KR19980047585A - 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터에 있어서 챔버에 저장된 잉크가 노즐을 통하여 분사되기 전에 노즐에서 열을 가하여 잉크의 성분들이 화학적으로 반응하도록 하여 원하는 톤으로 만들어 분사함으로써 연속 톤을 인쇄할 수 있도록 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로, 염료와 현상제로 구성되는 잉크를 저장하는 챔버와, 잉크를 분사하는 노즐을 포함하여 구성되어 연속톤을 인쇄할 수 있는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 열을 발생할 수 있는 발열부를 노즐에 설치하고 발열부에 의하여 발생된 열이 노즐의 내부에 존재하는 잉크에 전달되도록 하여 노즐의 내부에 존재하는 잉크의 염료와 현상제가 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 일정한 톤을 갖는 것을 특징으로 하여, 연속톤을 충실하게 재현하면서도 제작이 용이하고 유지가 편리한 잉크젯 프린터 헤드를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

연속 톤 잉크젯 프린터 헤드

본 발명은 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린터에 있어서 챔버에 저장된 잉크가 노즐을 통하여 분사되기 전에 노즐에서 열을 가하여 잉크의 성분들이 화학적으로 반응하도록 하여 원하는 톤으로 만들어 분사함으로써 연속톤을 인쇄할 수 있도록 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.

일반적으로, 잉크젯 프린터 헤드는 버블방식과 압전방식으로 구동된다. 도 1은 버블방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 버블방식은 프린터 헤드의 가열에 의한 버블에 의하여 챔버내에 저장된 잉크를 분사시키는 방식으로 프린터 헤드의 가열소자(15)가 발열하게 되면 프린터 헤드의 챔버(13)의 부피가 팽창하여 챔버에 저장된 잉크(14)는 챔버 중앙의 노즐(12)을 통하여 잉크방울(11)로 외부의 용지에 분사된다. 또한 도 2는 압전방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 압전방식은 피에조와 같은 압전체의 진동모드를 이용하여 잉크를 분사시키는 방식으로써 프린터 헤드를 분사시키는 압전체(25)에 가해지는 전기적 신호가 가해질 때 발생하는 진동에 따라 프린터 헤드 챔버(23)의 부피가 변화하게 되는 힘을 이용하여 챔버(23)내의 잉크(24)가 노즐(22)을 통하여 잉크방울(21)로 외부의 용지에 분사된다.

본 발명은 이와 같이 구동되는 잉크젯 프린터 헤드가 연속톤을 발생할 수 있도록 하는 것으로, 연속톤을 발생하기 위하여 종래에는 잉크 방울의 크기를 조절하는 방법, 색조가 다른 다수의 잉크 카트리지를 사용하는 방법, 하프토닝 방법, 잉크에 용매(vehicle)를 섞어 색조를 조절하는 방법 등이 사용되었다.

도 3은 잉크에 용매(vehicle)를 섞어 색조를 조절하는 잉크젯 프린터 헤드의 구성도로서 이는 미국 특허 4,494,128에 개시되어 있다. 도 3에서 도시한 바와 같이 잉크를 저장하는 챔버(33)에 두 개의 모세관(34, 38)이 연결되어 있고 각각의 모세관을 통해 잉크와 용매(vehicle)가 흘러나온다. 또한 각각의 모세관에는 흐름을 제어하기 위하여 히터(345, 37)가 하나씩 설치되어 있다. 따라서 하나의 점을 인쇄하고자 하는 경우 그 점의 톤 데이터에 따라 잉크와 용매의 혼합비가 결정되고 이 혼합비에 의하여 잉크와 용매가 공급되는 모세관의 히터가 작동한다. 작동한 히터는 모세관내 버블을 형성하고 버블에 의해 모세관을 통한 유체의 흐름은 정지한다. 이렇게 톤을 조정한 잉크방울(31)을 사용하여 그레이 스케일 프린팅을 하게 된다.

그러나 잉크에 용매(vehicle)를 섞어 색조를 조절하는 방법에 있어서, 잉크에 압력을 가하는 구조 외에 추가적으로 한 개의 모세관과 두 개의 히터가 필요하므로 구조가 복잡하게 되고 복잡한 구조로 인하여 제작 밀 유지가 상대적으로 어려운 문제점이 있다.

또한 잉크젯 프린터에서 하프토닝 방법으로 그래픽을 인쇄할 경우에는 높은 해상도를 필요로 하나 고해상도를 얻기 위한 노즐의 제작에 곤란함이 있으며 일반 용지에서는 번짐으로 인하여 고해상도를 얻는데 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 잉크에 열을 가여 잉크의 성분들이 화학적으로 반응하도록 하여 잉크의 색조를 변화시켜 원하는 톤으로 만들어 분사함으로써 연속 톤을 인쇄할 수 있도록 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구체적인 수단은, 염료와 현상제로 구성되는 잉크를 저장하는 챔버와, 잉크를 분사하는 노즐을 포함하여 구성되어 연속톤을 인쇄할 수 있는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 있어서, 열을 발생할 수 있는 발열수단을 노즐에 설치하고 발열수단에 의하여 발생된 열이 노즐의 내부에 존재하는 잉크에 전달되도록 하여 노즐의 내부에 존재하는 잉크의 염료와 현상제가 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 일정한 톤을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 버블 방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도

도 2는 압전 방식의 잉크젯 프린터 헤드의 구성도

도 3은 잉크에 용매를 섞어 색조를 조절하는 잉크젯 프린터 헤드의 구성도

도 4는 본 발명에 따른 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 단면도

도 5는 노즐 내부에 열이 가해지기전의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도

도 6은 노즐의 내부에 열이 가해진 후의 잉크의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

41 : 잉크방울

42 : 노즐플레이트

43 : 전기저항선

44 : 외면

45 : 노즐

이하 본 발명에 따른 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명에 따른 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 단면도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드는 챔버에 저장된 잉크를 분사하는 노즐(45)과, 노즐(45)과 챔버의 사이에서 노즐(45)이 챔버에 연결되도록 하는 노즐 플레이트(42)와, 노즐(45)의 주위에 설치되어 열을 발생하여 노즐 내부에 있는 잉크에 열을 가할 수 있는 발열부(43)로 구성되어 있다.

노즐 플레이트(42)는 노즐(45)의 양쪽으로 연결되어 있고 또한 이 노즐 플레이트(42)를 통하여 노즐(45)과 잉크를 저장하는 챔버가 연결되며, 양 노즐 플레이트(42)의 사이에 노즐(45)을 통하여 챔버에 저장되어 있는 잉크가 잉크방울(41)로 외부의 용지에 분사된다. 노즐(45) 주위에는 열을 발생하는 발열부(43)가 설치되고 이 발열부(43)에는 파워를 인가하는 전원이 연결되어 전원으로부터 발열부(43)에 파워가 인가되면 발열부(43)에서 열이 발생하고 발생된 열은 노즐의 내부에 존재하는 잉크로 전달된다. 발열부(43)와 전원의 사이에는 발열부(43)에 인가되는 파워를 온 오프하는 제어부를 구비하고 있다.

발열부(43)의 크기는 발열부(43)에 의하여 가열된 노즐 내부의 잉크가 버블 또는 압전소자의 진동에 의한 한 번의 분사작용으로 모두 욉주의 용지에 분사되도록 그 크기를 조절한다. 즉, 발열부(43)에 의하여 발생한 열이 전달되는 노즐(45) 내부의 잉크의 양이 버블 또는 압전소자의 진동에 의하여 한 번의 분사작용으로 외부의 용지에 분사되는 잉크방울(41)의 부피보다 적도록 발열부(43)의 크기를 조정하여 노즐(45)의 주위에 설치한다. 또한 발열부(43)에 의하여 가열된 잉크가 버블 또는 압전소자의 진동에 의한 한 번의 분사작용으로 외부의 용지에 모두 분사되도록 하기 위하여 발열부를 노즐의 외면(44)에 가깝게 설치하여 발열부에서 발생한 열을 전달받는 잉크가 노즐의 외면(44)에 가까이 있도록 한다.

발열부(43)는 통상 전기저항선으로 구성되고 이 전기저항선에 전류를 공급할 수 있는 전류원을 전원으로 연결하며 전류원과 전기저항선의 사이에서 전기저항선에 인가되는 전류를 제어하는 제어부는 스위치를 포함하여 이 스위치의 온 오프에 따라 전류원으로부터 전기저항선에 인가되는 전류를 단속하도록 한다.

본 발명에 따른 연속 톤 잉크젯 프린터에서 사용되는 잉크는 무색상태의 염료(leuco dye)와 현상제(developer)를 콜로이드 상태로 분산시켜 만들거나 콜로이드 상태의 무색염료(leuco dye)와 액체상태의 현상제(developer)를 혼합하여 만든다. 이러한 잉크가 챔버내에 저장되어 있다가 노즐의 내부에서 전기저항선에 의하여 발생된 열이 전달되면 전달된 열에 의하여 염료와 현상제가 녹아서 반응을 일으킴으로써 잉크가 일정한 톤을 갖게 된다. 또한 잉크의 염료와 현상제는 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 다양한 톤을 가질 수 있으므로 연속톤을 인쇄할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 실시예의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다.

도 5는 노즐 내부의 잉크가 반응하기전의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 노즐 내부의 잉크는 무색의 염료(57)와 현상제(56)가 혼합되어 있다. 또한 노즐(55)의 외면(54)에 가까운 부분에 전기저항선(53)이 설치되어 있고 전기저항선(53)에는 전원이 인가되지 않은 상태이다.

도 6은 노즐의 내부에 열이 가해진 후 잉크의 염료와 현상제의 분포를 나타내는 상태도로서, 여기에서 도시한 바와 같이 전원이 스위치를 통하여 전기저항선(63)에 인가되면 전기저항선(63)이 발열하게 되고 전기저항선(63)에서 발생한 열이 노즐(65) 내부의 잉크에 전달된다. 열을 받은 잉크의 염료와 현상제가 받은 열에 비례하여 반응함으로써 무색이었던 염료는 색조를 띠는 염료(68)가 된다. 노즐 내부에 있는 잉크라 하더라도 전기저항선(63)의 열을 받을 수 없는 영역에 있는 잉크는 염료(67)와 현상제(66)가 화학반응을 일으키지 않고 그대로 무색의 상태를 유지한다.

이렇게 일정한 색조를 띤 잉크(68)는 버블 또는 압전체의 진동에 의하여 잉크방울(61)로 용지에 분사된다. 열에 의하여 화학반응을 일으켜 일정한 색조를 띤 잉크(68)가 한 번의 분사에 의하여 모두 분사되지 않으면 다음 번의 분사될 잉크와 섞이게 되어 다음 번의 인쇄할 점의 톤을 자유롭게 조절할 수 없게 된다. 따라서 전기저항선(63)에 의하여 열이 전달될 수 있는 영역의 잉크의 양이 한 번의 분사에 의하여 분사되는 잉크방울(61)의 크기보다 작다. 또한 전기저항선(63)이 노즐(65)의 외면(64)에 가까이 설치되어 있어 이 전기저항선(63)에서 발생하는 열을 전달받아 화학반응을 일으키는 잉크의 영역도 노즐의 외면(64)에 가까운 곳에 존재하므로 한 번의 분사에 의하여 화학반응을 일으킨 잉크가 모두 하나의 잉크방울(61)에 포함되어 분사된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 잉크를 원하는 톤으로 만든 후 분사함으로써, 연속 톤을 충실하게 재현하면서도 제작이 용이하고 유지가 편리한 잉크젯 프린터 헤드를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 염료와 현상제로 구성되는 잉크를 저장하는 챔버와,

   상기 잉크를 분사하는 노즐을 포함하여 구성되어 연속톤을 인쇄할 수 있는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,

   열을 발생할 수 있는 발열수단을 상기 노즐에 설치하고 상기 발열수단에 의하여 발생된 열이 상기 노즐의 내부에 존재하는 잉크에 전달되도록 하여 노즐의 내부에 존재하는 잉크의 염료와 현상제가 전달된 열량에 비례하여 화학적으로 반응함으로써 일정한 톤을 갖는 것을 특징으로 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드.
2. 제 1 항에 있어서 상기 발열 수단은,

   전기저항선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드.
3. 제 1 항에 있어서 상기 발열 수단은,

   상기 발열수단에 의하여 가열된 잉크의 양이 노즐을 통하여 외부에 분사되는 잉크의 양이 적도록 노즐의 주위에 설치되는 것을 특징으로 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드.
4. 제 1 항에 있어서 상기 발열 수단은,

   상기 발열수단에 의하여 가열된 잉크가 노즐을 통하여 외부로 모두 분사되도록 노즐의 외면에 가깝게 설치되는 것을 특징으로 하는 연속 톤 잉크젯 프린터 헤드.