KR20110003359A - 열융착식 벤트부 밀봉 부재를 갖는 잉크 카트리지 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 있어서, 잉크 카트리지는 잉크를 수용하도록 구성된 본체와, 본체상에 제공되어, 본체 내부로의 공기의 유입 및 본체 외부로의 공기의 유출이 가능하도록 구성된 공기 벤트부와, 공기 벤트부를 덮는 밀봉 부재를 포함하며, 이러한 밀봉 부재는 본체에 열융착된다.

Description

열융착식 벤트부 밀봉 부재를 갖는 잉크 카트리지{INK CARTRIDGES HAVING HEAT-STAKED VENT SEALING MEMBERS}
본 발명은 열융착식 벤트부 밀봉 부재(heat-staked vent sealing members)를 갖는 잉크 카트리지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
잉크젯 프린터에 사용되는 잉크 카트리지는 전형적으로 잉크가 카트리지로부터 배출될 때 공기가 카트리지로 들어가게 하는 벤트부를 포함한다. 카트리지내로의 이러한 공기 통로는 카트리지 내에 진공이 생성되는 것을 방지하고, 그에 따라 카트리지로부터의 잉크의 배출을 용이하게 한다.
잉크 카트리지의 벤트부는 통상 카트리지내에 수용된 잉크의 증발 및 수송중 압력 변화로 인한 벤트부로부터의 누출을 방지하기 위해 사용전에 밀봉된다. 일부 경우에, 벤트부는 밀봉 부재에 의해 덮여지고, 최종 사용자가 프린터내에 카트리지를 장착하기 전에 밀봉 부재를 제거한다. 흔히, 이러한 밀봉 부재는 감압성 접착제(pressure sensitive adhesive)에 의해 적소에 유지된다. 불행하게도, 이러한 접착제는 특히 접착제가 고온 및/또는 고지대(저압)에 노출되는 경우 높은 고장률을 나타내고 있다. 접착력이 상실되면, 공기가 카트리지내로 들어와서 카트리지에 수용된 잉크를 건조시켜버릴 수 있다.
전술한 바와 같이, 잉크 카트리지 벤트부는 감압성 접착제에 의해 카트리지에 부착된 밀봉 부재를 사용하여 밀봉될 수 있다. 불행하게도, 감압성 접착제를 사용함으로써, 특히 접착제가 고온 및/또는 고지대에 노출되는 경우에 고장률이 높아질 수 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있다.
그렇지만, 후술하는 바와 같이, 밀봉 부재가 카트리지에 열융착(heat staking)되는 경우에 낮은 고장률을 달성할 수 있다. 열융착 프로세스는 카트리지내에 수용된 공기의 온도를 상승시킬 수 있고, 그에 따라 그 공기를 팽창시킬 수 있으므로, 벤트부가 열융착의 최종 단계까지 완전히 밀봉되지 않는 다단계 프로세스로 열융착을 실행할 수 있다. 이러한 경우에, 열융착 프로세스 동안에 공기를 카트리지로부터 배출시킬 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 열융착 프로세스에 사용되는 열융착 요소는 밀봉 부재와 카트리지 사이에 공극(air gap)을 유지하여, 공기가 배출될 수 있는 통로를 제공한다.
기재된 잉크 카트리지에 대하여 하기 도면을 참조하면 보다 잘 이해될 수 있다. 도면에서의 구성요소는 반드시 일정한 배율로 도시된 것은 아니다.
도 1은 열융착식 벤트부 밀봉 부재를 포함하는 잉크 카트리지의 일 실시예를 도시하는 전방 사시도,
도 2는 도 1의 잉크 카트리지의 후방 사시도,
도 3은 도 1 및 도 2의 잉크 카트리지의 부분적인 후방 사시도로서, 밀봉 부재에 의해 덮여지기 전의 카트리지의 공기 벤트부의 일 실시예를 도시하는 도면,
도 4는 도 3의 잉크 카트리지의 다른 부분적인 후방 사시도로서, 공기 벤트부가 밀봉 부재에 의해 덮여진 후의 카트리지를 도시하는 도면,
도 5a 내지 도 5c는 도 3의 잉크 카트리지의 부분 평면도로서, 밀봉 부재가 카트리지에 열융착되는 열융착 프로세스의 다중 단계를 도시하는 도면,
도 6은 도 3의 잉크 카트리지의 부분 측면도로서, 밀봉 부재에 접합된 열융착 요소를 도시하는 도면,
도 7은 도 3의 잉크 카트리지의 다른 부분 측면도로서, 도 5b에 도시된 열융착의 제 2 단계가 실행된 후의 카트리지를 도시하는 도면,
도 8은 도 3의 잉크 카트리지의 다른 부분적인 후방 사시도로서, 밀봉 부재의 절취 제거 부분이 제거된 후의 공기의 노출을 도시하는 도면.
이하, 동일 도면부호가 대응 부분을 나타내는 도면을 참조하면, 도 1 및 도 2에는, 잉크를 수용하여 프린터 등의 인쇄 장치에 공급하도록 구성된 잉크 카트리지(10)의 일 실시예가 도시되어 있다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 잉크 카트리지(10)는 예를 들어 사출 성형을 통해 형성된 중합체 본체(12)를 포함한다. 이러한 본체(12)는 전방면(14), 후방면(16), 상부면(18), 하부면(20) 및 대향하는 양측면(22)을 포함한다. 전방면(14)의 하단부로부터 상방으로 핑거 태브(finger tab; 26)가 연장되며, 이러한 핑거 태브는 인쇄 장치에의 카트리지(10)의 삽입 및/또는 인쇄 장치로부터의 카트리지의 탈거를 위해 사용될 수 있다. 카트리지(10)로부터 잉크를 배출할 수 있는 잉크 배출구(28)가 하부면(20)으로부터 하방으로 연장된다.
도 1 및 도 2를 더 참조하면, 상부면(18)의 표면 및 후방면(16)의 일부에는 밀봉 부재(30)가 부착되어 있는 것이 도시되어 있고, 이러한 밀봉 부재(30)는 공기를 카트리지로 흡입하고 카트리지로부터 배출할 수 있도록 카트리지의 상부면에 제공된 공기 벤트부(도 1 및 도 2에서는 보이지 않음)를 밀봉하는데 사용된다. 일부 실시예에 있어서, 밀봉 부재(30)상에 다양한 표시가 인쇄되어, 밀봉 부재가 라벨로서의 역할을 하기도 한다. 밀봉 부재(30)상에 인쇄될 수 있는 표시의 예로서, 카트리지 제조자, 카트리지 모델 번호, 카트리지 제조 일자 등의 표시를 들 수 있다. 예로서, 밀봉 부재(30)는 중합체 재료의 얇은 스트립을 포함한다.
후술하는 바와 같이, 밀봉 부재(30)는 카트리지(10)에 열융착된다. 보다 상세하게는, 밀봉 부재(30)는 이산(離散)된 위치에서 상부면(18)의 표면에 열융착된다. 또한, 밀봉 부재(30)는 접착제에 의해 카트리지(10)에 접착된다. 일부 실시예에 있어서, 밀봉 부재(30)의 전체 길이를 따라 열 접착제가 제공되고, 후술하는 공기 벤트부와 일치하지 않는 이산된 위치에 감압성 접착제가 제공된다. 또한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(30)는 벤트부를 주변 공기에 노출시키도록 밀봉 부재의 길이부를 따른 사전설정된 지점에서의 밀봉 부재의 의도적인 절취를 용이하게 하는 절취 슬릿(tear slit; 34)을 더 포함한다. 따라서, 밀봉 부재의 말단부(36)로부터 절취 슬릿(34)까지 연장되는 밀봉 부재의 부분은 카트리지(10)의 사용전에 사용자에 의해 제거될 수 있는 밀봉 부재의 절취 제거 부분(38)을 포함한다. 예로서, 절취 제거 부분(38)은 카트리지(10)에 접착되지 않아 당김 태브로서의 역할을 하는 밀봉 부재(30)의 단부 부분(32)을 이용하여 절취 제거된다.
도 3은 카트리지(10)의 상부면(18)상에 제공된 공기 벤트부(50)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 벤트부(50)는 기다란 벤트 채널(elongated vent channel; 56)과 유체 연통하는 원형 리세스(circular recess; 54)내에 제공된 벤트 개구부(52)를 포함하는 래버린스 벤트부(labyrinth vent)를 포함한다. 채널(56)은 리세스(54)로부터 선형 채널 섹션(60)까지 연장되는 사행(serpentine) 채널 섹션(58)을 포함한다. 채널(56)은, 후술하는 바와 같이, 밀봉 부재(30)의 절취 제거 부분(58)이 최종 사용자에 의해 제거된 경우 노출되는 T자형 말단부(62)에서 종단된다.
또한 도 3에 도시된 바와 같이, 원형 리세스(54) 및 벤트 채널(56)의 상측 에지를 형성하는 표면(66)상에는 복수의 열융착 요소(64)가 제공된다. 도시된 실시예에 있어서, 열융착 요소(64)는 카트리지(10)의 상부면(18)과 일체형으로 형성된 작은 원통형 요소를 포함한다. 원통형 요소가 도시 및 설명되었지만, 열융착 요소(64)가 원추형, 둥근 돔형, 리브형 등을 포함하는 다른 형상을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예에 있어서, 열융착 요소(64)는 약 30㎛ 내지 500㎛의 높이를 갖는다. 예로서, 열융착 요소(64)는 약 200㎛의 높이를 갖는다.
도 3에 도시된 예시적인 카트리지(10)는 원형 리세스(54)의 대향 양측부상에 위치한 제 1 쌍의 요소, 선형 채널 섹션(60)의 대향 양측부상에 위치한 제 2 쌍의 요소, 선형 채널 섹션 이전의 사행 채널 섹션(58)의 최종 만곡부내에 위치한 하나의 요소, 및 사행 채널 섹션의 중간 부분의 대향 양측부상에 위치한 한쌍의 요소(68)를 포함하는 7개의 열융착 요소(64)를 포함한다. 특정 카트리지 적용에서의 요구에 따라서, 보다 많거나 또는 보다 적은 열융착 요소(64)가 사용될 수 있거나, 또는 다른 위치에 위치될 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 열융착 요소(68)는 밀봉 부재(30)에 접합될 최종 요소일 수 있으며, 이러한 경우에 열융착 요소(68)는 열융착 프로세스의 이전 단계 동안에 카트리지(10)로부터 외측으로 공기를 배기할 수 있도록 한다.
도 4는 열융착전에 공기 벤트부(50) 위의 적소에 배치된 밀봉 부재(30)를 도시한다. 이 시점에서, 밀봉 부재(30)는 카트리지(10)의 상부면(18) 및 후방면(16)에 접착되어, T자형 말단부(62)를 포함하는 벤트 채널(60) 및 원형 리세스(54) 모두를 덮고 있다. 특히, 밀봉 부재(30)는 그 전체 길이를 따라 카트리지에 접착되지는 않는다. 대신에, 적어도 일부 실시예에서는, 공기 벤트부(50)상에 놓이는 밀봉 부재(30)의 부분은 아직 가열되지 않은 열 접착제만을 포함하고 있으므로 카트리지(10)에 접착되지 않는다. 그러나, 절취 제거 부분(38)의 일부 및 상부면(18)[즉, 공기 벤트부(50)와 전방면(14) 사이)상에 놓이는 밀봉 부재의 나머지 부분을 포함하는 밀봉 부재(30)의 다른 부분은 밀봉 부재의 하부측상에 제공된 감압성 접착제에 의해 카트리지(10)에 접착된다. 따라서, 감압성 접착제는 열융착이 실행될 때까지 밀봉 부재(30)를 적소에 유지한다.
밀봉 부재(30)는 카트리지(10)에 부착되고 나서, 열융착 프로세스를 이용하여 카트리지에 추가로 고정될 수 있다. 도 5a 내지 도 5c는 복수의 열융착 다이가 밀봉 부재(30)를 카트리지(10)와 접촉하도록 하는 다단계 열융착 프로세스의 여러 단계를 도시하고 있다. 보다 상세하게는, 도 5a 내지 도 5c에는, 다이가 작용하는 열융착 요소(64)와 일치하도록 3개의 상이한 다이의 풋프린트(footprint)의 윤곽이 도시되어 있다. 우선 도 5a를 참조하면, 제 1 다이(70)는 T자형 말단부(62)에 가장 근접한 3개의 열융착 요소(64) 및 원형 리세스(54)에 근접한 2개의 열융착 요소에 열을 가하는데 사용된다. 특히, 제 1 다이(70)는 열융착 요소(68)와 겹쳐 놓이지는 않으며, 따라서 열이 이들 열융착 요소(68)에 가해지지 않는다. 열이 열융착 요소(64)에 가해지면, 열 접착제가 활성화되어 밀봉 부재(30)가 카트리지(10)의 상부면(18)에 접착된다. 또한, 열융착 요소(64)는 용융하여 밀봉 부재(30)에 접합된다. 보다 상세하게는, 열융착 요소(64)는 밀봉 요소(30)의 기재(substrate)에 접합된다. 이러한 접합이 도 6에 도시되어 있는데, 열융착 요소(64)가 밀봉 부재(30)의 열 접착제층(80) 및 박리층(peeling layer; 82)을 통해 밀봉 부재의 기재(84)까지 뻗어 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 도 5b를 참조하면, 제 2 다이(72)는 도 5a에 도시된 단계에서 가열된 것과 동일한 열융착 요소(64)에 열을 가하는데 사용된다. 또한, 제 2 다이(72)는 열융착 요소(68)와 겹쳐 놓이지 않으며, 따라서 열이 이들 열융착 요소(68)에 가해지지 않는다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 단계중 어느 단계에서도 열이 열융착 요소(68)에 가해지지 않으므로, 이들 열융착 요소(68)는 밀봉 부재(30)에 접합되지 않고 이들 열융착 요소(68)에 인접한 열 접착제도 활성화되지 않는다. 열융착 요소(68)가 상부면(18)의 표면(66)으로부터 위로 뻗어 있으므로, 이들 열융착 요소(68)는 밀봉 부재(30)를 상기 표면(66) 위에서 지지하며, 그에 따라 열융착의 최초 2 단계 동안에 팽창하는 카트리지(10)내의 공기가 빠져나갈 수 있는 공극을 형성한다. 이러한 상태가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 열융착 요소(64)는 화살표(88)로 표시된 바와 같이 공기가 빠져나갈 수 있는 공극(86)을 형성한다.
다음에, 도 5c를 참조하면, 열융착 요소(68) 뿐만 아니라, T자형 말단부(62)에 가장 근접한 3개의 열융착 요소(64)와 겹쳐 놓이는 열융착용 제 3 다이(74)가 카트리지에 적용될 수 있다. 열융착의 최종 단계후에, 밀봉 부재(30)는 카트리지(10)에 기밀하게 밀봉되며, 그에 따라 벤트부(50)를 통한 카트리지 내부로의 공기의 유입 또는 카트리지 외부로의 공기의 유출을 방지한다.
이러한 시점에서, 카트리지(10)의 제조는 완료되고, 이러한 카트리지는 인쇄 장치용으로 최종 사용자에게 제공될 수 있다. 이러한 카트리지를 사용하기 위해서, 사용자는 우선 도 2에 도시된 밀봉 부재(30)의 절취 제거 부분(38)을 제거할 것이다. 특히, 사용자는 밀봉 부재(30)의 단부 부분(당김 태브)(32)을 잡아당겨서, 감압성 접착제 및 열 접착제의 접착력에 대항하여 후방면(16) 및 카트리지(10)의 상부면(18)의 일부로부터 밀봉 부재를 박리한다. 카트리지(10)로부터 제거된 밀봉 부재(30)의 부분이 절취 슬릿(18)까지 연장되면, 추가적인 당김에 의해 절취 제거 부분(38)이 밀봉 부재의 나머지 부분으로부터 분리되며, 그에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 벤트 채널(56Z0의 T자형 말단부(62)가 노출된다. 이러한 노출에 의해, 공기가 채널(56)을 통해 벤트 개구부(54)로 이동할 수 있다.

Claims (15)

  1. 잉크 카트리지에 있어서,
    잉크를 수용하도록 구성된 본체와,
    상기 본체상에 제공되어, 본체 내부로의 공기의 유입 및 본체 외부로의 공기의 유출이 가능하도록 구성된 공기 벤트부와,
    상기 공기 벤트부를 덮는 밀봉 부재를 포함하며,
    상기 밀봉 부재는 상기 본체에 열융착되는
    잉크 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 벤트부는 래버린스 벤트부인
    잉크 카트리지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 벤트부는 리세스내에 형성된 공기 개구부, 및 상기 리세스로부터 외측으로 연장되는 벤트 채널을 포함하는
    잉크 카트리지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 잉크 카트리지의 라벨이며, 각종 표시가 상부에 인쇄되어 있는
    잉크 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 중합체 재료로 제조되는
    잉크 카트리지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 상기 본체의 표면상에 제공된 열융착 요소에 의해 본체에 열융착되는
    잉크 카트리지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열융착 요소는 공기 벤트부에 근접하여 위치되는
    잉크 카트리지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열융착 요소는 공기 벤트부의 벤트 채널의 대향 양측부상에 위치되는
    잉크 카트리지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 공기 벤트부를 노출하도록 사용자에 의해 잉크 카트리지로부터 절취 제거될 수 있는 절취 제거 부분을 포함하는
    잉크 카트리지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 또한 접착제에 의해 본체에 접착되는
    잉크 카트리지.
  11. 잉크 카트리지에 있어서,
    잉크를 수용하도록 구성되고 상부면을 포함하는 중합체 본체와,
    상기 본체의 상부면에 형성되어 본체 내부로의 공기의 유입 및 본체 외부로의 공기의 유출이 가능하도록 구성되고, 리세스내에 제공된 벤트 개구부, 및 상기 리세스로부터 외측으로 연장되는 벤트 채널을 포함하는 래버린스 벤트부와,
    상기 래버린스 벤트부를 덮는 중합체 밀봉 부재를 포함하며,
    상기 밀봉 부재는 접착제에 의해 본체에 접착되고, 또한 상기 래버린스 벤트부에 근접하여 위치된 복수의 열융착 요소에 의해 본체에 열융착되는
    잉크 카트리지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 잉크 카트리지의 라벨이며, 각종 표시가 상부에 인쇄되어 있는
    잉크 카트리지.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 열융착 요소는 래버린스 벤트부의 벤트 채널의 대향 양측부상에 정렬되는
    잉크 카트리지.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 공기 벤트부를 노출하도록 사용자에 의해 잉크 카트리지로부터 절취 제거될 수 있는 절취 제거 부분을 포함하는
    잉크 카트리지.
  15. 잉크 카트리지를 제조하는 방법에 있어서,
    잉크 카트리지의 본체를 형성하는 단계로서, 상기 본체는 상부면을 포함하며, 상기 상부면은 본체 내부로의 공기의 유입 및 본체 외부로의 공기의 유출이 가능하도록 구성된 공기 벤트부, 및 상기 공기 벤트부에 인접하여 상기 상부면으로부터 돌출하는 열융착 요소를 구비하는, 상기 본체 형성 단계와,
    상기 공기 벤트부를 덮는 중합체 밀봉 부재를 접착제에 의해 상기 본체의 상부면에 부착하는 단계와,
    열융착 요소의 제 1 그룹상에 놓이는 밀봉 부재의 제 1 부분에 열을 가하여 상기 밀봉 부재를 상기 제 1 부분에서 상기 상부면에 열융착시키고, 또한 열융착 요소의 제 2 그룹상에 놓이는 밀봉 부재의 제 2 부분에는 열을 가하지 않아서 상기 밀봉 부재를 상기 제 2 부분에서 상기 상부면에 열융착시키지 않음으로써, 상기 열융착 요소의 제 2 그룹이 열융착 동안에 공기가 본체로부터 빠져나갈 수 있는 상기 상부면과 밀봉 부재 사이의 공극을 형성하는 단계와,
    계속해서, 상기 밀봉 부재의 제 2 부분에 열을 가하여 상기 밀봉 부재를 상기 제 2 부분에서 상기 상부면에 열융착시킴으로써, 상기 밀봉 부재가 본체에 기밀하게 밀봉되는 단계를 포함하는
    잉크 카트리지 제조 방법.
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