KR20060100267A

KR20060100267A - 잉크 젯 장치

Info

Publication number: KR20060100267A
Application number: KR1020060023966A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 디. 리브스
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2006-09-20
Also published as: US7413299B2; JP2006256326A; US20060209146A1; JP4794322B2

Abstract

본 발명은 노즐들을 가진 드롭 생성 프린트헤드(drop generating printhead)를 작동하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은,

상기 프린트헤드를 가열하는 단계;

상기 프린트헤드가 용융된 상 변화 잉크를 포함하도록 상기 프린트헤드에 용융된 상 변화 잉크를 제공하는 단계;

상기 프린트헤드가 냉각되게 하는 단계; 및

상기 프린트헤드가 냉각되는 동안, 상기 프린트헤드 내의 상기 상 변화 잉크가 응고될 때 상기 노즐들의 출구들에서 메니스커스들을 실질적으로 유지하기에 충분한 압력으로 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크를 가압하는 단계를 포함한다.

잉크 젯 프린팅 장치, 드롭 발생기, 프린트헤드, 상 변화 잉크, 원격 잉크 저장기

Description

잉크 젯 장치{Ink jet apparatus}

도 1은 원격 잉크 저장기들(remote ink reservoirs)을 포함하는 잉크 젯 프린팅 장치(ink jet printing apparatus)의 실시예의 개략적인 블록도.

도 2는 원격 잉크 저장기들을 포함하는 잉크 젯 프린팅 장치의 다른 실시예의 개략적인 블록도.

도 3은 도 1 및 도 2의 잉크 젯 프린팅 장치의 잉크 전달 부품들의 실시예의 개략적인 블록도.

도 4는 도 1의 잉크 젯 프린팅 장치의 프린트헤드(printhead) 및 도 2의 잉크 젯 프린팅 장치의 프린트헤드에서 채용될 수 있는 드롭 발생기(drop generator)의 실시예의 개략적인 블록도.

도 5는 노즐들(nozzles)을 가진 프린트헤드를 작동하기 위한 절차의 실시예의 순서도.

도 6는 노즐들을 가지고 응고된 상 변화(solidified phase change) 또는 고형 잉크를 포함하는 프린트헤드를 작동하기 위한 절차의 실시예의 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 제어기 15 : 프린트 출력 매체

20 : 프린트헤드

40 : 프린트 출력 매체 전송 메커니즘

75 : 공기 채널 85 : 밸브들

본 명세서는 일반적으로 잉크 젯 프린팅(ink jet printing), 특히, 복수의 잉크 채널들 및 공기 채널(air channel)을 가지는 잉크 공급 케이블(ink supply cable)을 포함하는 잉크 젯 프린팅 장치에 관한 것이다.

프린팅된 매체를 생성하기 위한 드롭 온 디멘드 잉크 젯 기술(drop on demand ink jet technology)은 프린터들, 플로터들(plotters), 및 팩시밀리 기기들과 같은 상업적 제품들에서 채용되었다. 일반적으로, 잉크 젯 이미지는 프린트헤드 또는 프린트헤드 어셈블리(printhead assembly)에서 수행되는 복수의 드롭 생성기들에 의해 방출되는 잉크 드롭들의 수납 표면(receiver surface)상의 선택적인 배치에 의해 형성된다. 예를 들면, 프린트헤드 어셈블리 및 수납 표면은 서로에 관련하여 움직이게 되고, 드롭 발생기들은 예를 들면, 적절한 제어기에 의해 적절한 시간에 드롭들을 방출하도록 제어된다. 수납 표면은 전송 표면(transfer surface) 또는 페이퍼와 같은 프린트 매체일 수 있다. 전송 표면의 경우에는, 그 위에 프린팅된 이미지는 실질적으로 페이퍼와 같은 출력 프린트 매체에 전송된다. 몇 개의 잉크 젯 프린트헤드는 용융된 고형(melted solid) 또는 상 변화 잉크 (phase change ink)를 채용한다.

도 1 및 도 3은 프린트 출력 매체(15)상에 잉크(33)의 드롭들을 방출하는 복수의 드롭 방출 드롭 발생기들(drop emitting drop generators)을 포함할 수 있는 프린트헤드(20) 및 제어기(10)를 포함하는 잉크 젯 프린팅 장치의 실시예의 개략적인 블록도들이다. 프린트 출력 매체 전송 메커니즘(print output mediemtransport mechanism; 40)은 프린트헤드(20)에 관련하여 프린트 출력 매체를 이동할 수 있다. 프린트헤드(20)는 복수의 온-보드 잉크 저장기들(on-board ink reservoirs; 61, 62, 63, 64)로부터 잉크를 받아들인다. 온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)은 각각의 잉크 공급 채널들(ink supply channel; 71, 72, 73, 74)을 통해 복수의 원격 잉크 컨테이너들(remote ink containers; 51, 52, 53, 54)로부터 잉크를 받아들인다. 원격 잉크 컨테이너(51 내지 54)는 예를 들면, 복수의 밸브들(81, 82, 83, 84)을 통해 압축된 공기의 소스(67)에 의해 제공된 압축된 공기에 의해, 선택적으로 가압될 수 있다. 원격 컨테이너(51 내지 54)로부터 온-보드 저장기들(61 내지 64)로의 잉크의 흐름은 예를 들면, 압력하 또는 중력에 의할 수 있다. 출력 밸브들(output valves; 91, 92, 93, 94)은 온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)로의 잉크의 흐름을 제어하기 위해 제공될 수 있다.

온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)은 또한 예를 들면, 원격 잉크 컨테이너들(51 내지 54)을 선택적으로 가압하고 밸브(85)를 통해 공기 채널(75)을 가압함으로써 선택적으로 가압할 수 있다. 대안적으로는, 잉크 공급 채널들(71 내지 74)은 예를 들면, 출력 밸브들(91 내지 94)을 폐쇄함으로써 폐쇄될 수 있고, 공기 채널(75)은 가압될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 적절한 밸빙(valving)은 온-보드 저장기들의 가압(pressurization)을 허용하기 위해 온-보드 저장기들에 제공될 수 있다. 프린트헤드의 내부에 가압된 온-보드 잉크 저장기들에 가압하는 것은 프린트헤드에 포함된 잉크가 가압되게 한다. 온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)은 예를 들면, 프린트헤드(20)상의 세척 또는 정화 동작을 수행하기 위해 가압될 수 있다. 여기에 더 논의된 바와 같이, 쿨 다운 또는 웜 업 동안 온-보드 저장기들을 비교적 낮은 압력으로 가압하는 것은 오염물들이 프린트헤드로 끌려가는 것을 방지할 수 있다. 프린트헤드(20), 온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64), 및 원격 잉크 컨테이너들(51 내지 54)은 용융된 고형 또는 상 변화 잉크(phase change ink)를 포함하도록 구성될 수 있고, 예를 들면, 프린터헤드, 온-보드 잉크 저장기들, 및 원격 잉크 컨테이너들 내 또는 그 위에 배치된 히터 구조들(heater structures)에 의해 가열될 수 있다. 또한 잉크 공급 채널들(71 내지 74) 및 공기 채널(75)은 가열될 수 있다.

온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)은 예를 들면, 공기 채널(75)을 대기에 노출하도록 밸브(85)를 제어함으로써, 보통 프린팅 동작시 대기에 노출된다. 온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)은 또한 원격 잉크 컨테이너들(51 내지 54)로부터 잉크의 비-가압 전송(non-pressurizing transfer)동안(즉, 잉크가 온-보드 잉크 저장기들(61 내지 64)을 가압하지 않고 전송될 때) 대기에 노출될 수 있다.

도 2는 도 1의 실시예와 유사한 잉크 젯 프린팅 장치의 실시예의 개략적인 블록도이고, 프린트헤드(20)에 의해 방출된 드롭들을 받아들이기 위해 전송 드럼(transfer drum; 30)을 포함한다. 프린트 출력 매체 전송 메커니즘(40)은 전송 드럼상에 프린팅된 이미지를 프린트 출력 매체(15)에 전송되게 하도록 전송 드럼(30)에 대해 출력 프린트 매체(15)를 순환적으로 맞물리게 한다.

도 3에서 개략적으로 도시된 바와 같이, 잉크 공급 채널들(71 내지 74)의 부분 및 공기 채널(75)은 다중-도관 케이블(multi-conduit cable)에서 도관들(71A, 72A, 73A, 74A, 75A)로서 수행될 수 있다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이, 프린트헤드(20)는 예를 들면, 다른 위치들에서 프린트헤드의 온도를 감지하는 온도 센서들(21)을 포함할 수 있다. 온도 센서들(21)은 제어기에 신호들을 나타내는 온도를 제공할 수 있고, 예를 들면, 서미스터들(thermistors)에 의해 수행될 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 프린팅 장치 및 도 2에 도시된 프린팅 장치의 프린트헤드(20)에서 채용될 수 있는 드롭 재생기(30)의 실시예의 개략적인 블록도이다. 드롭 재생기(30)는 분기관(manifold), 저장기 또는 다른 잉크 보유 구조(ink containing structure)로부터 용융된 상 변화 또는 고형 잉크(33)를 받아들이는 입구 채널(inlet channel; 31)을 포함한다. 용융된 잉크(33)는 예를 들면, 유동성 칸막이(flexible diaphragm; 37)에 의해 한쪽에 속박된 압력 또는 펌프 채널(35)로 흐른다. 전기 기계 변환기(electromechanical transducer; 39)는 유동성 칸막이(37)에 부착되고, 예를 들면 압력 챔버(pressure chamber; 35) 위에 놓일 수 있다. 전기 기계 변환기(39)는 예를 들면, 제어기(10)로부터 드롭 발포(drop firing) 및 비-발포 신호들을 받아들이는 전극들(43) 사이에 배치된 압전 소자(piezo element; 41)를 포함하는 압전 변환기(piezoelectric transducer)일 수 있다. 전기 기계 변환기(39)의 동작은, 예를 들면, 잉크 드롭(49)이 전송 표면 또는 프린트 출력 매체일 수 있는 수납 매체(48)에 방출됨으로써, 잉크를 압력 챔버(35)로부터 드롭 형성 출구 채널(drop forming outlet channel; 45)을 형성하는 드롭으로 흐르게 한다. 출구 채널(45)은 노즐 또는 구멍(orifice; 47)을 포함할 수 있다. 노즐 또는 구멍의 말단은 노즐 또는 구멍의 출구를 포함한다.

도 5는 노즐들을 포함하는 프린트헤드를 작동하는 절차의 개략적인 순서도이다. (111)에서, 프린트헤드는 예를 들면, 용융된 상 변화 잉크가 (113)에서 프린트헤드에 제공될 적어도 대략 녹는점의 온도까지 가열된다. 이는 예를 들면, 프린트헤드 내 또는 프린트헤드 상에 배치된 히터 구조를 활성화함으로써 달성될 수 있다. (113)에서, 용융된 고형 또는 상 변화 잉크가 프린트헤드에 제공되어 프린트헤드가 용융된 상 변화 잉크를 포함한다. (115)에서, 프린트헤드는 예를 들면, 프린트헤드 내 또는 프린트헤드상에 배치된 히터 구조로부터 전력을 제거함으로써 냉각하게 된다. (117)에서, 프린트헤드가 냉각하는 동안, 프린트헤드내의 상 변화 잉크는 프린트헤드 내에 잉크가 응고되도록 프린트 헤드의 노즐들의 출구들에서 메니스커스들을 실질적으로 유지하기에 충분한 비교적 낮은 압력으로 가압되며, 이는 프린트헤드내의 상 변화 잉크가 응고되도록 노즐들에서 잉크가 프린트헤드로 되돌아가는 것을 실질적으로 방지한다. 예시적인 실시예에 의하여, 비교적 낮은 압력은 약 1.2 내지 약 1.4 인치 수두압 범위(또는 약 0.43 psi 내지 약 .050 psi)일 수 있다. 다른 예로서, 비교적 낮은 압력은 약 1.1 내지 약 1.5 인치 수두압 범위 (또는 약 0.40 psi 내지 약 .054 psi)일 수 있다. (119)에서, 가압은 상 변화 잉크의 어는점보다 낮은 온도로 프린트헤드가 냉각될 때 중지된다. 예를 들면, 가압은 상 변화 잉크의 어는점보다 낮은 섭씨 약 5도 내지 10도인 온도로 프린트헤드의 온도가 떨어질 때 중지될 수 있다. 노즐의 출구에서 메니스커스를 유지하기 위해 비교적 낮은 압력을 사용하는 것은 프린트헤드에서 잉크가 응고될 때, 오염 물질이 노즐로 빨려들어가는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 노즐들을 가지는 프린트헤드를 작동하고 응고된 상 변화 또는 고형 잉크를 포함하는 절차의 실시예의 순서도이다. (151)에서, 프린트헤드가 예를 들면, 상 변화 잉크의 녹는점보다 높은 온도까지 가열된다. (153)에서, 프린트헤드 내의 잉크는 프린트헤드내의 상 변화 잉크가 녹을 때 프린트헤드의 노즐의 출구들에서 메니스커스들을 실질적으로 유지하기에 충분한 비교적 낮은 압력으로 가압되며, 이는 프린트헤드내의 상 변화 잉크가 녹을 때, 노즐들에서 잉크가 프린트헤드로 넘어가는 것을 실질적으로 방지한다. 예시적인 예로서, 비교적 낮은 압력은 약 1.2 내지 약 1.4 인치 수두압의 범위(또는 약 0.43 psi 내지 약 .050 psi)일 수 있다. 다른 예로서, 비교적 낮은 압력은 약 1.1 내지 약 1.5 인치 수두압 범위(또는 약 0.40 psi 내지 약 .054 psi)일 수 있다. (155)에서, 가압은 프린트헤드 온도가 상 변화 잉크의 녹는점보다 높은 온도에 도달할 때 중지된다. 예를 들면, 가압은 프린트헤드의 온도가 상 변화 잉크의 녹는점보다 높은 섭씨 약 5도 내지 25도인 온도에 도달할 때 중지될 수 있다. 다른 예로서, 가압은 프린트헤드의 온도가 상 변화 잉크의 녹는점보다 높고 프린트헤드에 대해 미리 결정된 온도 설정점보다 낮은 섭씨 약 5도 내지 15도인 온도에 도달할 때 중지될 수 있다. 노즐의 출구에서 메니스커스를 유지하기 위해 비교적 낮은 온도를 사용하는 것은 프린트헤드에서 잉크가 녹을 때, 오염 물질이 노즐로 빨려들어가는 것을 방지할 수 있다.

원래 나타내어지고 정정될 수 있는 바와 같은 청구항들은, 현재 예측되거나 인식되지 않는 것들, 및 예를 들면 출원인들/특허권 보유자들로부터 일으켜 질 수 있는, 변형들, 대안들, 변경들, 등가물들, 및 실시예들 및 여기에 개시된 교훈들의 실질적인 등가물들을 포함한다.

본 발명은 일반적으로 잉크 젯 프린팅(ink jet printing), 특히, 복수의 잉크 채널들 및 공기 채널을 가지는 잉크 공급 케이블(ink supply cable)을 포함하는 잉크 젯 프린팅 장치에 관한 것이다.

Claims

노즐들을 가진 드롭 생성 프린트헤드(drop generating printhead)를 작동하는 방법에 있어서,

상기 프린트헤드를 가열하는 단계;

상기 프린트헤드가 용융된 상 변화 잉크(melted phase change ink)를 포함하도록 상기 프린트헤드에 용융된 상 변화 잉크를 제공하는 단계;

상기 프린트헤드가 냉각되게 하는 단계; 및

상기 프린트헤드가 냉각되는 동안, 상기 프린트헤드 내의 상기 상 변화 잉크가 응고될 때 상기 노즐들의 출구들에서 메니스커스(meniscus)들을 실질적으로 유지하기에 충분한 압력으로 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크를 가압하는 단계를 포함하는, 드롭 생성 프린트헤드 작동 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크를 가압하는 단계는 약 1.1 인치 수두압 내지 약 1.5 인치 수두압으로 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크를 가압하는 단계를 포함하는, 드롭 생성 프린트헤드 작동 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프린트헤드의 온도가 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크의 어는 점보다 낮은 온도로 냉각될 때 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크를 가압하는 것을 중지하는 단계를 더 포함하는, 드롭 생성 프린트헤드 작동 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 프린트헤드의 온도가 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크의 어는점보다 낮은 섭씨 약 5도 내지 10도인 온도로 냉각될 때 상기 프린트헤드내의 상기 상 변화 잉크를 가압하는 것을 중지하는 단계를 더 포함하는, 드롭 생성 프린트헤드 작동 방법.