JP2011240699A - インクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンター - Google Patents
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Abstract
【課題】インクジェットプリントヘッドのノズル部に残っている残余インクの除去をノズル部と非接触状態で行うことにより、ノズル部の汚染及び撥水層の損傷を防止し、インクジェットプリントヘッドのインク吐出特性を向上させるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターを提供する。
【解決手段】本発明はインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターに関するものであり、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置は、ノズルを通じてインクを吐出するインクジェットプリントヘッドと洗浄領域を置いて配置されるクリーニングプレート、前記ノズルの端部に残っている残余インクを前記クリーニングプレートの外側に移動させる電極部、及び前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部を電気的に連結する電源部を含むことができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明はインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターに関するものであり、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置は、ノズルを通じてインクを吐出するインクジェットプリントヘッドと洗浄領域を置いて配置されるクリーニングプレート、前記ノズルの端部に残っている残余インクを前記クリーニングプレートの外側に移動させる電極部、及び前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部を電気的に連結する電源部を含むことができる。
【選択図】図1
Description
本発明はインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターに関し、より詳細には、インクジェットプリント時にインクジェットプリントヘッドのノズルに残っている残余インクの除去をノズルと非接触式で遂行するインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターに関する。
一般的にインクジェットプリントヘッドは、電気信号を物理的な力に変換して小さいノズルを通じてインクが微小な液滴(droplet)の形態に吐出されるようにする構造体である。このようなインクジェットプリントヘッドはインク吐出方式によって様々な方式に分けられるが、特に圧電体を用いてインクを吐出させる圧電方式のインクジェットプリントヘッドが最近産業用インクジェットプリンターにおいて広く用いられている。
例えば、フレキシブル印刷回路基板(FPCB)上に金、銀などの金属を溶かして作ったインクを噴射して回路パターンを直接形成させたり、産業グラフィックや液晶ディスプレー(LCD)、有機発光ダイオード(OLED)の製造及び太陽電池などに用いられる。
良質な印刷のためには、インクジェットプリントヘッドのノズル部を最適な状態に維持しなければならず、このために一般的にパージング、ワイピング、キャッピングなどのようなメンテナンス作業が伴う。ここでいうパージングは一種の初期化作業であり、稼動中/稼動後のヘッドを稼動前の状態に戻すことであり、ワイピングはノズル部に付いたパージング後の残余インク及び異物を拭くことであり、キャッピングはノズル部を外部と隔離させることである。
このようなメンテナンス作業のうちワイピングは、一般的にノズル部にスチームを噴射したり真空吸入をした後、ローラー形態または弾性を有するゴムやポリマー材質からなったブレード形態のワイパーをノズルに接触して、不純物や残余インクをワイピングすることによってなされている。しかし、このようなワイピングは、ワイピングを行う物質及びワイパーの物理的接触により発生する粒子によってノズルが汚染され、このように汚染されたノズルを通じるインクの吐出において、インク吐出の方向性が悪くなる問題がある。
また、このような物理的接触によるワイピングは、インクジェットプリントヘッドの下面のノズル部位に形成された撥水層を損傷させるため、濡れ(wetting)が発生する問題がある。
従って、本発明は上述のような従来技術の問題点を解決するために、インクジェットプリントヘッドのノズル部に残っている残余インクの除去をノズル部と非接触状態で行うことにより、ノズル部の汚染及び撥水層の損傷を防止し、インクジェットプリントヘッドのインク吐出特性を向上させるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターを提供することをその目的とする。
本発明の一実施例によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置は、インクジェットプリントヘッドと洗浄領域を置いて配置される電極部、及び前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部を電気的に連結する電源部を含むことができる。
また、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置において、前記電極部は連続的に配置された多数の電極セルを含むことができる。この際、前記電源部は前記インクジェットプリントヘッドに残っている残余インクの移動経路に沿って前記多数の電極セルを順次に電気的に連結することができる。
また、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置において、前記電極部は前記洗浄領域の外側に配置されることができる。
また、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置は、前記電極部の上部に撥水層が形成されることができる。
また、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置において、前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部が電気的に連結されると、前記インクジェットプリントヘッドのインクと前記電極部に相異なる極性の電荷が配置される。
また、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置において、前記インクジェットプリントヘッドはインク吐出の駆動力を提供する圧電アクチュエーターを含み、前記電源部は前記圧電アクチュエーターの共通電極と前記電極部を電気的に連結する。
また、本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置において、前記インクジェットプリントヘッドはノズル付近に配置された第2の電極部を含み、前記電源部は前記第2の電極部と前記電極部を電気的に連結することができる。
一方、本発明の一実施例によるインクジェットプリンターは、ノズルを通じてインクを吐出するインクジェットプリントヘッド、及び前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズルの端部に残っている残余インクを取り除く洗浄装置を含み、前記洗浄装置は前記インクジェットプリントヘッドと洗浄領域を置いて配置される電極部、及び前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部を電気的に連結する電源部を含むことができる。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記電極部は連続的に配置された多数の電極セルを含むことができ、この際、前記電源部は前記残余インクの移動経路に沿って前記多数の電極セルを順次に電気的に連結することができる。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記電極部は前記洗浄領域の外側に配置されることができる。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記電極部の上部に撥水層が形成されることができる。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記インクジェットプリントヘッドは前記ノズルが形成された下面に撥水層を含むことができる。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部が電気的に連結されると、前記残余インクと前記電極部は相異なる極性の電荷が配置される。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記インクジェットプリントヘッドはインク吐出の駆動力を提供する圧電アクチュエーターを含み、前記電源部は前記圧電アクチュエーターの共通電極と前記電極部を電気的に連結することができる。
また、本発明によるインクジェットプリンターにおいて、前記インクジェットプリントヘッドは前記ノズル付近に配置された第2の電極部を含み、前記電源部は前記第2の電極部と前記電極部を電気的に連結することができる。
本発明によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置及びこれを備えるインクジェットプリンターによると、インクジェットプリントヘッドのノズル部の洗浄を非接触式にすることにより、ノズルの汚染及び撥水層の損傷を防止することができて、これによりインク吐出特性を向上させることができる。
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。但し、本発明の思想は提示される実施形態に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は同一の思想の範囲内にて他の構成要素を追加、変更、削除等によって、退歩的な他の発明や本発明の思想の範囲内に含まれる他の実施形態を容易に提案することができるが、これもまた本発明の思想の範囲内に含まれるとすべきであろう。
また、各実施形態の図面に示す同一の思想の範囲内の機能が同一の構成要素は、同一または類似の参照番号を用いて説明する。
図1は本発明の第1実施例によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置を備えるインクジェットプリンターの概略断面図であり、図2は本発明によるインクの洗浄原理を示す図面であり、図3aから図3fは本発明の第1実施例によるインクジェットプリンターにおいてインクジェットプリントヘッドの洗浄方法を示す工程図である。
図1を参照すると、本発明の第1実施例によるインクジェットプリンターは、インク流路が形成されるインクジェットプリントヘッド100、インクジェットプリントヘッド100の残余インク150を洗浄するための洗浄装置200、及び洗浄時にインクジェットプリントヘッド100と洗浄装置200に電圧を印加する電源装置300を含む。
インクジェットプリントヘッド100は、内部に圧力チャンバ120、ノズル130などのインク流路が形成された基板110と、上記圧力チャンバ120に対応するように上記基板110の上部に形成され、圧力チャンバ120に流入されたインクをノズル130に吐出するための駆動力を提供する圧電アクチュエーター140を含むことができる。
インクジェットプリントヘッド100はノズル130が形成された下面に撥水層160を含むことができる。撥水層160はPTFE(Polytetrafluroethylene)、Perfluorinated silane、パリレン(parylene)などの疎水性の物質からなり、スピンコーティング(spin coating)法、接触プリンティング(contact printing)法、または電子ビーム蒸着(e−beam evaporation)法などによって形成されることができる。
本実施例では基板110の内部にインク流路を形成する構成として圧力チャンバ120とノズル130を説明及び図示しているが、これは本実施例の説明のための最小限の構成であり、本発明によるインク流路の構成はこれに限定されず、例えばインクが供給されるインク流入口、インク流入口から流入されたインクを圧力チャンバ120に移送するマニホールド、圧力チャンバ120とマニホールドの間に形成されてインクの逆流を防止するリストリクター、圧力チャンバ120とノズル130の間に形成されるダンパーなどを含むことができる。
圧電アクチュエーター140は共通電極の役割をする下部電極141、電圧の印加によって変形される圧電膜142、及び駆動電極の役割をする上部電極143を含んで構成されることができる。
下部電極141は基板110の全表面に形成されることができ、一つの導電性金属物質からなることができるが、チタン(Ti)と白金(Pt)からなる二つの金属薄膜層で構成されることが好ましい。下部電極141は共通電極の役割だけでなく、圧電膜142と基板110の間の相互拡散を防止する拡散防止層の役割もするようになる。圧電膜142は下部電極141上に形成され、圧力チャンバ120の夫々の上部に位置するように配置される。このような圧電膜142は、圧電物質、好ましくはPZT(Lead Zirconate Titanate)セラミック材料からなることができる。上部電極143は圧電膜142上に形成され、Pt、Au、Ag、Ni、Ti及びCuなどの物質のうち何れか一つの物質からなることができる。
本実施例では圧電アクチュエーター140を用いた圧電駆動方式によってインクが吐出される構成を例として説明しているが、インク吐出方式によって本発明が制限されたり限定されるのではなく、求められる条件によって熱駆動方式などの多様な方式でインクが吐出されるように構成されることができる。
洗浄装置200は、インクジェットプリントヘッド100の洗浄時にインクジェットプリントヘッド100の下部に洗浄領域を置いて配置されるクリーニングプレート210と、ノズル130の端部に残っている残余インク150をクリーニングプレート210の外側に移動させる電極部220を含むことができる。
図示されていないが、洗浄装置200は洗浄時にクリーニングプレート210がインクジェットプリントヘッド100の下部に洗浄領域程度の間隔を置いて配置されるようにする移送手段を備え、クリーニングプレート210の外側に移動された残余インク150を収容する収容部を備えることができる。
電極部220はクリーニングプレート210の上部に連続的に配置された多数の電極セルE1〜E7で構成されることができ、多数の電極セルE1〜E7は印刷回路基板に多数の電極パターンを印刷して構成されることができる。
電極部220の上面には撥水層230が形成されることができる。撥水層230はPTFE(Polytetrafluroethylene)、Perfluorinated silane、パリレン(parylene)などの疎水性物質からなり、スピンコーティング(spin coating)法、接触プリンティング(contact printing)法、または電子ビーム蒸着(e−beam evaporation)法などによって形成されることができる。
電源装置300は、洗浄時に圧電アクチュエーター140の下部電極141と電極部220に電圧を印加する電源部310と、電極部220の多数の電極セルE1〜E7に対して残余インク150の移動方向Aに沿って上記電源部310と連結するスイッチング部320を含むことができる。
スイッチング部320は、多数の電極セルE1〜E7夫々に対して上記電源部310と電気的に連結する多数のスイッチSW1〜SW7を備える。図1に図示されたように、残余インク150の移動方向AでスイッチSW5を閉じることにより電極セルE5が電源部310に連結される。残余インク150の移動方向Aでスイッチング部320の開閉は制御部(未図示)によって制御されることができる。
以下では図2を参照して、本実施例によるインクジェットプリントヘッドの洗浄原理を説明する。
図2(a)は電源部410のスイッチの開状態を示し、電極420とインク450には電圧が印加されていない。この状態でスイッチを閉じると、図2(b)に図示されたように、電極420とインク450に電圧が印加され、電極420には(+)電荷が、インク450には(−)電荷が配置されて、相異なる極性の電荷間の引力によってインク450の接触角が変わるようになる。
このように、インク450と電極420に電圧を印加することにより引力が発生する原理を多数の夫々の電極セルに連続的に適用すると、ノズルに残っている残余インクが移動するようになる。この際、電極420の上部に撥水層430が形成されると、インク450の移動がさらに容易になされることができる。
以下では図3aから図3fを参照して、本実施例によるインクジェットプリントヘッドの洗浄方法を説明する。
図3aはインクジェットプリントヘッド100のノズル部130に残余インク150が残っている状態である。洗浄が始まると、図3bに図示されたように、洗浄装置200がインクジェットプリントヘッド100の下部に洗浄領域程度の間隔を置くようにノズル部130に向けて(B方向)移動する。この際、ノズル部130に残っている残余インク150は、クリーニングプレート210の上部に形成された撥水層230とインクジェットプリントヘッド100の下面にノズル部130の部位に形成された撥水層160と接するようになり、残余インク150は電極セルE4の上部に配置される。
本実施例では残余インク150の移動方向が右側(A方向)に設定されることとする。図3cに図示されたように、スイッチSW5を閉じて下部電極141と電極セルE5を電気的に連結すると、圧力チャンバ120とノズル部130に満たされたインクを通じて残余インク150が(−)極性を帯びるように帯電され、電極セルE5は(+)極性を帯びるように帯電される。従って、残余インク150と電極セルE5の間に作用する引力によって、残余インク150の下部が電極セルE5方向に変形される。
この際、スイッチSW5を開くと、図3dに図示されたように、残余インク150の電極セルE5の上部への移動が完了される。
次に、図3eに図示されたように、スイッチSW6を閉じて電極セルE6に電圧を印加すると、電極セルE6と残余インク150は夫々(+)、(−)極性を帯びるように帯電され、従って残余インク150と電極セルE6の間に作用する引力により残余インク150の下部が電極セルE6方向に変形される。
この際、スイッチSW6を開くと、図3fに図示されたように、残余インク150の電極セルE6の上部への移動が完了される。
このように、多数の電極セルE1〜E7を残余インクの移動方向Aに沿って連続的にスイッチングすることにより、残余インク150をクリーニングプレート210の外側に移動させることができ、この際、クリーニングプレート210の外側に移動した残余インク150はクリーニングプレート210の外側に備えられた収容部(未図示)に収容される。
このように、本実施例では洗浄装置200がノズル部130に接触していない状態で残余インク150を除去するような洗浄がなされるため、ノズル部130の汚染及び損傷を防止することができる。
本実施例によるインクジェットプリンターを例にとり、印刷回路基板に導電パターンを形成することに用いる場合、インクが導電性を有するため、ノズル部の洗浄がより容易になされることができるが、本発明はこれに限定されず、一般OA用インクの場合も電荷の移動によって帯電されることができるため、本発明でインクの種類を限定する必要はない。
図4は本発明の第2実施例によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置を備えるインクジェットプリンターの概略断面図であり、図5は本発明の第2実施例によるインクジェットプリンターで洗浄時のインクの移動を示す図面である。
図4及び図5に図示されたインクジェットプリンターは、電極部がクリーニングプレートの外側に配置されるという点で、図1に図示された本発明の第1実施例によるインクジェットプリンターの構成と相異なる。従って、以下では説明の便宜上、この相異なる構成に対して具体的に説明する。
図4及び図5に図示されたように、本発明の第2実施例によるインクジェットプリンターは、上部に形成された圧電アクチュエーター140、インク流路に形成された圧力チャンバ120とノズル部130、及び下面のノズル部130の部位に形成された撥水層160を含むインクジェットプリントヘッド100、インクジェットプリントヘッド100のノズル部130に残っている残余インク150を洗浄するための洗浄装置200、及び洗浄時にインクジェットプリントヘッド100と洗浄装置200に電圧を印加する電源装置300を含むことができる。
洗浄装置200は、クリーニングプレート210とクリーニングプレート210の外側に配置された電極部220を含むことができる。クリーニングプレート210は上部に撥水層230を含むことができる。この際、撥水層230は電極部220の上部にも形成されることができる。
洗浄が始まると、クリーニングプレート210はインクジェットプリントヘッド100の下部に洗浄領域程度の間隔を置くように移動し、図5に図示されたように、スイッチ320を閉じると、電極部220と残余インク150の間の引力によって残余インク150がA方向に移動するようになる。
図6は本発明の第3実施例によるインクジェットプリントヘッドの洗浄装置を備えるインクジェットプリンターの概略断面図である。
図6に図示されたインクジェットプリンターは、インクに電圧を印加するための電極がノズル部の付近に形成されるという点で、図1に図示された本発明の第1実施例によるインクジェットプリンターの構成と相異なる。従って、以下では説明の便宜上、この相異なる構成に対して具体的に説明する。
図6に図示されたように、本発明の第3実施例によるインクジェットプリンターは、インクジェットプリントヘッド100の下部にノズル部130の付近に形成された第2の電極170を含む。第2の電極170の下部には撥水層160が形成されることができる。
洗浄が始まると、第2の電極170と電極部220が電気的に連結され、残余インク150と電極部220の間に引力が作用されることによって、残余インク150がA方向に移動するようになる。
図6を参照すると、スイッチング部320のスイッチSW5を閉じると、第2の電極170と電極セルE5が電気的に連結され、残余インク150と電極セルE5が夫々(−)、(+)極性を帯びるように帯電され、従って、残余インク150の下部が電極セルE5方向に変形される。このように、電極セルが順次に連続して第2の電極170と電気的に連結されることにより、残余インク150がクリーニングプレート210の外側に移動するようになる。
以上、本発明の好ましい実施例を詳細に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解するであろう。例えば、本発明では電極部の構成によって実施例を分けて説明しているが、電極部の配置状態はこれに限定されず、ノズル部に非接触状態で残余インクの洗浄のために残余インクを移動させることができる程度であれば、クリーニングプレートの下部に配置されたり、クリーニングプレートにキャビティを形成して内蔵するなど、多様に設計変更されることができる。従って、本発明の技術的保護範囲は添付の特許請求範囲によって決まるべきであろう。
100 インクジェットプリントヘッド
110 基板
120 圧力チャンバ
130 ノズル部
140 圧電アクチュエーター
150 残余インク
160、230 撥水層
200 洗浄装置
210 クリーニングプレート
220 電極部
300 電源装置
310 電源部
320 スイッチング部
110 基板
120 圧力チャンバ
130 ノズル部
140 圧電アクチュエーター
150 残余インク
160、230 撥水層
200 洗浄装置
210 クリーニングプレート
220 電極部
300 電源装置
310 電源部
320 スイッチング部
Claims (10)
- インクジェットプリントヘッドのノズルが形成されたノズル面との間に、前記インクジェットプリントヘッドを洗浄するための洗浄領域を設けて配置される電極部;及び
前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部を電気的に連結する電源部;
を含むインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。 - 前記電極部は連続的に配置された複数の電極セルを備えることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。
- 前記電源部は前記インクジェットプリントヘッドに残っている残余インクの移動経路に沿って前記複数の電極セルを順次に電気的に連結することを特徴とする請求項2に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。
- 前記電極部は前記洗浄領域の外側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。
- 前記電極部の上部に撥水層が形成されることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。
- 前記インクジェットプリントヘッドと前記電極部が電気的に連結されると、前記インクジェットプリントヘッドのインクと前記電極部に相異なる極性の電荷が配置されることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。
- 前記インクジェットプリントヘッドはインク吐出の駆動力を提供する圧電アクチュエーターを含み、
前記電源部は前記圧電アクチュエーターの共通電極と前記電極部を電気的に連結することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。 - 前記インクジェットプリントヘッドは前記ノズルの付近に配置された第2の電極部を含み、
前記電源部は前記第2の電極部と前記電極部を電気的に連結することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載のインクジェットプリントヘッドの洗浄装置。 - ノズルを通じてインクを吐出するインクジェットプリントヘッド;及び
前記インクジェットプリントヘッドの前記ノズルの端部に残っている残余インクを取り除く、請求項1から8の何れか1項に記載の洗浄装置
を含むインクジェットプリンター。 - 前記インクジェットプリントヘッドは前記ノズルが形成された下面に撥水層を含むことを特徴とする請求項9に記載のインクジェットプリンター。
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