KR19980702611A - 고해상 매트릭스 잉크 젯 장치 - Google Patents

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Abstract

명세서에서 설명된 본 발명의 특정 실시예들에서, 잉크 젯 시스템은 기판에 고해상의 화상을 만들기 위해 배치된 복수의 모듈러 잉크 젯 어레이를 구비한다. 일 실시예에서, 상기 잉크 젯 어레이(40)는 판의 한쪽 측면에 잉크 챔버(48)와 잉크 챔버로부터 잉크 챔버판의 대향하는 측면으로 끌어낸 오리피스 통로를 구비한 육각형 패턴을 제공하는 열(32-39)의 잉크 챔버판(47)에 형성되고, 잉크 챔버에 인접하게 장착된 압전 트랜스듀서는 잉크 챔버 각각에 인접한 작동 전극을 갖는다. 잉크 젯으로 잉크를 공급하기 위해 잉크 젯(40) 열 간의 잉크 챔버판내에서 연장된 잉크 공급 덕트(44,45)는 잉크 챔버판에 부착된 오리피스판에 의해 제공된 하나의 벽을 구비한다.

Description

고해상 매트릭스 잉크 젯 장치
이제까지, 종래 대부분의 잉크 젯 시스템은 기판상에 화상을 형성하기 위하여 잉크 젯 노즐의 선형 어레이가 기판에 대해 이동함에 따라 잉크 방울을 기판상에 분출하는 형태로 이루어져왔다. 현재 이용할 수 있는 기술에서, 선형 어레이의 노즐은 약 0.025 인치(0.7mm)이상 떨어져 위치할 수 있다. 예로서 피쉬벡(Fishbeck) 특허 제 4,864,328호에 설명된 바와 같이, 해상도를 더 높이기 위하여, 즉 잉크 젯의 선형 어레이 등으로 만들어진 잉크 젯 화상에서의 노즐 간격보다 화상선을 서로 더 가깝게 하기 위하여, 상기 어레이는 어레이를 포함하는 잉크 젯 헤드의 주사 운동 방향에 관하여 상대적으로 작은 각만큼 기울어진다. 예를 들어, 약 0.025 인치(0.7mm)의 간격으로 떨어져 있는 잉크 젯 노즐들의 선형 어레이가 주사 운동 방향에 대하여 약 7.5°정도 기울어져 있으면, 결과로서 생긴 잉크 젯 화상의 인접한 라인들은 약 0.0033 인치(0.08 mm) 간격으로 떨어져 있어, 주사 방향에 수직인 방향으로 인치 당 약 300 라인(mm 당 12 라인)의 해상도가 제공된다.
주사 운동 중에 잉크 방울이 분사되는 속도를 증가시키거나 주사 운동의 속도를 감소시켜 잉크 젯 헤드의 주사 운동 방향으로의 화상 해상도를 증가시킬 수 있다. 한편, 선형 잉크 젯 어레이를 사용하여 주사 방향에 수직인 방향에서의 더 높은 해상도를 제공하기 위해서는 상기 어레이의 주사 운동에 대하여 선형 어레이가 이루는 각을 감소시켜야 하지만, 약 7.5°보다 더 작은 각에서는 오리피스 어레이가 각도상의 위치를 결정하는데 있어서의 작은 에러도 심각한 문제가 된다. 최소 실용각은 약 2°이며, 이는 선형 어레이를 사용하여 인치 당 약 1200 라인(mm 당 48 라인)의 최대 가능 해상도를 제공한다.
선형 어레이에서 인접한 잉크 젯 간의 간격을 최소화하기 위하여 버(Burr) 특허 제5,455,615호 등에서는 선형 어레이의 인접한 잉크 젯들을 위한 압력 챔버들이 육각형의 압력 챔버 구조를 제공하기 위하여 잉크 젯으로부터 서로 다른 거리만큼 이격된 2개의 이웃한 열로 배치되도록 하였다. 이러한 구조는 잉크가 잉크 젯 어레이로부터 더 멀리 떨어져 있는 열에 있는 압력 챔버들 사이를 통과하는 잉크 덕트를 거쳐 잉크 젯 어레이와 더 가까운 열에 있는 압력 챔버들로 제공되는 것을 요구한다. 모든 압력 챔버에 동일한 길이의 잉크 덕트를 제공하기 위하여, 잉크 젯 어레이로부터 더 멀리 떨어져 있는 열의 압력 챔버들로 통하게 하는 잉크 덕트는 곡선부를 포함한다. 이것은 잉크 젯 헤드에 평행한 2개 이상의 인접한 잉크 젯 열이 설비되는 것을 막는다. 결론적으로, 잉크 젯 화상에서의 주사 방향에 수직인 방향으로 더 높은 해상도를 제공하기 위해서는 다른 잉크 젯 장치가 필요하게 된다.
만약 인치 당 1200 라인(mm 당 48 라인) 이상의 해상도를 제공하는 잉크 젯 시스템을 만들 수 있다면, 화상의 질이 개선될 수 있을 뿐 아니라 그 외의 여러 가지 장점이 있을 수 있다. 예를 들어, 고해상 시스템에 의해 공급되는 잉크 방울은 더 작기 때문에 잉크 방울들이 서로 더 가깝더라도 기판에 완전하게 수렴되는데 더 적은 양의 잉크가 소모되고, 잉크 방울은 대응하는 더 높은 빈도로 기판에 제공되기 때문에 더 많은 스루풋을 얻을 수 있다.
본 발명은 고해상 잉크 젯 시스템에 관한 것으로서, 특히, 매트릭스 잉크 젯 어레이를 사용하는 고해상 잉크 젯 장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적 및 장점은 첨부한 도면을 참조로 한 다음 설명으로 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크 젯의 매트릭스 어레이를 구비한 잉크 젯 헤드를 포함하는 잉크 젯의 대표적인 실시예의 배치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 2는 복수의 매트릭스 잉크 젯 모듈을 배치시킨 도 1의 잉크 젯 헤드를 도시한 개략적인 정면 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 매트릭스 잉크 젯 어레이의 대표적인 실시예의 배치를 도시한 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 취하여 화살표 방향으로 본 부분 단면도로서, 도 3에 도시된 펌핑실 판내의 펌핑실 및 잉크 공급 통로의 배치를 도시한 것이다.
따라서, 종래 기술의 단점을 극복한 고해상 잉크 젯 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 다른 목적은 상대적으로 적은 비용으로 편리하게 제조할 수 있는 있는 잉크 젯 어레이를 구비한 고해상 잉크 젯 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 또는 다른 목적은, 오리피스에서 분출되는 잉크 방울이 주사 방향에 수직인 방향으로 적어도 인치 당 1200 라인(mm 당 48 라인)만큼씩 이격된 화상선이 있는 인접한 기판 상에 화상을 제공하도록 매트릭스 형태로 이격되어 배치된 잉크 젯 어레이를 구비한 잉크 젯 헤드를 제공함으로써 이룰 수 있다. 바람직하게는, 잉크 젯 헤드의 소형화를 위하여, 매트릭스 가장자리에 있는 잉크젯을 제외한 잉크 젯 각각이 6개의 다른 잉크 젯으로 둘러싸이며 이들로부터 사실상 균일하게 이격되는 육각형 구조로 배치되어, 주사 운동에 수직인 방향에서 각 열의 인접한 잉크 젯 사이의 간격이 결과적인 화상의 원하는 라인 간격과 동일하게 주어진 인접한 잉크 젯 열을 제공하고, 매트릭스의 인접한 열에 있는 잉크 젯은 각 열내에 있는 잉크 젯 개수에 화상선 간격을 곱한 값의 역수인 거리의 정수배만큼 이격된다. 이러한 장치는 적절한 크기의 잉크 공급 통로를 위한 매트릭스 어레이의 인접행의 잉크 젯들 간의 접근을 용이하게 한다.
바람직하게도, 상술된 방법으로 배치된 잉크 젯 어레이는 오리피스 통로, 리필 통로, 펌핑 챔버가 형성되어 있는 펌핑 챔버판을 포함하고, 펌핑 챔버판 한쪽 측면에는 오리피스판을, 다른쪽 측면에는 펌핑 챔버에 인접하도록 배치된 작동 전극을 갖는 압전부재를 구비한다. 사진 평판 기술에 의해 처리될 수 있도록 실리콘 또는 탄소로 펌핑 챔버판을 형성하는 것이 바람직하다.
도 1내지 4에 개략적으로 도시된 본 발명의 전형적인 실시예에서, 잉크 젯 헤드(10)는 종이 등의 기판(13)에 인접한 왕복대(11)에 장착되어 화살표로 지시된 방향으로 왕복 운동한다. 기판(13)은 왕복대의 운동 방향에 수직으로 운동하는 플래튼(platen)(14)에 지지되고, 통상의 방법으로 주기적 또는 연속적으로 전진된다. 제어 시스템(17)부터의 선(16)의 신호에 따라 모터에 의해 구동되는 드라이브 스핀들(15)은 왕복대(11)의 운동 경로의 양끝단에서 스핀들(19) 주위를 지나는 벨트(18)로 왕복대(11)를 구동시킨다. 또한 제어 시스템(17)은 검정색, 노랑색, 자홍색, 청록색 등의 상이한 색깔의 잉크 방울을 기판(13)을 향하여 선택적으로 분출하도록 제어하기 위한 제어신호를 선(16)으로 보내고, 기판상에 화상을 만들기 위하여 통상의 방법으로 선(22)을 통하여 기판의 운동을 제어한다.
도 2에 잘 나타나 있는 것과 같이, 잉크 젯 헤드(10)는 상이한 색깔의 잉크를 각각 분출하도록 배치된 4개의 매트릭스 잉크 젯 어레이(23,24,25,26)를 포함하고, 상기 잉크들은 잉크 젯 헤드(10)내의 대응하는 인접 잉크 저장기(27,28,29,30)로부터 상기 매트릭스 잉크 젯 어레이로 공급된다. 설명된 실시예에서, 4개의 매트릭스 잉크 젯 어레이(23,24,25,26) 각각은 교대로 배치된 행이 각 행의 인접 젯 간의 거리의 반만큼 떨어져 있는 상태로 8개의 잉크 젯씩 8행으로 배치된 64개의 잉크 젯을 포함한다. 게다가, 매트릭스 어레이의 모든 잉크 젯 행은 다른 매트릭스들의 상응하는 행과 일렬로 정렬되어, 헤드(10)가 화살표(12) 방향으로 왕복운동을 할 때, 동일한 주사 기간 동안에 각 어레이의 상응하는 잉크 젯으로부터 분출되는 잉크 방울이 기판(13)상의 동일 화상의 픽셀로 제공될 수 있도록 한다.
도 3의 확대도에서, 매트릭스 잉크 젯 어레이(23)는 각 잉크 젯 오리피스를 위한 잉크 공급 장치를 보여주고 매트릭스 어레이의 잉크 젯들 간의 치수 관계를 나타내기 위하여 좀더 자세하게 도시되어 있다. 도 3에 도시된 전형적인 실시예에서, 매트릭스 어레이는 8개의 잉크 젯(40)을 각각 포함하는 8개의 평행한 열(32-39)을 포함하며 교대하는 행 내의 잉크 젯은 각 행의 인접한 잉크 젯들 간의 거리의 반만큼 변위되어 있다. 이것은 매트릭스 어레이의 끝단을 따라 있는 잉크 젯을 제외하고는 각각의 잉크 젯 주위를 둘러싼 6개의 잉크 젯을 구비한 6각형 잉크 젯 패턴을 제공한다. 잉크 젯 열들은 거리 A만큼 이격되고 인접열의 잉크 젯은 어레이의 운동 방향(12)으로 거리 B만큼 이격된다. 게다가, 각 열의 연속적인 잉크 젯(40)은 어레이의 운동 방향(12)에 수직인 방향으로 거리 C만큼 이격되고, 각 잉크 젯은 대향하는 벽부들 사이에 두께 D만큼의 육각형 윤곽을 가지며 잉크 젯의 인접 벽부 사이에는 사실상 균일한 간격 E를 갖는 육각형의 윤곽을 가진다.
인치 당 2400 라인(mm 당 96 라인)의 고해상도를 갖는 잉크 젯 화상을 만들도록 설계된 매트릭스 잉크 젯 어레이의 전형적인 실시예에는, 다음의 치수들이 사용될 수 있다:
치수
A 0.016667 인치 (0.0423 mm)
B 0.028868 인치 (0.0733 mm)
C 0.00041667 인치 (10.6 ㎛)
D 0.0283 인치 (0.0719 mm)
E 0.005 인치 (0.013 mm)
표 1에 나타낸 치수를 갖는 도 3에 도시된 바와 같은 64개의 잉크 젯을 갖는 잉크 젯 매트릭스 어레이는 길이 약 0.45인치(11.75mm), 폭 약 0.15인치(3.8mm), 두께 약 0.35인치(8.9mm)로, 소형의 상당한 경량의 잉크 젯 장치를 제공한다. 이 장치를 사용하면, 헤드의 맨 앞의 4개를 기판에 걸쳐 각각 주사한 후 기판이 0.00333인치(0.0846mm)의 거리만큼 나아가고, 그 후에 앞선 주사시에 최종 잉크 젯 열(39)에 의해 형성된 마지막 라인에 직접적으로 인접하여 다음 주사시에 최초의 잉크 젯 열(32)에 의해 형성된 제1라인을 두기 위해 0.133인치(3.39㎜) 나아가고, 이와 동일한 처리는 완전한 화상이 기판(13)에 형성될 때까지 반복된다.
상기 표 1에 보여진 치수를 갖는 잉크 젯 매트릭스 어레이에서, 잉크 젯 헤드의 상응하는 저장기로부터 각 잉크 젯(40)으로의 잉크 공급은 상기 어레이의 상하로 연장시킨 2개의 공급 덕트(42,43)에 의해 편리하게 이루어질 수 있으며, 그 각각은, 도 3에는 부분적으로 도시되고 도 4의 확대 단면도에는 자세하게 도시된 바와 같이 인접한 잉크 젯 간에 각각 수직으로 연장된 브랜치(44,45)를 갖는다. 잉크 젯(40) 매트릭스 어레이 각각은 잉크 공급 덕트(44,45)가 한쪽 표면으로부터 내부로 연장되어 있는 공통 잉크 챔버판(47)에 형성되고, 잉크 펌핑 챔버(48) 어레이를 제공하기 위해 맞은쪽 표면에 얇은 육각형 또는 원형 리세스들이 형성되고, 그 각각은 오리피스 통로(49)를 거쳐 덕트(44,45)가 형성되어 있는 상기 면과 통해 있다.
오리피스 판(50)은 덕트들(44,45)이 형성되어 있는 잉크 챔버판(47)의 표면에 접착에 의해 고정되어 잉크 덕트의 한 벽부를 형성하며, 각 오리피스 통로(49)의 끝단에서 오리피스판(50)은 오리피스(51)를 갖고, 이 구멍을 통하여 잉크 방울이 선택적으로 분출된다. 상기 덕트(44,45)는, 예를 들어, 0.015×0.015인치(0.38×0.38mm)인 단면 치수를 가질 수 있으며 이는 최대 방울 분출 속도를 모든 잉크 젯(40)에 일정량의 잉크 흐름을 보장하기에 충분하다. 도 3에 잘 나타나 있는 바와 같이, 각각의 덕트(44,45)는 리필 인덕터(refill inducters)(52)와, 방울(21)을 분출한 후 각 펌핑실에 잉크를 공급하기 위해 거치는 펌핑실(48)로 유도하는 대응하는 통로(53)를 거쳐 인접한 펌핑실에 연결된다. 도시된 실시예에서, 각각의 덕트(44,45)는 대응하는 통로를 통해 모든 열(32-39)의 인접한 잉크 젯으로 잉크를 공급하므로 각 펌핑실(48)이 인접한 양 덕트(44,45)로부터 잉크를 받는다.
예를 들어 두께가 약 0.02인치(0.51mm)인 잉크 챔버판(47)은 실리콘으로 만들어지는 것이 바람직하며, 덕트, 챔버, 그 내부의 통로는 종래의 사진 평판 기술로 형성할 수 있다. 대안으로, 상기 챔버판(47)은 본 명세서에 참고자료로 포함되는 모이니한(Moynihan) 등의 미합중국 출원 제 08/406,297(1995. 3. 17.)호에 기재된 방식으로 형성된 덕트, 챔버 및 통로를 갖는 탄소판일 수 있다. 오리피스 판(50)은 상술된 미합중국 출원 제 08/406,297호에 기재된 방식으로 만들어지고 상기 출원에 기재된 방식으로 잉크 챔버 판에 부착될 수 있다.
잉크 방울(21)을 선택적으로 분출하기 위해, 잉크 펌핑 챔버(48)가 형성된 상기 판(47)의 측면은 압전층(piezoeletric layer)(54)으로 덮혀 있다. 상기 펌핑 챔버(48)에 대향하는 위치에 작동 전극 어레이가 형성되어 있으며 상기 작동 전극이 선택적으로 활성화되면 압전층(53)의 인접부로 하여금 대응 챔버(48)에 대해 통상의 방식으로 휘어지도록 하여, 대응하는 오리피스(51)를 통해 잉크 방울이 분출되도록 한다.
본 발명의 상술된 실시예에서는, 8개의 잉크 젯의 8개의 열을 포함하는 매트릭스를 사용하며 인접하는 열간의 간격은 매번의 주사시에 각 열에 의해 생성된 화상부 폭의 다섯배로 하여, 각 주사동안 어레이가 지나간 화상 영역을 완벽하게 채우기 위해서는 잉크 젯 어레이의 5번의 주사가 요구된다. 원한다면, 표 1에 보여진 것과 동일한 잉크 젯 간격을 갖는 8개의 열 각각에 20개의 잉크 젯을 포함하고 약 1.16인치(30㎜) 전체 길이를 제공하는 매트릭스 어레이를 사용할 수도 있다. 이 경우에는, 각 주사시에 헤드가 지나가는 기판 영역을 채우기 위해서는 단지 2번의 주사만이 필요하고, 기판은 1차 주사 후에 0.00833인치(0.021㎜)만큼 전진하며, 2차 주사 후에는 0.133인치(0.846㎜)만큼 전진한다. 이와 같은 장치에 있어서, 화상의 완성은 좀 더 빠르게 이루어지므로 스루풋이 높아진다. 또한, 어레이에서 잉크 젯 열의 수는 더욱 증가될 수 있으며, 이는 한 페이지 모두를 인쇄하는데 필요한 전체 주사 회수를 그에 대응하여 감소시킨다. 그러나, 잉크 젯 열의 수가 증가하면, 잉크 덕트(44,45)는 잉크 젯 전체에 잉크를 공급하기에 충부한 용량을 가져야만 한다.
원한다면, 주사 방향에 수직인 방향으로의 각 열에서 인접한 잉크 젯 간의 간격, 즉 도 3에서의 치수 C를 증가시켜 저해상도의 화상을 제공할 수 있다. 예를 들어 치수 C를 인치 당 1200 라인(㎜ 당 48 라인)인 해상도를 제공하도록 0.000833인치(21.2㎛)로 2배로 증가시키거나, 인치 당 1800 라인(㎜ 당 72 라인)인 해상도를 제공하도록 0.000625인치(15.9㎛)로 반만큼 증가시킬 수 있다. 각각의 경우에, 각 열의 잉크 젯 수와 헤드가 지나간 화상 부분을 완성하기 위한 주사회수는 적절히 조정되어야 한다.
예를 들면, 또 다른 실시예에 있어서, 각 열에 16개의 잉크 젯을 갖는 16개의 잉크 젯 열을 포함하는 매트릭스 어레이는 상술된 것과 동일한 육각형 구조와 표 1에 보여진 것과 동일한 치수 A, B, D, E를 가지며 0.00054인치(0.0132㎜)인 치수 C를 갖도록 제공될 수 있으며, 이에 따라 약 0.94인치(23.5㎜)×0.3인치(7.6㎜)의 전체 치수를 갖는 어레이를 제공한다.
이 실시예에서는, 인치 당 1920 라인(㎜ 당 79 라인)인 해상도가 얻어지며, 첫 번째 주사 후, 기판은 0.00834인치(0.212㎜) 전진하며 헤드가 지나간 기판 부분을 완성하기 위해 다시 주사되며, 그 후에 기판의 또 다른 부분을 커버하기 시작하도록 0.133인치(0.846㎜) 전진한다. 다른 실시예에서, 표 1에 주어진 다른 치수는 더 작은 전체 크기 및 중량을 갖는 어레이를 제공하기 위해 줄일 수 있지만, 잉크 챔버(48)는 소정의 속도로 소정의 크기의 잉크 방울을 분출시키기에 충분히 커야하고, 잉크 공급 덕트는 최고의 방울 분출 속도에서 모든 잉크 젯에 잉크를 지속적으로 공급할 수 있도록 충분히 커야 한다.
상술한 타입의 매트릭스 잉크 젯 어레이는 주사 방향에 수직인 방향으로의 고해상도의 화상을 저렴한 비용으로 편리하고 고효율적인 방법으로 제공하며 최소의 공간 및 무게만을 필요로 한다. 이에 상응하는 고해상을 주사 방향(12)에서 제공하기 위하여, 각 잉크 챔버(48)에 인접한 압전층(53)의 선택적인 작동은, 잉크 젯 헤드의 주사 속도를 감안할 때 라인 대 라인 간격과 사실상 동일한 간격으로 화상의 각 라인을 따라 잉크 방울을 인가할 수 있는 속도로 행해져햐 한다. 따라서, 예를 들어, 주사 방향으로 인치 당 2400 방울(㎜ 당 96 방울)의 해상도를 제공하기 위해서는, 잉크 젯 헤드(10)가 초 당 20 인치(초 당 508㎜)의 속도로 주사하면, 잉크 젯 헤드는 각 잉크 젯을 통하여 대략 48 ㎑의 속도로 방울을 분출할 수 있어야 하며, 인치 당 1200 방울(㎜ 당 48 방울)의 해상도를 위해서는 동일한 주사 속도에서의 방울 분출 속도는 약 24 ㎑이어야 한다. 더 빠른 속도의 헤드 주사를 위해서는 그에 맞게 더 빠른 속도로 방울을 분출할 것이 요구된다. 그와 같은 고속의 방울 분출 속도는 본 명세서의 참고자료로 포함되는 1994년 7월 20일에 제출된 호이싱톤 미국 특허 출원 번호 제 08/277,101 호 등에 기술된 방식으로 달성될 수 있다.
이 같은 고해상 잉크 젯 시스템에서는, 잉크 젯 헤드에 의해 공급된 잉크 방울은 기판상에 서로 더욱 가깝게 위치되고, 따라서 저해상 시스템에서 기판상에 서로 더 멀리 떨어져 있는 방울보다 더 작아야 한다. 예를 들어, 인치 당 300 라인(㎜ 당 12 라인)인 통상의 해상도와 인치 당 300 도트(㎜ 당 12 도트)의 주사 방향으로의 대응하는 해상도에서는, 각 방울은 약 95 피코리터의 부피와 약 57㎛의 방울 직경을 가지며 전체 범위에 걸쳐 약 13㎛의 잉크막 두께를 제공한다. 인치 당 600 도트(㎜ 당 24 도트)의 해상도에서는, 잉크 방울은 약 25 피코리터의 부피와 약 36㎛의 직경을 가지며 전체 범위에 걸쳐 대략 13㎛ 두께의 막을 형성한다. 인치 당 1200 도트(㎜ 당 48 도트)의 해상도에서는, 잉크 방울이 약 4 피코리터의 부피와 약 20㎛의 직경을 가지며 전체 범위에 걸쳐 약 10㎛의 막 두께를 형성하는 반면에, 인치 당 2400 도트(㎜ 당 96 도트)의 해상도에서는, 잉크 방울이 약 0.5 피코리터의 부피와 약 10㎛의 직경을 가지며 기판에 전체 범위에 걸쳐 약 4㎛ 두께의 막을 형성한다.
고해상 인쇄에서의 잉크막 두께가 감소되는 결과, 인치 당 300 도트(㎜ 당 12 도트)로 1000쪽의 문서를 인쇄하는데 필요한 잉크량 또는 인치 당 600 도트(㎜ 당 24 도트)로 950쪽의 문서를 인쇄하는데 필요한 잉크량으로 약 3000쪽의 문서를 인쇄할 수 있다. 그러나, 더 얇은 잉크막 때문에, 양질의 화상을 위해서는 잉크내에 더욱 높은 염료 장전이 요구된다. 예를 들어, 인치 당 2400 도트(㎜ 당 96 도트) 인쇄에는 인치 당 300 도트(㎜ 당 12 도트) 인쇄와 인치 당 600 도트(㎜ 당 24 도트) 인쇄에서 보다는 2배의 염료 또는 색소 농도가 요구된다. 또한, 직경 10 ㎛인 잉크 방울을 생성하기 위해서는, 각 잉크 젯 오리피스의 직경이 약 10 ㎛이어야 하고, 펌핑 챔버(48)의 폭은 약 0.001인치(0.025㎜)이어야 하며, 펌핑 챔버 직경은 약 0.020 인치(0.5㎜), 압전층(53)의 두께는 약 0.005인치(0.127㎜)이어야 한다. 방울 크기가 20㎛이며 인치 당 1200 라인(㎜ 당 48 라인)을 인쇄하도록 되어 있는 잉크 젯 어레이에 있어서는, 오리피스(51)의 직경이 약 20㎛이어야 하고, 펌핑 챔버는 약 0.0021 인치(0.053㎜)의 폭과 약 0.042 인치(1.07㎜)의 직경을 가져야 하며, 압전층(53)의 두께는 약 0.01 인치(0.254㎜)이어야 한다.
상술한 바와 대조를 이루어, 잉크 방울의 지름이 20㎛ 또는 10㎛가 되는 선형 잉크 젯 어레이를 설계하려 한다면, 0.006 인치(.15㎜)에서 0.028인치(0.71㎜)까지의 치수를 갖는 챔버로부터 잉크 방울을 분출시킬 수 있도록 0.0017 인치(43㎛)의 두께를 가지는 압전 부재를 제공하거나, 0.012 인치(0.3㎜)에서 0.083인치(2.1㎜)까지의 치수를 갖는 챔버로부터 잉크 방울을 분출시킬 수 있도록 0.0035 인치(86㎛)의 두께를 가지는 압전 부재를 제공하는 것이 필요하다. 현재의 압전 조립 기술로는, 원하는 속도와 속력으로 상기 챔버들로부터 잉크 방울을 분출시키기에 충분할 정도록 강한 압전 부재를 생산하는 것은 불가능한 반면에, 잉크 젯 매트릭스 어레이 압전 부재에 관해 앞서 설명한 치수를 가지는 압전 부재는 원하는 속도와 속력으로 잉크 방울을 분출하도록 만들 수 있다.
지금까지 설명한 타입의 고해상 잉크 젯 시스템에서는 오리피스 직경과 방울 크기가 더 작아야하기 때문에, 부가적인 조작이 필요할 수 있다. 예를 들면, 저 해상 시스템에서는 직경이 8내지 9 ㎛인 입자를 여과하면 되는 것과 달리, 직경이 1.5㎛에서 3㎛인 입자를 제거하도록 좀 더 미세한 여과작업이 필요할 수 있다. 또한, 고해상 시스템에서의 작은 부피를 갖는 잉크 방울은 분출 후 더욱 빠르게 냉각되기 때문에, 잉크 젯 헤드와 기판 사이의 영역의 주변 온도 조건은 잉크 방울이 기판에 도달하기 전에 굳지 않을 것을 보장하도록 주의해야 한다. 또한, 작은 방울 부피가 작을수록 잉크 젯 헤드와 기판 사이의 영역에서의 공기 저항에 의해 방울 속도가 크게 감속되기 때문에, 방울이 기판상의 화상의 적절한 위치에 도달하도록 방울 분출 타이밍을 조정하는 것이 필요할 수 있다.
지금까지 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 이것에 있어서 많은 수정예와 변형예가 기술적으로 숙련된 사람에게는 쉽게 일어날 수 있다. 따라서, 이러한 모든 변형예와 수정예는 본 발명의 의도된 범위 내에 포함된다.

Claims (18)

  1. 잉크 젯 헤드로부터 분출된 잉크 방울을 받는 기판을 지지하기 위한 기판 지지대와;
    잉크 젯 헤드와;
    상기 잉크 젯 헤드와 기판 간의 주사 운동을 제공하는 구동 수단과;
    주사 운동 방향과 사실상 평행하게 연장된 인접한 평행 잉크 젯 열을 포함하는 매트릭스 형태로 상기 잉크 젯 헤드내에 배치되는 잉크 젯 어레이와;
    잉크 챔버측과 오리피스측을 갖고 잉크 챔버측상에 잉크 챔버 어레이가 형성되는 상기 잉크 젯 헤드의 잉크 챔버 판과;
    상기 잉크 챔버 판을 거쳐 연장되며, 그 각각이 상기 잉크 챔버 중 하나로부터 상기 잉크 챔버 판의 오리피스측으로 통하는 복수의 오리피스 통로와;
    상기 잉크 챔버 판의 상기 오리피스측에 부착되고, 상기 오리피스 통로 중 하나와 각각 통하는 오리피스 어레이를 포함하는 오리피스 판과;
    상기 잉크 젯 챔버 판 내를 가로질러, 인접하고 평행한 잉크 젯으로 연장된 복수의 잉크 공급 덕트와;
    상기 잉크 챔버 각각을 상기 잉크 덕트 중 적어도 하나에 연결하는 복수의 잉크 통로와;
    상기 잉크 챔버 판의 상기 잉크 챔버측에 부착되며, 상기 잉크 챔버 판에서의 상기 잉크 챔버의 위치에 대응하는 위치에 배치된 작동 전극 어레이를 구비한 압전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상 잉크 젯 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어레이의 상기 잉크 젯들은 육각형 구조로 배열된 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 열내의 잉크 젯들은 주사 운동 방향에 수직인 방향으로 상기 잉크 젯 시스템에 의해 제공된 화상의 라인 간격과 동일한 거리 만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    잉크 젯들의 인접한 열 간의 간격은 각 열내에서 상기 주사 방향과 수직인 방향으로 인접한 잉크 젯 간의 간격에, 각 열 내에 있는 잉크 젯의 개수를 곱한 값의 정수배인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    잉크 젯 헤드의 주사 운동 방향에 수직인 방향에 있는 인접 잉크 젯들의 간격은 0.000833 인치(21.2㎛)이하인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전부재는 두께가 약 0.01인치(0.25mm) 이하인 압전층이며, 상기 잉크 챔버 판의 각각의 잉크 챔버는 최대치수가 약 0.05인치(1.25mm) 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크 챔버 판은 사진 평판 기술로 처리될 수 있는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 판이 실리콘으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 판이 탄소로 되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    잉크 젯으로부터 잉크 방울의 선택적인 분사를 적어도 24kHz의 속도로 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    각 열 내의 잉크 젯은 인쇄 화상에서 적어도 인치 당 1200 라인(mm 당 48 라인)의 최소해상도를 제공하도록 이격되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    복수의 매트릭스 잉크 젯 어레이와 상이한 색깔의 잉크를 상기 각 어레이에 공급하기 위한 복수의 잉크 저장기를 상기 잉크 젯 헤드에 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    각 잉크 챔버의 주변 모양이 육각형인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    각 잉크실의 주변 모양이 원형인 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크 젯 어레이는 적어도 8개의 잉크 젯을 포함하는 열을 적어도 8개 포함하고,
    각 열 내의 상기 잉크 젯들은 인접한 열의 상기 잉크 젯들로부터 주사 방향으로 각 열 내에서 인접한 잉크 젯들 간의 간격의 약 반만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 시스템.
  16. 잉크 챔버측과 오리피스측을 구비한 잉크 챔버 판과;
    상기 잉크 챔버 판의 상기 잉크 챔버측에 형성되며 행과 열로 배치된 잉크 챔버 어레이와;
    상기 잉크 챔버 판을 거쳐 연장되며, 그 각각은 상기 잉크 챔버 중 하나로부터 상기 잉크 챔버 판의 상기 오리피스측으로 통하는 복수의 오리피스 통로와;
    상기 잉크 챔버 판에 형성되며, 그 각각은 잉크 젯의 인접 열 간에 연장되며, 대응하는 잉크 통로에 의해 적어도 2개의 잉크 챔버에 연결되는 복수의 잉크 공급 덕트와;
    상기 잉크 챔버 각각을 상기 잉크 공급 덕트 중 적어도 하나에 연결시키는 복수의 잉크 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 헤드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 잉크 공급 덕트는 상기 잉크 챔버 판의 오리피스측에 형성되고,
    상기 잉크 공급 덕트의 한 벽부를 형성하도록 상기 잉크 챔버 판의 오리피스측에 부착되며, 그 각각이 상기 오리피스 통로 중 하나와 통해 있는 오리피스 어레이들을 구비한 오리피스 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 헤드.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 챔버 판의 상기 잉크 챔버측에 부착되며 상기 챔버 판에서의 상기 잉크 챔버의 위치에 대응하는 위치에 배치된 작동 전극 어레이를 구비하는 압전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 젯 헤드.
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