KR20160026708A - 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드 - Google Patents

Abstract

액체 토출 헤드, 이동 유닛 및 구동 유닛을 포함하는 액체 토출 장치이며, 액체 토출 헤드는 기판, 기판의 제1 면측 상에 2차원으로 설치된 복수의 압력 챔버, 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 토출구, 토출구를 통해 액체를 토출하는 압력 생성 유닛, 및 압력 챔버에 연결된 유로, 기판의 다른 면측 상에 설치된 공통 액체 챔버, 및 인접한 압력 챔버들 사이에 설치되며 공통 액체 챔버에 연결되는 복수의 공급로를 포함하고, 이동 유닛은 액체 토출 헤드 및 기록체를 상대적으로 이동시키고, 구동 유닛은 압력 생성 유닛을 구동한다. 공급로에 인접한 압력 챔버에 각각 대응하는 유로는 공급로에 연결된다. 구동 유닛은 공급로에 연결된 압력 챔버에 각각 대응하는 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력한다.

Description

액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드{LIQUID DISCHARGE APPARATUS AND LIQUID DISCHARGE HEAD}

본 발명은 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드에 관한 것이다.

잉크 등의 액체를 토출하는 액체 토출 헤드로부터 기록체 상으로 액체를 토출하여 기록을 수행하는 액체 토출 장치는 높은 속도로 보다 정확한 기록을 수행하는 것이 요구되고 있다. 액체 토출 헤드는 압력 챔버, 압력 챔버에 연통하는 토출구, 압력 챔버에 설치되며 토출구를 통해 액체를 토출하기 위한 압력을 생성시키도록 구성된 압력 생성 유닛, 및 압력 챔버에 연결된 유로를 포함하는, 액체를 토출하도록 구성된 기구(이하, 토출 기구부로 지칭됨)가 설치된다. 상술한 요건을 충족하기 위해, 다수의 토출 기구부를 액체 토출 헤드의 기판에 2차원으로 배열하는 것이 제안되었다.

일본 특허 공개 제2012-045889호 공보에서, 2차원으로 배열된 복수의 토출 기구부 및 액체를 저장하는 공통 액체 챔버(매니폴드)에 연결된 복수의 공급로(액체 도입 챔버)를 포함하는 액체 토출 헤드가 개시된다. 일본 특허 공개 제2012-045889호 공보에 개시된 액체 토출 헤드에서, 다수의 토출 기구부의 압력 챔버가 복수의 공급로 각각에 연결된다.

또한, 일본 특허 공개 제2006-123397호 공보에서, 2차원으로 배열된 복수의 토출 기구부 및 복수의 공통 액체 챔버(보조 매니폴드)를 갖는 액체 토출 헤드가 개시되고, 복수의 토출 기구부의 압력 챔버는 유로를 개재하여 공통 액체 챔버 각각에 연결된다. 일본 특허 공개 제2006-123397호 공보에 개시된 액체 토출 헤드에서, 복수의 압력 챔버를 각각 포함하는 복수의 압력 챔버 어레이가 하나의 공통 액체 챔버에 할당되고, 복수의 압력 챔버 어레이에 속하는 압력 챔버가 하나의 공통 액체 챔버에 연결된다. 하나의 공통 액체 챔버에 할당된 복수의 압력 챔버 어레이 중 서로 인접하는 압력 챔버 어레이에 속하는 압력 챔버의 압력 생성 유닛(액추에이터)는 상이한 타이밍에서 구동된다.

다수의 토출 기구부가 고밀도로 배열되는 액체 토출 헤드에서, 토출 기구부(압력 생성 유닛)는 토출 기구부가 구동될 때 발생하는 압력 변동으로 인해 서로 간섭하고, 따라서 토출 기구부의 액체의 토출 상태가 변동하여 기록 품질이 열화되는 문제점이 있다. 또한, 다수의 압력 챔버의 토출 기구부가 동시에 전기 구동되는 경우, 구동 전력의 피크값이 커지고, 따라서 전압 강하 등으로 인해 토출 기구부의 토출 상태가 변동하여 기록 품질이 열화되는 문제점이 있다.

일본 특허 공개 제2012-045889호 공보에 개시된 액체 토출 헤드에서, 하나의 압력 챔버에서 발생된 압력파가 다른 압력 챔버로 직접 전파되는 것을 방지하기 위해, 압력 챔버는 압력 챔버와 공급로를 연결하는 유동 감소부의 개구가 서로 대향하지 않도록 배열된다. 그러나, 토출 기구부들 사이의 간섭은 압력파의 전파 이외의 다른 요인으로 인해서도 발생한다.

구체적으로, 압력 챔버가 압력 생성 유닛에 의해 가압되어 액체를 토출하는 순간, 액체가 유동 감소부를 통해 역류하고 공급로에 유입하여 공급로 내의 압력을 상승시킨다. 공급로 내의 압력의 상승 정도는 동시에 구동되는 토출 기구부의 개수에 의존한다. 따라서, 동시에 구동되는 토출 기구부의 토출 상태가 변동할 뿐 아니라, 구동되지 않은 토출 기구부의 메니스커스가 변동하여, 다음 토출에 영향을 준다. 또한, 액체를 토출한 직후에는, 액체를 토출한 토출 기구부를 향해 액체가 공급되고, 따라서 액체가 공급로 내에서 유동하여 압력을 저감시킨다. 이러한 액체의 유동으로 인한 압력 변동 및 그 결과로 발생하는 토출 기구부의 토출 상태의 변동은 압력파의 직접적인 전파의 완화를 통해서는 방지할 수 없다.

일본 특허 공개 제2006-123397호 공보에 개시된 액체 토출 헤드에서, 하나의 공통 액체 챔버에 연결된 다수의 압력 챔버는 네 개의 압력 챔버 어레이로 그룹화되고, 하나의 압력 챔버 어레이에 속하는 압력 챔버의 압력 생성 유닛은 다른 인접한 압력 챔버 어레이에 속하는 압력 챔버의 압력 생성 유닛과는 다른 타이밍에서 구동된다. 구동될 때 다수의 압력 챔버의 압력 생성 유닛이 네 개의 그룹으로 그룹화되므로, 구동 전력의 피크값이 저하되고, 구동에 수반하는 압력 변동이 완화될 수 있다. 그러나, 동일한 공통 액체 챔버에 연결되며 동일한 압력 챔버 어레이에 속하는 복수의 압력 챔버의 압력 생성 유닛이 동시에 구동되므로, 간섭 발생은 피할 수 없다.

또한, 하나의 압력 챔버 어레이에 속하는 복수의 압력 챔버를 하나의 공통 액체 챔버에 연결하기 위해, 일본 특허 공개 제2006-123397호 공보의 도 3a 내지 도 3c에 도시한 바와 같이, 공통 액체 챔버는 높이 방향에서 압력 챔버와 토출구의 사이에 설치될 것이 요구된다. 그 이유는 복수의 압력 챔버가 연결될 수 있는 기다란 공통 액체 챔버가 토출구의 반대 측에 설치되는 경우, 전체 형상을 유지하는 지지 기판이 분할되어 필요한 강도가 유지될 수 없기 때문이다. 압력 챔버와 토출구 사이에 공통 액체 챔버가 설치되는 경우, 공통 액체 챔버는 필연적으로 수평 방향으로 신장되고 좁은 형상이 되게 된다. 다수의 압력 챔버가 좁은 공통 액체 챔버에 연결되고 다수의 압력 챔버의 압력 생성 유닛이 구동되는 경우, 액체의 유동으로 인한 간섭의 발생은 피할 수 없고, 토출 상태는 변동한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따르면, 액체 토출 헤드, 이동 유닛, 및 구동 유닛을 포함하는 액체 토출 장치가 제공되고, 액체 토출 헤드는 기판, 기판의 제1 면측 상에 2차원으로 설치되는 복수의 압력 챔버, 토출구, 토출구를 통해 액체를 토출하도록 구성된 압력 생성 유닛, 및 압력 챔버에 연결된 유로로서, 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 토출구, 압력 생성 유닛, 및 유로, 기판의 제2 면측 상에 설치되는 공통 액체 챔버, 및 복수의 압력 챔버 중 인접한 압력 챔버들 사이에 설치되며 공통 액체 챔버에 연결되는 복수의 공급로를 포함하고, 이동 유닛은 액체 토출 헤드 및 기록체를 상대적으로 이동시키도록 구성되고, 구동 유닛은 압력 생성 유닛을 구동시키도록 구성되고, 공급로에 인접한 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 유로는 공급로에 연결되고, 구동 유닛은 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따르면, 액체 토출 헤드가 제공되고, 액체 토출 헤드는 기판, 기판의 제1 면측 상에 2차원으로 설치되는 복수의 압력 챔버, 토출구, 토출구를 통해 액체를 토출하도록 구성된 압력 생성 유닛, 및 압력 챔버에 각각 연결되는 제1 유로와 제2 유로로서, 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 토출구, 압력 생성 유닛, 및 제1 유로와 제2 유로, 기판의 제2 면측 상에 설치되는, 제1 공통 액체 챔버 및 제2 공통 액체 챔버, 복수의 압력 챔버 중 인접하는 압력 챔버들 사이에 설치되며 제1 공통 액체 챔버에 연결되는 제1 공급로, 및 복수의 압력 챔버의 인접하는 압력 챔버들 사이에 설치되며 제2 공통 액체 챔버에 연결되는 제2 공급로를 포함하고, 제1 공급로에 인접한 복수의 압력 챔버의 각각에 대응하는 제1 유로는 제1 공급로에 연결되고, 제2 공급로에 인접한 복수의 압력 챔버의 각각에 대응하는 제2 유로는 제2 공급로에 연결되고, 제1 공급로를 통해 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버는 제2 공급로를 통해 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버와 상이하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버의 압력 생성 유닛은 상이한 타이밍에서 구동된다. 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버의 압력 생성 유닛은 동시에 구동되지 않고, 따라서 액체는 각각의 압력 챔버에 연결된 유로로부터 정방향 및 역방향으로 상이한 타이밍에서 유동한다. 그 결과, 토출 기구부 사이의 간섭이 감소되어 토출 기구부의 토출 상태의 변동을 억제할 수 있다.

추가로, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 공급로를 통해 압력 챔버의 각각에 연결된 압력 챔버는 제2 공급로를 통해 압력 챔버의 각각에 연결된 압력 챔버와 상이하다. 따라서, 토출 기구부 사이의 간섭이 분산될 수 있고, 따라서 토출 기구부의 토출 상태의 변동이 억제될 수 있다.

본 발명의 추가 특징은 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예의 이하 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따르는 액체 토출 장치의 구성의 도면.
도 2는 토출구면 측에서 관측된, 도 1에 도시된 액체 토출 헤드의 도면.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 도 2에 도시된 액체 토출 헤드의 주 구성의 도면.
도 4는 도 1에 도시된 구동 유닛으로부터 출력되는 예시적인 구동 파형 신호를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 주 구성의 도면.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 액체 기구부의 구동 방법을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 다른 주 구성의 도면.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 주 구성의 도면.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 주 구성의 도면.
도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 주 구성의 도면.
도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따르는 액체 토출 헤드의 주 구성의 도면.

본 발명을 실시하기 위한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 이후 설명된다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 액체 토출 장치(10)의 구성의 도면이다.

기록체인 기록지(1)는 기록지(1)를 반송하도록 구성된 이동 유닛인 종이 이송 롤러(2)에 의해 화살표로 지시된 방향으로 반송된다. 플래튼(3) 위로 반송된 기록지(1)에 대향하도록 네 개의 액체 토출 헤드 유닛(4)이 설치된다. 액체 토출 헤드 유닛(4)은 각각 예를 들어 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙의 액체(잉크)를 토출하고, 기록지(1)에 기록을 수행한다. 각각의 액체 토출 헤드 유닛(4)에는, 액체를 토출하기 위한 압력을 발생시키는 압력 생성 유닛을 전기 구동시키도록 구성된 구동 유닛(5)이 연결된다. 구동 유닛(5)은 제어기(6)로부터 보내진 화상 신호 등에 기초하여 압력 생성 유닛을 위한 구동 신호를 출력한다.

도 2는 토출구면 측에서 관측된, 액체 토출 헤드 유닛(4)의 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 액체 토출 헤드(7)가 엇갈리는 방식으로 액체 토출 헤드 유닛(4)에 배치된다. 2,000개의 토출 기구부가 액체 토출 헤드(7) 각각에 설치된다. 액체 토출 헤드 유닛(4)은 인치당 1200 도트(dpi)의 기록을 수행할 수 있다.

토출구가 설치되는 평면은 이후 X-Y 평면으로 지칭되고, 액체 토출 헤드(7) 및 기록지(1)가 상대적으로 이동되는 방향은 이후 Y 방향으로 지칭되는 점에 유의한다.

도 3a 내지 도 3c는 액체 토출 헤드(7)의 주 구성의 도면이다. 도 3a는 전방에서 관측된, 액체 토출 헤드(7)의 사시도이고, 도 3b 및 도 3c는 액체 토출 헤드(7)의 단면도이다. 토출이 중단될 때 액체의 점성이 증가하여 토출 불량이 발생하거나 연속 토출시 기포가 압력 챔버 내에 축적되어 토출 불량이 발생하는 경우가 있는 점에 유의한다. 본 실시예에 따르면, 이 문제를 해결하기 위해, 액체 토출 헤드(7)가 압력 챔버 내의 액체를 순환시키는 구조를 갖는 경우가 설명된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 액체 토출 헤드(7)는 2차원으로 배열된 복수의 압력 챔버(11), 각 압력 챔버(11)에 대응하여 설치된 토출구(12)(12a 내지 12d), 제1 유로인 유입 유로(13) 및 제2 유로인 유출 유로(14)를 포함한다. 압력 챔버(11), 압력 챔버(11)에 대응하여 설치된 토출구(12), 유로(유입 유로(13) 및 유출 유로(14)), 압력 생성 유닛(도 3a에 미도시)은 토출 기구부(15)를 형성한다.

도 3a를 참조하면, 4열의 토출 기구부(15)가 Y 방향으로 배열된다. 전체적으로, 예를 들어, 40열의 토출 기구부(15)가 Y 방향으로 배열된다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 유입 유로(13)는 제1 공급로인 유입 공급로(16)에 연결된다. 유출 유로(14)는 제2 공급로인 유출 공급로(17)에 연결된다. 더 구체적으로, 유입 공급로(16)의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형(16a)의 각 꼭지점에 위치되며 유입 공급로(16)에 인접한 4개의 압력 챔버(11)의 각각에 대응하는 유입 유로(13)가 유입 공급로(16)에 연결된다. 또한, 유출 공급로(17)의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형(17a)의 각각의 꼭지점에 위치되며 유출 공급로(17)에 인접한 4개의 압력 챔버(11)의 각각에 대응하는 유출 유로(14)가 유출 공급로(17)에 연결된다.

또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 각각의 압력 챔버(11)에 관해, 유입 공급로(16)를 통해 연결되는 다른 3개의 압력 챔버(11), 및 유출 공급로(17)를 통해 연결되는 다른 3개의 압력 챔버(11)는 모두 상이하다.

상술한 구성은 토출 기구부(15) 사이에서의 간섭, 즉, 소위 크로스토크의 영향을 분산하여 토출 상태에서의 변동을 억제할 수 있다. 그 결과 기록 품질이 저하되는 것이 억제될 수 있다. 본 실시예에서, 하나의 공급로에 연결되는 압력 챔버의 개수(p)가 4개인 경우가 예로서 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는 점에 유의한다.

여기서, 하나의 유입 공급로(16)에 4개의 압력 챔버(11)를 연결하는 효과가 설명된다. 여기서 유입 공급로(16)에 관해 설명되지만, 유출 공급로(17)에 관해서도 마찬가지로 설명될 수 있다.

도 3a에 도시된 경우, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 4개의 압력 챔버(11)에 각각 대응하는 유입 유로(13)는 모두 동일한 길이 및 동일한 단면적을 갖고, 둥근 사각형의 형상의 하나의 유입 공급로(16)의 모서리부에 각각 연결된다. 따라서, 4개의 유입 유로(13)는 실질적으로 동일한 유체 역학적 특성을 갖고, 유입 유로(13)에 각각 대응하는 토출 기구부(15) 사이에서의 토출량 등의 차이는 거의 없다.

유입 공급로(16)가 수직 방향(Y 방향)으로 신장되는 경우, 또한 6개 이상의 압력 챔버(11)를 연결하는 것이 가능하다. 그러나, 이 경우, 유입 공급로(16)의 꼭지점 부근에서 유입 공급로(16)에 연결되는 토출 기구부(15)의 유체 역학적 특성, 및 유입 공급로(16)의 중앙부 부근에서 유입 공급로(16)에 연결되는 토출 기구부(15)의 유체 역학적 특성은 균일하게 설정될 수 없다.

유입 공급로(16)가 원형으로 설치되는 경우, 연결이 꼭지점 부근에서 이루어지는지 여부에 의해 발생되는 차이는 없다. 그러나, 이러한 구성은 유입 유로(13)의 불균일한 길이 또는 연결 위치와 유입 유로(13)의 내벽면 사이의 불균일한 거리를 필요로 하고, 따라서 유체 역학적 특성은 균일하게 설정될 수 없다.

유체 역학적 특성은 유체의 관성 및 점성 저항과 같은 특성인 점에 유의한다. 이들 특성은 유속 및 유속의 시간적 변화에 따라서 변화하므로, 일반적으로 상이한 형상을 갖는 유로의 유체역학적 특성을 균일화하는 것은 곤란하다.

하나의 유입 공급로(16)에 하나 또는 2개의 압력 챔버(11)만 연결되는 경우, 유체 역학적 특성은 균일화될 수 있다. 그러나, 하나의 유입 공급로(16)에 하나 또는 2개의 압력 챔버(11)만 연결되는 경우, 하나의 유입 공급로(16)에 4개의 압력 챔버(11)가 연결되는 경우에 비해, 다수의 소형 유입 공급로(16)를 형성하는 것이 필요하다. 따라서, 유입 공급로(16)의 유동 저항이 증가하고, 높은 주파수에서의 구동의 곤란성과 같은 문제가 발생한다.

따라서, 4개의 압력 챔버(11)가 하나의 유입 공급로(16)에 연결되는 구성은, 다수의 압력 챔버를 2차원 형상으로(X 방향 및 Y 방향으로 규칙적으로) 배열하고 토출 기구부(15)를 높은 밀도로 배치하는 관점으로부터, 특히 우수한 구성이다.

도 3b를 참조하면, 유입 공급로(16) 및 유출 공급로(17)는 기판(20)에 수직 방향(Z 방향)으로 천공된다. 유입 공급로(16)는 2단으로 천공되고, 제1 공통 액체 챔버인 유입 공통 액체 챔버(21)와 연통되는 부분에서 커진다. 이는 유동 저항을 저감시킬 수 있다. 유출 공급로(17)는 제2 공통 액체 챔버인 유출 공통 액체 챔버(22)와 연통된다.

유입 유로(13)는 유입 공급로(16)에 연결되도록 기판(20)에 수직 방향으로 절곡된다. 유입 유로(14)는 유출 공급로(17)에 연결되도록 기판(20)에 수직 방향으로 절곡된다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 유입 공급로(16) 및 유출 공급로(17)는 기판(20)을 천공하지 않을 수 있고, 유입 유로(13) 및 유출 유로(14)는 유입 공급로(16) 및 유출 공급로(17) 각각과 연결되도록 기판(20) 내측에 도달할 수 있다.

유입 공통 액체 챔버(21) 및 유출 공통 액체 챔버(22)는 압력 챔버(11)가 배열된 제1 면에 대해 반대측 상의 기판(20)의 제2 면에 설치된다. 유입 공통 액체 챔버(21)는 유입 공급로(16)에 연결되고, 유출 공통 액체 챔버(22)는 유출 공급로(17)에 연결된다. 액체 공급 장치(미도시)에 의해, 유입 공통 액체 챔버(21) 내의 액체는 약 -300Pa의 작은 부압 하에 유지된다. 유출 공통 액체 챔버(22) 내의 액체는 수 백 파스칼만큼 더 낮은 부압 하에 유지된다. 이에 의해, 대기 도중, 액체가 압력 챔버(11)에서 천천히 유동하여 토출구(11)를 통한 증발 등으로 인해 액체의 점성이 증가하는 것을 방지할 수 있다.

유입 공통 액체 챔버(21) 및 유출 공통 액체 챔버(22)를 대략 동일한 압력 하에 유지함으로써, 이들을 구별하지 않고 유입 공통 액체 챔버(21) 및 유출 공통 액체 챔버(22)를 공통 액체 챔버로서 사용하는 것도 가능하다는 점에 유의한다.

각각의 압력 챔버(11)에는 압력 생성 유닛인 절곡 압전 소자(23)가 설치된다. 압전 소자(23)는 구동 유닛(5)으로부터 출력되는 구동 파형 신호(구동 신호)를 통해 구동된다.

이어서, 구동 유닛(5)에 의한 토출 기구부(15)(압전 소자(23))의 구동 순서가 설명된다. 이하에서는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 토출구(12a 내지 12d)에 각각 대응하는 압력 챔버(11)가 하나의 유입 공급로(16)에 연결되는 경우에 대해 설명한다.

구동 유닛(5)은 토출구(12)에 대응하는 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)를 구동시키고, 토출구(12a, 12b, 12c, 12d)에 대응하는 압전 소자(23)가 이 순서대로 구동된다.

도 4는 구동 유닛(5)으로부터 출력되는 예시적인 구동 파형 신호를 도시하는 도면이다. 도 4에서, 구동 파형 신호는 마이너스 전압인 경우가 도시된다. 또한, 도 4를 참조하면, 신호 a, b, c, 및 d는 각각, 토출구(12a, 12b, 12c, 12d)에 대응하는 압력 챔버(11)에 설치된 압전 소자(23)에 대한 구동 파형 신호이다. 기록되는 화상에 따라, 압전 소자가 실제로 구동하는 경우와, 신호가 출력되지 않아 압전 소자가 구동되지 않는 경우가 존재하는 점에 유의한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 구동 유닛(5)은 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 복수의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)를 상이한 타이밍에서 구동한다(구동 신호는 상이한 타이밍에서 각각의 압전 소자(23)로 출력된다). 따라서, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 복수의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)는 동시에 구동되지 않는다. 따라서, 동시에 구동되는 토출 기구부(15)의 개수의 변화시 기록 화상에 대한 영향이 저감될 수 있다.

이어서, 토출구(12)의 구성이 설명된다. 이하에서는, 1,200dpi로 기록을 행하는 경우 1 화소의 크기, 즉 21.167㎛을 상수 A로 한다.

도 3a에 도시된 토출구(12b)는 도면 좌측의 토출구(12a)로부터 X 방향으로 40A 만큼, Y 방향으로 0.25A 만큼 오프셋된 위치에 있다. 토출구(12c)는 도면에서 하측에 인접한 토출구(12a)로부터 X 방향으로 A만큼, Y 방향으로 A(5+0.5)만큼 오프셋된 위치에 있다. 토출구(12b)는 토출구(12b)의 좌측 하측의 토출구(12a)로부터 X 방향으로 41A만큼, Y 방향으로 A(5+0.75)만큼 오프셋된 위치에 있다.

하나의 토출구(12a)의 위치를 좌표 원점으로 설정하고, n 및 m이 정수인 경우, 다른 토출구(12b, 12c, 및 12d)의 위치는 다음과 같이 규정된다. 다른 토출구(12)의 X 방향의 위치는 대략 An으로 규정되고, 다른 토출구(12)의 Y 방향의 위치는 대략 A(m+b) (0≤b<1)으로 규정된다. 이 경우, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)에 각각 대응하는 토출구(12)의 b의 모든 값은 서로 상이하다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 토출구(12)의 위치는 기록 화소의 피치 이하의 정밀도로 미세 조정된다. 따라서, 구동의 상이한 타이밍으로 인한 착탄 위치(impact position) 어긋남이 방지될 수 있다.

기록지(1)가 액체 토출 헤드(7)에 대해 Y 방향으로 이동되어 그 위에 기록을 수행하는 경우, 구동 유닛(5)은 기록지(1)가 거리(A)를 진행하는 데 필요한 기간의 대략 1/4인 간격으로 토출구(12a, 12b, 12c, 및 12d)에 대해 이 순서대로 대응하는 압전 소자(23)를 구동한다. 구체적으로, 기록지(1)의 상대 이동 속도를 v, 복수의 토출구 사이의 b의 오차를 Δb, 각 토출구에 대응하는 압전 소자(23)의 구동 타이밍의 차이를 Δt로 하면, 구동 유닛(5)은, Δt=A×Δb/v로 규정되는 타이밍 차이를 사용하여 압전 소자(23)를 구동한다. 이는 복수의 토출구(15)를 시분할 방식으로 구동시키는 것으로 인한 착탄 오차 등을 발생시키지 않고 정밀도를 갖는 기록을 가능하게 한다.

또한, 본 실시예에서, Y 방향에서 서로 인접하는 토출구(12a)와 토출구(12c) 사이의 거리 및 Y 방향에서 서로 인접하는 토출구(12b)와 토출구(12d) 사이의 거리는 모두 5.5A이고, 토출 기구부(15)는 불필요한 공간없이 규칙적으로 배열된다. 따라서, Y 방향에서 서로 인접하는 토출 기구부(15)가 연속해서 구동되는 경우, 상이한 구동 타이밍으로 인한 착탄 위치 어긋남이 발생할 수 있다. 따라서, 구동 유닛(5)은 X 방향에서 유입 공급로(16)을 개재한 짝수 개의 압력 챔버(11)에 대응하는 압전 소자를 X 방향에서 교호식으로 구동한다. 이는 상이한 구동 타이밍으로 인한 착탄 위치 어긋남을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 액체 토출 장치(10)는, 공통 액체 챔버에 연결된 공급로(16 및 17)에 유로(13 및 14)가 연결되는 액체 토출 헤드(7) 및 구동 유닛(5)을 포함하고, 유로(13 및 14)는 공급로(16 및 17)에 인접한 복수의 압력 챔버(11)에 각각 대응한다. 구동 유닛(5)은 동일한 공급로에 연결되는 복수의 압력 챔버(11)에 각각 대응하는 압전 소자(23)로 구동 신호를 상이한 타이밍에서 출력한다.

복수의 토출 기구부를 하나의 공급로에 연결하는 것은 공급로의 개수를 저감할 수 있다. 일반적으로, 액체의 유동 저항은 유로의 단면적의 제곱에 반비례한다. 따라서, 다수의 토출 기구부에 대응하는 공급로의 개수를 저감시키는 것을 통해, 유동 저항은 기판에 대한 공급로의 총 단면적을 증가시키지 않고서 저감될 수 있다. 그러나, 하나의 공급로에 연결되는 토출 기구부의 개수가 과도하게 많아져 공급로의 단면적을 증가시키는 경우, 기판이 공급로에 의해 분할되기 때문에, 기판의 필요한 강도가 유지될 수 없다는 문제점이 발생한다. 하나의 공급로에 연결될 수 있는 토출 기구부의 개수는 토출 기구부의 특정 설계에 의존하지만, 설계상 한계가 있다. 그 결과, 충분히 낮은 유동 저항을 갖는 공급로에 복수의 토출 기구부의 압력 챔버가 연결된다. 이러한 점에서, 본 발명에서, 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버에 대응하는 압력 생성 유닛은 상이한 타이밍에서 구동된다. 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버의 압력 생성 유닛은 동시에 구동되지 않고, 따라서 유체는 각각의 압력 챔버에 연결된 유로로부터 순방향 및 역방향으로 상이한 타이밍에서 유동한다. 그 결과, 공급로의 유동 저항의 영향이 저감될 수 있고, 토출 기구부 사이의 영향이 저감되어 토출 상태의 변동을 억제할 수 있다.

제2 실시예

본 발명의 제2 실시예에서, 액체 토출 장치, 액체 토출 헤드 유닛 및 액체 토출 헤드의 구성은 제1 실시예와 유사하다. 그러나, 본 실시예는 토출 기구부의 구동 순서가 제1 실시예와 상이하다.

도 5는 본 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)의 주요부의 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 토출구(12a 내지 12d)에 대응하는 압전 소자(23)를 구동시키는 구동 신호를 도시하는 도면이다.

도 5와 도 3a를 비교하면, 하나의 공급로(유입 공급로(16) 및 유출 공급로(17))에 연결된 4개의 토출 기구부(15) 각각의 토출구(12)(12a 내지 12d)의 배치가 상이하다. 구체적으로, 도 3a을 참조하면, 토출구(12a) 및 토출구(12b)를 연결하는 직선과, 토출구(12c) 및 토출구(12d)를 연결하는 직선은 실질적으로 서로 평행하다. 한편, 도 5를 참조하면, 토출구(12a) 및 토출구(12b)를 연결하는 직선과, 토출구(12c) 및 토출구(12d)를 연결하는 직선은 서로 교차한다.

도 6은 토출구(12a 내지 12d)에 대응하는 압전 소자(23)로 구동 유닛(5)에 의해 출력되는 구동 신호를 도시하는 도면이다. 신호 a, b, c, 및 d는 각각, 토출구(12a, 12b, 12c, 및 12d)에 대응하는 압전 소자(23)에 출력되는 구동 신호이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 구동 유닛(5)은 하나의 공급로(유입 공급로(16) 또는 유출 공급로(17))에 연결된 4개의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)로 구동 신호를 상이한 타이밍에서 출력한다. 따라서, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 4개의 토출 기구부(15)의 압전 소자(23)는 동시에 구동되지 않는다. 또한, 하나의 유출 공급로(17)에 연결된 4개의 토출 기구부(15)의 압전 소자(23)는 동시에 구동되지 않는다. 따라서, 동시에 구동되는 토출 기구부(15)의 개수의 변화시 기록 화상에 대한 영향이 저감될 수 있다.

본 실시예에서, Y 방향으로 연속 배열된 4개의 토출구(12)(도 5에서, 점선으로 둘러싸인 부분 참조)에 대응하는 압전 소자(23) 모두는 또한 상이한 타이밍에서 구동된다.

구동 이후, 잔류 진동 또는 압력 챔버 사이의 간섭으로 인해 액체의 압력 또는 유동에 진동이 발생한다. 복수의 토출 기구부가 시분할 방식으로 구동되는 경우, 각각의 구동 개시 타이밍 사이의 간격이 완전히 동일하게 설정될 수 있으면, 구동 순서에 의한 토출 상태의 차이는 발생하지 않는다.

일반적으로, 액체 토출 장치에서, 용지 이송 롤러에 의한 용지 이송 속도와 동기하여 각 구동 개시 타이밍이 설정된다. 이는 용지 이송 속도가 오차를 갖는 경우에도 변형이 없는 화상이 기록되게 할 수 있다. 그러나, 용지 이송 속도가 오차를 갖는 경우, 구동 주기가 변동한다. 특히, 구동 주기의 최후 구동 파형의 출력이 완료되기 전에 후속 구동 사이클이 개시하는 경우, 오동작이 발생한다. 따라서, 실제로는 시분할 방식에서 각각의 구동 개시 타이밍 사이의 간격을 완전히 동일하게 하는 것은 어렵고, 구동 주기의 최후 구동 파형이 완료된 이후 그리고 후속 구동 사이클이 개시하기 전 충분한 시간이 확보된다. 따라서, 구동 순서에 따라, 토출 기구부가 구동될 때 발생되는 액체의 압력이나 유동이 상이하여 토출 상태의 차이가 발생한다.

상술한 토출 상태의 차이는 도트 사이의 단순한 비교를 통해 시각적으로 인지할 수 없는 정도의 차이이다. 그러나, 기록지(1) 상의 소정의 영역에 도트를 형성하는 토출구(12)에 대응하는 압전 소자(23)로 출력되는 구동 신호가 극단적으로 불균형이 되는 경우, 기록 화상에 농도 불균일이 발생할 수 있다. 예를 들어, Y 방향으로 배열된 토출구(12)의 소정의 열에 대응하는 압전 소자(23)가 신호(a 및 b)에 의해서만 구동되고 토출구(12)의 다음 열에 대응하는 압전 소자(23)가 신호(c 및 d)에 의해서만 구동되는 경우, 기록 화상에 농도 불균일이 발생할 수 있다. 본 실시예에서, Y 방향으로 배열된 토출구(12)의 열에 연속 배열된 4개의 토출구(12)에 대응하는 압전 소자(23)는 모두 상이한 구동 타이밍에서 구동되며, 따라서 구동 신호에 치우침이 없다. 따라서, 상술한 바와 같은 농도 불균일이 발생하는 것이 방지될 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)의 다른 주 구성을 도시하는 도면이다. 도 7을 참조하면, Y 방향으로 배열된 토출구(12a 내지 12d)가 X축 위로 투영되는 경우, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 2개의 압력 챔버(11)의 토출구(12)(점선으로 둘러싸인 부분의 토출구(12b) 및 토출구(12d))의 투영된 지점들은 3개의 화소에 대응하는 거리만큼 서로 이격된다. 이들 두 개의 지점 사이에, 인접한 2개의 유입 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)의 토출구(12)의 투영된 지점들(점선으로 둘러싸인 부분에서 토출구(12a) 및 토출구(12c)의 투영부)이 위치한다. 구체적으로, 토출구(12a 내지 12d)가 X축 상에 투영되는 경우, 토출구(12a 내지 12d)에 각각 대응하는 지점들은 X축 상에 연속으로 위치된다.

상술한 바와 같이, 도 7을 참조하면, Y 방향으로 연속 배열된 토출구(12)는 꼬인(interlaced) 방식으로 배열된다. 또한, 도 7에 도시된 액체 토출 헤드에서, 토출구(12a, 12c, 12d, 12d)의 순서대로, 대응하는 압전 소자(23)를 구동함으로써, 유사한 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)에서도, 토출구(12)는 제1 실시예의 경우와 유사하게 배열되는 점에 유의한다. 즉, 하나의 토출구가 좌표 원점으로 설정되고 n 및 m이 정수인 경우, 다른 배출구(12)의 X 방향의 위치는 대략 An으로 규정되고, 다른 토출구(12)의 Y 방향의 위치는 대략 A(m+b) (0≤b<1)로 규정된다. 이 경우, 하나의 유입 공급로(16)에 연결되는 압력 챔버(11)에 각각 대응하는 토출구(12)의 b의 모든 값은 서로 상이하다. 또한, Y 방향에서 서로 인접한 적어도 p개(4개)의 토출구(12)(점선으로 둘러싸인 토출구(12a 내지 12d) 참조)는 X축에 투영될 때 연속하게 위치되도록 배열되고, 각각의 토출구(12)는 상이한 b의 값을 갖는다.

또한, 본 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)에서도, 제1 실시예의 경우와 유사하게, Δt=A×Δb/v로 규정되는 타이밍 차이에 의해 압전 소자(23)가 구동된다. 이는 복수의 토출 기구부(15)를 시분할 방식으로 구동시키는 것으로 인한 착탄 오차 등을 발생시키지 않고 정밀도를 갖는 기록을 가능하게 한다.

제3 실시예

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)의 주 구성을 도시하는 도면이다.

본 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 압력 챔버(11)(토출구(12a)에 대응하는 압력 챔버(11) 및 토출구(12b)에 대응하는 압력 챔버(11))는 유입 유로(13)를 통해 하나의 유입 공급로(16)에 연결된다. 또한, 2개의 압력 챔버(11)(토출구(12a)에 대응하는 압력 챔버(11) 및 토출구(12b)에 대응하는 압력 챔버(11))는 유출 유로(14)를 통해 하나의 유출 공급로(17)에 연결된다. 또한, 각각의 압력 챔버(11)는 유입 공급로(16) 및 유출 공급로(17)를 통해 상이한 압력 챔버(11)에 연결된다.

구동 유닛(5)은 토출구(12a)에 대응하는 압전 소자(23) 및 토출구(12b)에 대응하는 압전 소자(23)를 실질적으로 동일한 간격으로 교호식으로 구동한다. 따라서, 토출 기구부(15)는 기록지(1)가 거리(A)를 진행할 때마다 구동된다.

본 실시예에서, Y 방향에서 서로 인접한 2개의 토출구(12a) 사이에서 Y 방향의 거리는 6A이고, 이들 사이의 X 방향의 거리는 A이다. 또한, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 토출구(12a)와 토출구(12b) 사이에서 X 방향의 거리는 40A이고, 이들 사이에서 Y 방향의 거리는 0.5A이다. 또한, 유입 공급로(16)의 경우와 유사하게, 2개의 압력 챔버(11)(토출구(12a)에 대응하는 압력 챔버(11) 및 토출구(12b)에 대응하는 압력 챔버(11))가 하나의 유출 공급로(17)에 연결된다.

상술한 구성은 복수의 배출 기구부(15)를 시분할 방식으로 구동시키는 것으로 인한 착탄 오차 등을 발생시키지 않고 정밀도를 갖는 기록을 가능하게 한다.

본 실시예에서도, 구동 유닛(5)은 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)를 상이한 타이밍에서 구동한다. 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버(11)에 대응하는 압력 소자(23)는 동시에 구동되지 않고, 따라서 유체는 각각의 압력 챔버에 연결된 유로로부터 순방향 및 역방향으로 상이한 타이밍에서 유동한다. 그 결과, 공급로의 유동 저항의 영향이 저감될 수 있고, 토출 기구부(15) 사이의 영향이 저감될 수 있다. 따라서, 토출 상태의 변동이 억제될 수 있다. 또한, 각각의 압력 챔버(11)는 유입 공급로(16)를 통해 그리고 유출 공급로(17)를 통해 상이한 압력 챔버(11)에 연결된다. 따라서, 크로스토크의 부정적인 영향이 충분히 억제될 수 있다.

제4 실시예

본 발명의 제4 실시예에서, 액체 토출 장치 및 액체 토출 헤드 유닛의 구성은 제1 실시예와 유사하다. 또한, 액체 토출 헤드의 구성은 제3 실시예와 유사하다. 그러나, 본 실시예는 토출 기구부의 구동 순서가 제3 실시예와 상이하다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)의 주 구성의 도면이다. 본 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)는 제3 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)와 유사한 구성을 갖는다.

구동 유닛(5)은 Y 방향으로 배열된 토출구(12)의 열에서 서로 인접한 토출구(12)에 대응하는 압전 소자(23)를 교호식으로 구동한다. 이러한 구성은 구동 순서에 의해 발생되는 구동 상태의 차이로 인해 기록 화상에서 나타나는 농도 불균일을 억제할 수 있다.

제5 실시예

도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)의 주 구성의 도면이다.

본 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 4개의 압력 챔버(11)가 유입 유로(13)를 통해 하나의 유입 공급로(16)에 연결된다. 또한, 8개의 압력 챔버(11)가 유출 유로(14)를 통해 하나의 유출 공급로(17)에 연결된다. 본 실시예에서, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)의 개수(p)가 4개이고, 하나의 유출 공급로(17)에 연결된 압력 챔버(11)의 개수(q)가 8개인 경우가 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는 점에 유의한다.

일반적으로, 유입 유로(13)는 충분한 리필 속도를 얻기 위해, 비교적 낮은 유동 저항을 갖도록 설계된다. 따라서, 토출 기구부(15)가 구동될 때 발생하는 압력 변동으로 인한 간섭은 상당한 영향을 갖는다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 하나의 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)의 개수는 하나의 유출 공급로(17)에 연결된 압력 챔버(11)의 개수보다 적다.

p 및 q 중 더 작은 값을 r로 하는 경우, 구동 유닛(5)은 1회 토출 주기 내에 r 종류 이상의 구동 신호의 출력 타이밍을 갖는다. 구체적으로, 구동 유닛(5)은 복수의 토출 기구부(15)를 r로 분할할 수 있고 토출 기구부(15)를 시분할 방식으로 구동할 수 있다. 본 실시예에서, p=r이다. 따라서, 구동 유닛(5)은 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 p개의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)를 상이한 타이밍에서 구동할 수 있다. 이하에서는, 구동 유닛(5)이 복수의 토출 기구부(15)을, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)의 개수와 같은 4개로 분할하고, 토출 기구부(15)를 시분할 방식으로 구동시키는 경우가 설명된다.

구동 유닛(5)은 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)를 포함하는 4개의 토출 기구부(15), 및 하나의 유출 공급로(17)에 연결된 압력 챔버(11)를 포함하는 4개의 토출 기구부(15)를 4개로 분할하고, 토출 기구부(15) 각각을 시분할 방식으로 구동한다. 따라서, 구동 유닛(5)은 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 4개의 압력 챔버(11)에 대응하는 압전 소자(23)를 상이한 타이밍에서 구동한다. 이 경우, 유출 공급로(17)에는 토출구(12a 내지 12d)에 대응하는 압력 챔버(11) 2개씩 연결된다. 따라서, 하나의 유출 공급로(17)에 연결된 복수의 압력 챔버(11) 중 2개의 압력 챔버(11)에 대응하는 압전 소자(23)가 동시에 구동된다. 그러나, 유출 유로(14)는 비교적 유동 저항이 크고, 토출 기구부(15) 사이에서 간섭이 발생하기 어렵다. 따라서, 하나의 유출 공급로(17)에 연결된 2개의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)가 동시에 구동되는 경우에도, 토출 상태는 변동되기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 유출 공급로(17)의 크기를 크게 하고 유입 공급로(16)보다 유출 공급로(17)에 더 많은 토출 기구부(15)를 연결함으로써, 유출 공급로(17) 내의 유동 저항이 감소되어 유출 공급로(17)에서의 유체의 유동을 증진시킨다.

또한, 본 실시예에서, Y 방향으로 연속 배열된 4개(적어도 r 개)의 토출구(12)에 대응하는 압전 소자(23)가 상이한 타이밍에서 구동된다. 따라서, 구동 순서에 의해 발생되는 토출 상태의 변동으로 인해 기록 화상에 발생하는 농도 불균일을 억제할 수 있다.

본 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)에서도, 토출구(12)는 제1 실시예와 유사하게 배열되는 점에 유의한다. 즉, 다른 토출구(12)의 X 방향의 위치는 대략 An으로 규정되고, 다른 토출구(12)의 Y 방향의 위치는 대략 A(m+b) (0≤b<1)로 규정된다. 이 경우, 하나의 유입 공급로(16)에 연결된 압력 챔버(11)에 대응하는 토출구(12)의 전체 b값은 서로 상이하다. 또한, Y 방향으로 서로 인접한 적어도 r 개(4개)의 토출구(12)(점선으로 둘러싸인 토출구(12a 내지 12d) 참조)는 X축에 투영될 때 연속하도록 배열되고, 각각의 토출구(12)는 상이한 b값을 갖는다.

제6 실시예

도 11은 본 발명의 제6 실시예에 따르는 액체 토출 헤드(7)의 주 구성의 도면이다.

본 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 20개의 압력 챔버(11)가 유입 유로(13)를 통해 하나의 유입 공급로(16)에 연결된다. 또한, 20개의 압력 챔버(11)가 유출 유로(14)를 통해 하나의 유출 공급로(17)에 연결된다.

또한, 예를 들어, a에 대응하는 토출구(12)와 o에 대응하는 토출구(12) 사이의 Y 방향 거리, g에 대응하는 토출구(12)와 a에 대응하는 토출구(12) 사이의 Y 방향 거리, h에 대응하는 토출구(12)와 b에 대응하는 토출구(12) 사이의 Y 방향 거리는 A(5+0.7)이다. Y 방향에서 서로 인접한 압력 챔버(11)에 대응하는 토출구(12) 사이의 Y 방향 거리는 모두 A(5+0.7)이다. 또한, Y 방향에서 서로 인접한 압력 챔버(11)에 대응하는 토출구(12) 사이의 X 방향의 거리는 모두 A이다.

또한, 유입 공급로(16) 또는 유출 공급로(17)가 그 사이에 개재된 상태로 X 방향으로 서로 대향된 위치의 토출구(12)들 사이, 예를 들어 a에 대응하는 토출구(12)와 h에 대응하는 토출구(12)의 사이의 간격은 각각, X 방향에서 40A이고, Y 방향에서 0.35A이다.

구동 유닛(5)은 도 11에 도시된 a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s, 및 t의 순서대로, 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)를 구동한다. 따라서, 본 실시예에서도, 하나의 공급로에 연결된 복수의 압력 챔버(11)의 압전 소자(23)는 동시에 구동되지 않는다. 따라서, 공급로의 크기가 비교적 크더라도, 토출 기구부(15) 사이의 간섭(크로스토크)이 감소될 수 있다. 본 실시예에서, 다수의 압력 챔버(11)가 유입 공급로(16) 및 유출 공급로(17)를 통해 동일한 압력 챔버(11)에 연결되는 점을 유의한다. 따라서, 크로스토크의 영향을 분산하는 효과가 적다. 그러나, 공급로의 크기를 크게 할 수 있고, 따라서 공급로의 유동 저항을 감소시켜 크로스토크를 비교적 작게 할 수 있다.

상술한 실시예에서, 하나의 압력 챔버(11)에 2개의 유로(유입 유로(13) 및 유출 유로(14))가 설치되는 경우가 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하나의 압력 챔버(11)에 오직 하나의 유로가 설치될 수 있다. 이 경우, 공급로로서, 유입 공급로(16)만 필요하고, 압력 챔버(11)는 하나의 유로를 통해 유입 공급로(16)에 연결된다.

상술한 실시예에서, 토출 헤드(7)를 통해 액체를 토출함으로써 기록지(1)에 기록을 수행하도록 구성된 디바이스가 예로서 설명되었으나, 본 발명은 예를 들어 수지 기판 등에 전도성 액체로 패턴을 형성하여 배선 패턴을 형성하도록 구성된 제조 장치에도 적용될 수 있다. 상술한 경우, 본 발명은 토출 헤드(7)가 액체 토출 장치(10)에 고정된 상태로 기록체가 이동되면서 액체를 토출하도록 구성된 디바이스에 의해 예시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 예를 들어 액체 토출 헤드(7)가 기록체에 대해 이동하면서 기록을 수행하도록 구성된 일련의 액체 토출 장치에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 토출 상태의 변동이 억제될 수 있다.

본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형 및 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (16)

1. 액체 토출 헤드, 이동 유닛, 및 구동 유닛을 포함하는 액체 토출 장치이며,
   상기 액체 토출 헤드는,
   기판과,
   상기 기판의 제1 면측에 2차원으로 설치된 복수의 압력 챔버와,
   토출구와, 상기 토출구를 통해 액체를 토출하도록 구성된 압력 생성 유닛과, 상기 압력 챔버에 연결된 유로로서, 상기 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 토출구, 압력 생성 유닛 및 유로와,
   상기 기판의 제2 면측에 설치된 공통 액체 챔버, 및
   상기 복수의 압력 챔버 중 인접하는 압력 챔버들 사이에 설치되며 상기 공통 액체 챔버에 연결되는 복수의 공급로를 포함하고,
   상기 이동 유닛은 상기 액체 토출 헤드 및 기록체를 상대적으로 이동시키도록 구성되고,
   상기 구동 유닛은 상기 압력 생성 유닛을 구동시키도록 구성되고,
   상기 공급로에 인접한 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 유로는 상기 공급로에 연결되고,
   상기 구동 유닛은 상기 공급로에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력하는, 액체 토출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공급로에 연결된 상기 유로를 갖는 상기 압력 챔버는 상기 공급로의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형의 꼭지점에 설치되는, 액체 토출 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 공통 액체 챔버는 제1 공통 액체 챔버 및 제2 공통 액체 챔버를 포함하고,
   상기 복수의 공급로는 상기 제1 공통 액체 챔버에 연결된 제1 공급로 및 상기 제2 공통 액체 챔버에 연결된 제2 공급로를 포함하고,
   상기 액체 토출 헤드는, 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 대응하여 설치되는, 상기 제1 공급로에 연결된 제1 유로 및 상기 제2 공급로에 연결된 제2 유로를 더 포함하고,
   상기 제1 공급로에 연결된 상기 제1 유로를 갖는 상기 압력 챔버는 상기 제1 공급로의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형의 꼭지점에 설치되고,
   상기 제2 공급로에 연결된 상기 제2 유로를 갖는 상기 압력 챔버는 상기 제2 공급로의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형의 꼭지점에 설치되고,
   상기 제1 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버는 상기 제2 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버와 상이하고,
   상기 구동 유닛은 상기 제1 공급로에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력하고, 상기 제2 공급로에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력하는, 액체 토출 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 복수의 토출구가 설치되는 평면을 X-Y 평면으로 하고, 상기 액체 토출 헤드 및 상기 기록체가 상대적으로 이동되는 방향을 Y 방향으로 하고, A를 상수로 하고, n 및 m을 정수로 하고, 상기 복수의 토출구 중 하나를 원점으로 하는 경우, 상기 복수의 토출구의 X 방향의 위치는 An으로 각각 규정되고, 상기 복수의 토출구의 Y 방향의 위치는 A(m+b)(여기서, 0≤b<1)로 각각 규정되고,
   상기 복수의 공급로 중 하나에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 상기 토출구의 위치를 규정하는 b의 값은 서로 상이하고,
   상기 기록체의 상대 이동 속도를 v로 하고, 상기 복수의 공급로 중 하나에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 토출구의 Y 방향의 위치를 규정하는 b의 값의 상기 토출구 사이에서의 차이를 Δb로 하고, 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 구동 신호를 출력하는 타이밍 차이를 Δt로 하는 경우, Δt는 Δt=A×Δb/v로 규정되는, 액체 토출 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 복수의 토출구가 설치되는 평면을 X-Y 평면으로 하고, 상기 액체 토출 헤드 및 상기 기록체가 상대적으로 이동되는 방향을 Y 방향으로 하는 경우, X 방향에서 상기 공급로를 개재한 짝수 개의 압력 챔버의 각각에 대응하는 유로는 상기 공급로에 연결되고,
   상기 구동 유닛은 상기 공급로에 연결된 상기 짝수 개의 압력 챔버에 각각 대응하는 압력 생성 유닛을 X 방향으로 교호식으로 구동시키는, 액체 토출 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 공급로에 인접한 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 유로는 상기 공급로에 연결되고,
   상기 구동 유닛은 1회 토출 주기 내에 p 종류 이상의 구동 신호의 출력 타이밍을 갖고, 상기 공급로에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력하고,
   상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 복수의 토출구가 설치되는 평면을 X-Y 평면으로 하고, 상기 액체 토출 헤드 및 상기 기록체가 상대적으로 이동되는 방향을 Y 방향으로 하는 경우, 상기 구동 유닛은 X축 상에 투영될 때 연속 배열되는 p개 이상의 토출구에 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력하는, 액체 토출 장치.
7. 제6항에 있어서,
   A를 상수로 하고, n 및 m을 정수로 하고, 상기 토출구 중 하나를 원점으로 하는 경우, 상기 복수의 토출구의 X 방향의 위치는 An으로 각각 규정되고, 상기 복수의 토출구의 Y 방향의 위치는 A(m+b)(여기서, 0≤b<1)로 각각 규정되고,
   상기 공급로에 연결된 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 토출구의 Y 방향의 위치를 규정하는 b의 값은 서로 상이하고,
   상기 기록체의 상대 이동 속도를 v로 하고, 상기 공급로에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 토출구에 대한 b의 값의 상기 토출구 사이에서의 차이를 Δb로 하고, 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 구동 신호를 출력하는 타이밍 차이를 Δt로 하는 경우, Δt는 Δt=A×Δb/v로 규정되는, 액체 토출 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 공통 액체 챔버는 제1 공통 액체 챔버 및 제2 공통 액체 챔버를 포함하고,
   상기 복수의 공급로는 상기 제1 공통 액체 챔버에 연결된 제1 공급로 및 상기 제2 공통 액체 챔버에 연결된 제2 공급로를 포함하고,
   상기 액체 토출 헤드는, 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 대응하여 설치되는, 상기 제1 공급로에 연결된 제1 유로 및 상기 제2 공급로에 연결된 제2 유로를 더 포함하고,
   상기 제1 공급로에 인접한 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 제1 유로는 상기 제1 공급로에 연결되고,
   상기 제2 공급로에 인접한 q 개의 압력 챔버에 각각 대응하는 제2 유로는 상기 제2 공급로에 연결되고,
   p 및 q 중 더 작은 값을 r로 하는 경우, 상기 구동 유닛은 1회의 토출 주기 내에 구동 신호의 r 종류 이상의 출력 타이밍을 갖고, 상기 공급로에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 r 종류 이상의 타이밍에서 구동 신호를 출력하고,
   상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 복수의 토출구가 설치되는 평면을 X-Y 평면으로 하고, 상기 액체 토출 헤드 및 상기 기록체가 상대적으로 이동되는 방향을 Y 방향으로 하는 경우, 상기 구동 유닛은 X축 상에 투영될 때 연속 배열되는 r 개 이상의 토출구에 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 상이한 타이밍에서 구동 신호를 출력하는, 액체 토출 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버는 상기 제2 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버와 상이한, 액체 토출 장치.
10. 제8항에 있어서,
    A를 상수로 하고, n 및 m을 정수로 하고, 상기 토출구 중 하나를 원점으로 하는 경우, 상기 복수의 토출구의 X 방향의 위치는 An으로 각각 규정되고, 상기 복수의 토출구의 Y 방향의 위치는 A(m+b)(여기서, 0≤b<1)로 각각 규정되고,
    상기 공급로에 연결된 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 토출구의 Y 방향의 위치를 규정하는 b의 값은 서로 상이하고,
    상기 기록체의 상대 이동 속도를 v로 하고, 상기 복수의 공급로 중 하나에 연결된 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 토출구의 Y 방향의 위치를 규정하는 b의 값의 상기 토출구 사이에서의 차이를 Δb로 하고, 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하는 상기 압력 생성 유닛에 구동 신호를 출력하는 타이밍 차이를 Δt로 하는 경우, Δt는 Δt=A×Δb/v로 규정되는, 액체 토출 장치.
11. 액체 토출 헤드이며,
    기판과,
    상기 기판의 제1 면측 상에 2차원으로 설치된 복수의 압력 챔버와,
    토출구와, 상기 토출구를 통해 액체를 토출하도록 구성된 압력 생성 유닛과, 상기 압력 챔버에 각각 연결되는 제1 유로 및 제2 유로로서, 상기 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 토출구, 압력 생성 유닛, 및 제1 유로 및 제2 유로와,
    상기 기판의 제2 면측 상에 설치되는, 제1 공통 액체 챔버 및 제2 공통 액체 챔버와,
    상기 복수의 압력 챔버 중 인접하는 압력 챔버들 사이에 설치되며 상기 제1 공통 액체 챔버에 연결되는 제1 공급로, 및
    상기 복수의 압력 챔버 중 인접하는 압력 챔버들 사이에 설치되며 상기 제2 공통 액체 챔버에 연결되는 제2 공급로를 포함하고,
    상기 제1 공급로에 인접한 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 대응하는 상기 제1 유로는 상기 제1 공급로에 연결되고,
    상기 제2 공급로에 인접한 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 대응하는 상기 제2 유로는 상기 제2 공급로에 연결되고,
    상기 제1 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버는 상기 제2 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버와 상이한, 액체 토출 헤드.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 공급로에 연결된 대응하는 제1 유로를 갖는 압력 챔버는 상기 제1 공급로의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형의 각각의 꼭지점에 설치되고,
    상기 제2 공급로에 연결된 대응하는 제2 유로를 갖는 압력 챔버는 상기 제2 공급로의 중심에 대응하는 중심을 갖는 사각형의 각각의 꼭지점에 설치되는, 액체 토출 헤드.
13. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 복수의 토출구가 설치되는 평면을 X-Y 평면으로 하고, 상기 액체 토출 헤드 및 기록체가 상대적으로 이동되는 방향을 Y 방향으로 하고, A를 상수로 하고, n 및 m을 정수로 하고, 상기 복수의 토출구 중 하나를 원점으로 하는 경우, 상기 복수의 토출구의 X 방향의 위치는 An으로 각각 규정되고, 상기 복수의 토출구의 Y 방향의 위치는 A(m+b)(여기서, 0≤b<1)로 각각 규정되고,
    상기 제1 공급로 및 상기 제2 공급로 중 하나에 연결되는 상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 상기 토출구의 위치를 규정하는 b의 값은 서로 상이한, 액체 토출 헤드.
14. 액체 토출 헤드이며,
    기판과,
    상기 기판의 제1 면측 상에 2차원으로 설치된 복수의 압력 챔버와,
    토출구와, 상기 토출구를 통해 액체를 토출하도록 구성된 압력 생성 유닛과, 상기 압력 챔버에 연결된 유로로서, 상기 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 토출구, 압력 생성 유닛 및 유로와,
    상기 기판의 제2 면측 상에 설치되는 공통 액체 챔버, 및
    상기 복수의 압력 챔버 중 인접하는 압력 챔버들 사이에 설치되며 상기 공통 액체 챔버에 연결되는 공급로를 포함하고,
    상기 공급로에 인접한 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 유로는 상기 공급로에 연결되고,
    상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 복수의 토출구가 설치되는 평면을 X-Y 평면으로 하고, 상기 액체 토출 헤드 및 기록체가 상대적으로 이동되는 방향을 Y 방향으로 하고, A를 상수로 하고, n 및 m을 정수로 하고, 상기 복수의 토출구 중 하나를 원점으로 하는 경우, 상기 복수의 토출구의 X 방향의 위치는 An으로 각각 규정되고, 상기 복수의 토출구의 Y 방향의 위치는 A(m+b)(여기서, 0≤b<1)로 각각 규정되고,
    상기 공급로에 연결되는 상기 복수의 압력 챔버에 대응하는 상기 토출구에 대한 b의 값은 서로 상이하고,
    X축 상에 투영될 때 연속 배열되는 p개 이상의 토출구는 상이한 b의 값을 갖는, 액체 토출 헤드.
15. 제14항에 있어서,
    상기 공통 액체 챔버는 제1 공통 액체 챔버 및 제2 공통 액체 챔버를 포함하고,
    상기 공급로는 상기 제1 공통 액체 챔버에 연결된 제1 공급로 및 상기 제2 공통 액체 챔버에 연결된 제2 공급로를 포함하고,
    상기 액체 토출 헤드는, 상기 복수의 압력 챔버 각각에 대응하여 설치되는, 상기 제1 공급로에 연결된 제1 유로 및 상기 제2 공급로에 연결된 제2 유로를 더 포함하고,
    상기 제1 공급로에 인접한 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 제1 유로는 상기 제1 공급로에 연결되고,
    상기 제2 공급로에 인접한 q 개의 압력 챔버에 각각 대응하는 제2 유로는 상기 제2 공급로에 연결되고,
    p 및 q 중 더 작은 값을 r로 하는 경우, 상기 제1 공급로에 연결된 p개의 압력 챔버에 각각 대응하는 토출구의 각각에 대한, 그리고 상기 제2 공급로에 연결된 q 개의 압력 챔버에 각각 대응하는 토출구의 각각에 대한 b의 값은 r 개 이상의 종류가 있고,
    X축에 투영될 때 연속 배열되는 r 개 이상의 토출구는 상이한 b의 값을 갖는, 액체 토출 헤드.
16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버는 상기 제2 공급로를 통해 상기 복수의 압력 챔버의 각각에 연결되는 압력 챔버와 상이한, 액체 토출 헤드.

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