KR20030024699A - 잉크저장조와 펠릿을 구비한 잉크 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명의 잉크 카트리지(ink cartridge, 12)는 잉크를 수납할 수 있는 적어도 하나의 저장조(reservoir, 60)를 형성하는 용기(container, 58)를 포함한다. 단부 몰딩(end molding, 70)은 상기 용기의 제1 단부(first end)에 배치된다. 상기 몰딩은 프린트헤드(printhead)의 결합형성부(mating formation)에 의해 파열된다. 씰링장치(seal arrangement)는 상기 용기(58)의 다른 단부에 설치된다. 상기 씰링장치(66)는 단부 캡(end cap, 62)과, 상기 각 저장조(60)에 수납된 젤라틴(gelatinous) 또는 몰딩 가능한 소수성 재료(hydrophobic moldable material)로 이루어진 펠릿(pellet, 68)을 포함한다. 상기 펠릿(68)은 사용 중 잉크가 상기 용기로부터 나오면서 상기 용기의 제1 단부 쪽으로 흡인될 때 그 형상을 유지할 만큼 견고성(consistency)을 갖는다.

Description

잉크저장조와 펠릿을 구비한 잉크 카트리지{Ink Cartridge with Ink Reservoirs and Pellets}

디지털 카메라는 화상(image) 기록에 있어 소비자 사이에 인기가 점차 증가하고 있다. 그러나, 그러한 디지털 카메라는 화상에 대한 경 인쇄물(hard copy)을 얻기 위하여 프린트를 출력하기 위한 컴퓨터에 상기 디지털 카메라를 연결해야 하는 문제가 있다. 본 출원인은, "축방향의 잉크 저장조를 구비한 잉크 및 미디어 카트리지(Ink and media cartridge with axial ink reserviors)"라는 명칭 하에 1998. 7.10일자로 출원하여 계류 중인 미국 특허출원번호 09/112,783에서, 그러한 디지털 카메라를 대체할 수 있는 카트리지를 제안하였다.

상기 디지털 카메라는 페이지 폭 프린트헤드(page width printhead)를 이용한다. "페이지 폭"라 함은, 프린트 매체(print media)가 프린트헤드를 지나갈 때, 상기 프린트 매체를 가로지르거나, 주사(rastering)하지 않고 프린트 매체 위에서한번에 한 줄씩 인쇄하는 것을 의미한다.

상기 계류 중인 본 출원인의 상기 미국출원에 이미 개시된 카트리지는, 상기 저장조가 잉크를 흡수하는 스폰지(sponge)가 내재된 잉크 카트리지를 이용한다.

본 발명의 목적은 잉크만을 저장한 저장조를 구비한 잉크 카트리지를 제공하는 것이다. 다시 말하면, 잉크는 스폰지에 흡수되지 않고 단지 잉크 저장조 자체에 부가된다. 상기 잉크가 상기 잉크 카트리지의 저장조 내에 저장되는 동안, 잉크의 건조 및 잉크의 오염을 방지할 필요가 있다.

본 발명은 잉크 카트리지(ink cartridge)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 즉석 프린트 디지털 카메라(instantaneous print digital camera)에 사용되는 프린트 카트리지(print cartridge)의 일부를 형성하는 잉크 카트리지에 관한 것이다.

이하, 첨부된 개략도를 참조하여 본 발명을 실시예를 통하여 설명한다:

도1은, 본 발명에 따른 프린트 카트리지에 대한 3차원도를 도시한다.

도2는, 상기 프린트 카트리지에 대한 3차원 단면도를 도시한다.

도3은, 상기 프린트 카트리지의 3차원 분해도이다.

도4는, 상기 프린트 카트리지의 일부를 형성하는, 본 발명에 따른 잉크 카트리지에 대한 3차원 분해도이다.

도5는, 상기 프린트 카트리지의 공기필터에 대한 3차원도이다.

본 발명에 따르면, 잉크를 수납할 수 있는 적어도 하나의 저장조를 형성하는 용기(container);

상기 용기의 제1 단부(first end)에 있고, 상기 용기로부터 프린트헤드로 잉크의 흐름을 촉진하기 위한 상기 프린트헤드의 결합형성부(mating formation)에 의해 파열되는 단부 몰딩(end molding); 및

상기 용기의 반대쪽 단부에 있고, 상기 적어도 하나의 저장조에 수납된 몰딩 가능한 소수성 재료(hydrophobic moldable material)로 이루어진 펠릿(pellet)을 포함하고, 상기 펠릿은 사용 중 상기 용기로부터 잉크가 나오면서 상기 용기의 제1 단부 쪽으로 펠릿이 흡인될 때 그 형상을 유지할 만큼 견고한 씰링장치(seal arrangement);를 포함하는 잉크 카트리지를 제공한다.

상기 잉크 카트리지가 사용되는 프린트헤드는 다색 프린트헤드(multi-colored printhead)일 수 있다. 따라서, 상기 잉크 카트리지의 용기는 다수의 저장조로 형성될 수 있으며, 각각은 다른 형태 또는 다른 색의 잉크를 저장하고, 상기 씰링장치는 각각의 저장조용 펠릿을 포함한다.

상기 단부 몰딩은 잉크가 프린트헤드로 흐르도록 하기 위해 상기 결합형성부에 의해 구멍을 낼 수 있는 탄성중합체 부재(member of elastomeric material)를 포함할 수 있다. 상기 부재는 소수성(hydrophobic)일 수 있다.

각 펠릿은, 그와 연관된 저장조에 대하여 슬라이딩 가능하도록 자체 윤활성(self lubricating)이 있을 수 있다. 상기 몰딩 가능한 재료는 젤라틴 재료(gelatinous material)일 수 있다.

상기 젤라틴 재료는 가열될 때, 유동 상태에서 상기 각각의 저장조에 삽입될 수 있고, 냉각될 때 겔과 같은 견고성(gel consistency)이 있도록 설정되는 중합체와 탄화수소의 화합물로 이루어질 수 있다.

상기 중합체는 공중합체(copolymer)일 수 있고, 열가소성(thermoplastic) 고무일 수 있다.

상기 탄화수소는 광유(mineral oil), 보다 상세하게는 백광유(white mineral oil)일 수 있다.

상기 씰링장치를 구비한 각 저장조의 단부는, 단부 캡(end cap)에 의해 밀폐되며, 상기 단부 캡은 상기 용기로부터 잉크가 나오면서 상기 용기의 제1 단부 쪽으로 상기 펠릿의 이동을 촉진하기 위하여 상기 씰링장치와 상기 단부 캡 사이에서 대기압을 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 상기 단부 캡은 다수의 개구부(opening)을 구비하며, 하나의 개구부는 각 저장조와 유체가 통하도록 연결된다.

도면에서 참조부호 10은 일반적으로 프린트 카트리지(10)를 의미한다. 본 발명에 따르면, 상기 프린트 카트리지(10)는 잉크 카트리지(12)를 포함한다.

상기 프린트 카트리지(10)는 하우징(14)을 포함한다. 도2에 보다 명확히 예시된 바와 같이, 상기 하우징(14)은 상부 몰딩(upper molding, 16)과 하부 몰딩(lower molding, 18)으로 형성된다. 상기 몰딩(16, 18)은 클립(clip, 20)에 의해 결합된다. 상기 하우징(14)은, 상기 카트리지(10)에 보기좋은 외관을 제공하는 라벨(label, 22)에 의해 덮혀 있다. 또한, 상기 라벨(22)은 사용자가 상기 카트리지(10)를 사용할 수 있도록 하는 정보를 담고 있다.

상기 하우징(14)은 잉크 카트리지(12)를 수납하는 챔버(chamber, 24)를 형성한다. 상기 잉크 카트리지(12)는 상기 하우징(14)의 챔버(24) 내에서 고정되어 지지된다.

포머(former, 28) 주위에 감긴 롤 필름/매체(roll of film/media, 34)를 포함한 일정 분량의 프린트 매체(26)는 상기 하우징(14)의 챔버(24) 내에 수납된다. 상기 포머(28)는 잉크 카트리지(12) 위에 슬라이딩되도록 수납되며, 상기 잉크 카트리지에 대하여 회전할 수 있다.

도2에 예시된 바와 같이, 상부 몰딩(16)과 하부 몰딩(18)이 함께 클립으로 고정될 때, 출구 슬롯(exit slot, 32)이 이를 통해 페이퍼(34) 끝이 돌출되도록 형성된다.

상기 카트리지(10)는 상기 롤(30)로부터 공급되는 페이퍼(34)가 평평하도록 하고 또한 상기 슬롯(32)을 통해 상기 페이퍼(34)를 이동시키는 롤러 어셈블리(roller assembly, 36)를 포함한다. 상기 롤러 어셈블리(36)는 하나의 구동 롤러(38)와 종동(從動)되는 2개의 롤러(40)를 포함한다. 상기 종동롤러(40)들은 상기 하우징(14)의 하부 몰딩(18)의 바닥(floor, 44)에 돌출된 리브(rib, 42)에 회전 가능하게 지지된다. 상기 구동롤러(38)와 함께, 상기 종동롤러(40)들은 상기 하우징(14)으로부터 상기 페이퍼(34)가 분출될 때 상기 페이퍼(34)에 확실한 견인력(positive traction)을 제공하여 그 속도와 위치를 제어한다. 상기 종동롤러(40)들은 폴리스틸렌과 같은 적당한 합성 플라스틱 재료로 된 사출 몰딩재(injection moldings)이다. 또한, 이러한 관점에서, 상기 상부 몰딩(16)과 하부 몰딩(18)은 폴리스틸렌과 같은 적당한 합성 플라스틱 재료로 된 사출 몰딩재이다.

상기 구동롤러(38)는 상기 하우징(14)의 상부 몰딩(16)과 하부 몰딩(18) 각각의 측벽에 형성된 결합홈(mating recess) 48과 50 사이에 고정되어 회전 가능하도록 유지되는 구동축(46)을 포함한다. 상기 구동롤러(38)의 반대쪽 단부(52)는 상기 하우징(14)의 상부 몰딩(16)과 하부 몰딩(18)에 적절한 형태로(미도시됨) 회전 가능하도록 유지된다.

상기 구동롤러(38)는, 고충격 폴리스틸렌으로 되어 있으며, 탄성중합체나 고무롤러부(54) 형태의 베어링 수단으로 사출된 축(46)을 포함하는 2중 투사방식의 사출 몰딩재(two shot injection molding)이다. 이들 롤러부(54)들은 상기 페이퍼(34)와 확실히 맞물려 상기 페이퍼(34)가 카트리지(10)로부터 공급될 때 상기 페이퍼(34)의 미끄럼을 방지한다.

상기 하우징(14)으로부터 돌출된 구동롤러(38)의 단부는, 프린트 카트리지(10)가 설치된 카메라와 같은 장치의 프린트헤드 어셈블리의 기어구동 인터페이스(geared drive interface, 미도시)와 결합되는 십자형 장치(cruciform arrangement, 56, 도1 참조)의 맞물림부(engaging formation)를 구비한다. 이 장치는, 상기 페이퍼(34)가 프린트헤드에 공급되는 속도를 프린트헤드에 의한 인쇄와 일치하도록 하여 상기 페이퍼(34)위에 잉크의 정확한 기록을 보장한다.

상기 잉크 카트리지(12)는 진원의 원기둥 사출품(right circular cylindrical extrusion) 형태의 용기(58)를 포함한다. 상기 용기(58)는 폴리스틸렌과 같은 적절한 합성 플라스틱 재료로부터 사출 성형된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 프린트 카트리지(10)가 사용되는 프린트헤드는, 다색 프린트헤드이다. 따라서, 상기 용기(58)는, 다수개, 특히 4개의 칸막이(compartment) 또는 저장조(60)로 나누어진다. 각 저장조(60)는 다른 색 또는 다른 형태의 잉크를 저장한다. 하나의 실시예에서는 상기 저장조(60)에 저장된 잉크는, 남색(cyan), 빨강(magenta), 노랑 그리고 검은 잉크들이다. 본 발명의 다른 실시예에서는 남색, 빨강과 노랑 잉크로 이루어진 3가지 다른 색 잉크들이 상기 3개의 저장조(60)에 저장되는 한편, 4번째 저장조(60)에는 적외선 스펙트럼(infra-red light spectrum)으로만 볼 수 있는 잉크가 저장된다.

도3과 도4에 보다 명확히 도시된 바와 같이, 상기 용기(58)의 한쪽 단부는 단부캡(62)으로 밀폐된다. 상기 단부캡(62)은 그 안에 형성된 다수개의 개구부(64)를 구비한다. 개구부(64)는, 상기 단부갭(64)을 구비한 용기(58)의 한쪽 단부에서 상기 저장조(60)에 대기압이 유지되도록 상기 각 저장조(60)와 결합되어 있다.

씰링장치(seal arrangement, 66)는, 상기 단부캡(62)을 구비한 단부에서 상기 용기(58) 내에 수납된다. 상기 씰링장치(66)는 상기 각 저장조(60)에 슬라이딩 가능하게 수납된 젤라틴 재료(gelatinous material)로 된 4분면 형상의 펠릿(quadrant shaped pellet, 68)을 포함한다. 상기 펠릿(68)의 젤라틴 재료는 열가소성 고무와 탄화수소로 이루어진 화합물이다. 상기 탄화수소는 백광유(white mineral oil)이다. 상기 열가소성 고무는 상기 펠릿(68)이 정상 작동온도에서 그 형태를 유지하는 한편 그와 연결된 저장조(60) 내에서 상기 펠릿(68)의 슬라이딩이 가능하도록 상기 백광유에 충분한 강성을 부여한 공중합체(copolymer)이다. 적절한 열가소성 고무는 쉘화학사(Shell Chemical Company)에 의해 "Kraton"이라는 등록된상표로 판매된 것이다. 상기 공중합체(copolymer)는 상기 각 펠릿(68)에 젤(gel)과 같은 견고성을 부여하기에 충분한 양의 화합물로 존재한다. 전형적으로는, 사용되는 형태에 따라 다르나, 상기 공중합체는 질량으로, 약 3 퍼센트 내지 20 퍼센트 정도의 양으로 존재할 것이다.

상기 화합물은, 사용 중에, 유체가 되도록 가열된다. 일단 상기 각 저장조(60)가 특정 형태의 잉크로 채워지면, 상기 화합물은 상기 펠릿(68)을 형성하기 시작하는 각 저장조(60)에 용융상태로 주입된다. 상기 펠릿(68)의 뒤편, 즉 상기 단부캡(62)을 향한 상기 펠릿(68)의 단부에서의 대기압으로 인해, 잉크가 상기 저장조(60)로부터 흡인될 때, 상기 펠릿(68)은 자체 윤활이 있어 상기 용기(58)의 반대쪽 단부를 향해 슬라이드한다. 상기 펠릿(68)이 거꾸로 될때, 상기 펠릿(68)은 상기 용기로부터 잉크가 비지 않도록 하며, 상기 저장조(60)에 있는 잉크의 오염을 방지하고, 또한 상기 저장조(60)에 있는 잉크가 건조되는 것을 방지한다. 또한, 상기 펠릿(68)은 소수성이어서 상기 저장조(60)로부터 잉크의 누출을 방지한다.

상기 용기(58)의 반대쪽 단부는 잉크 칼라 몰딩(ink collar molding, 70)에 의해 밀폐된다. 상기 칼라 몰딩(70)에 안치된 배플(baffle, 72)은, 탄성중합체 씰 몰딩(elastomeric seal moulding, 74)을 수납한다. 탄성중합체 씰 몰딩(74)은 소수성이며, 그 내부에 형성되는 씰링 커튼(sealing curtain, 76)을 구비한다. 각 씰링 커튼(76)은 슬릿(slit, 78)을 구비하며, 이 슬릿(78)을 통해 상기 프린트헤드 어셈블리로부터 결합핀(mating pin, 미도시)이 삽입되어 상기 용기(58)의 저장조(60)와유체가 통하도록 구성된다. 중공의 보스(hollow boss, 80)가 상기 잉크 칼라 몰딩(70)의 반대쪽으로부터 돌출된다. 각 보스(80)는 상기 용기(58)의 단부 위에 상기 잉크 칼라 몰딩을 위치시키기 위해 해당 저장조(60) 내에 꼭 맞도록 형성된다.

도3으로 다시 돌아가서, 상기 잉크 칼라 몰딩(70)은 캐리어(carrier) 또는 패시어 몰딩(fascia molding, 82)에 의해 적절한 위치에 유지되고 있다. 상기 패시어 몰딩(82)은 그 내부에 4잎 클로버 형상의 창(window, 84)을 구비하며, 이를 통해 탄성중합체 씰 몰딩(74)이 접근할 수 있다. 상기 패시어 몰딩(82)은 상기 하우징(14)의 상부 몰딩(16)과 하부 몰딩(18) 사이에 고정되어 유지된다. 상기 패시어 몰딩(82)과, 상기 하우징(14)의 상부 몰딩(16)과 하부 몰딩(18)의 각각의 내부 표면으로부터 연장된 웨브(web, 86, 88)는 칸막이(90)를 형성한다. 공기필터(92)는 상기 칸막이(90)에 수납되며, 상기 단부 몰딩(end molding, 84)에 의해 적재적소에 유지된다. 상기 공기필터(92)는 상기 프린트헤드 어셈블리와 함께 작동한다. 상기 노즐 가드를 깨끗이 하기 위해 프린트헤드 어셈블리의 노즐 가드를 가로질러 공기가 송풍된다. 이 공기는 상기 패시어 몰딩(82) 내에 있는 인입 개구부(inlet opening, 94)에 핀(미도시)에 의해 수납된 공기필터(92)를 통해 흡인됨으로써 여과된다.

상기 공기필터(92)는 도5에 더 자세히 도시되어 있다. 상기 공기필터(92)는필터매체(filter media, 102)를 포함한다. 상기 필터매체(102)는 합성섬유를 기본으로 하며, 여과 목적으로 표면적을 증가시키기 위해 주름진 형태로 설치된다. 페이퍼를 기본으로 한 필터매체(102) 대신에 다른 섬유솜(fibrous batts)들이 사용될 수도 있다.

상기 필터매체(102)는 캐니스터(canister, 104)에 수납되어 있다. 상기 캐니스터(104)는 베이스 몰딩(106)과 뚜껑(108)을 포함한다. 상기 하우징(14)의 칸막이(90)에 설치되기 위해, 상기 캐니스터(104)는 부분적 고리모양(part-annular) 또는 말굽형상을 갖는다. 따라서, 상기 캐니스터(104)는 대향하는 한 쌍의 단부(110)를 구비하게 된다. 상기 각 단부(110)에는 공기 인입 개구부(112)가 형성된다.

상기 뚜껑(108)에는 공기 출구 개구부(outlet opening, 114)가 형성되어 있다. 처음에, 상기 공기 출구 개구부는 필름이나 멤브레인(membrane, 116)에 의해 밀폐되어 있다. 상기 필터(92)가 칸막이(90)에 설치될 때, 공기 출구 개구부(114)는 상기 패시어 몰딩(82)에 있는 개구부(94)와 일치된다. 상기 프린트헤드 어셈블리로부터 핀이 상기 필름(116)을 뚫어, 상기 프린트헤드 어셈블리의 노즐 가드와 프린트헤드에 공기를 불어 넣기 전에, 상기 공기필터(92)를 통해 대기로부터 공기를 흡인한다.

상기 베이스 몰딩(106)은, 상기 필터매체(102)를 상기 캐니스터(104)에 위치시키기 위한 위치형성부(locating formation, 118, 120)를 포함한다. 상기 위치형성부 118은 다수개의 핀(122) 형태인 반면, 위치형성부 120은 상기 필터매체(102)의 단부(124)를 맞무는 리브(rib) 형태이다.

일단 상기 필터매체(102)가 상기 베이스 몰딩(106)에 위치되면, 상기뚜껑(108)은 초음파 용접이나 유사한 수단에 의해 상기 베이스 몰딩(108)에 고정되어 상기 뚜껑(108)이 베이스 몰딩(106)에 밀폐된다.

상기 프린트 카트리지(10)가 조립될 때, 상기 패시어 몰딩(82)의 외곽 단부에 멤브레인 또는 필름(96)을 적용하여 상기 창(84)을 밀폐하도록 한다. 이 멤브레인이나 필름(96)은, 사용될 때 핀에 의해 구멍이 뚫리거나 파열된다. 상기 필름(96)은 잉크 저장조(60)의 퇴적물의 침입을 방지한다.

상기 패시어 몰딩(82)에 있는 개구부(100)에는 인증칩(authentication chip, 98) 형태로 인증수단(authentication means)이 수납된다. 상기 인증칩(98)은, 프린트 카트리지(10)가 상기 장치의 프린트헤드와 조화하고 호환성이 있다는 것을 보증하기 위해 상기 프린트헤드 어셈블리(98)로부터 신호를 받는다.

해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 광범위하게 설명된 본 발명의 사상이나 범위를 벗어남이 없이 상기 특정한 실시예에 나타난 바와 같은 수많은 변형 및/또는 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 실시예들은 모든 점에서 예시적인 것이며 본 발명을 한정하는 것이 아니라고 간주되어야 한다.

Claims (10)

1. 잉크를 수납할 수 있는 적어도 하나의 저장조를 형성하는 용기;

   상기 용기의 제1 단부에 있고, 상기 용기로부터 프린트헤드로 잉크의 흐름을 촉진하기 위한 상기 프린트헤드의 결합형성부에 의해 파열되는 패시어 몰딩(fascia molding); 및

   상기 용기의 반대쪽 단부에 있고, 상기 적어도 하나의 저장조에 수납된 몰딩 가능한 소수성(hydrophobic) 재료로 이루어진 펠릿(pellet)을 포함하고, 상기 펠릿은 사용 중 상기 용기로부터 잉크가 나오면서 상기 용기의 제1 단부 쪽으로 상기 펠릿이 흡인될 때 그 형상을 유지할 만큼 견고한 씰링장치;를 포함하는 잉크 카트리지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용기는, 다수의 저장조로 형성되며, 각각은 다른 형태의 잉크를 저장하고, 상기 씰링장치는 각각의 저장조용 펠릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
3. 제1항에 있어서,

   상기 패시어 몰딩은 잉크가 프린트헤드로 흐르도록 하기 위해 상기 결합형성부에 의해 구멍을 낼 수 있는 탄성중합체 부재(elastomeric material)를 포함하는것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
4. 제3항에 있어서,

   상기 부재는 소수성인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
5. 제1항에 있어서,

   상기 펠릿은, 적어도 하나의 저장조에 대하여 슬라이딩 가능하도록 자체 윤활성이 있는 몰딩 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
6. 제5항에 있어서,

   상기 몰딩 가능한 재료는 젤라틴 재료(gelatinous material)인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
7. 제6항에 있어서,

   상기 젤라틴 재료는 가열될 때, 유동 상태에서 상기 적어도 하나의 저장조에 삽입될 수 있고, 냉각될 때 겔(gel)과 같은 견고성이 있도록 설정되는 중합체(polymer)와 탄화수소의 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
8. 제7항에 있어서,

   상기 중합체는 열가소성(thermoplastic) 고무인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
9. 제7항에 있어서,

   상기 탄화수소는 광유(mineral oil)인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
10. 제1항에 있어서,

    상기 씰링장치를 구비한 적어도 하나의 저장조의 단부는, 단부 캡에 의해 밀폐되고, 상기 단부 캡은 상기 씰링장치와 상기 단부 캡 사이에서 대기압을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.