KR20060127957A - 액적 분사 조립체 - Google Patents

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KR20060127957A
KR20060127957A KR1020067015519A KR20067015519A KR20060127957A KR 20060127957 A KR20060127957 A KR 20060127957A KR 1020067015519 A KR1020067015519 A KR 1020067015519A KR 20067015519 A KR20067015519 A KR 20067015519A KR 20060127957 A KR20060127957 A KR 20060127957A
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폴 에이. 호이싱톤
존 에이. 히긴슨
안드리아스 비블
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후지필름 디마틱스, 인크.
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Abstract

유체 액적 전달 장치(10)가 기재되어 있다. 장치(10)는 유체(12)가 분사되는 복수의 노즐 개구(17) 및 폐 제어 개구(32)를 포함한다.

Description

액적 분사 조립체 {DROP EJECTION ASSEMBLY}
본 발명은 액적 분사에 관한 것이다.
잉크 젯 프린터는 기판 상에 액적을 침전시키는 한 형태의 장치이다. 잉크 젯 프린터는 통상적으로 잉크 공급원으로부터 노즐 경로에 잉크 경로를 포함한다. 노즐 경로는 잉크 액적이 분사되는 노즐 개구에서 종결된다. 잉크 액적 분사는 통상적으로, 예를 들어, 압전형 전향기, 서멀 버블 젯 제너레이터(thermal bubble jet generator), 또는 정전식 편향 부재일 수 있는 작동기로 잉크 경로 내의 잉크를 가압시킴으로써 제어된다. 통상적인 프린트 조립체는 대응 노즐 개구 및 관련 작동기와 잉크 경로의 배열을 갖는다. 각각의 노즐 개구로부터의 액적 분사는 독립적으로 제어될 수 있다. 열전사(drop-on-demand) 방식의 프린트 조립체에서, 각각의 작동기는 프린트 조립체 및 인쇄 기판이 서로에 대해 이동하기 때문에 상의 특정 화소에서 액적을 선택적으로 분사하도록 작용한다. 고성능 프린트 조립체에서, 노즐 개구는 통상적으로 50 미크론 이하의 직경, 예를 들어 약 25 미크론을 가지며, 100 내지 300 노즐/인치의 피치로 분리되며, 100 내지 3000 dpi이상의 해상도를 가지며, 약 1 내지 120 피코리터(pL) 이하의 부피를 갖는 액적을 제공한다. 액적 분사 주파수는 통상적으로 10 kHz 이상이다.
호이징턴(Hoisington) 등에 의한 미국 특허 제 5,265,315 호에는 반도체 바디 및 압전형 작동기를 갖는 프린트 조립체가 기재되어 있다. 반도체 바디는 잉크 챔버를 형성하도록 식각되는 실리콘으로 형성된다. 노즐 개구는 실리콘 바디에 부착되는 개개의 노즐 플레이트에 의해 형성된다. 압전형 작동기는 가해진 전압에 응하여 기하학 형상 또는 벤드를 변형시키는 압전형 재료 층을 갖는다. 압전 층의 벤딩은 잉크 경로를 따라 위치되는 잉크 경로를 따라 위치되는 펌핑 챔버 내의 잉크를 가압시킨다. 압전형 잉크 젯 프린트 조립체는 본원에 전체가 참조되는, 피쉬벡(Fishbeck) 등에 의한 미국 특허 제 4,825,227호, 하인(Hein)에 의한 미국 특허 제 4,937,598호, 모이니한(Moynihan) 등에 의한 미국 특허 제 5,659,346 호 및 호이징턴에 의한 미국 특허 제 5,757,391호에 기재되기도 한다.
일 양상에서, 본 발명은 유체가 노즐 개구로부터 액적을 분사하도록 가압되는 유동로, 유체 가압용 압전형 작동기, 및 노즐 개구에 인접한 하나 이상의 폐 유체 제어 구멍을 포함하는 액적 분사 장치를 특징으로 한다. 구멍은 진공 공급원과 연통되어 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 노즐 개구 및 진공원과 연통되어 있는 하나 이상의 폐 유체 제어 구멍, 및 약 10 KHZ 이상의 주파수에서의 유체 분사를 포함하는 유체 액적 분사 장치에 의해 유체를 분사하는 단계, 및 약 5 inwg 이하의 진공 작용에서 분사되는 약 5 % 이항의 유체로 상기 장치를 통해 폐 유체를 철수시키는 단계를 특징으로 한다. 진공 가압은 워터 게이지 인치, inwg로 나타낸다.
일 양상에서, 본 발명은 노즐 개구 및 하나 이상의 폐 유체 제어 구멍을 포함하는 유체 액적 분사 장치를 제공하는 유체를 분사하는 단계, 및 액적 분사 없이 노즐 개구를 통해 구멍과 연통되는 방식으로 상기 유체 덩어리를 지향시키는 단계를 특징으로 한다.
일 양상에서, 본 발명은 유체가 노즐 개구로부터 액적을 분사하도록 가압되는 유동로, 압전형 작동기, 및 하나 이상의 유체 제어 구멍을 갖춘 액적 분사 장치를 특징으로 한다. 유체 제어 구멍은 노즐 개구의 약 200 % 이하의 거리로 노즐 개구로부터 이격되어 있으며, 각각의 구멍은 노즐 개구 폭의 약 30 % 이하의 구멍 폭을 갖는다.
다른 양상 또는 실시예는 전술된 양상에서의 특징 및/또는 하나 이상의 다음 설명의 양상의 조합을 포함할 수 있다. 유체 제어 구멍은 노즐 개구 폭의 약 200 % 이하로 노즐 개구로부터 이격되어 있다. 유체 제어 구멍은 노즐 개구 폭의 약 200 % 내지 약 1000 % 이하로 노즐 개구로부터 이격되어 있다. 제어 구멍은 유체가 가압되는 유동로와 연통되어 있다. 각각의 제어 구멍은 노즐 개구의 유체 저항의 약 25 배 이상의 유체 저항을 갖는다. 구멍을 통한 평균 전체 유동은 노즐 개구를 통한 평균 유동의 약 10 % 이하이다. 각각의 구멍은 노즐 개구 폭의 약 30 % 이하의 폭을 갖는다. 노즐 개구의 폭은 약 200 미크론 이하이다. 각각의 제어 구멍은 약 10 미크론 이하의 직경을 갖는다. 비습윤성(nonwetting) 코팅은 노즐 개구에 인접하여 적용된다. 유동로, 노즐 개구, 및 제어 구멍은 공통 바디 내에 형성된다. 바디는 실리콘 재료이다. 제어 구멍은 유동로로부터 분리되어 있다. 제어 구멍은 위킹 재료를 포함한다. 제어 구멍은 폐 컨테이너와 연통되어 있다. 액적 분사기는 세 개 이상의 구멍을 포함한다. 방법은 약 2 inwg로 분사되는 약 2 %의 유체를 끌어당기는 단계를 포함한다. 제어 구멍 및 노즐 개구는 공통의 유체 공급원과 연통되어 있으며 유체 공급원 및 진공원은 유체 공급원을 통해 연통되어 있다. 제어 구멍은 노즐 개구의 약 30 % 이하의 직경을 갖는다. 방법은 구멍 내에 유체를 유지시키도록 유체 덩어리를 주기적으로 지향시키는 단계를 포함한다.
실시예는 하나 이상의 다음의 이점을 포함할 수 있다. 인쇄 에러는 잉크 분사에 간섭할 수 있거나 기판 상에 배치되어 상을 흐리게 하는 경우에 인접한 분사 노즐에 모이는 폐 잉크를 제어함으로써 감소될 수 있다. 폐 잉크는 진공, 모세관력, 중력 및/또는 표면 장력 효과를 이용함으로써 제어되는 위치에 포함하며 지향함으로써 제어될 수 있다. 폐 잉크는 잉크 공급원으로 재순환되거나 노즐 플레이트 표면으로부터 폐 컨테이너로 지향될 수 있다. 폐 제어 구멍 특징은 노즐 플레이트 상에 예를 들어, 실리콘 재료와 같은 반도체 재료를 식각하여 정확히 형성될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예가 첨부 도면 및 다음의 설명에 상세히 기재되어 있다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 이점은 상세한 설명 도면, 및 청구범위로부터 명백해질 것이다. 본 발명에 참조된 모든 공보 및 특허는 본원에 전체가 참조된다.
본 발명의 다른 양상, 특징, 및 이점이 다음에 더 기재되어 있다. 예를 들어, 특정 양상은 아래에 기재되는 바와 같이, 구멍 치수, 특징, 및 작용 상태를 포함한다.
도 1은 액적 분사 조립체의 개략적인 도면이며,
도 2는 노즐 플레이트 일부의 평면도이며,
도 3 내지 도 3c는 액적 분사를 나타내는 노즐의 횡단면도이며,
도 4 내지 도 4a는 노즐의 횡단면도이며,
도 5 내지 도 5c는 노즐의 횡단면도이며,
도 6은 노즐의 횡단면도이다.
도 1과 관련하여, 잉크 젯 장치(10)는 잉크 공급부(12)를 포함하는 저장기(11) 및 저장기(11)로부터 압력 챔버(14)에 이르는 통로(13)를 포함한다. 작동기(15), 예를 들어, 압전형 변환기는 압력 챔버(14)를 덮는다. 작동기는 압력 챔버(14)로부터 노즐 플레이트(18) 내의 노즐 개구(17)에 이르는 통로(16)를 통해 잉크에 힘을 가할 수 있어서 잉크 액적이 노즐(17)로부터 기판(20)으로 분사되게 한다. 작용 중에, 잉크 젯 장치(10) 및 기판(20)은 서로에 대해 이동될 수 있다. 예를 들어, 기판은 롤(22, 23)들 사이에서 이동되는 연속적인 웹일 수 있다. 노즐 플레이트(18) 내의 노즐(17)의 어레이로부터 선택적인 액적 분사에 의해, 바람직한 상이 기판(20) 상에 생성될 수 있다.
잉크젯 장치는 시스템이 액적을 분사하지 않는 경우에 노즐 개구에 인접한 잉크 메니스커스에서 압력 작용을 제어하기도 한다. 기재된 실시예에서, 압력 제 어는 저장기(11) 내 잉크(12) 위의 헤드스페이스(9)에 진공을 가하는 기계식 펌프와 같은 진공 공급원(30)에 의해 제공된다. 진공은 잉크를 통해 노즐 개구(17)에 전달되어 잉크가 중력으로 인해 노즐 개구를 통해 흘러내리는 것을 방지한다. 제어기(31), 예를 들어, 컴퓨터 제어기는 저장기(11) 내의 잉크 위에 진공을 측정하며 저장기 내 바람직한 진공을 유지하도록 공급원(30)을 조절한다. 다른 실시예에서, 진공 공급원은 노즐 개구 아래에 잉크 저장기를 배열함으로써 제공되어 노즐 개구에 인접하여 진공을 생성시킨다. 잉크 레벨 모니터(도시되지 않음)는 인쇄 작용 중에 소비되어 노즐에서 진공이 증가함에 따라 떨어지는 잉크의 레벨을 탐지한다. 제어기는 잉크 레벨을 측정하며 잉크가 바람직한 작용 범위 내의 진공을 유지하기 위해서 바람직한 레벨 이하로 떨어지는 경우에 대형 컨테이너로부터 저장기를 보충한다. 저장기는 메니스커스의 진공이 노즐 내의 모세관 힘을 극복하는 노즐 충분히 아래에 위치되는 다른 실시예에서, 잉크는 노즐 개구 근처에 메니스커스를 유지하도록 가압될 수 있다. 메니스커스의 변화는 액적 속도의 변화를 야기할 수 있으며 공기 주입 또는 위핑을 초래할 수 있다. 실시예에서, 메니스커스에서 유지되는 진공 작용은 약 0.5 내지 약 10 inwg, 예를 들어 약 2 내지 6 inwg이다.
도 2 및 도 3과 관련하여, 노즐 폭 WN을 갖는 노즐(17)은 구멍 폭 WA을 갖는 폐 잉크 제어 구멍(32)에 의해 에워싸인다. 구멍은 일반적으로, 노즐을 에워싸며 노즐의 둘레로부터 거리 S로 이격되어 있다. 특히, 도 3과 관련하여, 구멍은 노즐 개구 상부 부분의 잉크 통로를 갖춘 개구(36) 및 루멘(34)을 통해 연통된다. 잉크 분출 중에, 잉크는 노즐 플레이트 상에 수집될 수 있다. 시간이 지나면서, 잉크는 인쇄 에러를 야기하는 퍼들을 형성할 수 있다. 예를 들어, 노즐 개구 에지 근처의 퍼들은 분사되는 액적의 궤도, 속도 또는 부피에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 퍼들은 인쇄 기판 상에 떨어져 관계없는 흔적을 야기하는데 충분히 클 수 있다. 퍼들은 노즐 플레이트 표면으로부터 충분히 돌출될 수 있으며 인쇄 기판과 접촉하게 되어 인쇄 기판 상에 얼룩을 야기한다. 구멍(32)은 폐 잉크가 과도한 퍼들을 형성하는 것을 방지하도록 수집될 수 있는 영역을 제공한다. 잉크는 압전형 작동기(15) 및/또는 진공 공급원(30)에 의해 생성되는 모세관력 및/또는 진공에 의해 구멍(32)으로 유입될 수 있다.
도 3 내지 도 3c와 관련하여, 액적 분사 중에 잉크 제어 구멍의 작용이 도시되어 있다. 특히, 도 3과 관련하여, 노즐(17)은 잉크 메니스커스(24)가 노즐(17) 내에 형성된 비-분출 상태로 도시되어 있다. 특히, 도 3a 및 도 3b는 가동중에, 잉크가 노즐 개구(17)로 부터 지향되고, 액적(19)이 형성되어 분사된다. 특히, 도 3a와 관련하여, 잉크는 구멍(32)으로부터 돌출될 수도 있지만 구멍으로부터 분사되지는 않는다. 특히, 도 3b와 관련하여, 분사 공정 중에, 폐 잉크(38)는 노즐 플레이트(38) 상에 침전될 수 있다. 예를 들어, 폐 잉크는 액적이 잉크로 분리되기 때문에 노즐 상에 배치될 수 있으며 또는 기상의 백 스플래시(back-splashes) 또는 세틀라이트(Satellites) 액적은 노즐 플레이트에 역 지향될 수 있다. 도 3c와 관련하여, 액적 분사 후 또는 다음 액적 분사 준비 중에, 메니스커스(24)는 진공에 의해 철수된다. 진공은 작동기가 챔버(14) 내의 잉크(12)를 다음 액적 분사를 위 한 준비에서 뉴트럴 또는 네거티브한 상태로 가압하여 액적을 분사하는 가압 상태로부터 가동되기 때문에 압전형 작동기 및/또는 진공 공급원(30)에 의해 생성될 수 있다. 노즐(17) 상의 진공은 또한, 잉크 제어 개구(32)와 연통되어, 폐 잉크는 화살표(35)로 지향되는 방향으로 개구(32)와 루멘(34)를 통해 유입된다. 결과적으로, 폐 잉크는 노즐 플레이트 상에 과도하게 고이지 않는다. 일 실시예에서, 노즐 플레이트, 특히 노즐 개구와 구멍 사이의 영역(33)은 비습윤성 코팅(nonwetting coating), 예를 들어, 플루오르폴리머(예를 들어, 테프론; TEFLON)와 같은 폴리머를 포함하여 이러한 영역에서 안정적으로 잉크의 퍼들 형성을 방지하고 구멍으로 폐 잉크가 유동되는 것을 촉진한다. 진공은 또한 잉크 저장기(11) 위의 진공을 제어함으로써 생성될 수도 있다. 상대적으로 습윤성 노즐 플레이트 표면은 노즐과 구멍 사이에 제공될 수 있으며 비습윤성 코팅은 구멍 위에 잉크 유동을 방해하도록 구멍의 외부 원주에 경계를 짓는다.
구멍의 크기, 수, 간격 및 패턴은 과도한 폐 잉크 풀링(polling)을 방지하도록 선택된다. 예를 들어, 구멍의 크기 및 수는 액적 분사를 위해 부가적인 큰 배출력이 요구되지 않고 바람직한 양의 폐 잉크를 유입하면서 구멍으로부터 잉크의 분사를 방지하도록 선택될 수 있다. 실시예에서, 구멍은 노즐 개구보다 충분히 큰 내유동성을 가져 액적 분사 중에 구멍으로부터 잉크 분사를 방지한다. 실시예에서, 각각의 구멍의 저항은 노즐 저항의 약 25배 이상, 예를 들어, 100배 또는 200배 이상이다. 모든 작동기의 총 저항은 작동기 변위를 현저히 증가시킬 필요 없이 바람직한 양의 폐 잉크를 철수시키도록 선택된다. 작동기의 편향 증가는 노즐 유 동과 개구를 통한 평균 유동을 비교함으로써 측정될 수 있다. 실시예에서, 개구를 통한 평균 유동은 노즐을 통항 유동의 약 10 % 이하, 예를 들어 5 % 또는 2 % 이하이다.
예를 들어, 원형 단면 채널의 유동 저항은:
Figure 112006055149419-PCT00001
이며, 여기서 ℓc는 채널 길이이며, rC는 반경이며, μ는 유체 점성이며, 그리고 Rc 저항이다. 채널을 통한 평균 유동은 평균 압력을 이러한 저항으로 분할함으로써 달성된다. 20 %의 노즐 폭에 각각 대응하는 열두 개의 3 미크론 구멍을 포함하는 시스템은 다음의 특징을 갖는다. 유체 저항은 직경의 1/4에 반비례하여 변하기 때문에 , 노즐 직경의 20 %인 구멍은 625배의 저항을 갖는다. 노즐을 에워싸고 있는 12 개의 구멍은 노즐 저항의 52 배인 전체 저항을 갖는다. 구멍을 통한 평균 유동은 노즐을 통한 유동의 약 1/52, 또는 2 %이다. 작동기 변위를 야기하는 압전형 작동기, 작용 전압은 약 2 % 증가한다. 30 미크론의 긴 루멘을 갖는 12 개의 3 미크론 반경 구멍은 잉크 저장기에 생성되는 2 인치 물 진공으로 636 pL의 10 cps 잉크를 끌어낼 수 있다. 이는 63.6 kHz에서 10 pL 액적 분사를 수용하여 0.1 %의 잉크를 저장한다. 구멍에서의 진공은 진공이 작동기뿐만 아니라 저장기 내의 진공에 의해 생성되는 분출의 충진 단계 중에 작동기 변위로 인해 실질적으로 증가할 수 있다.
실시예에서, 구멍은 노즐 개구를 에워싸는 패턴으로 제공된다. 구멍은 거리 S로 이격되어 있어서, 유체는 액적 분사에 영향을 미치는 노즐 개구에 인접하여 수집되지 않는다. 실시예에서, 구멍은 노즐 둘레에 밀접하게 인접하여 이격되어 있다. 예를 들어, 실시예에서, 간격은 노즐 폭의 약 200 %이하, 예를 들어, 50% 이하, 예를 들어, 20 %이하이다. 실시예에서, 구멍은 노즐 둘레로부터 보다 큰 간격으로, 예를 들어, 노즐 직경의 200% 내지 1000% 이상의 간격으로 위치된다. 실시예에서, 구멍은 밀접하게 이격되어 있는 구멍 및 보다 큰 간격의 구멍을 포함하는, 다양한 간격으로 제공될 수 있다. 실시예에서, 각각의 노즐과 관련된 세 개 이상의 개구가 있다.
특정 실시예에서, 구멍은 노즐 폭의 약 30 % 이하, 예를 들어 20 % 이하 또는 5 % 이하의 폭을 갖는다. 유체 철수 중에 구멍에서의 진공은 약 0.5 내지 10 inwg 이상이다. 노즐 폭은 약 200 미크론 이하, 예를 들어, 10 내지 50 미크론이다. 잉크 또는 다른 분출 유체는 약 1 내지 40 cps의 점성을 갖는다. 다수의 노즐이 약 25 노즐/인치 이상, 예를 들어 100 내지 300 노즐/인치의 피치로 노즐 플레이트 내에 제공된다. 액적 부피는 약 1 내지 70 pL이다.
도 4 내지 도 4a와 관련하여, 시스템은 구멍(32)에서의 잉크 굄 또는 잉크 건조를 방지하기 위해서 액적을 분사하지 않는 경우에 계속적으로 잉크를 제어 구멍(32) 내측으로 지향시키도록 작용할 수 있다. 도 4와 관련하여, 액츄에이터(15)는 잉크 덩어리(ink bolus)가 액적을 분사하는데 충분한 에너지 없이 노즐(17)로부터 연장되도록 제어된다. 도 4a와 관련하여, 연장 지점에서, 잉크 덩어리(17)는 노즐 내측으로 철수되며, 약간의 잉크는 노즐 플레이트(18)의 표면 상에 펼쳐진다. 작동기(15)는 노즐(17) 상에 진공을 생성시키도록 작용하여 구멍(32)을 제어한다. 노즐 플레이트 상의 잉크는 제어 구멍(32) 내측으로 유입된다. 잉크를 주기적 또는 연속적으로 순환시킴으로써, 유동은 구멍(32) 내의 잉크를 회복시키도록 유도된다.
도 5 내지 도 5a와 관련하여, 제어 구멍(40)은 잉크 공급원으로부터 분리되는 진공 공급원과 연통되어 있다. 도 5와 관련하여, 구멍(40)은 간헐적으로 또는 연속적으로 진공을 생성시키는 기계식 진공 장치(도시되지 않음)와 같은 진공 공급원에 이르는 채널(42)과 연통되어 있다. 도 5a와 관련하여, 진공은 폐 잉크를 노즐 플레이트(화살표; 46)로부터 끌어당긴다. 노즐 플레이트로부터 당겨진 잉크는 잉크 공급원으로 재순환되거나 폐 컨테이너로 지향될 수 있다. 구멍은 비-원형 단면일 수 있다. 예를 들어, 구멍은 노즐 개구의 반경과 정렬되는 타원형의 주축을 갖춘 타원형일 수 있다.
도 6과 관련하여, 제어 구멍(50)은 흡수성 재료(52)를 포함하여 폐 잉크(38)가 위킹(wicking) 또는 모세관 현상 작용으로 유동시킨다. 흡수성 재료(52)는 잉크의 대형 컨테이너(도시되지 않음)에 이르는 채널(54) 내에 배치된다. 재료(52)는 노즐 플레이트(18)의 표면 위로 약간 돌출될 수 있다. 적합한 위킹 재료는 폴리메릭 폼, 예를 들어, 폴리우레탄 폼, 또는 다른 다공 재료를 포함한다. 폴리우레탄 전구체 재료는 구멍 내 원위치에서 중합하는 낮은 점성의 유체로서 구멍에 전달될 수 있어 위킹 재료를 형성한다.
임의의 전술된 실시예에의 구멍 및/또는 노즐 개구는 기계가공, 레이저 제 거, 또는 화학적 또는 플라즈마 에칭에 의해 형성될 수 있다. 구멍 및 노즐 개구는 조립되는, 공동의 바디 내에 또는 개개의 바디 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 노즐 개구는 잉크 유동로의 다른 부품을, 예를 들어, 펌핑 챔버를 형성하는 바디 내에 형성될 수 있으며 구멍은 노즐 개구를 형성하는 바디에 조립되는 개개의 바디 내에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 개구, 노즐 개구, 및 압력 챔버는 공동의 챔버 내에 형성된다. 바디는 금속, 탄소 또는 실리콘 재료, 예를 들어, 실리콘, 실리콘 이산화물, 또는 실리콘 질화물과 같은 식각 가능한 재료, 또는 다른 식각 가능한 재료일 수 있다. 식각 기술을 이용하는 프린트헤드 부품의 형성은, 본원에 전체가 참조되며, 2002년 7월 3일 출원된 미국 특허 제 10/189,947 호 및 2003년 10월 10일 출원된 미국 특허 제 60/510,459 호에 더 기재되어 있다.
전술된 분야의 전체가 참조되며, 2003년 12월 30일에 출원된 미국 특허 제 10/749,816호, 2003년 12월 30일 출원된 미국 특허 10/749,622호에 기재된 돌기 및/또는 2003년 12월 30일 출원된 미국 특허 제 10/749/833 호에 기재된 채널과 같은 다른 폐 유체 제어 특징과 관련되어 구멍이 이용될 수 있다. 예를 들어, 일련의 채널은 구멍에 인접한 노즐 면 상에 포함될 수 있다. 구멍은 웰(well), 또는 채널 또는 인접한 돌기 내에 제공될 수 있다. 세정 구조물은 유체가 노즐 플레이트에 가해져 와이핑 세정되는 수동 또는 자동 세정 및 와이핑 시스템과 결합된다. 세정 구조물은 분산되는 폐 잉크보다는 세정 유체 및 파편을 모을 수 있다.
실시예에서, 액적 분사 시스템은 유체 다름 아닌 잉크를 분사하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 침전되는 액적은 UV 또는 다른 방사선 치료제 재료 또는 다 른 재료, 예를 들어, 액적으로서 전달될 수 있는 화학 또는 생물학적 유체일 수 있다. 예를 들어, 전술된 장치는 정밀한 조제 시스템의 일부일 수 있다. 작동기는 전자기적 또는 열적 작동기일 수 있다. 예를 들어, 작동기는 정전형일 수 있다.
다른 실시예는 다음의 청구 범위 내에 있다.

Claims (33)

  1. 액적 분사 장치로서,
    유체가 노즐 개구로부터 액적을 분사하도록 가압되는 유동로,
    상기 유체를 가압하는 압전형 작동기, 및 상기 노즐 개구에 인접하며 진공 공급원과 연통되어 있는 하나 이상의 유체 제어 구멍을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 개구 폭의 약 200 % 이하로 상기 노즐 개구로부터 이격되어 있는 유체 제어 구멍을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 개구 폭의 약 200 % 내지 약 1000 % 이하로 상기 노즐 개구 폭으로부터 이격되어 있는 유체 제어 구멍을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 구멍은 유체가 가압되는 상기 유동로와 연통되는,
    액적 분사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 제어 구멍은 상기 노즐 개구의 유체 저항보다 약 25 배 이상의 유체 저항을 갖는,
    액적 분사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구멍을 통한 평균 전체 유동은 상기 노즐 개구를 통한 상기 평균 유동의 약 10 % 이하인,
    액적 분사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각각의 구멍은 상기 노즐 개구 폭의 약 30 % 이하의 폭을 갖는,
    액적 분사 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 개구의 폭은 약 200 미크론 이하인,
    액적 분사 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 제어 구멍은 약 10 미크론 이하의 직경을 갖는,
    액적 분사 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 개구에 인접한 비습윤성 코팅을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동로, 노즐 개구, 및 제어 구멍은 공통 바디 내에 형성되는,
    액적 분사 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 바디는 실리콘 재료인,
    액적 분사 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 구멍은 상기 유동로로부터 분리되는,
    액적 분사 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 구멍은 위킹 재료를 포함하는,
    액적 분사 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 구멍은 폐 컨테이너와 연통되는,
    액적 분사 장치.
  16. 액적 분사 장치로서,
    유체가 노즐 개구로부터 액적을 분사하도록 가압되는 유동로,
    압전형 작동기, 및
    하나 이상의 유체 제어 구멍을 포함하며,
    상기 유체 제어 구멍은 상기 노즐 개구 폭의 약 200 % 이하의 간격으로 상기 노즐 개구로부터 이격되어 있으며, 각각의 구멍은 상기 노즐 개구 폭의 약 30 % 이하의 구멍 폭을 갖는,
    액적 분사 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    세 개 이상의 구멍을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 노즐 개구에 인접한 비습윤성 코팅을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어 구멍은 상기 유동로로부터 분리되는,
    액적 분사 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 유동로, 노즐 개구, 및 제어 구멍은 공통 바디 내에 형성되는,
    액적 분사 장치.
  21. 액적 분사 장치로서,
    유체가 노즐 개구로부터 액적을 분사하도록 가압되는 유동로, 및 위킹 재료를 포함하는 하나 이상의 유체 제어 구멍을 포함하는,
    액적 분사 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 위킹 재료는 상기 제어 구멍으로부터 돌출되는,
    액적 분사 장치.
  23. 유체 분사 방법으로서,
    노즐 개구 및 진공원과 연통되는 하나 이상의 폐 유체 제어 구멍을 포함하는 유체 액적 분사 장치를 제공하는 단계,
    약 10 KHZ 이상의 주파수에서 유체를 분사하는 단계,
    약 5 inwg 이하의 진공 작용에서 분사되는 상기 유체의 약 5 % 이하의 양으로 상기 구멍을 통해 폐 유체를 끌어당기는 단계를 포함하는,
    유체 분사 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    세 개 이상의 구멍을 포함하는,
    유체 분사 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    약 2 inwg 이하로 분사되는 유체의 약 2 %를 끌어당기는 단계를 포함하는,
    유체 분사 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어 구멍 및 상기 노즐 개구는 공통의 유체 공급원과 연통되어 있으 며, 상기 유체 공급원 및 상기 진공원은 상기 유체 공급원을 통해 연통되는,
    유체 분사 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어 구멍은 상기 노즐 개구 직경의 약 30 % 이하인,
    유체 분사 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐 개구의 직경은 약 200 미크론 이하인,
    유체 분사 방법.
  29. 유체 분사 방법으로서,
    노즐 개구 및 하나 이상의 폐 유체 제어 구멍을 포함하는 유체 액적 분사 장치를 제공하는 단계, 및
    액적 분사 없이, 상기 노즐 개구를 통해 상기 구멍과 연통되는 방식으로 상기 유체 덩어리를 지향시키는 단계를 포함하는,
    유체 분사 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 구멍 내에 유체를 유지시키도록 유체 덩어리를 주기적으로 지향시키는 단계를 포함하는,
    유체 분사 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 유체 덩어리로의 상기 유체 지향을 중지시키는 단계, 및
    상기 노즐 개구로부터 액적을 분사시키는 단계를 포함하는,
    유체 분사 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 유체 제어 구멍은 진공원과 연통되어 있는,
    유체 분사 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 제어 구멍 및 상기 노즐 개구는 공통의 유체 공급원과 연통되어 있으며, 상기 유체 공급원 및 상기 진공원은 상기 유체 공급원을 통해 연통되어 있는,
    유체 분사 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4665660B2 (ja) * 2005-08-19 2011-04-06 セイコーエプソン株式会社 ノズルプレート及びその製造方法並びに液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置
US8136934B2 (en) 2009-02-18 2012-03-20 Xerox Corporation Waste phase change ink recycling
JP5764312B2 (ja) * 2010-11-05 2015-08-19 富士フイルム株式会社 インクジェット記録装置およびノズルプレートの洗浄方法
US8517518B2 (en) 2010-11-09 2013-08-27 Canon Kabushiki Kaisha Recording apparatus and liquid ejection head
JP5863337B2 (ja) * 2011-08-25 2016-02-16 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッド
FR2968597A1 (fr) * 2010-12-13 2012-06-15 Centre Nat Rech Scient Dispositif a jet d'encre comportant des moyens d'extraction de fluide et procede de jet d'encre associe
JP5934161B2 (ja) * 2013-09-09 2016-06-15 武蔵エンジニアリング株式会社 ノズルおよび該ノズルを備える液体材料吐出装置
JP6193442B2 (ja) * 2016-05-06 2017-09-06 武蔵エンジニアリング株式会社 液体材料吐出装置
JP7008270B2 (ja) 2017-04-24 2022-01-25 ブラザー工業株式会社 液体吐出装置及びインクジェットプリンタ
WO2023223196A1 (en) * 2022-05-16 2023-11-23 Merxin Ltd Nozzle arrangement

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1109303B (it) * 1978-10-30 1985-12-16 Ipm Ind Politecnica Meridional Carta di credito a magnetizzazione anisotropa uniassale
GB2061831B (en) * 1979-11-07 1984-02-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ink jet writing head with spacer in capillary chamber
JPS5763266A (en) * 1980-10-02 1982-04-16 Seiko Epson Corp Ink jet head
DE3048259A1 (de) 1980-12-20 1982-07-29 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg "duese fuer tintenstrahldrucker"
JPS57188372A (en) * 1981-01-30 1982-11-19 Exxon Research Engineering Co Ink jet device
US4459601A (en) * 1981-01-30 1984-07-10 Exxon Research And Engineering Co. Ink jet method and apparatus
JPS5995157A (ja) * 1982-11-23 1984-06-01 Yokogawa Hewlett Packard Ltd バブル駆動インク・ジエツト・プリント用ヘツド
US4528996A (en) * 1983-12-22 1985-07-16 The Mead Corporation Orifice plate cleaning system
JPS61115644U (ko) * 1984-12-28 1986-07-22
US4613875A (en) * 1985-04-08 1986-09-23 Tektronix, Inc. Air assisted ink jet head with projecting internal ink drop-forming orifice outlet
JPS6219247A (ja) * 1985-07-16 1987-01-28 Toray Ind Inc コロイド物質の脱離方法
JPS62150145U (ko) * 1986-03-18 1987-09-22
US4825227A (en) 1988-02-29 1989-04-25 Spectra, Inc. Shear mode transducer for ink jet systems
US4992802A (en) * 1988-12-22 1991-02-12 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for extending the environmental operating range of an ink jet print cartridge
US4937598A (en) 1989-03-06 1990-06-26 Spectra, Inc. Ink supply system for an ink jet head
US5265315A (en) 1990-11-20 1993-11-30 Spectra, Inc. Method of making a thin-film transducer ink jet head
JPH05155028A (ja) * 1991-12-04 1993-06-22 Ricoh Co Ltd インクジェットヘッド
WO1994008793A1 (en) * 1992-10-19 1994-04-28 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet head having improved jet port surface, and ink jet apparatus equipped with the ink jet head
US5659346A (en) 1994-03-21 1997-08-19 Spectra, Inc. Simplified ink jet head
US5604521A (en) * 1994-06-30 1997-02-18 Compaq Computer Corporation Self-aligning orifice plate for ink jet printheads
KR100196668B1 (ko) * 1994-07-20 1999-06-15 브라이언 에프. 왈쉬 고주파 드롭-온-디맨드 잉크 젯 시스템
JPH08230185A (ja) * 1995-03-01 1996-09-10 Brother Ind Ltd インクジェット装置
JP3315589B2 (ja) * 1995-06-21 2002-08-19 キヤノン株式会社 インクタンク及びこれを備えた記録装置
JP3386099B2 (ja) * 1995-07-03 2003-03-10 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッド用ノズルプレート、これの製造方法、及びインクジェット式記録ヘッド
JP3682488B2 (ja) * 1997-06-04 2005-08-10 セイコーエプソン株式会社 インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録装置
US6235212B1 (en) * 1997-07-15 2001-05-22 Silverbrook Research Pty Ltd Method of manufacture of an electrostatic ink jet printer
US6264307B1 (en) * 1997-07-15 2001-07-24 Silverbrook Research Pty Ltd Buckle grill oscillating pressure ink jet printing mechanism
US5853861A (en) * 1997-09-30 1998-12-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ink jet printing of textiles
US6132028A (en) * 1998-05-14 2000-10-17 Hewlett-Packard Company Contoured orifice plate of thermal ink jet print head
GB2339170A (en) * 1998-07-25 2000-01-19 Markem Tech Ltd Printhead with integral ink gutter
US6267464B1 (en) * 1998-12-28 2001-07-31 Eastman Kodak Company Self cleaning ink jet printhead cartridges
US6283575B1 (en) * 1999-05-10 2001-09-04 Eastman Kodak Company Ink printing head with gutter cleaning structure and method of assembling the printer
JP2001038917A (ja) * 1999-07-29 2001-02-13 Casio Comput Co Ltd インクジェットプリンタ
JP2001212966A (ja) * 2000-02-04 2001-08-07 Seiko Epson Corp 親水性構造及びインクジェット記録ヘッド
JP3501083B2 (ja) * 2000-03-21 2004-02-23 富士ゼロックス株式会社 インクジェット記録ヘッド用ノズルおよびその製造方法
JP2002187295A (ja) * 2000-12-22 2002-07-02 Hitachi Koki Co Ltd インクジェットプリントヘッド及び廃インク掃引方法
TW541248B (en) * 2001-03-16 2003-07-11 Benq Corp Ink cartridge
JP4731763B2 (ja) * 2001-09-12 2011-07-27 キヤノン株式会社 液体噴射記録ヘッドおよびその製造方法
US6820963B2 (en) * 2001-12-13 2004-11-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection head
US6637862B2 (en) * 2002-02-08 2003-10-28 Illinois Tool Works, Inc. Maintenance module for fluid jet device

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Publication number Publication date
WO2005065331A3 (en) 2006-12-28
ATE538934T1 (de) 2012-01-15
EP1706269A4 (en) 2009-08-19
WO2005065294A3 (en) 2005-11-17
EP1706270A2 (en) 2006-10-04
EP1706269B1 (en) 2012-06-13
JP2007516878A (ja) 2007-06-28
EP1706266B1 (en) 2011-12-28
JP2011161926A (ja) 2011-08-25
KR20060127955A (ko) 2006-12-13
JP4959013B2 (ja) 2012-06-20
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