KR20070053040A - 기울어진 노즐을 갖는 잉크젯 헤드 - Google Patents

Abstract

잉크젯 헤드는 인쇄매체의 이송 방향에 대해 수직인 방향으로 복수개의 노즐열을 갖는다. 상기 노즐열에 형성되는 노즐은 상기 이송 방향에 대해 기울어지고, 상기 노즐열들 중 서로 인접하는 상기 노즐열의 상기 노즐의 기울기는 서로 다르다. 노즐의 기울기를 달리 배치하고 노즐 간의 피치를 좁혀 동일한 폭에 대해 보다 많은 노즐을 배치함으로써 불량 노즐이 발생하더라도 이로 인한 화질 저하를 최소화할 수 있다.

잉크젯 프린터, 잉크젯 헤드, 와이드 어레이, 노즐열, 불량

Description

기울어진 노즐을 갖는 잉크젯 헤드{inkjet head having inclined nozzle}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 갖는 잉크젯 프린터를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 2는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐열을 나타낸 정면도이다.

도 4는 원형의 노즐 및 타원형의 노즐에서 토출되는 잉크 액적과 인쇄매체 상에 형성되는 도트의 농도분포를 비교한 설명도이다.

도 5는 인쇄매체 상에 형성되는 도트들의 농도분포를 나타낸 설명도이다.

** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **

160 : 잉크젯 헤드

161, 163, 165, 167 : 노즐열

162, 164, 166, 168 : 노즐

본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기울어진 노즐을 통해 잉크를 토출하지 못하는 불량 노즐로 인한 인쇄 품질을 보상하는 잉크젯 헤드 에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 헤드는 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다.

이러한 잉크젯 헤드는 잉크 액적의 토출 메커니즘에 따라 크게 두 가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 히터를 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열 구동 방식의 잉크젯 헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전 구동 방식의 잉크젯 헤드이다.

열 구동 방식의 잉크젯 헤드에서의 잉크 액적 토출 메커니즘을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적의 형태로 외부로 토출된다.

한편, 잉크젯 헤드는 그 폭에 따라 시리얼 타입(serial type)과 와이드 어레이(wide array) 방식으로 나뉜다. 시리얼 타입 잉크젯 헤드는 잉크젯 헤드의 폭이 인쇄 매체(용지 등)의 폭에 비해 상대적으로 작아 이동 가능한 캐리어(carrier)에 잉크젯 헤드를 설치하고 캐리어와 인쇄 매체를 상대적으로 움직여 프린트를 행한다. 최근에는 인쇄 속도의 향상을 위해서 잉크젯 헤드의 폭을 인쇄 매체의 폭만큼 연장시킨 형태의 와이드 어레이 잉크젯 헤드가 개발되고 있다. 와이드 어레이 잉크 젯 헤드는 잉크젯 헤드의 왕복 이동이 필요없이 하나의 라인에 대해 한꺼번에 인쇄가 가능하기 때문에 인쇄 속도를 대폭적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 캐리어의 구성이 불필요하므로 기구 구성이 간단해지는 장점이 있다.

잉크젯 헤드를 제조하는 공정은 높은 정밀도를 요하고, 하나의 잉크젯 헤드는 수많은 미세한 노즐이 포함된다. 따라서, 제조 공정 단계에서 잉크 액적이 토출되지 못하는 불량 노즐이 종종 발생한다. 또한, 잉크젯 헤드를 사용하는 도중에도 제대로 메인티난스(maintenance)가 이루어지지 못하면 잉크가 굳어 노즐이 막히게 된다. 노즐이 막힌 불량 노즐이 발생한 지점에는 원하는 도트가 형성되지 못해 인쇄 품질이 저하된다.

특히 와이드 어레이 잉크젯 헤드의 경우 불량 노즐이 발생하면, 당해 노즐이 위치하는 곳에는 인쇄매체에 도트가 전혀 형성되지 못해 화이트 라인(white line)이 용지의 이송 방향으로 형성되는 심각한 인쇄 품질 저하의 문제가 발생한다.

일본특허공개공보 제2002-144549호에서는 잉크를 분사하지 못하는 불량 노즐을 다른 정상적인 노즐로 대체하여 분사하는 잉크젯 프린터를 개시한다. 동 문헌에 의하면 하나의 인쇄 라인을 복수의 노즐에 분담시켜 주사시킨다. 불량 노즐이 발생하면, 불량 노즐이 분담하고 있던 도트에 대한 잉크 분사를 당해 인쇄 라인 상의 다른 정상적인 노즐에 의한 잉크 분사로 대체한다.

일본특허공개공보 평11-348246에서는 불량 노즐과 인접하는 정상 노즐에서 분사되는 잉크 액적의 크기를 증가시킨 잉크젯 프린터를 개시한다. 이에 의하면 잉크에 토출 압력을 가하는 압력발생원에 대한 구동 신호를 크게 하여 토출되는 잉크 의 양을 증가시킨다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기울어진 노즐을 복수개의 열로 배치하여 불량 노즐이 발생하더라도 인접하는 정상적인 노즐을 통해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지하는 잉크젯 헤드를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는 잉크젯 헤드를 제공한다. 잉크젯 헤드는 인쇄매체의 이송 방향에 대해 수직인 방향으로 복수개의 노즐열을 갖는다. 상기 노즐열에 형성되는 노즐은 상기 인쇄매체의 이송 방향에 대해 기울어지고, 상기 노즐열들 중 서로 인접하는 상기 노즐열의 상기 노즐의 기울기는 서로 다르다. 노즐의 기울기를 달리 배치하고 노즐 간의 피치를 좁혀 동일한 폭에 대해 보다 많은 노즐을 배치함으로써 불량 노즐이 발생하더라도 이로 인한 화질 저하를 최소화할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 노즐열들 중 서로 인접하는 상기 노즐열의 상기 노즐의 크기는 서로 다를 수 있다. 노즐의 크기를 달리함으로써 잉크 액적의 크기 등을 조절하여 불량 노즐로 인한 화질 저하를 보상하고, 화상 품질에 따라 사용되는 노즐을 적절히 선택할 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 갖는 잉크젯 프린터를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 잉크젯 프린터(100)는 본체(110) 및 본체(110)에 마련되는 적재부(120), 급지부(125), 가이드부(130), 배지부(135), 잉크젯 헤드(160), 잉크저장부(155)를 포함한다.

본체(110)는 잉크젯 프린터(100)의 외형을 형성하고, 내부의 기기를 보호한다. 본체(110)에는 다수의 인쇄매체(P)가 적재되는 적재부(120)가 마련된다. 급지부(125)는 대향하여 배치되는 한 쌍의 롤러로 구성되어 적재부(120)에 적재된 인쇄매체(P)를 하나씩 급지한다.

급지부(125)에 의해 급지된 인쇄매체(P)는 가이드부(130)에 의해 안내되어 이송되면서 잉크젯 헤드(160)로부터 토출된 잉크에 의해 화상이 형성된다. 화상 형성이 종료된 인쇄매체(P)는 배지부(135)를 통해 본체(110) 외부로 배출된다. 배지부(135)는 대향하여 배치되는 한 쌍의 롤러로 구성되어 그 사이를 지나는 인쇄매체(P)를 본체(110) 외부로 이송한다.

잉크젯 헤드(160)는 일측의 전면에 형성된 다수의 노즐열(161, 163, 165, 167; 도 2 참조)을 구비한다. 노즐열(161, 163, 165, 167)은 인쇄매체(P)의 이송 방향에 대해 수직인 방향으로 배열된다. 노즐열(161, 163, 165, 167)에는 각각 다 수의 노즐(162, 164, 166, 168; 도 2 참조)이 형성되어, 노즐(162, 164, 166, 168)을 통해 인쇄매체(P)로 잉크 액적을 토출하여 화상을 형성한다. 잉크젯 헤드(160)는 인쇄매체(P)의 폭보다 폭이 넓은 와이드 어레이 잉크젯 헤드이며, 잉크젯 헤드(160)는 인쇄매체(P)의 폭 이상의 유효 인쇄 폭을 가진다.

잉크저장부(155)는 잉크젯 헤드(160)로 잉크를 공급한다. 잉크저장부(155) 내부에는 일정한 부압이 형성되어 잉크젯 헤드(160)로 공급되는 잉크의 압력을 일정하게 유지한다.

잉크젯 헤드(160)의 하측에는 메인티난스 유닛(140)이 마련된다. 메인티난스 유닛(140)은 화상이 형성되는 도중 또는 인쇄 대기 상태에서 노즐(162, 164, 166, 168)을 세척하거나 캡핑시켜 잉크가 건조되어 노즐(162, 164, 166, 168)이 막히지 않도록 한다.

상기의 각 부분에는 전원부(145)에 의해 전원이 공급되고, 제어부(150)는 잉크젯 프린터(100)의 전반적인 제어를 담당한다.

도 2는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 잉크젯 헤드(160)의 전면에는 다수의 노즐(162, 164, 166, 168)이 형성된 4개의 노즐열(161, 163, 165, 167)을 갖는다. 제1 노즐열(161)은 흑색 잉크용, 제2 노즐열(163)은 시안(cyan) 잉크용, 제3 노즐열(165)은 마젠타(magenta) 잉크용, 제4 노즐열(167)은 옐로우(yellow) 잉크용이다.

노즐열(161, 163, 165, 167)은 인쇄매체(P)의 이송방향에 대해 수직인 방향으로 배치되어, 그 폭은 인쇄매체(P)의 폭보다 같거나 더 크게 한다.

본 실시예에서는 4개의 노즐열(161, 163, 165, 167)을 갖는 컬러 잉크젯 헤드를 나타내고 있으나, 흑백 잉크젯 헤드에도 본 발명의 기술적 사상은 그대로 적용될 수 있다. 노즐열의 수는 4개에 한정되지 않고, 2개, 3개 또는 5개 이상으로 형성할 수도 있다.

도 3은 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 노즐열을 나타낸 정면도이다.

도 3을 참조하면, 노즐열(161, 163, 165, 167)에 형성되는 노즐(162, 164, 166, 168)은 인쇄매체(P)의 이송 방향에 대해 기울어져 형성된다. 또한, 노즐열(161, 163, 165, 167) 중 서로 인접하는 노즐열(161, 163, 165, 167)에 형성되는 노즐(162, 164. 166, 168)은 서로 기울기가 다르다.

제1 노즐열(161)에 형성된 제1 노즐(162)은 이송방향에 대해 좌측으로 기울어지고, 제2 노즐열(163)에 형성된 제2 노즐(164)은 이송방향에 대해 우측으로 기울어지고, 제3 노즐열(165)에 형성된 제3 노즐(166)은 이송방향에 대해 좌측으로 기울어지고, 제4 노즐열(167)에 형성된 제4 노즐(168)은 이송방향에 대해 우측으로 기울어진다. 즉 노즐열(161, 163, 165, 167) 중 서로 인접하는 노즐열(161, 163, 165, 167)에 형성되는 노즐(162, 164. 166, 168)은 서로 엇갈려 형성된다.

한편, 기울어진 형태로 형성되기 위해 노즐(162, 1674, 166, 168)은 원형이 아닌, 비대칭적인 형태로 형성되며 바람직하게는 타원형일 수 있다.

도 4는 원형의 노즐 및 타원형의 노즐에서 토출되는 잉크 액적과 인쇄매체 상에 형성되는 도트의 농도분포를 비교한 설명도이다.

도 4를 참조하면, 동일한 최대 직경을 갖은 원형의 노즐과 타원형의 노즐을 비교할 때, 원형의 노즐에 비해 기울어진 타원형의 노즐은 인쇄매체(P)에 형성되는 도트의 폭이 더 작다. 따라서, 불량 노즐이 발생하더라도 화상에 미치는 영향을 줄일 수 있다.

타원형의 노즐에서 토출되는 잉크 액적은 타원의 형태로 토출된다. 이에 따라 잉크 액적의 원래 형태를 유지하려는 장력에 의해 인쇄매체(P)에 착탄될 때에는 기울어진 방향의 수직인 방향으로 좌우로 퍼지게 된다. 즉, 인쇄매체(P)에 형성되는 도트의 형상은 원형에 가까운 형태가 된다.

노즐(162, 1674, 166, 168)이 기울어져 형성됨으로써 노즐 간 피치(pitch)를 원형인 형태로 비해 더 작게 할 수 있다. 따라서, 같은 폭을 갖는 잉크젯 헤드(160)라도 노즐(162, 1674, 166, 168)을 기울어지게 형성한 경우 더 많은 수의 노즐(162, 1674, 166, 168)을 갖는다. 따라서, 어느 하나의 노즐(162, 1674, 166, 168)에 잉크를 토출하지 못하는 불량이 생기더라도 이로 인한 화상 품질에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

한편, 노즐열(161, 163, 165, 167) 중 서로 인접하는 노즐열(161, 163, 165, 167)에 형성되는 노즐(162, 164. 166, 168)의 크기는 서로 다르다.

제1 노즐열(161)에 형성된 제1 노즐(162)의 크기보다 제2 노즐열(163)에 형성된 제2 노즐(164)의 크기가 더 작다. 제2 노즐열(163)에 형성된 제2 노즐(164)의 크기보다 제3 노즐열(165)에 형성된 제3 노즐(166)의 크기가 더 크다. 제3 노즐열(165)에 형성된 제3 노즐(166)의 크기보다 제4 노즐열(167)에 형성된 제4 노즐(168)의 크기가 더 크다.

도 5는 인쇄매체 상에 형성되는 도트들의 농도분포를 나타낸 설명도이다.

도 5를 참조하면, 크기가 비교적 큰 제1 노즐(162)에 의해 형성된 도트(162a)와 제3 노즐(166)에 의해 형성된 도트(166a)가 크기가 비교적 작은 제2 노즐(164)에 의해 형성된 도트(164a)와 제4 노즐(168)에 의해 형성된 도트(168a) 보다 인쇄매체(P) 상에 더 넓게 형성된다.

노즐(162, 164. 166, 168)의 크기에 따른 토출되는 잉크 액적의 크기나 번짐의 정도를 측정하고, 이에 따른 잉크 염료를 달리함으로써 서로 보간을 최대화시킴으로써 불량노즐로 인한 화상품질 저하를 최소화할 수 있다.

또한, 노즐열에 형성되는 노즐의 크기를 서로 달리한 경우 드래프트(draft) 모드, 베스트(best) 모드 등의 설정에 따라 토출시키는 노즐열을 제어할 수 있다. 즉 화상 품질이 낮은 드래프트 모드의 경우 노즐의 크기가 작은 제2 노즐열(163)과 제4 노즐열(167)을 통해서만 잉크를 토출하여 잉크를 절약하고 소요되는 전력을 줄일 수 있다.

상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 복수의 노즐열에 형성되는 노즐을 인접하는 노즐끼리 기울기 또는 크기를 서로 달리함으로써 주위에 불량 노즐이 발생하더라도 정상적인 노즐의 분사로 이를 보상함으로써 인쇄 품질의 저하를 최소화할 수 있다.

Claims (3)

1. 인쇄매체의 이송 방향에 대해 수직인 방향으로 복수개의 노즐열을 갖는 잉크젯 헤드에 있어서,

   상기 노즐열에 형성되는 노즐은 상기 인쇄매체의 상기 이송 방향에 대해 기울어지고, 상기 노즐열들 중 서로 인접하는 상기 노즐열의 상기 노즐의 기울기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐열들 중 서로 인접하는 상기 노즐열의 상기 노즐의 크기는 서로 다른 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐은 타원형인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.

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