KR102344550B1 - 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지 - Google Patents

정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 색상의 잉크가 각각 저장된 잉크공급부로부터 이동되는 잉크를 각각 저장하는 잉크저장부가 구획된 카트리지몸체와 카트리지몸체의 상부를 밀폐하는 커버부 및 일단이 잉크공급부에 연결되고, 타단이 잉크저장부에 위치한 관체로 이루어진 공급관부를 포함하는 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 관한 것이다.

Description

정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지{INKJET PRINTER HEAD CARTRIDGE WITH STATIC PRESSURE STRUCTURE}
본 발명은 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크저장부가 형성된 카트리지몸체의 내부로 공급관부를 길게 연장하여 잉크저장부의 내부의 압력을 일정하게 유지하여 잉크를 연속적으로 공급하여 장시간 인쇄할 수 있는 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 관한 것이다.
잉크젯 카트리지는 내부에 저장된 잉크를 잉크 액적(Droplet)의 형태로 외부로 토출시켜 인쇄매체 상에 소정 화상을 인쇄하는 장치이다. 그리고 통상 인쇄매체의 폭 방향으로 이동가능 한 잉크젯 프린터(Inkjet printer)의 캐리지(Carriage) 등에 장착된 상태에서 사용된다.
이와 같은 잉크젯 카트리지는 잉크가 저장되도록 그 내부에 소정 잉크저장공간이 마련된 카트리지몸체와 카트리지몸체에 저장된 잉크를 그 노즐부를 통해 인쇄매체 상의 원하는 위치에 토출시키는 헤드칩 및 카트리지몸체의 상부에 장착되며 카트리지몸체의 개구된 상면을 밀폐하는 리드(Lid)를 포함한다.
구체적으로, 카트리지몸체의 내부에는 카트리지몸체 내부를 일정 부압상태로 유지하는 부압유지수단이 구비되며, 그 하부에는 헤드칩으로 공급되는 잉크를 필터링하는 필터(Filter)가 구비된다.
이때, 부압유지수단으로는 폼(Foam)이 주로 사용 된다. 그리고 필터의 하부 인 카트리지몸체의 밑면에는 잉크를 토출시키는 헤드칩이 실런트(Sealant)와 같은 접착제에 의해서 카트리지몸체에 부착된다.
또한, 리드는 초음파 등에 의해서 카트리지몸체의 상부에 융착되며, 잉크공급구가 마련된 내부리드와, 내부리드의 상부에 장착되는 외부리드로 구성된다.
한편, 잉크가 소진될 때마다 고가의 잉크카트리지를 매번 새로 구입하는 데에 상당한 경제적 부담이 있다.
이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 프린터의 바디를 손상 또는 변형시키지 않고 한 번의 카트리지 장착만으로 외부의 잉크를 튜브를 통해 연속적으로 공급받을 수 있도록 하는 잉크 연속 공급장치가 개발되어 사용되고 있다.
프린터용 잉크 연속 공급장치는, 공지된 잉크젯 프린터에 제공되는 카트리지와 카트리지에 잉크를 공급하는 잉크병과 잉크병과 카트리지를 연결하여 잉크가 연속적으로 공급될 수 있도록 하는 공급튜브를 포함하여 이루어진다.
프린터용 잉크 연속 공급장치를 사용함으로써 카트리지 교체에 따른 비용 절감 및 잉크 부족의 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
그러나 프린터용 잉크 연속 공급장치에 연결된 카트리지는 내부의 압력이 일정하지 않기 때문에 잉크의 유동성 밸런스가 불규칙적으로 발생하는 문제가 있다.
또한, 헤드칩에 구성된 노즐에 장시간 사용 시 무리, 또는 쇼트가 발생하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0612322호(2006.08.07. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2007-0009072호(2007.01.18. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 잉크저장부가 형성된 카트리지몸체의 내부로 공급관부를 길게 연장하여 잉크저장부의 내부의 압력을 일정하게 유지하여 잉크를 연속적으로 공급하여 장시간 인쇄할 수 있는 새로운 구조의 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 잉크저장부의 수직한 길이를 따라 구획한 3등분을 기준으로 2/3의 길이로 관체를 형성하고, 잉크저장부에 잉크를 관체 길이의 반만큼 채움으로써, 잉크저장부의 내부에 위치한 공기가 일정한 압력을 유지할 수 있게 하는 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여
서로 다른 색상의 잉크가 각각 저장된 잉크공급부로부터 이동되는 상기 잉크를 각각 저장하는 잉크저장부가 구획된 카트리지몸체;
상기 카트리지몸체의 상부를 밀폐하는 커버부; 및
일단이 상기 잉크공급부에 연결되고, 타단이 상기 잉크저장부에 위치한 관체로 이루어진 공급관부를 포함하는
정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 있어서, 상기 커버부는 상기 카트리지몸체의 상부에 견고하게 결합되는 판 형상으로 형성된 커버판; 및 상기 잉크저장부의 위치에 대응하여 상기 커버판의 일면을 관통한 주입공을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 있어서, 상기 공급관부는 상기 주입공에 끼워지되 일측이 상기 관체의 일단에 결합하고 타측이 상기 잉크공급부에 연결되도록 연장된 관이 형성되어 'ㄱ'자를 형성한 엘보인입부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 있어서, 상기 관체는 상기 잉크저장부의 수직한 길이를 따라 구획한 3등분을 기준으로 2/3의 길이로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지는, 상기 잉크저장부에 상기 잉크를 상기 관체의 길이의 반만큼의 길이로 채움으로써, 상기 잉크저장부의 내부에 위치한 공기가 일정한 압력을 유지할 수 있게 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지는, 상기 카트리지몸체의 외측 장면에 금속판으로 이루어진 스티커가 부착되어 상기 카트리지몸체로 인가되는 정전기를 방지하는 방전스티커를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지는 잉크공급부로부터 잉크를 연속적으로 공급받을 수 있게 하여 카트리지를 교체할 필요 없이 사용하여 저렴한 가격으로 장시간 사용이 가능하고, 교체에 따른 번거로움을 해소할 수 있는 장점이 있다.
또한, 잉크저장부의 수직한 길이를 따라 구획한 3등분을 기준으로 잉크공급관부의 관체를 2/3의 길이로 형성하고, 잉크저장부에 잉크를 관체 길이의 반만큼 채움으로써, 잉크저장부의 내부에 위치한 공기가 일정한 압력을 유지할 수 있게 하여 안정적으로 잉크를 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 일정한 압력에 의해 카트리지 헤드에 잉크 슬러지의 발생을 억제하여 카트리지 헤드의 청소가 불필요하고, 장시간 인쇄를 연속적으로 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지는 고장발생 빈도가 종래의 카트리지보다 최소화되어 카트리지의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지는 카트리지몸체의 외측 장면에 방전스티커를 부착하여 헤드에 정전기가 인가되는 것을 방지하여 헤드의 수명을 연장해주는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 외관을 분해하여 개략적으로 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 공급관부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 개념을 단면으로 나타낸 개념도이다.
도 4는 도 3의 잉크저장부로 유입된 잉크에 의해 공기의 압축력을 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 외관을 분해하여 개략적으로 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 공급관부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지의 개념을 단면으로 나타낸 개념도이고, 도 4는 도 3의 잉크저장부로 유입된 잉크에 의해 공기의 압축력을 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지(10)는 카트리지몸체(100), 커버부(200) 및 공급관부(300)를 포함한다.
보다 상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지(10)는 서로 다른 색상의 잉크가 각각 저장된 잉크공급부(11)로부터 이동되는 잉크를 각각 저장하는 잉크저장부(110)가 구획된 카트리지몸체(100), 카트리지몸체의 상부를 밀폐하는 커버부(200) 및 일단이 상기 잉크공급부에 연결되고, 타단이 잉크저장부에 위치한 관체(310)로 이루어진 공급관부를 포함한다.
도 1을 참조하면, 카트리지몸체(100)는 잉크가 내부에 저장되도록 중공의 함체 형상으로 형성되고, 내부를 상하방향으로 적어도 하나 이상 구획하는 챔버격벽이 마련되어 잉크저장부(110)를 형성한다.
잉크저장부(110)는 여기 명세서의 도면에서 3개의 구역으로 도시하였으나, 컬러 인쇄를 위해 필요한 경우 3개 이상의 구역으로 구획할 수 있다.
또한, 카트리지몸체(100)는 각각의 잉크저장부(110)에 수용된 잉크를 노즐로 토출할 수 있도록 하부에 노즐부가 형성된 헤드칩에 각각 연통하도록 형성된다.
이러한, 카트리지몸체(100)에 형성된 헤드칩은 일반적으로 형성된 공지의 구성과 동일하다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 커버부(200)는 카트리지몸체(100)의 상부를 밀폐하는 판으로 형성된다.
여기서, 커버부(200)는 내측면에 잉크저장부(110)에 대응하여 구획된 돌기가 형성되고, 돌기의 단부면에 체결홈이 형성되어 각각의 잉크저장부(110)를 밀폐하여 서로 다른 색상의 잉크가 혼합되는 것을 방지해준다.
이를 위해, 커버부(200)는 커버판(210) 및 주입공(220)을 더 포함한다.
커버판(210)은 카트리지몸체의 상부에 견고하게 결합되는 판 형상으로 형성된다.
주입공(220)은 잉크저장부(110)의 위치에 대응하여 커버판(210)의 일면을 관통한 홀로 형성된다.
즉, 주입공(220)은 서로 다른 색상의 잉크가 각각 저장된 잉크공급부(11)로부터 잉크를 이동시키는 튜브에 연결된 공급관부(300)를 커버판(210)에 체결하도록 각각 구획된 잉크저장부(110)의 위치에 대응하여 관통된 홀이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 공급관부(300)는 일단이 잉크공급부(11)에 연결되고, 타단이 잉크저장부(110)에 위치한 관체(310)로 이루어진다.
이를 위해, 공급관부(300)는 주입공(220)에 끼워지되 일측이 관체(310)의 일단에 결합하고 타측이 잉크공급부(11)에 연결되도록 연장된 관이 형성되어 'ㄱ'자를 형성한 엘보인입부(320)를 더 포함할 수 있다.
엘보인입부(320)는 잉크공급부(11)로부터 잉크를 이동하는 튜브에 연결되어 직선방향으로 이동하는 잉크를 관체(310)가 위치한 직각방향으로 이동시켜 정압을 형성해준다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지(10)에 있어서, 관체(310)는 잉크저장부(110)의 수직한 길이를 따라 구획한 3등분을 기준으로 2/3의 길이로 형성된다.
이는, 관체(310)의 일단이 잉크저장부(110)의 내측 하부면과 일정거리를 유지하게 하여, 잉크가 잉크저장부(110)로 유입 시, 잉크저장부(110)에 남아있는 공기를 관체(310)의 일단과 잉크저장부(110)의 내측 하부면과의 거리만큼 유지시키기 위해서이다. 이로 인해, 공기가 일정한 압력을 유지할 수 있게 된다.
이를 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 잉크저장부(110)에 잉크를 관체(310)의 길이의 반만큼 채움으로써, 잉크저장부(110)의 내부에 위치한 공기가 일정한 압력을 유지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
다시 설명하면, 관체(310)는 잉크저장부(110)의 수직한 길이를 따라 구획한 3등분을 기준으로 2/3의 길이(L1)로 형성하고, 잉크를 관체(310) 길이의 반만큼의 길이(L2)로 잉크저장부(110)에 채움으로써, 잉크저장부(110)에 남아있는 공기가 일정한 압력을 가질 수 있게 한다.
일례로, 종래의 잉크를 연속적으로 공급하는 카트리지의 경우, 잉크공급부로부터 잉크를 이동시키는 튜브가 커버부에 연통하여 잉크가 커버부의 하면으로부터 잉크저장부로 낙하되어 저장되었다.
특히, 종래의 카트리지의 잉크저장부의 압력이 100이라고 할 때, 잉크가 99의 압력만큼만 유입되면 헤드칩을 구성하는 노즐로 잉크의 토출이 원활하지 못하여 노즐이 막힐 수 있다.
또한, 잉크가 101의 압력만큼 유입되면 노즐로 잉크의 과잉되게 토출되어 인쇄의 품질이 저하되는 문제가 있다.
이와 같이, 공급관부(300)를 구성하는 관체(310)의 길이와 관체(310)의 길이의 반만큼 잉크저장부(110)에 잉크를 채움으로써, 종래의 문제를 해소할 수 있는 것이다.
여기서, 관체(310)의 길이가 1/3인 경우, 카트리지헤드 내부에서 잉크의 수위와 인젝션노즐(Injection Nozzle)에서 잉크를 토출 시, 카트리지 내부의 공기가 미세하게 잉크에 섞이면서 밴딩현상을 유발하여 인쇄품질을 저하시킨다.
즉, 관체(310)의 길이가 짧게 형성되면 잉크 방울의 낙하 시 버블의 발생과 잉크저장부(110) 내부의 밀도차(정압부분, 기포형성부분, 잉크부분의 밀도차이)로 인해 정압 밸런스가 와해된다.
또한, 잉크저장부(110)의 내부공간에 형성된 공기(air) 공간의 압력이 잉크공급부(11)에 직접적으로 전달되어 카트리지몸체(100)의 내부 잉크수위보다 잉크공급부(11)의 수위보다 높으면 인젝션노즐(Injection Nozzle)로 잉크가 흘러내리는 문제가 발생한다.
또한, 관체(310)의 길이가 2/3보다 길게 형성된 경우, 잉크저장부(110)에 잉크가 채워지면 정압을 유지하는 공간이 부족하여 잉크공급부(11)에서 공급하여 이동하는 힘의 부족으로 인해, 최종적으로 노즐에 압력이 발생하여 카트리지헤드가 고장 또는 오프(off)되는 결과를 초래한다.
즉, 관체(310)의 길이가 길면 정압공기 공간을 만들어 주기 위해 카트리지 헤드를 뒤집어서 석션 시, 잉크수위가 높아져서 적정수준 이상으로 잉크가 채워져 정압공간을 확보할 수 없는 문제가 있는 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 공급관부(300)는 플랜지(330)를 더 포함할 수 있다.
플랜지(330)는 관체(310)의 타단에 주입공(220)보다 넓은 지름의 판으로 형성되어 관체(310)가 주입공(220)에 끼움 결합 시, 커버부(200)의 외측면에 밀착되어 주입공(220)을 폐쇄한다.
이로 인해, 외부의 공기가 관체(310)의 타단을 통해 잉크저장부(110)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지(10)는 방전스티커(400)를 더 포함할 수 있다.
방전스티커(400)는 카트리지몸체(100)의 외측 장면에 금속판으로 이루어진 스티커가 부착되어 카트리지몸체(100)로 인가되는 정전기를 방지하는 역할을 한다.
일례로, 프린터기의 카트리지 수용부는 방전을 유지하고 있으나, 카트리지를 수용부로부터 빼내거나 카트리지를 만지는 경우, 정전기가 발생하여 헤드칩이 고장날 수 있다.
이때, 헤드칩을 교체하기 위해서는 고가의 비용을 지불하거나 상황에 따라 헤드칩의 교체가 불가하여 카트리지를 교체해야한다.
이와 같이, 방전스티커(400)는 외부의 자극에 의해 발생하는 정전기를 흡수하여 카트리지몸체(100)로 정전기가 인가되는 것을 방지하기 때문에 헤드칩의 수명을 연장할 수 있다.
그리고 잉크공급부(11)로부터 연속적인 잉크의 공급이 가능하여 인쇄의 제한없이 장시간 안정적으로 인쇄할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 물론이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 그리고 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10 : 정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지
11 : 잉크공급부 100 : 카트리지몸체
110 : 잉크저장부 200 : 커버부
210 : 커버판 220 : 주입공
300 : 공급관부 310 : 관체
320 : 엘보인입부 330 : 플랜지
400 : 방전스티커

Claims (6)

  1. 서로 다른 색상의 잉크가 각각 저장된 잉크공급부로부터 이동되는 상기 잉크를 각각 저장하는 잉크저장부가 구획된 카트리지몸체;
    상기 카트리지몸체의 상부를 밀폐하는 판 형상으로 형성된 커버판 및 상기 잉크저장부의 위치에 대응하여 상기 커버판의 일면을 관통한 주입공을 포함하여 형성되는 커버부; 및
    일단이 상기 잉크공급부에 연결되고, 타단이 상기 잉크저장부에 위치하며 상기 잉크저장부의 수직한 길이를 따라 구획한 3등분을 기준으로 2/3의 길이로 형성된 관체로 이루어진 공급관부를 포함하고,
    상기 공급관부는
    상기 잉크저장부에 상기 잉크를 상기 관체의 길이의 반만큼의 길이로 채움으로써, 상기 잉크저장부의 내부의 공간에 위치한 공기의 압축에 의한 압축력으로 상기 잉크를 일정한 압력으로 배출시킬 수 있는 것을 특징으로 하는
    정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급관부는
    상기 주입공에 끼워지되 일측이 상기 관체의 일단에 결합하고 타측이 상기 잉크공급부에 연결되도록 연장된 관이 형성되어 'ㄱ'자를 형성한 엘보인입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 카트리지몸체의 외측 장면에 금속판으로 이루어진 스티커가 부착되어 상기 카트리지몸체로 인가되는 정전기를 방지하는 방전스티커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    정압 구조를 갖는 잉크젯 프린터 헤드 카트리지.
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