KR100503082B1 - 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관하여 개시한다. 개시된 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 일체형 몸체 내에서 "T"형 수직 벽에 의해서 형성되는 3개의 잉크 챔버와, 상기 각 챔버의 하부에 연결되어서 용지에 액적 상태로 잉크를 토출하는 프린트헤드에 잉크를 공급하는 잉크채널과, 상기 프린트헤드의 노즐들에 전기적 신호를 부여하는 배선들이 형성된 플렉서블 인쇄회로를 구비하며, 제1 챔버는 제2 및 제3 챔버에 대해서 실질적으로 직교하게 배치되며, 상기 프린트헤드는 상기 제2 및 제3 챔버에 대응되는 상기 몸체의 하부에 설치되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 제1챔버로부터 연결되는 잉크 채널만 프린트헤드로부터 이격되고, 나머지 두 개의 잉크챔버로부터 프린트헤드로 연결되는 잉크채널은 실질적으로 수직 구조를 가지므로 종래 잉크 카트리지의 하부구조보다 단순한 구조를 가진다.

Description

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

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3개의 잉크 챔버로부터 하나의 프린트헤드로 공급되는 잉크채널들이 잉크 카트리지의 몸체에 일체형으로 제조되는 잉크젯 프린터용 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, 컬러 인쇄시 3개의 컬러에 대응한 잉크를 저장한 잉크챔버들로부터 프린트헤드로 연결하는 잉크채널들의 배치가 매우 중요하다. 종래에는 다중 챔버를 가지는 잉크 카트리지를 제조하기 위해서 다수의 플라스틱 부품을 결합하여 사용하여 왔다.

그러나, 종래의 다수의 부품을 조립하여 잉크 카트리지를 제조하는 방법은 부품수 및 조립공수가 증가하여 잉크 카트리지의 제조비용을 상승시키는 문제가 된다.

상기 문제를 해결하기 위해서 하나의 몸체로 형성된 잉크 카트리지가 미국특허 제6,260,961호에 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 잉크 카트리지(10)는 "T"형의 내부격벽들(11,12)로 분리된 제1, 제2 및 제3 챔버(13,14,15)를 구비하며, 각 챔버는 서로 다른 색상의 잉크를 저장한다. 참조번호 16은 일체형 잉크 카트리지(10)의 사출성형을 위해서 사이드 코아(side core)가 삽입가능하게 형성된 개구부를 밀봉하는 실링부재이다.

도 2는 도 1의 제2 또는 제3 챔버의 하부의 구조를 보여주는 단면도이다. 제2 챔버(14)의 잉크는 스탠드 파이프(21) 상부에 설치된 미도시된 필터를 통해서 잉잉크 출구 포트(22)를 통해서 잉크 공급 슬롯(ink feed slot)(24)으로 공급된다. 즉, 화살표 23으로 표시된 잉크 흐름 경로(ink flow path)를 따른다. 잉크 출구 포트(22)의 하부에는 프린트헤드가 설치되어서 잉크 출구 포트(22)로부터 공급된 잉크를 받아서 노즐들(미도시)을 통해서 잉크 액적으로 토출한다.

도 3은 제1 챔버의 하부 구조를 보여주는 단면도이다. 제1 챔버(13)의 잉크는 스탠드 파이프(31) 내의 개구부(33) 및 수직 잉크 채널(34)를 지나서 잉크 공급 슬롯(35)으로 공급된다. 잉크 공급 슬롯(35)을 통과한 잉크는 프린트헤드의 노즐들로 공급된다.

상기한 구성으로 이루어진 종래발명의 잉크 카트리지(10)에서는, 일체형으로 잉크 카트리지(10)를 사출성형하기 위해서 잉크 카트리지(10)의 하부에 형성되는 잉크 채널을 포함하는 잉크 공급 경로(ink flow path)를 성형하기 위한 금형인 사이드 코아(side core)가 필요하다. 이 사이드 코아는 잉크 카트리지(10)를 형성하는 금형에 착탈이 용이하도록 경사구조로 형성된다. 잉크 카트리지(10)에서 사이드 코아가 출입하는 부분인 개방부에는 실링부재(16)가 접착제 또는 초음파 용접에 의해서 밀봉된다. 이 실링부재(16)가 잉크 카트리지(10)에 정밀하게 결합되지 않으면 그 위에 부착되는 플렉서블 인쇄회로(flexible printed circuit: FPC)(미도시)의 배선 및 접점에 간섭을 일으켜서 프린트헤드에 전기적 신호를 전달하는 동작을 방해한다. 따라서 인쇄품질은 저하시킨다.

또한, 종래발명처럼 제2 및 제3 챔버(14,15)로부터의 두 개의 긴 잉크 공급경로(23)를 통해서 프린트헤드로 서로 다른 색상의 잉크가 공급되는 경우, 실링부재(16)는 잉크 공급경로(23)로부터 외부로 잉크가 새는 것을 방지하는 것 이외에 인접한 잉크 공급경로들(23) 사이의 리크도 방지하여야 한다. 따라서 사이드 코아 및 실링부재(16)의 내부구조가 복잡해지며, 실링부재(16)에 의한 실링이 불완전한 경우 잉크 공급경로들(23) 사이의 리크로 혼색이 발생되는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 잉크채널의 배치를 개선하여 잉크 챔버 내의 잉크를 프린트헤드로 효율적으로 공급하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는, 일체형 몸체 내에서 "T"형 수직 벽에 의해서 형성되는 3개의 잉크 챔버와, 상기 각 챔버의 하부에 연결되어서 용지에 액적 상태로 잉크를 토출하는 프린트헤드에 잉크를 공급하는 잉크채널과, 상기 프린트헤드의 노즐들에 전기적 신호를 부여하는 배선들이 형성된 플렉서블 인쇄회로를 구비하며, 제1 챔버는 제2 및 제3 챔버에 대해서 실질적으로 직교하게 배치되는 다중 챔버형 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 있어서,

상기 프린트헤드는 상기 제2 및 제3 챔버에 대응되는 상기 몸체의 하부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 챔버로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크채널은 상기 제2 또는 제3 챔버의 길이 방향과 평행하게 배치된다.

또한, 상기 몸체의 사출 성형시 상기 몸체의 하부로 삽입되어서 상기 잉크채널의 구조를 한정하는 사이드 코아가 출입하는 개구부를 밀봉하는 실링부재를 구비하며, 상기 실링부재는 상기 플렉서블 인쇄회로와 접촉되지 않는 영역에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2 및 제3 챔버로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크채널은 실질적으로 수직으로 형성된다.

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 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지의 분해 사시도를 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 잉크 카트리지(100)는 잉크가 저장되는 잉크 챔버들(111,112,113) 및 잉크 채널들이 일체형으로 형성된 몸체(101)와, 잉크 챔버들(111,112,113)의 상부를 덮는 뚜껑(102)과, 몸체의 전면 및 하부에 부착되는 것으로서 잉크가 액적으로 토출되는 노즐들이 배열된 노즐판을 포함하는 프린트헤드(105)에 전기적 신호를 연결하여주는 플렉서블 인쇄회로(FPC)(103)을 구비한다. 상기 몸체(101)는 일체형으로 사출성형된 후, 몸체의 하부에 잉크채널을 포함하는 잉크 공급경로를 형성하기 위해서 사용되는 사이드 코아의 출입구를 막는 하나의 실링부재(104)가 접착제로 부착하거나 초음파 접합된다.

상기 몸체(101)는 두 개의 내부 벽(114,115)을 포함하며, 이 두 개의 벽(114,115)은 만나서 "T" 형을 형성하여 3개의 잉크챔버 즉, 제1, 제2 및 제3 챔버(111,112,113)를 형성한다. 각 챔버내에는 스폰지와 같은 폼 부재(미도시)가 채워지고 폼 부재에 형성된 오픈된 셀에는 소정 색상의 잉크가 저장된다. 폼 부재는 모세관 힘(capillary force)으로 잉크 챔버(111,112,113)내에 소정의 부압(negative pressure)을 형성한다.

도 5는 도 4의 카트리지 몸체의 평면도이며, 3개의 챔버(111,112,113)와 격벽들(114,115)과 바닥 구조를 보여준다. 3개의 챔버(111,112,113)는 내부 벽(114,115)에 의해서 평행한 제2 및 제3 챔버(112,113)와 이들 챔버(112,113)에 수직으로 형성된 제1 챔버(111)로 구성된다. 각 챔버(111,112,113) 내에는 부압유지수단인 폼 부재가 내장된다. 잉크 액적을 용지에 토출하는 프린트헤드(105)는 제2 및 제3 챔버(112,113)의 하부에 배치되어 있다. 도면에서 제1챔버의 하부로부터 프린트헤드(105)로 향하는 잉크채널(121)이 배치되어 있다. 잉크채널(121)로부터 프린트헤드(105)로 잉크가 공급되는 잉크공급출구(131)가 가운데 있으며, 제2 및 제2 잉크챔버(112,113)로부터 프린트헤드(105)로 잉크가 공급되는 잉크공급출구(132,133)는 각각 잉크공급출구(131)의 양측에 배치되어 있다. 따라서, 본발명의 잉크 카트리지(100)에서는 프린트헤드(105)로 연결되는 잉크채널이 제1챔버(111)로부터만 경사지게 길게 형성되어 있고, 제2 및 제3챔버(112,113)로부터 프린트헤드(105)로 연결된 잉크채널들은 실질적으로 수직으로 형성되어 있다. 한편, 도 5에서는 잉크 챔버의 하부 구조를 보여주기 위해서 후술하는 필터가 없는 상태를 도시하였다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절개한 면의 분해 단면도이다. 제1챔버(111)의 하부에 스탠드 파이프(stand pipe)(141)가 형성되어 있으며, 스탠드 파이프(141)의 상부에는 잉크 챔버(111)내 불순물 입자 및 공기 버블을 걸러주는 필터(142)가 설치되어 있다. 실링부재(104)는 잉크채널(121)을 형성하는 몸체(101)의 하부구조를 형성하기 위해서 사용되는 사이드 코어의 출입구인 개구부(104a)를 실링하는 부재이다. 이 실링부재(104)가 개구부(104a)에 정밀하게 결합되지 않는 경우에도 실링부재(104)는 플렉서블 인쇄회로(105)와 간섭되는 영역에서 벗어나서 배치되므로 종래기술과 같이 프린트헤드에 전기적 신호를 주는 배선에는 영향을 미치지 않는다.

상기 잉크채널(121)의 구조는 사이드 코어가 삽입 및 퇴출이 용이하게 내측으로 들어가면서 좁아지는 형상을 가진다. 이러한 경사 형상의 잉크채널(121)은 프린트헤드(105)에서 유입되거나 발생되는 공기 버블이 개구부(104a)쪽으로 흘러가므로 프린트헤드(105)로의 잉크의 흐름을 방해하지 않는다.

도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 절개한 면의 분해 단면도이다. 제2 챔버(112)의 하부에는 프린트헤드(105)로 잉크를 공급하는 잉크채널(151)이 스탠드 파이프(152)에 의해서 형성되어 있다. 이 잉크채널(151)은 실질적으로 수직 형상이며, 잉크채널(151)의 하부에는 프린트헤드(105)로 잉크를 공급하는 잉크 공급출구(132)가 형성되어 있다. 스탠드 파이프(152)의 상부에는 필터(153)가 배치되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 사출성형방법으로 일체형으로 형성되며, 프린트헤드로 공급되는 3개의 잉크 채널중 제1챔버로부터 연결되는 잉크 채널만 프린트헤드로부터 이격되고, 나머지 두 개의 잉크챔버로부터 프린트헤드로 연결되는 잉크채널은 실질적으로 수직 구조를 가지므로 종래 잉크 카트리지의 하부구조보다 단순한 구조를 가진다. 따라서, 잉크 카트리지의 제작이 용이하다.

또한, 사이드 코아의 출입구를 밀봉하는 실링부재가 플렉서블 인쇄회로와는 간섭되지 않는 잉크 카트리지의 하부 배면측에 배치되므로 실링부재의 오접착이 프린트헤드의 작동에 영향을 미치지 않는다.

한편, 프린트헤드에 연결되는 3개의 잉크 채널이 서로 분리되게 형성되고, 실링부재는 하나의 잉크채널만 밀봉하므로, 잉크 채널 사이의 리크는 발생되지 않는다. 따라서 혼색의 위험이 없다.

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.

도 1은 미국특허 제6,260,961호에 개시된 잉크 카트리지의 사시도이다.

도 2는 도 1의 제2 또는 제3 챔버의 하부의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 3은 제1 챔버의 하부 구조를 보여주는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지의 분해 사시도이다.

도 5는 도 4의 카트리지의 몸체의 평면도이다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절개한 면의 분해 단면도이다.

도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 절개한 면의 분해 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

100: 잉크 카트리지 101: 카트리지 몸체

102: 뚜껑 103: 플렉서블 인쇄회로

104: 실링부재 105: 프리트헤드

111: 제1 챔버 112: 제2 챔버

113: 제3 챔버 114,115: 내부 벽

121,151: 잉크 채널 131,132,133: 잉크 공급 출구

141,152: 스탠드 파이프 142,153: 필터

Claims (4)

1. 일체형 몸체 내에서 "T"형 수직 벽에 의해서 형성되는 3개의 잉크 챔버와, 상기 각 챔버의 하부에 연결되어서 용지에 액적 상태로 잉크를 토출하는 프린트헤드에 잉크를 공급하는 잉크채널과, 상기 프린트헤드의 노즐들에 전기적 신호를 부여하는 배선들이 형성된 플렉서블 인쇄회로를 구비하며, 제1 챔버는 제2 및 제3 챔버에 대해서 실질적으로 직교하게 배치되는 다중 챔버형 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 있어서,

   상기 프린트헤드는 상기 제2 및 제3 챔버에 대응되는 상기 몸체의 하부에 설치되며,

   상기 몸체의 사출 성형시 상기 몸체의 하부로 삽입되어서 상기 잉크채널의 구조를 한정하는 사이드 코아가 출입하는 개구부를 밀봉하는 실링부재를 구비하며,

   상기 실링부재는 상기 플렉서블 인쇄회로와 접촉되지 않는 영역에 배치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 챔버로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크채널은 상기 제2 또는 제3 챔버의 길이 방향과 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 및 제3 챔버로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 공급하는 잉크채널은 실질적으로 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.