KR100189080B1 - 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터(inkjet printer)의 잉크 건조 장치 및 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 잉크 건조 지연 시간이 상대적으로 길기 때문에, 고속 인쇄시, 인쇄 잉크를 조속히 건조시키기 위한 별도의 조치가 필요함에 따라 인쇄 속도의 고속화에 장애가 되고 있다.
본 발명에 의한 프린팅 메카니즘은 종래의 잉크젯 프린터의 프린팅 메카니즘에 본 발명에 의한 잉크 건조 장치를 설치하여 이와 같은 문제점을 해결하는데 목적이 있다.
종래의 잉크젯 프린터의 잉크 건조시에 있어서 야기되는 문제점을 해결하기 위해, 인쇄 데이터가 프린팅된 발열판(100)을 설치하고, 이 발열판(100)에 온도 센서부(110)를 부착하여 이 온도 센서부(110)가 감지하는 신호에 따라 온도를 제어하는 발열 제어 회로(500)를 채택함으로써 발열판(100)의 온도를 일정하게 유지할 수 잉크 건조 장치를 인쇄 용지가 지남에 따라 잉크에 함유된 수분의 열에 의해 조속히 증발됨으로써 잉크가 통상의 자연적인 건조의 경우에 비해 빨리 건조되는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법에 따르면, 잉크 건조 지연 시간이 현격하게 단축되므로 잉크젯 프린터의 인쇄 속도의 고속화를 위한 선결 과제 중의 하나인 잉크 건조 문제를 용이하게 해결할 수 있다.

Description

잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법
제1도는 일반적인 잉크젯 프린터의 구성을 나타낸 블록도.
제2도는 일반적인 잉크젯 프린터의 제어 카드부의 구성을 나타낸 블록도.
제3도는 종래의 잉크젯 프린터의 프린팅 메카니즘을 나타낸 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 프린팅 메카니즘을 나타낸 구성도.
제5도는 본 발명에 따른 잉크 건조 장치의 발열판의 구성도.
제6도는 본 발명에 따른 잉크 건조 장치의 발열 제어 회로를 나타낸 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 발열판 110 : 온도 센서부
111 : 써어미스터 120 : 발열부
121 : 발열 트랜지스터 200 : 제어부
210 : 전압 설정부 211 : 저항
212 : 저항 213 : 저항
220 : 전압 증폭부 221 : 연산 증폭기
222 : 저항 223 : 저항
본 발명은 잉크젯 프린터(inkjet printer)의 잉크 건조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉크젯 프린터의 인쇄 속도가 고속화됨에 따라 프린팅 잉크를 이용하여 용지나 필름위에 인쇄를 한 직후, 인쇄 잉크가 조속히 건조될 수 있도록 하는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터는 도트 프린터(dot printer)와는 달리 잉크 카트리지(ink cartridge)를 사용하고 있어, 칼라 구현이 가능하고 소음이 적으며 인자 품질이 미려하지만, 레이져 프린터(laser printer)에 비해서는 인쇄 속도가 다소 느리고, 인자의 해상도가 상대적으로 낮은 편이다.
또한, 잉크젯 프린터는 여타의 프린터에 비해 잉크 건조 지연 시간이 상대적으로 길기 때문에, 고속 인쇄시, 인쇄 잉크를 조속히 건조시키기 위한 별도의 부가적인 조치가 필요함에 따라 인쇄 속도의 고속화에 장애가 되고 있다.
일반적인 잉크젯 프린터는 인쇄 속도가 그다지 빠르지 않음으로 해서 자연적인 환기에 의해 인쇄 잉크를 건조시킬 수 있는 시간적인 여유가 있음에 따라 연이어 인쇄되는 용지 후면에 전장의 인쇄면에 인쇄된 잉크가 묻어 나지 않기 때문에 별도의 부가적인 잉크 건조 장치를 이용하여 잉크를 건조시킬 필요가 없었다.
그러나, 최근 들어 일반적인 프린터의 인쇄 속도가 점점 더 고속화가 되어 가고 있고, 이러한 추세에 편승하여 향후 잉크젯 프린터 분야에서도 인쇄 속도의 고속화를 위한 연구가 가속화됨에 따라 잉크 건조 지연 시간의 단축을 위한 별도의 조치를 강구해야 함이 잉크젯 프린터의 고속화를 위한 선결 과제 중의 하나가 되고 있다.
제1도는 일반적인 잉크젯 프린터의 구성을 나타낸 블록도이다.
일반적인 잉크젯 프린터는 제1도에 도시된 바와 같이, 콘센트에 접속된 상태에서는 전원을 항상 공급해 주는 전원 공급부(10)와, 파워 온/오프 스위치(power ON/OFF switch;43)에 의해 출력이 반전(toggle)되는 파워 온/오프 회로부(40)와, 이 파워 온/오프 회로부(40)의 출력에 따라 온/오프되는 스위칭 회로부(20)와, 이 스위칭 회로부(20)의 출력 상태에 따라 요청한 프린팅 작업을 수행하는 프린팅 메카니즘(printing mechanism)의 구동하는 제어 카드부(30)로 구성되어 있다.
여기서, 상기 제어 카드부(30)는 제2도에 도시한 바와 같이, 모터 드라이버(31), 헤드 드라이버(32), 센싱 장치(sensing device;33), ROM(34), RAM(35)과 퍼스널 컴퓨터 인터페이스(36) 및 CPU(37)가 공통 버스(bus)를 이용하여 서로 연결되고, 상기 모터 드라이버(motor driver;31)와 헤드 드라이버(head driver;32) 및 센싱 장치(33)의 출력은 프린팅 메카니즘(60)에 접속된다.
또한, 퍼스널 컴퓨터(70)는 퍼스널 컴퓨터 인터페이스(36)에 연결되고, 파워 온/오프 회로부(40)는 공통 버스에 접속된다.
상기에 있어서, 프린팅 메카니즘(60)은 제3도에 도시한 바와 같이, 인쇄 잉크를 보유한 잉크 카트리지(61)와, 인쇄 데이터를 프린팅하기 위해 인쇄 용지(66) 상에 잉크를 분사하는 인쇄 헤드(65)와, 상기 인쇄 헤드(65)의 이동을 안내하기 위한 캐리어 샤프트(carrier shaft;64)와, 인쇄 헤드(65)를 장착한 캐리어(carrier)를 이동시키기 위한 동력을 제공하는 캐리어 모터(carrier motor;미도시)와, 캐리어 모터에 의해 제공된 동력에 의해 회전되는 드라이브 풀리(Drive pullery;63)와, 드라이브 풀리(63)에 전달된 동력을 캐리어에 전달하는 타이밍 벨트(timing belt;62)와, 인쇄 용지(66)를 공급하는 페이퍼 피드(paper feed) 모터(미도시)를 포함하여 구성한다.
이와 같이 구성된 종래의 기술에 의한 잉크젯 프린터의 작용을 제1도, 제2도 및 제3도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 파워 온/오프 스위치(43)를 눌러 단속 펄스를 가하면, 파워 온/오프 회로부(40)의 출력이 하이에서 로우, 로우에서 하이 상태로 반전(toggle)되고, 이에 따라 스위칭 회로부(20)는 제어 카드부(30)에 공급되는 파워를 온/오프하며, 이 온/오프 회로부(40)의 출력에 따라 제어 카드부(30)는 프린팅 메카니즘(60)을 구동한다.
상기 제어 카드부(30)는 제2도에 도시한 바와 같이, 잉크 카트리지를 장착한 캐리어(carrier)를 이동시키는 캐리어 모터 및 용지의 공급을 위한 페이퍼 피드(paper feed) 모터를 구동하는 모터 드라이버(31), 헤드를 구동하는 헤드 드라이버(32), 잉크젯 프린터의 동작 및 상태를 감지하는 센싱 장치(33), 잉크젯 프린터의 전력 제어 및 프린팅 작업을 위한 데이터 및 프로그램을 기억하는 ROM(34)과 RAM(35), 퍼스널 컴퓨터(70)와 잉크젯 프린터를 접속시켜 주는 퍼스널 컴퓨터 인터페이스(36), 잉크젯 프린터의 모든 프린팅 작업을 제어하는 CPU(37)가 버스에 공통으로 접속되며, 상기 모터 드라이버(31)와 헤드 드라이버(32) 및 센싱 장치(33)의 출력은 프린팅 메카니즘(60)에 연결되어 있어 CPU(37)의 제어에 의해, 프린팅 메카니즘(60)을 구동하여 퍼스널 컴퓨터(70)가 요청한 프린팅 작업을 수행한다.
상기 프린팅 메카니즘(60)은 제3도에 도시한 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터(70)의 프린팅 요청에 따라 캐리어에 장착된 인쇄 헤드(65)는 상기 헤드 드라이버(32)의 제어에 의해 카트리지의 노즐을 통하여 수성의 인쇄용 잉크를 용지나 필름상의 목적하는 부위에 원하는 정도의 양을 분사한 후, 수성의 인쇄용 잉크에서 수분을 증발시킴으로써 인자를 용지나 필름 상에 증착시켜 프린팅 작업을 수행한다.
이때, 모터 드라이버(31)의 제어에 의해 캐리어 모터(미도시)가 동작함에 따라 상기 드라이브 풀리(63)가 회전하게 되면, 상기 타이밍 벨트(62)는 드라이브 풀리(63)에 전달된 동력을 캐리어에 전달하여 인쇄 헤드(65)를 인쇄 용지(66)의 좌우 방향으로 이동시킨다.
한편, 상기 캐리어 샤프트(64)는 인쇄 헤드(65)가 인쇄 용지(66)의 좌우 방향으로 이동시에 인쇄 헤드(65)의 이동을 안내하기 위한 안내 및 지지대 역할을 담당하며, 인쇄 용지(66)는 페이퍼 피드(paper feed) 모터(미도시)에 의해 프린팅 작업을 수행하기에 용이한 인쇄 메카니즘상의 적정 위치로 공급된다.
상기와 같은 프린팅 수행 과정에 있어서, 종래의 잉크젯 프린터의 인쇄 속도는 통상 A4 용지를 기준으로 해서 3~4 PPM(Page Per Minute), 즉 분당 A4 용지에 3~4장 정도 인쇄되는 속도로써 그다지 빠르지 않기 때문에 자연적인 환기에 의해 인쇄 잉크를 건조시킬 수 있는 시간적인 여유가 있음으로 해서 별도의 잉크 건조 장치를 사용하여 인쇄된 잉크를 건조시키지 않더라도 연이어 인쇄되는 용지 후면에 전장의 인쇄면에 인쇄된 잉크가 묻어 나지 않았기 때문에 잉크를 건조시키기 위한 별도의 조치가 필요 없었다.
하지만, 잉크젯 프린터의 인쇄 속도의 고속화에 있어서, 자연적인 건조를 위한 시간적인 고려를 하면서 동시에 인쇄의 고속화를 추구할 경우에는 상대적으로 긴 잉크 건조 지연 시간으로 인해 인쇄 속도를 높이는데 한계가 있으며, 반면에 자연적인 건조에만 의존하며 동시에 잉크 건조 지연 시간을 무시한 채, 인쇄 속도만을 높이면, 잉크 건조를 위한 시간이 부족하여 연이어 인쇄되어 나오는 다음 용지에 잉크가 묻어 나게 된다. 이에 따라 앞서 인쇄된 인자의 품질을 해치게 될 뿐만 아니라 묻어 나는 잉크에 의해 전후 인쇄 용지가 오염되는 문제점이 있다.
특히, 이러한 고속 인쇄시의 잉크 건조 시간 지연에 의한 영향은 용지에 비해 잉크 흡수력이 약해서 주로 수분의 증발에 의존하는 투시용 필름(transparency film)위에 인쇄할 시에 더욱 심각하다.
잉크젯 프린터에 있어 인쇄 속도를 높이기 위해서는 다양한 분야에서 해결해야할 문제들이 산재하지만, 상기에서 언급한 상대적으로 긴 잉크 건조 시간에 의해 발생되는 문제를 해결해야 함이 인쇄의 고속화를 위한 중요한 선결 과제가 되고 있다.
이에 따라, 종래의 잉크젯 프린터의 잉크 건조 지연 시간을 단축시키기 위한 해결책은 크게 두 가지 측면에서 접근할 수 있다.
한 가지 방법은 조속히 건조되는 잉크젯 프린터용 잉크를 개발하는 것이고, 또 다른 방법은 인쇄용 잉크에서 수분을 증발되는 속도를 가속화시킬 수 있는 장치를 사용하는 것도 하나의 방법이 된다.
전자의 방법은 인쇄 속도의 고속화를 위한 목적에 부흥하는 인쇄용 잉크를 개발하기 위한 시간과 비용적인 부담을 초래할 뿐만 아니라 잉크의 건조 속도가 빠르면 빠를수록, 인쇄용 잉크의 관리 및 잉크 카트리지의 노즐의 막힘 방지 등을 위한 별도의 조치가 필요함에 따라 후자에 비해 상대적으로 과도한 노력과 비용을 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 사항들을 고려하면서, 잉크젯 프린터의 인쇄 잉크 건조에 있어 발생되는 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 의한 잉크 건조 장치를 장착하여 인쇄 용지가 상기 잉크 건조 장치를 지남에 따라 잉크에 함유된 수분이 열에 의해 조속히 증발되어 잉크 건조 지연 시간이 단축됨으로써 잉크젯 프린터의 인쇄 속도의 고속화 실현에 기여할 수 있는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치는 인쇄 용지가 배출되는 경로상에 발열판(100)을 설치하고 발열판(100)에 온도 센서부(110)를 부착하여 이 온도 센서부(110)가 감지하는 신호에 따라 온도를 제어하는 발열 제어 회로(500)를 채택함으로써 발열판(100)의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치를 첨부된 제4도와 제5도 및 제6도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제4도는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 프린팅 메카니즘을 나타낸 구성도로써, 본 발명에 의한 프린팅 메카니즘은 종래의 잉크젯 프린터의 프린팅 메카니즘에 본 발명에 의한 잉크 건조 장치를 포함시켜 구성한다.
상기 잉크 건조 장치는 인쇄 용지가 배출되는 경로상에 설치된 발열판(100)과, 상기 발열판(100)의 발열 상태를 제어하는 발열 제어 회로(500)로 구성되고, 상기 발열판(100)은 상기 발열판(100)이 가열되도록 열을 발생시키는 발열부(120)와, 상기 발열판(100)의 온도 상태를 감지하는 온도 센서부(110)를 장착하여 구성된다.
상기에 있어서, 상기 발열 제어 회로(500)는 제6도에 도시한 바와 같이, 상기 발열판(100)의 온도 상태를 감지하는 온도 센서부(110)와, 상기 온도 센서부(110)에서 감지하는 온도의 상태에 따라 발열판(100)의 발열 상태를 제어하는 제어부(200)와, 상기 제어부(200)에 의해 제어되어 발열판(100)에 공급되는 열을 발생시키는 발열부(120)로 구성된다.
여기서, 상기 온도 센서부(110)에는 감열 소자의 온도가 상승함에 따라 저항이 상승하는 방열형 써어미스터(thermistor;111)가 이용되고, 상기 제어부(200)는 온도 센서부(11)에서 감지하는 온도에 따라 출력 전압을 설정하는 전압 설정부(210)와 상기 전압 설정부(210)로부터 인가되는 전압을 증폭하는 전압 증폭부(220)로 구성되며, 사익 발열부(120)에는 자체에 흐르는 전류량에 비례하여 열을 발생시키는 발열 트랜지스터(121)가 이용된다.
이하, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치의 동작을 설명하기로 한다.
본 발명에 의한 잉크 건조 장치는 인쇄 용지가 배출되는 경로상에 설치되며, 발열 제어 회로(500)에 의해 열적 상태가 제어되는 발열판(100)위를 인쇄된 용지가 지남에 따라 잉크가 조속히 건조됨으로써 잉크 건조 시간 지연을 단축한다.
상기 발열 제어 회로(500)는 온도 센서부(110)가 감지하는 온도의 상태에 따라 발열부(120)의 발열 상태를 조절하여 발열판(100)의 열적 상태를 제어한다. 상기 온도 센서부(110)에 이용되는 써어미스터(111)의 특성 저항치 R은
이 되고, 여기서, R0, B은 각각 기준 온도에서의 저항치, 써어미스터의 특성 계수이고, T, T0은 각각 계산 온도, 기준 온도를 절대 온도로 환산한 온도 즉, 단위가 k인 절대 온도값들이다.
상기 써어미스터(111)에 의해 검출된 발열판(100)의 온도는 상기 식(1)에 입각하여 저항치로 환산되며, 상기 써어미스터(111)의 저항치와 저항(211)의 비에 의해 공급 전압(Vcc)을 분배함에 따라 입력 전압(Va)이 정해지고, 상기 전압 설정부(210)의 저항(212) 및 저항(213)에 의한 전압 분배에 의해 기준 전압(Vb)이 정해지며, 이렇게 정해진 입력 전압(Va)과 기준 전압(Vb)의 차 전압(Va-Vb)이 연산 증폭기(221)에 인가되면, 연산 증폭기(221)는 입력되는 차전압(Va-Vb)을 비반전 증폭하여 상기 발열 트랜지스터(121)에 인가함에 따라 발열 트랜지스터(121)를 제어함으로써 본 발명에 의한 잉크 건조 장치의 발열 관리를 하게 된다.
이때, 상기 발열부(120)에 이용되는 발열 트랜지스터(121)는 상기 전압 증폭부(220)의 제어에 따라 발열 트랜지스터(121) 자체에 흐르는 전류량에 비례하여 열을 발생하며, 이 열은 발열 트랜지스터(121)가 부착된 발열판(100)으로 열적 전도가 되어 발열판(100)을 가열시키고, 이 발열판(100)에 부착된 온도 센서부(110)가 온도를 감지하여 상기 제어부(200)에 입력시키고, 상기 제어부(200)는 온도 센서부(110)가 감지한 온도에 따라 발열 트랜지스터(121)를 제어함으로써 발열판(100)의 온도를 일정한 상태로 유지시킨다.
또한, 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 건조 방법은 발열판(100)으로 열을 가하여 잉크 건조 시간을 단축시키는 잉크 건조 단계와, 상기 발열판(100)의 열적 상태를 온도 센서부(110)로 감지하여 상기 온도 센서부(110)의 출력 상태에 따라 발열판(100)의 발열 상태를 제어하는 제어 단계로 구성된다.
사용자의 프린팅 요청에 따라 잉크를 분사하여 인쇄 데이터를 인쇄 용지에 프린팅함과 동시에 잉크 건조 지연 시간을 단축시키기 위하여 인쇄된 잉크를 열적으로 건조시키고, 상기의 열적 상태를 감지하여 발열 상태를 궤환(feedback)적으로 제어한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 종래의 잉크젯 프린터의 상대적으로 긴 잉크 건조 지연 시간에 의해 야기되는 문제점을 해결하기 위해, 데이터가 인쇄된 용지가 배출되는 경로상에 발열판(100)을 설치하고, 이 발열판(100)에 온도 센서부(110)를 부착하여 이 온도 센서부(110)가 감지하는 신호에 따라 발열판(100)의 온도를 일정하게 유지하는 발열 제어 회로(500)를 포함하는 잉크 건조 장치를 종래의 잉크젯 프린터의 프린팅 메카니즘에 포함시켜 구성한 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법에 따르면, 잉크 건조 지연 시간이 현격하게 단축되므로 잉크젯 프린터의 인쇄 속도의 고속화를 위한 선결 과제 중의 하나인 잉크 건조 지연 시간의 단축을 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 잉크 건조 장치는 발열 로울러와 같은 구조가 아니므로 인쇄 잉크가 발열 장치에 묻을 염려가 없고, 구조에 있어 소형, 경량 등을 원하는 소비자의 요구에 부응하며, 제작 측면에서도 구조가 간단하고 종래의 잉크젯 프린터에 용이하게 장착할 수 있어 경제적인 구현이 가능하다.
상술한 실시예에서는 본 발명에 의한 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치 및 방법에 대해서 기술했으나, 상기 기술 내용은 상기 실시예에서만 국한되는 것이 아니라, 본 발명의 사상과 범위 내에서 변형 또는 개선 가능한 면은 본 발명의 특허 청구의 범위내에 속한다 할 것이다.

Claims (5)

  1. 인쇄 데이터를 인쇄 용지에 상기 인쇄 헤드와, 상기 인쇄 헤드를 이동시키는 이동 수단과, 상기 인쇄 용지를 공급하는 급지 수단과, 상기 인쇄 용지에 인쇄된 인쇄 잉크를 건조시키는 발열 건조 수단을 포함하는 잉크젯 프린터의 프린팅 장치에 있어서; 상기 발열 건조 수단은, 상기 인쇄 잉크를 열적으로 건조시키기 위해 상기 인쇄 헤드와 상기 인쇄 용지가 출력되는 배출부 사이에 위치하고 열을 발생시키는 발열부(120)와 온도 상태를 감지하는 온도 센서부(110)를 내장하는 발열판(100)과; 상기 온도 센서부(110)에서 감지하는 온도의 상태에 따라 상기 발열부(120)를 제어하여 상기 발열판(100)의 열적 상태를 제어하는 발열 제어 회로(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도 센서부(110)에는 써어미스터가 사용되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발열 제어 회로(500)는 상기 온도 센서부(110)에서 감지하는 온도에 따라 출력 전압을 설정하는 전압 설정부(210); 및 상기 전압 설정부(210)로부터 인가되는 전압을 증폭하는 전압 증폭부(220)로 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발열부(120)는 전류량에 비례하여 열을 발생시키는 발열 트랜지스터(121)인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 장치.
  5. 잉크젯 프린터의 잉크 건조 방법에 있어서, 인쇄 용지가 배출되는 경로상에 열을 발생시키는 발열판을 장착하여 잉크 건조 시간을 단축시키는 잉크 건조 단계와, 상기 발열 수단에 온도 센싱 수단을 내장하여 열적 상태를 감지하는 온도 센싱 단계와, 상기 온도 센싱 수단의 출력 상태에 따라 상기 발열 수단의 발열 상태를 제어하는 발열 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 잉크 건조 방법.
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