KR20070002049A - 연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템 - Google Patents

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Abstract

연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템은 공급 구멍(42)을 통하여 프린트 헤드(12)의 전방면(34)에 용제를 이송하기 위하여 용제 공급원(44)에 연결된 제1 용제 공급 도관(40)을 포함하고 있다. 제2 용제 공급 도관(71)은 공급 구멍을 통하여 캐처(20)의 표면에 용제를 이송하기 위하여 용제 공급원(44)에 연결되어 있다. 프린트 헤드(12) 및 캐처(20)에 공급되는 용제는 진공하에서 제거되고 잉크 공급 시스템(30)으로 복귀된다. 세정 시스템은 프린트하기 위해 상기 오리피스를 통하여 잉크가 유동하는 방향과 반대 방향으로 상기 전방면에 놓인 상기 용제를 상기 오리피스내로 유동시키는 오리피스 막힘 해소 기구를 포함할 수 있다. 또한 세정 시스템은 세정하는 동안 프린트 헤드에 응력파를 발생시키기 위한 압전 소자를 포함할 수 있다. 압전 소자는 또한 인쇄하는 동안 노즐로부터 이격된 잉크방울의 흐름을 발생시키기 위하여 노즐에서 유동하는 잉크에 섭동을 생성하도록 사용될 수 있는 압전 진동자를 포함할 수 있다.
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잉크젯 프린터, 세정 시스템, 프린트 헤드, 용제, 오리피스, 압전 소자

Description

연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템{CLEANING SYSTEM FOR A CONTINUOUS INK JET PRINTER}
본 발명은 잉크젯 프린터용 프린트 헤드에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 노즐 및 캐처를 세정하기 위한 시스템을 구비한 잉크젯 프린터에 관한 것이다.
일반적인 연속 잉크젯 프린터는 압력하에서 전도성 잉크를 선형적인 배치로 배열되어 있는 오리피스 또는 노즐을 갖는 잉크 방울 발생장치에 공급한다. 잉크는 필라멘트의 형태로 각각의 오리피스로부터 배출되고, 이어서 작은 잉크 방울로 분해되어 배출된다. 각각의 작은 잉크 방울은 필라멘트와 단절되는 구역에서 선택적으로 대전되고, 대전된 잉크 방울은 정전기 필드에 의해서 원하는 대로 편향된다. 편향된 잉크 방울은 프린트 매체로 보내지고, 편향되지 않은 잉크 방울은 커터 또는 캐처에 포획되어 재순환된다.
프린터가 소정 시간 사용되지 않은 후에는 오리피스 주위의 잉크가 건조되어 종종 오리피스의 외부 구멍을 부분적으로 막히게 하며 때때로 완전히 막혀버린다. 게다가, 하루 종일 또는 주말 동안과 같이 장기간 프린터가 사용되지 않으면 사용되는 잉크의 종류에 따라, 건조된 잉크가 오리피스 또는 오리피스에 부착된 통로를 막아 버릴 수 있다.
일반적으로, 프린트 헤드 세정 시스템 및 방법은 노즐이나 잉크 방울 발생장치에 국한된다. 그러나, 잉크는 예를 들면 캐처 주위에 잔류하거나 축적된다. 종종 잉크 방울이 캐처 주위 및 캐처 안에 굳어진다. 잉크가 이러한 구성요소에 잔류하거나 축적될 때, 구성요소 및 구성요소 사이의 도관의 막힘 또는 잔류물과 잉크 방울 사이의 방해 때문에 인쇄 품질이 손상된다. 즉, 침전물 및 잔류물의 축적이 증가할 때 이들 구성요소를 통한 유체 및 잉크의 회수율은 감소한다. 종종, 사용자가 수동으로 이들 구성요소를 세정하기 때문에 잉크젯 프린터가 전혀 작동하지 않고 이에 의해 프린터를 사용할 수 없게 된다.
따라서, 잉크젯 프린터의 프린트 헤드의 다양한 구성요소를 더욱 효과적으로 세정하기 위한 시스템 및 방법에 대한 필요성이 상존한다. 잉크젯 프린터의 프린트 헤드를 세정하는 효율적인 시스템 및 방법에 대한 필요성이 상존한다.
본 발명의 실시예에 따라 연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템이 제공된다. 프린터는 잉크통으로부터 프린트 헤드에 잉크를 유동시키는 잉크 유동 시스템을 갖고 있다. 매체의 표면에 작은 잉크 방울을 도포하여 이미지를 형성하도록 잉크는 매체를 향해 일련의 불연속적인 작은 방울로 프린트 헤드로부터 방출된다. 매체에 도포되지 않은 작은 잉크 방울은 캐처에 수집되고 재사용을 위해서 복귀 라인을 통해서 잉크 유동 시스템으로 회수된다. 프린트 헤드는 전방면 및 전방면을 통해 뻗어 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함하고 있다. 세정 시스템은 공급 구멍을 통해 프린트 헤드의 전방면에 용제를 이송하기 위해 용제 공급원에 연결된 제1 용제 공급 도관을 포함하고 있다. 제2 용제 공급 도관은 공급 구멍을 통해 캐처의 표면에 용제를 이송하기 위해 용제 공급원에 연결되어 있다.
세정 시스템은 프린트하기 위해 잉크가 상기 오리피스를 통해 유동하는 방향과 반대 방향으로 상기 전방면에 있는 상기 용제를 상기 오리피스내로 유동시키는 오리피스 막힘 해소 기구를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 프린터는 상기 오리피스에 잉크를 공급하기 위한 메인 도관을 더 포함하고 있으며 오리피스 막힘 해소 기구가 메인 도관에 연결된 진공 도관을 포함하고 있으므로 전방면으로부터 오리피스를 통해서 진공 도관내로 흡입 용제에 부압이 적용될 수 있다. 진공 도관에 체크 밸브가 배치될 수 있으며, 체크 밸브는 제1 방향으로 상기 진공 도관을 통하여 용제를 흡입하도록 허용하기 위해서 개방되고 반대 방향으로 상기 도관을 통한 역류를 방지하기 위해서 폐쇄된다. 바람직하게 체크 밸브는 고무 재질의 덕빌 밸브(duck-bill valve)로 만들어지는데, 이 밸브는 작동 개시 및 작동 중지시에 발생하는 미니 스필을 방지하거나 최소화하는 것으로 알려져 있다.
또한 세정 시스템은 세정하는 동안 프린트 헤드에 응력파를 발생시키기 위한 압전 소자를 포함할 수 있다. 압전 소자는 프린트하는 동안에 노즐로부터 작은 잉크 방울을 배출시키기 위하여 노즐에서 유동하는 잉크에 섭동을 생성하는 압전 진동자를 포함할 수 있다.
본 발명은 잉크통으로부터 프린트 헤드에 잉크를 유동시키는 잉크 유동 시스템을 갖고 있는 타입의 연속 잉크젯 프린터를 세정하는 방법에 관한 것이며, 매체의 표면에 작은 잉크 방울을 도포하여 이미지를 형성하도록 잉크는 매체를 향해 일련의 불연속적인 작은 방울로 프린트 헤드로부터 방출되고 매체에 도포되지 않은 작은 잉크 방울은 캐처에 수집되고 재사용을 위해서 복귀 라인을 통해서 잉크 유동 시스템으로 회수되며, 프린트 헤드는 전방면 및 전방면을 통해 뻗어 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함하고 있고, 오리피스는 잉크를 방출하기 위한 노즐을 형성한다. 본 발명의 세정 방법은 용제가 오리피스에 인접한 전방면을 따라 이동하도록 용제 공급 도관을 통하여 프린트 헤드의 전방면에 용제를 유동시키는 단계, 프린트 헤드의 전방면으로부터 상기 용제를 제거하기 위하여 전방면으로부터 그리고 배출 도관내로 용제를 흡입하는 단계, 캐처의 표면에 직접적으로 용제를 유동시키는 단계, 캐처로부터 복귀 라인을 통해 용제를 흡입하는 단계를 포함한다. 또한 본 발명의 세정 방법은 프린트하기 위해 오리피스를 통해 잉크가 유동하는 방향의 반대 방향으로 프린트 헤드의 전방면에 있는 용제를 오리피스내로 유동시키는 단계를 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 세정 방법은 프린터 헤드의 말라붙은 잉크를 떼어내기 위하여 세정하는 동안 프린트 헤드에 응력파를 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 인쇄 사이클 동안에 인쇄 매체를 향하여 작은 잉크 방울을 방출하기 위한 오리피스가 전방면에 형성된 프린트 헤드를 갖는 타입의 연속 잉크젯 프린터를 세정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 세정 방법은 용제가 상기 오리피스에 인접한 전방면을 따라 이동하도록 프린트 헤드의 전방면에 용제를 공급하는 단계, 및 프린트 헤드의 말라붙은 잉크를 떼어내기 위하여 세정하는 동안 프린트 헤드에 응력파를 발생시키는 단계를 포함한다.
또 다른 본 발명은 전방면 및 전방면을 통해 뻗어 있는 적어도 하나의 오리피스를 포함하는 프린트 헤드를 갖는 연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템에 관한 것이다. 세정 시스템은 오리피스에 인접한 프린트 헤드의 전방면에 용제를 공급하기 위한 도관을 포함하고 있다. 오리피스에 잉크를 공급하기 위해 메인 잉크 도관이 구비되어 있다. 전방면으로부터 오리피스를 통하여 그리고 진공 도관내로 흡입 용제에 부압이 작용하도록 진공 도관이 메인 도관에 연결되어 있다. 진공 도관에는 체크 밸브가 배치된다. 체크 밸브는 제1 방향으로 진공 도관을 통하여 용제를 흡입하도록 허용하기 위해 개방되고 반대 방향으로 도관을 통한 역류를 방지하기 위해 폐쇄된다.
본 발명의 구성 및 실시예의 상세한 설명은 도면을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 예시적인 목적을 위해 도면에는 특정 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 도면에 도시된 구성 및 장치에만 국한되는 것은 아니다.
도 1 은 잉크 방울 발생장치가 단면으로 도시된 본 발명의 실시예의 잉크젯 프린터의 구성요소에 대한 개략적인 측면도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 프린터에서 용제를 순환시키기 위한 시스템의 도면이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 방울 발생장치의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정 시스템을 포함하는 프린터를 도시하고 있다. 프린터는 잉크 방울 발생장치(12), 충전 전극(14), 접지판(16), 고전압 편향판 및 캐처(20)를 갖고 있는 프린트 헤드(10)를 포함하고 있다. 충전 전극(14), 접지판(16), 고전압 편향판(18) 및 캐처(20)는 잉크 방울 발생장치(12)와 매체(21) 사이에 위치되며, 매체는 프린트 헤드 윈도우(도시 생략)으로부터 떨어져 위치되어 있다. 프린트하는 동안, 잉크 방울 발생장치(12)는 본 명세서에 참고로 통합된 "잉크젯 프린터용 자체 세정 프린트 헤드"의 제목을 갖는 미국특허 제6,575,556호에 설명 및 도시된 메인 도관(24)으로부터 잉크를 수용한다. 잉크 방울 발생장치(12)에 의해 수용된 잉크에 선택된 주파수의 진동 에너지를 부여하기 위하여 메인 도관(24) 주위에 압전 실린더(26)가 접합 된다. 따라서, 작은 잉크 방울이 생성되고 충전 전극에 의해서 선택적으로 대전된다. 편향판(18)과 접지판(16) 사이에 형성되는 정전기 필드는 캐처(20) 및 매체(21) 위로 대전된 잉크 방울을 편향시킨다. 편향판(18)과 접지판(16) 사이를 통과하는 대전되지 않은 잉크 방울은 편향되지 않고 직접 캐처(20)로 통과하는데, 캐처는 복귀 라인(31)을 통해 잉크통(30)내로 잉크를 재순환시키도록 조력한다.
잉크 방울 발생장치(12)는 전방면(34)을 구비한 외부 하우징 또는 보디(32)를 갖고 있다. 전방면(34)은 상술한 미국특허 제6,575,556호에 설명된 바와 같이 용제가 적셔지기 쉬운 대체로 평탄한 표면을 포함한다. 용제의 점성이 낮을 경우 용제를 얇은 필름으로 유지하도록 용제를 퍼지게 하기 위하여, 표면은 용제에 쉽게 적셔진다. 용제가 쉽게 적셔지는 재료는 예를 들면 폴리에테르 에테르케톤이다. 이러한 목적을 위해, 용제가 쉽게 적셔지는 표면은 표면 위에서 용제가 퍼지는 경 향이 있는 반면에, 용제가 쉽게 적셔지지 않는 표면은 표면 위에서 용제가 방울 모양으로 모이는 경향이 있다.
오리피스(36)는 잉크를 방출하기 위해 메인 도관의 단부에서 전방면(34)을 통해 뻗어 있다. 또한 잉크 방울 발생장치(12)는 용제 공급 도관(40)을 갖고 있다. 용제 공급 도관(40)의 한쪽 단부는 오리피스(36) 부근의 전방면의 공급 구멍(42)에서 끝나며, 다른 한쪽 단부는 용제 공급 시스템(44)에 연결된다. 미국특허 제6,575,556호에 설명된 바와 같이, 좁은 슬릿 또는 구멍을 구비한 유동 제한장치(도시 생략)가 용제 공급 도관(40)내에 배치되어, 용제가 공급 구멍(42)으로부터 유동할 때 용제에 대한 압력을 감소시킴으로써 공급 구멍(42)에서 얇은 필름을 형성하도록 가압된 용제에 영향을 줄 수 있다.
용제 공급 구멍(42)의 위치로부터 오리피스(36)의 반대쪽 측면에서, 배출 구멍(48)은 용제 복귀 시스템(52)에 연결된 배출 도관(50)과 연통한다. 배출 구멍(48)은 공급 구멍(42)보다 크다. 배출 도관(50)은 진공 압력 상태이다(예를 들면, 약 10" 수은주 높이). 미국특허 제6,575,556호에 설명된 바와 같이 용제(54)는 공급 구멍(40)의 밖으로, 오리피스(36) 위로, 그리고 배출 구멍(48)내로 유동한다.
도 2를 참조하면, 용제 공급 시스템(44)은 세정 용액 또는 용제를 용제 조성 컨테이너(62)로부터 도관(64)을 통해서 그리고 잉크 방울 발생장치(12)의 공급 도관까지 흐르게 하는 펌프(60)를 포함한다. 도관(64)은 용제 공급 시스템(44)에 연결된 유동 제한장치(66)를 구비된 것으로 도시되어 있다. 유동 제한장치(66)는 잉크 방울 발생장치(12)의 용제 공급 도관(40)내에 배치된 유동 제한장치 대신에 사 용될 수 있다. 유동 제한장치(66)는 용제 공급 압력의 조절을 통해서 용제의 유동을 조절하기 위하여 구비된다. 솔레노이드 작동식 밸브와 같은 밸브(68)가 잉크 방울 발생장치(12)에 용제의 유동을 제어하기 위해 도관(64)과 공급 도관(40) 사이에 연결되어 있다. 유사하게, 솔레노이드 작동식 밸브와 같은 밸브(70)가 용제 공급 시스템(44)으로부터 캐처(20)까지 용제의 유동을 제어하기 위해 도관(64)과 캐처 공급 라인(71) 사이에 연결되어 있다. 대안으로, 캐처(20) 및 잉크 방울 발생장치(12) 양자에 대한 용제의 유동을 조절하기 위하여 단일 밸브가 사용될 수 있다.
펌프(60)에 압축 공기(76)를 제공하기 위해 용제 공급 시스템(44)에 밸브(74)가 구비된다. 펌프(60)는 프린트 헤드(12) 및 캐처(20)에 용제를 보내기 위하여 압축 공기(76)를 이용한다. 그러나, 압축 공기를 사용하지 않는 다른 펌핑 시스템이 대신 사용될 수도 있다.
용제 복귀 시스템(52)은 도관(82)을 통해 잉크 압력 조절장치(84)에 연결되고, 차례로 도관(88)을 통해 잉크 압력 탱크(86)에 연결되는 잉크 압력 솔레노이드 작동식 밸브(80)(이하, 간단히 잉크 압력 솔레노이드 라고 한다)를 가지고 있다. 잉크 압력 탱크(86)는 또한 도관(90)을 통해 메인 도관(24)에 연결된다. 솔레노이드(80)는 또한 도관(94)을 통해 밸브(92)와 연결된다. 한 방향에서, 또한 밸브(92)는 잉크 방울 발생장치(12)에서 배출 도관(50)에 연결되는 도관(96)에 연결된다. 다른 방향에서, 밸브(92)는 잉크통(30)으로 개방된 도관(98)에 연결된다.
도 1 및 2를 참조하면, 잉크젯 프린터가 작동할 때 잉크는 전달 펌프(100)에 의해서 잉크통(30)으로부터 펌핑되고, 잉크 압력 탱크(86)에서 가압되며, 그 다음에 프린트하기 위해 도관(90)을 통해 메인 도관(24)으로 공급된다. 잉크는 도관(82), 잉크 압력 조절장치(84), 도관(88) 및 잉크 압력 탱크(86)로 압축 공기를 유동시키는 잉크 압력 솔레노이드(80)를 활성화함으로써 가압된다. 도관(94)의 압축 공기는 공기 작동식 밸브(92)를 폐쇄하여, 잉크통 진공 도관(96)으로부터 도관(96)을 폐쇄한다.
세정 프로세스(바람직하게는 프린터 작동전, 중지후 및/또는 유지관리 작업 동안) 동안에, 메인 도관(24)에 공급된 잉크는 잉크 압력 탱크(86)를 감압시키기 위하여 잉크 압력 솔레노이드(80)를 비활성화함으로써 차단되어 잉크 유동을 차단한다. 또한 솔레노이드(80)를 비활성화 하는 것은 밸브(92)를 개방하도록 허용하고 도관(96)을 통해 잉크통(30)을 도관(50)에 연결한다. 이렇게 함으로써 잉크 방울 발생장치(12)의 전방면으로부터 사용된 용제 및 잔류 잉크를 잉크통(30)에 위치시킬 수 있다. 마찬가지로, 세정하는 동안 캐처(20)에 공급된 용제는 복귀 라인(31)을 통해 잉크통(30)으로 흡입된다. 세정하는 동안 잉크 시스템에 첨가된 용제의 전체량은 상대적으로 적으며, 잉크 조성 제어는 세정 작업에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다.
잉크 압력 솔레노이드(80)가 비활성화된 바로 직후에 밸브(70)가 활성화된다. 이에 따라 압축 공기(76)는 도관(78)을 통해 공기 작동식 펌프(60)로 유동한다. 밸브(68, 70)는 펌프(60)로부터 잉크 방울 발생장치(12) 및 캐처(20)로 용제의 유동을 조절하기 위하여 선택적으로 개방된다. 도관(64)은 역류를 방지하기 위 하여 체크 밸브(102)를 포함할 수 있다. 도관(64)으로부터, 용제 공급 시스템(44)은 잉크 방울 발생장치(12)에 용제 공급 도관을 통해 압력하에서 용제를 전방면(34)에 공급한다. 전방면(34)에서, 용제는 오리피스(36)에 인접한 구역 전체에 퍼진다. 용제 유동은 일정하거나 또는 맥동하는 것이 될 수 있다. 용제 유동의 형태는 공급 압력에 의존한다. 예를 들면, 상이한 펌프 또는 펌프 제어 시스템이 일정한 또는 맥동하는 유체 압력을 제공할 수 있으며, 따라서 일정하거나 또는 맥동하는 용제 유동을 제공한다.
용제의 유동으로 전방면(34) 및 오리피스(36)의 잔류물, 잉크 축적물 또는 다른 입자들이 용해되는 동안에 용제는 배출 구멍(48)내로 흡입되고 배출 도관(50)을 따라 용제 복귀 시스템(52)으로 진행한다. 미국특허 제6,575,556호에 설명된 바와 같이, 배출 도관(50)으로부터의 적절한 부압 또는 진공은 프린트 헤드의 임의의 공간적인 방위에서 중력에 무관하게 전방면(14)에서의 용제 유동을 유지하고 용제가 프린트 헤드(12)에서 방울져 떨어지는 것을 방지한다. 소정의 세정 시간후, 밸브(74)는 비활성화되어 압축 공기(76)의 유동을 중지시키고 펌프(60)의 작동을 중단시키며, 이에 의해 용제의 유동이 중단된다.
다시 도 1을 참조하면, 잉크 방울 발생장치(12)에는 또한 오리피스(36) 바로 뒤에서 메인 도관(24)에 한쪽 단부가 연결된 진공 도관(110)이 구비되어 있다. 진공 도관(110)의 다른 한쪽 단부는 도관(112)을 통해 진공하에서 잉크통(30)에 연결된다. 세정 프로세스 동안, 도관(110)에 부압 또는 진공이 작용할 때 오리피스(36) 위로 유동하는 용제는 프린트하는 동안 잉크가 유동하는 방향과 반대로 오리 피스(36)를 통해 들어간다. 그 다음에 용제는 메인 도관(24) 및 진공 도관(110)내로 들어가고, 최종적으로 도관(112)을 통해 잉크통(30)으로 복귀된다. 이러한 용제 유동은 오리피스(36)의 내부뿐만 아니라 메인 도관에 인접한 부분을 효과적으로 세정한다. 전방면(34)의 나머지 용제는 상술한 바와 같이 배출 도관(50)내로 유동한다. 오리피스(36) 내부의 잔류물을 용해하는 것에 도움이 되도록 맥동 유동이 이용될 수 있다.
탄성중합체의 체크 밸브(114)가 도관(110)에 구비되어 있다. 이 밸브(110)는 오리피스(36)로부터 잉크통(30)의 방향으로 용제의 유동을 허용하도록 개방하고, 반대방향으로 유동을 방지하도록 밸브를 폐쇄한다. 바람직하게 체크 밸브는 덕 빌 밸브의 형태이며 고무와 같은 탄성중합체 재료로 만들어질 수 있다. 세정 프로세스의 끝에서의 역류 방지에 추가하여, 또한 밸브(114)는 가동 시작 및 중지하는 동안에 잉크 유동에 대한 완화를 제공한다. 밸브(114)에 의해서 제공되는 완화는 가동 시작 및 중지하는 동안 잉크가 튀는 것을 감소시키기 위해 유리하다. 특히, 가동 시작시에는 압력의 빠른 증가가 일어나서 불안정한 유동을 야기한다. 이로 인하여 가동 시작시에 잉크가 튀는 것을 야기할 수 있다. 잉크 튀김은 프린트 헤드의 부분에서 일어나고 시간이 경과함에 따라 잉크가 굳어지고 축적된다. 이러한 잉크의 축적물은 잉크 분사를 가로막거나 방해하게 된다. 마찬가지로, 잉크 튀김은 중지시에도 일어날 수 있는데, 왜냐하면 잉크 압력이 즉시 제로로 떨어지지 않기 때문이다. 잉크 분사 압력이 떨어질 때 잉크 분사는 중단되어 잉크가 튀게 된다. 탄성중합체 덕 빌 밸브는 가동 시작 및 중지하는 동안 잉크 유동을 완 화시키고, 이에 의해 잉크 튀김이 발생하는 경향을 감소시킨다.
상술한 세정 과정 동안 공급 구멍(42)으로부터 출력되는 용제의 유동은 도관(50, 100) 사이에서 나누어진다. 도관(50, 100)을 통한 유동 비율은 이들 도관에서의 진공 정도 및 기하학적 치수에 의존한다. 예를 들면, 66 마이크론 정도의 상대적으로 작은 직경의 오리피스(36)는 상대적으로 적은 유동량이 도관(110)내로 들어가도록 하며, 대부분의 용제가 전방면(34)을 가로질러 오리피스(36) 주변 및 배출 구멍(48)내로 유동하도록 한다. 도관(50, 110)의 하나 또는 양자의 진공 정도를 변화시킴으로써 유동 비율은 조절될 수 있다. 비율은 이들 도관의 하나 또는 양자의 진공 정도를 변화시킴으로써 최적화될 수 있다.
실시예에 대한 다른 관점에 따르면, 세정 프로세스 동안 압전 소자(26)가 작동된다. 압전 소자(26)는 세정 프로세스를 도와주는 응력파를 발생시킨다. 응력파는 입자들을 느슨하게 하고, 유동에 의한 제거를 촉진한다. 압전 소자(26)에 가해진 전압 및 주파수는 프린트하는 동안에 사용된 것과 동일한 것이 될 수 있다. 예를 들면, 30 - 75 V 및 66 ㎑ 이다. 변경적으로, 더욱 효과적인 세정을 위해서 30 - 90 ㎑의 주파수가 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 노즐에서의 압전 소자의 배치 및 설계는 효과적인 응력파를 생성하는데 기여한다. 설명되는 바람직한 실시예에 따르면, 압전 소자(26)의 파라미터 비율은 Lt : OD : ID = 2.0 : 1.4 : 1 이다. Lt 는 압전 튜브 직경, OD 는 튜브 외경, ID 는 튜브 내경이다.
원하는 응력파를 발생시키기 위하여, 압전 소자(26)뿐만 아니라 압전 소자에 접합되는 것도 원통형이어야 한다. 압전 소자(26)는 금속으로 도금된 세라믹 튜브이며, 외부는 네거티브 차지를 가지며 내부는 포지티브 차지를 갖는다. 포지티브 및 네거티브 리드 와이어(140, 142)가 압전 소자(26)의 포지티브 및 네거티브 차지된 부분(144, 146)에 연결된다. 압전 소자 또는 압전 소자에 부착되는 것의 원통형 형태를 손상시키지 않고 포지티브 차지된 내부에 포지티브 리드 와이어(142)를 부착하는 것은 어렵다. 그러므로, 포지티브 리드 와이어(140)를 위한 연결 지점을 제공하기 위하여 튜브의 외부의 작은 부분을 덮도록 포지티브 차지된 부분(144)이 확장되어 있다. 이와 같은 설계로 리드 와이어(140, 142)는 압전 소자(26)의 외측에 부착될 수 있다. 바람직하게, 압전 소자(26)는 외경부의 네거티브 차지된 부분이 전체 외경부의 적어도 66%가 되도록 구성된다.
압전 소자(26)로부터 오리피스까지의 거리는 바람직하게 외경의 1.1배 미만이다. 또한, 외경부의 단부인 전도성 부분은 바람직하게 오리피스(36)를 향하고 있다. 이러한 설계 요건이 효과적인 세정을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
세정 시작은 또한 특정 순서 및 타이밍으로 제공된다. 특히 잉크가 도관(24)을 통해 잉크 방울 발생장치(12)로 들어가도록 허용된 후 캐비티(120)는 잉크로 채워지는데 필요한 시간 동안 진공에 연결된 상태를 유지한다. 이것은 프린트 헤드(12)내부에 공기 남아 있지 않도록 하는 것을 보장한다. 프린트 헤드로부터 공기를 제거하는 것이 유리한 이유는 프린트하는 동안 잉크에 공기가 빨려들어가면 유동할 때에 기공을 생성하고 정상적인 프린터 작동을 방해하기 때문이다.
잉크 방울 발생장치(12)의 설계는 또한 프린터 작동 시작시에 세정에 기여한다. 특히, 작동 시작 및 중지하는 동안에 잉크가 튀는 것을 감소시키는데 효과적인 것으로 밝혀진 바와 같이 오리피스(36)에 잉크를 전달하는 도관(24)은 일직선으로 되어 있다. 바이패스 도관(110)은 쉽게 제조하기 위해 직각으로 메인 도관(24)에 연결되는 제1 부분(18)을 포함하고 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 도관(24, 118)은 다음과 같이 구성되어 있다.
L/d = 2.3
d = dc
여기에서, L은 오리피스로부터 도관(24, 100) 사이의 연결부까지의 거리, d는 도관(24)의 직경, 그리고 dc는 도관(100)의 직경이다.
이러한 비율이 잉크 분사 및 세정 모두에 효과적인 것으로 밝혀졌다.
상술한 바와 같이, 캐비티(120)로부터의 역류는 체크 밸브(114)에 의해서 방지된다. 탄성중합체 밸브(114)는 압력 변동을 수용하고 작동 개시 및 중지하는 동안 잉크가 튀는 것을 방지한다. 작은 크기의 잉크 방울도 접지판 또는 편향판에 부착될 수 있기 때문에 아주 작은 잉크가 튀는 것도 방지하는 것이 중요하다. 시간이 경과함에 따라 이러한 잉크 튀김이 형성되고 잉크 분사를 저지할 수 있고, 따라서 정상적인 프린트를 방해할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 잉크 방울 발생장치의 보디(32)는 짝을 이루는 제1 및 제2 부분(150, 152)를 포함하고 있다. 관형상 압전 소자(26)는 제1 부분 (152)의 내부에 형성된 관형상 부재(154)에 장착된다. 관형상 부재(154)가 메인 도관(24)을 형성한다. 체크 밸브(114)는 구획부(120)내에 장착되고 제1 및 제2 부분(150, 152) 사이에 끼워져 있다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위에서 벗어나는 일없이 다양한 변경이 이루어질 수 있고 등가물로 대체될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 범위에서 벗어나는 일없이 본 발명의 구성과 관련한 재질 및 특별한 상황에 적합하게 많은 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 앞서 설명한 특정 실시예에 제한되는 것은 아니며, 본 발명은 청구범위의 기재된 범주에 속하는 모든 실시형태를 포함하는 것이다.

Claims (22)

  1. 전방면(34) 및 상기 전방면(34)을 통하여 뻗어 있으며 잉크를 분사하기 위한 노즐을 형성하는 적어도 하나의 오리피스(36)을 포함하고 있는 프린트 헤드(12), 인쇄 매체(21)의 표면에 작은 잉크방울을 도포함으로써 이미지가 형성되는 상기 인쇄 매체(21)를 향하여 잉크통(30)으로부터 일련의 불연속적인 작은 잉크방울 형태로 잉크가 분출되도록 프린트 헤드(12)에 잉크를 유동시키고, 인쇄 매체(21)에 도포되지 않은 잉크방울을 캐처(20)에 수집하고 재사용을 위해 복귀 라인(31)을 통하여 잉크 유동 시스템으로 재순환시키는 상기 잉크 유동 시스템을 구비하고 있는 타입의 연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템에 있어서, 상기 세정 시스템은
    용제의 공급원(62);
    공급 구멍(42)을 통해 프린트 헤드(12)의 전방면(34)에 용제를 이송하기 위하여 용제 공급원(62)에 연결된 제1 용제 공급 도관(40); 및
    공급 구멍을 통해 캐처(20)의 표면에 용제를 이송하기 위하여 용제 공급원(62)에 연결된 제2 용제 공급 도관(71)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 프린트하기 위해서 상기 오리피스를 통하여 잉크가 유동하는 방향의 반대 방향으로, 상기 전방면에 놓인 상기 용제를 상기 오리피스내로 유동시키는 오리피스 막힘 해소 기구를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 프린터는 상기 오리피스에 잉크를 공급하기 위한 메인 도관을 더 포함하고 있고, 상기 오리피스 막힘 해소 기구는 전방면으로부터 오리피스를 통하여 진공 도관내로 흡입 용제에 부압이 가해질 수 있도록 메인 도관에 연결된 진공 도관을 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 진공 도관에 배치된 체크 밸브를 더 포함하고 있으며, 상기 체크 밸브는 제1 방향으로 상기 진공 도관을 통하여 용제를 흡입하도록 개방되고 상기 제1 방향과 반대 방향으로 상기 진공 도관을 통한 역류를 방지하도록 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 체크 밸브는 탄성중합체 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 세정하는 동안 프린트 헤드에 응력파를 발생시키기 위한 압전 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 압전 소자는 압전 진동자를 포함하고 있고, 상기 압전 진동자는 또한 프린트하는 동안에 노즐로부터 이격된 잉크방울의 흐름을 발생시 키도록 노즐에서 유동하는 잉크에 섭동을 생성하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 프린트 헤드의 전방면으로부터 용제를 흡입하기 위한 배출 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  9. 전방면(34) 및 상기 전방면(34)을 통하여 뻗어 있는 적어도 하나의 오리피스(36)을 포함하고 있는 프린트 헤드(12), 인쇄 매체(21)의 표면에 작은 잉크방울을 도포함으로써 이미지가 형성되는 상기 인쇄 매체(21)를 향하여 잉크통(30)으로부터 일련의 불연속적인 작은 잉크방울 형태로 잉크가 분출되도록 프린트 헤드(12)에 잉크를 유동시키고, 인쇄 매체(21)에 도포되지 않은 잉크방울을 캐처(20)에 수집하고 재사용을 위해 복귀 라인(31)을 통하여 잉크 유동 시스템으로 재순환시키는 상기 잉크 유동 시스템을 구비하고 있는 타입의 연속 잉크젯 프린터를 세정하는 방법에 있어서, 상기 세정 방법은
    용제가 상기 오리피스(36)에 인접한 전방면(34)을 따라 이동하도록 용제 공급 도관(40)을 통하여 프린트 헤드(12)의 상기 전방면(34)에 용제를 유동시키는 단계;
    프린트 헤드(12)의 전방면(34)으로부터 상기 용제를 제거하기 위하여 전방면(34)으로부터 배출 도관(50)내로 용제를 흡입하는 단계;
    캐처(20)의 표면상으로 직접 용제를 유동시키는 단계; 및
    캐처(20)로부터 복귀 라인(31)을 통해서 용제를 흡입하는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 프린트하기 위해 오리피스를 통하여 잉크가 유동하는 방향과 반대 방향으로 상기 프린트 헤드의 전방면에 놓인 용제를 상기 오리피스내로 유동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 세정 프로세스 동안에 프린트 헤드에 응력파를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 세정하는 동안에 프린트 헤드의 압전 소자를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  13. 인쇄 사이클 동안 인쇄 매체(21)를 향하여 잉크방울을 방출하기 위한 오리피스(36)가 위치되는 전방면(34)을 구비한 프린트 헤드(12)를 가지고 있는 타입의 연속 잉크젯 프린터를 세정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    용제가 상기 오리피스(36)에 인접한 전방면(34)을 따라 이동하도록 프린트 헤드(12)의 상기 전방면(34)에 용제를 공급하는 단계; 및
    프린트 헤드(12)에 말라붙은 잉크를 떨어지게 하기 위하여 세정 프로세스 동안에 프린트 헤드(12)에 응력파를 발생시키는 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 응력파를 발생시키는 단계는 세정하는 동안 프린트 헤드의 압전 소자를 작동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 프린터는 인쇄 매체에 도포되지 않은 잉크방울을 수집하기 위한 캐처를 더 포함하고, 상기 세정 방법은 캐처의 표면상에 직접 용제를 유동시키는 단계 및 캐처로부터 복귀 라인을 통해 용제를 흡입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  16. 제 13 항에 있어서, 프린트하기 위해 오리피스를 통하여 잉크가 유동하는 방향과 반대 방향으로 상기 프린트 헤드의 전방면에 놓인 용제를 상기 오리피스내로 유동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
  17. 프린트할 인쇄 매체(21)로 잉크를 보내는 잉크젯 프린터용 자체 세정 프린트 헤드(10)에 있어서, 상기 프린트 헤드(10)는
    인쇄 사이클 동안 인쇄 매체(21)를 향하여 잉크방울을 방출하기 위한 오리피스(36)를 포함하고 있는 전방면(34)을 가지고 있는 잉크방울 발생장치(12);
    인쇄 사이클 동안 잉크방울의 흐름에서 상기 잉크방울을 선택적으로 대전시키기 위한 충전 전극(14);
    채널을 형성하는 편향판(18) 및 접지판(16);
    인쇄 사이클 동안 대전되지 않은 작은 잉크방울을 수용하기 위한 캐처(20); 및
    세정 사이클 동안에 잉크 방울 발생장치(12)의 전방면(34) 및 캐처(20)에 직접 용제를 공급하는 용제 공급 시스템(44)을 포함하고 있으며, 상기 편향판(18)과 상기 접지판(16) 사이에는 정전기 필드가 형성되어 인쇄 사이클 동안 대전된 작은 잉크 방울을 인쇄 매체(21)를 향하여 편향시키는 것을 특징으로 하는 자체 세정 프린트 헤드.
  18. 프린트할 인쇄 매체(21)로 잉크를 보내는 잉크젯 프린터용 자체 세정 프린트 헤드(10)에 있어서, 상기 프린트 헤드(10)는
    인쇄 사이클 동안 인쇄 매체(21)를 향하여 잉크방울을 방출하기 위한 오리피스(36)를 가지고 있는 잉크방울 발생장치(12); 및
    세정 프로세스 동안에 잉크방울 발생장치(12)의 적어도 일부를 세정하기 위해 상기 잉크방울 발생장치(12)에 용제를 공급하는 용제 공급 시스템(44)을 포함하고 있고,
    상기 잉크방울 발생장치(12)는 세정 사이클 동안에 상기 잉크방울 발생장치에 응력파를 발생시키도록 작동가능하며 인쇄 사이클 동안에 오리피스(36)로부터 이격된 잉크방울의 흐름을 발생시키기 위하여 오리피스(36)에서 유동하는 잉크에 섭동을 생성하도록 작동가능한 압전 소자(26)를 포함하고 있으며,
    상기 용제는 상기 잉크방울 발생장치(12)에 유동할 때 상기 잉크방울 발생장치(12)로부터 잉크 잔류물을 제거하도록 조성되어 있는 것을 특징으로 하는 자체 세정 프린트 헤드.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 용제 공급 시스템은 오리피스에 인접한 잉크방울 발생장치의 외부 표면에 용제를 공급하는 것을 특징으로 하는 자체 세정 프린트 헤드.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 프린트 헤드는 인쇄 사이클 동안에 대전되지 않은 잉크방울을 포획하기 위한 캐처를 더 포함하고 있으며, 상기 용제 공급 시스템은 또한 세정 프로세스 동안 상기 캐처의 표면에 직접 용제를 공급하는 것을 특징으로 하는 자체 세정 프린트 헤드.
  21. 전방면(34) 및 상기 전방면(34)을 통하여 뻗어 있는 적어도 하나의 오리피스(36)을 포함하고 있는 프린트 헤드(12)를 가지고 있는 연속 잉크젯 프린터용 세정 시스템에 있어서, 상기 세정 시스템은
    오리피스(36)에 인접한 프린트 헤드(12)의 전방면(34)에 용제를 공급하기 위한 도관(40);
    상기 오리피스(36)에 잉크를 공급하기 위한 메인 잉크 도관(24);
    전방면(34)으로부터 오리피스(36)를 통하여 진공 도관(110)내로 흡입 용제에 부압이 가해질 수 있도록 메인 도관(24)에 연결된 상기 진공 도관(110); 및
    상기 진공 도관(110)에 배치된 체크 밸브(114)를 포함하고 있으며, 상기 체크 밸브(114)는 제1 방향으로 상기 진공 도관(110)을 통하여 용제를 흡입하도록 개방되고 상기 제1 방향과 반대 방향으로 상기 진공 도관(110)을 통한 역류를 방지하도록 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 체크 밸브는 탄성중합체 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정 시스템.
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