KR100204744B1 - 잉크제트펜의 압력 감응성 축압기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 축압기(20)는 잉크제트펜(22)의 저장용기(24)에서 발생하는 배압의 변화를 조절하여 프린트 헤드(36)로 부터 잉크가 누출되지 않도록 함과 아울러 프린트 헤드(36)가 저장용기(24)내의 잉크를 완전히 소모시킬 수 있도록 한다. 이러한 축압기(20)는 납작한 곡선형 스프링(44)에 장착되는 가요성 주머니(42)를 구비하고 있다. 저장용기(24)내의 배압이 감소하여 주머니(42)가 팽창함에 따라 스프링(44)은 주머니(42)를 수축시키려는 방향으로 탄성적인 힘을 가하게 된다.

Description

잉크제트펜의 압력 감응성 축압기

제1도는 최소 체적위치로 수축된 본 발명의 축압기를 구비한 잉크제트펜의 정단면도.

제2도는 최대 체적위치로 팽창된 본 발명의 축압기를 구비한 잉크제트펜의 정단면도.

제3도는 축압기의 상부에 대한 확대 단면도로서, 축압기가 최소 체적위치에 있는 것을 도시함.

제4도는 축압기의 상부에 대한 확대 단면도로서, 축압기가 최대 체적위치에 있는 것을 도시함.

제5도는 축압기 부품중 일부에 대한 조립상태를 나타내는 축압기의 일부 확대 단면도.

제6도는 본 발명의 축압기를 구비한 잉크제트펜의 측단면도.

제7도는 축압기 부품의 분해 사시도.

제8도는 미편향 상태로 성형된 축압기의 스프링 요소를 나타내는 사시도.

제9도는 제2도의 9-9선 단면도.

제10도는 저장용기의 배압과 저장용기내의 잉크체적의 변화와의 관계를 도시하는 그래프.

제11도는 본 발명에 따른 축압기의 다른 실시예중 일부에 대한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 축압기 22 : 잉크제트펜

24 : 저장용기 26 : 갱성측벽

36 : 프린트 헤드 38 : 바닥벽

40 : 캡 44 : 스프링

본 발명은 잉크제트펜에 있어서 잉크저장용기내의 유체 압력을 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.

잉크제트 인쇄시에는 일반적으로 잉크저장용기로부터의 잉크액적을 제어된 방식으로 인쇄표면상에 공급한다. 잉크제트 인쇄방법의 일종인 드롭 온 디맨드(drop-on-demand) 인쇄방법에서는, 제어신호에 응답하여 잉크저장용기로부터 잉크액적을 분사하는 프린트 헤드를 갖는 잉크제트펜을 사용한다.

일반적으로, 드롭 온 디맨드 타입의 프린트 헤드는 2가지의 잉크액적 분사 기구, 즉 가열비등방식이나 압전압력파 방식중 어느 한가지를 채용하게 된다. 가열비등 방식의 프린트 헤드는 가열에 따라 소량의 잉크를 급속히 증발시키도록 된 박막저항을 갖추고 있다. 잉크증기는 급속히 팽창하면서 소량의 잉크를 프린트 헤드의 오리피스를 통해 밀어내게 된다.

압전 압력파 방식의 프린트 헤드는 압전소자를 채용하게 되는바, 상기 압전소자는 제어신호에 응답하여 프린트 헤드내의 잉크체적을 급격히 압축시키므로써 압력파를 발생시키고, 이 압력파는 잉크액적을 오리피스를 통해 분출시키게 된다.

종래의 드롭 온 디맨드 방식의 프린트 헤드는 저장 용기로부터의 잉크액적을 효과적으로 분출 또는 압출시킬 수 있는 것이기는 하지만, 프린트 헤드의 작동정지시에 잉크가 프린트 헤드를 통해서 스며나오는 것을 방지할 수 있는 장치를 갖추고 있지 않다. 따라서, 드롭 온 디맨드 인쇄 방식에서는 프린트 헤드에 약간의 배압이 작용하도록 잉크를 저장하여 프린트 헤드의 작동정지시 잉크가 펜에서 누출되는 일이 없도록 해야 한다. 본 명세서에서 사용된 배압이라는 용어는 잉크가 프린트 헤드를 통해서 누출되는 것을 억제할 수 있도록 펜의 저장용기내에 형성되는 부분적인 부압을 의미한다. 배압이 증가한다는 것은 곧 부분적인 부압이 증가하는 것을 의미하게 된다. 따라서, 배압은 압력수두등과 같은 확실한 방법으로 측정할 수 있다.

프린트 헤드의 배압은 항상 잉크의 누출을 방지할 수 있을 정도로 강력해야 한다. 그러나, 배압이 너무 강하면 프린트 헤드가 배압을 극복하고 잉크 액적을 분사할 수 없으므로 곤란하다. 또한, 잉크제트펜은 환경의 변화에 따라 배압이 변동하더라도 본래의 기능을 발휘할 수 있도록 설계해야 한다.

잉크제트펜을 항공기로 운반하는 과정중에는 저장용기의 배압에 영향을 미칠정도의 심각한 환경 변화가 유발된다. 이 경우, 항공기의 고도가 높아지고 압력이 감소함에 따라 대기압도 감소한다. 대기압이 감소하면, 프린트 헤드를 통해서 잉크가 누출되는 것을 방지하는데에 필요한 배압은 커지게 된다. 따라서, 대기압의 강하시에는 잉크제트펜내의 배압을 조절할 필요가 있다.

잉크제트펜의 저장용기내에서 발생하는 배압은 이른바 작동효과로 인한 영향을 받게 된다. 주요 작동효과중 한가지는 프린트 헤드가 동작을 개시하여 잉크액적을 분사하는 과정에서 발생한다. 저장용기내의 잉크가 고갈됨에 따라 배압도 증가한다. 이와 같은 배압의 증가를 조절하지 않으면, 프린트 헤드가 증가된 배압을 극복하지 못하여 잉크액적의 분사가 곤란해지므로, 결국은 잉크제트펜이 고장을 일으키게 된다.

종래에는 환경적 변화 및 작동효과에 대응해서 저장용기내의 배압을 조절하기 위한 노력의 일환으로서 축압기라고 불리우는 장치를 사용해 왔다. 이러한 축압기의 예로는 METHOD AND APPARATUS FOR EXTENDING THE ENVIRONMENTAL RANGE OF AN INK JET PRINT CARTRIDGE 라는 명칭의 미합중국 특허출원 제 07/289,876호를 들 수 있다.

일반적으로, 종래의 축압기는 잉크제트펜의 저장용기의 공간부와 유체적으로 연통하는 하나의 공간부를 규정하기 위한 탄성 중합체 블래드 또는 컵형 기구를 포함한다. 이러한 축압기는 저장용기내의 배압이 변화함에 따라 최소체적 위치와 최대 체적 위치사이에서 운동하도록 설계되어 있다. 축압기의 운동에 따라 저장용기의 전체적인 체적에 변화가 발생하여 배압의 크기를 조절할 수 있게 되고, 이러한 배압은 잉크의 누출을 방지함과 아울러 프린트 헤드가 잉크액적을 계속해서 분사할 수 있도록 소정의 작동범위내로 유지된다.

예를들어, 대기압의 강하에 따라 대기압과 잉크제트펜의 배압간의 차이가 감소하면, 축압기는 저장용기의 체적을 증가시키는 방향으로 운동하므로써 배압을 소정의 범위까지 증가시켜 잉크의 누출을 방지한다. 다시 말해서, 축압기의 운동에 따라 저장용기의 체적이 증가하면 대기압과 배압간의 차이가 감소하는 것을 방지할 수 있다. 만약 저장용기의 체적을 고정상태로 국한시켜 둔다면 대기압의 감소에 따른 상기 압력차의 감소를 피할 수 없을 것이다.

또한, 축압기는 환경적 변화 또는 작동효과(예를 들면, 펜의 작동중에 발생하는 잉크의 고갈현상)로 인하여 배압이 증가할 경우에는 언제든지 저장용기의 체적을 감소시키는 방향으로 운동할 수 있다. 축압기의 운동에 따라 저장 용기의 체적이 감소하면 배압도 작동범위내의 소정수준까지 감소하게 되므로 프린트 헤드는 잉크를 계속해서 분사할 수 있다.

축압기는 일반적으로 저장용기의 체적을 증가시키기 위한 위치로 축압기를 계속헤서 가압하기 위한 내부 또는 외부의 탄성기구를 갖추고 있다. 탄성기구는 축압기가저장용기의 체적을 증가 또는 감소시키는 방향으로 운동하는 과정중 저장용기내에 최소한의 배압을 유지하여 잉크의 누출을 방지하는 역할을 한다.

종래 구조의 축압기는 적어도 2가지의 문제점을 안고 있다. 첫째, 축압기의 작동체적, 즉 축압기에 의해서 제공되는 저장용기의 최대 증감체적이 크기면에서 제약을 받는다. 구체적으로 설명하면, 종래 축압기의 작동체적은 잉크제트펜에 수납될 수 있는 블래더 또는 기타 구조체의 최대 크기로만 한정된다. 따라서, 종래 잉크제트펜의 환경적 작동범위, 즉 잉크제트펜을 누설이 없는 상태로 유지할 수 있는 최대 압력 강하량은 축압기의 작동체적의 크기에 의해서 제약을 받는다.

상술한 바와같은 작동체적의 제약을 극복하기 위한 종래기술의 예로서 잉크제트펜의 내부에 집수통을 설치한 것이 있다. 상기 집수통은 축압기가 최대용기 체적위치로 이동한 후에도 대기압이 계속해서 감소하는 결과 저장용기로부터 밀려나오게 되는 잉크를 유출오리피스를 통해 수용하기 위한 체적을 제공한다. 대기압이 계속해서 감소하면 종국적으로 대기압과 저장용기 내의 배압간의 차이가 없어진다. 그 결과, 저장용기내에는 낮은 레벨의 정압이 발생한다. 낮은 레벨의 정압은 잉크를 유출 오리피스를 통해서 집수통내로 밀어 넣게 된다. 이와같이 유출 오리피스와 집수통을 설치하는 이유는 저장용기내의 정압이 일정레벨이상으로 상승하여 정지상태의 프린트 헤드로 부터 잉크가 누출되는 방지하기 위함이다.

그러나, 상술한 집수통은 그것을 설치하지 않았을 경우 잉크저장 공간으로서 활용할 수도 있었던 잉크제트펜의 내부공간을 점유하게 되므로 바람직하지 못하다. 또한, 잉크가 프린트 헤드 대신에 유출 오리피스를 통해서 압출될 수 있도록 잉크제트펜을 설계하는 것도 곤란하다.

종래 구조의 축압기가 안고 있는 두번째 결점은 이른바 드로우다운(drawdown)의 문제이다. 드로우 다운이라 함은 저장용기내에 최소한의 배압을 발생시켜서 프린트 헤드를 통해 잉크가 누출되는 것을 방지할 수 있도록 충만상태의 잉크제트펜으로부터 덜어내야 하는 잉크의 양을 말한다. 이러한 최소한의 배압은 일반적으로 잉크제트펜을 잉크로 채웠을때, 다시 말해서 저장용기내의 공기용적이 최소량 일때 발생한다. 최소한의 배압을 형성시키기 위해서 덜어내야 하는 드로우다운 잉크의 양은 가급적 소량이어야 한다. 그 이유는 이러한 목적으로 덜어내는 잉크의 양이 많아질수록 인쇄에 사용할 잉크의 양은 적어지기 때문이다.

주조가능한 탄성중합체를 이용해서 제조한 종래의 축압기는 일반적으로 그것의 벽면을 통해서 상당량의 공기가 확산되는 것을 피할 수 없다. 따라서, 종래기술의 축압기에 있어서는, 확산현상으로 인해 저장용기내로 공기가 침투되더라도 축압기가 최대 체적으로 팽창되지 않도록 하려면, 많은 양의 잉크를 덜어낼 필요가 있다. 축압기가 최대 체적으로 팽창될 경우, 저장용기내의 배압은 소멸되어 버린다.

본 발명은 잉크제트펜에 사용되는 압력감응성 축압기에 관한 것으로, 저장용기내의 배압에 영향을 미치는 환경적 변화 및 작동효과가 극심한 경우에도 잉크제트펜을 작동시키기에 충분한 축압기 작동체적을 제공한다.

본 발명의 축압기는 극히 소량의 잉크만 덜어내더라도 저장용기내에 최소한의 배압이 발생될 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 드로우다운에 의해서 손실되는 인쇄용 잉크의 양은 극히 적다.

본 발명은 팽창식 주머니가 달린 스프링을 포함하고 있다. 이러한 스프링과 주머니는 당해 주머니의 내부가 저장용기 외부의 공기와 유체적으로 연통할 수 있도록 잉크제트펜의 저장용기내에 배치된다. 또한, 상기 스프링과 주머니는 저장용기내의 유압변화 및 저장용기 외부의 대기압 변화에 따라 팽창 및 수축하도록 되어 있다. 스프링은 주머니의 팽창에 따라 편향된다. 편향상태의 스프링은 주머니를 수축위치, 즉 최소체적 위치 쪽으로 가압한다.

상기 주머니와 스프링은, 주머니의 팽창 및 수축운동이 저장용기의 체적에 영향을 주어, 대기압에 극단적인 변화가 발생하더라도 저장용기의 배압을 허용가능한 작동범위내로 유지될 수 있도록 구성되어 있다.

기타 본 발명의 특징 및 장점은 첨부도면에 의거한 다음의 설명으로 부터 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 축압기는 대기압에 극단적인 변화가 발생하더라도 잉크제트펜의 저장용기내부의 배압을 조절할 수 있는 작동체적(즉, 축압기에 의해 제공되는 저장용기 체적의 최대 증가 또는 감소)을 갖는다. 잉크제트펜에 영향을 주는 압력 변화가 가장 심한 경우는 펜을 항공기로 운반할 때이다. 이러한 항공운송중 잉크제트펜은 항공기의 화물칸에 적재되는 바, 항공기의 고도가 최대일때 화물칸의 압력은 해수면상의 대기압보다 상당히 낮다. 따라서, 본 발명에 의한 축압기의 작동체적이 형성되어서 펜에 영향을 미치는 대기압력(즉, 화물칸 압력)의 강하량을 보상하게 된다.

예를들어, 항공기 내부의 공기압력은 해수면상의 대기압보다 약 26%정도 낮을 수도 있다. 그러므로, 항공기의 이륙후 그 내부의 공기압력은 약 26% 정도 강하하게 된다. 본 발명의 축압기는 주변압력의 26% 강하에 대응하여 저장용기의 배압이 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 저장용기의 체적을 증가시킬 수 있다. 위에서도 설명한 바와같이, 축압기에 의해서 저장용기의 체적이 증가하면 그것의 배압도 프린트 헤드를 통한 잉크의 누출을 방지할 수 있는 수준으로 유지된다.

주변압력강하를 보상하는데에 필요한 저장용기체적의 증가량은 주변압력의 감소시 저장용기내에 존재하는 공기량과 관련이 있다. 따라서, 축압기의 작용에 의해서 저장용기의 체적이 최대로 변화하는 시점은, 펜의 내부에 최대량의 공기가 들어 있을때, 즉, 잉크가 거의 비어 있을 때이다. 요컨데, 축압기의 작동체적 V_ac은 거의 빈 상태의 펜이 바로 앞에서 설명한 것과 같이 최대 압력 감소가 가해짐에 따라 저장용기에서 이루어지는 공기의 체적 증가량보다 크거나 같아야 한다. 이것을 방정식의 형태로 나타내면 다음과 같다 :

V_ac≥ V_r* (P₀/ P)-V_r[1]

상기 식중, V_r은 축압기가 최대체적위치로 이동하였을때 측정한 저장용기의 체적이고, P_o는 해수면상에서의 초기의 주변(화물칸) 공기압력이고, P는 항공기의 이륙후 화물칸에 작용하는 최저압력레벨이다.

상기 방정식[1]에 있어서, 거의 비어있는 상태의 저장용기에 잔존하는 잉크의 양은 체적 V_r로부터 감산하지 않았다. 그러므로, 방정식[1]에서 계산한 축압기의 작동체적 V_ac은 실제의 체적에 비해서 약간 크다. 그러나, 축압기 제조과정에 있어서의 체적 변동 및 후술하는 바와 같은 축압기를 통한 공기의 확산을 보상하려면 축압기의 작동체적을 계산치에 비해서 약간 크게 설정하는 것이 바람직하다.

저장용기의 체적 V_r, 압력 P_o및 P, 그리고 축압기의 작동체적 V_ac간의 관계는 가용잉크체적 V_d을 기준으로 나타낼 수도 있다. 가용잉크체적 V_d은 인쇄준비상태의 펜내에 저장된 잉크의 양을 의미한다. 가용잉크의 양이 최대로 되는 것은 축압기가 최소체적위치에 있는 상태에서 잉크를 채웠을때이다. 이러한 관계를 방정식으로 나타내면 다음과 같다 :

V_d= V_r+ V_ac[2]

또는, V_r= V_d+ V_ac[3]

상기 방정식[1]에 방정식[3]을 대입하여 V_ac에 관해서 풀면, 다음의 방정식이 얻어진다 :

V_ac≥ V_d* (1 - P / P₀) [4]

방정식[4]의 괄호안의 값은 펜의 주변압력강하에 따라 저장용기내에서 발생하는 상대적인 공기 압력 증가분을 분수로서 나타낸 것이다. 따라서, 주변 압력 강하량이 약 26%에 이르게 되는 극단적인 조건하에서 상기 방정식[4]를 풀면, 축압기의 작동체적은 펜내부에 저장된 가용잉크체적의 26%가 되어야 한다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 40cc의 가용잉크체적을 갖는 펜의 경우, 잉크의 누출없이 26%에 이르는 주변 공기 압력 강하에 견디려면 10.4cc의 작동체적을 갖는 축압기가 필요하다.

위에서는 항공기로 펜을 운반하는 것과 관련하여 주변압력강하 현상(P_o-P)을 설명하였으나, 저장용기내의 공기는 주변압력의 변화에 의해서 뿐만 아니라 온도변화에 의해서도 팽창 및 수축할 수 있다는 점에 유의할 필요가 있다. 예를 들어 펜이 고온에 노출될 경우에는 저장용기내의 공기가 팽창하게 되는 바, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 압력과 온도간의 양적 관계식을 쉽게 유도할 수 있을 것이다. 그러나, 펜에 영향을 미치는 주변압력변화 요인중 가장 심한 것은 항공기로 펜을 운반할때 일 것이다. 따라서, 본 발명의 축압기는 이러한 변화를 보상할 수 있도록 설계되어 있다.

제1도 내지 제9도를 참조하면, 본 발명에 따른 축압기(20)는 잉크제트펜의 저장용기의 배압에 영향을 미치는 격심한 환경적 변화 또는 작동효과를 효과적으로 보상할 수 있는 축압기 작동체적 V_ac을 제공한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 축압기(20)는 저장용기(24)를 구비한 잉크제트펜(22)의 내부에 결합되고, 상기 저장용기는 소정량의 잉크를 보유하도록 구성된 강성 측벽(26)(28)(30)(32)을 갖추고 있다. 측벽(30)의 일측 근방에 해당하는 저장용기(24)의 바닥에는 함몰부(34)가 형성되어 있다. 가열비등방식의 프린트 헤드(36)는 저장용기(24)의 바닥벽(38)내로 조립되어 저장용기(24)로 부터의 잉크액적을 분출시키게 된다. 저장용기의 벽면과 프린트 헤드의 구조는 미합중국, 캘리포니아주, 팔로 앨토 소재의 휴렛트 팩카드 캄파니에 의해서 제조되어 DeskJet라는 상표명으로 시판되고 있는 잉크제트 프린터의 펜 부품과 대략 동일한 구조를 취할 수 있다.

축압기(20)는 저장용기(24)의 측벽(26)(28)(30)(32)의 상단에 밀봉상태로 조립되는 캡(40)에 부착되어 있다. 이러한 축압기(20)는 스프링(44)에 고정된 팽창식 주머니(42)를 포함한다. 상기 주머니(42)와 스프링(44)은 상향 돌출 보스(48)를 갖는 부속품(46)에 고정된다. 상향 돌출 보스(48)는 캡(40)의 상단부와 일체로 형성된 원통형 슬리이브(47)에 밀봉상태로 조립된다.

주머니(42)는 그것의 내부가 보스(48)를 통해 조립된 중앙 덕트(50)의 하단부(90)와 유체적으로 연통하도록 부속품(46)에 고정된다. 상기 부속품(46)은 잉크제트펜(22)의 캡(40)에 장착되며, 상기 중앙덕트(50)는 그것의 상단부가 주변공기와 유체적으로 연통하도록 배치된다. 따라서, 주머니(42)의 내부는 주변공기와 유체연통상태에 있게 되는 것이다.

축압기(20)가 본래의 위치에 조립되고 나면, 저장용기(24)내에는 밀봉가능한 포오트(43)를 통해서 잉크가 채워진다. 펜의 저장용기(24)내에는 미약한 배압(이하 최저배압이라 칭함)이 발생한다. 최소배압이라함은 프린트 헤드(36)가 비작동 상태에 있는 동안 당해 프린트 헤드를 통해서 잉크가 누출되는 것을 방지하는데에 필요한 최소한의 배압을 말한다.

펜(22)을 사용해서 인쇄를 행함에 따라 잉크는 줄어들고, 이에 따라 저장용기(24)의 공기압력은 감소한다. 즉, 배압이 증가하는 것이다. 인쇄과정중, 주머니(42)는 배압의 증가로 인하여 팽창한다. 주머니가 팽창하면 저장용기(24)의 체적이 감소하여 저장용기내의 배압을 소정의 범위, 다시말해서 프린트 헤드(36)가 저장용기(24)로 부터의 잉크를 계속해서 분사할 수 있는 범위로 된다. 그후 주변압력이 감소하면(예를들어, 펜을 항공기로 운반하는 동안에는), 주머니(42)가 수축하여 저장용기의 체적을 증가시키므로써, 주변압력에 대한 저장용기(24)내의 배압은 소정레벨이하, 예를 들면 프린트 헤드(36)로부터 잉크를 누출시킬 정도까지는 떨어지지 않는다.

주머니(42)가 팽창하면 스프링(44)은 편향된다. 스프링(44)은 탄성이 있으므로 주머니(42)를 수축시키려는 경향을 갖는다. 스프링(44)과 주머니(42)는 배압과 주머니 체적간의 관계를 적절히 설정함으로써, 저장용기의 배압을 소정의 작동범위, 즉 잉크의 누출을 방지할 수는 있으되, 프린트 헤드(36)가 잉크액적의 분사동작은 계속할 수 있는 범위로 유지한다. 더우기, 축압기(20)는 주머니(42)의 최대체적, 즉 축압기의 작동체적 V_ac이 충분히 크게 설정되어 주변공기압의 격심한 변동시에도 저장용기의 배압을 상술한 작동범위내로 유지할 수 있도록 구성되어 있다.

다음은 본 발명에 따른 축압기(20)의 구체적 구성에 관해서 설명한다. 바람직한 실시예의 축압기 스프링(44)은 두께가 약 75μ이고 항복강도가 5,600kg/㎠ 이상인 스테인레스강등과 같은 금속 스트립을 포함한다. 스프링(44)은 평판소재(제7도)를 사용해서 스탬핑 또는 압인기법으로 제작하여, 제8도에 나타낸 것과 같이 이완상태, 즉 미편향상태로 성형할 수 있다.

이완된 구조의 스프링(44)은 원형의 대형 통공(54)이 형성되어 있는 평탄한 베이스(52)를 포함한다. 상기 스프링(44)의 베이스(52)는 각 연부(56)(58)에서 절곡되어 있다. 스프링(44)의 베이스 연부(56)(58)에는 한쌍의 장공(60)이 형성되어 있으므로 상기 베이스 연부(56)(58)에서는 스프링(44)을 용이하게 절곡시킬 수 있다.

스프링(44)은 곡선형의 다리(62)를 갖도록 성형된다. 각 다리(62)는 베이스(52)의 각 연부(56)(58)로 부터 하방으로 연장되어 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 다리(62)의 길이는 약 5.7cm 이다. 스프링(44)의 다리(62) 길이를 설정함에 있어서는 다리(62)의 각 단부(68)가 저장용기(24)의 바닥벽(38)에 바로 근접해 있도록 한다.

각 스프링의 다리(62)는 약 2.5cm의 곡률반경을 갖도록 성형한다. 각각의 다리(62)는 다른 다리(62)의 볼록면(64)과 안쪽에서 마주보고 있는 볼록면(64)을 갖추고 있다.

스프링(44)은 저장용기(24)의 측벽(30)(32)(제6도 참조)사이의 간격과 대략 동일한 폭을 갖는다. 바람직한 실시예에 있어서, 다리(62)의 폭은 약 2.5cm이다.

제6도 및 제8도에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 스프링(44)은 베이스(52)영역에서 비교적 좁은 폭을 갖는다. 스프링(44)을 이러한 형상으로 성형하면 전방 경사면(66)이 형성된 캡(40)을 구비한 잉크제트펜(22)의 내부에 축압기(20)를 조립할 수 있게 된다(제6도). 더욱 구체적으로 설명하면, 스프링(44)의 다리(62)가 갖는 폭은 각각의 베이스 연부(56)(58)로 부터 당해 베이스 연부와 다리(62)의 단부(68)사이로 가면서 테이퍼를 이루고 있다. 다리의 단부(68)방향에서는 스프링의 폭이 증가한다. 물론, 균일한 폭의 다리(62)를 갖는 스프링(44)을 사용할 수도 있을 것이다. 그러나, 저장용기의 측벽과 캡으로 인한 공간상의 제약을 받는 상황하에서 스프링(44)에 부착되는 주머니(42)가 가급적 최대의 폭을 갖도록 하려면, 스프링(44)을 저장용기(24)의 폭과 거의 같은 폭으로 성형하는 것이 바람직하다.

스프링의 베이스(52)에 4개의 접근구멍(71)이 형성되어 있다. 각각의 구멍(71)은 베이스(52)의 모서리 부근에 하나씩 배치된다. 또한, 각 베이스 연부(56)(58)의 하측 근방에 위치한 스프링의 다리(62)에는 한쌍의 이격 접근구멍(74)이 형성되어 있다. 각 스프링 다리(62)의 단부(68)에는 4개의 또다른 이격접근 구멍(74)이 천공된다. 이러한 접근구멍(71)(72)(74)들은 나중에 상세히 설명하는 바와같이 주머니(42)를 스프링(44)에 부착하기 위한 수단을 제공한다.

본 발명의 주머니(42)는 외측 연부(78)가 밀봉상태로 결합된 2개의 가요성 박판(76)(77)(제7도 참조)으로 성형하는 것이 바람직하다. 제1의 박판(76)은 당해 제1박판(76)과 제2박판(77)사이의 공간부로 공기를 출입시키기 위한 개방공(80)을 갖는다. 각각의 박판(76)(77)은 스프링(44)에 비해서 약간 큰 치수(다시말해서, 약간 큰폭과 길이)로 성형된다. 또한, 스프링(44)의 테이퍼부에 인접한 박판의 연부(78)중 일부(79)는 완만한 곡면형상을 취하고 있다.

상기 제1 및 제2의 박판(76)(77)은 연부(78)를 가열용착시킬 수 있고 공기를 거의 투과시키지 않는 소재로 제조하는 것이 바람직하다. 가열용착성 소재가 바람직한 이유는 그러한 소재를 사용할 경우 주머니(42)를 효율적인 방법으로 성형할 수 있을 뿐만 아니라 스프링(44)과 부속품(46)에 주머니(42)를 부착시키는 작업도 간편하기 때문이다. 이에 관해서는 나중에 상세히 설명한다.

또한, 주머니용 소재로서 공기투과성이 거의 없는 소재를 사용하는 것이 바람직한 이유는, 공기가 개방공(80)을 통해 주머니(42)로 들어간 다음, 주머니의 박판(76)(78)을 통해서 저장용기(24)내로 확산되는 결과 저장용기(24)의 배압이 감소되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.

이상의 관점에서 볼때, 주머니(42)를 제조하기 위한 바람직한 실시예의 박판(76)(77)은, 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)등의 소재로 된 얇은 차단 필름에 얇은 폴리에틸렌층을 피복한 것이라고 할 수 있다. EVOH 필름은 약 12μ의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌층은 15μ 내지 50μ의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

EVOH 필름은 소망하는 낮은 공기투과성을 제공한다. 그러나, 주머니(42)를 통한 공기의 확산을 방지하기 위한 차단 필름으로서는, PVDC(SARAN), 나일론, 폴리에스테르, 금속박 또는 이들의 조합물등과 같은 다른 종류의 소재를 사용할 수도 있다.

박판(76)(77)을 구성하는 폴리에틸렌 피복층은 소망하는 가열용착 특성을 제공한다. 주머니의 바깥층으로서 폴리에틸렌을 사용하는 것이 유리한 이유는, 폴리에틸렌의 경우에는 저장용기(24)내의 잉크에 녹아들어가서 그것을 오염시킬수도 있는 경화촉진제나 가소제를 함유하고 있지 않기 때문이다.

박판(76)(77)의 가장자리를 용접시켜서 주머니(42)를 성형하고자 할때에는 먼저 2개의 요소를 상기 박판들 사이에 배치한다. 이중 하나의 요소(이하 이형패치라 칭함)는 주머니용 박판(76)(77)을 구성하는 폴리에틸렌층의 용융점 보다 상당히 높은 용융점을 갖는 폴리에스테르등과 같은 얇은 (약 25μ)시이트를 포함한다. 상기 이형패치(82)는 대략 원형의 형상을 갖는 것으로, 주머니(42)의 개방공(80)아래에 배치된다. 또한, 이형패치(82)는 당해 패치(82)를 주머니(42)의 제1박판(77)에 고정시키기 위한 접착제를 갖는 것이 바람직하다. 이러한 이형패치(82)는 나중에 상세히 설명하는 것과 같이 주머니(42)를 부속품(46)에 용이하게 부착시킬 수 있도록 한다.

주머니(42)의 내부에 배치되는 제2의 요소는, 약 375μ의 최대 두께를 갖는 다공성 폴리에틸렌 소재, 예를 들면 Ethy1 VisQueen Film Products 사가 VISPORE라는 상표명으로 제조판매하고 있는 소재로 제조된 좁은 폭의 스트립(84)(이하에서는 브리더 스트립이라 칭함)이다. 상기 브리더 스트립(84)은 후술하는 바와같이 주머니(42)의 내부로 공기가 출입하는 것을 돕는다.

스프링(44)과 주머니(42)는 부속품(46)의 저면에 부착된다. 더욱 구체적으로 설명하면, 부속품(46)은 주머니용 박판(76)(77)의 폴리에틸렌층의 용융점에 비해서 높은 용융점을 갖는 폴리에틸렌으로 제조되는 것으로서, 상향 돌출보스(48)를 갖는 대략 평탄한 베이스 플레이트(86)를 구비하고 있다. 상기 보스(48)는 대략 원통형으로 되어 있으며, 그것의 상단부(49)는 모따기되어 있다. 이러한 보스(48)는 그것을 완전히 관통해서 연장된 내부덕트(50)를 포함한다.

베이스 플레이트(86)는 2개의 동심형 환상 장착림(88)을 구비하고 있으며, 상기 림은 베이스 플레이트(86)와 일체로 형성되어, 스프링(44)의 베이스(52)에 천공된 대형 통공(54)을 통해서 하방으로 돌출되어 있다. 이러한 장착림(88)은 덕트(50)의 하단부(90)를 둘러싸게 되는 것으로, 주머니(42)를 부속품(46)에 고정하는데 사용된다. 이를 위해서, 주머니의 개방공(80)을 둘러싸는 제1박판(76)의 일부는 스프링(44)의 대형통공(54)내에 가압상태로 조립되므로써 장착림(88)을 밀고있게 된다. 가열상태의 척(도시하지 않음)은 장착림(88)의 바로 아래에서 주머니(42)의 제2박판(77)쪽으로 가압되고 있다. 척에서 발산되는 열은 제2박판(77)으로 부터 이형 패치(82)를 경유하여 장착림(88)의 인터페이스 및 제1박판(76)으로 전달된다. 주머니에 비해 높은 용융점을 갖는 폴리에틸렌으로 제조되며 부속품의 일부인 장착림(88)은 가열기에 의해서 가열되므로써, 결국은 장착림(88)과 제1박판(76)이 유동하여 하나의 용접부를 형성하게 된다. 냉각에 따라, 장착림(88)은 제1박판(76)에 결합되므로써 기밀시일을 형성한다.

바로 위에서 설명한 것과 같이 주머니(42)가 부속품(46)에 밀봉상태로 결합되고 나면, 공기는 보스(48)의 덕트(50)를 통해서만 주머니(42)내로 출입하게 된다. 이형패치(82)는 척에서 발산되는 열을 제1박판(71)과 장착림(88)의 인터페이스로 전달하는 외에도, 가열척이 배치된 영역에서 제1 및 제2박판(76)(77)을 분리시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 이형패치(82)는 2개의 주머니용 박판(76)(77)이 장착림(88)에 서 서로 접합되는 것을 방지하게 된다.

부속품(46)의 최외측 장착림(88)은 스프링(44)에 형성된 대형통공(54)의 직경보다 약간 작은 직경을 갖는다. 따라서, 스프링의 베이스(52)는 최외측 림(88)의 둘레에서 긴밀하게 결합된다. 이러한 결합에 따라 부속품(46)에 형성된 덕트(50)의 아래에서 스프링 통공(54)의 중심을 조정하기 위한 중심조정기구가 제공된다. 더우기, 스프링 베이스(52)는 그것을 관통해서 형성된 정렬구멍(89)을 구비하고 있으며, 이 정렬구멍은 부속품의 베이스 플레이트(86)에 형성된 하향돌출핀(도시하지 않음)과 결합한다. 결합상태의 정렬구멍(89)과 하향돌출핀은 보조적인 중심조정기구를 제공하므로써 스프링(44)이 부속품(46)에 대하여 적절한 위치에 위치되도록 한다.

주머니(42)는 그것이 수축상태, 즉 최소체적상태로 가압될 수 있는 방식으로 부속품(46) 및 스프링(44)에 고정된다. 주머니(42)를 고정시키기 위한 바람직한 수단으로서는, 스프링(44)의 베이스(52)에 형성된 접근구멍(71)(72)을 통해서 주머니(42)를 부속품에 용접하는 방법과, 주머니(42)의 각 단부(92)를 스프링 다리(62)의 대응 단부(68)에 고정시키는 방법이 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 베이스 플레이트(86)의 저면은 4개의 하향연장 포스트(93)를 포함하고, 각각의 포스트(93)는 스프링 베이스(52)의 모서리에 형성된 정렬상태의 접근구멍(71)을 통해서 조립할 수 있는 형상으로 되어 있다. 이러한 포스트(93)는 가열상태의 누름판(도시하지 않음)을 주머니의 박판(76)(77)에 대고 누름에 따라 당해 박판(76)(77)을 뚫고 들어간다. 이어서, 상기 누름판은 포스트(93)의 단부를 납작하게 펴서 리벳을 형성시키므로써 주머니의 박판(76)(77)을 베이스 플레이트(86)에 고정시키게 된다. 이러한 작업은 주머니(42)가 거의 완전히 수축된 상태에서 수행한다.

베이스 플레이트(86)의 양측 대향 단부는 2개의 이격 힌지(95)에 의해서 베이스 플레이트(86)에 고정된 연장부(94)를 갖추고 있다. 상기 힌지(95)는 베이스 플레이트(86)에 비해서 얇으며(약 250μ), 스프링 베이스(52)의 대응 연부(56)(58)에서 접혀지게 되므로, 각각의 연장부(94)는 상기 연부(56)(58)의 아래에 형성된 한쌍의 접근구멍(72)을 덮을 수 있다. 상기 연장부(94)는 그것의 저면에 한쌍의 외향 돌출 포스트(96)를 구비하고 있다. 각각의 포스트(96)는 대응 접근 구멍(72)을 통해 결합될 수 있는 크기 및 구조를 갖는다. 포스트(96)가 접근구멍(72)을 통해서 연장되어 있으면, 주머니(42)의 양측박판(76)(77)은 그것의 각 연부(56)(58)에서 한쌍의 포스ㅌ(96)쪽으로 가압된다. 이어서, 상기 포스트(96)는 상술한 바와 같은 방식으로 주머니의 시이트(76)(77)에 리벳고정된다.

각쌍의 한지(95)사이의 공간에서는, 한쌍의 돌기부(98)가 베이스 플레이트(86)에 형성되어서 스프링의 장공(60)을 통해 하방으로 연장된다. 하나의 슬롯(60)내에는 하나의 돌기부(98)가 결합된다. 상기 돌기부(98)는 스프링(44)의 베이스(52)상에서 베이스 플레이트(86)를 적절하게 정렬된 상태로 유지하는데 기여한다. 그러나, 돌기부(98)가 없더라도 돌출포스트(93)(96)는 주머니(42)와 스프링(44)간의 정렬상태를 충분히 유지할 수 있다.

주머니(42)내부의 브리더 스트립(84)은 스프링의 인접한 접근구멍(72)사이에 배치되는 것으로서, 스프링(44)의 절곡연부(56)(58)둘레를 완전히 감고 있다. 따라서, 상기 브리더 스트립(84)은 주머니가 접근구멍(72)을 통해서 스프링 베이스(52)의 연부(56)(58)에 견고하게 고정되어 있는 경우에도 주머니를 통한 공기의 유통이 원활하게 이루어지도록 한다. 더우기, 브리더 스트립(84)은 주머니의 내부에 응축현상이 발생하여 박판(76)(77)이 들어불어 있더라도 주머니(42)의 팽창이 가능하도록 한다. 즉, 박판(76)(77)이 서로 떨어져서 움직일 수 있도록 한다.

주머니(42)의 단부(92)는 스프링 다리(62)의 단부(68)에 감겨져 있으므로, 연부(56)(58)와 단부(68)사이에 위치한 주머니 부분은 각 다리(62)의 볼록면(64)쪽으로 강하게 당겨진다(제1도 참조). 주머니(42)의 단부(92)는 다리단부의 접근구멍(74)을 덮고 있으므로, 접근구멍(74)부근의 주머니(42)에 열이 가해지면, 당해 주머니(42)는 구멍(74)내에서 용접되어 주머니의 단부(92)를 스프링 다리의 단부(68)에 고정시킬 수 있게 된다.

보스(48)의 주변부(55)는 저장용기의 캡(40)내에서 슬리이브(47)에 밀봉되므로, 부속품(46)과 캡(40)간에는 공기의 유통이 이루어질 수 없다. 상기 캡(40)은 저장 용기의 측벽에 밀봉되고, 축압기(20)는 저장용기(24)의 내부에 매달려 있게 된다. 그후, 저장용기(24)에는 상술한 방식으로 잉크를 채운다.

위에서도 언급한 바와같이, 잉크가 충만된 펜(22)에는 최저의 배압이 발생한다. 프린트 헤드(36)에서 측정했을때, 상기 최저 배압은 예를 들어 압력 수두로 2.5cm는 되어야 한다. 따라서, 충만상태의 밀봉용기로 부터 얼마간의 잉크를 제거하기만 하면 상기 최저배압이 발생한다. 최저배압을 발생시키기 위해서 제거한 유체의 체적을 드로우다운 체적 V_dd이라 부른다.

스프링(44)쪽으로 강하게 밀착되어 있는 주머니(42)는 드로우다운 체적 V_dd을 제거하더라도 거의 팽창하지 않는다. 따라서, 드로우다운 체적 V_dd을 제거함에 따라 배압은 급격히 증가한다(제10도의 O-A선 참조). 그 이유는 드로우다운 체적 V_dd에 상당하는 공간을 채울 수 있을 만큼 축압기의 주머니(42)가 팽창하지 않기 때문이다. 본 발명의 축압기에 의하면, 극히 소량의 드로우다운 체적(예를 들면, 저장용기 용적의 5% 미만)을 이용하여 위에서 설명한 최저레벨의 배압을 발생시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.

최저배압레벨은 상술한 배압작동 범위의 하한에 해당한다. 최대배압레벨, 즉 배압작동범위의 상한은 프린트 헤드(36)에 의한 잉크액적의 분사가 불가능해지는 레벨, 예를 들면 압력수두가 11.5cm로 되는 레벨이다. 제10도는 저장용기의 배압 P변화(세로축)와 저장용기내의 유체체적 V변화(가로축)와의 관계를 나타내는 그래프이다. 제10도의 그래프의 원점(0)은 배압이 전혀없는 충만상태의 저장용기체적을 나타낸다. 또한, 제10도에는 저장용기, 좀더 정확하게는 프린트 헤드(36)내의 배압을 최저배압레벨과 최대배압사이의 작동범위내로 유지하는데에 이용할 수 있는 축압기의 작동체적 V_ac이 도시되어 있다.

프린트 헤드(36)가 작동을 개시하여 저장용기(24)로부터 잉크액적을 분사함에 따라, 저장용기내의 잉크체적은 감소하고, 이 결과 배압이 증가한다. 이러한 배압의 증가를 조절하지 않으면 저장용기(24)내의 배압은 최대배압이상으로 급격히 증가하게 되고(제10도의 점선), 프린트 헤드(36)의 작동은 정지될 것이다. 그러나, 본 발명의 축압기(20)에 의하면 최저레벨이상으로 배압이 증가함에 따라 주머니(42)가 팽창한다. 더욱 구체적으로 설명하면, 배압의 상승에 수반하여, 비교적 높은 압력의 주변공기가 부속품(46)의 덕트(50)를 통해서 주머니(42)의 개방공(80)내로 흡입된다. 주머니(42)가 팽창하면, 그것의 제1박판(76)이 스프링의 다리(62)를 가압하게 되고, 이들 스프링의다리(62)는 이완된 곡면형상(제1도)으로 부터 반대방향으로 휘어진 형상(제2도)으로 변형된다.

주머니(42)를 볼록면(64)에 대고 수축시키려는 경향이 있는 스프링 다리(62)의 탄성은, 저장용기(24)내의 배압의 증가(최저배압이상)로 인한 주머니(42)의 팽창에 의해서 거의 극복된다. 주머니(42)의 팽창으로 인해 저장용기(24)의 체적이 감소하면, 그 내부의 배압은 상술한 최대배압이하로 유지된다.

바람직한 실시예에 있어서, 주머니(42)는 잉크가 펜으로 부터 분출됨에 따라 최대체적상태로 팽창한다. 이러한 팽창과정중, 주머니(42)는 저장용기내의 배압을 최대치이하로 유지된다. 바람직한 실시예의 주머니(42)가 최대체적상태로 팽창된 시점에서, 펜에 저장된 잉크의 약 20%는 인쇄용으로 소모되어 버린다. 인쇄작업을 계속하면 배압은 더욱 증가하게 되지만, 이러한 배압의 증가는 주변공기를 저장용기(24)내로 유입함으로써 해소할 수 있다. 이를 위해서, 펜(22)은 저장용기(24)의 바닥벽(38)에 형성된 기포발생기(38)를 갖추고 있다. 기포발생기(102)는 저장용기의 바닥벽(38)에 형성된 요입부(106)로 부터 연장하는 소직경의 오리피스(104)를 포함하는 것일 수도 있다.

상기 기포발생기(102)의 오리피스(104)는 그 직경을 예를 들면 약 200μ로 설정하여, 배압이 최대레벨이상으로 상승하기 시작하는 경우에만 기포가 오리피스(104)의 공기/잉크 접촉부를 통해서 저장용기의 공간내로 유입되도록 할 수 있다(제10도). 기포발생기(102)로 부터의 기포가 저장용기(24)내로 진입함에 따라 배압은 최대레벨이하로 떨어지게 되므로, 프린트 헤드(36)는 잉크액적의 분사동작을 계속할 수 있다.

앞에서도 언급한 바와같이, 저장용기내의 배압이 최대의 변화를 겪게 되는 경우는, 거의 빈상태의 펜이 주변공기압력의 급격한 강하상황에 노출될때, 예를 들면 항공기로 펜을 운반할때이다. 이러한 경우에 있어서, 주변공기압력이 강하하기 시작하면 주머니(42)속의 압력도 역시 강하한다. 압력이 강하함에 따라, 주변공기압력의 강하직전에 최대체적(제2도 및 제10도의 B점)으로 팽창되어 있던 주머니(42)는 절첩되어서 저장용기의 체적을 증가시키고, 그 결과 프린트 헤드(36)로 부터 잉크가 누출될 정도까지 배압이 떨어지는 것을 방지하게 된다. 더우기, 주머니(42)의 절첩시 스프링의 다리(62)는 초기 위치로 탄성복원되므로, 주머니는 최저체적상태(제1도)로 수축되고, 축압기의 작동체적 V_ac전부를 저장용기의 체적을 증가시키는데에 이용할 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상술한 구성의 축압기(20)는, 예를 들면 최대체적상태로 부터 최소체적상태로의 수축에 의해서, 약 30%까지의 대기압력변화를 보상하는데에 충분한 작동체적을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 위에서도 지적한 바와같이, 잉크제트펜이 겪게 되는 가장 심한 대기압력의 변화량은 약 26% 정도이다. 따라서, 대기압력이 30%이하의 범위내에서 감소하더라도 본 발명의 축압기(20)는 배압을 최저 레벨이상으로 유지하기에 충분한 작동체적을 제공할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 축압기(20)는 종래의 것과는 달리 유출 오리피스등과 같은 별도의 유출장치를 갖출 필요가 없으며, 상술한 집수통을 부착시키지 않아도 된다. 더우기, 집수통을 설치하는데에 필요했던 펜의 체적은 잉크저장량을 늘리는데에 이용할 수 있다.

펜(22)이 약 26% 이상의 대기압력감소상황에 노출될 수 있는 경우, 축압기(20)의 주머니(42)는 상술한 것 보다 더 큰 작동체적을 제공하도록 구성할 수도 있다. 예를 들면, 축압기 주머니(142)의 다른 실시예는 제11도에 단면도로서 나타낸 것과 같이 주름잡힌 것일 수도 있다. 주름잡힌 주머니(142)는 그렇지 않은 주머니(42)에 비해서 상당히 큰 최대최적까지 팽창할 수 있을 뿐만 아니라 스프링 다리(62)의 볼록면(64)을 향해서 주름이 없는 주머니(42)와 대략 동일한 최저체적까지 수축될 수 있으므로 축압기에 상당히 큰 작동체적을 제공할 수 있다.

주름잡힌 주머니(142)의 사용시에는, 주름의 내측 절첩연부(110)사이에 필름물질로 된 얇은 웨브(108)를 부착시키는 것이 바람직하다. 상기 웨브(108)는 주머니(142)의 길이를 따라 좁은 간격으로 배치되어서, 주름이 저장용기내의 배압의 영향을 받아 뒤집히는 것을 방지한다. 따라서, 상기 웨브(108)는 저장용기내의 배압의 감소시 주름잡힌 주머니가 최저체적위치로 되돌아 갈 수 있도록 한다.

축압기의 작동체적을 증가시키기 위한 다른 한가지의 기법으로서, 상술한 주머니(42)에 비해서 길이가 길고 스프링 다리의 단부(68)에 부착시킨 후에 당해 스프링 다리(62)의 볼록면(64)을 덮고 있는 주머니의 부분위로 접혀질 수 있는 다른 형태의 주머니를 사용하는 방법이 있다. 이러한 주머니의 최외측 단부는 연장부(94)의 포스트(94)에 용접된다. 이 실시예에 있어서는, 주머니의 내부에 또다른 브리더 스트립(94)을 내장하여 접근구멍(74)사이의 스프링 단부(68)둘레에 감아둠으로써 주머니의 전체길이를 통해서 공기가 유통하도록 할 수도 있다.

이상에서는 바람직한 실시예 및 기타 실시예를 참조하여 본 발명의 원리를 설명하였으나, 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도내에서는 상술한 구성 및 세부 사항을 다양하게 변경할 수도 있을 것이다. 예를 들면, 복록면상에 주머니를 달고 있는 하나의 다리를 갖는 스프링을 사용하더라도 충분한 크기의 압축기 작동체적이 제공된다. 더우기, 효과적인 축압기는 상술한 횡방향축이 아닌 종방향 축을 중심으로 절곡된 스프링을 포함하는 것일 수도 있다. 또한, 상기 스프링은 그것의 탄성에 영향을 주는 구멍 또는 슬롯을 갖도록 하여, 주머니가 팽창하여 스프링을 누름에 따라 배압의 변화량이 달라지도록 할 수도 있다. 또한, 주머니를 수축시켜 드로운 다운 체적을 최소화하는 스프링의 기능을 2개의 층을 갖는 스프링 구조에 의해서도 실현할 수 있다. 상기 2개의 주머니층 중 하나는 스프링과 같은 탄성 특성을 갖도록하여 별도의 스프링부품을 생략하는 것도 가능하다.

이상의 설명을 감안할때, 본 발명은 후술하는 특허청구의 범위에 포함되는 모든 변형예 및 그것의 균등물을 포괄하는 것으로 이해하여야 할 것이다.

Claims (43)

1. 팽창 및 수축가능한 주머니와; 상기 주머니의 팽창에 따라 유체의 체적이 감소하도록 특정 크기의 유체의 체적내에 주머니를 설치하기 위한 장착수단으로서, 상기 주머니는 그의 내부가 상기 유체 체적 외측의 주변 공기와 연통하도록 배치된 개구를 구비하는 상기 장착수단과; 상기 제1체적내에 배치되는 스프링으로서, 상기 스프링은 곡선형의 이완상태를 취하는 제1부분을 가지며, 상기 주머니의 일부가 상기 곡선형 제1부분의 일 측면과 인접하고, 상기 주머니 부분은 상기 스프링의 제1부분이 상기 이완 상태에 있을 때 상기 스프링에 의하여 거의 완전히 접촉하도록 가압되는 상기 스프링을 포함하는 축압기.
2. 제1항에 있어서, 상기 스프링의 제1부분은 그것이 이완 상태에 있을 때면 볼록한 표면을 갖고, 상기 주머니 부분은 상기 볼록한 표면에 인접하는 축압기.
3. 제1항에 있어서, 상기 스프링이 그의 제1부분에 연결된 납작한 베이스를 갖는 압축기.
4. 제3항에 있어서, 상기 스프링이 상기 베이스에 연결된 제2부분을 구비하고, 상기 제2부분은 곡선형의 이완 상태를 취하고, 상기 주머니의 다른 부분은 상기 제2부분의 일 측면 및 상기 스프링 베이스의 일측면에 고정되어 있는 축압기.
5. 제1항에 있어서, 상기 스프링이 곡선형의 이완 상태를 취하는 제2부분을 구비하고, 상기 주머니의 제2부분이 상기 곡선형 제2부분의 일 측면에 인접하여 배치되는 축압기.
6. 제1항에 있어서, 상기 스프링이 스테인레스 강인 축압기.
7. 제1항에 있어서, 상기 스프링이 약 75㎛의 두께와 약 5,600kg/㎠ 이상의 항복강도를 갖는 축압기.
8. 팽창 및 수축가능한 주머니와; 상기 주머니의 팽창에 따라 유체의 체적이 감소하도록 특정 크기의 유체의 체적내에 주머니를 설치하기 위한 장착수단으로서, 상기 주머니는 그의 내부가 상기 유체 체적 외측의 주변 공기와 계속적으로 연통하도록 배치된 개구를 구비하고, 상기 주머니는 가요성 물질로 형성되고 대체로 납작한 형상으로 수축가능하도록 된 상기 장착수단을 포함하고; 상기 유체 체적은 저장용기에 의하여 규정되고, 상기 저장용기는 밀봉되며, 그 내에 배압하에서 잉크를 수납하고, 상기 배압은 상기 주머니가 팽창되든 수축되든 상관 없이 존재하는 축압기.
9. 제8항에 있어서, 상기 주머니는 가열용접가능한 물질로 형성된 시이트를 포함하는 축압기.
10. 제9항에 있어서, 상기 주머니 시이트는 상기 주머니가 공기에 대하여 거의 불통기성이 되도록 그것에 부착된 불통기성 물질의 필름을 구비하는 축압기.
11. 거의 밀봉된 유체 체적을 갖는 잉크제트 펜용 축압기에 있어서, 스프링과; 상기 스프링의 일 측면에 부착된 팽창 및 수축가능한 주머니로서, 상기 스프링은 상기 유체 체적내에 위치가능하고, 상기 주머니는 그의 내부가 상기 유체 체적 외측의 주변 공기와 연통하도록 배치된 개구를 구비하고, 상기 주머니 및 스프링은 상기 저장용기 내측의 유체압력이 상기 유체 체적 외측의 주변공기의 압력에 대하여 감소함에 따라 상기 주머니가 팽창하여 상기 스프링을 편향시키도록 서로 인접하게 부착되는 상기 주머니를 포함하는 축압기.
12. 제11항에 있어서, 상기 주머니는 상기 저장용기 체적 외측의 유압이 상기 저장용기 내측의 유압에 대하여 감소함에 따라 상기 주머니와 접촉하는 축압기.
13. 제11항에 있어서, 상기 스프링은 곡선형의 이완 상태를 취하는 제1부분을 갖고, 상기 주머니는 상기 곡선형의 제1부분의 일 측면에 부착되는 축압기.
14. 제13항에 있어서, 상기 스프링의 제1부분은 상기 제1부분이 이완 상태에 있을 때면 볼록한 표면을 갖고, 상기 주머니는 상기 볼록한 표면에 부착되는 축압기.
15. 제11항에 있어서, 상기 스프링은 금속이고 상기 주머니는 플라스틱 외면을 갖는 가요성 물질로 형성된 축압기.
16. 내부에 배압이 설정되는 잉크 수납용 밀봉 저장용기와; 상기 저장용기내에 장착된 팽창 및 수축가능한 주머니로서, 상기 주머니는 그의 내부가 상기 저장용기 외측의 주변 공기와 연통하도록 배치된 개구를 구비하고, 상기 주머니는 그것의 수축시 상기 저장용기내의 배압을 증가시키도록 배치되는 상기 팽창 및 수축 가능한 주머니와; 상기 저장용기내에 장착되며, 상기 저장용기로부터의 잉크 액적을 분출하기에 적합한 프린트 헤드를 포함하는 축압기.
17. 제16항에 있어서, 상기 주머니에 인접하여 배치되고 상기 저장용기 배압이 증가될 수 있도록 상기 주머니를 수축시키게 배치된 스프링을 추가로 포함하는 축압기.
18. 제17항에 있어서, 상기 스프링과 주머니는 상기 스프링이 이완상태에 있을 때면 상기 주머니가 거의 완전히 수축하도록 구성 및 배치된 축압기.
19. 제17항에 있어서, 상기 주머니는 부속품에 의하여 상기 스프링에 부착되고, 상기 스프링은 그내에 형성된 복수의 접근 구멍을 갖고, 상기 주머니는 상기 접근 구멍을 통하여 상기 부속품에 부착된 축압기.
20. 제19항에 있어서, 상기 부속품은 다른 접근 구멍을 갖고, 상기 다른 접근 구멍은 그것을 통하여 상기 주머니를 상기 주머니에 부착시키는 축압기.
21. 스프링이 이완상태에 있을 때에는 주머니가 거의 수축되도록 팽창 및 수축가능한 주머니를 스프링에 부착시키는 단계와; 주머니의 내부와 외부간의 유체압력의 차이가 소정의 최저 레벨을 초과할 때에는 언제나주머니가 팽창하여 스프링을 편향시킬 수 있도록 상기 주머니와 스프링을 구성하는 단계와; 상기 주머니와 스프링을 지지하여 상기 주머니의 내부를 상기 주머니 외측의 유체와 연통시킴으로써 상기 주머니내외로의 무제한 유체이동경로를 규정하는 단계를 포함하는 축압기의 제조방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 구성단계가, 이완상태에서 곡선부를 갖는 스프링을 성형하는 단계를 포함하는 제조방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 부착단계가, 상기 주머니를 상기 스프링의 곡선부에 고정시키는 단계를 포함하는 제조방법.
24. 제21항에 있어서, 상기 스프링이 금속이고, 상기 주머니가 플라스틱 외면을 가지고, 상기 부착단계가 상기 주머니를 상기 스프링에 부착시킬 장소를 제공하기 위하여 상기 스프링에 접근구멍을 형성시키는 단계를 포함하는 제조방법.
25. 제21항에 있어서, 상기축압기가 압력감소 상홍에 노출될 수도 있는 유체체적내에 배치되고, 상기 구성단계는 압력감소로 인한 유체체적의 변화량과 같거나 그것보다 큰 작동체적을 제공할 수 있도록 주머니의 크기를 설정하는 단계를 포함하는 제조방법.
26. 펜의 잉크 저장용기용 축압기에 있어서, 상기 저장용기 내측에 장착되며, 상기 이완상태로 복원됨과 아울러 상기 이완상태로부터의 편향을 저지할 수 있는 형상인 길다란 스프링 부재와; 상기 스프링 부재의 길이를 따라 장착되어, 상기 주머니의 팽창시 상기 스프링을 편향시킬 수 있고 또한 상기 주머니의 수축시 상기 스프링 부재가 상기 이완 상태를 향하여 복원될 수 있도록 한 팽창 및 수축가능한 주머니와; 상기 주머니의 팽창에 의하여 야기된 편향에 대한 상기 스프링 부재의 저항을 상기 스프링 부재의 길이의 단지 일부만을 따라 감소시키는 성형수단을 포함하는 축압기.
27. 제26항에 있어서, 상기 길다란 개구 부재는 종방향 중앙선과, 단부, 및 상기 단부로부터 멀리 떨어진 중간부를 갖고, 상기 스프링 부재의 제1부분은 상기 스프링 부재의 중간부로부터 멀리 떨어져 위치된 축압기.
28. 제27항에 있어서, 상기 스프링 부재의 제1부분은 상기 스프링 부재의 편향에 대한 저항을 감소시키기 위하여 그 내에 배치된 개구의 어레이를 갖는 축압기.
29. 제28항에 있어서, 상기 스프링 부재의 제1부분은 상기 스프링 부재의 단부에 인접하여 위치되는 축압기.
30. 제28항에 있어서, 상기 제1부분은 상기 스프링 부재의 중간부의 다른 측면에 인접하여 위치된 축압기.
31. 제28항에 있어서, 상기 스프링 부재는 그것의 종방향 중앙선으로부터 멀리 떨어진 개구에 의해 감소된 중량의 양보다 큰 양만큼 상기 종방향 중앙선 근방에서 상기 스프링 부재의 중량을 감소시킬 수 있는 형상을 갖는 개구의 어레이를 구비하도록 구성된 축압기.
32. 제31항에 있어서, 상기 스프링 부재의 제1부분은 상기 스프링 부재의 단부에 인접하여 위치되는 축압기.
33. 제31항에 있어서, 상기 제1부분은 상기 스프링 부재의 중간부의 다른 측면에 위치되는 축압기.
34. 제28항에 있어서, 상기 스프링 부재는 그것의 단부로부터 멀리 떨어진 개구에 의해 감소된 중량의 양보다 큰 양만큼 상기 스프링 부재의 단부 근방에서 상기 스프링 부재의 중량을 감소시킬 수 있는 형상을 갖는 개구의 어레이를 구비하도록 구성된 축압기.
35. 제34항에 있어서, 상기 스프링 부재의 제1부분은 상기 스프링 부재의 단부에 인접하여 위치된 축압기.
36. 제28항에 있어서, 상기 스프링 부재는 그것의 종방향 중앙선을 따라 형성된 슬릿을 구비하도록 구성되어 상기 스프링 부재의 단부로부터 상기 스프링 부재의 중간부를 통하여 거의 연속적으로 연장되는 축압기.
37. 제28항에 있어서, 상기 스프링 부재는 상기 스프링 부재의 길이를 따라 연장하는 복수의 이격진 슬릿을 국비하도록 구성된 축압기.
38. 제26항에 있어서, 상기 스프링 부재의 제1부분은 상기 스프링 부재의 나머지 부분보다 얇은 축압기.
39. 스프링에 장착된 팽창 및 수축 가능한 주머니의 팽창 및 수축을 조절하기 위한 축압기 스프링에 있어서, 종방향 중앙선과, 반대쪽의 제1 및 제2단부 부분과, 이들 부분사이의 중간부를 구비한 스프링의 제1레그부와, 제1단부 부분의 근방에서 스프링의 중량을 감소시키기 위해 제1단부 부분 근방에 배열된 다수의 구멍을 그 내부에 구비하도록 형성된 스프링과, 팽창 및 수축 가능한 주머니를 스프링에 장착하기 위한 장착 수단을 구비한 축압기스프링.
40. 제39항에 있어서, 상기 스프링이 이 단부 부분 근방의 스프링의 중량을 감소시키도록 레그 부재의 제1 및 제2단부 부분의 근방에 배열된 다수의 개구를 구비하도록 형성된 스프링.
41. 제39항에 있어서, 상기 스프링이 상기 제1 및 제2단부 부분 사이에서 연속적으로 연장하는 긴 슬롯을 구비하도록 형성된 스프링.
42. 제8항에 있어서, 저장용기로 부터의 잉크 액적을 분출시키기 위해 저장용기에 결합된 프린트 헤드를 더 포함하는 축압기.
43. 제11항에 있어서, 저장용기 체적으로 부터의 잉크 액적을 분출시키기 위한 프린트 헤드 수단을 더 포함하는 축압기.

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