KR100209513B1 - 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치 - Google Patents
잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체의 저장 및 공급 장치에 관한 것으로, 잉크 저장통 내에 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 잉크분사장치와, 잉크 저장통의 하부 일측에 밀착되도록 장착되어 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 상기 잉크분사장치로 액티브(Active) 액체를 공급하기 위해 저장하고 저장된 액티브(Active) 액체가 상기 잉크분사장치를 순환하여 흐르도록 단일 유로를 형성하여 순환회귀되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 액티브(Active) 액체 저장통으로 구성하여, 잉크젯 프린트헤드에서 잉크분사장치에 가열 체임버간 액티브(Active) 액체의 공급유로를 형성시킴으로써 가열 체임버의 신속한 냉각을 수행하여 고속 인쇄가 가능하고, 액티브(Active) 액체를 잉크젯 프린트헤드의 잉크분사장치와 노즐을 조립 후 주입시킴으로써 조립을 용이하게 할 수 있고, 공급 홀(Hole)과 순환 홀(Hole)의 설치로 액티브(Active) 액체의 주입여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체의 저장 및 공급 장치에 관한 것으로, 특히 잉크를 일시적으로 저장하는 잉크 체임버(Chamber)와 액티브(Avtive) 액체를 일시적으로 저장하는 가열 체임버(Chamber)를 분리하는 멤브레인(Membrane)을 액티브(Active) 액체의 가열에 의해 변형시켜 잉크 체임버 내에 있는 잉크를 분사하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체의 저장 및 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린터는, 인쇄 데이터를 발생하는 시스템에서 출력되는 인쇄 데이터를 제어부에서 인가 받는다. 제어부는 인가된 인쇄 데이터를 처리하여 제어 신호를 발생하고 발생된 제어 신호에 따라 잉크젯 프린트헤드를 구동하게 된다. 제어부에 의해 구동되는 잉크젯 프린트헤드는, 인가된 제어신호에 따라 저장된 잉크를 노즐을 통해서 분사하여 매체(Media)에 인가된 인쇄 데이터에 따른 상을 형성하게 된다.
잉크를 저장하고 저장된 잉크를 제어부로부터 인가된 제어 신호에 따라 잉크 드랍(Drop)을 형성하여 분사하는 잉크젯 프린트헤드의 종래 실시예는 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 잉크젯 프린트헤드는, 잉크를 저장하는 잉크 저장용 탄성체(1)와, 상기 잉크 저장용 탄성체(1)의 저면에 접착하여 잉크를 여과하는 잉크 필터(2a)와 상기 잉크 필터(2a)에서 여과되는 잉크의 공급 유로를 형성하는 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(2b) 및 잉크 비아(Via)(2c)를 형성하고 상기 잉크 저장용 탄성체(1)를 내장하는 하우징(Housing)(2)과, 상기 하우징(Housing)(2)에 형성된 잉크 비아(Via)(2c)를 통해서 잉크를 공급받아 전기적 연결 수단(3a)으로 인가된 전기 신호에 따라 잉크 드랍(Drop)을 형성하여 분사하는 잉크분사장치(3)와, 상기 하우징(Housing)(2) 내에 상기 잉크 저장용 탄성체(1)를 장착한 후 밀폐시키기 위해 상기 하우징(Housing)(2)의 상부와 열융착 또는 초음파 융착에 의해 실링(Sealing)되고 대기압을 일정하게 유지하도록 개구부(4a)를 형성한 하우징 카바(4)로 구성되어 있다.
이러한 구성 중에 상기 잉크분사장치(3)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 지지 수단인 기판(Substrate)(3a)과, 상기 기판(3a)에 증착된 금속층(3b)과, 상기 금속층(3b)에 일정한 패턴(Pattern)으로 증착되어 전기적 에너지를 열로 변환시키는 가열 장치(3c)와, 상기 가열 장치(3c)로 전기적 에너지를 공급하기 위해 상기 가열 장치(3c)와 접촉되도록 증착된 두 전극(3d)(3d')과, 가열 체임버(3e)를 형성하기 위해 상기 두 전극(3d)(3d')의 상위면에 증착된 가열 체임버 베리어(Barrier)(3f)와, 상기 가열 체임버 베리어(3f)의 상위면에 접착되도록 증착되어 상기 가열 장치(3c)에서 발생된 열을 인가 받아 팽창되어 체적변형을 일으키는 복수의 멤브레인(Membrane)(3g)(3g')과, 상기 복수의 멤브레인(Membrane)(3g)(3g')의 상위면에 접착 조립되는 잉크 체임버(3h)를 형성하는 잉크 체임버 베리어(Barrier)(3i)와, 상기 잉크 체임버 베리어(3i)에 의해 형성된 잉크 체임버(3h)와 일치되도록 개구부(3j-1)를 형성하여 조립되는 노즐 플레이트(120)의 구조로 형성되어 있다.
이러한 구조를 갖는 잉크젯 프린트헤드는, 하우징 카바(4)의 임의의 위치에 설치된 개구부(4a)를 통해서 하우징(Housing)(2) 내의 압력을 대기압 상태로 유지하게 된다. 하우징(Housing)(2) 내의 압력이 대기압으로 유지된 상태에서 잉크분사장치(3)를 통해서 잉크를 분사하게 되면 흡입력 즉, 잉크분사장치(3)를 통해서 분사되는 힘에 의해 부압이 발생하게 된다.
잉크젯 프린트헤드의 잉크분사장치(3) 내에 부압이 발생하면, 발생된 부압에 의해 잉크 저장용 탄성체(1) 내에 형성된 오픈 셀(Open shell)에 있는 잉크는, 부압에 의해 잉크 필터(2a)를 통해서 여과되어 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(2b) 및 잉크 비아(Via)(3a)을 통해서 잉크분사장치(3)로 공급된다.
잉크분사장치(3)로 공급된 잉크는 전기적 연결 수단(3a)으로 인가된 전기 신호에 따라 잉크드랍(Drop)을 형성하여 분사하게 된다. 즉, 잉크분사장치(3)의 지지 수단인 기판(3a)에 증착된 금속층(3b))에 일정한 패턴(Pattern)으로 증착된 가열 장치(3c)로 전기적 에너지를 인가한다. 가열 장치(3c)로 공급되는 전기적 에너지는 두 전극(3d)(3d')를 통해서 인가된다.
두 전극(3d)(3d')을 통해서 가열 장치(3c)로 인가된 전기적 에너지는, 가열 체임버(3e)에 채워진 액티브(Active) 액체를 가열하여 증기압을 발생하게 된다. 가열 체임버(3c) 의 액티브(Active) 액체의 증기압으로 인해 복수의 멤브레인(Membrane)(3g)(3g')은 팽창하게 된다.
복수의 멤브레인(Membrane)(3g)(3g')의 팽창과 함께 잉크 비아(Via)(2c; 도 1에 도시됨) 및 잉크 체임버 베리어(Barrier)(3i)에 의해 형성된 잉크 체임버(3h)의 체적 변형으로 공급된 잉크에 동시적으로 개구부를 체적 변형을 시키게 된다. 잉크가 체적 변형에 의한 팽창됨에 따라 두 전극(3d)(3d')으로 전기적 에너지의 공급을 중단시키게 되면, 개구부로 팽창된 잉크는 표면 장력에 따라 잉크를 분리 및 드랍(Drop)을 형성하여 분사하게 된다.
이러한 잉크분사장치(3)를 통해서 잉크 드랍(Drop)이 형성되어 분사되면, 하우징 카바(4)의 임의의 위치에 형성된 개구부(4a)를 통해서 외부 공기가 유입되어 잉크 저장용 탄성체(1)의 상단에 분사된 잉크량 만큼의 공기가 채워지게 된다. 잉크 저장용 탄성체(1)의 상단에 채워진 공기로 인해 잉크는 공기 압력으로 인해 채워진 공기량 만큼 압력을 받아 잉크 저장용 탄성체(1)의 하부로 이동하게 된다.
이러한 반복되는 과정을 통해서 잉크를 공급받은 잉크분사장치(3)는 공급된 잉크를 전기적연결수단(3a)으로부터 인가되는 전기 신호에 따라 폰트(Font)나 그래픽(Graphic) 이미지 형태를 인쇄하게 된다.
이와 같이, 멤브레인(Membrane)이 적용된 잉크젯 프린터헤드의 잉크분사장치에 구성된 각각의 가열 체임버 내로 액티브(Active) 액체 주입시 주입완료 여부의 확인 어렵고, 장시간 사용이 가능한 주입장치가 없어 장기 사용시 내부 액티브(Active) 액체가 열에 의한 증발 혹은 소모 등으로 잉크 분사시 분사속도의 저하가 발행하고, 이로 인해 도트(Dot) 누락을 가져오고, 액티브(Active) 액체가 주입된 상태에서 잉크 체임버부를 접착하여 조립하기 때문에 조립이 어려운 문제점이 있다.
따라서 본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위해 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체를 저장하는 액티브(Active) 액체 저장통과 잉크분사장치의 가열 체임버를 유동하여 흐르는 액티브(Active) 액체의 유로를 단일화하여 액티브(Active) 액체가 단일 유로를 이용하여 다시 액티브(Active) 액체 저장통으로 순환회귀하도록 하여 액티브(Active) 액체의 주입 확인과 잉크 분사속도를 고속화하기 위한 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치를 제공함을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 잉크 저장통 내에 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 잉크분사장치와, 잉크 저장통의 하부 일측에 밀착되도록 장착되어 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 상기 잉크분사장치로 액티브(Active) 액체를 공급하기 위해 저장하고 저장된 액티브(Active) 액체가 상기 잉크분사장치를 순환하여 흐르도록 단일 유로를 형성하여 순환회귀되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 액티브(Active) 액체 저장통으로 구성됨을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 잉크젯 프린트헤드의 실시예인 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 잉크분사장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 액티브(Active) 액체의 저장 및 공급 장치가 적용된 잉크 젯 프린트헤드의 측단면도,
도 4는 도 3에 도시된 액티브(Active) 액체의 저장 및 공급 장치의 구성을 나타낸 배면도,
도 5는 도 4에 도시된 액티브(Active) 액체 저장부의 확대도,
도 6은 도 4에 도시된 잉크젯 프린트헤드의 잉크분사장치의 배면도,
도 7은 도 4에 도시된 잉크분사장치의 요부 확대 단면도,
도 8은 도 7에 도시된 액티브(Active) 액체의 가열개시 상태를 나타낸 상태도,
도 9는 도 7에 도시된 액티브(Active) 액체의 가열 및 팽창 상태를 나타낸 상태도,
도 10은 도 7에 도시된 액티브(Active) 액체에 의한 드랍(Drop)의 분사직전 상 태를 나타낸 상태도,
도 11은 도 7에 도시된 드랍(Drop) 분사 및 액티브(Active) 액체 수축 상태 를 나타낸 상태도,
도 12는 도 7에 도시된 액티브(Active) 액체의 수축 및 냉각 상태를 나타낸 상태도,
도 13은 도 7에 도시된 멤브레인(Membrane)의 버클링(Buckling) 현상의 발 생을 나타낸 상태도이다.
＊도면의 주요 부분에 대한 부호 설명＊
10 : 잉크 저장통
20 : 잉크분사장치
21 : 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀
22 : 가열 체임버
25 : 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀
30 : 액티브(Active) 액체 저장통
31 : 제 1 저장부
32a: 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀
32b: 제 1 채널
33a: 제 2 채널
33b: 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀
34 : 제 2 저장부
이하, 본 발명을 첨부된 도 3 및 도 4를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드(10)는, 잉크를 저장하는 잉크 저장통(11)과, 상기 잉크 저장통(11) 내에 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 잉크분사장치(20)와, 상기 잉크 저장통(11)의 하부 일측에 밀착되도록 장착되어 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 상기 잉크분사장치(20)로 액티브(Active) 액체를 공급하기 위해 저장하고 저장된 액티브(Active) 액체가 상기 잉크분사장치(20)를 순환하여 흐르도록 단일 유로를 형성하여 순환 회귀되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 액티브(Active) 액체 저장통(30)으로 구성된다.
상기 액티브(Active) 액체 저장통(30)은, 상기 잉크 저장통(11)의 하부 일측에 밀착되어 장착되는 리어(Rear) 케이스(36')와, 상기 리어(Rear) 케이스(36')에 실링(Sealing) 또는 융착(36a)으로 접착되는 프론트(Front) 케이스(36)로 구성된다.
이러한 구성을 첨부된 도 4를 이용하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
잉크 저장통(11) 내에 저장된 잉크를 공급받아 잉크 드랍(Drop)(40)을 활성화하는 액티브(Active) 액체를 공급받는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(21)과 다수의 가열 체임버(Chamber)(22)와 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀(Hole)(25)를 단일유로로 형성한 잉크분사장치(20)와, 상기 잉크분사장치(20)의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(21)과 일치되도록 장착된 제 1 채널(Channel)부(32)와, 상기 잉크분사장치(20)의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀(Hole)(25)과 일치되도록 장착된 제 2 채널(Channel)부(33)와, 상기 제 1 채널(Channel)부(32)를 통해서 상기 잉크분사장치(20)로 액티브(Active) 액체를 공급하기 위해 저장하는 제 1 저장부(31)와 상기 잉크분사장치(20)로 공급된 액티브(Active) 액체를 제 2 채널(Channel)부(33)를 통해서 순환회귀되어 유입되는 저장하는 제 2 저장부(34)로 구성된 액티브(Active) 액체 저장통(30)으로 구성된다.
이와 같은 구성 중에 상기 잉크분사장치(20)는, 상기 잉크 저장통(11)에 저장된 잉크를 공급받는 잉크공급 개구부(26)와, 상기 잉크공급 개구부(26)로 공급되는 잉크의 드랍(Drop)을 발생하기 위해 증기압을 제공하는 액티브(Active) 액체를 공급받는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(21)과, 상기 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(21)과 단일 유로를 형성하도록 연결되어 액티브(Active) 액체를 공급받고 공급된 액티브(Active) 액체를 순환시키기 위한 단일 유로로 형성된 다수의 가열 체임버(Chamber)(22)와, 상기 다수의 가열 체임버(Chamber)(22)와 단일 유로를 형성하여 순환되어 흐른 액티브(Active) 액체의 유출하는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀(Hole)(25)로 구성된다.
상기 제 1 채널(Channel)부(32)는, 일측이 상기 잉크분사장치(20)의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(21)로 액티브(Active) 액체를 공급하도록 일치되도록 장착되고 타측은 상기 제 1 저장부(31)로부터 액티브(Active) 액체를 공급 받도록 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(32a)가 장착된 제 1 채널(Channel)(32b)로 구성된다.
상기 제 2 채널부(33)는, 일측이 상기 잉크분사장치(20)의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀(Hole)(25)로부터 유출되는 액티브(Active) 액체를 유입되도록 일치되게 장착되고 타측은 상기 제 2 저장부(34)로 액티브(Active) 액체가 유출되도록 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀(Hole)(33b)이 장착된 제 2 채널(Channel)(33a)로 구성된다.
상기 액티브(Active) 액체 저장통(30)의 제 1 저장부(31)는, 상기 제 1 채널부와 일치되도록 장착되고 액티브(Active) 액체의 순환과 일정한 내부 압력을 유지하기 위한 공기주입구(31a)와, 상기 공기주입구(31a)로부터 공급되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 제 1 탄성체(31b)로 구성된다.
상기 액티브(Active) 액체 저장통(30)의 제 2 저장부(34)는, 상기 제 2 채널(Channel)부(33a)의 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환 홀(Hole)(33b)로부터 유출되는 액티브(Active) 액체의 유로가 형성되도록 일치되게 장착되고 순환되어 유입되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 제 2 저장부(34)로 구성된다.
이 때, 상기 제 1 저장부(31)와 상가 제 2 저장부(34)는 각각 분리벽(35)에 의해 분리되도록 구성된다.
이와 같은 구성에 의한 동작을 도 5 및 도 6을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
잉크젯 프린트헤드(10)의 일측하부에 장착된 액티브(Active) 액체 저장통(30)은, 프론트(Front) 케이스(36)와 리어(Rear) 케이스(36') 내에 형성된 공간에 밀착되도록 제 1 저장부(31)와 제 2 저장부(34)가 장착된다.
프론트(Front) 케이스(36)와 리어(Rear) 케이스(36') 내에 형성된 공간에 밀착되도록 장착된 제 1 저장부(31)와 제 2 저장부(34)는, 잉크분사장치(30)를 기준으로 제 1 저장부(31)와 제 2 저장부(34)로 분리된다. 이 때, 제 1 저장부(31)와 제 2 저장부(34) 사이에 잉크분사장치(20)가 액티브(Active) 액체의 단일 유로를 형성하기 위해 장착된다.
분리된 제 1 저장부(31)와 제 2 저장부(34)는 프론트(Front) 케이스(36)와 리어(Rear) 케이스(36') 내에 형성된 분리벽(35)에 의해 분리되고, 트레쉬홀(Treshhole)(35')에 의해 압력의 균일화를 이루게 된다. 분리벽(35)에 의해 서로 분리되어 압력의 균일화를 이루도록 구성된 제 1 저장부(31) 및 제 2 저장부(34) 중 제 1 저장부(31)에 액티브(Active) 액체를 저장하게 된다.
제 1 저장부(31)는 액티브(Active) 액체를 제 1 탄성체(31b)에 흡수되어 저장된다. 제 1 저장부(31)의 제 1 탄성체(31b)는 프론트(Front) 케이스(36) 및 리어(Rear) 케이스(36')의 조립시 일정한 압력을 받게 장착된다. 즉, 제 1 저장부(31)의 제 1 탄성체(31b)를 리어(Rear) 케이스(36') 내부 공간에 장착한 후, 리어(Rear) 케이스(36')의 단면에 접착면을 형성하게 된다. 리어(Rear) 케이스(36')에 형성된 접착면에 프론트(Front) 케이스(36)를 밀착하여 장착하게 되는데, 이 때, 실링(Sealing) 또는 융착 방법을 이용하여 접착시키게 된다.
프론트(Front) 케이스(36)가 리어(Rear) 케이스(36')에 접착됨과 동시에 프론트(Front) 케이스(36)의 밀착되는 힘에 의해 제 1 탄성체(31b)는, 일정한 압력을 받는다. 이 때, 프론트(Front) 케이스(36)와 리어(Rear) 케이스(36')에 형성된 공간에 장착되는 제 2 탄성체(34b)도 제 1 탄성체(31b)의 조립과 동시에 조립된다.
프론트(Front) 케이스(36)에 의해 초기 압력을 받은 제 1 저장부(31)의 제 1 탄성체(31b)는, 저장된 액티브(Active) 액체를 인가된 압력에 의해 잉크분사장치(20)의 다수의 가열 체임버(22)로 공급하게 된다. 제 1 저장부(31)의 제 1 탄성체(31b)에서 공급되는 액티브(Active) 액체를 잉크분사장치(20)의 다수의 가열 체임버(22)로 공급하기 위해 먼저, 액티브(Active) 액체를 제 1 필터(Filter)(31c)를 통해서 여과하게 된다.
제 1 필터(Filter)(31c)는 제 1 저장부(31)와 장착되며, 이에 따라 제 1 저장부(31)의 제 1 탄성체(31b)에 저장된 액티브(Active) 액체가 공급시 공급되는 액티브(Active) 액체에 포함된 이 물질을 제거한다. 제 1 저장부(31)에 일체로 형성된 제 1 필터(Filter)(31b)를 통해서 여과된 액티브(Active) 액체는, 제 1 채널(Channel)부(31)로 흐르게 된다. 즉, 제 1 필터(Filter)(31b)와 밀착되도록 형성된 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 공급 홀(Hole)(32a)를 통과하여 유로를 형성하는 제 1 채널(Channel)(32b)로 흐르게 된다.
제 1 채널(Channel)(32b)을 통해서 흐르는 액티브(Active) 액체는, 잉크분사장치(20) 내에 형성된 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)(21)를 통해서 다수의 가열 체임버(22)로 흐르게 된다. 액티브(Active) 액체를 공급받은 잉크분사장치(20)의 가열 체임버(22)는, 공급된 액티브(Active) 액체를 가열 체임버간 채널(23)을 통해서 다른 가열 체임버(22)로 액티브(Active) 액체를 채우게 된다.
이런 연속 동작을 통해서 일정한 수의 가열 체임버(22)로 액티브(Active) 액체를 채위지면, 액티브(Active) 액체의 순환 채널(24)을 통해서 남아 있는 가열 체임버(22)들로 액티브(Active) 액체를 채우게 된다. 즉, 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)(21)를 통해서 공급되는 액티브(Active) 액체는 최초 가열 체임버(Chamber)(22)에서 공급받아 유동되어 가열 체임버간 채널(23)을 통해서 다른 가열 체임버(22)로 흐르게 된다.
이러한 연속되는 흐름에 따라 단일의 유로를 형성한 상태에서 배열되어 있는 다수의 가열 체임버(Chamber)(22)에 액티브(Active) 액체가 다수의 가열 체임버(Chamber)(22)에 액티브(Active) 액체가 채워지면, 액티브(Active) 액체는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(25)을 통해서 유출하게 된다. 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(25)을 통해서 유출되는 액티브(Active) 액체는, 제 2 채널(Channel)부(34)로 흐르게 된다. 제 2 채널(Channel)부(34)는, 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(25)과 일치되도록 구성된 제 2 채널(33a)을 통해서 흐르게 된다.
제 2 채널(33a)을 통해서 흐르게 액티브(Active) 액체는 제 2 채널(Channel)과 일치되도록 장착된 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(33b)로 흐르게 된다. 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(33b)로 흐르는 액티브(Active) 액체는 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(33b)과 밀착되도록 장착된 제 2 필터(Filter)(34a)에 의해 여과되어 제 2 저장부(34)의 제 2 탄성체(34b)에 저장된다.
이와 같이, 액티브(Active) 액체 저장통(30)의 프론트(Front) 케이스(36)에 장착된 공기 주입구(31a)로 액티브(Active) 액체가 주입되면, 제 1 저장부와, 제 1 채널(32b)과, 잉크분사장치(20)와, 제 2 채널(33a)과, 제 2 저장부(34)로 형성된 단일 유로를 통해서 흐르게 된다. 제 1 저장부와, 제 1 채널(32b)과, 잉크분사장치(20)와, 제 2 채널(33a)과, 제 2 저장부(34)로 구성된 단일 유로를 통해서 흐르는 액티브(Active) 액체는, 잉크분사장치(30)에 형성된 다수의 가열 체임버(22)에 채워진 후 단일 유로를 통해서 순환회귀하여 제 2 저장부(34)로 흐르게 된다.
또한 공기 주입구(31a)는, 다수의 가열 체임버(22)에서 증기압 발생시 가열 체임버(22)로 액티브(Active) 액체를 지속적으로 순환을 유지하기 위해 압력을 일정하게 유지하게 된다.
따라서, 초기 액티브(Active) 액체 주입시 제 2 저장부(34)로 액티브(Active) 액체가 차게 되면, 잉크분사장치(20) 내에 형성된 다수의 가열 체임버(22)에 액티브(Active) 액체가 채워짐을 확인하여, 액티브(Active) 액체의 주입을 완료할 수 있게 된다.
이와 같이 액티브(Active) 액체 저장통(30)에 액티브(Active) 액체가 잉크분사장치(20)의 다수의 가열 체임버(22)에 저장되면, 잉크분사장치(20)는 잉크저장통(10)으로부터 공급되는 잉크를 잉크 공급 홀(Hole)(26)을 통해서 공급받는다. 잉크와 액티브(Active) 액체를 공급 받은 잉크분사장치(20)의 구조를 첨부된 도 7을 이용하여 살펴보면 다음과 같다.
도 7은 잉크분사장치의 초기 상태를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 지지 수단인 기판(Substrate)(20a)과, 상기 기판(20a)에 증착된 금속층(20b)과, 상기 금속층(20b)에 증착된 가열 장치(20c)와, 상기 가열 장치(20c)로 전기적 에너지를 공급하는 두 전극층(20d)(20d')과, 상기 두 전극층(20d)(20d')의 상위면에 증착된 가열 체임버 베리어(Barrier)(20e)와, 상기 가열 체임버 베리어(20e)에 의해 형성되고 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)(21; 도 4에 도시됨)로부터 공급되는 액티브(Active) 액체를 공급받기 위해 케비티(Cavity)를 형성하는 가열 체임버(22)와, 상기 가열 체임버(22)의 상위면에 접착되어 상기 가열 장치(113)에서 인가되는 열을 인가 받아 액티브(Active) 액체의 증기압 발생에 따라 체적 변형을 일으키는 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')과, 상기 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')의 상위면에 접착 조립되는 잉크 체임버(22)를 형성하는 잉크 체임버 베리어(29g)와, 상기 잉크 체임버 베리어(20g)에 의해 형성되는 잉크 체임버(20h)와 일치되도록 개구부(20i-1)를 형성하여 조립되는 노즐 플레이트(20i)의 구조로 형성되어 있다.
이와 같은 구조를 잉크분사장치(30)의 동작을 첨부된 도8에서 도 13을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 잉크젯 프린트헤드(10)는, 일반적으로 외부에서 발생되어 인가된 인쇄 데이터를 제어부(도시 않음)에서 인가받아 처리하여 인쇄 제어 신호를 발생하게 된다. 발생된 인쇄 제어 신호는 헤드 드라이브(Drive) 회로(도시 않음)에서 인가 받고 인가된 인쇄 제어 신호에 따라 잉크젯 프린트헤드(10)의 잉크분사장치(20)를 드라이브(Drive)하게 된다.
헤드 드라이브(Drive) 회로의 제어에 의해 잉크분사장치(20)는, 컴몬(Common) 전압인 전기적 에너지를 두 전극층(20d)(20d') 중 어느 한 전극층으로 인가하게 된다. 이 때, 나머지 한 전극층은 헤드 드라이브(Drive) 회로의 제어에 따라 오픈(Open) 상태 또는 쇼트(Short) 상태가 된다. 즉, 헤드 드라이브 회로는 외부에서 인가된 인쇄 데이터에 따라 잉크 상을 형성하기 위해 잉크분사장치(20)의 노즐플레이트(20i)에 형성된 개구부(20i-1)를 제어하게 된다.
헤드 드라이브 회로에 의해 제어되는 잉크분사장치(20)는, 잉크 저장통(10; 도 3에 도시됨)에 저장된 잉크를 잉크 공급 홀(Hole)(26)을 통해서 공급받는다. 잉크 공급 홀(Hole)(26; 도 4에 도시됨)를 통해서 잉크를 공급받기 전에 액티브(Active) 액체 저장통(30)의 제 1 저장부(31; 도 4에 도시됨)로 주입된 액티브(Active) 액체를 제 1 채널(Channel)(32b; 도 4에 도시됨)를 통해서 공급받는다.
제 1 채널(Channel)(32b)를 통해서 공급되는 액티브(Active) 액체는, 잉크분사장치(20)의 가열 체임버(22)로 흐르게 된다. 잉크분사장치(20)의 가열 체임버(22)로 공급된 액티브(Active) 액체는 유동에 의해 순환되어 다수의 가열 체임버(22)로 채워지게 된다.
잉크분사장치(20)에 형성된 다수의 가열 체임버(22)에 액티브(Active) 액체가 모두 채워지면, 헤드 드라이브 회로의 제어에 따라 공급되는 전기적 에너지를 두 전극층(20d)(20d') 중 어느 하나로 인가된다. 전기적 에너지를 공급받은, 전극층은 인가된 전기적 에너지를 가열 장치(20c)로 공급하게 된다. 전기적 에너지를 공급받은 가열 장치(20c)는, 인가된 전기적에너지에 따라 열을 발생하게 된다.
즉, 레지스터(Resistor) 재질로 증착된 가열 장치(20c)는, 인가된 전기적 에너지를 열로 발생하게 된다. 가열 장치(20c)에서 발생된 열로 인해, 가열 체임버(22) 내에 채워진 액티브(Active) 액체는 가열되어져 증기압을 발생하게 된다. 이러한 상태는 도 8에 도시된 바와 같이, 가열 체임버(22) 내에 채워진 액티브(Active) 액체가 가열됨에 따라 증기압은 수직 방향(H-H')으로 상승하게 된다.
가열 체임버(22) 내에서 액티브(Active) 액체가 가열되어 발생된 고온의 증기압이 수직 방향(H-H')으로 상승함에 따라 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')은, 수평 방향(E-E', F-F')으로 팽창하게 된다. 이 때, 액티브(Active) 액체의 증기압에 따라 팽창되는 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')은, 액티브(Active) 액체의 증기압에 따라 잉크 체임버(20h) 방향으로 곡선을 형성하면서 팽창하게 된다.
이와 같이 액티브(Active) 액체의 증기압에 따라 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')이 팽창됨에 따라 잉크 공급 홀(26; 도 4에 도시됨)에서 잉크 체임버(20h)로 공급되는 잉크에 일정한 힘을 가하게 된다. 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')의 팽창에 의해 일정한 힘을 받은 잉크는 인가된 힘에 의해 노즐플레이트(20i)에 형성된 개구부(20i-1)로 밀려 나가게 된다.
이 때, 가열 체임버(22) 내에서 발생된 액티브(Active) 액체의 증기압이 증가하게 되면 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')은 더욱 팽창하게 된다. 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')이 더욱 팽창하게 됨에 따라 잉크 체임버(20h) 내에 잉크는 노즐플레이트(20i)에 형성된 개구부(20i-1)의 외부로 나오려는 성질이 강해지게 된다.
이러한 상태에서 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')의 팽창이 최대가 되면, 잉크 체임버(20h) 내에 잉크는 노즐플레이트(20i)에 형성된 개구부(20i-1)의 외부로 분사되려고 하는 분사 직전 상태를 유지하게 된다. 이 때, 두 전극층(20d)(20d') 중 어느 한 전극층이 헤드 드라이브 회로에 의해 오픈(Open) 상태가 되면 가열 장치(20c)로 공급되는 전기적 에너지의 공급을 차단하게 된다.
가열 장치(20c)로 전기적 에너지의 공급이 차단되면, 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')의 방향(G-G', J-J')으로 수축하게 된다. 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')이 방향(G-G', J-J')으로 수축함에 따라 잉크 체임버(20h) 및 가열 체임버(22)에서 발생되는 힘의 방향(I-I')로 이동하게 된다. 잉크에 가해지는 힘의 방향이 변경됨에 따라 잉크는 표면 장력에 의해 잉크 드랍(Drop)(40)을 형성하게 된다.
이러한 상태에서 가열 체임버(22)에서 가열된 액티브(Active) 액체는, 가열 장치(20c)의 온도가 저하됨에 따라 응축하게 된다. 가열 체임버(22)에서 액티브(Active) 액체가 응축됨에 따라 가열되지 않은 주변 가열 체임버(22)로부터 가열 체임버 간의 채널(26; 도 6에 도시됨)로 연결된 가열되지 않은 가열 체임버(22)로부터 액티브(Active) 액체를 공급받는다.
가열되지 않은 가열 체임버(22)로부터 가열되지 않은 액티브(Active) 액체가 가열된 가열 체임버(22)로 공급됨에 따라 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')은, 가열 체임버(22) 방향으로 급격히 수축하게 된다. 복수의 멤브레인(Membrane)(20f)(20f')이 가열 체임버(22) 방향으로 급격히 수축함에 따라 잉크는 원형의 드랍(Drop)을 형성하여 분사하게 된다. 분사되는 잉크 드랍(Drop)(40)은 외부에서 인가된 인쇄 데이터에 따라 매체(Media)에 잉크 상을 형성하여 인쇄하게 된다.
이와 같이, 가열된 가열 체임버(22) 내에 있는 액티브(Active) 잉크를 가열되지 않는 가열 체임버(22)내에 있는 액티브(Active) 액체를 이용하여 신속하게 냉각시켜 잉크 드랍(Drop)(40)의 분사 속도를 고속으로 할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 잉크젯 프린트헤드에서 잉크분사장치에 가열 체임버간 액티브(Active) 액체의 공급유로를 형성시킴으로써 가열 체임버의 신속한 냉각을 수행하여 고속 인쇄가 가능하고, 액티브(Active) 액체를 잉크젯 프린트헤드의 잉큰분사장치와 노즐을 조립 후 주입시킴으로써 조립을 용이하게 할 수 있고, 공급 홀(Hole)과 순환 홀(Hole)의 설치로 액티브(Active) 액체의 주입여부를 확인할 수 있는 효과가 있다.
Claims (11)
- 잉크 저장통 내에 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 잉크분사장치와, 잉크 저장통의 하부 일측에 밀착되도록 장착되어 저장된 잉크를 공급받아 분사하는 상기 잉크분사장치로 액티브(Active) 액체를 공급하기 위해 저장하고 저장된 액티브(Active) 액체가 상기 잉크분사장치를 순환하여 흐르도록 단일 유로를 형성하여 순환회귀되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 액티브(Active) 액체 저장통을 포함하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 액티브(Active) 액체 저장통은, 잉크 저장통의 하부 일측에 밀착되어 장착되는 리어(Rear) 케이스와, 상기 리어(Rear) 케이스에 접착되는 프론트(Front) 케이스의 내부에 형성된 공간에 장착됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 잉크 저장통 내에 저장된 잉크를 공급받아 잉크 드랍(Drop)을 형성하는 매체인 액티브(Active) 액체를 공급받는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)과 다수의 가열 체임버(Chamber)와 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)를 순환 유로로 형성한 잉크분사장치와, 상기 잉크분사장치의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)과 일치되도록 장착된 제 1 채널(Channel)부와, 상기 잉크분사장치의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)과 일치되도록 장착된 제 2 채널(Channel)부와, 상기 제 1 채널(Channel)부를 통해서 상기 잉크분사장치로 액티브(Active) 액체를 공급하기 위해 저장하는 제 1 저장부와 상기 잉크분사장치로 공급된 액티브(Active) 액체가 제 2 채널(Channel)부를 통해서 순환되어 회귀되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 제 2 저장부로 구성된 액티브(Active) 액체 저장통를 포함하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 잉크분사장치는, 잉크 저장통에 저장된 잉크를 공급받는 잉크공급 개구부와, 상기 잉크공급 개구부로 공급되는 잉크의 드랍(Drop)을 발생하기 위해 증기압을 제공하는 액티브(Active) 액체를 공급받는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)과, 상기 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)과 단일 유로를 형성하도록 연결되어 액티브(Active) 액체를 공급받고 공급된 액티브(Active) 액체를 순환시키기 위한 단일 유로로 형성된 다수의 가열 체임버(Chamber)와, 상기 다수의 가열 체임버(Chamber)와 단일 유로를 형성하여 순환되어 흐른 액티브(Active) 액체의 유출하는 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)로 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 채널(Channel)부는, 일측이 상기 잉크분사장치의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)로 액티브(Active) 액체를 공급하도록 일치되도록 장착되고 타측은 상기 제 1 저장부로부터 액티브(Active) 액체를 공급 받도록 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 공급홀(Hole)이 장착된 제 1 채널(Channel)로 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 채널부는, 일측이 상기 잉크분사장치의 제 1 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)로부터 유출되는 액티브(Active) 액체를 유입되도록 일치되게 장착되고 타측은 상기 제 2 저장부로 액티브(Active) 액체가 유출되도록 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)이 장착된 제 2 채널(Channel)로 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 액티브(Active) 액체 저장통의 제 1 저장부는, 상기 제 1 채널부와 일치되도록 장착되고 액티브(Active) 액체의 순환과 일정한 내부 압력을 유지하기 위해 일측면에 형성된 공기주입구와, 액티브(Active) 액체 주입시 주입되는 액티브(Active) 액체를 저장하는 제 1 탄성체로 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 액티브(Active) 액체 저장통의 제 2 저장부는, 상기 제 2 채널(Channel)부의 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)(33b)로부터 유출되는 액티브(Active) 액체의 유로를 형성되도록 일치되게 장착되고 상기 잉크분사장치에서 순환되어 유입되는 액티브(Active) 액체를 저장하기 위해 제 2 탄성체로 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3항에 있어서,상기 제 1 저장부와 상기 제 2 저장부는, 분리벽에 의해 분리되도록 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 저장부는, 제 1 필터(Filter)를 통해서 여과하여 액티브(Active) 액체를 잉크분사장치의 다수의 가열 체임버로 공급함을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 저장부는, 상기 제 2 채널부의 제 2 공통의 액티브(Active) 액체 순환홀(Hole)로부터 유입되는 액티브(Active) 액체에 포함됨 이물질을 제 2 필터(Filter)로 통해서 여과한 후 저장함을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드에서 액티브(Active) 액체 저장 및 공급 장치.
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