KR101249436B1 - 잉크젯 프린터용 조압밸브 - Google Patents

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코지 마루야마
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가부시키가이샤 미마키 엔지니어링
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Abstract

프린터 헤드에 이어지는 부압실(135)에 수압부재(140) 및 수압가압스프링(145)이 설치된 부압발생부(130)와, 압력실(155)에 밸브부재(160) 및 밸브부재 가압스프링(165)이 설치되어 잉크탱크에 접속되는 밀봉밸브(150)와, 부압실(135)과 압력실(155)을 잇는 연결유로실(175)에 요동이 자유로운 작동레버(180)가 설치된 연결기구(170)를 구비하고, 잉크의 토출에 의해 수압부재(140)가 부압실(135)의 안쪽으로 이동되었을 때, 작동레버(180)가 요동하여 밸브부재(160)를 이동시키고, 밀봉밸브(150)가 개방되도록 구성된다. 이 작동레버(180)를 통한 연결구성에 있어서, 작동레버(180)의 제1 암부(185a)의 길이가 제2 암부(185b)의 길이보다 크게 설정된다.

Description

잉크젯 프린터용 조압밸브{PRESSURE REGULATING VALVE FOR INKJET PRINTER}
본 발명은 잉크가 저장된 잉크저장부와 잉크를 토출하는 프린터 헤드를 잇는 잉크공급로에 끼워져 설치되어 프린터 헤드에 공급되는 잉크의 압력을 조정하는 잉크젯 프린터용 조압(調壓)밸브에 관한 것이다.
대형 포스터나 깃발 등을 제작하기 위하여 사용되는 공업용 잉크젯 프린터는 단위시간당 잉크 소비량이 매우 많기 때문에, 용량이 큰 잉크저장부(잉크탱크 등)를 장치본체측에 설치하고, 이 잉크저장부와 캐리지에 설치된 프린터 헤드 사이를 수지제 튜브 등에 의해 접속하여 잉크를 공급하도록 구성된다. 이 때, 프린터 헤드에 대한 잉크 공급압력은, 프린터 헤드에 의한 잉크의 토출작용을 저해하지 않고 잉크의 누출을 방지하기 위하여, 노즐에서 잉크액면이 메니스커스(meniscus)를 형성하는 소정의 미세한 부압이 되도록 설정하는 것이 요구된다. 이를 위한 수단으로서, 잉크저장부에서의 잉크의 액면 높이가 노즐의 높이보다 어느 정도 낮아지도록 구성한 수두(水頭) 방식과, 잉크저장부와 프린터 헤드를 잇는 잉크공급로의 경로 도중에 조압밸브를 설치하고, 조압밸브보다 프린터 헤드측의 압력이 미세한 부압이 되도록 구성한 조압밸브 방식이 알려져 있다.
조압밸브 방식에서 사용되는 조압밸브는, 베이스 부재가 되는 케이스 부재의 일측면 쪽에 설치되어 프린터 헤드에 접속되는 부압발생부와, 칸막이벽을 사이에 두는 케이스 부재의 타측면 쪽에 설치되어 잉크저장부에 접속되는 밀봉밸브를 주요한 요소로 하여 구성된다. 부압발생부는, 케이스 부재의 일측면 쪽에 설치된 제1 오목부 및 제1 오목부를 덮는 가요(可撓)부재에 의해 형성되고 프린터 헤드에 이어지는 부압실과, 가요부재에 고착된 수압(受壓)부재와, 수압부재를 부압실의 바깥쪽으로 가압하는 수압가압수단으로 이루어지고, 밀봉밸브는, 케이스 부재의 타측면 쪽에 제1 오목부와 동축상에 설치된 제2 오목부 및 제2 오목부를 덮는 차폐부재에 의해 형성되고 잉크저장부에 이어지는 압력실과, 이 압력실에 설치되고 부압실과 연결되는 개구를 통하여 수압부재와 걸리거나 떨어져서 개구를 개폐하는 밸브부재와, 밸브부재를 밸브폐쇄방향으로 가압하는 밸브가압수단으로 구성된다(예를 들어, 일본특허공개공보 2007-76373호 참조).
이와 같은 조압밸브에서는, 수압가압수단에 의해 가압된 수압부재가 가요부재를 바깥쪽으로 내밀어서 부압실의 용적을 확대시키도록 작용하고, 이에 의해 부압실에 이어지는 프린터 헤드로부터 잉크가 빨려올라가 미세한 부압이 발생하도록 되어 있다. 프린터 헤드로부터 잉크가 토출되어 부압실 내의 잉크가 소비되고 부압이 증대되면, 대기압과의 차압에 의해 가요부재가 부압실의 안쪽으로 휘어서 가압력에 대하여 수압부재를 이동시키고, 수압부재가 밸브부재를 눌러서 밀봉밸브를 개방시킨다. 그 때문에, 압력실의 잉크가 개구를 통하여 부압실에 공급되고, 이 작용들에 의해 잉크의 소비에 따른 양의 잉크가 부압실에 공급되며, 조압밸브의 출구압력 즉, 프린터 헤드측의 잉크공급로의 압력이 소정의 미세한 부압으로 유지되게 되어 있다.
상기와 같은 잉크젯 프린터용 조압밸브에는, 프린터 헤드에 의한 잉크의 토출작용을 저해하지 않고, 노즐로부터의 잉크의 누출을 방지하는 기능이 요구되기 때문에, 잉크저장부로부터 유도되는 잉크의 압력을 -0.5~-4kPa 정도의 좁은 압력범위의 소정의 부압(이하, '헤드공급압'이라고 함)으로 조정하여, 프린터 헤드에 공급하는 것이 요구된다. 그리고, 이 헤드공급압과 잉크공급의 관계는, 대기압과의 차압이 작용하는 가요부재의 수압면적, 수압가압수단의 가압력, 잉크저장부에 저장된 잉크의 액압(液壓)이 작용하는 밸브부재의 수압면적, 밸브가압수단의 가압력을 주요한 인자로 하여 규정된다.
그런데, 스프링으로 대표되는 수압가압수단이나 밸브가압수단이 발생시키는 가압력은, 각 가압수단의 개체차나 조합상태에 따라 편차가 있고, 가압력을 떨어뜨린 가압수단을 안정적으로 구성(제조)하는 것은 매우 어렵다. 이와 같은 경우, 헤드공급압이 상기 범위를 넘어서 더욱 저압(예를 들어, -5kPa)이 되면, 노즐에서 메니스커스가 파괴되어 토출이 불가능해지거나, 잉크에 용존하는 미세한 공기가 부압실 내에서 기포가 되어 헤드공급압이 변동하여 잉크토출이 불안정화될 우려가 생긴다. 그 때문에, 수압가압수단이나 밸브가압수단이 발생시키는 가압력의 편차나 잉크저장부에 저장된 잉크의 액압변동에 대한 허용범위(마진)를 크게 하려면, 가요부재의 수압면적을 확대시키지 않을 수 없으며, 조압밸브가 대형화된다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 조압밸브를 대형화하지 않고 보다 높은 헤드공급압에서도 안정적으로 잉크공급이 가능한 잉크젯 프린터용 조압밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 잉크가 저장된 잉크저장부(예를 들어, 실시예에서의 잉크탱크(18))와 잉크를 토출하는 프린터 헤드를 잇는 잉크공급로에 끼워져 설치되어 프린터 헤드에 공급되는 잉크의 압력을 조정하는 잉크젯 프린터용 조압밸브이며, 베이스 부재가 되는 케이스 부재에 설치되어 프린터 헤드에 접속되는 부압발생부와, 상기 케이스 부재에 설치되어 잉크저장부에 접속되는 밀봉밸브와, 부압발생부와 밀봉밸브를 연결시키는 연결기구를 구비하여 구성된다. 이 중, 부압발생부는, 케이스 부재에 주위벽에 의해 구획된 제1 오목부 및 제1 오목부를 덮는 가요부재(예를 들어, 실시예에서의 필름(134))에 의해 형성되어 프린터 헤드에 이어지는 부압실과, 가요부재에 고착된 수압부재와, 수압부재를 부압실의 바깥쪽으로 가압하는 수압가압수단(예를 들어, 실시예에서의 수압가압스프링(145))으로 이루어진다. 밀봉밸브는, 케이스 부재에 주위벽에 의해 구획된 제2 오목부 및 제2 오목부를 덮는 차폐부재(예를 들어, 실시예에서의 필름(134))에 의해 형성되어 잉크저장부에 이어지는 압력실과, 이 압력실에 설치된 제2 개구를 개폐하는 밸브부재와, 밸브부재를 밸브폐쇄방향으로 가압하는 밸브가압수단(예를 들어, 실시예에서의 밸브부재 가압스프링(165))으로 이루어진다. 연결기구는, 케이스 부재에 주위벽에 의해 구획된 오목홈 및 오목홈을 덮는 차폐부재(예를 들어, 실시예에서의 필름(134))에 의해 형성되어 부압실에 연결되는 제1 개구와 압력실에 연결되는 제2 개구를 연결하는 연결유로실과, 암부의 일단에 수압부재와 걸리거나 떨어지는 제1 맞물림부, 타단에 밸브부재와 걸리거나 떨어지는 제2 맞물림부, 제1 맞물림부와 제2 맞물림부 사이에 요동지점을 가지고, 연결유로실 내에 요동이 자유롭게 설치된 작동레버로 이루어진다. 그리고, 상기 수압부재가 수압가압수단의 가압력에 대하여 부압실의 안쪽으로 이동되었을 때, 상기 제1 맞물림부가 수압부재에 눌려서 작동레버가 요동하고 상기 제2 맞물림부가 밸브부재를 밸브개방방향으로 이동시켜서 밀봉밸브가 개방되도록 구성되며, 상기 암부에서의 요동지점과 제1 맞물림부를 연결하는 제1 암부의 길이가, 요동지점과 제2 맞물림부를 연결하는 제2 암부의 길이보다 크게 설정되어 잉크젯 프린터용 조압밸브가 구성된다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 부압발생부 및 밀봉밸브가 상기 케이스 부재의 일측면 쪽에 설치되고, 상기 연결기구가 칸막이벽을 사이에 두고 케이스 부재의 타측면 쪽에 설치되도록 구성하는 것이 바람직하다.
더욱이, 조압밸브가, 제1 부압발생부, 밀봉밸브 및 연결기구로 이루어지는 제1 조압유닛과, 제2 부압발생부, 밀봉밸브 및 연결기구로 이루어지는 제2 조압유닛으로 이루어지고, 제1 조압유닛 및 제2 조압유닛이 칸막이벽을 사이에 두고 케이스 부재의 일측면 쪽과 타측면 쪽에 안밖이 반대방향을 향하게 한 배치로 설치되도록 구성하는 것이 바람직하고, 제1 부압발생부에서의 부압실과 제2 부압발생부에서의 부압실이 칸막이벽을 사이에 두고 안밖으로 겹쳐지는 영역을 가지고 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조압밸브는, 부압실에 수압부재 및 수압가압수단이 설치되어 프린터 헤드에 접속되는 부압발생부와, 압력실에 밸브부재 및 밸브가압수압이 설치되어 잉크저장부에 접속되는 밀봉밸브와, 부압실과 압력실을 연결하는 연결유로실에 요동이 자유로운 작동레버가 설치되어 부압발생부와 밀봉밸브를 연결시키는 연결기구를 구비하고, 수압부재가 부압실의 안쪽으로 이동되었을 때, 암부의 일단에 설치된 제1 맞물림부가 수압부재에 눌려서 작동레버가 요동하고, 암부의 타단측에 설치된 제2 맞물림부가 밸브부재를 밸브개방방향으로 이동시켜서 밀봉밸브가 개방되도록 구성된다. 그리고, 이와 같은 작동레버를 통한 연결구성에 있어서, 요동지점과 제1 맞물림부를 연결하는 제1 암부의 길이가 요동지점과 제2 맞물림부를 연결하는 제2 암부의 길이보다 길게 설정되어 있다. 이 때문에, 수압부재로부터 제1 맞물림부에 작용한 압착력이 제1 암부와 제2 암부의 길이의 비에 따라 확대되고, 제2 맞물림부를 통하여 밸브부재에 전달된다. 예를 들어, 제1 암부의 길이와 제2 암부의 길이의 비를 2:1로 하였을 경우, 수압부재로부터 제1 맞물림부에 작용한 압착력이 제2 맞물림부에서 2배로 확대되어 밸브부재에 작용한다. 따라서, 조압밸브를 대형화하지 않고 가압수단의 편차나 잉크의 액압 변동에 대한 허용범위(마진)를 크게 할 수 있으며, 보다 높은 헤드 공급압에서도 안정적으로 잉크를 공급할 수 있는 잉크젯 프린터용 조압밸브를 제공할 수 있다.
또한, 부압발생부 및 밀봉밸브가 케이스 부재의 일측면 쪽에 설치되고, 연결기구가 칸막이벽을 사이에 두고 케이스 부재의 타측면 쪽에 설치되는 구성에 따르면, 단일 케이스 부재의 안밖을 이용하여 조압밸브를 구성할 수 있기 때문에, 조압밸브를 다층화하거나 금형을 복잡화하지 않고, 간명한 구성으로 상기 기능을 구비한 잉크젯 프린터용 조압밸브를 제공할 수 있다.
또한, 각각 부압발생부, 밀봉밸브 및 연결기구로 이루어지는 제1 조압유닛과 제2 조압유닛을 칸막이벽을 사이에 두고 케이스 부재의 일측면 쪽과 타측면 쪽에 안밖이 반대방향을 향하게 배치하여 설치한 구성에 따르면, 1개의 케이스 부재로 2개의 조압밸브를 구성할 수 있기 때문에 조압밸브 1대당 질량 및 가격을 줄일 수 있는 동시에, 1개의 조압밸브의 두께 내에 독립된 2개의 조압기능을 가지는 조압밸브를 설치할 수 있기 때문에, 조압밸브의 배치공간을 줄일 수 있다. 더욱이, 제1 부압발생부에서의 부압실과 제2 부압발생부에서의 부압실을 칸막이벽을 사이에 두고 안밖으로 겹치는 영역을 가지고 설치한 구성에 따르면, 조압밸브의 특성상 가장 큰 면적을 차지하는 부압실이 안밖으로 겹쳐져서 설치되기 때문에, 조압밸브를 더욱 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조압밸브의 주요구조를 나타내는 대표단면도(도 5의 I-I 단면도)이다.
도 2는 본 발명의 적용예로서 나타내는 잉크젯 프린터의 정면도이다.
도 3은 잉크공급로의 개략도이다.
도 4는 케이스 부재의 측면을 덮는 필름을 제거한 상태에서 내부구조를 나타내는 일측면 쪽의 사시도이다.
도 5는 케이스 부재의 측면을 덮는 필름을 제거한 상태에서 내부구조를 나타내는 타측면 쪽의 사시도이다.
도 6은 케이스 부재의 구성을 나타내는 일측면 쪽의 사시도이다.
도 7은 케이스 부재의 구성을 나타내는 타측면 쪽의 사시도이다.
도 8은 도 1과 같은 단면도이며, 수압부재가 부압실의 바깥쪽으로 밀려나간 상태(a)와, 부압실의 안쪽으로 끌려들어간 상태(b)를 나타내는 설명도이다.
도 9는 연결기구를 구성하는 작동레버의 사시도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 조압밸브를 적용한 잉크젯 프린터의 일례로서, 인쇄대상면에 따른 직교 2축 중, 1축을 인쇄매체 이동, 다른 1축을 프린터 헤드 이동으로 한 구성형태의 잉크젯 프린터(이하, 프린터 장치라고 함)(P)를 도 2에 나타내고, 이 도면을 참조하여 프린터 장치(P)의 개요구성에 대하여 설명한다. 한편, 이 개요설명에서는, 도 2의 배치자세에 근거하여 상하좌우를 규정하고, 지면 직행의 바로 앞쪽을 앞, 뒤쪽을 뒤라고 하여 설명한다.
프린터 장치(P)는, 전체적으로 직사각형 상자형상을 이루고 묘화(描畵)기능을 하는 몸체부(1)와, 이 몸체부(1)를 지지하는 좌우의 다리부(2a, 2b)로 이루어지는 지지다리(2)를 구비하여 구성된다. 몸체부(1)는, 하부몸체부(12)와, 이 하부몸체부(12)의 오른쪽에 설치된 우측몸체부(13) 및 왼쪽에 설치된 좌측몸체부(14)와, 하부몸체부(12)의 위쪽으로 이간하여 평행하게 뻗어 좌우몸체부(14, 13)를 잇는 상부몸체부(15) 등으로 이루어지고, 이 몸체부(12, 13, 14, 15)들에 둘러싸이어 인쇄매체(M)를 앞뒤로 끼워넣는 가로로 긴 창문형상의 미디어 삽입부(11)가 형성된다.
미디어 삽입부(11)의 아래쪽에 위치하는 하부몸체부(12)의 윗면에는, 좌우로 뻗어 플래튼(12a)이 설치되는 동시에, 이 플래튼(12a)에 상부 둘레면이 노출하여 원통형상의 미디어 이송롤러가 설치되어 있고(도시하지 않음), 플래튼(12a) 위에 인쇄매체(M)가 놓이고, 상부몸체부(15)의 아랫면측에 설치된 핀치롤러(15a)에 눌린 상태에서, 미디어 이송롤러를 회전시킴으로써 인쇄매체(M)가 전후방향으로 반송되도록 구성된다.
상부몸체부(15)의 내부에는, 모두 상세한 도시는 생략하는데, 미디어 삽입부(11)의 위쪽에 위치하여 좌우로 뻗은 가이드 레일이 설치되고, 이 가이드 레일에 맞물리는 슬라이드 블록을 통하여 캐리지가 좌우로 이동이 자유롭게 설치된다. 캐리지에는 복수의 노즐열을 가지는 프린터 헤드가 플래튼(12a)과 마주보고 설치되는 동시에, 상부몸체부(15) 및 좌우몸체부(13, 14)에 캐리지를 이동시키는 캐리지 이동기구가 설치되어 있고, 플래튼(12a)에 지지된 인쇄매체(M)의 위쪽을 프린터 헤드가 좌우왕복 이동되도록 구성된다.
우측몸체부(13)의 앞면쪽에는 조작 스위치류나 표시장치류가 설치되고, 우측몸체부(13)와 인접하는 하부몸체부(12)에 잉크 교환시의 흡인 작동이나 프린터 헤드의 세정 등을 하는 보수 스테이션이 설치되어 있다. 좌측몸체부(14)의 상부에는 복수의 수용슬롯을 가지는 상자형상의 카트리지 설치부(16)가 설치되어 있고, 이 카트리지 설치부(16)의 각 수용슬롯에 잉크저장부인 카트리지식 잉크탱크(18)가 앞면쪽으로부터 착탈이 가능하게 되어 있다. 도 3에 잉크공급로의 개략도를 나타내는 바와 같이, 각 수용슬롯(16a)의 깊이부에는 잉크탱크(18)측의 잉크공급구와 자유롭게 끼워졌다 벗겨지는 접속부(19)가 설치되어 있고, 수용슬롯(16a)에 잉크탱크(18)가 장착되었을 때, 접속부(19)가 잉크탱크(18)와 접속하여 탱크 내부에 저장된 잉크가 프린터 장치(P)에 수용된다. 접속부(19)에는 유연성을 가지는 수지제 잉크튜브(21)가 접속되고 좌측몸체부(14) 및 상부몸체부(15) 안에서 뻗어서 캐리지(30)에 설치된 프린터 헤드(35)에 이어지는 잉크공급로(20)가 형성된다.
여기서, 프린터 장치(P)에서는, 카트리지 설치부(16)가 좌측몸체부(14)의 상부에 설치되어 잉크탱크(18)에 저장된 잉크의 액면이 캐리지(30)에 설치된 프린터 헤드(35)의 노즐면(35a)보다 높은 위치에 배치된다. 즉, 잉크튜브(21)의 하류단에는 잉크탱크(18)의 액면과의 높이의 차(수두)에 따른 가압력이 작용한다. 잉크탱크(18)가 프린터 헤드(35)보다 낮은 위치에 장착되는 것이어도, 잉크탱크(18)를 가압하여 잉크를 압송하는 형태의 프린터에 있어서 마찬가지이다.
프린터 장치(P)에서는, 프린터 헤드(35)에 대한 잉크의 공급압력을 미세한 부압으로 하기 위하여, 잉크탱크(18)와 프린터 헤드(35)는 잇는 잉크공급로(20)에 잉크의 압력을 조정하는 조압밸브(가압댐퍼라고도 함)(100)가 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 캐리지(30)에 조압밸브(100)를 설치하고, 이 조압밸브(100)의 입력포트(101)에 잉크튜브(21)를 통하여 잉크탱크(18)가 접속되고, 조압밸브(100)의 출력포트(102)에 헤드공급라인(22)을 통하여 프린터 헤드(35)가 접속된다.
도 1 및 도 4 ~ 도 7에 조압밸브(100)의 구성예를 나타낸다. 여기서, 도 1은 조압밸브(100)의 주요구조를 나타내는 대표단면도(도 5에 나타낸 I-I- 단면도), 도 4 및 도 5는 케이스 부재의 측면을 덮는 필름을 제거한 상태에서 내부구조를 나타내는 일측면 쪽의 사시도 및 타측면 쪽의 사시도, 도 6 및 도 7은 케이스 부재의 구성을 나타내는 일측면 쪽의 사시도 및 타측면 쪽의 사시도이다. 한편, 이후에서는, 설명의 편의상, 각 도면에 나타낸 화살표 F, R, U가 가리키는 방향을 각각 앞쪽, 오른쪽, 위쪽으로 하여 설명한다. 한편, 조압밸브(100)의 설치자세는 상하방향을 제외하고 적절히 설정할 수 있다.
조압밸브(100)는, 이 조압밸브(100)의 베이스 부재가 되는 케이스 부재(110)와, 이 케이스 부재(110)에 설치되어 프린터 헤드(35)에 접속되는 부압발생부(130)와, 케이스 부재(110)에 설치되어 잉크탱크(18)에 접속되는 밀봉밸브(150)와, 부압발생부(130)와 밀봉밸브(150)를 연결시키는 연결기구(170)를 구비하여 구성된다.
케이스 부재(110)는, 좌우측면에서 보았을 때의 외형형상이 상하 및 전후의 외주벽(111)(상부외주벽(111U), 하부외주벽(111D), 전방외주벽(111F), 후방외주벽(111R))에 둘러싸인 가로로 긴 직사각형으로, 두께가 얇은 직사각형 상자형상을 이루고, 두께방향의 중앙부에서 칸막이벽(112)에 의해 나뉘어진 안밖(좌우) 2층의 구성으로 되어 있다.
조압밸브(100)는, 이 2층 구성을 이용하여 각각 부압발생부(130), 밀봉밸브(150) 및 연결기구(170)로 이루어지는 조압밸브(100)의 유닛을 2세트 설치한 구성으로 되어 있다. 이 2세트의 조압밸브(100)의 유닛에 있어서, 한쪽에 부호 A를 사용하여 제1 조압유닛(100A), 다른 쪽에 부호 B를 사용하여 제2 조압유닛(100B)이라고 표기하고, 각 조압유닛의 구성부를 식별할 때는, 예를 들어, 제1 조압유닛(100A)의 제1 부압발생부를 130A, 제2 조압유닛(100B)의 제2 부압발생부를 130B와 같이, 대응하는 부호 A 또는 부호 B를 사용하여 표기한다.
칸막이벽(112)을 사이에 두는 케이스 부재(110)의 우측면 쪽(일측면 쪽)에는, 앞쪽 상부에 제1 조압유닛(100A)의 제1 부압발생부(130A), 그 아래쪽에 제1 조압유닛의 밀봉밸브(150A)가 설치되고, 이것들과 인접하는 전후중간부에는 제2 조압유닛(100B)의 연결기구(170B), 뒷부분에는 제2 조압유닛(100B)의 필터실(192B)이 설치되어 있다.
한편, 칸막이벽(112)을 사이에 두는 케이스 부재(110)의 좌측면 쪽(타측면 쪽)에는, 뒤쪽 상부에 제2 조압유닛(100B)의 제2 부압발생부(130B), 그 아래쪽에 제2 조압유닛(100B)의 밀봉밸브(150B)가 설치되고, 이것들과 인접하는 전후중간부에는 제1 조압유닛(100A)의 연결기구(170A), 앞쪽에는 제1 조압유닛(100A)의 필터실(192A)이 설치되어 있다.
부압발생부(130)(130A, 130B)는, 케이스 부재(110)로 구획된 제1 오목부(131) 및 이 제1 오목부(131)를 덮는 필름(134)에 의해 형성되어 프린터 헤드(35)에 이어지는 부압실(135), 필름(134)에 고착된 수압부재(140), 및 수압부재(140)를 부압실(135)의 바깥쪽으로 가압하는 수압가압스프링(145) 등으로 구성된다.
케이스 부재(110)에는, 칸막이벽(112)에 외주벽(111)과 동일한 높이로 설치된 대략 원형의 주위벽(113)에 의해 구획되어 큰 직경을 가지는 제1 오목부(131)가 형성되는 동시에, 주위벽(113)의 하단으로부터 아래쪽으로 평행하게 뻗은 한쌍의 통로벽(114)에 의해 형성되어 제1 오목부(131)에 이어지는 잉크도출로(132), 및 하부 외주벽(111D)에 돌출성형된 출력포트(102B)를 관통하여 잉크도출로(132)에 이어지는 잉크도출구(133)가 형성되어 있다(도 1 참조). 그리고, 케이스 부재(110)의 측면에 필름(134)이 용착되면, 제1 오목부(131)와 그 개구면을 덮는 필름(134)에 의해 부압실(135)이 형성되고, 이 부압실(135)과 출력포트(102)를 잇는 잉크도출로(132)가 형성된다. 그리고, 출력포트(102)에 접속되는 헤드공급라인(22)을 통하여 부압실(135)이 프린터 헤드(35)에 접속된다.
예를 들어, 케이스 부재(110)의 우측면 쪽(도 4 참조)에 제1 조압유닛(110A)에서의 부압발생부(130A)의 부압실(135)이 형성되고, 이 부압실(135)이 우측면 쪽의 잉크도출로(132), 제1 조압유닛(100A)의 출력포트(102A)를 관통하는 잉크도출구(133), 및 출력포트(102A)에 접속되는 헤드공급라인(22)을 통하여 프린터 헤드(35)의 제1 노즐열(도시하지 않음)에 접속된다. 마찬가지로, 케이스 부재(110)의 좌측면 쪽(도 5 참조)에 제2 조압유닛(100B)에서의 제2 부압발생부(130B)의 부압실(135)이 형성되고, 이 부압실(135)이 좌측면 쪽의 잉크토출로(132), 제2 조압유닛(100B)의 출력포트(102B)를 관통하는 잉크도출구(133), 및 출력포트(102B)에 접속되는 헤드공급라인(22)을 통하여 프린터 헤드(35)의 제2 노즐열(도시하지 않음)에 접속된다. 한편, 제1 조압유닛(100A)의 부압실(135)과, 제2 조압유닛(100B)의 부압실(135)이 각각 서로 다른 프린터 헤드에 접속되도록 구성하여도 된다.
수압부재(140)는 전체적으로 제1 오목부(131)의 직경보다 어느 정도 작은 직경을 가지는 얇은 원반형상으로 형성된다. 수압부재(140)의 이면측의 중심부에는 막대형상의 수압전달부(141)가 돌출성형되는 동시에, 그 외주측에 수압가압스프링(145)의 외주측을 보유하는 원고리형상의 스프링 지지부(142)가 형성되어 있어서, 수압가압스프링(145)의 위치어긋남이 방지되도록 되어 있다. 필름(134)은 액밀성 및 기밀성을 가지는 얇은 투명필름재(예를 들어, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 적층필름)를 이용하여 구성된다. 수압부재(140)는 용착 등의 고착수단에 의해 필름(134)에 일체로 접합된다.
한편, 수압부재(140)와 마주보는 제1 오목부(131)의 중심에는, 수압전달부(141)의 직경보다 큰 직경을 가지는 제1 개구(136)가 칸막이벽(112)을 관통하여 개구형성되는 동시에, 이 제1 개구(136)를 둘러싸고 제1 오목부(131) 측에 복수의 짧은 원호형상 돌기(실시예에서는 등각도 피치로 형성한 3군데의 짧은 원호형상 돌기)로 이루어지는 스프링 지지부(137)가 형성되어 있어서, 수압가압스프링(145)의 내주측을 보유하여 수압가압스프링(145)의 위치어긋남이 방지되도록 되어 있다. 수압가압스프링(145)은 압축코일 스프링을 이용한 구성을 예시하고 있으며, 칸막이벽(112) 측의 스프링 지지부(137)와 수압부재(140)측의 스프링 지지부(142) 사이에 걸쳐서 수압부재(140)를 부압실(135)의 바깥쪽으로 가압하고, 필름(134)이 케이스 부재(110)로부터 옆으로 밀려나오도록 누른다. 수압가압스프링(145)은 판 스프링이나 비틀림 스프링(torsion spring) 등의 다른 가압수단을 이용하여 구성하여도 된다.
부압발생부(130)는 칸막이벽(112)측의 스프링 지지부(137)에 수압가압스프링(145)을 걸고, 그 위쪽으로부터 수압부재(140)가 일체로 접합된 필름(134)을 제1 오목부(131)에 덮어씌우고, 수압전달부(141)가 제1 오목부(131)의 중심에 위치하도록 위치결정한 상태에서, 주위벽(113) 및 통로벽(114)의 단면에 필름(134)을 용착함으로써 형성된다. 이 때, 수압가압스프링(145)에 의해 눌린 필름(134)이 바깥쪽으로 휘어서 케이스 부재(110)의 측단면으로부터 소정의 치수(예를 들어, 1mm 정도) 바깥쪽으로 밀려나온 상태가 되고, 수압부재(140)를 수압가압스프링(145)의 가압력에 대하여 부압실(135)의 안쪽으로 눌렀을 때, 필름(134)이 안쪽으로 휘어서 케이스 부재(110)의 측단면으로부터 소정의 치수(예를 들어, 1mm 정도) 안쪽으로 오목한 상태가 되도록, 즉 부압실(135)의 형성영역에서 필름(134)이 부압실(135)의 안밖방향(도 4~도 7에서의 좌우방향)으로 가요성을 가지는 상태로 팽팽하게 설치된다(도 8 참조). 한편, 필름(134)의 용착은 이후 설명하는 밀봉밸브(150) 및 연결기구(170)의 조합후에 이루어진다.
부압발생부(130)가 형성되면, 수압부재(140)가 부압실(135)의 중앙에 위치하고, 수압전달부(141)가 제1 개구(136)와 동일축 상에 위치하여, 축방향(좌우방향)으로 변위할 수 있게 설치된다. 수압부재(140)는 수압가압스프링(145)에 의해 부압실(135)의 바깥쪽으로 눌리고 있으며, 외력이 작용하지 않는 개방상태에서는 필름(134)이 케이스 부재(110)의 바깥쪽으로 불룩해진 상태로 설치된다. 부압발생부(130)의 아래쪽에 밀봉밸브(150)가 설치되어 있다.
밀봉밸브(150)(150A, 150B)는, 케이스 부재(110)에 주위벽(115)에 의해 구획된 제2 오목부(151) 및 이 제2 오목부(151)를 덮는 필름(134)에 의해 형성되어 잉크탱크(18)에 이어지는 압력실(155), 압력실(155)에 설치된 제2 개구(156)를 개폐하는 밸브부재(160), 밸브부재(160)를 밸브폐쇄방향으로 가압하는 밸브부재 가압스프링(165) 등을 구비하여 구성된다.
제2 오목부(151)는, 제1 오목부(131)의 아래쪽에 위치하여 칸막이벽(112)에 설치된 대략 원형의 주위벽(115)에 의해 구획되고, 제1 오목부(131)보다 작은 직경을 가지는 원통형상으로 형성된다. 제2 오목부(151)의 측부에는 주위벽(115)과 이어져서 수평으로 뻗은 통로벽(116)에 의해 일단이 제2 오목부(151)와 키홀(keyhole) 형상으로 이어지는 제3 도입로(152c)가 형성된다. 제3 도입로(152c)는 칸막이벽(112)을 관통하여 개구 형성된 연락구(154b)(154b1, 154b2)를 통하여 케이스 부재(110)의 타면측에 설치된 필터실(192)에 이어지고, 이 필터실(192)의 측부에 형성된 제2 도입로(152b), 제2 도입로(152b)의 상부에 칸막이벽(112)을 관통하여 개구 형성된 연락구(154a)(154a1, 154a2)를 통하여 케이스 부재(110)의 일면측에 설치된 제1 도입로(152a), 및 상부 외주벽(111U)에 돌출성형된 입력포트(101)를 관통하여 제1 도입로(152a)에 연결되는 잉크도입구(153)에 이어져 있다.
케이스 부재(110)의 양측면에 필름(134)이 용착되면, 제2 오목부(151)와 제2 오목부(151)를 덮는 필름(134)에 의해 압력실(155)이 형성되고, 이 압력실(155)과 입력포트(101)의 잉크도입구(153) 사이를 잇는 제1, 제2, 제3 도입로(152a, 152b, 152c)로 이루어지는 잉크도입로(152)가 형성된다. 그리고, 입력포트(101)에 접속되는 잉크튜브(21)를 통하여 압력실(155)이 잉크탱크(18)에 접속된다.
이러한 구성을, 케이스 부재(110)의 우측면 쪽에 밀봉밸브(150A)가 설치되는 제1 조압유닛(100A)에 대하여 구체적으로 설명하면, 압력실(155)로부터 앞쪽으로 뻗은 제3 도입로(152c)는, 이 제3 도입로(152c)의 앞끝쪽에 설치된 연락구(154b1)를 통하여 케이스 부재(110)의 좌측면 쪽에 설치된 필터실(192A)에 이어지고, 이 필터실(192A)의 옆을 통하여 상부외주벽(111U)과 평행하게 뒤쪽으로 뻗은 제2 도입록(152b), 제2 도입로(152b)의 후단부에 형성된 연락구(154a1)를 통하여 케이스 부재(110)의 우측면 상부에 설치된 제1 도입로(152a), 상부 외주벽(11U)에 돌출성형된 제1 조압유닛(100A)의 입력포트(101A)를 관통하는 잉크도입구(153), 및 입력포트(101A)에 접속되는 잉크튜브(21)를 통하여 카트리지 설치부(16)에 장착된 잉크탱크(18)에 접속된다.
케이스 부재(110)의 좌측면 쪽에 밀봉밸브(150B)가 설치되는 제2 조압유닛(100B)도 마찬가지이며, 압력실(155)이, 연락구(154b2, 154a2)에 의해 접속되는 제3, 제2, 제1 도입로(152c, 152b, 152a)로 이루어지는 잉크도입로(152), 제3 도입로(152c)와 제2 도입로(152b) 사이에 설치된 필터실(192B), 상부외주벽(11U)에 돌출성형된 제2 조압유닛(100B)의 입력포트(101B)를 관통하는 잉크도입구(153), 및 입력포트(101B)에 접속되는 잉크튜브(21)를 통하여 카트리지 설치부(16)에 장착된 도시되지 않은 제2 잉크탱크에 접속된다. 한편, 제2 잉크탱크는 일반적으로는 잉크탱크(18)와 같은 색의 잉크를 저장하는 잉크탱크가 접속되는데, 제1 조압유닛(100A)과 제2 조압유닛(100B)은 완전히 독립되어 구성되기 때문에, 서로 다른 색채의 잉크를 저장하는 잉크탱크에 접속하여 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 압력실(155)은 작은 직경을 가지는 대략 원통형상으로 형성되어 있으며, 이 압력실(155)의 바닥부에 칸막이벽(112)을 관통하는 제2 개구(156)가 개구 형성되어 있다(도 1 참조). 압력실(155)의 바닥부에는 중심에 제2 개구(156)와 대략 동일한 직경의 개구가 형성된 고무탄성을 가지는 원반형상의 댐퍼밀봉부재(157)가 밸브시트로서 설치된다. 압력실(155)에는 이 댐퍼밀봉부재(157)의 바깥둘레부를 고정하는 원통형상의 리테이너 링(retainer ring)(158)이 설치되어 있어서, 댐퍼밀봉부재(157)가 들뜨는 것을 방지하는 동시에, 이어서 설명하는 밸브부재(160)의 외주를 지지하여, 밸브부재(160)가 매끄럽게 슬라이딩 이동할 수 있게 되어 있다. 리테이너 링(158)에는 제3 도입로(152c)와의 정합위치(수평방향 위치)에 이 링의 둘레면을 관통하는 절결부가 형성되어 있어서(도시하지 않음), 제3 도입로(152c)에 도입된 잉크가 절결부를 통하여 저항없이 압력실(155)에 도입되게 되어 있다.
리테이너 링(158)의 원통 안에 밸브부재(160)가 수용되고, 이 밸브부재(160)를 칸막이벽(112)을 향하여 가압하는 밸브부재 가압스프링(165)이 세팅된 상태에서, 제2 오목부(151)의 개구단측을 막는 엔드캡(168)이 압입고정되어 밀봉밸브(150)가 구성된다. 밸브부재(160)는, 외경이 리테이너 링(158)의 내경보다 어느 정도 작은 직경을 가지는 얇은 원반형상의 밸브판부(161)와, 밸브판부(161)의 중심에 돌출설치된 제2 개구(156)보다 작은 직경을 가지는 돌기부(162)를 가지고, 밸브판부(161)의 배면측에는 밸브부재 가압스프링(165)의 외주를 보유하는 복수의 짧은 원호형상 돌기로 이루어지는 스프링 지지부(163)가 형성되어 있다. 엔드캡(168)의 내면측에도 밸브부재 가압스프링(165)의 외주를 보유하는 오목홈 형상의 스프링 지지부가 형성되어 있다.
밸브부재 가압스프링(165)은 압축코일 스프링을 이용한 구성을 예시하고 있으며, 밸브부재(160)측의 스프링 지지부(163)와 엔드캡(168)측의 스프링 지지부 사이에 끼워져서 밸브부재(160)를 항상 압력실(155)의 바닥부를 향하여 가압하여, 밸브부재(160)를 댐퍼밀봉부재(157)에 밀접시킨다. 이 때문에, 밸브부재(160)에 외력이 작용하지 않는 상태에서는, 밸브부재 가압스프링(165)의 가압력에 의해 밸브판부(161)가 댐퍼밀봉부재(157)에 압접되어 제2 개구(156)가 밀봉되고, 압력실(155)과의 연결이 차단된 밸브폐쇄상태로 유지된다. 한편, 밸브부재 가압스프링(165)의 가압력에 대하여 밸브부재(160)가 이동되었을 경우에는, 밸브판부(161)가 댐퍼밀봉부재(157)로부터 이간하고, 제2 개구(156)가 개방되어 압력실(155)과 연결된다. 이 경우, 압력실(155)에 위치하는 잉크는 제2 개구(156)를 통과하고, 칸막이벽(112)을 사이에 끼운 타측면 쪽으로 유출된다. 이 칸막이벽(112)을 사이에 끼운 타측면 쪽에 연결기구(170)가 설치되어 있다.
연결기구(170)(170A, 170B)는 케이스 부재(110)에 주위벽(117)에 의해 구획된 오목홈(171) 및 이 오목홈(171)을 덮는 필름(134)에 의해 형성되고, 부압실(135)에 연결되는 제1 개구(136)와 압력실(155)에 연결되는 제2 개구(156)를 연결하는 연결유로실(175)과, 암부의 일단에 수압부재(140)와 걸리거나 떨어지는 제1 맞물림부(181), 타단에 밸브부재(160)와 걸리거나 떨어지는 제2 맞물림부(182), 제1 맞물림부(181)와 제2 맞물림부(182) 사이에 요동지점(183)을 가지고, 연결유로실(175) 안에 요동이 자유롭게 설치된 작동레버(180)로 구성된다.
상기와 같이 연결기구(170)는, 압력실(155) 및 부압실(135)과 칸막이벽(112)을 사이에 끼운 반대쪽 측면에 설치된다. 즉, 본 실시예에 나타내는 조압밸브(100)에서는, 제1 조압유닛(100A)의 연결기구(170A)가 케이스 부재(110)의 좌측면 쪽, 제2 조압유닛(100B)의 연결기구(170B)가 케이스 부재(100)의 우측면 쪽에 설치된다. 연결기구(170)가 수용되는 오목홈(171)은 칸막이벽(112)으로부터 외주벽(11)과 동일한 높이에 설치된 주위벽(117)에 의해 구획되며, 주위벽과 이격된 세로로 긴 홈형상으로 형성된다. 오목홈(171)의 상단은 부압실(135)에 이어지는 제1 개구(136)에 맞추어 형성되고, 오목홈(171)의 하단은 압력실(155)에 이어지는 제2 개구(156)에 맞추어 형성되며, 이 개구부(136, 156)들이 연락하도록 되어 있다. 이 때문에, 오목홈(171)을 덮어서 주위벽(117)의 단면에 필름(134)을 용착함으로써, 제1 개구(136)와 제2 개구(156)를 연결하여 잉크가 유통할 수 있는 연락유로실(175)이 형성된다.
제1 개구(136)와 제2 개구(156) 사이에 전후의 주위벽(117)이 연락유로실(175)의 바깥쪽으로 밀려나서 'ㄷ'자 형상으로 마주보는 수용부(118, 118)가 형성되어 있으며, 이 수용부(118)에 작동레버(180)의 요동지점(183)이 지지된다. 도 9에 작동레버(180)의 사시도를 나타내는 바와 같이, 작동레버(180)는, 도 9에 나타내는 자세에 있어서, 상하로 뻗은 암부(185)와, 이 암부의 상단부 및 하단부에 각각 암부(185)가 뻗은 방향과 직교하여 전방으로 돌출성형된 짧은 원기둥 형상의 제1 맞물림부(181) 및 제2 맞물림부(182)와, 이 제1, 제2 맞물림부(181, 182)의 사이에 암부(185)가 뻗은 방향 및 제1, 제2 맞물림부의 돌출방향과 직교하여 좌우로 돌출성형된 짧은 원기둥 형상의 요동지점(183, 183)으로 구성된다.
요동지점(183)은 암부(185)에서의 제2 맞물림부(182) 근처에 형성되어 있고, 요동지점(183)과 제1 맞물림부(181)를 연결하는 제1 암부(185a)의 길이(La)가 요동지점(183)과 제2 맞물림부(182)를 연결하는 제2 암부(185b)의 길이(Lb)보다 길게 설정되어 있다. 구체적으로는, 본 실시예에서 제1 암부(185a)의 길이(La)를 제2 암부(185b)의 길이(Lb)의 2배 즉, La:Lb=2:1로 설정하고 있다. 작동레버(180)를 요동이 자유롭게 지지하는 수용부(118)도, 제1 암부(185a)와 제2 암부(185b)의 길이의 비에 맞추어 형성되어 있고, 작동레버(180)를 오목홈(171)에 삽입하여 요동지점(183, 183)을 수용부(118, 118)에 지지하고, 요동지점(183, 183)을 덮도록 댐퍼링 누름부(187)를 장착고정함으로써, 작동레버(180)가 오목홈(171) 안에 상하요동이 자유롭게 장착지지된다. 이 때, 작동레버(180)의 제1 맞물림부(181)가 제1 개구(136)와 위치정합하여 수압부재(140)의 수압전달부(141)와 걸리거나 떨어질 수 있게 설치되고, 작동레버(180)의 제2 맞물림부(182)가 제2 개구(156)와 위치정합하여 밸브부재(160)의 돌기부(162)와 걸리거나 떨어질 수 있게 설치된다.
그리고, 필터실(192)(192A, 192B)에 필터(195)를 장착하고, 주위벽(117)을 포함하는 외주벽(111)(111U, 111D, 111F, 111R) 전체를 덮어서 각 벽면의 단면에 필름(134)을 용착함으로써, 제1 개구(136)와 제2 개구(156)를 연결하는 연결유로실(175)이 형성되어 연결기구(170)(170A, 170B)가 구성되는 동시에, 기술한 부압발생부(130)(130A, 130B), 밀봉밸브(150)(150A, 150B)가 구성되고, 조압유닛(100A, 100B)으로 이루어지는 조압밸브(100)가 구성된다.
이어서, 이와 같이 구성되는 조압밸브(100)의 작용에 대하여 제1 조압유닛(100A)을 예로 들어 설명한다. 제1 조압유닛(100A)의 입력포트(101A)에는 잉크튜브(21)를 통하여 잉크탱크(18)가 접속되고, 출력포트(102A)에 헤드공급라인(22)을 통하여 프린터 헤드(35)가 접속된다. 도 8의 (a), (b)에, 도 1과 마찬가지로 단면에서 보아, 수압부재(140)가 부압실(135)의 바깥쪽으로 밀려나간 상태(a)와 부압실(135)의 안쪽으로 끌려들어간 상태(b)를 나타낸다.
잉크탱크(18)로부터 잉크튜브(21)를 통하여 입력포트(101A)에 공급된 잉크는, 이 입력포트(101A)에 형성된 잉크도입구(153)로부터 케이스 부재(110) 안으로 도입되고, 제1 도입로(152a)로부터 연락구(154a1) 및 제2 도입로(152b)를 통하여 필터실(192A)에 들어가서, 필터(195)에 의해 여과된 잉크가 연락구(154b1) 및 제3 도입로(152c)를 통하여 밀봉밸브(150A)의 압력실(155)로 도입된다. 초기 잉크충전시에는 노즐면(35a)으로부터의 잉크 흡인동작에 의해 부압실(135)이 부압이 되어 밀봉밸브(150A)가 개방되고, 압력실(155)의 잉크가 제2 개구(156)를 통하여 연락유로실(175)로 흘러서, 이 연락유로실 상단의 제1 개구(136)를 통하여 부압실(135)로 유입한다. 부압실(135)에 유입한 잉크는 잉크도출로(132)를 흘러내려가, 출력포트(102A)에 형성된 잉크도출구(133)로부터 헤드공급라인(22)을 통하여 프린터 헤드(35)에 공급된다.
이와 같이 하여 잉크탱크(18)로부터 프린터 헤드(35)까지의 잉크공급로(20)가 잉크로 채워지고, 잉크 흡인동작이 정지되면, 프린터 헤드(35)의 노즐면(35a)이 대기압이 되어 부압실(135)의 내압이 상승한다. 그러면, 수압가압스프링(145)의 가압력을 받은 수압부재(140)가 필름(134)을 휘면서 부압실(135)의 바깥쪽으로 이동하고, 수압전달부(141)가 제1 맞물림부(181)로부터 이격하는 방향으로 이동한다. 그 때문에, 제2 맞물림부(182) 및 밸브부재(160)를 통하여 밸브부재 가압스프링(165)의 가압력을 받은 작동레버(180)가 도 1에서 시계방향으로 요동하고, 밸브판부(161)가 댐퍼밀봉부재(157)를 밀접하여 밀봉밸브(150A)가 폐쇄된다(도 8의 (a) 참조).
밀봉밸브(150A)가 폐쇄되면, 잉크공급로(20)는 밸브부재(160)의 설치위치에서 차단되고, 밸브부재(160)보다 하류측 유로에 위치하는 잉크는 모세관 현상에 의해 유로 안에 갇힌 상태가 된다. 여기서, 수압부재(140)는 수압가압스프링(145)에 의해 부압실(135)의 바깥쪽으로 가압되어 있고, 필름(134)은 부압실(135)의 용적을 확대시키는 방향(밀려나가는 방향)으로 눌리고 있다. 이 때문에, 밸브부재(160)보다 하류측 유로에 위치하는 잉크에는 부압실(135)로 빨려들어가는 부압이 작용한다. 따라서, 프린터 헤드(35)에 잉크탱크(18)와의 수두차에 따른 압력이 작용하지 않고, 수압가압스프링(145)의 가압력에 따른 미세한 부압이 작용하여, 노즐면(35a)에서 메니스커스가 형성된다.
한편, 프린터 장치(P)에서 묘화가 시작되고, 프린터 헤드(35)의 노즐로부터 잉크가 토출되면, 부압실(135)에 저장된 잉크가 토출에 따라 소비되고, 그에 따라 부압실(135)의 압력이 서서히 떨어진다. 이 때, 필름(134)을 통하여 대기압을 받는 수압부재(140)에는, 대기압과 부압실(135) 내압의 차압 및 수압면적에 따른 압력이 작용하여, 이 압력과 수압가압스프링(145)의 가압력이 균형을 이루는 위치에 수압부재(140)가 설치된다. 이 때문에, 수압부재(40)는 잉크의 소비와 함께 부압실(135)의 안쪽으로 이동하고, 수압전달부(141)가 작동레버(180)의 제1 맞물림부(181)와 맞물려서 작동레버(180)를 도 1에서의 반시계방향으로 요동시켜서, 돌기부(162)와 맞물리는 제2 맞물림부(182)가 밸브부재(160)를 누른다.
이 밸브부재(160)에 대하여 압착력이 증대되어 밸브부재 가압스프링(165)에 의한 밸브부재 폐지력(밸브개방 임계값)을 넘으면, 밸브부재(160)가 밸브부재 가압스프링(165)의 가압력에 대하여 밸브개방방향으로 이동되어 밸브판부(161)가 댐퍼밀봉부재(157)로부터 이격하고, 밀봉밸브(150A)가 개방된다(도 8의 (b)를 참조).
여기서, 조압밸브(100)에서는, 수압부재(140)에 작용하는 압력이 연결기구(170)의 작동레버(180)를 통하여 밸브부재(160)에 전달되도록 구성되고, 이 작동레버(180)의 요동지점(183)을 사이에 끼우는 수압부재(140)측의 제1 암부(185a)의 길이(La)가 밸브부재(160)측의 제2 암부(185b)의 길이(Lb)보다 길게 설정되어 있다. 그 때문에, 수압부재(140)로부터 작동레버(180)에 전달된 힘이, 이른바 '지렛대의 원리'에 의해, 제1 암부(185a)의 길이(La)와 제2 암부(185b)의 길이(Lb)의 비 La:Lb에 따라 확대되고, La:Lb=2:1로 하였을 경우에는, 수압부재(140)로부터 작동레버(180)에 작용하는 힘이 2배로 확대되어 밸브부재(160)에 전달된다.
이 때문에, 밸브부재 가압스프링(165)의 편차나 밀봉밸브(150)를 구성하는 각 부재의 치수정밀도·조립정밀도 등에 따른 가압력의 편차, 댐퍼밀봉부재(157)의 변형이나 마모, 밸브부재(160)와 댐퍼밀봉부재(157)의 달라붙음, 잉크탱크(18)측 잉크의 액면변화나 가압력 변화에 따른 압력실(155)의 내압 변화 등에 기인한 밸브개방 임계값의 변동에 대하여, 부압실(135)의 수압면적을 확대한 경우와 같은 조압밸브(100)의 대형화를 동반하지 않고, 대략 일정한 부압범위에서 밀봉밸브(150)를 개폐할 수 있으며, 상기와 같은 변동에 대한 허용범위(마진)를 크게 할 수 있다. 또한, 부압실(135)의 압력이 작동레버(180)에 의해 확대되는 구성 때문에, 부압실(135)의 압력을 종래의 소정의 부압보다 높게(대기압에 가깝게) 설정할 수 있게 되어, 메니스커스의 파괴를 발생시키지 않는 높은 헤드 공급압으로 안정적으로 잉크공급이 가능한 조압밸브를 제공할 수 있다.
상기와 같이 하여 밀봉밸브(150A)가 개방상태가 되면, 압력실(155)과 연결유로실(175)이 제2 개구(156)를 통하여 연결되고, 압력실(155)에 위치하는 잉크가 제2 개구(156), 연결유로실(175) 및 제1 개구(136)를 통하여 부압실(135)에 유입한다. 이에 의해, 부압실(135)의 내압이 상승하여 수압가압스프링(145)의 가압력에 의해 수압부재(140)가 필름(134)을 밀어내면서 이동하고, 밸브부재 가압스프링(165)의 가압력에 의해 작동레버(180)를 요동시키면서 밸브부재(160)가 밸브폐쇄방향으로 이동한다. 그리고, 밸브부재(160)의 밸브판부(161)가 댐퍼밀봉부재(157)에 밀착하여 밀봉밸브(150A)가 폐쇄되고, 잉크공급로(20)의 차단에 의해 밸브부재(160)보다 하류측의 유로가 미세한 부압 상태로 유지된다.
따라서, 밸브부재(160)보다 하류의 프린터 헤드(35) 측의 유로는 항상 잉크의 토출에 바람직한 미세한 부압 상태로 유지되고, 또한 프린터 헤드(35)로부터 토출된 잉크의 소비에 따라 부압실(135)에 차례로 잉크가 공급된다. 이 작용은 제2 조압유닛(100B)에 대해서도 마찬가지이다.
이와 같이 구성된 조압밸브(100)는 각 조압유닛에서의 부압발생부(130) 및 밀봉밸브(150)가 케이스 부재(110)의 일측면 쪽에 설치되고, 연결기구(170)가 칸막이벽(112)을 사이에 두고 케이스 부재(110)의 타측면 쪽에 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 단일 케이스 부재(110)의 안밖을 유효하게 활용하여 연결기구(170)를 설치한 조압밸브를 구성할 수 있고, 케이스 부재를 다층구성화하거나 금형을 복잡화하지 않고, 간명한 구성으로 연결기구(170)에 의한 배력(倍力)기능을 가진 조압밸브를 제공할 수 있다.
또한, 제1 조압유닛(100A)과 제2 조압유닛(100B)을 칸막이벽(112)을 사이에 두고 케이스 부재(110)의 일측면 쪽과 타측면 쪽에 안밖이 반대방향을 향하게 한 배치관계 즉, 칸막이벽(112)을 사이에 두고 서로 등을 맞대고 설치되어 있다. 이 때문에, 조압밸브의 배치공간을 반감하여 공간이 한정되는 캐리지 상에 여유를 가지고 설치할 수 있는 동시에, 캐리지의 이동질량을 줄일 수 있어서, 이에 의해, 소형 구동계로 고속이동이 가능한 프린터 장치를 구성할 수 있게 된다. 더욱이, 이미 설명한 각 도면에서 분명한 바와 같이, 제1 부압발생부(130A)의 부압실(135)과, 제2 부압발생부(130B)의 부압실(135)을 칸막이벽(112)을 사이에 끼우는 케이스 부재(110)의 안밖으로 일부 겹치도록 중복영역을 설치하여 형성하고 있다. 이에 의해, 잉크젯 프린터용 조압밸브의 특성상 가장 큰 면적을 차지하는 부압실(135)의 형성영역을 중복영역의 길이만큼 줄일 수 있으며, 독립된 2개의 유닛으로 이루어지는 조압밸브를 더욱 소형화하여 컴팩트한 조압밸브를 제공할 수 있다.
한편, 이상 설명한 실시예에서는, 밀봉밸브(150)로서 댐퍼밀봉부재(157)와 밸브부재(160)를 별개로 형성한 구성을 예시하였는데, 밸브부재(160)에 댐퍼밀봉부재(157)를 접착 혹은 용착 등에 의해 접합하고, 혹은 몰드 등의 수단으로 이것들을 일체로 형성하여도 된다. 또한, 작동레버(180)에서의 제1 암부(185a)의 길이(La)와 제2 암부(185b)의 길이(Lb)를 La:Lb=2:1로 한 구성을 예시하였는데, La＞Lb이면 그 길이의 비에 따른 확대효과를 얻을 수 있다. 한편, 이 비율을 크게 하면 수압부재(140)의 이동량에 대한 밸브부재(160)의 이동량이 그 역수에 비례하여 작아진다. 이 때문에, 상기 길이의 비는 La:Lb=1.2:1~3:1 정도의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 실시예에서는, 잉크탱크(18)와 조압밸브(100)의 높이의 차(수두)를 이용하여 잉크탱크(18)에 저장된 잉크를 공급하는 구성을 예시하였는데, 예를 들어 가요성을 가지는 잉크팩을 외주측으로부터 공압(空壓)이나 스프링에 의해 가압하여 조압밸브(100)에 공급하는 가압방식의 구성에서도 마찬가지로 적용하여 마찬가지 효과를 얻을 수 있다. 한편, 캐리지의 이동형태는 일축 이동으로 한정되지 않고, 다른 이동형태이어도 된다.
P: 잉크젯 프린터 18: 잉크탱크(잉크저장부)
20: 잉크공급로 35: 프린터 헤드
100: 조압밸브 100A: 제1 조압유닛
100B: 제2 조압유닛 110: 케이스 부재
112: 칸막이벽
130: 부압발생부(130A: 제1 조압유닛의 부압발생부, 130B: 제2 조압유닛의 부압발생부)
131: 제1 오목부 134: 필름(가요부재, 차폐부재)
135: 부압실 136: 제1 개구
140: 수압부재 145: 수압가압스프링(수압가압수단)
150: 밀봉밸브(150A: 제1 조압유닛의 밀봉밸브, 150B: 제2 조압유닛의 밀봉밸브)
151: 제2 오목부 155: 압력실
156: 제2 개구 160: 밸브부재
165: 밸브부재 가압스프링(밸브가압수단)
170: 연결기구(170A: 제1 조압유닛의 연결기구, 170B: 제2 조압유닛의 연결기구)
171: 오목홈 175: 연결유로실
180: 작동레버 181: 제1 맞물림부
182: 제2 맞물림부 183: 요동지점
185: 암부 185a: 제1 암부(길이 La)
185b: 제2 암부(길이 Lb)

Claims (4)

  1. 잉크가 저장된 잉크저장부와 잉크를 토출하는 프린터 헤드를 잇는 잉크공급로에 끼워져 설치되어 상기 프린터 헤드에 공급되는 잉크의 압력을 조정하는 잉크젯 프린터용 조압밸브로서,
    베이스 부재가 되는 케이스 부재에 주위벽에 의해 구획된 제1 오목부 및 상기 제1 오목부를 덮는 가요부재에 의해 형성되어 상기 프린터 헤드에 이어지는 부압실, 상기 가요부재에 고착된 수압부재, 및 상기 수압부재를 상기 부압실의 바깥쪽으로 가압하는 수압가압수단으로 이루어지는 부압발생부와,
    상기 케이스 부재에 주위벽에 의해 구획된 제2 오목부 및 상기 제2 오목부를 덮는 차폐부재에 의해 형성되어 상기 잉크저장부에 이어지는 압력실, 상기 압력실에 설치된 제2 개구를 개폐하는 밸브부재, 및 상기 밸브부재를 밸브폐쇄방향으로 가압하는 밸브가압수단으로 이루어지는 밀봉밸브와,
    상기 케이스 부재에 주위벽에 의해 구획된 오목홈 및 상기 오목홈을 덮는 차폐부재에 의해 형성되어 상기 부압실에 연결되는 제1 개구와 상기 압력실에 연결되는 상기 제2 개구를 연결하는 연결유로실, 및 암부의 일단에 상기 수압부재와 걸리거나 떨어지는 제1 맞물림부, 타단에 상기 밸브부재와 걸리거나 떨어지는 제2 맞물림부, 상기 제1 맞물림부와 제2 맞물림부 사이에 요동지점을 가지고, 상기 연결유로실 내에 요동이 자유롭게 설치된 작동레버로 이루어지는 연결기구를 구비하고,
    상기 수압부재가 상기 수압가압수단의 가압력에 대하여 상기 부압실의 안쪽으로 이동되었을 때, 상기 제1 맞물림부가 상기 수압부재에 눌려서 상기 작동레버가 요동하고 상기 제2 맞물림부가 상기 밸브부재를 밸브개방방향으로 이동시켜서 상기 밀봉밸브가 개방되도록 구성되며,
    상기 암부에서의 상기 요동지점과 상기 제1 맞물림부를 연결하는 상기 제1 암부의 길이를, 상기 요동지점과 상기 제2 맞물림부를 연결하는 제2 암부의 길이보다 크게 설정한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 조압밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부압발생부 및 상기 밀봉밸브가 상기 케이스 부재의 일측면 쪽에 설치되고, 상기 연결기구가 칸막이벽을 사이에 두고 상기 케이스 부재의 타측면 쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 조압밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 부압발생부, 상기 밀봉밸브 및 상기 연결기구로 이루어지는 제1 조압유닛과, 상기 제2 부압발생부, 상기 밀봉밸브 및 상기 연결기구로 이루어지는 제2 조압유닛으로 이루어지고,
    상기 제1 조압유닛 및 상기 제2 조압유닛이, 상기 칸막이벽을 사이에 두고 상기 케이스 부재의 상기 일측면 쪽과 상기 타측면 쪽에 안밖을 반대방향을 향하게 한 배치로 설치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 조압밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 부압발생부에서의 상기 부압실과 상기 제2 부압발생부에서의 상기 부압실이, 상기 칸막이벽을 사이에 두고 안밖으로 겹쳐지는 영역을 가지고 설치되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 조압밸브.
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