니스커스에 의해 장력을 받고, 메니스커스로부터 잘라졌을 때에, 부액적 도트가 트레일부로부터 형성된다. 부액적이 주액적과 함께 기록 매체로 비산하는 것이 공지되어 있다. 부액적은 주액적 뒤로 비산하고, 또한, 메니스커스에 의해 당겨진다. 그러므로, 그것의 토출 속도는 그것이 충돌된 위치가 주액적의 위치로부터 편위될 정도로 느리다. 이것은 불가피하게 인쇄 품질을 저하시킨다. 본 발명의 액체 토출 헤드에 의하면, 전술한 바와 같이, 메니스커스를 당기는 힘은 종래의 액체 토출 헤드보다 훨씬 크다. 그러므로, 트레일부에 주어진 인장력은 주액적이 토출된 후에 더 크다. 따라서, 트레일부가 메니스커스로부터 떨어져 나가는 힘은 커져서 그 시기가 빨라진다. 결과적으로, 트레일부로부터 형성된 부액적 도트는 더욱 작아지고, 주액적 및 부액적 도트간의 거리도 짧아진다. 또한, 트레일부는 더 긴 시간동안 메니스커스에 의해 계속 당겨지지 않기 때문에, 토출 속도는 더 작아지지는 않는다. 그러므로, 부액적(67)은 토출 액적(66) 뒤에서 발생하는 슬립 스트림 현상에 의해 주액적으로 당겨진다.

도4f는 도4e에 도시된 상태가 더욱 진행된 상태를 도시한다. 여기에서, 부액적(67)은 당겨지면서 동시에 토출된 액적(66)에 더욱 근접하게 된다. 그리고 난후, 슬립 스트림 현상에 의해 가해진 인장력은 더 커진다. 한편, 상류측에서 토출 포트(18)를 향한 방향으로의 액체 변경은 기포(40)의 소멸 과정의 완료와 가동 부재(31)의 변위 오버슈트로 인해 초기 위치보다 더욱 하향으로 변위된다. 그리고 난후에, 결과적으로 액체를 상류측으로부터 당겨서 토출 포트(18)를 향한 방향으로 액체를 밀어내는 현상이 발생한다. 또한, 스토퍼(64) 때문에 액체 유동 경로의 부분 영역이 확장함에 따라 액체 유동은 토출 포트(18)를 행한 방향으로 증가하고, 토출 포트(18)로의 메니스커스(M)의 복구 속도를 증가시킨다. 이런 식으로, 본 실시예의 리필 성질은 매우 향상된다.

또한, 공동이 소멸 기포과 발생할 때에 가동 부재(31)가 하향 변위하므로, 소멸 지점 및 토출 포트(18)는 분리된다. 그러므로, 가동 부재(31)는 토출 포트(18)로 직접 이전되지 않고 공동에 의해 발생된 충격파의 대부분을 흡수한다. "마이크로 도트"라고 불리는 극미소 액적이 공동의 충격파가 메니스커스에 도달할 때에 메니스커스로부터 형성될 가능성은 거의 없다. 그러므로, 인쇄 이미지의 품질은 마이크로 도트의 점착에 의해 저하되지 않거나, 토출 포트(18)의 주위에 그러한 점착에 의해 불안정화된 토출이 야기되는 현상이 매우 감소된다.

또한, 소멸로 인해 공동이 발생하는 지점은 가동 부재(31)에 의해 받침대 측면(33)에 편위되어 있다. 결과적으로, 발열 부재(2)로의 손상이 적어진다. 또한, 과점성 잉크는 제거를 위해 가동 부재(31)와 발열 부재(2) 사이의 근접 영역으로부터 강제적으로 이동되므로, 토출 내구성을 향상시킨다. 동시에, 이런 영역의 이런 현상으로 인한 발열 부재 상의 잉크의 첨작을 감소시키는 것이 가능하므로 토출의 안정성을 향상시킨다.

도4g는 도4f에 도시된 상태가 더욱 진행된 상태를 도시하고, 부액적(67)은 토출된 액적(66)으로 포집된다. 토출된 액적(66)과 부액적(67)의 결합체는 반드시 다른 실시예의 토출에 따른 상황하에서 일어나야 하는 현상은 아니다. 상태에 따라 그러한 현상은 일어날 수도 있고, 전혀 일어나지 않을 수도 있다. 그러나 부액적을 제거하거나 또는 적어도 부액적의 양을 저감시킴으로써 기록 매체상의 주액적 및 부액적 도트의 충격 위치 사이의 변위가 거의 없어서 인쇄 품질을 저하시킬 수 있는 부영향을 최소화하게 된다. 즉, 피인쇄 화상의 선명도는 인쇄 품질을 향상시키기 위해 증가되며, 동시에 안개로 되는 것을 방지하며, 발생된 안개가 인쇄 매체 또는 기록 장치의 내부를 오염시킬 수 있는 손상의 발생을 방지할 수 있다.

그런데, 가동 부재(31)는 그 초과량의 반응으로 인해 스토퍼(64)를 향하는 방향으로 다시 변위된다. 이런 변위는 가동 부재(31)의 형상에 의해 결정된 감쇄 진동, 영 계수, 액체 유동 경로 내의 액체 점성, 및 무게에 의해 설정되므로 결국 초기 위치에서 중지된다.

가동 부재(31)의 상방 변위로 인해, 액체의 유동은 공통 액실(13) 측으로부터 토출 포트(18)를 향하는 방향으로 제어된다. 다음, 메니스커스(M)의 이동은 토출 포트의 주연부에 신속하게 설정된다. 그 결과, 토출 상태를 안정화시키지 않을 수 있는 메니스커스 등의 초과 현상으로 인해 인쇄 품질을 저하시킬 수 있는 요인을 상당히 감소시키는 것이 가능하게 된다.

(가동 부재용 예비 변위 수단)

도5a 및 도5b는 도4a 내지 도4g에 도시된 액체 토출 헤드의 가동 부재의 예비 변위 수단의 변경 예를 도시하는 단면도이며, 도5a는 소형 발열 부재(소형 히터)가 가동 부재의 예비 변위 수단으로서 제공되는 예를 도시하며, 도5b는 정전력의 인가에 의해 가동 부재를 변위시키기 위해 전극이 노즐의 상부면에 배열되는 예를 도시한다.

도5a에 도시된 바와 같이, 토출용 액체를 기포 발생시키는 소형 발열 부재(2)의 면적보다 작은 면적을 갖는 소형 발열 부재(3)는 기포를 발생하기 전에 가동 부재(31)를 상방으로 변위시키는 예비 변위 수단으로서 기본적인 기층(1) 상의 가동 부재(31)의 지지대(33)의 부근에 배열된다. 이런 소형 발열 부재(3)의 가열에 의해, 기포는 가동 부재(31)를 지지대(33)에 설치된 지레 장치와 함께 상방으로 변위시키기 위해 소형 발열 부재(3) 상에서 확대된다.

또한, 도5b에 도시된 바와 같이, 전극(4)은 가동 부재(31)의 변위를 규제하는 스토퍼(64)를 포함하는 유동 경로 벽의 표면에 다른 하나의 예로서 배열된다. 다음, 전극은 전극(4)과 가동 부재(31)를 가로질러 전압을 인가하는 것이 가능하도록 배열된다. 이 방식에서, 전압이 전극(4)과 가동 부재(31)를 가로질러 인가되면, 가동 부재(31)는 정전력의 인가에 의해 전극(4)으로 당겨지며, 동시에 가동 부재는 지지대(33)에 설치된 지레 장치와 함께 상방으로 변위된다.

(제3 실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 본 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도7a 내지 도7f 및 도8a 내지 도8e는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시하며, 공정을 도7a 내지 도7f 및 도8a 내지 도8e로 분리함으로써 액체 유동 경로 내의 특징적인 현상을 도시하는, 유동 경로 방향을 따른 단면도이다.

본 실시예의 액체 토출 헤드에 대해, 발열 부재(2)는 액체를 토출시키는 토출 에너지 발생 소자로서 액체에 열 에너지를 작용시키기 위해 편평하고 매끄러운 기본적인 기층(1) 상에 배열된다. 다음, 기본적인 기층(1) 상에는 액체 유동 경로(10)가 발열 부재(2)에 각각 대응되게 배열된다. 액체 유동 경로(10)는 다수의 액체 유동 경로(10)에 액체를 공급하기 위해 토출 포트(18)와 연통되며, 동시에 공통 액실(13)과 연통하므로, 토출 포트(18)의 각각으로부터 토출된 액체량에 대응하는 액체량을 공통 액실(13)로부터 수용한다. 도면 부호 M은 토출 액체에 의해 형성된 메니스커스를 표시한다. 메니스커스(M)는 각각의 토출 포트(18) 및 토출 포트와 연통하는 액체 유동 경로(10)의 내벽에 의해 발생되는 모세관력에 의하여 보통 부의 값인 공통 액실(13)의 내압에 대한 토출 포트(18)의 부근에서 균형을 이룬다.

액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2)를 구비한 기본적인 기층(1)과 천정판(50)을 결합시킴으로써 구성되며, 발열 부재(2)와 토출 액체가 접촉하는 평면 부근의 영역에서 기포 발생 영역(11)은 토출 액체 기포를 형성하도록 하기 위해 발열 부재(2)가 신속하게 가열되는 곳에 있다. 각각 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)의 각각에 대해, 가동 부재(31)는 그 적어도 일부가 발열 부재(2)에 대면하도록 배열되도록 배열된다. 가동 부재(31)는 토출 포트(18)를 향해 하류측에 자유단(32)을 가지며, 동시에 액체 유동 경로(10)의 상류측에 배열된 지지 부재(31)에 의해 일단부가 지지되는 외팔보 방식으로 배열된다. 특히, 본 발명에 따르면, 자유단(32)은 상류측으로 향하는 액체의 역파장 및 관성에 영향을 미치는 상류측 상의 기포의 절반의 확대를 억제하기 위해 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배열된다. 다음, 기포 발생 영역(11) 내에 발생된 기포의 확대를 따라, 가동 부재(11)는 지지 부재(34)에 대하여 변위될 수 있다. 이런 변위에서, 받침대(33)는 가동 부재(31)를 지지하는 지지 부재(34)의 지지부가 된다.

기포 발생 영역(11)의 중심부 상에는, 스토퍼(규제부, 64)가 상류측의 기포의 절반의 확대를 억제하기 위해 소정의 범위 내에서 가동 부재(31)의 변위를 규제하도록 배치된다. 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)까지의 유동에서, 하부 유동 경로 저항 영역(65)이 배열되며, 이것은 경계로서 스토퍼(64)와의 상류측의 액체 유동 경로(10)보다 비교적 더 낮은 유동 경로 저항을 나타낸다. 영역(65) 내의 유동 경로 구조물은 상부 벽을 제공하지 않거나 유료 단면적을 더 크게 하도록 되므로, 액체가 이동할 때 액체가 유동 경로로부터 수용하는 저항을 더 작게 한다.

상기와 같이 배열된 구조로 인해, 종래의 기술과 달리 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)의 각각이 토출 포트(18)의 각각을 제외한 변위된 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 사이의 접촉에 의해 필수적으로 폐쇄된 공간이 되는 것을 특징으로 하는 헤드 구조물이 형성된다.

지금부터, 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 토출 작동에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 여기에서, 도7a 내지 도7f는 제1 액체 토출을 나타낸다. 도8a 내지 도8e는 제1 액체 토출에 이어지는 제2 액체 토출을 나타낸다. 도9는 구동 시간에서 기포의 양 및 가동 부재의 변위를 도시한 선도이다.

도7a는 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재에 인가되기 전의 상태를 도시하며, 발열 부재가 열을 발생하기 전의 상태를 도시한다. 여기에서 중요한 것은 가동 부재(31)가 발열 부재(2)의 가열에 의해(초기 상태에서) 발생된 기포의 각각에 대해 상류측의 기포의 절반과 대면하도록 위치된다는 점과, 가동 부재(31)의 변위를 규제하는 스토퍼(64)가 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배열된다는 점이다. 즉, 유동 경로의 구조 및 가동 부재의 각각의 배열 위치로 인해, 상류측의 기포의 절반은 가동 부재(31)로 하방 유지된다. 전기 펄스가 도9에 도시된 바와 같이 시간 T=0에서 발열 부재에 인가되면, 기포 발생 영역(11) 내에 충전된 액체의 일부는 발열 부재(2)에 의해 가열되어 막비등과 함께 기포를 발생시킨다. 다음, 시간이 경과함에 따라, 기포는 그 체적을 더 크게 하기 위해 확대된다. 여기에서, 이 경우에, 가동 부재의 변위는 가동 부재의 반발력으로 인해(도9에 표시된 시간 A에서) 기포의 체적 변화보다 더 늦게 시작한다.

도9에 도시된 바와 같이, 기포의 확대에 의해, 상류측을 향하는, 즉, 공통 액실(13)을 향하는 방향으로의 유동의 이동은 더 낮은 유동 경로 저항 영역(65)의 존재에 의해 큰 유동이 된다. 그러나, 가동 부재(31)가 스토퍼(64)의 주위로 변위되거나 이와 접촉하게 되면, 더 이상의 변위는 규제된다(도9의 시간 B에서). 그 결과, 상류측을 향하는 방향의 액체 이동은 여기에서 크게 제한된다. 즉, 이런 상태에서 변위된 가동 부재(31)로 인해, 액체 유동 경로(10)의 상류측[기포 발생 영역(11)의 중심의 적어도 상류측에서)은 실질적으로 폐쇄된다. 그 결과, 액체 및 기포의 분포는 액체 유동 경로(10)와 그 상류에 위치한 공통 액실(13) 사이에서 본질적으로 차단된다. 이 방식에서, 기포(40)의 상류측으로의 확대는 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 그럼에도 불구하고, 액체의 상류측을 향한 방향으로의 이동력이 크므로, 가동 부재(31)는 상류 방향으로 당겨지는 형태의 응력을 수용한다. 이 기간 동안, 기포는 전술한 바와 같이 최대 체적(도9의 시간 C에서)을 나타낸다. 도7b는 기포가 기포 발생 영역(11) 내에서 최대로 확대되는 상태를 도시한다. 이 경우에, 액체 유동 경로(10) 내의 액체는 기포(40)의 발생에 의해 가해지는 압력에 의해 하류측 및 상류측으로 변위된다. 상류측에서 가동 부재(31)는 기포(40)의 확대에 의해 변위되며, 하류측에서 토출 액적(66)은 토출 포트(18)로부터 비산된다.

본 발명에 따르면, 직선의 유동 경로 구조물은 토출 포트측의 기포(40)의 일부와 토출 포트 사이에서 유지되는데, 즉, 이 구조물은 도23에 도시된 바와 같이 "선형으로 연통된 상태"에 있다. 보다 양호하게는, 이 상태는 기포의 발생 시에 발생되는 압력파의 전파 방향을 액체의 유동 방향뿐만 아니라 압력파가 발생된 다음에 이어지는 토출 방향과 선형으로 정렬되도록 한 것이다. 토출되는 액적의 토출 방향 및 토출 속도 등과 같은 토출 액적(66)의 토출 조건을 극히 높은 수준으로 안정화시키는 이런 방식으로 이상적인 상태를 얻는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 구조물이 토출 포트(18)를 발열 부재(2)와 [특히, 기포 발생에 보다 영향을 미치는 토출 포트측(하류측)의 발열 부재와] 직선으로 직접 연결하도록 배열되기만 한다면, 이런 이상적인 상태를 이루거나 또는 구조물이 이상적인 상태에 있다고 추정하기 위한 한정들 중의 하나로서 충분하게 양호하다. 그래서 얻어진 상태는 액체가 유동 경로 내에 있지 않다면 토출 포트의 외부로부터 관찰될 수 없다.

그런 다음, 도7c에 도시된 바와 같이, 기포(40)의 수축은 기포의 내부의 부의 압력이 전술한 막비등에 연속되는 액체 유동 경로 내에서 액체를 하류측으로 이동시키는 것을 극복한다. 이 경우, 기포의 확대에 의해 가해지는 액체의 힘은 상류측에서 크게 된다. 따라서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 수축이 시작된 후 소정 시간 동안 스토퍼(64)와 계속 접촉하며, 대부분의 수축된 기포(40)는 토출 포트(18)로부터 상류 방향으로 액체의 이동 작용력을 가한다. 다시 말하면, 도7b에 도시된 단계 직후에 액체 유동 경로(10)의 상류 측은 스토퍼(64)와 접촉하는 이동된 가동 부재(31)에 의해 밀폐되됨으로써 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)가 토출 포트(18)를 제외하고는 확실히 밀폐 공간을 형성하게 한다. 따라서, 기포(40)의 수축 에너지는 상류 방향에서 토출 포트(18)의 주변에서 액체를 이동시키는 힘으로 작용한다. 결국, 메니스커스(M)는 토출된 액적(66)과 연결되는 액체 컬럼(column)을 신속히 차단시키기 위해 토출 포트(18)로부터 액체 유동 경로(10)의 내부로 많이 다시 흡인된다. 이어서, 도7d에 도시된 바와 같이, 토출 포트(18)의 외부 측면 상에 잔류하는 최종 액적 또는 부액적(67)이 보다 작게 된다.

도7b는 소멸 과정이 종료된 토출 액적(66)과 메니스커스(M)가 차단되는 상태를 도시한다. 처음으로, 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내에서, 가동 부재(31)의 탄성은 상류 방향의 액체의 이동 작용력을 극복한다. 이어서, 가동 부재(31)는 (이동 상태로부터 초기 상태로의) 하향 이동을 시작한다. 이와 함께, 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내의 유동은 (도9의 시간 D에서) 하향 방향으로 시작된다. 동시에, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)의 하향 방향으로의 유동이 보다 작은 유동 경로 저항을 가지므로, 이 유동은 보다 커서 스토퍼(64)의 일부를 통해 액체 유동 경로(10) 내로 유동한다. 그 결과, 메니스커스(M)를 액체 유동 경로(10)의 내부로 흡인되게 하는 유동은 급속히 감소된다. 이어서, 메니스커스(M)는 토출 포트(18) 외부에 잔류하는 액체 컬럼을 흡인함과 동시에 상대적으로 낮은 속도로 기포 발생이 시작되는 위치로 복귀한다. 따라서, 신속히 메니스커스의 진동을 안정화시키는 것이 가능하게 된다.

한편, 토출 액적(66)과 토출된 액적 직후에 잔류하는 부액적(67)은 도7c에 도시된 바와 같이 신속한 메니스커스 흡인으로 인해 상호 아주 인접하게 된다. 여기서, 소위 토출된 액적을 인접하게 따르는 부액적이 비행하는 토출된 액적(66) 뒤에 발생되는 와전류에 의해 상기 액적으로 흡인되는 슬립 스트림 현상이 발생된다.

이하에서는 이런 현상에 대해 상술하기로 한다. 종래의 액체 토출 헤드의 경우, 액적은 액체가 액체 토출 헤드의 토출 포트로부터 토출되는 때에 구형이 아니다. 이 액적은 그 전단부 상에 구형의 부분을 갖는 액체 컬럼의 형태로 토출된다. 따라서, 후단부는 주요 액적 및 메니스커스에 의해 인장을 받게 되며, 메니스커스로부터 차단될 때 부액적은 후방 부분과 함께 형성된다. 여기서, 이 부액적은 주요 액적과 함께 기록 매체 상을 비행하는 것으로 알려져 있다. 이 부액적은 주요 액적 뒤에서 비행하며, 또한 메니스커스에 의해 흡인된다. 따라서, 그 토출 속도는 충돌 위치가 주요 액적의 위치로부터 벗어나도록 하는 정도까지는 더 느리게 된다. 이는 인쇄의 질을 본질적으로 저하시킨다. 본 발명의 액체 토출 헤드에 의하면, 메니스커스를 다시 흡인하는 힘은 전술한 바와 같이 종래의 토출 헤드보다 훨씬 크게 된다. 따라서, 후단부에 주어지는 흡인력은 주요 액적이 토출된 후에 더 크게 된다. 후단부가 메니스커스로부터 떨어지게 하는 힘은 보다 커져 그 시기를 더욱 빨라지게 한다. 도7c에 도시된 바와 같이, 메니스커스가 다시 흡인되게 하는 보다 크고 신속한 힘을 가짐으로써, 주요 액적과 메니스커스 사이의 후단부는 액체 컬럼의 이런 부분을 종래의 것보다 더 얇게 하기 위해 신속히 당겨진다. 이 액체 컬럼은 이런 얇은 부분에서 용이하게 차단될 수 있다. 그 결과, 후단부로부터 형성된 부액적 도트(dot)는 보다 작게 되고, 주요 액적과 부액적 도트 사이의 거리 또한 더 짧게 형성된다. 더욱이, 후단부가 메니스커스에 의해 긴 시간 동안 흡인되지 않기 때문에, 토출 속도는 더 느려지지 않는다. 따라서, 부액적(67)는 토출된 액적(66) 뒤에 발생되는 슬립 스트림 현상에 의해 주요 액적으로 흡인된다.

이런 관점에서, 후단부를 보다 얇게 제조하기 위해 메니스커스가 신속히 흡인되는 이유는 액체 토출 경로(10)의 상류가 밀폐되고 액체가 (토출 포트 근처의) 하류 측으로부터만 흡인되기 때문에 기포(40)가 수축되는 동안에 액체는 상류 측으로부터 흡인되지 않는다는 것이다. 이런 상태는 [기포(40)가 최대 체적을 나타내어 소멸되기 시작하는] 도9의 시간 C와 [가동 부재(31)가 회복되기 시작하는] 시간 D 사이에서만 나타난다.

도7e는 도7d에 도시된 상태가 더 진행된 조건을 도시한다. 부액적(67)는 토출된 액적(66)에 더욱 인접하고, 이와 동시에 이로 흡인된다. 이어서, 슬립 스트림 현상에 의해 작용하는 흡인력은 더 크게 된다. 한편, 상류 측으로부터 토출 포트(18)를 향하는 방향으로의 액체 이동은 가동 부재(31)의 오버슈트 이동이 (도9의 시간 E에서) 초기 위치보다 덜 이동하게 하므로 액체가 상류 측으로부터 흡인되게 하고 토출 포트(18) 방향으로 압착되게 하는 현상을 발생시킨다. 또한, 스토퍼(64)가 있음으로써 액체 유동 경로의 부분 영역의 팽창에 의해, 토출 포트(18)에 대한 메니스커스(M)의 회복 속도를 향상시키기 위해 액체 유동이 토출 포트(18)를 향한 방향으로 증가되게 한다. 이런 방법으로, 본 실시예의 재충전 특성은 현저히 증가된다.

도7f는 도7e에 도시된 상태가 더 진행된 조건을 도시하며, 부액적(67)는 토출된 액적(66) 내로 포획된다. 토출된 액적(66)과 부액적(67)의 결합된 덩어리는 다른 실시예의 토출에 의한 임의의 환경 하에서 발생되어야 하는 현상은 아니다. 조건에 따라, 이런 현상은 발생할 수도 또는 전혀 발생하지 않을 수도 있다. 그러나, 부액적을 제거하거나 적어도 일정량의 부액적을 감소시킴으로써, 인쇄의 질에 생길 수도 있는 역효과를 최소화하기 위해 기록 매체 상의 주요 액적 및 부액적 도트의 충돌 위치 사이의 편차가 거의 없게 된다. 다시 말하면, 인쇄된 화상의 선명함은 인쇄의 질의 향상시키기 위해 증가되며, 이와 동시에 분무의 형성과 이와 같이 형성된 분무(mist)가 인쇄 매체 또는 기록 장치의 내부를 더럽힐 수도 있는 손상의 발생을 피하는 것이 가능하게 된다.

한편, 가동 부재(31)는 오버슈트의 작용에 의해 스토퍼(64)를 향하는 방향으로 다시 이동된다. 이어서, 가동 부재(31)의 형상, 영 계수, 액체 유동 경로 내의 액체의 점도 및 중력에 의해 결정되는 진동의 감소가 수행된다. 진동 감소가 해결되기 전에, 제2 액체 토출 작업이 수행된다. 즉, 본 발명에 의하면, 액체가 동일한 토출 포트(18)로부터 2회 연속 토출되면, 이전의 액체 토출의 종료에 이어 가동 부재(31)의 진동이 안정화되기 전에 도8a에 도시된 바와 같이 [스토퍼(64) 측을 향해] 상향으로 가동 부재(31)가 이동하는 때에 후속의 구동 펄스는 (도9의 시간 F에서) 발열 부재(2)로 공급된다. 이어서, 가동 부재(31)가 상향으로 이동하는 동안에, 기포(40)는 기포 발생 영역(11) 상에 형성된다. 가동 부재(31)가 일시적인 상향 가속도를 가지므로, 기포(40)의 형성에 대한 상기 가동 부재의 견고함으로 인한 이동의 개시가 지연되지는 않는다. 기포(40)의 체적 변화와 거의 동시에 이동될 수 있다. 도9의 시간 G에서, 가동 부재(31)는 액체 유동 경로(10)의 상류 측을 밀폐하기 위해 스토퍼(64)와 접촉한다. 기포 발생 영역(11)은 토출 포트(18)를 제외하고는 확실히 밀폐 상태에 있다. 도9의 시간 H에서, 기포는 도8b에 도시된 바와 같이 최대 체적을 나타낸다. 이런 시점에서, 토출 액적(66)은 토출 포트(18)로부터 토출된다.

이제, 소멸 과정이 시작된다. 기포(40) 소멸의 초기 단계에 있어서, 그 수축은 토출 포트로부터의 액체 이동이 메니스커스 내에서 대부분 흡인되게 한다. 따라서, 토출된 액적과 연결된 액체 컬럼은 차단된다. 시간 H 등에서, 가동 부재(31)는 도7c에서와 같이 이동된 상태에 있게 되고 스토퍼와 접촉하게 된다. 액체 유동 경로(10)의 상류 측은 기포(40)의 수축에 의해 작용되는 흡입력이 메니스커스로부터의 액체 내의 흡인시 주로 작용하도록 본질적으로 밀폐된다. 메니스커스의 최종 작용력은 보다 크고 신속하게 된다. 그 결과, 전술한 바와 같이, 주요 액적과 메니스커스 사이의 후단부는 아주 얇게 된다. 그러나, 도9의 시간 J에서, 가동 부재(31)는 하향으로 이동하기 시작하고, 따라서 낮은 유동 저항 영역(65)으로부터 (토출 포트를 향하는) 하향 방향으로의 유동이 개시된다. 이런 시기에, 도8c에 도시된 바와 같이, 낮은 유동 저항 영역(65) 내의 액체는 가동 부재(31)에 의한 조절의 해제와 함께 기포 발생 영역의 주변으로 즉시 유동할 수 있게 되고, 따라서 액체 유동 경로(10) 내에서 상류 측으로부터 하류 측으로의 강한 액체 유동을 발생시킨다. 이런 액체 유동은 메니스커스가 신속하게 흡인될 수 있게 하는 유동상에 작용한다. 이어서, 메니스커스의 후퇴 속도는 후단부 상의 액체 컬럼을 신속히 보다 두껍게 하기 위해 보다 느리게 된다.

전술한 바와 같이, 후단부는 기포(40)가 최대 체적을 나타내는 시간, 즉 소멸 개시시로부터 가동 부재(31)가 회복되기 시작하는 시간으로의 기간 동안에 보다 얇게 된다. 여기서, 이 기간은 도9의 시간 H로부터 시간 J 사이의 기간이다. 이어서, 본 실시예에 의하면, 발열 부재(2)는 가동 부재(31)가 상향으로 이동하는 동안에 구동된다. 따라서, 시기의 편차는 시간 F 등에서 기포(40)의 체적 변화와 가동 부재 사이에서 더 작게 된다. 이 가동 부재는 기포(40)의 체적 수축에 이어 거의 하향으로 이동된다. 결과적으로, 주요 액적과 연결된 액체 컬럼의 보다 얇은 부분(68)이 그 길이가 아주 짧게 존재하고 이어서 후속의 보다 두꺼운 부분이 도8c에 도시된 바와 같이 메니스커스로 연장되는 결과로 도9의 시간 H로부터 시간 J로의 시간 지연은 작게 된다.

이어서, 도8d에 도시된 바와 같이, 외부로 토출된 토출 액적과 액체 유동 경로(10) 내로 흡인된 메니스커스는 분리된다. 전술한 바와 같이, 보다 얇은 부분(68)이 토출된 액적과 메니스커스 사이의 후단부 상에 존재하므로, 이런 얇은 부분(68)은 이들을 분리시키기 위해 차단된다. 더욱이, 이런 얇은 부분(68)은 그 길이가 아주 짧게 되고, 따라서 한 위치에서 이를 신뢰성있게 차단하는 것을 용이하게 한다. 한편, 액체 컬럼은 이런 얇은 부분(68)을 제외하고는 두껍게 된다. 그 결과, 액체 컬럼은 토출 포트의 외부에서 분리되지 않는다. 대부분의 경우, 토출 포트의 외측 상의 액적을 남김없이 토출 포트 내로 흡인함으로써,부액적이 더 작아지게 된다.

도8e는 가동 부재가 초기 위치보다 발열 부재측에 오버슈트되는 상태를 도시한 것이다. 상류로부터 토출 포트 방향으로 이동하는 액체는 초기 위치 보다는 더 하류로 옮겨진다. 그후, 액체를 상류측으로부터 흡인하고 액체를 토출 포트를 향한 방향으로 밀어내는 합성 현상이 일어나게 된다. 동시에, 액체 유동 경로의 단면적의 팽창에 의해, 액체 흐름은 토출 포트를 향한 방향으로 증가되어, 토출 포트쪽으로의 메니스커스의 저장 속도를 가속시킨다. 이렇게, 본 실시예의 재충전 특성은 철저하게 향상된다.

전술된 대로, 구동 펄스는 기포(40)의 체적 변화와 가동 부재의 변위 간에 편차를 더 작게 하기 위해 가동 부재가 (스토퍼측으로) 상향 변위되는 상태에서 발열 부재에 인가된다. 그후, 더 짧은 시간 내에 가동 부재의 하방 변위의 완료로 인해, 부액적이 더 작아지게 된다. 또한, 부액적의 속도는 그것과 통합되는 그 부상 메인 액적과의 접촉을 용이하게 하기 위해 더 빨라지게 된다.

(제4 실시예)

이후에 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 본 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도10a 내지 도10f와 도11a 내지 도11e는 액체 유동 경로 방향을 따라 취한 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 도시하고, 그 공정을 도10a 내지 도10f와 도11a 내지 도11e로 나눔으로서 액체 유동 경로 내의 특성 현상을 도시한 단면도이다.

본 발명의 액체 토출 헤드의 경우에, 발열 부재(2)는 열에너지가 토출 액체로의 토출 에너지 발생 소자와 같이 액체 상에 작용하도록 하기 위해 편평하고 매끄러운 소자 기판(1) 상에 배열된다. 그후, 소자 기판(1) 상에, 액체 유동 경로(10)가 발열 부재(2)에 각각 대응 배치된다. 액체 유동 경로(10)는 토출 포트(18)와 연통하게 도고, 동시에 액체를 다수의 액체 유동 경로(10)에 공급하도록 공통 액실(13)과 연통하게 되어, 각각의 토출 포트(18)로부터 토출되는 액체의 양에 상당하는 액체의 양을 공통 액실(13)로부터 수용한다. 참조부호 M은 토출 액체에 의해 형성된 메니스커스를 나타낸다. 메니스커스(M)는 토출 포트(18)와 그 토출 포트와 연통되는 액체 유동 경로(10)의 내벽 각각에 의해 발생되는 모세관력에 의해 대개 부압인 공통 액실(13)의 내압에 대해 토출 포트(18)의 근방에서 균형을 이루게 된다.

액체 유동 경로(10)는 발열 부재(2)와 천정판(50)을 갖춘 소자 기판(1)을 접착함으로서 구성되고, 발열 부재(2)와 토출 액체가 접촉하게 되는 평면 근방의 영역에서, 토출 액체가 기포를 형성할 수 있도록 발열 부재(2)가 신속히 가열되는 기포 발생 영역(11)이 존재하게 된다. 기포 발생 영역(11)을 갖는 각 액체 유동 경로(10)의 경우, 가동 부재(31)는 각각 그 적어도 일부가 발열 부재(2)에 대면 배치되도록 배치된다. 가동 부재(31)는 토출 포트(18)를 향한 하류측 상에 그 자유단(32)을 구비하고, 동시에 그 일단부는 액체 유동 경로(10)의 상류측 상에 배치된 지지 부재(34)에 의해 지지되는 칸틸레버 형태로 배치된다. 특히, 본 실시예에 따라, 자유단(32)은 상류측을 향한 후방 파형 및 액체의 관성에 영향을 주는 상류측 상의 기포의 반부의 성장을 억제하기 위해 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배치된다. 그후, 기포 발생 영역(11) 내에 발생된 기포의 성장과 함께, 가동 부재(31)는 지지 부재(34)에 대해 변위될 수 있다. 이런 변위시에, 지지대(33)는 가동 부재(31)를 지지하기 위해 지지 부재(34)의 지지부로 된다.

기포 발생 영역(11)의 중심부 위에, 스토퍼(제어부)(64)는 상류측 상의 기포 반부의 성장을 억제하기 위해 어떠한 범위 내에서 가동 부재(31)의 변위를 제어하도록 배치된다. 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)로의 흐름에 있어서, 경계부로서 스토퍼(64)를 갖춘 상류측 상에서 액체 유동 경로(10) 보다 비교적 더 낮은 유동 경로 저항을 제공하는 더 낮은 유동 경로 저항 영역(65)이 배치된다. 그 영역(65) 내의 유동 경로 구조는 상부벽을 제공하지 않거나 또는 유동 경로 단면적을 더 크게 하도록 되어, 액체가 이동할 때 액체가 유동 경로로부터 수용하는 저항을 더 작게 한다.

위와 같이 배치된 구조로서, 헤드 구조가 형성되고, 종래 기술과는 달리, 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)의 각각이 각각의 토출 포트(18)를 제외하고 변위된 가동 부재(31)와 스토퍼(64) 간의 접촉에 의해 본래 밀폐 공간으로 되는 것을 특징으로 한다.

이제, 본 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 토출 작동에 대해 상세히 설명하기로 한다. 여기에서, 도10a 내지 도10f는 제1 액체 토출을 나타낸다. 도11A 내지 도11E는 제1 토출에 후속되는 제2 액체 토출을 나타낸다. 도12는 구동시에 기포의 체적과, 가동 부재의 변위를 도시한 그래프이다.

도10a는 발열 부재가 열을 발생시키기 전의 상태를 도시한 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재(2)에 인가되기 전의 상태를 도시한 것이다. 여기에서 중요한 것은 가동 부재(31)가 (초기 상태에서) 발열 부재(2)의 가열에 의해 발생된 각각의 기포에 대해 상류측 상의 기포의 반부에 대면하도록 배치된다는 점이고, 가동 부재(31)의 변위를 제어하는 스토퍼(64)가 기포 발생 영역(11)의 중심부 위에 배치된다는 점이다. 다시 말해, 유동 경로의 구조 및 각각의 가동 부재의 배치 위치로 인해, 상류측 상의 기포의 반부는 가동 부재(31)의 하방에 유지된다. 전기 펄스가 도12에 도시된 대로 시간 T=0에서 발열 부재에 인가된다면, 기포 발생 영역(11) 내에 충전된 액체의 일부는 막 비등과 함께 기포(40)를 발생하도록 발열 부재(2)에 의해 가열된다. 그후, 시간이 경과할 때, 기포(40)는 그 용적을 더 크게 하도록 성장된다. 여기에서, 이런 연결부에서, 가동 부재의 변위는 (도12에 나타낸 시간 A에서) 가동 부재의 반발력으로 인해 기포(40)의 체적 변화 보다 이후에 개시된다.

도12에 도시된 대로, 기포(40)의 성장으로 인해, 상류측 방향으로의, 즉 공통 액실(13)로의 흐름의 변화는 더 낮은 유동 경로 저항 영역(65)의 존재에 의해 더 큰 흐름으로 된다. 그러나, 가동 부재(31)가 스토퍼(64)의 근방에서 변위되거나 또는 스토퍼와 접촉하게 될 때, (도12의 시간 B에서) 어떠한 또 다른 변위는 제어된다. 그 결과, 상류측을 향한 방향으로의 액체 변화는 거기에서 크게 제한된다. 다시 말해, 이런 상태에서의 변위된 가동 부재(31)로 인해, 액체 유동 경로(10)의 상류측(적어도 기포 발생 영역(11)의 중심의 상류측)은 실제 밀폐된다. 그 결과, 액체와 기포(40)의 분리는 액체 유동 경로(10)와 그 상류측 상에 배치된 공통 액실(13) 사이에서 실제 중단된다. 이렇게, 상류측으로의 기포(40)의 성장은 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 그럼에도 불구하고, 상류측 방향으로의 액체를 이동시키는 힘이 크기 때문에, 가동 부재(31)는 상류 방향으로 당겨지는 형태로 응력을 수용하여, 그러한 상태에서 유지된다. 이런 기간 중에, 기포(40)는 (도12에서의 시간 C에서) 전술된 최대 용적을 제공하도록 성장하게 된다. 도10b는 기포(40)가 기포 발생 영역(11)에서 최대로 성장하게 되는 상태를 도시한 것이다. 이런 연결부에서, 액체 유동 경로(10) 내의 액체는 기포(40) 발생에 의해 가해진 압력에 의해 하류측 및 상류측으로 이동된다. 상류측 상에서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 성장에 으해 변위되고, 하류측 상에서 토출 액적(66)은 토출 포트(18)로부터 날아가게 된다.

본 발명에 따라, 직선 유동 경로 구조는 토출 포트측 상의 기포(40) 부분과 토출 포트 사이에서 유지되고, 즉, 그 구조는 도23에 도시된 대로 "선형 연통 상태"로 된다. 이런 상태는 기포 발생시에 발생된 압력 파형의 전파 방향이 그 토출 방향 뿐만 아니라 액체의 흐름 방향과 선형으로 일치하도록 되고, 이어서 압력 파동이 발생되는 것이 더 바람직하다. 토출 방향 및 그 토출 속도와 같은 토출된 액적(66)의 매우 높은 수준의 토출 상태에서 안정화하도록 하는 방식으로 이상적인 상태를 얻는 것이 바람직하다. 본 발명의 경우에, (특히 기포 발생에 더 영향을 주는 토출 포트측 상의 (하류측 상의) 발열 부재로 인해) 단지 그 구조가 직선 상에서 토출 포트(18)를 발열 부재(2)에 직접 연결하도록 배치된다면 이상적인 상태를 얻거나 또는 그 구조가 거의 이상적인 상태로 되게 되는 정의로서 충분하게 되어야 한다. 액체가 유동 경로 내에 존재하지 않게 되면, 이렇게 얻게 된 상태를 외부로부터 볼 수 없게 된다. 특히, 발열 부재의 하류측은 이런 상태에서 관측될 수 있다.

그 후에, 도10c에 도시된 대로, 기포(40)의 수축은 기포 내부의 부압이 전술된 막 비등에 이어 액체 유동 경로 내의 하류측으로의 액체의 이동을 극복할 때 개시된다. 이런 연결부에서, 기포의 성장에 의해 가해진 액체의 힘은 계속 상류측에서 커지게 된다. 따라서, 가동 부재(31)는 기포(40)의 수축이 개시된 후에 일정 기간 동안 스토퍼(64)와 계속해서 접촉하게 되고, 대부분의 수축된 기포(40)는 토출 포트(18)로부터 상류 방향으로의 액체의 이동력을 압력을 가하게 된다. 다시 말해, 도10b에 도시된 단계 바로 후에, 액체 유동 경로(10)의 상류측은 스토퍼(64)와 접촉하는 변위된 가동 부재(31)에 의해 밀폐되어, 토출 포트(18)를 제외하고 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10)를 실제 밀폐 공간 내에 있게 한다. 따라서, 기포(40)의 수축 에너지는 토출 포트(18) 근방의 액체를 상류 방향으로 이동시키는 힘으로서 작용한다. 따라서, 메니스커스(M)는 토출된 액적(66)에 연결된 액체 컬럼을 신속히 분리하도록 토출 포트(18)로부터 액체 유동 경로(10)의 내측 후방으로 상당히 흡인된다. 그후, 도10d에 도시된 바와 같이, 합성 부액적(보조-액적)(67)은 더 작아지고, 토출 포트(18)의 외측면 상에 남게 된다.

도10d는 그 소멸 과정이 완료된 토출 액적(66)과, 메니스커스(M)가 절개되는 상태를 도시한 것이다. 처음에, 더 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에서, 가동 부재(31)의 탄성도는 상류 방향으로의 액체의 이동력을 극복하게 된다. 그후, 가동 부재(31)는 (변위 상태로부터 초기 상태로) 그 하향 이동을 개시한다. 이와 함께, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에서의 유동이 하류측 방향으로 (도12에서 시간 D에서) 시작된다.

여기서, 동시에 하류 유동 저항 영역(65)의 하류측 방향으로의 유동은 더 작은 유동 경로 저항을 가지므로, 그 유동은 더 커지게 되고 스토퍼(64)를 통해 액체 유동 경로(10)로 유동된다. 결과적으로, 메니스커스(M)가 액체 유동 경로(10)의 내부로 들어오게 하는 유동은 급작스럽게 감소된다. 그 때, 메니스커스(M)는 기포가 발생되는 위치에서 비교적 느린 속도로 복귀되기 시작하고, 액체 기둥을 당기면서 토출 포트(18) 외측에 남아 있다. 따라서, 메니스커스의 진동을 고속으로 정착시킬 수 있다.

한편, 토출된 액적 바로 다음에 남아 있는 토출된 액적(66)과 부액적(67)은 도10c에 도시된 바와 같이 신속한 메니스커스 당김으로 인해 서로 매우 밀접하게 근접된다. 여기서, 소위 슬립 스트림 현상이 발생되고, 이것은 토출된 액적을 근접하게 따르는 부액적이 비행중인 토출 액적(66) 후방에 발생하는 와류로 인해 끌어당겨지게 한다.

다음으로, 이런 현상에 대해 상세히 설명된다. 종래의 액체 토출 헤드에 의하면, 액적은 액체가 액체 토출 헤드의 토출 포트로부터 토출되는 순간에 구형이 아니다. 액적은 그 도입 단부에 구형 부분을 갖는 거의 액체 기둥 형태로 토출된다. 따라서, 트레일부는 주 액적과 메니스커스 모두에 의해 신장되고, 트레일부가 메니스커스로부터 잘려나갈 때, 부액적 도트들에 트레일부가 형성된다. 여기서, 부액적들이 주 액적과 함께 기록 매체로 비산된다는 것이 알려져 있다. 부액적들은 주 액적 뒤에 비산되고, 또한 부액적들을 메니스커스에 의해 당겨진다. 그러므로, 그 토출 속도는 그 충격 위치가 주 액적으로부터 벗어나게 하는 정도로 더 느려진다. 이것은 프린트의 품질을 저하시킨다. 본 발명의 액체 토출 헤드에 따르면, 메니스커스를 끌어당기는 힘은 전술된 바와 같이 종래의 액체 토출 헤드보다 훨씬 크다. 따라서, 트레일부에 제공된 인출력은 주 액적이 토출되어진 후에 더 크다. 트레일부가 메니스커스로부터 나오는 힘은 그 시기가 더 빨라짐에 따라 더 커진다. 도10c에 도시된 바와 같이, 메니스커스가 인출되는 힘이 더 커지고 빨라짐에 따라, 주 액적과 메니스커스 사이의 트레일부는 액체 기둥의 상기 부분이 종래것보다 더 얇아지도록 신속하게 당겨진다. 액체 기둥은 이런 얇은 부분에서 용이하게 잘려나갈 수 있다. 결과적으로, 트레일부로부터 형성된 부액적 도트들은 훨씬 더 작아지고, 주 액적과 부액적 도트들 사이의 거리도 또한 더 짧아진다. 또한, 트레일부가 메니스커스에 의해 장시간동안 연속적으로 당겨지지 않으므로, 그 토출 속도가 더 느려지지 않는다. 따라서, 부액적(67)는 토출된 액적(66) 뒤에 발생하는 슬립 스트림 현상에 의해 주 액적으로 당겨진다.

이런 점에서, 트레일부가 더 얇아지도록 메니스커스가 신속하게 당겨질 수 있는 이유는 기포(40)가 수축될 때 액체 유동 경로(10)의 상류측이 폐쇄되므로 상류측으로부터 액체가 끌어당겨지지 않고 단지 (토출 포트에 가까운) 하류측으로부터만 끌어당겨지기 때문이다. 이런 상태는 도12의 C에서의 시간(즉, 기포(40)가 최대 체적을 갖고 사라지기 시작한다)과 D에서의 시간(즉, 가동 부재(31)가 복귀되기 시작한다) 사이에서만 나타난다.

도10e는 도10d에 도시된 상태가 더욱 진전된 상태를 도시한다. 여기서, 부액적(67)는 토출된 액적(66)에 여전히 근접해 있고, 동시에 액적은 부액적로 당겨진다. 그 다음에, 슬립 스트림 현상에 의해 가해진 당김력은 더 커지게 된다. 한편, 상류측으로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로의 액체 이동은 상류측으로부터 당겨지고, 액체는 토출 포트(18) 방향으로 가압되는 데, 그 이유는 가동 부재(31)의 오버슈트 변위는 가동 부재가 초기 위치보다 더 낮게 (도12에서 시간 E에서) 변위되게 하기 때문이다. 또한, 스토퍼(64)가 제공됨으로써 액체 유동 경로의 단면 영역의 팽창에 의해, 액체 유동은 토출 포트(18)의 방향으로 증가되어 메니스커스(M)의 토출 포트(18)로의 복귀 속도를 향상시킨다. 이런 방식으로, 본 실시예의 재충전 특성이 현저히 개선된다.

도10f는 도10e에 도시된 상태가 보다 진행된 상태를 도시하고, 부액적(67)는 토출된 액적(66)으로 포착된다. 토출된 액적(66) 및 부액적(67)의 혼합 본체는 다른 실시예에서의 토출마다의 임의의 상태하에서 반드시 발생되는 현상인 것은 아니다. 상태에 따라, 그러한 현상이 발생되기도 하고 전혀 일어나지 않기도 한다. 그러나, 부액적들을 제거함으로써 또는 부액적들의 양을 적어도 감소시킴으로써, 프린트의 품질에 대해 일어날 수 있는 역효과를 최소화하도록 기록 매체 상의 부액적 도트와 주 액적의 충격 위치들 사이에는 거의 이탈이 없다. 즉, 인쇄된 화상의 선명도가 향상되어 프린트의 품질을 개선하고, 동시에 미스트가 되는 것을 방지하고 발생된 미스트가 인쇄 매체와 기록 장치의 내부를 불순하게 할 수도 있는 손상을 감소시킨다.

한편, 가동 부재(31)는 그 오버슈팅 반응으로 인해 스토퍼(64)를 향한 방향으로 또 다시 변위된다. 그 다음에, 가동 부재(31)의 구성, 영율, 액체 유동 경로 내의 액체의 점성 및 중력에 의해 감쇠 진동이 발생된다. 감쇠 진동이 안정되기 전에, 제2 액체 토출 조작이 일어난다. 즉, 본 실시예에 따르면, 액체가 동일한 토출 포트(18)로부터 연속적으로 두번 토출되면, 가동 부재(31)의 진동이 이전의 액체 토출이 완료에 이어 안정되기 전에 도11a에 도시된 바와 같이 하방으로(스토퍼(64)로부터 분리되는 방향) 변위될 때 다음 구동 펄스가 (도12의 시간 F에서) 발열 부재(2)에 제공된다.

그 다음에, 도11b에 도시된 바와 같이, 가동 부재(31)가 하방으로 변위될 때, 기포(40)가 발생되고 기포 발생 영역(11)에서 성장된다. 가동 부재(31)에는 예비 하방 가속이 제공되므로, 가동 부재(31)의 변위 시기는 기포(40)의 변위 및 발생에 대해 느려지고, 상당히 큰 시간 지연이 발생된다. 이런 경우에, 기포(40)는 하류측(토출 포트(18)측) 및 상류측(공통 액실(13)측) 상에서 동등하게 성장되는 경향이 있지만, 가동 부재(31)의 하방 변위에 의해 가해진 (스토퍼(64)로부터 이격되는 방향)힘에 의해 상류측으로의 기포(40)의 성장이 억제된다. 그 다음에, 상류측으로 성장이 억제되는 정도로, 하류측으로의 기포(40)의 성장이 증진된다. 상류측으로의 기포의 성장은 액체 토출에 직접 작용하는 에너지가 된다.

도12의 시간(G)에서, 가동 부재(31)는 액체 유동 경로(10)의 상류측에 근접하여 스토퍼(64)에 접촉된다. 기포 발생 영역(11)은 토출 포트(18)를 제외하고는 본질적으로 폐쇄된 상태이다. 도12의 시간(H)에서, 기포(40)는 도10c에 도시된 바와 같이 최대 부피를 제공한다. 이런 경우에, 토출 액적(66)은 토출 포트(18)로부터 토출된다.

다음으로 소멸 과정이 시작된다. 기포(40)의 소멸의 초기 단계에서, 그 수축은 토출 포트로부터의 액체 이동이 메니스커스에서 크게 일어나게 한다. 따라서, 토출된 액적에 연결된 액체 기둥은 잘려 나간다. 시간(H)에서, 가동 부재(31)는 도11d에서와 같이 스토퍼와 접촉되고 변위된 상태에 있다. 액체 유동 경로(10)이 상류측은 본질적으로 폐쇄되어 기포(40)의 수축에 의해 가해진 흡입력이 주로 메니스커스로부터 액체로의 끌어당김시에 작용한다. 메니스커스의 수축력은 따라서 더 빨라지고 강해진다.

전술한 바와 같이, 트레일부는 기포(40)가 최대 부피를 제공하는 때, 즉 가동 부재(31)가 그 복귀(도12에서 시간 J)를 시작하는 때로 소멸(도12에서 시간 H)이 시작되는 때로부터 주기 중에 더 얇아진다. 그 다음에, 본 실시예에 따라, 발열 부재(2)는 가동 부재(31)가 하방으로 변위될 때 구동된다. 그러므로, 시기의 편차는 시간(F)에서 기포(40)의 부피 변화와 가동 부재 사이에서 더 커진다. 그러므로, 도12에서 시간(H)와 시간(J) 사이의 시간 간격이 크고, 따라서 메니스커스에서 빠르게 끌어당겨진다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따라 기포의 전방 성장이 증진되어 토출 액적의 속도를 더 빠르게 한다. 결과적으로, 외부로 토출되는 토출 액적의 상대 속도와 내부로 끌어당겨지는 메니스커스에서의 차이는 너무 커져서, 이는 액체 기둥의 트레일부를 더 용이하게 분리시킨다. 그러한 더 용이해진 분리에 의해, 도11e에 도시된 바와 같이, 토출된 액적은 양호한 상태로 잘려나가고, 동시에 부액적들의 일부가 미세하게 발생되더라도 부액적들이 토출된 액적에 의해 흡수되는 데, 그 이유는 이런 부액적들이 토출된 액적 근처에 위치하고 슬립 스트림 현상이 발생하여 비산되는 토출 액적 후방에 와류에 의해 부액적들을 끌어당긴다.

마지막으로, 시간(J)에서, 가동 부재(31)는 하방 변위를 개시하고, 그 유동은 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에서 하류측 방향으로 (토출 포트를 향해) 개시된다. 이런 경우에, 가동 부재의 조정성이 완화된다. 이와 함께, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에서의 액체가 즉시 기포 발생 영역 근처에서 유동될 수 있고, 따라서 액체 유동 경로(10)에서 상류측으로부터 하류측으로 강한 유동이 발생된다. 이런 액체 유동은 메니스커스에서 신속하게 끌어당겨지는 유동에 반작용하여 메니스커스의 수축 속도를 신속하게 낮춘다. 결과적으로, 액체 기둥의 트레일부가 더 두꺼워진다. 액체 기둥의 상기한 두꺼운 부분은 토출 포트(18)의 외측에 남지 않으나, 토출 포트의 내부로 천천히 당겨진다. 그 다음에, 도11e에 도시된 바와 같이, 가동 부재(31)는 초기 단계로 복귀된다.

이렇게 배열된 구성에 의하면, 상류측으로부터 토출 포트로 향하는 액체 이동은 초기 위치보다 더 하방으로 변위된다. 그 다음에, 그에 따른 현상이 발생되어 액체를 하류측으로부터 끌어당겨서 액체를 토출 포트를 향한 방향으로 액체를 가압한다. 동시에, 액체 유동 경로의 단면 영역의 팽창에 의해, 액체 유동이 토출 포트를 향한 방향으로 증가되므로, 토출 포트를 향한 메니스커스의 복귀 속도를 가속시킨다. 이런 방식으로, 본 실시예의 재충전 특성이 현저히 개선된다.

전술한 바와 같이, 가동 부재가 (스토퍼로부터 떨어지는 방향으로) 하방으로 변위되는 상태에서 발열 부재에 구동 펄스가 인가된다.

따라서, 보다 높은 액체 토출 속도 및 효율을 갖도록 기포(40)의 성장 방향이 제어된다. 동시에, 부액적의 속도는 보다 빨라져서 비행시 주 액적과 부액적 사이의 통합을 위해 주액적과 접촉하기 용이하게 된다. 이런 방식으로, 부액적은 보다 작아진다.

(제5 실시예)

이하, 이전 실시예와는 약간 다르지만 보다 쉽게 설명된 기포 이동 메카니즘이 적용된 잉크 토출 헤드의 다른 구조를 설명하기로 한다.

도13a 내지 도13e는 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 액체 유동 경로 방향을 따라 도시한 단면도로서, 도13a 내지 도13e로 공정을 분할함으로써 액체 유동 경로에서 특성 현상을 도시한다.

본 실시예의 액체 토출 헤드에서, 액체를 토출하기 위한 토출 에너지 발생 소자로서 액체에 열 에너지가 작용 가능하도록 발열 부재(2)는 편평하고 매끄러운 소자 기판(1) 상에 배치된다. 그 후, 소자 기판(1) 상에, 액체 유동 경로(10)가 발열 부재(2)에 대응하여 각각 배치된다. 액체 유동 경로(10)는 토출 포트(18)와 연결되며, 동시에 다수의 액체 유동 경로에 액체를 공급하기 위한 공통 액실(13)과 연결되어, 각 토출 포트(18)로부터 토출되는 액체의 양에 대응하는 액체의 양 만큼을 공통 액실(13)로부터 받는다. 기준 표시(M)는 토출 액체에 의해 형성된 메니스커스를 표시한다. 메니스커스(M)는, 각 토출 포트(18) 및 그와 연결된 액체 유동 경로(10)의 내벽에 의해 발생된 모세관력에 의해 통상 부압인 공통 액실(13)의 내압에 대해 토출 포트(18)의 근처에서 균형잡힌다.

액체 유동 경로(10)에는 발열 부재(2) 및 천정 판(50)이 제공되며, 발열 부재(2) 및 토출 액체가 접촉하는 면 근처의 영역에, 발열 부재(2)가 신속히 가열되어 액체를 토출하여 기포을 형성할 수 있게 하는 기포 발생 영역(11)이 존재한다. 각각 기포 발생 영역(11)을 갖는 액체 유동 경로(10) 각각에 대해, 가동 부재(31)가 배치되어 적어도 그 일부가 발열 부재(2)를 향하도록 배치된다. 가동 부재(31)는 토출 포트(18)를 향해 하류측에 자유단(32)을 가지며, 액체 유동 경로(10)의 상류 측 상에 배치된 지지 부재(34)에 의해 지지된다. 특히, 본 실시예에 따르면, 자유단(32)은 액체의 이너시아 및 상류측을 향한 후방파에 영향을 줘서 상류측 상에 기포의 절반의 성장을 억제하기 위해 기포 발생 영역(11)의 중심부 상에 배치된다. 따라서, 기포 발생 영역(11)에서 발생된 기포의 성장과 함께, 가동 부재(31)는 지지 부재(34)에 대해 변위될 수 있다. 이런 변위에서, 지지점(33)은 가동 부재(31)를 지지하기 위해 지지 부재(34)의 지지 부분이 된다.

기포 발생 영역(11)의 상류 측의 단부의 상류 위로 또는 상류 측의 단부 위로, 액체 제어부(64)가 위치되어, 액체 유동 경로(10)의 액체의 유동을 제어하고 동시에 임의의 범위 내로 가동 부재(31)의 변위를 제한한다. 액체 제어부(64)는, 가동 부재(31)의 자유단(32)이 액체 제어부(64)의 하류측 상에 위치될 수 있도록 기포 발생 영역(11)보다 상류에 위치된다.

상술된 구조에 의해, 종래의 구조와는 달리, 기포 발생 영역(11)을 갖는 각 액체 유동 경로(10)가 각 토출 포트(18)을 제외하고 멈치(64) 및 변위된 가동 부재(31) 사이의 접촉에 의해 확실히 밀폐된 공간이 되는 점에 특징이 있는 헤드 구조가 형성된다.

이하, 본 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 토출 작동을 설명하기로 한다.

도13a는 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 부재(2)에 가해지기 전의 상태를 도시하며, 발열 부재가 열을 발생시키기 전의 상태를 도시한다. 여기서 중요한 점은 가동 부재(31)가 발열 부재(2)의 가열에 의해 발생된 각 기포에 대해 상류측에 기포의 절반을 향해도록 위치되며, 가동 부재의 변위를 제어하는 액체 제어부(64)가 기포 발생 영역(11)의 상류측에 배치된다는 점이다. 즉, 유동 경로의 구조 및 각 가동 부재의 배치 위치로, 상류측에 기포의 절반이 가동 부재(31)에 대해 아래로 유지된다.

도13b는 기포 발생 영역(11) 내에 충전된 액체의 일부가 발열 부재(2)에 의해 가열되고, 그 후, 기포(40)가 막 비등과 함께 최대로 성장되는 상태를 도시한다. 이 연결부에서, 액체 유동 경로(10) 내의 액체는 기포(40)의 발생에 의해 가해진 압력에 의해 하류측 및 상류측으로 이동된다. 상류측에서 가동 부재(31)는 기포(40)의 성장에 의해 변위되며, 하류측에서 토출 액적(66)이 토출 포트(18)로부터 비산된다. 여기서, 가동 부재(31)는 액체 제어부(64)의 근처로 변위되거나 또는 그와 접촉하여 더 이상의 변위가 제어된다. 그 후, 가동 부재(31)과 액체 유동 경로(10)의 벽면 사이의 간극을 통해 가동 부재(31)의 하류측으로부터 유동되는 액체가 제한된다. 따라서, 기포 발생 영역(11)의 상류측으로 향해지는, 즉, 공통 액실(13)로 향한 액체 유동은 제한된다. 동시에, 상류측으로의 기포(40)의 성장은 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 따라서, 기포(40)는 토출의 수행에 기여하는 하류측으로 성장된다. 액체 제어부(64)의 상류측 상에 더하여, 하류측을 향한 액체의 유동은 크게 제한된다.

본 발명에 따르면, 직선 유동 경로 구조가 토출 포트측 상의 기포(40)의 부분과 토출 포트 사이에 유지된다. 즉, 구조는 "선형 연통 상태"이다. 특히 양호하게는, 이런 상태는, 기포 형성시 발생된 압력파의 전파 방향이 액체의 토출 방향뿐만 아니라 액체의 유동 방향과 선형으로 일치되어 압력파를 따라 발생되도록 이루어진다. 토출 방향 및 토출 속도외 같은 토출액 액적(66)의 토출 상태를 극히 높은 수준으로 안정화시키는 방식으로 이상적인 상태를 얻는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, (특히, 기포 발생시 보다 영향을 미치는 토출 포트 측에 (하류 측에) 발열 부재를 갖는) 발열 부재(2)와 토출 포트(18)를 직선으로 직접 연결하는 구조로 배치되기만 한다면, 이상적인 상태를 얻거나 또는 구조를 이상적인 상태에 근접시키기 위한 한정 중 하나로서 충분히 양호할 것이다. 이렇게 얻어진 상태는 액체가 유동 경로에 없다면 토출 포트의 외부로부터 관찰될 수 있을 것이다. 여기서, 특히, 발열 부재의 하류측은 이런 상태에서 관찰 가능하게 제조된다..

도13c는 기포(40)의 수축이 시작되어 토출된 액적(66) 및 메니스커스(M)이 절단되는 상태를 도시한다. 가동 부재(31)가 없으면, 기포 발생 영역(11)로 상류로부터 향해지는, 기포(40)의 수축에 의해 발생된 신속한 액체 유동은 액체 제어부(64)의 발치의 영역(A) 내에 그리고 하류측의 영역(B) 내에 액체 정체를 때때로 발생시킬 수도 있다. 그러나, 가동 부재(31)가 배치되면, 가동 부재(31)이 기포(40)의 수축과 함께 액체 제어부(64)를 떠나도록 하향 변위될 때, 액체는 가동 부재(31)의 상부 면과 가동 부재(31)의 측 단부 사이의 간극 및 액체 유동 경로(10)의 측벽들을 통해 하류로 유동될 수 있다. 따라서, 액체 제어부(64)의 상류 근처에, 하류측을 향한 방향으로 신속한 유동이 분산된다. 그 결과, 토출 포트(18)을 향한 방향으로 속도 성분이 제공된 영역(A)에서의 액체에 대해서도 가능하도록, 액체 제어부(64)의 상류의 근처에서 액체 유동은 일단 보다 느려진다.

또한, 기포(40)의 수축 때문에 하향 변위가 시작된 가동 부재(31)는 도13c에서 도시된 바와 같이 영역(B)에서 와류를 야기한다. 이런 와류에 의해, 영역(B) 상의 액체는 액체의 정체를 발생하지 않고 공통 액실(13)측으로부터 토출 포트(18)를 향한 방향으로 액체 유동에 의해 포획되어, 그 후, 토출 포트(18)을 향해 유동된다.

상술된 바와 같이, 액체 제어부(64)화 함께 액체 유동 경로(10)에서 가동 부재(31)의 제공에 의해, 액체 제어부(64)의 근처에서의 액체를 토출 포트(18)을 향한 방향으로 유동될 수 있게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 액체 유동 경로(10)에서 나머지 기포(40)는 토출 포트(18)로부터 외부로 배출되는 효과가 있다. 이런 방식으로, 액체 유동 경로(10)에서의 잔류 기포에 의한 불안정한 토출이 감소되어 보다 높은 인쇄 화질을 유지하는 것이 가능하다.

도13d에서, 가동 부재(31)가 초기 위치보다 발열 부재측으로 치우친 것을 나타내도록 도13c에서 표시된 상태가 진행된다. 상류로부터 토출 포트(18)로의 방향으로 액체 이동은, 액체가 상류측으로부터 흡입되어 초기 상태를 지나 가동 부재(31)의 하향 변위에 의해 그리고 또한 액체 유동 경로(10)의 단면 면적의 팽창에 의해 토출 포트(18)를 향한 방향으로 액체를 압출시키는 현상을 야기하며, 액체 제어부(64)가 존재하는 경우, 액체 유동은 토출 포트(18)를 향한 방향으로 증가되어 토출 포트(18)로 메니스커스(M)의 복귀 속도를 가속시킨다. 이런 상태에서, 액체 제어부(64)의 근처의 영역(A)에 액체 정체도 없으며 영역(B)에 와류도 없어서, 액체 유동 경로(10) 내의 액체는 토출 포트(18)로 균일하게 향해진다. 이런 방식으로, 본 실시예의 재충전 특성이 극적으로 개선된다.

도13e는 도13d에서 도시된 상태에서 보다 진행된 도면으로서, 하향으로 치우친 가동 부재(31)가 통상의 상태보다 큰 탄성에 의해 상향으로 치우친 상태를 도시한다. 이런 연결부에서, 가동 부재(31)의 변위는 도13b에서 도시된 것보다 작다. 따라서, 이는 액체 유동 경로(10) 내의 액체 유동을 크게 변화시키지 않는다. 역시 토출 포트(18)로부터 액체가 토출되지 않는다. 그 후, 가동 부재(31)가 가동 부재(31)의 형상에 의해 결정된 감쇄 진동, 영 계수, 액체 유동 경로 내의 액체의 점성 및 중력에 의해 안정되며, 최종적으로 초기 위치에서 정지된다.

가동 부재(31)의 상방 변위에 의해서, 공통 액실(13)로부터 토출 포트(18)쪽 방향의 액체의 유동은 토출 포트(18)의 근방에서 메니스커스(M)의 운동을 신속하게 안정화시키도록 제어된다. 따라서, 토출 상태를 불안정하게 해서 인쇄물의 품질을 열화시킬 수도 있는 메니스커스(M) 오버슈팅(overshooting) 현상과 기타 요인들을 상당히 감소시킬 수 있게 된다.

(제6 실시예)

도14a 내지 도14f는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 액체 유동 경로의 방향을 따라 도시하고 있으며, 또 그 과정을 도14a 내지 도14f로 분할해서 액체 유동 경로의 특징적인 현상을 도시하고 있는 단면도이다.

본 실시예의 액체 토출 헤드는 가동 부재(31)가 기포(41)의 성장과 더불어 변위될 때 가동 부재(31)가 액체 제어부(64)와 접촉 상태에 있게 된 후에도 가동 부재(31)의 선단부가 변위 가능하게 되어 있다는 점에서 제5 실시예와 관련해서 설명된 액체 토출 헤드와는 상이하다. 모든 다른 구조는 제1 실시예의 액체 토출 헤드와 동일하다.

도14a는 전기 에너지 등이 발열 부재(2)에 인가되기 전의 상태, 즉 발열 부재(2)가 열을 발생시키기 전의 상태를 도시한 도시하고 있다.

도14b는 기포 발생 영역(11) 내의 액체가 발열 부재(2)에 의해 가열되고, 기포가 막 비등과 더불어 발생되는 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서, 가동 부재(31)가 변위되고, 메니스커스(M)가 발포와 더불어 기포(40)의 성장 및 액체 유동 경로(10) 내의 액체의 이동에 의해 외적으로 팽창된다.

도14c는 발생된 기포(40)가 최대 최적을 나타내는 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서, 가동 부재(31)는 액체 제어부(64)와 접촉 상태가 되도록 변위된다. 이와 동시에, 상기 접촉점(45)에서 시작해서 자유단(32)까지의 부분은 굽힘점인 접촉점(35)에 의해 상방으로 더욱 변위된다. 가동 부재(31)의 자유단(32)이 액체 유동 경로(10)의 천정에 접근하게 또는 그 천정과 접촉 상태가 되게 변위되면, 어떠한 추가 변위도 규제된다. 따라서, 기포 발생 영역(11)의 상류측, 즉 공통 액실(13)쪽 방향으로의 액체의 이동이 제한된다. 또한, 액체 제어부(64)의 상류측 상에서도 상류 방향으로의 액체의 이동이 제한된다.

도14d는 기포(40)가 수축된 상태를 도시하고 있다. 이 상태에서, 액체 제어부(64)의 상류측 근방에서의 액체의 급속한 유동이 도13과 관련해서 설명한 경우에서와 같이 가동 부재(31)의 하방 변위와 더불어 분산된다. 그 결과, 영역(A)에 있는 액체에는 토출 포트(18)쪽 방향으로의 속도 성분이 제공된다. 이와 동시에, 와류가 영역(B)에서 발생한다.

본 실시예에 따르면, 가동 부재(31), 액체 제어부(64) 및 액체 유동 경로의 측벽에 의해 포위되는 영역(B)에서의 액체의 체적은 작다. 따라서, 가동 부재(31)의 하방 변위에서 발생되는 와류는 제5 실시예의 경우에서보다 더 빠르다. 이 고속 와류에 의해, 영역(B)에 있는 액체는 정체되기가 더욱 어렵게 되고 토출 포트(18)쪽 방향으로의 액체 유동과의 합류가 공통 액실(13)을 형성하기 때문에, 와류는 토출 포트(18) 방향으로 안내된다. 이 방식으로 와류가 합류되면, 와류는 상류로부터 토출 포트(18) 쪽으로 향한다. 그 결과, 토출 포트(18) 쪽으로의 액체 유동이 증가되어 메니스커스(M)의 토출 포트(18) 쪽으로의 회복을 가속화시킨다.

도14e는 가동 부재(31)가 초기 위치보다 발열 부재(2) 쪽으로 오버슈팅된 상태를 도시하고 있다. 도14f는 하방으로 오버슈팅된 가동 부재(31)가 탄성력에 의해 상방으로 오버슈팅된 상태를 도시하고 있다. 도14e 내지 도14f에 도시된 상태는 도13d 및 도13e와 관련해서 설명한 상태와 동일하다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

(기타 실시예)

이하에서는 상술한 액체 토출 방법을 이용해서 헤드에 적용 가능한 각종 실시예에 대해 설명하기로 한다.

(가동 부재)

도15a 내지 도15c는 가동 부재(31)의 다른 형상을 도시한 도면이다. 도15a는 장방형 형상을 도시하고 있고, 도15b는 가동 부재의 작동을 보다 용이하게 하는 소폭의 지지점을 갖는 형상을 도시하고 있으며, 도15c는 가동 부재의 견고성을 향상시키기 위해서 광폭의 지지점 면을 갖는 형상을 도시하고 있다.

상기 실시예에 있어서, 가동 부재(31)는 두께가 0.5 ㎛인 니켈로 형성되었다. 그러나, 그 재료는 반드시 그것으로 제한되는 것은 아니다. 가동 부재를 형성하는 재료로는 그 재료가 토출 액체에 대한 내용해성을 가질 뿐만 아니라 가동 부재로서 양호한 상태로 작동할 수 있는 탄성을 갖고 있기만 하면 충분하다.

가동 부재(31)용 재료로는, 은, 니켈, 금, 티타늄, 알루미늄, 플래티늄, 탄탈륨 스테인레스 강, 인청동, 또는 이들의 합금 등의 고내구성을 갖는 금속; 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 등의 니트릴기 수지, 폴리아미드 등의 아미드기 수지; 폴리카보네이트 등의 카르복실기 수지; 폴리아세탈 등의 알데히드기 수지; 폴리 설폰 등의 설폰기 수지 또는 액정 중합체 또는 기타 수지 및 그 혼합물; 금, 은, 텅스텐, 탄탈륨, 니켈, 스테인레스 강, 또는 이들의 합금 등의 잉크에 대한 높은 내성을 갖는 금속, 또는 잉크에 대해 내성을 얻기 위해서 이들 중 어느 하나가 피복된 것; 또는 폴리 아세탈 등의 아미드계 수지; 폴리아세탈 등의 알데히드기 수지; 폴리에테르 케톤 등의 케톤기 수지; 폴리이미드 등의 이미드기 수지; 폴리에틸렌 등의 에틸기 수지; 멜라민 수지 등의 아미노기 수지; 크실렌과 그 화합물 등의 메티롤기 수지; 또는 이산화 실리콘, 질화 실리콘 및 그 화합물 등의 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 가동 부재(31)에 있어서는 그러한 목적을 수행하도록 두께가 ㎛ 차수인 가동 부재를 사용하게끔 되어 있다.

이제, 발열 부재와 가동 부재간의 배치 관계에 대해 설명하기로 한다. 발열 부재와 가동 부재를 최적으로 배치하면, 발열 부재에 의한 발포의 수행시 액체 유동을 적절하게 제어하고 액체를 효과적으로 이용할 수 있게 된다.

소위 버블 제트 기록 방법을 채택하고 있는 즉 잉크에 열 에너지 등을 인가함으로써 잉크의 급격한 체적 변화를 수반하는 상태 변화가 이루어지고, 이런 상태 변화에 기초한 작용력에 의해 각각의 토출 포트로부터 잉크가 토출되어 이 잉크를 화상 형성용 기록 매체에 고착시키는 종래 기술에 따르면, 발포가 수행되지 않는 영역(S)이 존재하고, 이것은 발열 부재의 면적과 잉크 토출량간의 비례 관계와 관련이 있음을 도16의 도면으로부터 명백하게 알 수 있다. 또한, 발열 부재 상에서 관찰 가능한 연소 상태로부터, 발포를 수행하지 않은 상기 영역(S)은 각 발열 부재의 주연부 상에 존재함을 이해할 수 있다. 다음, 발열 부재의 주연부 상의 약 4 ㎛의 폭이 발포에 참가하지 않은 것으로 추정된다.

따라서, 발포 압력을 효과적으로 이용하기 위해서는, 상기 영역이 각 가동 부재의 효과적인 작용을 위한 유효 발포 영역 바로 위에 배열되어야 하며, 상기 유효 발포 영역은 발열 부재의 주연부의 약 4 ㎛ 이상만큼 내측에 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는 기포 발생 영역의 거의 중심부에서 상류측과 하류측 상의 액체 유동 경로[이것은 중심으로부터 액체 유동 방향으로 약 ± 10 ㎛ 범위 내에 있음]내에 액체 유동에 작용해서 발포 작용을 발포가 개별적으로 수행되는 단계와 발포가 일체로 수행되는 단계로 분리하는 기포에 대해 주목하였다. 여기서 가장 중요한 사실은 가동 부재가 전술한 중심 영역의 상류측 상의 일부분에만 대면할 수 있게 하는 것을 고려하는 것이다. 본 발명에 따르면, 유효 발포 영역은 약 4 ㎛ 이상만큼 발열 부재의 주연부 내측에 있게 한정된다. 그러나, 이 범위는 반드시 그것으로 제한되지는 않는다. 이 범위는 발열 부재의 종류와 그 형성 방법에 따라 한정될 수 있다.

또한, 전술한 확실히 밀폐된 공간을 양호한 상태로 형성하기 위해서 대기 시에 가동 부재와 발열 부재간의 거리를 10 ㎛ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

(소자 기판)

이제, 소자 기판의 구조에 대해 설명하기로 한다.

도17a 내지 도17b는 본 발명의 액체 제트 헤드를 도시한 수직 단면도이다. 도17a는 후술한 보호막이 제공된 헤드를 도시하고 있다. 도17b는 보호막이 없는 헤드를 도시하고 있다.

각각의 액체 유동 경로(10)를 구성하는 홈을 갖는 천정 판과, 액체 유동 경로(10)와 연통된 토출 포트(18)와, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)과, 공통 액실(13)이 소자 기판(1) 상에 배열된다.

소자 기판(1)에 있어서 산화 실리콘막 또는 질화 실리콘막(106)은 절연과 축열을 목적으로 실리콘 등으로 형성된 기판(107)을 위한 것이다. 상기 막 상에는 붕화 하프늄(HfB2), 질화 탄탈늄(TaN), 탄탈륨 알루미늄(TaAl)으로 형성된 전기 절연층(105)(두께 0.01 내지 0.2 ㎛)과, 알루미늄 등의 배선 전극(두께 0.2 내지 1.0 ㎛)이 도17a에 도시된 바와 같이 발열 부재(2)를 형성하도록 패턴화된다. 배선 전극(104)에 의해 전압이 저항층(105)에 인가되어 이 저항층을 여기시킴으로써 열을 발생시킨다. 배선 전극들 사이의 저항층 상에는 산화 실리콘, 질화 실리콘 등으로 보호층(103)(두께 0.1 내지 2.0 ㎛)이 형성된다. 또한, 보호층 상에는 탄탈륨 등으로 형성된 공동 방지층(102)(두께 0.1 내지 0.6 ㎛)이 얇게 형성되어 잉크 또는 각종 기타 액체로부터 저항층(105)을 보호한다.

상세하게는, 기포의 발생과 소멸 시에 발생된 압력파와 충격파는 산화막의 내구성을 상당히 저하시킬 정도로 극히 강한데, 이는 상기 막이 경성이 아니라 취성을 갖기 때문이다. 따라서, 탄탈륨(Ta) 등의 금속성 재료가 공동 방지층(102)용으로 사용된다.

또한, 액체, 액체 유동 경로 구조 및 저항층의 조합에 의해서, 전술한 저항층(105)용으로 제공되는 보호층(103)이 없는 구조가 배열될 수 있다. 그러한 일례가 도17b에 도시되어 있다. 어떠한 보호층(103)도 필요로 하지 않는 저항층(105)용으로 사용되는 재료로는 이리듐-탄탈륨-알루미늄 합금이 거론될 수 있다.

이런 방법으로, 발열 부재 구조는 전극들 사이에 저항층(발열 부재) 만을 구비하여 형성될 수도 있다. 또한, 저항층을 보호하는 보호부가 구비되는 것도 가능할 수 있다.

발열 부재는 가열 유니트와 같이 전기 신호에 따라 열을 발생하는 저항층으로 조직된 하나를 이용하는데 배치되나, 발열 부재는 그러한 것을 제한하는데 필요하지는 않다. 발열 부재만으로 토출 액체를 토출할 수 있는 기포 액체 내에서 기포를 발생시킬 수 있다면 그것으로 충분하다. 예를 들어, 높은 횟수를 수용할 때 열을 발생하는 가열 유니트를 갖거나 레이저 또는 다른 빔을 수용할 때 열을 발생시키는 광-열 변환 소자를 갖는 발열 부재를 사용하는 것도 가능할 수 있다.

전술된 소자의 기판에서, 반도체 제조 과정에서 트랜지스터, 다이오드, 래치, 레지스터 또는 다른 기능적인 소자들이 일체로 전기열 전이 장치 구동을 위해 합성되는 것도 가능하다. 이런 장치들 외에도 각각의 장치들은 상기 서술된 가열 유니트와 저항층으로 전기 신호 공급을 위한 배선 전극(104)을 구성하기 위해 저항층(105)에 의해 형성된다.

전술된 소자 기판으로 결정된 전열 변환 장치의 발열 유니트 구동에 의한 액체 토출에 의하여 도18에서 도시된 바와 같이, 수직력은 배선 전극 사이에 돌발적으로 가열된 저항층으로 인한 배선 전극이기는 하지만 저항층(105)에 작용된다. 전술된 각각의 실시예의 헤드를 위해, 발열 부재는 24V 전압의 인가에 의해 구동되고, 펄스 폭은 대략 4 μsec이고, 전류는 대략 100 mA이고 전기 신호는 6 kHZ 이거나 그 이상이다. 액체로 공급되는 잉크는 전술된 바와 같이 작동에 의해 각각의 토출 포트로부터 토출된다. 그러나 구동 신호의 상태는 그것을 제한할 필요는 없다. 구동 신호 만으로 기포 형성 액체를 적당히 기포화 할 수 있는 것을 충분하다.

(토출 액체)

상술한 액체에서, 기록에 사용되는 액체(기록 액체)와 같이 통상의 버블 제트 장치에 이용 가능한 구성부를 갖는 잉크를 사용하는 것도 가능하다.

또한 낮은 기포 형성 가능성을 갖는, 특성이 가열의 인가에 의해 저하되거나 용이하게 교체 가능하거나 또는 통상적으로 용이하게 사용되지 못하는 다른 것들 사이의 고 점성 액체 등의, 액체를 활용하는 것도 가능하다.

그러나, 토출 액체가 스스로 토출되거나, 기포가 형성되거나, 가동 부재 또는 그 특성과 비슷한 것이 작동되는 것을 방해하는 경향이 있는 액체를 사용하는 것을 제지하는 것도 바람직하다.

기록에 사용되는 토출 액체에서 고 점성 잉크나 그와 유사한 것을 활용하는 것도 가능하다. 또한 본 발명에 따라서, 토출 액체의 사용가능한 장치에서 기록은 다음의 구성부를 갖는 기록 액체의 사용에 의해 형성된다.

칼라 잉크 구성부(점성율 2cP)

(C-1, 푸드 블랙 2) 칼라	3 wt%
디에틸렌 글리콜	10 wt%
티오디글리콜	5 wt%
에탄올	5 wt%
물	77 wt%

토출력의 증가에 의해 잉크의 토출 속도는 빨라지고 액체의 작은 액적의 충돌 정밀도가 증가된 우수한 상태에서 기록된 상을 얻는 것이 가능하게 된다.

(액체 토출 헤드 구조)

도19는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드의 전체 구조의 분해 사시도이다.

소자 기판(1)은 알루미늄이나 그와 같은 것에 의해 형성된 지지 부재(70) 상에 배열되어 구비된, 다수의 발열 부재(2)를 갖는다. 상기 지지 부재(34)는 공통 액실(13) 측면 상에 각각의 발열 부재(2) 절반에 향하여 배치된 각각의 가동 부재를 지지한다. 또한, 천정 판(50)은 액체 유동 경로(10)를 구성하는 다수의 홈을 구비하여 배치되고 공통 액실(13)의 홈을 리세스한다.

(측면 발포형)

본 서술은 발열 부재와 평행한 면 상에서 상호 면한 토출 포트를 갖는 측면 발포형 헤드에 관한 것이고 서술된 도 1A 내지 도1F 및 도2와 연관되어 액체 토출 원칙이 서술된다. 도20a 및 도20b는 측면 발포형 헤드를 도시한 도면이다.

도20a 및 도20b에서는, 발열 부재(2)가 소자 기판(1) 상에 배열되고 토출 포트(18)는 상호 대향되어 배열된 천정 판(50) 상에 형성된다. 상기 토출 포트(18)는 발열 부재(2) 상에서 통과하는 액체 유동 경로(10)와 연결된다. 액체 및 발열 부재(2)가 접촉되는 표면 영역의 부근에 기포 발생 영역이 있다. 두개의 가동 부재(31)는 소자 기판(1) 상에서 발열 부재의 중심을 지나는 표면에 대해 평면에서 대칭으로 각각 짖지된다. 가동 부재(31)의 각각의 자유단은 발열 부재(2) 상에서 상호 대면으로 위치된다. 또한, 각각의 가동 부재(31)는 발열 부재(2)로 동일한 돌출 영역을 갖고 가동 부재(31)의 각각의 자유단은 원하는 면적 내에서 상호 이격된다. 각각의 가동 부재가 발열 부재의 중심을 지나는 격리 벽에 의해 격리되는 것이 취해 지면, 각각의 가동 부재의 자유단은 각각, 각각 발열 부재의 중심의 근처에 위치된다.

각각의 스토퍼(64)는 각각의 가동 부재(31) 이동을 확실한 배치 내로 조절하기 위한 천정 판(50)을 위해 배열된다. 유동 내에서 공통 액실(13)으로부터 토출 포트(18)로, 낮은 유동 경로 저항 영역(65)은 스토퍼(64)를 구비한 상향 측면 상에 경계로써 배열되는 액체 유동 경로(10)에 비해 비교적 낮은 유동 저항을 갖는다. 이 영역(65) 내에서, 유동 경로 기판은 액체 유동 경로(10)의 단면적 보다 더 넓은 유동 경로 단면적을 갖고, 따라서 저항은 더 작아지고 액체 변화는 그것으로부터 수용한다.

본 발명의 실시예에 따른 구조의 영향과 특성적인 기능을 서술한다.

도20a는 발열 부재(2)에 의해 가열된 기포 발생 영역(11) 내에서 충전되는 액체의 부분적인 상태와 기포(40)가 막비등과 함께 최대로 진전되는 상태가 도시된다. 기포(40)의 발생에 의해 쓰인 압력에 의한 이런 결합에서, 액체 유동 경로(10) 내의 액체는 토출 포트(18) 방향으로 변동되고, 각각의 가동 부재(31)는 토출 포트(18)의 외부로 이송 준비가 된 토출 액적(66)에 의한 기포의 진전에 의해 제거된다. 액체 변동은 공통 액실(13) 방향으로 향한 각각의 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에 의해 큰 유동으로 된다. 그러나, 두개의 가동 부재(31)는 각각의 스토퍼(64)와 접촉 또는 인접되어 이동되고, 다른 추가적인 이동은 조절된다. 공통 액실(13) 방향으로 향한 액체 변동은 또한 대부분 제한된다. 동시에, 상향 측면으로의 기포의 진전은 가동 부재(31)에 의해 또한 제한된다.

그럼에도 불구하고, 상향 측면으로의 액체의 변동력이 커짐으로 인해 기포의 일부는 가동 부재(31)의 측면 부분과 액체 유동 경로(10)를 형성하는 측벽 사이의 간격을 통해 가동 부재의 상부 표면 측면 상에 돌출된 기포의 진전은 각각의 가동 부재(31)에 의해 제한된다. 즉, 제한된 기포(41)가 형성된다.

일종의 막비등 후 기포(40) 수축이 시작될 때, 상향 방향에서 액체의 힘은 대부분 남는다. 그 결과로, 각각의 가동 부재(31)는 스토퍼(64)와 접촉으로 유지된다. 대부분의 기포(40)의 수축은 토출 포트(18)로부터 상향 측면 방향으로 액체 변동을 발생시킨다. 또한, 메니스커스는 토출 포트(18)로부터 대부분 액체 유동 경로(10) 내로 당겨질때, 그로인해 중단된 액체 기둥은 강한 힘의 인가에 의해 빠르게 토출 액적(66)과 연결된다. 결과적으로, 액적 토출 포트(18)가 외부 측면에 남아있는 부 액적은 작아진다.

소멸 과정이 대부분 완성될 때, 각각의 가동 부재(31)의 회복력은 각각의 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내의 상향 방향으로 액체 변동을 극복하고, 각각의 가동 부재(31)의 하향 이동은 시작되고 또한, 상기 이동과 함께 유동의 하향 방향도 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내에서 시작된다. 동시에, 유동 내에서 하향 방향으로 낮은 유동 경로 저항 영역(65) 내로 유동 경로 저항이 더 작아짐으로, 유동은각각의 스토퍼(64)를 통해 액체 유동 경로(10) 내로 대부분이 빠르게 유동된다. 도20b는 참조 부호 A 및 B에 의해 표시된 기포의 소멸 과정 내의 유동을 도시한다.유동 A는 공통 액실(13)로부터 가동 부재(31)의 상부 측면(발열 부재에 대향된 면)을 통해 토출 포트(18) 방향으로 유동되는 액체의 부품을 나타낸다. 유동 B는 가동 부재(31)와 발열 부재(2) 양 측면을 통해 유동되는 액체의 부품을 나타낸다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 토출용 액체 사용은 낮은 유동 경로 저항 영역(65)으로부터 공급되고 이로써, 액체의 재충전 속도는 높아진다. 또한, 유동 경로 저항은 각각의 낮은 유동 경로 저항 영역(65)에 인접되어 배열된 공통 액실(13)의 제공에 의해 더 작게 유지되어 높은 재충전 수행이 가능해진다.

또한 기포(40)의 소멸 과정에서, 압출된 기포(41)는 각가의 낮은 유동 경로 저항 영역(65)으로부터 기포 발생 영역(11)로 액체를 증진시킨다. 전술된 바와 같이, 소멸은 토출 포트(18) 측면으로부터 메니스커스의 고속 인쇄와 협력하여 빠르게 완성된다. 특히, 가동 부재 상에서, 또는 압출된 기포(41)의 제공에 의해 수행되는 액체 유동에 의한 액체 유동 경로(10)의 코너 내에서 기포가 침체되는 것은 불가능하다.

(액체 토출 장치)

도21은 도1a 및 1f와 도20a 및 20b와 관련해서 도시된 액체 토출 헤드 구조를 갖는 액체 토출 장치의 구조를 도시한 개략도이다. 토출 액체로 잉크를 사용하는 특히, 잉크 토출 기록을 하기 위한 장치의 본 발명의 실시예를 위한 서술이다. 액체 토출 장치의 캐리지 HC는 캐리지 상에, 잉크를 포함하고 액체 토출 가열 유니트(200)가 분리 가능하게 장착 가능한 액체 탱크 유니트(90)를 갖는, 헤드 카트리지를 장착한다. 상기 캐리지는 기록 시트와 같은 기록 매체(150)의 폭 방향으로 상응되게 배열되고 기록 매체 이송 수단에 의해 이송된다.

구동 신호가 구동 신호 공급 수단(도시되지 않음)으로부터 캐리지 상의 액체 토출 수단으로 공급될 때, 기록 액체는 구동 신호에 따라 액체 토출 가열부로부터 기록 매체로 토출된다.

또한, 본 실시예의 액체 토출 장치에 따르면, 기록 매체 이송 수단 및 캐리지를 구동하기 위한 구동원으로 작용하는 모터(111)와, 구동원에서 캐리지까지 구동력을 전달하는 기어(112, 113)와, 캐리지 샤프트(115)가 제공된다. 이 기록 장치 및 기록 장치에 적용되는 액체 토출 방법으로, 다양한 종류의 기록 매체 상으로 액체를 토출시킴으로써 기록 대상의 양호한 화상을 얻을 수 있다.

도22는 본 발명의 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드의 이용에 의한 잉크 토출 기록을 하기 위한 장치 본체의 블록 선도이다.

기록 장치는 주 컴퓨터로부터 제어 신호인 인쇄 정보를 수신한다. 인쇄 정보는 인쇄 장치 내부의 입력 인터페이스 장치(301) 상에 일시적으로 보관되고, 동시에, 기록 장치 내에서 처리될 수 있고 헤드 구동 신호를 공급하기 위한 수단으로 이중으로 기능하는 CPU(302) 내로 입력되는 데이터로 변환된다. CPU(302)는 ROM(303)에 저장된 제어 프로그램에 따라 RAM(304) 및 다른 주변 장치를 이용함으로써 CPU(302) 내로 입력된 데이터를 처리하고, 따라서 입력된 데이터를 인쇄에 이용되는 데이터(화상 데이터)로 변환시킨다.

또한, CPU(302)는 기록 매체 상의 적절한 위치 상에 화상 데이터를 기록하기 위해 기록 매체 및 기록 헤드가 화상 데이터와 동기되는 것을 가능하게 하는 구동 모터를 구동하기 위해 구동 데이터를 발생한다. 화상 데이터 및 모터 구동 데이터는 헤드 드라이버(307) 및 모터 드라이버(305)를 통해 헤드(200) 및 구동 모터(306)에 전달되고, 따라서 각각 제어된 시기에 의해 구동되는 이들 헤드 및 구동 모터에 의해 화상을 형성한다.

잉크 또는 다른 액체를 제공하기 위한 상기의 기록 장치에 적합한 기록 매체에 있어서, 다양한 종이 및 OHP 시트와, 컴팩트 디스크 및 장식판에 이용 가능한 플라스틱 재료와, 직물 섬유와, 알루미늄과, 구리와, 몇몇의 다른 금속 재료와, 쇠가죽, 돼지 가죽 또는 인조 가죽과 같은 피혁 재료와, 목재, 합판, 대나무와 같은 목재와, 타일과 같은 세라믹 재료와, 몇몇의 다른 재료들 중의 스폰지 또는 다른 3차원 구조재가 있다.

또한, 전술한 기록 장치에 있어서, 다양한 종이 및 OHP 시트 등에 기록하는 인쇄 장치와, 컴팩트 디스크와 같은 플라스틱 재료 상에 기록하기 위해 플라스틱을 이용하는 기록 장치와, 금속판 상에 기록하기 위해 금속을 이용하는 기록 장치와, 피혁 재료 상에 기록하기 위해 피혁 재료를 이용하는 기록 장치와, 목재 상에 기록하기 위해 목재를 이용하는 기록 장치와, 세라믹 재료 상에 기록하기 위해 세라믹 재료를 이용하는 기록 장치와, 스폰지 또는 몇몇의 다른 3차원 망상 구조재 상에 기록하기 위한 기록 장치가 있다. 본원에서, 또한, 직물 인쇄 장치가 섬유 등에 기록하기 위해 포함된다.

또한, 각각의 이런 액체 토출 장치에 이용되는 토출 액체에 있어서, 각각의 기록 매체 및 기록 조건에 적합한 액체를 이용하는 것으로 충분하다.

본 발명에 따르면, 고속으로 양호하게 잉크가 토출되게 하기 위해 안정적으로 기포가 발생되게 함으로써, 양질의 화상을 얻을 뿐만 아니라 고속 기록면에서 토출된 액체가 고속으로 유동 경로를 재충전하는 액체 토출 헤드 및 액체 토출 방법이 제공된다.

Claims

액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되며,

상기 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 영역과 대면하도록 배열되며 상기 이동된 가동 부재와 상기 조정부 사이에서 확실히 접촉하고, 상기 기포 발생 영역을 갖는 상기 액체 유동 경로는 상기 토출 포트를 제외하고 확실히 밀폐된 공간을 이루는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 발열 부재와 토출 포트는 선형으로 연통된 상태인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트쪽 방향의 액체 유동에 대해 상향 성장하는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 자유단을 구비하고, 상기 자유단은 상기 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기하고 있을 때 경계부인 상기 조정부을 구비한 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제4항에 있어서, 상기 가동 부재의 조정부와의 접촉은 상기 자유단의 주연부에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재 위에 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제8항에 있어서, 상기 가동 부재는 다수의 각 발열 부재 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 형성 중심부에 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되며,

토출 포트 면 상의 상기 발열 부재의 단부로부터 중심부까지의 범위를 상기 토출 포트의 중심부와 연결하는 영역은 상기 액체만이 존재하는 선형으로 연통된 상태이고, 상기 가동 부재의 자유단은 가동 부재가 대기하고 있을 때 기포 발생 영역의 상기 중심부과 대면하도록 위치되고, 상류측 상의 최대 기포 소자는 상기 자유단의 상기 조정부와의 본질적인 접촉으로 기포 발생 영역의 상류측 상의 유동 경로의 최대 유동 경로 저항을 발생함으로써 일정한 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트를 향한 방향으로의 액체 유동에 대해 상향 성장하는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서, 상기 가동 부재에는 자유단이 구비되어 있고, 상기 자유단은 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 저항은 상기 가동 부재가 대기하고 있을 때 경계부인 상기 조정부를 구비한 하류측 상에서 보다 상류측 상에서 더 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제12항에 있어서, 상기 가동 부재와 상기 조정부와의 접촉은 상기 자유단의 주위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서, 상기 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터의 거리를 국부적으로 작게 함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서, 상기 토출 포트는 상기 발열 부재 상방에 배열되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제16항에 있어서, 상기 가동 부재는 다수의 각각의 발열 부재 내에 형성되고, 상기 다수의 가동 부재는 상기 발열 부재의 기포 형성 중심부에 대해 대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되며,

상기 조정부는 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 영역 위에 배열되고, 기포 이송 기구는 상기 기포의 소멸 과정 내의 상기 발열 부재와 대면하는 상기 액체 유동 경로를 따라 상기 가동 부재와 상기 조정부 사이의 공간으로부터 액체 유동을 발생함으로써 상기 액체 유동 경로 내의 기포를 이송하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 토출 포트를 향한 방향으로의 액체 유동에 대해 상향으로 성장되는 기포만을 억제하도록 배열된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서, 상기 가동 부재는 확실히 기포 발생 영역의 중심부에 위치된 자유단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제20항에 있어서, 제어부와 가동 부재의 접촉이 자유단의 부근에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서, 가동 부재가 대기 중일 때 액체 유동 경로의 유동 저항이 제어부를 경계로 하여 하류면 상에서보다 상류측 상에서 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서, 상기 제어부가 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터 국부적으로 거리가 짧게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되며,

상기 가동 부재는 상기 조정부와 확실히 접촉하고, 기포 발생 영역을 갖는 상기 액체 유동 경로는 토출부를 제외하고는 확실히 밀폐된 공간이 되고, 상기 가동 부재가 상기 확실히 밀폐된 공간을 해체할 때, 기포 발생 영역 내의 액체 유동과 액체 내의 유동은 토출부와 발열 부재 사이의 영역에서 소멸하면서 발열 부재로 이동하는 액체와 결합하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제24항에 있어서, 상기 발열 부재 및 토출부가 선형적으로 연통된 상태에 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제24항에 있어서, 상기 가동 부재는 토출 포트를 향한 방향에서 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장되도록 단지 기포를 가압하기 위해 정렬된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제24항에 있어서, 상기 가동 부재는 실질적으로 기포 발생 영역의 중심부에 위치된 자유단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제24항에 있어서, 가동 부재가 대기 중일 때 액체 유동 경로의 유동 저항이 제어부를 경계로 하여 하류면 상에서보다 상류측 상에서 더 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제27항에 있어서, 제어부와 가동 부재의 접촉이 자유단의 부근에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제24항에 있어서, 제어부가 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터 국부적으로 거리가 짧게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제24항에 있어서, 토출부가 발열 부재 상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제31항에 있어서, 상기 가동 부재가 하나의 발열 부재당 다수로 형성되고, 다수 가동 부재는 발열 부재의 기포 발생 중심부에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되며,

예비 변위 수단은 기포의 성장과 상관없이 이동 부재를 이동시키기 위해 구비되고, 제어부는 액체 유동 경로 내에 기포 발생 영역과 맞닿도록 배열되고, 제어부와 가동 부재의 확실한 접촉으로 가동 부재가 필수적인 밀폐 공간을 개방할 때 액체 유동 경로는 토출부를 제외하고 확실히 밀폐되는 공간이 되는 기포 발생 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 가동 부재가 토출부를 향한 방향에서 액체 유동에 대해 상류 방향으로 성장되도록 단지 기포를 가압시키기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 가동 부재는 기포 발생 영역의 중심부에 위치된 자유단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 가동 부재가 대기 중일 때 액체 유동 경로의 유동 저항이 제어부를 경계로 하여 하류면 상에서보다 상류측 상에서 작은 것을 특징으로 하는 액체 유동 경로.
제35항에 있어서, 제어부와 이동 부재의 접촉이 자유단의 부근에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 제어부가 액체 유동 경로 내의 가동 부재로부터 국부적으로 거리가 짧게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 토출부가 발열 부재 상에 정렬되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제39항에 있어서, 가동 부재가 하나의 발열 부재당 다수로 형성되고, 상기 다수 이동 부재는 발열 부재의 기포 발생하는 중심부에 대해 대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 예비 토출 수단이 액체의 공급 방향에 대해 가동 부재를 기판에 지지하는 부재보다는 상류측에 형성된 발열 부재인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 예비 변위 수단은 액체 공급 방향에 대해 가동 부재를 기판에 지지하는 부재보다 상류측에 형성된 압전 소자인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제33항에 있어서, 발열 부재 및 토출부가 선형으로 연통된 상태인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

상기 가동 부재가 액체 유동 경로의 상류측을 밀폐하도록 기포의 성장에 따라 변위될 때 상기 가동 부재와 확실히 접촉하여 가동 부재의 변위를 제어하는 제어부와,

발열 부재의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함하고,

상기 제어 수단은 액체가 동일한 액체 경로로부터 연속으로 토출될 때 최종 액체 토출에 이어서 변위된 상태로부터 복귀되어 가동 부재의 진동이 완전히 안정되기 전에 변위된 위치 방향으로 가동 부재가 변위되는 동안 다음 액체의 토출을 위해 발열 부재의 구동을 수행하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제44항에 있어서, 가동 부재 및 조절 부재가 기포의 성장과 상류 방향으로 액체의 이동을 제어하기 위해서 액체 유동 경로의 상류측을 폐쇄하도록 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제44항에 있어서, 액체 유동 경로의 유동 경로 저항이 가동 부재가 대기 중일 때 제어부를 경계로 하여 토출부의 대향단에서 더 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제45항에 있어서, 액체 유동 경로의 유동 경로 저항이 가동 부재가 대기 중일 때 경계부로서 제어부를 갖춘 토출부의 대향 단부에서 더 작은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제44항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 발열 부재는 전열 변환 소자이고 추진 펄스는 제어 수단으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

상기 가동 부재가 액체 유동 경로의 상류측을 밀폐하도록 기포의 성장에 따라 변위될 때 상기 가동 부재와 확실히 접촉하여 가동 부재의 변위를 제어하는 제어부와,

발열 부재의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함하고,

상기 제어 수단은 액체가 동일한 액체 경로로부터 연속적으로 토출될 때 최종 액체 토출 이후에 변위된 상태로부터 복귀되어 가동 부재의 진동이 완전히 안정되기 전에 변위된 위치로의 방향으로 가동 부재가 변위되는 동안 다음 액체의 토출을 위해 발열 부재의 추진을 수행하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제49항에 있어서, 상기 가동 부재 및 상기 조절 부재는 확실히 상류측 방향으로의 상기 액체의 이동과 상기 기포의 성장을 조절하기 위해 상기 액체 유동 경로의 상류측을 실질적으로 밀폐하도록 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제49항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 경로 저항이 상기 가동 부재가 대기 상태일 때 상기 조정부를 경계로 하여 상기 토출 포트에 대향하는 측 상에서 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제50항에 있어서, 상기 액체 유동 경로의 유동 경로 저항이 상기 가동 부재가 대기 상태일 때 상기 조정부를 경계로 하여 상기 토출 포트에 대향하는 측 상에서 낮은 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제49항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 소자이며, 구동 펄스는 상기 제어 수단으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체 토출용 토출 포트와,

상기 토출 포트와 연통하고 액체가 기포를 발생하도록 하기 위한 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

상기 토출 포트를 향한 방향으로의 액체 유동에 대해 상류측 상에 자유단을 가지며, 상기 기포 발생 영역에 대면하기 위해 상기 액체 유동 경로 내에 배열된 가동 부재와,

액체 유동을 상기 토출 포트로부터 상기 기포 발생 영역을 향해 제어하기 위해 상기 액체 유동 경로 내의 상기 기포 발생 수단에 대면하는 기포 발생 영역의 상류측 단부보다 상류 상에 또는 상류측 단부 부근에 배열된 유체 제어부를 포함하며,

상기 가동 부재는 상기 기포 발생 영역에서 기포의 성장에 따라 상기 가동 부재의 변위에 의해 상기 유체 제어부와 확실히 접촉하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제54항에 있어서, 기포의 성장에 따라, 상기 가동 부재의 상기 자유단측이 상기 유체 제어부와 확실히 접촉하게 되는 굽힘점으로서 상기 유체 제어부를 구비한 기본 접촉부와 추가로 변위 가능하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제55항에 있어서, 상기 유체 제어부는 상기 가동 부재의 중심부에 배열되고 상기 가동 부재와 확실히 접촉하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제54항에 있어서, 상기 가동 부재의 자유단이 상기 기포 발생 영역의 중심 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제55항에 있어서, 상기 가동 부재의 자유단이 상기 기포 발생 영역의 중심 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제56항에 있어서, 상기 가동 부재의 자유단이 상기 기포 발생 영역의 중심 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제54항에 있어서, 발열 부재는 기포 발생을 위한 열을 발생하도록 상기 기포 발생 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제55항에 있어서, 발열 부재는 기포 발생을 위한 열을 발생하도록 상기 기포 발생 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제56항에 있어서, 발열 부재는 기포 발생을 위한 열을 발생하도록 상기 기포 발생 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제57항에 있어서, 발열 부재는 기포 발생을 위한 열을 발생하도록 상기 기포 발생 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제58항에 있어서, 발열 부재는 기포 발생을 위한 열을 발생하도록 상기 기포 발생 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
제59항에 있어서, 발열 부재는 기포 발생을 위한 열을 발생하도록 상기 기포 발생 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

상기 기포의 성장에 따라 변위되도록 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

소정 범위 내에서 상기 가동 부재의 변위를 조절하는 조정부를 포함하며,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되는 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,

상기 토출 포트를 제외하고 확실히 밀폐된 공간인 상기 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 형성하기 위해 상기 기포가 최대로 성장하기 전에 상기 가동 부재를 상기 조정부와 접촉하도록 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제66항에 있어서, 상기 가동 부재가 확실히 상기 조정부와 접촉한 후에, 상류측 방향으로의 액체 이동과 기포의 성장에 의한 상류측 방향으로의 인장 응력을 수용한 후에 상기 기포의 소멸을 시작하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제66항에 있어서, 상기 가동 부재가 확실히 상기 조정부와 계속 접촉하는 동안에 상기 기포를 수축시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제68항에 있어서, 상기 가동 부재가 확실히 상기 조정부와 계속 접촉하는 동안에 상기 기포를 수축시키는 단계에서, 상기 토출 포트 내로 신속히 메니스커스를 당기기 위해 기포의 수축에 따른 액체 이동이 대부분 상류측 방향으로의 상기 토출 포트로부터 향하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제68항에 있어서, 상기 기포 수축 과정 동안에, 상기 가동 부재는 매니스커스를 당기는 것을 갑자기 차단하기 위해 상기 기포 발생 영역에서 하류측 방향으로의 액체 유동을 발생하도록 상기 조정부로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되는 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법에 있어서,

상기 열 에너지를 인가하여 상기 액체 내에 상기 기포를 발생함으로써 액체 칼럼의 상태에서 상기 토출 포트로부터 상기 액체를 토출하는 단계와,

상기 액체 칼럼이 분리되기 전에 기포 소멸의 초기 단계에서 기포 발생 영역에서의 상류측보다 하류측 상에 더 큰 상기 기포 발생 영역으로 소정량의 액체를 이동시키는 단계와,

액적의 형성을 위해 상기 액체 칼럼을 분리하도록 메니스커스를 상기 토출 포트로 당기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되는 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,

토출측 단부로부터 상기 토출 포트의 중심부까지 발열 부재의 범위를 연결하는 영역이 액체만 존재할 수 있는 선형 연통 상태에 있으며, 상기 가동 부재는 대기 상태에 있을 때 기포 발생 영역의 중심부와 대면하도록 위치된 자유단을 가지며, 상기 자유단은 확실히 상기 조정부와 접촉하며, 최대 유동 경로 저항이 상류측 상의 최대 기포의 분력이 실질적으로 균일해지는 상태에서 상기 액체를 토출하도록 상류측 상의 유동 경로 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제72항에 있어서, 상기 가동 부재가 확실히 상기 조정부와 접촉한 후에, 상류측 방향으로의 액체 이동과 기포의 성장에 의한 상류측 방향으로의 인장 응력을 수용한 후에 상기 기포의 소멸을 시작하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제72항에 있어서, 상기 가동 부재가 확실히 상기 조정부와 계속 접촉하는 동안 상기 기포를 수축시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제74항에 있어서, 상기 가동 부재가 확실히 상기 조정부와 계속 접촉하는 동안에 상기 기포를 수축시키는 단계에서, 상기 토출 포트 내로 신속히 메니스커스를 당기기 위해 기포의 수축에 따른 액체 이동이 대부분 상류측 방향으로의 상기 토출 포트로부터 향하게 되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제75항에 있어서, 상기 기포 수축 과정중에, 상기 가동 부재가 조정부로부터 분리되어 메니스커스의 배출을 급작스럽게 차단하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 발생하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되고,

상기 조정부가 액체 유동 경로의 기포 발생 영역 위에 배열되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,

가동 부재와 조정 부재 사이의 갭으로부터 액체 유동을 발생함으로써 액체 유동 경로의 기포를 소멸 시기에 발열 부재에 면하는 평면을 따라 이동하는 단계를 포함하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체가 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,

기포가 최대로 발생되기 전에 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉하였을 때 토출 포트를 제외한 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로에 밀폐 공간을 형성하는 단계와,

가동 부재가 상기 밀폐 공간을 개방할 때 기포 발생 영역으로 액체가 유동하게 하는 단계와,

유입 액체와 토출 포트와 발열 부재 사이의 영역에서 소멸하는 기포와 함께 발열 부재측으로 이동되는 액체를 합류시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제78항에 있어서, 상류 방향에서 액체 이동에 의해 상류 방향으로 당겨지는 형태의 응력을 수용한 후에 기포의 소멸을 개시하고, 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉한 후에 기포의 성장을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제78항에 있어서, 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제80항에 있어서, 기포를 수축하는 단계에서, 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉하여 있는 동안에 메니스커스를 토출 포트 안으로 신속하게 배출하도록 기포의 수축을 따른 액체 이동이 대부분 토출 포트로부터 상류 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제81항에 있어서, 기포 수축 과정 동안에, 상기 가동 부재가 조정부로부터 분리되어 메니스커스의 배출을 급작스럽게 차단하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 발생하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 포함하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,

기포의 소멸과 함께 토출 포트로부터 발열 부재측으로 이동되는 액체와 발열 부재의 상류측으로부터 토출 포트와 발열 부재 사이의 토출 포트에 이동되는 액체를 합류시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생하도록 열 에너지를 발생시키는 발열 부재와,

액체를 토출하는 부분을 형성하는 토출 포트와,

상기 토출 포트에 연통하고 액체로부터 기포를 발생할 수 있는 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로와,

기포의 성장에 따라 변위되는 상기 기포 발생 영역에 배열된 가동 부재와,

가동 부재의 변위를 소정 범위 내에서 조정하는 조정부를 구비하고,

기포 발생 시기의 에너지를 사용하여 상기 액체가 토출 포트로부터 토출되도록 된, 액체 토출 헤드를 사용하는 액체 토출 방법으로서,

기포의 성장과는 별도로 가동 부재를 변위시키고 기포의 성장 전에 예비 변위 수단을 사용하여 가동 부재를 변위시키기 위해 액체 토출 헤드용 예비 변위 수단을 마련하는 단계와,

토출 포트를 제외한 밀폐 공간으로 된 기포 발생 영역을 갖는 액체 유동 경로를 만들도록 기포가 최대로 성장되기 전에 가동 부재를 조정부에 접촉하게 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제84항에 있어서, 상류 방향에서 액체 이동에 의해 상류 방향으로 당겨지는 형태의 응력을 수용한 후에 기포의 소멸을 개시하고, 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉한 후에 기포의 성장을 개시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제84항에 있어서, 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉한 상태에서 기포를 수축시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제86항에 있어서, 기포를 수축하는 단계에서, 가동 부재가 조정부에 반드시 접촉하여 있는 동안에 메니스커스를 토출 포트 안으로 신속하게 배출하도록 기포의 수축을 따른 액체 이동이 대부분 토출 포트로부터 상류 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제87항에 있어서, 기포 수축 과정 동안에, 상기 가동 부재가 조정부로부터 분리되어 메니스커스의 배출을 급작스럽게 차단하기 위해 기포 발생 영역에서 하류 방향으로 액체 유동을 발생하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체에 기포를 발생시켜 성장시키기 위해 액체 유동 경로의 액체를 가열하는 단계와,

액체 유동 경로에서 그 일단을 캔틸레버식으로 지지하는 상태에서 지지 부재를 기포의 성장에 따라 초기 상태로부터 변위시키는 단계와,

기포가 그 최대 용적을 나타낼 때 가동 부재로 액체 유동 경로의 상류측을 밀폐하고 기포의 성장에 따라 압력에 의해 토출 포트로부터 액체를 토출하는 단계와,

액체의 토출 후에 기포의 소멸에 따라 가동 부재를 변위된 상태로부터 초기 상태로 복귀시키는 단계를 포함하고,

액체가 액체 유동 경로로부터 연속적으로 토출될 때 가동 부재의 변화가 변위된 상태로부터 최종 액체 토출 상태로 안전히 정착되기 전에 변위된 상태를 향한 방향으로 가동 부재가 변위되는 동안에 다음번 액체 토출을 위해 발열 부재의 구동이 개시되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제89항에 있어서, 액체 이동 및 상류 방향에서의 기포의 성장이 가동 부재를 사용하는 액체 유동 경로의 상류측을 반드시 밀폐함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제89항에 있어서,가동 부재의 자유단이 액체 유동 경로의 기포 발생 영역의 중심부 상에 위치하고, 가동 부재가 변위되었을 때 상기 자유단이 액체 유동 경로의 상류측을 반드시 밀폐하도록 액체 유동 경로에 배열된 조정부에 반드시 접촉하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제90항에 있어서, 상기 가동 부재의 자유단은 실제로 상기 액체 유동 경로 내의 기포 발생 영역의 중심부상에 배치되며, 상기 가동 부재가 변위될 때 상기 자유단은 상기 액체 유동 경로의 상류측을 확실히 폐쇄하도록 상기 액체 유동 경로 내에 배치된 조정부와 확실히 접촉되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제89항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열 부재는 상기 액체 유동 경로 내에 배치되고, 상기 발열 부재는 상기 액체를 가열하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제92항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 장치이며, 상기 전열 변환 장치에는 상기 액체를 가열하기 위한 구동 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제89항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포의 소멸의 개시로부터 소정 기간 동안 상기 가동 부재와 상기 조절 부재가 접촉을 유지하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
액체 유동 경로 내의 액체를 가열하여 상기 액체 내에서 기포를 발생, 성장시키는 단계와,

상기 기포의 성장에 따라서 초기 상태로부터 상기 액체 유동 경로 내에서 가동 부재를 그 한 단부가 캔틸레버식으로 지지되도록 변위시키는 단계와,

상기 기포가 그 최대 체적을 갖게 되고 상기 기포의 성장에 따라 압력에 의해 상기 토출 포트로부터 액체를 토출시킬 때 상기 액체 유동 경로의 상류측을 상기 가동 부재로 폐쇄시키는 단계와,

상기 액체 토출 후에 상기 기포의 소멸에 따라 상기 가동 부재를 변위 상태로부터 초기 상태로 복귀시키는 단계를 포함하며,

액체가 상기 동일 유동 경로로부터 연속적으로 토출되는 최종 액체 토출 상태 이후에 상기 가동 부재가 상기 변위 상태로부터 복귀하여 진동이 완전히 안정되기 전에 상기 가동 부재가 초기 상태를 향해 변위하는 도중에 다음 액체 토출을 위한 상기 발열 부재의 구동이 개시되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제96항에 있어서, 상기 상류측 방향으로의 상기 액체 이동과 기포의 성장은 상기 가동 부재를 이용하여 상기 액체 유동 경로의 상류측을 확실히 폐쇄함으로써 조절되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제96항에 있어서, 상기 가동 부재의 자유단은 상기 액체 유동 경로 내의 실제로 기포 발생 영역의 중심부상에 배치되고, 상기 가동 부재가 변위되면 상기 자유단은 상기 유체 유동 경로의 상류측을 확실히 폐쇄하도록 상기 액체 유동 경로 내에 배치된 조정부와 확실하게 접촉하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제97항에 있어서, 상기 가동 부재의 자유단은 상기 액체 유동 경로 내의 실제로 기포 발생 영역의 중심부상에 배치되고, 상기 가동 부재가 변위되면 상기 자유단은 상기 유체 유동 경로의 상류측을 확실히 폐쇄하도록 상기 액체 유동 경로 내에 배치된 조정부와 확실하게 접촉하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제96항에 있어서, 상기 발열 부재는 상기 유체 유동 경로 내에 배치되어 있고, 상기 발열 부재는 상기 액체를 가열하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제97항에 있어서, 상기 발열 부재는 상기 유체 유동 경로 내에 배치되어 있고, 상기 발열 부재는 상기 액체를 가열하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제98항에 있어서, 상기 발열 부재는 상기 유체 유동 경로 내에 배치되어 있고, 상기 발열 부재는 상기 액체를 가열하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제99항에 있어서, 상기 발열 부재는 상기 유체 유동 경로 내에 배치되어 있고, 상기 발열 부재는 상기 액체를 가열하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제100항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 장치이며, 상기 전열 변환 장치에는 상기 액체를 가열하기 위한 구동 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제101항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 장치이며, 상기 전열 변환 장치에는 상기 액체를 가열하기 위한 구동 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제102항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 장치이며, 상기 전열 변환 장치에는 상기 액체를 가열하기 위한 구동 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제103항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 장치이며, 상기 전열 변환 장치에는 상기 액체를 가열하기 위한 구동 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제104항에 있어서, 상기 발열 부재는 전열 변환 장치이며, 상기 전열 변환 장치에는 상기 액체를 가열하기 위한 구동 펄스가 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제96항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기포의 소멸 개시로부터 소정 기간 중에 상기 가동 부재와 상기 조절 부재가 접촉을 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제54항 내지 제65항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드를 사용하는 단계와,

상기 가동 부재가 상기 액체 제어부로부터 분리될 때 기포 소멸 과정 내에서 상기 유체 제어부의 상류측 상에 액체 유동을 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제110항에 있어서, 상기 가동 부재가 상기 유체 제어부와 확실히 접촉한 후에 상기 유체 제어부를 굽힘점으로 하여 기포 성장 과정에서 상기 가동 부재의 자유단측을 기본 접촉부로 변위시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제110항에 있어서, 상기 기포 소멸 후에 상기 가동 부재를 초기 위치 이외의 상기 기포 발생 영역 상으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제111항에 있어서, 상기 기포 소멸 후에 상기 가동 부재를 초기 위치 이외의 상기 기포 발생 영역 상으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
제1항 내지 제65항 중 어느 한 항에 따른 액체 토출 헤드와,

상기 액체 토출 헤드로부터 토출된 액체를 기록 매체가 수용할 수 있도록 기록 매체를 보유하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
제114항에 있어서, 잉크가 상기 기록 매체에 부착되도록 상기 액체 토출 헤드로부터 잉크를 토출함으로써 기록이 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.