KR100527807B1 - 잉크 제트 헤드 및 잉크 제트 프린터 - Google Patents

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Abstract

잉크 제트 헤드에는 대량 잉크 액적 및 소량 잉크 액적을 토출하기 위한 다수의 잉크 노즐에 의해 형성된 복수의 노즐 어레이가 제공된다. 잉크 제트 헤드는 그 중심부 상에서 많은 열을 발생하지만, 잉크 액적의 토출에 의해 냉각된다. 대량 잉크 액적의 토출에 의해 냉각되는 정도가 더 크다. 따라서, 소량 노즐 어레이는 주 스캔 방향으로 제1 칼럼 상에 위치하고, 대량 노즐 어레이는 제2 칼럼 상에 위치한다. 이러한 방식으로, 주 스캔 방향으로의 온도 분포의 균형이 가능하다. 결과적으로, 양질의 색 화상이 형성된다.

Description

잉크 제트 헤드 및 잉크 제트 프린터 {INK JET HEAD AND INK JET PRINTER}
본 발명은 잉크 제트 프린터의 잉크 제트 헤드에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 부 스캔 방향으로 배열된 복수의 잉크 노즐을 각각 구비하며 주 스캔 방향으로 배열된 복수의 잉크 노즐 어레이를 갖는 잉크 제트 헤드에 관한 것이다.
최근, 잉크 제트 프린터는 인쇄 장치로서 통상 사용된다. 이러한 인쇄 장치는 고속에서 고품질로 화상을 형성하는 것이 요구된다. 통상 사용되는 잉크 제트 프린터는 잉크 제트 헤드가 주 스캔 방향으로 이동하면서 인쇄 시트가 부 스캔 방향으로 이동하는 방식으로 잉크 제트 헤드로부터 토출된 잉크 액적에 의해 인쇄 시트 상에 도트-매트릭스 화상을 형성한다.
통상 사용되는 잉크 제트 헤드용 복수의 잉크 제트 노즐은 노즐 어레이를 위해 부 스캔 방향으로 배열되고, 전체 색 사용 잉크 제트 헤드를 위해 노즐 어레이는 하나의 원색 또는 3 원색을 위해 주 스캔 방향으로 배열된다. 또한, 잉크 제트 프린터 중에는, 주 스캔 방향으로 이동하도록 구동된 잉크 제트 헤드가 고속 화상 형성을 위해 전방 및 후방 방향 모두로 이동하도록 된 것이 있다.
예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2001-171119호의 명세서에 개시된 잉크 제트 프린터는 3 원색, YMC 용도인 2개의 칼럼의 노즐 어레이를 각각 갖는 잉크 제트 헤드를 제공하도록 배열된다. YMC 용도의 이러한 노즐 어레이는 주 스캔 방향으로 대칭이 되게 배열된다.
즉, 6개 칼럼의 노즐 어레이가 제1 C 용도, 제1 M 용도, 제1 Y 용도, 그리고 제2 Y 용도, 제2 M 용도, 제2 C 용도의 순서로 형성된다. 그 다음, 제1 YMC 용도 및 제2 YMC 용도의 잉크 노즐은 동일한 사이클로 배열되나, 그 위상은 사이클 절반에 상당하는 부분만큼만 상반되도록 배열된다.
그 다음, 전술된 일본 특허 출원의 명세서에 개시된 잉크 제트 프린터는, 예컨대 고속으로 고해상도 화상을 인쇄하도록 잉크 제트 헤드의 왕복 운동시 제1 및 제2 YMC 용도의 모든 노즐 어레이를 작동시킨다. 여기에서, YMC 용도의 잉크 제트 헤드의 제1 및 제2 노즐 어레이는 동일한 사이클이지만 사이클 절반에 상당하는 부분만큼만 역전된 위상으로 배열된다. 따라서, 부 스캔 방향으로 인쇄된 화상의 YMC 색의 주 스캔 칼럼의 배열 밀도는 노즐 어레이 각각의 잉크 노즐 배열 밀도의 2배로 된다. 따라서, 인쇄된 화상은 고해상도이다.
이러한 관점에서, YMC 색의 잉크 액적이 인쇄 시트의 동일한 위치에 충돌되는 픽셀이라도 잉크 액적의 충돌 순서, "YMC" 또는 "CMY"에 따라 상이한 색이 될 수 있다. 그러나, 전술된 일본 특허 출원의 명세서에 개시된 잉크 제트 프린터에 따르면, 제1 및 제2 YMC 용도는 왕복 운동시 화상을 형성하는 잉크 제트 헤드에 대해 주 스캔 방향에 대칭으로 배열되어 잉크 제트 헤드의 왕복 운동시 "YMC"의 충돌 순서를 갖는 픽셀과 "CMY"의 충돌 순서를 갖는 픽셀 모두를 형성할 수 있다. 인쇄된 화상의 최종 색은 우수하다.
또한, 전술된 일본 특허 출원의 명세서에서, YMC 용도의 제1 노즐 어레이만이 잉크 제트 헤드의 전방 이동에서 작동될 수 있고 제2 노즐 어레이만이 후방 이동에서 작동되어, 저해상도의 화상이 동일한 충돌 순서를 갖는 픽셀에 의해서만 고속으로 형성될 수 있는 것도 개시된다.
전술된 일본 특허 출원의 명세서에 개시된 잉크 제트 헤드는 우수한 색 상태에서 고해상도 색 화상을 고속으로 형성할 수 있다. 그러나, 최근에는 훨씬 고품질의 화상을 제공하는 것이 요구된다. 통상의 인쇄에서 화상 품질을 향상시키기 위해, 잉크 노즐이 더 고밀도로 배열되면서 잉크 노즐 각각의 직경이 더 작게만 된다면 충분히 좋을 것이다. 잉크 제트 헤드를 위해, 구동 요소는 잉크 노즐의 각각 내에 합체되는데, 이는 구동 회로에 배선된다. 따라서, 배열 밀도의 향상은 제조 기술과 그 기법에 의존한다.
여기에서, 잉크 제트 프린터의 사용에 의한 색 화상을 형성하는 방법에 대해, 2차 색의 의사-형성(pseudo-formation)은 인쇄 시트 상에 YMC의 잉크 액적의 충돌 밀도를 바꿈으로써 수행된다. 그 결과, 2차 색의 픽셀 밀도는 결국 YMC 색의 잉크 액적의 충돌 밀도보다 훨씬 크게된다. 예컨대, 잉크 액적의 액체량을 잉크 노즐에 대해 자유롭게 조절하는 것이 가능하다면, 2차 색의 픽셀 밀도는 잉크 액적의 충돌 밀도와 동일하게 될 수 있다. 그러나, 통상 사용되는 잉크 제트 헤드와 이를 배열하는 것은 극히 어렵다.
여기에서, 전술된 배열 밀도의 문제점은 큰 액체 액적의 용도의 노즐과 작은 액체 액적 용도의 노즐이 토출 잉크의 사용을 위해 형성된 발열 저항성 요소를 갖는 기판인 히터 보드에 직각인 방향으로 잉크 액체 액적을 토출할 수 있도록 개별적으로 배열된 이러한 방식으로 해결될 수 있다.
잉크 토출 용도의 사용을 위해 형성된 발열 저항성 요소를 갖는 히터 보드에 직각인 방향으로 잉크 액적이 토출되는 전술된 모드에 대해, 복수의 색 용도의 토출 포트에 하나의 히터 보드가 제공될 때 하나의 히터 보드에 각각의 색의 액체를 공급하기 위한 복수의 잉크 공급 포트를 설치할 필요가 있다. 더욱이, 고속 인쇄를 달성하기 위해, 하나의 히터 보드 상의 히터의 수와 히터의 각각에 대해 배열된 토출 포트의 수가 증가될 것이 요구된다.
더욱이, 히터 보드의 크기는 하나의 히터 보드 상의 히터와 잉크 공급 포트의 수가 증가함에 따라 더 크게 되는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 가능한 저비용으로 기록 헤드를 제조하기 위해, 히터 보드를 가능한 소형화하는 것이 필요하다. 그 결과, 히터 보드 상의 히터에 의해 점유된 것 외의 영역을 가능한 작게 할 필요가 있다.
이제, 통상 잉크 제트 헤드에 대해, 잉크를 토출하는 토출 요소는 잉크 노즐에 대해 합체되고, 또한 구동 회로 및 다른 것들은 토출 요소를 구동하도록 합체된다. 이들 요소와 구동 회로가 구동될 때, 이들 부재가 전력에 의해 가동되기 때문에 열이 불가피하게 발생된다.
이러한 관점에서, 전술된 잉크 제트 헤드의 발열의 원인은 잉크 노즐에 대해 잉크를 토출하는 토출 요소에 의해 발생된 열과, 토출 요소를 구동하는 구동 회로에 의해 발생된 열과, 구동 회로와 토출 요소, 다른 것들 중 몇몇을 연결하는 배선에 의해 발생된 열이다. 그러나, 발열체로부터 토출을 실시하기 위해 기포를 발생시키도록 잉크가 토출 요소에 의해 가열될 때, 발열은 발열체에 의해 특히 두드러진다. 동시에, 냉각도 이에 따라 가열된 잉크 액적의 토출에 의해 두드러진다.
더욱이, 발열체에 의해 주어진 열에 의해 잉크에 기포를 발생시킴으로써 토출을 수행하는 잉크 제트 헤드는 헤드의 온도가 바뀔 때 내측에 보유된 잉크의 온도가 바뀌게 된다. 그 결과, 기포 발생 및 토출의 시기가 변동하게 된다. 따라서, 예컨대 잉크 제트 헤드의 온도가 주 스캔 방향의 위치에서 상당히 바뀐다면, 이에 따라 배열된 복수의 노즐 어레이에 의해 토출하는 잉크 액적의 시기는 동기화되지 않고, 형성될 화상의 품질이 저하된다.
반면에, 복수의 잉크 공급 포트가 전술된 바와 같이 복수의 색 용도의 기판 상에 평행하게 배열될 때, 잉크 공급 포트 자체는 헤드의 내측으로의 열 전도를 단열하는 기능을 제공한다. 이는 헤드 내측의 잉크 공급 포트들 사이에 놓인 부분 상의 노즐 어레이 구조에 따라 잉크 공급 포트의 각각 사이의 변화된 헤드 온도를 불가피하게 발생시키는 원인일 수 있다.
본 발명은 상술된 문제점들을 해결하는 관점에서 설계된다. 본 발명의 목적은 고품질로 색 화상을 형성할 수 있는 잉크 제트 헤드를 제공하는 것이다.
부 스캔 방향으로 이동될 인쇄 매체와 대면하는 위치에서 주 스캔 방향으로 이동할 때 임의의 잉크 노즐로부터 인쇄 매체로 잉크 액적을 토출하기 위해 주 스캔 방향으로 이동 가능한 본 발명의 잉크 제트 헤드는 주 스캔 방향으로 배열된 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에 의해 형성된 복수의 제1 노즐 어레이와, 주 스캔 방향으로 배열된 제1 노즐 어레이보다 작은 양으로 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에 의해 형성된 복수의 제2 노즐 어레이와, 주 스캔 방향으로 배열된 각각 긴 구멍 형태인 복수의 잉크 공급 포트와, 제1 및 제2 노즐 어레이의 노즐에 대응하여 제공된 복수의 발열체를 갖는 기판을 포함한다. 이러한 잉크 제트 헤드에 대해, 각각의 제1 노즐 어레이와 각각의 제2 노즐 어레이는 복수의 잉크 공급 포트의 각각의 잉크 공급 포트 사이에 각각 배열된다.
전술된 바와 같이 배열된 구조로, 다량 노즐 어레이와 소량 노즐 어레이는 2개의 잉크 공급 포트 사이의 공간에 변함없이 위치된다.
이러한 방식으로, 잉크 공급 포트들 사이에 위치된 복수의 부분 상의 헤드 온도의 분포가 균형을 이루는 것이 가능해진다.
(실시예들의 구조)
도1 내지 도5를 참조하면, 본 발명에 따른 일 실시예가 설명된다. 도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 전체 색 인쇄를 위한 왕복 운동형으로 형성된다. 노즐 어레이(102)의 10 칼럼들이 주 스캔 방향으로 배열되며, 그들 각각은 부 스캔 방향으로 배열된 다수의 잉크 노즐(101)에 의해 형성된다.
더 정확하게는, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해 노즐 어레이(102)의 10 칼럼이 3개의 원색 YMC의 잉크 액적(D-Y, M, C)을 토출하는 노즐 어레이(102-Y, M, C)에 의해 형성되고, 이들 YMC 용도의 노즐 어레이(102 Y, M, C)는 Y 용도를 중심으로 주 스캔 방향에 대칭으로 배열된다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)의 10 칼럼 노즐 어레이(102)는 특정한 제1 액체량의 잉크 액적(D-L)을 토출하는 복수의 노즐 어레이(102-L)와 제1 액체량보다 작은 액체량의 잉크 액적(D-S)을 토출하는 복수의 노즐 어레이(102-S)로 형성된다.
예컨대, 잉크 액적(D-L)의 제1 액체량은 5pl(피코-리터)이고, 잉크 액적(D-S)의 제2 액체량은 2pl이다. 이와 관련하여, 이하에서의 설명을 간단하게 하기 위해, 제1 액체량은 "다량"으로 인용하고, 제2 액체량은 "소량"으로 언급된다.
특히, C 및 M 용도의 노즐 어레이(102-C, M)는 다량 노즐 어레이(102-CL, ML)와 소량 노즐 어레이(102-CS, MS)로 형성된다. 그러나, 노즐 어레이(102-Y)는 Y 용도의 소량 노즐 어레이(102-YS)에 의해서만 형성된다.
전술한 바와 같이, 이들 노즐 어레이(102)는 Y 용도를 중심으로 주 스캔 방향에 대칭으로 배열된다. 따라서, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 주 스캔 방향으로 일단에서 타단까지 차례로 배열된 노즐 어레이[102-CS(1), CL(1), MS(1), ML(1), YS(1), YS(2), ML(2), MS(2), CL(2) 및 CS(2)]가 제공된다.
따라서, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해, 소량 노즐 어레이(102-S)는 최소한 주 스캔 방향에서의 잉크 제트 헤드의 이동 방향의 제1 칼럼 상에 위치 설정되고, 다량 노즐 어레이(102-L)는 제2 칼럼 상에 위치 설정된다. 여기서, 다량 잉크 액적(D-L)을 토출하는 잉크 노즐(101-L)은 예컨대 16㎛의 직경을 갖는 원형으로 형성되고, 소량 잉크 액적(D-S)을 토출하는 잉크 노즐(101-S)은 예컨대 10㎛의 직경을 갖는 원형으로 형성된다.
또한, YMC 용도의 노즐 어레이(102-Y, M, C)는 주 스캔 방향으로 대칭 배열되지만, 동일한 색의 잉크 액적(D)에 대해 동일한 직경을 갖는 (도1의) 좌우측 상의 노즐 어레이[102-(1) 및 (2)]에 대해, 잉크 노즐(101)의 배열의 주기(T)가 동일하며 상은 반주기, 즉 "t(=T/2)"에 상당하는 부분에 의해 상반된다.
여기서, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해 잉크 노즐(101)은 노즐 어레이(102) 각각에 대해 600dpi(인치 당 도트)의 밀도로 배열된다. 그리고, 잉크 노즐(101)의 배열 주기(T)는 노즐 어레이(102) 당 약 42㎛이다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해 다량 노즐 어레이(102-L)의 배열 피치와 소량 노즐 어레이(102-S)의 피치는 1.376mm이고, 동일 색의 인접 노즐 어레이(102)의 배열 피치는 0.254mm이다. 그리고, 동일 색의 소량 노즐 어레이(102-S)와 인접 다량 노즐 어레이(102-L) 사이에 잉크 공급 포트(111)가 배열된다.
즉, 다량 노즐(101-L)과 소량 노즐(101-S)은 동일 잉크 공급 포트(111)에 대해 약 21㎛의 주기로 지그재그 배열된다. 그리고, 소량 노즐 어레이(102-S)는 주 스캔 방향으로 헤드측 상에 배열된다.
도2b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에는 오리피스 플레이트(104)와 실리콘 기판(105)이 구비한다. 이들은 적층된다. 잉크 노즐(101)이 오리피스 플레이트(104)용으로 형성되고, 인접한 동일 색 노즐 어레이(102) 각각에 대한 오리피스 플레이트 내에 일체로 연통된다.
실리콘 기판(105)은 예컨대 실리콘(100)으로 형성되며 도2a에 도시된 바와 같이 잉크 토출 수단으로 작용하는 발열체(107)가 실리콘 기판의 표면상에 잉크 노즐(101)의 각 위치에 형성된다. 이 발열체(107)가 잉크에 기포를 발생시킬 때, 잉크 액적(D)이 잉크 노즐(101)로부터 토출된다.
그러나, 전술한 바와 같이 크고 작은 잉크 노즐(101)이 있다. 따라서, 큰 직경을 갖는 잉크 노즐(101-L)의 위치 상에 26 ×26㎛ 의 제1 영역을 갖는 제1 발열체(107-L)가 형성되고, 작은 직경을 갖는 잉크 노즐(101-S)의 위치 상에 22 ×22㎛ 의 제2 영역을 갖는 제2 발열체(107-S)가 형성된다.
이들 발열체(107)가 주 스캔 방향으로 인접하도록 배열된 위치에서 구동 회로(108)가 형성되고 인접한 발열체(107)가 구동 회로(108)에 연결된다. 또한, 부 스캔 방향으로 양 단부 근처의 실리콘 기판(105)의 표면의 위치 상에, 복수의 연결 단자(109)가 형성되고 구동 회로(108)가 연결 단자(109)에 연결된다.
여기서, 소량 노즐(101-S)과 주 스캔 방향으로 연결된 발열체(107) 용도의 구동 회로(108)의 공간은 다량 노즐(101-L)과 주 스캔 방향으로 연결된 발열체(107) 용도의 구동 회로(108)의 공간보다 주 스캔 방향으로 절약 가능하게 만들어진다.
실리콘 기판(105)에 대해, 잉크 공급 경로(111)가 동일 색의 인접 노즐 어레이(102)마다 형성된다. 따라서, 도2b에 도시된 바와 같이, 잉크 공급 경로(11)는 동일 색의 인접 노즐 어레이(102)와 일반적으로 연통된다. 이와 관련하여, 잉크 공급 경로(111)는 실리콘(100)의 실리콘 기판(105) 상에 이방성 에칭에 의해 형성된다. 따라서, 그 단면 형상은 사다리꼴로 형성된다.
도3 내지 도5에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 잉크 제트 프린터(200)의 일부로서 형성되며, 잉크 제트 프린터(200)의 캐리지(201) 상에 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 장착된다.
보다 정확하게는, 도3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 헤드 본체(202) 상에 장착되며, 도5에 도시된 바와 같이 헤드 본체(202)는 캐리지(201) 상에 장착된다. 캐리지(201)에 대해, 잉크 카트리지(202-Y, M, C)는 YMC 용도로 착탈식으로 장착된다. 이들 잉크 카트리지(202-Y, M, C)들로부터, YMC 색의 잉크 각각은 YMC 용도의 잉크 제트 헤드(100)의 노즐 어레이(102-Y, M, C)에 각각 공급된다.
또한, 도4에 도시된 바와 같이 본 실시예의 잉크 제트 프린터(200)는 주 스캔 기구(204)와 부 스캔 기구(205)를 구비한다. 주 스캔 기구(204)는 주 스캔 방향으로 이동 가능하게 캐리지(201)를 지지하고, 부 스캔 기구(205)는 잉크 제트 헤드(100)와 대면하는 위치 상에서 부 스캔 방향으로 인쇄 시트(P)를 이동시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 프린터(200)는 마이크로 컴퓨터, 구동기 회로 등에 의해 형성된 (도시되지 않은) 총괄 제어 회로를 구비하고, 이 총괄 제어 회로에 의해 잉크 제트 헤드(100)는 주 스캔 기구(204)와 부 스캔 기구(205)의 작동을 일체로 제어한다.
이렇게 배열된 구조에 의해, 본 실시예의 잉크 제트 프린터(200)는 인쇄 시트(P)의 표면상에 색 화상을 형성할 수 있다. 이 경우, 인쇄 시트(P)는 부 스캔 기구(205)를 사용함으로써 부 스캔 방향(204)으로 이동하고, 잉크 제트 헤드(100)는 주 스캔 기구를 사용함으로써 주 스캔 방향으로 왕복 이동한다. 그리고, 잉크 제트 헤드(100)의 잉크 노즐(101)은 인쇄 시트(P)에 잉크 액적(D)을 부착하여 도트 매트릭스 색 화상을 형성하도록 인쇄 시트(P)에 잉크 액적(D)을 토출한다.
본 실시예의 잉크 제트 프린터(200)는 교체 가능하게 복수의 작업 모드를 설정할 수 있고, 예컨대 기본 모드인 고화질 화상 모드에서 모든 노즐 어레이(102)는 잉크 제트 헤드(100)가 주 스캔 방향으로 왕복 운동할 때 전방 및 후방 운동 모두에 대해 작동된다.
본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해, 도1에 도시된 바와 같이 좌우 노즐 어레이[102-(1) 및 (2)]의 잉크 액적(D)은 동일 색과 동일 직경이며, 잉크 노즐(101)의 어레이의 주기(T)는 동일하지만 전술한 바와 같이 상은 반주기에 상당하는 부분에 의해 상반된다. 따라서, 모든 노즐 어레이(102)가 전술한 바와 같이 동시에 작동하면 부 스캔 방향으로 주기(t)만큼 인쇄 시트(P) 상에 잉크 액적(D)에 의해 형성된 픽셀을 배열하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 프린터(200)는 YMC 색의 픽셀 밀도를 조절함으로써 2차 색의 의사 형성을 실행한다. 여기서, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 M 색 및 C 색 용도의 다량 잉크 액적(D-L) 및 소량 액적(D-S)을 선택적으로 토출하므로, 크고 작은 픽셀이 M 색 및 C 색 용도로 자유롭게 형성될 수 있어서, 유사 2차 색의 픽셀 밀도가 강화되는 것을 가능하게 한다.
여기서, 다량 잉크 액적(D-L)과 소량 잉크 액적(D-S)의 도트 직경은 각각 약 48㎛와 약 36㎛ 내이다.
이와 관련하여, 소량 잉크 액적(D-S)만이 Y 색 용도로 토출되더라도 이 색은 인쇄 시트(P)의 백색 색과 가까우므로 Y 색 용도의 대소 픽셀의 형성이 많이 요구되지는 않는다.
또한, 잉크 노즐(101)마다 개별적으로 형성된 발열체(107)로 인해 작동시 노즐 어레이(102)의 위치에 중심 설정되기 때문에 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)의 온도는 전체적으로 상승된다. 그러나, 잉크 제트 헤드(100)는 잉크 노즐(101)로부터 잉크 액적을 토출함으로써 수냉된다. 이러한 수냉 작용은 소량 노즐 어레이(102-S)의 위치 상에서보다 다량 노즐 어레이(102-L)의 위치 상에서 당연히 더 많이 발생된다.
또한, 복수의 노즐 어레이(102)가 주 스캔 방향으로 배열된 잉크 제트 헤드(100)의 표면상에서, 발열 정도는 열 에너지 수용으로 인해 주 스캔 방향의 중간측 상에서 더 커진다. 또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 헤드 본체(202) 상에 장착되기 때문에, 헤드 본체(202)로의 열 전도의 발생으로 인해 냉각 정도는 외부측 상에서 더 커진다.
여기서, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해, 소량 노즐 어레이(102-CS)가 최소한 주 스캔 방향에서의 이동 방향으로 제1 칼럼 상에 위치되고, 다량 노즐 어레이(102-CL)가 제2 칼럼 상에 위치된다.
다시 말해, 소량 노즐 어레이는 주 스캔 방향으로 관찰되는 홀수 칼럼 상에 위치되고, 다량 노즐 어레이는 짝수 칼럼 상에 위치된다. 다음으로, 잉크 공급 포트는 제1 칼럼(102-CS)과 제2 칼럼(102-CL) 어레이 사이와, 더 나아가 제3 칼럼(102-Ms)과 제4 칼럼(102-ML) 어레이 사이에 위치된다. 여기서, 다량 노즐 어레이와 소량 노즐 어레이는 2개의 잉크 공급 포트 사이의 공간에 일정하게 위치되도록 구조가 배열된다.
복수의 색 용도의 복수의 잉크 공급 포트(111)가 평행하게 배열된 본 발명의 잉크 제트 헤드의 경우에 있어서, 잉크 공급 포트는 자체적으로 헤드에서의 열전도를 차단하는 기능을 한다. 이러한 절연 기능은 헤드의 잉크 공급 포트들 사이의 부분 상의 노즐 어레이 구조에 따른 각각의 잉크 공급 포트 사이의 노즐의 존재로 인해 헤드 온도의 변화를 유발할 수 있다.
또한, 주위 온도에 따른 본 실시예의 다량 노즐 및 소량 노즐의 온도 변화율은 전자에 있어서 약 0.95(%/℃)이고, 후자에 있어서 약 1.26(%/℃)이다. 특히 후자는 주위 온도에 의해 야기될 수 있는 액적의 변화된 양에 의해 영향을 받기 쉽다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 구조는 다량 노즐 어레이 및 소량 노즐 어레이를 헤드 내에서 주 스캔 방향으로 복수개로 분할된 절연 공간상에 일정하게 위치 설정하도록 즉, 2개의 잉크 공급 포트 사이에 존재하는 각각의 공간상에 일정하게 위치 설정하도록 배열된다. 그 결과, 잉크 공급 포트 사이에 각각 있는 복수의 노즐 어레이의 부분 상의 온도 분포를 균형 잡는 것이 가능해 진다.
따라서, 주 스캔 방향으로 임의의 위치에 있는 잉크 제트 헤드(100)의 온도에는 많은 차이가 없어, 액적 토출 시기가 배열된 복수의 노즐 어레이(102)에 대해 동조되지 않는 경우로 인한 화질 저하의 방지를 가능하게 한다.
본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 전술한 바와 같이 색 화상을 형성할 때 다량 잉크 액적(D-L) 및 소량 잉크 액적(D-S)을 사용하므로, 형성될 화상의 2차 색 픽셀의 밀도를 향상하는 것이 가능해진다. 최종 화질은 훌륭하다. 여기서, 화질에 적은 양의 영향을 갖는 Y 색에 대해, 소량 노즐 어레이[102-YS(1) 및 YS(2)]만이 배열된다. 따라서, 헤드의 구조는 간단하고 작고 경량화 된다. 또한, 생산성 향상의 실현도 가능하다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)는 동일한 색의 각각 2개 칼럼 노즐 어레이(102)를 구비하고, 하나의 잉크 공급로(111)는 동일한 색의 2개 노즐 어레이(102)의 각각과 연통한다. 그 결과, 잉크 공급로(111)의 개수는 감소된다. 따라서, 잉크 제트 헤드(100)의 구조는 간단해지고, 그에 따라 생산성은 향상된다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드(100)에 대해, 소량 노즐 어레이(102-S)가 주 스캔 방향에서 그 이동 방향으로 제1 칼럼 상에 위치되는 반면, 대량 노즐 어레이(102-L)는 제2 칼럼 상에 위치된다. 즉, 잉크 공급 포트의 복수개 칼럼은 주 스캔 방향으로 평행하게 배열되고, 열 차단 공간이 복수개로 생성된다 하여도, 본 발명의 구현한 노즐 어레이에 의해 각각의 열 차단 공간상의 온도 분포를 균형 잡는 것이 가능하다.
그 결과, 주 스캔 방향으로 배열된 복수의 노즐 어레이(102) 사이에서 일어날 수 있는 온도차로 인해 토출되는 액적량의 변동량이 적어지고, 토출 시기가 항상 동조되어 양질의 색 화상을 형성한다.
이러한 관점에서, 주 스캔 방향으로 이동하는 잉크 제트 헤드(100) 상에서, 외부 공기는 주 스캔 방향으로 상대 이동하는 기류로서 기능한다. 이러한 기류로 인한 잉크 액적(D) 토출 방향의 이탈은 대량 잉크 액적(D-L)보다 소량 잉크 액적(D-S) 상에서 더 발생한다. 다음으로, 일탈의 정도가 대량 잉크 액적(D-L)과 소량 잉크 액적(D-S)에 대해 상이하다면, 형성될 색 화상의 화질은 결국 저하된다.
따라서, 여기서 주 스캔 방향으로 이동 속도의 적절한 설정과, 외형과, 주 스캔 방향으로 제1 칼럼 상의 제1 노즐 어레이(102)와 모서리부 사이의 간극과, 다른 것들 중 제2 칼럼의 표면상의 노즐 어레이(102)와 모서리부 사이의 간극으로 인해, 도6에서 도시된 바와 같이 제1 칼럼 노즐 어레이(102)의 위치에서보다 제2 칼럼 표면의 위치에서 전술한 기류가 작동하도록 하는 것이 가능해 진다.
이러한 경우에, 대량 잉크 액적(D-L)과 소량 잉크 액적(D-S) 사이의 일탈 정도의 차이가 줄어서, 형성될 색 화상의 질이 저감되는 것을 방지하는 것이 가능하다.
(실시예의 변형된 예)
전술한 실시예에 있어서, YMC 용도의 노즐 어레이(102)가 잉크 제트 헤드(100)에 대해 형성된 것이 설명되었다. 또한, K(블랙) 용도의 노즐 어레이(102)의 추가와 YMC가 아닌 다른 색(어느 것도 도시되지 않음) 용도의 노즐 어레이(102)를 추가하는 것이 가능하다.
마찬가지로, 전술한 실시예에 있어서는, YMC 용도의 잉크 제트 헤드만이 잉크 제트 프린터(200)에 장착된 것이 도시되었다. 또한, K 용도의 잉크 제트 헤드를 장착하는 것과 YMC가 아닌 다른 색(어느 것도 도시되지 않음) 용도의 잉크 제트 헤드를 장착하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 실시예에 있어서, 잉크 제트 프린터(200)가 잉크 제트 헤드(100)를 주 스캔 방향으로 왕복하게 할 때, 모든 노즐 어레이(102)는 항상 작동하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 예컨대, 잉크 제트 헤드(100)가 우측으로 이동할 때 도1의 노즐 어레이[102-(1)]만이 작동하고, 잉크 제트 헤드(100)가 좌측으로 이동할 때 노즐 어레이[102-(2)]만이 작동하도록 하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 실시예에 있어서, 노즐 어레이(102)는 잉크 제트 헤드(100)의 주 스캔 방향으로 대칭 배열되고, 잉크 제트 헤드(100)는 주 스캔 방향으로 전후 이동하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 예컨대, 잉크 제트 헤드(130)는 우측으로 이동할 때 도1의 우측 상에서 반부 구조를 갖는 (도시되지 않은) 잉크 제트 헤드만을 작동시키도록 할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 있어서, 잉크 공급로(111)가 이방성 에칭에 의해 실리콘(100)의 실리콘 기판(105) 상에 형성되어, 그 부분 형상이 사다리꼴인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 도7에 도시된 바와 같이, 잉크 공급로(132)를 이방성 에칭에 의해 실리콘(110)의 실리콘 기판(131) 상에 형성하여 부분 형상을 선형으로 할 수도 있다. 또한, 잉크 공급로를 이방성 에칭이 아닌 레이저 공정 또는 샌드 블라스트로 형성하여 실리콘 기판의 표면 방향에 관계없이 잉크 공급로를 선형으로 형성할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 있어서, 크고 작은 잉크 액적(D)을 토출하는 대량 잉크 노즐(102-L)과 소량 잉크 노즐(102-S)은 대량 발열체(107-L)와 소량 발열체(107-S)와 결합하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 예컨대, 특정 크기의 잉크 노즐(102)을 대량 발열체(107-L) 및 소량 발열체(107-S)와 결합하는 것과, 대량 및 소량 잉크 노즐(102)을 특정 크기의 발열체(107)와 결합하는 것은 불가능하지 않다.
또한, 전술한 실시예에 있어서, 발열체(107)가 잉크 노즐(101)로부터 잉크 액적(D)을 토출하기 위해 잉크 토출 수단으로서 사용된 것으로 도시되어 있다. 그러나, (도시되지 않은) 진동 요소를 대신에 사용하는 것이 가능하다. 또한, 전술한 실시예에 있어서, 다수의 유용성이 예로서 특히 도시되어 있다. 물론 이렇게 예로 든 특정한 유용성은 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고품질로 색 화상을 형성할 수 있는 잉크 제트 헤드가 제공된다.
도1은 본 발명을 구현한 잉크 제트 헤드의 잉크 노즐의 패턴을 도시하는 평면도.
도2a 및 도2b는 잉크 제트 헤드의 내부 구조를 도시하는 도면으로, 도2a는 실리콘 기판의 평면도이고, 도2b는 수직 전방 단면도.
도3은 잉크 제트 헤드가 헤드 본체 상에 장착된 상태를 도시하는 사시도.
도4는 본 발명을 구현한 잉크 제트 프린터의 내부 구조를 도시하는 사시도.
도5는 잉크 카트리지가 캐리지 상에 장착된 상태를 도시하는 분해 사시도.
도6은 잉크 연무가 공기 흐름을 회전시킴으로써 수집된 상태를 개략적으로 도시하는 도면.
도7은 제1 변경예에 따른 잉크 제트 헤드의 내부 구조를 도시하는 수직 전방 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 잉크 제트 헤드
101 : 잉크 노즐
102 : 노즐 어레이
107 : 발열체
111 : 잉크 공급 경로
200 : 잉크 제트 프린터
204 : 주 스캔 기구
205 : 부 스캔 기구

Claims (9)

  1. 부 스캔 방향으로 이동되는 인쇄 매체와 대면하는 위치에서 주 스캔 방향으로 이동하는 시기에 잉크 액적을 임의의 잉크 노즐로부터 인쇄 매체로 토출하기 위해 주 스캔 방향으로 이동 가능한 잉크 제트 헤드이며,
    주 스캔 방향으로 배열된 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에 의해 형성된 복수의 제1 노즐 어레이와,
    주 스캔 방향으로 배열된 제1 노즐 어레이의 양보다 작은 양으로 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐에 의해 형성된 복수의 제2 노즐 어레이와,
    주 스캔 방향으로 배열된 각각 긴 구멍 형태의 복수의 잉크 공급 포트와,
    제1 및 제2 노즐 어레이의 노즐에 대응하여 제공된 복수의 발열체를 갖는 기판을 포함하고,
    제1 노즐 어레이에 대응하여 제공된 발열체의 크기는 제2 노즐 어레이에 대응하여 제공된 발열체의 크기보다 크고, 각각의 제1 노즐 어레이와 각각의 제2 노즐 어레이는 복수의 잉크 공급 포트의 각각의 잉크 공급 포트 사이에 각각 배열되는 잉크 제트 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 3 원색 잉크 액적을 토출하기 위해 제1 내지 제3 원색 노즐을 더 포함하며,
    상기 제1 내지 제3 원색 노즐 중 적어도 일부의 색 노즐은 주 스캔 방향으로 상호 인접한 제1 노즐 어레이 및 제2 노즐 어레이를 형성하는 잉크 제트 헤드.
  3. 제2항에 있어서, 3 원색은 YMC(옐로우, 마젠타 및 시안)이고, C 및 M 용도의 노즐은 제1 노즐 어레이 및 제2 노즐 어레이를 형성하고, Y 용도의 노즐은 제1 노즐 어레이 및 제2 노즐 어레이 중 하나를 형성하는 잉크 제트 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 잉크 제트 헤드는 주 스캔 방향으로 왕복하고, 상기 왕복의 임의의 일 방향으로 제1 노즐은 제1 칼럼 상에 위치되고 제2 노즐은 제2 칼럼 상에 위치되는 잉크 제트 헤드.
  5. 제3항에 있어서, YMC 용도의 노즐 어레이는 Y 용도의 노즐 어레이를 중심으로 주 스캔 방향에 대칭으로 배열되는 잉크 제트 헤드.
  6. 제5항에 있어서, 잉크 공급로는 동일 색의 인접한 노즐 어레이마다 공통으로 연통되는 잉크 제트 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 최소한 노즐 어레이가 형성된 오리피스 판과 잉크 공급로가 형성된 실리콘 기판은 적층되어 있고, 실리콘 기판은 실리콘(110)으로 형성된 잉크 제트 헤드.
  8. 제1항에 따른 잉크 제트 헤드와,
    잉크 제트 헤드가 주 스캔 방향으로 이동할 수 있게 하는 주 스캔 기구와,
    인쇄 매체가 잉크 제트 헤드와 대면하는 위치에서 부 스캔 방향으로 이동할 수 있게 하는 부 스캔 기구와,
    잉크 제트 헤드, 주 스캔 기구 및 부 스캔 기구의 작동을 일체로 제어하기 위한 총괄 제어 회로를 포함하는 잉크 제트 프린트.
  9. 주 스캔 방향으로 배열된 제1 노즐 어레이와, 주 스캔 방향으로 배열된 제1 노즐 어레이의 노즐 직경보다 작은 노즐 직경으로 이루어지는 제2 노즐 어레이를 구비하고, 부 스캔 방향으로 이동되는 인쇄 매체와 대면하는 위치에서 주 스캔 방향으로 이동되고, 주 스캔 방향으로 이동하는 시기에 임의의 잉크 노즐로부터 인쇄 매체에 잉크 액적을 토출하는 잉크 제트 헤드용 기판이며,
    주 스캔 방향으로 배열된 긴 구멍 형태인 복수개의 잉크 공급 포트와,
    제1 노즐 어레이의 노즐에 대응하여 제공된 복수개의 제1 발열체와,
    제2 노즐 어레이의 노즐에 대응하여 제공된 제1 발열체보다 작은 복수개의 제2 발열체를 포함하고,
    복수개의 잉크 공급 포트 각각의 사이에는 제1 노즐 어레이에 대응하는 복수개의 제1 발열체와, 제2 노즐 어레이에 대응하는 복수개의 제2 발열체가 배열된 잉크 제트 헤드용 기판.
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