KR20060061981A - 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 라인 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로서, 전원공급부와, 프린터 헤드 기판에 접촉되는 흡열면을 가지고 상기 전원공급부로부터 전원 인가시 상기 프린터 헤드 기판의 열을 흡수하는 흡열금속부와, 상기 프린터 헤드 기판의 온도를 감지하는 온도감지부와, 상기 온도감지부의 검출 신호에 기초하여 상기 프린터 헤드 기판의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때 상기 흡열금속부에 전류를 공급하는 제어부를 갖는 냉각장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 잉크젯 프린터 헤드의 온도를 적정 범위에서 유지함으로써 최상의 화질을 구현할 수 있다.

잉크젯, 프린터, 헤드, 냉각장치

Description

냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드{Inkjet Printer Head With Cooling Apparatus}

도 1은 일반적인 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드를 나타낸 정면도,

도 3은 도 2의 잉크젯 프린터 헤드의 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 냉각장치의 흡열작용을 설명하는 그림,

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 정면도,

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드의 측면도를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 잉크젯 프린터 헤드 11 : 잉크젯 프린터 헤드 기판

30 : 냉각장치 31 : 흡열금속부

33 : 온도감지부 35 : 전원공급부

37 : 제어부

본 발명은 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 프린터 헤드에 장착되는 냉각장치를 개선함으로써 단속적이며 선택적 냉각이 가능한 잉크젯 프린터 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린터에서 형성되는 화질은 잉크젯 프린터에서 토출된 액적의 크기 및 속도에 영향을 받는데, 이러한 액적의 크기 및 속도는 잉크젯 프린터 헤드의 온도에 따라 달라진다.

적정온도 이하의 헤드에서 토출된 액적은 낮은 잉크 온도 때문에 소정의 기준치보다 높은 점도 및 표면장력을 가지게 되는데, 이는 액적의 토출 속도 저하 및 크기의 감소를 가져와 화질을 저하시킨다. 또한, 적정온도 이상의 프린터 헤드에서 토출된 액적의 경우에도 빠른 토출 속도 및 큰 부피로 인해 토출된 액적 간에 간섭이 생겨 화질이 저하된다.

한편, 하나의 잉크젯 프린터 헤드 내에서도 노즐마다 액적을 토출하는 횟수가 일정하지 않기 때문에 부분적으로 온도의 불균일이 발생하게 되는데, 지속적인 토출을 수행하는 노즐이 배치된 부분의 경우에는 프린터 헤드에 열축적이 계속되면서 높은 토출 속도와 큰 크기를 갖는 액적이 생성되며, 심한 경우에는 잉크 공급 유로에 에어가 형성되어 토출 불가능한 상태가 되기도 한다. 반대로 토출이 적은 노즐이 배치된 부분은 냉각수단에 의해 계속적으로 냉각됨으로써 토출에 필요한 적정온도 이하로 온도가 떨어지게 되기도 한다.

특히 용지의 폭과 같은 길이를 가진 라인 헤드(Page width printer head)의 경우에는 전술한 바와 같은 헤드내 온도 불균일에 의한 화질저하가 더 심하게 나타난다.

따라서, 종래의 일반적인 잉크젯 프린터 헤드에는 용지에의 화상 형성에 앞서 잉크젯 프린터 헤드를 적정온도로 가열하기 위한 가열수단과, 화상 형성이 진행됨에 따라 적정온도 이상으로 가열된 잉크젯 프린터 헤드의 온도를 적정온도로 냉각하기 위한 냉각수단이 구비되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 라인 헤드(Page width printer head)(110)의 경우에는 프린터의 헤드의 일측에 열전도도가 큰 흡열 금속판(131)을 부착하여 프린터 헤드(110)로부터 열을 흡수하도록 구성되어 있다. 이렇게 흡열 금속판(131)으로 흡수된 열은 흡열 금속판(131) 자체에서 공기중으로 방열되거나, 흡열 금속판(131)의 단부에 마련된 냉각핀(133)을 통하여 공기중으로 방열되며, 냉각핀(133)의 하부에는 냉각핀(133)에서의 방열이 원활히 수행되도록 냉각팬(135)이 마련되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 냉각장치의 경우에는 인위적으로 냉각을 제어할 수 있는 수단이 없어 프린터 헤드가 적정온도범위에 있어 냉각이 불필요한 경우에도 냉각이 수행되는 단점이 있었으며, 열전도도가 큰 흡열금속이 잉크젯 프린터 헤드의 전 구간에 걸쳐 접촉되어 있으므로, 구간별 온도 불균일을 보상할 수 없어 최적 의 화질을 구현할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 잉크젯 프린터 헤드의 온도에 따라 인위적으로 작동하며, 잉크젯 프린터 헤드의 일부분만을 개별적으로 냉각 가능한 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 전원공급부와, 프린터 헤드 기판에 접촉되는 흡열면을 가지고, 상기 전원공급부로부터 전원 인가시 상기 프린터 헤드 기판의 열을 흡수하는 흡열금속부와, 상기 프린터 헤드 기판의 온도를 감지하는 온도감지부와, 상기 온도감지부의 검출 신호에 기초하여 상기 프린터 헤드 기판의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때 상기 흡열금속부에 전류를 공급하는 제어부를 포함하는 냉각장치를 포함하는 잉크젯 프린터 헤드에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 냉각장치는 복수개의 상기 흡열금속부가 소정 간격을 두고 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 흡열금속부는 상호 병렬로 배치된 다수의 금속판을 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다

제 1실시예

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 프린 터 헤드는 전원공급부(35)와, 프린터 헤드 기판(10)에 접촉되는 흡열면을 가지고, 전원공급부(35)로부터 전원 인가시 프린터 헤드 기판(10)의 열을 흡수하는 흡열금속부(31)와, 프린터 헤드 기판(10)의 온도를 감지하는 온도감지부(33)와, 온도감지부(33)의 검출 신호에 기초하여 프린터 헤드 기판(10)의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때 흡열금속부(31)에 전류를 공급하는 제어부(37)를 포함하는 냉각장치(30)를 포함한다.

전원공급부(35)는 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)의 상단에 마련된 헤드 어셈블리(50)에 마련될 수 있으며, 또는 잉크젯 프린터 헤드(110) 주위에 어디에도 제한 없이 마련될 수 있다. 전원공급부(35)는 후술할 흡열금속부(35)가 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)과 접촉되어 있는 고온부와 고온부의 반대편에 위치하는 저온부에 연결되어 후술할 제어부(37)에 의해 조절되어 흡열금속부(31)로 전류를 공급하게 된다.

여기서, 전원공급부(35)는 일정방향으로만 전류를 공급하도록 할 수도 있고, 후술할 흡열금속부(31)를 이루는 금속의 종류에 따라서 선택적으로 전류의 방향을 바꾸어 공급할 수도 있다.

흡열금속부(31)는 제한적이지는 않으나 일정두께를 가진 직육면체의 형상을 가지고 그 일면이 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)에 접촉되어 마련된다.

도 4에는 흡열금속부(31)에 전류를 인가하여 냉각을 수행하는 원리가 도시되어 있다.

본 발명에서는 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)의 냉각을 위하여 톰슨효과 (Thomson Effect)를 이용하고 있는데, 이는 단일 전도체의 각부에 온도차가 있을 때, 이것에 전류를 흘리면, 부분적으로 전자의 운동에너지가 다르기 때문에 온도가 변화하는 곳에서 줄열 이외의 열이 발생하거나 흡수가 일어나는 현상을 말한다.

톰슨 효과에 의해서 발생 또는 흡수하는 열량은 전류의 세기와 온도차에 비례하는데, 다음과 같은 관계식이 성립한다.

여기서, ΔQ는 발생 또는 흡수하는 열량을, τ는 톰슨계수를, dT 는 온도구배를, x는 전도체의 길이를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 톰슨효과를 나타내는 전도체의 고온부(H)와 저온부(L)를 전원공급부(35)에 연결하여 전류를 흘려주는 경우에 전도체는 상기 관계식에 따라 열을 발생 또는 흡수하게 되는데, 이는 전도체의 종류에 따라 다르게 나타난다.

흡열금속부(31)를 구리 또는 은으로 하는 경우에는 전류를 고온부(H)에서 저온부(L)로 공급하면 열이 발생하므로, 구리 또는 은의 경우에는 전원공급부(35)에서 공급하는 전류는 저온부(L)에서 고온부(H)로 흐르도록 한다. 한편, 흡열금속부(31)를 철 또는 백금으로 하는 경우에는 전류가 고온부(H)에서 저온부(L)로 흐를때 열을 흡수하므로, 이 경우 전원공급부(35)에서 공급하는 전류는 고온부(H)에서 저온부(L)로 흐르도록 한다.

여기서, 흡열금속부(31)를 형성하는 금속은 전술한 예에 한정되지 않으며, 톰슨효과를 나타내는 여러 금속이 사용될 수 있고, 이 경우 사용되는 금속의 특성 에 따라 전원공급부(35)에서 공급되는 전류의 방향은 결정된다.

온도감지부(33)는 잉크젯 프린터 기판(10)과 흡열금속부(31)가 접촉되어 있는 면의 온도를 감지하여 후술할 제어부(37)로 신호를 송신한다. 온도감지부(33)는 온도감지에 있어서 그 방식에 제한이 없으며, 감지한 온도를 후술할 제어부(37)로 송신할 수 있도록 구성한다.

제어부(37)는 전술한 온도감지부(33)에서 검출한 신호를 수신하여 제조시 미리 설정한 소정의 기준온도와 비교하는 작업을 수행하며, 비교 결과에 따라 전원공급부(35)의 전류 공급을 유지 및 차단한다. 상기 기준온도는 잉크젯 프린터가 최상의 화질을 구현할 수 있는 액적의 크기 및 속도에 해당하는 프린터 헤드의 온도를 실험을 통하여 설정한다.

제어부(37)는 온도감지부(33)에서 감지한 온도가 상기 기준온도보다 이상인 경우에는 전원공급부(35)에서 흡열금속부(31)로 전류가 공급하도록 하며, 상기 기준온도 이하인 경우에는 전원공급부(35)로부터의 전류 공급을 차단하여 흡열금속부(31)가 냉각을 더 이상 수행하지 않도록 조절한다.

여기서, 본 발명에 따라 잉크젯 프린터 헤드에 장착되는 냉각장치는 일반 잉크젯 프린터 헤드, 라인 헤드(page width printing head)는 물론 복수의 노즐을 갖는 다른 형태의 잉크젯 프린터 헤드에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이러한 구성에 의해, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드의 작동과정을 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

우선 잉크젯 프린터가 용지에의 화상 형성을 수행하면 프린터 헤드(110)의 온도가 지속적 토출에 의하여 상승하게 된다. 온도감지부(33)에서는 프린터 헤드 기판(10)의 온도를 지속적으로 감지하여 감지 온도에 대한 정보를 제어부(37)로 송신한다. 제어부(37)는 상기 감지온도에 대한 정보를 지속적으로 수신하다가, 프린터 헤드 기판(10)의 온도가 소정의 기준온도 이상으로 과열되는 경우에는 전원공급부(35)를 작동시켜 흡열금속부(31)로 전류가 공급되도록 한다. 전원공급부(35)로부터 전류가 공급된 흡열금속부(31)는 전술한 톰슨효과에 의하여 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)으로부터 열을 흡수하여 냉각을 수행한다.

한편, 흡열금속부(31)가 냉각을 수행하는 도중에도 온도감지부(33)는 프린터 헤드 기판(10)의 온도를 지속적으로 감지하여 제어부(37)로 정보를 송신하는데, 이때 지속적 냉각수행으로 인하여 프린터 헤드 기판(10)의 온도가 소정의 기준 온도 이하로 내려가는 경우에는 제어부(37)는 전원공급부(35)에서 공급하는 전류를 차단하여 흡열금속부(31)에서 더 이상 냉각이 수행되지 않도록 한다.

이에, 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드는 냉각이 필요한 온도 이상일 때만 냉각이 수행되므로 프린터 헤드의 온도를 적정범위로 유지하여 최적의 화질을 구현할 수 있다.

제2실시예

설명에 앞서, 제1실시예에서 설명한 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하고, 제1실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드는 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)이 소정의 구간별로 나뉘어져 흡열금속부(31)가 소 정의 간격을 두고 상기 각 구간에 대응하여 배치되는 국부냉각장치를 포함한다.

여기서, 상기 국부냉각장치는 각각 소정의 구간별로 대응하는 복수의 흡열금속부(31)와 온도감지부(33)를 구비하며, 상기 각 구간별로 온도를 비교하여 전류를 공급하는 공통 제어부(37) 및 공통 전원공급부(35)를 갖도록 구성할 수 있다.

그러나, 상기 국부냉각장치는 각각 흡열금속부(31), 온도감지부(33), 전원공급부(35) 및 제어부(37)를 모두 갖도록 구성할 수도 있으며, 전원공급부(35)만을 공통으로 갖도록 구성할 수도 있다.

이러한 구성에 의해, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드의 작동과정을 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

잉크젯 프린터 헤드 특히 라인 헤드(page width printer head)의 경우에는 헤드의 전 구간에 걸쳐 균일한 토출이 이루어지는 것이 아니므로, 잉크젯 프린터 헤드 기판(10)내에서도 구간별로 온도 불균일이 발생하게 된다.

프린터 헤드 기판(10)과 각 흡열금속부(31)의 사이에는 온도감지부(33)가 마련되어 프린터 헤드 기판(10)의 각 구간별로 감지하여 제어부(37)로 정보를 송신하게 되는데, 제어부(37)에서는 각 구간별로 수신된 온도를 소정의 기준온도와 비교하여 기준온도 이상으로 가열된 구간에 대해서만 전원공급부(35)로부터 전류가 공급되도록 제어한다. 따라서, 전원공급부(35)로부터 전류가 공급된 일부 흡열금속부(31)만이 냉각을 수행하게 된다.

이에, 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드는 냉각이 필요한 구간 또는 컬러에 대해서만 개별적 냉각이 가능하므로, 프린터 헤드 기판(10)내 각 구간별 온도 차이를 최소화하는 동시에 적정한 온도로 유지시킴으로써 최적의 화질을 구현할 수 있다.

제3실시예

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드는 전술한 제1실시예 또는 제2실시예에 있어서, 전원공급부(35)와 전기적 연결을 유지한 채, 병렬로 배치된 다수의 금속판으로 구성되는 흡열금속부(31)를 포함한다.

여기서, 금속판(31)은 도 6와 같이 상호 소정의 간격을 두고 병렬로 배치되어 냉각효율이 최대로 되게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 금속판(31)은 병렬 배치 이외에도 다양한 형상 및 개수로 분할되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 각 금속판은 각각 제어부 및 전원인가부와 연결되어 개별적으로 제어됨으로써 냉각을 수행할 수 있다.

이에, 본 발명의 제3실시예에 따른 잉크젯 프린터 헤드는 고온으로부터 소정의 적정온도로 빠르게 냉각이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 잉크젯 프린터 헤드의 온도를 적정 범위에서 유지할 수 있으며, 헤드의 구간별 개별냉각을 통하여 최상의 화질을 구현할 수 있다.

Claims (3)

1. 냉각장치를 구비한 잉크젯 프린터 헤드에 있어서,

   상기 냉각장치는,

   전원공급부와;

   프린터 헤드 기판에 접촉되는 흡열면을 가지고, 상기 전원공급부로부터 전원 인가시 상기 프린터 헤드 기판의 열을 흡수하는 흡열금속부와;

   상기 프린터 헤드 기판의 온도를 감지하는 온도감지부와;

   상기 온도감지부의 검출 신호에 기초하여 상기 프린터 헤드 기판의 온도가 소정의 기준 온도 이상일때 상기 흡열금속부에 전류를 공급하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 헤드.
2. 제1항 있어서,

   복수개의 상기 흡열금속부가 소정 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프린터 헤드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 흡열금속부는,

   상호 병렬로 배치된 다수의 금속판을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터 헤드.

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