KR0145341B1

KR0145341B1 - 잉크카트리지, 잉크제트기록조립뭉치 및 잉크제트기록장치

Info

Publication number: KR0145341B1
Application number: KR1019930014117A
Authority: KR
Inventors: 노리부미 코이타바시; 마사미 이케다; 사다유키 스가마; 나오히토 아사이; 히로미쯔 히라바야시; 쯔토무 아베; 사토히로시; 시게야스 나고시; 에이이찌로 시미즈; 마사히코 히구마; 유지 아키야마; 히토시 스기모토; 미유키 마쯔바라; 신이치 사토; 후미히로 고토; 마사야 우에쯔키
Original assignee: 미타라이 하지메; 캐논 가부시기가이샤
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-24
Publication date: 1998-07-15
Also published as: HK1065284A1; CN1495028A; CN1666877A; KR0144746B1; CN1236921C; CN1120091C; CN1657294A; CN1246155C; HK1075639A1; CN1246154C; CN1089065C; CN1081545C; CN1215663A; CN1249992A; HK1065283A1; KR940005415A; CN100343064C; CN1495029A; HK1065285A1; CN1495030A

Abstract

잉크를 수용하는 잉크수용장치는, 부압발생체와, 부압생성체를 수용하고, 에이벤트 및 잉크를 공급용의 공급구를 지닌 제1용기와, 잉크를 수용하는 제2용기와, 제1및 제2용기의 바닥부간의 연통을 위한 연통부와, 대기를 연통부에 도입하는, 에어벤트에 인접한 대기를 도입용 리브를 구비하고 있다.

Description

잉크카트리지, 잉크제트기록조립뭉치 및 잉크제트기록장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 기록헤드와 잉크용기와의 결합예를 도시한 도면,

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 기록헤드와 잉크용기를 도시한 도면,

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제4도는 기록장차의 사시도,

제5도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제6도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제7도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제8도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제9도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제10도는 잉크공급상태를 모델화해서 도시한 도면,

제11도는 본 발명의 일실시예에 의한 잉크용기속의 잉크공급부에서의 내압변화를 나타낸 그래프,

제12도는 비교예에 있어서의 잉크공급상태를 모델화해서 도시한 도면,

제13도는 비교예에 있어서의 잉크공급부에서의 내압변화를 나타낸 그래프,

제14도는 잉크용기에 잉크가 충전된 초기상태를 도시한 도면,

제15도는 기·액계면이 형성되기 시작한 상태를 도시한 도면,

제16도는 잉크공급의 종료부부근의 상태를 도시한 도면,

제17도는 잉크공급이 완료된 상태를 도시한 도면

제18도는 4개의 헤드를 일체로 해서 개별 잉크용기를 장착가능하게 한 상태를 도시한 사시도,

제19도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크용기를 도시한 도면,

제20도는 잉크공급상태를 모델화해서 도시한 도면,

제21도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크제트기록용의 잉크카트리지본체의 종단면도,

제22도는 제21도의 잉크제트기록장치용의 잉크카트리지본체의 횡단면도,

제23도는 제21도의 리브의 표면을 도시한 잉크카트리지본체의 단면도,

제24도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 리브의 표면을 도시한 잉크카트리지본체의 단면도,

제25도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 리브의 확대단면도,

제26도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 교환형 잉크제트기록용의 잉크카트리지본체의 종단면도,

제27도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 교환형 잉크제트기록용의 잉크카트리지본체의 횡단면도,

제28도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 리브의 표면을 도시한 잉크카트리지본체의 단면도,

제29도는 비교예의 잉크제트기록용의 잉크카트리지본체의 단면도,

제30도는 비교예의 잉크제트기록용의 잉크카트리지본체의 단면도,

제31도는 비교예의 리브의 표면을 도시한 잉크카트리지본체의 단면도,

제32도는 비교예의 리브의 단면형상을 도시한 확대단면도,

제33도는 수직방향의 인자자세를 도시한 도면,

제34도는 잉크실의 압축잉크흡수체의 누출잉크버퍼기능을 도시한 도면,

제35도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 압축잉크흡수체의 압축율분포의 일례를 도시한 도면,

제36도는 제35도의 실시예에 있어서의 압축잉크흡수체의 압축율분포에 다른 예를 도시한 도면,

제37도는 제35도의 실시예에 있어서의 압축잉크흡수체의 압축율분포의 또다른 예를 도시한 도면,

제38도는 비교예에 있어서의 압축잉크흡수체의 압축율분포의 일례를 도시한 도면,

제39도는 비교예에 있어서의 압축잉크흡수체의 압축율분포의 다른 예를 도시한 도면,

제40도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 부가잉크실의 예를 도시한 도면,

제41도은 제40도의 실시예에 있어서의 부가잉크실의 예를 도시한 도면,

제42도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 분할된 압축잉크흡수체의 일례를 도시한 도면,

제43도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크실의 잉크흡수체배치예를 도시한 도면,

제44도는 제43도의 실시예에 있어서의 장치의 조립상의 문제점을 설명하는 도면,

제45도는 비교예에 있어서의 잉크소비를 설명하는 도면,

제46도는 제45도의 비교예에 있어서의 감압시의 잉크누출상태를 도시한 도면,

제47도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 변형예를 도시한 도면,

제48도는 제47도의 실시예의 변형예를 도시한 도면,

제49도는 본 발명의 실시예에 의한 교환형 잉크용기 및 기록헤드의 캐리지에의 장착상태를 도시한 단면도,

제50도는 제49도의 실시예에 의한 장치의 잉크소비를 설명하는 도면,

제51도는 대기와 잉크와의 교환의 기본원리를 설명하는 도면,

제52도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 잉크공급부의 내압을 설명하는 도면,

제53도는 제52도의 실시예에 장치에 있어서의 잉크버퍼기능을 설명하는 도면,

제54도는 상기 장치의 제어계의 일례를 도시한 블록도,

제55도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크잔량검지시의 상태를 도시한 도면,

제56도는 제55도의 실시예에 의한 용기속의 잉크공급부의 내압을 설명하는 도면,

제57도는 잉크의 재충전방법의 일례를 도시한 도면,

제58도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 잉크소비를 설명하는 도면,

제59도는 제58도의 실시예에 의한 또 다른 잉크소비를 설명하는 도면,

제60도는 제58도의 실싱예의 구성에 있어서의 잉크잔량검지시의 상태를 도시한 도면,

제61도는 잉크실의 잉크를 다 써버린 후에 잉크를 제주입한 상태를 설명하는 도면,

제62도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 잉크잔량검출을 설명하는 도면,

제63도는 제62도의 실시예에 있어서의 잉크잔량검출의 변형예를 설명하는 도면,

제64도는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 잉크의 재충전방법을 설명하는 도면,

제65도는 감압시의 잉크유출량의 관계를 도시한 도면,

제66도는 잉크잔량과 그 검지전극간의 저항치와의 관계를 도시한 도면,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 2001, 3001 : 잉크용기 2 : 계구부

3, 102, 103-1, 103-2, 1003, 2003, 3002, 3201, 4202 : 부압발생체(흡수체)

4, 1004, 1005 : 부압발생체수용부 5, 1005 : 리브

6, 106, 1006, 2004, 2006, 2008, 2009, 3004, 3006, 3007, 3008, 4004, 4006, 4007, 4008 : 잉크수용부(잉크실)

7, 107 : 접합부제 8, 108, 1008 : 간극부

9 : 잉크 11, 1011 : 잉크용기의 바닥부

13, 2013, 3003 : 에이벤트부 20, 2010, 4010 : 기록헤드

61, 71, 81, 91 : 리브

100, 1031, A51, A61, A71, A83, A201 : 대기도입로

1032 : 부압발생체조정실 3203 : 버퍼흡수체

HC : 캐리지 P : 기록매체

본 발명은 잉크제트기록헤드에 공급될 잉크를 수용하는 잉크용기(잉크수용장치) 및 해당 잉크용기를 사용하는 잉크제트 기록장치에 관한 것이다.

종래, 잉크제트기록장치에 사용되고 있는 잉크용기는, 기록시에 기록헤드로부터 토출된 잉크량에 대응하는 잉크량을 적합하게 공급할 수 있는 동시에 기록을 수행하지 않을 때에는 기록헤드의 토출구를 통항 잉크누출이 없을 것이 요구된다.

또 이 잉크용기가 교환형인 경우에는 잉크용기의 착탈이 잉크누출없이 기록장치에대해 용이하게 행해질수 있고 또 잉크가 확실하게 기록헤드에 공급될 수 있을 것이 요구된다.

종래의 잉크제트기록장치에 사용가능한 잉크용기의 예로서는, 일본국 특개소63-87242호 공보에 개시되어 있는 구성(이하 제1종 레에라 칭함), 즉, 잉크용기내에 발포재가 배치된, 복수개의 잉크토출구를 구비한 잉크제트 기록카트리지가 있다. 이 잉크용기에 있어서는, 발포형의 폴리우레탄재료등의 다공질재료에 잉크를 저장하고 있으므로, 발포재의 모세관힘에 의한 부압(진공)의 발생 및 잉크용기로부터의 잉크누출의 방지가 가능하다.

또, 일본국 특개명 2-522호 공보(이하 제2종 레에라 칭함)에는, 1차 잉크용기의 2차 잉크용기가 다공질 재료에 의해 접속되어 있고 또 2차 잉크용기와 잉크제트기록헤드가 다공질 재료에 의해 접속되어 있는 잉크제트기록카트리지가 게시되어 있다. 이 종례예에 있어서는, 다공질 재료를 잉크용기내에 내장시키지 않고, 잉크유로중에만 배치한 것으로서, 잉크의 사용효율은 향상되고 있다. 또, 2차 용기부를 설치함으로써, 온도상승(압력저하)에 의한 1차 잉크용기의 공기팽챙에 의해 1차 잉크용기로부터 유출되는 잉크를 저장하여, 기록시의 기록헤드의 부압을 실질상 일정하게 유지하고 있다.

그러나, 상기 제1종례예에 있어서는, 잉크용기층내의 거의 전체공간에 발포재를 채을 필요가 있으므로, 잉크용량이 제한되는 동시에 사용되지 않고 남은 잉크량이 비교적 많아져, 잉크의 사용효율이 약화된다고 하는 문제점이 있었다. 또, 잉크의 잔량검지가 곤란하며, 또한 잉크소비기간중에 부압을 거의 일정하게 유지하는 것이 곤란하다고 하는 문제점도 있었다.

또, 상기 제2종례예에 있어서는, 기록을 행하지 않는 비기록시에는, 부압발생재료가 잉크유로증에 배치되어 있으므로, 다공질재료내에는 충분한 양의 잉크가 함침되어 있어, 다공질재료의 모세관함에 의한 부압의 발생이 불충분해져, 약간의 충격 등에 의해 잉크제트 기록헤드의 오리피스(토출구)로부터 잉크가 누출된다고 하는 문제가 있었다. 또, 잉크제트기록헤드가 잉크용기와 일체로 형성되어 있고, 이 잉크용기를 잉크기록헤드에 장착하는 교환형의 잉크카트리지의 경우에 있어서는, 이 제2종래예는 사용할 수 없다고 하는 문제도 있었다.

또한, 일본국 특개소 56-67269호 공보 및 동 특개소 59-98857호 공보에는, 잉크용기내에 스프링에 의해 부세된 잉크블래더(bladder)를 이용한 방식이 개시되어있다. 이 방식은 스프링힘을 이용해서 잉크공급부에서의 내부부압을 안정하게 발생시키고 있는 점에서 유리하나, 이러한 방식은, 소정의 내부부압을 얻기 위하여 스프링의 형상에 제약이 있고, 또, 잉크용기에 잉크블래더를 고정하는 공정이 복잡하므로, 제조코스트가 높은 점과, 또한 박형의 잉크용기에서는 잉크유지비율이 작게되는 점 등이 문제가 있었다.

또, 일본국 특계명 2-214666호 공보에는, 잉크용기의 내부공간을 복수개의 잉크실로 분리하여, 서로 부압발생가능한 미세구명에 의해 연통시킨 분리된 잉크실방식이 개시되어 있다. 이 분리잉크실방식은, 잉크실을 연통시키고 있는 미세구멍의 모세관힘에 의해서 잉크공급부에서의 내부부압을 발생시키는 방식이다. 이 방식에 있어서는, 상기 스프링볼래더 방식에 비해서 잉크용기의 구성이 간단하므로, 제조코스트의 면에서 유리하다는 점과 잉크용기의 형상에 구조적인 제약이 없는 점에서 유리하나, 잉크용기의 자세(위치)를 변경하면, 잉크잔량에 따라서는 미세구멍의 잉크가 없는 상태로 될 수 있어, 내부부압이 불안정해져 잉크가 누출될 경우도 있으모로, 잉크용기의 취급상의 제약이 있었다.

따라서, 본 발명의 주목적은, 취급이 용이한 잉크용기, 이 잉크용기를 사용하는 잉크제트기록헤드 및 이를 사용하는 잉크제트기록장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 잉크유지비율이 높은 잉크용기, 이 잉크용기를 사용하는 잉크제트기록헤드 및 이를 사용하는 잉크제트 기록장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 환경변화에 대해서도 잉크누출이 없는 잉크용기, 이 잉크용기를 사용하는 잉크제트기록헤드 및 이를 사용하는 잉크제트기록장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 환경변화에 대해서 잉크공급시의 부압특성을 안정화 시키고 있으므로 잉크의 토출특성에 영향을 주지 않고 기록헤드를 안정한 잉크공급을 행할 수 있는 잉크용기, 이 잉크용기를 사용하는 잉크제트기록헤드 및 이를 사용하는 잉크제트기록장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 부압발생수단을 이용해서 잉크를 효율적으로 사용하는 잉크용기, 이 잉크용기를 사용하는 잉크제트 기록헤드 및 이를 사용하는 잉크제트기록장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 잉크제트 기록장치의 운반이나 사용조건하에서 기록헤드 또는 잉크용기에 진동 등의 기계적 충격이나 온도변화 등의 열적충격이 부여된 경우에도 잉크누출을 신뢰성있게 방지하는 잉크용기, 잉크, 잉크제트 기록헤드 및 잉크제트 기록장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 양상에 의하여, 부압발생체와, 상기 부압발생체를 수용하고 공기배출구(에어벤트) 및 잉크공급용의 공급구를 구비한 제1용기와, 잉크를 수용하는 제2용기와, 상기 제1 및 제2 용기의 바닥부를 연통하기 위한 연통부와, 상기 공기배출구에 인접하게 유지되어 상기 연통부안으로 공기를 도입하는 대기도입수단으로 구성된, 잉크를 수용하는 잉크수용장치가 제공된다.

본 발명의 상기 및 기타 목적과, 특성 및 이점은 첨부도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 잉크제트 기록장치의 기록헤드, 잉크용기, 캐리지간의 결합상태를 도시한 단면도이다. 본 실시예에 있어서의 기록헤드(20)는 전기신호에 응해서 막비등을 잉크에 대해서 발생시키기 위한 열에너지를 생성하는 전기열변환체를 이용하는 잉크제트 방식의 것이다. 제1도에 있어서, 기록 헤드(20)의 주요부는, 헤드베이스플레이트(111)에 설치된 위치결정용 기준돌기(111-1)(111-2)를 기준으로 해서 헤드베이스플레이트(111)상에 접착 또는 압착되어 적층구조로 이루어져 있다. 여기에서, 제1도의 도면의 수직방향은, 케리지(HC)의 헤드위치결정부(104)와 돌기(111-2)에 의해서 위치결정되고, 제1도의 횡단면에 있어서의 수직방향은, 돌기(111-2)의 일부가 헤드 위치결정부(104)를 덮도록 돌출하여, 해당 돌기(111-2)의 절결부(도시안함)와 헤드위치결정부(104)에 의해서 정확하게 위치결정된다. 히터보드(113)는, Si기판상에 배열된 전기열변환체(토출히터)와, 이것에 전력을 공급하는 전기배선이 막형성기술에 의해 형성되고 있고, 상기 배선은 알루미늄 등으로 이루어져 있다. 또, 상기 배선은, 본체로부터의 전기신호를 받는 패드를 단부에 배치한 배선을 지니는 헤드플렉시볼기판(이하 헤드 PCB라 칭함)에 대응해서 와이어본딩에 의해 접속되어 있다. 토출히터에 대응하는 복수계의 잉크유로를 각각 분리하기 위한 격벽과, 유로를 통해서 교환형 잉크용기로부터 잉크를 도입해서 복수개의 잉크유로로 공급하는 공통엑실과, 복수개의 토출구를 지닌 오리피스로 구성된, 플라슬폰 등으로 일체로 성형된 천정판(112)을, 히터보드(113)에 도시하지 않은 스프링에 의해 압압시킴과 동시에 봉합부재를 이용하여 압착밀봉해서, 잉크토출부를 형성하고 있다.

천정판(112)에 밀봉결합함으로써 형성된 유로(115)는, 교환형 잉크용기(1)와 연통가능하게 하기 위하여, 헤드 PCB(105) 및 헤드베이플레이트(111)에 형성된 구멍을 통해서 헤드베이스 플레이트(111)의 반대쪽으로 관통함과 동시에, 이 관통부에서 헤드 베이스 플레이트(111)에 접착고정되어 있다. 또, 유로(115)의 잉크용기(1)와 결합하는 단부에는, 잉크토출부에의 이물이나 기포등의 유입을 방지하기 위한 필터(25)가 설치되어 있다.

교환형 잉크용기는 결합가이드 및 가압수단(103)에 의해 기록헤드(20)와 결합되고, 잉크공급부의 잉크흡수재료 즉 잉크흡수체가 유로(115)의 단부에 설치된 필터(25)와 당접함으로써, 기계적인 결합이 이루어진다. 이 결합후, 기록장치본체의 기록헤드 흡인 회복펌프(5015)를 이용해서 기록헤드(20)에 교환형 잉크용기(1)로부터 강제로 잉크를 공급함으로써, 잉크의 공급을 행한다.

본 실시예에서는, 가압수단에 의한 결합시에 기록헤드(20) 및 교환형 잉크용기(1)가 서로 결합됨과 동시에, 같은 방향으로 기록헤드(20)와 캐리지(HC)가 기계적 및 전기적으로 접속되므로, 헤드 PCB(105)상의 패드와 헤드구동전극(102)과의 위치결정도 확실하게 행해진다.

링시일은 잉크공급부의 활동여지를 허용할 수 있도록 교환형 잉크용기의 외벽과의 접합부를 넓게 하도록, 본 실시예에서는 비교적 두꺼운 탄성체링으로 구성하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 교환형 잉크용기(1)와 기록헤드(20)를 충분히 결합시킨후, 교환형 잉크용기를 부세함으로써, 캐리지와 기록헤드와의 위치결정을 간단한 구성으로 서로에 대해 확실하게 행할 수 있는 동시에, 기록헤드와 교환형 잉크용기를 본체 외부에서 간단한 구성으로 결합한 후, 캐리지상에 장착하도록 한것이므로, 교환조작을 용이하게 행할 수 있다. 본 실시예에서는 캐리지(기록장치본체)와 기록헤드와의 전기적 접속도 동시에 행하도록 구성되어 있으므로, 기록헤드 및 교환형 잉크용기의 교환시의 조작성도 양호하나, 대안적으로는, 전기적 접속을 별도의 코넥터를 이용해서 행하는 방식으로 해서, 기록헤드의 위치결정과 교환형 잉크용기와의 결합을 보다 확실하게 하기 위한 구성의 자유도를 높게하는 것도 가능하다. 제4도는 수평자세형의 기록장치를 도시한 것이다. 이 도면을 참조하면서, 본 실시예의 잉크제트 기록장치의 기록헤드의 배치 및 동작을 설명한다. 제4도에 있어서는, 기록재(기록매체)(P)를 플래톤롤러(5000)에 의해 위쪽으로 반송하고, 용지압압판(5002)에 의해 캐리지 이동방향에 걸쳐서 플레톤롤러(5000)에 대해서 압압한다. 캐리지(HC)의 캐리지 이동핀은 나사홈(5004)에 결합된다. 또 캐리지는 리드스크루(5005)(구동원)와 이 리드스크루에 평행하게 배치된 슬라이더(5003)에 의해 지지되어 플래튼롤러(5000)상의 기록매체(P)의 표면을 따라 왕복이동한다. 리드스크루(5005)는 구동전달기어(5011), (5009)를 통해서 구동롤러의 정역회전에 의해 회전된다. (5007), (5008)은 포토커플러이며, 캐리지레버(5006)의 이 위치에서의 존재를 검지해서 모터(5013)의 회전 방향을 절환하는 홈위치센서로서 기능한다. 화상기록신호는, 기록헤드 탑계하는 캐리지의 이동에 대한 타이밍을 계수에서 기록헤드에 전송되고, 소정의 위치에서 잉크방울을 토출시켜 기록을 행한다. (5016)은 기록헤드의 앞면을 캠핑하는 캡핑부재(5022)를 차지하는 부재이며, (5015)는 이 캡의 내부를 흡인하는 흡인수단이며, 캡속의 개구부(5023)을 통해 기록헤드의 흡인회복을 수행한다. (5017)은 클리닝블레이드로서, 이 블레이드를 전후방향으로 이동시키는 지지부재(5019)에 의해 지지되어 있다. 또, 이들은 본체의 지지판(5018)에 지지되어 있다. 상기 흡인수단, 블레이드 등은 기타 공지된 형태의 것이어도 된다. 또 흡인 회복동작의 타이밍을 결정하기 위한 레버(5012)는 캐리지와 끼워맞춤되는 캡(5020)의 이동에 따라서 이동하고, 구동모터로부터의 구동력은 클러치 등의 공지의 전달수단에 의해 제어된다. 이 회복수단은, 캐리지가 홈포지션 또는 그 근방의 영역으로 올때, 리드스크루(5005)에 의해서, 이들의 대응하는 위치에서 소망의 처리를 소정의 타이밍에서 행하도록 구성되어 있다.

본 실시예의 잉크제트 기록장치는, 제33도에 도시한 바와 같이, 수직방향의 인자자세에 있어서도 동작가능하며, 이 수직방향의 자세에서는, 기록헤드(2010)의 바닥면에 기록매체(P)를 대향시켜서 기록주사를 행하도록 구성되어 있다. 이 경우, 거의 동일평면내에서 용지공급, 인자, 용기배출을 행하는 것이 가능하므로, 엽서마 OHP용지등의 두껍고 강성이 높은 기록매체에도 인자를 행하는 것이 가능하다. 따라서, 본 실시예의 인자자세가변형 잉크제트 기록장치의 의장에는, 제4도의 바닥면에 4개의 고무패드의, 좌측면에 2개의 리브와 인출가능한 보조다리부(5018)가 구비되어 있어, 각각의 인자자세에서 기록장치본체를 안정하게 위치시킬 수 있다. 이 수직방향의 인자자세에서는, 기록매체(P)에 대향하는 기록헤드(2010)의 토출부보다도 상부에 교환형 잉크용기(2001)가 배치되어 있으므로, 그 만큼의 잉크의 수두압을 유지하고, 또 토출부에 있어서의 잉크의 내압을 약간 정압, 바람직하게는 약간 부압으로 유지해서 토출부의 잉크의 메니스커스를 안정화할 필요가 있다.

이상 제4도 및 제33도에 도시한 기록장치는 후술하는 본 발명의 각 실시예에서 적용가능하다.

이하, 본 발명의 잉크용기에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 먼저, 잉크용기의 구성 및 동작원리에 대해서 설명한다.

[구성]

제2도에 도시한 바와 같이, 잉크용기의 본체는, 잉크제트 기록헤드와 연결하기 위한 개구부(2)와, 부압발생체(3)를 수용하기 위한 부압발생체실 또는 수용부(4)와, 상기 부압발생체 수용부(4)에 리브(5)를 개재해서 인접하게 위치하고 또 잉크용기의 바닥부(11)에서 부압발생체 수용부(4)와 연통하고 있는 잉크실 또는 잉크수용부(6)로 구성되어 있다.

[동작원리(1)]

제2도는, 본 발명의 잉크용기에 잉크제트 기록헤드에의 잉크를 공급하기 위한 접합부재(7)가 삽입되어, 부압발생재료에 압접해서, 잉크제트 기록장치가 가동가능한 상태로 된 때의 계략단면도이다. 또, 접합부제의 단부에는, 잉크용기내의 이물을 배제하기 위한 필터가 설치되어 있는 경우도 있다.

잉크제트 기록장치가 가동하면, 잉크제트 기록헤드의 오리피스로부터 잉크가 토출되어, 잉크용기에 잉크흡인력이 발생된다. 잉크(9)는 이 흡인력에 의해서 잉크수용부(6)로부터 리브의 단부와 잉크카트리지의 바닥부(11)와의 간극부(8)를 통해서, 부압발생체 수용부(14)에, 또 부압발생체(3)를 개재해서 접합부재(7)에 도입된 후, 잉크제트 기록헤드에 공급된다. 이것에 의해, 간극부(8)이외에는 밀폐되어 있는 잉크수용부(6)의 내압이 저하되어, 잉크수용부(6)와 부압발생체 수용부(4)와의 사이에 압력차가 발생된다. 기록에 계속되면, 그 압력차는 상승을 계속하나, 부압발생체 수용부(4)는 에어벤트를 통해 대기에 개방되어 있기 때문에, 공기는 부압발생체를 통해서 리브의 단부와 잉크카트리지의 바닥부(11)와의 사이의 간극부(8)를 통해서 잉크수용부(6)로 들어간다. 이 시점에서, 잉크수용부(6)와 부압발생체 수용부(4)간의 압력차가 해소된다. 잉크제트 기록동작중에는, 상기 공정이 반복되어, 대략 일정한 부압이 잉크카트리지내에 유지된다. 또, 잉크수용부내의 잉크는, 잉크수용부의 내벽면에 부착되는 잉크이외에는, 거의 전부 사용가능하므로, 잉크사용효율이 향상된다.

[동작원리 (2)]

상기 잉크용기의 동작원리를, 제10도에 도시한 모델에 의거해서 보다 상세하게 설명한다.

제10도에 있어서, 잉크수용부(106)는 상기 잉크수용부(6)에 상당하고, 잉크를 수용하고 있다. (102), (103-1), (103-2)는 부압발생체(3)에 상당하는 모세관이며, 그의 메니스커스의 항에 의해, 잉크용기내에 부압을 발생시킨다. (107)은 접합부재(7)에 상당하여, 도시하지 않은 잉크제트기록헤드와 결합되어 있어, 잉크용기로부터 잉크를 공급한다. 이 잉크는 오리피스를 통해 토출됨으로써, 화살표(Q)로 표시한 바와 같이 잉크가 흐른다.

이 도면에 도시한 상태는 잉크수용부 및 부압발생체에 잉크가 충전된 상태로 부터, 부압발생체, 따라서 잉크수용부로부터 소량의 잉크가 공급된 상태에 상당한다. 또, 평형상태는 기록헤드의 오리피스에서의 수두압, 잉크수용부(106)내의 감압상태 및 모세관(102), (103-1), (103-2)의 모세관힘간에 이루어진다. 이 상태에서 잉크가 공급되면, 모세관(103-1), (103-2)의 높이는 거의 변화되지 않고, 잉크수용부(106)로부터 잉크가 간극부(8)에 상당하는 간극부(108)를 통해서 공급된다. 이때 잉크수용부(106)에서의 부압의 증가에 의해, 모세관(102)의 메니스커스가 변화되어 기포를 발생한다. 또, 이 메니스커스가 깨짐으로써, 기포는 잉크수용부(106)로 도입된다. 이와 같이 해서, 모세관(103-1), (103-2)의 높이를 거의 변화시킴이 없이, 즉 부압발생체중의 잉크분포는 거의 변화시킴이 없이 내압의 평형을 유지한 체로, 잉크의 소비량의 잉크수용부(106)로부터 공급된다.

잉크의 양이 Q만큼 공급되면, 그 체적변화가 모세관(102)의 메니스커스의 변위로서 나타나며, 이때의 메니스커스의 표면에너지 변화분이 잉크공급부의 부압을 증가시키나, 메니스커스가 파괴되어, 용기수용부내에 공기가 도입되므로, 공기가 잉크와 교환되어서, 그결과, 메니스커스는 원위치로 복귀된다. 따라서, 잉크공급부의 내압은 모세관(102)의 모세관힘에 의해서 소정의 내압에서 유지된다.

제11도는 본 실시예의 잉크용기의 잉크공급부에 있어서 내압이 잉크공급량(소비량)에 따라 변화하는 태양을 도시한 것이다. 초기상태(제14도)에서는, 전술한 바와 같이 부압발생체 수용부로부터의 잉크공급이 개시된다. 즉, 잉크수용부의 바닥에서의 간극부(8)에 메니스커스가 형성될때까지 부압발생체 수용부에 수용되어 있는 잉크가 공급되므로, 잉크용기가 흡수체(흡수재료)로 채워져 있는 제1종래예에 의한 잉크용기와 마찬가지로, 부압발생체 수용부내의 압축 잉크흡수체의 잉크상부면(기·액계면)의 모세관힘과 잉크자체의 수두압간의 평형에 의해서 잉크공급부의 내압이 발생하고 있다. 잉크소비(잉크공급)에 따라서 부압발생체 수용부의 잉크가 감소하여 전술한 바와 같이 잉크수용부의 바닥부에 기·액계면이 형성되는 상태(제15도 및 제11도, 점 X)로 되면, 잉크수용부로부터의 잉크공급이 시작된다. 잉크수용부(잉크실)의 바닥부 근방의 압축잉크흡수체의 모세관힘에 의해서 잉크공급부의 내압이 유지된다. 잉크가 잉크수용부에 공급되고 있는 한, 내압은 거의 일정하게 유지된다. 또, 잉크가 더욱 소비되어서 잉크수용부 벽바닥부보다 잉크수용부의 레벨이 낮아지면(제16도 및 제11도, 점 Y), 잉크수용부에 대기가 일단 도입되어, 잉크수용부와 외기가 완전히 연통되어서, 잉크수용부에 남아 있는 소량의 잉크가 부압발생체 수용부의 압축잉크흡수체에 의해 흡수되므로, 부압발생체 수용부내의 잉크량이 증가한다. 이것에 의해, 잉크상부면(기·액계면)의 약간의 분에 상당하는 양만큼 잉크공급부의 내압이 약간 정방향으로 변화한다. 또, 잉크가 더욱 소비되면, 부압발생체 수용부내의 잉크가 소비되어 버리나, 잉크공급부보다 기·액계면이 내려가면 기록헤드에 대기가 공급되기 시작하므로, 잉크공급이 한계에 도달한다(제17도). 이 상태에서, 잉크용기의 교환이 필요하게 된다. 본 발명자들의 연구결과, 다음과 같은 사항을 발견하게 되었다. 기록헤드와의 결합시에 기록장치본체의 흡인수단에 의해 흡인회복을 행하여 결합시에 발생하는 잉크유로증의 기포를 제거함과 동시에, 잉크용기로부터 약간량의 잉크를 유출시킴으로써, 초기상태로부터 안정한 잉크내압을 유지하는 것이 가능하며, 또, 부압발생체 수용부로부터 잉크를 초기상태 및 잉크용기의 교환직전에 소비하는 경우에 있어서도, 제11도에 도시한 잉크안정공급기간에서 기록특성에 아무런 악영향을 미치지 않으므로, 양호한 기록이 행해진다. 이상 설명한 메카니즘에 의해 잉크가 공급되기 위해서는, 다음의 포인트를 고려해야 한다.

간극부(8)에 매우 인접한 위치에서 잉크와 대기와의 메니스커스가 안정하게 형성되어 있을 필요가 있다. 그렇지 않으면, 잉크용기에 대한 메니스커스를 변위시키기 위해서, 잉크공급부에성 상당히 큰 부압이 발생될 정도까지 잉크를 소비해야만 한다. 이와 같이 하면, 기록장치의 고주파수에서의 구동이 곤란해지므로, 고속기록을 행하는 관점에서 불리하게 된다.

제11도는 잉크용기의 잉크공급부에 있어서의 내압이 잉크공급량(잉크소비량)에 따라서 변화하는 태양을 도시한 것이며, 잉크공급을 행하지 않는 상태에서의 소위 정압(P111)과 잉크공급을 행하고 있는 상태에서의 소위 동압(다이내믹압력)(P112)을 나타내고 있다.

상기 동압(P112)과 정압(P111)간의 차가, 잉크를 공급할 때의 압력손실(δP)이며, 메니스커스변위시에 발생되는 부압이 큰 비중을 차지하고 있다.

따라서, 이 부분에서의 메니스커스의 파괴를 지체없이 행하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 대기를 간극부(8)근방에 강제로 도입하는 대기도입로를 설치하고 있으며, 이하, 이것에 관한 실시예에 대한 설명한다.

[실시예1]

제3도는 본 발명의 제1실시예를 예시한 것이다.

잉크용기내의 부압발생체(3)는 발포형의 우레탄재료 등의 잉크흡수체이다. 이 흡수체가 부압발생체수용부(4)에 수납된 때에, 부압발생체수용부의 일부가 대기도입로(A32)로서 기능하는 간극을 형성하고 있으며, 잉크용기 바닥부(11)와 리브(5)의 단부간의 간극부(8)의 근방에 까지 뻗쳐 있다.

따라서, 대기와의 연통은 에이벤트에 의해 이루어진다. 잉크공급부로부터 잉크공급을 개시하면, 흡수체(3)로부터 잉크를 소비해서, 잉크공급부의 내압이 소정의 레벨에 이른다. 이때, 제3도에 도시한 잉크면(A31)을 흡수체(3)중에 안정하게 형성하여, 간극부(8) 부근에서 잉크와 대기사이에 메니스커스를 형성한다. 이때 간극부(8)의 치수는 높이가 1.5mm 이하인 것이 바람직하며, 그의 길이방향으로 긴 것이 바람직하다. 이 상태에 이르면, 그 후의 잉크소비에 의해 간극부(8)에서의 메니스커스의 파괴를 지체없이 행하는 것이 가능하므로, 압력손실(δP)을 증가시킴이 없이 안정하게 잉크를 공급할 수 있다. 따라서, 고속인자증에 잉크토출을 안정하게 행할 수 있다.

비기록시에 있어서는, 부압발생체 자체의 모세관힘(또는 잉크와 부압발생체간의 계면에서 메니스커스힘)등이 발연되어, 잉크제트 기록헤드로부터 잉크 누출을 억제할 수 있다.

또, 본 발명의 잉크용기를 컬러잉크제트기록장치에 대응시키기 위해서, 각각 다른 색의 잉크(예를들면, 블랙, 옐로, 마젠타 및 시안)를 각각의 잉크용기에 수용해서 사용하는 것이 가능하다. 또, 각각의 잉크카트리지를 일체화시켜서 잉크용기로 해도 된다. 또 다른 형식으로서는, 사용빈도가 높은 블랙잉크용의 교환형 잉크카트리지와, 다른 컬러잉크용기를 일체화한 교환형 잉크카트리지로 구성해도 되며, 사용되는 잉크제트장치를 고려해서 기타의 조합을 이용하는 것도 가능하다.

이하에 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 잉크용기의 사용시 잉크제트기록헤드에 있어서의 부압을 제어하기 위해서는, 부압발생체(3)의 재료, 형상 및 치수와, 리브단부의 형상 및 치수와, 리브단부와 잉크용기바닥부(11)간의 간극부(8)의 형상 및 치수와, 부압발생체 수용부(4)와 잉크수용부(6)간의 체적비와, 접합부재(7)의 형상 및 치수와, 접합부재의 잉크용기안으로의 삽입량과, 필터의 형상, 치수 및 메시와, 잉크의 표면장력을 최적화하는 것이 바람직하다.

부압발생부재(부압발생체)의 재료는, 그 자체 및 액체(잉크)의 무게에 관계없이 약간의 진동에 대해서도 잉크를 유지할 수 있는 능력을 지닌 것이라면 공지된 재료를 사용해도 된다. 예를들면, 섬유로 이루어진 스펀지 형상의 재료나, 연통구멍을 지닌 다공질재료 등이 있다. 부압 및 잉크유지력의 조정이 용이한 발포형 폴리우레탄재료의 스펀지 형상이 바람직하다. 특히, 발포형의 재료의 경우에는, 그 제조시에 다공밀도를 조정가능한 것이 바람직하다. 또 이 발포재를 열압축처리해서 다공밀도를 조정한 경우에는, 가열에 의한 분해물이 발생하여, 잉크의 물성을 변화시켜 기록품위에 악영향을 미칠 경우가 있으므로, 세정처리가 필요하다.

또, 각종 잉크카트리지를 각종 잉크제트기록장치에 대응시키기 위해서, 이것에 대응하는 다공밀도(기공밀도)의 발포재가 필요하나, 열압축을 실시하지 않은 특정의 셀수(1인치당의 기공수)를 지닌 발포재를 소망의 치수로 자르고, 부압발생체 수용부에 압축삽입해서 소망의 다공밀도 및 모세관힘을 조정하는 것이 바람직하다.

[잉크제트기록장치내에서의 환경변화]

밀폐된 잉크수용부를 지닌 잉크카트리지에 있어서는, 잉크가 누출될 수 있다. 즉, 잉크제트기록장치내에 장진된 잉크카트리지에 환경변화(온도상승 또는 압력저하)가 발생하면, 잉크수용부내의 공기가 팽창하여(잉크의 팽창도 있음), 잉크수용부에 내포된 잉크를 밀어내어, 그 결과 잉크가 누출될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예의 잉크카트리지에 있어서는, 최악으로 상정된 환경상태에 대해서 상기 밀폐된 잉크수용부의 공기팽창체적(그 양이 적을지라도 잉크의 팽창분도 포함)을 예상하여, 이것에 따른 잉크수용부로부터의 대응하는 잉크이동량을 부압발생체 수용부에 미리 할당시켜 놓고 있다. 또, 에어벤트의 위치는, 부압발생체 수용부내의 접합용 개구부보다 상부에 있는 한 제한되지 않으나, 환경변화시의 부압발생체증의 잉크의 흐름을 접합용 개구부로부터 이간시키기 위하여, 접합용 개구부로부터 떨어진 위치로 하는 것이 바람직하다. 또, 에어벤트의 수, 영상, 크기 등은 잉크의 증발을 고려해서 당업자에 의해 적절하게 결정될 수 있다.

[잉크카트리지자체의 유통]

잉크카트리지자체의 유통 즉, 운반에 있어서는, 접합용 개구부 및/또는 에어벤트를 시일부재 또는 시일재료 등으로 밀폐해서 잉크의 증발이나 잉크카트리지내의 공기팽창을 억제하는 것이 바람직하다. 이때의 시일부재로서는, 포장분야에 있어서 사용되는 단층배리어, 이 단층배리어와 플라스틱 필름을 포함하는 복수층 부재, 이들과 종이 또는 천 등의 보강재 또는 알루미늄박을 지닌 복합화 배리어재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 잉크카트리지본체와 마찬가지 또는 유사한 재료의 접착층을 사용하여 열에 의해 접착시킴으로써, 밀폐성을 향상시키는 것이 바람직하다.

또, 잉크의 증발이나 공기의 유입을 억제시키기 위해서는 잉크카트리지를 포장한 후, 그 내부로부터 공기를 제거하고 나서 밀봉하는 것이 효율적이다. 이때의 포장재료로서는, 기체투과도 및 액체투과도를 고려해서 상기 언급한 배리어 재료로부터 선택하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 포장재를 적절하게 선택함으로써, 잉크카트리지자체의 운반중의 잉크누출은 신뢰성 높게 방지할 수 있다.

[제조방법]

잉크카트리지본체의 재료는 공지된 재료이면 되나, 잉크제트기록용의 잉크에 영향을 미치지 않는 재료 또는 이러한 영향이 없도록 처리된 재료가 바람직하다. 또, 잉크카트리지의 생산성을 고려하는 것도 바람직하다. 예를들면, 잉크카트리지본체를 바닥부(11)와 상부로 분할해서, 수지재료로부터 각각을 일체로 성형하고, 부압발생체를 삽입한 후, 잉크카트리지의 바닥부(11)와 상부를 접착시켜, 잉크카트리지를 제조한다. 이때 수지재료가 투명 또는 반투명한 것이면, 잉크수용부내의 잉크는 외부에서 관찰할 수 있으므로, 잉크카트리지의 교환시기를 용이하게 판단할 수 있다. 또, 상기 시일재료 등의 접착을 용이하게 하기 위해서, 도면에 도시한 바와 같이 돌출부를 설치하는 것이 바람직하다. 또, 외관상, 잉크카트리지의 외면을 연마해도 된다.

잉크의 충전에는, 가압 및 감압법의 어느 것이라도 사용가능하다. 또, 잉크용기의 어느 곳에나 잉크공급구를 설치하면 잉크충전시에 기타 개구부가 오염되지 않으므로 바람직하다. 잉크충전후의 잉크충전구는, 플라스틱 또는 금속마개로 덮는 것이 바람직하다.

잉크카트리지의 구성 및 형상은, 본 발명의 범위내에서 변형가능하다.

[기타]

상기 실시예에 있어서의 잉크용기(카트리지)는 교환형을 사용해도 되나, 또는 기록헤드와 일체시킨 것을 사용해도 된다.

교환형인 경우에는, 본체에 의한 용기의 검지가 가능하고, 또, 흡인 등의 회복동작을 사용자가 행할 수 있어 바람직하다.

제14도에 도시한 바와 같이, 잉크용기는, 4개의 기록헤드를 4개의 컬러잉크용기(Bkla), (Clb), (Mlc), (Yld)를 접속가능한 기록헤드(20)로 일체화시킨 잉크제트프린터에도 사용가능하다.

[비교예 1]

잉크용기의 잉크공급부에 있어서의 내압이 잉크공급량에 따라 변화하는 태양에 대해 비교예를 설명한다.

이 잉크용기내에는 대기도입로가 설치되어 있지 않고, 부압발생체 수용부에는 거의 균일한 기공크기의 분포를 지닌 흡수체가 내장되어 있다.

초기상태에서는, 제14도에 도시한 바와 같이, 잉크수용부(6)에는 잉크가 거의 완전히 충전되어 있고, 부압발생체 수용부(4)에는 어느 정도의 잉크가 충전되어 있다. 이 상태로부터 잉크공급이 개시되면, 먼저 부압발생체 수용부(4)로부터의 잉크가 공급되므로, 부압발생체 수용부(4)내의 흡수체(3)의 잉크상부면(기·액계면)의 모세관힘과 잉크의 수두압간의 평형에 의해서, 잉크공급부에서 내압이 발생되고 있으나, 잉크공급이 진행됨에 따라, 잉크상부면에 내려가고 있으므로, 그 높이에 대해서 거의 직선적으로 압력이 증가하여 제13도의 (a)의 상태로 된다. 잉크공급에 의해서 잉크수용부의 바닥부에 있는 간극부에 기·액계면(메니스커스)이 형성될 때까지 잉크공급부의 부압은 계속 증가한다.

간극부에서 메니스커스가 형성된 상태로 될때까지, 흡수체내의 잉크면은 상당히 하강해버려, 경우에 따라서는, 기록헤드와의 접합부보다도 액면이 하강해 버릴 수도 있다.

이렇게 되면, 기록헤드내로 대기가 도입되어 토출이 불안정하거나 토출불량에 이르게 된다.

또, 이렇게 되지 않더라도, 잉크공급부의 내압은 제13도의 b에 도시한 바와 같이 간극부에서의 흡수체의 기공크기에 의해서 결정되는 일정한 부압을 초월해서 증가할 경우도 있다. 이것은, 흡수체는 그 주위가 부압발생체 수용부(4)의 내벽에 의해서 다소 압축되고 있으나, 간극부에 있어서는 벽이 존재하지 않으므로, 압축되지 않아 기타 부분에 비해서 압축비가 다소 작기 때문에 제12도에 도시한 상태로 되고 있는 것으로 여겨진다.

이 도면은, 어느정도 부압발생체 수용부(4)로부터 잉크를 소비한 상태를 도시한 것이다. 이 상태로부터 잉크를 더욱 공급하면, 흡수체(3)의 (R2), (R3), (R4)중에서 기공크기가 가장 큰 것에 해당하는 메니스커스(R4)가 (R3), (R4)부분의 메니스커스에 비해서 크게 변위되고, 이어서 메니스커스가 간극부에 가깝게 되면, 메니스커스힘이 갑자기 줄어 메니스커스가 잉크수용부쪽까지 이동하여, 그 메니스커스가 파괴됨으로써, 대기가 잉크수용부로 도입된다. 이때에는, (R2)부분으로 뿐만 아니라 (R3), (R4)부분으로부터도 소량의 잉크기 소비된다. 이때의 메니스커스이동시의 압력손실(δP)은 비교적 커진다.

그러나, 일단 파괴된 메니스커스도, 복귀시의 관성에 의해 다시 원위치에 가까운 위치에서 형성되므로, 잠시동안 압력손실이 높은 상태가 지속된다.

그래서, 메니스커스가 기공크기(R1)를 지닌 부분에서 안정하게 될때까지, 마찬가지 동작이 반복된다. 일단 간극부에서 메니스커스가 안정하게 되면, 간극부의 기공크기(R1)에 의해 결정되는 부압으로 될때까지 기포가 잉크수용부로 들어가 안정한 상태에 이르게 된다.

여기까지의 상태가 제13도의 (b)의 상태이며, 잉크수용부 및 흡수체 양쪽으로부터 잉크가 소비되고 있는 상태이다. 이와 같이 대기도입로가 특별히 설정되지 않으면, 잉크공급부에 있어서의 내압이 안정화되지 않아, 잉크공급시의 압력손실(δP)도 커지기 때문에, 토출특성이 악화되어, 고속인자가 곤란해 질 경우가 있다.

[실시예 2]

제5도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.

본 실시예에 있어서는, 칸막이리브(5)의 부압발생체수용부(4) 안쪽에 2개의 리브(61)를 설치하였다. 이 리브사이와 흡수체(3)에 의해서 대기도입로(A51)가 형성된다. 이 리브(61)의 하단부(A)는, 리브(5)의 하단부(B)보다도 위쪽에 위치하도록 되어 있으므로, 단순히 직방체형상의 흡수체(3)를 부압발생체 수용부(4)속에 삽입하는 것만으로 간극부(8)을 흡수체(3)로 커버할 수 있으므로, 어려움없이 안정하게 대기도입로(A51)를 간극부(8)에 매우 근접한 위치까지 이르도록 구성하는 것이 가능하다.

이 잉크용기를 이용해서, 인자를 실제로 행한 바, 기록에 의한 잉크공급에 의해서 신속하게 제5도에 도시한 바와 같은 잉크면 및 메니스커스를 형성할 수 있고, 또, 메니스커스파괴에 의한 기포와 잉크와의 재빠른 교환이 수행되므로, 압력손실이 적은 잉크공급을 행할수 있어, 고속인자를 안정하게 행하는 것이 가능하다는 것을 확인하였다.

[실시예 3]

제6도는 리브(71)의 수를 증가시켜, 대기도입로의 수를 중가시킨 제3실시예를 도시한 것이다. 이 리브(71)는 부압발생체수용부의 실링부에도 설치되어 있다. 본 실시예에 의하면, 복수개의 대기도입로(A61)를 에어벤트(13)로부터 간극부(8)의 근방까지 안정하게 확보하는 것이 가능하므로, 실시예 1 및 2에서와 마찬가지로 압력손실이 적은 잉크공급을 행할 수 있어, 고속인자를 안정하게 행하는 것이 가능하다.

또, 본 실시예에 있어서는, 에어벤트(13)을 간극부(8)로부터 떨어진 위치에 설치해도, 대기의 도입이 원활하게 행해질 수 있다.

[실시예 4]

제7도는 본 발명의 제4실시예에 의한 구성을 도시한 것이다.

본 실시예에 있어서는, 상기 실시예 2 및 3과 마찬가지고, 칸막이리브(5)상에 리브(81)을 설치하여 대기도입로(A71)를 형성하고 있으나, 리브(81)를 리브(5)에 대해서 비대칭으로 구성함으로써, 잉크수용부(6)로부터 간극부(8)을 통해서 부압발생체수용부(4)로 이동하는 잉크흐름(A72)용 통로와, 이 잉크흐름(A72)에 대응하는 것으로서 대기도입로(A71)를 따라 간극부(8)을 통해 잉크수용부(6)로 유입되는 대기흐름(A73)용 통로를, 중심선(A)에 대해서 독립적으로 함으로써, 교환에 의한 압력손실을 줄일 수 있다.

특히, 이 구성에 의해, 잉크와 대기와의 교환에 필요한 압력손실(δP)은 약 1/2로 되는 효과가 있다.

이것에 의해, 기록헤드로부터 안정한 잉크토출을 행하는 것이 가능하다.

[실시예 5]

제8도는 본 발명의 제 5실시예의 구성을 도시한 것이다. 이 구성에 있어서는 리브(91)가 설치되어 있다. 실시예 2∼4에서는, 리브(91)의 상단부를, 부압발생체수용부(4)의 벽의 내면의 상부에까지 연장시키고 있었으나, 본 실시예에서는, 리브를 그 정도까지 연장시키고 있지 않다. 이와 같이 함으로써, 리브(91)에 의해서 흡수체의 상부가 압축되지 않아, 압축된 부분에서 메니스커스힘이 발생하는 위험성을 피할 수 있으므로, 부압의 제어를 보다 안정하게 할 수 있다.

보다 상세하게는, 잉크가 소비되는 초기의 잉크용기속에 있어서의, 부압발생체(3)인 흡수체(3)속의 잉크액면(A81)이 안정한 잉크액면(A82)으로 이행할때까지는, 흡수체(3)로부터 잉크를 소비하도록 한다. 즉, 대기도입로를 통한 기액교환을 너무 빠르게 재촉하면, 잉크수용부로부터 잉크가 소비되는 결과, 흡수체(3)로부터의 잉크의 소비가 적어져 버리므로, 가압변동 등의 환경변화시에 잉크수용부(6)로부터 부압발생체수용부(4)로 이동가능한 잉크량이 제한된다. 따라서, 흡수체(3)의 잉크누출에 대한 버퍼효과가 열화될 수 있다. 그러므로, 본 실시예에서는, 잉크가 흡수체(3)로부터 어느정도 소비된 후에만 대기가 도입되도록 대기도입로(A83)를 설치해서, 흡수체(3)중의 잉크액면을 제어하여, 잉크누출에 대한 버퍼효과를 중대시킨다.

[실시예 6]

제9도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.

본 실시예에서는, 대기도입로를 칸막이리브 또는 벽에 홈(100)을 형성함으써 설치하고 있다.

본 실시예에 의하면 부압발생체수용부에 수용되는 흡수체의 압축율의 불균일성을 적게하고 있으므로, 부압의 제어가 용이하여, 안정하게 잉크공급을 행할 수 있다.

[실시예 7]

제20도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 것이다.

이 구성은 제6도의 실시예의 구성과 마찬가지이나, 다른 점은 대기도입로를 리브의 하단부까지 연장한 점이다.

실시예 5 및 6과 마찬가지로, 잉크가 소비되는 초기단계의 잉크용기중에 있어서의 흡수체(3)속의 잉크액면이 대기도입로(A201)의 선단부(C)의 안정화된 잉크액면위치까지 변위될때까지는, 흡수체(3)로부터 잉크를 소비하도록 하고, 그후, 대기도입로를 통해서 기·액교환을 행하면서 잉크수용부(6)속의 잉크를 소비한다. 여기에서, 대기도입로가 리브의 하단부까지 뻗어 있으므로, 그 구성은 제20도에 도시한 모델과 동등하게 된다. 이하 제20도의 모델에 대해 상세히 설명한다.

흡수체(3)는 제20도에 도시한 모세관으로 간주하고, 대기도입로(A201)는 (C)부분으로부터 리브의 하단부가지 계속되어 있고, 대기도입로(A201)는 상기 (C)부분보다 위쪽에서 모세관과 다시 접속되어 있는 것으로 간주한다.

앞에서도 설명한 바와 같이, 흡수체(3)속의 잉크액면은 잉크가 소비되는 초기단계에서는 어느정도의 레벨로 되어 있으나, 잉크가 소비됨에 따라서 서서히 그 액면이 내려가고, 이것에 따라, 잉크공급부에 있어서의 내압(부압)은 서서히 증가되어 간다.

그래서, 대기도입로(A201)의 선단부인 (C)레벨까지 잉크가 소비되면, 잉크모세관속의 (D)위치에서 메니스커스를 형성하며, 더욱 잉크가 수급되고 소비되면, 다시 잉크메니스커스 즉 잉크액면이 내려가나, (E)위치에 이르면, 대기도입로속의 잉크액면의 메니스커스힘은 갑자기 약해지므로로, 일단 대기도입로속의 잉크가 소비될 수 있도록 하고 있다. 그후, 이 위치에서 잉크수용부로부터 잉크가 소비된다. 즉, 기·액교환이 행해진다. 이와 같이 해서, 잉크소비동안에는, 잉크액면이 높이(C)보다 다소 낮은 위치에서 안정화하고 있으므로, 잉크공급부에서의 내압은 안정화된다. 그리고, 잉크공급이 정치되면, 모세관속의 메니스커스는 (E)위치로부터 (D)위치로 복귀하여 안정화된다.

이상 설명한 바와 같이, 잉크수용부속의 잉크를 다 써버릴 때까지 흡수체속의 잉크액면은 (D)와 (E)위치간을 왕복한다. 이 도면에 있어서, (A202)는 잉크공급기간, (A203)은 잉크비공급기간을 각각 나타낸다.

그 후에는, 흡수체속의 잉크가 소비되므로, 잉크공급부의 내압(부압)은 증대해버려, 잉크공급불가능상태로 된다.

그러나, 잉크공급부에 있어서의 내압은 흡수체(3)의 모세관힘(흡수체(3)가 잉크를 다흡수할 수 있는 높이)과 흡수체(3)속의 잉크액면의 높이간의 차로서 얻어지므로, 높이(C)를 잉크공급부에 대하여 소정레벨로 설정한다. 이러한 관점으로부터, 흡수체(3)의 기공크기를 비교적 작게 할 필요가 있다.

높이(C)를 잉크공급부(6)에 대해서 소정레벨로 설정하는 이유는, 공급부(6)보다도 잉크액면이 낮으면, 대기가 도입되어버려 토출불량을 유발하기 때문이다.

그러나, 그 높이를 상기 소정레벨보다 높게 할 필요는 없다. 왜냐하면, 환경변화에 기인한 잉크용기내의 내압변화에 의해 잉크수용부로부터 흡수체쪽으로 잉크가 흘러넘친 때의 버퍼효과가 적어지기 때문이다. 이점을 고려해서, 상기 높이(C)보다 위쪽에 있는 흡수체의 체적은 잉크수용부의 체적의 절반정도로 설정한다.

이하, 상기 설명한 메카니즘 보다 상세하게 설명한다.

흡수체는 일정한 밀도인 것으로 가정하면, 잉크공급부에 있어서의 내압(부압)은, 흡수체의 모세관력 즉 잉크공급부의 높이로부터 잉크를 흡인할 수있는 높이(H1)와, 잉크공급부로부터 잉크를 이미 흡인하고 있는 상태의 높이(H2)간의 차(H1∼H2)에 의해서 결정된다.

예를 들면, 흡수체의 잉크흡인력이 60mm(H1), 잉크수용부로부터 대기도입로(A)의 높이가 15mm(H2)이면, 잉크공급부의 내압은 H1 - H2 = 60mm - 15mm = 45mmaq로 된다.

초기에는, 흡수체로부터 잉크가 소비됨에 따라 그 액면의 높이가 내려가서, 거의 직선적으로 내압이 하강한다.

이상 설명한 구성의 잉크용기를 이용하면, 안정한 부압에 의한 잉크공급을 행하는 것이 가능하다.

또, 잉크용기자체의 구성도 몰드 등을 이용해서 용이하게 제작할 수 있으므로, 대량으로 잉크용기를 안정하게 제작하는 것이 가능하다.

잉크가 더욱 소비되어 흡수체속의 잉크의 액면이 대기도입로(A201)인 지점 즉 (C)위치까지 달하면, 다시 말해, 액면이 (E)의 상태로 되면, 대기도입로(A201)속의 메니스커스는 유지될 수 없으므로, 흡수체속으로 잉크는 흡수되어, 대기도입로가 형성되고, 일단 기·액교환이 행해진다. 한편 흡속체속의 액면은 잉크용기로부터 흡수된 잉크에 의해 상승함으로써, 이 액면은 (D)의 상태로 되어, 기·액교환이 정지한다. 이 상태에서는, 대기도입로(A201)속에는 잉크가 없고, 모델도면중의 대기도입로위쪽의 흡수체는 단순히 벨브로서 기능한다.

이 상태에서 다시 잉크가 소비되면, 흡수체속의 액면은 다소 내려가, 밸브가 개방된 것으로 되므로, 일단 기·액교환이 행해져 잉크수용부(6)로부터의 잉크의 소비를 허용한다. 잉크소비가 종료되면, 흡수체의 액면이 흡수체의 모세관힘에 의해 상승하나, (D)의 위치에 이르면, 기·액교환이 정지하므로, 그 위치에서 액면이 안정한 것으로 된다.

이와 같이, 잉크액면은 대기도입로(A201)의 높이, 즉, (C)부분의 높이에 의해서 안정하게 제어될 수 있고, 흡수체의 모세관힘 즉, 잉크흡인높이는, 미리 조정되므로, 잉크공급부의 내압을 용이하게 제어하는 것이 가능해진다.

또, 환경변화에 의한 잉크용기내의 내압변화에 의해서 잉크수용부(6)로부터 흡수체(3)쪽으로 흘러넘친 잉크를 유지하기 위해서, 흡수체의 모세관힘, 즉, 잉크흡인높이를 크게 함으로써, 잉크가 잉크용기로부터 흘러넘치는 것을 방지하는 동시에, 잉크공급부에서의 정압발생을 방지하는 것이 가능하다.

[실시예 8]

제21도는 본 발명의 제8실시예에 의한 잉크제트기록장치용의 잉크카트리지의 종단면도, 제22도는 제21도의 횡단면도, 제23도는 리브의 표면을 도시한 단면도이다.

대기도입층(1031)과 부압발생체조정실(1032)은, 잉크수용부(1006)와 부압발생체수용부(1004)사이의 칸막이벽인 리브(1005)상에 형성되어 있다. 또, 대기도입홈(1031)은 리브(1005)의 중앙부로부터 리브(1005)의 단부 즉 잉크카트리지의 바닥부(1011)와의 간극부(1008)까지 뻗어 있으며, 부압발생체수용부(1004)쪽에 형성되어 있다. 리브(1005)의 대기도입홈(1031)근방에 접하는 부압발생체(1003)와의 사이에 도려낸 형상의 부압발생체조정실(1032)이 형성되어 있다.

부압발생체(1003)는 부압발생체수용부(1004)의 내면에 당접되어 있으므로, 예를 들면, 부압발생체(1003)가 불균일하게 부압발생체수용부(1004)안에 삽입되어 있더라도, 제21도 및 제22도에 도시한 바와 같이, 부압발생체(1003)에의 접촉압(압축력)이 부분적으로 완화되는 것으로 된다. 이 때문에, 헤드로부터 잉크를 소비하기 시작하면, 부압발생체(1003)에 함침되어 있는 잉크가 소비되어 부압발생체조정실(1032)에까지 도달한다. 그후에도 잉크가 계속 소비되면, 부압발생체(1003)의 접촉압이 부압발생체조정실(1032)에 의해 완화되는 부분에서 대기가 잉크메니스커스를 파괴하기 쉽게 되므로, 신속하게 대기도입홈(1031)으로 대기가 도입되어, 부압의 제어가 용이해진다.

본 실시예에서는, 부압발생체(1003)로서 탄성이 있는 다공질재료를 사용할 것이 요망된다.

비기록시에는, 부압발생체(1003)자체의 모세관힘(잉크와 부압발생체간의 계면에서의 메니스커스힘)이 발휘되어, 잉크제트기록헤드로부터 잉크가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

제29도 내지 제31도는 비교예로서 부압발생체조정실이 없는 잉크카트리지의 일례를 도시한 것이다.

이 비교예의 잉크카트리지에 있어서도, 전술한 메가니즘에 의거해서, 통상의 상태에서 아무런 문제없이 적절한 동작을 행할 수 있다. 대기도입홈이 설치되어 있으므로 안정한 동작을 하는 것이다.

그러나, 보다 안정한 동작을 실현하기 위하여, 혹은 부압발생체로서 연속기공을 지닌 다공질수지재료의 사용을 허용하기 위하여, 보다 안정한 제어가 필요하다.

제32도의 확대단면도에 도시한 바와 같이, 부압발생체(1003)가 리브(1005)에 당접해서 대기도입홈(1031)에 부분적으로 들어간 상태로 된다. 이렇게 되면, 상기 부압발생체(1003)에 대한 접촉압(압출력)이 당접부(A)에서 완화되지 않아, 대기가 잉크메니스커스를 파괴하여 대기도입홈(1031)으로 들어가기가 더욱 곤란해 진다. 이렇게 되면, 잉크가 계속 소비되더라도 기·액교환이 행해지지 않아, 대기도입홈(1031)의 효과가 발휘되지 않으므로, 잉크흡수체로부터 잉크가 공급불능의 상태로 되기 쉽다.

상기 비교예 2와 달리, 본 발명의 실시예는 전술한 바와 같이 이러한 문제에 대해 유리한다.

[실시예 9]

제24도는 서로 다른 횡단면형상을 지니는 2개의 리브(1005)의 종단면도, 제25도는 리브의 횡단면도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 대기도입홈(1031)과 부압발생체조정실(1032)의 형상이 상기 실시예 8의 것과 다르게 되어 있다.

즉, 부압발생체(1003)에 당접된 리브(1005)의 단차부분율, 보다 압접·압축완화효과가 발휘될 수 있도록 둥글게 처리하였다.

이와 같이 둥근표면 R을 지닌 부압발생체수용부(1004)에 인접한 리브(1005)근방에 있어서는, 부압발생체(1003)속의 잉크속으로 대기가 도입되고, 이와 같이 도입된 대기가 잉크수용부(1006)속으로 이동해간다. 이렇게 대기가 이동함에 따라, 잉크수용부(1006)속의 잉크가 부압발생체수용부(1004)속으로 공급된다. 기·액교환영역에서는, 부압발생체(1003)중에 함침된 잉크속으로 대기가 도입된다.

또, 기·기액교환을 보다 원활하게 행하기 위해서는 기·액교환영역의 하부에서의 부압발생체수용부(1004)와 부압발생체(1003)와의 접촉압을 기·액교환영역의 상부에서보다 낮게 할 필요가 있다.

이것은, 접촉각이 완화되어 있는 부압발생체(1003)의 모세관을 통해서 대기가 기상으로부터 액상으로 보다 원활하게 이동할 수 있기 때문이다.

예를 들면, 대기도입홈의 단부에서의 리브(1005)의 중앙부에서 부분적인 부압발생체조정실을 형성함으로써 소망의 효과를 얻을 수 있다.

본 실시예의 부압발생체조정실(1032)과 동등한 기능을 제공하기 위하여, 부압발생체(1003)의 형상을 변경해도 된다. 이 때의 형상과 치수는 상기 요구조건을 충족하는 한 제한되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 잉크용기속의 대기와 잉크를, 잉크공급시에 안정하고 원활하게 교환하고 있으므로, 잉크공급부에 있어서의 내압을 안정하게 제어할 수 있다. 이것에 의해 기록헤드의 잉크토출을 고속으로 안정하게 행하는 것이 가능하다.

또, 본 발명의 잉크용기는, 잉크수용부의 내압이 환경변화 등에 의해 변화하더라도 잉크누출을 거의 방지하는 것이 가능하다.

[실시예 10]

본 실시예의 잉크용기(2001)는 내면을 2개의 잉크실(2004)(2006)로 구분함과 동시에 바닥부에서 서로 연통시켜, 잉크실(2004)에 모세관힘을 조정한 흡수체(2003)를 거의 간극없이 채우고 에어벤트(2013)를 형성한 하이브리드형이다.

제15도에 도시한 상태에 있어서는, 잉크실 (4), (6)이 충분히 충전된 초기상태로부터 잉크실(4)의 공급가능한 잉크 및 잉크실(6)의 절반정도의 잉크를 소비한 상태이다. 이 제15도에 있어서, 압축잉크흡수체(3)속의 잉크는, 기록헤드의 잉크토출부로부터의 수두압과 압축잉크흡수체의 모세관힘이 평형을 이룬 높이에서 유지되고 있다. 잉크공급부로부터 잉크가 공급되면, 잉크실(4)의 잉크량은 감소되지 않지만 잉크실(6)의 잉크가 소비된다. 즉, 잉크실(4)내의 잉크분포는 변화하지 않고, 내압의 평형을 유지한 채로 잉크실(6)로부터 잉크소비의 상당하는 분량만큼의 잉크가 잉크실(4)로 공급되며, 그 결과, 대기가 잉크실(4)를 통해서 에어벤트로부터 도입된다.

이때, 제15도에 도시한 바와 같이, 잉크실의 바닥부, 즉 하단부에서 잉크와 대기가 교환되고, 잉크실(4)의 압축잉크흡수체에 형성된 메니스커스는 잉크실(6)에 근접한 부분으로부터 일부 파손되어, 잉크실(6)의 압력이 압축잉크흡수체의 메니스커스보존력과 평형을 이루도록 잉크실(6)에 대기가 도입된다. 제2도를 참조하여, 하이브리드형의 잉크공급 및 잉크내압이 발생원리에 대해 이하 보다 상세하게 설명한다. 잉크실벽근방의 압축잉크흡수체는 잉크실(4)내의 잉크가 소정량 소비된 상태에서는 에어벤트부와 연통되고 있으므로, 대기압에 대해서 메니스커스를 형성하고 있다. 즉, 잉크공급부의 잉크내압은 적절한 압축에 의해 소정의 모세관힘으로 조정되어 있는 잉크실벽 근방의 압축잉크흡수체에 의해서 유지되어 있다. 잉크가 유출되기 전에 잉크실(6)의 상부의 폐쇄된 공간은 잉크실벽 근방의 압축된 잉크흡수체의 모세관힘 및 잉크실(6)에 남아 있는 잉크의 수두압과 평형을 이루어, 압축된 잉크흡수체의 메니스커스를 유지하도록 감압되고 있다. 이 상태에서 잉크공급부를 개재해서 기록헤드에 잉크를 공급하면, 잉크실(6)로부터 잉크가 유출되어, 잉크실(6)의 압력은, 잉크소비에 상당하는 양만큼 더욱 감압된다. 이때, 잉크실벽의 하단부에서의 압축된 잉크흡수체에 형성된 메니스커스가 일부 파손되어, 과잉으로 감압된 잉크실(6)의 압력이 압축된 잉크흡수체의 메니스커스유지력 및 잉크실(6)내의 잉크자체의 수두압과 평형을 이루도록 잉크를 소비중인 잉크실에 대기가 도입된다. 즉, 잉크공급부의 내압은, 잉크실벽의 하단부근방의 압축잉크흡수체의 모세관힘에 의해서 소정레벨로 유지된다.

제34도는 압축흡수체의 버퍼재로서의 기능을 설명하기 위한 것으로서, 제15도에 도시한 상태로부터 대기압의 감압 또는 온도상승 등에 의한 잉크실(2006)내의 공기의 팽창에 의해서 잉크실(2006)내의 잉크가 잉크실(2004)로 유출되고 있는 상태를 도시한 것이다. 본 실시예에서는, 잉크실(2004)안으로 흘러온 잉크를 압축잉크흡수체(2003)에서 유지시키고 있다. 압축잉크흡수체의 잉크흡수용량과 잉크실의 용적간의 관계에 대해서는, 주위 압력 또는 온도의 변화시 잉크의 누출을 방지하기 위한 관점으로부터 결정한다. 즉, 잉크실(2006)의 예상되는 최악의 조건하에서의 잉크유출량과 잉크실(2006)로부터의 잉크공급시에 잉크실(2004)에 유지시키는 잉크량을 고려해서 잉크실(2004)의 최대잉크흡수용량을 정하고, 압축흡수체의 잉크흡수량을 고려해서 적어도 그 분량을 수납가능한 용적을 잉크실(2004)에 지니게 하면 된다. 제65도는 감압전의 잉크실(2006)의 초기공간체적과 0.7기압으로 감압한 때의 잉크유출량의 관계를 실선으로 도시한 그래프이다. 이 그래프에 있어서, 최대감압조건을 0.5기압으로 한 경우에는 일점쇄선으로 표시하였다. 또, 잉크실(2006)로부터의 잉크유출량의 최악의 조건하에서의 추정량은, 예를 들면, 최대감압조건을 0.7기압으로 한 경우, 잉크시(2006)로부터의 잉크유출량이 최대로 되는 것은 잉크실(2006)의 용적(VB)의 30%의 잉크가 잉크실(2006)에 남아 있는 경우이며, 잉크실벽의 하단부보다 아래쪽에 있는 잉크도 잉크실(2004)의 압축흡수체에 의해 흡수되면, 잉크실(2006)에 남아 있는 전체 잉크(NB)의 30%가 누출되는 것으로 간주하면 된다. 대기압의 최악의 조건을 0.5기압으로 한 경우에는, 잉크실(2006)의 용적의 50%의 잉크가 유출된다. 즉, 감압하에서 팽창하는 잉크실(2006)내의 공기는 잔여잉크량이 적을 수록 많아지므로, 대량의 잉크가 밀려나가게 되나, 유출잉크의 최대량은 잉크실(2006)내에 있는 잉크보다 적다. 따라서, 0.7기압을 상정하는 경우는, 잔여잉크량이 30%이하로 되면 공기의 팽창량보다도 잔여잉크량이 작게 되므로, 잉크실(2004)안으로 유입되는 잉크량은 감소된다. 따라서, 잉크실(2006)의 용적의 30%(0.5기압에서는 50%)가 최대누출잉크량이다. 상기 현상은 온도변화에 경우에도 마찬가지로 적용되나, 50°정도 온도가 상승되더라도 잉크유출량은 상기 감압시보다 적다.

반대로, 대기압이 상승하면, 잉크실(2006)이 상부의 수두압분만큼 감압되어 있는 공기와 상승한 대기압과의 차가 너무 커지므로, 잉크 혹은 대기를 잉크실(2006)안으로 도입함으로써 소정의 압력차를 유지하려는 경향이 있다. 이 경우에는, 잉크실(2006)로부터의 잉크공급시와 마찬가지로, 잉크실벽(2005)의 하단부근방의 압축잉크흡수체(2008)의 메니스커스가 파손되어, 주로 공기가 잉크실(2006)로 도입되어서 압력평형상태로 되므로, 잉크공급부의 내압은 거의 변하지 않아, 기록특성에 대한 영향은 거의 없다. 상기 예에 있어서, 대기압이 원상태로 복귀된 경우에는, 잉크실(2006)내로 도입된 공기의 양에 상당하는 분량의 잉크가 잉크실(2006)로부터 잉크실(2004)로 유입되므로, 상기 실시예와 마찬가지로, 잉크실(2004)내의 잉크량이 일시적으로 증가되어 기·액계면이 상승한다. 그러므로, 초기상태와 마찬가지로, 잉크내압은 일시적으로 안정상태 보다도 약간 정방향쪽으로 되나, 기록헤드의 잉크토출특성에의 영향은 적어, 실용상의 문제는 없다. 상기 문제는, 예를 들면, 고지대의 감압하에서 사용되고 있던 기록장치를 표준대기압의 저지대로 이동해서 사용한 경우 등에 생기나, 이 경우에도, 잉크실(2006)에의 공기도입만이 생길 뿐이며, 또, 다시 고지대로 옮겨서 이용할 때에, 약간 잉크공급부의 잉크내압이 약간 상승할 뿐이다. 그러므로, 표준대기압보다도 현저하게 높은 압력상태하에서의 장치의 사용은 거의 고려되지 않으므로, 상기한 바와 같이 실용상의 문제는 없다.

또, 잉크용기사용초기로부터 교환직전까지, 잉크실(2004)의 압축잉크흡수체(2003)에 의해서 잉크실(2004)내의 잉크는 확실하게 유지되고 있고, 또, 잉크실(2006)은 폐쇄되어 있으므로, 개구부(에어벤트 및 잉크공급부)로부터의 잉크누출은 없고, 취급이 용이하다.

다음에, 본 발명의 하이브리드형 잉크용기에 있어서의 압축잉크흡수체 및 잉크실 구성에 대한 필요조건에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 압축잉크흡수체(2003)의 잉크흡수량과 잉크실의 용적과의 관계에 대해서는, 주위압력 또는 온도의 변화시 잉크의 누출을 방지하기 위한 관점으로부터 결정한다. 즉, 잉크실(2006)의 예상되는 최악의 조건하에서의 잉크유출량과 잉크실(2006)로부터의 잉크공급시에 잉크실(2004)에 유지시키는 잉크량을 고려해서 잉크실(2004)의 최대잉크흡수용량을 정하고, 압축흡수체의 잉크흡수량을 고려해서 적어도 그 분량을 수납가능한 용적을 잉크실(2004)에 지니게 하면 된다. 또 잉크실(2006)로부터의 잉크 유출량의 최악의 조건하에서의 추정량은, 예를 들면, 최대감압조건을 0.7기압으로 한 경우, 잉크실(2006)로부터의 잉크유출량이 최대로 되는 것은 잉크실(2006)의 용적(VB)의 30%의 잉크가 잉크실(2006)에 남아 있는 경우이며, 잉크실벽의 하단부분보다 아래쪽에 있는 잉크도 잉크실(2004)의 압축흡수체에 의해 흡수되면, 잉크실(2006)에 남아 있는 전체 잉크(VB)의 30%)가 누출되는 것으로 간주하면 된다. 대기압의 최악의 조건을 0.5기압으로 한 경우에는, 잉크실(2006)의 용적의 50%의 잉크가 유출된다. 즉, 감압하에서 팽창하는 잉크실(2006)내의 공기는 잔여잉크량이 적을 수록 많아지므로, 대량의 잉크가 밀려나가게 되나, 유출잉크의 최대량은 잉크실(2006)내에 있는 잉크량보다 적다. 따라서, 0.7기압을 상정한 경우는, 잔여잉크량이 30%이하로 되면, 공기의 팽창용적보다도 잔여잉크량이 작게 되므로, 잉크실(2004)안으로 유입되는 잉크량은 감소된다. 따라서, 잉크실(2006)의 용적의 30%(0.5기압에서는 50%)가 최대누출량이다.

다음에, 잉크실벽(2005)의 하단부에 형성된 잉크실사이의 연통부의 크기는, 상부가 폐쇄되어 있는 잉크실(2006)내의 잉크가 연통부에서 메니스커스를 형성할 수 없을 정도의 크기이상인 것이 제1조건이며, 또, 이 크기는, 잉크공급부로부터의 최대잉크공급속도(기록장치본체에 의한 흡인시 또는 완전히 전면을 블랙으로 인쇄할 때의 잉크공급속도)에 따라서 잉크의 점도 등의 특성을 고려해서 원활한 기·액교환이 수행될 만큼의 연통개구부를 지니도록 선택하면 된다. 그러나, 상기 설명한 바와 같이, 잉크실(2006)의 잔여잉크의 잉크상부면의 잉크실벽(2005)의 바닥부(하단부)보다도 낮은 경우에는, 잉크공급부의 내압이 일시적으로 정방향으로 변하므로, 그때의 기록헤드의 잉크토출특성에의 영향을 피할 수 있도록 크기를 설정하면 된다.

잉크용기의 동작설명에서 설명한 바와 같이, 하이브리드형 잉크용기에서는, 잉크실벽근방의 압축잉크흡수체(2003)에 의해 잉크공급부의 잉크내압을 유지하고 있으므로, 잉크실(2006)로부터의 잉크공급시에 소망의 내압을 유지시키기 위해서는, 잉크실벽(2005)하단부 근방의 압축잉크흡수체(2003)의 모세관힘의 조정이 필요하다. 즉, 잉크실벽(2005) 하단부근방의 압축잉크흡수체(2003)의 모세관힘은 기록시에 필요한 잉크내압을 발생시키도록 압축을 혹은 초기기공크기를 설정하면 된다. 예를 들면, 잉크공급부재에서의 잉크내압이 -h (mmaq)이면, 잉크실벽(2005)의 하단부근방의 압축잉크흡수체(2003)는 잉크를 hmm 흡인할 수 있는 모세관힘을 지니면 충분하다. 또 압축잉크흡수체(2003)의 구성을 간단히해서 고려하면, 잉크의 밀도를 P, 잉크의 표면장력을 r, 잉크흡수체와 잉크와의 접촉각을 θ, 중력을 g로 하면, 압축잉크흡수체(2003)의 미세기공반경 P1은, 다음식을 만족하는 것이 바람직하다. 즉,

P1=2γcosθ/pgh

잉크실(2006)로부터 잉크가 공급되고 있는 동안, 잉크실(2004)내에서의 잉크의 기·액계면이 잉크공급부의 상단부보다도 낮으면 기록헤드쪽으로 대기가 공급되므로, 잉크공급부근방의 기·액계면은 잉크공급부의 상단부보다도 높은 위치에 유지되어야만 한다. 즉, 잉크공급부위쪽의 압축잉크흡수체(2003)는 잉크공급부의 상부보다도 높은 기·액계면 설정위치(imm)의 높이를 i라 할때, (h + i)높이까지 잉크를 흡인할 수 있는 모세관힘을 지니면 된다. 상기와 마찬가지로, 압축잉크흡수체의 구성을 간략화해서 고려하면, 잉크공급부의 상부에서의 압축잉크흡수체의 미세기공의 반경 P2는,

P2=2γcosθ/ρg(h+i)

이다

상시 식에서 잉크공급부 바로위의 기·액계면의 높이(imm)는, 잉크공급부의 상단부보다도 높은 위치이면 충분하다. 또, 잉크실(2004)의 압축잉크흡수체(2003)의 더욱 안쪽부분의 잉크실벽을 향해서 서서히 기·액계면이 저감되도록, 잉크의 흡인력(모세관힘)을 서서히 작게(흡수체의 재료와 동일하면, 미세기공의 반경 P3을 서서히 크게)(제35도)하거나, 잉크실벽(2005) 근방에만 압축잉크흡수체의 모세관힘을 작게 해서, 모세관힘변화를 잉크실벽(2005)의 하단부에서의 모세관힘(동일한 재료이면, P1)에서 연결하면 된다.

압축잉크흡수체(2003)의 기·액계면보다 아래쪽인 부분의 압축잉크흡수체(2003)의 모세관힘은, 잉크용기에 충격, 검사, 급격한 온도변화 또는 기타 특별한 외력이 작용하지 않으면 어떠한 방식으로 모세관힘이 조정되고 있어도 되나, 이러한 외력이 작용하거나 잉크실(2006)내의 잉크를 전부 소비한 경우에도 잉크실(2004)의 잔여 잉크를 공급하기 위해서는, 잉크실벽(2005)하단부의 모세관힘(미세기공의 반경 P1)보다도 잉크공급부를 향해서 서서히 모세관힘을 크게(미세기공의 반경 P4)하고, 잉크공급부의 모세관힘을 보다 크게(미세기공의 반경 P5)(제37도)하면 된다. 즉, 모세관힘의 조건은

(잉크실벽의 하단부에서의 모세관힘) (잉크공급부 바로위쪽의 모세관힘)을 만족하면 되고, 바람직하게는,

(잉크실벽의 하단부에서의 모세관힘) (잉크실의 중간부의 하부위치에서의 모세관힘) (잉크실의 중간부의 상부위치에서의 모세관힘) (잉크공급부 바로 위쪽의 모세관힘) (잉크공급부에서의 모세관힘)이면 된다.

압축잉크흡수체(2003)의 구성을 간단화해서 고려하면, 기공의 반경은

P1 P2

를 만족하면 되고, 바람직하게는,

P1 (P3, P4) (P2, P5)

이면 된다.

P3과 P4간의 관계, P2와 P5간의 관계를 압축율의 분포설정에 따라서 P3 P4 및 P2 P5, 또는 P3 = P4, 또는 P2 = P5로 해도 된다.

제35∼제37도에, 상술한 관계를 동일한 잉크흡수체(2003)를 이용해서 압축율의 조정에 의해 실현하기 위한 바람직한 압축율분포를 도시하였다. 이들 도면에 있어서, (A351), (A361), (A371)은 기·액계면, 화살표(A352), (A372)는 증가중인 압축잉크흡수체의 압축율이다.

제38도는 비교예 3으로서, 잉크공급부족의 압축잉크흡수체(2003)의 모세관힘을 잉크실벽근방보다도 강하지 않게 한 경우에, 잉크실(2004)로부터 잉크를 어느 정도 공급한 상태를 나타낸 것이다. 본 비교예에서는, 잉크실벽(2005)의 하단부 근방에 기·액계면(A381)이 형성되고, 잉크실(2004)과 잉크실(2006)사이의 칸막이부가 기상축에 위치결정 되어 있다. 이경우, 잉크실(2006)로부터 잉크를 공급할 수 없고, 에이벤트부(2013)로부터 도입된 대기가 직접 잉크공급부로부터 기록헤드로 공급되어 버려, 이 시점에서 잉크용기는 사용불능상태로 된다.

제39도는 비교예 4로서, 본발명의 실시예와는 역으로, 잉크공급부보다도 잉크실벽쪽(제39도(a))또는 하단부근방(제39도(b)의 압축잉크흡수체(2003)의 모세관힘을 크게 한 경우의 예이며, 상기 비교에 3과 마찬가지로, 잉크실벽(2005)하단부 근방에 기·액계면(A391)이 형성되기 전에, 잉크공급부상단부보다 기·액계면이 저하해 버리므로, 잉크실(2006)로부터 잉크를 공급할 수 없게 되어, 에어벤트부(2013)로부터 도입된 대기가 직접 잉크공급부로부터 기록헤드로 공급되어버려, 이 시점에서 잉크용기는 더이상 사용불가능함.

이상의 설명에 있어서는, 1개의 기록헤드를 지닌 단색기록장치에 대해 설명하였으나, 다른 색의 잉크를 토출가능한 4개의 기록헤드(예를 들면, BK, C, M, Y) 또는 다른 색의 잉크를 토출가능한 1개의 기록헤드를 구비한 컬러잉크제트기록장치에도 적용가능하다. 이경우, 교환형 잉크용기의 결합위치 및 방향을 규제하는 수단을 부가해도 된다.

또, 상기 실시예에서는, 잉크용기를 교환가능한 경우에 대해서 설명하였으나, 이들 실시예는 기록헤드와 잉크용기를 일체로 구비한 기록헤드카트리지에도 적용가능하다.

[실시예 11]

제40도 및 제41도, 본 발명의 제 11실시예의 구성을 도시한 것으로, 잉크실(2006)에 연통시켜서 2개의 잉크실(2008)(2009)을 부가적으로 설치한 예이다. 본 변형예에서는 잉크실(2006), 잉크실(2008) 및 잉크실(2009)의 순으로 잉크가 소비된다. 또, 본 변형예에서 잉크실을 4개로 분할하고 있는 이유는, 전술한 실시예에서 설명한 감압환경 및 온도변화시의 잉크누출을 보다 잘 방지하기 위해서이다. 예를 들어, 제41도의 상태에서 잉크실(2006) 및 잉크실(2008)내의 대기가 팽창할 경우, 잉크실2006)의 대기팽장분은 잉크실(2004)을 개재해서 에어벤트부(2013)로부터 해방되고, 잉크실(2008)의 대기팽창분은 잉크실(2006) 및 잉크실(2004)로 잉크가 유출됨으로써 해방된다. 즉, 잉크실(2004)은 버퍼실로서의 기능을 지니고 있으므로, 잉크실(2004)의 압축잉크흡수체(2003)의 잉크유지용량은 1개의 잉크실로부터의 누출량분을 고려해서 결정하면 된다. 따라서, 압축잉크흡수체(2003)의 용적을 실시예 10에 비해서 작게 할 수 있으므로, 잉크유지비율을 높게 하는 것이 가능하다.

[실시예 12]

제42도는 본 발명의 제12실시예를 도시한 것으로서, 잉크실(2004)에 수납된 압축잉크흡수체를 3부분으로 분할해서, 각각의 압축잉크흡수체에 특정의 기능을 부여하고 있다. 제42도에서, 잉크실(2004)의 대부분을 차지하는 잉크공급부근방의 압축잉크흡수체는 모세관힘을 증가시키기 위하여 미리 비교적 높은 압축율로 압축되어 있다. 잉크실의 하단부근방의 압축잉크 흡수체는 그것보다 작으나, 잉크공급부에 있어서 필요한 잉크의 내압을 발생시키기 위하여 충분한 모세관힘을 공급할 수 있다(이것은 비교적 낮은 압축을(A423)이다). 또, 잉크실벽을 따라, 보다 작은 압축율을 지닌 재료(A424)를 배치해서 잉크실하단부근방의 기·액계면(A421)의 형성을 촉진시키고 있다. 본 실시예에서는, 압축잉크흡수체(2003)를 3부분으로 분할해서, 미리 압축한 후, 수납시킨 것이므로, 잉크용기의 제조공정이 다소 복잡해지나, 각각의 부분에서 압축을 (따라서 모세관힘)을 적절하게 조정할 수 있으며, 또, 잉크실가로방향으로 모세관힘이 약한 흡수체를 배치하고 있으므로, 잉크공급부의 내압은 보다 빠르게 소정레벨에 도달한다.

[실시예 13]

제43도는 본 발명의 제13실시예를 도시한 것으로서, 제12실시예와 마찬가지로, 압축잉크흡수체(2003)를 3부분으로 분할하고, 또 잉크실(2006)의 바닥부에, 압축율이 낮은 부분(중간모세관힘)(A433)이 배치되어 있으며, 그외 압축율이 높은 부분(A432), 중간정도인 부분(A434)이 있다. 또 본 실시예에서는, 잉크실벽(2005) 하단부보다도 잉크실(2006)의 잉크레벨이 낮을 경우에도, 잉크실(2004)내로의 잉크의 유출을 제어할 수 있으므로, 잉크공급부의 잉크내압편차를 적게 할 수 있다. 따라서, 잉크실하단부의 잉크실간의 연통부용 개구부를 크게 할 수 있으므로, 잉크용기의 설계상의 제약을 다소 줄일 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 제44도에 도시한 바와 같이, 잉크실백하단부에서 압축잉크 흡수체를 조립할 때 더욱 잉크흡수체를 부분적으로(P441) 강하게 압축해 버리면, 잉크실(2006)근방의 압축율이 부분적으로 높아져, 모세관힘도 부분적으로 증대된다. 따라서, 통상의 압축을, 그 결과 보다 약한 모세관힘을 지닌 잉크실(2004) 근방의 부분과의 사이에 대기가 차단되어, 메니스커스가 형성되어 잉크실(2006)로부터의 잉크공급이 방해될 경우도 있으므로, 주의 를 요한다.

이상 설명한 바와 같이, 실시예 10, 11, 12, 13에 의하면, 하이브리드형 잉크용기를 개량해서, 기록헤드에의 공급부 및 에어벤트를 구비함과 동시에 모세관힘을 조정한 잉크흡수체를 내포하는 공급부잉크실과, 이것과 연통한 1개이상의 잉크실을 구비한 구성이다. 또 잉크실과의 연통부에서의 잉크흡수체의 모세관힘보다는 적어도 기록헤드에의 잉크공급부의 상부의 잉크흡수체의 모세관힘을 강하게 함으로써, 안정한 토출을 유지함과 동시에 잉크누출의 방지가 가능하다. 따라서, 잉크용기의 취급이 용이하고, 잉크유지비율도 높다.

[실시예 14]

전술한 잉크용기에 대한 감압시험중에, 후술하는 비교예 3의 잉크에서 설명하는 조성을 지닌 잉크를 사용할 경우 잉크용기의 일부에서 잉크가 누출되는 문제점이 있음을 발견하였으므로, 누출방지성능을 각 잉크용기에 대해 변경하면서, 각종 조사와 시험을 하여 잉크와 잉크용기간의 친화도에 의해 잉크버퍼효과가 영향을 미치는 것을 알게 되었다.

제14도, 45도 및 46도는 잉크누출을 발생한 잉크용기의 비교예를 표시한 것이다. 제45도에서, (1)은 잉크흡수체가 잉크와 결코 접촉하지 않았던 부분, (2)는 일단 잉크를 흡수했었던 부분, (3)은 잉크를 함유하고 있는 부분이다. 제14도는 잉크용기의 초기상태를 나타내고, 제45도는 초기상태로부터 잉크실(3004)의 공급가능한 잉크 및 잉크실의 1/5전도의 잉크를 소비한 상태이다. 제46도는 제45도의 상태로부터 대기압의 강압 내지는 온도의 상승등에 의한 잉크실(3006)내의 공기의 팽창 등으로 잉크실(3006)의 잉크가 잉크실(3004)쪽으로 밀려나간 때를 표시하고 있다. 일부의 잉크는 이전에 잉크가 침투하고 있던 부분에 흡수된다. 그러나, 그외의 잉크는 흡수체에 흡수되지 않고 용기벽이나 용기실 벽과 흡수체와의 간격을 따라서 에어벤트(3003)등으로부터 잉크가 누출된다.

이에 대한 이유는 다음과 같이 생각된다. 한번도 잉크가 접하지 않은 흡수체는 잉크의 흡수성이 나쁘다. 그러나 일단 잉크를 흡수한 이력이 있는 흡수체는 그 표면상태가 변화해서 잉크의 흡수성이 양호하게 된다. 이것은 다음과 같이 확인되었다. 미사용상태의 압축된 흡수체(발포형 폴리우레탄)와 일단 잉크를 흡수한 이력이 있는 압축흡수체를 잉크속에 담가서 잉크가 흡수된 높이를 측정했다. 그랬더니 미사용의 잉크 흡수체는 수 mm 정도로 거의 잉크를 흡수하지 않았던 것에 대해서, 일단 잉크를 흡수한 이력이 있는 흡수체에서는 수 cm이상으로 압도적인 흡수성이 차이를 보였다. 본 실시예의 잉크카트리지는 초기 상태에는 잉크실(3006)에는 용적한도까지 충전가능하다. 또한, 잉크실(3004)의 잉크충전량에 있어서도 흡수체의 잉크유지한도까지 설정할 수 있다. 그러므로, 상기 점을 고려해서, 잉크실(3006)은 용적한도까지, 그리고 잉크실(3004)도 사용전에 흡수체를 한번 잉크에 적신 상태로 하기 위해서 거의 용적한도까지 충전했다. 또한, 이후, 잉크카트리지 개봉직후에 소정의 부압을 유지하기 위해서, 잉크실(3004)의 흡수체가 잉크유지한도 이하가 되도록 잉크를 제거할 수 있는 조작을 해도 된다.

잉크용기의 개봉직후, 우선 잉크실(3004)의 잉크가 사용되기 시작하고, 그후 잉크실(3006)의 잉크가 사용되기 시작한다. 버퍼기능이 필요하게 되는 잉크실(3006)의 잉크가 사용될 때에는 잉크실(3004)의 잉크흡수체는 미리 젖어 있던 상태로 되어 있기 때문에 잉크의 침투가 용이하게 일어나 버퍼기능이 충분히 달성된다. 또, 에어벤트로부터 잉크가 누출되는 것이 효과적으로 방지된다. 이와 같이 제작된 잉크용기의 잉크제트기록장치에 장착해서 감압시험을 행했다. 그결과, 잉크가 잉크용기에서 전혀 누출되지 않고, 게다가 인자품위가 높은 기록이 얻어졌다.

이와 같은 기능을 가진 잉크용기를 제작하려면, 흡수체를 내포하기 전에 잉크 또는 이에 대신하는 재습윤성이 좋은 용제로 전처리하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나 이경우 건조시키는 공정이 필요하게 되고, 잉크이외의 용제를 사용한 경우에는, 이것이 잉크중에 용출됨으로써 히터에 손상을 주지 않도록 주의를 기울일 필요가 있다. 또한, 잉크쪽을 흡수체에 침투하기 쉬운 것으로 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 일반적으로 이러한 잉크를 종이에의 침투성이 너무 좋아서, 상술한 바와 같이 잉크가 지면상에서 불균일한 종이의 섬유를 따라서 번지게 되어 인자품위가 저하한다.

제47도 및 제48도는 본 발명의 변형실시예를 표시한다. 이 도면에서, (I), (II) 및 (III)은 제 45도의 (I), (II) 및 (III)과 마찬가지이다. 이 실시예에서, 두 잉크실(3007) 및 (3008)은 잉크실(3006)과 연통되어 있다. 이 변형예에서, 잉크실(3006), 잉크실(3007) 및 잉크실(3008)의 순으로 잉크가 소비된다. 이 변형예에서 잉크실을 넷으로 분할하고 있는 것은, 상기 실시예에서 설명한 감압환경하 및 온도변화시의 잉크의 누출을 방지하려고 하는 것이다. 예를 들면 제48도의 상태에서 잉크실(3006) 및 잉크실(3007)내의 대기가 팽창하는 경우, 잉크실(3006)의 대기팽창분은 잉크실(3004)을 개재해서 에어벤트로부터 해방된다. 잉크실(3007)의 대기팽창분은 잉크실(3006) 및 잉크실(3004)에 잉크가 누출함으로써 해소된다. 이리해서, 잉크실(3004)은 버퍼실로서의 기능을 가진다. 잉크실(3004)의 압축잉크흡수체의 잉크유지용량은 하나의 잉크실로부터의 누출분을 고려해서 설정해도 된다. 이경우에도, 잉크실(3004)의 압축흡수체 전체를 일단 잉크가 흡수된 이력을 갖도록 해 둠으로써, 그 효과를 발휘시킬 수 있다. 또, 버퍼실(잉크실(3004)의 크기가 감소될 수 있으므로, 제조할 때 잉크충전후의 잉크제거공정을 넣은 경우의 페잉크량을 적게할 수 있다.

[실시예 15]

제49도를 참조해서, 실시예 15를 설명한다. 기록헤드의 기본구조는 제1도와 동일하다. 교환용 잉크용기(3001)의 내면은 바닥부에서 연통하는 잉크실(3004), (3006), (3007), (3008)로 분리된다. 잉크공급부의 잉크실(3004) 및 잉크실간의 연통부에 조정된 모세관력을 가진 잉크흡수체(3002)를 거의 간격없이 채운다.

에어벤트(3003)를 가진 잉크실(3008)에는 잉크의 누출을 방지하기 위한 버퍼흡수체를 채운다. 이것은 하이브리드형의 잉크카트리지이다.

제49도의 잉크상태는 잉크실(3004), (3006), (3007)에 충분히 충전된 초기상태로부터 잉크실(3007)의 반정도의 잉크를 소비한 상태이다. 더욱 잉크를 소비하면 잉크실(3007)의 잉크가 없어진 시점에서 제50도에 표시한 바와 같이 잉크실(3006)의 잉크가 공급되기 시작한다. 제50도의 상태로부터 더욱 잉크가 소비되어, 잉크실(3006)의 잉크가 없어진 시점에서 잉크실(3004)의 잉크흡수체에 유지되어 있는 잉크를 공급하기 시작한다. 잉크실(3004)의 잉크가 거의 없어진 시점에서, 교환형 잉크용기를 교환한다.

제51도는 실시예 15의 잉크공급 및 잉크내압의 발생원리를 표시한다. 제51도의 좌측의 잉크실은 잉크가 거의 소비되고, 잉크실간의 연통부와 에어베트를 통해 대기와 연통되어 있기 때문에 대기압상태에 있다. 잉크실간의 연통부를 개재해서 잉크공급부로부터 기록헤드측에 잉크공급이 행해짐으로써, 잉크실간의 연통부가 압축되어서 모새관힘이 높아져 있는 잉크흡수체(3201)를 개재해서 대기압의 잉크실에 인접연통되어 있는 잉크실로부터 잉크가 유출공급된다. 잉크가 소비된 잉크실은 그만큼 감압되게 된다.

다음, 잉크실간의 압축된 잉크흡수체(3202)에 형성된 메니스커스가 일부 파단되어 감압된 잉크실의 압력이 압축된 잉크흡수체의 메니스커스 유지력과 균형되도록 소비중의 잉크실에 대기가 도입된다. 즉, 잉크공급부의 내압은, 잉크실간의 연통부에 있는 압축된 잉크흡수체의 모세관임에 의해 소정치로 유지된다.

제52도는 실시예 15의 교환형 잉크용기의 잉크공급부에 있어서의 내압이 잉크공급량(소비량)에 따라서 변화하는 모습을 표시한다. 버퍼흡수체 또는 잉크흡수체의 모세관힘에 의해 내압이 발생하고 있지만, 잉크공급에 따라서 잉크실(3008)과 잉크실(3007)간의 연통부에 있는 압축된 잉크흡수체(압축부)의 모세관힘에 의해 내압이 발생하게 되어, 상술한 바와 같이 잉크실(3007)로부터 잉크가 공급되고 있는 동안에는 거의 일정한 내압을 유지한다. 잉크가 더 소비되면, 잉크실(3006)의 잉크가 소비되기 시작한다. 잉크실이 절환될 때, 잉크공급부 내압이 약간 변동한다. 이것은 잉크를 연속적으로 공급해서 내압측정을 행하고 있는 것과, 잉크실(3007) 및 (3006)이 함께 감압되어 있는 상태가 일시적으로 발생하는 것에 관계한다고 생각한다. 그러나, 이곳은 기록헤드의 기록특성 등 기능상에는 큰 문제가 되지 않는 것을 확인했다.

잉크실(3006)의 잉크가 안정적으로 소비되게 되면 다시 내압이 안정하게 된다. 잉크실(3006)의 잉크가 소비되면, 다음에 잉크실(3004)의 잉크가 공급(소비)되게 된다. 제52도에 도시한 잉크안정공급기간에서 기록특성에 아무런 문제가 없는 양호한 기록이 행해진 것을 발견했다.

제53도는 버퍼흡수체(3203)의 기능을 설명하는 것으로, 대기압의 강압 내지는 온도상승에 의한 잉크실(3007)내의 공기의 패창 등으로 잉크실(3007)의 잉크가 넘쳐 흐르는 모습을 표시하고 있다. 본 실시예에서는, 잉크실(3008)로 넘쳐흐른 잉크를 버퍼흡수체로 유지시키고 있다. 0.7기압의 경우는 최대에서도 잉크실(3007)의 용적의 30%의 잉크량의 누출을 고려해서 버퍼흡수체(3203)의 잉크흡수량을 결정하면 된다. 대기압의 감압전의 레벌로 회복(1기압)된 경우는, 잉크실(3008)에 누출되어 버퍼흡수체(3203)에 유지되어 있던 잉크가 다시 잉크실(3007)로 복귀한다. 상기의 현상은 잉크용기의 온도변화의 경우에도 동일하지만, 50℃정도의 온도상승이 있어도 누출량은 상기 감압시보다도 적다.

이 경우에도 최대누출잉크량을 고려해서 잉크버퍼의 설계가 행해진다. 그러나, 감압시험을 하고 있으면, 얼마간의 잉크용기는 잉크가 밖으로 누출한다고 하는 문제가 발생하며, 이 누출방지 특성은 개개의 용기의 의존하다는 것을 알았다. 이것은 잉크와 잉크실(3008)내의 버퍼흡수체(3203)와의 친화상태에 의해 좌우되는 것이 발견되었다.

그러므로, 실시예 15에서도 사용전에 잉크실(3008)내의 버퍼흡수체(3203)를 한번 잉크가 흡수된 이력을 갖게 한다. 대기압의 감압내지는 기온의 상승등에 의한 잉크실(3007)내의 공기팽창 등으로 잉크실(3007)의 잉크가 잉크실(3008)쪽으로 밀려나갔을 때에는 잉크실(3008)의 버퍼흡수체(3203)에 잉크가 흡수되어서 잉크카트리지 밖으로 누출하는 일은 없었다. 상술한 바와 같이, 잉크실(3008)은 잉크버퍼실이기 때문에 초기에는 잉크가 충전되어 있지 않은 상태가 바람직하다. 그래서 본 실시예에 있어서는 잉크실(3004), (3006) 및 (3007)은 전부 용적한도까지 충전하고 그리고 잉크실(3008)은 거의 용적한도까지 충전된 후, 이 잉크만을 제거함으로써 잉크버퍼효과를 유지하도록 했다.

이와 같이 해서 만든 잉크용기를 잉크제트기록장치에 탑재해서 감압시험을 행했다. 그결과, 전혀 누출이 없고 게다가 인자품위가 높고, 신뢰성이 잇는 기록을 얻을 수 있음을 확인했다.

이상 설명한 바와 같이, 모세관힘을 조정한 잉크흡수체를 내포하는 공급부 잉크실과 이에 연통하고 잉크를 저장하는 하나 내지는 복수개의 잉크실로 이루어진 잉크용기카트리지에 있어서, 내포하는 흡수체를 미리 잉크로 적셔 둠으로써 기록시 및 비기록시에 있어서도 잉크제트기록장치의 사용환경조건의 변화에 수반하는 잉크누출이 없다. 또, 잉크사용효율도 높으며, 문자품위도 양호하다.

[실시예 16]

선행실시예의 잉크카트리지에 있어서, 잉크흡수체를 내포하는 잉크공급실이 비게 되면, 어떤 경우에는 용기를 재충전하기 어렵게 된다.

제61도는, 잉크공급실의 잉크가 다 소비된 잉크용기로 잉크가 공급(재충전)되려고 하는 상황을 표시한다. 잉크실(4006)의 잉크가 다 소비된 후에 잉크공급실(잉크실(4004))의 잉크가 다 소비되더라도, 약간의 잉크량이 흡수체에 남아 있다.

잉크는 흡수체 각부에 메니스커스를 형성한다. 잉크가, 흡수체(4202)를 내포하지 않은 잉크실(4006)에 공급되려고 하면, 잉크실(4004)의 흡수체의 메니스커스는 잉크의 조밀한 충전을 방지하게 한다. 오히려, (A611)로 표시한 바와 같이 큰거품이 남는다. 이와 같은 잉크용기가 기록헤드와 결합되면, 잉크실(4004)의 흡수체(4202)의 공기거품의 존재 때문에 잉크의 흐름은 충분치 않으며, 따라서 잉크의 흐름을 쉽게 정지한다.

이 경우에 있어서, 잉크가 잉크실(4004)의 흡수체(4202)에 함유되어 있기 때문에 조작자는 잉크실이 비는 것에 주의하지 않으면, 따라서 잉크가 잉크실(4006)에서 다 소비되어도 기록동작은 가능하다. 잉크실(4004)의 흡수체(4202)내의 잉크가 완전히 소진된 결과로서 기록동작이 불가능하게 된 후에만 조작자는 잉크가 잉크실(4004) 및 잉크실(4006)에서 다 소비된 것을 처음으로 알게 될 것이다. 이 상태의 잉크실(4006)에서 잉크가 재충전되더라도, 잉크실(4006)내의 잉크는 잉크실(4004)내의 흡수체에 함유된 잉크와 접촉하지 않으며, 따라서 잉크실(4004)내의 흡수체(4202)에 거품이 남지 않도록 잉크를 공급하는 것은 불가능하다.

이 문제를 해결하기 위해서, 잉크용기는, 기록헤드용의 잉크공급부, 에어벤트 및 잉크흡수체를 가진 잉크공급실과, 잉크공급실과 연통하고 잉크를 저장하는 적어도 하나의 잉크실과, 잉크실에 소정량의 잉크가 남아 있는 동안 잉크의 잔량의 감소를 검출하는 잉크검출수단을 구비한다.

잉크의 잔량을 검출하는 수단에 관하여 설명한다.

제54도는 본 발명에 의한 제어장치의 일예를 표시한다.

이것은 A/D콘버터를 내장한 마이크로컴퓨터 형태의 제어기, 전압변환회로(4300), 경보장치(4400)를 구비한다. (4010)은 기록헤드이다. 경보장치는 LED 등의 표시기나 버저 등의 소리발생장치, 또는 이들의 조합으로 할 수 있다. 캐리지(HC)를 주사시키기 위한 주주사기구(4500)는 모터 등을 포함한다. 부주사기구(4600)는 기록매체를 반송하는 모터 등을 포함한다. (V)는 잉크용기로부터의 잔량검지신호이다. 본 실시예에서, 잉크실(4006)에 설치한 2개의 전극간에 정전류를 흘려서 2개의 전극간의 저항치에 의거해서 잉크실(4006)의 잔량검지를 행한다. 이경우에, 잉크잔량과 전극간 저항과의 관계는 제66도에 표시한 것과 같은 관계가 있다.

제55도에 도시한 바와 같이, 잉크실(4006)의 잉크레벨이 두 전극(4100)중의 상부전극의 밑까지 낮추면, 두 전극간의 저항은 갑자기 증가하며, 전극사이에서 대응하는 전압이 발생한다.

전압은 전압변환회로(4300)를 개재해서 또는 직접 제어기내의 A/D 콘버터(4200)에 공급되어, 이에 위해 A/D변환된다. 측정기가 소정레벨(Rth)을 초과하면, 경보장치(4400)를 작동시킴으로서 조작자에게 잉크분사의 필요성을 알린다. 이때, 주장치의 동작은 전지될 수 있거나, 현재의 동작이 완료된 후에 장치가 정지될 수 있다.

따라서, 잉크소비는 잉크실(4006)에 소량의 잉크가 남아 있을 때 정지되며, 따라서 잉크는 잉크실(4004)의 흡수체에 연속적으로 재충전될 수 있으며, 그래서 잉크용기는 재사용 될 수 있다.

제56도는 잉크공급(소비)에 따라서 본 실시예에 의한 교환형 잉크용기의 잉크공급부에서의 내압의 변화를 표시한다. 초기단계에서, 내압(부압)은 잉크실(4004)의 압축된 잉크흡수체(4202)의 모세관힘에 의해 발생된다. 그러나, 잉크의 소비에 의한 잉크실(4004)의 잉크의 감소로, 모세관힘에 의한 내압은 압축된 잉크흡수체(4202)에서 압축을 분포(기공분포)에 따라서 서서히 증가한다. 더 잉크가 소비되면 잉크실(4004) 내의 잉크분포는 안정화해서, 잉크실(4006)의 잉크가 소비되기 시작하며, 상술한 바와 같이 잉크실(4006)에 대기가 도입되게 된다. 따라서, 거의 일정한 내압을 유지한다. 잉크가 더욱 소비되어 잉크실(4006)의 잉크가 소정량 소비되면, 잉크잔량검지기가 작동하고, 잉크의 재충전을 촉진하는 동작 및 인자를 정시키는 등의 처치를 행한다. 이에 의해서, 잉크실(4004)의 잉크가 소정량이상 소비되기 전에 재충전할 수 있는 상태를 유지할 수 있게 된다.

재충전 방법으로서는, 예를들면, 제57도에 도시한 바와 같이 잉크실(4006)의 잉크주입구(4005)의 마개를 열어서, 이것으로부터 파이프(4052)등을 사용해서 잉크실(4006)에 잉크를 주입한다. 주입후, 잉크주입구(4005)를 마개(4051)로 닫으면 된다. 재충전방법은 이것에 한정되지 않고 다른 방법을 사용할 수도 있다. 잉크주입구(4005)의 위치도 상기한 것에 한정되지 않느다. 따라서, 잉크카트리지는 재사용 될 수 있다.

앞에서, 잉크의 잔량은 용기내에 전극간의 저항에 의거해서 검출된다. 그러나, 검출방법은 이 형식에 한정되지 않는다. 기계적 또는 광학적 검출방법이 사용될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 잉크용기는 교환형식이지만, 유닛으로서 기록헤드 및 잉크용기를 가진 잉크제트기록헤드카트리지로 해도 된다.

[실시예 17]

제58도, 59도 및 60도를 참조해서, 실시예 16을 설명한다. 두 잉크실(4007) 및 (4008)은 잉크실(4006)과 유체연통되어 있다. 본 실시예에서 잉크는 잉크실(4006), 잉크실(4007) 및 잉크실(4008) 순으로 소비된다. 본 실시예에서 잉크실을 넷으로 분할하고 있는 것은 실시예 16에 설명한 감압환경하 및 온도 변화시의 잉크의 누출을 방지하기 위해서이다. 예를들면, 제58도의 상태에서 잉크실(4006) 및 잉크실(4007)내의 대기가 팽창하는 경우, 잉크실(4006)의 대기 팽창분은 잉크실(4004)을 개제해서 에어벤트로부터 해방된다. 제59도에 도시한 바와 같이 잉크실(4007)의 대기팽창분은 잉크실(4006) 및 잉크실(4004)에 잉크가 유출함으로써 해소된다. 따라서, 잉크실(4004)은 버퍼실의 기능을 가지고 있다. 그러므로, 잉크실(4004)의 압축잉크흡수체(4202)의 잉크유지 용량은 하나의 잉크실로부터의 누출분을 고려해서 설정하면 된다.

이 경우에, 잉크실(4006) 및 잉크실(4007)의 잉크가 순차 소비된다. 최후부의 잉크실(4008)의 잉크가 소비되면, 다음에 흡수체를 내포하고 있는 잉크실(4004)의 잉크가 소비되어 잉크공급정지에 이르게 된다. 잉크실(4008)의 잉크잔량을 검출하기 위해서, 제60도에 도시한 바와 같이 잉크실(4008)에 전극(4100)이 설치되어 있다. 잉크주입구는 잉크실(4008)내에 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 잉크의 잔량은 잉크실(4008)만 검출하게 되어 있기 때문에, 잉크실(5006) 및 잉크실(4007)은 연통부를 제외하고 거의 전용량을 소비가능하다. 따라서 상기 전극을 실시예 16과 같은 레벨에 위치시키면, 상기 전극이 한계를 검출할 때에 흡수체를 내포하고 있지 않은 잉크실의 잔존하고 있는 잉크량을 작게할 수 있어, 스페이스를 유효하게 활용할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 실시예 16과 마찬가지로, 흡수체를 내포하고 있는 잉크(4004)에 잉크가 불충분해지기 전에 재충전이 가능하다.

[실시예 18]

제62도는 실시예에 18을 표시하며, 여기서 잉크용기의 벽은 투명 또는 반투명재료로 되어 있어, 잉크의 잔량을 광학적으로 검출할 수 있다. 이 경우에, 빛을 반사하는 거울과 같은 광반사판(4002)이 잉크실(4006)내의 잉크실벽에 설치되어 있어 빛을 반사하며, 발광소자(4003) 및 수광소자(4044)를 구비한 포토센서가 용기밖에 배치되어 있다. 발광소자(4043) 및 수광소자(4044)는 캐리지상에 또는 회복계가 있는 홈포지션에 설치해도 된다.

제62도에서, 광은 발광소자(4043)로부터 소정각도로 방출되며, 또한 광은 반사판에 의해 반사된 후 수광소자(4044)에 의해 수광된다. 예를들면, 발광소자(4043)는 LED소자로 되어 있으며, 수광소자(4044)는 포토트렌지스터 등이 사용된다. 제62도에 있어서, (a)는 잉크가 거의 충만되어 있는 때이다. 이와 같은 상황에서, 발광소자(4043)로부터 방출된 광은 잉크실(4006)의 잉크에 의해 차단되며, 따라서 수광소자(4044)는 광을 받지 못하며, 그래서 검출기의 출력은 작다. 그러나, 잉크가 소비되어 제62도의 (b)에 표시한 상태가 되고, 발광소자(4043)로부터의 광이 차단되지 않으므로, 수광소자의 출력은 높게 된다. 수광소자(4044)의 광에너지(검출기의 출력)가 소정임계치를 초과하면, 잉크의 주입을 촉진하는 경고신호가 발해진다.

제63도는 변형예를 표시하며, 여기서 발광소자와 수광소자는 잉크용기를 사이에 끼고 대향하도록 배치되어 있다. 제63도(a)는 평면도이며, 제63도(b)는 횡단면도이다. 이경우에도 잉크실(4006)의 재료는 투명하거나 반투명한 재료로 되어 있다. 이 예에서는 반사판을 사용할 필요가 없으며, 광을 직접 받기 때문에 검출 감도는 양호하다.

본 실시예에서는 하나의 잉크용기에 대해서 설명했지만, 다른색의 잉크를 토출가능한 복수개의 기록헤드, 예를들면, 블렉, 시안, 마젠타, 옐로용의 복수개의 기록헤드로 작동할 수 있는 컬러잉크제트 기록장치용 잉크용기에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 복수색의 잉크를 토출할 수 있는 하나의 기록헤드에도 적용가능하다.

임계치는 각색에 따라서 변할 수 있다. 잉크색에 따라서 필터 등을 사용해서 소정의 파장의 광을 선택하고, 잉크의 광투과도에 의거해서 잉크잔량은 검출해도 된다.

본 실시예에서, 잉크용기는 교환가능하다. 그러나, 이것은 기록헤드와 잉크용기를 일체로 형성한 잉크제트 헤드카트리지 형태로 되어 있다.

[실시예 19]

제64도는 실시예 19를 표시하며, 여기서 실시예 16의 잉크실(4006)이 두부분으로 분할되어 있으며, 그중의 하나(잉크실(4007)는 교환가능하다. 제64도(a)는 잔량검출기가 잉크소비의 결과로서 작동되는 상태를 표시한다. 이 경우에, 새로운 잉크실(4007)이 구비되어, 구 잉크실(4007)을 대체한다.

제64도(b)는 잉크가 소진된 잉크실(4007)이 제거되고, 새로운 잉크가 충만된 잉크용기가 장착되려고 하고 있는 상태이고, 제64도(c)도에 있어서는, 교환이 완료된 상태를 나타낸다. 이때, 잉크실(4007)바닥부의 마개(4052)는 잉크실(4006)의 상부에 있는 주입구(4005)에 의해 돌파되어 잉크가 공급된다. 이에 의해, 주사기나 스포이드 등을 사용할 필요가 없으므로, 조작자의 손은 더러워지지 않는다. 잉크실(4004)과 잉크실(4006)은 연결상태를 유지하는 것이 가능하므로, 최소한의 교환으로 충분하며, 따라서 경제적인 관점에서 유리하다.

실시예 19에서, 잔량검출기는 전국간의 저항을 사용하는 형식에 한정되지 않는다. 실시예 18과 같이 광학식이어도 되며, 또는 다른 식을 사용할 수도 있다. 더 바람직한 잉크잔량 검출방법은 잉크실(4004) 및 잉크실(4006)사이의 연통부를 개재해서 계속 흐르는 잉크액체가 있는지 없는지를 검출하는 것이다. 이를 위한 구조로서는, 전국(4100)이 잉크실(4004)과 잉크실(4006)간의 연통부의 반대쪽에 각각 배치될 수 있다.

본 실시예에서, 기록헤드와 잉크용기는 분리가능하다. 그러나, 기록헤드는, 잉크실(4004)과 (4006)을 포함하는 잉크용기와 일체로 형성되어도 된다.

상술한 바와 같이, 실시예 16-19에 의하면, 기록헤드용 잉크공급부와 에어벤트를 구비하고, 잉크흡수체를 가진 잉크공급실과, 잉크를 저장하고 잉크공급실과 연통되어 있는 적어도 하나의 잉크실을 지닌 잉크용기에 있어서, 잉크의 불충분량은 소정량의 잉크가 잉크실내에 잔류할 때 검출되며, 검출결과는 조작자에게 통지된다. 다음, 기록동작은 정지되어 잉크실을 잉크로 재충전할 수 있게 하며, 따라서 잉크용기를 재사용할 수 있다.

본 발명자는 선행실시예의 잉크용기에 적절히 사용할 수 있는 잉크의 특성을 조사하였다. 바람직한 잉크는 잉크의 진동에 대해 기액 교환부의 안전성을 나타내며, 이것은 대기의 상태 변화에 대해 안정화 되어 있다.

앞서의 실시예의 잉크용기에 적절히 사용할 수 있는 잉크에 대하여 설명한다. 잉크의 기본구조는 적어도 물, 착색제, 수용성 유기용재를 포함한다. 유기용재는 물과 높은 친화성을 가진 저휘발성이고 저점성을 가진 재료이다. 예를들면, 디메틸포름아미드 및 디메틸 아세트아미드 등의 아미드류, 아세톤등의 케톤류, 테트라 하이드로푸탄 및 디옥산등의 에테르류, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜 등의 폴리알킬렌 글리콜류, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 드리에틸렌 글리콜, 티오디글리콜, 헥실렌글리를 및 디에틸렌글리콜 등의 알칼렌글리콜류, 에틸렌 글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노메틸에테르 및 트리에틸렌글리콜 모노멜틸에테르 등의 다가 알콜의 저급알킬에테르, 에탄올 및 이소프로필 알콜 등의 1가 알콜, 그 외의 글리세롤, 1, 2, 6-헥산트리올, N-메틸-2-피톨티돈, 1, 3-디메틸-2-이디다졸이다는, 트리에탄올 아민, 설포레인 및 디메틸 설폭사이드 등을 들 수 있다. 수용성 유기용제의 함량에 대해서는 특별한 제한은 없다. 그러나 1내지 80중량%의 범위내가 바람직하다.

본 발명에 사용할 수 있는 착색제는 염료 또는 안료이어도 된다. 염료는 수용성 산성염료, 직접염료, 염기성 염료, 반응성 염료 등이 바람직하다. 염료의 함량은 특별히 제한되지 않지만, 잉크전체 중량에 의거해서 0.1-20중량%가 바람직하다.

표면장력을 조정하는 데에는 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 계면활성제의 예는, 지방산염, 고급알콜 설퍼릭에스테르염, 알킬벤젠 설포네이트 및 고급알콜포스포릭 에스테르염 등의 음이온성 계면활성제, 지방족 아민염 및 제4암모늄 염 등의 양이온성 계면활성제, 고급알콜의 에틸렌 옥사이드부 가물, 알킬페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 지방족 에틸렌 옥사이드 부가물, 고급알콜, 지방산 에스테르의 에틸렌 옥사이드 부가물, 고급알칼이민의 에틸렌 옥사이드 부가물, 지방산 아미드의 에틸렌 옥사이드 부가물, 폴리프로필렌 글리콜의 에틸렌 옥사이드 부가물, 다가알콜의 고급알콜지방산 에스테르 및 알칸을 아민 지방산아미드 등의 비이온성 계면활성재, 그리고 아미노산- 및 베타인형 양성 계면활성제 등을 들 수 있다. 이와 같은 계면활성제어 특별한 제한은 없으나, 고급알콜의 에틸렌 옥사이드부가물 알킬페놀의 에틸렌 옥사이드 부가물, 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 공중합체 아세틸렌 글리콜의 에틸렌 옥사이드부 가물 등의 비이온성 계면활성제가 바람직하게 사용된다. 또한, 에틸렌 옥사이드부가물 내에 부가된 에틸렌옥사이드의 몰수는 4내지 20의 범위내로 하는 것이 특히 바람직하다. 부가되는 계면활성제의 양에 특별한 제한은 없으나, 0.01내지 10중량%의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 표면장력은 상술한 수용성 유기용제에 의해 조정될 수 있다.

상기 성분에 부가해서 필요시, 제1액체는 정성변경제, PH조정제, 내노균제 또는 산화방지제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.

잉크의 점성은 1∼20P이다. 표면장력은 20dyne/㎝-55dyne/cm 이어야 한다. 더 바람직하게는 25∼50dyne/㎝ 이다. 잉크의 표면장력이 이 범위내에 있다면, 기록헤드오리피스의 메너스커스가 파과되는 일은 없지만, 프린트 동작이 행해지지 않을 때는 잉크가 헤드오리피스로부터 누출된다.

잉크카트리지에 함유된 잉크의 양은 그내부용적의 한도까지 적절히 결정될 수 있다. 잉크카트리지가 개봉된 작은 진공을 유지하기 위해서, 잉크는 그 한계까지 체워질 수 있다. 그러나, 부압발생체내의 잉크의 양은 부압발생체의 잉크유지 용량보다 낮게 할 수 있다. 여기서, 잉크유지 용량은 개개의 재료내에 유지될 수 있는 잉크의 양이다.

본 발명의 실시예에 의한 잉크 및 비교예를 설명한다.

물과 수용성 유기용재의 혼합물은 염료와 함께 4시간동안 교반된후, 거기에 계면활성제가 첨가된다. 다음, 그것은 필터를 통과해서 이물질이 제거된다. 잉크는 제11도의 잉크카트리지에 공급되었고, 기록동작은 제12도의 기록장치에서 실행되었다.

다음은 잉크의 조성 및 특성과 기록결과이다.

선명한 컬러화상이 기록되었고 카트리지내의 잉크는 예 1-4의 모두에 대하여 트러블없이 소진되었다.

옐로염료는 ACid Yellow 23, 시안염료는 ACid Blue 9, 마젠타염료는 ACid Red 289, 그리고 블렉염료는 Direct Black 168이었다.

표면장력은 웰헬미 방법에 의해 25℃에서 측정되었다.

다음은 대표적인 수용성 유기용제의 20-25℃에서의 표면장력이다.

에탄올(22 dyne/㎝), 이소프로판올(22 dyne/㎝), 사이클로헥산올(34 dyne/㎝), 클리세린(63 dyne/㎝), 디에틸렌 글리콜(49 dyne/㎝), 디에틸렌글리콜 모노 메틸에티트(35 dyne/㎝), 트리에틸렌글리콜(35 dyne/㎝), 2-피롤리돈(47 dyne/㎝), N-메틸피롤리돈(41 dyne/㎝), 소망하는 표면장력은 물과의 혼합에 의해 얻을 수 있다.

계면활성제를 사용해서 잉크의 표면장력을 조정하는 방법을 설명한다.

예를들면, 표면장력 28dyne/㎝는 물을 베이스로 해서 1%의 소르비탄 모놀라우레이트 에스테르를 첨가해서 얻을 수 있다. 35dyne/㎝는 1%의 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 에스테르를 첨가해서 얻을 수 있다. 28dyne/㎝는 1%이상의 ACETYLENOL EH(아세틸렌 글리콜-에틸렌 옥사이드 부가물)를 첨가해서 얻을 수 있다. 낮은 표면장력이 요망된다면, 0.1%의 SURFLON S-145(퍼플루오로알킬-에틸렌 옥사이드 부가물)(일본, 아시히 글라스 (주)제품)를 첨가함으로써 17dyne/㎝를 얻을 수 있다. 표면장력은 다른 첨가물에 의해 약간 변동되므로, 당업자에 의해 적절한 조정이 행해질 수 있다.

상술한 바와 같이, 잉크버퍼는 최대잉크누출량을 고려해서 설계된다. 잉크 버퍼효과는 잉크의 조성에 의해 현저하게 영향받는 것을 발견했다.

다음은 비교예이다.

[비교예 3]

염료 4부

글리콜 7.5부

리오디글리콜 7.5부

요소 7.5부

순수 73.5부

잉크는, 제46도에 도시한 바와 같이, 감압 또는 온도상승에 기인한 잉크실(3006)의 공기팽창 때문에 잉크실(3006)로부터 잉크실(3004)로 밀려들어갈때, 잉크가 흡수체에 흡수되지 않고 용기벽과 흡수체간의 간극부를 통하여 또는 에어벤트(3003)등을 통하여 누출되는 문제가 발생한다.

계면활성제를 함유하는 잉크제트 기록용 잉크가 제안되어있다. 이 잉크는 복사지, 결착지 또는 다른 보통지에 대한 정착특성이 매우 좋고, 서로 다른 컬러잉크 기록영력이 컬러기록시 인접하고 있을 때에도 부적절한 색혼입(번짐 등)이 일어나지 않는다는 점에서 유리하다. 따라서, 균일한 착색이 가능하다. 다음은 조성의 일예이다.

염료 4부

글리콜 7.5부

리오디글리콜 7.5부

아세틸렌클리콜-에틸옥사이드부가물

(m + n = 10) 5부

요소 7.5부

순수 68.5부

이와 같은 잉크가 사용되면, 제34도에 도시한 바와 같이, 온도상승 또는 대기압 감소등에 기인하는 잉크실(2006)의 공기 팽창때문에 잉크가 잉크실(2006)로부터 잉크실(2004)로 밀려나갈때 흡수체(2003)에 흡수되지 않으므로 잉크는 잉크카트리지로부터 누출되지 않는다.

상술한 바와 같이, 잉크가 잉크실(2006)로부터 공급될 때의 잉크실(2004)의 잉크의 기·액계면은, 잉크실(2006)의 부합 및 압축된 잉크흡수체의 모세관힘에 의해 형성된 기록헤드의 토출부로부터의 수두압과 같은 높이에 유지된다. 이때의 잉크실(2004)의 기·액계면의 평균잉크높이를 H라 가정한다. 대기압의 감압 또는 온도상승에 기인해서 잉크가 잉크실(2006)로부터 흘러나올 때, 잉크실(2004)의 기·액계면의 높이는 b만큼 더 높이 유지되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 잉크실의 총높이는 3㎝이며, 잉크실(2004)및 잉크실(2006)은 각각 6CC의 용적을 가진다.

초기단계의 잉크실(2006)은 완전히 충전되며(6CC), 압축된 흡수체(2003)(폴리우레탄 발포재)를 내포하는 잉크실(2004)은 4CC의 잉크를 내포한다.(잉크합계 : 10CC), 흡수체의 다공도는 95%이상이고, 잉크가 흡수체의 모든 기공에 완전히 내포되어 있다고 가정하면, 잉크실(2004)은 약 6CC의 잉크를 내포할 수 있다. 잉크는 처음에 잉크실(2004)에서 소비되며, 그리고 잠시후, 잉크는 잉크실(2006)에서 소비되기 시작한다. 잉크실(2004)의 기·액계면은 잉크실(2206)의 부압 및 압축된 잉크흡수체의 모세관힘에 의해 형성된 기록헤드의 토출부의 수두압과 같은 높이에 유지된다.

평균적으로는, 이때의 공기액체 접촉면의 높이는 약 1.5㎝이다. 흡수체의 모든 기공의 잉크를 내포한다고 가정하면, 잉크실(2004)의 잉크량은 약 3CC이다. 여기서 대기의 최대 감압조건이 0.7기압이며, 잉크실(2006)의 용적은 약 30%인 잉크 1.8CC는 넘쳐흐를 수 있다. 그러므로, 잉크실(2004)은 바람직하게 흡수해서 약 3CC+1.8CC를 유지한다(잉크레벨 약 2.4㎝). 최대감압조건이 0.5기압일때, 잉크실(2006)의 용적의 약 50%인 잉크 3CC가 넘쳐흐를 수 있으므로, 잉크실(2004)은 흡수해서 약 3CC+3CC를 유지한다(잉크액면 높이 약 3㎝). 따라서, 잉크실(2004)은, 흡수체의 용적, 잉크실(2004)내에 유지된 잉크의 용적 그리고 잉크실(2006)에서 넘쳐흐른 잉크의 용적을 내포하기에 충분한 용적을 가진다. 따라서, 잉크실(2004)의 용적은 잉크실(2006)로부터 잉크의 오버플로 용적의 추정에 영향받지 않는다.

다공성 흡수체의 잉크유지 높이 H는 일반적으로 모세관힘 방정식으로 다음과 같이 표시된다

H=2γ cosθ/gr

여기서 r는 잉크의 표면장력, θ는 잉크와 잉크흡수체와의 접촉각, P는 잉크의 밀도, g는 중력, 그리고 r은 잉크흡수체의 평균기공반경이다.

높이를 증가시켜서 잉크유지용량을 증가시키기 위해서는, 잉크의 표면장력은 증가시키거나, 잉크와 잉크흡수체간의 접촉각을 감소(Cos θ는 증가된다)시키는 것이 고려된다.

잉크표면장력의 증가에 한해서 말하자면, 비교 예 3의 잉크가 비교적 높은 표면장력(50dynel/㎝)을 갖는다.

그러나, 상술한 바와 같이, 이 잉크는 잉크흡수체에 의해 적당하게 흡수되지는 않는다. 잉크와 잉크흡수체간의 접촉각 θ의 감소에 관해서, 말하자면, 이것은 잉크의 흡수체에 대한 습윤성을 증가시키는 것을 의미한다. 이것을 달성하기 위해서 계면활성제가 사용된다.

예 5의 잉크의 경우에, 표면장력은 계면활성제의 첨가때문에 작지만(30dyne/㎝) 흡수체와 잉크간의 습윤성은 개선된다. 이에 의해, 침투성을 개선하기 위해 표면장력을 증가시키는 것보다도 잉크의 습윤성을 증가시키는 것이 더 효과적이다.

잉크의 침투성을 비교하기 위해서, 압축된 흡수체(폴리우레탄발포재)를 비교예 3의 잉크 및 비교에 5의 잉크에 담가서, 잉크가 흡수된 높이를 측정했다. 비교예 3의 잉크는 거의 흡수되지 않았으며(수mm)이에 반해서 비교예 5의 잉크는 2㎝이상의 높이로 흡수되었다. 비교예 5의 경우와 같이, 계면활성제를 함유함으로써 개선된 침투성을 가진 잉크는, 압력감소나 온도상승에 기인해서 잉크가 잉크실에서 넘쳐흐를 때에도 충분히 흡수될 수 있다. 바람직한 침투제로서는, OT타입에어르졸, 소듐도데실벤젠설포이네, 소듐라우릴실페이트, 일반식 [1]로 표시된 고급알콜-에틸렌옥사이드부가물, 일반식[2]로 표시된 알킬페놀-에틸렌옥사이드부가물, 일반식 [3]으로 표시된 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드공중합체 그리고 일반식 [4]로 표시된 아세틸렌글리콜-에틸렌옥사이드부가물 등의 음이온성계면활성제를 포함한다.

음이온성계면활성제는 강한 거품생성경향을 가지며, 비이온성계면활성제보다도 번짐성, 색균일성 등에 약하므로 다음식으로 표시되는 다음의 비이온성계면활성제가 사용된다.

여기서 식 [1] 및 [2]에서 n은 바람직하게는 6-14, R은 바람직하게는 5-26개의 탄소원자를 가지며, 식 [3] 및 [4]에서 m+n 은 바람직하게는 6-14이다.

여기서 R은 알킬기이다.

여기서 R은 알켈기이다.

여기서 R은 수소 또는 알킬기이다.

여기서 m과 n은 각각 정수이다.

에틸렌옥사이드 비이온성계면활성제중에, 아세틸렌글리콜-에틸렌 옥사이드부가물이 잉크흡수체의 흡수성, 기록매체상의 화상품위 및 전체토출성능의 관점에서 바람직하다. 친수성 및 침투성은 첨가되는 엘틸렌옥사이드의 수 m + n을 변경함으로써 조정할 수 있다. m+n이 6보다 작다면, 침투성은 양호하나, 수용성이 좋지 않아 물에의 용해성은 나쁘다. 역으로 너무 크면, 친수성이 너무 강해져 침투성은 너무 작게된다. 또 m+n이 14보다 크면, 침투성은 불충분하며, 토출성은 저하된다. 따라서, 6-14가 바람직하다.

비이온성계면활성제의 양은 0.1∼20중량%가 바람직하다. 만약 0.1%보다 낮으면 화상품위가 침투성은 충분치 않고, 20%보다 크면, 아무런 개선도 예상되지 않으며, 코스트가 상승하고, 신뢰성이 저하한다.

상기 계면활성제중의 하나이상을 결합해서 사용할 수 있다. 그외, 잉크에는, 염료, 막힘을 방지하기 위한 다가알콜등의 저휘발성 유기용제나 발포안정성 및 기록매체상의 정착특성을 개선하기 위한 알콜등의 유기용제를 첨가할 수 있다.

본 실시예의 잉크를 구성하는 수용성유기용제는, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로펠렌글리콜 등의 폴리알킬렌글리콜류, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1, 2, 6-헥산트리올, 헥산렌글리콜 및 디에틸렌글리콜등의 탄소원자를 2내지 6개 가진 알칼렌글리콜류 ; 글르세린 ; 에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸(또는 에틸)에테르 및 트리에틸렌글리콜모노메틸(또는 에틸)에테르 등의 다가알콜의 저급알킬에테류 ; 메틸알콜, 에틸알콜, n-프로필알콜, 이소프로필알콜, n-부틸알콜, sec-부틸알콜, terl-부틸알콜, 이소부틸알콜, 벤질알콜 및 사이클로헥산을 동의 알콜류 ; 디메틸프로아미드 및 디메틸아세트아미등의 아미드류 ; 아세톤 및 디아세톤알콜 등의 케톤류 또는 케톤알콜류 ; 테트라하이드로푸란 및 디옥산등의 에테르류 ; N-메틸-2-피롤리돈, 2-피롤리론, 1, 3-디멜틸-2-이미다졸이디논 등의 질소함유 고리형상화합물등을 포함할 수 있다.

수용성유기용제는 화상품위 또는 토출신뢰성을 저하시키지 않는 양만큼 첨가하는 것이 가능하다. 바람직하게는, 다가알콜류 또는 다가알콜류의 알킬에테르이다. 그 함량은 바람직하게는 1-3중량%이다. 그리고, 순수의 함량은 50∼90중량%이다.

본 발명에 사용할 수 있는 염료는 직접염료, 산성염료, 반응성염료, 분산염료, 건염염료등을 포함한다. 염료의 함량은 액체성분 및 잉크의 요구특성의 종류, 기록헤드의 토출용적등에 따라 결정된다. 그러나, 일반적으로 0.5∼15중량%이며, 바람직하게는 1-7중량%이다.

잉크에 티오글리콜 또는 요소(또는 2의 유도체)를 첨가해서, 토출특성과 막힘(응고)방지특성을 현저하게 개선할 수 있다. 이것은 잉크내의 염료의 용해성이 개선되기 때문이라고 생각된다. 티오글리콜 또는 요소(또는 그 유도체)의 함량은 바람직하게는 1∼3%이며, 필요에 따라 첨가될 수 있다.

본 제1발명의 잉크의 주요성분은 상술한 바와 같다. 다른 첨가물도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다면 포함할 수 있다. 이 첨가물은, 폴리비닐알콜, 셀룰로스 및 수용성수지등의 점도조정제 : 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 버퍼용액등의 PH조정제 : 살균제등을 포함한다. 잉크방울을 대전시키는 잉크제트기록에 사용되는 대전식의 잉크에는 염화리튬, 염화암모늄 및 염화나트륨등의 버저향조정제가 첨가된다.

이하, 비교예를 설명한다.

[비교예 4]

염료 3부

디에틸렌글리콜 5부

리오디글리콜 5부

에틸알콜 3부

순수 84부

이 경우에, 대기압의 감압 또는 온도상승에 기인하는 잉크용기의 공기의 팽창때문에 잉크가 잉크실로부터 흡수체수용부로 넘쳐흐를때, 용기액과 흡수체간의 간극부를 거쳐 잉크가 에어벤트 또는 잉크공급부를 통해서 누출된다고 하는 문제가 발생한다.

계면활성제를 함유하는 잉크제트기록장치용 잉크가 제안되어 있다. 이와 같은 잉크는, 복사용지, 결착지 또는 다른 보통지에 대해 정착속도가 매우 빠르고, 서로 다른 컬러리기록영역이 접촉하더라도, 부적당한 색혼입(번짐동)이 일어나지 않아 균일한 착색을 달성할 수 있다는 점에서 유리한다. 다음은 이와 같은 잉크의 예이다.

[비교예 6]

염료 3부

글레세롤 5부

티오글리콜 5부

에틸렌옥사이드-프로필렌 옥사이드 공중합체 3부

요소 5부

순수 79부

이 잉크가 사용되면, 이 잉크는 흡수체수용부의 흡수체에 흡수되며, 대기압의 감압이나 온도상승에 기인하는 잉크실의 공기의 팽창때문에 잉크가 잉크실로부터 흡수체수용부로 넘쳐흐를때에도 잉크는 누출되지 않는다.

상술한 바와 같이, 조정된 모세관력을 가진 잉크흡수체를 내포하는 잉크공급실과, 하나이상의 잉크실을 가지는 잉크카트리지에 있어서, 비이온성계면활성제를 함유하는 잉크를 사용함으로써 기록 또는 비기록시에 환경조건의 변화가 발생하더라도 잉크가 누출하지 않으므로, 잉크사용효율이 높아진다.

상기 실시예 1-13의 구성은 각각으로도 유리하나, 그의 결합은 더욱 유리하다. 또한, 실시예 14 및 15의 공정, 실시예 16-19를 가진 구조 및 상기 설명한 잉크의 결합은 한층 더 바람직하다.

본 발명은, 압전소자등의 전기기계적 변환체를 사용하는 것과 같은 어떠한 잉크제트장치에도 사용할 수 있지만, 전기일변환체, 레이저빔등에 의한 열에너지가 잉크를 토출 또는 배출하기 위하여 잉크의 상태를 변환시키는데 사용되는 잉크제트기록헤드 및 기록장치에 특히 적절하게 사용할 수 있다. 이것은 화소의 고밀도화 및 기록의 고해상화가 가능하기 때문이다.

전형적 구조 및 작동원리는 미국특허 제4,723,129호 및 제4,740,796호 명세서에 기재된 것이 바람직하다. 이 원리 및 구조는 소위 온디멘드식 기록장치 및 콘티뉴어스식 기록장치에도 작용할 수 있다. 그러나, 특히 이것은 온디멘드형에 적합하다. 왜냐하면, 그 원리는, 액체(잉크)유지시이트 또는 액로에 배치된 전기열변환체에 핵비등점을 넘는 급속한 온도상승을 부여하기에 충분한 적어도 1개의 구동신호를 인감함으로써, 전기일변환체에 열에너지를 발생시켜 기록헤드의 열작용면에 막비동을 일으켜 결과적으로 이 구동신호의 각각에 대응하는 액체(잉크)에 기포를 형성할 수 있기 때문에 유효하다.

이 기포의 생성, 성장, 수축에 의해 토출구를 통해, 액체(잉크)를 토출시켜서 적어도 1개의 방울을 형성한다. 이 구동신호는 펼스의 형태가 바람직하다. 왜냐하면, 기포의 성장 및 수축은 순간적으로 행해질 수 있기 때문이며, 따라서 액체(잉크)는 빠른 응답성을 가지고 토출된다. 이 펄스형상의 구동신호로서는, 미국특허, 제4,463,359호 및 동 제 4,345,262호 명세서에 기재되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열작용면의 온도상승율은 미국특허 제 4,313,124호 명세서에 기재되어 있는 것과 같은 것이 바람직하다.

기록헤드의 구성으로서는, 상술한 각 명세서에 기재되어 있는 토출구, 액로, 전기열변환체의 조합구성외에 열작용부가 굴곡부에 배치되어 있는 구성을 기재한 미국 특허 제 4,558,333호 명세서, 미국특허 제 4,459,600호 명세서를 사용한 구성으로 해도 된다. 또한 복수의 전기열변환체에 대해서, 공통되는 슬릿을 전기열변환체의 토출부로 하는 구성이 개시된 일본국특개소 59-123670호 공보나 열에너지의 압력파를 흡수하는 구멍으로 토출부에 대응시키는 구성이 개시된 일본국특개소 59-138461호 공보에 의거한 구성으로 할 수도 있다. 이것은 본 발명이 기록헤드의 형식에 관계없이 확실하게 그리고 고효율로 기록동작을 행하는데 효과적이기 때문이다.

본 발명은 최대기록폭에 대응하는 길이를 가진 소위 플라인타입기록헤드에도 적용할 수 있다. 이와 같은 기록헤드는 한개의 기록헤드와 최대폭을 커버하도록 결합된 복수개의 기록헤드로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은, 기록헤드가 주조립체에 고정된 시리얼타입기록헤드, 주장치와 전기적으로 연결되어 있고 주조립체에 장착되었을때 잉크를 공급할 수 있는 대체가 농칩타입기록헤드, 또는 잉크용기와 일체로 형성된 카트리지타입기록헤드에 적용할 수 있다.

회복수단 및/또는 예비작동을 위한 보조수단을 구비하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이들은 본 발명의 효과를 더욱 안정화시킬 수 있기 때문이다. 이와 같은 수단에는 기록헤드용캡핑수단, 클리낭수단, 가압수단 또는 흡인수단, 전기열변환체 부가적 가열소자 또는 이들의 조합에 의한 예비가열수단에 있다. 또한, 예비토출을 행하는 수단(기록동작용이 아님)은 기록동작을 안정화할 수 있다. 장착할 수 있는 기록헤드로서는 단색잉크에 대응해서 하나로 하거나, 다른 기록색 또는 밀도를 지닌 복수개의 잉크재료에 대응해서 복수개로 해도 된다. 본 발명은, 주로 흑색의 단색모드, 다른색잉크재료의 복수색컬러모드 및/또는 혼색을 사용하는 풀컬러모드중의 적어도 하나를 가진 장치에 효과적으로 적용할 수 있으며, 이 장치는 일체적으로 형성된 기록유닛 또는 복수개의 기록헤드의 조합으로 구성해도 된다.

더욱이, 선행실시예에서는 잉크는 액체로 된 것에 대해 설명하였으나, 실온이하에서는 고형화되나 실온에서는 액화되는 잉크재료로 해도 된다. 잉크는 이러한 타입의 통상의 기록장치에 있어서 안정된 토출을 행하기 위해서 잉크의 점성을 안정화하도록 30℃이상 70℃이하의 온도에서 제어되기 때문에 본 발명의 기록신호가 다른 타입의 잉크에 적용할 경우 잉크가 이 온도범위내에서 액화되도록 해도 된다. 그들중 하나에 있어서, 열에너지에 의한 온도상승은, 고체상태로부터 액체상태로의 잉크의 상태변화를 위해 열에너지를 소비함으로써 확실히 방지된다. 다른 잉크재료는 잉크의 기화를 방지하기 위해서 그것이 남겨지면 고화된다. 어느 경우에 있어서도, 열에너지를 생성하는 기록신호의 인가에 의해 잉크가 액화되고, 이 액화된 잉크는 토출가능하다. 다른 잉크재료는 그것이 기록재료에 도달할 때 고화되기 시작한다. 본 발명은 열에너지의 인가에 의해 액화되는 잉크재료에 적용할 수도 있다. 이와 같은 잉크재료는 일본국 특허공개공보 제 56847/1979호 및 일본국 특허공개공보 제 71260/1985호에 기재된 다공성시이트에 형성된 관통구멍 또는 오목부내에 액체 또는 고체재료로서 유지될 수 있다. 이 시이트는 전기열변환체에 면해 있다. 상기 잉크재료에 대해 가장 효과적인 것은 막비등방식이다.

잉크제트기록장치는, 컴퓨터등의 정보처리장치의 출력단말기로서, 화상판독기등과 결합된 복사장치로서, 또는 정보송수신기능을 가진 팩시밀리기로서 사용해도 된다.

본 발명은 여기에 기재된 구성을 참조해서 설명해 왔지만, 이것은 설명된 상세부에 한정되는 것은 아니며, 본원은 개선의 목적 또는 다음특허청구의 범위내에 들 수 있는 변형예 또는 변경예를 커버하고자 한다.

Claims

잉크제트기록장치용 잉크제트기록헤드에 접속가능한 잉크카트리지에 있어서, 제1챔버는 부압발생재를 수납하고, 또한 제1챔버는, 사용할 때에, 카트리지의 하부에 배치되고 또한 카트리지로부터 잉크제트헤드에 잉크를 공급하기 위하여 잉크제트헤드에 접속가능한 잉크출구와 외부공기가 카트리지에 들어갈 수 있는 에어벤트를 가진 제1 챔버와, 사용할 때에 카트리지의 아래부분에 배치된 연통접속구에 의해 제1챔버와 연통하고 또한 제1챔버용 잉크저장통을 형성하는 제2챔버와, 외부공기유입수단은 부압발생재가 실질적으로 없는 통로를 구비하고, 외부공기유입수단은, 부압발생재에 의해 에어벤트로부터 분리된 제1챔버의 입구와, 잉크가 잉크출구로부터 후퇴함에 따라 부압발생재와 공기유입통로를 통하여 제2챔버에 공기를 공급할 수 있도록, 카트리지를 사용할 때에, 입구보다 낮게 배치된 출구를 가지는 외부공기유입수단을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크카트리지
제1항에 있어서, 상기 잉크 유입수단은, 부압발생재의 표면과, 제1, 제2챔버를 분리하는 벽사이에 형성된 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 공기통로는, 부압발생재와 벽사이에 공간을 형성하기 위하여 제1, 제2 챔버를 분리하는 벽의 적어도 부분을 따라서 연장되는 적어도 한 개의 리브(rib)에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제3항에 있어서, 상기 공기유입통로는 리브에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제3항에 있어서, 상기 공기유입통로는 홈의 형태인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 공기통로는 제1, 제2챔버를 분리한 벽의 부분을 따라서 연장되는 적어도 한 개의 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제3항에 있어서, 적어도 한 개의 리브는 상기 벽의 높이전체를 따라서 연장되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제3항에 있어서, 제1, 제2챔버를 분리하는 벽은 공기통로의 입구에 인접한 제1챔버로 돌출하는 단차부를 가지는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제6항에 있어서, 홈의 바닥은 연통접속구로부터 간격을 두고 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 공기통로는 제1, 제2챔버를 분리하는 벽을 따라서 부분의 통로를 연장하는 적어도 한 개의 홈으로 이루어지고, 적어도 한 개의 홈은 연통접속구에 인접한 상기 벽의 두께를 통하여 연장되도록 넓혀진 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 잉크출구는 제1, 제2챔버사이의 연통접속구에 대향하는 제1챔버의 벽위에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
잉크제트기록장치용 잉크제트기록헤드에 접속가능한 잉크카트리지에 있어서, 간막이에 의해 형성된 연통접속구를 통하여 제1챔버와 연통하고 제1챔버용 잉크저장통을 형성하는 제2챔버와 제1챔버로 간막이에 의해 분리된 대략 평행직육면체 하우징과, 제1쳄버는 부압발생재로 실질적으로 충전되고, 제1챔버는, 사용할 때에, 카트리지의 아래부분에 배치되고 또한 카트리지를 사용할 때에 카트리지로부터 잉크제트헤드로 잉크를 공급하기 위해 잉크제트헤드에 접속가능한 잉크출구와 에어밴트를 가지는 제1챔버와, 제1챔버와 연통하는 것으로 떨어져서 밀봉되고 부압발생재가 실질적으로 없는 제2챔버와, 외부공기유입수단은 외부공기를 제2챔버로 유입하고, 상기 외부공기유입수단은 간막이를 따라서, 적어도 부분적인 통로를 연장하는 공기통로를 형성하는 적어도 한 개의 채널을 구비하고, 외부공기유입수단은 부압발생재에 의해 에어밴트로부터 분리된 입구와 카트리지를 사용할 때에 입구의 아래에 위치하는 출구를 가지는 외부공기유입수단을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 잉크출구는 상기 간막이벽에 대향하는 벽에 형성된 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제13항에 있어서, 에어벤트는 잉크출구가 형성된 벽과 상이한 벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 공기통로의 입구는, 카트리지를 사용할 때에 잉크출구의 상단부의 위쪽위치에 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 공기통로의 출구는 카트리지를 사용할 때에 연통접속구의 상단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 공기유입통로는 카트리지의 상부와 바닥사이의 위치로부터 연통접속구의 바로 위의 위치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 주위공기유입수단은 부압발생재의 조정체적을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 부압발생수단은 다공성재(porous material)인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 부압발생재는 발포재(foramed material)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 부압발생재는, 인접한 다른 부분보다 연통접속구의 부근에서 작은 압축율을 가지는 잉크흡수재로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 제2챔버는, 물, 착색제 및 용해유기용매를 함유하고 또한 20dyne/㎝∼55dyne/㎝의 표면장력을 가지는 잉크를 수납하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 제2챔버는, 적어도 한 종류의 비이온계면활성제를 함유하는 잉크를 수납하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 제1, 제2챔버는 잉크를 수납하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 제2챔버는 잉크제트기록헤드에 탈착가능하게 정 할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 제2챔버는, 제2챔버내의 잉크를 검출하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제12항에 있어서, 상기 제2챔버는 재충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제3항에 있어서, 잉크출구는 상기 간막이벽에 대향하는 벽에 형성된 것을 특징으로 잉크카트리지.
제28항에 있어서, 에어번트는 잉크출구가 형성된 벽과 상이한 벽에 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 공기통로의 입구는, 카트리지를 사용할 때에 잉크출구의 상단의 위쪽위치에 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 공기통로의 출구는 카트리지를 사용할 때에 연통접속구의 상단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 공기유입통로는 카트리지의 상부와 바닥사이의 위치로부터 연통접속구의 바로 위의 위치까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 주위공기유입수단은 부압발생재의 조정체적을 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 부압발생수단은 다공성재(porous material)인 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 부압발생재는 발포재(foamed material)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 부압발생재는, 인접한 다른 부분보다 연통접속구의 부근에서 작은 압축율을 가지는 잉크흡수재로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제2챔버는, 물, 착색제 및 용해유기용매를 함유하고 또는 20dyne/㎝∼55dyne/㎝의 표면장력을 가지는 잉크를 수납하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제2챔버는 적어도 한 종류의 비이온계면활성제를 함유하는 잉크를 수납하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제1, 제2챔버는 잉크를 수납하는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제2챔버는 잉크제트기록헤드에 탈착가능하게 장착할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제2챔버는, 제2챔버내의 잉크를 검출하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항에 있어서, 상기 제2챔버는 재충전할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크카트리지.
제1항내지 제11항, 제28항 내지 제42항중 어느 한 항에 기재된 잉크카트리지와 이 잉크카트리지에 착탈할 수 있는 잉크제트헤드를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트기록뭉치.
캐리지는, 제1항내지 제11항, 제28항내지 제42항중 어느 한 항에 기재된 잉크카트리지와 잉크제트기록헤드를 운반하고, 캐리지는, 잉크제트헤드에 잉크를 공급할 수 있도록 잉크카트리지를 장착하는 장착부와 기록재를 잉크제트기록장치의 기록영역에 이송하는 기록재이송기구를 가지는 캐리지를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트기록장치.
제12항내지 제27항중 어느 한 항에 기재된 잉크카트리지와 이 잉크카트리지에 착탈할 수 있는 잉크제트헤드를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트기록뭉치.
캐리지는 제12항내지 제27항중 어느 한 항에 기재된 잉크카트리지와 잉크제트기록헤드를 운반하고, 캐리지는, 잉크제트헤드에 잉크를 공급할 수 있도록 잉크카트리지를 장착하는 장착부와 기록재를 잉크제트기록장치의 기록영역에 이송하는 기록재이송기구를 가는 캐리지를 구비한 것을 특징으로 하는 잉크제트기록장치.