KR20140046988A - 열전 기구를 이용한 상변화 잉크 이송시스템 - Google Patents

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KR20140046988A
KR20140046988A KR1020130117856A KR20130117856A KR20140046988A KR 20140046988 A KR20140046988 A KR 20140046988A KR 1020130117856 A KR1020130117856 A KR 1020130117856A KR 20130117856 A KR20130117856 A KR 20130117856A KR 20140046988 A KR20140046988 A KR 20140046988A
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제록스 코포레이션
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Abstract

이동 부품들을 최소한으로 하면서 제1 잉크 저장소로부터 제2 잉크 저장소로의 재충전을 정확하게 제어할 수 있는 상변화 잉크 프린터용 잉크 이송시스템을 개발하였다. 시스템은 제1 및 제2 잉크 저장소들을 유체 연통시키는 열전도관과 작동적으로 연결되는 열전소자를 포함한다. 열전소자는 제어기에 의해 작동되어 열전도관 내부의 상변화 잉크를 가열하여 잉크를 제1 저장소로부터 제2 저장소로 유동시키고, 열전도관 내부의 상변화 잉크로부터 열을 제거하여 관 내부의 잉크를 고화시켜 제1 저장소에서 제2 저장소로의 잉크 유동을 불가능하게 한다.

Description

열전 기구를 이용한 상변화 잉크 이송시스템{SYSTEM FOR TRANSPORTING PHASE CHANGE INK USING A THERMOELECTRIC DEVICE}
본 발명은 포괄적으로 상변화 잉크 프린터, 특히, 상변화 잉크 프린터의 잉크 이송시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크젯 프린터는 액체 잉크 방울들을 이미지 수용면에 분사하도록 작동되는 잉크젯 분사기 배열로 구성되는 적어도 하나의 프린트헤드를 포함한다. 상-변화 잉크젯 프린터는 주변온도에서는 고체이지만 상승온도에서는 액상으로 전이되는 상변화 잉크를 이용한다. 용융 잉크는 프린트헤드의 잉크젯 분사기에 의해 분사되어 이미지 수용면에 잉크 이미지가 형성된다. 이미지 수용면은 박리제 층이 도포되는 중간 이미지화 부재, 예컨대 회전 드럼 또는 벨트일 수 있다. 잉크 이미지가 박리제 층에 형성된 후, 전달고착 (transfix) 롤러 및 중간 이미지화 부재 사이에 형성되는 닙을 통해 기재가 통과할 때 이미지는 이미지 수용 기재, 예컨대 종이시트에 전달된다. 다른 프린트 시스템에서, 매체가 프린트헤드를 지날 때 잉크는 프린트 매체에 직접 분사된다.
상기된 바와 같이, 상변화 잉크는 고체 형태로 프린터에 적재되고 용융 기구로 이송되고 용융되어 액체 잉크를 생성한다. 용융 잉크는 프린트헤드 내부 또는 외부의 저장소에 보관된다. 일부 프린터는 내부 및 외부 저장소 모두를 포함하고, 프린트헤드(들) 내부 저장소에 잉크가 부족할 때 외부 저장소로부터 재충전된다.
다중 프린트헤드를 가지는 상변화 잉크젯 프린터에서, 각각의 프린트헤드에서 다른 속도로 잉크가 사용된다. 이렇게 사용 속도가 다르므로 각각의 프린트헤드 내부 잉크 저장소 재충전은 독립적으로 이루어질 필요가 있다. 선행 프린터는 일련의 볼 밸브, 플래퍼 밸브, 솔레노이드, 가압원, 및 기타 기계적 하드웨어를 사용하여 외부 저장소로부터 각각의 내부 저장소를 개별적으로 충전하였다.
그러나, 기계적 잉크 이송시스템은 내부 저장소의 잉크 수준 변화에 대한 응답이 느리고, 기계적 이송시스템은 오작동될 수 있는 많은 부품들을 가진다. 따라서, 상변화 잉크 프린터에서 액체 잉크 이송에 있어서 개선이 필요하다.
하나의 실시태양에서 잉크 이송시스템은 최소한의 이동 부품들로 제1 잉크 저장소로부터 제2 잉크 저장소로 정확한 재충전을 가능하게 한다. 잉크 이송시스템은 열전도관, 열전 기구, 및 제어기로 구성된다. 열전도관은 제1 잉크 저장소와 유체 연통되는 제1 단 및 제2 잉크 저장소와 유체 연통되는 제2 단을 가지고 용융 상변화 잉크를 제1 잉크 저장소 및 제2 잉크 저장소 사이로 이송시킨다. 열전소자는 열전도관과 작동적으로 연결되고 제어기는 열전소자와 작동적으로 연결된다. 제어기는 선택적으로 열전소자를 작동시켜 열전도관을 가열하여 관내 상변화 잉크를 용융시킴으로써 상변화 잉크를 제1 잉크 저장소에서 제2 잉크 저장소로 유동시키고, 열전도관에서 열을 제거하여 관 내의 용융 상변화 잉크를 고화시킴으로써 제1 잉크 저장소에서 제2 잉크 저장소로 상변화 잉크 유동을 불가능하게 한다.
다른 실시태양에서 잉크 이송시스템은 최소한의 이동 부품들로 제1 잉크 저장소로부터 다수의 프린트헤드의 내부 잉크저장소로 정확한 재충전을 가능하게 한다. 잉크 이송시스템은 제1 잉크 저장소, 다수의 프린트헤드, 다수의 열전도관, 다수의 열전소자, 및 제어기로 구성된다. 제1 잉크 저장소는 상변화 잉크 공급량을 유지하도록 구성되고, 다수의 프린트헤드의 각각의 프린트헤드는 적어도 하나의 내부 잉크 저장소를 포함한다. 다수의 열전도관의 각각의 관은 제1 잉크 저장소와 유체 연통되는 제1 단을 가지므로 제1 저장소로부터 용융 상변화 잉크는 다수의 열전도관의 각각의 관으로 진입된다. 다수의 열전도관의 각각의 관은 다수의 프린트헤드의 적어도 하나의 내부 잉크 저장소의 하나만과 유통 연통되는 제2 단을 더욱 포함한다. 각각의 열전도관의 각각의 제2 단은 다수의 열전도관의 다른 열전도관의 제2단들과는 상이한 내부 잉크 저장소로 연결됨으로써 다수의 열전도관의 각각의 관은 용융 상변화 잉크를 다수의 프린트헤드의 하나의 프린트헤드의 내부 잉크 저장소 하나만으로 공급한다. 다수의 열전소자의 각각의 열전소자는 열전도관 하나만과 작동적으로 연결되고 각각의 열전소자는 다수의 열전소자의 다른 열전소자가 작동적으로 연결되는 열전도관과는 상이한 열전도관에 작동적으로 연결된다. 제어기는 다수의 열전소자의 각각의 열전소자와 작동적으로 연결된다. 제어기는 선택적으로 다수의 열전소자의 다른 열전소자와는 독립적으로 각각의 열전소자를 작동시켜 각각의 열전도관을 독립적으로 가열시키고 각각의 관내 상변화 잉크를 용융시킴으로써 용융 상변화 잉크는 제1 잉크 저장소에서 관이 유체 연통된 내부 잉크 저장소로 유동될 수 있고 각각의 열전도관으로부터 열을 독립적으로 제거하여 관내 용융 상변화 잉크를 고화시킴으로써 제1 잉크 저장소로부터 관이 유체 연통된 내부 잉크 저장소로 상변화 잉크 유동을 불가능하게 한다.
도 1은 프린터 잉크 이송시스템 개략도이다.
도 2는 다중-프린트헤드 프린터 잉크 이송시스템 개략도이다.
도 3은 다중-프린트헤드 프린터의 다른 잉크 이송시스템 개략도이다.
도 4는 프린터 잉크 이송 과정 다이어그램이다.
본 실시태양의 포괄적인 이해를 위하여, 도면들이 참조된다. 도면에서, 동일 부호는 동일 요소를 나타낸다. 본원에서 사용되는, 용어 “프린터,” “프린트 기구” 또는 "이미지화 기구"는 포괄적으로 하나 이상의 칼라로 인쇄 매체에 이미지를 생성하는 기구를 지칭하고 임의의 이러한 장치, 예컨대 디지털 복사기, 제본기, 팩스기, 다중-기능성 기기, 또는 임의의 목적으로 인쇄 이미지를 생성하는 기타 등을 포함한다. 상-변화 잉크 프린터는, 실온에서는 고체 상태이지만 더 높은 작동 온도에서는 액상으로 용융되는 고체 잉크라고도 지칭되는 상-변화 잉크를 이용한다.
본원에서 사용되는 용어 “프린트헤드”는 발사 (firing) 신호로 작동되는 잉크젯 분사기 배열로 잉크 방울을 이미지 수용 표면에 분사하는 프린터 부품을 지칭한다. 발사 신호는 잉크젯 분사기 구동기를 작동시켜 잉크젯 분사기 노즐을 통해 잉크를 분사시킨다. 일부 실시태양들에서, 잉크젯은 프린트헤드 면을 따라 가로로 엇갈리게 배치된다. 다양한 프린터 실시태양은 잉크 이미지를 이미지 수용부재에 형성하는 하나 이상의 프린트헤드를 포함한다. 일부 프린터 실시태양은 프린트 영역에 배열되는 다수의 프린트헤드를 포함한다. 이미지 수용부재, 예컨대 잉크 이미지 형성이 가능한 인쇄 매체 또는 중간 부재 면은 프린트 영역을 통과하여 처리 방향으로 프린트헤드를 지난다. 프린트헤드에 있는 잉크젯은 잉크 방울을 이미지 수용 표면을 따르는 진행 방향에 수직인 교차-진행 방향으로 열들에 분사시킨다.
도 1은 프린터에 장착된 잉크 이송시스템 (100) 개략도이다. 잉크 이송시스템 (100)은 외부 저장소 (104), 프린트헤드 (140), 외부 저장소를 프린트헤드 (140)로 유체 연통시키는 열전도관 (124), 및 제어기 (180)를 포함한다. 외부 저장소 (104)는 액체 잉크 (160)를 보관하고, 외부 저장소 (104) 내의 잉크를 액체 상태로 유지시키는 히터 (미도시) 를 포함한다. 일부 실시태양들에서, 외부 저장소는 여기로 액체 상변화 잉크를 공급하기 위하여 프린터의 잉크 전달시스템에 삽입된 고체 잉크 스틱 또는 펠릿을 용융시키는 잉크 용융판으로부터 용융 잉크를 수용한다. 다른 실시태양들에서, 외부 저장소는 고체 상변화 잉크가 직접 전달되도록 배치되고, 여기 예열된 저장소에서 잉크는 용융된다.
프린트헤드 (140)는 내부 저장소 (144) 및 잉크 수준 센서 (148)를 포함한다. 내부 저장소 (144)는 프린트헤드 (140) 면판의 개구로 이어지는 다수의 잉크젯과 유체 연통되어, 내부 저장소 (144)는 액체 상변화 잉크를 잉크젯에 제공함으로써 개구 또는 노즐을 통해 이미지 수용면에 분사된다. 잉크 수준 센서 (148)는 내부 잉크 저장소 (144)와 작동적으로 연결되고, 내부 저장소 (144) 잉크량을 검출하여 검출 잉크량에 해당하는 전기신호를 발생시킨다. 잉크 수준 센서 (148)는 내부 저장소 (144) 잉크량 검출에 적합한 임의의 센서, 예를들면, 부동 센서, 광센서, 용량 센서, 압력변환기, 전기저항 센서, 서미스터, 또는 열전대일 수 있다.
열전도관 (124)은 외부 및 내부 잉크 저장소들과 작동적으로 연결되어 저장소들을 유체적으로 연결한다. 관 (124)은 열전소자 (120) 및 가압원 (108)을 포함한다. 도 1의 실시태양에서, 가압원은 관 (124)을 통해 액체 잉크를 이송시킬 수 있는 펌프이지만, 외부 저장소로부터 열전도관을 통해 내부 저장소로 액체 잉크를 압송할 수 있는 임의의 적합한 가압원이 적용될 수 있다. 열전소자 (120)는 본 분야에서 알려진 방식으로 교번 P-형 및 N-형 반도체가 전기적으로 직렬 접속되는 펠티어 소자로 알려진 열전 냉각기 (“TEC”)이며 소자 (120)에 전류가 인가되면 소자 (120)는 소자 일측에서 열을 흡수하고 열전소자 (120) 타측으로 열을 방출한다. 열전소자 (120) 내에서 열 흐름은 가역적이고, 소자 (120)에 인가된 전류 방향이 역전되면 소자 (120)를 통한 열 흐름방향이 변경된다. 소자 (120)를 통한 전류 방향을 제어함으로써, 소자 (120)는 소자에 부착된 표면을 선택적으로 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 열전소자 (120)는 일측이 열전도관 (124)에 연결되고, 소자 (120)의 열 방출이 가능하도록 소자 (120) 타측은 히트싱크에 부착되도록 배치된다. 따라서, 열전소자 (120)를 통해 제1 극성의 전류가 인가되면 히트싱크로부터 열을 흡수하여 열전도관 (124)을 가열하고, 제1 극성과 반대 극성의 전류가 인가되면 열전도관 (124)으로부터 열을 제거하여 히트싱크로 열을 방출한다. 다른 실시태양들에서, 열전도관과 연결되지 않은 열전소자 측은 대기 중에 개방되거나 잉크 저장소와 열적으로 연통되어 관을 냉각시키는 동안 열전소자는 잉크 저장소를 가열할 수 있다.
제어기 (180)는 잉크 수준 센서 (148), 열전소자 (120), 및 가압원 (108) 작동적으로 연결된다. 제어기 (180)는 잉크 수준 센서 (148)에서 발생된 전기신호를 수신하여, 센서 (148)에서 검출된 잉크 수준에 따라, 제어기 (180)는 열전소자 (120)에 공급되는 전류 방향 또는 극성을 결정하도록 구성된다. 예를들면, 내부 저장소 내의 잉크 수준이 낮으면, 제어기 (180)는 관을 가열하여 관 (124) 내의 잉크가 용융되도록 열전소자 (120)를 작동시킨다. 또한 제어기는 관 (124) 내의 잉크가 액체 상태일 때 외부 저장소 (104)로부터 관 (124)을 통하여 프린트헤드 (140) 내부 저장소 (144)로 액체 잉크 (160)를 압송하기 위하여 가압원 (108)을 활성화하도록 구성된다. 저장소가 완전히 충전되면, 제어기는 열전소자 (120)에 제공되는 전류 극성을 역전시켜 열전도관 (124)으로부터 열을 흡수하고, 관 (124) 내의 잉크를 고화시키고 외부 저장소 (104)로부터 내부 저장소 (144)로 잉크의 유동을 차단한다.
작동에 있어서, 프린트헤드 (140)가 이미지 수용 부재에 잉크를 분사하거나 잉크 사용 유지관리작동을 하면서 프린트헤드 내부 저장소 (144) 내의 잉크량이 감소한다. 잉크 수준 센서 (148)는 소정 간격으로 내부 저장소 (144) 내의 잉크량에 해당하는 신호를 발생시키고, 제어기 (180)에 신호를 전송한다. 하한 임계치 아래의 내부 저장소 (144) 잉크 수준을 센서가 검출하면, 제어기는 열전소자 (120)를 활성화하여 열전도관 (124)을 가열하고, 열전도관 (124) 내의 고체 잉크 (164)를 용융시킨다. 제어기는 가압원 (108)을 활성화하여 액체 잉크 (160)를 외부 저장소로부터, 열전소자 (120)에 의해 잉크가 액화된 열전도관 (124)을 통하여, 프린트헤드 (140) 내부 저장소 (144)로 압송한다. 상한 임계치 위의 내부 저장소 (144) 잉크 수준을 잉크 수준 센서 (148)가 검출하면, 제어기 (180)는 가압원 (108)을 비활성화시키고 열전소자 (120)에 제공되는 전류 극성을 역전시키며, 이에 따라 열전도관 (124)에서 열이 제거된다. 이에 대한 응답으로, 열전도관 (124) 내의 상변화 잉크 (164)는 고화되고 관 (124)을 통한 잉크 흐름이 막힌다.
도 2는 다중 프린트헤드를 가지는 프린터용 잉크 이송시스템 (200)의 개략도이다. 잉크 이송시스템 (200)은 외부 저장소 (204), 4 개의 프린트헤드 (240A-D), 4 개의 열전도관 (224 A-D), 및 제어기 (280)를 포함한다. 도 2의 실시태양은 4 개의 프린트헤드를 포함하지만, 임의의 개수의 프린트헤드를 가지는 프린터에 잉크 이송시스템이 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 다중 잉크 이송 시스템은 단일 프린터, 예를들면, 프린터에 의해 인쇄되는 각각의 잉크 색상에 대한 하나의 이송시스템으로 장착될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 프린터는 4 개의 프린트헤드를 가지고, 각각은 CMYK (시안, 마젠타, 노랑 및 검정) 색상에 해당하는 4 개의 내부 잉크 저장소를 가진다. 또한 프린터는 4 개의 잉크 이송 시스템을 가지고, 각각은 4 개의 열전소자 및 4 개의 열전도관을 가지고 각각의 CMYK 색상을 각각의 프린트헤드내부 잉크 저장소로 이송한다. 각각의 이송시스템은 따라서 단일 색상 잉크를 각각의 4 개의 프린트헤드에서 특정 이송시스템과 연결된 외부 저장소의 색상에 해당하는 하나의 저장소로 이송시킨다.
외부 저장소 (204)는 액체 잉크 (260)를 보관하도록 구성되고, 외부 저장소 (204) 내의 잉크가 액체 상태로 유지되도록 히터 (미도시)를 포함한다. 도 2 실시태양에서, 외부 저장소 (204)는 가압원 (208), 예를들면, 공기압축기를 포함하여 외부 저장소 (204) 내부 공기를 압축함으로써 잉크를 외부 저장소 (204)로부터 프린트헤드 (240A-D)로 유동시킨다.
각각의 프린트헤드 (240A-D)는 내부 저장소 (244A-D) 및 잉크 수준 센서 (248A-D)를 포함한다. 내부 저장소 (244A-D) 각각은 해당 프린트헤드 (240A-D) 정면의 개구에 위치한 다수의 잉크젯과 유체 연통되어 내부 저장소 (244A-D)는 이미지 수용면에 분사되는 잉크를 잉크젯으로 공급할 수 있다. 각각의 잉크 수준 센서 (248A-D)는 내부 잉크 저장소 (244A-D) 중 하나와 작동적으로 연결되고, 해당 내부 저장소 (244A-D)의 잉크량을 검출하고 내부 저장소 (244A-D) 잉크량을 표시하는 전기신호를 발생시킨다.
열전도관 (224A-D)은 외부 잉크 저장소 (204)와 내부 잉크 저장소 (244A-D) 각각을 유체적으로 연결한다. 도시된 실시태양의 열전소자 (220A-D)는 본 분야에서 알려진 방식으로 직렬 전기 접속되는 교번 P-형 및 N-형 반도체인 펠티어 소자로 알려진 열전 냉각기이고, 전류가 소자에 인가될 때 소자는 일측에서 열을 흡수하고 타측에서 열을 방출할 수 있다. 열전소자 (220A-D)는 가역적이므로, 소자 (220A-D)에 인가되는 전류 방향이 역전되면 소자 (220A-D)를 통한 열 흐름 방향이 바뀐다. 열전소자 (220A-D)는 일측이 해당 열전도관 (224A-D)과 접촉되고, 타측은 히트싱크에 연결되도록 배치된다. 상기된 바와 같이, 일부 구성에서, 열전소자의 타측은 잉크 저장소에 연결되거나 주변 대기에 개방된다. 따라서, 열전소자 (220A-D)를 통해 제1 극성을 가지는 전류가 인가되면 히트싱크로부터 열을 흡수하여 해당 열전도관 (224A-D)을 가열하고, 제1 극성과 반대되는 극성을 가진 전류가 인가되면 열전도관 (224A-D)으로부터 열을 제거하여 히트싱크로 열을 방출시킨다.
제어기 (280)는 잉크 수준 센서 (248A-D), 열전소자 (220A-D), 및 가압원 (208)과 작동적으로 연결된다. 제어기 (280)는 각각의 잉크 수준 센서 (248A-D)에 발생되는 전기신호를 수신하고, 센서 (248A-D)에 의해 검출된 잉크 수축에 따라, 각각의 열전소자 (220A-D)에 공급되는 전류 극성을 개별적이고 독립적으로 결정한다. 제어기 (280)가 임의의 열전소자 (220A-D)를 작동시켜 열전도관(224A-D) 중 하나를 가열할 때, 제어기 (280)는 가압원 (208)을 활성화하고 외부 저장소 (204)의 공기압을 상승시켜 액체 잉크 (260)를 외부 저장소 (204)로부터 내부 저장소 (244A-D)로 유동시키도록 구성된다. 제어기는 가압원 (208)을 즉시 활성화시키도록 구성되거나, 또는 제어기는 가압 활성화를 지연시켜 가압원 활성화 전에 관 내의 잉크가 용융되도록 프로그램 될 수 있다. 다른 실시태양에서, 가압원 (208)은 프린터가 ON될 때마다 활성화 될 수 있다. 일부 실시태양들에서, 가압원은 잉크를 외부 저장소에서 내부 저장소로 압송하는 유압원, 예를들면, 기어펌프일 수 있다.
작동에 있어서, 해당 프린트헤드 (240A-D)가 잉크를 이미지 수용면(들)에 분사하거나 잉크 사용 유지관리동작을 수행하면서 프린트헤드 내부 저장소 (244A-D) 잉크량이 줄어든다. 각각의 저장소 (244A-D) 잉크량은 각각의 프린트헤드 (240A-D)에서 분사되는 잉크량에 따라 상이한 속도로 감소하며, 각각의 프린트헤드 저장소 (244A-D)에 공급되는 잉크는 개별적이고 독립적으로 제어될 필요가 있다. 각각의 잉크 수준 센서 (248A-D)는 소정 간격으로 내부 저장소 (244A-D) 잉크량에 상당하는 신호를 발생시키고, 신호는 제어기 (280)로 전송된다. 하나의 센서 (248A-D)가 해당 내부 저장소 (244A-D) 잉크 수준이 하한 임계치 이하로 검출하면, 제어기는 해당 열전소자 (220A-D)를 활성화시켜 열전도관 (224A-D)를 가열하여 해당 열전도관 (224A-D)에 존재하는 고체 잉크를 용융시킨다. 제어기는 가압원 (208)을 활성화시켜 액체 잉크 (260)를 외부 저장소 (204)로부터, 가열된 열전소자 (220A-D)에 의해 잉크가 액화된 열전도관(들)224A-D를 통해, 센서 (248A-D)가 낮은 수준이라고 표시한 내부 저장소 (244A-D)로 압송한다. 가열된 열전소자 (220A-D)에 상당하는 잉크 수준 센서 (248A-D)가 내부 저장소 (244A-D) 잉크 수준이 상한 임계치 이상이라고 검출하면, 제어기 (280)는 가열된 열전소자 (220A-D)에 제공되는 전류 극성을 변경시킴으로써, 해당 열전도관 (224A-D)은 냉각되기 시작한다. 냉각된 열전도관 (224A-D) 내의 상변화 잉크가 고화되면, 관을 통한 잉크 유동을 차단되고 재충전 과정을 종료된다.
도 3은 다중 프린트헤드를 가지는 프린터용 이송시스템 (300) 개략도이고, 여기에서는 관을 통해 잉크를 프린트헤드로 압송하기 위한 가압원을 적용하지 않는다. 잉크 이송시스템 (300)은 외부 저장소 (304), 4 개의 프린트헤드 (340A-D), 4 개의 열전도관 (324 A-D), 및 제어기 (380)를 포함한다. 외부 저장소 (304)는 액체 잉크 (360)를 보관하도록 구성되고, 외부 저장소 (304)에서 잉크가 액체 상태로 유지되도록 히터 (미도시)를 포함한다.
각각의 프린트헤드 (340A-D)는 내부 저장소 (344A-D) 및 잉크 수준 센서 (348A-D)를 포함한다. 내부 저장소 (344A-D) 각각은 해당 프린트헤드 (340A-D) 정면 개구에 위치한 다수의 잉크젯과 유체적으로 연통되어 내부 저장소 (344A-D)는 이미지 수용면에 분사되는 잉크를 잉크젯에 제공할 수 있다. 각각의 잉크 수준 센서 (348A-D)는 하나의 내부 잉크 저장소 (344A-D)와 작동적으로 연결되고, 해당 내부 저장소 (344A-D) 잉크량을 검출하고 내부 저장소 (344A-D) 잉크량을 표시하는 전기신호를 발생시키도록 구성된다.
열전도관 (324A-D)은 외부 잉크 저장소 (304)를 해당 내부 잉크 저장소 (344A-D)와 유체적으로 연결한다. 각각의 관 (324A-D)은 열전소자 (320A-D)를 포함하고 열전소자를 통해 전류가 인가되면 소자 일측에서 열을 흡수하고 타측으로 열을 방출한다. 열전소자 (320A-D)는, 일측이 해당 열전도관 (324A-D)과 접촉하고, 타측이 히트싱크에 연결되도록 배치된다. 상기된 바와 같이, 일부 구조에 있어서는, 열전소자 타측은 잉크 저장소에 연결되거나 주변 대기에 개방된다. 열전소자 (320A-D)를 통해 제1 극성을 가지는 전류가 인가되면 히트싱크로부터 열을 제거하여 해당 열전도관 (324A-D)을 가열하고, 제1 극성과 반대 극성의 전류가 인가되면 열전도관 (324A-D)에서 열을 흡수하여 열을 히트싱크로 전달한다.
제어기 (380)는 잉크 수준 센서 (348A-D) 및 열전소자 (320A-D)와 작동적으로 연결된다. 제어기 (380)는 잉크 수준 센서 (348A-D)에서 발생된 전기신호를 수신하고, 센서 (348A-D) 검출 잉크 수준에 기초하여, 각각의 열전소자 (320A-D)에 제공되는 전류 극성을 개별적으로 결정한다.
작동에 있어서, 해당 프린트헤드 (340A-D)가 잉크를 이미지 수용 부재에 분사하거나 잉크 사용 유지관리동작을 수행하면서 프린트헤드 내부 저장소 (344A-D) 잉크량은 감소한다. 각각의 프린트헤드 (340A-D) 분사 잉크량에 따라 각각의 저장소 (344A-D) 잉크량은 다른 비율로 줄어들어, 각각의 프린트헤드 저장소 (344A-D)에 제공되는 잉크를 개발적으로 제어할 필요가 있다. 각각의 잉크 수준 센서 (348A-D)는 소정 간격으로 해당 내부 저장소 (344A-D) 잉크량에 해당하는 신호를 발생시키고, 신호는 제어기 (380)에 전송된다. 하나의 센서 (348A-D)가 해당 내부 저장소 (344A-D) 잉크 수준이 하한 임계치 이하인 것으로 검출하면, 제어기 (380)는 해당 열전소자 (320A-D)를 활성화시켜 열전도관 (224A-D)을 가열하고, 해당 열전도관 (324A-D)을 막고 있는 고체 잉크를 용융시킨다. 도 3의 실시태양에서, 외부 잉크 저장소 (304)는 프린트헤드 (340A-D) 상부에 위치하여 중력 및 유체 압력으로 액체 잉크 (360)는 외부 저장소 (304)로부터, 고체 잉크에 의해 차단되지 않은 임의의 열전도관 (324A-D)을 통해, 해당 내부 저장소(344A-D)로 이송된다. 가열된 열전소자 (320A-D)에 해당하는 잉크 수준 센서 (348A-D)가 해당 내부 저장소 (344A-D) 잉크 수준이 상한 임계치 이상인 것으로 검출하면, 제어기 (380)는 가열된 열전소자 (320A-D)에 제공되는 전류 극성을 역전시키고, 해당 열전도관 (324A-D)을 냉각시킨다. 냉각된 열전도관 (324A-D)의 상변화 잉크는 고화되고, 관을 통한 잉크 흐름은 차단되고 재충전 과정은 종료된다.
잉크 이송시스템의 다양한 부품 및 기능의 작동 및 제어는 제어기 조력으로 수행된다. 제어기는 프로그램 명령을 실행하는 범용 또는 특수 목적의 프로그램 가능한 처리기로 구현된다. 프로그램화 기능을 수행하기에 필요한 명령 및 데이터는 처리기 또는 제어기와 관련된 메모리에 저장된다. 처리기, 메모리, 및 인터페이스 회로는 시스템 요소를 구성하여 상기 기능 및 하기 프로세스를 수행한다. 이들 제어기 요소는 인쇄 회로 카드에 제공되거나 주문형 반도체 (ASIC) 회로로 제공된다. 각각의 회로는 별도의 처리기로 구현되거나 다중 회로가 하나의 처리기로 구현될 수 있다. 대안으로, 회로들은 개별 부품들로 구현되거나 VLSI 회로에 제공될 수 있다. 또한, 본원에 기재된 회로들은 처리기, ASIC, 개별 부품들, 또는 VLSI 회로 조합으로 구현될 수 있다.
도 4는 상변화 잉크 프린터에서 프린트헤드 저장소를 재충전하기 위한 잉크 이송 프로세스 (400)를 도시한 것이다. 프로세스는 제어기, 예컨대 상기 제어기 (180, 280, 380)를 참조하고, 이는 제어기와 작동적으로 연결되는 메모리에 저장된 프로그램 명령을 실행함으로써 제어기는 하나 이상의 시스템 요소를 작동시켜 프로세스에 기재된 특정 기능 또는 동작을 수행한다. 프로세스 (400)는 단일 내부 저장소를 가지는 시스템에 대하여 도시된다. 그러나, 다중 내부 저장소를 가지는 프린터에서 다중 열전소자에 대하여 평행하게 프로세스가 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
프로세스 (400)는 내부 저장소 센서로부터 내부 저장소 잉크량을 표시하는 신호를 제어기가 수신하는 것으로부터 개시된다 (블록 410). 이후 제어기는 내부 저장소 잉크량이 하한 임계치 이하인지를 판단한다 (블록 420). 잉크량이 하한 임계치 이하이면, 제어기는 열전소자를 활성화시켜 관을 가열하고 (블록 430), 관 내의 잉크를 용융시킴으로써 상기된 바와 같이 잉크는 외부 저장소에서 내부 저장소로 흐를 수 있다. 상기 도 2의 실시태양에서, 이러한 프로세스는 관을 통해 용융 잉크를 프린트헤드로 압송하는 가압원 작동을 더욱 포함한다. 이후 블록 410부터 프로세스가 반복된다. 내부 잉크 저장소 잉크량이 하한 임계치 이하가 아니면, 제어기는 내부 저장소 잉크량이 상한 임계치 이상인지를 결정한다 (블록 440). 잉크량이 상한 임계치 이하이면, 제어기는 열전소자를 활성화시켜 관으로부터 열을 제거하고 (블록 450), 잉크가 내부 저장소로 유동하는 것을 중지시키고, 프로세스는 블록 410으로부터 반복된다. 내부 잉크 저장소가 상한 임계치 이상이 아니거나 하한 임계치 이하가 아니면, 제어기는 열전소자 작동을 변경시키지 않는다 (블록 460). 따라서, 저장소가 하한 및 상한 임계치 사이에 있으면, 제어기는 하한 임계치에 도달할 때까지 저장소를 계속 고갈시키거나 상한 임계치에 도달할 때까지 계속 충전시킨다. 일부 실시태양들에서, 제어기는, 관 내부의 잉크가 고화된 후 열전소자를 비활성화시키도록 구성되고, 열전소자는 내부 저장소 잉크량이 하한 임계치 이하로 떨어질 때까지 OFF을 유지한다. 이후 블록 410에서 프로세스가 반복된다.

Claims (10)

  1. 잉크 이송시스템에 있어서, 열전도관, 열전 기구, 및 제어기로 구성되고,
    열전도관은, 용융 상변화 잉크를 제1 잉크 저장소 및 제2 잉크 저장소 사이로 이송시키도록, 제1 잉크 저장소와 유체 연통되는 제1 단 및 제2 잉크 저장소와 유체 연통되는 제2 단을 가지고;
    열전소자는 열전도관과 작동적으로 연결되고;
    제어기는 열전소자와 작동적으로 연결되고, 선택적으로 열전소자를 작동시켜 열전도관을 가열하여 관 내부의 상변화 잉크를 용융시킴으로써 상변화 잉크를 제1 잉크 저장소에서 제2 잉크 저장소로 유동시키고, 열전도관에서 열을 제거하여 관 내의 용융 상변화 잉크를 고화시킴으로써 제1 잉크 저장소에서 제2 잉크 저장소로 상변화 잉크 유동을 불가능하도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 잉크 저장소와 유체 연통되는 가압원을 더욱 포함하고;
    제어기는 가압원과 작동적으로 연결되고, 제어기는, 열전소자를 작동시켜 관 내부의 상변화 잉크를 용융시킨 후 소정 시간 경과에 대한 응답으로, 가압원을 작동시켜 제1 잉크 저장소 내의 잉크를 가압하여 용융 상변화 잉크를 제1 잉크 저장소에서 제2 잉크 저장소로 압송하도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
  3. 제1항에 있어서, 제어기에 의한 열전소자 작동 후 관 내부의 상변화 잉크 용융에 대한 응답으로 중력으로 인하여 용융 상변화 잉크가 제1 잉크 저장소에서 제2 잉크 저장소로 유동될 수 있도록 제1 잉크 저장소가 제2 잉크 저장소에 대하여 배치되는, 잉크 이송시스템.
  4. 제1항에 있어서, 제2 잉크 저장소는 프린트헤드 내부에 배치되는, 잉크 이송시스템.
  5. 제1항에 있어서, 열전소자는 펠티어 소자인, 잉크 이송시스템.
  6. 제1항에 있어서, 제어기는 열전소자를 양-방향으로 전류 방향을 제어하도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    제2 잉크 저장소의 잉크량에 상당하는 전기 신호를 발생하는 센서를 더욱 포함하고;
    제어기는 센서와 작동적으로 연결되고, 제어기는, 제2 잉크 저장소의 잉크가 제1 소정 임계치 이하임을 표시하는 센서의 전기신호에 응답하여, 제1 극성에서 열전소자를 작동시켜 열전도관을 가열하고 열전도관 내부의 상변화 잉크를 용융하도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
  8. 제7항에 있어서, 제어기는, 제2 잉크 저장소의 잉크가 제2 소정 임계치 이상임을 표시하는 센서의 전기신호에 응답하여, 제1 극성과 반대인 제2 극성에서 열전소자를 작동시켜 열전도관에서 열을 제거하고 열전도관 내부의 상변화 잉크를 고화하도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
  9. 잉크 이송시스템에 있어서, 제1 잉크 저장소, 다수의 프린트헤드, 다수의 열전도관, 다수의 열전소자, 및 제어기로 구성되고,
    제1 잉크 저장소는 상변화 잉크 공급량을 유지하도록 구성되고;
    다수의 프린트헤드의 각각의 프린트헤드는 적어도 하나의 내부 잉크 저장소를 포함하고;
    다수의 열전도관의 각각의 관은, 제1 저장소로부터 용융 상변화 잉크가 다수의 열전도관의 각각의 관으로 진입되도록, 제1 잉크 저장소와 유체 연통되는 제1 단을 가지고, 다수의 열전도관의 각각의 관은 다수의 프린트헤드의 적어도 하나의 내부 잉크 저장소의 하나만과 유통 연통되는 제2 단을 더욱 포함하고, 각각의 열전도관의 각각의 제2 단은, 다수의 열전도관의 각각의 관이 용융 상변화 잉크를 다수의 프린트헤드의 하나의 프린트헤드의 내부 잉크 저장소 하나만으로 공급되도록, 다수의 열전도관의 다른 열전도관의 제2단들과는 상이한 내부 잉크 저장소로 연결되고;
    다수의 열전소자의 각각의 열전소자는 열전도관 하나만과 작동적으로 연결되고, 각각의 열전소자는 다수의 열전소자의 다른 열전소자가 작동적으로 연결되는 열전도관과는 상이한 열전도관에 작동적으로 연결되고;
    제어기는 다수의 열전소자의 각각의 열전소자와 작동적으로 연결되고, 제어기는 선택적으로 다수의 열전소자의 다른 열전소자와는 독립적으로 각각의 열전소자를 작동시켜 각각의 열전도관을 독립적으로 가열시키고 각각의 관내 상변화 잉크를 용융시킴으로써 용융 상변화 잉크가 제1 잉크 저장소에서 관과 유체 연통된 내부 잉크 저장소로 유동될 수 있고, 각각의 열전도관으로부터 열을 독립적으로 제거시키고 관내 용융 상변화 잉크를 고화시킴으로써 제1 잉크 저장소로부터 관과 유체 연통된 내부 잉크 저장소로 상변화 잉크의 유동을 불가능하게 하도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    다수의 센서를 더욱 포함하고,
    각각의 내부 잉크 저장소가 다수의 센서의 센서 하나만과 연결되고 각각의 센서는 센서가 연결된 내부 잉크 저장소의 잉크량에 상당하는 전기신호를 발생하도록 다수의 센서의 각각의 센서는 내부 잉크 저장소의 하나만과 연결되고;
    제어기는 다수의 센서의 각각의 센서와 작동적으로 연결되고, 제어기는 제1 극성에서 각각의 열전소자를 작동시켜 작동되는 열전소자와 작동적으로 연결된 열전도관을 가열하여 가열되는 관과 유체 연통되는 내부 잉크 저장소와 연결된 센서와 연결된 내부 잉크 저장소 잉크가 제1 소정 임계치 이하라고 표시되는 센서 전기신호에 응답하여 열전도관 내부의 상변화 잉크를 용융시키도록 구성되는, 잉크 이송시스템.
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