KR101788882B1 - 잉크 재활용 용기 및 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치 - Google Patents

잉크 재활용 용기 및 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크 재활용 용기에 관한 것으로서, 이 잉크 재활용 용기는 잉크 수집을 위한 용적부를 형성하는 전방 벽, 후방 벽, 및 바닥 벽을 갖는 거터; 잉크 수집을 위한 용적부를 수집 저장소 및 흐름 채널로 나누기 위해 잉크 수집을 위한 용적부 내에 위치되는 막으로서, 미리 정해진 젖음성과 미리 정해진 크기의 구멍을 갖는 막; 및 잉크와 접촉하는 막의 부분에 대응하여 잉크 수집을 위한 용적부의 잉크가 막을 젖게 할 수 있게 하기 위해 포트를 통하여 흐름 채널과 유체 연통하는 것을 가능하게 하기 위해, 그리고 포트에서 수립된 부압이 흐름 채널을 통하여 잉크 수집을 위한 용적부로부터 포트로 잉크를 빼내는 것을 가능하게 하기 위해 후방 벽을 통하여 뻗어있는 포트를 포함한다.

Description

잉크 재활용 용기 및 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치{INK RECLAMATION RECEPTACLE AND DROP ON-DEMAND INKJET DEVICE}
본 명세서는 일반적으로 장치로부터 유체를 공급 및 회수하는 시스템에 관한 것이며 더 특별하게는, 액체 잉크를 잉크젯 프린팅 기구 내의 잉크 저장소에 공급하고 잉크젯 프린팅 기구와 연관되는 용기로부터 액체 잉크를 회수하도록 구성되는 잉크젯 프린터에 관한 것이다.
유체 전달 시스템은 잘 공지되어 있고 많은 분야에 사용된다. 기계에서의 유체 전달의 하나의 구체적인 분야는 프린터에서의 잉크의 전달이다. 잉크의 공통 실시예는 수성 잉크 및 상 변화 또는 고체 잉크를 포함한다. 수성 잉크는 이미징 작업에 사용되기 전에 저장될 때 액체 형태로 남아있는다. 고체 잉크 또는 상 변화 잉크는, 개구를 통하여 채널로 프린터에서 이송 채널 안으로 삽입되는 청록 (cyan), 노랑, 자홍 (magenta) 및 검정 색상을 갖는 잉크의 잉크 스틱 또는 펠릿 (pellet) 중 하나로서, 통상적으로 고체 형태를 갖는다. 잉크 스틱이 프린터 안으로 이송된 이후, 이 스틱은 중력 또는 기계적 작동기에 의해 프린터의 히터 조립체로 강제된다. 히터 조립체는 히터 및 용융 판을 포함한다. 전기 에너지를 열로 전환하는 히터는 용융 판과 접촉하게 되는 잉크 스틱을 용융시키는 온도로 용융 판을 가열하기 위해 용융 판 가까이에 위치된다. 용융 판은 용융된 잉크가 저장소 안으로 흐르도록 배향될 수 있고 저장소에 저장되는 잉크는 그 다음의 사용을 기다리는 동안 계속해서 가열된다.
색상을 갖는, 액체 잉크의 각각의 저장소는 잉크젯 프린팅 기구와 유동적으로 결합될 수 있다. 액체 잉크는 저장소로부터 잉크젯 프린팅 기구의 매니폴드로 펌프된다. 잉크젯 프린팅 기구의 잉크젯 방출기가 수용 매체 또는 이미징 부재 상에 잉크를 방출할 때, 잉크젯 방출기의 격막의 작용은 매니폴드로부터 잉크를 끌어들인다. 잉크젯 방출기는 구동 신호에 의하여 제어기에 의해 선택적으로 활성화되는 압전 장치일 수 있다.
저장소와 하나 이상의 잉크젯 방출기 사이의 잉크 전달에 통상적으로 이용되는 도관은 "공급선 (umbilical)" 으로 나타낼 수 있다. 공급선이 잉크 공급 저장소와 잉크젯 프린팅 기구 사이의 액체 잉크 전달을 위한 유체 결합으로서 사용될 수 있다. 공급선은 잉크와 같은 유체를 전달하기 위해 하나 이상의 별개의 채널을 가질 수 있다. 통상적인 종래 기술의 공급선 조립체는, 예컨대 압출 실리콘과 같은 가요성 재료로 형성된 하나 이상의 도관을 포함한다. 작업 동안, 공급선의 채널은 잉크로 채워져서 잉크젯 프린팅 기구 안으로의 공기 방울 삽입이 회피된다. 잉크젯 프린팅 기구에 공급되는 잉크에 부유하는 공기 방울은 이미징 작업 동안 방출기의 불발 (misfire) 을 야기할 수 있다.
보수 및 청소 작업 동안, 잉크젯 프린팅 기구 내의 잉크는 잉크젯 방출기를 통하여 분출 (purge) 될 수 있다. 용기 또는 캐치 (catch) 가 분출된 잉크를 포획 및 유지하는데 사용될 수 있다. 용기는 부압 소스가 적용되는 다른 공급선을 통하여 용기의 밖으로 잉크를 흡입함으로써 분출 작업 이후에 비워질 수 있다. 종래 기술의 프린터에서, 분출된 잉크는 용기로부터 제거된 이후 버려진다. 분출된 잉크의 수집 및 전송은 그렇지 않으면 폐기물로서 버려질 수 있는 잉크의 재사용을 가능하게 함으로써 잉크젯 프린터의 더 효율적인 작업을 가능하게 한다.
본 발명은 액체 잉크 재순환 시스템을 위한 폐 잉크 재활용 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시형태에서, 잉크 재활용 용기가 개발되어 왔다. 잉크 재활용 용기는 잉크 수집을 위한 용적부를 형성하는 전방 벽, 후방 벽, 및 바닥 벽을 갖는 거터 (gutter), 잉크 수집을 위한 용적부를 수집 저장소 및 흐름 채널로 나누기 위해 잉크 수집을 위한 용적부 내에 위치되는 막, 그리고 포트를 포함한다. 막은 미리 정해진 젖음성과 미리 정해진 크기의 구멍을 갖는다. 포트는 잉크와 접촉하는 막의 부분에 대응하여 잉크 수집을 위한 용적부의 잉크가 막을 젖게 할 수 있게 하기 위해 포트를 통하여 흐름 채널과 유체 연통하는 것을 가능하게 하기 위해, 그리고 포트에서 수립된 부압이 흐름 채널을 통하여 잉크 수집을 위한 용적부로부터 포트로 잉크를 빼내는 것을 가능하게 하기 위해 후방 벽을 통하여 뻗어있다.
다른 실시형태에서, 잉크젯 프린팅 장치가 개발되어 왔다. 잉크젯 프린팅 장치는 다수의 잉크젯 방출기를 가지며, 잉크젯 방출기로부터 잉크를 분출하도록 구성되는 잉크젯 프린팅 기구, 잉크를 다수의 잉크 방출기로 공급하기 위해 구성되는 잉크 저장소, 잉크 수집을 위한 용적부를 형성하는 전방 벽, 후방 벽, 및 바닥 벽을 갖는 거터, 잉크 수집을 위한 용적부를 수집 저장소와 흐름 채널로 나누기 위해 잉크 수집을 위한 용적부 내에 위치되는 막, 그리고 포트를 통하여 흐름 채널과 유체 연통을 가능하게 하기 위해 후방 벽을 통하여 뻗어있는 포트를 포함한다. 거터는 다수의 잉크젯 방출기를 통하여 분출되는 잉크를 수용하기 위해 다수의 잉크젯 방출기 가까이에 위치된다. 막은 막이 잉크에 의해 젖을 때 막을 통하는 잉크 흐름에 대한 제 1 압력 그리고 막을 통하는 공기 흐름에 대한 제 2 압력을 수립하는 미리 정해진 크기를 갖는 다수의 구멍을 갖는다. 제 2 압력은 제 1 압력의 크기보다 더 큰 크기를 갖는다.
도 1a 는 잉크젯 프린팅 기구로부터 분출되는 잉크를 수집하기 위해 잉크젯 프린팅 기구에 작동적으로 연결될 수 있는 잉크 재활용 용기의 정면도이다.
도 1b 는 잉크젯 프린팅 기구로부터 분출되는 잉크를 수집하기 위해 잉크젯 프린팅 기구에 작동적으로 연결될 수 있는 잉크 재활용 용기의 배면도이다.
도 2 는 용기에서 수직으로 배향되는 다공성 막을 포함하는 잉크 재활용 용기의 단면도이다.
도 3 은 용기에서 수평으로 배향되는 다공성 막을 포함하는 잉크 재활용 용기의 단면도이다.
도 4 는 잉크젯 프린팅 기구에 작동적으로 연결되는 잉크 재활용 용기의 단면도이다.
도 5 는 잉크젯 프린팅 기구에 작동적으로 연결되는 잉크 재활용 용기의 대안적인 실시형태의 단면도이다.
도 6 은 다공성 막에 인접하여 위치되는 구멍을 갖는 벽을 포함하는 잉크 재활용 용기의 절개도 (cut-away view) 이다.
도 7 은 용기에 위치되는 2 개의 다공성 막을 포함하는 잉크 재활용 용기를 나타내는 도면이다.
도 8 은 각진 후방 벽을 포함하는 잉크 재활용 용기를 나타내는 도면이다.
도 9 는 배플 부재를 포함하는 잉크 재활용 용기를 나타내는 도면이다.
여기 기재된 시스템 및 방법에 대한 상황의 일반적인 이해 뿐만 아니라 시스템 및 방법에 대한 상세한 내용을 위하여, 도면이 참조된다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 유사한 요소를 나타내는데 전반적으로 사용되었다. 여기서 사용되는, "젖음성" 이라는 용어는 액체 잉크와 같은 액체가 재료의 표면에 걸쳐 퍼질 수 있게 하는 고체 재료의 특성을 나타낸다. "젖음" 이라는 관련된 용어는 액체가 재료의 부분과 접촉할 때 액체가 재료의 표면에 걸쳐 퍼지는 공정을 나타낸다. 다공성 재료에서, 젖음 공정은 액체가 퍼질 때 재료의 구멍을 액체로 채운다. 액체가 재료의 모든 또는 일부의 구멍을 채운 이후에, 재료는 "젖었다" 라고 불린다. 젖을 수 있는 재료는 액체가 재료의 표면의 부분을 직접적으로 접촉할 수 있고 표면의 나머지 부분에 걸쳐 퍼질 수 있게 하는 재료이다. 매우 빨리 젖을 수 있는 재료는 수성 액체와 접촉할 때 친수성 (hydrophilic) 이고, 비수성 액체와 접촉할 때 친액성 (lyophilic) 인 것으로 나타낼 수 있다. "메니스커스 강도 (meniscus strength)" 라는 용어는 액체를 위한 경로에 걸쳐 위치되는, 막의 구멍과 같은, 재료의 개구를 둘러싸는 재료에 대한 잉크와 같은 액체의 인력을 나타낸다. 메니스커스 강도는 더 큰 크기의 압력이 막 재료에 대한 액체 인력을 깨고 가스가 구멍을 통하여 끌어들여질 때까지 구멍의 액체를 유지한다. 그 결과, 젖은 막이 메니스커스 강도를 갖는 액체로 채워진 구멍을 갖는다. 젖은 구멍은 젖은 구멍의 압력이 메니스커스를 깨는 압력 미만으로 남아있을 때 가스가 막을 통과하는 것을 방지하면서 액체가 막의 구멍을 통하여 끌어당겨질 수 있게 한다.
"도관" 이라는 용어는 가스 또는 액체의 전달을 위해 이를 통과하는 루멘 또는 통로를 갖는 본체를 나타낸다. 여기서 사용되는, "분출" 은 잉크젯 방출기로부터 강제로 잉크를 축출하기 위해 잉크젯 프린팅 기구에 의해 수행되는 보수 과정을 나타낸다. 분출이 잉크젯 프린팅 기구의 잉크젯 방출기에 공기압을 가함으로써 또는 잉크젯 방출기에 흡입을 가함으로써 수행될 수 있다. 분출은 각각 상 변화 잉크가 고체에서 액체로 용융되는 것을 형성하는 잉크젯 프린팅 기구 내의 도관으로부터 공기 방울을 제거하는데 통상적으로 사용된다. 분출은 잉크젯 방출기로부터 오염물질을 청소하는데 또한 사용될 수 있다. "분출된 잉크" 라는 용어는 분출 작업 동안 축출된 잉크를 나타낸다. 분출된 잉크는 이미지 수용 표면을 향하여 방출되는 대신 잉크젯 프린팅 기구의 면 아래로 흐른다.
도 1a 및 도 1b 는 잉크 재활용 용기 (150) 에 부착되는 잉크젯 프린팅 기구 (100) 의 정면도 및 배면도를 각각 나타내는 도면이다. 잉크젯 프린팅 기구 (100) 는 잉크젯 프린팅 기구의 전방면 (104) 에 구성되는 다수의 잉크젯 방출기를 포함한다. 잉크젯 프린팅 기구 (100) 는 다수의 잉크젯 방출기로부터 방출되는 잉크를 수용하는 이미지 수용기의 폭에 매치하는 전폭 (full-width) 기구일 수 있거나, 또는 이미지 수용기의 부분적인 폭을 커버할 수 있다. 프린팅 기구 (100) 의 폭은 또한 잉크 방출기의 여분의 컬럼을 이용하기 위해서와 같이, 이미지 수용기의 폭 보다 더 넓을 수 있다. 저장소 (108) 는 다수의 잉크젯 방출기와 유체 연통하여 잉크의 공급물을 유지한다. 잉크젯 방출기 및 저장소 (108) 의 다양한 실시형태가 상 변화 잉크, 수성 잉크, 용제 기본 잉크, 자외선 경화형 잉크 등을 포함하는 상이한 잉크를 사용할 수 있다. 통기공 (air vent) (112) 이 잉크젯 방출기가 작동할 때 저장소 (108) 의 압력을 동일하게 하고, 이는 작업 동안 저장소 (108) 에 유지되는 잉크가 잉크젯 방출기를 보충하는 것을 가능하게 한다. 도 1b 의 통기공 (112) 이 잉크젯 기구 (100) 의 후방으로부터 뻗어있지만, 이 통기공은 대안적인 실시형태에서 상이한 위치에 위치될 수 있다. 잉크 포트 (118) 는 외부 잉크 공급부 (도시되지 않음) 로부터 공급되는 잉크가 저장소 (108) 에 들어가는 것을 가능하게 한다. 잉크 포트 (118) 는 가요성 공급선과 같은 도관에 유동적으로 연결될 수 있다. 잉크 포트 (118) 는 잉크 포트 (118) 밖으로의 잉크의 흐름을 저항하면서 잉크가 저장소 (108) 에 들어가는 것을 가능하게 하기 위해 체크 밸브와 같은 일방 밸브 (one-way valve) 를 포함할 수 있다. 부압 소스가 어떠한 실시형태에서 잉크 포트 (118) 를 통하여 저장소 (108) 에 부압을 또한 가할 수 있다.
잉크 재활용 용기 (150) 는 분출 작업 동안 잉크젯 프린팅 기구 (100) 로부터 축출되는 잉크를 수집하기 위해, 그리고 프린팅 기구 (100) 에서 사용하기 위해 잉크를 복귀시키기 위해 위치된다. 잉크 재활용 용기 (150) 는 전방 벽 (158), 바닥 벽 (162), 그리고 후방 벽 (166) 에 의해 형성되는 잉크 수집을 위한 용적부를 갖는 컨테이너를 포함한다. 잉크 재활용 용기 (150) 는 잉크 수집을 위한 용적부의 부분을 커버하는 정상 부재 (명확함을 위해 생략되었음), 잉크젯 프린팅 기구 (100) 로부터의 분출된 잉크가 잉크 수집을 위한 용적부 안으로 흐르게 하는 잉크 수집을 위한 용적부에 걸친 개구를 또한 포함할 수 있다. 독자는 바닥 부분 또는 뒷 부분을 형성 또는 접음으로써, 또는 별개의 부품을 조립함으로써, 모든 구성의 측에 대하여 용기의 용적부 유지 능력을 완료하는 것으로 이해해야 한다. 도 1a 및 도 1b 의 실시형태에서, 잉크 재활용 용기 (150) 의 잉크 수집을 위한 용적부는 단일 분출 작업 동안 잉크젯 프린팅 기구 (100) 로부터 분출되는 모든 잉크를 유지하기에 충분하다. 전방 벽 (158) 은 분출된 잉크가 방향 (144) 으로 프린팅 기구 아래로 흐르고 잉크 재활용 용기 (150) 에 들어가는 것을 가능하게 하기 위해 잉크젯 기구 (100) 의 전방면 (104) 의 전방을 넘어서 뻗어있다. 흐름 채널 (178) 이 후방 벽 (166) 의 길이를 따라 뻗어있다. 포트 (174) 가 후방 벽 (166) 을 통하여 뻗어있다. 포트 (174) 는 흐름 채널 (178) 과 유체 연통 상태이다. 도 1b 의 실시형태에서, 포트 (174) 는 잉크 재활용 용기 (150) 의 각각의 단부로부터 등거리로 후방 벽 (166) 의 중심에 위치된다. 이하에 더 상세하게 설명되는 것과 같이, 포트 (174) 를 통하여 가해지는 부압이 포트 (174) 를 통하여 잉크 용기 (150) 의 잉크를 빼낼 수 있다.
도 1a 및 도 1b 에 나타낸 예시적인 잉크젯 프린팅 기구 (100) 및 잉크 재활용 용기 (150) 는 잉크젯 프린팅 기구 및 잉크 재활용 용기의 일 실시형태의 외형 (external view) 을 나타낸다. 이하의 도면은 잉크 재활용 용기의 다양한 실시형태 그리고 잉크젯 프린팅 기구와의 잉크 재활용 용기의 조합을 더 상세하게 나타낸다.
도 2 는 잉크젯 프린팅 기구로부터 분출되는 잉크를 수집하고 재활용하기에 적절한 잉크 재활용 용기 (200) 의 일 실시형태를 나타내는 도면이다. 잉크 재활용 용기 (200) 는 전방 벽 (258), 바닥 벽 (262), 및 후방 벽 (266) 으로 형성되는 잉크 수집을 위한 용적부를 포함한다. 도 2 의 실시형태에서, 단일 구조 부재가 전방 벽 (258) 및 바닥 벽 (262) 을 형성하지만, 대안적인 잉크 용기의 벽은 서로 결합되는 별개의 구조 부재를 포함할 수도 있다.
다공성 막 (270) 이 잉크 재활용 용기 (200) 를 통하여 뻗어있고, 이 막은 잉크 수집을 위한 용적부를, 여기서 볼 때 수집 저장소 (208) 로서 전방 부분, 그리고 여기서 볼 때 흐름 채널 (278) 로서 후방 부분으로 나눈다. 일 실시형태에서, 다공성 막 (270) 은 실질적으로 2 차원 형상으로 구성되며 시트를 통하여 형성되는 다수의 구멍을 갖는 금속성 시트로 형성된다. 다공성 막 (270) 은 다공성 폴리머 재료로 또한 형성될 수 있다. 수집 저장소 (208) 는 분출된 잉크 (224) 를 유지한다. 분출된 잉크 (224) 는 화살표 (216) 로 나타낸 것과 같이 다공성 막 (270) 을 통과하여 흐름 채널 (278) 안으로 들어갈 수 있다. 도 2 의 실시형태는 분출된 잉크 (224) 와 다공성 막 (270) 사이에 위치되는 선택적인 필터 층 (272) 을 나타낸다. 필터 층 (272) 은 펠트 (felt) 와 같은, 섬유 재료의 3 차원 매트릭스로 형성되지만, 다른 필터 재료가 사용될 수도 있다. 필터 층 (272) 은 분출된 잉크 (224) 의 미립자 오염물질이 층을 통과하고 다공성 막 (270) 의 구멍을 막는 것을 방지하기 위해 구성된다.
분출된 잉크 (224) 는 필터 층 (272) 과 다공성 막 (270) 모두를 젖게 한다. 필터 층 (272) 과 다공성 막 (270) 의 재료 및 형상은 수집 저장소 (208) 의 잉크 (224) 에 의해 필터 층 (272) 과 다공성 막 (270) 의 젖음을 촉진시키기 위해 선택된다. 젖을 수 있는 필터 층 (272) 및 다공성 막 (270) 은 분출된 잉크 (224) 가 필터 층 (272) 과 다공성 막 (270) 의 표면의 부분을 접촉하는 분출된 잉크 (224) 에 대응하여 다공성 막 (270) 과 필터 층 (272) 의 전체 표면 영역을 젖게 할 수 있다. 따라서, 잉크 (224) 는 잉크 레벨이 낮거나 또는 잉크 재활용 용기 (200) 가 어떤 각도로 기울어질 때와 같이, 그렇지 않으면 잉크가 구멍과 접촉하지 않는 조건에서도, 막 (270) 의 구멍을 젖게 할 수 있다.
도 2 의 실시예에서, 다공성 막 (270) 과 필터 층 (272) 은 실질적으로 수직 배향으로 나타난다. 여기서 사용되는, 수직 배향은 다공성 막 (270) 과 필터 층 (272) 이 잉크 재활용 용기 (200) 의 후방 벽 (266) 과 대략 나란하게 배향되는 것을 의미한다. 더 일반적으로, 수직 배향은 일반적으로 후방 벽에 수직인 것보다 더 나란한 배향을 설명한다. 바닥 벽과 후방 벽 모두 또는 이중 하나에 대략 45°의 각도의 배향이 수직으로 설명될 수 있다. 막 및 필터는 편평한 것으로 나타나 있지만, 노출되는 표면 영역을 증가시키는 곡선 형상과 같은 다른 형상이 가능하다.
잉크 재활용 용기 (200) 는 작업 동안 다양한 각도로 기울어질 수 있다. 도 2 에서, 수집 저장소 (208) 의 잉크 (224) 는 필터 층 (272) 및 다공성 막 (270) 과 접촉한다. 잉크가 다공성 막 (270) 의 구멍을 젖게 할 때, 잉크와 다공성 막 (270) 사이의 표면 장력은 젖어있는 구멍을 통하는 잉크 및 공기의 흐름을 저항하는 메니스커스를 각각의 구멍에 형성한다. 막 (270) 을 통하여 형성되는 미리 정해진 크기의 구멍은 제 1 크기로 가해지는 압력이 방향 (216) 으로 막 (270) 을 통하여 잉크를 빼내게 한다. 제 2 의, 더 큰 크기로 가해지는 압력은 막 (270) 을 통하여 공기를 빼낸다. 막 (270) 의 구멍을 젖게 하는 잉크 (224) 의 메니스커스 강도는 잉크보다는 공기가 막 (270) 을 통과하는 것을 저항하고, 이는 막을 통하여 잉크를 빼내기 위해 요구되는 압력의 크기보다 더 큰 막 (270) 을 통하여 공기를 빼내기 위해 요구되는 압력의 크기를 수립한다. 도 2 의 실시예에서, 막 (270) 은 직경이 대략 10 ㎛ 인 구멍을 포함하지만, 대안적인 막은 더 큰 또는 더 작은 직경의 구멍을 가질 수 있다. 어떠한 대표적인 실시형태는 직경이 1 ㎛ ~ 100 ㎛ 인 구멍을 포함할 수 있다. 젖어있는 구멍의 잉크 메니스커스를 통하여 공기를 빼내기 위해 요구되는 부압의 크기는 대략 0.5 psi 인데 선택된 구멍 크기는 대략 0.1 psi 의 잉크를 빼내기 위한 부압의 크기를 수립하지만, 다양한 상이한 잉크 및 구멍 크기는 상이한 메니스커스 강도를 초래할 수도 있다.
작업에서, 방향 (216) 으로 막 (270) 을 통하여 빼내어진 잉크는 흐름 채널 (278) 에 들어간다. 포트 (274) 는 흐름 채널 (278) 과 유체 연통 상태이며, 부압이 포트 (274) 를 통하여 잉크 재활용 용기 (200) 로부터의 잉크를 재활용하기 위해 도관 (도시되지 않음) 및 포트 (274) 를 통하여 가해질 수 있다. 상기 설명된 것과 같이, 부압의 제 1 크기는 필터 층 (272) 과 다공성 막 (270) 을 통하여 방향 (216) 으로 잉크를 빼내기에 충분하며 또한 공기가 막 (270) 을 통하여 흐르는 것을 저항한다. 이러한 압력 레벨은 흐름 채널 (278) 과 포트 (274) 를 통과하는 재활용되는 잉크에 공기 방울이 형성되는 것을 방지한다. 연동 및 왕복 펌프를 포함하는 부압의 다양한 다른 소스가 또한 막 (270) 을 통하여 빼내어진 실질적으로 공기 방울이 없는 잉크를 재활용하기에 적절한 양의 부압을 공급할 수 있다. 잉크 재활용 용기 (200) 와 유체 연통 상태인 하나 이상의 잉크젯 프린팅 기구가 재활용된 잉크를 사용할 수 있다.
잉크 재활용 용기 (300) 의 대안적인 형상이 도 3 에 나타난다. 잉크 재활용 용기 (300) 는 전방 벽 (358), 바닥 벽 (362), 후방 벽 (366), 다공성 막 (370), 필터 층 (372) 그리고 포트 (374) 를 포함한다. 다공성 막 (370) 은 잉크 수집을 위한 용적부를, 여기서 볼 때 수집 저장소 (308) 로서 상부 부분, 그리고 여기서 볼 때 흐름 채널 (378) 로서 하부 부분으로 분리시킨다. 도 2 의 실시형태에서와 같이, 수집 저장소 (308) 의 잉크 (324) 는 막 (370) 의 구멍을 젖게 하고 충분한 부압이 방향 (316) 으로 수집 저장소로부터 흐름 채널로 잉크를 빼낼 수 있다. 도 3 의 실시형태에서, 막 (370) 은 수평 배향으로 위치되고, 필터 층 (372) 이 잉크 (324) 의 오염물질이 막 (370) 의 구멍을 막는 것을 방지하기 위해 수평 배향으로 위치된다. 여기서 사용되는, 다공성 막에 대한 수평 배향은 다공성 막이 잉크 재활용 용기 (300) 의 바닥 벽 (362) 에 대략 나란하게 배향되는 것을 의미한다. 더 일반적으로 수평 배향은 일반적으로 바닥부에 수직보다 더 나란한 배향을 설명한다. 바닥 벽과 후방 벽 모두 또는 이중 하나에 대략 45°의 각도의 배향이 수평으로 설명될 수 있다. 다공성 막은 잉크가 다공성 막을 젖게 하고 공기가 다공성 막을 통과하는 것이 방지되면서 부압 하에서 잉크가 다공성 막을 통과하는 것을 가능하게 하는 잉크 재활용 용기 내에서의 다양한 다른 배향을 차지할 수 있다.
잉크 (324) 의 표면 장력은 막 (370) 과 필터 층 (372) 의 표면에 걸쳐 잉크를 빼내게 하고 막 (370) 에 형성되는 구멍을 젖게 한다. 잉크 (324) 는 잉크 재활용 용기 (300) 가 어떤 각도로 기울어질 때와 같이, 그렇지 않으면 잉크 (324) 가 막 (370) 의 전체 표면과 접촉하지 않는 조건에서도 막 (370) 의 전체 표면을 젖게 할 수 있다. 도 2 와 유사하게, 막 (370) 의 구멍을 젖게 하는 잉크 (324) 의 메니스커스 강도는 잉크가 막 (370) 을 통과하는 것 보다 공기가 막 (370) 을 통과하는 것을 저항한다. 막을 통과하는 공기는 재활용되는 잉크에 공기 방울을 형성한다. 따라서, 포트 (374) 를 통하여 가해지는 적절한 레벨의 부압은 공기 방울이 재활용되는 잉크에 형성되는 것을 방지하면서 흐름 채널 (378) 을 통하여 잉크를 재활용한다.
도 4 는 잉크 재활용 용기 (450) 에 작동적으로 연결되는 잉크젯 프린팅 기구 (400) 의 단면도를 나타내는 도면이다. 잉크젯 프린팅 기구 (400) 는 다수의 잉크젯 방출기 (404), 잉크 저장소 (408), 통기공 (412), 및 잉크 포트 (418) 를 포함한다. 통기공 (412) 은 잉크 저장소 (408) 에 유지되는 잉크 (406) 위의 위치에서 저장소 (408) 안으로 뻗어있다. 잉크 포트 (418) 는 외부 잉크 공급부 (도시되지 않음) 가 잉크를 저장소 (408) 안으로 펌프할 수 있게 한다. 잉크 공급선 등과 같은 도관이 잉크 포트 (418) 를 잉크 공급부에 연결할 수 있다. 도관은 잉크 저장소 (408) 의 잉크 및 공기가 도관에 들어가는 것을 방지하면서 잉크 공급부가 잉크 포트 (418) 를 통하여 잉크를 펌프할 수 있게 하는 체크 밸브에 유동적으로 결합될 수 있다. 잉크젯 프린팅 기구 (400) 는 다수의 잉크젯 방출기 (404) 를 통하여 잉크 (406) 의 전부 또는 일부를 주기적으로 분출하고, 분출된 잉크는 화살표 (430) 로 나타낸 것과 같이 잉크젯 프린팅 기구 (400) 아래로 잉크 수집 용기 (450) 안으로 흐른다.
잉크 재활용 용기 (450) 는 전방 벽 (458), 바닥 벽 (462), 후방 벽 (466), 다공성 막 (470), 필터 층 (472), 및 잉크 포트 (474) 를 포함한다. 전방 벽 (458), 바닥 벽 (462), 다공성 막 (470) 및 필터 층 (472) 은 분출된 잉크 (454) 를 유지하는 잉크 수집 저장소 (452) 를 형성한다. 후방 벽 (466), 다공성 막 (470), 필터 층 (472) 은 잉크 포트 (474) 에 유동적으로 결합되는 흐름 채널 (478) 을 형성한다. 잉크 재활용 용기 (450) 는 잉크젯 프린팅 기구 (400) 에 가까운 위치를 차지한다. 전방 벽 (458) 은 잉크 저장소 (408) 로부터 분출된 잉크가 잉크 수집 저장소 (452) 안으로 흐를 수 있게 하기 위해 다수의 잉크젯 방출기 (404) 를 지나 뻗어있다.
포트 (474) 를 통하여 가해지는 부압에 대응하여, 분출된 잉크 (454) 는 방향 (434) 으로 필터 층 (472) 과 다공성 막 (470) 을 통과하여 흐름 채널 (478) 안으로 들어간다. 재생된 잉크는 그 후 잉크 포트 (418) 를 통하여 잉크를 저장소 (408) 에 공급하는데 사용되는 외부 잉크 공급부로 포트 (474) 를 통하여 흐른다. 상기 설명된 것과 같이, 분출된 잉크 (454) 의 표면 장력은 분출된 잉크 (454) 의 레벨이 필터 층 (472) 과 다공성 막 (470) 의 전체 표면을 커버하지 않을 때이더라도 필터 층 (472) 과 다공성 막 (470) 을 젖게 한다. 포트 (474) 를 통하여 가해지는 부압은 분출된 잉크가 수집 저장소 (452) 를 단지 부분적으로만 채울 때이더라도, 또는 잉크 재활용 용기 (450) 가 작업 동안 어떠한 각도로 기울어질 때와 같이 분출된 잉크가 분균일하게 분산될 때이더라도 분출된 잉크 (454) 를 재활용할 수 있다.
도 5 는 잉크 재활용 용기 (550) 와 잉크젯 프린팅 기구 (500) 의 대안적인 형상을 나타내는 도면이다. 도 5 에서, 잉크 재활용 용기 (550) 는 잉크 저장소 (408) 와 선택적인 유체 연통 상태로 놓인다. 유체 경로 (574) 는 흐름 채널 (478) 이 일방 밸브 (528) 와 유체 연통 상태에 놓이도록 후방 벽 (466) 을 통하여 뻗어있다. 유체 경로 (574) 는 잉크가 흐름 채널 (478) 로부터 방향 (534) 으로 일방 밸브 (528) 로 흐르게 하기 위해 후방 벽 (466) 에 이어 위치되는 후방 하우징 (576) 에 통합되었다. 일방 밸브 (528) 는 또한 잉크 저장소 (408) 와 유체 연통 상태이다. 일방 밸브 (528) 는 중력에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 볼 (532) 을 포함하는 체크 밸브로서 여기서 나타내었고, 일방 밸브 (528) 를 통한 잉크 재활용 용기 (550) 안으로의 잉크 저장소 (408) 의 잉크의 흐름을 저항한다.
작업에서, 통기공 (412) 을 통하여 가해지는 부압은 잉크 저장소 (408) 에 부분적인 진공을 형성한다. 체크 밸브 (도시되지 않음) 가 잉크 저장소 (408) 에 부분적 진공을 형성하는 것을 돕기 위해 부압이 가해지는 동안 잉크 포트 (418) 를 일시적으로 폐쇄할 수 있다. 대안적인 형상에서, 부압은 잉크 포트 (418) 를 통하여 가해질 수 있고 솔레노이드 (도시되지 않음) 가 잉크 저장소 (408) 에 부분적 진공을 형성하기 위해 통기공 (412) 을 밀봉할 수 있다. 부분 진공은 볼 (532) 이 폐쇄된 위치에서 벗어나도록 강제하고, 유체 경로 (574) 를 통하여 흐름 채널 (478) 에 부압을 가한다. 수집 저장소 (452) 에 유지되는 분출된 잉크 (454) 는 방향 (534) 으로 필터 층 (472), 막 (470), 흐름 채널 (478), 유체 경로 (574), 및 일방 밸브 (528) 를 통하여 흐른다. 재활용되는 잉크는 그 이후에 잉크 저장소 (408) 에 들어가고, 여기서 잉크 (406) 는 잉크젯 방출기 (404) 를 통하여 프린팅을 위해 이용 가능하게 된다. 일방 밸브 (528) 는 부압의 부재시에 폐쇄되고, 잉크 재활용 용기 (550) 안으로의 잉크 저장소 (408) 로부터의 잉크 (406) 의 흐름을 저항한다. 통기공 (412) 에 가해지는 부압의 크기는 일방 밸브 (528) 를 개방하고, 잉크 재활용 용기로부터 저장소 (408) 안으로 잉크를 펌프하기에 충분하면서 또한 공기가 재활용되는 잉크와 함께 막 (470) 을 통과하는 것을 방지하도록 충분히 작다.
도 4 및 도 5 는 잉크 재활용 용기에 작동적으로 연결되는 잉크젯 프린팅 기구의 2 개의 대표적인 형상을 나타내는 도면이다. 여기서 실현되는 어떠한 다양한 잉크 재활용 용기 또는 유사한 방식으로 기능하는 잉크 재활용 용기는 잉크젯 프린팅 기구로부터 분출되는 잉크를 수집하고 재활용하기 위해 위치될 수 있다. 다른 형상에서, 잉크 재활용 용기는 잉크젯 프린팅 기구로부터 별개로 장착될 수 있다. 별개로 장착될 때, 잉크 재활용 용기 및 잉크젯 프린팅 기구는 잉크젯 프린팅 기구가 잉크 재활용 용기 안으로 잉크를 분출하게 하기 위해 분출 작업 동안 서로 선택적으로 연결될 수 있다. 잉크 재활용 용기 및 잉크젯 프린팅 기구는 이미징 작업 동안 연결 해제될 수 있다.
도 6 은 잉크 재활용 용기 (600) 의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 상기 설명된 잉크 재활용 용기와 유사하게, 잉크 재활용 용기 (600) 는 전방 벽 (658), 바닥 벽 (662), 및 후방 벽 (664) 에 의해 형성되는 잉크 수집을 위한 용적부를 포함하며, 다공성 막 (670) 은 잉크 수집을 위한 용적부를 수집 저장소 (608) 와 흐름 채널 (678) 로 나눈다. 여기서 볼 때 잉크 재활용 용기 (600) 의 일 단부에 위치되는 포트 (674) 가 후방 벽 (664) 을 통하여 뻗어있고 잉크 재활용 용기에 유지되는 잉크를 재활용하기 위해 부압을 가할 수 있다. 도 6 의 실시형태는 잉크 수집 저장소 (608) 의 막 (670) 에 인접하여 위치되는 추가적인 벽 (624) 을 포함한다. 벽 (624) 은 여기서 절개도로서 나타낸 바와 같이, 수집 저장소 (608) 에 유지되는 잉크가 벽 (624) 과 다공성 막 (670) 사이에 형성된 공간 (632) 안으로 흐르는 것을 가능하게 하는 구멍 (628) 과 같은 다수의 구멍을 포함한다. 공간 (632) 의 형상 및 크기는 잉크가 다공성 막 (670) 에 접착되는 것을 촉진하고 벽 (624) 의 측이 다공성 막 (670) 을 향하도록 선택된다. 상기 설명된 것과 같이, 수집 저장소 (608) 에 유지되는 잉크와 막 사이의 표면 장력은, 잉크 수집 저장소 (608) 의 잉크의 레벨이 막 (670) 의 전체 높이 미만일 때이더라도 막 (670) 의 구멍을 젖게 할 수 있다. 벽 (624) 은 잉크가 막 (670) 에 접촉하는 것과 같이 접착하기 위해 잉크를 위하여 추가적인 표면을 제공함으로써 젖음 공정을 촉진한다. 양쪽 벽 (624) 과 막 (670) 사이의 잉크의 모세관 작용은 잉크가 바닥 벽 (662) 으로부터 상방으로 강제하고, 잉크가 다공성 막 (670) 의 전체 높이를 젖게 하는 것을 가능하게 한다. 잉크 재활용 용기 (600) 는 전술한 잉크 재활용 용기와 유사한 방식으로 작동될 수 있다. 도 6 에 나타낸 구멍 (628) 을 포함하는 벽 (624) 은 도 2 내지 도 3 그리고 도 7 내지 도 9 에 나타낸 대표적인 실시형태를 포함하는, 다른 잉크 재활용 용기 실시형태와 조합될 수 있다.
도 7 은 전방 벽 (758), 바닥 벽 (762), 및 후방 벽 (766) 을 포함하는 잉크 재활용 용기 (700) 의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 잉크 재활용 용기 (700) 는 흐름 채널 (도시되지 않음) 로부터 잉크 수집 저장소 (708) 를 분리시키는 구분 벽 (772) 의 개구에 위치되는 2 개의 다공성 막 (770A 및 770B) 을 포함한다. 구분 벽 (772) 의 솔리드 부분은 실질적으로 잉크 및 공기가 침투할 수 없고, 막 (770A 및 770B) 은 잉크 재활용 용기 (700) 의 부분적 폭을 커버한다. 막 (770A 및 770B) 및 구분 벽 (772) 의 개구는 구분 벽 (772) 의 각각의 단부의 위치를 차지한다.
잉크 수집 저장소 (708) 에 유지되는 잉크는 양쪽의 다공성 막 (770A 및 770B) 을 젖게 하고, 포트 (774) 를 통하여 가해지는 부압은 잉크 재활용 용기 (700) 에 유지되는 잉크를 재활용 할 수 있게 한다. 다공성 막 (770A 및 770B) 이 젖게 된 후에, 잉크는 잉크 재활용 용기가 어떠한 각도로 기울어지는 상황에서 하나 이상의 막과 접촉한 상태로 고일 수 있다. 고여진 잉크는 구분 벽 (772) 의 단부 중 하나에 위치되는 막 (770A 및 770B) 중 하나를 통하여 재활용된다. 잉크 재활용 용기 (700) 의 다양한 수정은 다공성 막의 추가적인 개구를 포함할 수 있으며, 구분 벽을 따라 다양한 위치에 막을 위치시킬 수 있다. 구분 벽 (772) 은 수직, 수평 또는 포트 (774) 를 통하여 잉크 수집 용기에 유지되는 잉크의 재활용을 가능하게 하는 어떠한 다른 각도로 배향될 수 있다. 다른 잉크 용기 실시형태는 도 2 내지 도 3, 도 6 및 도 8 내지 도 9 에 나타낸 대표적인 실시형태를 포함하며, 2 개 이상의 다공성 막을 포함할 수 있다.
도 8 은 전방 벽 (858), 바닥 벽 (862), 후방 벽 (866), 다공성 막 (870), 및 포트 (874) 를 포함하는 잉크 재활용 용기 (800) 의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 잉크 재활용 용기 (800) 는 후방 벽 (866) 의 가로 단부 중 하나로부터 전방 벽 (858) 의 가로 단부를 향하여 외부 방향으로 뻗어있는 2 개의 각진 후방 벽 (868A 및 868B) 을 포함한다. 전방 벽 (858), 바닥 벽 (862), 후방 벽 (866), 및 각진 벽 (868A-868B) 은 잉크 수집 저장소 (808) 를 형성한다. 잉크 수집 저장소 (808) 는 포트 (874) 와 유체 연통 상태의 흐름 채널 (도시되지 않음) 에 다공성 막 (870) 을 통과하여 들어가는 분출된 잉크를 유지하도록 형성된다. 잉크 재활용 용기 (800) 의 각진 벽 (868A 및 868B) 은 수집 저장소 (808) 의 분출된 잉크를 막 (870) 및 포트 (874) 를 향하여 안내하도록 형성된다. 일 형상에서, 잉크 재활용 용기 (800) 는 각진 벽 (868A 및 868B) 이 포트 (874) 를 향하여 잉크의 흐름을 안내할 때 중력이 포트 (874) 를 향하여 잉크를 강제할 수 있게 하기 위해 포트가 전방 벽 (858) 아래에 위치되도록 배향된다. 분출된 잉크는 다공성 막 (870) 을 향하여 흐르고, 다공성 막 (870) 은 수집된 잉크가 포트 (874) 를 향하여 흐를 수 있게 하기 위해 대안적인 실시형태에서보다 더 짧은 폭을 가질 수 있다. 도 8 에 나타낸 형성되는 각진 벽은, 도 2 내지 도3, 도 6 내지 도 7 및 도 9 에 나타낸 대표적인 실시형태를 포함하는, 다른 잉크 재활용 용기 실시형태와 조합될 수 있다.
도 9 는 전방 벽 (958), 바닥 벽 (962), 후방 벽 (966), 다공성 막 (970), 및 포트 (974) 를 포함하는 잉크 재활용 용기 (900) 의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 9 의 실시형태는 다공성 막 (970) 과 전방 벽 (958) 사이에 구성되는 배플 부재 (964A, 964B, 964C 및 964D) 를 포함한다. 배플 부재 (964A ~ 964D), 전방 벽 (958), 바닥 벽 (962), 및 후방 벽 (966) 은 다수의 별개의 잉크 수집 저장소 (908A, 908B, 908C, 908D, 및 908E) 를 형성한다. 각각의 잉크 수집 저장소 (908A ~908E) 는 포트 (974) 와 유체 연통 상태인 흐름 채널 (도시되지 않음) 에 다공성 막 (970) 을 통과하여 들어가는 분출된 잉크를 유지하도록 형성된다. 도 9 는 단일 다공성 막 (970) 을 나타내고 있지만, 다른 잉크 재활용 용기 형상은 하나 이상의 잉크 재활용 용기에 대한 별개의 다공성 막을 포함할 수 있다.
잉크 수집 저장소 (908A ~ 908E) 사이의 배플 부재 (964A ~ 964D) 는 잉크 재활용 용기 (900) 를 통하는 가로 방향으로의 잉크의 흐름을 제한한다. 잉크 재활용 용기 (900) 가 어떠한 각도로 기울어질 때, 잉크는 잉크 재활용 용기 (900) 의 일 단부를 향하여 흐를 수 있다. 배플 부재 (964A ~ 964D) 는 잉크가 가로로 흐를 수 있는 거리를 한정한다. 도 9 는 4 개의 배플 부재 (964A ~ 964D) 를 나타내고 있지만, 대안적인 형상은 별개의 잉크 수집 저장소를 형성하기 위해 상이한 위치에 구성되는 더 적은 또는 더 많은 개수의 배플 부재를 사용할 수 있다. 배플 부재는 또한 도 2 내지 도 3 및 도 6 내지 도 8 에 나타낸 대표적인 실시형태를 포함하는, 다른 잉크 재활용 용기 실시형태와 조합될 수 있다.

Claims (10)

  1. 드롭 온 디맨드 (drop on-demand) 잉크젯 장치로서,
    다수의 잉크젯 방출기들을 가지며, 상기 잉크젯 방출기들로부터 잉크를 분출하도록 형성되는 잉크젯 프린팅 기구;
    상기 다수의 잉크젯 방출기들에 잉크를 공급하도록 형성되는 잉크 저장소;
    잉크 수집을 위한 용적부를 형성하는 전방 벽, 후방 벽, 및 바닥 벽을 가지며, 상기 다수의 잉크젯 방출기들을 통하여 분출되는 잉크를 수용하기 위해 상기 다수의 잉크젯 방출기들 가까이에 위치되는 거터;
    상기 잉크 수집을 위한 용적부를 수집 저장소와 흐름 채널로 나누기 위해 상기 잉크 수집을 위한 용적부 내에 위치되는 막 (membrane) 으로서, 상기 막은 상기 막이 잉크에 의해 젖을 때 상기 막을 통하는 잉크 흐름을 위한 제 1 압력 및 상기 막을 통하는 공기 흐름을 위한 제 2 압력을 수립하는 미리 정해진 크기를 갖는 다수의 구멍들을 가지며, 상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력의 크기보다 더 큰 크기를 갖는, 상기 막; 및
    잉크를 회수할 때 상기 막에는 상기 제 1 압력 이상 상기 제 2 압력 미만의 압력이 가해지고,
    포트를 통하여 상기 흐름 채널과 유체 연통할 수 있도록 상기 후방 벽을 통하여 뻗어있는 상기 포트를 포함하는, 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 포트는 상기 후방 벽의 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 위치되는, 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 막은 상기 잉크 수집을 위한 용적부 내에 수직으로 배치되는, 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 장치는 상기 막에 인접한 상기 수집 저장소 내에 위치되는 벽을 더 포함하고, 상기 벽은 잉크가 상기 벽과 상기 막 사이에 흐를 수 있게 하는 적어도 하나의 구멍을 포함하는, 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 벽 및 상기 막은 상기 벽과 상기 막 사이의 잉크의 표면 장력이 상기 막의 전체 높이까지 젖게 하는 거리만큼 분리되는, 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 막은 상기 다수의 잉크젯 방출기들의 폭에 상응하는 폭을 가지는, 드롭 온 디맨드 잉크젯 장치.
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