KR101428479B1 - 잉크젯 화상 형성 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 발명은 프린트 헤드와 잉크 공급 장치 사이를 연결하는 잉크 공급 유로를 통해 공급하는 잉크 공급량을 감지하는 잉크 공급량 감지부, 및 상기 잉크 공급량 감지부에 의해 감지된 잉크 공급량에 따라 프린트 헤드의 메인터넌스 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 제어부가 잉크 공급량에 따라 프린트 헤드의 노즐 상태를 인식하여 초음파를 이용하거나 와이핑 및 스피팅하므로 효율적인 메인터넌스를 수행할 수 있다.

잉크젯, 프린트 헤드, 노즐, 메인터넌스

Description

잉크젯 화상 형성 장치 및 그 제어 방법{INK JET IMAGE FORMING APPARATUS AND MAINTENANCE CONTROL METHOD THEREOF}

도 1a는 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1b는 도 1의 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드의 노즐부를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 블록도이다.

도 3a는 본 발명에 따른 잉크 공급량 감지부의 화전 날개를 설명하기 위한 도면이다.

도 3b는 본 발명에 따른 잉크 공급량 감지부의 회전판과 수광램프 및 발광램프를 설명하기 위한 도면이다.

도 3c는 본 발명에 따른 잉크 공급량 감지부의 수광램프와 버퍼소자를 전기적 연결을 설명하기 위한 도면이다.

도 3d는 본 발명에 따른 잉크 공급량 감지부의 수광램프의 출력신호를 나타내는 도면이다.

도 3e는 본 발명에 따른 잉크 공급량 감지부의 버퍼 소자의 출력신호를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명에 따라 도트 개수와 잉크 공급량 및 엔코더 펄스 개수의 대 응 관계에 따라 작성한 테이블을 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

100 : 잉크 공급 장치

200 : 잉크 공급량 감지부

400 : 제어부

본 발명은 프린트 헤드의 메인터넌스 동작을 개선한 잉크젯 화상 형성 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

근래에는 셔틀방식 잉크젯 헤드 대신에 용지의 폭에 대응되는 주주사 방향의 길이를 갖는 노즐부를 구비한 라인 프린팅 방식 잉크젯 헤드(어레이 잉크젯 헤드)를 사용하여 고속 인쇄를 구현하려는 시도가 행하여지고 있다. 이러한 잉크젯 화상형성장치는 잉크젯 헤드가 고정되어 있고 용지만이 부주사 방향으로 이송된다. 따라서 잉크젯 화상 형성 장치의 구동 장치가 단순하고 고속 인쇄의 구현이 가능하다.

어레이 잉크젯 헤드는 주주사 방향으로 왕복 이송되는 셔틀 방식 잉크젯 헤드와는 달리 고정된 위치에서 잉크를 토출하기 때문에 다수의 노즐 중 일부가 막히 거나 또는 이물질에 의하여 토출 방향이 왜곡될 때에 이를 보완하기가 어렵다. 따라서 효과적인 메인터넌스 동작이 수행될 필요가 있다.

셔틀 방식이든 라인 프린팅 방식이든 간에 잉크젯 화상 형성 장치가 양질의 화상을 인쇄할 수 있으려면 잉크젯 헤드의 노즐부는 인쇄를 위한 최적의 상태를 유지하여야 한다. 이를 위해 잉크젯 화상 형성 장치에는 잉크젯 헤드의 노즐부를 정상상태로 유지 및 보전시키기 위한 메인터넌스 장치가 설치되고, 이를 통해 일반적으로 스피팅(spitting), 와이핑(wiping), 캡핑(capping) 등과 같은 메인터넌스 동작이 수행된다. 여기서 스피팅은 점도가 높아진 잉크를 제거하기 위해 일정 시간마다 잉크를 복수 회 분사시키는 것을 말하고, 와이핑은 노즐부에서 이물질을 닦아 내는 것을 말하며, 캡핑은 노즐부를 덮어 외기로부터 격리시키는 것을 말한다.

위와 같은 메인터넌스 동작을 통해 잉크젯 화상 형성 장치의 노즐부의 상태가 양호하게 유지되지만, 경우에 따라서는 노즐이 심하게 막혀 있어 쉽게 복구되지 않는 경우가 있다. 따라서 이러한 경우에 대비하여 잉크젯 화상 형성 장치에는 메인터넌스 장치의 일환으로서 초음파를 이용한 클리닝장치가 구비되기도 한다.

기존에는 메인터넌스를 제한하기 위해 인쇄량에 대응하는 도트(dot)의 카운트 값이나 인쇄 작업이 중단되어 있던 오프 시간(off time)에 따라 메인터넌스를 수행하도록 되어 있다. 이를 위해 인쇄 작업 마다 도트를 카운트하거나 또는 인쇄 작업의 중단 시 다시 인쇄 작업을 재개하기 까지 걸리는 오프 시간을 카운트하고, 이렇게 카운트 값이 메인터넌스의 실행을 위해 설정한 값에 도달하게 되면 스피팅과 와이핑을 순차적으로 수행되게 하고 있다.

여기서 메인터넌스의 실행을 위해 설정하는 값은 시험을 통해 임의로 정하도록 하고 있기 때문에, 잉크젯 인쇄 장치를 사용하는 주변 환경에 의한 영향을 받을 수 있다. 잉크젯 화상 형성 장치를 설치한 환경에 따라서는 메인터넌스의 실행을 위해 설정한 값이 너무 적게 된 경우 메인터넌스를 필요 이상 자주 실행할 수 있어 에너지의 소모가 늘어나고 그 메인터넌스를 실행하는 동안 실질적으로 인쇄 작업을 수행하지 못하는 불편이 따른다. 이와 달리 메인터넌스의 실행을 위해 설정하는 값이 너무 크게 된 경우 노즐이 막혀진 상태에서 인쇄 작업을 수행할 수 있어서 인쇄 화상의 품질을 떨어뜨리는 요인이 된다.

이와 같이 기존에는 헤드에 대한 메인터넌스의 수행 시기를 일률적으로 정하는 방법을 적용하고 있기 때문에 실제 노즐의 상태에 관계 없이 메인터넌스를 동작을 수행하게 되었다.

본 발명의 목적은 프린트 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급 유로의 유량 변화에 따라 프린트 헤드의 메인터넌스 동작을 제어할 수 있도록 한 잉크젯 화상 형성 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인쇄 매체에 화상을 형성하기 위한 프린트 헤드; 상기 프린트 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 장치; 상기 잉크 공급 장치와 상기 프린트 헤드를 연결하는 잉크 공급 유로; 상기 잉크 공급 유로를 통해 공급되는 잉크의 공급량을 감지하는 잉크 공급량 감지부; 및 상기 잉크 공급량 감지부에 의해 감지된 잉크 공급량에 따라 상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 프린트 헤드에서 시험적으로 잉크를 토출하고 나서 상기 잉크 공급 장치에서 새로운 잉크를 상기 잉크 공급 유로를 통해 공급하는 경우, 상기 제어부는 상기 잉크 공급량 감지부에 의해 감지된 잉크 공급량이 기준값 보다 적으면 상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작이 필요하다고 인식한다.

상기 프린트 헤드는 복수 노즐에 대응하여 개별적으로 잉크 액적을 토출시키기 위한 노즐구동부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 프린트 헤드에서 소모되는 잉크량과 상기 잉크 공급량 감지부에 의해 감지된 잉크량의 차이가 있으면 상기 복수 노즐 중 적어도 일부 노즐에서 잉크 토출이 불량하게 되는 것으로 인식한다.

상기 제어부는 소모되는 잉크량과 감지된 잉크량의 차이가 크면 초음파를 이용하여 상기 프린트 헤드를 세척하고, 소모되는 잉크량과 감지된 잉크량의 차이가 크지 않으면 상기 프린트 헤드의 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행한다.

상기 제어부는 소모되는 잉크량과 감지된 잉크량의 차이가 클수록 상기 프린트 헤드의 스피팅 횟수를 많이 한다.

상기 제어부는 장치에 전원이 공급되는 파워 온 리셋 마다 상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작의 수행 여부를 결정한다.

상기 프린트 헤드는 인쇄매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 노즐부를 이용하여 고정된 위치에서 화상을 형성하는 어레이 잉크젯 헤드이다.

상기 잉크 공급량 감지부는 회전체의 회전 동작에 따라 잉크의 공급량을 감 지하는 엔코더를 포함한다.

상기 엔코더는 상기 잉크 공급량에 대응하는 펄스 신호를 출력하고, 상기 제어부는 상기 엔코더의 펄스 신호를 카운트한 값을 이용하여 잉크 공급량을 인식하기 위한 테이블을 구비한다.

상기 엔코더는 상기 잉크 공급 유로에 내부에 마련되어 상기 프린트 헤드에 공급되는 잉크에 의해 회전하는 회전날개, 상기 회전 날개에 일측이 결합되는 회전축, 상기 회전축의 타측에 고정되어 연동하는 회전판, 상기 회전판의 앞쪽과 뒷쪽에 설치되는 수광램프와 발광램프, 상기 수광램프의 출력을 받아 펄스 신호로 바꾸는 버퍼 소자를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판 상에 마련되어 복수 노즐에 대응하는 잉크 챔버의 잉크를 가열하기 위한 서브 히터와, 온도센서와, 상기 복수 노즐에 대응하는 메인 히터를 이용하여 잉크를 분사하기 위한 노즐 구동부를 구비하는 프린트 헤드; 상기 프린트 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 장치; 상기 잉크 공급 장치와 상기 복수 노즐의 잉크 챔버를 연결하는 잉크 공급 유로; 상기 잉크 공급 유로에 마련되어 상기 잉크 공급 장치에서 상기 복수 노즐의 잉크 챔버에 공급하는 잉크의 공급량에 따라 펄스 신호를 출력하는 엔코더; 및 상기 노즐구동부를 제어하여 상기 프린트 헤드에서 시험적으로 잉크를 토출하고 나서, 상기 잉크 공급 장치에서 상기 복수 노즐의 잉크 챔버로 새로운 잉크를 공급하는 경우, 상기 프린트 헤드에서 소모한 잉크량과 상기 엔코더의 펄스 신호에 따라 인식한 새로운 잉크량의 차이에 따라 상기 복수 노즐의 메인터넌스 동작의 필요 여부를 판단하 는 제어부를 포함한다.

상기 온도센서를 통해 감지한 온도가 잉크 토출에 적절한 토출 기준온도보다 낮은 경우, 상기 제어부는 상기 서브 히터를 이용하여 상기 잉크 챔버의 잉크를 가열한다.

상기 제어부는 상기 복수 노즐에 대해 메인터넌스가 필요한 경우로 판단되면 초음파를 이용하여 세척하거나 와이핑과 스피팅을 순차적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 복수 노즐을 구비한 프린트 헤드의 메인터넌스를 수행하기 위한 잉크젯 화상 형성장치의 제어 방법에 있어서, 상기 프린트 헤드에서 시험적으로 잉크를 토출하고; 상기 프린트 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 장치에서 새로운 잉크를 공급하며; 상기 잉크 공급 장치와 상기 프린트 헤드의 복수 노즐 사이를 연결하는 잉크 공급 유로를 통해 새로 공급하는 잉크 공급량을 감지하고; 상기 프린트 헤드에서 소모한 잉크량과 감지한 잉크량의 차이가 있는지 판단하며; 및 상기 판단 결과 차이가 있으면 상기 복수 노즐에 대한 메인터넌스 동작을 수행하는 것을 포함한다.

상기 잉크 공급량을 감지하는 동작은 상기 잉크 공급 유로를 통해 흐르는 잉크에 의해 회전하는 회전날개의 회전수에 따라 출력하는 엔코더의 펄스 신호를 카운트하고, 카운트한 값에 따라 테이블을 이용하여 잉크 공급량을 계산한다.

상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작은 상기 잉크량의 차이가 크면 초음파를 이용하여 복수 노즐을 세척하거나 상기 잉크량의 차이가 크지 않으면 상기 복수 노즐에 대해 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행한다.

상기 복수 노즐에 대해 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행하는 경우 상기 와이핑은 1회 수행하고 상기 스피팅은 상기 잉크량의 차이에 따라 수행 횟수를 설정한다.

상기 복수 노즐에 대해 와이핑과 스피팅을 하기 이전에 상기 프린트 헤드의 온도를 감지하고, 감지한 온도가 낮으면 히터를 이용하여 가열한다.

상기 장치에 전원이 공급되는 파워 온 리셋이 발생할 때 마다 상기 프린트 헤드의 메인터넌스의 필요 여부를 판단한다.

이하, 본 발명의 실시 예에 의한 잉크젯 화상 형성 장치 및 그 제어 방법을 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는 인쇄매체(M)의 공급을 위한 급지부(10)와, 인쇄매체를 이송하기 위한 이송부(20)와, 이송부(20)에 의해 이송되는 인쇄매체에 화상을 형성하는 프린트 헤드(800)와, 프린트 헤드(800)에 잉크를 공급하는 잉크 공급 장치(100)와, 인쇄를 마친 인쇄매체를 화상형성장치의 외부로 배출하는 배출부(40)를 구비한다.

급지부(10)는 인쇄매체(M)가 적재되는 급지대(11)와, 급지대(11)에 적재된 인쇄매체를 한 장씩 픽업하는 픽업롤러(12)를 포함하여 구성된다. 이송부(20)는 픽업롤러(12)에 의해 픽업된 인쇄매체를 프린트 헤드(800)의 하부로 이송하며, 프린트 헤드(800)의 입구측에 설치되는 피딩롤러(21)와, 피딩롤러(21)와 픽업롤러(12) 사이에 설치되는 보조롤러(22)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시 예에서 프린트 헤드(800)는 인쇄매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 노즐부를 구비하는 어레이 프린트 헤드이다. 이러한 프린트 헤드(800)는 고정된 위치에서 인쇄매체(M)에 잉크를 분사함으로써 화상을 인쇄한다.

도 1b는 도 1a의 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드의 노즐부를 도시한 도면이다. 도 1b와 같이, 노즐부(810)는 그 폭 방향으로 지그재그 형태로 배열된 다수의 헤드칩(812)을 구비한다. 각 헤드칩(812)에는 잉크를 토출하는 다수의 노즐(813)이 형성되어 있다. 헤드칩(812)에는 다수의 노즐열(812a, 812b, 812c, 812d)이 마련될 수 있다. 또 각 노즐열(812a, 812b, 812c, 812d)은 같은 색상의 잉크 또는 서로 다른 색상(예를 들면, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙)의 잉크를 각각 분사할 수 있다. 프린트 헤드(800)에서 서로 다른 색상의 잉크가 분사되도록 구성하는 경우 잉크 공급 장치(100)는 각 색상별로 구비된다.

프린트 헤드(800)는 잉크 공급 장치(100)에서 공급되는 잉크를 안내하는 도시하지 않은 채널유닛을 가지며, 그 채널유닛의 내부에는 프린트 헤드(800)의 노즐들(813)에 잉크가 고르게 공급될 수 있도록 도시하지 않은 잉크채널이 형성되어 있다.

배출부(40)는 인쇄매체(M)의 이송 방향에 대하여 프린트 헤드(800)의 하류측에 설치되는 배출롤러(41)와 배출롤러(41)에 대면하여 설치되는 스타휠(42)을 포함하여 구성될 수 있다. 스타휠(42)은 노즐부(31)의 하부를 통과하는 인쇄매체(M)가 노즐부(810)에 접촉하거나 인쇄매체(M)와 노즐부(810) 사이의 간격이 변하는 것을 방지하는 역할을 한다.

잉크 공급 장치(100)는 잉크가 공급되는 잉크 공급 유로(120)를 통해 프린트 헤드(800)의 채널유닛과 연결된다.

잉크 공급 유로(120)에는 잉크 공급량을 감지하는 잉크 공급량 감지부(200)를 마련하고 있다. 잉크 공급량 감지부(200)는 잉크 공급 유로(120)를 통하여 흐르는 잉크의 흐름속도에 따라 잉크 공급량을 감지하는 고가의 유량 센서를 설치할 수 있으나 본 실시 예에서는 회전체의 회전 동작에 따라 잉크의 공급량을 감지하는 방식을 적용하여 가격적인 부담을 적게할 수 있다.

도 1a에서는 잉크 공급 장치(100)를 개념적으로 도시한 것으로서, 잉크 공급 장치(100)는 프린트 헤드(800)와 함께 카트리지 형태로 일체화되거나 프린트 헤드(800)와는 별도로 세트 내에 설치될 수 있다.

잉크 공급 장치(100)는 실시 예와 같이 잉크 펌프 모터(도시하지 않음)를 구동하여 잉크 탱크에 저장된 잉크를 펌핑하여 잉크 공급 유로(120)에 제공하거나, 잉크 탱크를 프린트 헤드(800)보다 높은 위치에 설치하여 별도의 동력원을 이용하지 않고도 그 잉크 탱크로부터 잉크가 잉크 공급 유로(120)에 자동적으로 공급되도록 구성할 수 있다.

프린트 헤드(800)는 열원을 이용하여 잉크에 버블(bubble)을 발생시켜 그 버블의 팽창력에 의해 잉크 액적을 토출시키는 열구동 방식(thermal type)을 적용할 수 있다. 이러한 열구동 방식의 프린트 헤드 구조의 일 예는 미국특허 US 4,882,595호에 개시되어 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

프린트 헤드(800)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(813)이 형성되는 서브 스트레이트(substrate)에 설치되는 서브 히터(811), 헤드 칩(812)의 온도를 감지하여 제어부(400)에 제공하는 온도센서(820), 노즐부(810)의 노즐(813)에 대응하는 열원(메인 히터)을 제어하기 위한 제어 명령을 제어부(400)로부터 제공받아 해당 노즐을 통해 잉크 액적을 토출하기 위한 노즐구동부(830)을 포함한다.

서브 히터(811)는 기판을 가열하여 헤드 칩(812) 내부의 잉크 챔버에 채워진 잉크의 온도를 높이는 역할을 하며, 온도 센서(820)는 헤드 칩(812)의 온도에 대응하여 전기 저항값이 변화하고 그에 대응하는 출력 전압을 제어부(400)에 인가한다. 제어부(400)는 펄스 형태의 전류(fire pulse)를 이용하여 서브히터와 메인히터를 제어한다. 여기서 메인 히터와 서브 히터를 구동하는 방법의 일 예는 한국공개특허 10-2006-114269호에 개시되어 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 적용하는 메인터넌스 장치로서 캡부재의 동작을 제어하여 캡핑 또는 언캡핑하기 위한 모터(도시하지 않음)를 구동하는 캡핑/언캡핑 모터 구동부(500), 노즐(813)에 묻은 이물질을 닦아 내기 위하여 와이퍼 부재의 동작을 제어하는 와이핑 모터(도시하지 않음)를 구동하는 와이핑 모터 구동부(600), 노즐(813)을 클리닝하기 위해 초음파를 발생하기 위한 초음파 구동부(700)를 포함한다.

이러한 메인터넌스 장치를 적용한 예로는 한국공개특허 10-2007-0021760호, 미국특허 US 6,637,858호가 있다.

사용자 인터페이스부(300)는 사용자의 인쇄 명령을 제어부(400)에 제공하며, 도시하지 않은 파워 스위치를 이용하여 장치에 전원을 공급하게 되는 파워 온 리셋 이 발생하면 제어부(400)는 프린트 헤드(800)에서 잉크를 시험적으로 토출하는 동작을 수행하는데, 이는 프린트 헤드 (800)의 복수 노즐의 상태를 시험하기 위한 스피팅을 통하여 이루어진다.

스피팅 동작 시 잉크 챔버의 잉크를 노즐을 통해 분사시킴에 따라 헤드 칩의 잉크 챔버에 잉크가 빠져나간 분량만큼 새로운 잉크를 채우게 되는데, 즉 잉크 공급 장치(100)에서 보충할 잉크를 잉크 공급 유로(120)를 통해 공급하게 되므로 그 잉크 공급량을 체크하여 보면 잉크를 정상적으로 토출하지 못하게 된 막혀진 노즐들이 있는 지, 그러한 막힘 상태의 노즐의 비율은 어느 정도인지를 인식할 수 있다.

따라서 제어부(400)는 스피팅하는 동안 잉크 공급량 감지부(200)를 통해 감지한 잉크 공급량에 기초하여 노즐 상태를 인식하고, 인식한 결과에 따라 메인터넌스의 수행여부 및 메인터넌스의 반복 횟수를 결정한다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 잉크 공급량 감지부를 설명하기 위한 도면으로, 본 실시 예에서 잉크 공급량 감지부(200)는 회전축의 회전에 따라 펄스 신호를 발생하기 위하여 엔코더를 적용할 수 있다.

잉크 공급량 감지부(200)는 잉크 공급 유로(120) 안에 회전 가능하게 설치하는 회전부재(210)를 포함한다. 회전부재(210)는 반원 형상이고 일면이 구부러진 복수 회전날개(211)과 복수 회전 날개가 일정 간격마다 결합되는 회전축(212)을 포함한다. 그 회전 날개(211)는 잉크 공급 유로(120) 내에서 화살표 방향으로 흐르는 잉크에 의해 회전하게 된다. 이에 따라 회전축(212)은 회전한다.

회전축(212)의 타측에 회전판(213)이 고정 설치된다. 회전판(213)은 회전축(212)과 함께 회전하며, 그 회전판(213)의 원주 방향으로 복수의 슬릿(213a)이 형성된다. 회전판(213)에서 간격을 두고 떨어져서 그 회전판을 기준으로 앞쪽과 뒤쪽에 수광램프(214a)(214b)와 발광램프(215)를 설치한다. 발광램프(215)에서 출사되는 광빔은 회전판(213)의 슬릿(213a)를 통과하여 수광램프(214a)(214b)에 소정 위상차를 두고 도달하게 된다. 수광램프(214a)(214b)의 출력은 버퍼 소자(216a)(216b)에 각각 인가된다.

버퍼 소자(216a)(216b)의 출력단(217a)(217b)은 제어부(400)의 입력단에 전기적으로 연결된다. 제1 버퍼 소자(216a)는 제1수광램프(214a)의 출력(+A)을 입력받고 펄스 신호(A0)로 바꾸어 제어부(400)에 제공한다. 제2 버퍼 소자(216b)는 제1수광램프(214a)의 출력(+A)에 비하여 90° 위상차를 가지는 제2수광램프(214b)의 출력(-A)을 입력받고 펄스 신호(A1)로 바꾸어 제어부(400)에 제공한다.

이와 같이 회전날개(211)의 회전에 연동하여 회전축(212)이 회전함에 따라 2채널의 펄스 신호(A0)(A1)가 제어부(400)에 제공되며, 제어부(400)는 엔코더 펄스 신호의 펄스 개수를 카운트하고, 그 카운트한 펄스 개수에 따라 도 4의 테이블을 이용하여 잉크 공급량을 인식할 수 있다.

도 4의 테이블을 참고하면, 500 도트를 인쇄하는 경우 프린트 헤드에 단위 잉크공급량(c) × 도트개수(dot)의 잉크가 공급되고 그에 대응하여 잉크 공급량 감지부에서 발생하는 엔코더 펄스는 단위 펄스개수(p) × 도트개수(dot) 가 되는 것임을 알 수 있다.

본 실시 예에서는 각 노즐마다 500 도트에 상당하는 잉크 분량만큼 스피팅을 하고 나서, 노즐 상태를 시험한다. 여기서 하나의 헤드 칩은 n 개 노즐을 가지고, 각 노즐에서 1도트를 스피팅할 때 단위 잉크공급량(c pl)의 잉크가 필요하다는 것을 전제로 하면, 헤드 칩의 각 노즐에서 1도트를 스피팅하는 것에 의하여 소모되는 잉크량은 n×c=nc pl이다. 따라서 500 도트를 스피팅하는 경우 소모되는 잉크량은 500dot×c×n=500nc pl이다. 어레이 잉크젯 화상 형성 장치가 i 개의 헤드칩을 구비하고 각 노즐마다 500 도트의 스피팅을 하는 경우 소모되는 잉크량은 i×500dot×c×n=500icn pl이다.

이러한 소모되는 잉크량 만큼 잉크 공급장치(100)에서 잉크 공급 유로(120)를 통해 새로운 잉크가 헤드(800)에 공급되게 된다. 이때 제어부(400)는 잉크 공급량 감지부(200)로부터 제공받은 엔코더 펄스 개수로부터 잉크 공급 유로(120)를 통해 실제 공급되는 잉크 공급량을 인식하고, 그 잉크 공급량과 기준값을 비교하여 노즐의 상태를 인식할 수 있다. 제어부(400)는 기준값보다 잉크 공급량이 적은 경우 잉크 토출 동작을 불량하게 되는 노즐이 발생한 것으로 인식하며, 그 잉크 공급량이 기준값보다 적을수록 막힌 불량한 노즐의 개수가 많은 것으로 인식한다.

제어부(400)는 불량한 노즐의 개수가 많으면 초음파를 이용하여 노즐을 닦아 주기 위한 동작을 실행하며, 불량한 노즐의 개수가 많지 않으나 초음파를 이용하여 닦을 정도로 심하지 않은 경우에는 그 불량 노즐의 개수에 대응하여 스피팅을 수행하도록 한다.

이하에서는 어레이 잉크젯 화상 형성 장치를 파워 온 리셋하는 경우에 메인 터넌스를 실행하는 동작을 도 5a 및 도 5b를 참고하여 설명한다.

장치에 전원을 공급하는 경우, 제어부(400)의 제어에 의해 캡핑/언캡핑 모터 구동부(500)가 캡부재를 동작시켜 프린트 헤드(800)의 노즐(813)를 노출시키는 언캡핑을 한다(900).

온도센서(820)는 헤드 칩(812)의 온도를 감지하여 제어부(400)에 제공한다(902). 제어부(400)는 감지한 헤드 칩의 온도가 잉크 토출에 적절한 토출 기준온도인지 판단하고(904), 그 판단 결과 감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도에 해당하지 않은 경우 서브 히터(811)를 구동한다(906). 그 판단 결과 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도인 경우 제어부(400)의 제어에 의해 와이핑 모터를 구동하여 와이퍼 부재로 노즐을 닦아 내는 동작을 1회 수행한다(908).

이어, 제어부(400)는 노즐 구동부(830)의 열원(메인 히터)을 구동하여 헤드 칩의 노즐에 대해 잉크를 토출하는 스피팅을 수행한다(910). 스피팅 동작에 의해 토출되는 잉크만큼 헤드 칩에 보충할 새로운 잉크는 잉크 공급 장치(100)에서 잉크 공급 유로(120)를 통하여 공급된다. 이때 잉크 공급량 감지부(200)는 잉크 공급 유로(120)를 통하여 공급되는 잉크 공급량에 대응하는 펄스 신호를 제어부(400)에 인가한다. 제어부(400)는 제공받은 펄스 신호에 따라 잉크 공급량을 체크한다(912).

여기서 제어부(400)는 도 4의 테이블을 이용하여 펄스 신호를 누적한 값에 대응하는 잉크 공급량을 계산할 수 있다.

그런 다음 제어부(400)는 계산한 잉크 공급량(Is)이 미리 설정한 기준공급량(Ir)이상인지 판단하고(918), 그 판단 결과 기준공급량이상이면 노즐 전체가 양 호하게 잉크를 토출하는 상태로 인식하여 별도의 메인터넌스 동작을 하지 않고 인쇄 작업을 위한 준비 작업을 종료하며, 이후 인쇄 명령에 따라 인쇄 작업을 실행하도록 한다.

동작 918의 판단 결과, 계산한 잉크 공급량(Is)이 미리 설정한 기준공급량(Ir)이상이 아니어서 불량 노즐이 있는 경우라면 제어부(400)는 잉크 공급량(Is)이 미리 설정한 공급량의 50%(Ir×0.5) 이하인지 판단하고(920), 그 판단 결과 잉크 공급량(Is)이 미리 설정한 공급량의 50%(Ir×0.5) 이하이면 막힘 상태의 불량 노즐이 많다고 인식하는 제어부(400)의 제어에 의해 초음파 구동부(700)를 구동하여 노즐을 초음파로 닦아 내는 초음파 세척을 한다(922). 그런 다음 902로 진행한다.

동작 920의 판단 결과, 계산한 잉크 공급량(Is)이 미리 설정한 공급량의 50%(Ir×0.5) 이하가 아니면, 제어부(400)는 막힘 상태의 불량 노즐이 많지 않으나 그러한 불량 노즐의 비율에 따라 스피팅을 수행할 필요가 있다고 인식하고, 계산한 잉크 공급량(Is)이 미리 설정한 공급량의 50%(Ir×0.5) 보다 크고 미리 설정한 공급량의 75%(Ir×0.75) 보다 작은지를 판단한다(924).

동작 924의 판단 결과 잉크 공급량이 미리 설정한 공급량의 50%(Ir×0.5) 보다 크고 미리 설정한 공급량의 75%(Ir×0.75) 보다 작은 범위에 속하는 경우, 온도센서(820)를 이용하여 헤드 칩(812)의 온도를 감지하고(926), 제어부(400)는 감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도인지 판단하고(928), 감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도보다 낮으면 서브 히터(811)를 이용하여 잉크 챔버의 잉크를 가열하 며(930),

감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도이면 제어부(400)의 제어에 의해 와이핑 모터 구동부(600)를 구동시켜 와이퍼 부재로 노즐을 닦는 와이핑을 수행하고 나서(932), 노즐구동부(830)를 구동하여 스피팅하는 동작을 제1설정횟수 예를 들어 150회 수행한다. 여기서 컬러 잉크를 사용하는 경우라면 각 컬러별로 50회 씩 3회 반복하여 컬러별로 총 150회 수행하도록 할 수 있다(934). 그런 다음 동작 912부터 다시 후속 과정을 수행하도록 한다.

동작 924의 판단 결과 잉크 공급량이 미리 설정한 공급량의 50%(Ir×0.5) 보다 크고 미리 설정한 공급량의 75%(Ir×75) 보다 작은 범위에 속하지 않은 경우, 온도센서(820)를 이용하여 헤드 칩(812)의 온도를 감지하고(936), 제어부(400)는 감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도인지 판단하고(938), 감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도보다 낮으면 서브 히터(811)를 이용하여 잉크 챔버의 잉크를 가열하며(940), 감지한 헤드 칩의 온도가 토출 기준온도이면 제어부(400)의 제어에 의해 와이핑 모터 구동부(600)를 구동시켜 와이퍼 부재로 노즐을 닦는 와이핑을 수행하고 나서(942), 노즐구동부(830)를 구동하여 스피팅하는 동작을 제1설정 횟수보다 많은 제2설정횟수 예를 들어 600회 수행한다. 여기서 컬러 잉크를 사용하는 경우라면 각 컬러별로 300회 씩 2회 반복하여 컬러별로 총 600회 수행하도록 할 수 있다(944). 그런 다음 동작 912부터 다시 후속 과정을 수행하도록 한다.

이상과 같이 본 발명은 파워 온 리셋 시 프린트 헤드에서 시험적으로 잉크를 토출하는 과정에서 잉크 공급량에 따라 메인터넌스를 결정할 수 있어서 프린트 헤드에 대한 불필요한 메인터넌스를 하지 않아도 되며, 프린트 헤드의 스피팅하는 횟수를 적절하게 정할 수 있어서 효율적인 메인터넌스를 수행할 수 있다.

Claims (19)

1. 인쇄 매체에 화상을 형성하기 위한 프린트 헤드;

   상기 프린트 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 장치;

   상기 잉크 공급 장치와 상기 프린트 헤드를 연결하는 잉크 공급 유로;

   상기 잉크 공급 유로를 통해 공급되는 잉크의 공급량을 감지하는 잉크 공급량 감지부; 및

   상기 잉크 공급량 감지부에 의해 감지된 잉크 공급량이 기준 공급량 미만이면 상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작을 수행하는 제어부를 포함하고,

   상기 제어부는 상기 기준 공급량과 상기 감지된 잉크 공급량의 차이가 기준값 이상이면 초음파를 이용하여 상기 프린트 헤드를 세척하고, 상기 기준 공급량과 상기 감지된 잉크 공급량의 차이가 상기 기준값 미만이면 상기 프린트 헤드의 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행하는 잉크젯 화상 형성 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프린트 헤드에서 시험적으로 잉크를 토출하고 나서 상기 잉크 공급 장치에서 새로운 잉크를 상기 잉크 공급 유로를 통해 공급하는 경우, 상기 제어부는 상기 잉크 공급량 감지부에 의해 감지된 잉크 공급량이 상기 기준 공급량 보다 적으면 상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작이 필요하다고 인식하는 잉크젯 화상 형성 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 프린트 헤드는 복수 노즐에 대응하여 개별적으로 잉크 액적을 토출시키기 위한 노즐구동부를 구비하는 잉크젯 화상 형성 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 기준 공급량과 상기 감지된 잉크 공급량의 차이가 클수록 상기 프린트 헤드의 스피팅 횟수를 많이 하는 잉크젯 화상 형성 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 장치에 전원이 공급되는 파워 온 리셋 마다 상기 프린트 헤드의 메인터넌스 동작의 수행 여부를 결정하는 잉크젯 화상 형성 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 프린트 헤드는 인쇄매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 노즐부를 이용하여 고정된 위치에서 화상을 형성하는 어레이 잉크젯 헤드인 잉크젯 화상 형성 장 치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 잉크 공급량 감지부는 회전체의 회전 동작에 따라 잉크의 공급량을 감지하는 엔코더를 포함하는 잉크젯 화상 형성 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 엔코더는 상기 잉크 공급량에 대응하는 펄스 신호를 출력하고, 상기 제어부는 상기 엔코더의 펄스 신호를 카운트한 값을 이용하여 잉크 공급량을 인식하기 위한 테이블을 구비하는 잉크젯 화상 형성 장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 엔코더는 상기 잉크 공급 유로의 내부에 마련되어 상기 프린트 헤드에 공급되는 잉크에 의해 회전하는 회전날개, 상기 회전 날개에 일측이 결합되는 회전축, 상기 회전축의 타측에 고정되어 연동하는 회전판, 상기 회전판의 앞쪽과 뒷쪽에 설치되는 수광램프와 발광램프, 상기 수광램프의 출력을 받아 펄스 신호로 바꾸는 버퍼 소자를 포함하는 잉크젯 화상 형성 장치.
11. 기판 상에 마련되어 복수 노즐에 대응하는 잉크 챔버의 잉크를 가열하기 위한 서브 히터와, 온도센서와, 상기 복수 노즐에 대응하는 메인 히터를 이용하여 잉크를 분사하기 위한 노즐 구동부를 구비하는 프린트 헤드;

    상기 프린트 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 장치;

    상기 잉크 공급 장치와 상기 복수 노즐의 잉크 챔버를 연결하는 잉크 공급 유로;

    상기 잉크 공급 유로에 마련되어 상기 잉크 공급 장치에서 상기 복수 노즐의 잉크 챔버에 공급하는 잉크의 공급량에 따라 펄스 신호를 출력하는 엔코더; 및

    상기 엔코더의 펄스 신호에 따라 인식한 잉크 공급량이 기준 공급량 미만이면 상기 복수 노즐의 메인터넌스 동작을 수행하는 제어부를 포함하고,

    상기 제어부는 상기 기준 공급량과 상기 인식한 잉크 공급량의 차이가 기준값 이상이면 초음파를 이용하여 상기 프린트 헤드를 세척하고, 상기 기준 공급량과 상기 인식한 잉크 공급량의 차이가 상기 기준값 미만이면 상기 프린트 헤드의 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행하는 것인 잉크젯 화상 형성 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 온도센서를 통해 감지한 온도가 미리 정해진 토출 기준온도보다 낮은 경우, 상기 제어부는 상기 서브 히터를 이용하여 상기 잉크 챔버의 잉크를 가열하는 잉크젯 화상 형성 장치.
13. 제11항에 있어서,

    상기 제어부는 상기 복수 노즐에 대해 메인터넌스가 필요한 경우로 판단되면 초음파를 이용하여 세척하거나 와이핑과 스피팅을 순차적으로 하는 잉크젯 화상 형 성 장치.
14. 복수 노즐을 구비한 프린트 헤드의 메인터넌스를 수행하기 위한 잉크젯 화상 형성장치의 제어 방법에 있어서,

    상기 프린트 헤드에서 시험적으로 잉크를 토출하고;

    상기 프린트 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 장치에서 새로운 잉크를 공급하며;

    상기 잉크 공급 장치와 상기 프린트 헤드의 복수 노즐 사이를 연결하는 잉크 공급 유로를 통해 새로 공급하는 잉크 공급량을 감지하고;

    기준 공급량과 상기 잉크 공급량의 차이가 있는지 판단하며; 및

    상기 판단 결과 차이가 있으면 상기 복수 노즐에 대한 메인터넌스 동작을 수행하는 것을 포함하고,

    상기 복수의 노즐에 대한 메인터넌스 동작은 상기 기준 공급량과 상기 잉크 공급량 사이의 차이가 기준값이면 초음파를 이용하여 복수 노즐을 세척하거나 상기 잉크 공급량의 차이가 기준값 미만이면 상기 복수 노즐에 대해 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행하는 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 잉크 공급량을 감지하는 동작은 상기 잉크 공급 유로를 통해 흐르는 잉크에 의해 회전하는 회전날개의 회전수에 따라 출력하는 엔코더의 펄스 신호를 카운트하고, 카운트한 값에 따라 테이블을 이용하여 잉크 공급량을 계산하는 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 방법.
16. 삭제
17. 제14항에 있어서,

    상기 복수 노즐에 대해 와이핑과 스피팅을 순차적으로 수행하는 경우 상기 와이핑은 1회 수행하고 상기 스피팅은 상기 잉크 공급량의 차이에 따라 수행 횟수를 설정하는 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 복수 노즐에 대해 와이핑과 스피팅을 수행하기 이전에 상기 프린트 헤드의 온도를 감지하고, 감지한 온도가 토출 기준 온도보다 낮으면 히터를 이용하여 가열하는 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 방법.
19. 제14항에 있어서,

    상기 장치에 전원이 공급되는 파워 온 리셋이 발생할 때 마다 상기 프린트 헤드의 메인터넌스의 필요 여부를 판단하는 잉크젯 화상 형성 장치의 제어 방법.

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