KR101507807B1 - 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 구동방법 - Google Patents

열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 구동방법 Download PDF

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열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 구동방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 히터; 이 히터에 전류를 인가하기 위한 전극; 및 히터와 일정 간격 이격되어 전극에 연결되도록 형성되는 것으로, 음의 온도 저항 계수(NTC; negative temperature coefficient of resistance)를 가지는 레지스터(resistor);를 구비한다.

Description

열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 구동방법{Thermal inkjet printhead and method of driving the same}
열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 구동방법이 개시된다.
일반적으로, 잉크젯 프린트헤드는 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상을 형성하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 액적의 토출 메카니즘에 따라 크게 두가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 프린트헤드이다.
열구동 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 잉크 액적 토출 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 잉크 챔버 밖으로 토출된다.
잉크젯 프린트헤드로부터 토출되는 잉크 액적은 프린터의 주변 환경 이나 작동 조건에 상관없이 항상 일정한 토출 속도 및 부피를 유지하여야 인쇄 화질이 개선될 수 있다. 잉크젯 프린트헤드에 마련된 노즐들은 노즐별로 입력되는 인쇄 데이터에 따라 인쇄 이력이 서로 다르며, 이로 인해 노즐들의 주변 온도 조건이 균일하지 않게 된다. 또한, 초기 인쇄를 수행하는 경우 또는 프린터의 외부 기온이 변화하는 경우 등과 같은 인쇄 환경 변화는 잉크 액적의 토출 상태에 영향을 미치게 된다. 따라서, 각 노즐들 주위의 온도 변화를 보상함으로써 노즐들로부터 토출되는 잉크 액적들의 부피 및 토출 속도를 일정하게 유지할 필요가 있다.
본 발명의 실시예는 인쇄 작업 중 노즐로부터 토출되는 잉크 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지할 수 있는 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드 및 그 구동방법을 제공한다.
본 발명의 구현예에 따르면,
잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 히터;
상기 히터에 전류를 인가하기 위한 전극; 및
상기 히터와 일정 간격 이격되어 상기 전극에 연결되도록 형성되는 것으로, 음의 온도 저항 계수(NTC; negative temperature coefficient of resistance)를 가지는 레지스터(resistor);를 구비하는 잉크젯 프린트헤드가 개시된다.
여기서, 상기 NTC 레지스터는 상기 히터 주위의 온도 변화에 대응하여 저항이 변화함으로써 토출되는 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 히터의 구동에 의하여 발생되는 상기 히터 주위의 온도 상승에 의하여 저항이 감소함으로써 상기 히터에 인가되는 전압을 증가시킬 수 있다.
상기 NTC 레지스터는 상기 전극에 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 NTC 레지스터는 NTC 서미스터(thermister)가 될 수 있다.
상기 전극에는 상기 히터를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(driving transistor)가 연결될 수 있으며, 여기서 상기 NTC 레지스터는 상기 구동 트랜지스터와 히터 사이에 위치할 수 있다.
상기 NTC 레지스터와 히터 사이의 거리는 대략 1 ~ 200㎛ 가 될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
기판;
상기 기판 상에 형성되는 절연층;
상기 절연층 상에 형성되는 것으로, 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 복수의 히터;
상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 복수의 전극;
상기 히터들 및 전극들을 덮도록 형성되는 보호층;
상기 보호층 상에서 상기 전극들 각각에 연결되도록 형성되는 것으로, 음의 온도 저항 계수(NTC)를 가지는 레지스터;
상기 보호층 상에 적층되는 것으로, 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 복수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비하는 잉크젯 프린트헤드가 개시된다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면,
전술한 잉크젯 프린트헤드를 구동하는 방법에 있어서,
상기 히터에 제1 전압을 인가하여 액적을 토출시키는 단계;
상기 히터 주위의 온도가 변화함에 따라 상기 NTC 레지스터의 저항이 변화하는 단계; 및
상기 NTC 레지스터의 저항이 변화함에 따라 상기 히터에 제2 전압이 인가되는 단계;를 포함하여,
상기 히터 주위의 온도 변화에 따라 토출 액적의 속도 및 질량이 일정하게 유지되는 잉크젯 프린트헤드의 구동방법이 개시된다.
상기 히터 주위의 온도 상승에 따라 상기 NTC 레지스터의 저항은 감소하고, 이러한 NTC 레지스터의 저항 감소에 따라 상기 히터에 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 히터에 상기 제2 전압을 인가함에 따라 발생하는 버블의 크기는 상기 히터에 상기 제1 전압을 인가함에 따라 발생하는 버블의 크기보다 작을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 히터에 전류를 인가하는 전극에 음의 온도 저항계수(NTC; negative temperature coefficient of resistance)를 가지는 레지스터를 연결함으로써 노즐 주위의 온도변화를 실시간 자동 보상할 수 있게 되고, 이에 따라 인쇄 작업 중에 노즐로부터 토출되는 잉크 액적의 부피 및 질량을 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 한 층이 기판이나 다른 층의 위에 존재한다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 존재할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다. 그리고, 도 3은 히터 주위를 확대하여 도시한 평면도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선을 따라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 다수의 물질층이 형성된 기판(110)과, 상기 기판(110) 상에 적층되는 챔버층(120)과, 상기 챔버층(120) 상에 적층되는 노즐층(130)을 구비한다. 상기 기판(110)은 실리콘으로 이루어질 수 있다. 이러한 기판(110)에는 잉크 공급을 위한 잉크 피드홀(111)이 관통되어 형성되어 있다. 상기 기판 (110) 상에는 챔버층(120)이 적층되어 있다. 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)로부터 공급된 잉크가 채워지는 복수의 잉크챔버(122)가 형성되어 있다. 또한, 상기 챔버층(120)에는 잉크피드홀(111)과 잉크챔버들(122)을 연결하는 통로인 복수의 리스트릭터(restrictor,124)가 더 형성될 수도 있다. 상기 챔버층(120) 상에는 노즐층(130)이 적층되어 있다. 상기 노즐층(130)에는 잉크의 토출이 이루어지는 노즐(132)이 형성되어 있다. 상기 노즐(132)은 상기 잉크챔버(122)의 상부에 위치할 수 있다.
상기 기판(110)의 상면에는 절연층(112)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절연층(112)은 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 절연층(112)의 상면에는 잉크챔버(122) 내의 잉크를 가열하여 버블을 발생시키기 위한 히터(114)가 형성되어 있다. 이러한 히터(114)는 예를 들면, 탄탈륨-알루미늄 합금, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐 실리사이드 등과 같은 발열 저항체로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 히터(114) 상에는 전극(116)이 형성되어 있다. 상기 전극(116)은 히터(114)에 전류를 인가하기 위한 것으로, 전기전도성이 우수한 물질로 이루어진다. 상기 전극(116)은 예를 들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금, 금(Au), 은(Ag) 등으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 히터들(114) 각각은 구동 트랜지스터(160)에 의하여 구동되며, 이러한 구동 트랜지스터(160)는 전극(116)을 통하여 히터(114)에 연결된다.
상기 절연층(112) 상에는 상기 히터(114) 및 전극(116)을 덮도록 보호층(passivation layer,118)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 보호층(118)은 상기 히터(114) 및 전극(116)이 잉크와 접촉하여 산화되거나 부식되는 것을 방지하기 위한 것으로, 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 히터(114)의 상부에 위치하는 보호층(118)의 상면에는 캐비테이션 방지층(anti-cavitation layer,119)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비테이션 방지층(119)은 버블의 소멸 시 발생하는 캐비테이션 압력(cavitation force)으로 히터를 (114)보호하기 위한 것으로, 예를 들면 탄탈륨(Ta)으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 보호층(118) 상에는 챔버층(120)이 보호층(118)에 잘 부착될 수 있도록 접착층(glue layer,121)이 더 형성될 수도 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 히터들(114) 각각에 대응하여 음의 온도 저항 계수(NTC; negative temperature coefficient of resistance)를 가지는 레지스터(150)가 마련된다. 구체적으로, 상기 NTC 레지스터(150)는 상기 구동 드랜지스터(160)와 히터(114) 사이를 연결하는 전극(116)에 직렬로 연결되어 있다. 이러한 NTC 레지스터(150)는 보호층(118) 상에 형성되고, 상기 보호층(118)에 형성된 비아홀(118a)을 통하여 상기 전극(116)과 전기적으로 연결된다. 상기 NTC 레지스터(150)는 히터(114)와 일정 간격(d) 이격되어 히 터(114) 주위에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 NTC 레지스터(150)와 히터(114) 사이의 거리(d)는 예를 들면, 대략 1 ~ 200㎛ 정도가 될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 NTC 레지스터(150)는 히터들(114) 각각에 대응되게 마련되어, 후술하는 바와 같이 히터(114) 주위의 온도 변화에 대응하여 저항이 변화함으로써 토출되는 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지시켜 주는 역할을 한다.
상기 NTC 레지스터(150)로는 NTC 서미스터(thermister)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 서머스터는 대략 300℃ 미만의 온도를 비교적 높은 정확도로 측정할 수 있는 소자로서, Co, Mn, Ni, Cu 및 Fe 등의 합금으로 이루어져 있다. 이러한 서미스터는 상온에서의 저항이 대략 수Ω ~ 수㏀이고, 그 온도 저항 계수(TCR; temperature coefficient of resistance)는 대략 0.01 ~ -0.05 정도이다. 본 실시예에서는 NTC 레지스터(150)로서 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하는 NTC 서미스터가 사용될 수 있다. 도 5는 일반적인 NTC 서미스터의 온도에 따른 전기적인 변화를 도시한 것으로, 도 5를 참조하면, 온도가 증감함에 따라 NTC 서미스터의 저항은 감소하는 것을 알 수 있다.
일반적인 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드에서는 히터들 각각이 소정의 입력 데이터에 따라 구동을 하게 되고, 이에 따라 잉크챔버 내의 버블이 발생 팽창하여 노즐로부터 소정의 토출 속도 및 질량을 가지는 잉크 액적이 토출된다. 이 과정에서, 히터 주위에는 히터의 구동에 의한 국소적인(local) 온도 상승이 발생하게 되며, 이러한 온도 상승은 히터 주위에 있는 잉크의 물성을 변화시킨다. 즉, 잉크의 점도 및 표면 장력이 감소하게 된다. 그리고, 히터 주위의 온도가 상승하여 잉크의 점도 및 표면 장력이 감소한 상태에서 히터로부터 동일한 크기의 버블이 발생하게 되면 토출되는 잉크 액적의 속도 및 질량이 증가하게 된다. 따라서, 인쇄 작업을 계속 수행하게 되면, 히터 주위의 온도 상승으로 인해 노즐로부터 토출되는 잉크 액적의 속도 및 질량은 증가하게 되고, 이러한 토출 액적의 속도 및 부피의 증가로 인하여 인쇄 화질은 떨어지게 된다.
본 실시예는 전술한 NTC 레지스터(150)를 이용하여 히터(114) 주위의 온도 변화에 따라 버블의 크기를 변화시킴으로써 토출 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지시킬 수 있는 잉크젯 프린트헤드를 제공한다.
구체적으로, 예를 들어 NTC 레지스터(150)로서 상온(25℃)에서의 저항이 25Ω, 온도저항계수(TCR)가 -0.04인 서미스터를 사용하고, 잉크젯 프린트헤드의 작동 온도 범위를 대략 35℃ ~ 50℃라 가정하면, 이 온도 범위에서 NTC 레지스터(150)의 저항 변화는 최대 15Ω 정도가 된다. 이는 히터(114) 주위의 온도가 35℃에서 50℃로 증가하게 되면, 상기 NTC 레지스터(150)의 저항이 15Ω 정도 감소한다는 것을 의미한다. 이때, 히터(114)는 온도 저항계수가 매우 작은 물질로 이루어져 있으므로, 히터(114)의 저항 변화는 거의 없게 된다. 한편, 히터(114)를 구동하기 위하여 구동 트랜지스터(160)에 인가되는 구동전압은 일정하므로, 온도가 상승함에 따라 NTC 레지스터(150)에 인가되는 전압은 감소하고 그 감소분 만큼 히터(114)에 인가되는 전압은 증가하게 된다. 이에 따라, 아래 [식 1]에 기재된 바와 같이 히터(114)에 인가되는 전력(Powerheater)이 증가하게 된다.
[식 1]
Powerheater = (Vo 2 × Rheater) / (Rheater + RNTC resistor + Relectrode)2
여기서, Powerheater는 히터(114)에 인가되는 전력을 나타내고, Vo는 구동 트랜지스터(160)에 인가되는 일정한 구동전압을 나타낸다. 그리고, Rheater, RNTC resistor 및 Relectrode는 각각 히터(114)의 저항, NTC 레지스터(150)의 저항 및 전극(116)의 저항을 나타낸다.
히터(114)에 인가되는 전력(또는 전압)이 증가하게 되면, 히터(114)에 의해 발생하는 버블은 그 크기가 감소하게 된다. 도 6은 히터(114)에 인가되는 전력 밀도에 따른 버블 크기의 변화를 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 일정한 펄스 폭(pulse width)에서 히터(114)에 인가되는 전력 밀도가 증가함에 따라 히터(114)에 발생하는 버블의 크기는 감소함을 알 수 있다. 이는 히터(114)에 인가되는 전력이 증가하게 되면 열유속(heat flux)이 증가하여 히터(114)로부터 주위의 유체로 열이 전달되는데 필요한 시간이 단축되는데, 이러한 전열시간의 단축으로 인하여 버블의 생성에 기여하는 잉크의 부피가 줄어들기 때문이다. 따라서, 히터(114)에 인가되는 전력(또는 전압)이 증가함에 따라 히터(114)로부터 발생되는 버블의 크기는 줄어들게 된다. 이러한 버블 크기의 감소는 히터(114) 주위의 온도가 상승한 상태에서도 노즐(132)로부터 토출되는 잉크 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지시켜 준다. 여기서, 잉크젯 프린트헤드의 작동 온도 범위에 대응하여 적절한 온도저 항계수(TCR; temperature coefficient of resistance) 및 상온에서의 저항값을 가지는 NTC 레지스터(150)가 사용될 수 있다. 한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 히터(114)에 인가되는 전압의 펄스 폭(pulse width)이 증가하여도 버블의 크기는 변화하지 않는다는 것을 알 수 있다.
도 7a는 NTC 레지스터(150)를 구비하지 않은 종래 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드에서, 히터 주위의 온도 증가에 따른 토출 액적의 속도 및 질량의 변화를 도시한 것이다. 도 7a를 참조하면, 히터 주위의 온도가 증가함에 따라 토출 액적의 속도 및 질량이 증가함을 알 수 있다. 그리고, 7b는 히터 주위의 온도가 일정한 경우, 히터(114)에 인가되는 전력의 증가에 따른 토출 액적의 속도 및 질량의 변화를 도시한 것이다. 도 7b를 참조하면, 히터(114)에 인가되는 전력이 증가함에 따라 토출 액적의 속도 및 질량이 감소함을 알 수 있다.
도 7c는 NTC 레지스터(150)를 구비한 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서, 히터(114) 주위의 온도 증가에 따라 토출 액적의 속도 및 질량의 변화를 도시한 것이다. 도 7c를 참조하면, 히터(114) 주위의 온도가 증가하여도 토출 액적의 속도 및 질량은 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서는 히터(114)의 구동에 의하여 히터(114) 주위의 온도가 증가하게 되면 NTC 레지스터(150)의 저항이 감소하게 되고, 이러한 NTC 레지스터(150)의 저항 감소가 히터(114)에 인가되는 전압을 증가시킴으로써 히터(114)로부터 발생되는 버블의 크기를 감소시키게 된다. 이러한 버블 크기의 감소는 히터(114) 주위의 온도 상승으로 인하여 발생될 수 있 는 토출 액적의 속도 및 질량의 증가를 방지함으로써 인쇄 작업 동안 실시간으로 토출 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는 히터들(114) 각각에 대응하여 NTC 레지스터(150)가 마련되므로, 인쇄 이력에 따라 히터들(114) 각각에 대하여 주위 온도가 다른 경우에도 모든 히터(114)에 대하여 토출 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 작동과정을 설명하기로 한다.
먼저, 히터들(114) 각각을 구동하기 위한 히터 구동전압이 각 구동 트랜지스터(160)에 인가된다. 이에 따라, 상기 히터(114)에는 소정의 제1 전압이 인가되고, 상기 히터(114)의 구동에 의하여 소정 크기의 버블이 발생된다. 그리고, 이러한 버블의 발생 팽창에 의하여 상기 히터(114)에 대응하는 노즐(132)을 통하여 소정의 토출 속도 및 질량을 가지는 액적이 토출된다.
그리고, 상기 히터(114)의 구동에 의하여 상기 히터(114) 주위에는 국소적인 온도 상승이 발생된다. 이러한 히터(114) 주위의 온도 상승으로 인하여 히터(114) 주위의 잉크 물성이 변화하게 된다. 구체적으로, 히터(114) 주위의 잉크는 그 점도 및 표면 장력이 낮아지게 된다. 그리고, 이러한 히터(114) 주위의 온도 상승에 따라 NTC 레지스터(150)의 저항은 감소하게 된다. 한편, 이때 히터(114)의 저항온도계수(TCR; temperature coefficient of resistance)는 매우 작으므로, 온도에 따른 히터(114)의 저항 변화는 무시될 수 있다.
다음으로, 구동 트랜지스터(160)에 인가되는 히터 구동 전압은 인쇄 작업 중 에 일정하게 유지되므로, NTC 레지스터(150)의 저항 감소에 대응하여 히터(114)에 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압이 인가된다. 그리고, 상기 히터(114)에 제1 전압보다 큰 제2 전압이 인가되면, 제1 전압에 의하여 발생되었던 버블보다 작은 크기의 버블이 발생된다. 이와 같이, 버블의 크기가 줄어들게 되면 히터(114) 주위의 온도가 증가하여도 토출 액적의 속도 및 질량이 일정하게 유지될 수 있다. 즉, 히터(114)에 제1 전압을 인가함으로써 발생되는 제1 버블에 의하여 토출되는 액적의 속도 및 질량은 히터(114) 주위의 온도가 상승한 상태에서 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압을 인가함으로써 발생되는 제1 버블보다 작은 크기의 제2 버블에 의하여 토출되는 액적의 속도 및 질량과 동일하게 된다. 이는 히터(114) 주위의 온도가 상승함으로써 발생되는 토출 액적의 속도 및 질량의 증가 효과가 히터에 더 높은 전압이 인가됨으로써 발생되는 버블 크기의 감소 효과에 의해 상쇄되기 때문이다.
전술한 과정을 반복하게 되면 인쇄 작업 중에 잉크젯 프린트헤드의 온도 변화를 실시간으로 보상함으로써 각 노즐(132)별로 토출 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지할 수 있으며, 이에 따라 인쇄 화질을 향상시킬 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예가 상세히 설명되었지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 이로부터 당업자에 의하여 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 히터 주위를 확대하여 도시한 평면도이다
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 본 단면도이다.
도 5는 일반적인 NTC 서미스터의 온도에 따른 전기적인 변화를 도시한 것이다.
도 6은 히터에 인가되는 전력 밀도에 따른 버블 크기의 변화를 도시한 것이다.
도 7a는 NTC 레지스터를 구비하지 않은 종래 잉크젯 프린트헤드에서, 히터 주위의 온도가 증가함에 따라 액적의 토출 속도 및 부피가 증가하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7b는 히터 주위의 온도가 일정한 경우, 히터에 인가되는 전력이 증가함에 따라 액적의 토출 속도 및 부피가 감소하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7c는 NTC 레지스터를 구비한 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드에서, 히터 주위의 온도가 증가하여도 액적의 토출 속도 및 부피가 일정하게 유지되는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 기판 111... 잉크피드홀
112... 절연층 114... 히터
116... 전극 118... 보호층
119... 캐비테이션 방지층 120... 챔버층
121... 접착층 122... 잉크챔버
124... 리스트릭터 130... 노즐층
132... 노즐 150... NTC 레지스터
160... 구동 트랜지스터

Claims (19)

  1. 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 히터;
    상기 히터에 전류를 인가하기 위한 전극; 및
    상기 히터와 일정 간격 이격되어 상기 전극에 연결되도록 형성되는 것으로, 음의 온도 저항 계수(NTC; negative temperature coefficient of resistance)를 가지는 레지스터(resistor);를 구비하며,
    상기 NTC 레지스터는, 상기 히터 주위의 온도 변화에 대응하여 저항이 변화함으로써, 상기 히터에 인가되는 전압을 조절하는 잉크젯 프린트헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 히터 주위의 온도 변화에 대응하여 저항이 변화함으로써 토출되는 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지시키는 잉크젯 프린트헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 히터 주위의 온도 상승에 의하여 저항이 감소함으로써 상기 히터에 인가되는 전압을 증가시키는 잉크젯 프린트헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 전극에 직렬로 연결되는 잉크젯 프린트헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 NTC 서미스터(thermister)인 잉크젯 프린트헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극에는 상기 히터를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(driving transistor)가 연결되는 잉크젯 프린트헤드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 구동 트랜지스터와 히터 사이에 위치하는 잉크젯 프린트헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터와 히터 사이의 거리는 1 ~ 200㎛ 인 잉크젯 프린트헤드.
  9. 기판;
    상기 기판 상에 형성되는 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되는 것으로, 잉크를 가열하여 버블을 발생시키는 복수의 히터;
    상기 히터들에 전류를 인가하기 위한 복수의 전극;
    상기 히터들 및 전극들을 덮도록 형성되는 보호층;
    상기 보호층 상에서 상기 전극들 각각에 연결되도록 형성되는 것으로, 음의 온도 저항 계수(NTC)를 가지는 레지스터;
    상기 보호층 상에 적층되는 것으로, 복수의 잉크챔버가 형성된 챔버층; 및
    상기 챔버층 상에 적층되는 것으로, 복수의 노즐이 형성된 노즐층;을 구비하며,
    상기 NTC 레지스터는, 상기 히터 주위의 온도 변화에 대응하여 저항이 변화함으로써, 상기 히터에 인가되는 전압을 조절하는 잉크젯 프린트헤드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 히터 주위의 온도 변화에 대응하여 저항이 변화함으로써 토출되는 액적의 속도 및 질량을 일정하게 유지시키는 잉크젯 프린트헤드.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 전극에 직렬로 연결되는 잉크젯 프린트헤드.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 보호층에 형성된 비아홀을 통하여 상기 전극에 직렬 연결되는 잉크젯 프린트헤드.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 전극에는 상기 히터를 구동하기 위한 구동 트랜지스터(driving transistor)가 연결되는 잉크젯 프린트헤드.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 구동 트랜지스터와 히터 사이에 위치하는 잉크젯 프린트헤드.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터와 히터 사이의 거리는 1 ~ 200㎛ 인 잉크젯 프린트헤드.
  16. 제 1 항에 기재된 잉크젯 프린트헤드를 구동하는 방법에 있어서,
    상기 히터에 제1 전압을 인가하여 액적을 토출시키는 단계;
    상기 히터 주위의 온도가 변화함에 따라 상기 NTC 레지스터의 저항이 변화하는 단계; 및
    상기 NTC 레지스터의 저항이 변화함에 따라, 상기 NTC 레지스터를 통하여 상기 히터에 제2 전압이 인가되는 단계;를 포함하여,
    상기 히터 주위의 온도 변화에 따라 토출 액적의 속도 및 질량이 일정하게 유지되는 잉크젯 프린트헤드의 구동방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 히터 주위의 온도 상승에 따라 상기 NTC 레지스터의 저항은 감소하고, 이러한 NTC 레지스터의 저항 감소에 따라 상기 히터에 상기 제1 전압보다 큰 제2 전압이 인가되는 잉크젯 프린트헤드의 구동방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 히터에 상기 제2 전압을 인가함에 따라 발생하는 버블의 크기는 상기 히터에 상기 제1 전압을 인가함에 따라 발생하는 버블의 크기보다 작은 잉크젯 프린트헤드의 구동방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 NTC 레지스터는 상기 전극에 직렬로 연결되는 잉크젯 프린트헤드의 구동방법.
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