KR19990045316A

KR19990045316A - 불순물이 제거되는 잉크제트 방식의 카트리지 제조

Info

Publication number: KR19990045316A
Application number: KR1019980049054A
Authority: KR
Inventors: 에드위나 플로이드 로우리; 크리스토퍼 존 머니
Original assignee: 죤 제이. 맥아들; 렉스마크 인터내셔널, 인코포레이티드
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 1999-06-25
Also published as: US6003983A; EP0916504B1; DE69812844D1; EP0916504A1; DE69812844T2; JP2000079704A

Abstract

청정실에서, 컵(70)은 채워지지 않은 잉크제트 방식의 카트리지의 급수탑(standpipe)(28)에 적용된다. 밀봉하는 컵(80)은 카트리지의 잉크 출구(46, 48, 50)에 적용된다. 불활성 가스를 컵 사이의 앞뒤로 강제시키고, 필터를 통해 청정실로 방출한다. 이러한 클리닝으로 입자들을 제거하여 채워진 카트리지의 신뢰성을 상당히 향상시킨다.

Description

불순물이 제거되는 잉크제트 방식의 카트리지 제조

본 발명은 잉크제트 방식의 프린터용 카트리지를 제조하는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용 중에 노즐을 막히게 하는 입자들 및 다른 불순물을 제거하는 것에 관한 것이다.

잉크제트 방식의 프린트헤드들은 전형적으로 잉크를 프린트헤드 상의 매우 작은 노즐을 통해 방출시킨다. 열적 잉크제트 방식의 프린트헤드에서, 각 노즐 근처에 저항을 갖는 반도체 기판(칩)을 이용하는 잉크의 물 또는 다른 성분을 기화시킴으로써 잉크를 이동시킨다. 노즐은 매우 작아서 막힐 수가 있다.

막히는 현상을 최소화시키기 위하여, 종래 기술인 잉크제트 방식의 프린트헤드에서는 잉크용 메인 저장조와 칩의 채널 사이에 필터를 포함한다. 이러한 필터는 잠재적으로 막힐게 할 수 있는 어떠한 불순물도 상기 필터를 통과하지 못하게 하는 미세한 그물로 되어 있다. 필터를 고정시키기 위하여, 각 저장조는 칩의 유동 채널에 이어지는 급수탑(standpipe)을 구비한다. 급수탑에는 규칙적인 둥근 상부가 존재하며, 가열 박음(heat staking) 또는 다른 공정에 의해 필터를 상부에 고정시킬 수 있다. 또한, 종래 기술에서의 잉크제트 방식의 프린트헤드는 반도체 제조에 사용되는 것과 같은 고립된 불순물이 없는 "청정실(clean room)"로 이루어져 있다.

본 발명에 따라서 알려진 것은, 상술한 급수탑과 필터 및 청정실 제조는 불순물이 노즐을 막히게 하는 것을 제거하는 효과는 단지 부분적이라는 것이다. 급수탑의 상부와 칩의 채널 단부 사이의 영역이 필터를 기능적으로 통과되기 때문에 불순물의 근원이라는 점이 본 발명의 전제이다.

본 발명에 따라서, 급수탑의 상부는 제 1 도관에 개방되는 제 1 유연한(compliant) 밀봉 부재에 클램프될 수 있고, 채널의 단부는 제 2 도관에 개방되는 제 2 유연한 밀봉 부재에 클램프되어, 클리닝하기 위해 가스의 접근을 허용할 수 있다는 것을 인식한다. 클리닝은 2개의 교대 방향, 한 번 이상은 양방향으로 향하게 되는 압력 하에서 화학적으로 제조된 질소와 같은 불순물이 없는 가스에 의한다. 상기는 입자들을 제거한다. 상기 클리닝 작업 후에, 필터는 급수탑에 부착된다. 이들 작업은 청정실에서 행해진다. 카트리지가 추가로 처리되고, 일단 상기 카트리지를 최종적으로 조립하여 잉크제트 방식의 잉크를 채우면, 정상 사용 동안 노즐에서의 막힘 현상은 현저히 줄어들게 할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명은 첨부된 도면과 관련하여 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 전형적인 3색 잉크제트 방식의 카트리지를 도시하는 분해도.

도 2는 연결 덕트(채널)(38, 41, 45)와 급수탑(standpipe)(28)을 도시하고 있는 카트리지 본체의 일부를 절취하여 도시하는 사시도.

도 3은 잉크가 카트리지 본체로부터 나오는 출구부(채널의 단부)(46, 48, 50)를 도시하는 카트리지 본체의 바닥 부분을 도시하는 사시도.

도 4는 급수탑 주위에 압력에 의해 밀봉된 유연한(compliant) 컵(70)을 도시하는 단면도.

도 5는 출구부(80) 주위에 압력에 의해 밀봉된 유연한 캡을 도시하는 단면도.

도 6은 가스 클리닝 메커니즘을 도시하는 단면도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 카트리지 12 : 카트리지 본체

14 : 뚜껑 16 : 노즐 플레이트

18 : 히터 칩 20 : 테이프 자동화 접착(TAB) 회로

22 : 잉크 저장 챔버 24 : 분리벽

26 : 폼재 블록 28 : 급수탑(standpipe)

30 : 필터 32,34 : 접착 예비적 형성품

다음에 설명에서, "위", "아래", "상향으로", "하향으로", "수직의", "수평의", "상부" 및 "하부"라는 용어는 제한 용어라기보다는 오히려 기술 용어로 사용되는데, 그 이유는 일부 잉크제트 방식의 카트리지는 사용되는 특정한 프린터에 따르는 다른 방향으로 배치될 수 있기 때문이다.

이제 도 1 및 도 2를 참조하여, 3-칼라 잉크제트 방식의 카트리지 또는 펜(10)은 카트리지 본체(12), 뚜껑(14), 노즐 플레이트(16), 히터 칩(18) 및 테이프 자동화 접착(이하 TAB 이라 함) 회로(20)를 포함한다. 카트리지 본체(12)는 2개의 분할 벽(24)에 의해 잉크 저장 챔버(22)를 중앙에 하나, 사이드에 2개로 분리된 중공 내부를 가지고 있다. 3개의 폼재 블록(26)은 저장 챔버 내에 배치되고, 각각의 챔버에 다른 칼라의 잉크를 채운다. 저장 챔버(22) 각각의 하단에 급수탑(28)(도 2 참조)이 있고, 각각의 급수탑 상부는 도 1에 도시된 것처럼, 잉크를 챔버에서 흡수하는 동안 여과시키기 위한 필터(30)로 덮여 있다.

TAB 회로(20)는 2개의 접착 예비적 형성품(32, 34)에 의해 카트리지 본체(12)의 바닥면과 앞면에 부착되어 있다. TAB 회로는 노즐 플레이트(16)의 노즐을 통해 잉크의 방출을 제어하기 위하여 전기 신호를 인가하는 터미널(36)을 가지고 있다. 잘 공지된 것처럼, 저장 챔버(22)의 잉크는 노즐을 가열(fired)할 때 필터(30)와 급수탑(28)을 통해 챔버(22)로부터 흡수된다.

카트리지 본체(12)는 3개의 잉크 유로 또는 통로(도 2에 일점 실선(38, 41 및 45)으로 지시됨)로 형성되어 있는데, 상기 유로들은 저장 챔버(22)로부터 카트리지 본체의 바닥면(54)의 리세스(recess)(52) 내에 위치하는 3개의 출구부(46, 48 및 50)(도 3 참조)까지 뻗어 있다. 노즐 플레이트(16) 및 히터(18)는 프린트 수단을 포함하고, 표면(54)에 장착되어서, 개구부(46, 48 및 50)에 접근 가능한 3가지 칼라 잉크가 노즐 플레이트의 노즐 그룹을 통해 선택적으로 방출되어, 종래의 방식으로 프린트를 할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

대략 반원형의 형상을 하는 개구부(44)가 급수탑(28)의 바닥에 형성되도록 하기 위해, 급수탑(28)의 바닥은 경사 바닥면(56)(도 2 참조)에 의해 부분적으로 밀폐되어 있다. 제 1 잉크 유로(38)는 중앙의 잉크 저장 챔버(22)로부터 출구부(46)까지 뻗어 있고, 중앙의 급수탑(28)과 짧은 잉크 공급관(39)을 포함하는데, 상기 잉크 공급관(39)은 개구부(44)와 출구부(46) 사이의 카트리지에 대해 수직 또는 Z축(도 1 참조)에 평행하게 뻗어 있다. 중앙의 급수탑(28)과 공급관(39)의 내벽의 전체 길이를 따라 뻗어 있는 2개의 융기부(ridge)(58)가 제공된다. 이들 융기부는 중앙의 챔버(22)로부터 잉크 심지의 역할을 하며, 또한 기포가 공급관 또는 급수탑을 완전히 막는 것을 방지한다.

사이드에 있는 저장 챔버(22)에 사용하는 급수탑(28)에는 또한 급수탑의 내벽의 전체 길이에 따라 수직으로 각각 뻗어 있는 융기부(60 및 62)가 제공된다. 하나의 융기부(60)와 하나의 융기부(62)만이 도 2에 보이고 있다.

제 2 잉크 유로(41)는 도 2의 우측 잉크 저장 챔버(22)로부터 출구부(48)까지 뻗어 있다. 제 2 유로는 우측 급수탑(28)과 덕트부(42)를 포함한다.

제 3 잉크 유로(45)는 좌측 잉크 저장 챔버(22)를 출구부(50)(도 3 참조)에 연결한다. 유로(45)는 유로(41)와 유사하고, 도 2의 좌측 급수탑(28)과 덕트(40)에 의해 형성된다.

본 발명은 선반(ledges)(56)과 같은 불규칙 표면을 갖는 도관 상에서 매우 잘 기능한다. 그러나, 상기 불규칙 표면의 상세한 사항은, 압력을 받는 가스가 불순물을 함유한 모든 영역을 가로질러 강하게 이동하는 한, 본 발명에 의한 적절한 클리닝이 상기 특정한 구성에 따르지 않는 것으로 제한하지 않는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 유연한 컵(70)은 가스를 위한 강성의 도관(72) 상에 지지되고 서로 통한다. 각각의 컵(70)은 각각의 급수탑(28)(도 2 참조) 주위를 밀폐시키는 크기로 되어 있다. 컵(70)은 입자들이 벗겨지거나(flake) 탈락하는(shed) 경향이 없는 한, 탄성력이 있는 천연 재료 또는 폴리머(폴리우레탄과 같은)로 이루어질 수 있다. 임의의 상업적으로 이용 가능한 인조고무 컵이 적당하다. 클리닝 작업에서, 컵(70)은 하향 압력에 의해 급수탑(28)의 상부에 대해서 밀봉된다. 도관(72)은 컵(70)의 안쪽으로 열려 있고, 또한 입자가 벗겨지거나 탈락하지 않는 내부를 갖는다.

칩(18)에 접촉하는 3개의 개구부(46, 48 및 50)를 둘러싸기에 충분히 큰 제 2 유연한 컵(80)이 도 5에 도시되어 있다. 컵(80)은 컵(80)의 안쪽으로 열려 있는 가스 도관(82)을 갖는다. 컵(80)과 도관(82)의 재료는 컵(70)과 도관(72)의 재료와 유사한 성분인 것이 바람직하다.

빈 카트리지(12)는 컵(70)(개시되는 3개의 챔버 실시예의 경우에 도 4에 도시된 것처럼 3개의 동일한 컵)을 구비한 고정구에 놓여진다. 그리고 나서, 컵(80)은 프레임 부재(84)를 통한 압력으로 개구부(46, 48 및 50)의 그룹에 대해 밀봉되고, 임의의 종래 기계적 걸쇠(latch)에 의해 하향으로 걸린다.

도식적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 화학적으로 발생된 불순물이 없는 질소 또는 고도로 여과된 공기와 같은 불순물이 없는 가스는 탱크(90)에서 압력(50-120psi)을 받고 있다. 탱크(90)는 도관(92)을 통해 4개의 위치 밸브(94)에 연결한다. 제 1 위치에서, 탱크(90)에서 압력을 받고 있는 가스는 도관(72)에 적용되고, 도관(82)의 밸브는 진공 발생기(96)에 도관(82)을 연결한다. 진공 발생기(96)에 의해 수용된 가스는 소음기(97)를 통하고, 다음에 청정실 내로 불순물을 배출하지 않도록 하기 위해 매우 미세한 필터(99)를 통해 나아간다. 그리고 나서, 밸브(94)는 탱크(90)로부터 가스가 도관(82)으로 유동하도록 배치되고, 탱크(90)로부터 도관(72)으로의 유동 경로는 폐쇄적이다. 이와 함께, 도관(72)으로부터의 진공 유동을 위한 밸브는 개방되고, 도관(82)으로부터 유동하는 것을 허용하기 위한 밸브는 닫혀진다. 마이크로프로세서(미도시됨)는 밸브 위치들을 제어하고, 이들 밸브를 전환시켜 가스 유동 방향을 교대하도록 프로그램화된다. 급수탑 지역 내부로부터 더 큰 입자(20미크론 이상)의 이동을 촉진시키기 위해 진공을 적용한다. 상기 작업의 모든 요소는 입자가 가스 유동 내로 벗겨지거나 탈락하지 않는 재료로 되어 있다.

상기 교대(앞뒤로) 사이클은 2번 내지 6번이 반복된다. 전형적으로, 2 사이클이면 충분하다. 6 사이클 이상은 6 사이클 이상의 이득을 전혀 제공하지 않는다. 저장조(22)는 잉크제트 방식의 잉크로 채워지고, 카트리지(10)는 완료된다. 상기 클리닝 공정은 카트리지(10)의 정상 작동 동안 불순물과 관련된 결함을 상당히 감소시켜 왔다.

바람직한 실시예가 예시의 방식으로 상세하게 기술되어 졌지만, 다양한 변경과 대체가 첨부된 청구범위로 한정한 것처럼 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어남이 없이 기술된 실시예의 형태와 상세한 설명에 이루어진다는 것이 분명하게 될 것이다.

Claims

카트리지 본체, 상기 카트리지 본체의 저장조에 있는 급수탑(standpipe) 및 상기 카트리지 본체 상의 개구부에 상기 급수탑을 연결하는 상기 카트리지 본체에 있는 도관을 구비하는 채워진 잉크제트 방식의 카트리지에서 미립자 불순물을 감소시키기 위한 방법에 있어서,

불순물이 적은 챔버 또는 실(室)에서 수행되는

상기 급수탑의 상부에 가스를 위한 제 1 도관에 연결되는 제 1 밀봉 부재를 적용하는 단계와,

상기 개구부에 상기 가스를 위한 제 2 도관에 연결되는 제 2 밀봉 부재를 적용하는 단계와,

압력을 받고 있는 불순물이 적은 가스의 공급원에 상기 제 1 도관을 연결하는 동시에, 낮은 압력의 공급원에 상기 제 2 도관을 연결하는 단계와,

압력을 받고 있는 불순물이 적은 가스의 공급원에 상기 제 2 도관을 연결하는 동시에, 낮은 압력의 공급원에 상기 제 1 도관을 연결하는 단계와,

다음에, 잉크제트 방식의 잉크를 상기 저장조에 채우는 단계를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 채워진 잉크제트 방식의 카트리지에서 미립자 불순물을 감소시키기 위한 방법.
제 1항에 있어서, 상기 도관에 연결되는 상기 가스는 필터를 통해 상기 불순물이 적은 챔버 또는 실(室)의 대기로 배출되는 것을 특징으로 하는 채워진 잉크제트 방식의 카트리지에서 미립자 불순물을 감소시키기 위한 방법.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 도관은 상기 불순물이 적은 가스의 공급원 또는 상기 필터에 선택적으로 연결되고,

상기 제 2 도관은 상기 제 1 도관이 선택적으로 연결되는 동일한 상기 불순물이 적은 가스의 공급원 및 상기 제 1도관이 선택적으로 연결되는 동일한 상기 필터에 선택적으로 연결되고,

상기 가스와 상기 필터의 상기 연결은 상기 선택 가능한 연결부에 의한 것을 특징으로 하는 채워진 잉크제트 방식의 카트리지에서 미립자 불순물을 감소시키기 위한 방법.
카트리지 본체 내부의 제 1 단부 및 카트리지에 잉크를 채우기 전에 상기 카트리지 본체의 개구부와 서로 폐쇄적으로 통하는 제 2 단부를 갖는 밀폐된 잉크 유동 경로를 한정하는 상기 카트리지 본체를 구비하는 채워진 잉크제트 방식의 카트리지에서 미립자 불순물을 감소시키기 위한 방법에 있어서,

불순물이 적은 챔버 또는 실(室)에서

상기 밀폐된 잉크 유동 경로의 상기 제 1 단부에 압력을 받는 불순물이 적은 가스를 공급하는 동시에, 낮은 압력의 공급원에 상기 카트리지 본체내의 개구부를 연결하는 단계와,

상기 카트리지 본체의 상기 개구부에 압력을 받는 불순물이 적은 가스를 공급하는 동시에, 낮은 압력의 공급원에 상기 밀폐된 잉크 유동 경로의 상기 제 1 단부를 공급하는 단계와,

상기 가스가 2번 이상 앞뒤로 이동하고, 상기 유동 경로가 미립자 불순물을 실질적으로 제거하도록 하기 위해, 상기 공급하는 가스를 상기 제 1 단부로 및 상기 공급하는 가스를 상기 개구부로 교대시키는 단계를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 채워진 잉크제트 방식의 카트리지에서 미립자 불순물을 감소시키기 위한 방법.