액상 잉크 저장조에서의 기포 형성을 저지하는 유동 억제 장치를 구비한 액상 잉크 운반 시스템(LIQUID INK DELIVERY SYSTEM INCLUDING A FLOW RESTRICTOR THAT RESIST AIR BUBBLE FORMATION IN LIQUID INK RESERVIOR)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2017년03월17일
(11) 등록번호 10-1717789
(24) 등록일자 2017년03월13일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B41J 2/19 (2006.01) B41J 2/175 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2011-0074628
(22) 출원일자 2011년07월27일
심사청구일자 2016년06월24일
(65) 공개번호 10-2012-0012417
(43) 공개일자 2012년02월09일
(30) 우선권주장
12/847,829 2010년07월30일 미국(US)
(56) 선행기술조사문헌
JP06126983 A
JP2010264616 A
(73) 특허권자
제록스 코포레이션
미국 코네티컷주 노워크 피.오.박스 4505 글로버
애비뉴 45
(72) 발명자
파크 다니엘 씨
미국 97068 오리건주 웨스트 린 캡틴스 스트리트
19546
(74) 대리인
특허법인코리아나
전체 청구항 수 : 총 14 항 심사관 : 송상용
(54) 발명의 명칭 액상 잉크 저장조에서의 기포 형성을 저지하는 유동 억제 장치를 구비한 액상 잉크 운반 시스
템
(57) 요 약
본 발명은, 복수 개의 잉크 젯 분사기를 포함하며, 상기 각각의 잉크 젯 분사기는 분사기에 형성된 개구로부터
잉크를 제거하도록 구성되고, 또한 상기 복수 개의 잉크 젯 분사기를 통해 제거되는 잉크를 수용하도록 상기 복
수 개의 잉크 젯 분사기에 가까이 배치되는 유입구를 가진 잉크 수용 용기를 구비하는 잉크 젯 인쇄 장치와; 유
(뒷면에 계속)
대 표 도
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출구를 구비하는 제 2 잉크 용기와; 상기 잉크 수용 용기에 상기 유출구를 유체 연통 가능하게 연결하는 제 1
도관과; 상기 잉크 수용 용기 내부로부터 상기 제 1 도관을 통해 상기 유출구로 유체를 이동시킬 수 있도록 상
기 제 1 도관에 작동 가능하게 연결되는 펌프와; 상기 유입구와 펌프 사이에 상기 잉크 수용 용기 내부에 배치
되며, 제 1 압력에서 잉크가 통과할 수 있도록 구성되는 한편 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력에서 공기가
통과할 수 있도록 구성되는 다공성 부재; 그리고 상기 다공성 부재와 펌프 사이의 제 1 위치에서 상기 제 1 도
관에 작동 가능하게 연결되며 또한 상기 제 2 잉크 용기에 작동 가능하게 연결되고, 상기 유출구로부터 상기 제
1 도관의 제 1 위치로 상기 제 1 도관에 연결된 제 2 유체 유로를 통해 잉크가 유동할 수 있도록 함으로써, 펌
프가 상기 다공성 부재를 통해 공기를 이동시키는 것을 방지하도록 상기 제 1 압력과 제 2 압력 사이의 압력을
다공성 부재에 설정하도록 구성되는 유동 억제 장치를 포함하는 액상 잉크 운반 시스템에 관한 것이다. 본
발명은 또한 유체 이송 시스템에 관한 것이다.
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명 세 서
청구범위
청구항 1
액상 잉크 운반 시스템으로서:
잉크 저장조 및 복수 개의 잉크 젯 분사기들을 갖는 잉크 젯 인쇄 장치로서, 상기 잉크 젯 인쇄 장치는 상기 잉
크 저장조로부터 상기 잉크 젯 분사기들을 통해 잉크를 제거하도록 구성되는, 상기 잉크 젯 인쇄 장치;
상기 복수 개의 잉크 젯 분사기들을 통해 제거되는 잉크를 수용하도록 상기 잉크 젯 인쇄 장치 가까이에 위치되
는 유입구를 갖는 잉크 수용 용기;
유출구를 갖는 제 2 잉크 저장조;
제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 1 도관으로서, 상기 제 1 도관의 상기 제 1 단부는 상기 잉크 수용 용기에
유체 연결되는, 상기 제 1 도관;
제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 제 2 도관으로서, 상기 제 2 도관의 상기 제 1 단부는 상기 잉크 젯 인쇄 장치
의 상기 잉크 저장조에 유체 연결되는, 상기 제 2 도관;
상기 제 1 도관의 상기 제 2 단부, 제 2 도관의 상기 제 2 단부, 및 상기 제 2 잉크 저장조의 상기 유출구에 작
동 연결되는 양방향 펌프;
상기 펌프와 상기 제 1 도관의 상기 제 1 단부 사이에 유체 연결되는 제 1 일방향 밸브;
상기 펌프와 상기 제 2 도관의 상기 제 1 단부 사이에 유체 연결되는 제 2 일방향 밸브로서, 상기 제 1 일방향
밸브 및 상기 제 2 일방향 밸브는 제 1 방향으로 작동하는 상기 펌프에 응답하여, 상기 펌프가 상기 잉크 수용
용기 내에서부터 상기 제 1 도관을 통해 상기 제 2 잉크 저장조의 상기 유출구로 제거된 잉크를 이동시키는 것
을 가능하게 하고, 제 2 방향으로 작동하는 상기 펌프에 응답하여, 상기 제 2 잉크 저장조로부터 상기 유출구
및 상기 제 2 도관을 통해 상기 잉크 젯 인쇄 장치에서의 상기 잉크 저장조로 잉크를 이동시키는 것을 가능하게
하는, 상기 제 2 일방향 밸브;
상기 유입구와 상기 제 1 일방향 밸브 사이에서 상기 잉크 수용 용기 내에 위치된 다공성 부재로서, 상기 다공
성 부재는 잉크가 제 1 부압으로 상기 다공성 부재를 통해 통과하는 것을 가능하게 하고 공기가 상기 제 1 부압
보다 규모에서 큰 제 2 부압으로 상기 다공성 부재를 통해 통과하는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 상기 다공
성 부재; 및
제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 유동 억제 장치로서, 상기 유동 억제 장치의 상기 제 1 단부는 상기 제 1 일방
향 밸브와 상기 펌프 사이에 작동 연결되고 상기 유동 억제 장치의 상기 제 2 단부는 상기 펌프와 상기 제 2 잉
크 저장조 사이에 작동 연결되고, 상기 유동 억제 장치는 상기 제 1 방향으로 작동하는 상기 펌프에 응답하여,
잉크가 상기 제 2 잉크 저장조로부터 상기 제 1 일방향 밸브와 상기 펌프 사이의 위치로 제 2 유체 유로를 통해
유동하는 것을 가능하게 하여 상기 제 1 부압과 상기 제 2 부압 사이에 존재하는 상기 다공성 부재에서의 부압
을 설정하고, 따라서 상기 펌프가 상기 다공성 부재를 통해 공기를 이동시키는 것을 방지하도록 구성되는, 상기
유동 억제 장치를 포함하는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 유동 억제 장치는 상기 제 2 유체 유로에서 제 3 일방향 밸브이고,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 설정 부압으로 존재하는 상기 다공성 부재에서의 부압에 응답하여, 잉크가 상기
제 2 잉크 저장조로부터 상기 제 3 일방향 밸브를 통해 상기 제 1 일방향 밸브와 상기 펌프 사이의 위치로 유동
하는 것을 가능하게 하도록 구성되고, 상기 설정 부압보다 규모에서 보다 작은 상기 다공성 부재에서의 부압에
응답하여, 상기 제 1 일방향 밸브와 상기 펌프 사이의 상기 위치로부터 상기 제 2 잉크 저장조로 상기 제 2 유
체 유로 및 상기 제 3 일방향 밸브를 통해 유체 유동을 차단하도록 구성되는, 액상 잉크 운반 시스템.
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청구항 3
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 제 3 일방향 밸브를 폐쇄하도록 편향되는 정지 부재를 추가로 포함하는, 액상 잉
크 운반 시스템.
청구항 4
제 3 항에 있어서,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 제 3 일방향 밸브를 폐쇄하도록 상기 정지 부재에 작용하는 편향 부재를 추가로
포함하는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 5
제 4 항에 있어서,
상기 편향 부재는 스프링인, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 6
제 3 항에 있어서, 상기 정지 부재는 중력에 의해 편향되는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 7
제 3 항에 있어서,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 정지 부재가 상기 제 3 일방향 밸브를 폐쇄하도록 놓인 시트를 추가로 포함하고,
상기 시트는 상기 제 1 부압과 상기 제 2 부압 사이에 존재하는 상기 다공성 부재에서의 압력을 설정하는 잉크
유동에 상응하는 직경을 갖는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 8
액상 잉크 운반 시스템으로서:
용융 디바이스로부터 용융된 잉크를 수용하도록 구성된 제 1 잉크 저장조;
제 2 잉크 저장조 및 복수 개의 잉크 젯 분사기들을 갖는 잉크 젯 인쇄 장치로서, 상기 잉크 젯 인쇄 장치는 상
기 제 2 잉크 저장조로부터 상기 잉크 젯 분사기들을 통해 잉크를 제거하도록 구성되고 상기 제 2 잉크 저장조
는 제 1 도관을 통해 상기 제 1 잉크 저장조에 유체 연결되는, 상기 잉크 젯 인쇄 장치;
상기 복수 개의 잉크 젯 분사기들을 통해 제거된 잉크를 수용하도록 상기 잉크 젯 인쇄 장치 가까이에 위치된
유입구를 갖는 잉크 수용 용기로서, 상기 잉크 수용 용기는 제 2 도관을 통해 상기 제 1 잉크 저장조에 유체 연
결되는, 상기 잉크 수용 용기;
상기 제 1 도관, 상기 제 2 도관, 및 상기 제 1 잉크 저장조에 작동 연결되는 양방향 펌프로서, 상기 펌프는 제
1 방향으로 작동되는 상기 펌프에 응답하여 상기 제 1 잉크 저장조로부터 상기 제 2 잉크 저장조로 상기 제 1
도관을 통해 잉크를 이동시키도록 그리고 제 2 방향으로 작동되는 상기 펌프에 응답하여 상기 잉크 수용 용기로
부터 상기 제 1 잉크 저장조로 상기 제 2 도관을 통해 잉크를 이동시키도록 구성되는, 양방향 펌프;
상기 펌프와 상기 제 2 도관 사이에서 유체 연결되는 제 1 일방향 밸브로서, 상기 제 1 일방향 밸브는 상기 제
1 방향으로 작동하는 상기 펌프에 응답하여 잉크가 상기 제 2 도관에 진입하는 것을 차단하도록 구성되는, 상기
제 1 일방향 밸브;
상기 펌프와 상기 제 1 도관 사이에 유체 연결되는 제 2 일방향 밸브로서, 상기 제 2 일방향 밸브는 상기 제 2
방향으로 작동하는 상기 펌프에 응답하여 잉크가 상기 제 1 도관으로 나가는 것을 차단하도록 구성되는, 상기
제 2 일방향 밸브;
상기 유입구와 상기 제 1 일방향 밸브 사이에서 상기 잉크 수용 용기 내에 위치된 다공성 부재로서, 상기 다공
성 부재는 잉크가 제 1 부압으로 상기 다공성 부재를 통해 통과하는 것을 허용하고 공기가 상기 제 1 부압보다
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규모에서 보다 큰 제 2 부압으로 상기 다공성 부재를 통해 통과하는 것을 허용하도록 구성되는, 상기 다공성 부
재; 및
제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 유동 억제 장치로서, 상기 유동 억제 장치의 상기 제 1 단부는 상기 제 1 일방
향 밸브와 상기 펌프 사이에 작동 연결되고 상기 유동 억제 장치의 상기 제 2 단부는 상기 펌프와 상기 제 1 잉
크 저장조 사이에 작동 연결되고, 상기 유동 억제 장치는 잉크가 상기 제 1 잉크 저장조로부터 상기 제 1 일방
향 밸브와 상기 펌프 사이의 위치로 제 2 유체 유로를 통해 유동하는 것을 가능하게 하여 상기 제 1 부압과 상
기 제 2 부압 사이에 존재하는 상기 다공성 부재에서의 부압을 설정하고 따라서 상기 펌프가 상기 다공성 부재
를 통해 공기를 이동시키는 것을 방지하도록 구성되는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 9
제 8 항에 있어서,
상기 유동 억제 장치는 상기 제 2 유체 유로에서 제 3 일방향 밸브이고, 상기 제 3 일방향 밸브는 상기 설정 부
압으로 존재하는 상기 다공성 부재에서의 상기 부압에 응답하여 잉크가 상기 제 1 잉크 저장조로부터 상기 제 3
일방향 밸브를 통해 상기 제 1 일방향 밸브로 유동하는 것을 가능하게 하도록 구성되고 상기 설정 부압보다 규
모에서 보다 작은 상기 다공성 부재에서의 부압에 응답하여 상기 제 2 도관으로부터 상기 제 2 유체 유로를 통
해 상기 제 1 잉크 저장조로 유체 유동을 차단하도록 구성되는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 10
제 9 항에 있어서,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 제 3 일방향 밸브를 폐쇄하도록 편향되는 정지 부재를 추가로 포함하는, 액상 잉
크 운반 시스템.
청구항 11
제 10 항에 있어서,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 제 3 일방향 밸브를 폐쇄하도록 상기 정지 부재에 작용하는 편향 부재를 추가로
포함하는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 12
제 11 항에 있어서,
상기 편향 부재는 스프링인, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 13
제 10 항에 있어서,
상기 정지 부재는 중력에 의해 편향되는, 액상 잉크 운반 시스템.
청구항 14
제 10 항에 있어서,
상기 제 3 일방향 밸브는 상기 정지 부재가 상기 제 3 일방향 밸브를 폐쇄하도록 놓인 시트를 추가로 포함하고,
상기 시트는 상기 제 1 부압과 상기 제 2 부압 사이에 존재하는 상기 다공성 부재에서의 압력을 설정하는 잉크
유동에 상응하는 직경을 갖는, 액상 잉크 운반 시스템.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 일반적으로 저장조를 기준으로 한 유입 유출 유체의 급송을 위한 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으[0001]
로 설명하자면, 잉크 젯 인쇄 장치의 수용 용기로부터 잉크 젯 인쇄 장치의 잉크 저장조로 액상 잉크를 급송하
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여 공급하도록 구성되는 프린터에 관한 것이다.
배 경 기 술
잘 알려진 바와 같은 유체 이송 시스템이 다수의 용례에 사용되고 있다. 장치 내에서의 유체 이송과 관련한[0002]
일 특정 용례로서, 프린터에서의 잉크 이송 시스템이 있다. 일반적으로 사용되고 있는 잉크로는 수성 잉크
와, 상 변화 (phase change) 잉크 또는 고형 잉크가 있다. 수성 잉크는 화상 형성 작동에 사용되기 이전 저
장 동안에는 액체 상태로 유지된다. 고형 잉크 또는 상 변화 잉크는 통상적으로, 시안 (C), 옐로우 (Y), 마
젠타 (M) 및 블랙 (B) 유색 잉크로 이루어진 펠릿 (pellet) 또는 잉크 스틱 (ink stick) 과 같은 유색의 고체
형태 잉크로서, 프린터에 마련된 공급 채널에 채널까지 연장하는 개구를 통해 삽입된다. 이러한 잉크 스틱
은 일단 프린터에 공급되고 나면 중력에 의해 또는 기계적 액츄에이터에 의해 프린터의 가열 장치 조립체로 이
동된다. 상기 가열 장치 조립체는 가열 장치와 용융 플레이트로 구성되어 있다. 가열 장치는 전기 에너
지를 열로 전환하는 역할을 하며, 용융 플레이트에 가까이 배치되어, 용융 플레이트와 접촉하고 있는 잉크 스틱
을 용융시키는 온도까지 용융 플레이트를 가열한다. 용융 플레이트는 용융 잉크를 저장조 내로 낙하시키도
록 배향될 수도 있으며, 저장조에 저장된 잉크는 이후 사용 대기 동안 계속적으로 가열된다.
각각의 유색 액상 잉크 저장조가 적어도 하나의 유체 통로를 통해 잉크 젯 인쇄 장치에 유체 연통 가능하게 결[0003]
합될 수도 있다. 이에 따라, 저장조로부터 액상 잉크가 공급되어 잉크 젯 분사기를 통해 수용 매체 또는 화
상 형성 부재 상으로 방출된다. 잉크 젯 인쇄 장치에 마련된 잉크 젯 분사기는 잉크를 화상 형성 표면으로
분사하는 압전 장치일 수도 있다. 잉크 젯 분사기는 선택적으로, 구동 신호에 따라 제어부에 의해
작동된다.
통상적으로 저장조와 하나 이상의 잉크 젯 분사기 사이의 잉크 이송을 위해 도관이 채용되고 있으며, 이러한 도[0004]
관을 "공급선 (umbilical)"이라 한다. 공급선은 가요성 도관으로서, 일 단부가 잉크 젯 인쇄 장치에 유체
연통 가능하게 결합되어 있으며, 타단을 통해 한가지 이상의 유색 잉크가 공급된다. 이러한 공급선은 잉크
와 같은 유체를 이송하기 위한 하나의 또는 복수 개의 별개의 채널을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 통상적
인 종래 기술의 공급선 조립체는 압출 실리콘과 같은 가요성 재료로 형성되는 하나 이상의 도관으로 구성되어
있다. 이러한 운반용 도관은 잉크 젯 분사기 내로 기포가 주입되는 것을 방지하기 위하여 잉크가 충전된 상
태로 작동된다. 잉크 중에 부유하는 분사류를 제공하는 기포의 경우 화상 형성 작동 동안 분사기의 불발을
유발할 수도 있기 때문이다.
유지 관리 및 세정 작동 동안에는, 경우에 따라, 잉크 저장조 내부의 잉크를 잉크 젯 분사기를 통하여 제거하여[0005]
하나 이상의 잉크 젯 분사기의 관통 유로를 깨끗한 상태로 복구할 수도 있다. 제거 잉크를 포집 수용하기
위하여 잉크 수용 용기가 사용될 수도 있다. 현재 수용 용기 내의 제거 잉크는 폐기되고 있지만, 잉크 젯
인쇄 장치로부터 제거된 잉크를 재생 이용할 수 있는 잉크 이송 시스템을 마련하는 것이 바람직하다.
발명의 내용
해결하려는 과제
따라서, 본 발명의 목적은 잉크 젯 인쇄 장치로부터 제거된 잉크를 재생 이용할 수 있는 액상 잉크 운반 시스템[0006]
을 제공하는 것이다.
과제의 해결 수단
개선된 액상 잉크 운반 시스템이 개발되어 왔다. 상기 시스템은 복수 개의 잉크 젯 분사기를 포함하며, 상[0007]
기 각각의 잉크 젯 분사기는 분사기에 형성된 개구로부터 잉크를 제거하도록 구성되고, 또한 상기 복수 개의 잉
크 젯 분사기를 통해 제거되는 잉크를 수용하도록 상기 복수 개의 잉크 젯 분사기에 가까이 배치되는 유입구를
가진 잉크 수용 용기를 구비하는 잉크 젯 인쇄 장치와, 유출구를 구비하는 제 2 잉크 용기와, 상기 잉크 수용
용기에 상기 유출구를 유체 연통 가능하게 연결하는 제 1 도관과, 상기 잉크 수용 용기 내부로부터 상기 제 1
도관을 통해 상기 유출구로 유체를 이동시킬 수 있도록 상기 제 1 도관에 작동 가능하게 연결되는 펌프와, 상기
유입구와 펌프 사이에 상기 잉크 수용 용기 내부에 배치되는 다공성 부재, 그리고 상기 다공성 부재와 펌프 사
이의 제 1 위치에서 상기 제 1 도관에 작동 가능하게 연결되며 또한 상기 제 2 잉크 용기에 작동 가능하게 연결
되는 유동 억제 장치를 포함한다. 상기 다공성 부재는 제 1 압력에서 잉크가 다공성 부재를 통과할 수 있도
록 구성되는 한편, 상기 제 1 압력보다 높은 제 2 압력에서 공기가 다공성 부재를 통과할 수 있도록 구성된다.
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상기 유동 억제 장치는 잉크가 상기 유출구로부터 상기 제 1 도관의 제 1 위치로 상기 제 1 도관에 연결되어
있는 제 2 유체 유로를 통하여 유동할 수 있도록 함으로써, 펌프가 상기 다공성 부재를 통해 공기를 이동시키는
것을 방지하도록 상기 제 1 압력과 제 2 압력 사이의 압력을 다공성 부재에 설정하도록 구성된다.
또한, 개선된 유체 이송 시스템이 개발되어 왔다. 상기 시스템은 유입구와, 상기 유입구에 작동 가능하게[0008]
연결되어 유입구와의 사이에 유로를 형성하는 유출구와, 상기 유로의 내부에 작동 가능하게 연결되어 유체를 상
기 유입구로부터 유출구로 유로를 따라 이동시킬 수 있는 펌프와, 상기 유입구와 펌프 사이에 배치되는 다공성
부재, 그리고 상기 다공성 부재와 펌프 사이의 제 1 위치에서 상기 유로에 작동 가능하게 연결되며 또한 상기
유출구에 해당하는 제 2 위치에서 상기 유로에 작동 가능하게 연결되는 유동 억제 장치를 포함한다. 상기
다공성 부재는 제 1 압력에서 유체가 다공성 부재를 통과할 수 있도록 구성되는 한편, 상기 제 1 압력보다 높은
제 2 압력에서 공기가 다공성 부재를 통과할 수 있도록 구성된다. 상기 유동 억제 장치는 상기 유출구로부
터 상기 유로의 제 1 위치로의 유동을 가능하게 함으로써, 펌프가 상기 다공성 부재를 통해 공기를 이동시키는
것을 방지하도록 상기 제 1 압력과 제 2 압력 사이의 압력을 다공성 부재에 설정하도록 구성된다.
발명의 효과
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 개선된 액상 잉크 운반 시스템에 의하면, 저장 잉크 중의 불필요한 기포 발[0009]
생을 방지할 수 있으며, 잉크 젯 인쇄 장치로부터 제거된 잉크의 재생 이용 효과를 달성할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 유동 억제 장치에 유체 연통 가능하게 결합되는 가역 펌프를 포함하는 외부 잉크 공급원에 작동 가능하[0010]
게 결합되는 잉크 젯 인쇄 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 는 유동 억제 장치에 유체 연통 가능하게 결합되는 가역 펌프를 포함하는 외부 잉크 공급원에 작동 가능하
게 결합되는 변형예에 따른 잉크 젯 인쇄 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3 은 일 실시예에 따른 유동 억제 장치를 포함하는 외부 잉크 공급원의 측단면도이다.
도 4 는 다른 실시예에 따른 유동 억제 장치를 포함하는 외부 잉크 공급원의 측단면도이다.
도 5 는 또 다른 실시예에 따른 유동 억제 장치를 포함하는 외부 잉크 공급원의 측단면도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 명세서에 개시된 시스템 및 방법에 관한 환경 및 이러한 시스템 및 방법의 세부 사항의 전반적인 이해를 돕[0011]
기 위하여, 본 발명이 도면을 참조하여 이하에 설명된다. 전체 도면에 걸쳐, 동일한 도면 부호가 동일한 구
성 요소를 지정하도록 사용되고 있다. 용어 "매니스커스 (meniscus)"는 잉크와 같은 액체의 유동 경로를 가
로질러 배치되는 막의 기공과 같은 일 재료의 개구를 둘러싸고 있는 해당 재료에 대한 상기 액체의 인력 현상을
일컫는 말이다. 이러한 매니스커스 현상에 의해, 상기 막 재료에 대한 액체의 인력을 끊어 기체가 기공을
통하여 흡입되도록 하는 보다 높은 압력에 도달할 때까지 액체가 기공 내에 유지된다. 결과적으로, 습윤 상
태의 기공을 구비한 막은, 습윤 기공을 가로질러 인가되는 압력이 매니스커스 현상을 소멸시키는 압력보다는 낮
게 유지되는 한, 기체가 막을 통과하는 것을 방지하면서 액체만이 막의 기공을 통과할 수 있도록 할 수 있다.
용어 "둑 (weir)"은 챔버 내부에 배치되며 챔버와 폭은 동일하지만 길이는 챔버보다 짧은 벽을 일컫는다.
따라서, 액체는 우선 둑의 상단에 도달하기 전까지는 둑의 후방에 축적되며 이후 챔버 내로 둑을 넘어 유동하
게 된다. 이러한 방식으로, 둑의 양 측면에서 액체가 서로 다른 높이에 유지될 수도 있다. 용어 "도관
(conduit)"은 액체 또는 기체가 통과하여 이송되도록 하기 위한 통로 또는 내강을 구비한 몸체를 일컫는다.
본 명세서에서 사용되고 있는 바와 같은 용어 "잉크의 제거 (purging ink)"는 고의든지 우연이든지 간에 화상
수용 부재 상으로의 정착과는 별도로 이루어지는 잉크 젯 분사기로부터의 잉크 방출을 일컫는다. 또한, "제
거 잉크 (purged ink)"는 이러한 제거 작동 동안 분사기로부터 방출된 잉크를 일컫는다.
도 1 을 참조하면, 액상 잉크 운반 시스템이 도시되어 있다. 상기 시스템은 도관 (148) 을 통해 외부 잉크[0012]
공급원 (150) 에 작동 가능하게 결합되는 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 를 포함한다. 외부 잉크 공급원 (150)
은 도관 (148) 을 통해 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 로 순방향으로 잉크를 급송하는 한편 도관 (148) 을 통해 잉크
젯 인쇄 장치 (100) 로부터 역방향으로 잉크를 회수하도록 구성되어 있다.
상기 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 에는 잉크 유입 포트 (124) 와, 복수 개의 잉크 젯 분사기 (118) 와, 배기구[0013]
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(108), 그리고 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 에 장착되는 잉크 수용 용기 (132) 가 마련되어 있다. 또한, 잉크
젯 인쇄 장치 (100) 의 내부에는 둑 (112) 과 저장조 필터 (128) 가 배치되어 있다. 상기 둑 (112) 에 의해
잉크 젯 인쇄 장치 (100) 의 내부 공간이 매니폴드 챔버 (104) 와 잉크 유입 챔버 (116) 로 분할되어 있다.
잉크 (120) 가 포트 (124) 를 통해 잉크 유입 챔버 (116) 내로 들어간다. 유입 잉크 (120) 는 필터 (128)
의 기공을 통과한 다음 둑 (112) 을 넘어 유동하여 매니폴드 잉크 (126) 로서 매니폴드 (104) 로 들어간다.
매니폴드 (104) 에 수용된 잉크 (126) 는 잉크 젯 분사기 (118) 의 다이아프램의 작용에 의해 생성된 부압 (負
壓) 에 의해 매니폴드 (104) 로부터 잉크 젯 분사기 (118) 로 흡입되어 잉크 젯 분사기 (118) 의 개구를 통해
분사된다. 도 1 에 매니폴드 (104) 와 직접 유체 연통하는 잉크 젯 분사기 (118) 가 도시되어 있긴 하지만,
다양한 변형예에 있어서, 분사기가 매니폴드 (104) 로부터 다소 거리를 두고 배치될 수도 있으며, 다양한 도관
및 중간 챔버를 통해 잉크 공급원에 결합될 수도 있다. 상기 분사기 (118) 에는 당 업계에 잘 알려진 바와
같은 잉크 젯 분사기 스택 (stack) 이 형성되어 있다. 잉크 젯 분사기 (118) 를 통하여 제거된 잉크는 잉크
수용 용기 (132) 의 유입구 (137) 로 낙하한다.
도 1 의 실시예에 있어서, 저장조 필터 (128) 는 각각 크기가 대략 10㎛인 복수 개의 기공을 포함하는 막일 수[0014]
도 있으며, 기공의 크기는 잉크의 특성 및 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 의 내부에서 생성되는 압력에 따라 다양하
게 변경될 수도 있다. 저장조 필터 (128) 에 사용하기에 적당한 재료는 스테인리스강 메쉬 (mesh) 필터이지
만, 다른 다공성 막이 사용될 수도 있다. 이러한 저장조 필터 (128) 는 잉크 유입 챔버 (116) 의 전체 폭
및 높이에 걸쳐 연장한다. 따라서, 저장조 필터 (128) 는 잉크 (120) 중의 오염 물질이 매니폴드 (104) 내
로 들어가는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 포트 (124) 에 가까운 저장조 필터 (128) 의 측면이 잉크로
젖게 됨에 따라, 프린트헤드 필터 (128) 의 기공 상에 잉크 매니스커스가 형성되어, 매니폴드 (104) 로부터 유
입 잉크 (120) 로 공기가 유동하는 것을 방지하는 역할을 하고, 저장조 필터 (128) 를 통과한 유입 잉크 (120)
는 잉크 유입 챔버 (116) 와 매니폴드 (104) 의 사이에 수직 방향으로 설치된 둑 (112) 의 후방에 포집된다.
둑 (112) 과 저장조 필터 (128) 의 사이에 소정 용량의 잉크 (114) 가 포집된다. 둑 (112) 에 의해 상기
포집 잉크 (114) 는 매니폴드 (104) 에 수용되어 있는 잉크 (126) 보다 높은 레벨에 유지된다.
배기구 (108) 는 화상 형성 작동 동안 개방되어 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 의 매니폴드 (104) 를 대기압에 유지[0015]
한다. 이러한 작동에 의해, 잉크 액적이 잉크 젯 분사기 (118) 로부터 분사되는 동안 외기, 즉, 공기가 매
니폴드 (104) 내로 들어갈 수 있다. 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 의 내부 공간을 대기와 선택적으로 연통시키
기 위하여, 솔레노이드와 같은 액츄에이터 (110) 가 배기구 (108) 의 개구에 배치된다. 도 1 에는 배기구
(108) 의 개방 상태가 도시되어 있다. 잉크 제거 작동 동안, 매니폴드 (104) 로부터 잉크 수용 용기 (132)
로의 잉크 제거를 촉진하기 위하여 액츄에이터 (110) 에 의해 배기구 (108) 가 폐쇄될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 잉크 수용 용기 (132) 는 잉크 젯 분사기 (118) 를 통해 제거된 잉크를 포집하도록 배치되어[0016]
있다. 이 잉크 수용 용기 (132) 는 종 방향으로 일측에 수용 용기 유입구 (137) 가 타측에 수용 용기 포트
(134) 가 마련되어 있다. 이러한 잉크 수용 용기 (132) 는 수용 용기 유입구 (137) 와 포트 (134) 의 사이
에 배치되는 막 형태의 수용 용기 필터 (136) 를 포함한다. 수용 용기 필터 (136) 는 저장조 필터 (128) 와
동일한 금속제 메쉬 형태로 형성될 수도 있으며, 또는 저장조 필터 (128) 에 형성된 기공보다 크거나 작은 기공
을 포함할 수도 있다. 추가적으로, 다른 다공성 막이 수용 용기 필터 (136) 용으로 사용될 수도 있다.
잉크 유입 챔버 (116) 의 포트 (124) 와 잉크 수용 용기 (132) 의 포트 (134) 는 각각, 체크 밸브 (140, 144)[0017]
를 통해 단일 도관 (148) 과 유체 연통 상태로 배치되어 있다. 체크 밸브 (140) 는 정압 (正壓) 하에 공급
되는 잉크가 포트 (124) 를 통해 잉크 유입 챔버 (116) 로 들어가는 것을 허용하도록 구성되어 있다. 이러
한 체크 밸브 (140) 는 부압을 포함하여 불충분한 수준의 정압이 도관 (148) 을 통해 인가되면 편향되어 폐쇄된
다. 도 1 의 실시예에 있어서, 체크 밸브 (140) 는 선택 사양으로서, 부압이 잉크 도관 (148) 에 인가되는
경우에도 잉크 유입 챔버 (116) 가 도관 (148) 과 유체 연통 상태에 유지되도록 삭제될 수도 있다. 체크 밸
브 (144) 는 도관 (148) 을 통해 부압이 인가되면 수용 용기 (132) 에 수용되어 있는 잉크가 회수될 수 있도록
구성되어 있다. 이러한 체크 밸브 (144) 는 정압을 포함하여 불충분한 수준의 부압이 도관 (148) 을 통해
인가되면 편향되어 폐쇄된다. 따라서, 체크 밸브 (140, 144) 는 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 의 작동 중 주어
진 시간 동안 최대 하나의 밸브 (140 또는 144) 만 개방되도록 구성되어 있다. 도 1 의 구성에서, 도관
(148) 에 부압이 인가되면, 체크 밸브 (144) 가 개방되어 수용 용기 (132) 가 잉크 도관 (148) 과 유체 연통되
는 반면, 체크 밸브 (140) 는 폐쇄되어 잉크 유입 챔버 (116) 는 도관 (148) 과 유체 연통되지 않는다.
적당한 일 실시예에 있어서, 체크 밸브는 개구가 형성되어 있는 시트 (seat) 와, 상기 개구의 직경보다 큰 직경[0018]
을 갖는 볼 (ball) 로 이루어진 볼 밸브이다. 중력에 의해 또는 스프링과 같은 기구에 의해 볼이 시트 내로
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편향됨에 따라 밸브가 폐쇄된다. 변형예에 있어서, 체크 밸브는 단일방향으로만 유체의 유동을 허용하도록
니들, 실린더, 플래퍼 (flapper), 덕빌 (duckbill) 등을 채용할 수도 있다. 볼을 시트로부터 반대 방향으로
밀도록 시트의 개구를 통해 압력이 인가되면 밸브가 개방되어, 유체의 일방향 유동이 가능해진다.
잉크 공급원 (150) 이 도관 (148) 을 통해 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 에 유체 연통 가능하게 결합되어 있다.[0019]
상기 잉크 공급원 (150) 은 잉크 저장조 (154) 와, 가역 펌프 (158) 그리고 유동 억제 장치 (162) 를
포함한다. 잉크 저장조 (154) 는 액상 잉크 공급원의 역할을 한다. 잉크 카트리지 등에 의해 공급되는
수성 잉크, 또는 용융 플레이트 상에서 액화되어 잉크 저장조 (154) 로 낙하하는 상 변화 잉크를 포함하는 다양
한 종류의 액상 잉크가 사용될 수 있다. 이외에도, 자성 잉크 뿐만 아니라 경화 가능한 또는 경화 불가능한
잉크를 포함하는 다양한 형태의 잉크가 저장조 (154) 내에 수용될 수도 있다. 상기 펌프 (158) 는 도관
(148) 에 정압 및 부압을 인가하도록 구성되는 가역 펌프이다. 도 1 의 실시예에 있어서, 펌프 (158) 는 이
하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 두 개의 역회전 기어를 포함하는 기어 펌프이다.
유동 억제 장치 (162) 는 방향 (184) 으로 펌프 (158) 를 통과하는 유체의 유량을 제한하도록 구성되어 있고,[0020]
결과적으로, 유동 억제 장치 (162) 는 펌프 (158) 에 의해 도관 (148) 에 인가되는 부압을 억제하는 역할을 한
다. 도 1 의 실시예에 있어서, 유동 억제 장치 (162) 는 유입 바이패스 유로 (188) 와 유출 바이패스 유로
(192) 에 유체 연통 가능하게 연결되는 일방향 바이패스 안전 밸브를 포함한다. 이러한 일방향 밸브의 구조
에 대해서는 이하에 보다 상세히 설명된다. 상기 유입 바이패스 유로 (188) 는 잉크 저장조 (154) 와 펌프
(158) 의 사이에서 잉크 저장조 (154) 의 유출구 (166) 에 유체 연통 가능하게 연결되어 있다. 상기 유출
바이패스 유로 (192) 는 수용 용기 (132) 의 수용 용기 필터 (136) 와 펌프 (158) 의 사이의 유로에 유체 연통
가능하게 연결되어 있고, 특정 실시예에 있어서, 상기 유출 유로 (192) 는 도관 (148) 과 펌프 (158) 의 사이의
위치 (170) 에서 상기 유로에 연결되어 있다. 도 1 의 실시예에 있어서, 상기 유동 억제 장치 (162) 는 일
방향 밸브로 도시되어 있고, 이러한 일방향 밸브는 펌프 (158) 가 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 에 잉크를 공급하도
록 정압을 인가하는 경우 폐쇄된다. 따라서, 유동 억제 장치 (162) 는 잉크가 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 에
공급되는 경우 펌프 (158) 에 의해 인가되는 정압의 크기에는 영향을 미치지 않는다.
도 1 에 도시된 역방향 작동 모드에서, 펌프 (158) 는 도관 (148) 을 통해 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 의 잉크 수[0021]
용 용기 (132) 로부터 잉크를 회수하도록 부압을 인가한다. 도관 (148) 을 통해 인가되는 부압은 체크 밸브
(144) 를 개방하여 잉크 수용 용기로부터 잉크 저장조 (154) 내로 도관 (148) 을 통하여 방향 (180) 으로 그리
고 펌프 (158) 를 통과하여 방향 (184) 으로 잉크 (138A, 138B) 를 회수하기에 충분할 정도로 높다. 도시된
바와 같은 잉크 (138A) 에 대응하는 체적의 잉크가 제거될 때까지 잉크 수용 용기 (132) 로부터 잉크가 회수되
며, 수용 용기 필터 (136) 는 공기에 노출되어 있다. 수용 용기 (132) 내에 남아 있는 잉크 (138B) 에 의해
포트 (134) 에 가까운 수용 용기 필터 (136) 의 측면이 젖게 된다. 유체 잉크 매니스커스가 막 형태의 수용
용기 필터 (136) 의 기공을 가로질러 형성되고, 이러한 매니스커스의 형성에 의해, 수용 용기 필터 (136) 를 통
해 공기가 인출되도록 하기 위해서는 도관 (148) 을 통해 인가되는 부압보다 큰 압력이 인가되어야만 한다.
이에 따라, 잉크 (138B) 를 회수하기 위해 필요한 압력이 증가하게 되며, 수용 용기 필터 (136) 가 공기에 노
출되면 잉크 유동이 중단된다. 따라서, 잉크 공급원 (150) 에 의해 인가되는 부압은 잉크 수용 용기 (132)
에 수용되어 있는 잉크를 회수하기에 충분할 정도로 높지만, 수용 용기 필터 (136) 를 통해 공기가 인출되도록
하기 위한 압력보다는 낮아야 한다. 일 실시예에 따른 체크 밸브 (140) 가 생략되어 있는 잉크 젯 인쇄 장
치 (100) 의 경우, 마찬가지로, 저장조 필터 (128) 에 형성되는 매니스커스의 강도는 공기가 저장조 필터 (128)
를 관통하여 유입 잉크 (120) 에 기포가 형성되는 것을 방지할 수 있도록 결정된다.
상기 유동 억제 장치 (162) 는 전술한 바와 같은 적절한 크기의 부압을 생성하도록 펌프 (158) 에 의해 인가되[0022]
는 부압을 조절하는 역할을 한다. 도 1 의 실시예에 있어서, 체크 밸브 (144) 를 개방하여 수용 용기 (132)
로부터의 잉크 회수를 개시하기에는 0.2 psi의 부압이면 충분한 반면, 수용 용기 (136) 에 형성된 매니스커스는
0.6 psi 미만의 압력에서는 공기가 필터를 통과하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 유동 억제 장치 (162)
와 펌프 (158) 는 0.2 psi 내지 0.6 psi의 범위로 부압을 제한하도록 구성되어 있으며, 적절하게는 부압을 0.4
psi로 제한할 수도 있다.
또한, 유동 억제 장치 (162) 는 도관 (148) 을 통과하는 잉크에 추가 유로를 제공하는 방식으로 펌프 (158) 에[0023]
의해 도관 (148) 에 인가되는 유효 부압을 제한하는 역할을 한다. 펌프 (158) 에 의해 회수되는 잉크 중 일
부가 상기 유로를 통해 재순환된다. 부압이 인가됨에 따라, 방향 (184) 으로 유동하는 잉크 중 일부는, 잉
크 저장조 (154) 로 들어가기 전에, 유입 유로 (188), 유동 억제 장치 (162) 그리고 유출 유로 (192) 를 통하여
우회 경로로 유동하여 다시 펌프 (158) 를 통해 급송된다. 유동 억제 장치 (162) 로부터 펌프 (158) 를 통
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해 재순환되는 잉크의 양이 증가할수록 도관 (148) 을 통해 회수되는 잉크에 인가되는 유효 부압은 감소한다.
이러한 방식으로, 우회 경로로 유동하는 잉크의 비율은, 적어도 부분적으로는, 유입 유로 (188) 및 유출 유
로 (192) 의 직경에 의해 그리고 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 유동 억제 장치 (162) 의 유체 저항에
의해 결정된다. 상기 비율은 또한, 방향 (184) 으로 유동하는 잉크의 유량에 의해 영향을 받으며, 유동 억
제 장치 (162) 가 폐쇄된 상태에서는 잉크가 우회 경로로 유동하지 않는다. 방향 (184) 으로 잉크가 유동함
에 따라 유동 억제 장치 (162) 를 개방하기에 충분한 부압이 생성되면, 펌프 (158) 를 통과하는 유량 증가에 응
답하여 유동 억제 장치 (162) 를 통해 우회 경로로 유동하는 잉크의 비율도 증가한다.
유동 억제 장치 (162) 는 또한, 펌프 (158) 에 의해 인가되는 부압을 압력 조절 장치가 없는 상태에서 펌프[0024]
(158) 가 인가할 수 있는 압력의 범위로 제한할 수도 있는데, 그 이유는 펌프 (158) 의 유량이 증가할수록 유동
억제 장치 (162) 로 우회되는 잉크의 양도 증가하기 때문이다. 예를 들어, 제조 허용 오차, 회전 속도 및
환경적 조건에 따라, 펌프 (158) 는 0.6 psi 내지 0.9 psi의 범위의 부압으로 작동할 수도 있다. 이러한 부
압 수준은 또한 경과 시간에 따라 변할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 유동 억제 장치 (162) 는 도관
(148) 에 인가되는 유효 부압이 0.4 psi로 제한되는 범위의 펌프 압력을 수용하도록 구성될 수도 있다. 만
약 펌프 (158) 가 상기 압력 범위를 초과하여 대략 0.6 psi의 부압을 생성하는 경우, 제 1 양의 잉크가 유동 억
제 장치 (162) 를 통하여 우회되며, 따라서 펌프 (158) 는 이와 같은 우회 잉크를 한 번 이상 추가로 급송함으
로써 도관 (148) 에 인가되는 압력을 0.4 psi의 한계 값으로 낮추게 된다. 또한, 반대로, 펌프 (158) 가 대
략 0.9 psi의 압력으로 작동하는 경우에는, 유동 억제 장치 (162) 를 통과하는 잉크의 양이 증가하여 펌프
(158) 가 비교적 많은 양의 잉크를 재순환시키게 되며, 따라서 도관 (148) 에 인가되는 압력은 0.4 psi에 유지
된다. 물론, 펌프와 유동 억제 장치가 전술한 범위를 제외한 다른 압력 범위로 작동하도록 구성될 수도 있
음을 알 수 있을 것이다.
도 2 에는 도 1 에 도시된 바와 유사한 작동 원리를 갖는 변형예에 따른 잉크 젯 인쇄 장치 (200) 와 잉크 공급[0025]
원 (250) 이 도시되어 있다. 잉크 젯 인쇄 장치 (200) 는 잉크 젯 인쇄 장치 (100) 와 몇몇 특징을 공유한
다. 예를 들어, 배기구 (208) 가 액츄에이터 (210) 에 작동 가능하게 연결되어 있으며, 둑 (212) 을 사용하
여 잉크 유입 챔버 (216) 와 잉크 매니폴드 (204) 가 분리되어 있고, 잉크 매니폴드 (204) 에는 잉크 젯 분사기
(218) 를 통해 분사되기 위한 잉크 (226) 가 수용되어 있다. 잉크 젯 인쇄 장치 (200) 는 또한, 둑 (212)
과 포트 (224) 의 사이에 위치한 저장조 필터 (228) 를 포함하며, 잉크 (220) 가 필터 (228) 를 통과한 후 둑
(212) 을 넘어 유동하여 매니폴드 잉크 (226) 의 공급이 이루어진다. 잉크 (226) 는 분사기 (218) 를 통해
제거될 수도 있으며, 이러한 분사기로부터 잉크 젯 인쇄 장치 (200) 에 부착되어 있는 잉크 수용 용기 (232) 의
유입구 (237) 로 낙하한다. 잉크 수용 용기 (232) 의 잉크는 포트 (234) 를 통해 회수될 수도 있다.
도 2 의 실시예에 있어서, 도관 (248, 249) 이 각각 잉크 유입 챔버 포트 (224) 와 잉크 수용 용기 포트 (234)[0026]
에 결합되어 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이 잉크 젯 인쇄 장치 내부에 체크 밸브를 배치하는 대신, 체크
밸브 (274, 278) 가 잉크 공급원 (250) 에 배치되어 있다. 체크 밸브 (274) 는 펌프 (258) 에 의해 불충분
한 정압이 인가되는 경우 폐쇄된 상태로 유지되도록 구성되어 있으며, 체크 밸브 (278) 는 펌프 (258) 에 의해
불충분한 부압이 인가되는 경우 폐쇄된 상태로 유지되도록 구성되어 있다. 도 1 의 체크 밸브 (140) 를 참
조하여 전술한 바와 같이, 본 변형예에 있어서, 체크 밸브 (274) 가 잉크 공급원 (250) 으로부터 생략될 수도
있다.
역방향 작동 모드에서, 펌프 (258) 는 도관 (249) 을 통해 잉크 수용 용기 (232) 로부터 방향 (280) 으로 제거[0027]
잉크 (238A, 238B) 를 회수하며, 회수한 잉크를 방향 (284) 으로 잉크 유출구 (266) 를 통해 잉크 저장조 (254)
로 급송한다. 펌프 (258) 에 의해 인가되는 부압의 크기는 체크 밸브 (278) 를 개방하여 잉크 수용 용기
(232) 로부터 잉크를 회수하기에 충분할 정도로 높다. 상기 부압의 크기는 또한, 수용 용기 필터 (236) 가
공기에 노출되는 경우 수용 용기 필터 (236) 를 통해 공기를 흡입하기 위해 필요한 부압이 잉크 수용 용기 포트
(234) 에 인가되는 부압보다 큰 것을 보장하기에 충분할 정도로 낮다. 유동 억제 장치 (262) 가 개방되면,
유입 유로 (288) 와 유출 유로 (292) 를 포함하는 바이패스 유체 유로에 의해 펌프를 통과한 잉크 중 일부가 잉
크 유출구 (266) 로부터 유동 억제 장치 (262) 를 통과하여 위치 (270) 로 재순환된다. 이러한 재순환에 의
해 펌프 (258) 에 의해 도관 (249) 에 인가되는 부압의 크기를 조절할 수 있다. 유동 억제 장치 (262) 는
도 1 을 참조하여 전술한 바와 같이 펌프 (258) 에 의해 인가되는 유효 부압을 제한하는 역할을 한다.
도 1 및 도 2 의 실시예와 사용할 수 있도록 개작될 수도 있는 잉크 저장조 (304), 가역 펌프 (320) 및 유동 억[0028]
제 장치 (308) 가 도 3 을 참조하여 이하에 설명된다. 잉크 저장조 (304) 는 기어 펌프 (320) 와, 유동 억
제 장치 (308) 그리고 도관 (340) 에 유체 연통 가능하게 결합되어 있다. 기어 펌프 (320) 는 복수 개의 치
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형부 (326) 를 포함하는 기어 (324) 를 회전시키도록 구성되는 구동축 (328) 을 포함한다. 상기 구동축
(328) 은 구동 벨트 등과 같은 동력 전달 장치를 통해 또는 직접적으로 전기 모터와 같은 모터에 의해 회전될
수도 있다. 제 2 구동축과 기어로 이루어진 조립체가 마련되어 제 2 기어의 치형부가 상기 치형부 (326) 와
맞물려 배치되며, 이들 두 개의 구동 축과 기어로 이루어진 조립체는 서로 반대 방향으로 회전한다. 도 3
의 구성에서, 구동축 (328) 과 기어 (324) 는 도시된 바와 같이 방향 (330) 으로 회전하여, 도관 (340) 의 잉크
에 부압을 인가한다. 기어 펌프 (320) 가 또한 도 3 의 역방향으로 기어 (324) 를 회전시켜, 저장조 (304)
외부로 잉크를 급송하도록 정압을 인가할 수도 있다.
잉크 유동 억제 장치 (308) 는 볼 (316) 과, 밸브를 폐쇄할 때 상기 볼을 유지하도록 구성되는 시트 (312) 로[0029]
이루어진 일방향 밸브로 구성된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 잉크가 밸브 유입구 (314) 를 통해 방향
(344E) 으로 유동 억제 장치 (308) 에 들어가, 밸브 몸체 (310) 를 통과하여 유동한 다음, 밸브 유출구 (318)
를 통해 방향 (344F) 으로 배출된다. 볼 (316) 이 중력에 의해 시트 (312) 내로 편향되며, 볼 (316) 을 시
트로부터 분리하여 일방향 밸브 (308) 를 개방하기 위해서는 방향 (344E) 으로 유동하는 잉크에 의해 한계 압력
을 인가할 필요가 있다. 밸브 (308) 를 개방하기 위해 필요한 압력의 크기는, 적어도 부분적으로는, 볼
(316) 의 질량과, 유입구 (314) 의 직경 및 시트 (312) 의 기하학적 형상에 의해 결정된다. 본 실시예의 유
동 억제 장치 (308) 에 있어서, 볼 (316) 의 질량이 증가할수록 또한 시트 (312) 의 측면 사이의 각도가 보다
작아질수록 볼 (316) 을 시트 (312) 로부터 이동시키기 위해 필요한 압력이 증가한다.
도 3 에서, 펌프 (320) 는 도관 (340) 에 부압을 인가하여, 화살표 (344A 내지 344D) 로 지시된 바와 같은 잉크[0030]
유동이 이루어지도록 한다. 도 3 에서, 부압은 유동 억제 장치 (308) 를 통해 잉크가 유동할 수 있도록 하
기에 충분할 정도록 높다. 잉크 중 일부는 방향 (344C) 으로 펌프 (320) 로부터 배출되어 저장조 (304) 에
들어가며, 나머지 잉크는 방향 (344D) 으로 유입 바이패스 유로 (334) 로 들어가고, 상기 유입 바이패스 유로로
들어간 잉크는 이어서 방향 (344E) 으로 밸브 유입구 (312) 를 통해 유동한다. 볼 (316) 둘레를 따라 밸브
몸체 (310) 를 통과한 잉크는 유동 억제 장치 (308) 의 유출구 (318) 를 통과하게 된다. 이후, 잉크는 위치
(336) 에서 도관 (340) 과 유체 연통 상태로 배치되어 있는 유출 바이패스 유로 (338) 를 통해 유동한 후, 도관
(340) 으로부터 펌프 (320) 로 들어간다. 도 3 의 구성과 유사한 구성의 유동 억제 장치를 일방향 바이패스
밸브로 간주할 수 있는데, 그 이유는 잉크가 펌프 (320) 로부터 잉크 저장조 (304) 로 직접 연장하는 유체 유로
를 우회하여 펌프 (320) 를 통해 재순환되기 때문이다.
펌프 (320) 가 도관 (340) 을 통해 회수되는 잉크 중 일정 비율을 복수 회 급송함에 따라, 도관 (340) 으로부터[0031]
잉크 저장조로 들어가는 잉크의 유효 부압이 제한된다. 유동 억제 장치 (308) 의 구성은, 펌프 (320) 의 기
어 (324) 의 회전 속도를 직접 조절하지 않고, 펌프 (320) 가 도관 (340) 을 통해 발생시키는 부압을 제한하도
록 선택된다. 펌프 (320) 는 하나의 회전 속도로 작동될 수도 있으며, 유동 억제 장치 (308) 와 펌프 (320)
를 통과하여 재순환되는 잉크의 체적에 따라 펌프 (320) 에 의해 발생되는 유량 범위에 걸쳐 도관 (340) 에 인
가되는 유효 압력이 제한된다.
도 4 에는 변형예에 따른 펌프 (420) 와, 유동 억제 장치 (408) 및 잉크 저장조 (404) 가 도시되어 있다.[0032]
기어 펌프 (420) 는 도 3 의 기어 펌프 (320) 와 유사하고, 따라서, 기어 펌프 (420) 는 방향 (430) 으로 회전
하여 부압을 발생시켜 화살표 (444A 내지 444E) 로 도시된 바와 같이 도관 (440) 으로부터 잉크가 회수되도록
작용한다. 도 4 에서, 유동 억제 장치 (408) 는 볼 (416) 을 시트 (412) 내로 편향시키도록 구성되는 스프
링 (418) 을 포함한다. 상기와 같은 편향력을 극복하기 위하여, 위치 (432) 로부터 방향 (444C) 으로 재순
환 잉크가 유동하여, 시트 (412) 로부터 방향 (444C) 으로 볼 (416) 을 이동시킨다. 잉크는 방향 (444D,
444E) 으로 유동하여, 위치 (436) 에서 도관 (440) 을 통해 공급되는 잉크와 합류한 후 펌프 (420) 로
들어간다.
도 3 의 유동 억제 장치 (308) 와 마찬가지로, 유동 억제 장치 (408) 는 펌프 (420) 를 통해 잉크를 재순환시킴[0033]
으로써 펌프 (420) 가 도관 (440) 에 인가할 수도 있는 부압을 제한하도록 구성된다. 이러한 유동 억제 장
치 (408) 의 경우, 스프링 (418) 의 탄성 계수와 볼 (416) 의 질량은, 적어도 부분적으로는, 재순환되는 펌프
(420) 에서 나오는 잉크의 비율을 결정한다. 펌프 (420) 를 통과하는 잉크의 유량이 증가할수록, 유동 억제
장치 (408) 에 방향 (444C) 으로 들어가는 잉크의 유량도 증가하여, 도관 (440) 에 인가되는 부압의 크기를 제
한하게 된다. 펌프 (420) 가 순 방향으로 작동하는 경우 그리고 펌프 (420) 를 통과할 때의 유량이 유동 억
제 장치 (408) 를 개방하기 위해 필요한 유량보다 작은 경우 스프링 (418) 은 볼 (416) 을 시트 (412) 내로 편
향시키도록 작용한다.
등록특허 10-1717789
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도 5 를 참조하면, 잉크 저장조 (504) 와, 유동 억제 장치 (508) 그리고 펌프 (520) 가 평면도로 도시되어[0034]
있다. 도 5 에는 또한, 두 개의 기어 (524A, 524B) 를 구비하는 기어 펌프 (520) 가 도시되어 있으며, 각각
의 기어에는 복수 개의 치형부 (526A, 526B) 가 마련되어 있다. 상기 기어 (524A, 524B) 는 회전 동안 치형
부 (526A, 526B) 가 함께 맞물리도록 배치되어 있다. 펌프 (520) 의 이러한 기어 (524A, 524B) 는 각각 방
향 (528A, 528B) 으로 회전하며, 치형부 (526A, 526B) 의 이동에 의해 도관 (540) 에 부압이 인가된다. 이
에 따라, 잉크가 도관 (540) 으로부터 유출구 (542) 를 통해 잉크 저장조 (504) 로 유동한다. 화살표
(544C, 544D) 로 도시된 바와 같이, 잉크는 저장조 (504) 를 향해 기어 (524A, 524B) 의 외경 둘레를 따라 유
동한다. 유동 억제 장치 (508) 가 개방되는 경우, 잉크 중 일부가 유동 억제 장치 (508) 를 통해 우회하게
된다. 도관 (540), 펌프 (520) 및 유동 억제 장치 (508) 를 통한 유체의 유동이 화살표 (544A 내지 544H)
로 도시되어 있다.
도 5 에서, 유동 억제 장치 (508) 는 도 4 의 유동 억제 장치 (408) 와 유사한 방식으로 스프링 (518) 에 의해[0035]
볼 (516) 이 시트 (512) 내로 편향되는 방식으로 폐쇄되도록 구성되어 있다. 이러한 유동 억제 장치 (508)
는 유출 바이패스 유로 (538) 를 통해 위치 (532) 에서 도관 (540) 과 유체 연통하도록 배치되며, 또한 유입 바
이패스 유로 (534) 를 통해 위치 (536) 에서 저장조와 유체 연통하도록 배치된다. 도 5 의 실시예에
있어서, 잉크가 방향 (544E) 으로 유동 저장조 (504) 로 유동함에 따라, 잉크의 일부가 저장조 (504) 로부터 유
동 억제 장치 (508) 로 방향 (544E, 544G) 으로 우회 유동할 수도 있다. 유동 억제 장치 (508) 는 유출구
(542) 를 통해 저장조 (504) 와 유체 연통 상태로 유지된다. 유동 억제 장치 (508) 를 개방하기에 충분한
압력이 인가되면, 우회 잉크가 방향 (544H) 으로 유동 억제 장치 (508) 로부터 나와 펌프 (520) 를 통과하여 재
순환된다. 도 5 에는 유동 억제 장치 (508), 유입 바이패스 유로 (534) 및 유출 바이패스 유로 (538) 가 수
평 배향 상태로 도시되어 있긴 하지만, 잉크가 수직 방향 유로 및 수평 방향 유로를 통해 순환될 수도 있는 다
양한 실시예가 가능하다.
부호의 설명
100 : 잉크 젯 인쇄 장치 112 : 둑[0036]
118 : 잉크 젯 분사기 128 : 저장조 필터
132 : 잉크 수용 용기 136 : 수용 용기 필터
148 : 도관 150 : 잉크 공급원
158 : 펌프 162 : 유동 억제 장치
등록특허 10-1717789
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도면
도면1
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도면2
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도면3
도면4
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도면5
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