KR20230141500A

KR20230141500A - 액체 토출 헤드

Info

Publication number: KR20230141500A
Application number: KR1020230035653A
Authority: KR
Inventors: 아키코 함무라; 요시유키 나카가와; 다쿠로 야마자키; 아츠시 데라니시
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2023-03-20
Publication date: 2023-10-10
Also published as: US20230311499A1; EP4253055A1

Abstract

액체 토출 헤드는, 토출구의 열인 토출구 열; 토출구에 각각 대응하고 토출구와 연통하는 복수의 압력 챔버; 압력 챔버와 연통하는 개별 공급 유로 및 개별 회수 유로; 압력 챔버와 연통하는 개별 공급 유로의 면과는 반대 측의 개별 공급 유로의 면과 연통하는 공통 공급 유로; 압력 챔버와 연통하는 개별 회수 유로의 면과는 반대 측의 개별 회수 유로의 면과 연통하는 공통 회수 유로; 및 공통 공급 유로 또는 공통 회수 유로 중 적어도 하나의 일부의 벽을 형성하는 댐퍼 부재를 포함한다. 공통 공급 유로 및 공통 회수 유로는, 토출구 열을 따르는 제1 방향으로 연장되도록 형성되고, 토출구 열에 대해 교차하는 제2 방향으로 나란히 배치된다.

Description

액체 토출 헤드{LIQUID EJECTION HEAD}

본 개시내용은 액체 토출 헤드에 관한 것이다.

액체를 토출하는 액체 토출 헤드에서는, 액체의 토출에 수반하여 압력 변동이 발생하고 이 압력 변동이 액체 유로를 통해서 다른 압력 챔버에 전파되어 토출 특성에 영향을 미치는 크로스토크라고 불리는 현상이 발생한다. 크로스토크는, 토출 속도 또는 토출 체적의 변동을 야기하고, 화상에 악영향을 미칠 수 있다.

이러한 크로스토크를 억제하는 방법으로서, 액체 유로에 댐퍼를 제공하여 압력을 흡수하는 구성이 알려져 있다. 충분한 크로스토크 억제 효과를 달성하기 위해서는, 댐퍼의 영역을 충분히 넓게 하는 것이 요구된다. 또한, 최근 수년간, 액체 토출 헤드의 토출구는 고화질을 얻기 위해서 조밀해지는 것이 요구된다. 토출구를 더 조밀하게 배치할수록, 크로스토크의 영향은 커지고, 댐퍼 영역이 더 넓어지는 것이 요구된다.

일본 특허 공개 공보 제2019-155909호(이하, 문헌 1이라 함)는, 기판의 길이 방향으로 토출구가 배열되어서 토출구 열을 형성하는 액체 토출 헤드를 개시하고 있다. 또한, 각각의 토출구에 대해 직사각형 압력 챔버가 제공된다. 각각의 압력 챔버에는, 개별 공급 유로와 개별 회수 유로가 배치된다. 개별 공급 유로 및 개별 회수 유로는 분기된 공통 공급 유로 및 분기된 공통 회수 유로와 연통한다. 문헌 1에서, 분기된 공통 공급 유로 및 분기된 공통 회수 유로는 기판의 횡방향으로 연장된다. 또한, 분기된 공통 공급 유로 및 분기된 공통 회수 유로는 토출구 열이 연장되고 있는 기판의 길이 방향에서 교호식으로 배치된다. 문헌 1에서는, 이들 분기된 유로의 벽의 일부가 댐퍼가 되고 압력 챔버로부터의 압력을 흡수해서 크로스토크를 억제한다.

문헌 1에 개시되어 있는 구성에서는, 댐퍼의 길이는 댐퍼가 기판의 횡방향으로 연장되기 때문에 제한된다. 이는 충분한 댐핑 효과가 달성될 수 없고 따라서 크로스토크 억제 효과가 낮아지는 문제를 초래한다. 또한, 문헌 1에서는, 개별 유로는 대응하는 분기된 공통 유로와 연통하고, 따라서 압력 챔버는 그 길이 방향이 기판의 길이 방향으로 배향된 상태로 배치된다. 이는 기판의 길이 방향에서 토출구 밀도가 높아지게 토출구를 배치하는 것을 어렵게 만든다.

본 발명의 일 양태에 따른 액체 토출 헤드는, 액체를 토출하도록 구성되는 토출구; 복수의 상기 토출구의 열인 토출구 열; 상기 복수의 토출구에 각각 대응하고 상기 토출구와 연통하는 복수의 압력 챔버; 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하고 상기 압력 챔버와 연통하는 복수의 개별 공급 유로; 상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하고 상기 압력 챔버와 연통하는 복수의 개별 회수 유로; 상기 복수의 개별 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로로서, 상기 공통 공급 유로는 상기 압력 챔버와 연통하는 상기 개별 공급 유로의 면과는 반대 측의 상기 개별 공급 유로의 면과 연통하는, 공통 공급 유로; 상기 복수의 개별 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로로서, 상기 공통 회수 유로는 상기 압력 챔버와 연통하는 상기 개별 회수 유로의 면과는 반대 측의 상기 개별 회수 유로의 면과 연통하는, 공통 회수 유로; 및 상기 공통 공급 유로 또는 상기 공통 회수 유로 중 적어도 하나의 일부의 벽을 형성하는 댐퍼 부재를 포함하고, 상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로는 상기 토출구 열을 따르는 제1 방향으로 연장되도록 형성되며, 상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로는 상기 토출구 열에 대해 교차하는 제2 방향으로 나란히 배치된다.

본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 기록 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 액체 토출 헤드를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 액체 토출 기판을 설명하는 도면이다.
도 4는 액체 토출 기판에서의 유로 부분을 설명하는 평면도이다.
도 5는 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.
도 6은 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.
도 7은 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.
도 8은 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.
도 9는 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.
도 11은 미소 연통부의 높이 대 저항비를 도시하는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다.

첨부 도면을 참조하여 본 개시내용의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는 본 개시내용을 한정하는 것이 아니고, 이하의 실시형태에서 설명되는 특징의 조합 모두가 본 개시내용에 의해 제공되는 해결수단에 반드시 필수적인 것은 아니라는 것에 유의한다.

<< 제1 실시형태>>

이하, 도면을 참조하여 제1 실시형태에 따른 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치를 설명한다. 본 실시형태에서는, 잉크를 토출하는 액체 토출 헤드 및 잉크젯 기록 장치를 예로서 설명하지만, 본 실시형태는 이 예에 한정되는 것은 아니다. 본 개시내용에 따른 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는, 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖는 팩시밀리, 및 프린터 유닛을 갖는 워드프로세서 같은 장치 및 각종 처리 장치를 조합한 산업 기록 장치에 적용가능하다. 예를 들어, 본 개시내용에 따른 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치는 바이오칩 제작 및 전자 회로 인쇄 같은 용도에서 사용가능하다. 또한, 토출되는 액체는 잉크에 한정되지 않는다.

<기록 장치의 일반적인 설명>

도 1은 본 실시형태의 액체 토출 장치의 일 예를 나타내는 기록 장치(101)를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1의 기록 장치(101)는, 기록 매체(111)를 한번에 이동시키면서 기록 매체(111)에 대하여 화상을 기록하는 원-패스 액체 토출 헤드 모듈(1)(이하, "액체 토출 헤드(1)"로 지칭함)을 갖는다. 기록 매체(111)의 전체 폭에 걸친 액체 토출 헤드(1)의 측면에 토출구("노즐"이라고도 칭함)가 배열되어 있다. 본 실시형태의 액체 토출 헤드(1)는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 및 블랙(K)의 4색을 지원하는 헤드이다. 더 상세하게는, 액체 토출 헤드(1)는, 시안(C) 잉크를 위한 액체 토출 헤드(1Ca, 1Cb) 및 마젠타(M) 잉크를 위한 액체 토출 헤드(1Ma, 1Mb)를 포함한다. 액체 토출 헤드(1)는, 옐로우(Y) 잉크를 위한 액체 토출 헤드(1Ya, 1Yb) 및 블랙(K) 잉크를 위한 액체 토출 헤드(1Ka, 1Kb)를 더 포함한다. 기록 매체(111)는 반송 유닛(110)에 의해 화살표 A의 방향으로 반송되고, 액체 토출 헤드(1)에 의해 그 위에 기록이 행해진다. 도 1에 나타내는 기록 장치(101)는 일례에 지나지 않고, 임의의 형태의 하나 이상의 액체 토출 헤드(1)를 그 위에 탑재가능하게 구성될 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, 기록 장치(101)는, 1종류만의 액체 토출 헤드 또는 4종류 이외의 복수 종류의 액체 토출 헤드를 가질 수 있다.

<액체 토출 헤드의 구성>

도 2a 내지 도 2c는 본 실시형태에서의 액체 토출 헤드(1)를 설명하는 도면이다. 도 2a는 도 1에 나타내는 색 중 어느 하나를 위한 액체 토출 헤드(1)의 사시도이다. 액체 토출 헤드(1)는 헤드 본체(4)를 갖는다. 헤드 본체(4)에는, 복수의 액체 토출 기판(2)이 배치된다(도 2a에서는 4개의 액체 토출 기판(2)이 배치된다). 각각의 액체 토출 기판(2)은 복수의 토출구(3)를 포함한다. 액체 토출 헤드(1)로부터 토출되는 잉크는, 잉크 탱크(도시되지 않음)로부터 헤드 본체(4)의 공통 공급구(도시되지 않음)를 통해서 액체 토출 기판(2)에 공급된다. 액체 토출 기판(2)은, X 방향으로 연장되는 토출구(3)의 열의 단부가 Y 방향에서 볼 때 서로 겹치도록 배치되어 있다. 이렇게 액체 토출 기판(2)을 배치함으로써, 긴 토출구 열에 의한 기록을 가능하게 한다.

도 2b는 액체 토출 기판(2)을 토출구(3) 측으로부터 본 도면이다. 도 2c는 액체 토출 기판(2)을 토출구(3) 측과는 반대 측으로부터 본 도면이다. 액체 토출 기판(2)은 복수의 기판으로 구성된다. 도 2b에 나타내는 바와 같이, 액체 토출 기판(2)은 토출구 형성 기판(201)을 포함한다. 토출구 형성 기판(201)에는 토출구(3)가 형성되어 있다. 토출구(3)는, 액체 토출 기판(2)(토출구 형성 기판(201))의 길이 방향(X 방향, 제1 방향)을 따라 배치되고, 토출구 열을 형성한다. 토출구 형성 기판(201)에는, 기판의 길이 방향으로 연장되는 이러한 복수의 토출구 열이, 토출구 열을 따르는 방향에 대해 교차하는 방향, 즉 기판의 횡방향(Y 방향, 제2 방향)으로 나란히 배치된다. 도 2c에 나타내는 바와 같이, 액체 토출 기판(2)의, 토출구(3)가 형성되어 있는 측의 반대 측에는, 유로 형성 기판(204)이 제공된다. 유로 형성 기판(204)에는 복수의 연결 유로(15)가 형성된다. 본 실시형태의 각각의 액체 토출 헤드(1)는 잉크를 그를 통해 순환시키도록 구성된다. 유로 형성 기판(204)에 형성된 연결 유로(15)를 통해서 액체 토출 기판(2)에 잉크가 공급되고 그로부터 잉크가 회수된다. 액체 토출 기판(2)에 공급된 잉크는, 기판 내부의 유로를 통과하고, 토출구(3)로부터 토출되어 기록 매체(111)에 부여된다. 헤드 본체(4)에는, 토출구(3)로부터의 토출에 필요한 전력 및 신호를 공급하기 위한 전기 기판(도시되지 않음)이 배치되어 있다. 이 전기 기판은 배선(도시되지 않음)에 의해 각각의 액체 토출 기판(2) 상의 단자(10)에 연결된다. 도 2a 내지 도 2c에서 설명되는 예 또한 본 실시형태의 일례에 지나지 않고, 액체 토출 헤드(1)는 임의의 형태로 구성될 수 있다는 것에 유의한다.

<액체 토출 기판의 구성>

도 3a 및 도 3b는 본 실시형태의 액체 토출 기판(2)을 설명하는 도면이다. 도 3a는 도 2b에서의 IIIA-IIIA 선을 따른 단면도를 도시하는 도면이다. 도 3b는 도 3a의 일부 토출구 및 그 주변의 확대도이다.

본 실시형태의 각각의 액체 토출 기판(2)은, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 복수의 기판의 적층 구조로서 형성된다. 구체적으로는, 액체 토출 기판(2)은 토출구 형성 기판(201), 진동 기판(202), 액체 공급 기판(203), 유로 형성 기판(204) 및 댐퍼 기판(302)의 5개의 기판을 갖는다. 유로 형성 기판(204)과 액체 공급 기판(203) 사이에, 댐퍼 부재(300)를 갖는 댐퍼 기판(302)을 부착함으로써 액체 토출 기판(2)이 형성된다.

도 3b를 사용해서 더 상세하게 설명한다. 액체 토출 기판(2)에는, 토출구(3)와 연통하는 압력 챔버(5)가 형성된다. 각각의 토출구(3)에 대하여 압력 챔버(5)가 형성된다. 또한, 진동 기판(202)에 의해 형성되는, 각각의 압력 챔버(5)의 변형가능한 벽에 압전 소자(6)가 제공된다. 압전 소자(6)는, 진동 기판(202)을 변형시킴으로써 압력 챔버(5)의 액체를 가압하고 토출구(3)로부터 잉크를 토출시킬 수 있다.

액체 공급 기판(203)에는, 압력 챔버(5)와 연통하는 개별 공급 유로(7) 및 개별 회수 유로(8)가 각각 압력 챔버(5)마다 형성된다. 잉크는, 개별 공급 유로(7)로부터 압력 챔버(5)에 공급되고, 토출구(3)로부터 토출된다. 잉크 중 일부는 압력 챔버(5)로부터 개별 회수 유로(8)로 흐를 수 있다. 복수의 개별 공급 유로(7)는 댐퍼 기판(302)에 형성된 제1 공통 공급 유로(17)와 각각 연통한다. 복수의 개별 회수 유로(8)는 댐퍼 기판(302)에 형성된 제1 공통 회수 유로(18)와 각각 연통하고 있다. 개별 공급 유로(7)에 대면하는, 제1 공통 공급 유로(17)의 벽은 댐퍼 부재(300)에 의해 형성된다. 개별 공급 유로(7)에 대향하는 위치에 댐퍼 영역(301)이 제공된다. 개별 회수 유로(8)에 대향하는, 제1 공통 회수 유로(18)의 벽은 댐퍼 부재(300)에 의해 형성된다. 개별 회수 유로(8)에 대향하는 위치에 댐퍼 영역(301)이 제공된다. 댐퍼 영역(301)은, 댐퍼 부재(300)가 형성되어 있는 벽에 의한 영역이며, 유로 형성 기판(204)에 오목한 공간을 형성하는 영역이다. 압력 변동이 발생하는 경우, 댐퍼 부재(300)는 유로 형성 기판(204)에 제공된 오목한 공간을 사용해서 압력을 흡수할 수 있다. 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)는 액체 토출 기판(2)의 길이 방향으로 연장된다. 또한, 복수의 제1 공통 공급 유로(17) 및 복수의 제1 공통 회수 유로(18)가 액체 토출 기판(2)의 횡방향으로 교호식으로 형성된다.

제1 공통 공급 유로(17)는 유로 형성 기판(204)에 형성된 제2 공통 공급 유로(27)와 각각 연통한다. 제2 공통 공급 유로(27)에는 복수의 연결 유로(15)가 형성된다. 이 연결 유로(15)를 통해서 액체 토출 기판(2)의 외부로부터 잉크가 공급된다. 제1 공통 회수 유로(18)는 유로 형성 기판(204)에 형성된 제2 공통 회수 유로(28)와 각각 연통한다. 제2 공통 회수 유로(28)에는 복수의 연결 유로(15)가 형성된다. 이 연결 유로(15)를 통해서 잉크가 액체 토출 기판(2)의 외부로 회수된다. 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)는 액체 토출 기판(2)의 길이 방향으로 연장된다. 또한, 복수의 제2 공통 공급 유로(27) 및 복수의 제2 공통 회수 유로(28)는 액체 토출 기판(2)의 횡방향으로 교호식으로 형성된다. 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 각각의 제1 공통 공급 유로(17) 및 대응하는 제2 공통 공급 유로(27)는 함께 공통 공급 유로를 형성한다. 마찬가지로, 각각의 제1 공통 회수 유로(18) 및 대응하는 제2 공통 회수 유로(28)는 함께 공통 회수 유로를 형성한다.

토출구 형성 기판(201), 진동 기판(202), 액체 공급 기판(203), 유로 형성 기판(204) 및 댐퍼 기판(302)은 각각 실리콘 기판 등일 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 기판이 별개의 기판인 예를 설명했지만, 기판은 별개의 기판으로 한정되는 것은 아니다. 댐퍼 부재(300)는 탄성 부재로 만들어진다. 예를 들어, 폴리이미드 또는 폴리아미드와 같은 수지 재료를 사용할 수 있다. 댐퍼 부재(300)에 개구를 형성하는 방법은 건식 에칭을 포함한다. 댐퍼 부재가 감광성 수지인 경우에는, 노광에 의한 패터닝이 채용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 각각의 액체 토출 기판(2)은, 토출구(3)가 내부에 형성되어 있는 제1 기판(토출구 형성 기판(201)); 압력 챔버(5)가 내부에 형성되어 있는 제2 기판(진동 기판(202)); 및 개별 공급 유로(7) 및 개별 회수 유로(8)가 내부에 형성되어 있는 제3 기판(액체 공급 기판(203))을 갖는다. 액체 토출 기판(2)은, 댐퍼 부재(300)를 포함하고, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)가 내부에 형성되어 있는 제4 기판(댐퍼 기판(302)); 및 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)가 내부에 형성되어 있는 제5 기판(유로 형성 기판(204))을 더 갖는다. 또한, 제1 기판(토출구 형성 기판(201)), 제2 기판(진동 기판(202)), 제3 기판(액체 공급 기판(203)), 제4 기판(댐퍼 기판(302)), 및 제5 기판(유로 형성 기판(204))은 이 순서로 적층되어 있다.

유로 형성 기판(204)은 댐퍼 기판(302)에 적층되는 제1 면과 제1 면에 대향하는 제2 면을 갖는다. 또한, 유로 형성 기판(204)은 제1 면과 제2 면을 관통하는 관통 구멍(연결 유로(15)의 부분)을 갖는다. 또한, 유로 형성 기판(204)의 제1 면에는 댐퍼 영역(301)으로서 기능하는 오목부가 형성되어 있다. 관통 구멍과 오목부는 액체 토출 기판(2)의 횡방향(Y 방향)으로 교호식으로 배치된다.

<토출구의 배치 및 댐퍼의 배치>

도 4는 본 실시형태에서의 액체 토출 기판(2)에서의 유로 부분을 설명하는 평면도이다. 도 4는 액체 토출 기판(2)의 일부를 도시한다. 액체 토출 기판(2)의 길이 방향은 도면 시트의 평면의 좌우 방향(X 방향)이다. 액체 토출 기판(2)의 횡방향은 도면 시트의 평면의 상하 방향(Y 방향)이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 토출구(3)가 X 방향인 액체 토출 기판(2)의 길이 방향을 따라서 배치되고, 토출구 열을 형성한다. 이와 같이 형성된 복수의 토출구 열이 액체 토출 기판(2)의 횡방향(Y 방향)에 제공된다.

도 5는 본 실시형태에서의 토출구(3) 주위의 단면을 도시하는 도면이다. 도 5는 도 4의 V-V 선으로 나타내는 단면을 도시하는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 댐퍼 기판(302)의 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이에는, 댐퍼 기판(302)에 의해 형성되는 유로 격벽(16)이 제공된다. 댐퍼 기판(302)의 유로 격벽(16)은 접착층(19)에 의해 액체 공급 기판(203)에 부착되어 있다.

도 3a, 도 3b, 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)는 토출구 열을 따르는 방향(즉, 액체 토출 기판(2)의 길이 방향)으로 연장되도록 형성된다. 압력 챔버(5)와 연통하고 있는 개별 공급 유로(7)는 대응하는 제1 공통 공급 유로(17)를 통해서 대응하는 제2 공통 공급 유로(27)와 각각 연통한다. 압력 챔버(5)와 연통하고 있는 개별 회수 유로(8)는 대응하는 제1 공통 회수 유로(18)를 통해서 대응하는 제2 공통 회수 유로(28)와 각각 연통한다. 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)는 토출구 열을 따르는 방향으로 연장되도록 형성된다. 이는 각각의 토출구(3)에 대응하는 압력 챔버(5)가 그 횡방향에서 서로 인접하도록 토출구 열을 형성할 수 있게 한다. 따라서, 본 실시형태의 각각의 액체 토출 기판(2)에서는, 토출구(3)는 조밀하게 배치된다.

예를 들어, 도 4에서는, 압력 챔버(5)의 횡방향(도 4 중의 X 방향)의 길이가 110μm이며, 압력 챔버(5) 및 토출구(3)는 토출구 열의 형태로 150 dpi의 간격으로 배치된다. 이러한 토출구 열 중 4개는 압력 챔버(5)의 길이 방향(도 4의 Y 방향)으로 서로 오프셋되도록 그리고 압력 챔버(5)의 횡방향(도 4의 X 방향)으로 서로 오프셋되도록 배치된다. 이러한 배치는 기록 매체에 대해 600 dpi의 높은 토출구 밀도를 가능하게 한다. 본 실시형태에서는, 4개의 토출구 열을 배치해서 600 dpi를 달성한다. 대안적으로, 8개의 토출구 열을 배치해서 1200 dpi를 달성하도록 구성될 수 있다.

이와 같이 토출구(3)를 조밀하게 배치하는 경우, 각각의 압력 챔버(5)에서 발생하는 압력 변동이 다른 압력 챔버(5)로 전파되어 토출 특성에 영향을 미치는 크로스토크가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해서, 본 실시형태에서는, X 방향인 토출구 열을 따르는 방향으로 연장되는 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)의 벽에 댐퍼가 제공된다. 구체적으로는, 액체 토출 기판(2)의 길이 방향으로 연장되는 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)의 벽에 댐퍼 영역(301)이 제공되며, 벽은 길이 방향으로 연장된다. 이러한 방식으로, 기판의 횡방향으로 댐퍼 영역을 제공하는 경우에 비하여 댐퍼 영역(301)이 커지고, 따라서 압력을 충분히 흡수할 수 있다.

각각의 압력 챔버(5)에서 발생한 압력은 개별 공급 유로(7) 및 개별 회수 유로(8)를 통해서 다른 압력 챔버(5)에 압력에 전파된다. 이 때문에, 댐퍼 영역(301)은, 개별 공급 유로(7) 및 개별 회수 유로(8)에 대향하는 위치의, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)의 벽에 제공된다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 유로 형성 기판(204)에는, 댐퍼 영역(301), 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)가 토출구 열이 나란히 배치하는 방향(Y 방향)에서 서로 인접하게 배치된다. 도 4에 나타내는 예에서는, Y 방향의 가까운 측으로부터 제2 공통 회수 유로(28), 댐퍼 영역(301), 제2 공통 공급 유로(27), 댐퍼 영역(301) 등의 순서로 유로와 댐퍼 영역이 교호식으로 배치된다. 도 4의 예에서 토출구 열 사이의 간격은 대략 1 mm인 것으로 상정한다. 이 경우, 도 4의 Y 방향에서의 댐퍼 영역(301)의 길이를 0.5 mm로 설정하고 Y 방향에서의 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)의 길이를 0.3 mm로 설정함으로써, 각각의 댐퍼 영역과 각각의 인접한 공통 유로 사이의 간격은 0.1 mm가 될 수 있다. 즉, 토출구(3) 및 압력 챔버(5)를 조밀하게 배치하는 경우에도, 충분히 큰 사이즈의 댐퍼 영역(301)을 제공할 수 있다. 도 4에서, 토출구 열의 길이가 댐퍼 영역(301)의 길이 방향(X 방향)의 댐퍼 영역의 길이를 결정한다. 본 실시형태에서는, 토출구 열보다 길어지도록 댐퍼 영역(301)을 제공한다. 이는 토출구 열의 단부의 토출구(3)까지 크로스토크 억제 효과를 보장한다.

전술한 바와 같이, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)에 댐퍼 영역(301)이 제공된다. 그러나, 본 실시형태는 이 예에 한정되지 않는다. 도 8은 본 실시형태의 변형예를 도시하는 도면이다. 본 실시형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 공통 회수 유로(18)에만 댐퍼 영역(301)이 제공되고, 제1 공통 공급 유로(17)는 댐퍼 영역(301) 없이 더 좁게 형성될 수 있다. 댐퍼 영역(301)을 적어도 1군데에 제공함으로써 압력 흡수 효과가 얻어진다. 전술한 바와 같이 댐퍼 영역(301)을 제공하는 유로를 선택함으로써, 노즐을 더 조밀하게 배치할 수 있다. 또한, 댐퍼 영역(301)이 없는 제1 공통 공급 유로(17)를 좁게 하는 것은 횡방향(Y 방향)에서 기판의 크기를 감소시키고 따라서 기판 비용을 낮추기 때문에 유리하다. 한편, 댐퍼 영역의 수가 많을수록, 압력 흡수 효과는 높아진다. 따라서, 도 3a 내지 도 5에 도시되는 바와 같이 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18) 모두에 댐퍼 영역을 배치하는 것이 바람직하다. 도 3a, 도 3b 및 도 4에서는, 복수의 제1 공통 공급 유로(17), 복수의 제2 공통 공급 유로(27), 복수의 제1 공통 회수 유로(18), 및 복수의 제2 공통 회수 유로(28)가 제공되는 예를 설명했다. 그러나, 각각 적어도 하나만 제공되면 충분하다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 토출구(3)를 조밀하게 배치하면서 크로스토크를 억제할 수 있다. 따라서, 토출 특성을 안정화하고 더 높은 화질 및 더 높은 선명도의 화상을 얻는 것이 가능하다.

<< 제2 실시형태>>

제1 실시형태에서는, 댐퍼 기판(302)이 포함되고, 댐퍼 기판(302)에 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)가 형성되어 있는 예를 설명했다. 제2 실시형태에서는, 액체 공급 기판(203)에 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)가 형성되어 있는 예를 설명한다.

도 6은 본 실시형태의 토출구(3) 주위의 단면을 도시하는 도면이다. 도 6은, 도 5와 마찬가지로, 도 4의 V-V 선으로 나타내는 단면을 도시하는 도면이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서, 개별 공급 유로(7)는 액체 공급 기판(203)에 형성된 제1 공통 공급 유로(17)와 연통하고 있다. 개별 회수 유로(8)는 액체 공급 기판(203)에 형성된 제1 공통 회수 유로(18)와 연통하고 있다.

또한, 본 실시형태에서, 댐퍼 부재(300)는 유로 형성 기판(204)에 형성된다. 또한, 댐퍼 부재(300)는, 개별 공급 유로(7)에 대면하는, 액체 공급 기판(203)에 형성된 제1 공통 공급 유로(17)의 벽과, 개별 회수 유로(8)에 대면하는, 액체 공급 기판(203)에 형성된 제1 공통 회수 유로(18)의 벽을 형성한다. 본 실시형태에서는, 유로 형성 기판(204)에 댐퍼 부재(300)를 제공함으로써, 제1 실시형태에서 설명한 바와 같은 댐퍼 기판(302)을 생략할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태의 각각의 액체 토출 기판(2)은, 토출구(3)가 내부에 형성되어 있는 제1 기판(토출구 형성 기판(201)) 및 압력 챔버(5)가 내부에 형성되어 있는 제2 기판(진동 기판(202))을 갖는다. 또한, 액체 토출 기판(2)은, 개별 공급 유로(7), 개별 회수 유로(8), 제1 공통 공급 유로(17), 및 제1 공통 회수 유로(18)가 내부에 형성되어 있는 제3 기판(액체 공급 기판(203))을 갖는다. 또한, 액체 토출 기판(2)은 제2 공통 공급 유로(27) 및 제2 공통 회수 유로(28)를 갖는 제4 기판(유로 형성 기판(204))을 갖는다. 또한, 제1 기판(토출구 형성 기판(201)), 제2 기판(진동 기판(202)), 제3 기판(액체 공급 기판(203)), 및 제4 기판(유로 형성 기판(204))은 이 순서로 적층되어 있다.

액체 토출 기판(2)은 댐퍼 부재(300)를 갖는 기판을 부착함으로써 형성된다. 제1 실시형태에서는, 댐퍼 부재(300)를 갖는 댐퍼 기판(302)은 접착층(19)에 의해 액체 공급 기판(203)에 부착되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 댐퍼 부재(300)를 갖는 유로 형성 기판(204)이 액체 공급 기판(203)에 부착되어 있다. 본 실시형태에 따르면, 비용을 감소시키고 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다. 이하, 제1 실시형태의 예와 비교하면서 설명한다.

도 5에 나타내는 제1 실시형태의 예에서, 거리(D)는 개별 공급 유로(7)의 개구와 접착층(19) 사이의 거리를 나타낸다. 거리(D)는, 접착층(19)이 삐져나오는 경우 개별 공급 유로(7)의 개구를 폐쇄하지 않는 충분한 길이가 되는 것이 요구된다. 따라서, 접착층(19)과 그 삐져나옴 영역을 고려하여, 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)를 설계하는 것이 요구된다. 한편, 도 6에 나타내는 본 실시형태와 같이, 액체 공급 기판(203)에 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)를 형성하면, 개별 공급 유로(7) 및 개별 회수 유로(8)의 개구를 접착층(19)이 폐쇄할 가능성이 제거된다. 이에 의해 각각의 개별 유로 및 각각의 공통 유로를 원하는 설계로 형성할 수 있다. 또한, 댐퍼 기판(302)이 생략되기 때문에, 액체 토출 기판(2)의 형성 시에 접착되는 기판의 수가 감소된다. 기판의 수를 감소시킴으로써, 비용이 감소되고, 기판의 접착에 필요한 접착 비용이 감소되며, 전술한 바와 같이, 설계 자유도가 향상된다. 또한, 제1 실시형태에서 설명된 바와 같이, 댐퍼 영역(301)을 제공하는 유로를 선택함으로써, 노즐을 더 조밀하게 배치할 수 있다. 도 9는, 제2 실시형태에서 제1 공통 회수 유로(18)에만 댐퍼 영역(301)이 제공되고 제1 공통 공급 유로(17)는 댐퍼 영역(301) 없이 더 좁게 형성되는 구성을 도시하는 도면이다.

도 7은 본 실시형태의 변형예를 도시하는 도면이다. 도 7은, 토출구(3) 주위의 단면을 도시하는 도면이며, 도 4의 V-V 선으로 나타낸 단면을 도시하는 도면이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 미소한 구멍이 형성되어 있는 패턴을 제2 공통 공급 유로(27)와 제1 공통 공급 유로(17) 사이의 댐퍼 부재(300)의 영역에 형성할 수 있다. 이에 의해, 패턴이 형성된 댐퍼 부재(300)의 영역이 필터로서 기능하게 된다. 도 7의 예와 같이 공급 측에만 필터를 형성할 수 있다. 대안적으로, 배출 측의 제1 공통 회수 유로(18)와 제2 공통 회수 유로(28) 사이에도 댐퍼 부재(300)로 형성되는 필터를 형성할 수 있다. 도 7에 나타내는 변형예는 제2 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 제1 실시형태에서 설명한 바와 같은, 댐퍼 기판(302)을 사용해서 댐퍼 영역(301)을 형성하는 경우에도 변형예가 적용될 수 있다. 구체적으로, 도 5에 나타내는 구성에서, 제2 공통 공급 유로(27)와 제1 공통 공급 유로(17) 사이의 댐퍼 부재(300)의 부분에 패턴을 형성하여 필터링 기능을 부여할 수 있다. 유사하게, 도 5에 나타내는 구성에서, 제2 공통 회수 유로(28)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 댐퍼 부재(300)의 부분에 패턴을 형성하여 필터링 기능을 부여할 수 있다.

<제3 실시형태>

제1 실시형태에서는, 접착층(19)을 사용해서 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)를 서로 분리하는 유로 격벽(16)을 댐퍼 기판(302)에 접착하는 예를 설명했다. 제3 실시형태에서는, 유로 격벽(16)에 접착층(19)을 제공하지 않는 예를 설명한다.

도 10a 및 도 10b는 본 실시형태에서의 토출구(3) 주위의 단면을 도시하는 도면이다. 도 10a 및 도 10b는 연결 유로(15)를 통해 놓인 단면선을 따른 도면이다. 도 10a는 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)에 댐퍼 영역(301)이 제공되는 예를 나타낸다. 도 10b는, 제1 공통 회수 유로(18)에만 댐퍼 영역(301)이 제공되고, 제1 공통 공급 유로(17)는 댐퍼 영역(301) 없이 더 좁게 형성되는 예를 나타낸다.

도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 유로 격벽(16)에는 접착층(19)이 제공되지 않고, 거기에는 미소 연통부(20)가 제공된다. 이러한 구성에 의하면, 일반적인 접착층(19)을 사용해서 기판을 부착하는 경우와 달리, 유로 격벽(16)의 영역의 크기를 감소시킬 수 있다. 이는 다시 댐퍼 영역(301), 제1 공통 공급 유로(17), 및 제1 공통 회수 유로(18)의 영역의 크기를 증가시킬 수 있게 한다. 따라서, 댐퍼 영역(301)을 더 넓게 형성할 수 있으며, 이는 압력 흡수 효과를 더 향상시킬 것이다.

또한, 미소 연통부(20)를 통해서 제1 공통 공급 유로(17)로부터 제1 공통 회수 유로(18) 내로 잉크의 일부가 흐르게 된다. 이는, 미소 연통부(20)가 연결됨으로써 순환류(21)가 흐르기 어려운 댐퍼 영역(301) 상의 정체 영역에서의 정체를 감소시키는 추가적인 효과를 가져온다. 이는 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)의 기포 등이 순환류(21)에 의해 흐르는 것을 용이하게 한다.

또한, 미소 연통부(20)의 치수가 미리결정된 값보다 큰 경우, 미소 연통부(20)를 통해 흐르는 순환류가 커져서, 개별 공급 유로(7), 압력 챔버(5) 및 개별 회수 유로(8)를 통해 이 순서로 흐르는 순환류(21)가 작아진다. 따라서, 미소 연통부(20)의 치수는 작은 것이 바람직하고, 미소 연통부(20)의 유로 저항은 작은 것이 바람직하다. 도 11은 미소 연통부의 높이 대 저항비를 도시하는 그래프이다. 도 11에서는, 수평축이 미소 연통부(20)의 높이를 나타내고, 수직축이 미소 연통부(20)의 점성 저항과 토출구 유로(개별 공급 유로(7)로부터 압력 챔버(5)를 통한 개별 회수 유로(8)까지의 유로)의 점성 저항 사이의 비를 나타낸다. 저항비는 미소 연통부(20)를 통해 흐르는 잉크의 유량과 토출구 유로를 통해 흐르는 잉크 유량 사이의 비를 나타낸다. 미소 연통부(20)의 유로의 점성 저항은 토출구 유로의 점성 저항의 100배 이상이고, 바람직하게는 1000배 이상이다. 기판의 적층 방향에서의 미소 연통부(20)의 높이는 7μm 이하, 바람직하게는 3μm 이하이다.

상술한 미소 연통부(20)는 제2 실시형태에서 설명한 예에 유사하게 사용할 수 있다. 제2 실시형태에서는, 접착층(19)을 사용해서 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18)를 서로 분리하는 유로 격벽(16)을 유로 형성 기판(204)에 접착한다. 도 12a 및 도 12b는 제2 실시형태에서 설명한 구성에 본 실시형태를 적용하는 경우에서의 토출구 주위의 단면을 도시하는 도면이다. 도 12a 및 도 12b는, 도 10a 및 도 10b와 마찬가지로, 연결 유로(15)를 통해 놓인 단면선을 따른 도면이다. 도 12a는 댐퍼 영역(301)을 제1 공통 공급 유로(17) 및 제1 공통 회수 유로(18)에 제공하는 예를 나타낸다. 도 12b는, 제1 공통 회수 유로(18)에만 댐퍼 영역(301)을 제공하고, 제1 공통 공급 유로(17)는 댐퍼 영역(301) 없이 더 좁게 형성되는 예를 나타낸다. 도 12a 및 도 12b에 나타내는 바와 같이 제1 공통 공급 유로(17)와 제1 공통 회수 유로(18) 사이의 유로 격벽(16)에 접착층(19)을 제공하지 않고, 거기에 미소 연통부(20)가 제공되는 구성이 사용된다. 이 경우에도, 전술한 예와 유사한 유리한 효과를 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 댐퍼 영역(301)을 더 넓게 형성할 수 있다. 이는 압력 흡수 효과를 더 향상시킨다. 순환류(21)가 흐르기 어려운, 댐퍼 영역(301) 상의 정체 영역에서의 정체가 감소될 수 있다.

<<다른 실시형태>>

상기 실시형태에서는, 압력 챔버에 압력을 발생시키는 압력 발생 소자로서, 압전 소자를 예시적으로 설명했다. 압력 발생 소자로서 임의의 소자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 발열에 의한 기포의 발생에 의해 압력을 발생시키는 발열 소자를 사용할 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시형태를 참고하여 설명했지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

본 출원은 2022년 3월 30일에 출원된 일본 특허 출원 제2022-056336호 및 2022년 5월 19일에 출원된 일본 특허 출원 제2022-082418호의 이익을 주장하며, 이들은 그 전문에 본원에 참조로 원용된다.

Claims

액체 토출 헤드이며,
액체를 토출하도록 구성되는 토출구;
복수의 상기 토출구의 열인 토출구 열;
상기 복수의 토출구에 각각 대응하고 상기 토출구와 연통하는 복수의 압력 챔버;
상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하고 상기 압력 챔버와 연통하는 복수의 개별 공급 유로;
상기 복수의 압력 챔버에 각각 대응하고 상기 압력 챔버와 연통하는 복수의 개별 회수 유로;
상기 복수의 개별 공급 유로와 연통하는 공통 공급 유로로서, 상기 공통 공급 유로는 상기 압력 챔버와 연통하는 상기 개별 공급 유로의 면과는 반대 측의 상기 개별 공급 유로의 면과 연통하는, 공통 공급 유로;
상기 복수의 개별 회수 유로와 연통하는 공통 회수 유로로서, 상기 공통 회수 유로는 상기 압력 챔버와 연통하는 상기 개별 회수 유로의 면과는 반대 측의 상기 개별 회수 유로의 면과 연통하는, 공통 회수 유로; 및
상기 공통 공급 유로 또는 상기 공통 회수 유로 중 적어도 하나의 일부의 벽을 형성하는 댐퍼 부재를 포함하고,
상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로는 상기 토출구 열을 따르는 제1 방향으로 연장되도록 형성되며,
상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로는 상기 토출구 열에 대해 교차하는 제2 방향으로 나란히 배치되는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서,
상기 댐퍼 부재는, 상기 공통 공급 유로 또는 상기 공통 회수 유로 중 하나의 일부의 벽을 형성하는 액체 토출 헤드.
제1항에 있어서,
상기 댐퍼 부재는, 상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로의 일부의 벽을 형성하는 액체 토출 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상기 토출구 열은 상기 제2 방향으로 나란히 형성되며,
복수의 상기 공통 공급 유로 및 복수의 상기 공통 회수 유로가 제공되고 상기 제2 방향으로 교호식으로 배치되는 액체 토출 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개별 공급 유로 및 상기 개별 회수 유로는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 대해 교차하는 방향으로 연장되도록 형성되는 액체 토출 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 토출구 열의 길이는 상기 제1 방향에서의 상기 댐퍼 부재의 길이보다 작은 액체 토출 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 토출구가 내부에 형성되어 있는 제1 기판;
상기 압력 챔버가 내부에 형성되어 있는 제2 기판;
상기 개별 공급 유로 및 상기 개별 회수 유로가 내부에 형성되어 있는 제3 기판;
상기 댐퍼 부재를 포함하며, 상기 공통 공급 유로 및 상기 공통 회수 유로가 내부에 형성되어 있는 제4 기판; 및
제2 공통 공급 유로 및 제2 공통 회수 유로가 내부에 형성되어 있는 제5 기판으로서, 상기 제2 공통 공급 유로는 상기 공통 공급 유로와 연통하고, 상기 제2 공통 회수 유로는 상기 공통 회수 유로와 연통하는, 제5 기판을 포함하며,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판, 상기 제4 기판, 및 상기 제5 기판은 이 순서로 적층되는 액체 토출 헤드.
제7항에 있어서,
상기 제5 기판은,
상기 제4 기판에 적층되는 제1 면과 상기 제1 면과는 반대 측의 면인 제2 면을 관통하는 관통 구멍, 및
상기 제1 면에 형성된 오목부를 포함하며,
상기 관통 구멍 및 상기 오목부는 상기 제2 방향에서 나란히 배치되는 액체 토출 헤드.
제7항에 있어서,
상기 제3 기판과 상기 제4 기판 사이에 제공되는 접착층을 더 포함하는 액체 토출 헤드.
제9항에 있어서,
상기 접착층은, 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 유로 격벽에 미소 연통부를 제공하도록 형성되어 있는 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서,
상기 미소 연통부의 점성 저항은 상기 개별 공급 유로로부터 상기 압력 챔버를 통한 상기 개별 회수 유로까지의 유로의 점성 저항의 적어도 100배인 액체 토출 헤드.
제10항에 있어서,
상기 기판의 적층 방향에서의 상기 미소 연통부의 높이는 7μm 이하인 액체 토출 헤드.
제9항에 있어서,
상기 접착층은, 상기 제4 기판에서 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로를 분리하는 유로 격벽과 상기 제3 기판 사이에 제공되어 있는 액체 토출 헤드.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 토출구가 내부에 형성되어 있는 제1 기판;
상기 압력 챔버가 내부에 형성되어 있는 제2 기판;
상기 개별 공급 유로, 상기 개별 회수 유로, 상기 공통 공급 유로, 및 상기 공통 회수 유로가 내부에 형성되어 있는 제3 기판; 및
상기 댐퍼 부재를 포함하고, 제2 공통 공급 유로 및 상기 제2 공통 회수 유로가 내부에 형성되어 있는 제4 기판으로서, 상기 제2 공통 공급 유로는 상기 공통 공급 유로와 연통하고, 상기 제2 공통 회수 유로는 상기 공통 회수 유로와 연통하는, 제4 기판을 더 포함하며,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판, 및 상기 제4 기판은 이 순서로 적층되어 있는 액체 토출 헤드.
제14항에 있어서,
상기 제4 기판은,
상기 제3 기판에 적층되는 제1 면과 상기 제1 면과는 반대 측의 제2 면을 관통하는 관통 구멍, 및
상기 제1 면에 형성된 오목부를 포함하며,
상기 관통 구멍 및 상기 오목부는 상기 제2 방향에서 나란히 배치되는 액체 토출 헤드.
제15항에 있어서,
상기 제4 기판은 상기 제3 기판에 적층되는 상기 제1 면에 상기 댐퍼 부재를 포함하는 액체 토출 헤드.
제14항에 있어서,
상기 제3 기판과 상기 제4 기판 사이에 제공되는 접착층을 더 포함하는 액체 토출 헤드.
제17항에 있어서,
상기 접착층은, 상기 공통 공급 유로와 상기 공통 회수 유로 사이의 유로 격벽에 미소 연통부를 제공하도록 형성되어 있는 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서,
상기 미소 연통부의 점성 저항은, 상기 개별 공급 유로로부터 상기 압력 챔버를 통한 상기 개별 회수 유로까지의 유로의 점성 저항의 적어도 100배인 액체 토출 헤드.
제18항에 있어서,
상기 기판의 적층 방향에서의 상기 미소 연통부의 높이는 7μm 이하인 액체 토출 헤드.