KR100429797B1 - 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지 - Google Patents

Abstract

잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관하여 개시된다. 개시된 잉크 카트리지는 잉크저장고, 잉크저장고를 덮어 씌우는 하우징 및 상기 잉크저장고 내부의 압력을 부압으로 유지시키는 부압유지수단을 구비한다. 상기 부압유지수단은 판 스프링으로서 하우징과 잉크 저장고 사이에 설치된다. 따라서, 스프링이 잉크와 접촉하지 않아 부식될 염려가 없어 스프링 및 잉크의 선택범위가 넓어지게 되며, 하우징과 잉크저장고 사이의 좁은 공간에 스프링이 설치될 수 있어 잉크저장고 내부에 저장되는 잉크의 충진 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

잉크젯 프린터용 잉크 카트리지{Ink cartridge for ink jet printer}

본 발명은 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크 카트리지에 관한 것으로, 특히 그 내부를 적정한 부압(negative pressure)의 상태로 유지하면서 잉크의 충진 효율을 향상시킬 수 있는 잉크 카트리지에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 잉크를 저장하고 있다가 프린트 헤드를 통해 잉크 액적(droplet)을 방출시켜서 용지 위에 소정 색상의 화상을 인쇄하는 장치를 말한다. 이러한 잉크 카트리지에 있어서, 인쇄 시 과다한 양의 잉크가 헤드로 세어나가거나 인쇄를 하지 않을 때 헤드의 웨팅(wetting) 현상이 일어나는 것을 방지하기 위해서는 잉크를 저장 방출하는 잉크 탱크의 내부를 부압의 상태로 유지하는 것을 필요하다. 도 1에서는 이러한 부압유지수단을 구비하는 잉크 카트리지를 도시하고 있다.

도면을 참조하면, 잉크 카트리지는 하우징과 상기 하우징 내에 마련되어 잉크를 저장하는 잉크저장고를 구비하며, 상기 잉크저장고의 내부에는 부압유지수단(30)이 마련되어 있다. 상기 하우징은 프레임(10)과 상기 프레임(10)의 양 측면을 밀폐하는 측판(12)(14)으로 구성되며, 상기 잉크저장고는 그 내부를 기밀 상태로 유지하면서 변형이 가능한 가요성 격벽(flexible walls)(22)(24)에 의하여 밀폐된다. 한편 상기 부압유지수단(30)은 잉크저장고로부터 필터(18)를 거쳐 프린트 헤드(13)로 잉크가 소모되거나 잉크저장고 내에서 잉크가 저장되어 있는 동안, 프린트 헤드(13)에서 잉크가 흘러내리지 않기에 충분한 부압을 유지하는 기능을 하는 것으로서, 활(bow) 스프링(31)과 상기 활 스프링(31)을 지지하는 플레이트(32)(34)로 구성된다. 이때 활 스프링(31)은 잉크가 잉크저장고 내에 있는 동안 가요성 격벽(22)(24)에 부압을 가하는 기능을 하며, 상기 플레이트(32)(34)는 활 스프링(31)으로부터 가요성 격벽(22)(24)으로 힘을 전달하는 기능을 하게 된다.

이러한 구성을 가지는 잉크 카트리지에서는, 스프링은 잉크저장고 내에 있는 잉크와 직접 접촉하게 된다. 그 결과, 스프링이 잉크와 화학적 반응을 일으켜 부식될 염려가 있다. 따라서 상기와 같은 구조를 가지는 잉크 카트리지에서는 스프링의 부식을 방지하기 위한 방안이 필요하다.

이러한 방안으로, 첫째, 스프링을 잉크와 반응하지 않는 재료로 선정하는 방법을 생각할 수 있다. 그러나 이 방법은 스프링의 선택 범위를 제한하게 되고, 선택된 재료의 가격상승을 불가피하게 한다. 둘째로, 스프링이 부식되지 않도록 잉크의 주성분 및 첨가제를 변경하는 방법을 생각할 수 있다. 이 방법은 스프링의 선택범위를 넓힐 수는 있으나, 잉크의 선택 범위를 제한하게 되고, 또한 가격상승의 부담을 크게한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부압유지수단이 잉크와 부식되는 것을 방지하고, 잉크 저장고 내의 잉크의 충진효율을 증가시킬 수 있는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 잉크 카트리지의 일부분의 분리 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 단면도.

도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 판 스프링의 최초 가공상태 및 동작 전후상태를 나타내는 도면.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 다른 판 스프링의 최초 가공상태 및 동작 전후상태를 나타내는 도면.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 또다른 판 스프링의 최초 가공상태 및 동작 전후상태를 나타내는 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에서 사용되는 하우징을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에서 사용되는 다른 하우징을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 설명>

100... 베이스 플레이트 102... 커버 플레이트

104... 가요성 격벽 114... 프린트 헤드

130... 판 스프링

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면,

잉크가 저장되는 잉크저장고와, 상기 잉크저장고를 덮어 씌우는 하우징과, 상기 잉크저장고 내부의 압력을 부압으로 유지시키는 부압유지수단을 구비하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 있어서,

상기 잉크저장고는, 베이스 플레이트와; 상기 베이스 플레이트와 이격되어 마련되는 커버 플레이트와; 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이에 개재되어 잉크가 저장되는 밀폐된 공간을 형성하는 가요성 격벽을; 구비하며,

상기 부압유지수단은, 상기 하우징과 상기 커버 플레이트 사이에 개재되는 적어도 하나의 스프링 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스프링 탄성부재는 상기 커버 플레이트를 잡아당기는 방향으로 탄성 복원력이 작용하여 상기 잉크저장고 내부의 압력을 부압으로 유지시키는 판 스프링으로서, 상기 판 스프링은 상기 하우징에 고정되는 하우징 고정부와 상기 커버 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부와 상기 하우징 고정부와 플레이트 고정부를 일체로 연결하는 연결부로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 하우징은 상기 베이스 플레이트와 결합하여 상기 잉크저장고를 덮어 씌울 수 있도록, 서로 대응하는 제 1 몸체부 및 제 2 몸체부가 결합되어 형성되거나, 관통공이 형성된 벽체와 상기 벽체의 일측을 밀폐하는 덮개가 결합되어 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 하우징의 재질은 박판 금속 또는 구조용 폴리머인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 카트리지의 단면을 도시한 것이며, 도 3은 도 2의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다. 도면을 참조하면, 잉크 카트리지는 잉크저장고(120), 하우징(110) 및 부압유지수단으로서의 판 스프링(130)을 구비한다.

상기 잉크저장고(120)는 베이스 플레이트(100), 커버 플레이트(102) 및 상기 플레이트(100)(102)사이의 공간을 밀폐하는 가요성 격벽(104)으로 구성된다. 여기서, 상기 커버 플레이트(102)는 잉크저장고(120)내의 잉크가 충진 또는 소모됨에 따라 상하이동이 가능하도록 되어 있다. 또한, 상기 가요성 격벽(104)은 변형가능한 재질로 이루어져 있으며, 대향하는 베이스 플레이트(100)면과 커버 플레이트(102)면의 외곽을 따라 용착 등에 의하여 상기 플레이트(100)(102)와 밀착함으로써 외부와 차단된 밀폐된 공간을 형성한다.

상기 하우징(110)은 그 개구부가 용착(예를 들면, 열용착, 초음파용착 등) 이나 체결수단(예를 들면, 나사, 후크(hook) 등)에 의하여 베이스 플레이트(100)와 결합하여 잉크저장고(120)를 덮어 씌우게 된다.

상기 잉크저장고(120)의 커버 플레이트(102)와 하우징(110) 사이에는 판 스프링(130)이 설치되며, 상기 판 스프링(130)의 최초 가공상태 및 동작 전후상태가 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 판 스프링(130)은 하우징(110)에 고정되는 하우징 고정부(130a)와 커버 플레이트(102)에 고정되는 플레이트 고정부(130b) 및 이들을 연결하는 연결부(130c)로 구성된다. 이때 하우징 고정부(130a) 및 플레이트 고정부(130b)는 나사나 후크와 같은 체결수단이나 용착 등에의하여 각각 하우징(110) 및 커버 플레이트(102)에 고정된다. 이러한 판 스프링(130)의 최초 가공상태는 도 4a에 도시된 바와 같이 평탄한 형상을 하고 있으나, 초기 장착상태는 도 4b에 도시된 바와 같이 최초 가공상태에서 동작방향으로 약간의 변위를 가한 상태이다. 따라서 이러한 판 스프링(130)의 초기 변형에 의해 판 스프링(130) 내부에 축적된 변형에너지가 잉크저장고(120)의 커버 플레이트(102)를 잡아당기게 되고, 이에따라 잉크저장고(120) 내부에는 외부 대기압보다 낮은 부압상태가 발생하게 된다. 다음으로, 프린트헤드(114)를 통하여 잉크가 방출되어 잉크저장고(120) 내부의 잉크가 줄어들게 되면, 도 2 및 도 3에 도시된 점선과 같은 형태로 가요성 격벽(104)이 안쪽으로 변형되면서 커버 플레이트(102)가 베이스 플레이트(100) 방향으로 이동하게 된다. 이때 판 스프링(130)의 변위가 증가하면서 커버 플레이트(102)이동하게 되므로 잉크저장고(120) 내의 압력을 일정한 부압상태를 유지하게 된다. 도 4c는 상기 판 스프링(130)의 최종 동작상태를 보여준다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 다른 판 스프링의 최초 가공상태 및 동작 전후상태를 도시한 것이다. 도면에 도시된 판 스프링(140)의 형상은 앞에서 설명된 판 스프링(도 4a 내지 도 4c의 130)과 같지만, 최초 가공상태가 도 5a에 도시된 바와 같이 동작 방향과 반대방향으로 약간 변형된 상태로 되어 있다. 이러한 판 스프링(140)은 도 5b에 도시된 바와 같이 동작방향으로 약간의 변위를 가한 상태로 장착되어 커버 플레이트(102)를 잡아당기는 방향으로 복원력이 작용하게된다. 도 5c는 상기 판 스프링(140)의 최종 동작 상태를 나타낸다.

도 6a 내지 도 6c에서는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 또다른 판 스프링을 도시한 것으로, 상기 판 스프링은 도 6a와 같이 최초 가공상태의 형상이 동일한 2개의 판 스프링(150)(160)을 서로 마주보게 하여 겹친 것이다. 상기 판 스프링(150)(160)이 서로 도 6b와 같은 형태로 겹쳐져 장착되어 커버 플레이트(102)를 잡아당기는 방향으로 복원력을 가하게 되며, 그 최종 동작상태가 도 6c에 도시되어 있다.

이상에서는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 판 스프링의 일부에 관하여서만 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 판 스프링이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 적용될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 잉크 카트리지에 사용되는 하우징은 일체형으로 제작된 것 외에도 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 서로 대응되는 부분이 결합하여 형성될 수도 있다. 도 7에서는 하우징이 서로 대응하는 제 1 몸체부(110a)와 제 2 몸체부(110b)가 결합하여 잉크저장고(도 2의 104)를 덮어 씌우는 형태로 형성되는 것을 보여준다. 여기서, 제 1 몸체부(110a)는 일 측면 이 및 상면의 일부가 개방된 형상을 가지며, 제 2 몸체부(110b)는 개방된 상기 제 1 몸체부(110a)의 일 측면 및 상면의 일부를 밀폐하는 형상을 가진다. 이러한 제 1 몸체부(110a)와 제 2 몸체부(110b)가 결합하여 하면이 개방된 하우징을 형성하게 된다. 상기 제 1 몸체부(110a)와 제 2 몸체부(110b)는 열용착이나 초음파용착 등과 같은 용착방법이나 나사나 후크 등과 같은 기계적 체결방법에 의하여 결합될 수 있다. 이때, 상기 하우징의 재질은 가공성형된 박판 금속이나 구조용 폴리머가 될 수 있다. 한편, 도8에서는 관통공이 형성된 벽체와 상기 벽체의 상면을 밀폐하는 덮개가 결합하여 다른 하우징이 형성되는 것을 보여준다. 이때,상기 벽체와 덮개의 결합방법이 하우징의 재질은 앞에서 설명된 것과 같다. 이상에서는 본 발명의 잉크 카트리지에 사용되는 하우징의 일부에 관하여만 설명되었으며, 이에 한정되지 않고 다양한 형태로 형성되는 하우징이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크 카트리지는 잉크저장고 내부에만 잉크가 채워지므로 잉크의 증발에 따른 물성의 변화가 없고, 장기 보관시나 고온, 저온 보관시 잉크저장고 내부의 압력변화가 없어 잉크의 누설가능성이 적다. 또한, 판 스프링이 잉크저장고 외부에 위치하게 되므로 잉크에 의하여 판 스프링의 부식될 염려가 없으며, 그 결과 판 스프링과 잉크 선택의 범위가 넓어진다. 한편, 하우징과 잉크저장고 사이의 협소한 공간에 판 스프링이 설치되므로, 잉크저장고 내의 잉크 충진효율을 높일 수 있다.

Claims (7)

1. 잉크가 저장되는 잉크저장고와, 상기 잉크저장고를 덮어 씌우는 하우징과, 상기 잉크저장고 내부의 압력을 부압으로 유지시키는 부압유지수단을 구비하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 있어서,

   상기 잉크저장고는,

   베이스 플레이트와; 상기 베이스 플레이트와 이격되어 마련되는 커버 플레이트와; 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이에 개재되어 잉크가 저장되는 밀폐된 공간을 형성하는 가요성 격벽을; 구비하며,

   상기 부압유지수단은,

   상기 하우징과 상기 커버 플레이트 사이에 개재되는 적어도 하나의 스프링 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프링 탄성부재는 상기 커버 플레이트를 잡아당기는 방향으로 탄성 복원력이 작용하여 상기 잉크저장고 내부의 압력을 부압으로 유지시키는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 판 스프링은 상기 하우징에 고정되는 하우징 고정부와; 상기 커버 플레이트에 고정되는 플레이트 고정부와; 상기 하우징 고정부와 플레이트 고정부를 일체로 연결하는 연결부로; 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 하우징은 상기 베이스 플레이트와 결합하여 상기 잉크저장고를 덮어 씌울 수 있도록, 서로 대응하는 제 1 몸체부 및 제 2 몸체부가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 하우징은 상기 베이스 플레이트와 결합하여 상기 잉크저장고를 덮어 씌울 수 있도록, 관통공이 형성된 벽체와 상기 벽체의 일측을 밀폐하는 덮개가 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 하우징의 재질이 박판 금속 또는 구조용 폴리머인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 하우징의 재질이 박판 금속 또는 구조용 폴리머인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.