KR101707711B1

KR101707711B1 - 듀얼 조절기 프린트 모듈

Info

Publication number: KR101707711B1
Application number: KR1020137009909A
Authority: KR
Inventors: 브라이언 제이 키프; 조셉 이 쉐플린; 제임스 더블유 링; 마크 에이 데브리스
Original assignee: 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2017-02-16
Also published as: JP2013539724A; US9724926B2; EP3381698B1; EP3381698A1; US20190001686A1; US20130169710A1; US10179455B2; CN103153625B; BR112013009450A2; CN103153625A; EP2629976B1; KR20130135851A; EP2629976A4; BR112013009450B1; EP2629976A1; JP5731657B2; US20170313088A1; WO2012054017A1; US10654275B2; US20190111687A1

Abstract

프린트 모듈은 프린트헤드 다이, 다이에 대한 입력 유체 압력을 조절하기 위한 입력 조절기, 및 다이로부터의 출력 유체 압력을 조절하기 위한 출력 조절기를 포함한다. 방법은 프린트 모듈로의 유체를 입력 조절기에서 받아들이고, 프린트 모듈 내에서 입력 조절기와 출력 조절기 사이에 유체 압력 차를 발생시키고, 압력 차를 이용하여 유체를 입력 조절기로부터 프린트헤드 다이를 통해 출력 조절기로 흐르게 하고, 출력 조절기로부터 유체를 드로잉하는 것을 포함한다.

Description

듀얼 조절기 프린트 모듈{DUAL REGULATOR PRINT MODULE}

일반적으로, 잉크젯 프린팅 장치들은 합리적인 비용으로 고품질 이미지 프린팅 솔루션들을 제공한다. 잉크젯 프린팅 장치들은 복수의 노즐을 통해 잉크 방울들을 한 장의 종이와 같은 프린트 매체 상으로 분출함으로써 이미지들을 프린트한다. 전형적으로, 노즐들이 하나 이상의 어레이로 배열되어, 노즐들로부터의 적절하게 순서가 배열된 잉크의 분출이, 프린트헤드 및 프린트 매체가 서로에 대하여 이동함에 따라, 문자들 또는 다른 이미지들이 프린트 매체 상에 프린트되도록 한다. 특정한 예에서, 열 잉크젯(thermal inkjet; TIJ) 프린트헤드는, 열을 발생시키고 파이어링 챔버(firing chamber) 내의 유체의 작은 부분을 증발시키기 위해, 가열 요소를 통해 전기 전류를 통과시킴으로써 노즐로부터 방울들을 분출한다. 다른 예에서, 압전 잉크젯(piezoelectric inkjet; PIJ) 프린트헤드는 잉크 방울들이 노출로부터 분사되도록 하는 압력 펄스들을 생성하기 위해 압전 물질 액츄에이터를 이용한다.

전형적으로, 잉크젯 프린팅 장치들로부터 이미지 프인트 품질을 향상시키는 것은, 이미지 프린트 품질을 저하시킬 수 있는 수 개의 기술적인 도전과제들 중 하나 이상을 해결하는 것을 포함한다. 예를 들어, 프린트헤드 모듈들 내의 안료 침전(pigment settling), 공기 축적(air accumulation), 온도 변화(temperature variation) 및 입자 축적(particle accumulation)은 저하된 프린트 품질, 그리고 결국에는 프린트헤드 모듈 고장의 원인이 될 수 있다. 이러한 도전과제들을 해결하는 한 가지 방법은 잉크 전달 시스템 및 프린트 모듈들 내의 잉크를 재순환시키는 것이었다. 그러나, 이러한 목적을 위해 설계된 매크로-재순환 시스템들(macro-recirculation systems)의 비용 및 크기는, 전형적으로 고급의 산업 프린팅 시스템들에만 적합한 것이다. 또한, 낮은 복잡도를 가지고 비용 문제를 해결하고자 하는 제품 아키텍쳐는, 전형적으로 불량한 성능 및 신뢰도와 관련된다.

이제, 본 발명의 실시예들이, 예를 통해서, 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 실시예에 따른, 매크로-재순환 시스템 및 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈을 통합하기에 적합한 잉크젯 프린팅 시스템을 도시한다.
도 2는 실시예에 따른, 매크로-재순환 시스템 및 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈의 블록도를 도시한다.
도 3은 실시예에 따른, 도 2의 매크로-재순환 시스템에서의 재순환 경로를 나타내는 프린트헤드 다이 및 다이 캐리어의 투시도를 도시한다.
도 4는 실시예에 따른, 단일 프린트헤드 다이 및 듀얼 압력 조절기들의 2개의 세트를 갖는 프린트헤드 모듈을 구비한 매크로-재순환 시스템의 블록도를 도시한다.
도 5는 실시예에 따른, 도 4의 매크로-재순환 시스템에서의 2개의 잉크 컬러들에 대한 재순환 경로들을 나타내는 프린트헤드 다이 및 다이 캐리어의 투시도를 도시한다.
도 6은 실시예에 따른, 다수의 프린트헤드 다이들 및 듀얼 압력 조절기들의 다수의 세트들을 갖는 프린트헤드 모듈을 구비한 매크로-재순환 시스템의 블록도를 도시한다.
도 7은 실시예에 따른, 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈을 갖는 매크로-재순환 시스템을 위한 출력 압력 조절기의 대안적인 설계를 도시한다.
도 8은 실시예에 따른, 잉크젯 프린팅 시스템에서 유체를 재순환시키는 예시적인 방법의 흐름도를 도시한다.
도면들 전체를 통해, 동일한 참조 번호들은 유사한, 그러나 동일할 필요는 없는 요소들을 나타낸다.

문제점 및 해결책의 개요

전술한 바와 같이, 잉크젯 프린팅 장치들에서의 이미지 프린트 품질과 관련된 다수의 도전과제들이 존재한다. 프린트 품질은, 예를 들면, 잉크젯 프린트헤드들에 잉크 흐름 장애(blockage) 및/또는 막힘(clogging)이 존재할 때, 프린트헤드 다이 등을 통해 온도 변화들을 겪는다. 이러한 어려움들에 대한 원인들은 안료 침전, 프린트헤드에서의 공기 또는 미립자들의 축적, 및 프린트헤드 다이를 통한 온도의 부적절한 제어를 포함한다. 잉크 흐름을 차단하고, 노즐들을 막히게 할 수 있는 안료 침전은, 프린트헤드 모듈(프린트헤드 모듈은 하나 이상의 프린트헤드들을 포함함)의 저장 또는 비사용 기간 동안, 안료 입자들이 잉크 운송 수단(ink vehicle)(예를 들면, 용매(solvent))으로부터 침전 또는 크래쉬(crash)될 때에 발생된다. 일반적으로, 안료계 잉크들(pigment-based inks)은 잉크젯 프린팅에서 선호되는데, 그것이 염료계 잉크들(dye-based inks)보다 효율적이고, 내구성이 있고, 영구적이며, 상업적 및 산업적 응용들에서의 잉크 개발이 보다 높은 안료 또는 바인더(binder) 로딩 및 보다 큰 입자 크기의 방향으로 계속되고 있기 때문이다. 프린트헤드들에서의 공기 축적은 잉크의 흐름을 차단할 수도 있는 공기 거품들을 초래하게 된다. 잉크 저장소에 저장하는 동안과 같이, 잉크가 공기에 노출될 때, 추가적인 공기가 잉크 내로 용해된다. 프린트헤드의 파이어링 챔버로부터 잉크 방울들을 분출하는 후속하는 동작은, 잉크 흐름을 차단할 수 있는 공기 거품들로서 축적되는 잉크로부터의 과도한 공기를 방출한다. 프린트헤드들에서의 입자 축적은 잉크의 흐름을 또한 방해할 수 있다. 동작 동안의 주입 성형된(injection-molded) 플라스틱 부품들로부터의 입자들의 셰딩(shedding) 및 제조 동안의 오염이 입자 축적을 초래할 수 있다. 전형적으로, 프린트헤드 모듈들 및 잉크 전달 시스템들은 필터들을 포함하지만, 프린트헤드들에서의 입자 축적은, 결국은 프린트헤드 노즐들을 차단하는 레벨에 도달할 수 있으며, 그것은 프린트 품질 문제들 및 프린트 모듈 고장을 초래하게 된다. 프린트헤드 다이의 표면을 가로질러, 특히, 노즐 열(column)을 따르는 열적인 차이들은, 방울 무게, 속도 및 형상과 같은 노즐들로부터 분출된 잉크 방울들의 특성에 영향을 미친다. 예를 들어, 보다 높은 다이 온도는 보다 높은 방울 무게 및 방울 속도를 초래하는 반면, 보다 낮은 다이 온도는 보다 낮은 방울 무게 및 속도를 초래한다. 방울 특성들의 변경은 프린트 품질에 악영향을 미친다. 따라서, 프린트헤드 모듈들에서의 온도를 제어하는 것은, 특히 노즐 패킹 밀도들 및 파이어링 반복 레이트가 계속해서 증가함에 따라, 보다 높은 프린트 품질을 달성함에 있어서의 중요한 요인이다. 프린트헤드 모듈("프린트헤드 모듈", "프린트 모듈", "프린터 모듈" 등은 본 명세서 전체를 통해 상호교환적으로 이용됨)을 통한 잉크의 매크로-재순환은 이들 문제점들을 해결하며, 경쟁을 하는 잉크젯 시스템들에서의 중요한 구성요소이지만, 그것은 프린터 잉크 전달 시스템들 상에서의 최소의 시스템 요건들을 갖는 저가의 제품들을 지원하는 방안으로 여전히 통합되어야 한다.

잉크의 매크로-재순환을 특징으로 하는 통상적인 잉크젯 프린팅 시스템들은 전기기계적인 기능들을 펌프(pump)들, 조절기들 및 축적기들과 함께 통합하는 정교한 오프-모듈(off-module) 제어 시스템들(즉, 프린트헤드 모듈 자체에 탑재되지 않은 제어 시스템들)을 통해 이러한 기능을 가능하게 한다. 잉크 고갈 검출(out-of-ink detection), 열 교환기들, 여과 시스템들 및 제어된 피드백을 위한 압력 감지기들과 같은 다양한 특징부들이 포함된다. 이러한 기능들을 위한 높은 시스템 오버헤드는, 때로는 영구적으로 설치되고 드물게 대체되는 PIJ 프린트헤드들의 높은 비용을 고려할 때 일반적으로 적절한 것으로 고려된다. 그러나, 이러한 시스템들의 비용 및 크기는 고급의 산업 시스템들에 대해서만 적절한 것이며, 보다 낮은 복잡도를 가지고 비용 문제를 해결하고자 하는 제품 아키텍쳐들은 전형적으로 불량한 성능 및 신뢰도와 관련되게 된다. 더욱이, 탑재 압력 제어 시스템들을 갖지 않는 프린트헤드 모듈들은 설치 동안 민감성 문제(sensitivity)를 겪게 되며, 강건한 레벨의 이미지 및 프린트 품질을 달성하기 위해 비싼 프라이밍(priming) 동작들을 이용해야 한다.

본 개시 내용의 실시예들은, 일반적으로 열(thermal) 또는 피에조(piezo) 잉크젯(즉, TIJ 또는 PIJ) 프린트헤드 모듈에 탑재되어 통합된 듀얼 압력 조절기들을 이용함으로써 종래의 매크로-재순환 시스템들의 단점들을 극복한다. 듀얼 조절기들은 프린터 잉크 전달 시스템들에 대한 성능 및 구성요소 사양들을 완화하는 대체가능한 프린트헤드 모듈에서의 압력을 제어하여, 품질, 신뢰도, 크기 및 비용에 있어서 실질적인 이점들을 초래한다. 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈의 실시예들은 안료 침전, 공기 및 미립자 축적 및 프린트헤드들 내의 부적절한 열 제어와 같은, 잉크젯 프린팅 시스템들에서의 프린트 품질 문제들의 원인으로 되는 다양한 요인들을 해결하는 비용 효율적인 매크로-재순환 시스템을 가능하게 한다. 예를 들어, 매크로-재순환은 필터링된 잉크의 모듈 내로의 계속적인 리프레싱(refreshing)을 제공하며, 그것은 침착된 잉크를 리프레시시키고, 프린트헤드 근처의 공기 및 미립자 레벨들을 감소시키고, (예를 들면, TIJ 프린트헤드들에 대해) 잉크를 가열 또는 (예를 들면, PIJ 프린트헤드들에 대해) 잉크를 냉각시키며, 일반적으로 프린트 시스템 신뢰도를 향상시킨다. 이러한 이점들은 부분적으로, 프린트헤드(들)로 흐르는 잉크의 주입구 압력을 정교하게 제어하는 프린트헤드 모듈에서의 입력 조절기 및 프린트헤드(들)로부터 흐르는 잉크의 배출구 압력을 정교하게 제어하는 출력 조절기를 통해 달성된다. 프린트헤드의 입력과 출력 사이의 듀얼 조절기들에 의해 유지된 네가티브 압력 차는 프린트헤드를 통한 규칙적인 잉크 흐름을 유도한다. 잉크는 다이 캐리어 매니폴드(die carrier manifold)에서의 잉크 통로들을 통한 입력 조절기의 배출구로부터, 프린트헤드 기판과 다이 캐리어 사이의 갭을 통해, 프린트헤드 기판의 후면(back)으로 흐르고, 그 다음 매니폴드에서의 잉크 통로들을 통해 출력 조절기의 주입구로 리턴된다. 프린트헤드 기판 뒤에서 연장되는 흐름 경로는, 프린트헤드 기판과 물리적 프린트헤드 다이 캐리어 사이의 적절한 갭을 선택함으로써 잉크 흐름 레이트를 조절하는데 이용될 수 있다. 또한, 프린트헤드 자체에서의 유체 채널들은 프린트헤드 다이 기판의 상부 면을 가로질러 마이크로-재순환 경로들을 제공한다.

하나의 예시적인 실시예에서, 프린트 모듈은 프린트헤드 다이, 다이에 대한 입력 유체 압력을 조절하는 입력 조절기, 및 다이로부터의 출력 유체 압력을 조절하는 출력 조절기를 포함한다. 다른 실시예에서, 방법은 프린트 모듈로의 유체를 입력 조절기에서 받아들이는 것을 포함한다. 프린트 모듈 내에서 입력 조절기와 출력 조절기 사이에 유체 압력 차가 발생된다. 압력 차는 유체가 입력 조절기로부터 프린트헤드 다이를 통해 출력 조절기로 흐르도록 유도한다. 그 다음, 유체는 출력 조절기로부터 드로잉(drawing)된다. 다른 실시예에서, 프린팅 시스템은 프린트헤드 다이, 및 상기 다이로의 잉크 압력 및 상기 다이로부터의 잉크 압력을 제어하기 위한 입력 조절기 및 출력 조절기를 포함한다. 또한, 시스템은 잉크 공급기 및 잉크를 프린트 모듈에 전달하는 압력 전달 메카니즘을 포함한다. 프린팅 시스템에서의 진공 펌프가 프린트 모듈로부터 잉크를 드로잉하여, 그것을 잉크 공급기로 리턴한다.

예시적인 실시예

도 1은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 본 명세서에서 기술된 매크로-재순환 시스템 및 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈을 통합하기에 적합한 잉크젯 프린팅 시스템(100)을 도시한다. 잉크젯 프린팅 시스템(100)은 프린트헤드 모듈(102), 잉크 공급기(104), 펌프(105), 탑재 어셈블리(106), 매체 전송 어셈블리(108), 프린터 제어기(110), 진공 펌프(111), 및 잉크젯 프린팅 시스템(100)의 다양한 전기적 구성요소들에 전력을 제공하는 적어도 하나의 전력 공급기(112)를 포함한다. 일반적으로, 프린트헤드 모듈(102)은 잉크를 필터링하는 하나 이상의 필터 및 잉크 압력을 조절하는 압력 조절 장치들을 포함하는 하나 이상의 필터 및 조절 챔버들(103)을 포함한다. 또한, 프린트헤드 모듈(102)은 프린트헤드 다이 및 프린트 매체(118) 상으로 프린트하기 위해 프린트 매체(118) 쪽으로 복수의 오리피스(orifice) 또는 잉크 노즐들(116)을 통해 잉크의 방울들을 분출하는 관련된 기계적 및 전기적 구성요소들을 갖는 적어도 하나의 유체 분출 어셈블리(114)(즉, 열적 또는 압전 프린트헤드(114))를 포함한다. 또한, 일반적으로 프린트헤드 모듈(102)은 프린트헤드(114)를 운반하고, 프린트헤드(114)와 프린터 제어기(110) 사이에 전기적 통신을 제공하고, 캐리어 매니폴드 통로들을 통해 프린트헤드(114)와 잉크 공급기(104) 사이에 유체 통신을 제공하는 캐리어를 포함한다.

노즐들(116)은 통상적으로 하나 이상의 열(column)들로 배열되어, 노즐들로부터의 적절하게 순서가 배열된 잉크의 분출이, 잉크젯 프린트헤드 어셈블리(102) 및 프린트 매체(118)가 서로에 대하여 이동함에 따라, 문자들, 심볼들, 및/또는 다른 그래픽 또는 이미지들이 프린트 매체(118) 상에 프린트되도록 한다. 전형적인 열 잉크젯(TIJ) 프린트헤드는 노즐들(116)로 어레이된 노즐 층 및 노즐들 뒤에 위치된 통합된 회로 칩/다이 상에 형성된 파이어링 저항기들을 포함한다. 각각의 프린트헤드(114)는 프린터 제어기(110) 및 잉크 공급기(104)에 동작가능하게 접속된다. 동작시에, 프린터 제어기(110)는 파이어링 저항기들을 선택적으로 활성화(energize)하여, 열을 생성하고, 파이어링 챔버들 내의 유체의 작은 부분들을 증발시켜, 노즐들을 통해 프린트 매체(118) 상으로 잉크의 방울들을 분출하는 증기 거품들을 형성한다. 압전(PIJ) 프린트헤드에서, 압전 소자를 이용하여 노즐로부터 잉크를 분출한다. 동작시에, 프린터 제어기(110)는 노즐들에 근접하여 위치된 압전 소자들을 선택적으로 활성화하여, 그들이 매우 신속하게 변형되고, 노즐들을 통해 잉크가 분출되도록 한다.

일반적으로, 잉크 공급기(104), 펌프(105) 및 진공 펌프(111)는 프린팅 시스템(100) 내에 잉크 전달 시스템(ink delivery system; IDS)을 형성한다. IDS(잉크 공급기(104), 펌프(105) 및 진공 펌프(111)) 및 프린트헤드 모듈(102)은 함께, 모듈 내의 프린트헤드들(114)에 신선한 필터링된 잉크를 제공하기 위해 프린트헤드 모듈(102)로 및 프린트헤드 모듈(102)로부터 잉크를 계속적으로 순환시키는 프린팅 시스템(100) 내의 보다 큰 매크로-재순환 시스템을 형성한다. 잉크는 잉크 공급기(104)로부터 프린트헤드 모듈(102)에서의 챔버들(103)을 통해, 그리고 다시 진공 펌프(111)를 통해 프린트헤드들(114)로 흐른다. 프린팅 동안, 프린트헤드 모듈(102)에 공급된 잉크의 일부분이 소모되고(즉, 분출되고), 따라서 보다 적은 양의 잉크가 잉크 공급기(104)로 다시 재순환된다. 일부 실시예들에서, 단일의 펌프를 이용하여 IDS에서 잉크를 공급 및 재순환시킬 수 있다. 따라서, 그러한 실시예들에서, 진공 펌프(111)는 포함되지 않을 수 있다.

탑재 어셈블리(106)는 프린트헤드 모듈(102)을 매체 전송 어셈블리(108)에 대하여 배치하고, 매체 전송 어셈블리(108)는 프린트 매체(118)를 잉크젯 프린트헤드 모듈(102)에 대하여 배치한다. 따라서, 프린트 구역(122)이 프린트헤드 모듈(102)과 프린트 매체(118) 사이의 영역에서 노즐들(116)에 인접하여 정의된다. 프린팅 시스템(100)은 고정적이며, 프린트 매체(118)의 폭에 걸쳐 있는 일련의 프린트헤드 모듈들(102), 또는 프린트 매체(118)의 폭을 가로질러 후방 및 전방으로 스캐닝하는 하나 이상의 모듈들을 포함할 수 있다. 스캐닝 타입 프린트헤드 어셈블리에서, 탑재 어셈블리(106)는 프린트 매체를 스캐닝하기 위해 매체 전송 어셈블리(108)에 대하여 프린트헤드 모듈(들)(102)을 이동시키기 위한 이동가능 캐리지(carriage)를 포함한다. 고정적이거나 또는 비스캐닝 타입 프린트헤드 어셈블리에서, 탑재 어셈블리(106)는 매체 전송 어셈블리(108)에 대하여 미리 정해진 위치에서 프린트헤드 모듈(들)(102)을 고정시킨다. 따라서, 매체 전송 어셈블리(108)는 프린트 매체(118)를 프린트헤드 모듈(들)(102)에 대하여 배치한다.

전형적으로, 프린터 제어기(110)는 프로세서, 펌웨어, 및 잉크젯 프린트헤드 모듈(102), 탑재 어셈블리(106) 및 매체 전송 어셈블리(108)와 통신 및 그것을 제어하기 위한 다른 프린터 전자 장치를 포함한다. 전자 제어기(110)는 컴퓨터와 같은 호스트 시스템으로부터 호스트 데이터(124)를 수신하고, 데이터(124)를 일시적으로 저장하기 위한 메모리를 포함한다. 전형적으로, 데이터(124)는 전자, 적외선, 광학, 또는 다른 정보 전달 경로를 따라 잉크젯 프린팅 시스템(100)으로 송신된다. 데이터(124)는, 예를 들면, 프린트될 문서 및/또는 파일을 나타낸다. 그와 같이, 데이터(124)는 잉크젯 프린팅 시스템(100)에 대한 프린트 작업을 형성하고, 하나 이상의 프린트 작업 커맨드들 및/또는 커맨드 파라미터들을 포함한다. 데이터(124)를 이용해서, 프린터 제어기(110)는 잉크젯 프린트헤드 모듈(102) 및 프린트헤드들(114)을 제어하여, 노즐들(116)로부터 잉크 방울들을 분출한다. 따라서, 프린터 제어기(110)는 프린트 매체(118) 상에 문자들, 심볼들, 및/또는 다른 그래픽들 또는 이미지들을 형성하는 분출된 잉크 방울들의 패턴을 정의한다. 분출된 잉크 방울들의 패턴은 데이터(124)로부터의 프린트 작업 커맨드들 및/또는 커맨드 파라미터들에 의해 결정된다.

도 2는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 매크로-재순환 시스템(200) 및 그 시스템 내의 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈(102)의 블록도를 도시한다. 도 3은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 도 2의 매크로-재순환 시스템(200)에서의 재순환 경로를 나타내는 프린트헤드 다이 및 다이 캐리어의 투시도를 도시한다. 도 2 및 도 3을 일반적으로 참조하면, 매크로-재순환 시스템(200)은 프린팅 시스템의 IDS(201)(즉, 잉크 공급기(104), 펌프(105) 및 진공 펌프(111)) 및 프린트헤드 모듈(102)을 포함한다. 프린트헤드 모듈(102)은 도 2에 도시된 바와 같이 입력 압력 조절기(202) 및 출력 압력 조절기(204)를 갖는 듀얼 압력 조절기 모듈이다. 각각의 조절기(202, 204)는 압력 제어형 잉크 격납 시스템(pressure-controlled ink containment system)이다. 또한, 접착제(210)를 이용하여 다이 캐리어(208)의 일부분에 부착된 실리콘 프린트헤드 다이 기판(206)이 도시된다. 다이 캐리어(208)는 조절기들(202 및 204) 사이에서 다이(206)로 및 다이(206)로부터 잉크가 흐르는 매니폴드 통로들(212)을 포함한다. 일반적으로, 도 2 및 도 3에서 검은 방향 화살표들에 의해 나타낸 바와 같이, 잉크는 프린터 IDS(201)로부터 유체 상호접속부(214)를 통해 모듈(102)의 입력 조절기(202)로 흐른다. 조절기(202)로부터, 잉크는 매니폴드 통로들(212)을 통해서, 그리고 다이(208)를 통해서 다이 슬롯들(213) 내로(그리고, 프린팅 동안 노즐들(116)(도시되지 않음)을 통해 밖으로) 흐르고, 다이 후면(back-of-die) 바이패스들로서 기능하는 갭들(215)을 통해 다이(206) 뒤로 흐른다. 갭들(215)은, 이하에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 다이 캐리어(208)와 다이(206)의 후면 사이에 형성되고, 그곳에는 선택된 다이 립(rib)들(즉, 다이 립들(217))을 다이 캐리어(208)에 결합하기 위한 접착제(210)가 존재하지 않는다. 그 다음, 잉크는 다이(206)로부터, 다시 매니폴드 통로들(212)을 통해 출력 조절기(204)로 흐르고, 그 후 프린트헤드 모듈(102)로부터 유체 상호접속부(214)를 통해 다시 프린터 IDS(201)로 흐른다. 예시를 위해, 그리고 설명의 용이성을 위해, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예는, 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈(102)의 기본적인 구현이며, 그것이 단일의 프린트헤드 다이(206)로 및 다이(206)로부터 안내하는 단일의 유체 경로 및 단일의 잉크 컬러에 적용되기 때문이다. 따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 프린트헤드 모듈(102)이 4개의 유체 슬롯들(213) 및 추가적인 잉크 통로들(예를 들면, 추가적인 매니폴드 통로들(212) 및 갭(215))을 포함하지만, 이들은 도 2 및 도 3에 대하여 구체적으로 기술되지 않는다. 그러나, 하나 또는 다수의 프린트헤드 다이들(206)을 이용하여 다수의 잉크 컬러들을 관리하기 위해 복잡도 및 융통성(versatility)이 변화되는 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈들(102)을 갖는 매크로-재순환 시스템들(200)의 추가적인 예시적 실시예들이, 본 명세서에서 도 4 내지 도 6에 대하여 후술된다.

도 2 및 3을 여전히 참조하면, 프린트헤드 다이(206)에서의 잉크 배압(backpressure)은 잉크젯 프린팅을 위해 요구되는 프린트헤드 압력 조건들을 최적화하면서 노즐들을 디프라이밍(depriming)(흘림 현상(drooling) 잉크 누설을 초래함)을 피하기 위해, 대기(atmospheric) 레벨들 아래의 좁은 범위 내에서 유지될 기본적인 파라미터이다. 비동작 기간들 동안, 이러한 압력은 노즐들에서의 잉크의 표면 장력에 의해 정적으로 유지된다. 이러한 기능은 대기에 개방되는 챔버의 주변에 부착된 유연한 필름의 영역에 힘을 인가하기 위해 형성된 금속 스프링을 이용함으로써 전형적으로 동작하고, 그러 인해 통합된 프린팅 모듈에서의 잉크 격납에 대한 네가티브 내부 압력을 형성하는 입력 조절기와 같은 표준 기계적 조절기에 의해 제공될 수 있다. 피봇 포인트 상의 레버(lever)가 금속 스프링 어셈블리를 밸브에 접속하여, 스프링의 꺾임(deflection)이, 그것을 밸브 시트(valve seat)에 결합함으로써 밸브를 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 한다. 동작 동안, 잉크가 프린트헤드로부터 방출되고, 그것은 조절기의 압력 제어형 잉크 격납 시스템으로부터 잉크를 내보낸다. 조절기에서의 압력이 스프링력(즉, 스프링 상수 K) 및 유연한 필름 영역에 대한 설계 선택을 통해 형성된 배압 설정 포인트에 도달할 때, 밸브가 개방되고, 잉크가 모듈(102)의 유체 상호접속부(214)를 통해 입력 조절기(202)의 주입구에 접속된 (제곱인치당 포지티브 6 파운드의 전형적인 압력을 갖는) 프린터 IDS(201)에서의 펌프(105)로부터 전달되도록 한다. 충분한 양의 잉크가 전달되면, 스프링이 밸브를 확장 및 폐쇄시킨다. 조절기는 완전히 개방된 위치로부터 완전히 폐쇄된(즉, 착석된(seated)) 위치까지 동작한다. 완전히 개방된 위치와 완전히 폐쇄된 위치 사이의 위치들은 조절기 밸브 자체를 통해 압력 강하를 조절하여, 밸브가 흐름 제어 요소로서 동작하도록 한다.

도 2의 매크로-재순환 시스템(200)에서, 입력 조절기(202)의 밸브에 대한 주입구는 유체 상호접속부(214)를 통해 프린터 IDS(201)와의 유체 접속을 형성하며, 조절기(202)의 배출구는 매니폴드(208) 통로들(212)을 통해 프린트헤드 다이 기판(206)에 접속된다. 출력 조절기(204)에 대한 주입구는 프린트헤드 다이(206)로부터 매니폴드(208)에서의 리턴 통로들(212)을 통해 접속된다. 입력 조절기(202) 밸브는 통상적으로 폐쇄되며, 출력 조절기(204)는 그것의 밸브가 통상적으로 개방(즉, 밸브 레버에 대한 피봇 포인트가 밸브 시트의 다른 면으로 이동됨. 또한, 도 7에 관한 이하의 추가적인 조절기 밸브 설명을 참조)되도록 특별히 구성된다. 이것은 출력 조절기(204)가 매니폴드(208) 통로들(212)의 리턴 부분에서의 압력을 제어할 수 있도록 한다. 출력 조절기(204)의 배출구는 (제곱인치당 네가티브 10 파운드의 전형적인 압력을 갖는) 진공 펌프(111)를 통해 프린터 IDS(201)에 접속된다. 출력 조절기(204)에 대한 배출구에서의 체크 밸브(216)는, 조절기 밸브가 통상적으로 개방 상태에 있기 때문에, 역 흐름이 발생되지 않도록 보장한다. 출력 조절기(204)에 대한 스프링력 K는, 배압 설정 포인트가 입력 조절기(202)에 대한 배압 설정 포인트보다 약간 더 높게 되도록(즉, 보다 네가티브이도록) 선택된다. 이것은 입력 조절기(202)의 배출구로부터 출력 조절기(204)의 주입구까지의 압력 구동(pressure-driven) 흐름을 발생시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 조절기(202) 설정 포인트에 대한 전형적인 값은 네가티브 6 인치의 수주(water column)이고, 출력 조절기(204)에 대한 전형적인 설정 포인트는 네가티브 9 인치의 수주이다. 전술한 바와 같이, 설명 및 도면들은 2개의 펌프(펌프(105) 및 진공 펌프(111))를 포함하지만, 프린터 IDS(201)는 하나 또는 2개의 펌프를 갖는 재순환 모드에서 기능할 수 있는 것으로 가정한다. 따라서, 일부 실시예에서, 단일의 펌프를 이용하여 IDS(201)에서 잉크를 공급 및 재순환시킬 수 있다.

동작 동안, 듀얼 조절기들(202, 204)은 프린트헤드 다이 기판(208) 뒤의 배압을, 2개의 설정 포인트들(즉, -6 인치 수주 및 -9 인치 수주)에 의해 표현되는 범위로 대략적으로 제어하도록 기능하는데, 주입구 및 배출구 면들 상의 매니폴드 통로들(212)을 통한 유사한 압력 강하가 존재하기 때문이다. 비동작 상태로부터, 입력 조절기(202)는 폐쇄되고, 출력 조절기(204)는 개방되며, 체크 밸브(216)는 폐쇄된다. 따라서, 잉크 흐름이 존재하지 않으며, 다이(206) 뒤의 압력이 입력 조절기의 설정 포인트(즉, -6 인치 수주)에 있게 된다. 프린터 IDS(201) 펌프(105)가 인게이징(engaging)될 때, 매니폴드(208) 및 흐름에서의 압력 강하들이 입력 조절기(202)로부터 시작된다. 출력 조절기(204) 밸브는 밸브 시트에 보다 가깝게 드로잉되고, 압력이 선형 영역에서 설정 포인트(즉, -9 인치 수주)로 조절된다. 유사하게, 입력 조절기(202) 상에서, 압력이 그의 설정 포인트(즉, -6 인치 수주)로 조절된다. 따라서, 압력 설정 포인트들에서의 차이에 비례하는 2개의 조절기들 사이의 매니폴드(208)에서 흐름 레이트가 생성되고, 잉크 점성(ink viscosity)과 함께 매니폴드 통로들(212)의 기하구조에 기초하여 (예를 들면, Hagen-Poiseuille 식을 이용하여) 분석적으로 평가될 수 있다. 수성 잉크들(water-based inks)을 갖는 흐름 레이트에 대한 전형적인 값들은 분당 10 미만으로부터 1000 mm 초과의 범위를 가질 수 있다. 흐름 제한기의 이용을 포함하는 흐름 통로들의 설계를 이용하여 흐름 레이트를 시스템 요건들에 최적화시킬 수 있다.

재순환 흐름이 형성된 이후 프린팅이 시작될 때, 프린트헤드(114)(다이 206)는 노즐들(116)로부터 (즉, 잉크가 잉크 노즐들(116)로부터 분출됨에 따라) 변위 구동(displacement-driven) 잉크 흐름을 발생시키고, 그것은 프린트헤드 잉크 슬롯들(213)에서의 압력을 매니폴드 압력 아래로 감소시킨다. 이러한 프린팅 흐름을 존재하는 주입구/배출구 재순환 흐름에 의해 표현된 제어 볼륨에 추가하는 것은, 입력 조절기(202) 밸브가 더 개방되도록 하고, 출력 조절기(204) 밸브가 더 폐쇄되도록 하여, 재순환 잉크 흐름을 감소시킨다. 시스템은 요구되는 프린팅 흐름 레이트 및 재순환 흐름 레이트의 범위를 수용하도록 설계될 수 있다. 이러한 범위는 재순환 흐름이 단지 약간만 감소되는 다른 극단(extreme)에 대한 높은 프린팅의 기간들 동안 재순환이 완전히 중지되는 경우에 걸칠 수 있다. 프린팅 및 재순환의 잉크 흐름 레이트들 사이의 트레이드오프는 비프린팅 재순환 흐름 레이트 설계 포인트에 비례한다. 비프린팅 재순환 흐름 레이트가 최대 프린팅 흐름 레이트의 실질적으로 아래이도록 설계된다면, 재순환 흐름은 셧오프(shut off)의 포인트로 감소될 것이다. 비프린팅 재순환 흐름 레이트가 프린팅 흐름 레이트의 실질적으로 위로 설정된다면, 흐름은 감소되지만 비교적 높은 레벨로 유지될 것이다.

조절기들(202, 204)의 설계 및 제어 이외에, 재순환 흐름 레이트들과 관련된 다른 요인은, 갭들(215)(즉, 다이 후면 바이패스(back-of-die bypass))을 통해 흐르는 잉크의 상호작용과 같은, 프린트헤드 자체와의 유체 상호작용이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 주어진 흐름 경로를 따라, 잉크가 하나의 잉크 슬롯(213)으로부터 다른 것으로, 다이(206)의 잉크 슬롯들(213)을 분리하는 다이 립들(217)의 후면을 따라 흐른다. 갭(215) 치수들은 접착제 결합 설계(즉, 접착제(210)가 다이 캐리어(208)를 다이(206)에 결합시킴) 및 재순환 잉크의 흐름 제어(즉, 다이 캐리어(208)와 다이(206) 사이에 접착제(210)가 없음) 둘다를 위한 최적의 사양들로 공간적으로 제어된다. 일반적으로, 매크로-재순환은 잉크가 프린트헤드에 보다 가깝게 재순환될 때 보다 큰 이점을 제공한다. 전형적으로, 프린트헤드 다이 기판(206)은 실리콘으로 제조되며, 실리콘 립들에 의해 분리된 다수의 기계 제작된 잉크 슬롯들(213)을 포함한다. 통상적으로, 열 경화가능 접착제(210)를 이용하여, 립들을, 전형적으로 폴리머 또는 세라믹 재료로 제조되는 다이 캐리어(208)에 부착한다. 다양한 접착제 디스펜스 프로세스들, 재료들 및 결합 설계들이 가능하며, 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 효과적인 매크로-재순환을 위해, 슬롯들 사이의 접착제 결합이, 잉크 흐름을 위한 갭(215)에 의해 대체된다. 따라서, 잉크는 2개의 잉크 슬롯(213)을 분리하는 다이 립(217)의 후면을 따라, 공간적으로 제어된 갭(215)을 통해 흐른다. 리턴 경로들을 생성하기 위한 다른 업스트림 배열들이 가능하지만, 프린트헤드 뒤의 갭을 이용하는 것이 가장 효과적인데, 그것은 안료들(노즐들이 중력의 가속과 실질적으로 정렬된 방향으로 잉크를 분출하는 것으로 가정)에 대한 침전 포인트에 가장 가깝기 때문이며, 그것은 잉크가 힘이 가해진 대류(forced convection)에 의해 프린트헤드 다이(206)로부터 직접 열을 제거하도록 한다. 다이 파괴한도(die fragility)의 이유로 필요하다면, 보다 소형 및 비인접 접착제 결합들이, 잉크 흐름에 크게 영향을 미치지 않으면서, (중간점과 같은) 립(217)을 따라 형성될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈(102)을 갖는 매크로-재순환 시스템(200)의 실시예들은, 하나 또는 다수의 프린트헤드 다이들(206)을 이용하여 다수의 잉크 컬러들을 관리하기 위해 복잡도 및 융통성에 있어서 변할 수 있다. 도 4는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 2개의 잉크 컬러를 제어하기 위한 듀얼 압력 조절기들의 2개의 세트 및 단일의 프린트헤드 다이(206)를 갖는 프린트헤드 모듈(102)을 구비한 매크로-재순환 시스템(200)의 블록도를 도시한다. 도 5는 본 개시 내용의 실시예에 따른, 도 4의 매크로-재순환 시스템(200)에서의 2개의 잉크 컬러에 대한 재순환 경로들을 나타내는 프린트헤드 다이(206) 및 다이 캐리어(208)의 투시도를 도시한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 단일의 다이(206)를 갖는 2-컬러 매크로-재순환 시스템(200)은, 도 2 및 도 3에 도시된 단일 컬러 시스템에 관해 전술한 바와 동일한 일반적인 방식으로 동작한다. 즉, 각각의 잉크 컬러는 듀얼 압력 조절기들(즉, 입력 조절기(202) 및 출력 조절기(204))의 세트에 의해 제어된 단일 유체 경로를 따른다. 따라서, 도 4 및 도 5에서의 검은 방향 화살표들에 의해 나타낸 바와 같이, 프린터 IDS(201)에서의 잉크 공급기(104)는 유체 상호접속부(214)를 통해 프린트헤드 모듈(102)에 2개의 잉크 컬러들을 제공한다. 각각의 잉크 컬러는 분리된 입력 조절기들(202) 및 매니폴드 통로들(212)을 통해 다이(206)로 흐르고, 그 다음 프린팅 동안 다이 슬롯들(213A, 213B)의 상이한 쌍들 내로 및 노즐들(116)(도시되지 않음)로부터 흐른다. 2개의 잉크 컬러들은 다이(206) 뒤의 각각의 갭들(215)을 통해 흐르고, 그 다음 다이(206)로부터 및 분리된 리턴 매니폴드 통로들(212)을 통해 분리된 출력 조절기들(204)로 다시 흐르고, 그 후 프린트헤드 모듈(102)로부터 및 유체 상호접속부(214)를 통해 프린터 IDS(201)로 다시 흐른다.

도 6은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 2개의 잉크 컬러를 제어하기 위한 듀얼 압력 조절기들의 다수의 세트(2개의 듀얼 조절기 세트가 구체적으로 도시됨) 및 다수의 프린트헤드 다이들(206)(2개의 다이들(206)이 구체적으로 도시됨)을 갖는 프린트헤드 모듈(102)을 구비한 매크로-재순환 시스템(200)의 블록도를 도시한다. 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예들을 보면, 몇 가지의 포인트들을 주목할 만 하다. 주목할 만한 하나의 포인트는, 프린트헤드 모듈(102)은 그것이 제어하는 각각의 잉크 컬러에 대해 듀얼 압력 조절기들(즉, 입력 조절기(202) 및 출력 조절기(204))의 분리된 세트를 포함한다는 것이다. 따라서, 2개의 잉크 컬러들을 제어하는 모듈(102)은 2개 세트의 듀얼 조절기들을 가질 것이며, 3개의 잉크 컬러들을 제어하는 모듈(102)은 3개 세트의 듀얼 조절기들을 갖는 등의 방식으로 된다. 더욱이, 단일 세트의 듀얼 조절기들은 단일 잉크 컬러만을 제어하지만, 단일 세트의 듀얼 조절기들은 하나의 프린트헤드 다이(206)로의 및 프린트헤드 다이(206)로부터의 단일의 유체 경로를 통해서, 또는 다수의 프린트헤드 다이들(206)로의 및 프린트헤드 다이들(206)로부터의 다수의 유체 경로들을 통해서 병렬로, 단일 잉크 컬러의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 각각의 잉크 컬러는 듀얼 압력 조절기들(즉, 입력 조절기(202) 및 출력 조절기(204))의 세트에 의해 제어된 다수의 유체 경로들을 따른다. 따라서, 도 6에서의 검은 방향 화살표들에 의해 나타낸 바와 같이, 프린터 IDS(201)에서의 잉크 공급기(104)는 2개의 잉크 컬러들을 유체 상호접속부(214)를 통해 프린트헤드 모듈(102)로 제공한다. 각각의 잉크 컬러는 분리된 입력 조절기들(202)을 통해 흐른다. 그러나, 입력 조절기들(202)로부터, 각각의 잉크 컬러는 상이한 매니폴드들(208)(예를 들면, 208A, 208B)에서의 통로들(212)을 통해 다수의 다이들(206)(예를 들면, 206A, 206B) 각각으로 흐른다. 도 6에는 2개의 다이들(206)만이 도시되지만, 프린트헤드 모듈(102)의 다른 실시예들은, 6개, 8개, 10개 또는 보다 많은 다이들(206)과 같이, 추가적인 다이들(206)을 포함할 수 있다. 따라서, 다른 실시예들에서, 입력 조절기들(202)은 많은 유체 경로들을 통한 많은 프린트헤드 다이들(206)로의 단일 잉크 컬러의 흐름을 관리할 수 있다. 그 다음, 각각의 잉크 컬러는 프린팅 동안 다수의 다이들(206) 내의 상이한 쌍의 다이 슬롯들 내로, 그리고 노즐들(116)(도시되지 않음)을 통해 밖으로 흐른다. 2개의 잉크 컬러들이 다수의 다이들(206) 뒤의 각각의 갭들(215)을 통해 흐르고, 그 다음 분리된 리턴 매니폴드 통로들(212)을 통해 분리된 출력 조절기들(204)로 다시 흐르고, 그 후 프린트헤드 모듈(102)로부터 및 유체 상호접속부(214)를 통해 프린터 IDS(201)로 다시 흐른다.

방금 기술된 다수의 다이들(206) 및 유체 경로들 이외에, 도 6에서의 실시예는 프린트헤드 자체를 통한 마이크로-재순환을 또한 도시한다. 도 6에는, 챔버 층(600) 및 노즐 층(602)이 도시된다. 잉크젯 프린트헤드들에 관해 일반적으로 알려진 바와 같이, 챔버 층(600)은 노즐 층(602)에 형성된 노즐들을 통한 챔버들로부터의 잉크의 분출 직전에 소량의 잉크를 저장하는 잉크 챔버들을 갖는다. 갭들(215)을 통한 매크로-재순환 이외에, 일부 실시예들에서, 프린트헤드 내의 잉크의 마이크로-재순환이 또한 구현된다. 마이크로-재순환을 위해, 마이크로-채널들(604)이 챔버 층(600)에서 (노즐들에 인접한) 챔버들과 유체 슬롯들 사이에 형성된다. 일반적으로, 매크로-재순환 시스템에서의 실리콘 다이(206) 뒤의 갭들(215)을 이용하는 것은, 주입구 및 배출구 슬롯들에서 높은 임피던스 압력 소스를 제공함으로써 스루-프린트헤드(through-printhead) 마이크로-재순환을 개선시킨다. 매크로-재순환에 의해 가능해지는 전형적인 흐름 레이트들은, 마이크로-에어(micro-air)의 관리 또는 (용액 증발로 인한) 플러깅 또는 안료 잉크 운송 수단 분리(PIVS)와 같은 디캡(decap) 모드들의 제어를 위해 전형적으로 필요한 것보다 훨씬 높을 수 있다. 또한, 노즐들로부터의 흘림 현상(drooling)은 재순환의 레이트들을 매우 낮은 레벨들로 제한할 수 있다. 따라서, 마이크로-재순환을 위한 흐름 제어를 최적화하도록 프린트헤드 다이(206) 뒤의 갭들(215)을 이용하는 것은, 흐름을 더 개선시키며, 안료 침전 및 열 제어와 같은 다른 시스템 요구사항들에 대한 최적화의 관점에서 매크로-재순환 설계에 대한 보다 큰 자유도를 허용한다.

도 7은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈(102)을 갖는 매크로-재순환 시스템(200)에 대한 출력 압력 조절기(204)의 대안적인 설계를 도시한다. 입력 조절기(202)는 통상적으로 폐쇄되는 "통상 작용 푸셔(normal acting pusher)" 로서 분류될 수 있다. 도 2 내지 도 6에 대하여 전술한 출력 조절기(204)는, 밸브 레버 상의 피봇 포인트가 밸브의 다른 면으로 이동되어 그것이 통상적으로 개방되도록 되었지만, 스프링은 여전히 밸브 레버 상에서 푸시하기 때문에 "역 작용 푸셔(reverse acting pusher)" 로서 기술될 수 있다. "역 작용 푸셔" 설계는 프린터 펌프에 대한 배출구 상에 체크 밸브를 필요로 한다. "역 작용 푸셔"에 대한 대안은, 밸브 레버 상에서 푸시하기보다는 들어올리는 "역 작용 리프터(reverse acting lifter)" 라고 지칭될 수 있다. 이 경우에 있어서의 접촉 포인트는 밸브 시트의 다른 면으로 이동되어, 밸브가 푸시되어 폐쇄되기보다는 들어 올려져 개방되도록 한다. 이 경우, 레버에 대한 피봇 포인트는 변경될 필요가 없으며, 체크 밸브는 요구되지 않는다. 그러나, 그것은 표준 입력 조절기(202)에 비하여, 조절기 구성요소들 사이의 상호작용을 변화시키기 때문에, 이러한 타입의 설계를 구현하는 데에 어려움이 증가하고 있다.

일부 조절기 실시예들에 있어서, 조절기 챔버들 밖의 제어 파라미터로서 가스 압력을 도입함으로써, 개선된 압력 제어 방안이 구현될 수 있다. 전술한 내용에 있어서, 조절기 챔버들 밖의 압력은 주변의 대기 압력인 것으로 가정한다. 그러나, 외부 조절기 캐비티가, 프라이밍으로서 알려진 축출(purge) 기능을 제공하도록 압력을 받을 수 있다. 챔버 압력은 입력 및 출력 조절기들(202, 204) 둘다의 밸브 위치를 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 턴 오프된 출력 조절기(204)의 배출구 면 상의 프린터 펌프(105)를 이용하여, 입력 조절기(202) 챔버는 밸브를 개방하도록 압력을 받을 수 있으며, 그것은 노즐들을 통해 잉크에 힘을 가함으로써 프라이밍 기능을 허용한다. 다른 예에서, 오프된 프린터 펌프(105)를 이용함으로써, 입력 및 출력 조절기들 둘다에 대한 챔버 상의 압력이 조절되어, 잉크가 하나의 조절기로부터 다른 조절기로 교번하는 방향들로 펌핑되어, 안료 침전에 대해 이로울 수 있는 매니폴드(208)에서의 혼합도를 제공하도록 조절될 수 있다. 제 3의 예에서, 하나 또는 두 개의 조절기들이 밸브들을 완전히 개방하기 위해 조절기 챔버들에 압력을 가하거나 또는 비움으로써 바이패싱될 수 있다. 입력 조절기(202)에 대해, 높은 포지티브 압력이 인가되고, 출력 조절기(204)에 대해 높은 네가티브(거의 진공의) 압력이 인가된다. 이들 압력 인가는 탑재 프린트 모듈(102) 조절 기능들을 해제시키며, 압력 조절의 정확한 기능을 수행하기 위해 프린터 IDS(201)를 필요로 하고, 이것은 일반적으로 보다 어려운 것이지만, 일부 상황들에서는 이로운 것일 수 있다.

도 8은 본 개시 내용의 실시예에 따른, 잉크젯 프린팅 시스템에서 유체를 재순환시키는 예시적인 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 방법(800)은 도 1 내지 도 7에서 도시된 것에 대해 전술한 듀얼 조절기 프린트헤드 모듈(102) 및 매크로-재순환 시스템(200)의 실시예들과 관련된다.

방법(800)은 블록(802)에서 시작되며, 프린트 모듈로의 유체를 입력 압력 조절기에서 받아들인다. 유체(예를 들면, 잉크)는 프린트 모듈에서의 입력 조절기에 대한 펌프에 의해 프린터 잉크 전달 시스템에서의 잉크 공급기로부터 포지티브 압력에서 펌핑된다. 방법(800)은 블록(804)에서 계속되며, 프린트 모듈 내에서 입력 조절기와 출력 조절기 사이에 유체 압력 차를 발생시킨다. 입력 조절기는 출력 조절기에서의 네가티브 배압 설정 포인트(예를 들면, 네가티브 9 인치의 수주 부근)보다 높은 네가티브 배압 설정 포인트(예를 들면, 네가티브 6 인티의 수주 부근)를 갖는다. 압력 차는 입력 및 출력 조절기들의 2개의 네가티브 배압 설정 포인트들 사이의 차이이다.

방법(800)은 블록(806)에서 계속되며, 압력 차를 이용하여 유체를 입력 조절기로부터 프린트헤드 다이를 통해 출력 조절기로 흘린다. 압력 차는 유체를 입력 조절기의 배출구로부터 출력 조절기의 주입구로 흐르게 하는 압력 구동 흐름을 발생시킨다. 입력 조절기로부터 출력 조절기로의 유체의 흐름은, 프린트헤드 다이 뒤의 바이패스 갭 및 프린트헤드 다이의 상부 상의 층에 형성된 마이크로-채널을 포함하는 유체 경로들을 따를 수 있다. 방법(800)의 블록(808)에서, 유체는 네가티브 압력에서 출력 조절기로부터 드로잉되고, 프린터 IDS에서의 유체 공급기로 리턴된다.

방법(800)의 블록(810)에서, 유체는 프린트헤드 다이의 상부 상의 노즐 층에 형성된 노즐들로부터 분출된다. 유체의 분출은 프린트헤드 다이에 네가티브 압력을 생성하며, 그것은 블록(812)에서, 입력 조절기에서 밸브를 보다 더 개방하고, 출력 조절기에서 밸브를 보다 더 폐쇄함으로써 보상된다.

Claims

프린트헤드 다이와,
상기 다이로의 입력 유체 압력을 조절하기 위한 입력 조절기와,
상기 다이로부터의 출력 유체 압력을 조절하기 위한 출력 조절기를 포함하고,
상기 입력 조절기는, 압력 제어형 하우징에서의 압력이 설정 포인트 압력 아래로 하강할 때 개방되도록 구성된 상기 압력 제어형 하우징 내의 통상 폐쇄 밸브(a normally closed valve)를 포함하고,
상기 출력 조절기는, 압력 제어형 하우징에서의 압력이 설정 포인트 압력 아래로 하강할 때 폐쇄되도록 구성된 상기 압력 제어형 하우징 내의 통상 개방 밸브(a normally open valve)를 포함하는
프린트 모듈.
제1항에 있어서,
다이 캐리어 ― 상기 다이는 상기 다이 캐리어의 후면에 부착됨 ― 와,
상기 다이 캐리어 내의 입력 매니폴드 통로(manifold passage) 및 출력 매니폴드 통로를 통해 상기 다이 뒤에서 유체를 순환시키기 위한, 상기 다이의 후면에서의 바이패스 갭을 더 포함하는
프린트 모듈.
제1항에 있어서,
상기 다이 내에 형성된 제1 유체 슬롯 및 제2 유체 슬롯과,
상기 다이의 상부 면 상의 챔버 층과,
상기 챔버 층 내에 형성되어, 상기 제1 유체 슬롯과 상기 제2 유체 슬롯 사이의 유체 흐름을 가능하게 하는 마이크로-채널을 더 포함하는
프린트 모듈.
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제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 통상 개방 밸브를 구비하는 상기 출력 조절기는 상기 출력 조절기로의 유체 역류를 방지하기 위한 체크 밸브를 포함하는
프린트 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 유체 압력과 상기 출력 유체 압력 사이의 압력 차를 더 포함하고, 상기 압력 차는 상기 입력 조절기의 배출구로부터 상기 출력 조절기의 주입구로의 압력 구동형 유체 흐름을 발생시키는
프린트 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입력 유체 압력은 제1 네가티브 압력이고, 상기 출력 유체 압력은, 상기 제1 네가티브 압력보다 더욱 네가티브인 제2 네가티브 압력인
프린트 모듈.
프린트 모듈을 동작시키는 방법으로서,
상기 프린트 모듈로의 유체를 입력 조절기에서 받아들이는 단계와,
상기 프린트 모듈 내의 프린트헤드 다이로의 입력 유체 압력을 조절하는 단계와,
상기 프린트 모듈 내에서, 상기 프린트 모듈 내의 출력 조절기에 의해 조절되는 상기 프린트헤드 다이로부터의 출력 유체 압력과 상기 입력 유체 압력 사이의 유체 압력 차를 발생시키는 단계와,
상기 압력 차를 이용하여, 상기 입력 조절기로부터 상기 프린트헤드 다이를 통해 상기 출력 조절기로 유체를 흘리는 단계와,
상기 출력 조절기로부터 유체를 드로잉(drawing)하는 단계를 포함하고,
상기 유체를 받아들이는 단계는 포지티브 압력에서 유체 공급기로부터 상기 유체를 프린트 모듈 내의 상기 입력 조절기로 펌핑하는 단계를 포함하고,
상기 유체를 드로잉하는 단계는 네가티브 압력에서 상기 출력 조절기로부터 유체를 드로잉하고, 상기 드로잉된 유체를 상기 유체 공급기로 리턴하는 단계를 포함하는
프린트 모듈을 동작시키는 방법.
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제9항에 있어서,
상기 프린트헤드 다이의 상부 상에 형성된 노즐로부터 유체를 분출하는 단계와,
상기 입력 조절기에서 밸브를 보다 더 개방하고, 상기 출력 조절기에서 밸브를 보다 더 폐쇄함으로써, 상기 프린트헤드 다이에서의 유체 압력에서의 결과적인 감소를 보상하는 단계를 더 포함하는
프린트 모듈을 동작시키는 방법.
제9항 또는 제12항에 있어서,
상기 유체를 흘리는 단계는 상기 프린트헤드 다이 뒤의 바이패스 갭 및 상기 프린트헤드의 상부 상의 층에 형성된 마이크로-채널로 구성되는 그룹으로부터 선택된 유체 경로를 통해 유체를 흘리는 단계를 포함하는
프린트 모듈을 동작시키는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 프린트 모듈을 포함하는 프린팅 시스템으로서,
상기 프린트 모듈은 프린트헤드 다이와, 상기 다이로의 잉크 압력을 제어하는 입력 조절기와, 상기 다이로부터의 잉크 압력을 제어하는 출력 조절기를 구비하고,
상기 프린팅 시스템은
잉크 공급기와,
잉크를 상기 프린트 모듈로 전달하기 위한 압력 전달 메카니즘 ― 상기 잉크는 유체임 ― 을 더 포함하는
프린팅 시스템.
제14항에 있어서,
네가티브 압력에서 상기 프린트 모듈로부터 잉크를 드로잉하기 위한 진공 펌프를 더 포함하는
프린팅 시스템.
제9항 또는 제12항에 있어서,
상기 입력 유체 압력은 제 1 네가티브 압력이고, 상기 출력 유체 압력은, 상기 제 1 네가티브 압력보다 더욱 네가티브인 제 2 네가티브 압력인
프린트 모듈을 동작시키는 방법.
제16항에 있어서,
상기 출력 조절기로부터 유체를 드로잉하기 위한 상기 네가티브 압력은 상기 제 2 네가티브 압력보다 더욱 네가티브인 네가티브 압력인
프린트 모듈을 동작시키는 방법.
제14항에 있어서,
상기 압력 전달 메카니즘은 포지티브 압력에서 상기 잉크 공급기로부터 상기 잉크를 상기 프린트 모듈로 펌핑하기 위한 펌프를 포함하는
프린팅 시스템.