KR20020073700A

KR20020073700A - 이중히터를 가지는 버블젯 방식의 잉크젯프린트 헤드

Info

Publication number: KR20020073700A
Application number: KR1020010013452A
Authority: KR
Inventors: 이충전; 문재호; 백오현
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2002-09-28
Also published as: US20020130924A1; US6439691B1; KR100416544B1

Abstract

버블젯 방식의 잉크젯프린트 헤드가 개시된다. 개시된 버블젯 방식의 잉크젯프린트 헤드는 기판과; 기판 상에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 노즐을 가지는 노즐판과; 기판과 노즐판 사이의 공간을 폐쇄하여 기판과 노즐판 사이에 공통챔버를 형성하는 벽체와; 각 노즐에 대응하여 공통챔버 내부의 기판상에 형성되며, 각 노즐의 중심을 통과하는 중심축을 소정거리를 두고 에워싸도록 마련되는 복수개의 제1저항층과; 각 제1저항층의 내부에 마련되며, 각 제1저항층과 병렬로 연결되어 각 노즐의 중심을 통과하는 중심축상에 버블을 형성시키는 제2저항층과; 공통챔버의 외부로 연장되며, 기판에 형성되는 복수 조의 배선층과; 배선층에 전기적으로 연결되는 것으로 기판상에서 공통챔버의 외부에 마련되는 복수개의 전극패드를; 구비한다. 이와같은 구성에 의하면, 각 저항체에서 버블이 발생되는 시간을 다르게 하여, 추가적인 수단 없이 잉크액적의 토출력을 증가시킬 수 있다.

Description

이중히터를 가지는 버블젯 방식의 잉크젯프린트 헤드{Bubble-jet type ink-jet print head with double heater}

본 발명은 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 버블을 형성하는 히터의 구조가 개선된 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것이다.

일반적으로, 잉크젯프린터의 잉크 토출 방식으로는 열원을 이용하여 잉크에 기포(버블)를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 전기-열 변환 방식(electro-thermal transducer, 버블 젯 방식)과, 압전체를 이용하여 압전체의 변형으로 생기는 잉크의 체적 변화에 의해 잉크를 토출시키는 전기-기계 변환 방식(electro-mechanical transducer)이 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 버블 젯 방식의 잉크 젯 프린트 헤드의 잉크 토출 메카니즘을 도시한 단면도들이다.

도면을 참조하면, 노즐(11)이 형성된 잉크유로(10)에 저항 발열체로 이루어진 제 1히터(12)에 전류 펄스를 인가하면, 상기 제1히터(12)에서 발생된 열이 잉크(14)를 가열하여 잉크 유로(10)내에 버블(15)이 생성되고 그 힘에 의해 잉크 액적(droplet, I)이 상기 노즐(11)을 통해 토출된다.

그런데, 이와 같은 버블 젯 방식의 잉크 토출부를 가지는 잉크젯 프린트 헤드는 다음과 같은 요건을 만족하여야 한다.

첫째, 가능한 한 그 제조가 간단하고 제조비용이 저렴하며 대량 생산이 가능하여야 한다.

둘째, 선명한 화질을 얻기 위해서는 토출되는 주액적(main droplet)에 뒤따르는 주액적보다 작은 미세한 부액적(satellite droplet)의 생성이 억제되어야 한다.

셋째, 하나의 노즐에서 잉크를 토출하거나 잉크의 토출 후 잉크챔버로 잉크가 다시 채워질 때, 잉크를 토출하지 않는 다른 노즐과의 간섭(cross talk)이 억제되어야 한다. 이를 위해서는 잉크 토출시 노즐 반대방향으로 잉크가 역류하는 현상(back flow)을 억제하여야 한다.

도 1a 및 도1b에서 제2히터(13)는 이러한 역류를 억제하기 위한 것이다. 상기 제2히터(13)는 상기 제1히터(12)보다 먼저 발열하여 상기 제1히터(12) 후방의 잉크유로(10)를 버블(16)에 의해 차단하고, 이에 이어 상기 제1히터(12)가 발열함으로써 버블(15)의 팽창력에 의해 잉크액적(I)이 토출된다.

넷째, 고속 프린트를 위해서는 가능한 한 잉크 토출과 다시 채워지는 주기가 짧아야 한다.

다섯째, 노즐 및 노즐로 잉크를 도입시키는 유로가 이물질 및 잉크의 응고에 따른 막힘이 없어야 한다.

그런데 이러한 요건들은 서로 상충하는 경우가 많고, 또한 잉크젯 프린트 헤드의 성능은 결국 잉크챔버, 잉크 유로 및 히터의 구조, 그에 따른 버블의 생성 및 팽창 형태 또는 각 요소의 상대적인 크기와 밀접한 관련이 있다.

이에 따라 다양한 구조의 잉크젯 프린트 헤드가 제안되었다. 그러나 제시된 구조의 잉크젯 프린트 헤드는 전술한 요건들 중 일부는 만족할지라도 전체적으로만족할 만한 수준은 아니다.

도 2는 미국특허 4,882,595호에 개시된 잉크젯 프린트 헤드의 발췌도면이다.

도 2를 참조하면, 기판(20)에 형성되어 사각형상의 히터(26)가 위치하는 공간을 제공하는 챔버(25)와 상기 챔버(25)로 잉크를 유도하기 위한 유로(27)를 형성하는 매개층(24)이 마련되고, 상기 매개층(24)위에는 상기 챔버(25)에 대응하는 노즐(22)을 갖는 노즐판(21)이 마련되어 있다. 상기 챔버(25)내에는 유로(27)를 통해 잉크가 충전되며, 상기 챔버(25)와 연통된 상기 노즐(22)안에도 잉크가 채워진다.

상기와 같이 구성되는 잉크젯 프린트 헤드는 상기 매개층(24)에 의하여 경계지어지는 챔버(25)는 한쪽 방향으로만 잉크가 공급되는 유로(27)로 한정되어 있어 잉크의 리필시간이 느려지게 되고 그에 따라서 토출구동 주파수를 제한시키게 되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같은 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 제안되었다.

도 3을 참조하면, 기판(30)에는 원형히터(36)가 형성되어 있으며, 도 2에 도시된 바와 같은 챔버가 별도로 형성되어 있지 않고 인접하는 노즐(32)은 상호 연통되는 공통챔버(34)가 마련되어 있다. 따라서, 상기 원형히터(36)에 전원이 인가되어 발열을 하면, 상기 원형히터(36)에서 복수개의 버블(37)이 형성된다. 이때, 상기 복수개의 버블(37)은 가상잉크챔버(35)를 형성하게 된다. 상기 가상잉크챔버(35)에는 잉크(I)가 충전된다. 그리고, 상기 복수개의 버블(37)이 더 성장하여 상호 합쳐지면서, 더 큰 버블을 형성하게 된다. 따라서, 이와 같은 버블의 팽창력에 의하여 잉크액적(38)을 노즐(32)밖으로 밀어내게 된다.

상기와 같이 구성되는 잉크젯 프린트 헤드는 도 1에 도시된 잉크젯 프린트 헤드에서 잉크챔버의 형성으로 인하여 발생되는 제작공정상의 난점이나 제품 신뢰성의 문제를 개선할 수는 있지만, 원형형상의 히터로부터 발생되는 복수개의 버블이 만들어지는 가상잉크챔버의 팽창력에 의하여 잉크를 토출시키므로, 잉크를 토출시키는 직접적인 잉크버블이 존재하지 않아 잉크 토출력이 약화되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 제안되었다.

도 4를 참조하면, 기판(40)에 반구형상(34)을 형성하고, 그 이면에는 히터(46)를 형성한다. 그러므로, 상기 히터(46)는 반구형의 형상을 가지게 된다. 상기 히터(46)가 발열되면서 버블(47)이 형성되어, 상기 버블(47)의 팽창력에 의하여 잉크액적(43)을 노즐(42)밖으로 밀어내게 된다.

상기와 같이 구성되는 잉크젯 프린트 헤드는 기판에 반구형의 히터를 형성시켜 이에 의하여 발생되는 버블에 의하여 잉크액적을 토출시키므로 도 3에 도시된 것에 비하여 토출력은 증대된다. 하지만, 기판에 반구형의 형상을 가공함으로 인하여 제조상의 난점이 발생하게 되어 제조경비가 상승하게 되는 문제점이 발생된다. 그러므로, 잉크의 토출력을 약화시키지 않으면서도, 제조상의 문제점을 극복할 수 있는 새로운 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 요청된다.

본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로서, 복수개의 히터를 병렬로 연결하여 소정시간차이를 두고 버블이 형성되도록 하여 별도의 잉크챔버가 필요 없으면서도 토출력은 향상된 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1b는 종래의 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드 구조 및 잉크 토출 메카니즘을 도시한 단면도,

도 2는 종래의 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 부분 발췌 사시도,

도 3은 종래의 다른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 부분 발췌 사시도,

도 4는 종래의 또 다른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 부분 발췌 사시도,

도 5는 본발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 프린트 헤드가 적용된 잉크젯 카트리지의 개략적인 구조를 보인 분해사시도,

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 구조를 보인 평면도,

도 7은 도 6에 도시된 A-A'에 따른 단면도,

도 8a 내지 도 8b는 본 발명의 제1실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 버블의 형성과 이로 인한 잉크액적의 토출을 단계적으로 나타낸 단면도,

도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 저항층의 전기적인 연결구조를 도시한도면,

도 9b는 본 발명의 제1실시예에 따른 각 저항층에서의 전기적에너지를 도식적으로 나타내 보인 그래프,

도 10은 도 5에 도시된 본 발명에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도,

도 11a 내지 도 11b는 도 10에 도시된 B-B' 와 C-C'의 단면도,

도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 개략적으로 도시한 평면도,

도 13a는 본 발명의 제3실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 개략적으로 도시한 평면도,

도 13b는 도 13a에 도시된 D-D'선에 따른 단면도,

도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 개략적으로 도시한 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...잉크젯프린트헤드101...노즐판

102...기판 103 ..벽체

104a...제1저항체104b...제2저항체

105...배선층106...전극패드

107...잉크공급홈108...노즐

109...공통챔버110...잉크

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드는 기판과; 상기 기판 상에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 노즐을 가지는 노즐판과; 상기 기판과 노즐판 사이의 공간을 폐쇄하여 상기 기판과 노즐판 사이에 공통챔버를 형성하는 벽체와; 상기 각 노즐에 대응하여 상기 공통챔버 내부의 기판상에 형성되며, 각 노즐의 중심을 통과하는 중심축을 소정거리를 두고 에워싸도록 마련되는 복수개의 제1저항층과; 상기 각 제1저항층의 내부에 마련되며, 상기 각 제1저항층과 병렬로 연결되어 상기 각 노즐의 중심을 통과하는 중심축상에 버블을 형성시키는 제2저항층과; 상기 공통챔버의 외부로 연장되며, 상기 기판에 형성되는 복수 조의 배선층과; 상기 배선층에 전기적으로 연결되는 것으로 상기 기판상에서 상기 공통챔버의 외부에 마련되는 복수개의 전극패드를; 구비한다.

본 발명에 따르면, 상기 제2저항층은 상기 제1저항층보다도 큰 저항값을 가지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제2저항층은 제1저항층에 비하여 그 길이가 길고, 그 폭은 좁게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 공통챔버 내에는, 공통챔버를 다수의 지역으로 분할하되 각 지역이 공통챔버 내에서 공간적으로 상호 연결되어 공급된 잉크의 유동이가능하도록 허용하며, 상기 기판과 노즐판 간의 간격과 같은 높이를 가지는 경계벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 기판의 상호 대향된 가장자리에 상기 공통챔버의 양쪽으로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또는 상기 기판의 중앙에 상기 공통챔버의 중앙으로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도5는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드가 적용된 잉크젯 카트리지의 개략적인 구조를 보인 분해사시도, 도 6은 본 발명에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 구조를 보인 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 A-A'선에 따른 단면도이다.

도 5를 참조하면, 잉크를 저장하고 있는 카트리지(300)의 상부중앙에 헤드 장착부(301)가 마련되어 있다. 상기 헤드 장착부(301)에는 본 발명에 따른 헤드(100)가 삽입된다.

상기 헤드(100)는 기판(102), 노즐판(101), 저항층(104), 벽체(103), 배선층(105), 전극패드(106) 및 잉크공급홈(107)을 포함한다.

상기 헤드(100)의 상면에는 FPC(Flexible Printed Circuit)보드(200)가 설치된다. 상기 FPC보드(200)는 외부의 전원을 상기 헤드(100)의 전극패드(106)에 전달하기 위한 것으로, 이에는 단자(201), 배선층(202) 및 콘택트단자(203)가 마련되어있다.

상기 벽체(103)는 상기 잉크젯 프린트 헤드(100)의 장변의 가장자리에 상호 나란하게 설치되어, 상기 기판(102)에 마련된 상기 각각의 제1저항체(104a)와 제2저항체(104b)를 포함하여 잉크가 충전되는 후술하는 공통챔버(109)를 형성한다. 상기 공통챔버(109)는 상기 각각의 제1저항체(104a)와 제2저항체(104b)를 상호 연통되도록 한다. 그러므로, 이에 충전되는 잉크는 모두가 연통된다.

상기 배선층(105)은 상기 양 벽체(103)들 사이의 바깥으로 연장되게 설치되어, 외부전압을 상기 각각의 제1저항체(104a)와 제2저항체(104b)에 연결한다. 그리고, 상기 각각의 배선층(105)의 바깥측 단부에는 전극패드(106)가 각각 연결된다. 상기 기판(102)상의 각 전극패드(106)는 FPC(Flexible Printed Circuit)보드(200)에 마련된 단자(201)들에 각각 접촉된다. 상기 FPC보드(200)에는 상기 헤드(100)가 관통하는 개구부(204)가 마련되어 있다. 여기에서, 상기 기판(102)과 FPC 보드(200)에 마련된 전극패드(106)와 단자(201)들은 1:1대응된다. 상기 FPC보드 (200)의 각 단자(106)들은 배선(202)을 통해 콘택트단자(203)에 연결된다. 상기 콘택트단자(203)들은 잉크젯 프린터의 헤드이송장치에 상기 카트리지(300)가 장착되었을 때에, 상기 헤드이송장치에 마련된 터미널단자(미도시)가 각각 접촉된다.

상기 노즐판(101)은 상기 기판(102)의 상면에 소정간격을 두고 위치되며, 이에는 잉크를 외부로 방출하는 통로를 제공하는 복수개의 노즐(108)이 일정간격으로 형성되어 있다. 상기 노즐판(101)과 기판(102)의 소정간격에 의하여 잉크가 충전되는 후술하는 도 7에 도시된 잉크챔버(109)를 형성한다.

도 6 및 도7을 참조하면, 상기 기판(102)에는 상기 노즐판(101)에 형성되어 있는 각 노즐(108)에 대응하여 그 중심을 지나는 중심축 선을 에워싸도록 제1저항층(104a)이 설치되어 있다. 즉, 상기 제1저항층(104a)은 원둘레를 따라 소정의 폭을 가지며, 그 가운데에는 상기 각 노즐(108)의 중심축이 지나간다. 상기 기판(102)과 노즐판(101)의 사이에는 잉크챔버(109)가 형성되어 있다. 상기 잉크챔버(109)는 상기 각 노즐(108)에 연통되어 있으며, 이에 잉크가 충전된다. 이와 같은 노즐(108)과 제1저항층(104a)의 배치구조는 각 제1저항층(104a)에서 형성되는 버블에 의해 후술하는 가상챔버를 형성하기 위한 것이다.

그리고, 상기 각 제1저항층(104a)의 내부에는 이에 병렬로 연결되는 제2저항층(104b)이 설치된다. 이때, 상기 제2저항층(104b)은 상기 제1저항층(104a)에 비하여 그 폭이 좁으며, 그 길이는 길게 형성된다. 그리고, 상기 제2저항층(104b)을 상기 제1저항층(104a)의 내부에 위치되도록 코일형상(coil type)으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 9a는 본 발명의 제1실시예에 따른 저항층의 전기적인 연결구조를 도시한 도면이다. 도9a를 참조하면, 본 발명에서 상기 제1저항층(104a)과 제2저항층(104b)은 상호 병렬로 연결되어 있으므로, 저항 R1과 R3에 해당하는 것은 상기 제1저항층(104a)의 상하의 각 반구이며, 저항 R2는 상기 제2저항층(104b)에 해당된다. 따라서, 오옴의 법칙(V=IR V=전압, I=전류, R=저항)에 의하여 상기 R1,R2 및 R3 사이에 걸려있는 전압은 동일하다. 각 저항에 흐르는 전류는 저항의 크기에 반비례하므로 저항이 크면, 이를 흐르는 전류는 작으며, 저항이 작으면, 이를 흐르는전류는 많다.

한편, 상기 제2저항층(104b)은 상기 제1저항층(104a)에 비하여 그 폭이 작고, 길이가 길다. 이는 저항에 관한 식 R=ρL/A (ρ=선밀도, L=저항의 길이, A=저항의 단면적)에 의하여 그 저항의 크기가 커지게 된다. 즉, R2는 R1및 R2에 비하여 저항이 크고 이들 사이에 병렬로 연결되어 있어, R2에 흐르는 전류의 양은 R1과 R2에 흐르는 전류의 양보다 적게 된다.

상기와 같이 구성되는 저항체의 연결에 의하여 외부에서 전압이 인가되면, 단위시간당 일은 즉, 일률은 P=VI (P=단위 시간당 일, V=전압, I=전류) 에 의하여 전압은 동일한데 흐르는 전류의 양이 R2가 적으므로, R2가 R1 및 R2에 비하여 작다.

이때, 본 발명에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드는 잉크사이에 담겨져 있는 저항체가 발열하여 일정온도에 도달하여 버블이 형성되도록 하고, 일단 버블이 형성되면 계속적으로 전압이 공급되지 않더라도 그 압력에 의하여 버블이 계속성장하여 잉크액적을 외부로 토출시킨다. 따라서, 상기 저항체는 버블을 형성하는 일정온도에 해당하는 전기적 에너지를 필요로 한데, 상기 제2저항층(104b)는 상기 제1저항층(104a)에 비하여 단위시간당 일의 양이 작으므로, 버블을 형성하기 위한 전기적에너지를 얻기 위해서는 전류가 흐르는 시간이 더 필요하게 된다.

도 9b는 본 발명의 제1실시예에 따른 각 저항층에서의 전기적에너지를 도식적으로 나타내 보인 도면이다.

도 9b를 참조하면, 도 9b에서 사선으로 도시된 면적은 전기적에너지 즉 일을의미한다. 동일한 전기적에너지를 얻기 위해서는 상기 제1차저항체(104a)에 흐르는 전류의 시간(t1)보다도 상기 제2저항체(104b)에 흐르는 전류의 시간(t2)이 더 길다는 것을 알 수 있다.

이와 같이 상기 제1저항체(104a)와 제2저항체(104b)의 저항치를 다르게 형성하는 것은 본 발명의 특징으로서, 각 저항체에서의 버블을 형성하는 시간을 다르게 하기 위함이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 버블이 형성되어 잉크액적이 토출되는 과정을 도면을 참조하여 설명한다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제1실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드에서의 버블의 형성과 잉크액적의 토출을 단계적으로 나타낸 단면도들이다.

도 8a를 참조하면, 제1저항층(104a)과 제2저항층(104b)에 전압이 인가되지 않은 무부하 상태를 나타낸다. 따라서, 잉크(110)가 공통챔버(109)내에 충만한 상태이다. 잉크(110)는 모세관현상에 의해 상기 공통챔버(109)내에 공급된다.

도 8b를 참조하면, 펄스 직류가 인가된 제1저항층(104a)과 제2저항층(104b)에 의해 각각 버블(111, 112)이 생성된 상태를 나타낸 도면이다. 이때, 상기 제1저항층(104a)의 저항값이 상기 제2저항층(104b)의 저항값보다 작으므로, 상기 제1저항층(104a)에 보다 많은 전류가 흐른다. 따라서, 상기 제1저항층(104a)에서 형성되는 버블(111)이 제2저항층(104b)에서 형성되는 버블(112)에 비하여 상대적으로 큰 것을 알 수 있다. 상기 제1저항층(104a)에 형성된 버블(111)이 계속 성장하여 상기기판(102)과 노즐판(101)사이에 채워지게 되면, 상기 버블(111)은 상기 노즐(108)들이 공유하는 공통챔버(109)내에 하나의 고립된 가상챔버(113)를 형성하게 된다. 여기서, 상기 제2저항층(104b)에서도 소정 크기의 버블(112)이 형성되므로 상기 제1저항층(104a)에서 형성된 버블(111)과 제1저항층(104b)에서 형성된 버블(112)은 잉크(110)에 팽창력을 가한다. 따라서, 잉크액적(114)이 노즐(108)밖으로 약간 밀려 나온다.

도 8c를 참조하면, 상기 제1저항층(104a)의 버블(111)이 최대로 성장한 후에 일정시간이 경과되면, 상기 제2저항층(104b)의 버블(112)이 최대로 성장한다. 이와 같이 소정 시간간격을 두고 양 버블(111, 112)이 형성되는 것은 전술한 바와 같이 두 저항체 사이의 저항차이에 의한 전기에너지의 차이에 기인한다. 따라서, 제2저항층(104b)에서 최대로 성장한 버블(112)은 잉크(110)를 상기 노즐(108)밖으로 밀어내어 잉크액적(114)을 토출시킨다. 이때, 상기 제1저항층(104a)에 형성되었던 버블(111)은 펄스 전류가 차단됨에 따라 점차 크기가 작아지게 된다.

도 8d는 상기 노즐(108)을 통한 잉크액적(114)의 토출이 완료되고, 버블의 수축단계를 나타낸 도면이다. 양 버블(111, 112)이 수축되면서 화살표 방향으로 잉크(110)의 리필이 시작되고, 다시 처음상태 도 8a의 상태로 복귀된다. 이때의 양 버블(111, 112)의 축소는 펄스 직류의 차단에 따라 상기 제1저항층(104a)과 제2저항층(104b)의 냉각에 기인한다. 여기서, 펄스 직류가 차단되는 시간도 먼저 제1저항층(104a)의 펄스 직류가 차단되고, 그 다음에 제2저항층(104b)의 펄스 직류가 차단된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 버블에 의해 가상챔버가 형성되어 노즐을 통해 토출될 잉크를 공간적으로 분리되고, 그리고, 버블의 최대 확장에 따른 가상챔버의 축소에 의해 토출되는 잉크 방울의 꼬리를 잘라주게 됨으로써 부 액적(satellite droplet)이 생기기 않게 된다.

도 10은 도 5에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 11a는 도 10에 도시된 B-B' 선에 따른 단면도이고, 도 11b는 도 10에 도시된 C-C'선에 따른 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 기판(102)에 형성되는 공통챔버(109)에 충전되는 잉크를 공급하기 위한 잉크공급홈(107)이 기판(102)의 양 단변부에 마련된다. 상기 공통챔버(109)의 양단변부는 상기 벽체(103)에 의해 밀폐되어 있지 않고 잉크를 수용하는 카트리지(미도시)의 헤드 장착부에 장착된 상태에서 실링부재에 의해 밀폐되고, 상기 잉크공급홈(107)은 잉크가 공급되는 카트리지의 내부와 연결된다.

따라서, 상기 잉크공급홈(107)을 통하여 잉크가 도 11b에 도시된 화살표 방향으로 유입되어 상기 공통챔버(109)에 충전된다.

도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 평면도이다. 여기서, 도10에 도시된 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일부재를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 본 실시예에서 기본적인 구성은 상기 제1실시예와 같으며, 단지 잉크 공급홈이 형성되어 있는 위치에 있어 차이가 있다. 즉, 잉크공급홈(113)이 기판(102)의 중앙부에 장공형태로 상기 벽체(103)에 나란하게마련되어 있다. 상기 공통챔버(109)의 양단변부는 또다른 벽체(114)에 의해 밀폐되어 있다. 이와같이 상기 잉크공급홈(113)이 다양한 위치에 형성될 수 있음을 나타내 보인다.

도 13a는 본 발명의 제3실시예에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 13b는 도 13a에 도시된 D-D'선에 따른 단면도이다. 여기서, 도10에 도시된 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 부재를 나타낸다.

도 13a 및 도 13b를 참조하면, 잉크젯 프린트 헤드는 기본적인 구성에 있어서는 상기 제1실시예와 동일하다. 다만, 상기 기판(102)에 마련된 각 저항층(104) 사이에는 소정간격을 두고 복수개의 경계벽(116)이 설치되어, 각 저항체(104)별로 분할된 소 지역을 마련한다. 상기 경계벽(116)은 그 높이가 상기 기판(102)과 상기 노즐판(101)사이의 간격과 일치하도록 마련된다.

이와 같은 상기 경계벽(116)은 저항체(104)에서 버블이 발생되었을 때, 버블의 발생압력에 따른 인접한 노즐에 대하여 영향을 미치는 크로스 토크(cross talk)를 억제하기 위함과 아울러 잉크토출이 시도되는 해당 노즐에서의 잉크 토출효율을 증대시키기 위한 것이다.

상기와 같은 크로스토크를 방지하기 위한 구조는 공통챔버내에 다양한 형태로 마련할 수 있다. 이에 대한 다른 변용예가 도 14에 도시되어 있다. 도 14를 참조하면, 상기 기판(102)에 마련된 각 저항층(104)사이에 소정길이를 가지는 사각형 형상의 경계벽(118)을 설치한다. 그 높이는 상기 기판(102)과 상기 노즐판(101)사이의 간격과 일치한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드는 복수개의 저항체를 병렬로 연결하여 각 저항체에서 버블이 발생되는 시간을 다르게 하여, 추가적인 수단 없이 잉크액적의 토출력을 증가시킬 수 있다. 아울러 저항체 사이에 별도의 경계벽을 설치하여 잉크의 역류를 방지 할 수 있어 다른 노즐과의 간섭을 피할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 하나의 노즐에 대한 가상챔버에 모든 방향으로부터 잉크의 리필이 가능하기 때문에 잉크의 연속적인 고속토출이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

기판과;

상기 기판 상에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 노즐을 가지는 노즐판과;

상기 기판과 노즐판 사이의 공간을 폐쇄하여 상기 기판과 노즐판 사이에 공통챔버를 형성하는 벽체와;

상기 각 노즐에 대응하여 상기 공통챔버 내부의 기판상에 형성되며, 각 노즐의 중심을 통과하는 중심축을 소정거리를 두고 에워싸도록 마련되는 복수개의 제1저항층과;

상기 각 제1저항층의 내부에 마련되며, 상기 각 제1저항층과 병렬로 연결되어 상기 각 노즐의 중심을 통과하는 중심축상에 버블을 형성시키는 제2저항층과;

상기 공통챔버의 외부로 연장되며, 상기 기판에 형성되는 복수 조의 배선층과;

상기 배선층에 전기적으로 연결되는 것으로 상기 기판상에서 상기 공통챔버의 외부에 마련되는 복수개의 전극패드를; 구비하는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.
제1항에 있어서,

상기 제2저항층은 상기 제1저항층보다도 큰 저항값을 가지는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.
제 2항에 있어서,

상기 제2저항층은 제1저항층에 비하여 그 길이가 길고, 그 폭은 좁게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.
제1항에 있어서.

상기 기판의 상호 대향된 가장자리에 상기 공통챔버의 양쪽으로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.
제1항에 있어서,

상기 기판의 중앙에 상기 공통챔버의 중앙으로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.
제1항에 있어서,

상기 공통챔버 내에는, 공통챔버를 다수의 지역으로 분할하되 각 지역이 공통챔버 내에서 공간적으로 상호 연결되어 공급된 잉크의 유동이 가능하도록 허용하며, 상기 기판과 노즐판 간의 간격과 같은 높이를 가지는 경계벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 공통챔버 내에는, 공통챔버를 다수의 지역으로 분할하되 각 지역이 공통챔버 내에서 공간적으로 상호 연결되어 공급된 잉크의 유동이 가능하도록 허용하며, 상기 기판과 노즐판 간의 간격과 같은 높이를 가지는 경계벽이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 버블젯 방식의 잉크젯 프린트 헤드.