KR100340895B1 - 액체 공급 방법, 액체 공급 용기, 부압 생성 부재 용기 및액체 용기 - Google Patents

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Abstract

연통부에 기포가 보유되거나 축적되는 것이 방지되는 액체 공급 방법이 기재되어 있다. 부압 제어 챔버 용기를 잉크 용기에 연결하는 조인트 파이프의 상부벽면은 부압 제어 챔버 용기로부터 잉크 용기로 상향 경사져 있다. 조인트 파이프의 상부벽면은 경사져 있으므로, 기포는 기체-액체 교환 중에 조인트 파이프의 상부벽면에 보유되거나 축적됨이 없이 잉크 용기 내로 유동한다.

Description

액체 공급 방법, 액체 공급 용기, 부압 생성 부재 용기 및 액체 용기 {LIQUID SUPPLY METHOD, LIQUID SUPPLY CONTAINER, NEGATIVE PRESSURE GENERATING MEMBER CONTAINER, AND LIQUID CONTAINER}
본 발명은 액체 공급 방법, 액체 공급 용기, 부압(negative pressure) 생성 부재 용기 및 액체 용기에 관한 것으로, 특히 부압 생성 부재 용기와 액체 공급 용기가 상호간에 탈착될 수 있는 액체 용기에 사용되는 액체 공급 방법에 관한 것이다.
종이, 천, 플라스틱 시트 및 OHP와 같은 기록 재료(이하, 단순히 "기록 시트"라 함)에 기록을 수행하는 종래의 기록 장치는 와이어 도트 시스템, 감열 시스템, 열전달 시스템 및 잉크 제트 시스템과 같은 다양한 기록 시스템에 의해 기록 헤드가 장착될 수 있는 형태로서 제안되었다.
이러한 기록 장치들 중에서, 저소음 비충격식 기록 시스템으로서, 기록 시트에 기록을 수행하기 위해 기록 요소 상에 배치된 토출 포트(노즐)로부터 잉크를 토출하기 위한 잉크 제트 기록 시스템용 기록 헤드를 구비한 기록 장치(이하, "잉크 제트 기록 장치"라 함)는 고속 고밀도 기록 작업을 현실화 할 수 있다.
잉크 제트 기록 장치는 이 장치가 적용되는 시스템의 본질적인 기능 및 사용 형태 등에 적합하게 구성된다. 일반적인 잉크 제트 기록 장치는, 기록 헤드, 잉크 탱크 및 탱크 홀더로 구성된 잉크 제트 헤드 카트리지가 장착되는 캐리지와, 기록 시트를 이송하기 위한 이송 수단과, 이들을 제어하기 위한 제어 수단을 구비한다.
더욱이, 잉크 액적을 복수의 토출 포트로부터 토출하기 위한 기록 헤드는 기록 시트 이송 방향[부 주사(sub-scan) 방향]을 직각으로 교차하는 방향[주 주사(main scan) 방향]으로 연속적으로 주사되고, 이 기록 시트는 기록되지 않는 동안의 기록 폭에 상응하는 양만큼 간헐적으로 이송(피치 급송)된다. 기록 헤드가기록 시트를 한 번 주사할 때 잉크 토출을 위한 복수의 노즐이 부 주사 방향에 평행한 직선 상에 배치된 기록 헤드를 이용함으로써 노즐의 개수에 대응되는 폭으로 기록이 수행된다.
더욱이, 잉크 제트 기록 장치의 경우에, 운전 비용이 저렴하고, 그 장치가 소형화될 수 있고, 복수의 칼라 잉크를 이용하여 칼라 화상 기록이 용이하게 수행될 수 있다. 무엇보다도, 복수의 토출 포트를 갖는 라인형 기록 헤드가 기록 시트의 폭 방향으로 배치된 라인형 기록 장치에서, 기록이 보다 촉진될 수 있다.
전술한 이유로, 잉크 제트 기록 장치는 복사기, 팩시밀리, 전자식 타자기, 워드 프로세서 또는 워크 스테이션의 출력 단자와 같은 프린터와, 개인용 컴퓨터, 주 컴퓨터, 광 디스크 장치 및 비디오 장치에 장착된 이동식 프린터와 같은 정보 처리 시스템 출력 수단으로 이용되고 판매된다.
한편, 기록 헤드의 토출 포트로부터 잉크를 토출하는 에너지를 생성하기 위한 에너지 생성 요소의 예는 전자기계 변환기를 이용하는 압전 요소(piezo-element) 또는 다른 요소와, 레이저 또는 전자기파를 발산하여 열 작용에 의해 잉크 액적을 토출하는 열을 생성시키는 요소와, 액체를 가열하기 위한 열 저항체를 구비한 전자열 변환 요소 등이다.
무엇보다도, 잉크 액적을 토출하기 위해 열 에너지를 이용하는 잉크 제트 기록 시스템의 기록 헤드의 경우에, 토출 포트가 고밀도로 배치되므로 고분해능 기록이 수행될 수 있다. 더욱이, 소형화가 용이하므로 전자열 변환 요소가 열 생성 요소로 사용되는 기록 헤드가 효과적이며, 현재의 반도체 기술 분야에서 향상된 신뢰도를 갖고서 현저히 진보된 IC 기술 또는 미세 처리 기술의 장점이 충분히 이용될 수 있고, 고밀도 장착이 용이하고, 제조 비용이 감소된다.
전술한 기록 헤드의 예는 잉크 탱크와 일체로 형성된 칩형 기록 헤드와, 기록 헤드와 일체로 형성된 탱크 홀더에 대해 잉크 탱크가 탈착되는 기록 헤드를 포함한다.
더욱이, 잉크 흡수체 및 다른 부압 생성 부재를 수납하는 부압 생성 부재 수납 챔버에 대해 사실상 전체적으로 밀봉되는 잉크 수납부를 포함하는 잉크 탱크는 유럽 특허 공보 제EP0580433호에 개시되어 있다. 이 잉크 탱크는 부압 생성 부재 수납 챔버가 대기로 개방되는 동안에 사용된다. 더욱이, 전술한 바와 같이 구성되고 잉크 수납 챔버가 교체될 수 있는 잉크 탱크는 유럽 특허 공보 제EP0581531호에 대시되어 있다. 교체 가능한 잉크 수납 챔버로서의 잉크 탱크의 경우에, 이 잉크 탱크가 탱크 홀더에 탈착 가능하게 부착될 때, 탱크 홀더 및 잉크 탱크는 이들을 상호 결합시키는 결합부를 구비한다. 더욱이, 잉크 탱크가 탱크 홀더에 장착되고 결합부가 상호 결합될 때, 이 잉크 탱크는 탱크 홀더에 고정된다.
그러나, 전술한 바와 같이 잉크 수납 챔버에 해제 가능하게 부착된 부압 생성 부재 수납 챔버에 있어서, 잉크 수납 챔버가 부압 생성 부재 수납 챔버로부터 분리될 때, 잉크가 잉크 수납 챔버의 연통부로부터 누출되고 이를 방지하기 위해 이 연통부가 밸브 기구를 구비할 가능성이 있게 된다. 한편, 부압 생성 부재 수납 챔버를 잉크 수납 챔버와 연결시키기 위해, 밸브는 개방될 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 부압 생성 부재 수납 챔버의 연통부와의 연통을 위한 연통부가 밸브를 개방하도록 구성되고, 이 연통부는 밸브 개방을 위한 행정 길이를 필요로 하게 된다. 특히, 이 연통부는 특정 정도의 길이를 필요로 하고, 그 결과 기체-액체 교환 중에 기포가 연통부 내에 삽입된 연통부 내의 상부 벽 표면상에 수납되고 축적된다.
본 발명의 목적은 연통부 내에 기포를 수납 또는 축적하지 않고서 액체를 안정적으로 공급하기 위한 액체 공급 방법과, 액체 공급 용기, 부압 생성 부재 용기 및 액체 용기를 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 추가 목적은 기포의 이동에 있어서 어느 정도의 자유도를 보장하기 위한 구성과 잉크 수납 챔버로부터의 부압 생성 부재 수납 챔버로의 잉크의 이동을 촉진하기 위한 구조와 같은 발명적인 관점에 근거하여 기포의 수납 및 축적과 같은 전술한 새로운 기술적 문제점을 해결하기 위해 새로이 개발된 다양한 관련 발명을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 구비한 액체 공급 용기용 및 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부가 제공되고 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되는 부압 생성 부재 용기용 액체 공급 방법이 제공된다. 이 액체 공급 방법에 있어서, 액체 공급 용기를 부압 생성 부재 용기에 연결하는 연통부의 유동 저항은 액체 용기부를 향해 갈수록 감소된다.
이 액체 공급 방법에 있어서, 연통부의 유동 저항이 액체 수납부를 향해 갈수록 감소되므로, 액체 유동성은 향상된다. 이는 또한 기포 유동성을 향상시키고 기체-액체 교환 중에 연통부 내에 수납 또는 축적되지 않고서도 이 기포가 액체 공급 용기 내로 유동할 수 있게 하고, 이 액체는 부압 생성 부재 용기로 안정되게 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 구비한 액체 공급 용기용 및 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부가 제공되고 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되는 부압 생성 부재 용기용 액체 공급 방법이 제공된다. 이 액체 공급 방법에 있어서, 액체 공급 용기를 부압 생성 부재 용기에 연결하는 연통부의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역은 연통부의 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧다.
이러한 액체 공급 방법에 있어서, 연통부의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역이 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧으므로, 기포는 이 연통부로부터 액체 공급 용기로 용이하게 토출되고, 따라서 원활한 기체-액체 교환 작용이 가능하게 되고, 이 액체는 부압 생성 부재 용기로 안정되게 공급된다.
더욱이, 본 발명에 의하면, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기가 제공된다. 이 액체 용기에 있어서, 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급용 공급 튜브를 포함하고, 공급 튜브의 유동 저항은 액체 수납부를 향해 갈수록 감소된다.
이 액체 공급 용기에 있어서, 공급 튜브의 유동 저항이 액체 수납부를 향해 갈수록 감소되므로, 액체 유동성이 향상된다. 이는 또한 기포 유동성을 향상시키고, 기포는 기체-액체 교환 중에 공급 튜브 내에 수납 또는 축적되지 않고서 부압 생성 부재 용기로부터 액체 공급 용기 내로 유동할 수 있고, 이 액체는 부압 생성 부재 용기로 안정되게 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 구비하는 액체 공급 용기가 제공된다. 이 액체 공급 용기에 있어서, 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 공급 튜브의 상부 표면부의 수평 길이는 공급 튜브의 하부 표면부의 수평 길이보다 짧다.
이 액체 용기에 있어서, 공급 튜브의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역이 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧으므로, 기포는 공급 튜브로부터 액체 공급 용기로 용이하게 토출되고, 따라서 원활한 기체-액체 교환 작업이 가능하게 되고, 이 액체는 부압 생성 부재 용기로 안정되게 공급될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 구비하는 액체 공급 용기가 제공된다. 이 액체 공급 용기에 있어서, 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 공급 튜브의단면 형상은 공급 튜브의 단면적이 상기 액체 수납부를 향해 갈수록 증가하는 영역을 구비한다.
이 액체 공급 용기는 공급 튜브의 단면적이 액체 수납부를 향해 갈수록 증가하도록 형성된다. 특히, 이러한 형상은 공급 튜브를 형성하는 벽 표면이 기포 유동 방향으로의 유체에 미치는 영향을 최소화하고, 유동 통로 저항이 감소하고, 따라서, 액체 유동성이 향상된다. 이는 또한 기포 유동성을 향상시키고, 이 기포는 기체-액체 교환 중에 공급 튜브 내에 수납 또는 축적되지 않고도 도입될 수 있고, 이 액체는 부압 생성 부재 용기로 안정되게 공급될 수 있다.
더구나, 본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기가 제공된다. 액체 공급 용기에 있어서, 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 공급 튜브의 상부 표면부는 공급 튜브의 다른 영역에 대하여 상대적으로 방수 처리된다. 이러한 경우에, 공급 튜브의 상부 표면부는 공급 튜브의 다른 영역에 대하여 상대적으로 방수 처리되므로, 상부 표면부와 접촉하는 액체는 상부 표면부의 방수 효과에 의해 용이하게 유동하며, 따라서 기포는 기체-액체 교환 중에 공급 튜브 내에 보유되거나 축적됨이 없이 액체 공급 용기 내로 유동할 수 있고 액체는 부압 생성 부재 용기로 안정하게 공급될 수 있다.
본 발명에 따르면, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하고 부압을 생성하도록 변형가능한 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기가 제공된다. 부압 생성 부재 용기는 액체 공급 용기로부터의 액체가 공급되는 공급 수용 튜브를 포함하며, 공급 수용 튜브의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역은 공급 수용 튜브의 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧다.
더구나, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하고 부압을 생성하도록 변형 가능한 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기가 제공된다. 부압 생성 부재 용기는 액체 공급 용기로부터의 액체가 공급되는 공급 수용 튜브를 포함하며, 공급 수용 튜브의 단면 형상은 공급 수용 튜브의 단면적이 액체 수납부를 향해 증가하는 영역을 포함한다.
본 발명에 따르면, 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부 및 대기와 연통하는 대기 연통부를 구비하고 액체를 내부에 보유하는 부압 생성 부재 수납 챔버와; 부압 생성 부재 수납 챔버에 대하여 연통부를 제외하고 실질적인 밀봉 공간을 형성하고 액체를 수납하는 액체 수납부를 구비하는 액체 공급 챔버를 포함하는 액체 용기가 제공된다. 액체 용기에 있어서, 액체 공급 챔버를 상기 부압 생성 부재 수납 챔버에 연결하는 연통부의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역은 상기 연통부의 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧다.
더구나, 본 발명에 따르면, 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부 및 대기와 연통하는 대기 연통부를 구비하고 액체를 내부에 보유하는 부압 생성 부재 수납 챔버와; 부압 생성 부재 수납 챔버에 대하여 연통부를 제외하고 실질적인 밀봉 공간을 형성하고 액체를 수납하는 액체 수납부를 구비하는 액체 공급 챔버를 포함하는 액체 용기가 제공된다. 액체 용기에 있어서, 액체 공급 챔버를 부압 생성 부재 수납 챔버에 연결하는 연통부의 단면 형상은 연통부의 단면적이 액체 수납부를 향해 증가하는 영역을 포함한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지를 도시하는 사시도.
도2는 도1의 카트리지의 단면도.
도3은 도1에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지의 조인트 파이프 부근의 확대 측단면도.
도4a와 도4b는 도2에 도시된 잉크 탱크 유닛을 도시하는 사시도.
도5a, 도5b, 도5c 및 도5d는 도2의 부압 제어 챔버 유닛이 부착된 홀더 상에 잉크 탱크 유닛을 장착하는 작동을 도시하는 단면도.
도6a, 도6b, 도6c, 도6d 및 도6e는 본 발명에 적용될 수 있는 밸브 기구의 개폐 작동을 도시하는 단면도.
도7은 도2에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지 내의 잉크 공급 작동을 도시하는 단면도.
도8a와 도8b는 도7을 참조하여 설명된 잉크 소비 작동에서의 잉크 상태를 도시하는 개략도.
도9a와 도9b는 도7을 참조하여 설명된 잉크 소비 작동에서의 내부 백(inner bag)의 변형에 의해 내부 압력 변동을 억제하는 효과를 도시하는 개략도.
도10a, 도10b, 도10c 및 도10d는 본 발명에 적용될 수 있는 밸브 기구 내의 밸브 프레임과 밸브 본체 사이의 관계를 도시하는 개략도.
도11은 본 발명에 적용될 수 있는 밸브 기구의 개폐 작동 동안에 결합하기 위한 조인트 파이프의 선단부의 형상의 일례를 도시하는 사시도.
도12는 본 발명에 적용될 수 있는 밸브 기구에 대한 비교예를 도시하는 사시도.
도13은 도12의 밸브 기구 내의 비틀린 상태를 도시하는 개략도.
도14는 도12의 밸브 기구 내의 밀봉 상태를 도시하는 개략도.
도15는 본 발명에 적용될 수 있는 밸브 기구를 도시하는 개략도.
도16은 도15의 밸브 기구 내의 비틀린 상태를 도시하는 개략도.
도17은 도15의 밸브 기구 내의 밀봉 상태를 도시하는 개략도.
도18a, 도18b, 도18c 및 도18d는 도15의 밸브 기구 내의 조인트 파이프 선단부를 갖는 밸브 본체의 결합 형상을 도시하는 설명도.
도19는 본 발명에 적용 가능한 잉크 탱크 유닛의 연결 위치 내에서의 구성 요소의 치수를 도시하는 설명도.
도20a, 도20b 및 도20c는 본 발명에 적용 가능한 잉크 탱크를 제조하는 방법을 도시하는 설명도.
도21은 도2에 도시된 잉크 용기의 내부 구성예를 도시하는 단면도.
도22는 도2에 도시된 부압 제어 챔버 용기 내의 흡수체의 설명도.
도23a와 도23b는 도2에 도시된 부압 제어 챔버 용기 내의 흡수체의 설명도.
도24는 도2에 도시된 잉크 탱크 유닛의 회전에 의한 탈착 작동을 도시하는 설명도.
도25는 본 발명에 적용 가능한 잉크 탱크 유닛을 사용하는 잉크 제트 헤드 카트리지의 개략 설명도.
도26은 본 발명의 제2 실시예에 따른 부압 제어 챔버 용기의 조인트 파이프의 확대 측단면도.
도27a와 도27b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 부압 제어 챔버 용기 내의 조인트 파이프의 확대 평단면도, 확대 측단면도 및 전방도.
도28a와 도28b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 부압 제어 챔버 용기의 조인트 파이프의 확대 측단면도.
도29a와 도29b는 부압 제어 챔버 용기가 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 용기에 부착될 때의 조인트 파이프 부근의 확대 측단면도와 조인트 파이프 부근의 기포 거동의 설명도.
도30a와 도30b는 본 발명의 제6 실시예에 따른 잉크 용기의 조인트 포트 부근의 확대 측단면도와 조인트 포트의 평면도.
도31a와 도31b는 본 발명의 제7 실시예에 따른 잉크 용기의 조인트 포트 부근의 확대 측단면도와 조인트 포트의 평면도.
도32a와 도32b는 본 발명의 제8 실시예에 따른 잉크 용기의 조인트 포트 부근의 확대 측단면도와 조인트 포트 부근의 기포 거동의 설명도.
도33은 본 발명의 잉크 제트 카트리지에 적용될 수 있는 기록 장치의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 부압 제어 챔버 유닛
110 : 부압 제어 챔버 용기
120 : 부압 제어 챔버 뚜껑
130, 140 : 흡수체
150 : 홀더
160 : 잉크 제트 헤드 유닛
165 : 잉크 공급 튜브
170 : ID 부재
180 : 조인트 파이프
200 : 잉크 탱크 유닛
201 : 잉크 용기
122 : 상부벽면
230 : 조인트 포트
본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 이후에 설명될 것이다.
더욱이, 본 발명의 모세관력 생성 부재의 "경도(hardness)"는 모세관력 생성 부재가 액체 공급 용기 내에 포함되는 동안의 "경도"를 말하며, 모세관력 생성 부재의 변형량에 대한 반력의 경사(단위: ㎏f/㎜)에 의해 정의된다. 2개의 모세관력 생성 부재의 "경도"의 크기에 있어서, 변형량에 대해 더 큰 반력 경사를 갖는 모세관력 생성 부재는 "강성의 모세관력 생성 부재"라고 한다.
(제1 실시예)
<전체 구성>
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지의 사시도이고, 도2는 단면도이다. 또한, 도3은 조인트 파이프(180) 부근의 확대 측단면도이다.
본 실시예에서, 본 발명이 적용되는 잉크 제트 헤드 카트리지를 구성하는 각 요소와 이러한 요소들의 관계가 설명될 것이다. 본 발명의 성립 단계에서 발전된다양한 진보적인 기술들이 본 실시예의 구성에 적용되기 때문에, 전체 실시예는 구성을 설명함으로써 설명될 것이다.
도1과 도2에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 잉크 제트 헤드 유닛(160), 홀더(150), 부압 제어 챔버 유닛(100), 잉크 탱크 유닛(200) 등으로 구성된다. 부압 제어 챔버 용기(110)는 홀더(150) 내측에 고정되고, 잉크 제트 헤드 유닛(160)은 홀더를 통해 부압 제어 챔버 유닛(100) 아래에 고정된다. 홀더(150)는 부압 제어 챔버 유닛(100)에 고정되고, 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 예컨대 홀더가 용이하게 분해될 수 있고 카트리지가 효과적으로 재활용되어 버전 변화와 구성 변화에 대해 비용이 효과적으로 감소되도록 나사 결합 또는 이음에 의해 홀더(150)가 잉크 제트 헤드 유닛(160)에 고정된다. 또한, 각 요소들은 서로 수명이 다르고, 따라서 대체를 요구하는 요소만 대체할 필요가 있으며, 이와 관련하여 요소들을 용이하게 분해하는 것이 바람직하다. 그러나, 조건에 따라 완전한 고정은 물론 용접, 열코킹(thermal caulking) 등에 의해 이루어질 수 있다. 부압 제어 챔버 유닛(100)은 개구가 상부 표면에 형성된 부압 제어 챔버 용기(110), 부압 제어 챔버 용기(110)의 상부 표면에 부착된 부압 제어 챔버 뚜껑(120) 및 잉크를 흡수하고 유지하기 위해 부압 제어 챔버 용기(110) 내측에 장착된 2개의 흡수체(130, 140)로 구성된다. 흡수체(130, 140)는 잉크 제트 헤드 카트리지의 사용 동안에 부압 제어 챔버 용기(110)의 내측을 채우기 위해 상부층 및 하부층으로 적층되어 서로 밀접하게 맞닿는다. 하부 흡수체(140)에 의해 생성된 모세관력이 상부 흡수체(130)에 의해 생성된 모세관력보다 크기 때문에, 하부 흡수체(140)는 높은 잉크 보유력을 지닌다. 부압 제어 챔버 유닛(100) 내의 잉크는 잉크 공급 튜브(165)를 통해 잉크 제트 헤드 유닛(160)으로 공급된다.
흡수체(140)의 측면 상의 잉크 공급 튜브(165)의 선단부 상의 공급 포트(131)에는 필터(161)가 제공되고, 필터(161)는 흡수체(140)를 가압한다. 잉크 탱크 유닛(200)은 홀더(150)에 대해 탈착 가능하다.
조인트 파이프(180)는 잉크 탱크 유닛(200)의 측면 상의 부압 제어 챔버 용기(110)의 표면에 연결되고 잉크 탱크 유닛(200)의 조인트 포트(230) 내로 삽입되며, 내부 상부벽면(122)은 부압 제어 챔버 용기(110)로부터 잉크 용기(201)를 향해 상방으로 기울어진다. 따라서, 기체-액체 교환이 조인트 파이프(180)를 통해 수행될 때, 상부벽면(122)과 접촉하는 기포는 상부벽면(122)에 평행하고 부압 제어 챔버 용기(110)를 향해 인가된 기포 부력의 분력을 수용하고, 잉크 용기(201) 방향의 분력은 잉크 용기(201)를 향해 기포를 추진시켜서 조인트 파이프(180)의 상부벽면(122) 상에는 기포가 보유 또는 축적되지 않는다. 또한, 상부벽면(122)은 도1과 도2에 선형 경사로서 도시되지만, 여기에 제한되는 것이 아니고 상부벽면(122)은 기포가 보유 또는 축적되지 않는 한은 만곡 경사를 포함할 수도 있다. 부압 제어 챔버 유닛(100)과 잉크 탱크 유닛(200)은 잉크 탱크 유닛(200) 내의 잉크가 조인트 포트(230)를 갖는 조인트 파이프(180)의 연결부를 통해 부압 제어 챔버 유닛(100)으로 공급되도록 구성된다. 잉크 탱크 유닛(200)의 측면 상에서와 조인트 파이프(180) 위의 부압 제어 챔버 용기(110)의 표면의 일부에는 잉크 탱크 유닛(200)의 부정확한 장착을 방지하기 위해 표면으로부터 돌출된 ID부재(170)가 제공된다.
부압 제어 챔버 용기(110)의 내측을 외부 공기에 연결하기 위해, 특히 부압 제어 챔버 용기(110) 내에 포함된 흡수체(130)를 외부 공기에 연결하기 위해 대기 연통 포트(115)가 부압 제어 챔버 뚜껑(120)에 제공되며, 부압 제어 챔버 용기(110) 내의 대기 연통 포트(115)의 부근에, 흡수체(130)의 측면 상의 부압 제어 챔버 뚜껑(120)의 표면으로부터 돌출된 리브에 의해 형성된 공간과, 흡수체 내에 잉크(액체)가 존재하지 않는 영역의 완충 공간(116)이 배치된다.
밸브 기구는 조인트 포트(230)에 배치되고, 밸브 기구는 제1 밸브 프레임(260a), 제2 밸브 프레임(260b), 밸브 본체(261), 밸브 뚜껑(262) 및 가압 부재(263)로 구성된다. 밸브 본체(261)는 제2 밸브 본체(260b)에 활주 가능하게 지지되고, 가압 부재(263)에 의해 제1 밸브 프레임(260a)을 향해 가압된다. 조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230) 내로 삽입되지 않을 때, 제1 밸브 프레임(260a)의 측면 상의 밸브 본체(261)의 일부의 에지는 가압 부재(263)의 가압력에 의해 제1 밸브 프레임(260a)에 의해 가압되며, 밀봉 특성은 잉크 탱크 유닛(200) 내에서 유지된다.
조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230) 내로 삽입되고 밸브 본체(261)가 제1 밸브 프레임(260a)으로부터 개별적으로 이동하도록 조인트 파이프(180)에 의해 가압될 때, 조인트 파이프(180)의 내측은 제2 밸브 프레임(260b)의 측면 표면에 형성된 개구를 통해 잉크 탱크 유닛(200)의 내측과 연통한다. 이것은 잉크 탱크 유닛(200) 내에 밀봉된 공기를 해제하고, 잉크 탱크 유닛(200) 내의 잉크는 조인트포트(230)와 조인트 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 유닛(100) 내로 공급된다. 특히, 조인트 포트(230) 내의 밸브가 개방될 때, 잉크 탱크 유닛(200)의 밀봉된 잉크 저장부는 개구를 통해서만 부압 제어 챔버 유닛(100)과 연통한다.
여기서, 잉크 제트 헤드 유닛(160)과 부압 제어 챔버 유닛(100)이 본 실시예에서와 같이 홀더(150)에 고정될 때, 잉크 제트 헤드 유닛(160)과 부압 제어 챔버 유닛(100)은 각 유닛들이 수명에 따라 제거 및 대체될 수 있도록 나사와 같은 용이한 분해 특성이 제공된 방법에 의해 홀더(150)에 양호하게 고정된다.
특히, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에서, 대체로 잉크 탱크 상에 배치된 부정확 장착 방지 부재가 상이한 종류의 잉크를 담고 있는 잉크 탱크가 부압 제어 챔버 상에 부정확하게 장착되는 것을 방지한다. 그러나, 부압 제어 챔버 유닛(100) 상에 배치된 ID 부재가 손상되거나 사용자가 고의로 부압 제어 챔버 유닛(100) 상에 상이한 종류의 잉크 탱크를 장착할 때, 부압 제어 챔버 유닛(100)만이 장착 직후에 대체될 수 있다. 또한, 홀더(150)가 손상될 때, 홀더(150)만이 대체될 수 있다.
또한, 잉크 탱크 유닛(200), 부압 제어 챔버 유닛(100), 홀더(150) 및 잉크 제트 헤드 유닛(160)을 분해하기 위해, 각각의 유닛들로부터의 잉크 누출이 방지될 수 있도록 고정 부분의 위치를 결정하는 것이 바람직하다.
제1 실시예에서, 잉크 탱크 유닛(200)은 홀더(150)의 잉크 탱크 결합부(155)를 이용하여 부압 제어 챔버 유닛(100)에 연결되기 때문에, 부압 제어 챔버 유닛(100)은 다른 고정 유닛들로부터 홀로 분리되는 것이 방지된다. 구체적으로,적어도 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)로부터 제거되지 않으면, 유닛(100)은 홀더(150)로부터 용이하게 제거되지 않는다. 이러한 방식으로, 부압 제어 챔버 유닛(100)은 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)로부터 제거되기 전에는 용이하게 제거되지 않는다. 따라서, 연결 부분으로부터의 잉크 누출이 부압 제어 챔버 유닛(100)으로부터의 잉크 탱크 유닛(200)의 우연한 분리에 의해 발생될 가능성은 없다.
또한, 필터(161)는 잉크 제트 헤드 유닛(160)의 잉크 공급 튜브(165)의 단부 상에 배치된다. 부압 제어 챔버 유닛(100)이 분해될 때에도, 잉크 제트 헤드 유닛(160)으로부터의 잉크 누출 가능성은 없다. 또한, 부압 제어 챔버 유닛(100)에는 잉크가 잉크 탱크로부터 누출되는 것을 방지하도록 [흡수체(130, 140) 내부에 잉크를 보유하지 않은 영역을 포함한] 완충 공간(116)이 제공되고, [본 실시예에서와 같이, 경계면(113c)을 포함한 부근 층의 모세관력은 흡수체(130, 140) 영역보다 큰 것이 바람직하지만] 모세관력이 다른 2개의 흡수체(130, 140)의 경계면(113c)은 사용 동안 자세 면에서 조인트 파이프(180) 위에 배치되기 때문에, 부압 제어 챔버 유닛(100) 및 잉크 탱크 유닛(200)의 일체형 구조체는 자세 변화 후에도 잉크 누출의 가능성이 작다. 따라서, 본 실시예에서, 잉크 제트 헤드 유닛(160)에는 홀더(150)의 연결 단자를 포함하는 바닥면 상의 고정 부분이 제공되고, 분리는 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)에 부착된 때에도 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 홀더(150)의 형상에 따라, 부압 제어 챔버 유닛(100) 또는 잉크 제트 헤드 유닛(160)은 홀더(150)와 일체로 분할이 불가능하게 형성될 수도 있다. 구조체를 일체로 형성하는 방법으로서, 구조체는 미리 일체로 성형되거나, 열코킹에 의해 분할이 불가능하게 형성될 수도 있다
도2, 도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이, 잉크 탱크 유닛(200)은 잉크 용기(201)와, 제1 밸브 프레임(260a) 및 제2 밸브 프레임(260b)을 포함한 밸브 기구와, ID 부재(250)로 구성된다. ID 부재(250)는 잉크 탱크 유닛(200) 및 부압 제어 챔버 유닛(100)의 조립 동안 부정확한 장착을 방지한다.
밸브 기구는 조인트 포트(230) 내의 잉크 유동을 제어하고, 개폐 동작을 수행하도록 부압 제어 챔버 유닛(100)의 조인트 파이프(18)와 결합된다. 부착/분리 동안 개폐 밸브의 비틀림(twist)은 나중에 설명되는 밸브 구조체, ID 부재(250) 및 ID 리세스(252)가 탱크 동작 범위를 조절하는 구조체 등에 의해 방지된다.
(잉크 탱크 유닛)
도4a 및 도4b는 도2에 도시된 잉크 탱크 유닛(200)의 사시도이다. 도4a는 잉크 탱크 유닛(200)의 사시도이고, 도4b는 분해 상태의 잉크 탱크 유닛(200)을 도시한 사시도이다.
또한, 부압 제어 챔버 유닛(100)측 상의 ID 부재(250)의 전방면에서, 공급 구멍(253)의 윗부분은 경사면(251)을 형성한다. 경사면(251)은 공급 구멍(253)측 상의 ID 부재(250)의 전방 단부면으로부터 잉크 용기(201)를 향해, 즉 후향으로 경사져 있다. 이러한 경사면(251)에는 잉크 탱크 유닛(200)의 부정확한 삽입을 방지하는 (도4a 및 도4b에서는 3개의) 복수개의 ID 리세스(252)가 제공된다. 본 실시예에서, ID 부재(250)는 부압 제어 챔버 유닛(100)측 상의 잉크 용기(201)의 (공급포트가 제공된 표면인) 전방면 상에 배치된다.
잉크 용기(201)는 부압 발생 기능이 제공된 실질적으로 다각형인 중공 용기이다. 잉크 용기(201)는 하우징(210) 및 내부 백(inner bag; 220)으로 구성되고, 하우징(210) 및 내부 백(220)(도2 참조)은 스트리핑 가능하다. 내부 백(220)은 가요성을 갖고, 이러한 내부 백(220)은 담긴 잉크가 외측으로 도입되는 동안 변형될 수 있다. 또한, 내부 백(220)에는 핀치 오프 부분(용접된 부분)(221)이 제공되고, 내부 백(220)은 하우징(210)과 결합되도록 핀치 오프 부분(221)에서 지지된다. 또한, 외측 공기 연통 포트(222)는 핀치 오프 부분(221) 부근에 배치되고, 대기는 외측 공기 연통 포트(222)를 통해 내부 백(220)과 하우징(210) 사이에 도입될 수 있다.
도21에 도시된 바와 같이, 내부 백(220)은 내측으로부터 순서대로 잉크에 대한 저항성이 제공된 액체 접촉층(220c), 탄성 계수 제어층(220b) 및 기체 장벽 특성이 우수한 기체 장벽층(gas barrier layer; 220a)을 적층함으로써 3개의 층으로 구성되고, 각각의 층은 별도의 기능을 유지한 상태로 서로 결합된다. 탄성 계수 제어층(220b)에 대해, 탄성 계수 제어층(220b)의 탄성 계수는 잉크 용기(201)의 동작 온도 범위 내에서 실질적으로 일정하게 유지된다. 구체적으로, 내부 백(220)의 탄성 계수는 잉크 용기(201)의 동작 온도 범위 내에서 탄성 계수 제어층(220b)에 의해 실질적으로 일정하게 유지된다. 내부 백(220)에서, 중간층은 외부층으로 교체될 수도 있고, 탄성 계수 제어층(220b)은 최외부층으로서 사용될 수도 있고, 기체 장벽층(220a)은 중간층으로서 사용될 수도 있다.
내부 백(220)은 이러한 방식으로 구성되기 때문에, 내부 백(220)은 소수의 층, 즉 잉크 저항층, 탄성 계수 제어층(220b) 및 기체 장벽층(220a)으로 각각의 층의 기능을 충분히 이룰 수 있고, 온도 변화시 내부 백(220)의 탄성 계수의 영향은 감소된다. 또한, 내부 백(220)에서, 부압 제어 챔버 유닛(100)을 제어하는 데 적절한 탄성 계수는 동작 온도 범위 내에서 고정되기 때문에, 내부 백(220)은 잉크 용기(201) 및 부압 제어 챔버 유닛(100) 내의 잉크에 대한 나중에 설명되겠지만 완충 기능을 갖는다. 따라서, 부압 제어 챔버 용기(110)의 상부에 배치된 완충 챔버, 즉 잉크 흡수체가 채워지지 않은 부분과 흡수체(130, 140) 내에 잉크가 없는 영역은 감소될 수 있기 때문에, 부압 제어 챔버 유닛(100)은 소형화되고, 사용 효율이 높은 잉크 제트 헤드 카트리지(70)가 실현된다.
본 실시예에서, 폴리프로필렌은 내부 백(220)을 구성하는 최내부 액체 접촉층(220c)의 재료로서 사용되고, 환형 올레핀 공중합체는 중간 탄성 계수 제어층(220b)의 재료로서 사용되고, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA)의 비누화 재료(EVOH)는 최외부 기체 장벽층(220a)의 재료로서 사용된다. 본 명세서에서, 탄성 계수 제어층(220b)이 기능성 접착 수지 재료를 함유할 때, 특히 층들 사이에 접착층이 배치될 필요가 없고, 내부 백(220)의 두께가 양호하게 감소될 수 있다.
폴리프로필렌은 내부 백(220)의 최내부 층과 동일한 방식으로 하우징(210)의 재료로서 사용된다. 또한, 폴리프로필렌은 제1 밸브 프레임(260a)의 재료로서도 사용된다.
ID 부재(250)는 양측 상으로의 잉크 탱크 유닛(200)의 부정확한 장착을 방지하도록 복수개의 ID 부재(170)에 대향으로 배치된 복수개의 ID 리세스(252)를 포함하고, 잉크 용기(201)에 고정된다.
ID 부재(250) 및 ID 리세스(252)에 의해 얻어진 부정확한 장착 방지 기능을 위해, 부정확한 장착 방지 기구는 부압 제어 챔버 유닛(100)측 상에 배치된 복수개의 ID 부재(170)에 대향한 ID 부재(250) 내에 ID 리세스(252)를 형성함으로써 구성되고, 다양한 형태의 ID 기능은 ID 부재(170) 및 ID 리세스(252)의 형상 및 위치를 변경함으로써 이루어질 수 있다.
ID 리세스(252) 및 ID 부재(250)의 제1 밸브 프레임(260a)의 조인트 포트(230)는 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 방향의 전방에 잉크 탱크 유닛(200)의 전방면 상에 위치되고, 2개의 부재, 즉 ID 부재(250) 및 제1 밸브 프레임(260a)에 의해 형성된다.
또한, 밸브 부재 및 ID 리세스(252)는 중공 성형법에 의해 잉크 용기(201)를 형성하고 중공 성형법에 의해 ID 부재(250) 및 제1 밸브 프레임(260a)을 형성하고 3개의 부재에 의해 잉크 탱크 유닛(200)을 구성함으로써 정확하게 성형될 수 있다.
ID 리세스(252)가 중공 성형법에 의해 형성된 중공 탱크로서의 잉크 용기(201) 내에 직접 형성될 때, 잉크 용기(201)의 내부층으로서의 내부 백(220)의 스트리핑은 영향을 받는다. 구체적으로, 잉크 탱크 내부 형상은 복잡하기 때문에, 잉크 탱크 유닛(200) 내에 발생된 부압은 일부 경우에 영향을 받는다. 그러나, 본 실시예의 잉크 탱크 유닛(200)의 구성에서와 같이, ID 부분 즉 잉크 용기(201)로부터 분리된 부재로서의 ID 부재(250)를 형성함으로써, 잉크 용기(201)에 부착된 ID부재(250)에 의한 잉크 용기(201)에 대한 상기 영향은 제거되고, 부압은 잉크 용기(201) 내에서 안정적으로 발생 및 제어될 수 있다.
제1 밸브 프레임(260a)은 잉크 용기(201)의 하우징(210) 및 내부 백(220)에 모두 결합된다. 제1 밸브 프레임(260a)은 잉크 용기(201)의 잉크 도입 부분으로서의 내부 백(220)의 내부 백의 노출 부분(221a)을 조인트 포트(230)의 일부의 대향면에 용접함으로써 내부 백(220)에 결합된다. 여기에서, 하우징(210)도 내부 백(220)의 최내부 층과 동일한 방식으로 폴리프로필렌이기 때문에, 제1 밸브 프레임(260a)은 조인트 포트(230)의 외주에서도 하우징(210)에 용접될 수 있다.
이는 용접에 의해 위치 정확성을 향상시키고, 잉크 용기(201)의 공급 포트 부분은 완전히 밀봉되고, 제1 밸브 프레임(260a) 및 잉크 용기(201)의 밀봉부로부터의 잉크 누출은 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 동안 방지된다. 본 실시에의 잉크 탱크 유닛(200)에서와 같이, 용접에 의한 결합 동안, 내부 백(220)의 결합면으로서의 층의 재료는 밀봉 특성을 향상시키기 위해 제1 밸브 프레임(260a)의 재료와 동일한 것이 바람직하다.
또한, ID 부재(250)와 하우징(210)의 결합에서, 잉크 용기(201)에 결합된 밀봉면(102)에 대향한 제1 밸브 프레임(260a)의 표면이 ID 부재(250)의 하부 내에 형성된 클릭 부분(250a)에 결합되고, 하우징(210)의 측면의 결합부(210a)가 ID 부재(250)측 상의 클릭 부분(250a) 에 결합될 때, ID 부재는 잉크 용기(201)에 결합/고정된다.
본 명세서의 결합/고정 단계에서, 구조체에는 예컨대 리세스/돌기에 의한 결합, 네스팅 등의 용이한 분해 특성이 제공되는 것이 바람직하다. ID 부재(250)는 이러한 방식으로 잉크 용기(201)에 결합/고정되기 때문에, 모두는 부착/분리 동안 ID 리세스(252)와의 ID 부재(170)의 접촉력이 흡수될 수 있도록 약간 이동될 수 있고, 잉크 탱크 유닛(200) 및 부압 제어 챔버 유닛(100)은 파손되는 것이 방지될 수 있다.
더욱이, ID 부재(250)가 상기 방법으로 잉크 용기(201)에 부분적으로 결합/고정되기 때문에, 잉크 탱크 유닛(200)은 용이하게 분해될 수 있고, 이는 재활용의 관점에서 효과적이다. 또한, 하우징(210)의 측면에는 결합 리세스 부분으로서 결합부(210a)가 제공되기 때문에, 중공 성형법에 의해 잉크 용기(201)가 형성되는 동안의 구성이 단순해지고, 또한 성형 부재도 성형되는 동안 단순해지며, 필름 두께가 용이하게 조절될 수 있다.
또한, 하우징(210)은 ID 부재(250)에 접합되고, 동시에 제1 밸브 프레임(260a)이 하우징(210)에 접합되며, 조인트 포트(230)의 외주연에서 제1 밸브 프레임(260a)이 유지되고 클릭 부분(250a)이 결합부(210a)에 연결되어, 잉크 탱크 유닛(200)의 강도, 특히 부착/분리되는 동안 연결 부분의 강도는 강화될 수 있다.
더욱이, ID 부재(250)로 덮인 잉크 용기(201)의 부분이 리세스 형상을 갖고, 공급 포트는 돌출되어 있으며, ID 부재(250)를 잉크 용기(201)에 고정함으로써 잉크 탱크 유닛(200)의 전방면 상에 돌출된 형상이 형성되지 않는다. 또한, 하우징(210)의 결합부(210a)와 ID 부재(250)의 대향 클릭 부분(250a) 사이의 리세스/돌기의 관계는 역전될 수도 있다.
또한, 수직/측방향으로의 잉크 용기(201) 및 ID 부재(250)의 위치는 조절될 수 있다. 잉크 용기(201)를 ID 부재(250)에 접합하는 방법은 전술된 방법으로 제한되지 않고, 결합 위치 및 고정 방법은 다른 수단에 의해 실행될 수 있다.
도2 및 도24에 도시된 바와 같이, 잉크 용기(201)의 바닥부는 상향 상승 방향으로 경사지고, 연결 부분(230)에 대향하는 잉크 용기(201)의 바닥부는 홀더(150)의 잉크 탱크 결합부(155)와 결합한다. 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)로부터 분리된 때, 잉크 탱크 결합부(155)를 구비한 잉크 용기(201)의 결합부는 상향 이동되고, 잉크 탱크 유닛(200)은 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동 중에 실질적으로 회전한다. 본 발명의 실시예에서, 회전 중심은 공급 포트[조인트 포트(230)]에 실질적으로 대응한다. 엄밀하게 말하면, 회전 중심은 이하에 설명된 바와 같이 변화한다. 실질적인 회전에 의한 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작업 중에, 회전 지지점으로부터 잉크 탱크 결합부(155) 측면 상의 잉크 탱크 유닛(200) 모서리 부분까지의 거리와 지지점으로부터 잉크 탱크 결합부(155)까지의 거리 사이의 관계는, 전자의 거리가 후자의 거리보다 긴 경우에 잉크 탱크 유닛(200)과 잉크 탱크 결합부(155) 사이의 비틀림, 장착 작업에서의 불필요한 힘, 잉크 탱크 유닛(200) 및 홀더(150)의 가압 부분들의 변형 및 일부 경우에서 발생하는 다른 단점들이 발생된다.
본 실시예의 잉크 용기(201)에서와 같이, 바닥면이 기울어져 있고, 잉크 탱크 결합부(155)의 측면 상에서 잉크 용기(201)의 하단부가 상승되어 있기 때문에, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전시 불필요한 비틀림이 잉크 탱크 유닛(200) 및홀더(150)의 결합부들에서 방지될 수 있어, 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작업은 만족스럽게 수행될 수 있다.
본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지에서, 조인트 포트(230)는 부압 제어 챔버 유닛(100) 측면 상의 잉크 용기(201)의 일 측면의 하부 내에 형성되고, 잉크 용기(201)의 다른 측면의 하부는 조인트 포트(230)의 측면과 대향하는데, 즉 후방 단부의 하부가 잉크 탱크 결합부(155)와 결합한다. 또한, 잉크 탱크 결합부(155)의 상부는 홀더(150)의 바닥으로부터 조인트 포트(230)의 중앙 높이(603)와 실질적으로 동일하게 상향 연장한다. 그러므로, 수평 방향으로의 조인트 포트(230)의 이동은 잉크 탱크 결합부(155)에 의해 확실하게 조절되고, 조인트 포트(230)의 조인트 파이프(180)에 대한 접속은 만족스럽게 유지될 수 있다. 여기서, 잉크 탱크 유닛(200)의 장착 중에 조인트 포트(230)의 조인트 파이프(180)에 대한 접속을 확실하게 유지하기 위하여, 잉크 탱크 결합부(155)의 상단부는 조인트 포트(230)의 상부의 높이와 실질적으로 동일한 높이에 배치된다. 또한, 조인트 포트(230)의 측면 상의 전방면의 일부분을 중심으로 하는 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 작동에 의해, 유닛은 홀더(150)에 분리 가능하게 부착된다. 잉크 탱크 유닛의 부착/분리 작동에서, 부압 제어 챔버 유닛(100) 상에서 맞닿는 잉크 탱크 유닛(200)의 부분은 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심에 대응한다. 잉크 분사 헤드 카트리지에서, 잉크 용기(201)의 후방 단부의 바닥이 전술된 바와 같이 기울어지기 때문에, 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 부분 상단부(601)까지의 거리와 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 결합 하단부(602)까지의 거리의 차이는 감소될 수 있어, 잉크 탱크유닛(200)의 회전시 불필요한 비틀림이 잉크 탱크 유닛(200) 및 홀더(150)의 결합부들에서 방지될 수 있고, 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동이 만족스럽게 수행될 수 있다.
잉크 용기(201) 및 홀더(150)가 전술된 형상으로 형성되기 때문에, 고속 잉크 공급을 위한 조인트 포트(230)의 확대된 크기와 동일하게, 잉크 탱크 결합부(155)를 구비한 잉크 용기(201)의 후방 하단부의 비틀림 면적이 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동 중에 감소될 수 있다. 그러므로, 홀더(150) 상에 잉크 탱크 유닛(200)의 장착 중에 고정 특성이 확실해지고, 잉크 탱크 결합부(155)의 불필요한 비틀림이 잉크 탱크 유닛(200)의 장착 중에 방지될 수 있다.
지금부터, 도24를 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동 중에, 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 유닛(200)의 잉크 탱크 결합부 하단부(602)까지의 거리가 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 결합부의 상단부(601)까지의 거리보다 불필요하게 긴 경우, 부착/분리 작동을 위해 필요한 힘은 매우 증가할 것이고, 잉크 탱크 결합부의 상단부(601)는 절단되며, 잉크 용기(201)는 일부 경우에서 변형된다. 그러므로, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 유닛(200)의 잉크 탱크 결합부 하단부(602)까지의 거리와 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 결합부의 상단부(601)까지의 거리 사이의 차이는 적절한 고정력이 인가되고 우수한 부착/분리 특성이 제공되는 크기까지 바람직하게 최소화된다.
또한, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)이 조인트 포트(230)의 중심 아래에 위치된 경우, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 결합부의 상단부(601)까지의 거리는 회전 중심(600)으로부터 잉크 탱크 결합부 하단부(602)까지의 거리보다 길고, 잉크 용기(201)는 조인트 포트(230)의 중앙 높이에서 정확하거나 용이하게 가압될 수 없다. 그러므로, 조인트 포트(230)의 중심을 높이 방향으로 정확하게 고정하기 위하여, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)은 바람직하게는 높이 방향으로 조인트 포트(230)의 중심 위에 위치된다.
또한, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)이 조인트 포트(230)의 중앙 높이(603)로부터 상향 상승된 경우, 잉크 탱크 결합부(155) 상에서 맞닿는 잉크 탱크 유닛(200)의 부분은 두꺼워지고, 잉크 탱크 결합부(155) 상에서 맞닿는 부분은 증가하며, 잉크 탱크 유닛(200) 및 홀더(150)의 파손 가능성이 증가된다. 그러므로, 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 특성의 관점에서, 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)이 높이 방향으로 조인트 포트(230)의 중심에 근접하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 탱크 유닛(200)의 잉크 탱크 결합부(155)의 높이는 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 특성에 기초하여 적절하게 결정될 수 있다. 또한, 상기 부분이 회전 중심(600)보다 높은 경우, 잉크 탱크 유닛(200)의 결합부와 홀더(150)의 접촉 거리는 길어지고, 부착/분리 작동에 의해 마찰 부분이 증가한다. 그러므로, 잉크 탱크 유닛(200) 및 홀더(150)의 품질 저하를 고려하여, 높이는 바람직하게는 잉크 탱크 유닛(200)의 회전 중심(600)보다 낮다.
또한, 본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지에서, 잉크 용기(201)의 위치를 수평 방향으로 고정하는 가압력은 밸브 본체(261)를 가압하기 위한 가압 부재(263)또는 고무 연결 부분(280, 도5a 내지 도5d 참조)의 탄성에 의해 형성되지만, 이러한 형태로 제한되는 것은 아니고, 결합부는 잉크 용기(201)의 후방 단부 상에 배치될 수 있고, 또는 잉크 용기(201)의 위치를 수평 방향으로 고정하는 가압력은 잉크 용기(201)의 측면 상에 또는 부압 제어 챔버 유닛(100) 상에서 잉크 탱크 결합부(155)의 측면 상에 배치될 수 있다. 게다가, 고무 연결 부분(280)이 잉크 용기에 접속된 경우, 상기 부분은 부압 제어 챔버 및 잉크 탱크의 벽 표면들에 의해 가압/삽입되고, 접속 부분(조인트 파이프 외주연 부분)의 밀봉 특성이 (밀봉 특성을 완성하는 대신에 대기에 노출된 면적이 감소될 수 있음) 보장되며, 부수적으로 고무 연결 부분은 이하에 설명될 밀봉 돌기에 의해 보조 밀봉 역할을 수행할 수 있다.
부압 제어 챔버 유닛(100)의 내부 구성이 설명될 것이다.
부압 제어 챔버 유닛(100)은 상부 스테이지로서 흡수체(130)와 하부 스테이지로서 흡수체(140)를 적층함으로써 얻어진 2-스테이지의 부압 생성 부재를 포함한다. 그러므로, 흡수체(130)는 외부 공기 연통 포트(115)와 연통하고, 흡수체(140)는 흡수체(130) 상에서 상부 표면에 의해 밀접하게 맞닿고 필터(161) 상에서 하부 표면에 의해 밀접하게 맞닿는다. 흡수체(130, 140)들의 경계면(113c)은 사용되는 동안 연통 부분으로서 조인트 파이프(180)의 상단부 위에 위치한다.
흡수체(130, 140)들은 실질적으로 섬유 방향으로 정렬된 섬유 재료로 형성되고, 주 섬유 방향은 수직 방향(보다 바람직하게는 본 실시예와 같이 실질적으로 수평 방향)에 대해 경사지고, 한편 잉크 분사 헤드 카트리지(70)는 프린터 상에 장착된다. 이러한 방법으로, 흡수체들은 부압 제어 챔버 용기(110) 내에 포함된다.
섬유 방향으로 정렬된 흡수체(130, 140)들, 예컨대 (약 60 mm의 길이를 갖고, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 합성 섬유에 의해 구성된) 섬유로서 열가소성 수지의 짧게 크림프(crimp)된 섬유를 사용하고, 짧은 섬유 럼프(fiber lump)의 섬유 방향을 소모사 제면기와 적절하게 정렬하며, 럼프를 가열하고(가열 온도는 바람직하게는 비교적 낮은 용융점을 갖는 폴리에틸렌의 용융점보다 높고, 비교적 높은 용융점을 갖는 폴리프로필렌의 용융점보다 낮음), 럼프를 요구되는 길이로 절단하여 제조한다. 여기서, 본 실시예의 섬유 부재를 위하여, 표면 층의 섬유 방향이 중간 부분의 섬유 방향보다 적절하게 배열하고, 또한 발생된 모세관력은 중간 부분의 모세관력보다 크지만, 표면은 거울 형상이 아니고 슬리버(sliver)를 묶는 동안에 주로 발생되는 약간의 불규칙부(irregularities)가 제공되고, 용융된 교차점들은 표면 층 내에서도 3차원 방식으로 배치된다. 따라서, 불규칙부가 제공된 표면들이 서로 접촉될 때, 근처에 각 흡수체(130, 140)의 표면 층 영역과 함께 정렬된 섬유 방향으로 흡수체(130, 140)의 경계면(113c)에서, 잉크는 수평 방향에 대해 적절한 유동성을 완전히 갖는다. 특히, 경계면(113c)만이 잉크 유동성에서 외주 영역보다 현저히 우수하며, 따라서, 경계면(113c)과 흡수체(130, 140)로부터 부압 제어 챔버 용기(110)의 간극 사이에 잉크 경로가 형성되지 않는다. 따라서, 사용 중 자세에서 조인트 파이프(180)의 상부 상에, 양호하게는 본 실시예에서와 같이 조인트 파이프(180)의 상부 근처에 흡수체(130, 140)의 경계면(113c)을 배치함으로써, 기체-액체 교환 작업 중 흡수체(130, 140) 내의 기체와 잉크의 인터페이스가 경계면(113c)으로 사용될 수 있으며, 그 결과 잉크 공급 작업 중 헤드 부분의 정적 부압(static negative pressure)이 안정화될 수 있다.
특히, 섬유 부재의 방향성에 주의를 기울이면, 도22에 도시된 바와 같이, 각 섬유는 주로 우스티드 제면기(worsted cotton machine)로 배열된 종방향(F1)으로 연속 배치되고, 열 성형에 의해 섬유 사이의 약간의 교차점들을 용융시킴으로써 종방향에 대해 수직으로 교차하는 방향(F2)으로 서로 연결된다. 따라서, 흡수체(130, 140)는 도22의 방향(F1)으로 당겨질 경우에도 용이하게 붕괴되지 않는다. 흡수체가 도22의 방향(F2)으로 당겨질 때, 섬유 사이의 연결부는 파손되며, 방향(F1)에서보다 용이하게 분리가 수행된다.
섬유로 형성된 흡수체(130, 140)는, 상술된 주 섬유 방향(F1)이 존재하며, 주 방향(F1) 및 주 방향(F1)에 대해 직각으로 교차하는 섬유 방향(F2)에서 잉크 유동성 및 정지 상태를 유지하는 방법이 다르다.
흡수체(130, 140)의 내부 구조에 대해 설명하기로 한다. 도23a에서 도시된 크림프된 짧은 섬유가 임의의 온도로 정렬된 섬유 방향으로 가열될 때, 도23b에서 도시된 상태가 얻어진다. 여기서, 다수의 짧은 섬유가 도23a의 섬유 방향으로 중첩되는 영역(α)에서, 도23b에서 도시된 바와 같이 교차부가 용융될 가능성이 높으며, 따라서, 도22에서 도시된 방향(F1)에 대해 용이하게 절단되지 않는 연속 섬유가 섬유 방향으로 형성된다. 특히, 크림프된 짧은 섬유가 사용될 때, 단부 영역(도23a에서 도시된 β, γ)에서, 짧은 섬유는 도23b에서 도시된 3차원 방식으로 다른 짧은 섬유(β)와 용융되거나, 또는 단부(γ)로서 유지된다. 또한, 모든 섬유가동일한 방향으로 완전하게 정렬되는 것은 아니기 때문에, 교차부에 원래 경사지고 다른 짧은 섬유를 접하는 짧은 섬유(도23a에서 도시된 ε)가 가열후 용융된다(도23b에서 도시된 ε). 이러한 방식으로, 종래의 일 방향성 섬유 다발보다 강도가 높은 섬유가 방향(F2)에서도 형성된다.
특히, 본 실시예에서, 주 섬유 방향(F1)이 대체로 수평으로 되어 연결부로부터 잉크 공급 포트로의 방향에 대체로 평행하게 되도록 흡수체(130, 140)가 배치된다. 따라서, 도7에서 도시된 바와 같이, 잉크 용기(201)가 연결되면서, 흡수체(140) 내의 기체-액체 인터페이스(L, 잉크-기체 인터페이스)는 주 섬유 방향(F1)에 평행하고 대체로 수평으로 된다. 환경 변화에 의해 요동이 발생되는 경우에도, 기체-액체 인터페이스는 대체로 수평 방향으로 유지된다. 따라서, 환형 요동이 해결되면, 기체-액체 인터페이스는 기체-액체 인터페이스(L)의 원 위치로 복귀되며, 중력 방향에 대해 기체-액체 인터페이스의 분산이 환형 변화의 주기 수에 따라 증가하는 것이 방지된다.
그 결과, 잉크 용기(201) 내의 잉크가 모두 사용되면, 잉크 탱크 유닛(200)은 새로운 유닛으로 교환되며, 기체-액체 인터페이스는 대체로 수평 방향으로 유지된다. 따라서, 탱크 유닛(200)의 교환 주기가 증가되는 경우에도, 완충 공간(116)은 감소되지 않는다.
환경 변화에도 불구하고 기체-액체 교환 작업 중 기체-액체 인터페이스(L)의 위치를 안정화시키기 위해, 연결부로서 연통부(본 실시예의 조인트 파이프(180))의 상단부 영역에서, 가장 양호하게는 상단부 위의 공간을 포함하는 영역에서, 주 섬유 배치를 포함하는 층이 대체로 수평 방향으로 배치될 수 있다. 다른 견지에서, 이러한 층은 연통부의 상단부로 공급 포트(131)를 연결시키기 위한 영역에 배치될 수도 있으며, 다른 견지에서, 이러한 영역은 기체-액체 교환 작업시 기체-액체 인터페이스 상에 위치될 수도 있다. 후자의 작용이 고려될 때, 배열의 방향성이 제공된 섬유 층은 기체-액체 교환에 의해 액체 공급 작업 시 흡수체(140) 내의 기체-액체 인터페이스를 레벨링시키며, 잉크 용기(201)로부터 액체 이동과 함께 수직 방향으로 흡수체(140)의 교환을 조절한다.
흡수체(140)가 이러한 층을 포함하면, 기체-액체 인터페이스(L)는 이 영역에서 중력 방향으로 분산이 억제될 수 있다. 이 경우, 주 섬유 배열 성분이 수평 방향으로 흡수체(140)의 절단면에서 종방향에도 대체로 평행하면, 섬유의 종방향은 양호하게 효과적으로 사용될 수 있다.
또한, 섬유 배열 방향이 수직 방향으로부터 약간 경사지더라도, 이론적으로는 상술된 효과가 약간 발생되지만, 실제로는 수평 방향에 대해 약 ± 30°의 범위 내에서 명확한 효과가 확인될 수 있다. 따라서, "대체로" 수평 방향은 본 명세서에서 상술된 경사를 포함한다.
본 실시예에서, 또한 연통부의 상단부 아래의 영역에 대해, 주 섬유 방향의 배열 성분이 동일한 방식으로 동일한 흡수체(140)로 구성된다. 따라서, 도7에서 도시된 바와 같이 기체-액체 교환 작업시, 기체-액체 인터페이스(L)가 연통부의 상단부 아래의 영역에서 잘못 분산되는 것이 방지되기 때문에, 잉크 부족에 의한 잉크 공급 결함이 발생되는 것이 방지된다.
특히, 기체-액체 교환 작업에서, 기체-액체 인터페이스(L)에 도달시, 대기 연통 포트(115)로부터 공급된 대기는 주 섬유 방향을 따라 분산된다. 그 결과, 기체-액체 교환 작업 중 인터페이스는 대체로 수평 방향으로 유지되며, 안정화될 수 있다. 이는, 안정된 부압이 유지되면서 잉크가 보다 확실히 공급될 수 있는 효과가 야기된다. 특히, 기체-액체 교환 작업에 대해, 본 실시예에서, 주 섬유 방향이 대체로 수평 방향에 대응하기 때문에, 잉크는 수평 방향으로 대체로 동일하게 소비된다. 그 결과, 부압 제어 챔버 용기(110)의 잉크에 대해서도, 거의 남는 잉크가 없는 잉크 공급 시스템이 제공될 수 있다. 따라서, 액체를 직접 포함하는 잉크 탱크 유닛(200)이 본 실시예에서와 같이 교환 가능한 시스템에서, 잉크가 없이 유지되는 영역은 흡수체(130, 140)에서 효과적으로 발생될 수 있으며, 완충 공간이 효과적으로 향상되며, 환경 변동에 대해 강한 잉크 공급 시스템이 제공될 수 있다.
특히, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지가 소위 직렬형 프린터 상에 장착될 때, 카트리지는 왕복 주사되는 캐리지 상에 장착된다. 이 경우, 캐리지의 왕복 작동과 함께, 캐리지 이동 방향의 힘 성분이 잉크 제트 헤드 카트리지 내의 잉크 상에 작용한다. 잉크 탱크 유닛(200)으로부터 잉크 제트 헤드 유닛(160)으로의 잉크 공급성에 이러한 힘의 부정적인 영향을 최소화하기 위해, 부압 제어 챔버 유닛(100)과 함께 잉크 탱크 유닛(200)의 배열 방향 및 흡수체(130, 140)의 섬유 방향은 양호하게는 잉크 탱크 유닛(200)의 조인트 포트(230)로부터 부압 제어 챔버 용기(110)의 공급 포트(131)를 향해 배향된다.
<탱크 장착 작업>
이하, 도5a 내지 도5d를 참조하여, 홀더(150) 및 부압 제어 챔버 유닛(100)의 일체형 구조 상에 잉크 탱크 유닛(200) 장착 작업에 대해 설명하기로 한다.
도5a 내지 도5d는 부압 제어 챔버 유닛(100)에 부착된 홀더(150) 상에 잉크 탱크 유닛(200) 장착 작업을 도시하는 단면도이다. 잉크 탱크 유닛(200)은, 폭 방향 가이드(도시되지 않음)와, 홀더(150)의 바닥(151)과, 부압 제어 챔버 유닛(100)의 부압 제어 챔버 뚜껑(120) 상에 배치된 가이드 부분(121)과, 홀더(150)의 후방부의 잉크 탱크 결합부(155)를 따라 화살표 (F 및 G) 방향으로 대체로 회전되어 장착된다.
첫째, 잉크 탱크 유닛(200)의 장착 작업과 같이, 잉크 탱크 유닛(200)은 도5a에서 도시된 위치, 즉 잉크 탱크 유닛(200)의 경사면(251)이 ID 부재(170)를 접하는 위치로 이동되어, 잉크 탱크 유닛의 올바르지 않은 삽입을 방지하도록 부압 제어 챔버 유닛(100) 상에 배치된다. 이 때, 조인트 포트(230)는 조인트 파이프(180)를 접촉하도록 구성되지 않는다. 이 때, 올바르지 않은 잉크 탱크 유닛(200)이 장착되면, 경사면(251)은 ID 부재(170)와 인터페이스되며, 잉크 탱크 유닛(200)의 후속 장착 작업이 방지된다. 잉크 제트 헤드 카트리지(70)가 이러한 방식으로 구성되기 때문에, 그리고 조인트 포트(230)가 상술된 바와 같이 조인트 파이프(180)를 접촉하도록 구성되지 않기 때문에, 오장착 또는 잉크 보유 중 연결부에서 잉크 칼라 혼합에 의해 잉크 탱크 교환 가능한 종류의 장치에서 잉크 탱크 및 헤드의 불필요한 교환이 사전에 방지될 수 있다. [(예를 들어 음이온과 양이온의 반응과 같은) 잉크 성분에 따라 흡수체(130, 140) 내에 유지가 발생되며 몇몇 경우에 부압 제어 챔버 유닛(100)을 사용하는 것이 불가능하게 된다.] 특히, ID 부재(250)의 ID 부분이 상술된 바와 같이 경사면 상에 형성될 때, 대체로 동시에 각 ID 부재(170)에 대향한 ID 리세스 내로 다수의 ID 부재(170)를 삽입함으로써, ID 부재(170)가 확인되고, 확실한 오장착 방지 기능이 달성될 수 있다.
그 후, 도5b에서 도시된 바와 같이, ID 부재(170)는 ID 리세스(252) 내로 삽입되며, 잉크 탱크 유닛(200)은 부압 제어 챔버 유닛(100)을 향해 이동되어 조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230) 내로 삽입된다. 특히, 소정 위치 상에 장착된 잉크 탱크 유닛(200)이 도5c에서 도시된 위치, 즉 ID 부재(170)가 ID 리세스(252)를 향하는 위치에 배치되기 때문에, 잉크 탱크 유닛(200)은 부압 제어 챔버 유닛(100)의 측면 상에 깊이로 보다 이동된다. 특히, 잉크 탱크 유닛(200)이 화살표(G) 방향으로 회전될 때, 조인트 파이프(180)의 선단부는 밸브 본체(261) 상에 지지되어 밸브 본체(261)를 압박한다. 따라서, 밸브 기구는 부압 제어 챔버 유닛(100)으로 잉크 탱크 유닛(200)을 연결시키도록 개방되며, 잉크 탱크 유닛(200) 내의 잉크(300)는 부압 제어 챔버 유닛(100) 내로 공급될 수 있다. 밸브 기구의 개방/폐쇄 작업이 후에 상세히 설명될 것이다.
그 다음에, 잉크 탱크 유닛(200)은 화살표 G 방향으로 더 회전되어 도2에 도시된 위치로 가압된다. 이에 의해서, 잉크 탱크 유닛(200)의 후방부는 홀더(150)의 잉크 탱크 결합부(155)에 결합되고, 잉크 탱크 유닛(200)은 홀더(150)에 소정 위치에서 고정된다. 이 상태에서, ID 부재(170)는 ID 리세스(252)로부터 약간 이격되게 이동한다. 잉크 탱크 유닛(200)을 고정시키기 위한 [잉크 탱크결합부(155)의 측부 상에서의] 후방 가압력은 잉크 탱크 유닛(200) 내의 가압 부재(263) 및 고무 결합부(280)의 주연에 배치된 밀봉 부재에 의해 주어진다.
상기에 설명한 회전 작동에 의해 부착/분리된 잉크 탱크 유닛(200)에서는 ID 리세스(252)가 경사면(251)에 형성되고 잉크 탱크 유닛(200)의 하부 표면이 경사지기 때문에, 잉크 탱크 유닛(200)의 고정 부착/분리가 어떠한 부정확한 장착 또는 잉크 혼합 색상을 일으키지 않으면서 최소의 공간 내에서 가능해진다.
잉크 탱크 유닛(200)이 이러한 방식으로 부압 제어 챔버 유닛(100)에 연결되면, 잉크는 부압 제어 챔버 유닛(100) 내의 압력이 잉크 용기(201) 내의 압력과 같아질 때까지 이동한다. 도5d에 도시된 것처럼, 조인트 파이프(180)와 조인트 포트(230) 내의 압력은 부압이고 평형을 이룬다 (이 상태를 "사용 개시 상태"라 한다). 이러한 평형 상태를 얻기 위한 잉크의 이동에 대하여 나중에 상세하게 설명한다.
잉크 탱크 유닛(200)이 장착되고 잉크 용기(201)의 조인트 포트(230) 내에 배치된 밸브 기구가 개방되면, 잉크 함유부는 조인트 포트(230)를 제외하고 실질적으로 폐쇄된 상태로 위치한다. 그러면, 잉크 용기(201) 내의 잉크는 조인트 포트(230) 안으로 유동하고 잉크 통로는 부압 제어 챔버 유닛(100)의 흡수체(140)에 의해 형성된다. 잉크 통로가 형성되면, 잉크 용기(201)로부터 흡수체(140)로의 잉크의 이동은 흡수체(140)의 모세관력에 의해 개시되고, 그 결과로 흡수체(140) 내의 잉크 계면이 상승하게 된다. 또한, 내부 백(220)은 이의 체적이 감소하게 되는 방향으로 최대 영역을 갖는 표면의 중간부로부터 변형되기 시작한다.
여기서, 하우징(210)은 내부 백(220)의 모서리의 변형을 억제하기 위한 작용을 하기 때문에, 잉크 소모에 의한 변형의 작용력 및 (이 실시예의 도5a 내지 도5c에 도시된 초기 상태에서) 장착 전 상태의 형상으로 복귀하려는 작용력은 내부 백(220)에 작용되고, 부압은 어떠한 급격한 변화도 일으키지 않으면서 변형의 정도에 따라 발생한다. 하우징(210)과 내부 백(220) 사이의 공간이 외부 공기 연통 포트(222)를 거쳐 외부 공기와 연통하기 때문에 공기는 상기 변형에 따라 하우징(210)과 내부 백(220) 사이에 도입된다.
또한, 조인트 포트(230) 및 조인트 파이프(180) 내에 공기가 존재하더라도, 잉크 용기(210) 내의 잉크는 흡수체(140)에 접촉하고, 잉크 통로가 형성되고, 잉크의 도입에 의해 내부 백(220)이 변형되고, 공기가 내부 백(220) 안으로 쉽게 이동할 수 있다.
잉크의 이동은 잉크 용기(210)의 조인트 포트(230) 내의 정적 부압이 부압 제어 챔버 유닛(100)의 조인트 파이프(180) 내의 정적 부압과 같아질 때까지 수행된다.
상기에 설명한 것처럼, 부압 제어 챔버 유닛(100)으로의 잉크 용기(201)의 연결시에 잉크 용기(201)로부터 부압 제어 챔버 유닛(100)으로의 잉크의 이동은 흡수체(140)를 거쳐 잉크 용기(201)에 어떠한 기체로 도입하지 않으면서 수행된다. 평형 상태에서, 각각의 챔버의 정적 부압은 연결될 액체 토출 헤드의 형태에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있어서, 부압 제어 챔버 유닛(100)의 잉크 공급 포트에 연결된 잉크 제트 헤드 유닛(160) 등의 액체 토출 기록 수단으로부터 잉크의 누출을 일으키지 않게 된다.
또한, 연결 전에 흡수체(130)에 의해 유지된 양의 잉크가 분산되기 때문에, 평형 상태에서도 잉크로 충전되지 않은 영역이 흡수체(140) 내에 잔류하게 된다. 이 영역을 완충 영역으로 이용할 수 있다.
이와 달리, 평형 상태에 도달된 조인트 파이프(180) 및 조인트 포트(230) 내의 압력이 분산량의 영향으로 정압(positive pressure)으로 될 가능성이 있으면, 나중에 설명하는 것처럼 약간의 잉크를 배출하도록 액체 토출 기록 장치 본체 상에 배치된 흡입 회수 수단(suction recovery means)에 의해 흡입 회수가 수행되기도 한다.
상기에 설명한 것처럼, 이 실시예의 잉크 탱크 유닛(200)은 홀더(150)의 잉크 탱크 결합부(155) 상에 외부 바닥면을 위치시키는 실질적인 회전 작동 및 잉크 탱크 결합부(155)가 올라탈 때까지 유닛을 경사지게 삽입 작동에 의해 그리고 유닛을 홀더의 바닥면에 대하여 밀어냄으로써 홀더(150) 상에 장착된다. 또한, 반전 작동에 의해서 잉크 탱크 유닛(200)은 홀더(150)로부터 탈거된다. 또한, 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동에 의해 잉크 탱크 유닛(200) 상에 배치된 밸브 기구의 개방/폐쇄 작동이 수행된다.
＜밸브 기구의 개방/폐쇄 작동＞
밸브 기구의 개방/폐쇄 작동에 대하여 도6a 내지 도6e를 참조하여 설명한다. 도6a는 조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230) 안에 삽입되기 직전에 조인트 포트(230)가 하방으로 경사지게 대면하는 상태에서 잉크 탱크 유닛(200)이홀더(150) 안에 경사지게 삽입되는 것을 도시한다.
여기서, 밀봉 돌기(180a)는 조인트 파이프(180)의 전체 외주연 표면 상에 일체로 배치되고, 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)는 선단부 상에 배치된다. 밀봉 돌기(180a)는 조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230) 안에 삽입되어 경사지게 배치될 때 조인트 포트(230)의 결합 밀봉면 상에 인접하게 되어서, 상단부 상의 조인트 파이프(180)의 선단부로부터의 거리가 하단부 상에서의 거리보다 크게 된다.
밀봉 돌기(180a)가 나중에 설명하는 것처럼 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동 중에 결합 밀봉면(260)에 대하여 활주하기 때문에, 활주 및 부착 특성이 우수한 재료를 결합 밀봉면(260)에 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 밸브 본체(261)를 제1 밸브 프레임(260a) 쪽으로 가압하기 위한 가압 부재(263)의 형태는 특정 형태에 제한되지 않으며, 코일 스프링, 판 스프링 등의 스프링 부재와 고무 등의 신축성이 있는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 재생 특성을 고려하면 수지로 형성된 탄성 고무도 바람직하다.
도6a에 도시된 상태에서, 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)는 밸브 본체(261)에 인접하지 못하고, 조인트 파이프(180) 상의 밸브 본체(261)의 단부 외주연에 형성된 밀봉부는 가압 부재(263)의 가압력에 의한 제1 밸브 프레임(260a)의 밀봉부에 의해 가압된다. 이는 잉크 탱크 유닛(200)의 내부의 기밀 특성을 유지한다.
잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150) 안에 더 삽입되면, 결합부(230)의 결합 밀봉면(260)은 밀봉 돌기(180a)에 의해 밀봉된다. 이 경우에는 밀봉 돌기(180a)가 앞에서 설명한 것처럼 경사지게 배치되기 때문에, 먼저 도6b에 도시된 것처럼 밀봉돌기(180a)의 하단부가 결합 밀봉면(260)에 인접한 후에 잉크 탱크 유닛(200)의 삽입 작동으로 결합 밀봉면(260)에 대하여 활주하고, 그 인접 범위는 밀봉 돌기(180a)의 상부 쪽으로 점차 넓어져서, 밀봉 돌기(180a)의 상단부는 도6c에 도시된 것처럼 결합 밀봉면(260)상에 최종적으로 인접하게 된다. 이에 의해서, 밀봉 돌기(180a)의 전체 주연은 결합 밀봉면(260)에 인접하고, 조인트 포트(230)는 밀봉 돌기(180a)에 의해 밀봉된다.
또한, 도6c에 도시된 상태에서는 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)가 밸브 본체(261)에 인접하기 못하여서 밸브 기구가 개방되지 못한다. 따라서, 조인트 포트(230)가 밸브 기구의 개방 전에 밀봉되기 때문에 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작동 중에 조인트 포트(230)로부터의 잉크 누출이 방지된다.
또한, 상기에 설명한 것처럼, 조인트 포트(230)는 결합 밀봉면(260)의 하부측으로부터 점차 밀봉된다. 따라서, 조인트 포트(230) 내의 공기는 조인트 포트(230)가 밀봉 돌기(180a)에 의해 밀봉될 때까지 밀봉 돌기(180a)와 결합 밀봉면(260) 사이의 갭으로부터 배출된다. 이러한 방식으로 조인트 포트(230)로부터 공기를 배출함으로써, 조인트 포트(230) 내의 잔류 공기의 양은 조인트 포트(230)의 밀봉된 상태에서 최소로 되고, 조인트 포트(230) 내의 공기의 과도한 압축, 즉 조인트 포트(230) 내의 압력의 과도한 상승은 조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230) 안에 삽입됨으로써 일어나지 않게 된다. 그 결과, 조인트 포트(230) 내의 압력이 상승된 상태에서 밸브의 우연한 작동 및 조인트 포트(230) 안으로의 잉크의 유동은 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150) 상에 완전하게 장착되기 전에 방지할 수 있다.
잉크 탱크 유닛(200)이 도6d에 도시된 것처럼 더 삽입되면, 조인트 포트(230)는 밀봉 돌기(180a)에 의해 계속 밀봉되고 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)는 밸브 본체(261)를 가압 부재(263)의 가압력에 대하여 밀어내게 된다. 따라서, 제2 밸브 프레임(260b)의 개구(260c)가 조인트 포트(230)에 연통하고, 조인트 포트(230) 내의 공기가 개구(260c)를 통해서 잉크 탱크 유닛(200) 안에 도입되고, 잉크 탱크 유닛(200) 내의 잉크는 개구(260c) 및 조인트 파이프(180)를 통해서 부압 제어 챔버 용기(110, 도2)에 공급된다.
조인트 포트(230) 내의 공기는 이러한 방식으로 잉크 탱크 유닛(200) 안에 도입된다. 따라서, 예를 들어 사용 공정 중에 잉크 탱크 유닛(200)이 재차 장착되면 내부 백(220, 도2) 내의 부압은 조절된다. 따라서, 부압 제어 챔버 용기(110) 및 내부 백(220)의 부압의 균형이 개선되고, 부압 제어 챔버 용기(110)로의 잉크의 재공급 특성이 열화되지 않게 된다.
상기에 설명한 작동 후에, 잉크 탱크 유닛(200)은 홀더(150)의 바닥면으로 밀려난다. 도6e에 도시된 것처럼, 잉크 탱크 유닛(200)을 홀더(150) 상에 장착함으로써, 조인트 포트(230)는 조인트 파이프(180)에 완전하게 연결되고, 상기에 설명한 기체-액체 교환은 안정되게 수행된다.
이 실시예에서, 제2 밸브 프레임(260b)은 잉크 탱크의 바닥부 상에 밸브 프레임 밀봉부(264)에 인접하게 개구(260c)를 구비한다. 이러한 개구(260c)의 구조에 따르면, 밸브 기구의 개방 중에, 즉 밸브 본체(261)가 밸브 개방/폐쇄돌기(180b)에 의해 가압되면, 밸브 본체가 밸브 뚜껑(262) 쪽으로 이동한 직후에 잉크 탱크 유닛(200) 내의 잉크는 부압 제어 챔버 유닛(100)에 공급되기 시작하여 잉크가 사용되고, 잉크 탱크 내의 잉크 잔량이 최소로 될 수 있다.
또한, 이 실시예에서 제1 밸브 프레임(260a)의 결합 밀봉면으로서, 즉 제1 밸브 프레임의 밀봉부를 구성하는 재료로서 탄성 중합체가 사용되었다. 구성 재료로서 탄성 중합체를 사용함으로써, 탄성 중합체의 탄성력이 결합 밀봉면(260) 상에 밀봉 돌기(180a)에 의해 조인트 파이프(180)의 확실한 밀봉 특성을 보장하고, 제1 밸브 프레임(260a)의 밀봉부 내의 밸브 본체(261)의 밀봉부에 의해 밀봉 특성을 보장한다. 부가적으로, 제1 밸브 프레임(260a)과 조인트 파이프(180) 사이에 밀봉 특성을 확고하게 하기 위해 필요한 최소 탄성력을 갖는 중합체를 제공함으로써(예를 들어, 탄성 중합체의 막 두께를 증가시킴으로써), 잉크 제트 카트리지의 연속적인 스캐닝 중에 조인트 파이프 연결 위치의 축 편향 및 비틀림은 탄성 중합체의 편향에 의해 약화되고, 보다 신뢰성 있는 밀봉이 행해질 수 있다. 또한, 구성 재료로서 사용된 탄성 중합체는 제1 밸브 프레임(260a)과 일체로 성형될 수 있으며, 전술한 효과는 구성 요소의 수를 증가시키지 않고 얻어질 수 있다. 더욱이, 탄성 중합체가 구성 재료로서 사용된 부분은 전술한 구성에 제한되지 않으며, 탄성 중합체는 조인트 파이프(180) 상에 형성된 밀봉 돌기(180a)의 구성 재료로서, 그리고 밸브 본체(261)의 밀봉부의 구성 재료로서 사용될 수도 있다.
한편, 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)로부터 제거되면, 조인트 포트(230)의 밀봉을 제거하는 것과 밸브 기구의 작동은 전술한 작동의 역순으로 행하여진다.
특히, 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)로부터 유닛을 빼내기 위해 장착 방향의 반대 방향으로 회전되면, 밸브 본체(261)는 먼저 가압 부재(263)의 가압력에 의해 전진하고, 밸브 본체(261)의 밀봉부는 제1 밸브 프레임(260a)의 밀봉부에 의해 압박되고, 조인트 포트(230)는 밸브 본체(261)에 의해 폐쇄된다.
연속해서, 잉크 탱크 유닛(200)을 더 빼냄으로써, 밀봉 돌기(180a)에 의해 조인트 포트(230)의 밀봉이 제거된다. 이러한 방식으로 조인트 포트(230)의 밀봉이 밸브 기구의 폐쇄 후에 제거되므로, 조인트 포트(230)로의 잉크 공급의 낭비가 방지된다.
또한, 밀봉 돌기(180a)가 전술한 바와 같이 경사지게 배치되므로, 밀봉 포트(230)의 밀봉의 제거는 밀봉 돌기(180a)의 상단부로부터 행해진다. 잉크가 조인트 포트(230)의 내부에 잔류하고, 조인트 파이프(180)가 조인트 포트(230)의 밀봉 전에 제거되지만, 밀봉 돌기(180a)의 상단부가 먼저 개방되고, 하단부가 여전히 밀봉되어 있으므로, 조인트 포트(230)로부터 잉크가 누출되지 않는다. 부가적으로, 조인트 포트(230)와 조인트 파이프(180)의 내부는 부압 상태에 있다. 밀봉 돌기(180a)의 상단부가 개방되면, 대기가 조인트 포트(230)로 유입되며, 조인트 포트(230)와 조인트 파이프(180) 내에 잔류한 잉크는 부압 제어 챔버 용기(110)로 들어간다.
조인트 포트(230)의 밀봉이 이러한 방식으로 제거되면, 밀봉 돌기(180a)의 상단부가 먼저 개방되고, 조인트 포트(230) 내에 잔류한 잉크는 부압 제어 챔버 용기(110)로 이동된다. 이 경우에, 조인트 포트(230)로부터의 잉크 누출은 잉크 탱크 유닛(200)이 홀더(150)로부터 제거될 때 방지된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 잉크 탱크 유닛(200)과 부압 제어 챔버 용기(110)의 연결 구조에 의하면, 조인트 포트(230)는 잉크 탱크 유닛(200)의 밸브 기구가 작동하기 전에 밀봉되므로, 조인트 포트(230)로부터의 부주의한 잉크 누출이 방지될 수 있다. 부가적으로, 잉크 탱크 유닛(200)의 연결 및 분리 중에, 상부와 하부의 밀봉 시기와 밀봉 해제 시기 사이에 시간 차이가 있게 함으로써, 연결 중에 밸브 본체(261)의 부주의한 작동 및 분리 중에 조인트 포트(230) 내에 잔류한 잉크의 누출이 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 밸브 본체(261)가 조인트 포트(230)의 개방 단부의 내부에 배치되고, 밸브 본체(261)가 조인트 파이프(180)의 선단부 상의 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)에 의해 작동되므로, 밸브 본체(261)에 묻은 잉크에 의한 오염은 밸브 본체(261)에 직접 접촉하지 않음으로써 방지될 수 있다.
<조인트부의 부착/분리 작업과 ID 사이의 관계>
조인트부의 부착/분리 작업과 ID 사이의 관계는 도5a 내지 도5d 및 도6a 내지 도6e를 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도5a 내지 도5d 및 도6a 내지 도6e는 홀더(150) 상에 잉크 탱크 유닛(200)을 장착하는 과정을 도시한 도면으로서, 도5a 내지 도5c 및 도6a 내지 도6c는 동일한 시간을 나타내며, 도6a 내지 도6e는 조인트부를 상세히 나타낸다.
먼저, 도5a 및 도6a에 도시된 위치, 즉 부압 제어 챔버 유닛(100) 내에 배치된 잉크 탱크 유닛(200)의 부정확한 삽입을 방지하기 위한 복수의 ID 부재(170)가잉크 탱크 경사면(251)과 접촉하는 위치를 얻기 위해, 장착 작업이 행해진다. 이때, 조인트 포트(230)는 조인트 파이프(180)와 접촉하지 않도록 구성된다. 이때, 부정확한 잉크 탱크 유닛이 장착된다면, 경사면(251)은 ID 부재(170)와 간섭하며 또한 잉크 탱크 유닛의 추가의 장착 작업이 방지된다. 본 구성에 의하면, 조인트 포트(230)가 전술한 바와 같이 부정확한 장착 중에 조인트 파이프(180)와 접촉하지 않으므로, 조인트부에서의 잉크 칼라 혼합, 잉크 보유, 비토출, 화상 결함, 장치 오작동, 잉크 탱크 교환 가능형 장치에서 불필요한 헤드 교환이 사전에 방지될 수 있다.
또한, 정확한 위치에 장착된 잉크 탱크 유닛(200)이 도5b 및 도6b에 도시된 위치, 즉 ID 부재(170)가 ID 리세스(252)에 대향되는 위치에 배치되므로, 유닛은 더 내부로(부압 제어 챔버 유닛(100)의 측면 상에) 장착된다. 이 위치까지 장착된 잉크 탱크 유닛(200)에 있어서, 조인트 포트(230)가 조인트 파이프(180)의 밀봉 돌기(180a)의 하단부는 조인트 포트(230)의 조인트 밀봉면(260) 상에 맞닿는다.
연속해서, 조인트부는 전술한 바와 같이 연결되며, 잉크 탱크 유닛(200)은 부압 제어 챔버 유닛(100)과 연통한다.
전술한 실시예에서, 밀봉 돌기(180a)는 조인트 파이프(180)와 일체로 배치되지만, 밀봉 돌기(180a)는 조인트 파이프(180)와 별개로 구성된다. 이 구성에서, 밀봉 돌기(180a)를 조인트 파이프(180)의 주연부에 배치된 돌기 또는 리세스에 실질적으로 접합함으로써, 밀봉 돌기(180a)는 조인트 파이프(180)의 둘레로 이동할 수 있다. 부가적으로, 밀봉 돌기(180a)의 가동 범위는 잉크 탱크 유닛(200)을 홀더(150) 상에 장착하는 중에 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)가 밸브 본체(261) 상에 맞닿기 전에 가동 범위 내의 밀봉 돌기(180a)가 조인트 밀봉면(260) 상에 맞닿도록 설계된다.
전술한 실시예에서 잉크 탱크 유닛(200)을 홀더(150) 상에 장착하는 과정 중에 밀봉 돌기(180a)의 하단부는 조인트 밀봉면(260) 상에 맞닿고 잉크 탱크 유닛(200)의 삽입 작동에 의해 조인트 밀봉면(260)에 대하여 미끄러지므로, 맞닿음 범위가 밀봉 돌기(180a)의 상부 쪽으로 점차적으로 연장되어서 최종적으로 밀봉 돌기(180a)의 상단부가 조인트 밀봉면(260) 상에 맞닿는다. 그러나, 다른 구성에서, 밀봉 돌기(180a)의 상단부는 조인트 밀봉면(260) 상에 맞닿고 잉크 탱크 유닛(200)의 삽입 작동에 의해 조인트 밀봉면(260)에 대하여 미끄러지므로, 맞닿음 범위가 밀봉 돌기(180a)의 하부 쪽으로 점차적으로 연장되어서 최종적으로 밀봉 돌기(180a)의 하단부가 조인트 밀봉면(260) 상에 맞닿을 수도 있다. 이 경우에, 조인트 파이프(180)와 밸브 본체(261) 사이의 공기가 밸브 본체(261)를 밀어 밸브 본체(261)를 개방시키면, 조인트 포트(230)는 밀봉 돌기(180a)와 조인트 밀봉면(260)에 의해 완전히 밀봉되며, 잉크 용기(201) 내의 잉크(300)는 외부로 누출되지 않는다. 특히, 본 발명의 요점은 밸브 기구가 개방되기 전에 조인트 파이프(180)와 조인트 포트(230)가 완전히 밀봉된다는 점이다.
본 발명에 의하면, 잉크 탱크의 잉크(300)는 잉크 탱크 유닛(200)이 장착되는 동안 외부로 누출되지 못한다. 더욱 가압된 공기는 잉크 탱크 유닛(200)으로 진입하고, 잉크 용기(201)의 잉크(300)는 조인트 포트(230)로 외부 가압되어, 잉크용기(201)로부터 흡수체(140)로의 잉크 공급은 신속하게 수행된다.
<잉크 공급 작동>
도2에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 공급 작동은 도7을 참조하여 이제 기술될 것이다. 도7은 도2에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 공급 작동을 도시하는 단면도이다.
전술된 바와 같이, 부압 제어 챔버 유닛(100)의 흡수체는 복수의 부재로 분리되고, 분리된 부재들의 경계 표면은 사용되는 동안 조인트 파이프(180)의 상단부 상에 배치된 상태로 위치한다. 따라서, 잉크가 도2에 도시된 잉크 제트 카트리지의 흡수체(130, 140)에 모두 있을 때, 상부 흡수체(130)의 잉크를 소모한 후에, 하부 흡수체(140)의 잉크가 소모될 수 있다. 또한, 기체-액체 인터페이스(L)가 외부 변화에 의해 변동될 때, 흡수체(140)와 흡수체(130, 140)들 사이의 경계면(113c) 부근이 먼저 충만되고, 그런 후 잉크는 흡수체(130) 내로 진입한다. 따라서, 흡수체(140)의 섬유 방향과, 부압 제어 챔버 유닛(100) 내의 완충 공간(116) 이외의 완충 영역은 안정적으로 고정될 수 있다. 또한, 본 실시예에서와 같이, 흡수체(140)의 모세관력의 크기를 흡수체(130)의 모세관력의 크기보다 비교적 크게 설정함으로써, 상부 흡수체(130)) 내의 잉크는 사용 동안 안정적으로 소비될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 흡수체(130)가 부압 제어 챔버 뚜껑(120)의 리브에 의해 흡수체(140)를 향해 가압될 때, 흡수체(130)는 경계면(113) 상에서 흡수체(140)에 대해 가압/접촉되고, 경계면(113c) 부근의 흡수체(130, 140) 부분은 다른 지점들보다 압축비가 크고 모세관력이 크다. 구체적으로, 흡수체(140)의 모세관력이P1이고, 흡수체(130)의 모세관력이 P2이고, 흡수체(130, 140)의 경계면(113c)과 경계면(113c) 부근의 흡수체(130, 140)의 영역(경계층)의 모세관력이 PS일 때, P2 < P1 < PS의 관계가 얻어진다. 모세관력이 큰 경계층에 의해, P1 및 P2의 모세관력 범위가 흡수체(130, 140) 내의 밀도 분포에 의한 서로의 밀도 분포 중첩을 고려함으로써 설정될 때에도, 상기 조건을 충족시키는 모세관력은 계면 내에 존재하고, 상기 효과는 안정적으로 제공될 수 있다. 더욱이, 전술된 흡수체(130, 140)의 경계면(113c)의 하부에 근접하게 조인트 파이프(180)를 배치함으로써, 기체-액체 교환 중에 액체 표면은 상기 위치에 안정적으로 바람직하게 유지될 수 있다.
다음으로, 본 실시예의 경계면(113c)을 구성하는 방법이 설명될 것이다. 본 실시예에서, 모세관력 P1 = -110 mmAq인 올레핀계 수지 섬유[2 데니어(denier)]가 모세관력 발생 부재로서 흡수체(140)를 구성하는 재료로 사용되고, 상기 재료의 경도는 0.69 kgf/mm이다. 여기서, 직경 15 mm인 가압 로드가 흡수체 내부로 가압된 때에 부압 제어 챔버 용기(110) 내의 포함된 상태에서의 탄성을 측정함으로써, 흡수체(130, 140)의 경도는 가압 양에 대한 탄성의 기울기에 의해 얻어진다. 한편, 흡수체(140)의 재료로서 동일한 올레핀계 수지 섬유가 흡수체(130)의 구성 재료와 같이 사용되지만, 흡수체(130)의 P2가 흡수체(140)보다 약해지는데, 즉 모세관력 P2 = -80 mmAq이며, 섬유 재료의 섬유 직경은 얇으며(6 데니어), 흡수체(130)의 강성은 1.88 kgf/mm만큼 높다.
보다 높은 모세관력을 갖춘 흡수체(140)보다 단단해지도록 낮은 모세관력을 갖춘 흡수체(130)를 세팅하여 흡수체(130, 140)를 가압하고 조합시킴으로써, 흡수체(140)는 흡수체(130, 140)의 경계면(113c) 근처에서 붕괴되고, 상기 모세관력의 강도 관계는 P2 < P1 < PS로 설정될 수 있다. 또한, P2와 PS 사이의 차이는 P2와 P1 사이의 차이보다 많을 수 있다.
<잉크 소비 작동>
다음으로, 잉크 소비 작동은 잉크 탱크 유닛(200)이 부압 제어 챔버 유닛(100)과 홀더(150)에 장착될 때부터 잉크 용기(201) 내의 잉크가 소비될 때까지 도7 내지 도9a 및 도9b를 참조하여 간략히 설명한다. 도8a 및 도8b는 도7을 참조하여 설명한 잉크 소비 작동 중에서 잉크 상태를 도시한 설명도이고, 도9a 및 도9b는 잉크 소비 작동 중에서 내부 백(220)의 변형에 의한 내부 압력 변동의 억제 효과를 도시한 설명도이다.
우선, 상기 설명한 것처럼, 잉크 용기(201)를 부압 제어 챔버 유닛(100)에 연결함으로써, 잉크 용기(201) 내의 잉크는 부압 제어 챔버 유닛(100) 내의 압력이 잉크 용기(201) 내의 압력과 균등해질 때까지 부압 제어 챔버 유닛(100) 안으로 이동하여 사용자 시작 상태가 달성된다. 이어서, 잉크가 잉크 제트 헤드 유닛(160)에 의해 소비되기 시작할 때 내부 백(220) 및 흡수체(140)에 의해 생성된 정적 부압의 치수는 증가 방향으로 균형을 잡고, 내부 백(220) 및 흡수체(140) 내에 보유된 잉크는 소비된다[제1 잉크 공급 단계: 도8a에서의 영역(A)]. 여기서, 흡수체(130)가 잉크를 포함할 때, 흡수체(130)의 잉크도 소비된다. 또한, 도8a는 상기 설명한 경우에서 잉크 공급 튜브(165) 내의 부압 변화율의 일 예를 도시한 설명도이고, 도8a에서 가로좌표는 잉크 공급 튜브(165)로부터 부압 제어 챔버용기(110)의 외부에 도입된 잉크의 양을 나타내고, 세로좌표는 잉크 공급 튜브(165) 내의 부압(정적 부압)의 치수를 나타낸다.
결국, 내부 백(220) 안으로 기체를 도입시킴으로써, 기체-액체 교환 상태[제2 잉크 공급 상태: 도8a에서의 영역(B)]는 기체-액체 인터페이스(L)를 유지하고 잉크의 도입으로 일정한 부압이 유지되는 흡수체(130, 140) 내에서 달성된 뒤, 챔버(10)를 포함하는 모세관력 발생 부재 안에서의 잔류 잉크는 소비된다[도8a에서의 영역(C)].
이러한 방식으로, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 내부 백(220) 안으로 상부층의 도입 없이 내부 백(220) 내의 잉크를 사용하는 공정을 포함하기 때문에, 잉크 공급 공정(제1 잉크 공급 상태)에서, 잉크 용기(201)의 내부 체적은 연결된 동안 내부 백(220) 안으로 도입된 공기를 단지 고려함으로써 제한된다. 결국, 잉크 용기(201) 내의 내부 체적의 한계가 적절할 때라도 온도 변화와 같은 주위 환경 변화를 다룰 수 있다는 이점이 있다.
더욱이, 잉크 용기(201)가 상기 설명한 도8a에서 A, B, C영역 중 임의의 상태에서 교체될 때라도 부압은 안정적으로 발생될 수 있고, 고정 잉크 공급 작동은 수행될 수 있다. 특히, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에 따르면, 잉크 용기(201)내의 잉크는 사실상 완전히 소비될 수 있다. 또한, 잉크 탱크 유닛(200)이 교체되는 동안, 조인트 파이프(180) 또는 조인트 포트(230)는 공기를 포함하고, 잉크 용기(201)는 잉크 보유량에 상관없이 교체될 수 있다. 따라서, 잔류량 검출 기구가 배치될 필요가 없을 때조차, 잉크 용기(201)는 잉크 제트 헤드 카트리지 내에서 교체될 수 있다.
여기, 잉크 소비 공정의 상기 설명한 일련의 과정은 다른 측면에서 도8b를 참조로 설명한다.
도8b는 일련의 잉크 소비 공정의 작동의 일 예를 도시한 설명적 다이아그램이고, 도8b에서 가로좌표는 시간을 나타내고 세로좌표는 잉크 용기로부터 도입된 잉크의 양과 내부 백(220) 안으로 도입된 공기의 양을 나타낸다. 더욱이, 잉크 제트 헤드 유닛(160)으로 공급되는 잉크의 양이 시간이 경과하면서 일정해지도록 설정된다.
잉크 소비 공정에서의 일련의 작동은 도입된 잉크의 양의 측면에서 설명하고 도8b에는 도입된 공기양을 도시한다. 도8b에서, 내부 백(220)으로부터 도입된 잉크의 양은 실선(1)으로 도시하고, 잉크 용기 안으로 도입된 공기의 양은 실선(2)으로 도시한다. 시간 t=0 에서 t=t1까지의 영역은 도8a에서 도시한 기체-액체 교환 전의 영역(A)에 상응한다. 상기 영역(A)에서, 잉크는 흡수체(140)와 내부 백(220)으로부터의 잉크가 상기 설명한 것처럼 균형을 이루는 동안 헤드로부터 도입된다.
더욱이, 시간 t = t1 에서 t = t2까지의 영역은 도8a에서 도시한 기체-액체 교환 영역(B)에 상응한다. 상기 영역(B)에서, 기체-액체 교환은 상기 설명한 부압 균형을 기초로 하여 수행된다. 도8b의 실선(1)으로 도시된 것처럼, 잉크는 공기를 [실선(2)의 단차된 부분으로 도시된] 내부 백(220) 안으로 도입함으로써, 내부 백(220)으로부터 도입된다. 이러한 경우, 상기 잉크는 공기 도입 직후에 도입된 공기의 양과 동일해짐으로써 내부 백(22)으로부터 도입되지 않고, 상기 잉크는, 예로써 공기 도입후 소정 시간 동안, 도입된 공기의 양과 동일한 양에 의해 내부 백(220)으로부터 도입된다. 이러한 작동 중에, 도8b에 명백히 도시된 것처럼, 내부에 내부벽이 배치되지 않고 잉크 용기가 변화되지 않는 잉크 탱크의 작동과는 다르게 타이밍이 일탈된다. 이러한 작동은 상기 설명한 것처럼 기체-액체 교환 영역에서 반복된다. 내부 백(22)으로부터 소정의 시간에서, 잉크 도입이 진행될 때, 공기 및 잉크의 양은 내부 백(220) 안에서 역류된다.
시간이 t = t2를 경과할 때, 도8a에 도시된 기체-액체 교환[영역(C)] 후의 영역이 달성된다. 이러한 영역(C)에서, 내부 백(220)의 내부는 사실상 대기압에 도달한다. 따라서, 내부 백(220)의 탄성력에 의해 상기 작동은 초기 단계(사용을 시작하기 전 단계)로 복귀된다. 그러나, 내부 백(220)은 소위 비틀림에 의해 초기 단계까지 불완전하게 복귀된다. 따라서, 내부 백(220) 안으로의 최종 공기 도입량(Vc)은 V > Vc의 관계를 갖는다. 또한, 상기 영역(C)에서 내부 백(220)으로부터의 모든 잉크는 소모된다.
상기 설명한 것처럼, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 상기 구성에서의 기체-액체 교환 작동의 현상은 (도8a에서의 크기가 γ인) 기체-액체 교환이 종래에 수행된 기체-액체 교환에 비해 상대적으로 커지는 동안 압력의 변동이 수행되는 특징을 갖는다.
이는 기체-액체 교환 전에 잉크가 내부 백(220)으로부터 도입됨으로써 내부 백(220)은 탱크 내에서 내향으로 변형되기 때문이다. 따라서, 일정한 외향력은 내부 백(220)의 탄성력에 의해 내부 백(220)의 상기 벽에 작용한다. 기체-액체 교환동안 흡수체(140)의 내부와 내부 백(220)의 내부 사이의 압력차를 적절히 하기 위해 소정량의 공기 또는 보다 많은 공기는 상기 설명한 많은 경우에서 내부 백(220) 안으로 도입된다. 따라서, 내부 백(220)으로부터 부압 제어 챔버 유닛(100)에 도입된 잉크의 양은 증가하는 경향이 있다. 한편, 그 벽이 내부 백(220)과 다르게 변형되지 않는 잉크 용기가 구비된 잉크 탱크 유닛(200)의 구성으로, 소정량의 공기가 잉크 용기 안으로 도입될 때, 잉크는 부압 제어 챔버 유닛(100) 안으로 즉시 도입된다.
예로써, 100% 효율의 (중실 모드) 인쇄가 수행될 때, 많은 양의 잉크는 잉크 제트 헤드 유닛(160)으로부터 일단 배출된다. 이로써, 잉크는 부압 제어 챔버 유닛(100) 및 잉크 용기(201)로부터 신속하게 도입되지만, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에서는 기체-액체 교환에 의한 잉크의 도입이 각각 여러 가지 경우로 수행되어, 잉크 저장 및 신뢰성에 대한 보장은 강화된다.
더욱이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 구성에 따라, 잉크가 내부 백(220)의 내향 변형 상태에서 도입되기 때문에, 캐리지 진동, 주위 변화 등과 같은 외부 요인에 대한 높은 완충 효과가 있다는 이점이 있다.
상기 설명한 것처럼, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에서, 작은 부압 변동은 내부 백(220)에 의해 절제될 수 있다. 더욱이, 이러한 구성에 따라, 내부 백(220)이 제2 잉크 공급 상태에서와 같이 공기를 포함할 때라도 온도 변화와 같은 외부 변화는 종래의 방법과 다른 해결 방법에 의해 처리될 수 있다.
더욱이, 도3에 도시된 것처럼, 조인트 파이프(180)의 상부벽면(122)이 부압제어 챔버 용기(110)로부터 잉크 용기(201)를 향해 상향으로 경사지기 때문에, 기체-액체 교환 작동은 상기 조인트 파이프(180)의 상부벽면(122) 상에서 기포의 보유 또는 축적 없이 수행된다.
상기 유닛 내에서 액체를 안정적으로 보유하는 기구는 도9a 및 도9b를 참조로 설명하고, 상기 도9a 및 도9b에는 도2에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지의 주위 상황이 변화되어 도시한다. 이러한 설명에서, 상기 흡수체(130, 140)는 모세관력 생성 부재로써 언급된다.
내부 백(220) 내의 공기가 대기압 감소 또는 온도 상승에 의해 팽창될 때, 내부 벽(220)을 구성하는 벽과 내부 백(220) 내의 액체 표면은 가압된다. 따라서, 내부 백(220)의 내부 체적이 증가될 때, 내부 백(220) 내의 잉크의 일부는 내부 백(220)으로부터 조인트 포트(230)와 조인트 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 용기(110) 안으로 유동된다. 여기서, 내부 백(220)의 내부 체적이 증가하기 때문에, 흡수체(140)로 유동하는 잉크의 양은 변형될 수 없는 구조를 갖는 잉크 저장부에 비해 상당히 감소된다.
여기서, 대기 변화가 신속할 때, 조인트 포트(230) 및 조인트 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 용기(110) 안으로 유동하는 잉크의 양은 내부 백(220) 내의 부압을 절제하고, 내부 백(220)의 내부 체적을 증가시킨다. 따라서, 내부 백(220)의 벽의 내향 변형을 절제함으로써 생성된 벽 표면 저항력의 영향력과 모세관력 발생 부재에 의해 흡수되도록 잉크를 이동시키기 위한 저항력은 초기에 가장 크다.
특히, 이러한 구성에서, 모세관력 발생 부재[흡수체(134, 140)]의 유동 저항이 상기 백의 복귀에 대한 저항보다 크기 때문에, 우선 내부 백(220)의 내부 체적은 공기 팽창으로 증가한다. 또한, 상기 증가의 상한보다 크게 공기가 팽창됨으로써 상기 체적이 증가될 때, 내부 백(220)으로부터 조인트 포트(230) 및 조인트 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 용기(110)를 향한 유동이 흐른다. 특히, 내부 백(220)의 벽 표면이 주위 환경 변화에 대한 완충 기능을 수행하기 때문에, 모세관력 발생 부재에서 잉크의 이동은 절제되고 잉크 공급 튜브(165)의 근처에서의 부압 특성은 안정화된다.
또한, 본 실시예에서, 부압 제어 챔버 용기(110) 밖으로 유동하는 잉크는 모세관력 발생 부재에 의해 보유된다. 이러한 경우에, 부압 제어 챔버 용기(110)의 잉크량은 기체-액체 인터페이스를 상승하도록 일시적으로 증가하기 때문에, 약간의 내부 정압이 잉크 내부 압력의 안정기에 비해 사용 초기와 유사하게 얻어지나, 잉크 분사 헤드 유닛(160) 등의 액체 토출 기록 수단의 토출 특성에의 영향이 최소화되고 실제 사용에서 문제점이 없다. 더욱이, 대기압이 압력 감소전의 수준으로 회복할 때(대기압 또는 본래의 온도로 돌아올 때), 부압 제어 챔버 용기(110)로 누출하고 모세관력으로 유지되는 잉크는 내부 백(220)으로 돌아오고 내부 백(220)의 내부 용적은 원래의 상태로 돌아온다.
대기압 변화 및 초기 작용 이후 정체 상태가 변화된 대기압 하에서 얻어질 때의 주요 작용을 다음에 설명한다.
이 상태는 내부 백(220)으로부터 도입된 잉크량뿐만 아니라 내부 백(22) 자체의 내부 용적 변화에 의한 부압 변동에 대해서도 균형을 유지하기 위해, 모세관력 생성 부재에서 유지되는 잉크 인터페이스가 변화한다는 점을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명에 있어서, 모세관력 생성 부재와 잉크 용기(201)의 잉크 흡수량 사이의 관계를 위해, 상술한 압력 감소 또는 온도 변화 동안 대기 연통 포트로부터의 잉크 누출을 방지하는 관점으로부터, 부압 제어 챔버 용기(110)의 최대 잉크 흡수량은 최악의 조건하에서의 잉크 용기(201)로부터의 잉크 유동량과, 잉크 용기(201)로부터의 잉크 공급 중 부압 제어 챔버 용기(110)에 의해 유지되는 잉크량을 고려하여 결정되며, 부압 제어 챔버 용기(110)에는 적어도 대응하는 모세관력 생성 부재를 포함하는 용적이 제공될 수 있다.
도9a에서, 내부 백(220)의 내측부가 공기 팽창에 대해 변형되지 못할 때, 압력 감소 전 내부 백(220)에서의 초기 공간 용적(공기 용적)이 가로좌표(X)를 따라 도시되고, P 대기압(0 < P < 1)으로 감소된 대기압을 갖는 잉크 유동량은 세로좌표(Y)를 따라 도시되고, 관계는 점선(1)에 의해 도시된다.
따라서, 최악의 조건에서의 내부 백(220)으로부터의 예상 잉크 유동량을 위해, 예를 들면, 최대 압력 감소 조건에 의한 대기압이 0.7 대기압이면, 잉크 용기(201)로부터의 잉크 유동량은 잉크가 내부 백(220)의 용적(VB)의 30%로 내부 백(220)내에 남아있을 때 최대로 된다. 또한, 하부 잉크가 내부 백(220)의 내부벽 하단부로부터 부압 제어 챔버 용기(220)의 모세관력 생성 부재에 의해 흡수되는 것으로 가정하면, 내부 백(220)의 잔류 잉크(VB의 30%) 모두가 누출한 것으로 생각할 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서, 내부 백(220)의 내측은 공기 팽창으로 변형되기때문에, 팽창된 내부 백(220)의 내부 용적은 팽창 이전 내부 백(220)의 내부 용적에 대해 증가하고, 나아가서, 내부 백(220)의 내측의 변형에 의해 부압 변동에 대한 균형을 유지하기 위해 부압 제어 챔버 용기(110)의 잉크 유지 수준이 변화한다. 더욱이, 정체 조건에서, 내부 백(220)으로부터의 잉크는 대기압 변동 이전과 비교하여 그 부압이 감소하는 모세관력 생성 부재로 부압의 균형을 유지한다. 구체적으로, 잉크 도입량은 내부 백(220)의 확장량에 의해 감소한다. 그 결과의 일 예가 실선(2)으로 도시되어 있다. 점선(1) 및 실선(2)으로부터 명백히 도시된 바와 같이, 내부 백(220)으로부터의 잉크 유동량의 최악의 조건에서의 추정치는 내부 백(220)의 내측이 공기 팽창에 대해 전혀 변형되지 않는 경우에 비해 작게 설정될 수 있다. 유사한 현상이 잉크 용기의 온도가 변화할 때 발생하나, 약 50 도의 온도 상승조차에서도 유동량은 압력 감소 중의 것보다 적다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 잉크 용기에 의하면, 환경 변화에 의한 잉크 용기(201)에서의 공기 팽창은 내부 백(220)의 외형이 사실상 하우징의 내면 형상과 동일할 때까지 최대로 잉크 용기(201) 자체의 용적을 증가시키는 완충 효과에 의해 부압 제어 챔버 용기(110)에서뿐만 아니라 잉크 용기(201)에서도 허용될 수 있다. 따라서, 잉크 용기(201)에 포함된 잉크량이 크게 증가될 때조차도 환경 변화가 조절될 수 있는 잉크 공급 장치를 제공할 수 있다.
더욱이, 초기 공기 용적이 VA1이고, 용기 환경이 대기압으로부터 P 대기압(0 < P < 1)으로의 압력 감소 환경 하에서 t = 0에서 변화될 때, 시간의 경과에 따른 내부 백(220)으로부터 도입된 잉크량과 내부 백(220)의 내부 용적이 도9b에 개략적으로 도시되어 있다. 도9b에서, 가로좌표는 시간 t를 표시하고, 세로좌표는 내부 백(220)으로부터 도입된 잉크량과 내부 백(220)의 내부 용적을 표시하고, 시간에 따른 내부 백(220)으로부터의 도입 잉크량의 변화는 실선(1)으로 표시하고, 시간에 따른 내부 백(220)의 용적 변화는 실선(2)으로 표시한다.
도9b에서 도시한 바와 같이, 급속적인 환경 변화에 대해, 공기 팽창은 정체 조건이 부압 제어 챔버 용기(110)와 잉크 용기(201) 사이의 부압 균형을 유지하도록 최종적으로 얻어지기 전에 잉크 용기(201)내에 주로 허용될 수 있다. 따라서, 급속한 대기압에 대해, 잉크 용기(201)로부터 부압 제어 챔버 용기(110)로 잉크를 도입하는 시간은 지연될 수 있다.
따라서, 다양한 사용 환경 하에서도, 기체-액체 교환에 의해 도입되는 상부층의 팽창을 위한 허용치가 상승하고, 잉크 공급이 안정된 부압 조건하에서 잉크 용기(201)의 사용 중에 수행될 수 있는 잉크 공급 장치가 제공될 수 있다.
본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지에 따르면, 부압 제어 챔버 용기(110)와 내부 백(220)의 용적비가 사용을 위한 모세관력 생성 부재(흡수체: 130, 140)와 내부 백(220)의 내측의 재료들을 적절히 선택함으로써 임의로 결정될 수 있고, 실제 사용은 1:2 이상 비율에서조차도 가능하다. 특히, 내부 백(220)에서 완충 효과가 중요시될 때, 사용 시작 상태에 대해 기체-액체 교환에서의 내부 백(220)의 변형량이 탄성 변형 가능 영역 내에서 증가될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지에 따르면, 모세관력 생성 부재가 부압 제어 챔버 용기(110)의 구성과 함께 약간의 용적을 점유할 때에도, 그 효과는 외부 환경 변화에 대해 상승적으로 달성될 수 있다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지에서, 조인트 파이프(180)는 부압 제어 챔버 용기(110)의 하단부 위에 배치된다. 이로써, 부압 제어 챔버 용기(110)에서 흡수체(130, 140)들 내의 잉크 요소의 분산을 감소하는 효과가 얻어진다. 이러한 효과는 후술하기로 한다.
잉크 용기 유닛(200)으로부터의 잉크는 조인트 포트(230)와 흡수체(130, 140)들을 거쳐 잉크 분사 헤드 유닛(160)으로 공급되나, 다양한 경로들이 조인트 포트(230)로부터 잉크 공급 튜브(165)로 연장된다. 잉크가 최단 거리로 직접 공급될 때, 예를 들면 잉크가 상술한 환경 변화에 의해 흡수체(140)에서의 액체 표면의 상승에 의해 흡수체(140)의 상부로 일단 갈 때, 경로들은 상당히 달라진다. 따라서, 잉크 요소의 분산은 동일한 경우로 기록에 영향을 미친다. 본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지의 구성에서와 같이, 흡수체(140)의 상부에 조인트 파이프(180)의 위치를 설정함으로써, 잉크 경로의 분산, 즉 경로 길이의 차이가 저하되고, 이로써 잉크 요소 분산이 저하될 수 있다. 이는 기록으로의 분산 요소를 저하시킬 수 있다. 따라서, 조인트 파이프(180)와 조인트 포트(230)를 가능한 높게 배치하는 것이 바람직할 수 있으나, 완충 기능을 보장하기 위해, 바람직하게는 본 실시예에서와 같이 특정 위치로 구속된다. 이러한 위치는 흡수체(130, 140), 잉크, 잉크 공급량, 잉크량 및 기타 조건들에 의해 적절하게 결정된다.
더욱이, 상술한 바와 같이, 본 실시예의 잉크 분사 헤드 카트리지의 부압 제어 챔버 용기(110)에서, 흡수체(140)를 모세관력 P1으로 그리고 흡수체(130)를 모세관력 P2로 가압 및 포함함으로써, 모세관력 PS로 경계면(113c)이 형성된다. 각 모세관력들의 세기는 P2 < P1 < PS의 관계를 가지는데, 즉 경계면(113c)의 모세관력이 가장 세고, 하부에 배치된 흡수체(140)의 모세관력이 다음으로 세고, 상부에 배치된 흡수체(130)의 모세관력이 가장 약하다. 경계면(113c)의 모세관력이 가장 세고 상부 배치 흡수체(130)의 모세관력이 가장 약하므로, 연통 포트(230)로부터 공급되고 경계면(113c)을 넘어 상부 흡수체(130)로 유동하는 잉크조차도 경계면(113c)을 향해 강하게 당겨지고, 경계면(113c)을 향해 돌아온다. 경계면(113c)의 존재로, 경로 J는 흡수체(130)와 흡수체(130)의 양쪽을 통해 통과하는 어떠한 라인도 도시하지 못하고, 더욱이 연통 포트(230)는 공급 포트(131) 위로 형성되고, 경로 K 및 경로 J 간의 길이의 차이가 이로써 감소될 수 있다. 결론적으로, 흡수체(140)를 통한 잉크 유동의 경로가 달라질 때 발생되는 잉크상의 흡수체(140)의 영향은 감소될 수 있다.
더욱이, 본 실시예에 있어서, 부압 제어 챔버 용기(110)내에 포함된 부압 발생 부재로서의 잉크 흡수체는 2개의 부재로 구성된다. 본 실시예에서, 모세관력이 다른 흡수체(130, 140)들이 사용되고, 하부 흡수체는 더 강한 모세관력을 갖는다. 더욱이, 흡수체(130, 140)들간의 경계면(113c)의 인터페이스 부근의 하부에 조인트 파이프(180)를 위치 설정함으로써, 잉크 경로 분산이 저하되고, 특정한 완충 부품이 고정될 수 있다.
더욱이, 공급 포트(131)는 본 예시에서 부압 제어 챔버 용기(110)의 하부벽의 중간 부근에 형성되나, 이에 한정되지 않고, 연통 포트(230)로부터 떨어진 방향으로, 즉 도2에서 하부벽의 좌측 단부에서 또는 좌측벽에서, 형성될 수 있다. 따라서, 홀더(150)에 배치된 잉크 분사 헤드 유닛(160)의 위치와 잉크 공급 튜브(165)의 위치는 하부벽의 좌측 단부와 좌측벽에 형성된 공급 포트에 대향하여 배치될 수 있다.
<밸브 기구>
잉크 용기 유닛(200)의 조인트 포트(230)의 내측에 배치된 밸브 기구는 도10a 내지 도10d를 참조하여 다음에 설명하기로 한다.
도10a는 제2 밸브 프레임(260b)과 밸브 본체(261) 사이의 관계를 도시한 정면도이고, 도10b는 도10a의 측단면도이고, 도10c는 제2 밸브 프레임(260b)과 회전된 밸브 본체(261) 사이의 관계를 도시한 정면도이고, 도10d는 도10c의 측단면도이다.
도4a, 도4b, 도10a 및 도10b에 도시된 바와 같이, 조인트 포트(230)의 개구 형상은 잉크 용기(201)의 잉크 공급 성능을 개선시키기 위해 일 방향으로 길게 되어 연장된 형상이고, 조인트 포트(230)의 개구 면적은 확대된다. 그러나, 조인트 포트(230)의 개구 폭이 조인트 포트(230)의 종방향에 수직한 측방향으로 확대될 때, 잉크 용기(201)에 의해 수용된 공간이 증가됨으로써 장치를 대형화시킨다. 최근의 채색 및 사진술에서, 이런 경향은 잉크 탱크가 특히 측방향(캐리지 주사 방향)으로 배열될 때 유효하다. 따라서, 본 실시예에서, 잉크 용기(201)의 잉크 공급 포트로서 조인트 포트(230)의 형상은 확대된 구멍 형상으로 형성된다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 카트리지에서, 조인트 포트(230)는 잉크를 부압 제어 챔버 유닛(100)으로 공급하기 위한 역할과, 잉크 용기(201)로 대기를 도입시키기 위한 역할을 수행한다. 따라서, 조인트 포트(230)는 중력 방향에 수직한 종방향을 갖는 확대된 구멍 형상을 가지며, 그 기능은 주로 잉크 공급 통로로서의 조인트 포트(230)의 하부와 주로 대기 도입 통로로서의 조인트 포트(230)의 상부를 사용함으로써 용이하게 분리될 수 있으며, 안정적인 잉크 공급 및 기체-액체 교환이 달성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 부압 제어 챔버 유닛(100)의 조인트 파이프(180)는 잉크 탱크 유닛(200)을 장착한 상태로 조인트 포트(230)로 삽입된다. 따라서, 조인트 파이프(180)의 선단부 상의 밸브 개폐 돌기(180b)가 밸브 본체(261)를 눌러서 조인트 포트(230)의 밸브 기구를 개방할 때, 잉크 용기(201)의 잉크는 부압 제어 챔버 유닛(100)으로 공급된다. 밸브 개폐 돌기(180b)의 일 측면이 조인트 파이프(180)에 장착된 잉크 탱크 유닛(200)의 자세에 의해 밸브 부재와 접촉하더라도, 조인트 파이프(180)의 측면 상에 배치된 밀봉 돌기(180a)의 선단부의 반원통 단면 형상으로 인해, 밸브 본체(261)의 비틀림이 방지될 수 있다. 이 경우, 밸브 본체(261)의 적절한 활주를 실현시키기 위해, 조인트 포트(230) 내측의 조인트 밀봉면(260)과 제1 밸브 프레임(260a)의 측면 상의 밸브 본체(261)의 외주연부 사이에는 도10a 및 도10b에서 도시된 바와 같은 유격(266)이 배치된다.
또한, 적어도 상부는 조인트 파이프(180)의 선단부에서 개방되기 때문에, 조인트 파이프(180)는 조인트 포트(230)와 조인트 파이프(180)의 상부에 주 대기 도입 통로가 형성되는 것을 방해하지 않고도 조인트 포트(230)로 삽입되며, 신속한기체-액체 교환 작업이 가능하다. 역으로, 잉크 탱크 유닛(200)의 제거 작업 중, 조인트 파이프(180)는 조인트 포트(230)로부터 떨어지기 때문에, 밸브 본체(261)는 도10d에 도시된 바와 같이 압박 부재(263)로부터 발생하는 탄성력에 의해 제1 밸브 프레임(260a)의 측면 상으로 전방 활주하고, 제1 밸브 프레임(260a)의 밸브 프레임 밀봉부(264)는 밸브 본체(261)의 밸브 본체 밀봉부(265)와 결합해서 잉크 공급 통로를 차단한다.
도11은 조인트 파이프(180)의 선단부 형상의 일 예를 도시한 사시도이다. 도11에 도시된 바와 같이, 상부 개구(181a)가 긴 구멍 형상을 갖는 조인트 파이프(180)의 선단부의 상부에 형성되며, 하부 개구(181b)는 선단부의 하단부에 형성된다. 하부 개구(181b)는 잉크 통로를 형성하며, 상부 개구(181a)는 공기 통로를 형성하지만, 상부 개구(181a)는 때로 잉크를 통과시킨다.
또한, 제1 밸브 프레임(260a)으로 밸브 본체(261)를 압박하는 압박력의 값은, 사용 환경 변화시 잉크 용기(201)에 내부와 외부의 압력차가 발생하더라도 밸브 본체(261)의 압박력이 사실상 동일하게 유지되도록 설정된다. 잉크 탱크 유닛(200)이 0.7 기압이라는 높은 위치에서 사용되고, 밸브 본체(261)가 그 후에 밀폐되고, 잉크 탱크 유닛(200)이 1.0 대기압 환경으로 운반될 때, 잉크 용기(201)의 압력은 대기압보다 낮게 되고, 힘이 밸브 본체(261)를 개방시키기 위한 방향으로 밸브 본체(261) 상에서 작용한다. 본 실시예에서, 대기가 밸브 본체(261)를 미는 힘 FA은 다음과 같다.
FA = 1.01 × 105[N/m2] (1.0 대기압)
또한, 잉크 탱크의 기체가 밸브 본체(261)를 미는 힘 FB는 다음과 같다.
FB = 0.709 × 105[N/m2] (0.7 대기압)
환경 변화에 대항하는 밸브 본체(261)의 압박력을 일정하게 발생시키기 위해, 밸브 본체(261)의 압박력은 FV - (FA - FB) > 0의 조건을 만족시킬 필요가 있다. 특히, 본 발명에서, 다음 조건이 얻어진다.
FV > 1.01 × 105- 0.709 × 105= 0.304 × 105[[N/m2]
이 값은 밸브 본체(261)가 제1 밸브 프레임(260a)과 결합할 때 얻어진다. 밸브 본체(261)가 제1 밸브 프레임(260a)으로부터 분리될 때, 밸브 본체(261)에 압박력을 발생시키기 위한 압박 부재(263)의 변위량은 증가하고, 따라서 밸브 본체(261)를 제1 밸브 프레임(260a)으로 압박하기 위한 압박력의 값은 더욱 증가한다는 것이 명백하게 된다.
상술한 바와 같은 구성으로 된 밸브 기구에서, 밸브 본체(261)와 밸브 개폐 돌기(180b)와의 활주면에서, 마찰 계수는 때로 잉크 보유 등에 의해 증가하고, 이 경우 밸브 본체(261)는 밸브 개폐 돌기 활주면 상에서 활주할 수 없게 되며, 밸브 본체(261)가 밸브 개폐 돌기(180b)에 의해 도면에서 상방으로 눌려서 스트로크를 만드는 소위 비틀림 현상이 발생할 우려가 있다.
이하에서는 비교예와 더불어 비틀림 현상의 발생에 의해 밀봉 성능에 영향을 줄 수 있는 밸브 형상에 대해 설명하기로 한다.
도12는 본 발명의 밸브 기구와 비교하기 위한 예를 도시하고 있고, 도13 및 도14는 도12의 밸브 기구의 비틀림 및 밀봉 상태를 도시하고 있다. 도12의 비교예에서, 긴 구멍 형상을 갖는 밸브 본체(501)와 제2 밸브 프레임(500b) 사이에서 활주하도록 하는 유격(506)은 일정량으로 되어 있다. 밸브 본체(501)는 압박 부재(503)에 의해 제1 밸브 프레임(500e)에 대해 눌려지고, 밸브 본체(501)의 제2 밸브 프레임(500b)의 측면 상의 테이퍼된 밸브 본체 밀봉부(501c)는 제1 밸브 프레임(500a)의 테이퍼된 밀봉부(500c) 상에 밀착 접촉되어서 조인트 포트(530)를 밀봉한다. 도13에 도시된 바와 같이 상술한 비틀림 현상이 비교예의 구조에서 발생할 때, 밸브 본체(501)는 접촉면(510a, 511b)의 두 위치에서 제2 밸브 프레임(500b)과 접촉한다. 두 접촉면 사이의 거리가 X일 때, 유격량은 Y이고, 비틀림각 θ는 θ = tan-1(2Y/X)이다. 유격량이 동일할 때, 접촉면의 거리 X가 크면 클수록 비틀림각은 더욱 감소된다.
그러나, 비교예에서, 접촉면 거리 X는 (예를 들어, 밸브 본체 직경과 비교해서) 비교적 짧기 때문에, 비틀림각 θ는 비교적 크다. 즉, 비교적 큰 각의 회전 작업이 비틀림을 정정하기 위해 필요하기 때문에, 발생된 비틀림을 정정할 가능성은 작다.
비틀림이 정정되지 않고 밸브 본체가 도14에 도시된 바와 같이 다시 제1 밸브 프레임(500a) 상에 접촉할 때, 특히 테이퍼된 밸브 본체 밀봉부(501c)와 제1 밸브 프레임 밀봉부(500c)의 확대된 구멍 형상에서의 R 부분은 접촉 반경이 서로 다르며, 접촉부는 서로 불완전하게 접촉하고, 잉크 누출이 발생한다.
또한, 제2 밸브 프레임(500b)과 밸브 뚜껑(502)은 초음파 용접되지만, 비교예의 밸브 뚜껑은 단순 편평면을 가지며, 초음파 진동에 의한 위치 변이가 발생하며, 밸브 본체(501)의 활주 샤프트(501a)가 삽입되는 구멍의 중심 위치의 정밀도에 편차가 발생한다. 따라서, 밸브 뚜껑(502)의 구멍은 밸브 뚜껑(502)의 구멍이 밸브 본체(501)의 활주 샤프트(501a)와 접촉되는 것이 방지되도록 확대될 필요가 있다. 압박 부재(503)의 최소 직경은 밸브 뚜껑(502)의 구멍 직경에 의해 결정되기 때문에, 압박 부재(503) 및 전체 밸브 기구를 소형화시키는 것이 어렵게 된다.
비교예와 대비해서, 본 실시예의 밸브 기구는 다음과 같은 구성을 갖는다. 도15는 본 발명의 실시예에 따르는 밸브 기구를 도시하고 있으며, 도16 및 도17은 도15의 밸브 기구의 비틀림 및 밀봉 상태를 도시하고 있다. 도15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 밸브 본체(261)는 직경이 (우측으로) 스트로크 방향으로 감소하는 방향(적어도 긴 방향으로)으로 테이퍼되어 있다. 제2 밸브 프레임(260b)의 내주연부도 내경이 스트로크 방향으로 증가하는 방향으로 유사하게 테이퍼된다. 밸브 본체(261)가 이런 구성으로 비틀릴 때, 밸브 본체(261)와 제2 밸브 프레임(260b)이 도13의 비교예에서 접촉면(511b)의 위치에서 서로 접촉하기 위해서는 분명한 큰 각이 필요하며, 밸브 본체(261)의 활주 축은 각이 얻어지기 전에 밸브 뚜껑(262)의 구멍과 접촉한다. 따라서, 접촉면 거리 X가 길게 설정되며, 결국 비틀림각 θ는 저감될 수 있다. 결국, 비틀림이 보정되지 않고 밸브 본체(261)가 제1 밸브 프레임(500a) 상에서 접하더라도, 비교예와 비교해서 아주 작은 비틀림각θ으로 인해, 밸브 본체 밀봉부(265)가 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)에 만족스럽게 부착된다.
이 경우, 접촉면 거리는 X이고, 밸브 본체(261)와 제2 밸브 프레임(260b)의 유격은 Y1이고, 밸브 본체(261)와 밸브 뚜껑(262)의 구멍 사이의 유격은 Y2이고, 비틀림각 θ= tan-1(Y1+Y2/X)이다.
또한, 밸브 뚜껑(262)에는 밸브 뚜껑(252)이 제2 밸브 프레임(260b)으로 진행하는 상태에서 제2 밸브 프레임(260b)의 단부 상에서 접촉할 수 있는 단차부(0.8 mm의 밸브 뚜껑의 전진량)로서 밸브 뚜껑 용접 가이드(262a)가 마련된다. 이를 위해서, 밸브 본체(261)의 활주 축이 밸브 뚜껑(262)으로 삽입되는 구멍의 직경은 비교예보다 작게 설정된다. 특히, 제2 밸브 프레임(260b)을 밸브 뚜껑(262)에 초음파 용접하는 동안 진동에 의해서 밸브 뚜껑(262)에 위치 편차가 발생하는 것은 밸브 뚜껑 용접 가이드(262a)에 의해 저감되며, 밸브 뚜껑(262)의 구멍의 중심 위치 정밀도가 개선될 수 있다. 따라서, 밸브(262)의 구멍 직경은 저감될 수 있고, 압박 부재(263)의 최소 직경은 더욱 저감될 수 있으며, 따라서 밸브 기구는 소형화될 수 있다. 또한, 밸브 본체(261)의 비틀림에 의해서 밸브 본체(261)의 활주 샤프트를 거쳐 밸브 뚜껑(262)에 힘이 가해지더라도, 밸브 뚜껑(262)의 강성은 밸브 뚜껑 용접 가이드(262a)에 의해서 보장될 수 있다.
또한, R 부분(262b)은 밸브 뚜껑(262)의 구멍의 리지 상에 배치된다. R 부분(262b)은 구멍 리지의 비용접면측(도15의 우측)에만 배치된다. 본 구성에 따르면, 밸브 본체(261)의 활주 축과 밸브 뚜껑(262)과의 접촉 저항은 비틀린 밸브 본체(261)의 작업에서, 특히 밸브 접근시 저감될 수 있다.
또한, 제1 밸브 프레임(160a) 상에 접촉하는 밸브 몸체(261)의 단부는 평탄 표면의 밸브 몸체 밀봉부(265)를 형성한다. 한편으로, 제1 밸브 프레임(260a)의 밸브 몸체 밀봉부(265) 상에 접촉하는 부분은 제1 밸브 프레임(260a) 내부에 배치된 탄성체(267)의 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)를 형성한다. 밸브 몸체(261) 및 제1 밸브 프레임(260a)의 밀봉부는 이러한 방식으로 평탄해 진다. 따라서, 밸브 몸체가 비틀려서 접촉하더라도, 신장된 원형 밸브 몸체(261)의 R 부분의 접촉 반경은 제1 밸브 프레임(260a)의 접촉 반경과 일치되어, 완전한 접촉이 수행된다. 또한, 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)가 설부 형상(tongue shape)으로 돌출되므로, 접촉하는 동안 밀봉이 유지된다.
또한, 활주를 위한 클리어런스가 밸브 몸체(261)와 밸브 기구 내의 제2 밸브 프레임(260b) 사이에 배치되므로, 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작업 중에 밸브 몸체(261)는 때때로 도10c에 도시된 것처럼 제2 밸브 프레임(260b) 내에서 그의 축을 중심으로 회전한다. 그러나, 본 실시예에서, 밸브 몸체(261)가 그의 축을 중심으로 회전하며 제1 밸브 프레임(260a)에 의해 최대 회전각으로 압박되더라도, 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)가 표면에 의해 밸브 몸체 밀봉부(265)와 접촉해서 밸브 기구의 폐쇄 특성이 유지될 수 있다.
또한, 조인트 포트(230)와 밸브 기구의 신장된 구멍 형상은 밸브 몸체(261)의 활주에 반해서 밸브 몸체(261)의 회전각을 최소화할 수 있고, 밸브의 응답 특성이 증대될 수 있고, 조인트 포트(230)의 밸브 기구 밀봉 특성이 유지될 수 있다. 그러나, 조인트 포트(230)와 밸브 기구가 신장된 구멍 형상을 가지므로, 잉크 탱크 유닛(200)의 부착/분리 작업 중에 결합 파이프(180) 및 밸브 몸체(261)의 측부 표면 상에 배치된 밀봉 돌기(180a)는 조인트 포트(230) 내로 신속하게 활주되어, 안정된 결합 작업이 수행된다.
또한, 도11에 도시된 것처럼, 결합 파이프(180)의 밸브 몸체(261)와의 접촉 단부는 기체-액체 교환 및 액체 공급을 위한 상부 개구(181a) 및 하부 개구(181b)를 형성하는 두 개의 대향된 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)를 구비한다. 따라서, 도18c 및 도18d에 도시된 것처럼, 두 개의 접촉 리브(310)가, 제1 밸브 프레임 밀봉부(264) 상에 밀접하게 접촉하는 밸브 몸체 밀봉부(265)를 제외한 돌기(180b) 상에서 접촉하는 밸브 몸체(261) 대신에, 돌기(180b)에 대향되어 배치되는 것이 제안된다. 그러나, 밸브 몸체(261)가 밸브 개방 중에 압박 부재(263)의 가압력에 반해서 밀리므로, 리브 부분은 변형되지 않을 정도의 강성을 필요로 한다. 또한, 접촉 리브 부분의 배열 및 형상에 대해서, 밸브 몸체(261)의 접촉 리브 부분의 위치가 결합 파이프(180)의 두 개의 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)에 대해 밸브 몸체(261)의 활주 샤프트(261a)의 축 둘레를 벗어나더라도, 활주 샤프트(261a)를 중심으로 두 개의 접촉 위치에 작용하는 모멘트는 신뢰성의 관점에서 오프셋될 필요가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예에서, 도18a 및 도18b에 도시된 것처럼, 밸브 몸체(261)는 결합 파이프(180)의 신장된 구멍 형상과 유사한 (즉, 0.6 mm 폭과 1.3 mm 높이의) 형상을 갖는 환형 리브(311)를 구비한다. 다시 말하면, 신장된구멍 형상의 리세스(311a)가 제1 밸브 프레임 밀봉부(264) 상에 밀접하게 접촉하는 밸브 몸체 밀봉부(265)를 제외한 밸브 몸체(261)의 중간 부분 내에 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 밸브 몸체(261)는 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b) 상에 접촉하는 동안 강도 및 신뢰성을 제공한다. 또한, 중간 부분 내의 리브 및 리세스의 환형 형상은 밸브 몸체의 성형성을 증대시킨다. 또한, 이러한 점에서, 리브 기부 단부의 리세스가 형성된 측면 상의 환형 리브의 영역은 양호하게는 미세하게 만곡된 표면을 구비한다.
또한, 도2, 도4a 및 도4b에 도시된 것처럼, 잉크 탱크 유닛(200)에 대해서, 제1 밸브 프레임(260a) 및 제2 밸브 프레임(260b)을 포함하는 밸브 기구가 잉크 용기(201)의 공급 포트 내로 삽입된 후에, ID 부재(250)가 용접 및 결합에 의해 조립된다. 특히, 내측 백(220)은 잉크 용기(201)의 공급 포트의 개방 에지 표면 내에 노출되고, 밸브 기구의 제1 밸브 프레임(260a)의 플랜지 부분(268)은 내측 백의 노출된 부분(221a)에 용접되고, 또한 ID 부재(250)는 플랜지 부분(268)의 위치에 용접되어 탱크 하우징(210)의 결합부(210a)와 결합된다.
조립 형식에서, 예들 들어, ID 부재(550)에 접착된 제1 밸브 프레임 플랜지 부분(508)이 도12의 비교예에서처럼 평탄하다면, ID 부재(550) 내에 배치된 공급 포트 내부에 탄성체(567)가 존재하지 않아서, 도6에 도시된 결합 파이프(180)의 연결 작업 중에 밀봉 누출의 우려가 있다. 따라서, 본 실시예에서, 조인트 포트(530)의 개방 표면의 면과 동일한 면 상에 존재하는 ID 부재(550) 상의 제1 밸브 프레임 플랜지 부분(508)의 용접된 표면은 탱크 장착 측면에 대향해서 후방에배치된다. 특히, ID 부재(250)가 도2 및 도15에 도시된 것처럼 제1 밸브 프레임 플랜지 부분(268)에 접착되면, 제1 밸브 프레임 플랜지(268)는 ID 부재(250)의 외측 표면이 조인트 포트(230)의 개방 표면과 정렬되도록 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 탄성체(267)가 ID 부재(250) 내에 배치된 공급 포트 내부에 확실히 존재하므로, 밸브 기구는 밀봉 누출의 우려가 없이 높은 신뢰성을 갖는다. 그러나, 제1 밸브 프레임 플랜지 부분(268)이 조인트 포트(230)의 개방 표면으로부터 벗어나므로, 조인트 포트(230)의 개방 부분이 제1 밸브 프레임 플랜지 부분(268)의 플랜지 표면으로부터 돌출된다. 따라서, ID 부재(250)의 조립 중에, ID 부재(250)의 위치는 조인트 포트(230)의 개방 부분에 의해 안내되어 위치 설정이 용이해 진다.
또한, 본 발명에 따른 잉크 탱크 유닛(200)의 각각의 잉크 용기(201)는 홀더(150) 내에 장착되고, 잉크 공급은 용기(201)의 조인트 포트(230)의 결합 파이프(180) 및 밸브 기구를 통해서 각각의 부압 제어 챔버(110)에 대해 수행된다. 이러한 방식으로 잉크 용기(201)가 부착된 홀더(150)는 캐리지 상에 장착되어 이후에 설명되는 직렬 주사식 기록 장치 내의 기록 시트에 평행하게 왕복/이동된다 (도29a 및 도29b 참조). 이러한 경우에, 캐리지 왕복 이동 중의 결합 파이프(180)의 축 변형 및 잉크 용기(201)의 위치 이탈 때문에, 부압 제어 챔버 용기(110)의 결합 파이프(180)의 외측 표면과 잉크 용기(201)의 조인트 포트(230)의 내측 표면의 밀봉 상태가 연결 부분의 비틀림에 의해 열화되는 것이 방지되는, 방지 수단을 취하는 것이 제품 신뢰성의 관점에서 양호하다.
이러한 목적으로, 본 실시예에서, 도2 및 도15에 도시된 밸브 기구의 제1 밸브 프레임(260a) 내부의 탄성체(267)의 두께를 제1 밸브 프레임(260a)과 결합 파이프(180) 사이의 간극을 간단하게 밀봉하기에 필요한 최소 두께보다 더 크게 설정함으로써, 캐리지 왕복 이동 중에 결합 파이프 연결 부분의 축 변형 및 비틀림이 탄성체 변형에 의해 방지되어 더욱 신뢰할 수 있는 밀봉이 유지된다. 또한, 다른 수단은 결합 파이프(180)가 삽입되는 밸브 프레임의 강성을 결합 파이프(180)의 강성보다 높게 상승시키는 것과, 더욱 신뢰할 수 있는 밀봉을 유지하기 위해 캐리지 왕복 이동 중에 결합 파이프의 연결 부분의 축 변형 및 비틀림에 의한 밸브 프레임 변형을 방지하는 것을 포함한다.
전술한 밸브 기구를 실현하기 위한 각각의 구성요소 치수가 도11, 도18a 내지 도18d, 도19를 참조해서 다음에 설명된다.
도19에서, 밸브 몸체(261)의 종방향 길이(e5)는 5.7 mm이고, 밸브 몸체 밀봉부(265)에서 밸브 몸체 활주 샤프트(261a)까지의 길이(e3)는 14.4 mm이고, 제2 밸브 프레임(260b)에서 밸브 뚜껑(262)의 내측 표면까지의 길이(e1)는 8.7 mm이고, 제2 밸브 프레임(260b)에서 밸브 뚜껑(262)의 외측 표면까지의 길이(e2)는 11.0 mm이고, 제1 밸브 프레임(260a)과 제2 밸브 프레임(260b) 사이의 개구의 길이(e4)는 3.0 mm이고, 밸브 몸체(261)의 밀봉부(265)로부터의 리브 부분의 돌출량(e6)은 1.3 mm이고, 밸브 뚜껑 용접 안내부(262a)의 길이(12)는 0.8 mm이고, 밸브 몸체(261)의 밀봉부(265)의 종방향 길이(b1)는 9.7 mm이고, 밸브 뚜껑(262)의 측면 상의 밸브 몸체(261)의 종방향 길이(b2)는 9.6 mm이고, 제1 밸브 프레임(260a)의 측면 상의 제2 밸브 프레임(260b)의 종방향 길이(a1)는 10.2 mm이고, 밸브 뚜껑(262)의 측면상의 제2 밸브 프레임(260b)의 종방향 길이(a2)는 10.4 mm이고, 밸브 몸체 활주 샤프트(261a)의 샤프트 직경(c1)은 1.8 mm이고, 밸브 몸체 활주 샤프트(261a)가 삽입되는 밸브 뚜껑(262)의 구멍 직경(c2)은 2.4 mm이고, 압박 부재(263)인 스프링의 길이는 11.8 mm(스프링 상수: 1.016 N/mm)이고, 밸브 뚜껑(262)의 R 부분(262b)은 0.2 mm의 R(전체 주연부)을 갖고, 탄성체(267)의 일부분인 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)의 길이(g1)는 0.8 mm이고, 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)의 R 부분은 0.4 mm의 R을 갖고, 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)의 두께(u1)는 0.4 mm이고, 탄성체(267)의 두께(u2)는 0.8 mm이고, 탄성체(267)의 종방향 내측 직경(g2)은 8.4 mm이고, 제1 밸브 프레임(260a)의 종방향 외측 직경(g3)은 10.1 mm이고, 결합 파이프(180)의 종방향 외측 직경(g5)은 8.0 mm이고, 밀봉 돌기(180a)를 포함하는 결합 파이프(180)의 종방향 외측 직경(g4)은 8.7 mm이고, 제1 밸브 프레임 플랜지 부분(268)의 후퇴량(11)은 1.0 mm이고, 조인트 파이프(180)의 길이(13)는 9.4 mm이고, 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)의 길이(14)는 2.5 mm이다.
제1 밸브 프레임 밀봉부(264)의 길이(g1)는 0.8 mm로 설정되지만, 밸브 몸체 밀봉부(265) 상에 접촉하는 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)가 구부러져서 밸브 프레임으로부터 돌출되며 밀봉이 완성될 수 있는 양이 양호하다. 따라서, 제1 밸브 프레임 밀봉부(264)의 길이(g1)는 양호하게는 (g3-g2)/2 > g1 > (b1-g2)/2의 범위 내에 있다.
도11 및 도18a 내지 도18d에 도시된 접촉 관계에 있는 결합 파이프(180)의 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)와 밸브 몸체(261)의 리브(311)의 치수에 대해서, 결합파이프(180) 및 리브(311)의 두께(t)는 0.75 mm이고, 대향하는 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)들 사이의 내측 간격(f3)은 1.7 mm이고, 밸브 개방/폐쇄 돌기(180b)들 사이의 외측 간격(f4)은 3.2 mm이고, 밸브 몸체(261)의 신장된 구멍 형상의 리브(311)들 사이의 짧은 방향의 외측 간격(f1)은 2.6 mm이고, 리브(311)들 사이의 짧은 방향의 내측 간격(f2)은 1.4 mm이고, 리브(311)의 길이(d)는 3.6 mm이다.
또한, 신장된 구멍 형상의 제1 밸브 프레임(260a)의 내측 탄성체(267)에 대해서, 성형 정밀도의 관점에서, 신장된 구멍 형상의 주연방향 부분의 두께(u2)는 양호하게는 선형 부분의 두께와 동일하다. 또한, 조인트 포트(230)의 수직 방향으로, 탄성체(267)와 (밀봉 돌기(180a)를 포함하는 장소인) 결합 파이프(180)의 최대 직경 부분 사이의 간극을 밀봉하기 위한 맞물림 양은 g4 - g2 = 0.3 mm이고, 이만큼의 양은 탄성체(267)에 의해 흡수된다. 이러한 경우에, 흡수를 위한 실질적인 두께는 0.8 mm x 2 = 1.6 mm이지만, 맞물림 양은 0.3 mm이고, 따라서 탄성체(267)의 변형에 큰 힘이 필요하지 않다. 한편으로, 조인트 포트(230)의 측방향에서, 밀봉 맞물림 양은 0.3 mm이고, 0.8 mm x 2 = 1.6 mm의 실질적인 두께를 가지고 탄성체(267)에 의해 흡수된다. 여기서, 조인트 파이프의 외경(g5)은 탄성 중합체의 내경(g2)보다 수직방향으로 크고, 외경(g5)은 내경(g2)보다 종방향으로, 유사하게는 측방향으로 작다. 따라서, 도19에 도시된 상태에서, 탄성 중합체는 조인트 파이프의 밀봉 돌기(180a) 상에만 접하기 때문에 연결 부분과의 확실한 밀봉 및 원활한 삽입이 수행될 수 있다. 홀더(150)의 잉크 용기(201)의 측방향으로의 완화는 (본 실시예에서 ±0.8 mm인) 탄성 중합체의 두께만큼 흡수되는 범위인 것이 바람직할수도 있고, 본 실시예의 완화 허용 오차 범위는 최대 ±0.4 mm이다. 여기서, 본 발명의 실시예에 있어서, (중앙 위치로부터의 편차량인) 측방향으로의 완화량은 조인트 파이프의 외경(g5)과 종??향으로의 탄성 중합체 내경(g2) 사이의 차이의 절대값의 절반보다 크다면(즉, 본 실시예의 측방향 완화가 ±0.2 mm 이상일 때), 밀봉 돌기(180a)보다는 조인트 파이프의 외벽이 탄성 중합체 상에 접하여 이를 가압하여 중앙 위치로 복귀되기 위한 힘은 탄성 중합체의 탄성력에 의해 가해진다.
전술된 치수는 전술된 효과를 제공하는 밸브 기구를 실현할 수 있다.
<밸브 기구의 정렬 공간에 의한 효과>
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에 있어서, 잉크 탱크 유닛(200)의 조인트 포트(230)에 부착된 밸브 기구의 밸브 뚜껑(262)과 제2 밸브 프레임(206b)은 내부 백(22) 내로 깊숙이 진입한다. 따라서, 내부 백(220)의 잉크의 소모와 함께 발생하는 내부 백(220)의 변형으로 인해, 내부 백(220)의 조인트 포트(230) 부근의 부분이 하우징(210)으로부터 벗겨질 때에도, 내부 백(220)의 조인트 포트(230) 부근의 부분의 변형은 내부 백(220)으로 깊숙이 삽입되는 밸브 기구의 부분 즉, 밸브 뚜껑(262) 및 제2 밸브 프레임(260b)에 의해 조절된다. 내부 백(220)이 잉크가 소모되면서 변형될 때에도, 밸브 기구와 주연부 부근의 내부 백(220)의 부분의 변형은 밸브 기구에 의해 조절되어, 내부 백(220)의 밸브 기구의 주연부의 잉크 유동 통로와 기체-액체의 교환이 작동하는 중에 기포를 발생시키기 위한 기포 통로는 보장된다. 따라서, 내부 백(220)이 변형하는 동안의 내부 백(220)으로부터 부압 제어 챔버 유닛(100)으로의 잉크 공급과 내부 백(220)에서기포가 발생하는 것을 방해하지 못한다.
전술된 변형 가능한 내부 백(220)에 제공되는 잉크 탱크 유닛(200)과 부압 제어 챔버 유닛(100)에 제공되는 잉크 제트 헤드 카트리지에 있어서, 내부 백(220)을 가능한 한 변형시키고 잉크 탱크 유닛(200)과 부압 제어 챔버 유닛(100) 사이의 기체-액체 교환 작동을 수행하기 위해서, 하우징(210)의 완충 공간이 증가되도록 내부 백(220)의 부압을 부압 제어 챔버 용기(110)의 부압과 균형을 맞추는 것이 바람직하다. 또한, 고속 잉크 공급에 있어서, 잉크 탱크 유닛(200)의 조인트 포트(230)는 확대될 수도 있다. 물론, 내부 백(220)의 조인트 포트(230)의 부근 영역에 넓은 공간을 형성하여 잉크 공급 통로를 영역에 충분히 보장하는 것이 바람직하다.
내부 백(220)의 변형이 내부 백(220)을 포함하기 위한 하우징(210)에서 완충 공간을 보장하도록 확대될 때, 내부 백(220)의 조인트 포트(230) 부근의 공간은 내부 백(220)의 변형과 함께 통상 좁아진다. 내부 백(220)의 조인트 포트(230) 부근의 공간이 좁아지면, 내부 백(220)의 기포가 발생하는 것이 방지되고 조인트 포트(230) 부근의 잉크 공급 통로가 감소되고 고속 잉크 공급이 도저히 불가능하다. 따라서, 본 실시예의 잉크 제트 카트리지에 있어서, 밸브 기구가 내부 백(220)에 깊숙이 진입하지 않을 때 조인트 포트(230)의 주연부의 내부 백(220)의 부분의 변형은 조절되지 않기 때문에, 고속 잉크 공급을 수행하기 위해서는, 내부 백(220)의 변형량은 잉크 공급에 큰 영향을 주지 않을 정도의 범위로 저하되어 내부 백(220)의 부압은 부압 제어 챔버 용기(110)의 부압과 균형을 이루어야 한다.
한편으로는, 본 실시예에 있어서, 밸브 기구는 전술된 바와 같이 내부 백(220)으로 깊숙이 진입하고, 밸브 기구는 조인트 포트(230) 부근의 내부 백(220)의 부분의 변형을 조절한다. 내부 백(220)의 변형이 커져도 내부 백(220)의 조인트 포트(230) 부근의 영역 즉, 조인트 포트(230)와 통하는 잉크 공급 통로는 충분히 보장될 수 있다. 따라서, 하우징(210)의 넓은 완충 공간과 고유량의 잉크 공급을 달성하는 것이 실현될 수 있다.
또한, 후술되는 바와 같이 내부 백(220)의 잉크 잔류량을 검출하기 위한 잉크 잔류량 검출 수단으로서 사용되는 전극(270)은 전술된 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 탱크 유닛(200)의 바닥 아래에 배치된다. 전극(270)은 홀더가 부착되는 프린터 카트리지에 고정된다. 이제, 밸브 기구에 부착된 조인트 포트(230)는 부압 제어 챔버 유닛(100)의 측면 상의 잉크 탱크 유닛(200)의 전방 단부 아래에 배치되고, 밸브 기구는 잉크 탱크 유닛(200)의 바닥면에 대체로 평행한 내부 백(220) 내로 깊숙이 삽입된다. 따라서, 내부 백(220)이 변형되는 동안, 내부 백(220)의 하부의 변형은 밸브 기구의 깊숙이 삽입된 부분에 의해 조절된다. 또한, 하우징(210)과 내부 백(220)을 포함하는 잉크 용기(201)의 바닥부가 경사지기 때문에, 내부 백(220)의 바닥부의 변형은 내부 백(220)이 변형하는 동안 또한 조절된다. 내부 백(220)의 바닥부의 변형이 잉크 용기(201)의 경사진 바닥부에 의해 조절되는 효과에 부가하여, 내부 백(220)의 바닥부의 변형이 밸브 기구에 의해 더 조절될 때 전극(270)에 대한 내부 백(220)의 바닥부의 이동이 조절되어 잉크 잔류량을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 전술된 밸브 기구에 의해 조인트 포트(230) 부근의 내부 백(220)의 부분을 변형을 조절함으로써, 내부 백(220)의 확대된 변형에 의한 하우징(210)의 큰 완충 공간과 고유량을 갖는 잉크 공급을 달성되어 액체 공급 방법으로 잉크 잔류량을 보다 정확하게 검출하는 것이 더 가능하다.
본 실시예에 있어서, 밸브 기구는 조인트 포트(230) 부근의 내부 백(220)의 부분이 전술된 바와 같이 조절되도록 내부 백(220)에 깊숙이 진입하지만, 내부 백(220)의 부분의 변형은 밸브 기구 이외의 개별 부재를 내부 백(220)으로 전진시킴으로써 조절될 수도 있다. 또한, 내부 백(220)의 바닥에 있는 전극(270) 부근의 부분의 변형은 평판 부재 등을 조인트 포트(230)로부터 내부 백(220)으로 전진시키고 내부 백(220)의 바닥면을 따라 평판 부재를 연장시킴으로써 방지될 수도 있다. 이로 인해, 전극(270)을 이용하여 내부 백(220)의 잉크 잔류량을 검출하는 동안, 잔류량을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 있어서, 조인트 포트(230)에 부착되는 밸브 기구에 있어서, 밸브 기구의 구성 요소는 조인트 포트(230)와 통하고 잉크 유동 통로를 형성하는 개구(260c)보다 깊숙이 내부 백(220) 내로 전진한다. 이로 인해, 잉크 탱크 유닛(200)은 조인트 포트(230) 부근의 잉크 유동 통로가 내부 백(220)에 확실하게 보장될 수 있도록 구성된다.
<잉크 탱크의 제조 방법>
본 실시예의 잉크 탱크 제조 방법이 도20a 내지 도20c를 참고하여 이후에 기술될 것이다. 도20a에 도시된 바와 같이, 방법은 먼저 잉크 용기(201)의 내부 백노출 부분(221a)을 중력 방향에서 상방으로 향하게 하는 단계와, 잉크 주입 노즐(402)로 잉크 공급 개구로부터 잉크 용기(201) 내로 잉크(401)를 주입하는 단계를 포함한다. 본 발명의 구성에서, 잉크 주입은 대기압 하에서 가능하다.
그 결과, 도20b에 도시된 바와 같이, 밸브 본체(261), 밸브 뚜껑(262), 가압 부재(263), 제1 밸브 프레임(260a) 및 제2 밸브 프레임(260b)을 미리 조립한 후에, 이 밸브 유닛은 잉크 용기(201)의 공급 포트 부분 내에 장착된다.
이 경우에, 잉크 용기(201)의 밀봉면(102)의 외주연 부분은 제1 밸브 프레임(260a)의 용접된 표면 외부에서 단차진 형상에 의해 둘러싸여지고, 잉크 용기(201)와 제1 밸브 프레임(260a)의 위치가 결정되어 위치의 정확성이 달성될 수 있다. 그 결과, 상기로부터의 제1 밸브 프레임(260a)의 조인트 포트(230)의 외주연 부분에 용접 혼(horn)을 적용하여 제1 밸브 프레임(260a)을 밀봉면(102)을 갖는 잉크 용기(201)의 내부 백(220)에 용접함으로써, 용접 안정 밀봉이 밀봉면(102)의 외주연 부분에서 잉크 용기(201)의 하우징과 제1 밸브 프레임(260a) 사이에 동시에 달성된다. 또한, 본 발명은 초음파 용접 및 진동 용접에 또한 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 열 용접, 접착제 등에 또한 적용될 수 있다.
그 결과, 도20c에 도시된 바와 같이, 제1 밸브 프레임(260a)에 용접된 잉크 용기(201)는 내경 부재(250)와 함께 덮인다. 이 경우에 있어서, 잉크 용기(201)의 하우징 측면 상에 형성된 결합부(210a)가 내경 부재(250)의 클릭 부분(250a)과 결합함과 동시에, 제1 밸브 프레임(260a)은 잉크 용기(201)의 밀봉된 표면(102)과 대향되어 위치된 하우징(210)에 의해 보유되고, 내경 부재(250)의 하부 표면 상의 클릭 부분(250a)도 결합한다(도4a 및 도4b 참조).
<탱크 내의 잉크 잔류량 검출>
잉크 탱크 내의 잉크 잔류량의 검출이 이제 기술될 것이다.
도2에 도시된 바와 같이, 잉크 탱크 유닛(200)이 부착되는 홀더(150)의 영역 아래에, 잉크 용기(201)의 (도2의 깊이 방향으로의) 폭보다 좁은 폭을 갖는 판형 전극(270)이 배치된다. 전극(270)은 홀더(150)에 부착된 (도시되지 않은) 프린터 캐리지에 고정되고 배선(271)을 통해 프린터 전기 제어 시스템에 연결된다.
한편으로, 잉크 제트 헤드 유닛(160)은 잉크 공급 튜브(165)와 통하는 잉크 유동 통로, 잉크 방출 에너지를 생성하기 위한 에너지 생성 요소에 제공되는 (도시되지 않는) 복수의 노즐 및 잉크 유동 통로(162)로부터 공급되는 잉크를 일시적으로 보유하여 각각의 노즐로 공급하기 위한 공통 액체 챔버(164)가 제공된다. 에너지 생성 요소는 홀더(150) 상에 배치된 연결 단자(281)에 연결된다. 홀더(150)가 캐리지에 부착되면, 연결 단자(281)는 프린터 전기 제어 시스템에 연결된다. 프린터로부터의 저장 신호는 연결 단자(281)를 통해 에너지 생성 요소에 전달되고, 잉크는 방출 에너지를 노즐의 잉크에 가하도록 에너지 생성 요소를 구동하기 위한 노즐 개구 단부로서의 방출 포트로부터 방출된다.
또한, 공통 액체 챔버(164)에서, 전극(290)은 연결 단자(281)를 통해 프린터 전기 제어 시스템에 유사하게 연결된다. 이 2개의 전극(270, 290)들은 잉크 용기(201)에서 잉크 잔류량 검출 수단을 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 잉크 잔류량 검출 수단에 의해 잉크 잔류량을 검출하기 위해서, 도2에 도시된 사용 상태에서 최대 영역 표면에 의해 보유된 잉크 용기(201)의 표면의 하단부 내에 잉크 탱크 유닛(200)의 연결부(230)가 배치된다. 더욱이, 잉크 용기(201)의 바닥면의 일부분은 그 사용 상태에서 수평면에 대해 경사져 있다. 구체적으로, 잉크 탱크 유닛(200)의 연결부(230)의 측면의 한 단부가 전방 단부로서 사용되고 그 반대 단부가 후방 단부로서 사용되고, 밸브 기구가 제공된 전방 단부의 근처의 표면은 수평면에 대해 평행하고, 후방 단부에 대한 영역은 전방 단부로부터 후방 단부를 향해 경사진 경사면을 포함한다. 이하에 설명될 내부 백(220)의 변형을 고려하면, 잉크 용기(201)의 바닥면의 경사각은 양호하게는 잉크 탱크 유닛(200)의 후방 단부면이 형성된 둔각이고 본 실시예에서는 96도 이상으로 설정된다.
또한, 잉크 용기(201)의 바닥면의 형상에 따르면, 전극(270)은 잉크 용기(201)의 바닥면의 경사면에 반대에 위치하고 경사 영역에 대해 평행하다.
잉크 잔류량 검출 수단에 의한 잉크 용기(201) 내의 잉크 잔류량 검출에 대해 설명된다.
잉크 잔류량 검출은 홀더(150)의 측면 상의 전극(270)과 공통 액체 챔버(164) 내의 전극(290) 사이에 펄스 전압을 인가하고 잉크와 전극(270)의 반대 영역에 따라 변경되는 커패시턴스(정전 커패시티)를 검출함으로써 수행된다. 예를 들어, 전극(270, 290)들 사이에서 5V의 피크값을 갖는 직사각형 웨이브 펄스 전압을 인가하고 회로의 이득 및 시간 상수를 계산/처리함으로써, 잉크 용기(201) 내의 잉크의 존재 유무가 검출될 수 있다.
잉크 용기(201) 내의 잉크 잔류량이 잉크 소비에 따라 감소될 때, 잉크 표면은 잉크 용기(201)의 바닥면을 향해 내려간다. 더욱이, 잉크 소비에 따라 잉크 잔류량이 감소되고 잉크 표면이 잉크 용기(201)의 바닥면의 경사 영역에 도달할 때, 전극(270)의 반대 영역과 잉크는 점차로 감소[전극(270) 및 잉크 사이의 거리는 사실상 일정하다)되고, 커패시턴스가 감소되기 시작한다.
마지막으로, 잉크는 전극의 반대 위치에 존재하지 않고, 잉크에 의한 전기 저항의 상승 및 이득 감소는 인가된 펄스의 폭을 변경시킴으로써 또는 시간 상수를 계산하도록 펄스 주파수를 변경함으로써 검출될 수 있고, 이 때 잉크 용기(201) 내의 잉크는 매우 적게 존재하는 것으로 판단된다.
잉크 잔류량의 검출은 전술한 바대로 간략하게 설명되었고, 실제로 본 실시예의 잉크 용기(201)는 내부 백(220)과 하우징(210)으로 구성되고, 잉크 소비에 따라 그 양자 사이에서 기체-액체 교환이 수행되고, 잉크 용기(201)의 부압과 부압 제어 챔버 용기(110) 내의 부압이 균형을 이루도록 공기는 외부 공기 연통부(222)를 통해 하우징(210)과 내부 백(220) 사이로 유입되며, 내부 백(220)은 내부 체적 감소 방향으로 내측으로 변형된다.
그러한 변형 중에, 도7에 도시된 바와 같이, 내부 백(220)은 잉크 용기(201)의 코너에 의해 조정되고 변형된다. 내부 백(220)의 변형은, 즉 하우징(210)으로부터 벗겨짐 또는 떨어짐은 최대 영역 표면(도7에 도시된 섹션에 대해 사실상 평행한 표면)으로서의 2개의 표면들 사이에서 대부분 수행되고 최대 표면 영역에 인접한 표면으로서의 바닥면에서 적어도 수행된다. 그러나, 내부 백(220)의 변형과 함께, 잉크 및 전극(270) 사이의 거리가 증가되고 커패시턴스는 그 거리에 반비례하여 감소된다. 그러나, 본 실시예에서, 전극(270)의 주 영역은 내부 백(220)의 변형 방향에 대해 사실상 직각으로 교차하는 표면에 제공된다. 내부 백(220)이 변형되는 경우에도, 전극(270)은 내부 백(220)의 바닥의 인접 영역에 대해 사실상 평행하게 유지된다. 결과적으로, 정전 커패시티를 형성하는 영역이 확보되고 그 확실한 검출이 가능해진다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 본 실시예에서는 잉크 용기(201)의 바닥면과 후방 단부면에 의해 형성된 코너각이 95도 이상의 둔각을 이루므로, 내부 백(220)은 다른 코너 부품들과 비교해서 하우징(210)으로부터 보다 용이하게 분리시킬 수 있다. 결과적으로, 내부 백(220)이 연결부(230)를 향해 변형되는 경우에도 잉크는 연결부(230)를 향해 용이하게 토출될 수 있다.
본 발명의 구성이 지금까지 개별적으로 설명되었지만, 이러한 구성들은 적절하게 조합될 수 있으며 그러한 조합으로부터 부가적인 효과가 도출될 수 있다.
예를 들어, 연결부를 형성하기 위해 긴 원형 구성 요소와 밸브 구성 요소를 결합시킴으로써 부착/분리 중에 미끄러짐이 안정화되고 또한 보다 확실한 밸브 개방/폐쇄가 가능해진다. 더욱이, 긴 원형 구성 요소에 의해 잉크 공급량이 확실히 향상될 수 있다. 이 경우에, 회전 장착을 위한 지지점이 상방으로 이동되지만, 잉크 탱크 하부 표면은 상방으로 경사지므로, 적은 비틀림으로서 안정된 부착/분리 조작이 가능해진다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 구성은 종래 구성과는 다르고 효과적이며 각각의 구성 요소들은 복합적인 방식에 의해 유기적인 결합을 이루고 있다. 특히,전술한 구성 요소들은 각각 또는 조합한 상태에서 종래보다 우수하고 본 발명의 양호한 구성예들이 개시되어 있다.
<잉크 제트 헤드 카트리지>
도25는 본 발명에 적용 가능한 잉크 탱크 유닛을 이용하는 잉크 제트 헤드 카트리지의 개략적인 설명도이다.
도25에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지(70)에는 부압 제어 챔버 유닛(100)이 제공되고, 그 부압 제어 챔버 유닛에는 잉크 제트 헤드 유닛(160)이 다수 형태[옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C)의 3가지 색상]의 액체를 토출할 수 있고, 각각의 액체를 수용하는 부압 제어 챔버 용기(110a, 110b, 110c)가 일체로 형성되고 각각의 액체를 수용하는 잉크 탱크 유닛(200a, 200b, 200c)이 부압 제어 챔버 유닛(100)에 분리 가능하게 부착된다.
본 실시예에서, 각각의 잉크 탱크 유닛(200a, 200b, 200c)을 대응하는 부압 제어 챔버 용기(110a, 110b, 110c)에 정확하게 부착시키기 위해, 홀더(150)는 잉크 탱크 유닛(200)의 외부면의 일부분을 덮도록 배치되고, 리세스를 갖는 ID 부재(250)는 잉크 탱크 유닛(200)의 장착 방향 전방면에 배치되며, 부압 제어 챔버 용기(110)에는 ID 부재(250)의 리세스에 반대에 위치하도록 돌출된 ID 부재(170)가 제공됨으로써 부정확한 장착이 확실히 방지된다.
본 발명에서, 저장된 액체의 유형은 물론 Y, M, C를 제외한 다른 색상일 수 있고, 또한 액체 용기의 수 및 조합도 임의로 정해질 수 있다(예를 들어, 단일 탱크 내에 단지 블랙(Bk)만이 수용되고 다른 Y, M, C는 일체형 탱크 내에 수용된다).
전술된 바와 같이, 본 실시예의 부압 제어 챔버 용기(110)의 조인트 파이프(180)에 대해서는, 부압 제어 챔버 용기(110)로부터 잉크 용기(210)로 기체의 도입이 증진되므로 조인트 파이프(180) 내의 기포의 보유 및 축적이 방지될 수 있고 잉크가 부압 제어 챔버 용기(110)로부터 잉크 용기(201)로 안정되게 공급될 수 있다.
(제2 실시예)
다음으로, 도26은 제2 실시예의 부압 제어 챔버 용기(610)의 조인트 파이프(680)의 근처에서 확대한 측단면도이다.
제2 실시예는 조인트 파이프(680)의 상부 표면이 방수제를 이용하여 방수 처리된 방수면(680a)이고 그 방수면은 부압 제어 챔버 용기(610)로부터 잉크 용기(도시 안됨)로 상방으로 경사진 대신에 [도26에서 부압 제어 챔버 용기(610)의 우측면에 위치한] 수평면이며 하부 표면이 친수성제를 이용하여 친수성 처리된 친수성면(680a)이라는 점에서만 다르고 기본적으로 제1 실시예와 유사하므로, 그 세부적인 설명은 생략된다.
이러한 방식으로, 조인트 파이프(680)의 상부가 주로 대기 도입 경로로 기능하고 하부가 주로 잉크 공급 통로로서 기능을 하므로, 그러한 기능들은 조인트 파이프(680) 내에서 분리된다. 기체-액체 교환 중에 기포의 유동성은 기포와 접촉하는 방수면(680a)의 방수 효과에 의해 향상되므로, 기포가 조인트 파이프(680) 내에 보유되거나 또는 축적되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 실시예의 방수면(680a)은 조인트 파이프(680)의 방수면(680a) 이외의 다른 표면보다 더 높은 방수 효과를 가질 수 있고, 예를 들어 하부 표면은 친수성 처리되지 않을 수도 있다.
또한, 도26에 도시된 조인트 파이프(680)의 상부벽면은 경사가 없는 수평벽면이지만 이로 제한되는 것은 아니며, 제1 실시예와 유사하게 부압 제어 챔버 용기(610)로부터 잉크 용기로 상방으로 경사질 수도 있다. 전술된 바와 같이, 본 실시예의 부압 제어 챔버 용기(610)의 조인트 파이프(680)가 부압 제어 챔버 용기(610)로부터 잉크 용기로 기체 도입을 촉진시키므로, 제1 실시예와 같이 기포가 조인트 파이프(680) 내에 보유되거나 축적되는 것이 방지된다. 액체 유동이 촉진될 수 있으므로, 잉크가 잉크 용기로부터 부압 제어 챔버 용기(610)로 안정되게 공급될 수 있다.
(제3 실시예)
다음으로, 도27a는 제3 실시예의 부압 제어 챔버 용기(710)의 조인트 파이프(780)의 근처에서 확대한 평면도이고, 도27b는 조인트 파이프(780)의 근처에서 확대한 측면도 및 평면도이다.
제3 실시예는 측벽면(711)이 [도27a 및 도27b 내에 부압 제어 챔버 용기(710)의 우측면에 배치된] 부압 제어 챔버 용기(710)를 향해 테이퍼지고 확장되어 있으며 상부벽면(780a)이 임의의 경사가 없는 수평벽면이라는 점에서만 다르고 기본적으로 제1 실시예와 유사하므로, 세부적인 설명은 생략된다.
전술한 바와 같이, 조인트 파이프(780)의 측벽면(711)은 유동 통로 단면 영역이 부압 제어 챔버 용기(710)로부터 잉크 용기로 측방향으로 점차로 확대되도록형성되고, 잉크에 대한 측벽면(711)의 영향은 잉크 용기를 향해 감소되므로 잉크 유동성이 향상된다. 이로써, 기포 유동성도 향상되고, 기포가 기체-액체 교환 중에 조인트 파이프(780) 내에 보유 또는 축적되지 않고, 조인트 파이프(780) 내의 기포는 부압 제어 챔버 용기(710)로부터 잉크 용기로 유동된다.
또한, 도27a 및 도27b에서는 테이퍼진 형태의 조인트 파이프(780)가 단지 측벽면(711)에 의해 형성되어 있으나, 이것에 제한되는 것은 아니고, 더욱이 상부벽면(780a)과 하부벽면(780b) 양자 모두는 부압 제어 챔버 용기(710)에서 잉크 용기까지 확장될 수도 있고 테이퍼질 수도 있거나 또는 상부벽면(680a)은 부압 제어 챔버 용기(710)에서 잉크 용기까지 상방으로 경사지게 함으로써 형성된 테이퍼진 형태를 가질 수도 있고, 또는 제2 실시예에서와 같이, 상부벽면(780a)은 조인트 파이프(780)의 다른 표면들과 비교해서 상대적으로 방수 효과를 향상시키기 위해서 방수 처리가 되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 부압 제어 챔버 용기(710)의 조인트 파이프(780)는 부압 제어 챔버 용기(710)로부터 잉크 용기로의 기체 도입을 촉진 시켜서, 제1 및 제2 실시예와 유사하게 기포가 조인트 파이프(780) 내에 보유 및 축적되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과 잉크가 잉크 용기로부터 부압 제어 챔버 용기(710)까지 안정적으로 공급될 수 있다.
(제4 실시예)
다음에, 도28a는 제4 실시예에 따라 부압 제어 챔버 용기(810)가 잉크 용기(901)에 결합되는 경우 조인트 파이프(880) 및 제1 밸브 프레임(860a)의 근방의 확대 측단면도이고, 도28b는 도28a에 도시된 부압 제어 챔버 용기(810)가 잉크 용기(901)로부터 분리되는 경우 조인트 파이프(880) 및 제1 밸브 프레임(860a)의 근방의 확대 측단면도이다. 또한, 도28a와 도28b에서는, 밸브 본체(861)의 활주를 안내하는 제2 밸브는 생략되었다.
조인트 파이프(880)와 제1 밸브 프레임(860a)은 서로 결합하도록 형성되어 있다. 특히, 조인트 파이프(880)의 길이는 제1 내지 제3 실시예의 조인트 파이프의 길이보다 더 짧고, 제1 밸브 프레임(860a)에는 조인트 파이프(880)의 선단부가 결합할 수 있도록 리세스(850)가 제공되어 있다. 또한, 조인트 파이프(880)의 상부벽면(822a)은 부압 제어 챔버 용기(810)에서 잉크 용기(901)까지 상방으로 경사져 있고, 제1 밸브 프레임(860a)의 상부벽면(822b)도 유사하게 경사져 있다. 다른 사항들도 제1 실시예의 것들과 유사하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
도28a에 도시된 바와 같이, 조인트 파이프(880)는 제1 밸브 프레임(860a)과 결합하기 때문에, 상부벽면(822)은 조인트 파이프(880)의 상부벽면(822a)이 제1 밸브 프레임(860a)의 상부벽면(822b)에 유연하게 연결되도록 형성되어 있고 상부벽면(822)은 부압 제어 챔버 용기(810)에서 잉크 용기(901)까지 상방으로 경사져 있다. 그러므로, 조인트 파이프(880)와 제1 밸브 프레임(860a)에 의해 수행된 기체-액체 교환 동안, 상부벽면(822a, 822b)에 평행하게 배향되고 부압 제어 챔버 용기(810)로부터 잉크 용기(901)를 향하는 부분 부양력이 상부벽면(822a, 822b)과 접촉한 기포 내에 발생된다. 잉크 용기(901) 방향의 분력은 기포를 잉크 용기(901) 쪽으로 추진시켜서, 기포가 조인트 파이프(880)의 상부벽면(822a) 또는제1 밸브 프레임(860a)의 상부벽면(822b) 내에 보유 및 축적되지 않는다. 또한, 조인트 파이프(880)와 제1 밸브 프레임(860a)의 상부벽면에 연결된 부분의 표면은 유연하게 연결되어 있기 때문에, 기포가 연결부 내에서 포획, 보유 또는 축적되는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 본 실시예에서는, 조인트 파이프(880)의 상부벽면(822a)과 제1 밸브 프레임(860a)의 상부벽면(822b)이 부압 제어 챔버 용기(810)에서 잉크 용기(901)까지 상방으로 경사져 있지만, 이것에 제한되지는 않고, 단지 제1 밸브 프레임(860a)의 상부벽면(822b)만이 상방으로 경사져 있을 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 부압 제어 챔버 용기(810)의 조인트 파이프(880)와 잉크 용기(901)의 제1 밸브 프레임(860a)은 부압 제어 챔버 용기(810)로부터 잉크 용기(901)로의 기체 도입을 촉진시켜서, 제 1 및 제3 실시예와 유사하게 기포가 조인트 파이프(880)와 제1 밸브 프레임(860a) 내에 보유 또는 축적되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과 잉크는 잉크 용기(901)에서 부압 제어 챔버 용기(810)까지 안정적으로 공급될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1, 제3 및 제4 실시예의 구성에 따르면, 기포가 이동하는 중력 방향에 대해 상방으로 연통 포트로서의 조인트 파이프 또는 제1 밸브 프레임 상에 테이퍼를 배치해서 기포를 잉크 용기 쪽으로 확실하게 이동시킴으로써, 연통부 내에서의 기포의 보유 및 축적이 효과적으로 억제될 수 있다. 여기서, 연통부 내에 보유되는 기포의 경우에, 미소(micro) 기포가 부압 발생 부재 내의 공기 경로를 통해 대기 연통 포트로부터 연통부까지 공급되어 연통부, 즉 기포 이동의 자유도가 제한되는 영역 내에 축적된다.
또한, 액체 공급 동안 기체-액체 교환 작업에서 부압 제어 챔버 유닛으로부터 잉크 용기로의 기포 이동은 또 다른 관점에서 고려되어질 것이다. 이어서, 기포가 잉크 용기로부터 부압 제어 챔버 유닛으로의 잉크 유동이 제공되는 연통부 내에서 발생되고, 또한 잉크 용기로부터 부압 제어 챔버 유닛으로의 잉크 이동에 의해 발생된다.
새로운 관점에서 알 수 있는 바와 같이 대부분의 효과는 제5 내지 제8 실시예에서 이하 설명될 것이다.
(제5 실시예)
다음에, 도29a는 제5 실시예에 따라 부압 제어 챔버 용기(1010)가 잉크 용기(1001)에 결합되는 경우 조인트 파이프(1080) 근방의 확대 측단면도이고, 도29b는 도29a에 도시된 조인트 파이프(1080)의 근방에서의 기포의 거동을 도시하는 설명도이다.
또한, 여기서는 제1, 제3 및 제4 실시예에서의 기포 이동에 관한 보충 설명을 포함해서, 본 실시예의 기포 이동이 도29a 및 도29b를 참조하여 설명될 것이다.
본 실시예에서, 제1 내지 제4 실시예에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 탱크 유닛 상에 배치된 밸브 기구의 구성 부품은 배치되지 않는다. 다른 사항들은 제1 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지와 기본적으로 유사하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예에서는, 제1, 제3 및 제4 실시예와 유사하게, 기포가 이동하는 중력 방향에 대해 상방으로 조인트 파이프(1080)의 상부벽면(1022) 상에 테이퍼를 배치해서 기포를 잉크 용기(1001) 쪽으로 확실하게 이동시킴으로써, 조인트 파이프(1080) 내에서의 기포의 보유 및 축적이 억제된다. 여기서, 기포가 잉크 용기(1001)쪽으로 확실하게 이동될 경우, 결과적으로 잉크는 보다 더 유연하게 조인트 파이프(1080) 안에서 이동할 수 있다. 특히, 잉크 보유부가 잉크의 이동으로 인해 변형되는 용기에서는, 잉크가 고속으로 외부로 도입되는 동안 기포가 조인트 파이프(1080) 내에 보유된다면, 잉크 유동의 방해가 억제되어, 결과적으로 압력차가 잉크 용기(1001)와 부압 제어 챔버 용기(1010) 사이에 만들어져서, 조인트 파이프(1080)의 상부벽면(1022) 상에 축적된 기포가 신속하게 이동하게 된다.
여기서, 조인트 파이프(1080) 내에 보유되는 기포의 경우에, 미소 기포가 흡수체(1040) 내의 공기 경로를 통해 대기 연통 포트로부터 조인트 파이프(1080)로 공급되어 조인트 파이프(1080), 즉 기포 이동의 자유도가 제한되는 영역 내에 축적된다. 또한, 이 미소 기포는 잉크 공급 작업 동안 잉크 용기(1001)로부터 부압 제어 챔버 용기(1010)로의 잉크 유동이 제공되는 잉크 용기(1001) 내에 발생된다.
한편, 본 실시예의 구성에서는, 유동 방향의 조인트 파이프(1080)의 단면적이 잉크 용기(1001) 쪽으로 증가되어, 조인트 파이프(1080)를 통해 유동하는 액체의 유동 통로 저항은 잉크 용기(1001) 쪽으로 감소된다. 이 구성에서는, 도29b에 도시된 바와 같이, 조인트 파이프(1080)의 중간 근방에서의 잉크 용기(1001)로부터 부압 제어 챔버 용기(1010)로의 잉크 유동의 유속에 대해, 잉크 용기(1001)의 측면 상의 영역에서의 유속이 부압 제어 챔버 용기(1010)의 측면 상의 영역에서의 유속보다 더 작다. 특히, 부압 제어 챔버 용기(1010)에 인접해서, 조인트 파이프(1080)의 벽면의 근방과 조인트 파이프(1080)의 중간의 근방 사이에서의 유속의 차이는 크다. 반대로, 이러한 속도의 차이가 잉크 용기(1001)의 측면 상에서는 작다. 특히, 조인트 파이프(1080)의 단면적이 증가할 경우, 벽면의 근방에서 다소의 유속의 차이가 제공되는 영역으로서 속도 경계층에 의해 차지되는 비율(percentage)은 조인트 파이프(1080)의 단면적 내에서 감소한다. 경계층이 얇고 벽면으로부터 약간 멀리 떨어져 있을 때, 미소 기포(1035)는 소정의 유속을 갖는 유동에 탑승하여서, 그 결과 미소 기포(1035)가 조인트 파이프(1080)의 벽면에 용이하게 쉽게 부착되지 않는다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 구성에서는, 미소 기포 이동의 자유도가 고정된다. 제3 실시예의 도27a 및 도27b에 도시된 바와 같이, 상기 효과는 중력 방향과 상관없는 수평 방향에 대해 단면적이 증가할 때 또한 얻어질 수 있다. 실제로 도27a 및 도27b에 도시된 방수성도 아니고 친수성도 아닌 표면이 제공되는 형태의 실험의 결과, 조인트 파이프의 단면적이 부압 제어 챔버 용기(710)의 측면 상의 단면적에 일정한 비교예와 비교해서 기포가 보유되는 것을 억제하는 효과가 얻어진다는 사실이 확인되었다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 부압 제어 챔버 용기(1010)의 조인트 파이프(1080)는 부압 제어 챔버 용기(1010)로부터 잉크 용기(1001)로의 기체의 도입을 촉진시켜서, 제1 내지 제4 실시예와 유사하게 기포가 조인트 파이프(1080) 내에 보유 및 축적되는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 잉크는 잉크 용기(1001)로부터 부압 제어 챔버 용기(1010)로 안정적으로 공급될 수 있다.
(제6 실시예)
다음에, 도30a는 제6 실시예에 따라 부압 제어 챔버 용기(1110)가 잉크 용기(1101)에 결합되는 경우 조인트 포트(1123)의 근방의 확대 측단면도이고, 도30b는 화살표 A의 방향에서 본 도30a에 도시된 조인트 포트(1123)의 평면도이다.
길이 β를 갖는 조인트 포트(1123)의 하부벽면(1124)에는 기포(1150)가 들어갈 수 없는 범위의 폭 dl을 갖는 홈(1160)이 제공된다. 또한, 조인트 포트(1123)의 상부벽면(1122)은 길이 α를 갖고, 하부벽면(1124)보다 β-α만큼 더 짧다. 또한, 부압 제어 챔버 용기(1110)는 조인트 파이프에 대응하는 부재를 포함하지 않고, 부압 제어 챔버 용기(1110)와 잉크 용기(1101)는 O링(1120)에 의해 밀봉되어 있다. 다른 사항들은 제5 실시예에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지와 기본적으로 유사하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
도30a에 도시된 바와 같이, 기포(1150)가 조인트 포트(1123)를 차단하도록 성장할 때에도, 기포(1150)는 홈(1160) 내로 들어가지 않게 되고, 따라서 홈(1160)은 잉크 유동 통로로서 보증되고, 잉크는 화살표 F에 의해 도시된 대로 홈(1160)을 거쳐 부압 제어 챔버 용기(1110) 내로 흐를 수 있다.
또한, 미소 기포의 운동을 억제하기 위한 구속 영역으로서의 조인트 포트(1123)의 상부벽면(1122)의 α(연통부가 관형 형태를 갖고 본 실시예에서와 같이 실제 수평 방향으로 배치될 때, 그 구역은 관 유동 방향의 부분에서 내부벽면의 상부에서의 가장 낮은 구역으로서 형성될 수 있음)는 액체 운동을 억제하기 위한 구속 영역으로서의 조인트 포트(1123)의 하부벽면(1124)의 β보다 더 짧다(마찬가지로, 구역은 관 유동 방향의 부분에서 내부벽면의 하부에서의 가장 높은 구역으로서 형성될 수 있음). 다시 말해, 기체-액체 교환 작업에서의 기체의 통과 경로는 액체 통과 경로보다 더 짧고, 기포(1150)는 화살표 E 방향으로 용이하게 이동하고, 따라서 기체 보유가 억제될 수 있다.
또한, 상부벽면의 기포 구속 영역(α)의 거리가 더 단축될 때, 테이퍼형 상부벽면은 제1 및 제3 내지 제5 실시예에서와 같이 최종적으로 얻어지게 된다. 따라서, 본 실시예와 마찬가지로 제1 및 제3 내지 제5 실시예에서도, 기체-액체 교환 작업에서의 기체 통과 경로는 액체 통과 경로보다 더 짧도록 구성되고, 이로 인해 기포 보유를 억제할 수 있다.
본 실시예에서, 조인트 포트(1123)의 상부벽면(1122)의 α의 길이는 조인트 포트(1123)의 하부벽면(1124)의 β의 길이보다 더 짧도록 설정되나, 이는 한정되지 않으며, 그 길이(α)는 실제 β와 동일하거나, 또는 제1 및 제3 내지 제5 실시예에서와 같이 α는 실제 0으로 설정될 수 있다. 또한, 그러한 예에서 단 하나의 홈(1160)이 형성되나, 이에 한정되지 않고, 다수의 홈(1160)이 형성될 수 있다.
또한, 제2 실시예와 마찬가지로, 상부벽면(1122)은 방수 처리될 수 있고, 하부벽면(1124)은 친수성 처리될 수 있다.
전술된 대로, 본 실시예의 잉크 용기(1101)의 조인트 포트(1123)의 경우에, 기포(1150)의 구속 영역(α)은 액체 구속 영역(β)보다 더 짧고, 제4 실시예에 기재된 바와 같이, 조인트 포트(1123)의 단면적은 부압 제어 챔버 용기(1110)로부터 잉크 용기(1101)를 향해 확장된다. 결국 기체-액체 교환 증진 작용에 의해, 부압제어 챔버 용기(1110)로부터 잉크 용기(1101)로의 기체 도입은 증진되고 따라서 기포 보유 및 축적을 방지할 수 있다. 또한, 큰 잉크 토출량을 갖는 고속 기체-액체 교환 증진 작동에서 기포(1150)가 조인트 포트(1123)를 차단할 때에도, 홈(1160)은 액체 통로로서 보증되고, 따라서 잉크는 잉크 용기(1101)로부터 부압 제어 챔버 용기(1110)로 안정적으로 공급될 수 있다.
(제7 실시예)
다음으로, 도31a는 부압 제어 챔버 용기(1210)가 제7 실시예에 따른 잉크 용기(1201)에 부착될 때의 조인트 포트(1223) 근방의 확대 측면도이고, 도31b는 화살표 B 방향에서 본 도31a에 도시된 조인트 포트(1223)의 평면도이다.
제6 실시예에 기재된 조인트 포트(1123)에 형성된 홈(1160) 대신에, 조인트 포트(1223)는 조인트 포트(1223)의 중앙으로 돌출된 리브(1260)를 갖추고 있고 종방향으로서의 유동 방향을 이용하게 된다. 다른 구성은 기본적으로 제6 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지와 유사하기 때문에, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
리브(1260)의 역할은 제6 실시예에 기재된 홈(1160)의 역할과 유사하다. 구체적으로, 조인트 포트(1223)를 차단하기 위한 기포가 조인트 포트(1223) 내에 존재할 때에도, 기포는 리브(1260)의 반대편 측면 상의 잉크 통로(1261) 구역을 차단하지 못하며, 따라서 이러한 잉크 통로(1261)는 잉크 통로로서 고정될 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 유동 방향으로의 조인트 포트(1223)의 상부벽면의 길이는 하부벽면의 길이와 실제 동일하거나, 또는 제1 및 제3 내지 제5 실시예에서와 같이, 상부벽면의 구속 영역은 실제 0으로 설정될 수 있다. 또한, 그러한 예에서단 하나의 리브(1260)가 형성되나, 이는 한정되지 않고, 다수의 리브(1260)가 형성될 수 있다.
또한, 제2 실시예와 마찬가지로, 상부벽면은 방수 처리될 수 있고, 하부벽면은 친수성 처리될 수 있다.
전술된 대로, 본 실시예의 잉크 용기(1201)의 조인트 포트(1223)의 경우에, 기포 구속 영역은 액체 구속 영역보다 더 짧고, 제4 실시예에 기재된 바와 같이, 조인트 포트(1223)의 단면적은 부압 제어 챔버 용기(1210)로부터 잉크 용기(1201)를 향해 확장된다. 결국 기체-액체 교환 증진 작용에 의해, 부압 제어 챔버 용기(1210)로부터 잉크 용기(1201)로의 기체 도입은 증진되고 따라서 기포 보유 및 축적을 방지할 수 있다. 또한, 큰 잉크 토출량을 갖는 고속 기체-액체 교환 증진 작동에서 기포가 조인트 포트(1223)를 차단할 때에도, 리브(1260)의 양 측면 상의 잉크 통로(1261)는 잉크 통로로서 보증되고, 따라서 잉크는 잉크 용기(1201)로부터 부압 제어 챔버 용기(1210)로 안정적으로 공급될 수 있다.
또한, 제6 및 제7 실시예에 기재된 홈과 리브는 또한 제1 내지 제4 실시예에 따른 조인트 파이프 및 제1 밸브 프레임 상에 형성될 수 있다.
(제8 실시예)
다음으로, 도32a는 부압 제어 챔버 용기(1310)가 제8 실시예에 따른 잉크 용기(1301)에 부착될 때의 조인트 포트(1323) 근방의 확대 측면도이고, 도32b는 도32a에 도시된 조인트 포트(1323)에서의 기체-액체 교환 작업 중의 기포 및 잉크의 움직임을 도시한 평면도이다.
본 실시예의 조인트 포트(1323)의 경우에, 상부벽면(1322) 뿐만 아니라 하부벽면(1324)이 부압 제어 챔버 용기(1310)로부터 잉크 용기(1301)를 향해 확장되고, 기포 및 액체 구속 영역에 대응하는 영역의 길이가 0이 되도록 테이퍼 형상으로 되어 있다. 다른 면들은 기본적으로 제6 및 제7 실시예에 기재된 잉크 제트 헤드 카트리지와 유사하기 때문에, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에서, 기포(1350)가 부압 제어 챔버 용기(1310)의 측면 상의 조인트 포트(1323)의 개구를 실제 차단하도록 존재할 때에도, 상부벽면(1322)은 상향 테이퍼 형상으로 되어 기포(1350)는 성장하고 상부벽면(1322)을 따라 상향 이동하며, 하부벽면(1324)은 하향 테이퍼 형상으로 되어 기포(1350)와 하부벽면(1324) 사이에 간극(1325)이 형성되고, 잉크는 화살표 G에 의해 도시된 바와 같이 잉크 용기(1301)로부터 이러한 간극(1325)을 거쳐 부압 제어 챔버 용기(1310)로 흐를 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 유동 방향으로의 조인트 포트(1323)의 상부벽면(1322)의 길이는 하부벽면(1324)의 길이와 실제 동일하나, 이는 한정되지 않고, 그 길이가 달라질 수 있거나, 또는 하부벽면(1324)에 홈이나 리브(1260)가 형성될 수 있다. 또한, 상부벽면(1322)은 방수 처리될 수 있고, 하부벽면(1324)은 친수성 처리될 수 있다.
전술된 대로, 본 실시예의 잉크 용기(1301)의 조인트 포트(1323)의 상부벽면(1322) 및 하부벽면(1324)은 부압 제어 챔버 용기(1310)로부터 잉크 용기(1301)로 확장되도록 테이퍼 형상을 갖는다. 따라서 제4 실시예에 기재된 대로, 조인트 포트(1323)의 단면적을 부압 제어 챔버 용기(1310)로부터 잉크 용기(1301)로 확장함으로써 얻어진 기체-액체 교환 증진 작용에 의해, 부압 제어 챔버 용기(1310)로부터 잉크 용기(1301)로의 기체 도입은 증진되고 기포 보유 및 축적이 방지될 수 있다. 또한, 큰 잉크 토출량을 갖는 고속 기체-액체 교환 작업에서 기포가 조인트 포트(1323)를 차단할 때에도, 기포와 하부벽면(1324) 사이에 형성된 간극(1325)은 잉크 통로로서 보증되고, 따라서 잉크는 잉크 용기(1301)로부터 부압 제어 챔버 용기(1310)로 안정적으로 공급될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 기재된 잉크 용기와 부압 제어 챔버 용기 사이의 연통부로서의 테이퍼 형상의 하향 팽창된 하부벽면은 제1 내지 제7 실시예의 연통부 상에 형성될 수 있다.
제1 내지 제8 실시예는 본 발명의 실시예로서 각각 전술되었지만, 이러한 각각의 실시예는 임의의 방식으로 조합될 수 있다.
<기록 장치>
최종적으로, 잉크 탱크 유닛과 잉크 제트 헤드 카트리지가 그 위에 장착될 수 있는 잉크 제트 기록 장치의 하나의 예를 도33을 참고로 하여 설명하기로 한다.
도33에 도시된 기록 장치는 잉크 탱크 유닛(200)과 잉크 제트 헤드 카트리지(70)가 착탈식으로 부착되는 캐리지(81)와, 헤드 내의 다수의 오리피스로부터의 잉크 건조를 방지하기 위한 헤드 캡과 헤드 작업 중에 다수의 오리피스로부터 잉크를 흡입하기 위한 흡입 펌프를 포함하는 헤드 회수 유닛(82)과, 기록지를 기록 매체로서 반송하기 위한 공급 시트면(83)을 갖추고 있다.
캐리지(81)는 본래 위치로서 회수 유닛(82) 상의 위치에 있고, 벨트(84)를 모터 등에 의해 구동함으로써 도33의 좌측으로 주사된다. 주사 중에, 헤드는 잉크를 공급 시트면(플래튼)(83) 상으로 반송된 기록지로 배출시켜 인쇄가 수행된다.
전술된 대로 본 발명에 따라, 연통부의 상부 표면을 상향 경사지게 하고 양 측면 간의 간격을 액체 용기를 향해 확장시킴으로써, 연통부의 단면적은 액체 용기 쪽으로 증가되고 유동 저항이 감소된다. 또한, 연통부를 방수 처리함으로써, 액체 및 기포의 유동성은 방수 효과에 의해 향상될 수 있다. 이에 따라, 기체-액체 교환 중에 기포는 연통부 내에 보유되거나 축적되지 않고 액체 공급 용기 내로 흐르게 되고, 액체는 부압 발생 부재 용기로 안정적으로 공급될 수 있다.
또한, 연통부는 리세스나 돌기를 갖추고 있고, 또는 연통부의 상부 표면은 상향 경사져 있고 하부 표면은 하향 경사져 있다. 이에 따라, 부압 발생 부재 용기로 다량의 액체의 공급 중에 발생된 기포가 연통부를 차단하여 연통부 내에 존재하게 될 때에도, 리세스나 돌기의 양 측면은 액체 유동 통로로서 보증되고, 액체는 부압 발생 부재 용기로 안정적으로 공급될 수 있다.

Claims (19)

  1. 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 구비한 액체 공급 용기를 위한, 그리고 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부가 제공되고 상기 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되는 부압 생성 부재 용기를 위한 액체 공급 방법에 있어서,
    상기 액체 공급 용기를 상기 부압 생성 부재 용기에 연결하는 연통부의 유동 저항은 상기 액체 용기부를 향해 감소되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액체 수납부는 부압이 생성될 수 있도록 변형되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  3. 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 구비한 액체 공급 용기를 위한, 그리고 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부가 제공되고 상기 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되는 부압 생성 부재 용기를 위한 액체 공급 방법에 있어서,
    상기 액체 공급 용기를 상기 부압 생성 부재 용기에 연결하는 연통부의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역은 상기 연통부의 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧은 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 액체 수납부는 부압이 생성될 수 있도록 변형되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  5. 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 있어서,
    상기 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 상기 공급 튜브의 유동 저항은 상기 액체 수납부를 향해 감소되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 액체 수납부는 부압이 생성될 수 있도록 변형되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  7. 제5항에 있어서, 상기 공급 튜브의 단면 형상은 상기 공급 튜브의 단면적이 상기 액체 수납부를 향해 증가하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  8. 제5항에 있어서, 상기 공급 튜브의 상부 표면부는 경사 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  9. 제5항에 있어서, 상기 공급 튜브의 측면부는 대향 측면부로부터의 간격이 상기 액체 수납부를 향해 확대된 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  10. 제5항에 있어서, 상기 공급 튜브의 하부 표면부는 경사 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  11. 제5항에 있어서, 상기 공급 튜브의 하부 표면부에는 상기 액체 용기가 상기 부업 생성 부재 용기와 연통하는 방향으로 리세스가 제공된 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  12. 제5항에 있어서, 상기 공급 튜브의 하부 표면부에는 상기 액체 용기가 상기 부압 생성 부재 용기와 연통하는 방향으로 돌기가 제공된 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  13. 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 있어서,
    상기 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 상기 공급 튜브의 상부 표면부의 수평 길이는 상기 공급 튜브의 하부 표면부의 수평 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  14. 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 있어서,
    상기 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 상기 공급 튜브의 단면 형상은 상기 공급 튜브의 단면적이 상기 액체 수납부를 향해 증가하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  15. 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 있어서,
    상기 부압 생성 부재 용기는 액체를 공급하는 공급 튜브를 포함하고, 상기 공급 튜브의 상부 표면부는 상기 공급 튜브의 다른 영역에 대하여 상대적으로 방수 처리된 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  16. 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 있어서,
    상기 부압 생성 부재 용기는 상기 액체 공급 용기로부터의 액체가 공급되는 공급 수용 튜브를 포함하며, 상기 공급 수용 튜브의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역은 상기 공급 수용 튜브의 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧은 것을 특징으로 하는 부압 생성 부재 용기.
  17. 액체를 밀봉 공간 내에 수납하는 액체 수납부를 포함하는 액체 공급 용기에 착탈 가능하게 부착되며, 액체를 보유할 수 있는 부압 생성 부재, 대기와 연통하는 대기 연통부 및 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부를 구비하는 부압 생성 부재 용기에 있어서,
    상기 부압 생성 부재 용기는 상기 액체 공급 용기로부터의 액체가 공급되는 공급 수용 튜브를 포함하며, 상기 공급 수용 튜브의 단면 형상은 상기 공급 수용 튜브의 단면적이 상기 액체 수납부를 향해 증가하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 부압 생성 부재 용기.
  18. 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부 및 대기와 연통하는 대기 연통부를 구비하고 액체를 내부에 보유하는 부압 생성 부재 수납 챔버와; 부압 생성 부재 수납챔버에 대하여 연통부를 제외하고 밀봉 공간을 형성하고 액체를 수납하는 액체 수납부를 구비하는 액체 공급 챔버를 포함하는 액체 용기에 있어서,
    상기 액체 공급 챔버를 상기 부압 생성 부재 수납 챔버에 연결하는 연통부의 상부 표면부 쪽의 기체 구속 영역은 상기 연통부의 하부 표면부 쪽의 액체 구속 영역보다 짧은 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  19. 액체를 외부로 공급하는 액체 공급부 및 대기와 연통하는 대기 연통부를 구비하고 액체를 내부에 보유하는 부압 생성 부재 수납 챔버와; 부압 생성 부재 수납 챔버에 대하여 연통부를 제외하고 밀봉 공간을 형성하고 액체를 수납하는 액체 수납부를 구비하는 액체 공급 챔버를 포함하는 액체 용기에 있어서,
    상기 액체 공급 챔버를 상기 부압 생성 부재 수납 챔버에 연결하는 연통부의 단면 형상은 상기 연통부의 단면적이 상기 액체 수납부를 향해 증가하는 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
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