KR20150038020A

KR20150038020A - 효율적 기포 제거를 위해 구성된 프린터

Info

Publication number: KR20150038020A
Application number: KR20157003320A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 에스다일-왓츠; 길버트 알레마나; 로버트 브리스; 키아노우쉬 미르 사나에이
Original assignee: 멤젯 테크놀로지 엘티디
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-04-08
Also published as: TW201420366A; JP6335165B2; WO2014009232A1; AU2013289394A1; CN104428138A; EP2844488B1; US20150283820A1; JP2015525690A; US20140015905A1; EP2844488A1

Abstract

잉크젯 프린터는 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 인쇄헤드; 인쇄 헤드에 잉크를 공급하기 위한 것으로 공급 포트 및 리턴 포트를 포함하는 잉크 컨테이너; 공급 포트와 제1 포트를 상호 연결하는 제1 잉크 도관; 리턴 포트와 제2 포트를 상호 연결하는 제2 잉크 도관; 및 공급 포트로부터 리턴 포트로 잉크를 펌핑하기 위해 구성된 펌프를 포함한다. 펌프 작동 시에 제1 잉크 도관에 비해 제2 잉크 도관에서 잉크의 더 빠른 유속을 제공하기 위해 제2 잉크 도관은 상기 제1 잉크 도관보다 더 작은 내부 단면적을 가진다.

Description

효율적 기포 제거를 위해 구성된 프린터{PRINTER CONFIGURED FOR EFFICIENT AIR BUBBLE REMOVAL}

본 발명은 잉크젯 프린터를 위한 잉크 제공 시스템에 관한 것이다. 이는 주로 인쇄헤드로부터 기포를 플러싱(flushing)하기 위해 개발되어 왔다.

Memjet^®기술을 채택하는 잉크젯 프린터는 홈앤오피스("SOHO") 프린터, 라벨 프린터 및 와이드포맷 프린터를 포함하여 다수의 상이한 인쇄 포맷을 위해 상업적으로 이용 가능하다. Memjet^®프린터는 통상적으로, 사용자가 교체 가능한 하나 이상의 고정식 잉크젯 인쇄헤드를 포함한다. 예컨대, SOHO 프린터는 사용자에 의한 교체 가능한 단일의 다색 인쇄헤드를 포함하고, 고속 라벨 프린터는 매체 공급 방향을 따라 정렬된 복수의 사용자 교체 가능한 단색 인쇄헤드를 포함하고, 와이드포맷 프린터는 와이드포맷 페이지폭에 걸쳐 뻗어 있기 위해 스태거드 오버래핑 배열(staggered overlapping arrangement)로 복수의 사용자 교체 가능한 다색 인쇄헤드를 포함한다.

사용자가 인쇄헤드를 교체할 수 있도록 하는 것은 Memjet^®기술의 핵심적 이점이다. 그러나, 이는 인쇄헤드(들)에 잉크를 공급하는 잉크 제공 시스템에 부담을 준다. 예컨대, 잉크 제공 시스템은, 사용기한이 지난 인쇄 헤드를 교체 전에 비워지도록(deprimed) 하여 부주의에 의한 잉크 유출을 막고 신규 인쇄 헤드는 설치 이후에 잉크로 채워지도록(primed) 해야 한다.

이러한 요건들 외에도, 잉크젯 프린터의 "시동(wake-up)" 시간을 최소화하는 것이 바람직할 것이다. 인쇄헤드에 포집된 기포는 지속적인 문제이고, 인쇄 결함의 공통적 원인이며, 통상적으로 프린터 "시동" 중에 수행되는 기포 배출(purging) 동작의 효율을 개선하는 것이 바람직할 것이다.

잉크젯 인쇄헤드를 위한 잉크 제공 시스템에 대한 다수의 접근방식은 US 2011/0025762; US 2011/0279566; 및 US 2011/0279562(모두 본 출원인에게 양도됨)에 설명되어 있고, 이의 내용은 본원에 참조로 통합된다.

앞에서 Memjet^®프린터와 연관하여 설명된 잉크 제공 시스템은 일반적으로, 잉크 컨테이너를 인쇄헤드의 각각의 제1 및 제2 잉크 포트와 상호 연결하는 제1 및 제2 잉크 도관을 구비한 폐루프 시스템을 포함한다. 가역 펌프는 폐루프 둘레에서 잉크를 펌핑하기 위해 제2 잉크 도관 내에 배치된다. 통상적으로, 핀치 밸브는 인쇄헤드를 통하는 잉크 또는 공기의 유동을 제어하기 위해 제1 잉크 도관 상에 배치된다. US 2011/0279566, US 2011/0279562에 설명된 바와 같이, 펌프 및 핀치 밸브는 다수의 인쇄헤드 채움, 비움 및 다른 유지 또는 복구 동작을 제공하도록 조정된다.

기포 배출의 효율을 개선하고 프린터 "시동"시간을 최소화하기 위해 US 2011/0279566, US 2011/0279562에 설명된 잉크 제공 시스템을 수정하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 목적은 효율적 기포 제거를 위해 구성된 프린터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 인쇄헤드; 인쇄헤드에 잉크를 공급하기 위한 것으로 공급 포트 및 리턴 포트를 갖는 잉크 컨테이너; 공급 포트와 제1 포트를 상호 연결하는 제1 잉크 도관; 리턴 포트와 제2 포트를 상호 연결하는 제2 잉크 도관; 및 공급 포트로부터 리턴 포트로 잉크를 펌핑하기 위한 펌프를 포함하고, 제2 잉크 도관은 제1 잉크 도관보다 더 작은 내부 단면적을 가지는 잉크젯 프린터가 제공된다.

본 발명에 따른 프린터는 유리하게도, 펌프가 제2 잉크 도관의 상대적으로 작은 내부 단면적에 의해 작동 되는 경우 제1 도관에 비해 제2 도관에서 잉크의 유속이 높다(유량율은 두 도관에서 동일하나, 유속은 제2 도관에서 더 빠르다는 점을 주의할 것). 제2 도관에서 이러한 상대적으로 높은 유속은, 기포가 높은 유속으로 비말 동반(entrainment)되어 제2 도관에서 포집된 기포의 제거를 용이하게 한다. 결과적으로, 이러한 포집된 기포는 제2 도관으로부터 더욱 효율적으로 잉크 컨테이너로 회귀하고, 잉크 컨테이너에서 기포는 (예컨대 대기로 빠져나가면서) 제거될 수 있다. 기포는 특히 잉크 컨테이너가 인쇄헤드의 높이 아래에 배치될 때 제2 도관 내에서 문제를 일으킨다. 이는 기포의 자연적 부력이 제2 도관에서의 유동 방향과 반대로 가는 경향이 있기 때문이다. 이러한 이유로, 제2 도관에서의 보다 높은 유속은 제2 잉크 도관으로부터 기포의 제거를 촉진하고, 유리하게도 최적화된 인쇄헤드 채움(priming) 또는 플러싱을 제공한다.

본원에 사용된 바와 같이, '잉크'에 대한 언급은 매체 기판 상에 이미지 및 지표를 생성하기 위한 임의의 인쇄 가능한 유체뿐만 아니라 정착액, 적외선 잉크, 자외선 잉크, 계면활성제, 약제, 3D-인쇄 유체 등과 같은 임의의 기능성 유체를 포함하는 것으로 간주될 것이다.

본원에 사용되는 바와 같이, "제2 잉크 도관이 제1 잉크도관보다 더 작은 내부 단면적을 가진다"는 표현은, 제2 잉크 도관의 길이 대부분이 제1 잉크 도관의 길이 대부분보다 더 작은 내부 단면적을 가져, 제2 잉크 도관을 통과하는 유속이 제1 잉크 도관을 통과하는 유속보다 전반적으로 더 빠르다는 것을 의미하는 것으로 간주된다.

바람직하게는, 제1 및 제2 잉크 도관은, 적어도 부분적으로, 각각 제1 배관 및 제2 배관으로 정의되고, 제2 배관은 제1 배관보다 더 작은 내부 직경을 가진다. 배관은 통상적으로 원형 단면적을 가진 플렉서블 폴리머 배관이다.

바람직하게는, 펌프는 제2 도관 내에 배치된 연동 펌프이다. 통상적으로, 연동 펌프는 작동 시에 제2 도관을 통해 잉크를 펌핑하고, 작동하지 않을 시에 제2 도관을 차단하도록 구성된다.

바람직하게는, 펌프는 인쇄헤드의 높이 위에 배치된다. 인쇄헤드의 높이 위에 펌프를 배치하는 것은 유리하게도, 일반적으로 기포의 자연적 부력에 대응하는 방향으로 기포를 펌프 쪽으로 이동시킨다. 기포가 펌프를 통과하여 이동하면, 기포는 펌프가 역 방향으로 작동되지 않는 한 인쇄헤드로 회귀할 수 없다.

바람직하게는, 제2 잉크 도관은 제2 포트와 펌프 사이의 제1 섹션 및 펌프와 잉크 컨테이너 사이의 제2 섹션을 포함한다. 통상적으로, 제1 섹션은 전적으로 인쇄헤드의 높이에 또는 인쇄헤드의 높이 위에 있다.

바람직하게는, 프린터는: 제1 잉크 도관에 연결되며 대기와 유체 연통하는 공기 유입구를 갖는 공기 도관; 및 공기 도관을 통하는 공기의 유동을 제어하기 위해 구성된 것으로 인쇄헤드의 높이 아래에 배치된 제1 밸브를 더 포함한다.

제1 밸브가 인쇄헤드의 높이 아래에 배치됨으로써, 유리하게도, 제1 밸브가 대기로 개방될 때 인쇄헤드 노즐에서 잉크 부압(negative ink pressure)이 유지된다. 그러므로, 이러한 배열은 제1 밸브가 개방되어 있을 시에 노즐로부터 잉크 흘림을 최소화한다(잉크는 인쇄헤드 노즐에서 메니스커스(menisci)의 표면 장력에 의해 인쇄헤드로부터 공기 도관 안으로 흘러나갈 수 없다).

반면, 제1 밸브가 인쇄헤드의 높이 위에 배치된다면, 제1 밸브가 개방되었을 시에 인쇄헤드 노즐에서 잉크 정압(positive ink pressure)을 겪게 됨으로써, 노즐로부터의 잉크 흘림에 대한 위험성이 증대된다. 잉크 흘림은 인쇄헤드 교체 중에 매우 바람직하지 않은데, 왜냐하면 사용자에게서 피부, 의복 등에 잉크 착색의 위험이 증대되기 때문이다.

바람직하게는, 제1 잉크 도관은 잉크 컨테이너와 공기 도관 사이의 제3 섹션, 및 공기 도관과 제1 포트 사이의 제4 섹션을 포함한다.

바람직하게는, 제4 섹션은 전적으로 제1 포트의 높이에 또는 제1 포트의 높이 아래에 있다.

바람직하게는, 프린터는 제3 섹션을 통과하는 잉크의 유동을 제어하기 위한 제2 밸브를 포함한다.

바람직하게는, 제2 밸브는 핀치 밸브이다.

바람직하게는, 제1 밸브는 핀치 밸브이다.

바람직하게는, 제1 및 제2 밸브는 다중 채널 밸브 배열에 포함된다.

바람직하게는, 다중 채널 밸브 배열은 공기 도관 및 제3 섹션 중 적어도 하나를 핀칭하기 위해 구성된 다중 채널 핀치 밸브이다.

바람직하게는, 프린터는 펌프, 제1 밸브, 제2 밸브의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함한다.

바람직하게는, 인쇄헤드는 사용자에 의한 교체가 가능하다.

바람직하게는, 잉크 컨테이너는 인쇄헤드의 높이 아래에 배치된다.

바람직하게는, 잉크 컨테이너는 대기로 개방되어, 잉크가 정상 인쇄 중에 유체정압 부압(negative hydrostatic pressure)으로, 중력 하에 인쇄헤드에 공급되도록 개방된다.

프린터는 잉크 컨테이너와 유체 연통하는 잉크 저장부(예컨대 교체형 잉크 카트리지 또는 잉크 탱크)를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 프린터는 인쇄헤드에 대해 상대적으로 잉크 컨테이너 내에서 잉크의 높이를 제어하기 위한 압력 조정 시스템을 포함한다.

바람직하게는, 압력 조정 시스템은 잉크 저장부로부터 잉크 컨테이너 안으로 잉크의 유동을 제어하기 위한 조정기 밸브를 포함한다. 대안적으로, 압력 조정 시스템은 인쇄헤드에 대해 상대적으로 잉크 컨테이너에서 잉크의 실질적으로 일정한 높이를 유지하기 위한 잉크 컨테이너의 특정한 구성(예컨대 편평화된 프로파일)일 수 있다.

다른 양태에서, 제1 포트 및 제2 포트를 갖는 인쇄헤드; 인쇄헤드에 잉크를 공급하기 위한 것으로 공급 포트 및 리턴 포트를 갖는 잉크 컨테이너; 공급 포트와 제1 포트를 상호 연결하는 제1 잉크 도관; 리턴 포트와 제2 포트를 상호 연결하는 제2 잉크 도관; 및 제2 잉크 도관 내에 배치된 펌프를 포함하고, 펌프는 인쇄헤드의 높이 위에 배치되는 것인 잉크젯 프린터가 제공된다.

바람직하게는, 제2 잉크 도관은 제1 잉크 도관보다 더 작은 내부 단면적을 가진다.

이제 본 발명의 실시예들은 동봉한 도면을 참조로 하여 오로지 예시적인 방식으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 잉크젯 프린터를 개략적으로 도시한다.
도 2는 제1 및 제2 잉크 도관의 절개 사시도를 도시한다.
도 3은 기포를 포함한 제2 잉크 도관의 일부분을 개략적으로 도시한다.

도 1을 참조하면, 인쇄헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 제공 시스템을 가지는 프린터(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 잉크 제공 시스템은 US 2011/0279566, US 2011/0279562에 설명된 것과 기능면에서 유사하며, 이 문헌의 내용은 본원에 참조로 통합된다.

프린터(1)는 제1 잉크 도관(10)을 통해 인쇄헤드(4)의 제1 포트(8)에 연결되는 공급 포트(6)를 갖는 잉크 컨테이너(2)를 포함한다. 잉크 컨테이너(2)의 리턴 포트(12)는 제2 잉크 도관(16)을 통해 인쇄헤드(4)의 제2 포트(14)에 연결된다. 그러므로, 잉크 컨테이너(2), 제1 잉크 도관(10), 인쇄헤드(4) 및 제2 잉크 도관(16)은 유체학적 폐루프를 정의한다. 통상적으로, 제1 잉크 도관(10) 및 제2 잉크 도관(16)은 플렉서블 배관의 길이로 구성된다.

인쇄헤드(4)는 제1 포트(8)와 제1 잉크 도관(10)을 해제 가능하게 상호 연결하는 제1 결합장치(3); 및 제2 포트(14)와 제2 잉크 도관(16)을 해제 가능하게 상호 연결하는 제2 결합장치(5)를 이용하여 사용자에 의한 교체가 가능하다. 인쇄헤드(4) 및 이의 관련한 결합장치에 대한 더욱 상세한 설명은 예컨대 US 2011/0279566에서 확인할 수 있다.

잉크 컨테이너(2)는 잉크 컨테이너의 천장에 배치된 통기성 막의 형태를 갖는 공기 구멍(18)을 통해 대기로 개방되어 있다. 따라서, 정상 인쇄 중에, 잉크는 중력 하에 유체정압 부압("역압")으로 인쇄헤드(4)에 공급된다. 인쇄헤드(4)의 노즐판(19)에서 겪는 역압의 정도는 잉크 컨테이너(2)에서 잉크(20)의 수위 위에서 노즐판의 높이(h)로 결정된다.

프린터(1)는 통상적으로, 잉크 컨테이너(2)에서 잉크의 실질적으로 일정한 수위 및 이에 따른 일정한 높이(h) 및 대응하는 역압을 유지하기 위한 압력 조정 시스템을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 압력 조정 시스템은 압력 조정 밸브(30)를 갖는 공급 도관(28)을 통해 잉크 컨테이너(2)의 유입구 포트(26)에 연결되는 벌크 잉크 저장부(24)를 포함한다. 일부 실시예에서, 유입구 포트(26) 및 리턴 포트(12)는 잉크 컨테이너(2)의 동일한 포트일 수 있고, 제2 잉크 도관(16) 및 공급 도관(28)은 함께 연결되어 있다.

압력 조정 밸브(30)는 잉크 저장부(24)로부터 잉크 컨테이너(2) 안으로의 잉크 유동을 제어하여, 잉크 컨테이너에서 실질적으로 일정한 잉크의 수위를 유지한다. US 2011/0279566에 설명된 바와 같이, 밸브(30)는 잉크 컨테이너(2) 내의 부양 기계장치를 이용하여 기계적으로 제어될 수 있다. 그러나, 잉크 레벨 센서로부터의 피드백에 기반하여 밸브(30)의 동작을 전기적으로 제어하기 위한 컨트롤러와 결합되어 잉크 컨테이너(2)의 잉크 수위를 모니터링하는 잉크 레벨 센서와 같이 다른 형태의 밸브 제어가 채택될 수 있음을 이해할 것이다.

잉크 저장부(24)는 통상적으로 공급 결합장치(32)를 통해 공급 도관(28)에 연결된 사용자 교체 가능한 잉크 카트리지이다. 대안적으로, 그리고 US 2011/0279562에 설명된 바와 같이, 잉크 컨테이너(2)는 잉크 저장부(24), 공급 도관 및(28) 및 조정기 밸브(30) 없는 사용자 교체 가능형 카트리지일 수 있다. 잉크 컨테이너(2)가 사용자 교체형 카트리지이면, 높이(h)는 잉크 카트리지의 가늘거나 편평해진 높이 프로파일에 의해 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 잉크 컨테이너(2)의 편평해진 높이 프로파일은 완전히 채워진 잉크 카트리지와 거의 비어있는 잉크 카트리지 사이에서 높이(h)의 최소 변화를 보장한다.

잉크 컨테이너(2), 제1 잉크 도관(10), 인쇄헤드(4) 및 제2 잉크 도관(16)을 포함하는 유체학적 폐루프는 채움, 비움 및 다른 인쇄헤드 유지 동작을 용이하게 한다. 제2 잉크 도관(16)은 유체학적 루프 둘레에서 잉크를 순환시키기 위한 가역적 연동 펌프(40)를 포함한다. 따라서, 제2 잉크 도관(16)은 제2 포트(14)와 펌프(40) 사이에 정의된 제1 섹션(16a), 및 리턴 포트(12)와 펌프(40) 사이에 정의된 제2 섹션(16b)을 포함한다. 오로지 관례적으로, 펌프(40)의 "전진" 방향은 공급 포트(6)로부터 리턴 포트(12)로(즉 도 1에 도시된 바와 같이 시계방향으로) 잉크를 펌핑하는 것에 대응하고, 펌프의 "역" 방향은 리턴 포트(12)로부터 공급 포트(6)로(즉 도 1에 도시된 바와 같이 시계반대방향으로) 잉크를 펌핑하는 것에 대응한다.

펌프(40)는 다양한 유체학적 동작을 조정하기 위한 핀치 밸브 배열(42)과 협력한다. 핀치 밸브 배열(42)은 제1 핀치 밸브(46) 및 제2 핀치 밸브(48)를 포함하고, 예컨대 US 2011/0279566; US 2011/0279562; 및 US SN 61/752,873에 설명된 임의의 핀치 밸브 배열의 형태를 취할 수 있으며, 이 문헌의 내용은 본원에 참조로 통합된다.

제1 핀치 밸브(46)은 제1 잉크 도관(10)으로부터 분기된 공기 도관(50)을 통과하는 공기의 유동을 제어한다. 공기 도관(50)은 공기 필터(52)에서 종결되고, 공기 필터는 대기로 개방되어 있으며 유체학적 폐루프를 위한 공기 흡입구와 같이 기능한다. 제1 핀치 밸브(46)는, 제1 핀치 밸브(46)가 개방될 때 인쇄헤드 노즐로부터 잉크 흘림을 최소화하기 위해 노즐판의 높이 아래에 배치된다.

공기 도관(50)에 의해, 제1 잉크 도관(10)은 공급 포트(6)와 공기 도관(50) 사이의 제3 섹션(10a) 및 제1 포트(8)와 공기 도관(50) 사이의 제4 섹션(10b)으로 나눠진다. 제2 핀치 밸브(48)는 제1 잉크 도관(10)의 제3 섹션(10a)을 통과하는 잉크의 유동을 제어한다.

펌프(40), 제1 핀치 밸브(46) 및 제2 핀치 밸브(48)는 다양한 유체학적 동작을 조정하는 컨트롤러(44)에 의해 제어된다. 앞에 설명한 바로부터, 도 1에 도시된 잉크 제공 시스템이 다방면의 유체학적 동작을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 표 1은 프린터(1)에 사용된 일부 예시적인 유체학적 동작을 위한 다양한 핀치 밸브 및 펌프 상태를 설명한다. 물론, 이러한 예시적인 유체학적 동작의 다양한 조합이 채택될 수 있다. 하기 표 1은 유체학적 동작의 예시를 나타낸다:

유체학적 동작	제2 핀치 밸브(48)	제1 핀치 밸브(46)	펌프(40)
인쇄	개방	폐쇄	차단
채움	개방	폐쇄	전진
대기	개방	폐쇄	차단
펄스	폐쇄	폐쇄	역진
비움	폐쇄	개방	전진
널(NULL)	폐쇄	폐쇄	차단

정상 인쇄 중에("인쇄" 모드), 인쇄헤드(4)는 중력 하에서 부 역압으로 잉크 컨테이너(2)로부터 잉크를 인출한다. 이 모드에서, 연동 펌프(40)는 차단 밸브와 같이 기능하는 반면, 제1 핀치 밸브(46)는 폐쇄되고, 제2 핀치 밸브(48)는 개방되어, 공급 포트(6)로부터 인쇄헤드(4)의 제1 포트(8)로 잉크 유동을 허용한다.

인쇄헤드 채움 또는 플러싱 중에("채움"모드), 잉크는 전진 방향으로 유체학적 폐루프 둘레를 순환한다(즉 도 1에 도시된 바와 같이 시계방향으로). 이 모드에서, 연동 펌프(40)는 전진 펌핑 방향으로 작동하는 반면, 제1 핀치 밸브(46)는 폐쇄되고 제2 핀치 밸브(48)는 개방되어 공급 포트로부터 인쇄헤드(4)를 통해 리턴 포트(12)로 잉크 유동을 허용한다. 이러한 방식으로 채우는 동작을 이용하여 비워진 인쇄헤드를 잉크로 채우거나 시스템으로부터 기포를 플러싱할 수 있다. 플러싱된 기포는 잉크 컨테이너(2)로 돌아가고, 이 곳에서 기포는 공기 구멍(18)을 통하여 대기로 빠져나갈 수 있다.

"대기"모드에서, 펌프(40)는 차단되는 반면, 제1 핀치 밸브(46)는 폐쇄되고 제2 핀치 밸브(48)는 개방된다. "대기"모드는 인쇄헤드(4)에서 유체정압 잉크 부압을 유지하고, 이는 프린터가 휴면 상태일 때 노즐판(19)에서 컬러 혼합을 최소화한다. 대개, 인쇄헤드는 노즐로부터 잉크의 증발을 최소화하기 위해 이러한 모드에 캐핑된다(예컨대 US 2011/0279519 참조, 이의 내용은 본원에 참조로 통합됨).

인쇄헤드(4)의 각각의 노즐이 잉크로 완전히 채워지도록 보장하거나/ 막혀버린 임의의 노즐을 뚫기 위해 "펄스"모드가 채택될 수 있다. "펄스"모드에서, 제1 및 제2 핀치 밸브(46, 48)는 폐쇄되는 반면, 펌프(40)는 역 방향(즉 도 1에 도시된 바와 같이 시계반대방향)으로 작동되어, 인쇄헤드(4)의 노즐판(19)에 정의된 노즐을 통하여 잉크를 밀어낸다.

소모된 인쇄헤드(4)를 교체하기 위해, 프린터로부터 제거될 수 있기 전에 인쇄헤드를 비우는 것이 필요하다. "비움"모드에서, 제1 핀치 밸브(46)는 개방되고, 제2 핀치 밸브(48)는 폐쇄되며 펌프(40)는 전진 방향으로 작동되어 공기 도관(50)을 통해 대기로부터 공기를 인입한다. 인쇄헤드(4)가 잉크를 비웠다면, 프린터는 인쇄헤드를 잉크 공급부로부터 분리하는 "널"모드로 설정되어, 잉크 유출을 최소로 하면서 인쇄헤드가 안전하게 제거될 수 있도록 한다.

프린터(1)의 전원이 켜지거나 프린터가 (예컨대 새로운 인쇄 작업이 보내짐으로써) 휴면 기간으로부터 시동되면, 잉크 제공 시스템은 인쇄헤드(4)가 인쇄를 위한 준비 상태에 있음을 보장해야 한다. 통상적으로, 이는 채움 및/또는 펄스 동작을 포함할 것이며, 대개, 최근의 인쇄 작업 이후로부터의 기간에 따라 다양한 여타 유지 동작(예컨대 와이핑, 스피팅 등)과 결합된다.

고속 잉크젯 인쇄 및 실제로 임의 유형의 인쇄 분야에서, 사용자는 일반적으로, 인쇄 작업을 프린터에 보낸 수 초 이내에 인쇄가 시작될 것이라는 기대를 갖고 있다. 프린터 시동 중에 겪게 되는 지연은 사용자에게는 불만이 될 수 있고, 이는 특히 인쇄 작업이 상대적으로 짧은 작업일 경우에 그러하다. 그럼에도 불구하고, 이러한 "시동" 동작은 최초 인쇄부터 적합한 인쇄 품질을 보장하기 위해 필수적이다.

프린터 "시동" 중에 현저한 시간 소모량은 인쇄헤드(4) 및 잉크 제공 시스템으로부터 기포를 플러싱하는 데 전적으로 사용된다. 기포는 잉크젯 프린터에서 지속적인 문제이고, 기포가 유체 라인 및/또는 노즐을 막을 시에 인쇄 품질의 현저한 손실을 초래할 수 있다. 통상적으로, 기포는 잉크의 탈기에 의해 발생한다; 프린터가 일정 기간 동안 휴면상태로 있는 경우, 특히 프린터가 이 기간 중에 온도 변동(예컨대/낮/밤의 온도 변동)을 경험하는 경우, 현저한 수의 탈기된 기포가 잉크 제공 시스템 내에 존재할 수 있다. 이러한 기포는 인쇄 시작 전에 가급적 제거되어야 하며, 이러한 일은 충분한기간 동안 잉크 제공 시스템을 통하여 잉크를 순환시킴으로써 달성될 수 있다.

기포는 잉크 내에서 자연적 부력을 가지고 잉크 제공 시스템의 최고점을 향하여 위로 올라가는 경향이 있다. 이러한 부력은 기포를 제2 잉크 도관(16)을 통하여 잉크 컨테이너(2)의 리턴 포트(12) 쪽으로 이동시키기는 것을 상대적으로 어렵게 만드는데, 왜냐하면 기포는 자연적으로 잉크의 유동 방향과 반대 방향으로 움직이기 때문이다. 또한, 제2 잉크 도관(16) 내에서의 기포는, 이 기포가 제2 잉크 도관으로부터 인쇄헤드(4)로 재진입하는 것은 바람직하지 않으므로, "펄스"동작의 수행 시에 문제가 된다는 점을 이해할 것이다.

제2 잉크 도관(16)내에서 기포가 채움 또는 비움 동작 중에 리턴 포트(12)를 향하여 이동하도록 조장하기 위해, 제2 잉크 도관은 제1 잉크 도관(10)보다 상대적으로 작은 내부 직경을 가진다. 도 2는 각각 내부 직경(d₁, d₂)을 갖는 제1 잉크 도관(10) 및 제2 잉크 도관(16)의 절개 사시도를 도시한다. 제2 잉크 도관(16)의 내부 직경(d₂)은 제1 잉크 도관의 내부 직경(d₁)보다 상대적으로 더 작다.

통상적으로, 제2 잉크 도관(16)의 단면적은 제1 잉크 도관(10)의 단면적의 적어도2배 또는 적어도3배 더 작다. 주어진 유량율에 대해, 이 유량율은 제2 잉크 도관(16)에서의 유속으로 환산되고, 이는 제1 잉크 도관(10)에서의 유속에 비해 적어도 2배 또는 적어도 3배 더 크다. 통상적으로, d₁:d₂의 비율은 4:1 내지 1.5:1의 범위에 있다. 예컨대, 제2 잉크 도관(16)은 약 1 내지 2 mm 범위의 내부 직경(d₂)을 가질 수 있고, 제1 잉크 도관(10)은 약 2 내지 4 mm 범위의 내부 직경(d₁)을 가질 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 제1 잉크 도관(10)의 내부 직경(d₁)은 제2 잉크 도관(16)의 내부 직경(d₂)의 2배이다.

앞에 예시된 바와 같이, 제2 잉크 도관(16)의 상대적으로 작은 내부 직경(d₂)은 제2 잉크 도관(16)을 통하는 잉크의 유속을 증대시키고, 이는 기포가 상대적으로 빠르게 흐르는 잉크 내로의 비말동반을 촉진한다. 이는 제2 잉크 도관(16)으로부터 기포를 제거하는 일이 그 외의 경우보다 더욱 빠르게 이루어지도록 돕는다. 부가적인 이점은 제2 잉크 도관(16)에서 '붙잡힌(stranded)' 잉크의 용적 감소이다.

다른 한편, 제1 잉크 도관(10)에서의 임의의 기포는 자연적으로 인쇄 헤드 채움 동작 중에 잉크의 유동을 따르며, 잉크 유동에서 비말동반되도록 부가적으로 조장할 필요가 없다. 따라서, 제1 잉크 도관(10)의 내부 직경(d₁)은 인쇄 요건을 위해 최적화될 수 있다. 대개, 제1 잉크 도관(10)을 위한 상대적으로 큰 직경은 인쇄헤드(4)로의 잉크 제공을 더 원활하게 하고 막힘 위험을 줄이는 관점에서 바람직하다.

제1 잉크 도관(10)에 비해 제2 잉크 도관(16)의 내부 직경을 작게 하는 방안 외에도, 기포의 제거는 노즐판(19)의 높이 위에 연동 펌프(40)를 배치함으로써 더 향상된다. 따라서, 이제 도 3을 참조하면, 기포(60)는 제2 잉크 도관의 제1 섹션(16a)을 통해 연동 펌프(40)를 향하여 위쪽으로 올라가는 경향이 있다. 기포가 연동 펌프(40)를 지나 제2 잉크 도관의 제2 섹션(16b) 내로 이동하면, 펌프가 역 방향으로 작동되지 않는 한, 기포는 반대 방향으로 펌프를 지나 인쇄 헤드(4)안으로 도로 회귀할 수 없다. 펌프가 역방향으로 작동될 때(예컨대 "펄스" 동작 중에) 인쇄헤드(4)로 기포가 회귀할 수 없도록 하기 위해, 제2 잉크 도관의 제1 섹션(16a)의 용적은 "펄스" 동작 중에 인쇄헤드를 통해 밀려온 잉크의 용적보다 바람직하게는 더 크다. 자명하게도, 제2 섹션(16b)에서의 어떠한 기포도 "펄스"동작 중에 인쇄헤드(4)로 재진입할 수 있다면 바람직하지 않을 것이며, 제1 섹션(16a)의 충분한 용적을 보장하는 일은 이러한 일의 발생 위험을 최소화한다.

앞에 설명된 바와 같이, 앞에 설명된 이러한 방안은 프린터(1) 내에서 기포 배출의 효율을 최적화하여, 잉크 제공 시스템으로부터 기포를 플러싱하기 위해 요구되는 시간의 양을 줄임으로써 "시동"시간을 줄일 수 있다.

명확함을 위해, 본 발명은 단일 잉크 채널과 연관하여 설명되었다. 그러나, 물론 본 발명은 다중 잉크 채널(예컨대 CMYK, CMYKK, CMY 등)을 포함하여 채택될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예컨대, 인쇄헤드(4)는 N개의 잉크 컨테이너(2)로부터 잉크를 공급받는 N개의 잉크 채널을 포함할 수 있고, N개의 잉크 컨테이너(2) 각각은 각각 제1 및 제2 잉크 도관(10, 16)을 통해 인쇄헤드에 연결된다(통상적으로, N은 2 내지 10의 정수임). 다중 잉크 채널의 경우에, 프린터(1)는 통상적으로 잉크 제공 시스템 내에서 다중 채널 연동 펌프(40), 다중 채널 핀치 밸브 배열(42) 및 다중 채널 인쇄헤드 결합장치(3, 5)와 같은 공유 구성요소를 채용한다.

본 발명은 일 예시로서만 설명되었으며 동봉한 청구범위에서 정의된 본 발명의 범위 내에서 세부사항의 변형예들이 이루어질 수 있음을 물론 이해할 것이다.

Claims

제1 포트 및 제2 포트를 갖는 인쇄 헤드;
상기 인쇄 헤드에 잉크를 공급하기 위한 것으로 공급 포트 및 리턴 포트를 포함하는 잉크 컨테이너;
상기 공급 포트와 상기 제1 포트를 상호 연결하는 제1 잉크 도관;
상기 리턴 포트와 상기 제2 포트를 상호 연결하는 제2 잉크 도관; 및
상기 공급 포트로부터 상기 리턴 포트로 잉크를 펌핑하기 위해 구성된 펌프를 포함하고, 상기 제2 잉크 도관은 상기 제1 잉크 도관보다 더 작은 내부 단면적을 가지는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 잉크 도관은 적어도 부분적으로, 각각 제1 배관 및 제2 배관에 의해 정의되고, 상기 제2 배관은 상기 제1 배관보다 작은 내부 직경을 가지는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 상기 제2 도관 내에 배치된 연동 펌프이고, 상기 연동 펌프는 작동 시에 상기 제2 도관을 통해 잉크를 펌핑하고 비작동 시에 상기 제2 도관을 차단하도록 구성되는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 상기 인쇄 헤드의 높이 위에 배치되는 것인, 잉크젯 프린터.
제4항에 있어서, 상기 제2 잉크 도관은 상기 제2 포트와 상기 펌프 사이의 제1 섹션 및 상기 펌프와 상기 잉크 컨테이너 사이의 제2 섹션을 포함하고, 상기 제1 섹션은 전적으로 상기 인쇄헤드의 높이에 또는 상기 인쇄헤드의 높이 위에 있는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 잉크 컨테이너는 상기 인쇄헤드의 높이 아래에 배치되는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 잉크 컨테이너는 대기로 개방되는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서,
상기 제1 잉크 도관에 연결되며 대기와 유체 연통하는 공기 유입구를 갖는 공기 도관; 및
상기 공기 도관을 통하는 공기의 유동을 제어하기 위해 구성되며, 상기 인쇄 헤드의 높이 아래에 배치되는 제1 밸브를 더 포함하는 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 제1 잉크 도관은 상기 잉크 컨테이너와 상기 공기 도관 사이의 제3 섹션 및 상기 공기 도관과 상기 제1 포트 사이의 제4 섹션을 포함하는 것인, 잉크젯 프린터.
제9항에 있어서, 상기 제4 섹션은 전적으로 상기 제1 포트의 높이에 또는 상기 제1 포트의 높이 아래에 있는 것인, 잉크젯 프린터.
제9항에 있어서, 상기 제3 섹션을 통하는 잉크의 유동을 제어하기 위한 제2 밸브를 더 포함하는 잉크젯 프린터.
제11항에 있어서, 상기 제2 밸브는 핀치 밸브인 것인, 잉크젯 프린터.
제12항에 있어서, 상기 제1 밸브는 핀치 밸브인 것인, 잉크젯 프린터.
제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 밸브는 상기 공기 도관 및 상기 제3 섹션 중 적어도 하나를 핀칭하기 위해 구성된 다중 채널 핀치 밸브 배열에 포함되는 것인, 잉크젯 프린터.
제9항에 있어서, 상기 펌프, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러를 더 포함하는 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 인쇄헤드는 사용자에 의한 교체 가능한 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 인쇄헤드에 대해 상대적으로 상기 잉크 컨테이너 내의 잉크의 높이를 제어하기 위한 압력 조정 시스템을 더 포함하는 잉크젯 프린터.
제17항에 있어서, 상기 잉크 컨테이너와 유체 연통하는 잉크 저장부를 더 포함하는 잉크젯 프린터.
제18항에 있어서, 상기 압력 조정 시스템은 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크 컨테이너 안으로 잉크의 유동을 제어하기 위한 조정기 밸브를 포함하는 것인, 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서, 상기 펌프는 가역 펌프이고 상기 리턴 포트로부터 상기 공급 포트로 잉크를 펌핑하기 위해 추가적으로 구성되는 것인, 잉크젯 프린터.