KR20090114181A - 잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법 - Google Patents

잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법 Download PDF

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Abstract

잉크유로에 상대적으로 작은 압력을 가하여 필터의 상류측에 존재하는 가스를 제거할 수 있는 잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법을 개시한다. 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는 프린트헤드와, 잉크를 저장하는 잉크탱크와, 잉크탱크로부터 프린트헤드로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급유로와, 잉크공급유로 상에 배치되는 필터와, 잉크공급유로에서 필터와 프린트헤드 사이에 배치되어 잉크공급유로의 잉크를 잉크탱크 쪽으로 가압하는 가압유닛을 구비한다. 가압유닛은 잉크공급유로의 잉크를 잉크탱크 쪽으로 가압하는 제1동작과 잉크공급유로의 잉크를 흡인하는 제2동작을 반복할 수 있다.

Description

잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법{INK-JET IMAGE FORMING APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING INK FLOW}
본 발명은 잉크젯 화상형성장치에 관한 것으로, 특히 잉크유로 상에서 필터의 상류측에 존재하는 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법에 관한 것이다.
화상형성장치는 입력된 화상 신호에 따라 인쇄매체에 화상을 형성하는 장치로서, 프린터, 복사기, 팩스 및 이들의 기능을 통합하여 구현한 복합기 등이 이에 해당한다.
화상형성장치는 그 인쇄방식에 따라 전자사진방식과 잉크젯방식으로 구분될 수 있다. 이 중 잉크젯 화상형성장치는 미소한 액적의 잉크를 인쇄매체 상의 원하는 위치에 토출하여 화상을 인쇄한다.
잉크젯 화상형성장치는 잉크를 저장하는 잉크탱크와, 잉크를 인쇄매체에 분사하는 노즐을 가지는 프린트헤드와, 잉크탱크와 프린트헤드를 연결하는 잉크유로를 구비한다.
프린트헤드로 공급되는 잉크에 먼지와 같은 이물질이 포함되어 있으면 프린 트헤드에 마련된 노즐이 막혀 프린트헤드가 손상되거나 인쇄 품질이 저하될 수 있다. 이에 잉크유로 상에는 잉크에 포함되어 있는 이물질을 제거하기 위한 필터가 설치된다.
한편, 잉크유로에는 그 내부로 가스가 유입됨에 따라 발생되는 기포가 존재한다. 예를 들어, 잉크탱크를 탈착하는 과정에서 외부 공기가 잉크유로의 내부로 침투하여 기포가 발생되거나, 잉크에 녹아 있던 가스가 잉크로부터 분리됨으로써 잉크유로 내에서 기포가 발생될 수 있다.
잉크유로 내에 존재하는 기포는 잉크젯 화상형성장치의 동작에 여러모로 나쁜 영향을 미친다. 특히 기포가 많이 포함된 상태로 잉크가 필터를 통과하게 되면, 그 과정에서 압력 강하가 크게 발생하여 프린트헤드로 잉크가 원활하게 공급되지 못하게 되고, 이에 따라 인쇄 불량이 야기될 수 있다. 또한 잉크가 필터를 통과하는 과정에서 잉크유로 내의 압력이 불규칙하게 변동되어 프린트헤드의 잉크 토출 동작을 제어하는데 있어 어려움을 겪게 된다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 적절한 시기(예를 들어, 화상형성장치의 워밍업 동작 시나 인쇄 명령에 따른 인쇄 동작 시작 전)에 필터의 상류측에 존재하는 기포를 제거할 필요가 있다.
이와 관련하여 일본 공개특허 제2006-51832호에는 프린트 헤드의 노즐부를 캡핑한 후, 흡인펌프의 흡입력을 이용해 기포를 제거하는 방법이 개시되어 있다. 흡입펌프가 작동하여 노즐부와 잉크유로에 음압을 가하면, 필터의 상류측에 존재하는 기포가 필터를 강제로 통과한 후에 프린트헤드의 노즐을 통해 외부로 배출된다.
그러나 이러한 방법은 기포를 제거하는 과정에서 필터의 상류측에 존재하는 기포가 필터를 통과해야 하므로 기포를 제거하는데 있어 큰 압력이 요구되고, 이에 따라 크기와 용량이 큰 펌프를 사용해야 하는데, 이는 화상형성장치의 구조를 간소화하는 측면이나 비용적인 측면에서 불리하다.
또한 상기 문헌에 개시된 방법에서는 펌프가 기포를 흡입할 때 잉크도 함께 배출되므로 잉크가 쓸데없이 낭비되는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 개시된 문헌에서와 같이 흡인펌프를 이용하는 방법은 인쇄매체의 폭에 상응하는 길이의 노즐부를 가지는 프린트헤드(이른바 어레이 프린트헤드)에는 손쉽게 적용할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 잉크유로에 상대적으로 작은 압력을 가하여 필터의 상류측에 존재하는 가스를 제거 할 수 있는 잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 잉크의 낭비 없이 필터의 상류측에 존재하는 가스를 제거할 수 있는 잉크젯 화상형성장치와 잉크 유동 제어방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는 프린트헤드;와 잉크를 저장하는 잉크탱크;와 상기 잉크탱크로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급유로;와 상기 잉크공급유로 상에 배치되는 필터;와 상기 잉크공급유로에서 상기 필터와 상기 프린트헤드 사이에 배치되어 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 잉크탱크 쪽으로 가압하는 가압유닛;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 가압유닛은 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 잉크탱크 쪽으로 가압하는 제1동작과 상기 잉크공급유로의 잉크를 흡인하는 제2동작을 반복할 수 있다.
상기 가압유닛은 상기 잉크공급유로를 개폐하는 기능을 가질 수 있다.
상기 가압유닛은 상기 잉크공급유로를 개폐하는 다이어프램밸브를 포함할 수 있다.
또 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는 상기 필터를 통과한 잉크의 압력을 측정하는 압력센서를 구비할 수 있다.
또 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는 상기 가압유닛을 제어하는 제어유닛;을 더 구비하고, 상기 제어유닛은 상기 압력센서에서 측정되는 압력이 기준치 이하인 경우에 상기 가압유닛을 제어하여 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 잉크탱크 쪽으로 가압할 수 있다.
상기 가압유닛은 하우징과, 상기 하우징의 내부에서 가변공간을 한정하는 다이어프램과, 상기 가변공간과 상기 잉크공급유로를 연결하는 오리피스와, 상기 오리피스를 개폐하며 잉크 유동을 발생시키는 개폐부재를 포함할 수 있다.
또 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는 상기 가압유닛과 상기 프린트헤드 사이에 설치되어 상기 프린트헤드로 공급되는 잉크의 유동을 조절하는 압력조절기를 더 구비하고, 상기 압력조절기는 상기 가압유닛이 상기 잉크공급유로 내의 잉크를 가압할 때 상기 프린트헤드로 향하는 잉크를 차단할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는 프린트헤드;와 잉크를 저장하는 잉크탱크;와 상기 잉크탱크로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급유로;와 상기 잉크공급유로에 배치되는 필터;와 상기 필터와 프린트헤드 사이에 배치되어 상기 잉크공급유로를 개폐하고, 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 필터 쪽으로 가압하여 상기 필터와 잉크탱크 사이에 존재하는 가스를 상기 잉크탱크로 회수하는 밸브;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브는 상기 잉크공급유로를 개폐하는 동작을 반복하여 상기 가스를 잉크탱크로 회수할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치는 잉크를 저장하는 잉크탱크;와 인쇄매체로 잉크를 토출하는 프린트헤드;와 상기 잉크탱크와 상기 프린트헤드 사이에서 잉크를 순환시키기 위한 잉크순환유로;와 상기 잉크순환유로 상에 설치되는 펌프;와 상기 잉크순환유로에 배치되어 상기 프린트헤드로 공급되는 잉크를 필터링하는 필터;와 상기 필터와 프린트헤드 사이에 배치되는 밸브;와 상기 펌프와 밸브를 제어하는 제어유닛;을 구비하고, 상기 제어유닛은 상기 밸브를 제어하여 상기 밸브에서 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시키는 가스제거모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어유닛은 상기 밸브가 개폐동작을 반복하도록 제어할 수 있다.
또 본 발명의 잉크젯 화상형성장치는 상기 필터와 밸브 사이에서 잉크의 압력을 측정하는 압력센서를 더 구비하고, 상기 제어유닛은 상기 압력센서에서 측정된 압력이 기준치 이하인 경우에 상기 가스제거모드를 수행할 수 있다.
상기 제어유닛은 상기 밸브를 개방하고 상기 펌프를 동작시켜 상기 잉크를 순환시키는 순환모드를 수행할 수 있다.
상기 제어유닛은 상기 순환모드를 수행하기에 앞서 상기 가스제거모드를 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 잉크 유동 제어방법은 잉크탱크에서 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크공급유로와, 상기 잉크공급유로에 배치되는 필터를 가지는 잉크젯 화상형성장치의 잉크 유동 제어방법에 있어서, 상기 필터와 프린트헤드 사이의 잉크공급유로에서 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시켜 상기 필터의 상류에 존재하는 가스를 상기 잉크탱크로 회수하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터와 프린트헤드 사이에 배치된 밸브를 제어하여 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시킬 수 있다.
상기 밸브의 개폐동작을 반복하여 상기 가스를 상기 잉크탱크로 회수할 수 있다.
또 본 발명의 잉크 유동 제어방법은 상기 필터의 하류에서 잉크의 압력을 측정하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 필터의 하류에서 측정된 압력이 기준치 이하인 경우에 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 잉크 유동 제어방법은 잉크탱크와 프린트헤드 사이에서 잉크를 순환시키는 잉크순환유로와, 상기 잉크순환유로에 배치되는 펌프와, 상기 프린트헤드로 공급되는 잉크를 거르는 필터를 가지는 잉크젯 화상형성장치의 잉크 유동 제어방법에 있어서, 상기 필터와 프린트헤드 사이의 잉크순환유로에서 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시켜 상기 필터와 잉크탱크의 사이에 존재하는 가스를 상기 잉크탱크로 회수하고; 상기 펌프를 동작시켜 상기 잉크순환유로를 통해 잉크를 순환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 잉크공급유로에서 필터의 상류에 존재하는 가스를 잉크탱크 쪽으로 회수하여 제거하므로 가스 제거 과정에서 잉크 중의 기포가 필터를 통과하지 않는다. 따라서 상대적으로 적은 압력으로도 가스를 효과적으로 제거할 수 있어 가스 제거를 위한 장치를 간소화할 수 있다. 이는 화상형성장치를 소형화하는 구조적인 측면이나 부품 비용을 절감하여 가격 경쟁력을 향상시키는 측면에서 매우 유리하다.
또한 본 발명은 가스를 잉크와 함께 배출시키는 것이 아니라 가스만을 잉크탱크로 회수하여 제거하므로 가스 제거 과정에서 잉크를 쓸데없이 낭비하지 않는다.
또한 본 발명은 순환모드를 본격적으로 수행하기에 앞서 필터의 상류에 존재하는 가스를 제거함으로써 순환모드의 수행 중에 프린트헤드에서 잉크의 메니스커스가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 프린트헤드의 노즐부를 캡핑하여 가스를 강제로 흡입하는 것이 아니라 잉크공급유로의 내부에서 압력을 가하여 가스를 제거하므로 노즐부의 길이가 긴 어레이 프린트헤드를 가지는 잉크젯 화상형성장치에 대해서도 손쉽게 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 잉크젯 화상형성장치(1)는 프린트헤드(10), 인쇄매체 공급유닛(20) 및 인쇄매체 배출유닛(30)을 포함한다.
프린트헤드(10)는 화상 신호에 따라 인쇄매체에 잉크를 분사하여 화상을 형성한다. 본 실시예에서 프린트헤드(10)는 인쇄매체의 폭에 대응하는 길이의 노즐부를 갖는 어레이 프린트헤드이다. 이러한 프린트헤드(10)는 고정된 위치에서 인쇄매체(M)에 잉크를 분사하여 화상을 인쇄한다.
도 2는 도 1의 잉크젯 화상형성장치에서 프린트헤드의 노즐부를 도시한 도면이다. 도 2와 같이, 노즐부(11)는 프린트헤드(10)의 길이 방향으로 배열되는 다수의 헤드칩(12)을 구비한다. 헤드칩(12)들은 지그재그 형태로 배열될 수 있다.
각각의 헤드칩(12)에는 잉크를 분사하기 위한 다수의 노즐(13)을 포함하는 노즐열(12a, 12b, 12c, 12d)이 마련될 수 있다. 각각의 노즐열(12a, 12b, 12c, 12d)은 같은 색상의 잉크 또는 서로 다른 색상(예를 들면, 시안, 마젠타, 옐로우, 블랙)의 잉크를 각각 분사할 수 있다.
또 프린트헤드(10)는 노즐(13)들로 공급되는 잉크를 안내하는 채널유닛(14)을 가진다. 채널유닛(14)의 내부에는 프린트헤드(10)의 노즐(13)들에 잉크가 고르게 공급될 수 있도록 잉크채널(미도시)이 형성된다.
인쇄매체 공급유닛(20)은 인쇄매체(M)를 프린트헤드(10) 쪽으로 공급한다. 인쇄매체 공급유닛(20)은 적재대(21), 픽업롤러(22), 피딩롤러(23)와 보조롤러(24)를 포함하여 구성될 수 있다.
픽업롤러(22)는 적재대(21)에 보관된 인쇄매체를 한 장씩 픽업하고, 보조롤러(24)는 픽업된 인쇄매체를 피딩롤러(23)로 이송한다. 피딩롤러(23)는 인쇄매체를 프린트헤드(10)의 하부로 공급하여 인쇄 동작이 이루어질 수 있도록 한다.
인쇄매체 배출유닛(30)은 인쇄를 마친 인쇄매체를 화상형성장치(1)의 외부로 배출한다. 인쇄매체 배출유닛(30)은 배출롤러(31)와, 배출롤러(31)에 대향하여 설치되는 스타휠(32)을 포함하여 구성될 수 있다. 스타휠(32)은 노즐부(11)의 하부를 통과하는 인쇄매체가 노즐부(11)에 접촉하거나 인쇄매체와 노즐부(11) 사이의 간격 이 변하는 것을 방지하는 역할을 한다.
또한 잉크젯 화상형성장치(1)는 프린트헤드(10)로 잉크를 공급하는 잉크공급장치를 구비한다. 잉크공급장치는 프린트헤드(10)와 함께 카트리지 형태로 일체화되거나 프린트헤드(10)와는 별도로 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 잉크공급장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에서 가압유닛, 압력조절기 및 구동유닛을 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 잉크공급장치(40)는 잉크탱크(100), 잉크순환유로(200), 필터유닛(300), 가압유닛(400), 압력조절기(600), 펌프(700) 및 제어유닛(800)을 포함하여 구성된다.
잉크탱크(100)는 프린트헤드(10)로 공급될 잉크를 저장하고, 잉크순환유로(200)는 잉크탱크(100)에 저장된 잉크가 프린트헤드(10)를 거쳐 순환될 수 있도록 잉크탱크(100)와 프린트헤드(10)를 연결한다.
잉크순환유로(200)는 잉크탱크(100)의 잉크를 프린트헤드(10)로 공급하는 잉크공급유로(210)와, 프린트헤드(10)의 잉크를 잉크탱크(100)로 회수하는 잉크회수유로(220)를 포함한다. 이하에서 잉크공급유로(210)를 구분하여 설명할 필요가 있는 경우에는 잉크탱크(100)와 필터유닛(300) 사이의 유로를 제1공급유로(211)라 하고, 필터유닛(300)과 가압유닛(400) 사이의 유로를 제2공급유로(212)라 하며, 압력조절기(600)와 프린트헤드(10) 사이의 유로를 제3공급유로(213)라 한다.
잉크탱크(100)는 대기와 연통되는 배기구(110)를 가진다. 잉크순환유로(200) 상에서 잉크와 함께 존재하는 가스는 화상형성장치(1)가 순환모드 또는 기포제거모드를 수행할 때 잉크탱크(100)로 회수되고, 배기구(110)를 통해 외부로 배출된다. 화상형성장치(1)의 순환모드와 기포제거모드에 대한 자세한 설명은 후술한다.
필터유닛(300)은 잉크공급유로(210)에 배치되어 프린트헤드(10)로 공급되는 잉크로부터 이물질을 제거한다. 필터유닛(300)은 그 내부에 소정 공간을 정의하는 필터하우징(310)과, 필터하우징(310)의 내부에 설치되는 필터(320)를 포함한다. 필터(320)는 필터하우징(310)의 내부 공간을 필터인렛부(311)와 필터아웃렛부(312)로 구획한다.
가압유닛(400)은 잉크공급유로(210)에서 필터유닛(300)과 프린트헤드(10)의 사이에 배치된다. 가압유닛(400)은 제2공급유로(212)의 잉크를 잉크탱크(100) 쪽으로 가압하여 필터(320)의 상류측에 포함되어 있는 잉크를 잉크탱크(100)로 회수한다.
가압유닛(400)이 제2공급유로(212)의 잉크를 가압하면 제2공급유로(212)에서 필터유닛(300)를 향하는 잉크 유동이 발생되고, 이에 따라 필터(320)의 상류측, 즉 필터인렛부(311)와 제1공급유로(211)에 존재하는 가스는 잉크탱크(100)로 회수된다. 잉크탱크(100)로 회수된 가스는 잉크탱크(100)의 배기구(110)를 통해 외부로 배출된다.
이와 같이 필터(320)의 상류측에 존재하는 가스를 잉크탱크(100) 쪽으로 이동시켜 제거하면, 기포가 필터(320)를 통과하지 않아도 되므로 적은 압력으로도 손쉽게 가스를 제거할 수 있다. 아울러 기포 제거를 위해 잉크를 함께 배출하지 않아 도 되므로 잉크가 낭비되는 일이 없게 된다.
본 실시예에서 가압유닛(400)은 필터(320)의 상류측에 존재하는 가스를 제거하는 역할과 더불어 잉크공급유로(210)를 개폐하는 밸브로서의 기능도 함께 수행할 수 있다. 가압유닛(400)은 화상형성장치(1)의 휴지 시에 잉크공급유로(210)를 신뢰성있게 폐쇄함으로써 프린트헤드(10)를 통해 잉크가 누설되는 것을 방지한다.
가압유닛(400)은 도 4와 같이, 다이어프램을 가지는 밸브(400a)로 구성될 수 있다. 밸브(400a)는 하우징(410), 다이어프램(420), 오리피스(430), 개폐부재(440), 가압부재(450) 및 탄성부재(460)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(410)의 내부는 상부공간(411)과 하부공간(412)으로 구획되고, 상부공간(411)과 하부공간(412)은 유로(413)를 통해 연결된다.
하우징(410)의 상부공간(411)에는 다이어프램(420)이 설치된다. 다이어프램(420)은 유연한 재질이나 탄성 변형이 가능한 재질로 형성되어 하우징(410)의 내부에서 가변공간(414)을 한정한다. 가변공간(414)에는 오리피스(430)가 형성된 밸브시트(470)가 설치된다. 가변공간(414)은 오리피스(430)를 통해 제2공급유로(212)와 연통되고, 유로(413)를 통해 하부공간(412)과 연통된다.
개폐부재(440)는 가변공간(414)의 내부에서 왕복 운동하며 오리피스(430)를 개폐한다. 도 4에서는 개폐부재(440)가 다이어프램(420)의 상면에 부착되어 있는 예가 도시되었으나, 개폐부재(440)를 다이어프램(420)과 일체로 형성하는 것도 가능하다.
가압부재(450)는 다이어프램(420)의 상부에 왕복 운동 가능하게 설치되고, 탄성부재(460)는 가압부재(450)에 대향하여 다이어프램(420)을 탄성적으로 지지한다.
가압부재(450)가 아래로 이동하여 다이어프램(420)을 가압하면, 개폐부재(440)가 오리피스(430)를 폐쇄하여 잉크 유동을 차단한다. 가압부재(450)가 위로 이동하여 다이어프램(420)의 가압을 해제하면, 탄성부재(460)의 탄성력에 의해 다이어프램(420)이 원래 위치로 복귀되고, 이에 따라 개폐부재(440)가 오리피스(430)를 개방한다. 오리피스(430)가 개방되면, 제2공급유로(212)의 잉크가 오리피스(430), 가변공간(414), 유로(413) 및 하부공간(412)을 통과하여 프린트헤드(10) 쪽으로 공급될 수 있다(실선 화살표로 표시된 잉크 유동 참조).
한편, 가압부재(450)가 아래로 이동하여 다이어프램(420)을 가압하면, 다이어프램(420)이 변형되면서 가변공간(414)의 부피가 작아지고, 이에 따라 가변공간(414) 내의 잉크가 제2공급유로(212)를 통해 필터유닛(300) 쪽으로 유동하게 된다(점선 화살표 표시된 잉크 유동 참조). 이러한 상태에서 가압부재(450)가 위로 이동하여 다이어프램(420)이 복귀되면, 가변공간(414)의 부피가 커지면서 제2공급유로(212) 내의 잉크가 가변공간(414)으로 유입된다.
가압유닛(400)은 구동유닛(500)에 의해 구동된다. 도 4와 같이, 구동유닛(500)은 구동모터(510), 캠(520) 및 레버(530)를 포함하여 구성될 수 있다.
캠(520)은 구동모터(510)로부터 동력을 전달받아 회전하고, 레버(530)는 캠(520)에 의해 회전축(531)을 중심으로 회전하면서 가압유닛(400)의 가압부재(450)를 구동한다. 레버(530)의 일단부에는 가압부재(450)를 가압하기 위한 가압 부(532)가 마련되고, 레버(530)의 타단부는 가압스프링(540)에 의해 탄성 지지된다.
캠(520)이 도 4와 같이 레버(530)의 타단부를 누르면, 가압부(532)가 가압부재(450)를 누르는 힘이 제거됨으로써 개폐부재(440)가 밸브시트(470)로부터 이격되고 오리피스(430)가 개방된다. 반면에 캠(520)이 회전함에 따라 레버(530)의 타단부를 누르는 힘이 제거되면, 레버(530)가 가압스프링(540)의 탄성력에 의해 회전하면서 레버(530)의 가압부(532)가 가압부재(450)를 가압한다. 그러면 다이어프램(420)이 아래로 눌리면서 개폐부재(440)가 오리피스(430)를 폐쇄한다.
본 실시예에서는 가압유닛(400)으로서 다이어프램밸브(400a)가 적용된 예에 관해 설명하였으나, 필터(320)의 하류측에서 잉크공급유로(210)의 잉크를 가압하여 필터(320)와 잉크탱크(100)를 향하는 잉크 유동을 발생시킬 수 있는 것이라면 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드를 사용하여 개폐부재(440)를 왕복 운동시키는 솔레노이드밸브가 적용될 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 압력조절기(600)는 잉크공급유로(210)에서 가압유닛(400)과 프린트헤드(10) 사이에 배치된다. 압력조절기(600)는 프린트헤드(10)에 일정 범위의 부압을 가하여 프린트헤드(10)에서 잉크가 토출될 때만 프린트헤드(10)로 잉크가 공급되도록 잉크 유동을 조절한다.
압력조절기(600)는 밸브유닛(600a)과 조절유닛(600b)을 포함하여 구성될 수 있다. 밸브유닛(600a)은 가압유닛(400)의 하우징(410)과 유로(611)를 통해 연결되는 밸브하우징(610)을 가지고, 조절유닛(600b)은 오리피스(621)를 통해 상기 밸브 하우징(610)과 연결되는 챔버하우징(620)을 가진다.
상기 오리피스(621)는 밸브하우징(610)의 내부에 설치된 개폐부재(630)에 의해 개폐된다. 개폐부재(630)는 오리피스(621)를 개폐하는 몸체(631)와, 오리피스(621)를 통해 챔버하우징(620)의 내부로 연장되는 폴(pole, 632)을 가진다.
개폐부재(630)는 밸브스프링(640)에 의해 탄성 지지된다. 밸브스프링(640)은 개폐부재(630)가 오리피스(621)를 폐쇄하는 방향으로 개폐부재(630)를 바이어스시킨다.
챔버하우징(620)은 잉크출구(622)와 공기출입구(623)를 가진다. 잉크출구(622)는 제3공급유로(213)와 연결되고, 공기출입구(623)는 외기와 연통된다.
챔버하우징(620)의 내부에는 오리피스(621)와 잉크출구(622)에 연통되는 잉크챔버(650)와, 공기출입구(623)와 연통되는 에어백(660)이 마련된다.
에어백(660)은 잉크챔버(650)의 압력 변화에 따라 부피가 변화된다. 잉크챔버(650)에서 잉크가 배출되어 압력이 떨어지면 에어백(660)으로 공기가 유입되어 잉크챔버(650)의 압력 변화를 보상한다. 예를 들어 프린팅 동작이 수행되어 잉크챔버(650) 내의 잉크가 프린트헤드(10)로 공급되면 잉크챔버(650) 내의 압력이 떨어지는데, 이 때 에어백(660)으로 공기가 유입되고 에어백(660)이 팽창하면서 압력 변화를 보상한다.
또 챔버하우징(620)의 내부에는 작동부재(670)와, 이 작동부재(670)를 가압하는 작동스프링(680)이 설치된다. 작동부재(670)의 일측은 에어백(660)에 접하고, 타측은 작동스프링(680)에 의해 탄성 지지된다.
작동부재(670)는 공기가 채워진 에어백(660)에 압력을 가하여 에어백(660)의 내부로 공기가 계속적으로 유입되지 못하도록 제한함으로써 잉크챔버(650)의 내부가 일정 범위의 부압을 유지할 수 있도록 한다.
또 작동부재(670)는 에어백(660)이 팽창할 때 위로 상승하여 개폐부재(630)의 폴(632)을 밀어 올린다. 폴(632)이 상승하면, 개폐부재(630)의 몸체(631)가 밸브시트(690)로부터 이격되면서 오리피스(621)가 개방되고, 밸브하우징(610) 내부의 잉크가 오리피스(621)를 통해 잉크챔버(650)로 유입된다.
잉크챔버(650)로 잉크가 유입됨에 따라 잉크챔버(650)의 압력이 상승하면 에어백(660)이 수축된다. 그러면 작동부재(670)는 작동스프링(680)의 탄성력에 의해 원래 위치로 복귀되고, 개폐부재(630)는 밸브스프링(640)의 탄성력에 의해 아래로 이동하여 오리피스(621)를 폐쇄한다.
도 3과 같이, 펌프(700)는 잉크회수유로(220) 상에 설치된다. 펌프(700)는 원호상의 내주면을 가지는 펌프몸체(710)와, 펌프몸체(710)의 내부에 설치되는 롤러암(720)과, 롤러암(720)을 회전시키는 펌프모터(730)와, 롤러암(720)의 양단에 설치되어 잉크회수유로(220)를 가압하는 롤러(740)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어유닛(800)은 가압유닛(400)과 펌프(700)의 동작을 제어함으로써 화상형성장치(1)의 제반 동작을 제어한다.
제어유닛(800)은 구동유닛(500)을 통해 가압유닛(400)의 동작을 제어함으로써 가스제거모드를 수행한다. 여기서 가스제거모드란 잉크공급유로(210)에서 필터(320)의 상류에 존재하는 가스를 잉크탱크(100)로 회수하여 제거하는 동작을 말 한다.
또 제어유닛(800)은 가압유닛(400)과 펌프(700)를 제어하여 잉크순환유로(200)를 통해 잉크를 순환시키는 순환모드를 수행할 수 있다. 이러한 잉크의 순환 동작을 통해 잉크순환유로(200) 및 프린트헤드(10) 내에 존재하는 가스를 잉크탱크(100)로 회수한 후 잉크로부터 분리해낼 수 있다.
제어유닛(800)이 순환모드를 수행할 때 필터(320)의 상류에 가스가 많이 포함되어 있으면 잉크가 필터(320)를 통과할 때 압력 손실이 크게 발생하여 프린트헤드(10)의 내부에 큰 부압이 걸리게 된다. 그러면 프린트헤드(10)의 노즐(13)들에서 잉크의 메니스커스(meniscus)가 파괴될 수 있다. 따라서 순환모드를 수행하기에 앞서 가스제거모드를 수행하여 필터(320)의 상류에 존재하는 가스를 제거하는 것이 바람직하다.
한편, 잉크공급유로(210)에서 필터(320)의 하류에는 압력센서(900)가 설치될 수 있다. 도 3과 같이, 압력센서(900)는 제2공급유로(212)에서 필터유닛(300)에 인접하여 설치되는 것이 바람직하다.
압력센서(900)는 필터(320)를 통과한 잉크의 압력을 측정하여 그 결과를 제어유닛(800)으로 전달하고, 제어유닛(800)은 압력센서(900)에서 측정되는 압력을 기준치와 비교하여 가스제거모드를 수행할 것인지의 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 순환모드를 수행하는 중에 압력센서(900)에서 기준치 이하의 압력이 측정되면, 제어유닛(800)은 필터(320)의 상류에 가스가 많이 존재한다는 것으로 판단하여 순환모드를 중지한 후 가스제거모드를 수행할 수 있다. 또한 화상형성 장치(1)가 인쇄 동작을 수행하는 중에도 압력센서(900)에서 기준치 이하의 압력이 측정된다면, 제어유닛(800)은 인쇄 동작을 잠시 중지한 후 가스제거모드를 수행할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 5 및 아래의 [표 1]을 참조하여 본 발명에 따른 잉크젯 화상형성장치의 동작을 자세히 설명한다. 도 5는 가스제거모드를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에서는 편의상 잉크공급장치(40)를 채우고 있는 잉크 중 잉크탱크(100), 제1공급유로(211), 필터유닛(300), 제2공급유로(212), 가변공간(414) 내에 있는 잉크만을 도시하였다.
가압유닛(밸브) 펌프
가스제거모드 개폐동작 반복 정지
순환모드 개방 펌핑
프린팅모드 개방 정지
휴지모드 폐쇄 정지
[표 1]
가스제거모드는 화상형성장치(1)의 전원을 켠 때, 인쇄동작(프린팅모드)을 시작하기 전, 한 인쇄매체의 인쇄를 마치고 다음 인쇄매체를 인쇄하기 전 또는 인쇄동작을 종료한 후에 수행될 수 있다.
가스제거모드에서 제어유닛(800)은 펌프(700)를 정지시키고, 구동유닛(500)을 제어하여 가압유닛(400)이 잉크공급유로(210)를 개폐하는 동작을 반복하도록 한다.
구체적으로 제어유닛(800)은 구동유닛(500)의 구동모터(510)를 제어하여 캠(520)을 회전시킨다. 캠(520)이 회전하면 캠(520)이 레버(530)를 가압하는지에 따라 구동유닛(500)의 레버(530)는 시소운동을 반복한다. 이 때 레버(530)의 가압 부(532)는 가압유닛(400)의 가압부재(450)를 가압하거나 가압 해제하는 동작을 반복한다.
레버(530)가 가압부재(450)를 가압하면, 도 5와 같이 가압유닛(400)의 다이어프램(420)은 가압부재(450)에 의해 변형되고, 다이어프램(420)에 의해 정의되는 가변공간(414)의 부피가 작아진다. 그러면 가변공간(414) 내부의 잉크가 제2공급유로(212)를 통해 필터유닛(300) 쪽으로 유동하고, 이에 따라 필터(320)의 상류, 즉 필터인렛부(311)와 제1공급유로(211)에 존재하는 가스가 압력을 받아 잉크탱크(100)로 회수된다. 레버(530)가 가압부재(450)를 최대로 가압하면, 가압유닛(400)의 개폐부재(440)는 밸브시트(470)에 접하여 오리피스(430)를 폐쇄한다.
위와 같이 가변공간(414)의 부피가 작아질 때, 가변공간(414) 내의 잉크 중 일부는 유로들(413)(611)을 통해 압력조절기(600)의 밸브하우징(610)의 내부로 유동한다. 그러나 이러한 잉크 유동은 밸브하우징(610)의 내부에서 잉크 압력을 증가시키고, 이로 인해 밸브유닛(600a)의 개폐부재(630)에 압력이 작용하여 개폐부재(630)가 오리피스(621)를 폐쇄하게 된다. 그러므로 가압유닛(400)에 의해 압력조절기(600) 쪽으로 가압된 잉크는 프린트헤드(10) 쪽으로 유동하지 못하고, 프린트헤드(10)에서의 잉크 누설이 방지된다.
한편, 레버(530)가 가압부재(450)의 가압을 해제하면, 가압유닛(400)의 다이어프램(420)은 탄성부재(460)의 탄성력에 의해 원래 상태로 복원된다. 따라서 가압유닛(400)의 개폐부재(440)가 밸브시트(470)로부터 이격되어 오리피스(430)가 개방되는 한편, 가변공간(414)의 부피가 커지게 된다. 이러한 과정에서 제2공급유 로(212)의 잉크는 가변공간(414)으로 흡입되어 가변공간(414)을 다시 채운다.
위와 같이 구동유닛(500)을 통해 가압유닛(400)의 개폐 동작을 반복하면 필터(320)의 상류에 존재하는 가스를 잉크탱크(100)로 모두 회수하여 제거할 수 있다.
순환모드는 가스제거모드 이후에 수행되는 것이 바람직하다. 그러나 가스제거모드보다 순환모드를 먼저 시작하되, 압력센서(900)에서 기준치 이하의 압력이 측정되는 경우에는 순환모드를 중지한 후 가스제거모드를 수행하는 것도 가능하다.
순환 모드에서 제어유닛(800)은 구동유닛(500)을 제어하여 가압유닛(400)이 잉크공급유로(210)를 개방한 상태를 유지하도록 한다. 또 제어유닛(800)은 펌프(700)를 제어하여 도 3에서 화살표로 표시된 방향으로 잉크를 펌핑한다. 그러면 펌핑력에 의해 프린트헤드(10) 내부에 부압이 발생하여 프린트헤드(10) 내의 잉크 및 가스가 잉크회수유로(220)를 통해 잉크탱크(100)로 회수되고, 잉크탱크(100)에 저장된 잉크는 잉크공급유로(210)를 통해 프린트헤드(10) 쪽으로 공급된다. 프린트헤드(10)에서 회수된 가스는 잉크탱크(100)에서 잉크로부터 분리된 후 배기구(110)를 통해 외부로 배출된다.
인쇄명령에 따라 인쇄동작을 수행하는 프린팅모드에서 제어유닛(800)은 펌프(700)를 정지시키고, 잉크공급유로(210)가 개방되도록 가압유닛(400)을 제어한다. 이러한 상태에서 프린트헤드(10)는 노즐(13, 도 2 참조)을 통해 잉크를 분사함으로써 인쇄매체에 화상을 인쇄한다.
프린트헤드(10)에서 잉크가 분사되면, 프린트헤드(10) 내부의 부압이 증가하 여 압력조절기(600)의 잉크챔버(650)에서 프린트헤드(10)로 잉크가 공급된다. 잉크탱크(100) 내의 잉크가 소모됨에 따라 압력조절기(600)의 에어백(660)으로 공기가 유입되어 에어백(660)이 팽창하고, 에어백(660)의 팽창에 따라 작동부재(670)와 개폐부재(630)가 위로 상승하여 압력조절기(600)의 오리피스(621)가 개방된다. 그러면 밸브하우징(610) 내의 잉크가 오리피스(621)를 통해 잉크챔버(650)로 공급된다.
한편, 화상형성장치(1)가 동작하지 않는 휴지모드에서 제어유닛(800)은 잉크공급유로(210)가 폐쇄되도록 가압유닛(400)을 제어한다. 그러면 프린트헤드(10)로의 잉크 공급이 차단되고, 압력조절기(600)가 오작동하거나 손상된 경우에도 잉크탱크(100)의 잉크가 프린트헤드(10)로 흘러내려 누출되는 것을 신뢰성있게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 잉크젯 화상형성장치에서 프린트헤드의 노즐부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 화상형성장치에서 잉크공급장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 도 3에서 가압유닛, 압력조절기 및 구동유닛을 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에서 가스제거모드를 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
1 : 잉크젯 화상형성장치 10 : 프린트헤드
40 : 잉크공급장치 100 : 잉크탱크
200 : 잉크순환유로 210 : 잉크공급유로
300 : 필터유닛 320 : 필터
400 : 가압유닛 400a : 밸브
500 : 구동유닛 600 : 압력조절기
700 : 펌프 800 : 제어유닛
900 : 압력센서

Claims (21)

  1. 프린트헤드;와
    잉크를 저장하는 잉크탱크;와
    상기 잉크탱크로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급유로;와
    상기 잉크공급유로 상에 배치되는 필터;와
    상기 잉크공급유로에서 상기 필터와 상기 프린트헤드 사이에 배치되어 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 잉크탱크 쪽으로 가압하는 가압유닛;을
    구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압유닛은 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 잉크탱크 쪽으로 가압하는 제1동작과 상기 잉크공급유로의 잉크를 흡인하는 제2동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압유닛은 상기 잉크공급유로를 개폐하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압유닛은 상기 잉크공급유로를 개폐하는 다이어프램밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 필터를 통과한 잉크의 압력을 측정하는 압력센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가압유닛을 제어하는 제어유닛;을 더 구비하고,
    상기 제어유닛은 상기 압력센서에서 측정되는 압력이 기준치 이하인 경우에 상기 가압유닛을 제어하여 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 잉크탱크 쪽으로 가압하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가압유닛은 하우징과, 상기 하우징의 내부에서 가변공간을 한정하는 다이어프램과, 상기 가변공간과 상기 잉크공급유로를 연결하는 오리피스와, 상기 오리피스를 개폐하며 잉크 유동을 발생시키는 개폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가압유닛과 상기 프린트헤드 사이에 설치되어 상기 프린트헤드로 공급되는 잉크의 유동을 조절하는 압력조절기를 더 구비하고,
    상기 압력조절기는 상기 가압유닛이 상기 잉크공급유로 내의 잉크를 가압할 때 상기 프린트헤드로 향하는 잉크를 차단하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  9. 프린트헤드;와
    잉크를 저장하는 잉크탱크;와
    상기 잉크탱크로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하기 위한 잉크공급유로;와
    상기 잉크공급유로에 배치되는 필터;와
    상기 필터와 프린트헤드 사이에 배치되어 상기 잉크공급유로를 개폐하고, 상기 잉크공급유로의 잉크를 상기 필터 쪽으로 가압하여 상기 필터와 잉크탱크 사이에 존재하는 가스를 상기 잉크탱크로 회수하는 밸브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 잉크공급유로를 개폐하는 동작을 반복하여 상기 가스를 잉크탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  11. 잉크를 저장하는 잉크탱크;와
    인쇄매체로 잉크를 토출하는 프린트헤드;와
    상기 잉크탱크와 상기 프린트헤드 사이에서 잉크를 순환시키기 위한 잉크순환유로;와
    상기 잉크순환유로 상에 설치되는 펌프;와
    상기 잉크순환유로에 배치되어 상기 프린트헤드로 공급되는 잉크를 필터링하는 필터;와
    상기 필터와 프린트헤드 사이에 배치되는 밸브;와
    상기 펌프와 밸브를 제어하는 제어유닛;을 구비하고,
    상기 제어유닛은 상기 밸브를 제어하여 상기 밸브에서 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시키는 가스제거모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 밸브가 개폐동작을 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 필터와 밸브 사이에서 잉크의 압력을 측정하는 압력센서를 더 구비하 고,
    상기 제어유닛은 상기 압력센서에서 측정된 압력이 기준치 이하인 경우에 상기 가스제거모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 밸브를 개방하고 상기 펌프를 동작시켜 상기 잉크를 순환시키는 순환모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 순환모드를 수행하기에 앞서 상기 가스제거모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 화상형성장치.
  16. 잉크탱크에서 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크공급유로와, 상기 잉크공급유로에 배치되는 필터를 가지는 잉크젯 화상형성장치의 잉크 유동 제어방법에 있어서,
    상기 필터와 프린트헤드 사이의 잉크공급유로에서 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시켜 상기 필터의 상류에 존재하는 가스를 상기 잉크탱크로 회수하는 것을 포함하는 잉크 유동 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 필터와 프린트헤드 사이에 배치된 밸브를 제어하여 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 잉크 유동 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐동작을 반복하여 상기 가스를 상기 잉크탱크로 회수하는 것을 특징으로 하는 잉크 유동 제어방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 필터의 하류에서 잉크의 압력을 측정하는 것을 더 포함하는 잉크 유동 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 필터의 하류에서 측정된 압력이 기준치 이하인 경우에 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 잉크 유동 제어방법.
  21. 잉크탱크와 프린트헤드 사이에서 잉크를 순환시키는 잉크순환유로와, 상기 잉크순환유로에 배치되는 펌프와, 상기 프린트헤드로 공급되는 잉크를 거르는 필터를 가지는 잉크젯 화상형성장치의 잉크 유동 제어방법에 있어서,
    상기 필터와 프린트헤드 사이의 잉크순환유로에서 상기 필터를 향하는 잉크 유동을 발생시켜 상기 필터와 잉크탱크의 사이에 존재하는 가스를 상기 잉크탱크로 회수하고;
    상기 펌프를 동작시켜 상기 잉크순환유로를 통해 잉크를 순환시키는 것을 포함하는 잉크 유동 제어방법.
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