KR100561997B1

KR100561997B1 - 잉크공급모듈,잉크전달시스템및이들을이용한잉크젯프린팅방법

Info

Publication number: KR100561997B1
Application number: KR1019980006723A
Authority: KR
Inventors: 엘리자베스 사파타; 마크 이 영; 로버트 자일스; 펠릭스 루이즈; 로자 칼라타유드; 로날드 디 이세 스티븐; 에릭 코이너; 맥스 에스 건써
Original assignee: 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인)
Priority date: 1997-03-03
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2006-05-25
Also published as: JPH10244684A; ES2159169T3; DE69801126T2; KR19980079797A; CN1215662A; EP0863017A3; US6239822B1; US6076920A; DE69801126D1; EP0863017A2; EP0863017B1; CN1121322C

Abstract

잉크젯 프린트헤드의 보충을 제공하는 교체가능한 잉크 공급 모듈은 접이식 백(bag), 봉입 박스, 연결 튜브 및 온/오프(on/off) 밸브를 포함한다. 이들 4개의 구성요소는 적재, 저장, 설치 및 동작 동안 온전한 상태로 보존되는 복합 밀봉 시스템으로 통합된다. 접이식 백은 보호용 봉입 박스의 내측에 배치되며, 연결 튜브의 일단부에 영구적으로 부착된 단부 연결 출구를 갖는다. 연결 튜브의 타단부는 잉크젯 프린트헤드의 입구 밸브와의 주기적인 결합을 위하여 설계된 영구 부착식 온/오프 밸브를 갖는다.

Description

잉크 공급 모듈, 잉크 전달 시스템 및 이들을 이용한 잉크젯 프린팅 방법{REPLACEABLE INK SUPPLY MODULE (BAG/BOX/TUBE/VALVE) FOR REPLENISHMENT OF ON-CARRIAGE INKJET PRINTHEAD}

본 발명은 잉크젯 프린터/플로터에 관한 것으로, 특히 온-캐리지 프린트 카트리지 보충 시간을 감소시키고, 잉크 보충 용적 신뢰성을 보장하며, 프린트 카트리지 진공압을 설정하도록 편축(off-axis) 잉크 카트리지 저장소 높이를 변화시키는 기술에 관한 것이다.

프린팅 시스템은 가요성 튜브를 통해 온-캐리지(on-carriage) 프린트 카트리지와 연결되는 오프-캐리지(off-carriage) 잉크 저장소를 사용하는 "잉크젯 스워쓰 프린터/플로터에서의 스프링 백 저장소의 연속적인 보충(continuous refill of spring bag reservoir in an ink-jet swath printer/plotter)"이라는 명칭으로 1995년 5월 31일자로 조셉 이. 쉐펄린에 의해 출원된 미국 특허 출원 제 08/454,975 호에 기재되어 있으며, 그 개시 내용은 본 명세서에 참조로 인용 합체된다. 오프-캐리지 저장소는 온-캐리지 프린트 카트리지의 내부 저장소내에 잉크의 공급을 보충하고, 우수한 인쇄 품질을 달성하는 범위내에 배압을 유지한다. 이 시스템은 많은 이점을 갖는 반면, 튜브를 경유한 오프-캐리지 및 온-캐리지 저장소의 비교적 영구적인 연결이 바람직하지 않은 일부 응용예가 존재한다.

프린터/플로터를 위한 새로운 잉크 전달 시스템(ink delivery system; IDS)이 개발되어 있는데, 이 시스템에서 프린트 카트리지의 온-캐리지 스프링 저장소는 "테이크 어 걸프(take a gulp)"를 위해 오프-캐리지 저장소에 단속적으로만 연결되고, 그 후 오프-캐리지 저장소로부터 분리된다. 온-캐리지 및 오프-캐리지 요소를 영구적으로 연결하는 튜브는 필요하지 않다. 상기 미국 특허 출원은 이러한 새로운 잉크 전달 시스템의 소정의 특징을 설명한 것이다.

본 발명은 이러한 새로운 오프-캐리지, 테이크-어-걸프 잉크 전달 시스템의 성능을 최적화한다. 이러한 유형의 IDS에 있어서, 진공압을 제공하기 위해 내부 스프링을 사용하는 펜 캐리지가 스캐닝 캐리지 축과 떨어져 위치되어 있는 잉크 저장소에 단속적으로 연결된다. 펜 카트리지가 "가득찬" 상태에서 시작하여, 프린터는 사용되는 잉크의 양을 모니터링하면서 다양한 플롯(plots)을 프린트할 것이다. 잉크의 일정 양이 분배된 후에, 펜 캐리지가 잉크 보충을 위해 보충 스테이션으로 이동된다. 보충 스테이션내에서는 밸브가 펜내로 결합되며, 따라서 잉크 저장소가 펜 카트리지에 연결되고, 잉크가 자유롭게 유동하도록 경로를 개방한다. 단지 펜 카트리지내에 존재하는 진공압만을 사용하여, 잉크를 저장소로부터 펜내로 끌어온다.

잉크젯 프린트헤드의 보충을 제공하기 위한 교체가능한 잉크 공급 모듈은 접이식 백, 봉입 박스, 연결 튜브 및 온/오프 밸브를 포함한다. 이러한 4개의 구성요소는 적재, 저장, 설치 및 동작중에 온전히 유지되는 복합 밀봉 시스템으로 통합된다. 접이식 백은 보호용 봉입 박스의 내부에 배치되며, 연결 튜브의 일단부에 영구적으로 부착되는 단부 연결 출구를 갖는다. 연결 튜브의 타단부는 잉크젯 프린트헤드의 입구 밸브와 주기적인 결합을 위해 설계된 영구 부착식 온/오프 밸브를 갖는다.

본 발명의 상기 및 다른 특징과 이점은 첨부 도면에 도시되는 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.

본 발명의 예시적인 응용은 대형 판형 프린팅(LFP)용의 스워쓰(swath) 플로터/프린터를 위한 것이다. 도 1은 열 잉크젯 대형 판형 프린터/플로터(50)의 사시도이다. 프린터/플로터(50)는 좌측 및 우측 커버(56, 58)와 함께 스탠드(54)상에 장착되는 하우징(52)을 포함한다. 캐리지 조립체(60)는 커버(58) 하측에 가상선으로 도시되는 캐리지 바를 따른 왕복 운동에 적합하다. 종이와 같은 프린트 매체는 매체 축 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 수직 또는 매체 축을 따라 위치된다. 당분야에서는 일반적으로 매체 구동 축이 'x'축으로 표시되며, 캐리지 스캔 축이 'y'축으로 표시된다.

도 3은 캐리지 조립체(60) 및 보충 스테이션의 개략적인 도면이다. 캐리지 조립체(60)는 슬라이더 로드(94A, 94B)상에서 미끄럼 운동한다. 수평 또는 캐리지 스캔 축을 따른 캐리지 조립체(60)의 위치는 인코더 스트립(92)에 대해 캐리지 위치 설정 장치에 의해 결정된다. 캐리지 위치 설정 장치는 캐리지 조립체에 부착된 벨트(96)를 구동하는 캐리지 위치 설정 모터(404)(도 15)를 구비한다. 스캔 축을 따른 캐리지 조립체의 위치는 인코더 스트립의 사용에 의해 정밀하게 결정된다. 광학 인코더(406)(도 15)가 캐리지 조립체상에 배치되고, 최적의 이미지 등록 및 정밀한 캐리지 위치를 얻는데 사용되는 캐리지 위치 설정 신호를 제공한다. 적절한 캐리지 위치의 추가적인 세부 사항은 미국 특허 출원 제 08/454,975 호에 설명된다.

프린터(50)는 내부 스프링 백 저장소내에 상이한 색상의 잉크, 예를 들면 검정색, 노란색, 자홍색 및 청록색 잉크를 각각 저장하는 4개의 잉크젯 프린트 카트리지(70, 72)를 구비한다. 캐리지 조립체(60)는 y축을 따라 매체에 대하여 이동되어, 잉크젯 카트리지내의 선택된 노즐이 작동되고, 잉크가 매체에 인가된다.

캐리지 조립체(60)가 프린트 카트리지(70 내지 76)를 위치 설정하고 카트리지내의 히터 회로로의 인터페이스를 위해 요구되는 회로를 포함한다. 캐리지 조립체는 전방 및 후방 슬라이드(92A, 92B)상의 왕복 운동에 적합한 캐리지(62)를 구비한다. 캐리지는 밀폐된 팩 구조체내에 고정되며, 새로운 펜으로의 교체를 위해 캐리지로부터 각기 선택적으로 제거될 수도 있다. 캐리지는 카트리지 격납실을 규정하는 한쌍의 대향 측벽 및 이격된 짧은 내측 벽을 구비한다. 캐리지 벽은 견고한 엔지니어링 플라스틱으로 제조된다. 카트리지의 프린트헤드는 프린트 매체를 향하는 카트리지 격벽내로 개구를 통해 노출된다.

상술한 바와 같이, 풀 컬러 프린팅 및 플로팅은 개별적인 카트리지로부터의 색상이 매체에 가해질 것이 요구된다. 이것은 내측 카트리지 저장소로부의 잉크의 고갈을 야기한다. 프린터(50)는 프린팅 시스템의 잉크 전달 요건에 부합하도록 4개의 테이크 어 걸프(take-a-gulp) IDS를 구비한다. 각각의 IDS는 3개의 구성요소, 즉 오프-캐리지 잉크 저장소, 온-캐리지 프린트 카트리지 및 헤드 클리너를 구비한다. 잉크 저장소는 짧은 튜브 및 보충 밸브가 부착된, 350㎖의 잉크를 보유하는 백을 구비한다. 목적에 적합한 잉크 저장 백의 세부 사항은 에릭 코이너 등(Erich Coiner et al.)에 의해 1997년 3월 3일자로 출원된 "복수개의 교체가능한 잉크 공급 백을 함께 수납하기 위한 공간이 효율적인 봉입체(space-efficient enclosure shape for nesting together a plurality of replaceable ink supply bags)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/805,860 호에 설명된다. 이들 저장소는 프린터의 좌측[좌측 하우징(58)의 도어 후방]상에 끼워지고, 후술하는 바와 같이, 밸브는 좌측 도어 후방의 보충 아암(170)에 부착된다. 이러한 예시적인 실시예에서 프린트 카트리지는 300-노즐, 600dpi 프린트헤드를 구비하며, 카트리지는 오리피스를 통해 보충된다. 헤드 클리너는 프린트헤드를 보수하고 교정할 때 사용되는 잉크를 캐칭하는 타구(spittoon)와, 프린트헤드의 페이스를 닦도록 사용되는 와이퍼, 캡(사용하지 않을 경우 프린트헤드를 보호하도록 사용됨)을 구비한다. 이들 3개의 구성요소는 소정의 색상을 위해 IDS를 함께 포함하며, 사용자에 의해 하나의 세트로서 교체된다.

각각의 구성요소의 적절한 위치는 색상에 의해 표시되는 것이 바람직하다. 교체된 구성요소상의 색상과 그 구성요소를 수용하는 프레임상의 색상을 일치시킴으로써 그 구성요소의 올바른 배치를 보장할 것이다. 예시적인 실시예에 있어서, 모든 3개의 구성요소는 동일한 순서로 위치될 것이다. 즉, 가장 좌측에 노란색 구성요소가, 중앙 좌측에 청록색 구성요소가, 중앙 우측에 자홍색 구성요소가, 가장 우측 위치에 검정색 구성요소가 위치된다.

잉크 전달 시스템은 테이크 어 걸프 잉크 보충 시스템이다. 시스템은 프린트 카트리지 내측 저장소의 잉크 체적이 한계 값 이하로 감소하면, 모든 4개의 프린트 카트리지(70 내지 76)를 동시에 보충한다. 프린트가 완료되어 프린트 카트리지 저장소 잉크 체적이 한계 이하로 감소된 후 보충 시퀀스는 즉시 초기화되며, 따라서 프린트는 보충을 위해 결코 중단되지 않을 것이다(소정 색상의 잉크가 5cc 이상 사용되는 장축 프린트를 수행하는 경우는 제외함).

미국 특허 제 08/454,975 호는 연속적인 보충에 적합한 부압, 스프링 백 프린트 카트리지를 설명한다. 도 4 내지 도 8은 미국 특허 08/454,975 호에 설명하는 카트리지와 유사한 잉크젯 프린트 카트리지(100)를 도시한 것이나, 카트리지의 파지 핸들내의 자체 밀봉 보충 포트를 추가함으로써 단속적인 보충에 적합하도록 하였다. 카트리지(100)는 도 1의 시스템의 카트리지(70 내지 76)를 설명한다. 카트리지(100)는 잉크를 저장하기 위한 내측 저장소(104)를 내장하는 하우징(102)을 구비한다. 잉크젯 노즐을 갖는 프린트헤드(106)는 하우징에 장착된다. 프린트헤드는 저장소(104)로부터의 잉크를 수용하고, 프린팅 작동중에 프린트 캐리지를 따라 후방 및 전방으로 스캔하는 동안에 잉크 비말을 분사한다. 돌출 그립(108)이 하우징으로부터 연장하여 잉크젯 프린터내의 프린트 캐리지에의 설치와 그로부터의 제거를 편리하게 한다. 이 그립은 하우징의 외측 표면상에 형성된다.

도 5 내지 도 8은 그립(108)의 추가적인 세부 사항을 도시한 것이다. 그립은 저장소(104)와 연통하는 원통형 포트(114)의 대향 측면상에 2개의 커넥터(110, 112)를 구비한다. 포트는 탄성중합체(elastomeric) 재료로 형성된 격막(116)에 의해 밀봉된다. 격막(116)은 그안에 형성된 작은 개구(118)를 갖는다. 그것의 포트(114)를 갖는 그립은 도 1의 시스템의 저장소(80 내지 86)중 하나와 같이 니들 밸브 구조체(120)와 단속적으로 결합되도록 설계된다. 도 5는 포트(116)와 인접한 그러나 결합되지 않은 밸브 구조체(120)를 도시한다. 도 6은 포트와 완전히 결합된 밸브 구조체(120)를 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 구조체(120)는 폐쇄된 말단부를 갖지만, 이 단부와 인접하여 그 안에 형성된 복수의 개구(124)를 갖는 중공형 니들(122)을 포함한다. 니들 둘레에는 슬라이딩 밸브 칼라부(128)가 단단하게 끼워지고, 도 5에 도시되는 밸브 폐쇄 위치로 스프링(126)에 의해 바이어스된다. 구조체(120)가 포트(116)에 대해 가압될 경우, 칼라부가 니들의 길이까지 가압되어, 도 6에 도시되는 바와 같이, 니들 팁이 포트 개구(118)내로 미끄러져 들어갈 수 있도록 한다. 이 위치에서, 잉크가 저장소(104)와 튜브(130) 사이의 니들 개구(124)를 통하여 유동할 수 있다. 따라서, 카트리지(100)가 밸브 구조체(120) 등을 거쳐 오프-캐리지 잉크 저장소와 결합된 상태로 유체 경로가 프린트 카트리지와 오프-캐리지 저장소 사이에 설치된다. 잉크는 오프-캐리지 잉크 저장소 사이에서 카트리지 저장소(104)로 유입할 수 있다. 구조체(120)가 핸들(108)로부터 멀리 당겨질 경우, 밸브 구조체(120)가 칼라부(128)상에 작동하는 스프링(126)에 의해 자동적으로 폐쇄된다. 개구(118)가 재료(116)의 탄성으로 인하여 쉽게 폐쇄됨으로써, 프린트 카트리지용 자체 밀봉 보충 포트를 제공할 것이다.

도 4 내지 도 8은 소켓(174)에서 보충 아암(170)내로 밸브(120)를 해제가능하게 잠그기 위한 잠금 구조체(172)를 도시한다. 구조체(172)는 밸브 본체(120A)의 외측 하우징에 대해 결합되는 잠금 표면(172B)(도 5)을 갖는다. 구조체는 일체형 스프링 부재(172A)(도 7 및 도 8)에 의해 잠금 위치내로 바이어스된다. 지점(170C)(도 7 및 도 8)에서 구조체(170)상에 외력을 가함으로써 스프링이 압축되어, 밸브 본체와 결합이 해제되도록 표면(172B)이 이동하고, 밸브가 보충 아암 소켓(174)의 외부로 당겨질 수 있도록 한다. 이 해제 잠금 구조는 밸브 및 저장소가 하나의 유닛으로서 신속히 교체될 수 있도록 한다.

프린트 카트리지(70 내지 76)는 부압 스프링 백 잉크 전달 시스템을 이용하는 단일 챔버 본체를 각기 포함하며, 상세한 사항은 미국 특허 제 8/454,975 호에 설명된다.

도 1의 전형적인 시스템에 있어서, 보충 플랫폼(150)은 도 2에 도시되는 바와 같이 프린터(50)의 좌측 하우징내에 위치된다. 4개의 오프-캐리지 잉크 저장소(80 내지 86)는 이 플랫폼(150)상에 지지된다. 짧은 가요성 튜브(150, 152, 154, 156)가 보충 스테이션 하우징(170)에 지지되는 대응 저장소(80 내지 86)와 니들 밸브 구조체(160, 162, 164 및 166) 사이에 연결된다. 이들 니들 밸브 구조체는 도 4 내지 도 8의 밸브 구조체(120)에 각각 대응한다.

보충 플랫폼(150)은 4개의 저장소를 유지하는 엘리베이터이며 상측 및 하측으로 이동될 수 있다.

보충을 실시하기 위하여, 4개의 오프-캐리지 저장소(80 내지 86)는 차단 밸브(160 내지 166)를 거쳐 대응 프린트 카트리지(70 내지 76)에 연결된 보충 스테이션으로 이동된다. 저장소의 연결은 (도 3, 도 12 및 도 13에 도시되는 바와 같이) 밸브 구조체 및 보충 스테이션 하우징(170)이 장착되는 레버(202)를 전진시키는 스텝퍼 모터(200)를 회전시킴으로써 이루어진다. 보충 포트와 결합 및 분리하는 밸브를 이동하기에 적절한 시스템이 이그내셔 올라재블 등(Ignacio Olazabal)에 의해 1997년 3월 3일자로 출원된 "다수의 프린트헤드를 갖는 잉크 공급 밸브의 주기적인 자동 연결용 장치(apparatus for periodic automated connection of ink supply valves with multiple printheads)라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/805,861 호에 보다 상세히 설명된다. 밸브가 프린트 카트리지의 보충 포트내에 결합되어 있는 동안, 잉크가 그 안에 약간의 진공압(배압)으로 인하여 프린트 카트리지 저장소내로 당겨진다. 이 배압은 잉크 체적이 증가함에 따라 감소하는 것으로 알려져 있다. 이것은 보다 많은 잉크가 프린트 카트리지내로 유입될수록, 프린트 카트리지가 카트리지로부터 추가적인 잉크를 더 이상 끌어오지 못하는 점까지 배압이 감소하여 보충이 중단되는 자동 조절 보충 처리를 초래한다. 잉크 유동이 중단되는 압력은 프린트 카트리지 및 오프-캐리지 저장소를 오프셋팅(offsetting)하는 거리에 의해 조절된다. 저장소가 프린트 카트리지 보다 아래에 위치될수록, 프린트 카트리지내의 최종의 압력은 보다 커지고, 프린트 카트리지 내측 저장소내의 잉크의 최종 체적은 보다 작아진다.

도 16에 가장 잘 도시된 바와 같이, 본 발명은 잉크 공급 튜브가 프린팅 작동중에 캐리지상에 카트리지와 항상 연결되어 있는 전형적인 오프-캐리지 잉크 시스템에서 발생하는 드래그 및 간섭으로 인해 캐리지의 세부 사항을 재 설계할 필요가 없다. 반면에, 도면에서 도시된 캐리지는 그위에 어떤 공급 튜브 연결도 없이 프린트 구역을 가로질러 후방 및 전방으로 이동할 수 있다. 더욱이, 캐리지상에 직접 장착된 교체가능한 보충의 잉크 공급원을 가짐으로써 통상적으로 발생하는 추가적인 캐리지 질량을 조정할 필요가 없게 된다.

프린트 카트리지 충전 포트와 오프-캐리지 잉크 공급 밸브 사이의 보충 스테이션에서 주기적인 연결/분리를 제공하는 장치의 추가적인 세부 사항이 다음에 설명될 것이다. 도 9, 도 12, 도 13 및 도 17을 참조하면, 잉크 공급 밸브를 고정하는 브래킷은 기어를 회전시켜 프린트 카트리지상에 그들의 충전 포트와 공급 밸브의 결합 위치와, 분리의 위치 사이에서 후방 및 전방으로 기어 아암(212)을 이동시키는 모터(200)를 지지한다. 캐리지상에 제 2 복원 아암(215)뿐만 아니라 브래킷상의 제 1 복원 아암(214)도 요구되는 필요한 억제력을 제공함으로써, 캐리지내에 그들의 정밀한 위치를 변위시키는 카트리지상의 과도한 응력을 최소화시킨다. 결합/분리의 시작점 및 종료점은 광학 센서(216)에 의해 규정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 모든 4개의 잉크 공급 밸브는 개별적인 잠금 버튼(219)에 의해 그들의 구멍(218)내의 고정된 위치에서 고정되어 하나의 유닛으로서 함께 이동되며, 상기 개별적인 잠금 버튼(219)은 일체화된 IDS의 기대 수명이 특정 색상의 잉크로 인해 만료되었을 경우에는 각각의 밸브가 언제든지 별도로 교체될 수 있도록 한다. 교체가 요구될 경우, 화살표 형상의 오리엔테이션 키(222)가 밸브 핸들(226)을 통한 용이한 수동 조작에 의해 정합하는 오리엔테이션 슬롯(orientation slot)(224)에 맞물린다.

각 색상의 잉크를 위한 독창적인 좁은 교체가능한 서비스 스테이션 모듈(230)은 IDS의 중요한 부분이다. 도 14a, 도 14b 및 도 15를 참조하면, 이러한 서비스 스테이션 모듈은 일단부상에 돌출된 핸들(232)과, 모듈의 상측상의 비교적 좁은 구역내에 서로 조합되어 있는 한 그룹의 프린트헤드 서비스 구성요소를 포함한다. 하나의 단부에는 이중의 와이퍼(234)가, 타단부에는 타구(238)가, 그리고 중간 위치에는 노즐 플레이트 캡(236)이 위치한다. 모듈의 외부 도입 포트(240)는 내부 경로를 통해 캡(236)에 연결되며, 그 반대 방향에서는 원형의 실(242)을 통해 진공 공급원에 연결된다. 서비스 스테이션 캐리지(251)는 각각의 서비스 스테이션 모듈(또는 종종 프린트헤드 클리너로 지칭함)을 위한 개별적인 슬롯(244, 246, 248 250)을 구비한다.

스프링 부하 기준 시스템(spring-loaded datum system)이 제공되어 서비스 스테이션 모듈이 서비스 스테이션 캐리지내에 용이하게 그러나 정밀하게 위치 설정되도록 한다. 각각의 슬롯의 상부를 따라 모듈의 양측 상부 에지를 따르는 대응하는 기준 릿지(254)와 결합하는 z-기준 릿지(254)가 형성되어 있다. 스프링 아암(260)을 상방으로 바이어스하는 것은 이들 기준 표면을 따라 단단히 끼우는 것을 보장한다. 모듈상의 정합 스톱(258)에 대해 랫치(latch)로서 작용하는 한쌍의 돌출 코너에 의해 각각의 슬롯은 수평 위치 설정된다. 요구되지는 않지만, 바이어스 아암(262)이 각각의 슬롯의 후방 벽내에 사용될 수도 있다.

도 10은 설치 전의 잉크 공급 모듈의 기본적인 외부 구조를 도시한 것이고, 도 11은 그러한 4개의 모듈이 프린터상의 보충 플랫폼상에서 그들의 밸브가 밸브 브래킷상에 수동으로 설치되어 함께 그룹을 이루는 방법을 도시한다.

도 18a 및 도 18b는 IDS의 3개의 기초 구성요소 부품의 교체에 요구되는 접근성을 설명한다. 프린터 유닛의 전방부는 통상적으로 롤 이송 유닛(270), 제어 패널(272) 및 길다란 프레임 부재(275)에 인접한 프린트 구역 접속 도어(274)를 구비한다. 서비스 스테이션은 캐리지 스캔 축의 우측 단부에 위치되며, 대향 단부에는 보충 스테이션(278)이 위치된다. 단순한 마찰 랫치(280)가 피봇 힌지(281)상에 장착된 적절한 폐쇄를 보장하도록 제공된다. 푸시 판(284)이 서비스 스테이션 도어(282)의 폐쇄시 불완전하게 장착된 서비스 스테이션 모듈에 접촉하여 위치 설정을 돕는다. 유사한 도어(286)가 프린터의 정상 동작동안에 보충 스테이션을 폐쇄한다. 보충 스테이션은 잉크 공급 플랫폼과, 이 플랫폼으로부터 캐리지 장착 프린트헤드로의 접근 구멍(288)을 구비한다.

설치 순서는 이하 도 19 내지 도 22와 연계하여 설명될 것이다. 잉크 전달 시스템은 새로운 프린트 카트리지(291A), 플라스틱 저장 백(295)내에 새로운 서비스 스테이션 모듈(293A), 및 새로운 잉크 공급 모듈(296A)을 고정하는 카튼(290)(carton)내에 하나의 유닛으로서 패키지화되는 것이 바람직하다. 도 20의 도면의 순서에 따라 명확히 도시된 바와 같이, 오래된 프린트 카트리지(293B)가 새로운 것으로 용이하게 제거 및 교체된다. 도 21의 도면의 순서에 따라 명확히 도시된 바와 같이, 고갈된 잉크 공급 모듈(296B)은 화살표(302)로 의해 도시된 바와 같이 잉크 도어를 먼저 개방하는 것에 의해 어렵기 않게 제거되며, 그 후 화살표(304)로 도시된 바와 같이 잠금 버튼상에서 아래로 가압하는 동시에 화살표(306)로 도시된 바와 같이 밸브를 잡아당긴다. 고갈된 잉크 모듈(296B)은 새로운 잉크 공급 모듈(296A)로 교체된다. 최종적으로, 도 22의 도면의 순서에 따라 명확히 도시된 바와 같이, 접속 도어가 개방된 후에 사용자가 화살표(310)로 도시된 방향으로 핸들을 아래로 가압하여 오래된 서비스 스테이션 모듈(293B)을 제거하고, 다음으로 화살표(312)로 지시된 바와 같은 방식으로 모두 바깥 꺼낸 후, 새로운 서비스 스테이션 모듈(293B)을 설치한다.

잉크 공급 모듈을 위한 독창적인 형상 및 장착 기술에 관한 추가적인 세부 사항이 도 23 내지 도 31에 도시된다. 외부 봉입체(340)는 접이식 잉크 백(356)을 수용하기 위한 다이아몬드형 단면 봉입체를 형성하도록 부분적으로 왜곡된 대칭형 마분지 상자로 형성된다. 중요한 부분은 외부 봉입체의 인접 에지와 결합하기 위한 탭(344)을 갖는 단단한 플라스틱 다이아몬드형 단부 판(342)이다. 또한 단부 판으로부터 돌출부와 정합하는 절개부(346)가 봉입체내에 제공된다. 단부 출구로부터 잉크 공급 구멍을 통하여 어댑터(348)가 연장하며, 잉크 공급 구멍은 그것이 봉입체의 내부에 고정된 경우(도 26 참조) 잉크 공급 백으로부터 잉크의 감소를 촉진하도록 중심으로부터 벗어나 있다.

잉크 공급 모듈의 추가적인 세부 사항은 금속 밴드(352)에 의한 단단한 연결 고정을 통하여 튜브의 일단부와 연통하는 단부 연결 접합 유닛(350)에 백을 연결하는 어댑터(348)를 구비한다. 접합 유닛(350)상에는 핸들(354)이 제공된다.

접이식 백(365)은 비어 있을 경우 편평해지는 백의 3개의 에지 주위에 좁은 심(seam)(357)을 갖는다. 보다 넓은 심(358)은 어댑터(348)에 고정 연결을 제공한다. 조인트(361)를 따라 봉입체의 일측면에 직접 연결부를 가지며, 부착을 위한 절곡 삽입부(362)를 갖는 봉입체의 다이아몬드형 후방 단부(360)에 의해, 어느 정도 차있는 백의 독창적인 위치 설정이 용이하게 이루어진다. 잉크 공급 모듈의 색상 코드는 도 10의 전체적으로 어두운 영역으로 도시되며, 이는 밸브 브래킷의 오리엔테이션 슬롯(224) 둘레의 유사한 색상 코드에 대응한다.

도 27 내지 도 31에는 잉크 보충 스테이션이 보다 상세히 도시된다. 베이스부(364)는 직립하는 각이진 격벽(366)을 지지하며, 이 격벽은 별개의 슬롯 또는 격납실(368)을 규정하여 각각의 상이한 잉크 공급 봉입체를 부분적으로 오버랩하는 독창적인 수납 방식으로 지지하여 일반적인 낭비 공간 없이 편평한 접이식 잉크 공급 저장소의 이점을 달성한다. 설치가 완료되면, 전방 립이 사용자에게 촉각의 피드백을 제공하는 한편, 보충 시퀀스동안 고정 위치에서 저장소를 또한 고정한다. 또한 필요한 만큼 잉크 공급 플랫폼을 상승시키거나 또는 하강시키기 위한 모터 장치를 수용하는 하부 하우징이 제공된다. 구성요소를 부분적으로 수용하는 상부 하우징(372)이 제공된다. 전술한 격벽이 또한 제공되는 이 상측 하우징은 탭(374)을 관통하는 전방 구멍(373)과 후방 탭(376)을 관통하는 후방 구멍(375)에 부착되며, 후방 후크(377)의 스프링과 같은 파지 작용을 추가한다.

잉크 공급 모듈의 추가적인 세부 사항은 도 27a, 도27b, 도 28 내지 도 32에 도시되며, 따라서 확실하고 신뢰성있는 보충 잉크 공급 모듈이 본 발명의 목적에 따라 제공되는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

따라서 본 발명의 독창적인 테이크 어 걸프 잉크 보충 시스템의 기본적이 특징은 독창적이며 자동화된 잉크 보충을 통하여 프린팅을 제공하는 독창적이면서 비교적 단순한 방법이 제공된다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 잉크와 관련된 모든 구성요소는 특별한 공구의 필요 없이 그리고 특별한 서비스 요원을 부를 필요없이, 사용자에 의해 특정 색상의 잉크를 교체할 수 있다. 그리고 잉크 공급 스테이션 공간의 효과적인 사용은 잉크 보충 플랫폼상에 잉크 모듈 봉입체의 독창적인 수납 능력(nesting capabilities)으로부터 잉크의 정밀한 분배뿐만 아니라 용이한 접근성을 허용한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 다음의 청구 범위에 의해 규정되는 본 발명의 관점 및 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 온-캐리지 프린트 카트리지 보충 시간을 감소시키고, 신뢰성있는 잉크 보충 체적을 보장하며, 프린트 카트리지 진공압을 설정하도록 편축 잉크 카트리지 저장소를 변형시킬 수 있다.

도 1은 본 발명을 사용하는 대형 판형 프린터/플로터 시스템의 개략도,

도 2는 보충 스테이션을 도시하는 도 1의 시스템의 일부의 확대도,

도 3은 프린터 캐리지 및 보충 스테이션을 도시하는 평면도,

도 4는 보충 플랫폼 하우징부, 니들 밸브 및 공급 튜브를 분해 도시한, 도 1의 시스템에서 사용가능한 잉크젯 프린트 카트리지의 사시도,

도 5는 도 4의 선 5-5를 따라 취해진 단면도로서, 프린트 카트리지상의 보충 포트에 대한 분리 위치에서의 밸브 구조체를 도시하는 도면,

도 6은 도 5와 유사한 단면도로서, 프린트 캐리지의 보충 포트에 대한 결합 위치에서의 밸브 구조체를 도시하는 도면,

도 7은 도 6의 선 7-7을 따라 취해진 단면도로서, 보충 스테이션에서 보충 소켓내에 밸브를 잠그기 위한 니들 밸브 구조체 및 잠금 구조체를 도시하는 도면,

도 8은 해제된 위치에서의 잠금을 도시하는 도 7과 유사한 단면도,

도 9는 밸브 구조체를 이동시키기 위한 장치를 그 위에 어떤 밸브도 장착되지 않은 상태로 도시하는 확대도,

도 10은 본 발명을 포함하는 오프-캐리지 잉크 공급 모듈을 도시하는 도면,

도 11은 밸브 구조체에 연결되는 복수의 오프-캐리지 잉크 공급 모듈의 개략도,

도 12는 프린트 카트리지와 분리된 위치로 밸브 구조체를 이동시키기 위한 장치를 도시하는 세부 측면도,

도 13은 프린트 카트리지와 결합된 위치로 밸브 구조체를 이동시키기 위한 장치를 도시하는 세부 측면도,

도 14a 및 도 14b는 각각 본 발명을 포함하는 서비스 스테이션 모듈의 각각의 개략도 및 측면도,

도 15는 도 14a 및 도 14b의 서비스 스테이션 모듈을 제거가능하게 장착하기 위한 캐리지의 사시도,

도 16은 프린트 구역을 가로질러 이동하는 캐리지의 사시도,

도 17은 밸브 구조체가 분리된 위치에 있는 상태로 보충 스테이션에서의 위치에서 도 16의 캐리지를 도시한 도면,

도 18a 및 도 18b는 보충 스테이션 및 서비스 스테이션 도어가 폐쇄 및 개방 위치에 있는 상태로 프린터를 각각 도시한 도면,

도 19는 단일 패키지로 통합되는 본 발명(프린트 카트리지, 잉크 공급 모듈 및 서비스 스테이션 모듈)의 통합식 잉크 전달 시스템 구성요소를 도시하는 분해 개략도,

도 20은 본 발명의 프린트 카트리지를 교체하기 위한 6개의 예시적인 단계를 도시하는 도면,

도 21은 본 발명의 잉크 공급 모듈을 교체하기 위한 5개의 예시적인 단계를 도시하는 도면,

도 22는 본 발명의 서비스 스테이션 모듈을 교체하기 위한 5개의 예시적인 단계를 도시하는 도면,

도 23은 도 10의 오프-캐리지 잉크 공급 모듈의 저면도,

도 24는 단부 연결 출구가 부착된 상태로 도시한, 잉크 공급 모듈내에 통합된 접이식 잉크 백의 평면도,

도 25는 도 10의 오프-캐리지 잉크 공급 모듈의 정면도,

도 26은 잉크 공급 모듈의 배면도,

도 27a 및 도 27b는 단부 연결 출구를 도시하는 각각의 내측 및 외측의 확대 사시도,

도 28은 잉크 백 어댑터의 확대 평면도,

도 29는 잉크 백의 외부에서 바라본 잉크 백 어댑터의 확대 단부도(end view),

도 30은 잉크 백 어댑터의 확대 단면도,

도 31은 잉크 공급 모듈을 위한 다이아몬드형 단부 캡의 확대 단부도,

도 32는 설치 전에 다이아몬드형 단부 캡을 도시하는 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 프린터/플로터 52 : 하우징

54 : 스탠드 56, 58 : 커버

60 : 캐리지 조립체

Claims

입구와, 상기 입구에 연관된 커넥터를 구비한 잉크젯 프린트헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 모듈에 있어서,

일측 단부에 개구를 갖는 길다란 접이식 백과,

제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 연결 튜브로서, 상기 연결 튜브의 상기 제 1 단부는 상기 접이식 백의 상기 개구에 결합되며, 상기 연결 튜브는 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서의 자유로운 잉크 유동을 허용하며, 상기 연결 튜브는 가요성 재료로 제조되어, 잉크젯 프린터에 잉크 공급 모듈을 설치하는 동안 휘어질 수 있는, 상기 연결 튜브와,

상기 백의 개구를 통한 유체 연통을 제공하도록 상기 백에 고정된 어댑터 구조체와,

상기 어댑터 구조체에 접속된 커넥터 유닛으로서, 상기 어댑터 구조체 및 상기 커넥터 유닛을 통해 상기 백에 유체 연통을 제공하기 위해 상기 연결 튜브의 상기 제 1 단부에 결합되는 포트를 구비하는, 상기 커넥터 유닛과,

잉크젯 프린트헤드의 입구에 연관된 커넥터에 접속하기 위해 상기 연결 튜브의 제 2 단부에 부착된 온/오프 밸브로서, 상기 온/오프 밸브는 통상적으로는 폐쇄 위치에 있고, 상기 프린트헤드와 연관된 커넥터와의 결합에 의해 개방 밸브 위치로 작동되는, 상기 온/오프 밸브를 포함하는

잉크 공급 모듈.
캐리지내에 장착되며 입구 밸브를 갖는 프린트헤드를 사용하는 잉크젯 프린팅 방법에 있어서,

교체가능한 잉크 공급 모듈에 잉크를 충전하는 단계로서, 상기 잉크 공급 모듈은 어댑터 구조체, 단부 커넥터 유닛 및 튜브를 통하여 온/오프 제어 밸브에 접속되는 개구를 일측 단부에 갖는 길다란 접이식 백을 가지며, 상기 잉크는 상기 백으로부터 상기 백으로부터 상기 어댑터 구조체, 상기 단부 커넥터 유닛 및 상기 튜브를 통하여 통상적으로 폐쇄 위치에 있는 상기 온/오프 제어 밸브로 자유롭게 이동가능한, 상기 잉크 공급 모듈에 잉크를 충전하는 단계와,

상기 프린터에 잉크 공급 모듈을 설치하는 단계와,

상기 온/오프 제어 밸브를 이동시켜 상기 프린트헤드상의 입구 밸브와 접촉시킴으로써, 상기 온/오프 제어 밸브를 상기 프린트헤드상의 상기 입구 밸브에 결합시키는 단계로서, 결합과 함께 상기 온/오프 제어 밸브도 작동되는 상기 온/오프 제어 밸브 결합 단계와,

상기 충전 단계의 잉크가 상기 백으로부터 상기 튜브를 통과하는 것을 허용하기 위해, 상기 제어 밸브를 개방하는 단계와,

상기 백에 또는 상기 백을 둘러싸는 주변 공기압 이외에 상기 튜브내에 존재하는 충전 단계의 잉크의 적어도 일부에 외력을 가하지 않고 상기 잉크의 적어도 일부를 상기 백으로부터 상기 튜브를 통과시킴으로써 상기 충전 단계의 상기 잉크의 적어도 일부를 상기 프린트헤드에 전달하는 단계와,

인쇄 모드 동안 상기 충전 단계의 잉크의 적어도 일부를 상기 프린트헤드를 통과시키는 단계를 포함하는

잉크젯 프린팅 방법.
잉크 전달 시스템에 있어서,

입구를 가진 잉크젯 프린트헤드와,

외주를 가지며, 그 외주의 3개의 에지 주위가 완전히 밀봉되며, 제 4 에지로부터 연장하는 출구 포트를 갖는 직사각형의 길다란 접이식 잉크 백과,

상기 접이식 잉크 밸브내의 공급 잉크와,

그 일측 단부에 온/오프 제어 밸브를 구비하는 가요성 연결 튜브로서, 상기 제어 밸브는 밸브 개방 위치와, 상기 프린트헤드와 연관된 정합하는 커넥터와의 결합에 의해 작동되는 밸브 폐쇄 위치를 가지며, 상기 제어 밸브는 상기 프린트헤드상의 입구에 선택적으로 접속되도록 되어 있는, 상기 가요성 연결 튜브와,

상기 출구 포트에 접속되는 어댑터와,

상기 어댑터에 접속된 커넥터 구조체로서, 상기 연결 튜브의 대향 단부를 접속하여, 상기 온/오프 제어 밸브가 상기 프린트헤드상의 입구에 접속되고 밸브 개방 위치에 있을 경우, 상기 접이식 잉크 백으로부터 상기 연결 튜브를 통하여 잉크젯 프린트헤드내로 잉크가 공급되도록 하는 커넥터 구조체를 포함하는

잉크 전달 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 접이식 백내에 공급 잉크를 더 포함하는

잉크 공급 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 어댑터 구조체는 상기 백으로부터 상기 커넥터 유닛으로 잉크를 전달하기 위한 중앙 본체를 구비하는

잉크 공급 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브의 제 1 단부는 상기 커넥터 유닛에 영구적으로 부착되는

잉크 공급 모듈.
제 1 항에 있어서,

상기 튜브의 제 1 단부는 압착된 부재에 의해 상기 커넥터 유닛에 부착되는

잉크 공급 모듈.
잉크젯 인쇄 시스템용의 잉크 전달 시스템에 있어서,

입구와, 상기 입구에 연관된 커넥터를 구비하는 잉크젯 프린트헤드와,

일측 단부에 개구를 가지며, 상기 프린트헤드로부터 분리된 길다란 접이식 백과,

제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 연결 튜브로서, 상기 연결 튜브의 상기 제 1 단부는 상기 접이식 백의 상기 개구에 결합되며, 상기 연결 튜브는 상기 제 1 단부와 상기 제 2 단부 사이에서의 자유로운 잉크 유동을 허용하며, 상기 연결 튜브는 가요성 재료로 제조되어, 잉크젯 프린터에 잉크 공급 모듈을 설치하는 동안 휘어질 수 있는, 상기 연결 튜브와,

상기 백의 개구를 통한 유체 연통을 제공하도록 상기 백에 고정된 어댑터 구조체와,

상기 어댑터 구조체에 접속된 커넥터 유닛으로서, 상기 어댑터 구조체 및 상기 커넥터 유닛을 통해 상기 백에 유체 연통을 제공하기 위해 상기 연결 튜브의 상기 제 1 단부에 결합되는 포트를 구비하는, 상기 커넥터 유닛과,

잉크젯 프린트헤드의 입구에 연관된 커넥터에 접속하기 위해 상기 연결 튜브의 제 2 단부에 부착된 온/오프 밸브로서, 상기 온/오프 밸브는 통상적으로는 폐쇄 위치에 있고, 상기 프린트헤드와 연관된 커넥터와의 결합에 의해 개방 밸브 위치로작동되는, 상기 온/오프 밸브를 포함하는

잉크 전달 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 프린트헤드는 내부 프린트헤드 저장소에 진공 압력을 제공하기 위해 내부 스프링을 구비하는

잉크 전달 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 접이식 백내에 공급 잉크를 더 포함하는

잉크 전달 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 어댑터 구조체는 상기 백으로부터 상기 커넥터 유닛으로 잉크를 전달하기 위한 중심 본체를 구비하는

잉크 전달 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 튜브의 제 1 단부는 상기 커넥터 유닛에 영구적으로 부착되는

잉크 전달 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 튜브의 제 1 단부는 압착된 부재에 의해 상기 커넥터 유닛에 부착되는

잉크 전달 시스템.