KR0150297B1 - 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체금속의 주입방법, 설치구조 및 검사방법을 개선하여 프린터의 품질과 신뢰성을 향상시키도록 발명한 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치에 관한 것으로, 인자의 규격에 맞도록 다수의 분사구멍(11)을 형성하여 충격에 의하여 잉크(100)를 분사시키는 매니폴드(10)와, 각 분사구멍(11)의 위치에 각각 연통되게 설치되어 잉크(100)가 채워지도록 하는 잉크찬넬(20)과, 잉크(100)와 상호 접촉되게 액체금속(110)을 충진시켜 전자기력에 의하여 잉크(100)에 충격을 가하도록 각 잉크찬넬과(20)과 연통되는 액체금속찬넬(30)과, 액체금속(110)에 전자기력을 발생시켜 로렌쯔법칙에 의해 잉크(100)에 충격을 가하도록 액체금속(110)내에 설치되는 단자(40)와, 컴퓨터의 중앙처리장치에서 데이터를 받아 각 단자(40)에 전류를 공급하여 전자기력을 변환시켜 주도록 구동회로부에 연결되는 전극부(50)와, 각 전극부(50)의 변환되는 전자기력과의 상호작용에 의하여 잉크를 분사 또는 제어하도록 매니폴드(10)의 외주면에 설치하는 마그네트(60)로 구성한다.

Description

잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치

제1도는 본 발명의 요부를 발췌한 헤드의 평단면도.

제2도는 제 1 도의 C-C선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 매니폴드 11 : 분사구멍

20 : 잉크찬넬 30 : 액체금속찬넬

40 : 단자 50 : 전극부

51 : 공통전극 52 : 독립전극

60 : 마그네트 70 : 잉크저장통

80 : 주액체금속찬넬 90 : 액체금속저장통

100 : 잉크 101 : 잉크방울

110 : 액체금속

본 발명은 잉크제트 프린터의 헤드에 관한 것으로, 특히 액체금속의 주입방법, 설치구조 및 검사방법을 개선하여 프린터의 인자품질과 신뢰성을 향상시키도록 발명된 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 잉크제트 프린터란 인자해야 할 문제를 도트메트릭스에 화소분할하여 각각의 화소가 갖는 위치정보에 비례한 전압으로 잉크입자를 대전시킨 다음 이를 정전장에서 편향하여 피마킹물(용지)에 도달시킴으로써 화소분자를 인자시키도록 하는 프린터이다.

이러한 프린터는, 메인프레임상에 지지되어 좌,우로 안내되는 캐리어와, 캐리어에 고정되어 캐리어와 함께 이동하면서 잉크를 분사하는 헤드와, 헤드에 설치되어 분사되는 잉크가 일정형태를 갖추어 분출되도록 하는 노즐과, 메인프레임에 회전가능하게 설치되어 용지를 이송시킴과 동시에 프린팅시 용지를 받쳐주는 플레이튼과, 메인프레임에 고정되어 용지를 플레이튼에 밀착시켜 주는 밀착판과, 프린팅시 일정한 주기에 크리닝 신호에 따라 헤드를 닦아주는 크리너로 구성되어 있다.

이와 같은 프린터는 인자신호가 주어지면 메인프레임상에 설치된 캐리어가 좌·우로 이동함에 따라 헤드도 동시에 좌·우로 이동하게 되므로 헤드에 설치된 노즐을 통해 잉크가 일정한 형태를 이루면서 분사되어 플레이튼의 회전에 따라 이송되는 용지상에 도포되여서 프린팅이 되는 것이다.

그런데 상술한 헤드의 잉크분사장치는 미합중국 특허 제 4845517 호에 기재된 바와 같이, 인자의 규격에 맞도록 다수의 분사구멍을 형성하여 잉크를 분사하는 매니폴드와, 각 분사구멍의 위치에 각각 연통되게 설치하여 전방측에는 잉크를, 후방측에는 액체금속을 각각 채워서 잉크에 충격을 가하도록 하는 다수층의 찬넬과, 각 찬넬의 후방측에 채워져서 잉크에 충격을 가하도록 하는 액체금속과, 액체금속에 전자기력을 발생시켜 로렌쯔법칙에 의해 잉크에 충격을 가하도록 하는 전극과, 컴퓨터의 중앙처리장에서 데이터를 받아 각 전극에 전류를 공급하여 전자기력을 변환시켜 주는 구동회로부와, 각 전극의 변환되는 전자기력과의 상호 작용에 의하여 잉크를 분사 또는 제어하도록 매니폴드의 외주면에 설치하는 마그네트로 구성되어 있다.

상기 잉크분사장치의 원리는 구동회로부를 통하여 전극에 전류를 가해주면 전자기력이 발생하여 도전성 액체금속이 로렌쯔의 힘에 의해 잉크에 충격을 가해주게 되며, 잉크는 그 충격에 의하여 친낼내에서 체적의 변화가 발생하게 되므로 잉크를 매니폴드의 분사구멍을 통해 분사되어 용지상에 프린팅이 되는 것이다.

그런데, 이와 같은 잉크분사장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 잉크와 액체금속은 상호접촉되어 있어 프린터가 장기 사용중 경계면에서의 상호작용에 의한 액체금속의 소모와, 액체금속자체의 운동중 분리에 의한 소모가 발생하였으며, 둘째, 상술한 액체금속의 소모로 인해 발생되는 화질상의 문제는 적은 충격량에 따른 인자의 분사구멍누락 또는 분사구멍크기의 불균일성을 가져오며, 전극은 잉크와 직접접촉에 의한 표면부식으로 전극표면의 저항이 증가되어 동작불능의 원인이 되었고, 셋째, 소모되는 액체금속을 설정된 량으로 유지하도록 각 분사구멍을 통하여 주입하여야 되므로, 그 주입방법은 구조의 복잡화와 조립작업의 어려움으로 조립불량이 발생하여 생산성이 떨어지게 되는 원인이 되었으며, 넷째, 액체금속의 보층시 채워진 액체금속의 양을 정확하게 확인할 수 있는 방법이 없어, 지나치게 많이 주입하였을 경우에는 찬넬로 유입되는 잉크의 유입을 차단하게 되고, 적게 주입하였을 경우에는 전극과의 접촉불량으로 인한 충격력의 약화로 상술한 둘째의 문제점이 발생하게 되며, 특히 잉크만을 보충하는 경우에는 프린터의 신뢰성을 더욱 저하시키게 되는 문제점 등이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 액체금속의 주입방법, 설치구조 및 검사방법을 개선하여 프린터의 품질과 신뢰성을 향상시키고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발은 이러한 목적달성을 위하여, 인자의 규격에 맞도록 다수의 분사구멍을 형성하여 충격에 의하여 잉크를 분사시키는 매니폴드와, 각 분사구멍의 위치에 각각 연통되게 설치되어 잉크가 채워지도록 하는 잉크찬넬과, 잉크와 상호 접촉되게 액체금속을 충진시키는 전자기력에 의하여 잉크에 충격을 가하도록 각 잉크찬넬과 연통되는 액체금속찬넬과, 액체금속에 전자기력을 발생시켜 로렌쯔법칙에 의해 잉크에 충격을 가하도록 액체금속내에 설치되는 단자와, 컴퓨터의 중앙처리장치에서 데이터를 받아 각 단자에 전류를 공급하여 전자기력을 발생 및 변환시켜 주도록 구동회로부에 연결되는 전극부와, 각 전극부의 변환되는 전자기력과의 상호 작용에 의하여 잉크를 분사 또는 제어하기 위해 매니폴드의 외주면에 설치하는 마그네트로 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치를 구성한 것이 본 발명의 기본적인 특징이다.

즉, 마그네트에 의하여 자기장이 형성되어 있는 상태에서, 전극부에 전류를 공급하여 도전체인 액체금속에 잠겨있는 단자에 전류를 인가하면 로렌쯔법칙에 의하여 전자기력이 발생하며, 액체금속은 잉크에 순간적인 충격을 가하여 체적을 변화시켜 그 체적변화량만큼 잉크는 분사구멍을 통해 잉크방울을 형성하여 메디아로 분사하게 되므로 용지에 프린팅이 되는 것이다.

상기 각 잉크찬넬은 잉크저장통과 연결하여 잉크를 계속으로 보충 받도록 한다.

상기 각 층의 액체금속찬넬은 잉크찬넬과 직각으로 연통되게 양측에 설치하며, 각 층의 양측 액체금속찬넬은 양측 주액체금속찬넬과 연통되게 설치하여 1개의 액체금속저장통에서 소모된 액체금속을 계속적으로 보충되도록 한다.

즉, 액체금속이 소모되면 액체금속저장통과 연결된 주액체금속찬넬을 통해 각 액체금속찬넬로 액체금속은 계속적으로 공급되며, 이때 초기공급 시에는 잉크를 먼저 공급하여 잉크찬넬은 물론 액체금속찬넬과 주액체금속찬넬에 잉크가 채워져 있다 하여도 액체금속저장통에 압력을 가하여 액체금속을 주액체금속찬넬을 통해 각 액체금속찬넬로 공급하여 주므로 액체금속찬넬과 주액체금속찬넬에 채워져 있던 잉크는 밀려나면서 잉크찬넬과 액체금속찬넬의 교차부로 이동하여 단자로부터 벗어나게 되고 액체금속은 충진되어 단자를 감싸주게 되는 동시에 양물질사이에 공극이 발생하지 않게 되는 것이며, 이때의 각 단자의 저항, 즉 액체금속과의 접촉면적에 의해 발생되는 저항값을 보고 액체금속의 공급상태를 확인할 수 있는 것이다.

따라서 초기 잉크가 액체금속의 영역까지 채워져 있어도 액체금속저장통에서의 압력을 통해 기준값까지의 공급을 완료하면 각 액체금속찬넬마다의 공급량 및 주입의 불균형을 균일화할 수 있으며, 또한 소모에 의한 양의 변화에도 공급을 통해 기능의 변화를 주지 않아서 화질의 균일성과 장기사용시 주입시스템의 경우 화상의 돗트누락이나 돗트크기의 불균일을 방지할 수 있다.

이로 인하여 조립의 난이도를 해결하여 생산성을 향상시킬 수가 있고, 간단명료하여 검사가 용이하며, 잉크의 양측에 액체금속을 설치하여 잉크에 충격을 가함으로써 확실한 동작을 할 수 있도록 하여 장기간 사용시에도 프린터의 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.

상기 전극부는 양측 각 액체금속찬넬에 공통의 전류를 공급하는 공퉁전극과, 각 공통전극과 대향되게 설치하여 가변되는 전류의 공급에 의하여 전자기력을 변환시켜 액체금속에 충격을 가해주거나 리턴되도록 하는 독립전극으로 구성한다.

즉, 공통단자에 공통전류를 공급하고, 독립단자에는 공통단자의 전류와 동일극성의 전류 또는 반대극성의 전류를 인자의 프린팅을 위하여 선택적으로 공급하여 액체금속내에 설치되어 있는 단자에 통전시키거나 차단시켜 로렌쯔법칙에 의하여 액체금속으로 잉크에 충격을 가하거나 흡입력으로 리턴시켜 잉크를 분사정지시키도록 하는 것이다.

상기 각 액체금속찬넬의 공통전극과 독립전극은 각각 대각선으로 설치되어 공통전극은 상호 직렬로 연결하며, 독립전극은 동일층의 양측전극은 상호 연결되나 각 다른층의 전극과는 상호 차단되도록 구성한다.

상기 독립전극은 서로 다른 층에서 행으로 연결시켜서 각각의 액체금속찬넬을 매트릭스적으로 제어기능하도록 한다.

상기 마그네트는 각 액체금속찬넬내에 충진되어 있는 액체금속을 동시에 제어되도록 한다.

이하 본 발명을 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제 1 도 및 제 2 도에서 본 발명의 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치는, 인자의 규격에 맞도록 다수의 분사구멍(11)을 형성하여 충격에 의하여 잉크(100)를 분사시키는 매니폴드(10)와, 각 분사구멍(11)의 위치에 각각 연통되게 설치되어 잉크(100)가 채워지도록 하는 잉크찬넬(20)과, 잉크(100)와 상호 접촉되게 액체금속(110)을 충진시켜 전자기력에 의하여 잉크(100)에 충격을 가하도록 각 잉크찬넬(20)과 연통되는 액체금속찬넬(30)과, 액체금속(110)에 전자기력을 발생시켜 로렌쯔법칙에 의해 잉크(100)에 충격을 가하도록 액체금속(110)내에 설치되는 단자(40)와, 컴퓨터의 중앙처리 장치에서 데이터를 받아 각 단자(40)에 전류를 공급하여 전자기력을 변환시켜 주도록 구동회로부에 연결되는 전극부(50)와, 각 전극부(50)의 변환되는 전자기력과의 상호작용에 의하여 잉크를 분사 또는 제어하도록 매니폴드(10)의 외주면에 설치하는 마그네트(60)로 구성한다.

상기 각 잉크찬넬(20)은 잉크저장통(70)과 연결하여 잉크(100)를 계속적으로 보충받도록 한다.

상기 각 층의 액체금속찬넬(30)은 잉크찬넬(20)과 직각으로 연통되게 양측에 설치하며, 각 층의 양측 액체금속찬넬(30)은 양측 주액체금속찬넬(80)과 연통되게 설치하여 1개의 액체금속저장통(90)에서 소모된 액체금속(110)을 계속적으로 보충되도록 한다.

상기 전극부(50)는 양측 각 액체금속찬넬(30)에 공통의 전류를 공급하는 공통전극(51)과, 각 공통전극(51)과 대향되게 설치하여 가변되는 전류의 공급에 의하여 전자기력을 변환시켜 액체금속(110)에 충격을 가해주거나 리턴되도록 하는 독립전극(52)으로 구성한다.

상기 각 액체금속찬넬(30)의 공통전극(51)과 독립전극(52)은 각각 대각선으로 설치되어 공통전극(51)은 상호직렬로 연결하며, 독립전극(52)은 동일층의 양측전극은 상호 연결되나 각 다른층의 전극과는 상호 차단되도록 한다.

상기 독립전극(52)은 서로 다른 층에서 행으로 연결시켜서 각각의 액체금속찬넬(30)을 매트릭스적으로 제어가능하도록 한다.

상기 마그네트(60)는 각 액체금속찬넬(30)내에 충진되어 있는 액체금속(110)을 동시에 제어하도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

마그네트(60)에 의하여 자기력이 형성되어 있는 상태에서, 전극부(50)에 전류를 공급하여 도전체인 액체금속(110)을 통해 단자(40)에 전류를 인가하면 로렌쯔법에 의하여 전자기력이 발생하며, 액체금속(110)은 잉크(100)에 충격을 가하여 체적을 변화시켜 그 체적변화량만큼 잉크는 분사구멍(11)을 통해 잉크방울(101)을 형성하여 메디아로 분사하게 되는 것이다.

즉, 제 1 도 및 제 2 도와 같이 마그네트(60)의 자기장(B)은 각 액체금속(110)과 단자(40)에 영향이 미치도록 되어 있는 상태에서, 전극부(50)의 공통전극(51)에 공통전류(예컨대+전류)를 공급하고, 독립전극(52)에는 공통전극(51)의 전류와 다른 전류(-전류)를 공급하면 액체금속(110)을 통해 단자(40)가 통전하게 되므로 로렌쯔법칙에 의하여 전자기력이 발생하여 마그네트(60)의 자기력과 단자(40)의 전자기력에 의하여 액체금속(110)이 잉크찬넬(20)의 방향(A)으로 잉크(100)에 충격을 주게 되며, 잉크(100)는 체적변화에 의하여 각 잉크찬넬(20)의 분사구멍(11)을 통해 잉크방울을 형성하여 메디아로 분사하게 되는 것이다.

이와 반대로 공통전극(51)에 공통전류(+전류)와 역방향의 전류(-전류)를 가하면 상술한 원리에 의하여 이와 반대로 액체금속(110)이 리턴을 하게되고, 이와 동시에 잉크(100)는 액체금속(110)의 흡입력에 의하여 분사동작이 정지되어 분사구멍(11)에서 후퇴하게 되는 것이다.

이와 같이 전극부(50)에 전류를 가하여 연속적인 분사를 제어하여 인자를 형성하는 것이다.

그리고, 이러한 반복 과정에서 액체금속(110)이 소모되면 액체금속저장통(90)과 연결된 주액체금속찬넬(80)을 통해 각 액체금속찬넬(30)로 액체금속(110)은 계속적으로 공급되며, 이때 초기공급시에는 잉크(100)를 먼저 공급하여 잉크찬넬(20)은 물론 액체금속찬넬(30)과 주액체금속찬넬(80)에 잉크가 채워져 있다 하여도 액체금속저장통(90)에 압력을 가하여 액체금속을 양측 주액체금속찬넬을 통해 각 액체금속찬넬로 공급하여 주므로 액체금속찬넬과 주액금속찬넬에 채워져 있던 잉크는 밀려서 잉크찬넬과 액체금속찬넬의 교차부로 이동하여 단자로부터 벗어나게되고 액체금속은 단자를 감싸주게 되는 것이며, 이때의 각 단자(11)의 저항, 즉 액체금속(110)과의 접촉면적에 의해 발생되는 저항값을 보고 액체금속(110)의 공급상태를 확인할 수 있는 것이다.

따라서 초기 잉크(100)가 액체금속(110)의 영역까지 채워져 있어도 액체금속저장통(90)에서의 압력을 통해 기준값까지의 공급을 완료하면 각 액체금속찬넬(30)마다의 공급량 및 주입의 불균형을 균일화할 수 있으며, 또한 소모에 의한 양의 변화에도 계속적인 공급을 통해 기능의 변화를 주지 않아서 화질의 균일성과 장기사용시 주입시스템의 경우 화상의 돗트누락이나 돗트크기의 불균형을 방지할 수 있다.

이로 인하여 조립의 난이도를 해결하여 생산성을 향상시킬 수가 있고, 검사가 간단명료하며, 잉크의 양측에서 액체금속을 설치하여 잉크에 충격을 가함으로써 확실한 동작을 할 수 있도록 하여 장기간 사용시에도 프린터의 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 액체금속의 주입방법, 설치구조 및 검사방법을 개선하여 프린터의 품질과 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 인자의 규격에 맞도록 다수의 분사구멍을 형성하여 충격에 의하여 잉크를 분사시키는 매니폴드와, 각 분사구멍의 위치에 각각 연통되게 설치되어 잉크가 채워지도록 하는 잉크찬넬과, 잉크와 상호접촉되게 액체금속을 충진시켜 전자기력에 의하여 잉크에 충격을 가하도록 각 잉크찬넬과 연통되는 액체금속찬넬과, 액체금속에 전자기력을 발생시켜 로렌쯔법칙에 의해 잉크에 충격을 가하도록 액체금속내에 설치되는 단자와, 컴퓨터의 중앙처리장치에서 데이터를 받아 각 단자에 전류를 공급하여 전자기력을 변환시켜 주도록 구동회로부에 연결되는 전극부와, 각 전극부의 변환되는 전자기력과의 상호작용에 의하여 잉크를 분사 또는 제어하도록 매니폴드의 외주면에 설치하는 마그네트로 구성한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 각층의 액체금속찬넬은 잉크찬넬과 직각으로 연통되게 양측에 설치한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 층의 양측 액체금속찬넬은 소모된 액체금속을 계속적으로 보충되도록 1개의 액체금속저장통에 연결된 양측 주액체금속찬넬과 연통되게 설치한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 전극부는 양측 각 액체금속찬넬에 공통의 전류를 공급하는 공통전극과, 각 공통전극과 대향되게 설치하여 가변되는 전류의 공급에 의하여 전자기력을 변환시켜 액체금속에 충격을 가해주거나 리턴디도록 하는 독립전극으로 구성한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 각 액체금속찬넬의 공통전극은 대각선으로 설치되어 상호 직렬로 연결한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 각 액체금속찬넬의 독립전극은 동일층의 양측전극은 상호 연결되고 각 다른 층의 전극과는 상호차단되게 하여 각각의 액체금속찬넬을 매트릭스적으로 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 마그네트는 각 액체금속찬넬내에 충진되어 있는 액체금속을 동시에 저어되도록 한 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 헤드의 잉크분사장치.