KR100728768B1 - 다수 액츄에이터에 의해 구동되는 잉크젯 프린트 헤드 - Google Patents

Abstract

토출될 잉크가 채워지는 압력 챔버가 형성된 유로 형성판과, 상기 유로 형성판 상의 서로 다른 위치에 형성되어 상기 압력 챔버를 덮는 둘 이상의 멤브레인과, 상기 각각의 멤브레인 상에 형성되어 각 인가전압에 따라 상기 각각의 멤브레인의 형태를 변형시키는 둘 이상의 액츄에이터 및 상기 각각의 액츄에이터에 상기 각 인가전압을 인가하는 신호 인가부를 포함하되, 상기 각 인가전압에 따른 상기 멤브레인의 변형에 의해 상기 압력 챔버 내의 잉크가 토출되도록 하는 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것이다. 잉크젯 프린트 헤드의 구동력을 향상시킬 수 있고, 다수의 액츄에이터를 가짐으로써 하나의 액츄에이터가 망가지더라도 다른 액츄에이터를 이용할 수 있도록 하여 잉크젯 프린트 헤드의 수율을 향상시킬 수 있다.

잉크젯, 프린트 헤드, 액츄에이터, 멤브레인, 유로

Description

다수 액츄에이터에 의해 구동되는 잉크젯 프린트 헤드{Inkjet print-head of being driven by a plurality of actuators}

도 1은 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 일반적인 구성을 도시한 도면.

도 2는 신호 인가부에서 압전 액츄에이터(110)로 인가되는 전압 신호 및 노즐(130)을 통해 토출되는 액적(200)을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다수의 액츄에이터를 가지는 잉크젯 프린트 헤드 중 특히 2개의 액츄에이터를 가지는 잉크젯 프린트 헤드의 구성을 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 큰 구동력을 얻기 위해 신호 인가부에서 인가되는 인가전압 및 노즐(230)을 통해 토출되는 액적(400)을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 미세 액적을 토출하기 위해 신호 인가부에서 인가되는 인가전압 및 노즐(230)을 통해 토출되는 미세 액적(500)을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110, 210a, 210b : 액츄에이터(Actuator)

120, 220 : 유로 형성판

122, 222 : 리저버(Reservior)

124, 224 : 압력 챔버(Chamber)

130, 230 : 노즐(Nozzle)

140, 240a, 240b : 멤브레인(Membrane)

본 발명은 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 압전 액츄에이터에 의해 구동되는 잉크젯 프린트 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린트 헤드는 인쇄용 잉크의 매우 작은 액적을 기록하고자 하는 용지 상의 지정된 위치 또는 원하는 위치에 토출시켜 소정 색상의 화상 또는 텍스트로 인쇄화는 장치이다. 잉크젯 프린트 헤드는 인쇄용 잉크의 토출 방식에 따라 다음과 같이 여러 가지로 나뉠 수 있다.

우선 열구동 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 있다. 잉크젯 프린트 헤드 내에 잉크를 열원을 이용하여 가열하고, 이로 인해 발생한 버블(bubble)의 팽창력을 이용하여 인쇄용 잉크가 토출되도록 한다. 다음으로 정전(靜電) 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 있다. 정전력을 이용하여 잉크젯 프린트 헤드를 구성하는 멤브레인을 변 형시키고, 그 멤브레인의 변형에 의해 인쇄용 잉크가 토출되도록 한다. 마지막으로 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드가 있다. 압전체(PZT)를 사용하여 압전체의 변형에 의해 멤브레인을 변형시키고, 그 멤브레인의 변형에 의해 인쇄용 잉크가 토출되도록 한다.

압전 효과 즉, 피에조 효과(Piezoelectric Effect)는 다음과 같은 효과를 의미한다. 수정이나 로셀염 등의 결정에 압력을 가하면 전압이 발생하는데 이것을 압전 직접효과라고 하며, 이와 반대로 전압을 주면 결정체가 변형을 일으키는 현상을 압전 역효과라 한다. 발견자의 이름을 따서 직접효과를 퀴리효과, 역효과를 리프먼 효과라고도 한다. 결정체에 가해지는 힘의 방향과 전하가 발생하는 방향이 같은 경우를 종효과, 직각인 경우를 횡효과라 한다. 압전현상을 나타내는 압전소자는 초기에 로셀염 계통과 인산화수소가리 계통의 두 종류가 있었고, 그 후 티탄산바륨 계통의 압전소자가 알려졌으나 센서로 사용하기에는 몇가지 문제점이 있었다. 그 이후 이성분계로 PZT라고 불리는 압전 세라믹이 발견되어 가속도계등의 센서용으로 널리 사용되고 있다. 이 PZT 세라믹은 티탄산납(PbTiO3)과 지르코산납(PbZrO3)을 일정한 비율로 섞은 것으로 사용용도에 따라 불순물을 첨가하여 여러가지 재료물성을 갖는 압전 세라믹으로 사용되고 있다.

상기 PZT라는 압전체를 사용한 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드의 일반적인 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 유로 형성판(120)의 내부에는 잉크 유로를 이루는 리저버(Reservoir)(122), 압력 챔버(Chamber)(124) 및 노즐(Nozzle)(130)이 형성되어 있다. 그리고 유로 형성판(120)의 상부에는 압전 액츄에 이터(PZT Actuator)(110)가 위치하고 있다.

리저버(Reservoir)(122)는 잉크 컨테이너(미도시)로부터 유입되는 잉크젯 잉크를 저장한다. 압력 챔버(Chamber)(124)는 토출될 잉크젯 잉크가 채워진다. 압력 챔버(124)에 채워질 잉크젯 잉크는 리저버(122)로부터 잉크 채널(123)을 통해 유입된다. 압력 챔버(124)는 압전 액츄에이터(110)의 구동에 의해 내부 부피가 변화한다. 이로 인해 잉크젯 잉크의 토출 또는 유입을 위한 압력의 변화를 일으킨다. 이를 위해 유로 형성판(120)을 이루는 압력 챔버(124)의 상부 벽을 이루는 부분은 압전 액츄에이터(110)에 의해 변화하는 멤브레인(Membrane)(140) 즉, 진동판의 역할을 한다.

도 1에 도시된 잉크젯 프린트 헤드의 동작 방법은 다음과 같다.

외부에 있는 제어부(미도시)에 의해 잉크젯 프린트 헤드에서 토출되는 액적을 조절하도록 하는 신호 인가부(미도시)가 있다. 신호 인가부는 압전 액츄에이터(110)가 구동할 수 있도록 하는 전압을 인가한다.

상기 전압에 따른 압전 액츄에이터(110)의 구동에 의해 멤브레인(140)이 변형된다. 이로 인해 압력 챔버(124)의 부피가 감소하고, 이에 따른 압력 챔버(124) 내부의 압력 변화에 의해 압력 챔버(124) 내의 잉크젯 잉크는 노즐(130)을 통해 외부로 토출된다.

그리고 상기 전압에 따라 압전 액츄에이터(110)의 구동에 의해 멤브레인(140)이 원형으로 복원된다. 이로 인해 압력 챔버(124)의 부피가 증가한다. 그리고 이에 따른 압력 변화에 의해 리저버(122)에 저장되어 있는 잉크젯 잉크가 잉크 채 널(123)을 통해 압력 챔버(124) 내로 유입된다.

상기한 바와 같은 여러 종류의 잉크젯 프린트 헤드 중 열구동 방식의 잉크젯 프린트 헤드는 잉크를 가열함으로 인해 잉크의 열화가 발생하는 문제점이 있다. 그리고 정전 방식의 잉크젯 프린트 헤드는 구조가 간단하여 제조 공정이 단순하고 잉크의 열화가 발생하지 않지만, 구동력이 비교적 약한 단점이 있다. 따라서, 잉크의 토출을 위한 충분한 구동력을 발생시키기 위해서는 압력 챔버의 면적을 넓히고 전극들에 인가되는 전압이 높아지게 되어 노즐 밀도를 높이는 데에 한계가 있다.

또한, 도 1에 도시된 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드는 압전 액츄에이터(110)가 망가지는 경우에 노즐 자체를 사용하지 못하게 되어 잉크젯 프린트 헤드의 수율이 나쁜 문제점이 있다. 또한, 하나의 압전 액츄에이터(110)로는 압력 챔버(124)에 가할 수 있는 구동력이 제한되어 있어 미세한 액적 또는 매우 큰 액적의 토출이 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 다수의 액츄에이터를 가짐으로써 잉크젯 프린트 헤드의 구동력을 향상시킬 수 있는 잉크젯 프린트 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 액츄에이터를 가짐으로써 하나의 액츄에이터가 망가지더라도 다른 액츄에이터를 이용할 수 있도록 하여 잉크젯 프린트 헤드의 수율을 향상시킬 수 있는 잉크젯 프린트 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 다수의 액츄에이터에 동일한 신호를 인가함으로써 종래의 잉크젯 프린트 헤드보다 뛰어난 구동력을 가지고, 상이한 신호를 인가함으로써 종래의 잉크젯 프린트 헤드에서는 토출될 수 없었던 미세 액적을 토출할 수 있는 잉크젯 프린트 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 토출될 잉크가 채워지는 압력 챔버가 형성된 유로 형성판; 상기 유로 형성판 상의 서로 다른 위치에 형성되어 상기 압력 챔버를 덮고, 형태가 변형되어 상기 압력 챔버 내의 잉크를 토출시키는 복수의 멤브레인; 상기 각각의 멤브레인 상에 형성되어 각 인가전압에 따라 상기 각각의 멤브레인의 형태를 변형시키는 복수의 액츄에이터; 및 상기 각각의 액츄에이터에 상기 각 인가전압을 인가하는 신호 인가부를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 신호 인가부는 상기 각 액츄에이터에 동일한 인가전압을 인가할 수 있다.

또는 상기 신호 인가부는 상기 각 액츄에이터마다 서로 다른 인가전압을 인가할 수 있다. 여기서, 상기 각 인가전압은 상기 복수의 액츄에이터 중 소정의 액츄에이터에 토출 동작을 유도한 후 소정 시간 이후에 상기 복수의 액츄에이터 중 다른 액츄에이터에 중단 동작을 유도한다.

또한, 상기 유로 형성판은 외부로부터 유입되는 잉크를 저장하는 리저버; 상기 리저버에 저장된 잉크를 상기 압력 챔버로 전달하는 잉크 채널; 및 상기 압력 챔버 내의 잉크가 외부로 토출되는 통로인 노즐을 포함할 수 있다.

또한, 상기 신호 인가부의 개수는 상기 액츄에이터의 수에 상응하여 정해질 수 있다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 방법 및 이를 사용하는 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

이하에서는 우선 기본적인 압전 방식의 잉크젯 프린트 헤드에서의 잉크 토출 방법에 대해서 살펴본다.

도 2는 신호 인가부에서 압전 액츄에이터(110)로 인가되는 전압 신호 및 노즐(130)을 통해 토출되는 액적(200)을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 시간(time)이 a가 되는 지점까지의 신호 인가부에서 압전 액츄에이터(110)로 인가되는 전압 신호를 기준 신호(reference signal)로 한다.

시간 구간이 a 내지 b인 경우에, 기준 신호보다 큰 전압 신호가 신호 인가부에서 압전 액츄에이터(110)로 인가된다. 이때, 도 1에 도시된 잉크젯 프린트 헤드의 압전 액츄에이터(110)는 인가된 큰 전압 신호에 의해 도 1을 기준으로 할 때 아래 방향으로 멤브레인(140)을 변형시킨다. 이로 인해 압력 챔버(124)는 기준 신호일 때의 부피보다 작아진 부피를 가지게 된다. 즉, 압력 챔버(124) 내의 잉크젯 잉크는 부피 변화에 따른 압력을 받게 된다. 따라서, 오픈(open)된 노즐(130)을 통해 외부로 토출된다. 상술한 바와 같이 압력 챔버(124) 내의 부피가 줄어들어 잉크가 외부로 토출되는 동작을 본 발명에서는 토출 동작이라고 한다.

시간 구간이 b 내지 c인 경우에, 압전 액츄에이터(110)에 인가되고 있던 큰 전압 신호로부터 기준 신호보다 작은 전압 신호를 가지도록 선형적으로(linear) 변화한다.

시간 구간이 c 내지 d인 경우에, 기준 신호보다 작은 전압 신호가 압전 액츄에이터(110)로 인가된다. 이때, 도 1에 도시된 잉크젯 프린트 헤드의 압전 액츄에이터(110)는 인가된 작은 전압 신호에 의해 도 1을 기준으로 할 때 위 방향으로 멤브레인(140)을 변형시킨다. 이로 인해 압력 챔버(124)는 기준 신호일 때의 부피보다 커진 부피를 가지게 된다.

압력 챔버(124) 내의 잉크젯 잉크는 압력 챔버(124)의 부피 변화에 따른 압력을 받게 된다. 따라서, 오픈(open)된 노즐(130)을 통해 외부로 토출되던 잉크젯 잉크는 압력 챔버(124)의 압력이 작아짐으로 인해 토출을 끊게 된다. 상기한 바와 같이 압력 챔버(124)의 부피를 증가시켜 진행중이던 잉크의 토출을 중단시키는 동작을 본 발명에서는 중단 동작이라고 한다. 중단 동작을 통해 원하는 크기의 액적(200)을 토출시킬 수 있다.

그리고 리저버(122) 내의 잉크젯 잉크 역시 압력 챔버(124)의 부피 변화에 따른 압력을 받게 된다. 따라서, 잉크 채널(123)을 통해 리저버(122) 내의 잉크젯 잉크는 압력이 줄어든 압력 챔버(124) 내로 유입되어 다시 압력 챔버(124) 내를 추후 토출될 잉크로 채워지게 된다.

이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다수의 액츄에이터를 가지는 잉크젯 프린트 헤드 중 특히 2개의 액츄에이터를 가지는 잉크젯 프린트 헤드의 구성을 도시한 도면이다. 본 발명에서 액츄에이터 및 멤브레인의 수는 둘 이상의 다수일 수 있음은 물론이다.

도 3을 참조하면, 잉크젯 프린트 헤드는 유로 형성판(220), 2개의 멤브레인 (240a, 240b), 2개의 액츄에이터(210a, 210b) 및 신호 인가부(미도시)를 포함한다.

유로 형성판(220)은 토출될 잉크가 채워지는 압력 챔버(224)가 형성되어 있다. 상기 압력 챔버(224)에 채워질 잉크는 리저버(222)로부터 잉크 채널(223)을 통해 유입된다. 유로 형성판(220)의 내부에는 잉크 유로를 이루는 리저버(222), 잉크 채널(223), 압력 챔버(224) 및 노즐(230)이 형성되어 있다. 리저버(222)는 잉크 컨테이너(미도시)로부터 유입되는 잉크를 저장한다. 압력 챔버(224)는 토출될 잉크가 채워진다. 압력 챔버(224)에 채워질 잉크는 리저버(222)로부터 잉크 채널(223)을 통해 유입된다.

유로 형성판(220)은 세라믹 재료, 금속 재료, 합성수지 재료 또는 실리콘 기판으로 이루어진 다수의 얇은 플레이트를 각각 가공하여 도 3에 도시된 바와 같이 잉크 유로의 부분을 형성한 뒤, 다수의 얇은 플레이트를 접착하여 형성된다. 압력 챔버(224)의 상부에 형성되는 플레이트가 멤브레인(240)을 형성한다.

본 발명에서 유로 형성판(220)에 형성된 리저버(222), 잉크 채널(223), 압력챔버(224) 및 노즐(230)은 도 3에 도시된 것과는 다르게 배치될 수도 있다. 예를 들어, 리저버(222)는 측면측 또는 바닥측으로부터 잉크가 유입되도록 유로 형성판(220)에 형성될 수 있다. 또한, 노즐(230)도 압력 챔버(224)의 아래쪽에 형성될 수 있다. 상술한 잉크 유로의 형성과 배치는 다양하게 변형될 수 있으며, 이 경우에도 본 발명의 사상 내에 있음을 물론이다.

멤브레인(240a, 240b)은 유로 형성판(220) 상에 형성된다. 각각 서로 마주보는 위치에 형성되어 압력 챔버(224)를 덮는다. 도 3에서는 상하 방향에 각각 하 나씩의 멤브레인(240a, 240b)이 형성된다. 멤브레인(240a, 240b)은 그 변형에 의해 압력 챔버(224)의 부피를 변화시킴으로써 잉크가 토출되도록 하는 역할을 한다. 멤브레인(240a, 240b)은 유기막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리이미드 등의 유기 물질로 이루어진 필름을 유로 형성판(220) 상에 가열, 가압하여 압착하는 적층 방법에 의해 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 멤브레인(240)은 작은 구동력에도 변형이 큰 장점이 있다.

액츄에이터(210a, 210b)는 각각의 멤브레인(240a, 240b) 상에 형성된다. 신호 인가부(미도시)로부터 인가되는 인가전압에 따라 각각의 멤브레인(240a, 240b)의 형태를 변형시켜 압력 챔버(224)의 부피를 변화시킨다.

신호 인가부(미도시)는 각각의 액츄에이터(210a, 210b)에 미리 지정된 또는 소정의 인가전압을 인가한다. 상기 신호 인가부에서 인가하는 인가전압에 대해서는 추후 도 4 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다. 압력 챔버(224) 내의 잉크의 토출과 관련되는 토출 동작 또는 중단 동작을 제어하는 신호 즉, 인가전압을 각 액츄에이터(210a, 210b)에 인가한다.

상기 신호 인가부에서 인가하는 인가전압에 따라 액츄에이터(210a, 210b)는 각각에 대응하는 멤브레인(240a, 240b)을 변형시키고 이에 따라 압력 챔버(224) 내의 잉크가 부피 변화에 의해 토출된다. 즉, 압력 챔버(224)는 압전 액츄에이터(110)의 구동에 의해 내부 부피가 변화한다. 이로 인해 잉크젯 잉크의 토출 또는 유입을 위한 압력의 변화를 일으킨다.

이때 본 발명에서는 압력 챔버(224) 내의 부피 변화를 일으킬 수 있는 멤브 레인(240a, 240b)이 2개가 존재하게 되므로, 1개가 있을 때보다 훨씬 더 큰 부피 변화를 일으키거나 훨씬 더 미세한 부피 변화를 일으킬 수 있다.

이하 도 4 내지 도 5를 참조하여 큰 구동력을 얻거나 미세 액적을 토출시킬 수 있는 인가전압에 대해서 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 큰 구동력을 얻기 위해 신호 인가부에서 인가되는 인가전압 및 노즐(230)을 통해 토출되는 액적(400)을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 잉크젯 프린트 헤드에 형성된 2개의 액츄에이터(210a, 210b)에 동일한 인가전압을 인가하게 된다. 각각의 액츄에이터(210a, 210b)는 기준 신호보다 큰 인가전압이 인가되면 압력 챔버(224)의 부피를 줄이는 방향으로 압력이 가해지고, 기준 신호보다 작은 인가전압이 인가되면 압력 챔버(224)의 부피를 증가시키는 방향으로 압력이 가해진다. 즉, 제1 액츄에이터(210a)의 경우에는 기준 신호보다 큰 인가전압이 인가되면 도 3을 중심으로 할 때 아래쪽으로 제1 멤브레인(240a)을 변형시켜 압력 챔버(224)의 부피를 줄인다. 제2 액츄에이터(210b)의 경우에는 기준 신호보다 큰 인가전압이 인가되면 도 3을 중심으로 할 때 위쪽으로 제2 멤브레인(240b)을 변형시켜 압력 챔버(224)의 부피를 줄인다. 즉, 도 2에 도시된 인가전압과 동일한 신호를 인가하게 되더라도 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)가 2개 이므로, 구동력이 2배가 되어 압력 챔버(224)의 부피 변화가 훨씬 더 크게 된다.

도 4를 참조하면, 시간(time)이 a가 되는 지점까지의 신호 인가부에서 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)로 인가되는 전압 신호를 기준 신호로 한다.

시간 구간이 a 내지 b인 경우에, 기준 신호보다 큰 전압 신호가 신호 인가부에서 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)로 인가된다. 신호 인가부는 하나일 수도 있고, 2개일 수도 있다. 2개인 경우에는 각 신호 인가부가 동일한 인가전압을 생성하고 동기화하여 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)에 각각 인가되도록 한다. 이때, 도 3에 도시된 잉크젯 프린트 헤드의 제1 액츄에이터(210a)는 인가된 큰 전압 신호에 의해 도 3을 기준으로 할 때 아래 방향으로 제1 멤브레인(240a)을 변형시키고, 제2 액츄에이터(210b)는 위 방향으로 멤브레인(240b)을 변형시킨다. 이로 인해 압력 챔버(224)는 기준 신호일 때의 부피보다 작아진 부피를 가지게 된다. 즉, 압력 챔버(224) 내의 잉크젯 잉크는 부피 변화에 따른 압력을 받게 된다. 따라서, 오픈된 노즐(230)을 통해 외부로 토출되는 토출 동작을 수행한다. 단, 이때 외부로 토출되는 액적(400)은 도 2에 도시된 액적(200)과 비교할 때 매우 큰 부피 및 면적을 가지는 액적이 된다.

시간 구간이 b 내지 c인 경우에, 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)에 인가되고 있던 큰 전압 신호로부터 기준 신호보다 작은 전압 신호를 가지도록 선형적으로 변화되는 인가전압을 인가한다.

시간 구간이 c 내지 d인 경우에, 기준 신호보다 작은 전압 신호가 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)로 인가된다. 이때, 도 3에 도시된 잉크젯 프린트 헤드의 제1 액츄에이터(210a)는 인가된 작은 전압 신호에 의해 도 3을 기준으로 할 때 위 방향으로 제1 멤브레인(240a)을 변형시킨다. 그리고 제2 액츄에이터(210b)는 인가된 작은 전압 신호에 의해 도 3을 기준으로 할 때 아래 방향으로 제2 멤브레인(240b)을 변형시킨다. 이로 인해 압력 챔버(224)는 기준 신호일 때의 부피보다 커진 부피를 가지게 된다.

압력 챔버(224) 내의 잉크는 압력 챔버(224)의 부피 변화에 따른 압력을 받게 된다. 따라서, 오픈된 노즐(230)을 통해 외부로 토출되던 잉크는 압력 챔버(224)의 압력이 작아짐으로 인해 중단 동작을 수행하여 잉크의 토출을 중단한다. 즉, 이를 이용하여 원하는 크기의 액적(400)을 토출시킬 수 있다.

그리고 리저버(222) 내의 잉크 역시 압력 챔버(224)의 부피 변화에 따른 압력을 받게 된다. 따라서, 잉크 채널(223)을 통해 리저버(222) 내의 잉크젯 잉크는 압력이 줄어든 압력 챔버(224) 내로 유입되어 다시 압력 챔버(224) 내를 추후 토출될 잉크로 채워지게 된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 미세 액적을 토출하기 위해 신호 인가부에서 인가되는 인가전압 및 노즐(230)을 통해 토출되는 미세 액적(500)을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 잉크젯 프린트 헤드에 형성된 2개의 액츄에이터(210a, 210b)에 각각 서로 다른 인가전압을 인가하게 된다. 각각의 액츄에이터(210a, 210b)는 기준 신호보다 큰 인가전압이 인가되면 압력 챔버(224)의 부피를 줄이는 방향으로 압력이 가해지고, 기준 신호보다 작은 인가전압이 인가되면 압력 챔버(224)의 부피 를 증가시키는 방향으로 압력이 가해진다. 즉, 제1 액츄에이터(210a)의 경우에는 기준 신호보다 큰 인가전압이 인가되면 도 3을 중심으로 할 때 아래쪽으로 제1 멤브레인(240a)을 변형시켜 압력 챔버(224)의 부피를 줄인다. 이때 제2 액츄에이터(210b)의 경우에는 기준 신호보다 작은 인가전압이 인가되면 도 3을 중심으로 할 때 아래쪽으로 제2 멤브레인(240b)을 변형시켜 압력 챔버(224)의 부피를 증가시키고 토출되던 액적을 끊어주는 역할을 한다.

즉, 기존에 하나의 액츄에이터를 이용하여 잉크를 토출시킨 후 다시 해당 액츄에이터에 반대되는 인가전압을 인가하여 잉크를 끊어줌으로써 액적을 생성할 때 걸리던 시간에 비하여 어느 하나의 액츄에이터를 이용하여 잉크를 토출시키고, 다른 하나의 액츄에이터를 이용하여 토출되던 잉크를 끊어줌으로써 액적을 생성할 때 걸리는 시간을 매우 짧게 할 수 있다. 이로 인해 매우 짧은 시간 동안만 잉크가 토출되도록 할 수 있어 하나의 액츄에이터로는 생성이 불가능한 미세 액적(500)을 토출할 수 있다.

도 5를 참조하면, 신호 인가부 (a)의 인가전압은 제1 액츄에이터(210a)에 인가되고, 신호 인가부 (b)의 인가전압은 제2 액츄에이터(210b)에 인가된다.

시간(time)이 i가 되는 지점까지의 신호 인가부 (a) 및 신호 인가부 (b)에서 제1 내지 제2 액츄에이터(210a, 210b)로 인가되는 전압 신호를 기준 신호로 한다.

시간 구간이 i 내지 j인 경우에, 신호 인가부 (a)는 기준 신호보다 큰 인가전압을 제1 액츄에이터(210a)에 인가한다. 이에 따라 제1 액츄에이터(210a)는 제1 멤브레인(240a)이 도 3을 기준으로 아래쪽으로 변형되도록 한다. 이에 따라 압력 챔버(224) 내의 부피는 줄어들게 되고, 압력 챔버(224) 내의 잉크가 노즐(230)을 통해 토출되는 토출 동작을 수행한다. 상기 토출 동작은 제1 액츄에이터(210a)에 의해 수행된다.

시간 구간이 j 내지 k인 경우에, 신호 인가부 (a)는 기준 신호보다 큰 인가전압을 계속해서 제1 액츄에이터(210a)에 인가한다. 이에 따라 압력 챔버(224) 내의 잉크는 노즐(230)을 통하여 토출중인 상태이다. 신호 인가부 (b)는 기준 신호보다 작은 인가전압을 가지도록 선형적으로 변화되는 인가전압을 인가한다.

시간 구간이 k 내지 l인 경우에, 신호 인가부 (a)는 기준 신호보다 큰 인가전압에서 기준 신호보다 작은 인가전압을 가지도록 선형적으로 변화되는 인가전압을 인가한다. 신호 인가부 (b)는 기준 신호보다 작은 인가전압을 제2 액츄에이터(210b)에 인가한다. 이에 따른 제2 멤브레인(240b)의 변형에 의해 압력 챔버(224)는 그 부피가 증가하게 되고, 압력 챔버(224) 내의 잉크는 노즐(230)을 통하여 토출되던 것이 중단되는 중단 동작이 제2 액츄에이터(210b)에 의해 수행된다. 이를 통해 종래에는 시간 구간 l 내지 m에서야 토출되던 잉크를 끊을 수 있던 것을 좀더 짧은 시간에 끊을 수 있게 된다. 따라서, 보다 작은 미세 액적(500)을 토출할 수 있게 된다.

시간 구간이 l 내지 m인 경우에, 신호 인가부 (a)는 기준 신호보다 작은 인가전압을 제1 액츄에이터(210a)에 인가한다. 이에 따른 제1 멤브레인(240a)의 변형에 의해 압력 챔버(224)는 그 부피가 증가하게 되고, 이미 토출되던 잉크는 끊긴 후이므로, 리저버(222)로부터 추후 토출될 잉크를 다시 채워넣게 된다. 압력 챔버(224)의 부피 증가에 의한 압력 챔버(224)의 내부 압력 감소로 인해 리저버(222)로부터 잉크를 유입하는 것이 가능하다.

상기 과정을 통해 도 5에 도시된 것과 같은 인가전압을 제1 액츄에이터(210a) 및 제2 액츄에이터(210b)에 각각 인가하게 되면, 매우 작은 미세 액적(500)이 토출되도록 할 수 있다.

본 발명에서 압력 챔버(224)의 부피 변화에 관련된 액츄에이터는 2개 이상이 될 수 있으며, 이로 인해 어느 하나가 제대로 동작하지 않게 되더라도 남아 있는 액츄에이터를 이용하여 어느 정도 원하는 액적을 만들어 낼 수 있다. 즉, 종래에 액츄에이터 또는 멤브레인이 제대로 동작하지 않게 됨에 따라 해당 잉크젯 프린트 헤드를 전혀 사용할 수 없게 되던 상황과 비교할 때 헤드 수율을 훨씬 더 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 헤드는 다수의 액츄에이터를 가짐으로써 잉크젯 프린트 헤드의 구동력을 향상시킬 수 있다.

또한, 다수의 액츄에이터를 가짐으로써 하나의 액츄에이터가 망가지더라도 다른 액츄에이터를 이용할 수 있도록 하여 잉크젯 프린트 헤드의 수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 다수의 액츄에이터에 동일한 신호를 인가함으로써 종래의 잉크젯 프린트 헤드보다 뛰어난 구동력을 가지고, 상이한 신호를 인가함으로써 종래의 잉크젯 프린트 헤드에서는 토출될 수 없었던 미세 액적을 토출할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 토출될 잉크가 채워지는 압력 챔버가 형성된 유로 형성판;

   상기 유로 형성판 상의 서로 다른 위치에 형성되어 상기 압력 챔버를 덮고, 형태가 변형되어 상기 압력 챔버 내의 잉크를 토출시키는 복수의 멤브레인;

   상기 각각의 멤브레인 상에 형성되어 각 인가전압에 따라 상기 각각의 멤브레인의 형태를 변형시키는 복수의 액츄에이터; 및

   상기 복수의 액츄에이터에 각각 연결되어 상기 인가전압을 인가하는 복수의 신호 인가부를 포함하되,

   상기 신호 인가부의 수는 상기 액츄에이터의 수에 상응하여 정해지고,

   복수의 상기 신호 인가부는 상기 각 액츄에이터마다 서로 다른 인가전압을 인가하며,

   상기 각 인가전압은 상기 복수의 액츄에이터 중 소정의 액츄에이터에 토출 동작을 유도한 후 소정 시간 이후에 상기 복수의 액츄에이터 중 다른 액츄에이터에 중단 동작을 유도하는 잉크젯 프린트 헤드.
5. 삭제
6. 삭제

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