KR20040048409A - 잉크방울 정착 장치 - Google Patents

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Abstract

잉크방울 정착 장치의 잉크 공급 시스템에서 노즐의 압력은 원격 지점에서 제어되고, 상기 원격 지점은 프린트 헤드와 병렬로 위치된다. 프린트 헤드 아암과 회로 압력 제어 아암에서의 유출량 제한은 이것을 달성하도록 선택된다.

Description

잉크방울 정착 장치{Droplet deposition apparatus}
잉크젯 프린터는 이제 더 이상 단순한 사무용 프린터로서 간주되지 않고 있으며, 잉크젯 프린터가 디지털 프로세스, 다른 산업 시장에서 현재 사용되고 있다는 것은 그 다양한 기능성을 의미한다. 프린트 헤드가 500 노즐을 초과하여 포함하는 것은 보기 드문 것이 아니며, 2000 노즐을 초과하는 "페이지 폭" 프린트 헤드가 향후 상업적으로 이용가능할 것이라는 것이 예측되고 있다.
이 같은 프린트 헤드는 전형적으로 "엔드 슈터(end shooters)"인데, 즉 채널 또는 배출 챔버는 잉크 주입구 및 잉크가 배출되는 노즐을 구비한다. 잉크는 잉크 주입구를 통해 챔버로 흘러 들어가며, 잉크가 챔버를 떠나는 유일한 길은 노즐을 통해서이다. 잉크 주입구와 배출 노즐에 부가하여 잉크 배출구가 배출 채널에 부가되면 소정의 이점이 성취되는 것으로 알려져 있다. 미립자 또는 버블이 노즐을 막을 가능성을 줄이는데 도움을 주는 것은 - 인쇄시에도 - 잉크가 채널을 통해 흐르는 것에 기인한다.
산업용 프린터는 그 크기 때문에, 완전 흑백 인쇄시 많은 양의 잉크가 헤드에서 배출되고, 즉 모든 배출 챔버가 최대 속도로 인쇄한다. 프린트 헤드에서 오물(먼지)를 씻어내고 헤드를 일정한 온도로 유지하기 위해 프린트 헤드를 통과하는 유출 속도(flow rate)를 최대 인쇄 속도의 대략 10배 정도로 하는 종래 기술이 프린트 헤드에 제안되어 있다.
대기압 이상의 압력은 배출 유체의 누출을 일으키고 대기압 보다 상당히 낮은 압력은 배출 챔버로의 공기 유입의 원인될 수 있으므로, 노즐은 대기압 보다 약간 낮은 압력으로 하는 것이 바람직하다. 이들 효과의 어떤 것도 안정적인 동작을 제공하지 못하기 때문에 바람직하지 않다.
잉크 순환 때문에, 주입구 분기관(manifold)과 배출구 분기관이 제공된다. 주입구 분기관과 배출구 분기관 사이의 프린트 헤드에서 상당한 압력 강하가 있고, 노즐의 정확한 압력을 보증하기 위해 주입구 분기관과 배출구 분기관 모두의 압력이 규정될 수 있다. 주입구 분기관 압력은 정압이고, 배출구 분기관 압력은 주입구 압력 보다 약간 더 큰 부압이다.
이 같은 압력은 상부 및 하부 저장통을 이용하는 중력 공급(feed) 시스템을 사용하여 달성될 수 있고, 잉크는 상부 저장통에서 프린트 헤드로 공급되고, 펌프는 하부 저장통에 수집된 배출되지 않은 잉크를 상부 저장통에 되돌리기 위해 마련된다.
이 같은 배치는 정적인 어플리케이션에서 만족스럽고 큰 기계가 문제가 아닌 곳에서 만족스럽지만, 더 컴팩트한 잉크 공급 시스템이 요구된다. 본 발명의 목적은 이 같은 문제 및 다른 문제를 처리하는 데 있다.
본 발명은 프린터에 관한 것으로서, 특히 잉크방울 정착(deposition) 잉크젯 프린터에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 중력 공급(feed) 잉크 공급 회로이다;
도 2는 관통 유출 잉크 젯 프린트 헤드를 도시한다;
도 3은 도 2의 프린트 헤드의 확대도이다;
도 4는 본 발명에 따른 일렬(single row) 프린트 헤드에 대한 잉크 공급 회로를 도시한다;
도 5는 본 발명에 따른 2열 프린트 헤드에 대한 잉크 공급 회로를 도시한다;
도 6은 페이지 폭 어레이에 대한 잉크 공급 회로를 도시한다;
도 7은 프린트 헤드에 대한 다른 회로를 도시한다.
본 발명은, 각각의 프린트 헤드로부터 유체를 배출하는 적어도 한개의 노즐을 가지는 적어도 한개의 프린트 헤드; 상기 적어도 한개의 프린트 헤드에 가압 유체를 공급하는 유체 공급 수단; 및 상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드와 병렬로 상기 유체 공급 수단에 위치되고, 상기 노즐 또는 각 노즐의 유체 압력을 제어하기 위해 상기 유체 공급 수단 내의 유체 압력을 조정하는 압력 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치의 일태양으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 유체 공급 수단 내에는 상기 프린트 헤드 및 상기 압력 제어 수단과 병렬로 가압 수단이 위치된다.
유리하게는, 한 접합부가 상기 가압 수단 하류에서 상기 유체 공급 수단에 제공되고, 상기 접합부는 상기 유체 공급 수단을 적어도 2개의 아암으로 분리하고, 상기 접합부의 하류에서 상기 압력 제어 수단은 한 아암에 위치되고 상기 프린트 헤드는 다른 한 아암에 위치된다.
적절하게는, 추가 접합부가 상기 압력 제어 수단 하류에서 상기 유체 공급 수단에 제공되고, 상기 추가 접합부는 상기 압력 제어 수단으로부터 상기 아암의 유체와 상기 프린트 헤드로부터 상기 아암의 유체를 결합 관로에서 결합시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 한 접합부가 펌프의 하류에 제공되고, 유체는 한 아암을 따라 프린트 헤드에서 검출되고 다른 아암을 따라서는 소정의 압력 기준점에서 검출되며, 상기 아암들은 다른 지점에서 결합되어 펌프를 공급하는 단일 관로를 형성한다. 기준점 A는 그 기준점 A의 압력을 조정하여 결과적으로 노즐의 압력을 조정할 수 있는 수단에 연결된다. 바람직한 실시예에 있어서, 이것은 대기압에 개방되어 노즐의 압력에 영향을 미칠 수 있도록 높아지거나 낮아질 수 있는 작은 저장통이다. 택일적인 실시예에 있어서, 압력을 조정하는 수단은 가압 용기이다.
프린트 헤드의 저항과 관련하여 압력 기준 아암에서의 저항의 신중한 선택은 프린트 헤드에 병렬로 정렬된 원격 지점의 압력을 조작함으로써 노즐 압력의 제어를 허용한다.
바람직하게는, 기준점 A 상류에서의 유출 저항과 적어도 한 노즐 상류에서의 유출 저항은 실질적으로 동일하고, 기준점 C 하류에서의 유출 저항과 적어도 한 노즐 하류에서의 유출 저항 또한 동일하다. 기준점 A의 상류와 하류 관로 어느 한편의 유출 저항은 실질적으로 같다.
기준점 A의 관로 어느 한편에서의 유출 저항은 제한기를 사용하여 규정될 수 있다. 제한기는 특정한 유출 저항을 가지는 파이프와 같은 단순한 하드웨어일 수 있고, 또는 밸브 및 이와 유사한 것과 같은 좀 더 복잡한 하드웨어일 수 있다. 파이프가 사용된다면, 적당한 내부 직경의 실질적인 길이가 좁은 내부 직경의 짧은 길이 보다 더 바람직하게 사용된다; 부식과 오물의 부착은 그 시스템의 대칭을 쉽게 망치지 않을 것이다.
잉크는 바람직하게 회로의 프린트 헤드 아암 주변 보다 압력 제어 아암 주변에서 더 빠른 속도로 흐르는데, 이것은 더 많은 잉크가 압력 제어 아암을 통해 흐르기 때문에 단순히 그 회로 내의 오염 미립자가 프린트 헤드를 통해 흐르는 기회를 덜 갖는 것을 의미한다.
펌프와 필터가 모두 "대칭 평면" 상에 놓일 수 없으므로, 시스템의 대칭은 완전하지 않다. 그러나, 펌프 감소와 필터 로딩(loading)은, 무리없이, 물체에 영향을 미치지 않는다. 필터에서의 실제 압력 강하, 또는 펌프 마멸은 단지 메인 제한기를 통하는 유출 속도를 낮추고, 필터와 펌프에 걸리는 압력 강하를 낮춘다. 이것은 프린트 헤드를 통하는 유출 속도를 교대로 감소시키는데, 중대하지는 않다.
비대칭의 또 다른 요소는 잉크가 프린트 헤드에서 배출된다는 사실인데, 그로 인해 특정한 유출(량)이 프린트 헤드에 들어가는 동안, 더 적은 양이 프린트 헤드의 하류 관료에 남는다. 통상적으로, 최대 인쇄 속도의 10배의 유출이 헤드에 들어가고, 이에 대응하여 최대 인쇄 속도의 9배와 10배 사이의 유출이 헤드에 남는다. 최대 인쇄 속도의 0배와 1배 사이의 배출 유체의 양은 프린트 헤드에 의해 배출된다.
프린트 헤드에 의해 배출되는 잉크 양을 보충하기 위한 잉크는, 2개의 공급 아암이 노즐 하류와 압력 기준점 A를 결합하는 지점에서 공급 회로에 바람직하게 더해진다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 프린트 헤드는 스캐닝 캐리지에 장착된다. 벌크(bulk) 공급 저장통과 압력 조정 저장통은 프린터의 움직이지 않는 부분에 장착되고, 그밖의 다른 모든 장치는 캐리지에 장착된다. 캐리지가 움직이는 양끝단에서의 가속도는 A에서의 압력 변동을 버퍼링함으로써 제어된다. 택일적으로, 압력 조정 저장통은 프린트 헤드 노즐의 저장통 아래 지점에서 스캐닝 캐리지 상에 장착될 수 있다. 유익하게, 이것은 공급 회로 내의 압력에 대한 가속도의 영향을 감소시킨다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은, 포지티브 잉크 압력이 설정되어 있는 잉크 주입구 포트, 잉크 배출 구멍 및 네거티브 잉크 압력이 설정되어 있는 잉크 배출구 포트를 구비한 잉크 챔버를 통해 잉크를 유출시키는 방법에 있어서, 제1 유출 제한기, 기준 압력 디바이스 및 제2 유출 제한기의 직렬 연결을 통해 상기 기준 압력 디바이스로부터 떨어져 있는 제1, 제2 유출 제한기의 양끝단에서의 상기 포지티브 및 네거티브 잉크 압력을 각각 정하고 상기 잉크 챔버의 주입구 및 배출구 포트 각각에 상기 포지티브 및 네거티브 잉크 압력을 가하여 상기 챔버 외부로 상기 잉크를 유출시키는 것을 특징으로 하는 방법으로 이루어진다.
유리하게는, 기준 압력 디바이스는 바람직하게 제어가능하며 대기압일 수 있는 정해진 기압으로 잉크 표면의 노출을 통해 동작한다.
적절하게는, 상기 잉크 배출 구멍에서의 잉크 압력이 상기 기준 압력 디바이스에 의해 정해지도록, 상기 제1, 제2 유출 제한기는 상기 잉크 주입구 포트와 상기 잉크 배출 구멍 사이에서 및 상기 잉크 배출 구멍과 상기 잉크 배출구 포트 사이에서 상기 챔버의 잉크 유출량의 제한에 의해 균형이 잡힌다.
또 다른 태양에 있어서, 본 발명은 노즐 압력이 프린트 헤드와 병렬로 위치되는 원격 지점에 의해 제어되는 프린트 헤드에 잉크를 공급하는 방법으로 이루어진다.
다른 태양에 있어서, 본 발명은 노즐을 구비하는 잉크 챔버에 잉크를 공급하는 방법으로 이루어지는데, 여기서 병렬 유출은 잉크 챔버와 압력 제어 경로에서 설정되고; 그 병렬 유출은 노즐 압력이 압력 제어 경로의 기준점에 인가된 압력에 의해서 정해지도록 균형이 잡힌다.
유리하게는, 압력 제어 경로는 제1 유출 제한기의 직렬 연결을 포함하고, 기준 압력 디바이스는 상기 기준점과 제2 유출 제한기를 정한다.
바람직하게는, 기준 압력 디바이스는 바람직하게 제어가능하게 정해진 기압에 대한 잉크 표면의 노출을 통해 동작하는데, 상기 기압은 대기압일 수 있다.
적절하게는, 상기 압력 제어 경로를 통하는 잉크 유출은 잉크 챔버를 통하는 잉크 유출 보다 더 많다.
본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 단지 실시예로서 설명될 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 중력 공급 잉크 공급 시스템을 도시한다. 프린트 헤드(1)는 헤드의 아래쪽에 위치된 노즐에서 액체(2)를 발사할 수 있다. 노즐을 배출하는 잉크 챔버는 2개의 병렬 어레이로 정렬되고 중앙 분기관(3)에서 잉크가 공급되며, 배출되지 않은 잉크는 2개의 배출구 분기관(4)에 의해 프린트 헤드에서 제거된다.
잉크는 상부 저장통(5)에서 프린트 헤드로 계속적으로 공급되고, 그 저장통의 액체 레벨(level)은 레벨 센서(6)에 의해 제어된다. 잉크 유출 속도는 최대 잉크방울 배출 속도의 오더(order) 10배이다. 배출 챔버의 작은 크기와 상기 챔버에서의 높은 압력 강하 때문에, 노즐에서의 미약한 네거티브 압력을 분명하게 하기 위해 높은 압력이 프린트 헤드에 가해지는 것이 요청된다. 이 같은 압력은, 저장통과 노즐의 액체 높이 간의 차이가 있는 압력 헤드(HU)의 제공에 의해 성취된다. 통상적으로, 주입구 분기관의 압력은 오더 +2800 Pa 이어야 한다.
챔버의 노즐은 주입구 분기관(3)과 배출구 분기관(4) 사이의 중간에 위치된다. 프린터에서 노즐 양쪽의 압력 강하는 실질적으로 동일하다. 챔버를 통해 흐르는 잉크는 하부 저장통을 지나는데, 그 하부 저장통의 액체 레벨은 레벨 센서(8)에 의해 제어된다. 노즐과 하부 저장통의 유체 표면 사이의 높이 차이(HL)는 노즐 압력을 정하는데, 그 압력은 대략 -3200 Pa의 실질적인 네거티브 압력이어야만 한다. 이것은 대기압 바로 아래에 있는 노즐 압력에 의해서 성취된다.
잉크는 펌프(9)를 사용하여 필터(10)를 통해 상부 저장통에 회귀된다. 이와같은 구조에 있어서, 프린트 헤드와 압력 기준점은 직렬로 배열된다.
통상적으로, HU는 오더 280mm이고, HL은 오더 320mm이다. WO 00/38928(본 명세서에 통합된)은 잉크 공급을 보다 더 상세하게 설명하는데, 따라서 본 명세서에서는 더 이상의 상세한 설명을 하지 않기로 한다.
도 2는 연속 유출 드롭 온 디맨드(flow drop on demand) 잉크젯 프린트 헤드의 사시도이다. 압전 재료(24)의 블록은 소잉(sawing) 프로세스에 의해 형성된 채널(32)을 구비한다. 압전 블록은 두께 방향으로 극성을 띠고, 전극(미도시)은 채널에서 올라간 양쪽 벽에 마련된다. 대향하는 벽의 전극 사이에 장(field)이 활성되면, 벽은 전단력에 의해 구부러져 채널에 있는 잉크에 압력을 가한다. 이것에 의해 잉크방울이 덮개판(34)에 형성된 노즐(30)에서 배출된다. 이 같은 잉크방울의 배출 구조는 공지되어 있고, 예를 들면 EP-A-0 277 703 또는 EP-A-0 278 590 및 본 명세서에 통합된 것에서 알 수 있듯이 종래기술로서 설명되어 있다.
이 같은 구조 및 다른 구조, 일렬 액츄에이터 및 2열 액츄에이터 또한 종래기술로서 공지되어 있는데; 다른 것들 중에서 WO 00/24584 및 WO 00/29217(본 명세서에 통합된 이들 출원 모두)에서 알 수 있다.
상기 일렬 액츄에이터에서, 잉크는 베이스(26)에 형성된 포트(20)를 통해 액츄에이터에 공급되고, 상기 채널 반대쪽의 베이스에 위치된 포트(22)를 통해 액츄에이터에서 제거된다. 덮개(34) 및 베이스(26)와 같이 서포트(28)는 분기관을 정한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하면서 본 발명을 설명한다.
도 3은 도 2의 프린트 헤드의 확대도이다. 노즐(30)은 채널(32)을 따라 중간에 위치된다. 각 채널의 치수는 비교적 작다; 통상적으로, 그 폭은 오더 75 미크론이고 그 깊이는 300 미크론, 그리고 그 길이는 대략 1mm이다. 상기 헤드는 6.2kHz 주파수에서 50pl까지 인쇄할 수 있으므로, 노즐을 통하는 가장 큰 유출 속도는 약 3.1×10-10m3/s이고, 그러므로 이 유출 속도의 10배로 채널에서의 속도 0.14m/s이다.
잉크의 일부분은 노즐에서 배출되기 때문에, 채널의 첫번째 반에서의 압력 강하는 그 채널의 두번째 반에서의 압력 강하 보다 더 크다. 이론상, 이것은 도 4에서 2개의 제한기(56)(58)로서 대칭적으로 도시될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 공급은 도 4에 도시되어 있다. 일렬 관통 유출 프린트 헤드는 압력 기준점 A와 병렬로 위치된다. 기준점 A와 노즐(30)은 상호간에 고정된 공간 관계로 존재하고, 상기 기준점 A와 노즐 모두에 동시적으로서 잉크를 공급할 수 있도록 위치된 펌프(52)와도 고정된 공간 관계로 존재한다.
프린트 헤드로부터 흐르는 배출되지 않은 잉크는 기준점 A로부터 흐르는 잉크와 결합되어, 펌프에 공급하는데 사용된다. 노즐로부터 배출되는 잉크를 대체하는 잉크는 기준점 A와 벌크 공급 저장통(54)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두의 하류의 잉크에 공급된다.
대칭적으로, 프린트 헤드 내의 채널과 분기관은 제한기(56)(58)로서 도시되어 있다. 노즐은 채널 내의 중앙에 위치되기 때문에, 제한기(56)(58) 각각은 실질적으로 동일한 저항을 제공한다.
제한기(60)(62)는 기준점 A의 양쪽에 위치된다. 이들은 잉크가 회로에 흐를 때 대략 +2800 Pa의 포지티브 압력이 제한기(60)의 반대편에 설정되고 대략 -3200 Pa의 네거티브 압력이 제한기(62)의 반대편에 설정되도록 상호간에 균형이 잡힌다.
상기 회로는 프린트 헤드에 들어가는(즉 제한기(58)의 상류) 압력이 +2800 Pa 정도이고 프린트 헤드를 떠나는(즉 제한기(56)의 하류) 압력이 -3200 Pa 정도가 되도록 균형이 잡힌다. 상기 제한기에 의해 제공되는 압력 강하 때문에, 이것은 실질적으로 압력 기준점 A의 압력과 같은 압력인 노즐(30)의 압력을 설정한다.
상기 제한기는 단순히 파이프 길이일 수 있는데, 한쪽 편은 좁은 구경으로 짧고 다른쪽 편은 큰 구경으로 길다. 이 같은 예에 있어서, 그 구경은 부식 또는 오물의 퇴적이 그 시스템의 대칭에 상당한 영향을 미치지 못하도록 적정한 내경으로 된다. 택일적으로, 밸브의 사용은 더 큰 동작 자유를 제공한다.
기준점 A의 압력은 대기압에 노출되어 있는 작은 제어 저장통(64) 내에 담긴 유체의 높이에 의해 제어된다. 이 저장통의 더 높게 올림으로써, 기준점 A의 압력은 증가되고, 결국 공급 회로 내의 모든 압력 또한 대응하는 크기로 증가된다. 이 같은 단순한 동작에 의해, 노즐의 압력이 증가될 수 있다.
유사하게, 상기 제어 저장통를 낮춤으로써, 기준점 A의 압력은 감소되고, 결국 공급 회로 내의 모든 압력 또한 대응하는 크기로 감소된다. 이 같은 단순한 동작에 의해, 노즐의 압력이 낮아질 수 있다.
상기 작은 저장통 내의 압력을 변경함으로써, 유지보수 목적으로 노즐에서 흡수 또는 배출을 수행하는 것이 가능하다.
펌프가 공급 회로내의 유압 유출을 회전시킬 때, 상기 펌프는 프린트 헤드를 통하는 최대 배출 속도의 적어도 10배의 유출을 달성하고 압력 지준점 A를 통하는 유출을, 바람직하게 상기 유출을 초과하는 유출을 달성할 정도의 크기가 되어야만 한다. 최대 배출 속도의 대략 20배 정도의 압력 기준점 A를 통하는 더 많은 유출이 바람직하다.
그러므로, 상기 펌프는 최대 배출 속도, 즉 9.3×10-9m3/s의 30배를 펌핑할 수 있어야만 한다. 조판(make up) 잉크는 0과 3.1×10-10m3/s 사이의 속도로 공급된다. 이것은 통상적으로 유연한 유출로 공급되지 않는 반면에, 그것은 30배 이상의 유출을 결합하기 때문에 어떤 압력 변동은 무시해도 좋다. 진정으로, 상기 시스템은 펌프에 기인한 어떤 유출의 급변동에도 견딜만하다고 알려져 있다. 이에 대한 이유는 펌프가 한 구성성분으로서 회로에 위치될 때 펌프 배출구에서 유출의 변동이 펌프 주입구에서 대응하는 유출의 변동에 매칭되는 것으로 믿어진다.
압력 기준점 A를 지나간 유출 속도가 헤드를 통하는 유출 속도의 2배일 때, 필터(66)에서 걸러지는 것을 피한 그 시스템의 오염 미립자들은 프린트 헤드를 통하는 것 보다 압력 기준 회로 주위에 흐르는 기회를 2배 가진다. 미립자가 필터(66)를 통과해야만 할 때, 두번째 전에 프린트 헤드를 통해 흐르는 두번째 기회를 가진다. 따라서, 프린트 헤드에서 장애물을 야기하는 어떤 미립자가 있을 기회는 그 만큼 감소된다.
압력 기준점 A를 지나간 잉크의 더 큰 유출 속도가 바람직할 때, 어떤 수단도 필수적이 아니다. 중요한 유출 속도는, 프린트 헤드를 통하는 유출이 바람직하게 최대 인쇄 량의 10배이므로 프린트 헤드를 떠나는 유출은 적어도 최대 인쇄 량의 9배라는 것이다. 따라서, 장애물의 가능성은 압력 기준점을 통과하는 많은 유출 없이 감소된다. 2열 프린트 헤드에 대한 개념도가 도 5에 도시되어 있다. 잉크는 단일 중앙 분기관으로부터 병렬로 양쪽 열에 공급되고, 배출 챔버의 양쪽 열에서 배출되지 않은 잉크는 배출 분기관에서 결합된다.
도 4 및 도 5에서 점선 B-B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 어플리케이션에서 장치의 배치를 표시한다. 그 점선의 우측 회로는 스캐닝 캐리지 상에 배치되고, 반면에 점선 B-B의 좌측의 저장통은 고정된다.
상기 캐리지의 가속도에 의한 압력 변동은 작은 저장통(64)을 사용하여 버퍼링될 수 있다. 그 파이프가 상기 회로 주변에서 잉크 유출을 운반하도록 상기 작은 저장통과 압력 기준점 A 사이의 파이프가 더 작아질 수 있기 때문에, 압력 변동은 상기 작은 저장통의 높이의 비교적 작은 변화에 의해 제어될 수 있고, 또는 상기 작은 저장통이 대기압에 닫혀있고 상기 압력이 능동적으로 제어되는 곳에서 액체 위의 공간의 압력으로 비교적 작은 변화에 의해 제어될 수 있다.
상기 스캐닝 장치의 택일적인 실시예에 있어서, 상기 작은 저장통은 상기 캐리지 상에 장착될 수 있다. 이것이 프린트 헤드 아래에 위치하는 곳에서, 어떤 정적인 압력 기준 저장통도 요구되지 않는다. 그러나, 만일 상기 작은 저장통을 프린트 헤드 아래에 위치시키는 것이 용이하지 않으면, 상기 작은 저장통은 프린트 헤드 위에 위치할 수 있고, 상기 작은 저장통에서 정적인 압력 제어 디바이스까지 이어진 공기 파이프는 기준점 A에서 정확한 압력을 설정하는데 사용될 수 있다. 유익하게는, 상기 공기 파이프는 가속도하에서 압력 차이를 일으키지 않는다.
도 6은 페이지 어레이에 대한 잉크 공급을 도시한다. 메인 펌프(100)는 압력 제어 저장통(102)과 프린트 헤드(104)를 포함하는 회로에서 잉크를 순환시킨다.
상기 펌프의 하류에는 유출 제어 밸브(106)와 오염 미립자를 제거하기 위한 필터(108)가 있다. 상기 유출 제어 밸브는 분당 1 내지 7리터의 안정적인 유출을 유지한다. 파이프의 구경은 대략 직경 10mm이다.
상기 필터의 하류에서, 상기 회로는 병렬로 2개의 개별적인 회로로 나뉜다. 부재번호 110, 112, 114로 표시된 첫번째 회로는 좁은 구경의 배관으로 형성되고, 대기압에 노출된 압력 제어 저장통((102)와의 접합부를 포함한다. 상기 좁은 구경의 배관은 오더 직경 2mm이고, 그 길이는 상기 압력 제어 저장통의 압력이 프린트 헤드의 노즐에 반영되는 정도이다. 압력 제어 저장통(102)는 잉크를 대략 100ml 정도 담는다.
두번째 회로(110, 116, 114)는 프린트 헤드(104)를 포함한다. 보통 닫혀있는 바이패스 밸브(118)와 플로우(유출) 미터(120)는 동작을 용이하게 하기 위해 제공된다. 헤드를 통하는 유출은 통상적으로 분당 1 내지 7리터이다. 상기 파이프의 구경은 오더 10mm이다.
상기 두개의 회로는 지점(114)에서 결합되고, 잉크는 펌프(100)로 회귀된다.메이크업 회로로부터의 잉크는 이 지점에 더해진다. 상기 메이크업 회로는 분당 1리터 이하의 유출을 공급하는 펌프(122)를 구비한다. 그 잉크는 여과되어, 압력 제어 저장통(102)에 공급된다. 메인 펌프(100)로의 공급용 메이크업 잉크는 이 지점에서 제거된다.
상기 압력 제어 저장통에서의 잉크 레벨은 둑(weir)에 의해 제어되고, 하부 벌크 잉크 저장통(124)의 배출구에서 흘러 넘치는 잉크는 메이크업 펌프(122)를 채우는데 사용된다.
더 좋은 잉크 공급은 도 7에 도시된 바와 같은 단일 유닛으로서 메인 필터(108), 압력 제어 저장통(102) 및 좁은 구경 배관(130)(132)을 공급함으로써 달성될 수 있다.
이 같은 실시예에 있어서, 압력 제어 저장통(102)는 상기 필터 상부 위치의 상기 단일 유닛에 놓이고, 그 유닛 자체는 오더 10cm×10cm×20cm 크기를 가진다. 참조를 쉽게 하기 위해, 압력 제어 저장통을 포함하는 상기 단일 유닛의 일부분은 헤드 일부분 및 필터를 포함하는 필터 일부분으로 지칭된다. 상기 헤더 일부분은 높이가 3cm이고, 둑(134)은 대기압에 개방되어 있는 상기 헤더 일부분의 액체 레벨을 결정한다. 작은 블리드(bleed) 구멍(136)은 공기가 상기 필터 일부분에서 상기 헤더 일부분으로 통과하는 것을 허용한다.
프린트 헤드(104)에 의해 인쇄된 것을 되돌리는 탑-업 유체는 펌프(122)를 통해 저장통에서 공급된다. 상기 탑-업 유체는 상기 헤더 일부분에 직접적으로 공급되고, 둑(134)을 넘는 초과 유출은 상기 필터 일부분의 비-다공성 튜브(138)를경유하여 상기 저장통에 회귀한다. 상기 탑-업 유체는 상기 헤더 일부분에 들어오기 전에 여과될 수 있다. 이 같은 부분들을 통하는 잉크 유출은 비교적 낮은데, 통상적으로 1리터/분 이하이다.
메인 잉크 순환 회로로 돌아가면, 펌프, 바람직하게 마그네트 펌프는 유체가 상기 필터 일부분에 도달하기 전에 그 잉크를 냉각시키는 쿨러에 상기 유체를 공급한다. 이 튜브의 배출구는 필터의 빈속에 위치한다. 필터(108)는 바람직하게 5cm OD, 높이 13cm, 구멍 크기 5㎛인 관모양의 필터이다. 잉크는 필터를 통해 흐르고, 상기 필터 하우징의 베이스 쪽을 향해 위치한 배출구는 프린트 헤드에서 잉크를 취하는데 사용된다. 유익하게는, 이 구조는 소정의 공기가 블리드 부분(136) 보다는 상기 필터를 통과해야 하고 프린트 헤드를 지나기 전에 상기 필터 하우징의 잉크를 통하는 하류를 통과해야 하므로, 그 시스템이 공기를 허용하게 한다.
좁은 구멍(130)((132)은 잉크가 프린트 헤드 주입구에서 상기 헤더 부분을 경유하여 프린트 헤드 배출구로 흐르게 하고, 두개의 브리지 아암으로 작용한다. 헤더 탱크 부분의 유체 레벨은 압력 기준이고 노즐의 압력을 설정한다.
잉크는 상기 좁은 구멍 튜브를 통해 적절한 속도로 흐르고, 압력 제어 저장통(102)은 어떤 공기도 리턴 구멍(132)에서 유입되지 않을 정도의 크기이여야만 된다.
이 같은 튜브의 저항은 주입구 튜브와 배출구 튜브 및 프린트 헤드에 매칭되고, 프린트 헤드로의 유체 유출은 오더 1리터/분이다. 상기 프린터 헤드에 그리고 상기 프린터 헤드로부터 잉크를 공급하는 상기 튜브의 크기는 공기 포집을 방지할정도로 충분한 잉크 속도를 허용하는 크기이어야만 한다; 또한 과도한 압력 강하를 방지할 정도로 충분한 크기이어야 한다. 내경 7mm인 10mm 구멍이 아주 적합하게 작용할 것이라는 것이 알려져 있다. 내경 10mm인 12mm 직경이 사용된 곳에서는, 잉크 유출이 약간의 공기가 포집될 정도로 낮다고 알려져 있지만, 그러나 이 공기는 가벼운 건드림에 의해서 잉크 스트림에서 쉽게 제거될 수 있다.
상기한 상세한 설명(이 용어는 청구항을 포함한다)에서 개시되고 및/또는 도면에 도시된 각 특징은, 그 밖에 다르게 개시되고 및/또는 도시된 특징들과 독립적으로 또는 조합되어 본 발명에 통합될 것이다.

Claims (30)

  1. 잉크방울 정착 장치에 있어서,
    각각의 프린트 헤드로부터 유체를 배출하는 적어도 한개의 노즐을 가지는 적어도 한개의 프린트 헤드;
    상기 적어도 한개의 프린트 헤드에 가압 유체를 공급하는 유체 공급 수단; 및
    상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드와 병렬로 상기 유체 공급 수단에 위치되고, 상기 노즐 또는 각 노즐의 유체 압력을 제어하기 위해 상기 유체 공급 수단 내의 유체 압력을 조정하는 압력 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 공급 수단 내에는 상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드 및 상기 압력 제어 수단과 병렬로 가압 수단이 위치되는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    한 접합부가 상기 가압 수단의 하류에서 상기 유체 공급 수단에 제공되고,
    상기 접합부는 상기 유체 공급 수단을 적어도 2개의 아암으로 분리하고, 상기 접합부의 하류에서 상기 압력 제어 수단은 한 아암에 위치되고 상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드는 다른 한 아암에 위치되는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    추가 접합부가 상기 압력 제어 수단 하류에서 상기 유체 공급 수단에 제공되고,
    상기 추가 접합부는 상기 압력 제어 수단으로부터의 상기 아암의 유체와 상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드로부터의 상기 아암의 유체를 결합 관로에서 결합시키는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 결합 관로는 상기 가압 수단에 유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 수단은 펌프인 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합부와 상기 압력 제어 수단 사이의 아암의 저항과, 상기 접합부와상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드의 노즐 사이의 아암의 저항은 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  8. 제3항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 제어 수단과 상기 추가 접합부 사이의 아암의 저항과, 상기 프린트 헤드 또는 상기 각 프린트 헤드의 노즐과 상기 추가 접합부 사이의 아암의 저항은 실질적으로 같은 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 제어 수단은 대기압에 노출된 표면을 가지는 유체를 담고 있는 저장통인 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저장통를 올리거나 내리는 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 표면은 상기 노즐 보다 더 낮은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 표면은 상기 노즐 보다 더 높은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐은 배출 챔버에 위치되는 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배출 챔버는 주입구 분기관에서 유체를 공급받고, 잉크는 배출구 분기관에 의해 상기 챔버로부터 제거되고, 상기 주입구 분기관 및 배출구 분기관은 다른 분기관인 것을 특징으로 하는 잉크방울 정착 장치.
  15. 포지티브 잉크 압력이 설정되어 있는 잉크 주입구 포트, 잉크 배출 구멍 및 네거티브 잉크 압력이 설정되어 있는 잉크 배출구 포트를 구비한 잉크 챔버를 통해 잉크를 유출시키는 방법에 있어서,
    제1 유출 제한기, 기준 압력 디바이스 및 제2 유출 제한기의 직렬 연결을 통해 상기 기준 압력 디바이스로부터 떨어져 있는 제1, 제2 유출 제한기의 양끝단에서의 상기 포지티브 및 네거티브 잉크 압력을 각각 정하고 상기 잉크 챔버의 주입구 및 배출구 포트 각각에 상기 포지티브 및 네거티브 잉크 압력을 가하여 상기 챔버 외부로 상기 잉크를 유출시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기준 압력 디바이스는 소정의 정해진 기압에 대한 잉크 표면의 노출을 통해 동작하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 정해진 기압은 제어가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 정해진 기압은 대기압인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 잉크 표면의 높이는 제어가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크 배출 구멍에서의 잉크 압력이 상기 기준 압력 디바이스에 의해 정해지도록, 상기 제1, 제2 유출 제한기는 상기 잉크 주입구 포트와 상기 잉크 배출 구멍 사이에서 및 상기 잉크 배출 구멍과 상기 잉크 배출구 포트 사이에서 상기 챔버의 잉크 유출량의 제한에 의해 균형이 잡히도록 된 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제15항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 직렬 연결을 통하는 상기 잉크 유출은 상기 잉크 챔버를 통하는 잉크 유출 보다 더 많은 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제15항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 포지티브 및 네거티브 잉크 압력 각각은 병렬 연결된 다수의 잉크 챔버의 공통 잉크 주입구 포트 및 공통 잉크 배출구 포트에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 노즐의 압력이 원격 지점에서 제어되는 프린트 헤드에 잉크를 공급하는 방법에 있어서,
    상기 원격 지점은 상기 프린트 헤드와 병렬로 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 노즐을 구비한 잉크 챔버에 잉크를 공급하는 방법에 있어서,
    병렬 유출이 상기 잉크 챔버와 압력 제어 경로에 형성되고,
    상기 노즐에서의 압력이 상기 압력 제어 경로의 기준점에 가해지는 압력에 의해 정해지도록 상기 병렬 유출이 균형 잡히는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 압력 제어 경로는 제1 유출 제한기와, 상기 기준점을 정하는 기준 압력디바이스 및 제2 유출 제한기의 직렬 연결을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 기준 압력 디바이스는 소정의 정해진 기압에 잉크 표면이 노출됨으로써 동작하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 정해진 기압은 제어가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 정해진 압력은 대기압인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 잉크 표면의 높이가 제어가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제15항 내지 제29항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 제어 경로를 통하는 잉크 유출은 상기 잉크 챔버를 통하는 잉크 유출 보다 더 많은 것을 특징으로 하는 방법.
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