KR100708163B1 - 잉크젯 화성형성장치 - Google Patents

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KR100708163B1 KR1020050065670A KR20050065670A KR100708163B1 KR 100708163 B1 KR100708163 B1 KR 100708163B1 KR 1020050065670 A KR1020050065670 A KR 1020050065670A KR 20050065670 A KR20050065670 A KR 20050065670A KR 100708163 B1 KR100708163 B1 KR 100708163B1
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Abstract

본 발명에 의하면 잉크젯 화상형성장치가 개시된다. 개시된 화상형성장치는 인쇄매체에 대해 잉크를 분사하여 소정의 화상을 구현하는 잉크젯 화상형성장치에 있어서, 잉크가 토출되는 다수의 노즐이 인쇄매체의 전체 폭에 걸쳐서 형성된 잉크젯 헤드, 잉크젯 헤드와 마주보게 위치되고, 잉크젯 헤드에 대해 밀착되거나 이격되도록 승하강 구동되는 이송플레이트, 이송플레이트 상에 탑재된 것으로 초음파 진동을 발생하는 적어도 하나의 발진소자 및 발진소자를 덮도록 이송플레이트 상에 안착된 것으로, 발진소자와 잉크젯 헤드 사이에서 밀착되어 초음파 진동을 전달하는 접촉패드를 구비한다. 개시된 기술에 의하면, 노즐 막힘이 제거되고, 어레이 잉크젯 헤드 방식에 적합한 잉크젯 화상형성장치가 제공된다.

Description

잉크젯 화성형성장치{Inkjet image forming apparatus}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 주요부를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 노즐부를 구조를 보인 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 잉크젯 화상형성장치의 측면 구조를 보인 도면들이다.
도 5 및 도 6은 각각 서로 다른 발진소자 배열 구조를 보인 평면도이다.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
110 : 잉크젯 헤드 115 : 노즐부
120 : 이송플레이트 121 : 래크부재
123 : 가이드레일 130 : 발진소자
131 : 측벽부재 135 : 접촉패드
140 : 구동모터 141 : 구동기어
151, 152 : 급지롤러
본 발명은 잉크젯 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세히, 노즐 막힘을 복구하는 새로운 세척 방식이 채용된 잉크젯 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로 잉크젯 화상형성장치는, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄용지 상의 원하는 위치로 토출시켜서 그 인쇄용지 상에 소정의 이미지를 기록하는 장치로서, 다수의 노즐을 통하여 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드를 구비한다.
종래에는 인쇄용지의 이송방향과 수직한 방향을 따라 왕복 주행하는 셔틀방식 잉크젯 헤드가 대부분이었다. 최근, 인쇄용지의 전체 폭에 걸쳐 노즐이 배열된 어레이 잉크젯 헤드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 잉크젯 헤드는 고정되어 있고, 인쇄용지만이 이송되므로, 잉크젯 화상형성장치의 구동장치가 단순화되고 고속 인쇄의 구현이 가능하다.
한편, 통상적으로 노즐 주위에는 잉크의 일부가 토출되지 않고 액적으로 잔류하는데, 이들이 건조되어 고화되면 노즐의 일부 또는 전부가 막히게 되어, 잉크의 토출 방향이 왜곡되거나, 잉크가 분사되지 않아 인쇄 도트가 손실되는 미싱 도트(missing dot)가 발생하게 된다. 이러한 인쇄 불량을 방지하기 위해, 종래 셔틀 방식의 잉크젯 화상형성장치에서는 실링부재로 노즐부를 밀봉한 후 진공펌프를 가동하여 노즐부를 셕션(suction)하는 세척방식이 이용되었다.
그러나, 어레이 잉크젯 헤드의 경우에는 인쇄용지 전폭에 해당되는 긴 길이의 실링부재가 요구되며, 많은 수의 노즐에 대해 동시에 셕션이 수행되면, 양호한 정상 상태의 노즐을 통한 압력 누수로 인해 막힌 노즐의 세척을 기대하기 어려운 문제점이 있다. 이에 따라, 어레이 잉크젯 헤드에 적합한 새로운 세척방법의 필요 성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점 및 그 밖의 다른 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐 막힘을 복구하는 세척시스템이 적용된 잉크젯 화상형성장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 목적을 달성하면서도 세척시스템의 구성부품들이 장치의 빈 공간에 장착됨으로써, 공간 활용도가 향상된 잉크젯 화상형성장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점 및 그 밖의 다른 문제점들을 해소하기 위하여, 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는,
인쇄매체에 대해 잉크를 분사하여 소정의 화상을 구현하는 잉크젯 화상형성장치에 있어서,
잉크가 토출되는 다수의 노즐이 인쇄매체의 전체 폭에 걸쳐서 형성된 잉크젯 헤드;
상기 잉크젯 헤드와 마주보게 위치되고, 상기 잉크젯 헤드에 대해 밀착되거나 이격되도록 승하강 구동되는 이송플레이트;
상기 이송플레이트 상에 탑재된 것으로, 초음파 진동을 발생하는 적어도 하나의 발진소자; 및
상기 발진소자를 덮도록 상기 이송플레이트 상에 안착된 것으로, 상기 발진 소자와 잉크젯 헤드 사이에서 밀착되어 초음파 진동을 전달하는 접촉패드;를 구비한다.
본 발명에 있어 상기 접촉패드는 다수의 기공이 포함된 다공질 부재로 형성되는 것이 바람직하다. 또는, 상기 접촉패드는 박판의 고무재질로 이루어질 수도 있다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 접촉패드가 젖음(wettting) 상태를 유지하도록 그 외곽을 따라 상기 접촉패드를 둘러싸는 측벽부재가 배치된다.
또한, 상기 발진소자는 각각 담당하는 일정 개수의 노즐에 대해 개별 작동이 가능하도록 다수 개로 구비되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 주요부분을 도시한 구조도이다. 도면을 참조하면, 잉크젯 화상형성장치는 인쇄용지(P)를 일 방향으로 진행시키는 급지롤러(151,152), 인쇄용지(P)에 대해 잉크를 분사하여 화상 이미지를 형성하는 잉크젯 헤드(110), 상기 잉크젯 헤드(110)와 마주보게 배치되어 승하강 운동하는 이송플레이트(120) 및 상기 이송플레이트(120) 상에 안착된 접촉패드(135)와 이를 둘러싸는 측벽부재(131)를 포함한다.
인쇄용지(P)는 서로 대면되어 역방향으로 회전되는 한쌍의 급지롤러(151,152)에 의해 부주사 방향(S)으로 이송되고, 잉크젯 헤드(110) 및 이송플레이트(120) 사이를 일정한 속도로 진행한다. 상기 잉크젯 헤드(110)는 인쇄용지(P)의 상방에 설치되어, 인쇄용지(P)에 대해 잉크를 분사함으로써 소정의 이미지를 형성한다. 도 1에 도시된 잉크젯 헤드(110)는 어레이 잉크젯 헤드로서, 인쇄용지(P)의 전체 폭에 걸쳐서 주주사 방향(M)으로 연장된 노즐부(115)를 갖는다. 도 2에는 노즐부(115)의 일 형태가 도시되어 있다. 이를 참조하면, 노즐부(115)는 인쇄용지(P)의 폭 방향을 따라 지그재그 형태로 배열된 다수의 노즐 플레이트(111)를 구비한다. 각 노즐플레이트(111)에는 잉크를 토출하는 노즐(113)이 복수의 열을 이루어 형성되는데, 각 노즐열(A1,A2,A3,A4)은 같은 색상의 잉크 또는 서로 다른 색상(예를 들면 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙)의 잉크를 각각 분사할 수 있다. 도 2는 노즐부(115)는 일 형태를 도시한 것일 뿐이며, 본 발명의 노즐부(115)는 다양한 형태로 변형이 가능하다. 도면에 도시되지는 않았으나, 잉크젯 헤드(115)에는 각 노즐(113)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 공지된 기술을 따르면 되고, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
잉크젯 헤드(110)와 마주보게 배치된 이송플레이트(120)는 승하강 구동되면서 잉크젯 헤드(110)에 대해 밀착되거나, 잉크젯 헤드(110)와 소정 간격으로 이격된다. 후술하는 바와 같이, 잉크젯 헤드(110)에 대해 밀착된 상태에서는 노즐 세척이 수행되고, 잉크젯 헤드(110)와 이격된 상태에서는 이들 사이로 인쇄용지(P)가 이송되면서 인쇄작업이 수행된다. 상기 이송플레이트(120)는 그 양측을 관통하여 수직하게 연장된 래크부재(121) 및 가이드레일(123)에 지지되어 승하강된다. 즉, 이송플레이트(120) 상에는 제어신호에 의해 정방향 또는 역방향으로 회전되는 구동모터(140)가 장착되고, 상기 구동모터(140)와 동축으로 결합된 피니언기어(141)가 회전되면서 이와 치합된 래크부재(121)를 타고 승하강된다. 여기서, 구동모터(140)와 피니언기어(141) 사이에는 양자의 회전비를 조절하는 아이들기어(미도시)가 개재되어 동력흐름을 매개할 수 있다. 상기 래크부재(121)와 마주보게 배치된 가이드레일(123)은 이송플레이트(120)의 수직운동을 안내하는데, 도 3에서 볼 수 있듯이, 상기 가이드레일(123)에는 그 길이방향을 따라 장공으로 형성된 가이드슬롯(123`)이 형성되고, 상기 이송플레이트(120)의 측단면에는 가이드핀(120a)이 돌출되어, 이들 사이의 핀-슬롯(pin-slot) 결합을 통해 이송플레이트(120)가 가이드레일(123)을 따라 슬라이딩 가능하게 지지된다. 이렇게 상하 방향으로 구동되는 이송플레이트(120) 및 그 구동수단들(121,123)은 잉크젯 헤드(110)의 하측에 배치됨으로서, 인쇄용지(P)의 이송을 담당하는 피딩부(미도시)의 빈 공간에 장착된다. 이는 장치의 전체적인 공간 활용도가 향상됨을 의미하는 것이다.
상기 이송플레이트(120) 상에 배치된 접촉패드(135)는, 다수의 기공이 형성된 다공질 소재로 형성될 수 있는데, 여기에 내포된 기공들은 잉크젯 헤드(110)에 대해 밀착되게 유연성을 제공하고 또한 스핏팅(spitting)된 잉크의 수용공간을 제공한다. 이러한 다공질 접촉패드(135)는, 예를 들어, 소정의 원소재를 스폰지 구조로 폼밍(foaming) 가공함으로써, 마련될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이송플레이트(120)가 정상의 상사점에 도달했을때, 접촉패드(135)는 잉크젯 헤드(110)와 소정 압력으로 접촉되는데, 이때, 유연성을 갖는 접촉패드(135)는 잉크젯 헤드 (120)에 대해 효과적으로 밀착될 수 있으므로, 노즐 내부에 고착된 폐잉크가 보다 원활히 세척될 수 있다.
인쇄작업 중에는 미싱 노즐(missing nozzle)의 방지를 위해 모든 노즐에 대하여 일괄적으로 잉크를 분사하는 스핏팅(spitting)이 수행될 수 있는데, 이때, 접촉패드(135)는 토출된 잉크를 수용하는 수용공간을 제공하고, 이에 의해 접촉패드(135)는 젖은 상태로 유지된다. 이렇게 접촉패드(135)가 젖은 상태로 유지되면, 노즐 세척시 노즐에 고착된 폐잉크에 대해 수분을 제공하며, 이로써 이들을 연화하고 제거하는데 도움이 된다.
접촉패드(135) 외곽을 따라 배치된 측벽부재(131)는 접촉패드(135)를 외기로부터 격리하는 기능을 한다. 이송플레이트(120)가 정상의 상사점까지 상승된 상태에서 접촉패드(135)는 상면에 밀착된 잉크젯 헤드(110) 및 측면을 둘러싼 측벽부재(131)에 의해 밀봉되고, 이 상태에서 외부 공기와의 접촉이 차단되어 수분의 증발이 억제되며, 접촉패드(135)는 항상 젖은 상태로 유지된다. 한편, 다공질 접촉패드에 대한 대안으로, 탄성체로 이루어진 접촉패드가 마련될 수도 있는데, 예를 들어, 고무 박판이 사용될 수 있고, 그 두께는 적당한 유연성 및 진동전달 특성을 고려하여, 대략 0.2mm 정도가 바람직하다.
상기 접촉패드(135) 및 이송플레이트(120) 사이에는 발진소자(130)가 개재되는데, 보다 구체적으로, 이송플레이트(120)에 장착홈(120`)이 형성될 수 있고, 이 장착홈(120`)에 발진소자(130)가 안착될 수 있다. 발진소자(130)는 이송플레이트(120)가 상사점까지 상승하여 잉크젯 헤드(110)에 밀착된 후, 이에 대해 초음파의 진동을 가하여 노즐 주위의 폐잉크를 제거한다. 도면으로 도시되지는 않았으나, 이러한 발진소자(130)는 다수의 압전층 및 각 압전층 사이에 개재된 제1, 제2 전극을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 압전층은 압전 효과(piezo effect)로 인해 결정구조가 변환되면서 압축 또는 팽창되는 압전물질로 이루어지는데, 예를 들어, 석영 재료가 사용될 수 있다. 압전층 사이에 배치된 제1, 제2 전극 사이에는 초음파 교류 발생기(160)에 의해 소정의 교류전압(C)이 인가되고, 이로써, 압전층이 주기적으로 압축 또는 팽창되면서 발진하며, 발생된 초음파 진동(U)은 접촉패드(135)를 통해 잉크젯 헤드(110)로 전달되어 잉크젯 헤드(110)의 미싱 노즐을 복구하는데 기여하게 된다. 여기서, 초음파 진동은 일정한 진동주기를 갖되, 강 진동 및 약 진동이 서로 교번되게 반복되는 것이 막힌 노즐을 세척하는데 효과적이다. 한편, 접촉패드(135)의 두께는 진동 전달이 가능한 정도로 규제되는 것이 바람직하다.
도 5에는 발진소자(130)의 배열 구조가 도시된 평면도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 발진소자(130)는 접촉패드(135)의 폭 방향으로 배열되는데, 2 열의 어레이를 이루어 배열된다. 이는 도 2에 도시된 노즐부(115) 구조에 대응한 것으로, 개개의 발진소자(130)는 각 노즐플레이트(111)에 대해 진동을 부가하여, 각 노즐플레이트(111)에 존재하는 미싱 노즐의 복구를 담당하게 된다. 한편, 노즐부(115)의 구조가 변형되면, 발진소자(130)의 배열구조도 이에 대응하여 변형되는 것이 바람직하다. 서로 독립적인 구동이 가능하도록 개개의 발진소자(130)에는 별도의 구동신호가 인가되는 것이 바람직하며, 이로써, 미싱 노즐에 대응되는 발진소자(130)에 대해서만 선택적인 구동이 가능하게 된다. 도 5에 도시된 발진소자의 배열 구조는 일례에 불과하며, 다양한 형태로 변형이 가능하다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 발진소자 대신에 접촉패드(135)를 따라 일체로 형성된 단일 발진소자(230)가 사용될 수도 있다. 다만, 이 경우, 미싱 노즐의 위치에 관계없이 모든 노즐에 대해 일괄적으로 초음파 진동을 가하게 된다.
한편, 도면으로 도시되지는 않았으나, 본 발명의 화상형성장치에는 노즐 막힘을 감시할 수 있는 별도의 노즐 감지부가 마련될 수 있다. 노즐 감지부의 일례로서, 노즐플레이트를 광원에 노출시키고, 노즐을 통과한 광량을 광전변환소자로 검출함으로써, 미싱 노즐의 발생 여부 및 그 위치에 대한 정보를 파악할 수 있다. 노즐 감지부로부터 미싱 노즐의 발생이 감지되면, 이송플레이트가 상승하여 잉크젯 헤드에 밀착되고, 미싱 노즐에 대응되는 발진소자에 교류전압을 인가하여, 잉크젯 헤드를 소정의 주파수로 진동시키게 된다. 미싱 노즐이 다시 개방상태로 복구되면, 이송플레이트가 하강하고, 급지롤러에 의해 인쇄용지가 부주사 방향으로 반송되며, 잉크젯 헤드는 급지되는 인쇄용지에 대해 잉크를 분사하여 소정의 화상을 형성한다.
본 발명의 잉크젯 화상형성장치에 의하면, 노즐 막힘이 방지됨으로써 잉크 액적이 정확한 표시위치로 토출될 수 있고 미싱 도트의 발생이 방지되므로, 인쇄매체 상의 화상 품질이 향상된다. 특히, 노즐 세척을 담당하는 구성부품들이 잉크젯 헤드 하측의 피딩부(feeding part) 빈 공간에 장착될 수 있으며, 이로써, 화상형성장치의 공간 활용도가 증가하게 되고, 특히, 어레이 잉크젯 헤드를 채용한 화상형 성장치에 있어서 공간상의 제약을 극복할 수 있다.
또한, 종래 셕션(suction)에 의한 세척 방식과 비교하면, 구동 메커니즘이 단순화되는 장점이 있고, 미싱 노즐에만 국부적으로 초음파를 가함으로써, 효율적인 구동이 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 인쇄매체에 대해 잉크를 분사하여 소정의 화상을 구현하는 잉크젯 화상형성장치에 있어서,
    잉크가 토출되는 다수의 노즐이 인쇄매체의 전체 폭에 걸쳐서 형성된 잉크젯 헤드;
    상기 잉크젯 헤드와 마주보게 위치되고, 상기 잉크젯 헤드에 대해 밀착되거나 이격되도록 승하강 구동되는 이송플레이트;
    상기 이송플레이트 상에 탑재된 것으로, 초음파 진동을 발생하는 적어도 하나의 발진소자; 및
    상기 발진소자를 덮도록 상기 이송플레이트 상에 안착된 것으로, 상기 발진소자와 잉크젯 헤드 사이에서 밀착되어 초음파 진동을 전달하는 접촉패드;를 구비하며, 상기 접촉패드는 다수의 기공이 포함된 다공질 부재로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접촉패드는 박판의 고무재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접촉패드가 젖음(wettting) 상태를 유지하도록 그 외곽을 따라 상기 접촉패드를 둘러싸는 측벽부재가 배치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발진소자는 각각 담당하는 일정 개수의 노즐에 대해 개별 작동이 가능하도록 다수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
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