KR101240830B1 - 잉크 카트리지 및 프린터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 잉크 카트리지는 배출구 및 유입구가 형성된 잉크 팩; 상기 잉크 팩이 장착되는 카트리지 몸체; 및 상기 카트리지 몸체에 작동 가능하게 설치되고, 상기 잉크 팩을 상기 배출구를 갖는 제1영역과 상기 유입구를 갖는 제2영역으로 분할하는 분할 수단;을 포함할 수 있다.

Description

잉크 카트리지 및 프린터{Ink cartridge and Printer having the same}

본 발명은 잉크 카트리지 및 프린터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 잉크 팩에 잔류되는 잉크의 양을 최소화시킬 수 있는 잉크 카트리지 및 프린터에 관한 것이다.

잉크 젯 기록 장치는 잉크 젯 헤드를 구동시킴으로써 잉크를 대상물에 토출한다.

일반적으로 잉크 젯 기록 장치는 잉크 젯 헤드의 구동 시 압력변동이나 온도변동을 유발하는데, 이러한 압력변동과 온도변동은 잉크에 녹아 있던 미크론 크기의 용존 기체를 기포 형태로 표출시킨다.

그런데 잉크 내 기포는 잉크 젯 헤드에서 잉크의 토출을 방해하므로, 잉크 토출의 편차나 잉크에 의해 인쇄된 대상물(예를 들어 기판)에 얼룩 등을 발생시킨다.

이러한 문제점을 해결하고자, 최근에는 탈기(脫氣)한 잉크를 팩과 같은 밀폐 용기에 저장하여 사용하고 있다.

그러나 이러한 잉크 팩은 저장된 잉크가 소모됨에 따라 잉크 팩이 수축되는 현상이 발생한다. 이러한 잉크 팩의 수축 현상은 잉크 팩에 저장된 잉크의 유동을 방해하므로, 잉크 팩에 잉크가 남아 있는 상태에서도 잉크의 토출을 불가능하게 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 잉크 팩에 잔류되는 잉크의 양을 최소화시킬 수 있는 잉크 카트리지 및 프린터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시 예에 따른 잉크 카트리지는 배출구 및 유입구가 형성된 잉크 팩; 상기 잉크 팩이 장착되는 카트리지 몸체; 및 상기 카트리지 몸체에 작동 가능하게 설치되고, 상기 잉크 팩을 상기 배출구를 갖는 제1영역과 상기 유입구를 갖는 제2영역으로 분할하는 분할 수단;을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 잉크 카트리지의 몸체는 상기 잉크 팩에 저장된 잉크가 상기 배출구로 유동하려는 관성을 가지도록, 상기 잉크 팩이 장착되는 바닥면이 일 측으로 경사질 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 잉크 카트리지는 상기 잉크 팩에 압력을 가하는 가압 수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 잉크 카트리지는 상기 잉크 팩으로부터 배출되는 잉크의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 잉크 카트리지의 잉크 팩은 상기 분할 수단에 의한 영역 분할이 용이하도록 분리막을 구비할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시 예에 따른 프린터는 배출구 및 유입구가 형성된 잉크 팩, 상기 잉크 팩이 장착되는 카트리지 몸체, 및 상기 카트리지 몸체에 작동 가능하게 설치되고 상기 잉크 팩을 상기 배출구를 갖는 제1영역과 상기 유입구를 갖는 제2영역으로 분할하는 분할 수단을 포함하는 잉크 카트리지; 및 상기 배출구 및 상기 유입구와 연결되어, 상기 배출구로부터 공급된 잉크 중 일부 잉크를 분사하고 나머지 잉크를 상기 유입구로 회수시키는 프린터 헤드;를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 프린터는 상기 배출구에서 배출되는 잉크의 유량을 측정하는 유량계; 및 상기 유량계에서 측정된 잉크의 유량이 설정된 기준 유량보다 작으면, 상기 제1영역과 상기 제2영역이 소통되도록 상기 분할 수단을 작동시키는 제어수단;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시 예에 따른 프린터는 상기 프린터 헤드로부터 상기 잉크 팩으로 회수되는 잉크에 포함된 이물질을 걸러내는 필터를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 잉크의 순환구조를 통해 잉크 팩에 잔류하는 잉크의 양을 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 잉크 카트리지는 잉크 팩에 저장된 잉크가 배출구 쪽으로 모이게 하므로, 잉크의 배출이 용이하다.

또한, 본 발명은 하나의 잉크 팩을 통해 잉크의 순환구조를 가능케 하므로, 잉크 팩의 교환 작업이 편리할 뿐만 아니라 잉크 카트리지 또는 프린터의 크기를 소형화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크 카트리지의 단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 잉크 카트리지를 구비한 본 발명의 제1실시 예에 따른 프린터의 구성도이고,
도 3 내지 도 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크 카트리지를 작동상태를 설명하기 위한 도면이고,
도 7 내지 도 9는 잉크 카트리지에 장착되는 잉크 팩의 여러 가지 형태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크 카트리지의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 잉크 카트리지를 구비한 본 발명의 제1실시 예에 따른 프린터의 구성도이고, 도 3 내지 6은 본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크 카트리지를 작동상태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 잉크 카트리지(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 카트리지 몸체(12), 잉크 팩(20), 분할 수단(30, 또는 분할 판), 가압 수단(40)을 포함한다.

이와 같이 구성된 잉크 카트리지(10)는 분할 수단(30)으로 잉크 팩(20)을 2개의 영역으로 분할함으로써, 잉크 팩(20)의 저장된 잉크의 순환을 가능케 한다.

이하에서는 잉크 카트리지(10)의 구성요소를 상세히 설명한다.

카트리지 몸체(12)는 잉크 팩(20)을 수납 또는 장착할 수 있는 수납 공간(14)을 가진다. 수납 공간(14)은 대용량 또는 소용량의 잉크 팩(20)을 각각 수용할 수 있는 크기를 가진다. 여기서, 수납 공간(14)의 바닥면(16)은 잉크 팩(20)에 저장된 잉크가 일 방향으로 이동하려는 경향을 갖도록 경사져 있다. 바닥면(16)의 경사각은 잉크 팩(20)의 크기와 잉크의 종류(또는 점도)에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 잉크 팩(20)에 저장된 잉크의 점도가 높으면 잉크의 유동이 상대적으로 원활하지 않으므로, 바닥면(16)의 경사각을 상대적으로 크게 할 수 있다. 반면, 잉크의 점도가 낮으면 잉크의 유동이 상대적으로 원활하므로, 바닥면(16)의 경사각을 상대적으로 작게 할 수 있다.

한편, 카트리지 몸체(12)는 잉크 팩(20)의 배출구(22) 및 유입구(24)와 연결되는 제1연결구(18)와 제2연결구(19)를 갖는다. 제1연결구(18)와 제2연결구(19)는 별도의 관을 통해 프린터 헤드(102, 도 2 참조)와 연결된다. 여기서, 제1연결구(18)에는 잉크 팩(20)으로부터 배출되는 잉크의 유량을 측정하는 유량계(50, 도 2 참조)가 더 설치될 수 있다.

잉크 팩(20)은 일정량의 잉크를 수용한다. 잉크 팩(20)은 저장된 잉크의 양에 따라 형상의 변형이 가능하고 공기를 차단할 수 있도록, 예를 들어, 폴리에틸렌, 알루미늄, 폴리에틸렌의 3중 구조 등의 재질로 제작될 수 있다. 잉크 팩(20)은 배출구(22)와 유입구(24)를 갖는다. 배출구(22)는 잉크 팩(20)의 길이방향(도 1을 기준으로 X 축 방향)에서 일 측에 형성되고, 유입구(24)는 잉크 팩(20)의 길이방향에서 타 측에 형성된다. 즉, 배출구(22)와 유입구(24)는 Y 축을 기준으로 서로 대칭으로 배치된다.

한편, 잉크 팩(20)에 저장되는 잉크에는 작은 미립자가 포함될 수 있다. 잉크에 포함된 작은 미립자는 다른 미립자들과 충돌하여 잉크가 침전되는 현상을 억제시킨다.

분할 수단(30)은 잉크 팩(20)을 폭 방향(Z축 방향)으로 양분할 수 있는 얇은 판 형태로 제작된다. 분할 수단(30)은 카트리지 몸체(12)에 설치되며, 제어신호에 따라 상하 방향(도 1을 기준으로 Y축 방향)으로 이동한다. 분할 수단(30)은 카트리지 몸체(12)에 장착된 잉크 팩(20)을 서로 소통하지 않는 2개의 영역, 즉, 제1영역(분할 수단(30)을 기준으로 왼쪽 부분)과 제2영역(분할 수단(30)을 기준으로 오른쪽 부분)으로 분할한다.

한편, 본 실시 예에서는 분할 수단(30)이 카트리지 몸체(12)의 상부에서 상하 이동하는 것으로 도시되어 있으나, 잉크 팩(20)을 2개의 영역으로 분할시키는 범위에서 분할 수단(30)의 설치 위치와 작동 방식을 얼마든지 변경할 수 있다. 아울러, 분할 수단(30)의 상하이동은 유압을 이용한 실린더 구조에 의해 이루어질 수 있다.

가압 수단(40)은 카트리지 몸체(12)에 설치되며, 잉크 팩(20)에 저장된 잉크가 배출구(22)로 토출될 수 있도록 잉크 팩(20)에 압력을 가한다. 본 실시 예에서 가압 수단(40)은 공기압을 이용한 공압 장치이다. 즉, 본 실시 예에서 가압 수단(40)은 공기 펌프 등과 연결되며, 공급된 공기를 통해 수납 공간(14)의 내부 압력을 증대시킴으로써 잉크 팩(20)을 누른다.

참고로, 가압 수단(40)은 제1가압부(42)와 제2가압부(44)로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1가압부(42)는 분할 수단(30)을 기준으로 잉크 팩(20)의 전방(도 1을 기준으로 왼쪽 부분)을 가압하고, 제2가압부(44)는 분할 수단(30)을 기준으로 잉크 팩의 후방(도 1을 기준으로 오른쪽 부분)을 가압한다.

다음에서는 위와 같은 구조의 잉크 카트리지(10)를 구비한 본 발명의 제1실시 예에 따른 프린터(100)를 설명한다.

제1실시 예에 따른 프린터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(10), 유량계(50), 프린터 헤드(102), 제어 수단(104), 밸브(110, 112, 114)를 포함한다. 이러한 구조의 프린터(100)는 복수의 밸브(110, 112, 114)를 통해 잉크 팩(20)의 잔류 잉크 량을 최소화시키는 잉크의 순환을 가능케 할 수 있다.

잉크 카트리지(10)는 프린터 헤드(102)와 연결된다. 여기서, 잉크 카트리지(10)의 제1연결구(18)와 프린터 헤드(102)가 연결되는 관로에는 제1밸브(110)가 설치되고, 잉크 카트리지(10)의 제2연결구(19)와 프린터 헤드(102)가 연결되는 관로에는 제2밸브(112)가 설치된다. 그리고 제1연결구(18)와 제2연결구(19)가 연결되는 관로에는 제3밸브(114)가 설치된다.

제어 수단(104)은 잉크 카트리지(10), 가압 수단(40), 유량계(50), 프린터 헤드(102), 밸브들(110, 112, 114)과 전기적으로 연결되며, 이들 구성요소들의 작동을 제어한다.

예를 들어, 제어 수단(104)은 프린터 제어신호에 따라 가압 수단(40)을 제어하여 잉크 팩(20)의 잉크를 프린터 헤드(102)로 공급시키고, 유량계(50)에서 측정되는 잉크의 배출량에 따라 밸브들(110, 112, 114)의 개폐를 제어한다.

본 실시 예에 따른 프린터(100)의 작동방법을 도 3 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.

본 실시 예에 따른 프린터(100)의 작동은 잉크 분사 단계와 잉크 순환 단계로 이루어진다. 여기서, 잉크 분사 단계는 잉크 팩(20)에 저장된 잉크를 프린터 헤드(102)를 통해 분사하는 단계이고, 잉크 순환 단계는 잉크 팩(20)에 잔류하는 잉크를 하나의 분할 공간으로 모으는 단계이다.

(잉크 분사 단계)

잉크 분사 단계에서는, 잉크 팩(20)이 분할 수단(30)에 의해 2개의 영역으로 분할된다. 그리고 제1밸브(110)와 제2밸브(112)가 개방되고, 제3밸브(114)가 폐쇄된다.

이러한 상태에서 제어 수단(104)으로 잉크 분사 신호가 수신되면, 제어 수단(104)은 제1가압부(42)를 작동시켜 잉크 팩(20)의 제1영역을 가압한다. 그러면 제1영역의 잉크가 유량계(50)를 지나 제1밸브(110)를 통해 프린터 헤드(102)로 공급되어 잉크의 분사가 이루어진다. 여기서, 프린터 헤드(102)로 공급된 잉크 중 미처 분사되지 않은 잔여 잉크는 제2밸브(112)를 통해 잉크 팩(20)의 제2영역으로 공급된다.

이러한 잉크 분사 단계는, 잉크 팩(20)의 제1영역에 저장된 잉크가 모두 소진되거나 또는 잉크 팩(20)에 저장된 잉크의 양이 기 설정된 최저 저장량보다 적으면, 중지된다(도 4 참조).

여기서, 제1영역에 저장된 잉크의 양은 유량계(50)를 통해 배출되는 잉크의 유량을 통해 판단한다. 예를 들어, 제어 수단(104)은 유량계(50)를 통해 배출되는 잉크의 유량이 기 설정된 최저 유량보다 작으면, 잉크 팩(20)의 제1영역에 충분한 잉크가 없다고 판단하고 잉크 분사 단계를 중지시킨다.

(잉크 순환 단계)

잉크 분사 단계가 중지되면 잉크 순환 단계로 전환된다.

잉크 순환 단계에서는, 분할 수단(30)에 의한 잉크 팩(20)의 분할이 해제되어 잉크 팩(20)의 제1영역과 제2영역이 통합되고, 제1밸브(110)와 제2밸브(112)는 폐쇄된다.

이러한 상태에서 제2가압부(44)를 통해 잉크 팩(20)의 제2영역을 가압하거나 또는 제3밸브(114)가 개방되면, 제1영역과 제2영역 간의 압력 차로 인하여 제2영역에 저장된 잉크가 제1영역으로 이동된다(도 5 참조). 특히, 본 실시 예에서는 잉크 카트리지 몸체(12)의 바닥면(16)이 제1영역으로 경사져 있으므로, 제2영역의 잉크가 제1영역으로 원활하게 이동하게 된다.

위와 같은 과정을 통해 상당량의 잉크가 잉크 팩(20)의 제1영역에 보충되면, 위에서 설명한 잉크 분사 단계와 잉크 순환 단계를 반복 수행한다. 이러한 잉크 분사 단계와 잉크 순환 단계는 잉크 팩(20)에 잉크가 완전히 소진될 때까지 수행된다.

한편, 잉크 팩(20)의 잉크가 완전히 소진되었는지 여부는 아래의 2가지 방법으로 확인할 수 있다.

첫째 방법은 카트리지 몸체(12)에 질량 센서(도시되지 않음)를 설치하고, 잉크 팩(20)의 무게를 측정하여 확인하는 방법이다.

본 방법에 따른 제어 수단(104)은 질량 센서를 통해 잉크 팩(20)의 무게를 수시로 측정하고, 측정된 값이 기 설정된 최저 무게 값보다 작으면, 해당 잉크 팩(20)의 잉크가 모두 소진되었다고 판단한다.

여기서, 제어 수단(104)은 잉크 팩(20)의 잉크 소진을 경고등 또는 경고음을 통해 사용자에게 알릴 수 있다.

두 번째 방법은 유량계(50)를 이용하여 확인하는 방법이다.

제어 수단(104)은 잉크 순환 단계 이후 수행되는 잉크 분사 단계에서 유량계(50)를 통해 측정된 잉크의 유량이 기 설정된 최저 유량보다 작으면, 잉크 팩(20)에 잉크가 모두 소진되었다고 판단한다.

위와 같이 구성된 본 실시 예에 따른 잉크 카트리지 및 프린터는 잉크 팩(20)에 저장된 잉크가 지속적으로 순환되므로, 잉크 팩(20)에 고형물이 쉽게 침전되지 않을 뿐만 아니라 잉크 팩(20)에 저장된 잉크를 최대한 소모할 수 있다.

또한, 본 실시 예에 따른 잉크 카트리지 및 프린터는 하나의 잉크 팩(20)을 2개의 영역으로 분할하여 잉크를 순환시키는 구조이므로, 프린터의 소형화가 가능하다.

다음에서는 잉크 팩(20)의 변형 예를 설명한다. 도 7 내지 도 9는 잉크 카트리지에 장착되는 잉크 팩의 여러 가지 형태를 나타낸 도면이다.

본 실시 예에 따른 잉크 카트리지 및 프린터는 하나의 잉크 팩(20)을 2개의 영역으로 분할한다. 따라서, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 잉크 팩(20)의 중간에 분리막(26)을 미리 형성한다면, 잉크 팩(20)의 영역 분할효과를 높일 수 있다.

즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 잉크 팩(20)의 양 측면 또는 일 측면에서 타 측면으로 향하는 분리막(26)을 형성하여, 제1영역(27)과 제2영역(28)이 소통하는 통로(29)의 크기를 축소할 수 있다.

이러한 형태는 제1영역(27)과 제2영역(28) 간의 통로(29)가 좁으므로, 분할 수단(30)을 통한 잉크 팩(20)의 영역 분할 또는 통로(29)의 차단이 용이하다. 또한, 이러한 형태는 회수한 잉크에 포함된 침전물 또는 불순물이 제1영역(27)으로 이동하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 분리막(26)을 제2영역(28)에서 제1영역(27)으로 갈수록 점차 줄어드는 형상으로 제작하여, 제2영역(28)로부터 제1영역(27)으로의 잉크 유동을 용이하게 할 수 있다.

한편, 잉크 팩(20)에서 제1영역(27)과 제2영역(28)을 연결하는 통로(29)는 도 9에 도시된 바와 같이 잉크 팩(20)의 중간에 절개부(21)를 형성하여 달성할 수도 있다.

본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

10 잉크 카트리지
12 카트리지 몸체 14 수용 공간
16 바닥면 20 잉크 팩
22 배출구 24 유입구
26 분리막 30 분할수단 (또는 분할 판)
40 가압 수단 50 유량계
100 프린터
102 프린터 헤드 104 제어 수단
106 필터 110, 112, 114 밸브

Claims (8)

1. 배출구 및 유입구가 형성된 잉크 팩;
   상기 잉크 팩이 장착되는 카트리지 몸체; 및
   상기 카트리지 몸체에 작동 가능하게 설치되고, 상기 잉크 팩을 상기 배출구를 갖는 제1영역과 상기 유입구를 갖는 제2영역으로 분할하는 분할 수단;
   을 포함하는 잉크 카트리지.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지 몸체는 상기 잉크 팩에 저장된 잉크가 상기 배출구로 유동하려는 관성을 가지도록, 상기 잉크 팩이 장착되는 바닥면이 일 측으로 경사진 잉크 카트리지.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 잉크 팩에 압력을 가하는 가압 수단을 더 포함하는 잉크 카트리지.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 잉크 팩으로부터 배출되는 잉크의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하는 잉크 카트리지.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 잉크 팩은 상기 분할 수단에 의한 영역 분할이 용이하도록 분리막을 구비하는 잉크 카트리지.
   
6. 배출구 및 유입구가 형성된 잉크 팩, 상기 잉크 팩이 장착되는 카트리지 몸체, 및 상기 카트리지 몸체에 작동 가능하게 설치되고 상기 잉크 팩을 상기 배출구를 갖는 제1영역과 상기 유입구를 갖는 제2영역으로 분할하는 분할 수단을 포함하는 잉크 카트리지; 및
   상기 배출구 및 상기 유입구와 연결되어, 상기 배출구로부터 공급된 잉크 중 일부 잉크를 분사하고 나머지 잉크를 상기 유입구로 회수시키는 프린터 헤드;
   를 포함하는 프린터.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 배출구에서 배출되는 잉크의 유량을 측정하는 유량계; 및
   상기 유량계에서 측정된 잉크의 유량이 설정된 기준 유량보다 작으면, 상기 제1영역과 상기 제2영역이 소통되도록 상기 분할 수단을 작동시키는 제어수단;
   을 더 포함하는 프린터.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 프린터 헤드로부터 상기 잉크 팩으로 회수되는 잉크에 포함된 이물질을 걸러내는 필터를 더 포함하는 프린터.

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