KR20080107095A

KR20080107095A - 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지

Info

Publication number: KR20080107095A
Application number: KR1020070054983A
Authority: KR
Inventors: 이인수; 박진호; 강승욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-12-10

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 플렉서블 백의 수축 및 팽창이 잘 되도록 하여 잉크충전실의 부압을 일정 범위로 유지하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 하우징 내부에서 부압(negative pressure)을 가지는 잉크충전실;과 상기 잉크충전실에서 수축 및 팽창하는 복수 개의 플렉서블 백(flexible bag);과 상기 복수 개의 플렉서블 백이 팽창되도록 상기 복수 개의 플렉서블 백을 외부 공기와 각각 연통시키는 복수 개의 연통홀;과 상기 복수 개의 플렉서블 백이 수축되도록 상기 복수 개의 플렉서블 백을 가압하는 가압부재;와 상기 가압부재에 탄성력을 부여하는 탄성부재;를 포함하여 구성되는 것이다.

이와 같은 구성을 통하여, 본 발명은 잉크충전실의 압력 변화에 따라 복수 개의 플렉서블 백이 신속하게 수축 및 팽창함으로써 잉크충전실의 부압이 급격이 증가하는 것을 방지하고 잉크충전실의 부압을 일정한 범위 내로 유지시키는 효과가 있다.

Description

잉크젯 프린터용 잉크 카트리지{Ink cartridge for ink jet printer}

도 1 및 도 2는 미국특허 제6,203,146호에 개시된 잉크 카트리지의 단면도.

도 3은 인쇄를 하지 않을 시 복수 개의 플렉서블 백과 가압부재를 나타낸 단면도.

도 4는 복수 개의 플렉서블 백이 팽창된 상태를 나타낸 단면도.

도 5는 잉크충전실에 잉크가 채워지지 않은 상태를 나타낸 단면도.

도 6은 복수 개의 플렉서블 백이 상하로 적층된 것을 나타낸 단면도.

도 7은 복수 개의 플렉서블 백이 좌우로 적층된 것을 나타낸 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 하우징 11 : 잉크충전실

12 : 프린터헤드 13 : 필터

20 : 복수 개의 플렉서블 백 30 : 복수 개의 연통홀

40 : 가압부재 50 : 탄성부재, 코일스프링

60 : 부압장치

본 발명은 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크충전실의 부압을 일정 범위로 유지하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 관한 것이다.

잉크젯 프린터에 사용하는 잉크 카트리지는 잉크를 저장하고 있다가 프린트헤드를 통해 잉크 액적(droplet)을 방출시켜서 인쇄매체 상에 소정 색상의 화상을 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크 카트리지에 있어서, 인쇄 시 과다한 양의 잉크가 프린트헤드로 새어 나가거나, 인쇄를 하지 않을 시 프린트헤드에 웨팅(wetting)현상이 발생하는 것을 미연에 방지하기 위하여 잉크 저장부는 소정의 부압 상태로 유지되어야 할 필요성이 있다.

도 1 및 도 2는 미국특허 제6,203,146호에 개시된 잉크 카트리지의 단면도이다.

도 1 및 도 2을 참조하면, 잉크 카트리지의 하우징(1)에는 스프링(2)과 가압플레이트(3)가 내장되어 있고, 가압플레이트(3)의 일단에 접촉하는 플렉서블 백(flexible bag)(4)이 내장되어 있고, 플레서블 백(4)은 하우징(1)에 형성된 연통홀(5)을 통하여 외부와 연결된다. 또한, 가압플레이트(3)는 잉크충전노즐(6)을 개폐할 수 있도록 회전 가능하게 마련된다.

따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄 시 잉크가 소진됨에 따라 잉크저장실(7)의 압력은 감소하게 되고 결과적으로 잉크저장실(7)의 부압(negative pressure)은 커지게 된다. 이어서 플렉서블 백(4)이 팽창하게 되면 가압플레이트(3)를 회전시켜 잉크충전노즐(6)이 개방되고 잉크충전실(7)의 부압은 일정 크기 로 유지된다. 인쇄를 하지 않을 시 잉크충전노즐(6)을 통해 잉크가 충전되면 잉크저장실(7)의 압력은 증가하게 되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 플렉서블 백(4)이 수축하면 스프링(2)의 복원력에 의해 가압플레이트(3)는 잉크충전노즐(6)을 폐쇄하게 된다. 결과적으로 잉크저장실(7)의 부압은 일정 크기로 유지된다.

그러나 인쇄 시 잉크가 소진됨에 따라 플렉서블 백(4)이 점점 팽창함으로써 스프링(2)의 변위가 늘어나고, 플렉서블 백(4)의 팽창력이 작아지게 된다. 즉 스프링(2)의 변위가 증가함에 따라 가압플레이트(3)에 작용하는 탄성력이 증가하여 플렉서블 백(4)의 팽창을 억제하고, 플렉서블 백(4)의 특성상 플렉서블 백(4)이 어느 한계점 이상으로 팽창하게 되면 플렉서블 백(4)의 팽창력은 작아져서 플렉서블 백(4)의 팽창을 억제하게 된다.

이에 스프링(2)의 변위에 따른 압력 변화는 스프링상수가 작은 값을 택하여 부압의 증가를 최소화 할 수 있으나, 플렉서블 백(4)의 팽창력 감소로 발생되는 압력 변화를 최소화 할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플렉서블 백의 수축 및 팽창이 잘 되도록 하여 잉크충전실의 부압을 일정 범위로 유지하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는 하우징 내부에서 부압(negative pressure)을 가지는 잉크충전실;과 상 기 잉크충전실에서 수축 및 팽창하는 복수 개의 플렉서블 백(flexible bag);과 상기 복수 개의 플렉서블 백이 팽창되도록 상기 복수 개의 플렉서블 백을 외부 공기와 각각 연통시키는 복수 개의 연통홀;과 상기 복수 개의 플렉서블 백이 수축되도록 상기 복수 개의 플렉서블 백을 가압하는 가압부재;와 상기 가압부재에 탄성력을 부여하는 탄성부재;를 포함한다.

또한, 상기 복수 개의 플렉서블 백은 상기 하우징과 상기 가압부재 사이에서 적층되도록 마련된다.

또한, 상기 복수 개의 플렉서블 백은 상기 하우징과 대면하는 제1플렉서블 백과 상기 가압부재와 대면하는 제2플렉서블 백을 포함하고, 상기 제1플렉서블 백과 상기 제2플렉서블 백은 평탄경계면을 포함한다.

또한, 상기 제1플렉서블 백과 상기 제2플렉서블 백은 곡선경계면을 포함하고, 상기 제1플렉서블 백과 상기 제2플렉서블 백은 서로 맞물리도록 마련된다.

또한, 상기 복수 개의 플렉서블 백은 각각 상기 하우징 및 상기 가압부재에 대면하도록 마련된다.

상기 가압부재는 일정한 면적을 가지는 가압플레이트를 포함하고,상기 탄성부재는 코일스프링을 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 인쇄를 하지 않을 시 복수 개의 플렉서블 백과 가압부재를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크 카트리지는, 도 3에 도시된 바와 같이, 잉크가 수용되도록 잉크충전실(11)을 가지는 하우징(10)을 구비하고, 하우징(10)은 직육면체 형상으로 형성된다. 하우징(10)의 하면에는 잉크를 액적 형태로 방출하는 프린트헤드(12)를 구비하고, 프린트헤드(12)로 과도한 잉크가 새어 나가거나 프린트헤드(12)에 웨팅 현상이 일어나는 것을 방지하기 위하여 잉크충전실(11)에 일정한 범위의 부압을 발생시키는 부압장치(60)를 구비하고 있다.

잉크충전실(11)의 하부에는 잉크 내의 불순물 및 미세한 버블을 걸러줌으로써 프린트헤드(12)의 분출구가 막히는 것을 방지하기 위한 필터(13)가 마련되고, 필터(13)의 하부에는 프린트헤드(12)에 필터링된 잉크를 공급하는 잉크공급관(14)이 마련된다.

부압장치(60)는 잉크충전실 또는 외부 공기의 압력 변화에 따라 수축 및 팽창하는 복수 개의 플렉서블 백(20)과, 이들 복수 개의 플렉서블 백(20)이 외부 공기와 연통되도록 복수 개의 플렉서블 백(20)의 유입/유출구(30)와 연결된 연통홀(30)과, 복수 개의 플렉서블 백(20)을 가압하는 가압부재(40)와, 가압부재(40)에 탄성력을 부여하는 탄성부재(50)와, 가압부재(40)를 잉크충전실(11) 내부에서 일정 구간 만큼 왕복하도록 구속시키는 가이드부재(42)를 구비한다.

잉크충전실(11) 내부 중앙에는 가압부재(40)가 세로로 설치된다. 가압부재(40)는 일정한 면적을 가지는 플레이트로 형성된다. 가압부재(40)의 상부에는 원형의 고리부(41)가 형성되어 있어서, 이 고리부(41)는 가이드부재(42)의 상단과 끼움 결합한다. 또한, 가이드부재(42)의 하단은 하우징(10)의 우측 하부에 형성된 절 곡부(16)에 지지되도록 마련된다. 따라서 가압부재(40)는 가이드부재(42)의 왕복 회전 경로에 구속되어 좌우 방향으로 이동하게 된다.

하우징(10)의 좌측 벽면과 가압부재(40) 사이에는 복수 개의 플렉서블 백(20)이 마련된다. 복수 개의 플렉서블 백(20)은 하우징(10)과 대면하는 제1플렉서블 백(21)과 가압부재(40)와 대면하는 제2플렉서블 백(22)을 구비한다. 제1플렉서블 백(21)과 제2플렉서블 백(22)은 하우징(10)과 가압부재(40) 사이에서 적층되도록 마련된다. 제1플렉서블 백(21)은 하우징(10)과 대면하는 평탄경계면(23)과 제2플렉서블 백(22)과 대면하는 곡선경계면(24)을 포함하고, 제2플렉서블 백(22)은 가압부재(40)와 대면하는 평탄경계면(23)과 제1플렉서블 백(21)과 대면하는 곡선경계면(24)을 포함한다. 이로써 제1플렉서블 백(21)과 제2플렉서블(22)은 서로 맞물려서 적층되도록 마련된다.

또한, 제1플렉서블 백(21)이 외부 공기와 연통되도록 제1플렉서블 백(21)의 유입/유출구(31)는 제1연통홀(31)과 연결되고, 제2플렉서블 백(22)이 외부 공기와 연통되도록 제2플렉서블 백(22)의 유입/유출구(32)는 제2연통홀(32)과 연결된다. 따라서 제1플렉서블 백(21)과 제2플렉서블 백(22)이 수축 및 팽창할 때 제1연통홀(31) 및 제2연통홀(32)을 통하여 각각 외부 공기가 유출 및 유입되므로 제1플렉서블 백(21)과 제2플렉서블 백(22)의 수축 및 팽창 속도가 빨라지게 된다.

하우징(10)의 우측 벽면과 가압부재(40) 사이에는 탄성부재(50)가 설치된다. 통상적으로 탄성부재(50)는 코일스프링(50)이 사용된다. 코일스프링(50)의 특성상 변위가 증가하게 되면 가압부재(40)에 전달하는 탄성력이 커지게 된다. 따라서 코 일스프링(50)의 변위가 증가하더라도 가압부재(40)에 전달하는 탄성력이 너무 커지는 것을 방지하기 위하여 스프링계수(k)는 되도록 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지의 작용 및 효과를 구체적으로 설명한다.

도 5는 잉크충전실에 잉크가 채워지지 않은 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지는, 도 5에 도시된 바와 같이, 잉크충전실(11)에 잉크가 채워지지 않은 상태이다. 이때 사용자는 잉크충전실(11)에 잉크가 가득 수용되도록 하우징(10)에 형성된 홀(15)을 통하여 잉크를 주입하게 된다. 이후 잉크가 주입 완료되면 잉크충전실(11)에 일정 크기의 초기 부압이 형성되도록 프라이밍(primming)공정을 실시하게 된다. 즉 사용자는 잉크충전실(11)에서 일정량의 잉크를 뽑아내게 된다. 이렇게 함으로써 잉크충전실(11)에는 잉크가 없는 부분이 일정 부분 존재하게 되는데 이 부분은 대기압보다 낮은 부압 상태가 된다. 이에 잉크충전실(11)에 일정 크기의 초기 부압이 정립되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수 개의 플렉서블 백(20)의 팽창력과 코일스프링(50)의 탄성력이 동일한 상태가 되어 가압부재(40)는 움직이지 않게 된다.

도 4는 복수 개의 플렉서블 백이 팽창된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 3의 상태에서, 인쇄를 시작하게 되면 잉크충전실(11)의 잉크가 소진됨에 따라서 잉크충전실(11)의 부압은 커지게 된다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 부압장치(60)는 잉크충전실(11)의 부압이 일정 범위의 부압을 유지되도록 한다. 즉, 잉크충전실(11)의 부압이 커지면 제1플렉서블 백(21)과 제2플렉서블 백(22)은 팽창하게 되어 부압이 급격하게 커지는 것을 방지함과 동시에 잉크충전실(11)의 부압이 일정 범위의 부압을 가지도록 조절한다.

만약 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 플렉서블 백(4)과 연통홀(5)이 하나씩 마련되어 있다면, 도 1에 도시된 것처럼 이미 플렉서블 백(4)이 이미 팽창한 상태에서 도 2에 도시된 것처럼 플렉서블 백(4)이 점점 팽창할 때 그 팽창력이 점점 감소되므로 잉크충전실(11)의 부압을 일정 범위 내로 조절하기가 쉽지 않다. 그러나 본 발명과 같이 제1, 제2플렉서블 백(20)과 제1, 제2연통홀(30)을 마련함으로써 도 3에 도시된 것처럼 이미 제1, 제2플렉서블 백(20)이 팽창하고 있더라도 도 4에 도시된 것처럼 제1, 제2플렉서블 백(20)이 점점 팽창할 수 있는 팽창력을 충분히 가지고 있다. 왜냐하면 도 3에 도시된 제1, 제2플렉서블 백(20) 각각의 팽창정도는 도 1에 도시된 하나의 플렉서블 백(4)이 팽창한 것보다 작게 팽창하고 있기 때문이다. 따라서 본 발명에 따른 부압장치(60)는 잉크충전실(11)에 부압이 급격히 증가하는 것을 방지하게 되고 잉크충전실(11)의 부압을 일정 범위 내로 조절하게 된다.

한편, 비행기내에서처럼 압력이 낮은 곳에서 사용할 경우, 잉크충전실(11)의 부피팽창으로 잉크가 프린트헤드(12)를 통해 밖으로 새는 문제점이 발생된다. 그러나 본 발명에서는 잉크충전실(11)의 부피 증가 시, 코일스프링(50)의 탄성력에 의해서 가압부재(40)는 제1, 제2플렉서블 백(21, 22)을 수축시켜 압력 변화를 흡수하게 되므로 잉크충전실(11)에서 잉크가 프린트헤드(12)를 통해서 밖으로 새는 것을 방지하게 된다.

이와 더불어, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 하나의 플렉서블 백(4)(도 1참조)을 복수 회 접어서 사용하는 경우를 고려해볼 때, 접혀진 플렉서블 백(도시안됨)은 하나의 연통홀(5)(도 1참조)을 통해서만 외부 공기와 연통되므로 공기의 유입/유출 속도가 본 발명에 나타난 복수 개의 플렉서블 백(20)에 비해서 느리다. 또한, 접혀진 플렉서블 백(도시안됨)을 사용하는 경우, 접혀져 있는 부분이 저항 요소로 작용하게 되어 접혀진 플렉서블 백의 수축 또는 팽창이 억제되어 본 발명이 해결하고자 하는 문제점을 내포하고 있어서 본 발명에 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 없다.

도 6은 복수 개의 플렉서블 백이 상하로 적층된 것을 나타낸 단면도이고, 도 7은 복수 개의 플렉서블 백이 좌우로 적층된 것을 나타낸 단면도이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 복수 개의 플렉서블 백(20)과 연통하는 연통홀(30)은 하우징(10)에 복수 개 마련되어 있다. 도 6은 복수 개의 플렉서블 백(20)이 상하 방향으로 적층된 것을 나타낸 것이고, 도 7은 복수 개의 플렉서블 백(30)이 좌우 방향으로 적층된 것을 나타낸 것이다. 잉크가 소진되거나 대기압의 변화에 따른 잉크충전실(11)의 부압을 일정 범위 내로 유지시키기 위한 동작은 도 3 및 도 4에 참조하여 상기에서 설명한 바와 같다.

상기와 같은 구성을 통하여, 잉크충전실의 압력 변화에 따라 복수 개의 플렉서블 백이 신속하게 수축 및 팽창함으로써 잉크충전실의 부압이 급격이 증가하는 것을 방지하고 잉크충전실의 부압을 일정한 범위 내로 유지시키는 효과가 있다.

또한, 상대적으로 작은 플렉서블 백을 복수 개 배열하게 됨으로써 작은 플렉서블 백의 제조비용이 감소되고 제조공정이 단순화되는 효과가 있다.

또한, 복수 개의 플렉서블 백은 하나의 플렉서블 백을 접어서 사용하는 경우에 비해 플렉서블 백의 수축 또는 팽창이 더 잘되는 효과가 있다.

Claims

하우징 내부에서 부압(negative pressure)을 가지는 잉크충전실;과

상기 잉크충전실에서 수축 및 팽창하는 복수 개의 플렉서블 백(flexible bag);과

상기 복수 개의 플렉서블 백이 팽창되도록 상기 복수 개의 플렉서블 백을 외부 공기와 각각 연통시키는 복수 개의 연통홀;과

상기 복수 개의 플렉서블 백이 수축되도록 상기 복수 개의 플렉서블 백을 가압하는 가압부재;와

상기 가압부재에 탄성력을 부여하는 탄성부재;를

포함하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
제1항에 있어서,

상기 복수 개의 플렉서블 백은 상기 하우징과 상기 가압부재 사이에서 적층되도록 마련되는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
제2항에 있어서,

상기 복수 개의 플렉서블 백은 상기 하우징과 대면하는 제1플렉서블 백과 상기 가압부재와 대면하는 제2플렉서블 백을 포함하고,

상기 제1플렉서블 백과 상기 제2플렉서블 백은 평탄경계면을 포함하는 잉크 젯 프린터용 잉크 카트리지.
제3항에 있어서,

상기 제1플렉서블 백과 상기 제2플렉서블 백은 곡선경계면을 포함하고,

상기 제1플렉서블 백과 상기 제2플렉서블 백은 서로 맞물리도록 마련되는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
제1항에 있어서,

상기 복수 개의 플렉서블 백은 각각 상기 하우징 및 상기 가압부재에 대면하도록 마련되는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
제1항에 있어서,

상기 가압부재는 일정한 면적을 가지는 가압플레이트를 포함하고,

상기 탄성부재는 코일스프링을 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.