KR100717027B1

KR100717027B1 - 잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치

Info

Publication number: KR100717027B1
Application number: KR1020050082625A
Authority: KR
Inventors: 조서현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-05-10
Also published as: KR20070027234A; CN1927590A; US20070052779A1

Abstract

잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치에 대해서 개시된다. 개시된 잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치는: 잉크 저장부; 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및 잉크 저장부의 일측에 구비되며, 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분이 제거되도록 초음파를 발생시켜, 기체 성분을 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리하는 초음파 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 발명과 달리 종래 발명과 달리 잉크를 가열하지 않고 초음파를 이용하여 잉크 내의 기체 성분을 분리하므로, 잉크의 온도가 상승되지 않으므로 잉크의 물성이 변하지 않는다. 또한, 본 발명은 잉크가 기체 투과 튜브를 통과하면서 잉크 중의 기체 성분이 외부로 제거되므로 상기 기포가 다시 잉크에 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명은 잉크에 용존된 기포와 기체 성분을 제거함으로써, 잉크 액적 분사시의 분사 불량을 방지할 수 있고, 이로 인해 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치{Ink supplying unit and Inkjet image forming apparatus using the same}

도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 프린트 헤드의 일 실시예를 도시한 평면도이다.

도 3은 도 2의 프린트 헤드의 구조를 보여주는 부분 절개 사시도이다.

도 4는 도 3의 프린트 헤드의 잉크 액적 분사 과정을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 잉크 공급 장치의 일 실시예를 보여주는 구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 잉크 공급 장치의 다른 실시예를 보여주는 블록 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101..........잉크 저장부 105..........프린트 헤드 유니트

106..........프레임 110..........몸체

111..........프린트 헤드 112..........노즐부

113, 115, 116, 117.......인쇄매체 이송부

114..........지지부재 130..........제어부

140..........적재부 303...........거터

305..........잉크 순환 펌프 310...........진공 펌프

315..........니들 밸브 350...........초음파 발생기

304, 306, 307, 331..........잉크 통로

본 발명은 잉크젯 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크 저장부에 저장된 잉크 중의 기체 성분과, 저장된 잉크를 프린트 헤드로 공급시키면서 잉크 중의 기체 성분을 제거할 수 있는 잉크젯 화상형성장치의 잉크 공급 장치에 관한 것이다.

잉크젯 화상형성장치는 인쇄매체에 잉크를 분사하여 화상을 형성하는 장치로, 인쇄 방식에 따라 셔틀 방식과 라인 프린팅 방식으로 나뉜다. 셔틀 방식 잉크젯 화상형성장치는 인쇄매체의 이송방향과 직각방향으로 왕복 주행되는 프린트 헤드를 이용하여 인쇄하며, 라인 프린팅 방식 잉크젯 화상형성장치는 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부를 갖는 프린트 헤드를 이용하여 인쇄한다.

셔틀 방식이나 라인 프린팅 방식 잉크젯 화상형성장치에 있어서, 잉크 저장부에 저장된 잉크는 잉크 공급 장치를 거쳐 프린트 헤드로 공급되고, 프린트 헤드에서 인쇄매체에 분사되어 화상을 인쇄하게 된다. 이때, 잉크 저장부에 저장된 잉크에 기체 성분이 녹아있거나, 잉크 공급 장치를 통과하면서 잉크에 기포가 발생되 면 분사 불량이 발생되어 인쇄 화질을 열화시키게 된다.

용기(vessel)에 저장된 잉크 중의 기체 성분을 제거하기 위한 발명이 미국특허 US4,340,895에 개시되어 있다. 개시된 발명은 히터(heater)와 같은 가열 수단을 이용하여 용기(vessel)에 저장된 잉크 중의 기체 성분을 제거한다. 즉, 용기에 있는 잉크를 히터를 이용하여 가열하면, 헨리의 법칙(Henry's law)에 따라 잉크 내의 기체 성분이 제거된다. 이때, 가열은 가열 코일(heating coil)을 이용하며, 잉크의 과열을 방지하기 위해 온도 센서(temperature sensor)를 사용하여 잉크의 온도를 조절한다. 기체 성분이 제거된 잉크는 냉각 수단(cooler)에 의해 상온으로 냉각된다. 상기와 같은 종래 기술에서는 잉크 내의 기체 성분을 제거하기 위하여 잉크를 가열하는데, 이로 인하여 잉크의 특성이 변화될 수 있다. 또한, 잉크를 가열하기 위하여 별도의 가열 수단과, 잉크의 과열을 방지하기 위한 센서를 필요로 한다. 또한, 가열된 온도를 상온으로 냉각시키기 위한 별도의 냉각 장치도 필요하게 된다.

또한, 잉크 공급 장치를 통과하면서 기포가 발생될 수 있다. 상기와 같이 기포에 의한 분사 불량을 방지하기 위한 방법이 미국특허 US4,929,963에 개시되어 있다. 개시된 발명의 잉크 공급 장치는 헤드 캐리지(head carriage)와 덕트 라인(duct line)으로 연결된 잉크 수용부(ink reservoir)와, 펌프(pump), 및 필터/가스 분리기(filter/gas separator)로 구성된다. 개시된 발명은 잉크의 재순환시 필터/가스 분리기에서 잉크와 가스를 분리하고, 분리된 가스가 형성하는 버블(bubble)을 리스트릭터(restrictor)를 통과하여 잉크 수용부로 재순환시키는 것을 특징으로 한다. 즉, 개시된 발명은 수두(water head)에 의해 압력을 조절하고, 잉크를 순환시 켜서 필터로 가스를 분리하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성을 갖는 종래 기술에서는 잉크 중 기포를 떠오르게 한 후 이를 분리하는 방법을 이용하여 잉크 중의 기포를 제거하였다. 그러나, 이와 같은 구성을 갖는 잉크 공급 장치는 잉크 중에 포함된 큰 기포의 제거는 가능하나, 작은 기체 성분은 제거되지 않고 잉크와 함께 순환된다. 이와 같은 기체 성분이 함유된 잉크가 긴 경로를 거쳐 순환될 경우 이로 인해 큰 기포가 발생될 수 있다. 이와 같이 잉크 중의 기포는 분사 불량을 일으켜 인쇄 화질을 열화시키게 된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 프린트 헤드의 분사 불량을 야기하는 기포 및 기체 성분을 효율적으로 제거할 수 있는 잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 잉크 특성을 변화시키지 않고 효율적으로 잉크 내의 기체 성분을 제거할 수 있는 잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 잉크 공급 장치는: 잉크 저장부; 상기 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및 상기 잉크 저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분이 제거되도록 초음파를 발생시켜, 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리하는 초음파 발생기;를 포함하는 것을 특징으 로 한다.

일 실시예로서, 상기 잉크 공급 장치는, 상기 잉크 저장부의 빈 공간과 잉크 통로로 연결되며 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리된 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 외부로 제거하는 진공 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 잉크 저장부와 상기 진공 펌프 사이의 잉크 통로에는 상기 잉크 저장부의 내부를 소정의 부압(negative pressure)으로 유지하기 위한 니들 밸브(needle valve);가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 프린트 헤드는 상기 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 잉크 저장부와 상기 프린트 헤드 사이에 배치되는 잉크 통로는 이동되는 잉크의 기체 성분만을 내벽에서 외부로 투과시키는 기체 투과 튜브;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 기체 투과 튜브는 기체 투과막(air purging membrane)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 초음파 발생기는 상기 잉크 저장부의 내측 저면에 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는: 잉크 저장부; 상기 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및 상기 잉크 저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분이 제거되도록 초음파를 발생시켜, 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리하는 초음파 발생기;를 포함하는 잉크 공급 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예로서, 상기 잉크젯 화상형성장치의 상기 잉크 공급 장치는, 상기 잉크 저장부의 빈 공간과 잉크 통로로 연결되며, 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리된 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 외부로 제거하는 진공 펌프;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치 및 잉크젯 화상형성장치의 잉크 공급 장치를 상세히 설명한다. 이 과정에서 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호로 인용하였고, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 잉크젯 화상형성장치(125)는 급지카세트(120)와, 프린트 헤드 유니트(105)와, 이와 대면되게 위치되는 지지부재(114)와, 인쇄매체(P)를 제1방향(x 방향)으로 이송시키는 인쇄매체 이송부(117, 116, 115, 113), 및 인쇄매체(P)가 배지 후 적재되는 적재부(140)를 구비한다. 또한, 잉크젯 화상형성장치는 각 구성요소의 동작을 제어하는 제어부(130)를 구비한다.

인쇄매체(P)는 급지카세트(120)에 적재된다. 급지카세트(120)에 적재된 인쇄매체(P)는 후술하는 인쇄매체 이송부(117, 116, 115, 113)에 의해 프린트 헤드(111)를 지나 적재부(140)로 이송된다. 여기서, 적재부(140)는 배지 트레이(tray)와 같이 화상이 형성된 인쇄매체(P)가 배지 후 적재되는 부분을 의미한다.

인쇄매체 이송부(117, 116, 115, 113)는 급지카세트(120)에 적재된 인쇄매체(P)를 소정의 경로를 따라 이송시키는 것으로, 본 실시예에서는 픽업롤러(117)와, 보조롤러(116)와, 피딩롤러(115), 및 배지롤러(113)를 구비한다. 인쇄매체 이송부(117, 116, 115, 113)는 모터와 같은 구동원(131)에 의해 구동되며, 인쇄매체(P)를 이송시키는 이송력을 제공한다. 상기 구동원(131)의 동작은 후술하는 제어부(130)에 의해 제어된다.

픽업롤러(117)는 급지카세트(120)의 일측에 설치되며, 급지카세트(120)에 적재된 인쇄매체(P)를 한 장씩 픽업하여 인출한다. 피딩롤러(115)는 프린트 헤드(111)의 입측에 설치되며, 픽업롤러(117)에 의해 인출된 인쇄매체(P)를 프린트 헤드(111)로 이송시킨다. 피딩롤러(115)는 인쇄매체(P)를 이송시키는 이송력을 제공하는 구동롤러(driving roller, 115A)와, 이에 탄력적으로 맞물리는 종동롤러(idle roller, 115B)를 포함한다. 픽업롤러(117)와 피딩롤러(115) 사이에는 인쇄매체(P)를 이송시키는 한 쌍의 보조롤러(116)가 더 설치될 수 있다. 배지롤러(113)는 프린트 헤드(111)의 출측에 설치되며, 인쇄가 완료된 인쇄매체(P)를 화상형성장치(125)의 밖으로 배지시킨다. 배지롤러(113)는 인쇄매체(P)의 폭방향으로 나란하게 설치되는 스타휠(113A)과, 이에 대면되어 인쇄매체(P)의 배면을 지지하는 지지롤러(113B)를 구비한다. 화상형성장치에서 배지된 인쇄매체(P)는 적재부(140)에 적재된다.

지지부재(114)는 노즐부(112)와 인쇄매체(P)가 소정의 간격을 유지하도록 프린트 헤드(111)의 하측에 마련되어 이송되는 인쇄매체(P)의 배면을 지지한다. 노즐부(112)와 인쇄매체(P)와의 간격은 약 0.5 ∼ 2.5 mm 정도이다.

제어부(130)는 화상형성장치(125)의 마더보드(mother board) 상에 마련되며, 프린트 헤드(111)에 구비된 노즐부(112)의 분사 동작과, 인쇄매체 이송부(113, 115, 116, 117)의 이송 동작 등을 제어한다. 즉, 제어부(130)는 노즐부(112)에서 분사되는 잉크가 인쇄매체(P)의 원하는 부위에 착탄되도록 각 구성요소의 동작을 동기화시킨다.

프린트 헤드 유니트(105)는 인쇄매체(P)에 잉크를 분사하여 화상을 인쇄하는 것으로, 몸체(110)와, 상기 몸체(110)가 장착되는 프레임(106)을 구비한다. 상기 프레임(106)의 저면에는 다수의 노즐을 갖는 노즐부(112)가 구비된 프린트 헤드(111)가 장착된다. 상기 프린트 헤드(111)는 인쇄매체의 폭방향으로 왕복 주행하며 화상을 인쇄하는 셔틀 방식이거나, 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부를 갖는 라인 프린팅 방식일 수도 있다. 노즐부(112)의 입측에는 피딩롤러(115)가, 출측에는 배지롤러(113)가 회전 가능하게 설치된다. 이하, 설명의 편의를 위해 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부를 갖는 라인 프린팅 방식의 프린트 헤드 유니트를 예로 들어 설명한다.

도 2를 참조하면, 프린트 헤드(111)는 x 방향으로 이송되는 인쇄매체(P)에 대해 y 방향으로 설치된다. 상기 프린트 헤드(111)는 열에너지와 압전소자 등을 잉크 분사 동력원으로 사용하며, 에칭, 증착, 스퍼터링 등의 반도체 제조 공정에 의하여 고해상도를 가지도록 제조된다. 프린트 헤드(111)에는 이송되는 인쇄매체(P)에 잉크를 분사하여 화상을 인쇄하는 노즐부(112)가 구비된다. 노즐부(112)는 인쇄매체(P)의 폭에 해당되는 길이를 갖거나, 인쇄매체(P)의 폭보다 길게 형성될 수도 있다.

일 실시예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 프린트 헤드(111)에는 다수의 노 즐열(112C, 112M, 112Y, 112K)이 형성된 다수의 헤드 칩(head chip)(H)이 장착될 수 있다. 각 헤드 칩(H)에는 각 노즐들을 선택적으로 구동시키거나 각 노즐들을 그룹 단위로 구동시키는 구동회로(112D)가 마련된다. 다수의 헤드 칩(H)이 일렬로 배열되면, 경계 부분인 헤드 칩(H) 사이의 노즐 간격이 동일한 헤드 칩(H) 내에서의 노즐 간격보다 더 이격되어 인쇄매체(P) 상에 잉크가 분사되지 않는 영역이 발생될 수 있다. 따라서, 상기 다수의 헤드 칩(H)은 도시된 바와 같이 지그재그(zigzag)로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 각 헤드 칩(H)의 노즐열(112C, 112M, 112Y, 112K) 중 동일한 색상의 잉크를 분사하는 노즐열은 y 방향으로의 해상도를 향상시키기 위해 서로 엇갈리게 배열되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 노즐열을 배열하면 각 노즐열의 노즐에서 분사되는 잉크 도트가 다른 노즐열의 노즐에서 분사되는 잉크 도트의 사이에 착탄되어 y 방향으로의 해상도를 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 다수의 헤드 칩(H)으로 구성된 노즐부(112)를 갖는 프린트 헤드(111)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 노즐부(112)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 노즐부(112)는 인쇄매체(P)의 폭에 해당되는 길이에 상응하는 하나의 헤드 칩으로 제조되거나, 인쇄매체(P)의 폭에 해당되는 길이로 배열되는 노즐열을 갖도록 제조될 수 있다. 즉, 도시된 프린트 헤드(111)의 노즐부(112)는 본 발명의 일 실시예일 뿐이며, 도시된 노즐부(112)의 구성에 의하여 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다.

노즐부(112)에 구비된 각 노즐들에는 후술하는 제어부(130)에 의한 구동 신호와 잉크 분사를 위한 전력, 화상 데이터 등이 전달되는 구동회로(112D)와 케이블 (112C)이 연결된다. 케이블(112C)로는 FPC(Flexible Printed Circuit)나, FFC(Flexible Flat Cable)와 같은 유연한 케이블이 사용되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 프린트 헤드(111)는 후술하는 잉크 공급 장치에 의해 공급된 잉크를 노즐을 통해 분사하여 화상을 인쇄한다. 이하, 설명의 빠른 이해를 위해 프린트 헤드의 구조 및 잉크 액적의 분사 동작을 간단하게 설명한다. 일반적으로 프린트 헤드는 잉크 액적의 분사 메카니즘에 따라 크게 두 가지 방식으로 분류될 수 있다. 그 하나는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 분사시키는 열구동 방식(thermal type)의 프린트 헤드이고, 다른 하나는 압전체(피에조 소자)를 사용하여 그 압전체의 변형으로 인해 잉크에 가해지는 압력에 의해 잉크 액적을 분사시키는 압전구동 방식(piezoelectric type)의 프린트 헤드이다. 이하, 설명의 편의를 위해 열구동 방식의 프린트 헤드를 예로 들어 설명한다.

열구동 방식의 프린트 헤드에서의 잉크 액적 분사 메카니즘을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 저항 발열체로 이루어진 히터(heater)에 펄스 형태의 전류가 흐르게 되면, 히터에서 열이 발생되면서 히터에 인접한 잉크를 순간적으로 가열함에 따라 잉크가 비등하면서 버블이 생성되고, 생성된 버블은 팽창하여 잉크 챔버 내에 채워진 잉크에 압력을 가하게 된다. 이로 인해 노즐 부근에 있던 잉크가 노즐을 통해 액적(droplet)의 형태로 잉크 챔버의 밖으로 분사된다.

도 3은 도 2의 프린트 헤드의 구조를 보여주는 부분 절개 사시도이며, 도 4는 도 3의 프린트 헤드의 잉크 액적 분사 과정을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 프린트 헤드(111)는 기판(210)과, 그 기판(210) 위에 설치되어 잉크(229)가 채워지는 잉크 챔버(226)를 한정하는 격벽(214)과, 잉크 챔버(226) 내에 설치되는 구동 수단인 히터(212)와, 잉크 액적(ink droplet : 229')이 분사되는 노즐(216)이 형성된 노즐 플레이트(218)를 구비한다. 상기 히터(212)에 펄스 형태의 전류가 공급되어 히터(212)에서 열이 발생되면 잉크 챔버(226) 내에 채워진 잉크(229)가 가열되어 버블(228)이 생성된다. 생성된 버블(228)은 계속적으로 팽창하게 되고, 이에 따라 잉크 챔버(226) 내에 채워진 잉크(229)에 압력이 가해져 노즐(216)을 통해 잉크 액적(229')이 외부로 분사된다. 그 다음에, 잉크 저장부로부터 잉크 공급 장치에 의해 매니폴드(222)와 잉크 채널(224)을 거쳐 잉크 챔버(226) 내부로 잉크(229)가 공급되며, 노즐(216)의 표면장력과 부압(negative pressure)이 평형을 이루어 잉크(229)가 잉크 챔버(226) 내에 머무르게 된다. 이때, 잉크 챔버(226)로 흡입되는 잉크에 기포가 섞여 있으면, 히터(212)에 의한 버블(228) 생성에 영향을 줄 수 있다. 또한, 잉크 중의 기포는 분사 불량을 일으켜 인쇄 화질을 열화시키게 된다. 따라서, 잉크 챔버(226)로 잉크를 공급시 잉크 중의 기포를 제거한 후 공급하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 잉크 공급 장치의 일 실시예를 보여주는 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 잉크 공급 장치의 다른 실시예를 보여주는 블록 구성도이다.

한편, 잉크 저장부와 프린트 헤드는 일체로 구성될 수도 있고, 각각 독립되게 구성될 수도 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 잉크 저장부(101)와 프린트 헤 드(111), 및 잉크 저장부(101)로부터 프린트 헤드(111)로 잉크를 공급하는 잉크 공급 장치(300)는 일체로 구성될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 독립되게 구성될 수도 있다.

일 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 잉크가 저장되는 잉크 저장부(101; 101Y, 101M, 101C, 101K)와, 프린트 헤드(111), 및 잉크 저장부(101; 101Y, 101M, 101C, 101K)에서 프린트 헤드(111)로 잉크를 공급하는 잉크 공급 장치(300)는 일체로 구성될 수 있다. 여기서, 참조번호 101Y는 옐로우 잉크가 저장되는 잉크 저장부를, 101M은 마젠타 잉크가 저장되는 잉크 저장부를, 101C는 시안 잉크가 저장되는 잉크 저장부를, 101K는 블랙 잉크가 저장되는 잉크 저장부를 의미한다. 상기 잉크 저장부(101; 101Y, 101M, 101C, 101K)는 몸체(110)에 착탈 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 잉크는 도 5에 도시된 바와 같이 프린트 헤드 유니트(105)에 마련된 잉크 저장부(101)로부터 잉크 공급 장치(300)를 통해 프린트 헤드(111)로 공급될 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 프린트 헤드 유니트(105)와 별도로 마련된 잉크 저장부(101)로부터 잉크 공급 장치(300)를 통해 프린트 헤드(111)로 공급될 수도 있다. 이하, 도 6을 참조하여 잉크 공급 장치(300)의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 6을 참조하면, 잉크 공급 장치(300)는 프린트 헤드(111)에 잉크를 공급하기 위한 장치로, 잉크 저장부(101)와, 프린트 헤드(111)와, 잉크 순환 펌프(ink circulation pump, 305)와, 거터(gutter, 303)와, 진공 펌프(310)와, 초음파 발생기(ultrasonic generator, 350), 및 각 구성요소 사이에 배치되어 잉크가 이동되는 경로를 제공하는 유로인 잉크 통로(304, 306, 307, 331)를 포함한다.

잉크 저장부(101)에는 프린트 헤드(111)의 노즐에서 분사되어 인쇄매체에 착탄되는 잉크가 저장된다. 잉크 저장부(101)에 저장된 잉크는 잉크 통로(306, 307)로 유입된 후 후술하는 펌프(305)에 의해 프린트 헤드 유니트(105)로 공급된다.

초음파 발생기(350)는 잉크 저장부(101)의 일측에 구비되며, 잉크 저장부(101)에 저장된 잉크에서 기체 성분을 제거한다. 즉, 초음파 발생기(350)는 잉크 저장부(101)에 저장된 잉크에 초음파를 발생시킨다. 초음파를 발생시키면 초음파의 이동 경로 상에 있는 잉크에서는 기포가 발생된다. 즉, 잉크에 녹아있는 용존 기체 성분이 잉크로부터 분리된다. 이러한 현상을 초음파의 공동현상(空洞現象)이라 한다. 이와 같이 발생된 기체 성분은 잉크에서 분리되어 잉크 저장부(101) 내의 상부에 위치된 빈 공간(101a)으로 이동된다. 한편, 잉크에서 분리된 기체 성분은 중력 반대 방향인 잉크 저장부(101) 내의 상측으로 이동된다. 따라서, 잉크에 용존된 기체 성분을 효율적으로 제거하기 위해 초음파 발생기(350)는 잉크 저장부(101)의 내측 저면에 구비되는 것이 바람직하다. 초음파 발생기(350)는 구동원(power, 337)으로부터 전선(electrical wire for ultrasonic wave, 335)을 통해 동력을 전달받아 구동된다. 초음파 발생기(350)는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명 및 도면은 생략한다.

진공 펌프(vacuum pump, 310)는 잉크 저장부(101)의 빈 공간(101a)과 잉크 통로(331)로 연결되며, 잉크 저장부(101)의 빈 공간(101a)으로 분리된 기체 성분을 잉크 저장부(101)의 외부로 제거한다. 또한, 진공 펌프(310)는 초음파 발생기(350) 에 의해 제거된 기체 성분으로 인해 잉크 저장부(101) 내부의 압력이 상승시 잉크 저장부(101) 내부를 소정의 압력으로 유지하도록 한다.

니들 밸브(needle valve, 315)는 잉크 저장부(101)와 진공 펌프(310) 사이의 잉크 통로(331)에 설치되어, 잉크 저장부(101) 내부를 소정의 부압(negative pressure)으로 유지한다.

잉크 순환 펌프(ink circulation pump, 305)는 기체 성분이 제거된 잉크(329)를 잉크 통로(306, 307)를 거쳐 프린트 헤드(111) 쪽으로 공급한다. 프린트 헤드(111)로 공급된 잉크(329)는 인쇄 작업에 사용된다. 이때, 인쇄 작업에 사용되지 않은 잉크, 예를 들어 스핏팅(spitting)과 같은 메인티넌스 동작시 분사된 잉크는 프린트 헤드(111)의 아래측에 위치된 거터(gutter, 303)에 축적된다. 거터(303)에 축적된 잉크는 잉크 통로(303)를 지나 잉크 저장부(101)로 이동되어 재사용된다.

또한, 각 구성요소 사이에 배치되어 잉크가 이동되는 경로를 제공하는 유로인 잉크 통로(304, 306, 307, 331) 중 잉크 저장부(101)와 프린트 헤드 유니트(105) 사이에 배치되는 잉크 통로(306, 307)는 기체 투과 튜브(air purging tube)를 구비하는 것이 바람직하다. 기체 투과 튜브는 소정의 길이로 설치되며, 잉크 통로(306, 307)를 통과하는 잉크 중 기체 성분을 내벽에서 외부로 배출시킨다. 즉, 기체 투과 튜브는 잉크 중 기체 성분만을 외부로 배출시키게 된다. 이때, 기체 투과 튜브 내부와 외부의 압력 차이에 의해 잉크 중의 기체 성분이 기체 투과 튜브의 내벽에서 외부로 배출된다. 상기 기체 투과 튜브는 기체 투과막(air purging membrane)을 구비하는 것이 바람직하다. 기체 투과막(air purging membrane)으로는 Goretex와 같은 테프론, 나일론, 폴리에스터 소재 등의 직조 섬유나, PPS 소재의 발포 막 등이 사용될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 종래 발명과 달리 초음파 발생기 및 기체 투과 튜브를 설치하여 잉크 내의 기체 성분을 효율적으로 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크 공급 장치 및 이를 구비하는 잉크젯 화상형성장치는 종래 발명과 달리 잉크를 가열하지 않고 초음파를 이용하여 잉크 내의 기체 성분을 분리하므로, 잉크의 온도가 상승되지 않으므로 잉크의 물성이 변하지 않는다. 또한, 본 발명은 잉크를 가열하기 위한 가열 수단과, 잉크의 과열을 막기 위한 온도 센서(temperature sensor), 가열된 잉크의 온도를 상온으로 낮추기 위한 냉각 장치가 필요 없으므로, 제조 비용과 A/S 비용을 절약할 수 있으나, 소비자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 초음파를 이용하여 잉크 내의 기체 성분을 분리하므로, 보다 효율적이고 강력하게 잉크 중에 용존된 기체 성분을 제거할 수 있다. 또한, 본 발명은 잉크가 기체 투과 튜브를 통과하면서 잉크 중의 기체 성분이 외부로 제거되므로 상기 기포가 다시 잉크에 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명은 잉크에 용존된 기포와 기체 성분을 제거함으로써, 잉크 액적 분사시의 분사 불량을 방지할 수 있고, 이로 인해 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

잉크 저장부;

상기 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및

상기 잉크 저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분이 제거되도록 초음파를 발생시켜, 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리하는 초음파 발생기;

상기 잉크 저장부의 빈 공간과 잉크 통로로 연결되며, 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리된 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 외부로 제거하는 진공 펌프;

상기 잉크 저장부와 상기 진공 펌프 사이의 잉크 통로에는 상기 잉크 저장부의 내부를 소정의 부압(negative pressure)으로 유지하기 위한 니들 밸브(needle valve); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
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제1항에 있어서,

상기 프린트 헤드는 상기 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제1항에 있어서,

상기 잉크 저장부와 상기 프린트 헤드 사이에 배치되는 잉크 통로는 이동되는 잉크의 기체 성분만을 내벽에서 외부로 투과시키는 기체 투과 튜브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제5항에 있어서,

상기 기체 투과 튜브는 기체 투과막(air purging membrane)을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 초음파 발생기는 상기 잉크 저장부의 내측 저면에 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
잉크 저장부;

상기 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및

상기 잉크 저장부의 일측에 구비되며, 상기 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분이 제거되도록 초음파를 발생시켜, 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리하는 초음파 발생기;

상기 잉크 저장부의 빈 공간과 잉크 통로로 연결되며, 상기 잉크 저장부의 빈 공간으로 분리된 기체 성분을 상기 잉크 저장부의 외부로 제거하는 진공 펌프;

상기 잉크 저장부와 상기 진공 펌프 사이의 잉크 통로에는 상기 잉크 저장부의 내부를 소정의 부압(negative pressure)으로 유지하기 위한 니들 밸브(needle valve); 를 포함하는 잉크 공급 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
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제8항에 있어서,

상기 프린트 헤드는 상기 인쇄매체의 폭에 해당되는 길이의 노즐부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제8항에 있어서,

상기 잉크 저장부와 상기 프린트 헤드 사이에 배치되는 잉크 통로는 이동되는 잉크의 기체 성분만을 내벽에서 외부로 투과시키는 기체 투과 튜브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제12항에 있어서,

상기 기체 투과 튜브는 기체 투과막(air purging membrane)을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
제8항, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 초음파 발생기는 상기 잉크 저장부의 내측 저면에 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
잉크 저장부;

상기 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및

상기 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분을 제거하도록 상기 잉크 저장부에 마련되는 기체 성분 제거부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제 15항에 있어서,

상기 잉크 저장부와 상기 프린트 헤드 사이에 배치되는 잉크 통로;

상기 잉크 통로에 마련되며 잉크의 기체 성분만을 외부로 투과시키는 기체 투과 튜브;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제 16항에 있어서,

상기 잉크 저장부, 프린트 헤드, 잉크 통로 및 기체 성분 제거부는 일체로 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제 15항에 있어서,

상기 기체 성분 제거부는,

상기 잉크 저장부에 구비되며 상기 잉크 중 기체 성분이 제거되도록 초음파를 발생시키는 초음파 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
제 16항에 있어서,

상기 기체 투과 튜브는 테프론, 나일론, 폴리에스터 소재의 직조 섬유나, PPS 소재의 발포 막 중 적어도 어느 하나로 이루어진 기체 투과막을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 공급 장치.
잉크 저장부;

상기 잉크 저장부로부터 잉크 통로를 통해 유입된 잉크를 인쇄매체에 분사하여 화상을 인쇄하는 프린트 헤드; 및

상기 잉크 저장부에 저장된 잉크 중 기체 성분을 제거하도록 상기 잉크 저장부에 마련되는 기체 성분 제거부; 를 포함하는 잉크 공급 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.