KR20020088391A - 잉크 카트리지 및 그 잉크 주입 방법 - Google Patents

잉크 카트리지 및 그 잉크 주입 방법 Download PDF

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Abstract

잉크 카트리지 (1)은 기록 장치의 헤드에 탈착 가능하게 접속되고, 헤드 및 카트리지가 접속된 상태에서 대기에 개방된 잉크 탱크 챔버 (11), 및 잉크 탱크 챔버와 연통하고 헤드에 이르는 잉크 엔드 챔버(제 2 잉크 수용 챔버 (16) 등)를 갖는 용기 본체 (2)를 갖는다. 용기 본체 (2)는 잉크 탱크 챔버 (11)과 연통하는 제 1 개구부 (85) 및 잉크 엔드 챔버와 연통하는 제 2 개구부 (86)을 갖도록 형성된다.

Description

잉크 카트리지 및 그 잉크 주입 방법 { INK CARTRIDGE AND METHOD OF INK INJECTION THEREINTO }
본 발명은 기록 장치의 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 카트리지 및 그 잉크 주입 방법에 관한 것이다.
잉크젯 기록 장치는 일반적으로 캐리지(carriage) 상에 탑재되고 기록 용지의 폭 방향으로 이동하는 기록 헤드, 및 이 기록 헤드의 이동 방향과 직교하는 방향으로 기록 용지를 상대적으로 이동시키기 위한 용지 공급 수단을 포함한다.
상기 잉크젯 기록 장치는, 인쇄 데이터에 기초하여 기록 헤드로부터 잉크 방울을 분사함으로써 기록 용지 상에 인쇄한다.
예를 들면 검은색 잉크, 노란색 잉크, 시안색(cyan) 잉크, 및 마젠타색(magenta) 잉크를 분사할 수 있는 기록 헤드는 캐리지 상에 탑재되고, 검은색 잉크에 의한 텍스트 인쇄뿐만 아니라, 잉크 분사 비율을 변화시킴으로써 풀 칼라 인쇄가 가능하다.
따라서, 검은색 잉크, 노란색 잉크, 시안색 잉크, 및 마젠타색 잉크를 기록 헤드에 공급하기 위한 잉크 카트리지는 본 장치의 주요 유닛으로 배치된다.
통상적인 잉크젯 기록 장치에서, 검은색 잉크, 노란색 잉크, 시안색 잉크, 및 마젠타색 잉크를 공급하기 위한 잉크 카트리지는 캐리지 상에 탑재되고 캐리지와 함께 이동한다.
최근의 기록 장치에서, 캐리지는 기록 속도를 증가시킬 목적으로 고속으로 이동하도록 되어 있다.
상기 기록 장치에서, 캐리지의 가속 및 감속으로 잉크 공급 튜브가 신장, 굴곡함에 따라 내부 잉크에서 압력 변동이 발생하여, 기록 헤드로부터 잉크 방울이 불안정하게 분사하게 된다.
따라서, 상기 잉크 카트리지가, 대기 측에 개방된 하측 잉크 수용 챔버(ink storage chamber)(잉크 탱크 챔버(ink tank chamber)), 이 하측 잉크 수용 챔버에 잉크 유로(ink flow passage)를 통해 접속되는, 헤드 접속용의 상측 잉크 수용 챔버(잉크 엔드 챔버(ink end chamber)), 및 상측 잉크 수용 챔버 및 헤드 공급 포트를 접속하는 경로의 도중에 배치된 차압 조절 밸브(differential pressure regulating valve)를 포함하는 것이 제안되고 있다.
잉크 카트리지에 의해, 부압력(negative pressure) 발생 수단에 의해 부압력이 헤드 측면에서 발생하고, 따라서 기록 헤드에 잉크를 공급하기 위한 차압 조절밸브가 개방됨으로써, 상술한 압력 변동에 의해 생긴 잉크에 대한 악영향이 감소하고 잉크가 최적 수두차(water head difference)로 기록 헤드에 공급되게 된다.
잉크 카트리지에서, 잉크 주입용 개구부가 단일 개구부로 구성되어 있어서, 잉크 탱크 챔버 및 잉크 엔드 챔버 각각에 대해 요구되는 잉크 주입 조건하에서 잉크를 주입할 수 없다.
즉, 잉크 엔드 챔버는 대기를 포함해서는 안되며, 적정 잉크량을 가져야만 한다. 한편, 잉크 탱크 챔버는 적정 잉크량을 가져야만 한다.
따라서, 다른 조건하에서 별개의 챔버들 안으로 잉크를 주입할 필요가 있다.
특히, 잉크 탱크 챔버에 대해 요구되는 잉크 주입(대기 주입) 조건하에서 카트리지 내의 잉크 엔드 챔버 안으로 잉크를 주입하면, 잉크 탱크 챔버뿐만 아니라 잉크 엔드 챔버 안으로도 공기가 혼입된다. 결과적으로, 잉크를 사용할 때 헤드에 공급된 잉크에 기포가 혼입되고, 인쇄 상의 안정성을 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 잉크를 사용할 때 헤드에 공급된 잉크에 기포가 혼입되는 것을 방지하고, 인쇄 상의 안정성을 확보할 수 있는, 잉크 카트리지 및 그 잉크 카트리지로의 잉크 주입 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 전체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3은 경사 방향의 위쪽으로부터 바라본, 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4는 경사 방향의 아래쪽으로부터 바라본, 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 내부 구조를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 내부 구조를 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 내부 구조를 나타내는 배면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 제 3 잉크 수용 챔버를 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 밸브 수용 챔버를 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지가 카트리지 홀더에 접속된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 10(a) 및 도 10(b)는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 잉크 주입 유로를 설명하는 도면으로, 도 10(a)는 잉크 카트리지의 내부 구조를 대략적으로 나타내는 단면도이고, 도 10(b)는 잉크 주입 홀을 나타내는 저면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법을 설명하는 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 잉크 카트리지
2 : 용기 본체
3 : 개체
4 : 잉크 공급 포트
8 : 밸브 수용 챔버
11: 제 1 잉크 수용 챔버
15 : 수직벽
16 : 제 2 잉크 수용 챔버
17 : 제 3 잉크 수용 챔버
18 : 연통 유로
19 : 경계벽
25, 26 : 경계벽
28 : 연통로
29 : 관통구
33 : 차압 조절 밸브 수용 챔버
52 : 막 밸브
85 : 제 1 개구부
86 : 제 2 개구부
100 : 잉크 주입기
이런 목적으로, 본 발명에 따르면, 기록 장치의 헤드에 탈착 가능하게 접속되고, 헤드 및 카트리지가 접속된 상태에서 대기에 개방된 잉크 탱크 챔버와, 잉크탱크 챔버와 연통(連通)하고 헤드에 이르는 잉크 엔드 챔버를 갖는 케이스를 포함하는 잉크 카트리지를 제공하고, 상기 케이스는 잉크 탱크 챔버와 연통하는 제 1 개구부 및 잉크 엔드 챔버와 연통하는 제 2 개구부로 형성된다.
잉크 카트리지가 이와 같이 구성되므로, 대기 주입 조건하에서 제 1 개구부를 통해 잉크 탱크 챔버 안으로 잉크를 주입할 수 있고, 진공 주입 조건하에서 제 2 개구부를 통해 잉크 엔드 챔버 안으로 잉크를 주입할 수 있다.
따라서, 잉크를 사용할 때 헤드에 공급된 잉크에 기포가 혼입되는 것을 방지할 수 있고, 인쇄 상의 안정성을 확보할 수 있다.
여기서, 케이스는 잉크 탱크 챔버 내에서 대기를 배출하는 대기 연통 포트와, 잉크 엔드 챔버의 진공 흡인을 하는 흡인 포트로 형성되는 것이 바람직하다.
잉크 카트리지가 이와 같이 구성되므로, 대기 연통 포트를 통해 대기를 배출하는 동안에 잉크 탱크 챔버 안으로 잉크를 주입하고, 흡인 포트를 통해 진공 흡인하는 동안에 잉크 엔드 챔버 안으로 잉크를 주입한다.
흡인 포트는 잉크를 헤드에 공급하는 잉크 공급 포트인 것이 바람직하다.
잉크 카트리지가 이와 같이 구성되므로, 잉크를 기록 장치의 헤드에 공급하는 잉크 공급 포트를, 잉크 주입시에 잉크 엔드 챔버의 진공 흡인을 하기 위한 흡인 포트로서 사용할 수 있다.
다른 한편, 본 발명에 따라 잉크 카트리지 안으로 잉크를 주입하는 방법은, 기록 장치의 헤드에 탈착 가능하게 접속되고, 헤드 및 카트리지가 접속된 상태에서 대기에 개방된 잉크 탱크 챔버와, 잉크 탱크 챔버와 연통(連通)하고 헤드에 이르는잉크 엔드 챔버를 갖는 케이스를 포함하는 잉크 카트리지에 적용할 수 있고, 잉크를 케이스 내의 잉크 탱크 챔버 및 잉크 엔드 챔버 안으로 주입하는 잉크 주입 방법으로 이어진다. 이 방법에서, 소정의 잉크 주입 조건하에서 잉크 탱크 챔버 안으로 잉크를 주입하고, 소정의 잉크 주입 조건과 상이한 잉크 주입 조건하에서 잉크 엔드 챔버 안으로 잉크를 주입한다.
상기 방법 때문에, 잉크 탱크 챔버 및 잉크 엔드 챔버 각각에 대해 요구되는 잉크 주입 조건하에서 잉크를 주입하는, 잉크 카트리지를 제공할 수 있다.
여기서, 잉크 엔드 챔버 안으로 잉크를 주입하는 동안, 잉크 엔드 챔버의 진공 흡인을 하는 것이 바람직하다.
상기 방법에 따르면, 잉크를 사용할 때 잉크 엔드 챔버 내 잉크에서 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있고 인쇄 상의 안정성을 확보할 수 있는, 잉크 카트리지를 제공할 수 있다.
잉크 카트리지의 잉크 공급 포트를 통해 잉크 엔드 챔버의 진공 흡인을 하는 것이 바람직하다.
더욱이, 잉크 탱크 챔버 안으로 잉크를 주입하는 동안, 잉크 탱크 챔버가 대기와 연통하는 것이 바람직하다.
상기 방법에 따르면, 대기 주입 조건하에서 잉크 탱크 챔버 안으로 잉크를 주입할 수 있는 잉크 카트리지를 제공할 수 있다.
본 기재는 참고적으로 여기서 전부 명백히 소개하는, 일본 특허 출원 No. 2001-147418(2001년 5월 17일에 출원됨), No. 2001-149315(2001년 5월 18일에 출원됨) 및 No. 2001-262036(2001년 8월 30일에 출원됨)에 포함된 주제에 관련되어 있다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명이 적용된 잉크 카트리지 및 그 안으로의 잉크 주입 방법의 바람직한 실시예를 나타낸다.
먼저, 도 1 내지 도 11을 참조하여 잉크 카트리지를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 전체를 나타내는 분해 사시도이다. 도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 외관을 나타내는 사시도이다. 도 3 및 도 4는 사선 방향의 위쪽과 아래쪽으로부터 바라본, 본 발명의 실시에에 따른 잉크 카트리지의 내부 구조를 나타내는 사시도이다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 내부 구조를 나타내는 정면도 및 배면도이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 제 3 잉크 수용 챔버(negatvie pressure generation system storage chamber) 및 밸브 수용 챔버를 나타내는 확대 단면도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지가 카트리지 홀더에 접속된 상태를 나타내는 정면도이다. 도 10(a) 및 도 10(b)는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 카트리지의 잉크 주입 유로(ink injection flow passage)를 설명하는 도면으로, 도 10(a)는 잉크 카트리지의 내부 구조를 대략적으로 나타내는 단면도이고, 도 10(b)는 잉크 주입 홀을 나타내는 저면도이다.
도 2(a) 및 도 2(b)에 나타낸 잉크 카트리지 (1)은 평면도에서 거의 직사각형이고, 한 측면이 개방되어 있는 용기 본체(container main body)(하측 케이스) (2)와, 용기 본체 (2)의 개구부를 밀봉하는 개체(lid body)(상측 케이스) (3)을 갖는다. 잉크 카트리지 (1)의 내부는 일반적으로 잉크 유로계(ink flow passage system) 및 공기 유로계(air flow passage system)(둘다 후술함)를 갖도록 구성된다.
기록 헤드 (112)의 잉크 공급침 (72)(모두 도 9에 나타냄)에 접속될 수 있는 잉크 공급 포트 (4)와, 잉크 공급 포트 (4)에 인접하여 나란히 배치된 제 1 개구부(개방 홀) (85) 및 제 2 개구부 (86)(모두 도 4 및 도 5에 나타냄)은 용기 본체 (2)의 하부에서 형성된다. 잉크 공급 포트 (4)는 후술하는 잉크 엔드 챔버(차압 조절 밸브 수용 챔버)와 연통하도록 만들어지고, 제 1 개구부 (85)는 제 1 잉크 수용 챔버(잉크 탱크 챔버) (11)과 연통하도록 만들어진다.
고무 등으로 이루어진 대체로 원주형인 실 부재(seal member) (200)은 도 1에서 나타내는 것처럼 잉크 공급 포트 (4) 내에 장착된다. 축 방향으로 개구된 관통구(through hole) (200a)는 실 부재(seal member) (200)의 중앙에 설치된다. 잉크 공급침 (72)의 삽입, 제거에 따라 관통구 (200a)를 개폐하는 스프링 받침(spring bracket)(조절체(valve body)) (201)이 잉크 공급 포트 (4)에 배치되고, 더욱이 스프링 받침 (201)을 실 부재 (200)로 밀어내는 나선형 압축 스프링 (helical compression spring)(202)가 배치된다.
제 2 개구부 (86)은, 도 10(a) 및 도 10(b)에 나타내는 것처럼, 대기 연통 포트 (86a)를 통해 제 1 잉크 수용 챔버 (11)과 연통되고, 잉크 주입 포트 (86b)를 통해 잉크 엔드 챔버(제 2 잉크 수용 챔버 (16), 제 3 잉크 수용 챔버 (17) 등)과 연통하도록 되어 있다.
카트리지 홀더와 부착 및 탈착 가능한 유지 부재(retention member)(5 및 6)이 용기 본체 (2)의 상측면 상에 일체로 설치된다. 회로 기판(IC 기판) (7)은 도 2(a)에서 나타내는 것처럼 하나의 유지 부재 (5) 아래에 배치되고, 밸브 수용 챔버 (8)은 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타내는 것처럼, 다른 유지 부재 (6) 아래에 배치된다.
회로 기판 (7)은 데이터가 기록되도록, 잉크에 대한 정보 데이터, 예를 들면 색의 종류, 안료/염료계 잉크 종류, 잉크 잔여량, 일련 번호(serial number), 유효 기간, 적용 모델 등을 보존하는 수용 장치를 갖는다.
밸브 수용 챔버 (8)은 도 8에 나타내는 것처럼, 카트리지 삽입측(하측)에 개구된 내부 공간을 갖고, 잉크 카트리지 (1)에 적합한 기록 장치 상의 식별편(들) (73) 및 밸브 작동 막대 (70)(도 9에 나타냄)은 내부 공간에서 전진, 후퇴한다. 밸브 작동 막대 (70)이 전진, 후퇴함에 따라 회전하는, 식별 블록 (87)의 조작 암(operation arm) (66)은 내부 공간의 상부에 수용된다. 잉크 카트리지가 주어진 기록 장치에 적합한지 여부를 결정하는 식별 오목부(들) (68)은 내부 공간의 하부에 설치된다. 식별 오목부 (68)은, 기록 장치 상의 잉크 공급침 (72)(도 9에 나타냄)이 잉크 공급부 (4)와 연통하게 되기 전에(후술하는 대기 개방 밸브가 개구되기 전에), 카트리지 홀더 (71)(도 9에 나타냄)의 밸브 작동 막대 (70)(식별편 (73))에 의해 판정 가능한 위치에 설치된다.
도 8에 나타내는 것처럼, 대기 연통 홀이 대기 개방 밸브 (601)의 개폐 작동에 의해 개폐되도록, 관통구 (60)은 밸브 수용 챔버 (8)(대기 개방 챔버 (501))의챔버 벽 (8a)내에 설치된다. 조작 암 (66)은 관통구 (60)의 한 개구부 측에 설치되고, 대기 개방 밸브 (601)은 관통구 (60)의 다른 개구부 측에 설치된다. 조작 암 (66)은 가압 필름(pressurization film)(신축성 필름) (61)을 누르는 조작부 (66b)을 갖고, 밸브 작동 막대 (70)의 진로의 위쪽으로 사선 방향으로 돌출하여 설치되고, 회전 지지점(rotation supporting point) (66a)를 통해 용기 본체 (2)에 고정된다.
가압 필름 (61)은 관통구 (60)을 폐쇄하도록 챔버 벽 (8a)에 부착되고, 전체 가압 필름 (61)은 고무 등의 탄성 실 부재로 형성된다. 가압 필름 (61)과 관통구 (60)의 개구부 주변 마진 사이에 형성된 내부 공간은, 제 1 잉크 수용 챔버(잉크 탱크 챔버) (11)과 연통하는 관통구 (67)(모두 도 5에 나타냄)에 개구된다.
대기 개방 밸브 (601)은 관통구 (60)을 개폐하는 밸브체(valve body) (65), 및 관통구 (60)의 개구 주변 마진에 대해 밸브체 (65)를 계속 밀어내는 탄성 부재(판 스프링) (62)를 갖는다. 탄성 부재 (62)는 상단부에서 관통구 (62b)로 형성되고, 그 안에 돌기 (64)를 삽입하여 이동 중의 탄성 부재 (62)를 조절(안내)한다. 다른 한편, 탄성 부재 (62)는 돌기 (63)을 통해 용기 본체 (2) 상의 하단부에 고정된다.
도 1에서, 부호 (88)은 블록 (87)에 대응하는 용기 본체 (2)의 상면부 상에 놓여진 식별 라벨을 표시하고, 부호 (89)는 잉크 공급 포트 (4)(관통구 (200a))를 밀봉하는 필름을 나타내고, 부호 (90)은 제 1 개구부 (85) 및 제 2 개구부 (86)을 밀봉하는 필름을 나타낸다. 부호 (91)은 이미 잉크로 충전된 잉크 카트리지를 감싸는 진공 팩(vacuum pack)을 나타낸다.
다음으로, 도 1 내지 도 10을 참조하여 용기 본체 (2) 내의 잉크 유로계 및 공기 유로계를 설명한다.
[잉크 유로계]
잉크 카트리지 (1)은 도 1에서 나타내는 것처럼, 내부 필름(공기 차단 필름) (56 및 502)를 통해 용기 본체 (2)의 정면으로 개체 (3)을 접합하고, 외부 필름(공기 차단 필름) (57)을 통해 용기 본체 (2)의 배면으로 보호 라벨 (83)을 접합함으로써 내부 공간을 갖도록 형성된다. 내부 공간은 도 3 내지 도 5에 나타내는 것처럼, 기록 헤드 (112)(도 9에 나타냄)에 대향하는 잉크 공급 포트측을 향해 약간 아래로 연장하는 경계 벽 (10)에 의해, 상부와 하부로 분리된다. 내부 공간의 하부 영역은 기록 헤드 (112)에 접속된 상태에서 대기에 개방되는 제 1 잉크 수용 챔버 (11)을 제공한다.
높이 위치가 상이한 두 개의 중간 벽 (300 및 301)이 제 1 잉크 수용 챔버 (11) 내에 설치된다. 하나의 중간 벽 (300)은 제 1 잉크 수용 챔버 (11)의 한 측 표면부로부터 소정의 간격을 갖도록 설치된다. 다른 중간 벽 (301)은 제 1 잉크 수용 챔버 (11)의 저면부에 대향하고, 중간 벽 (300)의 잉크 공급 포트측 상에 설치된다. 중간 벽 (301)은 제 1 잉크 수용 챔버 (11)을 잉크 주입 방향(상하)으로 나란히 배치된 두 개의 공간부 (11a 및 11b)으로 분할한다. 중간 벽 (301)은 제 1 개구부 (85)의 축과 동일한 축을 같는 관통부 (301a)을 갖도록 형성된다.
다른 한편, 내부 공간의 상부 영역은 저면부로서 경계 벽 (10)으로 프레임(14)에 의해 구획된다. 프레임 (14)의 내부 공간은 기록 헤드 (112)에 접속된 잉크 엔드 챔버(의 일부)를 형성하고, 잉크 엔드 챔버의 정면측은 연통 포트 (15a)를 갖는 수직 벽(vertical wall) (15)에 의해 좌우 부분으로 분리된다. 분리된 내부 공간의 한 영역은 제 2 잉크 수용 챔버 (16)을 제공하고, 다른 영역은 제 3 잉크 수용 챔버 (17)을 제공한다.
제 1 잉크 수용 챔버 (11)과 연통하는 연통 유로 (18)은 제 2 잉크 수용 챔버 (16)에 접속된다. 연통 유로 (18)은 상하 위치에 연통 포트 (18a 및 18b)를 갖는다. 연통 유로 (18)은, 용기 본체 (2)의 배면에 개구되고 상하 방향으로 연장하는 오목부 (18c)(도 6에 나타냄), 및 오목부 (18c)의 개구부를 폐쇄하고 밀봉하는 공기 차단 필름(외부 필름 (57))에 의해 형성된다. 제 1 잉크 수용 챔버 (11)의 내부와 연통하는 두 개의 상하 연통 포트 (19a 및 19b)를 갖는 경계 벽 (19)는, 연통 유로 (18)로부터 상류측으로 설치된다. 하나의 연통 포트 (19a)는 제 1 잉크 수용 챔버 (11)의 하부 영역에 개구된 위치에 설치된다. 다른 연통 포트 (19b)는 제 1 잉크 수용 챔버 (11)의 상부 영역에 개구된 위치에 설치된다.
다른 한편, 제 3 잉크 수용 챔버 (17)은, 측면으로 연장하는 경계 벽 (22) 및 고리 모양 경계 벽 (24)에 의해, 도 7에 나타낸 차압 조절 밸브 (52)(막 밸브(membrane valve))를 수용하는 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33)(도 6에 나타냄), 및 도 7에 나타낸 필터 (55)(부직포 필터)를 수용하는 필터 챔버 (34)(도 5에 나타냄)를 갖도록 형성된다. 경계 벽 (25)는, 필터 (55)를 통해 통과된 잉크를 필터 챔버 (34)로부터 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33)으로 도입하는 관통구(25a)을 갖도록 형성된다.
경계 벽 (24)는, 경계 벽 (24) 및 경계 벽 (10) 사이에 연통 포트 (26a)를 갖는 경계 벽 (26)으로 하부에 형성되고, 경계 벽 (24) 및 프레임 (14) 사이에 연통 포트 (27a)를 갖는 경계 벽 (27)로 측면에 형성된다. 연통 포트 (27a)와 연통하고 상하 방향으로 연장하는 연통로(communication passage) (28)은, 경계 벽 (27) 및 프레임 (14) 사이에 설치된다. 연통 포트 (24a) 및 영역 (31)을 통해 필터 챔버 (34)와 연통하는 관통구 (29)는 연통로 (28)의 상부에 설치된다.
관통구 (29)는 경계 벽 (27)에 이어지는 경계 벽(고리 모양 벽) (30)에 의해 형성된다.
영역 (31)은 경계 벽 (22, 24, 및 30) 및 경계 벽 (30a)(도 6에 나타냄)에 의해 형성된다. 영역 (31)은 용기 본체 (2)의 한 단부(관통구 (29)와 연통하는 부분)에서는 깊게, 대향하는 단부(필터 챔버 (34)와 연통하는 부분)에서는 낮게 형성된다.
차압 조절 밸브 수용 챔버 (33)은, 도 7에 나타내는 것처럼 엘라스토머(elastomer)등의 탄성 변형 가능한 차압 조절 밸브로서의 막 밸브 (52)를 수용한다. 막 밸브 (52)는 관통구 (52c)를 갖고, 나선형 압축 스프링 (50)에 의해 필터 챔버측으로 밀리고, 초음파 용접(ultrasonic welding)에 의해 고리 모양의 후육부(annular thick part) (52a)를 통해 용기 본체 (2)에 고정되는 외주변 마진를 갖는다. 나선형 압축 스프링 (50)은 막 밸브 (52)의 스프링 받침 (52b)에 의해 한 단부에서, 그리고 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33) 내의 스프링 받침 (203)에의해 대향하는 단부에서 지지된다. 막 밸브 (52)에 대한 나선형 압축 스프링 (50)의 위치 정확성은, 차압 조절 밸브가 차압을 조절하는데 중요한 요소이며, 막 밸브 (52)의 볼록부는 도 7에 나타내는 것처럼, 굴곡이나 위치 변동 등이 없이 나선형 압축 스프링 (50)에 의해 배치된다.
부호 (54)는 막 밸브 (52)의 후육부 (52a)와 일체로 형성된 프레임을 표시한다.
잉크를 통과하게 하고 먼지 등을 걸러내는 필터 (55)는, 도 7에 나타내는 것처럼 필터 챔버 (34) 내에 배치된다. 필터 챔버 (34)의 개구부는 내부 필름 (56)으로 밀봉되고, 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33)의 개구부는 외부 필름 (57)로 밀봉된다. 잉크 공급 포트 (4) 내의 압력이 낮아질 때, 막 밸브 (52)는 나선형 압축 스프링 (50)의 밀어내는 힘에 대항하여 밸브 좌부(valve seat part) (25b)로부터 분리된다(관통구 (52c)는 개구된다). 따라서, 필터 (55)를 통해 통과한 잉크는 관통구 (52c)을 통해 통과하고, 오목부 (35)에 의해 형성된 유로를 통해 잉크 공급 포트 (4)로 유입된다. 잉크 공급 포트 (4) 내의 잉크 압력이 소정값으로 올라갈 때, 막 밸브 (52)는 나선형 압축 스프링 (50)의 밀어내는 힘에 의해 밸브 좌부 (25b) 위에 놓여져, 잉크의 유통을 차단한다. 상기 동작은 일정한 부압력이 유지되는 동안 잉크 공급 포트 (4)에 잉크를 공급함으로써, 반복된다.
[공기 유로계]
도 6에 나타내는 것처럼, 용기 본체 (2)는 유로 저항을 증가시키는 미앤더 홈(meander groove) (36), 및 대기에 개구된 넓은 오목 홈 (37)(사선부), 및 제 1잉크 수용 챔버 (11)을 가리키는 평면도(도 5에 나타냄)에서 거의 직사각형 형상을 갖는 오목부 (38)(공간부)를 갖도록 배면 상에 형성된다. 오목부 (38)은 프레임 (39) 및 리브(rib) (40)을 포함하고, 여기에 통기성 필름 (84)가 늘어나고 고정됨으로써 대기 통기 챔버(atmospheric ventilation chamber)를 형성한다. 관통구 (41)은 오목부 (38)의 저면부(벽 부분)에 만들어지고, 제 2 잉크 수용 챔버 (16)의 경계 벽 (42)(도 5에 나타냄)에 의해 구획된 연장 영역 (43)과 연통하도록 만들어진다. 영역 (43)은 관통구 (44)를 갖고, 경계 벽 (603)에 의해 구획된 연통 홈 (45) 및 연통 홈 (45)에 개구된 관통구 (46)을 통해, 대기 개방 챔버 (501)(도 8에 나타냄)와 연통하도록 만들어진다. 대기 개방 챔버 (501)의 개구부는 도 1에 나타낸 내부 필름(공기 차단 필름) (502)로 밀봉된다.
상기 형상에 의해, 도 9에서 나타내는 것처럼 잉크 카트리지 (1)이 카트리지 홀더 (71)에 장착될 때, 카트리지 홀더 (71)의 밸브 작동 막대(valve operation rod) (70)은, 볼록부 (66b)(가압 필름 (61))을 밸브체 측면으로 이동시키는, 도 8에 나타낸 조작 암 (66)과 인접한다. 따라서, 밸브체 (65)는 관통구 (60)의 개구부 주변 마진으로부터 분리되고, 도 5에 나타내는 제 1 잉크 수용 챔버 (11)은 관통구 (67, 60, 및 46), 홈 (45), 관통구 (44), 영역 (43), 관통구 (41) 등을 통해 도 6에 나타내는 오목부 (38)(대기)로 개방된다. 잉크 공급 포트 (4) 내의 밸브체 (201)은 잉크 공급침 (72)의 삽입에 의해 개구된다.
잉크 공급 포트 (4) 내의 밸브체 (201)이 개구되고, 기록 헤드 (112)에서 잉크를 소비함에 따라, 잉크 공급 포트 (4)의 압력은 규정값 이하로 떨어진다. 따라서, 도 7에 나타낸 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33) 내의 막 밸브 (52)는 (잉크 공급 포트 (4)의 압력이 규정값 이상 오르고, 막 밸브 (52)가 닫힌다면) 개구되고, 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33) 내의 잉크는 잉크 공급 포트 (4)를 통해 기록 헤드 (112)로 유입된다.
더욱이, 기록 헤드 (112)의 잉크 소비가 진행됨에 따라, 제 1 잉크 수용 챔버 (11) 내의 잉크는 도 4에 나타낸 연통 유로 (18)을 통해 제 2 잉크 수용 챔버 (16)으로 유입된다.
다른 한편, 잉크를 소비함에 따라, 대기와 연통하는 관통구 (67)(도 5에 나타냄)을 통해 공기가 흐르고, 제 1 잉크 수용 챔버 (11) 내의 잉크 액위(ink liquid level)가 낮아진다. 잉크가 더 소비되고 잉크 액위가 연통 포트 (19a)에 도달함에 따라, 잉크는 제 1 잉크 수용 챔버 (11)(잉크 공급시에 관통구 (67)을 통해 대기에 개방됨)로부터, 연통 유로 (18)을 경유하여 공기와 함께 제 2 잉크 수용 챔버 (16)으로 유입된다. 기포가 부력에 의해 올라오고, 잉크만이 수직 벽 (15)의 하부에서 연통 포트 (15a)를 통해 제 3 잉크 수용 챔버 (17)로 유입하고, 제 3 잉크 수용 챔버 (17)로부터 경계 벽 (26)의 연통 포트 (26a)를 통해 통과하고, 연통로 (28) 위로 올라가고, 영역 (31) 및 연통 포트 (24a)를 통해 연통로 (28)로부터 필터 챔버 (34)의 상부로 유입된다.
이 후에, 필터 챔버 (34) 내의 잉크는 도 7에 나타낸 필터 (55)를 통해 통과하고, 관통구 (25a)로부터 차압 조절 밸브 수용 챔버 (33)으로 유입되고, 밸브 좌부 (25b)로부터 분리된 막 밸브 (52)의 관통구 (52c)를 통해 통과하고, 도 6에 나타낸 오목부 (35) 내로 가라앉고, 잉크 공급 포트 (4)로 유입된다.
따라서, 잉크는 잉크 카트리지 (1)로부터 기록 헤드 (112)로 공급된다.
다른 종류의 잉크 카트리지 (1)이 카트리지 홀더 (71) 내에 장착되었다면, 잉크 공급 포트 (4)가 잉크 공급침 (72)에 도달하기 전에, 식별 볼록부 (68)(도 7에 나타냄)은 카트리지 홀더 (71)의 식별편 (73)(도 9에 나타냄)에 인접하여, 밸브 작동 막대 (70)의 진입을 저지한다. 따라서, 상이한 종류의 잉크 카트리지가 장착되었을 때의 문제의 발생을 방지할 수 있다. 이러한 상태에서, 밸브 작동 막대 (70)은 조작 암 (66)에 도달하지 않으므로, 밸브체 (65)는 닫힌 밸브 상태로 유지되어 방치에 따른 제 1 잉크 수용 챔버 (11) 내의 잉크 용매의 증발을 방지한다.
다른 한편, 잉크 카트리지 (1)이 카트리지 홀더 (71) 내의 장착 위치로부터 떨어지면, 조작 암 (66)은 더 이상 작동 막대 (70)에 의해 지지되지 않기 때문에 탄성 복귀하고, 따라서 밸브체 (65)가 탄성 복귀하여, 오목부 (38) 및 제 1 잉크 수용 챔버 (11) 사이의 연통이 차단되도록 관통구 (60)을 폐쇄한다.
다음으로, 본 실시예에 따른 잉크 카트리지 (1) 안으로의 잉크 주입 방법을 도 5, 도 10, 및 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은 본 실시예에 따른 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법을 설명하는 개략도이다.
본 실시예에서 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법은, 상이한 충전 조건하에서 잉크 탱크 챔버 (11) 및 잉크 엔드 챔버에 잉크를 충전할 수 있다는 것에 특징이 있다.
즉, 상기 잉크 주입 방법은, 잉크 탱크 챔버 (11) 내에 대기가 남아있는 상태에서 잉크를 충전할 수 있고, 잉크 엔드 챔버에는 대기가 남아있지 않도록 잉크를 충전할 수 있다는 사실에 특징이 있다.
이런 목적으로, 도 11에 나타낸 잉크 주입기(ink injection machine) (100)을 사용한다. 잉크 주입기 (100)은 잉크를 잉크 탬크 챔버 (11)로 주입하는 노즐(nozzle) (100b), 잉크를 잉크 엔드 챔버(제 2 잉크 수용 챔버 (16), 제 3 잉크 수용 챔버 (17) 등)로 주입하는 노즐 (100c) 및, 잉크 엔드 챔버 내의 공기를 배출하기 위한 진공 흡인을 하는 노즐 (100a)를 구비한다. 노즐 (100a)는 잉크 공급 포트 (4)에, 노즐 (100b)는 제 1 개구부 (85)에, 노즐 (100c)는 제 2 개구부 (86)에 접속된다.
노즐 (100b)는 도 3 내지 도 5 및 도 11에 나타낸 중간 벽 (301)의 관통구 (301a)보다 카트리지 내의 깊은 위치에 삽입, 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 잉크 주입 위치가 관통부(through part) (301a)(카트리지의 깊은 내부)보다 깊게 위치하도록, 노즐 (100b)을 삽입하고 제 1 개구부 (85) 및 관통부 (301a)을 통해 통과시키고, 이에 의해 잉크를 주입할 때 잉크 기포가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 잉크를 주입하기 시작할 때, 노즐 (100b)의 잉크 주입 포트와 잉크 액위 사이의 높이 차이는 작아서, 기포가 덜 생긴다. 잉크 액위가 잉크 주입이 진행됨에 따라 높아질 때, 노즐 (100b)의 잉크 주입 포트는 주입된 잉크 아래로 가고, 공기가 말려 들어가지 않아, 기포가 발생하지 않는다. 잉크를 주입할 때 기포가 발생하는 경우에도, 중간 벽 (301)은 기포가 올라오는 것을 방지하고, 잉크 기포는 중간 벽 (301) 및 제 1 개구부 (85) 사이에서 발생하지 않는다.
따라서, 잉크를 주입한 후에 잉크 카트리지 (1)의 상하가 반전되면(도 5에 나타내는 상태로 배치되면), 잉크 기포는 잉크 카트리지 (1)의 상부로 이동한다.
결과적으로, 연통 포트 (19a 및 19b)를 통해 기포가 없는 잉크를 연통 유로 (18)에 공급할 수 있고, 최종적으로 잉크 공급 포트 (4)에 공급할 수 있다.
도 10의 화살표(실선)로 지적한 데로 제 1 개구부 (85)를 통해 잉크 탱크 챔버 (11)에 잉크를 공급할 때, 도 10의 화살표(점선)로 지적한 데로 잉크 탱크 챔버 (11)내의 대기는 대기 연통 포트 (86a)를 통해 빠져나가고, 이에 의해 노즐 (100b)로부터 잉크를 공급하는 것이 가능하게 된다. 즉, 잉크 탱크 챔버 (11)은 관통구 (67)을 통해 대기 개방 밸브 (601)과 연통하나, 대기 개방 밸브 (601)은 카트리지 홀더 (71) 내에 장착되지 않은 잉크 카트리지에는 닫혀있다. 따라서, 대기 연통 포트 (86a)는, 잉크를 주입할 때 잉크 탱크 챔버 (11) 내의 대기(공기)를 빼내기 위해 설치된다.
대기 연통 포트 (86a)는 잉크 주입 포트 (86b)와 함께 제 2 개구부 (86)을 향해 개구된다. 따라서, 제 2 개구부 (86)은 잉크를 주입한 후에, 필름 (90)으로 밀봉되고, 이에 의해 대기 연통 포트 (86a) 및 잉크 주입 포트 (86b)를 밀폐할 수 있다.
다음으로, 노즐 (100c)를 통해 잉크 엔드 챔버 안으로의 잉크 주입을 도 11을 참조하여 설명한다.
차압 조절 밸브 (52)는, 노즐 (100c)에 접속되는 제 2 개구 (86)의 잉크 주입 포트 (86b)와 잉크 공급 포트 (4) 사이에 배치된다. 따라서, 잉크 공급 포트(4) 측의 압력이 낮지 않다면, 잉크는 잉크 공급 포트 (4)까지 충전될 수 없다.
공기가 잉크 엔드 챔버 내로 혼입되는 것을 방지할 필요가 있다. 따라서, 노즐 (100c)를 통해 잉크가 공급됨과 동시에 잉크 공급 포트 (4) 측으로부터 노즐 (100a)를 통해 진공 흡인을 한다.
더욱이, 노즐 (100c)를 통해 공급된 잉크가, 공기(대기)가 혼입되지 않으면서, 연통 포트 (18a), 연통 유로 (18), 제 2 잉크 수용 챔버 (16), 및 제 3 잉크 수용 챔버 (17)를 통해 잉크 공급 포트 (4)까지 충전되도록, 연통 포트 (18a)가 제 2 개구부 (86)의 잉크 주입 포트 (86b) 근처에 설치된다.
다음으로, 본 실시예의 잉크 주입 동작을 도 11을 참조로 하여 설명한다. 잉크 카트리지로서, 잉크 공급 포트 (4)가 필름 (89)로 밀봉되고, 제 1 개구부 (85) 및 제 2 개구부 (86)이 필름 (90)으로 밀봉(밀폐)되기 전에, 잉크 카트리지 (1)이 준비된다.
도 11에서 나타내는 것처럼, 잉크 주입기 (100)의 노즐 (100a 내지 100c)가 잉크 공급 포트 (4), 제 1 개구부 (85), 및 제 2 개구부 (86)(잉크 주입 포트 (86b))에 접속된 후에, 제 1 개구부 (85)를 통해 제 1 잉크 수용 챔버 (11)로 잉크를 주입하고, 잉크 주입 포트 (86b)를 통해 잉크 엔드 챔버(제 2 잉크 수용 챔버 (16), 제 3 잉크 수용 챔버 (17) 등)로 잉크를 주입한다. 이 때, 제 1 잉크 수용 챔버 (11) 내의 대기가 대기 연통 포트(86a)(도 10에 나타냄)로부터 배출되는 동안, 제 1 잉크 수용 챔버 (11)로 잉크를 주입한다.
제 1 잉크 수용 챔버 (11)에 제 1 잉크 수용 챔버 부피의 약 50%까지 잉크를충전할 때, 잉크 노즐 (100b)를 통한 잉크 주입이 종료된다. 잉크 공급 포트 (4)를 통해 진공 흡인(진공도 100%)을 하는 동안, 잉크 엔드 챔버에 잉크를 주입한다. 이 경우에, 기포가 남고 공기가 혼입되는 것을 방지하기 위해, 잉크 엔드 챔버 부피의 약 100%까지 잉크 엔드 챔버에 잉크를 주입하는 것이 바람직하다. 초과로 주입된 잉크는 잉크 공급 포트 (4)를 통해 배출될 수 있다.
노즐 (100a, 100b, 및 100c)를 사용한 잉크 주입이 끝난 후에, 제 1 개구부 (85), 제 2 개구부 (86), 및 잉크 공급 포트 (4)는 밀폐된다. 잉크 주입 동작은 이제 종료된다.
따라서, 본 실시예에서, 잉크를 사용할 때 헤드에 제공되는 잉크에 기포가 혼입되는 것을 방지하고 인쇄 상의 안정성을 확보하기 위해, 잉크 탱크 챔버 및 잉크 엔드 챔버 각각에 대해 요구되는 잉크 주입 조건 하에서 잉크 주입을 할 수 있다.
본 실시예에서, 제 1 잉크 수용 챔버 (11)내의 대기 충전율이 50%로 설정되어 있는 경우가 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 주입되는 잉크 양에 따라 충전율을 적절하게 변화시킬 수 있다.
상술한 설명에서 나타낸 것처럼, 본 발명에 따른 잉크 카트리지 및 그 안으로의 잉크 주입 방법에 의해, 잉크 탱크 챔버로부터 잉크 엔드 챔버까지 잉크를 원활하게 공급할 수 있고, 인쇄 상의 안정성도 확보할 수 있다.

Claims (15)

  1. 기록 장치용 잉크 카트리지에 있어서,
    잉크 탱크 챔버, 및 상기 잉크 탱크 챔버 및 잉크 공급 포트와 연통하는 잉크 엔드 챔버를 갖는 케이스;
    상기 잉크 탱크 챔버와 연통하는, 상기 케이스 내에 설치된 제 1 개구부; 및
    상기 잉크 엔드 챔버와 연통하는, 상기 케이스 내에 설치된 제 2 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스에, 상기 잉크 탱크 내의 대기를 배출하는 대기 연통 포트 및, 상기 잉크 엔드 챔버의 진공 흡인을 하는 흡인 포트를 설치하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡인 포트가 상기 잉크 공급 포트인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  4. 잉크 탱크 챔버, 및 상기 잉크 탱크 챔버 및 잉크 공급 포트와 연통하는 잉크 엔트 챔버를 갖는 케이스를 포함하는 기록 장치용 잉크 카트리지 안으로 잉크를주입하는 방법에 있어서,
    소정의 잉크 주입 조건하에서 상기 잉크 탱크 챔버에 잉크를 주입하고, 상기 소정의 잉크 주입 조건과 상이한 잉크 주입 조건하에서 상기 잉크 엔드 챔버에 잉크를 주입하도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 잉크 엔드 챔버를 진공 흡인하는 동안, 상기 잉크 엔드 챔버 안으로 잉크를 주입하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 잉크 카트리지의 상기 잉크 공급 포트를 통해, 상기 잉크 엔드 챔버의 진공 흡인을 하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잉크 탱크 챔버 내의 대기를 배출하는 동안, 상기 잉크 탱크 챔버 안으로 잉크를 주입하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지 안으로의 잉크 주입 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 잉크 엔드 챔버 내에 설치된 차압 밸브가 상기 잉크 엔드 챔버의 진공흡인에 의해 개구되는 것을 특징으로 하는 잉크 주입 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 잉크 탱크 챔버가 대기에 개방될 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  10. 기록 장치용 잉크 카트리지에 있어서,
    제 1 잉크 수용 챔버, 차압 밸브 수용 챔버, 및 상기 차압 밸브 수용 챔버를 통해 상기 제 1 잉크 수용 챔버와 연통하는 잉크 공급 포트를 갖는 용기;
    상기 차압 밸브 수용 챔버 내의 차압 밸브 기구;
    상기 제 1 잉크 수용 챔버가 대기와 연통하는 조건하에서 상기 제 1 잉크 수용 챔버를 잉크로 충전하는, 상기 용기 내에 형성된 제 1 개구부;
    상기 잉크 공급 포트를 진공으로 하는 조건하에서 상기 밸브 수용 챔버를 잉크로 충전하는, 용기 내에 형성된 제 2 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    용기는 상기 밸브 수용 챔버, 및 연통을 위해 상기 제 1 잉크 수용 챔버 및 상기 제 2 잉크 수용 챔버 사이에 개재된 연통 유로와 연통하는 제 2 잉크 수용 챔버를 갖는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 연통 유로는 상기 제 1 잉크 수용 챔버에 개구된 연통 포트를 갖고,
    상기 제 2 개구부는, 상기 제 1 잉크 수용 챔버에 잉크를 주입하지 않으면서 상기 연통 포트 및 제 2 잉크 수용 챔버 안으로 연통 포트 및 연통 유로를 경유하여 잉크 주입을 할 수 있는 상기 연통 유로의 상기 연통 포트와 마주보는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 개구부는 상기 제 1 잉크 수용 챔버와 상기 밸브 수용 챔버 사이의 잉크 유로계의 제 1 부분, 및 잉크 유입 방향으로 상기 제 1 부분의 상류에 위치된 상기 잉크 유로계의 제 2 부분과 마주보는, 상기 제 1 개구부는 상기 제 1 잉크 수용 챔버에 개구된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 잉크 수용 챔버 내의 공기가 상기 제 2 부분 및 상기 제 2 개구부를 통해 대기로 배출되도록, 제 1 개구부를 이용하여 상기 제 1 잉크 수용 챔버 안으로 잉크를 주입하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 밸브 수용 챔버가 상기 제 1 잉크 수용 챔버와 격리되도록, 상기 제 2 개구부를 이용하여 상기 잉크 유로계의 상기 제 1 부분을 통해, 상기 밸브 수용 챔버 안으로 잉크를 주입하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.

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