KR20110065099A

KR20110065099A - 잉크젯 프린팅 장치 및 그 구동 방법

Info

Publication number: KR20110065099A
Application number: KR1020090121945A
Authority: KR
Inventors: 김중혁; 정재우; 홍영기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-15
Also published as: US8186811B2; KR101569837B1; US20110134195A1

Abstract

개시된 잉크젯 프린터는, 압력 챔버와 노즐이 형성된 유로 플레이트와, 잉크에 압전구동력을 제공하는 압전 액추에이터와, 잉크에 정전구동력을 제공하는 정전 액추에이터를 포함한다. 압전전압 인가수단은 압력 챔버의 체적을 축소하는 방향의 압전구동전압을 압전 액추에이터에 인가하며, 정전전압 인가수단은, 잉크 액적으로부터 제트를 생성시켜 인쇄 매체로 비행시키기 위한 제1정전구동전압과, 잉크 액적을 노즐 내부로 회수하기 위하여 제1정전구동전압과 반대방향의 제2정전구동전압을 상기 정전 액추에이터에 인가한다.

Description

잉크젯 프린팅 장치 및 그 구동 방법{Inkjet printing apparatus and method of driving the same}

압전 방식 및 정전 방식의 복합 방식에 의해 구동되는 잉크젯 프린팅 장치와 그 구동 방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린팅 장치는, 잉크젯 헤드를 이용하여 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체, 예컨대 인쇄용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 인쇄용지의 표면에 소정 색상의 화상을 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린팅 장치는 최근에 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Diplay)와 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Device) 등과 같은 평판 디스플레이 분야, 전자종이(E-Paper) 등과 같은 플렉시블 디스플레이 분야, 금속 배선 등과 같은 인쇄 전자공학(Printed electronics) 분야, 및 유기 박막트랜지스터(OTFT; Organic Thin Film Transistor) 등과 같은 다양한 분야로 응용 범위가 확대되고 있다. 이러한 잉크젯 프린팅 장치가 상기한 디스플레이 분야나 인쇄 전자공학 분야에 적용되는데 있어서 공정 기술상 가장 중용한 기술적 과제 중의 하나가 고 해상도 및 초정밀 프린팅이다.

잉크젯 프린팅 장치는 다양한 잉크 토출 방식을 채용할 수 있으며, 그 중에는 압전 방식과 정전 방식이 있다. 압전 방식은 압전체의 변형에 의해 잉크를 토출시키는 방식이고, 정전 방식은 정전기력에 의해 잉크를 토출시키는 방식이다. 압전 방식의 잉크젯 프린팅 장치는 DOD(Drop On Demand) 방식으로 잉크를 토출시키므로 프린팅 작업을 제어하기가 용이하며, 정전 방식의 잉크젯 프린팅 장치는 미세 액적을 구현하기가 쉬워 정밀 프린팅에 유리하다.

압전 방식과 정전 방식을 함께 채용하여 미소량의 잉크를 토출할 수 있는 복합 방식의 잉크젯 프린팅 장치와 그 구동 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는, 잉크가 유입되는 잉크 인렛과, 유입된 잉크를 담고 있는 압력 챔버와, 상기 압력 챔버와 연결되고 잉크를 토출하기 위한 노즐이 형성된 유로 플레이트; 상기 압력 챔버의 부피를 변화시켜 상기 잉크에 압전구동력을 제공하는 압전 액추에이터; 상기 잉크에 정전구동력을 제공하는 정전 액추에이터; 상기 노즐을 통하여 잉크 액적을 토출하기 위하여 상기 압력 챔버의 체적을 축소하는 방향의 압전구동전압을 상기 압전 액추에이터에 인가하는 압전전압 인가수단; 및 상기 잉크 액적으로부터 제트를 생성시켜 상기 인쇄 매체로 비행시키기 위한 제1정전구동전압과, 상기 잉크 액적을 상기 노즐 내부로 회수하기 위하여 상기 제1정전구동전압과 반대방향의 제2정전구동전압을 상기 정전 액추에이터에 인가하는 정전전압 인가수단;을 포함한다.

상기 정전전압 인가수단은, 상기 제트가 상기 잉크 액적으로부터 분리된 후에 상기 제2정전구동전압을 인가할 수 있다.

상기 정전전압 인가수단은, 상기 제트가 상기 인쇄 매체에 도달된 후에 상기 제2정전구동전압을 인가할 수 있다.

상기 정전전압 인가수단은 상기 압전구동전압과 동기하여 상기 제1정전구동 전압을 인가할 수 있다.

상기 정전전압 인가수단은 상기 압전구동전압이 인가되기 전에 상기 제1정전구동전압을 인가할 수 있다.

잉크가 토출되는 노즐과, 상기 잉크에 압전 구동력을 제공하기 위한 압전 액추에이터와, 상기 잉크에 정전구동력을 제공하기 위한 정전 액추에이터와, 상기 압전 액추에이터와 상기 정전 액추에이터에 구동전압을 인가하는 압전전압 인가수단 및 정전전압 인가수단을 구비하는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법으로서,

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법은, 상기 압전 액추에이터와 상기 정전 액추에이터에 각각 압전구동전압과 제1정전구동전압을 인가하여, 상기 압전구동전압에 의하여 유발된 잉크 액적과 상기 정전 액추에이터에 의하여 발생된 제트를 상기 인쇄 매체를 향하여 토출시키는 단계; 상기 압전구동전압을 제거하는 단계; 상기 정전 액추에이터에 상기 제1정전구동전압과 반대방향의 제2정전구동전압을 인가하여 상기 잉크 액적을 상기 노즐 내부로 회수하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 제2정전구동전압은 상기 잉크 액적으로부터 상기 제트가 분리된 후에 인가될 수 있다.

상기 제2정전구동전압은 상기 제트가 상기 인쇄 매체에 도달된 후에 인가될 수 있다.

상기 제1정전구동전압은 상기 압전구동전압과 동기하여 인가될 수 있다.

상기 제1정전구동전압은 상기 압전구동전압이 인가되기 전에 인가될 수 있 다.

압전 방식을 트리거(trigger)로 하여 정전방식을 이용하여 제트를 토출하므로, DOD(Drop On Demand) 방식으로 잉크를 토출시킬 수 있어서 프린팅 작업을 제어하기가 용이하다. 또, 압전 방식에 의하여 토출되는 잉크 액적은 노즐로 회수하고 정전방식에 의하여 토출되는 제트만을 이용하므로, 노즐의 크기에 비해 매우 작은 미소량의 잉크를 토출할 수 있어 미세 패턴의 인쇄가 가능하다. 또한, 비교적 큰 직경의 노즐을 사용하여 미소량의 잉크를 토출할 수 있으므로, 노즐의 막힘(clogging)이 발생할 가능성이 낮아 잉크젯 프린티 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 아래에 예시된 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 잉크젯 프린팅 장치의 일 예를 도시한 단면도이다. 도 1을 보면, 잉크젯 프린팅 장치는 압전방식에 의하여 잉크를 토출하는 잉크젯 헤드(100)를 구비한다. 예를 들어, 잉크젯 헤드(100)는 고정된 위치에 위치에서, 소정의 속도로 이동되는 인쇄 매체에 잉크 액적을 토출할 수 있다. 또, 잉크젯 헤드(100)는 소정의 속도로 이동되면서 고정된 위치에 위치된 인쇄 매체(P)에 잉크 액적을 토출할 수 있다. 또, 인쇄 매체(P)가 소정의 속도로 이동되고, 잉크젯 헤드(100)는 인쇄 매체(P)의 이동방향과 직교하는 방향으로 이동되면서 잉크 액적을 토출할 수 있다. 이를 위하여, 도시되지는 않았지만, 잉크젯 프린팅 장치는 잉크젯 헤드(100) 및/또는 인쇄 매체(P)를 소정의 속도로 이동시키기 위한 이동장치를 더 구비할 수 있다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크 유로가 형성된 유로 플레이트(110)와, 잉크 토출을 위한 구동력을 제공하는 압전 액추에이터(130)가 도시되어 있다.

유로 플레이트(110)에는 잉크 유로가 형성된다. 잉크유로는 잉크가 유입되는 잉크 인렛(121)과, 유입된 잉크를 담고 있는 복수의 압력 챔버(125), 및 잉크 액적 을 토출시키기 위한 복수의 노즐(128)을 포함할 수 있다. 잉크 인렛(121)은 유로 플레이트(110)의 상면측에 형성될 수 있으며, 도시되지 않은 잉크 탱크와 연결된다. 잉크 탱크로부터 공급된 잉크는 잉크 인렛(121)을 통해 유로 플레이트(110) 내부로 유입된다. 복수의 압력 챔버(125)는 유로 플레이트(110) 내부에 형성되며, 잉크 인렛(121)을 통해 유입된 잉크가 저장된다. 유로 플레이트(110) 내부에는 잉크 인렛(121)과 복수의 압력 챔버(125)를 연결하는 매니폴드(122, 123)와 리스트릭터(124)가 형성될 수 있다. 복수의 노즐(128)은 복수의 압력 챔버(125) 각각에 대해 하나씩 대응되어 연결된다. 복수의 압력 챔버(125)에 채워진 잉크는 복수의 노즐(128)을 통하여 액적의 형태로 토출된다. 복수의 노즐(128)은 유로 플레이트(110)의 저면측에 형성될 수 있으며, 1열 또는 2열 이상으로 배열될 수 있다. 유로 플레이트(110)에는 복수의 압력 챔버(125)와 복수의 노즐(128)을 각각 연결하는 복수의 댐퍼(126)가 마련될 수 있다.

유로 플레이트(110)는 미세 가공성이 양호한 재질의 기판, 예컨대 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유로 플레이트(110)는 순차 적층된 세 개의 기판, 즉 제1기판(111), 제2기판(112) 및 제3기판(113)을 SDB(Silicon Direct Bonding)에 의해 접합하여 구성할 수 있다. 이 경우, 잉크 인렛(121)은 가장 상부에 위치한 기판, 즉 제3기판(113)을 관통하도록 형성될 수 있으며, 복수의 압력 챔버(125)는 제3기판(113)에 그 저면으로 부터 소정 깊이로 형성될 수 있다. 복수의 노즐(128)은 가장 하부에 위치한 기판, 즉 제1기판(111)을 관통하도록 형성될 수 있다. 매니폴드(122, 123)는 제3기판(113)과 중간에 위치한 제2기판(112)에 각각 형성될 수 있다. 복수의 댐퍼(126)은 제2기판(112)을 관통하도록 형성될 수 있다.

위에서는 유로 플레이트(110)가 세 개의 기판(111, 112, 113)으로 구성된 경우를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하다. 유로 플레이트(110)는 하나 또는 두 개의 기판이나 네 개 이상의 기판으로 구성될 수도 있으며, 그 내부에 형성되는 잉크 유로도 다양한 구성으로 다양하게 배치될 수 있다.

압전 액추에이터(130)는, 잉크 토출을 위한 압전 구동력, 즉 복수의 압력 챔버(125)에 압력 변화를 제공하는 역할을 하는 것으로, 유로 플레이트(110)의 상면에 복수의 압력 챔버(125)에 대응하는 위치에 형성된다. 압전 액추에이터(130)는, 유로 플레이트(110)의 상면에 순차 적층되는 하부 전극(131), 압전막(132) 및 상부 전극(133)을 포함할 수 있다. 하부 전극(131)은 공통 전극의 역할을 하며, 상부 전극(133)은 압전막(132)에 전압을 인가하는 구동 전극의 역할을 하게 된다. 압전전압 인가수단(135)은 하부 전극(131)과 상부 전극(133)에 압전구동전압을 인가한다. 압전막(132)은 압전전압 인가수단(135)으로부터 인가되는 압전구동전압에 의해 변형됨으로써 압력 챔버(125)의 상부벽을 이루는 제3기판(113)을 변형시키는 역할을 하게 된다. 압전막(132)은 소정의 압전 물질, 예컨대 PZT(Lead Zirconate Titanate) 세라믹 재료로 이루어질 수 있다.

정전 액추에이터(140)는 노즐(128) 내부의 잉크에 정전 구동력을 제공하는 것으로서, 서로 대향하게 배치된 제1 정전 전극(141) 및 제2 정전 전극(142)을 포함할 수 있다. 정전전압 인가수단(145)은 제1 정전 전극(141)과 제2 정전 전극(142) 사이에 정전구동전압을 인가한다.

예를 들어, 제1 정전 전극(141)은 유로 플레이트(110)에 마련될 수 있다. 제1 정전 전극(141)은 유로 플레이트(110)의 상면, 즉 제3기판(113)의 상면에 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 정전 전극(141)은 압전 액추에이터(130)의 하부 전극(131)과 이격되도록 잉크 인렛(121)이 형성된 영역에 배치될 수 있다. 제2 정전 전극(142)은 유로 플레이트(110)의 저면과 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있으며, 제2 정전 전극(142) 상에는 유로 플레이트(110)의 노즐들(128)로부터 토출되는 잉크 액적들이 인쇄되는 인쇄 매체(P)가 배치된다.

도 2는 본 발명에 따른 구동방법의 일 실시예에 적용되는 정전구동전압과 압전구동전압의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 8은 도 2에 도시된 정전구동전압과 압전구동전압에 의한 잉크토출과정을 설명하는 도면이다.

도 2의 A 단계에서 압전 액추에이터(130)와 정전 액추에이터(140)에 구동전압이 인가되지 않는다. 이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 노즐(128)의 단부에는 잉크(129)의 표면장력에 의하여 오목한 또는 편평한 매니스커스(M, meniscus)가 형성된다.

도 2의 B 단계에서, 압전 액추에이터(130)와 정전 액추에이터(140)에는 각각 압전구동전압(Vp)와 제1정전구동전압(Ve1)이 인가된다. 압전구동전압(Vp)은 예를 들어, 약 50 - 90V 정도의 양의 전압일 수 있다. 제1정전구동전압(Ve1)은 예를 들어 약 2 - 5KV 정도의 양의 전압일 수 있다. 압전구동전압(Vp)이 인가되면, 압전 액추에이터(130)는 압력 챔버(125)의 부피를 감소시키는 방향으로 변형된다. 이 변형에 의하여 잉크(129)에는 노즐(128) 외부로 향하는 압력이 제공되고, 도 4에 도 시된 바와 같이, 잉크(129)가 노즐(128) 외부로 밀려나와서 매니스커스(M)는 볼록한 형태로 변형된다. 이와 같이 볼록한 메니스커스(M)가 형성되면, 이 부분에 제1정전구동전압(Ve1)에 의하여 형성된 전기장이 집속되고, 이에 따라 잉크(129) 내부의 양전하는 제2 정전 전극(142) 방향으로 이동하여 노즐(128)의 단부에 모이게 된다. 압전 액추에이터(130)에 의하여 제공되는 압력에 의하여 잉크(128)는 노즐(128) 외부로 더욱 밀려나면서 매니스커스(M)의 곡률반경은 더 작아진다.

정전기력은 전하량과 전기장의 세기에 비례하며, 전하량 역시 전기장의 세기에 비례한다. 따라서, 정전기력은 전기장의 세기의 제곱에 비례하게 된다. 또한, 전기장의 세기는 메니스커스(M)의 곡률반경에 반비례한다. 따라서, 노즐(128) 단부에 볼록하게 돌출된 매니스커스(M)의 단부의 잉크에 작용하는 정전기력은 그 부분의 메니스커스(M)의 곡률반경의 제곱에 반비례하게 된다. 이와 같이, 매니스커스(M)의 단부의 잉크에 작용하는 정전기력은 커져서 메니스커스(M)의 곡률반경은 더욱 줄어들게 되며, 이는 또 다시 정전기력를 더욱 증가시키게 된다. 결국은, 도 5에 도시된 바와 같이, 압전 액추에이터(130)에 의하여 제공되는 압력에 의하여 노즐(128) 밖으로 밀려나온 잉크 액적(129a)의 선단부에서는, 표면장력 등의 잉크의 물성과 노즐의 형태 등에 의하여 잉크 액적(129a) 상태를 유지하고자 하는 힘보다 정전기력에 의하여 제2 정전 전극(142)으로 향하려는 힘이 강해지면서 잉크 액적(129a)으로부터 미량의 잉크가 제트(jet: 129b)의 형태로 제2 정전 전극(142)을 향하여 토출된다.

이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 잉크 액적(129a) 역시 압전 액추에이 터(130)에 의하여 제공되는 압력에 의하여 노즐(128)로부터 떨어져 나와서 인쇄 매체(P)를 향하여 비행될 수 있다. 이 경우, 제트(129b)는 잉크 액적(129a)와 붙은 형태로 토출될 수 있다.

도 2의 C 단계에서, 압전 액추에이터(130)에 인가되었던 압전구동전압(Vp)이 제거된다. 그러면, 압전 액추에이터(130)는 다시 원래 위치로 복귀되고, 노즐(128)의 단부의 매니스커스(M)는 오목한 형태로 복귀된다. 이 상태에서 제1정전구동전압(Ve1)은 계속하여 인가된 상태로 유지된다. 제트(129b)는 그 체적이 잉크 액적(129a)에 비하여 매우 작고 또 대부분의 전하가 제트(129b)에 집중되어 있기 때문에 정전기력에 의하여 계속 가속된다. 따라서, 제트129b)의 비행 속도는 잉크 액적(129a)에 비하여 매우 빠르며, 도 7에 도시된 바와 같이 제트(129b)는 잉크 액적(129a)으로부터 분리되어 빠른 속도로 제1 정전 전극(141)을 향하여 비행된다.

도 2의 D 단계에서, 정전 액추에이터(140)에는 제2정전구동전압(Ve2)이 인가된다. 제2정전구동전압(Ve2)은 제1정전구동전압(Ve1)와 반대 극성의 전압이다. 예를 들어 제2정전구동전압(Ve2)은 약 1KV 정도의 음의 전압일 수 있다. 제2정전구동전압(Ve2)에 의한 전기장의 방향은 제1정전구동전압(Ve1)에 의한 전기장의 방향과 반대방향이다. 따라서, 제트(129b)와 잉크 액적(129a)에는 노즐(128)을 향하는 전기력이 작용된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제트(129b)는 이미 제1정전구동전압(Ve1)에 의하여 충분히 가속되어 있고 또 잉크 액적(129a)보다 인쇄 매체(P)에 근접되어 있으므로, 그대로 인쇄 매체(P)를 향하여 비행하여 인쇄 매체(P)에 착탄된다. 그러나, 상대적으로 크고 느린 잉크 액적(129a)은 제2정전구동전압(Ve2)에 의하여 제공되는 전기력에 의하여 노즐(128)을 향하여 역비행하여 노즐(128) 내부로 회수된다.

상기한 바와 같이, 압전구동전압(Vp)을 압전 액추에이터(130)에 인가하여 잉크 액적(129a)을 유발하면서 제1정전구동전압(Ve1)을 가하여 제트(129b)를 생성한 후에, 제트(129b)와 잉크 액적(129a)의 속도차이와 제1정전구동전압(Ve1)과 반대극성의 제2정전구동전압(Ve2)에 의하여 제공되는 전기력을 이용하여 잉크 액적(129a)만을 노즐(128)로 회수함으로써, 미세한 양의 제트(129b) 만을 인쇄 매체(P)에 착탄시킬 수 있다. 따라서, 인쇄 매체(P)에 착탄되는 잉크의 양을 줄여 인쇄 매체(P)에 매우 미세한 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 노즐의 크기에 비해 매우 작은 크기의 미세 잉크를 토출할 수 있으므로, 노즐의 크기를 줄이지 않고 비교적 큰 직경, 예컨대 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도의 직경을 가진 노즐을 통해서도 수 피코리터 수준의 미세한 액적을 토출할 수 있다. 그리고, 미세한 액적을 토출하면서도 비교적 큰 직경의 노즐을 사용할 수 있으므로, 노즐의 막힘(clogging)이 발생할 가능성이 낮아 신뢰성이 높아진다.

제2정전구동전압(Ve2)이 인가되는 시점은, 제트(129b)가 잉크 액적(129a)으로부터 분리된 후일 수 있다. 이는 제트(129b)의 속도가 잉크 액적(129a)의 속도보다 매우 빠르기 때문에, 제트(129b)가 분리된 후라면 제2정전구동전압(Ve2)이 인가되더라도 제트(129b)는 인쇄 매체(P)에 착탄될 수 있기 때문이다.

또한, 제2정전구동전압(Ve2)이 인가되는 시점은, 제트(129b)가 인쇄 매체(P)에 착탄된 후일 수도 있다. 제트(129b)의 속도는 잉크 액적(129a)의 속도보다 매우 빠르기 때문에, 제트(129b)가 인쇄 매체(P)에 착탄되더라도 잉크 액적(129a)은 그 위치가 노즐(128)에 가깝다. 따라서, 제2정전구동전압(Ve2)에 의하여 잉크 액적(129a)을 노즐(128)로 회수할 수 있다.

상기한 바와 같이, 제2정전구동전압(Ve2)은 제트(129b)가 잉크 액적(129a)으로부터 분리된 후 적절한 시점에 인가될 수 있다. 제트(129b)가 인쇄 매체(P)에 완전히 착탄된 후라면 잉크 액적(129a)을 회수하기 위한 제2정전구동전압(Ve2)의 크기를 선정하는 데에 더 높은 자유도를 얻을 수 있을 것이다.

압전구동전압(Vp)의 크기는 잉크 액적(129a)을 형성함으로써 매니스커스(M)의 곡률반경을 줄여서 제트(129b)가 토출될 조건을 만족시킬 수 있으면 된다. 즉 압전구동전압(Vp)은 제트(129b)를 토출시키기 위한 트리거(trigger)의 역할을 할 수 있으면 충분하다. 따라서, 압전구동전압(Vp)의 크기를 상기한 조건을 만족하는 한 가급적 작게 함으로써 잉크 액적(129a)을 회수하기 위한 제2정전구동전압(Ve2)의 크기를 낮출 수 있다.

상술한 실시예에서는 압전구동전압(Vp)과 제1정전구동전압(Ve1)이 동기화되어 인가되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 도 9에 도시된 바와 같이, A'단계에서 압전구동전압(Vp)이 인가되기 전에 제1정전구동전압(Ve1)이 먼저 인가될 수도 있다. 즉, 제1정전구동전압(Ve1)이 인가되고 시간 T가 경과된 후에 압전구동전압(Vp)이 인가될 수 있다. 그러면, 먼저 인가된 제1정전구동전압(Ve1)에 의하여 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐(128) 내부의 잉크(129)에 정전기력이 작용하여 잉크(129)의 메니스커스(M)는 약간 볼록하게 변형된다. 이와 같이 볼록한 메니스커스(M)가 형성되면, 이 부분에 전기장이 집속되므로, 잉크(129) 내부의 양전하는 제2 정전 전극(142) 방향으로 이동하여 노즐(128)의 단부에 모이게 된다. 이후의 단계 B, C, D는 상술한 바와 동일하다. 이와 같이, 압전구동전압(Vp)에 선행하여 제1정전구동전압(Ve1)의 먼저 인가함으로써 제트(129b)의 형성을 더욱 촉진할 수 있으며, 이 한도 내에서 압전구동전압(Vp)의 크기를 더 작게 할 수 있으며, 잉크 액적(129a)을 회수하기 위한 제2정전구동전압(Ve2)의 크기를 줄일 수 있다.

지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예들을 기준으로 본 발명이 설명되었다. 그러나, 이러한 실시예들은 단지 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 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 잉크젯 프린팅 장치를 구동하기 위한 압전구동전압과 정전구동전압의 일 예를 도시한 도면.

도 3은 압전구동전압과 제1정전구동전압이 인가되기 전의 노즐 단부의 상태를 도시한 도면.

도 4는 압전구동전압과 제1정전구동전압이 인가된 초기의 노즐 단부의 상태를 도시한 도면.

도 5는 잉크 액적의 단부에서 제트가 형성되는 모습을 도시한 도면,

도 6은 제트와 잉크 액적이 붙은 채로 토출되는 모습을 도시한 도면.

도 7은 제트가 잉크 액적으로부터 분리되어 비행되는 모습을 도시한 도면.

도 8은 제2정전구동전압에 의하여 잉크 액적이 노즐로 회수되는 모습을 도시한 도면.

도 9는 도 1에 도시된 잉크젯 프린팅 장치를 구동하기 위한 압전구동전압과 정전구동전압의 다른 예를 도시한 도면.

도 10은 압전구동전압이 인가되지 않은 상태에서 제1정전구동전압이 인가된 경우의 노즐 단부의 상태를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...유로 플레이트 111...제1기판

112...제2기판 113...제3기판

121...잉크 인렛 122,123...매니폴드

124...리스트릭터 125...압력 챔버

126...댐퍼 128...노즐

129...잉크 129a...잉크 액적

129b...제트 130...압전 액추에이터

131...하부 전극 132...압전막

133...상부 전극 135...압전전압 인가수단

140...정전 액추에이터 141...제1 정전 전극

142...제2 정전 전극 145...정전전압 인가수단

Claims

잉크가 유입되는 잉크 인렛과, 유입된 잉크를 담고 있는 압력 챔버와, 상기 압력 챔버와 연결되고 잉크를 토출하기 위한 노즐이 형성된 유로 플레이트;

상기 압력 챔버의 부피를 변화시켜 상기 잉크에 압전구동력을 제공하는 압전 액추에이터;

상기 잉크에 정전구동력을 제공하는 정전 액추에이터;

상기 노즐을 통하여 잉크 액적을 토출하기 위하여 상기 압력 챔버의 체적을 축소하는 방향의 압전구동전압을 상기 압전 액추에이터에 인가하는 압전전압 인가수단; 및

상기 잉크 액적으로부터 제트를 생성시켜 상기 인쇄 매체로 비행시키기 위한 제1정전구동전압과, 상기 잉크 액적을 상기 노즐 내부로 회수하기 위하여 상기 제1정전구동전압과 반대방향의 제2정전구동전압을 상기 정전 액추에이터에 인가하는 정전전압 인가수단;을 구비하는 잉크젯 프린팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 정전전압 인가수단은, 상기 제트가 상기 잉크 액적으로부터 분리된 후에 상기 제2정전구동전압을 인가하는 잉크젯 프린팅 장치.
제1항에 있어서,

상기 정전전압 인가수단은, 상기 제트가 상기 인쇄 매체에 도달된 후에 상기 제2정전구동전압을 인가하는 잉크젯 프린팅 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 정전전압 인가수단은 상기 압전구동전압과 동기하여 상기 제1정전구동전압을 인가하는 잉크젯 프린팅 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 정전전압 인가수단은 상기 압전구동전압이 인가되기 전에 상기 제1정전구동전압을 인가하는 잉크젯 프린팅 장치.
잉크가 토출되는 노즐과, 상기 잉크에 압전 구동력을 제공하기 위한 압전 액추에이터와, 상기 잉크에 정전구동력을 제공하기 위한 정전 액추에이터와, 상기 압전 액추에이터와 상기 정전 액추에이터에 구동전압을 인가하는 압전전압 인가수단 및 정전전압 인가수단을 구비하는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법으로서,

상기 압전 액추에이터와 상기 정전 액추에이터에 각각 압전구동전압과 제1정전구동전압을 인가하여, 상기 압전구동전압에 의하여 유발된 잉크 액적과 상기 정전 액추에이터에 의하여 발생된 제트를 상기 인쇄 매체를 향하여 토출시키는 단계;

상기 압전구동전압을 제거하는 단계;

상기 정전 액추에이터에 상기 제1정전구동전압과 반대방향의 제2정전구동전 압을 인가하여 상기 잉크 액적을 상기 노즐 내부로 회수하는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법.
제6항에 있어서,

상기 제2정전구동전압은 상기 잉크 액적으로부터 상기 제트가 분리된 후에 인가되는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법.
제6항에 있어서,

상기 제2정전구동전압은 상기 제트가 상기 인쇄 매체에 도달된 후에 인가되는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 압전구동전압과 동기하여 상기 제1정전구동전압을 인가하는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 압전구동전압이 인가되기 전에 상기 제1정전구동전압을 인가하는 잉크젯 프린팅 장치의 구동방법.