KR20070027269A - Ink supplying apparatus - Google Patents

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Abstract

An ink supplying apparatus is provided to detect bubbles from an ink tube and the size of the bubbles with reliability and selectively perform a proper maintenance. An ink supplying apparatus includes an ink cartridge(30) to accommodate ink, an ink tube(20) to connect the ink cartridge to a print head(10), and a detection circuit(100) to supply electric current to both ends of the ink tube and to detect the variation of an electric signal of the ink tube to detect the size of bubbles in the ink tube. The ink tube includes an inner circumference formed with at least one groove. The ink tube has a plurality of grooves spaced apart from each other. The detection circuit detects voltage drop at the both ends of the ink tube to detect the size of the bubbles. The detection circuit includes a power source(40) to supply the electric current to both ends of the ink tube and a detector(50) to detect the variation of the current signal. Electrodes are provided at the both ends of the ink tube and the current is supplied into the ink tube through the electrodes.

Description

잉크공급장치{Ink supplying apparatus}Ink supplying device

도 1은 본 발명에 따른 잉크공급장치의 일 실시예의 구성도.1 is a block diagram of an embodiment of an ink supply apparatus according to the present invention.

도 2는 검출회로의 구성도.2 is a configuration diagram of a detection circuit.

도 3은 버블에 의하여 잉크 튜브 내에 잉크가 불연속된 상태를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing a state in which ink is discontinuous in an ink tube by bubbles.

도 4a 내지 도 4e는 그로브의 예들을 도시한 단면도들.4A-4E are cross-sectional views illustrating examples of groves.

도 5는 그로브에 의하여 잉크가 연속된 상태를 도시한 단면도.Fig. 5 is a sectional view showing a state in which ink is continued by a grove.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10......프린트 헤드 11......노즐부10 ...... Print head 11 ...... Nozzle section

20......잉크 튜브 21......전극20 ...... Ink tube 21 ...... Electrode

22......내경부 23......그로브22 ...... Inner diameter 23 ...... Grove

30......잉크 카트리지 40......전원30 ...... Ink cartridge 40 ...... Power

50......검출기 60......제어부50 ...... detector 60 ...... control

본 발명은 잉크젯 프린터의 잉크 공급장치에 관한 것으로, 특히 잉크 탱크가 프린트 헤드와 분리되는 구조에서 프린트 헤드로 튜브를 통해 잉크를 공급하는 잉크공급장치에 관한 것이다. The present invention relates to an ink supply apparatus of an ink jet printer, and more particularly, to an ink supply apparatus for supplying ink through a tube to a print head in a structure in which the ink tank is separated from the print head.

인쇄 신호에 의해 프린트 헤드가 잉크를 분사함에 따라 프린트 헤드 내의 잉크가 부족하게 되면, 프린트 헤드와 잉크 카트리지를 연결하는 튜브를 통하여 잉크 카트리지의 잉크가 프린트 헤드로 공급된다. 프린트 헤드로 공급되는 잉크에는 온도변화나 기압변화, 제조상의 오차, 사용취급 상의 실수 등의 여러 가지 원인에 의해 공기를 포함한 여러 가지 기체가 용해되어 있다. 이러한 기체가 온도나 압력의 변화 등에 의하여 팽창되어 버블(bubble)의 형태로 가시화되어 튜브 내에 존재하게 되는 경우가 있다. 버블은 튜브 내의 잉크흐름을 차단하거나, 잉크 카트리지에서 프린트 헤드로 공급되는 잉크를 따라 프린트 헤드로 모이게 된다. 이렇게 모인 버블은 크기가 작은 경우 프린트 헤드의 잉크 분사동작에 의해 외부로 배출되는 경우도 있다. 크기가 큰 버블의 경우 제거하지 않으면 프린트 헤드의 메니스커스(meniscus)를 파괴하여 프린트 헤드로 잉크가 원활하게 공급되지 않는다. 잉크 공급이 안된 상태(즉, 프린트 헤드 내에 잉크가 없거나 부족한 상태)로 인쇄신호에 의하여 프린트 헤드가 구동하는 상황이 발생할 수 있다. 이 경우에는 인쇄 결과물의 화질저하는 물론 프린트 헤드의 수명이 단축되는 문제가 발생될 수 있다. When the ink in the print head becomes insufficient as the print head ejects ink by the print signal, the ink of the ink cartridge is supplied to the print head through a tube connecting the print head and the ink cartridge. The ink supplied to the print head is dissolved in various gases including air due to various causes such as temperature change, atmospheric pressure change, manufacturing error, and mistake in handling. Such a gas may expand due to a change in temperature or pressure, become visible in the form of a bubble, and exist in a tube. Bubbles either collect the ink flow in the tube or collect in the print head along with the ink supplied from the ink cartridge to the print head. The bubbles thus collected may be discharged to the outside by the ink jetting operation of the print head when the size is small. If large bubbles are not removed, the meniscus of the print head may be destroyed and ink may not be smoothly supplied to the print head. A situation in which the print head is driven by a print signal in a state in which no ink is supplied (that is, a state in which there is no ink or insufficient ink in the print head) may occur. In this case, there may be a problem that the life of the print head is shortened as well as the image quality of the printed result.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 튜브 내에 존재하는 버블의 크기를 검출할 수 있는 잉크공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an ink supply apparatus capable of detecting the size of bubbles present in a tube.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉크공급장치는, 잉크가 수용된 잉크 카트리지; 상기 잉크 카트리지와 프린트 헤드를 연결하는 잉크 튜브; 상기 잉크 튜브의 양단에 전류를 공급하고 그 전기신호의 변화를 검출하여 상기 잉크 튜브 내의 버블의 크기를 검출하는 검출회로;를 포함하며, 상기 잉크 튜브의 내경부에는 하나 이상의 그로브가 형성된 것을 특징으로 한다.An ink supply apparatus of the present invention for achieving the above object is an ink cartridge containing the ink; An ink tube connecting the ink cartridge and the print head; A detection circuit for supplying current to both ends of the ink tube and detecting a change in the electrical signal to detect the size of bubbles in the ink tube, wherein at least one groove is formed in the inner diameter of the ink tube. It is done.

일 실시예로서, 상기 잉크 튜브 내에는 서로 이격된 복수의 상기 그로브가 형성된다.In one embodiment, a plurality of the grooves spaced apart from each other are formed in the ink tube.

일 실시예로서, 상기 검출회로는 상기 잉크 튜브 양단의 전압강하를 검출하여 상기 잉크 튜브 내의 버블의 크기를 검출한다. In one embodiment, the detection circuit detects the voltage drop across the ink tube to detect the size of the bubble in the ink tube.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 잉크공급장치의 일 실시예의 구성도이다. 도 1을 보면, 프린트 헤드(10)는 잉크 튜브(20)에 의하여 잉크가 수용된 잉크 카트리지(30)와 연결된다. 잉크가 잉크 카트리지(30)로부터 프린트 헤드(10)로 수두(높이 차이)에 의하여 자연스럽게 공급될 수 있도록 잉크 카트리지(30)는 프린트 헤드(10)보다 높게 위치되는 것이 바람직하다. 도시되지는 않았지만, 부압조절장치가 마련되는 경우에는 반드시 그럴 필요는 없다. 이 경우에는 잉크는 프린트 헤드(10)에서 잉크가 소모됨에 따라 발생되는 부압에 의하여 잉크 카트리지(30)로부터 프린트 헤드(10)로 공급된다. 또, 도면으로 도시되지는 않았지만, 잉크 카트리지(30)로부터 프린트 헤드(10)로 잉크를 강제로 공급하는 잉크펌프가 구비된 수도 있다.1 is a configuration diagram of an embodiment of an ink supply apparatus according to the present invention. 1, the print head 10 is connected to an ink cartridge 30 in which ink is received by an ink tube 20. The ink cartridge 30 is preferably positioned higher than the print head 10 so that ink can be naturally supplied by the head (height difference) from the ink cartridge 30 to the print head 10. Although not shown, it is not necessary if the negative pressure regulating device is provided. In this case, ink is supplied from the ink cartridge 30 to the print head 10 by the negative pressure generated as the ink is consumed in the print head 10. Although not shown in the drawings, an ink pump for forcibly supplying ink from the ink cartridge 30 to the print head 10 may be provided.

잉크 카트리지(30)에 수용된 잉크는 잉크 튜브(20), 잉크경로(12)를 통하여 프린트 헤드(10)로 공급된다. 프린트 헤드(10)에는 잉크가 토출되는 다수의 노즐(11)이 마련된다. 프린트 헤드(10)에는 다수의 노즐(11)과 연통되고 잉크를 토출하기 위한 압력을 제공하는 토출수단(예를 들면 피에조 소자, 히터)이 마련된 챔버와, 챔버로 잉크를 공급하기 위한 유로 등이 구비된다. 챔버, 토출수단, 유로 등은 당업자에게 잘 열려져 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. Ink contained in the ink cartridge 30 is supplied to the print head 10 through the ink tube 20 and the ink path 12. The print head 10 is provided with a plurality of nozzles 11 through which ink is discharged. The print head 10 includes a chamber in communication with a plurality of nozzles 11 and provided with discharge means (for example, a piezo element and a heater) for providing pressure for discharging ink, a flow path for supplying ink to the chamber, and the like. It is provided. Since the chamber, the discharge means, the flow path and the like are well opened to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted.

잉크 튜브(20) 내에 공기를 포함한 기체 버블이 존재하게 되면, 잉크 공급이 안된 상태(즉, 프린트 헤드 내에 잉크가 없거나 부족한 상태)로 인쇄신호에 의하여 프린트 헤드가 구동하는 상황이 발생되어 인쇄 결과물의 화질저하는 물론 프린트 헤드의 수명이 단축되는 문제가 발생될 수 있음은 앞에서 설명하였다. 문제는 버블이 잉크 튜브(20) 내에 존재하는지 또, 그 크기는 어느 정도인지를 어떻게 효과적으로 검출하느냐 하는 것이다. When a gas bubble containing air is present in the ink tube 20, a situation in which the print head is driven by a print signal in a state where ink is not supplied (that is, a state in which there is no ink in the print head or is insufficient) is generated. As described above, the image quality deterioration and the shortening of the life of the print head may occur. The problem is how to effectively detect whether bubbles exist in the ink tube 20 and how large they are.

본 실시예의 잉크공급장치는 버블이 있는 경우와 없는 경우의 잉크 튜브(20) 내의 잉크의 전기저항의 차이를 이용하여 버블의 유무와 크기를 검출하는 검출회로(100)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 1과 도 2를 보면, 검출회로(100)는 잉크 튜브(20)의 양단에 전류를 공급하는 전원(40)과, 전류 신호의 변화를 검출하는 검출기90를 포함한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 잉크 튜브(20)의 양단부에 전극(21)를 마련하고, 이 전극(21)을 통하여 잉크 튜브(20) 내부로 전류를 공급한다. 검출기(50)는 예를 들면, 잉크 튜브(20) 양단의 전압강하량을 검출하는 전압계이다. The ink supply apparatus of this embodiment is characterized by including a detection circuit 100 for detecting the presence or absence of bubbles by using the difference in the electrical resistance of the ink in the ink tube 20 with and without bubbles. . 1 and 2, the detection circuit 100 includes a power supply 40 for supplying current to both ends of the ink tube 20, and a detector 90 for detecting a change in the current signal. For example, as shown in FIG. 2, electrodes 21 are provided at both ends of the ink tube 20, and current is supplied into the ink tube 20 through the electrode 21. The detector 50 is, for example, a voltmeter for detecting the amount of voltage drop across the ink tube 20.

잉크 튜브(20) 내의 잉크는 소정의 전기저항값을 가지는 전기도체이다. 잉크 튜브(20) 내에 버블이 존재하지 않는 경우에는 잉크 튜브(20) 내의 잉크의 전기저항값은 잉크 자체의 전기저항값과 거의 동일한 것이다. 버블은 잉크에 비하여 전기저항값이 높아서, 잉크 튜브(20) 내에 버블이 존재하는 경우에는 순수하게 잉크만 있는 경우에 비해 높은 전기저항값을 가진다. 따라서, 버블이 존재하는 경우에 잉크 튜브(20) 내에서는 더 큰 전압강하가 일어난다. 검출기(50)에 의하여 검출된 전압강하량으로부터 제어부(60)는 버블의 양과 크기를 검출할 수 있다. 전압강하량과 버블의 양 및 크기와의 관계는 잉크의 물성과 잉크 튜브(20)의 내경 등을 정하고 실험에 의하여 정립될 수 있다. 그런데, 잉크 튜브(20) 내의 잉크와 버블은 잉크 튜브(20)의 내부 표면에서 잉크의 표면장력에 의해 메니스커스(meniscus)를 형성하게 된다. 잉크 튜브(20) 내의 잉크에 존재하는 버블의 양이 과다하여 그 직경이 잉크 튜브(20)의 내경보다 크게 되는 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 잉크 튜브(20) 내의 잉크를 양방향으로 밀어내게 된다. 그 결과로 잉크 튜브(20) 내에 잉크의 불연속 구간이 형성된다. 그러면, 잉크 튜브(20) 내로 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 검출기(50)에서 전압강하가 겁출되지 않는다. 따라서, 버블의 크기를 검출할 수가 없다. Ink in the ink tube 20 is an electric conductor having a predetermined electric resistance value. If no bubbles exist in the ink tube 20, the electrical resistance value of the ink in the ink tube 20 is almost the same as the electrical resistance value of the ink itself. Bubbles have a higher electrical resistance value than ink, and when bubbles exist in the ink tube 20, they have a higher electrical resistance value than pure ink alone. Thus, a larger voltage drop occurs in the ink tube 20 when bubbles are present. From the voltage drop detected by the detector 50, the controller 60 may detect the amount and size of the bubble. The relationship between the amount of voltage drop and the amount and size of bubbles can be established by determining the physical properties of the ink and the inner diameter of the ink tube 20 and the like. However, ink and bubbles in the ink tube 20 form meniscus by the surface tension of the ink on the inner surface of the ink tube 20. If the amount of bubbles present in the ink in the ink tube 20 is excessive and the diameter becomes larger than the inner diameter of the ink tube 20, the ink in the ink tube 20 is pushed in both directions as shown in FIG. do. As a result, discontinuous sections of ink are formed in the ink tube 20. Then, since the electric current hardly flows into the ink tube 20, the voltage drop in the detector 50 is not scared. Therefore, the size of the bubble cannot be detected.

본 실시예의 잉크공급장치에 의하면, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 도 4a에 도시된 바와 같이 잉크 튜브(20)의 내경부(22)에 그로브(23)를 형성한다. 그로브(23)의 크기는 잉크 튜브(20)의 내경부(22)의 직경보다 작으며, 모세관 형상을 유발할 수 있는 크기이면 된다. 이와 같은 구성에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같 이 큰 버블에 의하여 잉크 튜브(20)의 내경부(22)에 잉크의 불연속 구간에 발생되더라도 모세관 현상에 의하여 그로브(23) 내의 잉크와 버블 사이에 메니스커스(meniscus)가 형성되고, 표면장력에 의한 모세관력의 균형에 의해 그로브(23) 내의 잉크는 온전하게 유지된다. 따라서, 그로브(23)는 버블의 크기에 비례하는 길이를 가지고 버블에 의해 중간이 끊긴 잉크를 연결해주게 된다. 그로브(23)에 의해 연결된 잉크는 잉크 튜브(20)의 양단에 설치된 전극(21)에 전기신호가 인가되면 버블의 크기에 따라 전압강하량이 변하여 검출기(50)로 판독이 가능하다.According to the ink supply apparatus of this embodiment, in order to solve such a problem, a groove 23 is formed in the inner diameter portion 22 of the ink tube 20 as shown in Fig. 4A. The size of the groove 23 is smaller than the diameter of the inner diameter portion 22 of the ink tube 20, and may be a size that can cause a capillary shape. According to this configuration, even if generated in the discontinuous section of the ink in the inner diameter portion 22 of the ink tube 20 by a large bubble as shown in Figure 5 ink and bubbles in the groove 23 by the capillary phenomenon A meniscus is formed therebetween, and the ink in the groove 23 is kept intact by the balance of the capillary force by the surface tension. Therefore, the groove 23 has a length proportional to the size of the bubble and connects the ink broken in the middle by the bubble. When the electrical signal is applied to the electrodes 21 provided at both ends of the ink tube 20, the ink connected by the groove 23 may be read by the detector 50 by changing the voltage drop amount according to the size of the bubble.

검출된 전압 강하량은 제어부(60)로 보내지고 제어부(60)가 실험에 의하여 미리 설정된 전압강하량과 버블의 양 및 크기의 관계에 의거하여 메인터넌스(maintenance)동작의 종류나 방식을 결정하여 버블을 배출하는 동작을 수행하게 된다. 메인터넌스 동작은 예를 들어 스피팅(spitting), 석션(suction), 에어 퍼징(air purging) 등이 있다. 스피팅은 버블의 크기가 작은 경우에 프린트 헤드(10)를 이용하여 잉크를 수차례 토출함으로써 잉크 중에 포함된 버블을 외부로 배출하는 과정을 말한다. 이는, 버블의 크기가 작고 양이 적은 경우에 수행되는 것이 바람직하다. 석션은 프린트 헤드(10)를 외기와 단절되도록 캡핑한 후에 도시되지 않은 펌프로 노즐(11)을 통하여 잉크를 빨아내는 것을 말한다. 버블의 크기가 크고 양이 많은 경우에 석션이 수행되는 것이 바람직하다. 에어퍼징은 도 1에 도시된 바와 같은 체크 밸브(70)를 이용하여 잉크 중의 버블을 외부로 배출하는 것을 말한다. 버블은 잉크보다 비중이 낮기 때문에 위쪽으로 이동된다. 잉크경로(12)는 소정의 기울기를 가지도록 형성되고 체크 밸브(70)는 잉크경로(12)의 가장 높은 쪽에 마련된 다. 스피팅은 잉크의 소모량이 적지만 석션은 잉크 소모량이 매우 많다. 본 실시예의 잉크공급장치에 따르면, 버블의 크기와 양을 효과적으로 검출하여 합리적인 메인터넌스 동작을 수행하도록 함으로써 메인터넌스를 위한 잉크 소모량을 줄일 수 있다. 또한, 프린트 헤드의 수명을 유지할 수 있으며, 안정적인 인쇄품질을 구현할 수 있다. The detected voltage drop is sent to the controller 60, and the controller 60 determines the type or method of maintenance operation based on the relationship between the amount of voltage drop and the amount and size of bubbles set by the experiment, and discharges the bubble. To perform the operation. Maintenance operations include, for example, spitting, suction, air purging, and the like. Spitting refers to a process of discharging bubbles contained in the ink to the outside by discharging ink several times using the print head 10 when the size of the bubbles is small. This is preferably done when the size of the bubble is small and the amount is small. The suction refers to sucking the ink through the nozzle 11 with a pump (not shown) after capping the print head 10 to be disconnected from the outside air. Suction is preferably performed when the size of the bubbles is large and large. Air purging refers to discharge of bubbles in the ink to the outside by using the check valve 70 as shown in FIG. Bubbles are moved upwards because they have a lower specific gravity than ink. The ink path 12 is formed to have a predetermined slope and the check valve 70 is provided on the highest side of the ink path 12. Spitting uses less ink, but suction consumes more ink. According to the ink supply apparatus of this embodiment, it is possible to effectively detect the size and amount of the bubble to perform a reasonable maintenance operation to reduce the ink consumption for maintenance. In addition, the life of the print head can be maintained, and stable print quality can be realized.

잉크 카트리지(30)와 프린트 헤드(10) 사이의 잉크의 연속성을 안정적으로 확보하기 위하여 그로브(23)는 도 4b, 4c에 도시된 바와 같이, 복수개가 마련될 수 있다. 또, 그로브(23)는 도 4a, 4b, 4c에 도시된 바와 같은 반원형이나 도 4d의 삼각형, 도 4e의 사각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. In order to stably maintain the continuity of the ink between the ink cartridge 30 and the print head 10, a plurality of grooves 23 may be provided as shown in FIGS. 4B and 4C. In addition, the groove 23 may have various shapes such as a semicircle as shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, a triangle of FIG. 4D, and a rectangle of FIG. 4E.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크공급장치에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the ink supply apparatus according to the present invention, the following effects can be obtained.

잉크 튜브 내의 버블의 유무와 크기를 신뢰성있게 검출할 수 있으며, 적절한 메인터넌스동작을 선택적으로 수행할 수 있다. 따라서, 메인터넌스 과정에서의 잉크 소모량을 줄일 수 있으며, 프린트 헤드의 동작 신뢰성과 수명을 유지할 수 있으며, 화질의 열화를 방지할 수 있다. It is possible to reliably detect the existence and size of bubbles in the ink tube, and to perform appropriate maintenance operation selectively. Therefore, the ink consumption in the maintenance process can be reduced, the operation reliability and life of the print head can be maintained, and the deterioration of the image quality can be prevented.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the invention is not limited to that described above and illustrated in the drawings, and that more modifications and variations are possible within the scope of the following claims.

Claims (3)

잉크가 수용된 잉크 카트리지;An ink cartridge containing ink; 상기 잉크 카트리지와 프린트 헤드를 연결하는 잉크 튜브;An ink tube connecting the ink cartridge and the print head; 상기 잉크 튜브의 양단에 전류를 공급하고 그 전기신호의 변화를 검출하여 상기 잉크 튜브 내의 버블의 크기를 검출하는 검출회로;를 포함하며,And a detection circuit for supplying current to both ends of the ink tube and detecting a change in an electrical signal to detect the size of bubbles in the ink tube. 상기 잉크 튜브의 내경부에는 하나 이상의 그로브가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크공급장치.Ink supply apparatus, characterized in that at least one groove is formed in the inner diameter portion of the ink tube. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 잉크 튜브 내에는 서로 이격된 복수의 상기 그로브가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크공급장치.And a plurality of the grooves spaced apart from each other in the ink tube. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 검출회로는 상기 잉크 튜브 양단의 전압강하를 검출하여 상기 잉크 튜브 내의 버블의 크기를 검출하는 것을 특징으로 하는 잉크공급장치.And the detection circuit detects a voltage drop across the ink tube to detect a size of a bubble in the ink tube.
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