专利名称：用于清洁喷墨印刷头的装置以及具有该装置的喷墨印刷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于清洁喷墨印刷头的装置以及一种具有该装置的喷墨印刷机， 更具体地讲，涉及这样一种用于清洁喷墨印刷头的装置以及一种具有该装置的喷墨印刷机，该装置去除残留在喷墨印刷头的喷嘴中的残余墨而不与喷嘴接触。
背景技术：
通常，喷墨印刷头是这样一种结构，该结构将电信号转换为物理力，以通过小喷嘴以小滴的形式喷墨。这样的喷墨印刷头根据喷墨方法分为各种类型的喷墨印刷头。具体地讲，近来在工业喷墨印刷机中正在广泛使用利用压电体喷墨的压电喷墨印刷头。例如，压电喷墨印刷头用于通过将熔化金属(诸如金、银等)所产生的墨喷洒到印刷电路板(PCB)上来直接形成电路图案，并且用于创建工业图形，或者用于制造液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、太阳能电池等。为了实现高质量印刷，喷墨印刷头的喷嘴应被保持在用于印刷的最佳状态。为此， 通常执行维护操作，诸如清除(purging)、擦拭(wiping)、加盖(capping)等。清除指的是用于将操作期间或操作之后的印刷头返回到印刷头处于操作之前的状态的一种初始化操作。 擦拭指的是在清除之后擦去附着到喷嘴的残留墨或碎片。加盖指的是将喷嘴与外部分离。在这些维护操作中，通常按照下面的方式执行擦拭在喷嘴受到蒸汽喷洒或真空吸力之后，由具有弹性的橡胶或聚合物制成的辊或刀片形式的擦拭器用于与喷嘴接触，从而擦去残留墨或碎片。然而，由于用于擦拭的材料以及与擦拭器物理接触所产生的颗粒，擦拭操作可能导致喷嘴的污染。在通过污染的喷嘴喷墨的情况下，喷墨的方向特性会恶化。另外，通过物理接触而进行的擦拭操作可能损坏喷墨印刷头的下表面中的围绕喷嘴形成的拒水层，由此导致变湿问题。
发明内容
本发明的一方面提供一种用于清洁喷墨印刷头的装置以及一种具有该装置的喷墨印刷机，该装置能够经由非接触方法(在该非接触方法中，在不与喷嘴接触的情况下，残留在喷墨印刷头的喷嘴中的残余墨被去除)，通过防止喷嘴的污染以及拒水层的损坏，来改善喷墨特性。根据本发明的一方面，提供一种用于清洁喷墨印刷头的装置，所述装置包括电极部件，与喷墨印刷头隔开，在电极部件和喷墨印刷头之间具有清洁区域；电源部件，将喷墨印刷头电连接到电极部件。电极部件可包括顺序布置在所述电极部件中的多个电极单元。电源部件可沿着残留在喷墨印刷头中的残余墨的流动路径按照顺序的次序将喷墨印刷头电连接到所述多个电极单元。电极部件可布置在清洁区域的外部。电极部件可具有布置在所述电极部件上的拒水层。喷墨印刷头和电极部件可被电连接，使得不同极性的电荷被分别施加到喷墨印刷头的墨和电极部件。喷墨印刷头可包括提供用于喷墨的驱动力的压电致动器，电源部件可将压电致动器的公共电极电连接到电极部件。喷墨印刷头可具有围绕喷嘴布置的第二电极，电源部件可将第二电极电连接到电极部件。根据本发明的另一方面，提供一种喷墨印刷机，该喷墨印刷机包括喷墨印刷头， 通过喷嘴喷墨；清洁单元，去除残留在喷墨印刷头的喷嘴的端部的残余墨，其中，清洁单元包括电极部件，与喷墨印刷头隔开，在电极部件和喷墨印刷头之间具有清洁区域；电源部件，将喷墨印刷头电连接到电极部件。电极部件可包括顺序布置在所述电极部件中的多个电极单元。电源部件可沿着残余墨的流动路径按照顺序的次序将喷墨印刷头电连接到所述多个电极单元。电极部件可布置在清洁区域的外部。 电极部件可具有布置在所述电极部件上的拒水层。喷墨印刷头可具有布置在所述喷墨印刷头的下表面上的拒水层，在所述喷墨印刷头的下表面上形成所述喷嘴。喷墨印刷头和电极部件可被电连接，使得不同极性的电荷被分别施加到残余墨和电极部件。喷墨印刷头可包括提供用于喷墨的驱动力的压电致动器，电源部件可将压电致动器的公共电极电连接到电极部件。喷墨印刷头可具有围绕喷嘴布置的第二电极，电源部件可将第二电极电连接到电极部件。
通过结合附图，从下面的详细描述中，本发明的以上和其它方面、特点及其它优点将变得更易于理解，其中图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的具有用于清洁喷墨印刷头的装置的喷墨印刷机的示意性截面图；图2A和图2B是示出根据本发明的示例性实施例的清洁原理的示图；图3A至图3F是示出根据本发明的第一示例性实施例的清洁喷墨印刷机中的喷墨印刷头的方法的示图；图4是示出根据本发明的第二示例性实施例的具有用于清洁喷墨印刷头的装置的喷墨印刷机的示意性截面图；图5是示出根据本发明的第二示例性实施例的在喷墨印刷机中进行清洁期间墨的运动的示图6是示出根据本发明的第三示例性实施例的具有用于清洁喷墨印刷头的装置的喷墨印刷机的示意性截面图。
具体实施例方式现在将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可按照多种不同的形式被实施，而不应被解释为限于这里所阐述的实施例。更确切地，这些实施例被提供以使得本公开将是透彻和完整的，并且将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见，会夸大形状和尺寸，并且相同的标号将始终用于表示相同或类似的部件。图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的具有用于清洁喷墨印刷头的装置的喷墨印刷机的示意性截面图。图2A和图2B是示出根据本发明的示例性实施例的清洁原理的示图。图3A至图3F是示出根据本发明的第一示例性实施例的清洁喷墨印刷机中的喷墨印刷头的方法的示图。参照图1，根据本发明的第一示例性实施例的喷墨印刷机包括喷墨印刷头100， 在喷墨印刷头100中形成有墨流动路径；清洁单元200，用于清洁残留在喷墨印刷头100中的残余墨；电源部件300，在清洁期间将电压施加到喷墨印刷头100和清洁单元200。喷墨印刷头100可包括板110和压电致动器140。在板110中具有由压力室120、 喷嘴130等形成的墨流动路径。压电致动器140形成在板110上以与压力室120对应，并且提供用于通过喷嘴130喷射吸入到压力室120中的墨的驱动力。在喷墨印刷头100的下表面上可包括拒水层(water-impellent layer) 160，在喷墨印刷头100的下表面中形成喷嘴130。拒水层160可由疏水材料(诸如聚四氟乙烯 (polytetrafluroethylene, PTFE)、全氟化硅烷(perfluorinated silane)、聚对亚苯基二甲基(parylene)等)形成。可通过旋转涂覆、接触印刷、电子束蒸发等形成拒水层160。在本实施例中，压力室120和喷嘴130在板110中形成墨流动路径，但是压力室 120和喷嘴130是解释本发明实施例的最少的不可缺少的部件。本发明不限于此。例如， 墨流动路径可包括墨入口，通过墨入口提供墨；歧管，将从墨入口吸入的墨传送到压力室 120 ；节流器，形成在压力室120和歧管之间，用于防止墨逆流；阻尼器，形成在压力室120 和喷嘴130之间；等等。压电致动器140可包括下电极141，用作公共电极；压电膜142，根据电压的施加而变形；上电极143，用作驱动电极。下电极141可被形成在板110的整个表面上。下电极141可由单个导电金属材料形成，但是优选的是，下电极141可以是由钛(Ti)和钼(Pt)形成的金属薄膜。下电极141 不仅可用作公共电极，而且可用作防止压电膜142和板110之间的扩散的扩散阻挡层。压电膜142形成在下电极141上，并且被布置为位于压力室120上方。压电膜142可由压电材料形成，优选的是，由锆钛酸铅(PZT)陶瓷材料形成。上电极143形成在压电膜142上。 上电极143可由Pt、Au、Ag、Ni、Ti和Cu中的任何一种形成。在本实施例中，使用压电致动器140通过压电驱动方法喷射墨滴。然而，本发明不限于此。可根据需要的条件按照多种方式(诸如热驱动方法)喷射墨滴。清洁单元200可包括清洁板210和电极部件220。在清洁喷墨印刷头100时，清洁板210布置在喷墨印刷头100下方，在清洁板210和喷墨印刷头100之间具有清洁区域，并且电极部件220允许残留在喷嘴130端部的残余墨150向清洁板210的外部运动。虽然未示出，但是清洁单元200可具有传送单元和容器，传送单元使得清洁板210 被布置在喷墨印刷头100的下方，在清洁板210和喷墨印刷头100之间具有与清洁区域对应的间隙，容器容纳运动到清洁板210外部的残余墨150。电极部件220可包括顺序布置在清洁板210上的多个电极单元E1至&。可通过在印刷电路板上印刷多个电极图案来形成多个电极单元E1至E7。可在电极部件220的上表面上形成拒水层230。拒水层230可由疏水材料(诸如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟化硅烷、聚对亚苯基二甲基等)形成。可通过旋转涂覆、接触印刷、 电子束蒸发等形成拒水层230。电源部件300可包括电源部分310和开关部分320。在清洁期间，电源部分310将电压施加到压电致动器140的下电极141以及电极部件220，并且开关部分320根据残余墨 150运动的方向A将电源部分310连接到电极部件的220多个电极单元E1至E7。开关部分320可包括多个开关SW1至SW7,多个开关SW1至SW7在多个电极单元E1 至E7中的每个与电源部分310之间形成电连接。如图1所示，当开关SW5在残余墨150运动的方向A上闭合时，电极单元&连接到电源部分310。开关部分320可在残余墨150运动的方向A上根据控制部件(未示出)的控制被断开或闭合。下面将参照图2A和图2B描述根据本发明的示例性实施例的清洁喷墨印刷头的原理。图2A示出电源部件410的开关断开从而没有电压施加到电极420和墨450的状态。在这种状态下，当开关闭合时，电压施加到电极420和墨450，如图2B所示。此时，正电荷(+)被带到电极420，负电荷(-)被带到墨450。由于不同极性的电荷之间的吸引力，导致墨450的接触角度被改变。通过这种方式，在将通过将电压施加到电极420和墨450产生吸引力的原理顺序地应用于所述多个电极单元中的每个的情况下，使残留在喷嘴中的残余墨运动。此时，在拒水层430形成在电极420的情况下，可有利于墨450的运动。下面将参照图3A至图3F描述根据本发明的示例性实施例的清洁喷墨印刷头的方法。图3A示出残余墨150残留在喷墨印刷头100的喷嘴130处的状态。当开始清洁时，如图:3B所示，清洁单元200沿着方向B朝向喷嘴130运动，使得清洁单元200被布置在喷墨印刷头100的下方，在清洁单元200和喷墨印刷头100之间存在与清洁区域对应的间隙。此时，残留在喷嘴130中的残余墨150与形成在清洁板210上的拒水层230以及形成在喷墨印刷头100的下表面上且被布置为围绕喷嘴130的拒水层160接触。残余墨150被布置在电极单元&的上方(即，电极单元&的上部)。在本实施例中，残余墨150运动的方向被设置为向右方向(方向A)。如图3C所示， 当开关SW5闭合以电连接下电极141和电极单元&时，残余墨150通过包含在压力室120 和喷嘴130中的墨被充有负电荷，并且电极单元&被充有正电荷。因此，由于残余墨150和电极单元&之间的吸引力，导致残余墨150的下部朝向电极单元&的方向变形。此时，当开关SW5断开时，残余墨150完全运动到电极单元&的上部，如图3D所不。接着，如图3E所示，当开关SW6闭合以将电压施加到电极单元&时，电极单元&和残余墨150分别被充有正电荷和负电荷。因此，由于残余墨150和电极单元&之间的吸引力，导致残余墨150的下部朝向电极单元&的方向变形。按照这种方式，通过在残余墨150运动的方向上顺序地切换多个电极单元E1至E7， 可使得残余墨150向清洁板210的外部运动，并且向清洁板210的外部运动的残余墨150 被容纳于在清洁板210的外部中预备的容器(未示出)中。在本实施例中，由于清洁单元200执行清洁(所述清洁包括去除残余墨150)，而不与喷嘴130接触，所以可防止喷嘴130被污染和损坏。例如，在根据本实施例的喷墨印刷机用于在印刷电路板上形成导电图案的情况下，由于墨具有导电性，所以可有利于喷嘴的清洁。然而，本发明不限于此。由于用于一般的办公应用(OA)的墨根据电荷的运动也被充电，所以在本发明中不需要限制墨的类型。图4是示出根据本发明的第二示例性实施例的具有用于清洁喷墨印刷头的装置的喷墨印刷机的示意性截面图。图5是示出根据本发明的第二示例性实施例的在喷墨印刷机中进行清洁期间墨的运动的示图。图4和图5示出的根据本发明的第二示例性实施例的喷墨印刷机的结构与图1示出的根据本发明的第一示例性实施例的喷墨印刷机的结构的不同之处在于，该喷墨印刷机具有布置在清洁板的外部上的电极部件。为了便于解释，下面将提供对不同特征的详细描述。如图4和图5所示，根据本发明的第二示例性实施例的喷墨印刷机可包括喷墨印刷头100、清洁单元200和电源部件300。喷墨印刷头100包括压电致动器140，形成在喷墨印刷头100的上部上；压力室120和喷嘴130，形成在墨流动路径中；拒水层160，形成在喷墨印刷头100的下表面上，被布置为围绕喷嘴130。设置清洁单元200以清洁残留在喷墨印刷头100的喷嘴中的残余墨150。电源部件300在清洁期间将电压施加到喷墨印刷头 100和清洁单元200。清洁单元200可包括清洁板210以及设置在清洁板210的外部上的电极部件220。 可在清洁板210上形成拒水层230。此时，还可在电极部件220上形成拒水层230。当开始清洁时，清洁板210在喷墨印刷头100的下方运动，以具有与清洁区域对应的间隙。如图5所示，当开关部分320闭合时，由于电极部件220和残余墨150之间的吸引力，导致残余墨150沿着方向A运动。图6是示出根据本发明的第三示例性实施例的具有用于清洁喷墨印刷头的装置的喷墨印刷机的示意性截面图。图6示出的根据本发明的第三示例性实施例的喷墨印刷机的结构与图1示出的根据本发明的第一示例性实施例的喷墨印刷机的结构的不同之处在于，围绕喷嘴形成用于将电压施加到墨的电极。为了便于解释，下面将提供对不同特征的详细描述。如图6所示，根据本发明的第三示例性实施例的喷墨印刷机包括第二电极170，第二电极170围绕喷嘴130形成在喷墨印刷头100的下部中。可在第二电极170的下表面上形成拒水层160。当开始清洁时，第二电极170和电极部件220被彼此电连接，从而由于残余墨150和电极部件220之间的吸引力，导致残余墨150沿着方向A运动。参照图6，当开关部分320的开关SW5闭合时，第二电极170电连接到电极单元E5。 残余墨150和电极单元&分别被充有负电荷和正电荷，并且残余墨150的下部沿着电极单元&的方向变形。按照这种方式，电极单元以顺序的次序电连接到第二电极170，使得残余墨150向清洁板210的外部运动。本发明不限于上述示例性的实施例。例如，基于电极部件的构造描述了本发明的示例性实施例，但是电极部件的构造没有被特别限制。电极部件可被设计为具有各种形式， 只要电极部件能够使得残余墨运动以对其进行清洁而不接触喷嘴。电极部件可被设计为布置在清洁板下方，或者被安装在设置于清洁板中的腔内。如上所述，在根据本发明示例性实施例的用于清洁喷墨印刷头的装置以及具有该装置的喷墨印刷机中，通过非接触方法清洁喷墨印刷头的喷嘴，从而可防止喷嘴的污染和拒水层的损坏。因此，可改善喷墨特性。虽然已经结合示例性的实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行修改和变形。
权利要求
1.一种用于清洁喷墨印刷头的装置，所述装置包括电极部件，与喷墨印刷头隔开，在电极部件和喷墨印刷头之间具有清洁区域； 电源部件，将喷墨印刷头电连接到电极部件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，电极部件包括顺序布置在所述电极部件中的多个电极单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，电源部件沿着残留在喷墨印刷头中的残余墨的流动路径按照顺序的次序将喷墨印刷头电连接到所述多个电极单元。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，电极部件布置在清洁区域的外部。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，电极部件具有布置在所述电极部件上的拒水层。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，喷墨印刷头和电极部件被电连接，使得不同极性的电荷被分别施加到喷墨印刷头的墨和电极部件。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，喷墨印刷头包括提供用于喷墨的驱动力的压电致动器，电源部件将压电致动器的公共电极电连接到电极部件。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，喷墨印刷头具有围绕喷嘴布置的第二电极， 电源部件将第二电极电连接到电极部件。
9.一种喷墨印刷机，包括 喷墨印刷头，通过喷嘴喷墨；清洁单元，去除残留在喷墨印刷头的喷嘴的端部的残余墨，其中，清洁单元包括电极部件，与喷墨印刷头隔开，在电极部件和喷墨印刷头之间具有清洁区域；电源部件，将喷墨印刷头电连接到电极部件。
10.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，电极部件包括顺序布置在所述电极部件中的多个电极单元。
11.根据权利要求10所述的喷墨印刷机，其中，电源部件沿着残余墨的流动路径按照顺序的次序将喷墨印刷头电连接到所述多个电极单元。
12.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，电极部件布置在清洁区域的外部。
13.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，电极部件具有布置在所述电极部件上的拒水层。
14.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，喷墨印刷头具有布置在所述喷墨印刷头的下表面上的拒水层，在所述喷墨印刷头的下表面上形成所述喷嘴。
15.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，喷墨印刷头和电极部件被电连接，使得不同极性的电荷被分别施加到残余墨和电极部件。
16.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，喷墨印刷头包括提供用于喷墨的驱动力的压电致动器，电源部件将压电致动器的公共电极电连接到电极部件。
17.根据权利要求9所述的喷墨印刷机，其中，喷墨印刷头具有围绕喷嘴布置的第二电极，电源部件将第二电极电连接到电极部件。
全文摘要
提供一种用于清洁喷墨印刷头的装置以及具有该装置的喷墨印刷机。所述用于清洁喷墨印刷头的装置包括清洁板，与喷墨印刷头隔开，在清洁板和喷墨印刷头之间具有清洁区域，喷墨印刷头通过喷嘴喷墨；电极部件，允许残留在喷嘴的端部的残余墨向清洁板的外部运动；电源部件，将喷墨印刷头电连接到电极部件。
文档编号B41J2/165GK102248795SQ201110049398
公开日2011年11月23日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年5月20日
发明者姜成求, 沈原彻, 郑在祐, 金材勋 申请人:三星电机株式会社