KR20240039749A - 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크젯 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치에 관한 것으로, 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하기 위하여 잉크를 저장하는 저장장치로서, 버퍼 저장부에서 잉크를 공급받아서 내부에 잉크를 저장하며, 저장된 잉크를 잉크젯 헤드로 공급하는 유연성 재질의 잉크파우치; 상기 잉크파우치가 내부에 설치되며 기체압력제어장치와 연결되는 기밀 케이스; 및 상기 기밀 케이스 내부에 설치되며, 상기 잉크 파우치를 소정 각도로 기울어진 상태로 거치하는 파우치받침부를 포함하며, 기체압력제어장치가 잉크와는 분리된 기밀 케이스 내부의 기체 압력을 제어하여 잉크파우치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 기밀성 케이스의 내부에 위치하는 잉크 파우치에 잉크를 저장함으로써, 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치로 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크젯 프린터{INK STORAGE APPARATUS WITH INK STORAGE POUCH AND INK-JET PRINTER HAVING THE SAME}

본 발명은 잉크젯 프린터에서 잉크젯 헤드에 공급되는 잉크를 저장하는 잉크 저장장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잉크 저장장치에 저장된 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치로 유입되지 않는 잉크 저장장치와 이를 포함하는 잉크젯 프린터에 관한 것이다.

현재 산업분야에서는 다양한 목적에 의해서 액체를 토출하는 장치를 이용하고 있다. 예를 들면, 전기 회로 등의 특정한 모양을 그리기 위한 목적으로 원하는 위치에 액체를 토출하여 패턴을 형성하고, 얇은 섬유를 제조하기 위하여 액체를 얇게 토출하기도 하며, 표면을 코팅하기 위하여 코팅 대상물의 표면에 액체를 토출하기도 한다.

형상 신호에 따라 매체 표면에 액상의 잉크를 액적형태로 분사하는 잉크젯 방식은 문서나 광고지를 작성하는 프린팅으로서 뿐만이 아니라, 반도체 또는 디스플레이 분야의 용액 공정에 이용되고 있다.

기판에 복잡한 형상의 패턴을 형성하거나 특정 위치에만 잉크를 정확하게 토출할 수 있는 잉크젯 프린팅의 적용범위가 넓어지고 있다. 문서 작성을 위한 소형의 잉크젯 프린터는 잉크 액적을 토출하는 잉크젯 헤드에서 잉크를 저장하는 형태를 가지고 있지만, 대형의 문서 작성용 프린터나 산업용으로 제작된 잉크젯 프린터는 많은 양의 잉크를 사용하기 때문에 잉크를 저장하는 저장부와 잉크젯 헤드가 분리된 구조를 적용하고 있다.

또한, 잉크젯 프린팅 과정에서 정확한 양의 잉크를 토출하기 위해서는, 잉크젯 헤드에서 토출 준비상태인 잉크가 노즐 입구를 기준으로 모세관 현상에 의해서 내측으로 요입된 곡면 상태인 메니스커스(meniscus) 상태를 유지하여야 한다. 이를 위하여 헤드공급용 저장부의 위치를 잉크젯 헤드보다 높게 위치하게 하고, 대신에 기체압력제어장치를 이용하여 헤드공급용 저장부의 내부를 진공으로 유지하여 헤드공급용 저장부 내에 음압을 발생시킴으로써, 잉크젯 헤드에서 잉크의 흘러내림을 방지하여 메니스커스 상태를 유지하도록 하는 것이 일반적이다.

하지만 잉크 저장장치에 잉크를 과도하게 채우거나 잉크 저장장치의 내부에 발생한 잉크의 액적이 기체압력제어장치로 유입되면서 기체압력제어장치가 고장 나는 경우가 자주 발생한다. 이러한 문제를 방지하기 위하여 잉크 저장장치와 기체압력제어장치의 사이에 필터를 적용하는 경우에는 압력제어에 문제가 생기기 때문에 간단한 보호 장치를 추가하는 정도로만 잉크 저장장치를 구성하고 있을 뿐이며, 기체압력제어장치로 잉크가 유입되는 것을 방지하는 근본적인 해결책은 되지 못하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-2139137호

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 잉크 저장장치에 저장된 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치로 유입되는 것을 방지할 수 있는 잉크 저장장치 및 잉크젯 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치는, 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하기 위하여 잉크를 저장하는 저장장치로서, 버퍼 저장부에서 잉크를 공급받아서 내부에 잉크를 저장하며, 저장된 잉크를 잉크젯 헤드로 공급하는 유연성 재질의 잉크파우치; 상기 잉크파우치가 내부에 설치되며 기체압력제어장치와 연결되는 기밀 케이스; 및 상기 기밀 케이스 내부에 설치되며, 상기 잉크 파우치를 소정 각도로 기울어진 상태로 거치하는 파우치받침부를 포함하며, 기체압력제어장치가 잉크와는 분리된 기밀 케이스 내부의 기체 압력을 제어하여 잉크파우치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 파우치받침부에 연결되어 상기 잉크파우치를 진동시키는 진동부를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크파우치에 부착되어 잉크파우치에 채워지는 잉크의 양에 따른 형상변화를 감지하는 변형감지센서를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크파우치에 일측에 높이를 달리하여 부착된 복수의 광원과 잉크파우치의 타측에 상기 광원들에 대응되는 위치에서 설치된 복수의 수광센서를 더 포함하고, 잉크파우치는 적어도 일부의 빛을 투과하는 재질로 구성되며, 각 수광센서에서 감지되는 광량을 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지하는 것일 수 있다.

상기 잉크파우치로 추가 공급되는 잉크의 유량을 측정하는 유량감지센서를 더 포함하며, 유량감지센서에서 측정된 잉크의 공급량 변화를 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지하는 것일 수 있다.

상기 기밀 케이스의 바닥에 설치되어 누설된 잉크를 감지하는 누설감지센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 의한 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터는, 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하기 위하여 잉크를 저장하는 잉크 저장장치; 상기 잉크 저장장치에 연결되어 잉크 저장장치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 내부압력을 제어하는 기체압력제어장치; 및 상기 잉크 저장장치로 잉크를 추가 공급하는 버퍼 저장부를 포함하며, 상기 잉크 저장장치는, 버퍼 저장부에서 잉크를 공급받아서 내부에 잉크를 저장하며, 저장된 잉크를 잉크젯 헤드로 공급하는 유연성 재질의 잉크파우치; 상기 잉크파우치가 내부에 설치되며 기체압력제어장치와 연결되는 기밀 케이스; 및 상기 기밀 케이스 내부에 설치되며, 상기 잉크 파우치를 소정 각도로 기울어진 상태로 거치하는 파우치받침부를 포함하며, 기체압력제어장치가 잉크와는 분리된 기밀 케이스 내부의 기체 압력을 제어하여 잉크파우치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 파우치받침부에 연결되어 상기 잉크파우치를 진동시키는 진동부를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크파우치에 부착되어 잉크파우치에 채워지는 잉크의 양에 따른 형상변화를 감지하는 변형감지센서를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크파우치에 일측에 높이를 달리하여 부착된 복수의 광원과 잉크파우치의 타측에 상기 광원들에 대응되는 위치에서 설치된 복수의 수광센서를 더 포함하고, 잉크파우치는 적어도 일부의 빛을 투과하는 재질로 구성되며, 각 수광센서에서 감지되는 광량을 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지하는 것일 수 있다.

상기 잉크파우치로 추가 공급되는 잉크의 유량을 측정하는 유량감지센서를 더 포함하며, 유량감지센서에서 측정된 잉크의 공급량 변화를 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지하는 것일 수 있다.

상기 기밀 케이스의 바닥에 설치되어 누설된 잉크를 감지하는 누설감지센서를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 기밀성 케이스의 내부에 위치하는 잉크 파우치에 잉크를 저장함으로써, 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치로 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 잉크가 저장되는 잉크 파우치를 진동 또는 움직여서 잉크를 지속적으로 교반함으로써, 잉크 성분의 균일성이 유지되고 잉크에 포함된 입자성 물질이 고르게 분산된 상태를 유지하는 효과가 있다.

나아가 잉크 파우치에 채워지는 잉크의 양을 정확하게 확인함으로써, 과도한 잉크 투입에 따른 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.

또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치는 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급 시스템에 적용되며, 먼저 잉크 공급 시스템에 대하여 설명한다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치가 분리된 구성이다. 잉크젯 헤드(100)의 구체적인 구성은 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 종래에 사용되던 잉크젯 헤드의 기술적 구성이 모두 적용될 수 있고, 특히 잉크젯 헤드(100)의 노즐이 미세 기포에 의해서 막히지 않도록 기포를 잉크젯 헤드(100)의 외부로 배출하기 위한 구성을 포함할 수 있다.

잉크 저장장치는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)로 공급된 잉크 중에서 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.

잉크 저장장치에 일단이 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)의 타단은 잉크젯 헤드(100)에 연결되며, 잉크젯 헤드(100)는 공급유로(110)를 통해서 잉크를 공급받아서 노즐을 통해 잉크젯 프린팅을 수행하고, 공급된 잉크 중에서 적어도 일부는 잉크는 회수유로(120)를 통해서 잉크 저장장치로 회수됨으로써 잉크가 순환된다.

기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치에 형성된 버블이 터지면서 위쪽으로 퍼진 잉크의 액적이 압력조절관(310)을 통해서 이동할 수 있다. 압력조절관(310)으로 유입된 잉크의 액적은 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발하게 된다.

순환펌프(130)는 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 회수유로(120)에 설치되며 잉크를 순환시킨다. 도시된 실시예에서는 순환펌프(130) 회수유로(120)에 설치된 경우를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 공급유로(110)에 설치될 수도 있다. 도시된 것과 같이, 순환펌프(130)가 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프(130)의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.

버퍼 저장부(400)는 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있으며, 잉크 저장장치로 추가공급유로(410)연결되어 잉크 저장장치에 잉크를 공급한다. 버퍼 저장부(400)에서 잉크 저장장치로 주입하는 과정에서는 메니스커스 상태가 유지되도록 제어되지만, 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있기 때문에, 외부에서 잉크를 추가하는 과정이 용이해진다. 프린팅을 수행하여 소비된 잉크를 보충하는 과정에 프린팅을 중단하는 경우에 손실이 발생하지만, 버퍼 저장부(400)를 통해서 잉크를 보충하는 경우, 프린팅 공정을 멈추지 않고 지속적으로 잉크를 보충할 수 있다.

이러한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서는, 잉크 저장장치에 저장된 잉크가 압력조절관(310)을 통해서 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있었다.

본 발명의 잉크 저장장치는 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조를 적용하였다.

본 실시예의 잉크 저장장치는 잉크파우치(200), 기밀 케이스(210), 파우치받침부(220), 진동부(230) 및 변형감지센서(240)를 포함한다.

잉크파우치(200)는 잉크가 저장되는 공간으로서, 유연성 재질로 구성되어 외부의 기압에 따라서 잉크파우치(200) 내부에 저장된 잉크에 대한 압력을 조절할 수 있다. 잉크파우치(200)의 재질은 유연성의 재질이면 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들면 폴리프로필렌(PP) 재질을 적용할 수 있다. 잉크파우치(200)의 형상은 특별하게 제한되지 않으며, 액상물질을 저장하는 일반적인 파우치의 형상이 적용될 수 있고, 특히 넓적한 파우치 형상으로 구성될 수 있다. 이때, 앞서 살펴본 버퍼 저장부(400)의 추가공급유로(410)가 잉크파우치(200)에 연결되어 잉크를 지속적으로 공급받을 수 있고, 잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110) 및 복귀유로(120)가 연결되는 점에서 종래의 잉크 저장장치의 기능과 구성을 모두 갖는 것으로 보일 수 있으나, 기체압력제어장치(300)와는 직접 연결되지 않는 점에서 기존의 잉크 저장장치와 차이가 있다.

본 실시예는 별도의 파우치 내부에 잉크를 저장하기 때문에 잉크의 과도한 주입으로 인하여 잉크가 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 잉크에서 발생한 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것도 방지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 파우치 구조를 적용함으로써, 잉크가 증발하는 것이 억제되는 효과가 있다.

기밀 케이스(210)는 그 내부에 잉크파우치(200)가 위치되며, 기체압력 조절을 통해서 잉크파우치(200)에 저장된 잉크에 대한 압력을 인가할 수 있도록 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀성의 하우징이다. 종래의 잉크 저장장치는 기체압력제어장치(300)의 압력조절관(310)과 연결된 하우징 케이스의 내부에 직접 잉크를 저장하였기 때문에, 잉크가 과도하게 주입되면 기체압력제어장치(300)로 잉크가 유입되었고, 내부에 저장된 잉크의 기포가 터지는 등의 이유로 발생한 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제가 발생하기도 하였다. 본 실시예는 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀 케이스(210)와 잉크가 저장되는 잉크파우치(200)가 분리되기 때문에, 기밀 케이스(210) 내부의 기체 압력을 조절하는 방식으로 메니스커스 상태를 유지할 수 있으면서도 잉크나 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제는 발생하지 않는다.

파우치받침부(220)는 잉크파우치(200)를 거치하는 받침대로서, 잉크파우치(200)가 소정의 각도로 기울어진 상태가 되도록 거치한다. 잉크파우치(200)는 납작한 주머니 형태로 제작되는 것이 바람직하며, 이러한 잉크파우치(200)를 세워서 설치하는 경우에 잉크파우치(200)의 전체 부피 중에서 아래쪽 부분에만 잉크가 존재하면서 잉크파우치(200)의 형태를 충분히 이용하지 못하는 단점이 있고, 잉크파우치(200)를 눕혀서 설치하는 경우에는 잉크의 양이 적을 때에 잉크의 배출이 어려워지는 단점이 있다. 본 실시예는 이러한 단점들을 모두 해결하기 위하여 파우치받침부(220)가 잉크파우치(200)를 소정각도로 기울어진 상태로 거치하도록 하여, 세워서 설치하는 경우에 비하여 잉크가 잉크파우치(200) 전체에 고르게 분포하도록 하며, 눕혀서 설치하는 경우에 비하여 잉크파우치(200)에 저장된 잉크의 활용이 용이하도록 하였다.

진동부(230)는 파우치받침부(220)에 연결되며, 파우치받침부(220)에 진동을 전달하여 잉크파우치(200)를 진동시킴으로써 잉크파우치(200)에 저장된 잉크를 교반하는 효과를 얻을 수 있다.

변형감지센서(240)는 잉크파우치(200)에 부착되어 잉크파우치(200)의 형상변화를 감지한다. 유연성 재질로 구성된 잉크파우치(200)는 잉크가 채워지는 양에 따라서 외형에 변화가 발생하며, 변형감지센서(240)는 이러한 잉크파우치(200)의 외형변화를 감지하여 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 주입되는 것을 방지할 수 있도록 한다. 변형감지센서(240)는 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 스트레인 게이지(strain gauge)를 적용할 수 있다. 변형감지센서(240)를 이용하여 잉크파우치(200)에 잉크가 채워지는 것을 감지하고 제어하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 형태로 적용할 수 있다. 예를 들면, 잉크파우치(200)에 잉크가 채워지는 과정에서 파우치의 형상에 지속적인 변화가 발생하지만, 잉크파우치(200)에 잉크가 거의 채워지는 상태가 되면 형상의 변화가 줄어들게 되는 것을 이용할 수 있다. 구체적으로, 변형감지센서(240)가 형태의 변화를 감지하는 과정에서 변화가 급격하게 줄어드는 경우에 잉크파우치(200)에 잉크가 거의 채워진 것으로 판단하고 잉크파우치(200)로 잉크가 추가 투입되는 것을 제한하는 방식을 적용할 수 있다.

누설감지센서(250)는 기밀 케이스(210)에 설치되어 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 감지한다. 잉크파우치(200)에 파손이 생기거나 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 투입되는 경우에 잉크파우치(200)에서 잉크가 누설될 수 있다. 이렇게 누설된 잉크는 증발하여 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있으며, 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발할 수 있다. 따라서 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 빠르게 감지하는 것이 중요하다. 누설감지센서(250)로는 액체를 감지하는 다양한 센서가 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 기밀 케이스(210)의 바닥면에 경사를 형성하고 가장 낮은 부분에 누설감지센서(250)를 설치하면 소량의 잉크가 누설되는 경우에도 감지할 수 있다.

본 실시예의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터는, 기체압력제어장치가 압력을 제어하는 공간과 잉크가 저장되는 공간을 분리하여, 잉크 또는 잉크의 액적이 음압을 인가하는 기체압력제어장치로 유입되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 주머니 형태의 잉크파우치를 소정의 각도로 기울여 설치함으로써 잉크 저장 및 사용의 효율을 높일 수 있으며, 잉크파우치에 진동을 가하여 잉크의 분산성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

나아가 변형감지센서를 통해서 잉크 파우치에 잉크가 채워지는 양을 감지하여 잉크 파우치에 잉크를 공급하는 양을 조절할 수 있으며, 기밀 케이스 내부에 액체를 감지하는 누설감지센서를 설치함으로써 잉크가 누설되는 것을 빠르게 감지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치는 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급 시스템에 적용되며, 먼저 잉크 공급 시스템에 대하여 설명한다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치가 분리된 구성이다. 잉크젯 헤드(100)의 구체적인 구성은 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 종래에 사용되던 잉크젯 헤드의 기술적 구성이 모두 적용될 수 있고, 특히 잉크젯 헤드(100)의 노즐이 미세 기포에 의해서 막히지 않도록 기포를 잉크젯 헤드(100)의 외부로 배출하기 위한 구성을 포함할 수 있다.

잉크 저장장치는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)로 공급된 잉크 중에서 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.

잉크 저장장치에 일단이 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)의 타단은 잉크젯 헤드(100)에 연결되며, 잉크젯 헤드(100)는 공급유로(110)를 통해서 잉크를 공급받아서 노즐을 통해 잉크젯 프린팅을 수행하고, 공급된 잉크 중에서 적어도 일부는 잉크는 회수유로(120)를 통해서 잉크 저장장치로 회수됨으로써 잉크가 순환된다.

기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치에 형성된 버블이 터지면서 위쪽으로 퍼진 잉크의 액적이 압력조절관(310)을 통해서 이동할 수 있다. 압력조절관(310)으로 유입된 잉크의 액적은 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발하게 된다.

순환펌프(130)는 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 회수유로(120)에 설치되며 잉크를 순환시킨다. 도시된 실시예에서는 순환펌프(130) 회수유로(120)에 설치된 경우를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 공급유로(110)에 설치될 수도 있다. 도시된 것과 같이, 순환펌프(130)가 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프(130)의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.

버퍼 저장부(400)는 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있으며, 잉크 저장장치로 추가공급유로(410)연결되어 잉크 저장장치에 잉크를 공급한다. 버퍼 저장부(400)에서 잉크 저장장치로 주입하는 과정에서는 메니스커스 상태가 유지되도록 제어되지만, 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있기 때문에, 외부에서 잉크를 추가하는 과정이 용이해진다. 프린팅을 수행하여 소비된 잉크를 보충하는 과정에 프린팅을 중단하는 경우에 손실이 발생하지만, 버퍼 저장부(400)를 통해서 잉크를 보충하는 경우, 프린팅 공정을 멈추지 않고 지속적으로 잉크를 보충할 수 있다.

이러한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서는, 잉크 저장장치에 저장된 잉크가 압력조절관(310)을 통해서 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있었다.

본 발명의 잉크 저장장치는 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조를 적용하였다.

본 실시예의 잉크 저장장치는 잉크파우치(200), 기밀 케이스(210), 파우치받침부(220), 진동부(230) 및 광량감지부를 포함한다.

잉크파우치(200)는 잉크가 저장되는 공간으로서, 유연성 재질로 구성되어 외부의 기압에 따라서 잉크파우치(200) 내부에 저장된 잉크에 대한 압력을 조절할 수 있다. 잉크파우치(200)의 재질은 유연성의 재질이면 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들면 폴리프로필렌(PP) 재질을 적용할 수 있으나, 본 실시예에서는 광량감지를 적용하기 위하여 적어도 일부의 빛이 투과되는 재질을 적용하여야 한다. 잉크파우치(200)의 형상은 특별하게 제한되지 않으며, 액상물질을 저장하는 일반적인 파우치의 형상이 적용될 수 있고, 특히 넓적한 파우치 형상으로 구성될 수 있다. 이때, 앞서 살펴본 버퍼 저장부(400)의 추가공급유로(410)가 잉크파우치(200)에 연결되어 잉크를 지속적으로 공급받을 수 있고, 잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110) 및 복귀유로(120)가 연결되는 점에서 종래의 잉크 저장장치의 기능과 구성을 모두 갖는 것으로 보일 수 있으나, 기체압력제어장치(300)와는 직접 연결되지 않는 점에서 기존의 잉크 저장장치와 차이가 있다.

본 실시예는 별도의 파우치 내부에 잉크를 저장하기 때문에 잉크의 과도한 주입으로 인하여 잉크가 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 잉크에서 발생한 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것도 방지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 파우치 구조를 적용함으로써, 잉크가 증발하는 것이 억제되는 효과가 있다.

기밀 케이스(210)는 그 내부에 잉크파우치(200)가 위치되며, 기체압력 조절을 통해서 잉크파우치(200)에 저장된 잉크에 대한 압력을 인가할 수 있도록 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀성의 하우징이다. 종래의 잉크 저장장치는 기체압력제어장치(300)의 압력조절관(310)과 연결된 하우징 케이스의 내부에 직접 잉크를 저장하였기 때문에, 잉크가 과도하게 주입되면 기체압력제어장치(300)로 잉크가 유입되었고, 내부에 저장된 잉크의 기포가 터지는 등의 이유로 발생한 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제가 발생하기도 하였다. 본 실시예는 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀 케이스(210)와 잉크가 저장되는 잉크파우치(200)가 분리되기 때문에, 기밀 케이스(210) 내부의 기체 압력을 조절하는 방식으로 메니스커스 상태를 유지할 수 있으면서도 잉크나 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제는 발생하지 않는다.

파우치받침부(220)는 잉크파우치(200)를 거치하는 받침대로서, 잉크파우치(200)가 소정의 각도로 기울어진 상태가 되도록 거치한다. 잉크파우치(200)는 납작한 주머니 형태로 제작되는 것이 바람직하며, 이러한 잉크파우치(200)를 세워서 설치하는 경우에 잉크파우치(200)의 전체 부피 중에서 아래쪽 부분에만 잉크가 존재하면서 잉크파우치(200)의 형태를 충분히 이용하지 못하는 단점이 있고, 잉크파우치(200)를 눕혀서 설치하는 경우에는 잉크의 양이 적을 때에 잉크의 배출이 어려워지는 단점이 있다. 본 실시예는 이러한 단점들을 모두 해결하기 위하여 파우치받침부(220)가 잉크파우치(200)를 소정각도로 기울어진 상태로 거치하도록 하여, 세워서 설치하는 경우에 비하여 잉크가 잉크파우치(200) 전체에 고르게 분포하도록 하며, 눕혀서 설치하는 경우에 비하여 잉크파우치(200)에 저장된 잉크의 활용이 용이하도록 하였다.

진동부(230)는 파우치받침부(220)에 연결되며, 파우치받침부(220)에 진동을 전달하여 잉크파우치(200)를 진동시킴으로써 잉크파우치(200)에 저장된 잉크를 교반하는 효과를 얻을 수 있다.

광량감지부는 잉크파우치(200)의 일측면에 부착된 복수의 광원(260)과 잉크파우치(200)의 타측면에 부착된 수광센서(270)로 구성된다. 복수의 광원(260)은 잉크파우치(200)에서 높이를 달리하여 위치하며, 수광센서(270)는 복수의 광원(260)에 대응되는 위치에 설치되어 각각의 광원(260)에서 발광된 빛을 수광한다. 본 실시예의 잉크파우치(200)는 소정의 각도로 기울어진 상태로 설치되기 때문에, 잉크가 잉크파우치(200)에 주입되면 잉크파우치(200)의 아래쪽부터 위쪽으로 채워진다. 이때, 높이를 달리하여 설치된 복수의 광원(260)에서 발산된 빛은 잉크파우치(200)에 채워진 잉크의 양에 따라서 잉크를 통과하는지 여부 및 통과하는 잉크의 양에서 차이가 발생한다. 따라서 높이를 달리하여 설치된 복수의 광원(260)에서 발산된 빛을 수광하는 수광센서(270)에서 확인되는 광량에 따라서 잉크파우치(200)에 채워진 잉크의 양을 확인할 수 있으며, 높이를 달리하여 배치된 광원(260)중에 소정 높이의 광원(260)에서 잉크파우치(200)를 투과하여 수광센서(270)에서 감지된 광량이 많으면 해당 광원(260)의 높이까지 잉크가 채워지지 않은 것이고, 광원(260)에서 잉크파우치(200)를 투과하여 수광센서(270)에서 감지된 광량이 적어지면 해당 광원(260)의 높이까지 광원이 채워진 것으로 판단할 수 있다.

누설감지센서(250)는 기밀 케이스(210)에 설치되어 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 감지한다. 잉크파우치(200)에 파손이 생기거나 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 투입되는 경우에 잉크파우치(200)에서 잉크가 누설될 수 있다. 이렇게 누설된 잉크는 증발하여 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있으며, 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발할 수 있다. 따라서 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 빠르게 감지하는 것이 중요하다. 누설감지센서(250)로는 액체를 감지하는 다양한 센서가 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 기밀 케이스(210)의 바닥면에 경사를 형성하고 가장 낮은 부분에 누설감지센서(250)를 설치하면 소량의 잉크가 누설되는 경우에도 감지할 수 있다.

본 실시예의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터는, 기체압력제어장치가 압력을 제어하는 공간과 잉크가 저장되는 공간을 분리하여, 잉크 또는 잉크의 액적이 음압을 인가하는 기체압력제어장치로 유입되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 주머니 형태의 잉크파우치를 소정의 각도로 기울여 설치함으로써 잉크 저장 및 사용의 효율을 높일 수 있으며, 잉크파우치에 진동을 가하여 잉크의 분산성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

나아가 광량감지센서를 통해서 잉크 파우치에 잉크가 채워지는 양을 감지하여 잉크 파우치에 잉크를 공급하는 양을 조절할 수 있으며, 기밀 케이스 내부에 액체를 감지하는 누설감지센서를 설치함으로써 잉크가 누설되는 것을 빠르게 감지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치는 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급 시스템에 적용되며, 먼저 잉크 공급 시스템에 대하여 설명한다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치가 분리된 구성이다. 잉크젯 헤드(100)의 구체적인 구성은 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 종래에 사용되던 잉크젯 헤드의 기술적 구성이 모두 적용될 수 있고, 특히 잉크젯 헤드(100)의 노즐이 미세 기포에 의해서 막히지 않도록 기포를 잉크젯 헤드(100)의 외부로 배출하기 위한 구성을 포함할 수 있다.

잉크 저장장치는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)로 공급된 잉크 중에서 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.

잉크 저장장치에 일단이 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)의 타단은 잉크젯 헤드(100)에 연결되며, 잉크젯 헤드(100)는 공급유로(110)를 통해서 잉크를 공급받아서 노즐을 통해 잉크젯 프린팅을 수행하고, 공급된 잉크 중에서 적어도 일부는 잉크는 회수유로(120)를 통해서 잉크 저장장치로 회수됨으로써 잉크가 순환된다.

기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치에 형성된 버블이 터지면서 위쪽으로 퍼진 잉크의 액적이 압력조절관(310)을 통해서 이동할 수 있다. 압력조절관(310)으로 유입된 잉크의 액적은 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발하게 된다.

순환펌프(130)는 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 회수유로(120)에 설치되며 잉크를 순환시킨다. 도시된 실시예에서는 순환펌프(130) 회수유로(120)에 설치된 경우를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 공급유로(110)에 설치될 수도 있다. 도시된 것과 같이, 순환펌프(130)가 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프(130)의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.

버퍼 저장부(400)는 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있으며, 잉크 저장장치로 추가공급유로(410)연결되어 잉크 저장장치에 잉크를 공급한다. 버퍼 저장부(400)에서 잉크 저장장치로 주입하는 과정에서는 메니스커스 상태가 유지되도록 제어되지만, 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있기 때문에, 외부에서 잉크를 추가하는 과정이 용이해진다. 프린팅을 수행하여 소비된 잉크를 보충하는 과정에 프린팅을 중단하는 경우에 손실이 발생하지만, 버퍼 저장부(400)를 통해서 잉크를 보충하는 경우, 프린팅 공정을 멈추지 않고 지속적으로 잉크를 보충할 수 있다.

이러한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서는, 잉크 저장장치에 저장된 잉크가 압력조절관(310)을 통해서 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있었다.

본 발명의 잉크 저장장치는 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조를 적용하였다.

본 실시예의 잉크 저장장치는 잉크파우치(200), 기밀 케이스(210), 파우치받침부(220), 진동부(230), 변형감지센서(240) 및 유량감지센서(420)를 포함한다.

잉크파우치(200)는 잉크가 저장되는 공간으로서, 유연성 재질로 구성되어 외부의 기압에 따라서 잉크파우치(200) 내부에 저장된 잉크에 대한 압력을 조절할 수 있다. 잉크파우치(200)의 재질은 유연성의 재질이면 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들면 폴리프로필렌(PP) 재질을 적용할 수 있다. 잉크파우치(200)의 형상은 특별하게 제한되지 않으며, 액상물질을 저장하는 일반적인 파우치의 형상이 적용될 수 있고, 특히 넓적한 파우치 형상으로 구성될 수 있다. 이때, 앞서 살펴본 버퍼 저장부(400)의 추가공급유로(410)가 잉크파우치(200)에 연결되어 잉크를 지속적으로 공급받을 수 있고, 잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110) 및 복귀유로(120)가 연결되는 점에서 종래의 잉크 저장장치의 기능과 구성을 모두 갖는 것으로 보일 수 있으나, 기체압력제어장치(300)와는 직접 연결되지 않는 점에서 기존의 잉크 저장장치와 차이가 있다.

본 실시예는 별도의 파우치 내부에 잉크를 저장하기 때문에 잉크의 과도한 주입으로 인하여 잉크가 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 잉크에서 발생한 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것도 방지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 파우치 구조를 적용함으로써, 잉크가 증발하는 것이 억제되는 효과가 있다.

기밀 케이스(210)는 그 내부에 잉크파우치(200)가 위치되며, 기체압력 조절을 통해서 잉크파우치(200)에 저장된 잉크에 대한 압력을 인가할 수 있도록 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀성의 하우징이다. 종래의 잉크 저장장치는 기체압력제어장치(300)의 압력조절관(310)과 연결된 하우징 케이스의 내부에 직접 잉크를 저장하였기 때문에, 잉크가 과도하게 주입되면 기체압력제어장치(300)로 잉크가 유입되었고, 내부에 저장된 잉크의 기포가 터지는 등의 이유로 발생한 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제가 발생하기도 하였다. 본 실시예는 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀 케이스(210)와 잉크가 저장되는 잉크파우치(200)가 분리되기 때문에, 기밀 케이스(210) 내부의 기체 압력을 조절하는 방식으로 메니스커스 상태를 유지할 수 있으면서도 잉크나 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제는 발생하지 않는다.

파우치받침부(220)는 잉크파우치(200)를 거치하는 받침대로서, 잉크파우치(200)가 소정의 각도로 기울어진 상태가 되도록 거치한다. 잉크파우치(200)는 납작한 주머니 형태로 제작되는 것이 바람직하며, 이러한 잉크파우치(200)를 세워서 설치하는 경우에 잉크파우치(200)의 전체 부피 중에서 아래쪽 부분에만 잉크가 존재하면서 잉크파우치(200)의 형태를 충분히 이용하지 못하는 단점이 있고, 잉크파우치(200)를 눕혀서 설치하는 경우에는 잉크의 양이 적을 때에 잉크의 배출이 어려워지는 단점이 있다. 본 실시예는 이러한 단점들을 모두 해결하기 위하여 파우치받침부(220)가 잉크파우치(200)를 소정각도로 기울어진 상태로 거치하도록 하여, 세워서 설치하는 경우에 비하여 잉크가 잉크파우치(200) 전체에 고르게 분포하도록 하며, 눕혀서 설치하는 경우에 비하여 잉크파우치(200)에 저장된 잉크의 활용이 용이하도록 하였다.

진동부(230)는 파우치받침부(220)에 연결되며, 파우치받침부(220)에 진동을 전달하여 잉크파우치(200)를 진동시킴으로써 잉크파우치(200)에 저장된 잉크를 교반하는 효과를 얻을 수 있다.

변형감지센서(240)는 잉크파우치(200)에 부착되어 잉크파우치(200)의 형상변화를 감지한다. 유연성 재질로 구성된 잉크파우치(200)는 잉크가 채워지는 양에 따라서 외형에 변화가 발생하며, 변형감지센서(240)는 이러한 잉크파우치(200)의 외형변화를 감지하여 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 주입되는 것을 방지할 수 있도록 한다. 변형감지센서(240)는 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 스트레인 게이지(strain gauge)를 적용할 수 있다. 변형감지센서(240)를 이용하여 잉크파우치(200)에 잉크가 채워지는 것을 감지하고 제어하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 형태로 적용할 수 있다. 예를 들면, 잉크파우치(200)에 잉크가 채워지는 과정에서 파우치의 형상에 지속적인 변화가 발생하지만, 잉크파우치(200)에 잉크가 거의 채워지는 상태가 되면 형상의 변화가 줄어들게 되는 것을 이용할 수 있다. 구체적으로, 변형감지센서(240)가 형태의 변화를 감지하는 과정에서 변화가 급격하게 줄어드는 경우에 잉크파우치(200)에 잉크가 거의 채워진 것으로 판단하고 잉크파우치(200)로 잉크가 추가 투입되는 것을 제한하는 방식을 적용할 수 있다.

유량감지센서(420)는 잉크파우치(200)로 공급되는 잉크의 유량을 감지하는 것으로서, 버퍼 저장부(400)에서 잉크파우치(200)로 잉크가 추가되는 추가공급유로(410)에 설치될 수 있다. 잉크파우치(200)는 그 용량이 제한되기 때문에, 잉크파우치(200)가 모두 채워지는 경우에는 더 이상 잉크가 주입될 수 없으며, 이때 잉크파우치(200)로 공급되는 잉크의 유량은 급격하게 감소하게 되므로, 잉크파우치(200)로 공급되는 잉크의 유량을 감지하여 잉크파우치(200)에 잉크가 모두 채워진 상태를 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 변형감지센서(240)와 유량감지센서(420)를 모두 적용하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 변형감지센서(240)가 없이 유량감지센서(420)만을 적용하는 것도 가능하다.

누설감지센서(250)는 기밀 케이스(210)에 설치되어 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 감지한다. 잉크파우치(200)에 파손이 생기거나 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 투입되는 경우에 잉크파우치(200)에서 잉크가 누설될 수 있다. 이렇게 누설된 잉크는 증발하여 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있으며, 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발할 수 있다. 따라서 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 빠르게 감지하는 것이 중요하다. 누설감지센서(250)로는 액체를 감지하는 다양한 센서가 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 기밀 케이스(210)의 바닥면에 경사를 형성하고 가장 낮은 부분에 누설감지센서(250)를 설치하면 소량의 잉크가 누설되는 경우에도 감지할 수 있다.

도시된 실시예에서는 첫 번째 실시예에서 적용된 변형감지센서와 유량감지센서를 함께 사용하는 경우를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 두 번째 실시예에서 적용된 광량감지센서와 유량감지센서를 함께 사용하는 것도 가능하다. 또한 앞서 설명한 것과 같이, 변형감지센서나 광량감지센서를 사용하지 않고 유량감지센서만을 사용하는 것도 가능하다.

본 실시예의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터는, 기체압력제어장치가 압력을 제어하는 공간과 잉크가 저장되는 공간을 분리하여, 잉크 또는 잉크의 액적이 음압을 인가하는 기체압력제어장치로 유입되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 주머니 형태의 잉크파우치를 소정의 각도로 기울여 설치함으로써 잉크 저장 및 사용의 효율을 높일 수 있으며, 잉크파우치에 진동을 가하여 잉크의 분산성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

나아가 변형감지센서와 유량감지센서를 통해서 잉크 파우치에 잉크가 채워지는 양을 감지하여 잉크 파우치에 잉크를 공급하는 양을 조절할 수 있으며, 기밀 케이스 내부에 누설감지센서를 설치함으로써 잉크가 누설되는 것을 빠르게 감지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치 및 이를 포함하는 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치는 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 공급 시스템에 적용되며, 먼저 잉크 공급 시스템에 대하여 설명한다.

잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치가 분리된 구성이다. 잉크젯 헤드(100)의 구체적인 구성은 본 발명의 특징을 해치지 않는 범위에서 종래에 사용되던 잉크젯 헤드의 기술적 구성이 모두 적용될 수 있고, 특히 잉크젯 헤드(100)의 노즐이 미세 기포에 의해서 막히지 않도록 기포를 잉크젯 헤드(100)의 외부로 배출하기 위한 구성을 포함할 수 있다.

잉크 저장장치는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)로 공급된 잉크 중에서 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.

잉크 저장장치에 일단이 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)의 타단은 잉크젯 헤드(100)에 연결되며, 잉크젯 헤드(100)는 공급유로(110)를 통해서 잉크를 공급받아서 노즐을 통해 잉크젯 프린팅을 수행하고, 공급된 잉크 중에서 적어도 일부는 잉크는 회수유로(120)를 통해서 잉크 저장장치로 회수됨으로써 잉크가 순환된다.

기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치에 형성된 버블이 터지면서 위쪽으로 퍼진 잉크의 액적이 압력조절관(310)을 통해서 이동할 수 있다. 압력조절관(310)으로 유입된 잉크의 액적은 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발하게 된다.

순환펌프(130)는 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 회수유로(120)에 설치되며 잉크를 순환시킨다. 도시된 실시예에서는 순환펌프(130) 회수유로(120)에 설치된 경우를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고 공급유로(110)에 설치될 수도 있다. 도시된 것과 같이, 순환펌프(130)가 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프(130)의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.

버퍼 저장부(400)는 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있으며, 잉크 저장장치로 추가공급유로(410)연결되어 잉크 저장장치에 잉크를 공급한다. 버퍼 저장부(400)에서 잉크 저장장치로 주입하는 과정에서는 메니스커스 상태가 유지되도록 제어되지만, 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있기 때문에, 외부에서 잉크를 추가하는 과정이 용이해진다. 프린팅을 수행하여 소비된 잉크를 보충하는 과정에 프린팅을 중단하는 경우에 손실이 발생하지만, 버퍼 저장부(400)를 통해서 잉크를 보충하는 경우, 프린팅 공정을 멈추지 않고 지속적으로 잉크를 보충할 수 있다.

이러한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서는, 잉크 저장장치에 저장된 잉크가 압력조절관(310)을 통해서 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있었다.

본 발명의 잉크 저장장치는 잉크 또는 잉크의 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것을 방지할 수 있는 새로운 구조를 적용하였다.

본 실시예의 잉크 저장장치는 잉크파우치(200), 기밀 케이스(210), 파우치받침부(220), 진동부(230), 변형감지센서(240) 및 유량감지센서(420)를 포함한다.

잉크파우치(200)는 잉크가 저장되는 공간으로서, 유연성 재질로 구성되어 외부의 기압에 따라서 잉크파우치(200) 내부에 저장된 잉크에 대한 압력을 조절할 수 있다. 잉크파우치(200)의 재질은 유연성의 재질이면 특별한 제한 없이 적용할 수 있으며, 예를 들면 폴리프로필렌(PP) 재질을 적용할 수 있다. 잉크파우치(200)의 형상은 특별하게 제한되지 않으며, 액상물질을 저장하는 일반적인 파우치의 형상이 적용될 수 있고, 특히 넓적한 파우치 형상으로 구성될 수 있다. 이때, 앞서 살펴본 버퍼 저장부(400)의 추가공급유로(410)가 잉크파우치(200)에 연결되어 잉크를 지속적으로 공급받을 수 있고, 잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110) 및 복귀유로(120)가 연결되는 점에서 종래의 잉크 저장장치의 기능과 구성을 모두 갖는 것으로 보일 수 있으나, 기체압력제어장치(300)와는 직접 연결되지 않는 점에서 기존의 잉크 저장장치와 차이가 있다.

그리고 버퍼 저장부(400)는 제2압력조절관(320)을 통해서 기체압력제어장치(300)와 연결됨으로써, 기체압력제어장치(300)에서 발생된 양압을 제2압력조절관(320)을 통해 버퍼 저장부(400)에 인가하여 버퍼 저장부(400)에 저장된 잉크를 추가공급유로(410)를 통해서 잉크파우치(200)로 공급할 수 있다.

본 실시예는 별도의 파우치 내부에 잉크를 저장하기 때문에 잉크의 과도한 주입으로 인하여 잉크가 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 잉크에서 발생한 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 것도 방지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다. 또한, 파우치 구조를 적용함으로써, 잉크가 증발하는 것이 억제되는 효과가 있다.

기밀 케이스(210)는 그 내부에 잉크파우치(200)가 위치되며, 기체압력 조절을 통해서 잉크파우치(200)에 저장된 잉크에 대한 압력을 인가할 수 있도록 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀성의 하우징이다. 종래의 잉크 저장장치는 기체압력제어장치(300)의 압력조절관(310)과 연결된 하우징 케이스의 내부에 직접 잉크를 저장하였기 때문에, 잉크가 과도하게 주입되면 기체압력제어장치(300)로 잉크가 유입되었고, 내부에 저장된 잉크의 기포가 터지는 등의 이유로 발생한 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제가 발생하기도 하였다. 본 실시예는 기체압력제어장치(300)와 연결된 기밀 케이스(210)와 잉크가 저장되는 잉크파우치(200)가 분리되기 때문에, 기밀 케이스(210) 내부의 기체 압력을 조절하는 방식으로 메니스커스 상태를 유지할 수 있으면서도 잉크나 잉크 액적이 기체압력제어장치(300)로 유입되는 문제는 발생하지 않는다.

파우치받침부(220)는 잉크파우치(200)를 거치하는 받침대로서, 잉크파우치(200)가 소정의 각도로 기울어진 상태가 되도록 거치한다. 잉크파우치(200)는 납작한 주머니 형태로 제작되는 것이 바람직하며, 이러한 잉크파우치(200)를 세워서 설치하는 경우에 잉크파우치(200)의 전체 부피 중에서 아래쪽 부분에만 잉크가 존재하면서 잉크파우치(200)의 형태를 충분히 이용하지 못하는 단점이 있고, 잉크파우치(200)를 눕혀서 설치하는 경우에는 잉크의 양이 적을 때에 잉크의 배출이 어려워지는 단점이 있다. 본 실시예는 이러한 단점들을 모두 해결하기 위하여 파우치받침부(220)가 잉크파우치(200)를 소정각도로 기울어진 상태로 거치하도록 하여, 세워서 설치하는 경우에 비하여 잉크가 잉크파우치(200) 전체에 고르게 분포하도록 하며, 눕혀서 설치하는 경우에 비하여 잉크파우치(200)에 저장된 잉크의 활용이 용이하도록 하였다.

진동부(230)는 파우치받침부(220)에 연결되며, 파우치받침부(220)에 진동을 전달하여 잉크파우치(200)를 진동시킴으로써 잉크파우치(200)에 저장된 잉크를 교반하는 효과를 얻을 수 있다.

변형감지센서(240)는 잉크파우치(200)에 부착되어 잉크파우치(200)의 형상변화를 감지한다. 유연성 재질로 구성된 잉크파우치(200)는 잉크가 채워지는 양에 따라서 외형에 변화가 발생하며, 변형감지센서(240)는 이러한 잉크파우치(200)의 외형변화를 감지하여 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 주입되는 것을 방지할 수 있도록 한다. 변형감지센서(240)는 특별히 제한되지 않으며, 일반적인 스트레인 게이지(strain gauge)를 적용할 수 있다. 변형감지센서(240)를 이용하여 잉크파우치(200)에 잉크가 채워지는 것을 감지하고 제어하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 다양한 형태로 적용할 수 있다. 예를 들면, 잉크파우치(200)에 잉크가 채워지는 과정에서 파우치의 형상에 지속적인 변화가 발생하지만, 잉크파우치(200)에 잉크가 거의 채워지는 상태가 되면 형상의 변화가 줄어들게 되는 것을 이용할 수 있다. 구체적으로, 변형감지센서(240)가 형태의 변화를 감지하는 과정에서 변화가 급격하게 줄어드는 경우에 잉크파우치(200)에 잉크가 거의 채워진 것으로 판단하고 잉크파우치(200)로 잉크가 추가 투입되는 것을 제한하는 방식을 적용할 수 있다.

유량감지센서(420)는 잉크파우치(200)로 공급되는 잉크의 유량을 감지하는 것으로서, 버퍼 저장부(400)에서 잉크파우치(200)로 잉크가 추가되는 추가공급유로(410)에 설치될 수 있다. 잉크파우치(200)는 그 용량이 제한되기 때문에, 잉크파우치(200)가 모두 채워지는 경우에는 더 이상 잉크가 주입될 수 없으며, 이때 잉크파우치(200)로 공급되는 잉크의 유량은 급격하게 감소하게 되므로, 잉크파우치(200)로 공급되는 잉크의 유량을 감지하여 잉크파우치(200)에 잉크가 모두 채워진 상태를 확인할 수 있다. 본 실시예에서는 변형감지센서(240)와 유량감지센서(420)를 모두 적용하는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 변형감지센서(240)가 없이 유량감지센서(420)만을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 도시된 실시예에서는 첫 번째 실시예에서 적용된 변형감지센서와 유량감지센서를 함께 사용하는 경우를 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 두 번째 실시예에서 적용된 광량감지센서와 유량감지센서를 함께 사용하는 것도 가능하다.

누설감지센서(250)는 기밀 케이스(210)에 설치되어 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 감지한다. 잉크파우치(200)에 파손이 생기거나 잉크파우치(200)에 과도한 잉크가 투입되는 경우에 잉크파우치(200)에서 잉크가 누설될 수 있다. 이렇게 누설된 잉크는 증발하여 기체압력제어장치(300)로 유입될 수 있으며, 기체압력제어장치(300)의 고장을 유발할 수 있다. 따라서 잉크가 잉크파우치(200)에서 누설되는 것을 빠르게 감지하는 것이 중요하다. 누설감지센서(250)로는 액체를 감지하는 다양한 센서가 적용될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 기밀 케이스(210)의 바닥면에 경사를 형성하고 가장 낮은 부분에 누설감지센서(250)를 설치하면 소량의 잉크가 누설되는 경우에도 감지할 수 있다.

도시된 실시예에서는 세 번째 실시예에 따라서 유량감지센서와 변형감지센서를 함께 사용한 경우에 대하여 기체압력제어장치와 버퍼 저장부가 제2압력조절관으로 연결되었지만, 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 유량감지센서가 사용되지 않은 첫 번째 실시예의 구조에 대해서 기체압력제어장치와 버퍼 저장부가 제2압력조절관으로 연결될 수도 있고, 유량감지센서가 없이 광량감지센서를 적용한 두 번째 실시예의 구조에 대해서 기체압력제어장치와 버퍼 저장부가 제2압력조절관으로 연결될 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았지만 광량감지센서와 유량감지센서가 함께 적용된 구조에서 기체압력제어장치와 버퍼 저장부가 제2압력조절관으로 연결될 수도 있다.

본 실시예의 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터는, 기체압력제어장치가 압력을 제어하는 공간과 잉크가 저장되는 공간을 분리하여, 잉크 또는 잉크의 액적이 음압을 인가하는 기체압력제어장치로 유입되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 주머니 형태의 잉크파우치를 소정의 각도로 기울여 설치함으로써 잉크 저장 및 사용의 효율을 높일 수 있으며, 잉크파우치에 진동을 가하여 잉크의 분산성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

나아가 변형감지센서와 유량감지센서를 통해서 잉크 파우치에 잉크가 채워지는 양을 감지하여 잉크 파우치에 잉크를 공급하는 양을 조절할 수 있으며, 기밀 케이스 내부에 누설감지센서를 설치함으로써 잉크가 누설되는 것을 빠르게 감지할 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 잉크젯 헤드 110: 공급유로
120: 회수유로 130: 순환펌프
200: 잉크파우치 210: 기밀 케이스
220: 파우치받침부 230: 진동부
240: 변형감지센서 250: 누설감지센서
260: 광원 270: 수광센서
300: 기체압력제어장치 310: 압력조절관
320: 제2압력조절관 400: 버퍼 저장부
410: 추가공급유로 420: 유량감지센서

Claims (12)

1. 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하기 위하여 잉크를 저장하는 저장장치로서,
   버퍼 저장부에서 잉크를 공급받아서 내부에 잉크를 저장하며, 저장된 잉크를 잉크젯 헤드로 공급하는 유연성 재질의 잉크파우치;
   상기 잉크파우치가 내부에 설치되며 기체압력제어장치와 연결되는 기밀 케이스; 및
   상기 기밀 케이스 내부에 설치되며, 상기 잉크 파우치를 소정 각도로 기울어진 상태로 거치하는 파우치받침부를 포함하며,
   기체압력제어장치가 잉크와는 분리된 기밀 케이스 내부의 기체 압력을 제어하여 잉크파우치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 파우치받침부에 연결되어 상기 잉크파우치를 진동시키는 진동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 잉크파우치에 부착되어 잉크파우치에 채워지는 잉크의 양에 따른 형상변화를 감지하는 변형감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 잉크파우치에 일측에 높이를 달리하여 부착된 복수의 광원과 잉크 파우치의 타측에 상기 광원들에 대응되는 위치에서 설치된 복수의 수광센서를 더 포함하고,
   잉크파우치는 적어도 일부의 빛을 투과하는 재질로 구성되며,
   각 수광센서에서 감지되는 광량을 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 잉크파우치로 추가 공급되는 잉크의 유량을 측정하는 유량감지센서를 더 포함하며,
   유량감지센서에서 측정된 잉크의 공급량 변화를 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 기밀 케이스의 바닥에 설치되어 누설된 잉크를 감지하는 누설감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치.
   
7. 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드;
   상기 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하기 위하여 잉크를 저장하는 잉크 저장장치;
   상기 잉크 저장장치에 연결되어 잉크 저장장치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 내부압력을 제어하는 기체압력제어장치; 및
   상기 잉크 저장장치로 잉크를 추가 공급하는 버퍼 저장부를 포함하며,
   상기 잉크 저장장치는,
   버퍼 저장부에서 잉크를 공급받아서 내부에 잉크를 저장하며, 저장된 잉크를 잉크젯 헤드로 공급하는 유연성 재질의 잉크파우치;
   상기 잉크파우치가 내부에 설치되며 기체압력제어장치와 연결되는 기밀 케이스; 및
   상기 기밀 케이스 내부에 설치되며, 상기 잉크 파우치를 소정 각도로 기울어진 상태로 거치하는 파우치받침부를 포함하며,
   기체압력제어장치가 잉크와는 분리된 기밀 케이스 내부의 기체 압력을 제어하여 잉크파우치에 저장된 잉크가 잉크젯 헤드에서 메니스커스 상태를 유지하도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 파우치받침부에 연결되어 상기 잉크파우치를 진동시키는 진동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 잉크파우치에 부착되어 잉크파우치에 채워지는 잉크의 양에 따른 형상변화를 감지하는 변형감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터.
   
10. 청구항 7에 있어서,
    상기 잉크파우치에 일측에 높이를 달리하여 부착된 복수의 광원과 잉크파우치의 타측에 상기 광원들에 대응되는 위치에서 설치된 복수의 수광센서를 더 포함하고,
    잉크파우치는 적어도 일부의 빛을 투과하는 재질로 구성되며,
    각 수광센서에서 감지되는 광량을 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터.
    
11. 청구항 7에 있어서,
    상기 잉크파우치로 추가 공급되는 잉크의 유량을 측정하는 유량감지센서를 더 포함하며,
    유량감지센서에서 측정된 잉크의 공급량 변화를 통해서 잉크파우치에 잉크가 채워진 양을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터.
    
12. 청구항 7에 있어서,
    상기 기밀 케이스의 바닥에 설치되어 누설된 잉크를 감지하는 누설감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 저장 파우치를 구비한 잉크 저장장치를 포함하는 잉크젯 프린터.

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