KR100580247B1

KR100580247B1 - 잉크카트리지

Info

Publication number: KR100580247B1
Application number: KR1020030058502A
Authority: KR
Inventors: 이재철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-08-23
Filing date: 2003-08-23
Publication date: 2006-05-16
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: KR20050020495A; US20050041077A1; US7252378B2

Abstract

개시된 잉크카트리지는, 잉크가 수용되고 프린트 헤드와 연통된 제1챔버, 에어벤트가 구비된 제2챔버, 제1챔버와 연통된 제1단부와 제2챔버와 연통된 제2단부를 구비하고 그 내부에 모세관 현상에 의해 음압을 발생시키는 다공성부재가 충진된 제3챔버, 에어벤트에 설치되어 공기의 유입은 허용하고 잉크의 유출을 막는 선택적 투과수단을 포함한다. 이와 같은 구성에 의해, 외부환경의 변화에 의해 잉크가 외부에까지 누출되는 것을 방지할 수 있도록 개선된 잉크카트리지의 구현이 가능하다.

Description

잉크카트리지{Ink cartridge}

도 1은 종래의 잉크카트리지를 간략히 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 잉크카트리지의 일 실시예를 도시한 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 잉크카트리지의 일 변형예를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 잉크카트리지의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도 5는 도 4에 도시된 잉크카트리지가 뒤집어져 있는 상태를 도시한 단면도.

도 6은 도 4에 도시된 잉크카트리지의 일 변형예를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10......제1챔버 20......제2챔버

22,22a......하벽 30......제3챔버

33......제2개구 40......프린트 헤드

50......필터 60......에어벤트

70......다공성부재 80......선택적 투과수단

101,102,103,104......잉크카트리지

본 발명은 잉크젯 기록장치에 사용되는 잉크카트리지에 관한 것이다.

도 1은 미국공개특허공보 US5,877,794에 개시된 종래의 잉크카트리지를 간략히 도시한 것이다.

도 1을 보면, 잉크탱크(2)와 프린트 헤드(1)가 도시되어 있다. 잉크탱크(2)는 잉크(3)가 수용된 주잉크수용실(4)과 다공성부재(9)가 충진된 부잉크수용실(6)로 구분된다. 주잉크수용실(4)은 개구(5)를 통하여 프린트 헤드(1)와 연결된다. 부잉크수용실(6)은 개구(7)을 통하여 주잉크수용실(4)과 연결된다. 부잉크수용실(6)에는 에어벤트(8)가 마련된다. 다공성부재(9)는 모세관현상에 의해 개구(7)을 통하여 잉크(3)를 흡수하여 잉크탱크(2) 내부의 압력이 외부 압력보다 낮은 음압상태를 유지하도록 한다.

프린트 헤드(1)에서 잉크(3)를 분사하면, 주잉크수용실(4) 내부의 잉크(3)는 개구(5)를 통하여 프린트 헤드(1)로 공급된다. 잉크(3)가 소모됨에 따라 주잉크수용실(4) 내부의 압력은 점점 낮아진다. 그러면, 에어벤트(8)를 통하여 공기가 인입된다. 공기는 다공성부재(9)를 통과하여 주잉크수용실(4)로 인입된다. 즉 다공성부재(9)는 모세관 압력을 발생시킴으로써 주잉크수용실(4)의 압력과 외부압력 사이에서 완충작용을 한다.

잉크카트리지는 외부압력과 온도의 변화에 영향을 받는다. 특히, 운송과정에서의 온도와 압력의 변화에 따라 프린트 헤드(1) 또는 에어벤트(8)를 통하여 잉크(3)가 누출될 수 있다. 예를 들면, 항공운송의 경우에, 외부압력은 약 0,7기압이 된다. 그러면, 주잉크수용실(4) 내부의 압력이 오히여 외부압력보다 높아진다. 또한, 잉크카트리지가 컨테이너에 적재되어 선박으로 운송되는 경우에 적도를 통과할 때에는 컨테이너 내부온도는 약 60 내지 70℃까지 상승되고 주잉크수용실(4) 내부의 공기가 팽창하여 주잉크수용실(4) 내부의 압력이 외부압력보다 높아진다. 이와 같이 주잉크수용실(4) 내부의 압력이 외부압력보다 높아지면 프린트 헤드(1)나 에어벤트(8)를 통하여 잉크(3)가 누출될 수 있다. 이와 같은 잉크(3)의 누출은 운송과정 뿐아니라 잉크카트리지가 주잉크수용실(4)의 압력과 외부압력이 역전될 수 있는 악조건의 환경하에서 사용될 때에도 발생될 수 있다. 이와 같은 잉크(3)의 누출은 잉크카트리지 외관의 오염 및 잉크(3)의 손실을 유발하는 치명적인 결함이 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 외부환경의 변화에 의해 누출되는 잉크를 그 내부에서 수용할 수 있도록 함으로써 잉크가 외부에까지 누출되는 것을 방지할 수 있도록 개선된 잉크카트리지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 잉크카트리지는, 잉크가 수용되고 프린트 헤드와 연통된 제1챔버; 에어벤트가 구비된 제2챔버; 상기 제1챔버와 연통된 제1단부와 상기 제2챔버와 연통된 제2단부를 구비하고 그 내부에 모세관 현상에 의해 음압을 발생시키는 다공성부재가 충진된 제3챔버; 상기 에어벤트에 설치되어 공기의 유입은 허용하고 잉크의 유출을 막는 선택적 투과수단;을 포함하는 것을 특 징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크카트리지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

도 2를 보면, 잉크카트리지(101)는 제1 내지 제3챔버(10)(20)(30)를 포함한다. 제1챔버(10)는 잉크(3)가 수용되는 곳으로서, 제1개구(12)를 통하여 프린트 헤드(40)와 연통되어 있다. 제1챔버(10)와 프린트 헤드(40)와의 사이에는 이물질에 의해 프린트 헤드(40)의 노즐(미도시)들이 막히는 것을 방지하기 위해 프린트 헤드(40)로 유입되는 잉크(3)를 필터링하는 필터(50)가 개재되는 것이 바람직하다. 제2챔버(20)는 제1챔버(10)의 상방에 위치되며, 그 상벽(21)에는 외부와 연통된 에어벤트(60)가 마련된다. 본 실시예에서 제2챔버(20)의 하벽(22)은 제1챔버(10)와 제2챔버(20)의 경계가 된다.

제3챔버(30)는 그 내부에 모세관현상에 의한 음압을 발생시키는 다공성부재(70)가 충진된다. 제3챔버(30)는 제1챔버(10)와 연통된 제1단부(31)와, 제2챔버(20)와 연통된 제2단부(32)를 구비한다. 제1단부(31)는 제1챔버(10)의 하벽(11)으로부터 약간 이격된 위치까지 연장되는 것이 바람직하다. 다공성부재(70)는 그 일단부(71)가 제1챔버(10)의 하벽(11)으로부터 약간 이격되거나 또는 제1챔버(10)의 하벽(11)과 접촉되도록 마련된다.

에어벤트(60)에는 외부로부터의 공기의 유입은 허용하고 잉크(3)가 외부로 유출되는 것을 방지하는 선택적 투과수단(80)이 마련된다. 선택적 투과수단(80)은 예를 들면 고어 텍스(Gore-Tex)와 같이 유체의 입자 크기에 따른 선택적 투과성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 고어 텍스는 비교적 입자가 큰 잉크(3)는 통과시키지 않고 공기는 통과시킨다. 또한, 도면에 도시되지는 않았지만 선택적 투과수단(80)으로서, 유체가 제2챔버(20)로부터 외부로 유출되는 것은 불허하고 외부로부터 제2챔버(20)로 유입되는 것은 허용하는 체크벨브(미도시)가 사용될 수도 있다.

초기에 제1챔버(10) 내부의 압력은 잉크(3)의 유출을 방지하기 위해 외부압력(대기압)보다 약간 낮은 음압상태를 유지한다. 프린트 헤드(40)에서 잉크(3)를 토출함에 따라 제1챔버(10)의 잉크(3) 액위는 점점 낮아지고, 제1챔버(10) 내부 압력도 점점 낮아진다. 제1챔버(10) 내부압력이 다공성부재(70)에 의해 생성되는 모세관압력보다 더 낮아지면 에어벤트(60)를 통하여 유입된 공기가 다공성부재(70)를 통과하여 제1챔버(10)로 유입된다. 이와 같은 과정에 의해, 잉크(3)가 지속적으로 소모되더라도 제1챔버(10) 내부의 압력은 더 이상 낮아지지않고 다공성부재(70)의 모세관 압력과 평형을 이루는 평형압력을 유지한다. 잉크카트리지(101)가 뒤집어지더라도 다공성부재(70)가 모세관압력에 의해 잉크(3)를 보유하고자 하는 경향을 가지므로 제1챔버(10)의 잉크(3)가 제2챔버(20)로 거의 유출되지 않는다.

문제는 잉크카트리지(101)의 운송환경이나 사용환경이다. 예를 들면 항공운송의 경우에는 외부압력이 약 0,7기압 정도가 되어 제1챔버(10) 내부의 압력이 외부압력보다 높아질 수 있다. 또한, 고온 환경에서 운송되는 경우나 사용되는 경우에는 제1챔버(10) 내부의 공기가 팽창되어 제1챔버(10) 내부의 압력이 외부압력보다 높아질 수 있다. 이와 같이, 제1챔버(10) 내부의 압력이 외부압력보다 높아지 면, 도 1에 도시된 종래의 잉크카트리지의 경우에는 잉크(3)가 에어벤트(60)를 통하여 외부로 유출될 수 있다. 본 실시예의 잉크카트리지(101)에 의하면, 다공성부재(70)의 모세관 압력을 극복하고 제3챔버(30)를 통과한 잉크(3)는 제2단부(32)를 통하여 제2챔버(20)로 유입된다. 제2챔버(20)는 잉크(3)를 임시로 수용하는 수용공간으로서의 역할을 한다. 잉크카트리지(101)가 똑바로 세워져 있는 경우에는 제3챔버(30)를 통과한 잉크(3)의 양이 제2챔버(20)의 용적보다 작은 한 잉크(3)가 외부로 유출되지는 않는다. 운송과정에서 잉크카트리지(101)가 뒤집어지는 경우도 있을 수 있다. 이 경우에는 에어벤트(60)를 통하여 잉크(3)가 외부로 누출될 수 있다. 본 실시예에 따른 잉크카트리지(101)는 선택적 투과수단(80)을 구비함으로써 잉크(3)가 제2챔버(20)로부터 외부로 누출되는 것을 방지한다.

도 3은 도 2에 도시된 잉크카트리지의 일 변형예를 도시한 단면도이다.

도 3을 보면, 제2챔버(20)의 하벽(22a)이 제3챔버(30)의 제2단부(32) 쪽으로 기울어져 있다. 기타 도 2에서 설명한 것과 그 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시하고 중복되는 설명은 생략한다.

이와 같은 구성의 잉크카트리지(102)에 의하면, 도 2에 도시된 실시예와 거의 동일한 작용효과와 함께 다음과 같은 추가적인 작용효과를 얻을 수 있다. 외부 환경의 변화에 의해 제1챔버(10)의 잉크(3)가 제3챔버(30)를 거쳐 제2챔버(20)로 유입된 후에, 외부 환경이 정상 상태로 회복되면 제2챔버(20)의 잉크(3)는 다시 제3챔버(30)를 경우하여 제1챔버(10)로 복귀된다. 이 때, 하벽(22a)가 도 3에 도시된 바와 같이 제3챔버(30)의 제2단부(32) 쪽으로 기울어져 있으면, 복귀되는 잉크(3)가 자연스럽게 제3챔버(30)로 유입될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 잉크카트리지의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 도 5는 도 4에 도시된 잉크카트리지가 뒤집어져 있는 상태를 도시한 단면도이다.

도 4를 보면, 제3챔버(30)의 제2단부(32)가 제2챔버(20)의 하벽(22)을 지나 상방으로 더 연장되어 상벽(21)으로부터 약간 이격된 위치까지 연장되어 있다. 다공성부재(70)는 그 타단부(72)가 제2챔버(20)의 상벽(21)으로부터 약간 이격되거나 또는 제2챔버(20)의 상벽(21)과 접촉되도록 마련된다. 제3챔버(30)에는 제2개구(33)가 더 마련된다. 제2개구(33)는 제3챔버(30)와 제2챔버(20)를 연결하는 것으로서, 제2챔버(20)의 하벽(21)과 거의 동일한 높이가 되도록 마련된다. 기타 도 2에서 설명한 것과 그 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시하고 중복되는 설명은 생략한다.

이와 같은 구성의 잉크카트리지(103)에 의하면, 도 2에 도시된 실시예와 거의 동일한 작용효과와 함께 다음과 같은 추가적인 작용효과를 얻을 수 있다. 외부 환경의 변화에 의해 제1챔버(10)의 잉크(3)가 제3챔버(30)를 거쳐 제2챔버(20)로 유입된 후에, 외부 환경이 정상 상태로 회복되면 제2챔버(20)의 잉크(3)는 다시 제1챔버(10)로 복귀된다. 이 때, 잉크카트리지(103)가 도 4에 도시된 바와 같이 똑바로 세워져 있으면, 제2챔버(20)의 잉크(3)는 제2개구(33)를 통하여 제3챔버(30)를 거쳐 제1챔버(10)로 복귀된다. 또한, 잉크카트리지(103)가 도 5에 도시된 바와 같이 뒤집어져 있는 경우에는 제2챔버(20)의 잉크(3)는 제2단부(32)를 통하여 제3챔버(30)로 유입된 후에 제1챔버(10)로 복귀된다. 잉크카트리지(103)가 도 4에 도 시된 바와 같이 뒤집어져 있는 경우에는 다공성부재(70)의 타단부(72)가 제2챔버(20)의 상벽(21)에 접촉되도록 설치되는 것이 잉크(3)가 제1챔버(10)로 복귀되는데 도움이 된다.

도 6은 도 4에 도시된 잉크카트리지의 일 변형예를 도시한 것이다.

도 6을 보면, 제2챔버(20)의 하벽(22a)이 제3챔버(30)의 제2개구(33) 쪽으로 기울어져 있다. 기타 도 4에서 설명한 것과 그 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시하고 중복되는 설명은 생략한다. 이와 같은 구성의 잉크카트리지(104)에 의하면, 도 3에 대해 설명한 바와 같이 제2챔버(20)로부터 제3챔버(30)를 거쳐 제1챔버(10)로 복귀되는 잉크(10)가 자연스럽게 제3챔버(30)로 유입될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크카트리지에 의하면, 제2챔버와 선택적 투과수단을 구비함으로써 외부 환경의 변화에 따른 잉크의 누출을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

삭제
잉크가 수용되고 프린트 헤드와 연통된 제1챔버;

에어벤트가 구비된 제2챔버;

상기 제1챔버와 연통된 제1단부와 상기 제2챔버와 연통된 제2단부를 구비하고 그 내부에 모세관 현상에 의해 음압을 발생시키는 다공성부재가 충진된 제3챔버;

상기 에어벤트에 설치되어 공기의 유입은 허용하고 잉크의 유출을 막는 선택적 투과수단;을 포함하며,

상기 제2챔버는 상기 제1챔버 위에 위치되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제2항에 있어서,

상기 제2챔버는 그 하벽이 상기 제3챔버의 상기 제2단부를 향하여 하향경사지도록 된 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제2항에 있어서,

상기 제3챔버는, 상기 제2단부가 상기 제2챔버의 상벽쪽으로 연장되고, 상기 제2챔버의 하벽과 인접된 위치에 상기 제2챔버와 연통된 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제4항에 있어서,

상기 제2챔버의 하벽은 상기 개구를 향하여 하향경사진 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 다공성 부재의 양단부는 각각 상기 제1챔버의 하벽과 상기 제2챔버의 상벽에 접촉된 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.