KR20100082217A - 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법 - Google Patents

어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법 Download PDF

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Abstract

개시된 정렬오차 보상방법은, 하나의 주주사 선을 인쇄하기 위한 복수의 헤드 칩을 구비하는 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법으로서, 기준 헤드 칩을 이용하여 부주사 방향으로 기준 간격씩 이격되게 주주사방향의 복수의 기준선을 인쇄하고, 다른 헤드 칩들을 이용하여 기준 간격에 대하여 시험 간격의 m(m은 정수)배씩 오프셋된 복수의 시험선을 인쇄한다. 그런 다음, 각각의 헤드 칩에 대하여 복수의 시험선 중에서 복수의 기준 선과 일치되는 시험선을 결정하고, 결정된 시험선의 오프셋 양을 각 헤드 칩의 오프셋 양으로 결정한다.

Description

어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법{Alignment error compensating method of array inkjet head}
복수의 헤드 칩을 구비하는 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 정렬오차, 특히 부주사 방향의 정렬오차를 보정하는 방법이 개시된다.
일반적으로 잉크젯 화상형성장치는 주주사방향으로 왕복주행되는 셔틀방식 잉크젯 프린트 헤드로부터 부주사방향으로 이송되는 용지에 잉크를 분사하여 화상을 형성하는 장치를 말한다. 잉크젯 프린트 헤드는 잉크를 토출하는 다수의 노즐과 잉크 토출 압력을 제공하는 토출수단이 마련된 하나 이상의 잉크젯 헤드 칩을 구비한다.
근래에는 셔틀방식 잉크젯 헤드 대신에 용지의 폭에 해당되는 주주사방향의 길이를 갖는 노즐부를 구비한 어레이 잉크젯 프린트 헤드를 사용하여 고속 인쇄를 구현하려는 시도가 행하여지고 있다. 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 노즐부는 하나의 헤드 칩으로 구현되기 어려우며, 일반적으로 복수의 노즐이 마련된 복수의 헤드 칩을 주주사 방향으로 배열함으로써 구현된다. 좋은 인쇄품질을 확보하기 위하여는 헤드 칩들이 부주사 방향으로 정밀하게 정렬되어야 한다. 다시 말하면, 헤드 칩들을 정 렬할 때에 부주사방향의 오프셋이 발생되면, 이 오프셋은 인쇄된 화상에 그대로 반영되어 나타나게 된다. 그런데, 복수의 헤드 칩을 부주사방향의 오프셋없이 배열하기는 매우 어려우며, 제조 공정에서 부주사 방향의 정렬 정밀도를 확보하는데에는 공정비용의 상승이 수반된다.
개시된 본 발명의 실시예들은 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 헤드 칩들의 부주사방향의 오차를 보정하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정렬오차 보상방법은, 하나의 주주사 선을 인쇄하기 위한 복수의 헤드 칩을 구비하는 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법으로서, 기준 헤드 칩을 결정하는 단계; 상기 기준 헤드 칩을 이용하여 부주사 방향으로 기준 간격씩 이격되게 주주사방향의 복수의 기준선을 인쇄하고, 다른 헤드 칩들을 이용하여 상기 기준 간격에 대하여 시험 간격의 m(m은 정수)배씩 오프셋된 복수의 시험선을 인쇄하는 단계; 상기 각각의 헤드 칩에 대하여 상기 복수의 시험선 중에서 상기 복수의 기준 선과 일치되는 시험선을 결정하고, 결정된 시험선의 오프셋 양을 각 헤드 칩의 오프셋 양으로 결정하는 단계;를 포함한다.
각 헤드 칩의 오프셋 양을 결정하는 단계는, 선행되는 헤드 칩의 복수의 시험선과 해당 헤드 칩의 복수의 시험선 중 일치되는 시험선의 오프셋 양을 해당 헤드 칩과 상기 선행되는 헤드 칩의 상대오프셋양으로 결정하는 단계; 상기 선행되는 헤드 칩의 오프셋 양과 상기 상대오프셋 양의 합을 해당 헤드 칩의 오프셋 양으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 어레이 잉크젯 헤드의 해상도를 R, 양의 정수를 n이라 하면, 상기 시험 간격은 R/n 일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제조 공정 상의 헤드 칩들의 정렬 오차에 대응되는 오프셋 양을 결정하고 이를 인쇄에 적용함으로써, 제조 공정에서의 헤드 칩 의 정렬 정밀도를 완화하여 제조 공정비용을 절감할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 정렬오차 보정방법의 실시예들을 설명한다.
도 1에는 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 일 예가 도시되어 있다. 도 1을 보면, 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)는 복수의 헤드 칩(10)을 주주사 방향으로 배열하여 구현된다. 헤드 칩들(10)의 주주사 방향의 전체 길이(L)는 인쇄하고자 하는 용지의 폭 이상이다.
헤드 칩(10)은, 잉크용기로부터 공급된 잉크에 소정의 토출수단(미도시)을 이용하여 압력을 가하여 노즐(1)을 통하여 토출할 수 있는 구조를 갖는다. 토출수단은 잉크 챔버 내의 잉크에 열을 가하여 기포를 발생시켜 이 힘으로 잉크를 토출시키는 히터(미도시)일 수 있다. 또, 토출수단은 압전체(미도시)일 수 있다. 압전체의 변형으로 인하여 생기는 잉크 챔버 내의 잉크의 체적의 변화에 의하여 잉크가 노즐(1)을 통하여 토출될 수 있다. 잉크를 토출하는 헤드 칩의 원리는 당업계에서 잘 열려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
복수의 헤드 칩(10)은 도 5에 도시된 바와 같이, 주주사 방향으로 일렬로 배열될 수도 있으나, 이 경우에는 선행되는 헤드 칩(10b)의 마지막 노즐(1a)과 그 다음의 헤드 칩(10c)의 첫번째 노즐(1b)이 주주사 방향으로 정확하게 해상도(R) 간격으로 이격되게 배치되어야 한다. 그러나, 복수의 헤드 칩(10)이 일 열로 주주사 방향으로 배열되는 경우에는 이러한 요건을 충족시키기가 매우 어렵다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 헤드 칩(10)들은 부주사 방향으로 서로 이격된 두 개의 헤드 칩 열(21)(22)로 배열된다. 각 헤드 칩 열(21)(22)의 헤드 칩(10)들은 서로 지그 재그 형태로 배열된다. 이 경우에, 선행되는 헤드 칩의 마지막 노즐(1a)과 그 다음의 헤드 칩의 첫번째 노즐(1b)이 주주사 방향으로 정확하게 해상도(R) 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 헤드 칩들(10) 간의 인쇄특성, 예를 들면, 토출되는 잉크 액적의 크기 등이 다소간 차이가 있을 수 있다. 복수의 헤드 칩들(10)에 의하여 인쇄되는 화상의 차이를 완화하기 위하여, 인접되는 헤드 칩들의 노즐들이 도 1에 참조부호 C로 표시된 바와 같이 일부 서로 중첩되도록 복수의 헤드 칩(10)이 배치될 수도 있다. 도 1에는 두 개의 헤드 칩 열(21)(22)을 구비하는 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)가 개시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 3개 또는 그 이상의 헤드 칩 열이 마련될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 각 헤드 칩(10)에는 하나의 노즐열(2)이 마련된다. 노즐열(2)에는 복수의 노즐(1)이 지그재그 형태로 배치된다. 여기서, 주주사 방향으로 가장 인접되는 노즐간의 간격이 해상도(R)이 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 칼라 화상을 인쇄하기 위한 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100a)의 경우에는 하나의 헤드 칩(10a) 내에 4개의 노즐열(12a)(12b)(12c)(12d)이 마련될 수도 있다. 이 경우에, 예를 들면, 노즐열(12a)(12b)(12c)(12d)은 각각 블랙, 옐로우, 마젠타, 시안 색상의 잉크를 토출할 수 있다.
도 3에는 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100a)를 채용한 잉크젯 화상형성장치의 일 예가 개시되어 있다. 도 3을 보면, 블랙(K), 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C)색상의 잉크가 각각 수용된 4개의 잉크탱크(70K, 70Y, 70M, 70C)는 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100a)를 구성하는 헤드 칩(10a)의 4개의 노즐열(2a, 2b, 2c, 2d)에 각각 연결된다. 잉크탱크(70K, 70Y, 70M, 70C)와 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100a)사이에는 잉크의 부압을 조절하여 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100a)내부로의 기포유입을 방지하고 노즐(1)의 매니스커스(maniscus)를 유지시켜 불필요한 잉크의 누수를 방지하는 부압조절기(71K, 71Y, 71M, 71C)가 개재될 수 있다.
픽업롤러(120)에 의하여 급지 카세트(110)로부터 인출된 용지는 이송롤러(130)에 의하여 부주사 방향으로 이송된다. 용지는 플라텐(140)에 의하여 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100a)의 헤드 칩(10a)들과 소정의 간격, 예를 들면 0.5 - 2mm 정도의 간격을 유지하게 된다. 잉크젯 프린트 헤드(100a)는 고정된 위치에서 잉크를 토출하여 용지에 화상을 인쇄한다. 인쇄가 완료된 용지는 배출롤러(150)에 의하여 적재대(160)로 배출된다.
도 1을 보면, 헤드 칩들(10)을 배열할 때에, 헤드 칩 열(21)(22) 간의 부주사 방향의 간격(W)은 일정하야 한다. 또한 각 헤드 칩 열(21)(22) 내의 헤드칩(10)들은 부주사 방향의 오프셋없이 정렬되어야 한다. 그래야만, 헤드 칩 열(21)에 의하여 인쇄되는 화상과 헤드 칩 열(22)에 의하여 인쇄되는 화상을 부주사 방향으로 정확하게 일치시킬 수 있다. 그런데, 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 제조 공정에서 정밀한 조정을 하기에는 공정비용의 부담이 매우 크다. 따라서, 제조 공정 비용을 줄이고 생산성을 높이기 위하여는 헤드 칩들(10)의 정렬 정밀도를 낮추고, 이에 따 른 정렬오차를 보상하여 인쇄품질의 확보할 필요가 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 정렬오차 보상방법의 일 실시예가 도시되어 있다. 이하에서, 도 1 및 도 4를 보면서 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬오차 보상 방법을 설명한다.
우선, 복수의 헤드 칩(11-16) 중에서 하나를 기준 헤드 칩으로 선정한다. 어느 헤드 칩을 기준 헤드 칩으로 선정하여도 무방하나, 이하에서는 중앙에 위치된 헤드 칩(13)을 기준 헤드 칩으로 선정한다.
다음으로, 기준 헤드 칩(13)을 이용하여 부주사 방향으로 기준 간격(Dr) 이격된 복수의 기준선(50)을 인쇄한다. 여기서 기준 간격(Dr)는 특별히 제한되지 않으며, 복수의 기준선(50)을 육안으로 식별할 수 있을 정도이면 족하다.
복수의 기준선(50)을 인쇄하는 동시에 다른 헤드 칩(11)(12)(14)(15)은 각각 복수의 시험선(61)(62)(64)(65)을 인쇄한다. 각 시험선들(61)(62)(64)(65)은 기준 간격(Dr)에 대하여 시험 간격(Dt)의 정수(m)배 만큼 부주사 방향으로 오프셋되어 인쇄된다. 즉, 도 4에서 5개의 시험선(62)은 각각 기준 간격(Dr)에 대하여, -2Dt, -1Dt, -0Dt, 1Dt, 2Dt만큼 부주사 방향으로 오프셋되게 인쇄된다. 도 4에서 -2, -1, 0, +1, +2는 각각 -2Dt, -1Dt, -0Dt, 1Dt, 2Dt의 오프셋을 의미한다.
시험간격(Dt)은 예를 들면, 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)의 해상도(R)을 양의 정수(n)로 나눈 값일 수 있다. 예를 들어, 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)가 1200dpi(dot per inch)의 인쇄가 가능하다면 해상도(R)은 약 21.5㎛이다. 이 경우에, n을 2로 한다면 시험간격(Dt)은 약 10㎛ 의 정수배가 되며, 약 10㎛ 간격으로 정렬 오차를 보상할 수 있다. n을 크게 할수록 정렬 오차의 보상간격은 좁아지며 더 정밀하게 정렬오차를 보상할 수 있다.
다음으로, 예를 들면, 헤드 칩(12)의 복수의 시험선(62) 중에서 복수의 기준선(50)과 일치되는 시험선을 찾는다. 이 과정은 육안 검사에 의하여 수행될 수 있다. 또, 이미지 스캐너 등의 광학적 독취장치(미도시)를 이용하여 복수의 시험선(50)과 복수의 기준선(62)을 읽어들이고, 이들 중에서 일치되는 시험선을 찾을 수도 있다. 도 3에서 예를 들면, 원(A)로 표시된 바와 같이 +1Dt 만큼 오프셋되어 인쇄된 시험선이 기준선과 일치된다. 따라서, 헤드 칩(12)의 기준 헤드 칩(13)에 대한 부주사 방향의 오프셋 양은 +1Dt가 된다. 이는, 헤드 칩(12)은 제조시에 기준 헤드 칩(13)에 대하여 부주사 방향으로 +1Dt만큼 오프셋 되게 배열된 것을 의미하며, 인쇄시에 헤드 칩(12)의 토출 타이밍을 1Dt만큼 지연시키면 기준 헤드 칩(13)과 오프셋없이 정렬된 인쇄가 가능하다는 것을 의미한다. 동일한 방식으로 다른 헤드 칩(11)(14)(15)(16)의 오프셋 양을 결정할 수 있다.
결정된 헤드 칩들의 오프셋 양은 오프셋 데이터로서 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)의 메모리(미도시), 예를 들면 CRUM에 저장될 수 있다. 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)가 채용된 잉크젯 화상형성장치는, 인쇄시에 저장된 오프셋 데이터를 적용하여 각 헤드 칩(10)에 대하여 잉크 토출 타이밍을 제어함으로써 정렬오차를 보상한 인쇄를 수행할 수 있다. 다른 방안으로서, 오프셋 데이터는 어레이 잉크젯 프린트 헤드(100)가 적용되는 잉크젯 화상형성장치의 메모리(미도시)에 저장될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 정렬오차 보상방법에 의하여 제조 과정에서의 생기는 헤드 칩들의 부주사 방향의 정렬 오차를 보상할 수 있다. 상기한 정렬오차 보상방법이 적용되는 경우에는, 잉크젯 프린트 헤드(100)의 제조공정에서 복수의 헤드 칩(10)들의 정렬 정밀도를 완화할 수 있어, 제조공정비용을 절감할 수 있으면서, 헤드 칩의 정렬오차에 기인하는 인쇄불량도 줄여, 좋은 인쇄품질을 구현할 수 있다.
일 변형예로서, 각 헤드 칩의 오프셋 양은 다음과 같이 구해질 수도 있다. 예를 들어, 헤드 칩(11)의 오프셋 양을 결정하는 경우에, 기준 헤드 칩(13) 쪽으로 위치된 선행되는 헤드 칩(12)의 오프셋 양을 상술한 바와 같이 결정한 후에, 헤드 칩(11)과의 상대오프셋 양을 구한다. 상대오프셋양과 헤드 칩(12)의 오프셋 양을 더한 값이 헤드 칩(11)의 기준 헤드 칩(13)에 대한 오프셋 양이 된다. 예를 들어, 선행되는 헤드 칩(12)의 기준 헤드 칩(13)에 대한 오프셋 양은 +1Dt이다. 다음으로, 헤드 칩(11)의 복수의 시험선(61) 중에서 헤드 칩(12)의 복수의 시험선(62)과 일치되는 시험선을 찾는다. 도 4을 보면, 원(B)으로 표시된 바와 같이 헤드 칩(11)의 복수의 시험선(61) 중에서 -Dt오프셋된 시험선이 선행되는 헤드 칩(12)의 시험선(62)과 일치된다. 헤드 칩(11)의 헤드 칩(12)에 대한 상대오프셋 양은 -Dt이다. 헤드 칩(11)의 기준 헤드 칩(13)에 대한 오프셋 양은 +1Dt + (-1Dt) = 0가 된다. 동일한 과정이 헤드 칩(14)(15)(16)에 대하여도 적용될 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 물 론이다.
도 1은 본 발명에 따른 정렬오차 보상방법이 적용되는 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 일 예를 도시한 평면도.
도 1은 본 발명에 따른 정렬오차 보상방법이 적용되는 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 일 예로서, 칼라 인쇄가 가능한 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 일 예를 도시한 평면도.
도 3은 어레이 잉크젯 프린트 헤드를 적용한 잉크젯 화상형성장치의 일 예를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 정렬오차 보상방법을 일 예를 설명하기 위한 도면.
도 5는 하나의 헤드 칩 열을 구비하는 어레이 잉크젯 프린트 헤드의 일 예를 도시한 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1......노즐 2, 2a - 2d......노즐열
10a, 10-16......헤드 칩 21, 22......헤드 칩 열
50......기준선 61, 62, 64, 65......시험선
70......잉크탱크 71......부압조절기
100, 100a......잉크젯 프린트 헤드 110......급지 카세트
120......픽업롤러 130......이송롤러
140......플라텐 150......배출롤러
160......적재대 R......해상도
Dr......기준간격 Dt......시험간격

Claims (4)

  1. 하나의 주주사 선을 인쇄하기 위한 복수의 헤드 칩을 구비하는 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법으로서,
    기준 헤드 칩을 결정하는 단계;
    상기 기준 헤드 칩을 이용하여 부주사 방향으로 기준 간격씩 이격되게 주주사방향의 복수의 기준선을 인쇄하고, 다른 헤드 칩들을 이용하여 상기 기준 간격에 대하여 시험 간격의 m(m은 정수)배씩 오프셋된 복수의 시험선을 인쇄하는 단계;
    상기 각각의 헤드 칩에 대하여 상기 복수의 시험선 중에서 상기 복수의 기준 선과 일치되는 시험선을 결정하고, 결정된 시험선의 오프셋 양을 각 헤드 칩의 오프셋 양으로 결정하는 단계;를 포함하는 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법.
  2. 제1항에 있어서, 각 헤드 칩의 오프셋 양을 결정하는 단계는,
    선행되는 헤드 칩의 복수의 시험선과 해당 헤드 칩의 복수의 시험선 중 일치되는 시험선의 오프셋 양을 해당 헤드 칩과 상기 선행되는 헤드 칩의 상대오프셋양으로 결정하는 단계;
    상기 선행되는 헤드 칩의 오프셋 양과 상기 상대오프셋 양의 합을 해당 헤드 칩의 오프셋 양으로 결정하는 단계;를 포함하는 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 어레이 잉크젯 헤드의 해상도를 R, 양의 정수를 n이라 하면, 상기 시험 간격은 R/n 인 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오프셋 양을 오프셋 데이터로서 상기 어레이 잉크젯 헤드의 메모리에 저장하는 단계;를 더 구비하는 어레이 잉크젯 헤드의 정렬오차 보정방법.
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