KR100202801B1 - 잉크 제트프린터용 카트리지 - Google Patents

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KR100202801B1
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죤 제이. 맥아들
렉스마크 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

잉크 제트 프린터용 카트리지는 유지 캡이 노즐판을 에워싸는 카프리지 표면과 접촉하여 이동할 때 밀봉되는 노즐 주위의 영역을 대기로 통풍시키기 위해 카트리지 본체내에 통풍로를 설치한다. 이 통풍로는 카트리지 본 체면에 홈으로서 형성되고 상기 홈의 개방측은 태브 회로를 상기 표면에 부착하는 접착제 예비 성형부에 의해 폐쇄된다. 각 통로중 일단부는 접착제면에 접착적으로 부착되지 않는 태브 회로부분 아래에 있는 카트리지 본체의 제 2 면에서 대기로 개방된다.
각 통풍로의 제 2 단부는 상기 캡이 카트리지와 접촉하여 이동될 때 형성되는 밀봉 영역과 상기 통로가 연통하도록 접착제 예비 성형부와 태브 회로에 의해 커버되는 제 1 면의 영역으로 연장된다.

Description

잉크 제트 프린터용 카트리지
제1도는 3색 잉크 제트 프린처 카트리지(tri-color ink-jet printer cartridge)의 분해도.
제2도는 태브(tab)회로, 노즐판 및, 공기 통풍로(air vent passage)를 나타내기 위해 제거된 히터를 갖는 카트리지 바닥부의 사시도.
제3도는 카트리지 바닥부와 유지 캡의 사시도.
제4도는 공기 통풍로를 나타내기 위해 제거된 태브 회로와 접착제 예비 성형부를 갖는 카트리지 바닥부의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 잉크 제트 프린터 12 : 카트리지 본체
14 : 리드 16 : 노즐판
18 : 히터칩 20 : 태브 회로
22 : 잉크 저장조 챔버 30 : 필터
37,38,39 : 노즐 40,42,44 : 출구포트
60 : 캡 70,72 : 통풍로
[발명의 분야]
본 발명은 잉크 제트 프린터용 카트리지(cartridge for ink-jet printer)에 관한 것이며, 특히 상기 카트리지가 캡되거나 또는 언캡될 때 캡(cap)과 카트리지 사이의 영역에서 압력을 경감시키기 위한 하나 이상의 공기 통풍로(air vwnt passage)를 갖는 카트리지에 관한 것이다.
[발명의 배경]
종래에는 잉크 제트 프린터를 위한 유지 스테이션을 제공하였고, 이 유지 스테이션은 프린트헤드(printhead)카트리지의 노즐판을 닦기 위한 와이퍼 (wiper)와, 사용하지 않는 주기 동안 잉크가 노즐에서 건조되는 것을 방지하기 위해 잉크 제트 노즐 주위에 밀봉 분위기를 제공하기 위한 캡을 포함한다.
상기 캡은 캡핑을 달성하기 위해 카트리지상에서 노즐판/칩(chip)/태브와 접촉하는 캡형 탄성 부재이다. 캡이 카트리지와 접촉하여 이동될 때, 공기는 캡과 카트리지 사이에서 차단되어 노즐을 통해서 잉크가 노즐에 공급되는인접한 잉크 공급 채널안으로 가압된다. 잉크는 노즐의 파이어링(firing)에 의해 공급채널을 통해서 흡입되고, 여기서 공급 채널안으로의 공기 가압은 카트리지의 프라임과 저하된 성능의 손실로 초래된다.
다른 문제점은 카트리지가 언캡(uncap)될 때 부딪칠 수 있다. 캡이 카트리지에 대해 기밀 밀봉(air-tight seal)을 형성하고, 그런다음 캡이 카트리지로부터 멀리 이동된다면, 잉크 공급 채널로부터 잉크를 끌어당기는 밀봉 영역에서 진공이 일어난다. 이것은 잉크 공급을 소모시키고, 따라서 카트리지의 유효 수명을 단축시킨다. 더욱이, 과잉 잉크는 유지 스테이션이 배치되는 곳에서 프린터의 영역을오염시킨다.
카트리지가 캡되거나 또는 언캡될때 노즐에서 압력을 경감(릴리빙)하기 위한 여러 수단이 공지되어 있다. 미국 특허 제 5,155,479 호에는 카트리지와 접촉하는 켑의 엣지에서 노치(notches)를 갖는 캡이 구비되어 있고, 상기 노치는 공기가 밀봉 영역으로부터 에워싸인 환경으로 흐르는 통로로서 작용한다.
그러나, 상기 유지 스테이션 영역은 계획된 잉크 스피팅(spitting)으로 인해 오염되기 쉬워지고, 상기 캡내에 또는 캡상에 설치된 공기 유동 통로는 막히거나 또는 차단된다. 더욱이, 주어진 프린터는 통풍의 다름 제어 레벨을 요구하는 몇몇 다른 카트리지를 사용한다.
[발명의 용약]
본 발명의 목적은 잉크 제트 프린터용 카트리지를 제공하는 것이고, 상기 카트리지는 카트리지가 캡되거나 언캡될 때 공기가 유동하는 적어도 하나의 공기 통풍로를 갖는다.
본 발명의 다른 수단은 카트리지와 캡 사이의 영역을 통풍시키기 위한 통풍(vent) 수단을 제공하는 것이고, 이 통풍 수단은 카트리지상에 배치되고, 이것이 배치되는 카트리지의 통풍 조건에 정합되도록 치수화 된다.
본 발명의 또다른 목적은 카트리지의 캡 사이의 영역을 통풍시키기 위한 통풍 수단을 제공하는 것이고, 이 통풍 수단은 상기 에 공지된 통풍 수단보다 차단하기 더 어렵다.
본 발명의 다른 목적은 잉크 제트 프린터용 카트리지를 제공하는 것이고, 이 카트리지는 노즐판내에 있는 노즐 주위에 기밀 영역을 형성하기 위해 캡에 의해 간헐적으로 접촉되는 접촉면과 상기 영역을 주위 환경에 연결하기 위해 상기 카트리지내에 있는 통풍로 수단을 구비하고, 이에 의해 상기 접촉면이 간헐적으로 접촉될 때 노즐에서의 압력 변화를 방지하는 것이다.
본 발명의 다른 먹적은 잉크 제트 프린터용 카트리지를 제공하는 것이며, 이 카트리지는 제 1 면에서 리세스와 홈을 갖는 카트리지 본체와, 상기 리세스내에 배치된 노즐판 및, 접착제 예비 성형부에 의해 제 1 본체면에 부착된 태브 회로 수단을 포함하고, 상기 홈은 상기 리세스로부터 상기 본체의 제 2 면까지 연장되고, 상기 태브 회로 수단과 접착제 예비성형부는 공기 통풍로를 형성하기 위해 상기 홈과 겹쳐지고, 상기 제 1 본체면이 상기 리세스에 인접한 노출 영역을 갖도록 상기 리세스보다 큰 개구를 내부에 가지며, 상기 홈은 상기 홈부분이 에워싸인 환경에 개방되므로서 상기 노출 영역 안으로 연장된다.
본 발명의 다른 목적은 복수개의 공기 통풍로를 갖는 상기와 같은 카트리지를 제공하는 것이다. 양호하게는 상기 통풍로는 통풍 또는 확산의 정도가 특정 인쇄 카트리지 설계에 의해 조절되도록 그 길이를 증가시키는 S 자 형상이다.
본 발명의 다른 목적과 제조 및 사용 방법은 첨부 도면을 참조로 한 하기 기술에 상세히 설명된다.
[발명의 양호한 실시예의 설명]
본 발명은 3 색 잉크 제트 카트리지의 내용으로 기술되나 본 발명의 원리가 단색 카트리지(monochrome cartridge)에 동일하게 적용되는 하기 기술로부터 명백하게 된다.
제1도에 도시된 바와 같이, 3 색 잉크 제트 프린터카트리지(tri-clolr ink-jet printer cartridge; 10)는 카트리지본 체(12), 리드(lid;14), 노즐판(16), 히터칩(heater chip;18) 및 태브 회로(tab circuit; 20)를 포함한다. 상기 카트리지본체(12)는 두 개의 분할벽(24)에 의해 세 개의 잉크 저장조 챔버(22)로 분할되는 중공 내부를 갖는다. 거품(foam)재료의 세 개의 블록(26)은 챔버(22)안으로 삽입되고, 각 블록은 다른 색의 잉크로 침투된다.
본 출원인과 동일 양수인에게 양도되어 1994년 10원 11일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/321,344 호인 브랜돈(Brandon)등에 의해 설명된 바와같이, 챔버(22)에는 잉크가 이를 통해 유동하는 바닥면상에 스탠드 파이프(standpipe)가 설치되어 있고, 상기 본테(12)는 상기 본체의 바닥면에서 스탠드 파이프를 세 개의 출구 포트에 연결하는 잉크 유동 통로를 갖는다. 세 개의 필터(30)는 이들이 팸버(22) 밖으로 담겨질 때 잉크를 여과하기 위해 스탠드 포인트의상부를 커버한다.
제2도에는 카트리지 본체의 바닥면(48)에 있는 리세스(recess;46)에 배치된 세 개의 출구 포트(40,42,44)를 갖는다. 노즐판(16)과 히터칩(18)은 리세스(46)에 위치 설정된다. 제3도에 도시된 바와같이, 노즐판(16)은 세 그룹의 노즐(37,38,39)을 갖고, 각 그룹의 노즐은 출구 포트(40,42,44) 중 하나와 연합되고 그 중 하나로부터 잉크를 수용한다. 히터 칩(18)은 출구 포트와 노즐판 사이에 위치 설정되고 제3도에는 도시되어 있지 않다. 태브 회로(20)는 제 1 접착제 예비 성형부(34)에 의해 카트리지 본체(12)의 일측면(50; 제3도)에 부착된다. 상기 태브 회로는 제 2 첩작제 예비 성형부(32)에 의해 바닥면(48)에 부착된다. 태브 회로에는 개구(88; 제5도)가 구비되어 있고, 제 2 접착제 예비 성형부(32)에는 개구(89)가 구비되어 있다.
이들 개구(88,89)는 서로 정렬되어 리세스(46)와 정렬된다.
태브 회로(20)는 터미널(36)이 이것상에 배치되는 가요성 테이프형 소자이다, 전도체(도시생략)는 터미널(36)을 히터칩(18)에 연결하기 위해 태브 회로에 끼워진다. 에폭시의 비드(bead; 52)는 태브 회로로부터 히터 칩까지 연장되는 전도체를 에워싼다.
카트리지(10)를 갖는 인쇄는 종래 방법으로 실행된다.
카트리지가 용지의 이동 방향과 교차하여 전후로 이동될 때, 전기 신호는 공급원(도시생략)으로부터 터미널(36)에 인가되고, 이들 신호에 따라 히터 칩(18)은 잉크를 가열하여 잉크가 카트리지로부터 노즐 그룹(37,38,39)중 선택된 노즐과 개구(88,89)를 통해서 배출되게 한다. 잉크가 노즐로부터 배출될 때, 노즐과 연합된 배출 포트에서 진공이 발생한다. 이 진공은 저장조 챔버로부터 더 많은 잉크를 흡입하기 위해 카트리지 본체(12)에 있는 잉크 통로(도시생략)를 통하여 저장조 챔버(reservoir chamver; 22)와 연통한다.
노즐내에 있는 잉크가 건조되는 것을 지연시키거나 또는 방지하기 위해 비사용 주기 동안 카트리지(10)를 캡하는 유지 루틴의 일부로서 양호하다. 캡핑은 노즐(37,38,39)을 에워싸는 영역에서 카트리지의 바닥과 캡 사이에서 공기 차단을 형성하기 위하여 카트리지(10)와 접촉하여 컵형 탄성 캡을 이동시키므로서 달성된다. 제3도에는 언캡핑 위치에 종래의 캡(60)이 도시되어 있다. 즉, 카트리지가 인쇄중에 이동되도록 카트리지(10)로부터 떨어져서 이동된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 캡(60)은 바닥 리세스(도시생략)와 상부 리세스(62)를 갖는다. 리세스(62)는 캡(60)이 카트리지 본체(12)의 바닥면(48)과 직각으로 이동하는 지지체(도시생략)를 수용한다.
릿지(ridge;64)는 지지체를 파지하기 위해 리세스(62)의 양측면에 구비되어 있다.
제3도에 점선으로 도시된 바와같이, 캡(60)이 카트리지(10)와 접촉하여 이동될 때, 그 바닥 리세스와 경계지는 캡(60)의 측벽은 카트리지 본체(12)의 바닥에서 리세스(46)엣지의 둘레와 외측에서 카트리지(20)와 접촉한다. 따라서, 캡(60), 태브 회로(20), 및 노즐판(16)은 제3도에 도시된 바와같이 노즐 (37,38,39) 둘레에 및 상부에서 에워싸인 영역을 한정한다.
캡(60)이 캡핑 위치 안으로 이동될 때, 공기는 캡과 카트리지(10) 사이에서 차단되고 노즐 (37,38,39)을 통해서 출구포트(40,42,44)안으로 가압된다. 공기는 고유 성질 때문에 잉크 공급 통로 안까지 이동되는 거품(bubble)을 형성한다.
이들 공기 거품은 잉크 공급 통로를 차단하고 프라임의 손실을 나타낸다. 또한, 캡(60)과 카트리지(10)간의 밀봉이 기밀적이라면, 캡이 캡핑 위치로부터 멀리 이동될 때 밀봉 영역에서 진공이 발생된다. 이 진공 잉크를 노즐 (37,38,39)로부터 흡입하고, 따라서, 잉크 공급을 소모시킨다. 더욱이, 노즐로부터 흡입된 잉크는 각종 작동 성분으로 건조되는 유지 스테이션 주위의 프린터 영역안에서 그 통로를 찾는다.
본 발명에 따르면, 이들 문제점은 두 개의 통풍로(70,72; 제2도)를 제공하므로서 해결된다. 이 통풍로는 카트리지 본체(12)의 면(48)에 있는 홈을 개방할 때 양호하게 형성됨과 동시에, 카트리지 본체가 성형된다. 일 단부에서, 상기 홈은 리세스의 측벽(78)에 있는 세트백(setback; 74,76)에서 리세스(46)와 접촉한다. 대향 단부에서, 상기 홈은 카트리지 본체의 경사면(84)에 있는 개구(82,80)와 접속된다.
제4도에 도시된 바와같이, 상기 홈의 개구측은 통풍로를 형성하기 위해 접착제 예비 성형부(32)와 태브 회로(20)에 의해 커버된다.
태브 회로(20)와 접착제 예비 성형부(32)에 있는 개구(88,89)는 커버되지 않은 세트백(74,76)과 리세스(46)의 측벽(78)주위에 본체면(48)의 영역이 있도록 상기 리세스(46; 제4도 참조)보다 더 크다. 제4도에 도시된 바와같이, 상기 홈(70)은 또한 리세스(46)와 연통시키기 위해 홈(70)의 짧은 부분(86)이 에워싸인 환경으로 개방되도록 이 영역을 통해 연장된다.
비록 제4도에 도시되어 있지 않을지라도, 짜랍은 부분의 홈(72)은 또한 커버되지 않는다.
상기 홈(70,72)은 이들을 더길게 제조하기 위해 S 자 형상을 갖는다. 이것은 캡이 캡핑 위치에 있을 때 에워싸인 환경으로부터의 공기가 통풍로를 통해 캡(60)과 카트리지(10)사이에서 밀봉된 영역안으로 통과하는 것을 방지한다.
접착제 예비 성형부(32) 또는 태브 회로(20)에 의해 커버되지 않는 홈(70,72) 부분은 제4도에 파선90으로 도시된 바와같이 캡60)의 푸트 프린트(footprint)내에 놓여 있다.
따라서, 캡이 태브 회로(20)의 표면에 대해 캡핑 위치로 이동될 때, 통풍로(70,72)는 캡과 카트리지 사이의 밀봉 영역과 연통한다. 상기 캡이 캡핑 위치로 이동할 때 어떤 공기가 밀봉된 영역에 차단된다면, 차단된 공기가 통풍로 안으로 유동하지 않기 때문에 공기를 노즐 안으로 가압하기 위해 밀봉 된 영역내에서 압력이 증가하지 않는다. 반대로, 캡이 캡핑 위치로 부터 멀리 이동될 때, 밀봉 영역내의 진공은 노즐에서 잉크를 흡입하기 위해 충분히 밀봉된 영역에 진공 형성이 없도록 통풍로를 통해서 내부로 공기를 흡인한다.
통풍로(70,72)는 일단부에서 태브 회로(20)에 의해 커버되는 경사면(84)에 있는 개구(80,82)에서 종결된다. 그러나, 표면(84)상에 어떤 접착제 예비 성형부가 없고, 태브 회로(20)가 가요성 테이프형 소자이므로 통풍로의개구(80,82)를 차단하기 위해 표면(84)에 대해 완전히 편평하게 놓여 있지 않다.
통풍로는 0.25mm 정도로 아주 작고, 상기 통호를 완전히 관통시키기 위하여 태브 회로(20)와 면(84) 사이에선 작은 간극만이 요구된다.
상기 설명으로부터, 본 발명은 카트리지에 의해 지지되고 카트리지와 유지 스테이션 캡 사이의 밀봉 영역을 통풍시키기 위한 간단한 통풍 수단을 제공하는 것이다. 통풍 수단이 카트리지와 연합되어 있기 때문에, 통풍로의길이, 폭 및 깊이는 카트리지내에 있는 잉크의 물리적 특성에 따라 최적 성능으로 선택된다. 따라서, 잉크의 다른 형태를 갖는 카트리지의 다른 형태는 통풍로가 구비되어 있지 않는 유지 스테이션을 갖는 프린터에서 사용된다.
본 발명의 양호한 실시예가 본 발명의 원리를 상세히 도시하고 설명하였다. 각종 변경과 수정은 첨부된 청구범위에의해 한정된 바와같이 본 발명의 정신과 범부로부터 벗어남 없이 본 기술분야에 숙련된자들에 의해 실시예 가능하다.

Claims (17)

  1. 잉크 제트 프린터용 카트리지에 있어서, 상기 카트리지는 노즐 판내에 있는 노즐 주위에 기밀 영역을 형성하기 위해 캡에의해 간혈적으로 접촉되는 접촉면과, 상기 카트리지내에서 상기 영역을 주위 환경에 연결하기 위한 통풍로 수단을 구비하고, 이에 의해 상기 접촉면이 간혈적으로 접촉될 때 노즐에서의 압력 변화를 방지하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 노즐판에 장착되는 제 1 면을 갖는 카트리지 본체를 포함하고, 상기 통풍로 수단은 상기 제 1 면내에서 적어도 하나의 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크제트 프린터용 카트리지.
  3. 제2항에 있어서, 접착제 예비 성형부에 의해 제 1 면에 태브 회로 수단이 부착되고, 상기 접착제 예비 성형부와 태브 회로 수단은 적어도 하나의 공기 통풍로를 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 홈을 중복시키는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 접촉면은 상기 태브 회로 수단의 표면인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 1 면에는 상기 노즐판에 장착되는 리세스가 설치되고, 상기 태브 회로 수단은 상기 리세스와 노즐판을 에워싸도록 내부에 개구를 가지며, 상기 적어도 하나의 공기 통풍로는 일단부에서 상기 리세스안으로 관통된 것을 특지으로 하는잉크 제트 프린터용 카트리지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 공기 통풍로중 상기 일단부는 상기 접촉면이 캡에 의해 접촉되지 않을 때 주위 환경에 개방되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의공기 통풍로중 제 2 단부는 다른 개구에서 상기 카트리지 본체의 제 2 면에 접속되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 태브 회로수단은 이에 부착되지 않으나 상기 카트리지 본체의 제 2 면과 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  9. 제8항에 잇어서, 상기 적어도 하나의 공기 통풍로는 S자 형상인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  10. 잉크 제트 프린터용 카트리지에 있어서, 상기 카트리지는, 제 1 면에서 리세으와 홈을 갖는 카트리지 본체와, 상기 리세스내에 배치된 노즐판 및, 접착제 예비 성형부에 의해 상기 제 1 본체면에 부착된태 브 회로 수단을 포함하고, 상기 홈은 상기 리세스로부터 상기 본 체의 제 2 면까지 연장되고, 상기 태브 회로 수단과 접착제 에비 성형부는 공기 통풍로를 형성하기 위해 상기 홈과 겹쳐지고, 상기 제 1 본체면이 상기 레세스에 인접한 노출 영역을 갖도록 그 내부에서 상기 리세스보다 큰 개구를 가지며, 상기 홈은 상기 홈부분이 에워싸인 환경에 개방되므로서 상기 노출 영역안으로 연장되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 홈은 s 자 형상인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  12. 제10항에 있어서, 상기 태브 회로 수단과 접촉하는 캡의 운동은 상기 노즐 판을 위한 기밀 영역을 형성하도록 내부에 리세스를가지고, 상기 기밀 영역은 상기 공기 통풍로에의해 통풍되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  13. 제10항에 있어서, 상기 태브 회로 수단은 가요성 테이프형 소자를 포함하고, 다른 접착제 에비 성형부에 의해 카트리지 본체의 제 3 면에 부착된 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제 2 면은 상기 제 1 및 제 3 면 사이에 있고, 상기 태브 회로 수단은 상기 제 2 면을 커버링하나 이로부터 약간 이격되어 있으며, 이에 의해 상기 공기 통풍로는 상기 태브 회로 수단과 상기 카트리지 본 체 사이에서 에워싸인 환경으로 통풍되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 1 면에 제 2 홈이 추가로 포함되어 상기 리세스와 제 2 면 사이로 연장하고, 상기 태브 회로 수단과 상기 접착제 예비 성형부는 제 2 공기 통풍로를 형성하기 위해 상기 제 2 홈과 겹쳐지며, 상기 제 2 홈은 상기 노출 영역안으로 연장하고 그에 의해 제 2 홈의 일부는 에워싸인 환경으로 개방되는 것을 특징으로 하는 일트 제트 프린터용 카트리지.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제 2 홈은 S자 형상인 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
  17. 제15항에 있어서, 상기 태브 회로 수단과 접촉하는 캡의 운동은 상기 노즐판을 위한 기밀 영역을 형성하도록 내부에 리세스를 갖는 캡을 더 포함하고, 상기 기밀 영역은 상기 공기 통풍로에 의해 통풍되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 프린터용 카트리지.
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