KR20080004992A

KR20080004992A - 노즐 캡핑 기구가 개선된 잉크젯 프린터와 그것을 이용한초기 잉크 공급 방법

Info

Publication number: KR20080004992A
Application number: KR1020060064018A
Authority: KR
Inventors: 이재철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-01-10
Also published as: CN101100135A; EP1876023A1; US20080007590A1; DE602007002019D1; EP1876023B1

Abstract

잉크팩의 잉크를 카트리지의 빈 유로에 원활하게 충전하기 위한 잉크젯 프린터의 구조와 방법이 개시된다. 개시된 충전 방법은, 노즐로 연결된 유로가 빈 상태의 카트리지를 프린터에 설치하는 단계와, 카트리지에 유로와 연통되도록 잉크팩을 장착하는 단계와, 밀봉돌기가 마련된 캡을 카트리지로 접근시켜서 노즐을 밀봉돌기로 막는 단계와, 노즐이 밀봉돌기에 의해 막혀있는 상태로 소정 시간동안 순환 펌프를 가동하여 잉크팩에 저장된 잉크를 유로를 통해 순환시키는 단계 및, 소정 시간 경과 후 밀봉돌기를 노즐로부터 이격시키는 단계를 포함한다. 이러한 방식에 따르면, 카트리지를 출시할 때 내부 유로를 완전히 비운 상태로 출시해도 되므로, 제품이 경량화되어 운반과 포장에 대한 부담이 줄어들고, 운반 중의 잉크 누출에 대한 우려도 사라지게 된다.

Description

노즐 캡핑 기구가 개선된 잉크젯 프린터와 그것을 이용한 초기 잉크 공급 방법{Inkjet printer including improved nozzle capping mechanism and ink priming method using the same}

도 1은 종래 잉크젯 프린터의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 프린터의 구조를 도시한 도면,

도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 잉크젯 프린터에 있어서 캡의 승강동작을 보인 도면,

도 4는 도 2에 도시된 잉크젯 프린터의 초기 잉크 공급 과정을 도시한 플로우 챠트.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100...카트리지 110...노즐

120...유로 130...순환펌프

210,220,230,240...잉크팩 300...캡

310...밀봉돌기 320...석션펌프

330...캠

본 발명은 잉크 카트리지의 분사용 노즐을 보호하는 캡핑 기구가 개선된 잉크젯 프린터와, 그것을 이용하여 잉크팩의 잉크를 카트리지의 빈 유로에 원활하게 충전하기 위한 초기 잉크 공급 방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린터는, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 카트리지(10)에 장착된 잉크팩(21,22,23,24)으로부터 잉크를 공급받아서 그것을 카트리지(10)의 하단부에 설치된 노즐(11)을 통해 분사하며 용지(1)에 이미지를 형성하는 식으로 인쇄 시스템이 구성되어 있다. 따라서, 잉크팩(21,22,23,24)을 카트리지(10)에 장착하게 되면, 잉크팩(21,22,23,24) 안의 잉크가 상기 노즐(11)까지 이르는 카트리지(10) 내의 유로(12)에 가득 채워지게 되고, 이후 분사 신호에 의해 잉크 액적(droplet)이 노즐(11) 밖으로 발사되는 것이다. 통상, 상기 유로(12)에는 압력유지를 위한 부압발생기와 여과용 필터 및 버블 발생용 히터 등이 설치되어 있지만, 여기서는 도면이 너무 복잡하게 도시되는 것을 방지하기 위해 구조를 간소화해서 생략하고 도시한 것이다. 이것은 후술할 본 발명의 구조에서도 마찬가지임을 미리 언급해둔다.

참조부호 13은 카트리지(10)에 내장된 잉크 순환용 펌프를 나타내는데, 이 펌프(13)의 동력에 의해 잉크팩(21,22,23,24) 안의 잉크가 카트리지(10)의 유로(12)에 채워지기도 하고, 카트리지(10)의 유로(12)와 잉크팩(21,22,23,24) 사이를 순환하기도 한다. 그리고, 참조부호 30은 캠(31)에 의해 승강하면서 노즐(11)을 감싸주는 캡을 나타낸다.

그런데, 이러한 카트리지(10)는 최초에 유로 내에 투명잉크가 채워진 상태로 출시되는 것이 지금까지의 일반적인 방식이었다. 즉, 잉크팩(21,22,23,24)이 물리게 되는 카트리지(10)의 아웃렛(outlet;14a)과 인렛(inlet;14b) 중, 인렛(14b)은 마개로 막아놓고, 아웃렛(14a)에는 투명잉크가 들어있는 팩을 결합시켜서, 유로(12) 내에 투명잉크가 채워져 있게 하는 것이다. 이렇게 하는 이유는, 처음에 잉크팩(21,22,23,24)을 장착해서 잉크를 순환시킬 때 만일 유로(12) 내부가 텅 비어 있으면(바꿔 말해서 에어로만 가득 차 있으면), 상기 순환용 펌프(13)에서 아무리 펌핑을 해도 에어만 순환할 뿐이고 잉크팩(21,22,23,24)의 잉크가 유로(12)로 잘 나오지 못하게 되기 때문이다. 따라서, 카트리지(10)를 출시할 때에는 이렇게 투명잉크를 유로에 채워놓고, 나중에 프린터에 장착할 때 잉크팩(21,22,23,24)을 끼우면, 잉크가 이미 채워져 있던 유로(12)를 따라 펌프(13)의 동력을 전달받으면서 잘 순환하게 된다. 그리고, 투명잉크는 잉크팩(21,22,23,24)의 잉크와 혼합되면서 잉크로서 그대로 사용이 된다.

그런데, 이와 같은 기존의 방식처럼 투명잉크를 채워서 출시하게 되면, 제품이 무거워져서 포장과 운반작업 등에 상당한 부담이 된다. 즉, 아무래도 액체가 채워진 상태이면 그만큼 중량이 증가하므로 운반하는데 더 힘이 들게 되고, 또한 적재를 위해서는 포장박스도 그 중량을 이길 만큼 충분한 강도를 가져야 되므로 여러 가지로 제품을 다루는 데에 부담이 된다.

그리고, 그보다 더 큰 문제는 바로 잉크 누출의 위험이다. 제품을 운반하다보면 진동이나 충격, 온도변화, 압력변화 등을 겪을 수 있는데, 이때 유로에 채워 진 투명잉크 중의 에어가 팽창하게 되면서 잉크가 새어나올 가능성이 많다. 이렇게 잉크가 새어나오게 되면 포장 상태도 엉망이 될 뿐만 아니라, 자칫 전기회로에 손상을 줄 수도 있고, 부식의 원인이 되기도 한다. 그렇다고 누출을 방지하기 위해 잉크가 새어나올 수 있는 노즐 등을 너무 세게 막아놓으면 오히려 노즐이 손상을 입을 수가 있다.

따라서, 초기 장착 시 잉크의 원활한 순환을 위해 투명잉크를 채워놓는 것이지만, 상기와 같이 그에 의한 다른 문제점이 워낙 많기 때문에, 투명잉크를 채워놓지 않고도 초기의 잉크 순환을 원활하게 유도할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 유로가 빈 상태의 카트리지를 장착하더라도 원활한 잉크의 순환 공급이 가능하도록 노즐 캡핑 기구가 개선된 잉크젯 프린터와 그것을 이용한 초기 잉크 공급 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 잉크 분사용 노즐 및 그 노즐로 통하는 유로가 마련된 카트리지와, 상기 카트리지에 장착되어 상기 유로를 통해 잉크를 공급하는 잉크팩과, 상기 잉크팩에 저장된 잉크를 상기 유로를 통해 순환시키는 순환펌프 및, 상기 카트리지에 대해 접근과 이격의 왕복이동이 가능하며 접근 시 상기 노즐을 덮어주는 캡을 포함하는 잉크젯 프린터에 있어서, 상기 캡에는 상기 카트리지로의 접근 시 상기 노즐에 직접 밀착되어 그 노즐을 통한 잉크 방출을 막 아주기 위한 밀봉돌기가 마련된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 캡은, 상기 밀봉돌기가 상기 노즐에 밀착되는 제1접근위치와, 상기 밀봉돌기가 상기 노즐에서 떨어진 상태로 그 노즐의 주변을 감싸주는 제2접근위치의 두 가지 위치로 접근할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초기 잉크 공급방법은, 노즐로 연결된 유로가 빈 상태의 카트리지를 프린터에 설치하는 단계; 상기 카트리지에 상기 유로와 연통되도록 잉크팩을 장착하는 단계; 밀봉돌기가 마련된 캡을 상기 카트리지로 접근시켜서 상기 노즐을 상기 밀봉돌기로 막는 단계; 소정 시간동안 상기 노즐이 상기 밀봉돌기에 의해 막혀있는 상태로 순환 펌프를 가동하여 상기 잉크팩에 저장된 잉크를 상기 유로를 통해 순환시키는 단계; 및, 상기 소정 시간 경과 후 상기 밀봉돌기를 상기 노즐로부터 이격시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소정 시간은 상기 잉크팩의 잉크가 상기 유로 및 노즐의 내부까지 충전될 수 있는 정도의 경과시간이 바람직하며, 상기 밀봉돌기를 노즐에서 이격시키는 단계는, 상기 캡이 상기 카트리지로부터 완전히 이격되는 단계와, 상기 밀봉돌기만 노즐에서 이격되고 상기 캡 전체는 상기 노즐의 주변을 감싸고 있도록 이격되는 단계 중 어느 한 단계가 될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신 의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터의 구조를, 핵심부인 노즐 캡핑 기구를 중심으로 도시한 것이다. 여기에서의 실시예는 잉크 카트리지가 고정된 타입으로서 인쇄 시 용지의 전폭에 걸쳐서 인쇄가 동시에 진행되는 어레이(array) 프린팅 방식을 예로 들고 있는데, 잉크 카트리지가 용지의 폭 방향을 따라 왕복이동하면서 인쇄를 진행하는 셔틀(shuttle) 프린팅 방식에서도 동일하게 적용될 수 있음을 미리 언급해둔다.

도시된 바와 같이 본 발명의 잉크젯 프린터는 잉크팩(210,220,230,240)을 장착하여 용지(1)가 지나가는 패스라인 상방에 설치되는 카트리지(100)와, 패스라인 하방에서 상기 잉크 카트리지(100)에 마련된 노즐(110)과 마주하도록 배치된 캡(300)을 구비하고 있다. 따라서, 인쇄 중에는 상기 카트리지(100)에서 잉크팩(210,220,230,240)에 저장된 잉크를 상기 노즐(110)을 통해 용지(1)에 분사하며, 인쇄대기모드나 석션(suction)모드 시(도 3b참조)에는 상기 캡(300)이 상승하여 노즐(110)을 감싸서 보호하도록 구성되어 있다. 여기까지는 기존의 잉크젯 프린터의 구조와 유사하다.

한편, 상기 캡(300) 내부에는 필요 시 상기 노즐(110)에 밀착되어 노즐(110)을 통한 잉크의 방출을 봉쇄하기 위한 밀봉돌기(310)가 마련되어 있다. 즉, 기존에는 캡(300)이 노즐(110)을 감싸는 정도만 수행하도록 기구를 구성했지만, 본 발명에서는 캡(300) 내부에 마련된 밀봉돌기(310)로 잉크가 나오는 노즐(110)을 완전히 막아버릴 수 있는 기능까지 구비하도록 캡핑 기구를 만든 것이다. 통상 캡(300)은 캠(330)의 회전에 의해 승강하게 되는데, 최고점이 도 3a와 같이 밀봉돌기(310)가 노즐(110)에 밀착되는 위치(제1접근위치)가 되고, 최하점은 도 3c와 같이 캡(300)이 패스라인 하방으로 완전히 이격된 상태, 그 중간이 도 3b와 같이 캡(300)으로 노즐(110)을 감싸서 보호하는 상태(제2접근위치)가 된다.

이와 같이 캡(300)의 이동 위치를 3단계 이상으로 만들어서 노즐(110)을 밀봉돌기(310)로 완전히 막을 수 있게 만든 이유는, 바로 카트리지(100)의 내부 유로에 잉크가 텅 빈 상태에서도 잉크를 순환시킬 수 있는 기구를 구현하기 위해서이다. 즉, 초기에 카트리지(100)를 설치할 때, 기존에는 내부 유로에 투명 잉크를 채워놓아서 잉크팩(210,220,230,240)을 장착하여 순환펌프(130)를 가동하면 유로 내의 투명 잉크와 잉크팩(210,220,230,240)에 저장된 잉크가 섞이면서 순환되게 하는 방식이었는데, 본 발명과 같은 캡핑 기구를 사용하면 투명 잉크와 같은 별도의 액체가 유로(120)에 전혀 채워져 있지 않은 상태에서도 잉크팩(210,220,230,240)의 잉크를 원활하게 순환시킬 수가 있다. 이렇게 되면 카트리지(100)를 유로가 텅 빈 가벼운 상태로 출시할 수 있기 때문에, 제품을 핸들링 하는데 있어서 상당히 유리해진다.

상기와 같이 유로가 텅 빈 상태의 카트리지(100) 유로에 잉크팩(210,220,230,240)의 잉크가 순환 공급되는 메커니즘은 다음과 같다(도 4의 플로우 챠트 참조).

먼저, 초기에 카트리지(100)를 프린터 본체(미도시)에 장착할 때에는 위에서 언급한 바대로 유로가 완전히 텅 빈 상태로 장착이 된다(S1). 따라서, 무게도 매우 가벼운 상태일 뿐만 아니라, 충격이나 진동에 의해 유로 내의 액체가 누출될 걱정이 전혀 없는 상태로 장착이 된다. 이후, 카트리지(100)에 잉크팩(210,220,230,240)을 장착하고(S2) 순환펌프(130)를 가동하게 되는데(S4), 순환펌프(130)를 가동하기 전에 도 3a와 같이 캠(330)을 구동하여 밀봉돌기(310)가 노즐(110)에 밀착되도록 캡(300)을 최고점까지 상승시킨다(S3). 그리고, 이렇게 노즐(110)이 밀봉돌기(310)에 의해 완전히 막힌 상태에서 순환펌프(130)를 구동한다(S4). 그러면, 에어가 들락거릴 수 있는 구멍이 막힌 상태로 펌프(130)가 가동되는 것이기 때문에, 압력이 다른 곳으로 새지 않고 잉크팩(210,220,230,240)에 그대로 전달이 되어 잉크를 유로(120)로 끌어낼 수 있게 된다. 즉, 노즐(110)이 개방된 상태라면 에어가 들락거리기 때문에, 펌프(130)의 압력이 제대로 잉크팩(210,220,230,240)에 전달되지 못하지만, 노즐(110)을 막고 펌프(130)를 가동시키면 유체를 흡입하고 밀어내는 압력이 그대로 잉크팩(210,220,230,240)까지 전달되어 잉크를 유로(120)로 끌어낼 수 있게 된다. 따라서, 적정한 시간 동안 펌프(130)를 계속 가동시키면 잉크팩(210,220,230,240)의 잉크가 끌려나와 순환하면서 유로(120)내에 완전히 채워지게 된다. 이때의 유로(120)를 잉크로 채우기 위한 순환펌프(130)의 가동 시간은 실험에 의해 도출된 적정한 값으로 프린터 컨트롤러(미도시)에 세팅될 수 있다. 즉, 예를 들어 카트리지(100)와 잉크팩(210,220,230,240)을 처음에 프린터 본체에 장착한 다음, 초기 잉크 충전(priming) 버튼을 누르면 컨트롤러가 상기 캡(300)을 상승시켜서 밀봉돌기(310)로 노즐(110)을 막은 후 순환펌프(130)를 세팅된 시간 동안 가동하여 유로를 채우는 것이다.

상기와 같은 조작에 의해 유로(120)는 잉크로 채워지게 된다(S5). 그 다음에, 캡(300)을 도 3b와 같이 중간위치로 하강시켜서 노즐(110)을 개방하고(S6), 이 상태에서 캡(300)에 연결된 석션펌프(320)를 가동하여 유로(120) 내에 남아있는 에어를 약간의 잉크와 함께 흡입해낸다(S7).

이후에는 바로 인쇄 작업에 들어갈 수 있는 상태가 된다. 그러나, 노즐(110)의 전체에 걸쳐서 소량의 잉크를 한번 토출함으로써 응고를 방지하는 스피팅(spitting;S8)과, 노즐면을 프린터 본체에 설치된 와이퍼(미도시)로 닦아주는 와이핑(wiping;S9) 과정을 한 번씩 수행한 후에 보다 깨끗한 상태로 인쇄 대기(S10)로 들어가도록 할 수도 있다. 상기 스피팅과 와이핑 공정은 캡(300)을 패스라인 아래로 완전히 내린 다음에 진행하는 것으로, 기존에도 통상적으로 수행되던 공정이므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 이와 같은 공정을 통해 초기 잉크 충전을 수행하면, 카트리지(100)의 유로(120)가 완전히 비어 있는 상태라도 무난하게 잉크팩(210,220,230,240)으로부터 잉크를 끌어내서 유로(120)를 채울 수 있게 된다. 결국, 카트리지(100)를 출 시할 때 내부 유로(120)에 투명 잉크와 같은 유체를 채우지 않아도 사용에 전혀 문제가 없게 되는 것이다. 따라서, 유로를 투명잉크로 채울 경우에 생겼던 핸들링의 어려움이나 누출의 위험과 같은 불편함이 사라지게 된다.

한편, 인쇄를 진행하다 보면 유로 내에 에어가 차서 잉크 순환이 잘 안 되는 것으로 추정되는 경우가 있다. 이 경우에도 마찬가지로 밀봉돌기(310)로 노즐(110)을 막고 순환펌프(130)를 적정한 시간 동안 가동하는 과정을 수행하면, 잉크가 원활하게 순환될 수 있다.

그 외에, 정비를 위해 카트리지(100)를 본체에서 잠시 분리했다가 재장착하는 경우가 있을 수 있다. 이때에는 이미 유로(120) 내에 잉크가 채워져 있는 상태이므로, 잉크의 응고와 노즐면의 오염만 해소할 수 있도록 스피팅과 와이핑 공정을 수행한 후 사용하면 충분하다.

그리고, 상기와 같은 초기 잉크 충전(priming)의 과정을 통해 인쇄 준비가 완료된 후의 인쇄 과정은 기존과 동일하다.

이상과 같이, 카트리지의 유로에 유체를 채우지 않고 출시해도, 사용에 아무런 문제가 없는 잉크젯 프린터가 구현된 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 잉크젯 프린터와 초기 잉크 공급 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 카트리지를 출시할 때 내부 유로를 완전히 비운 상태로 출시해도 되므로, 제품이 경량화되어 운반과 포장에 대한 부담이 줄어든다.

둘째, 유로가 빈 카트리지를 장착하게 되므로, 운반 중에 잉크가 누출되어 회로손상이나 부식과 같은 문제를 일으키는 일도 사라지게 된다.

셋째, 초기 충전 시 뿐만 아니라, 유로 내에 에어가 찬 것으로 의심될 경우에 노즐을 막고 펌핑하면서 원활한 순환을 유도할 수 있으므로, 잉크 공급 불량에 의한 문제도 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

잉크 분사용 노즐 및 그 노즐로 통하는 유로가 마련된 카트리지와, 상기 카트리지에 장착되어 상기 유로를 통해 잉크를 공급하는 잉크팩과, 상기 잉크팩에 저장된 잉크를 상기 유로를 통해 순환시키는 순환펌프 및, 상기 카트리지에 대해 접근과 이격의 왕복이동이 가능하며 접근 시 상기 노즐을 덮어주는 캡을 포함하는 잉크젯 프린터에 있어서,

상기 캡에는 상기 카트리지로의 접근 시 상기 노즐에 직접 밀착되어 그 노즐을 통한 잉크 방출을 막아주기 위한 밀봉돌기가 마련된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터.
제1항에 있어서,

상기 캡은, 상기 밀봉돌기가 상기 노즐에 밀착되는 제1접근위치와, 상기 밀봉돌기가 상기 노즐에서 떨어진 상태로 그 노즐의 주변을 감싸주는 제2접근위치의 두 가지 위치로 접근이 가능한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터.
노즐로 연결된 유로가 빈 상태의 카트리지를 프린터에 설치하는 단계;

상기 카트리지에 상기 유로와 연통되도록 잉크팩을 장착하는 단계;

밀봉돌기가 마련된 캡을 상기 카트리지로 접근시켜서 상기 노즐을 상기 밀봉돌기로 막는 단계;

상기 노즐이 상기 밀봉돌기에 의해 막혀있는 상태로 소정 시간동안 순환 펌프를 가동하여 상기 잉크팩에 저장된 잉크를 상기 유로를 통해 순환시키는 단계; 및,

상기 소정 시간 경과 후 상기 밀봉돌기를 상기 노즐로부터 이격시키는 단계;를 포함하는 잉크젯 프린터의 초기 잉크 공급방법.
제3항에 있어서,

상기 소정 시간은 상기 잉크팩의 잉크가 상기 유로 및 노즐의 내부까지 충전될 수 있는 경과시간인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 초기 잉크 공급방법.
제3항에 있어서,

상기 밀봉돌기를 노즐에서 이격시키는 단계는,

상기 캡이 상기 카트리지로부터 완전히 이격되는 단계와, 상기 밀봉돌기만 노즐에서 이격되고 상기 캡 전체는 상기 노즐의 주변을 감싸고 있도록 이격되는 단계 중 어느 한 단계인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터의 초기 잉크 공급방법.