KR20060051061A - 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 헤드 칩 사이의 특성 변동을 적게 하여 기포 발생률을 적게 하는 것이다.
발열 소자(12)의 중심은 직선(L1) 상과, 직선(L1)과 평행한 직선이며 직선(L1)과 간격(δ)을 둔 직선(L2) 상에 번갈아(지그재그 형상으로) 배치된다. 액실(13a)은 발열 소자(12)의 3방을 둘러싸도록 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성되고, 복수의 발열 소자(12)는 직선(L1 및 L2) 방향에 있어서 일정한 피치(P)로 배열되어 있다. 직선(L1) 상의 액실(13a)과 직선(L2) 상의 액실(13a)은 개구 부분이 대향하도록 배치되어 있다. 직선(L2) 상의 액실(13a) 사이에는 간극(Wx)이 형성되고, 직선(L1) 상의 액실(13a)과 직선(L2) 상의 액실(13a) 사이에는 간극(Wy)이 형성되어 있다. 간극(Wx) 및 간극(Wy)에 의해 제1 공통 유로(23a) 및 제2 공통 유로(23b)를 형성하고 있다.
발열 소자, 직선, 액실, 간극, 공통 유로

Description

액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치 {A LIQUID EJECTING HEAD AND A LIQUID EJECTING APPARATUS}
도1은 본 실시 형태의 라인 헤드를 도시한 외관 사시도.
도2는 1개의 헤드 칩열을 도시한 평면도.
도3은 본 실시 형태의 헤드 칩의 형상을 도시한 평면도.
도4는 헤드 칩의 다른 실시 형태를 도시한 평면도로, 도3의 변형예를 도시한 도면.
도5는 헤드 칩의 또 다른 실시 형태를 도시한 평면도로, 도3의 변형예를 도시한 도면.
도6은 각종 헤드 칩에 있어서의 액체 공급의 개략을 도시한 모식도.
도7은 액체의 토출 방향을 설명한 도면.
도8의 (a) 및 도8의 (b)는 각각 2분할한 발열 소자의 액체의 기포 발생 시간차와 액체의 토출 각도와의 관계를 나타낸 그래프이고, 도8의 (c)는 2분할한 발열 소자 사이의 편향 전류와, 액체의 착탄 위치에서의 어긋남량과의 관계를 나타낸 실측치 데이터.
도9는 본 실시 형태의 토출 방향 편향 수단을 구체화한 회로도.
도10은 본 실시예의 반도체 처리 마스크도의 일부를 도시한 도면.
도11은 본 실시예에 있어서 토출 속도의 측정을 행한 결과를 나타낸 도면.
도12는 종래의 액체 토출 헤드를 도시한 외관 사시도.
도13은 도12의 헤드의 유로 구조를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 라인 헤드(액체 토출 헤드)
11 : 반도체 기판
12 : 발열 소자
13 : 배리어층
13a : 액실
17 : 노즐 시트
18 : 노즐
19 : 헤드 칩
23 : 공통 유로
23a : 제1 공통 유로
23b : 제2 공통 유로
L1, L2 : (가상) 직선
P : [발열 소자(12)의] 피치
Wx, Wy : 간극
[문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-136737호 공보
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드 등에 이용되는 서멀 방식의 액체 토출 헤드 및 이 액체 토출 헤드를 구비하는 잉크젯 프린터 등의 액체 장치에 관한 것으로, 토출 불균일이 적은 액체 공급 구조를 실현하는 기술에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들어 잉크젯 프린터에 대표되는 액체 토출 장치에 이용되는 액체 토출 헤드 중 하나로서, 발생시킨 기포의 팽창 및 수축을 이용하는 서멀 방식이 알려져 있다.
이 서멀 방식에서는, 반도체 기판 상에 발열 소자를 설치하여 이 발열 소자에 의해 액실 내의 액체에 기포를 발생시키고, 발열 소자 상에 배치된 노즐로부터 액체를 액적으로서 토출시켜 기록 매체 등에 착탄시키는 것이다.
도12는 종래의 이러한 종류의 액체 토출 헤드(1)[이하, 단순히 헤드(1)라 함]를 도시한 외관 사시도이다. 도12에 있어서, 노즐 시트(17)는 배리어층(3) 상에 설치되어 있지만, 이 노즐 시트(17)를 분해하여 도시하고 있다.
또한 도13은, 도12의 헤드(1)의 유로 구조를 도시한 단면도이다. 또한, 액체 토출 장치의 이러한 종류의 유로 구조로서는 예를 들어 특허 문헌 1에 개시되어 있다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 제2003-136737호 공보
도12 및 도13에 있어서, 반도체 기판(11) 상에는 복수의 발열 소자(12)가 배열되어 있다. 또한, 반도체 기판(11) 상에는 배리어층(3) 및 노즐 시트(노즐층)(17)가 차례로 적층되어 있다. 여기서, 반도체 기판(11) 상에 발열 소자(12)가 형성되는 동시에, 그 상부에 배리어층(3)이 형성된 것을 헤드 칩(1a)이라 한다. 그리고, 헤드 칩(1a) 상에 노즐(18)[노즐 시트(17)]이 설치되어 있는 것을 헤드(1)라 한다.
노즐 시트(17)는 각 발열 소자(12) 상에 각각 노즐(액적을 토출하기 위한 구멍)(18)이 위치하도록 노즐(18)이 배열된 것이다. 또한. 배리어층(3)은 반도체 기판(11) 상에 설치됨으로써, 발열 소자(12)와 노즐(18) 사이에 개재되어 발열 소자(12) 상과 노즐(18) 사이에 액실(3a)을 형성하고 있다.
도12에 도시한 바와 같이, 배리어층(3)은 평면적으로 보아 각 발열 소자(12)의 3변이 둘러싸이도록 대략 빗살 형상으로 형성됨으로써 1변만이 개구된 액실(3a)이 형성되어 있다. 이 개구된 부분은, 개별 유로(3d)를 형성하여 공통 유로(23)와 연통한다.
또한, 발열 소자(12)는 반도체 기판(11)의 1변의 근방에 배열되어 있다. 그리고, 도13 중 반도체 기판(11)[헤드 칩(1a)]의 좌측에는, 더미 칩(D)이 배열됨으로써 반도체 기판(11)[헤드 칩(1a)]의 일측면과 더미 칩(D)의 일측면에서 공통 유로(23)를 형성하고 있다. 또한, 공통 유로(23)를 형성할 수 있는 부재이면 더미 칩(D)에 한정되지 않고 어떠한 부재를 이용해도 좋다.
또한, 도13에 도시한 바와 같이 반도체 기판(11)의 발열 소자(1)가 설치된 면과 반대측의 면에는 유로판(22)이 배치되어 있다. 이 유로판(22)에는 도13에 도시한 바와 같이 잉크 공급구(22a)와, 이 잉크 공급구(22a)와 연통하도록 단면 형상이 대략 오목 형상을 이루는 공급 유로(공통 유로)(24)가 형성되어 있다. 그리고, 이 공급 유로(24)와 공통 유로(23)가 연통되어 있다.
이에 의해, 잉크는 잉크 공급구(22a)로부터 공급 유로(24) 및 공통 유로(23)로 이송되는 동시에, 개별 유로(3d)를 통해 액실(3a)로 인입된다. 그리고, 발열 소자(12)가 가열됨으로써 액실(3a) 내의 발열 소자(12) 상에 기포가 발생되고, 이 기포 발생시의 비약력에 의해 액실(3a) 내의 액체의 일부를 (잉크) 액적으로서 노즐(18)로부터 토출시킨다.
또한, 도12 및 도13에서는 실제 형상을 무시하고 이해를 용이하게 하기 위해 형상을 과장하여 표시하고 있다. 예를 들어, 반도체 기판(11)의 두께는 약 600 내지 650 ㎛이고, 노즐 시트(17)나 배리어층(3)의 두께는 약 10 내지 20 ㎛이다.
또한, 상기 헤드(1)의 제조 방법으로서는 제1 방법으로서 반도체 프로세스에서 제조한 헤드 칩(18)을 다른 공정에서 제조된 노즐 시트(17)에 접합하는(칩 마운트) 방법과, 제2 방법으로서 노즐(18)의 부분도 일체화하여 반도체 기판(11) 상에 형성하는 방법(온칩 노즐 : OCN)을 예로 들 수 있다.
전술한 종래의 기술의 헤드(1)에 있어서, 특히 제1 방법에 의해 헤드(1)를 제조하는 경우에는 헤드 칩(1a)과 노즐 시트(17)가 별개 독립으로 제조된 후에, 미크론 단위로의 위치 맞춤이나 접착, 그에 수반되는 가열 및 가압의 공정을 거치므 로 매우 고도의 제조 관리가 요구된다. 특히, 복수의 헤드 칩(1a)을 노즐 시트(17) 상에 병설하여 기록 매체의 폭 만큼 라인 헤드로 하는 경우에는, 제조시의 사소한 변화에 의해 헤드 칩(1a) 단위의 성능차가 발생하여 화질 열화로서 나타나는 경우가 있다고 하는 문제가 있다.
여기서, 헤드 칩의 중앙부에 헤드 칩의 길이 방향에 따라 잉크 공급용 관통 구멍을 마련하고, 그 관통 구멍에 따라 관통 구멍의 양측에 발열 소자, 액실 및 노즐을 배열한 헤드가 알려져 있다.
이러한 구조의 헤드에서는, 도12 및 도13에 도시한 헤드(1)와 같이 반도체 기판(11)의 단부에 발열 소자(12) 등을 배열한 것으로부터 칩 마운트에 의한 헤드 칩 사이의 특성의 변동을 개선할 수 있다고 하는 경험적 사실이 있다.
그러나, 이러한 구조를 채용하면
(1) 헤드 칩 구조가 폭 방향에서 약 2배 큰 것이 되고,
(2) 헤드 칩 중앙부에 관통 구멍을 형성하기 위해, 특수한 반도체 프로세스를 도입해야만 하고,
(3) 비용의 증대 및 수율 저하가 일어나는 등의 문제가 있다.
또한, 전술한 제2 방법으로 헤드를 제조하는 경우에는, 칩 마운트에 수반되는 특성 변동의 문제는 발생되지 않는다. 그러나, 라인 헤드를 형성하는 경우에는 다수의 헤드 칩을 큰 프레임에 고정하는 기술이나, 헤드 칩 사이의 연결 정밀도를 확보할 필요가 있는 것, 모든 헤드 칩에 균등하게 액체를 공급하는 것의 곤란성 등의 문제가 있어, 제2 방법을 채용하였다고 해서 라인 헤드 제조의 문제가 해결되는 것은 아니다.
그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조 변동에 기인하는 헤드 칩 사이의 특성 변동을 적게 하는 동시에, 기포 발생 확률을 매우 적게 한 유로 구조를 제공하는 것이다.
본 발명은 이하의 해결 수단에 의해 상술한 과제를 해결한다.
본 발명 중 하나인 청구항 1의 발명은, 토출해야 할 액체를 수용하는 액실과, 상기 액실 내에 배치되고 가열에 의해 상기 액실 내의 액체에 기포를 발생시키는 발열 소자와, 상기 발열 소자에 의한 기포의 생성에 수반하여 상기 액실 내의 액체를 토출시키기 위한 노즐을 포함하는 액체 토출부를, 기판 상의 평탄 영역에 복수 배열한 액체 토출 헤드이며, 복수의 상기 발열 소자 중 일단부측으로부터 세어 M번째(M은, 홀수 또는 짝수 중 어느 한쪽)에 위치하는 상기 발열 소자의 중심은 상기 발열 소자의 배열 방향에 따른 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치되는 동시에, 상기 일단부측으로부터 세어 N번째(상기 M이 홀수일 때에는 N은 짝수, 상기 M이 짝수일 때에는 N은 홀수)에 위치하는 상기 발열 소자의 중심은 상기 직선(L1)과 평행한 직선이며 상기 직선(L1)과 간격(δ)(δ는 0보다 큰 실수)을 사이에 둔 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치되고, 상기 액실은 상기 발열 소자의 3방을 둘러싸도록 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성되고, 복수의 상기 발열 소자는 상기 직선(L1) 및 상기 직선(L2) 방향에 있어서 일정한 피치(P)로 배열되고, 상기 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자를 둘러싸는 상기 액실과, 상기 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자를 둘러싸는 상기 액실은 개구 부분이 대향하도록 배치되고, 상기 직선(L1) 상 혹은 그 근방에 배열되어 거리(2P)만큼 떨어진 상기 액실 사이, 또는 상기 직선(L2) 상 혹은 그 근방에 배열되어 거리(2P)만큼 떨어진 상기 액실 사이 중, 적어도 한쪽의 상기 액실 사이에는 상기 액실의 배열 방향에 있어서 간극(Wx)(Wx는, 0보다 큰 실수)이 형성되고, 상기 직선(L1) 또는 그 근방에 배치된 상기 액실과, 상기 직선(L2) 또는 그 근방에 배치된 상기 액실 사이에는 상기 액실의 배열 방향으로 수직인 방향에 있어서 간극(Wy)(Wy는, 0보다 큰 실수)이 형성되고, 상기 간극(Wx) 및 상기 간극(Wy)에 의해 상기 간극(Wx) 및 상기 간극(Wy)의 폭을 갖는 액체의 유로를 형성하고 있는 것을 특징으로 한다.
(작용)
상기 발명에 있어서는, 액체 토출부는 직선(L1 및 L2)의 연장 방향으로 배열된다. 또한, 직선(L1과 L2)은 간격(δ)만큼 사이를 두고 배치되는 동시에 일단부측으로부터 세어 M번째 발열 소자의 중심은 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치되고, 일단부측으로부터 세어 N번째에 위치하는 발열 소자의 중심은 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된다.
또한, 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치된 액실과, 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된 액실은 개구 부분이 대향하도록 배치된다. 그리고, 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치된 액실과, 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된 액실 사이에 형성된 간극(Wy)에 의해, 이 간극(Wy)의 폭을 갖는 유로[이하의 실시 형태에서는 제2 공통 유로(23b)]가 형성된다. 한편, 직선(L1) 상 또는 직선(L2) 중 적어도 한쪽의 직선 상 또는 그 근방에 위치하는 액실 사이에 형성된 간극(Wx)으로부터, 이 간극(Wx)의 폭을 갖는 유로[이하의 실시 형태에서는 제1 공통 유로(23a)]가 형성된다.
이하, 도면 등을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대해 설명한다.
본 발명에 있어서의 액체 토출 장치는, 실시 형태에서는 잉크젯 프린터(서멀 방식의 컬러 라인 프린터. 이하 단순히 프린터라 함)이고, 액체 토출 헤드는 실시 형태에서는 라인 헤드(10)이다.
또한, 본 명세서에서는 1개의 액실(13a)과 그 액실(13a) 내에 배치된 발열 소자(12)(특히, 본 실시 형태에서는 후술하는 바와 같이 2분할된 것)와, 노즐(18)을 포함하는 것을 액체 토출부라 한다. 즉, 액체 토출부가 복수 배열된 것이 라인 헤드(10)(액체 토출 헤드)이다. 또한, 헤드 칩(19)에 노즐(18)[노즐 시트(17)]이 설치된 것이 액체 토출 헤드이다.
도1은 본 실시 형태의 라인 헤드(10)를 도시한 외관 사시도이다. 라인 헤드(10)는 A4 사이즈의 기록 매체의 폭만큼 헤드 칩(19)을 라인 형상으로 배열한 헤드 칩(19)열을 열 형상으로 4단 배열하고, 각 열마다 Y(황색), M(마젠타색), C(청록색) 및 K(흑색)의 4색 컬러 헤드로 한 것이다.
또한, 라인 헤드(10)는 헤드 칩(19)을 지그재그 형상으로 복수개 병설하고, 이들 헤드 칩(19)의 하부를 1매의 노즐 시트(17)(노즐층)에 접합하여 형성된다. 여기서, 노즐 시트(17)에 형성된 각 노즐(18)과 헤드 칩(19)에 형성된 각 발열 소자(12)가 대응하도록 배치되어 있다.
헤드 프레임(16)은 노즐 시트(17)를 지지하는 지지 부재이고, 노즐 시트(17) 에 대응하는 사이즈로 되어 있다. 또한, 각 수용 공간(16a)의 길이는 A4 사이즈의 횡폭(약 21 ㎝)에 맞추어져 있다.
4개의 헤드 칩(19)열은 1열마다 헤드 프레임(16)의 수용 공간(16a)의 내부에 배치되도록 되어 있다. 그리고, 헤드 칩(19)의 배면이며, 헤드 프레임(16)의 수용 공간(16a)에는 1열마다 색이 다른 액체(잉크)를 수용한 잉크 탱크가 부착됨으로써 각 수용 공간(16a) 즉 헤드 칩(19)열에 각각 다른 색의 액체가 공급된다.
도2는 1개의 헤드 칩(19)열을 도시한 평면도이다. 또한, 도2에서는 헤드 칩(19)과 노즐(18)을 포개어 도시하고 있다.
각 헤드 칩(19)은 지그재그 형상으로, 즉 인접하는 헤드 칩(19)이 180도 방향이 다르도록 배치되어 있다. 그리고, 도2에 도시한 바와 같이「N-1」번째,「N+1」번째에 배치된 헤드 칩(19)과,「N」번째 및「N+2」번째에 배치된 헤드 칩(19) 사이에는 모든 헤드 칩(19)에 액체를 공급하기 위한 공통 유로(23)가 형성되어 있다.
또한, 도2에 도시한 바와 같이 각 노즐(18)의 상호 간격은 지그재그 형상으로 인접하는 부분을 포함하고, 모두 등간격으로 되어 있다.
이상의 라인 헤드(10)는, 프린터 본체 내에서는 고정되고, 고정된 라인 헤드(10)에 대해 기록 매체의 표면(액체의 착탄면)이 라인 헤드(10)의 액체의 토출면[노즐 시트(17)의 표면]과 소정의 간극을 유지하면서, 기록 매체가 라인 헤드(10)에 대해 상대 이동된다. 이 상대 이동시에, 헤드 칩(19)의 각 노즐(18)로부터 액체가 토출됨으로써 기록 매체 상에 돗트가 배열됨으로써 문자나 화상 등이 컬러 인화된다.
다음에, 본 실시 형태의 헤드 칩(19)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 헤드 칩(19)은 종래의 헤드 칩(1a)과 비교하여 반도체 기판(11) 상에 복수의 발열 소자(12)가 배열되어 있는 점은 동일하다. 단, 발열 소자(12)의 배열의 방법 및 액실(13a)의 형상 등이 다르다.
도3은 본 실시 형태의 헤드 칩(19)의 형상을 도시한 평면도이다.
종래 기술과 마찬가지로, 반도체 기판(11) 상에는 복수의 발열 소자(12)가 배열되어 있다. 여기서, 일부의 발열 소자(12)(도3 중, n, n+2, n+4, n+6, …)의 중심은 (가상) 직선(L1) 상에 위치하도록 배치되어 있다. 이에 대해, 다른 발열 소자(12)(도3 중, n+1, n+3, n+5, …)의 중심은 (가상) 직선(L2) 상에 위치하도록 배치되어 있다.
또한, 직선(L1과 L2)은 서로 평행하고, 또한 간격(δ)(δ는 0보다 큰 실수)을 사이에 둔 직선이다. 또한, 도3에서는 도시하고 있지 않지만 직선(L1) 및 직선(L2)은 헤드 칩(19)[반도체 기판(11)]의 길이 방향의 외연(도3 중 하측) 근방에 있어서 이 외연에 평행하게 설치되어 있다.
또한, 도2에 도시한 바와 같이 상기 외연의 외측에는 헤드 칩(19)[반도체 기판(11)]의 상기 외연에 연장되도록 각 액실(13a)에 액체를 공급하는 공통 유로(23)가 설치된다. 또한, 이 공통 유로(23)는 종래 기술의 도13에서 도시한 공통 유로(23)와 마찬가지로 발열 소자(12)가 형성된 면에 인접하는 반도체 기판(11)의 측면과, 예를 들어 더미 칩(D)을 이용하여 형성된다.
따라서, 직선(L1) 및 직선(L2)은 공통 유로(23)[반도체 기판(11)의 상기 외 연]에 대해 평행하며 그 공통 유로(23)의 한 쪽측에 위치하도록 배치된다.
또한, 복수의 발열 소자(12) 중, 일단부측으로부터 세어 M번째(M은 홀수 또는 짝수 중 어느 한쪽)에 위치하는 발열 소자(12)의 중심은 발열 소자(12)의 배열 방향에 따른 직선(L1) 상에 배치되어 있다. 또한, 일단부측으로부터 세어 N번째(M이 홀수일 때에는 N은 짝수, M이 짝수일 때에는 N은 홀수)에 위치하는 발열 소자(12)의 중심은 직선(L2) 상에 배치되어 있다. 즉, 발열 소자(12)는 직선(L1) 상 및 직선(L2) 상에 번갈아, 이른바 지그재그 형상으로 배치되어 있다.
또한, 직선(L1) 상의 발열 소자(12) 및 직선(L2) 상의 발열 소자(12)는 모두 거리(2P)(2×P)의 간격으로 배치되어 있다. 또한, 직선(L1) 상에 배치된 발열 소자(12)와 그 발열 소자(12)에 가장 가까운 위치에 있는 직선(L2) 상에 배치된 발열 소자(12)는 발열 소자(12)의 배열 방향에 있어서 피치(P)만큼 어긋나 배치되어 있다.
이에 의해, 각 발열 소자(12)는 직선(L1) 및 직선(L2) 방향에 있어서 일정한 피치(P)로 배열되어 있다. 이 피치(P)는 라인 헤드(10)의 해상도(DPI)에 의해 정해지며, 예를 들어 600 DPI일 때에는 약 42.3(㎛)이 된다.
액실(13a)은 반도체 기판(13) 상에 설치되고, 반도체 기판(11)과 노즐 시트(17) 사이에 배치되는 배리어층(13)의 일부에 의해 형성되어 있다. 도3의 예에서는, 도3 중 직선(L1) 상에 위치하는 발열 소자(12)의 액실(13a)은 발열 소자(12)의 3방을 둘러싸도록 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성되어 있다. 이 액실(13a)은 배리어층(13)과 일체이고, 배리어층(13)의 일부를 대략 오목 형상으로 절결함으 로써 형성되어 있다. 이에 의해, 직선(L1) 상에 위치하는 발열 소자(12)의 액실(13a)은 직선(L2)측에 개구 부분을 향하도록 설치된다.
이에 대해, 직선(L2) 상에 위치하는 발열 소자(12)의 액실(13a)은 발열 소자(12)의 3방을 둘러싸도록 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성되어 있는 동시에, 각 액실(13a)이 다른 액실(13a)로부터 분리 독립된 형상을 갖는다. 또한, 이들 액실(13a)의 개구 부분은 직선(L1)측을 향하도록 설치된다.
따라서, 직선(L1) 상의 발열 소자(12)를 둘러싸는 액실(13a)과, 직선(L2) 상의 발열 소자(12)를 둘러싸는 액실(13a)은 개구 부분이 마주 향하도록 배치된다.
또한, 발열 소자(12)를 둘러싸는 액실(13a) 각각의 부분의 길이는, 마주보는 발열 소자(12)의 1변보다도 길면 좋고 특별히 제한되는 것은 아니다. 본 실시예에서는, 발열 소자(12)의 주위에 각각 수 ㎛ 정도의 간극을 거쳐서 발열 소자(12)를 둘러싸도록 액실(13a)이 설치되어 있다.
또한, 직선(L2) 상에 배치되어 거리(2P)만큼 떨어진 액실(13a) 사이[직선(L2) 상에 있어서 인접하는 액실(13a) 사이]에는 액실(13a)의 배열 방향[직선(L2)의 방향]에 있어서 간극(Wx)(Wx는 0보다 큰 실수)이 형성되어 있다. 즉, 각 액실(13a)의 양측에 액실(13a)의 배열 방향에 있어서 간극(Wx)이 형성되어 있다.
이 간극(Wx)은 각 액실(13a)에 액체(잉크)를 공급하기 위한 공통 유로(23)의 일부이며 공통 유로(23)에 연통되는 제1 공통 유로(23a)[폭(Wx)을 갖는 유로이며, 직선(L1 및 L2)에 수직인 방향으로, 액체가 흐르는 유로]를 형성하는 것이다.
또한, 직선(L1) 상의 액실(13B)은 배리어층(13a)과 일체적으로[배리어층(13) 과 땅이 잇닿아 있음] 형성되어 있으므로. 직선(L1) 상의 인접하는 액실(13a) 사이에는 간극(Wx)은 형성되어 있지 않다.
또한, 직선(L1) 상에 배치된 액실(13a)의 직선(L2)측 단부와, 직선(L2) 상에 배치된 액실(13a)의 직선(L1)측 단부 사이에는 액실(13a)의 배열 방향으로 수직인 방향에 있어서 간극(Wy)(Wy는, 0보다 큰 실수)이 형성되어 있다. 이 간극(Wy)은 상기 간극(Wx)과 마찬가지로 각 액실(13a)에 액체(잉크)를 공급하기 위한 공통 유로(23)의 일부이며 공통 유로(23)와 연통되는 제2 공통 유로(23b)[간극(Wy)을 갖는 유로이며, 직선(L1 및 L2) 방향으로 액체가 흐르는 유로]를 형성하는 것이다.
도4는 헤드 칩(19)의 다른 실시 형태를 도시한 평면도로, 도3의 변형예를 나타낸 것이다. 도3의 예에서는, 모든 발열 소자(12)의 중심은, 직선(L1) 또는 직선(L2) 상에 정확하게 위치하도록 배치하였다. 이에 대해, 도4에서는 일부의 발열 소자(12)는 직선(L1) 및 직선(L2)으로부터 적당한 간격을 갖고 배치된 예를 도시한 것이다. 도4에 있어서, 발열 소자(12) 중 n, n+4, n+6은 발열 소자(12)의 중심이 직선(L1) 상에 위치하고 있다.
이에 대해, 발열 소자(12) 중 n+2는 발열 소자(12)의 중심이 직선(L1) 상으로부터 약간 어긋나 있다. 이 편차량은, 예를 들어 ±δ/5 이하이다. 직선(L2)측도 마찬가지로, 발열 소자(12) 중 n+1, n+5는 각각 발열 소자(12)의 중심이 직선(L2) 상에 위치하고 있지만, n+3은 발열 소자(12)의 중심이 직선(L2) 상으로부터 어긋나 있다. 이 어긋남량도 상기와 동일하다.
이와 같이, 발열 소자(12)의 중심은 반드시 직선(L1 또는 L2) 상에 정확하게 배치되어 있을 필요는 없으며, 다소의 어긋남은 허용된다. 발열 소자(12)가 번갈아 직선(L1) 상 또는 그 근방과, 직선(L2) 상 또는 그 근방에 차례로 배치되어 지그재그 배열이라 간주되는 정도의 것이면 좋다.
도5는 헤드 칩(19)의 또 다른 실시 형태를 도시한 평면도로, 도3의 변형예를 나타낸 것이다. 도3의 예에서는, 직선(L1) 상에 위치하는 발열 소자(12)를 둘러싸는 액실(13a)은 배리어층(13)과 일체적으로 형성하였다. 이에 대해, 도5에서는 직선(L1) 상에 위치하는 발열 소자(12)를 둘러싸는 액실(13a)에 대해서도 직선(L2) 상에 위치하는 발열 소자(12)를 둘러싸는 액실(13a)에 대해서도 직선(L2) 상에 위치하는 액실(13a)과 마찬가지로 각 액실(13a)이 다른 액실(13a)로부터 분리 독립된 형상으로 하였다.
이에 의해, 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성된 액실(13a)의 개구 부분끼리가 마주 향하게 된다. 이와 같이 형성하면, 도3 및 도4의 구조 이상으로 액체의 토출시 충격파에 대한 반사 조건 등을, 가능한 한 모든 액체 토출부에서 동일하게 할 수 있다. 또한, 노즐 시트(17)의 장력 분포를 균등하게 할 수 있다.
이상과 같은 본 실시 형태의 유로 구조에서는, 이하와 같은 특징을 갖는다.
(1) 우선, 강도의 면에 있어서는 이하의 특징을 갖는다.
직선(L1) 상과 직선(L2) 상에 번갈아 액체 토출부가 지그재그 형상으로 배열되어 있으므로 직선(L1) 상 또는 직선(L2) 상 중 어느 한쪽을 보면, 1/2 해상도의 헤드가 된다. 즉, 해상도가 낮은 헤드 쪽이 기계적 강도가 높기 때문에, 본 실시 형태와 같은 배열로 함으로써 기계적 강도를 높일 수 있다.
또한, 지그재그 배열의 액체 토출부에 있어서 한 쪽측[직선(L1)측] 및 다른 쪽측[직선(L2)측] 모두 평면 형상이 대략 오목 형상인 액실(13a)의 형상을 가지므로 방향에 상관없이 동일한 강도를 확보할 수 있다. 또한, 각 액실(13a)의 개구 부분을 서로 내측을 향하게 함으로써 헤드 칩(19)의 단부(액체 토출부가 배열된 부분)가 압력(면압)을 받아도 강도가 강한 외측 부분이 압력을 받아, 강도가 약한 중간측 부분이 보호되는 구조로 되어 있다. 즉, 액실(13a)의 개구 부분의 개구 단부는 강도적으로는 가장 약해지지만, 그 약한 부분은 내측끼리 대향하도록 보호되는 구조로 되어 있다. 이에 의해, 노즐 시트(17)와의 접착시나 노즐 시트(17)의 접착 후의 외압에 대해서도 강한 것이 된다.
또한, 직선(L1) 상과 직선(L2) 상에서 피치(P)만큼 어긋나 액실(13a)이 배치되므로, 각 액실(13a)의 개구 부분 부근의 양측에는 간극(Wy)을 사이에 두고 마주보는 액실(13a)의 벽이 존재하게 된다. 이에 의해, 상기와 마찬가지로 압력(면압)을 받아도 변형되기 어려운 구조로 할 수 있다.
또한, 종래 기술(도12)에 도시한 헤드 칩(1a)과 같이 개별 유로(3d)의 부분이 길고, 대략 빗살 형상으로 형성된 것에서는 받은 힘에 대한 왜곡이 커진다고 하는 결점이 있다. 이에 대해, 본 실시 형태의 액실(13a)은 평면 형상을 대략 오목 형상으로 하고 액실(13a)의 배열 방향으로도 빔이 들어간 형상이므로, 강도를 강하게 할 수 있어 큰 힘을 받아도 왜곡을 작게 할 수 있다.
또한 예를 들어 600 DPI의 해상도에서는, 발열 소자(12)는 약 42.3 ㎛의 피치로 배열되어, 도12에 도시한 바와 같이 발열 소자(12) 사이의 배리어층(3)의 폭 은 약 15 내지 17 ㎛ 정도밖에 확보할 수 없다. 이에 대해, 본 실시 형태와 같이 배열하면, 각 액실(13a)의(벽의) 두께는 약 60 ㎛ 정도 취할 수 있어 충분한 강도를 확보할 수 있다. 이에 의해, 가로 어긋남[발열 소자(12)의 배열 방향의 힘에 대한 액실(13a)의 왜곡]에 대해서도 충분한 강도를 확보할 수 있다.
(2) 또한, 도12에서는 도시하지 않았지만 종래예의 헤드 칩에는 반도체 기판의 중앙부에 관통 구멍을 형성한 것이 다수 존재한다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는 발열 소자(12)를 지그재그 배열하지만, 지그재그 배열 사이[직선(L1)과 직선(L2) 사이]에는 반도체 기판(11)을 관통한 유로(관통 구멍)가 형성되어 있지 않다. 즉, 제1 공통 유로(23a) 및 제2 공통 유로(23b)는 배리어층(13) 및 액실(13a)이 형성되어 있지 않은 반도체 기판(11) 상의 평탄 영역에 의해 형성된 것이고, 반도체 기판(11)을 관통시켜 형성한 것은 아니다. 또한, 지그재그 배열 사이에는 관통 구멍이 아니면 예를 들어 홈 형상으로(단면이 대략 오목 형상으로) 형성한 공통 유로를 설치해도 좋다. 또한, 지그재그 배열 사이가 아니면 예를 들어 지그재그 배열 중 어느 한쪽의 외측에 관통 구멍에 의한 공통 유로를 설치해도 좋다.
이상과 같이 지그재그 배열 사이에 관통한 유로를 형성하지 않음으로써, 헤드 칩(19)의 사이즈를 작게 설계할 수 있다. 이에 의해, 저비용을 실현할 수 있다[헤드 칩(19)의 면적이 즉 비용으로 연결되므로]. 그리고, 헤드 칩(19)에서는 액체 공급을 위한 공간이 필요해지므로, 헤드 칩(19)을 작게 할 수 있으면 그 요구에 따를 수 있다.
또한, 종래예와 같이 반도체 기판에 관통 구멍을 형성한 경우에는 그 관통 구멍의 양측에 구동 회로열을 각각 설치할 필요가 있어, 회로량의 증대 나아가서는 헤드 칩의 면적도 2배 정도 되어 버린다. 또한, 면적이 넓은 접속 패드도 각각 필요해져, 가일층의 면적 증대로 되어 버린다. 이에 대해, 본 실시 형태와 같이 형성하면 직선(L1) 상에 배열된 발열 소자(12) 및 직선(L2) 상에 배열된 발열 소자(12)의 쌍방으로 1개의 전자 회로로서 설계할 수 있다(전자 회로에 대해서는 후술함). 또한, 헤드 칩(19)을 작게 할 수 있으므로 액체 공급계의 설계에도 여유가 생겨, 라인 헤드(10) 전체의 소형화를 도모할 수 있다.
(3) 또한, 본 실시 형태와 같이 직선(L1) 상과 직선(L2) 상에 서로 발열 소자(12)를 지그재그 배열함으로써 발열 소자(12) 사이의 거리를 취할 수 있다. 즉, 예를 들어 직선(L1) 상에 착안하면 발열 소자(12)는 거리(2P)의 피치로 배열되므로 본래의 해상도의 2배의 거리로 배열할 수 있다. 이에 의해, 기계적 정밀도에 여유가 생기므로, 예를 들어 1200 DPI의 해상도가 요구되어도 그 해상도의 헤드 칩(19)을 제조할 수 있다.
(4) 또한, 액체 공급 흐름의 관점으로부터는 이하의 특징을 갖는다.
도6은 각종 헤드 칩에 있어서의 액체 공급의 개략을 도시한 모식도이다. 도면 중, 실선의 정사각형은 액실을 나타내고 점선의 원은 노즐을 나타낸다.
도6에 있어서, 도6의 (a)는 종래 기술(예를 들어, 도12)에서의 액체의 흐름이고, 도6의 (b)는 본건 출원인에 의해 이미 제안되어 있는 특허 출원 제2003-383232에서의 액체의 흐름이다. 또한, 도6의 (c)는 상술한 바와 같이 지그재그 배열한 각 발열 소자의 중앙을 구획하도록 관통 구멍을 형성한 경우의 액체의 흐름이 다. 또한, 도6의 (d)는 본 실시 형태에서의 액체의 흐름이다.
도6 중, 도6의 (a) 내지 (c)의 경우는 각 액실에는 개별 유로를 경유하여 액체가 공급되므로, 개별 유로에 장해가 생기면 그 액실에는 액체를 공급할 수 없게 된다고 하는 문제가 있다.
이에 대해, 도6의 (d)의 경우는 액실(13a)을 돌아 들어가도록 하여 복수의 방향으로부터 그 액실(13a)에 액체가 공급된다. 또한, 액실(13a) 자신은 액실(13a) 내의 압력을 유지하는 필터와 같은 역할을 하게 되어 액실(13a)의 개구 부분에 들어가는 액체도, 그 대향측에 있는 액실(13a)의 개구 부분에 들어가는 액체도 모두 폭(Wx)을 갖는 제1 공통 유로(23a)를 통과한 후에 들어가게 되므로, 직선(L1) 또는 직선(L2) 중 어떠한 측에 있는 액실(13a)의 개구 부분도 거의 동일한 압력의 액체 공급을 받게 된다.
(5) 또한, 본 실시 형태의 유로 구조에서는 액체를 토출 및 보충(리필)하는 특성을 정렬할 수 있다. 또한, 이들 특성이 정렬되어 있지 않으면 일정 조건으로 토출 동작을 시켰을 때에 토출되는 액적량이 변동되어 토출 불균일이 발생되거나, 동작 속도의 차에 의해 기포 발생(기포가 발생되면 현저하게 토출량이 감소함)에 이르거나 하는 경우가 있다.
그리고, 이들 변동을 적게 하기 위해서는 유로 구조를 대칭 형상으로 하거나 회전에 의해 동일 형상을 얻을 수 있는 구조로 하는 것이 필요하다. 이로부터, 도6의 (b)와 같은 구조에서는 공통 유로로부터 각 액실까지의 길이가 다르므로, 특성 변동의 요소를 떠맡는다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는 어떤 액실(13a)에 대해 서도 거의 동일한 조건으로 액체 공급을 행할 수 있다. 따라서, 각 액체 토출부의 토출 및 충전 특성을 정렬할 수 있다.
(6) 또한, 반도체 기판 상에 설치된 발열 소자나 액실에 대해 별도 준비된 노즐 시트를 접합하는 경우에 있어서, 헤드 칩(두께 약 600 내지 650 ㎛)에 대해 노즐 시트의 두께(약 10 내지 30 ㎛)가 얇아, 상온에서는 노즐 시트에 장력이 부여된다.
이와 같은 환경 하에서, 열응력이 발생되거나 외부로부터 힘이 가해짐으로써 노즐 시트에 장력 변화가 생겨 왜곡이 발생되는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는 장력이 발생되어도 장력 변화에 가장 민감한 노즐(18)은 액실(13a)의 대략 오목 형상 부분에 의해 둘러싸이는 구조이므로, 장력에 의한 왜곡이 발생되기 어려워져 넓은 온도 범위에 걸쳐 높은 안정성을 유지할 수 있다.
(7) 또한, 액체의 점성이나 표면 장력이 낮은 경우에, 토출시의 충격파의 전반이나 그 후의 리필 동작시에 부근의 액면 진동이나 액압 변화가 발생되어 메니스커스가 안정될 때가지 시간이 걸리게 된다. 이를 발생시키기 어렵게 하기 위한 방법 중 하나는, 각 액실과 공통 유로를 잇는 개별 유로의 길이를 길게 하여, 이 사이의 유로 저항으로 충격파의 감쇠나 리필시에 발생되기 쉬운 진동을 감쇠시키는 것이다. 그러나, 개별 유로를 길게 하면 기포 장해가 일어났을 때에 토출 불량이 되고, 그 상태에서 토출 동작이 반복되면 발열 소자를 소손(燒損)하는 등의 우려가 있다.
그래서, 개별 유로의 길이를 짧게 하고, 개별 유로의 앞에 쓰레기 및 먼지의 제거를 목적으로 한 기둥(필터)을 갖게 하여 필터 효과에 의한 감쇠를 진동이나 간섭 완화에 이용하는 것이 통례이다.
한편, 본 실시 형태에서는 공통 유로(23)에 면하고 있는 분리 독립된 액실(13a) 그 자체가 필터의 역할을 한다. 여기서, 종래와 같이 필터를 더 설치하면 2중 필터 효과를 갖게 할 수 있다[도10의 필터(30) 참조]. 또한, 액실(13a)의 필터 특성은 간극(Wx)과 액실(13a)의 길이(L)(도3 등 참조)를 적당하게 선택함으로써 간섭이나 진동에 대해 최적화할 수 있다.
특히, 도5에 도시한 바와 같이 액실(13a)을 대칭 형상으로 형성한 경우에는 액실(13a)의 입구로부터 충격파를 흡수하는 직진 유로[폭(Wx)을 갖는 유로]를 설치함으로써 충격파의 영향을 완화할 수 있다.
(8) 또한, 공통 유로로부터 개별 유로에 이르기까지의 유로 길이와, 그 사이의 유로 저항은 토출 압력(토출 속도)에 영향을 미치지만, 본 실시 형태에서는 액실(13a)의 중간에 위치하는 제2 공통 유로(23b)에서 합류한 후에 각 액실(13a)에 대략 등간격(동일한 유로 저항)으로 분배된다. 따라서, 토출 동작이 연속해서 행해지는 경우라도 서로 대향하는 각각의 액체 토출부로부터의 토출 압력(즉, 토출 속도)을 거의 동일하게 유지할 수 있다.
이상에 의해 본 실시 형태의 유로 구조는 이하의 효과를 갖는다.
(1) 우선 기포 장해가 발생되기 어려워지는 동시에, 기포 장해로부터 자기 복귀를 할 수 있게 된다. 또한 액실(13a)의 개구 부분에는 3방으로부터 액체가 공급되므로 항상 프라이밍 효과를 기대할 수 있는 구조로 할 수 있다.
(2) 액적의 토출 속도를 일정하게 할(토출 특성을 균일하게 할) 수 있다.
(3) 동일 직선[직선(L1) 또는 직선(L2)] 상에 위치하는 액체 토출부 사이의 거리를 크게 취할 수 있으므로, 액실(13a)의 벽 두께를 두껍게 할 수 있다. 그 결과, 라인 헤드(10)에 작용하는 열팽창이나 기계적 왜곡에 의한 특성 변화를 적게 할 수 있다.
(4) 액체 토출부 사이의 토출 충격에 의한 상호 간섭을 적게 할 수 있다(필터 효과를 균일하고 또한 크게 할 수 있음).
(5) 액실(13a)의 주위가 액체로 둘러싸여, 배리어층(13)보다도 열전도율이 좋은 액체에 발열을 맡는 부분이 증가하므로 방열 특성을 높일 수 있다.
(6) 노즐 시트(17)의 장력 분포가 일정해지므로 노즐(18)간의 특성 변동을 적게 할 수 있다.
(7) 액실(13a)에는 3방향으로부터 액체를 공급할 수 있으므로, 쓰레기나 먼지 장해에 강해진다.
(8) 동일한 DPI수 및 노즐수의 경우에는, 헤드 칩(19)의 중앙부에 관통 구멍을 형성하는 구조보다도 헤드 칩(19)의 면적을 작게 할 수 있다.
계속해서, 본 실시 형태에 있어서의 토출 방향 편향 수단에 대해 설명한다.
도3 등에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 1개의 액실(13a) 내에, 2분할된 발열 소자(12)가 병설되어 있다. 또한, 2분할된 발열 소자(12)의 배열 방향은 노즐(18)의 배열 방향이다. 또한, 도3 등에서는 노즐(18)의 위치를 도시하지 않았지만, 1개의 액실(13a) 내의 2분할된 발열 소자(12)를 1개의 발열 소자(12)로 서 보았을 때의 그 발열 소자(12)의 중심 축선과 노즐(18)의 중심 축선이 일치하도록 각 발열 소자(12) 상에 노즐(18)이 배치되어 있다.
이와 같이 1개의 발열 소자(12)를 세로 분할로 한 2분할형인 것에서는 길이가 동일하고 폭이 절반이 되므로 발열 소자(12)의 저항치는 2배의 값이 된다. 이 2개로 분할된 발열 소자(12)를 직렬로 접속하면 2배의 저항치를 갖는 발열 소자(12)가 직렬로 접속되게 되어 저항치는 4배가 된다[또한, 이 값은 병설되어 있는 각 발열 소자(12) 사이의 거리를 고려하지 않은 경우의 계산치임].
여기서, 액실(13a) 내의 액체를 비등시키기 위해서는 발열 소자(12)에 일정한 전력을 가하여 발열 소자(12)를 가열할 필요가 있다. 이 비등시의 에너지에 의해 액체를 토출시키기 위함이다. 그리고, 저항치가 작으면 흐르는 전류를 크게 할 필요가 있지만 발열 소자(12)의 저항치를 높게 함으로써 적은 전류로 비등시킬 수 있게 된다.
이에 의해, 전류를 흐르게 하기 위한 트랜지스터 등의 크기도 작게 할 수 있어, 공간 절약화를 도모할 수 있다. 또한, 발열 소자(12)의 두께를 얇게 형성하면 저항치를 높게 할 수 있지만 발열 소자(12)로서 선정되는 재료나 강도(내구성)의 관점으로부터 발열 소자(12)의 두께를 얇게 하기 위해서는 일정한 한계가 있다. 이로 인해, 두께를 얇게 하는 일 없이 분할함으로써 발열 소자(12)의 저항치를 높게 하고 있다.
또한, 1개의 액실(13a) 내에 2분할된 발열 소자(12)를 구비한 경우에는 각각의 발열 소자(12)가 액체를 비등시키는 온도에 도달할 때까지의 시간(기포 발생 시 간)을 동시에 하는 것이 통상이다. 2개의 발열 소자(12)의 기포 발생 시간에 시간차를 생기게 하면 액체의 토출 각도는 수직이 아니게 되기 때문이다.
도7은 액체의 토출 방향을 설명한 도면이다. 도7에 있어서 액체(i)의 토출면[기록 매체(R)의 면]에 대해 수직으로 액체(i)가 토출되면, 도7 중 점선으로 나타내는 화살표와 같이 곧게 액체(i)가 토출된다. 이에 대해, 액체(i)의 토출 각도가 수직 방향으로부터 θ만큼 어긋나면(도7 중 Z1 또는 Z2 방향) 액체(i)의 착탄 위치는,
ΔL = H × tanθ
만큼 어긋나게 된다.
여기서, 거리(H)는 노즐(18)의 선단부와 기록 매체(R)의 표면 사이의 거리, 즉 액체 토출부의 액체 토출면과 액체 착탄면과의 사이의 거리를 가리킨다(이하 동일). 이 거리(H)는 통상의 잉크젯 프린터의 경우 1 내지 2 mm 정도이다. 따라서, 거리(H)를 H = 약 2 mm로 일정하게 유지한다고 가정한다.
또한 거리(H)를 대략 일정하게 유지할 필요가 있는 것은, 거리(H)가 변동되어 버리면 액체(i)의 착탄 위치가 변동되어 버리기 때문이다. 즉, 노즐(18)로부터 기록 매체(R)의 면에 수직으로 액체(i)가 토출되었을 때에는 거리(h)가 다소 변동되어도 액체(i)의 착탄 위치는 변동하지 않는다. 이에 대해, 상술한 바와 같이 액체(i)를 편향 토출시킨 경우에는 액체(i)의 착탄 위치는 거리(H)의 변동에 수반하여 다른 위치가 되어 버리기 때문이다.
도8의 (a) 및 도8의 (b)는, 2분할한 발열 소자(12)의 액체의 기포 발생 시간 차와 액체의 토출 각도의 관계를 나타낸 그래프로, 컴퓨터에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다. 이 그래프에 있어서, X 방향은 노즐(18)의 배열 방향[발열 소자(12)의 병설 방향]이고, Y 방향은 X 방향에 수직인 방향(기록 매체의 반송 방향)이다. 또한, 도8의 (c)는 2분할한 발열 소자(12)의 액체의 기포 발생 시간차로서 2분할한 발열 소자(12) 사이의 전류량의 차의 1/2을 편향 전류로서 횡축에 취하고, 액체의 착탄 위치에서의 어긋남량(액체의 토출면으로부터 기록 매체의 착탄 위치까지의 사이의 거리를 약 2 mm로서 실측)을 종축에 취한 경우의 실측치 데이터이다. 도8의 (c)에서는 발열 소자(12)의 주전류를 80 ㎃로 하여, 한쪽 측의 발열 소자(12)에 상기 편향 전류를 중첩하여 액체의 편향 토출을 행하였다.
노즐(18)의 배열 방향으로 2분할한 발열 소자(12)의 기포 발생에 시간차를 갖는 경우에는, 도8에 나타낸 바와 같이 액체의 토출 각도가 수직이 아니게 되어 노즐(18)의 배열 방향에 있어서의 액체의 토출 각도(θX)(수직으로부터의 어긋남량이며, 도7의 θ에 상당하는 것)는 기포 발생 시간차와 함께 커진다.
그래서, 본 실시 형태에서는 이 특성을 이용하여 2분할한 발열 소자(12)를 설치하고, 1개의(한 쪽의) 발열 소자(12)와 다른 1개의(다른 쪽의) 발열 소자(2)에 공급되는 전류량에 차이를 생기게 하고, 그 차이에 의해 2개의 발열 소자(12) 상의 기포 발생 기산에 시간차가 생기도록 제어함으로써 노즐(18)로부터 토출되는 액체의 토출 방향을 액체 토출부[노즐(18)]의 배열 방향에 있어서 복수의 방향으로 편향시키도록 제어한다(토출 방향 편향 수단).
또한, 예를 들어 2분할한 발열 소자(12)의 저항치가 제조 오차 등에 의해 동일치로 되어 있지 않은 경우에는 2개의 발열 소자(12)에 기포 발생 시간차가 생기므로, 액체의 토출 각도가 수직이 아니게 되어 액체의 착탄 위치가 본래의 위치로부터 어긋난다. 그러나, 2분할한 발열 소자(12)에 흐르는 전류량을 바꿈으로써 각 발열 소자(12) 상의 기포 발생 시간을 제어하고, 2개의 발열 소자(12)의 기포 발생 시간을 동시에 하면 액체의 토출 각도를 수직으로 하는 것도 가능해진다.
예를 들어, 라인 헤드(10)에 있어서, 특정한 1개 또는 2개 이상의 헤드 칩(19) 전체의 액체의 토출 방향을, 본래의 토출 방향에 대해 편향시킴으로써 제조 오차 등에 의해 액체가 기록 매체의 착탄면에 수직으로 토출되지 않는 헤드 칩(19)의 토출 방향을 교정하여 수직으로 액체가 토출되도록 할 수 있다.
또한, 1개의 헤드 칩(19) 내에 있어서의 1개 또는 2개 이상의 특정한 액체 토출부로부터의 액체의 토출 방향만큼을 편향시키는 것을 예로 들 수 있다. 예를 들어, 1개의 헤드 칩(19)에 있어서 특정한 액체 토출부로부터의 액체의 토출 방향이, 다른 액체 토출 방향으로부터의 액체의 토출 방향에 대해 평행하지 않은 경우에는 그 특정한 액체 토출부로부터의 액체의 토출 방향만큼을 편향시켜 다른 액체 토출 방향으로부터의 액체의 토출 방향에 대해 평행해지도록 조정할 수 있다.
또한, 이하와 같이 액체의 토출 방향을 편향시킬 수 있다.
예를 들어, 액체 토출부「N」과 이에 인접하는 액체 토출부「N+1」로부터 액체를 토출하는 경우에 있어서, 액체 토출부「N」및 액체 토출부「N+1」로부터 각각 액체가 편향없이 토출되었을 때의 착탄 위치를, 각각 착탄 위치「n」및 착탄 위치 「n+1」이라 한다. 이 경우에는 액체 토출부「N」으로부터 액체를 편향없이 토출하여 착탄 위치「n」에 착탄시킬 수 있는 동시에, 액체의 토출 방향을 편향시켜 착탄 위치「n+1」에 액체를 착탄시킬 수 있다.
마찬가지로, 액체 토출부「N+1」로부터 액체를 편향없이 토출하여 착탄 위치「n+1」에 착탄시킬 수 있는 동시에 액체의 토출 방향을 편향시켜 착탄 위치「n」에 액체를 착탄시킬 수도 있다.
이와 같이 함으로써, 예를 들어 액체 토출부「N+1」에 막힘 등이 발생되어 액체를 토출시킬 수 없게 된 경우에는, 본래라면 착탄 위치「n+1」에는 액체를 착탄시킬 수 없어 돗트 이지러짐이 발생되어 그 헤드 칩(19)은 불량이 되어 버린다.
그러나, 이러한 경우에는 액체 토출부「N+1」의 한쪽 측에 인접하는 액체 토출부「N」, 또는 다른 쪽측에서 액체 토출부「N+1」에 인접하는 액체 토출부「N+2」에 의해 액체를 편향시켜 토출하고, 액체를 착탄 위치「n+1」에 착탄시키는 것이 가능해진다.
다음에, 토출 방향 편향 수단의 구체적 구성에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 토출 방향 편향 수단은 카렌트 미러 회로(이하, CM 회로라 함)를 포함하는 것이다.
도9는 본 실시 형태의 토출 방향 편향 수단을 구체화한 회로도이다. 우선, 이 회로에 이용되는 요소 및 접속 상태를 설명한다.
도9에 있어서, 저항(Rh-A 및 Rh-B)은 상술한 2분할된 발열 소자(12)의 저항이고, 양자는 직렬로 접속되어 있다. 전원(Vh)은 저항(Rh-A 및 Rh-B)에 전압을 부 여하기 위한 전원이다.
도9에 도시한 회로에서는, 트랜지스터로서 M1 내지 M21을 구비하고 있고, 트랜지스터(M4, M6, M9, M11, M14, M16, M19 및 M21)는 PMOS 트랜지스터이고, 그 외는 NMOS 트랜지스터이다. 도9의 회로에서는, 예를 들어 트랜지스터(M2, M3, M4, M5 및 M6)에 의해 1 세트의 CM 회로를 구성하고 있고, 합계 4 세트의 CM 회로를 구비하고 있다.
이 회로에서는, 트랜지스터(M6)의 게이트와 드레인 및 M4의 게이트가 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(M4와 M3) 및 트랜지스터(M6과 M5)의 드레인끼리가 접속되어 있다. 다른 CM 회로에 대해서도 마찬가지이다.
또한, CM 회로의 일부를 구성하는 트랜지스터(M4, M9, M14 및 M19) 및 트랜지스터(M3, M8, M13 및 M18)의 드레인은 저항(Rh-A와 Rh-B)과의 중점에 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터(M2, M7, M12 및 M17)는 각각 각 CM 회로의 정전류원이 되는 것이고, 그 드레인이 각각 트랜지스터(M3, M8, M13 및 M18)의 소스에 접속되어 있다.
또한, 트랜지스터(M1)는 그 드레인이 저항(Rh-B)과 직렬로 접속되고, 토출 실행 입력 스위치(A)가 1[온(ON)]이 되었을 때에 온이 되어, 저항(Rh-A 및 Rh-B)에 전류를 흐르게 하도록 구성되어 있다.
또한, AND 게이트(X1 내지 X9)의 출력 단자는 각각 트랜지스터(M1, M3, M5, ‥)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, AND 게이트(X1 내지 X7)는 2 입력 타입의 것이지만 AND 게이트(X8 및 X9)는 3 입력 타입의 것이다. AND 게이트(X1 내지 X9)의 입력 단자 중 적어도 1개는 토출 실행 입력 스위치(A)와 접속되어 있다.
또한, XNOR 게이트(X10, X12, X14 및 X16) 중 1개의 입력 단자는 편향 방향 절환 스위치(C)와 접속되어 있고, 다른 1개의 입력 단자는 편향 제어 스위치(J1 내지 J3) 또는 토출각 보정 스위치(S)와 접속되어 있다.
편향 방향 절환 스위치(C)는 액체의 토출 방향을 노즐(18)의 배열 방향에 있어서 어느 측으로 편향시킬지를 절환하기 위한 스위치이다. 편향 방향 절환 스위치(C)가 1(온)이 되면, XNOR 게이트(X10) 중 한쪽의 입력이 1이 된다.
또한, 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)는 각각 액체의 토출 방향을 편향시킬 때의 편향량을 결정하기 위한 스위치로, 예를 들어 입력 단자(J3)가 1(온)이 되면 XNOR 게이트(X10)의 입력 중 1개가 1이 된다.
또한, XNOR 게이트(X10 내지 X16)의 각 출력 단자는 AND 게이트(X2, X4, ‥) 중 1개의 입력 단자에 접속되는 동시에, NOT 게이트(X11, X13, ‥)를 거쳐서 AND 게이트(X3, X5, ‥) 중 1개의 입력 단자에 접속되어 있다. 또한, AND 게이트(X8 및 X9)의 입력 단자 중 1개는 토출각 보정 스위치(K)와 접속되어 있다.
또한, 편향 진폭 제어 단자(B)는 편향 1 스텝의 진폭을 결정하기 위한 단자이며, 각 CM 회로의 정전류원이 되는 트랜지스터(M2, M7, ‥)의 전류치를 정하는 단자이고, 트랜지스터(M2, M7, ‥)의 게이트에 각각 접속되어 있다. 편향 진폭을 0으로 하기 위해서는 이 단자를 0 V로 하면 전류원의 전류가 0이 되고, 편향 전류가 흐르지 않아 진폭을 0으로 할 수 있다. 이 전압을 서서히 높여 가면, 전류치는 점차 증대하여 편향 전류를 많이 흐르게 할 수 있어 편향 진폭도 크게 할 수 있다. 즉, 적정한 편향 진폭을 이 단자에 인가하는 전압으로 제어할 수 있는 것이다.
또한, 저항(Rh-B)에 접속된 트랜지스터(M1)의 소스 및 각 CM 회로의 정전류원이 되는 트랜지스터(M2, M7, ‥)의 소스는 그라운드(GND)에 접지되어 있다.
이상의 구성에 있어서, 각 트랜지스터(M1 내지 M21)에 괄호를 붙인「XN(N = 1, 2, 4 또는 50)」의 숫자는 소자의 병렬 상태를 나타내고, 예를 들어 「X1」(M12 내지 M21)은 표준 소자를 갖는 것을 나타내고,「X2」(M7 내지 M11)는 표준 소자 2개를 병렬로 접속한 것과 등가인 소자를 갖는 것을 나타낸다. 이하,「XN」은 표준 소자 N개를 병렬로 접속한 것과 등가인 소자를 갖는 것을 나타내고 있다.
이에 의해, 트랜지스터(M2, M7, M12 및 M17)는 각각「X4」,「X2」,「X1」,「X1」이므로, 이들 트랜지스터의 게이트와 그라운드 사이에 적당한 전압을 부여하면 각각의 드레인 전류는 4 : 2 : 1 : 1의 비율이 된다.
다음에, 본 회로의 동작에 대해 설명하지만, 우선 트랜지스터(M3, M4, M5 및 M6)로 이루어지는 CM 회로에만 착안하여 설명한다.
토출 실행 입력 스위치(A)는 액체를 토출할 때만 1(온)이 된다.
예를 들어, A = 1, B = 2.5 V 인가, C = 1 및 J3 = 1일 때, XNOR 게이트(X10)의 출력은 1이 되므로, 이 출력 1과 A = 1이 AND 게이트(X2)에 입력되어, AND 게이트(X2)의 출력은 1이 된다. 따라서, 트랜지스터(M3)는 온이 된다.
또한. XNOR 게이트(X10)의 출력이 1일 때에는 NOT 게이트(X11)의 출력은 O이므로, 이 출력 0과 A = 1이 AND 게이트(X3)의 입력이 되기 때문에 AND 게이트(X3) 의 출력은 0이 되어 트랜지스터(M5)는 오프(OFF)가 된다.
따라서, 트랜지스터(M4와 M3)의 드레인끼리 및 트랜지스터(M6과 M5)의 드레인끼리가 접촉되어 있으므로, 상술한 바와 같이 트랜지스터(M3)가 온, 또한 M5가 오프일 때에는 트랜지스터(M4로부터 M3)에 전류가 흐르지만, 트랜지스터(M6으로부터 M5)에는 전류는 흐르지 않는다. 또한, CM 회로의 특성에 의해 트랜지스터(M6)에 전류가 흐르지 않을 때에는 트랜지스터(M4)에도 전류는 흐르지 않는다. 또한, 트랜지스터(M2)의 게이트에 2.5 V 인가되어 있으므로 그에 따른 전류가, 상술한 경우에는 트랜지스터(M3, M4, M5 및 M6) 중 트랜지스터(M3으로부터 M2)에만 흐른다.
이 상태에 있어서, M5의 게이트가 오프되어 있으므로 M6에는 전류가 흐르지 않고 그 미러가 되는 M4도 전류는 흐르지 않는다. 저항(Rh-A와 Rh-B)에는 본래 동일한 전류(Ih)가 흐르지만, M3의 게이트가 온되어 있는 상태에서는 M2에서 결정된 전류치를 M3을 통해 저항(Rh-A와 Rh-B)의 중점으로부터 인출되므로 Rh-A측을 흐르는 전류만 M2에서 결정된 전류치가 가산되는 형태가 된다.
따라서, IRh -A > IRh -B가 된다.
이상은, C = 1의 경우이지만 다음에 C = 0인 경우, 즉 편향 방향 절환 스위치(C)의 입력만을 다르게 한 경우[그 밖의 스위치(A, B, J3)는 상기와 마찬가지로 1로 함]는 이하와 같아진다.
C = 0, 또한 J3 = 1일 때에는 XNOR 게이트(X10)의 출력은 0이 된다. 이에 의해, AND 게이트(X2)의 입력은 [0, 1(A = 1)]이 되므로 그 출력은 0이 된다. 따 라서, 트랜지스터(M3)는 오프가 된다.
또한, XNOR 게이트(X10)의 출력이 0이 되면, NOT 게이트(X11)의 출력은 1이 되므로, AND 게이트(X3)의 입력은 [1, 1(A = 1)]이 되어 트랜지스터(M5)는 온이 된다.
트랜지스터(M5)가 온일 때, 트랜지스터(M6)에는 전류가 흐르지만 이와 CM 회로의 특성으로부터 트랜지스터(M4)에도 전류가 흐른다.
따라서, 전원(Vh)에 의해 저항(Rh-A), 트랜지스터(M4) 및 트랜지스터(M6)에 전류가 흐른다. 그리고, 저항(Rh-A)에 흐른 전류는 모두 저항(Rh-B)에 흐른다[트랜지스터(M3)는 오프이므로, 저항(Rh-A)을 흘러나온 전류는 트랜지스터(M3)측으로는 분기하지 않음]. 또한, 트랜지스터(M4)를 흐른 전류는 트랜지스터(M3)가 오프이므로, 모두 저항(Rh-B)측으로 유입된다. 또한, 트랜지스터(M6)에 흐른 전류는 트랜지스터(M5)에 흐른다.
이상으로부터 C = 1일 때에는, 저항(Rh-A)을 흐른 전류는 저항(Rh-B)측과 트랜지스터(M3)측으로 분기하여 흘러 나왔지만, C = 0일 때에는 저항(Rh-B)에는 저항(Rh-A)을 흐른 전류 외에 트랜지스터(M4)를 흐른 전류가 인입된다. 그 결과, 저항(Rh-A)과 저항(Rh-B)에 흐르는 전류는 Rh-A < Rh-B가 된다. 그리고, 그 비율은 C = 1과 C = 0에서 대칭이 된다.
이상과 같이 하여, 저항(Rh-A)과 저항(Rh-B)에 흐르는 전류량을 다르게 함으로써 2분할한 발열 소자(12) 상의 기포 발생 시간차를 마련할 수 있다. 이에 의해, 액체의 토출 방향을 편향시킬 수 있다.
또한, C = 1과 C = 0에서, 액체의 편향 방향을 노즐(18)의 배열 방향에 있어서 대칭 위치로 절환할 수 있다.
또한, 이상의 설명은 편향 제어 스위치(J3)만이 온/오프일 때이지만, 편향 제어 스위치(J2 및 J1)를 다시 온/오프시키면, 더욱 미세하게 저항(Rh-A)과 저항(Rh-B)에 흐르는 전류량을 설정할 수 있다.
즉, 편향 제어 스위치(J3)에 의해 트랜지스터(M4 및 M6)에 흐르는 전류를 제어할 수 있지만, 편향 제어 스위치(J2)에 의해 트랜지스터(M9 및 M11)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 또한, 편향 제어 스위치(J1)에 의해 트랜지스터(M14 및 M16)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 각 트랜지스터에는 트랜지스터(M4 및 M6) : 트랜지스터(M9 및 M11) : 트랜지스터(M14 및 M16) = 4 : 2 : 1의 비율의 드레인 전류를 흐르게 할 수 있다. 이에 의해, 액체의 편향 방향을 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)의 3비트를 이용하여, (J1, J2, J3) = (0, 0, 0), (0, 0, 1), (0, 1, 0), (0, 1, 1), (1, 0, 0), (1, 0, 1), (1, 1, 0) 및 (1, 1, 1)의 8 스텝으로 변화시킬 수 있다.
또한, 트랜지스터(M2, M7, M12 및 M17)의 게이트와 그라운드 사이에 부여하는 전압을 바꾸면 전류량을 바꿀 수 있으므로, 각 트랜지스터에 흐르는 드레인 전류의 비율은 4 : 2 : 1의 상태에서 1 스텝당 편향량을 바꿀 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 편향 방향 절환 스위치(C)에 의해 그 편향 방향을 노즐(18)의 배열 방향에 대해 대칭 위치로 절환할 수 있다.
라인 헤드(10)에 있어서는, 도2에 도시한 바와 같이 복수의 헤드 칩(19)을 기록 매체의 폭 방향으로 나열하는 동시에, 이웃끼리의 헤드 칩(19)이 대향하도록[이웃 헤드 칩(19)에 대해 180도 회전시켜 배치하고], 이른바 지그재그 배열을 한다. 이 경우에는, 이웃끼리에 있는 2개의 헤드 칩(19)에 대해 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)로부터 공통 신호를 보내면, 이웃끼리에 있는 2개의 헤드 칩(19)에서 편향 방향이 역전되어 버린다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는 편향 방향 절환 스위치(C)를 설치하여 1개의 헤드 칩(19) 전체의 편향 방향을 대칭으로 절환할 수 있도록 되어 있다.
이에 의해, 복수의 헤드 칩(19)을 이른바 지그재그 배열하여 라인 헤드를 형성한 경우, 헤드 칩(19) 중 짝수 위치에 있는 헤드 칩(19)(N, N+2, N+4, ‥)에 대해서는 C = 0으로 설정하고, 홀수 위치에 있는 헤드 칩(19)(N+1, N+3, N+5, ‥)에 대해서는 C = 1로 설정하면 라인 헤드(10)에 있어서의 각 헤드 칩(19)의 편향 방향을 일정 방향으로 할 수 있다.
또한, 토출각 보정 스위치(S 및 K)는 액체의 토출 방향을 편향시키기 위한 스위치인 점에서 편향 제어 스위치(J1 내지 J3)와 동일하지만, 액체의 토출 각도의 보정을 위해 이용되는 스위치이다.
우선, 토출각 보정 스위치(K)는 보정을 행할지 여부를 정하기 위한 스위치이며, K =1에서 보정을 행하고, K = 0에서 보정을 행하지 않도록 설정된다.
또한 토출각 보정 스위치(S)는 노즐(18)의 배열 방향에 대해 어떠한 방향으로 보정을 행할지를 정하기 위한 스위치이다.
예를 들어, K = 0(보정을 행하지 않은 경우)일 때, AND 게이트(X8 및 X9)의 3 입력 중, 1 입력이 0이 되므로 AND 게이트(X8 및 X9)의 출력은 모두 0이 된다. 따라서, 트랜지스터(M18 및 M20)는 오프가 되므로 트랜지스터(M19 및 M21)도 또한 오프가 된다. 이에 의해, 저항(Rh-A)과 저항(Rh-B)에 흐르는 전류에 변화는 없다.
이에 대해, K = 1일 때에 예를 들어 S = 0 및 C = 0이라 하면, XNOR 게이트(N16)의 출력은 1이 된다. 따라서, AND 게이트(X8)에는 (1, 1, 1)이 입력되므로, 그 출력은 1이 되어 트랜지스터(M18)는 온이 된다. 또한, AND 게이트(X9)의 입력 중 하나는 NOT 게이트(X17)를 거쳐서 0이 되므로, AND 게이트(X9)의 출력은 0이 되어 트랜지스터(M20)는 오프가 된다. 따라서, 트랜지스터(M20)가 오프이므로 트랜지스터(M21)에는 전류는 흐르지 않는다.
또한, CM 회로의 특성으로부터 트랜지스터(M19)에도 전류는 흐르지 않는다. 그러나, 트랜지스터(M18)는 온이므로 저항(Rh-A)과 저항(Rh-B)의 중점으로부터 전류가 흘러나와, 트랜지스터(M18)에 전류가 유입된다. 따라서, 저항(Rh-A)에 대해 저항(Rh-B)에 흐르는 전류량을 적게 할 수 있다. 이에 의해, 액체의 토출 각도의 보정을 행하여, 액체의 착탄 위치를 노즐(18)의 배열 방향으로 소정량만큼 보정할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 토출각 보정 스위치(S 및 K)로 이루어지는 2비트에 의한 보정을 행하도록 하였지만 스위치수를 증가시키면 더욱 미세한 보정을 행할 수 있다.
이상의 J1 내지 J3, S 및 K의 각 스위치를 이용하여 액체의 토출 방향을 편 향시키는 경우에, 그 전류[편향 전류(Idef)]는
Idef = J3 × 4 × Is + J2 × 2 × Is + J1 × Is + S × K × Is
= (4 × J3 + 2 × J2 + J1 + S × K) × Is
로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]에 있어서, J1, J2 및 J3에는 +1 또는 -1이 부여되고, S에는 +1 또는 -1이 부여되고, K에는 +1 또는 0이 부여된다.
[수학식 1]로부터 이해할 수 있는 바와 같이, J1, J2 및 J3의 각 설정에 의해 편향 전류를 8단계로 설정할 수 있는 동시에, J1 내지 J3의 설정과 독립적으로 S 및 K에 의해 보정을 행할 수 있다.
또한 편향 전류는 플러스 값으로서 4단계, 마이너스 값으로서 4단계로 설정할 수 있으므로, 액체의 편향 방향은 노즐(18)의 배열 방향에 있어서 양 방향으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 도7에 있어서 수직 방향에 대해 좌측으로 θ만큼 편향시킬 수 있고(도면 중 Z1 방향), 우측으로 θ만큼 편향시킬 수도 있다(도면 중 Z2 방향). 또한, θ의 값, 즉 편향량은 임의로 설정할 수 있다.
(실시예)
다음에, 실시예에 대해 설명한다.
도10은 본 실시예의 반도체 처리 마스크도의 일부를 도시한 도면이다. 도10의 예에서는, 도5에 도시한 대칭 형상의 액실(13a)을 설치하는 동시에, 사각 기둥 형상의 필터(30)를, 도10 중 하측의 액실(13a)과 대향하도록 일정 피치(2P)로 설치 한 것이다. 또한, 도10 중 상측[필터(30)측]은 액체 공급측이고, 하측은 배리어층(13)측이다. 도10 중 마스크도에서는 발열 소자(12)의 위치를 점선으로 추가 도시하고 있다. 발열 소자(12)의 피치(P)는 42.3(㎛), 즉 600 DPI의 해상도를 갖는다. 또한, 도10 중 수직 방향의 발열 소자(12)의 중심간 거리[도3 및 도4 중, 간격(δ)에 상당하는 간격]도 피치(P)와 동일한 42.3(㎛)이다.
또한, 도11은 320 노즐을 갖는 헤드 칩(19)이며 1색당 16개의 헤드 칩(19)으로 구성된 라인 헤드(10)에 있어서 연속되는 3개의 헤드 칩(19)(본 예에서는, 6번 칩, 7번 칩, 8번 칩) 각각 중 18개의 노즐(19)(액체 토출부)에 대해 토출 속도의 측정을 행한 결과를 나타낸 그래프이다.
그 결과, 평균 속도는 8.64(m/s)이고, 표준 편차는 0.21(m/s)로 토출 속도의 변동이 매우 적었다. 이는, 본 실시 형태에 있어서의 안정 토출을 증명하는 것이다.
다음에, 기포 발생률에 대해서는 이하와 같이 하여 실험하였다.
노즐(18)의 피치(P), 헤드 칩(19) 단부로부터 노즐(18)의 배열 위치까지의 평균 거리를 동일하게 하고, 액실(13a)의 구조만이 다르도록 한 것을 비교하였다.
이 경우에, 종래의 기포 발생률은 1 토출당 환산치로, 약 1 내지 1.5 × 10-5 정도였다.
이에 대해, 본 실시 형태에서는 복수의 관측 기간 중에서 발생 제로였다(주위 온도 25 ℃). 이와 같이, 본 실시 형태의 토출 안정성은 기포 발생 확률의 측 정에서도 증명되었다. 또한, 실제의 A4 사이즈로의 기록에 있어서도 기포 발생에 의한 화질 열화는 확인되지 않았다. 이에 의해, 기포 발생률이 대폭 개선된 것이 확인되었다.
본 발명에 따르면, 각 액실에 액체가 균등하게 공급되게 된다. 또한, 토출 속도를 균등하게 할 수 있어, 액체 토출부 사이의 토출 특성의 변동을 작게 할 수 있다. 또한, 각 액실에 액체가 공급되기 쉽게 할 수 있으므로, 기포 장해가 발생되기 어려워지는 동시에 가령 기포 장해가 발생되었을 때라도 자기 복귀하기 쉬워진다.

Claims (7)

  1. 토출해야 할 액체를 수용하는 액실과,
    상기 액실 내에 배치되고, 가열에 의해 상기 액실 내의 액체에 기포를 발생시키는 발열 소자와.
    상기 발열 소자에 의한 기포의 생성에 수반하여 상기 액실 내의 액체를 토출시키기 위한 노즐을 포함하는 액체 토출부를, 기판 상의 평탄 영역에 복수 배열한 액체 토출 헤드이며,
    복수의 상기 발열 소자 중, 일단부측으로부터 세어 M번째(M은, 홀수 또는 짝수 중 어느 한쪽)에 위치하는 상기 발열 소자의 중심은 상기 발열 소자의 배열 방향에 따른 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치되는 동시에, 상기 일단부측으로부터 세어 N번째(상기 M이 홀수일 때에는 N은 짝수, 상기 M이 짝수일 때에는 N은 홀수)에 위치하는 상기 발열 소자의 중심은 상기 직선(L1)과 평행한 직선이며 상기 직선(L1)과 간격(δ)(δ는 0보다 큰 실수)을 사이에 둔 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치되고,
    상기 액실은 상기 발열 소자의 3방을 둘러싸도록 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성되고,
    복수의 상기 발열 소자는 상기 직선(L1) 및 상기 직선(L2) 방향에 있어서 일정한 피치(P)로 배열되고,
    상기 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자를 둘러싸는 상기 액실과, 상기 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자를 둘러싸는 상기 액실은 개구 부분이 대향하도록 배치되고,
    상기 직선(L1) 상 혹은 그 근방에 배열되어 거리(2P)만큼 떨어진 상기 액실 사이 또는 상기 직선(L2) 상 혹은 그 근방에 배열되어 거리(2P)만큼 떨어진 상기 액실 사이 중 적어도 한쪽의 상기 액실 사이에는 상기 액실의 배열 방향에 있어서 간극(Wx)(Wx는 0보다 큰 실수)이 형성되고,
    상기 직선(L1) 또는 그 근방에 배치된 상기 액실과, 상기 직선(L2) 또는 그 근방에 배치된 상기 액실 사이에는, 상기 액실의 배열 방향으로 수직인 방향에 있어서 간극(Wy)(Wy는 0보다 큰 실수)이 형성되고,
    상기 간극(Wx) 및 상기 간극(Wy)에 의해 각각 상기 간극(Wx) 및 상기 간극(Wy)의 폭을 갖는 액체의 유로를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직선(L1) 또는 그 근방에 배치된 각 상기 액실 및 상기 직선(L2) 또는 그 근방에 배치된 각 상기 액실은 모두 다른 상기 액실과 분리 독립된 구조를 갖고,
    각 상기 액실의 양측에는 상기 액실의 배열 방향에 있어서 상기 간극(Wx)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치된 1개의 상기 발열 소자와, 그 발열 소자에 가장 가까운 위치에 배치된 다른 상기 발열 소자이며 상기 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자는 상기 발열 소자의 배열 방향에 있어서 상기 피치(P)만큼 어긋나 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 복수의 상기 액체 토출부는 상기 기판의 길이 방향의 외연 근방에 있어서 이 외연에 평행하게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판의 길이 방향으로 연장되어, 상기 기판을 관통하거나 또는 홈 형상으로 형성되고 각 상기 액체 토출부의 상기 액실에 액체를 공급하는 공통 유로를 구비하고,
    상기 직선(L1) 및 상기 직선(L2)은 상기 공통 유로에 대해 평행이며 상기 공통 유로의 한 쪽측에 위치하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 각 상기 액체 토출부의 상기 노즐로부터 토출되는 액체의 토출 방향을 상기 액체 토출부의 배열 방향에 있어서 복수의 방향으로 편향시키는 토출 방향 편향 수단을 구비하고,
    1개의 상기 액실 내에는 상기 액체 토출부의 배열 방향으로 복수의 상기 발열 소자가 병설되고,
    상기 토출 방향 편향 수단은 1개의 상기 액실 내의 복수의 상기 발열 소자 중 적어도 1개의 상기 발열 소자와, 다른 적어도 1개의 상기 발열 소자에 공급되는 전류량에 차이를 생기게 하고, 그 차이에 의해 상기 노즐로부터 토출되는 액체의 토출 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  7. 액체 토출부를 기판 상의 평탄 영역에 복수 배열한 액체 토출 헤드를 구비하는 액체 토출 장치이며,
    상기 액체 토출부는.
    토출해야 할 액체를 수용하는 액실과,
    상기 액실 내에 배치되고, 가열에 의해 상기 액실 내의 액체에 기포를 발생시키는 발열 소자와,
    상기 발열 소자에 의한 기포의 생성에 수반하여 상기 액실 내의 액체를 토출시키기 위한 노즐을 포함하고,
    복수의 상기 발열 소자 중, 일단부측으로부터 세어 M번째(M은, 홀수 또는 짝수 중 어느 한쪽)에 위치하는 상기 발열 소자의 중심은 상기 발열 소자의 배열 방향에 따른 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치되는 동시에, 상기 일단부로부터 세어 N번째(상기 M이 홀수일 때에는 N은 짝수, 상기 M이 짝수일 때에는 N은 홀수)에 위치하는 상기 발열 소자의 중심은 상기 직선(L1)과 평행한 직선이며 상기 직선(L1)과 간격(δ)(δ는 0보다 큰 실수)을 사이에 둔 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치되고,
    상기 액실은 상기 발열 소자의 3방을 둘러싸도록 평면 형상이 대략 오목 형상으로 형성되고,
    복수의 상기 발열 소자는 상기 직선(L1) 및 상기 직선(L2) 방향에 있어서 일정한 피치(P)로 배열되고,
    상기 직선(L1) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자를 둘러싸는 상기 액실과, 상기 직선(L2) 상 또는 그 근방에 배치된 상기 발열 소자를 둘러싸는 상기 액실과는 개구 부분이 대향하도록 배치되고,
    상기 직선(L1) 상 혹은 그 근방에 배열되어 거리(2P)만큼 떨어진 상기 액실 사이, 또는 상기 직선(L2) 상 혹은 그 근방에 배열되어 거리(2P)만큼 떨어진 상기 액실 사이 중, 적어도 한쪽의 상기 액실 사이에는 상기 액실의 배열 방향에 있어서 간극(Wx)(Wx는 0보다 큰 실수)이 형성되고,
    상기 직선(L1) 또는 그 근방에 배치된 상기 액실과, 상기 직선(L2) 또는 그 근방에 배치된 상기 액실 사이에는, 상기 액실의 배열 방향에 수직인 방향에 있어서 간극(Wy)(Wy는 0보다 큰 실수)이 형성되고,
    상기 간극(Wx) 및 상기 간극(Wy)에 의해 상기 간극(Wx) 및 상기 간극(Wy)의 폭을 갖는 액체의 유로를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
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