KR100440968B1 - 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관하여 개시한다. 개시된 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 일측이 외부와 통기되는 하우징과, 상기 하우징의 커버 및 바닥면에 양단이 밀봉되게 부착되어 내부가 잉크로 채워지는 잉크 저장부와, 상기 잉크저장부의 잉크를 인쇄매체에 액적으로 방출하는 프린트 헤드를 구비하며, 상기 잉크저장부는, 상기 잉크저장부내에 실질적으로 수직으로 마주보도록 마련된 한쌍의 플레이트; 상기 플레이트를 포위하고 그 상하 양단이 상기 하우징에 밀봉되게 부착되는 플렉서블 멤브레인; 및 상기 플레이트의 내면에 연결되어 상기 잉크저장부를 소정의 범위의 부압으로 유지하는 수단;을 구비하며, 상기 부압유지수단은, 상기 제1플레이트에 연결되며 제2플레이트를 향하는 개구된 내면에 다수의 래칫이 형성되어 래칫록; 상기 래칫록에 진입하는 방향으로만 이동이 가능한 스프링 헤드부; 및 상기 스프링 헤드부 및 제2플레이트에 연결되어 상기 스프링 헤드부를 상기 래칫록으로 진입하게 하는 탄성력을 부여하는 스프링;을 구비한다.

Description

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

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 래칫(ratchet) 기구를 이용하여 잉크 저장부의 압력을 소정 범위내로 유지하는 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, 인쇄시 과다한 양의 잉크가 헤드로 세어나가거나 인쇄를 하지 않을 때 프린트헤드에서 웨팅(wetting) 현상이 일어나는 것을 방지하기 위해서는 잉크저장부를 부압의 상태로 유지하는 것이필요하다.

도 1은 미국특허 제5,541,632호에 개시된 부압유지수단을 구비하는 잉크 카트리지를 도시하고 있다. 도면을 참조하면, 잉크 카트리지(10)는 하우징과 상기 하우징 내에 마련되어 잉크를 저장하는 잉크저장부를 구비하며, 상기 잉크저장부의 내부에는 부압유지수단(30)이 마련되어 있다. 상기 하우징은 프레임(16)과 상기 프레임(16)의 양 측면을 밀폐하는 측판(12)(14)으로 구성되며, 상기 잉크저장부는 그 내부를 기밀 상태로 유지하면서 변형이 가능한 플렉서블 벽(flexible walls)(22)(24)에 의하여 밀폐된다. 한편 상기 부압유지수단(30)은 잉크저장부로부터 필터(18)를 거쳐 프린트 헤드(13)로 잉크가 소모되거나 잉크저장부 내에서 잉크가 저장되어 있는 동안, 프린트 헤드(13)에서 잉크가 흘러내리지 않기에 충분한 부압을 유지하는 기능을 하는 것으로서, 활(bow) 스프링(60)과 상기 활 스프링(60)에 지지되어 상기 플렉서블 벽(22)(24)에 각각 연결된 플레이트(40)(50)로 구성된다. 이때 활 스프링(60)은 잉크가 소모됨에 따라 플레서블 벽(22)(24)이 수축되는 것과 반대방향으로 플렉서블 벽(22)(24)에 탄성력을 가해서 잉크저장부를 일정한 부압으로 유지한다.

그러나 상기 구조의 잉크 카트리지에서는 도 5의 점선으로 도시된 곡선과 같이 잉크가 소모됨에 따라 잉크저장부내 진공 증가 및 활스프링의 탄성력으로 부압이 계속 증가되는 문제점이 발생되어서, 결국 과도한 부압으로 잉크가 프린트 헤드를 통해 방출이 잘 되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 잉크 카트리지의 잉크저장부의 부압이 소정범위내에서 제어되도록 래칫 기구를 이용한 잉크 카트리지를 제공하는 것이다.

도 1은 미국특허 제5,541,632호에 개시된 부압유지수단을 구비하는 잉크 카트리지의 분해 사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지의 측면 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절개한 면의 단면도,

도 4는 도 3의 스프링 헤드부에 연결된 파이프를 개략적으로 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 카트리지를 사용시 잉크 소모량 증가에 따른 잉크저장부의 압력의 변화를 개략적으로 플로팅한 도면,

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 카트리지의 단계별 부압유지수단의 작용을 도시한 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

100: 잉크 카트리지 110: 하우징

112: 몸체 114: 커버

116: 손잡이 118: 뚜껑

120: 잉크저장부 122: 제1플레이트

124: 제2플레이트 126: 플렉서블 멤브레인

130: 랫치 기구 132: 랫치록

140: 스프링 헤드 142: 스프링

144: 제1파이프 145: 제1걸쇠

146: 제2파이프 147: 제2걸쇠

150: 프린트 헤드 152: 잉크공급관

154: 필터

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는, 일측이 외부와 통기되는 하우징과, 상기 하우징의 커버 및 바닥면에 양단이 밀봉되게 부착되어 내부가 잉크로 채워지는 잉크 저장부와, 상기 잉크저장부의 잉크를 인쇄매체에 액적으로 방출하는 프린트 헤드를 구비하며,

상기 잉크저장부는, 상기 잉크저장부내에 실질적으로 수직으로 마주보도록 마련된 한쌍의 플레이트;

상기 플레이트를 포위하고 그 상하 양단이 상기 하우징에 밀봉되게 부착되는 플렉서블 멤브레인; 및

상기 플레이트의 내면에 연결되어 상기 잉크저장부를 소정의 범위의 부압으로 유지하는 수단;을 구비한다.

상기 부압유지수단은, 상기 제1플레이트에 연결되며 제2플레이트를 향하는 개구된 내면에 다수의 래칫이 형성되어 래칫록;

상기 래칫록에 진입하는 방향으로만 이동이 가능한 스프링 헤드부; 및

상기 스프링 헤드부 및 제2플레이트에 연결되어 상기 스프링 헤드부를 상기 래칫록으로 진입하게 하는 탄성력을 부여하는 스프링;을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스프링 헤드부는 상기 스프링이 압축되어 발휘하는 탄성력이 상기 래칫으로부터의 반발력보다 클 때 그 가장자리가 상기 스프링 헤드부의 진입방향과 반대방향으로 휘어져서 상기 래칫록 안으로 진입하도록 마련된 탄성체인 것이바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지의 측면 단면도이며, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절개한 면의 단면도이다.

도면을 참조하면, 잉크 카트리지(100)는 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내에서 잉크가 채워지는 잉크저장부(120)와 상기 잉크저장부(120)의 하부에서 상기 잉크를 인쇄매체에 액적으로 배출하는 프린트 헤드(150)를 구비한다.

상기 하우징(110)은 소형 형상의 몸체(112)와, 상기 몸체(112)를 덮는 커버(114)와 상기 커버(114)를 덮어서 미려한 형상을 이루며 일측에 손잡이(116)가 형성된 뚜껑(1180을 구비한다. 상기 커버(114)에는 대기와 통기되는 홀(114a)이 형성되어 있다.

상기 잉크저장부(120)는 그 양단이 상기 커버(114) 및 바닥면에 위치한 잉크공급관(152)과 밀봉되게 연결되어 있다. 상기 잉크저장부(120)는 서로 이격되어 마주보는 제1, 제2플레이트(122, 124)와, 상기 제1, 제2플레이트(122, 124)를 포위하고 그 상하 양단이 각각 상기 커버(114) 및 잉크공급관(152)과 연결되어 그 내부를 외부와 차단하는 플렉서블 멤브레인(flexible membrane)(126)과 상기 플레이트(122, 124)들의 대향면에 연결되어서 상기 잉크저장부(120)를 소정의 범위의 부압으로 유지하는 수단을 구비한다. 상기 플렉서블 멤브레인(126)은 상기 플레이트(122, 124)의 이동에 따라 움직여서 가변적인 공간을 한정하게 된다. 상기 플렉서블 멤브레인(126)은 통기가 되지 않게 금속박막이 표면에 형성된 비닐 시트 또는 고무 백(rubber bag)으로 만들어지는 것이 바람직하다.

상기 부압유지수단은 랫치(ratchet) 기구(130)로서, 상기 제1플레이트(122)에 그 일단이 연결되며 개구부가 제2플레이트(1240를 향하는 랫치록(ratchet lock)(132)과, 상기 랫치록(132)에 진입하는 스프링 헤드부(140)에 연결되고 다른 단이 제2플레이트(124)에 연결된 스프링(142)과, 상기 스프링(142)을 감싸며 상기 스프링(142)의 이동통로를 가이드하는 스프링 가이드를 구비한다. 상기 스프링 가이드는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스프링 헤드부(140)에 일단이 연결된 제1파이프(144)와 상기 제1파이프(144)내를 출입하며 일단이 제2플레이트(124)에 연결된 제2파이프(146)를 구비한다. 상기 제1파이프(144) 및 제2파이프(146)의 연결부는 상호 이탈되지 않도록 각각 제1걸쇠(145) 및 제2걸쇠(147)가 형성된 것이 바람직하다.

상기 스프링 헤드부(140)는 랫치록(132)에 일방향으로 진행되도록 랫치(132a) 사이에 끼워지는 형상 즉, 그 수직 단면 형상이 사다리꼴인 것이 바람직하다. 또한, 제1(144) 및 제2파이프(146)가 겹쳐져서 최대로 탄성력을 제공하는 스프링(142)의 진입방향 힘이 상기 래칫(132a)의 경사진 면으로부터의 반발력보다 클 때 진입방향과 반대방향으로 휘어져서 상기 래칫록(132) 안으로 진입하도록 마련된 탄성고무인 것이 바람직하다.

상기 프린트 헤드(150)는 상기 잉크저장부(120)의 바닥에 위치하며, 상기 프린트 헤드(150)에 공급되는 잉크는 잉크 내의 불순물 및 미세한 버블을 걸러줌으로써 프린트 헤드(150)의 분출구가 막히는 것을 방지하는 필터(154)를 통해서 공급된다. 필터(154) 및 프린트 헤드(150) 사이에는 잉크 공급관(152)이 형성되어 있다.

상기 구조의 잉크 카트리지의 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 카트리지(100)를 사용시 잉크 소모량 증가에 따른 잉크저장부(120)의 압력의 변화를 개략적으로 플로팅한 것이며, 점선은 종래 잉크 카트리지 사용시 예상되는 문제점을 도시한 것이며, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크 카트리지(100)의 단계별 부압유지수단의 작용을 도시한 단면도이다.

도면을 참조하면, 먼저 잉크를 잉크저장부(120)에 주입하면서 잉크저장부(120) 내를 소정의 부압으로 만든다. 본 실시예에서는 약 -50 mmH2O 상태로 부압을 유지시켰다. 상기 부압을 발생시키는 방법으로는 제2파이프(146)가 제1파이프(144)에 어느 정도 삽입된 상태로 잉크저장부(120)를 잉크로 채운다음 제1파이프(144)로부터 제2파이프(146)를 릴리스하면 압축된 스프링(142)의 힘으로 상기 제1(122) 및 제2플레이트(124)는 벌어지면서 잉크저장부(120)에 진공을 형성하여 소정의 부압을 생성한다. 또한, 상기 잉크저장부(120)로부터 잉크를 진공상태로 뽑거나, 또는 진공상태로 잉크를 삽입하면 초기 부압을 조절할 수 있게 된다.

다음에, 상기 잉크 카트리지(100)를 잉크젯 프린터(미도시)에 장착하여 사용하게 되면, 잉크의 소모량이 증가됨에 따라서 상기 잉크저장부(120) 및 하우징(110)에 커버(114)에 형성된 통기홀(114a)을 통해서 외부로부터 채워지는 대기압으로 인하여 제1(122) 및 제2플레이트(124)는 상호 다가가는 방향으로 이동하며, 따라서 제2파이프(146)가 제1파이프(144) 안으로 삽입되어 스프링(142)은 압축되어 가면서 압력은 계속 감소된다. 결국 제1파이프(144) 및 제2파이프(146)가 겹쳐져서 더 이상 스프링이 압축되지 않는 상태(도 5의 P 점)에 도달된다(도 6a 참조). 이때 제2플레이트(124)로부터 상기 스프링 헤드부(140)에 가해지는 힘이 랫치(132a)의 경사면이 스프링 헤드부(140)에 가하는 반발력보다 강하게 되며 따라서 스프링 헤드부(140)는 그 가장자리가 진입방향과 반대방향으로 휘면서 하나의 랫치(132a)를 통과한다(도 6b 참조). 동시에 스프링(140)의 복원력으로 제2파이프(146)는 제1파이프(144)로부터 이격되게 움직인다. 이 때 플레이트들(122, 124)간의 상호 다가가는 방향으로 이동으로 잉크저장부의 공간이 순간적으로 줄어들어서 압력이 줄어든다(도 5의 Q점 참조).

이어서, 잉크 소모가 더 진행되면, 잉크저장부(120)에 생기는 진공으로 부압은 더 증가하고 이에 따라 플레이트(122, 124) 간의 거리는 가까워지는 방향으로 스프링(142)이 압축된다(도 6c 참조). 이 때의 압력은 Q점으로부터 감소(부압이 증가)되어 도 5의 R 점에 도달된다.

상기 과정은 반복이 되며, 이에 따라 도 5에서처럼 잉크저장부의 부압이 랫치 형상을 보여주며, 따라서 본 발명의 특징부인 일정한 범위내에서 부압이 조절된다. 도 5의 압력 숫자는 하나의 일례를 도시한 것이며, 설계에 따라서 스프링 상수, 제1 및 제2파이프 간의 이격 거리 및 초기 부압에 따라서 변할 수 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 잉크저장부의 압력이 소정 범위내에서 조절되므로 과도한 부압에 의한 잉크 토출이 방지되는 이점이 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 일측이 외기와 통기되는 하우징과, 상기 하우징의 커버 및 바닥면에 양단이 밀봉되게 부착되어 내부가 잉크로 채워지는 잉크 저장부와, 상기 잉크저장부의 잉크를 인쇄매체에 액적으로 방출하는 프린트 헤드를 구비하며,

   상기 잉크저장부는,

   상기 잉크저장부내에 실질적으로 수직으로 마주보도록 마련된 한쌍의 플레이트;

   상기 플레이트를 포위하고 그 상하 양단이 상기 하우징에 밀봉되게 부착되는 플렉서블 멤브레인; 및

   상기 플레이트의 내면에 연결되어 상기 잉크저장부를 소정의 범위의 부압으로 유지하는 부압유지수단;을 구비하며,

   상기 부압유지수단은,

   상기 제1플레이트에 연결되며 제2플레이트를 향하는 개구된 내면에 다수의 래칫이 형성되어 래칫록;

   상기 래칫록에 진입하는 방향으로만 이동이 가능한 스프링 헤드부; 및

   상기 스프링 헤드부 및 제2플레이트에 연결되어 상기 스프링 헤드부를 상기 래칫록으로 진입하게 하는 탄성력을 부여하는 스프링;을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프링 헤드부는 랫치 사이에 끼워지도록 그 단면이 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프링 헤드부는 상기 스프링이 압축되어 발휘하는 탄성력이 상기 래칫으로부터의 반발력보다 클 때 그 가장자리가 상기 스프링 헤드부의 진입방향과 반대방향으로 휘어져서 상기 래칫록 안으로 진입하도록 마련된 탄성체인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프링의 외주에 상기 스프링 헤드부 및 상기 제2플레이트를 연결하여 상기 스프링이 이동하는 통로가 되는 스프링 가이드;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 스프링 가이드는,

   상기 스프링 헤드부와 일단이 연결된 제1파이프; 및

   상기 제1파이프를 출입하며 일단이 상기 제2플레이트에 연결된 제2파이프;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.