KR20040050885A

KR20040050885A - 잉크 카트리지 및 잉크젯 프린터

Info

Publication number: KR20040050885A
Application number: KR1020030089754A
Authority: KR
Inventors: 야마다고지
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2004-06-17
Also published as: CN1931586A; DE60327671D1; EP1918111B1; DE60321644D1; US20040165044A1; EP1918111A1; EP1428663A1; EP1428663B1; CN1289303C; US7052121B2; CN1506228A; HK1068114A1; KR100621233B1; ES2307864T3

Abstract

잉크 카트리지의 케이싱 본체는 내부에 대기가 유입되는 제 1 챔버와 잉크를 저장하는 제 2 챔버를 포함한다. 제 2 챔버내의 뚜껑은 수직으로 이동하는 반면, 제 2 챔버를 뚜껑 위쪽의 제 1 공간과, 뚜껑 아래쪽의 잉크 저장용 제 2 공간으로 구획한다. 뚜껑의 외주연부와 제 2 챔버의 내주연부 사이의 갭은 이들 사이에 잉크의 메니스커스(meniscus)가 형성되게 한다. 구획 부재가 제 2 챔버의 상단부에 제공되어 제 1 챔버와 제 2 챔버를 구획한다. 구획 부재는 제 2 챔버의 내주연부와 이격된 부분에 형성된 연통구를 가져서, 대기가 제 2 챔버내로 유입되도록 한다. 제 2 챔버내의 탄성 부재는 뚜껑을 상방으로 가압하여 제 2 챔버의 제 2 공간을 부압으로 유지한다.

Description

잉크 카트리지 및 잉크젯 프린터{INK CARTRIDGE AND INK JET PRINTER}

본 발명은 다수의 잉크 챔버를 갖는 잉크 카트리지에 관한 것으로, 각각의 잉크 챔버는 잉크 소비에 따라 하강하는 가동 부재를 갖는다. 또한, 본 발명은 잉크 공급원으로서 잉크 카트리지와 같은 것을 구비하는 잉크젯 프린터에 관한 것이다.

잉크젯 프린터용 관련 기술의 잉크 카트리지에서, 백 형태(bag-type)의 관련 기술의 잉크 탱크는 잉크로 충전된 가요성 잉크 백이 강성 플라스틱 케이스내에 놓이도록 구성된다. 변형예에서, 폼 형태(foam-type)의 잉크 탱크는 잉크 흡수성 폼 또는 펠트(felt)가 강성 플라스틱 케이스내에 놓이도록 구성된다.

그러나, 관련 기술의 잉크 탱크는 여러 문제점 및 단점을 갖는다. 예를 들면, 제한하지는 않지만, 백 및 폼 또는 펠트로부터 잉크를 추출하는 효율이 좋지 않다. 또한, 잉크의 충전 효율이 낮다. 그 결과, 잉크 탱크의 사이즈를 감소시키기가 어렵다. 또한, 백 형태의 잉크 탱크는 잉크 백의 열악한 밀봉성으로 인해 잉크 누출 가능성을 갖는다.

또한, 잉크 백이 파손될 수 있어서, 잉크 백과, 이 잉크 백을 수납한 플라스틱 케이스가 이송 동안에 마찰되는 경우, 잉크가 백으로부터 유출된다. 마찰 및 백의 파손을 방지하기 위한 관련 기술의 시도로는 잉크 백을 형성하는 가요성 재료의 강성 및 강도를 증가시키는 것이 있다. 그러나, 이러한 변형된 관련 기술의 잉크 백에 있어서, 잉크를 공급하기 위한 부압(negative pressure)이 증가하고, 각종 문제점이 발생하였다. 예를 들면, 제한하지는 않지만, 소비되는 잉크의 양이 증가되고, 잔류 잉크의 양이 변하였다.

또한, 관련 기술의 폼 형태의 잉크 탱크에 있어서, 폼에 의해 공급되는 잉크에 이물질이 들어갈 수 있다. 이물질이 잉크에 들어가 프린트 헤드내로 유동하며, 그에 따라 프린트 헤드의 막힘을 야기한다.

도 7은 관련 기술의 잉크 카트리지(100)를 도시한다. 4개의 잉크 챔버[102(1) 내지 102(4)]가 나란히 배치되고, 이들의 상단부는 케이스(101)내에 개방된다. L자형의 폐잉크 챔버(110)가 이들 잉크 챔버의 상측 부분으로부터 이들의 측면 부분으로 연장된다.

잉크 챔버[102(1) 내지 102(4)]는 각기 뚜껑[103(1) 내지 103(4)]을 가지며,이 뚜껑들은 잉크 챔버의 내주연 표면(102a)을 따라서 수직으로 이동가능하다. 잉크 유출구[104(1) 내지 104(4)]는 4개의 잉크 챔버[102(1) 내지 102(4)]의 바닥면에 형성된다. 잉크 저장소(105)는 각기 잉크 챔버의 바닥면(102b) 및 내주연 표면(102a), 그리고 가동형 뚜껑(movable lids)[103(1) 내지 103(4)]에 의해 형성된다.

가동형 뚜껑[103(1) 내지 103(4)]은 스프링 부재(106)에 의해 상방으로 가압된다. 그 결과, 잉크 저장소(105)는 부압으로 된다. 각 내주연 표면(102a)과 이들 가동형 뚜껑[103(1) 내지 103(4)]중 관련된 하나 사이의 갭에 형성된 잉크 메니스커스(meniscus)의 강도는 이 잉크 메니스커스가 프린트 헤드의 잉크 흡입력에 의해 파손되지 않을 정도로 선택되며, 이 메니스커스는 잉크 유출구상에 압력을 가한다.

전술된 관련 기술의 잉크 카트리지(100)는 다색(multi-color) 잉크 카트리지용으로 사용될 수 있으며, 상이한 색상의 잉크가 4개의 잉크 챔버[102(1) 내지 102(4)]에 저장된다.

그러나, 각각의 가동형 뚜껑[103(1) 내지 103(4)]은 잉크 챔버의 내주연 표면(102a)과 가동형 뚜껑의 외주연 표면 사이의 갭내에 형성된 잉크 메니스커스에 의해 잉크 챔버[102(1) 내지 102(4)]중 관련된 하나내에 고정되어 가동형 뚜껑의 하측에 잉크 저장소(105)를 형성한다. 따라서, 잉크 카트리지(100)에 충격이 가해질 경우 잉크 메니스커스가 파손될 수 있어, 잉크가 가동형 뚜껑의 상측면[즉, 폐잉크 챔버(110)에 가까운 측면]으로 누출된다.

잉크가 가동형 뚜껑의 상측면으로 누출되는 경우, 각 잉크 저장소(105)로부터의 누출된 잉크는 다른 저장소로부터의 잉크와 혼합될 수 있다. 그 후, 이 혼합된 잉크는 각 잉크 저장소(105)로 복귀될 수 있다. 또한, 폐잉크 챔버(110)가 폼 또는 펠트인 잉크 흡수 부재로 충전되어 있기 때문에, 잉크 흡수 부재에 수납된 미세한 입자가 누출된 잉크와 혼합되어 잉크 저장소(105)로 유입될 수 있다.

본 발명의 목적은 적어도 전술된 관련 기술의 문제점 뿐만 아니라 당업자에게 공지된 다른 문제점을 해결하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명은 전술된 관련 기술의 문제점중 일부를 해결하기 위한 것은 아니다.

따라서, 본 발명의 목적은 이물질이 잉크 저장소내로 유입되는 것을 방지하고, 다른 잉크 저장소로부터 누출된 잉크의 혼합을 회피할 수 있는 잉크 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 잉크 공급원으로서 잉크 카트리지와 같은 것을 구비하는 잉크젯 프린터를 제공하는 것이다.

적어도 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따르면, ⓐ 내부에 대기(atomospheric air)가 유입되는 제 1 챔버와, 내부에 잉크를 저장하는 제 2 챔버를 구비하는 케이싱 본체와, ⓑ 제 2 챔버내에 수직방향으로 이동가능하게 배치된 뚜껑 부재로서, 뚜껑 부재는 제 2 챔버를 뚜껑 부재 위쪽의 제 1 공간과, 뚜껑 부재 아래쪽의 잉크 저장용 제 2 공간으로 구획하며, 뚜껑 부재는 이 뚜껑 부재의 외주연부와 제 2 챔버의 내주연부 사이에 갭이 형성되도록 및 잉크의 메니스커스가 상기 갭 사이에 형성되도록 구성되는, 상기 뚜껑 부재와, ⓒ 제 1 챔버와 제 2 챔버를 구획하는 구획 부재(partition member)로서, 상기 구획 부재는 제 2 챔버의 상단부에 제공되고, 제 2 챔버의 내주연부와 이격된 부분에 형성된 연통구(through hole)를 갖고, 연통구는 대기가 제 2 챔버내로 유입되도록 하는, 상기 구획 부재와, ⓓ 제 2 챔버내에 배치되어, 뚜껑 부재를 상방으로 가압하고, 제 2 챔버의 제 2 공간을 부압(negative pressure)으로 유지하는 탄성 부재(elastic member)를 포함하는 잉크 카트리지가 제공된다.

이러한 구성에 있어서, 대기와 연통하는 제 1 챔버가 제 2 챔버와 구획되기 때문에, 뚜겅 부재의 외주연부를 통해 제 2 챔버의 제 2 공간에서 누출된 잉크는 제 1 챔버를 통해 잉크 카트리지의 외부로 유동하기 어렵다.

이러한 구성은 여러 색상의 잉크를 저장하는 다수의 제 2 챔버가 제공되는 다색 잉크 카트리지에 적용가능하다. 이러한 경우에 있어서, 비록 한 색상의 잉크가 제 2 챔버의 제 1 공간으로 누출되더라도, 잉크는 다른 색상의 잉크와 혼합되지 않는다. 따라서, 누출된 잉크가 제 2 챔버의 제 2 공간으로 복귀될 때 잉크 혼합에 의한 문제는 회피될 수 있다.

바람직하게는, 잉크 카트리지는 구획 부재로부터 제 1 챔버쪽으로 돌출하도록 연통구 둘레에 형성된 돌기를 더 포함한다.

이러한 구성에 있어서, 제 1 챔버로 누출된 잉크는 제 2 챔버로 복귀되지 않는다. 따라서, 이물질과 누출된 잉크의 혼합에 의해 야기되는 문제점 및/또는 단점을 회피할 수 있다.

바람직하게는, 잉크 카트리지는 제 1 챔버를 향하는 연통구의 단부를 둘러싸도록 제 1 챔버에 배치된 잉크 흡수체(ink absorber)를 더 포함한다.

이러한 구성에 있어서, 제 1 챔버로 누출된 잉크가 잉크 흡수체에 의해 흡수되기 때문에, 이물질과 누출된 잉크의 혼합에 의해 야기된 적어도 관련 기술의 문제점은 회피될 수 있다.

여기서, 잉크 흡수체는 연통구의 단부와 이격되어 위치되는 것이 바람직하다.

잉크 흡수체가 연통구와 접촉하는 경우, 제 2 챔버의 제 1 공간으로 누출된 잉크는 잉크 흡수체에 의해 흡입될 수 있다.

본 발명의 상기 구성에 따르면, 제 1 챔버로 누출된 잉크만이 잉크 흡수체에 의해 흡수되어, 소모되는 잉크의 양이 적다.

바람직하게는, 잉크 카트리지는 제 2 챔버의 제 1 공간을 향하는 구획 부재의 표면중 적어도 하나의 표면과 뚜껑 부재의 상면에 제공된 돌기를 더 포함한다.

이러한 구성에 있어서, 뚜껑 부재와 구획 부재가 서로 실질적으로 선 접촉(line contact)하기 때문에, 그들 사이의 면 접촉(face contact)에 의한 이들 부재의 접착은 회피된다.

여기서, 돌기가 구획 부재로부터 제 2 챔버쪽으로 돌출하도록 연통구 둘레에 형성되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 제 2 챔버의 내주연부의 치수는 제 2 챔버의 하측 단부쪽으로점차 감소된다.

뚜껑 부재가 잉크의 소비에 의해 제 2 챔버의 하측 단부로 근접하는 경우, 탄성 부재의 가압력이 증가되어, 뚜껑 부재의 외주연부와 제 2 챔버의 내주연부 사이의 갭에 형성된 메니스커스가 파손되는 경향이 있다. 그러나, 상기 구성에 따르면, 잉크를 소비함에 따라 갭이 좁혀지며, 따라서 메니스커스의 강도는 증가된다. 따라서, 기포가 제 2 챔버의 제 2 공간내로 유입되지 않는다.

바람직하게는, 잉크 카트리지는 ⓐ 제 1 챔버에 연결되고, 폐잉크를 제 1 챔버에 공급하도록 구성된 유입구와, ⓑ 제 2 챔버의 하측 단부에서 제 2 챔버에 연결된 유출구로서, 이 유출구를 통해 잉크가 잉크 카트리지의 외부로 공급되는, 상기 유출구와, ⓒ 잉크 카트리지의 상부에 형성되어 대기가 제 1 챔버내로 유입되도록 하는 배기구(vent port)를 더 포함한다. 제 1 챔버는 잉크 카트리지의 상부에서 대기와 연통한다.

바람직하게는, 제 1 챔버는, 폐잉크를 수집 및 저장하기 위해, 제 2 챔버의 상부 및 측부에 형성된 L자형 공간이다.

바람직하게는, 제 2 챔버는 각기 검정색 잉크, 청록색 잉크, 자홍색 잉크, 및 노란색 잉크로 충전된 제 1 내지 제 4 공급실을 포함한다.

본 발명에 따르면, ⓐ 프린트 헤드와; ⓑ 제 2 챔버로부터 프린트 헤드로 잉크를 공급하는 전술한 잉크 카트리지를 포함하는 잉크젯 프린터가 또한 제공된다.

전술한 잉크 카트리지가 이물질 또는 기포의 잉크 혼합물 침입을 방지할 수 있기 때문에, 프린트 헤드의 노즐 막힘이 회피된다. 따라서, 인쇄 작업의 우수한품질이 확보된다.

바람직하게는, 잉크젯 프린터는 ⓐ 기록 시트를 시트 공급 방향으로 공급하는 플래튼(platen)으로서, 프린트 헤드의 노즐이 플래튼을 향해 있는, 상기 플래튼과, ⓑ 프린트 헤드를 제 1 스캔 방향으로 왕복 이동시키는 캐리지와, ⓒ 잉크 카트리지를 수납하고, 노즐을 통해 잉크를 프린트 헤드에 공급하는 카트리지 홀더(cartridge holder)와, ⓓ 잉크젯 프린터의 작동을 제어하는 구동 제어기를 더 포함한다.

여기서, 카트리지 홀더가 제 2 챔버에서 잉크를 제거하기 위한 잉크 공급 니들(ink supply needle)과, 폐잉크를 제 1 챔버에 공급하는 잉크 회수 니들(ink recovery needle)을 포함하는 것이 바람직하다.

잉크 회수 니들은 노즐 캡(cap)과 잉크 회수 니들 사이에 위치된 펌핑 장치(pumping device)에 의해 폐잉크 수집 통로를 통해 노즐 캡에서 폐잉크를 회수하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 상기 목적 및 장점은 첨부도면을 참조하여 이의 예시적인 비한정 실시예를 통해 보다 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크젯 프린터의 구성을 도시하는 도면,

도 2a는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지의 평면도,

도 2b는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지의 측면도,

도 2c 및 도 2d는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지의 측면도,

도 3은 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지의 사시도,

도 4는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지의 분해 상태의 사시도,

도 5a는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 도 2a의 5A-5A 선을 따라 취한 잉크 카트리지의 단면도,

도 5b는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지내의 잉크 챔버의 바닥부의 확대도,

도 6a는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지내의 구획판의 상측면의 사시도,

도 6b는 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크 카트리지내의 구획판의 하측면의 사시도,

도 7은 관련된 기술의 잉크 카트리지의 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 잉크 카트리지13(1) 내지 13(4) : 잉크 챔버

14 : 폐잉크 챔버14a : 텅빈 공간

16 : 잉크 유입구15(1) 내지 15(5) : 잉크 유출구

26 : 구획벽33 : 가동형 뚜껑

본 발명의 예시적인 비한정 실시예가 첨부도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 비한정 실시예에 따른 잉크젯 프린터를 개략적으로 도시한다. 잉크젯 프린터(1)는 시트 공급 방향(Y)으로 기록 시트(2)를 공급하는 플래튼(platen)(3)과; 플래튼(3)을 향하는 노즐면(4a)을 갖는 프린트 헤드(4)와; 프린트 헤드(4)를 제 1 스캔 방향(X)으로 왕복 이동시키는 캐리지(5)와; 상이한 색상의 잉크를 프린트 헤드(4)의 잉크 노즐에 공급하는 다색 잉크 카트리지(10)를 수납하는 카트리지 홀더(cartridge holder)와; 관련 구성요소의 구동 작동을 제어하는 구동 제어기(8)를 포함한다.

잉크 카트리지(10)는, 예를 들면 제한하지는 않지만, 예를 들면 검정색 잉크, 청록색 잉크, 노란색 잉크 및 자홍색 잉크를 수납하는 4개의 독립적인 잉크 챔버와, 폐잉크(이 후 자세히 상술됨)를 수집하는 폐잉크 챔버(14)를 포함한다. 카트리지 홀더(7)에는 잉크 챔버로부터 잉크를 제거하기 위한 잉크 공급 니들[7(1) 내지 7(4)]과, 폐잉크를 폐잉크 챔버(14)에 공급하는 잉크 회수 니들[7(5)]이 제공된다. 잉크 카트리지(10)가 카트리지 홀더(7)에 부착되는 경우, 잉크 공급 통로가 형성되고, 이 잉크 공급 통로는 잉크 카트리지(10)로부터 프린트 헤드(4)로 상이한 색상의 잉크를 공급한다.

잉크젯 프린터(1)는 플래튼(3)으로부터 인쇄 방향(X)으로 이격되어 위치된 노즐 캡(9)을 포함한다. 노즐 캡(9)은 펌프(6)를 통해 잉크 회수 니들[7(5)]에 연결된다. 잉크 카트리지(10)가 카트리지 홀더(7)에 부착되는 경우, 폐잉크 수집 통로는 잉크 회수 니들[7(5)]을 통해 노즐 캡(9)에서 잉크 카트리지(10)내의 폐잉크 챔버(14)까지의 범위에 걸쳐 형성된다. 프린트 헤드(4)에서 폐잉크를 수집하기 위해서는, 프린트 헤드(4)의 노즐면(4a)이 노즐 캡(9)으로 덮인다. 이러한 상태에서, 잉크 펌프(6)가 구동된다.

도 2a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(10)는 측방향으로 기다란 박스 형상을 갖는 카트리지 케이스(12)와, 4개의 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]와, 폐잉크 챔버(14)를 포함한다. 카트리지 케이스(12)는 케이스 본체(12a)와, 이 케이스 본체(12a)의 상단부의 개구를 덮는 커버판(12b)을 포함한다. 커버판(12b)은 얇은 판이며, 그의 배면측은 실질적으로 평평한 표면이다. 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]에서 잉크를 취출하기 위한 잉크 유출구[15(1) 내지 15(4)]와, 폐잉크를 폐잉크 챔버(14)내로 공급하기 위한 잉크 유입구(16)는 케이스 본체(12a)의 바닥판(21)에 형성된다.

잉크 카트리지(10)의 각 부분은 자세히 설명된다. 도 4 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 카트리지 케이스(12)의 케이스 본체(12a)에는 잉크 유출구[15(1) 내지 15(4)]와 잉크 유입구(16)를 갖는 바닥판(21)과, 이 바닥판(21)의 긴 측면의 에지로부터 연장하는 대향 측벽(22, 23)과, 이 바닥판(21)의 짧은 측면의 에지로부터 연장하는 대향 단판 부분(24, 25)이 형성된다. 단판 부분(25)은 아치 형상이고, 측벽(22, 23)에 매끄럽게 연속적이다.

각각 원형 단면을 갖는 4개의 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]가 카트리지 케이스(12)의 케이스 본체(12a)내에 형성된다. 이들 잉크 챔버는 상단부에서 개방되고, 4개의 구획벽(partition walls)(26 내지 29)에 의해 구획되며, 이들 구획벽 각각은 양 측벽(22, 23)에 연결된다. 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]의 상단부 개구(13a)는 예를 들면 비한정적인 방식으로 플라스틱재로 제조된 구획판(20)에 의해 밀봉식으로 폐쇄된다.

도 6a 및 도 6b는 각기 구획판(20)을 상측 및 바닥에서 보았을 때의 사시도이다. 4개의 환형 돌기(20a)는 구획판(20)의 하면에 제공되는 반면, 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]의 상단부 개구(13a)의 원형 에지(13b)(도 4 참조) 위치에 대응한다. 환형 돌기(20a)가 에지(13b)상에 열적으로 융합되어, 구획판(20)이 에지(13b)에 연결된다.

관형 돌기(20c)가 환형 돌기(20a)의 중심에 형성되며, 이 돌기(20c)와 대응하도록 관형 돌기(20d)가 구획판(20)의 상면(20e)에 형성된다. 대기 구멍(20b)은 구획판의 두께 방향으로 이 구획판(20)을 관통하는 동안 돌기(20d)의 상단부에서 돌기(20c)의 하측 단부로 연장한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 잉크 트랩(trap)으로서의 공간은 구획판(20)과 커버판(12b) 사이에서 측방향으로 연장되고, 폐잉크를 수집하기 위한 공간은 측벽(24)과 구획벽(26) 사이에서 수직방향으로 연장되어, L자형 공간이 폐잉크 챔버(14)로서 형성된다. 폼 또는 펠트와 같은 잉크 흡수 부재(17)가 폐잉크 챔버(14)내에 배치된다. 대기 구멍(12d)은 잉크 챔버[13(1)]에 대해 측방향으로 커버판(12b)의 위치에 위치된다.

각기 원형 단면이며 잉크 흡수 부재(17)가 존재하지 않는 텅빈 공간(14a)은 구획판(20)의 대기 구멍(20b)에 대응한다. 이들 텅빈 공간(14a)에 의해, 대기 구멍(20b)은 잉크 흡수 부재(17)와 이격된다.

잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]는 각기 검정색 잉크, 청록색 잉크, 자홍색 잉크 및 노란색 잉크로 충전된다. 이들 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]의 구조가 동일하기 때문에, 잉크 챔버[13(2)]의 구조를 대표적으로 설명하고, 나머지 잉크 챔버[13(1), 13(3), 13(4)]를 설명함에 있어서는, 유사한 요소를 나타내기 위해 유사한 참조부호가 사용된다.

잉크 챔버[13(2)]는 바닥판(21), 측벽(22, 23) 및 구획벽(27, 28)에 의해 규정된 원통형 용기(31)를 포함한다. 원통형 용기(31)의 상단부 개구, 즉 잉크 챔버[13(2)]의 상단부 개구(13a)가 구획판(20)으로 밀봉된다. 구획판(20)이 원통형 용기에 열적으로 융합되기 전에, 코일 스프링(34)과 가동형 뚜껑(33)이 상단부 개구(13a)를 통해 원통형 용기(31)내로 삽입된다. 가동형 뚜껑(33)은 코일 스프링(34)에 의해 상방으로 가압된다. 잉크 유출구[15(2)]는 원통형 용기(31)의 바닥면(31b)의 중앙부에 형성된다.

잉크를 저장하는 잉크 저장소(35)는 바닥면(31b), 내주연 표면(31a) 및 가동형 뚜껑(33)에 의해 규정된다. 가동형 뚜껑(33)의 상측 공간(38)은 폐잉크 챔버(14)와 연통하고, 이 폐잉크 챔버는 구획판(20)의 대기 구멍(20b)을 통해 대기에 개방된다.

가동형 뚜껑(33)은 원통형 용기(31)의 내주연 표면(31a)을 따라서 수직방향으로 이동가능하다. 가동형 뚜껑은 디스크형 뚜껑부(33a)와, 이 뚜껑부(33a)의 외주연 에지로부터 하방으로 연장하는 원통형 부분(33b)을 포함한다. 원통형 본체부(33b)가 소정의 길이를 갖도록 설계함으로써, 가동형 뚜껑(33)이 내주연 표면(31a)상에 덜거덕 거리거나(rattling) 또는 질질 끄는(dragging)일 없이 매끄럽게 이동될 수 있다. 용기(31)를 잉크로 충전시키는 경우, 잉크는 가동형 뚜껑(33)과 내주연 표면(31a) 사이의 갭(37)내로 전진하여 갭내에 잉크 메니스커스를 형성한다. 갭(37)이 적절한 치수를 갖도록 설계되는 경우, 갭(37)내에 형성된 메니스커스의 강도는 잉크 유출구[15(2)]상에 작용하는 잉크 흡입력보다 크며, 따라서 잉크 흡입 작동시에도 잉크 메니스커스는 파손되지 않는다.

특히, 가동형 뚜껑(33)의 원통형 본체부(33b)의 외경은 원통형 용기(31)의 내주연 표면(31a)의 내경보다 약 0.1㎜ 정도 작다. 가동형 뚜껑(33)이 동축(coaxial) 방식으로 원통형 용기(31)내로 삽입될 때, 약 0.05㎜ 정도의 폭을 갖는 환형 갭(37)이 그들 사이에 형성된다. 가동형 뚜껑(33)이 내주연 표면(31a)을 따라서 질질 끌리는 것을 방지하기 위해서, 원통형 본체부(33b)의 길이는 약 8㎜이다.

또한, 코일 스프링(34)에 의해 발생되는 가동형 뚜껑(33)의 상승력에 의해 소정의 부압이 가해진 상태로 잉크 저장소(35)는 항상 유지된다. 따라서, 잉크 흡입력이 잉크 유출구[15(2)]에 작용하지 않는 경우, 잉크는 잉크 유출구[15(2)]를 통해 잉크 저장소(35) 밖으로 누출되지 않는다.

코일 스프링(34)에 의해 발생되는 가동형 뚜껑(33)의 상승력은 잉크 메니스커스의 강도보다 작으며, 유출 포트(outlet port)(15b)에 의해 가해지는 잉크 흡입력보다 작다. 따라서, 잉크 메니스커스는 코일 스프링(34)의 상승력에 의해 파손되지 않으며, 기포가 잉크 저장소(35)내로 유입되지 않는다.

잉크 유출구[15(2)]로부터 잉크가 흡입되는 경우, 가동형 뚜껑(33)은 잉크 흡입량에 따라 잉크 유출구[15(2)]쪽으로 이동한다. 예를 들면, 갭(37)내의 메니스커스의 강도의 관점에서, 코일 스프링(34)에 의한 상승력은 약 5gf 내지 약 15gf 범위로 선택된다.

각각의 가동형 뚜껑(33)의 상면의 중앙부가 평평하기 때문에, 가동형 뚜껑(33)이 상방으로 이동할 경우, 가동형 뚜껑(33)의 상면은 구획판(20)의 돌기(20c)의 하단부와 실질적으로 선 접촉하여, 가동형 뚜껑(33)의 상방향 이동을 저지한다(도 5a 참조).

도 5b에 도시된 바와 같이, 바닥면(31b) 근처의 내주연 표면(31a)의 부분(31d)에서, 용기(31)의 내경이 점차 감소하여, 이 용기(31)의 내경은 용기(31)의 하단부 부분(31e)에서 가동형 뚜껑(33)의 외경과 동일하게 된다. 하단부 부분(31e)은 굴곡진 모서리부(31f)를 거쳐 바닥면(31b)으로 연속된다. 이러한 구성에 있어서, 가동형 뚜껑(33)이 바닥면(31b)에 근접하는 동안 뚜껑(33)과 내주연 표면(31a) 사이의 갭이 좁아져, 갭내에 형성된 메니스커스의 강도가 증가한다. 가동형 뚜껑(33)이 하단부 부분(31e)에 도달하는 경우, 가동형 뚜껑(33)은 내주연 표면(31a)에 의해 고정된다.

바닥면(31b)의 중앙에 대응하는 바닥벽(21)의 부분에, 원형 개구(41)가 형성되고 관형 프레임(42)이 개구(41)를 둘러싸도록 하방으로 연장된다. 연통구가 형성된 환형 고무 팩킹(43)이 원통형 프레임(42)내에 끼워맞춰져, 이 연통구가 잉크 유출 포트(15b)로서 작용한다. 개구(41)를 둘러싸서 잉크 저장소(35)와 잉크 유출 포트(15b) 사이에 통로를 규정하도록 관형 프레임(44)은 바닥면(31b)으로부터 상방으로 연장된다. 잉크 유출 포트(15b)를 밀봉할 수 있는 밸브(46)가 통로(45)에 배치된다. 밸브(46)는 코일 스프링(47)에 의해 고무 팩킹(43)을 항상 가압하여 잉크 유출 포트(15b)를 밀봉한다.

이물질을 여과시키는 필터(49)가 관형 프레임(44)의 상단부에 부착된다. 따라서, 필터(49)는 잉크 저장소(35)로부터 잉크 공급 니들[7(2)]로 공급되는 잉크내에 들어있는 이물질을 포획함으로써, 이물질이 프린트 헤드(4)로 유입되는 것을 방지한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]의 잉크 저장소(35)가 각 색상의 잉크로 충전될 때, 가동형 뚜껑(33)은 구획판(20) 근처에 위치된다. 특히, 가동형 뚜껑(33)은 원통형 용기(31)의 상단부 가까이에 위치된다.

잉크 메니스커스가 가동형 뚜껑(33)과 각 원통형 용기(31)의 내주연 표면(31a) 사이에 각각 형성되기 때문에, 가동형 뚜껑(33)의 상측면의 공간(38)[폐잉크 챔버(14)와 연통함]은 가동형 뚜껑(33)에 의해 잉크 저장소(35)와 구획된다. 또한, 가동형 뚜껑(33)이 코일 스프링(34)에 의해 각각 상방으로 가압되기 때문에, 잉크 저장소(35)는 소정의 부압으로 각각 유지된다.

잉크 흡입력이 잉크젯 프린터(1)의 프린트 헤드(4)로부터 각 잉크 유출 포트(15b)상에 가해질 때, 가동형 뚜껑(33)은 코일 스프링(34)의 스프링력에 저항하여 잉크 유출 포트(15b)쪽으로 이동한다. 그 결과, 소정량의 잉크가 잉크 유출 포트(15b)를 통해 프린트 헤드(4)로 공급된다.

가동형 뚜껑(33)과 원통형 용기(31)의 내주연 표면(31a) 사이의 갭(37)내에 형성된 잉크 메니스커스의 강도는 잉크 흡입력보다 크다. 따라서, 잉크 메니스커스는 잉크 흡입력에 의해 파손되지 않는다. 그 결과, 기포가 갭(37)을 통해 가동형 뚜껑(33)의 상측면에서 잉크 저장소(35)내로 유입되지 않는다. 또한, 잉크는 갭(37)을 통해 잉크 저장소(35)로부터 가동형 뚜껑(33)의 상측면으로 누출되지 않는다.

잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)] 각각이 잉크 고갈 상태(즉, 챔버내에 실질적으로 더이상 잉크가 남아있지 않음)일 경우, 가동형 뚜껑(33)은 원통형 용기(31)의 하단부 부분(31e)에 위치되고, 잉크 저장소(35)의 용량은 최소로 감소된다. 가동형 뚜껑(33)이 내려갈 때, 코일 스프링(34)이 압축되고 가동형 뚜껑(33)을 상승시키는 힘은 커진다. 따라서, 내경이 동일하게 유지되는 경우 잉크 메니스커스는 쉽게 파손될 수 있다.

그러나, 용기(31)의 내경이 테이퍼진 부분(31d)에서 점차로 감소되기 때문에, 메니스커스의 강도는 증가하며, 잉크 고갈 상태에서도 메니스커스 파손에 따른 잉크 저장소(35)로의 기포의 침입은 회피될 수 있다.

잉크 카트리지(10)가 잘못해서 떨어지거나 또는 충격력이 잉크 카트리지(10)에 가해지는 경우, 가동형 뚜껑(33)이 진동하여 잉크 메니스커스가 파손된다. 그 결과, 잉크가 가동형 뚜껑(33)의 상측면으로 누출된다. 그러나, 가동형 뚜껑(33)의 상측면의 공간(38)이 가동형 뚜껑(33) 및 각 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]를 위한 구획판(20)에 의해 서로 분리되기 때문에, 개별 잉크 저장소(35)에서 누출된 잉크는 다른 저장소(35)에서 누출된 잉크와 혼합되지 않는다. 또한, 대기 구멍(20b)이 개별 내주연 표면(31a)과 분리되어 있기 때문에, 가동형 뚜껑(33)의 외주연부를통해 누출된 잉크는 대기 구멍(20b)을 통해 폐잉크 챔버(14)로 직접 유입되지 않는다. 이와 반대로, 공간(38)으로 누출된 잉크는 내주연 표면(13a)을 따라서 각 잉크 저장소(35)내로 복귀된다.

돌기(20d)의 상단부에 형성되고 구획판(20)의 상측면(20e)으로부터 연장된 대기 구멍(20b)을 통해 폐잉크 챔버(14)의 측면으로 잉크가 누출되는 경우에도, 누출된 잉크는 다른 대기 구멍(20b)을 통해 다른 잉크 챔버내로 유입되지 않는다. 대신에, 누출된 잉크는 돌기(20d)를 둘러싸는 잉크 흡수 부재(17)에 의해 흡수되고, 따라서 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]로 복귀하지 않는 한편 다른 색상의 잉크와의 혼합이 방지된다. 잉크 흡수 부재(17)에 의해 흡수된 누출 잉크가 잉크 챔버[13(1) 내지 13(4)]로 복귀하지 않기 때문에, 잉크 흡수재(17)에 의해 유도된 이물질이 공간(38)으로 누출된 잉크와 혼합되지 않고, 잉크 저장소(35)로 복귀한다.

상당한 양의 잉크가 잉크 저장소(35)로부터 누출되고 공간(38)이 누출된 잉크로 충전되는 경우에도, 대기 구멍(20b)이 잉크 흡수 부재(17)와 이격되어 있기 때문에, 누출된 잉크는 잉크 흡수 부재(17)에 의해 흡입되지 않는다. 대기 구멍(20b)을 통해 폐잉크 챔버(14)로 누출된 잉크만이 잉크 흡수 부재(17)에 의해 흡수되기 때문에, 적은 양의 잉크가 소모되며, 잉크 소모량이 감소된다.

또한, 가동형 뚜껑(33)이 돌기(20c)의 하단부와 선 접촉하기 때문에, 가동형 뚜껑(33)의 상측면은 구획판(20)과 면 접촉하지 않아 구획판에 부착되지 않는다.

또한, 본 발명은 여러 장점을 가질 수 있으며, 이들 장점에 한정되지는 않지만, 이들 장점을 가질 필요는 없다. 예를 들면, 비한정적으로, 적은 양의 잉크가 소모되고, 상이한 색상의 잉크는 서로 혼합되지 않는다. 또한, 이물질이 저장소내로 재유입되지 않으며, 카트리지의 낙하(dropping) 또는 충격과 관련된 관련 기술의 문제점이 실질적으로 제거된다.

본 발명이 특정한 예시적인 비한정적인 실시예를 참조하여 도시되고 설명되었지만, 본원의 개시내용을 통해 당업자는 여러 변화 및 변형을 가할 수 있다. 자명한 이들 변화 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 규정된 본 발명의 정신, 범위 및 고려내에 있는 것으로 간주된다.

예를 들면, 비한정적으로, 상기 실시예의 잉크 카트리지(10)는 4개의 잉크 챔버를 포함하지만, 잉크 챔버의 개수는 4개 이상 또는 이하일 수 있다.

또한, 돌기(20c)는 제거될 수 있다. 그러한 경우에도, 대기 구멍(20b)을 통해 누출된 잉크는 대기 구멍(20b)을 둘러싸는 잉크 흡수 부재(17)에 의해 흡수된다.

상기 실시예에 있어서, 구획판(20) 및 가동형 뚜껑(35)이 부착될 때의 린깅(ringing) 현상이 관형 돌기(20c)에 의해 방지된다. 관형 돌기(20c)는 구획판(20)과 가동형 뚜껑(35)중 적어도 하나에 제공될 수 있다.

본 발명은 이물질이 잉크 저장소내로 유입되는 것을 방지하고, 다른 잉크 저장소로부터 누출된 잉크의 혼합을 회피할 수 있으며, 소모되는 잉크의 양이 적은잉크 카트리지를 제공하는 것이다.

Claims

잉크 카트리지에 있어서,

내부에 대기(atomospheric air)가 유입되는 제 1 챔버와, 내부에 잉크를 저장하는 제 2 챔버를 구비하는 케이싱 본체와,

상기 제 2 챔버내에 수직방향으로 이동가능하게 배치된 뚜껑 부재로서, 상기 뚜껑 부재는 상기 제 2 챔버를 상기 뚜껑 부재 위쪽의 제 1 공간과, 상기 뚜껑 부재 아래쪽의 잉크 저장용 제 2 공간으로 구획하며, 상기 뚜껑 부재의 외주연부와 상기 제 2 챔버의 내주연부 사이에 갭이 형성되어 잉크의 메니스커스(meniscus)가 상기 갭 사이에 형성되는, 상기 뚜껑 부재와,

상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 구획하는 구획 부재(partition member)로서, 상기 구획 부재는 상기 제 2 챔버의 상단부에 제공되며, 상기 제 2 챔버의 내주연부와 이격된 부분에 형성된 연통구(through hole)를 갖고, 상기 연통구는 대기가 상기 제 2 챔버내로 유입되도록 하는, 상기 구획 부재와,

상기 제 2 챔버내에 배치되어, 상기 뚜껑 부재를 상방으로 가압하고, 상기 제 2 챔버의 제 2 공간을 부압(negative pressure)으로 유지하는 탄성 부재(elastic member)를 포함하는

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 구획 부재로부터 상기 제 1 챔버쪽으로 돌출되게 상기 연통구 둘레에 형성된 돌기(projection)를 더 포함하는

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 챔버내에 배치되고, 상기 제 1 챔버를 향하는 상기 연통구의 단부를 둘러싸는 잉크 흡수체(ink absorber)를 더 포함하는

잉크 카트리지.
제 3 항에 있어서,

상기 잉크 흡수체는 상기 연통구의 단부와 이격되어 위치되는

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 챔버의 제 1 공간을 향하는 상기 구획 부재의 표면과 상기 뚜껑 부재의 상면중 적어도 하나상에 제공된 돌기를 더 포함하는

잉크 카트리지.
제 5 항에 있어서,

상기 돌기는 상기 구획 부재로부터 상기 제 2 챔버쪽으로 돌출되게 상기 연통구 둘레에 형성되는

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 챔버의 내주연부의 치수는 상기 제 2 챔버의 하측 단부쪽으로 점차 감소되는

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 챔버에 연결되고, 폐잉크를 상기 제 1 챔버에 공급하도록 구성된 유입구와,

상기 제 2 챔버의 하측 단부에서 상기 제 2 챔버에 연결된 유출구로서, 상기 유출구를 통해 잉크가 상기 잉크 카트리지의 외부로 공급되는, 상기 유출구와,

상기 잉크 카트리지의 상부에 형성되어 대기가 상기 제 1 챔버내로 유입되도록 하는 배기구(vent port)를 더 포함하는

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 챔버는, 폐잉크를 수집 및 저장하기 위해 제 2 챔버의 상부 및 측부에 형성된 L자형 공간인

잉크 카트리지.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 챔버는 각기 검정색 잉크, 청록색 잉크, 자홍색 잉크, 및 노란색 잉크로 충전된 제 1 내지 제 4 공급실을 포함하는

잉크 카트리지.
잉크젯 프린터에 있어서,

프린트 헤드와,

잉크를 상기 프린트 헤드에 공급하는 잉크 카트리지를 포함하며,

상기 잉크 카트리지는, ⓐ 내부에 대기가 유입되는 제 1 챔버와, 내부에 잉크를 저장하는 제 2 챔버를 구비하는 케이싱 본체와, ⓑ 상기 제 2 챔버내에 수직방향으로 이동가능하게 배치된 뚜껑 부재로서, 상기 뚜껑 부재는 상기 제 2 챔버를 상기 뚜껑 부재 위쪽의 제 1 공간과, 상기 뚜껑 부재 아래쪽의 잉크 저장용 제 2 공간으로 구획하며, 상기 뚜껑 부재의 외주연부와 상기 제 2 챔버의 내주연부 사이에 갭이 형성되어 잉크의 메니스커스가 상기 갭 사이에 형성되는, 상기 뚜껑 부재와, ⓒ 상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버를 구획하는 구획 부재(partition member)로서, 상기 구획 부재는 상기 제 2 챔버의 상단부에 제공되며, 상기 제 2 챔버의 내주연부와 이격된 부분에 형성된 연통구(through hole)를 갖고, 상기 연통구는 대기가 상기 제 2 챔버내로 유입되도록 하는, 상기 구획 부재와, ⓓ 상기 제 2 챔버내에 배치되어, 상기 뚜껑 부재를 상방으로 가압하고, 상기 제 2 챔버의 제 2 공간을 부압으로 유지하는 탄성 부재를 포함하며,

상기 잉크 카트리지는 잉크를 상기 제 2 챔버로부터 상기 프린트 헤드에 공급하는

잉크젯 프린터.
제 11 항에 있어서,

기록 시트를 시트 공급 방향으로 공급하는 플래튼(platen)으로서, 상기 프린트 헤드의 노즐이 상기 플래튼을 향해 있는, 상기 플래튼과,

프린트 헤드를 제 1 스캔 방향으로 왕복 이동시키는 캐리지와,

잉크 카트리지를 수납하고, 노즐을 통해 잉크를 프린트 헤드에 공급하는 카트리지 홀더(cartridge holder)와,

잉크젯 프린터의 작동을 제어하는 구동 제어기를 더 포함하는

잉크젯 프린터.
제 12 항에 있어서,

카트리지 홀더는 상기 제 2 챔버에서 잉크를 제거하기 위한 잉크 공급 니들(ink supply needle)과, 폐잉크를 상기 제 1 챔버에 공급하는 잉크 회수 니들(ink recovery needle)을 포함하는

잉크젯 프린터.
제 13 항에 있어서,

상기 잉크 회수 니들은 상기 노즐 캡(cap)과 상기 잉크 회수 니들 사이에 위치된 펌핑 장치(pumping device)에 의해 폐잉크 수집 통로를 통해 노즐 캡에서 상기 폐잉크를 회수하는

잉크젯 프린터.