KR100209516B1

KR100209516B1 - 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100209516B1
Application number: KR1019970003444A
Authority: KR
Inventors: 안병선
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR19980067423A; US5949460A; CN1190621A; JPH10217501A; JP2901583B2; CN1096360C

Abstract

하우징(Housing) 내에 장착된 제 1 탄성제와, 상기 잉크 저장용 탄성제를 압착하기 위해 설치된 제 1 지지 수단과, 상기 제 1 지지 수단을 일정한 높이를 유지하기 위한 고정용 보스(Boss)와, 상기 고정용 보스(Boss)에 고정된 상기 제 1 지지 수단 내에 삽입되는 압축 스프링과, 상기 압축 스프링에 의해 발생되는 반발력을 인가 받는 제 2 지지 수단과, 상기 제 2 지지 수단에 장착되어 외부 공기를 차단하고 잉크 주입시 잉크를 흡입하는 제 2 탄성제와, 상기 하우징(Hosing)의 상위면에 실링(Sealing)되고 잉크 주입을 위한 잉크 주입 개구부가 형성된 잉크 밀폐용 캡(Cap)과, 상기 하우징(Housing)에 장착되어 대기압 유입을 위해 상기 잉크 주입용 개구부의 형성 위치와 불일치 시키도록 공기 투입구를 형성한 하우징 카바(Housing cover)로 구성하여, 잉크 잔류량을 제거하고, 구성에 따른 재료비 절감하며 내부 밀폐용 캡(Cpa)의 잉크 주입용 개구부 위치와 상부의 하우징 카바 상의 공기 투입구가 수직으로 관통되지 않도록 하여 규격 이외의 잉크를 주입하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Description

잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치 및 방법

본 발명은 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 잉크젯 프린트 헤드의 하우징(Housing) 내 압력 균일화와 잉크 주입 용량 증가 또는 잉크 잔류 용량을 감소시키기 위해 분사 장치와 연결된 필터를 제 1 탄성제로 압착하고 압축 스프링을 이용하여 제 2 탄성제를 압착시켜 잉크를 저장하기 위한 누출을 막기 위한 잉크 저장 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 잉크젯 프린터에는 프린트 헤드에 저장된 잉크를 노즐을 통해서 분사시켜 인쇄 매체(Media)에 폰트(Font)나 그래픽(Graphic) 이미지의 형태를 인쇄하게 된다.

이러한 종래 일반적으로 널리 보급되어 사용되는 프린트 헤드의 실시 예를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 프린트 헤드의 제 1 실시 예에 따른 프린트 헤드의 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 잉크를 저장하는 잉크 저장용 탄성제(1)와, 상기 잉크 저장용 탄성제(1)의 저면에 접착하여 인가되는 잉크를 여과하는 잉크 필터(2a)와 상기 잉크 필터(2a)에서 여과되어 공급되는 잉크를 공급하기 위해 상기 잉크 필터(2a)의 상면이 접촉되어 있는 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(2b)와 상기 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(2b)를 통해서 공급되는 잉크를 통과시키는 잉크 비아(Via)(2c)을 형성하고 상기 잉크 저장용 탄성제(1)를 내장하는 하우징(Housing)(2)과, 상기 하우징(Housing)(2)에 형성된 잉크 비아(Via)(2c)을 통해서 인가되는 잉크를 분사하기 위한 전기 신호를 인가 받는 전기적 연결 수단(3a)과 연결되어 전기적 연결 수단(3a)을 통해서 인가되는 전기 신호를 인가 받아 인가된 전기 신호에 따라 잉크를 분사하는 잉크 분사 장치(3)와, 상기 하우징(Housing)(2) 상부로 상기 잉크 저장용 탄성제(1)를 통해서 외부로 누출되는 잉크를 방지하기 위해 상기 하우징(Housing)(2)의 상부와 열융착 또는 초음파 융착에 의해 실링(Sealing)된 하우징 카바(4)로 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 중에 상기 하우징(Housing)(2) 내의 압력이 항상 대기압을 유지하도록 하여 대기압과 통기가 가능하도록 상기 하우징(Housing)(2)의 상부의 일정한 장소에 설치된 개구부(4a)가 형성되어 있다.

이러한 구조를 갖는 프린트 헤드는 하우징 카바(4)의 임의의 위치에 설치된 개구부(4a)를 통해서 하우징(Housing)(2) 내에 압력을 항상 대기압 상태로 유지하게 된다. 하우징(Housing)(2) 내의 압력이 대기압으로 유지된 상태에서 잉크 분사 장치(3)를 통해서 잉크를 분사하게 되면 흡입력 즉, 잉크 분사 장치(3)를 통해서 분사되는 힘에 의해 부압이 발생하게 된다.

분사 장치(3)에 의해 부압이 발생되면 발생된 부압에 의해 하우징(Housing)(2)의 오픈 셀(Open shell)에 있는 잉크는 부압에 의해 잉크 필터(2a)를 통해서 여과되어 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(2b) 및 잉크 비아(Via)(3a)을 통해서 잉크 분사 장치(3)로 공급된다. 분사 장치(3)를 통해서 잉크가 분사되고 나면, 하우징 카바(4)의 임의의 위치에 형성된 개구부(4a)를 통해서 외부 공기가 유입되어 잉크 저장용 탄성제(1)의 상단에 분사된 잉크 량 만큼의 공기가 채워지게 된다.

이러한 반복되는 과정을 통해서 잉크를 공급받은 잉크 분사 장치(3)는 공급된 잉크를 전기적 연결 수단(3a)으로부터 인가되는 전기 신호에 따라 폰트(Font)나 그래픽(Graphic) 이미지 형태를 인쇄하게 된다. 또한, 이러한 반복 과정을 통해서 하우징(Housing)(2) 내의 오픈 셀(Open shell)에 채워진 잉크가 어느 일정량까지 분사장치로 공급되면 공급 부족으로 재충전 혹은 교환하게 된다.

이와 같은 잉크 저장용 탄성제(1)를 이용하여 재충하여 사용하는 프린트 헤드의 제 2 실시예를 첨부된 도 2를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 잉크 저장용 탄성제를 이용한 프린트 헤드의 제 2 실시 예를 나타낸 상태도로, 잉크를 잉크 저장용 탄성제(1)를 이용해서 저장하고 저장된 잉크(4c)를 분사하는 메카니즘(Mechanism)은 도 1에 도시된 것과 동일하다.

그러나, 잉크(4c)를 재충전하기 위해 하우징 카바(4)는 잉크를 주입하는 잉크 주입기(4d)를 삽입시키기 위해 요철 형상(4e)으로 형성하였고, 요철 형상(4e)의 저면에 외부 공기가 통기되거나 잉크 주입시 잉크 주입을 위한 공기 통기 및 잉크 재충전용 개구부(4b)를 형성하여 잉크(4c)를 잉크 주입기(4d)를 이용하여 잉크 저장용 탄성제(1)에 저장할 수 있게 된다.

이러한 제 1 및 제 2 실시 예에 따른 프린트 헤드에서 잉크를 저장하는 잉크 저장용 탄성제(1)를 이용하는 경우에는 그 구조는 간단하나 잉크 저자용 탄성제(1)의 가공이 어렵고 이에 따라 제작 가격이 상승하는 문제점이 있다. 또한, 전체적인 잉크 저장용 탄성제(1)의 체적에 비해 주입량이 하우징(Housing)(2)으로 주입되는 잉크 량이 적은 문제점이 있다.

그리고, 하우징(Housing)(2) 내부 잔류 잉크량(일 예로 하우징(Housing)(1) 내로 43g의 잉크를 주입시 적어도 6g이 잔류되며, 이 정도 잔류 량은 일반적으로 1g당 5％ 인쇄 농도로 인쇄하는 경우에 A4 사이즈로 약 50 매정도 인쇄가 가능한 량이 된다.)이 많으며, 규정된 잉크 이외 다른 잉크를 주입하게 되면 잉크와 내부 분사 장치와의 부적합으로 인자 품질을 저하시켜 잉크젯 프린트의 제품 신뢰성을 저하시키는 문제점 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 잉크 저장용 탄성제(2)를 제거하고 탄성판 및 에어 백(Air bag)을 이용하는 프린트 헤드를 첨부된 도 3 및 도 4를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 종래의 프린트 헤드의 제 3 실시 예에 따른 인쇄 초기 상태의 측단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 프린트 헤드의 인쇄 완료 후의 내부 압력 상태를 나타낸 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 잉크(6)를 저장하는 하우징(Housing)(2)과, 상기 잉크를 분사하기 위해 여과하는 잉크 필터(2a)와, 상기 잉크 필터(2a)에서 여과된 잉크(6)를 공급하는 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(2b) 및 잉크 비아(Via)(2c)과, 상기 잉크 비아(Via)(2c)를 통해 공급되는 잉크를 전기적 연결 수단(3a)으로부터 인가되는 전기적 신호를 인가 받아 잉크(6)를 분사하는 잉크 분사 장치(3)와, 상기 하우징(Housing)(2) 내에 저장된 잉크(6)를 밀폐시키고 일정한 량의 공기를 주입하기 임의의 위치에 개구부(5a)를 형성하고 잉크(6)를 주입하기 위한 잉크 주입구 및 밀폐용 마개(5b)를 형성한 하우징 카바(5)와, 상기 하우징 카바(5)의 개구부(5a)에서 설치되어 공급되는 공기를 인가 받아 상기 하우징(Housing)(2) 내의 공기압을 일정하게 유지하는 탄성판(5c) 및 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d)으로 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 따른 탄성판(5c) 및 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 동작을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

인쇄전의 잉크를 공급하는 초기 상태를 도시한 도 3에서와 같이, 인쇄 전에 하우징(Housing)(2) 내부로 잉크(6)가 공급되면 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d) 내부에는 공기가 흡입되지 않은 상태가 된다. 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 내부로 공기가 흡입되지 않으면, 탄성판(5c)은 외측으로 변형이 되지 않는 상태가 된다.

이러한 상태에서 잉크 분사 장치(3)에서 분사력이 발생하면 개구부(5a)를 통해서 개구부(5a)와 공기가 통하도록 연결된 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d) 내로 공기 흡입된다. 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d) 내로 공기가 흡입되면 공기 압력 에어백(Air bag)(5d)은 팽창하게 된다. 이때, 외부 공기는 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d) 이외의 하우징(Housing)(2) 내부로 유입되는 것을 방지해야 한다.

공기 압력 에어백(Air bag)(5d)이 팽창하게 되면 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)과 접착되어 있는 판스프링 성직을 갖는 탄성판(5d)은 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 내부 팽창 압력에 따라 팽창하여 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 팽창 압력이 일정한 형태로 팽창되도록 유도하게 된다.

탄성제(5c)에 의해 일정한 형태로 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d)이 팽창하게 되면 하우징(Housing)(2) 내에 저장되어 있는 잉크(6) 체적이 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 팽창과 비례하여 감소하게 된다. 이때, 잉크(6) 체적이 감소됨에 따라 부압이 발생하고 발생된 부압에 의해 잉크(6)는 잉크 분사 장치(3)를 통해서 분사된다.

이러한 반복되는 과정을 통해서 잉크 분사 장치(3)를 통해서 폰트(Font) 나 그래픽(Graphic) 이미지 데이터가 인쇄 매체(Media)에 분사되어 인쇄 작업이 완료된다. 인쇄 작업이 완료되고 반복되는 인쇄 작업을 실행하게 되면 그에 따른 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)도 잉크가 소모되는 양에 따라 계속 팽창되는 체적이 넓어지게 된다.

이러한 탄성판(5c) 및 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)이 팽창되는 것을 도시한 도 4에서와 같이, 잉크 압력 에어 백(Air bag)(5d)는 탄성판(5c)의 탄성에 의해 좌·우 방향으로 팽창하게 된다. 이러한 팽창이 더 이상 팽창할 수 없는 최대의 상태가 되면 잉크를 저장하는 프린트 헤드를 교체 요구하도록 한다.

이러한 프린트 헤드의 제 2 실시 예에 따른 구조의 특징은 하우징(Housing)(2) 내부를 외부 대기와 완전히 밀폐시켜야 하며 단위 용적당 잉크 주입량은 많으나 그 사용량이 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 팽창 체적에 의존되어 잉크 잔존량이 잉크 저장용 탄성제(1; 도 1에 도시됨)를 사용하는 경우 보다 더 많아지게 된다.

즉, 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 팽창의 한계에 따른 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 체적 변화의 한계로 인해서 하우징(Housing)(2) 내의 여유 공간만큼 잉크가 잔류되는 문제점이 있다. 또한, 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)를 밀폐시키기 위한 실링(Sealing) 작업과 판스프링인 탄성판(5c)의 탄성력 균일화를 위한 제작 및 조립이 난해한 문제점이 있다.

이러한 공기 압력 에어 백(Air bag)(5d)의 문제점을 해결하기 위한 종래의 프린트 헤드의 제 4 실시 예를 첨부된 도 4 및 도 5를 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 종래의 프린트 헤드의 제 3 실시 예에 따른 프린트 헤드의 측단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 프린트 헤드의 내부 압력 상태를 나타낸 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 잉크(6)를 저장하고 잉크 저장통(8)과, 상기 잉크 저장통(8)의 외측을 보호하기 위해 상기 잉크 저장통(8)과 외부 표면에 잉크를 분사하는 잉크 분사 장치(3)와 잉크(6)를 재주입하고 재주입된 잉크 누출되는 것을 방지하기 위한 잉크 주입구 및 밀폐용 마개(9a)를 장착한 하우징(Housing)(9)을 압착 및 실링(Sealing) 작업을 통해서 일체화되도록 형성하였다.

이런 구성 중에 상기 잉크 저장통(8)은 수축력이 있는 플렉시블(Flexible) 재료로 측벽(8c)을 형성하였고, 상기 잉크 저장통(8)의 내부에는 잉크 분사 장치(3)에 의해 발생되는 흡입력에 의해 팽창하도록 두개의 탄성판(8b)과, 상기 두개의 탄성판(8b)이 팽창하도록 타원형 탄성판(8a)을 상기 두개의 탄성판(8b) 사이에 삽입하여 설치하였다.

이와 같이 형성된 프린트 헤드의 잉크 분사 동작을 설명하면 다음과 같다.

잉크(6)를 주입하는 초기에는 잉크 저장통(8)의 측벽(8c)의 부피는 최대가 된다. 동시에 타원형 탄성판(8a)은 수축 상태로 유지하게 된다. 이러한 상태에서 잉크 분사 장치(3)에서 잉크를 분사하게 되면 흡입력이 발생하게 된다.

발생된 흡입력에 의해 도 6에 도시된 화살표 방향과 같이 타원형 탄성판(8a)은 팽창하게 된다. 타원형 탄성판(8a)이 팽창하게 되면, 타원형 탄성판(8a)의 양측면에 있는 탄성판(8b)이 도 6에 도시된 화살표 방향으로 팽창하게 된다. 탄성판(8b)이 팽창하게 됨에 따라 잉크는 잉크 필터(9b)를 통해서 잉크 분사 장치(3)를 통해서 잉크를 분사하게 된다. 또한, 탄성판(8b)이 팽창함과 비례하여 잉크 저장통(8)의 측벽(8c)은 초기 최대 팽창 상태에서 수축하게 된다.

이러한 잉크 분사 동작을 반복하게 되면 어느 시점에서 탄성판(8b)의 팽창력과 잉크 저장통(8)의 측벽(8c)이 수축력이 동일하여 더이상 팽창과 수축 동작을 멈추게 된다. 이러한 상태에 도달하면, 인쇄 작업은 중단되며 프린트 헤드의 교체를 요구하게 된다.

이와 같은, 프린트 헤드의 구조는 그 구조가 복잡하여 재료비와 조립 비용이 상승되며, 잉크 저장통(8)의 측벽(8c)을 균일하게 눌러주기 타원형 탄성판(8a) 및 탄성판(8b)이 외부의 진동이나 충격에 의해 쉽게 변형되어 내부 압력 균일화가 어려워 잔류량이 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 프린트 헤드의 문제점을 개선하고자 잉크를 저장하는 저장통 내에 저장하며 내부 압력을 대기압과 거의 동일하게 유지하도록 잉크 저장량을 증가시키고 잔류량을 감소기킴은 물론, 규정 이외의 잉크 주입 방지와 구성 재료비를 절감시키는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 위한 본 발명은, 하우징(Housing) 내의 장착된 필터의 상위면에 압착되어 장착된 제 1 탄성제와, 상기 잉크 저장용 탄성제(14)를 상위면에서 자중에 의해 압착하기 위해 설치된 제 1 지지 수단과, 상기 제 1 지지 수단을 일정한 높이를 유지하기 위한 고정용 보스(Boss)와, 상기 고정용 보스(Boss)에 고정된 상기 제 1 지지 수단 내에 삽입되어 압축력에 따라 반발력을 발생하는 압축 스프링과, 상기 압축 스프링에 압축력에 의해 발생되는 반발력을 인가 받는 제 2 지지 수단과, 상기 제 2 지지 수단의 상위면에 장착되어 인가된 반발력에 의해 외부 공기를 차단하고 잉크 주입시 잉크를 흡입하는 제 2 탄성제와, 상기 제 2 탄성제가 반발력에 일정한 높이 이상 상승하는 것을 제한하고 잉크를 밀폐시키기 위해 상기 하우징(Hosing)의 상위면에 실링(Sealing)되고 잉크 주입을 위한 잉크 주입 개구부가 형성된 잉크 밀폐용 캡(Cap)과, 상기 하우징(Housing)의 상위면에 장착되어 상기 하우징(Housing) 내로 대기압 유입을 위해 상기 잉크 주입용 개구부의 형성 위치와 불일치 시키도록 공기 투입구를 형성한 하우징 카바(Housing cover)로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 프린트 헤드의 제 1 실시 예에 따른 프린트 헤드의 측단면도이다.

도 2는 잉크 저장용 탄성제를 이용한 프린트 헤드의 제 2 실시 예를 나타낸상태도이다.

도 3은 종래의 프린트 헤드의 제 3 실시 예에 따른 인쇄 초기 상태의 측단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 프린트 헤드의 인쇄 완료 후의 내부 압력 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 5는 종래의 프린트 헤드의 제 4 실시 예에 따른 프린트 헤드의 측단면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 프린트 헤드의 내부 압력 상태를 나타낸 측단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 프린트 헤드의 측단면도이다.

도 8은 도 7에 도시된 제 1 및 제 2 지지 수단의 요부 확대도이다.

도 9는 본 발명에 따른 프린트 헤드의 제 1 탄성제와 제 1 지지 수단 및 압축 스프링의 조립 방법을 나타낸 상태도이다.

도 10은 도 7에 도시된 프린트 헤드의 제 2 지지 수단과 제 2 탄성제의 조립방법을 나타낸 상태도이다.

도 11은 도 7에 도시된 프린트 헤드의 잉크 주입 방법을 나타낸 상태도이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ＊

11 : 하우징 11a : 잉크 스탠드 파이프

11b : 잉크 비아 홀 12 : 필터

13a : 전기적 연결 수단 13 : 잉크 분사 장치

14 : 제 1 탄성제 15 : 제 1 지지 수단

15a : 제 1 지지판 15b : 제 1 지지 라드

15c,15c' : 고정홀 15d : 개구부

16,16' : 고정용 보스 17 : 압축 스프링

18 : 제 2 지지 수단 18a : 제 2 지지 라드

18b : 제 2 지지판 19 : 제 2 탄성제

20 : 잉크 밀폐용 캡 20a : 잉크 주입용 개구부

21 : 하우징 카바

이러한 특징을 갖는 본 발명을 첨부된 도 7 및 도 8을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 프린트 헤드의 측단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 제 1 및 제 2 지지 수단의 요부 확대도이다. 도시된 바와 같이, 잉크(10)를 저장하고 저장된 잉크(10)를 분사하기 위한 잉크 스탠드 파이프(11a)를 내부에 형성하고 잉크(10)를 통과시키기 위한 잉크 비아(Via)(11b)을 저면에 일체로 형성하며 상기 잉크 스탠드 파이프(11a)의 상위면에 저장된 잉크를 여과하는 필터(12)를 부착하고 상기 잉크 비아(Via)(11b)의 저면에 전기 에너지를 인가 받아 출력하는 전기적 연결 수단(13a)으로부터 인가되는 전기적 에너지를 인가 받아 인가된 전기적 에너지에 따라 잉크(10)를 분사하는 잉크 분사 장치(13)를 장착한 하우징(Housing)(11)과, 상기 하우징(Housing)(11) 내의 장착된 필터(12)의 상위면에 압착되어 장착된 제 1 탄성제(14)와, 상기 잉크 저장용 탄성제(14)를 상위면에서 자중에 의해 압착하기 위해 설치된 제 1 지지 수단(15)과, 상기 제 1 지지 수단(15)을 일정한 높이를 유지하기 위한 고정용 보스(Boss)(16)(16')와, 상기 고정용 보스(Boss)(16)(16')에 고정된 상기 제 1 지지 수단(15) 내에 삽입되어 압축력에 따라 반발력을 발생하는 압축 스프링(17)과, 상기 압축 스프링(17)에 압축력에 의해 발생되는 반발력을 인가 받는 제 2 지지 수단(18)과, 상기 제 2 지지 수단(18)의 상위면에 장착되어 인가된 반발력에 의해 외부 공기를 차단하고 잉크(10) 주입시 잉크(10)를 흡입하는 제 2 탄성제(19)와, 상기 제 2 탄성제(19)가 반발력에 일정한 높이 이상 상승하는 것을 제한하고 잉크(10)를 밀폐시키기 위해 상기 하우징(Hosing)의 상위면에 실링(Sealing)되고 잉크(10) 주입을 위한 잉크 주입 개구부(20a)가 형성된 잉크 밀폐용 캡(Cap)(20)과, 상기 하우징(Housing)(11)의 상위면에 장착되어 상기 하우징(Housing)(11) 내로 대기압 유입을 위해 상기 잉크 주입용 개구부(20a)의 형성 위치와 불일치 시키도록 공기 투입구(21a)를 형성한 하우징 카바(Housing cover)(21)로 형성되어 구성되어 있다.

이와 같은 구성 중에 상기 제 1 지지 수단(15)은 상기 제 1 탄성제(14)의 상위면에 장착되어 일정한 압력으로 압착하기 위해 상기 고정용 보스(Boss)(16)(16')에 삽입되어 고정되는 고정홀(15c)(15c')과 개구부(15d)가 형성된 제 1 지지판(15a)과, 상기 제 1 지지판(15a)에 형성된 개구부(15d)의 중심을 기준으로 하여 접착되어 상기 압축 스프링(17)을 삽입하고 삽입된 상기 압축 스프링(17)의 유동을 방지하기 위해 의 외경 사이즈와 일치하도록 내경이 형성된 제 1 지지 라드(Rod)(15b)로 형성하여 구성되어 있다.

또한, 상기 구성 중에 상기 제 2 지지 수단(18)은 상기 제 1 지지 라드(Rod)(15b)에 삽입된 상기 압축 스프링(17)에 일정한 압축력을 인가하기 위해 상기 제 1 지지 라드(Rod)(15b)의 내경 사이즈에서 유동을 발생하지 않는 정도의 외경 사이즈로 형성된 제 2 지지 라드(Rod)(18a)와, 상기 제 2 지지 라드(Rod)(18a)의 상위면에 접착되어 상기 제 2 탄성제(19)를 상기 밀폐용 캡(Cpa)(20)에 압착시키는 제 2 지지판(18b)으로 형성하여 구성되어 있다.

이러한 구성 중에 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 지지 수단(15)의 제 1 지지 라드(Rod)에 상기 제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지 라드(Rod)(18a)를 초기 조립시 삽입 후 상기 압축 스프링(17)의 압축에 따른 반발력에 의해 상기 제 2 지지 라드(Rod)(18a) 삽입의 불편을 해소하기 위해, 제 1 지지 라드(Rod)(15b)에 언더커트(Undercut)(15e)(15e')을 형성하고 제 2 지지 라드(Rod)(18a)에는 상기 언더커트(Undercut)(15e)(15e')에 대응하는 돌기(18c)(18c')를 설치하여 초기 조립시 제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지 라드(Rod)(18a)가 용이하게 삽입되도록 형성되어 있다.

이러한 구성에 따라 저장된 잉크를 분사하는 동작을 설명하면 다음과 같다.

전기적 연결 수단(13a)으로부터 출력되는 전기적 에너지를 잉크 분사 장치(13)에서 인가 받는다. 전기적 에너지를 인가 받은 잉크 분사 장치(13)에서 인가된 전기적 에너지에 따라 잉크(10)의 분사를 개시하게 되면 하우징(Housing)(11) 내에는 잉크 흡입력 및 부압이 발생하게 된다.

발생된 흡입력 및 부압에 의해 잉크(10)는 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(11a) 및 잉크 비아(Via)(11b)를 통해서 잉크(10)가 분사된다. 이때. 잉크 분사 장치(13)의 부근의 압력은 잉크 분사 장치(13)의 높이 위치가 낮은 관계로 잉크 분사 장치(13)에서 강제 분사를 위한 압력을 주기 못하게 된다. 이러한 원인은 잉크를 흡입하는 제 1 탄성제(14)에서 하우징(Housing)(11) 내에 압력을 흡입하기 때문이다.

이러한, 제 1 탄성제(14)는 제 1 지지 수단(15)에 형성된 개구부(15d)와 연결되어 설치되고 설치된 개구부(15d)는 잉크 잔류량 감소를 위해 내부 유입된 잉크가 외부 잉크 저장통 수위와 동일하게 감소되도록 한다.

또한, 제 1 탄성제(14)는 잉크 액의 유로를 형성하는 수 많은 작은 오픈 셀(Open shell) 형상의 보이드 볼륨(Void voulme)(도시 않음)을 가지며 이러한 작은 보이드 볼륨(Void volume) 내로 잉크를 흡입하여 저장하게 된다. 이때, 작은 보이드 볼륨(Void voulme)에 의해 형성된 잉크(10)액이 흐르는 유로에 의해 모세관 현상이 발생하고 발생된 모세관 현상에 의해 잉크를 흡입하게 된다. 또한, 제 1 탄성제의 두께는 3mm ∼ 55mm 범위이며 특히 10 ∼ 20mm 범위가 가정 적합하다.

이러한, 제 1 탄성제(14)에서 잉크(10)를 흡입하게 되면 하우징(Housing)(11)의 내부 압력은 저하된다. 하우징(Housing)(11)의 내부 압력이 저하되면, 하우징 카바(Housing cover)(21)에 형성된 공기 투입구(21a)를 통해서 유입되는 공기를 잉크 밀폐용 캡(Cap)(20)에 형성된 잉크 주입용 개구부(20a)를 통해서 흡입하게 된다.

잉크 주입용 개구부(20a)를 통해서 흡입되는 공기는 제 2 탄성제(19)에 형성된 작은 보이드 볼륨(Void volume)(도시 않음)을 통해서 흡입하게 된다. 이러한 흡입 동작 중에 제 2 탄성제(19)는 하우징(Housing)(11) 내에 저장된 잉크를 잉크 주입용 개구부(20a)를 통해서 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 제 1 지지 수단(15)의 제 1 지지 라드(Rod)(15b) 내에 삽입된 압축 스프링(17)의 반발력을 인가 받은 제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지판(18b)에 의해 압착된다.

제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지판(18b)은 압축 스프링(17)에 의해 인가되는 반발력을 제 2 지지 라드(18b)를 통해서 인가 받아 제 2 탄성제(19)를 압착하게 된다. 제 2 지지판(18b)에 의해 압착되는 제 2 탄성제(19)는 하우징(Housing)(11) 내부에 있는 잉크가 외부 누출되는 것을 방지함과 동시에 외부 공기 유입시 공기에 포함되는 이 물질을 여과시키게 된다.

이와 같이, 외부 공기가 제 2 탄성제(19)를 통해서 하우징(Housing)(11) 내로 유입됨에 따라 잉크 분사 장치(13)를 통해서 잉크(10)가 연쇄적인 부압 발생시 하우징(Housing)(11) 내에서 발생되는 부압을 제거시키게 된다. 또한, 잉크 밀폐용 캡(18)과 하우징 카바(Housing cover)(21) 사이의 공간은 항상 하우징 카바(Housing cover)(21)에 형성된 공기 투입구(21a)를 통해 항상 일정한 압력을 유지하게 된다. 이때, 제 1 탄성제와 제 2 탄성제는 내부가 복수의 균일 잉크 저장 볼륨을 가지고 있으며 상호 유체가 서로 통하도록 구성된 오픈 셀(Open shell)의 우레탄 발포제로 제조되어 있다.

이러한 반복되는 과정을 통해서 하우징(Housing)(11) 내의 잉크(10)가 고갈되어 소멸되면 제 1 탄성제(14) 보다 낮은 위치에 있는 잉크(10)를 잔류시키고 거의 대부분을 잉크 분사 장치(13)를 통해서 소모하게 된다. 그리고, 잉크 재충전은 공기 투입구(21a)와 잉크 주입용 개구부(20a)가 서로 관통되지 않고 일정한 거리(δ)를 유지하여 형성됨으로 인해서 규정이외의 잉크를 주입하는 것을 사전에 차단하게 된다.

이와 같이 형성된 프린트 헤드의 조립 및 잉크 저장 방법을 첨부된 도 9에서 도 11을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 탄성제(14)와 제 1 지지 수단(15) 및 압축 스프링(17)을 조립하는 과정이 실행된다. 제 1 탄성제(14)와 제 1 지지 수단(15)이 조립되는 과정은, 잉크 스탠드 파이프(Stand pipe)(11a)와 잉크 비아(Via)(11b)을 일체로 형성하고 필터(12)와 잉크 분사 장치(13)를 지지하는 하우징(Housing)(11) 내에 장착된 필터(12) 상위면에 화살표 방향(A)으로 제 1 탄성제(14)에 장착하게 된다.

제 1 탄성제(14)가 필터(12)에 장착되면 하우징(Housing)(11) 내에 설치된 고정용 보스(Boss)(16)(16')에 제 1 지지 수단(15)의 제 1 지지판(15a)에 형성된 고정홀(15c)(15c')을 도 9에 도시된 화살표 방향(B, B')으로 각각 삽입하게 된다. 이때, 화살표 방향(C)은 제 1 지지 수단(15)의 자체 하중의 방향을 표시한다. 제 1 지지 수단(15)이 고정용 보스(Boss)(16, 16')에 고정되면 제 1 지지 수단(15)의 제 1 지지 수단(15)의 제 1 지지 라드(Rod)(15b)의 내부로 압축 스프링(16)을 화살표 방향(D)으로 삽입하게 된다.

압축 스프링(16)이 제 1 지지 수단(15)의 제 1 지지 라드(Rod)(15b) 내로 삽입되면, 제 2 지지 라드(18a)와 제 2 탄성제(19)를 조립하는 과정이 실시된다.

이 조립 과정은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 지지 라드(Rod)(15b) 내측으로 제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지 라드(Rod)(18a)을 삽입하게 된다. 이때, 제 2 지지 라드(Rod)(18a)가 제 1 지지 라드(Rod)(15b)로 삽입될 때, 최초 삽입 작업을 용이하게 하기 위해 제 1 지지 라드(15a)와 제 2 지지 라드(Rod)(18a)에 일정한 높이에서 걸리도록 언더커트(Undercut)(15c)(15c')(도 8에 도시됨)를 형성하여 일정한 높이를 유지할 수 있도록 하였다.

제 1 지지 라드(Rod)(15b)에 제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지 라드(Rod)(18a)가 삽입되면 제 2 탄성제(19)를 제 2 지지 수단(18)의 제 2 지지판(18b) 상위면에 제 2 탄성제(19)를 장착하게 된다. 제 2 탄성제(19)가 제 2 지지판(18b)에 장착되면, 하우징(Housing)(11) 내부를 밀폐시키기 위해 잉크 밀폐용 캡(Cap)(20)을 하우징(Housing)(11)과 잉크 밀폐용 캡(Cap)(20)을 열 또는 초음파를 이용하여 융착시켜 실링(Sealing) 작업을 하게 된다.

이러한, 하우징(Housing)(11) 내부를 잉크 밀폐용 캡(Cap)(20)으로 실링(Sealing) 작업을 통해서 내부를 밀폐시키게 되면, 잉크 주입기(30)를 이용하여 하우징(Housing)(11) 내에 잉크를 저장하는 과정이 실시된다.

이 과정은 도 11에서 도시된 바와 같이, 잉크 주입기(30)의 잉크 저장 실린더(30b) 내에 저장된 잉크(10)는 피스톤(30a)에 일정한 압력을 가하게 되면 가해진 압력에 따라 주입용 바늘(30c)을 통해서 잉크(10)가 주입된다.

이때, 잉크 주입기(30)를 화살표 방향(E)으로 향하게 일정한 압력으로 누르게 되면 제 2 탄성제(19)에 압력이 가해지게 된다. 제 2 탄성제(19)로 가해진 압력은 제 2 지지 수단(18)으로 인가되고 인가된 압력은 압축 스프링(17)으로 인가되어 압축 스프링(17)이 압축된다.

압축 스프링(17)이 압축되면 제 2 탄성제(19)를 지지하는 제 2 지지 수단(18)이 화살표 방향(D)으로 이동하여 잉크 주입용 개구부(20a)로 잉크 주입기(30)의 잉크 주입용 바늘(30c)이 하우징(Housing)(11) 내부로 들어가게 되어 제 2 탄성제(19)에 잉크를 주사하게 된다.

도시된 바와 같이, 잉크(10)가 제 2 탄성제(19)를 흘러서 하우징(Housing)(11) 내로 저장된다.

이러한 잉크 주입기(30)를 이용하여 하우징(Housing)(11) 내에 잉크를 저장하는 과정이 완료되면 하우징 카바(Housing cover)(21)를 조립하는 과정이 실행된다.

이 과정은, 도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(Housing)(11) 상위면에 하우징 카바(Housing cover)(21)를 열 또는 초음파를 이용하여 융착하게 된다. 따라서, 프린트 헤드를 조립이 용이하고, 규정 이외의 잉크 주입을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 작은 체적의 탄성제로 잉크를 공급시킴에 따라 잉크 저장 용량을 동일체적에 대해서 증가시킬 수 있으며, 또한, 잉크 잔류량은 잉크 흡입 탄성제보다 낮은 수위의 잉크에 한하기 때문에 잉크 잔류량의 균일화 및 급격한 감소를 추구할 수 있고 또한, 내부 하우징(Housing)의 잉크 필터 위치에 따라 거의 잔류량을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 하우징(Housing) 내의 잉크 분사 장치에 의한 부압 발생을 단순히 압축 스프링과 상하 지지 rod에 의한 잉크 밀폐용 탄성제가 잉크 주입용 개구부구와의 압착에 의해 잉크 실링(Sealing)과 동시에 외부 대기압의 공기 흡입을 함에 따라서 구조의 간단을 추구하며 재료비 절감하고, 내부 밀폐용 캡(Cpa)의 잉크 주입용 개구부 위치와 상부의 하우징 카바 상의 공기 투입구가 수직으로 관통되지 않도록 서로 엇갈리도록 위치시킴으로써 규격 이외의 잉크를 주입하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims

하우징(Housing) 내의 장착된 필터의 상위면에 압착되어 장착된 제 1 탄성제와, 상기 잉크 저장용 탄성제(14)를 상위면에서 자중에 의해 압착하기 위해 설치된 제 1 지지 수단과, 상기 제 1 지지 수단을 일정한 높이를 유지하기 위한 고정용 보스(Boss)와, 상기 고정용 보스(Boss)에 고정된 상기 제 1 지지 수단 내에 삽입되어 압축력에 따라 반발력을 발생하는 압축 스프링과, 상기 압축 스프링에 압축력에 의해 발생되는 반발력을 인가 받는 제 2 지지 수단과, 상기 제 2 지지 수단의 상위면에 장착되어 인가된 반발력에 의해 외부 공기를 차단하고 잉크 주입시 잉크를 흡입하는 제 2 탄성제와, 상기 제 2 탄성제가 반발력에 일정한 높이 이상 상승하는 것을 제한하고 잉크를 밀폐시키기 위해 하우징(Hosing)의 상위면에 실링(Sealing)되고 잉크 주입을 위한 잉크 주입 개구부가 형성된 잉크 밀폐용 캡(Cap)과, 하우징(Housing)의 상위면에 장착되어 하우징(Housing) 내로 대기압 유입을 위해 상기 잉크 주입용 개구부의 형성 위치와 불일치 시키도록 공기 투입구를 형성한 하우징 카바(Housing cover)를 포함하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 지지 수단은 상기 제 1 탄성제의 상위면에 장착되어 일정한 압력으로 압착하기 위해 상기 고정용 보스(Boss)에 삽입되어 고정되는 고정홀과 개구부가 형성된 제 1 지지판과, 상기 제 1 지지판에 형성된 개구부의 중심을 기준으로 하여 접착되어 상기 압축 스프링을 삽입하고 삽입된 상기 압축 스프링의 유동을 방지하기 위해 의 외경 사이즈와 일치하도록 내경이 형성된 제 1 지지 라드(Rod)로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 지지판에 형성된 개구부는 잉크 잔류량 감소를 위해 내부 유입된 잉크가 외부 잉크 저장통 수위와 동일하게 감소되도록 상기 제 1 탄성제와 연결되어 설치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 지지 라드와 제 2 지지 라드는 상기 압축 스프링의 압축에 따른 반발력에 의해 상기 제 2 지지 라드(Rod)(18a) 삽입의 불편을 해소하기 위해 제 1 지지 라드(Rod)에 언더커트(Undercut)와, 상기 제 2 지지 라드(Rod)에는 상기 언더커트(Undercut)에 대응하는 돌기를 설치하여 조립시 용이하게 삽입되도록 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 지지 라드(Rod)에 형성된 언더커트(Undercut)는 적어도 하나 이상이 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 지지 라드(Rod)는 상기 제 1 지지 라드(Rod)에 형성된 언더커트(Undercut)에 대응되는 적어도 하나 이상의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 탄성제와 상기 제 2 탄성제는 내부가 복수의 균일 잉크 저장 볼륨을 가지고 있으며 상호 유체가 서로 통하도록 구성된 오픈 셀(Open shell)의 우레탄 발포제로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 탄성제는 상기 압축 스프링의 압축력에 따라 필터를 압축하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 탄성제는 상기 하우징(Housing) 내부에서 밀폐용 캡(Cap)의 잉크 주입용 개구부를 상기 압축 스프링에 의해 압축되어짐을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

제 1 탄성제의 두께는 3mm ∼ 55mm 범위이며 10 ∼ 20mm 범위가 가정 적합한 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 지지 수단은 상기 제 1 지지 라드(Rod)에 삽입된 상기 압축 스프링에 일정한 압축력을 인가하기 위해 상기 제 1 지지 라드(Rod)의 내경 사이즈에서 유동을 발생하지 않는 정도의 외경 사이즈로 형성된 제 2 지지 라드(Rod)와, 상기 제 2 지지 라드(Rod)의 상위면에 접착되어 상기 제 2 탄성제를 상기 밀폐용 캡(Cpa)에 압착시키는 제 2 지지판으로 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하우징 카바(Housing cover)는 공기 투입구가 설치되어지며 상기 밀폐용 캡(Cap)에 형성된 잉크 주입용 개구부와 수직으로 관통되지 않도록 어느 일정 거리로 분리되어져 있음을 특징으로 하는 잉크젯 프린트 헤드의 잉크 저장 장치.
제 1 탄성제와 제 1 지지 수단 및 압축 스프링을 조립하는 과정과, 상기 제 1 탄성제와 제 1 지지 수단을 조립하는 과정에서 제 1 탄성제와 제 1 지지 수단과 압축 스프링이 조립되면 상기 제 1 지지 수단의 제 1 지지 라드에 제 2 지지 수단과 제 2 탄성제를 조립하는 과정과, 상기 제 2 지지 수단과 제 2 탄성제가 조립되면 하우징(Housing) 내부를 밀폐하고 밀폐된 하우징(Housing) 공간에 잉크를 저장하기 위한 잉크 주입기를 이용하여 하우징(Housing) 내에 잉크를 저장하는 과정과, 상기 잉크 주입기를 이용하여 하우징(Housing) 내의 잉크를 저장하는 과정이 완료되면 하우징 카바(Housing cover)를 조립하는 과정을 포함하는 잉크 저장 장치의 조립 및 잉크 저장 방법.