KR100205746B1 - 잉크젯 프린터의 분사 장치 및 분사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터의 분사 장치 및 분사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 층(Layer)의 두 전극 사이에 전압을 인가시켜서 도전성 잉크내에서 줄(JOULE) 열에 의해 잉크내에 버블을 발생시켜 그 증기압으로 잉크를 개구부로 분사시켜 주는 잉크젯 프린터의 분사장치 및 분사방법에 관한 것이다.
종래의 헤드의 구조가 전극과 저항으로 형성된 히터부에서 잉크를 가열하는 구조로 되어 있는 반면에, 서로 다른 레이어(Layer)로 개별 전극과 공통전극으로 분리시켜 주어 두 전극에 서로 다른 극성의 전압을 인가시켜 버블생성을 위한 전류밀도 차에 의한 전류의 흐름을 이용하여 잉크내의 내부전류와 저항성분에 의해 발생되는 열을 이용하도록 구성되어 종래의 기술에 의한 헤드의 구조에서 내부의 전극을 보호하기 위한 프로텍션 레이어(Protection Layer)가 불필요한 점이 다르며, 이는 종래기술에 따라 히팅부(Heater)에서 발생되는 열에 의해 표면이 손상되는 문제점을 갖지 않는다.

Description

잉크젯 프린터의 분사 장치 및 분사 방법
제1도는 일반적인 잉크젯 프린터의 구성을 나타내는 블록도.
제2도는 잉크 카트리지의 개략적 단면도.
제3도는 종래 기술에 따른 헤드부의 확대 단면도.
제4도는 제3도의 E-E 축을 단면으로 A 측에서 본 평단면도.
제5도는 제4도의 F-F 축을 기준으로 B 측에서 본 종래 기술에 따른 분사 장치의 확대 단면도.
제6도는 종래 기술에 따른 잉크 분사 방식을 나타내는 예시도.
제7도는 개선된 종래 기술에 의한 분사장치의 노즐 플레이트부.
제8도는 본 발명에 따른 분사장치의 확대 단면도.
제9도는 본 발명에 따른 분사장치의 노즐 플레이트부.
제10도는 본 발명에 따른 잉크 분사 방식을 나타내는 예시도이다.
* 도면의 주요부분에 때한 부호의 설명
1 : 케이스 2 : 잉크
3 : 분사부 32 : 필터
33 : 잉크 스탠드 파이프 쳄버 34 : 잉크 비아
35 : 칩 36, 111, 200, 210 : 노즐플레이트
37, 108 : 잉크 채널 38 : 전기적 연결수단
39, 107, 213 : 잉크 쳄버 101, 204 : 서브스트레이트
102, 205 : 산화표면막 103 : 레지스터층
104 : 전극 105 : 히터부
106 : 보호층 109, 209 : 잉크 쳄버 베리어
110, 211 : 개구부 201, 206 : 제1전극
202, 208 : 제2전극 207 : 버블 생성 쳄버 베리어
212 : 버블 생성 쳄버
본 발명은 잉크젯 프린터의 분사 장치 및 분사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 층(Layer)의 두 전극 사이에 전압을 인가시켜서 도전성 잉크내에서 줄(JOULE) 열에 의해 잉크내에 버블을 발생시켜 그 증기압으로 잉크를 개구부로 분사시켜 주는 잉크젯 프린터의 분사장치 및 분사방법에 관한 것이다.
먼저 일반적인 잉크젯 프린터의 구성 및 동작 원리를 제1도를 이용하여 설명하자면 다음과 같다. 프린터 인터페이스를 통해 컴퓨터(도시되지 않음)로부터 전달되는 시그널(Signal)을 전달받고, 프린터 동작에 필요한 초기 세팅 값 및 시스템에 필요한 값을 저장하고 있는 EPROM(11)내의 시스템 프로그램을 읽어 들여 해석, 실행하여 프로그램 내용에 따라 제어 신호를 출력하는 CPU(10)와, 제어에 필요한 프로그램 및 여러 가지 폰트를 내장하고 있는 ROM(12)과, 시스템 동작시의 데이터를 일시적으로 보관하는데 사용되는 RAM(13)과, 상기 CPU(10)의 제어에 필요한 대부분의 로직회로(Logic Circuit)가 ASIC으로 구현되어 CPU(10) 주변의 대부분의 소자에 대한 CPU(10)와의 데이터 전송을 실행하는 ASIC 회로부(20)와, 상기 ASIC회로(20)로부터 전달되는 CPU(10)의 제어 신호에 따라 잉크 카트리지(31)의 구동을 제어하는 헤드 드라이버(30)와, 메인터넌스 모터(41)의 구동 회로로 잉크 카트리지(31)의 노즐 부분이 공기에 노출되는 것을 막아 주는 기능을 하는 메인터넌스 모터 구동 회로(40)와, 캐리지 리턴 구동 모터(51)의 동작을 제어하는 캐리지 모터 구동 회로(50)와, 스텝핑 모터를 주로 사용하여 종이의 급지 및 배출하기 위한 라인피드 모터(61)의 구동을 제어하는 라인피드 모터 구동 회로(60)를 포함하여 구성된다.
컴퓨터로부터 프린터 인터페이스를 통해 전달되는 인쇄 신호는 CPU(10)의 제어 신호에 따라 각 모터(40,50,60) 등을 구동하여 인자를 실시한다. 이 때 상기 잉크 카트리지(31)는 다수 개의 개구부를 가진 노즐로부터 미세의 잉크 드롭(Drop)을 분사시켜 돗트(Dot)를 형성시키는 방식이 이용되고 있다.
여기에서 상기 잉크 카트리지(31)를 좀 더 상세히 살펴보기로 한다. 제2도는 잉크 카트리지의 구조를 나타내는 단면도로서, 용기 외면을 이루는 케이스(1)내에 저장되는 스펀지에 흡입되어 있는 잉크(2)와, 헤드(3)부로 구성된다.
제3도는 종래 기술에 따른 헤드부의 확대 단면도이다. 잉크 내에 혼합된 불순물을 제거하기 위한 필터(32)와, 상기 필터(32)를 거쳐 필터링된 잉크를 저장하고 있는 잉크 저장통(33)과, 상기 잉크 저장통을 거쳐 전달되는 잉크를 최종적으로 다수개의 개구부를 가진 노즐 플레이트(36)에 제공하기 위한 잉크 비아(Ink Via)(34)와, 상기 잉크 비아(34)로부터 전달된 잉크를 상기 노즐 플레이트(36)의 소정 개구부로 전달하기 위한 분사부로(35)로 구성된다.
제4도는 제3도의 E-E 축을 단면으로 A 측에서 본 평단면도이다. 다수개의 개구부를 가진 노즐 플레이트(36)에 제공하기 위한 잉크 비아(Ink Via)(34)와, 상기 잉크 비아(34)로부터 노즐 플레이트(36)의 각 개구부로 잉크를 전달하기 위한 다수개의 잉크 베리어(37)와, 상기 잉크 베리어(37)를 통해 제공된 잉크를 분사하는 다수개의 분사부(35)와, 상기 다수 개의 분사부(35)에 전원을 제공하기 위한 다수개의 전원선(38)이 도시되어 있다.
한편 제5도는 제4도의 F-F 축을 단면으로 B 측에서 본 확대단면도이다.
실리콘(Si) 서브 스트레이트(Substrate)(101)층위에 산화 표면 처리에 의해 생성된 산화표면막(SiO2)(102)의 상부에 형성되어 전기적 에너지에 의해 히팅(Heating)동작하는 레지스터 층(Register Layer)(103)과, 상기 레지스터 층(103)의 상부에 형성되어 전기적 연결을 제공하는 일렉트로드 레이어(전극 : Electrode Layer)(104)와, 상기 전극(104)의 상부와 전극 사이의 형성되는 히터부(105)가 잉크와의 화학작용에 의하여 부식 및 변형되는 것을 방지하기 위한 멀티 레이어(Multi-Layer)의 보호층(106)과, 상기 히터부(105)에서 발생되는 열에 의해 잉크 내에 버블을 생성시키는 버블 생성부(106)와, 상기 버블 생성부(106)에서 형성되는 버블의 체적변화에 따라 밀려나는 잉크를 분사시키기 위한 다수의 개구부(107)을 갖는 노즐 플레이트(108)을 포함하여 구성된다.
이 때 노즐 플레이트와 가열 히터들은 상호 대응을 위해 일정 거리(Gap)를 두고 부착되어 있다. 또한 상기 전극(104)은 외부로부터 전기적 연결을 위한 단자 범퍼(Bumper 도시되지 않음)와 연결되어져 있으며 이 범퍼와 전기적 연결이 헤드컨트롤러(도시되지 않음)와 상호 연결되어져 각각의 노즐 개구부의 정해진 위치에서 잉크가 분사되도록 하였다.
한편 각각의 가열부 히터는 측면으로부터 잉크 유입을 위한 잉크 베리어(Barrier)(109)가 설치되어져 있고 이것은 공통 잉크 제공부(Common Ink Via)와 연결되어져 있어서 잉크 저장 통으로부터 잉크 유입을 안내하도록 되어져 있다.
이와 같은 구성을 갖는 종래의 잉크 분사 장치의 분사 방법을 제6도를 참조로하여 살펴보기로 한다. 인쇄 명령을 프린터 인터페이스를 통해 전달받은 CPU(10)의 제어 명령에 따라 초기 헤드 드라이버(30)는 시그널(Signal)을 인자를 형성하고자 하는 위치의 전극(104)에 전기적 에너지를 공급하게 된다. 이 전원은 전극(Electrode)(104)을 통해 전달되어 가열부인 히터(105)를 전기적 저항열 즉 P=I2R에 의한 일정 시간 동안의 줄(JOULE)열로 가열시킨다. 가열부(105)인 히터의 표면은 대개 500℃∼550℃까지 가열되고 그 상부에 복수의 보호층으로 열이 전도된다. 이 때 보호층에 상호 습착(Wetting)되어있는 잉크에 열이 전달되는데 이때의 히터부에서의 증기압 발생 버블 및 증기압의 분포(C)는 가열부(105)의 중심을 대칭축으로 하여 중심부가 가장 높게 나타나는 데, 이 열에 의해 잉크가 가열되면서 버블이 형성되어 이 증기압인 버블에 의해 가열부(105)상부의 잉크에 체적 변화가 일어난다. 이 체적 변화로 인해 밀려난 잉크는 다수 개의 개구부를 가진 노즐 플레이트(108)의 개구부를 통해 밀려난다. 이 때 상기 전극(104)에 전달되는 전기적 에너지의 공급을 차단하면 순간적으로 상기 가열부(105)가 냉각되고, 이 따라 팽창 되었던 버블이 수축되면서 잉크가 다시 정상적인 형태로 복원하려고 한다.
팽창되어 노즐 플레이트의 개구부밖으로 배출되었던 잉크는 표면장력 등의 원리에 의해 드롭(Drop) 형태로 미디아(Media)에 분사되어 상을 형성하고 그 버블에 해당하는 체적에따라 내부 압력이 강하되고 잉크는 저장통으로부터 잉크 비아를 거쳐 재충전되는 것이다.
이와 같은 종래의 기술에 따른 잉크 분사 장치를 이용한 분사 방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 잉크를 분사시키기 위해 고열을 이용하여 버블을 형성함에 따라 잉크의 성분이 열적 변화가 발생하고, 버블에 의한 충격파로 내부 수명이 저하되는데 이는 고품질의 인쇄를 요구하는 사용자의 불만의 원인이 되기도 한다.
둘째로, 잉크와 상기 레지스터(103) 및 전극(104)이 보호층(106)을 중간 매체로 접합됨에 따라 전기적으로 상호 반응하고 이에 따라 히터부(105)와 전극(104)의 경계층에서 이온의 상호 이동에 의한 부식 발생으로 헤드의 수명이 단축되는 원인이 된다.
셋째, 잉크를 함유하고 있는 잉크 베리어 내에서 버블을 발생시킴에 따라 그 충격으로 인하여 재충전을 위한 싸이클 타임(Cycle Time)이 길어진다.
넷째, 드롭(Drop)의 형상이 버블의 형상에 따라 직진성, 원형성, 드롭 양의 균일성 등에 영향을 끼치게 되어 프린팅 품질에 영향을 미친다.
또한 복수의 보호층이 전극과 레지스터 상부에 형성됨에 따라 제조 공정의 난이성 및 크린룸(Clean Room)에서의 제조, 공정 비용의 증가 등의 원인이 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 개선된 분사장치를 도 7에 나타내고 있다. 노즐 플레이트(200)의 상·하면에 제1전극(201)과 제2전극(202)를 형성시키고, 엑사이머(Excimer)레이저(LASER)를 이용하여 노즐(203)을 가공하였다. 이 노즐(203)을 직접 잉크 저장통(도시되지 않음)과 연결하여 도전성 잉크를 모세관 현상을 이용하여 노즐(203)내에 유입시킨다. 그리고 두 전극(201,202)에 고전압을 인가시켜 노즐내의 도전성 잉크를 가열 및 증발시켜 증기압에 의해서 노즐내 잉크를 용지상으로 분사시키는 방법이다. 이 때 노즐(203)은 용지에 맞닿는 상부의 단면적보다 하부의 단면적이 작은 테이퍼 형상을 갖게 되어 있다. 각 전극에 인가되는 전압은 약 1000V∼3000V에서 10㎑까지 구동 가능하다.
이와 같은 개선 기술에서는 고전압에 의해 노즐내의 잉크를 가열시켜 노즐내의 잉크를 용지상으로 분사시킴에 따라 노즐의 길이가 길어야 한다. 또한 하부측의 전극부단면적 즉 노즐과 연결되는 제2전극부의 홀(Hole)(D)이 노즐 하단부의 단면적(D')보다 크다. 따라서 각 전극에 전압을 인가하였을 때 전류밀도의 집중이 어려워 고전압이 요구된다. 또한 두 전극과 노즐부를 갖는 노즐 플레이트의 두께가 매우 두꺼워 가공상의 소요 공정 시간이 길어져 생산비용의 증가되는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은 잉크를 분사시키는 개구부와 잉크를 잠정보유하는 잉크 쳄버로 분리하여 잉크 쳄버내에서 증기압을 발생시키고, 그 증기압으로 잉크 쳄버내의 잉크를 개구부를 통해 용지로 분사시킬 수 있는 분사장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 노즐은 단지 잉크 드롭(Drop)의 사이즈만을 규제하며 그 두께를 매우 작게 형성시켜 생산 공정을 용이하게 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 각 전극을 잉크 쳄버 하단부와 잉크 쳄버내에 각각 설치하므로써 두 전극간 전류밀도의 직진성과 고밀도화 및 저전압에서의 동작을 구현하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 노즐의 형상을 용지측의 단면적이 잉크켐버측 단면적보다 작게하여 잉크의 드롭 직진성 및 분사속도를 증대시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 첫 번째 버블이 생성되면 그 주위의 전류밀도를 증가시켜 주변에 연쇄적으로 버블을 생성 및 변형시켜 전체적인 증기압을 증가시킬 수 있는 잉크젯 프린터의 분사 장치 및 분사방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전극을 서로 다른 층에 절연되도록 분리시킴에따라 버블생성을 위한 전류 밀도를 향상시킴은 물론 항상 균일한 증기압을 유지하므로 써 잉크의 직진성 및 균일 분사속도를 가질 수 있는 잉크젯 프린터의 분사 장치 및 분사방법을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 표면이 산화 처리(SiO2)된 기판(Substrate)의 상부에 위치하며, 잉크 내에 버블(Bubble)을 생성시키기 위한 일정 부분이 잉크와 습착(Wetting)되어있고, 기타 부분은 절연층(Insulating Layer)으로 도포되있는 다수의 제1전극(Electrode)과, 상기 제1전극(Electrode)과 절연층(Insulating Layer)에 의해 전기적으로 분리되어 서로 다는 층(Layer)에 형성되어져 있고, 상기 제 1전극(Electrode)과의 전기적 공급으로 도전성 잉크(Conductive ink)내에 버블을 생성시키고 일정부분이 잉크와 습착(Wetting)되어있는 제2전극(Electrode)과, 상기 제 1전극(Electrode) 및 제2전극(Electrode)사이에 전기적 절연과 잉크 내에 버블 생성 쳄버(Chamber)를 형성하기 위한 버블 쳄버 베리어(Barrier)와, 잉크를 미디어(Media)로 분사시키기 위해 복수개의 개구부를 갖는 노즐 플레이트(Nozzle Plate)와, 상기 제 2 전극(Electrode)과 상기 노즐 플레이트(Nozzle Plate)사이에 버블 생성 쳄버로부터의 증기압에 의해 잉크가 개구부로 분사되도록 안내하고, 잉크의 직진성을 향상시켜 주기 위한 잉크 쳄버(Chamber) 베리어(Barrier)와, 상기 잉크 쳄버 베리어와 버블 쳄버 베리어에의해 형성된 공간으로 잉크 채널을 통해 유입된 잉크를 잠정보유하고 있는 잉크 쳄버를 포함하여 구성된 점을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은 잉크를 잠정보유하고 있는 잉크 쳄버부와, 상기 잉크 쳄버부내의 잉크에 전기적 에너지를 제공하는 전극부와, 상기 전극부로부터 제공된 에너지에 의해 형성되는 증기압으로 버블(Bubble)을 생성시켜 용지상으로 분사하기 위한 노즐 플레이트로 구성되는 잉크젯 프린터의 분사장치에 있어서, 상기 전극부가 상기 잉크 쳄버부내에 서로 절연되어 설치된 점에 있다.
또한 상기 도전성 잉크는 일정분의 저항 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징은 잉크를 분사시키는 개구부와 잉크를 잠정 보유하는 잉크 쳄버로 분리하여, 잉크 쳄버내에 설치된 전극에 일정 전원을 공급하여 증기압을 발생시키고, 그 증기압으로 잉크쳄버내의 잉크를 개구부를 통해 용지상으로 분사시키는 방법인 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 다수개의 개구부를 갖는 노즐 플레이트는 단지 잉크 드롭의 사이즈만을 규제하며 그 두께가 매우 얇게 형성된 점에 있다.
본 발명의 부수적인 특징은 노즐 플레이트에 형성된 개구부가 용지측의 단면적이 잉크쳄버측 단면적보다 작은 테이퍼 형상을 갖는 점에 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 분사 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명하기로 한다. 제8도는 본 발명의 일 실시에 따른 잉크젯 프린터의 분사 장치의 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 서브 스트레이트(Si)(204)의 서포터(Support)상에 산화처리된 표면 박막(SiO2)(205)과, 그 상부에는 잉크내에 버블을 생성시키기 위한 부분이 잉크와 웨팅(Wetting)되어있고, 기타 부분은 절연층으로 덮여있는 제1전극(Electrode)(206)과, 상기 제1전극(Electrode)(206)과 서로 다른 층에 형성되어져 있고 절연층에 의해 전기적으로 분리되어져 있으며 상기 제1전극(206)과 전기적 에너지 공급으로 잉크내에 버블을 생성시키고 잉크와 웨팅(Wetting)되어있는 제2전극(Electrode)(208)과 상기 제1전극((206)과 제2전극(208)사이에 전기적 절연과 잉크내에 버블 생성 쳄버를 형성하기 위한 버블 쳄버 베리어(Bubble Chamber Barrier)(207)와, 잉크를 미디어(Midia)로 분사시키기 위해 복수개의 개구부(211)를 갖는 노즐 플레이트(Nozzle Plate)(210)와, 상기 제2전극(Electrode)(208)과 상기 노즐 플레이트(Nozzle Plate)(210) 사이에 버블 생성 쳄버로부터의 증기압에 의해 잉크가 개구부(211)로 분사되도록 안내하고, 잉크의 직진성을 향상시켜 주기 위한 잉크 쳄버(Chamber) 베리어(Barrier)(209)와, 상기 잉크 쳄버 베리어(209)와 버블 쳄버 베리어(207)에의해 형성된 공간으로 잉크채널(Channel)(도시되지 않음)을 통해 유입된 잉크를 저장하고 있는 잉크 쳄버(213)를 포함하여 구성된다.
상기 제1전극 및 제2전극의 재질은 도전성 잉크와의 이온 작용으로 인한 부식을 방지하기 위해 니켈(Ni)과 플라티늄(Platinum)의 합금으로 구성된다. 또한 잉크와 웨팅(Wetting)된 복수의 제1전극 및 제2전극에 대응하는 개구부(211)를 갖는 노즐 플레이트(210)가 잉크 쳄버 베리어(209)에 지지되어 있다. 개구부(211)를 통해 분사되는 잉크 드롭의 사이즈를 규제하며 그 두께는 30㎛∼40㎛로 매우 얇아 공정이 용이하다.
노즐 플레이트(210)에 형성된 개구부(211)는 제9도에 나타난 바와 같이 용지측 단면적(T')이 잉크 쳄버측 단면적(T)보다 작게 되어 있다. 따라서 잉크 드롭의 직진성이 향상되도록 구성된다.
일반적인 잉크젯 프린터의 프린팅 방법은 종래기술과 동일하며 본 발명은 잉크젯 프린터의 분사 장치(Head)에 관한 것으므로 본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 분사장치에 대해서만 설명하기로 한다. 먼저 원하는 위치 즉, 인쇄를 실시하기 위해 설정된 위치에 인자를 형성하기 위해 헤드 드라이버(도시되지 않음)에서 해당 전극에 전기적 신호인 에너지(Energy)를 공급한다.
이 때 전기적 연결 수단을 통해 해당 위치의 제1전극(206) 즉 공통개별 전극(Individual Electrode)에 전압을 인가시키고 동시에 제2전극(208)에는 전극(Common Electrode)으로써 반대 극성의 전압을 인가시킨다. 이 때의 전압은 직류전압(DC) OV∼100V 이하의 전원을 공급하며, 각 전극에 흐르는 전류는 OA∼5A 범위의 전류가 공급된다.
개별 전극(Individual Electrode)과 공통전극(Common Electrode)사이에서 상호 전기적 통전이 되도록 웨팅(Wetting)되어 있는 일정 저항 성분을 도전성 잉크를 타고 전류가 흐르게 된다. 이 때, 도전성 잉크는 염화나트륨(NaCl)을 함유하고 있어 도전성을 가지고 있으며, 내부 전류와 저항에 의해서 열을 발산하게 되는데, 이는 P=I2R (P: 일, I: 전류, R: 저항) 나타난 바와 같은 줄(JOULE)의 법칙에 따라 전기적 에너지가 열 에너지로 변환되게 된다.
즉, 제10도에서 보는 바와 같이 두 전극의 중앙 부근인 버블 생성 쳄버(212)에서 버블이 발생하면 전류 밀도는 이 버블 주위를 따라 흐르게 되고 버블을 뚫고 통과하지 못하게 된다. 이 때 버블 주위에서 전류 밀도가 집중되고 결과적으로 전류가 높아짐에 따라 초기 버블이 발생된 주위에서 연쇄적으로 P=I2R의 증가로 열이 발생되어 버블이 발생하게 된다.
다시 말해서 초기 버블이 발생되면 주변의 전류 밀도가 증가되고 이에 따라 연쇄적으로 버블과 버블간의 연결 및 변형등으로 부분적으로 커다란 형태의 버블이 생성되고 증기압을 증가시키게 되는 것이다.
따라서 어느 일정 시간 동안 인가된 에너지로 인하여 두 전극간의 버블 생성 쳄버의 영역(212)에서 버블의 연쇄적 발생이 이루어진다. 결과적으로 이렇게 생성된 버블로 인해 큰 증기압이 발생하면서 체적 변형이 발생하고 내부 잉크 쳄버(213)의 잉크가 노즐 플레이트(210)의 개구부(211)로 밀려 나가게 된다.
개구부(211)밖으로 밀려나온 잉크는 드롭(Drop)을 형성하면서 노즐부에서 점성에 의해 점차로 증가되다가 제1전극에 인가되는 전기적 에너지를 차단시키면 내부 버블 생성 쳄버(212)에서의 버블은 사라지고 동시에 내부 압력 강하로 노즐부에서 분사 직전의 드롭(Drop)은 상호 분리되면서 미디아(Media)로 분사된다. 동시에 내부 압력 강하로 잉크는 잉크 저장통(도시되지 않음)으로부터 잉크 비아(Ink Via)를 거쳐 잉크 채널을 통해 잉크 쳄버(213)로 재충전된다.
이와 같은 반복된 동작을 통해 잉크 분사와 재충전을 하며 원하는 상을 미디아(Media)로 구현 시킬 수 있게 된다. 이와 같이 본 발명은 버블 생성을 위한 구조에 있어서 종래의 헤드의 구조가 전극과 저항으로 형성된 히터부에서 잉크를 가열하는 구조로 되어 있는 반면에, 서로 다른 레이어(Layer)로 개별 전극과 공통전극으로 분리시켜 주어 두 전극에 서로 다른 극성의 전압을 인가시켜 버블생성을 위한 전류밀도 차에 의한 전류의 흐름을 이용하여 잉크내의 내부전류와 저항성분에 의해 발생되는 열을 이용하도록 구성되어 종래의 기술에 의한 헤드의 구조에서 내부의 전극을 보호하기 위한 프로텍션 레이어(Protection Layer)가 불필요한 점이 다르며, 이는 종래기술에 따라 히팅부(Heater)에서 발생되는 열에 의해 표면이 손상되는 문제점을 갖지 않는다.
또한, 종래의 버블이 직접 레지스터(Resister)히터(Heater)의 표면에서 발생하고 없어짐에 따라 그 충격파로 인한 레지스터 히터의 표면이 파괴되어 수명이 단축되는 문제가 없으며, 내부 구조가 간단하여 공정 및 제작에 따르는 생산비용이 절감될 수 있다. 더불어 잉크 쳄버부에 서로 다른 레이어(Layer)로 분리시켜 전극을 형성시켜 두 전극간 전류밀도의 직진성과 고밀도화를 꾀할 수 있다.
또한 두 전극간의 거리가 짧아 저전압에서의 구동이 용이하고 개구부의 형상은 용지측 단면적을 작게하여 드롭의 직진성이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명에서의 두 전극은 제1전극을 개별 전극으로, 제2전극을 공통전극으로하여 설명하고 있으나, 이는 제1전극을 공통전극으로, 제2전극을 개별전극으로 사용하여도 동일한 효과를 가질 수 있음은 주지의 사실이므로 언급의 여지가 없을 것이다.

Claims (17)

  1. 표면이 산화 처리(SiO2)된 기판(Substrate)의 상부에 위치하며, 잉크 내에 버블(Bubble)을 생성시키기 위한 일정부분이 잉크와 습착(Wetting)되어 있고, 기타 부분은 절연층(Insulating Layer)으로 도포되어있는 다수의 제1전극(Electrode)과, 상기 제1전극(Electrode)과 절연층(Insulating Layer)에 의해 전기적으로 분리되어 서로 다른 층(Layer)에 형성되어져 있고, 상기 제1전극(Electrode)과의 전기적 공급으로 도전성 잉크(Conductive ink)내에 버블을 생성시키고 일정부분이 잉크와 습착(Wetting)되어 있는 제2전극(Electrode)과, 상기 제1전극(Electrode) 및 제2전극(Electrode)사이에 전기적 절연과 잉크 내에 버블 생성 쳄버(Chamber)를 형성하기 위한 버블 쳄버 베리어(Barrier)와, 잉크를 미디어(Media)로 분사시키기 위해 복수 개의 개구부를 갖는 노즐 플레이트(Nozzle Plate)와, 상기 제2전극(Electrode)과 상기 노즐 플레이트(Nozzle Plate)사이에 버블 생성 쳄버로부터의 증기압에 의해 잉크가 개구부로 분사되도록 안내하고, 잉크의 직진성을 향상시켜 주기 위한 잉크 쳄버(Chamber) 베리어(Barrier)와, 상기 잉크 쳄버 베리어와 버블 쳄버 베리어에 의해 형성된 공간으로 잉크 채널을 통해 유입된 잉크를 잠정보유하고 있는 잉크 쳄버를 포함하여 구성된 잉크젯 프린터의 분사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잉크 쳄버는 잉크를 잠정보유하고 있으며, 버블을 생성하는 버블 생성 쳄버를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치,
  3. 제1항에 있어서, 제1전극(Electrode)은 공통 전극(Common Electrode)으로, 제2전극(Electrode)은 개별 전극(Individual Electrode)로 동작됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1전극 및 제2전극은 잉크와의 부식을 방지하기 위해 니켈(Ni)과 플라티늄(Platinum)의 합금으로 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 잉크 내에는 도전성 활성화를 위하여 Nac12이 함유됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 잉크 내에서의 버블은 제1전극과 제2전극 사이인 버블 생성 쳄버내에서 발생됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1전극과 버블 생성 쳄버 베리어는 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2전극과 잉크 쳄버 베리어는 절연되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1전극(Electrode)은 개별 전극(Individual Electrode)으로, 상기 제2전극(Electrode)은 공통전극(Common Electrode)로 동작됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1전극(Electrode) 및 제2전극(Electrode)에는 직류 (DC) 0 볼트(V)내지 100 볼트(V)이하의 전압이 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1전극(Electrode) 및 제2전극(Electrode)에는 0 암페어(A)내지 5 암페어(A)범위 내의 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  12. 잉크를 잠정 보유하고 있는 잉크 쳄버부와, 상기 잉크 쳄버부의 잉크에 전기적 에너지를 제공하는 전극부와, 상기 전극부로부터 제공된 에너지에 의해 형성되는 증기압으로 버블(Bubble)을 생성시켜 용지상으로 분사하기 위한 노즐 플레이트로 구성되는 잉크젯 프린터의 분사장치에 있어서, 상기 전극부가 상기 잉크 쳄버부내에 서로 절연되어 설치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 용지측 단면적이 잉크쳄버측 단면적보다 작게 형성된 다수개의 개구부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 노즐 플레이트에 형성된 개구부가 용지측의 단면적이 잉크쳄버측 단면적보다 작은 테이퍼 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 노즐 플레이트는 단지 잉크 드롭의 사이즈만을 규제하여 그 두께가 30㎛내지 40㎛로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 분사장치.
  16. 잉크 쳄버를 형성하는 베리어 내에 두 전극층을 구성하고, 두 전극 층에 전압을 인가시켜 고밀도의 전류밀도로 버블을 생성시켜 잉크 쳄버 하부에서의 증기압에 의해 수직 위치에 있는 노즐을 통해 잉크를 분사하는 잉크젯 프린터의 분사방법.
  17. 버블 생성 베리어(Barrier)를 경계로 다수의 제1전극과 제2전극을 서로 다른 층에 절연되도록 형성하고, 인자를 형성하기 위해 상기 제1전극 및 제2전극에 전원을 공급하고, 두 전극 사이에 위치하는 도전성 잉크 사이의 내부 전류 및 저항 성분에 의해 발생되는 열에너지를 이용하여 버블을 생성하고, 상기 버블을 노즐 플레이트의 개구부로 분사하는 잉크젯 프린터의 분사방법.
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