WO2010024632A2 - 잉크젯 프린터용 잉크카트리지 - Google Patents

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WO2010024632A2
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holding chamber
ink cartridge
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이정국
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주식회사 잉크테크
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Definitions

  • the present invention relates to an ink cartridge used in an inkjet printer, and more particularly, to expand a space in which ink is filled and to maintain a constant pressure inside the ink cartridge, and to further include a means for measuring the remaining amount of ink.
  • An ink cartridge for an inkjet printer is an inkjet printer.
  • a printer In general, a printer is used as a device for outputting various documents or images created on a computer on paper, and the printer is classified into a dot printer, an inkjet printer, and a laser printer. Recently, the popularity of laser printers is increasing, but inkjet printers have high price competitiveness compared to quality, and are still widely used in homes and industries.
  • the cartridge used in the inkjet printer is different in shape and structure depending on the type of printer, but in general, the ink cartridge maintains the ink pressure inside the cartridge because a sponge-type ink absorber such as polyurethane foam is inserted therein.
  • a method of printing a document or an image by discharging ink, which has been impregnated with the ink absorbing material, to the outside of the cartridge (the cartridge head side) by an electrical signal of the printer control unit. This method was initially an integrated form of the ink absorber in the ink storage chamber, but most ink cartridges currently use ink because of the lack of ink storage space or the amount of ink still remains in the cartridge when the ink cartridge is at the end of its life.
  • the storage chamber and the ink negative pressure holding chamber are separated from each other.
  • the operation principle of such an inkjet printer is as follows. According to the control signal of the printer, the ink inside the cartridge is moved to the print head through the ink discharge port 12 '. Since the ink storage chamber 11 'must be emptied by the amount of ink that has been discharged to the outside, this is because the air introduced through the air hole 24' configured above the ink negative pressure holding chamber 21 'is lowered so that the ink / air communication port The ink is consumed while flowing into the ink storage chamber through the 23 '.
  • the ink negative pressure holding chamber necessarily includes a pressure buffer material, that is, an ink absorbing material 22 ', for maintaining the ink pressure.
  • the ink absorber is a porous material that absorbs the ink to a certain level, and the surface tension acts on the absorbed ink to form ink negative pressure.
  • the ink absorbing material 22 ′ prevents the ink from flowing down the ink discharge port when not printing, and discharges the ink downward only by the electrical signal of the printer controller.
  • FIG. 1 shows a typical form of an ink cartridge in which an ink storage chamber and an ink negative pressure holding chamber are separated.
  • the body of the ink cartridge is an ink storage chamber 11 'for storing ink on one side and an ink negative pressure holding chamber 21' for maintaining negative pressure of ink on the other side based on the partition 14 'formed between the opposing side walls. Compartment.
  • An air hole 24 ' is formed above the cartridge body, more specifically, above the ink negative pressure holding chamber, an ink discharge port 12' is formed below the ink negative pressure holding chamber, and a small ink /
  • An air communication port 23 ' is formed, through which the external air and ink are moved between the ink storage chamber and the ink negative pressure holding chamber.
  • the ink cartridge is designed in an optimized structure according to the specifications because the ink ejection properties are changed by various factors such as the size and internal structure of the cartridge, the structure and size of the communication port, the size of the air hole, and the properties of the ink absorber. .
  • a proportional volume of the porous member is required to maintain the surface tension of the porous member in proportion to the amount of ink stored in the ink cartridge, and thus the space in which the ink is stored is limited.
  • conventional ink cartridges generally include a separate felt 29 'member in addition to the ink absorbing material inside the ink negative pressure holding chamber due to its structure.
  • This felt member is inserted through the ink discharge port in the manufacturing process, as shown in Figure 1, and supports the ink absorber internally.
  • an optical method is generally used as a method for checking the presence or absence of ink stored in the ink storage chamber.
  • the light irradiated from the light source unit provided in the printer main body is reflected by the reflecting means of the ink cartridge to the detection unit provided in the printer main body under a predetermined condition (generally, when the ink is exhausted), so that the presence or absence of ink is measured and the replacement signal is displayed on the printer. do.
  • the principle of the conventional prism is applied.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-218321 discloses the formation of a prism on the bottom surface of an ink cartridge, and the interface between the ink and the prism has a predetermined angle with respect to the optical path.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-29989 discloses an inkjet printer capable of detecting the presence or absence of ink cartridges and ink by a single optical sensor functioning as a light emitting device and a light receiving device.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-89090 has a negative pressure generating material accommodating chamber which stores negative pressure generating material and has an air hole and a liquid supply opening, and is substantially sealed with a channel connected to the negative pressure generating material accommodating chamber.
  • a prism for detecting the presence or absence of liquid in a liquid container including a liquid containing chamber forming a space is disclosed.
  • the prism is integrally formed on the bottom surface of the ink tank, and the light irradiated from the light source portion of the printer is incident on the prism of the ink cartridge.
  • incident light is absorbed by the ink, and the light does not return to the detection unit.
  • the incident light returns to the detector by repeating the reflection by the prism.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-0029298 discloses that in the case of ink dispersing colorant, residual amount remains on the prism surface even when the ink is consumed, which may cause diffraction malfunction of the prism.
  • a low surface including alkyl polysiloxane or the like may be used.
  • Disclosing coating of a prism face with an energy treating agent is disclosed.
  • a new way to solve this problem is to provide more reliable reflecting ability by using reflecting plates such as aluminum reflecting plates with high reflectance.
  • the ink cartridge equipped with a reflector plate forms a rotary shaft installed between the ink cartridge walls, and a float formed by fusion of vinyl to a hollow plastic material at one end about the rotary axis, and a weight at the other end.
  • the floating port rises due to buoyancy and gradually moves downward as the ink is consumed, so that the reflecting plate at the bottom of the floating hole comes into close contact with the bottom surface of the cartridge so that the irradiated light reaches the detection unit. Reflect to confirm the presence of ink.
  • a rotating shaft method requires a large number of parts, and the manufacturing process of the floating sphere has a disadvantage that the manufacturing cost is high because it goes through several stages of the manufacturing process.
  • the present invention has been made to solve various problems of the above-described conventional ink cartridge, and provides an ink cartridge for an inkjet printer capable of maintaining a constant pressure inside the ink cartridge while expanding a space in which ink is filled.
  • the present invention relates to an ink cartridge for an inkjet printer, comprising means for measuring the presence or absence of ink more accurately.
  • An ink storage chamber in which ink is stored in the body; An ink absorbing material is inserted into the ink absorbing pressure retaining chamber to maintain the ink negative pressure, the outside of the body is formed with an air hole so that the outside air flows into the ink negative pressure maintaining chamber, the inner ink is discharged toward the printer head
  • An ink discharge port is formed, and the ink negative pressure holding chamber is fixed to the upper surface of the body in the form of a tube, and is inserted into the ink storage chamber in a direction perpendicular to the ink discharge opening to move ink / air between the ink storage chamber and the ink negative pressure holding chamber. It provides an ink cartridge characterized in that the communication port is formed in the lower portion of the partition wall.
  • the inside diameter of the ink negative pressure holding chamber and the inside diameter of the ink discharge port are preferably designed to be the same, but if necessary, the inside diameter ratio may be designed in the range of 1: 0.5 to 0.5: 1.
  • the present invention provides an ink absorber having a thin groove formed horizontally in contact with the ink / air communication port.
  • the present invention provides an ink cartridge, wherein at least one thin groove is formed vertically on the inner wall of the ink negative pressure holding chamber.
  • the present invention provides an ink cartridge in which at least one thin groove is vertically formed on an outer wall of the ink absorbing material in contact with the ink negative pressure holding chamber.
  • the present invention provides an ink cartridge having both sides of the cartridge body formed with a holder for tightly fixing the ink negative pressure holding chamber to be inserted, and at least one cutting groove formed at the bottom of the ink negative pressure holding chamber so that an empty space is formed between the holder and the ink absorber. do.
  • the present invention provides an ink cartridge further comprising means for reflecting light emitted from the outside to the external photodetector in order to sense the remaining ink level.
  • the reflecting means is a float provided with a reflecting plate, and further comprises a float support for vertically passing through the float to enable the shangdong of the float. It is preferable that the inclined surface is formed in the float support so that the reflector plate of the float is inclined during ink filling.
  • the present invention provides an ink cartridge including a reflection plate horizontally installed at a predetermined height of a bottom surface of a body through which light emitted from the outside is transmitted.
  • the ink cartridge of the present invention introduces a tubular ink negative pressure holding chamber, rather than the left and right two-chamber system of the conventional cartridge, while maintaining a constant pressure inside the ink cartridge while expanding the space in which the ink is filled, and simplifying the process.
  • the efficiency can be increased, the new communication structure can increase the stability of air and ink exchange movement, and the effect of increasing the accuracy of ink presence identification can be increased in a simpler manner.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of a conventional ink cartridge.
  • Figure 2 is a coupling relationship of the ink cartridge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a perspective view of the ink cartridge of FIG. 2, and FIG. 3B is a sectional view of FIG. 3A.
  • Figure 4A is a perspective view of the ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4B is a front view of Figure 4A
  • Figure 4C is a cross-sectional view showing a structure in which the ink absorber of Figure 4A is inserted.
  • Fig. 5A is a front view of the ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 5B is a sectional view showing the structure in which the ink absorber of Fig. 5A is inserted.
  • FIG. 6A is a front view of the ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6B is a sectional view showing the structure in which the ink absorber of FIG. 6A is inserted.
  • FIG. 7A is a perspective view of an ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7B is a front view of FIG. 7A
  • FIG. 7C is a cross-sectional view showing a structure in which the ink absorber of FIG. 7A is inserted.
  • FIG. 8A is a perspective view of an ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a front view of FIG. 8A
  • FIG. 8C is a cross-sectional view showing a structure in which the ink absorber of FIG. 8A is inserted
  • FIG. 8D is an ink of FIG. 8C.
  • Figure 9A is a perspective view of the ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9B is a front view of Figure 9A
  • Figure 9C is a cross-sectional view showing a structure in which the ink absorber of Figure 9A is inserted
  • Figure 9D is the ink of Figure 9C Horizontal cross section (II-II cross section) of a negative pressure holding chamber.
  • FIG. 10 is a view showing an ink negative pressure holding chamber having a cutting groove according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a coupling relationship of reflecting means according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 12 is a cross-sectional view of Fig. 11, in which Fig. 12A shows the shape of the reflecting means when the ink is filled, and Fig. 12B shows the shape of the reflecting means when the ink is exhausted.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of the ink cartridge to which the reflecting plate is fixed according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13B is a view showing the IV-IV surface of FIG. 13A.
  • FIGS. 14A and 14B are partial perspective views of an ink cartridge to which a reflector is fixed, according to one embodiment.
  • Fig. 2 is a coupling diagram of the ink cartridge according to an embodiment of the present invention
  • Fig. 3A is a perspective view of the combined ink cartridge
  • Fig. 3B is a sectional view of Fig. 3A.
  • the present invention provides a body 1 (first member) consisting of an ink storage chamber 11 in which ink is stored, and a cover 2 for closing an upper opening of the body 1 (first). 2 members).
  • the body 1 and the cover 2 are combined with an adhesive or ultrasonic welding to form an ink cartridge.
  • the ink discharge port 12 is formed on the bottom surface of the body (1). Ink in the ink storage chamber 11 is discharged toward the printer head through the ink discharge port 12.
  • a tubular ink negative pressure holding chamber 21 is formed on the lower surface of the cover 2.
  • An ink absorber 22 is inserted into the ink negative pressure holding chamber 21.
  • the ink absorber 22 is a material generally used in ink cartridges as a porous material such as a polyurethane foam and a sponge.
  • the ink absorbing material 22 absorbs the ink to a certain height, and the absorbed ink generates surface tension to form an ink negative pressure (negative pressure), preventing the ink from flowing downward when not printing, and controlling the printer during printing.
  • the ink is discharged only by the electrical signal.
  • An air hole 24 is formed at an upper end of the ink negative pressure holding chamber 21.
  • the air introduced through the air hole 24 is moved to the ink storage chamber 11 through the ink negative pressure holding chamber 21, and the ink in the ink storage chamber 11 is the ink absorbing material 22 by the amount of the moved air. It is discharged to the ink discharge port 12 via. As the ink is consumed, the outside air flows into the ink storage chamber 11.
  • the upper end of the ink negative pressure holding chamber 21 may be designed on the cover 2 surface, but may be designed below the cover 2 surface as shown in FIG. 3B.
  • the present invention has a major feature in the structure of the ink negative pressure holding chamber 21.
  • the conventional ink cartridge has an ink storage chamber 11 'on one side and an ink negative pressure holding chamber 21' on the other side based on the partition 14 'having a straight line between the opposing side walls, as shown in FIG. It is a left and right two-chamber system partitioned.
  • the present invention constitutes the ink negative pressure holding chamber 21 in a tubular shape, and has a structure inserted into the body.
  • the present invention has the advantage of relatively expanding the space of the ink storage chamber by significantly reducing the space occupied by the conventional ink negative pressure holding chamber.
  • ink is introduced and discharged through the communication port of one partition wall, and thus pressure imbalance may be caused depending on the position of the ink discharge port.
  • the structure of the present invention allows ink to flow into the ink negative pressure maintaining chamber from both or all sides. Therefore, through pressure balance, more smooth ink ejection is possible.
  • the body 1 and the cover 2 are bonded by ultrasonic fusion method, the ink absorbent is pushed into the ink ejection opening, the ink is injected through the ink inlet 28, and then the ink The stopper 30 can be pushed into the ink inlet 28 to produce an ink cartridge.
  • the ink absorbing material 22 is pushed into the ink negative pressure holding chamber 21, and then the body 1 and the cover 2 are bonded by ultrasonic welding, and then the ink is injected through the ink inlet 28. After injection, the ink stopper 30 can be pushed in to produce an ink cartridge.
  • Example 2 to Example 6 is characterized by the structure of the ink absorber.
  • the ink absorber 22a of the present invention has a rod shape. It is preferable that the upper part of the ink absorbing material 22a is slightly shaved for smooth insertion into the ink negative pressure holding chamber. This is for the smooth insertion of the ink absorbent material, and thus the shape of the rod without the chipping does not affect the ink ejection ability.
  • the lower end of the ink negative pressure holding chamber 21 is located at a predetermined height on the bottom surface of the body to form an ink / air communication port 23 between the ink storage chambers 11.
  • the ink in the ink storage chamber 11 moves toward the ink absorber 22, and the air is discharged from the ink storage chamber 11 by the amount of ink discharged from the ink storage chamber 11 21, and enters the ink storage chamber 11 through the ink / air communication port (23). That is, ink and air are interchanged through the ink / air communication port 23.
  • the cross-sectional shape of the pipe constituting the ink negative pressure holding chamber 21 is not limited, but is preferably cylindrical. As shown in Fig. 4C, the inside diameter of the ink negative pressure holding chamber and the inside diameter of the ink discharge port are preferably the same.
  • the ink absorbing material 22 of the conventional ink cartridge shown in FIG. 1 with only one member is covered by the ink absorbing material 22 inserted into the ink negative pressure holding chamber 21 up to the lower portion of the ink discharge port 12 protruding downward. It is possible to play the role of ') and felt 29' at the same time. This can shorten the manufacturing process and increase the production efficiency.
  • the ratio of the inner diameter of the ink negative pressure holding chamber and the inner diameter of the ink discharge port is in the range of 1: 0.5 to 0.5: 1. If the internal diameter difference between the ink negative pressure holding chamber 21 and the ink discharge port 12 is large, the ink negative pressure may have a large influence on the ink negative pressure, which may reduce print quality.
  • Fig. 7A is a perspective view showing an ink absorber 22b having a horizontal groove formed at a position in contact with the ink / air communication port
  • Fig. 7B is a front view
  • Fig. 7C is a structure in which the ink absorber 22b of Fig. 7A is inserted. It is sectional drawing to show.
  • the ink / air communication port 23 is designed relatively small. Long communication holes up and down make proper ink / air exchange difficult and affect print quality. On the other hand, if the area where the ink absorber is in contact with the ink is small, smooth ink / air exchange may be difficult, depending on the composition of the ink (eg, pigment ink).
  • FIG. 8A is a perspective view of an ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8B is a front view of FIG. 8A
  • FIG. 8C is a cross-sectional view showing a structure in which the ink absorber of FIG. 8A is inserted
  • FIG. 8D is an ink of FIG. 8C.
  • one or more thin grooves are formed vertically on the inner wall of the ink negative pressure holding chamber.
  • FIG. 8D I-I cross-sectional view
  • several thin grooves can smoothly flow up and down in the ink negative pressure holding chamber, thereby improving printer output quality.
  • the present embodiment is for forming a groove that goes up and down between the ink absorbing material and the ink negative pressure holding chamber, it is also possible that one or more fine projections, not grooves, are formed on the inner wall of the ink negative pressure holding chamber.
  • Figure 9A is a perspective view of the ink absorber according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9B is a front view of Figure 9A
  • Figure 9C is a cross-sectional view showing a structure in which the ink absorber of Figure 9A is inserted
  • Figure 9D is the ink of Figure 9C Horizontal cross section (II-II cross section) of a negative pressure holding chamber.
  • the ink absorbing material 22c has not only horizontal thin grooves but also one or more thin grooves vertically formed to smoothly flow up and down air in the ink negative pressure holding chamber, thereby improving printer output quality.
  • the horizontal groove serves to widen the ink absorbing material and the ink contact area.
  • FIG. 10 is a view showing an ink negative pressure holding chamber having a cutting groove according to an embodiment of the present invention.
  • the ink cartridge of the present embodiment has a structure further improved from the above embodiments 1 to 6, wherein both sides of the cartridge body 1 are provided with a holder 13 for tightly fixing the ink negative pressure holding chamber 21 to be inserted.
  • One or more cutting grooves 27 are formed at a lower end of the negative pressure holding chamber 21.
  • the holder 13 and the tubular ink negative pressure holding chamber 21 are completely in close contact with each other, so that the cutting groove 27 creates an empty space between the holder 13 and the ink absorber 22.
  • the ink cartridge is exchanged by the external air flows by the amount of ink discharged to the outside, this exchange is made through the communication port 23 between the ink storage chamber 11 and the ink negative pressure holding chamber 21. Since the mutual exchange must be made through the communication port 23 of the same channel, a separate buffer space is required to further suppress the possibility of internal collision between air and ink. Such empty space is provided by the cutting groove 27 as described above. Done.
  • the cutting grooves 27 are formed to be vertically long to reflect the pressure difference between the ink and the air.
  • the upper surface height of the holding chamber 21 may be appropriately designed depending on the physical properties of the ink absorbing material 22, the size of the air hole 24, and the like.
  • FIG. 11 is a coupling relationship of reflecting means according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 12A is a cross sectional view of Fig. 11 showing the shape of the reflecting means when the ink is filled, and Fig. 12B showing the shape of the reflecting means when the ink is exhausted.
  • the ink cartridge of the present invention may further include means for reflecting the light L emitted from the outside to the external photodetector in order to detect the remaining ink level.
  • the light reflecting means is provided in the ink storage chamber 11, and includes a floating port 25 formed with a reflector (not shown) on one side, and the floating hole support 26 to enable the shangdong of the floating hole 25. Can be configured.
  • the float support 26 is fixed vertically to the bottom or upper surface of the body (1), to limit the left and right movement of the float (25), to enable only vertical movement.
  • the floating hole 25 is floated so that the light irradiated from the light source unit provided in the printer body is absorbed by the ink and does not return, but the ink is exhausted as the ink is exhausted.
  • the ink reaches the bottom surface and reflects the irradiated light to the printer detector to indicate that there is no ink.
  • An inclined surface may be formed on the float support 26.
  • Floating port 25 during the ink filling is floating on the inclined surface and descends when the ink is exhausted to inform the absence of ink in the same manner as above.
  • the floating port 25 may be any material that can float on the ink.
  • the floating port 25 may be a hollow tube or low density rubber or resin material.
  • styrofoam can be used.
  • the reflecting plate may also be anything as long as it can reflect light.
  • an aluminum plate may be used, and a metal film coated on the floating port 25 is also possible.
  • Floating sphere 25 provided with the reflector is preferably a styrofoam coated or bonded with aluminum, such as aluminum spots on the market.
  • FIG. 13A is a cross-sectional view of the ink cartridge to which the reflecting plate is fixed according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13B is a view showing the IV-IV surface of FIG. 13A.
  • the light irradiated from the light source unit provided in the printer main body is reflected by the detection unit provided in the printer main body by the reflecting means provided in the ink cartridge, thereby making it possible to measure the presence or absence of ink. Do not let go.
  • the reflector 31 is fixed horizontally to a predetermined position on the bottom surface of the body by using this principle, when ink remains, black ink is present therebetween, so that the printer maintains ink and the ink is exhausted.
  • the light L irradiated at is reflected by the reflecting plate 31 to the detection unit to confirm that there is no ink.
  • FIGS. 14A and 14B are partial perspective views of an ink cartridge to which a reflector is fixed, according to one embodiment.
  • the present invention relates to an ink cartridge used in an inkjet printer, and more particularly, to expand a space in which ink is filled and to maintain a constant pressure inside the ink cartridge, and to further include a means for measuring the remaining amount of ink.
  • An ink cartridge for an inkjet printer is an inkjet printer.

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Abstract

본 발명은 몸체 내부에는 잉크가 저장된 잉크 저장챔버와; 잉크흡수재가 내부삽입되어 잉크 부압을 유지시키는 잉크부압 유지챔버를 포함하고, 몸체 외부에는 상기 잉크부압 유지챔버로 외부공기가 유입되도록 공기구멍이 형성되고, 내부 잉크가 프린터 헤드쪽으로 토출되도록 몸체 저면에 잉크토출구가 형성되고, 상기 잉크부압 유지챔버는 관 형태로 몸체 상면에 고정되고, 잉크토출구에 수직방향으로 잉크 저장챔버 내에 삽입되어 상기 잉크 저장챔버와 잉크부압 유지챔버 간에 잉크/공기가 상호 이동되도록 격벽 하부에 연통구가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지를 제공한다.

Description

잉크젯 프린터용 잉크카트리지
본 발명은 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크 카트리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉크가 충입되는 공간을 확장하면서도 잉크카트리지 내부의 일정한 압력을 유지할 수 있으며, 또한, 이에 추가적으로 잉크 잔량을 측정하는 수단을 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크카트리지에 관한 것이다.
일반적으로 컴퓨터에서 작성된 각종 문서 또는 이미지를 종이에 출력하는 장치로 프린터가 사용되고 있으며, 상기 프린터는 크게 도트식 프린터, 잉크젯 프린터 및 레이저 프린터로 구분된다. 최근에 레이저 프린터의 보급이 증가하고 있으나, 잉크젯 프린터는 품질 대비 가격 경쟁력이 높아, 여전히 가정에서는 물론, 산업 전반에서도 널리 이용되고 있다.
상기 잉크젯 프린터에 사용되는 카트리지는 프린터의 종류에 따라 그 모양 및 구조가 다르나, 일반적으로 잉크 카트리지 내부에는 폴리우레탄 발포제 등과 같은 스펀지 형태의 잉크흡수재가 내부에 삽입되어 있어 카트리지 내부의 잉크부압을 유지하며, 프린터 제어부의 전기적 신호에 의해 잉크흡수재에 함침되어 있던 잉크가 카트리지 외부(카트리지 헤드 쪽)로 토출되어 문서 또는 이미지를 프린팅하는 방식이 주를 이루고 있다. 이러한 방식은 최초에는 잉크흡수재가 잉크 저장챔버에 일체로 내장된 형태였으나, 잉크 저장 공간 부족이나 잉크카트리지의 수명을 다 한 카트리지에도 여전히 상당량의 잉크가 잔존하는 등의 이유로 현재 대부분의 잉크 카트리지는 잉크 저장챔버와 잉크부압 유지챔버가 서로 분리된 형태를 취하고 있다.
이러한 잉크젯 프린터의 작동원리는 다음과 같다. 프린터의 제어신호에 따라 카트리지 내부의 잉크는 잉크토출구(12')를 통하여 프린터 헤드로 이동된다. 외부로 빠져나간 잉크 양만큼 잉크 저장챔버(11')는 비워져야 하므로, 이는 잉크부압 유지챔버(21') 상측에 구성된 공기구멍(24')을 통하여 유입된 공기가 하강하여 잉크/공기 연통구(23')를 통하여 잉크 저장챔버로 유입되면서 잉크는 소모된다.
잉크부압 유지챔버는 잉크 압력 유지를 위해 반드시 압력 완충재, 즉 잉크흡수재(22')를 포함한다. 잉크흡수재는 다공성 재질로서 잉크를 일정수위까지 흡수하고, 흡수된 잉크에는 표면장력이 작용하여 잉크 부압을 형성된다. 잉크흡수재(22')는 인쇄를 하지 않을 시 잉크토출구 아래로 흐르는 것을 막고, 프린터 제어부의 전기적 신호에 의해서만 잉크가 아래로 토출되도록 한다.
도 1은 잉크 저장챔버와 잉크부압 유지챔버가 분리된 잉크 카트리지의 전형적인 형태를 잘 보여주고 있다. 잉크 카트리지의 몸체는 대향되는 측벽 간에 형성된 격벽(14')을 기준으로 한쪽에는 잉크가 저장되는 잉크 저장챔버(11'), 다른 한쪽에는 잉크의 부압을 유지하는 잉크부압 유지챔버(21')로 구획된다. 카트리지 몸체의 상측, 보다 구체적으로는 잉크부압 유지챔버 상측에는 공기구멍(24')가 형성되어 있고, 잉크부압 유지챔버 하측에는 잉크토출구(12')가 형성되어 있으며, 격벽의 하부에는 조그마한 잉크/공기 연통구(23')가 형성되어 있으며, 이 잉크연통구를 통하여 외부 공기 및 잉크가 잉크 저장챔버와 잉크부압 유지챔버 상호 간에 이동된다.
이러한 잉크 카트리지는 카트리지의 크기 및 내부구조, 연통구의 구조 및 크기, 공기구멍의 크기, 잉크흡수재의 물성 등 다양한 요인에 의해 그 잉크 토출 물성이 달라지므로 그 사양에 최적화된 구조로 설계되는 것이 중요하다.
종래의 카트리지 구조에서는 잉크카트리지 내부에 저장되는 잉크의 양에 비례하여, 다공질 부재의 표면장력을 유지하기 위하여 일정 체적이상의 다공질 부재가 필요하며, 그만큼 잉크가 저장되는 공간에 제한을 받게 된다.
또한, 종래 잉크 카트리지는 일반적으로 그 구조상 잉크부압 유지챔버 내부의 잉크흡수재 외에도 별도의 펠트(29') 부재를 포함한다. 이러한 펠트 부재는 도1에 도시된 바와 같이 제조공정 상 잉크토출구를 통하여 삽입되고, 잉크흡수재를 내부적으로 지지한다.
한편, 잉크 저장챔버에 저장된 잉크의 유무를 체크하기 위한 방법으로 광학적 방법이 일반적으로 이용되고 있다. 프린터 본체에 구비된 광원부에서 조사된 광은 일정 조건(일반적으로, 잉크 소진시)에서 잉크 카트리지의 반사수단에 의해 프린터 본체에 구비된 검출부로 반사됨으로써 잉크 유무가 측정되어 교체신호를 프린터에 표시하게 된다.
잉크 카트리지의 잉크 잔량 감지 수단은 종래 프리즘의 원리가 적용되었다.
일본특허출원 공개평 제7-218321호는 잉크 카트리지의 저면에 프리즘의 형성을 개시하고 있으며 잉크와 프리즘 간의 경계면은 광로에 대해 소정의 각을 갖는다. 또한, 일본특허출원 공개평 제9-29989호는 발광 장치 및 수광 장치로서 기능하는 단일 광학 센서에 의해 잉크 카트리지 장착 유무 및 잉크의 유무를 검출할 수 있는 잉크젯 프린터를 개시하고 있다. 상술한 장치 이외에도, 일본특허출원 공개평제7-89090호는 부압발생 재료를 수납하고 공기구멍 및 액체공급 개구를 갖는 부압발생재료 수납 챔버와, 상기 부압 발생 재료 수납 챔버와 연결된 채널을 갖고 사실상 밀폐된 공간을 형성하는 액체 수용 챔버를 포함하는 액체 용기 내의 액체의 유무를 검출하기 위한 프리즘을 개시하고 있다.
광 투과성 프리즘을 사용하는 종래의 잉크 유무 검출방법을 설명하면, 프리즘은 잉크 탱크의 저면에 일체로 형성되고, 프린터의 광원부에서 조사된 광은 잉크 카트리지의 프리즘으로 입사한다. 잉크 저장챔버에 잉크가 충분히 충전되면, 입사광은 잉크에 의해 흡수되어, 광은 검출부로 복귀하지 않는다. 한편, 잉크가 소비되어 잉크 저장챔버에 잉크가 없을 때에는, 입사광은 프리즘의 의해 반사를 반복하여 검출부로 되돌아 간다.
대한민국 특허공개 제2000-0029298호는 착색제 분산 잉크의 경우 잉크 소모시에도 프리즘 면에 잔량이 남아 프리즘의 회절 오작동을 초래할 수 있음을 기술하고 있고, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 알킬 폴리실록산 등을 포함한 저표면 에너지 처리제로 프리즘 면을 피복하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 특수 처리제의 처리에도 불구하고 매질에 따라 회절방향이 달라지는 프리즘의 특성상 광검출 오작동의 우려는 여전히 남아 있다.
이러한 문제점을 해결하는 새로운 방법으로는 반사율이 높은 알미늄 금속판과 같은 반사판을 이용함으로써 보다 확실한 반사능력을 제공하는 것이다.
현재 시중에 유통되는 반사판이 장착된 잉크카트리지를 살펴보면, 잉크 카트리지 벽 간에 설치된 회전축을 형성하고 상기 회전축을 중심으로 한쪽 끝단에는 속이 빈 플라스틱 재질에 비닐을 융착하여 제조된 부유구와, 다른 끝단에는 무게추를 형성시켜 잉크 저장챔버에 잉크가 충전되어 있을 경우 상기 부유구는 부력에 의해 상승하였다가 잉크가 소모됨에 따라 점차 아래로 이동되어 부유구 바닥의 반사판이 카트리지 저면에 밀착됨으로써 비로소 조사된 광을 검출부로 반사시켜 잉크 유무를 확인시킨다. 그러나, 이러한 회전축 방식은 다수의 부품이 필요하고, 부유구의 제조과정이 다소 복잡하게 구성되어 여러단계의 제조공정을 거치므로 제조 비용이 높은 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 잉크 카트리지의 여러가지 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 잉크가 충입되는 공간을 확장하면서도 잉크카트리지 내부의 일정한 압력을 유지할 수 있는 잉크젯 프린터용 잉크카트리지를 제공하는데 있다.
또한, 보다 정확하게 잉크 잔량 유무를 측정하는 수단을 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크카트리지에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
몸체 내부에는 잉크가 저장된 잉크 저장챔버와; 잉크흡수재가 내부삽입되어 잉크 부압을 유지시키는 잉크부압 유지챔버를 포함하고, 몸체 외부에는 상기 잉크부압 유지챔버로 외부공기가 유입되도록 공기구멍이 형성되고, 내부 잉크가 프린터 헤드쪽으로 토출되도록 몸체 저면에 잉크토출구가 형성되고, 상기 잉크부압 유지챔버는 관 형태로 몸체 상면에 고정되고, 잉크토출구에 수직방향으로 잉크 저장챔버 내에 삽입되어 상기 잉크 저장챔버와 잉크부압 유지챔버 간에 잉크/공기가 상호 이동되도록 격벽 하부에 연통구가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지를 제공한다.
상기 잉크부압 유지챔버의 내부 직경과 잉크토출구의 내부 직경이 동일하게 설계된 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 내부 직경 비율이 1:0.5 ~ 0.5:1의 범위 내에 설계될 수 있다.
본 발명은 상기 잉크/공기 연통구에 맞닿는 위치의 가는 홈이 수평으로 형성된 잉크흡수재를 제공한다.
본 발명은 상기 잉크부압 유지챔버 내벽에는 하나 이상의 가는 홈이 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지를 제공한다.
본 발명은 상기 잉크부압 유지챔버와 맞닿는 상기 잉크흡수재의 외벽에 하나 이상의 가는 홈이 수직으로 형성된 잉크 카트리지를 제공한다.
본 발명은 카트리지 몸체 양벽에는 삽입되는 잉크부압 유지챔버를 밀착 고정시키기 위한 고정대가 형성되고, 상기 고정대와 잉크흡수재 간에 빈 공간이 형성되도록 잉크부압 유지챔버 하단에 하나 이상의 절단홈이 형성된 잉크 카트리지를 제공한다.
한편, 본 발명은 잉크 잔량을 감지하기 위하여 외부에서 조사되는 광을 외부 광검출기로 반사하는 수단을 더 포함하는 잉크 카트리지를 제공한다.
상기 반사 수단은 반사판이 구비된 부유구이고, 상기 부유구의 상하이동이 가능하도록 부유구를 수직관통하는 부유구 지지대를 더 포함한다. 상기 부유구 지지대에는 잉크 충전시 부유구의 반사판이 경사지도록 경사면이 형성된 것이 바람직하다.
본 발명은 외부에서 조사되는 광이 투과되는 몸체 바닥면의 일정 높이에 수평설치된 반사판을 포함하는 잉크 카트리지를 제공한다.
본 발명의 잉크 카트리지는 종래 카트리지의 좌우 2챔버 시스템이 아닌 관형태의 잉크부압 유지챔버를 도입하여, 잉크가 충입되는 공간을 확장하면서도 잉크카트리지 내부의 일정한 압력을 유지할 수 있으며, 공정을 단순화시켜 작업효율을 증대시킬 수 있으며, 새로운 연통 구조를 통하여 공기, 잉크 교환이동 안정성을 증가시킬 수 있고, 보다 단순한 방식으로 잉크 유무 식별의 정확도를 증대시키는 효과가 있다.
도1은 종래 잉크 카트리지의 구조를 나타낸 도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 카트리지의 결합관계도이다.
도3A는 도2의 잉크 카트리지의 사시도이고, 도3B는 도3A의 단면도이다.
도4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크흡수재의 사시도이고, 도4B는 도4A의 정면도, 도4C는 도4A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이다.
도5A는 본 발명의 일 실시예에 또 따른 잉크흡수재의 정면도이고, 도5B는 도5A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이다.
도6A는 본 발명의 일 실시예에 또 따른 잉크흡수재의 정면도이고, 도6B는 도6A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이다.
도7A는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크흡수재의 사시도이고, 도7B는 도7A의 정면도, 도7C는 도7A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이다.
도8A는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크흡수재의 사시도이고, 도8B는 도8A의 정면도, 도8C는 도8A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이고, 도8D는 도8C의 잉크부압 유지챔버의 수평 단면도(I-I 단면도)이다.
도9A는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크흡수재의 사시도이고, 도9B는 도9A의 정면도, 도9C는 도9A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이고, 도9D는 도9C의 잉크부압 유지챔버의 수평 단면도(II-II 단면도)이다.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단홈이 형성된 잉크부압 유지챔버를 도시한 도이다.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사수단의 결합관계도이다.
도12는 도11의 단면도로서 도12A는 잉크 충전시의 반사 수단의 모양, 도12B는 잉크 소진시 반사 수단의 모양을 나타낸 도이다.
도13A는 본 발명의 일 시예에 따른 반사판이 고정된 잉크 카트리지의 단면도이고, 도13B는 도13A의 IV-IV 면을 나타낸 도이다.
도14A, 도14B는 일 실시예에 따른 반사판이 고정된 잉크 카트리지의 부분 사시도이다.
* 도면의 주요부에 대한 부호의 설명 *
1. 잉크 카트리지 몸체 2. 커버
11. 잉크 저장챔버 12. 잉크토출구
13. 고정대 21. 잉크부압 유지챔버
22. 잉크흡수재 23. 연통구
24. 공기 구멍 25. 부유구
26. 부유구 지지대 27. 절단홈
28. 잉크주입구 29. 펠트
30. 잉크마개 31. 반사판
이하, 바람직한 여러 실시예를 통하여 본 발명의 잉크 카트리지를 상세히 설명한다.
[실시예 1]
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 카트리지의 결합관계도이고, 도3A는 결합된 잉크 카트리지의 사시도이고, 도3B는 도3A의 단면도이다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 잉크가 저장되는 잉크저장챔버(11)로 이루어지는 몸체(1)(제1부재)와 상기 몸체(1)의 상단 개구부를 폐쇄하는 커버(2)(제2부재)를 포함한다. 몸체(1)와 커버(2)는 접착제 또는 초음파 융착방식으로 결합됨으로써 잉크 카트리지의 외형을 이룬다.
상기 몸체(1) 바닥면에 잉크토출구(12)가 형성되어 있다. 잉크저장챔버(11)의 잉크는 상기 잉크토출구(12)를 통하여 프린터 헤드쪽으로 토출된다.
커버(2) 아랫면에는 관 형상의 잉크부압 유지챔버(21)가 형성되어 있다. 상기 잉크부압 유지챔버(21) 내부에는 잉크흡수재(22)가 삽입된다. 잉크흡수재(22)는 종래 폴리우레탄 발포제, 스폰지 등과 같은 다공성 재질로서 통상 잉크 카트리지에 사용되는 재질이다. 잉크흡수재(22)는 일정 높이까지 잉크를 흡수하고, 흡수된 잉크는 표면장력을 생성시켜, 잉크 부압(음압)을 형성시켜, 인쇄를 하지 않을 때에는 잉크가 아래로 흐르는 것을 막고, 인쇄시 프린터 제어부의 전기적 신호에 의해서만 잉크가 토출되도록 한다.
상기 잉크부압 유지챔버(21) 상단에는 공기구멍(24)이 형성되어 있다. 공기구멍(24)을 통해 유입된 공기는 잉크부압 유지챔버(21)를 통하여 잉크저장챔버(11)로 이동되고, 이동된 공기의 양만큼 잉크저장챔버(11) 내 잉크는 잉크흡수재(22)를 거쳐 잉크토출구(12)로 토출된다. 잉크가 소모되는 만큼 외부 공기는 잉크저장챔버(11)에 유입된다. 잉크부압 유지챔버(21)의 상단은 커버(2)면에 설계될 수 있으나, 도3B에 도시된 바와 같이 커버(2)면 아래에 설계될 수 있다.
본 발명은 잉크부압 유지챔버(21)의 구조에 주요 특징이 있다. 종래 잉크 카트리지는 도1에 도시된 바와 같이, 대향되는 측벽 간에 일자로 구성된 격벽(14')을 기준으로 한쪽은 잉크 저장챔버(11'), 그리고 다른 한쪽은 잉크부압 유지챔버(21')로 구획되는 좌우 2챔버 시스템이다. 반면, 본 발명은 잉크부압 유지챔버(21)를 관 형상으로 구성하고, 이것이 몸체 내에 삽입된 구조를 가진다. 본 발명은 종래 잉크부압 유지챔버가 차지하는 공간을 상당히 줄임으로써 상대적으로 잉크 저장챔버의 공간을 확장하는 장점을 가진다. 또한, 종래 잉크 카트리지는 한쪽 격벽의 연통구를 통해 잉크가 유입되고 토출되므로 잉크토출구의 위치에 따라 압력 불균형이 초래될 수 있으나, 본 발명의 구조는 양방 또는 사방에서 잉크부압 유지챔버로 잉크가 유입되므로 압력 균형을 통해, 보다 원할한 잉크 토출이 가능하다.
본 실시예의 잉크 카트리지의 결합은 몸체(1)와 커버(2)를 초음파 융착방식으로 접합시킨 다음, 잉크토출구에 잉크흡수재를 밀어넣은 후, 잉크주입구(28)를 통하여 잉크를 주입한 다음, 잉크마개(30)를 잉크주입구(28)에 밀어넣어 잉크 카트리지를 제조할 수 있다.
다른 방법으로는 잉크부압 유지챔버(21)에 잉크흡수재(22)를 밀어 삽입한 다음, 몸체(1)와 커버(2)를 초음파 융착방식으로 접합시킨 다음, 잉크주입구(28)를 통하여 잉크를 주입한 다음, 잉크마개(30)를 밀어넣어 잉크 카트리지를 제조할 수 있다.
하기 실시예 2 내지 실시예 6은 잉크흡수재의 구조에 특징이 있다.
[실시예 2]
도4A에 보이는 바와 같이, 본 발명의 잉크흡수재(22a)는 막대 모양을 가진다. 잉크부압 유지챔버 내로 원할한 삽입을 위하여 잉크흡수재(22a)의 상부는 약간 깍인 형태가 바람직하다. 이는 잉크흡수재의 원할한 삽입을 위한 것이므로 깍임이 없는 막대 모양이라도 잉크 토출 능력에는 영향을 주지 않는다.
도4C에 보이는 바와 같이, 잉크부압 유지챔버(21)의 하부 끝단은 몸체 바닥면에 소정의 높이에 위치하여 잉크 저장챔버(11) 간에 잉크/공기 연통구(23)를 형성시킨다. 상기 잉크/공기 연통구(23)를 기준으로 잉크 저장챔버(11) 내 잉크는 잉크흡수재(22) 쪽으로 이동하고, 잉크 저장챔버(11)에서 빠져나온 잉크의 양만큼 공기는 잉크부압 유지챔버(21)를 거치고, 잉크/공기 연통구(23)를 통하여 잉크 저장챔버(11)로 유입된다. 즉, 상기 잉크/공기 연통구(23)를 통하여 잉크와 공기는 상호 교환된다.
잉크부압 유지챔버(21)를 구성하는 관의 단면 모양은 제한되지 않으나, 원통형인 것이 바람직하다. 도4C에 도시된 바와 같이 상기 잉크부압 유지챔버의 내부 직경과 잉크토출구의 내부 직경이 동일한 것이 바람직하다.
본 발명은 잉크부압 유지챔버(21) 내에 삽입된 잉크흡수재(22)가 아래로 돌출된 잉크토출구(12)의 하부까지 커버함으로써 하나의 부재만으로 도1에 도시된 종래 잉크 카트리지의 잉크흡수재(22') 및 펠트(29')의 역할을 동시에 수행하는 것이 가능하다. 이는 제조공정을 단축시켜 생산효율을 증대시킬 수 있다.
[실시예 3]
도5 및 도6은 잉크부압 유지챔버(21)의 내부 직경과 잉크토출구(12)의 내부 직경 비율이 다른 경우 사용될 수 있는 잉크흡수재의 구조를 나타낸 것이다. 잉크부압 유지챔버(21)와 잉크토출구(12)의 내부 직경이 동일한 것이 가장 바람직하나, 상황에 따라서는 도5 및 도6에 도시된 바와 같이 잉크부압 유지챔버의 내부 직경과 잉크토출구의 내부 직경이 다르게 설계될 수 있다. 이 때 잉크부압 유지챔버의 내부 직경과 잉크토출구의 내부 직경 비율은 1:0.5 ~ 0.5:1의 범위 내인 것이 바람직하다. 잉크부압 유지챔버(21)와 잉크토출구(12)의 내부 직경 차이가 크면 잉크 부압 등에 큰 영향이 있어, 인쇄 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
[실시예 4]
도7A는 잉크/공기 연통구에 맞닿는 위치에 수평으로 가는 홈이 형성된 잉크흡수재(22b)를 나타낸 사시도이고, 도7B는 정면도, 도7C는 도7A의 잉크흡수재(22b)가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이다.
통상의 잉크카트리지에서 잉크/공기 연통구(23)는 비교적 작게 설계된다. 연통구가 상하로 길면 적절한 잉크/공기 교환이 어려워 인쇄 품질에 영향을 준다. 한편, 잉크흡수재와 잉크가 접촉하는 면적이 적으면 잉크의 성분(예컨데, 안료잉크)에 따라 원할한 잉크/공기 교환이 어려울 수 있다.
따라서, 연통구를 작게하면서도 잉크흡수재의 잉크 접촉면적을 늘리기 위하여 도7C에 도시된 바와 같이 잉크/공기 연통구에 맞닿는 잉크흡수재(22b)에 수평으로 가는 홈을 형성하게 되면 잉크/공기이 원활하게 교환되도록 할 수 있다.
[실시예 5]
도8A는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크흡수재의 사시도이고, 도8B는 도8A의 정면도, 도8C는 도8A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이고, 도8D는 도8C의 잉크부압 유지챔버의 수평 단면도(I-I 단면도)이다.
도8C에 보이는 바와 같이 상기 잉크부압 유지챔버 내벽에는 하나 이상의 가는 홈이 수직으로 형성되어 있다. 잉크흡수재가 잉크부압 유지챔버에 삽입되면 도8D(I-I 단면도)에 도시된 바와 같이 여러개의 가는 홈들은 잉크부압 유지챔버내 상하 공기의 흐름을 원할히 하여 프린터 출력 품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 실시예는 잉크흡수재와 잉크부압 유지챔버 간에 상하로 가는 홈을 형성시키기 위한 것이므로 상기 잉크부압 유지챔버 내벽에 홈이 아닌, 하나 이상의 가는 돌기가 형성되는 것도 가능하다.
[실시예 6]
도9A는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크흡수재의 사시도이고, 도9B는 도9A의 정면도, 도9C는 도9A의 잉크흡수재가 삽입된 구조를 나타내는 단면도이고, 도9D는 도9C의 잉크부압 유지챔버의 수평 단면도(II-II 단면도)이다.
도9A에 보이는 바와 같이 잉크흡수재(22c)는 수평 가는 홈 뿐 아니라 수직으로 하나 이상의 가는 홈이 형성되어 있어, 잉크부압 유지챔버내 상하 공기의 흐름을 원할히 하여 프린터 출력 품질을 향상시킬 수 있다. 수평 홈은 잉크흡수재와 잉크 접촉 면적을 넓게 하는 역할을 한다.
[실시예 7]
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 절단홈을 구비한 잉크부압 유지챔버를 나타내는 도이다.
본 실시예의 잉크 카트리지는 상기 실시예 1 내지 6을 더욱 개량한 구조로, 카트리지 몸체(1) 양벽에는 삽입되는 잉크부압 유지챔버(21)를 밀착 고정시키기 위한 고정대(13)가 형성되어 있고, 잉크부압 유지챔버(21) 하단에는 하나 이상의 절단홈(27)이 형성되어 있다. 상기 고정대(13)와 관 형태의 잉크부압 유지챔버(21)는 상호 완전밀착되어, 절단홈(27)은 고정대(13)와 잉크흡수재(22) 간에 빈 공간을 생성시킨다. 잉크 카트리지는 외부로 토출되는 잉크 양만큼 외부 공기가 유입되어 상호 교환이 이루어 지는데, 이러한 상호 교환은 잉크 저장챔버(11)와 잉크부압 유지챔버(21) 간의 연통구(23)를 통하여 이루어 진다. 동일 채널의 연통구(23)를 통하여 상호 교환이 이루어져야 하므로 공기와 잉크의 상호 내부 충돌가능성을 보다 억제하기 위하여 별도의 완충공간이 필요하여 이러한 빈 공간은 상술한 바와 같이 절단홈(27)이 제공하게 된다.
절단홈(27)은 잉크와 공기의 압력차가 반영되도록 수직으로 길게 형성되는 것이 바람직하고, 다수개로 이루어지는 것이 바람직하다. 유지챔버(21) 상면 높이는 잉크흡수재(22)의 물성, 공기 구멍(24)의 크기 등에 따라 적절히 설계될 수 있다.
[실시예 8]
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사수단의 결합관계도이다.
도12A는 도11의 단면도로서 잉크 충전시의 반사 수단의 모양, 도12B는 잉크 소진시 반사 수단의 모양을 나타낸 도이다.
도11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 잉크 카트리지는 잉크 잔량을 감지하기 위하여 외부에서 조사되는 광(L)을 외부 광검출기로 반사하는 수단을 더 포함될 수 있다.
이러한 광 반사수단은 잉크 저장챔버(11) 내에 구비되고, 일측에 반사판(미도시)이 형성된 부유구(25)와, 상기 부유구(25)의 상하이동이 가능하도록 부유구 지지대(26)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 부유구 지지대(26)는 몸체(1) 저면 또는 상면에 수직고정되어 있어, 부유구(25)의 좌우 이동을 제한하고, 상하 이동만을 가능하도록 한다. 잉크 저장챔버(11)에 잉크가 남아 있는 경우 부유구(25)는 뜨게되어 프린터 본체에 구비된 광원부에서 조사되는 광은 잉크에 흡수되어 되돌아 가지 않다가, 잉크가 소진됨에 따라 부유구(25)는 하강, 잉크가 저면에 닿을 때 쯤에는 조사광을 프린터 검출부로 반사시켜 잉크가 없음을 알리게 된다.
부유구 지지대(26) 상에는 경사면이 형성될 수 있다. 잉크 충전시 부유구(25)는 경사면에 떠 있다가 잉크 소진시 하강하여 상기와 동일하게 잉크 없음을 알리게 된다.
상기 부유구(25)는 잉크에 뜰 수 있는 소재면 어떤 것이라도 상관없다. 상기 부유구(25)는 내부가 빈 튜브형태이거나 밀도가 낮은 고무소재 또는 수지재질도 가능하다. 바람직하게는 스티로폼을 사용할 수 있다. 그리고, 반사판 역시 광을 반사할 수 있는 것이면 어떤 것이라도 상관없다. 바람직하게는 알루미늄 판이 사용될 수 있으며, 부유구(25)에 코팅된 금속막도 가능하다. 상기 반사판이 구비된 부유구(25)는 시중에 판매되는 알루미늄 자리와 같은 알루미늄이 코팅 또는 접착된 스티로폼인 것이 바람직하다.
[실시예 9]
도13A는 본 발명의 일 시예에 따른 반사판이 고정된 잉크 카트리지의 단면도이고, 도13B는 도13A의 IV-IV 면을 나타낸 도이다.
프린터 본체에 구비된 광원부에서 조사된 광은 잉크 카트리지 내에 구비된 반사수단에 의하여 프린터 본체에 구비된 검출부로 반사됨으로써 잉크 유무 측정이 가능한 데, 특히 블랙잉크의 경우 조사된 광을 흡수하여 광이 되돌아 가지 못하도록 한다. 이러한 원리를 이용하여 반사판(31)을 몸체 바닥면의 소정의 위치에 수평으로 고정시키게 되면 잉크가 남아 있는 경우 그 사이에 블랙잉크가 존재하므로 프린터는 잉크있음을 유지하고 있다가 잉크가 소진되면 광원부에서 조사된 광(L)은 반사판(31)에 의해 검출부로 반사됨으로써 잉크없음을 확인하게 된다.
도14A, 도14B는 일 실시예에 따른 반사판이 고정된 잉크 카트리지의 부분 사시도이다.
잉크는 서서히 소모되므로 광이 통과하는 몸체 바닥에 잉크가 남아 있어, 감지 오작동을 유발할 수 있다. 이는 잉크 표면장력으로 인하여 뭉치기 때문이다. 이를 해결하기 위하여 광이 통과하는 몸체 바닥 주위로 도14A, 도14B와 같이 가는 홈의 수로를 형성하면 잉크는 중력에 의하여 가는 홈으로 흘려내려 광이 통과하는 몸체 바닥에는 잉크가 남아 있지 않게된다.
본 발명은 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크 카트리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잉크가 충입되는 공간을 확장하면서도 잉크카트리지 내부의 일정한 압력을 유지할 수 있으며, 또한, 이에 추가적으로 잉크 잔량을 측정하는 수단을 포함하는 잉크젯 프린터용 잉크카트리지에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 몸체 내부에는 잉크가 저장된 잉크 저장챔버와; 잉크흡수재가 내부삽입되어 잉크 부압을 유지시키는 잉크부압 유지챔버를 포함하고,
    몸체 외부에는 상기 잉크부압 유지챔버로 외부공기가 유입되도록 공기구멍이 형성되고, 내부 잉크가 프린터 헤드쪽으로 토출되도록 몸체 저면에 잉크토출구가 형성되고,
    상기 잉크부압 유지챔버는 관 형태로 몸체 상면에 고정되고, 잉크토출구에 수직방향으로 잉크 저장챔버 내에 삽입되어 상기 잉크 저장챔버와 잉크부압 유지챔버 간에 잉크/공기가 상호 이동되도록 격벽 하부에 연통구가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터용 잉크 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잉크부압 유지챔버의 내부 직경과 잉크토출구의 내부 직경이 동일하거나, 잉크부압 유지챔버의 내부 직경과 잉크토출구의 내부 직경 비율이 1:0.5 ~ 0.5:1의 범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연통구에 맞닿는 위치의 잉크흡수재 부분에 홈이 수평으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크부압 유지챔버 내벽에는 하나 이상의 가는 홈이 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크부압 유지챔버와 맞닿는 상기 잉크흡수재의 외벽에는 하나 이상의 가는 홈이 수직으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  6. 제5항에 있어서, 잉크토출구와 주변 몸체 바닥면 간에 경사진 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 카트리지 몸체 양벽에는 삽입되는 잉크부압 유지챔버를 밀착 고정시키기 위한 고정대가 구비된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고정대와 잉크흡수재 사이에 밀폐된 빈 공간이 형성되도록 잉크부압 유지챔버 하단에 하나 이상의 절단홈이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 잉크부압 유지챔버의 상단이 몸체 상단의 아래에 위치하고 잉크부압 유지챔버의 상면에 공기구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 잉크 잔량을 감지하기 위하여 외부에서 조사되는 광을 외부 광검출기로 반사하는 수단을 더 포함하는 잉크 카트리지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반사 수단은 반사판이 구비된 부유구이고, 상기 부유구의 상하이동이 가능하도록 부유구를 수직관통하는 부유구 지지대를 더 포함하는 잉크 카트리지.
  12. 제11항에 있어서, 상기 부유구 지지대에는 잉크 충전시 반사판이 경사지도록 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  13. 제12항에 있어서, 외부에서 조사되는 광이 투과되는 몸체 바닥면 주변에 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  14. 제10항에 있어서, 상기 반사 수단은 외부에서 조사되는 광이 투과되는 몸체 바닥면의 일정 높이에 수평설치된 반사판인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
  15. 제14항에 있어서, 외부에서 조사되는 광이 투과되는 몸체 바닥면 주변에 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
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