KR100298020B1 - 단일통과식잉크젯프린터 - Google Patents

Abstract

특히 명세서에 기술된 실시예에 있어서, 단일 통과식 잉크젯 프린터는 프린터에 대해 이동되는 대상물의 표면을 가로질러 연장하는 인접 열에 배열된 복수개의 잉크분사 모듈(54)을 포함한다. 상기 모듈은(54)은 지지프레임(82)에 장착된 매니폴드(84)에 장착되고 결합된다. 잉크는 프레임의 개구(98)를 통과하여 매니폴드에 공급되고 상기 매니폴드는 잉크를 잉크분사 모듈내의 대응 개구(66)로 분배하고, 그곳에서 잉크는 매니폴드내의 대응하는 복귀통로와 연통된 출구로 향한다. 결과적으로 잉크는 잉크분사 모듈의 전체를 통과하여 연속적으로 순환될 수 있으며, 색소 잉크내에서 부유하는 색소를 유지할 수 있다. 잉크 공급기는 퀵 커플링을 통해 프린터 헤드에 탈착가능하게 연결되고, 프린터 헤드내의 잉크의 오염을 막기 위해, 필터가 잉크 공급기와 프린터 헤드의 유입구에 구비된다. 오리피스판내의 오리피스를 막는 입자들을 거르도록 설계된 또 다른 필터(86)가 잉크분사 모듈(54) 및 오리피스판(90) 사이에 위치한다. 실시예에 있어서, 열두개의 잉크분사 모듈(54)은 5.6인치(14.2cm) 화상 폭을 가로질러 대략 인치당 275도트(센티미터당 108도트)의 해상도를 제공하도록 구성되고, 다른 실시예에 있어서, 48개의 잉크분사 모듈(54)은 10과 1/4인치(26㎝) 화상 폭을 가로질러 인치당 600도트(센티미터당 236도트)의 해상도를 제공하도록 구성된다.

Description

단일 통과식 잉크젯 프린터{SINGLE PASS INK JET PRINTER}

여러 경우에 있어서 콘베이어상에 운반되는 패키지와 같이 연속적으로 이동하는 대상물, 기판(substrate) 또는 웨브(web; 종이두루마리를 뜻함)상에 단 한번의 통과로, 즉 프린터 헤드를 대상물에 대하여 반복 또는 복귀이동 시킬 필요가 없이 화상을 인쇄하는 것이 바람직하다. 그러나 일반적으로 기판의 폭을 가로질러 연장된 열에 있는 잉크젯 프린터에 있어 잉크분사 오리피스의 간격은 충분한 허용 해상도로 화상을 얻지 못한다. 게다가 많은 경우에 있어서, 프린터 헤드를 교체하지 않으면서 프린팅하는데 사용되는 잉크의 색을 변화시킬 수 있는 것이 바람직하나 종래의 프린터들은 일반적으로 같은 프린터 헤드로부터 다른 색의 잉크의 프린팅을 하지 못한다.

본 발명은 잉크젯 프린터에 관한 것으로 특히 대상물이 프린터에 인접하여 이동할 때, 단 한번의 통과로 화상을 인쇄할 수 있도록 구성한 잉크젯 프린터에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따르는 단일 통과식 잉크젯 프린터의 대표적인 실시예의 구성을 도시한 개략적인 블록도;

도 2는 본 발명의 프린터에 사용되는 잉크분사 모듈의 대표적인 구성을 도시한 개략적인 분해 사시도;

도 3은 본 발명의 프린터에 사용되는 잉크젯 프린터 헤드의 대표적인 구성을 도시한 분해 사시도;

도 4는 도 3의 구성요소를 조립한 관계를 도시한 사시도;

도 5는 본 발명의 프린터에 있어서 도 4에서 도시한 프린터 헤드의 구성을 도시한 개략적인 단면도;

도 6은 본 발명의 또 다른 대표적인 실시예를 보여주는 개략적인 평면도; 및

도 7은 도 6에서 도시한 Ⅶ-Ⅶ 선에서 화살표 방향으로 도시된 실시예의 개략적인 분해 사시도이다.

따라서, 종래 기술의 단점을 극복하는 단일 통과식(single pass) 잉크젯 프린터를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 같은 프린터 헤드를 사용하면서 다른 색의 잉크를 프린팅할 수 있는 능력을 가진 단일 통과식 잉크젯 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고해상도 화상을 제공하는 단일 통과식 잉크젯 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 또 다른 목적은 대상물 상에 형성되어지는 프린트된 화상의 총폭을 가로질러 연장된 하나 또는 다수의 오리피스 어레이를 구비한 프린터 헤드를 가진 잉크젯 프린터를 제공함으로써 달성되며, 상기 잉크젯 프린터에서, 프린터 헤드는 잉크분사 헤드에 대해 웨브 이동 방향으로 횡단하여 연장된 복수개의 잉크분사 모듈을 가지며, 모듈은 웨브 이동 방향으로 각각 서로에 대해 오프셋 관계로 배열된 오리피스판내의 오리피스와 연통한다. 바람직하게 10 인치(25.4 cm) 또는 보다 더 만족스러운 해상도의 상대적으로 넓은 화상을 프린트하기 위해, 여러 개의 잉크분사 모듈 세트들이 구비되어 있고, 웨브 상에 생성된 화상내의 인접한 화상 지역에 대응하여 잉크를 오리피스로 공급하기 위해 웨브의 폭을 가로지르는 방향에 있는 인접한 모듈의 단부들은 겹쳐져 있다. 잉크는 모듈과 오리피스판 사이에 끼여있는 매니폴드판(manifold plate)에 있는 통로를 통과하여 모듈의 각 부분에 공급되고 지지 프레임에 의해 지지되어 진다. 바람직하게도 각 모듈은 또한 배출 통로를 가지고 매니폴드도 또한 복귀 통로를 가지고 있어, 색소잉크에 있어서 색소의 부유를 유지하도록, 프린팅에 사용되지 않을 때에도 모듈의 전체를 통과하여 연속적으로 잉크를 순환시키는 것을 가능케 한다.

모든 주위 온도에 대해 균일한 잉크 방울 크기를 보장하기 위해, 주위온도의변화에 관계없이 미리 정해진 온도로 잉크를 유지하기 위해 지지프레임에 히터가 구비된다. 만약 뜨겁게 녹은 잉크를 사용하고자 하면, 히터는 잉크의 녹는점 이상으로 온도를 유지하도록 제어되어진다.

잉크 공급기의 대체 또는 교환을 가능하게 하기 위해, 프린터 헤드는 또한 퀵 커플링(quick disconnect coupling)을 포함하고 헤드 안에 있는 잉크의 오염을 막기 위해 교환형 필터는 퀵 커플링과 입구 측면에 있는 프린터 헤드 사이에 구비되어 있다. 특히 약 275 도트/인치(108 dots/cm)의 해상도와 약 5.6 인치(14.2 cm)의 프린트 폭을 구비한 실시예에서, 각각 128개의 오리피스를 제공하는 열 두개의 잉크분사 모듈들은 웨브 이동 방향으로 수직하게 연장된 두 개의 인접한 열로 제공되며, 하나의 열내의 모듈들의 단부들은 다른 열내의 모듈들의 단부사이로 연장하여, 인접 잉크분사 모듈이 오리피스판내의 인접 화상 지역에 대응하는 오리피스들과 연통한다.

10과 1/4인치(26cm) 프린트 폭을 가로지르는 대략 600 도트/인치(236 dots/cm) 해상도를 구비한 또 다른 실시예에 있어서, 48개의 모듈들은 웨브 폭을 가로질러 이격된 네 개의 열들로 정렬되며, 각 모듈은 128개의 오리피스를 제공한다.

도 1에서 개략적으로 예시된 대표적인 구성에 있어서, 프린터 헤드(10)는 그 상부에 종이 웨브와 같은 기판(14)을 지지하는 플라텐(platen; 12)에 인접한 곳에 배치되어 있다. 동작시에, 종이 웨브(14)는 도면에 직각인 방향으로 연속적으로 이동되고, 프린터 헤드(10)는 제 5도에 도시한 바와 같이 제어 유닛(18)에서 도선(16)을 통해 수신되는 프린팅 신호에 응답하여, 오리피스판의 오리피스로부터 잉크 방울들을 인접한 경로(20)를 따라서 분사시킨다. 잉크 방울은 종이(14)의 이동에 때를 맞추어 종이에 대하여 분사되어 단일 통과로 사실상 종이의 전체 폭에 걸쳐서 연장되는 화상을 형성할 수 있게 된다. 이러한 방법을 통해, 기판의 폭을 가로질러 프린터 헤드를 스케닝(scanning)할 필요성은 제거되고 화상은 기판과 프린터 헤드 사이에서 단일 스케닝 이동[즉, 프린터 헤드(2)에 대해 웨브(14) 이동]으로 프린트될 수 있다.

플라텐(12)상에 지지된 웨브(14)에 잉크방울이 공급되는 것이 아니라, 잉크 방울이 공급되는 표면은 켄베이어(conveyor)에 의해 프린터 헤드(10)를 지나 운반되는 패키지(package)와 같은 대상물의 표면이라는 것을 알 수 있다.

선택 가능한 잉크색을 프린터 헤드로 공급하기 위해, 잉크 공급도관(22)은 교환형 필터(disposable filter; 24)와 퀵 커플링(26)을 통해 프린터 헤드(10) 일부분인 또 다른 필터(28)에 연결되어 있다. 이하에 기술된 방법인 교환형 잉크병(32)으로부터 스테이너(stainer; 34)를 통과하여 잉크를 끌어내는 펌프(30)에 의해 잉크 공급도관(22)으로부터 프린터 헤드를 통과하여 순환한다. 프린터 헤드(10)의 배출 단부에는, 또 다른 퀵 커플링(36)이 필터(42)를 통해 대기중으로 개방된 배기구를 가진 J-튜브 유닛에 연결된 복귀도관(38)에 연결된다.

수직 배출관(standpipe drain; 44)은 J-튜브 유닛(40)으로부터 필터(46)를 통해 차례로 대기중으로 배기(vent)된 교환형 잉크병(32)으로 연결된다. 오리피스판(52)에 있는 오리피스로부터 잉크가 스며 나오는 것을 막기 위해, 도 1에서 보는 바와 같이, 프린터 헤드의 하부에 있는 오리피스판(52)에 있는 잉크분사 오리피스의 아래로 소정 거리(50)에 수직 배출관(44)으로 연결된 J-튜브 배출부(49)의 잉크의 높이(48)가 위치하도록 J-튜브 유닛(40)을 위치시킴으로써, 약간의 음압력(negative pressure)이 프린터 헤드 오리피스에 유지된다. J-튜브 유닛(40)은 복귀도관(38)으로부터의 유입구와 필터(42)사이에 밸브(41)와, 유입구(38)와 배출구(49)사이에 또다른 밸브(43)를 포함하며, 상기 밸브(41)는 통상 폐쇄되나 수직배출관(44)으로부터 기포를 배출할 때는 개방되며, 상기 밸브(43)는 통상 개방되나 오리피스판(52)에 있는 오리피스를 밀어내기 위해 프린터 헤드에 있는 잉크에 압력을 가해야 할때는 폐쇄된다. 이하 아래에서 기술되는 바와 같이, 프린터 헤드(10)에 있는 오리피스판(52)은 도 2 내지 도 5 에 대해 이하에 기술될 실시예로서의 1536개의 오리피스 또는 도 6 및 도 7에서 보여지는 형태의 실시예에서 사용되는 오리피스판용 6144개의 오리피스로 형성된 단일판이 바람직하다.

이물질로 인한 오리피스판내의 단일 오리피스의 고장은 충분히 화상을 악화시켜 프린터 헤드를 사용 불가능하게 하고, 잉크 공급용 퀵 커플링이 시스템에 오염 물질이 들어가는 기회를 제공하기 때문에, 특별한 필터링 구성이 프린터 헤드내의 오리피스에 공급되는 잉크의 오염을 막기 위해 구비된다. 이러한 목적을 위해, 대기중으로 배기된 교환형 잉크병(32)과 J-튜브 유닛(40)은 둘다 시스템이 동작하는 동안에 공기가 이들 구성요소내로 유입되면서 발생하는 오염을 막기 위해, 마이크론 필터인 필터(42, 46)로 배기구를 덮는다. 덧붙여, 바람직하게 5 내지 10 마이크론 카트릿지 형태 필터인 교환형 필터(24)는 퀵 커플링(26)에서 공급도관(22)내에 포함되고, 바람직하게 10-마이크론 뉴클레오퍼 필터(nucleopore filter)인 필터(28)는 퀵 커플링이 분리 및 재연결될 때 유입되는 오염물질을 거른다.

도 2의 분해도에 있어서, 프린터 헤드에 사용되는 대표적인 잉크분사 모듈의 구성이 도시된다. 이러한 잉크분사 모듈의 제조 및 조립은 명세서에 참고자료로 포함된 모오니한(Moynihan et al.)등의 미국 특허 출원 제 08/406,297에 기재되어 있으며, 그 내용을 여기에도 참고적으로 밝혔다. 도 2에 있어서, 도시된 잉크분사모듈(54)은, 잉크 압력실을 형성하는 근접하게 이격된 홈들의 어레이(array; 58)가 대향 측면 상에 형성된 카본 압력실 판(carbon pressure chamber plate; 56)을 포함하며, 이들 어레이 각각은 전극 어레이(62)를 가진 압전 변환기 판(piezoelectric transducer plate; 60)에 의해 덮여지며, 이들 전극 어레이(62)는 어레이(58)내의 압력실에 대응하여 위치되어, 적절한 전기적 신호에 응답하여, 변환기 판의 대응부분을 선택적으로 굴절시켜서 대응하는 압력실의 체적을 변화시킨다.

압력실 판(56)은 도시된 실시예에 있어서, 판(56)의 하부 단부표면(68)으로부터 연결된 내부 통로(66)로부터 잉크를 한쪽 단부에서 받아 압력실로 잉크를 공급한 후에, 판의 하부 단부(68)에 있는 개구쪽으로 내부 통로(70)를 통해 반대쪽 단부에서 잉크를 배출하는 길이방향으로 연장된 개구(64)를 구비한다.

길이방향으로 연장된 개구(64)를 통과하면서 잉크로부터 녹아있는 공기를 뽑아내기 위해, 바람직하게는 1.5 ㎜의 내부 지름과 0.1 mm의 두께를 가진 압출된 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene)과 같은 공기 투과성이고, 잉크 불투과성인 물질로 만들어진 관형 부재(74)로 구성된 탈기구(deaerator; 72)가 압력실 판(56)의 단부에 있는 개구(76)를 통과하고 길이방향으로 연장된 개구(64)를 통과하여 연장된다. 플러그(78)는 관형 부재(74)의 돌출 단부를 폐쇄하고, 길이방향의 개구(64)를 통과하는 잉크에 녹아 있는 공기용적을, 잉크분사 시스템이 동작하는 동안 압력실 내부에서 기포가 형성되는 레벨 이하로 감소시키기 위해, 반대쪽 단부는 0.7기압과 같은 충분한 음압력을 공급하는 진공원(vacuum source; 80)에 연결된다. 음압력이 인가됨에 따라 튜브(72)가 무너지는 것을 방지하기 위해, 튜브의 내부지름과 거의 동일한 지름을 갖는 다공성 탄소로드(rod of porous carbon) 또는 나선형 와이어와 같은 다공성 지지물이 튜브내로 삽입된다.

프린터 헤드(10)를 형성하기 위해, 복수개의 잉크분사 모듈(54)들은 지지 프레임(82)에 있는 매니폴드 샌드위치 구조물(84)에 장착된다. 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 매니폴드 샌드위치 구조물(84)은 고정판(85), 필터층(86), 매니폴드판(88)과 오리피스판(90)으로 구성된다. 오리피스판(90)은 인접한 어레이내의 단부 오리피스들이 어레이내의 오리피스와 동일한 간격으로 어레이의 방향으로 각각 서로 이격되어 두그룹으로 정렬되어 있는, 균일하게 이격된 오리피스(91)의 선형 어레이들을 가진다. 게다가 각 그룹내에서 연속된 어레이내의 오리피스들은, 각 어레이내의 오리피스 간격을 각 그룹내의 어레이의 갯수보다 하나 작은 수로 나눈것과 동일한 거리만큼, 오프셋되어 있다. 이러한 방법으로, 어레이의 길이 방향을 따른 방향으로의 최종 화상의 해상도는, 각 어레이내의 단위 길이당 오리피스수에다 그룹내의 어레이의 갯수를 곱한것과 같다.

혹시 있을지 모르는 오리피스를 막히게 하는 고체 물질이 오리피스판(90)내의 오리피스에 도달하는 것을 방지하기 위해, 매니폴드 조립체(84) 내에 필터층(86)이 제공되며, 판(90)에 있는 오리피스의 크기보다 작은 크기의 고체물질입자가 필터를 통해 통과 할 수 있도록 되어있다. 필터층은 예를 들면, 출원번호 제 08/231,102(1994.4.22)호로 출원계류중인 모오니한 등의 출원 "잉크분사 헤드를 위한 필터 구성"의 명세서내에 기술된 형태일 수 있으며, 상기 명세서내의 개시내용은 본 명세서내에서 참고자료로 인용된다. 예를 들면, 만약 오리피스(91)가 약 50 ㎛ 지름을 갖는다면, 필터층(86)에 있는 개구의 크기는 약 25 내지 30 ㎛가 된다.

보강판(stiffener; 85)은 매니폴드 샌드위치 구조물(84)을 보강하고 전기적으로 절연 시키기 위한 것으로 예를 들면, 세라믹 알루미나 재료로 만들 수 있다. 보강판(85)과 필터층(86)에는 각 잉크분사 모듈(54)에 있는 잉크 유입구 및 잉크 배출구(66, 70)와 정렬된 복수의 구멍(92) 및 나사(95)용 나사구멍(94)을 가지며, 모듈은 나사(95)에 의해 매니폴드판(88)에 고정되며, 매니폴드판(88)은 또다른 나사(95)에 의해 지지프레임(82)에 고정되며, 오리피스판(90)은 매니폴드판에 접착 결합된다.

매니폴드판은 상기 언급된 모히니안 등의 특허 출원 제 08/406,297에 기술된 형태로서, 지지프레임(82)의 가장자리 상의 유입개구(98)를 통해서 수용되고 필터층(86)과 보강판의 개구(100)를 통과하는 잉크를 잉크분사 모듈(54)의 잉크유입개구(66)로 적절히 분배하는 분배통로(96)를 갖추고 있다. 모듈내의 잉크배출개구(70)로부터 매니폴드판으로 송출되어진 잉크는 매니폴드판(88)내의 상응하는 복귀통로(101) 및 필터층과 보강판의 개구(102)를 통해 지지프레임(82)의 가장자리에 있는 배출 개구(104)로 운반되어진다. 지지프레임의 배출 개구(104)는 도 1에 도시된 퀵 커플링(36)을 통해 복귀도선으로 연결된다.

필요한 통로의 형성에 있어서 편리성을 위해, 매니폴드판(88)은 상기 언급된 미국 출원 제 08/406,297 에 기술된 바와 같이, 탄소로 만들어지는 것이 바람직하고, 지지프레임(82)은 알루미늄으로 만들어서 강성을 가지도록 할 수 있다. 지지프레임(82)은 주위 온도 이상의 일정한 온도로 매니폴드 조립체(84)를 유지하도록 구성된 가열요소를 수용하도록 두 개의 구멍(106)을 갖추고 있다.

도시의 간편성을 위해, 도 4는 도 3에 도시된 네 개의 잉크분사 모듈(54)을 지지프레임(82)에 장착하여 조립한 프린터 헤드를 도시한 것이다. 그러나 도 5의 단면도는 지지프레임(82)에 장착된 열두개의 모든 잉크분사 모듈(54)을 도시한다. 이것들은 측방으로 배열되는 두 개의 모듈군으로 구성하여 모듈의 인접한 단부들이 서로 겹치게 한 것이다. 각 잉크분사 모듈에는 0.022 인치(0.56 mm)의 간격으로 128개의 분사구를 형성시켜 웨브를 가로지르는 방향으로 인치당 약 275도트(108 도트/cm)의 해상도 및 약 5.6인치(14.2 cm)의 최대 화상 폭이 제공되도록 한다.

게다가, 프린터 헤드 자체는 잉크용기를 포함하지 않으므로, 프린터 헤드내에는 최소량의 잉크가 있게 된다. 따라서, 프린터 헤드로부터 잉크 공급기를 떼어내고 다른 종류의 잉크를 가진 다른 잉크공급기가 사용될 때, 새로운 잉크가 프린터 헤드를 통과할 때까지 배출도관(38)은 폐잉크통으로 연결되어 있으므로, 프린터 헤드내의 잔류잉크는 그 새로운 잉크공급기를 프린터 헤드에 연결하기 전에 신속하고 적절하게 배출된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 프린터 헤드(10)는 플라텐(12)과 밀접한 간격으로 배치된 웨브(14)에 인접한 헤드 장착부(108)에 지지시켜, 웨브(14)가 구동롤러(110)에 의해 오리피스판(88)을 연속적으로 통과할 때, 그 오리피스판(88)으로부터 잉크방울이 상응하는 통로(20)를 따라서 인쇄지 상에 뿌려진다. 잉크분사 모듈(54)에는 헤드 접속장치기판(interface board; 112)이 접속되어제어유닛(18)으로부터 도선(16)을 따라 전달되는 잉크분사동작신호를 수신하여 때맞추어 모듈(54)에 공급함으로써 인쇄지(14)가 프린터 헤드를 지날 때 그 위에 화상이 형성되도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 가열기(114)는 지지프레임 개구에 장착된다. 이 실시예에 있어서, 이것은 특히 실온에서 액체인 잉크에 이용되고, 가열기(114)는 잉크의 점도, 그에 따르는 방울의 크기가 일정하게 유지되도록 최대 주위 온도 보다 약간 높은 레벨로 프린터 헤드에 항상 일정한 온도를 유지하도록 제어되는 것이 바람직하다.

도 6 및 7에서 도시된 다른 실시예에 있어서, 프린터 헤드(120)는 상기 첫 번째 실시예에 대하여 설명한 바와 같은 방식으로 배열된 48개의 모듈(54)을 갖추고 있는데, 다른 점은 각 행의 오리피스들이 약 0.020 인치(0.51 mm)의 간격으로 배열되어 각각 12개의 모듈로 이루어진 4개의 모듈군이 인쇄지(121)의 폭을 가로질러 측면에서 포개져서 약 10과 ¼인치(26.0 cm)의 인쇄 화상폭을 형성하는 것이다. 이 실시예에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 교환형 잉크용기(122)는 프린터 헤드에 부착함으로써 모듈(54)이 장착된 지지프레임(124)에 장착된다. 따라서, 잉크용기와 프린터 헤드 사이의 상대적인 운동 및 진동이 최소화되어서 분사 및 화상의 질에 영향을 줄 수 있는 압력 파동을 막는다. 이 경우에, 잉크용기(122)는 대기로부터 밀봉되고 연결도관(126)에 의해 음압원에 연결되어 오리피스판에 약 3 내지 5인치(7.6 내지 12.7 cm) 수위(water gauge)의 바람직한 음압을 유지한다. 도 2 내지 도 5의 실시예에서와 같이, 각 잉크분사 모듈(54)은 접속장치기판(128)과도선(16)을 거쳐서 제어유닛(18)에 접속되어 그로부터 압전변환전극의 동작신호를 수신하여 잉크방울을 분사시키는 것이다. 뜨겁게 녹은 잉크를 사용하기 위해, 잉크용기(122)와 지지프레임(124) 및 모듈(54)은 도 5를 참조하여 상기된 형태의 프린터 헤드 가열기 및 도 7에 개략적으로 도시한 바와 같은 용기가열기(129)에 의해 잉크녹는점 이상의 온도로 유지된다.

어떤 잉크분사 시스템에서는, 자외선 또는 다른 복사선에 노출시킴으로써 경화시킬 수 있는 액체 잉크를 사용할 수 있다. 그 경우에, 잉크가 프린터 헤드(10)를 지나간 후 웨브(14)에 공급된 잉크를 경화시키기 위한 복사원(radiation source; 132)를 포함한다.

제어유닛으로부터의 동작신호에 응답하여 잉크 방울은 통로(20)를 따라서 매니폴드 조립체(84)내의 오리피스판으로부터 약 0.02 내지 0.03인치(0.51 내지 0.76 mm)의 작은 간격으로 이격된 플라텐(12)을 따라 구동롤(110)에 의해 구동되는 웨브(14)로 향하여 분사된다. 이러한 배열로, 약 10과 ¼인치(26.0 cm)의 화상폭에 대하여 약 인치당 600도트(센티미터당 263 도트)의 해상도를 얻을 수 있으며, 웨브의 이동방향으로의 해상도는 웨브의 속도와 잉크분사 모듈에 대한 동작신호의 공급속도에 의해 대체로 동일하게 되도록 조절한다. 바람직하게, 각 모듈군내의 인접 모듈(54)간의 간격(134)은 약 0.32 내지 0.4인치(0.8 내지 1.0cm)로 하여 웨브의 이동방향으로 배열된 모듈의 총폭이 약 3.5 내지 4.4인치(8.9 내지 11.2cm)가 되도록 한 것이다.

고해상도 잉크분사 시스템에 있어서는, 잉크 방울의 위치와 체적 오류가 화질을 떨어뜨린다. 상기 언급한 대로 일정하고 균일한 잉크 온도를 유지하기 위한 가열기를 설치함으로써 방울의 체적 오류를 허용 수준으로 줄인다. 잉크 방울의 위치 오류는 약 0.0001인치(2.5 μm)의 정확도로 오리피스판에 오리피스를 배열하고, 오리피스판과 웨브(14)의 간격을 가능한 최소로 유지시키고, 웨브(14)의 이동이 프린터 헤드의 축선과 정확하게 정렬되어 이루어지도록 함으로써 최소화시킬 수 있다.

원한다면, 다색 화상을 얻기 위해 웨브(14)의 이동 통로를 따라 두개 이상의 프린터 헤드(10)를 연속적으로 설치할 수 있다. 이 경우에, 프린터 헤드의 오리피스판내의 상응하는 화소 오리피스는 정확하게 정렬되어 있어야 하며, 웨브(14)의 이동이 연속된 프린터 헤드에 인접한 통로에서 정확하게 유지되어야 한다. 플라텐(12)을 가로질러 구동롤(110)에 의해 추진되는 웨브(14) 대신에, 웨브와 같은 방향으로 컨베이어에 의해서 운반되는 패키지 또는 컨테이너와 같은 물품의 표면에 대하여 프린터 헤드로부터 잉크방울을 분사시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다.

비록 본 발명에 관해서, 특정 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 기술 분야의 숙련된 자는 수많은 변형예를 쉽게 만들어 낼 수 있을 것이다. 따라서 이러한 모든 변형예는 본 발명이 의도하는 범위에 속한다.

Claims (14)

1. 단일 통과식 잉크젯 프린터는:

   화상 인쇄면을 갖춘 대상물을 선택된 방향으로 이송하기 위한 구동수단;

   상기 대상물에 대하여 밀접한 간격으로 배치되어 상기 화상 인쇄면에 대하여 잉크방울을 분사하는 잉크젯 프린터 헤드, 및

   상기 프린터 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급기를 포함하여 이루어지며,

   상기 프린터 헤드는:

   개구를 구비한 지지프레임;

   화상인쇄면의 이동방향에 대하여 사실상 직각으로 그 화상 인쇄면의 폭을 횡단하는 방향으로 1열이상의 오리피스를 구비하며, 상기 지지프레임에 부착된 오리피스판;

   상기 오리피스판의 오리피스와 연통하는 복수의 연결통로와, 잉크유입구로부터 복수의 잉크분사 모듈로 잉크를 전달하기 위한 또다른 복수의 잉크유입통로를 구비한 매니폴드판; 및

   상기 지지프레임의 개구내에서 지지되고, 상기 연결통로를 통해 상기 연결통로와 연통되어진 상기 오리피스판의 오리피스로 잉크를 공급하도록 단부면이 매니폴드판의 상기 연결통로와 연통하며, 상기 화상 인쇄면의 폭을 횡단하는 방향으로 연장하며, 상기 오리피스판의 오리피스에 대응하여 잉크압력실과 관련 변환기를 구비하는, 복수의 잉크 분사 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단일통과식 잉크젯 프린터.
2. 제 1항에 있어서,

   잉크 공급기를 프린터 헤드에 연결하는 퀵 커플링(quick disconnect coupling); 및

   상기 잉크 공급기를 교환하는 동안 유입되는 오염물을 거르도록, 상기 퀵 커플링과 상기 프린터 헤드사이에 배치된 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 프린터 헤드로부터 상기 잉크 공급기로 잉크를 복귀시키기 위한 복귀도관; 및

   상기 복귀도관을 상기 프린터 헤드에 연결하기 위한 또 다른 퀵 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 퀵 커플링에 연결되는 상기 잉크 공급도관내에 교환형 필터(disposable filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 잉크 공급기는, 잉크 저장기; 및 상기 잉크 저장기로부터 상기 프린터 헤드로 잉크를 순환시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 오리피스판과 상기 잉크분사 모듈 사이에 배치되며, 입자가 충분히 커서 오리피스판 내의 오리피스를 통과하지 못하는 입자를 막을 수 있는 정도의 크기이고, 입자가 충분히 작아 오리피스판 내의 오리피스를 통과하는 입자를 막지 않는 정도의 크기의 개구를 가진 필터층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
7. 제 1항에 있어서,

   잉크가 상기 잉크 압력실내로 유입되는 통로를 제공하는, 각 잉크분사 모듈내의 가늘고 긴 개구; 및

   상기 가늘고 긴 통로에 배치되며, 공기 투과성이고 잉크 불투과성의 물질로 만들어지고, 대기압이하의 압력원에 연결된 탈기관(deaeration tube)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 각각의 잉크분사 모듈은:

   잉크 유입 통로;

   상기 잉크 유입 통로로부터 잉크를 수용하고 잉크를 상기 모듈내의 상기 잉크 압력실로 분배하는 잉크 분배 통로; 및

   상기 잉크 분배 통로의 단부로부터 잉크를 수용하기 위한 잉크 배출 통로를 포함하며,

   상기 매니폴드판은:

   상기 잉크분사 모듈내의 상기 잉크 수용 통로로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 통로; 및

   상기 잉크분사 모듈내의 상기 배출 통로로부터 잉크를 수용하고, 상기 프린터 헤드로부터의 상기 배출도관과 연통하는 잉크 복귀 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 단일 통과식 잉크젯 프린터는 각각 여섯 개의 모듈을 가진 두 그룹으로 배치된 열두개의 잉크분사 모듈을 포함하고, 각 그룹내의 상기 모듈은 다른 그룹내의 상기 모듈의 단부와 겹쳐지며,

   상기 각각의 잉크분사 모듈은:

   탄소판의 각 측면 상에 배치된 잉크 압력실의 어레이를 가진 탄소판; 및

   상기 탄소판의 각 측면 상에 장착되고, 상기 탄소판내의 상기 인접하는 잉크 압력실에 대응하는 변환기의 부분을 작동시키는 전극을 가지는 압전 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 오리피스판은 그룹들 내에 배열된 복수 열의 오리피스들을 포함하며, 상기 오리피스판내의 각각의 열내의 오리피스는 약 0.02 인치(0.57 mm)로 이격되며, 각 그룹내의 열 들은 웨브의 이동 방향에 있는 연속하는 오리피스에 의해 생성되는 화상 화소들 사이에 균일한 간격을 제공하기 위해 오프셋 되어 있어, 상기 웨브의 폭을 가로지르는 방향으로 대략 인치당 275 도트(센티미터당 108도트)의 해상도를 제공하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 단일 통과식 잉크젯 프린터는, 각각 열두개의 모듈을 가진 네 개의 그룹으로 배치된 48개의 잉크분사 모듈을 포함하고, 각 그룹내의 상기 모듈은 인접하는 그룹내의 상기 모듈의 단부와 겹쳐지며,

    상기 각 잉크분사 모듈은:

    탄소판의 각 측면상에 배치된 잉크 압력실의 어레이를 가지는 탄소판; 및

    상기 탄소판의 각 측면상에 장착되고, 상기 탄소판내의 상기 인접하는 잉크 압력실에 대응하는 상기 변환기의 부분을 작동시키는 전극을 가지는 압전 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 오리피스판은 그룹들내에 배열된 복수 열의 오리피스들을 포함하며,각각의 열내의 오리피스는 약 0.02 인치(0.57 mm)로 이격되며, 각 그룹내의 열들은 웨브의 이동 방향으로 연속하는 오리피스에 의해 생성되는 화상 화소들 사이에 균일한 간격을 제공하기 위해 오프셋 되어 있어, 상기 웨브의 폭을 가로지르는 방향으로 약 인치당 600 도트(센티미터당 236 도트)의 해상도를 제공하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
13. 제 1항에 있어서,

    실질적으로 일정한 온도로 내부의 잉크를 유지하기 위해 상기 프린터 헤드내에 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.
14. 제 1항에 있어서,

    기판이 상기 프린터 헤드를 지나 이동한 후 화상 인쇄 기판에 증착된 잉크 화상을 경화하기 위한 복사원(radiation source)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 통과식 잉크젯 프린터.