KR19990026045A - 서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서모크로믹(Thermochromic) 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법 및 장치에 관한 것으로, 온 디멘드(On-demand) 잉크젯 프린트헤드에 있어서, 서모크로믹(Thermochromic) 잉크인 상매체에 전기적 에너지에 의한 열에너지를 인가하여 요구하는 색 혹은 농도로 변화시켜 기계적 에너지 혹은 열에너지에 의해 발생된 증기압에 의해 노즐을 통해 분사시켜 상기록체 상을 구현시키도록 하여, 잉크젯 프린트헤드에서 투명 혹은 저농도의 서모크로믹(Thermochromic) 잉크를 사용함으로써 인쇄장치 내부의 오염 방지와 사용자의 신체나 옷 기타 문서상에 오염과 손상이 발생되는 것을 방지하도록 함에 있다.

Description

서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법 및 장치

본 발명은 서모크로믹(Thermochromic) 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 서모크로믹(Thermochromic) 입자를 내포하고 있는 상매체인 잉크를 요구되는 색을 변화시키기 위해 어느 일정한 범위 이상의 열을 인가하여 노즐을 통해 용지 상으로 분사하여 상을 형성시키는 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래에 사용되는 서말(Thermal) 잉크젯 프린트헤드는, 미리 결정된 색을 가진 잉크를 이용한다. 즉, 미리 결정된 색을 가진 잉크를 저장하는 잉크 저장통에서 분사장치의 잉크 체임버(Chamber)로 유입된다. 잉크가 유입되면 잉크 체임버 하부에 설치된 가열 소자(Element)인 레지스터(Resister)에 의해 잉크 체임버를 가열한다.

이로 인해 잉크 체임버로 유입된 잉크는 가열 및 팽창되어 기포가 발생되고, 잉크 체임버 내의 체적 변화로 상부에 설치된 노즐의 개구부를 통해 상매체인 색을 가진 잉크가 분사된다. 노즐의 개구부를 통해 분사된 잉크는 상기록체에 맺히게 되어 상을 얻게 된다.

이러한 종래의 잉크 분사 장치는, 미리 결정된 색을 띤 잉크가 레지스터의 가열에 의해서 잉크를 개구부로 분사시키고 또한, 가열장치인 레지스터의 역할은 단지 잉크를 가열 팽창시켜 버블(Bubble)만을 발생시키는 역할을 수행하고 있었다.

이런 이유로 상매체인 잉크의 색이 미리 결정되어져 있어서 취급 부주의시 사용자의 손이나 옷에 오염을 일으키거나, 인쇄 장치의 내부에 오염이 발생하여 인쇄되는 용지나 원고 등에 손상을 일으키게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 상매체를 초기 상태는 물과 같은 투명 혹은 저농도의 색을 띠고 있는 서모크로믹(Thermochromic) 성질을 갖는 잉크를 이용하여 어느 일정 범위 이상의 열을 받으면 요구하는 색을 띠게 하여 미리 색이 결정된 잉크를 사용함에 따 발생되는 오염 등으로 인한 옷이나 문서 신체 등의 손상을 방지함을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 온 디멘드(On-demand) 잉크젯 프린트헤드에 있어서, 서모크로믹(Thermochromic) 잉크인 상매체에 전기적 에너지에 의한 열에너지를 인가하여 요구하는 색 혹은 농도로 변화시켜 기계적 에너지 혹은 열에너지에 의해 발생된 증기압에 의해 노즐을 통해 분사시켜 상기록체 상을 구현시키도록 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 요부 확대도,

도 2는 본 발명에 따른 서모크로믹 잉크의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 서모크로믹 잉크의 분사 동작 상태도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트헤드의 요부 확대도이다. 도시된 바와 같이, 전기적 에너지를 공급하기 위한 복수의 전극(1)과, 상매체인 잉크의 색 혹은 농도를 변화시키고 가열에 의한 증기압에 의해 변화된 잉크를 개구부(5a)를 통해 상기록체로 분사시키는 역활을 하는 가열장치(2)와, 상기 가열장치(2)와 함께 어느 한 부분을 구성하고 있으며 잉크 베리어(3)에 의해서 각각 분리되어진 잉크 체임버(4), 상기 복수의 전극(1)과 상기 가열장치(2)와 상기 잉크 체임버(4)에 대응하여 위치되는 개구부(5a)가 구성된 노즐(5)로 구성된다.

이러한 구성을 갖는 서모크로믹(Thermochromic) 잉크의 분사장치를 이용한 분사방법을 첨부된 도 2a 내지 도 2b를 이용하여 살펴보면 다음과 같다.

도 2a에서와 같이 실리카(Silica) 입자(Particle)(11)를 중심으로 외곽을 서모크로믹 다이(Thermochromic dye) 색소로 덮고 있는 상태에 있는 서모크로믹 잉크와, 또한, 도 2b에서와 같이, 폴리머(Polymer) 입자(Particle)와 다이드 서모크로믹(Dyed thermochromic)(11b)으로 이루어진 중심에 외곽에 계면 활성제(12b)로 덮은 피그먼트(Pigment)용 서모크로믹 잉크가 있다.

이러한 서모크로믹 잉크인 상매체를 이용하여 상기록체에 분사하는 방법은, 서모크로믹 잉크인 상매체에 전기적 에너지에 의한 열에너지를 인가하여 요구하는 색 혹은 농도로 변화시켜 기계적 에너지 혹은 열에너지에 의해 발생된 증기압에 의해 노즐을 통해 분사시켜 상기록체 상을 구현한다.

이 때, 상기 서모크로믹 잉크는, 열에너지를 받지 않은 초기 상태와 열에너지에 의해 색 혹은 농도가 변화된 상태가 서로 다르며, 가열장치(2)가 위치하는 곳의 잉크만이 색 혹은 농도가 변화된다. 또한, 기계적 에너지는, 피에조(Piezo)인 진동판(도시 않음)에 의해 발생된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명을 첨부된 도 3을 이용하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1과 같이 구성된 잉크젯 프린트헤드의 분사장치에서 잉크 저장통의 잉크는, 잉크 채널(도시 않음)을 통해 잉크 체임버(3)로 잉크가 유입된다. 이 때, 초기 잉크는, 도 2a 내지 도 2b와 같이 구성된 서모크로믹 입자(Particle) 혹은, 분자와 운반체인 리퀴드(Liquid)로 구성되어 있으며, 그 색깔도 투명 혹은 저농도의 색깔을 띠게 된다.

이로 인해 전극부(1)를 통해 전기 에너지를 인가시키면 이와 연결된 레지스터 층(Resistor layer)인 가열장치(2)는 P=I²R에 의해서 인가 시간에 대한 주울(Joule) 열이 발생한다. 가열장치(2)에 의해 발생된 줄울 열에 의해 잉크 체임버(3) 내로 유입된 서모크로믹 잉크를 가열시키게 된다.

가열된 서모크로믹 잉크는 열에너지에 의해 원하는 색이나 요구하는 농도로 변화시킴과 동시에 잉크를 가열/팽창시켜서 가열장치(2) 표면에서 기포를 발생시켜 잉크 체임버(3) 내의 체적을 변화시킨다. 체적이 변화됨에 따라 서모크로믹 잉크는 점차적으로 농도를 증가시키고 동시에 도 3a, 도 3b, 도 3c의 단계를 거쳐서 노즐(5)과의 점성력과 표면장력을 극복하게 된다.

따라서 잉크는 노즐(5)에서 분리 직전이 되고 이때 복수의 전극(1)으로 공급되는 전기적 에너지를 차단시키면 가열장치(2)의 응축됨과 동시에 그 충격력에 의해서 잉크가 분리되어져 분사를 개시하게 된다. 그리고, 분사와 동시에 기포의 수축으로 잉크 체임버(3) 내부는 부압을 발생하게 되어 저장통(도시 않음)으로부터 잉크를 공급받게 되며 어느 일정 시간이 지나면 분사장치는, 도 3d, 도 3e를 거쳐 도 3f와 같이 잉크 공급이 완료된다.

이 때, 잉크 체임버(3) 내의 분사되지 않고 잔류한 고농도의 잉크는 새로 공급된 투명 혹은 저농도 잉크와의 혼합으로 잉크 체임버(3) 내의 잉크 농도는 거의 초기화되거나 극히 저농도화 되어지면서 앞에서와 같은 반복된 동작을 수행하여 잉크를 분사하게 된다.

특히 서모크로믹 잉크는 도 2a에서와 같이, 실리카(Silica) 표면에 부착된 서모크로믹다이(Thermochromic dye) 색소(11)만이 색과 농도를 변화시키게 된다. 즉, 내부 실리카(Silica)는 입자(Particle)(12)로써 존재하게 된다.

또한, 도 2b에서와 같은 피그먼트(Pigment) 잉크는, 폴리머(Polymer)와 결합된 다이드 서모크로믹(Dyed thermochromic)(11a)이 계면 활성제(12b)와 열에 의해서 상호 촉매작용에 의해서 요구되는 색과 농도를 구현시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 잉크젯 프린트헤드에서 투명 혹은 저농도의 서모크로믹(Thermochromic) 잉크를 사용함으로써 인쇄장치 내부의 오염 방지와 사용자의 신체나 옷 기타 문서상에 오염과 손상이 발생되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 온 디멘드(On-demand) 잉크젯 프린트헤드에 있어서,

   서모크로믹(Thermochromic) 잉크인 상매체에 전기적 에너지에 의한 열에너지를 인가하여 요구하는 색 혹은 농도로 변화시켜 기계적 에너지 혹은 열에너지에 의해 발생된 증기압에 의해 노즐을 통해 분사시켜 상기록체 상을 구현시키는 서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 서모크로믹(Thrmochromic) 잉크는, 열에너지를 받지 않은 초기 상태와 열에너지에 의해 색 혹은 농도가 변화된 상태가 서로 다른 것을 특징으로 하는 서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 서모크로믹(Thermochromic) 잉크는, 가열장치가 위치하는 곳의 잉크만이 색 혹은 농도가 변화됨을 특징으로 하는 서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기계적 에너지는, 피에조(Piezo)인 진동판에 의해 발생되는 에너지를 이용함을 특징으로 하는 서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 방법.
5. 온 디멘드(On-demand) 잉크젯 프린트헤드에 있어서,

   전기적 에너지를 공급하기 위한 복수의 전극과,

   상매체인 잉크의 색 혹은 농도를 변화시키고 가열에 의한 증기압에 의해 변화된 잉크를 개구부를 통해 상기록체로 분사시키는 역할을 하는 가열장치와,

   상기 가열장치와 함께 어느 한 부분을 구성하고 있으며 잉크 베리어에 의해서 각각 분리되어진 잉크 체임버와,

   상기 복수의 전극과 상기 가열장치와 상기 잉크 체임버에 대응하여 위치되는 개구부가 구성된 노즐로 구성됨을 특징으로 하는 서모크로믹 잉크를 이용한 잉크젯 프린트헤드의 분사 장치.