KR20070006971A - 잉크젯 화상형성장치 - Google Patents

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KR20070006971A
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김태균
마사히코 하부카
이재철
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Abstract

본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는, 용지에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 것으로, 용지의 이송방향과 직각인 용지의 폭방향에 걸쳐 배치된 잉크젯 프린팅헤드; 및 잉크젯 프린팅헤드에 인접하게 배치되고 용지에 토출된 잉크를 향한 측에 용지의 폭방향에 걸쳐 공기가 분사될 수 있게 공기 분사구가 형성된 공기 덕트, 및 공기 덕트에 압축된 공기를 공급하기 위한 컴프레서를 구비하여, 용지에 토출된 잉크를 건조시키는 건조수단을 포함한다.

Description

잉크젯 화상형성장치{Inkjet image forming apparatus}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1의 잉크젯 프린팅헤드 및 건조수단에 대한 사시도.
도 3은 도 2의 단면도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
110..급지 카세트 120..픽업롤러
130..피드롤러 131..모터
140..배출롤러 150..잉크젯 프린팅헤드
151..노즐부 160..건조수단
161..공기 덕트 163..공기 분사구
165..컴프레서 166..컨트롤러
본 발명은 화상 인쇄를 위해 용지에 토출된 잉크를 빠르게 건조시킬 수 있는 수단이 구비된 잉크젯 화상형성장치에 관한 것이다.
잉크젯 화상형성장치는 용지에 소정 간격으로 이격되어 잉크젯 프린팅헤드로부터 잉크를 토출하여 용지에 화상을 형성하는 장치를 말한다. 일반적으로 용지의 이송방향과 직각인 용지의 폭방향으로 왕복 주행하여 용지에 잉크를 토출하는 잉크젯 프린팅헤드(일명 셔틀방식의 잉크젯 프린팅헤드)를 많이 채용하고 있으나, 근래에는 용지의 폭에 해당되는 길이를 갖는 노즐부를 구비하여 용지에 잉크를 토출하는 잉크젯 프린팅헤드(일명 라인방식의 잉크젯 프린팅헤드)를 채용하여 고속 인쇄를 구현하려는 시도가 행하여지고 있다.
셔틀방식의 잉크젯 프린팅헤드와 같이 왕복하여 인쇄하는 경우에는 용지에 토출된 잉크가 건조될 시간이 충분할 수 있으나, 라인방식의 잉크젯 프린팅헤드와 같이 인쇄속도가 빠르고 단위시간에 많은 면적을 인쇄하는 경우에는 용지에 토출된 잉크가 건조될 시간이 부족할 수 있다. 이렇게 잉크가 덜 건조된 용지가 연속하여 배지대로 배출되면, 먼저 배출된 용지 위에 잉크가 덜 건조된 용지가 적재될 수 있다. 이에 따라, 먼저 배출된 용지에서의 덜 건조된 잉크가 그 위에 적재된 용지의 뒷면에 묻게 되어 먼저 배출된 용지에서 잉크 번짐과 같은 화상 불량이 발생되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 시도가 있어 왔는데, 그 예로 미국특허 제6,578,959호, 미국특허 제5,587,730호, 및 미국특허 제6,536,894호에 개시된 발명이 있다. 여기서, 미국특허 제6,578,959호에 따른 발명은 마이크로웨이브를 이용하여 화상 인쇄를 위해 용지에 토출된 잉크를 건조시키는 것이나, 마이크로웨이브가 누설될 수 있어 안정성에서 취약하며, 마이크로웨이브를 발생시키기 위한 장 치가 복잡하고 많은 에너지가 사용되는 단점이 있다. 그리고, 미국특허 제5,587,730호에 따른 발명은 전도성 히터를 이용하여 용지에 토출된 잉크를 건조시키는 것이며, 미국특허 제6,536,894호에 따른 발명은 용지에 화상이 인쇄되기 전에 용지를 히터로 예열하여 건조시킴으로써 용지에 인쇄된 화상이 더욱 잘 정착되게 한 것이다. 그런데, 미국특허 제5,587,730호 및 미국특허 제6,536,894호에 따른 발명에서는 히터로부터 전도에 의해 용지에 열이 가해지게 되므로, 히터와 용지 사이를 접촉시키기 위한 흡착 벨트 및 진공 장치가 추가되어야 하며, 용지에 균일한 열을 가하기 어려워 용지에 주름이 생길 우려가 있다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화상 인쇄를 위해 용지에 토출된 잉크를 공기 분사에 의해 건조시킬 수 있는 건조수단이 구비됨으로써, 용지가 변형되지 않을 수 있으며, 배출되어 적재된 용지들 사이가 접촉되더라도 화상 불량이 생기는 것이 방지될 수 있는 잉크젯 화상형성장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는,
용지에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 것으로, 상기 용지의 이송방향과 직각인 용지의 폭방향에 걸쳐 배치된 잉크젯 프린팅헤드; 및 상기 잉크젯 프린팅헤드에 인접하게 배치되고 상기 용지에 토출된 잉크를 향한 측에 용지의 폭방향에 걸쳐 공기가 분사될 수 있게 공기 분사구가 형성된 공기 덕트, 및 상기 공기 덕트에 압축된 공기를 공급하기 위한 컴프레서를 구비하여, 상기 용지에 토출된 잉크를 건조시키는 건조수단을 포함한다.
여기서, 상기 공기 덕트는 상기 공기 분사구로부터 내부 유로의 적어도 일부가 상기 용지의 이송방향 측으로 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 컴프레서는 상기 공기 분사구로부터 분사되는 공기의 양이 조절될 수 있게 컨트롤러에 의해 제어되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 잉크젯 화상형성장치(100)는 용지(P)가 적재되는 급지 카세트(110), 상기 급지 카세트(110)로부터 용지(P)를 픽업하는 픽업롤러(120), 용지(P)를 이송시키는 피드롤러(130), 및 인쇄된 용지(P)를 배출하는 배출롤러(140)를 구비한다.
상기 픽업롤러(120)는 급지 카세트(110)에 적재된 용지(P)를 한 장씩 인출하게 된다. 그리고, 상기 피드롤러(130)는 픽업롤러(120)에 의해 인출된 용지(P)를 잉크젯 프린팅헤드(150)로 이송시킨다. 상기 피드롤러(130)는 서로 압접되게 설치되며 압접된 사이로 용지(P)가 진행될 수 있게 두 개의 롤러로 구성될 수 있다.
상기 픽업롤러(120)와 피드롤러(130)와의 사이에는 도시된 바와 같이, 중계역할을 하는 가이드롤러(125)가 더 마련될 수 있다. 상기 가이드롤러(125)는 피드 롤러(130)와 마찬가지로 서로 압접되게 설치된 두 개의 롤러로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 배출롤러(140)에는 압접되어 회전할 수 있게 스타휠(star-wheel)(141)이 설치되며 이들 사이로 용지(P)가 진행하게 된다. 이렇게 배출롤러(140)와 스타휠(141) 사이를 통과한 용지(P)는 배지대(145)에 놓여지게 된다.
상기 피드롤러(130)와 배출롤러(140) 사이에는 플래튼(platen, 135)이 마련되어 용지(P)가 진행되는 동안 용지(P)의 배면을 지지하게 된다. 상기 플래튼(135)의 상방에는 용지(P)에 잉크를 토출하여 화상을 형성하는 잉크젯 프린팅헤드(150)가 위치된다.
상기 잉크젯 프린팅헤드(150)로는 고속 인쇄가 구현될 수 있게 라인방식의 잉크젯 프린팅헤드가 채용된다. 이러한 라인방식의 잉크젯 프린팅헤드(150)는 용지(P)의 이송방향과 직각인 용지(P)의 폭방향에 걸쳐 고정 배치되며, 용지(P)의 폭에 해당되는 길이를 갖는 노즐부(151)를 구비한다. 상기 잉크젯 프린팅헤드(150)의 노즐부(151)는 용지(P)의 윗면과 소정 간격으로 이격되게 배치된다. 한편, 상기 잉크젯 프린팅헤드(150)에 저장된 잉크가 마르지 않도록 노즐부(151)를 캡핑(capping)하거나, 노즐부(151)에 잔류하는 잉크를 와이핑(wiping)하거나, 노즐부(151)가 막히지 않도록 스피팅(spitting)하는 과정은 메인터넌스(maintenance, 136) 영역에서 수행된다.
상기와 같은 라인방식의 잉크젯 프린팅헤드(150)에 의해 고속 인쇄가 행하여지므로, 배지대(145)에 적재된 용지(P) 윗면의 잉크가 마르기 전에 다음 용지(P)가 적재되면, 그 용지(P) 뒷면이 덜 건조된 잉크에 의해 오염되며, 그 아래에 적재된 용지(P) 윗면에서 잉크 번짐과 같은 화상 불량이 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명의 일 특징에 따른 건조수단(160)이 구비된다.
상기 건조수단(160)은 화상 인쇄를 위해 용지에 토출된 잉크를 건조시키기 위한 것으로, 도 2 및 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린팅헤드(150)와 인접하게 배치된 공기 덕트(air duct, 161), 및 상기 공기 덕트(161)로 압축된 공기를 공급하기 위한 컴프레서(compressor, 165)를 포함하여 구성된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 공기 덕트(161)는 용지(P)에 잉크가 토출된 이후 잉크를 건조시킬 수 있도록, 용지(P)의 이송방향을 기준으로 잉크젯 프린팅헤드(150)의 선단 측부에 배치된다. 여기서, 상기 공기 덕트(161)는 잉크젯 프린팅헤드(150)를 지지하는 지지부재 또는 잉크젯 프린팅헤드(150)로 잉크를 공급하기 위한 잉크 탱크에 결합되어 고정될 수 있다. 상기 공기 덕트(161)에는 내부 유로(162)가 형성되며, 상기 내부 유로(162)는 공기 덕트(161)의 용지(P)를 향한 하측에 형성된 공기 분사구(163)와 연통된다. 이처럼, 상기 공기 덕트(161)는 컴프레서(165)로부터 공급된 압축 공기를 내부 유로(162)에 의해 공기 분사구(163)로 유도하여 상기 공기 분사구(163)로부터 공기가 분사될 수 있게 한다. 상기 공기 분사구(163)로부터 분사된 공기는 용지(P)에 토출된 잉크를 건조시키게 된다. 상기 공기 분사구(163)는 용지(P)의 폭방향에 걸쳐 공기가 분사될 수 있을 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같이 공기 덕트(161)는 잉크젯 프린팅헤드(150)에 인접하게 배치됨에 따라, 노즐부(151)에서 잉크가 토출된 직후에 공기 분사구(163)로부터 분사된 공기 에 의해 즉각적인 건조 과정이 수행될 수 있으므로, 덜 건조된 잉크가 배출롤러(140)와 스타휠(141)에 접촉되어 오염시키거나, 배지대(145)에 적재되면서 유발되는 잉크 번짐과 같은 화상 불량이 방지될 수 있다. 그리고, 상기 공기 분사부(163)로부터 분사된 공기에 의해 잉크가 건조됨에 따라, 종래와 같이 히터와 용지 사이의 접촉에 의해 잉크가 건조되는 것에 비해 용지가 변형될 우려가 없게 된다. 또한, 종래와 같이 히터와 용지 사이를 접촉시키기 위한 흡착 벨트 및 진공 장치가 추가될 필요도 없게 된다.
상기 공기 분사구(163)로부터 분사된 공기는 잉크가 토출되는 노즐부(151)를 향하게 되면, 잉크의 토출되는 방향을 왜곡시키거나, 토출되는 잉크와 혼합되어 에어로졸(aerosol) 상태에 이르게 할 수 있다. 이는 잉크젯 프린팅헤드(150)로부터 토출된 잉크가 정확한 위치에서 용지(P)에 인쇄되는 것을 방해하게 되므로 인쇄불량의 원인이 된다. 따라서, 상기 공기 분사구(163)로부터의 공기는 용지(P)의 이송방향 측으로 치우쳐 분사되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 공기 분사구(163)로부터 분사된 공기의 방향과 용지(P)의 윗면 사이가 이루는 각도(θ)는 도 3에 도시된 바와 같이, 90도보다 작은 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 공기 덕트(161)는 공기 분사구(163)로부터 내부 유로(162)의 적어도 일부가 용지(P)의 이송방향 측으로 경사지게 형성된다.
이러한 공기 덕트(161)로 압축 공기를 공급하는 컴프레서(165)는 공기 분사구(163)로부터 분사되는 공기의 양이 조절될 수 있게 컨트롤러(166)에 의해 제어될 수 있다. 이는 용지(P)에 토출된 잉크의 상태에 따라 공기 분사구(163)로부터 분사 되는 공기의 양이 가감되는 것이 바람직하기 때문이다. 예를 들어, 상기 컨트롤러(166)는 용지(P)에 인쇄되는 속도의 증가에 비례하여 공기 분사구(163)로부터 분사되는 공기의 양이 증가할 수 있도록 컴프레서(165)를 제어할 수 있다. 이는 인쇄속도가 빨라질수록 용지(P)에 토출된 잉크를 건조시키는데 시간이 부족할 수 있으므로 시간당 분사되는 공기의 양을 늘릴 필요가 있기 때문이다. 이러한 인쇄속도에 대한 정보는 피드롤러(130)를 구동하기 위한 모터(131)로부터 제공될 수 있을 것이므로, 이 경우 컨트롤러(166)는 모터(131)와 연계되어 작동된다.
이 밖에, 상기 컨트롤러(166)는 용지(P)에 인쇄되는 화상 밀도 또는 용지(P)에 인쇄되는 화상 데이터량의 증가에 비례하여 공기 분사구(163)로부터 분사되는 공기의 양이 증가할 수 있도록 컴프레서(165)를 제어할 수 있다. 이는 화상 밀도가 높아질수록, 또는 화상 데이터량이 많아질수록 용지(P)에 토출된 잉크를 건조시키는데 시간이 부족할 수 있으므로 시간당 분사되는 공기의 양을 늘릴 필요가 있기 때문이다. 이러한 화상 밀도 또는 화상 데이터량에 대한 정보는 잉크젯 화상형성장치(100)를 구동하는 구동 드라이버로부터 제공될 수 있을 것이므로, 이 경우 컨트롤러(166)는 구동 드라이버와 연계되어 작동된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치(100)의 작용을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 픽업롤러(120)가 회전되면서 급지 카세트(110)로부터 한 장의 용지(P)가 인출된다. 인출된 용지(P)는 가이드롤러(125)에 의해 안내되어 피드롤러(130)로 공급된 후 피드롤러(130)에 의해 소정 속도를 갖고 플래튼(135)으로 이송된다. 상 기 플래튼(135)으로 이송된 용지(P)는 선단이 플래튼(135)에 의해 지지되면서 잉크젯 프린팅헤드(150)의 하측을 통과하게 되며, 잉크젯 프린팅헤드(150)로부터는 화상정보에 대응되어 용지(P)의 윗면에 잉크가 토출됨으로써 화상이 형성된다. 이와 같이 화상이 형성되면서 용지(P)는 계속 이송되며, 이송되는 용지(P)의 윗면으로는 잉크젯 프린팅헤드(150)에 인접한 건조수단(160)에 마련된 공기 덕트(161)의 공기 분사구(163)로부터 공기가 분사된다. 이때, 상기 공기 분사구(163)로부터의 공기는 잉크젯 프린팅헤드(150)의 노즐부(151)로부터 토출되는 잉크에 영향을 미치지 않도록 분사되며, 분사되는 공기의 양은 인쇄속도나, 화상 밀도나, 화상 데이터량에 따라 조절된다. 이렇게 분사된 공기에 의해 용지(P) 윗면의 잉크가 건조되며, 잉크가 충분히 건조되어진 용지(P)는 배출롤러(140)와 스타휠(141) 사이에 맞물려 배지대(145)로 배출되어 적재된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 잉크젯 프린팅헤드에 인접하게 건조수단이 구비됨에 따라, 잉크젯 프린팅헤드로부터 잉크가 용지에 토출된 직후 신속하게 용지 윗면의 잉크가 건조될 수 있다. 이에 따라, 덜 건조된 잉크가 배출롤러와 스타휠에 접촉되어 오염시키거나, 배지대에 적재되면서 유발되는 화상 번짐과 같은 화상 불량이 방지될 수 있다. 그리고, 공기에 의해 잉크가 건조됨에 따라, 종래와 같이 히터와 용지 사이의 접촉에 의해 잉크가 건조되는 것에 비해 용지가 변형될 우려가 없게 된다. 게다가, 종래와 같이 히터와 용지 사이를 접촉시키기 위한 흡착 벨트 및 진공 장치가 생략될 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 용지에 잉크를 토출하여 화상을 인쇄하는 것으로, 상기 용지의 이송방향과 직각인 용지의 폭방향에 걸쳐 배치된 잉크젯 프린팅헤드; 및
    상기 잉크젯 프린팅헤드에 인접하게 배치되고 상기 용지에 토출된 잉크를 향한 측에 용지의 폭방향에 걸쳐 공기가 분사될 수 있게 공기 분사구가 형성된 공기 덕트, 및 상기 공기 덕트에 압축된 공기를 공급하기 위한 컴프레서를 구비하여, 상기 용지에 토출된 잉크를 건조시키는 건조수단을 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공기 덕트는 상기 공기 분사구로부터 내부 유로의 적어도 일부가 상기 용지의 이송방향 측으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 컴프레서는 상기 공기 분사구로부터 분사되는 공기의 양이 조절될 수 있게 컨트롤러에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 용지에 인쇄되는 속도, 상기 용지에 인쇄되는 화상 밀 도, 및 상기 용지에 인쇄되는 화상 데이터량 중에서 적어도 어느 하나의 증가에 비례하여 상기 공기 분사구로부터 분사되는 공기의 양이 증가할 수 있도록 상기 컴프레서를 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 용지를 상기 잉크젯 프린팅헤드 측으로 이송시키는 피드롤러를 구동하기 위한 모터와 연계된 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295774B1 (ko) * 2011-06-17 2013-08-12 제주대학교 산학협력단 열풍 유로부를 구비한 잉크젯 헤드
EP4190577A1 (en) * 2021-12-03 2023-06-07 Dover Europe Sàrl Arrangements and methods for drying printed ink

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