KR20140102998A - 잉크 카트리지 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프린터에 사용되는 잉크 카트리지에 잉크를 충전하기 위하여 사용하는 잉크 카트리지 충전장치에 관한 것으로, 충전용 잉크가 수용되는 탱크와 충전 대상물이 되는 카트리지를 장착대에 장착하여 탱크와 카트리지를 튜브로 연결하여 공급유로가 형성되도록 하고, 각각의 탱크와 카트리지의 수위가 다르게 위치되도록 함으로써 대기압력 차이에 의하여 탱크 내에 수용된 잉크가 튜브를 통하여 카트리지로 자동 공급되도록 하고, 이러한 탱크가 탄성수단으로 탄성고정되어 탱크 내부의 잉크 잔량에 따라서 승강작동하도록 함으로써 수위를 일정하게 유지하면서 카트리지의 잉크 공급이 이루어지도록 하며, 그 탱크의 수위를 카트리지에서 충전하고자 하는 잉크의 수위에 대응되게 위치토록 함으로써 잉크가 적정량 충전되면 잉크의 충전이 자동으로 중지되도록 하여 카트리지에 잉크 충전을 간편하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

잉크 카트리지 충전장치{Ink refill device of ink cartridge}

본 발명은 프린터에 사용되는 잉크 카트리지에 잉크를 충전하기 위하여 사용하는 잉크 카트리지 충전장치에 관한 것으로, 작업자가 수동으로 잉크의 주입량을 조절하지 않고 잉크가 충전될 때 주입량이 자동으로 조절되도록 한 것이다.

일반적으로 프린터에 사용되는 잉크 카트리지는 1회 사용한 후 버려지거나, 잉크를 충전하여 재사용하는 것으로, 종래에는 잉크가 소진될 때까지 사용한 후 폐기하는 경우가 대부분이었으나, 이 경우 프린터의 유지비용이 증가하는 문제와 카트리지가 재사용되지 않으면서 자원이 낭비되는 문제가 있어서 최근에는 대부분 카트리지에 잉크를 재충전하여 사용하는 추세이다.

상기 잉크 카트리지의 대략적인 구성은, 케이싱 내부에 잉크 저장실이 형성되고 그 일단에 프린터의 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급구와 잉크를 주입하기 위한 잉크 주입구가 형성되며, 이러한 잉크 공급구와 잉크 주입구는 프린터 제작사의 기종에 따라 각각 별도로 형성되거나 또는 일체로 형성된다.

그리고 이러한 잉크 카트리지에 잉크를 충전하여 재사용하기 위한 방법은 주입기구를 잉크 카트리지에 직접 연결하여 작업자가 수작업으로 주입하거나, 또는 잉크가 저장되어 있는 탱크와 잉크 카트리지를 호스로 연결하여 밸브의 개폐작동에 의하여 잉크를 주입하는 등 다양한 형태의 잉크 충전방식이 제안되어 사용되어진다.

하지만, 이러한 것의 문제가 충전방식이 수동이므로 주입량 조절이 쉽지 않기 때문에 잉크 충전작업이 어렵다는 문제가 있는 것으로, 잉크를 보관하는 카트리지에 빛이 들어가게 되면 잉크가 변색될 우려가 있기 때문에 일반적인 카트리지는 불투명 소재의 케이스로 이루어지는데, 이러한 이유로 잉크가 충진된 정도를 작업자가 알 수 없기 때문에 주입량 조절이 쉽지 않고, 따라서 과충전될 우려가 있는 것이다.

특히, 수작업으로 충전 작업을 하게 될 경우 주입압력에도 차이가 발생하게 되는 것이고, 이에 따라 잉크 카트리지의 내부에 거품을 발생시켜 인쇄가 제대로 이루어지지 않게 되는 등의 문제가 있는 것이다.

그리고 이러한 카트리지는 잉크 충전시 내부공기가 배출되도록 공기배출구가 형성되고, 이러한 공기배출구를 통하여 잉크가 과충전될 경우 오버플로우되어진 잉크가 흘러나오게 되는데, 이렇게 잉크가 흘러나오게 되면 충전효율을 저하시키게 될 뿐만 아니라, 작업자의 손과 옷을 더럽히게 되는 등의 문제가 있는 것이고, 이에 따라 카트리지 케이스를 닦아주는 등의 후작업을 필요로 하게 되므로 사용이 매우 불편함은 물론, 외관이 지저분하게 되므로 미관을 해치게 되는 것이다.

대한민국 특허공개 제10-2005-0083509호(2005.08.26) 대한민국 특허등록 제10-0524645호(2005.10.21) 대한민국 특허등록 제10-0880048호(2009.01.15)

따라서 본 발명은 잉크 카트리지에 잉크를 주입하여 충전할 때 작업자가 수동으로 개폐조작을 할 필요가 없이 잉크가 자동으로 주입되도록 하고, 이러한 잉크 주입이 수위에 따른 대기 압력차에 의하여 주입량 조절이 이루어지도록 함으로써 충전되는 잉크가 넘쳐 흐르지 않고 적정량 주입되면서도 잉크 주입작업을 간편하게 수행할 수 있도록 한 것이다.

또한, 이러한 카트리지에 잉크를 충전할 때 잉크의 주입 개시 및 차단되는 구조가 카트리지의 탈부착에 의하여 개시되거나 차단되도록 함으로써 카트리지의 탈부착에 의하여 잉크 주입의 동작제어가 이루어지도록 하여 별도의 제어수단이 필요없이 간단하게 잉크 충전이 이루어지도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 잉크가 수용되어지는 탱크를 장착대의 수납틀에 장착하여 승,하강 작동이 이루어지도록 하고, 그 수납틀의 일측으로는 견착대를 형성하여 카트리지가 견착대에 끼워 고정되도록 하면서 탱크와 튜브로 연결되어 탱크의 승강 작동에 의하여 탱크 내부의 압력과 카트리지 내부의 압력차에 의하여 탱크에 수용된 잉크가 카트리지로 자동 공급되면서 충전이 이루어지도록 한 것이다.

이때, 상기 탱크는 탄성요소에 의하여 수납틀에 장착되어 탱크에 수용되어진 잉크의 양에 따라서 승,하강 작동이 자동으로 이루어지도록 함으로써 카트리지에 공급되는 잉크의 수위가 탱크에 수용되어진 잉크의 수위와 동일하게 이루어지면서 압력차가 발생하지 않으면 잉크의 주입이 자동으로 중단되면서 잉크를 정량 충전할 수 있도록 한 것이다.

또한, 탱크와 카트리지를 연결하는 튜브의 경로 상에 밸브를 장착하고, 그 밸브가 스위치에 의하여 개폐작동이 이루어지도록 하면서 그 스위치를 카트리지의 장착을 위한 견착대에 장착하여 카트리지의 탈부착에 의하여 튜브가 개방되거나 또는 차단되도록 하여 카트리지의 장착여부에 의하여 잉크 공급유로가 자동으로 개폐되도록 한 것이다.

따라서 본 발명은 잉크의 주입이 압력차에 의하여 이루어지므로 자동 주입이 가능할 뿐만 아니라, 설정된 양만을 정량 주입할 수 있고, 따라서 여러 개의 카트리지를 반복하여 충전할 경우에도 각각의 카트리지에 동일한 양의 잉크를 충전할 수 있어 품질을 균일하게 유지할 수 있으며, 이러한 잉크 충전과정에서 카트리지의 용량을 초과하지 않으므로 세척하는 등의 후작업이 필요없어 사용이 매우 편리한 것이다.

또한, 이러한 잉크의 주입개시 및 주입차단이 카트리지의 탈부착에 의하여 제어됨으로 인하여 사용이 매우 간편하고, 작업성이 좋기 때문에 한 사람의 작업자가 여러 개의 카트리지를 복수로 나열하여 충진 가능하므로 인력소모를 줄일 수 있음은 물론, 대량작업이 가능하고 작업시간을 단축할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 잉크 카트리지 충전장치의 구조를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 잉크 카트리지 충전장치에 카트리지가 장착된 상태의 외관 사시도
도 3은 본 발명의 잉크 카트리지 충전장치의 외관 사시도
도 4는 본 발명의 잉크 카트리지 충전장치의 분해 사시도
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 잉크 카트리지 충전장치의 작동구조도
도 6은 본 발명의 잉크 카트리지 충전장치의 밸브구조를 나타낸 저면사시도
도 7은 도 6의 밸브 작동구조를 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 밸브의 또 다른 실시 예에 따른 구조를 나타낸 저면사시도
도 9는 도 8의 밸브 작동구조를 나타낸 단면도

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 충전용 잉크가 수용되는 탱크(100)와 충전 대상물이 되는 카트리지(200)를 장착대(10)에 장착하여 탱크(100)와 카트리지(200) 간에 공급유로를 형성함으로써 탱크(100)에 저장되어 있는 잉크가 카트리지(200)에 자동 충전이 이루어지도록 한 것으로, 탱크(100)와 카트리지(200)를 장착대(10)에 형성된 수납틀(20)과 견착대(30)에 각각 장착하면서 탱크(100)와 카트리지(200)를 튜브(50)로 연결하여 공급유로가 형성되도록 하고, 이때 탱크(100)에 담겨진 잉크의 수위가 카트리지(200)의 바닥면 높이보다 상대적으로 높게 장착되도록 형성함으로써 탱크(100) 내부의 대기압력과 카트리지(200) 내부의 대기압력 차이에 의하여 탱크(100)에 수용되어 있는 잉크가 튜브(50)를 통하여 카트리지(200)로 주입되도록 한 것이다.

이때, 상기 카트리지(200)은 잉크주입구(210)가 견착대(30)에 형성된 커넥터(31)에 맞물리게 끼워져 연결되면서 탱크(100)와 카트리지(200) 간에 공급유로가 연결될 수 있게 되는 것이고, 그 견착대(30)에 카트리지(200)가 장착된 상태에서 임의로 이탈되는 것을 방지하도록 걸림수단(32)을 형성하면 카트리지(200)가 안정적으로 견착되면서도 잉크가 충진되는 과정에서 이탈되지 않고 잉크주입구(210)를 통한 안정적인 주입이 가능하게 되는 것이다.

또한, 상기 탱크(100)가 수납틀(20)에 장착된 상태에서 상,하로 슬라이드 작동이 가능하게 하면서 그 탱크(100)가 수납틀(20)에 형성된 탄성요소(21)에 의하여 상측으로 견인력이 발생하도록 장착하면 탱크(100)의 중량이 낮아지게 되면 탱크(100)가 상부측으로 부상되면서 수위를 일정하게 유지할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

즉, 탱크(100)에 수용되어 있는 잉크가 카트리지(200)에 충전이 개시되면 탱크(100)에서의 잉크 수위가 점차 낮아지게 되는데, 이렇게 낮아지는 수위를 탱크의 위치를 상측으로 부상시킴으로써 카트리지(200)의 위치에 대응하여 수위를 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이고, 따라서 도 5a 내지 도 5e에 도시된 바와 같이 탱크(100)에 수용되어 있는 잉크가 카트리지(200)로 공급되어 탱크(100)의 중량이 가벼워지게 되면 탄성요소(21)에 의하여 탱크(100)의 위치가 점차 높아지게 되면서 계속적으로 카트리지(200)에 잉크공급이 이루어질 수 있도록 되는 것이다.

이때, 탱크(100)에 수용된 잉크의 수위는 탄성요소(21)의 탄성계수를 조절함으로써 수위를 조절할 수 있는데, 가장 바람직하게는 탱크(100)의 잉크 수위를 카트리지(200)에서 잉크를 충전하고자 하는 양만큼의 수위와 동일하게 유지함으로써 잉크의 충전시 그 설정수위에 도달하게 되면, 즉 탱크(100)의 잉크 수위와 카트리지(200)의 잉크 수위가 동일해지면 탱크(100) 내부의 대기압력과 카트리지(200) 내부의 대기압력이 동일해지면서 잉크의 공급이 중단되는 것이다.

따라서 작업자가 잉크의 주입량을 별도로 조작할 필요가 없이 설정된 높이만큼 잉크의 자동충전이 이루어지게 되므로 정량 충전이 가능한 것이고, 하나의 탱크(100)로도 여러 개의 카트리지(200)에 잉크 충전이 가능하게 되는 것이다.

이때, 상기 탱크(100)의 평단면적을 넓게 형성하면 더욱 많은 양의 잉크를 수용할 수 있지만, 가장 바람직하게는 장착대(10)의 폭이 지나치게 넓어지지 않는 범위 내에서 형성하여 장착대(10)를 여러 개 배열하여 복수의 카트리지(200)를 동시에 작업할 수 있도록 함이 바람직한 것이고, 이러한 탱크(100)의 평단면적이 변경되는 경우에는 그 평단면적, 즉 잉크의 수용량에 대응되게 탄성요소(21)의 탄성계수를 조절하여 탱크(100)에 수용된 잉크의 양과 관계없이 잉크의 양이 늘어나거나 줄어들 경우에도 카트리지(200) 대비 항상 일정한 수위를 유지하도록 함이 바람직한 것이다.

그리고 상기 탱크(100)의 상,하 승하강 작동은 수납틀(20)에 삽입된 상태에서 탱크(100)의 외경과 수납틀(20)의 내경을 동일하게 형성함으로써 상,하로 승하강 작동이 이루어지도록 할 수 있지만, 더욱 바람직하게는 탱크(100)가 수납틀(20)에 삽입된 상태에서 레일구조로 연결되어 상,하로 승하강 될 때 좌,우 유동이 발생하지 않도록 함이 바람직한 것이다.

또한, 수납틀(20)의 내부에서 탱크(100)가 상부 또는 하부측으로 승강 작동하는 범위 내에 스토퍼를 형성하면 탱크(100)가 승강되는 구간, 즉 작동범위를 제한하여 탱크(100)가 임의로 빠지는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 탱크(100)와 카트리지(200)를 연결하는 튜브(50)의 장착 경로 상에 밸브(40)를 장착하면 카트리지(200)가 견착대(30)에 장착된 상태에서만 밸브(40)를 개방하여 잉크 충전이 이루어질 수 있도록 할 수 있는 것으로, 이때 밸브(40)는 카트리지(200)의 탈부착에 의하여 개방되거나 차단되도록 밸브의 작동제어를 할 수 있도록 함이 바람직한 것이다.

즉, 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 견착대(30)는 걸림수단(32)에 의하여 카트리지(200)의 탈부착이 이루어지는데, 그 견착대(30)에 밸브(40)의 작동제어를 위한 제어유닛(41)을 장착하면서 제어유닛(41)에 형성된 스위치(42)가 견착대(30)의 상측으로 노출되도록 하면 카트리지(200)의 탈부착에 의하여 카트리지(200)가 스위치(42)를 누르거나 누름 해제하면서 공급유로의 개폐작동이 이루어지도록 할 수 있는 것이고, 이때 제어유닛(41)에 차단바(43)를 형성하여 차단바(43)가 상,하로 승강작동하면서 튜브(50)의 외경을 눌러줌으로써 스위치(42)의 누름에 의하여 차단바(43)가 튜브(50)를 눌러 공급경로가 차단되어지도록 함이 바람직한 것이다.

이때, 상기 제어유닛(41)은 도 6 및 도 7과 같이 제어유닛(41)의 하측에 스프링(44)을 장착하여 복원력을 갖도록 하면 카트리지(200)의 장착 여부에 따라서 잉크 공급유로가 자동 개폐되므로 작업자가 공급유로를 수동으로 개폐작동 할 필요없이 간단하게 자동으로 잉크의 충전이 개시되거나 중단되어지도록 되는 것이다.

또한, 이러한 밸브(40)의 승,하강 구조는 도 8 및 도 9와 같이 제어유닛(41)의 일단에 절곡되어진 탄성편(45)을 연장하면 제어유닛(41)이 자체탄성력에 의하여 상,하로 승강작동을 유도하게 되므로 스프링과 같은 별도의 탄성요소가 필요치 않게 되는 것으로, 이때 상기 탄성편(45)은 제어유닛(41)의 이탈을 방지하기 위하여 조립되는 마감캡(46)에 내입홈(46a)을 형성하여 탄성편(45)이 내입홈(46a)에 맞물려 끼워져 임의로 유동되지 않도록 조립함이 바람직한 것이다.

이때, 제어유닛(41)에 탄성편(45)을 일체로 형성함에 있어서, 그 절곡된 부분에 힌지축(미도시)을 형성하고, 그 힌지축을 견착대(30)의 하단에 축 결합하여 상,하로 안정되게 승강 작동이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

또한, 이러한 제어유닛(41)의 승강작동은 토션스프링을 이용하여 복원력을 갖도록 하거나, 기타 이미 공지되어 있는 다양한 탄성 복원력을 갖는 구조로 변형 실시할 수 있는 것으로, 이러한 것이 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니다.

10: 장착대
20: 수납틀 21: 탄성요소
30: 견착대 31: 커넥터
32: 걸림수단
40: 밸브 41: 제어유닛
42: 스위치 43: 차단바
50: 튜브

Claims (8)

1. 장착대(10)에 수납틀(20)과 견착대(30)가 형성되어 충전용 잉크를 담아 보관하는 탱크(100)와 잉크를 충전하기 위한 대상물인 카트리지(200)가 각각 수납틀(20)과 견착대(30)에 장착되고, 상기 탱크(100)와 카트리지(200)는 튜브(50)로 연결되어 유로를 형성하면서 탱크(100)와 카트리지(200)의 수위가 서로 다르게 위치되도록 장착되어 대기압력 차이에 의하여 탱크(100)에 수용된 잉크가 카트리지(200)로 자동 주입되는 잉크 카트리지 충전장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 탱크(100)는 수납틀(20)에 상,하로 슬라이드 작동이 가능하게 장착되어 잉크의 잔류량에 따라 상,하로 승강 작동이 이루어지면서 탱크(100)의 수위와 카트리지(200)의 수위에 따른 대기압력 차이에 의하여 탱크(100)의 잉크가 카트리지(200)로 자동 충전되는 잉크 카트리지 충전장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 탱크(100)는 수납틀(20)에 형성된 탄성요소(21)에 의하여 상부측으로 복원력을 갖도록 장착되어 탱크(100)에 수용된 잉크의 양이 줄어들수록 상부측으로 들어올려지면서 수위조절이 이루어짐을 특징으로 하는 잉크 카트리지 충전장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 탄성요소(21)의 탄성계수는 탱크(100)에 수용되어 있는 잉크의 중량과 대응되게 탄성력을 갖도록 되어 탱크(100)에 수용되어 있는 잉크의 양과 관계없이 항상 일정한 수위를 유지하도록 됨을 특징으로 하는 잉크 카트리지 충전장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 탱크(100)와 카트리지(200)를 연결하는 튜브(20)의 장착 경로 상에 밸브(40)가 장착되고, 그 밸브(40)는 카트리지(200)의 탈부착에 의하여 개방되거나 차단되면서 밸브의 작동제어가 이루어져 잉크 공급유로의 개폐작동이 이루어짐을 특징으로 하는 잉크 카트리지 충전장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 견착대(30)는 걸림수단(32)에 의하여 카트리지(200)의 탈부착이 이루어지면서 그 견착대(30)에 밸브(40)의 작동제어를 위하여 상,하로 작동되는 제어유닛(41)이 장착되고, 그 제어유닛(41)의 스위치(42)가 상측으로 노출되어 카트리지(200)의 탈부착에 의하여 스위치(42)를 누르거나 누름 해제하면서 공급유로의 개폐작동이 이루어져 카트리지(200)의 장착 여부에 따라서 잉크 공급유로가 자동 개폐되어짐을 특징으로 하는 잉크 카트리지 충전장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 밸브(40)는 제어유닛(41)에 차단바(43)가 형성되고, 그 제어유닛(41)은 스프링(44)에 의하여 복원력을 갖도록 되면서 스위치(42)와 차단바(43)가 상,하로 승강작동하게 됨을 특징으로 하는 잉크 카트리지 충전장치.
8. 제 6항에 있어서, 상기 밸브(40)는 제어유닛(41)에 차단바(43)가 형성되고, 그 제어유닛(41)은 절곡되어진 탄성편(45)이 연장되게 형성되어 탄성 복원력을 갖도록 되면서 스위치(42)와 차단바(43)가 상,하로 승강작동하게 됨을 특징으로 하는 잉크 카트리지 충전장치.

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