KR100694121B1

KR100694121B1 - 잉크젯 화상형성장치 및 노즐부 클리닝방법

Info

Publication number: KR100694121B1
Application number: KR1020050047178A
Authority: KR
Inventors: 강승욱; 박헌수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2007-03-12
Also published as: KR20060125242A; US20060274110A1; US7510265B2

Abstract

개시된 잉크젯 화상형성장치는, 잉크를 토출하는 다수의 노즐이 형성된 노즐부를 구비하는 잉크젯 헤드와, 노즐부에 스팀을 분사하는 스팀분사수단과, 잉크젯 헤드에 대하여 상대운동되면서 스팀이 분사된 노즐부를 닦는 와이퍼를 포함한다.

Description

잉크젯 화상형성장치 및 노즐부 클리닝방법{Inkjet image forming apparatus and nozzle cleaning method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 일 실시예를 도시한 사시도.

도 2는 노즐부의 일 예를 도시한 도면.

도 3은 노즐부의 다른 예를 도시한 도면.

도 4는 스팀분사수단의 일 실시예의 사시도.

도 5는 스팀분사수단의 일 실시예의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 다른 실시예를 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 10a......잉크젯 헤드 11, 11a......노즐부

12......노즐플레이트 13......노즐

20......이송유닛 30......구동모터

31......벨트 40......스팀캡

41......분사구 42......배출구

50......와이퍼 70......폐기조

71......폐기튜브 80......스팀발생기

81......세척액조 82......히터

83,,,,,,온도계 84......압력계

85......밸브 86......제어부

87......스팀튜브

본 발명은 잉크젯 화상형성장치 및 잉크를 분사하는 노즐부를 클리닝하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 화상형성장치는 용지의 이송방향과 직각방향(용지의 폭방향)으로 왕복주행되는 잉크젯 헤드(셔틀방식 잉크젯 헤드)로부터 용지에 잉크를 분사하여 화상을 형성하는 장치를 말한다. 잉크젯 헤드에는 잉크를 토출하는 다수의 노즐이 형성된 노즐부가 구비된다. 노즐부의 주위에는 분사되지 않은 잉크방울이 남아 있다. 인쇄작업을 수행하지 않는 동안에, 노즐부가 공기 중에 노출되어 있으면 노즐부 주위의 잉크방울이 고화될 수 있으며, 공기 중으로부터 노즐부에 미세 먼지 등의 이물질이 부착될 수 있다. 이와 같이 고화된 잉크나 이물질은 잉크 분사방향을 왜곡시켜 인쇄품질을 저하시킨다.

근래에는 셔틀방식 잉크젯 헤드 대신에 용지의 폭에 해당되는 주주사방향의 길이를 갖는 노즐부를 구비한 잉크젯 헤드(어레이 잉크젯 헤드)를 사용하여 고속 인쇄를 구현하려는 시도가 행하여지고 있다. 이러한 잉크젯 화상형성장치는 잉크젯 헤드가 고정되어 있고 용지만이 이송되기 때문에 구동장치가 단순하고 고속 인쇄의 구현이 가능하다. 이와 같은 잉크젯 화상형성장치에는 노즐부의 길이가 예를 들면 A4에 대응되기 의해서는 용지의 폭방향의 인쇄마진을 고려하지 않는다면 210mm 정도가 된다. 따라서, 이와 같이 긴 노즐부에 부착된 이물질을 효과적으로 제거하기 위한 장치가 요구된다.

본 발명은 상기한 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 잉크젯 헤드의 노즐부에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 개선된 잉크젯 화상형성장치 및 클리닝방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는, 잉크를 토출하는 다수의 노즐이 형성된 노즐부를 구비하는 잉크젯 헤드; 상기 노즐부에 스팀을 분사하는 스팀분사수단; 상기 잉크젯 헤드에 대하여 상대운동되면서 스팀이 분사된 상기 노즐부를 닦는 와이퍼;를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 스팀분사수단은, 세척액을 가열하여 상기 스팀을 발생시키는 스팀발생기; 상기 노즐부와 대면되어 상기 잉크젯 헤드에 대하여 상대운동되며, 상기 스팀발생기로부터 공급된 스팀이 분사되는 분사구와, 상기 노즐부로부터 제거된 이물질과 액화된 세척액이 배출되는 배출구가 마련된 스팀캡;을 포함한다. 상기 스팀캡과 상기 노즐부 사이에는 틈새가 형성된다. 상기 분사구는 상기 배출구보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 와이퍼는 상기 스팀 캡에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 화상형성장치는, 상기 스팀발생기의 온도와 압력을 각각 검출하는 온도계와 압력계; 상기 검출된 온도와 압력에 의하여 상기 스팀발생기가 과열과압되지 않도록 상기 스팀발생기의 히터를 제어하는 제어부;를 더 구비한다. 상기 화상형성장치는, 상기 스팀발생기와 상기 분사구 사이에 설치되는 밸브;를 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 밸브를 개폐한다.

상기 잉크젯 헤드는 주주사방향으로 왕복이송되는 셔틀방식 잉크젯 헤드 또는, 고정된 위치에서 상기 용지에 잉크를 토출하는 어레이 잉크젯 헤드이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는, 용지의 폭에 해당되는 주주사방향의 길이를 갖는 노즐부를 구비하는 잉크젯 헤드; 세척액을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생기; 상기 노즐부와 대면되어 주주사방향으로 이동되며, 상기 스팀발생기로부터 공급된 스팀이 분사되는 분사구가 마련된 스팀캡; 주주사방향으로 이동되면서 스팀이 분사된 상기 노즐부를 닦은 와이퍼;를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 스팀캡과 상기 노즐부 사이에는 틈새가 형성된다. 상기 스팀캡에는 상기 노즐부로부터 제거된 이물질과 액화된 세척액이 배출되는 배출구가 마련되며, 상기 분사구는 상기 배출구보다 높은 위치에 마련된다. 상기 와이퍼는 상기 스팀캡에 설치된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉크젯 헤드의 노즐부 클리닝방법은, 스팀캡의 분사구를 통하여 노즐부에 스팀을 분사하여 상기 노즐부를 적셔 이물 질의 부착력을 약화시키는 단계; 와이퍼를 이용하여 상기 노즐부를 닦아서 상기 노즐부에 부착된 이물질을 제거하는 단계;를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 노즐부는 용지의 폭에 해당되는 주주사방향의 길이를 가지며, 상기 스팀캡과 상기 와이퍼는 주주사방향으로 이동된다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 일실시예를 도시한 사시도이다. 도 1을 보면, 용지(5)는 서로 맞물려 회전되는 한 쌍의 롤러(이송유닛)(20)에 의하여 부주사방향(S)으로 이송된다. 용지(5)의 상방에는 잉크젯 헤드(10)가 설치된다. 잉크젯 헤드(10)는 고정된 위치에서 용지(5)에 잉크를 분사함으로써 용지(5)에 화상을 인쇄한다.

본 실시예의 잉크젯 헤드(10)는 용지(5)의 폭에 해당되는 주주사방향(M)의 길이를 갖는 노즐부(11)를 구비하는 어레이 잉크젯 헤드이다. 도 2와 도 3은 노즐부(11)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 2와 도 3을 보면, 노즐부(11)는 주주사방향으로 배열된 다수의 노즐 플레이트(12)를 구비한다. 각 노즐 플레이트(12)에는 잉크를 토출하는 다수의 노즐(13)이 형성되어 있다. 노즐 플레이트(12)는 다수의 노즐열(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)이 마련될 수 있다. 또, 각 노즐열(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)은 같은 색상의 잉크 또는 서로 다른 색상(예를 들면 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙)의 잉크를 각각 분사할 수 있다. 도 2와 도 3은 노즐부(11)는 일 예를 도시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 도 2와 도 3에 도시된 노즐부(11)에 의하여 한정되는 것은 아니다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 잉크젯 헤드(10)에는 각 노즐(13)과 연통되고 잉크를 토출하기 위한 압력을 제공하는 토출수단(예를 들면 피에조 소자, 히터)이 마련된 챔버와, 챔버로 잉크를 공급하기 위한 유로 등이 구비된다. 챔버, 토출수단, 유로 등은 당업자에게 잘 열려져 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

노즐부(11)가 공기 중에 노출되어 있으면 노즐부(11) 주위의 잉크방울이 고화될 수 있으며, 공기 중으로부터 노즐부에 미세 먼지 등의 이물질이 부착될 수 있다. 이와 같이 고화된 잉크나 이물질은 잉크 분사방향을 왜곡시켜 인쇄품질을 저하시킨다. 또, 노즐부(11)의 잉크가 지속적으로 증발되어 고화된 잉크에 의하여 노즐부(11)가 막히게 된다. 어레이 잉크젯 헤드(10)는 고정된 위치에서 화상을 인쇄하기 때문에 노즐(13)이 일부 막히면 인쇄된 화상에 흰선이 나타나게 된다. 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 노즐부(11)에 부착된 이물질을 제거하기 위한 장치가 요구된다.

종래에는 와이퍼(50)를 이용하여 노즐부(11)의 표면을 닦는 방식이 주로 이용되었다. 종래의 방식에 의하여 노즐부(11)를 효과적으로 클리닝하기 위하여는 노즐부(11)를 항상 젖은 상태로 유지하여야 한다. 이를 위하여, 노즐부(11)를 외기와 격리시키는 캡핑장치(미도시)가 반드시 필요하다. 또한, 캡핑장치를 구비하더라도 정밀한 캡핑상태가 유지되지 않으면 노즐부(11)의 잉크가 증발되어 고화되면서 잉크찌꺼기, 미세먼지 등의 이물질의 노즐부(11)에의 부착력이 강해진다. 따라서, 와이퍼(50)를 이용하여 닦아내기가 어렵다.

본 실시예의 잉크젯 화상형성장치는 노즐부(11)에 부착된 이물질을 효과적으로 제거하기 위하여 노즐부(11)에 스팀을 분사하는 것을 특징으로 한다. 이를 위하여, 본 실시예의 잉크젯 화상형성장치는 스팀분사수단을 구비한다.

도 4와 도 5를 보면, 스팁분사수단은 스팀발생기(80)와 스팀캡(40)을 구비한다. 스팀캡(40)은 구동모터(30)에 의하여 주주사방향(M)으로 주행되는 벨트(31)에 결합된다. 스팀캡(40)에는 와이퍼(50)가 탑재된다. 와이퍼(50)로서는 도 5에 도시된 바와 같이 탄성을 가진 고무 블레이드가 주로 사용되며, 도면으로 도시되지는 않았지만, 노즐부(11)에 접촉되어 회전되는 클리닝롤러가 채용될 수도 있다. 세척액조(81) 내의 세척액(예를 들면, 물)을 히터(82)를 이용하여 가열하여 스팀을 발생시킨다. 스팀은 스팀튜브(87)를 통하여 스팀캡(40)의 분사구(41)에 연결된다. 온도계(83)와 압력계(84)는 세척액조(81) 내의 온도와 압력을 측정한다. 측정된 온도와 압력은 제어부(86)로 입력된다. 제어부(86)는 히터(81)를 제어하여 세척액의 온도와 세척액조(81) 내의 압력이 과도한 상승되지 않도록 조절한다. 폐기튜브(71)는 배출구(42)와 폐기조(70)를 연결한다.

상술한 구성에 의한 클리닝과정을 설명한다. 구동모터(30)가 회전되면 스팀캡(40)이 노즐부(11)의 길이방향으로 이동된다. 제어부(86)는 밸브(85)를 개방한다. 스팀은 분사구(42)를 통하여 노즐부(11)로 분사된다. 스팀은 와이퍼(50)의 앞쪽으로 분사된다. 고온, 고압의 스팀은 노즐부(11)에 부착된 이물질을 적셔서(wetting) 부착력을 약화시킨다. 이동되는 와이퍼(50)는 이물질을 노즐부(11)로부터 제거한다. 차가운 노즐부(11)의 표면에 직접 닿은 스팀은 액화되어 와이퍼(50) 가 이동됨에 따라 이물질을 적시며 이물질과 함께 노즐부(11)로부터 제거된다. 노즐부(11)로부터 제거된 이물질과 액화된 세척액은 배출구(42)를 통하여 배출되며, 폐기튜브(71)를 거쳐 폐기조(70)에 수용된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 잉크젯 화상형성장치에 따르면, 노즐부(11)에 스팀을 분사하여 이물질의 부착력을 약화시키기 때문에 매우 효과적으로 이물질을 제거할 수 있다. 따라서, 캡핑장치가 없거나 또는 정밀한 캡핑이 유지되지 않아 이물질이 고화된 경우에도 이물질을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 고온, 고압의 스팀을 분사하기 때문에 매우 적은 양으로도 이물질의 부착력을 약화시킬 수 있어서, 세척액이 누출되어 화상형성장치를 오염시킬 위험이 적다.

스팀캡(40)이 이동되지 않는다면, 스팀캡(40)이 노즐부(11) 전체를 커버할 만큼 커야한다. 노즐부(11) 전체에 스팀을 분사하기 위하여는 많은 분사구(41)가 필요하다. 한 번에 분사되는 스팀의 양이 매우 많기 때문에 누출되는 스팀의 양이 많아지며, 스팀발생기(80)의 용량도 커져야 한다. 따라서, 노즐부(11)를 클리닝하기 위한 장치가 매우 크고 복잡해진다. 이러한 장치는 잉크젯 헤드(10)만을 클리닝하기 위한 전용기계(클리닝 머신)에는 적용가능하지만, 화상형성장치에 적용하기에는 무리가 있다. 본 발명에 따르면, 스팀캡(40)과 와이퍼(50)가 주주사방향으로 이동되기 때문에 어레이 잉크젯 헤드(10)의 노즐부(11)를 클리닝하는 장치는 잉크젯 화상형성장치에 적용될 수 있을 만큼 컴팩트해진다. 또한, 스팀이 매우 적은 양이 연속적으로 분사되기 때문에 스팀의 누출을 최소화할 수 있다.

스팀캡(40)과 노즐부(11) 사이에는 실질적으로 틈새가 있는 것이 바람직하 다. 왜냐하면, 스탬캡(40)이 노즐부(11)에 접촉되어 있으면, 스팀캡(40)이 이동될 때에 스탬캡(40) 내부에 부압이 발생되어 노즐(13)로부터 잉크가 흘러나올 수 있기 때문이다. 틈새를 통하여 누출되는 스팀의 양을 줄이기 위하여 틈새는 최소한으로 하는 것이 바람직하다.

노즐부(11)로부터 제거된 이물질과 세척액이 분사구(41)로 유입되지 않도록 하기 위하여 분사구(41)는 배출구(42)보다 높은 위치에 위치되는 것이 바람직하다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 와이퍼(50)와 배출구(42)가 설치된 별도의 캡(미도시)을 구비하는 것도 가능하지만, 스팀의 누출을 최소화하기 위하여는 도 4, 도 5에 도시된 바와 같이 배출구(42)와 와이퍼(50)는 스팀캡(40)에 설치되는 것이 더 바람직하다.

상기한 바와 같이, 스팀을 분사하여 노즐부(11)를 클리닝하는 방식은 어레이 잉크젯 헤드(10) 뿐 아니라 도 6에 도시된 바와 같이 셔틀방식 잉크젯 헤드(10a)를 구비하는 잉크젯 화상형성장치에도 적용될 수 있다. 도 6을 보면, 잉크젯 헤드(10a)는 샤프트(19)를 따라 주주사방향(M)으로 이동되면서 부주사방향(S)으로 이송되는 용지(5)에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄한다. 서비스 스테이션(18)에는 도 4와 도 5에서 설명한 바와 같은 스팀캡(40), 와이퍼(50)가 설치된다. 일반적으로 스팀캡(40)은 서비스 스테이션(18)에 고정적으로 설치되고, 잉크젯 헤드(10a)가 주주사방향(M)으로 이동됨으로써 와이퍼(30)가 노즐부(11a)를 닦는다. 하지만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 잉크젯 헤드(10a)가 서비스 스테이션(18)에 도착되면 소정의 위치에 정지되고 스팀캡(40)이 주주사방향(M) 또는 부주 사방향(S)으로 이동됨으로써 노즐부(11)를 닦을 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 도 1 내지 도 5에서 설명한 바와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치 및 잉크젯 헤드의 노즐부 클리닝방법에 의하면, 노즐부를 적셔서 이물질의 부착력을 약화시킨 후에 와이퍼를 이용하여 이물질을 닦아낸다. 따라서, 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 고온, 고압의 스팀을 이용하기 때문에 적은 세척액으로 충분히 이물질의 부착력을 약화시킬 수 있다. 따라서, 세척액의 노출을 최소화할 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 물론이다.

Claims

잉크를 토출하는 다수의 노즐이 형성된 노즐부를 구비하는 잉크젯 헤드;

세척액을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생기;

상기 노즐부와 대면되어 상기 노즐부와 틈새를 유지하고 상기 잉크젯 헤드에 대하여 상대운동되며, 그 내부에 상기 스팀발생기로부터 공급된 스팀이 분사되는 분사구가 마련된 스팀캡;

상기 잉크젯 헤드에 대하여 상대운동되면서 스팀이 분사된 상기 노즐부를 닦는 와이퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 스팀캡의 내부에는 상기 노즐부로부터 제거된 이물질과 액화된 세척액이 배출되는 배출구가 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
삭제
제2항에 있어서,

상기 분사구는 상기 배출구보다 높은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제2항에 있어서,

상기 와이퍼는 상기 스팀캡 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스팀발생기의 온도와 압력을 각각 검출하는 온도계와 압력계;

상기 검출된 온도와 압력에 의하여 상기 스팀발생기가 과열과압되지 않도록 상기 스팀발생기의 히터를 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제6항에 있어서,

상기 스팀발생기와 상기 분사구 사이에 설치되는 밸브;를 더 구비하며,

상기 제어부는 상기 밸브를 개폐하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 잉크젯 헤드는 주주사방향으로 왕복이송되는 셔틀방식 잉크젯 헤드인 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 잉크젯 헤드는 고정된 위치에서 상기 용지에 잉크를 토출하는 어레이 잉크젯 헤드이며, 상기 와이퍼와 상기 스팀캡은 주주사방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
용지의 폭에 해당되는 주주사방향의 길이를 갖는 노즐부를 구비하는 어레이 잉크젯 헤드;

세척액을 가열하여 스팀을 발생시키는 스팀발생기;

상기 노즐부와 대면되어 상기 노즐부와 틈새를 유지하고 주주사방향으로 이동되며, 그 내부에 상기 스팀발생기로부터 공급된 스팀이 분사되는 분사구가 마련된 스팀캡;

주주사방향으로 이동되면서 스팀이 분사된 상기 노즐부를 닦은 와이퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
삭제
제10항에 있어서,

상기 스팀캡의 내부에는 상기 노즐부로부터 제거된 이물질과 액화된 세척액이 배출되는 배출구가 마련되며,

상기 분사구는 상기 배출구보다 높은 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제12항에 있어서,

상기 와이퍼는 상기 스팀캡에 설치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제10항, 제12항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스팀발생기의 온도와 압력을 각각 검출하는 온도계와 압력계;

상기 검출된 온도와 압력에 의하여 상기 스팀발생기가 과열과압되지 않도록 상기 스팀발생기의 히터를 제어하는 제어부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제14항에 있어서,

상기 스팀발생기와 상기 분사구 사이에 설치되는 밸브;를 더 구비하며,

상기 제어부는 상기 밸브를 개폐하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
스팀캡을 잉크젯 헤드의 노즐부와 틈새를 유지한 채로 상기 잉크젯 헤드에 대하여 상대운동시키면서 그 내부에 마련된 분사구를 통하여 상기 노즐부에 스팀을 분사하여 상기 노즐부를 적셔 이물질의 부착력을 약화시키는 단계;

상기 스팀캡의 내부에 설치된 와이퍼를 이용하여 상기 노즐부를 닦아서 상기 노즐부에 부착된 이물질을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐부 클리닝방법.
제16항에 있어서,

상기 노즐부는 용지의 폭에 해당되는 주주사방향의 길이를 가지며, 상기 스팀캡과 상기 와이퍼는 주주사방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 노즐부 클리닝방법.