KR20020009280A - 잉크젯 프린터 헤드 - Google Patents

Abstract

잉크챔버에 충전된 잉크를 공기 등의 유체 압력을 이용하여 노즐홀로 토출시키는 잉크토출방식을 채용한 잉크젯 프린터 헤드를 개시한 것으로서, 기판 일측에 공기가 충전되며 잉크챔버와 통하는 관통공을 가지는 챔버를 설치하고, 그 챔버의 관통공을 압전체의 구동에 의해 개폐하여 잉크챔버에 공기압을 가함으로써 토출 잉크의 액적에 발생되는 꼬리부를 완전히 밀어내어 정형의 잉크 액적을 얻을 수 있게 됨에 따라 고화질의 프린팅이 가능한 잉크젯 프린터 헤드.

Description

잉크젯 프린터 헤드{Ink-jet Printer Head}

본 발명은 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로서, 특히 공기 등의 유체압을 이용하여 잉크를 토출시킴으로써 토출잉크의 액적 형상을 개선하여 고화질을 얻을 수 있는 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.

종래의 잉크젯 프린터 헤드에 적용되는 대표적인 프린팅 방식은 박막 히터를 이용한 발열에 의해 잉크 버블을 형성하여 팽창 토출시키는 소위, 써멀(Thermal) 방식과, 압전체의 변위를 이용하여 잉크를 토출시키는 압전체 구동방식 등이 있다.

도 1a 및 도 1b는 각각 써멀(Thermal) 방식 및 압전체 구동방식이 적용된 잉크젯 프린터 헤드의 단면을 개략적으로 나타내 보인 것으로서, 써멀(Thermal) 방식의 잉크젯 프린터 헤드(10)는 도 1a에 도시된 바와 같이 노즐플레이트(11)의 잉크챔버(13)에 설치된 박막 히터(14)를 이용하여 잉크(1)를 순간 가열함으로써 버블을 생성 팽창시켜 잉크챔버(13)에 압력을 가하게 됨에 따라 노즐홀(12) 부근의 잉크를 토출하여 분사하게 된다.

그리고, 압전체 구동방식의 잉크젯 프린터 헤드(20)는 도 1b에 도시된 바와 같이 노즐플레이트(22)와 대향되게 위치하도록 기판(21)에 설치된 피에조 액튜에이터(25)에 전원을 인가하여 변위시킴으로써, 잉크챔버(24)에 압력을 가하게 됨에 따라 노즐홀(23) 부근의 잉크를 토출하여 분사하게 된다

그런데, 상기한 바와 같은 종래의 써멀(Thermal) 방식 및 압전체 구동방식을 이용한 잉크젯 프린터 헤드의 경우, 잉크를 단순히 밀어내는 기능만을 가지고 있어 버블의 소멸 및 압전체의 변위 소멸시, 토출되는 잉크 액적에 꼬리가 발생하게 된다. 이러한 잉크 액적 꼬리는 잉크의 표면장력과 점도에 의해 밀려나가면서 길게 늘어지기 때문에 여러개의 파편들이 발생하여 고해상도의 화질을 얻어내기가 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 해결과제는 상술한 바와 같은 종래의 잉크 토출 방식이 가지는 문제점을 개선하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 잉크 챔버에 충전된 잉크를 기체 또는 액체 등의 유체 압력을 이용하여 토출시킴으로써 토출잉크의 액적 형상을 정형화된 상태로 개선하여 고해상도의 화질을 얻을 수 있는 잉크젯 프린터 헤드를 제공하고자 하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 잉크 챔버에 충전된 잉크를 기체 또는 액체 등의 유체 압력을 이용하여 토출시킴으로써 토출잉크의 액적 형상을 정형화된 상태로 토출시킬 수 있는 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법을 제공하기 위함이다.

도 1a 및 도 1b는 각각 종래 잉크젯 프린터 헤드의 유형을 개략적으로 나타내 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드를 개략적으로 나타내 보인 단면구성도,

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드의 동작상태를 설명하기 위해 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

101...잉크통로 102...잉크챔버

110...기판 111...관통공

120...노즐플레이트 121...노즐홀

130...잉크토출수단 131...챔버

132...개폐밸브 133...구동수단

133A...압전체 133B...전극

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드는, 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트와, 잉크공급로 및 잉크챔버를 형성하도록 상기 노즐플레이트에 인접되게 설치되는 기판을 포함하는 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 상기 기판을 사이에 두고 상기 노즐플레이트와 대응되는 위치에는, 소정 유체의 압력을 이용하여 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시키기 위한 잉크토출수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 잉크토출수단은, 상기 노즐홀과 대응되도록상기 기판에 형성된 관통공과; 상기 유체가 충전되도록 상기 기판의 일측에 마련되는 챔버와; 상기 관통공을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 및 상기 개폐밸브를 구동시키기 위한 구동수단;을 포함하여 구성된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 구동수단은 상기 개폐밸브를 승강운동 가능하게 지지하는 액튜에이터로서, 상기 개폐밸브상에 적층되도록 설치된 압전체와, 상기 압전체를 구동시키기 위한 전극 및 상기 전극에 전원 인가를 위해 마련되는 전원인가수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법은, 기판과 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트의 사이에 형성된 잉크챔버에 잉크를 공급하여 충전시키는 잉크공급단계와; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 소정 유체를 부분적으로 접촉시켜 압력을 인가하는 가압단계와; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시켜 분사하는 잉크토출단계와; 상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 인가된 유체의 압력을 해제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 헤드 프린터 헤드를 상세하게 설명한다.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드(100)는, 복수의 노즐홀(121)이 형성된 노즐플레이트(120) 및 그와 나란하게 인접되도록 설치되어 잉크공급로(101)와 잉크챔버(102)를 형성하는 기판(110)과, 공기 등의 기체 또는 소정의 액체 등과 같은 유체의 압력을 이용하여 상기 잉크챔버(112)에 충전된잉크(1)를 상기 노즐홀(121)로 토출시키기 위한 잉크토출수단(130)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따르면 상기 잉크토출수단(130)은, 상기 노즐홀(121)과 대응되게 위치하도록 상기 기판(110)에 형성된 관통공(111)과, 상기 유체가 충전되도록 상기 기판(110)의 일측에 마련되는 챔버(131)와, 상기 관통공(111)을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(132) 및 상기 개폐밸브(132)를 구동시키기 위한 구동수단(133)을 포함한다.

상기 구동수단(133)은 상기 개폐밸브(132)를 승강운동 가능한 상태로 지지할 수 있는 다양한 형태의 액튜에이터를 포함하는 것으로서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면 상기 개폐밸브(132)상에 적층되도록 설치된 압전체(133A)와, 상기 압전체(133A)를 구동시키기 위한 전극(133B) 및 상기 전극(133B)에 전원을 인가하기 위한 전원인가수단(미도시)을 포함하여 구성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 잉크토출수단(130)은 상기 챔버(131)에 유체를 공급해주기 위한 유입구(135)와 펌프 등의 유체공급기(미도시), 상기 구동수단(133) 및 유체공급기와 연계하여 상기 챔버(131)에 충전된 유체의 압력을 제어하기 위한 제어기(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 미설명 부호 ()는 상기 챔버의 기밀 유지를 위해 설치된 씰링부재를 나타낸 것이다.

이하에서는 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 상기한 바와 구성을 가지는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 동작과정과 함께 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법을 설명하기로 한다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 잉크공급로(101)를 통하여 잉크챔버(102)에 잉크(1)가 충전된 상태에서 상기 전극(133B)에 전원을 인가하게 되면, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 압전체(133A)가 상하로 변위구동되어 상기 개폐밸브(132)를 승강시키게 된다. 이러한 동작은 실제로 수마이크로초 단위로 이루어지며, 잉크 토출 속도 등에 따라 상기 제어기를 통하여 제어 가능하도록 되어 있다.

상기 압전체(133A)의 구동에 따라 상기 개폐밸브(132)가 개구되면, 상기 챔버(131)에 일정한 압력을 유지하며 충전된 공기(유체)가 도 3c에 도시된 바와 같이 잉크챔버(102)로 유출되어 잉크(1)를 가압함으로써 노즐홀(121)로 잉크(1)를 토출시켜 분사하게 된다.

이때, 도 4d에 도시된 바와 같이 잉크(1)가 노즐홀(121)을 완전히 빠져나간 이후에도 잉크(1)에 일정 시간 지속시켜 공기압을 가함으로써 토출 잉크의 액적에 발생되는 꼬리부를 완전히 밀어내어 정형의 잉크 액적을 얻을 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의한 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 토출 방법에 따르면, 잉크 토출과정에 있어서 상기 챔버(131)에는 상기 유입구(135) 및 유체공급기를 통하여 새로운 공기가 유입되어 보충되며, 상기 제어기는 상기 챔버(131)내에 충전된 공기의 압력을 일정한 상태로 유지할 수 있도록 제어하게 된다. 본 실시예에 있어서 적용된 유체는 공기를 예로 들어 설명하였으나, 다양한 형태의 기체 및 액체 등을 모두 포함하는 유체의 적용이 가능함은 물론이다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법 및 그 방법이 적용된 잉크젯 프린터 헤드에 따르면, 노즐홀을 통과하는 토출 잉크 액적이 정형화된 상태로 토출됨과 동시에 유체압에 의해 이동속도 및 건조속도가 빨라 선명한 고화질의 화상을 얻을 수가 있다.

본 발명은 상술한 특정 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

Claims (8)

1. 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트와, 잉크공급로 및 잉크챔버를 형성하도록 상기 노즐플레이트에 인접되게 설치되는 기판을 포함하는 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,

   상기 기판을 사이에 두고 상기 노즐플레이트와 대응되는 위치에는, 소정 유체의 압력을 이용하여 상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시키기 위한 잉크토출수단이 구비된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 잉크토출수단은,

   상기 노즐홀과 대응되게 위치하도록 상기 기판에 형성된 관통공과;

   상기 유체가 충전되도록 상기 기판의 일측에 마련되는 챔버와;

   상기 관통공을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 및

   상기 개폐밸브를 구동시키기 위한 구동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는잉크젯 프린터 헤드.
3. 제2항에 있어서, 상기 잉크토출수단은,

   상기 챔버에 설치되어 상기 유체의 유출을 제어하기 위한 유입구와, 상기 구동수단과 연계하여 상기 챔버에 충전된 유체의 압력을 제어하기 위한 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
4. 제2항에 있어서, 상기 구동수단은,

   상기 개폐밸브를 승강운동 가능하게 지지하는 액튜에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
5. 제4항에 있어서, 상기 액튜에이터는,

   상기 개폐밸브상에 적층되도록 설치된 압전체와, 상기 압전체를 구동시키기 위한 전극체 및 상기 전극체에 전원 인가를 위해 마련되는 전원인가수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
6. 제1항 내지 제5중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 유체는 공기압에 의해 버블로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드.
7. 기판과 복수의 노즐홀이 형성된 노즐플레이트의 사이에 형성된 잉크챔버에 잉크를 공급하여 충전시키는 잉크공급단계와;

   상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 소정 유체를 부분적으로 접촉시켜 압력을 인가하는 가압단계와;

   상기 잉크챔버에 충전된 잉크를 상기 노즐홀로 토출시켜 분사하는 잉크토출단계와;

   상기 잉크챔버에 충전된 잉크에 인가된 유체의 압력을 해제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 유체는 공기압에 의해 버블로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 헤드의 잉크 토출방법.