KR20100027812A - 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드, 및 이를 구비한 화상형성장치 - Google Patents

어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드, 및 이를 구비한 화상형성장치 Download PDF

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KR20100027812A
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김정욱
이영수
이인수
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Abstract

본 발명은 방열성이 좋은 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드에 관한 것이다. 본 발명에 의한 잉크젯 인쇄 헤드는, 잉크를 저장하는 잉크 카트리지; 상기 잉크 카트리지의 베이스에 상기 베이스의 표면보다 돌출되도록 설치되며, 각각 잉크를 토출하는 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩; 상기 잉크 카트리지의 상기 베이스에 설치되며, 상기 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩에 대응되는 적어도 한 개의 개구부가 형성된 평판 커버; 및 상기 잉크 카트리지의 베이스와 평판 커버 사이에 개재되며, 상기 평판 커버를 상기 잉크 카트리지의 베이스에 고정하는 접착부재;를 포함하며, 상기 평판 커버는 금속재료 또는 세라믹 계열의 재료 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
어레이타입, 평판커버, 접착제, 열전도도, 방열성

Description

어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드, 및 이를 구비한 화상형성장치{Array type inkjet printing head, and Image forming apparatus having the same}
본 발명은 잉크젯 인쇄 헤드를 사용하여 인쇄를 하는 화상형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속인쇄가 가능한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드, 및 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 인쇄 헤드는 잉크를 토출하기 위한 복수 개의 노즐을 포함하는 인쇄 헤드 칩을 구비한다. 인쇄 헤드 칩의 각각의 노즐의 하부에는 잉크를 가열하기 위한 히터가 설치되어 있다. 따라서, 히터가 잉크를 가열하면, 소정 양의 잉크가 노즐을 통해 토출된다.
그런데, 기술의 발전에 따라 인쇄 헤드 칩은 단위면적당 설치되는 노즐의 개수, 즉 노즐 집적도가 높아지고 있다. 인쇄 헤드 칩의 노즐 집적도가 높으면, 단위면적당 히터의 개수가 많아지므로 발열에 의해 인쇄가 불가능한 현상이 발생하게 된다는 문제가 있다. 특히, 복수 개의 인쇄 헤드 칩을 배열하여 구성된 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(array type inkjet printing head)의 경우에는, 단일의 인쇄 헤드 칩을 사용하는 잉크젯 인쇄 헤드에 비해 더 많은 히터를 구비하고 있으므로 이와 같이 발열에 의한 인쇄불능현상이 더욱 문제가 된다.
따라서, 이와 같은 발열에 의한 인쇄불능현상을 줄일 수 있는 잉크젯 인쇄 헤드가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 방열성능이 좋은 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드, 및 이를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드는, 잉크를 저장하는 잉크 카트리지; 상기 잉크 카트리지의 베이스에 상기 베이스의 표면보다 돌출되도록 설치되며, 각각 잉크를 토출하는 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩; 상기 잉크 카트리지의 상기 베이스에 설치되며, 상기 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩에 대응되는 적어도 한 개의 개구부가 형성된 평판 커버; 및 상기 잉크 카트리지의 베이스와 평판 커버 사이에 개재되며, 상기 평판 커버를 상기 잉크 카트리지의 베이스에 고정하는 접착부재;를 포함하며, 상기 평판 커버는 금속재료 또는 세라믹 계열의 재료 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
이때, 상기 접착부재는 열전도성 재료로 형성할 수 있다.
또한, 상기 접착부재는 50㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 접착부재의 열전도도는 0.3 W/mK 보다 큰 것이 좋다.
또한, 상기 접착부재는 유동성 있는 접착제 또는 상기 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩에 대응되는 적어도 한 개의 구멍이 형성된 양면 테이프 중 어느 하나의 형태로 형성할 수 있다.
또한, 상기 접착부재는 에폭시 수지 또는 변성 에폭시 수지를 적어도 1 wt% 포함할 수 있다.
이때, 상기 금속재료는 스테인레스 스틸(stainless steel), 구리(copper), 알루미늄(alunminum), 또는 상기 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄 중의 적어도 한 개를 포함하는 합금 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 세라믹 계열의 재료는, 알루미나(alumina), 지르코니아(ziruconia) 등의 단일물 또는 그 혼합물 중의 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 평판 커버의 두께는 0.1 mm 내지 1.0 mm 인 것이 좋다.
본 발명의 다른 측면에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 화상형성장치는, 인쇄매체를 공급하는 공급유닛; 상기 공급유닛에 의해 공급되는 인쇄매체에 화상을 형성하며, 상술한 특징들 중 적어도 어느 하나의 특징을 구비한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드; 및 상기 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드에 의해 인쇄된 인쇄매체를 배츨하는 배지유닛;을 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드의 실시예들에 대하여 설명한다.
다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드의 분리 사시도이다. 또한, 도 3은 도 1의 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드를 선 3-3에서 절단하여 나타낸 단면도이다. 다만, 도 3에서는 잉크 카트리지의 베이스와 평판 커버의 사이의 구조만을 나타내고, 잉크 카트리지와 인쇄 헤드 칩의 내부는 구체적으로 나타내지 않았다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(1)는 잉크 카트리지(10) 및 평판 커버(40)를 포함한다. 이하의 설명에서는 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 구비한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(1)를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명이 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(1)란 잉크를 분사하여 화상을 형성하는 화상형성장치에 사용되는 잉크젯 인쇄 헤드 중에서, 인쇄매체가 이송되는 방향에 수직인 방향으로 인쇄매체의 길이(이하, 인쇄매체의 인쇄 폭이라 함) 전체에 걸쳐 이동 없이 인쇄를 할 수 있도록 형성된 잉크젯 인쇄 헤드를 말한다. 이러한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(1)는, 인쇄매체의 인쇄 폭에 실질적으로 대응되는 길이를 가진 한 개의 인쇄 헤드 칩으로 구성하거나, 인쇄매체의 인쇄 폭보다 짧은 길이를 갖는 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 인쇄매체의 인쇄 폭에 대응되도록 배열하여 구성할 수 있다.
잉크 카트리지(10)는 소정 양의 잉크를 저장하며, 베이스(11)와 베이스(11)에 설치된 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 포함한다. 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)은 도 7에 도시된 바와 같이 인쇄매체(P)를 마주하도록 설치된다. 각각의 인쇄 헤드 칩(20)은 잉크가 토출되는 복수 개의 노즐(21)과 복수 개의 노즐(21)에 대응되는 복수 개의 히터(미도시)를 포함한다. 복수 개의 히터는 인쇄 헤드 칩(20)의 내부에 복수 개의 노즐(21) 각각의 아래에 설치된다. 잉크 카트리지(10)의 내부에는 잉크저장부(미도시)와 잉크저장부의 잉크를 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에 공급할 수 있도록 잉크공급로(미도시)가 형성된다. 또한, 잉크 카트리지(10)의 일측에는 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에 잉크 토출을 제어하기 위한 전기 신호와 전기를 공급하는 전기 연결부재(30)가 설치된다. 전기 연결부재(30)로는 플렉시블 인쇄기판(flexible PCB)이 사용될 수 있다. 잉크 카트리지(10)에서 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)으로 잉크를 공급하는 구조 및 전기 연결부재(30)와 인쇄 헤드 칩(20)의 연결구조는 공지된 기술을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
베이스(11)는 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)이 일정한 간격을 유지할 수 있도록 고정하며, 베이스(11)의 표면에는 평판 커버(40)가 설치된다. 이와 같은 베이스(11)는 세라믹이나 플라스틱 사출물로 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우에는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(1)가 6개의 인쇄 헤드 칩(20)을 구비하며, 6개의 인쇄 헤드 칩(20)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 2열로 설치되어 있다. 그러나, 이것이 본 발명에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)가 포함하는 인쇄 헤드 칩(20)의 개수나 배열을 한정하는 것은 아니다.
복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)의 표면에서 돌출되도록 설치된다. 인쇄 헤드 칩(20)이 베이 스(11)에서 돌출되는 높이는 인쇄 헤드 칩(20)의 두께에 따라 좌우되지만 본 실시예의 경우에는 인쇄 헤드 칩(20)은 베이스(11) 표면에서 약 1mm 정도 돌출될 수 있다. 한편, 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)를 세라믹이나 플라스틱 사출물로 형성하는 경우, 베이스(11)의 표면은 대략 50㎛ 이상의 평탄도로 형성될 수 있다.
평판 커버(40)는 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)의 표면에 설치되는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 대략 "ㄷ"자 형상으로 형성되며, 몸체부(41)와 2개의 측벽(42,43)을 포함한다. 몸체부(41)는 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 접착되는 부분으로서 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에 대응되는 복수 개의 개구부(44)가 형성되어 있다. 2개의 측벽(42,43)은 몸체부(41)의 양측에서 수직하게 연장된 부분으로서, 평판 커버(40)가 잉크 카트리지(10)에 조립되었을 때 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)의 양 측면을 가리게 된다. 도시하지는 않았지만, 평판 커버(40)는 2개의 측벽(42,43)이 없거나 한 개의 측벽(43,43)만을 갖도록 형성할 수도 있다.
평판 커버(40)가 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 설치되면, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 표면과 평판 커버(40)의 몸체부(41)의 표면은 동일한 평면상에 위치할 수 있다. 즉, 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)의 표면에서 인쇄 헤드 칩(20)의 표면까지의 제1거리(D1, 도 4 참조)와 베이스(11)의 표면에서 평판 커버(40)의 몸체부(41)의 표면까지의 제2거리(D2, 도 4 참조)가 거의 동일하도록 평판 커버(40)를 설치한다.
이와 같이 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 설치하면, 도 7에 도시된 바와 같은 메인티넌스유닛(150)의 와이퍼(wiper)로 복수 개의 인쇄 헤 드 칩(20)의 표면을 닦을 때, 와이퍼나 인쇄 헤드 칩(20)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 만일, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)이 베이스(11)의 표면에서 돌출된 상태에서, 와이퍼로 인쇄 헤드 칩(20)의 표면을 닦으면 돌출된 인쇄 헤드 칩(20)의 모서리와 와이퍼가 충돌하게 되므로 인쇄 헤드 칩(20)과 와이퍼가 손상될 우려가 있다. 그러나, 와이퍼로 인쇄 헤드 칩(20)의 표면을 닦을 때 와이퍼나 인쇄 헤드 칩(20)이 손상되지 않을 정도의 간격을 갖는 경우에는, 인쇄 헤드 칩(20)의 표면이 평판 커버(40)의 표면보다 높도록 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)에 설치할 수도 있다. 여기서, 와이퍼는 잉크젯 화상형성장치의 인쇄 헤드 칩(20)의 표면을 닦아내기 위해 사용되는 와이핑 롤러(wiping roller)와 같은 모든 종류의 와이핑 장치를 포함한다.
또한, 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 평판 커버(40)를 설치하면, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 표면과 평판 커버(40)의 표면이 하나의 평면을 형성하므로, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에 대한 캡핑(capping)을 효과적으로 할 수 있다.
상기와 같은 평판 커버(40)는 두께가 얇기 때문에 강성이 필요하다. 평판 커버(40)의 두께는 인쇄 헤드 칩(20)이 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에서 돌출된 높이 또는 거리(D1)에 따라 좌우된다. 본 실시예의 경우에 평판 커버(40)는 대략 0.1mm ~ 1mm 범위의 두께로 형성할 수 있다. 또한, 인쇄 시 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생된 열을 쉽게 방열할 수 있도록 평판 커버(40)는 열전달 특성이 좋아야 한다. 따라서, 평판 커버(40)는 강성과 열전달 특성이 좋은 금속재료나 세라믹 재료를 사용하여 만들 수 있다. 금속재료로는 스테인레스 스틸(stainless steel), 구 리(copper), 알루미늄(aluminum) 등이나, 또는 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄 중의 적어도 한 개를 포함하는 합금이 사용될 수 있다. 또한, 세라믹(ceramic) 재료로는 알루미나(alumina), 지루코니아(zirconia) 등의 단일물이나 알루미나, 지루코니아 중의 적어도 하나를 포함하는 혼합물이 사용될 수 있다.
평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 설치하기 위해, 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)와 평판 커버(40) 사이에는 접착부재(50)가 개재된다. 접착부재(50)로는 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 부착할 수 있으며, 열전달 특성, 즉 열전도성이 좋은 접착재료가 사용된다. 이와 같은 접착부재(50)는 유동성이 있는 접착제 형태 또는 양면 테이프(tape) 형태로 형성될 수 있다. 즉, 접착부재(50)로는 열전도성 접착제 또는 열전도성 양면 테이프가 사용될 수 있다. 평판 커버(40)와 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)를 접착부재(50)로 접착하면, 평판 커버(40)와 잉크 카트리지(10)의 베이스(11) 사이에 공기층이 생기지 않으므로 열전달 특성이 좋게 된다.
접착부재(50)를 사용하여 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 부착하였을 때, 인쇄 시 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생한 열을 효과적으로 방열할 수 있도록 하기 위해서 접착부재(50)는 큰 열전도도를 갖는 것이 좋다. 접착부재(50)의 열전도도가 크면, 열을 방출하는 효과가 크므로, 접착부재(50)의 두께를 두껍게 할 수 있다. 접착부재(50)의 두께가 50㎛ 이상인 경우에는 0.3 W/mK 이상의 열전도도를 갖는 접착부재(50)를 사용하는 것이 좋다.
또한, 접착부재(50)는 인쇄 시 잉크가 평판 커버(40)와 베이스(11) 사이로 칩입하는 것을 방지하는 실링부재로서의 기능을 겸해야 한다. 따라서, 접착부재(50)는 사용되는 잉크에 대한 저항성이 있어야 한다. 이를 위해, 접착부재(50)는 에폭시 수지(epoxy resin) 또는 변성 에폭시 수지를 1 wt% 이상 포함하는 것이 좋다. 여기서, 변성 에폭시 수지는 일반 에폭시 수지에 특별한 성질을 추가하기 위해 일반 에폭시 수지에 다른 성분을 추가하여 만든 모든 에폭시 수지를 말한다.
접착부재(50)의 두께는 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 조립하였을 때, 평판 커버(40)의 몸체부(41)의 표면이 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 표면과 대략 동일한 평면상에 위치하도록 정할 수 있다. 이 경우, 접착부재(50)의 두께는 평판 커버(40)의 두께와 인쇄 헤드 칩(20)의 돌출 높이에 따라 결정된다. 또한, 접착부재(50)의 최소 두께는 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)의 평탄도에 따라 영향을 받는다. 베이스의 평탄도는 현재 공정 상 일반적으로 약 50㎛로 가공될 수 있다. 따라서, 이러한 경우 잉크 카트리지의 베이스와 평판 커버가 평탄하게 접착될 수 있도록 하기 위해서는 접착부재의 두께를 50㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 접착부재(50)의 두께가 너무 두꺼우면 열전달에 불리하므로 접착부재(50)의 두께는 300㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 접착부재(50)의 열전도도가 0.3 W/mK 내지 20 W/mK의 범위에 있는 경우에는 접착부재(50)의 두께를 50㎛ 내지 300㎛로 하여도 고속 인쇄를 할 수 있다.
아래의 표는 16KHz의 인쇄 주파수로 고속의 인쇄를 하면서 접착부재(50)의 열전도도와 접착부재(50)의 두께를 변경하였을 때, 본 발명에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)로 인쇄할 수 있는 매수를 나타낸다.
베이스 평판 커버 접착부재 열전도도 (W/mK) 접착부재의 두께(㎛)
20 40 60 100 150 200 300
세라믹 스테인레스 0.2 4 4 1 0 0 0 0
0.3 7 7 6 5 5 3 1
1.0 8 8 8 6 5 5 3
2.3 10 10 9 7 7 6 5
상기의 표 1에서 접착부재(50)의 열전도도가 0.2인 경우. 접착부재(50)의 두께가 60㎛인 경우에는 인쇄 가능한 매수가 1장이고, 두께가 100㎛을 넘으면 고속의 인쇄가 불가능한 것을 알 수 있다.
예를 들어 접착부재(50)가 0.3 W/mK 내지 20 W/mK의 열전도도를 갖는 경우에는 접착부재(50)의 두께를 약 50㎛ 내지 300㎛로 하여도 고속 인쇄를 할 수 있다. 접착부재(50)의 열전도도가 클수록 더 고속으로 인쇄를 할 수 있다. 예를 들면, 접착부재(50)의 열전도도가 1.0 W/mK 이상인 경우에는 열전도도가 0.3 W/mK인 접착부재(50)를 사용하는 경우보다 더 고속으로 인쇄를 할 수 있다. 따라서, 접착부재(50)의 열전도도가 크면 열전도도가 낮은 접착부재(50)에 비해 접착부재(50)의 두께를 더 두껍게 할 수 있고, 더 고속의 인쇄를 할 수 있다. 그러나, 열전도도가 너무 크면, 접착부재(50)의 다른 특성이 나빠질 수 있고, 가격이 비싸지게 되는 문제가 있으므로 접착부재의 열전도도는 0.3 W/mK 내지 20 W/mK로 하는 것이 좋다.
상기와 같은 접착부재로는 미국 Emerson &　Cuming사의 Eccobond TE3527, XTE80264, E3503-1, CE 3103 WLV, 56 C, 57 C, 50298, C 805-1, C 990, CT 4042-30, CE 3511 P, CE 3514-1, CE 8500, 84-1 LMI, 8175 A, CE 3502, CE 3516, CE 3104 WXL, 그리고 Sony chemical사의 UT series 접착 tape 등을 사용할 수 있다. 다만, 위에서 열거한 접착부재는 예일 뿐이며, 상술한 조건을 만족하는 접착부재는 어떠한 것이라도 사용될 수 있음은 당연하다.
이와 같이 본 발명에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)는 평판 커버(40)로 금속재질을 사용하므로, 평판 커버(40)를 1mm 이하의 두께로 제작하여도 강성 및 평탄도가 우수하다. 따라서, 메인티넌스유닛(150)의 와이퍼로 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 와이핑할 때 와이퍼나 인쇄 헤드 칩(20)을 손상시키지 않고 효율적으로 닦아낼 수 있다.
또한, 평판 커버(40)는 금속재료로 형성되며, 열전도성 접착부재(50)에 의해 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 접착되어 있으므로, 평판 커버(40) 자체가 방열판의 역할을 할 수 있다. 따라서, 인쇄 시 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생하는 열은 평판 커버(40)를 통해 외부로 효과적으로 방출된다. 만일, 평판 커버(40)가 플라스틱과 같이 열의 방출특성이 좋지 않은 소재로 제작되고, 열전도도가 0.3 W/mK 보다 작은 접착부재(50)로 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 설치된 경우에는 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생한 열이 외부로 잘 방출되지 않는다.
본 발명에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)와 같이 열이 효과적으로 발산되면, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)이 토출 불능 현상이 발생하는 온도에 도달하는 시간이 길어지므로 높은 인쇄 주파수에서도 인쇄 가능한 인쇄매체의 매수가 증가하게 된다. 즉, 인쇄 헤드 칩(20)이 잉크를 토출하는 시간간격이 매우 짧은 경우에도 본 발명의 일 실시예에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)를 사용하면 인쇄할 수 있는 인쇄매체의 매수가 증가하게 된다.
또한, 평판 커버(40)가 방열판의 기능을 하므로 별도의 히트 싱크(heat sink)를 잉크젯 인쇄 헤드(1)에 설치할 필요가 없다.
또한, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생된 열이 효과적으로 배출되므로, 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 온도를 낮추기 위한 휴지기간을 줄일 수 있다. 따라서, 고속의 인쇄를 할 수 있다.
또한, 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생된 열은 평판 커버(40) 전체로 퍼지므로, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 주변부의 온도가 전체적으로 평균화되는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 각각의 사용빈도가 다를 때 발생할 수 있는 칩간 화상 농도 편차가 개선된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 잉크젯 인쇄 헤드의 제조방법에 대해 설명한다.
먼저, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 구비한 잉크 카트리지(10)를 준비한다. 이때, 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)은 잉크 카트리지(10)의 베이스(11) 표면에서 일정 높이 돌출되도록 형성된다. 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 구비한 잉크 카트리지(10)는 종래 기술을 이용하여 제조할 수 있으므로, 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.
이어서, 평판 커버(40)를 준비한다. 평판 커버(40)에는 잉크 카트리지(10)의 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)이 통과할 수 있는 복수 개의 개구부(44)가 형성된다. 평판 커버(40)는 강성과 열전도성이 좋은 금속재료나 세라믹 재료로 형성한다.
다음으로, 접착부재(50)를 사용하여 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 부착한다. 접착부재(50)는 열전도도가 0.3 W/mK 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 접착부재(50)로는 유동성이 있는 접착제(51, 도 5a)나 양면 테이프(52, 도 6a)가 사용될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 접착부재(50)로 유동성 있는 접착제(51)를 사용하는 경우의 잉크젯 인쇄 헤드의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이 잉크 카트리지(10)의 베이스(11) 표면에 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20) 사이에 접착제(51)를 도포한다. 이때, 도포하는 접착제(51)의 양은 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 부착하였을 때, 평판 커버(40)의 표면이 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 표면과 대략 동일한 높이에 위치하도록 조절한다.
이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 조립한다. 이때, 평판 커버(40)에 형성된 복수 개의 개구부(44)가 잉크 카트리지(10)의 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에 삽입되도록 한다.
도 5c에 도시된 바와 같이 평판 커버(40)의 표면이 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 표면과 대략 동일한 높이를 이루도록 평판 커버(40)의 높이를 조절한다. 그 후, 시간이 경과하여 접착제(51)가 굳으면 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 조립이 완성된다.
도 5a 내지 도 5c에서는 접착제(51)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 먼저 도포하는 제조방법에 대해 설명하였으나, 다른 실시예로서 접착제(51)를 평판 커버(40)의 내면에 먼저 도포하고, 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 부착할 수도 있다.
도 6a 내지 도 6c는 접착재료(50)로 양면 테이프(52)를 사용하는 경우의 잉크젯 인쇄 헤드의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 평판 커버(40)의 내면에 양면 테이프(52)를 부착한다. 이때, 양면 테이프(52)에 형성된 복수 개의 구멍(54)이 평판 커버(40)의 복수 개의 개구부(44)와 일치되도록 한다.
이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이 양면 테이프(52)가 부착된 평판 커버(40)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 조립한다. 이때, 평판 커버(40)에 형성된 복수 개의 개구부(44)가 잉크 카트리지(10)의 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에 삽입되도록 한다.
도 6c에 도시된 바와 같이 평판 커버(40)의 내면에 부착된 양면 테이프(52)가 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 부착되면 평판 커버(40)의 조립이 완료된다.
도 6a 내지 도 6c에서는 양면 테이프(52)를 평판 커버(40)에 먼저 부착하는 제조방법에 대해 설명하였으나, 다른 실시예로서 양면 테이프(52)를 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)에 먼저 부착하고, 그 위에 평판 커버(40)를 부착할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)를 사용하는 화상형성장치(100)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 화상형성장치(100)는 급지유닛(110), 공급유닛(120), 잉크젯 인쇄 헤드(1), 배지유닛(130), 메인티넌스유닛(150)을 포함한다.
급지유닛(110)은 소정의 인쇄매체(P)를 저장하며, 그 선단에는 인쇄매체(P)를 한 장씩 픽업하는 픽업롤러(151)가 설치된다.
공급유닛(120)은 급지유닛(110)에서 공급된 인쇄매체(P)를 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 하부로 이송하는 것으로서, 한 쌍의 공급롤러를 포함한다. 공급유닛(120)과 급지유닛(110) 사이에는 이동경로(121)와 한 쌍의 이송롤러(123)가 설치된다.
잉크젯 인쇄 헤드(1)는 제어부(미도시)로부터 인쇄명령을 수신하여 인쇄 데이터에 대응되는 잉크를 분사함으로써 인쇄매체(P)에 소정의 화상을 형성한다. 잉크젯 인쇄 헤드(1)에 대해서는 상술하였으므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
잉크젯 인쇄 헤드(1)의 아래에는 인쇄매체 지지판(140)이 설치된다. 따라서 공급유닛(120)으로부터 공급된 인쇄매체(P)는 인쇄매체 지지판(140)과 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)의 사이에 놓이게 된다.
배지유닛(130)은 잉크젯 인쇄 헤드(1)에 의해 인쇄된 인쇄매체(P)를 배츨하는 것으로서, 한 쌍의 배지롤러를 포함한다.
메인티넌스유닛(150)은 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 아래에 설치되며, 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 와이핑하고, 캡핑한다. 메인티넌스유닛(150)은 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 와이핑하는 와이퍼를 포함할 수 있다. 와이퍼는 고무와 같은 탄성을 갖는 재료로 형성될 수 있으며, 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 평판 커버(40)의 표면과 접촉하며 이동할 수 있도록 형성된다. 메인티넌스유닛(150)이 작동하여 잉크젯 인쇄 헤드(1)를 메인티넌스할 때는, 인쇄매체 지지판(140)은 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 하부에서 벗어난 곳으로 이동한다.
화상형성장치(100)의 제어부(미도시)가 인쇄명령을 수신하면, 급지유닛(110)을 동작시켜 인쇄매체(P)를 한 장 픽업한다. 픽업된 인쇄매체(P)는 이동경로(121)와 이송롤러(123)를 통해 공급유닛(120)으로 이송된다. 공급유닛(120)이 인쇄매체(P)를 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 아래에 인쇄매체 지지판(140) 위에 위치시키면, 잉크젯 인쇄 헤드(1)가 잉크를 분사하여 인쇄매체(P)에 소정의 화상을 형성한다.
화상이 형성된 인쇄매체(P)는 배지유닛(130)에 의해 화상형성장치(100)의 외부로 배출된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)는 열전도성이 좋은 평판 커버(40)를 열전도성이 좋은 접착부재(50)로 부착하였으므로, 인쇄시 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)에서 발생하는 열이 평판 커버(40)를 통해 효과적으로 배출된다. 따라서, 잉크젯 인쇄 헤드(1)의 온도가 급속하게 상승하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)는 고속으로 인쇄를 할 수 있는 화상형성장치에 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 잉크젯 인쇄 헤드(1)는 잉크 카트리지(10)의 베이스(11)가 평판 커버(40)로 덮인 한 개의 평면으로 구성되어 있으므로 메인티넌스유닛(150)으로 복수 개의 인쇄 헤드 칩(20)을 원활하게 닦아낼 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예들에 한정되지 아니하며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 행할 수 있는 단순한 구성요소의 치환, 부가, 삭제, 변경은 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 속하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드의 분리 사시도;
도 3은 도 1의 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드를 선 3-3에서 절단하여 나타낸 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드의 평판 커버의 표면과 인쇄 헤드 칩의 표면 사이의 관계를 나타낸 부분 단면도;
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드의 제조방법을 나타내는 공정도;
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드의 제조방법을 나타내는 공정도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드를 사용하는 화상형성장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1; 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드 10; 잉크 카트리지
11; 베이스 20; 인쇄 헤드 칩
30; 전기 연결부재 40; 평판 커버
41; 몸체부 44; 개구부
50; 접착부재 100; 화상형성장치
110; 급지유닛 120; 공급유닛
121; 이동경로 122; 이송롤러
130; 배지유닛 140; 인쇄매체 지지판
150; 메인티넌스유닛

Claims (10)

  1. 잉크를 저장하는 잉크 카트리지;
    상기 잉크 카트리지의 베이스에 상기 베이스의 표면보다 돌출되도록 설치되며, 각각 잉크를 토출하는 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩;
    상기 잉크 카트리지의 상기 베이스에 설치되며, 상기 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩에 대응되는 적어도 한 개의 개구부가 형성된 평판 커버; 및
    상기 잉크 카트리지의 베이스와 평판 커버 사이에 개재되며, 상기 평판 커버를 상기 잉크 카트리지의 베이스에 고정하는 접착부재;를 포함하며,
    상기 평판 커버는 금속재료 또는 세라믹 계열의 재료 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착부재는 열전도성 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착부재는 50㎛ 내지 300㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접착부재의 열전도도는 0.3 W/mK 보다 큰 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착부재는 유동성 있는 접착제 또는 상기 적어도 한 개의 인쇄 헤드 칩에 대응되는 적어도 한 개의 구멍이 형성된 양면 테이프 중 어느 하나의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착부재는 에폭시 수지 또는 변성 에폭시 수지를 적어도 1 wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속재료는 스테인레스 스틸(stainless steel), 구리(copper), 알루미늄(alunminum), 또는 상기 스테인레스 스틸, 구리, 알루미늄 중의 적어도 한 개를 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 계열의 재료는, 알루미나(alumina), 지르코니아(ziruconia) 등 의 단일물 또는 그 혼합물 중의 어느 한 개인 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판 커버의 두께는 0.1 mm 내지 1.0 mm 인 것을 특징으로 하는 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드.
  10. 인쇄매체를 공급하는 공급유닛;
    상기 공급유닛에 의해 공급되는 인쇄매체에 화상을 형성하는 상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드; 및
    상기 어레이 타입 잉크젯 인쇄 헤드에 의해 인쇄된 인쇄매체를 배츨하는 배지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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