KR20070041241A - 불량 노즐을 보상하는 잉크젯 헤드 - Google Patents

불량 노즐을 보상하는 잉크젯 헤드 Download PDF

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Abstract

잉크젯 헤드는 압력발생원이 마련되는 베이스 플레이트, 상기 압력발생원에 의해 토출 압력을 받는 잉크를 저장하는 잉크챔버가 형성되는 유로 플레이트 및 상기 토출 압력을 받은 상기 잉크를 인쇄 매체로 토출하는 복수의 노즐이 형성되는 노즐 플레이트를 구비한다. 상기 잉크를 토출하지 못하는 불량 노즐에 인접한 상기 노즐에는 상기 불량 노즐 측으로 상기 노즐을 확대시킨 보상홈을 형성한다. 보상홈이 형성된 노즐은 잉크가 불량 노즐 측으로 기울어져 정상적인 노즐보다 더 많은 양이 토출되어, 불량 노즐로 인한 인쇄 품질을 보상한다.
잉크젯 프린터, 잉크젯 헤드, 노즐, 불량

Description

불량 노즐을 보상하는 잉크젯 헤드{inkjet head compensating defective nozzle}
도 1은 잉크젯 헤드를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **
115 : 압력발생원
125 : 잉크챔버
135 : 노즐
138 : 보상홈
135a : 불량 노즐
본 발명은 잉크젯 헤드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불량 노즐로 인한 인쇄 품질을 보상하는 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 열 구동 방식의 잉크젯 헤드이고, 다른 하나는 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전 구동 방식의 잉크젯 헤드이다.
열 구동 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 인쇄 속도의 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 인쇄 속도를 대폭적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 캐리어의 구성이 불필요하므로 기구 구성이 간단해지는 장점이 있다.
잉크젯 헤드를 제조하는 공정은 높은 정밀도를 요하고, 하나의 잉크젯 헤드는 수많은 노즐이 포함된다. 따라서, 제조 공정 단계나 인쇄 단계에서 잉크 액적이 토출되지 못하는 불량 노즐이 종종 발생한다. 불량 노즐이 발생한 지점에는 원하는 도트가 형성되지 못해 인쇄 품질이 저하된다.
제조 단계에서 불량 노즐이 발견되면 당해 잉크젯 헤드를 폐기할 수도 있다. 그러나 전폭 어레이 잉크젯 헤드인 경우 제조 비용이 시리얼 타입 잉크젯 헤드에 비해 상대적으로 고가이므로 이를 재활용하기 위한 방안이 더욱 필요하다.
일본특허공개공보 제2002-144549호에서는 잉크를 분사하지 못하는 불량 노즐을 다른 정상적인 노즐로 대체하여 분사하는 잉크젯 프린터를 개시한다. 이는 하나의 인쇄 라인을 복수의 노즐에 분담시켜 주사시킨다. 불량 노즐이 발생하면, 불량 노즐이 분담하고 있던 도트에 대한 잉크 분사를 당해 인쇄 라인 상의 다른 정상적인 노즐에 의한 잉크 분사로 대체한다.
일본특허공개공보 평11-348246에서는 불량 노즐과 인접하는 정상 노즐에서 분사되는 잉크 액적의 크기를 증가시킨 잉크젯 프린터를 개시한다. 이는 잉크에 토출 압력을 가하는 압력발생원에 대한 구동 신호를 크게 하여 토출되는 잉크의 양을 증가시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 불량 노즐이 발생한 경우 인접하는 노즐을 통해 인쇄 품질을 보상하는 잉크젯 헤드를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드는 압력발생원이 마련되는 베이스 플레이트, 상기 압력발생원에 의해 토출 압력을 받는 잉크를 저장하는 잉크챔버가 형성되는 유로 플레이트 및 상기 토출 압력을 받은 상기 잉크를 인쇄 매체로 토출하는 복수의 노즐이 형성되는 노즐 플레이트를 구비한다. 상기 잉크를 토출하지 못하는 불량 노즐에 인접한 상기 노즐에는 상기 불량 노즐 측으로 상기 노즐을 확대시킨 보상홈을 형성한다.
보상홈이 형성된 노즐은 잉크가 불량 노즐 측으로 기울어져 정상적인 노즐보다 더 많은 양이 토출되어, 불량 노즐로 인한 인쇄 품질을 보상한다.
상기 보상홈은 상기 잉크챔버로 연장되어 형성될 수 있다. 이 경우 더 많은 양의 잉크를 토출할 수 있다.
또한, 상기 보상홈은 상기 불량 노즐 측으로 경사지게 형성될 수 있다. 이 경우 잉크의 토출 방향이 불량 노즐 측으로 더욱 기울어질 수 있다.
상기 보상홈이 형성된 상기 노즐의 해상도는 정상적인 상기 노즐의 해상도보 다 낮을 수 있다.
상기 노즐 플레이트에는 상기 잉크챔버와 상기 노즐 사이에 상기 노즐보다 확장된 예비챔버가 형성될 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 잉크젯 헤드를 나타낸 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 잉크젯 헤드(100)는 베이스 플레이트(110), 유로 플레이트(120), 노즐 플레이트(130)를 포함한다. 베이스 플레이트(110), 유로 플레이트(120) 및 노즐 플레이트(130)는 접착제 등에 의해 서로 결합된다.
베이스 플레이트(110)에는 압력발생원(115)이 마련된다. 압력발생원(115)은 잉크챔버(125)에 저장된 잉크에 토출 압력을 가한다. 본 실시예에서 압력발생원(115)은 잉크를 가열하여 버블을 생성하는 히터이다. 또는, 압전체를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 압전구동 방식의 잉크젯 헤드에서 압력발생원(115)은 압전체일 수 있다.
베이스 플레이트(110)의 상부에는 유로 플레이트(120)가 배치된다. 유로 플 레이트(120)에는 압력발생원(115)의 상부에 배치되는 잉크챔버(125), 잉크챔버(125)로 잉크를 안내하는 잉크채널(122), 상기 잉크채널(122)로 잉크를 공급하는 잉크통로(121)가 형성된다.
유로 플레이트(120)의 상부에는 노즐 플레이트(130)가 배치된다. 노즐 플레이트(130)에는 잉크챔버(125)와 연통되어 압력발생원(115)에 의해 토출 압력을 받은 잉크를 인쇄 매체로 토출시키는 노즐(135)이 형성된다. 도면에는 노즐(135)이 1렬로 배치된 것을 나타내었으나, 이에 한하지 않고 노즐(135)은 2열 또는 3열 이상의 열로 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 3을 참조하면, 노즐(135) 중에는 잉크를 토출하지 못하는 불량 노즐(135a)이 있을 수 있다.
불량 노즐(135a)은 노즐(135)이 오염되어 막히거나, 잉크챔버(125)의 형성에 문제가 있거나, 압력발생원(115)이 구동하지 못하는 등 여러 가지 원인에 기인하여 발생한다. 불량 노즐(135a)이 위치한 부분은 잉크를 토출하지 못해 인쇄 매체에 도트가 형성되지 못한다.
불량 노즐(135a)로 인한 인쇄 품질 저하를 보상하기 위해 불량 노즐(135a)에 인접한 노즐(135)에 보상홈(138)을 형성한다. 본 실시예에서는 불량 노즐(135a)의 양측에 위치한 노즐(135)에 보상홈(138)을 형성한다.
보상홈(138)은 노즐 플레이트(130)를 레이저 광을 통해 가공하여 형성할 수 있다.
도 4는 도 3의 II-II'선에 따른 단면도이다.
도 4를 참조하면, 보상홈(138)은 노즐(135)을 불량 노즐(135a) 측으로 확대시킨다.
정상적인 노즐(135)을 통해 토출되는 잉크 액적(D)은 압력발생원(115)에 대해 거의 수직인 방향으로 토출된다. 그러나 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)을 통해 토출되는 잉크 액적(D')은 부피가 더 커지고, 그 토출 방향이 보상홈(138)이 형성된 방향 즉, 불량 노즐(135a) 측을 향한다.
보상홈(138)이 형성된 노즐(135)을 통해 토출되는 잉크 액적(D')의 부피가 커지는 이유는 노즐(135)의 유로 저항이 작아져, 보다 많은 양의 잉크가 노즐(135)을 통해 밀려나오기 때문이다.
잉크 액적(D')의 방향이 바뀌는 이유는 보상홈(138)을 형성하기 위한 가공으로 인해 잉크와 보상홈(138)의 측면 사이의 응착력이 잉크와 노즐(135)의 측면 사이의 응착력보다 커지기 때문이다.
즉, 본 발명에서는 불량 노즐(135a)이 발생한 경우, 인접하는 노즐(135)에 보상홈(138)을 형성한다. 보상홈(138)은 토출되는 잉크 액적을 불량 노즐(135a) 쪽 방향으로 기울어지게 하고, 잉크 액적의 부피를 정상적인 노즐(135)보다 더 크게 함으로써 불량 노즐(135a)로 인한 인쇄 품질 저하를 방지한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 헤드에 대한 인쇄 데이터 처리 방법에 대해 설명한다.
불량 노즐(135a) 및 이에 인접하여 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)에 관한 위치 정보를 저장하여, 불량 노즐(135a) 및 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)에 대한 해상도를 정상적인 노즐(135)보다 떨어뜨린다.
불량 노즐(135a)은 잉크를 토출하지 못하므로 원래의 해상도를 유지하면 화상의 품질이 저하될 수 있다. 따라서 불량 노즐(135a) 및 이에 인접한 노즐(135)의 해상도를 낮게 설정하여 불량 노즐(135a)로 인한 화상의 오차를 줄인다.
보상홈(138)이 형성된 노즐(135)은 해상도를 낮추더라도 보상홈(138)으로 인해 토출하는 잉크 액적의 부피가 상대적으로 크고, 그 방향도 불량 노즐(135a) 측을 향한다. 따라서 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)에 형성된 도트는 정상적인 노즐(135)에 의해 형성된 도트와 비교하여 사용자의 눈으로는 그 차이를 구별하기 어렵게 된다.
불량 노즐(135a)의 양측 노즐(135)에 각각 보상홈(138)이 형성된 경우를 예를 들면 다음과 같다. 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)이 토출하는 잉크 액적의 인쇄 매체 상의 착탄 위치는 노즐 피치의 1/3이고, 잉크 액적의 부피는 1.5배가 될 경우, 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)의 해상도는 정상적인 노즐(135)에 비해 2/3으로 떨어뜨리는 것이 좋다.
또 다른 예로, 불량 노즐(135a)의 일측에 위치하는 1개의 노즐(135)에 보상홈(138)이 형성될 수 있다. 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)이 토출하는 잉크 액적의 인쇄 매체 상의 착탄 위치는 노즐 피치의 1/2이고, 잉크 액적의 부피는 2배가 될 경우, 보상홈(138)이 형성된 노즐(135)의 해상도는 정상적인 노즐(135)에 비해 1/2으로 떨어뜨리는 것이 좋다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 평면도이다.
도 5는 1색이 2열의 노즐로 구성되는 잉크젯 헤드를 나타낸다. 이 경우 불량 노즐(235a)에 보다 가까운 타열에 위치하는 노즐(235)에 보상홈(238)을 형성할 수 있다.
보상홈(238)은 불량 노즐(235a)로 인한 인쇄 품질을 보상하기 위한 어떠한 노즐(235)에도 배치될 수 있으며, 반드시 도시된 형태에 한하는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 6을 참조하면, 보상홈(338)을 불량 노즐(미도시) 측으로 경사지게 형성한다.
즉 보상홈(338)을 규정하는 측벽을 압력발생원(315)에 대해 수직인 방향이 아닌 경사지게 형성하여 노즐(335)을 확대한다. 이 경우 토출되는 잉크 액적의 방향이 불량 노즐 측으로 더 기울어지게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 보상홈(438)을 잉크챔버(425)로 연장하여 형성한다. 보상홈(438)은 노즐(435)뿐만 아니라 잉크챔버(425)도 확장시킨다.
이 경우 잉크챔버(425)도 확대됨으로써 토출되는 잉크 액적의 부피를 더욱 크게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 노즐 플레이트(530)에서 노즐(535)과 잉크챔버(525) 사이에는 예비챔버(539)가 형성된다.
예비챔버(539)는 노즐(535)보다 더 확장되어 형성되어, 잉크챔버(525)에서 압력발생수단(515)에 의한 토출 압력을 받은 잉크는 예비챔버(539)를 지나 노즐(535)로 토출된다.
인접하는 부분에 불량 노즐(미도시)이 발생한 경우, 상기 불량 노즐 측에 향하는 부분의 측벽(536)을 제거한다. 이때 예비챔버(539)에 해당하는 만큼 노즐(535)이 확장된다. 예비챔버(539)로 인해 노즐(535)을 규정하는 측벽(536)은 상대적으로 얇게 형성되므로, 측벽(536)은 비교적 용이하게 제거가 가능하다.
즉, 노즐 플레이트(530)에 미리 예비챔버(539)를 형성하고, 불량 노즐이 발생할 경우 얇은 측벽(536)을 제거함으로써 보상홈을 형성한다.
본 실시예에서는 예비챔버(539)와 노즐(535)이 하나의 노즐 플레이트(530)에 형성된 것을 나타내었으나, 이에 한하지 않고 각각 별도의 플레이트에 형성하고, 이들을 결합시켜 형성할 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 명세서에서 사용된 용어 및 표현들은 서술의 목적으로 사용된 것일 뿐 어떠한 제한을 가지는 것은 아니며, 이와 같은 용어 및 표현의 사용은 도시되고 기술된 구성 요소 또는 그 일부분들의 등가물을 배제하고자 하는 것이 아니며, 청구된 발명의 범주 안에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 보상홈을 형성하여 보다 큰 부 피를 갖는 잉크 액적을 불량 노즐 측으로 기울어지게 분사한다. 따라서, 불량 노즐에 대한 도트의 색조나 농도를 거의 동일하게 보상할 수 있어 인쇄 품질의 저하를 막을 수 있다.

Claims (5)

  1. 압력발생원이 마련되는 베이스 플레이트;
    상기 압력발생원에 의해 토출 압력을 받는 잉크를 저장하는 잉크챔버가 형성되는 유로 플레이트; 및
    상기 토출 압력을 받은 상기 잉크를 인쇄 매체로 토출하는 복수의 노즐이 형성되는 노즐 플레이트를 구비하며,
    상기 잉크를 토출하지 못하는 불량 노즐에 인접한 상기 노즐에는 상기 불량 노즐 측으로 상기 노즐을 확대시켜, 상기 잉크가 상기 불량 노즐 측으로 기울어져 정상적인 상기 노즐보다 더 많은 양이 토출되도록 하는 보상홈을 형성한 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보상홈은 상기 잉크챔버로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보상홈은 상기 불량 노즐 측으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보상홈이 형성된 상기 노즐의 해상도는 정상적인 상기 노즐의 해상도보다 낮은 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 노즐 플레이트에는
    상기 잉크챔버와 상기 노즐 사이에 상기 노즐보다 확장된 예비챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드.
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