KR20090055200A - 잉크젯 프린트헤드 및 이를 이용한 잉크 토출 방법 - Google Patents

잉크젯 프린트헤드 및 이를 이용한 잉크 토출 방법 Download PDF

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KR20090055200A
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Abstract

잉크젯 프린트헤드 및 이를 이용한 잉크 토출 방법이 개시된다. 개시된 잉크젯 프린트헤드는, 잉크 공급을 위한 매니폴드 및 잉크가 토출되는 노즐이 형성된 유로 플레이트; 노즐 주위의 유로 플레이트 상에 마련되는 것으로, 인가된 전압에 의하여 그 사이의 공기를 이온화시켜 이온풍(ion wind)을 발생시키는 제1 및 제2 전극; 및 인가된 전압에 의하여 그 사이에 정전기력(eletrostatic force)을 발생시키는 것으로, 유로 플레이트로부터 이격되게 마련되는 제3 전극 및 유로 플레이트 상에 마련되는 제4 전극;을 구비한다.

Description

잉크젯 프린트헤드 및 이를 이용한 잉크 토출 방법{Inkjet printhead and method of ejecting ink using the same}
본 발명은 잉크젯 프린트헤드에 관한 것으로, 상세하게는 이온풍(ion wind) 및 정전기력(electrostatic force)을 이용한 잉크젯 프린트헤드 및 이를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 프린트헤드는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 기록매체 상의 원하는 위치에 토출시켜서 소정 색상의 화상으로 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린트헤드는 잉크 토출 방식에 따라 크게 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크를 토출시키는 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드(thermal inkjet printhead)와 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크를 토출시키는 압전 방식 잉크젯 프린트헤드(piezoelectric inkjet printhead)가 있다.
하지만, 최근에는 새로운 잉크 토출 방식을 채용한 잉크젯 프린트헤드가 개발되고 있다. 그 일례로서 US 7,216,958에는 노즐 주위에 이온풍 발생을 위한 한 쌍의 전극을 형성하고, 이 전극들에 의하여 발생된 이온풍에 의하여 잉크를 토출시 키는 잉크젯 프린트헤드가 개시되어 있다.
본 발명은 이온풍 및 정전기력을 이용한 새로운 구조의 잉크젯 프린트헤드 및 이를 이용한 잉크 토출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따르면,
잉크 공급을 위한 매니폴드 및 잉크가 토출되는 노즐이 형성된 유로 플레이트;
상기 노즐 주위의 유로 플레이트 상에 마련되는 것으로, 인가된 전압에 의하여 그 사이의 공기를 이온화시켜 이온풍(ion wind)을 발생시키는 제1 및 제2 전극; 및
인가된 전압에 의하여 그 사이에 정전기력(eletrostatic force)을 발생시키는 것으로, 상기 유로 플레이트로부터 이격되게 마련되는 제3 전극 및 상기 유로 플레이트 상에 마련되는 제4 전극;을 구비하는 잉크젯 프린트헤드가 개시된다.
상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍은 상기 노즐의 출구에서 먼 곳으로부터 가까운 곳으로 흐르며, 상기 노즐의 출구 앞쪽에서 상승하게 된다.
상기 제1 전극은 상기 노즐의 출구를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 둘러싸는 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극보다 좁은 단면적을 가질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극에는 상기 제1 전극을 향해 적어도 하나의 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 노즐 주위의 유로 플레이트 상에는 상기 노즐을 둘러싸도록 소정 깊이의 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에 상기 제1 및 제2 전극이 마련될 수 있다. 여기서, 상기 홈의 노즐쪽 측면은 경사지게 형성되어 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍이 상기 노즐의 출구 앞쪽을 향하여 경사지게 흐를 수 있다.
상기 노즐 주위의 유로 플레이트 상에는 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍을 가이드하는 이온풍 통로가 상기 노즐을 둘러싸도록 형성되고, 상기 이온풍 통로 내에 상기 제1 및 제2 전극이 마련될 수 있다. 여기서, 상기 유로 플레이트 상에는 상기 이온풍 통로에 공기를 공급하기 위한 공기공급 통로가 상기 이온풍 통로와 연통되도록 형성될 수 있다.
상기 제3 전극 상에는 인쇄 매체가 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제4 전극은 상기 제1 전극 또는 제2 전극과 일체로 형성될 수 있다. 한편, 상기 노즐은 상기 유로 플레이트에 다수개가 형성될 수 있으며, 이때 상기 노즐들 각각에 대응하여 상기 제1 및 제2 전극이 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
전술한 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 있어서,
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 이온풍을 발생시키는 단계; 및
상기 노즐 출구 쪽에 상기 이온풍이 흐르는 상태에서 상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 정전기장(electrostatic field)을 형성함으로써 상기 노즐로부터 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하는 잉크 토출 방법이 개시된다.
상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍은 상기 노즐의 출구에서 먼 곳으로부터 가까운 곳으로 흐르며, 상기 노즐의 출구 앞쪽에서 상승하게 된다. 이러한 이온풍에 의하여 상기 노즐의 내부에 있는 잉크의 메니스커스(meniscus)가 밖으로 돌출될 수 있다. 그리고, 상기 제3 및 제4 전극 사이에 발생되는 정전기력에 의하여 상기 노즐 내부의 잉크가 제3 전극을 향하여 토출될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면,
전술한 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 있어서,
상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 정전기장을 형성하는 단계; 및
상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 정전기장이 형성된 상태에서, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 이온풍을 발생시킴으로써 상기 노즐로부터 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하는 잉크 토출 방법이 개시된다.
상기 제3 및 제4 전극 사이에 형성된 정전기장에 의하여 상기 노즐 내부의 잉크는 상기 제3 전극 쪽으로 정전기력을 받게 된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍은 상기 노즐의 출구에서 먼 곳으로부터 가까운 곳으로 흐르며, 상기 노즐의 출구 앞쪽에서 상승하게 된다. 이러한 이온풍에 의하여 상기 노즐 내부의 잉크가 제3 전극을 향하여 토출될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설 명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 매니폴드(112) 및 노즐(122)이 형성된 유로 플레이트(110)와, 인가된 전압에 의하여 그 사이에 이온풍을 발생시키는 한 쌍의 전극과, 인가된 전압에 의하여 그 사이에 정전기력(electrostatic force)을 발생시키는 한 쌍의 전극을 포함한다.
구체적으로, 상기 유로 플레이트(110)에는 잉크(101)가 토출되는 노즐(122) 및 이 노즐(122)로 잉크(101)를 공급하기 위한 매니폴드(manifold, 112)가 형성되어 있다. 상기 노즐 내에는 모세관력(capillary force)에 의하여 매니폴드로부터 잉크(101)가 채워지게 된다. 이러한 매니폴드(112)에는 도시되지 않은 잉크 저장고(ink reservoir,미도시)로부터 잉크(101)가 공급된다. 상기 노즐(122)의 단면은 원형인 것이 바람직하나, 이외에도 타원형 또는 다각형 등 다양한 형상이 될 수 있다. 그리고, 상기 노즐(122)의 출구 쪽 단부는 점차 단면적이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다. 참조부호 102는 노즐(122) 내에 있는 잉크의 메니스커스(meniscus)를 나타낸다.
상기 노즐(122) 출구 주위의 유로 플레이트(110) 상에는 이온풍(ion wind)을 발생시키기 위한 제1 및 제2 전극(131,132)이 마련된다. 도 2에는 도 1에 도시된 제1 및 제2 전극(131,132)의 평면이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 상기 제1 전 극(131)은 노즐(122)의 출구 가까이에 배치되고, 상기 제2 전극(132)은 노즐(122)의 출구로부터 보다 멀리 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(131)은 상기 노즐(122)의 출구를 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 상기 제2 전극(132)은 상기 제1 전극(131)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 노즐(122)의 단면 형상이 원형인 경우에는 상기 제1 및 제2 전극(131,132)도 원형의 링 형상을 가지게 된다. 한편, 상기 노즐(122)의 단면 형상이 원형이 아닌 경우에는 상기 제1 및 제2 전극(131,132)의 형상도 달라질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(132)은 상기 제1 전극(131)보다 좁은 단면적을 가지도록 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 제1 및 제2 전극(131,132)의 구조에서, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 소정 전압, 즉 공기를 이온화시킬 수 있을 정도의 높은 직류 전압 또는 펄스 전압을 인가하게 되면, 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에는 소정의 전기장이 형성되어 방전(discharge)이 발생하게 된다. 이때, 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에는 대략 수십 ~ 수백 볼트 정도의 전압이 인가될 수 있다. 그리고, 이러한 방전에 의하여 제1 및 제2 전극(131,132) 주위의 공기가 이온화되고, 이렇게 이온화된 공기는 전기장 내에서 쿨롱 힘(coulomb force)을 받아 제1 전극(131) 쪽으로 이동하게 된다. 이에 따라, 이온풍(ion wind,W)이 생성되는데, 이러한 이온풍(W)은 노즐(122)의 출구에서 먼곳으로부터 가까운 곳으로 흘러 노즐(122)의 출구 앞쪽에서 상승하게 된다. 이러한 이온풍(W)의 속도는 전기장 내에서 이온화된 공기가 받는 쿨롱 힘이 커질수록 빨라지게 된다. 즉, 두 개의 제1 및 제2 전극(131,132) 사이에 인가되는 전압이 높을수록 이온풍의 속도는 빨라지게 된 다. 이와 같이, 노즐(122)의 출구 주위에 이온풍(W)이 생성되면 노즐(122) 출구 쪽에서의 기압이 저하되는데, 이 원리를 이용하여 후술하는 바와 같이 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)의 메니스커스(102)를 밖으로 돌출시키거나 노즐(122) 내의 잉크(101)를 밖으로 토출시킬 수 있게 된다.
한편, 도 3에는 도 2에 도시된 제2 전극(132)의 변형예를 보여주는 평면도가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 제1 전극(131)을 둘러싸는 제2 전극(132')에는 제1 전극(131)을 향해 돌출된 적어도 하나의 돌출부들(132'a)가 마련된다. 여기서, 상기 돌출부(132'a)는 등간격으로 다수개가 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 제2 전극(132')에 돌출부들(132'a)을 형성하게 되면 이 돌출부들(132'a)의 단부에서 보다 강한 전기장이 형성될 수 있으므로, 보다 낮은 전압으로도 충분한 속도의 이온풍(W)을 생성시킬 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드는 인가되는 전압에 의하여 정전기력을 발생시키는 한 쌍의 제3 전극(141) 및 제4 전극(도 1에서 131에 해당)을 포함한다. 여기서, 상기 제3 전극(141)은 유로 플레이트(110)로부터 소정 거리 이격되게 마련되며, 이러한 제3 전극(141) 상에는 인쇄 매체(P)가 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제4 전극은 유로 플레이트 상에 마련된다. 여기서, 상기 제4 전극은 유로 플레이트(110) 상에 독립적으로 형성되거나, 또는 제1 전극(131) 또는 제2 전극(132)과 일체로 형성될 수 있다. 도 1에는 상기 제4 전극이 제1 전극(131)과 일체로 형성되는 경우가 일레로 도시되어 있으며, 이하에서도 제4 전극이 제1 전극(131)과 일체로 형성된 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, 상기 제1 전 극(131)은 제2 전극(132)과의 사이에 이온풍(W)을 발생시키는 전극의 역할을 하는 동시에 제3 전극(141)과의 사이에는 정전기력을 발생시키는 전극의 역할도 함께 하게 된다. 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 소정 전압을 인가하게 되면 정전기장이 형성되고, 이러한 정전기장에 의하여 노즐(122) 내부의 잉크(101)는 인쇄 매체(P)가 마련된 제3 전극(141) 쪽으로 정전기력을 받게 된다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 대해서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 매니폴드로(112)부터 공급된 잉크(101)가 모세관력에 의하여 노즐(122) 내부에 채워진 상태에서 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 소정 전압을 인가한다. 이때, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에는 펄스 전압 또는 직류 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 인가되는 전압은 후술하는 바와 같이 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)는 토출시키지 않으면서 잉크(101)의 메니스커스(102)를 밖으로 돌출시킬 수 있는 정도의 속도를 가지는 이온풍(W)을 발생시킨다. 이어서, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 형성된 전기장에 의하여 방전이 발생하게 되고, 이러한 방전에 의하여 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이의 공기가 이온화된다. 그리고, 이렇게 이온화된 공기는 쿨롱 힘을 받아 제1 전극(131)을 향하여 이동하면서 이온풍(W)이 생성된다. 상기 이온풍(W)은 노즐(122)의 출구의 먼곳으로부터 가 까운 곳으로 흘러 노즐(122)의 출구 앞쪽에서 상승하게 되므로, 노즐(122) 출구 쪽에서의 기압이 떨어지게 된다. 이에 따라, 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)의 메니스커스(102)는 도면에 도시된 바와 같이 밖으로 돌출되게 된다.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 이온풍(W)에 의하여 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)의 메니스커스(102)가 밖으로 돌출된 상태에서, 상기 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 소정 전압을 인가한다. 이때, 상기 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에는 펄스 전압 또는 직류 전압이 인가될 수 있다. 이와 같이, 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 전압이 인가되면, 그 사이에 소정의 정전기장이 형성된다. 그리고, 이러한 정전기장에 의하여 발생되는 정전기력에 의하여 메니스커스(102)가 밖으로 돌출된 노즐(122) 내의 잉크(101)는 액적(103)의 형태로 제3 전극(141)을 향하여 토출된다. 그리고, 이렇게 토출된 잉크 액적(103)은 제3 전극(141) 상의 인쇄 매체(P)에 도달하게 된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 이온풍(W)을 이용하여 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)의 메니스커스(102)를 밖으로 돌출시킨 다음, 정전기력을 이용하여 노즐(122) 내의 잉크(101)를 인쇄 매체(P)를 향하여 토출시키게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 매니폴드(112)로부터 공급된 잉크(101)가 모세관력에 의하여 노즐(122) 내부에 채워진 상태에서 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 소정 전압을 인가한다. 이때, 상기 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에는 펄 스 전압 또는 직류 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에는 노즐(122) 내의 잉크(101)를 밖으로 토출시킬 수 있는 정도 크기의 정전기력을 발생시키는 전압보다는 낮은 전압이 인가된다. 이와 같이, 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 전압이 인가되면, 상기 제1 전극(131)과 제3 전극 (141)사이에 소정의 정전기장이 형성된다. 그리고, 이렇게 형성된 정전기장에 의하여 노즐(122) 내의 잉크(101)는 제3 전극(141) 쪽으로 정전기력을 받게 된다. 이에 따라, 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)의 메니스커스(102)는 도면에 도시된 바와 같이 밖으로 돌출될 수 있다. 한편, 상기 잉크(101)의 메니스커스(102)는 밖으로 돌출되지 않고 초기 상태를 유지할 수도 있다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 상기 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 정전기장이 형성된 상태에서, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 소정 전압을 인가한다. 이때, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에는 펄스 전압 또는 직류 전압이 인가될 수 있다. 이어서, 상기 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이에 형성된 전기장에 의하여 방전이 발생하게 되고, 이러한 방전에 의하여 제1 전극(131)과 제2 전극(132) 사이의 공기가 이온화된다. 그리고, 이렇게 이온화된 공기는 쿨롱 힘을 받아 제1 전극(131)을 향하여 이동하면서 이온풍(W)이 생성된다. 상기 이온풍(W)은 노즐(122)의 출구의 먼곳으로부터 가까운 곳으로 흘러 노즐(122)의 출구 앞쪽에서 상승하게 되므고, 이에 따라 노즐(122) 출구 쪽에서의 기압이 떨어지게 된다. 이러한 기압의 저하로 인하여 노즐(122) 내의 잉크(101)는 액적(103)의 형태로 제3 전극(141)을 향하여 토출된다. 그리고, 이렇게 토출된 잉크 액 적(103)은 제3 전극(141)의 인쇄 매체(P)에 도달하게 된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)가 인쇄 매체(P) 쪽으로 정전기력을 받게 한 다음, 이온풍(W)을 이용하여 노즐(122) 내의 잉크(101)를 인쇄 매체(P)를 향하여 토출시키게 된다.
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예가 다수의 노즐을 구비한 잉크젯 프린트헤드에 적용된 경우를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 유로 플레이트(110)에는 매니폴드(112)가 형성되어 있고, 이 매니폴드(112)와 연통하는 다수의 노즐(122)이 3열로 배열되어 있다. 도면에는 노즐들(122)이 3열로 배열되는 경우가 도시되어 있으나, 상기 노즐들(122)은 2열로 배열되거나 해상도를 더욱 높이기 위하여 4열 이상으로 배열될 수도 있다. 그리고, 상기 노즐들(122) 각각의 주위에는 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)이 전술한 바와 같이 배치된다.
이와 같은 구조에 있어서, 잉크를 토출시키는 방법은 전술한 바와 같이 다음과 같은 두 가지 방법이 있을 수 있다. 첫째 방법은 잉크 토출을 원하는 노즐(122)에 대응되는 제1 및 제2 전극(131,132) 사이에 이온풍(W)을 발생시켜 상기 노즐(122) 내에 있는 잉크(101)의 메니스커스(102)를 밖으로 돌출시킨 다음, 상기 노즐(122)에 대응되는 제1 전극(131)과 제3 전극(141) 사이에 정전기력을 발생시킴으로서 상기 노즐(122) 내의 잉크(101)를 인쇄 매체(P) 상으로 토출시키는 방법이다.
그리고, 두 번째 방법은 잉크 토출을 원하는 노즐(122)에 대응하는 제1 및 제3 전극(131,141) 사이에 전압을 인가하여 상기 노즐(122) 내의 잉크(101)에 제3 전극(141) 쪽으로 향하는 정전기력을 받게 한 다음, 상기 노즐(122)에 대응되는 제1 및 제2 전극(131,132) 사이에 이온풍(W)을 발생시킴으로써 상기 노즐(122) 내의 잉크(101)를 인쇄 매체(P) 상으로 토출시키는 방법이다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따르면 그 구조가 단순하여 노즐(122)을 고집적화할 수 있고, 이에 따라 고해상도의 잉크젯 프린트헤드를 제작할 수 있다. 그리고, 이온풍(W)을 발생시키기 위하여 소비되는 전력이 매우 작기 때문에 저전력 소비형 잉크젯 프린트헤드의 제작이 가능하다. 또한, 열구동 방식 잉크젯 프린트헤드에서는 버블의 소멸이 잉크 메니스커스의 후퇴 및 재충전 과정이 요구되는데, 본 실시예에서는 이러한 잉크 메니스커스의 후퇴 및 재충전 과정이 없으므로 고속의 인쇄를 구현할 수 있다. 한편, 다수의 노즐을 구비하는 정전방식 잉크젯 프린트헤드에서는 노즐간 전기적 간섭(eletrical crosstalk)이 발생할 수 있으나, 본 실시예에서는 정전기장이 인가된 상태에서 이온풍을 이용하여 잉크를 토출시키기 때문에 노즐간 전기적 간섭이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시에에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 1에 도시된 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 유로 플레이트(210)에는 잉크(101) 공급을 위한 매니폴드(212) 및 잉크(101)의 토출이 이루어지는 노즐(222)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 노즐(222)에는 모세관력에 의하여 매니폴드(212)로부터 잉크(101)가 공급되어 채워진다. 그리고, 상기 노즐(222) 주위의 유로 플레이트(210) 상에는 상기 노즐(222)을 둘러싸도록 소정 깊이의 홈(224)이 형성되어 있다. 그리고, 이 홈(224) 내부에는 이온풍을 발생시키기 위한 제1 및 제2 전극(231,232)이 배치된다. 여기서, 상기 제1 전극(231)은 노즐(222)을 둘러싸도록 형성되고, 상기 제2 전극(232)은 상기 제1 전극(231)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2 전극(232)에는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 전극(131)을 향하여 돌출부들(132'a)이 형성되는 것도 가능하다. 그리고, 상기 홈(224) 내에서 제1 및 제2 전극(231,232)에 의하여 생성된 이온풍이 노즐(222)의 출구 앞쪽을 향하여 경사지게 흐를 수 있도록 상기 홈(224)의 노즐(222) 쪽 측면(225)은 경사지게 형성될 수 있다. 이는 제1 및 제2 전극(231,232)에 의하여 생성된 이온풍이 노즐(222)의 출구 앞쪽에서 보다 원활하게 상승할 수 있도록 하기 위한 것이다. 이 경우, 상기 제1 전극(231)은 이온풍의 흐름을 보다 용이하게 형성하기 위하여 도면에 도시된 바와 같이 홈(224)의 경사면(225)에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(232)은 상기 홈(224)의 외주측 바닥면에 배치될 수 있다.
상기 유로 플레이트(210)로부터 소정 거리만큼 이격되어 제3 전극(241)이 마련되어 있으며, 이 제3 전극(241) 상에는 인쇄 매체(P)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 유로 플레이트(210) 상에는 제4 전극(도 7에서 231에 해당)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 제3 전극(231)과 제4 전극 사이에 소정 전압이 인가되면, 이들 사이에 정전기장이 형성되고, 이러한 정전기장에 의하여 노즐(222) 내부의 잉크(101)는 정전기력을 받게 된다. 상기 제4 전극은 상기 제1 전극(231) 또는 제2 전극(232)과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제4 전극은 유로 플레이트(210) 상에 독립적으로 형성될 수도 있다. 도 7에는 상기 제4 전극이 제1 전극(231)과 일체로 형성된 경우가 그 일례로 도시되어 있다. 한편, 이상과 같은 잉크젯 프린트헤드도 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 노즐(122)을 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다. 이하에서는 도 1에 도시된 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 유로 플레이트(310)에는 잉크(101) 공급을 위한 매니폴드 (312)및 잉크(101)의 토출이 이루어지는 노즐(322)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 노즐(322)에는 모세관력에 의하여 매니폴드(312)로부터 잉크(101)가 공급되어 채워진다. 그리고, 상기 노즐(322) 주위의 유로 플레이트(310) 상에는 제1 및 제2 전극(331,332)에 의하여 생성된 이온풍을 가이드하는 이온풍 통로(324)가 노즐(322)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전극(331,332)은 상기 이온풍 통로(324)의 내부에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극(331)은 노즐(322)을 둘러싸도록 형성되고, 상기 제2 전극(332)은 상기 제1 전극(331)을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 한편, 상기 제2 전극(332)에는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 전극(131)을 향하여 돌출부들(132'a)이 형성되는 것도 가능하다. 상기 이온풍 통로(324) 내에서 생성된 이온풍이 노즐(322)의 출구 앞쪽을 향하여 경사지게 흐를 수 있도록, 상기 이온풍 통로(324)의 출구쪽 단부는 경사지게 형성될 수 있다. 이는 제1 및 제2 전극(331,332)에 의하여 발생된 이온풍이 노즐(322)의 출구 앞쪽에 서 보다 원활하게 상승할 수 있도록 하기 위한 것이다. 여기서, 상기 제1 전극(331)은 이온풍 통로(324)의 경사면에 배치되고, 상기 제2 전극(332)은 상기 제1 전극(331)으로부터 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 유로 플레이트(310)에는 상기 이온풍 통로(324)에 공기를 공급하기 위한 공기공급 통로(326)가 이온풍 통로(324)와 연통하도록 형성될 수 있다. 여기서, 상기 공기공급 통로(326)는 도면에 도시된 바와 같이 유로 플레이트(310)의 표면에 수직 방향으로 형성되어 그 하단부에서 이온풍 통로(324)와 연결될 수 있다. 한편, 상기 공기공급 통로(326)는 유로 플레이트(310)의 표면에 수평으로 형성될 수 있으며, 또한 경사지게 형성될 수도 있다. 즉, 이온풍 통로(324)에 공기를 공급해 줄 수 있는 한, 공기공급 통로(326)의 위치와 형상은 얼마든지 변형될 수 있다.
상기 유로 플레이트(310)로부터 소정 거리만큼 이격되어 제3 전극(341)이 마련되어 있으며, 이 제3 전극(341) 상에는 인쇄 매체(P)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 유로 플레이트(310) 상에는 제4 전극(도 8의 331에 해당)이 마련되어 있다. 여기서, 상기 제3 전극(331)과 제4 전극 사이에 소정 전압이 인가되면, 이들 사이에 정전기장이 형성되고, 이러한 정전기장에 의하여 노즐(322) 내부의 잉크(101)는 정전기력을 받게 된다. 상기 제4 전극은 상기 제1 전극(331) 또는 제2 전극(332)과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제4 전극은 유로 플레이트(310) 상에 독립적으로 형성될 수도 있다. 도 7에는 상기 제4 전극이 제1 전극(310)과 일체로 형성된 경우가 그 일례로 도시되어 있다. 한편, 이상과 같은 잉크젯 프린트헤드도 도 6에 도시된 바와 같이 다수의 노즐(122)을 가질 수 있다.
이상에서 설명된 도 7 및 도 8에 도시된 잉크젯 프린헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법은 전술한 도 4a 및 도 4b, 그리고 도 5a 및 도 5b에 도시된 방법과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 잉크젯 프린트헤드에서 노즐 주위에 형성된 제1 및 제2 전극의 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1 및 제2 전극의 변형예를 도시한 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1에 도시된 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 다른 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 도 1에 도시된 본 발명의 실시예가 다수의 노즐을 구비한 잉크젯 프린트헤드에 적용된 경우를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린트헤드를 개략적으로 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101... 잉크 102... 메니스커스
103... 액적 110,210,310... 유로플레이트
112,212,312... 매니폴드 122,222,322... 노즐
131,231,331... 제1 전극 132,132',232,332... 제2 전극
132'a... 돌출부 141,241,341... 제3 전극
224... 홈 225... 경사면
324... 이온풍 통로 326... 공기공급 통로
P... 인쇄 매체 W... 이온풍

Claims (22)

  1. 잉크 공급을 위한 매니폴드 및 잉크가 토출되는 노즐이 형성된 유로 플레이트;
    상기 노즐 주위의 유로 플레이트 상에 마련되는 것으로, 인가된 전압에 의하여 그 사이의 공기를 이온화시켜 이온풍(ion wind)을 발생시키는 제1 및 제2 전극; 및
    인가된 전압에 의하여 그 사이에 정전기력(eletrostatic force)을 발생시키는 것으로, 상기 유로 플레이트로부터 이격되게 마련되는 제3 전극 및 상기 유로 플레이트 상에 마련되는 제4 전극;을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍은 상기 노즐의 출구에서 먼 곳으로부터 가까운 곳으로 흐르며, 상기 노즐의 출구 앞쪽에서 상승하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 노즐의 출구를 둘러싸는 형상으로 형성되며, 상기 제2 전극은 상기 제1 전극을 둘러싸는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극보다 좁은 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2 전극에는 상기 제1 전극을 향해 적어도 하나의 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 노즐 주위의 유로 플레이트 상에는 상기 노즐을 둘러싸도록 소정 깊이의 홈이 형성되고, 상기 홈 내부에 상기 제1 및 제2 전극이 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 홈의 노즐쪽 측면은 경사지게 형성되어 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍이 상기 노즐의 출구 앞쪽을 향하여 경사지게 흐르도록 된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 노즐 주위의 유로 플레이트 상에는 상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍을 가이드하는 이온풍 통로가 상기 노즐을 둘러싸도록 형성되고, 상기 이온풍 통로 내에 상기 제1 및 제2 전극이 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유로 플레이트 상에는 상기 이온풍 통로에 공기를 공급하기 위한 공기공급 통로가 상기 이온풍 통로와 연통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 전극 상에는 인쇄 매체가 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린헤드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 전극은 상기 제1 전극 또는 제2 전극과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 유로 플레이트에 다수개가 형성되어 있으며, 상기 노즐들 각각에 대응하여 상기 제1 및 제2 전극이 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린헤드.
  13. 제 1 항에 기재된 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 있어서,
    상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 이온풍을 발생시키는 단계; 및
    상기 노즐 출구 쪽에 상기 이온풍이 흐르는 상태에서 상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 정전기장(electrostatic field)을 형성함으로써 상기 노즐로부터 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍은 상기 노즐의 출구에서 먼 곳으로부터 가까운 곳으로 흐르며, 상기 노즐의 출구 앞쪽에서 상승하는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 이온풍에 의하여 상기 노즐의 내부에 있는 잉크의 메니스커 스(meniscus)가 밖으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 전극 사이에 발생되는 정전기력에 의하여 상기 노즐 내부의 잉크가 제3 전극을 향하여 토출되는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제4 전극은 제1 전극 또는 제2 전극과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  18. 제 1 항에 기재된 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 있어서,
    상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 정전기장을 형성하는 단계; 및
    상기 제3 전극과 제4 전극 사이에 정전기장이 형성된 상태에서, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 소정 전압을 인가하여 이온풍을 발생시킴으로써 상기 노즐로부터 잉크를 토출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 전극 사이에 형성된 정전기장에 의하여 상기 노즐 내부의 잉크는 상기 제3 전극 쪽으로 정전기력을 받는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극에 의하여 발생된 이온풍은 상기 노즐의 출구에서 먼 곳으로부터 가까운 곳으로 흐르며, 상기 노즐의 출구 앞쪽에서 상승하는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 이온풍에 의하여 상기 노즐 내부의 잉크가 제3 전극을 향하여 토출되는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제4 전극은 제1 전극 또는 제2 전극과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 토출 방법.
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