KR20220151730A - 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1레저버와 제2레저버의 내부 압력이 음압 상태로 일정하게 유지된 상태에서, 프린트 헤드 하단에서 제1레저버의 잉크 상면까지의 수위(H1)와 프린트 헤드 하단에서 제1레저버의 잉크 상면까지의 수위(H2) 차이로 인해, 잉크가 제1레저버에서 프린트 헤드를 통해 제2레저버로 지속적으로 순환하게 되므로, 분사가 정지되더라도 분사노즐에 잉크가 응고되거나 잉크에 분산된 금속 입자, OLED 소자 등이 침착되는 것이 방지된다.

Description

듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템{Dual tank type ink circulation system}
본 발명은 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템에 관한 것이다.
잉크젯 프린팅 기술은 부피가 작은 액적을 전기 또는 자기로부터 나오는 힘이나 공압에 의해 초당 수백번 이상의 빈도로 인쇄 대상물에 잉크를 분사하여 직접 패턴을 만드는 기술이다. 잉크젯 프린터는 잉크를 원하는 위치에 분사하여 인쇄하는 장치이다.
최근, 잉크젯 프린터는 디스플레이 및 반도체 등의 패터닝 공정과 같은 정보 통신 분야뿐만 아니라 DNA chip 제조와 같은 바이오테크놀로지 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이러한 분야에서 사용되는 잉크젯 프린터는 제어 정밀도가 매우 중요하다. 제어 정밀도를 향상시키기 위해서 프린트 헤드의 노즐에서 잉크가 균일하게 토출될 필요가 있다. 잉크(I)의 균일한 토출을 위해서는 프린트 헤드(10)의 노즐(12b) 내부에서 토출 준비상태인 잉크(I)가 노즐(12b) 입구를 기준으로 모세관 현상에 의해서 형성된 메니스커스(meniscus)(M)를 일정하게 유지하는 것이 필수적이다(도 1 참조). 메니스커스(M)가 일정하지 않다면, 노즐(12b)에서 잉크(I)가 분사될 때 잉크(I)의 액적 형상 및 액적의 크기가 달라질 수 있다.
메니스커스(M)는 노즐(12b) 내부의 잉크(I)에 걸리는 압력에 의해 결정되는데, 노즐(12b) 내부의 잉크(I)에 걸리는 압력은 프린트 헤드(10)의 하단에서 레저버(reservoir)(20) 내부의 잉크(I) 상면까지의 수위(H)와 레저버(20)의 내부 압력(P)에 의해 결정된다. 따라서, 프린트 헤드(10)의 하단에서 레저버(20) 내부의 잉크(I) 상면까지의 수위(H)를 일정하게 유지하는 것이 중요하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 잉크젯 프린터는 레저버(20)에 각종 수위확인센서(21)를 설치하여 레저버(20) 내부에 수용된 잉크(I)의 수위를 감지하고, 레저버(20)에 연결된 잉크 공급 배관(31)과 잉크 배수 배관(32)을 통해 잉크(I)를 가감함으로써 레저버(20) 내부에 수용된 잉크(I)의 수위를 조정하였다.
그러나, 이러한 방식은 레저버(20) 내부의 잉크(I)의 수위 변화를 수위확인센서(21)가 감지한 후 이미 발생한 잉크(I)의 수위 변화를 사후적으로 보상할 뿐, 레저버(20) 내부의 잉크(I)의 수위 변화 자체를 방지할 수는 없다.
또한, 수위확인센서(21)는 잉크(I)의 미세한 출렁거림에 의한 레저버(20) 내부의 잉크(I)의 수위 변화에도 민감하게 반응할 수 있어, 레저버(20) 내부로 공급 및 배수되는 잉크(I)를 정밀하게 제어하기 어렵고, 제어 방법도 복잡하고 어려울 수밖에 없다.
한편, 반도체나 디스플레이에서 사용되는 산업용 잉크젯 프린터의 경우, 금속 입자가 분산된 잉크(I), OLED 소자가 분산된 잉크(I)가 사용될 수 있다. 이 경우, 노즐(12b)이 정지된 상태에서 잉크(I)가 프린트 헤드(10)에 머무르는 동안 응고되거나, 잉크에 분산된 금속 입자나 OLED 소자가 침착될 수 있어 문제이다.
한국등록특허(10-2127954)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템은,
인쇄 대상물을 향해 잉크를 토출시키는 프린트 헤드;
상기 잉크를 내부에 수용하며, 상기 프린트 헤드에 연결되어 수용된 상기 잉크를 상기 프린트 헤드로 전달하는 제1레저버;
상기 잉크를 내부에 수용하며, 상기 프린트 헤드에 연결되어 수용된 상기 잉크를 상기 프린트 헤드로 전달하는 제2레저버;
상기 제1레저버와 상기 제2레저버에 연결되며, 상기 제1레저버와 상기 제1레저버 각각으로 상기 잉크를 공급 및 배출하는 잉크 공급유닛; 및
상기 제1레저버와 제2레저버 내부의 음압을 제어하는 음압 조절유닛을 포함하며,
상기 제1레저버의 내부에는, 상기 제1레저버의 내부공간을, 상기 프린트 헤드로 전달되는 상기 잉크가 수용되는 제1공급용 공간과, 상기 제1공급용 공간에서 흘러넘친 상기 잉크가 수용되는 제1배수용 공간으로 구획하는 제1수위유지용 격벽이 배치되고,
상기 제2레저버의 내부에는, 상기 제2레저버의 내부공간을, 상기 프린트 헤드로 전달되는 상기 잉크가 수용되는 제2공급용 공간과, 상기 제2공급용 공간에서 흘러넘친 상기 잉크가 수용되는 제2배수용 공간으로 구획하는 제2수위유지용 격벽이 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제1레저버와 제2레저버의 내부 압력이 음압 상태로 일정하게 유지된 상태에서, 프린트 헤드 하단에서 제1레저버의 잉크 상면까지의 수위와 프린트 헤드 하단에서 제1레저버의 잉크 상면까지의 수위 차이로 인해, 잉크가 제1레저버에서 프린트 헤드를 통과하여 제2레저버로 지속적으로 순환하게 되므로, 분사가 정지되더라도 분사노즐에 잉크가 응고되거나 잉크에 분산된 금속 입자, OLED 소자 등이 침착되는 것이 방지된다.
본 발명은 제1레저버 및 제2레저버의 내부에, 제1레저버 및 제2레저버의 내부공간을, 잉크가 수용되는 제1공급용 공간 및 제2공급용 공간과, 제1공급용 공간 및 제2공급용 공간에서 흘러넘친 잉크가 수용되는 제1배수용 공간 및 제2배수용 공간으로 각각 구획하는 제1수위유지용 격벽 및 제2수위유지용 격벽이 각각 배치된다. 이로 인해, 종래기술처럼 수위확인센서의 감지에 의해 잉크를 가감하여 잉크의 수위를 조정할 필요 없이, 제1공급용 공간 및 제2공급용 공간으로 잉크가 계속 공급되기만 하면, 제1공급용 공간 및 제2공급용 공간에 수용된 잉크의 수위는 제1수위유지용 격벽 및 제2수위유지용 격벽에 의해 각각 자동으로 일정하게 유지될 수 있다. 이로 인해, 프린트 헤드의 분사노즐들 내부의 잉크에 걸리는 압력은 일정하게 유지되고, 프린트 헤드의 분사노즐들의 입구에 형성된 메니스커스도 균일하게 유지될 수 있다. 따라서, 분사와 정지를 반복하더라도 분사노즐들에서 잉크의 균일한 출력이 가능하여, 잉크젯 프린터의 제어 정밀도가 향상될 수 있고, 간단한 방식으로 제어가 가능하다.
본 발명은 제1레저버 및 제2레저버를 프린트 헤드에 대해 상하방향으로 각각 상대 이동시키는 제1레저버 승강유닛 및 제2레저버 승강유닛을 포함한다. 이로 인해, 프린트 헤드의 하단에서 제1레저버 내부의 잉크 상면까지의 수위와 프린트 헤드의 하단에서 제2레저버 내부의 잉크 상면까지의 수위를 자유자재로 변경할 수 있어, 프린트 헤드의 잉크 유로를 유동하는 잉크의 유속과 프린트 헤드의 분사 노즐 내부의 잉크에 걸리는 압력을 원하는 대로 조절할 수 있다. 따라서, 잉크에 분산된 금속 입자, OLED 소자 등의 양에 따라 잉크의 유속을 조절할 수 있고, 프린트 헤드의 분사노즐 내부의 잉크에 걸리는 압력에 의해 형성되는 메니스커스의 형상, 크기, 위치 등을 필요에 따라 조절할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템을 자세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템은, 프린트 헤드(100), 제1레저버(200A), 제2레저버(200B), 잉크 공급유닛(300), 음압 조절유닛(400A, 400B)으로 구성된다.
[프린트 헤드(100)]
프린트 헤드(100)는 인쇄 대상물을 향해 잉크를 토출시킨다.
프린트 헤드(100)는 전달용 배관(111, 112)과 헤드 몸체(120)로 구성된다.
전달용 배관(111, 112)은 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)에 연결되며, 내부가 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)과, 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)에 연통된다. 전달용 배관(111, 112)은 제1전달용 배관(111)과 제2전달용 배관(112)으로 구성된다. 제1전달용 배관(111)은 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)의 하단부에 연결되고, 제2전달용 배관(112)은 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)의 하단부에 연결된다.
헤드 몸체(120)는 전달용 배관(111, 112)에 결합된다. 헤드 몸체(120)는 내부에, 전달용 배관(111, 112)의 내부에 연통되는 잉크 유로(121)와, 잉크 유로(121)의 내부에 연통되어 전달용 배관(111, 112)으로부터 전달된 잉크를 분사하는 복수 개의 분사노즐(122)이 형성된다. 잉크 유로(121)의 일단은 제1전달용 배관(111)에 연통되고, 다른 일단은 제2전달용 배관(112)에 연통된다.
[제1레저버(200A) 및 제2레저버(200B)]
제1레저버(200A)는 잉크를 내부에 수용하며, 프린트 헤드(100)에 연결되어 수용된 잉크를 프린트 헤드(100)로 전달한다. 제1레저버(200A)는 프린트 헤드(100)보다 높게 위치된다.
제1레저버(200A)의 내부에는, 제1레저버(200A)의 내부 공간을 프린트 헤드(100)로 전달되는 잉크가 수용되는 제1공급용 공간(S11)과 제1공급용 공간(S11)에서 흘러넘친 잉크가 수용되는 제1배수용 공간(S21)으로 구획하는 제1수위유지용 격벽(210A)이 배치된다.
제1수위유지용 격벽(210A)은, 하단부가 제1레저버(200A)의 하부 내벽면에 고정되며, 상단부가 제1레저버(200A)의 상부 내벽면에 대해 미리 결정된 간격만큼 이격된다. 따라서, 제1공급용 공간(S11)에 잉크가 공급되면, 제1공급용 공간(S11)의 잉크는 제1수위유지용 격벽(210A)의 높이까지 채워지므로, 제1공급용 공간(S11)을 채우고 남은 잉크는 제1수위유지용 격벽(210A)으로 흘러넘쳐 제1배수용 공간(S21)으로 유동할 수 있다. 그 결과 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)의 수위는 자동으로 일정하게 유지된다.
제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)에는, 제1공급용 공간(S11)에 수용된 잉크의 수위를 감지하는 제1수위감지센서(220A)가 배치된다. 제1수위감지센서(220A)는 제1공급용 공간(S11)에 잉크가 공급되고 있는지 확인하기 위한 것이다. 제1수위감지센서(220A)는 전자식, 기계식, 접촉식, 비접촉식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
제1수위감지센서(220A)는 제1공급용 공간(S11)에 수용된 잉크의 수위의 정보를 인터락용 제어부(미도시)에 전달한다. 인터락용 제어부(미도시)는 제1공급용 공간(S11)에 수용된 잉크의 수위가 소정의 높이보다 낮을 경우(예를 들어, 제1공급용 공간(S11)에 수용된 잉크의 수위가 제1수위유지용 격벽(210A)의 상단부보다 낮은 위치에 위치할 경우)에 잉크의 분사를 정지시킨다.
제2레저버(200B)는 제1레저버(200A)와 동일한 구성으로 형성된다.
즉, 제2레저버(200B)의 내부에는, 제1레저버(200A)와 마찬가지로, 제2레저버(200B)의 내부 공간을 프린트 헤드(100)로 전달되는 잉크가 수용되는 제2공급용 공간(S12)과, 제2공급용 공간(S12)에서 흘러넘친 잉크가 수용되는 제2배수용 공간(S22)으로 구획하는 제2수위유지용 격벽(210B)이 배치된다. 제2수위유지용 격벽(210B)은 제1수위유지용 격벽(210A)과 동일한 방식으로 설치된다.
또한, 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)에는, 제2공급용 공간(S12)에 수용된 잉크의 수위를 감지하는 제2수위감지센서(220B)가 배치된다. 제2수위감지센서(220B)는 제2공급용 공간(S12)에 수용된 잉크의 수위의 정보를 인터락용 제어부(미도시)에 전달한다.
제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)는 상술한 바와 같이 동일한 구성으로 형성되지만, 각 구성은 프린트 헤드(100)를 중심으로 서로 거울 대칭 방식으로 배치된다.
한편, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)는 서로 다른 높이에 위치한다. 본 실시예에서는 제1레저버(200A)가 제2레저버(200B)보다 높은 위치에 배치된다. 그러나, 이와 달리 제2레저버(200B)가 제1레저버(200A)보다 높은 위치에 배치될 수도 있다. 따라서, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 높이 차이만큼, 프린트 헤드(100)의 하단으로부터 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 잉크 상면까지의 수위도 차이가 생기게 된다.
[잉크 공급유닛(300)]
잉크 공급유닛(300)은 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)에 연결되며, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B) 각각으로 잉크를 공급 및 배출한다. 잉크 공급유닛(300)은 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 내부 압력이 유지될 수 있도록 외기 접촉이 차단된다.
잉크 공급유닛(300)은, 잉크 탱크(310), 제1공급용 배관(320A), 제2공급용 배관(320B), 제1배수용 배관(330A), 제2배수용 배관(330B), 제1펌프(340A), 제2펌프(340B)로 구성된다.
잉크 탱크(310)는 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)에 공급하기 위한 대용량의 잉크가 저장된다.
제1공급용 배관(320A)은 잉크 탱크(310)와 제1레저버(200A)에 연결된다. 제1공급용 배관(320A)은 내부가 잉크 탱크(310)와 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)에 연통되어, 잉크 탱크(310)에 저장된 잉크를 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)에 공급한다.
제2공급용 배관(320B)은 잉크 탱크(310)와 제2레저버(200B)에 연결된다. 제2공급용 배관(320B)은 내부가 잉크 탱크(310)와 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)에 연통되어, 잉크 탱크(310)에 저장된 잉크를 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)에 공급한다.
제1배수용 배관(330A)은 잉크 탱크(310)와 제1레저버(200A)에 연결된다. 제1배수용 배관(330A)은 내부가 제1레저버(200A)의 제1배수용 공간(S21)과 잉크 탱크(310)에 연통되어, 제1레저버(200A)의 제1배수용 공간(S21)에 수용된 잉크를 잉크 탱크(310)로 배출한다.
제2배수용 배관(330B)은 잉크 탱크(310)와 제2레저버(200B)에 연결된다. 제2배수용 배관(330B)은 내부가 제2레저버(200B)의 제2배수용 공간(S22)과 잉크 탱크(310)에 연통되어, 제2레저버(200B)의 제2배수용 공간(S22)에 수용된 잉크를 잉크 탱크(310)로 배출한다.
제1펌프(340A)는 제1배수용 배관(330A)에 연결되며, 제1배수용 배관(330A)의 내부에서 잉크를 유동시킨다. 제2펌프(340B)는 제2배수용 배관(330B)에 연결되며, 제2배수용 배관(330B)의 내부에서 잉크를 유동시킨다. 제1펌프(340A)와 제2펌프(340B)는 제1레저버(200A)의 제1배수용 공간(S21) 및 제2레저버(200B)의 제2배수용 공간(S22)에서 배출된 잉크가 제1배수용 배관(330A) 및 제2배수용 배관(330B)을 통해 제1레저버(200A) 및 제2레저버(200B)보다 높은 곳에 위치된 잉크 탱크(310)로 이동할 수 있게 한다.
잉크 탱크(310)는 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)보다 높게 위치된다.
본 실시예에서 잉크 탱크(310)는 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)보다 높게 위치된다. 그러나, 이와 달리 잉크 탱크(310)가 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)보다 낮게 위치될 수도 있다. 이 경우 제1펌프(340A)와 제2펌프(340B)는 제1공급용 배관(320A)과 제2공급용 배관(320B)에 각각 연결되어, 잉크가 잉크 탱크(310)보다 높은 곳에 위치된 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)로 이동할 수 있게 한다.
[음압 조절유닛(400A, 400B)]
음압 조절유닛(400A, 400B)은 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B) 내부의 음압(negative pressure)을 제어한다. 여기서 음압이란 대기압보다 낮은 압력을 의미한다. 음압 조절유닛(400A, 400B)은 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 내부를 진공으로 유지하여 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B) 내부에 음압을 발생시킴으로써, 프린트 헤드(100)의 분사노즐(122) 내부의 잉크가 흘러내리는 것을 방지하여 메니스커스 상태를 유지하도록 한다.
음압 조절유닛(400A, 400B)은 제1레저버(200A)에 결합된 제1음압 조절유닛(400A)과 제2레저버(200B)에 결합된 제2음압 조절유닛으로 구성된다. 제1음압 조절유닛(400A)과 제2음압 조절유닛은 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)에 각각 동일한 압력이 작용하게 제어한다. 본 실시예에서는 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)에 음압 조절유닛(400A, 400B)을 각각 결합하였으나, 이와 달리, 하나의 음압 조절유닛을 사용하여 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)에 같은 압력이 작용하게 할 수도 있다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동에 대해 자세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 내부 압력(P1, P2)은 음압 조절유닛(400A, 400B)에 의해 음압 상태로 제어되고, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 내부 압력(P1, P2)은 동일하다.
제1레저버(200A)는 제2레저버(200B)보다 높은 위치에 있으므로, 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H1)는 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H2)보다 높다. 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H1)와 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H2) 차이로 인해, 제1공급용 공간(S11)에 수용된 잉크(I)는 제1전달용 배관(111)을 통해 헤드 몸체(120)의 잉크 유로(121)로 유입된다. 잉크 유로(121)로 유입된 잉크(I)는 잉크 유로(121)에 연통된 분사노즐(122)로 전달되는 한편, 제2전달용 배관(112)을 통해 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)으로 유입된다.
이와 같이, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 내부 압력(P1, P2)이 음압 상태로 일정하게 유지된 상태에서, 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H1)와 프린트 헤드(100) 하단에서 제2레저버(200B)의 잉크 상면까지의 수위(H2)의 차이로 인해, 잉크(I)가 제1레저버(200A)에서 프린트 헤드(100)를 통과하여 제2레저버(200B)로 지속적으로 순환하게 되므로, 분사가 정지되더라도 분사노즐(122)에 잉크(I)가 응고되거나 잉크(I)에 분산된 금속 입자, OLED 소자 등이 침착되는 것이 방지된다.
한편, 잉크 공급유닛(300)의 잉크 탱크(310)에 저장된 잉크(I)가 제1공급용 배관(320A)과 제2공급용 배관(320B)을 통해 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)과 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)으로 각각 계속 공급된다.
제1공급용 공간(S11)과 제2공급용 공간(S12)에 수용된 잉크(I)는 잉크 탱크(310)에서 잉크(I)가 계속 공급되더라도 잉여 잉크(I)가 제1수위유지용 격벽(210A)과 제2수위유지용 격벽(210B)을 타고 흘러넘쳐 제1배수용 공간(S21)과 제2배수용 공간(S22)으로 각각 유입되므로, 제1공급용 공간(S11)과 제2공급용 공간(S12)은 제1수위유지용 격벽(210A)과 제2수위유지용 격벽(210B)의 높이로 그 수위가 항상 일정하게 자동으로 유지된다.
제1수위유지용 격벽(210A)과 제2수위유지용 격벽(210B)을 타고 흘러넘쳐 제1배수용 공간(S21)과 제1배수용 공간(S21)에 유입된 잉크(I)는 제1펌프(340A)와 제2펌프(340B)를 사용하여 제1배수용 배관(330A)과 제2배수용 배관(330B)을 통해 잉크 탱크(310)로 각각 항상 일정하게 배수된다. 따라서, 제1배수용 공간(S21)과 제2배수용 공간(S22)의 수위도 일정하게 유지된다.
잉크 탱크(310)로 배수된 잉크(I)는 잉크 탱크(310)에 저장된 잉크(I)와 합쳐지고, 제1공급용 배관(320A)과 제2공급용 배관(320B)을 통해 다시 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)로 공급된다.
만약, 잉크(I)가 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)과 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)으로 공급되지 않아 제1공급용 공간(S11)과 제2공급용 공간(S12)에 수용된 잉크(I)의 수위가 제1수위유지용 격벽(210A)과 제2수위유지용 격벽(210B)의 상단부보다 낮을 경우, 제1수위감지센서(220A)와 제2수위감지센서(220B)가 각각 이를 감지한다. 제1수위감지센서(220A)와 제2수위감지센서(220B)는 제1공급용 공간(S11)과 제2공급용 공간(S12)에 수용된 잉크 수위의 정보를 각각 인터락용 제어부(미도시)에 전달한다. 인터락용 제어부(미도시)는 잉크 공급유닛(300)으로부터 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)과 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)으로 잉크 공급이 재개될 때까지 프린트 헤드(100)에서 잉크(I)의 분사를 정지시킨다.
이와 같이, 잉크 공급유닛(300)으로부터 잉크(I)가 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)과 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)으로 계속 공급됨으로써, 잉크(I)가 제1수위유지용 격벽(210A)과 제2수위유지용 격벽(210B)으로 흘러넘쳐 제1공급용 공간(S11)과 제2공급용 공간(S12)의 수위가 항상 일정하게 자동으로 유지될 수 있다. 제1레저버(200A)의 제1공급용 공간(S11)과 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)의 잉크 수위가 일정하게 유지되고, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 내부 압력(P1, P2)이 음압 상태로 일정하게 제어되면, 프린트 헤드(100)의 분사노즐(122) 내부의 잉크(I)에 걸리는 압력은 일정하게 유지된다. 따라서, 프린트 헤드(100)의 분사노즐(122) 내부의 잉크(I)는 흘러내리지 않고 프린트 헤드(100)의 분사노즐(122)의 입구에 형성된 메니스커스도 일정하게 유지될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템을 자세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템은, 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템과 동일한 구성을 포함한다.
다만, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)가 같은 높이로 위치되고, 음압 조절유닛(400A, 400B)이 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 음압을 서로 다르게 제어한다. 음압 조절유닛(400A, 400B)은 제1레저버(200A)에 결합된 제1음압 조절유닛(400A)과 제2레저버(200B)에 결합된 제2음압 조절유닛(400B)으로 구성된다. 제1레저버(200A)의 내부 압력(P1)과 제2레저버(200B)의 내부 압력(P2)은 서로 다르게 제어된다. 본 실시예에서는 제1레저버(200A)의 내부 압력(P1)이 제2레저버(200B)의 내부 압력(P2)보다 크다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동에 대해 자세히 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동과 구별되는 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5을 참조하면, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)는 동일한 높이에 위치된다. 그러나, 제1레저버(200A)의 내부 압력(P1)이 제2레저버(200B)의 내부 압력(P2)보다 크다. 따라서, 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H1)와 프린트 헤드(100) 하단에서 제1레저버(200A)의 잉크 상면까지의 수위(H2)가 같더라도, 제1레저버(200A)의 내부 압력(P1)이 더 크므로, 제1공급용 공간(S11)에 수용된 잉크(I)는 제1전달용 배관(111)을 통해 헤드 몸체(120)의 잉크 유로(121)로 유입된다. 잉크 유로(121)로 유입된 잉크(I)는 잉크 유로(121)에 연통된 분사노즐(122)로 전달되는 한편, 제2전달용 배관(112)을 통해 제2레저버(200B)의 제2공급용 공간(S12)으로 유입된다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템을 자세히 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템은, 프린트 헤드(100), 제1레저버(200A), 제2레저버(200B), 잉크 공급유닛(300), 음압 조절유닛(400A, 400B), 제1레저버 승강유닛(500A), 제2레저버 승강유닛(500B)으로 구성된다. 본 실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템은 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구성과 비교하여, 제1레저버 승강유닛(500A)과 제2레저버 승강유닛(500B)이 추가되는 것을 제외하고는 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구성과 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
[제1레저버 승강유닛(500A) 및 제2레저버 승강유닛(500B)]
제1레저버 승강유닛(500A)은 제1레저버(200A)에 연결되며, 제1레저버(200A)를 프린트 헤드(100)에 대해 상하방향으로 상대 이동시킨다.
제1레저버 승강유닛(500A)은 제1승강블록부재(510A), 제1승강 가이드부재(미도시), 제1승강 구동부재(530A)로 구성된다. 본 실시예에서 각 부재는 한 쌍씩 구비되며, 제1레저버(200A)의 양측에 각각 한 개씩 배치된다. 그러나, 이와 달리 제1레저버(200A)의 일측에 한 개만 설치될 수도 있다.
제1승강블록부재(510A)는 제1레저버(200A)에 결합된다.
제1승강 가이드부재(미도시)는 제1승강블록부재(510A)에 연결되며, 제1승강블록부재(510A)의 이동을 안내한다. 본 실시예에서 제1승강 가이드부재(미도시)(미도시)는 제1승강블록부재(510A)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합된 가이드 레일로 이루어질 수 있다.
제1승강 구동부재(530A)는 제1승강블록부재(510A)에 연결되며, 제1승강블록부재(510A)를 이동시킨다. 본 실시예에서 제1승강 구동부재(530A)는 볼스크류방식의 리니어모터로 이루어질 수 있다.
제2레저버 승강유닛(500B)은 제2레저버(200B)에 연결되며, 제2레저버(200B)를 프린트 헤드(100)에 대해 상하방향으로 상대 이동시킨다. 제2레저버 승강유닛(500B)은 제1레저버 승강유닛(500A)은 동일한 구성으로 형성된다. 즉, 제2레저버 승강유닛(500B)은 제2승강블록부재(510B), 제2승강 가이드부재(미도시), 제2승강 구동부재(530B)로 구성된다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 작동에 대해 자세히 설명한다.
이하에서는 제1실시예에 따른 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템의 구성과 구별되는 제1레저버 승강유닛(500A)과 제2레저버 승강유닛(500B)의 작동에 대해서만 설명하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1레저버 승강유닛(500A)의 제1승강 구동부재(530A)와 제2레저버 승강유닛(500B)의 제2승강 구동부재(530B)를 작동시키면, 제1레저버(200A)에 결합된 제1승강블록부재(510A)와 제2레저버(200B)에 결합된 제2승강블록부재(510B)가 제1승강 가이드부재(미도시)와 제2승강 가이드부재(미도시)를 따라 상하 방향으로 각각 이동하여 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 상하 위치가 변경된다.
제1레저버 승강유닛(500A)과 제2레저버 승강유닛(500B)을 사용하여, 제1레저버(200A)와 제2레저버(200B)의 높이를 원하는 높이로 조절할 수 있다. 이로 인해, 프린트 헤드(100)의 하단에서 제1레저버(200A) 내부의 잉크 상면까지의 수위(H1)와 프린트 헤드(100)의 하단에서 제2레저버(200B) 내부의 잉크 상면까지의 수위(H2)를 자유자재로 변경할 수 있어, 프린트 헤드(100)의 잉크 유로(121)를 유동하는 잉크(I)의 유속과 프린트 헤드(100)의 분사 노즐 내부의 잉크(I)에 걸리는 압력을 원하는 만큼 조절할 수 있다.
10: 프린트 헤드 12b: 노즐
20: 프린트 헤드 21: 수위확인센서
31: 잉크 공급 배관 32: 잉크 배수 배관
40: 음압 조절유닛 100: 프린트 헤드
111, 112: 전달용 배관 120: 헤드 몸체
121: 잉크 유로 122: 분사노즐
200A: 제1레저버 210A: 제1수위유지용 격벽
220A: 제1수위감지센서 200B: 제2레저버
210B: 제2수위유지용 격벽 220B: 제2수위감지센서
300: 잉크 공급유닛 310: 잉크 탱크
320A: 제1공급용 배관 320B: 제2공급용 배관
330A: 제1배수용 배관 330B: 제2배수용 배관
340A: 제1펌프 340B: 제2펌프
400: 음압 조절유닛 500A: 제1레저버 승강유닛
510A: 제1승강블록부재 530A: 제1승강 구동부재
500B: 제2레저버 승강유닛 510B: 제2승강블록부재
530B: 제2승강 구동부재
H1: 프린트 헤드의 하단에서 제1레저버의 제1공급용 공간의 잉크 상면까지의 수위
H2: 프린트 헤드의 하단에서 제2레저버의 제2공급용 공간의 잉크 상면까지의 수위
I: 잉크 M: 메니스커스
S11: 제1공급용 공간 S12: 제2공급용 공간
S21: 배수용 공간 S22: 배수용 공간

Claims (5)

  1. 인쇄 대상물을 향해 잉크를 토출시키는 프린트 헤드;
    상기 잉크를 내부에 수용하며, 상기 프린트 헤드에 연결되어 수용된 상기 잉크를 상기 프린트 헤드로 전달하는 제1레저버;
    상기 잉크를 내부에 수용하며, 상기 프린트 헤드에 연결되어 수용된 상기 잉크를 상기 프린트 헤드로 전달하는 제2레저버;
    상기 제1레저버와 상기 제2레저버에 연결되며, 상기 제1레저버와 상기 제1레저버 각각으로 상기 잉크를 공급 및 배출하는 잉크 공급유닛; 및
    상기 제1레저버와 제2레저버 내부의 음압을 제어하는 음압 조절유닛을 포함하며,
    상기 제1레저버의 내부에는, 상기 제1레저버의 내부공간을, 상기 프린트 헤드로 전달되는 상기 잉크가 수용되는 제1공급용 공간과, 상기 제1공급용 공간에서 흘러넘친 상기 잉크가 수용되는 제1배수용 공간으로 구획하는 제1수위유지용 격벽이 배치되고,
    상기 제2레저버의 내부에는, 상기 제2레저버의 내부공간을, 상기 프린트 헤드로 전달되는 상기 잉크가 수용되는 제2공급용 공간과, 상기 제2공급용 공간에서 흘러넘친 상기 잉크가 수용되는 제2배수용 공간으로 구획하는 제2수위유지용 격벽이 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1수위유지용 격벽은,
    하단부가 상기 제1레저버의 하부 내벽면에 고정되며, 상단부가 상기 제1레저버의 상부 내벽면에 대해 미리 결정된 간격만큼 이격되며,
    상기 제2수위유지용 격벽은,
    하단부가 상기 제2레저버의 하부 내벽면에 결합되며, 상단부가 상기 제2레저버의 상부 내벽면에 대해 미리 결정된 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프린트 헤드는,
    상기 제1레저버와 상기 제2레저버에 연결되며, 내부가 상기 제1공급용 공간과 상기 제2공급용 공간에 연통되는 전달용 배관; 및
    상기 전달용 배관에 결합되며, 상기 전달용 배관의 내부에 연통되어 상기 잉크를 분사하는 분사노즐이 형성된 헤드 몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1레저버의 상기 제1공급용 공간에는, 상기 제1공급용 공간에 수용된 상기 잉크의 수위를 감지하는 제1수위감지센서가 배치되며,
    상기 제2레저버의 상기 제2공급용 공간에는, 상기 제2공급용 공간에 수용된 상기 잉크의 수위를 감지하는 제2수위감지센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 잉크 공급유닛은
    상기 잉크가 저장된 잉크 탱크;
    상기 잉크 탱크와 상기 제1레저버에 연결되어, 상기 잉크 탱크에 저장된 상기 잉크를 상기 제1레저버의 제1공급용 공간에 공급하는 제1공급용 배관과, 상기 잉크 탱크와 상기 제2레저버에 연결되어, 상기 잉크 탱크에 저장된 상기 잉크를 상기 제2레저버의 제2공급용 공간에 공급하는 제2공급용 배관;
    상기 잉크 탱크와 상기 제1레저버에 연결되어, 상기 제1레저버의 제1배수용 공간에 수용된 상기 잉크를 상기 잉크 탱크로 배출하는 제1배수용 배관과, 상기 잉크 탱크와 상기 제2레저버에 연결되어, 상기 제2레저버의 제2배수용 공간에 수용된 상기 잉크를 상기 잉크 탱크로 배출하는 제2배수용 배관; 및
    상기 제1배수용 배관에 연결되어, 상기 제1배수용 배관의 내부에서 상기 잉크를 유동시키는 제1펌프와, 상기 제2배수용 배관에 연결되어, 상기 제2배수용 배관의 내부에서 상기 잉크를 유동시키는 제2펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 탱크 타입 잉크 순환 시스템.
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