KR100727953B1 - Array type inkjet head - Google Patents
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Abstract
어레이 타입 잉크젯 헤드가 개시된다. 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드는, 잉크 탱크; 잉크 채널 유니트; 복수로 배열되는 헤드 칩; 돌기부 및 베이스부가 마련되는 히트 싱크부, 및 열전 소자부를 구비하는 온도 제어 유니트; 를 구비하여, 헤드 칩이 과열되지 않도록 헤드 칩에 축적된 열을 주위로 발산하며, 헤드 칩의 온도가 소정값보다 커지면 헤드 칩을 능동적으로 냉각시킬 수 있고, 반대로 헤드 칩의 온도가 소정값보다 작으면 발열체와 함께 보조적으로 헤드 칩을 가열할 수 있으며, 헤드 칩의 배열 전체에 걸쳐 온도 분포를 균일하게 제어할 수 있다.An array type inkjet head is disclosed. An array type inkjet head according to the present invention comprises: an ink tank; An ink channel unit; A plurality of head chips arranged; A temperature control unit including a heat sink provided with a protrusion and a base, and a thermoelectric element; And dissipate the heat accumulated in the head chip to prevent overheating of the head chip, and actively cool the head chip when the temperature of the head chip is greater than the predetermined value, and conversely, the temperature of the head chip is greater than the predetermined value. If small, the head chip can be heated together with the heating element, and the temperature distribution can be uniformly controlled over the entire array of the head chip.
Description
도 1은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 구비한 잉크젯 화상형성장치의 측단면도.1 is a side cross-sectional view of an inkjet image forming apparatus having an array type inkjet head according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드의 외관을 도시한 사시도.2 is a perspective view showing the appearance of an array type inkjet head according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드의 내부를 도시한 측단면도.3 is a side sectional view showing the inside of an array type inkjet head according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 온도 제어 유니트를 도시한 조립 사시도.4 is an assembled perspective view of the temperature control unit according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 헤드 칩과 잉크 채널 유니트의 결합 상태를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing a coupling state of a head chip and an ink channel unit according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
12...노즐부 100...잉크 채널 유니트12 ...
101...제1 채널 플레이트 102...제2 채널 플레이트101 ...
103...제3 채널 플레이트 110...체결구멍103 ...
120...FPC 140...헤드 칩 안착부120 ... FPC 140 ... head chip seat
160...돌기부 삽입홈 190, 690...잉크 구멍160
400...헤드 칩 410a, 410b, 410c, 410d...노즐400
420...FPC단자 470...온도센서420 ... FPC
485...제어부 600...히트 싱크부485
640...베이스부 660...돌기부640
700...열전 소자부 700 ... thermoelectric element
본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 특히 헤드 칩의 온도를 조절할 수 있는 어레이 타입 잉크젯 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to an inkjet head, and more particularly, to an array type inkjet head capable of adjusting the temperature of a head chip.
잉크젯 헤드는 열에너지나 압전소자 등을 잉크 분사용 동력원으로 사용한다. 잉크젯 헤드의 헤드 칩에 마련되어 잉크 액적을 분사하는 노즐부는, 에칭, 증착, 스퍼터링 등의 반도체 제조 공정에 의하여 고해상도를 가지도록 제조된다. The inkjet head uses thermal energy, a piezoelectric element, or the like as a power source for ink ejection. The nozzle portion provided on the head chip of the inkjet head and spraying ink droplets is manufactured to have high resolution by semiconductor manufacturing processes such as etching, vapor deposition, and sputtering.
일반적인 잉크젯 화상형성장치는 인쇄매체의 상면으로 소정 간격 이격되며, 인쇄매체의 이송방향과 직각방향으로 왕복 주행 되는 잉크젯 헤드에서 잉크를 분사하여 화상을 형성한다. 인쇄매체의 이송방향과 직각방향으로 이송되면서 인쇄매체에 잉크를 분사하는 상기 잉크젯 헤드를 셔틀(shuttle)타입 잉크젯 헤드라고 한다. In general, an inkjet image forming apparatus is spaced a predetermined distance from an upper surface of a printing medium, and forms an image by ejecting ink from an inkjet head reciprocating in a direction perpendicular to a conveying direction of the printing medium. The ink jet head for injecting ink onto the print medium while being transferred in a direction perpendicular to the transfer direction of the print medium is referred to as a shuttle type ink jet head.
근래에는 잉크젯 헤드가 왕복 이송되지 않고, 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부를 구비한 어레이 타입 잉크젯 헤드를 사용하는 잉크젯 화상형성장치가 있다. 이러한 어레이(array) 타입 잉크젯 헤드는 잉크젯 헤드가 왕복 이송되지 않고 고정되며 인쇄매체만이 일 방향으로 이송된다. 따라서, 구동장치가 단순하고 고속 인쇄가 가능하다. In recent years, there is an inkjet image forming apparatus using an array type inkjet head having a nozzle portion having a length corresponding to the width of a print medium without the inkjet head being reciprocated. In such an array type inkjet head, the inkjet head is fixed without being reciprocated and only the print medium is transferred in one direction. Therefore, the driving device is simple and high speed printing is possible.
그러나, 상대적으로 고속의 인쇄 속도와 잉크젯 헤드의 높은 구동 주파수를 가지는 어레이 방식 화상형성장치에서는 인쇄작업시 셔틀방식 잉크젯 프린터보다 훨씬 많은 열이 발생하며, 이 열은 헤드 칩 내에 축적된다. 노즐부에서의 잉크 분사가 계속될수록 헤드 칩에는 더 많은 열이 축적되며, 잉크 액적의 거동에 나쁜 영향을 미치게 된다. 헤드 칩의 과열 정도가 심하면, 원하지 않는 타이밍에서 잉크가 기화되어 보일링 버블(boiling bubble)이 발생할 수 있고, 이는 구동 주파수의 교란 및 인쇄품질의 저하를 초래한다. 따라서, 헤드 칩에 축적된 열을 주위로 발산하는 히트 싱크부가 마련될 필요가 있다. 아울러, 헤드 칩의 온도가 소정값 이상이 되면 능동적으로 헤드 칩을 냉각하여 헤드 칩의 온도를 일정 범위내로 유지하는 헤드 칩 냉각 수단이 추가적으로 필요하다. However, in an array type image forming apparatus having a relatively high printing speed and a high driving frequency of an inkjet head, much more heat is generated in a printing operation than a shuttle type inkjet printer, and this heat is accumulated in the head chip. As the ink ejection from the nozzle portion continues, more heat is accumulated in the head chip, which adversely affects the behavior of the ink droplets. If the degree of overheating of the head chip is severe, ink may vaporize at an undesired timing and a boiling bubble may occur, resulting in disturbance of driving frequency and deterioration of print quality. Therefore, it is necessary to provide a heat sink for dissipating heat accumulated in the head chip to the surroundings. In addition, when the temperature of the head chip is a predetermined value or more, there is a need for additional head chip cooling means for actively cooling the head chip to maintain the temperature of the head chip within a predetermined range.
한편, 대기(stand-by) 상태로부터 잉크 분사 가능한 온도에 도달되기까지 소요되는 워밍 업(warming-up) 시간을 줄이려면, 헤드 칩의 승온 시간이 감축되어야 한다. 이를 위하여, 헤드 칩의 온도가 소정값보다 작으면, 잉크 분사력을 발생하는 발열체와 함께 보조적으로 헤드 칩을 가열하는 수단이 필요하다. On the other hand, in order to reduce the warm-up time required from the stand-by state to the ink ejectable temperature, the temperature rise time of the head chip must be reduced. For this purpose, if the temperature of the head chip is less than a predetermined value, a means for auxiliary heating of the head chip together with a heating element for generating ink ejection force is required.
또한, 복수의 헤드 칩이 배열된 어레이 타입 잉크젯 헤드에서 특정의 헤드 칩에 국부적으로 열이 축적되면 헤드 칩 각각의 잉크 분사 특성이 서로 달라지고, 헤드 칩 각각의 정확한 구동 제어가 곤란해지며 결국 인쇄 품질이 저하되므로, 헤드 칩의 배열 전체에 걸쳐 온도 분포가 균일하게 유지될 필요가 있다. In addition, when heat is accumulated locally on a specific head chip in an array type inkjet head having a plurality of head chips, ink ejection characteristics of each head chip are different from each other, and accurate driving control of each head chip is difficult, resulting in printing. Since the quality deteriorates, it is necessary to maintain a uniform temperature distribution throughout the arrangement of the head chips.
본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 헤드 칩이 과열되지 않도록 헤드 칩에 축적된 열을 주위로 발산하며, 헤드 칩의 온도가 소 정값보다 커지면 헤드 칩을 능동적으로 냉각시킬 수 있고, 반대로 헤드 칩의 온도가 소정값보다 작으면 발열체와 함께 보조적으로 헤드 칩을 가열할 수 있으며, 헤드 칩의 배열 전체에 걸쳐 온도 분포를 균일하게 제어할 수 있는 어레이 타입 잉크젯 헤드를 제공하는 것이다.The technical problem of the present invention is to improve the above-mentioned problem, and to dissipate heat accumulated in the head chip to prevent the head chip from overheating, and to actively cool the head chip when the temperature of the head chip is greater than a predetermined value. On the contrary, if the temperature of the head chip is less than a predetermined value, the head chip can be heated together with the heating element, and an array type inkjet head capable of uniformly controlling the temperature distribution over the entire array of the head chip is provided. .
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드는,In order to achieve the above object, the array type inkjet head according to the present invention,
잉크를 저장하는 잉크 탱크;An ink tank for storing ink;
상기 잉크 탱크로부터 헤드 칩까지 잉크 공급 경로를 형성하는 잉크 채널 유니트;An ink channel unit for forming an ink supply path from said ink tank to a head chip;
배면은 상기 잉크 채널 유니트 표면에 고정되어 잉크를 공급받고, 전면은 잉크를 분사하는 다수의 노즐을 구비하며, 복수로 배열되는 헤드 칩;A back chip fixed to a surface of the ink channel unit to receive ink, and a front head having a plurality of nozzles for ejecting ink, the head chips being arranged in plurality;
상기 헤드 칩 각각의 배면에 접촉되며 열을 전도하는 돌기부 및 상기 돌기부 모두와 일체로 연결되며 열을 전도하는 베이스부가 마련되는 히트 싱크부, 및 상기 히트 싱크부를 가열 또는 냉각하는 열전 소자부를 구비하는 온도 제어 유니트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.A temperature in contact with the back surface of each of the head chips, a heat sink unit which is integrally connected to both the protrusions and a heat conduction unit provided with a base unit that conducts heat, and a thermoelectric element unit that heats or cools the heat sink unit. Control unit; Characterized in that it comprises a.
일 실시예로서, 상기 열전 소자부는,In one embodiment, the thermoelectric element portion,
상기 베이스부에 부착되는 것이 바람직하다.It is preferably attached to the base portion.
일 실시예로서, 상기 히트 싱크부는,In one embodiment, the heat sink,
구리나 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속성 재질로서 마련되는 것이 바람직하다.It is preferable that it is provided as a metallic material containing at least one of copper and aluminum.
일 실시예로서, 상기 히트 싱크부는 상기 잉크 채널 유니트의 내부에 마련되고, 상기 베이스부는 적어도 상기 헤드 칩의 배열 길이만큼 연장되며, 상기 돌기부는 상기 베이스부의 상면에 돌출되며 상기 헤드 칩의 배면에 접촉되는 다수의 장방형 리브를 포함하는 것이 바람직하다.In one embodiment, the heat sink is provided inside the ink channel unit, the base portion extends at least as long as the arrangement length of the head chip, and the protrusion protrudes on an upper surface of the base portion and contacts the rear surface of the head chip. It is preferred to include a number of rectangular ribs.
일 실시예로서, 상기 온도 제어 유니트는,In one embodiment, the temperature control unit,
상기 헤드 칩의 온도를 측정하는 온도센서;A temperature sensor measuring a temperature of the head chip;
상기 헤드 칩의 온도에 따라 상기 열전 소자부를 가열원 또는 냉각원으로 구동하는 제어부; 를 더 구비하는 것이 바람직하다.A control unit for driving the thermoelectric element unit as a heating source or a cooling source according to the temperature of the head chip; It is preferable to further provide.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 첨부도면에 도시된 바에 국한되지 않고, 동일한 발명의 범주내에서 다양하게 변형될 수 있음을 밝혀둔다. 아울러, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention. Embodiments of the invention are not limited to what is shown in the accompanying drawings, it is to be understood that various modifications can be made within the scope of the same invention. In addition, the same reference numerals denote the same components.
도 1은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 구비한 잉크젯 화상형성장치의 측단면도이다. 이를 참조하면, 어레이 타입 잉크젯 헤드(52), 인쇄매체(P)를 저장하는 급지카세트(20), 인쇄매체(P)를 한 장씩 픽업하는 픽업롤러(17), 픽업된 인쇄매체(P)를 노즐부(12)로 이송시키는 피딩롤러(15a, 15b), 인쇄매체(P)를 사이에 두고 잉크젯 헤드(52)와 대면되는 메인트넌스 영역(80), 인쇄된 인쇄매체(P)를 배출하는 배출롤러(13a, 13b), 배출되는 인쇄매체(P)가 적재되는 적재대(30)가 도시된다. 1 is a side cross-sectional view of an inkjet image forming apparatus having an array type inkjet head according to the present invention. Referring to this, the array
인쇄매체(P)는 x 방향(이하 부주사방향이라고 한다.)으로 이송되며, y 방향( 이하 주주사방향이라고 한다.)은 인쇄매체(P)의 폭 방향이다. 잉크젯 헤드(52)는 잉크를 저장하는 잉크 탱크(21, 22, 23, 24, 도 3 참조)를 구비하는 몸체(10)와, 잉크를 분사하는 노즐부(12)를 구비한다. 배출롤러(13)는 인쇄매체(P)의 폭방향으로 설치되는 스타휠(13a)과, 이에 대면되어 인쇄매체(P)의 배면을 지지하는 지지롤러(13b)를 구비한다. 스타휠(13a)은 인쇄매체(P)의 상면에 점 접촉됨으로써, 인쇄매체(P)의 상면에 분사되어 아직 마르지 않은 잉크 화상의 오염을 방지할 수 있다. 고속 인쇄가 행하여지므로, 적재대(30)에 적재된 인쇄매체(P) 상면의 잉크가 마르기 전에 다음 인쇄매체(P)가 적재되면, 그 인쇄매체(P)의 배면이 잉크로 오염될 수 있다. 이를 방지하기 위해 별도의 건조 장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 잉크젯 헤드(52)에 저장된 잉크가 마르지 않도록 노즐부(12)를 캡핑(capping)하거나, 노즐부(12) 표면에 잔류하는 잉크를 와이핑(wiping)하거나, 노즐부(12)가 막히지 않도록 스피팅(spitting)하는 동작은 참조부호 80으로 도시된 메인트넌스(maintenance) 영역에서 수행된다.The printing medium P is conveyed in the x direction (hereinafter referred to as the sub scanning direction), and the y direction (hereinafter referred to as the main scanning direction) is the width direction of the printing medium P. The
도 2는 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드의 외관을 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드의 내부를 도시한 측단면도이다. 이를 함께 참조하면, 잉크젯 헤드(52)는 몸체(10), 노즐부(12), 잉크 채널 유니트(100)를 구비한다. 2 is a perspective view showing the appearance of an array type inkjet head according to the present invention. 3 is a side cross-sectional view showing the inside of an array type inkjet head according to the present invention. Referring to this together, the
몸체(10)는 인쇄용 잉크를 저장하고 있는 복수의 잉크 탱크(21, 22, 23, 24)와, 복수의 잉크 탱크(21, 22, 23, 24) 각각에 연결된 복수의 압력조절부(31, 32, 33, 34)를 구비한다. 컬러 인쇄 가능한 잉크젯 화상형성장치의 경우에, 복수의 잉 크 탱크(21, 22, 23, 24)는 예를 들어 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(K) 잉크를 각각 저장하고 있다. 복수의 압력조절부(31, 32, 33, 34)는 부압(negative pressure)을 생성하여 잉크의 누출을 방지하는 역할을 한다. The
노즐부(12)의 길이는 인쇄매체(P)의 폭 크기에 대응되므로 인쇄 데이터는 인쇄매체(P)의 폭 방향인 주주사방향을 따라 한 번에 인쇄된다. 노즐부(12)는 복수로 배열된 헤드 칩(400)을 구비한다. 컬러 화상 인쇄를 위하여는 서로 다른 색상의 잉크, 예를 들면 시안(C:cyan), 마젠타(M:magenta), 옐로우(Y:yellow), 블랙(K:black) 색상의 4 종류의 잉크를 각각 분사하도록 4 종류의 노즐(410a, 410b, 410c, 410d)이 헤드 칩(400)에 마련된다. 헤드 칩(400)은 FPC(120)(flexible printed circuit)를 통하여 잉크젯 화상형성장치의 중앙연산부인 CPU와 연결되며, 구동신호를 전달받고 잉크 분사용 전원을 공급받는다. FPC(120)는 헤드 칩(400)에 마련된 FPC단자(420)에 납땜 된다. Since the length of the
일 실시예로서, 잉크 채널 유니트(100)는 체결구멍(110)을 통하여 체결부재(미도시)로 잉크젯 헤드(52)의 몸체(10)에 고정된다. 잉크 채널 유니트(100)는 몸체(10)에 마련된 잉크 탱크(21, 22, 23, 24)로부터 헤드 칩(400)에 마련된 노즐(410a, 410b, 410c, 410d) 사이에 이르는 잉크 통로를 형성한다. 잉크 채널 유니트(100)는 압력조절부(31, 32, 33, 34)와 연결되며, 잉크 탱크(21, 22, 23, 24)로부터 압력조절부(31, 32, 33, 34)를 통해 유입되는 잉크를 다수의 헤드 칩(400) 각각으로 공급하는 역할을 한다.In one embodiment, the
일 실시예로서, 잉크 채널 유니트(100)는 제1 채널 플레이트(101), 제2 채널 플레이트(102), 제3 채널 플레이트(103)를 순차로 적층한 구조이다. 이에 국한되지 않고, 잉크 채널 유니트(100)는 1 개, 2개, 또는 4개 이상의 채널 플레이트로 구성될 수 있다. In one embodiment, the
제1, 제2, 제3 채널 플레이트(101, 102, 103) 각각에는 잉크가 통과되는 잉크 채널(미도시)이 형성된다. 제1, 제2, 제3 채널 플레이트(101, 102, 103)는 폴리머(Polymer) 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 일 실시예로서, 액정 폴리머(LCP : liquid crystal polymer)소재를 사출 성형함으로써, 제1, 제2, 제3 채널 플레이트(101, 102, 103) 각각을 제조한다. 액정 폴리머(LCP) 재질은 열팽창계수가 작아서 잉크젯 헤드(52)의 작동 중 발생하는 열에 의한 제1, 제2, 제3 채널 플레이트(101, 102, 103) 각각의 열 팽창량을 최소로 할 수 있다. 치수 한정성이 양호하며, 내열성이 우수하고, 투과율이 낮아서 잉크 채널을 통과하는 서로 다른 색상의 잉크가 서로 섞이는 것을 방지할 수 있다. 성형성이 좋아서 미세한 잉크 채널도 용이하게 형성할 수 있다. 미세한 잉크 채널이 형성된 잉크 채널 유니트(100)는 예를 들어 금속재료의 절삭이나 프레스 가공에 의하여 제조되는 것보다 상술한 바와 같이 폴리머를 사용하여 사출 성형하는 경우에 제조 비용이 크게 절감된다. 제1, 제2, 제3 채널 플레이트(101, 102, 103)는 소정의 접착부재(예를 들면 에폭시 수지를 포함하는 열 경화성 접착제)로 서로 접착된다. Ink channels (not shown) through which ink passes are formed in each of the first, second, and
도 4는 본 발명에 따른 온도 제어 유니트를 도시한 조립 사시도이다. 도 5는 본 발명에 따른 헤드 칩(400)과 잉크 채널 유니트(100)의 결합 상태를 도시한 단면도이다. 이를 함께 참조하면, 온도 제어 유니트는, 히트 싱크부(600), 열전 소자부 (700), 온도센서(470), 제어부(485)를 구비한다. 일 실시예로서, 온도 제어 유니트는 헤드 칩(400)의 온도가 소정값보다 높은 경우에 헤드 칩(400)을 냉각시킨다. 일 실시예로서, 온도 제어 유니트는 헤드 칩(400)의 온도가 소정값보다 낮은 경우에 발열체(450)와 함께 보조적으로 헤드 칩(400)을 가열한다. 4 is an assembled perspective view of the temperature control unit according to the present invention. 5 is a cross-sectional view illustrating a coupling state of the
일 실시예로서, 제1 채널 플레이트(101)에는 잉크 탱크(21, 22, 23, 24)에서 잉크 채널 유니트(100)로 유입된 잉크를 헤드 칩(400)에 공급하는 잉크 구멍(190)이 형성된다. 컬러 인쇄 가능한 잉크젯 헤드(52)의 경우에는 헤드 칩(400)에 4 열로 노즐(410a, 410b, 410c, 410d)이 배열되므로 잉크 구멍(190)도 각 색상별로 4개가 형성된다. In an embodiment, the
헤드 칩(400)의 배면은 제1 채널 플레이트(101) 표면에 형성된 헤드 칩(400) 안착부(140)에 접착된다. 접착층(460)에는 열 전도성이 좋은 접착제가 사용된다. 헤드 칩(400) 각각의 전면에는 잉크를 분사하는 다수의 노즐(410a, 410b, 410c, 410d)이 형성된다. 헤드 칩(400) 각각의 배면으로 잉크가 공급된다. 헤드 칩(400)은 발열체(450)를 구비하고 잉크를 가열하여 버블을 발생시킴으로써, 잉크 분사력이 발생된다. 본 발명에 따른 헤드 칩(400)으로서, 첨부 도면에 도시된 바에 국한되지 않고 인쇄매체(P)에 잉크를 분사할 수 있는 다양한 형태의 실시예가 가능하다.The back surface of the
잉크 채널 유니트(100)의 재질로 사용되는 액정 폴리머는 열 전도성이 매우 낮다(일반적으로 열전도계수가 약 1 W/m-K 미만이다). 따라서, 반복적인 고속 인쇄시 발열체(450)에서 발생되는 열이 주위로 발산되지 않고 헤드 칩(400)에 축적되어 헤드 칩(400)이 과열될 우려가 있다. 히트 싱크부(600)는 헤드 칩(400)이 과열되지 않도록 헤드 칩(400)에 축적된 열을 주위로 열을 발산하여 인쇄 불량을 방지한다. The liquid crystal polymer used as the material of the
히트 싱크부(600)는 헤드 칩(400) 각각의 배면에 접촉되며 열을 전도하는 돌기부(660) 및 상기 돌기부(660) 모두와 일체로 연결되며 열을 전도하는 베이스부(640)를 구비한다. 히트 싱크부(600)는 열전도성이 좋은 재질로 마련된다. 일 실시예로서, 히트 싱크부(600)는 구리나 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속성 재질로 마련되는 것이 바람직하다. The
히트 싱크부(600)는 제1 채널 플레이트(101)의 배면에 위치하며 잉크 채널 유니트(100)의 내부에 마련된다. 히트 싱크부(600)에는 잉크 구멍(690)이 형성되어, 잉크 채널 유니트(100)로부터 헤드 칩(400)에 이르는 잉크의 공급 경로가 차단되지 않는다. 예를 들어 시안(C:cyan), 마젠타(M:magenta), 옐로우(Y:yellow), 블랙(K:black) 색상에 대한 4 종류의 노즐(410a, 410b, 410c, 410d)이 헤드 칩(400)에 마련되는 경우, 상기 잉크 구멍(190, 690)도 각 색상별로 마련된다. 히크 싱크부에 마련되는 잉크 구멍(690)은 제1 채널 플레이트(101)에 마련되는 잉크 구멍(190)과 각각 연결되며, 상기 잉크 구멍(190, 690)은 색상별로 구분되므로 색상이 다른 잉크가 서로 섞이지 않는다. 잉크 탱크(21, 22, 23, 24)에 저장된 잉크는, 잉크 채널 유니트(100)를 통과한 후, 히트 싱크부(600)에 마련되는 잉크 구멍(690)을 거쳐, 제1 채널 플레이트(101)에 마련되는 잉크 구멍(190)을 통과하며 헤드 칩(400)의 배면으로 공급되고, 발열체(450)에서 분사력을 공급받아 노즐(410a, 410b, 410c, 410d)로 분사된다. The
돌기부(660)는 헤드 칩(400)과의 접촉면적을 넓히고 색상별로 구분 형성된 잉크 구멍(190, 690)으로부터 도피되도록 장방형의 리브(rib)형상으로 마련되며, 제1 채널 플레이트(101)에 형성된 돌기부 삽입홈(160)에 삽입된다. 첨부도면에는 돌기부(660) 및 돌기부 삽입홈(160)의 개수가 4개인 경우가 도시되지만, 이에 한정되지 않는다. 돌기부(660)의 타단은 모두 베이스부(640)에 연결된다. 돌기부(660)의 재질은 베이스부(640)의 재질과 동일한 것이 바람직하다. 돌기부(660)의 일 단부는 복수로 배열된 헤드 칩(400) 각각의 배면에 독립적으로 접촉되지만, 돌기부(660)의 타 단부 모두는 베이스부(640)에 연결된다. 헤드 칩(400)의 온도가 베이스부(640)의 온도보다 고온인 경우, 베이스부(640)는 헤드 칩(400)에서 돌기부(660)로 전도된 열을 다시 전도받는다. 이 열은 소정의 열 용량을 갖는 베이스부(640) 전체에 걸쳐 전도 확산되면서 동시에 주위로 발산된다. 따라서, 복수로 배열된 헤드 칩(400)의 온도 분포가 균일하게 유지되면서 열의 축적이 방지된다. 이와 반대로, 헤드 칩(400)의 온도가 베이스부(640)의 온도보다 저온인 경우, 균일한 온도 분포를 갖는 베이스부(640)로부터 돌기부(660)를 거쳐 헤드 칩(400)에 열이 전도된다. 헤드 칩(400)의 승온 시간을 줄이는 효과가 있다.The
일 실시예로서, 열전 소자부(700)는 펠티에(peltier) 소자를 포함한다. 열전 소자부(700)는 히트 싱크부(600)의 양 단부(650)에 각각 부착되는 것이 바람직하다. 열전 소자부(700)와 히트 싱크부(600) 양 단부(650) 사이의 접착층(760)에는 열 전도성이 좋은 접착제가 이용된다. 펠티에 소자는 n형 반도체 및 p형 반도체의 양단에 전류를 흘릴 때 발생되는 전하의 위치에너지 차이에 의하여 흡열부(미도시) 에서는 열을 흡수하고 발열부(미도시)에서는 열을 방출하는 열전 소자를 말한다. 펠티에 소자에 인가되는 전원의 극성을 반대로 하면 냉각 수단은 물론, 가열 수단으로 사용 가능하다. 따라서, 헤드 칩(400)의 온도를 빠른 시간 내에 승온시키기 위하여, 펠티에 소자는 발열체(450)와 함께 헤드 칩(400)을 가열하는 보조 수단으로 사용될 수 있다. In an embodiment, the
일 실시예로서, 온도센서(470)는 헤드 칩(400)의 배면을 부착하는 제1 채널 플레이트(101)의 헤드 칩 안착부(140)에 마련된다. 온도센서(470)는 헤드 칩(400)의 온도를 감지하여 제어부(485)에 전달한다. 제어부(485)는 온도센서(470)로 헤드 칩(400)의 온도를 계속 모니터링(monitering)하면서, 펠티에 소자의 온/오프(on/off) 여부를 결정하고, 펠티에 소자에 인가되는 전압의 극성을 조절하여 히트 싱크부(600)를 냉각 또는 가열한다. 헤드 칩(400)은 펠티에 소자에 의한 냉각 작용과 히트 싱크부(600)의 열 발산 작용에 의하여 열 축적이 방지된다. 이와 반대로, 펠티에 소자와 발열체(450)의 가열작용에 의하여, 헤드 칩(400)은 빠른 시간 내에 소정의 온도까지 승온될 수 있다. 소정의 열 용량을 갖는 베이스부(640)는 펠티에 소자에 의한 가열 또는 냉각 시에 헤드 칩(400)의 배열 전체에 걸쳐 온도 분포를 균일하게 한다. 히트 싱크부(600)는 소정의 열 전도성과 열 용량을 갖도록 구리나 알루미늄 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속성 재질로 마련되는 것이 바람직하다.In one embodiment, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드는, 소정의 열 전 도성과 열 용량을 갖는 히트 싱크부와 이를 가열 또는 냉각하는 열전 소자부를 구비하여, 헤드 칩이 과열되지 않도록 헤드 칩에 축적된 열을 주위로 발산하며, 헤드 칩의 온도가 소정값보다 커지면 헤드 칩을 능동적으로 냉각시킬 수 있고, 반대로 헤드 칩의 온도가 소정값보다 작으면 발열체와 함께 보조적으로 헤드 칩을 가열할 수 있으며, 헤드 칩의 배열 전체에 걸쳐 온도 분포를 균일하게 제어할 수 있다.As described above, the array type inkjet head according to the present invention includes a heat sink portion having a predetermined thermal conductivity and a heat capacity and a thermoelectric element portion for heating or cooling the same, and are accumulated in the head chip so that the head chip is not overheated. Dissipate heat to the surroundings, the head chip can be actively cooled when the temperature of the head chip is greater than the predetermined value, on the contrary, if the temperature of the head chip is less than the predetermined value, the head chip can be auxiliaryly heated together with the heating element, The temperature distribution can be controlled uniformly throughout the array of head chips.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
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