KR101291475B1

KR101291475B1 - 잉크 젯 인쇄 헤드

Info

Publication number: KR101291475B1
Application number: KR1020100008296A
Authority: KR
Inventors: 겐 쯔찌이; 마사따까 사꾸라이; 요시유끼 나까가와; 아끼꼬 사이또
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2013-07-30
Also published as: EP2602116B1; EP2602116A1; CN101797842A; EP2602115B1; EP2216176B1; JP5679665B2; KR20100090638A; EP2216176A1; RU2010103947A; JP2010201921A; US8783833B2; US8342658B2; US20130088547A1; US20100201754A1; EP2602115A1; RU2431569C1; CN101797842B

Abstract

잉크 토출 주파수를 증가시켜 처리량을 개선하고 복수의 가열부 사이의 크로스토크를 방지할 수 있으며, 이로써 고화질 화상을 고속으로 인쇄할 수 있는 잉크 젯 인쇄 헤드가 제공된다. 가열부의 배열 방향에 직교하는 방향으로의 공급 포트의 개구 치수는 전열 변환 소자의 방향으로의 길이보다 크게 형성된다. 공급 포트는 배열 방향을 따라 배열되어 이들 공급 포트가 배열 방향으로 가열부와 인접하게 된다.

Description

잉크 젯 인쇄 헤드{INK JET PRINT HEAD}

본 발명은 가열부(또는, 압력 챔버)에 수용되는 잉크를 토출구로부터 토출하기 위해, 전열 변환 소자(electrothermal conversion element)의 열을 이용하는 잉크 젯 인쇄 헤드에 관한 것이다.

EP 제1 078 754호에는, 하나의 토출구에 대해 2개의 잉크 공급 포트를 갖고, 이들 잉크 공급 포트를 통해 가열부로 공급된 잉크가 전열 변환 소자에 의해 발생되는 열을 이용하여 토출구로부터 토출되는 잉크 젯 인쇄 헤드가 개시되어 있다. 잉크 공급 포트는 이물질이 가열부로 진입하는 것을 방지하기 위해 토출구보다 작게 형성된다.

토출구보다 작은 잉크 공급 포트는 이물질이 가열부로 진입하는 것을 방지할 수 있지만, 잉크 토출 후에, 잉크 공급 포트를 통해 잉크가 가열부로 다시 공급되는 경우("재충전"이라고도 함), 잉크의 유동 저항을 증가시킨다. 그래서, 잉크 토출 주파수가 증가될 수 없으며, 이는 처리량 증대를 불가능하게 한다.

본 발명은, 잉크 토출 주파수를 증가시켜 처리량을 개선하는 동시에 잉크 토출 시에 복수의 가열부 사이에서의 압력의 영향, 소위 크로스토크(crosstalk)를 감소시켜 고화질의 화상이 고속으로 인쇄될 수 있는 잉크 젯 인쇄 헤드를 제공한다.

본 발명의 일 태양에서, 복수의 가열부 및 복수의 공급 포트를 갖는 잉크 젯 인쇄 헤드로서, 가열부 각각은 공급 포트 중 적어도 하나로부터 잉크가 공급되고, 공급된 잉크를 전열 변환 소자의 열 에너지를 이용하여 대응하는 토출구로부터 토출하며, 하나 이상의 가열부는 미리 결정된 방향으로 공급 포트와 교호적으로 배치되고, 미리 결정된 방향에 직교하는 방향으로의 공급 포트 중 적어도 하나의 개구 치수는 미리 결정된 방향에 직교하는 방향으로의 전열 변환 소자의 길이보다 긴 잉크 젯 인쇄 헤드가 제공된다.

본 발명의 경우, 가열부의 배열의 방향에 직교하는 방향으로의 공급 포트의 개구 치수는 가열부 배열 방향에 직교하는 방향으로의 전열 변환 소자의 길이보다 길게 제조된다. 이러한 배열은 가열부에 잉크가 재충전될 때 잉크 유동 저항을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 잉크 토출 주파수가 증가되어 처리량이 개선될 수 있다. 또한, 개구 치수가 전술한 바와 같이 설정되는 복수의 공급 포트를 가열부의 배열 방향을 따라 배열하고, 이들을 가열부 배열 방향으로 가열부 다음(사이)에 위치시킴으로써, 가열부 내의 압력이 공급 포트에 의해 효과적으로 흡수되어 복수의 가열부 사이의 크로스토크가 감소될 수 있다. 이로써 고화질 화상을 고속으로 인쇄할 수 있게 된다.

본 발명의 추가적인 특징이 (첨부된 도면을 참조하여) 예시적인 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 명백해 질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 인쇄 헤드의 주요부를 도시하는 평면도.
도 2는 도 1의 하나의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 3은 도 2의 선(Ⅲ-Ⅲ)을 따라 취해진 단면도.
도 4는 도 2의 선(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 취해진 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 하나의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 6은 도 5의 선(Ⅵ-Ⅵ)을 따라 취해진 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예의 하나의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 8은 도 7의 선(Ⅷ-Ⅷ)을 따라 취해진 단면도.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 본 발명의 제4 실시예의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제5 실시예의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제6 실시예의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제7 실시예의 노즐 열의 일부의 확대도.
도 13은 본 발명을 적용할 수 있는 잉크 젯 인쇄 장치의 개략적인 사시도.
도 14는 도 13의 잉크 젯 인쇄 장치 상에 장착될 수 있는 헤드 카트리지를 아래로부터 본 사시도.
도 15는 도 13의 헤드 카트리지를 위에서 본 분해 사시도.

본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명에 앞서, 본 발명의 잉크 젯 인쇄 헤드를 적용할 수 있는 잉크 젯 인쇄 장치에 대한 예시적 구성이 설명될 것이다.

(잉크 젯 인쇄 장치의 예시적 구성)

도 13은 본 발명의 잉크 젯 인쇄 헤드를 적용할 수 있는 잉크 젯 인쇄 장치의 기계적인 구성에 대한 개략적인 사시도이다. 도 14는 잉크 젯 인쇄 장치에 사용되는 헤드 카트리지에 대한 개략적인 사시도이다. 도 15는 헤드 카트리지 상에 장착될 잉크 탱크에 대한 개략적인 사시도이다.

본 실시예의 잉크 젯 인쇄 장치의 섀시(10)는 미리 결정된 강성을 갖는 복수의 플레이트형 금속 부재로 형성되며, 본 잉크 젯 인쇄 장치의 뼈대를 구성한다. 섀시(10) 상에는 매체 공급 유닛(11), 매체 반송 유닛(13), 인쇄 유닛 및 헤드 성능 회복 유닛(14)이 장착된다. 매체 공급 유닛(11)은 인쇄 매체(도시되지 않음)로서 예를 들어, 종이인 시트를 자동으로 잉크 젯 인쇄 장치의 내부로 급송한다. 매체 반송 유닛(13)은 매체 공급 유닛(11)으로부터 한번에 1매씩 공급된 인쇄 매체를 화살표(B)의 서브 스캔 방향을 따라 원하는 인쇄 위치로 반송하며, 추가적으로 유닛(11)이 인쇄 매체를 이러한 원하는 위치로부터 매체 배출 유닛(12)으로 안내한다. 인쇄 유닛은 인쇄 위치로 급송된 인쇄 매체 상에 인쇄를 실행한다. 헤드 성능 회복 유닛(14)은 인쇄 유닛에 대한 성능 회복 작업을 실행한다.

인쇄 유닛은 화살표(A)의 메인 스캔 방향으로 이동될 수 있도록 카트리지 샤프트(15) 상에 지지되는 카트리지(16), 및 헤드 셋 레버(17)를 통해 카트리지(16)에 제거 가능하게 장착되는 헤드 카트리지(18)(도 15 참조)를 포함한다. 메인 스캔 방향은 서브 스캔 방향과 교차한다(본 예에서 직각으로).

헤드 카트리지(18)가 장착되는 카트리지(16)는 카트리지 커버(20) 및 헤드 셋 레버(17)를 갖는다. 카트리지 커버(20)는 카트리지(16) 상의 미리 결정된 장착 위치에 헤드 카트리지(18)의 인쇄 헤드(19)를 위치시킨다. 헤드 셋 레버(17)는 인쇄 헤드(19)를 미리 결정된 장착 위치에 설정하는 방식으로 인쇄 헤드(19)와 일체로 형성된 탱크 홀더(21)와 결합한다. 인쇄 헤드(19)와의 카트리지(16)의 다른 결합부는 접촉 가요성 인쇄 케이블("접촉 FPC" 라고도 함)의 일 단부와 연결된다. 이러한 접촉 FPC(22)의 일 단부에 형성되는 도시되지 않은 접촉부는 인쇄 헤드(19) 상에 형성되는 외부 신호 입력 단자를 구성하는 접촉부(23)와 전기적으로 접촉한다. 이러한 접촉을 통해, 인쇄 작업에 대한 다양한 정보가 반송되고, 인쇄 헤드(19)에 전기가 공급된다.

카트리지(16)와 접촉 FPC(22)의 접촉부 사이에는 고무와 같은 도시되지 않은 탄성 부재가 제공된다. 이러한 탄성 부재의 탄성력 및 헤드 셋 플레이트의 가압력의 결합으로 접촉 FPC(22)의 접촉부와 인쇄 헤드(19)의 접촉부(23) 사이의 확실한 접촉이 이루어진다. 접촉 FPC(22)의 타 단부는 카트리지(16)의 배면에 장착되는 도시되지 않은 카트리지 인쇄 회로 기판에 연결된다.

본 예의 헤드 카트리지(18)는 잉크를 저장하는 잉크 탱크(24) 및 이러한 잉크 탱크(24)로부터 공급된 잉크를 인쇄 정보에 따라 토출구로부터 토출하는 인쇄 헤드(19)를 포함한다. 본 예의 인쇄 헤드(19)는 카트리지(16) 상에 제거 가능하게 장착되는 소위 카트리지형 인쇄 헤드이다. 본 예에서, 검은색, 밝은 청록색, 밝은 자홍색, 청록색, 자홍색 및 노란색 잉크 각각을 수용하는 6개의 잉크 탱크(24)가 사용되어 고화질의 사진과 같은 컬러 화상의 인쇄가 가능할 수 있다. 잉크 탱크(24) 각각에는 잉크 탱크(24)를 로킹하기 위해 탱크 홀더(21)와 결합할 수 있는 탄성 제거 레버(26)가 제공된다. 이러한 제거 레버(26)의 작동에 의해 도 15에 도시된 바와 같이 각각의 잉크 탱크(24)가 탱크 홀더(21) 외부로 빠질 수 있다. 인쇄 헤드(19)는 전기 배선 기판(28) 및 탱크 홀더(21)를 포함한다.

(제1 실시예)

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예의 잉크 젯 인쇄 헤드를 도시한다.

본 실시예의 인쇄 헤드(19)에는 도 1에 도시된 바와 같이 노즐 열 그룹(C1, M1, Y, M2, C2)이 형성되어 있다. 노즐 열 그룹(C1, C2)은 각각, 2개의 노즐 열(La, Lb) 및 2개의 노즐 열(Li, Lj)을 갖는 청록색 잉크 토출 노즐 열 그룹이다. 노즐 열 그룹(M1, M2)은 각각, 2개의 노즐 열(Lc, Ld) 및 2개의 노즐 열(Lg, Lh)을 갖는 자홍색 잉크 토출 노즐 열 그룹이다. 노즐 열 그룹(Y)은 2개의 노즐 열(Le, Lf)을 갖는 노란색 잉크 토출 노즐 열 그룹이다.

도 2는 대표적으로 노즐 열(Ld)에 대한 확대도를 도시하며; 도 3은 도 2의 선(Ⅲ-Ⅲ)을 따라 취해진 단면도이고; 도 4는 도 2의 선(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 취해진 단면도이다. 이들 도면에서, 도면 부호(1)는 지지 부재를, 도면 부호(2)는 인쇄 헤드 보드를, 그리고 도면 부호(3)는 오리피스 플레이트를 가리킨다. 이들 부재는 인쇄 헤드(19) 내의 모든 노즐 열에 대해 공통으로 사용될 수 있다. 도 1 및 도 2는 오리피스 플레이트(3)가 제거된 상태의 평면도이다.

노즐 열 그룹 각각에 대응하는 복수의 공통 액체 챔버(4)가 지지 부재(1)와 인쇄 헤드 보드(2) 사이에 형성된다. 복수의 공통 액체 챔버(4)에는 대응하는 잉크 탱크로부터 잉크가 공급된다. 공통 액체 챔버(4) 내의 잉크는 인쇄 헤드 보드(2)를 관통하는 복수의 공급 포트(2A)를 통해 인쇄 헤드 보드(2)와 오리피스 플레이트(3) 사이의 액체 챔버(5)로 공급된다. 복수의 공급 포트(2A)는 각각의 노즐 열을 따라 배열된다. 인쇄 헤드 보드(2)에는 각각의 노즐 열을 따라 배열되는 복수의 전열 변환 소자(히터)가 제공된다. 히터(6) 반대편에 있는 오리피스 플레이트(3) 상의 이들 위치에 토출구(7)가 형성된다. 공급 포트(2A)는 에칭 기술에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 습식 에칭 기술(wet etching technology)에 의해 공통 액체 챔버(4)를 형성한 후에, 건식 에칭 기술(dry etching technology)에 의해 공급 포트(2A)를 형성하는 것이 바람직하다.

노즐 열 그룹(M1)에서, 각각의 노즐 열(Lc, Ld)은 미리 결정된 피치(P)로 배열된 복수의 히터(6) 및 토출구(7)를 갖는다. 또한, 노즐 열(Lc)의 히터(6) 및 토출구(7)와, 노즐 열(Ld)의 히터(6) 및 토출구(7)는 서로 반 피치(P/2) 차이가 나도록 되어 있다. 즉, 각각, 히터(6) 및 토출구(7)로 이루어진 노즐 열(Lc, Ld)은 서로 반 피치(P/2) 차이가 난다. 따라서, 화상은 각각의 노즐 열(Lc, Ld)의 토출구(7)의 피치(P)로 달성할 수 있는 해상도의 2배의 해상도로 인쇄될 수 있다. 노즐 열(Lc, Ld) 각각에 있어서, 복수의 공급 포트(2A)는 히터 및 토출구(7)와 동일한 피치로 배열되고, 히터(6) 사이에 위치된다. 전술된 바와 같이, 공급 포트(2A)는 노즐 열(Lc, Ld)을 따라 배열되며, 다시 말해 각각의 노즐 열(Lc, Ld)은 Y 방향으로 교호하는 히터(6) 및 공급 포트(2A)를 포함한다. 이상의 구성은 다른 노즐 열 그룹(C1, Y, M2, C2)에도 적용된다.

청록색 잉크 토출 노즐 열 그룹(C1 또는 C2) 및 자홍색 잉크 토출 노즐 열 그룹(M1 또는 M2)은 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄 헤드(19)의 중심에 위치되는 노란색 잉크 토출 노즐 열 그룹(Y)의 양측에 배열된다. 이러한 배열을 갖는 인쇄 헤드는 소위 양방향 인쇄에 대처할 수 있다. 즉, 인쇄 헤드가 전·후 방향[화살표(A1, A2)]으로 이동할 때, 노란색, 청록색 및 자홍색 잉크를 동일한 순서로 토출함으로써, 양방향 인쇄에 있어서도 색상 얼룩(color variation)이 감소되어 고화질의 화상을 생성하는 것이 가능하다. 노즐 열 그룹(C1)의 히터(6) 및 토출구(7)와, 노즐 열 그룹(C2)의 히터(6) 및 토출구(7)는 피치의 1/4, 즉 P/4만큼 차이를 갖는다. 다시 말해, 각각, 히터(6) 및 토출구(7)로 이루어진 노즐 열 그룹(C1, C2)은 피치(P)의 1/4, 즉 P/4만큼 차이를 갖는다. 유사하게, 각각, 히터(6) 및 토출구(7)로 이루어진 노즐 열 그룹(M1, M2)은 피치(P)의 1/4, 즉 P/4만큼 편차가 있다.

히터(6)와 토출구(7) 사이에 위치하는 액체 챔버(5)의 부분이 가열부(R)를 구성하며, 가열부(R)에는 주로 공통 액체 챔버(4)로부터 도 2에서 가열부(R)의 바로 상측 및 하측 상에 형성되는 공급 포트(2A)를 통해 잉크가 공급된다. 가열부(R) 주위에 노즐 필터(8)가 있다. 본 실시예의 노즐 필터(8)는 인쇄 헤드 보드(2)와 오리피스 플레이트(3) 사이에 위치되는 복수의 칼럼으로 형성되며, 이들의 간극(노즐 필터의 개구의 크기, 구체적으로 특히 인접한 칼럼 사이의 거리)은 토출구(7)의 직경보다 작으며, 바람직하게는 각각의 토출구의 직경이 상이한 경우 토출구의 최소 직경보다 작다. 이러한 구성은 토출구(7)보다 큰 이물질이 가열부(R) 내로 진입하는 것을 방지한다. 본 실시예에서, 노즐 필터(8)만이 가열부(R)와 공급 포트(2A) 사이에 유로 벽 없이 설치된다.

복수의 가열부(R)의 배열 방향(노즐 열 또는 토출구 열의 방향)을 Y 방향으로, Y 방향에 직각으로 교차하는 방향을 X 방향으로 가정하면, Y 방향으로의 공급 포트(2A)의 개구 치수(Wy)는 토출구(7)의 내경보다 크다. X 방향으로의 공급 포트(2A)의 개구 치수(Wx)는 X 방향으로의 히터(6)의 길이(Hx)보다 크다. 가열부(R)로부터 이에 인접한 복수의 공급 포트(2A)로의 잉크 유동에 대한 Y 방향 저항(Y 방향 유동 저항)은 가열부(R)로부터의 잉크 유동에 대한 X 방향 저항(X 방향 유동 저항)보다 작게 설정된다.

이러한 구성의 인쇄 헤드(19)는 인쇄 데이터에 따라 히터(6)를 작동시켜 가열부(R) 내의 잉크를 발포시키며, 발포 에너지(energy of the expanding bubble)를 사용하여 가열부(R)의 잉크를 토출구(7)로부터 토출시킨다. 잉크 토출 후, 가열부(R)는 공통 액체 챔버(4)로부터 공급 포트(2A)를 통해 잉크가 재충전된다. 이러한 인쇄 헤드(19)가 도 13 내지 도 15의 시리얼 스캔형 잉크 젯 인쇄 장치에 적용된다면, 화상은 다음과 같이 인쇄될 수 있다. 인쇄 헤드(19)를 메인 스캔 방향으로 이동시키면서, 토출구(7)로부터 잉크를 토출하는 작업 및 서브 스캔 방향으로 인쇄 매체를 반송하는 작업을 반복하여 교호시켜 인쇄 매체 상에 화상을 인쇄한다.

가열부(R)는 도 2에서 각각의 가열부(R)의 상측 및 하측에 인접하여 형성되는 2개의 공급 포트(2A)로부터 원활하게 잉크가 재충전될 수 있다. 또한, 가열부(R)와 공급 포트(2A) 사이에 유로 벽이 제공되지 않고, 노즐 필터(8)만이 설치되기 때문에, 그리고 공급 포트(2A)의 개구 치수(Wy)가 토출구(7)의 내경보다 크게 설정되기 때문에, 공급 포트(2A)로부터 가열부(R)에 공급되는 잉크의 양을 충분하게 확보할 수 있다. 이는 가열부(R)에 공급되는 잉크의 유동 저항을 감소시켜 재충전 주파수를 증가시킬 수 있으며, 그 결과 잉크 토출 주파수를 증가시켜 처리량을 증가시킬 수 있다. 또한, 노즐 열 그룹이 본 실시예에서와 같이 2개의 노즐 열로 구성되는 경우, 가열부(R)는 도 1에서 가열부(R)의 상측 및 하측에 인접한 공급 포트(2A)에 추가하여, 도 1에서 가열부(R)의 우측 또는 좌측에 인접한 공급 포트(2A)로부터 잉크가 재충전될 수도 있다. 이로써 잉크 토출 주파수에 있어서의 추가적인 증가 및 처리량 증대가 유발된다.

X 방향으로의 공급 포트(2A)의 개구 치수(Wx)가 각각의 히터(6)의 X 방향으로의 길이(Hx)보다 크게 설정되기 때문에, 잉크가 원활하게 공급될 수 있다. 즉, 가열부(R) 내부의 잉크가 히터(6) 상부의 잉크의 발포로 인해 토출된 후, 히터(6)보다 X 방향 폭이 더 넓은 공급 포트(2A)로부터 히터(6) 상부의 가열부(R)로 더욱 원활하게 잉크가 공급될 수 있다. 또한, 가열부(R)로부터 가열부(R)에 인접한 공급 포트(2A)로 유동하는 잉크의 Y 방향 유동 저항은 가열부(R)로부터 X 방향으로 유동하는 잉크의 X 방향 유동 저항보다 작기 때문에, 잉크를 토출하기 위해 히터(6) 상부에 발생된 기포의 압력이 Y 방향으로 가열부(R)에 인접한 공급 포트(2A)에 의해 효과적으로 흡수된다. 따라서, 노즐 열 방향으로 서로 인접하는 가열부(R)에 생성되는 잉크 기포의 압력이 서로 상호작용하는 현상인 소위 크로스토크가 경감될 수 있다. 또한, 노즐 열 그룹이 본 실시예에서와 같이 2개의 노즐 열로 구성되는 경우, 가열부(R)의 기포 압력은 도 1에서 가열부의 상측 및 하측에 인접한 2개의 공급 포트(2A)에 의해서뿐만 아니라, 도 1에서 가열부(R)의 우측 또는 좌측에 인접한 공급 포트(2A)에 의해서도 흡수될 수 있다. 따라서, 크로스토크는 X 방향으로 인접한 가열부(R) 사이에서뿐만 아니라, Y 방향으로 인접한 가열부(R) 사이에서도 경감될 수 있다. 또한, 공급 포트(2A)의 X 방향 개구 치수(Wx)가 히터(6)의 X 방향 길이(Hx)보다 크게 설정되기 때문에, 잉크 토출 시에 발생되는 압력이 공급 포트(2A)에 의해 확실하게 흡수될 수 있으며, 이로써 크로스토크 감소에 기여할 수 있다. 또한, 공급 포트(2A)의 Y 방향 개구 치수(Wy)가 X 방향으로 공급 포트(2A)에 인접하는 히터(6)의 Y 방향 길이(Hy)보다 크게 설정된다는 사실로 인해 유사하게 크로스토크의 감소가 유발된다. 이들 배열의 경우, 일반적으로 서로 상충하는 것으로 여겨지는 잉크 재충전 효율 개선과 크로스토크 감소 양자를 달성할 수 있다.

공급 포트(2A)로부터 진입하는 먼지와 같은 이물질의 가열부(R)로의 진입이 노즐 필터(8)에 의해 차단되기 때문에, 적절한 잉크 토출 상태가 안정되게 유지된다. 또한, 공급 포트(2A)가 노즐 배열 방향으로 인접한 가열부(R) 사이에 위치되기 때문에, 공급 포트(2A)는 이웃하는 가열부(R)에 의해 공유된다. 따라서, 복수의 공급 포트가 각각의 가열부를 위해 제공되는 구성에 비해, 본 실시예는 인쇄 헤드 보드(2)의 치수를 줄일 수 있으며, 이로써 인쇄 헤드의 치수 감소에 기여할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예의 구성은 처리량을 개선하고 공급 포트에 의해 가열부에 발생되는 압력을 효율적으로 흡수하기 위해 잉크 토출 주파수를 증가시킬 수 있으며, 이로써 가열부 사이에서 발생 가능한 크로스토크를 방지하고, 그 결과 고화질 화상의 고속 인쇄가 가능하다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 노즐 열 그룹이 2개의 노즐 열로 구성됨으로써, 양방향 인쇄에 의해 고해상도 화상이 형성될 수 있다.

(제2 실시예)

도 5 및 도 6은 앞선 실시예의 구성요소와 대응하는 구성요소가 동일한 도면부호로 표시되고 상세한 설명이 생략된 본 발명의 제2 실시예를 도시한다.

본 예에서, 인쇄 헤드 보드(2)와 오리피스 플레이트(3) 사이의 액체 챔버(5)의 높이(mh)는 토출구(7)의 내경보다 작게 설정된다. 제1 실시예의 노즐 필터(8)는 제공되지 않는다. 액체 챔버(5)의 높이(mh)가 토출구(7)의 내경보다 작기 때문에, 토출구(7)보다 큰 이물질은 액체 챔버(5)로 진입할 수 없으며, 이로써 외부 물질이 가열부(R)로 진입하는 것이 차단된다. 유로 벽도 노즐 필터도 없기 때문에, 비록 그 높이(mh)가 낮더라도, 액체 챔버(5)는 그렇게 높은 잉크 유동 저항을 생성하지 않는다. 따라서, 제1 실시예에서와 같이, 높은 잉크 재충전 주파수를 유지하는 것이 가능하다.

(제3 실시예)

도 7 및 도 8은 앞선 실시예들의 구성요소와 대응하는 구성요소가 동일한 도면부호로 표시되고 상세한 설명이 생략된 본 발명의 제3 실시예를 도시한다.

본 예에서, 한 쌍의 유로 벽(9)이 가열부(R)의 X 방향 양측의 위치에서 액체 챔버(5) 내에 설치된다. 이들 유로 벽(9)은 Y 방향으로 평행하고, X 방향으로의 그들의 거리(간격)는 공급 포트(2A)의 X 방향 치수(Wx)와 대략 동일하다. 유로 벽(9)은 히터(6)로부터 충분히 떨어져서 위치되고, 이로써 Y 방향 잉크 유동 저항의 현저한 증가 없이, X 방향 잉크 유동 저항을 극도로 높일 수 있다. 그 결과, 앞선 실시예들에서와 같이, 높은 재충전 주파수를 유지하면서, 가열부(R) 사이의 크로스토크를 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다.

(제4 실시예)

도 9a 내지 도 9c는 앞선 실시예들의 구성요소와 대응하는 구성요소가 동일한 도면부호로 표시되고 상세한 설명이 생략된 본 발명의 제4 실시예를 도시한다.

본 실시예에서, 도 9a는 단일 노즐 열을 도시한다. 도 9a에서, 노즐 열의 양측에, 노즐 열의 길이를 따라 연장되는 유로 벽(9)이 있다. 노즐 열을 따라 연속적으로 형성되는 유로 벽(9)은 앞선 실시예들에서보다 크로스토크를 훨씬 더 감소시킬 수 있다.

또한, 복수의 노즐 열이 도 9b에 도시된 바와 같이 나란히 배열되는 경우, 유로 벽(9)이 노즐 열 사이에 설치되어 인접하는 노즐 열 사이의 크로스토크를 완화시킬 수 있다. 본 실시예의 다른 특징은 오리피스 플레이트(3)가 전체 영역에 걸쳐 노즐 열 방향으로 유로 벽(9)에 의해 지지되기 때문에, 오리피스 플레이트의 강도가 증가된다는 점이다. 그래서, 오리피스 플레이트(3)는 인쇄 헤드 보드가 제조 공정 동안 웨이퍼로부터 슬라이싱됨에 따라 인쇄 헤드 보드에 인가되는 세정수의 압력, 또는 인쇄 작업 중에 인쇄 헤드의 표면에 작용하는 와이핑 블레이드의 접촉 압력, 또는 인쇄 헤드의 표면을 가격하는 인쇄 매체에 의해 발생되는 충격력을 받는 경우, 손상에 덜 취약하게 된다. 또한, 인쇄 헤드 보드와의 유로 벽(9)의 접착 면적이 실질적으로 증가되었으며, 이로써 유로 벽(9)이 인쇄 헤드 보드로부터 제거되기 어렵게 되어 바람직하다.

도 9c에서, 인접한 노즐 열 외부에 형성되는 유로 벽(9a)의 폭(Nwa, Nwc)은 노즐 간 유로 벽(9b)의 폭(Nwb)과 동일하게 설정된다. 이는 제조 공정 동안, 유로 벽(9a, 9b) 내부에 축적되는 응력을 동일하게 만들며, 이로써 오리피스 플레이트(3)는 그 전체 영역에 걸쳐 거의 균일한 응력이 인가되어, 토출구(7) 및 이들의 주위 영역의 형상을 안정화시킨다. 결과적으로, 고 정밀 토출구가 형성될 수 있으며, 그 결과 잉크 액적의 토출의 방향을 안정화시켜, 안정된 고화질 인쇄가 보장된다.

(제5 실시예)

도 10a 및 도 10b는 앞선 실시예들의 구성요소와 대응하는 구성요소가 동일한 도면부호로 표시되고 상세한 설명이 생략된 본 발명의 제5 실시예를 도시한다.

도 10a는 단일 노즐 열의 예시적인 구성을 도시한다. 도 10a에서, 연속적인 유로 벽(9)이 노즐 열을 따라 제공된다. 또한, 가열부(R) 사이에는 공급 포트(2A) 위를 X 방향으로 가로지르는 유로 벽(9c)이 있다. 이러한 구성은 재충전 성능을 저해함이 없이, 동일한 노즐 열 내의 인접한 가열부(R) 사이의 크로스토크를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 오리피스 플레이트(3)가 동일한 노즐 열 내의 인접한 가열부(R) 사이에서 연장되는 유로 벽(9c)에 의해서도 지지되기 때문에, 그 강도가 한층 개선된다. 유사한 배열이 도 10b에 도시된 바와 같이 복수의 노즐 열을 갖는 인쇄 헤드에 적용될 수도 있다.

(제6 실시예)

도 11a 및 도 11b는 앞선 실시예들의 구성요소와 대응하는 구성요소가 동일한 도면부호로 표시되고 상세한 설명이 생략된 본 발명의 제6 실시예를 도시한다.

도 11a는 인접한 공급 포트(2A) 사이에 위치되는 2개의 히터(6a, 6b) 및 2개의 토출구(7a, 7b)를 도시하며, 이들은 단일 공급 포트가 X 방향으로 배열된 한 쌍의 히터 및 토출구와 Y 방향으로 교호하도록 제5 실시예에 추가된다. 유로 벽(9d)은 히터(6a) 및 토출구(7a)의 조합과, 히터(6b) 및 토출구(7b)의 조합 사이에 설치된다. 이러한 배열은 동일한 공급 포트(2A)가 2개의 히터에 의해 공유되도록 하는 동시에, 히터(6a)와 히터(6b) 사이의 크로스토크를 효과적으로 억제할 수 있다. 그 결과, 우수한 토출 상태를 유지하고 인쇄 헤드 보드의 크기를 작게 하면서 노즐 열의 개수를 2배로 하는 것이 가능하다. 이들 이점은 저 비용, 고성능 인쇄 헤드를 달성하는데 기여한다.

도 11b는 (X 방향으로 배열되는) 4개의 히터(6a, 6b, 6c, 6d) 및 4개의 토출구(7a, 7b, 7c, 7d)가 (Y 방향으로 배열되는) 복수의 공급 포트 사이에서 인쇄 헤드 보드 상에 제공되어, 단일 공급 포트가 X 방향으로 연장되는 4개의 히터 및 4개의 토출구의 배열과 Y 방향으로 교호한다. 히터(6a) 및 토출구(7a)의 조합과 히터(6b) 및 토출구(7b)의 조합 사이, 히터(6b) 및 토출구(7b)의 조합과 히터(6c) 및 토출구(7c)의 조합 사이, 그리고 히터(6c) 및 토출구(7c)의 조합과 히터(6d) 및 토출구(7d)의 조합 사이에 유로 벽(9d1, 9d2, 9d3)이 형성된다. 이러한 배열은 인쇄 헤드 보드의 크기를 작게 유지하면서 노즐 열의 개수를 4배로 할 수 있으며, 그 결과 훨씬 높은 비용 대 성능이 실현되는 고성능 헤드가 가능하다. 비록, 본 실시예는 공급 포트 사이에 위치될 히터 및 토출구의 2개 또는 4개의 조합에 관해 설명되었지만, 본 발명은 이들 특정 구성에 한정되지 않는다.

(제7 실시예)

도 12a 및 도 12b는 앞선 실시예들의 구성요소와 대응하는 구성요소가 동일한 도면부호로 표시되고 상세한 설명이 생략된 본 발명의 제7 실시예를 도시한다.

본 실시예는 유로 벽(9d1, 9d2, 9d3)이 유로 벽(9c)에 연결된다는 점에서 제6 실시예와 상이하다. 이러한 배열은 동일한 2개의 공급 포트(2A) 사이에 설치되는 복수의 히터 사이의 크로스토크를 한층 감소시킬 수 있으며, 이로써 한층 안정적인 토출이 보장되어 높은 성능 및 신뢰성을 갖는 인쇄 헤드를 실현할 수 있다.

(다른 실시예)

본 발명의 잉크 젯 인쇄 헤드는 공급 포트를 통해 잉크가 공급되는 복수의 가열부를 미리 결정된 방향으로 배열하고, 각각의 가열부가 전열 변환 소자의 열 에너지를 이용하여 토출구로부터 잉크를 토출할 수 있으면 그것으로 충분하다. 따라서, 본 발명은 전술된 시리얼 스캔형 잉크 젯 인쇄 장치 및 소위 풀-라인식 잉크 젯 인쇄 장치에 사용하는 것을 포함하여, 이러한 구성의 광범위한 잉크 젯 인쇄 헤드에 적용될 수 있다.

복수의 공급 포트는 공급 포트가 가열부 배열 방향으로 가열부와 교호하도록 가열부의 배열의 방향을 따라 배열되기만 하면 된다. 공급 포트는 또한 가열부 배열 방향에 직교하는 방향으로의 공급 포트의 개구 치수를 전열 변환 소자 또는 히터의 동일한 방향으로의 길이보다 크게 설정하기만 하면 된다. 따라서, 공급 포트 및 히터의 형상은 전술된 실시예의 형상으로 한정되지 않는다.

미리 결정된 배열 방향으로 인접한 공급 포트를 향해 가열부로부터 유동하는 잉크의 유동 저항은 가열부의 배열의 방향에 직교하는 방향으로 가열부로부터 유동하는 잉크의 유동 저항보다 작게 설정된다. 이러한 배열은 가열부 내의 압력이 공급 포트에 의해 효율적으로 흡수되도록 할 수 있다. 또한, 가열부의 배열의 방향으로의 공급 포트의 개구 치수를 토출구의 내경보다 크게 설정함으로써, 공급 포트를 크게 형성하여 가열부의 압력을 더욱 효율적으로 흡수할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 가열부 및 공급 포트가 가열부의 배열의 방향에 직교하는 방향으로 인접하도록 가열부 및 공급 포트를 배열함으로써, 가열부 내의 압력이 그 방향으로 인접하여 위치되는 공급 포트에 의해서도 흡수될 수 있다.

복수의 가열부는 동일한 인쇄 헤드 보드 상에 위치될 수 있고 서로 유체적으로 연통될 수 있으며, 복수의 공급 포트는 헤드 보드를 관통하여 헤드 보드 아래 (헤드 보드의 히터 형성면의 반대 측 상에) 위치되는 공통 액체 챔버의 잉크를 가열부로 공급할 수 있다. 이러한 방식으로 헤드 보드가 배열된 경우, 구성이 간단하고 작게 형성될 수 있다.

또한, 토출구의 내경, 즉 최소 직경보다 작은 개구를 형성하는 조임 또는 협착부를 공급 포트와 가열부 사이에 위치시킴으로써, 토출구보다 큰 먼지와 같은 이물질이 가열부 내로 진입하는 것이 차단될 수 있다. 조임부는 앞선 실시예들의 노즐 필터일 수 있다. 인쇄 헤드 보드와 토출 개구 형성 오리피스 플레이트 사이에 가열부를 형성하고, 오리피스 플레이트와 헤드 보드 사이의 토출구의 내경보다 작은 간극을 설정하는 것 역시 가능하다. 이러한 배열 역시 토출구보다 큰 먼지와 같은 이물질이 가열부 내로 진입할 가능성을 방지할 수 있다.

본 발명이 예시적인 실시예를 참조로 하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 첨부된 청구범위의 범주는 이러한 변형 및 동등한 구조 및 기능을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

1: 지지 부재 2: 인쇄 헤드 보드
2A: 공급 포트 3: 오리피스 플레이트
4: 공통 액체 챔버 5: 액체 챔버
6: 히터(전열 변환 소자) 7: 토출구
8: 노즐 필터 9: 유로 벽
R: 가열부(압력 챔버)

Claims

잉크를 토출할 수 있는 토출구가 형성된 오리피스 플레이트와,
잉크를 토출하는 데 사용되는 에너지를 발생시키는 소자가 형성되고, 상기 소자에 잉크를 공급하기 위해 제1 공급 포트 및 제2 공급 포트가 관통되어 형성된 보드를 포함하고,
상기 소자는 제1 방향으로 배열된 상기 제1 공급 포트 및 상기 제2 공급 포트 사이에 배치되고,
상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향에 있어서의 상기 제1 공급 포트 및 상기 제2 공급 포트의 길이는 상기 제2 방향에 있어서의 상기 소자의 길이보다 긴, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제1항에 있어서,
복수의 상기 소자와 복수의 상기 제1 공급 포트 및 상기 제2 공급 포트는, 상기 제1 공급 포트, 상기 소자 및 상기 제2 공급 포트가 상기 제1 방향으로 순서대로 배치되는 제1 그룹 및 제2 그룹을 형성하는, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제2항에 있어서,
상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹은 상기 제2 방향에 있어서 서로 평행하게 배치되는, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제3항에 있어서,
상기 제1 그룹과 상기 제2 그룹 사이에 유로 벽이 형성되는, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제4항에 있어서,
상기 유로 벽은 상기 제1 방향을 따라 연장되는, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제5항에 있어서,
상기 제1 방향에 있어서의 상기 유로 벽의 길이는 상기 제1 방향에 있어서의 상기 제1 공급 포트 및 상기 제2 공급 포트의 길이보다 긴, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제3항에 있어서,
상기 제2 그룹에 인접하게, 상기 제1 그룹의 소자의 일측에 노즐 필터가 형성되는, 잉크 젯 인쇄 헤드.
제3항에 있어서,
상기 제2 그룹에 인접하게, 상기 제1 그룹의 소자의 일측에 유로 벽이 형성되는, 잉크 젯 인쇄 헤드.
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