KR100450532B1 - 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트 - Google Patents

컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 관한 것으로서, 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 잉크탱크로부터 잉크를 공급받아 노즐을 통해 분사시키는 잉크젯 인쇄 헤드와, 잉크젯 인쇄 헤드 내의 잉크에 인가되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시킬 수 있도록 잉크탱크와 잉크젯 인쇄 헤드 사이에 설치된 압력 댐퍼를 구비하며, 소정 내측 영역에 상기 압력 댐퍼가 수용 가능하며, 하면에 상기 잉크젯 인쇄 헤드가 설치된 케이스; 및 상기 압력 댐퍼로부터 배출되는 잉크를 상기 잉크젯 인쇄 헤드로 공급시키며, 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 유로가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 케이스를 관통하여 잉크젯 인쇄 헤드와 상호 연통되는 금속 관상의 유로체를 구비한다.

Description

컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트 {Printing-head unit for color ink-jet printer}
본 발명은 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 관한 것으로서, 상세하게는 잉크를 수성이 아닌 오일이나 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크를 인쇄용지의 출력면으로 분사시키는 과정에서 잉크 분사측으로 유동되는 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 소정 유동 경로가 변형되는 것을 억제시킬 수 있는 구조를 가진 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 관한 것이다.
일반적으로, 컬러 잉크젯 프린터는, 소정 컬러 잉크를 노즐을 통해 소정 압력으로 인쇄 용지에 분사시키는 인쇄장치로서, 잉크에 열을 가하여 이 때 발생하는 잉크의 열팽창에 의해 잉크를 노즐을 통해 분사시키는 써멀(thermal)방식과, 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 잉크를 분사시키는 압전(piezo) 방식으로 구분된다.
이 중에서, 압전 방식을 이용한 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트는, 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 잉크탱크로부터 잉크를 공급받아 노즐을 통해 분사시키는 잉크젯 인쇄 헤드와, 잉크젯 인쇄 헤드 내의 잉크에 인가되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시키는 압력 댐퍼를 구비한다.
또한, 상기 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트는 각각의 색상(K,C,M,Y)에 따른 압력 댐퍼가 수용 가능하고, 잉크젯 인쇄 헤드의 노즐면이 하부면으로 노출 가능하게 설치된 케이스를 구비한다. 이러한 케이스의 내측 영역에는 압력 댐퍼의 잉크 배출부를 통해 배출되는 잉크를 잉크젯 인쇄 헤드의 노즐면으로 공급시킬수 있도록 각각의 색상에 대응하는 다수의 잉크 공급구가 형성된다. 또한, 상기 케이스의 하면에는 압력 댐퍼로부터 배출되는 잉크를 잉크젯 인쇄 헤드로 공급시킬 수 있도록 소정 플레이트 상에 잉크 공급구와 연통되는 유로가 형성된 유로체가 설치된다.
그런데, 종래에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트는 상기 유로체 자체가 PPE(polyphosphate ester), PS(polystyrene)와 같은 합성수지 소재로 이루어져 있기 때문에, 잉크를 수성이 아닌 오일 또는 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크가 압력 댐퍼로부터 배출되어 유로체의 유로를 경유하면서 잉크젯 인쇄 헤드로 유동될 때, 비수성 잉크와 유로와의 화학적인 반응에 의해 그 유로가 변형되면서 잉크의 흐름을 방해하게 된다. 이와 같이, 잉크의 흐름이 방해되면 잉크가 잉크젯 인쇄 헤드로 원활하게 유동되지 못해 결과적으로 프린터의 인쇄효율이 저하될 뿐만 아니라, 유로체의 유로가 막힘에 따라 케이스 전체를 자주 교체시켜야 하므로, 잉크젯 인쇄 헤드 유니트의 수명이 짧아지게 되고, 이로 인한 인적 자원 및 물적 자원이 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 착상된 것으로, 압력 댐퍼로부터 잉크젯 인쇄 헤드로 공급되는 잉크의 유동을 원활하게 하여 프린터의 인쇄효율과 경제성을 향상시킬 수 있도록 잉크를 수성이 아닌 오일이나 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크를 인쇄용지의 출력면으로 분사시키는 과정에서 잉크 분사측으로 유동되는 잉크와의 화학적 반응에 의해 유로체의 유로가 변형되는 것을 억제시킬 수 있는 구조를 가진 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 단면 구성도.
도 3은 도 1에 도시한 잉크젯 인쇄 헤드의 구성을 개략적으로 도시한 단면 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트의 동작을 설명하기 위한 단면 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10... 잉크젯 인쇄 헤드 30... 압력 댐퍼
31... 댐퍼 본체 32... 잉크 공급부
33... 잉크 배출라인 34... 잉크 배출부
35... 필터 40... 케이스
41... 제1케이스체 42... 제2케이스체
50... 유로체
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 잉크탱크로부터 잉크를 공급받아 노즐을 통해 분사시키는 잉크젯 인쇄 헤드와, 잉크젯 인쇄 헤드 내의 잉크에 인가되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시킬 수 있도록 잉크탱크와 잉크젯 인쇄 헤드 사이에 설치된 압력 댐퍼를 구비하는 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 있어서, 소정 내측 영역에 상기 압력 댐퍼가 수용 가능하며, 하면에 상기 잉크젯 인쇄 헤드가 설치된 케이스; 및 상기 압력 댐퍼로부터 배출되는 잉크를 상기 잉크젯 인쇄 헤드로 공급시키며, 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 유로가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 케이스를 관통하여 잉크젯 인쇄 헤드와 상호 연통되는 금속관 상의 유로체를 구비한다.
본 발명에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 있어서, 상기 유로체는 압력 댐퍼의 잉크 배출라인과 잉크젯 인쇄 헤드가 상호 연통되도록 케이스의 내측 영역으로부터 잉크젯 인쇄 헤드측으로 연결된 직관 형상을 취하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 있어서, 상기 유로체는 비수성 잉크와 화학적 반응을 일으키지 않는 스테인레스강 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은, 잉크를 수성이 아닌 오일이나 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크를 인쇄용지의 출력면으로 분사시키는 과정에서 잉크 분사측으로 유동되는 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 유동 경로가 변형되는 것을 억제시킬 수 있도록 압력 댐퍼로부터 잉크젯 인쇄 헤드로 공급되는 유로를 스테인레스강 소재의 관로로 형성시킨 구조를 가지므로, 비수성 잉크와 스테인레스강 소재의 유로체가 화학적인 반응을 일으키지 않게 되어 잉크의 흐름을 원활하게 유지시킴으로써 결과적으로 인쇄효율이 상승될 뿐만 아니라, 잉크의 원활한 흐름으로 인해 케이스 전체를 자주 교체할 필요가 없어 잉크젯 인쇄 헤드 유니트의 수명이 연장되며, 이로 인한 인적 자원 및 물적 자원의 낭비를 막을 수 있는 점에 그 특징이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트(100)는, 압전소자의 변형에 의한 압력 변화를 이용하여 잉크를 인쇄용지의 출력면으로 분사시키는 압전(piezo) 방식의 컬러 잉크젯 프린터에 적용 가능한 것으로서, 잉크를 수성이 아닌 오일이나 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크를 인쇄용지의 출력면으로 분사시키는 과정에서 잉크 분사측으로유동되는 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 소정 유동 경로가 변형되는 것을 억제시킬 수 있는 구조를 가진다.
이를 위한 상기 인쇄 헤드 유니트(100)는, 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 잉크탱크(미도시)로부터 잉크를 공급받아 노즐을 통해 분사시키는 잉크젯 인쇄 헤드(10)와, 잉크젯 인쇄 헤드(10) 내의 잉크에 인가되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드(10)로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시킬 수 있도록 잉크탱크와 잉크젯 인쇄 헤드(10) 사이에 설치된 압력 댐퍼(30)와, 소정 내측 영역에 색상에 대응하는 적어도 하나의 압력 댐퍼(30)가 수용 가능하며 하면에 잉크젯 인쇄 헤드(10)가 설치된 케이스(40)와, 압력 댐퍼(30)로부터 배출되는 잉크를 잉크젯 인쇄 헤드(10)로 공급시키며 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우 비수성 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 유로가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 케이스(40)를 관통하여 잉크젯 인쇄 헤드(10)와 상호 연통되는 금속 관상의 유로체(50)를 구비한다.
상기 잉크젯 인쇄 헤드(10)는 컴퓨터로부터 인쇄 데이터가 전송되면 프린트 기판에서 제어신호를 발생하게 되고, 프린트 기판에서 발생된 제어신호를 인가 받아 압전 방식에 의해 잉크를 노즐을 통해 분사시키는 공지의 구조를 가지며, 캐리지(미도시)에 고정된 상기 케이스(40)의 하면에 설치되고, 잉크가 분사되는 노즐면이 캐리지의 하부면으로 노출된 구조를 가진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 잉크젯 인쇄 헤드(10)는, 노즐(11)이 형성된 노즐 플레이트(12)와, 리저버(13)가 형성된 리저버판(14)과, 유로(15)가 형성된 유로판(16)과, 리스트릭터(17)가 형성된 리스트릭터판(18)과, 챔버(19)가 형성된 챔버판(21)과, 상부전극(22), 압전체(23), 및 하부전극(24)으로 구성된 액츄에이터 (25)가 차례로 적층된 구조를 가진다. 즉, 잉크탱크(미도시)에서 공급된 잉크는 리저버(13)에 일시적으로 저장되어 있다가 유로(15)를 통하여 챔버(19) 내로 유입되며, 유로(15)와 챔버(19) 사이에 형성된 리스트릭터(17)는 잉크가 챔버(19) 내로 유입되는 속도를 일정하게 유지시켜 준다.
상기 액츄에이터(25)는, 챔버(19)의 상부에 형성된 액츄에이터의 상부전극 (22)과 하부전극(24)에 전압이 인가되면, 압전체(23)가 수축 팽창하게 되고, 이러한 압전체(23)의 액츄에이팅에 의하여 챔버(19)의 부피가 순간적으로 감소하면서 챔버(19)내의 잉크를 노즐 플레이트(12)에 형성된 노즐(11)을 통해 인쇄용지의 출력면에 분사시킨다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 압력 댐퍼(30)는, 공지의 구성과 같이, 내부에 공동이 형성된 댐퍼 본체(31)와, 잉크탱크와 잉크 공급라인으로 연결된 잉크 공급부(32)와, 댐퍼 본체(31) 내의 잉크를 잉크 배출라인(33)을 통해 잉크젯 인쇄 헤드(10)로 공급시키기 위한 잉크 배출부(34)와, 잉크 공급부(32)와 잉크 배출부(34) 사이의 댐퍼 본체(31) 내측에 설치되어 잉크 공급부(32)를 통해 유입된 잉크를 여과시키기 위한 필터(35)를 구비한다. 즉, 상기 압력 댐퍼(30)는 잉크젯 인쇄 헤드(10) 내의 잉크에 인가되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드(10)로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시키켜 준다.
상기 케이스(40)는 내측 영역에 각각의 압력 댐퍼(30)가 소정 색상(K,C,M,Y)에 대응되게 설치되는 제1케이스체(41)와, 제1케이스체(41)의 하면측에 마련되며 프린트 기판에 탑재된 잉크젯 인쇄 헤드(10)가 그 하면에 설치된 제2케이스체(42)를 구비한다.
상기 유로체(50)는 잉크젯 인쇄 헤드(10)의 전체적인 폭에 대응되는 제1케이스체(41)의 내측 영역에 다수 설치된다.
상기 유로체(50)는 압력 댐퍼(30) 각각의 잉크 배출부(34)에 연결된 잉크 배출라인(33)과 잉크젯 인쇄 헤드(10)가 상호 연통되도록 제1케이스체(41)의 내측 영역으로부터 제2케이스체(42)를 관통하여 잉크젯 인쇄 헤드(10)로 연결된 직관 형상을 취하며, 잉크가 오일 또는 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크일 경우, 비수성 잉크와 화학적 반응을 일으키지 않는 스테인레스강 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 유로체(50)는 제1케이스체(41)의 내측 영역에 노출되는 것이 바람직하며, 제1케이스체(41)의 내측 영역에 노출된 유로체(50)의 일단부에는 압력 댐퍼 (30)의 잉크 배출라인(33)이 연결되고, 유로체(50)의 타단부는 도 3에 도시된 잉크젯 인쇄 헤드(10)의 리저버(13)와 위치정렬되어 유로체(50)의 일단부와 리저버(13)를 연통시킨다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 우선, 압력 댐퍼(30)를 제1케이스체(41)의 내측 영역에 적절히 고정시킨 상태에서, 댐퍼 본체(31)의 잉크 공급부(32)와 연결된 잉크 공급라인을 잉크탱크의 유출 경로에 연결시킨다.
이어서, 댐퍼 본체(31)의 잉크 배출부(34)에 연결된 잉크 배출라인(33)을 유로체(50) 각각의 일단부에 연결시킨다. 이 때, 유로체(50)는 제1케이스체(41)의 내측 영역으로부터 제2케이스체(42)를 관통하여 잉크젯 인쇄 헤드(10)의 리저버 (13: 도 3)와 연통된 상태가 된다.
이와 같이, 본 발명의 잉크젯 인쇄 헤드 유니트(100)를 조립한 상태에서, 컴퓨터로부터 인쇄 데이터가 전송되면 잉크젯 인쇄 헤드(10)에 탑재된 프린트 기판에서 소정 제어신호를 발생하게 되고, 잉크젯 인쇄 헤드(10)는 상기 제어신호를 인가 받게 된다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 잉크젯 인쇄 헤드(10)가 상기 제어신호를 인가 받게 되면, 액츄에이터(25)의 상부전극(22)과 하부전극(24)에 소정 전압이 인가되고, 상부전극(22)과 하부전극(24)에 인가된 전압에 의해 압전체(23)는 수축 팽창하게 되며, 이러한 압전체(23)의 액츄에이팅에 의하여 챔버(19)의 부피가 순간적으로 감소하게 된다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(19)의 부피가 순간적으로 감소함에 따른 압력 변화에 의해 잉크탱크로부터 잉크가 유출되고, 상기 잉크는 댐퍼 본체(31)의 잉크 공급부(32)와 연결된 잉크 공급라인을 경유하여 잉크 공급부(32)를 통해 댐퍼 본체(31)의 내측으로 공급된다.
다음, 댐퍼 본체(31)의 내부 공간으로 공급된 잉크는 마찬가지로, 잉크젯 인쇄 헤드(10)의 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 댐퍼 본체(31)의 잉크배출부(34)를 통해 잉크 배출라인(33)을 따라 유로체(50)의 관로로 배출된다. 이 때, 댐퍼 본체(31) 내에 수용된 잉크는 잉크젯 인쇄 헤드(10)로부터 작용되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드(10)로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시키게 되고, 댐퍼 본체(31)의 잉크 배출부(34)를 통과하여 잉크 배출라인(33)으로 배출되는 잉크는 댐퍼 본체(31) 내에 마련된 필터(35)에 의해 미세입자 또는 기포와 같은 이물질이 여과된다.
이어서, 유로체(50)를 통해 공급된 잉크는, 도 3에 도시된 바와 같이, 잉크젯 인쇄 헤드(10)의 리저버(13)에 일단 저장된다. 이 때, 유로체(50)를 통해 잉크젯 인쇄 헤드(10)의 리저버(13)로 공급되는 잉크가 오일 또는 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크일 경우, 그 유로체(50)가 스테인레스강 소재로 이루어져 있기 때문에, 비수성 잉크와 화학적 반응을 일으키지 않게 된다.
다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 잉크는 리저버(13)에 일시적으로 저장되어 있다가 유로(15)를 통하여 챔버(19) 내로 유입되며, 유로(15)와 챔버(19) 사이에 형성된 리스트릭터(17)에 의해 챔버(19) 내로 유입되는 속도가 일정하게 유지된다.
마지막으로, 앞서 설명한 바와 같은 액츄에이터(25)의 엑츄에이팅에 의해 상기 잉크는 노즐 플레이트(12)에 형성된 노즐(11)을 통해 인쇄용지의 출력면으로 분사된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬러 잉크젯 프린터용인쇄 헤드 유니트는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 잉크를 수성이 아닌 오일이나 솔벤트 타입의 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크를 인쇄용지의 출력면을 분사시키는 과정에서 잉크 분사측으로 유동되는 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 유동 경로가 변형되는 것을 억제시킬 수 있도록 압력 댐퍼로부터 잉크젯 인쇄 헤드로 공급되는 유로를 스테인레스강 소재의 관로로 형성시킨 구조를 가지므로, 비수성 잉크와 스테인레스강 소재의 유로체가 화학적인 반응을 일으키지 않게 되어 잉크의 흐름을 원활하게 유지시킴으로써 결과적으로 인쇄효율이 상승된다.
둘째, 잉크의 원활한 흐름으로 인해 케이스 전체를 자주 교체할 필요가 없어 잉크젯 인쇄 헤드 유니트의 수명이 연장되며, 이로 인한 인적 자원 및 물적 자원의 낭비를 막을 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 압전 특성에 따른 압력 변화에 의해 잉크탱크로부터 잉크를 공급받아 노즐을 통해 분사시키는 잉크젯 인쇄 헤드와, 잉크젯 인쇄 헤드 내의 잉크에 인가되는 압력 변동을 흡수하여 잉크젯 인쇄 헤드로 유도되는 잉크의 압력 상태를 일정하게 유지시킬 수 있도록 잉크탱크와 잉크젯 인쇄 헤드 사이에 설치된 압력 댐퍼를 구비하는 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트에 있어서,
    소정 내측 영역에 상기 압력 댐퍼가 수용 가능하며, 하면에 상기 잉크젯 인쇄 헤드가 설치된 케이스; 및
    상기 압력 댐퍼로부터 배출되는 잉크를 상기 잉크젯 인쇄 헤드로 공급시키며, 용제성 비수성 잉크를 사용할 경우, 비수성 잉크와의 화학적 반응에 의해 잉크의 유로가 변형되는 것을 방지할 수 있도록 상기 케이스를 관통하여 잉크젯 인쇄 헤드와 상호 연통되는 금속관 상의 유로체를 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로체는 압력 댐퍼의 잉크 배출라인과 잉크젯 인쇄 헤드가 상호 연통되도록 케이스의 내측 영역으로부터 잉크젯 인쇄 헤드측으로 연결된 직관 형상을 취하는 것을 특징으로 하는 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유로체는 비수성 잉크와 화학적 반응을 일으키지 않는 스테인레스강 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 잉크젯 프린터용 인쇄 헤드 유니트.
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