KR20070067536A - 어레이 타입 잉크젯 헤드 - Google Patents

어레이 타입 잉크젯 헤드 Download PDF

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KR20070067536A
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이정화
마사히코 하부카
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 어레이 타입 잉크젯 헤드에 관한 것으로, 잉크가 충전되는 잉크저장부; 상기 잉크의 공급경로를 형성하는 잉크유로층; 상기 잉크유로층에 마련되어 공급되는 상기 잉크를 토출하는 복수의 잉크헤드모듈; 상기 잉크헤드모듈의 상부에 마련되어 상기 각 잉크헤드모듈에 상기 토출신호를 전달하는 플렉시블 프린트 케이블; 상기 잉크유로층에 착탈 가능하게 결합되어 상기 잉크헤드모듈 및 상기 플렉시블 프린트 케이블을 가압 지지하는 가압프레임을 구비하며, 이에 따라, 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조 또는 사용시 노즐이 막힘이 발생할 경우 막힌 노즐이 발생한 잉크헤드모듈만을 교체함으로써 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조 시 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조 효율을 증가시킬 수 있으며, 어레이 타입 잉크젯 헤드의 사용시 간단한 작업만으로 노즐이 막힌 잉크헤드모듈을 교체하여 다시 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

어레이 타입 잉크젯 헤드{array type ink-jet head}
도 1은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 나타낸 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
100 : 어레이 타입 잉크젯 헤드
101 : 잉크저장부
110 : 잉크유로층
112 : 모듈안착부
120 : 잉크헤드모듈
121 : 유로블록
122 : 잉크헤드칩
130 : 플렉시블 프린트 케이블
140 : 가압프레임
본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착탈 가능한 복수의 단위헤드를 구비하는 어레이 타입 잉크젯 헤드에 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 열구동 방식의 잉크젯 헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 헤드이다.
열구동 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 전폭 어레이(full-width 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 인쇄속도의 향상을 위해서 잉크젯 헤드의 폭을 인쇄 매체의 폭만큼 연장시킨 형태의 전폭 어레이(full-width array) 잉크젯 헤드가 개발되고 있다.
전폭 어레이 잉크젯 헤드는 잉크젯 헤드의 왕복 이동이 필요없이 하나의 라인에 대해 한꺼번에 인쇄가 가능하기 때문에 인쇄속도를 대폭적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 캐리어의 구성이 불필요하므로 기구 구성이 간단해지는 장점이 있다.
이에 어레이 잉크젯 헤드를 간단히 설명한다. 전폭 어레이 잉크젯헤드는 잉크가 저장되는 잉크저장부와, 잉크저장부에 충전된 잉크의 유로를 형성하는 복수의 잉크 유로층과, 잉크 유로층에 마련되어 잉크 유로층에 의해 공급되는 잉크를 토출하는 복수의 잉크 헤드칩을 구비한다.
상술한 바와 같은 어레이 잉크젯 헤드는, 어레이 잉크젯 헤드에 수많은 잉크 헤드칩이 포함되고, 잉크 헤드칩에는 수십에서 수백 개의 잉크 노즐이 형성되어 있다. 따라서 잉크 헤드칩을 제조함에 있어 높은 정밀도를 요구한다.
또한, 잉크 헤드칩은 제조 공정 단계나 사용 단계에서 잉크 액적이 토출되지 못하는 불량 노즐이 종종 발생한다. 불량 노즐이 발생한 지점에는 원하는 도트가 형성되지 못해 인쇄 품질이 저하된다.
한편, 상술한 잉크 헤드칩은 잉크 유로층의 표면에 탭-본딩(tap-bonding)에 의해 마운팅(mounting)되며, 잉크 유로층에 마운팅된 잉크 헤드칩은 별도의 실링공정에 의해 잉크 유로층에 완전히 고정된다.
따라서 어레이 잉크젯 헤드의 제조에 있어서, 불량노즐이 발생한 잉크 헤드칩이 장착된 경우, 어레이 잉크젯 헤드에서 잉크 헤드칩의 분리가 불가능하여 어레이 잉크젯 헤드를 폐기해야 하는 어레이 잉크젯 헤드의 제조상의 문제점이 있었다.
또한, 어레이 잉크젯 헤드의 사용시 잉크 헤드칩의 잉크 노즐이 막히는 경우, 어레이 잉크젯 헤드에서 잉크 헤드칩의 교체가 불가능하여 화상불량을 감수하고 사용하거나 어레이 잉크젯 헤드 자체를 교체해야 되는 사용상의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 어레이 타입 잉크젯 헤드의 잉크 헤드칩을 착탈 가능하게 하여, 불량 잉크 헤드칩의 발생시 불량이 발생한 잉크 헤드칩만을 교체하도록 한 어레이 타입 잉크젯 헤드를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드는, 잉크가 충전되는 잉크저장부; 상기 잉크의 공급경로를 형성하는 잉크유로층; 상기 잉크유로층에 마련되어 공급되는 상기 잉크를 토출하는 복수의 잉크헤드모듈; 상기 잉크헤드모듈의 상부에 마련되어 상기 각 잉크헤드모듈에 상기 토출신호를 전달하는 플렉시블 프린트 케이블; 상기 잉크유로층에 착탈 가능하게 결합되어 상기 잉크헤드모듈 및 상기 플렉시블 프린트 케이블을 가압 지지하는 가압프레임을 구비한다.
상기 잉크헤드모듈은, 상기 잉크유로층에서 공급되는 상기 잉크의 유로를 형성하는 유로블록; 상기 유로블록에 탭 본딩되어 고정되고, 상기 유로블록을 통해 공급되는 상기 잉크를 토출하는 복수의 노즐이 마련되는 잉크헤드칩을 구비하는 것이 바람직하다.
상기 잉크헤드칩의 일측에 상기 잉크의 토출신호를 전달받기 위한 접점부다 형성되고, 상기 플렉시블 프린트 케이블의 하면에 상기 접점부에 대응되는 위치로 상기 잉크의 토출신호를 전달하는 신호인가접점이 더 형성되는 것이 바람직하다.
상기 잉크유로층과 상기 잉크헤드모듈의 사이에는 상기 잉크유로층에서 상기 잉크헤드모듈로 이동되는 상기 잉크의 유출을 방지하기 위한 실링부재가 더 마련되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 나타낸 사시도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
도시한 바와 같이 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)는, 잉크(미도시)가 충전되는 잉크저장부(101, 도 3참조)에 연통되어 잉크의 공급경로를 형성하는 잉크유로층(110)과, 잉크유로층(110)에 마련되어 공급되는 잉크를 토출하는 복수의 잉크헤드모듈(120)과, 잉크유로층(110)에 마련된 복수의 잉크헤드모듈(120)의 상부에 마련되어 각 잉크헤드모듈(120)에 토출신호를 전달하는 플렉시블 프린트 케이블(130)과, 잉크유로층(110)에 결합되어 잉크헤드모듈(120) 및 플렉시블 프린트 케이블(130)을 가압 고정하는 가압프레임(140)이 마련된다.
잉크유로층(110)은, 잉크가 충전된 잉크저장부(101)에 충전된 잉크를 잉크헤드모듈(120)로 공급되는 복수의 잉크공급유로(114)가 형성된다. 이러한, 잉크유로층(110)은 복수의 레이어로 형성되어 다색의 잉크가 충전된 복수의 잉크저장부(101)의 각 잉크를 가 각각의 잉크헤드모듈(120)로 공급할 수도 있다. 이는 다양한 설계변경이 가능한 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.
한편 잉크유로층(110)의 일면에는 잉크헤드모듈(120)이 안착되는 모듈안착부(112)가 형성되고, 모듈안착부(112)에는 상술한 잉크공급유로(114)가 각각 연통되도록 마련된다. 이러한 모듈안착부(112)는 잉크헤드모듈(120)의 외형보다 다소 크게 형성되는 것이 바람직하다.
잉크헤드모듈(120)은, 잉크유로층(110)에서 공급되는 잉크의 유로를 형성하는 유로블록(121)과, 유로블록(121)에 접착 고정되어 유로블록(121)을 통해 공급되 는 잉크를 토출하는 잉크헤드칩(122)이 마련된다.
여기서, 유로블록(121)에는 잉크유로층(110)에서 공급되는 잉크를 잉크헤드칩(122) 측으로 공급하는 잉크유로(미도시)가 형성되며, 상면에는 잉크헤드칩(122)이 접착 고정되는 접착부(미도시)가 마련된다. 이러한 잉크유로는 상술한 잉크유로층(110)에 형성된 잉크공급유로(114)의 위치에 대응되는 위치에 형성된다.
한편 잉크헤드칩(122)은 공급되는 잉크가 유입되는 메니폴드(미도시), 토출 되기 전 잉크가 충전되는 챔버(미도시), 챔버에 마련되어 잉크에 토출압력을 부여하는 압력발생원(미도시, 예를 들어 히터, 압전체 등), 압력발생원에 의해 토출되는 잉크의 토출경로를 형성하는 노즐(123) 등이 형성된다. 이러한, 잉크헤드칩(122)은 통상의 잉크헤드칩(122)의 제조방법에 의해 제조되는 것으로 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 잉크헤드칩(122)의 상면 일측면에는 후술할 플렉시블 프린트 케이블(130)에 의해 전달되는 토출신호를 전달받기 위한 접점부(124)가 더 마련된다.
이러한, 잉크헤드칩(122)은 접점부(124)가 형성된 일측을 제외한 나머지 부분이 밀봉재(125)에 의해 유로블록(121)의 접착부에 탭 본딩되어 접착 고정된다.
한편, 상술한 바와 같이 구성되는 잉크헤드모듈(120)과, 잉크유로층(110)의 모듈안착부(112) 사이에는 잉크유로층(110)의 잉크공급유로(114)를 통해 공급되는 잉크가 잉크헤드모듈(120)의 유로블록(121)으로 공급될 때 공급되는 잉크의 누출을 방지하기 위한 별도의 실링부재(126)가 마련될 수 있다. 이러한 실링부재(126)에는 모듈안착부(112)로 연통되는 잉크공급유로(114) 및 유로블록(121)에 형성된 잉크유 로와 대응되도록 다수의 관통공(127)이 형성된다.
플렉시블 프린트 케이블(130)은, 화상형성기기(미도시)의 제어부(미도시)에 의해 전달되는 잉크토출신호를 각각의 잉크헤드모듈(120)로 전달하기 위한 것으로, 잉크유로층(110)의 각 모듈안착부(112)에 안착된 잉크헤드모듈(120)이 노출되도록 각 잉크헤드모듈(120)에 대응되는 위치로 복수의 관통부(132)가 형성된다.
또한, 각 관통부(132)의 하면 일측에는 각 잉크헤드모듈(120)에 형성된 접점부(124)에 접하여 토출신호를 전달하는 신호인가접점(미도시)이 각각 마련되며, 이러한 신호인가접점은 박막 프린트 기판 제조공정에 의해 제조되는 신호라인(미도시)에 의해 화상형성기기의 제어부에 연결된다.
한편, 상술한 바와 같은 플렉시블 프린트 케이블(130)은 하나의 플렉시블 프린트 케이블(130)을 통해 각각의 잉크헤드모듈(120)에 토출신호를 인가하도록 형성되어 있으나, 각각의 잉크헤드모듈(120)에 개별적인 플렉시블 프린트 케이블(130)을 직접 연결하고, 이를 통하여 토출신호를 인가하도록 구성할 수 도 있을 것이다.
가압프레임(140)은, 잉크유로층(110)에 안착되는 잉크헤드모듈(120) 및 플렉시블 프린트 케이블(130)을 가압하여 고정 지지하기 위한 것으로, 별도의 볼트체(142)에 의해 잉크유로층(110)에 고정된다. 이러한 가압프레임(140)에는 잉크유로층(110)에 안착된 잉크헤드모듈(120)이 노출되도록 노출부(144)가 형성되며, 가압프레임(140)이 잉크유로층(110)에 결합됨에 따라 노출부(144)로 잉크헤드모듈(120)이 노출되어 화상을 형성한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조과정을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 이하에서 언급되는 각각의 요소들은 상술한 설명과 도 1 내지 도 3을 참조하여 이해하여야 한다.
여기서, 상술한 잉크유로층, 잉크헤드모듈, 플렉시블 프린트 케이블, 가압프레임 등은 별도의 공간에서 각기 제조된 상태에서 취합되어 조립된다. 이에 각 구성부의 제조에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)의 제조는, 잉크유로층(110)에 형성된 모듈안착부(112)에 잉크헤드모듈(120)을 장착시킨다. 이때 모듈안착부(112)와 잉크헤드모듈(120)의 사이에는 모듈안착부(112)와 잉크헤드모듈(120) 사이에 기밀을 유지하기 위한 실링부재(126)가 더 삽입된다.
한편 모듈안착부(112)에 각각 안착되는 실링부재(126) 및 잉크헤드모듈(120)은 모듈안착부(112)의 잉크공급유로(114)로부터 공급되는 잉크의 유로를 형성하도록 실링부재(126)의 관통공(127) 및 잉크헤드칩(122)의 잉크유로가 잉크공급유로(114)와 일치되도록 조립된다. 또한 상술한 실링부재(126) 및 잉크헤드모듈(120)은 후술할 가압프레임(140)의 가압력에 의해 잉크유로층(110)의 모듈안착부(112)에 가압되어 고정된다.
이후, 잉크유로층(110)의 모듈안착부(112)에 실링부재(126) 및 잉크헤드모듈(120)이 안착되면 잉크헤드모듈(120)의 상측으로 플렉시블 프린트 케이블(130)이 안착된다. 이때 잉크유로층(110)에 안착되는 플렉시블 프린트 케이블(130)의 관통부(132)에 잉크유로층(110)에 안착된 잉크헤드모듈(120)이 돌출된다.
한편 플렉시블 프린트 케이블(130)은 플렉시블 프린트 케이블(130)에 형성된 신호인가접점과 잉크헤드모듈(120)의 잉크헤드칩(122)에 형성된 접점부(124)가 접하도록 잉크헤드모듈(120)의 상면에 안착된다.
이후, 잉크헤드모듈(120) 및 플렉시블 프린트 케이블(130)이 안착된 잉크유로층(110)의 상면에 가압프레임(140)이 안착되어 잉크헤드모듈(120) 및 플렉시블 프린트 케이블(130)을 잉크유로층(110)에 가압 고정한다. 이러한, 가압프레임(140)은 별도의 볼트체(132)에 의해 잉크유로층(110)에 대하여 분리 가능하게 결합된다.
이에 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)가 완성된다.
한편, 상술한 바와 같은 과정을 거쳐 완성된 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)는 제조 후 테스트 과정이나, 실제 사용시 잉크헤드모듈(120)의 노즐이 막히는 경우가 발생한다. 이와 같이 잉크헤드모듈(120)의 노즐(123)이 막힌 경우 노즐(123)이 막힌 잉크헤드모듈(120)만을 교체하여 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)를 유지 보수하여 사용할 수 있다.
이러한 과정을 간단히 설명하면, 먼저 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)의 가압프레임(140)을 고정하는 볼트체(142)를 분리하여 가압프레임(140)을 잉크유로층(110)으로부터 분리하고, 이어 잉크유로층(110)에 안착된 플렉시블 프린트 케이블(130)을 분리한다.
이후, 막힌 노즐(123)이 존재하는 잉크헤드모듈(120)을 잉크유로층(110)의 모듈안착부(112)에서 분리하고, 새로운 잉크헤드모듈(120)을 모듈안착부(112)에 장착하고 상술한 과정을 역으로 수행하여 플렉시블 프린트 케이블(130)과, 가압프레 임(140)을 설치함으로써 어레이 타입 잉크젯 헤드(100)를 정상적으로 다시 사용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드에 따르면, 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조 또는 사용시 노즐이 막힘이 발생할 경우 막힌 노즐이 발생한 잉크헤드모듈만을 교체함으로써 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조 시 어레이 타입 잉크젯 헤드의 제조 효율을 증가시킬 수 있으며, 어레이 타입 잉크젯 헤드의 사용시 간단한 작업만으로 노즐이 막힌 잉크헤드모듈을 교체하여 다시 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 잉크가 충전되는 잉크저장부;
    상기 잉크의 공급경로를 형성하는 잉크유로층;
    상기 잉크유로층에 마련되어 공급되는 상기 잉크를 토출하는 복수의 잉크헤드모듈;
    상기 잉크헤드모듈의 상부에 마련되어 상기 각 잉크헤드모듈에 상기 토출신호를 전달하는 플렉시블 프린트 케이블;
    상기 잉크유로층에 착탈 가능하게 결합되어 상기 잉크헤드모듈 및 상기 플렉시블 프린트 케이블을 가압 지지하는 가압프레임을 구비하는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 잉크헤드모듈은,
    상기 잉크유로층에서 공급되는 상기 잉크의 유로를 형성하는 유로블록;
    상기 유로블록에 탭 본딩되어 고정되고, 상기 유로블록을 통해 공급되는 상기 잉크를 토출하는 복수의 노즐이 마련되는 잉크헤드칩을 구비하는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 잉크헤드칩의 일측에 상기 잉크의 토출신호를 전달받기 위한 접점부다 형성되고,
    상기 플렉시블 프린트 케이블의 하면에 상기 접점부에 대응되는 위치로 상기 잉크의 토출신호를 전달하는 신호인가접점이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 잉크유로층과 상기 잉크헤드모듈의 사이에는 상기 잉크유로층에서 상기 잉크헤드모듈로 이동되는 상기 잉크의 유출을 방지하기 위한 실링부재가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100927928B1 (ko) * 2006-06-30 2009-11-19 가부시끼가이샤 도시바 액적 분사 헤드 및 액적 분사 장치

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KR100927928B1 (ko) * 2006-06-30 2009-11-19 가부시끼가이샤 도시바 액적 분사 헤드 및 액적 분사 장치

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