KR101397307B1 - 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 잉크 탱크 및 잉크 탱크에 연결되어 잉크를 토출하는 프린트 헤드를 구비하는 프린터에 설치되는 장치로서, 잉크 탱크의 바닥면에 설치되어 잉크에 의한 압력을 측정하는 센서부; 양압을 공급해주는 양압 공급부, 상기 양압 공급부와 잉크 탱크 사이에 구비되어 양압 공급을 온/오프하는 양압 밸브, 음압을 공급해주는 음압 공급부 및 상기 음압 공급부와 상기 잉크 탱크 사이에 구비되어 음압 공급을 온/오프하는 음압 밸브를 구비하는 압력 조절부; 및 상기 센서부로부터 측정된 압력값을 수신하고, 측정된 압력값을 바탕으로 상기 양압 밸브 및 상기 음압 밸브의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법{Device and Method For Precise Meniscus Pressure Control Of Printer}

본 발명은 프린터의 메니스커스 압력 조절장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 잉크 토출에 따른 압력 변화를 센싱하고 양압 또는 음압을 정밀하게 제공함으로써 프린터의 메니스커스 압력을 일정하게 유지시켜주는 장치 및 방법에 관한 것이다.

잉크젯 기술은 액체 잉크를 미세한 노즐을 통하여 분사하여 용지에 정착시키는 기술이다. 이러한 잉크젯 기술은 종이 또는 인쇄 매체 상에 잉크를 미세하게 분사하여 원하는 문자, 도형 또는 그림을 얻을 수 있는 비충격식 인쇄장치에 일반적으로 사용되어 왔다. 또한, 잉크젯 기술은 그래픽용 인쇄장치뿐만 아니라, 액정표시장치(LCD), 유기발광다이오드(OLED), 인쇄회로기판(PCB), 태양전지, 센서 등과 같은 인쇄전자 및 디스플레이 제품 생산을 위한 공정으로 응용범위가 점차 넓어지고 있다. 그러나, 전통적인 그래픽 인쇄와는 달리 인쇄전자 및 디스플레이 제품 생산을 위한 잉크젯 장치는 잉크 액적의 부피를 정밀하게 제어할 필요성이 있으며, 이를 달성하기 위해서 잉크젯 프린트 헤드에 가해지는 메니스커스 압력을 일정하게 유지해야만 한다.

종래의 잉크젯 장치에서 잉크를 공급하는 구성요소들은 잉크 탱크와 메인 잉크 탱크이다. 잉크 탱크는 메인 잉크 탱크로부터 잉크를 공급받으며, 잉크젯 인쇄에 적합한 점도를 맞추기 위하여 잉크의 온도를 조절하도록 하며, 잉크젯 프린트 헤드에 가해지는 메니스커스 압력을 인쇄에 적절한 압력으로 조정하기 위해 외부의 공압 제어장치로부터 일정한 메니스커스 압력을 제공받는 역할을 한다. 또한, 잉크 탱크에 저장되어 있는 잉크의 수위가 인쇄를 진행함에 따라 낮아지게 되는데, 잉크 탱크에 들어 있는 잉크가 일정 이하 수준으로 떨어지면 잉크 탱크에 장치되어 있는 수위 센서로부터 신호를 받음으로써, 메인 잉크 탱크로부터 잉크를 제공받는다.

그러나, 종래의 기술은 인쇄를 진행함에 따라 잉크 탱크의 잉크 수위가 점진적으로 낮아지고, 이로 인해 메니스커스 압력이 잉크 수위 변화량, 즉 수두차 만큼 변화하여 프린트 헤드로부터 토출되는 잉크 액적의 부피와 속도가 변경되는 문제가 있었다.

이와 같은 잉크 액적의 부피 변화는 잉크젯 기술을 이용한 디스플레이 소자를 제작할 때 패턴얼룩을 발생시키는 문제가 있으며, 잉크 액적의 속도 변화는 탄착 오차를 증가시키는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위한 발명으로 잉크를 수용하는 잉크 탱크 내에 직선왕복운동을 하는 피스톤을 설치하고 피스톤을 이용하여 잉크 수위 변화에 따른 메니스커스 압력을 조절하는 방법이 개발되기도 하였다(한국특허 제10-1065265호).

하지만 이런 종래 발명의 경우 복수 개의 프린트 헤드가 연결되는 대용량 잉크 탱크에 적용하기 어려운 기술적 한계가 있다. 즉, 잉크 탱크의 크기가 커짐에 따라 피스톤의 크기도 커져야 하기 때문에 피스톤을 구동시키기 위한 힘도 커져야 하며 이로 인해 피스톤의 정밀 제어가 어려워 정밀 제어가 필요한 메니스커스 압력 조절을 위해 피스톤을 사용하는 것에 기술적 한계가 존재하는 것이다. 따라서 대용량 잉크 탱크에서도 메니스커스를 정밀한 제어할 수 있는 새로운 장치의 개발이 요구되었다.

한국특허 제10-1065265호 "잉크 공급 및 압력 조절 통합장치"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 인쇄로 인해 잉크 수위가 변경됨으로써 발생하는 수두차에 의한 메니스커스 압력의 변화를 방지하는 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 잉크 소모량에 따라 발생하는 압력차를 양압 또는 음압을 제공함으로써 능동적으로 보정하여 잉크의 수위 변화에 상관없이 프린트 헤드에 가해지는 메니스커스 압력을 일정하게 제어할 수 있는 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 잉크 탱크에 연결된 각종 밸브의 온/오프를 조절하여 메니스커스 압력, 잉크 토출, 잉크 충진, 잉크 수위 판별 등을 할 수 있는 제어부를 갖는 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 잉크 탱크 및 잉크 탱크에 연결되어 잉크를 토출하는 프린트 헤드를 구비하는 프린터에 설치되는 장치로서, 잉크 탱크의 바닥면에 설치되어 잉크에 의한 압력을 측정하는 센서부; 양압을 공급해주는 양압 공급부, 상기 양압 공급부와 잉크 탱크 사이에 구비되어 양압 공급을 온/오프하는 양압 밸브, 음압을 공급해주는 음압 공급부 및 상기 음압 공급부와 상기 잉크 탱크 사이에 구비되어 음압 공급을 온/오프하는 음압 밸브를 구비하는 압력 조절부; 및 상기 센서부로부터 측정된 압력값을 수신하고, 측정된 압력값을 바탕으로 상기 양압 밸브 및 상기 음압 밸브의 온/오프를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 기설정된 기준 압력값 및 기설정된 밸브 개방시간을 저장하는 저장부 및 상기 기설정된 기준 압력값과 상기 센서부에 의해 측정된 압력값을 비교하는 비교부를 포함하며, 상기 기설정된 기준 압력값 보다 상기 측정된 압력값이 작은 경우 상기 양압 밸브를 기설정된 밸브 개방시간만큼 개방하고, 상기 기설정된 기준 압력값 보다 상기 측정된 압력값이 큰 경우 상기 음압 밸브를 기설정된 밸브 개방시간만큼 개방하도록 제어한다.

또한 상기 제어부는 퍼징 개방시간을 상기 저장부에 더 저장하고, 퍼징 신호가 입력된 경우 상기 양압 밸브를 기설정된 퍼징 개방시간만큼 개방하여 잉크가 상기 프린트 헤드를 통해 퍼징되도록 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 프린터에 잉크 탱크에 잉크를 공급해 주는 메인 탱크, 상기 메인 탱크와 상기 잉크 탱크 사이의 연결을 온/오프하는 공급 밸브, 상기 잉크 탱크와 상기 프린트 헤드 사이의 연결을 온/오프하는 배출 밸브가 구비되어 있고, 상기 제어부는 상기 배출 밸브 및 상기 공급 밸브의 온/오프를 제어하며, 상기 제어부는 상기 잉크 탱크에 잉크가 보충되어야 할 경우 상기 배출 밸브, 상기 양압 밸브가 오프 되고, 상기 공급 밸브 및 상기 음압 밸브가 온 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 상기 프린터에는 상기 잉크 탱크와 외부 대기와의 연결을 온/오프하는 대기 밸브가 구비되어 있고, 상기 제어부는 상기 대기 밸브의 온/오프를 제어하고 상기 저장부에는 잉크 밀도값이 더 저장되어 있으며, 상기 제어부는 상기 잉크 탱크 내 잉크의 수위를 계산해야할 경우 상기 배출 밸브, 상기 공급 밸브, 상기 양압 밸브 및 상기 음압 밸브가 오프 되고, 상기 대기 밸브가 온 되도록 제어한 후 상기 센서부에 의해 측정된 압력과 저장된 밀도값을 이용하여 수위를 계산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절방법은 잉크 탱크의 기준 압력값, 밸브 개방 시간을 설정하는 설정 단계; 잉크 탱크 바닥면에서 잉크 탱크의 압력을 측정하는 압력 측정 단계; 측정된 압력값을 상기 기준 압력값과 비교하는 비교 단계; 및 상기 기준 압력값이 상기 측정된 압력값 보다 큰 경우 양압을 공급하는 양압 밸브를 설정된 밸브 개방 시간만큼 개방하고, 상기 기준 압력값이 상기 측정된 압력값 보다 작은 경우 음압을 공급하는 음압 밸브를 기설정된 시간만큼 개방하는 압력 조절 단계를 포함하여 이루어진다.

또한 상기 잉크 탱크에 연결된 밸브를 모두 오프하고 배기 밸브만 개방한 후 상기 잉크 탱크의 압력을 측정하는 개방 압력 측정 단계; 및 개방 압력 측정 단계에서 측정된 개방 압력값을 이용하여 상기 잉크 탱크 내 잉크 수위를 계산하는 수위 계산 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 수위 계산 단계에서 계산된 수위값에 따라 잉크 보충이 필요한 경우, 상기 잉크 탱크에 연결된 밸브를 모두 오프하고 상기 음압 밸브와 공급 밸브만 개방하여 메인 탱크에 저장된 잉크를 상기 잉크 탱크로 공급하는 잉크 보충 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절 장치를 구비한 프린터를 포함한다.

본 발명은 인쇄로 인해 잉크 수위가 변경됨으로써 발생하는 수두차에 의한 메니스커스 압력의 변화를 방지하기 위해 본 발명의 다른 목적은 잉크 소모량에 따라 발생하는 압력차를 양압 또는 음압을 제공함으로써 능동적으로 보정하여 잉크의 수위 변화에 상관없이 프린트 헤드에 가해지는 메니스커스 압력을 일정하게 제어할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 메니스커스 압력을 일정하게 제어함으로써 잉크 액적의 부피와 속도가 변하는 것을 방지하여 안정적이고 정밀한 인쇄가 가능하도록 하는 효과를 갖는다.

또한 잉크 탱크에 연결된 각종 밸브의 온/오프를 조절하여 메니스커스 압력, 잉크 토출, 잉크 충진, 잉크 수위 판별 등을 선택적으로 수행할 수 있는 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 제공하는 효과를 갖는다.

제1도는 복수 개의 프린트 헤드가 연결된 대용량 잉크 탱크를 보여주는 개략도이다.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 보여주는 도면이다.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조정방법의 순서도이다.
제4도는 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치가 양압을 공급하는 것을 보여주는 도면이다.
제5도는 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치가 음압을 공급하는 것을 보여주는 도면이다.
제6도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 보여주는 도면이다.
제7도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 보여주는 도면이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1 실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

일반적으로 잉크젯 프린터는 잉크를 저장하는 메인 탱크, 상기 메인 탱크로부터 공급밸브의 개폐를 통해 상기 잉크를 공급받는 잉크 탱크, 및 잉크 탱크에 저장된 잉크를 노즐을 통해 토출하는 잉크젯 프린트 헤드를 포함한다.

본 발명에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법은 상기와 같은 잉크젯 프린트뿐만 아니라 정전기젯 등 노즐을 이용하여 잉크를 토출하는 어떠한 방식의 프린트에도 적용될 수 있다.

특히 도 1에 도시된 바와 같이 하나의 잉크 탱크(1)에 복수 개의 프린트 헤드(3)가 연결되는 대용량 잉크 탱크를 구비한 프린트에서 메니스커스 압력을 정밀하게 조절하기 위해 보다 효과적으로 적용될 수 있다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치가 도 2에 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 잉크 탱크(1) 및 잉크 탱크에 연결되어 잉크를 토출하는 프린트 헤드(3)를 구비하는 프린트 내부에 설치되는 장치이다.

도 2에는 도면을 간략히 표현하기 위해 잉크 탱크(1)에 하나의 프린트 헤드(3)만 연결되어 있으나 복수 개의 프린트 헤드가 연결될 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 센서부(10), 센서부(20), 압력 조절부(30)를 포함하여 이루어진다.

상기 센서부(10)는 예를 들어 압력센서로 구성될 수 있으며, 압력센서면은 잉크 탱크(1)의 하단부에 위치하여 상시적으로 잉크와 직접적인 접촉을 한다. 센서부(10)의 압력센서는 잉크 탱크(1)에 저장되는 잉크가 프린트 헤드(3)에 의해 토출됨에 따라 수위가 변화함으로써 발생하는 압력변화를 측정한다.

종래의 프린터는 프린터를 계속 사용하여 잉크 탱크(1)의 잉크 양이 변하면 잉크의 양이 줄어들어 프린트 헤드(3)에 가해지는 메니스커스 압력이 감소하게 된다. 이와 같이, 메니스커스 압력의 변화는 프린트 헤드(3)로 토출되는 잉크의 액적 및 속도에 영향을 주게 되고, 잉크 액적 및 속도의 변화는 인쇄 품질을 떨어뜨리게 된다. 그러므로, 잉크 탱크(1)의 하단부에서 잉크에 의해 가해지는 압력을 일정하게 유지해줌으로써 잉크 액적 및 속도의 변화를 방지하여야 한다. 따라서, 센서부(10)의 압력센서면은 상시적으로 잉크와 접촉이 가능한 잉크 탱크(1)의 하단부에 위치하도록 하며, 측정된 압력값을 제어부(20)로 전송하도록 한다.

제어부(20)는 센서부로부터 측정된 압력값을 수신하고, 수신된 압력값을 바탕으로 압력 조절부(30)를 제어하여 잉크 탱크(1)의 압력이 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 압력 조절부(30)는 압력펌프를 통해 양압을 공급해주는 양압 공급부(31), 진공펌프 혹은 부압 발생장치를 통해 음압을 공급해주는 음압 공급부(32)를 포함하고 있으며, 제어부는 잉크 탱크의 압력을 상승시켜야 할 경우 양압 공급부와 잉크 탱크 사이의 양압 밸브(33)가 개방(open)되고, 잉크 탱크의 압력을 낮추어야 할 경우 음압 공급부와 잉크 탱크 사이의 음압 밸브(34)를 개방되도록 제어하여 잉크 탱크(1)의 압력이 일정하게 유지될 수 있도록 하며, 평소에는 양압 밸브와 음압 밸브가 닫혀(close)있도록 한다.

이와 같이 제어부(20)는 압력 조절부(30)를 통해 잉크 탱크(1)의 압력을 제어하여, 프린트 헤드(3)의 메니스커스 압력을 일정하게 유지하는 역할을 하며, 정확한 제어를 위해 잉크 탱크가 유지하여야 할 기준 압력값과 잉크 탱크의 측정된 압력값이 기준 압력값과 차이가 있을 경우 밸브 개방시간을 저장하는 저장부와, 기설정된 기준 압력값과 측정된 압력값을 비교하는 비교부를 포함하도록 구성될 수도 있다.

이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치를 이용한 압력 정밀 조절방법을 도 3 내지 도 5를 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.

센서부(10)는 센싱 중단 신호가 제공되지 않은 경우 잉크 탱크(1)의 압력을 측정하고, 측정된 압력값은 제어부(30)로 전송된다(S10).

제어부(30)에는 기설정된 기준 압력값과 밸브 개방 시간이 저장되어 있다.

잉크 탱크(1)의 압력은 프린트 헤드(3)로 토출되는 잉크 액적의 부피 및 속도에 영향을 미치므로, 잉크 탱크의 압력을 일정하게 유지하여야 한다. 따라서, 제어부(20)는 잉크 탱크(1)에서 프린트 헤드(3)로 잉크 액적의 부피 및 속도가 변경되지 않고 잉크를 토출하기 위한 적정 기준 압력값을 설정한다.

여기서 적정 기준 압력값은 대기압을 기준으로 설정하되, 잉크 탱크(1)와 프린트 헤드(3)의 설치 위치에 따라 적정 기준 압력값이 변경될 수 있다. 예를 들어, 잉크 탱크(1)가 프린트 헤드(3)보다 높이 설치되는 경우에는 기준 압력값을 대기압보다 낮게 설정할 수 있고, 잉크 탱크(1)가 프린트 헤드(3)보다 낮게 설치되는 경우에는 기준 압력값을 대기압보다 높게 설정할 수 있다.

이러한 제어부는 센서부로부터의 측정된 압력값과 저장부에 저장되어 있는 기설정된 기준 압력값을 비교하고, 비교 결과 잉크 탱크(1)의 측정된 압력값이 기설정된 기준 압력값 보다 작은 경우(S20), 압력 조절부(30)의 양압 밸브(33)를 기설정된 시간만큼 개방하여 잉크 탱크(1)에 양압을 제공함으로써 설정된 압력값을 유지하도록 한다(S21).

도 4에 양압을 공급하기 위해 양압 밸브가 개방된 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 정밀 조절장치가 도시되어 있다. 배출밸브(2)를 통해 잉크 탱크(1)의 잉크가 프린트 헤드를 통해 토출됨에 따라 잉크 탱크 내부의 압력이 기준 압력값 이하로 떨어지면 변경된 압력을 센서부(10)가 감지하고 이를 제어부(20)가 인지하여 도 4에 도시된 바와 같이 압력 조절부(30)의 양압 밸브(33)를 기설정된 시간만큼 개방시켜 잉크 탱크의 압력을 기준 압력값까지 상승시키는 것이다.

이로써, 프린트 헤드(3)에서 토출되는 잉크 액적의 부피 및 속도가 변경되는 것이 방지된다.

또한 제어부에서의 비교 결과 잉크 탱크(1)의 측정된 압력값이 기설정된 기준 압력값 보다 큰 경우(S30)에는, 압력 조절부(30)의 음압 밸브(34)를 기설정된 시간만큼 개방하여 잉크 탱크(1)에 양압을 제공함으로써 설정된 기준 압력값을 유지하도록 한다(S31).

도 5에 음압을 공급하기 위해 음압 밸브가 개방된 본 발명의 일 실시예에 따른 메니스커스 정밀 조절장치가 도시되어 있다. 잉크 탱크(1) 내부에 잉크가 보충되는 등의 이유로 잉크에 의한 메니스커스 압력이 기준 압력값 이상으로 높아지면 변경된 압력을 센서부(10)가 감지하고 이를 제어부(20)가 인지하여 도 5에 도시된 바와 같이 압력 조절부(30)의 음압 밸브(34)를 기설정된 시간만큼 개방시켜 잉크 탱크의 압력을 기준 압력값까지 낮춘다.

보조 잉크 탱크(1)의 압력 감소를 통해 설정된 기준 압력값을 유지함으로써 잉크젯 프린트 헤드(3)에서 토출되는 잉크 액적의 부피 및 속도가 변경되는 것이 방지된다.

이를 위해 양압 밸브와 음압 밸브의 개방시간은 절대값으로 설정하거나, 기설정된 기준 압력값과 측정된 압력값 간의 차이에 비례하도록 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법은 압력 변화에 따라 공기를 미세하게 공급(양압)하거나, 공기를 미세하게 제거(음압)함으로써 종래 피스톤을 이용한 경우에 비해 압력을 미세한 변화에도 효과적으로 대응할 수 있다. 또한 양압 또는 음압 밸브를 통해 공급되는 양압 또는 음압의 양, 밸브 개방 시간 등을 조절하는 방법으로 대용량 잉크 탱크에도 용이하게 적용될 수 있다.

센서부(10), 제어부(20) 및 압력 조절부(30)를 구비한 본 발명의 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 도 3에 도시된 바와 같이 이와 같은 조절기능을 중단하라는 중단신호가 검출되기 전까지 지속적으로 잉크 탱크(1)의 압력을 조절하여 설정된 기준 압력값으로 능동적으로 유지하여줌으로써 프린트 헤드(3)로부터 토출되는 잉크 액적의 부피 및 속도가 변화되는 것을 방지한다.

또한 본 발명의 제1 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 잉크를 프린트 헤드(3)를 통해 퍼징(purging, 압력에 의한 잉크 강제배출)할 수 있다.

이를 위해 제어부에는 퍼징 압력과 퍼징 개방 시간이 설정되어 있으며, 제어부는 퍼징 신호가 입력된 경우 음압 밸브(34)는 닫고 양압 밸브(33)를 퍼징에 설정된 시간만큼 개방하여 잉크 탱크(1)에 양압을 가함으로써 잉크가 프린트 헤드를 통해 퍼징되도록 할 수 있다.

도 6에 본 발명의 제2 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치가 도시되어 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 제1 실시예에서 제어부가 양압 밸브 및 음압 밸브의 개폐를 제어하여 잉크 탱크 내부의 압력을 정밀하게 제어하고 잉크가 프린트 헤드를 통해 퍼징되도록 했던 것에 더하여 메인 탱크(4)로부터 잉크 탱크(1)로 잉크가 공급되도록 할 수 있다.

보다 상세히 설명하면 도 6에 도시된 바와 같이 제어부는 잉크 탱크(1)에 잉크가 부족하여 충진해야할 경우 상시 개방되어 있는 배출 밸브(2)를 닫고 상시 닫혀있는 공급 밸브(6)와 음압 밸브(34)를 개방하여 잉크 탱크(1)에 음압을 공급한다.

공급된 음압에 의해 잉크 탱크 내부의 압력이 낮아지고 압력차에 의해 메인 탱크(4)의 잉크가 잉크 탱크(1)로 유입된다. 이때 잉크 공급량은 공급 밸브(5)와 음압 밸브(34)의 개방시간에 의해 제어되며, 개방시간은 잉크 탱크의 용량, 잔여 잉크의 수위, 잉크 공급 속도 등을 고려하여 제어부에 적절히 설정될 수 있다

도 7에 본 발명의 제3 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치가 도시되어 있다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 제2 실시예에서 제어부가 잉크 탱크 내부의 압력을 정밀하게 제어하고 잉크가 프린트 헤드를 통해 퍼징되도록 하며, 메인 탱크로부터 잉크 탱크로 잉크가 자동 공급되도록 제어했던 것에 더하여 잉크 탱크(1) 내부의 잉크 수위를 계산할 수 있다.

보다 상세히 설명하면 도 7에 도시된 바와 같이 제어부는 상시 개방되어 있는 배출 밸브(2)를 닫고, 상시 닫혀 있는 양압 밸브(33), 음압 밸브(34), 공급 밸브(5)의 폐쇄를 확인한 후, 상시 닫혀 있는 배기 밸브(6)를 개방한다.

배기 밸브가 개방된 경우 잉크 탱크(1) 내부와 외부 대기가 연통되며, 이러한 개방 상태에서 센서부(10)에서 측정된 개방 압력값(p)과 제어부 내부에 저장되어 있는 잉크 밀도값(ρ)과 중력가속도값(g)을 이용하여 제어부는 잉크 수위(h)를 계산할 수 있다(h=p/ρg).

제어부는 이와 같이 수위를 계산한 후 잉크 탱크에 남아 있는 잉크가 적다고 판단되면 제2 실시예와 관련하여 앞서 설명한 바와 같이 잉크 탱크에 연결된 각 밸브들을 제어하여 메인 탱크로부터 잉크 탱크로 잉크가 공급되도록 할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 메니스커스 압력 정밀 조절장치와 방법을 구체적인 실시예를 참조로 상세히 설명하였다.

즉, 본 발명의 메니스커스 압력 정밀 조절장치 및 방법은 잉크 탱크에 연결되어 있는 밸브들을 통해 압력을 능동적으로 조절함으로써 잉크 탱크의 압력을 보상하여 프린트 헤드에서 토출되는 잉크 액적의 부피 및 속도를 일정하게 유지하는 것이다.

또한, 본 발명의 메니스커스 압력 정밀 조절장치는 잉크 탱크에 연결되어 있는 밸브들을 이용하여 잉크 탱크에 저장된 잉크의 수위를 판독하거나, 메인 잉크 탱크로부터 잉크 탱크로 잉크를 공급하거나, 혹은 잉크 탱크에 양압을 가함으로써 잉크젯 프린트 헤드로 잉크를 퍼징할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1 : 잉크 탱크 2 : 배출 밸브
3 : 프린트 헤드 4 : 메인 탱크
5 : 공급 밸브 6 : 배기 밸브
10 : 압력 센서 20 : 제어부
30 : 압력 조절부 31 : 양압 공급부
32 : 음압 공급부 33 : 양압 밸브
34 : 음압 밸브

Claims (9)

1. 잉크 탱크 및 잉크 탱크에 연결되어 잉크를 토출하는 프린트 헤드를 구비하는 프린터에 설치되는 장치로서,
   잉크 탱크의 바닥면에 설치되어 잉크에 의한 압력을 측정하는 센서부;
   양압을 공급해주는 양압 공급부, 상기 양압 공급부와 잉크 탱크 사이에 구비되어 양압 공급을 온/오프하는 양압 밸브, 음압을 공급해주는 음압 공급부 및 상기 음압 공급부와 상기 잉크 탱크 사이에 구비되어 음압 공급을 온/오프하는 음압 밸브를 구비하는 압력 조절부; 및
   상기 센서부로부터 측정된 압력값을 수신하고, 측정된 압력값을 바탕으로 상기 양압 밸브 및 상기 음압 밸브의 온/오프를 제어하는 제어부;
   를 포함하여 이루어지고,
   상기 프린터에는 상기 잉크 탱크에 잉크를 공급해 주는 메인 탱크, 상기 메인 탱크와 상기 잉크 탱크 사이의 연결을 온/오프하는 공급 밸브, 상기 잉크 탱크와 상기 프린트 헤드 사이의 연결을 온/오프하는 배출 밸브가 구비되어 있고,
   상기 제어부는 상기 배출 밸브 및 상기 공급 밸브의 온/오프를 제어하며,
   상기 제어부는 상기 잉크 탱크에 잉크가 보충되어야 할 경우 상기 배출 밸브 및 상기 양압 밸브가 오프 되고, 상기 공급 밸브 및 상기 음압 밸브가 온 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   기설정된 기준 압력값 및 기설정된 밸브 개방시간을 저장하는 저장부 및 상기 기설정된 기준 압력값과 상기 센서부에 의해 측정된 압력값을 비교하는 비교부를 포함하며,
   상기 기설정된 기준 압력값 보다 상기 측정된 압력값이 작은 경우 상기 양압 밸브를 기설정된 밸브 개방시간만큼 개방하고,
   상기 기설정된 기준 압력값 보다 상기 측정된 압력값이 큰 경우 상기 음압 밸브를 기설정된 밸브 개방시간만큼 개방하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는 퍼징 압력 및 퍼징 개방시간을 상기 저장부에 더 저장하고, 퍼징 신호가 입력된 경우 상기 양압 밸브를 기설정된 퍼징 개방시간만큼 개방하여 잉크가 상기 프린트 헤드를 통해 퍼징되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 프린터에는 상기 잉크 탱크와 외부 대기와의 연결을 온/오프하기 위해 상기 제어부에 의해 온/오프가 제어되는 대기 밸브가 구비되어 있고,
   상기 제어부는 잉크 밀도값이 저장된 저장부를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 잉크 탱크 내 잉크의 수위를 계산해야할 경우 상기 배출 밸브, 상기 공급 밸브, 상기 양압 밸브 및 상기 음압 밸브가 오프 되고, 상기 대기 밸브가 온 되도록 제어한 후 상기 센서부에 의해 측정된 개방 압력값과 저장된 잉크 밀도값을 이용하여 수위를 계산하는 것을 특징으로 하는 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절 장치.
   
6. 잉크 탱크의 기준 압력값, 밸브 개방 시간을 설정하는 설정 단계;
   잉크 탱크 바닥면에서 잉크 탱크의 압력을 측정하는 압력 측정 단계;
   측정된 압력값을 상기 기준 압력값과 비교하는 비교 단계; 및
   상기 기준 압력값이 상기 측정된 압력값 보다 큰 경우 양압을 공급하는 양압 밸브를 설정된 밸브 개방 시간만큼 개방하고, 상기 기준 압력값이 상기 측정된 압력값 보다 작은 경우 음압을 공급하는 음압 밸브를 기설정된 시간만큼 개방하는 압력 조절 단계;
   를 포함하여 이루어지며,
   상기 잉크 탱크에 잉크 보충이 필요한 경우, 상기 잉크 탱크에 연결된 밸브를 모두 오프하고 상기 잉크 탱크에 잉크를 공급해 주는 메인 탱크와 상기 잉크 탱크 사이의 연결을 온/오프하는 공급 밸브와 상기 음압 밸브만 개방하여 상기 메인 탱크에 저장된 잉크를 상기 잉크 탱크로 공급하는 잉크 보충 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 잉크 탱크에 연결된 밸브를 모두 오프하고 배기 밸브만 개방한 후 상기 잉크 탱크의 압력을 측정하는 개방 압력 측정 단계; 및
   개방 압력 측정 단계에서 측정된 개방 압력값을 이용하여 상기 잉크 탱크 내 잉크 수위를 계산하는 수위 계산 단계;
   를 더 포함하고, 상기 잉크 탱크에 잉크 보충이 필요한지 여부는 상기 수위 계산 단계에서 계산된 수위값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절 방법.
   
8. 삭제
9. 제1항, 제2항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 프린터의 메니스커스 압력 정밀 조절 장치를 구비한 프린터.
   
   
   

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