KR20030084654A - 잉크 제트 기록 헤드 - Google Patents

잉크 제트 기록 헤드 Download PDF

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KR20030084654A
KR20030084654A KR10-2003-0025305A KR20030025305A KR20030084654A KR 20030084654 A KR20030084654 A KR 20030084654A KR 20030025305 A KR20030025305 A KR 20030025305A KR 20030084654 A KR20030084654 A KR 20030084654A
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쯔꾸다게이이찌로
오이까와마사끼
야베겐지
도미자와게이지
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

작은 잉크 액적과 큰 잉크 액적이 토출될 수 있는 본 발명에 따른 잉크 제트 헤드에서, 공통 챔버는 잉크 유로와 가압 챔버를 통해 토출 포트에 연결되고, 잉크 액적은 히터의 열에너지를 활용함으로써 토출 포트로부터 토출된다. 잉크 유로의 폭은 가압 챔버의 폭보다 협소해서 잉크 유로가 제한부로써 작용한다. 작은 액적 잉크 유로의 단면적을 SS, 작은 액적 가압 챔버의 단면적을 SRS, 큰 액적 잉크 유로의 단면적을 SL, 큰 액적 가압 챔버의 단면적을 SRL이라 하면, SS/SRS< SL/SRL이 성립된다. 본 발명에 따라, 이러한 배열로 작은 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에서도 손실이 감소되고 에너지 효율이 개선될 수 있다.

Description

잉크 제트 기록 헤드{INK JET RECORDING HEAD}
본 발명은 토출 포트로부터 잉크 액적을 토출하고 기록 매체 상에 잉크 액적을 부착시킴으로써 기록을 수행하기 위한 잉크 제트 기록 헤드에 대한 것이다.
광범위하게 이용되는 잉크 제트 기록 장치의 잉크 토출 방법의 하나로써, 전열 변환 소자(히터)를 활용하는 방법이 있다. 원리는 잉크가 공급되는 가압 챔버 내에 배치된 전열 변환 소자에 전기 신호를 인가함으로써 열을 발생시켜 잉크를 비등시키도록 순간적으로 전열 변환 소자 근처의 잉크를 가열하고, 상 변화에 의해 급격하게 발생된 큰 기포 압력에 의해 외부의 토출 포트로부터 잉크가 토출되도록 하는 것이다. 이러한 타입의 잉크 제트 기록 헤드는 구조가 간단하고 잉크 유로의 통합이 용이하다는 장점이 있다.
이러한 잉크 제트 기록 헤드에서, 고정밀 기록을 달성하기 위해서 표준 잉크 액적보다 미세한 잉크 액적을 형성함으로써 기록이 수행되는 경우가 있다. 그 때문에, 큰 잉크 액적을 토출하고 작은 잉크 액적을 토출하는 것이 적절히 이용되는 배열이 제안되어왔다. 일반적으로, 토출 포트와 전열 변환 소자가 작은 잉크 액적을 토출하기 위해 소형화되어야 하는 것이 고려될 수 있다.
구체적으로, 토출된 액체 액적의 크기를 감소시키기 위해 토출 포트 면적은 토출량에 반비례하여 충분히 작게 제조된다. 예를 들어, 5 pl의 잉크 액적이 양호하게는 16 내지 16.5 ㎛의 직경(면적은 201 내지 214 ㎛2)을 갖는 토출 포트로부터 토출될 때, 바람직하게는 작은 잉크 액적(예를 들어, 4 pl)을 토출하기 위한 토출 포트는 약 15.5 ㎛(면적은 189 ㎛2)의 직경을 갖고 더 작은 잉크 액적(예를 들어, 2 pl)을 토출하기 위한 토출 포트는 약 10.5 ㎛(면적은 87 ㎛2)의 직경을 갖는 것이 고려될 수 있다.
표준 설계 방법에 따라서, 토출 포트와 전열 변환 소자가 작은 잉크 액적을 토출하기 위해 소형화될 때, 전열 변환 소자가 설치되는 가압 챔버도 따라서 소형화된다. 가압 챔버를 공통 액체 챔버로 연결하기 위한 잉크 유로는 가압 챔버의폭과 동일한 폭을 갖도록 설계된다. 다시 말하면, 잉크 액적의 소형화에 상응하여, 토출 포트, 전열 변환 소자 및 가압 챔버는 동일한 비율로 소형화되고, 가압 챔버와 잉크 유로는 동일한 폭을 갖도록 형성된다.
그러나, 이러한 설계 방법에서, 미세한 잉크 액적이 성공적으로 토출되지 않는 경우가 발견된다. 다시 말하면, 토출되는 잉크 액적의 잉크량의 감소에 성공적으로 비례하여 표준 잉크 액적(큰 잉크 액적)을 토출할 수 있는 전열 변환 소자, 가압 챔버 및 작은 액체 토출 노즐이 토출 포트의 치수를 감소시켜 구성되더라도, 많은 경우, 우수한 잉크 토출은 달성될 수 없다. 조악한 토출을 야기하는 요인들 중의 하나가 토출 포트의 소형화에 의해 증가된 유동 저항인 것으로 추측된다.
더 구체적으로 설명하면, 토출 포트의 점성 저항은 토출 포트 면적의 4배에 반비례하여 증가한다. 다시 말하면, 잉크 액적의 소형화에 따라 토출 포트가 소형화될 때 점성 저항이 증가하기 때문에, 점성 저항이 증가되더라도 적절한 토출 상태를 유지하기 위해, 전열 변환 소자에 의해 발생하는 기포 생성력이 증가되어야 한다. 전술한 종래의 설계 방법에서, 전열 변환 소자의 기포 생성력이 토출된 잉크 액적의 소형화에 따라 감소될 수 있더라도, 사실상 이에 더하여 증가된 점성 저항을 극복하기 위해 요구되는 기포 생성력이 고려된다. 따라서, 토출되는 잉크 액적의 소형화에 따라 기포 생성력이 감소될 수 있는 힘이 점성 저항이 증가하는 것에 대해 기포 생성력이 증가되어야 하는 힘에 의해 상쇄되기 때문에, 전열 변환 소자의 크기가 더 작아질 수 없게 되어, 토출 포트로부터 성공적으로 잉크 액적을 토출하기 위해 요구되는 최소 기포 생성력은 큰 잉크 액적이 토출되는 경우에 비해더 감소될 수 없다.
게다가, 이러한 경우에 잉크 제트 기록 헤드의 설계 제한 때문에, 전열 변환 소자와 토출 포트 사이의 거리는 토출되는 잉크 액적과 토출 포트의 소형화에 따라 짧아질 수 없다. 다시 말하면, 큰 잉크 액적을 토출하기 위한 토출 포트와 작은 잉크 액적을 토출하기 위한 토출 포트를 단일 기판에 형성하고, 구조와 제조 공정을 간단하게 하기 위해 단일 기판에 평행하게 상응하는 전열 변환 소자를 설치함으로써 전열 변환 소자와 토출 포트 사이의 거리는 일정하게 되는 경우이다. 이러한 경우, 토출되는 잉크 액적의 소형화에 따라 토출 포트의 직경이 감소되더라도, 토출 포트의 거리는 짧아질 수 없어서 밸런스가 나빠지게 된다. 토출 포트의 거리가 비교적 길기 때문에, 토출 포트의 밖으로 잉크를 토출하기 위해 요구되는 에너지가 상대적으로 크게 된다.
또한 이러한 이유로, 잉크 액적을 토출하기 위해 요구되는 최소 에너지는 잉크 액적량의 감소 비율과 토출 포트의 소형화 비율과 비교해서 더 감소될 수 없고, 전열 변환 소자의 크기는 큰 잉크 액적을 토출하기 위한 전열 변환 소자와 비교해서 더 감소될 수 없다.
예를 들어, 전술한 예에서, 5 pl의 잉크 액적을 토출하기 위해 이용되는 전열 변환 소자가 26 ㎛ ×26 ㎛의 정방형 형상(또는 12.5 ㎛ ×28 ㎛의 치수를 갖는 두 개의 요소)을 가지면, 4 pl의 잉크 액적을 토출하기 위한 전열 변환 소자는 약 24 ㎛ ×24 ㎛의 정방형 형상을 가져야 하고, 2 pl의 잉크 액적을 토출하기 위한 전열 변환 소자는 약 22 ㎛ ×22 ㎛의 정방형 형상(또는 약 11.5 ㎛ ×27 ㎛의 치수를 갖는 두 개의 요소)이 된다. 이와 같이, 토출 포트가 잉크 액적의 치수의 감소에 따라 소형화될 수 있는 반면, 이에 반해 전열 변환 소자는 그만큼 소형화될 수 없다.
게다가, 작은 잉크 액적을 토출하기 위한 가압 챔버는 전열 변환 소자를 포함하여야 하기 때문에 그만큼 소형화될 수 없다. 유로 형성 부재의 정렬 오차를 고려하여 전열 변환 소자의 외주연에 2 ㎛의 여유가 제공될 때, 예를 들어 5 pl의 잉크 액적을 토출하기 위해 요구되는 가압 챔버는 (26 + 4) ㎛ ×(26 + 4) ㎛ = 30 ㎛ ×30 ㎛(저부 면적은 900 ㎛2)의 정방형 형상 또는 (12.5 ㎛ ×2 + 3 + 4) ㎛ ×(28 + 4) ㎛ = 32 ㎛ ×32 ㎛(저부 면적은 1,024 ㎛2)의 정방형 형상을 가져야 한다. 이와 반대로, 4 pl의 잉크 액적을 토출하기 위해 요구되는 가압 챔버는 (24 + 4) ㎛ ×(24 + 4) ㎛ = 28 ㎛ ×28 ㎛(저부 면적은 784 ㎛2)의 정방형 형상을 갖고, 2 pl의 잉크 액적을 토출하기 위해 요구되는 가압 챔버는 (22 + 4) ㎛ ×(22 + 4) ㎛ = 26 ㎛ ×26 ㎛(저부 면적은 676 ㎛2)의 정방형 형상 또는 (11.5 ×2 + 3 + 4) ㎛ ×(27 + 4) ㎛ = 30 ㎛ ×31 ㎛(저부 면적은 930 ㎛2)을 갖는다.
이와 같이 미세한 잉크 액적이 토출될 때, 전열 변환 소자와 가압 챔버는 토출 포트의 소형화 비율과 비교해서 그만큼 소형화될 수 없다.
전술한 바와 같이, 가압 챔버의 폭과 동일한 폭을 갖는 잉크 유로가 일반적으로 제공되기 때문에, 가압 챔버가 그만큼 소형화되지 않을 때, 잉크 유로의 폭은그만큼 감소되지 않는다. 그 결과, 전열 변환 소자의 기포 생성력에서, 토출 포트측보다 잉크 유로측쪽으로 지시되고 잉크 액적이 토출하는데 기여하지 않는 힘 성분은 큰 손실을 야기하도록 증가되어 에너지 효율이 악화된다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 기술에서 알지 못하는 독특한 설계 방법에 기초하여 작은 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에서, 손실을 감소시킬 수 있고 에너지 효율을 개선시킬 수 있는 잉크 제트 기록 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명은 가압 챔버가 공통 액체 챔버로부터 분기된 복수개의 각각의 잉크 유로에 연결되고, 토출 포트가 각각의 가압 챔버와 연통하고, 공통 액체 챔버로부터 각각의 가압 챔버로 공급되는 잉크에 상응하는 전열 변환 소자로 가열함으로써 가압 챔버에서 발생된 압력에 의해 상응하는 토출 포트로부터 토출되고, 복수개의 가압 챔버는 작은 액적을 토출하기 위한 작은 액적 가압 챔버와 큰 액적을 토출하기 위한 큰 액적 가압 챔버를 포함하고, 작은 액적 가압 챔버에 연결된 작은 액적용 잉크 유로, 작은 액적 가압 챔버, 큰 액적 가압 챔버에 연결된 큰 액적용 잉크 유로 및 큰 액적 가압 챔버에 대해, 각각의 잉크 유로로부터 각각의 가압 챔버로 지시하는 잉크 유동에 사실상 직각인 섹션이 관찰될 때 작은 액적 잉크 유로의 단면적(SS), 작은 액적 가압 챔버의 단면적(SRS), 큰 액적 잉크 유로의 단면적(SL) 및 큰 액적 가압 챔버의 단면적(SRL) 사이의 관계는 SS/SRS< SL/SRL을 만족하는 잉크 제트 기록 헤드를 제공한다.
게다가, 작은 액적 가압 챔버의 단면적(SRS)과 큰 액적 가압 챔버의 단면적(SRL)과 작은 액적 가압 챔버로부터 토출된 작은 액적의 잉크량(IS)과 큰 액적 가압 챔버로부터 토출된 큰 액적의 잉크량(IL) 사이의 관계는 SRS/SRL> IS/IL을 만족하는 것이 바람직하다.
게다가, 작은 액적 가압 챔버의 체적(VRS)과 큰 액적 가압 챔버의 체적(VRL)과 작은 액적 가압 챔버로부터 토출된 작은 액적의 잉크량(IS)과 큰 액적 가압 챔버로부터 토출된 큰 액적의 잉크량(IL) 사이의 관계는 VRS/VRL> IS/IL을 만족하는 것이 바람직하다.
게다가, SL= SRL및 SS< SRS가 만족될 것이다.
게다가, 다음의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
SLb≤ SSb< 1.93 SLb
SLb= RLf/(RLf+ RLb) ×SLe
SSb= RSf/(RSf+ RSb) ×SSe
SLb: 큰 액적측의 유동 저항
SSb: 작은 액적측의 유동 저항
RLf: 큰 액적 가압 챔버의 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
RLb: 큰 액적 잉크 유로의 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
SLe: 큰 액적 전열 변환 소자의 유효 기포 발생 면적
RSf: 작은 액적 가압 챔버의 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
RSb: 큰 액적 잉크 유로의 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
SSe: 작은 액적 전열 변환 소자의 유효 기포 발생 면적
게다가, 다음 관계 또는 방정식이 만족될 것이다.
D(x) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(a(x)/b(x) + b(x)/a(x)))
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
H: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리
x: 전열 변환 소자로부터의 거리
S(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
D(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수
a(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 높이
b(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 폭
η: 잉크 점성이고,
D(y) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(c(y)/d(y) + d(y)/c(y)))
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
L: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리
y: 공통 액체 챔버로부터의 거리
S(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
D(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수
c(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 높이
d(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 폭
게다가, 다음의 관계가 만족될 것이다.
D(xn) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(a(xn)/b(xn) + b(xn)/a(xn)))
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
k: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 분할수
xn: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리가 k 섹션으로 분할될 때 전열 변환 소자로부터 n번째 분할 위치까지의 거리
S(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수
D(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수
a(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 높이
b(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 폭
η: 잉크 점성이고,
D(yn) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(c(yn)/d(yn) + d(yn)/c(yn)))
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
ℓ: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리의 분할수
yn: 전열 변환 소자의 중심에서부터 공통 액체 챔버까지의 거리가 ℓ 섹션으로 분할될 때 공통 액체 챔버로부터 n 번째 분할 위치까지의 거리
S(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
D(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수
c(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 높이
d(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 폭
게다가, 다음 관계가 만족될 것이다.
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
H: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리
x: 전열 변환 소자로부터의 거리
S(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
ρ: 잉크 밀도이고,
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
L: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 거리
y: 공통 액체 챔버로부터의 거리
S(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
게다가, 다음의 관계가 만족될 것이다.
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
k: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 분할수
xn: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리가 k 섹션으로 분할될 때 전열 변환 소자로부터 n번째 분할 위치까지의 거리
S(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수
η: 잉크 점성이고,
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
ℓ: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리의 분할수
yn: 전열 변환 소자의 중심에서부터 공통 액체 챔버까지의 거리가 ℓ 섹션으로 분할될 때 공통 액체 챔버로부터 n 번째 분할 위치까지의 거리
S(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
도1a는 제1 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 기본 구성을 도시하는 개략 평면도이고, 도1b는 그의 단면도.
도2a는 부분적으로 생략한 도1a에 도시된 제1 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도2b는 선 2B-2B을 따라 취한 단면도.
도3a는 부분적으로 생략한 제2 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고 도3b는 선 3B-3B를 따라 취한 단면도.
도4a는 부분적으로 생략한 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도4b는 선 4B-4B을 따라 취한 단면도.
도5a는 부분적으로 생략한 본 발명의 제2 실시예에 다른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도5b는 선 5B-5B를 따라 취한 단면도.
도6a는 부분적으로 생략한 제3 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도6b는 선 6B-6B를 따라 취한 단면도.
도7a는 부분적으로 생략한 제4 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도7b는 선 7B-7B를 따라 취한 단면도.
도8a는 부분적으로 생략한 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도8b는 선 8B-8B를 따라 취한 단면도.
도9a는 부분적으로 생략한 본 발명의 제4 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도9b는 선 9B-9B를 따라 취한 단면도.
도10a는 부분적으로 생략한 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드의 주요 부분을 도시한 확대 평면도이고, 도10b는 선 10B-10B를 따라 취한 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1: 기판
2: 잉크 공급 포트
3: 액적 토출 포트
5: 잉크 유로
6: 공통 액체 챔버
이제, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예와 참조예들이 설명될 것이다.
제1 참조예에 따른 잉크 제트 헤드는 도1a, 1b, 2a 및 2b에 도시된다. 도1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 잉크 제트 기록 헤드의 기본 구조에서, 5개의 잉크 공급 포트(5)가 단일 기판(1) 상에 형성되고, 청록색 잉크가 잉크 공급 포트(2A 및 2E)에 공급되고, 심홍색 잉크가 잉크 공급 포트(2B, 2D)에 공급되고 황색 잉크가 잉크 공급 포트(2C)에 공급된다. 기판(1)에 접합되는 토출 포트 플레이트(9)는 각각의 잉크 공급 포트(2)에 대해 큰 액적 토출용 큰 액적 토출 포트(3a)와 작은 액적 토출용 작은 액적 토출 포트(3b)를 구비한다. 잉크 공급 포트(2A, 2B)에 관해서는, 큰 액적 토출 포트(3a)가 도1a 및 1b의 좌측에 배치되고 작은 액적 토출 포트(3b)가 도1a 및 1b의 우측에 배치된다. 잉크 공급 포트(2D, 2E)에 관해서는, 작은 액적 토출 포트(3b)는 도1a 및 1b의 좌측에 배치되고 큰 액적 토출 포트(3a)는 도1a 및 1b의 우측에 배치되고, 잉크 공급 포트(2c)에 관해서는, 큰 잉크 액적 토출 포트(3a)가 양측에 배치된다. 따라서, 기판이 잉크 공급 포트(2)의 배열 방향(도1a 및 1b의 좌측 및 우측 방향)을 따라 양 방향으로 이동되면, 기록 매체(도시되지 않음) 상에 잉크 색상을 토출하는 순서는 동일하게 되고, 색상 불균일의 발생을 방지한다.
도1a 및 1b의 좌측을 도시한 도2a 및 2b의 확대도에 도시된 바와 같이, 큰 액적 토출 포트(3a)는 각각의 잉크 공급 포트(2)의 일측에 제공되고 작은 액적 토출 포트(3b)는 타측에 제공된다. 토출 포트(3a, 3b)는 각각 가압 챔버(4a, 4b)와 잉크 유로(5a, 5b)를 통해 공통 액체 챔버(6)와 연통하고 공통 액체 챔버(6)는 잉크 공급 포트(2)와 연통한다. 전열 변환 소자(이후로 "히터"라 함)(7a, 7b)는 각각 가압 챔버(4a, 4b) 내에 배치된다. 부수적으로, 본 명세서에서, 잉크 유로가 가압 챔버로 이어진 상태는 일반적으로 "노즐"이라 지칭한다. 토출 포트(9)와 일체식으로 형성된 원통형 노즐 필터(8)는 잉크 유로(5a, 5b)가 연결되는 공통 액체 챔버(6)부 주변에 배치된다.
큰 액적용 노즐의 길이를 HL이라 하고, 작은 액적용 노즐의 길이를 HS, 큰 액적용 노즐의 폭[=큰 액적 잉크 유로(5a)의 폭]을 WL, 작은 액적용 노즐의 폭[=작은 액적 잉크 유로(5b)의 폭]을 WS라 하면, 본 참조예에서, HL< HS, WL= WS를 만족한다. 따라서, 작은 액적 잉크 유로(5b)의 유동 저항은 크게 된다. 부수적으로, HL, HS, WL, WS의 치수는 유동 저항이 다음의 관계를 만족시키는 범위 내에 있다.
SLb≤SSb< 1.93 SLb
SLb= RLf/(RLf+ RLb) ×SLe
SSb= RSf/(RSf+ RSb) ×SSe
SLb: 큰 액적측의 유동 저항
SSb: 작은 액적측의 유동 저항
RLf: 큰 액적 가압 챔버의 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
RLb: 큰 액적 잉크 유로의 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
SLe: 큰 액적 전열 변환 소자의 유효 기포 발생 면적
RSf: 작은 액적 가압 챔버의 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
RSb: 큰 액적 잉크 유로의 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
SSe: 작은 액적 전열 변환 소자의 유효 기포 발생 면적
게다가, 유동 저항 Rf및 Rb는 다음 관계 또는 방정식에 의해 나타내어진다.
D(x) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(a(x)/b(x) + b(x)/a(x)))
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
H: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리
x: 전열 변환 소자로부터의 거리
S(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
D(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수
a(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 높이
b(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 폭
η: 잉크 점성
D(y) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(c(y)/d(y) + d(y)/c(y)))
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
L: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리
y: 공통 액체 챔버로부터의 거리
S(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
D(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수
c(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 높이
d(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 폭
게다가, 유동 저항 Rf 및 Rb가 분산 계산법(dispersion calculation)으로 얻어질 때, 다음의 관계가 얻어질 것이다.
D(xn) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(a(xn)/b(xn) + b(xn)/a(xn)))
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
k: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 분할수
xn: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리가 k 섹션으로 분할될 때 전열 변환 소자로부터 n번째 분할 위치까지의 거리
S(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수
D(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수
a(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 높이
b(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 폭
η: 잉크 점성이고,
D(yn) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(c(yn)/d(yn) + d(yn)/c(yn)))
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
ℓ: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리의 분할수
yn: 전열 변환 소자의 중심에서부터 공통 액체 챔버까지의 거리가 ℓ 섹션으로 분할될 때 공통 액체 챔버로부터 n 번째 분할 위치까지의 거리
S(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
D(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수
c(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 높이
d(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 폭
게다가, 유동 저항이 이너턴스(inertance)에 의해 한정될 때, 다음 관계가 얻어진다.
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
H: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리
x: 전열 변환 소자로부터의 거리
S(x): 거리 x의 위치에서 잉크 유로의 단면적
ρ: 잉크 밀도이고,
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
L: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 거리
y: 공통 액체 챔버로부터의 거리
S(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
선택적으로, 유동 저항이 다른 방정식에 의해 나타내어질 것이다.
Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항
k: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 분할수
xn: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리가 k 섹션으로 분할될 때 전열 변환 소자로부터 n번째 분할 위치까지의 거리
S(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수
η: 잉크 점성이고,
Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항
ℓ: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리의 분할수
yn: 전열 변환 소자의 중심에서부터 공통 액체 챔버까지의 거리가 ℓ 섹션으로 분할될 때 공통 액체 챔버로부터 n 번째 분할 위치까지의 거리
S(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면적
큰 액적(5 pl의 토출량)의 토출과 작은 액적(2 pl의 토출량)의 토출에 관한 테스트가 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드를 이용함으로써 사실상 수행되고, 실험적으로 얻어진 화상 품질(특히, 조악한 도트를 형성하도록 토출이 무작위로 왜곡되는 현상의 발생)과 계산에 의해 얻어진 유동 저항(SSb, SLb) 사이의 관계가 증명된다. 결과가 다음의 표1에 도시된다. 본 참조예에서, 다양한 상태로 변화하는 노즐로 5 pl의 큰 액적을 토출하기 위한 1번 노즐에 의해 잉크 토출이 수행된다. 표1에 도시된 바와 같이, 5 pl의 큰 액적을 토출하기 위한 두 개의 1번 노즐이 결합된 예와 2 pl의 작은 액적을 토출하기 위한 2번 내지 5번 노즐과 조합된 1번 노즐의 예가 각각 비교된다.
부수적으로, 히터(7a, 7b)의 유효 면적은 다음과 같이 찾아진다. 히터(7a, 7b)의 에지로부터 2 ㎛의 외주 구역이 온도 증가에 강하고 따라서 기포 형성에 기여하지 않기 때문에, 유효 면적은 실제 크기보다 2 ㎛만큼 작도록 계산된다. 예를 들어, 22 ㎛ ×22 ㎛의 크기를 갖는 각각의 히터(7a, 7b)의 유효 면적은 (22 - 2 ×2) ×(22 - 2 ×2) = 18 ×18 = 324 ㎛2이다. 게다가, 이러한 잉크 제트 기록 헤드의 각각의 잉크 유로(5a 또는 5b)의 높이는 14 ㎛이고, 유로(5a, 5b)의 폭은 WL= WS= 32 ㎛이다. 부수적으로, Rf는 토출 포트(3a 또는 3b) 단독의 저항이다.
[표1]
유동 저항(SLb, SSb)과 화상 품질 사이의 관계
전술한 표1에 도시된 바와 같이, 큰 액적용의 두 개의 1번 노즐이 결합된 예에서는, 조악한 도트 형성과 같은 조악한 인쇄가 전혀 발생하지 않고 화상 품질이 우수하다.
1번 노즐보다 작은 토출 포트 직경을 갖고 2 pl의 작은 액적을 토출하기 위한 2번 노즐이 1번 노즐과 결합한 예에서는, 상당량의 조악한 도트 형성이 2번 노즐에서 발생되고 화상 품질이 매우 나빠진다. 부수적으로, 2번 노즐의 유동 저항 (SSb)은 1번 노즐의 유동 저항(SLb)보다 1.93배 크다.
2번 노즐보다 작은 24 ×24 ㎛의 히터 크기를 갖는 3번 노즐과 22 ×22 ㎛의 작은 히터 크기를 갖는 4번 노즐이 이용된 예에서, 각각 조악한 도트 형성이 억제되고 화상 품질이 개선된다. 이러한 경우 3번 노즐에서, 약간의 조악한 도트 형성이 발생되지만, 4번 노즐에서는 조악한 도트 형성이 전혀 발생되지 않고 화상 품질이 매우 우수하다. 부수적으로, 3번 노즐과 4번 노즐의 SSb/SLb비율은 각각 1.59 및 1.29이다.
게다가, 유동 저항(SSb)을 증가시키기 위해 2번 노즐보다 큰 노즐 필터(8) 직경을 갖는 5번 노즐이 이용된 예에서는, 조악한 도트 형성이 발생되지 않고 화상 품질이 우수하다. SSb/SLb비율은 1.32이다.
전술한 결과로부터, 작은 액적의 우수한 토출 상태를 유지하기 위해 공통 액체 챔버(6)가 억제되고 공통 액체 챔버(6)를 통한 혼선이 억제되는 방향 쪽으로 기포 생성력을 도피시키는 것이 중요하다는 것을 알게 될 것이다. 정량적으로, 소정량 또는 그 이하로 공통 액체 챔버(6) 방향쪽으로의 기포 생성력의 계산된 도피량을 억제하기 위해, 전술한 관계 또는 방정식에 기초하여 다양한 크기가 설정되는 것이 중요하다. 작은 액적 잉크 유로(5b)로부터 공통 액체 챔버(6)로의 기포 생성력의 도피량에 상응하는 SSb/SLb비율은 적어도 1.93 이하이어야 하고, 양호하게는 1.59 이하이다. 게다가, 전술한 유동 저항 계산법에 따라, 유동 저항(SSb)의 절대값은 384 ㎛2이하이어야 하고, 더 양호하게는 317 ㎛2이하이다.
전술한 바와 같이, 전술한 계산법에 기초하여 다양한 부품의 크기와 유동 저항을 결정함으로써, 작은 액적 잉크 유로(5b)에서 공통 액체 챔버(6)쪽으로 기포생성력을 도피시킴으로써 야기되는 혼선이 감소되고, 조악한 도트 형성과 같이 액적 토출이 조악해지는 것을 방지하도록 액적 토출이 안정화되어 고품질 화상을 형성한다.
(제2 참조예)
다움에, 제2 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드가 도3a 및 3b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 참조예와 동일한 부분의 설명은 생략한다.
본 참조예에서, HL= HS및 WL> WS가 만족된다. WS를 포함한 다양한 부품들의 크기는 제1 참조예와 유사한 계산법에 의해 알게된다.
제1 참조예에서, 작은 액적 잉크 유로(5b)가 연장되어 전체 잉크 제트 기록 헤드의 치수가 증가하였지만, 제2 참조예에서는, 잉크 제트 기록 헤드의 치수를 증가시키지 않고 작은 액적 잉크 유로(5b)의 유동 저항(SSb)이 증가될 수 있다.
(제1 실시예)
다음에, 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드의 제1 실시예가 도4a 및 4b를 참조하여 설명된다. 제1 및 제2 참조예와 동일한 부분의 설명은 생략된다.
제1 실시예에서, HL= HS및 WL> WS가 만족되고, 따라서 작은 액적 잉크 유로(5b)의 폭은 작은 액적 가압 챔버(4b)의 폭보다 작다. 다시 말하면, 큰 액적 잉크 유로(5a)가 큰 액적 압력 챔버(4a)와 같은 폭으로 직접 연결되더라도, 작은 액적 잉크 유로(5b)는 작은 액적 가압 챔버(4b)의 폭보다 작은 폭을 갖고, 따라서 잉크 유동은 잉크 유로와 가압 챔버 사이에서 제한된다. 부수적으로, 다양한 부품의 크기가 제1 참조예와 유사한 계산법에 의해 결정된다.
제2 참조예의 구조에서, 작은 액적 잉크 유로(5b)의 전체 폭은 히터(4b)의 구성을 더 좁게 만들어서 히터(4b) 크기 설계를 제한하고 구조 설계와 히터 필름의 저항이 제한되기 쉽다. 게다가, 히터(4b)의 짧은 측 방향으로 위치 편향이 토출 방향에 쉽게 영향을 미칠 수 있다. 게다가, 장기간 이용됨에 의해 유효 기포 발생 면적이 변화되면, 유효 기포 발생 면적의 변화율이 커지게 된다. 이에 비해, 제1 실시예에서, 히터(4b) 크기의 설계 자유도가 크고, 구동 설계 및 히터 필름의 설계 자유도가 크다. 게다가, 히터의 구성이 정방형으로써 선택될 수 있기 때문에, 토출 방향에 영향을 미치는 노즐의 위치 편향이 최소화될 수 있어서 장기간 사용하는 동안 유효 기포 발생 면적의 변화율이 최소화된다. 다른 구성은 제1 참조예와 유사하다.
(제2 실시예)
다음에, 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드의 제2 실시예가 도5a 및 5b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 및 제2 참조예와 제1 실시예와 동일한 부품은 설명이 생략된다.
제2 실시예에서, 작은 액적 잉크 유로(5b)에 상응하는 노즐 필터(8b)의 직경은 크다. 다른 구조는 제1 실시예와 동일하다. 노즐 필터(8b)의 치수를 포함하는 다양한 부품들의 크기는 제1 참조예와 유사한 계산법에 의해 알게된다.
제2 실시예에서, 작은 액적 잉크 유로(5b)의 폭(WS)이 극단적으로 협소하게되지 않을 때에도, 유동 저항(SSb)은 증가할 수 있고 노즐 필터(8b)를 크게 제조함으로써 최적화된다. 따라서, 잉크 유로(5b)의 제조 공차에 작은 영향이 있고 작은 액적용 노즐의 유동 저항(SSb)의 분산이 너무 커지지 않도록 하기가 어렵다. 게다가, 작은 액적 잉크 유로(5b)의 폭(WS)이 너무 협소하지 않고 노즐 필터(8b)가 크기 때문에, 먼지 또는 파편이 방해하기 어렵다.
(제3 참조예)
다음에, 제3 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드가 도6a 및 6b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 및 제2 참조예와 동일한 부품의 설명은 생략된다.
본 참조예에서, 작은 액적 노즐과 큰 액적 노즐은 동일한 컬럼에 교대로 배치된다. 다른 구조는 제1 참조예와 동일하다.
본 참조예에서, 큰 액적 잉크 유로(5a)들 사이의 거리와 작은 액적 잉크 유로(5b)들 사이의 거리가 넓어질 수 있기 때문에, 큰 액적 또는 작은 액적만을 이용함으로써 고속 인쇄가 수행될 때 야기되는 큰 액적 잉크 유로(5a)들 사이 또는 작은 액적 잉크 유로(5b)들 사이의 혼선과 공기 유동의 영향이 감소될 수 있어서 토출이 안정적으로 되고 고품질 화상의 고속 인쇄가 허용된다.
(제4 참조예)
다음에, 제4 참조예에 따른 잉크 제트 기록 헤드가 도7a 및 7b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 내지 제3 참조예와 동일한 부분의 설명은 생략된다.
본 참조예에서, 작은 액적 노즐과 큰 액적 노즐이 동일한 컬럼 내에 교대로배치된다. 다른 구성은 제2 참조예와 동일하다. 따라서, 제3 참조예와 유사하게, 큰 액적 또는 작은 액적만을 이용함으로써 고속 인쇄가 수행될 때 야기되는 혼선 및 공기 유동의 영향이 감소될 수 있어서 토출이 안정적으로 되고 고품질 화상의 고속 인쇄가 허용된다. 게다가, 제2 참조예와 유사하게, 작은 액적 잉크 유로(5b)의 유동 저항(SSb)는 잉크 제트 기록 헤드의 크기를 증가시키지 않고 증가될 수 있다.
(제3 실시예)
다음에, 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드의 제3 실시예가 도8a 및 8b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 내지 제4 참조예와 제1 및 제2 실시예와 유사한 부품의 설명은 생략된다.
제3 실시예에서, 작은 액적 노즐 및 큰 액적 노즐은 동일한 컬럼 내에 교대로 배치된다. 다른 구조는 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 제1 실시예와 유사하게, 히터(4b) 크기의 설계 자유도가 커서, 토출 방향에 작용하는 노즐의 위치 편향의 영향이 최소화될 수 있고 장기간 사용 동안 유효 기포 발생 면적의 변화율이 최소화될 수 있다. 게다가, 제4 참조예와 유사하게, 큰 액적 또는 작은 액적만을 이용함으로써 고속 인쇄가 수행될 때 야기되는 공기 유동의 영향 및 혼선이 감소될 수 있어서, 토출이 안정적으로 되고 고품질 화상의 고속 인쇄가 허용되고, 게다가 작은 액적 잉크 유로(5b)의 유동 저항(SSb)이 잉크 제트 기록 헤드의 크기를 증가시키지 않고 증가될 수 있다.
(제4 실시예)
다음에, 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드의 제4 실시예가 도9a 및 9b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 내지 제4 실시예 및 제1 내지 제3 실시예와 동일한 부품의 설명은 생략된다.
제4 실시예에서, 작은 액적 노즐과 큰 액적 노즐은 동일한 컬럼 내에 교대로 배치되고 작은 액적 잉크 유로(65b)에 상응하는 노즐 필터(8b)의 직경은 크다. 다른 구성은 제3 실시예와 동일하다. 따라서, 제1 실시예와 유사하게, 히터(4b) 크기의 설계 자유도가 커서, 토출 방향에 작용하는 노즐의 위치 편향의 영향이 최소화될 수 있고 장기간 사용 동안 유효 기포 발생 면적의 변화율이 최소화될 수 있다. 게다가, 제4 참조예와 유사하게, 큰 액적 또는 작은 액적만을 이용함으로써 고속 인쇄가 수행될 때 야기되는 공기 유동의 영향 및 혼선이 감소될 수 있어서, 토출이 안정적으로 되고 고품질 화상의 고속 인쇄가 허용되고, 게다가 작은 액적 잉크 유로(5b)의 유동 저항(SSb)이 잉크 제트 기록 헤드의 크기를 증가시키지 않고 증가될 수 있다. 게다가, 제2 실시예와 유사하게, 작은 액적용 노즐의 유동 저항(SSb)의 분산은 너무 커지지 않도록 하기가 어렵고, 따라서 먼지 또는 파편이 방해하기 어렵다.
(제5 실시예)
다음에 본 발명의 잉크 제트 기록 헤드의 제5 실시예가 도10a 및 10b를 참조하여 설명될 것이다. 제1 내지 제4 참조예 및 제1 내지 제4 실시예와 유사한 부품의 설명은 생략된다.
제5 실시예에서, 작은 액적 잉크 유로(5b)의 폭이 작은 액적 가압 챔버(4b)의 폭보다 협소하고, 큰 액적 잉크 유로(5a)의 폭이 큰 액적 가압 챔버(4a)의 폭보다 협소해서 작은 액적 잉크 유로(5b)와 큰 액적 잉크 유로(5a)가 잉크 유동의 제한부로써 작용한다. 다시 말하면, 큰 액적 가압 챔버의 폭을 WRL, 큰 액적 잉크 유로의 폭을 WL, 작은 액적 가압 챔버의 폭을 WRS, 작은 액적 잉크 유로의 폭을 WS라 하면, WRL WRS이고 WL> WS이고 WS/WRS< WL/WRL을 만족한다. 다른 구조는 제1 실시예와 동일하다. 따라서, 작은 액적 잉크 유로(5b)뿐만 아니라 큰 액적 잉크 유로(5a)에서, 유동 저항은 잉크 제트 헤드의 크기를 증가시키지 않고 증가될 수 있다. 게다가, 히터(4a, 4b) 크기의 설계 자유도가 커서 토출 방향에 작용하는 노즐의 위치 편향의 영향이 최소화될 수 있고 장기간 사용 동안 유효 기포 발생 면적의 변화율이 최소화될 수 있다.
(예)
본 발명자는 다수의 노즐을 제조하여 그의 기록 특성을 판정했다. 그 중에서, 우수한 기록을 달성할 수 있는 노즐을 고려하여, 히터 크기, 가압 챔버 체적 및 가압 챔버 폭이 4 내지 27번으로 도시된다. 또한, 1 내지 3번은 히터 크기가 감소될 때의 참조 설계예를 도시한다.
[표2]
본 발명의 구성에 의해, 작은 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에서 손실을감소시킬 수 있고 에너지 효율을 개선시킬 수 있는 잉크 제트 기록 헤드를 제공할 수 있다.

Claims (30)

  1. 복수개의 가압 챔버가 공통 액체 챔버로부터 분기되는 복수개의 잉크 유로에 각각 연결되고, 복수개의 토출 포트가 상기 복수개의 가압 챔버에 각각 연결되고 복수개의 전열 변환 소자가 상기 복수개의 가압 챔버 내에 각각 배치되고, 상기 공통 액체 챔버로부터 상기 가압 챔버로 공급되는 잉크가 전열 변환 소자로부터의 열에 의해 상기 가압 챔버에 의해 발생된 압력에 의해 상기 토출 포트로부터 토출될 수 있는 잉크 제트 기록 헤드이며,
    상기 복수개의 가압 챔버는 작은 액적을 토출하기 위한 작은 액적 가압 챔버와 큰 액적을 토출하기 위한 큰 액적 가압 챔버를 포함하고,
    상기 작은 액적 가압 챔버에 연결된 작은 액적용 잉크 유로, 상기 작은 액적 가압 챔버, 상기 큰 액적 가압 챔버에 연결된 큰 액적용 잉크 유로 및 큰 액적 가압 챔버에 대해, 각각의 잉크 유로로부터 각각의 가압 챔버로 지시하는 잉크 유동에 직각인 단면이 관찰될 때, 상기 작은 액적 잉크 유로의 단면적(SS), 상기 작은 액적 가압 챔버의 단면적(SRS), 상기 큰 액적 잉크 유로의 단면적(SL) 및 상기 큰 액적 가압 챔버의 단면적(SRL)은 SS/SRS< SL/SRL을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작은 액적 가압 챔버의 단면적(SRS)과 상기 큰 액적 가압 챔버의 단면적(SRL)과 상기 작은 액적 가압 챔버로부터 도출된 작은 액적의 잉크량(IS)과 상기 큰 액적 가압 챔버로부터 토출된 큰 액적의 잉크량(IL) 사이의 관계는 SRS/SRL> IS/IL을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 1 ≥SRS/SRL≥0.5을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 1 ≥SRS/SRL≥0.7을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 작은 액적 가압 챔버의 체적(VRS)과 상기 큰 액적 가압 챔버의 체적(VRL)과 상기 작은 액적 가압 챔버로부터 토출된 작은 액적의 잉크량(IS)과 상기 큰 액적 가압 챔버로부터 토출된 큰 액적의 잉크량(IL) 사이의 관계가 VRS/VRL> IS/IL을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  6. 제5항에 있어서, 1 ≥VRS/VRL≥0.3을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 1 ≥VRS/VRL≥0.5를 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 작은 액적 가압 챔버의 단면적(SRS)은 상기 큰 액적 가압 챔버의 단면적(SRL)과 사실상 동일한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  9. 제8항에 있어서, 1 ≥SRS/SRL≥0.9를 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 작은 액적 가압 챔버의 체적(VRS)은 상기 큰 액적 가압 챔버의 체적(VRL)과 사실상 동일한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 1 ≥VRS/VRL≥0.8을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  12. 제8항에 있어서, SL= SRL이고 SS< SRS를 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  13. 제1항에 있어서, 다음 식을 만족하고,
    SLb≤SSb< 1.93 SLb
    SLb= RLf/(RLf+ RLb) ×SLe
    SSb= RSf/(RSf+ RSb) ×SSe
    여기서,
    SLb: 큰 액적측의 유동 저항,
    SSb: 작은 액적측의 유동 저항,
    RLf: 큰 액적 가압 챔버의 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항,
    RLb: 큰 액적 잉크 유로의 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항,
    SLe: 큰 액적 전열 변환 소자의 유효 기포 발생 면적,
    RSf: 작은 액적 가압 챔버의 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항,
    RSb: 큰 액적 잉크 유로의 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항,
    SSe: 작은 액적 전열 변환 소자의 유효 기포 발생 면적인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  14. 제13항에 있어서, SLb≤SSb≤1.59 SLb를 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  15. 제13항에 있어서, 다음 식을 만족하고,
    D(x) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(a(x)/b(x) + b(x)/a(x)))
    여기서,
    Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항,
    H: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리,
    x: 전열 변환 소자로부터의 거리,
    S(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면적,
    D(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수,
    a(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 높이,
    b(x): 거리 x의 위치에서의 잉크 유로의 폭,
    η: 잉크 점성이고,
    D(y) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(c(y)/d(y) + d(y)/c(y)))
    여기서,
    Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항,
    L: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리,
    y: 공통 액체 챔버로부터의 거리,
    S(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면적,
    D(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수,
    c(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 높이,
    d(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 폭인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  16. 제13항에 있어서, 다음 식을 만족하고,
    D(xn) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(a(xn)/b(xn) + b(xn)/a(xn)))
    여기서,
    Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항,
    k: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 분할수,
    xn: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리가 k 섹션으로 분할될 때 전열 변환 소자로부터 n번째 분할 위치까지의 거리,
    S(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수,
    D(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수,
    a(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 높이,
    b(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 폭,
    η: 잉크 점성이고,
    D(yn) = 12.0 ×(0.33 + 1.02 ×(c(yn)/d(yn) + d(yn)/c(yn)))
    여기서,
    Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항,
    ℓ: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리의 분할수,
    yn: 전열 변환 소자의 중심에서부터 공통 액체 챔버까지의 거리가 ℓ 섹션으로 분할될 때 공통 액체 챔버로부터 n 번째 분할 위치까지의 거리,
    S(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면적,
    D(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면 계수,
    c(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 높이,
    d(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 폭인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  17. 제13항에 있어서, 다음 식을 만족하고,
    여기서,
    Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항,
    H: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리,
    x: 전열 변환 소자로부터의 거리,
    S(x): 거리 x의 위치에서 잉크 유로의 단면적,
    ρ: 잉크 밀도이고,
    여기서,
    Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항,
    L: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 거리,
    y: 공통 액체 챔버로부터의 거리,
    S(y): 거리 y의 위치에서의 잉크 유로의 단면적인 것을 특징으로 하는 잉크제트 기록 헤드.
  18. 제13항에 있어서, 다음 식을 만족하고,
    여기서,
    Rf: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 유동 저항,
    k: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 분할수,
    xn: 전열 변환 소자로부터 토출 포트까지의 거리가 k 섹션으로 분할될 때 전열 변환 소자로부터 n번째 분할 위치까지의 거리,
    S(xn): xn의 위치에서 잉크 유로의 단면 계수,
    η: 잉크 점성이고,
    여기서,
    Rb: 전열 변환 소자로부터 공통 액체 챔버까지의 유동 저항,
    ℓ: 전열 변환 소자의 중심으로부터 공통 액체 챔버까지의 거리의 분할수,
    yn: 전열 변환 소자의 중심에서부터 공통 액체 챔버까지의 거리가 ℓ 섹션으로 분할될 때 공통 액체 챔버로부터 n 번째 분할 위치까지의 거리,
    S(yn): yn의 위치에서의 잉크 유로의 단면적인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  19. 제15항에 있어서, 상기 유동 저항(Rf)은 상기 토출 포트의 유동 저항인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  20. 제16항에 있어서, 상기 작은 액적 잉크 유로에서, 다음 식을 만족하고,
    Rf/(Rf+ Rb) ×Se< 384 (㎛2)
    여기서,
    Se: 전열 변환 소자의 유효 기포 형성 면적인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  21. 제20항에 있어서, 상기 작은 액적 잉크 유로에서,
    199 ≤Rf/(Rf+ Rb) ×Se≤317 (㎛2)을 만족하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  22. 제1항에 있어서, 상기 작은 액적의 잉크량은 4 pl 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  23. 제1항에 있어서, 상기 토출 포트와 상기 전열 변환 소자 사이의 거리는 토출되는 잉크 액적의 서로 다른 크기와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  24. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 토출 포트는 토출되는 잉크 액적의 크기를 고려하지 않고 동일한 기판에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  25. 제1항에 있어서, 상기 공통 액적 챔버의 일측에, 동일한 크기의 잉크 액적을 토출하기 위한 토출 포트, 가압 챔버 및 잉크 유로만 측 대 측으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  26. 제1항에 있어서, 상기 공통 액체 챔버의 일측에, 상이한 크기를 갖는 잉크 액적을 토출하기 위해 토출 포트, 가압 챔버 및 잉크 유로만이 교대로 측 대 측으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  27. 제1항에 있어서, 상기 잉크 유로와 상기 공통 액체 챔버 사이에 노즐 필터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  28. 제27항에 있어서, 상기 작은 액적 잉크 유로와 상기 공통 액체 챔버 사이에제공된 노즐 필터는 상기 큰 액적 잉크 유로와 상기 공통 액체 챔버 사이에 제공된 노즐 필터보다 큰 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  29. 제1항에 있어서, 상기 가압 챔버 내에서 구동되는 상기 전열 변환 소자의 구동 펄스 폭(PW)은 1.4 ㎲보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
  30. 제29항에 있어서, 상기 전열 변환 소자의 구동 펄스 폭(PW)은 1.2 ㎲보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 헤드.
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