KR102777384B1 - 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템 및 이를 포함하는 잉크젯 프린터 - Google Patents

증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템 및 이를 포함하는 잉크젯 프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에 관한 것으로, 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드에 공급되는 잉크가 저장되는 잉크 저장장치; 상기 잉크 저장장치에 음압 또는 양압을 인가할 수 있는 기체압력제어장치; 세척액을 저장하는 세척액 저장부; 및 상기 세척액 저장부에 저장된 세척액의 적어도 일부를 증기로 변환하는 증기발생장치를 포함하며, 상기 세척액 저장부에 저장된 세척액 또는 세척액 증기가 상기 잉크 저장장치로 투입되어 상기 잉크 저장장치와 상기 잉크젯 헤드를 세척하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 세척액을 증기화 하여 잉크 저장부와 잉크젯 헤드 및 잉크가 이동하는 관로를 세척함으로써, 기존에 사용된 잉크에 의한 흔적을 빠르고 깨끗하게 세척하여 잉크를 교체하여 사용하는 과정에서 오염이 발생하지 않거나 장기간 잉크젯 프린팅을 함에 있어서 세척액을 증기화 하여 잉크 저장부와 잉크젯 헤드 및 잉크가 이동하는 관로를 세척함으로써, 잉크젯 헤드와 잉크 공급 시스템을 초기 상태로 유지해주는 효과가 있다.

Description

증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템 및 이를 포함하는 잉크젯 프린터{INK SUPPLY SYSTEM FOR INK-JET HEAD WITH STEAM CLEANING FUNCTION AND INK-JET PRINTER HAVING THE SAME}
본 발명은 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드가 분리된 산업용 잉크젯 프린터에서 잉크젯 헤드에 잉크를 공급하는 시스템에 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 잉크 저장장치의 위치를 잉크젯 헤드보다 높게 위치하게 하고, 대신에 헤드공급용 잉크 저장장치의 내부를 진공으로 유지하여 헤드공급용 잉크 저장장치 내에 음압을 발생시킴으로써, 잉크젯 헤드에서 잉크의 흘러내림을 방지하여 메니스커스 상태를 유지하도록 하는 것이 일반적이다.
이러한 산업용 잉크젯 프린팅 장치는 잉크젯 프린팅이 가지는 기본적인 특성인 정밀함을 유지한 상태로 대량 생산에 적합한 형태로 발전하여 왔으며, 이는 대용량의 헤드공급용 잉크 저장장치를 구비하거나, 헤드공급용 잉크 저장장치에 잉크를 지속적으로 공급하는 방식으로 이루어졌다. 하지만 최근 소품종 대량생산 방식의 산업 분위기에서 다품종 소량생산 방식의 산업 분위기로의 전환이 생기면서, 산업용 잉크젯 프린터에 대하여 새로운 사항이 요구되고 있다. 과거에는 하나의 산업용 잉크젯 프린터에서 한 종류를 잉크를 사용하여 동일한 공정을 반복적으로 장시간 수행하는 것만을 주된 목적으로 하였다면, 최근에는 하나의 산업용 잉크젯 프린터를 사용하여 다양한 종류의 잉크를 바꿔가면서 다양한 공정을 수행할 수 있도록 구성하는 것에 대한 요구도 증가하고 있다. 현재는 산업용 잉크젯 프린터에서 사용되는 잉크를 변경하기 위해서, 사용 중인 잉크를 모두 제거한 뒤에 헤드공급용 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드 및 관로를 모두 씻어서 이전에 사용한 잉크에 의한 문제가 발생하지 않도록 처리하여야 하기 때문에, 하나의 잉크젯 프린터에서 다양한 잉크를 사용한 작업을 수행하지는 못하고 있는 실정이다. 또한 잉크젯 프린팅을 사용하여 제품을 양산함에 있어 장기간 사용 시 제품 신뢰성 향상을 위해서는 잉크 공급부와 잉크젯 헤드를 초기 상태로 유지해야 하며, 이를 위한 다양한 시도가 이뤄지고 있다.
따라서 잉크젯 프린팅의 특성을 유지하면서 사용할 수 있는 산업용 잉크젯 프린터에 대한 요구가 높아지고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0070281호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 사용하는 잉크의 종류를 바꾸는 과정에서 기존에 사용된 잉크에 의한 흔적을 빠르고 깨끗하게 세척함으로써 새로운 잉크의 오염이 발생하지 않으며 잉크 교체에 소요되는 시간도 줄일 수 있거나 장기간 잉크젯 프린팅을 함에 있어서 잉크젯 헤드와 잉크 공급 시스템을 초기 상태로 유지해주는 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템 및 이를 포함하는 잉크젯 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템은, 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드에 공급되는 잉크가 저장되는 잉크 저장장치; 상기 잉크 저장장치에 음압 또는 양압을 인가할 수 있는 기체압력제어장치; 세척액을 저장하는 세척액 저장부; 및 상기 세척액 저장부에 저장된 세척액의 적어도 일부를 증기로 변환하는 증기발생장치를 포함하며, 상기 세척액 저장부에 저장된 세척액 또는 세척액 증기가 상기 잉크 저장장치로 투입되어 상기 잉크 저장장치와 상기 잉크젯 헤드를 세척하는 것을 특징으로 한다.
상기 세척액 저장부가 상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부일 수 있다.
상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부를 더 포함하고, 상기 세척액 저장부가 상기 버퍼 저장부와 연결되는 것일 수 있다.
상기 세척액 저장부는 상기 기체압력제어장치와 연결되어, 상기 기체압력제어장치에서 발생한 양압에 의해서 세척액 또는 세척액 증기를 상기 잉크 저장장치로 이송할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 잉크젯 헤드의 하부에 위치하며 잉크젯 헤드에서 배출된 잉크를 수거하는 잉크 회수부와 상기 회수부에 수거된 잉크를 상기 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 재사용유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터는, 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드; 상기 잉크젯 헤드에 공급되는 잉크가 저장되는 잉크 저장장치; 상기 잉크 저장장치에 음압 또는 양압을 인가할 수 있는 기체압력제어장치; 세척액을 저장하는 세척액 저장부; 및 상기 세척액 저장부에 저장된 세척액의 적어도 일부를 증기로 변환하는 증기발생장치를 포함하며, 상기 세척액 저장부에 저장된 세척액 또는 세척액 증기가 상기 잉크 저장장치로 투입되어 상기 잉크 저장장치와 상기 잉크젯 헤드를 세척하는 것을 특징으로 한다.
상기 세척액 저장부가 상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부일 수 있다.
상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부를 더 포함하고, 상기 세척액 저장부가 상기 버퍼 저장부와 연결되는 것일 수 있다.
상기 세척액 저장부는 상기 기체압력제어장치와 연결되어, 상기 기체압력제어장치에서 발생한 양압에 의해서 세척액 또는 세척액 증기를 상기 잉크 저장장치로 이송할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 잉크젯 헤드의 하부에 위치하며 잉크젯 헤드에서 배출된 잉크를 수거하는 잉크 회수부와 상기 회수부에 수거된 잉크를 상기 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 재사용유로를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 세척액을 증기화 하여 잉크 저장부와 잉크젯 헤드 및 잉크가 이동하는 관로를 세척함으로써, 기존에 사용된 잉크에 의한 흔적을 빠르고 깨끗하게 세척하여 잉크를 교체하여 사용하는 과정에서 오염이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 구성요소들을 분리하지 않고 잉크 공급 시스템에 자체적으로 구비된 구성요소들을 이용하여 세척이 수행되기 때문에, 이전에 사용된 잉크의 흔적을 세척하는 과정에서 소요되는 시간이 짧아지면서 잉크 교체 과정에서 투입되는 시간을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
나아가 잉크 회수부를 구비하여 잉크를 교체하지 않고 장치를 세척하는 경우에도 저장된 잉크를 빠르게 배출하여 증기에 의한 세척을 수행한 뒤에 배출된 잉크를 재사용할 수 있는 효과가 있다.
더하여 장기간 잉크젯 프린팅을 함에 있어서 세척액을 증기화 하여 잉크 저장부와 잉크젯 헤드 및 잉크가 이동하는 관로를 세척함으로써, 잉크젯 헤드와 잉크 공급 시스템을 초기 상태로 유지해주는 효과가 있다.
도 1은 첫 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
도 2는 두 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
도 3은 세 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
도 4는 네 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
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 첫 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템은 잉크젯 헤드(100), 잉크 저장장치(200), 기체압력제어장치(300), 버퍼 저장부(400) 및 증기발생장치(500)를 포함한다.
잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치(200)가 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 저장장치(200)는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.
잉크 저장장치(200)에 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 일부 잉크는 회수유로(120)를 통해서 잉크 저장장치(200)로 회수됨으로써 잉크가 순환된다. 이때, 공급유로(110)와 회수유로(120)를 통한 잉크의 순환을 위하여 순환펌프가 설치될 수 있다. 순환펌프는 주로 회수유로(120)에 설치되어 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보내는 기능을 수행하는 것이 일반적이다. 하지만 순환펌프의 위치가 회수유로(120)에 한정되는 것은 아니며, 공급유로에 형성될 수도 있다. 순환펌프가 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)를 이용하여 잉크의 연속적인 흐름을 유지하는 것에 더하여, 잉크 저장장치(200)에서 잉크를 외부로 빼서 다시 잉크 저장장치(200)로 되돌리는 순환유로(130)가 추가될 수 있다. 도시된 실시예에서는 펌프(132)가 설치된 순환유로(130)를 잉크 저장장치(200)에 연결하여, 잉크 저장장치(200)에 저장된 잉크가 정지된 상태로 저장되지 않고, 순환유로(130)를 따라서 지속적으로 이동하여 흐름성을 유지함으로써, 잉크의 분산성을 유지할 수 있도록 구성하였다. 이러한 순환유로(130)를 통한 잉크의 흐름을 형성하는 과정에서도 잉크의 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 조절해야 한다.
기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치(200)의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치(200)의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치(200)에 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 되므로, 압력조절관(310)으로 잉크 또는 잉크의 액적이 유입되는 것을 방지하는 구성이 적용될 수 있다.
버퍼 저장부(400)는 잉크 저장장치(200)와 추가공급관(410)으로 연결되어, 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있다. 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있다. 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 버퍼 저장부(400)는 일반적인 잉크젯 프린터에서 사용된 기술이 거의 제한 없이 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 버퍼 저장부(400)를 세척액 증기를 형성하여 공급하기 위한 공간으로도 활용할 수 있도록 구성한 점에 특징이 있다.
본 발명은 세척액의 증기를 이용하여 잉크젯 헤드와 잉크 저장장치 등을 청소하는 점에 특징이 있으며, 본 실시예에서는 버퍼 저장부(400)가 세척용 증기를 형성하기 위한 세척액을 저장하고 저장된 세척액을 증기로 만들어 잉크 저장장치 등으로 공급할 수 있는 공간으로서 기능한다.
세척액을 저장하는 기능은 버퍼 저장부(400)에 저장된 잉크가 모두 잉크 저장장치(200)로 투입되어 비어있는 버퍼 저장부(400)에 세척액을 주입하는 것으로 수행될 수 있으므로, 세척액 저장을 위해서는 기존의 버퍼 저장부(400)의 구성을 변경할 필요는 없다.
세척액의 증기를 만드는 공간으로서의 기능을 수행하기 위해서는, 증기 형성을 위해서 세척액을 가열 또는 분무하는 증기발생장치(500)가 결합될 수 있어야 하고, 증기발생장치(500)가 동작할 수 있도록 구성되어야 한다. 증기발생장치(500)가 가열 방식으로 세척액 증기를 형성하는 경우에는 증기발생장치(500)에서 발생된 열을 저장된 세척액에 전달할 수 있도록 구성되어야 하며, 예를 들면 버퍼 저장부(400)를 열전도성이 높은 재질로 구성할 수 있다. 증기발생장치(500)가 분무 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에는 초음파 진동자 등의 분무 발생 구조가 버퍼 저장부(400)의 내부에 노출되도록 구성할 수 있다.
세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하는 기능을 위해서는, 잉크 저장장치 등과 연결되어야 하며, 잉크 보충을 위한 추가공급관(410)이 잉크 저장장치(200)와 연결되어 있으므로 이를 세척액 증기 공급을 위한 연결관으로 적용할 수 있다. 또한, 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하는 기능을 위해서는, 세척액 증기를 이동시킬 동력이 필요하며, 양압을 가하여 버퍼 저장부(400)의 내부에 생성된 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 밀어서 공급할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에서는 기체압력제어장치(300)에 제2압력조절관(320)이 버퍼 저장부(400)와 연결된다. 기체압력제어장치(300)에서 발생하는 양압을 이용하여, 버퍼 저장부(400)에서 생성된 세척액 증기를 잉크 저장장치(200) 등으로 공급할 수 있다.
이와 같이, 버퍼 저장부(400)를 세척액 증기 형성을 위한 공간인 세척액 저장부로 이용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 버퍼 저장부(400)와는 별도로 세척액 저장부를 형성할 수도 있고, 버퍼 저장부(400)를 적용하지 않은 상태에서 세척액 저장부만을 추가적으로 구비할 수도 있다. 다만, 도시된 실시예와 같이, 버퍼 저장부(400)의 구성을 적용하되, 세척액의 증기를 형성할 수 있도록 구성함으로써, 세척액 저장부의 기능을 동시에 수행하도록 하는 경우, 잉크를 추가로 주입하는 과정을 용이하게 하는 버퍼 저장부의 기능과 세척액의 증기를 생성하는 기능을 함께 수행하기 때문에 장치의 공간 효율이 더욱 향상된다.
증기발생장치(500)는 세척액을 가열 또는 분무하여 세척액 증기를 생성하기 위한 장치이다. 증기발생장치(500)는 세척액이 저장되는 버퍼 저장부(400)에 설치되며, 가열을 위한 가열판 또는 분무를 위한 초음파 진동자 등이 버퍼 저장부(400)의 내부에 노출될 수 있다. 도시된 실시예는, 가열 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에 해당하며, 과도한 가열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 온도센서(510)를 버퍼 저장부(400)에 함께 설치하였다.
도 1에 도시된 첫 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서 증기 세척을 수행하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 증기 세척을 수행하는 경우에는 추가적인 잉크의 공급을 멈추기 때문에, 버퍼 저장부(400)에는 더 이상 잉크가 추가되지 않으며, 버퍼 저장부(400)가 모두 비워진 상태에서 버퍼 저장부(400)에 세척액을 공급한다. 세척액은 특별히 제한되지 않고 잉크젯 프린터의 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드 등을 세척할 수 있는 다양한 액체가 적용될 수 있다. 예를 들면, 단순한 물을 사용할 수도 있고, 세척 성분이 부가된 세척액을 사용할 수도 있다.
버퍼 저장부(400)에 세척액이 공급되고, 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100)에도 모두 잉크가 제거된 상태에서, 버퍼 저장부(400)에 공급된 세척액을 이용하여 세척액 증기를 생성한다. 이때, 세척액 증기의 생성과 함께 잉크 저장장치(200)로 공급할 수도 있으나, 많은 양의 세척액 증기를 한번에 공급하여 세척을 수행하도록 추가공급관(410)을 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기체압력제어장치(300)로 세척액 증기가 유입되지 않도록 제2압력조절관(320)도 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다.
버퍼 저장부(400)에서 충분한 세척액 증기가 생성된 뒤에, 기체압력제어장치(300)가 제2압력조절관(320)을 통해서 양압을 가하고 추가공급관(410)을 개방하여, 세척액 증기가 추가공급관(410)을 통해서 잉크 저장장치(200)로 공급되도록 한다.
세척액 증기는 추가공급관(410)을 통해서 잉크 저장장치(200)에 공급된 뒤에 공급유로(110) 및/또는 회수유로(120)를 통해서 잉크젯 헤드(100)까지 공급되며, 나아가 순환유로(130)에도 공급된다. 이때, 잉크 저장장치(200)와 순환유로(130)에 대한 세척 시간을 충분히 확보하기 위하여, 세척액 증기가 이동하여 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출되지 않도록 소정 시간동안 공급유로(110)와 회수유로(120)를 차단할 수도 있다. 이와 같이, 세척액 증기가 이동하면서, 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 및 이에 연결된 공급유로(110), 회수유로(120), 순환유로(130)를 증기 세척하게 된다.
이후에 세척액의 증기화를 중단하고, 세척액 자체를 고압으로 공급하여 2차 적인 세척을 수행할 수 있다. 세척액 증기와 세척액을 이용한 세척 공정이 끝난 이후에 기체압력제어장치(300)에서 건조 공기를 주입하여 내부를 건조시킬 수 있다.
상기한 구조의 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터는 세척액 증기를 발생시켜서 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 세척하여, 응집되거나 침전되거나 또는 점착된 잉크 및 파티클을 제거하기 쉬운 상태로 만들 수 있다. 이후에 고압의 세척액으로 세척을 수행함으로써 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 깨끗하게 세척할 수 있기 때문에, 잉크를 교체하는 경우에 새로운 잉크가 오염되는 문제가 발생하지 않을 뿐만이 아니라 동일한 잉크를 사용하는 경우에도 사용 중간에 청소를 수행함으로써 잉크의 찌꺼기 등으로 인한 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 두 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
본 발명의 두 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템은 잉크젯 헤드(100), 잉크 저장장치(200), 기체압력제어장치(300), 버퍼 저장부(400), 증기발생장치(500) 및 세척액 저장부(600)를 포함한다.
잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치(200)가 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 저장장치(200)는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.
잉크 저장장치(200)에 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 저장장치(200)로 회수됨으로써 잉크가 순환된다. 이때, 공급유로(110)와 회수유로(120)를 통한 잉크의 순환을 위하여 순환펌프가 설치될 수 있다. 순환펌프는 주로 회수유로(120)에 설치되어 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보내는 기능을 수행하는 것이 일반적이다. 하지만 순환펌프의 위치가 회수유로(120)에 한정되는 것은 아니며, 공급유로에 형성될 수도 있다. 순환펌프가 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)를 이용하여 잉크의 연속적인 흐름을 유지하는 것에 더하여, 잉크 저장장치(200)에서 잉크를 외부로 빼서 다시 잉크 저장장치(200)로 되돌리는 순환유로(130)가 추가될 수 있다. 도시된 실시예에서는 펌프(132)가 설치된 순환유로(130)를 잉크 저장장치(200)에 연결하여, 잉크 저장장치(200)에 저장된 잉크가 정지된 상태로 저장되지 않고, 순환유로(130)를 따라서 지속적으로 이동하여 흐름성을 유지함으로써, 잉크의 분산성을 유지할 수 있도록 구성하였다. 이러한 순환유로(130)를 통한 잉크의 흐름을 형성하는 과정에서도 잉크의 메니스커스 상태를 유지할 수도 있도록 조절해야 한다.
기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치(200)의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치(200)의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치(200)에 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 되므로, 압력조절관(310)으로 잉크 또는 잉크의 액적이 유입되는 것을 방지하는 구성이 적용될 수 있다.
버퍼 저장부(400)는 잉크 저장장치(200)와 추가공급관(410)으로 연결되어, 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있다. 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있다. 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 버퍼 저장부(400)는 일반적인 잉크젯 프린터에서 사용된 기술이 거의 제한 없이 적용될 수 있다.
세척액 저장부(600)는 버퍼 저장부(400)와 연결되어 세척액을 저장하고 세척액 증기를 형성하며 세척액 증기를 공급하는 구성이다. 본 실시예에서는 첫 번째 실시예와 달리 별도의 세척액 저장부(600)를 구비한다.
세척액의 증기를 만드는 기능을 수행하기 위해서 증기 형성을 위해서 세척액을 가열 또는 분무하는 증기발생장치(500)가 결합되며, 증기발생장치(500)가 동작할 수 있도록 구성된다. 증기발생장치(500)가 가열 방식으로 세척액 증기를 형성하는 경우에는 증기발생장치(500)에서 발생된 열을 저장된 세척액에 전달할 수 있도록 구성되어야 하며, 예를 들면 버퍼 저장부(400)를 열전도성이 높은 재질로 구성할 수 있다. 증기발생장치(500)가 분무 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에는 초음파 진동자 등의 분무 발생 구조가 세척액 저장부(600)의 내부에 노출되도록 구성할 수 있다.
세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하기 위해서는, 잉크 저장장치 등과 연결되어야 하며, 버퍼 저장부(400)와 세척액 공급관(610)으로 연결되면 버퍼 저장부(400)가 잉크 보충을 위한 추가공급관(410)이 잉크 저장장치(200)와 연결되어 있으므로 이를 통하여 세척액 증기를 공급할 수 있다. 또한, 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하는 기능을 위해서는, 세척액 증기를 이동시킬 동력이 필요하며, 양압을 가하여 버퍼 저장부(400)의 내부에 생성된 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 밀어서 공급할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에서는 기체압력제어장치(300)에 제3압력조절관(330)이 세척액 저장부(600)와 연결된다. 기체압력제어장치(300)에서 발생하는 양압을 이용하여, 세척액 저장부(600)에서 생성된 세척액 증기를 버퍼 저장부(400)를 통해서 잉크 저장장치(200) 등으로 공급할 수 있다.
도시된 실시예와 같이, 버퍼 저장부(400)와 세척액 저장부(600)를 별도로 구비하는 경우, 버퍼 저장부(400)가 비워진 이후에 세척액을 채우는 시간이 소요되는 것을 줄일 수 있다. 또한, 기존의 버퍼 저장부(400)를 적용한 구성에 증기 세척을 위한 구성을 추가하는 방식으로 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.
증기발생장치(500)는 세척액을 가열 또는 분무하여 세척액 증기를 생성하기 위한 장치이다. 증기발생장치(500)는 세척액 저장부(600)에 설치되며, 가열을 위한 가열판 또는 분무를 위한 초음파 진동자 등이 세척액 저장부(600)의 내부에 노출될 수 있다. 도시된 실시예는, 가열 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에 해당하며, 과도한 가열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 온도센서(510)를 세척액 저장부(600)에 함께 설치하였다.
도 2에 도시된 두 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서 증기 세척을 수행하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에서는 버퍼 저장부(400)가 모두 비워지기 전에도 세척액 저장부(600)에 세척액을 공급하여 준비할 수 있다. 세척액은 특별히 제한되지 않고 잉크젯 프린터의 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드 등을 세척할 수 있는 다양한 액체가 적용될 수 있다. 예를 들면, 단순한 물을 사용할 수도 있고, 세척 성분이 부가된 세척액을 사용할 수도 있다.
버퍼 저장부(400)와 잉크 저장장치(200) 및 잉크젯 헤드(100)에도 모두 잉크가 제거된 상태에서, 세척액 저장부(600)에 공급된 세척액을 이용하여 세척액 증기를 생성한다. 이때, 세척액 증기의 생성과 함께 버퍼 저장부(400)로 공급할 수도 있으나, 많은 양의 세척액 증기를 한번에 공급하여 세척을 수행하도록 세척액 공급관(610)을 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기체압력제어장치(300)로 세척액 증기가 유입되지 않도록 제3압력조절관(330)도 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다.
세척액 저장부(600)에서 충분한 세척액 증기가 생성된 뒤에, 기체압력제어장치(300)가 제3압력조절관(330)을 통해서 양압을 가하고 세척액 공급관(610)을 개방하여, 세척액 증기가 세척액 공급관(610)을 통해서 버퍼 저장부(400)로 공급되도록 한다.
세척액 증기는 세척액 공급관(610)을 통해서 버퍼 저장부(400)에 공급된 뒤에 추가공급관(410)을 통해서 잉크 저장장치(200)로 공급되고, 공급유로(110) 및/또는 회수유로(120)를 통해서 잉크젯 헤드(100)까지 공급되며, 나아가 순환유로(130)에도 공급된다. 이때, 잉크 저장장치(200)와 순환유로(130)에 대한 세척 시간을 충분히 확보하기 위하여, 세척액 증기가 이동하여 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출되지 않도록 소정 시간동안 공급유로(110)와 회수유로(120)를 차단할 수도 있다. 이와 같이, 세척액 증기가 이동하면서, 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 및 이에 연결된 공급유로(110), 회수유로(120), 순환유로(130)를 증기 세척하게 된다.
이후에 세척액의 증기화를 중단하고, 세척액 자체를 고압으로 공급하여 2차 적인 세척을 수행할 수 있다. 세척액 증기와 세척액을 이용한 세척 공정이 끝난 이후에 기체압력제어장치(300)에서 건조 공기를 주입하여 내부를 건조시킬 수 있다.
상기한 구조의 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터는 세척액 증기를 발생시켜서 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 세척하여, 응집되거나 침전되거나 또는 점착된 잉크 및 파티클을 제거하기 쉬운 상태로 만들 수 있다. 이후에 고압의 세척액으로 세척을 수행함으로써 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 깨끗하게 세척할 수 있기 때문에, 잉크를 교체하는 경우에 새로운 잉크가 오염되는 문제가 발생하지 않을 뿐만이 아니라 동일한 잉크를 사용하는 경우에도 사용 중간에 청소를 수행함으로써 잉크의 찌꺼기 등으로 인한 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 세 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
본 발명의 세 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템은 잉크젯 헤드(100), 잉크 저장장치(200), 기체압력제어장치(300), 버퍼 저장부(400), 증기발생장치(500) 및 잉크 회수부(700)를 포함한다.
잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치(200)가 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 저장장치(200)는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.
잉크 저장장치(200)에 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 저장장치(200)로 회수됨으로써 잉크가 순환된다. 이때, 공급유로(110)와 회수유로(120)를 통한 잉크의 순환을 위하여 순환펌프가 설치될 수 있다. 순환펌프는 주로 회수유로(120)에 설치되어 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보내는 기능을 수행하는 것이 일반적이다. 하지만 순환펌프의 위치가 회수유로(120)에 한정되는 것은 아니며, 공급유로에 형성될 수도 있다. 순환펌프가 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)를 이용하여 잉크의 연속적인 흐름을 유지하는 것에 더하여, 잉크 저장장치(200)에서 잉크를 외부로 빼서 다시 잉크 저장장치(200)로 되돌리는 순환유로(130)가 추가될 수 있다. 도시된 실시예에서는 펌프(132)가 설치된 순환유로(130)를 잉크 저장장치(200)에 연결하여, 잉크 저장장치(200)에 저장된 잉크가 정지된 상태로 저장되지 않고, 순환유로(130)를 따라서 지속적으로 이동하여 흐름성을 유지함으로써, 잉크의 분산성을 유지할 수 있도록 구성하였다. 이러한 순환유로(130)를 통한 잉크의 흐름을 형성하는 과정에서도 잉크의 메니스커스 상태를 유지할 수도 있도록 조절해야 한다.
기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치(200)의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치(200)의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치(200)에 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 되므로, 압력조절관(310)으로 잉크 또는 잉크의 액적이 유입되는 것을 방지하는 구성이 적용될 수 있다.
버퍼 저장부(400)는 잉크 저장장치(200)와 추가공급관(410)으로 연결되어, 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있다. 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있다. 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 버퍼 저장부(400)는 일반적인 잉크젯 프린터에서 사용된 기술이 거의 제한 없이 적용될 수 있으나, 본 실시예에서는 버퍼 저장부(400)를 세척액 증기를 형성하여 공급하기 위한 공간으로도 활용할 수 있도록 구성한 점에 특징이 있다.
본 발명은 세척액의 증기를 이용하여 잉크젯 헤드와 잉크 저장장치 등을 청소하는 점에 특징이 있으며, 본 실시예에서는 버퍼 저장부(400)가 세척용 증기를 형성하기 위한 세척액을 저장하고 저장된 세척액을 증기로 만들어 잉크 저장장치 등으로 공급할 수 있는 공간으로서 기능한다.
세척액을 저장하는 기능은 버퍼 저장부(400)에 저장된 잉크가 모두 잉크 저장장치(200)로 투입되어 비어있는 버퍼 저장부(400)에 세척액을 주입하는 것으로 수행될 수 있으므로, 세척액 저장을 위해서는 기존의 버퍼 저장부(400)의 구성을 변경할 필요는 없다.
세척액의 증기를 만드는 공간으로서의 기능을 수행하기 위해서는, 증기 형성을 위해서 세척액을 가열 또는 분무하는 증기발생장치(500)가 결합될 수 있어야 하고, 증기발생장치(500)가 동작할 수 있도록 구성되어야 한다. 증기발생장치(500)가 가열 방식으로 세척액 증기를 형성하는 경우에는 증기발생장치(500)에서 발생된 열을 저장된 세척액에 전달할 수 있도록 구성되어야 하며, 예를 들면 버퍼 저장부(400)를 열전도성이 높은 재질로 구성할 수 있다. 증기발생장치(500)가 분무 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에는 초음파 진동자 등의 분무 발생 구조가 버퍼 저장부(400)의 내부에 노출되도록 구성할 수 있다.
세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하는 기능을 위해서는, 잉크 저장장치 등과 연결되어야 하며, 잉크 보충을 위한 추가공급관(410)이 잉크 저장장치(200)와 연결되어 있으므로 이를 세척액 증기 공급을 위한 연결관으로 적용할 수 있다. 또한, 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하는 기능을 위해서는, 세척액 증기를 이동시킬 동력이 필요하며, 양압을 가하여 버퍼 저장부(400)의 내부에 생성된 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 밀어서 공급할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에서는 기체압력제어장치(300)에 제2압력조절관(320)이 버퍼 저장부(400)와 연결된다. 기체압력제어장치(300)에서 발생하는 양압을 이용하여, 버퍼 저장부(400)에서 생성된 세척액 증기를 잉크 저장장치(200) 등으로 공급할 수 있다.
이와 같이, 버퍼 저장부(400)를 세척액 증기 형성을 위한 공간인 세척액 저장부로 이용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 버퍼 저장부(400)와는 별도로 세척액 저장부를 형성할 수도 있고, 버퍼 저장부(400)를 적용하지 않은 상태에서 세척액 저장부만을 추가적으로 구비할 수도 있다. 다만, 도시된 실시예와 같이, 버퍼 저장부(400)의 구성을 적용하되, 세척액의 증기를 형성할 수 있도록 구성함으로써, 세척액 저장부의 기능을 동시에 수행하도록 하는 경우, 잉크를 추가로 주입하는 과정을 용이하게 하는 버퍼 저장부의 기능과 세척액의 증기를 생성하는 기능을 함께 수행하기 때문에 장치의 공간 효율이 더욱 향상된다.
증기발생장치(500)는 세척액을 가열 또는 분무하여 세척액 증기를 생성하기 위한 장치이다. 증기발생장치(500)는 세척액이 저장되는 버퍼 저장부(400)에 설치되며, 가열을 위한 가열판 또는 분무를 위한 초음파 진동자 등이 버퍼 저장부(400)의 내부에 노출될 수 있다. 도시된 실시예는, 가열 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에 해당하며, 과도한 가열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 온도센서(510)를 버퍼 저장부(400)에 함께 설치하였다.
잉크 회수부(700)는 잉크젯 헤드(100)의 하부에 위치하고 잉크 저장장치(200)와는 재사용유로(710)로 연결되어, 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출된 잉크를 모았다가 다시 잉크 저장장치(200)로 되돌려서 사용할 수 있도록 하는 구성이다.
잉크 회수부(700)는 잉크를 교체하지 않고 장치 세척 후에 다시 사용하는 경우에, 잉크 저장장치(200)의 잉크가 비워지는 것을 기다리지 않고, 잉크젯 헤드(100)를 통해서 잉크를 모두 비워낼 수 있도록 하며, 수거한 잉크를 세척이 끝난 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보낼 수 있다.
도 3에 도시된 세 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서 증기 세척을 수행하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 잉크의 교체 없이 세척을 수행하는 경우, 버퍼 저장부(400)와 잉크 저장장치(200)에 저장된 잉크를 모두 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출하고, 배출된 잉크는 잉크 회수부(700)로 수거된다.
버퍼 저장부(400)가 모두 비워진 상태에서 버퍼 저장부(400)에 세척액을 공급한다. 세척액은 특별히 제한되지 않고 잉크젯 프린터의 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드 등을 세척할 수 있는 다양한 액체가 적용될 수 있다. 예를 들면, 단순한 물을 사용할 수도 있고, 세척 성분이 부가된 세척액을 사용할 수도 있다.
버퍼 저장부(400)에 세척액이 공급되고, 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100)에도 모두 잉크가 제거된 상태에서, 버퍼 저장부(400)에 공급된 세척액을 이용하여 세척액 증기를 생성한다. 이때, 세척액 증기의 생성과 함께 잉크 저장장치(200)로 공급할 수도 있으나, 많은 양의 세척액 증기를 한번에 공급하여 세척을 수행하도록 추가공급관(410)을 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기체압력제어장치(300)로 세척액 증기가 유입되지 않도록 제2압력조절관(320)도 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다.
버퍼 저장부(400)에서 충분한 세척액 증기가 생성된 뒤에, 기체압력제어장치(300)가 제2압력조절관(320)을 통해서 양압을 가하고 추가공급관(410)을 개방하여, 세척액 증기가 추가공급관(410)을 통해서 잉크 저장장치(200)로 공급되도록 한다.
세척액 증기는 추가공급관(410)을 통해서 잉크 저장장치(200)에 공급된 뒤에 공급유로(110) 및/또는 회수유로(120)를 통해서 잉크젯 헤드(100)까지 공급되며, 나아가 순환유로(130)에도 공급된다. 이때, 잉크 저장장치(200)와 순환유로(130)에 대한 세척 시간을 충분히 확보하기 위하여, 세척액 증기가 이동하여 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출되지 않도록 소정 시간동안 공급유로(110)와 회수유로(120)를 차단할 수도 있다. 이와 같이, 세척액 증기가 이동하면서, 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 및 이에 연결된 공급유로(110), 회수유로(120), 순환유로(130)를 증기 세척하게 된다.
이후에 세척액의 증기화를 중단하고, 세척액 자체를 고압으로 공급하여 2차 적인 세척을 수행할 수 있다. 세척액 증기와 세척액을 이용한 세척 공정이 끝난 이후에 기체압력제어장치(300)에서 건조 공기를 주입하여 내부를 건조시킬 수 있다.
잉크 저장장치(200)의 세척과 건조가 끝난 뒤에 잉크 회수부(700)에 수거된 잉크를 재사용유로(710)를 통해서 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보냄으로써, 동일한 잉크를 사용한 잉크젯 프린팅 공정을 이어서 수행할 수 있다.
상기한 구조의 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터는 세척액 증기를 발생시켜서 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 세척하여, 응집되거나 침전되거나 또는 점착된 잉크 및 파티클을 제거하기 쉬운 상태로 만들 수 있다. 이후에 고압의 세척액으로 세척을 수행함으로써 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 깨끗하게 세척할 수 있기 때문에, 잉크를 교체하는 경우에 새로운 잉크가 오염되는 문제가 발생하지 않을 뿐만이 아니라 동일한 잉크를 사용하는 경우에도 사용 중간에 청소를 수행함으로써 잉크의 찌꺼기 등으로 인한 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 잉크 회수부를 통해서 동일한 잉크를 사용하는 중간에 세척을 수행하는 과정이 더욱 용이해지는 효과가 있다.
도 4는 네 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템의 구성을 도시한 모식도이다.
본 발명의 네 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템은 잉크젯 헤드(100), 잉크 저장장치(200), 기체압력제어장치(300), 버퍼 저장부(400), 증기발생장치(500), 세척액 저장부(600) 및 잉크 회수부(700)를 포함한다.
잉크젯 헤드(100)는 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 부분으로서, 도시된 잉크젯 프린터는 산업용으로 구성되어 잉크젯 헤드(100)와 잉크 저장장치(200)가 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 저장장치(200)는 잉크젯 헤드(100)에 잉크를 제공하기 위하여 잉크를 보관하는 부분이며, 잉크를 잉크젯 헤드(100)에 공급하기 위한 공급유로(110)와 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에 적어도 일부의 잉크가 순환되어 되돌아오는 회수유로(120)의 일단이 연결되고, 메니스커스 상태를 유지하기 위한 압력조절관(310)의 일단이 연결된다.
잉크 저장장치(200)에 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 저장장치(200)로 회수됨으로써 잉크가 순환된다. 이때, 공급유로(110)와 회수유로(120)를 통한 잉크의 순환을 위하여 순환펌프가 설치될 수 있다. 순환펌프는 주로 회수유로(120)에 설치되어 잉크젯 헤드(100)에 공급된 잉크 중에서 적어도 일부를 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보내는 기능을 수행하는 것이 일반적이다. 하지만 순환펌프의 위치가 회수유로(120)에 한정되는 것은 아니며, 공급유로에 형성될 수도 있다. 순환펌프가 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 사이에서 잉크를 지속적으로 순환시킴으로써 잉크의 분산성을 유지할 수 있으며, 이때 순환펌프의 동작이 메니스커스 상태에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.
잉크젯 헤드(100)와 연결된 공급유로(110)와 회수유로(120)를 이용하여 잉크의 연속적인 흐름을 유지하는 것에 더하여, 잉크 저장장치(200)에서 잉크를 외부로 빼서 다시 잉크 저장장치(200)로 되돌리는 순환유로(130)가 추가될 수 있다. 도시된 실시예에서는 펌프(132)가 설치된 순환유로(130)를 잉크 저장장치(200)에 연결하여, 잉크 저장장치(200)에 저장된 잉크가 정지된 상태로 저장되지 않고, 순환유로(130)를 따라서 지속적으로 이동하여 흐름성을 유지함으로써, 잉크의 분산성을 유지할 수 있도록 구성하였다. 이러한 순환유로(130)를 통한 잉크의 흐름을 형성하는 과정에서도 잉크의 메니스커스 상태를 유지할 수도 있도록 조절해야 한다.
기체압력제어장치(300)는 압력조절관(310)의 타단이 연결되어, 잉크 저장장치(200)의 압력을 조절함으로써, 잉크젯 헤드(100) 내부의 잉크가 메니스커스 상태를 유지할 수 있도록 잉크 저장장치(200)의 내부에 음압을 부여한다. 결국, 특별한 경우를 제외하면 압력조절관(310)을 통해서 공기를 지속적으로 흡입하고 있는 구성이기 때문에, 잉크 저장장치(200)에 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 되므로, 압력조절관(310)으로 잉크 또는 잉크의 액적이 유입되는 것을 방지하는 구성이 적용될 수 있다.
버퍼 저장부(400)는 잉크 저장장치(200)와 추가공급관(410)으로 연결되어, 메니스커스 상태를 해치지 않으면서 잉크 저장장치로 잉크를 주입하기 위하여 적용될 수 있다. 버퍼 저장부(400)에 잉크를 추가할 때에는 메니스커스에 대한 고려 없이 추가 잉크를 주입할 수 있다. 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 버퍼 저장부(400)는 일반적인 잉크젯 프린터에서 사용된 기술이 거의 제한 없이 적용될 수 있다.
세척액 저장부(600)는 버퍼 저장부(400)와 연결되어 세척액을 저장하고 세척액 증기를 형성하며 세척액 증기를 공급하는 구성이다. 본 실시예에서는 첫 번째 실시예와 달리 별도의 세척액 저장부(600)를 구비한다.
세척액의 증기를 만드는 기능을 수행하기 위해서 증기 형성을 위해서 세척액을 가열 또는 분무하는 증기발생장치(500)가 결합되며, 증기발생장치(500)가 동작할 수 있도록 구성된다. 증기발생장치(500)가 가열 방식으로 세척액 증기를 형성하는 경우에는 증기발생장치(500)에서 발생된 열을 저장된 세척액에 전달할 수 있도록 구성되어야 하며, 예를 들면 버퍼 저장부(400)를 열전도성이 높은 재질로 구성할 수 있다. 증기발생장치(500)가 분무 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에는 초음파 진동자 등의 분무 발생 구조가 세척액 저장부(600)의 내부에 노출되도록 구성할 수 있다.
세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하기 위해서는, 잉크 저장장치 등과 연결되어야 하며, 버퍼 저장부(400)와 세척액 공급관(610)으로 연결되면 버퍼 저장부(400)가 잉크 보충을 위한 추가공급관(410)이 잉크 저장장치(200)와 연결되어 있으므로 이를 통하여 세척액 증기를 공급할 수 있다. 또한, 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 공급하는 기능을 위해서는, 세척액 증기를 이동시킬 동력이 필요하며, 양압을 가하여 버퍼 저장부(400)의 내부에 생성된 세척액 증기를 잉크 저장장치 등으로 밀어서 공급할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에서는 기체압력제어장치(300)에 제3압력조절관(330)이 세척액 저장부(600)와 연결된다. 기체압력제어장치(300)에서 발생하는 양압을 이용하여, 세척액 저장부(600)에서 생성된 세척액 증기를 버퍼 저장부(400)를 통해서 잉크 저장장치(200) 등으로 공급할 수 있다.
도시된 실시예와 같이, 버퍼 저장부(400)와 세척액 저장부(600)를 별도로 구비하는 경우, 버퍼 저장부(400)가 비워진 이후에 세척액을 채우는 시간이 소요되는 것을 줄일 수 있다. 또한, 기존의 버퍼 저장부(400)를 적용한 구성에 증기 세척을 위한 구성을 추가하는 방식으로 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.
증기발생장치(500)는 세척액을 가열 또는 분무하여 세척액 증기를 생성하기 위한 장치이다. 증기발생장치(500)는 세척액 저장부(600)에 설치되며, 가열을 위한 가열판 또는 분무를 위한 초음파 진동자 등이 세척액 저장부(600)의 내부에 노출될 수 있다. 도시된 실시예는, 가열 방식으로 세척액의 증기를 형성하는 경우에 해당하며, 과도한 가열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 온도센서(510)를 세척액 저장부(600)에 함께 설치하였다.
잉크 회수부(700)는 잉크젯 헤드(100)의 하부에 위치하고 잉크 저장장치(200)와는 재사용유로(710)로 연결되어, 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출된 잉크를 모았다가 다시 잉크 저장장치(200)로 되돌려서 사용할 수 있도록 하는 구성이다.
잉크 회수부(700)는 잉크를 교체하지 않고 장치 세척 후에 다시 사용하는 경우에, 잉크 저장장치(200)의 잉크가 비워지는 것을 기다리지 않고, 잉크젯 헤드(100)를 통해서 잉크를 모두 비워낼 수 있도록 하며, 수거한 잉크를 세척이 끝난 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보낼 수 있다.
도 4에 도시된 네 번째 실시예에 따른 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템에서 증기 세척을 수행하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에서는 버퍼 저장부(400)가 모두 비워지기 전에도 세척액 저장부(600)에 세척액을 공급하여 준비할 수 있다. 세척액은 특별히 제한되지 않고 잉크젯 프린터의 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드 등을 세척할 수 있는 다양한 액체가 적용될 수 있다. 예를 들면, 단순한 물을 사용할 수도 있고, 세척 성분이 부가된 세척액을 사용할 수도 있다.
잉크의 교체 없이 세척을 수행하는 경우, 버퍼 저장부(400)와 잉크 저장장치(200)에 저장된 잉크를 모두 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출하고, 배출된 잉크는 잉크 회수부(700)로 수거된다. 버퍼 저장부(400)와 잉크 저장장치(200) 및 잉크젯 헤드(100)에도 모두 잉크가 제거된 상태에서, 세척액 저장부(600)에 공급된 세척액을 이용하여 세척액 증기를 생성한다. 이때, 세척액 증기의 생성과 함께 버퍼 저장부(400)로 공급할 수도 있으나, 많은 양의 세척액 증기를 한번에 공급하여 세척을 수행하도록 세척액 공급관(610)을 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 기체압력제어장치(300)로 세척액 증기가 유입되지 않도록 제3압력조절관(330)도 닫은 상태에서 세척액 증기를 형성하는 것이 바람직하다.
세척액 저장부(600)에서 충분한 세척액 증기가 생성된 뒤에, 기체압력제어장치(300)가 제3압력조절관(330)을 통해서 양압을 가하고 세척액 공급관(610)을 개방하여, 세척액 증기가 세척액 공급관(610)을 통해서 버퍼 저장부(400)로 공급되도록 한다.
세척액 증기는 세척액 공급관(610)을 통해서 버퍼 저장부(400)에 공급된 뒤에 추가공급관(410)을 통해서 잉크 저장장치(200)로 공급되고, 공급유로(110) 및/또는 회수유로(120)를 통해서 잉크젯 헤드(100)까지 공급되며, 나아가 순환유로(130)에도 공급된다. 이때, 잉크 저장장치(200)와 순환유로(130)에 대한 세척 시간을 충분히 확보하기 위하여, 세척액 증기가 이동하여 잉크젯 헤드(100)를 통해서 배출되지 않도록 소정 시간동안 공급유로(110)와 회수유로(120)를 차단할 수도 있다. 이와 같이, 세척액 증기가 이동하면서, 잉크 저장장치(200)와 잉크젯 헤드(100) 및 이에 연결된 공급유로(110), 회수유로(120), 순환유로(130)를 증기 세척하게 된다.
이후에 세척액의 증기화를 중단하고, 세척액 자체를 고압으로 공급하여 2차 적인 세척을 수행할 수 있다. 세척액 증기와 세척액을 이용한 세척 공정이 끝난 이후에 기체압력제어장치(300)에서 건조 공기를 주입하여 내부를 건조시킬 수 있다.
잉크 저장장치(200)의 세척과 건조가 끝난 뒤에 잉크 회수부(700)에 수거된 잉크를 재사용유로(710)를 통해서 잉크 저장장치(200)로 되돌려 보냄으로써, 동일한 잉크를 사용한 잉크젯 프린팅 공정을 이어서 수행할 수 있다.
상기한 구조의 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터는 세척액 증기를 발생시켜서 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 세척하여, 응집되거나 침전되거나 또는 점착된 잉크 및 파티클을 제거하기 쉬운 상태로 만들 수 있다. 이후에 고압의 세척액으로 세척을 수행함으로써 잉크 저장장치와 잉크젯 헤드를 깨끗하게 세척할 수 있기 때문에, 잉크를 교체하는 경우에 새로운 잉크가 오염되는 문제가 발생하지 않을 뿐만이 아니라 동일한 잉크를 사용하는 경우에도 사용 중간에 청소를 수행함으로써 잉크의 찌꺼기 등으로 인한 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다. 특히, 잉크 회수부를 통해서 동일한 잉크를 사용하는 중간에 세척을 수행하는 과정이 더욱 용이해지는 효과가 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: 순환유로
132: 펌프 200: 잉크 저장장치
300: 기체압력제어장치 310: 압력조절관
320: 제2압력조절관 330: 제3압력조절관
400: 버퍼저장부 410: 추가공급관
500: 증기발생장치 510: 온도센서
600: 세척액 저장부 610: 세척액 공급관
700: 잉크 회수부 710: 재사용유로

Claims (10)

  1. 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드;
    상기 잉크젯 헤드에 공급되는 잉크가 저장되는 잉크 저장장치;
    상기 잉크 저장장치에 음압 또는 양압을 인가할 수 있는 기체압력제어장치;
    세척액을 저장하는 세척액 저장부; 및
    상기 세척액 저장부에 저장된 세척액의 적어도 일부를 증기로 변환하는 증기발생장치를 포함하며,
    상기 세척액 저장부에 저장된 세척액 또는 세척액 증기가 상기 잉크 저장장치로 투입되어 상기 잉크 저장장치와 상기 잉크젯 헤드를 세척하고,
    상기 세척액 저장부는 상기 기체압력제어장치와 연결되어, 상기 기체압력제어장치에서 발생한 양압에 의해서 세척액 또는 세척액 증기를 상기 잉크 저장장치로 이송할 수 있는 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세척액 저장부가 상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부인 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부를 더 포함하고, 상기 세척액 저장부가 상기 버퍼 저장부와 연결되는 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드의 하부에 위치하며 잉크젯 헤드에서 배출된 잉크를 수거하는 잉크 회수부와 상기 회수부에 수거된 잉크를 상기 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 재사용유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템.
  6. 잉크를 토출하는 노즐을 구비한 잉크젯 헤드;
    상기 잉크젯 헤드에 공급되는 잉크가 저장되는 잉크 저장장치;
    상기 잉크 저장장치에 음압 또는 양압을 인가할 수 있는 기체압력제어장치;
    세척액을 저장하는 세척액 저장부; 및
    상기 세척액 저장부에 저장된 세척액의 적어도 일부를 증기로 변환하는 증기발생장치를 포함하며,
    상기 세척액 저장부에 저장된 세척액 또는 세척액 증기가 상기 잉크 저장장치로 투입되어 상기 잉크 저장장치와 상기 잉크젯 헤드를 세척하고,
    상기 세척액 저장부는 상기 기체압력제어장치와 연결되어, 상기 기체압력제어장치에서 발생한 양압에 의해서 세척액 또는 세척액 증기를 상기 잉크 저장장치로 이송할 수 있는 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 세척액 저장부가 상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부인 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 잉크 저장장치로 잉크를 공급하기 위한 버퍼 저장부를 더 포함하고, 상기 세척액 저장부가 상기 버퍼 저장부와 연결되는 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터.
  9. 삭제
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드의 하부에 위치하며 잉크젯 헤드에서 배출된 잉크를 수거하는 잉크 회수부와 상기 회수부에 수거된 잉크를 상기 잉크 저장장치로 되돌려 보내는 재사용유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증기 세척 기능을 구비한 잉크젯 헤드의 잉크 공급 시스템을 포함하는 잉크젯 프린터.
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