KR101413617B1 - 액체 순환 시스템 - Google Patents

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KR101413617B1
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가부시키가이샤 미마키 엔지니어링
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Abstract

본 발명은 낮은 비용으로 적절하게 잉크를 순환시켜서, 액체 내의 미립자의 침전 방지나 액체 유로 내의 기포 제거 등을 행한다. 공통 잉크 유로(16)가 형성된 잉크젯 헤드(2)와, 잉크 카트리지(3)와, 잉크 카트리지(3)로부터 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)에 잉크를 공급하는 공급 유로(4)와, 공통 잉크 유로(16)의 아웃렛(16b)으로부터 잉크 카트리지(3)에 잉크를 환원하는 환원 유로(5)와, 공급 유로(4)의 잉크를 송출하는 튜브 펌프(6)와, 환원 유로(5)의 잉크를 송출하는 튜브 펌프(7)와, 공급 유로(4)의 잉크를 가압하는 가압용 벨로즈 유닛(8)과, 환원 유로(5)의 잉크를 감압하는 감압용 벨로즈 유닛(9)과, 인렛(16a)을 지정 수두값의 중심값+α로 유지하는 가압 레귤레이터(10)와, 인렛(16a)과 아웃렛(16b)의 잉크의 차압을 2α로 유지하는 차압 레귤레이터(11)를 구비한다.

Description

액체 순환 시스템{Liquid Circulation System}
본 발명은 액체방울 토출 장치에 탑재되는 액체 순환 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 대형 잉크젯 프린터에서는, 탈착 가능하게 장착되는 잉크 카트리지로부터 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하고 있고, 이러한 잉크로는 메탈릭 잉크, 펄 잉크, 백색 잉크 등의 액체 성분과 비중이 다른 미립자(안료 등)가 포함된 것도 있다. 이러한 잉크에 포함되는 미립자는, 액체 성분에 비하여 비중이 크며, 예를 들어 금속이나 광석 등에 의하여 구성되어 있다.
이러한 잉크는 흐름이 정지된 환경에 장시간 방치되면, 비중이 큰 미립자가 액체의 아래쪽에 침전되어, 배관의 막힘이나 토출 불량의 원인이 되는 경우가 있었다.
또한, 배관의 처리나 잉크젯 프린터의 기능면에서, 이음매나 서브 탱크의 설치에 의하여 배관의 단면적이나 부피가 변하는데, 이러한 부분에서는 잉크의 사용량이 적으면 잉크의 체류가 발생하여 미립자의 침전 부분이 되어, 프린터의 기능 장해때문에 인쇄물이 원하는 결과로 되지 않아서 문제가 되고 있었다.
그리고, 잉크젯 프린터는 잉크 도입시 등에 배관 도중이나 헤드의 공통 잉크 유로에 체류한 기포가 잉크와 함께 노즐로 운반되어, 토출 불량의 원인이 되는 경우가 있었다.
이러한 문제를 해결하는 수단으로서, 잉크를 순환시키는 방법이 이용되는 경우가 있다. 침전에 대하여는 잉크를 순환시킴으로써 항상 잉크를 이동시켜서, 흐름에 의한 교반 작용에 의하여 침전을 방지할 수 있다. 또한, 기포에 대하여는, 체류하고 있던 기포를 흘려 보내서 소정의 기포 트랩이나 잉크 저장 탱크로 운반하여 제거할 수 있다.
이러한 이점이 있는 순환이지만, 주의해야할 점으로서 압력 제어가 있다. 이것은, 잉크젯 헤드에서의 노즐 부분의 압력이 토출에 큰 영향을 주기 때문에, 노즐 부분의 잉크 압력을 일정한 부압으로 제어함으로써, 노즐에 소정 형상의 메니스커스(meniscus)를 형성하게 하는 것이다.
이 때문에, 종래에는 각 노즐에 형성된 메니스커스에 영향을 주지 않도록 압력을 조정하면서 잉크를 순환시키고 있다(예를 들어, 일본공개특허공보 2006-088564호를 참조).
배경기술에서 서술한 바와 같이, 잉크젯 프린터에 있어서는, 잉크젯 헤드의 각 노즐로부터 토출되는 잉크 액체방울의 형상이나 비행 궤적의 최적화를 도모하기 위하여, 잉크젯 헤드에서의 잉크의 수두(水頭)값(압력)을 조정하는 등을 통하여 각 노즐에 공급된 잉크를 소정 형상의 메니스커스로 형성하고 있다.
하지만, 종래의 액체 순환 시스템에서는, 잉크 유로의 압력을 측정하는 압력 센서나 복잡한 압력 조정 장치가 많이 이용되고 있으므로, 가격이 높아지는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 고가의 압력 센서를 사용하지 않고, 적은 부품에 의하여 낮은 비용으로 적절하게 액체를 순환시켜서, 액체 내의 미립자의 침전 방지나 액체 유로 내의 기포 제거 등을 할 수 있는 액체 순환 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 액체 순환 시스템은, 액체방울 토출 장치에 탑재되는 액체 순환 시스템으로서, 액체방울이 토출되는 복수의 노즐에 연통되는 공통 유로가 형성된 액체방울 토출 헤드와, 액체방울 토출 헤드에 공급하는 액체가 충전된 액체 충전 용기와, 액체 충전 용기로부터 공통 유로의 한쪽 단부에 액체를 공급하는 제 1 유로와, 공통 유로의 다른 쪽 단부로부터 액체 충전 용기로 액체를 환원하는 제 2 유로와, 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하는 동시에, 공통 유로에서의 다른쪽 단부측의 액체를 감압하는 차압 발생 수단과, 차압 발생 수단과 공통 유로의 한쪽 단부 사이에 배치되어, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체를 제 1 압력으로 유지하는 가압 레귤레이터와, 차압 발생 수단과 공통 유로의 다른 쪽 단부 사이에 배치되어, 공통 유로에서의 양단부의 차압을 제 2 압력으로 유지하는 차압 레귤레이터를 가지는 것을 특징으로 한다. 또한, 여기에서, 공통 잉크 유로에서의 양단부의 차압인 제 2 압력은, 공통 잉크 유로의 한쪽 단부의 압력(제 1 압력)에서 다른 쪽 단부의 압력을 뺀 값으로 한다.
본 발명에 따른 액체 순환 시스템에 의하면, 제 1 유로에 의하여 액체 충전 용기로부터 액체방울 토출 헤드의 공통 유로의 한쪽 단부에 액체가 공급되고, 제 2 유로에 의하여 이러한 공통 유로의 다른 쪽 단부로부터 액체 충전 용기로 액체가 환원되므로, 액체 충전 용기에 충전된 액체는, 액체 충전 용기, 제 1 유로, 공통 유로 및 제 2 유로를 통과하는 액체의 유로 안을 순환할 수 있다. 그리고, 차압 발생부에 의하여 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하는 동시에, 공통 유로에서의 다른 쪽 단부측의 액체를 감압함으로써, 공통 유로의 양단부에 차압을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 액체 충전 용기, 제 1 유로, 공통 유로 및 제 2 유로를 통과하는 액체의 유로 안에 액체를 순환시킬 수 있으므로, 액체에 포함된 미립자 등의 조성물을 교반할 수 있는 동시에, 이러한 미립자 등의 조성물의 침강이나 침전을 억제하거나 기포를 배출할 수 있다. 그리고, 차압 발생 수단과 공통 유로의 한쪽 단부 사이에 가압 레귤레이터를 설치함으로써, 차압 발생 수단에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체를 소정의 제 1 압력으로 유지할 수 있다. 또한, 차압 발생 수단과 공통 유로의 다른 쪽 단부 사이에 차압 레귤레이터를 설치함으로써, 차압 발생 수단에 의하여 감압되는 공통 유로에서의 다른 쪽 단부측의 액체의 압력이 변동되더라도, 공통 유로에서의 양단부의 차압을 소정의 제 2 압력으로 유지할 수 있다. 이와 같이, 가압 레귤레이터나 차압 레귤레이터를 이용함으로써, 정밀하게 압력 조정을 할 수 없는 차압 발생 수단을 채용하여도, 공통 유로의 양단부에 부가되는 압력의 변동을 억제할 수 있으므로, 노즐의 메니스커스를 적정하게 유지한 채로 액체를 순환시킬 수 있다. 더욱이, 차압 발생 수단은 압력 센서 등의 고가의 부재나 복잡한 제어를 이용할 필요가 없으며, 가압 레귤레이터나 차압 레귤레이터는 간편한 구조를 이용할 수 있으므로, 액체 순환 시스템의 비용 절감화를 도모할 수 있다.
이러한 경우, 차압 레귤레이터는 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력에서 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력을 뺀 압력이 제 2 압력보다 높아지면 액체의 흐름을 차단하고, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력에서 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력을 뺀 압력이 제 2 압력보다 낮아지면 액체를 흐르게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력에서 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력을 뺀 압력이 제 2 압력보다 높아지면 액체의 흐름을 차단하므로, 차압 발생 수단에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력에 대한 다른 쪽 단부의 액체의 압력을 소정의 차압으로 유지할 수 있다.
또한, 가압 레귤레이터는, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체가 제 1 압력보다 높아지면 액체의 흐름을 차단하고, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체가 제 1 압력보다 낮아지면 액체를 흐르게 하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체가 제 1 압력보다 높아지면 액체의 흐름을 차단하므로, 차압 발생 수단에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체 압력이 제 1 압력보다 낮아지는 것을 방지하여, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체 압력을 제 1 압력으로 유지할 수 있다.
그리고, 차압 레귤레이터는 공통 유로의 다른 쪽 단부로부터 환원되는 액체가 유입되는 제 1 압력실과, 제 1 압력실과 연통되는 연통 구멍이 형성되어, 차압 발생부의 부압측에 연통되는 유로에 액체가 배출되는 제 2 압력실과, 연통 유로의 한쪽 단부에 공급되는 액체가 유입되는 제 3 압력실과, 제 1 압력실과 제 3 압력실을 떨어뜨리는 다이어프램과, 다이어프램에 접속되어 연통 구멍을 개폐하는 밸브체와, 밸브체를 여는 방향으로 미는 압력 조정 스프링을 구비하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 제 3 압력실에 유입되는 액체의 압력에서 제 1 압력실에 유입되는 액체의 압력을 뺀 차압이 다이어프램에 미치는 밸브체를 닫는 방향의 힘이, 밸브체를 여는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링의 힘보다 커지면, 밸브체가 연통 구멍을 닫아서 액체의 공급이 정지된다. 그리고, 제 3 압력실에 유입되는 액체의 압력에서 제 1 압력실에 유입되는 액체의 압력을 뺀 차압이 다이어프램에 미치는 밸브체를 닫는 방향의 힘이, 밸브체를 여는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링의 힘보다 작아지면, 밸브체가 연통 구멍을 열어서 액체의 공급이 재개된다. 이와 같이, 복잡한 제어를 하지 않고, 기계적으로 액체의 통과 및 정지를 할 수 있으므로, 공통 유로에서의 양단부의 차압을 제 2 압력으로 유지할 수 있다.
또한, 가압 레귤레이터는 액체 충전 용기로부터 차압 발생부의 가압측을 경유하여 액체가 유입되는 제 1 압력실과, 제 1 압력실과 연통되는 연통 구멍이 형성되어, 공통 유로의 한쪽 단부로 액체가 송출되는 제 2 압력실과, 제 2 압력실과 주위의 대기를 떨어뜨리는 다이어프램과, 다이어프램에 접속되어 연통 구멍을 개폐하는 밸브체와, 연통 구멍을 닫는 방향으로 밸브체를 미는 압력 조정 스프링을 구비하는 것이 바람직하다. 이렇게 구성함으로써, 통상적으로는 공통 유로의 한쪽 단부에 연통되는 제 2 압력실의 압력이 부압이므로, 다이어프램에는 대기압인 외부보다 제 2 압력실측으로 끌어 당겨져서, 밸브체를 여는 방향의 힘이 발생한다. 이때, 제 2 압력실의 액체 압력이 다이어프램에 미치는 밸브체를 여는 방향의 힘이, 밸브체를 닫는 방향으로 미는 압력 조정 스프링의 힘보다 작아지면, 밸브체가 연통 구멍을 닫아서 액체의 공급이 정지된다. 그리고, 제 2 압력실의 액체 압력이 다이어프램에 미치는 밸브체를 여는 방향의 힘이, 밸브체를 닫는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링의 힘보다 커지면, 밸브체가 연통 구멍을 열어서 액체의 공급이 재개된다. 이와 같이, 복잡한 제어를 하지 않고, 기계적으로 액체의 통과 및 정지를 할 수 있으므로, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.
그리고, 가압 레귤레이터는, 소정 압력으로 조정된 공기가 도입되는 동시에, 그 공기의 압력과 공통 유로의 한쪽 단부로 배출되는 액체의 압력의 비교에 근거하여, 액체의 유로를 개폐하는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이, 공통 유로의 한쪽 단부로 배출되는 액체와 소정의 설정 압력의 기체의 압력 차이에 근거하여, 액체의 공급과 정지를 전환하므로, 기체의 설정 압력을 바꿈으로써, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체 압력을 쉽게 바꿀 수 있어, 설정 압력의 자유도가 매우 향상되는 동시에, 가압 레귤레이터를 복수개 이용하더라도, 한번에 설정 압력을 바꿀 수 있다.
이러한 경우, 가압 레귤레이터는, 액체 충전 용기로부터 액체가 유입되는 제 1 압력실과, 제 1 압력실과 연통되는 연통 구멍이 형성되어 공통 유로의 한쪽 단부로 액체가 배출되는 제 2 압력실과, 소정 압력의 공기가 유입되는 제 3 압력실과, 제 2 압력실과 제 3 압력실을 떨어뜨리는 다이어프램과, 다이어프램에 접속되어 연통 구멍을 개폐하는 밸브체를 구비하는 것으로 하여도 좋다. 이렇게 구성함으로써, 제 2 압력실로부터 배출되는 액체 압력이 제 3 압력실로 유입되는 공기의 압력보다 높아지면, 밸브체가 연통 구멍을 닫아서 액체의 공급이 정지되어, 제 2 압력실로부터 배출되는 액체 압력이 제 3 압력실로 유입되는 공기의 압력보다 낮아지면, 액체가 연통 구멍을 열어서 액체의 공급이 재개된다. 이 때문에, 제 3 압력실에 유입하는 공기의 압력을 설정하는 것만으로, 복잡한 제어를 하지 않고, 기계적으로 액체의 통과 및 정지를 할 수 있으므로, 보다 확실하게 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.
그리고, 제 1 압력 및 제 2 압력은, 액체방울 토출 헤드의 지정 수두 범위 안에 있고, 제 1 압력은 액체방울 토출 헤드의 지정 수두값의 중심값보다 소정 압력만큼 높은 압력이며, 제 2 압력은 소정 압력의 2배의 압력인 것이 바람직하다. 이와 같이, 가압 레귤레이터에 의하여 공통 유로의 한쪽 단부에 발생시키는 압력과, 차압 레귤레이터에 의하여 공통 유로의 다른 쪽 단부에 발생시키는 압력을 지정 수두값의 중심값을 포함한 값으로 함으로써, 공통 유로의 압력 평균을 지정 수두값의 중심값에 근접시킬 수 있으므로, 액체방울 토출 헤드의 각 노즐에 형성된 액체의 메니스커스가 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차압 발생 수단은 액체를 가압하는 가압용 벨로즈와, 액체를 액체방울 토출 헤드측으로 송출하는 제 1 튜브 펌프에 의하여, 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하고, 액체를 감압하는 감압용 벨로즈와, 액체를 액체 충전 용기측으로 송출하는 제 2 튜브 펌프에 의하여, 공통 유로에서의 다른 쪽 단부측의 액체를 감압하여도 좋다. 이와 같이, 제 1 유로에 가압용 벨로즈 및 제 1 튜브 펌프를 설치함으로써, 공통 유로의 한쪽 단부측을 가압할 수 있으며, 제 2 유로에 감압용 벨로즈 및 제 2 튜브 펌프를 설치함으로써, 공통 유로의 다른 쪽 단부측을 감압할 수 있다. 이와 같이, 벨로즈나 튜브 펌프 등의 간이한 구성으로, 공통 유로의 양단부에 소정의 차압을 발생시켜서 액체를 순환시킴으로써, 비용 절감화를 더욱 도모할 수 있다.
그리고, 차압 발생 수단은, 액체를 가압하는 가압용 벨로즈와, 액체를 액체방울 토출 헤드측으로 송출하는 제 1 튜브 펌프에 의하여, 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하고, 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력이 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력보다 낮아지도록, 액체방울 토출 헤드와 액체 충전 용기에 고저차를 설정하여 이루어지는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이, 제 1 유로에 가압용 벨로즈, 제 1 튜브 펌프 및 가압 레귤레이터를 설치하는 동시에, 액체방울 토출 헤드와 액체 충전 용기에 고저차를 설정하는 것으로도, 공통 유로의 양단부에 차압을 발생시킬 수 있다.
또한, 차압 발생 수단은, 제 1 유로 또는 제 2 유로에 설치되어서 차압을 발생하는 차압 발생 펌프를 구비하는 것으로 하여도 좋다. 이와 같이, 제 1 유로 또는 제 2 유로에 차압 발생 펌프를 설치하는 것으로도, 공통 유로의 양단부에 소정의 차압을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 고가의 압력 센서를 사용하지 않고, 적은 부품에 의하여 낮은 비용으로 적절하게 액체를 순환시켜서, 액체 내의 미립자의 침전 방지나 액체 유로 내의 기포 제거 등을 할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다.
도 2는 잉크젯 헤드의 개략 단면도이다.
도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는 가압 레귤레이터의 모델이고, 도 3의 (A)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고 있으며, 도 3의 (B)는 밸브가 열린 상태를 나타내고 있다.
도 4의 (A) 및 도 4의 (B)는 차압 레귤레이터의 모델이고, 도 4의 (A)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고 있으며, 도 4의 (B)는 밸브가 열린 상태를 나타내고 있다.
도 5는 제 2 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다.
도 6은 제 3 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다.
도 7은 제 4 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다.
도 8의 (A) 및 도 8의 (B)는 파일럿 에어식 가압 레귤레이터의 모델이고, 도 8의 (A)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고 있으며, 도 8의 (B)는 밸브가 열린 상태를 나타내고 있다.
다음에 도면을 참조하여 본 발명에 따른 잉크 순환 시스템의 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 본 실시형태는, 본 발명에 따른 액체 순환 시스템을 액체방울 토출 장치인 잉크젯 프린터에 탑재되는 잉크 순환 시스템에 적용한 것이다. 본 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템은, 잉크젯 프린터의 잉크 유로에 있어서 잉크를 순환시키는 것이다. 그리고, 이러한 잉크 순환 시스템으로 순환되는 잉크는, 메탈릭 잉크, 펄 잉크, 백색 잉크 등의 액체 성분에, 안료 등의 액체 성분과 비중이 다른 미립자가 포함된 것이 사용된다. 또한, 동일하거나 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
[제 1 실시형태]
도 1은 제 1 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이고, 도 2는 잉크젯 헤드의 개략 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(1)은, 잉크젯 헤드(2)와, 잉크 카트리지(3)와, 공급 유로(4)와, 환원 유로(5)와, 튜브 펌프(6)와, 튜브 펌프(7)와, 가압용 벨로즈 유닛(8)과, 감압용 벨로즈 유닛(9)과, 가압 레귤레이터(10)와, 차압 레귤레이터(11)와, 분기 유로(12)와, 고속 순환용 유로(13)를 구비하고 있다.
잉크젯 헤드(2)는 잉크 액체방울을 토출하는 것이다. 이 때문에, 도 2에 나타내는 바와 같이, 잉크젯 헤드(2)에는 다수의 노즐(15)과, 모든 노즐(15)에 연통되는 공통 잉크 유로(16)가 형성되어 있다.
공통 잉크 유로(16)는 잉크 카트리지(3)로부터 잉크젯 헤드(2)에 공급된 잉크가 흐르는 유로이다. 공통 잉크 유로(16)는, 잉크젯 헤드(2)에 형성된 모든 노즐(15)에 연통되어 있고, 잉크 카트리지(3)로부터 잉크젯 헤드(2)에 공급된 잉크를 각 노즐(15)에 분배 공급하는 것이다. 이러한 공통 잉크 유로(16)의 일단에는, 공급 유로(4)로부터 공급된 잉크를 공통 잉크 유로(16)에 도입하는 인렛(16a)이 형성되어 있고, 공통 잉크 유로(16)의 타단에는, 공통 잉크 유로(16)에 공급된 잉크를 환원 유로(5)로 배출하는 아웃렛(16b)이 형성되어 있다. 이러한 인렛(16a) 및 아웃렛(16b)은, 공통 잉크 유로(16)의 양단에 형성되어 있다. 이 때문에, 인렛(16a)으로부터 도입된 잉크는, 공통 잉크 유로(16)의 일단에서 타단까지 흘러가서 아웃렛(16b)으로 배출된다.
각 노즐(15)은 공통 잉크 유로(16)로부터 공급된 잉크를 소정량의 잉크 액체방울로서 토출하는 것이다. 각 노즐(15)은 매우 작은 관 형상으로 형성되어 있다. 각 노즐(15)에는 부분적으로 직경이 커져서 부풀어 오른 챔버(15a)가 형성되어 있다. 이러한 챔버(15a)에는 챔버(15a) 안을 가압하는 도시하지 않은 압전 소자가 설치되어 있다. 그리고, 이러한 압전 소자를 구동하여 챔버(15a) 안을 가압하면, 챔버(15a)로부터 소정량의 잉크가 밀려 나와서, 각 노즐(15)의 선단에서 소정 크기의 잉크 액체방울이 토출된다. 그리고, 각 노즐(15)로부터 잉크가 새어나오지 않도록, 잉크의 수두값 등을 조정하여 각 노즐(15)에 공급된 잉크를 부압 상태로 유지하고 있다. 또한, 각 노즐(15)로부터 토출되는 잉크 액체방울의 형상이나 비행 궤적의 최적화를 도모하기 위하여, 잉크의 수두값 등을 조정하여 각 노즐(15)에 공급된 잉크를 소정 형상의 메니스커스로 형성하고 있다.
이와 같이 구성되는 잉크젯 헤드(2)는, 주사 방향으로 이동 가능하게 설치된 도시하지 않은 캐리지에 탑재되어 있다. 그리고, 잉크젯 헤드(2)는 캐리지의 주사 방향으로 이동할 때에 잉크 액체방울을 토출함으로써, 도시하지 않은 플래튼에 설치된 기록용 미디어에 화상 등을 인쇄한다.
잉크 카트리지(3)는, 잉크젯 헤드(2)에 공급하는 잉크가 충전된 잉크 용기이다. 또한, 잉크 카트리지(3)는 지정 수두값에 관계없이 임의의 높이에 배치된다.
공급 유로(4)는 가늘고 긴 관 형상 부재(튜브)로 구성되어 있고, 잉크 카트리지(3)와 잉크젯 헤드(2)를 연통하여, 잉크 카트리지(3)에 충전된 잉크를 잉크젯 헤드(2)에 공급하기 위한 유로이다. 이러한 공급 유로(4)는 가늘고 긴 관 형상 부재(튜브)로 구성되어 있다. 그리고, 공급 유로(4)에는 잉크 카트리지(3)와 잉크젯 헤드(2) 사이에, 튜브 펌프(6), 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 가압 레귤레이터(10)가 설치되어 있다. 이 때문에, 공급 유로(4)는 잉크 카트리지(3)와 튜브 펌프(6)를 연통하는 것과, 튜브 펌프(6)와 가압용 벨로즈 유닛(8)을 연통하는 것과, 가압용 벨로즈 유닛(8)과 가압 레귤레이터(10)를 연통하는 것과, 가압 레귤레이터(10)와 잉크젯 헤드(2)를 연통하는 것으로 구성된다.
환원 유로(5)는 가늘고 긴 관 형상 부재(튜브)로 구성되어 있고, 잉크젯 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)를 연통하여, 잉크젯 헤드(2)에 충전된 잉크를 잉크 카트리지(3)에 환원하기 위한 유로이다. 이러한 환원 유로(5)에는 잉크젯 헤드(2)와 잉크 카트리지(3) 사이에 차압 레귤레이터(11), 감압용 벨로즈 유닛(9) 및 튜브 펌프(7)가 설치되어 있다. 이 때문에, 환원 유로(5)는 잉크젯 헤드(2)와 차압 레귤레이터(11)를 연통하는 것과, 차압 레귤레이터(11)와 감압용 벨로즈 유닛(9)을 연통하는 것과, 감압용 벨로즈 유닛(9)과 튜브 펌프(7)를 연통하는 것과, 튜브 펌프(7)와 잉크 카트리지(3)를 연통하는 것으로 구성된다.
분기 유로(12)는 가압 레귤레이터(10)와 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a) 사이에 배치된 공급 유로(4)와 차압 레귤레이터(11)를 연통하여, 가압 레귤레이터(10)로부터 출력된 잉크를 차압 레규레이터(11)로 분류(分流)하기 위한 유로이다. 또한, 분기 유로(12)는 공급 유로(4) 및 환원 유로(5)와 마찬가지로, 가늘고 긴 관 형상 부재(튜브)로 구성되어 있다.
튜브 펌프(6)는 공급 유로(4) 안의 잉크를 잉크젯 헤드(2)측을 향하여 송출하는 송액(送液) 장치이다. 튜브 펌프(6)는 도시하지 않은 내장 튜브와, 이러한 튜브를 밀어 누르면서 회전하는 내장 롤러에 의하여 구성되어 있으며, 이러한 내장 튜브의 양단에 공급 유로(4)가 연결되어 있다. 이 때문에, 튜브 펌프(6)의 내장 튜브를 밀어 누르면서 내장 롤러를 회전시킴으로써, 잉크 카트리지(3)로부터 공급 유로(4)에 공급된 잉크를 강제로 잉크젯 헤드(2)측으로 송출할 수 있다. 그리고, 튜브 펌프(6)는 내장 롤러의 회전수를 조정함으로써, 공급 유로(4) 안을 흐르는 잉크의 유량을 조정할 수 있다.
튜브 펌프(7)는 환원 유로(5) 내의 잉크를 잉크 카트리지(3)측을 향하여 송출하는 송액 장치이다. 튜브 펌프(7)는, 도시하지 않은 내장 튜브와, 이러한 튜브를 밀어 누르면서 회전하는 내장 롤러에 의하여 구성되어 있으며, 이러한 내장 튜브의 양단에 환원 유로(5)가 연결되어 있다. 이 때문에, 튜브 펌프(7)의 내장 튜브를 밀어 누르면서 내장 롤러를 회전시킴으로써, 공통 잉크 유로(16)로부터 환원 유로(5)로 배출된 잉크를 강제로 잉크 카트리지(3)측으로 송출할 수 있다. 그리고, 튜브 펌프(7)는 내장 롤러의 회전수를 조정함으로써, 환원 유로(5) 안을 흐르는 잉크의 유량을 조정할 수 있다.
가압용 벨로즈 유닛(8)은, 주름진 신축관으로 구성되는 금속 벨로즈(8a)와, 금속 벨로즈(8a)의 상부에 설치되어서 금속 벨로즈(8a)의 신축에 의하여 ON/OFF가 전환되는 마이크로 스위치(8b)로 구성되며, 튜브 펌프(6)와 가압 레귤레이터(10) 사이에 배치되어 있다. 마이크로 스위치(8b)는 튜브 펌프와 연동하여, 금속 벨로즈(8a)가 신장하면 OFF 위치가 되고, 금속 벨로즈(8a)가 수축하면 ON 위치가 된다. 또한, 금속 벨로즈(8a)는, 예를 들어 스테인리스 등으로 구성된다.
이러한 가압용 벨로즈 유닛(8)은 튜브 펌프(6)에서 잉크가 강제로 보내어짐으로써 금속 벨로즈(8a)가 늘어난다. 그리고, 금속 벨로즈(8a)가 소정 길이까지 늘어나면, 마이크로 스위치(8b)가 OFF가 되어 튜브 펌프(6)의 구동이 정지된다. 그렇게 하면, 늘어난 금속 벨로즈(8a)가 복원력에 의하여 수축하므로, 공급 유로(4)를 흐르는 잉크가 가압된다. 그리고, 금속 벨로즈(8a)가 소정 길이까지 수축하면, 마이크로 스위치(8b)가 ON이 되어 튜브 펌프(6)의 구동이 재개된다. 이와 같이, 금속 밸로즈(8a)의 신축에 의하여, 공급 유로(4)를 흐르는 잉크가 가압된다. 이 때문에, 가압용 벨로즈 유닛(8)은 금속 벨로즈(8a)의 스프링 상수를 조정함으로써, 공급 유로(4)를 흐르는 잉크를 가압하는 압력값을 조정할 수 있다. 또한, 가압용 벨로즈 유닛(8)은 금속 벨로즈(8a)의 스프링 상수의 설정에 의하여, 예를 들어 공급 유로(4)를 흐르는 잉크를 5000~20000Pa(≒500~2000㎜H2O)로 가압한다.
감압용 벨로즈 유닛(9)은 주름진 신축관으로 구성되는 금속 벨로즈(9a)와, 금속 벨로즈(9a)의 상부에 설치되어서 금속 벨로즈(9a)의 신축에 의하여 ON/OFF가 전환되는 마이크로 스위치(9b)로 구성되며, 차압 레귤레이터(11)와 튜브 펌프(7) 사이에 배치되어 있다. 마이크로 스위치(9b)는 튜브 펌프와 연동하여, 금속 벨로즈(9a)가 신장하면 ON 위치가 되고, 금속 벨로즈(9a)가 수축하면 OFF 위치가 된다. 또한, 금속 벨로즈(9a)는, 예를 들어 스테인리스 등으로 구성된다.
이러한 감압용 벨로즈 유닛(9)은 튜브 펌프(7)에서 잉크가 강제로 흡인됨으로써 금속 벨로즈(9a)가 수축된다. 그리고, 금속 벨로즈(9a)가 소정 길이까지 수축하면, 마이크로 스위치(9b)가 OFF가 되어 튜브 펌프(7)의 구동이 정지된다. 그렇게 하면, 수축된 금속 벨로즈(8a)가 복원력에 의하여 신장하므로, 환원 유로(5)를 흐르는 잉크가 감압된다. 그리고, 금속 벨로즈(8a)가 소정 길이까지 신장하면, 마이크로 스위치(9b)가 ON이 되어 튜브 펌프(7)의 구동이 재개된다. 이와 같이, 금속 벨로즈(9a)의 신축에 의하여, 환원 유로(5)를 흐르는 잉크가 감압된다. 이 때문에, 감압용 벨로즈 유닛(9)은 금속 벨로즈(9a)의 스프링 상수를 조정함으로써, 환원 유로(5)를 흐르는 잉크를 감압하는 압력값을 조정할 수 있다. 또한, 감압용 벨로즈 유닛(9)은 금속 벨로즈(9a)의 스프링 상수의 설정에 의하여, 예를 들어 환원 유로(5)를 흐르는 잉크를 -5000~-20000Pa로 감압한다.
가압 레귤레이터(10)는 가압용 벨로즈 유닛(8)과 잉크젯 헤드(2) 사이에 배치되어, 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)을 소정의 설정 압력 이하로 유지하는 레귤레이터이다. 또한, 가압 레귤레이터(10)는 가압 댐퍼라도고 한다.
도 3의 (A) 및 도 3의 (B)는 가압 레귤레이터의 모델이고, 도 3의 (A)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고 있으며, 도 3의 (B)는 밸브가 열린 상태를 나타내고 있다. 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 나타내고 있는 바와 같이, 가압 레귤레이터(10)는 잉크 카트리지(3)로부터 공급되는 잉크가 유입되는 제 1 압력실(10a)과, 다이어프램(10c)으로 덮인 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)에 잉크가 유출되는 제 2 압력실(10b)이 형성되어 있다. 또한, 제 2 압력실(10b)을 덮는 다이어프램(10c)의 바깥쪽에는 대기압에 노출되어 있다. 그리고, 가압 레귤레이터(10)에는 제 1 압력실(10a)과 제 2 압력실(10b)을 연통하여 제 1 압력실(10a)로부터 제 2 압력실(10b)로 잉크가 흐르는 관통 구멍(10d)이 형성되어 있으며, 이러한 관통 구멍(10d)에는 관통 구멍(10d)을 개폐하는 밸브체(10e)가 삽입되어 있다. 밸브체(10e)는 일단이 다이어프램(10c)에 접속되어 이동 가능하게 유지되어 있고, 타단에는 제 1 압력실(10a)측에서 관통 구멍(10d)을 닫는 밸브(10f)가 형성되어 있다. 또한, 제 1 압력실(10a)에는 밸브(10f)에 대응하는 위치에 밀봉용 O링(10h)이 설치되어 있다. 그리고, 이러한 밸브체(10e)는 압력 조정 스프링(10g)에 의하여, 밸브(10f)가 관통 구멍(10d)을 닫는 방향으로 밀려 있다. 또한, 압력 조정 스프링(10g)은 도시하지 않은 조절 나사에 의하여 신축 가능하게 되어 있다.
여기에서, 제 1 압력실(10a)에 유입되는 잉크의 압력을 P1in, 제 2 압력실(10b)로부터 유출되는 잉크의 압력을 P1out, 다이어프램(10c)의 면적을 A1, 압력 조정 스프링(10g)의 미는 힘을 F1으로 한다. 또한, 제 2 압력실(10b)로부터 유출되는 잉크의 압력(P1out)은, 각 노즐에 공급된 잉크의 형상을 소정의 메니스커스 형상으로 하기 위하여 부압으로 되어 있다.
통상적으로 압력(P1out)은 부압이므로, 압력(P1out)에 면적(A1)을 곱한 힘은, 밸브체(10e)를 여는 방향(도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서 오른쪽)의 힘이 된다. 또한, 압력 조정 스프링(10g)의 미는 힘(F1)은 밸브체(10e)를 닫는 방향(도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서 왼쪽)의 힘이 된다.
이 때문에, 도 3의 (A)에 나타내는 바와 같이, 밸브체(10e)를 열고자 하는 압력(P1out)에 면적(A1)을 곱한 힘이, 밸브체(10e)를 닫고자 하는 미는 힘(F1) 이하가 되면(│F1│≥│P1out×A1│), 압력 조정 스프링(10g)의 미는 힘(F1)에 의하여 밸브체(10e)가 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서 왼쪽으로 밀려서 관통 구멍(10d)이 밸브(10f)에 의하여 닫힌다. 이에 따라, 제 1 압력실(10a)에서 제 2 압력실(10b)로의 잉크의 흐름이 차단되어, 잉크가 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 정지된다. 또한, ││는 절대값을 나타내는 기호이다.
한편, 도 3의 (B)에 나타내는 바와 같이, 밸브체(10e)를 열고자 하는 압력(P1out)에 면적(A1)을 곱한 힘이, 밸브체(10e)를 닫고자 하는 미는 힘(F1)보다 커지면(│F1│＜│P1out×A1│), 압력 조정 스프링(10g)의 미는 힘(F1)에 대항하여 다이어프램(10c)이 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서 오른쪽으로 변형되어 관통 구멍(10d)이 열린다. 이에 따라, 제 1 압력실(10a)에서 제 2 압력실(10b)로 잉크가 흘러들어가서, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 재개된다.
이러한 경우, 밸브(10f)의 개폐에 의하여 압력(P1in)을 일정하게 제어하기 위해서는, 압력(P1in)을 압력(P1out) 이상으로 할 필요가 있어, 압력(P1in)을 압력(P1out)보다 충분히 큰 값으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 엄밀하게 생각하면, 가압 레귤레이터(10)에는 압력(P1in)이 밸브(10f)에 작용하는 힘에 밸브(10f)의 면적을 곱한 압력도 발생하는데, 통상적으로 밸브(10f)의 면적이 작기 때문에, 이러한 힘을 무시하고 생각할 수 있다.
이와 같이, 압력(P1in)이 압력(P1out) 이상의 상태에서 밸브(10f)의 개폐가 반복됨으로써, 많고 적음의 변동은 있지만, 압력(P1out)이 대략 일정하게 유지된다. 그리고, 가압 레귤레이터(10)에 의하여 유지되는 압력(P1out)이 가압 레귤레이터(10)의 설정 압력이 된다. 또한, 가압 레귤레이터(10)의 설정 압력은 압력 조정 스프링(10g)의 미는 힘(F1) 및 다이어프램(10c)의 면적(A1)에 근거하여 정해지므로, 압력 조정 스프링(10g)의 강도를 조정함으로써, 가압 레귤레이터(10)의 설정 압력을 조정할 수 있다.
그리고, 압력 조정 스프링(10g)의 강도를 조정함으로써, 가압 레귤레이터(10)의 설정 압력을 지정 수두값의 중심값+α(제 1 압력)로 설정한다. 그렇게 하면, 밸브(10f)의 개폐에 의하여 제 2 압력실(10b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out)이 지정 수두값의 중심값+α로 유지되므로, 제 2 압력실(10b)에 연통되는 인렛(16a)의 잉크 압력도 지정 수두값의 중심값+α로 유지된다.
차압 레귤레이터(11)는 감압용 벨로즈 유닛(9)과 잉크젯 헤드(2) 사이에 배치되어, 인렛(16a)과 아웃렛(16b)의 잉크의 차압을 소정 범위 내로 유지하는 레귤레이터이다.
도 4의 (A) 및 도 4의 (B)는 차압 레귤레이터의 모델이고, 도 4의 (A)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고 있으며, 도 4의 (B)는 밸브가 열린 상태를 나타내고 있다. 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 나타내는 바와 같이, 차압 레귤레이터(11)는 잉크젯 헤드(2)의 아웃렛(16b)으로부터 환원되는 잉크가 유입되는 제 1 압력실(11a)과, 잉크 카트리지(3)로 잉크가 유출되는 제 2 압력실(11b)과, 분기 유로(12)에 연통되어 잉크젯 헤드(2)의 인렛(16a)에 공급되는 잉크가 유입되는 제 3 압력실(11c)이 형성되어 있고, 제 1 압력실(11a)과 제 3 압력실(11c)이 다이어프램(11d)으로 구분되어 있다. 또한, 제 3 압력실(11c)에는 가압 레귤레이터(10)로부터 출력된 잉크가 유입되므로, 제 3 압력실(11c)로 유입되는 잉크의 압력은, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크의 압력과 같아진다. 또한, 차압 레귤레이터(11)는 제 1 압력실(11a)과 제 2 압력실(11b) 사이에 잉크가 흐르는 관통 구멍(11e)이 형성되어 있고, 이러한 관통 구멍(11e)을 개폐하는 밸브체(11f)가 설치되어 있다. 밸브체(11f)는 일단이 다이어프램(11d)에 접속되어서 이동 가능하게 보유되어 있고, 타단에는 제 1 압력실(11a)측에서 관통 구멍(11e)을 닫는 밸브(11g)가 형성되어 있다. 또한, 제 1 압력실(11a)에는 밸브(11g)에 대응하는 위치에 밀봉용 O링(11i)이 설치되어 있다. 그리고, 이러한 밸브체(11f)는 압력 조정 스프링(11h)에 의하여 밸브(11g)가 관통 구멍(11e)을 여는 방향으로 밀려 있다. 또한, 압력 조정 스프링(11h)은 도시하지 않은 조절 나사에 의하여 신축 가능하게 되어 있다.
여기에서, 제 1 압력실(11a)에 유입되는 잉크의 압력을 P2inA, 제 3 압력실(11c)에 유입되는 잉크의 압력을 P2inB, 제 2 압력실(11b)로부터 출력되는 잉크의 압력을 P2out, 다이어프램(11d)의 면적을 A2, 압력 조정 스프링(11h)의 미는 힘을 F2라고 한다. 또한, 상술한 바와 같이, 제 3 압력실(11c)에 유입되는 잉크의 압력(P2inB)은, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크의 압력과 같다. 또한, 제 1 압력실(11a)에 유입되는 잉크의 압력(P2inA)은, 각 노즐에 공급된 잉크의 형상을 소정의 메니스커스 형상으로 하기 위하여 부압으로 되어 있다.
그리고, 압력(P2inB)보다 압력(P2inA) 쪽이 높으면, 압력(P2inB)으로부터 압력(P2inA)을 뺀 값에 면적(A2)을 곱한 힘은, 밸브체(11f)를 여는 방향(도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 있어서 왼쪽)의 힘이 된다. 압력(P2inB)보다 압력(P2inA) 쪽이 낮으면, 압력(P2inB)에서 압력(P2inA)을 뺀 값에 면적(A2)을 곱한 힘은, 밸브체(11f)를 닫는 방향(도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 있어서 오른쪽)의 힘이 된다. 더욱이, 압력 조정 스프링(11h)의 미는 힘(F2)은, 밸브체(11f)를 여는 방향(도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 있어서 왼쪽)의 힘이 된다.
이 때문에, 도 4의 (A)에 나타내는 바와 같이, 압력(P2inB)에서 압력(P2inA)을 뺀 값(절대값)에 면적(A2)를 곱한 힘이, 밸브체(11f)를 열고자 하는 미는 힘(F2)(절대값) 이상이 되면(│F2│≤│(P2inB-P2inA)│×A2), 압력 조정 스프링(11h)의 미는 힘(F2)에 대항하여 밸브체(10e)가 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 있어서 오른쪽으로 이동하고, 관통 구멍(11e)이 밸브(11g)로 닫힌다. 이에 따라, 제 1 압력실(11a)에서 제 2 압력실(11b)로의 잉크의 흐름이 차단되어, 아웃렛(16b)으로부터의 잉크의 배출이 정지된다.
한편, 도 4의 (B)에 나타내는 바와 같이, 압력(P2inB)에서 압력(P2inA)를 뺀 값(절대값)에 면적(A2)을 곱한 힘이, 밸브체(11f)를 열고자 하는 미는 힘(F2)(절대값)보다 낮아지면(│F2│＞│(P2inB-P2inA)×A2│), 압력 조정 스프링(11h)의 미는 힘(F2)에 의하여 밸브체(11f)가 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 있어서 왼쪽으로 이동하여 관통 구멍(11e)이 열린다. 이에 따라, 제 1 압력실(11a)에서 제 2 압력실(11b)로 잉크가 흘러들어가서, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 따른 흡인에 의하여 아웃렛(16b)으로부터의 잉크의 배출이 재개된다.
이러한 경우, 밸브(11g)의 개폐에 의하여 압력(P2inA)을 일정하게 제어하기 위해서는, 압력(P2out)을 압력(P2inA) 이하로 할 필요가 있어, 압력(P2out)을 압력(P1inA)보다 충분히 작은 값으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 엄밀하게 생각하면, 차압 레귤레이터(11)에는, 압력(P2out)이 밸브(11g)에 작용하는 힘에 밸브(11g)의 면적을 곱한 압력도 발생하는데, 통상적으로 밸브(11g)의 면적이 작기 때문에, 이러한 힘을 무시하고 생각할 수 있다.
이와 같이, 압력(P2out)이 압력(P2inA) 이하인 상태에서 밸브(11g)의 개폐가 반복됨으로써, 많고 적음의 변동은 있지만, 압력(P2inA)과 압력(P2inB)의 차압이 대략 일정하게 유지된다. 그리고, 차압 레귤레이터(11)에 의하여 유지되는 압력(P2inA)과 압력(P2inB)의 차압이 차압 레귤레이터(11)의 설정 압력이 된다. 또한, 차압 레귤레이터(11)의 설정 압력은, 압력 조정 스프링(11h)의 미는 힘(F2) 및 다이어프램(11d)의 면적(A2)에 근거하여 정해지므로, 압력 조정 스프링(11h)의 강도를 조정함으로써, 차압 레귤레이터(11)의 설정 압력을 조정할 수 있다.
그리고, 압력 조정 스프링(11h)의 강도를 조정함으로써, 이와 같이 구성되는 차압 레귤레이터(11)의 설정 압력을 2α(제 2 압력)로 설정한다. 그렇게 하면, 가압 레귤레이터(10)에 의하여 인렛(16a)의 잉크의 압력이 지정 수두값의 중심값+α로 유지되므로, 밸브(11g)의 개폐에 의하여 제 1 압력실(11a)에 입력되는 잉크의 압력(P2inA)이 지정 수두값의 중심값-α로 유지된다. 이에 따라, 제 1 압력실(11a)로 연통되는 아웃렛(16b)의 잉크 압력도 지정 수두값의 중심값-α로 유지된다.
이와 같이, 차압 레귤레이터(11)의 설정 압력을 2α로 함으로써, 잉크젯 헤드(2)의 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 2α의 차압이 발생한다.
이때, 차압 레귤레이터(11)에 의하여 발생하는 차압(2α)은, 잉크의 액체 성분에 포함되는 미립자가 교반되는 정도로 잉크가 순환하는 값으로 하는 것이 바람직하며, 각 노즐(15)에 형성되어 있는 잉크의 메니스커스 형상이 붕괴되지 않는 메니스커스의 형상 유지 내력(耐力)의 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
그래서, 차압 레귤레이터(11)에 의하여 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 발생하는 차압(2α)을, 예를 들어 100Pa로 한다. 이러한 경우, 가압 레귤레이터(10)의 설정 압력은, 지정 수두값의 중심값+50Pa이 되어, 차압 레귤레이터(11)의 설정 압력은 100Pa이 된다.
더욱이, 가압 레귤레이터(10)는 제 1 압력실(10a)에 유입되는 잉크의 압력(P1in)을 제 2 압력실(10b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out) 이상으로 해 둘 필요가 있으므로, 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 발생되는 압력을, 예를 들어 5000~20000Pa로 한다. 이에 따라, 제 1 압력실(10a)에 유입되는 잉크의 압력(P1in)이 5000~20000Pa이 된다. 한편, 차압 레귤레이터(11)는 제 2 압력실(11b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P2out)을 제 1 압력실(11a)로 유입되는 잉크의 압력(P2inA) 이하로 해 둘 필요가 있으므로, 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의하여 발생되는 압력을, 예를 들어 -5000~-20000Pa로 한다. 이에 따라, 제 2 압력실(11b)로부터 유출되는 잉크의 압력(P2out)이 -5000~-20000Pa이 된다.
또한, 가압용 벨로즈 유닛(8)은, 상술한 바와 같이, 마이크로 스위치(8b)의 ON/OFF 전환의 히스테리시스(hysteresis)에 의하여, 잉크에 부가하는 압력이 변동된다. 하지만, 가압 레귤레이터(10)는 제 1 압력실(10a)로 유입되는 잉크의 압력(P1in)이 제 2 압력실(10b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out) 이상이라면, 제 2 압력실(10b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out)을 지정 수두값의 중심값+α로 유지하므로, 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의한 압력 변동이 발생하더라도, 인렛(16a)의 압력을 지정 수두값의 중심값+α로 유지할 수 있다.
그리고, 감압용 벨로즈 유닛(9)은, 상술한 바와 같이, 마이크로 스위치(9b)의 ON/OFF 전환의 히스테리시스에 의하여, 잉크에 부가하는 압력이 변동된다. 하지만, 차압 레귤레이터(11)는, 제 2 압력실(11b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P2out)이 제 1 압력실(11a)로 유입되는 잉크의 압력(P2inA) 이하라면, 압력(P2inA)과 압력(P2inB)의 차압이 대략 일정하게 유지되므로, 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의한 압력 변동이 발생하여도, 아웃렛(16b)의 압력을 지정 수두값의 중심값-α로 유지할 수 있다.
고속 순환용 유로(13)는 가늘고 긴 관 형상 부재(튜브)로 구성되어 있고, 잉크젯 헤드(2), 가압 레귤레이터(10) 및 차압 레귤레이터(11)를 바이 패스하여, 잉크 카트리지(3), 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 통과하는 잉크 유로에 있어서 잉크를 고속으로 강제 순환시키기 위한 유로이다. 고속 순환용 유로(13)는, 공급 유로(4) 및 환원 유로(5)와 마찬가지로 가늘고 긴 관 형상 부재(튜브)로 구성되어 있다. 고속 순환용 유로(13)의 일단은 공급 유로(4)에서의 가압용 벨로즈 유닛(8)과 가압 레귤레이터(10) 사이에 접속되어 있고, 고속 순환용 유로(13)의 타단은 환원 유로(5)에서의 감압용 벨로즈 유닛(9)과 차압 레귤레이터(11) 사이에 접속되어 있다.
이러한 고속 순환용 유로(13)는, 도시하지 않은 전자기 밸브에 의하여 개폐할 수 있게 되어 있다. 그리고, 고속 순환용 유로(13)를 개통시키면, 잉크는 잉크젯 헤드(2), 가압 레귤레이터(10) 및 차압 레귤레이터(11)를 바이 패스하여, 잉크 카트리지(3), 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 통과하는 잉크 유로 안을 순환할 수 있게 된다.
다음으로, 잉크 순환 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 잉크 순환 시스템(1)의 동작은, 통상적으로 하는 통상 순환 동작과, 고속 순환 동작이 있으므로, 다음에 차례대로 설명한다.
먼저, 통상적으로 하는 통상 순환 동작에 대하여 설명한다. 통상 순환 동작은, 도시하지 않은 제어부에 의하여, 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8)의 마이크로 스위치(8b), 감압용 벨로즈 유닛(9)의 마이크로 스위치(9b)를 구동함으로써 행한다. 또한, 통상 순환 동작에서는, 고속 순환용 유로(13)를 폐쇄해 둔다.
그렇게 하면, 튜브 펌프(6)에 의하여 공급 유로(4) 안의 잉크가 잉크젯 헤드(2)측을 향하여 송출된다. 또한, 이러한 튜브 펌프(6)에 의하여 송출된 잉크가 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여, 예를 들어 5000~20000Pa로 가압된다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3)에 충전된 잉크가 인렛(16a)을 향하여 압송되어, 공급 유로(4)에서의 잉크젯 헤드(2)의 인렛(16a)측의 잉크가, 예를 들어 5000~20000Pa로 가압된다.
이때, 가압 레귤레이터(10)에서는, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 압송된 잉크가 제 1 압력실(10a)로 유입된다. 그리고, 제 2 압력실(10b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크의 압력(P1out)이 지정 수두값의 중심값+α 이하가 되면, 밸브(10f)가 관통 구멍(10d)을 연다. 이에 따라, 제 1 압력실(10a)로 유입된 잉크가 제 2 압력실(10b)로부터 유출되어, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 이루어진다. 한편, 제 2 압력실(10b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크의 압력(P1out)이 지정 수두값의 중심값+α보다 높아지면, 밸브(10f)가 관통 구멍(10d)을 닫는다, 이에 따라, 제 1 압력실(10a)로부터 제 2 압력실(10b)로의 잉크의 흐름이 차단되어, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 정지된다. 이와 같이, 제 2 압력실(10b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크의 압력(P1out)과 지정 수두값의 중심값의 관계에 근거하는 밸브(10f)의 개폐에 의하여, 인렛(16a)에 공급되는 잉크가 설정 압력인 지정 수두값의 중심값+α로 유지된다.
한편, 튜브 펌프(7)에 의하여, 환원 유로(5) 안의 잉크가 잉크 카트리지(3)측을 향하여 송출되는 동시에, 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의하여, 환원 유로(5)에서의 잉크젯 헤드(2)의 아웃렛(16b)측의 압력이, 예를 들어 -5000~-20000Pa로 감압된다.
이때, 차압 레귤레이터(11)에서는, 아웃렛(16b)으로부터 배출된 잉크가 제 1 압력실(11a)로 유입되어, 인렛(16a)으로 유입되는 잉크가 제 3 압력실(11c)로 유입된다. 그리고, 인렛(16a)에 공급된 잉크가 공통 잉크 유로(16)를 경유하여 아웃렛(16b)에 도달함으로써 제 1 압력실(11a)의 압력이 상승한다. 그리고, 아웃렛(16b)으로부터 제 1 압력실(11a)로 유입되는 잉크의 압력(P2inA)과 가압 레귤레이터(10)로부터 제 3 압력실(11c)로 유입되는 잉크의 압력(P2inB)의 차압이 2α 이하가 되면, 밸브(11g)가 관통 구멍(11e)을 연다. 이에 따라, 아웃렛(16b)으로부터 배출된 잉크가, 제 1 압력실(11a)로부터 제 2 압력실(11b)로 흘러들어가서, 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의하여 송출된다. 한편, 아웃렛(16b)으로부터 제 1 압력실(11a)로 유입되는 잉크의 압력(P2inA)과 가압 레귤레이터(10)로부터 제 3 압력실(11c)로 유입되는 잉크의 압력(P2inB)의 차압이 2α보다 커지면, 밸브(11g)가 관통 구멍(11e)을 닫는다. 이에 따라, 제 1 압력실(11a)로부터 제 2 압력실(11b)로의 잉크의 흐름이 차단되어, 아웃렛(16b)으로부터 잉크의 배출이 정지된다. 이와 같이, 인렛(16a)의 잉크 압력과 아웃렛(16b)의 잉크 압력의 차압에 근거하는 밸브(11g)의 개폐에 의하여, 아웃렛(16b)으로부터 환원되는 잉크가 설정 압력인 지정 수두값의 중심값-α로 유지된다.
그리고, 인렛(16a)과 아웃렛(16b) 사이에 발생하는 2α의 차압에 의하여, 공통 잉크 유로(16) 안을 인렛(16a)으로부터 아웃렛(16b)을 향하여 잉크가 흐른다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3)에 저장되어 머물러 있던 잉크는 공급 유로(4), 튜브 펌프(6), 공급 유로(4), 가압용 벨로즈 유닛(8), 공급 유로(4), 가압 레귤레이터(10), 공급 유로(4), 잉크젯 헤드(2)의 공통 잉크 유로(16), 환원 유로(5), 차압 레귤레이터(11), 환원 유로(5), 감압용 벨로즈 유닛(9), 환원 유로(5), 튜브 펌프(7), 환원 유로(5) 및 잉크 카트리지(3)를 순환한다.
다음으로, 고속 순환 동작에 대하여 설명한다. 고속 순환 동작은 잉크 유로에 잉크를 충전하며, 잉크에 포함된 미립자 등의 조성물을 확실하게 교반하는 것이고, 잉크젯 프린터의 기동시나 보수시 등 정기적으로 또는 수시로 이루어진다. 고속 순환 동작에서는, 우선 고속 순환용 유로(13)를 개폐하는 전자기 밸브를 구동 제어하여, 고속 순환용 유로(13)를 개통시킨다. 이에 따라, 고속 순환용 유로(13)에 잉크가 흐르기 때문에, 잉크는 잉크젯 헤드(2), 가압 레귤레이터(10) 및 차압 레귤레이터(11)를 바이 패스하여, 잉크 카트리지(3), 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 통과하는 잉크 유로 안에서 잉크가 순환할 수 있게 된다.
그리고, 통상 순환 동작과 마찬가지로, 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8)의 마이크로 스위치(8b), 감압용 벨로즈 유닛(9)의 마이크로 스위치(9b)를 구동 제어한다. 이때, 튜브 펌프(6) 및 튜브 펌프(7)를 통상 순환 동작시보다 고속 회전시킨다. 그렇게 하면, 잉크는 잉크 카트리지(3), 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 통과하는 잉크 유로 안에서 잉크가 고속으로 순환한다.
이에 따라, 잉크 카트리지(3), 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 통과하는 잉크 유로 안에서, 잉크에 포함된 미립자 등의 조성물을 충분히 교반할 수 있어, 침강이나 침전하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 고속 순환용 유로(13)의 압력 손실을 높게 설정하면, 고속 순환용 유로(13)의 양단의 차압이 커져서, 가압 레귤레이터(10) 및 차압 레귤레이터(11)에 통상시와 마찬가지의 차압을 공급할 수도 있다. 이러한 경우, 고속 순환용 유로(13)를 상시로 개방함으로써, 바이 패스한 순환로는 상시로 강한 교반을 할 수 있으며, 고속 순환용 유로(13)보다 잉크젯 헤드(2)측은 통상시의 차압으로 되므로, 보다 침전되기 쉬운 잉크의 경우 등에 적합하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(1)에 의하면, 공급 유로(4)에 의하여 잉크 카트리지(3)로부터 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)에 잉크가 공급되어, 환원 유로(5)에 의하여 이러한 공통 잉크 유로(16)의 아웃렛(16b)으로부터 잉크 카트리지(3)에 잉크가 환원되므로, 잉크 카트리지(3)에 저장되어 머물러 있던 잉크는, 잉크 카트리지(3), 공급 유로(4), 공통 잉크 유로(16) 및 환원 유로(5)를 통과하는 잉크 유로 안을 순환할 수 있다. 그리고, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여, 공급 유로(4)에서의 잉크젯 헤드(2)측의 잉크를 가압하는 동시에, 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의하여 환원 유로(5)에서의 잉크 카트리지(3)측의 잉크를 감압함으로써, 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 차압을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3), 공급 유로(4), 공통 잉크 유로(16) 및 환원 유로(5)를 통과하는 잉크 유로 내에 잉크를 순환시킬 수 있으므로, 잉크에 포함된 미립자 등의 조성물을 교반할 수 있는 동시에, 이러한 미립자 등의 조성물의 침강이나 침전을 억제할 수 있다. 또한, 배관 내에 체류한 기포를 흘려보내서, 적절하게 제거할 수 있다.
그리고, 가압용 벨로즈 유닛(8)과 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a) 사이에 가압 레귤레이터(10)를 설치함으로써, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크를 지정 수두값의 중심값+α의 압력으로 유지할 수 있다. 또한, 감압용 벨로즈 유닛(9)과 공통 잉크 유로(16)의 아웃렛(16b) 사이에 차압 레귤레이터(11)를 설치함으로써, 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)에 대한 아웃렛(16b)의 잉크의 차압을 2α로 유지할 수 있다.
이와 같이, 가압 레귤레이터(10)나 차압 레귤레이터(11)를 이용함으로써, 정밀하게 압력 조정을 할 수 없는 차압 발생 수단을 채용하더라도, 공통 잉크 유로의 양단부에 부가되는 압력의 변동을 억제할 수 있으므로, 노즐의 메니스커스를 적정하게 유지한 채로, 잉크를 순환시킬 수 있다. 더욱이, 차압 발생 수단은 압력 센서 등의 고가의 부재나 복잡한 제어를 이용할 필요가 없으며, 가압 레귤레이터(10)나 차압 레귤레이터(11)는 간편한 구조를 이용할 수 있으므로, 잉크 순환 시스템(1)의 비용 절감화를 도모할 수 있다.
이때, 가압 레귤레이터(10)는 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크가 지정 수두값의 중심값+α보다 높아지면 잉크의 흐름을 차단하므로, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크 압력이 지정 수두값의 중심값+α보다 낮아지는 것을 방지하여, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크 압력을 지정 수두값의 중심값+α로 유지할 수 있다.
그리고, 이러한 가압 레귤레이터(10)는, 통상적으로는 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)에 연통하는 제 2 압력실(10b)의 압력이 부압이므로, 다이어프램(10c)에는 대기압인 외부로부터 제 2 압력실(10b)측으로 끌어 당겨져서, 밸브체(10e)를 여는 방향의 힘이 발생한다. 이때, 제 1 압력실(10a)의 잉크 압력이 다이어프램(10c)에 미치는 밸브체(10e)를 여는 방향의 힘이, 밸브체(10e)를 닫는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링(10g)의 힘보다 작아지면, 밸브체(10e)가 관통 구멍(10d)을 닫아서 잉크의 공급이 정지된다. 그리고, 누르는 제 1 압력실(10a)의 잉크 압력이 다이어프램(10c)에 미치는 밸브체(10e)를 여는 방향의 힘이, 밸브체(10e)를 닫는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링(10g)의 힘보다 커지면, 밸브체(10e)가 관통 구멍(10d)을 열어서 잉크의 공급이 재개된다. 이와 같이, 복잡한 제어를 하지 않고, 기계적으로 잉크의 통과 및 정지를 할 수 있으므로, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크 압력을 지정 수두값의 중심값-α로 유지할 수 있다.
또한, 차압 레귤레이터(11)는 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크의 압력에서 공통 잉크 유로(16)에서의 아웃렛(16b)의 잉크의 압력을 뺀 압력이 2α보다 높아지면 잉크의 흐름을 차단하므로, 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)에 의하여 발생되는 압력이 변동되더라도, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크의 압력에 대한 아웃렛(16b)의 잉크의 압력을 2α로 유지할 수 있다.
그리고, 이러한 차압 레귤레이터(11)는 제 3 압력실(11c)로 유입되는 잉크의 압력에서 제 1 압력실(11a)로 유입되는 잉크의 압력을 뺀 차압이 다이어프램(11d)에 미치는 밸브체(11f)를 닫는 방향의 힘이, 밸브체(11f)를 여는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링(11h)의 힘보다 커지면, 밸브체(11f)가 관통 구멍(11e)을 닫아서 잉크의 공급이 정지된다. 그리고, 제 3 압력실(11c)로 유입되는 잉크의 압력에서 제 1 압력실(11a)로 유입되는 잉크의 압력을 뺀 차압이 다이어프램(11d)에 미치는 밸브체(11f)를 닫는 방향의 힘이, 밸브체(11f)를 여는 방향으로 누르는 압력 조정 스프링(11h)의 힘보다 작아지면, 밸브체(11f)가 관통 구멍(11e)을 열어서 잉크의 공급이 재개된다. 이와 같이, 복잡한 제어를 하지 않고, 기계적으로 잉크의 통과 및 정지를 할 수 있으므로, 공통 잉크 유로(16)에서의 양단부의 차압을 2α로 유지할 수 있다.
그리고, 가압 레귤레이터(10)에 의하여 인렛(16a)에 발생시키는 압력과, 차압 레귤레이터(11)에 의하여 아웃렛(16b)에 발생시키는 압력을 지정 수두값의 중심값을 포함한 값으로 함으로써, 공통 잉크 유로(16)의 압력 평균을 지정 수두값의 중심값에 근접시킬 수 있으므로, 잉크젯 헤드(2)의 각 노즐(15)에 형성된 잉크의 메니스커스가 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 공급 유로(4)에 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)을 설치함으로써, 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)측의 잉크를 가압할 수 있고, 환원 유로(5)에 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 설치함으로써, 공통 잉크 유로(16)에서의 아웃렛(16b)측의 잉크를 감압할 수 있다. 이에 따라, 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 소정의 차압을 발생시킬 수 있다. 이와 같이, 벨로즈 유닛이나 튜브 펌프 등의 간이한 구성으로 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 소정의 차압을 발생시켜서 잉크를 순환시킴으로써, 비용 절감화를 더욱 도모할 수 있다.
그리고, 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)에서 발생하는 압력을 조정함으로써, 잉크 카트리지(3)의 높이 위치에 제약을 받지 않고, 잉크젯 헤드(2)에 지정 수두값의 중심값의 압력을 부가할 수 있다. 이 때문에, 가압용 벨로즈 유닛(8) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)을 이용함으로써, 잉크 카트리지(3)를 임의의 높이 위치에 배치할 수 있다.
또한, 잉크 카트리지(3)에 저장되어 머물러 있는 잉크가 없어지면, 가압용 벨로즈 유닛(8)에 잉크가 공급되지 않게 되어서, 마이크로 스위치(8b)가 전환되지 않으므로, 마이크로 스위치(8b)의 전환을 감시함으로써 잉크 카트리지(3)에 잉크가 없어진 것을 검출할 수 있다.
[제 2 실시형태]
다음으로, 도 5를 참조하여, 제 2 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템에 대하여 설명한다. 도 5는 제 2 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(21)은, 잉크젯 헤드(2)와, 잉크 카트리지(3)와, 공급 유로(4)와, 환원 유로(5)와, 튜브 펌프(6)와, 가압용 벨로즈 유닛(8)과, 가압 레귤레이터(10)와, 차압 레귤레이터(11)와, 고속 순환용 유로(13)를 구비하고 있다.
즉, 잉크 순환 시스템(21)은 제 1 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(1)의 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9)이 생략되는 동시에, 잉크젯 헤드(2)에 대하여 잉크 카트리지(3)가 낮게 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 차압 레귤레이터(11)에서는 밸브(11g)의 개폐가 제 2 압력실(11b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P2out)에 영향을 받지 않도록, 이러한 압력(P2out)을 제 1 압력실(11a)에 유입되는 잉크의 압력(P2inA) 이하로 할 필요가 있다. 하지만, 잉크 순환 시스템(21)에서는, 환원 유로(5)에서의 차압 레귤레이터(11)와 잉크 카트리지(3) 사이에는, 튜브 펌프나 감압용 벨로즈 유닛 등의 압력 조정 수단이 설치되어 있지 않다. 그래서, 잉크 순환 시스템(21)에서는, 잉크젯 헤드(2)가 지정 수두값의 중심값-α 이하가 되도록, 잉크젯 헤드(2)에 대하여 잉크 카트리지(3)를 상대적으로 낮게 배치한다. 이러한 경우, 잉크젯 헤드(2)의 수두값의 지정 수두값의 중심값-α보다 훨씬 낮아지도록, 잉크젯 헤드(2)에 대하여 잉크 카트리지(3)를 상대적으로 낮게 배치하는 것이 바람직하다.
다음으로, 잉크 순환 시스템(21)의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 고속 순환 동작은 기본적으로 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 여기에서는 통상 순환 동작에 대해서만 설명한다.
통상 순환 동작에서는, 도시하지 않은 제어부에 의하여, 튜브 펌프(6), 가압용 벨로즈 유닛(8)의 마이크로 스위치(8b)를 구동한다. 또한, 통상 순환 동작에서는 고속 순환용 유로(13)를 폐쇄해 둔다.
그렇게 하면, 튜브 펌프(6)에 의하여 공급 유로(4) 안의 잉크가 잉크젯 헤드(2)측을 향하여 송출되는 동시에, 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 공급 유로(4)에서의 잉크젯 헤드(2)의 인렛(16a)측의 잉크가, 예를 들어 5000~20000Pa로 가압된다. 그리고, 가압 레귤레이터(10)에 의하여 인렛(16a)의 잉크가 지정 수두값의 중심값+α의 압력으로 유지된다.
한편, 잉크 카트리지(3)가 잉크젯 헤드(2)의 수두값이 지정 수두값의 중심값-α 이하가 되는 위치에 배치되어 있으므로, 차압 레귤레이터(11)에서의 제 2 압력실(11b)이 지정 수두값의 중심값-α 이하가 된다. 그리고, 차압 레귤레이터(11)에서는 밸브(11g)의 개폐에 의하여 인렛(16a)의 잉크와 아웃렛(16b)의 잉크의 차압이 2α로 유지되므로, 잉크 카트리지(3)의 고저차에 근거하는 잉크의 흡인 압력(지정 수두값의 중심값-α 이하)이, 차압 레귤레이터(11)에서의 밸브(11g)의 개폐에 의하여 지정 수두값의 중심값-α로 유지되어, 아웃렛(16b)으로부터 잉크가 흡인된다.
그렇게 하면, 인렛(16a)과 아웃렛(16b) 사이에 2α의 차압이 발생하므로, 공통 잉크 유로(16) 안을 인렛(16a)에서 아웃렛(16b)을 향하여 잉크가 흐른다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3)에 저장되어 머물러 있던 잉크는, 공급 유로(4), 튜브 펌프(6), 공급 유로(4), 가압용 벨로즈 유닛(8), 공급 유로(4), 가압 레귤레이터(10), 공급 유로(4), 잉크젯 헤드(2)의 공통 잉크 유로(16), 환원 유로(5), 차압 레귤레이터(11), 환원 유로(5) 및 잉크 카트리지(3)를 순환한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(21)에 의하면, 상술한 각 잉크 순환 시스템의 작용 효과와 더불어, 다음의 작용 효과가 얻어진다. 즉, 제 2 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(21)에 의하면, 잉크젯 헤드(2)에 대하여 잉크 카트리지(3)를 낮게 배치하는 것으로도, 환원 유로(5)에서의 아웃렛(16b)측의 잉크를 감압할 수 있으므로, 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 차압을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 잉크 유로 안에서 잉크를 순환시킬 수 있다.
더욱이, 환원 유로(5)에서의 잉크젯 헤드(2)측의 잉크의 압력이 지정 수두값의 중심값-α 이하가 되도록 잉크 카트리지(3)를 배치함으로써, 차압 레귤레이터(11)에 의하여 아웃렛(16b)에서의 잉크의 압력을 지정 수두값의 중심값-α로 유지할 수 있다. 이에 따라, 공통 잉크 유로(16)의 압력 평균을 지정 수두값의 중심값에 근접시킬 수 있으므로, 잉크젯 헤드(2)의 각 노즐(15)에 형성된 잉크의 메니스커스가 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음으로, 도 6을 참조하여 제 3 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템에 대하여 설명한다. 도 6은 제 3 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(31)은, 잉크젯 헤드(2)와, 잉크 카트리지(3)와, 공급 유로(4)와, 환원 유로(5)와, 가압 레귤레이터(10)와, 차압 레귤레이터(11)와, 고속 순환용 유로(13)와, 차압 발생 펌프(32)를 구비하고 있다.
차압 발생 펌프(32)는 소위 원심 펌프로 구성되어 있고, 입력 포트로부터 출력 포트로 잉크를 강제로 송출하고, 입력 포트와 출력 포트 사이에 차압을 발생시키는 것이다. 이러한 차압 발생 펌프(32)는 잉크가 입력되는 입력 포트가 잉크 카트리지(3)측에 접속되어 있고, 잉크가 출력되는 출력 포트가 가압 레귤레이터(10)측에 접속되어 있다.
이러한 차압 발생 펌프(32)는 가압 레귤레이터(10)를 향하여 잉크를 강제로 송출함으로써 가압 레귤레이터(10)측의 공급 유로(4)를 가압하고, 잉크 카트리지(3)로부터 잉크를 흡인함으로써 환원 유로(5)를 감압한다. 이에 따라, 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)과 아웃렛(16b) 사이에 차압을 발생시킬 수 있다. 그리고, 차압 발생 펌프(32)의 구동력을 조정함으로써, 가압 레귤레이터(10)의 제 1 압력실(10a)에 압송되는 잉크의 압력(P1in)을, 예를 들어 5000~20000Pa로 하고, 차압 레귤레이터(11)의 제 2 압력실(11b)로부터 흡인되는 잉크의 압력(P2out)을, 예를 들어 -5000~-20000Pa로 한다.
다음으로, 잉크 순환 시스템(31)의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 고속 순환 동작은, 기본적으로 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 여기에서는 통상 순환 동작에 대하여만 설명한다.
통상 순환 동작에서는, 도시하지 않은 제어부에 의하여 차압 발생 펌프(32)를 구동한다.
그렇게 하면, 차압 발생 펌프(32)에 의하여 잉크 카트리지(3)로부터 잉크가 흡인되는 동시에, 이렇게 흡인된 잉크가 가압 레귤레이터(10)를 향하여 강제로 송출된다. 이에 따라, 공급 유로(4)에서의 잉크젯 헤드(2)의 인렛(16a)측의 잉크가, 예를 들어 5000~20000Pa로 가압되는 동시에, 환원 유로(5)에서의 잉크젯 헤드(2)의 아웃렛(16b)측의 압력이, 예를 들어 -5000~-20000Pa로 감압된다.
그리고, 가압 레귤레이터(10)에 의하여, 인렛(16a)의 잉크가 지정 수두값의 중심값+α의 압력으로 유지된다. 한편, 차압 레귤레이터(11)에서는 밸브(11g)의 개폐에 의하여 인렛(16a)의 잉크와 아웃렛(16b)의 잉크의 차압이 2α로 유지되므로, 차압 발생 펌프(32)에 의한 흡인 압력이 차압 레귤레이터(11)에서의 밸브(11g)의 개폐에 의하여 지정 수두값의 중심값-α로 유지되어, 아웃렛(16b)으로부터 잉크가 흡인된다.
그렇게 하면, 인렛(16a)과 아웃렛(16b) 사이에 2α의 차압이 발생하므로, 공통 잉크 유로(16) 안을 인렛(16a)에서 아웃렛(16b)을 향하여 잉크가 흐른다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3)에 저장되어 머물러 있던 잉크는, 공급 유로(4), 차압 발생 펌프(32), 공급 유로(4), 가압 레귤레이터(10), 공급 유로(4), 잉크젯 헤드(2)의 공통 잉크 유로(16), 환원 유로(5), 차압 레귤레이터(11), 환원 유로(5) 및 잉크 카트리지(3)를 순환한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 3 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(31)에 의하면, 상술한 잉크 순환 시스템의 작용 효과와 더불어, 다음의 작용 효과가 얻어진다. 즉, 제 3 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(31)에 의하면, 차압 발생 펌프(32)를 설치하는 것으로도, 공통 잉크 유로(16)의 양단부에 차압을 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 잉크 유로 안에서 잉크를 순환시킬 수 있으므로, 잉크에 포함된 미립자 등의 조성물을 교반할 수 있는 동시에, 이러한 미립자 등의 침강이나 침전을 억제할 수 있으며, 배관 안에 체류한 기포를 흘려보내서 적절하게 제거할 수 있다.
더욱이, 차압 발생 펌프(32)에 의하여 잉크 유로에 압력을 부가할 수 있으므로, 차압 발생 펌프(32)에서 발생하는 압력을 조정함으로써, 잉크 카트리지(3)의 높이 위치에 제약을 받지 않아, 잉크젯 헤드(2)에 지정 수두값의 중심값의 압력을 부가할 수 있다. 이와 같이, 차압 발생 펌프(32)를 이용함으로써, 잉크 카트리지(3)를 임의의 높이 위치에 배치할 수 있다.
[제 4 실시형태]
다음으로, 도 7을 참조하여 제 4 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템에 대하여 설명한다. 도 7은 제 4 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템의 개략 구성도이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 4 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(41)은, 잉크젯 헤드(2)와, 잉크 카트리지(3)와, 공급 유로(4)와, 환원 유로(5)와, 튜브 펌프(6)와, 튜브 펌프(7)와, 가압용 벨로즈 유닛(8)과, 감압용 벨로즈 유닛(9)과, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)와, 차압 레귤레이터(11)와, 분기 유로(12)와, 고속 순환용 유로(13)를 구비하고 있다.
즉, 잉크 순환 시스템(41)은, 제 1 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(1)의 가압 레귤레이터(10)를 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)로 치환한 것이다.
파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)는 가압용 벨로즈 유닛(8)과 잉크젯 헤드(2) 사이에 배치되어, 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)을 소정의 압력 이하로 유지하는 레귤레이터이다.
도 8의 (A) 및 도 8의 (B)는 파일럿 에어식 가압 레귤레이터의 모델이고, 도 8의 (A)는 밸브가 닫힌 상태를 나타내고 있으며, 도 8의 (B)는 밸브가 열린 상태를 나타내고 있다. 도 8의 (A) 및 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)에는 잉크 카트리지(3)로부터 공급되는 잉크가 유입되는 제 1 압력실(42a)과, 공통 잉크 유로(16)의 인렛(16a)에 잉크가 유출되는 제 2 압력실(42b)과, 설정 공기압의 파일럿 에어가 유입되는 제 3 압력실(42c)이 형성되어 있다. 그리고, 제 2 압력실(42b)과 제 3 압력실(42c) 사이는 다이어프램(42d)으로 구분되어져 있고, 제 1 압력실(42a)과 제 2 압력실(42b) 사이에는 제 1 압력실(42a)과 제 2 압력실(42b)을 연통하여 제 1 압력실(42a)에서 제 2 압력실(42b)로 잉크가 흐르는 관통 구멍(42e)이 형성되어 있다. 이러한 관통 구멍(42e)에는 관통 구멍(42e)을 개폐하는 밸브체(42f)가 삽입되어 있다. 밸브체(42f)는 일단이 다이어프램(42d)에 접속되어 이동 가능하게 보유되어 있고, 타단이 제 1 압력실(42a)측으로부터 관통 구멍(42e)을 닫는 밸브(42g)가 형성되어 있다. 그리고, 밸브체(42f)는 제 1 압력실(42a)과 제 2 압력실(42b)에 압력차가 없을 때, 밸브(42g)가 관통 구멍(42e)을 닫는 길이로 형성되어 있다. 또한, 제 1 압력실(42a)에는 밸브(42g)에 대한 위치에 밀봉용 O링(42h)이 설치되어 있다. 그리고, 제 3 압력실(42c)에 유입되는 파일럿 에어의 설정 공기압은, 도시하지 않은 펌프(압력원)에 의하여 조정 가능하게 되어 있다.
여기에서, 제 1 압력실(42a)에 유입되는 잉크의 압력을 P1inA, 제 2 압력실(42b)로부터 출력되는 잉크의 압력을 P1out, 제 3 압력실(42c)에 유입되는 파일럿 에어의 설정 공기압을 P1inB로 한다.
이러한 구성의 파일러 에어식 가압 레귤레이터(42)는, 압력(P1out)보다 압력(P1inB) 쪽이 높으면, 다이어프램(42d)은 밸브체(42f)를 여는 방향(도 8의 (A) 및 도 8의 (B)에 있어서 오른쪽)으로 변형된다. 또한, 압력(P1out)보다 압력(P1inB) 쪽이 낮으면, 다이어프램(42d)은 밸브체(42f)를 닫는 방향(도 8의 (A) 및 도 8의 (B)에 있어서 왼쪽)으로 변형된다.
이 때문에, 도 8의 (A)에 나타내는 바와 같이, 압력(P1out)이 파일럿 에어의 설정 공기압(P1inB) 이상이 되면(P1out≥P1inB), 다이어프램(42d)의 변형에 의한 밸브체(42f)의 이동에 의하여, 관통 구멍(42e)이 밸브(42g)로 닫힌다. 이에 따라, 제 1 압력실(42a)로부터 제 2 압력실(42b)로의 잉크의 흐름이 차단되어, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 정지된다.
한편, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 압력(P1out)이 파일럿 에어의 설정 공기압(P1inB)보다 낮아지면(P1out＜P1inB), 다이어프램(42d)의 변형에 의한 밸브체(42f)의 이동에 의하여 관통 구멍(42e)이 열린다. 이에 따라, 제 1 압력실(42a)로부터 제 2 압력실(42b)로 잉크가 흘러들어가서, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 개재된다.
이러한 경우, 밸브(42g)의 개폐에 의하여 압력(P1out)을 일정하게 제어하기 위해서는, 압력(P1inA)을 압력(P1out) 이상으로 할 필요가 있어, 압력(P1inA)을 압력(P1out)보다 충분히 큰 값으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 엄밀하게 생각하면, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)에는, 압력(P1inA)이 밸브(42g)에 작용하는 압력에 밸브(42g)의 면적을 곱한 힘도 발생하는데, 통상적으로 밸브(42g)의 면적이 작으므로, 이러한 힘을 무시하고 생각할 수 있다.
이와 같이, 압력(P1out)이 압력(P1inA) 이하인 상태로 밸브(42g)의 개폐가 반복됨으로써, 많고 적음의 변동은 있지만, 압력(P1out)이 파일럿 에어의 설정 공기압(P1inB)으로 유지된다.
그리고, 이와 같이 구성되는 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)에 있어서, 파일럿 에어의 설정 공기압을 지정 수두값의 중심값+α로 설정한다. 그렇게 하면, 밸브(42g)의 개폐에 의하여, 제 2 압력실(42b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out)이 지정 수두값의 중심값+α로 유지되므로, 제 2 압력실(42b)로 연통되는 인렛(16a)의 잉크 압력도 지정 수두값의 중심값+α로 유지된다.
더욱이, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)는 제 1 압력실(42a)에 유입되는 잉크의 압력(P1inA)을 제 2 압력실(42b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out) 이상으로 해 둘 필요가 있으므로, 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 발생하는 압력을, 예를 들어 5000~20000Pa로 한다. 이에 따라, 제 1 압력실(42a)로 유입되는 잉크의 압력(P1inA)이 5000~20000Pa이 된다.
또한, 가압용 벨로즈 유닛(8)은, 상술한 바와 같이, 마이크로 스위치(8b)의 ON/OFF 변환의 히스테리시스에 의하여, 잉크에 부가하는 압력이 변동된다. 하지만, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)는, 제 1 압력실(42a)에 유입되는 잉크의 압력(P1inA)이 제 2 압력실(42b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out) 이상이라면, 제 2 압력실(42b)로부터 출력되는 잉크의 압력(P1out)을 지정 수두값의 중심값+α로 유지하므로, 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의한 압력 변동이 발생하더라도, 인렛(16a)의 압력을 지정 수두값의 중심값+α로 유지할 수 있다.
다음으로, 잉크 순환 시스템(41)의 동작에 대하여 설명한다. 또한, 고속 순환 동작은, 기본적으로 제 1 실시형태와 마찬가지이므로, 여기에서는 통상 순환 동작에 대하여만 설명한다.
통상 순환 동작에서는, 도시하지 않은 제어부에 의하여, 튜브 펌프(6), 튜브 펌프(7), 가압용 벨로즈 유닛(8)의 마이크로 스위치(8b), 감압용 벨로즈 유닛(9)의 마이크로 스위치(9b)를 구동시킴으로써 행한다. 또한, 통상 순환 동작에서는 고속 순환용 유로(13)를 폐쇄해 둔다.
그렇게 하면, 튜브 펌프(6)에 의하여, 공급 유로(4) 안의 잉크가 잉크젯 헤드(2)측을 향하여 송출된다. 또한, 이러한 튜브 펌프(6)에 의하여 송출된 잉크가 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여, 예를 들어 5000~20000Pa로 가압된다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3)에 충전된 잉크가 인렛(16a)을 향하여 압송되어, 공급 유로(4)에서의 잉크젯 헤드(2)의 인렛(16a)측의 잉크가, 예를 들어 5000~20000Pa로 가압된다.
이때, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)에서는, 지정 수두값의 중심값+α의 설정 압력으로 조정된 파일럿 에어가 제 3 압력실(42c)로 유입되어, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 압송된 잉크가 제 1 압력실(42a)로 유입된다. 그리고, 제 2 압력실(42b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크의 압력(P1out)이 파일럿 에어의 설정 공기압(P1inB) 이하가 되면, 밸브(42g)가 관통 구멍(42e)을 개방한다. 이에 따라, 제 1 압력실(42a)로 유입된 잉크가 제 2 압력실(42b)로부터 유출되어, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 이루어진다. 한편, 제 2 압력실(42b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크의 압력(P1out)이 파일럿 에어의 설정 공기압(P1inB)보다 높아지면, 밸브(42g)가 관통 구멍(42e)을 폐쇄한다. 이에 따라, 제 1 압력실(42a)로부터 제 2 압력실(42b)로의 잉크의 흐름이 차단되어, 인렛(16a)에 대한 잉크의 공급이 정지된다. 이와 같이, 제 2 압력실(42b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크의 압력(P1out)과 파일럿 에어의 설정 공기압(P1inB)의 관계에 근거하는 밸브(42g)의 개폐에 의하여, 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈 유닛(8)에 의하여 압송된 잉크가 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)의 설정 공기압인 지정 수두값의 중심값+α로 유지되어 인렛(16a)에 공급된다.
한편, 차압 레귤레이터(11)에서는, 밸브(11g)의 개폐에 의하여 인렛(16a)의 잉크와 아웃렛(16b)의 잉크의 차압이 2α로 유지되므로, 차압 발생 펌프(32)에 의한 흡인 압력이, 차압 레귤레이터(11)에서의 밸브(11g)의 개폐에 의하여 지정 수두값의 중심값-α로 유지되어, 아웃렛(16b)으로부터 잉크가 흡인된다.
그리고, 인렛(16a)과 아웃렛(16b) 사이에 발생하는 2α의 차압에 의하여, 공통 잉크 유로(16) 안을 인렛(16a)으로부터 아웃렛(16b)을 향하여 잉크가 흐른다. 이에 따라, 잉크 카트리지(3)에 저장되어 머물러 있던 잉크는, 공급 유로(4), 튜브 펌프(6), 공급 유로(4), 가압용 벨로즈 유닛(8), 공급 유로(4). 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42), 공급 유로(4), 잉크젯 헤드(2)의 공통 잉크 유로(16), 환원 유로(5), 차압 레귤레이터(11), 환원 유로(5), 감압용 벨로즈 유닛(9), 환원 유로(5), 튜브 펌프(7), 환원 유로(5) 및 잉크 카트리지(3)를 순환한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 4 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(41)에 의하면, 상술한 각 잉크 순환 시스템의 작용 효과와 더불어, 다음의 작용 효과가 얻어진다. 즉, 제 4 실시형태에 따른 잉크 순환 시스템(41)에 의하면, 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)에 있어서, 제 2 압력실(42b)로부터 인렛(16a)으로 유출되는 잉크 압력과 제 3 압력실(42c)로 유입되는 파일럿 에어의 공기압의 압력 차이에 근거하여, 잉크의 공급과 정지를 전환하므로, 파일럿 에어의 설정 공기압을 바꿈으로써, 인렛(16a)의 잉크 압력을 쉽게 바꿀 수 있어, 설정 압력의 자유도가 매우 향상되는 동시에, 가압 레귤레이터를 복수개 이용하더라도, 한번에 설정 압력을 바꿀 수 있다.
그리고, 제 2 압력실(42b)로부터 배출되는 잉크 압력이 제 3 압력실(42c)로 유입되는 파일럿 에어의 압력보다 높아지면, 밸브체(42f)가 관통 구멍(42e)을 닫아서 잉크의 공급이 정지되고, 제 2 압력실(42b)로부터 배출되는 잉크 압력이 제 3 압력실(42c)로 유입되는 파일럿 에어의 압력보다 낮아지면, 밸브체(42f)가 관통 구멍(42e)을 열어서 잉크의 공급이 재개된다. 이 때문에, 제 3 압력실(42c)로 유입하는 파일럿 에어의 압력을 설정하는 것만으로, 복잡한 제어를 하지 않고, 기계적으로 잉크의 통과 및 정지를 할 수 있으므로, 보다 확실하게 공통 잉크 유로(16)에서의 인렛(16a)의 잉크 압력을 설정 압력으로 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명하였는데, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 잉크를 가압하여 잉크 카트리지(3)로부터 잉크젯 헤드(2)로 공급하는 수단으로서, 1) 튜브 펌프(6) 및 가압용 벨로즈(8), 2) 차압 발생 펌프(32)를 채용하고, 인렛(16a)으로의 공급 압력 설정 수단으로서, 1) 가압 레귤레이터(10), 2) 파일럿 에어식 가압 레귤레이터(42)를 채용하며, 아웃렛(16b)으로부터의 복귀 압력 설정 수단으로서, 1) 차압 레귤레이터(11), 2) 잉크젯 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)의 배치, 3) 튜브 펌프(7)에 의한 압력 손실 제어를 채용하고, 잉크를 감압하여 잉크젯 헤드(2)로부터 잉크 카트리지(3)로 환원하는 수단으로서, 1) 튜브 펌프(7) 및 감압용 벨로즈 유닛(9), 2) 차압 발생 펌프(32), 3) 잉크젯 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)의 배치, 4) 튜브 펌프(7)에 의한 압력 손실 제어를 채용하였는데, 이들 각 수단의 조합은 적절히 변경할 수 있으며, 다른 구성에 의하여 각 수단을 구성할 수도 있다.
그리고, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 일례로서 잉크젯 프린터에 탑재되는 잉크 순환 시스템에 대하여 설명하였는데, 본 발명을 식용 오일이나 접착제 등의 고점도 액체를 액체방울로서 토출하는 공업용 액체방울 토출 장치 등에 탑재되는 액체 순환 시스템에 적용하여도 좋다.
1: 잉크 순환 시스템 2: 잉크젯 헤드
3: 잉크 카트리지 4: 공급 유로
5: 환원 유로 6, 7: 튜브 펌프
8: 가압용 벨로즈 유닛 9: 감압용 벨로즈 유닛
10: 가압 레귤레이터 11: 차압 레귤레이터
12: 분기 유로 13: 고속 순환용 유로
16: 공통 잉크 유로

Claims (11)

  1. 액체방울 토출 장치에 탑재되는 액체 순환 시스템으로서,
    액체방울이 토출되는 복수의 노즐에 연통되는 공통 유로가 형성된 액체방울 토출 헤드와,
    상기 액체방울 토출 헤드에 공급하는 액체가 충전된 액체 충전 용기와,
    상기 액체 충전 용기로부터 상기 공통 유로의 한쪽 단부에 액체를 공급하는 제 1 유로와,
    상기 공통 유로의 다른 쪽 단부로부터 상기 액체 충전 용기에 액체를 환원하는 제 2 유로와,
    상기 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하는 동시에, 상기 공통 유로에서의 다른 쪽 단부측의 액체를 감압하는 차압 발생 수단과,
    상기 차압 발생 수단과 상기 공통 유로의 한쪽 단부 사이에 배치되어, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체를 제 1 압력으로 유지하는 가압 레귤레이터와,
    상기 차압 발생 수단과 상기 공통 유로의 다른 쪽 단부 사이에 배치되어, 상기 공통 유로에서의 양단부의 차압을 제 2 압력으로 유지하는 차압 레귤레이터를 가지며,
    상기 차압 레귤레이터는, 상기 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력에서 상기 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력을 뺀 압력이 제 2 압력보다 높아지면 액체의 흐름을 차단하고, 상기 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력에서 상기 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력을 뺀 압력이 상기 제 2 압력보다 낮아지면 액체를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압 레귤레이터는, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체가 제 1 압력보다 높아지면 액체의 흐름을 차단하고, 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체가 상기 제 1 압력보다 낮아지면 액체를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차압 레귤레이터는,
    상기 공통 유로의 다른 쪽 단부로부터 환원되는 액체가 유입되는 제 1 압력실과,
    상기 제 1 압력실과 연통되는 연통 구멍이 형성되어, 상기 차압 발생부의 부압측에 연통되는 유로로 액체가 배출되는 제 2 압력실과,
    상기 공통 유로의 한쪽 단부에 공급되는 액체가 유입되는 제 3 압력실과,
    상기 제 1 압력실과 상기 제 3 압력실을 떨어뜨리는 다이어프램과,
    상기 다이어프램에 접속되어 상기 연통 구멍을 개폐하는 밸브체와,
    상기 밸브체를 여는 방향으로 미는 압력 조정 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 가압 레귤레이터는,
    상기 액체 충전 용기로부터 차압 발생부의 가압측을 경유하여 액체가 유입되는 제 1 압력실과,
    상기 제 1 압력실과 연통되는 연통 구멍이 형성되어, 상기 공통 유로의 한쪽 단부로 액체가 송출되는 제 2 압력실과,
    상기 제 2 압력실과 주위의 대기를 떨어뜨리는 다이어프램과,
    상기 다이어프램에 접속되어 상기 연통 구멍을 개폐하는 밸브체와,
    상기 연통 구멍을 닫는 방향으로 상기 밸브체를 미는 압력 조정 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 가압 레귤레이터는,
    소정의 압력으로 조정된 공기가 도입되는 동시에, 그 공기의 압력과 상기 공통 유로의 한쪽 단부로 배출되는 액체의 압력의 비교에 근거하여, 액체의 유로를 개폐하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압 레귤레이터는,
    상기 액체 충전 용기로부터 액체가 유입되는 제 1 압력실과,
    상기 제 1 압력실과 연통되는 연통 구멍이 형성되어 상기 공통 유로의 한쪽 단부로 액체가 배출되는 제 2 압력실과,
    소정의 압력의 공기가 유입되는 제 3 압력실과,
    상기 제 2 압력실과 상기 제 3 압력실을 떨어뜨리는 다이어프램과,
    상기 다이어프램에 접속되어 상기 연통 구멍을 개폐하는 밸브체를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 압력 및 상기 제 2 압력은, 상기 액체방울 토출 헤드의 지정 수두 범위 안에 있고,
    상기 제 1 압력은, 상기 액체방울 토출 헤드의 지정 수두값의 중심값보다 소정의 압력만큼 높은 압력이며,
    상기 제 2 압력은, 상기 소정의 압력의 2배의 압력인 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 차압 발생 수단은,
    액체를 가압하는 가압용 벨로즈와, 액체를 상기 액체방울 토출 헤드측으로 송출하는 제 1 튜브 펌프에 의하여, 상기 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하고,
    액체를 감압하는 감압용 벨로즈와, 액체를 상기 액체 충전 용기측으로 송출하는 제 2 튜브 펌프에 의하여, 상기 공통 유로에서의 다른 쪽 단부측의 액체를 감압하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 차압 발생 수단은,
    액체를 가압하는 가압용 벨로즈와, 액체를 상기 액체방울 토출 헤드측으로 송출하는 제 1 튜브 펌프에 의하여, 상기 공통 유로에서의 한쪽 단부측의 액체를 가압하고,
    상기 공통 유로에서의 다른 쪽 단부의 액체의 압력이 상기 공통 유로에서의 한쪽 단부의 액체의 압력보다 낮아지도록, 상기 액체방울 토출 헤드와 상기 액체 충전 용기에 고저차를 설정하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 차압 발생 수단은,
    상기 제 1 유로 또는 상기 제 2 유로에 설치되어 차압을 발생하는 차압 발생 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 순환 시스템.
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