KR20080105392A

KR20080105392A - 어레이 타입 잉크젯 헤드 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20080105392A
Application number: KR1020070052923A
Authority: KR
Inventors: 조서현; 김정욱; 김양회
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2007-05-30
Publication date: 2008-12-04
Also published as: US20080297555A1

Abstract

개시된 어레이 타입 잉크젯 헤드는, 노즐칩이 장착된 시험용 헤드를 준비하는 단계와, 그 시험용 헤드를 가동하여 용지 상에 노즐칩의 분사 타이밍 변화에 따른 분사 패턴을 인쇄하는 단계, 분사 패턴별로 노즐칩을 분류하는 단계 및, 분류단계에서 같은 분사패턴으로 분류된 노즐칩들끼리 어레이 타입 헤드 본체에 조립하는 단계를 통해 제조된다. 이렇게 제조된 어레이 헤드는, 같은 분사 패턴을 가진 노즐칩끼리 모아서 만들어지기 때문에, 노즐칩 간에 화상 밀도의 차이가 발생되는 인쇄 불량 현상을 억제할 수 있다.

Description

어레이 타입 잉크젯 헤드 및 그 제조방법{Array type ink jet head and manufacturing method thereof}

도 1은 어레이 타입 잉크젯 헤드에 장착되는 일반적인 노즐칩의 구조를 도시한 도면,

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 노즐칩을 통해 잉크 액적을 분사할 때의 분사 방향 왜곡의 문제를 설명하는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 제조하기 위해 준비되는 시험용 헤드를 보인 도면,

도 4 내지 도 5d는 도 3에 도시된 시험용 헤드로 수행되는 분사 패턴 인쇄의 결과물 예들을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 제조과정으로 제작되는 어레이 타입 잉크젯 헤드를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...시험용 헤드 110...노즐칩

111...노즐구멍 120...칩모듈

L1,L2...제1,2열(노즐구멍) P...용지

본 발명은 여러 개의 노즐칩을 용지의 폭방향을 따라 배열하여 라인 단위로 인쇄를 진행하는 어레이 타입 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 특히 여러 노즐칩 간의 잉크 액적 분사 방향의 차이를 줄일 수 있는 어레이 타입 잉크젯 헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린터는, 인쇄용 잉크의 액적(droplet)을 용지 상의 원하는 위치에 방출시켜서 소정의 화상을 인쇄하는 장치로서, 잉크 액적을 방출하는 헤드의 형태에 따라 셔틀(shuttle) 타입과 어레이(array) 타입으로 분류된다. 셔틀(shuttle) 타입은 단일 노즐칩을 구비한 헤드가 용지의 폭방향으로 왕복이동하면서 인쇄를 진행하는 것이고, 어레이 타입은 노즐칩 여러 개를 용지의 폭방향을 따라 배열하여 라인 단위로 인쇄를 진행하는 것인데, 최근에는 인쇄속도 면에서 유리한 어레이 타입 헤드가 선호되고 있는 추세이다.

그런데, 이와 같이 인쇄 속도면에서 유리한 어레이 타입 헤드는, 상기한 바대로 여러 개의 노즐칩을 장착해서 사용하기 때문에, 각 노즐칩 간의 분사방향에 약간만 차이가 생겨도 화상밀도가 불균일하게 나올 수 있다. 즉, 어레이 헤드는 통상적으로 14개 정도의 노즐칩을 용지 폭방향으로 배열해서 사용되는데, 각 노즐칩 마다 모두 똑같이 액적을 분사할 수 있으면 문제가 없지만, 만일 그 중에 몇 개의 노즐칩에서 액적의 분사방향이 조금만 달라지면, 해당 위치의 화상밀도가 주변과 다르게 나타나게 되는 것이다. 문제는, 이러한 노즐칩간의 미소한 분사방향 차 이가 실제로 헤드를 제작하는 과정에서 빈발한다는데 있다. 이 문제를 도면을 참조해서 설명하면 다음과 같다.

우선, 각 노즐칩(10)의 구조를 간략히 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 2열(L1)(L2)의 노즐구멍(11)이 지그재그 식으로 엇갈리게 형성된 구조를 가지고 있다. 통상 2열 중 하나를 이븐(even)열, 다른 하나를 오드(odd)열이라고 칭하는데, 여기서는 제1열(L1), 제2열(L2)로 부르기로 한다. 이렇게 노즐구멍(11)을 2열(L1)(L2)로 만드는 이유는, 고해상도를 구현할 때 노즐구멍(11) 간 간격이 너무 좁아짐에 따른 가공 부담을 줄이기 위해서이다. 예컨대, 1200dpi의 해상도를 구현하는데 만일 한 열로만 노즐구멍들을 만든다면, 각 노즐구멍들 간의 간격을 1/1200인치로 맞춰야 하므로 가공이 매우 까다로워지지만, 도면과 같이 2열로 만들게 되면 그 두 배인 1/600인치로 간격을 설정할 수 있어서 가공 부담이 한결 덜어지기 때문이다. 물론, 이 경우 인쇄 시 제1열(L1)에서 분사되는 액적과 제2열(L2)에서 분사되는 액적이 용지 상의 같은 선상에 떨어지도록 컨트롤러가 그 분사 타이밍을 제어하게 된다. 대개 제1열(L1)과 제2열(L2)의 간격(d)은 10도트 즉, 10/1200인치이고, 인쇄 시 노즐구멍에서 용지까지의 거리가 1mm 정도이므로, 용지의 진행속도를 계산해서 분사 타이밍을 제어하면 제1,2열(L1)(L2)에서 분사된 액적이 용지 상의 한 줄 위에 떨어지도록 할 수 있다. 그런데, 이러한 제어는 제1,2열(L1)(L2)에서 분사되는 액적이 도 2a와 같이 수직 하방으로 똑바르게 분사된다는 것으로 가정하고 이루어지는 것인데, 실제로는 도 2b와 같이 노즐칩(10)의 미소한 변형에 의해 분사방향이 약간 달라질 수 있다. 즉, 이상적으로는 도 2a와 같이 모든 노즐 칩(10)이 수직 하방으로 액적을 분사할 수 있게 반듯이 가동되는 것이 바람직하지만, 노즐칩(10)을 만들다보면 미소한 변형과 같은 여러 가지 오차 요인에 의해 도 2b와 같이 제1열(L1)과 제2열(L2)의 분사각도가 약간 틀어지는 경우가 많다. 이렇게 되면, 도 2a와 같이 수직으로 액적이 분사되는 것을 가정하고 컨트롤러가 분사 타이밍을 제어하는데, 실제로는 그렇지 않기 때문에 결국 제1열(L1)과 제2열(L2)에서 분사되는 액적이 예상된 위치를 벗어나서 용지(P)에 떨어지게 되며, 이것은 화상밀도의 불균일로 나타나게 된다. 만일 이렇게 분사방향이 어긋난 형태가 모든 노즐칩(10)에서 똑같이 생긴다면 그 어긋난 정도를 감안해서 컨트롤러가 분사 타이밍을 맞추면 되지만, 각 노즐칩(10) 마다 가공 시 변형되는 형태가 제각각이기 때문에, 어느 한 형태를 기준으로 분사 타이밍을 맞추면 다른 노즐칩(10)에서 또 문제가 생기게 된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 어레이 헤드에 장착된 여러 노즐칩 간의 분사방향 차이를 최소화할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 필요성을 감안하여 창출된 것으로, 여러 노즐칩 간의 분사방향 차이를 줄여서 균일한 화상밀도를 얻을 수 있도록 개선된 어레이 타입 잉크젯 헤드 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 어레이 타입 잉크젯 헤드는, 잉크가 분사되는 노즐칩이 본체에 복수개 장착된 어레이 타입 잉크젯 헤드에 있어서, 상기 복수개의 노즐칩들은 잉크 액적의 분사 패턴이 모두 같은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 어레이 타입 잉크젯 헤드 제조방법은, 노즐칩이 장착된 시험용 헤드를 준비하는 단계; 상기 시험용 헤드를 가동하여 용지 상에 상기 노즐칩의 분사 타이밍 변화에 따른 분사 패턴을 인쇄하는 단계; 상기 분사 패턴별로 상기 노즐칩을 분류하는 단계; 및, 상기 분류단계에서 같은 분사패턴으로 분류된 노즐칩들끼리 어레이 타입 헤드 본체에 조립하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 각 노즐칩은 한 라인을 인쇄하기 위한 제1열과 제2열의 노즐구멍을 구비하며, 상기 분사 패턴은 상기 제1열과 제2열 간의 분사 타이밍 변화에 따라 형성되는 용지 상의 인쇄 형태를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드를 만드는 과정을 보인 도면이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이 노즐칩(110)이 장착된 시험용 헤드(100)를 준비한다. 이 헤드(100)는 노즐칩(110)의 분사 패턴을 시험하기 위해 준비되는 것으로, 실제로 사용되는 어레이 타입과는 달리 한 개의 노즐칩(110)만을 장착한다. 물론, 시험 후에는 다시 분리해야 되므로, 착탈이 용이하게 스크류(121)로 헤드(100) 본체에 결합시킨다. 참조부호 120은 노즐칩(110)을 지지하여 헤드(100) 본체와 잉크의 유로를 연결해주는 칩모듈을 나타낸다. 이 칩모듈(120)은 노즐 칩(110)과 일체로 부착되어 있고 나중에 시험용 헤드(100)에서 분리되어 실제 어레이 헤드에 장착될 때도 노즐칩(110)과 같이 일체로 장착된다. 상기 노즐칩(110)에는 앞에서 설명한 바와 마찬가지로 제1열(L1)과 제2열(L2)의 노즐구멍(111)들이 형성되어 있으며, 제1,2열(L1)(L2) 사이는 예컨대 10도트 간격과 같이 노즐칩(110) 가공 시 설정된 간격(d)만큼 떨어져 있다.

이렇게 시험용 헤드(100)가 준비되면, 용지(P)를 시험용 헤드(100) 밑으로 통과시키면서 몇 번의 인쇄 작업을 진행한다. 이때 인쇄하는 화상은 제1열(L1)에서 분사되는 액적과 제2열(L2)에서 분사되는 액적이 도 4에 도시된 바와 같이 1/600인치 만큼 떨어져서 용지(P)에 찍히도록 한다. 물론, 실제 인쇄 시에는 제1,2열(L1)(L2)의 노즐구멍에서 분사된 액적이 한 줄에 찍히게 하여 1200dpi와 같은 고해상도를 구현하게 되지만, 여기서는 분사 패턴을 용이하게 파악할 수 있도록 일부러 두 열(L1)(L2)이 1/600인치 간격만큼 떨어져서 인쇄되도록 한다. 이를 위해 컨트롤러(미도시)는 제1,2열(L1)(L2) 사이의 간격을 감안하여 1/600인치 간격으로 인쇄가 되도록 제1열(L1)과 제2열(L2)의 분사 타이밍을 정하게 되고, 그에 따라 용지(P) 상에 인쇄가 진행된다. 예컨대 상기와 같이 10도트 간격으로 제작된 노즐칩(110)이라면 그대로 제1,2열(L1)(L2)의 간격이 10도트 간격이라고 가정하여 분사 타이밍을 설정해서 인쇄해본다. 그리고는, 그보다 간격이 좁은 경우와 넓은 경우를 각각 가정해서, 즉 제1,2열(L1)(L2)간의 간격 데이터를 실제와 다르게 수정 입력해서 다시 인쇄를 진행해본다. 왜냐하면, 도 2a에서 설명한 바와 같이 제1,2열(L1)(L2)의 액적 분사가 똑바르게 수직 하방으로 이루어진다면, 실제 간격으로 가정해서 분사 타이밍을 설정할 때 예상대로 1/600인치 간격으로 제1,2열(L1)(L2)의 액적이 인쇄되겠지만, 도 2b와 같이 제1,2열(L1)(L2)의 액적 분사 방향이 틀어져 있다면 실제 간격으로 설정해서는 예상된 화상이 찍히지 않기 때문이다. 따라서, 두 열(L1)(L2)의 간격을 실제와 다르게 조정하는 일종의 오조준 작업을 몇 단계로 수행해서 가장 정확한 설정값을 찾아내는 것이다. 예를 들어 상기와 같이 실제 제1,2열(L1)(L2)의 간격이 10도트인 노즐칩(110)을 9.0도트에서 10.5도트 까지 0.5도트 단위로 간격을 달리 입력하여 도 4a 내지 도 4d와 같은 인쇄 결과물을 얻었다면, 해당 노즐칩(110)은 9.5도트로 제1,2열(L1)(L2)의 간격을 설정했을 때 가장 정확한 화상을 찍어낸다는 사실을 알 수 있다. 따라서, 시험한 노즐칩(110)은 실제로는 제1,2열(L1)(L2)간 간격이 10도트로 만들어졌지만, 가공 시의 변형 등에 의해 분사 방향이 달라져 있어서, 9.5도트로 가정하여 인쇄를 할 경우 정확하게 원하는 위치에 인쇄가 이루어지는 것이다. 따라서, 이와 같은 방식으로 노즐칩(110)을 바꿔가면서 시험을 반복하면, 노즐칩(110)들을 같은 분사 패턴을 가진 그룹끼리 분류할 수 있게 된다. 즉, 어떤 노즐칩(110)들은 9.5도트의 간격을 가정할 때 인쇄가 정확해지고, 어떤 노즐칩(110)들은 10.5도트 간격을 가정할 때 인쇄가 정확하다는 식으로 분류가 가능해진다. 여기서는 0.5도트 단위로 간격을 변화시키며 시험했는데, 너무 작게 변화시키면 시험 인쇄 횟수가 너무 늘어나게 되고, 너무 크게 변화시키면 분류가 부정확해질 수 있으므로, 0.2~0.5도트 정도로 변화시키며 시험하는 것이 적당하다.

이후, 이렇게 분류된 노즐칩(110)들을 같은 그룹끼리 모아서 도 6과 같이 실 제 어레이 헤드(200)에 장착하여 조립한다. 즉, 9.5도트 간격에서 인쇄가 정확해지는 노즐칩(110)들은 그들끼리 모아서 한 어레이 헤드에 조립하고, 10.5도트 간격에서 인쇄가 잘 되는 노즐칩(110)들은 역시 그들끼리 모아서 한 어레이 헤드(200)에 조립하는 식으로 헤드를 제작한다.

그러면, 같은 분사 패턴을 가진 노즐칩(110)들끼리 한 어레이 헤드(200)를 구성하고 있기 때문에, 컨트롤러(미도시)가 그 분사 패턴에 맞게 분사 타이밍을 설정하면, 모두 정확한 화상을 인쇄할 수 있게 되는 것이다. 즉, 기존에는 한 헤드 안에서 제각각인 노즐칩들의 분사패턴 때문에 어느 하나의 패턴에 맞게 제1,2열(L1)(L2)의 간격을 조정할 수가 없었지만, 본 발명에서는 노즐칩(110)들을 같은 분사패턴끼리 모아서 한 헤드(200)에 설치하므로 제1,2열(L1)(L2)의 간격을 그에 알맞게 조정하여 정확한 화상을 인쇄할 수 있게 된다. 따라서, 노즐칩(110)간의 화상 밀도 차이에 의한 인쇄 불량을 크게 줄일 수 있다.

한편, 여기서는, 설명의 편의를 위해 단일 색상을 인쇄하는 노즐칩을 기준으로 설명하였는데, 칼라를 인쇄하는 노즐칩의 경우도 마찬가지로 상기와 같은 테스트와 그룹핑을 통해 유사한 분사 패턴끼리 분류하여 사용하면 된다. 즉, 칼라 노즐칩의 경우는 제1,2열로 한 색상을 인쇄하는 노즐구멍의 세트가 4색을 인쇄할 수 있게 4세트 구비되어 있다. 따라서, 마찬가지로 각 색상별로 제1,2열의 간격을 다르게 설정하여 인쇄를 해보고 분사 패턴을 분류하여 같은 패턴의 것들끼리 모아서 어레이 헤드에 장착하면 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 어레이 타입 잉크젯 헤드는, 같은 분사 패턴을 가진 노즐칩끼리 모아서 만들어지기 때문에, 노즐칩 간에 화상 밀도의 차이가 발생되는 인쇄 불량 현상을 억제할 수 있다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

잉크가 분사되는 노즐칩이 본체에 복수개 장착된 어레이 타입 잉크젯 헤드에 있어서,

상기 복수개의 노즐칩들은 잉크 액적의 분사 패턴이 모두 같은 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드.
제1항에 있어서,

상기 각 노즐칩은 한 라인을 인쇄하기 위한 제1열과 제2열의 노즐구멍을 구비하며,

상기 분사 패턴은 상기 제1열과 제2열 간의 분사 타이밍 변화에 따라 형성되는 용지 상의 인쇄 형태인 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드.
노즐칩이 장착된 시험용 헤드를 준비하는 단계;

상기 시험용 헤드를 가동하여 용지 상에 상기 노즐칩의 분사 타이밍 변화에 따른 분사 패턴을 인쇄하는 단계;

상기 분사 패턴별로 상기 노즐칩을 분류하는 단계;

상기 분류단계에서 같은 분사패턴으로 분류된 노즐칩들끼리 어레이 타입 헤드 본체에 조립하는 단계;를 포함하는 어레이 타입 잉크젯 헤드 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 노즐칩은 한 라인을 인쇄하기 위한 제1열과 제2열의 노즐구멍을 구비하며,

상기 분사 패턴은 상기 제1열과 제2열 간의 분사 타이밍 변화에 따라 형성되는 용지 상의 인쇄 형태인 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 제1열 및 제2열 간의 분사 타이밍은, 그 제1열과 제2열의 간격이 0.2~0.5도트 단위로 증감되는 것을 가정하여 설정되는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 인쇄 형태는 제1열 및 제2열에서 분사된 잉크 액적이 1/600인치 간격을 두고 인쇄되는 것을 기준으로 삼는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 헤드 제조방법.