KR930011892B1 - 잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스의 제거장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
[발명의 명칭]
잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스의 제거장치 및 방법
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 의한 용해가스를 제거하기 위한 장치를 포함하는 잉크젯트 잉크공급시스템의 대표적 실시예를 개략적으로 나타낸 부분단면의 블록도.
제2도는 제1도의 잉크공급 시스템에 사용된 용해가스를 제거하는 장치의 확대단면도.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 잉크젯트시스템의 잉크에서 가스를 제거하는데 관한 것으로, 특히 잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스를 제거하기 위한 새롭게 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
1987. 4. 28일자로 출원된 일련번호 043,372호인 호이싱톤등의 공동출원에서 잉크에서 용해된 공기를 제어하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 그 출원에서 개시된 바와 같이 다양한 잉크젯트시스템에서 잉크는 오리피스에 접속된 챔버나 통로에 공급되고 이 오리피스로부터 잉크는 통로의 잉크에 가해진 감압 및 중압의 연속적 사이클의 결과로 한방울씩 분사된다. 통로내로 도입된 잉크가 용해된 공기나 기타 가스를 함유할 경우 압력사이클의 감압부중에 잉크의 감압으로 해서 통로내에서 용해가스가 작은 잉크기포를 형성한다.
챔버내에서 잉크가 반복된 감압으로 해서 이 기포는 성장해서 잉크젯트장치에 악영향을 가져온다.
상기 공동출원으로 이 단점을 해결하기 위하여 잉크젯트시스템의 잉크는 가스는 투과할 수 있지만 잉크는 투과할 수 없는 멤브레인을 통하여 가해진 감압을 받는다. 감압을 가하기 위하여 잉크는 감압공기로 유지된 플레늄의 투과성 멤브레인을 통하여 연통하는 통로를 거쳐 잉크젯트헤드에 이송된다. 그 출원에서 언급한 바와 같이 멤브레인은 유연한 판재인데 예를들면 지정번호 ＂2174＂의 도우-코닝에서 지금 사용 가능하고 도우-코닝 SSFMEXD-174와 같은 두께가 0.01인치(0.25미리)인 층의 의학등급 실리콘판이다.
그러나 실리콘 용지와 같은 어떤 종류의 가스투과성, 잉크불투과성 용지재질은 잉크의 어떤 저분자량 성분에 작지만 한정된 투과성을 갖는 경향이 있고, 이러한 소량의 성분이 멤브레인을 통과하게 하며 멤브레인의 저압측에 찌꺼기로 축적된다는 것을 알게 되었다. 찌꺼기등의 축적을 주기적으로 제거하지 않을 경우 가스제거 프로세스시에 멤브레인의 효율은 저하될 것이다.
[발명의 개시]
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 상기 단점을 해결하는 잉크젯트시스템용의 새롭고 개선된 디에이레이션 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 찌꺼기가 모아지는 것을 피하는 잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스를 제거하는 멤브레인을 제공하는 것이다.
본 발명의 이들 및 기타 목적은 가스는 투과할 수 있지만 잉크는 투과할 수 없는 불소함유재로 구성된 멤브레인을 통하여 가해진 감압으로 잉크젯트시스템내의 잉크를 두어 달성된다. 놀랍게도 불소함유 재질을 사용함으로서 저분자량 잉크성분의 투과성을 방지하거나 금지할 수 있고 이에 의해 잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스를 제거하는데 사용할 경우 다른 재질로 구성된 멤브레인에 축적되기 쉬운 찌꺼기의 형성을 없앨 수 있다. 바람직한 멤브레인 재질은 플루오로실리콘 및 태플론이다.
본 장치의 어셈블리에 필요한 접착에 저항하는 이 불소 함유 재질의 경향을 제거하기 위하여 불소함유 멤브레인의 표면은 불소함유 멤브레인의 찌꺼기 방지 성질에 영향을 주지 않고 에칭된다.
[발명의 실시하기 위한 최선의 방법]
도면에서 예시한 발명의 전형적인 실시예에 있어서 잉크젯트장치는 잉크젯트헤드(11)에서 사용하기 위한 액체 잉크를 유지하는 잉크공급 저장소(10)를 포함하고 잉크젯트헤드(11)로부터 통상의 방법으로 다른 상지지재나 용지의 웨브(12)나 용지에 소정의 패턴을 형성하도록 잉크를 분사한다. 잉크젯트헤드(11)는 제1도의 평면에 수직 즉 웨브(12)에 횡단하는 왕복가동을 위한 종래의 수단으로 지지되며, 웨브는 잉크젯트헤드를 화살표로 지시한 방향으로 2셋트의 구동롤(13 및 14)에 의해 이송된다.
잉크공급시스템은 잉크젯트헤드(11)로 가동을 위해 지지된 저장소(17)로 플랙시블 공급라인(16)을 거쳐 잉크공급소(10)로부터 잉크를 전달하기 위한 잉크펌프(15)를 포함한다. 열용융잉크가 잉크젯트장치에 사용될 경우 잉크공급시스템은 본 출원과 같은 양수인에 양도된 ＂열용융 잉크공급시스템＂의 명칭으로 1987. 4. 28일자로 출원된 하인등의 미국특허 출원번호 043,369호에 기재된 종류일 수 있다. 그 잉크공급시스템에서 잉크는 저장소내의 잉크(18)의 레벨이 낮을 때만 잉크공급소(10)에서 저장소(17)로 전달된다.
저장소(17)의 잉크를 대기압으로 유지하기 위하여 밴트(19)가 제공된다. 따라서 저장소(17)에 있는 잉크(18)는 비록 잉크공급소(10)에서 잉크가 공기로부터 보호될 경우일지라도 공기를 포함한다. 또한 열용융잉크가 사용될 때 공기체적으로 대략 20%가 잉크내에 용해될 수 있다. 이러한 용해공기를 함유하는 잉크가 잉크젯트헤드(11)에서 발생한 주기적인 감압을 받을 경우 공기기포가 잉크에 형성될 수 있고 잉크젯트헤드의 운전시에 고장을 일으킬 수 있다.
본 발명에 따라서 이 문제를 해결하기 위하여 용해가스를 제거하는 장치(20)는 저장소(17) 및 잉크젯트헤드(11) 사이의 잉크공급통로에 제공된다. 에어펌프(21)는 장치(20)가 증가 혹은 감소 공기압을 제공하기 위하여 플랙시블에어라인(22)을 통하여 연결된다. 용해가스 제거장치(20)는 잉크젯트헤드(11) 및 저장소(17)로 왕복가동을 위해 설치되고, 예시된 실시예에 있어서 에어펌프(21)는 잉크젯트헤드의 왕복가동중 장치(20)에 돌출러그(24)와 돌출가능한 펌프레버(23)의 연결로 작동된다. 펌프레버(22)는 정압 또는 부압이 필요한 때에만 펌프(21)에서 돌출된다.
펌프레버(23)는 펌프내의 피스톤(25)에 연결되고 이 펌프는 부압이 용해가스 제거장치(20)에 제공될 경우 펌프레버는 한쪽방향으로 장치의 가동중에 러그(24)에 결합되도록 펌프(21)에서 돌출될 것이고, 라인(22)을 거쳐 감압을 가하는 방향으로 피스톤을 가동하게 하고, 그후 피스톤은 제위치에서 정지될 수 있다. 중압이 장치(20)에 가해질 경우 레버(23)는 러드(24)에 의해 반대방향으로 피스톤(25)으로 가동되도록 장치(21)에서 돌출된다.
용해가스 제거장치(20) 및 잉크젯트헤드(11)의 내부구조는 제2도의 단면도를 나타낸다. 저장소(17)의 하단부에는 첵밸브(26)가 배열되어 잉크가 헤드로 공급되는 잉크젯트헤드(11)에 저장소에서 2통로(28 및 29)로 안내되는 좁게 연장된 가스제거통로(27)로 통과하게 한다.
특별한 실시예에서 통로(27)는 두께가 약 0.04인치(1미리) 폭이 0.6인치(15미리)이고 길이가 3.5인치(8.9센치)이며 공기는 투과하지만 잉크는 투과할 수 없는 플랙시블 불소함유 용지재질로 구성된 평행벽(30 및 31)에 의해서 구획된다. 재질은, 예를들면 한층의 플루오로실리콘이나 태플론으로 두께가 0.0005 내지 0.050인치(0.013 내지 1.3미리)이다. 태플론 멤브레인을 사용할 경우 두께는 바람직하게는 0.0005 내지 0.003인치(0.013 내지 0.076미리)의 범위이다. 불화실리콘 멤브레인을 사용할 경우 바람직하게는 두께가 약 0.003 내지 0.012인치(0.076 내지 0.3미리)이다.
보통은 점착에 저항하는 불소함유 멤브레인(30 및 31)의 접착을 허용하도록 접착된 멤브레인의 표면은 예를들면 수소 및 알곤의 혼합물이나 수소 및 질소의 혼합물로부터 형성된 플라즈마를 사용한 플라즈마 에칭을 받는다. 예를들면 더블유. 엘. 고어가 시판한 테트라에치 에칭재와 같은 상업용 에칭재를 사용할 수 있을지라도 그들은 잉크젯트 오리피스를 막히게 할 수 있는 부스러기로 표면을 오염시키는 경향이 있다. 그 결과 플라즈마 에칭을 하는 것이 바람직하다. 비록 접착될 표면부만을 에칭할 필요가 있다 해도 전 멤브레인 표면의 에칭은 멤브레인의 찌꺼기 방지성능에 방해되지 않는다.
통로(27)에서 멤브레인(30 및 31)의 타측에는 에어라인(22)에 연결된 에어플레늄(32 및 33)이 제공된다. 각 플레늄은 플레늄내의 압력이 감소될 경우 멤브레인을 지지하기 위해 예시된 예에 있어서 주름지거나 빵틀부재나 스크린으로 이루어진 멤브레인 지지체(34)를 포함한다. 에어펌프(21)는 통상은 압력이 0.4atm 미만이고 바람직하게는 0.2atm으로 각 플레늄내의 압력을 유지하도록 배열된다. 또한 통로(27)의 길이 및 폭은 잉크젯트헤드의 운전시 공급된 잉크가 최소한 약 30초 및 바람직하게는 1분 동안 통로내의 감압을 받도록 선택된다. 이 장치로 충분히 용해된 가스가 잉크젯트헤드의 정상운전중 기포가 형성되는 레벨 이하로 잉크의 용해가스 함유량을 감소시키도록 통로내의 잉크에서 멤브레인(30 및 31)을 거쳐 추출된다.
멤브레인(30 및 31)과 플레늄(32 및 33)은 또한 시스템의 운전이 폐쇄된 후 시작할 경우 잉크젯트헤드(11)의 오리피스(35)를 통하여 가스기포를 포함하는 잉크를 내보내도록 배열된다. 이를 위해 에어펌프(21)는 라인(22)을 거쳐 증압을 용해가스 제거장치(20)에 공급하도록 상기와 같이 배열된다. 이 때문에 플랙시블 멤브레인(30 및 31)은 서로를 향하여 가동된다. 첵밸브(26)는 저장소(17)로 잉크가 역전되어 가동되는 것을 방지하므로 통로(27)내의 잉크는 잉크젯트헤드(11)내로 강제되며, 잉크젯트오리피스(35)를 거쳐 가스 기포를 포함하는 어떤 잉크를 내보낸다.
오리피스(35)에서 공기에 노출된 잉크표면을 거쳐 받은 용해가스를 갖는 잉크젯트헤드(11)의 잉크에서 공기를 제거하기 위해서 히터(36)는 통로(28 및 29)의 잉크에서 오리피스(35)로 안내되는 잉크젯트통로(38)의 후방벽(37)에 설치된다. 히터(36)는 통로(27)내의 잉크보다 더 고온으로 통로(38)내의 잉크를 유지하도록 가동된다. 그 결과 잉크젯트의 작동시 운전정지기간중에 오리피스(35)를 거쳐 받은 용해가스를 포함하는 통로(28)내의 잉크는 통로(38)를 거쳐 상향으로 대류에 의해 연속적으로 순환된 다음 통로(29)를 거쳐 용해가스 제거장치(27)로 순환된다. 가스제거통로(27)에서 가스는 잉크가 통로(28)에 하방으로 가동할 때 잉크에서 추출되며, 그 다음 잉크는 통로(28)를 거쳐 통로(38)에 복귀한다.
운전시 용해가스를 포함하는 저장소(17)의 잉크는 잉크젯트헤드가 운전될 때 통로(27)를 거쳐 잉크젯트헤드(11)에 전달된다. 플레늄(32 및 33)의 가압 때문에 잉크의 용해가스가 멤브레인(30 및 31)을 거쳐 잉크에서 추출된다. 용해가스 제거장치(20)가 왕복가동할 때 에어펌프(21)는 러그(24)가 플레늄의 감압을 유지하도록 연동하여 레버(23)의 돌출에 의해 필요할 때 운전된다. 시스템의 시동시에 잉크젯트헤드에서 잉크를 내보낼 필요가 있을 경우 에어펌프(21)는 증압을 플레늄(32 및 33)에 공급하도록 배열된다.
잉크젯트헤드의 논젯팅주기중에 잉크는 통로(38,29,27 및 28)을 거쳐 대류적으로 순환하고 오리피스(35)에서 가스제거장치를 용해가스를 포함하는 잉크를 전달한다.
특정한 실시예를 참조하여 여기에 본 발명을 언급하였지만 여기의 많은 수정과 변경을 이 기술분야의 숙련가에는 쉽게 할 수 있다.
예를들면 투과성 멤브레인 및 에어플레늄은 잉크저장소의 하나의 벽을 형성할 수 있다. 따라서 모든 변경과 수정은 본 발명의 의도된 범위내에 포함된다.
Claims (17)
- 잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스를 제거하기 위한 장치에 있어서, 용해가스를 포함하는 잉크를 불소함유 멤브레인의 일측에 가하는 가스투과성, 잉크불투과성 불소함유 멤브레인 수단과 잉크에서 용해된 가스가 불소함유 멤브레인을 거쳐 잉크에서 추출되도록 멤브레인의 타측에 감압 가스압을 가하는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 멤브레인의 두께는 약 0.013 내지 1.3미리의 범위내인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 불소함유 멤브레인은 플루오로실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제3항에 있어서, 멤브레인 두께가 약 0.076미리 내지 0.3미리의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 불소함유 멤브레인은 태플론 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제5항에 있어서, 멤브레인 두께가 약 0.013 내지 0.076미리 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제1항에 있어서, 감압가스압을 타측의 멤브레인에 가하는 수단이 진공 플레늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 잉크젯트시스템의 잉크에서 용해가스를 제거하는 방법에 있어서, 불소함유 가스투과성, 잉크불투과성 멤브레인을 제공하는 것과 용해가스를 포함하는 잉크를 불소함유 멤브레인의 일측에 가하는 것과 불소함유 멤브레인의 타측에 감압가스를 가하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제8항에 있어서, 불소함유 멤브레인은 플루오로실리콘 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제8항에 있어서, 불소함유 멤브레인은 태플론 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 잉크젯트시스템용 용해가스 제거장치를 준비하는 방법에 있어서, 불소함유 멤브레인의 표면을 에칭하는 것과 잉크젯트시스템에서 잉크함유 엘레멘트의 벽을 제공하기 위해 에칭된 표면을 지지부재에 접착시키는 것으로 구성된 방법.
- 제11항에 있어서, 잉크함유 엘레멘트의 반대측 벽에 감압가스를 가하기 위해 플레늄을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 에칭 프로세스는 플라즈마를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 불소함유 멤브레인은 플루오로실리콘 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제14항에 있어서, 에칭 프로세스는 플라즈마를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 불소함유 멤브레인은 태플론 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제16항에 있어서, 에칭 프로세스는 플라즈마를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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