KR100206386B1 - Continuous tone inkjet printer head - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉크젯 프린터에 있어서 챔버에 저장된 잉크가 노즐을 통하여 분사되기 전에 노즐에서 열을 가여 잉크의 성분들이 화학적으로 반응하도록 하여 원하는 톤으로 만들어 분사함으로써 연속 톤을 인쇄할 수 있도록 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로, 염료와 현상제로 구성되는 잉크를 저장하는 챔버와, 잉크를 분사하는 노즐을 포함하여 구성되어 연속톤을 인쇄할 수 있는 연속톤 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 열을 발생할 수 있는 발열부를 노즐에 설치하고 발열부의 의하여 발생된 열이 노즐의 내부에 존재하는 잉크에 전달되도록 하여 노즐의 내부에 존재하는 잉크의 염료와 현상제가 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 일정한 톤으로 갖는 것을 특징으로 하여, 연속톤을 충실하게 재현하면서도 제작이 용이하고 유지가 편리한 잉크젯 프린터 헤드를 구현할 수 있는 효과가 있다.In the inkjet printer, a continuous tone inkjet printer capable of printing continuous tones by applying heat from the nozzles to chemically react the components of the ink before the ink stored in the chamber is ejected through the nozzles to make the desired tones and spray them. A head of a continuous tone inkjet printer head comprising a chamber for storing ink consisting of a dye and a developer, and a nozzle for ejecting ink, capable of printing continuous tones, the heat generating part capable of generating heat. It is installed in the nozzle and heat generated by the heat generating unit is transferred to the ink existing inside the nozzle to have a constant tone by chemically reacting in proportion to the amount of heat of the dye and the ink in the ink present in the nozzle. It is easy to produce while faithfully reproducing continuous tones. It is effective to implement an inkjet print head which is easy to maintain.
Description
본 발명은 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린터에 있어서 챔버에 저장된 잉크가 노즐을 통하여 분사되기 전에 노즐에서 열을 가여 잉크의 성분들이 화학적으로 반응하도록 하여 원하는 톤으로 만들어 분사함으로써 연속톤을 인쇄할 수 있도록 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet printer head. In particular, in an inkjet printer, a continuous tone is printed by applying heat from the nozzle to chemically react the components of the ink before the ink stored in the chamber is ejected through the nozzle to make the desired tones chemically. A continuous tone inkjet printer head is provided.
일반적으로, 잉크젯 프린터 헤드는 버블방식과 압전방식으로 구동된다. 도 1은 버블방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 버블방식은 프린터 헤드의 가열에 의한 버블에 의하여 챔버내에 저장된 잉크를 분사시키는 방식으로서 프린터 헤드의 가열소자(15)가 발열하게 되면 프린터 헤드의 챔버(13)의 부피가 팽창하여 챔버에 저장된 잉크(14)는 챔버중앙의 노즐(12)을 통하여 잉크방울(11)로 외부의 용지에 분사된다. 또한 도 2는 압전방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 압전방식은 피에조와 같은 압전체의 진동모드를 이용하여 잉크를 분사시키는 방식으로써 프린터 헤드를 분사시키는 압전체(25)에 가해지는 전기적 신호가 가해질 때 발생하는 진동에 따라 프린터 헤드 챔버(23)의 부피가 변화하게 되는 힘을 이용하여 챔버(23)내의 잉크(24)가 노즐(22)을 통하여 잉크방울(21)로 외부의 용지에 분사된다.In general, inkjet printer heads are driven by a bubble method and a piezoelectric method. 1 is a block diagram of a bubble-type inkjet printer head. As shown here, the bubble method is a method of ejecting ink stored in a chamber by a bubble caused by heating of the printer head. When the heat is generated, the volume of the chamber 13 of the printer head expands, and the ink 14 stored in the chamber is sprayed onto the external paper by the ink droplets 11 through the nozzle 12 in the center of the chamber. FIG. 2 is a configuration diagram of a piezoelectric inkjet printer head. As shown here, the piezoelectric method is a method of spraying ink using a vibration mode of a piezoelectric body such as a piezo to a piezoelectric body 25 for spraying a print head. The ink 24 in the chamber 23 flows through the nozzle 22 to the ink drop 21 using a force that changes the volume of the print head chamber 23 according to the vibration generated when an electrical signal is applied. Sprayed on the outside paper.
본 발명은 이와 같은 구동되는 잉크젯 프린터 헤드가 연속톤을 발생할 수 있도록 하는 것으로, 연속톤을 발생하기 위하여 종래에는 잉크 방울의 크기를 조절하는 방법, 색조가 다른 다수의 잉크 카드리지를 사용하는 방법, 하프토닝 방법, 잉크에 용매(vehicle)를 섞어 색조를 조절하는 방법 등이 사용되었다.The present invention allows such a driven inkjet printer head to generate continuous tones, and in order to generate continuous tones, a method of adjusting the size of ink droplets, a method of using a plurality of ink cartridges having different color tones, and a half A toning method, a method of controlling a color tone by mixing a vehicle (vehicle) with ink, and the like have been used.
도 3은 잉크에 용매(vehicle)를 섞어 색조를 조절하는 잉크젯 프린터 헤드의 구성도로서 이는 미국 특허 4,494,128에 개시되어 있다. 도 3에서 도시한 바와 같이 잉크를 저장하는 챔버(33)에 두 개의 모세관(34,38)이 연결되어 있고 각각의 모세관을 통해 잉크와 용매(vehicle)가 흘러나온다. 또한 각각의 모세관에는 흐름을 제어하기 위하여 히터(345,37)가 하나씩 설치되어 있다. 따라서 하나의 점을 인쇄하고자 하는 경우 그 점의 톤 데이터에 따라 잉크와 용매의 혼합비가 결정되고 이 혼합비에 의하여 잉크와 용매가 공급되는 모세관의 히터가 작동한다. 작동한 히터는 모세관내 버블을 형성하고 버블에 의해 모세관을 통한 유체의 흐름은 정지한다. 이렇게 톤을 조정한 잉크방울(31)을 사용하여 그레이 스케일 프린팅을 하게 된다.FIG. 3 is a schematic diagram of an inkjet printer head in which a color is adjusted by mixing a vehicle with ink, which is disclosed in US Patent 4,494,128. As shown in FIG. 3, two capillaries 34 and 38 are connected to a chamber 33 for storing ink, and ink and a solvent flow out through the capillaries. In addition, each capillary is provided with heaters 345 and 37 one by one to control the flow. Therefore, when one dot is to be printed, the mixing ratio of the ink and the solvent is determined according to the tone data of the dot, and the heater of the capillary tube through which the ink and the solvent are supplied is operated by the mixing ratio. The activated heater forms a bubble in the capillary and the flow of fluid through the capillary stops by the bubble. Gray scale printing is performed using the ink droplets 31 in which the tone is adjusted.
그러나 잉크에 용매(vehicle)를 섞어 색조를 조절하는 방법에 있어서, 잉크에 압력을 가하는 구조 외에 추가적으로 한 개의 모세관과 두 개의 히터가 필요하므로 구조가 복잡하게 되고 복잡한 구조로 인하여 제작 밀 유지가 상대적으로 어려운 문제점이 있다.However, in the method of adjusting the color tone by mixing the solvent with the ink, one capillary tube and two heaters are required in addition to the structure that applies the pressure to the ink, which makes the structure complicated and maintains the manufacturing mill relatively due to the complicated structure. There is a difficult problem.
또한 잉크젝 프린터에서 하프토닝 방법으로 그래픽을 인쇄할 경우에는 높은 해상도를 필요로 하나 고해상도를 얻기 위한 노즐의 제작에 곤란함이 있으며 일반용지에서는 번지으로 인하여 고해상도를 얻는데 문제점이 있다.In addition, when printing a graphic by the half-toning method in the inkjet printer, high resolution is required, but there is a difficulty in producing a nozzle for obtaining a high resolution, and in general paper, there is a problem in obtaining a high resolution due to a bungee.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 잉크에 열을 가여 잉크의 성분들이 화학적으로 반응하도록 하여 잉크의 색조를 변화시켜 원하는 톤으로 만들어 분사함으로써 연속 톤을 인쇄할 수 있도록 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to heat the ink to make the components of the ink chemically react to change the color tone of the ink to make a desired tone by spraying to print a continuous tone It is an object of the present invention to provide a continuous tone inkjet printer head capable of doing so.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구체적인 수단은, 염료와 현상제로 구성되는 잉크를 저장하는 챔버와, 잉크를 분사하는 노즐을 포함하여 구성되어 연속톤을 인쇄할 수 있는 연속톤 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 열을 발생할 수 있는 발열수단을 노즐에 설치하고 발열수단에 의하여 발생된 열이 노즐의 내부에 존재하는 잉크에 전달되도록 하여 노즐의 내부에 존재하는 잉크의 염료와 현상제가 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 일정한 톤을 갖는 것을 특징으로 한다.Specific means according to the present invention for achieving the above object, a continuous-tone inkjet printer that comprises a chamber for storing the ink consisting of a dye and a developer, and a nozzle for ejecting ink can print a continuous tone In the head, a heat generating means capable of generating heat is installed in the nozzle, and heat generated by the heat generating means is transferred to the ink existing in the nozzle so that the amount of heat of the dye and the developer of the ink present in the nozzle is transferred. It is characterized by having a constant tone by reacting chemically in proportion to.
제1도는 버블방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도.1 is a block diagram of a bubble-type inkjet printer head.
제2도는 압전방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도.2 is a configuration diagram of a piezoelectric inkjet printer head.
제3도는 잉크에 용매를 섞어 색조를 조절하는 잉크젯 프린터 헤드의 구성도.3 is a block diagram of an inkjet print head which adjusts color tone by mixing a solvent with ink.
제4도는 본 발명에 따른 연속톤 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 단면도.4 is a cross sectional view of a nozzle of a continuous-tone inkjet printer head according to the present invention.
제5도는 노즐 내부에 열이 가해지기전의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도.5 is a state diagram showing the distribution of the dye and the developer before heat is applied inside the nozzle.
제6도는 노즐의 내부에 열이 가해진 후의 잉크의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도.6 is a state diagram showing the distribution of the dye and the developer of the ink after heat is applied to the inside of the nozzle.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
41 : 잉크방울 42 : 노즐플레이트41: ink drop 42: nozzle plate
43 : 전기저항선 44 : 외면43: electrical resistance wire 44: outer surface
45 : 노즐45: nozzle
이하 본 발명에 따른 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a configuration of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 연속톤 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 단면도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 연속톤 잉크젯 프린터 헤드는 챔버에 저장된 잉크를 분사하는 노즐(45)과, 노즐(45)과 챔버의 사이에서 노즐(45)이 챔버에 연결되도록 하는 노즐플레이트(42)와, 노즐(45)의 주위에 설치되어 열을 발생하여 노즐 내부에 있는 잉크에 열을 가할 수 있는 발열부(43)로 구성되어 있다.4 is a cross-sectional view of the nozzle of the continuous-tone inkjet printer head according to the present invention. As shown here, the continuous-tone inkjet printer head of the present invention includes a nozzle 45 for spraying ink stored in the chamber, and a nozzle 45. A nozzle plate 42 which allows the nozzle 45 to be connected to the chamber between the chamber and the chamber, and a heat generation unit 43 which is installed around the nozzle 45 to generate heat to heat the ink inside the nozzle. It consists of).
노즐플레이트(42)는 노즐(45)의 양쪽으로 연결되어 있고 또한 이 노즐플레이트(42)를 통하여 노즐(45)과 잉크를 저장하는 챔버가 연결되며, 양 노즐플레이트(42)의 사이에 노즐(45)을 통하여 챔버에 저장되어 있는 잉크가 잉크방울(41)로 외부의 용지에 분사된다. 노즐(45) 주위에 열을 발생하는 발열부(43)가 설치되고 이 발열부(43)에는 파워를 인가하는 전원이 연결되어 전원으로부터 발열부(43)에 파워가 인가되면 발열부(43)에서 열이 발생하고 발새된 열은 노즐의 내부에 존재하는 잉크로 전달된다. 발열부(43)와 전원의 사이에는 발열부(43)에 인가되는 파워를 온 오프하는 제어부를 구비하고 있다.The nozzle plate 42 is connected to both sides of the nozzle 45, and the nozzle plate 42 is connected to the chamber for storing ink through the nozzle plate 42, and between the nozzle plates 42, the nozzle ( The ink stored in the chamber is sprayed onto the external paper by the ink droplets 41 through 45). A heat generating unit 43 generating heat around the nozzle 45 is installed, and a power source for supplying power is connected to the heat generating unit 43, and when power is applied to the heat generating unit 43 from the power source, the heat generating unit 43. Heat is generated in the heat transfer to the ink present in the interior of the nozzle. A control unit for turning on and off the power applied to the heat generating unit 43 is provided between the heat generating unit 43 and the power source.
발열부(43)의 크기는 발열부(43)에 의하여 가열된 노즐내부의 잉크가 버블 또는 압전소자의 진동에 의한 한 번의 분사작용으로 모두 외부의 용지에 분사되도록 그 크기를 조절한다. 즉, 발열부(43)에 의하여 발생한 열이 전달되는 노즐(45) 내부의 잉크의 양이 버블 또는 압전소자의 진동에 의하여 한 번의 분사작용으로 외부의 용지에 분사되는 잉크방울(41)의 부피보다 적도록 발열부(43)의 크기를 조정하여 노즐(45)의 주위에 설치한다. 또한 발열부(43)에 의하여 가열된 잉크가 버블 또는 압전소자의 진동에 의한 한 번의 분사작용으로 외부의 용지에 모두 분사되도록 하기 위하여 발열부를 노즐의 외면(44)에 가깝게 설치하여 발열부에서 발생한 열을 전달받는 잉크가 노즐의 외면(44)에 가까이 있도록 한다.The size of the heat generating portion 43 is adjusted so that the ink inside the nozzle heated by the heat generating portion 43 is all sprayed onto the outer paper by one spraying action by the vibration of the bubble or piezoelectric element. That is, the volume of the ink droplet 41 sprayed onto the external paper by one spraying action by the vibration of the bubble or piezoelectric element is the amount of ink inside the nozzle 45 to which the heat generated by the heat generating unit 43 is transferred. The size of the heat generating portion 43 is adjusted to be smaller so as to be installed around the nozzle 45. In addition, in order to ensure that the ink heated by the heat generating portion 43 is sprayed on the outside of the paper by one injection action by the vibration of the bubble or piezoelectric element, the heat generating portion is installed close to the outer surface 44 of the nozzle to generate the The heat-carrying ink is close to the outer surface 44 of the nozzle.
발열부(43)는 통상의 전기저항선으로 구성되고 이 전기저항선에 전류를 공급할 수 있는 전류원을 전원으로 연결하며 전류원과 전기저항선의 사이에서 전기저항선에 인가되는 전류를 제어하는 제어부는 스위치를 포함하여 이 스위치의 온 오프에 따라 전류원으로부터 전기저항선에 인가되는 전류를 단속하도록 한다.The heat generating unit 43 is composed of a general electric resistance wire and connects a current source capable of supplying current to the electric resistance wire with a power supply, and a control unit for controlling a current applied to the electric resistance wire between the current source and the electric resistance wire includes a switch. As the switch is turned on and off, the current applied to the electric resistance line is interrupted from the current source.
본 발명에 따른 연속톤 잉크젯 프린터에서 사용되는 잉크는 무색상태의 염료(leuco dye)와 현상제(developer)를 콜로이드 상태로 분산시켜 만들거나 콜로이드 상태의 무색염료(leuco dye)와 액체상태의 현상제(developer)를 혼합하여 만든다.The ink used in the continuous-tone inkjet printer according to the present invention is made by dispersing a colorless dye and developer in a colloidal state, or a colloidal colorless dye and a liquid developer. Create a mix of (developer)
이러한 잉크가 챔버내에 저장되어 있다가 노즐의 내부에서 전기저항선에 의하여 발생된 열이 전달되면 전달된 열에 의하여 염료와 현상제가 녹아서 반응을 일으킴으로써 잉크가 일정한 톤을 갖게 된다. 또한 잉크의 염료와 현상제는 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 다양한 톤을 가질 수 있으므로 연속톤을 인쇄할 수 있다.When the ink is stored in the chamber and the heat generated by the electrical resistance wire is transferred inside the nozzle, the ink dissolves and reacts by dissolving the dye and the developer by the transferred heat, thereby causing the ink to have a constant tone. In addition, the dye and the developer of the ink can have various tones by chemically reacting in proportion to the amount of heat transferred, and thus can print continuous tones.
이하 본 발명에 따른 실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the embodiment according to the present invention.
도 5는 노즐 내부의 잉크가 반응하기전의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 노즐 내부의 잉크는 무색의 염료(57)와 현상제(56)가 혼합되어 있다. 또한 노즐(55)의 외면(54)에 가까운 부분에 전기저항선(53)이 설치되어 있고 전기저항선(53)에는 전원이 인가되지 않은 상태이다.Fig. 5 is a state diagram showing the distribution of the dye and the developer before the ink inside the nozzle reacts, and as shown here, the colorless dye 57 and the developer 56 are mixed in the ink inside the nozzle. Moreover, the electrical resistance wire 53 is provided in the part near the outer surface 54 of the nozzle 55, and power is not applied to the electrical resistance wire 53. As shown in FIG.
도 6은 노즐의 내부에 열이 가해진 후 잉크의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 전원이 스위치를 통하여 전기저항선(63)에 인가되면 전기저항선(63)이 발열하게 되고 전기저항선(63)에서 발생한 열이 노즐(65)내부의 잉크에 전달된다. 열을 받은 잉크의 염료와 현상제가 받은 열에 비례하여 반응함으로써 무색이었던 염료는 색조를 띠는 염료(68)가 된다. 노즐 내부에 있는 잉크라 하더라도 전기저항선(63)의 열을 받을 수 없는 영역에 있는 잉크는 염료(67)와 현상제(66)가 화학반응을 일으키지 않고 그대로 무색의 상태를 유지한다.6 is a state diagram showing the distribution of the dye and the developer of the ink after heat is applied to the inside of the nozzle. As shown here, when the power is applied to the resistance line 63 through a switch, the resistance line 63 generates heat. The heat generated from the electrical resistance line 63 is transferred to the ink inside the nozzle 65. The dye, which was colorless by reacting in proportion to the dye of the heated ink and the heat received by the developer, becomes a colored dye 68. Even in the ink inside the nozzle, the ink in the region where the electric resistance wire 63 cannot receive heat maintains the colorless state without causing the chemical reaction between the dye 67 and the developer 66.
이렇게 일정한 색조를 띤 잉크(68)는 버블 또는 압전체의 진동에 의하여 잉크방울(61)로 용지에 분사된다. 열에 의하여 화학반응을 일으켜 일정한 색조를 띤 잉크(68)가 한 번의 분사에 의하여 모두 분사되지 않으면 다음 번의 분사될 잉크와 섞이게 되어 다음 번의 인쇄할 점의 톤을 자유롭게 조절할 수 없게 된다. 따라서 전기저항선(63)에 의하여 열이 전달될 수 있는 영역의 잉크의 양이 한 번의 분사에 의하여 분사되는 잉크방울(61)의 크기보다 작다. 또한 전기저항선(63)이 노즐(65)의 외면(64)에 가까이 설치되어 있어 이 전기저항선(63)에서 발생하는 열을 전달받아 화학반응을 일으키는 잉크의 영역도 노즐의 외면(64)에 가까운 곳에 존재하므로 한 번의 분사에 의하여 화학반응을 일으킨 잉크가 모두 하나의 잉크방울(61)에 포함되어 분사된다.The ink 68 having a constant color tone is sprayed onto the paper by the ink droplets 61 by the vibration of the bubble or piezoelectric body. If the ink 68, which has a constant color tone due to heat, is not ejected by one spray, the ink 68 is mixed with the ink to be ejected the next time, and the tone of the next printing point cannot be freely adjusted. Therefore, the amount of ink in the region where heat can be transferred by the electric resistance line 63 is smaller than the size of the ink droplet 61 sprayed by one spray. In addition, since the resistance line 63 is provided near the outer surface 64 of the nozzle 65, the area of the ink that receives heat generated by the resistance line 63 and causes a chemical reaction is also close to the outer surface 64 of the nozzle. Since the ink is present in one place, all of the ink that caused the chemical reaction by one injection is contained in one ink drop 61 is injected.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 잉크를 원하는 톤으로 만든 후 분사함으로써, 연속톤을 충실하게 재현하면서도 제작이 용이하고 유지가 편리한 잉크젯 프린터 헤드를 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect of implementing an inkjet printer head that is easy to manufacture and easy to maintain while faithfully reproducing a continuous tone by spraying the ink after making the desired tone.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080328 Year of fee payment: 10 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |