KR101116513B1 - 액체 토출기 및 액체 토출 조정 방법 - Google Patents

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Abstract

한 쌍의 발열 저항기로 공급되는 펄스 전류는 색조 검출기로부터의 색상 신호에 기초하여 즉시 제어될 수 있기 때문에, 잉크 액적의 토출 각도는 미리 정해진 색조를 제공하는 각도로 용이하게 조정될 수 있다.
액체 토출기, 액체 공급 유닛, 압력 생성 소자, 토출 유닛, 토출 제어기

Description

액체 토출기 및 액체 토출 조정 방법 {LIQUID DISCHARGER AND LIQUID DISCHARGE ADJUSTMENT METHOD}
도1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 사시도.
도2는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터에 포함된 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 사시도.
도3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린터에 포함된 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 단면도.
도4는 잉크 카트리지가 잉크젯 프린터 헤드 카트리지 내에 배치된 액체 공급기의 폐쇄 공급 포트를 도시하는 개략도.
도5는 잉크 카트리지가 잉트젯 프린터 헤드 카트리지 내에 배치된 액체 공급기의 개방 공급 포트를 도시하는 개략도.
도6은 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 잉크 카트리지와 프린터 헤드 사이의 관계를 도시하는 개략도.
도7은 잉크 카트리지의 연결부의 밸브 기구의 폐쇄 밸브의 단면도.
도8은 잉크 카트리지의 연결부의 밸브 기구의 개방 밸브의 단면도.
도9는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 프린터 헤드의 단면도.
도10은 프린터 헤드의 확대 사시도.
도11은 프린터 헤드의 평면도.
도12는 대체로 동일한 크기의 공기 기포가 잉크 챔버 내에 형성되는, 잉크 액적을 토출하는 프린터 헤드를 도시하는 단면도.
도13은 잉크 액적이 노즐로부터 대체로 수직 하방으로 토출되는, 잉크 액적을 토출하는 프린터 헤드를 도시하는 단면도.
도14는 다른 크기의 공기 기포가 잉크 챔버 내에 형성되는, 잉크 액적을 토출하는 프린터 헤드를 도시하는 단면도.
도15는 잉크 액적이 노즐로부터 대체로 대각선 방향으로 토출되는, 잉크 액적을 토출하는 프린터 헤드를 도시하는 단면도.
도16은 내부 구조를 부분 도시하는 잉크젯 프린터의 측면도.
도17은 잉크젯 프린터의 제어 회로를 도시하는 블록도.
도18은 제어 회로의 토출 제어기의 개략도.
도19a 내지 도19c는 잉크 액적(i)의 토출 방향을 제어하는 토출 제어 유닛을 도시한 도면으로서, 도19a는 대체로 수직 하방으로 토출되는 잉크 액적의 개략도, 도19b는 노즐 중심에 대해 기록 용지 시트의 폭 방향으로 대체로 대각선으로 토출되는 잉크 액적의 개략도, 도19c는 노즐 중심에 대해 기록 용지 시트의 다른 폭 방향으로 대체로 대각선으로 토출되는 잉크 액적의 개략도.
도20은 잉크젯 프린터의 토출 방향 조정 작동을 설명하는 흐름도.
도21은 잉트젯 프린터의 토출 방향 조정 작동을 설명하는 흐름도.
도22는 개방 헤드 캡 폐쇄 기구를 갖는 내부 구조를 부분 도시하는 잉크젯 프린터의 측면도.
도23의 (a) 내지 (e)는 잉트젯 프린터에 의해 프린터된 기록 용지 시트 상의 테스트 패턴을 도시하는 도면으로서, 도23의 (a)는 색조가 가장 밝은 경우 잉크 액적이 떨어지는 지점을 도시하는 개략도, 도23의 (b)는 색조가 어두운 경우 잉크 액적이 떨어지는 지점을 도시하는 개략도, 도23의 (c)는 색조가 가장 어두운 경우 잉크 액적이 떨어지는 지점을 도시하는 개략도, 도23의 (d)는 색조가 밝음에서 어두움으로 변하는 경우 잉크 액적이 떨어지는 지점을 도시하는 개략도, 도23의 (e)는 색조가 어두움에서 밝음으로 다시 변하는 경우 잉크 액적이 떨어지는 지점을 도시하는 개략도.
도24a 내지 도24c는 본 발명에 따른 프린터 헤드의 또 다른 실시예로서, 도24a는 기록 용지의 급송 방향으로 직렬 배치된 열 저항의 평면도, 도24b는 잉크 챔버 내에 배치된 세 개의 열 저항의 평면도, 도24c는 잉크 챔버 내에 배치된 네 개의 열 저항의 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프린터
2 : 헤드 카트리지
3 : 프린터 본체
4 : 잉크
11 : 잉크 카트리지
21 : 카트리지 본체
27, 91, 101, 111 : 프린터 헤드
27a : 토출면
41 : 회로 기판
42a, 42b : 발열 저항체
43 : 필름
44 : 노즐 시트
44a : 노즐
45 : 잉크 챔버
46 : 잉크 유로
57 : 색조 검출기
58 : 위치 검출기
61 : 제어 회로
62 : 프린터 구동기
63 : 토출 제어기
64 : 경고 유닛
65 : 입출력 단자
66 : ROM
67 : RAM
68 : 제어기
71a, 71b : 전원
72a, 72b, 72c : 스위칭 소자
73 : 가변 저항
74a, 74b : 스위칭 제어 회로
75 : 저항 제어 회로
본 발명은 압력 생성 소자에 의해 생성된 힘으로 액체를 가압함으로써 가압된 액체의 액적을 출구로부터 대상물 상으로 토출하는 액체 토출기와, 토출 조정 방법에 관한 것이다.
액체 토출기로서, 화상과 문자를 기록하기 위한 잉크젯 프린터가 공지되어 있다. 잉크젯 프린터는 작동 비용이 낮고, 장치 크기가 작으며, 착색된 화상을 생성하는 것이 용이하다는 장점을 갖는다. 잉크젯 프린터의 잉크는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 등의 각각의 색상을 위한 잉크 카트리지 내에 저장되고, 프린터 헤드 내의 잉크 챔버로 공급된다.
이러한 잉크젯 프린터에서, 잉크 챔버로 공급된 잉크는 잉크 챔버 내측에 배치된 발열 저항기 등의 압력 생성 소자에 의해 가압되어, 각각의 잉크 챔버 상의 미세한 잉크 출구(즉, 노즐)로부터 토출된다. 더욱 구체적으로는, 잉크 챔버 내의 잉크가 발열 저항기에 의해 가열되고, 공기 기포가 잉크로 충전된 잉크 챔버 내측에서 생성된다. 공기 기포의 크기가 증가하고, 잉크가 노즐로부터 최종적으로 토출될 때까지 잉크가 가압된다. 화상과 문자는 토출된 잉크를 기록 용지 시트 등의 대상물 상에 떨어뜨림으로써 인쇄된다.
소위 직렬형 프린터(serial printer)와 소위 라인형 프린터(line printer)의 2가지 유형의 잉크젯 프린터가 있다. 직렬형 프린터에 대해서는, 잉크 헤드는 미리 정해진 색상의 잉크를 기록 용지 시트 상으로 토출하도록 기록 용지의 폭 방향(즉, 기록 용지의 공급 방향과 대체로 직교하는 방향)으로 이동한다. 라인형 프린터에 대해서는, 잉크는 대체로 기록 용지의 전체 폭을 따라 정렬된 노즐로부터 토출된다.
직렬형 프린터는 잉크 헤드가 기록 용지의 공급 방향과 대체로 직교하는 방향으로 이동할 때 기록 용지의 공급을 중지시킨다. 그 다음, 직렬형 프린터는 잉크를 기록 용지 상에 토출시키면서 잉크 헤드를 반복적으로 이동시킴으로써 기록 용지 상에 인쇄한다.
일반적으로 라인형 프린터는 고정된 잉크 헤드를 갖는다. 라인형 프린터는 연속적으로 공급되는 기록 용지 시트 상에 기록 용지 시트 폭을 가로질러 고정된 선형 잉크 헤드로부터 잉크를 토출함으로써 인쇄한다.
따라서, 직렬형 프린터와는 달리 라인형 프린터는 잉크 헤드를 이동시키지 않기 때문에, 이하의 3가지 점에서 유리하다. 1) 직렬형 프린터보다 빠른 고속 인쇄가 가능하다. 2) 잉크 용량이 각각의 잉크 카트리지의 크기를 증가시킴으로써 증가될 수 있다. 3) 헤드 칩, 헤드 카트리지 및 잉크 탱크의 구조들이 간단해질 수 있다.
전술된 라인형 프린터에서, 기록 용지가 공급되어야 한다. 따라서, 화상과 문자의 인쇄 정밀도는 공급되는 기록 용지 상에 잉크가 떨어지는 타이밍의 정밀도에 의존한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 기록 용지 상에 떨어지는 잉크의 타이밍은 예컨대 기록 용지의 공급 속도를 제어하기 위한 서보 모터를 사용하여 기록 용지가 일정한 속도로 공급되도록 하여 인코더에 의해 기록 용지의 공급과 동기화된 펄스를 생성함으로써, 라인형 프린터에서 제어될 수 있다.
전술된 바와 같이 서보 모터가 사용되는 경우라도, 화상의 팽창 및 수축이 방지될 수 있지만, 기록 용지 상에 떨어지는 잉크 타이밍의 순간적인 변화에 의해 야기된 색조의 약간의 얼룩짐(색상 농도의 얼룩짐)은 방지될 수 없다. 즉, 서보 모터에 의한 기록 용지의 공급 속도의 제어가 단지 몇 마이크로초 동안 순간적으로 지연 또는 빨라진다면, 기록 용지의 이 부분 상으로 토출된 잉크의 떨어짐 위치는 변위될 것이다. 결과적으로, 일련의 잉크 액적이 토출될 때, 잉크 액적은 몇몇 부분에서는 함께 근접하여 그리고 다른 부분에서는 멀리 이격되어 떨어져, 색상의 농도 얼룩짐 또는 흰줄 등이 나타나는 색상의 농도 변화를 야기한다. 기록 용지의 공급 방향과 직교하는 방향에 나타나는 색상 농도 얼룩짐 및 흰줄은 예컨대 화상이 일정한 색조로 인쇄될 때 현저해진다.
일반적으로, 라인형 프린터는 시트가 기록 용지의 공급 방향과 수직한 방향으로 정렬된 노즐을 갖는 고정된 잉크 헤드 바로 아래를 지나가도록 기록 용지 시트를 공급함으로써 인쇄한다. 이 때문에, 라인 상의 노즐 각각으로부터 토출된 잉크의 토출 방향이 안정화되지 않는다면, 다른 보통의 노즐과는 상이한 토출 방향을 갖는 불량 노즐은 색상 농도 얼룩짐과 줄을 야기할 것이다.
한편, 직렬형 프린터에 대해서는, 화상은 잉크를 중첩함으로써 인쇄될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 용지 공급이 중단되면서 화상이 인쇄될 때 인쇄된 제1 화상과 인쇄된 제2 화상이 중첩되는 미리 정해진 영역을 설정함으로써, 색상의 농도(색조)가 평균화되고 기록 용지의 공급 방향으로 형성된 색상 농도 얼룩짐 및 흰줄이 억제될 수 있다. 그러나, 잉크를 중첩시키는 것은 색상 농도 얼룩짐과 흰줄을 방지할 수 있지만, 동시에, 인쇄 시간과 인쇄에 사용된 잉크량이 증가할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 프린터 헤드로부터 토출된 잉크의 방향을 제어하기 위한 방법이 예컨대 일본 특허 공개 공보 제2000-185403호에 개시되어 있다. 토출 방향은 잉크를 토출하는 노즐에 대향하고 발열 저항기 각각의 발열 값을 변화시키도록 노즐의 중심선을 포함하는 평면에 대해 서로 면 대칭이 되도록 복수의 발열 저항기를 배치함으로써 제어된다.
전술된 발열 저항기를 갖는 헤드 칩은 각각의 발열 저항기의 발열 값을 변화시킴으로써 노즐로부터 토출된 잉크의 방향을 제어한다. 따라서, 각각의 발열 저항기의 발열 값이 적절히 제어되지 않고 잉크가 미리 정해진 방향으로 토출되지 않는다면, 잉크는 기록 용지 상의 목표 떨어짐 위치에 떨어지지 않는다. 따라서, 인쇄된 화상이 개선되지 않고 화상의 저하가 방지되지 않을 수 있다. 또한, 떨어짐 위치는 노즐과 기록 용지 사이의 거리에 의해 영향을 받는다. 이 거리가 변하면, 잉크 액적의 떨어지는 지점도 변하여서, 인쇄된 화상을 개선하기 어렵고 인쇄된 화상의 저하를 방지하기 어렵다. 각각의 노즐로부터 토출된 잉크를 목표 떨어짐 위치에 떨어뜨리기 위해, 각각의 발열 저항기의 발열 값(즉, 각각의 발열 저항기를 가열하기 위해 각각의 발열 저항기로 공급된 전류 등의 에너지량)은 노즐과 기록 용지 사이의 거리에 대응하는 미리 정해진 토출 각도를 얻도록 결정되어야 한다.
발열 저항기를 가열하기 위해 발열 저항기 중 하나에 공급된 전류 등의 에너지량을 결정하기 위해, 토출 각도와 에너지량 사이의 관계는 대응하는 노즐로부터 토출된 잉크의 궤도의 관찰을 기초로 하여 계산되어야 하고, 노즐과 기록 용지 사이의 거리가 측정되어야 한다. 미리 정해진 토출 각도로 잉크를 토출하기 위해 각각의 발열 저항기의 발열 값을 결정하는 다른 방법은 다른 토출 각도로 토출된 잉크의 기록 용지 상의 떨어짐 위치의 변화를 관찰하는 것이다. 그러나, 이 방법에서는 측정 기구를 포함하는 많은 장비와 시간이 미리 정해진 토출 각도로 잉크를 토출하기 위한 각각의 발열 저항기의 발열 값을 계산하는데 요구된다. 또한, 시스템의 구조가 커지고, 크기, 중량 및 에너지 소비의 감소가 어려워진다.
본 발명의 목적은 액적의 토출 방향을 제어하고 화질 저하를 방지할 수 있는 액체 토출기와, 액적의 토출 방향을 용이하게 조정할 수 있는 액체 토출 조정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액체 토출기는 액체를 저류(貯留)하는 잉크 챔버들과, 잉크 챔버들에 액체를 공급하는 공급 유닛과, 잉크 챔버들에 2개 이상 설치되어, 잉크 챔버들에 저류된 액체를 가압하는 압력 생성 소자들과, 각각의 압력 생성 소자에 의해 가압된 액체를 각각의 잉크 챔버로부터 액적의 상태로 대상물을 향하여 토출시키는 토출구를 갖는 토출 유닛과, 각각의 압력 생성 소자의 구동을 제어하여 토출구로부터 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는 토출 제어기와, 대상물에서의 액적이 떨어지는 영역의 색조를 검출하는 색조 검출기를 포함하며, 토출 제어기는, 액적의 토출 방향을 주기적으로 변화시키도록 토출 유닛을 제어하여 액적을 대상물에 떨어뜨려 색조를 주기적으로 변화시킨 테스트 패턴을 대상물에 형성하고, 색조 검출기는 테스트 패턴의 미리 정해진 색조를 검출하여 색조 검출 신호를 생성하며, 토출 제어기는 색조 검출기로부터의 색조 검출 신호에 기초하여 각각의 압력 생성 소자의 구동을 제어하여 토출 각도를 조정한다.
이 액체 토출기에서, 토출 제어 수단은 색조 검출 수단에 의해 검출된 액적 떨어짐 구역의 색조에 따른 색조 검출 신호를 기초로 하여 각각의 압력 생성 소자를 구동한다. 이러한 방식으로, 액적이 토출구로부터 토출될 때의 토출 각도가 대상물 상의 액적 떨어짐 구역에 대한 미리 정해진 색조(즉, 색상 농도 및 휘도)가 얻어질 수 있는 각도로 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 액체 토출 조정 방법에서, 토출 유닛은, 토출구로부터 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는 토출 제어기에 의해 각각의 압력 생성 소자의 구동이 제어됨으로써 토출 각도를 변화시키면서 토출구로부터 액적을 토출하고, 토출 각도를 변화시키면서 액적을 대상물에 떨어뜨려 색조를 주기적으로 변화시킨 테스트 패턴을 대상물에 형성하고, 대상물에서의 액적의 테스트 패턴의 미리 정해진 색조를 색조 검출기로 검출하고, 색조 검출기로부터의 색조 검출 신호에 기초하여 토출 제어기가 각각의 압력 생성 소자의 구동을 제어하여 토출 각도를 조정한다.
본 발명에 따른 액체 토출 조정 방법에서, 토출 제어 수단은 색조 검출 수단에 의해 탐지된 대상물에 대한 액적 떨어짐 영역의 색조의 색조 탐지 신호에 따라 각 압력 생성 소자를 구동한다. 이런 식으로, 토출 각도는 대상물에 대한 액적 떨어짐 영역에 대한 기결정된 색조를 얻을 수 있는 각도로 조정된다.
본 발명에 따라, 대상물에 대한 액적 떨어짐 영역의 색조를 측정함으로써, 토출 출구로부터 대상물까지의 거리에 따른 대상물에 대한 액적 떨어짐 위치가 탐지될 수 있고, 토출 각도가 조정될 수 있다.
이러한 방식으로, 본 발명에 따라, 비록 대상물의 두께가 변화하거나 토출각이 환경에 의해 변화하거나 대상물 상에 토출되는 액체의 형식이 변화하더라도, 이미지 품질이 쉽게 최적화될 수 있다.
본 발명에 따라, 토출 출구로부터 대상물까지의 거리 차이 또는 토출 수단의 차이와 같은 개별적인 차이는 쉽게 조정 가능하다.
본 발명에 따른 액체 토출기 및 액체 토출 조정 방법을 도면을 참조하여 이후 설명한다. 잉크젯 프린터(이하, 프린터)(1)는 도1에 도시한 바와 같이 기록 용지(P) 시트 상에 잉크를 토출함으로써 기결정된 방향으로 이송된 기록 용지(P) 시트 상에 이미지 및 텍스트를 프린트하는 것이다. 프린터(1)는 기록 용지(P) 시트의 폭 방향인 도1의 화살표(W)에 의해 표시된 방향으로 기록 용지(P) 시트의 인쇄 폭을 가로질러 대체로 선형 배열되는 잉크 토출 출구(노즐)를 갖는 라인형 프린터이다.
프린터(1)는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)에 저장된 토출 잉크(4)용 잉크젯 프린터 헤드 카트리지(이하, 헤드 카트리지)(2)(도3 참조) 및 헤드 카트리지(2)를 유지하는 프린터 본체(3)를 포함한다. 헤드 카트리지(2)는 프린터 본체(3)로부터 제거 가능하고, 잉크(4)를 공급하는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 헤드 카트리지(2)로부터 제거가능하다. 잉크 카트리지(11y)는 황색 잉크를 포함하고, 잉크 카트리지(11m)는 적색 잉크를 포함하며, 잉크 카트리지(11c)는 청 색 잉크를 포함하고, 잉크 카트리지(11k)는 흑색 잉크를 포함한다. 헤드 카트리지(2) 및 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 일회용이고 교체 가능하다.
프린터(1)는 기록 용지(P)를 적층하여 저장하는 트레이(55a)를 포함하고, 트레이(55a)는 프린터 본체(3)의 전방 바닥 상에 형성된 트레이 삽입 슬롯 내에 배치된다. 트레이(55a) 내에 저장된 기록 용지(P) 시트들은 프린터 본체(3)로 공급된다. 트레이(55a)가 프린터 본체(3)의 트레이 삽입 슬롯의 전방으로부터 삽입되면, 페이퍼 급송 기구(54)(도16 참조)는 기록 용지(P) 시트를 페이퍼 급송 슬롯(55)으로부터 프린터 본체(3)의 후방으로 급송한다. 프린터 본체(3)의 후방으로 전송된 기록 용지(P) 시트의 급송 방향은 반전 롤러(83)에 의해 반전된다. 그런 다음, 기록 용지(P) 시트는 전방 경로 위의 반송 경로를 통해 프린터 본체(3)의 전방으로 전송된다. 프린터 본체(3)의 후방에서 전방으로 전송된 기록 용지(P) 시트가 페이퍼 토출 슬롯(56)으로부터 토출될 때까지, 개인 컴퓨터와 같은 정보 처리 장치로부터 입력된 텍스트 데이터 및 그래프 데이터에 대응하는 프린트 데이터는 텍스트 및 이미지로서 기록 용지(P) 시트에 프린트된다.
기록 용지(P) 시트 상에 텍스트 및 이미지를 프린트하는 헤드 카트리지(2)는 도1에 표시된 방향(A)으로 상부 표면으로부터 프린터 본체(3) 내에 설치된다. 기록 용지(P) 시트 상에 텍스트 및 이미지를 프린트하기 위해, 헤드 카트리지(2)는 페이퍼 급송 기구(54)에 의해 이송된 기록 용지(P) 시트 상에 잉크(4)를 토출한다. 이하, 프린터 본체(3)로부터 제거 가능한 헤드 카트리지(2) 및 헤드 카트리지(2)로부터 제거 가능한 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)를 도면을 참조하여 설명한 다.
헤드 카트리지(2)는 전열식(electro-thermal) 또는 전자기계식(electro-mechanical) 가압 유닛에 의해 생성된 압력을 잉크(4)에 가함으로써 도전성 액체인 잉크(4)를 미세 입자로 토출한다. 특히, 도2 및 도3에 도시된 바와 같이 헤드 카트리지(2)는 카트리지 본체(21)를 포함하고, 잉크(4)를 함유하는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 카트리지 본체(21) 내에 배치된다. 이하, 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 각각 잉크 카트리지(11)로 간단하게 언급될 것이다.
도3에 도시된 헤드 카트리지(2)로부터 분리가능한 잉크 카트리지(11)는 폴리프로필렌과 같은 수지로 이루어진 사출 성형으로 제조된 용기인 견고하고 내잉크성인 카트리지 용기(12)를 포함한다. 카트리지 용기(12)는 종방향 길이가 기록 용지(P)의 폭과 실질적으로 동일한 길이인 장방형이다. 카트리지 용기(12)는 가능한 한 많은 잉크를 보유하도록 그 내부 부피가 최대화된다.
잉크 카트리지(11)의 카트리지 용기(12)는 잉크를 저장하기 위한 잉크 저장부(13)와, 잉크 저장부(13)로부터 카트리지 본체(21)로 잉크(4)를 공급하기 위한 잉크 공급 유닛(14)과, 외부로부터 잉크 저장부(13)로 공기를 흡입하기 위한 연통 구멍(15)과, 연통 구멍(15)으로부터 잉크 저장부(13)로 흡입된 공기를 전송하기 위한 공기 채널(16)과, 연통 구멍(15)과 공기 채널(16) 사이에 잉크(4)를 일시적으로 보유하기 위한 보유부(17)와, 잉크 카트리지(11)를 카트리지 본체(21)에 래칭 결합하기 위한 래칭 돌출부(18) 및 래칭부(19)를 포함한다.
잉크 저장부(13)는 기밀 재료에 의해 둘러싸인 잉크(4)를 수용하기 위한 공 간을 포함한다. 잉크 저장부(13)는 종방향 길이(측면의 길이는 기록 용지(P)의 공급 방향과 실질적으로 수직임)가 기록 용지(P)의 폭과 실질적으로 동일한 길이인 장방형이다.
잉크 공급 유닛(14)은 실질적으로 잉크 저장부(13)의 하부의 중심에 배치된다. 잉크 공급 유닛(14)은 잉크 저장부(13)와 연통하는 약간의 돌출부를 형성하는 노즐이다. 노즐의 팁은 후술하는 헤드 카트리지(2)의 커넥터(26)와 결합된다. 이러한 방식으로, 잉크 카트리지(11)의 카트리지 용기(12)는 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21)에 연결된다.
도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 잉크 공급 유닛(14)은 잉크 카트리지(11)의 바닥면(14a) 상에 잉크(4)를 공급하기 위한 공급 포트(14b)와, 공급 포트(14b)를 개폐하기 위한 밸브(14c)와, 공급 포트(14b)를 폐쇄하는 방향으로 밸브(14c)를 가압하는 코일 스프링(14d)과, 밸브(14c)를 개폐하기 위한 개방 핀(14e)을 포함한다. 도4에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(11)가 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21)에 배치되기 전에, 공급 포트(14b)가 코일 스프링(14d)에 의해 가압된 밸브(14c)에 의해 폐쇄된다. 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 배치될 경우, 도5에 도시된 바와 같이, 개방 핀(14e)은 카트리지 본체(21)의 커넥터(26)에 의해 코일 스프링(14d)의 가압 방향과는 반대 방향으로 상방으로 밀려진다. 따라서, 개방 핀(14e)은 코일 스프링(14d)의 가압력에 대항하여 밸브(14c)를 밀어 공급 포트(14b)를 개방시킨다. 그 결과, 잉크 공급 유닛(14)은 헤드 카트리지(2)의 커넥터(26)와 연결되어, 잉크 저장부(13)가 잉크 홀더(31)와 연통하게 만든다(도6 참조). 이러한 방식으로, 잉크(4)는 잉크 홀더(31)에 공급될 수 있다.
잉크 카트리지(11)가 헤드 카트리지(2) 상에 커넥터(26)로부터 당겨지는 경우, 또는 달리 말하면 잉크 카트리지(11)가 로딩 섹션(22)으로부터 분리되는 경우, 밸브(14c)는 개방 핀(14e)으로부터 해제되어 공급 포트(14b)를 폐쇄하도록 코일 스프링(14d)에 의해 가압되는 방향으로 이동한다. 즉, 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 배치되기 전에, 잉크 공급 유닛(14)의 팁이 즉시 하방을 향하더라도, 잉크 저장부(13)로부터 잉크(4)가 누설되는 것이 방지된다. 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)로부터 당겨지는 경우, 밸브(14c)는 잉크 공급 유닛(14)의 팁의 외부로 잉크(4)가 누설되는 것을 방지하도록 공급 포트(14b)를 즉시 폐쇄한다.
도3에 도시된 바와 같이, 연통 구멍(15)은 잉크 카트리지(11)의 외부로부터 잉크 저장부(13)로 공기를 흡입하기 위한 통풍 구멍이다. 연통 구멍(15)은 카트리지 용기(12)의 상부면 상에(실질적으로는 도면에서 상부면의 중심에) 형성되고, 헤드 카트리지(2)가 로딩 섹션(22)에 배치되는 경우라 하더라도, 외부 공기가 잉크 저장부(13)로 흡입될 수 있도록 외부로 향한다. 잉크 카트리지(11)가 카트리지 본체(21)에 배치되고 잉크(4)가 잉크 저장부(13)로부터 카트리지 본체(21)로 흐르기 시작하는 경우, 연통 구멍(15)은 외부로부터 잉크 카트리지(11)로 공기를 흡입하고, 흡입된 공기량은 흘러나간 잉크(4)와 동일한 부피이다.
공기 채널(16)은 잉크 저장부(13)와 연통 구멍(15)을 연결하여 연통 구멍(15)으로부터 잉크 저장부(13)로 흡입된 공기를 안내한다. 이러한 방식으로, 카트 리지 본체(21)가 잉크 카트리지(11)에 배치되는 동안, 잉크 저장부(13) 내측의 잉크(4)의 양이 감소되고 잉크 저장부(13)의 내부 압력이 저감되는 경우, 공기는 공기 채널(16)을 통해 잉크 저장부(13)로 전송된다. 따라서, 잉크 저장부(13)의 내부 압력은 평행상태로 유지되고, 잉크(4)는 카트리지 본체(21)로 적절히 공급될 수 있다.
잉크 보유부(17)는 연통 구멍(15)과 공기 채널(16) 사이에 형성된다. 잉크 보유부(17)는 잉크 저장부(13)와 연통하는 공기 채널(16)로부터 잉크(4)가 누설되는 경우 잉크(4)를 일시적으로 보유하여 잉크(4)가 헤드 카트리지(2)로 바로 누설되는 것을 방지하도록 형성된다.
잉크 보유부(17)는 긴 대각선이 잉크 저장부(13)의 종방향으로 연장되는 실질적으로 다이아몬드 형상이다. 공기 채널(16)은 다이아몬드 형상의 잉크 보유부(17)의 최하위 정상부(짧은 대각선의 하단부)에 형성된다. 잉크 저장부(13)로부터 흘러들어 온 잉크 보유부(17)의 잉크(4)는 공기 채널(16)을 통해 잉크 저장부(13) 다시 흘러갈 수 있다. 연통 구멍(15)은 다이아몬드 형상의 잉크 보유부(17)의 상부 정상부(짧은 대각선의 상단부)에 형성된다. 연통 구멍(15)은 잉크 저장부(13)로부터 흘러들어온 잉크 보유부(17)의 잉크(4)가 헤드 카트리지(2)의 외부로 누설되는 것을 방지한다.
래칭 돌출부(18)는 잉크 카트리지(11)의 짧은 측면 중 하나에 형성된 돌출부이다. 래칭 돌출부(18)는 헤드 카트리지(2)의 카트리지 본체(21) 상의 래칭 레버(24) 상에 형성된 결합 구멍(24a)과 결합한다. 래칭 돌출부(18)의 상부면은 잉크 카트리지(11)의 측면에 실질적으로 수직하고, 하부면은 상부면과 잉크 저장부(13)의 측면을 연결하는 경사면이다. 래칭부(19)는 래칭 돌출부(18)가 형성된 측면으로부터 대향인 잉크 카트리지(11)의 측면 상에 형성된다. 래칭부(19)는 카트리지 용기(12)의 상부면의 단부 중 하나와 접촉하는 경사면(19a)과, 카트리지 용기(12)의 상부면에 실질적으로 평행한 평탄면(19b)을 포함한다. 평탄면(19b)을 갖는 카트리지 용기(12)의 측면의 높이는 카트리지 용기(12)의 상부면 보다 낮은 계단이다. 래칭부(19)는 카트리지 본체(21)의 래칭편(23)과 결합한다. 래칭부(19)는 먼저 헤드 카트리지(2)로 삽입되는 잉크 카트리지(11)의 측면 상에 형성된다. 잉크 카트리지(11)가 로딩 섹션(22)에 삽입되어 래칭편(23)과 결합되는 경우, 래칭부(19)는 로딩 섹션(22)에 잉크 카트리지(11)를 삽입하기 위한 회전 지지점으로서 기능한다.
상술한 바에 덧붙여, 잉크 카트리지(11)는 예를 들어 잉크 저장부(13) 내측의 잔류 잉크(4)의 양을 검출하기 위한 잔류 잉크 검출기와, 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)를 식별하기 위한 식별 유닛을 포함한다.
다음에, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 잉크를 저장하기 위한 잉크 카트리지 (11y, 11m, 11c 및 11k)를 포함하는 헤드 카트리지(2)가 설명될 것이다.
도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 헤드 카트리지(2)는 카트리지 본체(21)를 포함한다. 카트리지 본체(21)는 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)를 각각 배치하기 위한 네 개의 로딩 섹션(22y, 22m, 22c 및 22k)(이하, '로딩 섹션(22)'이라 칭함)과, 잉크 카트리지(11)를 고정하기 위한 래칭편(23) 및 래칭 레버(24)와, 잉 크 카트리지(11)를 토출 방향으로 가압하기 위한 가압 부재(25)와, 잉크(4)를 공급하도록 잉크 공급 유닛(14)에 연결된 커넥터(26)와, 잉크(4)를 토출하기 위한 프린터 헤드(27)와, 프린터 헤드(27)를 보호하기 위한 헤드 캡(28)을 포함한다.
잉크 카트리지(11)가 배치된 로딩 섹션(22)은 상방으로 개방된 만입부이다. 네 개의 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 기록 용지(P)의 폭 방향에 실질적으로 수직한 방향으로 배치되는데, 달리 말하면 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 기록 용지(P) 시트가 운송되는 방향으로 정렬된다. 로딩 섹션(22)은 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)를 저장하도록 동일한 방향으로 연장된다. 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)는 카트리지 본체(21)에 저장된다.
도2에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(11y, 11m, 11c 및 11k)가 배치된 네 개의 로딩 섹션(22)이 존재한다. 옐로우 잉크 카트리지(11y)는 로딩 섹션(22y)에 배치되고, 마젠타 잉크 카트리지(11m)는 로딩 섹션(22m)에 배치되고, 시안 잉크 카트리지(11c)는 로딩 섹션(22c)에 배치되며, 블랙 잉크 카트리지(11k)는 로딩 섹션(22k)에 배치된다. 각각의 로딩 섹션(22y, 22m, 22c 및 22k)은 벽(22a)에 의해 분리된다. 블랙 잉크가 일반적으로 가장 많이 소비되기 때문에, 블랙 잉크 카트리지(11k)는 가장 큰 잉크 용량을 갖는다. 따라서, 블랙 잉크 카트리지(11k)는 가장 큰 카트리지 폭을 갖는다. 따라서, 블랙 잉크 카트리지(11k)에 따라, 로딩 섹션(22k)은 다른 로딩 섹션(22y, 22m 및 22c)에 비해 큰 폭을 갖는다.
도3에 도시된 바와 같이, 래칭편(23)은 로딩 섹션(22)의 개구의 엣지에 형성된다. 래칭편(23)은 종방향으로 로딩 섹션(22)의 엣지 중 하나에 형성되어 잉크 카트리지(11)의 래칭부(19)와 결합한다. 잉크 카트리지(11)는 우선 래칭부(19)를 갖는 제1 단부를 로딩 섹션(22)에 비스듬히 삽입함으로써 로딩 섹션(22)에 배치된다. 다음에, 래칭부(19)가 없는 다른 단부인 제2 단부는 래칭부(19)가 래칭편(23)과 결합되는 지점인 회전 지지점을 중심으로 잉크 카트리지(11)를 선회시킴으로써 로딩 섹션(22)에 삽입된다. 이러한 방식으로, 잉크 카트리지(11)는 로딩 섹션(22)에 쉽게 배치될 수 있다.
래칭 레버(24)는 판 스프링을 절곡시켜 제조한다. 래칭 레버(24)는 래칭편(23)을 갖는 측면에 대향하는 로딩 섹션(22)의 측면, 다시 말하면 래칭편(23)에 대향하는 종방향 단부 상에 형성된다. 래칭 레버(24)의 기부는 래칭편(23)에 대향하는 로딩 섹션(22)의 종방향 단부의 바닥면에 일체로 형성된다. 래칭 레버(24)의 팁부는 탄성력에 의해 로딩 섹션(22)의 측면에서 약간 이격되도록 형성된다. 결합 구멍(24a)은 래칭 레버(24)의 팁부에 형성된다. 래칭 레버(24)는 잉크 카트리지(11)가 로딩 섹션(22)에 삽입될 때 탄성 변형된다. 이러한 방식으로, 결합 구멍(24a)은 잉크 카트리지(11)를 로딩 섹션(22)에 고정시키도록 래칭 돌출부(18)와 결합한다.
도3에 도시된 바와 같이, 가압 부재(25)는 로딩 섹션(22)의 바닥면 상에 래칭 레버(24)와 동일한 측면에 배치되어, 판 스프링이 잉크 카트리지(11)를 가압하도록 로딩 섹션(22)에서 잉크 카트리지(11)를 제거하는 방향으로 절곡된다. 가압 부재(25)는 판 스프링을 절곡하여 탄성 변형시켜 형성된 팁부를 구비하여 바닥면으로부터 약간 이격된다. 다시 말하면, 팁부가 잉크 카트리지(11)의 바닥면을 가압한다. 가압 부재(25)는 로딩 섹션(22)에 삽입된 잉크 카트리지(11)를 제거하는 배출 부재 역할을 한다. 래칭 레버(24)가 결합 구멍(24a)에 결합될 때, 그리고 래칭 돌출부(18)가 결합 해제될 때, 잉크 카트리지(11)는 로딩 섹션(22)으로부터 배출된다.
잉크 카트리지(11)가 로딩 섹션(22)에 배치된 경우 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급 유닛(14)을 연결하는 커넥터(26)는 로딩 섹션(22)의 대체로 종방향 중심에 형성된다. 커넥터(26)는 로딩 섹션(22)에 배치된 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급 유닛(14)으로부터 카트리지 본체(21)의 바닥에 배치된 잉크(4)를 토출하는 프린터 헤드(27)로 잉크(4)를 공급하기 위한 잉크 채널 역할을 한다.
특히, 도6에 도시된 바와 같이, 커넥터(26)는 잉크 카트리지(11)로부터 공급된 잉크(4)를 보유하는 잉크 홀더(31), 커넥터(26)에 연결된 잉크 공급 유닛(14)을 밀봉하는 밀봉 부재(32), 잉크(4) 내의 이물질을 제거하는 필터(33) 및 잉크 채널을 프린터 헤드(27)로 개폐시키는 밸브 기구(34)를 포함한다.
잉크 홀더(31)는 잉크 카트리지(11)로부터 공급된 잉크(4)를 보유하는 잉크 공급 유닛(14)에 연결된 공간이다. 밀봉 부재(32)는 잉크 홀더(31)의 상부 단부에 배치된다. 밀봉 부재(32)는 커넥터(26)의 잉크 홀더(31)와 잉크 카트리지(11)의 잉크 공급 유닛(14) 사이의 공간을 밀봉시켜, 잉크 공급 유닛(14)이 잉크 홀더(31)에 연결될 때 잉크가 누출되지 않는다. 필터(33)는 잉크 카트리지(11)가 제거될 때 잉크(4)를 오염시키는 먼지 및 오물을 제거시킨다. 필터(3)는 잉크 홀더(31)의 하류에 배치된다.
도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 밸브 기구(34)는 잉크 홀더(31)로부터 공급된 잉크(4)가 통과하는 잉크 유입 채널(34a), 잉크 유입 채널(34a)로부터 유동하는 잉크(4)가 인입하는 잉크 챔버(34b), 잉크 챔버(34b)로부터 유동하는 잉크(4)가 통과하는 잉크 유출 채널(34c), 잉크 챔버(34b)의 잉크 유출 채널(34c)과 잉크 유입 채널(34a)을 연결하는 개구(34d), 개구(34d)를 개폐하는 밸브(34e), 밸브(34e)를 개구(34d)에 인접하는 방향으로 가압하는 가압 부재(34f), 가압 부재(34f)의 힘을 조절하는 부압 조절 스크류(34g), 밸브(34e)와 연결된 밸브 샤프트(34h) 및 밸브 샤프트(34h)와 연결된 격판(34i)을 포함한다.
잉크 유입 채널(34a)은 잉크 저장부(13) 내의 잉크(4)가 잉크 홀더(31)를 통과하여 프린터 헤드(27)로 공급될 수 있도록 잉크 저장부(13)와 연결된 공급 채널이다. 잉크 유입 채널(34a)은 잉크 홀더(31)의 바닥면으로부터 잉크 챔버(34b)로 연장한다. 잉크 챔버(34b)는 대체로 잉크 유입 채널(34a), 잉크 유출 채널(34c) 및 개구(34d)를 연결하는 장방형 평행 6면체 형상의 공간이다. 잉크(4)는 잉크 유입 채널(34a)로부터 잉크 챔버(34b)로 유동하여 개구(34d)를 통해 잉크 유출 채널(34c)로 유출된다. 잉크(4)는 잉크 챔버(34b)로부터 개구(34d)를 통해 공급된다. 잉크 유출 채널(34c)은 프린터 헤드(27)에 연결되어 잉크 챔버(34b)의 바닥면으로부터 프린터 헤드(27)로 연장하는 공급 채널이다.
밸브(34e)는 개구(34d)를 폐쇄함으로써 잉크 유입 채널(34a)과 잉크 유출 채널(34c)을 분리하는 밸브이며, 잉크 챔버(34b)의 내부에 배치된다. 밸브(34e)는 가압 부재(34f)의 가압력, 밸브 샤프트(34h)를 통해 밸브(34e)에 연결된 격판(34i)의 복원력 및 잉크 유출 채널(34c) 내의 잉크(4)의 부압에 의해 상하로 이동한다. 밸브(34e)가 더 낮은 위치에 있을 때, 잉크 챔버(34b)를 두 개의 섹션으로 분리하여 잉크 유입 채널(34a)을 잉크 유출 채널(34c)로부터 이격시킴으로써 개구(34d)를 폐쇄한다. 밸브(34e)가 가압 부재(34f)의 가압력에 대항하여 더 높은 위에 있을 때, 밸브(34e)는 잉크 챔버(34b)를 두 개의 섹션으로 분리하지 않아서 잉크(4)를 프린터 헤드(27)에 공급할 수 있다. 밸브(34e)는, 예컨대 차단성을 높이기 위해 엘라스토머와 같은 고무 재료로 제조된다.
가압 부재(34f)는, 예컨대 압축 코일 스프링이며, 부압 조절 스크류(34g) 및 밸브(34e)의 상부면과 잉크 챔버(34b)의 상부면 사이의 밸브(34e)를 연결한다. 가압 부재(34f)는 개구(34d)를 폐쇄하는 방향으로 밸브(34e)를 가압한다. 부압 조절 스크류(34g)는 가압 부재(34f)의 가압력을 조절하는 스크류이다. 이하에 설명하는 바와 같이, 부압 조절 스크류(34g)를 조절함으로써 잉크(4)의 부압은 개구(34d)를 개방하거나 폐쇄시키도록 밸브(34e)를 이동시킨다.
밸브 샤프트(34h)는 밸브 샤프트(34h)의 일단부에 고정된 밸브(34e)와 밸브 샤프트(34h)의 타단부에 고정된 격판(34i)을 연결하는 샤프트이다. 격판(34i)은 밸브 샤프트(34h)의 일단부에 연결된 얇은 탄성판이다. 격판(34i)은 잉크 챔버(34b)의 잉크 유출 채널(34c)과 대면하는 일표면 및 외부와 대면하는 타표면을 포함한다. 격판(34i)은 대기 및 잉크(4)의 부압에 따라 잉크 유출 채널(34c)의 외부를 향해 절곡된다.
도7에 도시된 바와 같이, 전술한 구조를 갖는 밸브 기구(34)의 밸브(34e)는 개구(34d)를 폐쇄하도록 가압 부재(34f) 및 격판(34i)의 가압력에 의해 잉크 챔버(34b)의 개구(34d)에 대해 가압된다. 잉크(4)가 프린터 헤드(27)로부터 토출되고 개구(34d)에 의해 분리된 잉크 유출 채널(34c)의 측면 상의 잉크 챔버(34b)의 섹션 내의 잉크(4)의 부압이 증가할 경우, 격판(34i)은 도8에 도시된 바와 같이 잉크(4)의 부압 때문에 아래로 가압된다. 그 후에, 밸브 샤프트(34h) 및 밸브(14c)는 가압 부재(34f)의 가압력에 대해 위로 밀린다. 이 때, 잉크 유출 채널(34a)과 잉크 유출 채널(34c)을 연결하는 개구(34d)가 개방되어, 잉크(4)가 잉크 유입 채널(34a)로부터 잉크 유출 채널(34c)로 공급된다. 그 후에, 잉크(4)의 부압은 감소되고, 격판(34i)은 복원력에 의해 초기 상태로 복귀된다. 밸브 샤프트(34h) 및 밸브(34e)는 잉크 챔버(34b)의 개구(34d)를 폐쇄하도록 가압 부재(34f)의 가압력에 의해 위로 당겨진다. 밸브 기구(34)는 전술한 운동을 매번 반복하며, 잉크(4)가 토출되고 잉크(4)의 부압은 증가한다.
잉크(4)가 잉크 챔버(34b)에 공급되어 잉크 저장부(13) 내의 잉크(4)의 양이 감소될 때, 외부 공기는 공기 채널(16)에서 잉크 카트리지(11) 내로 유입된다. 잉크 카트리지(11)에 유입된 공기는 잉크 카트리지(11)의 상부로 전송된다. 이러한 방식으로, 헤드 카트리지(2)는 액적(i)이 노즐(44a)로부터 토출되기 이전의 상태인 평형 상태로 복귀한다. 평형 상태에서, 공기 채널(16)에는 거의 잉크(4)가 존재하지 않는다.
도6에 도시된 바와 같이, 프린터 헤드(27)는 카트리지 본체(21)의 바닥면을 따라 배치된다. 이후에 설명될 프린터 헤드(27)의 노즐(44a)은 커넥터(26)를 통해 잉크(4)가 공급됨으로써 잉크 액적(i)이 토출되는 출구이다. 각각의 색상 잉크를 위한 노즐(44a)은 도6의 화살표(W)에 의해 표시된 방향으로 기록 종이(P) 시트 폭을 가로질러 정렬된다.
헤드 캡(28)은 도2에 도시된 바와 같이 프린터 헤드(27)를 보호하기 위한 커버이고, 프린터 헤드(27)가 인쇄를 수행할 때 제거된다. 헤드 캡(28)은 헤드 캡(28)의 개방 방향으로 형성된 홈(28a) 및 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)에 부착되어 과도한 잉크(4)를 흡수하는 세척 롤러(28b)를 포함한다. 헤드 캡(28)은 잉크 카트리지(11)를 커버하거나 커버를 해제하도록 잉크 카트리지(11)의 종방향에 수직한 방향으로 홈(28a)을 따라 활주된다. 헤드 캡(28)이 홈(28a)을 따라 활주할 때, 세척 롤러(28b)는 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)으로부터의 과도 잉크(4)를 제거하도록 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)에 대향하여 회전한다. 세척 롤러(28b)는, 예컨대 수분 흡수율이 높은 재료로 재조된다. 인쇄가 수행되지 않을 때, 헤드 캡(28)은 잉크(4)가 마르도록 프린터 헤드(27)를 덮는다.
전술한 구조를 갖는 헤드 카트리지(2)는, 예컨대 잉크 카트리지(11) 내부의 잉크 잔량을 검출하는 검출기와, 커넥터(26)가 잉크 공급 유닛(14)에 연결될 때 잉크 카트리지(11) 내의 잉크(4)가 존재하는지 여부를 검출하는 검출기를 추가로 포함한다.
도9, 도10 및 도11에 도시된 바와 같이, 각 색의 잉크에 대응하여 상기 프린터 헤드(27)는 베이스를 구성하는 회로 기판(41), 기록 용지(P) 시트의 공급 방향[예컨대 기록 용지(P) 시트의 폭 방향]에 대해서 대략 직교 방향으로 정렬된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b), 잉크(4) 누수 방지용 필름(43), 잉크(4)를 액적으로 토출시키는 복수의 노즐(44a)을 가지는 노즐 시트(44), 회로 기판(41)으로 둘러싸인 공간인 잉크 챔버(45), 잉크(4)를 잉크 챔버(45)에 공급하는 잉크 유로(46)를 포함한다.
회로 기판(41)은 실리콘으로 구성된 반도체 기판이다. 회로 기판(41)의 한 표면(41a) 상에 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 배치된다. 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)는 회로 기판(41) 상에서 후술하는 토출 제어기(63)에 각각 접속된다. 토출 제어기(63)는 로직 집적 회로(IC)와 드라이버 트랜지스터 등의 부품으로 구성된 전자 회로이다.
발열 저항체(42a, 42b)는 토출 제어기(63)로부터 공급되는 전력에 의해 발열하며 잉크(4)를 가열하여 잉크 챔버(45)의 내압을 증가시키는 소위 압력 생성 소자이다. 저항체(42a, 42b)를 가열하여 가열된 잉크(4)는 노즐 시트(44) 상의 노즐(44a)로부터 액적으로 토출된다.
필름(43)은 회로 기판(41)의 표면(41a)에 적층된다. 예컨대 필름(43)은 광경화형 건식 필름 레지스트로 구성된다. 일단 필름(43)이 회로 기판(41)의 대략 전체 표면(41a) 상에 적층된 후에 필름(43)의 불필요한 부분은 포토리소그래피 처리로 제거된다. 필름(43)에 오목부가 형성되어 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 필름(43)으로 둘러싸인다. 필름(43)에서 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 둘러싸는 부분은 잉크 챔버(45)의 일부분을 구성한다.
노즐 시트(44)는 잉크 액적(i)을 토출시키기 위한 노즐(44a)을 가지며, 회로 기판(41)과 대향된 측면 상에 있는 필름(43)에 적층된다. 노즐(44a)은 노즐 시트 (44)에 형성된 작은 원형 구멍이다. 각 노즐(44a)은 발열 저항체(42a, 42b)와 대향된 위치에 형성된다. 노즐 시트(44)는 잉크 챔버(45)의 일부를 구성한다.
잉크 챔버(45)은 회로 기판(41), 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b), 필름(43) 및 노즐 시트(44)로 둘러싸인 공간부이다. 잉크(4)는 잉크 유로(46)에서부터 잉크 챔버(45)까지 공급된다. 잉크 챔버(45)에 있는 잉크(4)는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 가열되어 잉크 챔버(45)의 내압은 상승 한다. 잉크 유로(46)는 접속부(26)의 잉크 유출 유로(34c)에 접속된다. 잉크(4)는 접속부(26)에 접속된 잉크 카트리지(11)로부터 잉크 유로(46)로 공급된다. 그런 다음, 잉크(4)는 잉크 유로(46)와 연통하는 각 잉크 챔버(45)로 공급된다. 다시 말해, 잉크 유로(46)는 접속부(26)와 연통한다. 이러한 방식으로 잉크 카트리지(11)로부터 공급된 잉크(4)는 잉크 유로(46)로 유입하여 잉크 챔버(45)을 충전한다.
프린터 헤드(27)는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 가지는 잉크 챔버(45)을 약 100개 내지 5,000개 정도 구비한다. 잉크 챔버(45) 내의 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)는 프린터(1)의 제어부에 의해 제어되어서, 잉크 챔버(45) 내에 있는 잉크(4)는 잉크 챔버(45)에 대응하는 노즐(44a)로부터 잉크 액적 형태로 토출된다.
보다 구체적으로, 잉크 챔버(45)은 프린터 헤드(27)에 연결된 잉크 유로(46)로부터 공급된 잉크(4)로 충전된다. 그리고, 1 내지 3 μsec 정도의 매우 짧은 시간 동안 발열 저항체(42a, 42b)에 펄스 전류를 공급한다. 이렇게 하여, 발열 저항체(42a, 42b)는 급속히 발열되어, 발열 저항체(42a, 42b)와 접촉하고 있는 잉크(4)도 가열된다. 그래서, 각 잉크 챔버(45) 내에 있는 잉크(4)에서 기포가 발생된다. 기포가 팽창하면서 잉크(4)는 밀려난다[즉, 잉크(4)가 비등한다]. 그 결과, 기포와 동일한 부피의 잉크 챔버(45) 내에서 노즐(44a)들 중 하나와 접촉하고 있는 잉크(4)는 잉크 액적(i) 형태로 노즐(44a) 외부로 밀려난다. 노즐(44a)에서 토출된 잉크 액적(i)은 기록 용지(P) 시트 상에 떨어진다.
도11에 도시된 바와 같이, 프린터 헤드(27)의 잉크 챔버(45)은 대략 평행하게 정렬된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 포함한다. 다시 말해, 각 잉크 챔버(45)은 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 포함한다. 도11에 화살표(C)로 표시된 기록 용지(P) 시트의 공급 방향에 대략 직교로 정렬된 여러 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 프린터 헤드(27)에 포함되고, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)는 도11에 도시된 화살표(W)로 표시된 방향으로 기록 용지(P) 시트의 폭 방향에서 서로 대략 평행하다. 도11에 있어서, 노즐(44a)의 각 위치가 점선으로 표시되었다.
잉크 챔버(45) 내의 발열 저항체가 하나가 아니라 두 개의 발열 저항체(42a, 42b)로 구성되기 때문에, 각 발열 저항체(42a, 42b)의 폭은 하나의 발열 저항체의 폭과 비교해 볼 때 1/2이 된다. 그러므로, 각 발열 저항체(42a, 42b)의 저항은 발열 저항체 하나와 비교해 볼 때 그 값의 두 배가 된다. 발열 저항체(42a, 42b)가 직렬로 접속될 때, 저항은 발열 저항체 하나의 저항에 대해서 4배가 된다.
잉크 챔버(45) 내에서 잉크(4)를 비등시키기 위해서는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 미리 정해진 전류를 인가하여 발열되어야 한다. 잉크(4)가 비등할 때 생성된 에너지로 인해 잉크 액적(i)이 노즐(44a)로부터 토출된다. 만약 발열 저항체(42a, 42b)의 저항이 작다면, 발열 저항체(42a, 42b)에 큰 전류를 인가해야 한다. 그러나, 본 발명을 따라 발열 저항체(42a, 42b)는 저항이 커서 잉크(4)는 작은 전류를 인가하여서도 비등될 수 있다.
이러한 이유 때문에, 전류를 인가하기 위한 트랜지스터의 크기를 작게 할 수 있기 때문에 프린터 헤드(27)의 크기는 줄어들 수 있다. 발열 저항체(42a, 42b)의 저항은 그 두께를 감소시킴으로써 더 증가될 수 있다. 그러나, 발열 저항체(42a, 42b)는 재료에 따라 미리 정해진 두께를 유지하고 발열 저항체(42a, 42b)의 강도를 유지해야 한다. 그러므로, 발열 저항체(42a, 42b)의 저항은 두께 대신에 크기를 줄임으로써 증가된다.
잉크 챔버(45)에 있는 발열 저항체(42a, 42b)가 제어되어 잉크(4)를 비등시키는데 필요한 시간(기포 생성 시간)이 발열 저항체(42a, 42b) 모두에 대해서 동일해 질 때, 잉크 액적(i)은 노즐(44a)로부터 하방 수직으로 토출된다. 발열 저항체(42a, 42b)의 기포 생성 시간의 차이가 있을 때, 기포는 대략 동시에 형성되지 않는다. 이렇기 때문에, 잉크 액적(i)의 궤도가 발열 저항체(42 또는 42b)를 향해 변위되는 각도로 잉크 액적(i)이 토출된다.
잉크 액적(i)을 토출시키는 작용은 다음과 같다. 도12에 도시된 바와 같이, 잉크(4)는 잉크 챔버(45)을 충전하기 위해 잉크 유로(46)로부터 잉크 챔버(45)로 공급된다. 그런 다음, 펄스 전류는 발열 저항체(42a, 42b)에 대략 동시에 공급되어 발열 저항체(42a, 42b)를 빨리 가열시킨다. 그 결과, 발열 저항체(42a, 42b)와 접촉하고 있는 잉크(4) 내에 기포(B1, B2)가 생성된다. 기포(B1, B2)는 팽창하여 미리 정해진 양의 잉크(4)를 밀어낸다[즉, 잉크(4)가 비등한다]. 도13에 도시된 바와 같이, 기포(B1, B2)의 전체 체적과 동일한 잉크 액적(i)은 노즐(44a) 외부로 밀려나서 기록 용지(P) 시트 상에 대략 하방 수직으로 토출된다. 도14에 도시된 바와 같이, 값이 다른 펄스 전류가 인가되거나 각 발열 저항체(42a, 42b)에 다른 타이밍으로 펄스 전류가 인가될 때, 크기가 다른 기포(B3, B4)가 각 발열 저항체(42a, 42b)에 생성된다. 기포(B3, B4)는 팽창하여 미리 정해진 양의 잉크(4)를 밀어낸다. 도15에 도시된 바와 같이, 기포(B3, B4)의 전체 체적과 동일한 체적의 잉크 액적(i)은 노즐(44a) 외부로 밀려난다. 토출된 잉크 액적(i)의 궤도는 어느 쪽이든지 도15에 도시된 화살표(W) 방향으로[즉, 기록 용지(P) 시트의 폭 방향으로] 체적이 작은 기포(B3 또는 B4) 쪽으로 변위된다. 토출된 잉크 액적(i)은 기록 용지(P) 시트 상에 떨어진다.
그런 다음, 상기 구조를 가지는 헤드 카트리지(2)를 포함하는 프린터(1)를 구성하는 프린터 본체(3)가 도면을 참고로 후술된다.
도1 및 도16에 도시된 바와 같이, 프린터 본체(3)는 헤드 카트리지(2)가 배치된 헤드 카트리지 부착부(51), 헤드 카트리지 부착부(51)에 헤드 카트리지(2)를 보유 및 고정시키기 위한 헤드 카트리지 보유 기구(52), 헤드 캡을 개폐하기 위한 헤드 캡 개폐 기구(53), 기록 용지(P)를 공급 및 배출하기 위한 급배지 기구(54), 급배지 기구(54)에 기록 용지(P)를 공급하기 위한 급지구(55), 급배지 기구(54)로부터 기록 용지(P) 시트를 출력하기 위한 배지구(56), 프린터 헤드(27)로부터 토출되어 기록 용지(P)의 주 표면에 떨어진 잉크 액적(i)의 색조(색상의 농도나 휘도) 같은 상태를 검출하기 위한 색조 검출기(57), 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)에서부터 기록 용지(P)의 주면까지의 거리를 측정하기 위한 용지 위치 검출기(58)를 포함한다.
헤드 카트리지 장착부(51)은 헤드 카트리지(2)가 배치되는 오목부이다. 주행하는 기록 용지(P)시트 상에 인쇄 데이터에 따른 텍스트 및 화상을 프린트하기 위해, 헤드 카트리지(2)는 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)과 기록 용지(P) 시트 표면이 대략 서로 평행하도록 헤드 카트리지 장착부(51) 내에 배치된다. 헤드 카트리지(2)는 잉크 막힘이 발생할 때 등의 경우에 교체되어야 한다. 헤드 카트리지(2)는 비록 잉크 카트리지(11)만큼 자주 교체해야 하는 것은 아니지만, 소모성 부품이다. 따라서, 잉크 카트리지(11)는 헤드 카트리지 보유 기구(52)에 의해 보유되고 헤드 카트리지 장착부(51)로부터 착탈가능하다.
헤드 카트리지 보유 기구(52)는 헤드 카트리지 장착부(51)로부터 착탈가능하도록 헤드 카트리지(2)를 보유하기 위한 기구이다. 헤드 카트리지 보유 기구(52)는 프린터 본체(3)의 기준면(3a)에 대해 헤드 카트리지(2)를 압축함으로써 미리 정해진 위치에 헤드 카트리지(2)를 보유하고 고정시키는 동시에 헤드 카트리지(2) 상의 손잡이(52a)는 래칭 구멍(52b) 내부에 배치된 (도면에 도시되지 않은) 스프링 등의 가압 부재에 래칭된다.
헤드 캡 개방 기구(53)는 헤드 카트리지(2)의 헤드 캡(28)을 개폐하기 위한 구동기를 포함한다. 인쇄가 수행될 때, 헤드 캡(28)은 프린터 헤드(27)가 기록 용지(P) 시트에 노출되도록 개방되며, 인쇄가 완료될 때, 헤드 캡(28)은 프린터 헤드(27)를 보호하기 위해 밀폐된다.
급배지 기구(54)는 기록 용지(P)를 반송하기 위한 구동기를 포함한다. 기록 용지(P) 시트는 급지구(55)로부터 공급되며 헤드 카트리지(2)의 프린터 헤드(27)에 반송되며, 잉크 액적(i)이 기록 용지(P) 시트 상에 떨어진다. 그리고 나서, 인쇄된 기록 용지(P) 시트는 프린터(1) 외부로 시트를 배출하기 위해 배지구(56)에 반송된다. 급지구(55)은 급배지 기구(54)에 기록 용지(P)를 공급하기 위한 개구이다. 트레이(55a)는 기록 용지(P)의 적층물을 보유할 수 있다. 배지구(56)는 잉크 액적(i)이 떨어져 인쇄된 기록 용지(P) 시트를 배출한다.
색조 검출기(57)는 기록 용지(P)의 주표면 상에 떨어진 잉크 액적(i)의 색조(즉, 컬러의 농도 및 휘도)를 측정하기 위한 예컨대, 반사 농도계, 휘도 센서 또는 스캐너이다. 색조 검출기(57)는 인쇄된 기록 용지(P) 시트의 색조를 검출하고 농도 평균값, 농도 분산치 등의 파라미터를 수치화한 데이터를 나타내는, 전압 등의 색조 신호를 제어 회로(61) 및 제어기(68)에 전송한다. 색조 신호에 노이즈가 발생될 때, 신호의 파형이 형성되고 노이즈가 제거된 후에 제어기(68)에 신호가 전송된다.
기록 용지 위치 검출기(58)는 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)으로부터 기록 용지(P)의 주 표면까지, 즉 프린터 헤드(27)의 노즐(44a)중의 하나로부터 노즐(44a)로부터 대략 수직 하향 방향으로 위치하는 기록 용지(P) 시트의 주 표면 상의 지점까지의 거리를 측정할 수 있는 예컨대, 레이저 거리 센서 또는 초음파 거리 센서이다. 프린터 헤드(27)로부터 기록 용지(P)까지의 거리에 대한 데이터는 거리 신호로 수치화되고 제어 회로(61)의 제어기(68)로 발송된다. 이러한 방식으로, 프린터 헤드(27)의 노즐(44a)중의 하나로부터 노즐(44a)로부터 대략 수직 하향 방향으로 위치하는 기록 용지(P) 시트의 주 표면 상의 지점까지의 거리가 기록 용지 위치 검출기(58)에 의해 측정됨으로 인해, 기록 용지(P) 시트의 두께가 상이할 때에도 노즐(44a)로부터 기록 용지(P)의 주 표면까지의 거리를 파악한 상태에서 인쇄가 수행될 수 있다. 기록 용지 위치 검출기(58)는 기록 용지 위치 검출기(58)의 센서 및 토출면(27a)이 대략 서로 균일한 면이 되도록 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)내에 삽입될 수 있다.
전술한 구조를 갖는 프린터(1)의 인쇄 작업을 제어하기 위해 도17에 도시된 제어 회로(61)는 도면을 참조하여 지금부터 기술되어질 것이다.
제어 회로(61)는 프린터 본체(3)의 해드 캡 개방 기구(53) 및 급배지 기구(54)를 구동하기 위한 프린터 구동기(62)와, 4개의 잉크 색상에 대한 프린터 헤드(27)에 공급된 전류를 제어하기 위한 토출 제어기(63)와, 4 잉크의 각각의 잔량을 사용자에게 경고하는 경고 유닛(64)과, 외부 장치와 신호를 입출력시키기 위한 입출력 단자(65)와, 제어 프로그램을 저장하기 위한 ROM(66), 색조 검출기(57)로부터 색조 신호 입력을 일시적으로 저장하고 필요시에 제어 신호를 출력하기 위한 RAM(67)와, 각각의 부품을 제어하기 위한 제어기(68)를 포함한다.
프린터 구동기(62)는 헤드 캡(28)이 제어기(68)로부터 전송된 제어 신호에 따라 헤드 캡 개방 기구(53)의 구동 모터를 구동시킴으로서 개폐되도록 헤드 캡 개방 기구(53)를 제어한다. 프린터 구동기(62)는 급배지 기구(54)의 구동 모터를 구동시킴으로써 프린터 본체(3)의 급지구(55)로부터 기록 용지(P) 시트를 급지한다. 그리고 나서, 프린터 구동기(62)는 인쇄가 완료된 이후에 기록 용지(P) 시트가 배지구(56)으로부터 배출되도록 급배지 기구(54)를 제어한다.
도18에 도시되어진 바와 같이, 토출 제어기(63)는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 펄스 전류를 공급하기 위한 전원(71a, 71b), 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 전원(71a, 71b) 사이에 전기 접속을 온/오프하기 위한 스위칭 소자(72a, 72b, 72c)와, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 인가된 펄스 전류를 제어하기 위한 가변 저항(73)과, 스위칭 소자(72b, 72c)의 스위칭을 제어하기 위한 스위칭 제어 회로(74a, 74b) 및 가변 저항(73)의 저항값을 제어하기 위한 저항 제어 회로(75)를 포함한다.
전원(71a)은 발열 저항체(42b)에 접속되고, 전원(71b)는 스위칭 소자(72c)를 거쳐 가변 저항(73)에 접속되며, 전원(71a, 71b)은 전기 회로에 펄스 전류를 공급한다. 전기 회로에 공급된 펄스 전류는 전원(71a, 71b)으로부터 공급될 수 있으나, 예컨대 제어기(68)로부터 직접 공급될 수 있다.
스위칭 소자(72a)는 발열 저항체(42a)와 접지 사이에 배치되어 토출 제어기(63) 전체의 온/오프를 제어한다. 스위칭 소자(72b)는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 가변 저항(73) 사이에 배치되어 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 공급된 펄스 전류를 제어한다. 스위칭 소자(72c)는 가변 저항(73)과 전원(71b) 사이에 배치되어 잉크 액적(i)의 토출 방향을 제어한다. 스위칭 소자(72a, 72b, 72c)는 전기 회로에 공급된 펄스 전류를 제어하기 위해 온/오프를 스위칭한다.
가변 저항(73)은 저항을 변경시킴으로써 발열 저항체(42a)에 공급된 펄스 전 류를 변경한다. 즉, 발열 저항체(42a)에 공급된 전력은 가변 저항(73)의 저항에 따라 결정된다.
스위칭 제어 회로(74a)는 가변 저항(73)과 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 접속 또는 해제하기 위해 스위칭 소자(72b)를 온/오프 스위칭시킨다. 스위칭 제어 회로(74b)는 전원(71b) 및 전기 회로를 접속 또는 해제하기 위해 스위칭 소자(72c)를 온/오프 스위칭한다.
저항 제어 회로(75)는 가변 저항(73)의 저항을 제어하고 발열 저항체(42a)에 공급된 펄스 전류를 조정한다.
전술한 구조를 갖는 토출 제어기(63)에서, 스위칭 소자(72b)를 오프로 하여 가변 저항(73)과 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)가 단락되어 있을 때, 그리고 스위칭 소자(72a)를 온으로 했을 때, 전원(71a)으로부터 펄스 전류가 직렬로 접속된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 공급된다(가변 저항(73)에는 전류가 공급되지 않는다). 이때, 발열 저항체(42a, 42b)의 저항이 실질적으로 동일한 수치일 때, 펄스 전류가 공급될 때 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 발생된 열량은 대략 동일하다.
이러한 경우에 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 발생된 열량이 대략 동일한 경우에, 발열 저항체(42a, 42b)에 대한 기포 발생 시간의 길이는 대략 동일하다. 그 결과, 도19a에 도시되어진 바와 같이, 잉크(4)의 토출 각도는 기록 용지(P)의 주 표면에 대략 직각이며, 잉크 액적(i)은 노즐(44a)로부터 직접 하향으로 토출된다.
도18에 도시되어진 바와 같이, 토출 제어기(63) 내에서, 스위칭 소자(72b)가 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)와 가변 저항(73) 사이에서의 접속을 온으로 할 때, 스위칭 소자(72a)는 작동되며, 스위칭 소자(72c)는 접지에 접속되며, 잉크 액적(i)의 토출 궤적은 도19b에 화살표(W)로 도시된 기록 용지(P)의 폭 방향으로 발열 저항체(42a)를 향해 변위된다. 즉, 스위칭 소자(72c)를 접지에 접속함으로써, 발열 저항체(42a)에 공급된 펄스 전류의 수치는 가변 저항(73)에 따라 보다 작아진다. 따라서, 발열 저항체(42a, 42b)에 공급된 펄스 전류의 수치 사이에 차이가 발생한다. 그러므로, 발열 저항체(42a, 42b) 내에 발생된 열량에도 차이가 발생한다.
가변 저항(73)의 큰 저항은 전원(71a)으로부터 스위칭 소자(72c)를 통해 접지로 흐르는 전류를 감소시켜서, 전원(71a)으로부터 발열 저항체(42a)로 공급된 펄스 전류가 크게 감소되지 않는다. 그 결과, 발열 저항체(42a, 42b)로 공급된 펄스 전류의 차이가 감소되고, 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 생성된 열량의 차이도 감소된다. 그 결과, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 각도는 토출면(27a)에 대해 증가한다. 한편, 가변 저항(73)의 저항이 증가함에 따라, 잉크 액적(i)은 발열 저항체(42a)에 대해 [노즐(44a)에 대해 대략 직각으로 토출될 때 잉크가 떨어지는 지점인] 떨어진 지점(D)에 더욱 근접한 위치로 떨어진다. 한편, 가변 저항(73)의 작은 저항은 전원(71a)으로부터 스위칭 소자(72c)를 통해 접지로 흐르는 전류를 증가시켜서, 전원(71a)으로부터 발열 저항체(42a)로 공급된 펄스 전류가 크게 감소되지 않는다. 그 결과, 발열 저항체(42a, 42b)로 공급된 펄스 전류의 차이가 감소되고, 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 생성된 열량의 차이도 감소된다. 그 결과, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 각도는 토출면(27a)에 대해 감소한다. 한편, 가변 저항(73)의 저항이 감소함에 따라, 잉크 액적(i)은 발열 저항체(42a)에 대해 떨어진 지점(D)으로부터 더 먼 위치로 떨어진다.
도18에 도시된 바와 같이, 토출 제어 회로(63)에 있어서, 스위칭 소자(72b)가 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b) 및 가변 저항(73)을 접속하도록 온으로 스위칭할 때 스위칭 소자(72a)가 온되며, 스위칭 소자(72c)가 전원(71b)에 접속되며, 잉크 액적(i)의 토출 궤적이 도19c의 화살표(W)로 표시된 기록 용지(P)의 폭 방향으로 발열 소자(42a) 쪽으로 변위된다. 한편, 스위칭 소자(72c)를 전원(71b)에 접속함으로써, 발열 저항체(42a)로 공급된 펄스 전류값은 가변 저항(73)에 따라 더욱 커진다. 이에 따라, 발열 저항체(42a, 42b)로 공급되는 펄스 전류의 값들 사이의 차이가 발생된다. 따라서, 발열 저항체(42a, 42b)에서 발생되는 열량에서도 차이가 발생한다. 한편, 발열 저항체(42a, 42b)의 열 생성 조건은 스위칭 소자(72c)가 접지에 접속될 때와 반대이다.
가변 저항(73)의 큰 저항은 전원(71a, 71b)으로부터 발열 저항체(42a)로 공급되는 펄스 전류의 합을 감소시켜서, 발열 저항체(42a, 42b)로 공급되는 펄스 전류의 차이가 감소되며, 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 발생된 열량의 차이도 감소된다. 그 결과, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 각도는 토출면(27a)에 대해 증가한다. 한편, 가변 저항(73)의 저항이 증가함에 따라, 잉크 액적(i)은 발열 저항체(42a)에 대해 떨어진 지점(D)에 더욱 근접한 위치로 떨어진다. 한편, 가변 저항(73)의 작은 저항은 전원(71a, 71b)으로부터 발열 저항체(42a)로 공급되는 펄스 전류의 합을 증가시켜서, 발열 저항체(42a, 42b)로 공급된 펄스 전류의 차이가 증가하며, 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 생성된 열량의 차이도 증가된다. 그 결과, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 각도는 토출면(27a)에 대해 감소된다. 한편, 가변 저항(73)의 저항이 감소함에 따라, 잉크 액적(i)은 발열 저항체(42a)에 대해 떨어진 지점(D)으로부터 더 먼 위치로 떨어진다.
전술된 바와 같이, 토출 제어 회로(63)에 있어서, 스위칭 소자(72a, 72b, 72c)가 가변 저항(73)의 저항을 변화시키도록 스위칭된다. 그 결과, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 방향은 발열 저항체(42a, 42b)가 정렬되는 방향으로, 또는 한편, 기록 용지(P)의 폭 방향으로 변화될 수 있다.
토출 제어기(63)에서, 인쇄를 위한 예비 단계로서 색조 검출기(57)에 의해 잉크 액적(i)의 색조를 검출하기 위해 기록 용지(P) 시트의 주 면에 테스트 패턴이 인쇄될 때, 스위칭 소자(72b)는 스위칭 제어 회로(74a)에 의해 주기적으로 온 및 오프로 스위칭되며, 스위칭 소자(72c)는 스위칭 제어 회로(74b)에 의해 온 및 오프로 주기적으로 스위칭되며, 가변 저항(73)의 저항은 저항 제어 회로(75)에 의해 주기적으로 변화되며, 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 방향은 기록 용지(P)의 폭 방향으로 주기적으로 변화된다. 이 방식으로, 프린터 헤드(27)는 기록 용지(P)의 표면에 주기적으로 변화되는 색조를 갖는 테스트 패턴을 마련하도록 제어된다. 특히, 잉크 액적(i)의 토출 방향이 기록 용지(P)의 폭 방향으로 변화되면서 토출되는 잉크 액적(i)은 약 40㎛의 범위 내에서 대략 직각으로 하향 토출될 때 잉크 액적(i)이 떨어지는 지점인 떨어짐 지점(D)의 좌우로 떨어진다.
도17에 도시된 경고 유닛(64)은 인쇄 조건, 인쇄 상태 및 잉크의 잔량 등의 정보를 표시하기 위한 액정 디스플레이(LCD) 등의 디스플레이 유닛이다. 경고 유 닛(64)은 그 대신에 인쇄 조건, 인쇄 상태 및 잉크 잔량 등의 정보의 음성 출력을 시험하기 위해 스피커 등의 음성 출력 유닛일 수 있다. 또한, 경고 유닛(64)은 디스플레이 유닛 또는 음성 출력 유닛 모두를 포함할 수 있다. 경고 유닛(64)은 정보 프로세서(69)의 스피커 또는 모니터에 의해 제공될 수 있다.
입출력 단자(65)는 인쇄 조건, 인쇄 상태 및 잉크 잔량 등의 정보를 인터페이스를 거쳐 외부 정보 프로세서(69)로 전송한다. 입출력 단자(65)는 외부 정보 프로세서(69) 및 다른 유닛으로부터 인쇄 조건, 인쇄 상태, 잉크 잔량 등의 정보를 나타내는 제어 신호 및 인쇄 데이터를 수신한다. 정보 프로세서(69)는 퍼스널 컴퓨터 또는 개인용 휴대 정보 단말기(PDA) 등의 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 스캐너 등의 외부 색조 검출기에 의해 기록 용지(P) 시트에 인쇄된 색조를 검출하기 위해 테스트 패턴을 검출할 때, 외부 색조 검출기는 입출력 단자(65)에 접속된다. 테스트 패턴을 판독함으로써 색조 검출기에 의해 얻어진 농도 평균값 및 농도 분산치 등의 파라미터는 수치화된 색조 신호로서 입출력 단자(65)를 거쳐 제어기(68)로 전송된다.
정보 프로세서(69)에 접속되는 입출력 단자(65)를 위한 인터페이스는 직렬 인터페이스 또는 병렬 인터페이스일 수 있다. 특히, 인터페이스는 범용 직렬 버스(USB, Universal Serial Bus), 추천 규격(RC, Recommended Standard) 232C, 또는 전기 및 전자 기술자 협회(IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1394에 따라야 한다. 입출력 단자(65)는 정보 프로세서(69)와 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 무선 통신 규격은 IEEE802.11a, 802.11b 또는 802.11g일 수 있다.
입출력 단자(65) 및 정보 프로세서(69)는 인터넷 등의 네트워크를 통해 접속될 수 있다. 이러한 경우에, 입출력 단자(65)는 근거리 네트워크(LAN), 디지털 가입자 회선(xDSL, Digital Subscriber Line), 파이버 투 더 홈(FTHP, Fiber-To-The-Home), 공용 안테나 텔레비전(CATV, Community Antenna Television) 또는 위성 방송(BS) 등의 네트워크에 접속된다. 데이터 통신은 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP) 등의 다양한 프로토콜을 기초로 한다.
ROM(66)은 소거 및 프로그램 가능 재생 전용 메모리(EP-ROM) 등의 메모리이며, 제어기(68)에 의해 행해지는 프로세싱 프로그램을 저장한다. ROM(66)에 저장된 프로그램은 제어기(68)에 의해 RAM(67)으로 로드된다.
RAM(67)은 프린터(1)의 다양한 조건에 대한 데이터 및 제어기(68)에 의해 ROM(66)으로부터 판독된 프로그램을 저장한다. RAM(67)은 색조 검출기(57)로부터 제어기(68)로 전송되는 색조 신호를 일시적으로 저장하여, 요구될 때 제어기(68)로 신호를 전송한다.
제어기(68)는 입출력 단자(65)로부터 전송된 인쇄 데이터, 색조 검출기(57)로부터 전송된 색조 신호, 용지 위치 검출기(58)로부터 전송된 거리 신호 및 헤드 카트리지(2)로부터 전송된 잉크(4)의 잔량에 대한 데이터에 기초하여 각 구성 요소를 제어한다. 제어기(68)는 ROM(66)으로부터의 입력 제어 신호에 기초하여 구성 요소를 제어하도록 프로세싱 프로그램을 판독하며, 구성 요소를 제어하고 처리하도록 RAM(67) 내에 프로그램을 저장한다.
예를 들어, 제어기(68)가 기록 용지(P)로 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 방향을 제어할 때, 기록 용지(P) 시트에 인쇄된 테스트 패턴의 색조를 검출함으로써 기록 용지(P) 색조 검출기(57)에 의해 얻어진 색조 신호 및, 테스트 패턴이 인쇄되어 용지 위치 검출기(58)에 의해 검출될 때의 프린터 헤드(27)로부터 기록 용지(P) 시트까지의 거리에 대한 데이터를 나타내는 거리 신호가 RAM(67)에 저장된다. 제어기(68)는 기록 용지(P)의 폭 방향으로 정렬되는 복수개의 노즐(44a)로부터 토출되는 기록 용지(P) 시트의 잉크 액적(i)의 라인마다의 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)로 공급되는 펄스 전류에 대한 데이터를 저장하도록 RAM(67)을 명령한다. 제어기(68)는 색조 검출 신호, 거리 신호, RAM(67)에 저장된 각 라인의 펄스 전류 데이터에 기초하여 가변 저항(73)의 저항을 조정하도록 스위칭 소자(72b, 72c)의 온/ 오프 절환과 토출 제어기(63)를 제어한다. 이 방식에서, 제어기(68)는 잉크 액적(i)이 미리 정해진 색조로 기록 용지(P)의 표면에 떨어지도록 프린터 헤드(27)의 노즐(44a)로부터 토출되는 잉크 액적(i)의 토출 각도를 제어하기 위해 스위칭 소자(72a, 72b, 72c)의 온/ 오프 절환과 토출 제어기(63)를 제어한다.
상술된 구조를 갖는 제어 회로(61)에 있어서, ROM(66)은 처리 프로그램을 저장한다. 그러나, 처리 프로그램을 저장하는 매체는 ROM(66)에 한정되지 않으며, 광 디스크, 자기 디스크 및 IC 카드 등의 다양한 기록 매체가 사용될 수 있다. 이 경우, 제어 회로(61)는 기록 매체로부터 처리 프로그램을 판독하도록 각종 기록 매체의 드라이브와 직접 접속되거나 또는 정보 처리 장치(69)를 거쳐서 접속된다.
실제 인쇄 작동을 하는 전에 원하는 색조를 얻기 위한 토출 방향을 조정하는 상술된 구조를 갖는 프린터(1)의 작동이 도20 및 도21에 도시된 흐름도를 참조로 설명될 것이다. 이러한 작동은 ROM(66)과 같은 기억 수단에 저장된 처리 프로그램에 기초하여 제어기(68) 내에 배치된 (도면에 도시되지 않은) 중앙 처리 장치(CPU)에 의해 수행된다. 가장 짙은 색조를 얻기 위한 토출 방향 조정에 대하여 설명될 것이다.
우선, 사용자에 의해서 원하는 색조를 얻기 위해 잉크 액적(i)의 토출 방향의 조정하는 작동을 프린터(1)가 실행하도록, 작동 신호가 프린터 본체(3) 상의 작동 패널을 거쳐 입력된다.
다음으로, 단계(S1)에서 제어기(68)는 미리 정해진 색상의 잉크 카트리지(11)가 장착부(22)에 배치되었는지의 여부를 결정한다. 미리 정해진 색상의 잉크 카트리지(11)가 모든 장착부(22)에 배치된 경우, 공정은 단계(S2)로 진행된다. 미리 정해진 색상의 잉크 카트리지(11)가 장착부(22)에 올바르게 배치되지 않은 경우, 공정은 단계(S4)로 진행되어, 조정 작동이 금지된다.
단계(S2)에 있어서, 제어기(68)는 접속부(26) 내의 잉크(4)의 양이 미리 정해진 양 이하인지, 즉 잉크(4)가 부족한 지를 결정한다. 제어기(68)가 잉크가 부족한 것으로 결정하면, 경고 유닛(64)으로 경고를 제공한다. 그 후, 단계(S4)에서, 조정 작동이 금지된다. 반면에, 제어기(68)가 접속부(26) 내의 잉크(4)가 미리 정해진 양 이상, 즉 접속부(26)가 잉크(4)로 충전된 경우, 단계(S3)에서, 조정 작동이 수행된다.
조정 작동이 수행되는 경우, 우선 단계(S11)에서, 인쇄가 수행될 수 있는 위치로 기록 용지(P) 시트를 이동시키기 위해 헤드 캡 개폐 기구(53) 및 급배지 기구(54)를 구동하도록 제어기(68)가 프린터 구동기(62)에 명령을 송신한다. 특히, 제어기(68)는 도 22에 도시한 바와 같이 프린터 헤드(27)의 노즐(44a)이 노출되도록 헤드 카트리지(2)에 대한 트레이(55a) 측으로 헤드 카트리지(2) 이동시키기 위해 노출 헤드 캡 개폐 기구(53) 내에 포함된 구동 모터를 구동시키도록 프린터 구동기(62)에 명령을 송신한다.
제어기(68)는 기록 용지(P)를 공급하기 위해 급배지 기구(54)에 포함된 구동 모터를 구동시키도록 프린터 구동기(62)에 명령을 송신한다. 특히, 잉크(4)의 떨어진 위치를 결정하기 위해, 제어기(68)는 아래와 같이 급배지 기구(54)를 제어한다. 기록 용지(P) 시트는 급지 롤러(81)에 의해 트레이(55a)에서 인출되다. 기록 용지(P) 시트는 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 분리 롤러(82a, 82b)에 의해 반전 롤러(83)로 이송된다. 기록 용지(P) 시트의 반송 방향은 분리 롤러(82a, 82b)에 의해 반전되어 반송 벨트(84)로 이송된다. 그 후, 기록 용지(P) 시트는 미리 정해진 위치에서 보유 유닛(85)에 보유된다.
일단 기록 용지(P) 시트의 위치가 결정되면, 제어기(68)는 단계(S12)에서 ROM(66)내에 앞서 저장된 처리 프로그램에 따라 스위칭 소자(72b, 72c)와 가변 저항(73)을 제어하도록 토출 제어기(63)의 저항 제어 회로(75)와 스위칭 제어 회로(74a, 74b)에 명령을 송신한다. 이 방식에서, 잉크 액적(i)의 토출 방향이 기록 용지(P)의 폭방향을 따라 주기적으로 변하거나 또는 주기적으로 변화되는 색조를 갖는 테스트 패턴이 인쇄될 때, 잉크 액적(i)은 기록 용지(P) 시트에 배치된다.
테스트 패턴을 인쇄할 때, 우선 잉크 액적(i)은 도19a에 도시된 바와 같이 기록 용지(P) 시트의 주면에 프린터 헤드(27)의 노즐(44a)로부터 하향하여 대체로 수직하게 토출된다. 이 방식에서, 기록 용지(P) 시트의 주면 상에는 도23의 (a)에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(i)이 가장 옅은 색조(농도)를 갖는 테스트 패턴을 인쇄하도록, 즉 잉크 액적(i)이 떨어진 최소 영역을 갖는 테스트 패턴이 인쇄되도록 노즐(44a)과 대향하는 떨어진 지점(D) 상에 토출된다.
다음으로, 제어기(68)는 도19b 및 도19c에 도시한 바와 같이, 기록 용지(P)의 폭 방향에서 노즐(44a)의 좌우로 잉크 액적(i)을 토출시키도록 가변 저항(73)의 저항값을 토출 제어기(63)에 의해 증가시키면서 스위칭 소자(72c)의 온/오프를 스위칭한다. 잉크 액적(i)은 노즐(44a)의 좌우로 토출되기 때문에, 도23의 (b)에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(i)은 노즐(44a)에 대향하는 위치의 좌우 측에 분포된 떨어진 지점(D)에서 기록 용지(P) 시트의 주면 상에 떨어진다. 그 결과, 잉크 액적(i)이 떨어지지 않은 기록 용지(P) 시트의 주면의 영역은 잉크 액적(i)이 노즐(44a)로부터 하방으로 대체로 수직하게 토출될 때보다 작다. 따라서, 색조가 짙은 테스트 패턴이 인쇄된다.
다음으로, 제어기(68)는 색조가 짙을 때보다 저항이 작도록 토출 제어기(63)에 의해서 가변 저항(73)의 저항을 더욱 감소시키고 스위칭 소자(72c)의 온/오프를 전환한다. 이 방식에서, 도19b 및 도19c에 도시한 바와 같이, 잉크 액적(i)들이 부분적으로 서로 중첩되도록 미리 정해진 각으로 노즐(44a)의 좌우 측으로 잉크 액적(i)이 토출된다. 그 결과, 잉크 액적(i)은 도23의 (c)에 도시된 바와 같이 부분적으로 서로 중첩되도록 기록지(P)의 시트의 주면 상의 떨어진 지점(D)에 떨어진다. 따라서, 대부분의 영역이 잉크 액적(i)이 떨어진 테스트 패턴, 즉 가장 짙은 색조를 갖는 테스트 패턴이 인쇄된다.
다음으로, 제어기(68)는 색조가 가장 짙을 때보다 저항이 작도록 토출 제어기(63)에 의해 가변 저항(73)을 감소시키고 스위칭 소저(72c)의 온/오프를 전환시킨다. 이 방식에서, 도19b 및 도19c에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(i)들이 부분적으로 서로 중첩되도록 미리 정해진 각도로 노즐(44a)의 좌우로 잉크 액적(i)이 토출된다. 그 결과, 도23의 (d)에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(i)은 기록지(P)의 시트의 주면 상의 떨어진 지점(D)에 떨어져, 서로 부분적으로 중첩된다. 따라서, 잉크 액적(i)이 떨어진 (가장 옅은 색조를 갖는 테스트 패턴에 의해 떨어진 영역과 비교하여) 더 작은 영역을 갖는 테스트 패턴, 즉, (짙은 색조와 비교하여) 더 밝은 색조를 갖는 테스트 패턴이 인쇄된다.
다음으로, 제어기(68)는 색조가 가장 짙을 때보다 저항이 작도록 가변 저항(73)을 감소시키도록 토출 제어기(63)에 명령을 송신하여 스위칭 소자(72c)의 온/오프를 전환시킨다. 이 방식에서, 도19b 및 도19c에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(i)을 토출한 노즐(44a)의 좌우 측 상에 노즐(44a)에 대향하는 위치에 잉크 액적(i)이 떨어지도록 미리 정해진 각도로 노즐(44a)의 좌우로 잉크 액적(i)이 토출된다. 그 결과, 잉크 액적(i)은 도23의 (e)에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(i)을 토출한 노즐(44a)의 좌우 측 상에서 노즐(44a)에 대향하도록 기록지(P)의 시트의 주면의 떨어진 지점(D)에 떨어진다. 따라서, 잉크 액적(i)이 떨어진 최소 영역을 갖는 테스트 패턴, 즉 가장 옅은 색조를 갖는 테스트 패턴이 다시 인쇄된다.
이 방식에서, 기록 용지(P) 시트의 주면 상에서, 테스트 패턴은 도23의 (a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 가장 옅은 색조의 구역, 짙은 색조의 구역, 가장 짙은 색조의 구역, 짙은 색조의 구역, 가장 옅은 색조의 구역의 순서로 제공된다. 이 때, 제어기(68)는 잉크 액적(i)이 기록 용지(P)에 떨어졌을 때에 형성되는 각 라인의 한 쌍의 발열 저항(42a, 42b)에 공급되는 펄스 전류를 RAM(67)에 저장한다. 즉, 제어기(68)는 각 색조를 인쇄하면서 한 쌍의 발열 저항(42a, 42b)에 흐르는 펄스 전류를 전류 신호로서 RAM(67)에 기억한다. 이 때, 라인은 기록 용지(P)의 폭 방향에 병설된 각 노즐(44a)의 좌우에 토출된 두 개의 잉크 액적(i)에 의해 기록 용지(P)의 폭 방향에 형성된다. 도23의 (a) 내지 (e)에서, 잉크 액적(i)에 의해 형성된 상기 라인은 파선으로 도시된다.
동시에, 제어기(68)는 테스트 패턴이 인쇄될 때의 기록 용지(P) 시트의 주면과 프린터 헤드(27)의 토출면(27a)과의 거리를 측정하도록 기록 용지 위치 검출기(58)에 명령을 송신한다. 그 후, 제어기(68)는 측정 결과의 수치화된 값을 나타내는 거리 신호를 RAM(67)에 저장한다.
상기에서는, 옅은 색조에서 짙은 색조의 순으로 주기적으로 인쇄되는 상이한 색조를 포함하는 테스트 패턴이 설명되었다. 하지만, 테스트 패턴은 짙은 색조에서 옅은 색조의 순으로 주기적으로 인쇄되는 상이한 색조나 랜덤한 순서의 상이한 색조를 포함할 수 있다.
단계(S13)에서, 프린터(1)의 색조 검출기(57)는 기록 용지(P)상에 인쇄되는 테스트 패턴의 색조를 검출하여, 각 라인의 농도 평균 및 농도 분포와 같은 디지털화된 변수를 나타내는 색조 신호를 제어기(68)에 출력한다.
단계(S14)에서, 색조 검출기(57)로부터 전송된 색조 신호는 RAM(67)에 저장된다. 그 다음, 색조 신호, 전류값 신호, 거리 신호 및 ROM(66)에 미리 저장된 처리 프로그램에 기초하여, 토출 제어기(63)는 가장 어두운 색조를 갖는 테스트 패턴이 인쇄될 때와 실질적으로 동일한 값을 갖는 펄스 전류가 발열 저항체(42a, 42b)에 공급되도록 제어된다. 이러한 방식으로, 잉크 액적(i)의 토출 방향이 조정된다. 그 결과, 프린터(1)가 인쇄를 실행할 때, 잉크 액적(i)은 가장 어두운 색조를 발생시키는 방향으로 토출될 수 있다. 따라서, 색상에 불균일함이 없는 고품질 인쇄가 가능하게 된다.
상기에서, 잉크 액적(i)은 가장 어두운 색조를 발생시키는 각도로 토출된다. 그러나, 토출 각도는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, ROM(66)에 미리 정해진 색조를 선택하도록 제어기(68)용 처리 프로그램을 저장함으로써, 잉크 액적(i)의 토출 각도는 미리 정해진 색조가 얻어질 수 있도록 조정될 수 있다. 제어기(68)는 예를 들면, 숫자에 의해 테스트 패턴에서 다른 색조를 표시할 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자는 프린터 본체(3)의 작동 패널을 통해 원하는 색조의 표시(숫자)를 입력할 수 있고, 이로써 잉크 액적(i)의 토출 각도가 조정된다.
상술된 바와 같이 잉크 액적(i)의 토출 각도를 조정한 후, 프린터(1)는 기록 용지(P)의 주표면상에 입출력 단자(65)를 통해 정보 프로세서(69)로부터 전송된 텍스트 데이터 및 인쇄 데이터를 인쇄한다.
상기에서, 테스트 패턴의 색조는 전체 테스트 패턴이 인쇄된 후 색조 검출기(57)에 의해 검출된다. 그러나, 색조 검출기(57)의 작동은 이에 한정되지 않으며, 테스트 패턴의 색조는 테스트 패턴이 인쇄되는 동안 검출될 수 있다. 상기에서, 색조는 프린터(1)내에 배치된 색조 검출기에 의해 검출된다. 그러나, 색조 검출기는 이에 한정되지 않는다. 테스트 패턴의 색조는 외부 색조 검출기에 의해 검출될 수 있으며, 외부 색조 검출기에 의해 검출된 색조에 따른 색조 신호는 입출력 단자(65)를 통해 프린터(1)의 제어기(68)에 전송될 수 있다. 또한, 상기에서, 거리 신호는 잉크 액적(i)의 토출 방향을 조정하기 위한 변수로서 색조 신호에 추가된다. 노즐(44a)로부터 기록 용지(P) 시트의 표면까지의 거리가 (실질적으로 동일한 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트상에 연속적으로 인쇄가 실행되는 경우에서와 같이) 일정하면, 잉크 액적(i)의 토출 방향은 색조 신호 및 전류값 신호에 기초하여 조정될 수 있다.
상술된 바와 같이, 잉크 액적(i)의 토출 방향을 조정할 수 있는 프린터(1)에 대해, 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 공급된 전류는 인쇄를 개시하기 전에, 다른 색조를 갖는, 기록 용지(P)의 주표면상에 인쇄된 테스트 패턴을 검출하는 색조 검출기(57)에 의해 얻어진 색조 신호에 기초하여 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 프린터(1)에서, 잉크 액적(i)은 잉크 액적(i)이 기록 용지(P) 시트상에 가해질 때 미리 정해진 색조를 형성하는 토출 방향으로 노즐(44a)로부터 토출될 수 있다. 따라서, 임의의 불균일함이 없는 고품질로 화상이 인쇄될 수 있다.
프린터(1)는 동시에 잉크 액적(i)의 토출 방향을 조정할 수 있으므로, 사용자는 공지된 프린터에서와 같이 인쇄된 화상의 색조를 시각적으로 관찰하여 최적을 색조를 얻도록 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 공급된 펄스 전류를 조정함으로써 토출 방향을 조정할 필요가 없다. 따라서, 잉크 액적(i)의 토출 방향은 고품질 화상을 인쇄하도록 용이하게 조정될 수 있다.
프린터(1)에 대해 잉크 액적(i)의 토출 방향을 조정할 때, 용지 위치 검출기(58)에 의해 얻어진 거리 신호가 토출 방향을 조정하기 위한 변수로서 추가된다. 따라서, 다른 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트상에 미리 정해진 색조로 화상이 인쇄될 수 있다.
보다 구체적으로, 테스트 패턴이 인쇄되는 기록 용지(P) 시트보다 더 두꺼운 기록 용지(P) 시트상에 인쇄를 실행할 때, 노즐(44a)로부터 보다 두꺼운 기록 용지(P) 시트까지의 거리는 용지 위치 검출기(58)에 의해 측정된다. 노즐(44a)로부터 기록 용지(P)까지의 거리가 보다 가깝기 때문에, 잉크 액적(i)의 토출 각도는 얻어진 거리 신호와 RAM(67)에 저장된 테스트 패턴에 대한 거리 신호의 차이에 대한 제어 신호 및 RAM(67)에 저장된 색조 신호에 기초하여 토출 각도가 노즐(44a)의 중앙에 대해 보다 커지도록 조정된다. 이러한 방식으로, 미리 정해진 색조를 갖는 화상이 보다 두꺼운 기록 용지(P) 시트상에 인쇄될 수 있다. 반면, 테스트 패턴이 인쇄되는 기록 용지(P) 시트보다 더 얇은 기록 용지(P) 시트상에 인쇄를 실행할 때, 노즐(44a)로부터 보다 얇은 기록 용지(P) 시트까지의 거리는 용지 위치 검출기(58)에 의해 측정된다. 노즐(44a)로부터 기록 용지(P)까지의 거리가 보다 멀기 때문에, 잉크 액적(i)의 토출 각도는 거리의 차이에 대한 제어 신호 및 색조 신호에 기초하여 토출 각도가 노즐(44a)의 중앙에 대해 보다 작아지도록 조정된다. 이러한 방식으로, 미리 정해진 색조를 갖는 화상이 보다 얇은 기록 용지(P) 시트상에 인쇄될 수 있다. 다른 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트상에 인쇄를 실행할 때 잉크 액적(i)의 토출 방향을 조정하기 위해, 조정은 ROM(66)에 저장된 처리 프로그램에 기초하여 이루어질 수 있으므로, 다른 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트상에 인쇄를 실행할 때 거리 신호는 각 기록 용지(P) 시트에 대해 제어기(68)로 자동 입력되거나, 또는, 그 대신, 사용자가 프린터 본체(3)상에 작동 패널로부터 명령 신호를 입력할 수도 있다.
다른 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트상에 인쇄를 실행할 때에도 잉크 액적(i)의 토출 방향은 프린터(1)에 대해 용이하게 조정될 수 있으므로, 불균일함이 없는 고품질 화상이 다른 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트상에 인쇄될 수 있다. 또한, 인쇄용으로 사용되는 각 기록 용지(P) 시트에 대해 거리 신호를 제어기(68)에 입력함으로써, 다른 두께를 갖는 기록 용지(P) 시트가 기록 용지(P) 적층부내로 혼합될 때에도 불균일함이 없는 고품질 화상이 기록 용지(P) 시트상에 인쇄될 수 있다.
상술된 잉크 액적 토출 방법에 따르면, 토출 제어 방법은 잉크 액적의 토출 각도가 변화될 수 있으므로 용이하게 절환될 수 있다. 즉, 예를 들면, 일본 특허 출원 제2002-320861호, 제2002-360408호, 제2003-37343호, 제2003-55236호에 개시된 고품질 인쇄 방법, 또는 일본 특허 출원 제2003-32128호에 개시된 노즐 결함 보정 방법이 프린터(1)에 적용될 수 있다.
상술된 프린터(1)에서, 프린터 헤드(27)는 기록 용지(P)의 폭방향으로 평행하게 정렬된 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)를 구비한다. 그러나, 프린터 헤드(27)의 구조는 상술된 구조에 한정되지 않는다. 복수의 발열 저항체에 공급된 에너지량을 변화시킴으로써 잉크 액적(i)의 토출 방향을 제어하는 임의의 프린터 헤드가 상술된 방법에 의해 잉크 액적(i)의 토출 방향을 조정할 수 있다. 예를 들면, 도24a, 도24b 및 도24b에 각각 도시된 프린터 헤드(91, 101, 111)가 사용될 수 있다. 프린터 헤드(91)는 기록 용지(P)의 공급 방향으로 평행하게 정렬된 한 쌍의 발열 저항체(92a, 92b)를 포함한다. 프린터 헤드(101)는 잉크 챔버(102)에 3개의 발열 저항체(103a, 103b, 103c)를 포함한다. 프린터 헤드(111)는 잉크 챔버(112)에 4개의 발열 저항체(113a, 113b, 113c, 113d)를 포함한다. 도24a 내지 도24c에서, 프린터 헤드(91, 101, 111) 각각에 대한 노즐(93, 104, 114)이 점선으로 표시된다.
상술된 프린터(1)에서, 헤드 카트리지(2)는 프린터 본체(3)로부터 제거 가능하다. 또한, 잉크 카트리지(11)는 헤드 카트리지(2)로부터 제거 가능하다. 그러나, 프린터 본체(3) 및 헤드 카트리지(2)는 일체형 유닛일 수 있다.
상술된 프린터(1)는 기록 용지(P)상에 텍스트 및 화상을 인쇄한다. 그러나, 본 발명은 미소한 양의 액체를 토출하는 넓은 범위의 장치에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 액체 중의 DNA 칩용 토출 장치(일본 미심사 특허출원공개 제2002-34560호), 또는 인쇄 배선판상에 미세한 배선 패턴을 형성하기 위해 도전성 입자를 포함하는 액체를 토출하는 액체 토출 장치에 적용될 수도 있다.
상술된 프린터(1)에서, 잉크(4)는 전열 변환에 의해 토출되며, 잉크(4)는 한 쌍의 발열 저항체(42a, 42b)에 의해 가열되어 노즐(44a)로부터 토출된다. 그러나, 잉크(4)는 압전 소자와 같은 전기 기계 변환 소자에 의해 노즐로부터 토출될 수 있 다.
상술된 프린터(1)는 라인 프린터이다. 그러나, 프린터(1)는 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 용지 공급 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 이동되는 잉크 헤드를 갖는 직렬 잉크젯 프린터에도 적용될 수 있다. 이러한 경우, 적어도 복수의 압력 생성 소자가 직렬 잉크젯 프린터의 프린터 헤드상에 배치된다.
본 발명에 따르면, 대상물에 대한 액적 떨어짐 영역의 색조를 측정함으로써, 토출 출구로부터 대상물까지의 거리에 따른 대상물에 대한 액적 떨어짐 위치가 탐지될 수 있고, 토출 각도가 조정될 수 있으므로, 비록 대상물의 두께가 변화하거나 토출각이 환경에 의해 변화하거나 대상물 상에 토출되는 액체의 형식이 변화하더라도, 이미지 품질이 쉽게 최적화될 수 있다. 또한, 토출 출구로부터 대상물까지의 거리 차이 또는 토출 수단의 차이와 같은 개별적인 차이는 쉽게 조정 가능하다.

Claims (10)

  1. 액체 토출기로서,
    액체를 저류(貯留)하는 잉크 챔버들과,
    상기 잉크 챔버들에 액체를 공급하는 공급 유닛과,
    상기 잉크 챔버들에 2개 이상 설치되어, 상기 잉크 챔버들에 저류된 액체를 가압하는 압력 생성 소자들과,
    각각의 상기 압력 생성 소자에 의해 가압된 액체를 각각의 상기 잉크 챔버로부터 액적의 상태로 대상물을 향하여 토출시키는 토출구를 갖는 토출 유닛과,
    각각의 상기 압력 생성 소자의 구동을 제어하여, 상기 토출구로부터 상기 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는 토출 제어기와,
    상기 대상물에서의 상기 액적이 떨어지는 영역의 색조를 검출하는 색조 검출기를 포함하며,
    상기 토출 제어기는, 상기 액적의 토출 방향을 주기적으로 변화시키도록 상기 토출 유닛을 제어하여 상기 액적을 상기 대상물에 떨어뜨려 색조를 주기적으로 변화시킨 테스트 패턴을 상기 대상물에 형성하고,
    상기 색조 검출기는 상기 테스트 패턴의 미리 정해진 색조를 검출하여 색조 검출 신호를 생성하며,
    상기 토출 제어기는 상기 색조 검출기로부터의 색조 검출 신호에 기초하여 각각의 상기 압력 생성 소자의 구동을 제어하여, 상기 토출 각도를 조정하는, 액체 토출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토출구와 상기 대상물 간의 거리를 측정하는 측정 유닛을 더 포함하며,
    상기 토출 제어기는 상기 측정 유닛으로부터의 거리 신호에 기초하여 각각의 상기 압력 생성 소자의 구동을 제어하여, 상기 토출 각도를 조정하는, 액체 토출기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토출 유닛은 상기 토출구가 선형으로 병설(竝設)되어 있는, 액체 토출기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토출 유닛은 각각의 상기 압력 생성 소자에 공급되는 에너지량 또는 에너지가 공급되는 공급 타이밍을 제어하여, 상기 토출 각도를 조정하는, 액체 토출기.
  5. 액체 토출 조정 방법으로서,
    액체를 저류하는 잉크 챔버들과,
    상기 잉크 챔버들에 액체를 공급하는 공급 유닛과,
    상기 잉크 챔버들에 2개 이상 설치되어, 상기 잉크 챔버들에 저류된 액체를 가압하는 압력 생성 소자들과,
    각각의 상기 압력 생성 소자에 의해 가압된 액체를 각각의 상기 잉크 챔버로부터 액적의 상태로 토출시키는 토출구를 갖는 토출 유닛이
    상기 토출구로부터 액적을 토출할 때의 토출 각도를 제어하는 토출 제어기에 의해 각각의 상기 압력 생성 소자의 구동이 제어됨으로써 상기 토출 각도를 변화시키면서 상기 토출구로부터 상기 액적을 토출하고,
    상기 토출 각도를 변화시키면서 상기 액적을 대상물에 떨어뜨려, 색조를 주기적으로 변화시킨 테스트 패턴을 상기 대상물에 형성하고,
    상기 대상물에서의 상기 액적의 테스트 패턴의 미리 정해진 색조를 색조 검출기로 검출하고,
    상기 색조 검출기로부터의 색조 검출 신호에 기초하여 상기 토출 제어기가 각각의 상기 압력 생성 소자의 구동을 제어하여, 상기 토출 각도를 조정하는, 액체 토출 조정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 토출구와 상기 대상물과의 거리를 측정 유닛으로 측정하고,
    상기 측정 유닛으로부터의 거리 신호에 기초하여 상기 토출 제어기가 각각의 상기 압력 생성 소자의 구동을 제어하여, 상기 토출 각도를 조정하는, 액체 토출 조정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 토출 유닛의 토출구를 선형으로 병설시킨, 액체 토출 조정 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 토출 유닛의 각각의 압력 생성 소자에 공급되는 에너지량 또는 에너지가 공급되는 공급 타이밍을 제어하여, 상기 토출 각도를 조정하는, 액체 토출 조정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정해진 색조는 상기 테스트 패턴 내에서 가장 어두운 부분인, 액체 토출기.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 미리 정해진 색조는 상기 테스트 패턴 내에서 가장 어두운 부분인, 액체 토출 조정 방법.
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