KR20070055173A - 단위 헤드의 정렬 오차를 보상하는 잉크젯 프린터 및 이를이용한 화상형성방법 - Google Patents

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Abstract

이송되는 인쇄매체에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 잉크젯 프린터를 제공한다. 잉크젯 프린터는 서로 이격된 복수의 단위 헤드가 마련되고, 상기 단위 헤드는 상기 인쇄매체의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 배치된 잉크젯 헤드 및 인접하는 상기 단위 헤드의 교차점이 되는 노즐을 중심으로 상기 잉크를 토출시켜 화상을 인쇄하는 제어부를 포함한다.
잉크젯 프린터, 잉크젯 헤드, 와이드 어레이, 노즐, 정렬

Description

단위 헤드의 정렬 오차를 보상하는 잉크젯 프린터 및 이를 이용한 화상형성방법{inkjet printer for compensating alignment error of unit head and image forming method using the same}
도 1은 종래기술에 의한 잉크젯 헤드에서 단위 헤드에 위치 오차가 있는 경우 인쇄 결과를 나타낸 설명도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 2의 실시예에 따른 노즐을 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2의 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 일부분을 나타낸 정면도이다.
도 6은 단위 헤드의 정렬오차가 발생한 잉크젯 헤드의 일부분을 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성방법을 나타낸 순서도이다.
** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **
160 : 잉크젯 헤드
165a b, c : 단위 헤드
220 : 노즐
본 발명은 잉크젯 프린터 및 이를 이용한 화상형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단위 헤드의 정렬 오차를 보상하는 잉크젯 프린터 및 이를 이용한 화상형성방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린터는 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다.
잉크젯 프린터에 있어서 잉크 액적을 인쇄매체로 토출시키는 유닛이 잉크젯 헤드이다. 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 인쇄매체의 폭만큼 연장시킨 형태의 와이드 어레이 잉크젯 헤드가 개발되고 있다. 와이드 어레이 잉크젯 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.
일반적으로 와이드 어레이 잉크젯 헤드는 복수개의 단위 헤드를 프레임 상에 타일 형식으로 배열하여 구성한다. 한번에 인쇄매체의 폭에 상당하는 크기를 갖도록 잉크젯 헤드를 일체로 제조하는 데 어려움이 있기 때문이다.
복수개의 단위 헤드를 하나의 프레임 상에 배치하는 것은 정밀한 정렬(alignment)이 요구된다. 단위 헤드 사이에 정렬 오차가 발생하면 인접한 단위 헤드 사이에 노즐의 위치 오차가 발생하여 화상이 정상적으로 인쇄되지 못하는 문제점이 발생한다.
도 1은 종래기술에 의한 잉크젯 헤드에서 단위 헤드에 위치 오차가 있는 경우 인쇄 결과를 나타낸 설명도이다.
도 1을 참조하면, 잉크젯 헤드(10)에는 다수의 단위 헤드(20)가 배치된다. 단위 헤드(20)는 수평 방향(인쇄매체가 이송되는 방향의 수직인 방향)으로 서로 이격되어 있고, 또한 수직 방향(인쇄매체가 이송되는 방향)으로 엇갈려 배치된다. 서로 엇갈려 배치된 단위 헤드(20)들의 적어도 일 측면에는 중복영역(25)이 존재하고, 이 중복영역(25)에는 다수의 노즐(21)이 배치된다. 중복영역(25)에 배치되는 노즐(21)을 통해 단위 헤드(20)들이 서로 이격되어 배치되더라도 인쇄매체 상에는 연속된 하나의 직선을 형성할 수 있다.
단위 헤드(20)에 정렬 오차가 발생하면 인쇄매체 상에는 연속된 직선이 형성되지 못하고 정렬 오차가 발생한 단위 헤드(20) 부분에서 불연속적인 구간이 발생하여 일부분이 끊어진 형태가 된다. 이는 심각한 화상 품질의 저하를 초래한다.
미국특허 제6,450,614호에서는 "와이드 어레이 잉크젯 헤드 조립체의 프린트 헤드 다이 정렬"이라는 제목으로 프린트 헤드 다이(즉 단위 헤드)의 정렬 오차를 줄이는 발명을 개시한다. 동 문헌에 의하면 단위 헤드를 서로 이격되게 배치하고, 단위 헤드의 양 측면에 정렬 노즐 영역(alignment nozzle region)을 두어, 인접하는 단위 헤드의 정렬 노즐 영역끼리 서로 겹치게 한다. 따라서 단위 헤드가 이격되어 배치되더라도 정렬 노즐 영역을 통해 단위 헤드에 의해 연속된 화상이 형성되도록 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 단위 헤드를 사선 방향으로 교차되게 배치하고, 교차점을 중심으로 단위 헤드의 유효한 노즐을 설정한다. 설정된 유효 노즐을 통해 인쇄를 실행하여, 단위 헤드 간에 발생하는 정렬 오차를 보상하는 잉크젯 프린터 및 이를 이용한 화상형성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면 이송되는 인쇄매체에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 잉크젯 프린터를 제공한다. 잉크젯 프린터는 서로 이격된 복수의 단위 헤드가 마련되고, 상기 단위 헤드는 상기 인쇄매체의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 배치된 잉크젯 헤드 및 인접하는 상기 단위 헤드의 교차점이 되는 노즐을 중심으로 상기 잉크를 토출시켜 화상을 인쇄하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에서 상기 교차점이 되는 노즐은 상기 단위 헤드에 형성된 노즐들 중 상기 단위 헤드에 의해 인쇄되는 직선이 서로 교차되어 이루는 교점과 가장 가까운 노즐이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면 화상형성방법을 제공한다. 화상형성방법은 인 쇄매체의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 단위 헤드를 배치하고, 인접하는 상기 단위 헤드의 교차점이 되는 노즐을 결정하고, 상기 교차점이 되는 노즐을 중심으로 잉크를 상기 인쇄매체로 토출시켜 화상을 형성한다.
일 실시예에서 상기 교차점이 되는 노즐을 결정하는 것은 상기 단위 헤드를 통해 잉크를 토출시켜 인쇄매체에 테스트 패턴을 형성하고, 상기 테스트 패턴에 형성된 교점과 가장 가까운 노즐로 결정한다.
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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2를 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 인쇄 매체(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.
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(maintenance unit; 140)이 마련된다. 메인티난스 유닛(140)은 화상이 형성되는 도중 또는 인쇄 대기 상태에서 잉크젯 헤드(160)를 세척하거나 캡핑(capping)시켜, 잉크가 건조되어 노즐이 막히지 않도록 한다.
제어부(150)는 잉크젯 프린터(100)의 전반적인 제어를 담당한다. 제어부(150)는 호스트 시스템(미도시)으로부터 화상 데이터를 전송받아 저장하는 메모리부(152)를 포함한다. 또한 메모리부(152)는 후술할 교차점이 되는 노즐과 유효한 노즐에 대한 정보를 저장한다. 제어부(150)는 메모리부(152)에 저장된 유효 노즐에 대한 정보를 이용하여 잉크젯 헤드(160)를 타이밍 제어(timing control)하여 화상 데이터에 따른 인쇄를 실행한다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 잉크젯 헤드(160)의 일면에는 서로 이격되어 다수의 단위 헤드(165a, b, c)가 배치된다. 단위 헤드(165a, b, c)는 잉크젯 헤드(160)의 길이 방향 즉, 인쇄매체(P)의 이송방향에 대한 수직한 방향으로 배치되어, 적어도 하나의 열(row)을 형성한다.
단위 헤드(165a, b, c)는 인쇄매체(P)의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 배치된다. 따라서, 인접하는 단위 헤드(165a, b, c) 사이에는 서로 겹치는 부분이 존재한다.
도 3에는 3개의 단위 헤드(165a, b, c)를 도시하였으나 이에 한정되지 않고 단위 헤드(165a, b, c)의 수는 달라질 수 있다. 또한, 다수의 단위 헤드(165a, b, c)가 1개의 열을 형성하도록 배치되는 것을 나타내었으나, 다수의 열을 형성하도록 형성할 수 있다.
잉크젯 헤드(160)의 폭은 인쇄매체(P)의 폭보다 작거나 또는 더 클 수 있다. 즉 본 발명에 따른 잉크젯 헤드(160)는 시리얼 타입이나 와이드 어레이 타입 어느 경우도 적용이 가능하다.
단위 헤드(165a, b, c)는 인쇄매체(P)의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 배치된다. 즉 인접하는 단위 헤드(165a, b, c)끼리는 적어도 하나 이상의 노즐(220)이 일측에서 겹쳐진다.
단위 헤드(165a, b, c)에는 다수의 노즐(220)이 형성된다. 노즐(220)은 단위 헤드(165a b, c)의 길이 방향에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다. 도면에는 노즐(220)을 1개의 열로 나타내었으나, 단위 헤드(165a, b, c)에는 노즐(220)이 다수 의 열로 배치될 수 있다.
도 4는 도 2의 실시예에 따른 노즐을 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 단위 헤드(165a)는 기판(201)과, 기판(201) 상부에 순차적으로 형성된 제1 상부층(202) 및 제2 상부층(203)을 포함한다.
기판(201)에는 잉크저장부(155)와 연통되어 잉크가 흘러 들어오는 매니폴드(211)가 형성된다. 제1 상부층(202)에는 매니폴드(211)와 연통된 잉크 채널(212)이 형성되어 잉크챔버(213)로 잉크를 공급한다. 또한, 잉크챔버(213)가 형성된 위치에 해당되는 제1 상부층(202)에는 압력발생원(210)이 마련된다. 압력발생원(210)은 잉크챔버(213)에 저장된 잉크에 토출 압력을 가한다. 일 실시예에서 압력발생원(210)은 잉크를 가열하여 버블을 생성하는 히터이다. 또는, 다른 실시예에서 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 헤드에서 압력발생원(210)은 압전체일 수 있다.
제2 상부층(203)에는 노즐(220)이 형성된다. 노즐(220)은 압력발생원(210)의 상부에 배치된다. 노즐(220)은 잉크챔버(213)와 연통되어 압력발생원(210)에 의해 토출 압력을 받은 잉크를 액적의 형태로 외부로 토출시켜 인쇄매체(P)에 도트를 형성시킨다.
상기와 같이 구성된 잉크젯 헤드(160)에서의 잉크 액적 토출 메커니즘을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 압력발생원(210)에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 압력발생원(210)에서 열이 발생되면서 압력발생원(220)에 인접한 잉크챔버(213)에 위치하는 잉크는 대략 300℃로 순간 가열된다. 이에 따라 잉크가 비등하면 서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크챔버(213) 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐(220) 부근에 있던 잉크가 노즐(220)을 통해 액적의 형태로 인쇄매체(P)로 토출된다.
도 5는 도 2의 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 일부분을 나타낸 정면도이다.
도 5를 참조하면, 제1 단위 헤드(165a)와 제2 단위 헤드(165b)는 서로 교차되게 배치된다. 노즐(220)을 통해 테스트 패턴을 인쇄매체(P)에 인쇄한다. 여기서 테스트 패턴은 아무런 타이밍 제어없이 노즐(220)을 통해 잉크를 토출한 경우 인쇄매체(P) 상에 형성되는 도트들의 패턴을 말한다.
단위 헤드(165a, b)가 인쇄매체(P)의 이송 방향에 대해 사선으로 기울어져 있으므로, 테스트 패턴도 사선으로 기울어져 형성된다. 이때, 노즐(220)에 의해 인쇄되는 화상은 직선의 형태로 서로 교차되는 교점(C)을 형성한다. 즉 제1 단위 헤드(165a)와 제2 단위 헤드(165b)는 서로 교차되어 있으므로 제1 단위 헤드(165a)와 제2 단위 헤드(165b)가 형성하는 도트들은 서로 교차한다.
상기 교차점을 이루는 교점(C)에 대해 가장 가까운 노즐(220)을 찾는다. 즉, 교점(C)을 형성한 도트를 토출한 노즐(220)을 찾는다.
도 5에서, 교점(C)과 가장 가까운 노즐(220)은 제1 단위 헤드(165a)에서 왼쪽에서 13번째에 위치한 노즐(220)이고, 제2 단위 헤드(165b)에서는 왼쪽에서 2번째 노즐(220)이다. 이때 제1 단위 헤드(165a)의 유효한 노즐(220)은 1번째부터 13번째에 위치한 노즐(220)로 설정한다. 제2 단위 헤드(165b)의 유효한 노즐(220)은 2번째부터 14번째까지 위치한 노즐(220)로 설정한다.
일 실시예에서 교점(C)에 위치하는 노즐(220) 즉 제1 단위 헤드(165a)의 13번째 노즐(220)와 제2 단위 헤드(165b)의 2번째 노즐(220)의 둘 중 하나를 선택적으로 유효한 노즐(220)로 정할 수 있다. 다른 실시예에서 교점(C)과 가장 가까운 노즐(220)을 유효한 노즐(220)로 정할 수 있다.
상기의 테스트 패턴을 통해 유효한 노즐(220)이 정해지면, 이를 메모리부(152)에 저장한다. 제어부(150)는 유효한 노즐(220)을 통해 잉크를 토출하여 인쇄를 행한다.
단위 헤드(165a, b)는 사선 방향으로 기울어져 있으므로, 제어부(150)는 타이밍 제어를 통해 시간차를 갖고 인쇄를 사선의 순서대로 순차적으로 행한다. 즉 인쇄매체(P)의 이송 방향이 도면의 아래측에서 윗측 방향이라고 할 때, 제1 단위 헤드(165a)는 13번째 노즐(220)에서 12번째 노즐(220)을 거쳐 1번째 노즐(220)의 순서로 순차적으로 잉크를 토출하여 인쇄한다. 제2 단위 헤드(165b)는 2번째 노즐(220)에서부터 3번째 노즐(220)을 거쳐 14번째 노즐(220)의 순서로 순차적으로 잉크를 토출하여 인쇄한다. 이로써 인쇄매체(P)에 형성되는 도트는 하나의 수평선을 형성할 수 있다.
테스트 패턴을 통해 결정된 유효한 노즐(220)을 통해 인쇄매체(P)에 화상을 형성하면, 결과적으로 비연속구간이 존재하지 않는 정상적인 인쇄가 가능하다. 도 5에 나타난 인쇄 결과는 유효한 노즐(220)을 통해 인쇄매체(P)에 수평선을 인쇄한 경우를 나타낸다.
도 6은 단위 헤드의 정렬오차가 발생한 잉크젯 헤드의 일부분을 나타낸 정면 도이다.
도 6을 참조하면, 제2 단위 헤드(165b)가 정상적인 위치에 정렬되지 못하고 하측으로 기울어져 배치된 경우이다.
이 경우 제1 단위 헤드(165a)와 제2 단위 헤드(165b)를 통해 테스트 패턴을 형성한다. 교점(C')에 가장 가까운 노즐(220)은 제1 단위 헤드(165a)의 왼쪽에서 11번째 노즐(220)이고, 제2 단위 헤드(165a)의 왼쪽에서 2번째 노즐(220)이다.
따라서, 제1 단위 헤드(165a)의 유효한 노즐(220)은 1번째부터 11번째에 위치한 노즐(220)이다. 제2 단위 헤드(165b)의 유효한 노즐(220)은 2번째부터 14번째까지 위치한 노즐(220)이다.
인쇄 결과에 나타난 바와 같이, 결정된 유효한 노즐(220)을 통해 인쇄매체(P)에 화상을 형성하면, 결과적으로 비연속구간이 존재하지 않는 정상적인 수평선이 형성된다.
즉 본 발명에 의하면 인접하는 단위 헤드 간의 접점이 되는 지점을 찾아, 단위 헤드 내의 유효한 노즐을 결정한다. 유효 노즐을 통해 인쇄를 진행함으로써 단위 헤드 간에 정렬 오차가 발생하더라도 이를 보상한다. 따라서 단위 헤드의 정렬 오차로 인한 화상의 품질 저하를 방지할 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성방법을 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 단위 헤드(165a, b, c)를 인쇄매체(P)의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 배치한다(S310).
인접하는 단위 헤드(165a, b, c)에서 교차점이 되는 노즐(220)을 결정한다(S320). 이 경우 교차점이 되는 노즐(220)을 결정하기 위해서는 먼저 단위 헤드(165a, b, c)를 통해 잉크를 토출시켜 인쇄 매체(P)에 도트를 형성한다. 이 도트들이 형성한 것이 테스트 패턴이다. 테스트 패턴에서 상기 도트들이 형성한 직선이 서로 교차되는 교점을 결정한다. 이어서 상기 교점과 가장 가까운 노즐(220)을 결정한다.
교차점이 되는 노즐(220)을 중심으로 유효한 노즐(220)을 정해, 상기 유효 노즐(220)을 통해 화상을 형성한다(S330).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 명세서에서 사용된 용어 및 표현들은 서술의 목적으로 사용된 것일 뿐 어떠한 제한을 가지는 것은 아니며, 청구된 발명의 범주 안에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어 단위 헤드에 형성된 노즐을 기울어지게 배치함으로써 단위 헤드가 기울어진 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 본 발명에 의하면 인접하는 단위 헤드 간의 접점이 되는 지점을 찾아, 단위 헤드 내의 유효한 노즐을 결정한다. 유효 노즐을 통해 인쇄를 진행하므로 단위 헤드 간에 비연속적인 구간이 없어진다. 따라서 단위 헤드의 정렬 오차로 인한 화상의 품질 저하를 방지할 수 있다.
또한, 단위 헤드의 정렬에 따른 조립 오차가 완화되므로 작업이 용이하고 결과적으로 잉크젯 프린터의 생산성이 향상된다.

Claims (4)

  1. 이송되는 인쇄매체에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 잉크젯 프린터에 있어서,
    서로 이격된 복수의 단위 헤드가 마련되고, 상기 단위 헤드는 상기 인쇄매체의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 배치된 잉크젯 헤드;
    인접하는 상기 단위 헤드의 교차점이 되는 노즐을 중심으로 상기 잉크를 토출시켜 화상을 인쇄하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 교차점이 되는 노즐은 상기 단위 헤드에 형성된 노즐들 중 상기 단위 헤드에 의해 인쇄되는 직선이 서로 교차되어 이루는 교점과 가장 가까운 노즐인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  3. 인쇄매체의 이송 방향에 대해 사선 방향으로 서로 교차되게 단위 헤드를 배치하고,
    인접하는 상기 단위 헤드의 교차점이 되는 노즐을 결정하고,
    상기 교차점이 되는 노즐을 중심으로 잉크를 상기 인쇄매체로 토출시켜 화상을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 교차점이 되는 노즐을 결정하는 것은
    상기 단위 헤드를 통해 잉크를 토출시켜 인쇄매체에 테스트 패턴을 형성하고,
    상기 테스트 패턴에 형성된 교점과 가장 가까운 노즐로 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
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