KR100811771B1

KR100811771B1 - 잉크젯 헤드의 클리닝 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100811771B1
Application number: KR1020060098309A
Authority: KR
Inventors: 박창성; 정재우; 양주환
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-03-07

Abstract

잉크젯 헤드의 클리닝 방법 및 장치가 개시된다. 압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크액적을 토출하는 잉크젯 헤드의 내부를 클리닝하는 방법으로서, (a) 압전체가 초음파에 상응하는 주파수로 진동하도록 압전체를 구동시키는 단계, 및 (b) 잉크젯 헤드에 소정의 유량으로 잉크를 주입하여, 노즐을 통해 배출시키는 퍼징(purging) 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법은, 이미 설치된 잉크젯 헤드 구동 시스템에 초음파 클리닝 모드를 소프트웨어적으로 추가하거나, 별도의 클리닝 장치에 잉크젯 헤드를 장착함으로써, 잉크젯 헤드의 챔버 내부에 포함된 이물질이나 기포를 확실하게 클리닝할 수 있으며, 이에 따라 인쇄품질 향상, 메인터넌스(maintenance) 성능 향상 및 헤드의 수명을 연장할 수 있다.

잉크젯 헤드, 클리닝, 초음파, 퍼징

Description

잉크젯 헤드의 클리닝 방법 및 장치{Cleaning method and apparatus of inkjet head}

도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 장치를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 방법을 나타낸 순서도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 공정을 나타낸 흐름도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 장치를 나타낸 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 잉크젯 헤드 3 : 잉크 유입구

5 : 압전체 6 : 이물질

7 : 잉크액적 8 : 기포

9 : 노즐 10 : 헤드 드라이버

12 : 시린지 펌프 14 : 리저버

16 : PC 17 : LED 스트로브

18 : 카메라

본 발명은 잉크젯 헤드의 클리닝 방법 및 장치에 관한 것이다.

산업용과 사무용 및 개인용으로 사용되고 있는 잉크젯 헤드에 있어서, 잉크는 액적의 형태로 노즐을 통해 분사되며, 이는 PZT 등의 압전체의 구동에 의한 압력챔버 내부의 압력 변화에 따른 압력챔버의 체적 변화에 의해 발생된다. 그러나 지속적인 헤드의 사용 또는 장기간 미사용 등으로 인하여 압력챔버 내부에서 잉크가 뭉치거나 기포가 발생하여 이상 토출 현상이나 잉크액적이 토출되지 않는 미싱 노즐이 발생하는 경우도 있다. 이는 결국 인쇄 품질에 악영향을 주고 헤드의 수명을 단축시키는 결과를 초래할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 장치를 나타낸 도면이다. 종래기술에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 장치는, 헤드(20)의 노즐(22)과 접촉하는 와이퍼(102)가 몸체(101)에 고정되고, 노즐(22)을 향하여 흡착수단이 몸체(101)에 설치되며, 흡착수단은 노즐(22)과 소정간격으로 이격되어 와이퍼(102)의 좌우에 설치되는 진공노즐(104, 105)들을 포함함으로써, 불순물의 흡착, 와이퍼(102)를 이용한 불순물의 제거 및 스피팅(spitting) 이라는 세가지 공정을 동시에 수행하면서 프린트 헤드(20)의 세척을 진행한다는 특징이 있다.

그러나, 전술한 종래기술은 잉크젯 헤드를 세척하기 위해 별도의 장치를 고안하고, 노즐 부분에 부착된 불순물의 제거에 중점을 둔 것으로, 잉크젯 헤드의 구 동 시스템 자체의 구동방법을 활용한 것은 아니라는 한계가 있다.

본 발명은, 압전 구동식 잉크젯 헤드의 압전체를 활용하여 잉크젯 헤드에 초음파 진동을 가함으로써, 헤드 내부에 부착된 이물질이나 기포를 간단하게 클리닝할 수 있는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크액적을 토출하는 잉크젯 헤드의 내부를 클리닝하는 방법으로서, (a) 압전체가 초음파에 상응하는 주파수로 진동하도록 압전체를 구동시키는 단계, 및 (b) 잉크젯 헤드에 소정의 유량으로 잉크를 주입하여, 노즐을 통해 배출시키는 퍼징(purging) 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법이 제공된다.

단계 (b) 이후에, (c) 압전체를 구동시켜 노즐을 통한 잉크액적의 토출여부를 검사하고, 잉크액적이 토출이 되지 않을 경우 단계 (a)와 단계 (b)를 더 수행하는 단계를 더 포함하거나, 또는 단계 (b) 이후에, (c) 압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크액적을 토출시키고, 토출된 잉크액적의 크기를 검사하여, 잉크액적의 크기가 소정의 기준치보다 작을 경우 단계 (a)와 단계 (b)를 더 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

주파수는 27kHz 내지 45kH이며, 유량은 1ml/h 내지 50ml/h인 것이 바람직하다.

이러한 일반적이고 구체적인 측면이 방법뿐만 아니라 시스템, 컴퓨터 프로그램, 또는 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램의 조합에 의해 실시될 수 있다.

즉, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크액적을 토출하는 잉크젯 헤드의 내부를 클리닝하는 장치로서, 압전체에 소정의 구동전압을 인가하는 구동부와, 잉크젯 헤드에 소정의 유량으로 잉크를 주입하는 잉크 공급부와, 구동부 및 잉크 공급부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 잉크젯 헤드의 클리닝 장치가 제공된다.

잉크 공급부는, 잉크젯 헤드의 잉크 유입구에 연결되는 시린지(syringe) 펌프와, 시린지 펌프에 잉크를 공급하는 리저버(reservoir)를 포함할 수 있다.

노즐을 관찰하여 노즐을 통한 잉크액적의 토출여부를 검사하는 검출부를 더 포함할 수 있으며, 검출부는 잉크액적을 향하여 광을 조사하는 광원과, 광을 수광하여 이미지 데이터를 획득하는 촬영부를 포함할 수 있다. 이 경우, 광원은 제어부로부터 발광 제어신호를 수신하여 잉크액적의 토출 주기에 상응하는 주기로 광을 조사하고, 촬영부는 이미지 데이터를 제어부에 전송하며, 제어부는 이미지 데이터를 분석하여 잉크액적의 토출여부를 판단하는 것이 바람직하다.

제어부는 이미지 데이터를 분석하여 잉크액적의 크기를 측정한 후, 측정된 잉크액적의 크기와 소정의 기준치를 비교할 수 있다. 구동부는 27kHz 내지 45kHz의 주파수로 압전체를 구동시키고, 잉크 공급부는 1ml/h 내지 50ml/h의 유량으로 잉크를 주입할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크 액적을 토출하는 잉크젯 헤드의 내부를 클리닝하는 클리닝 장치에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 클리닝 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서, (b) 압전체가 초음파에 상응하는 주파수로 진동하도록 하는 소정의 구동전압에 상응하는 구동신호를 생성하여 전송하는 단계, 및 (c) 잉크젯 헤드에 소정의 유량으로 잉크가 주입되도록 하는 주입 제어신호를 생성하는 단계를 순차적으로 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체가 제공된다.

클리닝 장치는, 잉크젯 헤드의 잉크 유입구에 연결되는 시린지(syringe) 펌프와, 시린지 펌프에 잉크를 공급하는 리저버(reservoir)를 포함하며, 단계 (c)는 주입 제어신호를 시린지 펌프에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

클리닝 장치는, 잉크액적을 향하여 광을 조사하는 광원과, 광을 수광하여 이미지 데이터를 획득하는 촬영부를 포함하며, 단계 (b) 이전에, (a1) 광원이 잉크액적의 토출 주기에 상응하는 주기로 광을 조사하도록 발광 제어신호를 생성하는 단계와, (a2) 촬영부로부터 획득된 이미지 데이터를 수신하여 잉크액적의 토출여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

클리닝 장치는, 잉크액적을 향하여 광을 조사하는 광원과, 광을 수광하여 이미지 데이터를 획득하는 촬영부를 포함하며, 단계 (c) 이후에, (d1) 광원이 잉크액적의 토출 주기에 상응하는 주기로 광을 조사하도록 발광 제어신호를 생성하는 단계, (d2) 촬영부로부터 획득된 이미지 데이터를 수신하여 잉크액적의 토출여부를 판단하는 단계, 및 (d3) 단계 (d2)의 판단결과에 따라 단계 (b) 및 단계 (c)를 더 실행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

단계 (d2)는, 이미지 데이터를 분석하여 잉크액적의 크기에 상응하는 액적 데이터를 생성하고, 액적 데이터를 소정의 기준치와 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

단계 (d3)은, 잉크액적이 토출되지 않거나, 액적 데이터가 소정의 기준치보다 작은 것으로 판단될 경우, 단계 (b)와 단계 (c)를 더 실행하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 방법을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 공정을 나타낸 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 잉크젯 헤드(1), 잉크 유입구(3), 압전체(5), 이물질(6), 기포(8), 노즐(9)이 도시되어 있다.

본 실시예는 압전 구동식 잉크젯 헤드(1)의 챔버 내부를 클리닝하기 위한 방법으로서, 별도로 장치를 구비하지 않고 헤드의 액츄에이터로 사용되는 압전체(5)를 이용하여 초음파를 발생시킴으로써 챔버 내부에 잔존하는 이물질(6)이나 기 포(8) 등을 제거하고 헤드의 성능을 향상시켜 인쇄품질을 향상시킨 것을 특징으로 한다.

어떤 액체에 강력한 음파를 발사하면 액체를 구성하고 있는 분자와 음파가 충돌하여, 순간적으로 감압력과 압축력이 교대로 반복 작용하며, 그 사이에 액체 중에 발생된 기체가스를 흡수하여 기포(cavitation)가 형성되었다가 소멸하는 현상이 반복된다.

초음파를 이용한 클리닝의 원리는, 이 때 형성된 기포들이 상호 충돌하여 발생된 강한 에너지를 이용한 것으로, 클리닝의 대상이 되는 물체에는 아무런 손상을 주지 않고 물체의 내외부에 부착된 오물을 분리, 파괴시키는 작용을 이용한 것이다. 통상적으로, 초음파 클리닝을 위해서는, 세척탱크와 같이 특별히 설계된 기계장치에 유기용제, 수용성 세제, 물 등의 이상적인 액체를 적정부위까지 채우고 클리닝의 대상이 되는 제품을 액체에 잠기게 한 후 초음파를 발사하여 세척과정을 진행한다.

잉크젯 헤드(1)의 사용 중에 잉크액적이 제대로 토출되지 않는 노즐(9)이 검출되는 경우, 본 실시예에 따른 '클리닝 모드(cleaning mode)'로 잉크젯 헤드(1)가 작동된다. '클리닝 모드'란 잉크젯 헤드(1)의 작동 모드(mode) 중 이하 설명하는 잉크젯 헤드(1)의 클리닝 공정을 지칭하는 것이다. 이러한 '클리닝 모드'는 잉크젯 헤드(1)를 장기간 미사용하였다가 다시 사용을 개시하는 경우에도 수행될 수 있다.

도 3의 (a)와 같이 헤드의 내부에 이물질(6)이나 기포(8)가 부착되어 있는 '최초 오염 상태'에서 클리닝 모드가 개시되면, 5 내지 10kHZ 정도의 주파수로 진동 하는 압전체(5)가 도 3의 (b)와 같이 초음파에 상응하는 주파수로 진동하도록 구동된다(S1). 초음파 클리닝을 위한 주파수로는 27 내지 45kHz 정도의 주파수를 설정할 수 있으나, 본 실시예가 반드시 주파수의 수치범위에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 압전체(5)를 구동하여 헤드에 일정 시간 동안 초음파 진동이 가해지도록 한 후에 다음 공정을 수행한다. 초음파 구동시간은 잉크젯 헤드(1) 내부에 이물질(6)이나 기포(8)가 부착된 정도, 즉, 잉크젯 헤드(1)의 불량 상태에 따라 50분 내지 60분 정도 진행할 수 있다. 초음파 진동을 가하는 시간은 잉크젯 헤드(1)의 불량 상태에 따라 더 짧게 또는 더 길게 할 수도 있음은 물론이다.

압전체(5)를 구동하여 초음파 진동을 가하게 되면, 도 3의 (c)와 같이 초음파에 의해 헤드에 부착되어 있던 이물질(6)이나 기포(8)가 챔버 내부 표면으로부터 떨어져 부유하게 되며, 일부는 파괴될 수도 있다.

다음으로, 도 3의 (d)와 같이 잉크젯 헤드(1) 내에 시린지 펌프를 이용하여 잉크를 주입하고, 주입된 잉크를 그대로 배출시키는, 이른바 퍼징(purging) 공정을 수행한다(S2). 이로써 초음파 진동에 의해 챔버의 표면으로부터 분리되어 부유하는 이물질(6)이나 기포(8) 등이 챔버의 외부로 배출된다. 따라서 이 공정에서는 이물질(6)이나 기포(8) 등이 잉크와 함께 배출될 수 있는 정도의 유량(flow rate)으로 잉크를 주입하는 것이 좋다.

예를 들어, 잉크젯 헤드(1)에 잉크를 초기 충전을 할 때의 주입유량이 1ml/h라고 할 때, 본 실시예에 따른 퍼징 공정에서는 1 내지 50ml/h 정도의 유량을 잉크를 주입할 수 있다. 유량이 초기 충전에 필요한 유량보다도 적으면 이물질(6)이나 기포(8)를 배출하는 효과가 도출될 수 없으며, 유량이 너무 크면 헤드에 과도한 압력이 걸려 헤드의 손상을 초래할 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 헤드 내의 이물질(6)이나 기포(8)를 배출할 수 있으며, 헤드에 과도한 압력이 걸리지 않는 범위 내에서 상기 수치범위에 한정되지 않고 적절한 유량으로 잉크를 주입할 수도 있음은 물론이다.

위에서는 압전체(5)를 구동시켜 잉크젯 헤드(1)에 초음파 진동을 가한 후에 퍼징 공정을 수행하는 경우에 대해 설명하였으나, 헤드 내의 이물질(6)이나 기포(8)를 효율적으로 제거하기 위해서는 이 두 가지 공정을 병행하여, 즉 초음파 진동을 가하면서 퍼징 공정을 진행할 수도 있다.

소정 시간 동안 초음파와 퍼징을 이용한 클리닝 공정을 진행한 후에는, 정상적으로 압전체(5)를 구동하여 노즐(9)을 통해 잉크액적을 토출시킨 후, 토출된 잉크액적을 검사한다. 잉크액적의 토출상태를 검사하는 방법은 공지된 다양한 방법으로 수행할 수 있으며, 조명과 카메라를 연동시켜 이미지 데이터를 획득한 후 이를 분석하여 검사를 수행하는 방법에 대해서는 후술한다.

헤드에 초음파 진동을 가하여 이물질(6)이나 기포(8)가 헤드 내 챔버의 표면으로부터 떨어지게 한 후, 퍼징을 통해 외부로 배출시키는 공정이 충분하게 이루어지지 않으면, 헤드 내에 잔존하는 이물질(6)이나 기포(8)로 인해 잉크액적이 토출되지 않거나, 토출되더라도 필요한 크기의 잉크액적이 형성되지 않아 노즐(9)이 정상적으로 작동하지 않게 될 수 있다.

따라서, 잉크액적의 토출상태를 검사하여, 잉크액적이 아예 토출되지 않거 나, 토출된 잉크액적의 크기가 기준치보다 작은 경우에는, 헤드 내의 이물질(6)이나 기포(8)가 완전히 클리닝되지 않은 것으로 판단하여 전술한 초음파 진동, 퍼징 공정을 다시 수행하는 것이 좋다.

한편, 이와 같은 잉크액적의 검사는 본 실시예에 따른 클리닝 모드가 시작되기 전에 실시될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 클리닝 모드를 시작하기 전에 잉크액적의 토출상태를 검사하여 토출이 되지 않거나, 토출된 잉크액적의 크기가 충분히 크지 않을 경우에 잉크젯 헤드(1)를 사용한 토출 시스템이 클리닝 모드로 전환되도록 할 수 있다.

이와 같이 클리닝 모드를 시작하기 전에 잉크액적의 토출상태를 검사하여 클리닝 모드로 전환하거나, 또는 소정 시간 클리닝 모드를 수행한 후에 잉크액적의 상태를 검사하여 클리닝 모드를 반복하게 되면, 복수의 노즐(9)이 형성되어 있는 잉크젯 헤드(1)의 전체 노즐(9)에 대해 클리닝 모드가 수행되도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 액적 토출이 불량한, 즉 토출이 되지 않거나 잉크액적의 크기가 충분하지 않은, 일부 노즐(9)에 대해서만 '클리닝 모드'가 수행되도록 할 수도 있다.

클리닝 모드, 즉 압전체(5)를 이용한 초음파 진동 발생 및 퍼징에 의해 이물질(6)이나 기포(8)의 배출 과정이 완료된 후, 잉크액적의 토출상태를 검사하여 이상이 있을 경우 이러한 클리닝 모드를 일회 또는 수회 반복 실시하고, 이상 없다고 판단될 경우 클리닝 모드를 종료하고 헤드를 정상적인 인쇄용도로 사용한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 클리닝 장치를 나타낸 개념도이다. 도 4를 참조하면, 잉크젯 헤드(1), 잉크 유입구(3), 압전 체(5), 이물질(6), 잉크액적(7), 기포(8), 노즐(9), 헤드 드라이버(10), 시린지 펌프(12), 리저버(14), PC(16), LED 스트로브(17), 카메라(18)가 도시되어 있다.

도 4는 전술한 잉크젯 헤드(1)의 클리닝 방법을 수행하기 위한 장치의 일례를 도시한 것으로, 잉크젯 헤드(1)의 압전체(5)에는 압전체(5)가 초음파 진동을 만들어 낼 수 있도록 구동전압을 인가하기 위한 구동부로서 헤드 드라이버(10)가 연결되며, 잉크 주입구에는 이를 통해 잉크를 주입하여 이물질(6)을 배출시키는 퍼징공정을 수행하기 위한 잉크 공급부로서, 시린지 펌프(Syringe Pump)(12)와 시린지 펌프(12)에 연결된 잉크 저장공간인 리저버(14)가 연결되며, 잉크액적(7)의 토출상태를 검사하여 초음파 진동이나 퍼징의 수행여부를 판단하기 위한 검출부로서 LED 스트로브(17)(Stroboscopy) 및 카메라(18)가 잉크액적(7)의 토출공간에 설치되어 있다.

한편, 헤드 드라이버(10), 시린지 펌프(12), LED 스트로브(17) 및 카메라(18)는 이들을 통합적으로 제어하는 제어부인 PC(16)에 연결된다. 헤드 드라이버(10)는 별도의 장치로서 PC(16)에 장착되거나, 연결되도록 구성할 수 있으며, PC(16) 내에 설치되는 소프트웨어의 형태로 구현될 수도 있다.

PC(16)에서 구동신호를 생성하여 헤드 드라이버(10)에 전송하면, 헤드 드라이버(10)는 이에 상응하는 구동전압을 압전체(5)에 인가하여 압전체(5)가 초음파에 해당하는 주파수로 진동하도록 한다.

초음파 진동에 의해 헤드 내의 챔버에 잔존하는 이물질(6)이나 기포(8)가 분리되면, PC(16)에서 주입 제어신호를 생성하여 시린지 펌프(12)에 전송한다. 이에 의해 시린지 펌프(12)는 잉크 유입구(3)를 통해 퍼징에 필요한 유량으로 헤드 내에 잉크를 주입하여, 이물질(6)이나 기포(8)가 주입된 잉크와 함께 노즐(9)을 통해 챔버 외부로 배출되도록 한다. 시린지 펌프(12)에는 잉크의 저장공간인 리저버(14)가 연결되어 퍼징을 위한 잉크가 원활하게 공급되도록 한다.

시린지 펌프(12)는 PC(16)로부터 전송된 제어신호를 수신하여 작동하도록 구성될 수 있으며, 시린지 펌프(12)와 PC(16) 간에 인터페이스(interface) 장치를 개재하여 PC(16)의 제어신호가 시린지 펌프(12)의 작동을 위한 신호로 컨버팅(converting)되도록 할 수도 있다. 한편, 하나의 PC(16)를 이용하여 헤드 드라이버(10)와 시린지 펌프(12)를 모두 제어하는 것뿐만 아니라, 시린지 펌프(12)에 별도의 제어장치를 결합하여 헤드 드라이버(10)와는 별도로 제어되도록 하는 것도 가능하다.

이와 같이 헤드 드라이버(10)와 시린지 펌프(12)를 제어하여 잉크젯 헤드(1)에 초음파 진동 및 퍼징이 적용되도록 함으로써, 본 실시예에 따른 '클리닝 모드'가 수행될 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 클리닝 모드의 시작 또는 클리닝 모드의 반복을 위한 판단기준을 제시하기 위해 잉크액적(7)의 토출상태를 검사하는 검출부가 더 부가될 수 있다.

노즐(9)을 통한 잉크액적(7)의 토출상태를 검사하는 검출부는, 잉크액적(7)을 향하여 광을 조사하는 광원으로서 LED 스트로브(17)와, LED 스트로브(17)에서 조사된 광을 수광하여 잉크액적(7)에 대한 이미지 데이터를 획득하는 촬영부인 카메라(18)로 구성된다. 카메라(18)에는 CCD 소자 등이 결합되어 있어 촬영된 이미지 를 디지털 신호로 바꿔 PC(16)로 전송할 수 있다.

잉크액적(7)의 토출상태를 검사하기 위해, PC(16)에서 발광 제어신호를 생성하여 LED 스트로브(17)로 전송하면, LED 스트로브(17)는 이 제어신호에 따라 광을 조사하게 된다. 잉크액적(7)의 토출은 매우 짧은 시간에 이루어지는 동작에 해당하므로, LED 스트로브(17)의 발광주기를 잉크액적(7)의 토출 주기에 맞춰 설정하게 되면, 잉크액적(7)이 토출될 때 광이 조사되고, 그 광을 카메라(18)에서 수광하여 잉크액적(7)의 토출 이미지를 촬영할 수 있는 것이다.

PC(16) 등을 사용하여 헤드 드라이버(10)와 LED 스트로브(17)를 모두 제어할 경우, 잉크액적(7)의 토출 주기와 광원의 발광 주기를 맞추는 것은 용이하게 설정할 수 있다. 즉, 헤드 드라이버(10)에 전송되는 구동신호와 LED 스트로브(17)에 전송되는 발광 제어신호를 서로 상응하도록 설정하는 것이다.

LED 스트로브(17)로부터 조사된 광을 수광하여 이미지를 획득한 카메라(18)는 획득된 이미지를 디지털화하여 PC(16)에 전송하고, PC(16)에서는 디지털화된 이미지 데이터를 분석하여 잉크액적(7)의 토출여부 및 잉크액적(7)의 크기를 분석할 수 있다.

잉크액적(7)의 토출여부 및 잉크액적(7)의 크기의 분석은 촬영된 이미지에 대한 명암분석 등을 통해 잉크액적(7)에 해당하는 이미지가 촬영되었는지 여부를 판단하고, 잉크액적(7)이 촬영된 영역의 크기를 측정하는 과정에 의해 이루어질 수 있다.

이와 같이 잉크액적(7)의 토출여부를 판단하여, 잉크액적(7)이 토출되지 않 은 경우에는 클리닝 모드, 즉 압전체(5)의 초음파 진동 및 시린지 펌프(12)에 의한 퍼징 공정을 시작하거나, 이미 수행된 경우에는 반복하여 수행한다. 또한, 잉크액적(7)의 크기를 측정하여 그 결과를 미리 설정된 기준치와 비교하여 토출된 잉크액적(7)의 크기가 요구되는 크기에 미치지 못할 경우에도 전술한 바와 같이 클리닝 모드를 시작하거나 반복할 수 있다.

잉크액적(7)의 크기를 비교하기 위한 기준치는 각 노즐(9)에 대해 정상작동시 토출되는 잉크액적(7)의 크기에 상응하는 값으로 설정할 수 있을 것이다.

본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(1)의 클리닝 방법은, 잉크젯 헤드(1) 토출 시스템, 즉 잉크젯 프린터가 연결된 컴퓨터에 프로그램의 형태로 설치되어 사용자의 선택 또는 노즐(9)의 토출 이상 유무에 따라 클리닝 모드가 수행되도록 할 수 있다.

즉, 전술한 실시예의 PC(16)에 본 실시예에 따른 클리닝 모드를 수행하기 위한 프로그램이 설치되며, 프로그램에는 압전체(5)가 초음파 진동을 할 수 있도록 헤드 드라이버(10)에 전송되는 구동신호를 생성하는 단계, 헤드 내의 챔버에 잉크를 주입하여 배출시키는 퍼징 단계를 수행하기 위한 주입 제어신호를 생성하는 단계가 프로그래밍 되어 있다. 주입 제어신호는 시린지 펌프(12)에 전송되어 퍼징이 효과적으로 이루어지도록 하는 유량으로 잉크가 주입되도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 클리닝 모드 프로그램이 수행되도록 하기 위해, 그 이전에 잉크액적(7)을 촬영하여 잉크액적(7)의 토출여부 및 크기를 분 석할 수 있다. 잉크액적(7)을 촬영하기 위해서는, 발광 제어신호를 생성하여 잉크액적(7)의 토출 주기로 광을 조사하도록 하고, 조사된 광을 촬영하여 이미지 데이터를 생성하는 단계가 프로그래밍될 수 있다.

잉크액적(7)을 촬영한 이미지 데이터를 분석하여, 잉크액적(7)에 해당하는 이미지가 촬영되어 있지 않아 잉크액적(7)이 토출되지 않은 것으로 판단될 경우, 또는 잉크액적(7)에 해당하는 이미지의 영역을 측정하여 잉크액적(7)의 크기가 기준치에 미치지 못할 경우에는, 다시 구동신호와 주입 제어신호를 생성하여 압전체(5)가 초음파 진동을 하고, 시린지 펌프(12)로부터 퍼징에 필요한 잉크가 주입되도록 하는 과정이 반복되도록 프로그래밍할 수 있다.

물론, 이러한 판단 단계는 최초 클리닝 모드가 수행된 후뿐만 아니라 클리닝 모드를 수행하기 전에, 즉 잉크젯 헤드(1)에 클리닝 모드가 수행될 필요가 있는지 여부를 판단하기 위해 수행될 수도 있음은 전술한 바와 같다.

따라서, 본 실시예에 따른 잉크젯 헤드(1)의 클리닝 방법이 수행되도록 하는 프로그램은 잉크액적(7)의 토출상태에 대한 검사결과를 입력받아 클리닝 모드 수행여부를 판단하고, 클리닝 모드가 수행된 후에도 잉크액적(7)의 토출상태에 대한 검사결과를 다시 입력받아 클리닝 모드를 반복할 것인지, 클리닝 모드를 종료하고 정상적인 헤드 작동으로 전환할 것인지 여부를 판단할 수 있다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이미 설치된 잉크젯 헤드 구동 시스템에 초음파 클리닝 모드를 소프트웨어적으로 추가하거나, 별도의 클리닝 장치에 잉크젯 헤드를 장착함으로써, 잉크젯 헤드의 챔버 내부에 포함된 이물질이나 기포를 확실하게 클리닝할 수 있으며, 이에 따라 인쇄품질 향상, 메인터넌스(maintenance) 성능 향상 및 헤드의 수명을 연장할 수 있다.

Claims

압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크액적을 토출하는 잉크젯 헤드의 내부를 클리닝하는 방법으로서,

(a) 상기 압전체가 초음파에 상응하는 주파수로 진동하도록 상기 압전체를 구동시키는 단계; 및

(b) 상기 잉크젯 헤드에 소정의 유량으로 잉크를 주입하여, 상기 노즐을 통해 배출시키는 단계를 포함하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (b) 이후에,

(c) 상기 압전체를 구동시켜 상기 노즐을 통한 잉크액적의 토출여부를 검사하고, 상기 잉크액적이 토출이 되지 않을 경우 상기 단계 (a)와 상기 단계 (b)를 더 수행하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (b) 이후에,

(c) 상기 압전체를 구동시켜 상기 노즐을 통해 잉크액적을 토출시키고, 토출 된 상기 잉크액적의 크기를 검사하여, 상기 잉크액적의 크기가 소정의 기준치보다 작을 경우 상기 단계 (a)와 상기 단계 (b)를 더 수행하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법.
제1항에 있어서,

상기 주파수는 27kHz 내지 45kHz인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법.
제1항에 있어서,

상기 유량은 1ml/h 내지 50ml/h인 것을 특징으로 하는 잉크젯 헤드의 클리닝 방법.
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압전체를 구동시켜 노즐을 통해 잉크액적을 토출하는 잉크젯 헤드의 내부를 클리닝하는 클리닝 장치에서 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 클리닝 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체로서,

(b) 상기 압전체가 초음파에 상응하는 주파수로 진동하도록 하는 소정의 구동전압에 상응하는 구동신호를 생성하여 전송하는 단계; 및

(c) 상기 잉크젯 헤드에 소정의 유량으로 잉크가 주입되도록 하는 주입 제어신호를 생성하는 단계를 순차적으로 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체.
제14항에 있어서,

상기 클리닝 장치는, 상기 잉크젯 헤드의 잉크 유입구에 연결되는 시린지(syringe) 펌프와, 상기 시린지 펌프에 잉크를 공급하는 리저버(reservoir)를 포함하며,

상기 단계 (c)는 상기 주입 제어신호를 상기 시린지 펌프에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
제14항에 있어서,

상기 클리닝 장치는, 상기 잉크액적을 향하여 광을 조사하는 광원과, 상기 광을 수광하여 이미지 데이터를 획득하는 촬영부를 포함하며,

상기 단계 (b) 이전에,

(a1) 상기 광원이 상기 잉크액적의 토출 주기에 상응하는 주기로 상기 광을 조사하도록 발광 제어신호를 생성하는 단계와;

(a2) 상기 촬영부로부터 획득된 상기 이미지 데이터를 수신하여 상기 잉크액적의 토출여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
제14항에 있어서,

상기 클리닝 장치는, 상기 잉크액적을 향하여 광을 조사하는 광원과, 상기 광을 수광하여 이미지 데이터를 획득하는 촬영부를 포함하며,

상기 단계 (c) 이후에,

(d1) 상기 광원이 상기 잉크액적의 토출 주기에 상응하는 주기로 상기 광을 조사하도록 발광 제어신호를 생성하는 단계;

(d2) 상기 촬영부로부터 획득된 상기 이미지 데이터를 수신하여 상기 잉크액적의 토출여부를 판단하는 단계; 및

(d3) 상기 단계 (d2)의 판단결과에 따라 상기 단계 (b) 및 상기 단계 (c)를 더 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
제17항에 있어서,

상기 단계 (d2)는, 상기 이미지 데이터를 분석하여 상기 잉크액적의 크기에 상응하는 액적 데이터를 생성하고, 상기 액적 데이터를 소정의 기준치와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
제18항에 있어서,

상기 단계 (d3)은, 상기 잉크액적이 토출되지 않거나, 상기 액적 데이터가 소정의 기준치보다 작은 것으로 판단될 경우, 상기 단계 (b)와 상기 단계 (c)를 더 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.