專利名稱：用于清潔噴墨印刷頭的裝置以及具有該裝置的噴墨印刷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于清潔噴墨印刷頭的裝置以及一種具有該裝置的噴墨印刷機(jī)， 更具體地講，涉及這樣一種用于清潔噴墨印刷頭的裝置以及一種具有該裝置的噴墨印刷機(jī)，該裝置去除殘留在噴墨印刷頭的噴嘴中的殘余墨而不與噴嘴接觸。
背景技術(shù)：
通常，噴墨印刷頭是這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將電信號轉(zhuǎn)換為物理力，以通過小噴嘴以小滴的形式噴墨。這樣的噴墨印刷頭根據(jù)噴墨方法分為各種類型的噴墨印刷頭。具體地講，近來在工業(yè)噴墨印刷機(jī)中正在廣泛使用利用壓電體噴墨的壓電噴墨印刷頭。例如，壓電噴墨印刷頭用于通過將熔化金屬(諸如金、銀等)所產(chǎn)生的墨噴灑到印刷電路板(PCB)上來直接形成電路圖案，并且用于創(chuàng)建工業(yè)圖形，或者用于制造液晶顯示器(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、太陽能電池等。為了實現(xiàn)高質(zhì)量印刷，噴墨印刷頭的噴嘴應(yīng)被保持在用于印刷的最佳狀態(tài)。為此， 通常執(zhí)行維護(hù)操作，諸如清除(purging)、擦拭(wiping)、加蓋(capping)等。清除指的是用于將操作期間或操作之后的印刷頭返回到印刷頭處于操作之前的狀態(tài)的一種初始化操作。 擦拭指的是在清除之后擦去附著到噴嘴的殘留墨或碎片。加蓋指的是將噴嘴與外部分離。在這些維護(hù)操作中，通常按照下面的方式執(zhí)行擦拭在噴嘴受到蒸汽噴灑或真空吸力之后，由具有彈性的橡膠或聚合物制成的輥或刀片形式的擦拭器用于與噴嘴接觸，從而擦去殘留墨或碎片。然而，由于用于擦拭的材料以及與擦拭器物理接觸所產(chǎn)生的顆粒，擦拭操作可能導(dǎo)致噴嘴的污染。在通過污染的噴嘴噴墨的情況下，噴墨的方向特性會惡化。另外，通過物理接觸而進(jìn)行的擦拭操作可能損壞噴墨印刷頭的下表面中的圍繞噴嘴形成的拒水層，由此導(dǎo)致變濕問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種用于清潔噴墨印刷頭的裝置以及一種具有該裝置的噴墨印刷機(jī)，該裝置能夠經(jīng)由非接觸方法(在該非接觸方法中，在不與噴嘴接觸的情況下，殘留在噴墨印刷頭的噴嘴中的殘余墨被去除)，通過防止噴嘴的污染以及拒水層的損壞，來改善噴墨特性。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于清潔噴墨印刷頭的裝置，所述裝置包括電極部件，與噴墨印刷頭隔開，在電極部件和噴墨印刷頭之間具有清潔區(qū)域；電源部件，將噴墨印刷頭電連接到電極部件。電極部件可包括順序布置在所述電極部件中的多個電極單元。電源部件可沿著殘留在噴墨印刷頭中的殘余墨的流動路徑按照順序的次序?qū)娔∷㈩^電連接到所述多個電極單元。電極部件可布置在清潔區(qū)域的外部。電極部件可具有布置在所述電極部件上的拒水層。噴墨印刷頭和電極部件可被電連接，使得不同極性的電荷被分別施加到噴墨印刷頭的墨和電極部件。噴墨印刷頭可包括提供用于噴墨的驅(qū)動力的壓電致動器，電源部件可將壓電致動器的公共電極電連接到電極部件。噴墨印刷頭可具有圍繞噴嘴布置的第二電極，電源部件可將第二電極電連接到電極部件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種噴墨印刷機(jī)，該噴墨印刷機(jī)包括噴墨印刷頭， 通過噴嘴噴墨；清潔單元，去除殘留在噴墨印刷頭的噴嘴的端部的殘余墨，其中，清潔單元包括電極部件，與噴墨印刷頭隔開，在電極部件和噴墨印刷頭之間具有清潔區(qū)域；電源部件，將噴墨印刷頭電連接到電極部件。電極部件可包括順序布置在所述電極部件中的多個電極單元。電源部件可沿著殘余墨的流動路徑按照順序的次序?qū)娔∷㈩^電連接到所述多個電極單元。電極部件可布置在清潔區(qū)域的外部。 電極部件可具有布置在所述電極部件上的拒水層。噴墨印刷頭可具有布置在所述噴墨印刷頭的下表面上的拒水層，在所述噴墨印刷頭的下表面上形成所述噴嘴。噴墨印刷頭和電極部件可被電連接，使得不同極性的電荷被分別施加到殘余墨和電極部件。噴墨印刷頭可包括提供用于噴墨的驅(qū)動力的壓電致動器，電源部件可將壓電致動器的公共電極電連接到電極部件。噴墨印刷頭可具有圍繞噴嘴布置的第二電極，電源部件可將第二電極電連接到電極部件。


通過結(jié)合附圖，從下面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的以上和其它方面、特點及其它優(yōu)點將變得更易于理解，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的具有用于清潔噴墨印刷頭的裝置的噴墨印刷機(jī)的示意性截面圖；圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的清潔原理的示圖；圖3A至圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的清潔噴墨印刷機(jī)中的噴墨印刷頭的方法的示圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的具有用于清潔噴墨印刷頭的裝置的噴墨印刷機(jī)的示意性截面圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的在噴墨印刷機(jī)中進(jìn)行清潔期間墨的運動的示圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的具有用于清潔噴墨印刷頭的裝置的噴墨印刷機(jī)的示意性截面圖。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施例。然而，本發(fā)明可按照多種不同的形式被實施，而不應(yīng)被解釋為限于這里所闡述的實施例。更確切地，這些實施例被提供以使得本公開將是透徹和完整的，并且將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，會夸大形狀和尺寸，并且相同的標(biāo)號將始終用于表示相同或類似的部件。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的具有用于清潔噴墨印刷頭的裝置的噴墨印刷機(jī)的示意性截面圖。圖2A和圖2B是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的清潔原理的示圖。圖3A至圖3F是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的清潔噴墨印刷機(jī)中的噴墨印刷頭的方法的示圖。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的噴墨印刷機(jī)包括噴墨印刷頭100， 在噴墨印刷頭100中形成有墨流動路徑；清潔單元200，用于清潔殘留在噴墨印刷頭100中的殘余墨；電源部件300，在清潔期間將電壓施加到噴墨印刷頭100和清潔單元200。噴墨印刷頭100可包括板110和壓電致動器140。在板110中具有由壓力室120、 噴嘴130等形成的墨流動路徑。壓電致動器140形成在板110上以與壓力室120對應(yīng)，并且提供用于通過噴嘴130噴射吸入到壓力室120中的墨的驅(qū)動力。在噴墨印刷頭100的下表面上可包括拒水層(water-impellent layer) 160，在噴墨印刷頭100的下表面中形成噴嘴130。拒水層160可由疏水材料(諸如聚四氟乙烯 (polytetrafluroethylene, PTFE)、全氟化硅烷(perfluorinated silane)、聚對亞苯基二甲基(parylene)等)形成。可通過旋轉(zhuǎn)涂覆、接觸印刷、電子束蒸發(fā)等形成拒水層160。在本實施例中，壓力室120和噴嘴130在板110中形成墨流動路徑，但是壓力室 120和噴嘴130是解釋本發(fā)明實施例的最少的不可缺少的部件。本發(fā)明不限于此。例如， 墨流動路徑可包括墨入口，通過墨入口提供墨；歧管，將從墨入口吸入的墨傳送到壓力室 120 ；節(jié)流器，形成在壓力室120和歧管之間，用于防止墨逆流；阻尼器，形成在壓力室120 和噴嘴130之間；等等。壓電致動器140可包括下電極141，用作公共電極；壓電膜142，根據(jù)電壓的施加而變形；上電極143，用作驅(qū)動電極。下電極141可被形成在板110的整個表面上。下電極141可由單個導(dǎo)電金屬材料形成，但是優(yōu)選的是，下電極141可以是由鈦(Ti)和鉬(Pt)形成的金屬薄膜。下電極141 不僅可用作公共電極，而且可用作防止壓電膜142和板110之間的擴(kuò)散的擴(kuò)散阻擋層。壓電膜142形成在下電極141上，并且被布置為位于壓力室120上方。壓電膜142可由壓電材料形成，優(yōu)選的是，由鋯鈦酸鉛(PZT)陶瓷材料形成。上電極143形成在壓電膜142上。 上電極143可由Pt、Au、Ag、Ni、Ti和Cu中的任何一種形成。在本實施例中，使用壓電致動器140通過壓電驅(qū)動方法噴射墨滴。然而，本發(fā)明不限于此。可根據(jù)需要的條件按照多種方式(諸如熱驅(qū)動方法)噴射墨滴。清潔單元200可包括清潔板210和電極部件220。在清潔噴墨印刷頭100時，清潔板210布置在噴墨印刷頭100下方，在清潔板210和噴墨印刷頭100之間具有清潔區(qū)域，并且電極部件220允許殘留在噴嘴130端部的殘余墨150向清潔板210的外部運動。雖然未示出，但是清潔單元200可具有傳送單元和容器，傳送單元使得清潔板210 被布置在噴墨印刷頭100的下方，在清潔板210和噴墨印刷頭100之間具有與清潔區(qū)域?qū)?yīng)的間隙，容器容納運動到清潔板210外部的殘余墨150。電極部件220可包括順序布置在清潔板210上的多個電極單元E1至&?？赏ㄟ^在印刷電路板上印刷多個電極圖案來形成多個電極單元E1至E7?？稍陔姌O部件220的上表面上形成拒水層230。拒水層230可由疏水材料(諸如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟化硅烷、聚對亞苯基二甲基等)形成?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)涂覆、接觸印刷、 電子束蒸發(fā)等形成拒水層230。電源部件300可包括電源部分310和開關(guān)部分320。在清潔期間，電源部分310將電壓施加到壓電致動器140的下電極141以及電極部件220，并且開關(guān)部分320根據(jù)殘余墨 150運動的方向A將電源部分310連接到電極部件的220多個電極單元E1至E7。開關(guān)部分320可包括多個開關(guān)SW1至SW7,多個開關(guān)SW1至SW7在多個電極單元E1 至E7中的每個與電源部分310之間形成電連接。如圖1所示，當(dāng)開關(guān)SW5在殘余墨150運動的方向A上閉合時，電極單元&連接到電源部分310。開關(guān)部分320可在殘余墨150運動的方向A上根據(jù)控制部件(未示出)的控制被斷開或閉合。下面將參照圖2A和圖2B描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的清潔噴墨印刷頭的原理。圖2A示出電源部件410的開關(guān)斷開從而沒有電壓施加到電極420和墨450的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，當(dāng)開關(guān)閉合時，電壓施加到電極420和墨450，如圖2B所示。此時，正電荷(+)被帶到電極420，負(fù)電荷(-)被帶到墨450。由于不同極性的電荷之間的吸引力，導(dǎo)致墨450的接觸角度被改變。通過這種方式，在將通過將電壓施加到電極420和墨450產(chǎn)生吸引力的原理順序地應(yīng)用于所述多個電極單元中的每個的情況下，使殘留在噴嘴中的殘余墨運動。此時，在拒水層430形成在電極420的情況下，可有利于墨450的運動。下面將參照圖3A至圖3F描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的清潔噴墨印刷頭的方法。圖3A示出殘余墨150殘留在噴墨印刷頭100的噴嘴130處的狀態(tài)。當(dāng)開始清潔時，如圖:3B所示，清潔單元200沿著方向B朝向噴嘴130運動，使得清潔單元200被布置在噴墨印刷頭100的下方，在清潔單元200和噴墨印刷頭100之間存在與清潔區(qū)域?qū)?yīng)的間隙。此時，殘留在噴嘴130中的殘余墨150與形成在清潔板210上的拒水層230以及形成在噴墨印刷頭100的下表面上且被布置為圍繞噴嘴130的拒水層160接觸。殘余墨150被布置在電極單元&的上方(即，電極單元&的上部)。在本實施例中，殘余墨150運動的方向被設(shè)置為向右方向(方向A)。如圖3C所示， 當(dāng)開關(guān)SW5閉合以電連接下電極141和電極單元&時，殘余墨150通過包含在壓力室120 和噴嘴130中的墨被充有負(fù)電荷，并且電極單元&被充有正電荷。因此，由于殘余墨150和電極單元&之間的吸引力，導(dǎo)致殘余墨150的下部朝向電極單元&的方向變形。此時，當(dāng)開關(guān)SW5斷開時，殘余墨150完全運動到電極單元&的上部，如圖3D所不。接著，如圖3E所示，當(dāng)開關(guān)SW6閉合以將電壓施加到電極單元&時，電極單元&和殘余墨150分別被充有正電荷和負(fù)電荷。因此，由于殘余墨150和電極單元&之間的吸引力，導(dǎo)致殘余墨150的下部朝向電極單元&的方向變形。按照這種方式，通過在殘余墨150運動的方向上順序地切換多個電極單元E1至E7， 可使得殘余墨150向清潔板210的外部運動，并且向清潔板210的外部運動的殘余墨150 被容納于在清潔板210的外部中預(yù)備的容器(未示出)中。在本實施例中，由于清潔單元200執(zhí)行清潔(所述清潔包括去除殘余墨150)，而不與噴嘴130接觸，所以可防止噴嘴130被污染和損壞。例如，在根據(jù)本實施例的噴墨印刷機(jī)用于在印刷電路板上形成導(dǎo)電圖案的情況下，由于墨具有導(dǎo)電性，所以可有利于噴嘴的清潔。然而，本發(fā)明不限于此。由于用于一般的辦公應(yīng)用(OA)的墨根據(jù)電荷的運動也被充電，所以在本發(fā)明中不需要限制墨的類型。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的具有用于清潔噴墨印刷頭的裝置的噴墨印刷機(jī)的示意性截面圖。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的在噴墨印刷機(jī)中進(jìn)行清潔期間墨的運動的示圖。圖4和圖5示出的根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的噴墨印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)與圖1示出的根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的噴墨印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)的不同之處在于，該噴墨印刷機(jī)具有布置在清潔板的外部上的電極部件。為了便于解釋，下面將提供對不同特征的詳細(xì)描述。如圖4和圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的噴墨印刷機(jī)可包括噴墨印刷頭100、清潔單元200和電源部件300。噴墨印刷頭100包括壓電致動器140，形成在噴墨印刷頭100的上部上；壓力室120和噴嘴130，形成在墨流動路徑中；拒水層160，形成在噴墨印刷頭100的下表面上，被布置為圍繞噴嘴130。設(shè)置清潔單元200以清潔殘留在噴墨印刷頭100的噴嘴中的殘余墨150。電源部件300在清潔期間將電壓施加到噴墨印刷頭 100和清潔單元200。清潔單元200可包括清潔板210以及設(shè)置在清潔板210的外部上的電極部件220。 可在清潔板210上形成拒水層230。此時，還可在電極部件220上形成拒水層230。當(dāng)開始清潔時，清潔板210在噴墨印刷頭100的下方運動，以具有與清潔區(qū)域?qū)?yīng)的間隙。如圖5所示，當(dāng)開關(guān)部分320閉合時，由于電極部件220和殘余墨150之間的吸引力，導(dǎo)致殘余墨150沿著方向A運動。圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的具有用于清潔噴墨印刷頭的裝置的噴墨印刷機(jī)的示意性截面圖。圖6示出的根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的噴墨印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)與圖1示出的根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的噴墨印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)的不同之處在于，圍繞噴嘴形成用于將電壓施加到墨的電極。為了便于解釋，下面將提供對不同特征的詳細(xì)描述。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的噴墨印刷機(jī)包括第二電極170，第二電極170圍繞噴嘴130形成在噴墨印刷頭100的下部中。可在第二電極170的下表面上形成拒水層160。當(dāng)開始清潔時，第二電極170和電極部件220被彼此電連接，從而由于殘余墨150和電極部件220之間的吸引力，導(dǎo)致殘余墨150沿著方向A運動。參照圖6，當(dāng)開關(guān)部分320的開關(guān)SW5閉合時，第二電極170電連接到電極單元E5。 殘余墨150和電極單元&分別被充有負(fù)電荷和正電荷，并且殘余墨150的下部沿著電極單元&的方向變形。按照這種方式，電極單元以順序的次序電連接到第二電極170，使得殘余墨150向清潔板210的外部運動。本發(fā)明不限于上述示例性的實施例。例如，基于電極部件的構(gòu)造描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是電極部件的構(gòu)造沒有被特別限制。電極部件可被設(shè)計為具有各種形式， 只要電極部件能夠使得殘余墨運動以對其進(jìn)行清潔而不接觸噴嘴。電極部件可被設(shè)計為布置在清潔板下方，或者被安裝在設(shè)置于清潔板中的腔內(nèi)。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于清潔噴墨印刷頭的裝置以及具有該裝置的噴墨印刷機(jī)中，通過非接觸方法清潔噴墨印刷頭的噴嘴，從而可防止噴嘴的污染和拒水層的損壞。因此，可改善噴墨特性。雖然已經(jīng)結(jié)合示例性的實施例示出和描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚的是，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔噴墨印刷頭的裝置，所述裝置包括電極部件，與噴墨印刷頭隔開，在電極部件和噴墨印刷頭之間具有清潔區(qū)域； 電源部件，將噴墨印刷頭電連接到電極部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，電極部件包括順序布置在所述電極部件中的多個電極單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，電源部件沿著殘留在噴墨印刷頭中的殘余墨的流動路徑按照順序的次序?qū)娔∷㈩^電連接到所述多個電極單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，電極部件布置在清潔區(qū)域的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，電極部件具有布置在所述電極部件上的拒水層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，噴墨印刷頭和電極部件被電連接，使得不同極性的電荷被分別施加到噴墨印刷頭的墨和電極部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，噴墨印刷頭包括提供用于噴墨的驅(qū)動力的壓電致動器，電源部件將壓電致動器的公共電極電連接到電極部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，噴墨印刷頭具有圍繞噴嘴布置的第二電極， 電源部件將第二電極電連接到電極部件。
9.一種噴墨印刷機(jī)，包括 噴墨印刷頭，通過噴嘴噴墨；清潔單元，去除殘留在噴墨印刷頭的噴嘴的端部的殘余墨，其中，清潔單元包括電極部件，與噴墨印刷頭隔開，在電極部件和噴墨印刷頭之間具有清潔區(qū)域；電源部件，將噴墨印刷頭電連接到電極部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，電極部件包括順序布置在所述電極部件中的多個電極單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴墨印刷機(jī)，其中，電源部件沿著殘余墨的流動路徑按照順序的次序?qū)娔∷㈩^電連接到所述多個電極單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，電極部件布置在清潔區(qū)域的外部。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，電極部件具有布置在所述電極部件上的拒水層。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，噴墨印刷頭具有布置在所述噴墨印刷頭的下表面上的拒水層，在所述噴墨印刷頭的下表面上形成所述噴嘴。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，噴墨印刷頭和電極部件被電連接，使得不同極性的電荷被分別施加到殘余墨和電極部件。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，噴墨印刷頭包括提供用于噴墨的驅(qū)動力的壓電致動器，電源部件將壓電致動器的公共電極電連接到電極部件。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的噴墨印刷機(jī)，其中，噴墨印刷頭具有圍繞噴嘴布置的第二電極，電源部件將第二電極電連接到電極部件。
全文摘要
提供一種用于清潔噴墨印刷頭的裝置以及具有該裝置的噴墨印刷機(jī)。所述用于清潔噴墨印刷頭的裝置包括清潔板，與噴墨印刷頭隔開，在清潔板和噴墨印刷頭之間具有清潔區(qū)域，噴墨印刷頭通過噴嘴噴墨；電極部件，允許殘留在噴嘴的端部的殘余墨向清潔板的外部運動；電源部件，將噴墨印刷頭電連接到電極部件。
文檔編號B41J2/165GK102248795SQ201110049398
公開日2011年11月23日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者姜成求, 沈原徹, 鄭在祐, 金材勛 申請人:三星電機(jī)株式會社