KR20090132665A - 잉크젯 화상형성장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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전지훈
윤갑식
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Abstract

본 발명은 잉크젯 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 프린트 헤드의 언 캡핑시간, 인쇄시간간격 및 전원작동시간간격 등으로부터 노즐에 부착된 잉크의 노출시간을 판단하고 그에 적합한 세척모드를 선정하여 수행함으로써 프린트 헤드의 노즐에 부착된 잉크의 상태에 맞게 노즐을 효과적으로 세척할 수 있다. 또한, 노즐에 부착된 잉크의 노출시간에 적합한 세척모드를 수행함과 함께 프린트 헤드를 가열함으로서 노즐에 부착된 잉크의 점도를 약화시킬 수 있고, 특히 초음파를 이용한 프린트 헤드의 세척시 초음파 세척 에너지가 응고된 잉크 제거에 효율적으로 집중할 수 있어 프린트 헤드의 세척 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

잉크젯 화상형성장치 및 그 제어방법{INKJET IMAGE FORMING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 잉크젯 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프린트 헤드에서 잉크를 분사하는 노즐의 막힘을 방지하기 위한 잉크젯 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 화상형성장치는 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 인쇄용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 그 인쇄용지 상에 소정의 이미지를 기록하는 장치이다. 잉크젯 화상형성장치는 다수의 노즐을 통하여 잉크를 분사하는 프린트 헤드를 구비한다.
프린트 헤드의 주위에는 잉크의 일부가 토출되지 않고 액적으로 잔류하는데, 이들이 건조되어 응고되면 노즐의 일부 또는 전부가 막히게 되어, 잉크의 토출방향을 왜곡시키거나, 잉크가 분사되지 않아 인쇄 도트가 손실되는 미싱 도트(missing dot)가 발생한다.
인쇄불량을 방지하기 위해 통상 와이핑(wiping), 캡핑(capping), 스피팅(spitting), 석션(suction) 등의 메인터넌스 동작을 수행한다. 와이핑은 프린트 헤드의 노즐 표면을 문질러서 응고된 잉크나 이물질을 제거하는 것을 말한다. 캡핑은 일정시간이상 인쇄를 수행하지 않을 때에는 프린트 헤드의 노즐을 덮어 외기와 차단함으로써 노즐의 건조를 방지하는 것을 말한다. 스피팅은 프린트 헤드의 노즐 내부의 잉크를 일부 토출시켜 노즐 주위의 잉크나 이물질을 제거하는 것을 말한다. 석션은 프린트 헤드의 노즐 표면을 진공 흡입하여 노즐 주위에 응고된 잉크나 이물질을 제거하는 것을 말한다.
장시간 동안 인쇄 동작이 수행되지 않거나 테스트 인쇄를 통해 막힌 노즐이 존재한다고 판단되는 경우에는 세트에 미리 입력되어 있는 제어 프로그램이나 사용자의 명령에 의해 프린트 헤드의 세척 동작이 수행된다.
한편, 종래에는 인쇄불량을 방지하기 위해 초음파 세척장치를 이용하여 프린트 헤드를 초음파 세척한다.
초음파를 이용한 세척장치를 구비하는 잉크젯 화상형성장치의 예는 대한민국 공개특허 제2003-31247호에 개시되어 있다. 개시된 세척장치는 셔틀 방식 잉크젯 화상형성장치에 적용된 것으로서, 세척액이 저장되는 저장탱크와, 저장탱크의 상측에 설치되는 세척수조와, 저장탱크의 세척액을 세척수조로 공급하기 위한 세척액 공급펌프와, 초음파 진동을 발생시키는 초음파 발진소자를 구비한다. 초음파 세척모드 시, 세척액 공급펌프가 작동하면 세척수조로 세척액이 공급되고, 세척수조의 하부에서 초음파 소자가 발진함으로써 물기둥을 형성하여 프린트 헤드를 세척한다.
프린트 헤드의 세척 효율은 캡핑(capping) 상태, 방치시간 등에 의해 달라지는 잉크의 응고 정도에 영향을 받는다.
하지만, 종래에는 이와 같은 변수들을 고려하지 않기 때문에 세척 시간 등의 낭비 혹은 부족을 야기할 수 있다. 이로 인해, 프린트 헤드의 세척이 적절히 이루어지지 못할 뿐만 아니라, 사용자의 대기시간이 길어지는 문제점이 있다.
또한, 프린트 헤드의 세척 효율은 프린트 헤드 내의 잉크 온도에 영향을 받지만 종래에는 이와 같은 변수를 고려하지 않기 때문에 특히 초음파를 이용하여 프린트 헤드를 세척하는 경우 초음파 세척 에너지가 세척에 집중되지 못하고, 열에너지 등의 형태로 손실될 수 있어 프린트 헤드의 세척 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 프린트 헤드의 노즐에 부착된 잉크의 상태에 따라 프린트 헤드를 세척함으로써 프린트 헤드의 세척 효율을 향상시킬 수 있는 잉크젯 화상형성장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는 잉크를 분사하는 노즐을 구비하는 프린트 헤드와, 상기 노즐을 세척하는 세척장치와, 상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 기준으로 상기 노즐을 세척하는 복수의 세척모드를 가지는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 잉크젯 화상형성장치의 제어방법은 프린트 헤드의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 판단하는 단계와, 상기 노출시간에 기초하여 상기 노즐을 세척하는 세척모드를 결정하는 단계와, 상기 결정된 세척모드를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 프린트 헤드의 캡핑시간/언 캡핑시간, 전원작동시간간격, 그리고, 인쇄시간간격 등으로부터 노즐에 부착된 잉크의 노출시간을 판단하고 세척방식이 서로 다른 다수의 세척모드 중 잉크의 노출시간에 해당하는 세척모드를 수행함으로써 프린트 헤드의 노즐에 부착된 잉크의 상태에 맞게 노즐을 효과적으로 세척할 수 있고, 효율적인 메인터넌스 시간을 적용할 수 있어 사용자의 대기시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다수의 세척모드 중 프린트 헤드의 노즐에 부착된 잉크의 노출시간에 해당하는 세척모드를 수행함과 함께 프린트 헤드를 가열함으로서 프린트 헤드의 세척 효율을 더욱 향상시킬 수 있고, 특히 초음파를 이용한 프린트 헤드의 세척시 초음파 세척 에너지가 응고된 잉크 제거에 효율적으로 집중할 수 있어 초음파 세척 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 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(30)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(30)의 하부로 이송하며, 프린트 헤드(30)의 입구측에 설치되는 피딩롤러(21)와, 피딩롤러(21)와 픽업롤러(12) 사이에 설치되는 보조롤러(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에서 프린트 헤드(30)는 인쇄매체의 폭에 대응하는 길이를 갖는 노즐부(31)를 구비하는 어레이 프린트 헤드이다. 이러한 프린트 헤드(30)는 고정된 위치에서 인쇄매체(M)에 잉크를 분사함으로써 화상을 인쇄한다. 도 2와 같이, 노즐부(31)는 그 폭 방향으로 지그재그 형태로 배열된 다수의 노즐 플레이트(32)를 구비한다. 각 노즐 플레이트(32)에는 잉크를 토출하는 다수의 노즐(33)이 형성되어 있다. 노즐 플레이트(32)에는 다수의 노즐 열(32a, 32b, 32c, 32d)이 마련될 수 있다. 또 각 노즐 열(32a, 32b, 32c, 32d)은 같은 색상의 잉크 또는 서로 다른 색상(예를 들면, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙)의 잉크를 각각 분사할 수 있다.
배출부(40)는 인쇄매체(M)의 이송 방향에 대하여 프린트 헤드(30)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(31)에 접촉하거나 인쇄매체(M)와 노즐부(31) 사이의 간격이 변하는 것을 방 지하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 초음파 세척장치를 나타낸 것이다. 도 4는 도 3에서 세척조와 외조를 발췌하여 도시한 것이다. 도 5는 도 3의 초음파 세척장치의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치는 프린트 헤드(30)를 초음파 세척하기 위한 초음파 세척장치(100)를 구비한다. 초음파 세척장치(100)는 세척액으로 프린트 헤드(30)의 노즐부(31)를 세척함으로써 노즐(33)을 막고 있던 잉크 찌꺼기나 지분 등과 같은 이물질을 제거한다.
초음파 세척장치(100)는 세척액이 저장되는 저장탱크(110)와, 프린트 헤드(30)의 하부에 위치되고, 내부에 초음파 발진소자(121)가 설치되는 세척조(120)와, 세척조(120)를 수용하는 외조(130)와, 저장탱크(110)와 세척조(120)를 연결하는 제1세척액 유로(140)와, 외조(130)와 저장탱크(110)를 연결하는 제2세척액 유로(150)와, 세척액을 강제 순환시키기 위한 펌프(160)를 구비한다. 세척조(120)와 외조(130)는 프린트 헤드(30)의 폭 방향을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 이를 위해 초음파 세척장치(100)는 세척조(120)와 외조(130)가 장착되는 캐리지(181)와, 캐리지(181)의 이동을 안내하는 캐리지 샤프트(182)와, 캐리지 샤프트(182)를 따라 캐리지(181)를 좌우로 이동시키는 캐리지 구동부(183)를 구비한다. 캐리지 구동부(183)는 캐리지 구동모터(184)와, 구동모터(184)의 동력을 전달하는 기어(185)와, 기어(185)의 소기어부(185a)에 맞물려서 순행 주행하며, 구동모터(184)의 동력 을 캐리지(181)로 전달하는 캐리지 구동벨트(186)를 구비한다.
세척조(120)는 제1세척액 유로(140)를 통해 저장탱크(110)로부터 세척액을 공급받는다. 세척조(120)의 상면은 개방되어 프린트 헤드(30)의 노즐부(31)와 마주하고, 세척조(120)의 바닥에는 초음파 발진소자(121)가 설치된다. 초음파 발진소자(121)로는 압전세라믹 진동자(Piezoceramic Transducer)가 사용될 수 있다. 세척조(120)에 세척액이 공급된 상태에서 초음파 발진소자(121)에 전류가 인가되면 초음파 발진소자(121)가 초음파를 발진하고, 이에 따라 세척액의 수면에 물기둥이 형성되어 프린트 헤드(30)의 노즐부(31)를 세척할 수 있다.
초음파 세척장치(100)가 프린트 헤드(30)를 세척할 때 세척조(120)에는 계속하여 세척액이 공급되고, 세척조(120)를 넘쳐흐르는 세척액은 세척조(120)를 둘러싸고 있는 외조(130)에 수용된다. 외조(130)에 수용된 세척액을 제2세척액 유로(150)를 통해 저장탱크(110)로 회수된다. 제1세척액 유로(140)와 제2세척액 유로(150)는 유연한 재질의 호스로 구성되고, 세척조(120)와 외조(130)가 좌우 방향으로 이동하는데 방해가 되지 않도록 충분한 길이를 가진다. 제1세척액 유로(140) 상에는 펌프(160)를 구동할 때 저장탱크(110)로부터 펌핑되는 세척액이 세척조(120)에 유입되지 않도록 세척액을 일시 보관하는 보조탱크(143)이 마련된다.
상기한 초음파 세척장치(100)는 전반적인 제어를 수행하는 제어부에 의해 작동된다. 제어부는 초음파 세척장치(100)의 펌프(160)를 동작을 제어함으로써 프린트 헤드의 초음파 세척 시에 세척액을 순환시키는 동작과 세척조(120), 외조(130) 및 유로(140)(150) 상의 세척액을 저장탱크(110)로 회수하는 동작을 제어한다. 즉, 프린트 헤드(30)를 세척하는 초음파 세척모드가 시작되면 세척조(120)와 외조(130)가 프린트 헤드(30)의 좌측단의 하부에 위치되도록 캐리지(181)에 의해 이동된다. 세척조(120)와 외조(130)의 이동이 끝나면, 제어부(180)는 펌프(160)를 제어하여 세척액을 제1방향으로 펌핑하도록 함으로써 저장탱크(110) 내의 세척액을 제1세척액 유로(140)와 제2세척액 유로(150)를 통해 순환시킨다. 이에 따라, 저장탱크(110) 내의 세척액은 펌핑되어 보조탱크(143)로 공급되고, 보조탱크(143)를 다 채운 세척액은 제1세척액 유로(140)를 통해 세척조(120)로 공급된다. 세척액이 세척조(120)를 넘쳐흐르면 외조(130)가 이를 수용한다. 외조(130)에 수용된 세척액은 펌핑되어 제2세척액 유로(150)를 통해 저장탱크(110)로 회수된다.
세척액이 순환하는 과정에서 초음파 발진소자(121)에 전류가 인가되면 진동에 의해 물기둥이 형성되어 세척조(120) 내의 세척액이 프린트 헤드(30)의 노즐부(31)에 접촉한다. 이와 같이 물기둥이 형성된 상태에서 세척조(120)는 캐리지(181)에 의해 우측으로 서행하고, 이에 따라 어레이 프린트 헤드(30)의 노즐부(31)가 연속적으로 세척된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 초음파 발진시 세척조(120) 내의 초음파 발진소자(121)에 수직한 방향으로 물기둥이 형성되게 된다. 이 물기둥의 한쪽 끝은 프린트 헤드(30)에 접촉하게 되고, 이에 따라 초음파 세척 에너지가 프린트 헤드(30)에 도달하여 응고된 잉크를 제거하게 된다.
초음파 세척모드가 끝나면 제어부는 펌프(160)를 제어하여 보조탱크(143), 세척조(120), 제1세척액 유로(140), 외조(130) 및 제2세척액 유로(150)에 있는 세척액을 저장탱크(110)로 모두 회수한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 세척 동작을 설명한다.
본 발명에서 세척 동작은 크게 일반 세척모드인 POR(Power on Reset maintenance) 모드와 초음파 세척모드로 구분된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 제어블록도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치는 일반 세척장치(170), 초음파 세척장치(100) 및 제어부(180)를 구비한다.
일반 세척장치(170)는 프린트 헤드의 노즐 표면을 와이퍼로 문질러서 응고된 잉크나 이물질을 제거하는 와이핑(wiping)과, 일정시간이상 인쇄를 수행하지 않을 때에는 프린트 헤드의 노즐을 캡 부재로 덮어 외기와 차단함으로써 노즐의 건조를 방지하는 캡핑(capping)과, 프린트 헤드의 노즐 내부의 잉크를 일부 토출시켜 노즐 주위의 잉크나 이물질을 제거하는 스피팅(spitting)과, 프린트 헤드의 노즐 표면을 진공펌프로 진공 흡입하여 노즐 주위에 응고된 잉크나 이물질을 제거하는 석션(suction) 등의 유지 보수를 위한 메인터넌스 동작을 수행하는 장치이다.
초음파 세척장치(100)는 초음파 발진소자에 전류를 인가하여 세척액에 초음파 진동에 의해 물기둥을 형성시키고, 이 물기둥을 프린트 헤드(30)의 노즐에 반복적으로 접촉시켜 노즐을 세척하는 장치이다.
제어부(180)는 프린트 헤드(30)의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 근거로 하여 노즐을 세척하는 다수의 세척모드를 수행한다.
다수의 세척모드는 일반 세척장치(170)을 이용하여 프린트 헤드(30)의 노즐 을 세척하는 일반 세척모드와 초음파 세척장치(100)을 이용하여 프린트 헤드(30)의 노즐을 세척하는 초음파 세척모드일 수 있다.
도 7을 살펴보면, 제어부(180)는 프린트 헤드(30)에 대한 언 캡핑(uncapping)시간, 인쇄시간간격, 전원작동시간간격 등을 확인한다(S100). 일예로, 언 캡핑시간은 프린트 헤드(30)가 캡 부재에 의해 캡핑되지 않는 시간을 의미하며, 바람직하게는, 프린트 헤드(30)가 캡핑되지 않은 상태의 누적시간이다. 언 캡핑시간을 카운팅할 때 시간의 리셋 조건은 일예로, 일반 세척장치(170)에 의한 프린트 헤드(30)의 노즐에 대한 석션(suction) 동작 등의 메인터넌스 동작이 수행되는지를 판단하고, 노즐에 대한 석션 동작 등의 메인터넌스 동작이 수행되는 경우, 언 캡핑시간을 카운트하는 타이머를 리셋하고, 새로 카운팅한다. 이 언 캡핑시간에 의해 프린트 헤드(30)의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 파악할 수 있다. 한편, 프린트 헤드(30)의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간은 인쇄시간간격 혹은 전원작동시간간격에 의해서도 파악할 수 있다. 잉크의 노출시간을 파악할 수 있음에 의해 프린트 헤드(30)의 노즐에 부착된 잉크의 상태를 인식할 수 있어 프린트 헤드(30)의 토출 불량 발생 위험을 파악할 수 있다.
그리고, 제어부(180)는 확인된 언 캡핑시간(혹은 캡핑시간), 인쇄시간간격, 전원작동시간간격 중 어느 하나 혹은 조합에 의해 프린트 헤드(30)의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 판단한다(S110). 그런 후 제어부(180)는 판단된 잉크의 노출시간과 미리 설정된 시간(Tref)을 비교한다(S120). 비교결과 잉크의 노출시간이 미리 설정된 시간 이하이면 일반 세척모드를 수행하고(S130), 잉크의 노출시간 이 미리 설정된 시간을 초과하면 초음파 세척모드를 수행한다(S140).
또한, 다수의 세척모드는 세척시간이 서로 다른 복수의 초음파 세척모드를 포함할 수 있다.
도 8을 살펴보면, 제어부(180)는 프린트 헤드(30)에 대한 캡핑시간, 인쇄시간간격, 전원작동시간간격 등을 확인하고(S200), 확인된 캡핑시간, 인쇄시간간격, 전원작동시간간격 중 어느 하나 혹은 조합에 의해 프린트 헤드(30)의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 판단한다(S210). 그리고, 판단된 잉크의 노출시간과 미리 설정된 시간(Tref')을 비교한다(S220). 비교결과 잉크의 노출시간이 미리 설정된 시간 이하이면 세척시간이 짧게 설정된 제1 초음파 세척모드를 수행하고(S230), 잉크의 노출시간이 미리 설정된 시간을 초과하면 세척시간이 길게 설정된 제2 초음파 세척모드를 수행한다(S240).
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드의 노즐을 세척하는 과정을 도 9와 도 10을 참조하여 좀더 자세히 설명한다.
도 9을 살펴보면, 먼저, 사용자가 화상형성장치를 켜면 제어부(180)는 프린트 헤드(30)의 캡핑(capping) 상태인지 언 캡핑 상태인지를 판단한다(S300). 캡핑은 프린트 헤드(30)를 사용하지 않을 때 노즐을 보호할 수 있도록 캡 부재를 통해 프린트 헤드(30)의 노즐을 밀폐하는 것이다.
만약, 언 캡핑 상태이면, 제어부(180)는 사용자가 화상형성장치를 사용하기 이전에 프린트 헤드가 언 캡핑 상태로 방치되어 있었다고 판단하고, 초음파 세척을 실시한다(S310). 언 캡핑 상태로 프린트 헤드가 방치되는 상태는 비정상적인 메인 터넌스 상황이며, 이는 화상형성장치가 메인터넌스 작업 끝(End of Job maintenance ; EOJ)를 수행하지 못하고 비정상 종료되는 경우 발생할 수 있다. 캡핑이 이루어지지 않는 경우 프린트 헤드(30)의 노즐 표면에 부착된 잉크의 응고는 현저히 가속화되고, 통상적인 메인터넌스인 POR보다 강화된 메인터넌스가 필요하며, 본 실시예에서는 초음파 세척을 실시한다.
한편, 사용자가 화상형성장치를 켰을 때, 캡핑 상태이면, 제어부(180)는 이전의 마지막 EOJ 시점과 현재의 시점간의 간격 차이인 인쇄시간간격 △tp를 구하고, 이를 미리 설정된 시간 간격인 tth와 비교한다(S320). tth는 잉크의 특성, 혹은 시스템 특성에 따라 변하는 값으로 제품에 따라 실험적으로 결정되거나 예측되어 설계된다.
△tp 가 tth 미만이면 POR 모드를 수행하고(S330), △tp 가 tth 이상이면, 본 실시 예의 경우에, 초음파 세척 모드를 수행한다(S310).
정리하면, 프린트 헤드(30)의 노즐에 부착된 잉크의 노출시간을 판단하고, 그 노출시간이 짧으면 노즐에 부착된 잉크의 응고정도가 낮다고 판단하여 일반 세척모드인 POR 모드를 수행하고, 그 노출시간이 길면 노즐에 부착된 잉크의 응고정도가 높다고 판단하여 보다 강력한 세척모드인 초음파 세척모드를 수행한다.
도 9에 도시된 실시예에서는 제어부(180)가 선택할 수 있는 작동의 종류가 일반 세척모드인 POR 모드와 초음파 세척모드 두 종류이다. 하지만, 메인터넌스 시간의 최적화를 위해, POR 모드와 초음파 세척 모드의 종류를 세분화될 수 있다. 즉, 스피팅 량, 와이핑 횟수, 석션 횟수 등이 일반 세척요소가 구별되는 여러 종류의 POR 모드와, 노즐 당 세척시간의 차이가 있는 여러 종류의 초음파 세척 모드를 사용하여 선택할 수 있다. 이와 같은 실시예를 도 10에서 설명하고 있다.
도 10을 살펴보면, 먼저, 제어부(180)는 사용자가 화상형성장치를 켜면 화상형성장치의 캡핑(capping) 여부를 판단한다(S400). 사용자가 화상형성장치를 켰을 때 캡핑 상태이면, 제어부(180)는 인쇄시간간격인 △tp를 구하고, 미리 설정된 시간 간격인 tth1과 비교한다(S410). 비교결과 △tp가 tth1 미만이면 제1 POR 모드를 실행한다(S420).
한편, 비교결과 △tp가 tth1 이상이면, △tp과 미리 설정된 시간 tth2 을 비교한다(S430). 비교결과 △tp가 tth2 미만이면 제2 POR 모드를 실행하고(S440), △tp가 tth2 이상이면 제3 초음파 세척모드를 수행한다(S480). tth2 가 tth2 보다 긴 시간이고, tth1과 tth2 는 잉크의 특성 혹은 시스템 특성에 따라 변하는 값이므로, 제품에 따라 실험적으로 결정되거나 예측된다.
정리하면, 제1 POR 모드는 세척력이 약한 모드로서 시간과 잉크 절약형 POR을 의미한다. 제2 POR 모드는 제1 POR 모드보다 세척력이 강한 모드로서 제1 POR 모드만으로 메인터넌스가 불충분한 경우에 사용된다. 제2 POR 모드로도 메인터넌스가 불충분한 시간 간격 tth2 보다 △tp 가 클 때 제3 초음파 세척모드가 적용된다.
한편, 캡핑이 되어 있지 않은 경우, 제어부(180)는 사용자가 화상형성장치를 사용하기 이전에 프린트 헤드가 언 캡핑 상태로 방치되어 있었다고 판단하고, 화상형성장치가 꺼져 있던 시간 간격인 전원작동시간간격 △toff에 따라 제1 초음파 세척모드 혹은 제2 초음파 세척모드를 수행한다. 제어부(180)는 △toff와 미리 설정된 시간 th 을 비교하고(S450), △toff가 th 미만이면 제1 초음파 세척모드를 수행하고(360), △toff가 th 이상이면 제2 초음파 세척모드를 수행한다(S470). 제1 초음파 세척모드와 제2 초음파 세척모드는 서로 다른 노즐 당 세척 시간을 갖는다. 이때, 제2 초음파 세척 모드가 제1 초음파 세척 모드보다 긴 시간의 노즐 당 세척시간을 갖는다.
즉, 프린트 헤드(30)의 노즐에 부착된 잉크의 노출시간이 짧을수록 노즐에 응고된 잉크의 응고정도가 낮다고 판단하여 세척시간이 짧게 설정된 초음파 세척모드를 수행하고, 노즐에 부착된 잉크의 노출시간이 길수록 노즐에 응고된 응고정도가 높다고 판단하여 세척시간이 길게 설정된 초음파 세척모드를 수행한다.
참고로, 도 10에 도시된 실시예보다 세분화된 POR 모드 및 초음파 세척모드의 알고리즘 설계가 가능하다. 언 캡핑시에도 잉크 특성과 방치 시간에 따라 초음파 세척을 적용하지 않고 강화된 POR을 적용할 수도 있다. 이때, 제3 초음파 세척모드는 제1 초음파 세척모드와 동일한 세척시간이 설정되거나, 제1 초음파 세척모드의 세척시간보다 짧은 세척시간이 설정된다.
요약하면, 제시된 실시예는 캡핑과 언 캡핑 여부를 판단함과 함께 인쇄시간간격과 화상형성장치가 꺼져 있던 전원작동시간간격을 고려하여 프린트 헤드(30)의 노즐에 부착된 잉크의 노출시간을 판단하고, 이 잉크의 노출시간에 해당하는 잉크의 응고정도에 맞게 일반 세척모드/초음파 세척모드 혹은 세척시간이 서로 다른 초음파 세척모드를 수행한다.
한편, 제어부(180)는 세척모드를 수행함과 함께 프린트 헤드(30)의 세척 효율을 더욱 향상시키기 위해 프린트 헤드(30)의 온도를 높이도록 세척 중이나, 세척 전 혹은 세척 후에 프린트 헤드(30)을 워밍업시켜 일시적으로 가열한다. 이때, 제어부(180)는 프린트 헤드(30)를 잉크 분사시의 가열시간보다 짧게 설정된 가열시간동안 가열함과 함께 프린트 헤드(30)가 미리 설정된 온도에 도달할 때까지 가열 동작을 반복한다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 초음파 세척 시, 초음파 발진 소자(4)에서 발생하는 물리적 에너지, Eu는 아래와 같이 세척 에너지와 기타의 에너지로 소모된다.
Eu = Ec + Et + Ep + Er 식 [1]
위의 식 [1]에서 Ec는 물 분자를 가속시켜 응고된 잉크를 제거하는 데 사용되는 에너지, Et는 열에너지, Ep는 물기둥을 형성하는데 소모되는 에너지, Er은 기타의 에너지 손실이다.
이 중에서, Ec 와 Ep 는 시스템의 사양에 맞추어 결정되는 설계변수에 의해 결정된다. 열의 형태로 손실되는 에너지 Et 는 다음과 같이 표현할 수 있다.
Et = Qt = c*m*△T 식 [2]
위의 식 [2]에서 Qt는 손실되는 열량, c는 비열, m은 질량, △T는 초음파 발진에 의해 온도가 상승된 세정액과 프린트 헤드와의 온도 차이이다. △T를 적 게 하면 열에너지를 줄일 수 있음을 알 수 있다.
이를 위해, 본 발명에서는 초음파 세척 중, 혹은 초음파 세척 전후에 프린트 헤드의 온도를 높이도록 프린트 헤드의 워밍업을 실시한다. 워밍업은 프린트 헤드의 온도를 높이기 위한 기술로서, 응고된 잉크의 점도를 낮추는 기능 등을 얻기 위해 사용된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 워밍업은 잉크를 토출하는 동작과 유사하나 프린트 헤드의 히터를 가열하는 시간이 짧아, 잉크는 토출되지 않고 프린트 헤드의 온도만 상승한다. 이때 워밍업은 노즐에 부착된 잉크의 접착력을 약화시키거나 제거하기에 적합한 온도로 수행되며, 반복 수행될 수 있다. 워밍업의 적합한 온도를 확인하기 위해 프린트 헤드에 온도센서를 장착한 후 이를 통해 감지한 온도와 미리 설정된 온도를 비교할 수도 있다.
본 발명에서는 본래의 워밍업이 응고된 잉크의 제거를 용이하게 하는 기본적인 기능을 활용함과 동시에 이를 통해 프린트 헤드의 온도를 높여 초음파 세척의 세척 효율을 높이도록 한다. 이와 같은 실시예를 도 12에 표현하였다.
도 12를 살펴보면, 초음파 세척모드시 제어부(180)는 세척조(120)와 외조(130)가 프린트 헤드(30)의 좌측단의 하부에 위치되도록 캐리지(181)를 이동시킨다(S500).
캐리지(181)에 의해 세척조(120)와 외조(130)의 이동이 끝나면, 제어부(180)는 펌프(160)를 제어하여 세척액을 펌핑하도록 함으로써 저장탱크(110) 내의 세척액을 제1세척액 유로(140)와 제2세척액 유로(150)를 통해 순환시켜 세척액을 세척 조(120)에 공급한다(S510).
세척액을 공급 후 프린트 헤드(30)를 가열시켜 워밍업시킨다(S520). 이때, 프린트 헤드(30)의 히터에 전압이 인가되는 시간이 짧아 잉크는 토출되지 않고 프린트 헤드(30)의 온도만 상승한다. 프린트 헤드(30)의 온도가 높아짐에 따라 프린트 헤드(30)의 노즐에 응고된 잉크의 점도가 낮아진다. 이로 인해, 노즐에 부착된 잉크의 접착력이 약화되거나 제거하기에 적합한 상태가 된다.
프린트 헤드(30)의 워밍업 후 초음파 발진소자(121)에 전류를 인가하여 초음파 발진시킨다(S530). 이에 따라, 초음파 진동에 의해 세척조(120) 내의 세척액이 물기둥을 형성하고, 이 물기둥에 의해 프린트 헤드(30)의 노즐이 접촉되면서 노즐에 응고된 잉크가 연속적으로 세척된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드의 노즐부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 초음파 세척장치를 보인 사시도이다.
도 4는 도 3에서 세척조와 외조를 발췌하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드를 초음파 세척하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 개략적인 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드의 노즐에 부착된 잉크의 노출시간에 따라 일반 세척모드 혹은 초음파 세척모드를 수행하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드의 노즐에 부착된 잉크의 노출시간에 따라 세척시간이 서로 다른 복수의 초음파 세척모드를 수행하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 프린트 헤드를 워밍업하는 것을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
30 : 잉크젯 헤드 31 : 노즐부
100 : 초음파 세척장치 110 : 저장탱크
120 : 세척조 121 : 초음파 발진소자
160 : 펌프 170 : 일반 세척장치
180 : 제어부

Claims (24)

  1. 잉크를 분사하는 노즐을 구비하는 프린트 헤드;
    상기 노즐을 세척하는 세척장치;
    상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 기준으로 상기 노즐을 세척하는 복수의 세척모드를 가지는 제어부를 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 세척모드는 일반 세척모드와 초음파 세척모드를 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일반 세척모드는 스피팅, 와이핑, 석션 중 어느 하나 이상인 잉크젯 화상형성장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 초음파 세척모드는 진동에 의해 물기둥을 형성시켜 상기 노즐을 세척하는 것인 잉크젯 화상형성장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간이 미리 설정된 시간보다 짧으면 상기 일반 세척모드를 수행하고, 상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 초음파 세척모드를 수행하는 잉크젯 화상형성장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 상기 프린트 헤드에 대한 언 캡핑시간, 인쇄시간간격, 전원작동시간간격 중 적어도 하나에 기초하여 판단하는 잉크젯 화상형성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 세척모드는 세척시간이 서로 다른 복수의 초음파 세척모드를 포함하는 잉크젯 화상형성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간이 미리 설정된 시간 기준시간보다 짧으면 상기 세척시간이 짧게 설정된 초음파 세척모드를 수행하고, 상기 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간이 상기 미리 설정된 시간보다 길면 상기 세척시간이 길게 설정된 초음파 세척모드를 수행하는 잉크젯 화상형성장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 노즐에 대한 세척 모드 진행과 함께 상기 프린터 헤드를 가열하는 잉크젯 화상형성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 노즐에 대한 초음파 세척 중이나, 초음파 세척 전 혹은 초음파 세척 후 중 적어도 한 시점에 상기 프린트 헤드를 가열하는 잉크젯 화상형성장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 프린트 헤드를 잉크 분사시의 가열시간보다 짧게 설정된 가열시간동안 가열하는 잉크젯 화상형성장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 프린트 헤드가 미리 설정된 온도에 도달할 때까지 상기 가열 동작을 반복하는 잉크젯 화상형성장치.
  13. 프린트 헤드의 노즐 표면에 부착된 잉크의 노출시간을 판단하는 단계;
    상기 노출시간에 기초하여 상기 노즐을 세척하는 세척모드를 결정하는 단계;
    상기 결정된 세척모드를 수행하는 단계를 포함하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 노출시간을 판단하는 단계는, 상기 노출시간을 상기 프린트 헤드에 대한 비 캡핑시간, 인쇄시간간격, 전원작동시간간격 중 적어도 하나에 기초하여 판단하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 세척모드를 결정하는 단계는, 상기 세척모드를 일반 세척모드 혹은 초음파 세척모드로 결정하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 일반 세척모드는 스피팅, 와이핑, 석션 중 어느 하나 이상인 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 초음파 세척모드는 진동에 의해 물기둥을 형성시켜 상기 노즐을 세척하는 것인 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 세척모드를 결정하는 단계는, 상기 노출시간이 미리 설정된 시간보다 짧으면, 상기 세척모드를 상기 일반 세척모드로 결정하고, 상기 노출시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 세척모드를 상기 초음파 세척모드를 결정하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 세척모드를 결정하는 단계는, 상기 세척모드를 세척시간이 서로 다른
    복수의 초음파 세척모드 중 어느 하나로 결정하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 세척모드를 결정하는 단계는, 상기 노출시간이 미리 설정된 시간보다 짧으면 상기 세척모드를 상기 세척시간이 짧게 설정된 초음파 세척모드를 결정하고, 상기 노출시간이 미리 설정된 시간보다 길면 상기 세척모드를 상기 세척시간이 길게 설정된 초음파 세척모드로 결정하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 노즐에 대한 세척모드를 수행함과 함께 상기 프린트 헤드를 가열하는 단계를 포함하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프린트 헤드를 가열하는 단계는, 상기 노즐에 대한 초음파 세척 중이나, 초음파 세척 전 혹은 초음파 세척 후 중 적어도 한 시점에 상기 프린트 헤드를 가열하는 잉크젯 화상형성장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 프린트 헤드를 가열하는 단계는, 상기 프린트 헤드를 잉크 분사시의 가열시간보다 짧게 설정된 가열시간동안 가열하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 프린트 헤드를 가열하는 단계는, 상기 프린트 헤드가 미리 설정된 온도에 도달할 때까지 상기 가열 동작을 반복하는 잉크젯 화상형성장치의 제어방법.
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