KR960037291A - 액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 - Google Patents

액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기포 발생에 의해 엑체를 토출하는 액체 토출헤드에 있어서, 토출 출구와 유체 연통하는 제1액체 유동 통로와, 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체에 열을 가하는 발열 소자 및 발열 소자의 상류측으로부터 발열 소자에 따라 발열 소자 상방으로 액체를 공급하는 공급 통로를 구비한 제2액체 유동 통로와, 발열 소자에 대향 배치되어 발열 소자가 구동될 때 발생된 압력을 기초로 하여 제1액체 유동 통로의 측부로 변위되고 자유단을 갖는 가동 부재와, 제2액체 유동통로 내의 발열 소자 상방에서 액체를 유동시키는 안내 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액체 토출 헤드, 액체 토출 장치 및 액체 토출 방법.
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1A도 및 제1B도는 종래의 액체토출 헤드의 액체 유동 통로 구조를 설명하기 위한 도면, 제2A도 내지 제2D도는 본 발명의 토대로서의 액체 토출 원리를 설명하기 위한 도면, 제3도는 제2A도 및 제2B도의 액체 토출 헤드의 부분 절개 사시도, 제4도는 종래의 액체 토출 헤드에서의 기포로부터의 압력 전파를 설명하기 위한 도면.

Claims (78)

  1. 기포 발생에 의해 엑체를 토출하는 액체 토출 헤드에 있어서, 토출 출구와 유체 연통하는 제1액체 유동 통로와, 상기 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 액체에 열을 가하는 발열 소자 및 상기 발열 소자의 상류측으로부터 상기 발열 소자에 따라 상기 발열 소자 상방으로 액체를 공급하는 공급 퉁로를 구비한 제2액체 유동 통로와, 상기 발열 소자에 대향 배치되어 상기 발열 소자가 구동될 때 발생된 압력을 기초로 하여 제1액체 유동 통로의 측부로 변위되고 자유단을 갖는 가동 부재와, 상기 제2액체 유동 통로 내의 발열 소자 상방에서 액체를 유동시키는 안내 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안내 통로의 일부의 단면적은 상기 제1액체 유동 통로의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로가 복수개 제공되어 있고, 상기 제2액체 유동 통로의 한 단부는 다른 제2액체 유동 통로와 유체 연통하고 상기 제2액체 유동 통로의 다른 단부는 또 다른 제2액체 유동 통로와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로가 복수개 제공되어 있고, 상기 안내 통로는 상기 각 제2액체 유동 통로와 함께 유체 연통되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로 내의 액체를 유동시키는 강제 유동 수단이 상기 안내 통로의 일부에 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 강제 유동 수단은 펌프인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  7. 제1항에 있어서, 열 변환 수단이 상기 안내 통로에 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 열 변환 수단은 열을 방사하기 위해 상기 안내 통로내에서 유동하는 액체와 만나는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  9. 제7항에 있어서, 상기 열 변환 수단은 가열을 위해 상기 안내 통로 내에서 유동하는 액체와 만나는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  10. 제1항에 있어서, 막 비등에 의해 형성된 기포와는 다른 기포를 저장하는 기포 저장소가 상기 안내 통로에 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기포 저장소가 복수개의 구멍을 가진 필터부를 구비하고, 상기 필터부는 상기 안내 통로의 적어도 일부를 덮는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  12. 제1항에 있어서, 상기 액체를 공급하는 공급부가 상기 안내 통로에 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  13. 제1항에 있어서, 상기 액체는 상기 가동 부재의 변위에 의해 토출 출구를 향한 방향으로 상류측 보다는 하류측에서 상기 기포를 더욱 팽창시켜 토출되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로는 상기 발열 소자의 상류측에서 거의 편평하거나 완만하게 경사진 내벽을 갖는 액체 유동 통로이며, 상기 액체는 내벽을 따라 상기 발열 소자 상방으로 공급되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  15. 제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 판형으로 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 제1유동 통로와 제2유동 통로 사이에 배치된 격벽의 일부로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 격벽은 금속 재료, 수지 재료 또는 세라믹 재료로 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  18. 제1항에 있어서, 복수개의 상기 제1액체 유동 통로에 제1액체를 공급하기 위한 제1공통 액실과 복수개의 상기 제2액체 유동 통로에 제2액체를 공급하기 위한 제2공통 액실도 구비한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  19. 제1항에 있어서, 상기 기포는 상기 액체에 상기 발열 소자에 의해 발생된 열을 전달하여 일어나는 막비등 현상에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  20. 제1항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로 내에서 기포가 발생할 때 압력이 안내 통로로 전달되지 못하게 제한하기 위한 압력 흡수 기구를 포함하며, 상기 압력 흡수 기구는 상기 제2액체 유동 통로 내에 배치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  21. 제20항에 있어서, 상기 압력 흡수 기구는 밸브 및 상기 밸브의 회전을 조절하기 위한 조절부를 구비한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  22. 제20항에 있어서, 상기 압력 흡수 기구는 가요성 막으로 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  23. 제1항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로와 상기 안내 통로 사이에 목부도 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  24. 제1항에 있어서, 상기 제1액체 유동 통로에 공급된 액체는 상기 제2액체 유동 통로에 공급된 액체와 동일한 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  25. 제1항에 있어서, 상기 제1액체 유동 통로에 공급된 액체는 상기 제2액체 유동 통로에 공급된 액체와 다른 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  26. 제1항에 있어서, 상기 발열 소자는 전기 신호를 수신할 때 열을 발생하기 위한 발열 저항이이며, 상기 발열 저항기는 소자 기판 상에 배치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  27. 제26항에 있어서, 상기 소자 기판에는, 상기 발열 저항기에 전기 신호를 전달하기 위한 배성과, 상기 발열 저항기에 전기 신호를 선택적으로 공급하기 위한 기능 소자가 제공된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  28. 제1항에 있어서, 상기 제2유동 통로는 상기 발열 소자의 목부 상류 및 하류를 갖는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  29. 제1항에 있어서, 상기 발열 소자의 표면과 상기 가동 부재 사이의 거리는 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  30. 제1항에 있어서, 상기 토출 출구를 통해 토출된 액체는 잉크인 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  31. 제30항에 있어서, 상기 잉크는 상기 제1액체 유동 통로에 공급되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  32. 액체를 토출하기 위한 액체 토출 헤드에 있어서, 토출 출구와 유체 연통하는 제1액체 유동 통로와, 상기 액체를 토출하기 위해 기포를 발생시키는 에너지 발생 수단이 제공된 제2액체 유동 통로와, 상기 에너지 발생 수단의 기포 발생 영역에 마주보게 배치되며, 상기 기포의 압력을 기초로 하여 상기 제1액체 유동 통로의 측부로 변위되고 자유단을 가진 가동 부재와, 상기 제2액체 유동 통로 내의 기포 발생 영역 내에 액체를 유동시키기 위한 안내 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  33. 막비등에 의해 발생된 기포를 기초로 하여 토출 출구를 통해 액적을 토출하는 액적 토출 헤드에 있어서, 상기 토출 출구와 직접 유체 연통하는 제1액체 유동 통로와, 기포 발생 영역을 가진 제2액체 유동 통로와, 적어도 액적을 토출하도록 직접 작용하는 압력 성분을 가진 기포부에 의해 변위 가능한 자유단을 구비하고, 변위함으로써 상기 토출 출구를 향해 상기 압력 성분을 갖는 기포의 상기 기포부를 안내하는 가동 부재와, 상기 제2액체 유동 통로 내의 기포 발생 영역 내에서 액체를 유동시키는 안내 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액적 토출 헤드.
  34. 제33항에 있어서, 상기 액적은, 상기 가동 부재의 변위에 의해 토출 출구를 향해 상기 기포를 상류측보다는 하류측에서 더욱 팽창시켜 토출되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  35. 기포 발생에 의해 액체를 토출하는 액체 토출 헤드에 있어서, 토출 출구와 유체 연통하는 제1액체 유동 통로와, 상기 액체 내에 기포를 발생하도록 상기 액체에 열을 가하는 발열 소자 및 상기 발열 소자를 따라 상기 발열 소자의 상류층으로부터 상방으로 액체를 공급하는 공급 통로를 구비한 제2액체 유동 통로와, 상기 발열 소자에 대향하여 배치되며 상기 발열 소자가 구동될 때 발생된 압력을 기초로 하여 상기 제1액체 유동 통로의 측방으로 변위되고 자유단을 구비한 가동 부재와, 상기 제2액체 유동 통로내에서 상기 발열 소자 상방의 액체를 순환시키는 안내 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  36. 기포 발생에 의해 액체를 토출하는 액체 토출 방법에 있어서, 토출 출구와 유체 연통하는 제1액체 유동 통로, 상기 액체 내에 기포를 발생하도록 액체에 열을 가하는 발열 소자, 상기 발열 소자를 따라 상기 발열 소자의 상류층으로부터 상기 발열 소자 상방으로 액체를 공급하는 공급 통로를 구비한 제2액체 유동 통로및 상기 발열 소자에 대향하여 배치되며 자유단을 가진 가동 부재를 포함하는 헤드를 사용하고, 상기 제2액체 유동 통로와 유체 연통하도록 안내통로를 이용한 상기 제2액체 유동 통로 내에 상기 발열 소자 상방에서 액체를 유동시키는 단계와, 상기 발열 소자가 구동될 때 발생된 압력을 기초로 하여 상기 가동부재를 상기 제1액체 유동 통로의 측부로 변위시켜 액체를 토출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  37. 막비등에 의해 발생된 기포를 기초로 하여 토출 출구를 통해 액적을 토출하는 액적 토출 방법에 있어서, 토출 출구와 직접 유체 연통하는 제1액체 유동 통로, 기포 발생 영역을 가진 제2액체 유동 통로 및 상기 기포 발생 영역에 대향하여 배치된 가동 부재를 가진 액체 토출 헤드를 사용하고, 적어도 액적의 토출을 위해 직접 작용하는 압력 성분을 가진 기포부에 의해 변위 가능한 자유단을 가진 가동 부재를 변위시켜서, 상기 토출출구를 향해 상기 압력 성분을 갖는 기포의 상기 기포부를 안내하고, 상기 제2액체 유동 통로와 유체 연통하는 안내 통로를 사용하여 상기 제2액체 유동 통로 내의 기포 발생 영역 내에서 액체를 유동시키는 것을 특징으로 하는 액적 토출 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로 내의 액체는 순환되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  39. 제38항에 있어서, 복수개의 상기 제1액체 유동 통로는 복수개의 상기 제2액체 유동 통로와 쌍을 이루고, 복수개의 상기 제2유동 통로는 서로 직렬 연결되고, 상기 액체는 상기 제2액체 유동 통로 내에서 순서대로 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  40. 제38항에 있어서, 복수개의 상기 제1액체 유동 통로는 복수개의 상기 제2액체 유동 통로와 쌍을 이루고, 복수개의 상기 제2유동 통로는 서로 병렬 연결되고, 상기 액체는 상기 제2액체 유동 통로 내에서 평행하게 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  41. 제37항에 있어서, 상기 발열 소자는 상기 가동 부재에 대향하는 위치에 배치되고 상기 가동 부재와 상기 발열 소자의 사이의 영역은 상기 기포 발생 영역인 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  42. 제36항 또는 제37항에 있어서, 발생된 기포의 일부는 상기 가동 부재의 변위됨에 따라 상기 제1액체 유동 통로 내로 연장되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  43. 제36항 또는 제37항에 있어서, 상기 액체는 상기 가동 부재를 변위시켜 토출출구를 향해 상류측 보다는 하류측에서 기포를 더욱 팽창시켜서 토출되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  44. 제41항에 있어서, 상기 기포는 상기 액체에 발열 소자에 의해 발생된 열을 전달함으로써 발생된 막비등현상에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  45. 제41항에 있어서, 상기 액체는 상기 발열 소자의 상류측 상의 거의 편평하거나 완만하게 경사진 내벽을 따라 상기 발열 소자 상방으로 공급되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  46. 제37항에 있어서, 상기 제1액체 유동 통로에 공급된 액체는 상기 제2액체 유동 통로에 공급된 액체와 동일한 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  47. 제37항에 있어서, 상기 제1액체 유동 통로에 공급된 액체는 상기 제2액체 유동 통로에 공급된 액체와 다른 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  48. 제37항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로에 공급된 액체는 상기 제1액체 유동 통로에 공급된 액체보다 저점성, 낮은 기포 발생성, 낮은 열 안정성 중 적어도 하나의 성질 면에서 우수한 액체인 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  49. 제37항에 있어서, 상기 제1액체 유동 통로 내의 액체는 기록 동작 중 또는 비기록 동작 중에 유동하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 토출 방법.
  50. 기록을 실행하기 위해 기포의 발생에 의해 토출 출구를 통해 기록 액체를 토출하는 액체 토출 기록 방법에 있어서, 토출 출구와 유체 연통하는 제1액체 유동 통로, 상기 액체 내에 기포를 발생하도록 액체에 열을 가하는 발열 소자, 상기 발열 소자를 따라 상기 발열 소자의 상류측으로부터, 상기 발열 소자 상방으로 액체를 공급하는 공급 통로를 구비한 제2액체 유동 통로 및 상기 발열 소자에 대향하여 배치되며 자유단을 가진 가동 부재를 포함하는 헤드를 사용하고, 상기 제2액체 유동 통로와 유체 연통하도록 안내통로를 이용한 상기 제2액체 유동 통로 내에 상기 발열 소자 상방에서 액체를 유동시키는 단계와, 상기 발열 소자가 구동될 때 발생된 압력을 기초로 하여 상기 가동 부재를 상기 제1액체 유동 통로의 측부로 변위시켜 액체를 토출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 기록 방법.
  51. 헤드 카트리지에 있어서, 제1항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드와 상기 액체 토출 헤드에 공급될 액체를 보유하는 액체 용기로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  52. 제51항에 있어서, 상기 액체 토출 헤드는 상기 액체 용기로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  53. 제51항에 있어서, 상기 액체는 상기 액체 용기 내에 재충전되는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  54. 제1항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드와, 제1액체 유동 통로에 공급된 제1액체와 제2액체 유동 통로에 공급될 제2액체를 보유하는 액체 용기로 구성되는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  55. 제51항에 있어서, 상기 액체는 상기 액체 용기 내에 충전되는 것을 특징으로 하는 헤드 카트리지.
  56. 제54항에 있어서, 상기 액체는 상기 액체 용기 내에 충전되는 것을 특징으로 하는 액체 토출 헤드.
  57. 기포 발생에 의해 기록 액체를 토출하는 액체 토출 장치에 있어서, 제1항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드로부터 액체를 토출하기 위한 구동 신호를 공급하는 구동신호 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  58. 제57항에 있어서, 상기 액체 토출 헤드의 상기 제2액체 유동 통로에 유체를 순환하기 위한 순환 통로도 구비한 것을 특징으로 하는 액체 토출 방치.
  59. 제57항에 있어서, 상기 순환 통로 내에서 유체가 유동하게 하는 강제 유동 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  60. 제57항에 있어서, 잉크가 상기 액체 토출 헤드로부터 토출되어 기록지, 직물, 플라스틱 수지 재료, 금속, 목재 또는 가죽에 부착됨으로써 그 위에 기록을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  61. 제57항에 있어서, 색상이 다른 복수개의 기록 액체가 상기 액체 토출 헤드로부터 토출됨으로써, 색상이 다른 상기 기록 액체가 기록 매체상에 부착되어 칼라 기록을 수행하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  62. 제57항에 있어서, 복수개의 상기 토출 출구는 기록 매체의 기록 가능 영역의 전체 폭에 걸쳐 배치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  63. 제57항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로 내의 액체는 기록중 또는 비기록 중에 유동하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  64. 기록 시스템에 있어서, 제57항에 있어서, 기재된 액체 토출 장치와, 기록 후에 피기록 재료 상의 액체의 정착을 촉진하는 전처리 장치 또는 후처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 시스템.
  65. 기록 시스템에 있어서, 제66항에 기재된 액체 토출 장치와, 기록 후에 피기록 재료 상의 액체의 정착을 촉진하는 전처리 장치 또는 후처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 시스템.
  66. 기포의 발생에 의해 기록 액체를 토출하는 액체 토출 장치에 있어서, 제1항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드로부터 토출된 액체를 수용하기 위한 기록 매체를 운반하기 위한 기록 매체 운반 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  67. 제66항에 있어서, 상기 액체 토출 헤드의 상기 제2액체 유동 통로로 액체를 순환시키는 순환 통로도 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  68. 제66항에 있어서, 상기 액체가 상기 순환 통로 내에서 유동하게 하는 강제 유동 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  69. 제57항에 있어서, 상기 잉크는 상기 액체 토출 헤드로부터 토출되어 기록지상에 부착됨으로써 그 위에 기록을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
  70. 제66항에 있어서, 상기 잉크는 상기 액체 토출 헤드로부터 토출되어 기록지상에 부착됨으로써 그 위에 기록을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출장치.
  71. 제66항에 있어서, 상기 기록 액체가 상기 액체 토출 헤드로부터 토출되어 상기 기록지, 직물, 플라스틱 수지재료, 금속, 목재 또는 가죽에 부착됨으로써 그위에 기록을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  72. 제66항에 있어서, 색상이 다른 복수개의 기록 액체가 상기 액체 토출 헤드로부터 토출되어 색상이 다른 상기 기록 액체들이 기록 매체 상에 부착되어 그 위에 기록을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  73. 제66항에 있어서, 복수개의 상기 토출 출구가 기록 매체의 기록 가능 영역의 전체 폭에 걸쳐 배치된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  74. 제66항에 있어서, 상기 제2액체 유동 통로 내의 유체는 기록 동작 중 또는 비기록 동작 중에 유동하도록 된 것을 특징으로 하는 액체 토출 장치.
  75. 기록 시스템에 있어서, 제66항에 기재된 액체 토출 장치와, 기록 후에 기록 매체 상의 액체의 정착을 촉진하는 전처리 장치 또는 후처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 시스템.
  76. 헤드 키트에 있어서, 제1항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드에 공급될 액체를 수용하는 액체 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 키트.
  77. 제76항에 있어서, 상기 액체는 기록용 잉크인 것을 특징으로 하는 헤드키트.
  78. 헤드 키트에 있어서, 제1항, 제33항 및 제34항 중 어느 한 항에 기재된 액체 토출 헤드와, 상기 액체 토출 헤드에 공급될 액체를 수용하는 액체 용기와 상기 액체 용기에 액체를 충전하기 위한 액체 충전 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 헤드 키트.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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