KR20050052982A - 프린터 - Google Patents

Abstract

풀 칼라 화상을 고속으로 인쇄하면서도 소형 경량의 저가형 프린터가 개시되어 있다.

이 개시된 프린터는 잉크를 분사하여 화상을 프린트하는 잉크젯방식의 프린트 헤드와; 프린트 헤드에 의해 프린트된 화상을 인쇄매체로 전사하여 인쇄매체에 화상을 형성하는 중간 담지체를 가지는 전사수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프린터{Printer}

본 발명은 칼라 프린터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풀 칼라 화상을 고속으로 인쇄하면서도 소형 경량의 저가형 프린터에 관한 것이다.

최근 들어 디지털 카메라 등의 보급에 힘입어, 가정이나 사무실에서 손쉽게 풀 칼라 화상을 프린트할 수 있는 칼라 프린터의 수요가 높아지고 있다. 이러한 칼라 프린터는 인쇄방식에 따라 크게 레이저 프린터, 페이지 프린터 등의 전자사진방식 프린터와, 잉크젯방식 프린터로 구별된다.

전자사진방식 프린터는 분말 잉크인 토너로 화상을 형성하고, 이 토너를 인쇄매체 상에 용융 정착시키는 것으로 일반적으로 복사기 등의 인쇄장치에 널리 이용되고 있다.

그러나 이 전자사진방식 프린터는 화상형성수단, 현상기, 정착기라고 하는 크기가 크고, 고가의 구성요소가 필수적이다. 특히 이러한 전자 사진 방식을 이용한 칼라 레이저 프린터는 3원색과 흑색을 포함한 4색 각각에 대해 화상형성수단과 현상기를 필요로 하므로, 그 구성이 복잡하고, 대형이며, 고가라는 단점이 있다. 또한 전자사진방식 프린터는 토너라고 불리는 분체 잉크가 이용되는데, 이러한 토너는 안전성이나 제어성의 측면에서 입경을 약 5??m 보다 작게 하는 것이 어렵다. 이에 따라, 입상감이 없는 고화질의 풀 칼라 프린트를 실현하기 힘들다.

한편, 잉크젯방식 프린터는 잉크탱크로부터 공급되는 액상의 잉크를 미세 노즐을 통하여 인쇄매체에 분사하여 인쇄매체 상에 화상 등을 형성한다. 이 잉크젯방식 프린터는 복수의 미세 노즐을 고밀도로 형성하는 것이 용이하기 때문에 주로 풀칼라 인쇄에 널리 이용되고 있다.

이 잉크젯방식 프린터는 잉크 탱크에 수용된 잉크를 프린트 헤드를 통하여 인쇄매체에 직접 분사하여 화상을 형성하기 때문에 장치 구성이 간단하다. 또한, 프린트 헤드의 소형화가 용이하므로, 소형 저비용으로 풀 칼라 프린트를 실현할 수 있다. 또한 액체 잉크를 사용하기 때문에 잉크의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있으므로, 입상감이 적은 고화질의 풀 칼라 프린트를 얻는 것이 용이하다.

그러나, 잉크젯방식 프린터는 인쇄하는 화상의 화소에 대응된 수의 노즐을 구비한 프린트 헤드가 필요하기 때문에, 시리얼 방식이 대부분이다. 여기서, 시리얼 방식은 인쇄매체의 이동방향과 직각을 이루는 인쇄매체의 폭 방향으로 프린트 헤드를 이동시키면서 프린트를 행하는 방식이다. 이 때문에, 인쇄매체의 폭 방향을 일괄적으로 프린트하는 전자사진방식 프린터와 비교하여 볼 때, 인쇄에 요구되는 시간이 상당히 길어져 신속한 인쇄가 어렵다는 난점이 있다.

또한, 잉크젯방식 프린터에 있어서, 프린트 헤드로서 인쇄매체의 폭 방향으로 연장한 이른바 라인 헤드를 채용하는 것도 고려해 볼 수 있다. 하지만 이 경우 노즐의 수가 비약적으로 증가하기 때문에 잉크젯방식에 적용하면 잉크가 건조되어 노즐이 막힐 가능성이 높아지고, 유지 보수가 어려워지므로 그 실현이 곤란하다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로서, 고화질의 화상을 고속으로 프린트하면서도 구성이 단순화된 프린터를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프린터는 잉크를 분사하여 화상을 프린트하는 잉크젯방식의 프린트 헤드와; 상기 프린트 헤드에 의해 프린트된 화상을 인쇄매체로 전사하여 상기 인쇄매체에 화상을 형성하는 중간 담지체를 가지는 전사수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광주사장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프린터(10)는 크게 프린트부(11)와, 전사부(14) 및 매체 반송부(15)를 포함한다.

상기 프린트부(11)는 4개의 프린트 헤드(12)를 구비하고 있다. 여기서, 프린트 헤드(12)는 적, 녹, 청색 및 흑색을 각각 프린트하는 적색 프린트 헤드(12R), 녹색 프린트 헤드(12G), 청색 프린트헤드(12B) 및 흑색 프린트 헤드(12BL)로 구성된다. 또한, 각각의 프린트 헤드(12R, 12G, 12B, 12BL)에는 대응되는 칼라의 잉크를 공급하는 잉크 탱크(13R, 13G, 13B, 13BL)를 구비할 수 있다.

이 프린트 헤드(12)로서 예컨대 인쇄매체(21)의 폭(W) 방향으로 연장되는 라인 헤드가 채용된다. 이러한 라인 헤드에 의하여 프린트에 있어서 인쇄매체의 폭(W) 방향으로 프린트 헤드(12)를 이동시키는 기구가 불필요하게 되고, 프린터(10)의 구성을 간략화하여 소형, 경량화함과 동시에, 라인단위로 인쇄를 수행할 수 있으므로, 시리얼 방식의 프린터와 비교하여 프린트 속도를 대폭 고속화할 수 있다. 상기 프린트 헤드(12)는 후술하는 바와 같이 잉크에 불휘발성 용매를 포함함으로써, 노즐의 수가 많은 라인 헤드를 채용시 야기되는 건조에 의한 노즐의 막힘 현상의 발생을 방지할 수 있게 된다.

상기 프린트 헤드(12)는 써멀(thermal) 방식에 의한 잉크젯 프린트 헤드가 채용되는 것이 바람직하다. 이 써멀 방식에 의한 잉크젯 프린트 헤드는 잘 알려진 바와 같이 가열에 의해 기포를 발생시킴으로써 프린트 헤드의 노즐로부터 잉크를 분사시킨다.

이러한 써멀 방식의 프린트 헤드(12)는 예컨대, Si 기판 상에 매트릭스 회로, 구동 회로, 발열체 등을 반도체 프로세스에 의해 형성함으로써 제조될 수 있다. 이러한 반도체 프로세스를 이용하는 것은 저렴하고 대량 생산을 가능하게 하기 때문에, 인쇄매체(21)의 폭(W) 방향으로 연장되는 라인 헤드에 있어서도 저렴하게 제조할 수 있다.

여기서, 상기 프린트 헤드(12)는 상기한 써멀 방식에 한정되는 것은 아니며, 피에조 소자의 진동에 의해 잉크를 분사시키는 피에조 잉크젯 방식 등의 각종 잉크젯 방식을 채용하는 것도 가능하다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 각 잉크 탱크(도 1의 13 참조)로부터 공급되는 잉크(22)는 색소(23)와, 이 색소(23)를 분산 담지하는 용매(24)로 구성된다. 색소(23)는 각 프린트 헤드(12)에 대응된 색의 입경이 서브 ??m??수 ??m의 분체 토너인 것이 바람직하다. 이러한 입경을 가지는 분체 토너는 일반적인 전자 사진에 이용되는 토너보다 훨씬 작고, 종래의 칼라 레이저 프린터나 칼라 복사기 등 보다 입상감이 적은 고화질의 칼라 프린트를 실현할 수 있다.

또한, 색소(23)는 예를 들어, 폴리에스테르 등의 수지로 된 바인더에 발색재인 염료나 안료를 내포한 구성을 가진다. 이 색소(23)는 일반적으로 이용되는 분쇄 후에 분급한 소립경의 토너 또는 중합법이라 불리우는 방법으로 제조한 토너를 사용해도 된다.

이러한 색소(23)는 용매(24)에 분산된 상태에서 프린트 헤드(12)로부터 분사된다. 용매(24)는 불휘발성 용매, 예컨대 실리콘유로 된 것이 바람직하다.

이 용매(24)에 대한 색소 구성을 살펴보면, 도 2a에 도시한 바와 같이 단일의 미세한 색소(23)를 핵으로 한 듯한 분산 형태로 색소(23)를 구성하는 것과, 도 2b에 도시한 바와 같이 용매(24)의 입자에 복수의 미세한 색소(23)를 분산시킨 형태로 색소(23)를 구성하는 것 모두 가능하다.

이와 같이 색소(23)를 용매(24)에 분산시킨 형태로 잉크(22)를 구성함으로써, 분체의 토너가 비산하여 주위를 오염시키거나, 인체에 악영향을 줄 우려가 적다. 그리고, 용매(24)로서 실리콘유 등의 불휘발성 용매를 채용함으로써, 악취나 대기오염과 같은 용매의 휘발에 의한 문제를 방지할 수 있다.

도 1을 참조하면, 프린트 헤드(12)의 하부에는 전사수단으로서 전사부(14)가 설치되어 있다. 이 전사부(14)는 화상을 인쇄매체로 전사하여 상기 인쇄매체에 화상을 형성하는 중간 담지체와, 이 중간 담지체를 대전시키는 대전수단 및, 중간 담지체에 분사된 잉크로부터 용매를 제거하는 용매제거수단을 구비한다.

상기 중간 담지체의 예로는 2개의 회전 롤러(25)(26) 사이에서 회전하는 전사 벨트(27)를 들 수 있다. 이 전사벨트(27)는 프린트 헤드(12)로부터 분사된 화상을 구성하는 잉크(22)를 받아내고, 매체 반송부(15)를 향해 이 잉크(22)를 반송한다. 전사 벨트(27)는, 예컨대 PVDF, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등의 수지 벨트를 채용하면 된다.

상기 대전수단으로는 도시된 바와 같은 대전롤러(28)를 예로 들 수 있다. 이 대전롤러(28)는 전사 벨트(27)의 이동 방향으로 프린트 헤드(12)의 상류측에 배치되어, 전사벨트(27)의 표면을 대전시킨다. 이와 같이, 대전롤러(28)에 의해 전사벨트(27)를 대전시킴으로써 프린트 헤드(12)로부터 분사된 잉크(22)는 쿨롱력에 의해 대전롤러(28)에 부착된다. 따라서, 전사 벨트(27)가 젖은 상태라도, 잉크(22)에서 형성된 화상이 번지거나 흘러내리지 않는다.

상기 용매제거수단으로는 도시된 바와 같은 구조의 스퀴즈롤러(29)를 예로 들 수 있다. 이 스퀴즈롤러(29)는 전사벨트(27)의 이동 방향에서 프린트 헤드(12)의 하류측에 배치된다. 이 스퀴즈롤러(29)는 전사벨트(27)에 근접하고, 전사벨트(27) 상에서 화상을 형성하고 있는 잉크(22)로부터 용매(24)만을 흡착 제거하여 전사벨트(27) 상에 색소(23) 만을 남긴다.

도 3을 참조하면, 상기한 스퀴즈롤러(29)는 회전축(31)의 주위에 형성된 흡수재(32)와, 이 흡수재(32)의 외주면을 덮는 투과막(33)으로 구성되어 있다. 흡수재(32)는 용매(24)를 흡수하는 흡유성의 재료, 예컨대 펠트재를 사용하면 된다.

도 4를 참조하면, 상기한 투과막(33)은 잉크(22)의 색소(23)의 입경보다 작은 직경의 미세한 구멍(33a)을 다수 구비한 다공질의 막이다. 즉, 상기 투과막(33)은 카본 등의 도전제를 함유한 반도전성을 갖는 섬유로 된 천을 예로 들 수 있다. 그 대표 예로는, PVDF막(고어텍스멤브레인(등록 상표, 듀퐁사 제품)), 불소 수지의 표면 처리를 실시한 마이크로 셀의 발포 중합체, 표면에 불소 수지 처리를 실시한 다공질 세라믹스(무유관), 실리카 등의 필터를 바인더 수지와 혼련하여 도포한 후, 표면에 불소 수지 가공을 한 도포막 등을 들 수 있다.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 스퀴즈롤러(29)는 색소(23)의 입경보다 작은 직경의 미세한 구멍(33a)의 작용에 의해 전사벨트(27) 상에서 화상을 형성하고 있는 잉크(22)의 용매(24)만이 투과막(33)을 투과하여 흡수재(32)에 흡수된다. 이에 따라 스퀴즈롤러(29)의 하류측에 위치된 전사벨트(27) 상에는 화상을 구성하는 색소(23)만이 남겨진다.

또한, 상기 흡수재(32)에 흡수된 용매(24)는 도시하지 않은 용매재생수단에 의해 흡수재(32)로부터 취출하면 된다. 예컨대, 흡수재(32)에 접하여 설치된 심지(wick) 등에 용매를 재흡수시키고, 이 심지를 가압롤러나 탄성체의 블레이드 등으로 짜서, 심지로부터 용매를 기계적으로 회수하면 된다.

도 1을 참조하면, 매체반송부(15)는 전사롤러(41) 및 정착롤러(42)를 구비한다. 전사롤러(41)는 회전 롤러(25)에 대면하여 설치되고, 전사벨트(27)에 접해 있다. 이 전사롤러(41)에는 전사 전압이 인가되고, 전사벨트(27) 상의 화상을 구성하는 색소(23)는 쿨롱력에 의해 회전롤러(25)와 전사롤러(41) 사이에 끼워진 인쇄매체(21)에 전사된다.

정착롤러(42)는 분체 토너인 색소(23)를 용융 가능한 온도로 가열하고 있고, 인쇄매체(21)를 끼워 반송하면서, 인쇄매체(21)에 전사된 화상을 구성하는 색소(23)를 용융하여 인쇄매체(21)에 화상을 정착시킨다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 프린터 동작에 대하여, 도 5를 참조하면서 설명하기로 한다.

퍼스널 컴퓨터 등으로부터 화상의 데이터가 입력된 프린터(10)는 데이터에 따라 프린트 헤드(12)를 구동시킨다. 전사벨트(27)는 화살표 M 방향으로 이동하고, 프린트 헤드(12)에 도달하기 전에 대전롤러(28)에 의해 표면이 대전된다. 그리고, 프린트 헤드(12)에 도달하면 화상 데이터를 따라 잉크(22)가 분사된다. 이러한 잉크(22)는 쿨롱력에 의해 전사벨트(27)에 부착된다.

전사벨트(27)에 부착된 잉크(22)가 스퀴즈롤러(29)에 도달하면, 잉크(22)의 용매(24)만이 투과막(33)을 투과하여 흡수재(32)로 흡수된다. 스퀴즈롤러(29)를 거친 전사벨트(27)에는 화상을 구성하는 색소(23)만이 남겨진다.

전사벨트(27) 상의 색소(23)가 인쇄매체(21)에 접하는 전사롤러(41)에 도달하면, 색소(23)는 전사롤러(41)의 전사 전압인가에 의한 쿨롱력으로 회전롤러(25)와 전사롤러(41) 사이에 끼워진 인쇄매체(21)로 전사된다. 이 후, 색소(23)는 정착롤러(42)에 용융되어 인쇄매체(21)에 선명한 화상으로 정착된다.

상기한 실시예에서는, 용매제거수단으로 스퀴즈롤러를 예로 들어 설명하였지만, 전사벨트가 용매제거수단의 역할을 함께 구비하는 것도 가능하다. 도 6에 도시한 바와 같이, 이러한 중간 담지체와 용매제거수단을 겸하는 전사벨트(51)는 투과막(52)과, 이 투과막(52)을 담지하는 흡수재(53)의 2층으로 구성된다. 상기 흡수재(53)는 예컨대, 카본 등의 도전제를 함유한 반도전성 섬유를 짠 천이다. 상기 투과막(52)은 상기 흡수재(53)의 표면에 형성되는 것으로, 잉크 색소의 입경보다 작은 직경의 미세한 구멍을 다수 구비한 다공질의 막이다.

물론, 상기 전사벨트(51)는 벨트로서의 유연성이 필요하므로, PVDF막(고어 텍스멤브레인(등록 상표, 듀퐁사 제품)), 불소 수지의 표면 처리를 실시한 마이크로 셀의 발포 중합체, 실리카 등의 필러를 바인더 수지와 혼련하여 도포한 후, 표면에 불소 수지 가공을 한 도포막 등을 사용하면 된다.

상기한 중간 담지체와 용매제거수단을 겸하는 전사벨트(51)에 의해 흡수된 용매는, 도시하지 않은 용매재생수단에 의해 전사벨트(51)의 흡수재(53)로부터 취출 된다. 예컨대, 흡수재(53)에 접하여 설치된 심지(wick) 등에 용매를 재흡수시키고, 이 심지를 가압롤러나 탄성체의 블레이드 등으로 짜서, 심지로부터 용매를 기계적으로 회수하면 된다.

상기한 실시예에 있어서 중간 담지체로서 전사벨트를 이용하였지만, 본 발명은 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 전사드럼 등을 이용해도 된다. 또한, 전사 후에 중간 담지체 상에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 블레이드나 클리닝 롤러 등을 더 구비하면, 보다 섬세하고 고화질인 프린트 화상을 얻을 수 있다. 또한, 상기한 실시예에서 화상이라 함은, 도형을 비롯하여 각종 문자나 기호 등을 포함함은 물론이다.

본 발명의 프린터에 의하면, 잉크젯 방식의 라인 헤드를 이용하여 현상기가 불필요하기 때문에, 간편한 구성으로 저렴하며, 또한 고속 프린트가 가능한 프린터를 제공할 수 있다. 특히, 미세한 분체 토너인 색소를 이용함으로써 종래의 칼라 레이저 프린터나 칼라 복사기 등 보다 입상감이 적은 고화질의 칼라 프린트를 실현할 수 있다.

미세한 분체 토너인 색소를 용매에 분산된 상태에서 프린트 헤드로부터 분사함으로써, 분체의 토너가 비산하여 주위를 오염시키거나, 인체에 악영향을 줄 우려가 적다. 또한, 용매에 실리콘유 등의 불휘발성 용매를 채용함으로써, 악취나 대기오염 등 용매의 휘발에 의한 문제를 방지할 수 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프린터를 보인 개략적인 사시도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 프린터에 이용되는 잉크를 나타내는 확대 단면도.

도 3은 스퀴즈 롤러를 보인 단면도.

도 4는 도 3의 스퀴즈 롤러와 전사벨트을 보인 부분 확대 단면도.

도 본 발명의 실시예에 따른 프린터의 동작을 설명도.

도 6은 전사 벨트의 다른 구성을 나타내는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10...프린터 12...프린터 헤드

14...전사부 21...인쇄매체

22...잉크 23...색소

24...용매 27...전사벨트

28...대전롤러 29...스퀴즈롤러

32...흡수재 33...투과막

Claims (10)

1. 잉크를 분사하여 화상을 프린트하는 잉크젯방식의 프린트 헤드와;

   상기 프린트 헤드에 의해 프린트된 화상을 인쇄매체로 전사하여 상기 인쇄매체에 화상을 형성하는 중간 담지체를 가지는 전사수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중간 담지체를 대전시키는 대전수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프린터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 잉크는 색소와, 이 색소를 분산시켜 담지하는 불휘발성 용매를 포함하고,

   상기 중간 담지체에 마주하게 배치되어, 상기 중간 담지체에 분사된 상기 잉크로부터 상기 용매를 제거하는 용매제거수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프린터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 용매는 실리콘유 등의 불휘발성 분산 용매로 이루어지고,

   상기 색소는 입경을 5??m 이하로 형성한 수지와 발색재의 혼합체인 것을 특징으로 하는 프린터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 용매제거수단은

   상기 용매를 유지하는 흡수재와;

   상기 흡수재의 표면을 덮도록 형성되며 상기 용매에 대한 젖음성이 낮은 것으로, 상기 색소의 입경보다 작은 직경을 갖는 다수의 미세공을 포함하여 상기 잉크 중 상기 용매만이 선택적으로 투과되어 상기 흡수재를 향하도록 하는 투과막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
6. 제1항에 있어서,

   상기 잉크는 색소와, 이 색소를 분산시켜 담지하는 불휘발성 용매를 포함하고,

   상기 중간 담지체에 마주하게 배치되어, 상기 중간 담지체에 분사된 상기 잉크로부터 상기 용매를 제거하는 용매제거수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 프린터.
7. 제6항에 있어서,

   상기 용매는 실리콘유 등의 불휘발성 분산 용매로 이루어지고,

   상기 색소는 입경을 5??m 이하로 형성한 수지와 발색재의 혼합체인 것을 특징으로 하는 프린터.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,

   상기 용매제거수단은

   상기 용매를 유지하는 흡수재와;

   상기 흡수재의 표면을 덮도록 형성되며 상기 용매에 대한 젖음성이 낮은 것으로, 상기 색소의 입경보다 작은 직경을 갖는 다수의 미세공을 포함하여 상기 잉크 중 상기 용매만이 선택적으로 투과되어 상기 흡수재를 향하도록 하는 투과막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중간 담지체는

   분사된 상기 잉크로부터 상기 용매를 제거하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터.
10. 제1항 내지 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프린트 헤드는

    실리콘 반도체 프로세스에 의하여 상기 인쇄매체의 인쇄영역의 폭 방향으로 연장 형성되는 써멀방식의 라인 헤드인 것을 특징으로 하는 프린터.