KR19990010250U - 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치 - Google Patents

Abstract

연속계조를 구현하기 위한 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치에 관한 것으로서, 기판상에 수직으로 일정간격을 갖고 형성되는 복수개의 격벽과, 격벽 사이에 형성되는 쳄버내에 존재하는 잉크와, 격벽 상측에 형성되는 고정 노즐판과, 고정 노즐판 상부에 형성되어 노즐 변조신호에 따라 잉크 분사량을 조절하는 변조 노즐판과, 전압의 변화에 따라 노즐 변조신호를 출력하는 전압 공급부를 포함하여 구성되므로, 전압 공급부의 전압의 변화에 의해 노즐의 크기가 변화되어 분사되는 잉크량이 조절되므로 연속 계조를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 노즐판 상부에 변조 노즐판을 부착하여 구현하므로 프린터 헤드를 용이하게 재설계할 수 있다.

Description

잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치

본 고안은 프린터에 관한 것으로서, 특히 분사되는 잉크량을 조절하기 위한 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 편리하고 값싸게 칼라 출력물을 원하는 사용자들에 의해 잉크젯 프린터는 널리 이용되고 있다.

잉크젯 프린터는 크게 압전식과 열방식으로 구분되는데, 압전식 잉크젯 프린터는 압전소자를 부착하여 전기를 가함에 따라 압전소자의 부피가 변화하면서 잉크를 분사하는 방법이다.

그리고, 열방식 잉크젯 프린터는 발열 저항기에 의해 잉크를 가열하여 순간적으로 고온/고압의 기포를 형성하므로 부피가 팽창하면서 잉크가 분사되는 방법이다.

이와같은 열방식 잉크젯 프린터는 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10)에 수직으로 형성된 격벽(11)에 의해 형성된 쳄버(12) 내에는 잉크(13)가 담겨진다.

그리고, 쳄버(12)내의 잉크(13)를 가열하기 위한 발열 저항기(14)가 기판(10) 상측에 형성되고, 격벽(11) 상부에 쳄버(12)내의 잉크(13)가 분사될수 있는 노즐(nozzle)을 가지는 노즐판(15)이 형성된다.

이와같은 구조를 갖는 열방식 잉크젯 프린터는 발열 저항기(14)에 의해 쳄버(12) 내의 잉크(13)가 순간적으로 가열되고, 가열된 잉크(13) 때문에 쳄버(12)내의 압력은 상승한다.

쳄버(12)내의 높은 압력에 의해 잉크(13)는 노즐판(15)의 노즐을 통해 분출되고 최종적으로 인쇄지에 출력되므로 프린팅이 이루어진다.

이때, 분출되는 잉크에 의해 인쇄지에 프린팅되는 도트(dot)의 크기는 노즐크기에 의해 고정된다.

이와같은 칼라 프린터에 의해 칼라 프린팅을 구현하기 위해서는 단순한 흑백 프린팅과는 달리 계조(gray scale)가 중요하다.

여기서, 계조란 어느 부위의 특정 칼라의 밝고 연함을 결정하는 요소로서, 제대로 된 칼라를 나타내기 위해서는 보통 256 계조가 되어야 사진과 같은 화질을 보장하게 된다.

종래 기술에 따른 압전식 잉크젯 프린터는 연속 계조가 이루어지는데, 이는 일반 감광사진과 마찬가지로 한 포인트에서의 색의 농도가 빛의 수광량이라든지 하는 변수에 의해 변화하는 것을 의미한다. 이때, 일반사진은 256 계조정도로 하여 천연색과 같은 밝기를 보여준다.

압전식 잉크젯 프린터에 의해 이루어지는 연속 계조방법은 도 2에서와 같이 압전헤드의 노즐에서 분사되는 작은 크기의 드러피트(droplet)가 2∼3개가 같은 위치에 찍음으로서 하나의 도트(dot)를 형성하는 방법이다.

한편, 도 1과 같은 열방식 잉크젯 프린터는 잉크를 분사하는 곳에서는 분사량을 조절할 수 없으므로 불연속 계조가 이루어지는데, 불연속 계조란 한 포인트에서는 온 또는 오프의 한가지 계조만 표현이 되고 전체적으로는 일정한 계조가 표현이 되는 것처럼 보이게 하는 방법이다.

즉, 일정갯수의 도트가 순차적으로 프린팅되는 슈퍼픽셀(super pixel)과 같은 방법으로 불연속 계조가 표현되는데, 도 3에 도시한 바와같이 4개의 도트가 순착적으로 프린팅되어 (a)(b)(c)(d)(e)의 5레벨 계조가 구현된다.

종래 기술에 따른 잉크젯 프린터중 연속계조가 구현되는 압전식 잉크젯 프린터는 프린터의 가격이 비싸고, 프린팅되는 장당 인쇄비도 비싸다.

또한, 종래 기술에 따른 열방식 잉크젯 프린터는 불연속 계조만 구현되므로 실제 인쇄되는 출력물의 해상도가 떨어지므로 출력물의 질이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 잉크 분사량을 조절하여 연속계조가 가능한 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열방식 잉크젯 프린터 헤드의 구조를 보여주는 단면도,

도 2는 압전식 잉크젯 프린터의 연속계조 원리를 나타내는 도면,

도 3은 종래 열방식 잉크젯 프린터의 불연속 계조 원리를 나타내는 도면,

도 4는 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터 헤드의 구조를 보여주는 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터의 노즐 변조원리를 보여주는 도면,

도 6은 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터의 노즐 변조신호 및 잉크 분사신호의 타이밍도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : 기판 41 : 격벽

42 : 쳄버 43 : 잉크

44 : 고정 노즐판 45 : 전압원

46 : 변조 노즐판 47 : 버퍼층

48 : 발열 저항기

본 고안에 따른 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치는 기판상에 수직으로 일정간격을 갖고 형성되는 복수개의 격벽과, 격벽 사이에 형성되는 쳄버내에 존재하는 잉크와, 격벽 상측에 형성되는 고정 노즐판과, 고정 노즐판 상부에 형성되어 노즐 변조신호에 따라 잉크 분사량을 조절하는 변조 노즐판과, 전압의 변화에 따라 노즐 변조신호를 출력하는 전압 공급부를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.

이하, 본 고안에 따른 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터 헤드의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터 헤드의 노즐 변조원리를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 6은 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터의 노즐 변조신호 및 잉크 분사신호의 타이밍도이다.

도 4를 참조하여 그 구조를 설명하면, 기판(40) 상에 수직하게 형성된 격벽(41)에 의해 이루어진 쳄버(42) 내에는 잉크(43)가 담겨진다.

그리고, 격벽(41) 상측에는 고정 노즐판(44)이 형성되고, 전압원(45)에 의해 가해지는 전기적인 외부신호에 의해 변위가 발생하여 잉크(43)의 분사량을 조절하는 변조 노즐판(46)이 고정 노즐판(44) 상부에 형성된다.

이때, 고정 노즐판(44)은 하부에 위치하는 쳄버(42)와의 접합, 잉크(43)에 대한 내식성을 가지는 Au 또는 유리(glass) 같은 재료로 형성된다. 또한, 변조 노즐판(46)은 전압원(45)으로 부터 인가되는 전압에 의해 유도되는 정전력에 의해 변위를 일으키는 니켈(Ni), 구리(Cu)와 같은 도체를 스퍼터(sputter), CVD 또는 스핀 코팅 등의 박막기술로 고정 노즐판(44) 상부에 적층하여 형성한다.

그리고, 고정 노즐판(44)과 변조 노즐판(46)간의 변위에 의한 스트레스를 줄이기 위한 버퍼층(47)이 고정 노즐판(44)과 변조 노즐판(46) 사이에 형성된다.

이때, 버퍼층(47)은 폴리아미드(Polyimid) 또는 포토 레지스터(PR)등으로 형성된다.

그리고, 쳄버(42)내의 잉크(43)를 가열하기 위한 발열 저항기(48)가 기판(40)에 상부에 형성된다.

이와같은 구조를 갖는 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터 헤드의 동작을 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터는 발열 저항기(48)에 의해 쳄버(42) 내의 잉크(43)가 순간적으로 가열되고, 가열된 잉크(43) 때문에 쳄버(42)내의 압력은 상승한다.

쳄버(42)내의 높은 압력에 의해 잉크(43)는 고정 노즐판(44) 및 변조 노즐판(46)의 노즐을 통해 분출되고 최종적으로 인쇄지에 출력되므로 프린팅이 이루어진다.

이때, 변조 노즐판(46)은 전압원(45)에서 공급되는 전압에 의해 양/음 전하를 띠게되고 정전력이 발생한다.

발생된 정전력에 의해 변조 노즐판(46)은 서로 당기는 인력을 가지게 되어 버퍼층(47)의 탄성력에 반하여 변조 노즐판(46)은 움직이게 되므로 잉크(43)의 분사량이 조절되어 연속계조를 구현한다.

즉, 도 5(a)에서와 같이 변조 노즐판(46)에 전압이 인가되지 않은 경우에는 변위가 발생하지 않고, 도 5(b)에서와 같이 전압원(45)에서 V1의 전압이 인가되면 변조 노즐판(46)이 서로 당기는 인력에 의해 일정변위가 발생한다.

또한, 도 5(c)에서와 같이, 전압원(45)에서 V1보다 일정값 이상인 V2의 전압을 인가하면 변조 노즐판(46)은 도 5(b)에서보다 큰 변위가 발생하여 노즐의 직경이 변화되므로 잉크의 분사량을 조절할 수 있다.

이와같이 전압원(45)에서 인가되는 전압값의 변화에 따라 변조 노즐판(46)의 변위를 조절하여 잉크의 분사량을 조절하므로 전압원(45)의 인가전압을 임의의 단계로 조절하면 연속계조를 구현할 수 있다.

이와같이 구성되어 동작되는 본 고안에 따른 열방식 잉크젯 프린터는 전압원(45)의 일정전압에 의해 가해지는 변조 노즐판(46)의 노즐 변조신호가 도 6(a)와 같이 가해지는데, 이때 잉크(43)를 분사하기 위한 잉크 분사신호는 노즐 변조신호가 일정하게 유지되는 t1∼t2구간(T_n)보다 작은 t3∼t4 구간(T_f)내에 이루어져야 한다.

본 고안에 따른 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치는 인가되는 전압에 의해 노즐의 크기가 변화되어 분사되는 잉크량이 조절되므로 연속 계조를 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 고정 노즐판 상부에 변조 노즐판을 부착하여 구현하므로 프린터 헤드를 용이하게 재설계할 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 기판상에 수직으로 일정간격을 갖고 형성되는 복수개의 격벽;

   상기 격벽 사이에 형성되는 쳄버내에 존재하는 잉크;

   상기 격벽 상측에 형성되는 고정 노즐판;

   상기 고정 노즐판 상부에 형성되어 상기 잉크 분사량을 조절하는 변조 노즐판;

   전압의 변화에 따라 상기 변조 노즐판에 노즐 변조신호를 출력하는 전압 공급부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변조 노즐판은 도체로 형성됨을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 도체는 니켈 또는 구리임을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 분사량 조절장치.