KR100675982B1

KR100675982B1 - 잉크카트리지의 잉크 재충전 시스템, 이에 사용되는벌크잉크카트리지 및 이를 이용한 잉크 재충전방법

Info

Publication number: KR100675982B1
Application number: KR1020050099397A
Authority: KR
Inventors: 정해성; 유창수; 정광춘; 김인하; 강기훈; 길형호
Original assignee: 주식회사 잉크테크
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-01-30
Also published as: EP1976701A4; US20080291249A1; US7686436B2; AU2006305033B2; WO2007046652A1; AU2006305033A1; EP1976701A1

Abstract

본 발명은 잉크카트리지에 반복하여 잉크를 충전할 수 있는 잉크 재충전 시스템, 이에 사용되는 벌크잉크카트리지, 그리고 이를 이용하여 상기 잉크카트리지에 잉크를 재충전하는 방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린터용 잉크카트리지 재충전 시스템은, 정량잉크 공급실린더 내부에 저장된 잉크를 잉크카트리지로 공급하기 위한 압축력을 제공하는 콤프레서 및 양압탱크, 상기 정량잉크 공급실린더에 압축력과 흡입력을 가하는 충전실린더, 상기 충전실린더의 이동변위를 정밀 측정하는 자동 정량위치 제어수단, 잉크카트리지 내부의 진공화를 위한 진공펌프 및 음압탱크, 그리고 상기 양압탱크로부터 공압용 솔레노이드밸브를 거쳐 충전실린더의 입구와 출구에 분기되어 연결되는 압축공기 공급튜브로 구성되어 있다.

본 발명은 재활용되는 잉크카트리지의 내부의 잔존공기나 잉크를 용이하게 배출시키고 정량위치 제어수단으로 내부의 진공도를 정밀하게 제어함으로써 정량 잉크를 신속하고 정확히 충전시킬 수 있는 잉크카트리지 재충전시스템 및 충전방법을 제공하며, 간단한 식별부재로 오장착을 방지할 수 있는 벌크잉크카트리지를 제공하는 효과를 가진다.

잉크카트리지, 공기토출구, 프린터, 재충전, 재활용, 노즐, 정량위치 제어수단, 포텐셔미터

Description

잉크카트리지의 잉크 재충전 시스템, 이에 사용되는 벌크잉크카트리지 및 이를 이용한 잉크 재충전방법{Ink Recharge System of Ink Cartridge, Bulk Ink Cartridge used in said System, and Ink Recharge Method using Those}

도 1은 종래 잉크카트리지의 재충전 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2와 도 3은 도 1에 도시된 카트리지 장착구를 개략적으로 도시한 측면도로서, 도 2는 잉크카트리지가 카트리지 장착구에 밀착고정되기 전의 상태, 도 3은 밀착고정된 후의 상태이다.

도 4는 본 발명에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템의 전면 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템의 후면 사시도이다.

도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 잉크카트리지 재충전 시스템의 전체적인 메카니즘을 설명하기 위한 개념도이다.

도 7은 잉크카트리지 장착구에 장착된 상태의 칼라잉크 카트리지의 공기배출 및 잉크충전을 설명하기 위한 도면이다.

도 8 (a), (b)는 벌크잉크카트리지 내의 잉크의 소진여부를 감지하는 전극봉의 설치구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 벌크잉크카트리지의 양측면에 삽입되는 식별부재를 포함하는 벌크잉 크카트리지를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 흑색잉크 카트리지 장착구 11 : 고정부재

14, 24 : 배기부 15 : 흑색잉크 주입부

16 : 흑색잉크 카트리지 20 : 칼라잉크 카트리지 장착구

21 : 고정부재 25 : 칼라잉크 주입부

26 : 칼라잉크 카트리지 27 : 칼라잉크 주입홀

28 : 카트리지 노즐 29 : 배기홀

30 : 정량잉크 충전실린더(흑색) 33 : 벌크잉크카트리지(흑색)

36, 46 : 충전실린더 39, 49 : 정량위치 제어수단

40 : 정량잉크 충전실린더(칼라) 43 : 벌크잉크카트리지(칼라)

51 : 양압탱크 52 : 보조 양압탱크

61 : 음압탱크 62 : 보조 음압탱크

70 : 터치스크린 71 : 카트리지 대기연통구

72 : 벌크잉크카트리지 돌출부 73 : 잉크 공급관

74 : 전극니들 75 : 잉크

200 : 잉크재충전 장비

본 발명은 잉크카트리지로 반복하여 잉크를 충전할 수 있는 잉크 재충전 시스템, 이에 사용되는 벌크잉크카트리지, 그리고 이를 이용하여 상기 잉크카트리지에 잉크를 재충전하는 방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린터 본체 가격에 비하여 소모품인 잉크카트리지의 가격이 상대적으로 비싼데다 또한 최근 환경보호의 관점에서 다 쓴 잉크카트리지를 재활용하는 경향이 점차 일반화되어가고 있다. 상기 잉크카트리지를 재활용하는 방법으로는 소비자가 잉크를 구입하여 직접 사용하던 잉크카트리지에 간단한 도구를 사용하여 주입하거나, 제품구입 시 본체에 장착된 잉크카트리지와 사양이 동일하게 제작된 대체용 잉크카트리지를 구입하여 장착하거나, 또는 잉크젯 프린터 기종에 맞는 재충전용 카트리지를 구입하여 반복하여 재충전하여 사용하는 방법 등으로 나누어진다.

종래 기술로는 사용하던 잉크카트리지에 잉크를 재충전하는 방법으로서 한국특허공개공보 제10-2003-69596호(공개일: 2003. 8. 27)에 전문적인 업자가 소비자에게 잉크 재충전 서비스를 제공할 수 있도록 하기 위하여 고안된 잉크카트리지 재충전 시스템이 소개되어있다. 이 시스템은 잉크가 소진된 잉크카트리지를 카트리지 장착구에 장착한 후 간단한 스위치 조작만으로 잉크를 재충전할 수 있도록 설계된 것이다. 이 외에도 단일 주입구 구조의 노즐을 통하여 흑색잉크를 주입하는 방법은 다수 공지되어 있으나, 칼라 잉크카트리지의 경우 주로 니들(가느다란 주사바늘 구조)을 통하여 별도의 재충전용 홀을 통하여 잉크를 주입하게 되며 복수의 주입구 구조를 갖는 노즐을 통하여 칼라잉크를 색깔별로 각각 주입하는 방법은 보편화되어 있지 아니하다.

다음은 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 선행기술인 상기 한국특허공개공보에 소개된 잉크카트리지 재충전시스템(100)에 대하여 간략히 살펴본다.

도 1은 종래 잉크카트리지 재충전시스템(100)을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 잉크카트리지 재충전시스템(100)은 잉크카트리지가 장착되는 카트리지 장착구(110), 잉크주입용 튜브(101)를 통하여 잉크를 잉크카트리지에 공급하기 위하여 잉크를 임시 저장하는 레저버(120), 잉크공급용 튜브(102)를 통하여 상기 레저버(120)에 잉크를 공급하는 잉크탱크(140), 에어튜브를 통하여 압축펌프(150)에 연결된 실린더(130)를 구비한다.

위 시스템(100)의 작동에 대하여 살펴보면, 잉크카트리지를 카트리지 장착구(110)에 장착한 후, 스위치(104)를 ON 시키면 압축펌프로부터의 공기압에 의해 실린더 내부에 설치된 피스톤(미도시)이 레저버(120)에 압력을 가하여 잉크가 잉크카트리지로 공급된다. 잉크 재충전이 완료되면 실린더(130) 내부와 레저버(120)의 압력이 감소하게 되고 이에 따라 잉크탱크(140)로부터 잉크가 레저버(120) 내부로 공급되어 다음 잉크주입을 준비하게 된다.

도 1에 도시된 시스템(100)에서, 3개의 잉크 공급용 튜브(102)와 3개의 잉크주입용 튜브(101)는 각각 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow) 색상의 잉크를 공급하기 위한 튜브이며, 각각에는 잉크카트리지(1)와 레저버(120)로 공급되는 잉크가 역류되지 않도록 일방향 밸브(101a, 102a)가 설치된다. 그리고 잉크탱크 (140), 실린더(130), 레저버(120) 내부의 저장공간 또한 각 색상마다 별도로 구비된다.

도 2와 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 카트리지 장착구(110)는 잉크카트리지(1)가 안착되는 바디(111), 잉크카트리지의 노즐(2)측이 밀착되는 잉크주입부(112), 노즐(2)측의 반대 측에 위치하는 카트리지 고정부(120)를 구비한다. 카트리지 고정부(120)는, 손잡이(121)를 상하방향으로 회동시키면 링크(123)를 매개로 슬라이딩바(122)가 전후방향으로 움직이도록 구성되어 있다. 잉크카트리지 고정 시 잉크카트리지(1)에 과도한 힘이 가해지지 않도록 슬라이딩바(122)의 선단에는 탄성부재(124)가 결합되어 있다. 상기 잉크카트리지(1)의 노즐(2)에 밀착되는 잉크주입부(112)에는 노즐(2)에 대응하는 잉크주입홀(113)이 형성되어 있으며, 이 잉크주입홀(113)에는 잉크 주입용 튜브(101)가 커넥터(115)를 매개로 연결되어 있다.

그러나 위에서 설명된 잉크카트리지 재충전시스템은 잉크카트리지를 카트리지 장착구에 장착한 후 간단한 스위치 조작만으로도 잉크를 재충전할 수 있다는 이점이 있음에도 불구하고 다음과 같은 한계가 있다.

즉, 위 시스템(100)과 같이 공기압을 이용하여 잉크카트리지의 노즐을 통하여 잉크를 재충전하는 경우, 잉크 재충전이 완료되면 잉크카트리지(1)의 내부압력(잉크카트리지 내부에 존재하던 공기 및 주입된 잉크로 인한 압력)은 대기압 보다 커지게 된다. 따라서 잉크 재충전이 완료된 잉크카트리지(1)를 그대로 카트리지 장착구(110)로부터 탈착시킬 경우, 잉크카트리지(1) 내부의 잉크가 노즐(2)을 통하여 외부로 분출되거나 노즐(2)과 잉크주입부(112) 사이의 공간에 존재하는 잉크가 흘 러내려 다른 노즐이나 카트리지 장착구(110) 등이 잉크로 범벅이 되는 문제가 발생하기도 한다.

잉크카트리지(1)는 그 내부에 잉크를 저장하는 방법에 따라 스폰지타입과 팩타입으로 구별되는데, 특히 팩타입은 잉크충전 완료 후 카트리지 내에 잔존하는 공기로 인한 내부압력 상승에 의해 잉크가 새거나 또는 인쇄 초기에 노즐을 통하여 잉크가 과량 분사하게 되어 인쇄품질이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위하여 잉크카트리지에 잉크 재충전작업이 완료되면 잉크카트리지 내부의 잔존 공기와 잉크를 소량 빼내어 잉크카트리지의 내부압력을 조절할 필요가 있다. 그러나 상기 잉크카트리지 재충전시스템(100)은 이러한 내부의 압력조절이 용이하지 않다는 단점을 갖는다.

뿐만 아니라 위 잉크카트리지 재충전시스템(100)은 다양한 형상과 각각 다른 용량을 갖는 잉크카트리지에 대응하여 적용하는데 불편한 점을 갖는다. 즉, 카트리지 장착구(110)에 장착되는 잉크카트리지의 종류가 달라질 때마다 슬라이딩바(122)의 길이를 미리 조절하여 잉크카트리지에 적절한 고정력이 가해지도록 조절해야 하는 번거로운 절차를 거쳐야 한다. 또한 장착된 잉크카트리지의 용량에 적합한 양의 잉크를 주입하기 위해서는 잉크공급량 조절기(131)를 조절함에 의해 실린더(130) 내의 피스톤 이동변위를 조절하여야 하므로 정량잉크 주입이 용이하지 않다는 단점을 갖는다.

그리고 위 시스템(100)은 잉크가 레저버(120)로 역류되지 않도록 잉크주입용 튜브(101)에 단순히 일방향 밸브(101a) 만을 설치하고 있을 뿐이어서, 잉크카트리 지 재충전 작업이 완료된 후 잉크주입홀(113)에는 소량의 잉크가 잔존하게 된다. 따라서 잉크 재충전 작업 후 한동안 해당 카트리지 장착구(110)를 사용하지 않는 경우 잉크주입홀(113) 내부에 잔존하는 잉크로 인하여 주입잉크의 품질이 떨어질 수 있다. 이러한 잉크가 그대로 잉크카트리지에 재충전되는 경우 인쇄품질의 저하는 물론 잉크카트리지의 노즐 막힘을 야기하기도 한다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 먼저 재활용되는 잉크카트리지의 내부의 잔존공기나 잉크를 용이하게 배출시키고 정량위치 제어수단으로 내부의 진공도를 정밀하게 제어함으로써 정량 잉크를 신속하고 정확히 충전시킬 수 있는 잉크카트리지 재충전시스템을 제공함을 목적으로 한다.

또한 상기 재충전시스템에 사용될 수 있도록 간단한 식별부재로 오장착을 방지할 수 있는 벌크잉크카트리지를 제공함을 목적으로 한다.

나아가 상기 잉크카트리지 재충전시스템에 상기 잉크카트리지를 적용하여 잉크를 재충전하는 효율적인 잉크카트리지 재충전방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템은, 잉크카트리지가 장착되며 상기 잉크카트리지의 노즐과 연통되는 잉크주입홀이 형성된 잉크주입부를 구비하는 잉크카트리지 장착구; 상기 잉크주입부와 잉크공급용 튜브를 통하여 연결되는 정량잉크 공급실린더; 압축기에 의해 고압의 공기가 저장되는 양압탱크; 상기 양압탱크와 압축공기 공급튜브를 통하여 연결되며 상기 양압탱크로부터 공급되는 공기압에 연동하는 피스톤을 이용하여 상기 정량잉크 공급실린더의 잉크를 상기 잉크공급용 튜브를 통하여 상기 잉크주입홀로 공급하는 충전실린더; 상기 정량잉크 공급실린더의 일 측에 연결되어 충전용 잉크를 공급하는 벌크카트리지; 진공펌프에 의해 공기나 잉크가 배출되어 잉크충전후의 잉크카트리지 내부압력을 맞추어 주거나 잉크충전후의 잉크주입부의 잔존 잉크를 흡입하기 위하여 잉크주입홀과 진공튜브를 통하여 연결되는 음압탱크; 및 상기 충전실린더에 연결되어 상기 충전실린더 내의 피스톤의 이동변위를 제어하는 정량위치 제어수단; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 잉크카트리지 재충전 시스템에서 상기 잉크카트리지 장착구는 상기 잉크카트리지의 대기연통구와 연통되는 배기홀이 상기 잉크주입부의 대향되는 측에 별도로 형성되는 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 이 경우 배기홀과 진공튜브를 매개로 음압탱크로 연결되어 있다.

본 발명의 잉크카트리지 재충전 시스템은 정량잉크 공급실린더에서 공급되는 잉크를 정량 충전하기 위하여 충전실린더의 입구 측에 설치된 정량위치 제어수단을 구비하고 있으며 구체적으로 충전실린더 내부를 왕복 이동하는 피스톤의 변위를 전위차로 변환하는 직선형 포텐셔미터(Potentiometer)를 채용하여 충전되는 잉크의 양을 정량적으로 미세하게 제어하는 수단을 구비하고 있다.

또한 상기 잉크카트리지 장착구에는 잉크카트리지를 안치하여 장착시킴과 동시에 상기 잉크카트리지의 노즐과 상기 잉크주입홀, 그리고 상기 잉크카트리지의 공기토출구와 상기 배기부의 배기홀이 각각 긴밀하게 연통되도록 고정시키는 고정부재가 더 구비되며, 상기 고정부재는 손잡이에 의해 탄성부재가 달린 슬라이딩바가 잉크카트리지를 압착하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잉크카트리지 재충전 시스템은 흑색잉크와 칼라잉크가 재충전되는 다수의 장착구가 형성되어 있으며, 동시에 상기 잉크를 공급하는 정량잉크 공급실린더는 흑색잉크 공급용과 칼라잉크 공급용이 별도로 구분되어 있고 특히 칼라잉크 공급을 위한 정량잉크 공급실린더는 복수개가 한 세트를 이루는 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 장착구의 잉크주입홀의 형상은 흑색잉크용은 단일 개구 형상이며 칼라잉크용은 충전되는 잉크색상과 동일한 개수의 개구가 복수 개 형성되어 있다.

한편 상기 잉크카트리지 재충전 시스템에서 충전실린더 내부의 피스톤 왕복이동은 압축공기 공급튜브의 중간부에 설치된 공압용 솔레노이드밸브의 개폐작동에 의하여 잉크충전 시기에 따라 상기 충전실린더의 입구 측과 출구 측으로 교대로 공급되는 공기압에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공압용 솔레노이드밸브의 개폐작동에 연동하여 개폐작용을 반복하는 일 방향 밸브 또는 개폐밸브가 상기 벌크잉크카트리지와 상기 정량잉크 공급장치의 입구부 사이에 구비되어 벌크잉크카트리지로부터의 잉크공급이 제어되며, 마찬가지로 상기 공압용 솔레노이드 밸브의 개폐작용에 연동하여 개폐작용을 반복하는 일 방향 밸브 또는 개폐밸브가 상기 정량잉크 공급장치의 출구부와 상기 잉크카 트리지의 잉크주입부 사이에 구비되어 잉크충전 시에는 개방되고 잉크충전이 완료되면 폐쇄되어 상기 충전실린더 내부의 피스톤의 입구 측으로의 이동에 의해 정량잉크 공급실린더내에 음압이 작용하도록 하는 기능을 갖는다.

그리고 본 발명의 양압탱크는 보조 양압탱크를 통하여 압축공기 공급튜브에 연결되며, 음압탱크는 보조 음압탱크를 통하여 진공튜브에 연결되어 각각 양압탱크 및 음압탱크의 압력 및 진공도를 압축공기 공급튜브와 진공튜브를 통하여 전달함에 있어 완충역할을 담당하도록 구성되어 있다.

부가적으로 본 발명에서의 잉크충진장비는 벌크잉크카트리지와 연결되어 잉크를 흡입하는 잉크공급니들이 2개의 도전성 재료로 높이를 달리하여 구비되며, 내부에 저장된 잉크의 소진여부를 정확히 판단할 수 있도록 하였는데, 그 원리는 잉크의 표면높이가 상기 도전성 전극니들의 하나를 하회하면 전류가 흐르지 않게 되는 성질을 이용하여 잉크의 소진여부를 판단하게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 벌크잉크카트리지는 상부 또는 하부가 개방되어 형성되거나 또는 중앙부가 개방되어 형성되는 간단한 식별부재를 부착하여 잉크카트리지의 오장착을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 식별부재가 상기 벌크잉크카트리지의 양 측면의 부착홈에 각각 순서를 달리하여 조합형식으로 부착되어 다수의 경우의 수를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

마지막으로 본 발명은 상기 잉크카트리지 재충전 시스템을 이용하여 잉크카트리지에 잉크를 재충전하는 방법에 있어서, 잉크카트리지 장착구에 잉크카트리지를 장착하는 단계; 음압탱크와 잉크카트리지 노즐과 연통하는 잉크주입홀를 연결하 는 진공튜브에 설치된 개폐밸브의 개폐작용에 의하여 잉크카트리지 내부에 잔존하는 공기나 잉크를 토출시키는 단계; 양압탱크로부터의 압축공기 공급튜브에 설치된 공압용 솔레노이드밸브의 개폐작용에 의하여 충전실린더의 출구 측에 공압을 공급하여 정량잉크 공급실린더에 음압이 작용되게 하여 벌크잉크카트리지로부터 정량의 잉크를 공급시키는 단계; 상기 공압용 솔레노이드밸브의 변경된 개폐작용에 의하여 충전실린더의 입구 측에 공압을 공급하여 상기 정량잉크 공급실린더의 잉크가 잉크공급튜브를 통하여 잉크카트리지로 충전시키는 단계; 정량위치 제어수단에 의해 설정된 정량의 잉크가 공급된 것으로 판별되면 상기 정량잉크 공급실린더의 잉크공급을 중단하는 단계; 잉크가 공급된 잉크카트리지의 내부압력을 맞추어 주거나 잉크주입홀의 잔존잉크를 흡입하기 위하여 진공튜브에 설치된 개폐밸브의 개폐작용에 의하여 잉크카트리지 내부나 잉크주입홀에 잔존하는 공기나 잉크를 흡입시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 충전단계에서 상기 잉크카트리지의 잉크카트리지 장착구에 형성된 배기부의 배기홀을 연결하는 진공튜브에 설치된 개폐밸브의 개폐작용에 의하여 잉크카트리지 내부에 진공을 걸어줌으로써 상기 잉크카트리지로의 잉크충전을 촉진시키는 단계를 더 포함 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템에 대하여 살펴본다.

도 4는 본 발명에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템의 전면 외형도이다. 우측 상부에는 작업자가 상기 시스템의 작동상태를 확인하고 입력지시를 할 수 있는 터치스크린(70)이 구비된다. 좌측 상부에는 정량잉크 공급실린더(73)가 구비되어 있으며 중간부에는 흑색잉크용과 칼라잉크용의 잉크카트리지 장착구가 다수 개 나란히 배열되어 있다. 맨 아래 측에는 충전작업에 사용될 흑색잉크 또는 칼라잉크가 저장되어 있는 대용량의 벌크잉크카트리지(43)가 다수 개 장착된다.

도 5는 도 4에서 보여진 잉크카트리지 재충전 시스템의 내면 구조를 뒤에서 본 것이다. 좌측에는 양압탱크(51) 및 보조 양압탱크(52), 음압탱크(61) 및 보조음압탱크(62)가 구비되고 하판에는 압축기(50)와 진공펌프(60)가 고정되며, 정량위치 제어수단에 사용되는 포텐셔미터(49; Potentiometer)와 충전실린더(40)가 다수 구비되고 기타 정량위치 공급실린더(미도시)와 연결되어 재충전 시스템 구성의 일부를 이루게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템의 전반적인 구조가 도시된 개념도이다. 상기 도 6을 근거로 상기 잉크카트리지 재충전 시스템의 구체적인 작동을 살펴보면, 먼저 흑색잉크 카트리지(16)를 카트리지 장착구(10)에 안치한 후 고정부재(11)의 선단부에 설치된 레버(12)를 앞으로 회전시켜 상기 흑색잉크 카트리지(16)를 장착 고정시킨다. 잉크충전 준비가 완료되면 먼저 터치 스크린(70)의 잉크카트리지 배기작업 지시에 따라 진공튜브(63)에 설치된 개폐밸브(68)의 개방에 의하여 상기 흑색잉크 카트리지(16) 내부의 잔여공기 또는 잔여잉크가 노즐을 통하여 배출되고 상기 잉크카트리지 내부의 압력은 제어부에 의하여 조절된다. 상기 배출공정이 완료되면 충전작업 개시를 지시하는 버튼의 입력조작에 따라 공압용 솔레노이드밸브(54)가 개방되어 양압탱크(51)의 압축공기가 입구 측 압축공기 공급튜브 (55)를 통해 충전실린더(36)의 입구부(38)에 공급된다. 상기 압축공기에 의해 내부의 피스톤(미도시)은 정량잉크 공급실린더(30)에 압력이 작용하도록 이동하면 상기 정량잉크 공급실린더(30)의 흑색잉크가 흑색잉크 공급튜브(31)를 통하여 카트리지 장착구(10)의 잉크주입부(14)에 공급되며 최종적으로 잉크주입부(14)의 잉크주입홀(미도시)을 통하여 상기 잉크주입홀과 밀착 연통되어 있는 흑색잉크 카트리지(16)의 노즐(미도시)로 흑색잉크가 충전되게 된다. 이 때 정량위치 제어수단(39)은 상기 충전실린더(36)의 이동변위를 제어하여 충전되는 흑색잉크를 정량 충전하도록 한다. 상기 정량위치 제어수단(39)은 상기 충전실린더(36) 내 피스톤의 이동변위를 전위차로 변환하는 가변저항의 일종인 포텐셔미터(Potentiometer)를 사용하여 충전되는 잉크의 양을 미세하게 조절할 수 있다. 한편, 잉크충전이 완료되면 흑색잉크 공급튜브(31)에 설치된 일 방향 밸브(32)는 닫히고 동시에 공압용 솔레노이드밸브(54)의 절환 개폐작용에 의해 공기압 공급튜브(53)를 통하여 공급되는 압축공기의 경로가 출구 측 압축공기 공급튜브(56)로 바뀌어 충전실린더(36)의 출구부에 공급되면 내부 피스톤(미도시)이 반대방향으로 이동하게 되며 이에 따라 정량잉크 공급실린더(30) 내부는 음압이 작용하게 됨으로써 벌크잉크카트리지(33)의 흑색잉크가 잉크공급튜브(34)를 통하여 개방된 일방향 밸브(35)를 거쳐 상기 정량잉크 공급실린더(30)로 보충되는 과정을 거치게 된다. 위와 같은 잉크 충전공정에 의해 흑색잉크 카트리지(16)로 잉크가 충전된 후 진공튜브(63)에 설치된 개폐밸브(64)의 개방에 의하여 잉크카트리지(16)의 노즐을 통하여 약간의 잉크를 흡입함으로써 잉크카트리지(16)의 내부압력을 조절함과 동시에 노즐에 잉크를 차게 하여 바로 프린터에 장착하여 인쇄작업을 행할 수 있는 상태를 만들어 주는 과정을 거쳐 잉크충전은 완료되며 또 다른 잉크 충전작업을 위하여 일련의 상기 공정을 반복한다.

도 6에서 중앙부는 칼라잉크용 잉크카트리지에 칼라잉크인 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow)를 동시에 각각 충전하는 재충전 시스템에 관한 구성을 보여준다. 상기 칼라잉크 재충전 시스템의 구체적인 작동을 살펴보면, 먼저 칼라잉크 카트리지(26)를 카트리지 장착구(20)에 안치한 후 고정부재(21)의 선단부에 설치된 레버(22)를 앞으로 회전시켜 상기 칼라잉크 카트리지(26)를 장착 고정시킨다.

잉크충전 준비가 완료되면 먼저 터치 스크린(70)의 잉크카트리지 배기작업 지시에 따라 진공튜브(63)로부터 분기되어 칼라잉크 공급튜브(41)에 각각 연결되고 상기 튜브 중간에 설치된 개폐밸브(69)의 개방에 의하여 상기 칼라잉크 카트리지(26) 내부의 잔여공기 및 잔여잉크가 노즐을 통하여 토출된다. 상기 잉크카트리지 내부의 압력은 제어부에 의하여 조절된다. 상기 배출공정이 완료되면 터치 스크린(70)의 충전작업 개시입력에 따라 공압용 솔레노이드밸브(67)의 개방에 의해 양압탱크(51)의 압축공기가 입구 측 압축공기 공급튜브(58)를 통해 충전실린더(46)의 입구부(48)에 공급되면 내부 피스톤(미도시)의 이동에 의해 정량잉크 공급실린더(40)에 각각 저장되어 있는 3색의 칼라잉크가 칼라잉크 공급튜브(41)를 통하여 카트리지 장착구(20)의 칼라잉크 주입부(25)에 공급되며 최종적으로 칼라잉크 주입부(20)에 각 색상별로 구분되어 있는 칼라잉크 주입홀(27)을 통하여 상기 칼라잉크 주입홀(27)과 밀착 연통되어 있는 칼라잉크 카트리지(26)의 노즐(28)로 3색의 칼라 잉크가 충전된다. 이 때 정량위치 제어수단(49)은 상기 충전실린더(46)의 이동변위를 제어하여 충전되는 칼라잉크를 정량 충전하도록 제어한다. 상기 정량위치 제어수단(49)은 상기 충전실린더(46)의 이동변위를 전위차로 변환하는 가변저항의 일종인 포텐셔미터(Potentiometer)를 사용함으로써 충전되는 칼라잉크의 양을 미세하게 조절할 수 있다. 한편, 칼라잉크 충전이 완료되면 칼라잉크 공급튜브(41)에 설치된 일 방향 밸브(42)는 닫히고 동시에 공압용 솔레노이드밸브(67)의 개폐작용에 의해 양압탱크(51)로부터 공기압 공급튜브(53)를 통하여 공급되는 압축공기의 경로를 절환하여 출구 측 압축공기 공급튜브(59)를 통하여 충전실린더(46)의 출구부에 공급하면 내부 피스톤(미도시)이 반대방향으로 이동하게 되며 이에 따라 정량잉크 공급실린더(40) 내부는 음압이 작용하게 됨으로써 벌크잉크카트리지(43)의 칼라잉크가 칼라잉크 공급튜브(44)를 통하여 개방된 일 방향 밸브(45)를 거쳐 상기 정량잉크 공급실린더(40)로 보충되는 과정을 거치게 된다. 상기 칼라잉크 충전공정에 의해 칼라잉크 카트리지(26)로 잉크를 충전하고, 잉크를 충전한 후 진공튜브(63)에 설치된 개폐밸브(65)의 개방에 의하여 잉크카트리지(26)의 노즐을 통하여 약간의 잉크를 흡입함으로써 잉크카트리지(26)의 내부압력을 조절함과 동시에 노즐에 잉크를 차게 하여 바로 프린터에 장착하여 인쇄작업을 행할 수 있는 상태를 만들어 주는 과정을 거쳐 잉크충전은 완료되며 또 다른 잉크 충전작업을 위하여 일련의 상기 공정을 반복한다.

한편, 상기 콤프레셔(50)의 전방에는 보조 양압탱크(52)가 설치되며, 이 보조 양압탱크(52)에는 보조탱크 내부의 압력을 감지하는 센서(미도시)가 설치된다. 상기 보조 양압탱크(52)는 콤프레셔(50)로부터 발생되는 압축공기를 임시 저장하고 적정압력의 압축공기를 충전실린더(46)로 공급하는 기능을 한다.

카트리지 종류에 따라 일부 잉크카트리지는 상부에 대기연통구가 형성되어 있는데, 이 경우 잉크의 충전과정에서 잉크카트리지의 대기연통구와 잉크카트리지 장착구의 배기부(14, 24)에 형성된 배기홀(29)이 기밀을 유지하여 연결되고 진공펌프(60)가 작동되어 진공튜브(63)를 통하여 잉크카트리지에 진공을 걸어줌으로써 잉크카트리지로의 잉크충전을 촉진시킬 수 있다.

도 7은 카트리지 장착구(20)와 카트리지 고정부재(21), 그리고 상기 카트리지 장착구(20)에 장착 고정된 칼라잉크 카트리지(26)의 구조에 관한 것이다. 카트리지 고정부재(21)는 손잡이(22), 슬라이딩바(23), 배기부(24)로 구성되며, 상기 손잡이(22)의 90°회전에 의해 칼라잉크 카트리지(26)의 노즐(28)이 칼라잉크 주입부(25)의 칼라잉크 주입홀(27)과 서로 기밀을 유지하면서 잉크 카트리지(26)가 카트리지 장착구(20)에 밀착 고정된다.

잉크카트리지 종류에 따라 카트리지 상부에 대기연통홀을 가지는 경우가 있는데, 이 겨우에는 칼라잉크 카트리지(26)의 상부의 대기연통구(71)가 배기부(24)의 배기홀(29)과 서로 기밀을 유지하며 연통된다.

앞서 살펴본 바와 같이 칼라잉크 충전에 앞서 진공펌프에 의해 진공을 유지하는 음압탱크(61)의 흡입력에 의해 상기 칼라잉크 카트리지(26) 내부에 잔존하는 공기나 잉크가 잉크 카트리지(26)의 노즐(28)을 통하여 토출되며, 충전 시에는 충전실린더(46)의 공기압에 의해 정량잉크 공급실린더(40)에 각각 저장되어 있는 시 안, 마젠타, 엘로우 색상의 잉크가 하부의 잉크주입홀(27)을 거쳐 상기 칼라잉크 카트리지(26)의 상응하는 노즐(28)을 통하여 칼라잉크 카트리지(26)에 충전된다.

종래의 기술에서 슬라이딩바(122)의 선단에는 고무재질의 탄성부재(124)가 결합된 구성을 취하는 반면, 본 발명에서는 슬라이딩바(23)의 스프링을 사용하여 잉크 카트리지 고정 압력을 적절하게 조정하여, 고무재질의 탄성부재(124)에 비하여 영구적인 사용이 가능하게 하였고, 계속적인 사용에도 항상 일정 압력을 가할 수 있게 하였다.

상기 카트리지 장착구(20)는 종래와 달리 안치되어 장착되는 칼라잉크 카트리지(26)의 크기나 형상에 구애받지않고 안치되는 카트리지의 폭과 깊이에 자유자재로 대응할 수 있도록 측면 가이드부재(81)를 더 포함할 수 있다. 또한 카트리지 노즐의 형상, 크기의 규격에 합치하는 잉크주입홀(27)의 구조를 갖고 탈착가능한 잉크주입부(25)를 다양하게 구비하여 칼라잉크 카트리지 제조사의 모든 제품에 대하여 잉크주입이 가능하도록 하였으며 필요할 경우 특정규격의 잉크주입홀(27)을 갖는 잉크주입부(25)가 교체되어 설치될 수 있다.

도 8(a), (b)는 벌크잉크카트리지(43)의 잉크공급 및 잉크 잔량 소진여부를 판단하는 구성에 대한 그림이다. 상기 벌크잉크카트리지(43)는 저장된 잉크가 소진되면 새로운 벌크잉크카트리지로 교체할 수 있도록 별도의 장착부재에 탈착가능하게 장착되며, 장착되어 있는지의 여부를 감지하는 센서가 설치되고 이 센서로부터의 정보는 제어부(미도시)로 전송된다. 상기 벌크잉크카트리지(43) 내부의 잉크 소진여부를 판단하기 위하여 하부 일 측에는 원형 파이프 형상의 돌출부(72)에 잉크 공급관(73)이 강제 삽입되어 체결되고 상기 잉크공급관(73)의 상부와 하부 관체 내부에는 전극니들(74)이 각각 높이를 달리하며 삽입되고 그 끝단은 잉크 속에 노출되어 있다. 상기 전극니들(74)은 잉크카트리지에 충전되는 잉크가 갖는 도전성을 이용한 것으로서 잉크가 충만하면 상기 전극봉은 잉크를 통하여 통전상태를 유지하지만 잉크가 소진되어 그 표면의 높이가 상기 상부와 하부 전극니들(74)의 사이에 위치하게 되면 더 이상 잉크를 통하여 전극니들끼리 통전상태를 유지하지 않게 되며, 이에 따라 상기 통전신호에 의해 점멸하는 LED(미도시)를 보고 벌크잉크카트리지 내의 잉크의 소진여부를 용이하게 확인할 수 있게 된다.

도 4 내지 도 7에 따른 잉크카트리지 재충전 시스템은 잉크카트리지의 노즐 측이 하향 배치되는 구조를 취하고 있으나 선반설계에 따라 반대방향으로 배치되는 구조로 설계 변경될 수 있다.

도 9는 벌크잉크카트리지의 양측면에 형성된 홈에 별도의 식별부재를 장착하여 구별할 수 있게 함으로써 오장착을 방지할 수 있는 벌크잉크카트리지를 설명하는 그림이다.

벌크잉크카트리지의 종류는 칼라의 종류와 충전되어야 할 카트리지의 종류에 따라서 다수개가 구비되고, 동일한 형상을 갖기 때문에 작업자가 정위치가 아닌 다른 위치에 벌크잉크카트리지를 장착할 경우, 다른 종류의 잉크를 충전하게 되는 오류를 범할 수 있다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 벌크잉크카트리지의 양측에 식별부재를 삽입할 수 있는 홈을 형성하고 이에 두가지 종류의 식별부재를 삽입함으로써 총 9개의 벌크잉크카트리지의 종류가 식별될 수 있도록 하고 있다.

그 경우의 수를 열거하면 도 9(b)의 식별부재(83, 84)를 정위치로 도 9(a)의 벌크잉크카트리지의 좌/우측면 홈(85)에 삽입하는 경우, 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 좌측면에는 정위치로 우측면에는 역위치로 삽입하는 경우, 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 좌측면에는 역위치로 우측면에는 정위치로 삽입하는 경우, 또한 도 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 좌/우측면 모두 역위치로 삽입하는 경우, 이상 4가지의 경우와, 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 좌측면에 정위치로 식별부재(84)를 벌크잉크카트리지의 우측면에 삽입하는 경우, 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 좌측면에 역위치로 식별부재(84)를 벌크잉크카트리지의 우측면에 삽입하는 경우, 식별부재(84)를 벌크잉크카트리지의 좌측면에 삽입하고 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 우측면에 정위치로 삽입하는 경우, 식별부재(84)를 벌크잉크카트리지의 좌측면에 삽입하고 식별부재(83)를 벌크잉크카트리지의 우측면에 역위치로 삽입하는 경우, 이상 4가지의 경우와, 식별부재(84)를 벌크잉크카트리지의 좌/우측면에 모두 삽입하는 한가지 경우를 포함하여 총 9종류의 벌크잉크카트리지를 식별 할 수 있게 된다. 도 9(c)는 식별부재(83 또는 84)가 삽입된 형태의 벌크잉크카트리지를 도시한다.

본 발명에 의한 잉크충전장비(200)의 벌크잉크카트리지 장착부에는 상기 식별부재에 맞는 각각의 돌기부분이 구비되어 작업자가 실수로 벌크잉크카트리지를 오장착하는 것을 방지하고 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 잉크카트리지 재충전 시스템에 따르면, 충전 작업 전에 잉크카트리지 노즐을 통하여 잔여공기와 잔존잉크를 토출시키고 잉크카트리지의 노즐과 대향되는 면에 별도로 형성된 공기토출구를 통하여 잉크카트리지 충전과정에서 진공을 가하여 잉크충전작업의 속도를 효율적으로 조절할 수 있으며, 노즐을 이용한 미세한 압력조절을 통하여 노즐에 기포가 남아있지 않도록 마무리함으로써 잉크카트리지 내부로의 잉크충전작업을 매우 원활히 진행시킬 수 있다.

또한 충전실린더 내부의 피스톤의 미세한 이동변위를 포텐셔미터를 이용하여 전위차 변화량으로 변환시켜 충전되는 잉크의 양을 미세한 범위까지 정교하게 제어할 수 있다.

한편, 잉크충전 완료 시 재충전된 잉크카트리지 내부의 공기 및 잉크를 소량 빼내어 잉크카트리지의 내부압력을 조절할 수 있으며, 필요한 경우 잉크 재충전 작업 초기 잉크카트리지 내부에 잔존하는 폐잉크를 빼낼 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 잉크 충전작업은 일 측에 마련된 터치스크린의 간단한 버튼조작에 의해 이루어질 수 있으며, 작업자는 터치스크린을 통하여 잉크 재충전 작업의 전반적인 과정을 관찰하며 관리할 수 있게 된다.

Claims

잉크카트리지가 장착되며 상기 잉크카트리지의 노즐과 연통되는 잉크주입홀이 형성된 잉크주입부를 구비하는 잉크카트리지 장착구;

상기 잉크주입부와 잉크공급튜브를 통하여 연결되는 정량잉크 공급실린더;

압축기에 의해 고압의 공기가 저장되는 양압탱크;

상기 양압탱크와 압축공기 공급튜브를 통하여 연결되며 상기 양압탱크로부터 공급되는 공기압에 연동하는 피스톤을 이용하여 상기 정량잉크 공급실린더의 잉크를 상기 잉크공급튜브를 통하여 상기 잉크주입홀로 공급하는 충전실린더;

상기 정량잉크 공급실린더의 일 측에 연결되어 충전용 잉크를 공급하는 벌크카트리지;

진공펌프에 의해 적정 진공상태를 유지하며 상기 잉크카트리지 장착구의 잉크주입홀과 진공튜브를 통하여 연결되는 음압탱크; 및

상기 충전실린더에 연결되어 상기 충전실린더 내의 피스톤의 이동변위를 제어하는 정량위치 제어수단;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 잉크카트리지 장착구는 상기 잉크카트리지의 공기토출구와 연통되는 배 기홀이 상기 잉크주입부의 대향되는 측에 별도로 형성되는 배기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 정량위치 제어수단은 직선형 포텐셔미터를 사용하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 잉크카트리지 장착구에는 잉크카트리지를 안치하여 장착시킴과 동시에 상기 잉크카트리지의 노즐과 상기 잉크주입홀, 그리고 상기 잉크카트리지의 공기토출구와 상기 배기부의 배기홀이 각각 긴밀하게 연통되도록 고정시키는 고정부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 4항에 있어서,

상기 고정부재는 손잡이, 슬라이딩바, 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 잉크카트리지 장착구에는 안치되는 잉크카트리지의 다양한 규격에 대응하여 안정적으로 고정될 수 있도록 잉크카트리지의 폭과 깊이에 따라 자유자재로 이동가능한 측면 가이드부재가 상기 장착구 하부에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 정량잉크 공급실린더는 단일의 흑색잉크용이 다수 개 구비되며 상기 잉크주입부의 잉크주입홀은 단일 개구 형상인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 정량잉크 공급실린더는 복수의 칼라잉크용이 한 세트를 이루며 다수 구비되고 상기 잉크주입부의 잉크주입홀은 잉크색상 수와 동일한 복수의 개구 형상인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 잉크주입부의 잉크주입홀은 흑색잉크용 단일 개구 형상인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 8항에 있어서,

상기 잉크주입부의 잉크주입홀은 칼라잉크용 복수의 개구 형상인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 잉크카트리지 재충전 시스템은 다수의 흑색잉크용 잉크주입부와 다수의 칼라잉크용 잉크주입부가 모두 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 압축공기 공급튜브에는 잉크충전 시기에 따라 상기 충전실린더의 입구 측과 출구 측으로의 공기압 공급을 교대로 개폐 제어하는 공압용 솔레노이드 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 벌크잉크카트리지의 내부에 저장된 잉크의 소진여부를 판단할 수 있도록 2개의 도전성 전극니들이 높이를 달리하여 구비되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 양압탱크는 보조 양압탱크를 통하여 압축공기 공급튜브에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 음압탱크는 보조 음압탱크를 통하여 진공튜브에 연결되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 시스템.
삭제
양 측면에 식별부재 부착홈이 형성되고,

상부 또는 하부가 개방되어 형성되거나 또는 중앙부가 개방되어 형성되며 상기 부착홈에 부착되는 식별부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 벌크잉크카트리지.
제 17항에 있어서,

상기 식별부재가 상기 벌크잉크카트리지의 양 측면의 부착홈에 각각 순서를 달리하여 조합형식으로 부착되어 다수의 경우의 수를 발생시키는 것을 특징으로 하는 벌크잉크카트리지.
상기 제 1항의 잉크카트리지 재충전 시스템을 이용한 잉크카트리지 재충전 방법에 있어서,

잉크카트리지 장착구에 잉크카트리지를 장착하는 단계;

음압탱크와 잉크카트리지 노즐을 연결하는 진공튜브에 설치된 개폐밸브의 개폐작용에 의하여 잉크카트리지 내부에 잔존하는 공기 또는 잉크를 토출시키는 단계;

양압탱크로부터의 압축공기 공급튜브에 설치된 공압용 솔레노이드밸브의 개 폐작용에 의하여 충전실린더의 출구 측에 공압을 공급하여 정량잉크 공급실린더에 음압이 작용되게 하여 벌크잉크카트리지로부터 정량의 잉크를 공급시키는 단계;

상기 공압용 솔레노이드밸브의 변경된 개폐작용에 의하여 충전실린더의 입구 측에 공압을 공급하여 상기 정량잉크 공급실린더의 잉크가 잉크공급튜브를 통하여 잉크카트리지로 충전시키는 단계;

정량위치 제어수단에 의해 설정된 정량의 잉크가 공급된 것으로 판별되면 상기 정량잉크 공급실린더의 잉크공급을 중단하는 단계;

진공튜브에 설치된 개폐밸브의 개폐작용에 의하여 잉크카트리지 내부나 잉크주입홀에 잔존하는 공기나 잉크를 흡입시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 방법.
제 19항에 있어서,

상기 충전단계에서 상기 잉크카트리지의 공기토출구를 연결하는 진공튜브에 설치된 개폐밸브의 개폐작용에 의하여 상기 잉크카트리지로의 잉크충전을 촉진시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지 재충전 방법.