KR100354100B1 - 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 기록 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주 본체와, 주 본체 내에 형성되고 기록 액체를 외부로 공급하도록 잉크 제트 기록 기구에 연결되는 액체 공급 개구를 포함하고, 액체 용기가 착탈식으로 장착 가능한 잉크 제트 기록 기구에 공급될 기록 액체를 담기 위한 액체 용기에 관한 것으로, 액체 공급 개구는 긴 원 형태를 갖는다.

Description

잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 기록 장치{INK CONTAINER, VALVE UNIT FOR INK CONTAINER, INK JET HEAD CARTRIDGE HAVING INK CONTAINER AND INK JET RECORDING APPARATUS}
본 발명은 잉크 제트 기록 장치 등에 사용할 수 있는 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기가 제공되는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 기록 장치에 관한 것으로, 특히 취입 성형 공정을 통해 제조되는 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 기록 장치에 관한 것이다.
기록을 행하기 위해 잉크를 방출하는 기록 헤드에 잉크를 공급하는 액체 공급 시스템 분야에서, 부압을 제공할 수 있고, 기록 헤드(잉크 제트 헤드 카트리지)와 합체될 수 있는 잉크 용기가 제안된 바 있고,이러한 시스템이 실시되어 왔다. 이러한 타입의 잉크 제트 헤드 카트리지는 기록 헤드 및 잉크 용기(잉크 수용부)가 통상 일체로 되어 있는 타입과, 기록 헤드 및 잉크 수용부가 사용시에는 합체되지만 이들 각각은 기록 장치로부터 제거가 가능한 분리형 부재들인 타입으로 분류된다.
이러한 액체 공급 시스템에서 부압을 제공하기 위한 가장 용이한 방법은 다공성 재료 또는 섬유 부재에 의해 생성되는 모세관력(capillary force)을 사용하는 것이다. 이러한 방법에서 사용되는 잉크 용기 구조물은 기록 작업 동안 잉크 공급을 원활하게 하도록 공기를 잉크 수용부로 도입할 수 있는 공기 구멍과 잉크 용기의 내부 전체에 수용된 압축 스폰지와 같은 다공성 재료 또는 섬유 부재를 포함하고 있다.
그러나, 잉크 함유 부재로서 다공성 재료 또는 섬유 부재를 사용하는 시스템은 단위 체적당 잉크 수용 효율이 낮다는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하기 위해, 본 출원의 양수인에게 양도된 EP 0580433호는 주위 대기와 유체 연통하는 부압 발생 부재 수용 챔버와 견고하게 기밀 밀봉된 잉크 수용 챔버를 포함하며 상기 부압 발생 부재 수용 챔버와 상기 잉크 수용 챔버가 일체로만들어져서 단지 연통부(이중 챔버 타입)를 통해서만 서로 유체 연통하는 잉크 용기를 제안하고 있다.
이러한 이중 챔버 타입 잉크 용기에서, 잉크 수용 챔버로부터 부압 발생 부재 수용 챔버로의 잉크 공급은 잉크 수용 챔버로부터 부압 발생 부재 수용 챔버로의 잉크 공급과 함께 가스가 잉크 수용 챔버 내에 유입되어 수용되는 가스-액체 교환 작업에 의해 수행되며, 따라서 잉크는 가스-액체 교환 작업 동안 대체로 일정한 부압하에서 공급될 수 있다.
EP0581531호는 잉크 수용 챔버를 구성하는 용기가 부압 발생 부재 수용 챔버를 구성하는 용기에 대해 착탈식으로 장착 가능한 구조를 제안하고 있다. 이러한 제안에서는 잉크가 소비되었을 때, 단지 잉크 수용 챔버만 교환되고, 따라서 폐기물량이 저감될 수 있어, 이는 환경 위생이라는 면에서 유리하다. 부압 발생 부재 수용 챔버 또는 기록 헤드와 같이, 잉크 수용 챔버(용기)가 액체가 공급될 부분에 대해 장착 또는 이탈되는 구조에서, 잉크 수용부와의 견고한 연결이 달성될 때까지 잉크 의 누설을 방지하기 위해 연결 개구에서의 밀봉을 수행하도록 주의하여야만 한다. 연결 개구를 위한 이들 밀봉 수단으로서 예를 들어 막 밀봉체가 알려져 있다. 잉크 수용 용기 및 잉크 수용부가 연결될 경우, 잉크 수용부에 제공되는 연결 파이프와 같은 부재는 막을 접합하고, 연결 파이프는 잉크 수용 용기의 연결 개구로 들어가서 잉크 수용 용기와 잉크 수용부 사이의 유체 연통을 달성한다. 그러나, 잉크 수용 용기와 액체 수용부가 서로에 대해 착탈식으로 장착 가능할 경우, 다음의 조건들이 동시에 만족되는 것이 바람직하다. 첫째, 액체 수용부와 잉크 수용 용기가 서로 연결될 경우 또는 이들이 서로 분리될 경우에, 잉크 수용 용기의 위치 또는 방향에 상관없이 잉크 수용 용기의 공급부로부터 잉크가 누설되지 않는다. 둘째, 그 사이에서 연결이 이루어질 경우, 잉크 공급 경로는 확실하게 개방되고, 연결이 완료된 후에는 잉크가 밖으로 안정적으로 공급된다.
세째, 몇몇 용도에서는 반복적으로 잉크 수용 용기를 연결 및 제거할 수도 있 있어서, 전술한 조건들은 잉크 수용 용기가 장착 및 해제될 때마다 만족된다.
막 밀봉체를 사용하는 밀봉의 경우에, 잉크 수용 용기 내의 잉크가 완전히 소비되지 않았을 때 잉크 수용 용기가 제거되면, 잉크 수용 용기의 연결 개구(공급 포트)는 비밀봉적으로 개방된 상태로 유지되기 때문에 잉크가 밖으로 누설된다.
밸브 구조물을 잉크 수용 용기의 공급 포트부에 제공하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 잉크 수용 용기를 교환 가능한 타입의 이중 챔버 타입 잉크 용기의 경우에, 밸브 구조물은 가스-액체 교환이 발생하는 지점에 제공되고, 따라서 밸브 구조물은 밸브의 기능에 있어 독특한 신뢰성 있는 개폐 기구를 갖출 필요가 있을 뿐만 아니라, 연통부 내에 가스의 정체 및/또는 축적이 없는 생산적인 가스의 매끄러운 이동 및 대응하는 액체(잉크)의 원활한 공급을 갖출 필요가 있다. 일본 특허 공개 평11-58772호 공보는 잉크 수용 챔버의 교환에 관한 구조를 개시하고 있다. 이 제안에서, 기록 헤드에 연결된 주 용기부와 교환 가능한 부 용기부가 제공되고, 주 용기부의 공급부 및 부 용기부의 공급 포트의 각각에 대해 밸브 기구가 제공된다. 공급부 및 공급 포트를 위한 이러한 밸브 기구는 밸브 기구에 의해 서로를 향해 가압되고, 이에 의해 밸브 기구가 개방되어 잉크 공급이 가능하다. 따라서, 바람직한 개구 조작은 밸브 기구를 구성하는 밸브 압박 부재의 힘의 균형없이는 달성될 수 없다.
그러나, 부 용기부의 교환이 반복될 경우, 공급부 측의 밸브 압박 부재는 밸브 압박 부재에 의해 제공되는 힘의 불균형의 결과로 악화된다. 예를 들어, 주 용기부의 밸브 압박 부재의 압박력이 반복되는 장착 및 해제로 인해 작아지게 될 경우, 부 용기부의 밸브 기구를 해제하는 것은 불가능하게 되고, 따라서 개폐 조작은 신뢰성을 잃게 된다. 부 용기부 내의 밸브 압박 부재의 압박력이 전술한 문제점들에 대항하는 대응책으로서 약화되면, 운송중 잉크의 누설이 발생할 수도 있다.
부 용기부 내의 밸브 부재는 공급 포트의 개구를 밀봉하는 플랜지부와, 플랜지부로부터 외측으로 돌출된 로드형 돌출부를 포함하는데, 로드형 돌출부는 주 용기부의 밸브와 조밀하게 되어서, 그 결과 밸브들은 상호 가압되고 개방된다. 이러한 구조에서, 그렇지 않으면 밸브가 바람직한 방식으로 개방되지 않기 때문에, 로드형 돌출부 및 주 용기부 내의 밸브 기구는 부 용기부의 선형 운동을 보장하기 위해 서로에 대항하여 확실히 가압되도록 위치를 조절해야만 한다. 안전한 밸브 개방 조작을 수행하기 위해서, 부 용기부는 장착 조작에서 병진(평행 이동)될 필요가 있다. 그렇지 않으면(예를 들어, 장착 조작에 필요한 공간을 절약하기 위한 목적으로 회전 운동을 사용한다면), 밸브의 접촉의 경우, 예를 들어 로드형 돌출부가 주 용기부의 밸브 기구에 접촉하기 전에 공급부의 프레임에 접촉될 때, 결과적으로 의도된 연결이 완성되기 전에 부 용기부의 밸브는 개방되고, 따라서 잉크가 누설된다. 그 다음에, 압박력을 사용한 의도된 개방은 적절하게 달성되지 않고, 밸브가막힐 수도 있어서 유체 연통이 보장되지 않는다. 게다가, 부 용기부의 장착을 위해서는 큰 영역이 필요하다. 또한, 가스-액체 교환 조작이 신뢰성을 잃을 수도 있다. 따라서, 일본 특허 공개 평11-58772호 공보에 개시되어 있는 밸브 구조는 바람직한 밸브의 개폐를 달성하기 위해서 해결되어야 할 문제점을 갖고 있다.
한편, 전색(full-color) 기록을 수행하는 장치에서 다수의 잉크 수용 용기는 병치되어 있다. 이 경우에, 잉크 용기의 푸트 프린트(foot print)를 절감하기 위한 고려로 얇은(혹은 소폭의) 잉크 용기 구조물이 제안되어 있다. 얇은 잉크 수용 용기로부터의 적절한 잉크 공급을 보장하기 위해서, 공급을 위한 개구의 영역은 넓은 것이 바람직하다. 특히 용기가 잉크 수용 용기가 교체 가능한 얇은 이중 챔버 타입 밸브일 경우, 밸브 구조물은 가스-액체 교환의 신뢰성을 보장하기 위해서 매우 중요하다.
또한, 일예의 용기는 부압 발생 부재 수용 용기 및 잉크 수용 용기가 제공되고, 잉크 수용 용기가 교환 가능한 이중 챔버 타입으로써, 잉크 수용 용기는 중공 직사각형의 평행육면체 케이싱 및 잉크를 내장하기 위한 변형 가능한 내측 블래더를 포함하고 있다. 내측 블래더는 변형 가능한 잉크 수용부 또는 챔버를 구성하고 있다. 케이싱 및 내측 블래더는 개구 주위에서 서로 연결되어 있다. 연결부를 제외한 순간 보유된 케이싱 및 내측 블래더, 즉 내측 블래더와 케이싱의 벽부는 분리할 수 있다. 이러한 타입의 잉크 용기를 사용하는 잉크 공급 시스템의 특징은 잉크를 직접 수용하는 내측 블래더가 내측 블래더의 내부 체적을 감소시키도록 내부의 잉크를 소모함에 따라 변형한다는 것이다.
잉크가 내측 블래더에서 소비될 때, 내측 블래더는 변형하게 되고, 소정 단계에서 내측 블래더의 최대 영역면들이 서로 접촉하게 된다. 내측 블래더가 이러한 방식으로 변형할 때, 내측 블래더의 하부면은 공급 포트의 위치에 따라 케이싱으로부터 분리되어, 공급 포트에 인접한 내측 블래더 부분의 변형에 의해 내측 블래더의 외부에 대해 가스-액체 교환 조작 동안 기포가 상승하는 것을 허용하기 위한 기포 경로 및 내측 블래더 내의 잉크 유동 경로는 좁아지게 된다. 따라서, 내측 블래더가 변형할 경우, 내측 블래더 내의 잉크의 유동성은 낮아져서, 그 결과 보다 고속의 인쇄가 필요할 경우에 잉크 공급 성능이 불충분해질 수도 있다.
밸브 기구는 고신뢰성을 갖는 상술한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 주 목적은 신규한 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 잉크 공급 포트가 소폭의 측부에 형성되는 경우에도, 잉크 공급 포트의 개구의 단면 영역이 확보될 수 있어서, 그 결과 잉크 용기로부터 잉크 공급 포트를 통해 잉크 제트 헤드 등으로 잉크가 확실하게 공급될 수 있을 뿐만 아니라 잉크 공급 포트 내에 제공되는 밸브 구조물의 밀봉 특성이 유지될 수 있는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 액체의 안정적인 공급을 보장하도록 기포가 연통부 내에서 정체 또는 축적되지 않는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 기포의 운동의 허용 범위가 보장 및/또는 잉크 수용 챔버로부터 부압 발생 부재 수용 챔버까지 잉크의 운동이 촉진되는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 잉크 수용 용기의 밀봉된 연결 개구를 갖는 밸브 부재가 잉크 수용부의 연결 파이프에 의해 가압되고 이에 의해 연결 개구가 개봉되고, 연결 개구가 이로부터 분리될 때, 밸브 부재가 연결 개구를 밀봉하도록 복귀하고, 연결 파이프 부분이 잉크 수용 용기에 가해지는 외부 힘에 의해 연결 개구부에서 막히는 경우에도 밀봉 및 안정된 잉크 공급 양자 모두가 보장되는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 튜브 또는 원통 형태의 피스톤 안내부를 위한 프레임이 제공된 액체 용기가 액체가 공급될 액체 수용부에 착탈식으로 장착 가능하고, 용기의 밸브 기구의 피스톤이 이동 가능하며, 피스톤이 (삽입 부재와 접촉함으로써) 액체 공급을 위해 이동되고, 피스톤을 지지하는 프레임의 강성이 삽입 부재자체의 강도라는 면에서 삽입 부재와 피스톤을 지지하는 프레임 사이의 기계적 강도 관계 문제를 회피하도록 삽입 부재의 강성보다 높게 되어서 피스톤의 운동을 허용하는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 잉크 수용 용기가 액체 수용부와 연결 및 해제될 때 또는 결합 및 해제가 반복될 때 밸브 부재가 막히는 것을 방지하고, 이와 동시에 밀봉 및 안정적인 잉크의 공급이 보장되는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 액체 공급 용기의 액체 보유부가 변형 가능하고, 액체 보유부가 액체의 소비에 따라 변형되는 경우라도 액체 보유부 내의 공급 포트에 인접한 통로를 좁힘으로 인해 액체 보유부 내의 액체의 유동성이 악화되어, 그 결과 고속의 액체 공급이 항상 보장되는 밸브 구조물, 밸브 구조물을 사용하는 잉크 용기, 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 헤드 카트리지, 및 잉크 용기를 갖춘 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지의 사시도.
도2는 도1의 카트리지의 단면도.
도3은 도2에 도시된 잉크 용기 유니트를 도시한 사시도.
도4는 잉크 용기 유니트를 도2에 도시된 부압 제어 챔버 유니트가 부착된 홀더에 부착하기 위한 작동을 설명하는 단면도.
도5는 본 발명에 적용할 수 있는 밸브 기구의 개폐 작동을 설명하는 단면도.
도6은 도2에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지에 잉크를 공급하기 위한 작동을 설명하는 단면도.
도7은 잉크 소모 중에 잉크의 상태를 도6과 관련하여 도시한 그래프.
도8은 도6에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지에서 잉크 소모 중에 내부 블래더의 변형을 일으키는 내압의 변화 영향을 도시한 그래프.
도9는 본 발명에 적용할 수 있는 밸브 기구에서 밸브 본체와 밸브 플러그 사이의 관계를 도시한 단면도.
도10은 밸브가 개방 또는 폐쇄되었을 때 밸브 기구에 결합되고 본 발명에 적용할 수 있는 연결 파이프의 단부 부분의 형상의 예를 도시한 사시도.
도11은 본 발명에 따른 밸브 기구에 비교되는 밸브 기구의 예를 도시한 단면도.
도12는 도11에 도시된 밸브 기구를 비틀린 상태로 도시한 단면도.
도13은 액체 출구가 도11에 도시된 밸브 기구에 의해 밀봉되는 방법을 설명하는 단면도.
도14는 본 발명에 따른 밸브 기구를 도시한 단면도.
도15는 도14에 도시된 밸브 기구를 비틀린 상태로 도시한 단면도.
도16은 액체 출구가 도14에 도시된 밸브 기구에 의해 밀봉되는 방법을 설명하는 단면도.
도17은 도14에 도시된 밸브 기구의 밸브 플러그가 연결 파이프의 단부 부분에 결합되는 방법을 설명하는 개략도.
도18은 본 발명에 따른 잉크 저장 용기를 제조하는 방법을 설명하는 단면도.
도19는 잉크 용기의 내부 구조의 일례를 도시하기 위한 것으로 도2에 도시된 잉크 저장 용기의 단면도.
도20은 도2에 도시된 부압 제어 챔버 쉘 내의 흡수 재료를 도시한 개략도.
도21은 도2에 도시된 부압 제어 챔버 쉘 내의 흡수 재료를 도시한 개략도.
도22는 잉크 용기 유니트가 장착 및 제거될 때 발생하는 도2에 도시된 잉크 용기 유니트의 회전을 도시한 개략도.
도23은 본 발명에 따른 잉크 용기 유니트에 적합한 잉크 제트 헤드 카트리지의 개략 사시도.
도24는 본 발명에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지에 적합한 기록 장치의 개략 사시도.
도25는 본 발명에 따른 잉크 용기 유니트의 연결부를 구성하는 구조 부품의 측정을 허용하는 잉크 용기 유니트의 단면도.
도26은 잉크 용기 유니트의 연결 개구에 제공된 밸브 기구를 도시한 도면.
도27은 밸브 기구의 다른 예를 도시한 도면.
도28은 도27에 도시된 밸브 기구의 개폐를 도시한 도면.
도29는 잉크가 아직 소모되기 전의 잉크 용기 유니트를 도시한 도면.
도30은 잉크 용기 유니트 내의 잉크가 소모된 잉크 용기 유니트 내의 내측 블래더의 변형을 도시한 도면.
도31은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지의 단면도.
도32는 도31에 도시된 잉크 수용 용기의 바닥 표면부에 제공되는 잉크 잔여량을 검출하기 위한 검출부를 도시한 도면.
도33은 도31에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지 내의 잉크가 소모된 변형을 도시하는 내측 블래더의 단면도.
도34는 본 발명의 다른 실시예에 따른 밸브 기구의 개략 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 부압 제어 챔버 유니트
110 : 부압 제어 챔버 쉘
120 : 부압 제어 챔버 커버
130, 140 : 흡수 재료편
150 : 홀더
160 : 잉크 제트 헤드 유니트
170, 250 : ID 부재
180 : 연결 파이프
200 : 잉크 용기 유니트
210 : 외부 쉘
220 : 내부 블래더
230 : 연결 개구
260 : 연결 밀봉부
270, 290 : 전극
280 : 고무 연결부
600 : 회전 중심
본 발명의 일 태양에 따르면, 액체 용기가 착탈식으로 장착 가능한 잉크 제트 기록 기구에 공급될 기록 액체를 담기 위한 액체 용기에 있어서, 주 본체와, 상기 주 본체 내에 형성되고 기록 액체를 외부로 공급하도록 잉크 제트 기록 기구에 연결 가능한 액체 공급 개구를 포함하고, 상기 액체 공급 개구는 긴 원 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 원통형 프레임과, 상기 프레임 내에서 미끄럼 가능한 밸브 부재와, 상기 밸브 부재 내에 마련되고 상기 밸브 부재의 미끄럼 운동 방향으로 연장되는 축부와, 상기 프레임의 일단부에 연결되고 상기 축부를 지지하기 위한 베어링 개구를 구비한 캡 부재와, 상기 밸브 부재를 상기 캡 부재로부터 멀리 압박하기 위한 압박 부재와, 상기 압박 부재에 의해 압박된 밸브 부재의 자유단에 접촉 가능한 프레임의 내부면을 따라 마련된 접촉 부재와, 상기 프레임의 측면 내에 형성되고 상기 밸브 부재의 자유단이 상기 접촉 부재와 접촉할 때 상기 프레임의 타단부에 마련된 개구와 유체 연통할 수 없게 하고 상기 자유단이 그로부터 멀리 떨어져 있을 때 상기 타단부에 마련된 개구와 유체 연통하도록 하는 개구를 포함하고, 상기 프레임의 개구의 형태는 긴 원 형태인 것을 특징으로 하는 밸브 기구가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 용기가 착탈식으로 장착 가능한 기록 기구에 공급될 기록 액체를 담기 위한 액체 용기에 있어서, 기록 액체를 상기 기록 기구에 공급하기 위한 연결부를 구성하는 액체 공급부와, 액체 수용부로서 작용하도록 상기 기록 기구 내에 마련된 중공관의 삽입에 의해 기록 액체의 공급을 가능하게 하고 상기 중공관을 제거함으로써 기록 액체의 공급을 차단하기 위해 상기 액체 공급부 내에 마련된 밸브 기구를 포함하고, 상기 액체 공급부는 긴 개구 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 공급 포트와, 상기 공급 포트를 제외하고 밀봉되며, 부압에 의해 내부 내장 액체의 토출을 제공하면서 변형될 수 있는 된 액체 수용부와, 상기 액체 수용부 내에 마련되고 공급 포트에 인접한 부분의 변형을 조절하기 위한 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기가 제공되고 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 연관하여 취해진 본 발명의 양호한 실시예들의 후속의 설명을 고려하면 더욱 명백해질 것이다.
이후에는 본 발명의 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예들에 대한 설명에서, 모세관력 발생부의 "경도"는 모세관력 발생 수단이 액체 용기 내에 있을 때 모세관력 발생부의 세기를 의미한다. 이는 변형량에 대한 모세관력 발생 부재의 탄성량의 경사에 의해 한정된다. 두개의 모세관력 발생 부재들 사이의 경도 차이로서, 변형량에 대한 탄성량의 경사가 큰 모세관력 발생 부재를 "더 견고한 모세관력 발생 부재"로 간주한다.
〈전체 구조〉
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지의 사시도이고, 도2는 상기 잉크 제트 헤드 카트리지의 단면도이다.
이 실시예에서, 본 발명에 따른 잉크 제트 헤드 카트리지의 각 구조 부품 및 이들 사이의 관계에 대하여 설명한다. 이 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 본 발명을 이루는 동안에 개발된 많은 혁신적인 기술을 본 발명의 잉크 제트 카트리지에 적용할 수 있도록 하는 구성을 취하기 때문에, 이러한 혁신적인 구조에 대해서도 잉크 제트 헤드 카트리지의 전체적인 설명과 함께 설명한다.
도1 및 도2에서, 이 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 잉크 제트 헤드 유니트(160), 홀더(150), 부압 제어 챔버 유니트(100) 및 잉크 용기 유니트(200) 등을 포함한다. 부압 제어 챔버 유니트(100)는 홀더(150)의 내측에 고정된다. 부압 제어 챔버 유니트(100) 아래에서 잉크 제트 헤드가 홀더(150)의 하부벽의 외측에 부착된다. 용이한 분해를 위하여 부압 챔버 유니트(100)와 잉크 제트 헤드(160)를 홀더(150)에 고정하는 데 나사 또는 상호 로킹 구조물을 사용하는 것이 재사용의 관점에서 바람직하고, 또한 구조 변경 등에 의해 수반되는 비용 증가를 감소시키는 데에도 효과적이다. 또한, 여러 부품들이 각기 다른 수명을 갖기 때문에 교체할 필요가 있는 부품만을 교체하기 쉽도록 앞서 설명한 분해가 용이한 점도 바람직하다. 그러나, 상기 부품들은 용접 또는 열 크림핑 등에 의해 서로 영구 결합될 수도 있다. 부압 제어 챔버 유니트(100)는, 상부가 개방되는 부압 제어 챔버 쉘(110)과, 부압 제어 챔버 쉘(110)의 개구를 덮도록 부압 제어 챔버 쉘(110)의 상부 부분에 부착되는 부압 제어 챔버 커버(120)와, 잉크를 주입에 의해 유지하도록 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에 위치한 2편의 흡수 재료(130, 140)를 포함한다. 흡수 재료(130, 140)는 흡수 재료편(130)이 흡수 재료편(140)의 상부에 위치한 상태에서 부압 제어 챔버 쉘(110)에 수직 층들로서 충전되며, 이로써 잉크 제트 카트리지가 사용될 때 흡수 재료편(130, 140)들이 그들 사이에 간극을 갖지 않고 서로 접촉 상태로 유지된다. 바닥부에 있는 흡수 재료편(140)에 의해 발생된 모세관력은 상부에 있는 흡수 재료편(130)에 의해 발생된 모세관력보다 크며, 따라서 바닥부에 있는 흡수 재료편(140)은 더 큰 잉크 보유량을 갖는다. 부압 제어 챔버 유니트(100) 내의 잉크는 잉크 공급 튜브(165)를 통해서 잉크 제트 헤드 유니트(160)에 공급된다.
흡수 재료편(140)의 측면 상의 잉크 공급 튜브(160)의 개구(131)는 탄성 부재로부터의 압력 하에서 흡수 재료편(140)에 접촉하여 있는 필터(161)를 구비한다. 잉크 용기 유니트(200)는 홀더(150)로부터 제거 가능하게 장착될 수 있는 구조를 취한다. 부압 제어 챔버 쉘(110)의 일부분이고 잉크 용기 유니트(200)의 측면에 위치한 연결 파이프(180)는 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)에 삽입됨으로써 이에 연결된다. 부압 제어 챔버 유니트(100) 및 잉크 용기 유니트(200)는 잉크 용기 유니트(200) 내의 잉크가 연결 파이프(180)와 연결 개구(230) 사이의 연결부를 통해서 부압 제어 챔버 유니트(100) 안에 공급되도록 하는 구조를 취한다. 부압 제어 챔버 쉘(110)의 연결 파이프(180) 위에서 잉크 용기 유니트(200)의 측면에는 잉크 용기 유니트(200)가 정확하지 않게 설치되는 것을 방지하기 위해 ID 부재(170)가 마련되어 있으며, 상기 ID 부재는 잉크 용기 유니트(200)의 측면 상에서 홀더(150)의 표면으로부터 돌출한다.
부압 제어 챔버 커버(120)에는 부압 제어 챔버 쉘(110)이 외부로 연결되는, 보다 정확히는 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에 충전되는 흡수 재료편을 외부 공기에 노출시키는 공기 환기부(115)가 구비된다. 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에서 공기 환기부에 인접하여, 흡수 재료편(130)의 측면 상에는 부압 제어 챔버 커버(120)의 내부면으로부터 내향 돌출하는 복수개의 리브에 의해 형성되는 빈 공간으로 구성되는 완충 공간(116)과, 잉크(액체)가 존재하지 않는 흡수 재료편(130)의 부분이 있다.
연결 개구(230)의 내측면 상에는, 밸브 기구가 구비되는데, 이는 제1 밸브 본체(또는 프레임)(260a)와, 제2 밸브 본체(260b)와, 밸브 플러그(또는 부재)(261)와, 밸브 커버(또는 캡)(262)와, 탄성 부재(263)를 포함한다. 밸브 플러그(261)는제2 밸브 본체(260b) 내에 보유되어, 제2 밸브 본체(260b) 내로 활주할 수 있고, 또한 탄성 부재(263)에 의해 제1 밸브 본체(260a)쪽으로 발생되는 압력 하에서 유지된다.
따라서, 연결 파이프(180)가 연결 개구(230)를 통해 삽입되지 않으면, 제1 밸브 본체(260a)의 측면 상의 제1 밸브 플러그(261)의 모서리는 탄성 부재(263)에 의해 발생되는 압력에 의해 제1 밸브 본체(260a)에 대하여 가압되어 유지되어서, 잉크 용기 유니트(200)는 기밀식으로 밀봉된 상태가 된다.
연결 파이프(180)가 연결 개구(230)를 통해 잉크 용기 유니트(200) 내로 삽입된 때, 밸브 플러그(261)는 연결 파이프(180)에 의해 밸브 플러그를 제1 밸브 본체(260a)로부터 분리시키는 방향으로 이동된다. 그 결과, 연결 파이프(180)의 내부 공간은 제2 밸브 본체(260b)의 측벽 내에 마련된 개구를 통해 잉크 용기 유니트(200)의 내부 공간과 연결되어, 잉크 용기 유니트(200)의 기밀성을 깨뜨린다. 결과적으로, 잉크 용기 유니트(200)는 연결 개구(230)와 연결 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 유니트(100) 내로 공급되기 시작한다. 바꿔 말하면, 연결 개구(230)의 내측면 상의 밸브가 개방될 때, 기밀식으로 밀봉된 상태로 유지되었던 잉크 용기 유니트(200)의 잉크 보유부의 내부 공간은 전술한 개구만을 통해 부압 제어 챔버 유니트(100)와 연결되기 시작한다.
여기서 잉크 제트 헤드 유니트(160)와 부압 제어 챔버 유니트(100)를 본 실시예에 수행된 것과 같이 나사 등의 쉽게 가역 가능한 수단에 의해 홀더(150)에 고정시키는 것은 2개의 유니트(160, 100)의 수명이 다할 때까지 용이하게 교체될 수있기 때문에 바람직하다는 것을 유의해야 한다.
보다 구체적으로, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 경우, 각 잉크 용기 상에 ID 부재를 구비시키면, 한 종류의 잉크를 수용하는 잉크 용기를 다른 종류의 잉크를 수용하는 잉크 용기용 부압 제어 챔버에 연결시키는 일이 드물게 된다. 또한, 부압 제어 챔버 유니트(100) 상에 구비되는 ID 부재가 손상되거나, 사용자가 고의적으로 잉크 용기를 잘못된 부압 제어 챔버 유니트(100)에 연결시킨 경우, 할 수 있는 일은 그러한 사고 후에 가능하면 빨리 부압 제어 챔버 유니트(100)만을 교체하는 것이다. 또한, 홀더(150)가 떨어지는 등에 의해 손상되면, 홀더(150)만을 교체할 수 있다.
잉크 용기 유니트(200)와, 부압 제어 챔버 유니트(100)와, 홀더(150)와, 잉크 제트 헤드 유니트(160)가 서로 인터로킹되는 지점들은 이들 유니트들이 서로 분해되었을 때 이들 유니트로부터 잉크가 누출되는 것을 방지하도록 선택되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 있어서, 잉크 용기 유니트(200)는 홀더(150)의 용기 보유부(155)에 의해 부압 제어 챔버 유니트(100)에 보유된다. 그러므로, 그 사이에 인터로킹된 부압 제어 챔버 유니트(100)를 포함하여 부압 제어 챔버 유니트(100)만이 다른 유니트로부터 분리되는 일은 발생하지 않는다. 바꿔 말하면, 상기 구성 요소들은 적어도 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)로부터 제거되지 않으면 부압 제어 챔버 유니트(100)를 홀더(150)로부터 제거하는 일이 어렵도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 부압 제어 챔버 유니트(100)는 잉크 용기유니트(200)가 홀더(150)로부터 제거된 후에 야만 용이하게 제거될 수 있도록 구성된다. 그러므로, 잉크 용기 유니트(200)가 부압 제어 챔버 유니트(100)로부터 부주의로 분리되어 잉크가 연결부로부터 누출될 가능성이 없게 된다.
잉크 제트 헤드 유니트(160)의 잉크 공급 튜브의 단부에는 필터(161)가 구비되기 때문에, 부압 제어 챔버 유니트(100)가 제거된 후에도, 잉크 제트 헤드 유니트(160) 내의 잉크가 누출될 가능성이 없게 된다. 부가적으로, 부압 제어 챔버 유니트(100)에는 (잉크가 존재하지 않는 흡수 재료편(130)의 일부와 흡수 재료편(140)의 일부를 포함하는) 완충 공간(116)이 구비되고, 또한 부압 제어 챔버 유니트(100)는 부압 제어 챔버 유니트(100)의 거동이 프린터가 사용중인 때의 거동인 때 모세관력의 경도에 차이가 있는 2개의 흡수 재료편(130, 140) 사이의 계면(113c)이 연결 파이프(180)보다 높이 위치하도록 설계된다(양호하게는, 계면(113c) 및 그 인접부에서 발생한 모세관력이 흡수 재료편(130, 140)의 다른 부분들에서의 모세관력보다 크게 된다). 그러므로, 홀더(150), 부압 제어 챔버 유니트(100) 및 잉크 용기 유니트(200)를 포함하는 구조적 집합이 거동을 변경해도, 잉크 누출의 가능성은 매우 작다. 따라서, 본 실시예에서, 잉크 제트 헤드 유니트(160)를 홀더(150)에 부착시키는 잉크 제트 헤드 유니트(160)의 부분은 바닥 측면, 즉 홀더(150)의 전기 단자들이 위치되는 측면 상에 위치되어, 잉크 제트 헤드 유니트(160)는 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150) 내에 있는 때에도 용이하게 제거될 수 있다.
홀더(150)의 형상에 따라, 부압 제어 챔버 유니트(100) 또는 제트 헤드 유니트(160)는 일체형일 수 있다. 즉, 홀더(150)로부터 분리될 수 없게 형성될 수 있다. 합체 방법에 있어서, 이들은 제조 초기부터 일체로 형성되거나, 개별적으로 형성된 후에 분리될 수 없도록 온도 크림핑 등에 의해 합체될 수 있다.
도2와, 도3의 (a)와, 도3의 (b)를 참조하면, 잉크 용기 유니트(200)는 잉크를 저장 또는 수용하는 용기 또는 수용기(201)를 포함하며, 밸브 기구는 제1 및 제2 밸브 본체(260a, 260b)와, ID 부재(250)를 포함한다. ID 부재(250)는 잉크 용기 유니트(200)를 부압 제어 챔버 유니트(100)에 연결시키는 중에 발생하는 오설치를 막기 위한 부재이다.
밸브 기구는 연결 개구(230)를 통한 잉크 유동을 제어하는 기구로서, 부압 제어 챔버 유니트(100)의 연결 파이프(180)와 결합되거나 그로부터 해제될 때 각각 개방 또는 폐쇄된다. 잉크 용기 유니트(200)의 설치 또는 제거 중에 발생하기 쉬운 밸브 플러그의 오정렬 또는 꼬임은 이후에 설명된 혁신적인 밸브 구조물을 구비함으로써, 또는 잉크 용기 유니트(200)의 회전 범위를 제한하는 ID 부재(170) 또는 ID 부재 슬롯(252)을 구비함으로써 방지된다.
<잉크 용기 유니트>
도3은 도2에 도시된 잉크 용기 유니트(200)를 도시하는 사시도이다. 도3의 (a)는 조립된 형태의 잉크 용기 유니트(200)의 사시도이며, 도3의 (b)는 분리된 형태의 잉크 용기 유니트(200)의 사시도이다.
ID 부재(250)의 전방 측면, 즉 부압 제어 챔버 유니트(100)를 대면하는 측면은 공급 출구 구멍(253)으로부터 상부 지점에서 후방으로 약간 경사져서 경사(또는 테이퍼형) 표면(251)을 형성한다. 보다 구체적으로, 경사 표면(251)의 하부 단부, 즉 공급 출구 구멍(253) 측면은 전방 측면이고, 경사 표면(251)의 상단부, 즉 잉크 저장 용기(201) 측면은 후방 측면이다. 경사 표면(251)에는 잉크 용기 유니트(200)의 잘못된 설치를 방지하는 복수개의 ID 슬롯(252)(도3의 경우 3개)이 구비된다. 또한 본 실시예에서, ID 부재(250)는 잉크 저장 용기(201)의 전방 표면(공급 출구가 구비된 표면), 즉 부압 제어 챔버 유니트(100)를 대면하는 표면 상에 위치된다.
잉크 저장 용기(201)는 대략 다각 기둥 형상의 중공 용기이며, 부압을 생성할 수 있도록 되어 있다. 잉크 저장 용기는 서로 분리 가능한 외부 쉘(201) 또는 외부층과, 내부 블래더(220, bladder) 또는 내부층(도2)을 포함한다. 내부 블래더(220)는 가요성을 가지며, 내부에 보유되는 잉크가 인출됨에 따라 형상이 변화할 수 있다. 또한, 내부 블래더(220)에는 내부 블래더(220)가 외부 쉘(210)에 부착되는 지점에 핀치 오프부(용접 시임부)(221)가 구비되며, 내부 블래더(220)는 외부 쉘(210)에 의해 지지된다. 핀치 오프부에 인접하여, 외부 쉘(210)의 공기 환기부(222)가 위치되는데, 이를 통해 외부 공기가 내부 블래더(220)와 외부 쉘(210) 사이의 공간으로 도입될 수 있다.
도19를 참조하면, 내부 블래더(220)는 기능이 상이한 3개의 층, 즉 액체 접촉층(220c) 또는 액체와 접촉을 이루는 층과, 탄성 계수 제어 층(220b)과, 가스 투과를 차단하는 데 있어서 우수한 가스 차단층(220a)을 갖는 층상 블래더이다. 탄성 계수 제어층(220b)의 탄성 계수는 잉크 저장 용기(201)가 사용되는 온도 범위내에서는 실질적으로 안정하게 유지된다. 바꿔 말하면, 내부 블래더(220)의 탄성 계수는 잉크 저장 용기(201)가 사용되는 온도 범위 내에서 탄성 계수 제어층(220b)에 의해 실질적으로 안정하게 유지된다. 내부 블래더(220)의 중간층 및 최외부 층은 위치가 바뀔 수 있어서, 탄성 계수 제어층(220b)과 가스 차단층(200a)은 각각 최외부 층과 중간층일 수 있다.
전술한 바와 같이 내부 블래더(220)를 구성하는 것은, 적은 수의 층을 사용하면서도 잉크 저항층(220c)과, 탄성 계수 제어층(220b)과, 가스 차단층(220a)의 독립적인 기능을 각각 상승 효과적으로 나타낼 수 있게 한다. 따라서, 온도에 민감한 성질, 예를 들어, 내부 블래더(220)의 탄성 계수는 온도 변화에 쉽게 영향을 받지 않게 된다. 바꿔 말하면, 내부 블래더(220)의 탄성 계수는 잉크 저장 용기(201)가 사용되는 온도 범위 내에서 잉크 저장 용기(201) 내의 부압 제어를 제어하는 데 적절한 범위 내로 유지될 수 있다. 그러므로, 내부 블래더(220)는 잉크 저장 용기(201)와 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에서 잉크를 위한 완충부로서 기능할 수 있게 된다. 결과적으로, 완충 챔버의 크기, 즉 잉크가 존재하지 않는 흡수 재료편(130)의 일부와 잉크가 존재하지 않는 흡수 재료편(140)의 일부를 포함하는 잉크 흡수 재료가 충전되지 않은 부압 제어 챔버 쉘(110)의 내부 공간의 부분의 크기를 감소시킬 수 있게 된다. 그러므로, 부압 제어 챔버 유니트(100)의 크기를 감소시켜서, 작동 효율이 우수한 잉크 제트 헤드 카트리지(70)를 실현할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 폴리프로필렌은 액체 접촉층(220c) 또는 내부 블래더(220)의 최내부 층의 재료로서 사용되고, 시클릭 올레핀 공중합체는 탄성 계수 제어층(220b) 또는 중간층의 재료로서 사용된다. 가스 차단층(220a) 또는 최외부 층의 재료로는 EVOH(에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체; EVA 수지)가 사용된다. 기능성 접착 수지가 탄성 계수 제어층(220)에 혼합되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이러한 혼합은 인접한 기능성 층들 사이에 접착층의 필요를 없애서, 내부 블래더(220)의 벽의 두께를 감소시키기 때문이다.
외부 쉘(210)의 재료로는, 내부 블래더(220)의 최내부 층의 재료로 사용된 폴리프로필렌이 사용된다. 폴리프로필렌은 또한 제1 밸브 본체(260a)의 재료로 사용된다.
ID 부재(250)에는, 잉크 용기 유니트(200)의 부정확한 설치를 방지하기 위해, 복수개의 ID 부재(170)에 대응하는 복수개의 ID 부재 슬롯(252)이 전방 표면의 좌측 및 우측 모서리에 설치된다.
설치 실수 방지 기능은, 부압 제어 챔버 유니트(100)측 상에 마련되는 복수개의 ID 부재(170)와, ID 부재(170)의 위치에 대응하는 ID 부재(250)에 의해 제공되는 ID 부재 슬롯(252)을 포함하는 설치 실수 방지 기구에 의해 제공된다. 그러므로, 많은 수의 잉크 유니트 설치 영역은 ID 부재(170)와 ID 부재 슬롯(252)의 형상 및 위치를 변경함으로써 식별 가능하게 할 수 있다.
ID 부재(250)의 ID 부재 슬롯(252) 및 제1 밸브 본체(260a)의 연결 개구(230)는 잉크 용기 유니트(200)의 전방 표면, 즉 잉크 용기 유니트(200)가 설치 또는 제거되는 방향으로 전방 측면에 위치된다. 각각은 ID 부재(250) 및 제1 밸브 본체(260a)의 부품들이다.
잉크 저장 용기(201)는 중공 성형에 의해 형성되고, ID 부재(250)와 제1 밸브 본체(260a)는 사출 성형법에 의해 형성된다. 잉크 용기 유니트(200)에 3개 부품 구조를 부여함으로써 밸브 본체와 ID 부재 슬롯(252)을 정밀하게 형성할 수 있다.
ID 부재 슬롯(252)은 중공 성형에 의해 잉크 저장 용기(201)의 벽의 일부로서 직접 형성되고, 잉크 수용부의 내부 공간의 형상은 복잡해서, 내부 블래더(100) 벽 또는 잉크 저장 용기(201)의 내부층에 영향을 주며, 이는 잉크 용기 유니트(200)에 의해 발생되는 부압에 종종 영향을 준다. 본 실시예의 잉크 용기 유니트(20)가 구성될 때 ID 부재(250)와 잉크 용기부(201)를 개별적으로 형성한 후에, ID 부재(250)를 잉크 수용부(202)에 부착하면 것은, 전술한 영향을 제거하여, 잉크 저장 용기(201) 내에서의 안정한 부압의 생성 및 유지를 가능하게 한다.
제1 밸브 본체(260a)는 적어도 잉크 저장 용기(201)의 내부 블래더(220)에 부착된다. 보다 구체적으로, 제1 밸브 본체(260a)는 잉크 저장 용기(201)의 노출부(221a), 즉 잉크 출구부를 노출부(221a)에 대응하는 연결 개구(230)의 표면에 용접시킴으로써 부착된다. 외부 쉘(210) 및 내부 블래더(220)의 최내부 층은 모두 동일한 재료, 즉 폴리프로필렌으로 형성되므로, 제1 밸브 본체(260a)는 연결 개구(240)의 외주에서도 외부 쉘(210)에 용접될 수 있다.
전술한 용접 방법은 상호 용접된 구성 요소들 사이의 위치 관계에 있어서 정확성을 높이고, 잉크 저장 용기(201)의 공급 출구부를 완전하게 밀봉하여, 잉크 용기 유니트(200)가 설치, 제거 등의 작동시에 제1 밸브 본체(260a)와 잉크 저장 용기(201) 사이의 밀봉부에서 발생하기 쉬운 누출 등을 막는다. 제1 밸브 본체(260a)가 본 실시예의 잉크 용기 유니트(200)의 경우에서와 같이 용접에 의해 잉크 저장 용기(201)에 부착되는 경우, 보다 양호한 밀봉을 위해 연결면을 제공하는 내부 블래더(220) 층의 재료가 제1 밸브 본체(260a)의 재료와 동일한 것이 바람직하다.
ID 부재와 외부 쉘을 확고히 결합시키기 위해 ID 부재(250)를 외부 쉘(210)에 부착시키는 경우, 잉크 수용부(210)에 연결되는 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉면(102)을 대면하는 쉘 표면은 인터로킹에 의해 ID 부재(250)의 하부에 위치된 ID 부재의 클릭부(250a)에 결합되고, 외부 쉘(210)의 측면 상에 위치되는 결합부(210a)는 ID 부재(250)의 다른 클릭부(250a)에 인터로킹된다.
용어 "인터로킹"이라 함은, 용이하게 분리 가능한 방식으로 서로 끼워지는 돌출부 또는 요홈의 형태로 구성되는 이들 구성 요소들의 상호 인터로킹 가능한 부분들을 말한다. ID 부재(250)를 잉크 저장 용기(201)에 인터로킹시키는 것은 양 구성 요소들이 모두 서로에 대하여 약간씩 이동할 수 있게 한다. 그러므로, 이들 구성 요소들의 설치 또는 제거 중에 ID 부재(170)와 ID 슬롯(252) 사이의 접촉에 의해 발생되는 힘은 흡수되어, 이들 구성 요소들의 설치 또는 제거 중에 잉크 용기 유니트(200) 및 부압 제어 챔버 유니트(100)가 손상되는 것을 방지한다.
또한, ID 부재(250)를 가능한 제한된 수의 접촉 면적 부분만을 사용하여 잉크 저장 용기(201)와 인터로킹시키는 것은 잉크 용기 유니트(200)를 해체하는 것을 보다 용이하게 하고, 이는 재활용 관점에서 유리하다. 결합부(210a)로서 외부쉘(210)의 측벽 내에 요홈을 제공하는 것은 잉크 저장 용기(201)의 구조가 중공 성형에 의해 형성되기에 보다 간편하게 하고, 따라서 성형편을 보다 간편하게 만든다. 부가적으로, 이는 막 두께의 조절을 용이하게 한다.
또한, ID 부재(250)를 외부 쉘(210)에 결합시키는 경우, ID 부재(250)는 제1 밸브 본체(260a)가 외부 쉘(210)에 용접된 후에 외부 쉘(210)에 결합된다. 클릭부(250a)는 제1 밸브 본체(260a)의 주연부가 ID 부재의 내향면에 의해 연결 개구(230)의 주연부에서 밀폐식으로 둘러싸여진 상태로 결합부(210a)와 인터로킹되어 있으므로, 연결부는 잉크 용기 유니트(200)가 설치되거나 제거되는 때 연결부에 가해지는 힘에 대하여 보다 강해진다.
잉크 저장 용기(201)의 형상은 ID 부재에 의해 덮이는 부분이 오목하고 공급 출구부는 돌출하도록 되어 있다. 그러나, 잉크 유니트(200)의 전방 측면의 돌출 형상은 잉크 저장 용기(201)에 ID 부재(250)가 고정됨으로써 시야로부터 은폐된다. 또한, 제1 밸브 본체(260a)와 잉크 저장부(201) 사이의 용접 시임은 ID 부재(250)에 의해 덮여서, 보호된다. 측면이 돌출되고 측면이 오목하게 되는 것에 대한, 외부 쉘(210)의 결합부(210a)와 ID 부재(250)의 해당 클릭부(250a) 사이의 관계는 본 실시예의 관계와 반대일 수 있다.
전술한 바와 같이, 잉크 용기 유니트(250)가 설치된 때 연결 파이프(180)와 밸브 기구에 의해 잉크가 누출되지 않는 것이 보장된다. 본 실시예에 있어서, 고무 부(280)는 예상치 못한 잉크 누출을 취급하기 위해 부압 제어 챔버 유니트(100)의 연결 파이프(180)의 기부 둘레에 끼워진다. 고무 연결부(280)는 ID 부재(250)와 잉크 용기 유니트(200) 사이를 밀봉하여, 부압 제어 챔버 유니트(100)와 잉크 용기 유니트(200) 사이의 기밀 정도를 향상시킨다. 잉크 용기 유니트(200)를 제거할 때, 이러한 기밀성은 저항으로 기능할 수 있다. 그러나, 본 실시예의 경우, ID 부재(250)와 잉크 저장 용기(201)는 작은 간극을 두고 인터로킹되어, 공기가 고무 연결부(280)와 ID 부재(250) 사이로 유입되는 것을 허용하여, 잉크가 누출되는 것이 방지되지만, 잉크 용기 유니트(200)를 제거하기 위해 인가되어야 하는 힘은 그렇지 않은 경우만큼 크지는 않은데, 그 이유는 고무 연결부(280)가 구비되기 때문이다.
또한, 잉크 저장 용기(201)와 ID 부재(250)의 위치는 길이 방향이나 폭 방향으로 모두 제어될 수 있다. 잉크 저장 용기(201)를 ID 부재(250)와 결합하는 방법은 전술한 것과 같은 방법으로 한정될 필요는 없다. 상이한 결합 지점 및 상이한 결합 수단이 채용될 수 있다.
도2 및 도22를 참조하면, 잉크 저장 용기(201)의 저부벽은 후방부를 향해 상향으로 경사져 있고, 저부 후방부 즉 잉크 출구측에 대향인 부분에 의해 홀더(150)의 잉크 수용 유니트 결합부(155)와 결합된다. 홀더(150) 및 잉크 용기 유니트(200)는 잉크 용기 유니트(200)를 홀더(150)로부터 제거할 때, 잉크 수용부 결합부(155)와 접촉된 잉크 저장 용기(201)의 일부는 상향으로 제거되도록 구성된다. 즉, 잉크 용기 유니트(200)가 제거될 때, 잉크 용기 유니트(200)는 작은 각도로 회전된다. 상기 실시예에서, 회전 중심은 공급 출구 개구[연결 개구(230)]와 실질적으로 일치된다. 그러나, 엄밀하게 말하면, 회전 중심의 위치는 나중에 설명하겠지만 이동될 것이다. 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)로부터 결합 해제되도록 회전 이동될 것을 요구하는 상기된 구조적인 배열의 경우에, 잉크 용기 유니트(200)의 회전 중심으로부터 잉크 수용 유니트 결합부(155)에 대응하는 잉크 용기 유니트(200)의 저부 후방 코너까지의 거리(A)가 동일한 회전 중심으로부터 잉크 수용 유니트 결합부(155)까지의 거리(B)보다 먼 차이가 크면 클수록, 잉크 용기 유니트(200)와 잉크 수용 유니트 결합부(155)가 서로에 대해 마찰이 커져, 잉크 용기 유니트(200)를 설치하는 실질적으로 대부분의 힘을 요구하게 되는데, 이는 잉크 용기 유니트(200)측과 홀더(150)측 모두의 접촉 면적의 변형 등의 문제를 일으키는 경우도 있다.
상기 실시예에서와 같이, 잉크 저장 용기(201)의 저부벽의 잉크 수용부 결합부(155)측의 위치가 잉크 저장 용기(201)의 전방 단부의 위치보다 높게 되도록 잉크 저장 용기(201)의 저부벽을 경사지게 하는 것은 잉크 용기 유니트(200)가 회전 운동 동안에 홀더(150)에 대해 심하게 마찰되는 것을 방지한다. 따라서, 잉크 용기 유니트(200)는 매끄럽게 설치 또는 제거된다.
상기 실시예에서, 잉크 제트 헤드 카트리지의 연결 개구(230)는 부압 제어 챔버 유니트측 상에서 잉크 저장 용기(201)의 측벽의 저부 부분 내에 위치되고, 잉크 저장 용기(201)의 또 다른 벽의 저부벽, 즉 연결 개구(230)가 위치된 벽에 대향인 벽의 저부 부분은 잉크 용기 결합부(155)와 결합된다. 즉, 잉크 저장 용기(201)의 저부 후방 부분은 잉크 저장 용기 결합부(155)와 결합된다. 또한, 잉크 저장 용기 결합부(155)는 수직 방향의 관점에서 연결 개구(230)의 수평 중심선의 위치(603)와 대략 동일하다. 상기 배열에 의해, 연결 개구(230)의 수평 이동은 연결 개구(230)를 연결 파이프(180)와 올바르게 연결된 상태로 유지하기 위해 잉크 저장 용기 결합부(155)에 의해 조절되는 것이 보장된다. 상기 실시예에서, 연결 개구(230)가 잉크 용기 유니트(200)의 설치동안에 연결 파이프(180)에 올바르게 연결되는 것을 보장하기 위해, 잉크 저장 용기 결합부(155)의 상단부는 대략 연결 개구(230)의 상부 부분과 동일한 높이에 위치되고, 잉크 용기 유니트(200)는 연결 개구(230)측의 잉크 용기 유니트(200)의 전방면의 일부를 중심으로 회전됨으로써 홀더(150) 내로 제거 가능하게 설치된다. 잉크 용기 유니트(200)의 제거 동안에, 부압 제어 챔버 유니트(100)와 접촉된 상태로 유지되는 잉크 용기 유니트(200)의 일부는 잉크 용기 유니트(200)를 위한 회전 중심으로서 기능한다. 상기 설명으로부터 명확한 바와 같이, 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 저장 용기(201)의 저부벽을 상기된 바와 같은 저부 후방 부분을 향해 상향으로 경사지게 함으로써 회전 중심(600)으로부터 잉크 저장 용기 결합부의 상단부까지의 거리와, 회전 중심(600)으로부터 잉크 저장 용기 결합부의 하단부까지의 거리 사이의 차이를 감소시킨다. 따라서, 홀더(150)와 접촉하는 잉크 용기 유니트(200)의 일부와, 잉크 용기 유니트(200)와 접촉하는 홀더(150)의 일부는 서로 강력하게 마찰되는 것이 방지된다. 따라서, 잉크 용기 유니트(200)는 매끄럽게 설치 또는 제거될 수 있다.
잉크 저장 용기(201) 및 홀더(150)를 상기된 바와 같이 성형함으로써, 연결 개구(230)가 잉크를 큰 부피 속도로 배출하기 위해 확대된다고 하더라도, 잉크 용기 유니트(200)의 설치 또는 제거 동안에 잉크 저장 용기 결합부(155)에 대해 마찰되는 잉크 저장 용기(201)의 저부 후방 부분의 일부의 크기와, 잉크 저장 용기(201)의 저부 후방 부분에 대해 마찰되는 잉크 저장 용기 결합부(155)의 일부의 크기를 비교적 작게 유지하는 것이 가능하다. 따라서, 잉크 용기 유니트(200)은 홀더(150) 내로의 잉크 용기 유니트(200)의 설치 동안에 잉크 저장 용기 결합부(155)에 대해 불필요하게 마찰되는 것이 방지되지만, 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)에 견고하게 부착된 상태로 유지되는 것을 보장한다.
다음에, 도22를 참조하여, 제거 또는 설치 동안의 잉크 용기 유니트(200)의 이동이 상세하게 설명될 것이다. 잉크 용기 유니트(200)가 설치 또는 제거 동안에 회전되는 회전 중심(600)으로부터 잉크 용기 결합부의 하단부(602)까지의 거리가 동일한 회전 중심(600)으로부터 잉크 용기 결합부의 상단부(601)까지의 거리보다 클 때, 잉크 용기 유니트(200)의 설치 및 제거를 위해 필요한 힘은 과도하게 커서, 잉크 용기 결합부의 상단부(601)가 깎이거나, 잉크 저장 용기(201)가 변형되는 경우가 있다.
이와 같이, 잉크 용기 유니트(200)가 설치 또는 제거 동안에 회전되는 회전 중심(600)으로부터 잉크 용기 결합부의 하단부(602)까지의 거리와, 동일한 회전 중심(600)으로부터 잉크 용기 결합부의 상단부(601)까지의 거리 사이의 차이는 가능하면 잉크 용기 유니트(200)가 잉크 용기 유니트(200)의 매끄러운 설치 및 제거를 제공하면서 적절한 강도로 홀더(150) 내에 유지되는 범위 내에 있도록 작아야 한다.
잉크 용기 유니트(200)의 회전 중심(600)의 위치가 연결 개구(230)의 중심의위치보다 낮게 되면, 잉크 용기 유니트(200)가 설치 또는 제거 동안에 회전되는 회전 중심(600)으로부터 잉크 용기 결합부의 상단부(601)까지의 거리는 동일한 회전 중심(600)으로부터 잉크 용기 결합부의 하단부(602)까지의 거리보다 멀어진다. 따라서, 잉크 저장 용기(201)를 연결 개구(230)의 중심과 동일한 높이에 있는 지점에 정확하게 보유하는 것은 어려워진다. 이와 같이, 연결부(230)의 수직 중심을 정확하게 위치시키기 위해, 잉크 용기 유니트(200)의 회전 중심(600)의 위치는 연결 개구(230)의 수직 중심의 위치보다 높은 것이 양호하다.
잉크 용기 유니트(200)의 회전 중심(600)의 위치가 연결 개구(230)의 수직 중심의 위치(603)보다 높도록 잉크 용기 유니트(200)의 구조가 변하면, 잉크 용기 결합부(155)에 대응하는 잉크 용기 유니트(200)의 부분은 두꺼워져서, 잉크 저장 용기 결합부(155)의 높이가 증가될 것을 요구하게 된다. 결과적으로, 잉크 용기 유니트(200) 및 홀더(150)가 손상 받을 가능성이 증가될 것이다. 이와 같이, 잉크 용기 유니트(200)의 설치 및 제거의 매끄러움의 관점에서, 잉크 용기 유니트(200)의 회전 중심(600)의 위치는 연결 개구(230)의 수직 중심에 근접한 것이 양호하다. 홀더(150)의 잉크 용기 결합부(155)의 높이는 잉크 용기 유니트(200)의 설치 또는 제거의 용이함에 따라서만 적절하게 결정되어야 한다. 그러나, 잉크 용기 결합부(155)의 상단부의 위치가 회전 중심(600)의 위치보다 높게 되도록 잉크 용기 결합부(155)의 높이가 증가되면, 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)의 잉크 용기 결합부(155)와 접촉되는 길이는 길어지고, 양측 상에서 그 부분의 크기를 크게 하여, 서로에 대해 마찰된다. 따라서, 잉크 용기 유니트(200) 및 홀더(150)의 품질저하를 고려하여, 잉크 용기 결합부(155)의 높이는 그 상단부의 위치가 회전 중심(600)의 위치보다 낮도록 되어 있다.
상기 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에서, 수평 방향 관점에서 고정된 잉크 저장 용기(201)의 위치를 유지하는 탄성력은 밸브 플러그(261)를 가압하는 탄성 부재(63)에 의해 발생된 힘과, 고무 연결부(280)의 탄성에 의해 발생된 힘(도4 참조)의 조합이다. 그러나, 상기 탄성을 발생시키는 구성은 상기 실시예의 구성에 제한될 필요는 없다. 즉, 잉크 저장 용기(201)의 저부 후방 단부 또는 결합부, 잉크 저장 용기 측의 잉크 저장 용기 결합부(155)의 표면, 부압 제어 챔버 유니트(100) 등에는 수평 방향의 관점에서 잉크 저장 용기(201)의 위치를 고정된 상태로 유지하는 탄성력 발생 수단이 제공된다. 잉크 저장 용기가 부압 제어 챔버와 연결될 때, 고무 연결부(280)는 부압 제어 챔버와 잉크 저장 용기 사이에서 압축된 상태로 유지되어, 연결부(연결 파이프의 주연부)가 기밀식으로 밀봉되는 것을 보장하게 된다(외부 공기에 노출된 면적의 크기가 최소화되기만 한다면 완전 기밀로 유지될 필요는 없다). 또한, 고무 연결부(280)는 밀봉 돌출부와 협력하여 보조 역할을 하며, 이는 나중에 설명될 것이다.
다음에, 부압 제어 챔버 유니트(100)의 내부 구조가 설명될 것이다.
부압 제어 챔버 유니트(100)에서, 흡수 재료편(130, 140)은 부압을 발생시키는 부재로서 층들 내에 배치되는데, 흡수 재료편(130)은 흡수 재료편(140)의 상부에 있다. 이와 같이, 흡수 재료편(130)은 공기 구멍(115)을 통해 외부 공기에 노출되고, 흡수 재료편(140)은 그 상부면에서 흡수 재료편(130)과 그리고 그 저부면에서 필터(161)와 기밀식으로 접촉된다. 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 계면의 위치는 잉크 제트 헤드 카트리지가 사용될 때와 동일한 자세로 잉크 제트 헤드 카트리지가 놓일 때, 액체 통로로서의 연결 파이프(180)의 최상부 부분의 위치보다 높도록 되어 있다.
흡수 재료편(130, 140)은 섬유 재료로 형성되고, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에 보유되어, 잉크 제트 헤드 카트리지(70)가 프린터 내에 적절하게 설치된 상태에서, 그 섬유는 실질적으로 동일하거나 제1 방향으로 연장되어, 수직 방향에 대해 (바람직하게는, 상기 실시예에서와 같이 실질적으로 수평 방향으로) 경사진다.
흡수 재료편(130, 140)의 재료에 대해, 재료의 섬유는 실질적으로 동일한 방향으로 배열되고, (폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의) 열가소성 수지로 형성된 섬유의 (대략 60 ㎜의) 짧고 크림핑된 혼합 스트랜드가 사용된다. 제조시, 이러한 스트랜드의 다발이 스트랜드들에 평행하게 소면기에 놓이고, (가열 온도는 비교적 낮은 폴리에틸렌의 용융점보다 높게 설정되고, 비교적 높은 폴리프로필렌의 성형점보다 낮게) 가열된 다음에, 소정의 길이로 절단된다. 상기 실시예의 흡수 재료의 섬유 스트랜드는 중심 부분에서보다 표면 부분에서의 정렬 정도가 양호하기 때문에, 흡수 부재에 의해 발생된 모세관력은 중심 부분에서보다 표면 부분에서 크다. 그러나, 흡수 제품편의 표면은 경면과 같이 평탄하지 않다. 즉, 흡수 제품편은 슬리버가 다발로 될 때 주로 나타나는 소정의 비평탄 부분을 갖고, 3차원이고, 서로 용접되는 슬리버의 교차부에서 흡수 재료편의 표면으로부터 노출된다. 이와 같이, 엄밀한 의미에서, 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 계면(113c)은 2개의 평탄하지않은 표면 사이의 계면으로, 수평 방향에서 계면(113c)을 따라 그리고 계면(113c)의 인접부를 통해 적절량으로 잉크가 유동되게 한다. 즉, 잉크가 인접부를 통해서보다 계면(113c)을 따라 훨씬 자유롭게 유동하는 것이 발생되지 않기 때문에 잉크 경로가 부압 제어 챔버 쉘(110)과 흡수 재료편(130, 134) 사이의 간극을 관통하여 계면(113c)을 따라 형성된다. 이와 같이, 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 계면(113c)이 연결 파이프(180)의 최상부 위에, 바람직하게는 상기 실시예에서와 같이 연결 파이프(180)의 최상부 위 및 근접부에 있도록 구성함으로써, 잉크 제트 헤드 카트리지가 사용중일 때와 동일한 자세로 위치될 때, 가스-액체 교환 동안에 흡수 재료편(130, 140)의 잉크와 가스 사이의 계면의 위치는 나중에 설명되겠지만 계면(113c)의 위치와 일치될 수 있다. 결과적으로, 잉크 공급 작동 동안에 헤드 부분의 부압은 안정화될 수 있다.
도20을 참조하여, 섬유 흡수 제품편의 소정 부분에서의 섬유 스트랜드의 방향성에 관심을 기울이면, 복수개의 섬유 스트랜드가 흡수 재료편의 방향(F1) 또는 종방향으로 연장되며, 스트랜드가 소면기에 의해 배열되었다는 것은 명확하다. 방향(F1)에 수직한 방향 (F2)의 관점에서, 스트랜드는 상기 가열 공정 동안에 서로에 용착됨으로써 서로 연결된다. 따라서, 흡수 재료편(130, 140)의 섬유 스트랜드는 흡수 재료편(130, 140)이 방향(F1)으로 스트래칭될 때 서로로부터 분리되지 않는다. 그러나, 방향(F1)으로 끌려갈 때 분리되지 않는 섬유 스트랜드는 흡수 재료편(130, 140)이 방향(F2)으로 스트래칭되면 서로 용착되었던 교차부에서 용이하게 분리될 수 있다.
섬유 스트랜드로 형성된 흡수 재료편(130, 140)은 스트랜드 배열의 관점에서 상기 방향성을 가지기 때문에, 제1 섬유 방향, 즉 섬유 방향(F1)은 흡수편을 통한 잉크 유동의 관점에서, 그리고 정적으로 보유된 잉크의 관점에서 방향(F1)에 수직한 섬유 방향(F2)과 다르다.
흡수 재료편(130, 140)의 내부 구조를 상세하게 보면, 도21 (a)에 도시된 바와 같이 크림핑 및 카딩된 섬유의 짧은 스트랜드 다발의 상태는 가열됨에 따라 도21(b)에 도시된 상태로 변한다. 구체적으로, 크림핑된 섬유의 복수개의 짧은 스트랜드가 중첩된 방향으로 연장되는 구역(α)에서, 다소 동일한 방향으로, 섬유 스트랜드는 교차부에서 서로 용착되어, 도21 (b)에 도시된 바와 같이 연결되기 때문에, 도20의 방향(F1)으로 분리되기 어렵다. 한편, 크림핑된 섬유의 짧은 스트랜드의 팁[도21 (a)의 팁(β,γ)]은 도21 (b)의 팁(β)과 같은 다른 스트랜드와 3차원적으로 용착되거나, 도21 (b)의 팁(γ)과 같이 부착되지 않은 상태로 유지된다. 그러나, 모든 스트랜드는 동일한 방향으로 연장된다. 즉, 일부 스트랜드는 다른 방향으로 연장되고 가열되기 전에도 인접한 스트랜드와 교차되고[도21 (a)의 구역(γ)], 가열됨에 따라, 스트랜드가 있는 위치에서 인접한 스트랜드와 용착된다[도21 (b)의 구역(ε)]. 이와 같이, 방향성 없이 배열된 섬유의 스트랜드의 다발로 구성된 종래의 흡수편에 비해, 상기 실시예의 흡수 부재는 방향(F2)으로 분리되기 어렵다.
또한, 상기 실시예에서, 흡수편(130, 140)은 흡수편(130, 140)의 제1 섬유 스트랜드 방향(F1)이 수평 방향과 연결부 및 잉크 공급 출구를 연결하는 선에 거의평행하게 되도록 배치된다. 따라서, 잉크 저장 용기(201)의 연결 후, 흡수편(140)에서의 가스-액체 계면(L, 잉크와 가스 사이의 계면)은 거의 수평, 즉 제1 섬유 스트랜드 방향(F1)에 실질적으로 평행하게 되어, 주위 변화가 발생되더라도 실질적으로 수평한 상태로 유지되고, 주위가 안정됨에 따라, 가스-액체 계면(L)은 원위치로 복귀된다. 이와 같이, 중력 방향의 관점에서 가스-액체 계면의 위치는 주위 변화의 사이클 회수에 의해 영향을 받는다.
이와 같이, 잉크 용기 유니트(200)에 잉크가 떨어졌기 때문에 새로운 것으로 교체되어야 할 때, 가스-액체 계면은 실질적으로 수직한 상태로 있어서, 완충 공간(16)의 크기는 잉크 용기 유니트(200)의 교체 회수에 관계없이 작아진다.
가스-액체 계면의 위치를 가스-액체 교환 동안의 주위 변화에도 안정되게 유지하는 데 필요한 것은 부압 제어 챔버 유니트(100)와 잉크 용기 유니트(200) 사이의 연결부 바로 위[상기 실시예의 경우, 연결 파이프(180)의 위치 위]의 구역의 섬유 스트랜드가 바람직하게는 연결부 바로 위의 구역의 인접부를 포함하여 다소 수평 방향으로 연장되는 것이다. 다른 관점에서, 필요한 것은 상기 구역이 잉크 분배 계면과 부압 제어 챔버 유니트(100) 및 잉크 용기 유니트(200) 사이의 연결부 사이에 있는 것이다. 또 다른 관점으로부터, 필요한 것은 상기 구역의 위치가 가스-액체 교환이 발생하는 동안에 가스-액체 계면 위에 있는 것이다. 섬유 스트랜드가 상기 방향성을 갖는 상기 구역의 기능을 참조하여 후자의 관점을 분석하기 위해, 상기 구역은 액체가 가스-액체 계면을 통해 공급되는 동안에 수평 가스-액체 계면을 흡수편(140) 내에 유지하는 데 기여한다. 즉, 상기 구역은 잉크 저장용기(201)로부터의 흡수 재료편(140) 내로의 액체의 이동에 따라 흡수 재료편의 수직 방향으로 발생되는 변화를 조절하는 데 기여한다.
흡수 재료편(140) 내의 상기 구역 또는 층의 제공은 중력 방향의 관점에서 가스-액체 계면(L)의 불균일성을 감소시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 구역 또는 층의 섬유 스트랜드는 흡수 재료편(140)의 수평 방향에 수직한 방향으로 보더라도 상기 제1 방향으로 평행하게 연장되는 것으로 보이도록 배열되는 것이 양호한데, 이러한 배열은 제1 방향으로 다소 평행한 방식으로 섬유 스트랜드의 방향성 배열의 효과를 향상시키기 때문이다.
섬유 스트랜드가 연장되는 방향에 대해, 이론적으로, 섬유 스트랜드가 연장되는 대체적인 방향은 수작 방향에 대해 경사져 있을 때, 각도가 작으면 효과의 크기가 작을 수도 있지만, 상기 효과가 제공될 수 있다. 실제적인 관점에서, 상기 각도가 수평 방향에 대해 ±30°의 범위 내에 있기만 하다면, 효과는 명확히 확인되었다. 이와 같이, 본 명세서의 문구 "다소 수평"에서 용어 "다소"는 상기 범위를 포함한다.
상기 실시예에서, 흡수 재료편(140) 내의 섬유 스트랜드는 주 방향으로 다소 평행하게 연장하고, 또한 연결부에 인접하여 하부 영역 내에서 연장하며, 따라서 가스-액체 인터페이스(L)가 가스-액체 교환 중에 도6에 도시된 바와 같이 연결부의 최상부 아래의 영역에서 바람직하지 않게 굴곡되는 것을 방지한다. 그러므로, 잉크 배급의 중단에 의해 잉크 제트 헤드 카트리지에 적절한 양의 잉크가 공급되지 않는 경우는 발생하지 않는다.
특히, 가스-액체 교환 중에, 공기 연도(115)를 통해 도입된 외부 공기는 가스-액체 인터페이스(L)에 도달한다. 공기는 가스-액체 인터페이스(L)에 도달함에 따라 섬유 스트랜드를 따라 흩어진다. 결과적으로, 인터페이스(L)는 가스-액체 교환 중에 어느 정도 수평으로 유지되어, 안정 상태를 유지하여 안정된 크기의 부압을 유지하면서 잉크가 공급되는 것을 보장한다. 상기 실시예에서, 섬유 스트랜드가 연장하는 주 방향이 다소 수평적이기 때문에, 잉크는 잉크의 상부 표면을 어느 정도 수평으로 유지하는 방식으로 가스-액체 교환을 통해 소모되고, 사용되지 않고 남게 되는 잉크의 양과 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에 사용되지 않고 남게 되는 잉크 양도 최소화하는 잉크 공급 시스템을 제공하는 것이 가능해진다. 그러므로, 잉크가 직접 저장되는 잉크 용기 유니트(200)가 교체되는 것을 허용하는 상기 실시예의 시스템과 같은 잉크 공급 시스템의 경우에서, 잉크가 남지 않는 영역을 갖는 흡수 재료편(130, 140)을 공급하는 것이 용이하다. 바꿔 말하면, 종래의 잉크 공급 시스템보다 대기 변화에 대해 실질적으로 더욱 저항력을 갖는 잉크 공급 시스템을 제공하도록 완충 공간 비를 증가시키는 것이 용이하다.
상기 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지가 직렬형 프린터에 장착될 수 있는 카트리지형인 경우에는 왕복 이동되는 카트리지 상에 장착된다. 상기 카트리지가 왕복 이동됨에 따라, 잉크 제트 헤드 카트리지 내의 잉크는 카트리지의 이동에 의해 발생된 힘, 특히 카트리지의 이동 방향으로의 힘 성분을 받게 된다. 잉크 용기 유니트(200)로부터 잉크 제트 헤드 유니트(160)로의 잉크의 전달시 상기 힘의 불리한 효과를 최소화하기 위해, 흡수 재료편(130, 140)의 섬유 스트랜드의 방향과 잉크 용기 유니트(200)와 부압 제어 챔버 유니트(100)가 연결되는 방향들은 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)와 부압 제어 챔버 쉘(110)의 잉크 배출구(131)를 연결하는 선의 방향과 일치되는 것이 요구된다.
<잉크 용기 유니트를 설치하기 위한 조작>
다음으로, 도4를 참조하면, 잉크 용기 유니트(200)를 부압 제어 챔버 유니트(100)와 홀더(150)의 일체형 조합 내에 설치하기 위한 조작이 설명될 것이다.
도4는 부압 제어 유니트(100)가 부착된 홀더(150) 내부로 잉크 용기 유니트를 설치하기 위한 조작을 설명하는 단면도이다. 잉크 용기 유니트(200)는 방향(F)과 방향(G)으로 이동됨으로써 홀더(150) 내부로 설치되고, 도시 안된 측면 안내부, 홀더(150)의 저부벽, 부압 제어 챔버 유니트(100)의 챔버 덮개(120)를 조절하는 안내부(121), 잉크 용기 결합부(155), 즉 홀더(150)의 후방 단부에 의해 안내됨으로써 약간 회전된다.
특히, 잉크 용기 유니트(200)의 설치는 이하와 같이 이루어진다. 먼저, 잉크 용기 유니트(200)는 도4(a)에 나타낸 지점, 즉 부압 제어 챔버 유니트(100)가 잉크 용기 유니트(200)의 잘못된 설치를 방지하도록 제공되는 ID 부재(170)와 잉크 용기 유니트(200)의 경사면(251)이 접촉 상태로 되는 지점으로 이동된다. 홀더(150)와 잉크 용기 유니트(200)는 소정의 지점에서 제 시간에 상기 요구되는 접촉이 발생할 때 연결 파이프(180)가 연결 개구(230)로 아직 진입되지 않도록 구성된다. 잘못된 잉크 용기 유니트(200)가 삽입된 때, 잘못된 잉크 용기유니트(200)의 경사면(251)은 잘못된 잉크 용기 유니트(200)가 추가로 삽입되는 것을 방지하면서 상기 지점에서 제시간에 ID 부재(170)와 충돌한다. 잉크 제트 헤드 카트리지(70)의 상기 구성 배열에 따라, 잘못된 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)는 연결 파이프(180)와 접촉하지 않는다. 그러므로, 예를 들면 서로 다른 색깔의 잉크들이 혼합되고 (잉크의 음이온이 다른 종류의 양이온과 반응하는) 흡수 재료편(130, 140) 내의 잉크가 고화되어 부압 제어 챔버 유니트(100)의 작동을 정지시키는, 잘못된 잉크 용기 유니트(200)가 삽입됨에 따라 연결부에서 발생하는 문제점을 방지할 수 있고, 따라서 장치의 헤드 및 교환 가능한 잉크 수용부가 상기와 같은 문제점에 의해 교환되어야 하는 것이 필요한 경우는 결코 발생하지 않는다. 또한, ID 부재(250)의 ID 부분은 ID 부재의 경사진 표면 상에 제공되기 때문에, 복수개의 ID 부재(170)는 정확한 잉크 용기 유니트(200)의 삽입을 확실히 하도록 대응 ID 슬롯 내부에 동시에 끼워지고, 신뢰성 있는 오류 방지 기구가 제공된다.
다음 단계에서, 잉크 용기 유니트(200)은 ID 부재(170)와 연결 파이프(180)가 잉크 용기 유니트(200)의 선단부가 도4(c)에 도시된 바와 같이 부압 제어 챔버 유니트(100)에 도달할 때까지, 도4(b)에 도시된 바와 같이 ID 부재 슬롯(252)과 연결 개구(23) 내부로 각각 동시에 삽입되도록 부압 제어 챔버 유니트(100)를 향해 이동한다. 다음으로, 잉크 용기 유니트(200)는 화살표(G)에 의해 도시된 방향으로 회전식으로 이동한다. 잉크 용기 유니트(200)의 회전식 이동 중에, 연결 파이프(180)의 팁은 밸브 플러그(261)와 접촉하여 이를 가압한다. 결과적으로, 잉크 용기 유니트(200)의 내부 공간을 부압 제어 챔버 유니트(100)의 내부 공간에 연결하는 것을 허용하면서, 바꿔 말하면 잉크 용기 유니트(200) 내의 잉크(300)가 부압 제어 챔버 유니트(100) 내부로 공급될 수 있게 하면서, 밸브 기구가 개방된다. 본 발명의 밸브 기구의 개방 또는 폐쇄 이동의 상세한 설명은 이하에 주어질 것이다.
다음으로, 잉크 용기 유니트(200)는 잉크 용기 유니트(200)가 도2에 도시된 바와 같이 장착될 때까지 화살표(G)의 방향으로 추가로 회전된다. 결과적으로, 잉크 용기 유니트(200)의 저부 후방 단부는 홀더(150)의 잉크 용기 결합부(155)와 결합되고, 바꿔 말하며 잉크 용기 유니트(200)는 잉크 용기 유니트(200)를 위한 소정의 공간 내에 정확하게 위치된다. 잉크 용기 유니트(200)의 제2 회전 이동 중에, ID 부재(170)는 ID 부재 슬롯(252)으로부터 약간 나온다. 잉크 용기 유니트 공간 내에 잉크 용기 유니트(200)를 정확하게 유지하기 위한 후방으로의 힘은 잉크 용기 유니트(200) 내의 탄성 부재(263)와 연결 파이프(180) 주위에 끼워진 고무 연결부(280)에 의해 홀더(150)의 잉크 용기 결합부(155)를 향해 발생된다.
ID 부재 슬롯(252)은 회전식으로 설치 또는 제거되는 잉크 용기 유니트(200)의 경사진 전방벽 내에 제공되고, 또한 잉크 용기 유니트(200)의 저부벽은 경사져 있기 때문에, 잉크 용기 유니트(200)의 오류 또는 다른 색깔의 잉크와 혼합됨이 없이, 설치 또는 제거되는 것을 보장하도록 필요한 공간을 최소화하는 것이 가능하다.
잉크 용기 유니트(200)가 전술된 것처럼 부압 제어 챔버 유니트(100)와 연결되자마자, 부압 제어 챔버 유니트(100)의 내부 압력과 잉크 저장 용기(201)의 내부 압력이 도4(d)에 도시된 평형 상태에 도달하도록 동일해질 때까지 잉크가 이동하고, 연결 파이프(180)와 연결 개구(230)의 내부 압력은 부압으로 유지된다(이러한 상태는 사용 초기 상태로 불려진다).
이때, 전술된 평형을 야기하는 잉크 이동이 상세히 설명될 것이다.
잉크 저장 용기(201)의 연결 개구(230) 내에 제공된 밸브 기구는 잉크 용기 유니트(200)의 설치에 의해 개방된다. 밸브 기구의 개방 후에도, 잉크 저장 용기(201)의 잉크 보유부는 연결 파이프(230)를 통한 작은 통로를 제외하고는 실질적으로 밀봉되어 유지된다. 결과적으로, 잉크 저장 용기(201) 내의 잉크는 연결 개구(230) 내부로 유동하고, 잉크 저장 용기(201)의 내부 공간과 부압 제어 챔버 유니트(100) 내의 흡수 재료편(140) 사이에서 잉크 경로를 형성한다. 잉크 경로가 형성됨에 따라, 잉크는 흡수 재료편(140)의 모세관력에 의해 잉크 저장 용기(201)로부터 흡수 재료편(140) 내부로 이동하기 시작한다. 결과적으로, 흡수 재료편(140) 내의 잉크-가스 인터페이스가 상승한다. 한편, 내부 블래더(220)는 최대 벽의 중앙부로부터 시작하여 내부 체적을 감소시키는 방향으로 변형되기 시작한다.
외부 쉘(210)은 잉크 소모에 의한 내부 블래더(220)의 변형에 대항하여 내부 블래더(220)의 모서리부의 변위를 방해하도록 기능한다. 바꿔 말하면, 내부 블래더(220)의 설치전 상태[도4(a) 내지 도4(c)에 도시된 초기 상태]를 유지하도록 작용한다. 그러므로, 내부 블래더(220)는 급격한 변형 없이, 변형의 크기에 대응하는 적당한 부압의 크기를 유지 및 발생한다. 내부 쉘(210)과 내부 블래더(220) 사이의 공간이 공기 연도(222)를 통해 외측에 연결되고, 공기는 전술된 변형에 응답하여 내부 쉘(210)과 내부 블래더(220) 사이의 공간 내부로 도입된다.
공기가 연결 개구(230)와 연결 파이프(180) 내에 존재하는 경우라도, 내부 블래더(220) 내의 잉크는 잉크 저장 용기(201)로부터의 잉크가 흡수 재료편(140)과 접촉함에 따라 형성된 잉크 경로를 통해 외부로 배출됨에 따라 내부 블래더(220)가 변형하기 때문에, 상기 공기는 내부 블래더(220) 내부로 용이하게 이동한다.
잉크 이동은 잉크 저장 용기(201)의 연결 개구(230) 내의 정적 부압의 크기가 부압 제어 챔버 유니트(100)의 연결 파이프(180) 내의 정적 부압의 크기와 동일하게 될 때까지 계속된다.
전술된 바와 같이, 잉크 저장 용기(201)와 부압 제어 챔버 유니트(100)의 연결에 의해 시작되는 잉크 저장 용기(201)로부터의 부압 제어 챔버 유니트(100) 내부로의 잉크의 이동은 흡수 재료편(130, 140)을 통한 잉크 저장 용기(201) 내부로의 가스의 도입 없이 계속된다. 상기 공정에서 중요한 것은 잉크 저장 용기(201)와 부압 제어 챔버 유니트(100) 내의 정적 부압이 부압 제어 챔버 유니트(100)의 잉크 배출구에 연결되는 잉크 제트 헤드 유니트(160)와 같은 액체 분사 기록 수단으로부터의 잉크 누출을 방지하기 위해 적절한 값에 도달하도록, 잉크 용기 유니트(200)가 연결되는 액체 분사 기록 수단의 형태에 따라 잉크 용기(201)와 부압 제어 챔버 유니트(100)가 형성된다는 것이다.
연결되기 전에 흡수 재료편(130) 내에 보유되는 잉크의 양은 변화한다. 그러므로, 흡수 편(140) 내의 일정 영역은 잉크로 채워지지 않고 남게 된다. 이들 영역들은 완충 영역으로서 사용될 수 있다.
한편, 때때로 연결 파이프(180)와 연결 개구(230)의 내부 압력은 전술된 변화에 의해 정압으로 변화한다. 이러한 가능성이 있는 경우, 소량의 잉크는 상기 가능성을 극복하기 위해 액체 분사 기록 장치의 주조립체에 제공된 흡수 회복 수단의 회복 작용을 수행함으로써 외부로 유동될 수도 있다. 이러한 회복 수단은 이후에 설명될 것이다.
전술된 바와 같이, 상기 실시예의 잉크 용기 유니트(200)는 다소의 회전과 연관된 이동을 통해 홀더(150) 내부에 설치되고, 저부벽에 의해 홀더(150)의 잉크 용기 결합부(155) 상에 유지되면서 소정 각도로 삽입되며, 잉크 용기 유니트(200)의 저부 후방 단부가 잉크 용기 결합부(155)를 지난 후 홀더(150) 내부로 하방 가압된다. 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)로부터 제거될 때, 전술된 단계는 역으로 취해진다. 잉크 용기 유니트(200)가 제공된 밸브 기구는 잉크 용기 유니트(200)가 각각 설치 또는 제거됨에 따라 개방 또는 폐쇄된다.
<밸브 기구의 개방 또는 폐쇄>
이하에서, 도5(a) 내지 도5(e)를 참조하여, 밸브를 개방 또는 폐쇄하는 작동이 설명될 것이다. 도5(a)는 연결 파이프(180) 및 이의 인접부의 상태를 도시하고, 연결 파이프(180)가 연결 개구(230)에 삽입되기 바로 전에, 하지만 연결 개구(230)가 약간 하방으로 경사지도록 잉크 용기 유니트(200)가 소정 각도로 홀더(150) 내부로 삽입된 후의 연결 개구(230)와 이의 인접부의 상태를 도시한다.
연결 파이프(180)에는 연결 파이프(180)와 일체로 형성되고 연결 파이프(180)의 외주연 표면을 둘러싸면서 연결 파이프(180)의 외주연 표면 상에서 연장하는 밀봉 돌출부(180a)가 제공된다. 또한, 연결 파이프(180)의 팁을 형성하는 밸브 작동 돌출부(180b)가 제공된다. 밀봉 돌출부(180a)는 연결 파이프(180)가 연결 개구(230) 내부로 삽입된 때 연결 개구(230)의 연결 밀봉 표면과 접촉하게 된다. 밀봉 돌출부(180a)는 밀봉 돌출부(180a)의 최상부로부터 연결 밀봉 표면(260)까지의 거리가 밀봉 돌출부(180a)의 최하부로부터 연결 밀봉 표면(260)까지의 거리보다 커지도록 소정 각도에서 연결 파이프(180) 주위로 연장한다.
잉크 용기 유니트(200)가 설치 또는 제거된 때, 이하에 설명되는 바와 같이 연결 밀봉 표면은 밀봉 돌출부(180a)에 대해 마찰한다. 그러므로, 밀봉 돌출부(180a)용 재료는 미끄럽지만 재료와 접촉하는 물체 사이를 밀봉할 수 있는 재료가 요구된다. 제1 밸브 본체(260a)를 향해 또는 상부에서 가압되어 유지되는 밸브 플러그(26a)를 유지하기 위한 탄성 부재(263)의 형상은 특정하게 제한될 필요는 없다. 즉, 코일 스프링 또는 판 스프링과 같은 스프링 부재, 또는 고무 등으로 형성된 탄성 부재가 채용될 수 있다. 그러나, 재활용을 고려하여, 수지로 형성된 탄성 부재가 바람직하다.
도5(a)에 도시된 상태에서, 밸브 작동 돌출부(180b)는 아직은 밸브 플러그(261)와 접촉하지 않는 상태이고, 연결 밸브 측면 상에서 연결 파이프(180)의 외주연에 제공된 밸브 플러그(261)의 밀봉 부분은 밸브 플러그(261)가 탄성 부재(263)로부터의 소정 압력 하에 있는 상태로 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉부와 접촉한다. 그러므로, 잉크 용기 유니트(200)는 기밀 밀봉을 유지한다.
잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)의 내부로 추가로 삽입됨에 따라, 연결부는 밀봉 돌출부(180a)에 의해 연결 개구(230)의 밀봉 표면(260)에서 밀봉된다. 이러한 밀봉 과정 중에는 먼저, 밀봉 돌출부(180a)의 저부 측이 연결 밀봉 표면(260)과 접촉 상태로 되고, 연결 밀봉 표면(260)에 대해 활주하면서 밀봉 돌출부(180a)의 상부측을 향한 접촉 영역의 크기를 점진적으로 증가시킨다. 결국, 밀봉 돌출부(180a)의 상부측은 도5(c)에 도시된 바와 같이, 연결 밀봉 표면(260)과 접촉하게 된다. 결과적으로, 밀봉 돌출부(180a)는 연결 개구(230)를 밀봉하면서 전체 외주연 표면에 의해 연결 밀봉 표면(260)과 접촉한다.
도5(c)에 도시된 상태에서, 밸브 작동 돌출부(180b)는 밸브 플러그(261)와 접촉하지 않고, 따라서 밸브 기구는 개방되지 않는다. 바꿔 말하면, 밸브 기구가 개방되기 전에 연결 파이프(180)와 연결 개구(230) 사이의 간극은 밀봉되어, 잉크 용기 유니트(200)의 설치 중에 연결 개구(230)로부터 잉크가 누설되는 것을 방지한다.
또한, 전술된 바와 같이, 연결 개구(230)는 연결 밀봉 표면(260)의 저부 측으로부터 점진적으로 밀봉된다. 그러므로, 연결 개구(230)가 밀봉 돌출부(180a)에 의해 밀봉될 때까지, 연결 개구(230) 내의 공기는 밀봉 돌출부(180a)와 연결 밀봉 표면(260) 사이의 간극을 통해 배출된다. 연결 개구(230) 내의 공기가 전술된 바와 같이 배출됨에 따라, 연결 개구(230)가 밀봉된 후 연결 개구(230) 내에 남아있는 공기의 양은 최소화되어, 연결 개구(230) 내의 공기가 연결 개구(230) 내부로연결 파이프(180)의 침입에 의해 초과적으로 압축되는 것을 방지하는데, 바꿔 말하면 연결 개구(230)의 내부 압력이 초과적으로 상승되는 것을 방지한다. 따라서, 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150) 내부로 완전하게 설치되기 전에 밸브 기구가 연결 개구(230)의 증가된 내부 압력에 의해 바람직하지 않게 개방되고, 잉크가 연결 개구(230) 내부로 누출되는 현상을 방지할 수 있다.
잉크 용기 유니트(200)가 추가로 삽입됨에 따라, 밸브 작동 돌출부(180b)는 연결 개구(230)가 도5(d)에 도시된 바와 같이 밀봉 돌출부(180a)에 의해 밀봉된 상태로, 탄성 부재(263)의 탄성에 대해 밸브 플러그(261)를 가압한다. 결과적으로, 잉크 저장 용기(201)의 내부 공간은 제2 밸브 본체(260b)의 개구(260c)를 통해 연결 개구(230)의 내부 공간에 연결된다. 결국, 연결 개구(230) 내의 공기는 개구(260c)를 통해 잉크 용기 유니트(200) 내부로 배출되는 것이 허용되고, 잉크 용기 유니트(200) 내의 잉크는 부압 제어 챔버 쉘(110, 도2) 내부로 공급된다.
연결 개구(230) 내의 공기가 전술된 바와 같이 잉크 용기 유니트(200) 내부로 배출됨에 따라, 내부 블래더(220, 도2)의 내부 부압은, 예를 들면 잉크가 부분적으로 소모된 잉크 용기 유니트(200)가 재 설치될 때 감소한다. 그러므로, 부압 제어 챔버 쉘(110)과 내부 블래더(220) 사이의 내부 부압의 균형이 향상되어, 잉크 용기 유니트(200)의 재 설치 후에 잉크가 부압 제어 챔버 쉘(110) 내부로 불충분하게 공급되는 것을 방지한다.
전술된 단계가 완료된 후, 잉크 용기 유니트(200)가 도5(e)에 도시된 바와 같이 잉크 용기 유니트(200)의 홀더(150) 내부로의 설치를 완료하도록 홀더(150)의저부벽 상에서 하향 가압된다. 결과적으로, 연결 개구(230)는 연결 파이프(180)에 완전하게 연결되어, 가스-액체 교환이 완벽하게 발생하는 전술된 상태를 달성한다.
상기 실시예에서, 제2 밸브 본체(260b)의 개구(260c)는 밸브 본체 밀봉부(264)에 근접하여 잉크 용기 유니트(200)의 저부측 상에 위치된다. 이러한 개구(260)의 형상에 따라, 밸브 기구의 개방 중에, 특히 밸브 플러그(261)가 밸브 작동 돌출부(180b)에 의해 가압됨으로써 밸브 덮개(262)를 향해 이동된 직후에 잉크 용기 유니트(200) 내의 잉크는 부압 제어 챔버 유니트(100) 내부로 공급되기 시작한다. 또한, 잉크 용기 유니트(200)가 내부에 잉크가 더 이상 배출될 수 없기 때문에 배출되는 것이 필요한 경우 잉크 용기 유니트(200) 내부에 남아있는 잉크의 양을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 엘라스토머가 제1 밸브 본체(260a)의 연결 밀봉 표면(260), 즉 밀봉부용 재료로서 사용된다. 연결 밀봉 표면(260)용 재료로서 엘라스토머가 사용됨에 따라, 엘라스토머의 탄성에 의해 연결 밀봉 표면(260)과 연결 파이프(180)의 밀봉 돌출부(180a) 사이의 연결부는 완벽하게 밀봉되고, 또한 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉부와 밸브 플러그(261)의 대응 밀봉부 사이의 연결부도 완벽하게 밀봉된다. 또한, 제1 밸브 본체(260a)와 연결 파이프(180) 사이의 연결부가 완벽하게 밀봉되는 것을 보장하도록 (예를 들면, 엘라스토머 층의 두께를 증가시킴으로써) 필요한 탄성의 최소 크기를 초과하는 탄성의 크기를 갖는 엘라스토머를 제공함으로써, 엘라스토머의 가요성은 잉크 제트 헤드 카트리지의 직렬 스캐닝 이동 중에 연결 파이프(180)와 밸브 플러그(261) 사이의 접촉 지점에서 발생하는오정렬, 비틀림 및/또는 마찰의 영향을 보상하고, 연결부가 완벽한 밀봉을 유지하는 것을 두배로 보장한다. 엘라스토머 재료로 된 연결 밀봉 표면(260)은 제1 밸브 본체(260a)와 일체형으로 형성되어, 구성 요소의 수를 증가시키지 않고 전술된 요구되는 효과를 제공하는 것을 가능하게 한다. 엘라스토머의 사용은 전술된 구성으로 제한될 필요는 없고, 엘라스토머는 연결 파이프(180)의 밀봉 돌출부(180a), 밸브 플러그(261)의 밀봉부 등의 재료로서 사용될 수도 있다.
한편, 잉크 용기 유니트(200)는 홀더(150)로부터 제거될 때, 전술된 장착 단계는 역으로 발생하여 연결 개구(230)를 밀봉 해제하여 밸브 기구가 밀폐되도록 한다.
즉, 잉크 용기 유니트(200)는 이를 장착 방향과 반대 방향으로 점차 회전시키면서 잉크 용기 유니트를 홀더(150)로부터 제거하는 방향으로 견인됨에 따라, 우선 밸브 플러그(261)는 탄력 부재(263)의 탄성으로 인해 전방으로 이동하고 연결 개구(230)를 폐쇄하도록 밀봉 표면으로 제1 밸브 몸체(260a)의 밀봉부를 가압한다.
그런 후, 잉크 용기 유니트(200)는 홀더(150) 밖으로 당겨짐에 따라, 밀봉 돌출부(180a)에 의해 밀봉되어 있는 연결 파이프(180)와 연결 개구(230)의 벽 사이의 간격은 밀봉 해제된다. 이 간격은 밸브 기구의 밀폐 후에 밀봉 해제되기 때문에, 잉크가 연결 개구(230)로 쓸데없이 유출되는 일이 발생하지 않는다.
또한, 밀봉 돌출부(180a)는 전술된 바와 같은 각도로 배치되기 때문에, 연결 개구(230)의 밀봉 해제는 밀봉 돌출부(180a)의 상부측으로부터 발생한다. 연결 개구(230)가 밀봉 해제되기 전에, 잉크는 연결 개구(230) 및 연결 파이프(180)에 남아 있다. 그러나, 밀봉 해제가 상부측에서 시작된다. 즉, 하부측은 밀봉된 상태이고, 잉크가 연결 개구(230) 외부로 누설되는 것을 방지한다. 또한, 연결 개구(230)와 연결 파이프(180)의 내부 압력은 부압이고, 따라서 연결이 밀봉 돌출부(180a)의 상부측으로부터 밀봉 해제됨에 따라 외부 공기는 연결 개구(230) 내로 진입하여 연결 개구(230, 180)에 남아있는 잉크가 부압 제어 챔버 쉘(110)로 유입되게 한다.
연결 개구(230)에 남아있는 잉크가 부압 제어 챔버 쉘(110) 내로 이동되게 하도록 밀봉 돌출부(180a)의 상부측으로부터 시작하여 연결 개구(230)가 밀봉되게 함으로써, 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150)로부터 제거됨에 따라 잉크가 연결 개구(230)로부터 누설되는 것을 막는 것이 가능하다.
전술된 바와 같이, 잉크 용기 유니트(200)와 부압 제어 챔버 쉘(200) 사이의 연결 구조에 의하면, 잉크 용기 유니트(200)의 밸브 기구가 작동하기 전에 연결 개구(230)는 봉합되어 잉크가 연결 개구(230)로부터 부주의하게 누설되는 것이 방지된다. 또한, 시간 지연은 밀봉 시간 및 밀봉 해제 시간에 대해 밀봉 돌출부(180a)의 상부 측 및 하부 측 사이에서 제공되기 때문에, 밸브 플러그(261)는 연결 중에 부주의하게 이동하는 것이 방지되고 연결 개구(230)에 남아있는 잉크는 연결 중에 및 제거 중에 누설되는 것이 방지된다.
또한 본 실시예에 있어서, 밸브 플러그(261)는 연결 개구(230)의 외측 개구로부터 멀리 연결 개구(230) 내부의 더 깊은 지점에서 연결 개구(230)에 배치되고, 밸브 플러그(261)의 이동은 연결 파이프(180)의 돌출 단부에 제공되는 밸브 작동돌출부(180b)에 의해 제어된다. 따라서, 사용자는 밸브 플러그(261)를 접촉할 필요가 없고 밸브 플러그(261)에 부착된 잉크에 의해 오염되는 것이 방지된다.
<연결부의 결합 또는 결합해제와 내부 직경(ID) 사이의 관계>
다음, 도4 및 도5에 의하면, 연결부의 결합 또는 해제와 내부 직경(ID) 사이의 관계가 기술될 것이다.
도4 및 도5는 잉크 용기 유니트(200)를 홀더(150) 내로 장착하는 단계를 도시하기 위한 도면으로, 도4(a), 4(b) 및 4(c)와, 5(a), 5(b) 및 5(c)는 동일한 단계를 대응하여 나타낸다. 도4 및 도5는 각각 내경(ID)과 연결부에 관련된 부분을 상세히 도시한다.
제1 단계에 있어서, 잉크 용기 유니트(200)는 잉크 용기 유니트 장착 에러를 방지하기 위한 복수의 내경 부재(170)가 잉크 용기의 경사 벽(251)과 접촉을 이루는 도4(a) 및 도5(a)에 도시된 위치로 상향 삽입된다. 홀더(150) 및 잉크 용기 유니트(200)는 연결 개구(230) 및 연결 파이프(180)가 접촉을 이루지 않도록 구성된다. 다른 잉크 용기 유니트(200)가 삽입되면, 다른 잉크 용기 유니트(200)의 경사 벽(251)은 내부 직경 부재(170)와 충돌하여, 다른 잉크 용기 유니트(200)가 더 삽입되는 것을 방지한다. 이러한 구조 배치로, 다른 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)는 연결 파이프(180)와 절대 접촉하지 않는다. 따라서, 다른 잉크 용기 유니트(200)가 삽입됨에 따라 연결부에서 발생하는 문제점, 예컨대 다른 색과의 잉크의 혼합, 잉크의 고체화, 불완전한 이미지 제작 및 장치의 고장이 방지될 수 있고, 따라서 장치의 헤드 및 교체 가능한 잉크 내장부가 이러한 문제점의 발생으로인해 교체되지 않는다.
삽입된 잉크 용기 유니트(200)가 맞는 것이라면, 내경 부재(170)의 위치는 내경 부재 슬롯(252)의 위치와 상응할 것이다. 따라서, 잉크 용기 유니트(200)는 부압 제어 챔버 유니트(100)를 향해 도4에 도시되는 위치로 조금 깊게 삽입된다. 이 위치에서, 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)의 연결 밀봉 표면(260)은 연결 개구(180)의 밀봉 돌출부(180a)의 하부 측면과 접촉하게 된다.
그런 후, 양 측부는 전술된 단계를 통해 완전히 결합되어 잉크 용기 유니트(200)의 내부 공간과 부압 제어 챔버 유니트(100)의 내부 공간 사이에 통로를 제공한다.
전술된 실시예에서, 밀봉 돌출부(180a)는 연결 파이프(180)의 일체 부분이다. 그러나, 2개의 요소는 분리되어 형성될 수도 있다. 이러한 경우에서, 밀봉 돌출부(180a)는 연결 파이프(180) 주위에 끼워 맞춰지고 연결 파이프(180)의 주연 표면 상에 형성된 돌출부 또는 연결 파이프(180)의 주연 표면에 제공되는 홈에 의해 헐겁게 보유되어 밀봉 돌출부(180a)가 연결 파이프(180)의 주연 표면 상에서 이동하게 한다. 그러나, 밀봉 돌출부(180a)가 연결 밀봉 표면(260)과 접촉하게 될 때까지 독립된 밀봉 돌출부(180a)의 이동 범위 내에서 밸브 작동 제어 돌출부(180b)가 밸브 플러그(261)와 접촉을 이루지 않도록 연결부는 구성된다.
본 실시예의 전술에서, 잉크 용기 유니트(200)가 더 삽입됨에 따라 밀봉 돌출부(180a)의 하부측은 연결 밀봉 표면(260)과 접촉을 이루고, 밀봉 돌출부(180a)는 연결 밀봉 표면(260) 상에서 활주하여 밀봉 돌출부(180a)의 상단이 연결 밀봉표면(260)과 최종적으로 접촉할 때까지 밀봉 돌출부(180a)의 상부측을 향해 상향으로 밀봉 돌출부(180a)와 연결 밀봉 표면(260) 사이에서 접촉 범위를 점차 확장하는 것이 기술된다. 그러나, 장착 단계는 우선, 밀봉 돌출부(180a)의 상부측이 연결 밀봉 표면(260)과 접촉을 이루고, 잉크 용기 유니트(200)이 더 삽입됨에 따라 밀봉 돌출부(180a)가 연결 밀봉 표면(260) 상에서 활주하여 밀봉 돌출부(180a)의 하단부가 연결 밀봉 표면(260)과 최종적으로 접촉할 때가지 밀봉 돌출부(180a)의 하단부를 향해 하향으로 밀봉 돌출부(180a)와 연결 밀봉 표면(260) 사이에서 접촉 범위를 확장할 수도 있다. 또한, 밀봉 돌출부(180a)와 연결 밀봉 표면(260) 사이에서 상부측 및 하부측에서 동시에 접촉이 발생할 수도 있다. 상기 단계 동안, 연결 파이프(180)와 밸브 플러그(261) 사이의 나타난 공기가 밸브 플러그(261)를 연결 개구(230)의 내향으로 가압함으로써 밸브 기구를 개방한다면, 잉크 저장 용기(201) 내의 잉크(300)는 연결 개구(230)가 밀봉 돌출부(180a)와 연결 밀봉 표면(260) 사이의 연결에서 완전히 밀봉되기 때문에 외부로 누설되지 않는다. 한편, 본 발명의 중요한 요점은 연결 파이프(180)와 연결 개구(230) 사이의 연결이 완전히 밀봉된 후에만 밸브 기구가 개방된다는 것이다. 이 구조에 따라, 잉크 용기 유니트(200) 내의 잉크(300)가 잉크 용기 유니트(200)의 장착 중에 누설되는 일이 발생하지 않는다. 또한, 연결 개구(230) 내로 가압되는 공기는 잉크 용기 유니트(200)로 진입하고 연결 개구(230)로 잉크 저장 용기(201) 내의 잉크(300)를 외부로 가압하여 잉크를 잉크 저장 용기(201)에서 흡수 재료편(140)으로 원활하게 공급하는 데에 기여한다.
<잉크 공급 작동>
다음으로, 도6에 의하면, 도2에 도시되는 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 공급 작동이 기술될 것이다. 도6은 도2에 도시된 잉크 제트 카트리지의 잉크 공급 작동을 기술하기 위한 단면이다.
연결부가 잉크 제트 헤드 카트리지가 전술된 바와 같이 사용되는 방향으로 배치될 때 연결 파이프(180)의 상단부 상에 위치되도록 부압 제어 챔버 유니트(100)의 흡수 재료를 복수의 편으로 분할하여 흡수 재료의 분할된 편들 사이의 연결부를 위치시킴으로써, 잉크가 흡수 재료편(130, 140) 및 도2에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지에 나타나면 흡수 재료편(130) 또는 상부 편 내의 잉크 후에 흡수 재료편(140) 또는 하부 편 내의 잉크를 소모하는 것이 가능해진다. 또한, 가스-액체 연결부(L)의 위치가 외부 변화로 인해 변한다면, 우선 흡수 재료편(140)과 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 연결부의 인접부(113c)를 충만시킨 후 흡수 재료편(130)으로 스며든다. 따라서, 버퍼 공간(116)에 더하여 버퍼 영역이 부압 제어 챔버 유니트(100)에 제공되는 것이 보장된다. 흡수 재료편(130)에 비해 강한 흡수 재료편(140)의 모세관력의 강도를 형성하는 것은 흡수 재료편(130)의 잉크가 잉크 제트 헤드 카트리지가 작동할 때 소모되는 것을 보장한다.
또한, 본 실시예에 있어서, 흡수 재료편(130)은 부압 제어 챔버 덮개(120)의 리브에 의해 흡수 재료편(140)을 향해 계속 가압되고, 흡수 재료편(130)은 흡수 재료편(140)과 접촉을 유지하고 연결부(113c)를 형성한다. 흡수 재료편(130, 140)의 압축비는 다른 부분의 것보다 연결부(113c)에 근접해서 보다 높고, 모세관력은 다른 부분에서 보다 연결부(113c)에 인접해서 더 크다. 보다 특별하게는, 흡수 재료편(140)의 모세관력, 흡수 재료편(130)의 모세관력 및 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 연결부(113c)에 인접한 영역의 모세관력은 그 관계가 P2 < P1< PS인 P1, P2, PS로 나타낸다. P1 및 P2의 강도 범위는 그 밀도 또는 압축에 대해 흡수 재료편(130, 140)이 불균일하기 때문에 상호 겹치지만, 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 연결부(113c)에 인접한 영역에 다른 영역 보다 강한 모세관력을 제공하는 것은 연결부(113c)에 인접한 영역의 모세관력의 강도는 전술된 요구 조건에 상응하는 데에 필요한 힘을 초과한다. 따라서, 전술된 효과가 제공될 것이라는 것이 보장된다. 또한, 흡수 재료편(130, 140) 사이의 연결부(113c) 아래로 및 이와 인접하게 연결 파이프(180)를 위치시키는 것은 가스-액체 연결부가 이 위치에 있다는 것을 보장하고, 이는 바람직하다.
따라서, 다음으로, 본 발명의 연결부(113c)를 형성하기 위한 방법이 기술될 것이다. 본 실시예에서, -110mq(P1 = -110mmAq)의 모세관력을 갖는 올레핀 섬유(2 데니르)가 모세관력 생성 부재와 같은 흡수 재료편(140)용 재료로 사용된다. 흡수 재료편(130, 140)의 경도는 0.69kgf/mm이다. 경도를 측정하기 위한 방법은 우선 15mm의 직경을 갖는 가압 로드가 부압 제어 챔버 쉘(110)에 위치되는 흡수 재료에 대향하여 가압됨에 따라 탄성력이 측정되고, 그런 후 경도는 가압 로드가 삽입되는 거리와 이에 대응하는 탄성력의 측정량 사이의 관계로부터 달성된다. 한편, 흡수 재료편(140)에 대한 동일한 재료 즉, 올레핀 섬유는 흡수 재료편(130)을 위한 재료로 사용된다. 그러나, 흡수 재료편(140)과 비교하면, 흡수 재료편(130)은 모세관력(P2 = - 80mmAq)이 보다 약하고 섬유 직경(6 데니르)이 보다 크고 1.88 kgf/mm로 경도가 더 높다.
흡수 재료편(140)보다 모세관력이 약하고 흡수 재료편(140)보다 경도가 더 큰 흡수 재료편(130)을 제조함으로써, 조합식 및 접촉식으로 재료편들을 상호 위치시키고 상호 대항하여 가압하는 것은 흡수 재료편(140)이 흡수 재료편(130, 140)들 사이의 연결부(113c)에 인접한 흡수 재료편(130) 보다 압축되어 유지하게 한다. 따라서, 모세관력(P2 < P1 < PS)의 전술된 관계는 연결부(113c)에 인접하게 성립되고 P2와 PS 사이의 차이가 P2와 P1사이의 차이보다 항상 크게 되는 것을 또한 보장한다.
<잉크 소모>
다음으로, 도6 내지 도8에 의하면, 잉크 소모 단계의 개요는 잉크 용기 유니트(200)가 홀더(150) 내로 장착되어 부압 제어 챔버 유니트(100)에 연결되게 되는 시점에서 잉크 저장 용기(201)의 잉크가 소모되기 시작하는 시점까지 기술될 것이다. 도7은 도6을 참조하여 기술되는 잉크 소모 중에 잉크 상태를 도시하기 위한 도면이고, 도8은 잉크 용기 유니트(200)의 내부 압력 변화의 방지에 대한 내부 블래더(220)의 변형의 효과를 도시하는 그래프이다.
우선, 잉크 저장 용기(201)가 부압 제어 챔버 유니트(100)에 연결됨에 따라, 잉크 저장 용기(201)의 잉크는 부압 제어 챔버 유니트(100)의 내압이 잉크 저장 용기(201)의 내압과 동일해지고 기록 작동을 하기 위해 잉크 제트 헤드 카트리지가 준비할 때까지 부압 제어 챔버 유니트(100)로 이동한다. 다음으로, 잉크가 잉크제트 헤드 유니트(160)에 의해 소모되기 시작함에 따라 내부 블래더(220)의 잉크와 흡수 재료편(140)의 잉크는 소모되고 내부 블래더(220) 및 흡수 재료편(140)에 의해 생성되는 정적 부압 값이 증가하게 되는 균형을 유지한다.(제1 상태 : 도7(a)의 범위 A) 이 상태에서, 잉크가 흡수 재료편(130)에 있을 때 흡수 재료편(130)의 잉크 또한 소모된다. 도7(a)은 잉크 전달 튜브(165)의 부압이 변화하는 비율의 일례를 도시하는 그래프이다. 도7(a)에 있어서, 가로 좌표 축은 잉크가 잉크 전달 튜브(160)를 통해 부압 제어 챔버 쉘(110)의 외부로 토출되는 비율을 나타내고, 세로 좌표 축은 잉크 전달 튜브(160)의 부압(정적 부압)의 값을 나타낸다.
다음으로, 가스는 흡수 재료편(130, 140)이 대략 동일한 수준으로 가스-액체 연결부(L)의 위치를 유지시키고 내부 부압을 대체로 동일하게 유지시키는 동안 내부 블래더(220) 내로 유입되어 잉크가 소모되게 즉, 가스-액체 교환기를 통해 외부로 유출되게 한다.(제2 단계 : 도7(a)의 범위 B) 그런 후, 모세관 압력 생성 부재 보유 챔버(110)에 남아있는 잉크는 소모된다.(도7(a)의 범위 C)
전술된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 내부 블래더(220)의 잉크는 외부 공기의 내부 블래더(220)로의 도입 없이 사용되는 단계(제1 단계)를 겪는다. 따라서, 잉크 저장 용기(201)의 내부 체적에 대해 오로지 고려되는 요구 조건은 연결 중에 내부 블래더(220) 내로 유입되는 공기량이다. 따라서, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 잉크 저장 용기(201)의 내부 체적에 대한 요구 조건이 완화되어도 외부 변화, 예컨대 온도 변화에 대해 보상할 수 있다는 장점을 가진다.
또한, 도7(a)의 전술된 범위(A, B, C) 중의 어느 범위에서, 잉크 저장 용기(201)는 교체되고 적당한 부압량이 생성되어 잉크가 확실히 공급되는 것을 보장한다. 즉, 본 실시예의 잉크 카트리지 헤드의 경우에서, 잉크 저장 용기(201)의 잉크는 거의 모두 소모될 수 있다. 또한, 잉크 용기 유니트(200)가 교체될 때 공기가 연결 파이프(180) 및/또는 연결 개구(230)에 나타날 수도 있고, 잉크 저장 용기(201)가 흡수 재료편(130, 140)에 보유된 잉크량에 관계없이 교체될 수 있다. 따라서, 잉크 저장 용기(201)가 잉크 잔량 검출 기구에 의하지 않고 교체될 수 있게 하는 잉크 제트 헤드 카트리지를 제공하는 것이 가능하다. 즉, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 잉크 잔량 검출 기구가 제공될 필요가 없다.
이제, 전술된 잉크 소모 순서는 도7에 의한 다른 관점으로 기술될 것이다.
도7의 (b)는 전술된 잉크 소모 순서를 도시하는 그래프이다. 도7의 (b)에 있어서, 가로 좌표는 경과 시간을 나타내고, 세로 좌표는 잉크 저장 용기로 유출된 누적 잉크량을 도시한다. 잉크 제트 헤드 유니트(160)에 제공되는 잉크의 비율은 경과 시간에 걸쳐 일정하다고 여겨진다.
잉크 소모 순서는 잉크 내장부 외부로 유출되는 잉크 누적량과 도7의 (b)에 도시된 내부 블래더(220) 내로 유입되는 공기 누적량의 각도로 기술될 것이다. 도7의 (b)에 있어서, 내부 블래더(220) 외부로 유출된 잉크 누적량은 실선(1)으로 도시되고, 잉크 저장부 내로 유입된 공기 누적량은 실선(2)으로 도시된다 시간 t0 내지 시간 t1의 범위는 범위 A 또는 도7의 (a)의 가스-액체가 교환이 시작되기 전의 범위에 대응한다. 이 범위(A)에 있어서, 흡수 재료편(140) 및 내부블래더(220)로부터의 잉크는 전술된 바와 같이 흡수 재료편(140, 220) 사이에서 균형이 유지되는 동안 헤드 외부로 유출된다.
다음으로, 시간(t1) 내지 시간(t2)의 범위는 도7(b)의 가스-액체 교환 범위(범위 B)에 대응한다. 이 범위 B에 있어서, 가스-액체 교환은 전술된 바와 같이 부압 균형에 대해 지속된다. 공기가 도7에서 실선(1)으로 도시된 바와 같이 (실선(2)의 단차부에 대응하는) 내부 블래더(220) 내로 도입됨에 따라, 잉크는 내부 블래더(220)의 외부로 유출된다. 이러한 단계 중에, 잉크가 도입된 공기량과 동일한 량으로 내부 블래더(220)의 외부로 항상 유출되는 일이 발생하지 않는다. 예컨대, 잉크는 때로 공기 도입 후의 소정량의 시간 도입된 공기량과 동일한 양만큼 내부 블래더(220)의 외부로 유출된다. 도7의 (b)에서 명백한 바와 같이, 이러한 종류의 반작용 또는 시간 지연의 발생은 내부 잉크 블래더(220)를 가지지 않은 잉크 제트 헤드 카트리지에 비해 본 발명의 잉크 제트 헤드 카트리지와 변형되지 않는 잉크 저장부를 특징으로 한다. 전술된 바와 같이, 이 단계는 가스-액체 교환 범위 동안에 반복된다. 내부 블래더(220)의 잉크는 계속 유출되고 내부 블래더(220)의 공기량과 잉크량 사이의 관계는 시간의 임의 지점에서 역전한다.
시간(t2) 이후의 기간은 도7(a)의 가스-액체 교환 기간 후의 기간(범위(C))에 대응한다. 이 범위(C)에서, 내부 블래더(220)의 내압은 전술된 대기압과 대체로 동일하게 된다. 내부 블래더(220)의 내압이 대기압으로 점차 변경되면서, 최초 상태(예비 사용 상태)는 내부 블래더(220)의 탄성에 의해 점차 복구된다. 그러나, 소위 좌굴 때문에, 내부 블래더(220)가 초기 상태로 완전히 복귀되지는 않는다.내부 블래더(220) 내로 유입된 공기의 최종 양(Vc)은 블래더(220)의 최초 내부 부피보다 작다(V > Vc). 범위(C) 내의 상태에서도, 내부 블래더(220) 내의 잉크는 완전히 소모될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에서 잉크 제트 헤드 카트리지의 구조는, 본 실시예에서의 잉크 제트 헤드 카트리지 내의 가스-액체 교환 중 발생되는 압력 변동(도7(a)의 진폭(γ))은 가스-액체 교환이 발생하는 종래의 잉크 용기 시스템을 사용하는 잉크 제트 헤드 카트리지의 압력 변동에 비교할 때 크다는 점에 특징이 있다.
이러한 특징의 원인은 가스-액체 교환이 시작되기 전, 내부 블래더(220)가 변형되고, 내부 블래더(220) 내부로부터 잉크의 흡입에 의해 변형이 유지되기 때문이다. 따라서, 내부 블래더 재료의 탄성은 내부 블래더(220)의 벽을 외향으로 이동시키는 방향으로 작용하는 힘을 계속 발생시킨다. 그 결과, 상술된 바와 같이 가스-액체 교환중 흡수 재료편(140)과 내부 블래더(220) 사이의 내부 압력 차이를 감소시키도록 내부 블래더(220)로 유입되는 공기의 양은 종종 적정량을 초과하여, 내부 블래더(220)로부터 쉘(210) 내로 유입되는 잉크 양을 증가시킨다. 반면, 내부 블래더(220)의 벽이 변형되면서 잉크 용기부의 벽이 변형되지 않도록 잉크 용기 유니트(200)가 구성되면, 잉크는 임의의 양의 공기가 잉크 용기부로 유입되자마자 부압 제어 챔버 유니트(100) 내로 즉시 유입된다.
예를 들어, 100% 효율 모드(솔리드 모드)에서, 많은 양의 잉크가 잉크 제트 헤드 유니트(160)로부터 한번에 모두 토출되어, 잉크가 부압 제어 챔버 유니트(100) 및 잉크 저장 용기(201)로부터 급속히 배출된다. 그러나, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 경우에, 가스-액체 교환에 의해 배출되는 잉크의 양은 상대적으로 커서, 신뢰성을 증가시킨다. 즉, 잉크 유동 차단에 대한 염려가 제거된다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 구조에 따르면, 잉크는 내향 변형되어 유지되는 내부 블래더(220)로 배출되어, 그에 의해 구조가 캐리지의 진동, 주변 변화 등에 대해 보다 높은 정도의 완충 효과를 제공한다는 점에서 추가의 이익을 제공한다.
상술된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 구조에 따르면, 부압에서의 약간의 변화가 내부 블래더(220)에 의해 완화될 수 있으며, 공기가 내부 블래더(220)에 존재하는 경우에도, 예를 들어, 잉크 공급의 제2 단계 중, 온도 변화와 같은 주위 변화도 종래의 방법과 다른 방법에 의해 보상될 수 있다.
다음, 도8을 참조하여, 도2에서 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지의 주변 상태가 변화될 경우에도 유니트 내의 액체가 안정되게 유지되는 것을 보장하기 위한 기구가 설명될 것이다. 이하의 설명에서, 흡수 재료편(130, 140)은 모세관력 발생 부재라고도 한다.
내부 블래더(220) 내의 공기는 대기압의 감소 및/또는 온도 증가에 의해 팽창되기 때문에, 내부 블래더(220)의 벽 등의 부분 및 내부 블래더(220)의 액체 표면은 압력을 받는다. 따라서, 블래더(220)의 내부 부피뿐만 아니라 내부 블래더(220) 내의 잉크 부분도 연결 파이프(180)를 통해 내부 블래더(220)로부터 부압 제어 챔버 쉘(110) 내로 유출된다. 그러나, 내부 블래더(220)의 내부 부피가 증가되기 때문에, 본 실시예의 경우에 흡수 재료편(140) 내로 유출되는 잉크의 양은 잉크 저장부가 변형될 수 없는 경우에 비교할 때 대체로 작다.
상술된 바와 같이, 대기압의 상술된 변화가 내부 블래더(220) 내의 부압을 완화시키며 내부 블래더(220)의 내부 부피를 증가시킨다. 따라서, 최초에, 대기압이 갑자기 변화되면서 연결 개구(230) 및 연결 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 쉘 내로 유출되는 잉크의 양은, 내부 블래더(220)의 벽부의 내향 변형이 완화되면서 내부 블래더에 의해 발생된 저항력에 의해 그리고 잉크가 모세관력 발생 부재에 의해 흡수되도록 잉크를 이동시키는 저항력에 의해 대체로 영향을 받는다.
특히, 본 실시예의 구조의 경우에, 모세관력 발생 부재(흡수 재료편(130, 140))의 유동 저항은 원 상태의 복귀에 대한 내부 블래더(220)의 저항보다 크다. 따라서, 공기가 팽창하면서, 최초에, 내부 블래더(220)의 내부 부피는 증가된다. 따라서, 공기 팽창 양이 내부 블래더(220)에 의해 제공된 내부 블래더(220)의 내부 부피의 최대 증가량을 초과하기 때문에, 잉크는 내부 블래더(220) 내로부터 연결 개구(230) 및 연결 파이프(180)를 통해 부압 제어 챔버 쉘(110)을 향해 유동하기 시작한다. 즉, 내부 블래더(220)의 벽이 주위 변화에 대한 완충 역할을 하며, 따라서, 모세관력 발생 부재 내의 잉크 이동이 진정되며, 잉크 공급 구멍(165)에 인접하여 부압이 안정화된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내로 유출되는 잉크는 모세관력 발생 부재에 의해 유지된다. 상술된 상태에서, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 잉크의 양은 일시 증가되어, 가스-액체 인터페이스를 증가시키며, 따라서, 내부 압력이 안정될 때와 비교할 때, 최초와 같이 내부 압력은 일시적으로 약간 양으로 된다. 그러나, 토출에서 잉크 제트 헤드 유니트(160)와 같은 액체 토출 기록 수단의 특성상의 이러한 약간 양의 내부 압력의 효과는, 토출의 면에서 실질적인 문제를 야기하지 않는다. 대기압이 정상 수준(기본 유니트의 대기압)으로 복귀되면서, 또는 온도가 원래 수준으로 복귀되면서, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내로 누설되어 모세관력 발생 부재 내에 유지되는 잉크는 내부 블래더(220)로 복귀되어, 내부 블래더(220)는 원래의 내부 부피로 저장된다.
다음, 최초 작동후 변화되는 이러한 대기압 하에서 복귀되는 안정된 상태에서의 기본 작용에 대해 설명하기로 한다.
이러한 상태를 특징짓는 것은 내부 블래더(220)로부터 배출된 잉크의 양이며, 모세관력 발생 부재에서 유지되는 잉크와 가스 사이의 인터페이스의 위치가 내부 블래더(220) 자체의 내부 부피의 변동에 의해 부압의 변동을 보상하도록 변화된다는 점이다. 모세관력 발생 부재에 의해 흡수된 잉크의 양과 잉크 저장 용기(201) 사이의 관계에 대해, 대기압 및 온도 변화의 상술된 감소 중 공기 통풍구 등으로부터 잉크 누설을 방지하는 견지에서 필요한 모든 것은, 잉크 저장 용기(201)로부터 잉크가 공급되는 중 부압 제어 챔버 쉘(110)에서 유지되는 잉크의 양 및 부압 제어 챔버 쉘(110)에 의해 흡수되는 잉크의 최대 양을 결정하는 것이며, 최악의 상태에서 잉크 저장 용기(201)로부터 유출된 잉크의 양을 고려하면, 최악의 상태에서 크기가 상술된 잉크 양 및 흡수될 잉크의 최대 양과 일치하는 모세관력 발생 부재를 유지하기에 충분한 내부 부피를 부압 제어 챔버 쉘(110)에 제공하는 것이다.
도8(a)에서, 대기압의 감소 전 내부 블래더(220)의 내부 공간의 내부 부피(공기의 부피)의 최초 부피는, 내부 블래더(220)가 공기 팽창에 반응하여 전혀 변형되지 않는 경우에, 가로좌표 축(x)에 의해 표시되며, 대기압이 값(P(0 < P < 1))으로 감소되면서 유출되는 잉크의 양은 세로좌표 축에 의해 표시되며, 그들의 관계는 점선(l)에 의해 도시된다.
최악의 상태에서 내부 블래더(220)로부터 유출되는 잉크의 양은 이하의 가정에 기초하여 평가될 수 있다. 예를 들어, 내부 블래더(220)로부터 유출되는 잉크의 양이 대기압의 값이 감소되는 최저 수준이 0.7일 때 최대가 되는 상태는 내부 블래더(220)에서 유지되는 잉크의 부피가 내부 블래더(220)의 부피 능력(VB)의 30%와 같다. 따라서, 내부 블래더(220)의 벽의 단부 벽 아래의 잉크가 또한 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 모세관력 발생 부재에 의해 흡수된다고 가정할 때, (부피 능력(VB)의 30%와 동일한) 내부 블래더(220) 내에 유지되는 잉크의 전체가 누출될 수 있다는 것이 예상된다.
반면, 본 실시예에서, 내부 블래더(220)는 공기의 팽창에 반응하여 변형된다. 즉, 팽창 전 내부 블래더(220)의 내부 부피와 비교할 때, 내부 블래더(220)의 내부 부피는 팽창 후 보다 크며, 부압 제어 챔버 쉘(110)의 잉크 수준은 내부 블래더(220)의 부압의 변동을 보상하도록 변화된다. 안정 상태에서, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 잉크 수준은 모세관력 발생 부재의 부압의 감소를 보상하도록 변화되며, 대기압의 변화 전 모세관력 발생 부재 내의 부압에 비교할 때, 내부블래더(220)로부터 잉크에 의해 야기된다. 즉, 유출되는 잉크의 양은, 실선(2)에 의해 도시된 바와 같이, 내부 블래더(220)의 팽창 양에 비례하여 감소된다. 점선(1) 및 실선(2)으로부터 명백한 바와 같이, 내부 블래더(220)로부터 유출되는 잉크의 양은, 내부 블래더(220)가 공기의 팽창에 반응하여 전혀 변형되지 않는 경우에서와 비교할 때, 보다 적게 평가될 수 있다. 상술된 현상은 마찬가지로, 온도가 약 50도 증가하더라도 잉크 유출량이 대기압 감소에 반응한 상술된 잉크 유출량보다 작은 경우를 제외하고, 잉크 용기의 온도의 변화의 경우에 발생된다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크 용기는 부압 제어 챔버 쉘(110)에 의해 제공된 완충 효과 때문에 뿐만 아니라 잉크 저장 용기(201)의 형상이 쉘(210)의 내부 공간의 형상과 대체로 동일하게 되는 최대 값으로 부피 능력이 증가할 수 있게 하는 저장 용기(201)에 의해 제공된 완충 효과 때문에 주위 변화에 의해 야기된 잉크 저장 용기(201) 내의 공기의 팽창을 보상할 수 있다. 따라서, 잉크 저장 용기(201)의 잉크 용량이 대체로 증가되는 경우에도 주위 변화를 보상할 수 있는 잉크 공급 시스템을 제공할 수 있다.
도8의 (b)는, 주위 압력이 통상의 대기압으로부터 압력 값(P(0 < P < 1))으로 감소될 때 경과된 시간의 크기에 관해 내부 블래더(220)의 내부 부피 및 내부 블래더(220)로부터 유출된 잉크의 양을 개략적으로 도시한다. 도8의 (b)에서, 공기의 초기 부피는 VA1이며, 시간(t0)은 주위 압력이 통상의 대기압인 시점이며, 그로부터 주위 압력 감소가 시작된다. 가로좌표 축은 시간(t)을 표시하며, 세로좌표 축은 내부 블래더(22)로부터 유출된 잉크의 양 및 내부 블래더(220)의 내부 부피를표시한다. 경과된 시간에 대한 내부 블래더(220)로부터 유출된 잉크의 양의 변화는 실선(1)에 의해 도시되며, 경과된 시간에 대한 내부 블래더(220)의 부피의 변화는 실선(2)에 의해 도시된다.
도8(b)에서 도시된 바와 같이, 갑작스런 주위 변화가 발생되면, 공기의 팽창에 대한 보상은, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 부압이 잉크 저장 용기(201) 내의 부압과 균형을 이루는 통상의 상태가 최종적으로 저장되기 전 잉크 저장 용기(201)에 의해서 주로 이루어진다. 따라서, 갑작스런 주위 변화시, 잉크 저장 용기(201)로부터 부압 제어 챔버 쉘(110) 내로 잉크가 유출되는 시점이 지연된다.
따라서, 여러 가지 사용 조건에서 가스-액체 교환을 통해 잉크 저장 용기(201) 내에 도입된 공기의 팽창을 보상하면서 잉크 저장 용기(201)의 사용 중 안정된 부압 상태에서 잉크 공급이 가능한 잉크 공급 시스템을 제공할 수 있다.
본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에 따르면, 부압 제어 챔버 쉘(110)과 내부 블래더(220) 사이의 부피 비는, 비율이 1:2 이상인 경우에도, 모세관력 발생 부재(잉크 흡수편(130, 140))에 대한 재료 및 내부 블래더(220)에 대한 재료를 선택적으로 선택함으로써, 실제 사용이 가능하도록, 최적으로 세팅될 수 있다. 특히, 내부 블래더(220)의 완충 효과를 강조할 필요가 있으면, 탄성 변형이 가능한 범위 내에서, 최초 상태에 비해 가스-액체 교환 중 내부 블래더(220)의 변형량을 증가시키는 것만이 필요하다.
상술된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에 따르면, 모세관력 발생 부재가 부압 제어 챔버 쉘(110)의 내부 부피의 작은 부분만을 점하지만,부압 발생 제어 챔버 쉘(110)의 구조와의 상승 효과에 의해 주위 상태의 변화를 보상하는 것이 여전히 효과적이다.
도2를 참조하면, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지에서, 연결 파이프(180)는 부압 제어 챔버 쉘(110)의 하단부에 인접하여 위치된다. 이러한 구조는 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 흡수 재료편(130, 140) 내의 잉크의 불균일한 분포를 감소시키는 데 효과적이다. 이하, 이러한 효과를 보다 상세히 후술하기로 한다.
잉크 용기 유니트(200)로부터 잉크는 연결 개구(230), 흡수 재료편(130) 및 흡수 재료편(140)을 통해 잉크 제트 헤드 유니트(160)로 공급된다. 그러나, 연결 개구(230)와 잉크 공급 튜브(165) 사이에, 잉크는 상태에 따라 다른 경로를 취한다. 예를 들어, 최단 경로, 즉, 잉크가 직접 공급되는 상태에서 잉크에 의해 취해지는 경로는 전술된 주변 변화에 의해 야기된 흡수 재료의 액체 표면의 상승 때문에 흡수 재료편(140)의 상부로 잉크가 우선 가는 상태에서 위해진 경로와는 크게 다르다. 이러한 차이는 상술된 불균일한 잉크 분포를 야기하며, 이는 때때로 기록 성능에 영향을 미친다. 잉크 경로의 이러한 변화, 즉, 잉크 경로의 길이의 차이는, 흡수 재료편(140)에 인접하여 연결 파이프(180)를 위치시킴으로써, 불균일한 잉크 분포를 감소시킬 수 있어, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 구조에 따르면, 기록 성능의 불균일이 감소된다. 따라서, 연결 파이프(180) 및 연결 개구(230)는 상부 부분에 가능한 한 근접하여 위치된다.
그러나, 완충 성능을 제공할 필요를 고려할 때, 그들은 본 실시예에서와 같이 상당히 높은 위치에 위치된다. 이러한 위치들은 예를 들어 흡수 재료편(130, 140), 잉크, 잉크 공급 양, 잉크 양 등과 같은 여러 가지 인자를 고려하여 선택적으로 선택된다.
본 실시예에서, 소정 값(P1)을 갖는 모세관력을 발생시키는 흡수 재료편(140) 및 소정 값(P2)을 갖는 모세관력을 발생시키는 흡수 재료편(130)은, 서로 접촉하여, 압축된 상태에서, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에 위치되어, 소정 값(PS)을 갖는 모세관력을 발생시킨다. 이들 모세관력 사이의 강도의 관계는 P2 < P1 < PS이다. 즉, 인터페이스(113c)에서 발생된 모세관력은 가장 강하며, 흡수 재료편(130) 또는 상부 면 상의 흡수 재료편에서 발생된 모세관력은 가장 약하다. 인터페이스(113c)에서 발생된 모세관력이 가장 강하기 때문에, 흡수 재료편(130)에서 발생된 모세관력 또는 상부 면 상의 흡수 재료편은 가장 약하며, 연결 개구(230)를 통해 공급되는 잉크가 인터페이스(113c)를 자나 상부 면 상에 흡수 재료편(130) 내로 유동하는 경우에도, 잉크는 인터페이스(113c)를 향해 강한 힘으로 당겨져 인터페이스(113c)를 향해 다시 이동된다. 이러한 인터페이스(113c)의 존재로, 경로(J)가 두 개의 흡수 재료편(140, 130)을 통해 라인을 형성하는 것은 발생되지 않는다. 이러한 이유로, 연결 개구(230)의 위치는 공급 개구(131)의 위치보다 높다는 점에 더하여, 경로(K, J) 사이의 길이 차이는 감소될 수 있다. 따라서, 흡수 재료편(140)으로부터 잉크가 수납되는 효과에서의 차이를 감소시킬 수 있으며, 이는 흡수 재료편(14)을 통한 잉크 경로가 변화하기 때문에 발생된다.
또한, 본 실시예에서, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내에 위치된 부압 발생 부재로서 잉크 흡수 부재는, 모세관력이 다른 두 개의 흡수 재료편(130, 140)을 포함한다. 모다 강한 모세관력을 갖는 편은 하부면을 위한 편으로서 사용된다. 흡수 재료편(130, 140) 사이의 인터페이스(113c) 아래에 그리고 그에 인접한 연결 파이프(180)의 위치는, 신뢰성 있는 완충 구역을 제공하면서 잉크 경로의 이동이 제어되는 것을 보장한다.
잉크 공급 포트에 대해서는, 부압 제어 챔버 쉘(110)의 하부벽의 대략 중심에 위치된 잉크 공급 포트(131)가 예로서 기술된다. 그러나, 선택은 잉크 공급 포트(131)에 한정되지 않으며, 필요시, 잉크 공급 포트는 연결 개구(230)로부터 이격되게 이동될 수 있다, 즉, 바닥 벽의 좌측 단부에 또는 좌측 벽에 인접하여 위치될 수도 있다. 이러한 변경으로, 홀더(150)가 제공된 잉크 제트 헤드 유니트(160)의 위치 및 잉크 공급 튜브(165)의 위치는, 대응하여 바닥 벽의 좌측 단부 또는 좌측 측벽의 인접부로 변경될 수도 있다.
<밸브 기구>
다음으로, 도9를 참조하면, 전술한 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230) 내에 제공된 밸브 기구가 설명된다.
도9a는 제2 밸브 본체(260b)와 밸브 플러그(261) 사이의 관계를 도시하는 정면도이고, 도9b는 도9a에 도시된 제2 밸브 본체(260b)와 밸브 플러그(261)의 측면 및 수직 단면도이고, 도9c는 약간 회전된 밸브 플러그(260)와 제2 밸브 본체(260b) 사이의 관계를 도시하는 정면도이고, 도9d는 도9c에 도시된 제2 밸브 본체(260b)와 밸브 플러그(260)의 측면 및 수직 단면도이다.
도3, 도9a 및 도9b에 도시된 바와 같이, 연결 개구(230)의 전방 단부는 잉크 저장 용기(201)의 잉크 공급 성능을 향상시키기 위해 개구의 단면적을 확대하여 일방향으로 길다. 그러나, 연결 개구(230)가 연결 개구(230)의 길이 방향에 직각인 폭 방향으로 넓어질 경우에, 잉크 저장 용기(201)가 차지하는 공간이 증가하여 장치 크기도 증가된다. 이러한 구성은 복수개의 잉크 용기가 최근의 경향, 즉 전자 채색과 사진 인쇄가 가능하도록 서로 병렬로 폭 방향(카트리지의 스캐닝 이동 방향)에 대해 나란히 위치될 때 특히 유효하다. 따라서, 이러한 실시예에서, 연결 개구(230)의 단면 형상, 즉 잉크 저장 용기(201)의 잉크 출구는 타원형이 된다.
또한, 이러한 실시예에서의 잉크 제트 헤드 카트리지의 경우에, 연결 개구(230)는 외부 쉘(210)에 잉크를 공급하는 역할과, 잉크 저장 용기(201) 내로 대기를 안내하는 역할인 2개의 역할을 갖는다. 따라서, 연결 개구(230)의 단면 형상이 중력 방향에 직각인 방향으로 타원형이라는 사실이 연결 개구(230)의 상부면과 바닥면에 상이한 기능을 부여하는 것, 즉 상부면이 기본적으로 공기 유입 경로로서 기능하고 바닥면이 기본적으로 잉크 공급 경로로서 기능하는 것을 용이하게 하고, 가스-액체 교환이 완벽하게 발생하는 것을 보장한다.
전술한 바와 같이, 잉크 용기 유니트(200)가 설치된 때 부압 제어 챔버 유니트(100)의 연결 파이프(180)는 연결 개구(230) 내로 삽입된다. 결과적으로, 밸브 플러그(261)는 연결 파이프(180)의 단부에 위치된 밸브 작동 돌출부(180b)에 의해 밀어진다. 따라서, 연결 개구(230)의 밸브 기구가 개방되고, 잉크 저장 용기(201) 내의 잉크가 부압 제어 챔버 유니트(100) 내로 공급되도록 된다. 잉크 용기 유니트(200)가 연결 개구(230)와 결합할 때의 잉크 용기 유니트(200)의 위치 때문에 밸브 작동 돌출부(180b)가 밸브 플러그를 밀기 위해서 밸브 플러그(261)와 접촉하게 될 때 밸브 플러그(261)의 정확한 중심에 못 미치는 경우라도, 연결 파이프(180)의 주연면 상에 위치된 밀봉 돌출부(180a)의 단부의 단면이 반원형이기 때문에 밸브 플러그(261)의 비틀림은 피할 수 있다. 도9a와 도9b를 참조하면, 밸브 플러그(261)가 상기 공정 동안 원활하게 활주하게 하기 위해, 여유(266)가 연결 개구(230) 내의 결합 밀봉면(260)과 밸브 플러그(261)의 제1 밸브 본체 측의 주연부 사이에 제공된다.
또한, 연결 파이프(180)의 단부에서, 적어도 상부면은 개구를 가지며 따라서, 연결 파이프(180)가 연결 개구(230) 내로 삽입될 때 연결 파이프(180)의 상부측과 연결 개구(230)를 통한 기본적인 공기 유입 경로의 형성에 대한 방해가 없다. 따라서, 효과적인 가스-액체 변화가 가능하다. 반대로, 잉크 용기 유니트(200)를 제거하는 동안에 연결 파이프(180)가 연결 개구(230)로부터 분리될 때, 밸브 플러그(261)는 탄성 부재(263)로부터 탄성력에 의해 전방으로, 즉 제1 밸브 본체(260a)를 향해 활주된다. 결과적으로, 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉부(264)와 밸브 플러그(261)가 서로 결합하여 도9d에 도시된 바와 같이 잉크 공급 경로를 폐쇄한다.
도10은 연결 파이프(180)의 단부의 사시도이고, 단부 형상의 예를 도시한다. 도10에 도시된 바와 같이, 전술한 타원형 단면을 갖는 연결 파이프(180)의 단부의 상부측에 개구(181a)가 제공되고, 연결 파이프(180)의 단부의 바닥측에 개구(181b)가 제공된다. 바닥측 개구(181b)는 잉크 경로이고, 잉크가 종종 상부측개구(181a)를 통과하기도 하지만 상부측 개구(181a)는 공기 경로이다.
밸브 플러그(261)를 제1 밸브 본체(260a)와의 접촉 상태로 유지하기 위해 탄성 부재에 의해 밸브 플러그(261)에 인가된 힘의 크기는 잉크 저장 용기(201)가 사용된 환경에서의 변화로 인해 잉크 저장 용기(201)의 내측과 외측 사이에서 압력차가 발생할 지라도 실질적으로 동일하게 유지되도록 설정된다. 전술한 잉크 용기 유니트(200)가 0.7 대기압을 갖는 높은 고도에서 사용되고 1.0 대기압을 갖는 환경으로 이송된 후에 밸브 플러그(261)가 폐쇄 위치로 복귀될 경우에, 잉크 저장 용기(201)의 내압은 대기압보다 낮아진다. 결과적으로, 밸브 플러그(261)는 밸브 기구를 개방하는 방향으로 가압된다. 이러한 실시예의 경우에, 대기압에 의해 밸브 플러그(261)에 인가된 힘(FA)은 이하의 수학식1에 의해 계산되고, 잉크 용기 내의 기체에 의해 밸브 플러그(261)에 인가된 힘(FB)은 이하의 수학식2로부터 얻어진다.
FA=1.01×105 (N/㎡) (=1.0)
FB=0.709×105 (N/㎡) (=0.7)
밸브 플러그(261)를 밸브 본체와의 접촉 상태로 유지하기 위해 탄성 부재에 의해 생성되기에 필요한 일정한 힘(FV)은 이하의 수학식3을 만족시켜야 한다.
FV=(FA-FB) > 0
즉, 이러한 실시예에서, FV > 1.01×105 - 0.709×105 = 0.304×105 (N/㎡)이다. 이러한 크기의 힘이 밸브 플러그(261)가 압력 하에서 제1 밸브 본체(260a)와 접촉 상태에 있는 상태에 인가된다. 밸브 플러그(261)가 제1 밸브 본체(260a)로부터 떨어져 있을 경우에, 즉 밸브 플러그(261)에 인가된 힘을 생성하기 위한 탄성 부재(26e)의 변형량이 증가된 후에, 제1 밸브 본체(260a)를 향해 밸브 플러그(261)를 미는 방향으로 탄성 부재(263)에 의해 밸브 플러그(261)에 인가된 힘의 크기가 커지며, 이는 명백한 것이다.
전술한 밸브 구조의 경우에, 소위 "비틀림" 현상이 발생할 가능성이 있다. 특히, 밸브 작동 돌출부(180b)와 밸브 플러그(261) 사이의 경계면에서의 마찰 계수는 종종 굳어진 잉크 등의 부착으로 인해 증가한다. 그러한 상황이 발생하면, 밸브 플러그(261)는 활주하려는 밸브 작동 돌출부(180b)의 표면 상에서 활주하지 못한다. 결과적으로, 잉크 용기 유니트(200)가 회전 가능하게 이동될 때, 밸브 플러그(261)가 왕복되면서 밀림으로써 밸브 작동 돌출부(180b)에 의해 도면의 상방으로 비틀린다.
따라서, 이후에, 밀봉 성능에 대해 비틀림(방해) 현상의 효과를 보상할 수 있는 밸브의 구성이 비교예와 함께 설명된다.
도11은 이러한 실시예에서 밸브 기구와 비교되는 밸브 기구의 예를 도시한다. 도12와 도13은 도11에 도시된 밸브 기구에서의 비틀림과 결합이 밀봉된 상태를 도시한다. 도11에서의 비교예의 경우에서, 밸브 플러그(501)의 왕복을 용이하게 하기 위해 타원형 단면을 갖는 밸브 플러그(501)와 제2 밸브 본체(500b) 사이에제공된 여유(506)는 평평하다. 밸브 플러그(501)는 밸브 플러그(501)의 밀봉면(501c)을 유지하기 위해 탄성 부재(503)에 의해 제1 밸브 본체(500a) 상에 가압되고, 즉 연결 개구(530)를 밀봉하기 위해 밸브 플러그(501)의 테이퍼진 제2 밸브 본체 측의 표면이 제1 밸브 본체(500a)의 테이퍼진 밀봉부(500c)와 긴밀하게 접촉된다. 도12를 참조하면, 전술한 비틀림 현상이 비교예의 전술한 구조에서 발생할 경우에, 밸브 플러그(501)는 2 영역, 즉 접촉면(510a)과 접촉면(511b)에서 제2 밸브 본체(500b)와 접촉한다. 이러한 2개의 접촉면들 사이의 거리 및 여유의 양은 X 및 Y로 나타내고 비틀림 각(θ)은 θ=tan-1 (2Y/X)이다. 여유가 여전히 동일하다고 가정하면, 2개의 접촉면들 사이의 거리(X)가 클수록 비틀림 각(θ)의 크기는 작다.
그러나, 이러한 비교예의 경우에, 접촉면의 길이(X)는 (예컨대, 밸브 플러그 직경에 비교하여) 비교적 작고, 비틀림 각(θ)을 비교적 크게 한다. 즉, 비틀림을 조정하기 위해, 비교적 큰 각을 갖는 회전 운동이 필요하다. 따라서, 비틀림의 발생이 적은 후에 비틀림이 조정될 수 있음이 명백하다.
도13을 참조하면, 비틀림의 조정 없이 제1 밸브 본체(500a)와 접촉이 이루어질 경우에, 밸브 플러그(501)의 테이퍼진 밀봉부(501c)는 제1 밸브 본체(500a)의 테이퍼진 밀봉부(500c)로부터의 접촉 반경이 달라진다. 결과적으로, 접촉부가 서로 완전하게 접촉하지 못하여 잉크 누출을 발생하게 한다.
제2 밸브 본체(500b)와 밸브 커버(502)는 초음파에 의해 용접된다. 비교예에서의 밸브 커버는 간단하게 편평한 것이고 초음파가 오정렬을 야기할 가능성을높이고, 즉 밸브 플러그(501)의 활주 축(501a)이 놓여지는 밸브 커버(502)의 정확도가 변하여 밸브 커버(502)의 구멍의 벽이 밸브 플러그(501)의 활주 축(501a)과 접촉하는 것을 방지하기 위해 밸브 커버(502)의 중심 구멍을 확대시키는 것이 필요하다. 따라서, 탄성 부재(503)의 크기를 감소시키는 것이 어렵고, 따라서 탄성 부재(503)의 최소 직경이 밸브 커버(502)의 구멍의 직경에 따라 다르기 때문에 밸브 기구의 전체 크기를 감소시키는 것이 어렵다.
전술한 비교예와 반대로, 이러한 실시예의 밸브 기구는 이하의 구조를 갖는다. 도14는 본 발명의 이러한 실시예의 밸브 기구를 도시하고, 도15와 도16은 도14의 밸브 기구의 비틀림 및 2개의 밀봉부 사이의 관계의 상태를 도시한다. 도14를 참조하면, 이러한 실시예에서, 밸브 플러그(261)는 행정 방향(도면에서 우측 방향)에 대해 테이퍼지고, 밸브 플러그(261)의 직경(적어도 주축의 길이)은 우측 방향에 대해 점차 감소한다. 제2 밸브 본체(260b)의 내벽은 직경이 행정(우측) 방향에 대해 점차 증가하도록 테이퍼진다. 이러한 구조적 구성으로, 밸브 플러그(261)가 비틀릴 때 도12의 비교예의 접촉면(511b)과 동일한 위치에서 제2 밸브 본체(260b)와 접촉하도록 실질적으로 더 큰 각이 필요하고, 밸브 플러그(261)의 각이 이렇게 큰 각에 도달하기 전에 밸브 플러그(261)의 활주 축은 밸브 커버(262)(도15)의 구멍의 벽과 접촉하게 된다. 따라서, 접촉면의 X의 길이가 더 크게 설정될 수 있어서 비틀림 각(θ)의 양이 감소될 수 있다. 따라서, 비틀린 밸브 플러그(261)가 도16에 도시된 바와 같이 비틀림을 조정하지 않고 제1 밸브 본체(500a)와 접촉하도록 위치된 경우라도, 비틀림 각(θ)은 비교예에 비해 극히작고, 밸브 플러그(261)의 밀봉부(265)와 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉부(264) 사이의 경계면이 더욱 밀봉된다.
접촉면의 길이 및 밸브 플러그(261)의 활주 축과 밸브 커버(260a)의 구멍 사이의 여유는 X 및 Y1로 나타내고, θ=tan-1 (Y1+Y2/X)이다.
밸브 커버(252)에는 단차부(밸브 커버에 의한 관통 깊이: 0.8 ㎜)인 밸브 커버 용접 안내부(262a)가 제공되고, 밸브 커버(252)가 제2 밸브 본체(260b) 내로 밀어질 때 제2 밸브 본체(260b)의 에지와 접촉한다. 따라서, 밸브 플러그(261)의 활주 축이 놓여진 밸브 커버(262)의 구멍은 비교예의 구멍보다 작아진다. 즉, 용접 안내부(262a)를 갖는 밸브 커버(262)의 제공은 2개의 요소들 사이에서의 용접 동안에 발생하는 진동에 의해 야기된 밸브 커버(262)와 제2 밸브 본체(260a) 사이의 오정렬의 양을 감소시키고, 따라서 밸브 커버(262)의 구멍이 위치되는 정확도는 증가한다. 따라서, 탄성 부재(263)의 직경을 감소시킬 수 있는 밸브 커버(262)의 구멍의 직경을 감소시키는 것이 가능해진다. 따라서, 밸브 기구의 크기를 감소시키는 것이 가능해진다. 또한, 밸브 플러그(261)의 비틀림으로 인해 밸브 플러그(261)의 활주 축을 통해 밸브 플러그(261)에 의해 힘이 인가될 지라도, 밸브 커버(262)의 강성은 밸브 커버 용접 안내부(262a)에 의해 보장된다.
밸브 커버(262)의 구멍의 리지 라인부에는 R형 부분(262b)이 제공된다. 이러한 R형 부분(262b)은 비용접 표면측(도면에서 우측) 상의 리지 라인에만 제공된다. 이러한 구성의 제공으로, 비틀린 상태에서의 밸브 플러그(261)의 이동 동안, 특히 개방 이동 동안에 밸브 플러그(261)의 활주 축과 밸브 커버(262) 사이의 마찰은 감소될 수 있다.
제1 밸브 본체(260a)와 접촉하게 되는 밸브 플러그(261)의 단부는 편평한 표면을 갖는 밸브 플러그(261)의 밀봉부(265)이다. 반대로, 밸브 플러그(261)의 밀봉부(265)가 접촉하는 제1 밸브 본체(260a)의 부분은 제1 밸브 본체 밀봉부(264)의 밀봉부(264), 즉 제1 밸브 본체(260a)의 내면 상에 위치된 단일편의 탄성체(267)의 표면이다. 밸브 플러그(261)의 밀봉부와 제1 밸브 본체(260a)를 평평하게 하는 것은 제1 밸브 본체(260a)의 R형 부분으로 타원형 단면을 갖는 밸브 플러그(261)의 접촉 반경을 균일하게 하고, 밸브 플러그(261)와 제1 밸브 본체(260a) 사이에서 완전한 접촉이 이루어진다. 또한, 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉부(264)는 입 밖으로 부착된 혀와 같은 형상을 하고 있으며, 2개의 요소들 사이의 경계면이 완전하게 밀봉되는 것을 보장한다.
전술한 바와 같이 구성된 밸브 기구의 경우에, 밸브 플러그(261)와 제2 밸브 본체(260b) 사이에 여유가 제공된다면 도9c에 도시된 바와 같이 잉크 용기 유니트(200)의 설치 또는 제거 동안에 제2 밸브 본체(260b) 내에서 밸브 플러그(261)가 축을 중심으로 회전하는 것이 종종 발생한다. 그러나, 이러한 실시예에서, 밸브 플러그(261)가 축을 중심으로 최대각으로 회전되고 제1 밸브 본체(260a) 상으로 가압되어 최대로 회전된 상태로 유지된다면, 밸브 플러그(261)와 제1 밸브 본체(260a) 사이의 접촉은 각 밀봉부(265, 264)에 의해서 이루어지고, 즉 면 대 면으로 접촉이 이루어진다. 따라서, 밸브 기구가 기밀하게 밀봉되는 것이 보장된다.
또한, 연결 개구(230)와 밸브 기구가 각 단면이 타원형이 되도록 형성되므로, 밸브 플러그(261)의 활주 동안의 밸브 플러그(261)의 회전각은 최소화될 수 있고 또한, 밸브 반응이 향상될 수 있다. 따라서, 연결 개구(230)의 밸브 기구가 밀봉 성능에 대해 완전하게 기능하는 것을 보장하는 것이 가능하다. 또한, 연결 개구(230)와 밸브 기구가 각 단면이 타원형이 되도록 형성되므로, 연결 개구(230)의 주연면 상에 제공된 밀봉용 돌출부(180a)와 밸브 플러그(261)가 잉크 용기 유니트(200)의 설치 또는 제거 동안에 연결 개구(230)를 통해 신속하게 활주하여 연결 작업이 원활하게 일어나는 것을 보장한다.
도10을 참조하면, 밸브 플러그(261)와 접촉하는 연결 개구(230)의 단부는 2개의 대칭 흡수 재료편(180b)을 포함한다. 연결 개구(230)의 단부의 상부측 상의 가스-액체 변화용 개구(181a)와, 바닥측 상의 액체 공급용 개구(181b)가 있다. 따라서, 도17c와 도17d에 도시된 바와 같이 제1 밸브 본체(260a)의 밀봉부(264)와 기밀하게 접촉하도록 위치되는 밀봉부(265)를 제외한 영역 상에 위치된 돌출부(180b)에 대한 대응물로서 한 쌍의 접촉 리브(310)를 밸브 플러그(261)에 제공하려는 생각에 대한 연구가 이루어졌다. 그러나, 밸브의 작동 동안에, 밸브 플러그(261)가 탄성 부재(263)로부터의 힘에 의해 뒤로 밀리고, 따라서 리브 부분은 리브 부분의 변형을 방지하기에 충분히 큰 소정 크기의 강성을 갖도록 요구된다. 또한, 접촉 리브 부분의 위치와 형상에 대해, 밸브 플러그(261)의 접촉 리브 부분의 위치가 연결 파이프(180)의 2개의 밸브 작동 돌출부(180b)에 대해 밸브 플러그(261)의 활주 축의 반경 방향으로 이동될 지라도 활주 축(261a)을 가로질러 서로 대향된 2개의접촉 리브 부분에서 생성된 모멘트가 서로 상쇄되는 것이 신뢰성의 관점에서 요구된다. 따라서, 이러한 실시예에서, 밸브 플러그(261)에는 도17a와 도17b에 도시된 바와 같이 타원형 단면을 갖는 연결 파이프(180)와 단면이 유사한 원형 리브(311)(폭이 0.6 ㎜, 높이가 1.3 ㎜)가 제공된다. 즉, 제1 밸브 본체(500a)의 밀봉부(264)와 접촉하도록 위치된 밀봉부(265)를 제외한 제1 밸브 본체 상의 밸브 플러그(261)의 표면에는 중심이 밸브 플러그(261)의 축선과 일치하는 타원형 오목부(311a)가 제공된다. 이러한 구조는 밸브 작동 돌출부(180b)가 밸브 플러그(261)와 접촉할 때 요구되는 강도 및 신뢰성을 갖는 밸브 플러그(261)를 제공한다. 리브를 원형으로 하는 것과 오목부의 중심을 밸브 플러그(261)의 축선과 일치하게 하는 것은 밸브 플러그(261)의 성형성을 향상시킨다. 이러한 관점으로부터, 성형성에 대해서 오목부측 상의 원형 리브의 기부에 미세한 곡률이 제공되는 것이 요구된다.
도2와 도3을 참조하면, 잉크 용기 유니트(200)의 조립 동안에, 제1 밸브 본체(260a)와 제2 밸브 본체(260b)를 포함하는 밸브 기구가 잉크 저장 용기(201)의 잉크 이송 개구 내로 삽입된 후에 ID 부재(250)는 용접 및 인터로킹에 의해 부착된다. 특히, 내부 블래더(220)는 잉크 저장 용기(201)의 잉크 이송 개구의 개구 에지에서 노출되고, 밸브 기구의 제1 밸브 본체(260a)의 플랜지(268)는 내부 블래더(220)의 이러한 노출된 부분(221a)에 용접된다. 이후에, ID 부재(250)는 플랜지(268)의 위치에 용접되고 용기 외부 쉘(210)의 결합부(201a)와 인터로킹된다.
이러한 종류의 조립체의 경우에는, 예컨대 ID 부재(550)가 부착된 제1 밸브본체의 플랜지(508)는 도11에 도시된 비교예의 경우에서와 같이 평평하고, 탄성체 층(567)은 ID 부재(550)에 제공된 잉크 이송 개구의 에지에서 노출되지 않고, 따라서 연결 파이프(180)를 연결하기 위해 도5에 도시된 공정 동안에 시일 누출이 발생할 수 있는 가능성이 있다. 따라서, 이러한 실시예에서, ID 부재(550)가 용접되고 연결 개구(530)의 개구의 평면과 동일한 평면에 있는 제1 밸브 본체의 플랜지(508)의 용접면은 용기 설치 방향에 반대 방향으로 이동된다. 즉, 제1 밸브 본체 플랜지(268)는 ID 부재(250)가 도2 및 도14 등에 도시된 바와 같이 제1 밸브 본체 플랜지(268)에 부착될 때 ID 부재(250)의 외부면이 연결 개구(230)의 개구의 평면과 일치하도록 위치된다. 이러한 구조적 배열은 ID 부재(250)에 제공된 잉크 이송 구멍 내의 탄성체 층(267)의 존재를 보장하여 밸브 기구를 전술한 시일 누출의 가능성을 허용하지 않는 높은 신뢰성의 밸브 기구가 되게 한다. 또한, 제1 밸브 본체 플랜지(268)가 연결 개구(230)의 개구의 평면으로부터 멀리 이동되기 때문에, 연결 개구(230)의 개구부가 제1 밸브 본체 플랜지(268)의 표면으로부터 돌출된다. 따라서, ID 부재(250)가 부착될 때, ID 부재의 위치는 연결 개구(230)의 개구부에 의해 안내되어 ID 부재(250)를 정확하게 위치시키는 것이 더 용이해진다.
이러한 실시예의 각 잉크 용기 유니트(200)의 잉크 저장 용기(201)는 지지체(150) 내로 설치되고, 대응하는 부압 제어 챔버 쉘(110)에 연결 파이프(180)를 통한 잉크와 용기(201)의 연결 개구(230)의 밸브 기구를 제공한다. 전술한 바와 같은 잉크 저장 용기(201)를 유지하는 지지체(150)는 직렬 스캐닝형 기록 장치(도24)의 카트리지 상에 장착되고, 기록 용지의 평면에 평행한 방향으로 전후방으로이동된다. 이러한 경우에, 잉크 저장 용기(201)의 연결 개구(230)의 내면과 부압 제어 챔버 쉘(110)의 연결 파이프(180)의 외면 사이의 밀봉 상태가, 카트리지가 전후방으로 이동될 때 발생하는 연결 파이프(180)의 탈축, 잉크 저장 용기(201)의 이동 등에 의해 결합부에서 야기되는 비틀림으로 인해 저하되는 것을 방지하기 위해 대책을 취하는 것이 제품의 신뢰성의 견지에서 요구된다.
따라서, 이 실시예에서, 도2 및 도14 등에 도시된 밸브 기구의 제1 밸브 본체(260a) 내의 엘라스토머 층(267)의 두께는 제1 밸브 본체(260a)와 연결 파이프(180) 사이를 밀봉을 하기 위해 최소한의 요구보다 크게 형성되어 캐리지가 왕복 운동하는 동안 연결 파이프 결합부의 위치에서 발생되는 샤프트 및 트위스팅(twisting)의 풀림은 밀봉을 수행함으로써 높은 수준의 신뢰성을 보장하기 위해 엘라스토머 층의 탄성에 의해 중립화될 수 있다. 다른 수단으로써, 연결 파이프(180)가 삽입된 밸브 본체의 강성은 연결 파이프의 강성보다 더 크게 되어 캐리지의 왕복 운동 중에 연결 파이프 결합부의 위치에서 발생하는 샤프트 및 트위스팅의 풀림에 의해 발생된 밸브 본체의 변형은 밀봉을 수행함으로써 높은 수준의 신뢰성을 보장하기 위해 조절될 수 있다.
다음으로, 도10, 도17 및 도25에 따라, 상기 설명한 밸브 기구를 실현하기 위한 다양한 부품의 치수를 설명한다.
도25에서 도시된 것처럼, 수직 방향으로의 밸브 플러그(261)의 치수(e5)는 5.7 ㎜이고, 밸브 플러그(261)의 밀봉부(265)로부터 밸브 플러그(261)의 활주 축(261a)까지의 거리(e3)는 14.4 ㎜이고, 제2 밸브 본체(260b)로부터 밸브커버(262)의 내부면까지의 거리(e1)는 8.7 ㎜이고, 제2 밸브 본체(260b)로부터 밸브 커버(262)의 외부면까지의 거리(e2)는 11.0 ㎜이고, 제1 밸브 본체(260a)와 제2 밸브 본체(260b) 사이의 개구의 길이(e4)는 3.0 ㎜이고, 밸브 플러그(261)의 밀봉부(265)로부터 돌출된 리브의 거리(e6)는 1.3 ㎜이고, 밸브 커버 용접 안내부(262a)의 길이(12)는 0.8 ㎜이고, 종방향으로의 밸브 플러그(261)의 밀봉부(265)의 치수(b1)는 9.7 ㎜이고, 밸브 커버 측부 상의 밸브 플러그(261)의 종방향으로의 치수(b2)는 9.6 ㎜이고, 제1 밸브 본체 측부 상의 제2 밸브 본체(260b)의 종방향으로의 치수(a1)는 10.2 ㎜이고, 밸브 커버 측부 상의 제2 밸브 본체(260b)의 종방향으로의 치수는 10.4 ㎜이고, 밸브 플러그(261)의 밀봉 축의 직경(c1)은 1.8 ㎜이고, 밸브 플러그(261)의 활주 축이 삽입되는 밸브 커버(262)의 구멍의 직경(c2)은 2.4 ㎜이고, 탄성 부재(263)로써 스프링(스프링 상수: 1.016 N/㎜)의 길이는 11.8 ㎜이고, 밸브 커버(262)의 R 부분(262b)은 R0.2 ㎜(전체 주연부)이고, 엘라스토머 층(267)의 일부인 제1 밸브 본체의 밀봉부(264)의 길이(g1)는 0.8 ㎜이고, 제1 밸브 본체의 밀봉부(264)의 R 부분은 R0.4 ㎜이고, 제1 밸브 본체의 밀봉부(264)의 두께(u1)는 0.4 ㎜이고, 엘라스토머 층의 두께 (u2)는 0.8 ㎜이고, 엘라스토머 층(267)의 종방향으로의 내경(g2)은 8.4 ㎜이고, 제1 밸브 본체(260a)의 종방향으로의 외경(g3)은 10.1 ㎜이고, 연결 파이프(180)의 종방향으로의 외경(g5)은 8.0 ㎜이고, 밀봉 돌출부(180a)를 제외한 연결 파이프(180)의 종방향으로의 외경(g4)은 8.7 ㎜이고, 제1 밸브 본체 플랜지(268)의 세트백(setback)의 길이(11)는 1.0 ㎜이고, 연결 파이프(180)의 길이(13)는 9.4 ㎜이고, 밸브 활성화 돌출부(180b)의 길이(14)는 2.5 ㎜이다.
제1 밸브 본체의 밀봉부(264)의 길이(g1)는 0.8 ㎜로 설정되고, 상기 길이(g1)는 밀봉부(264)가 밸브 플러그(261)의 밀봉부(264)의 밀봉부(265)에 접촉함으로써 외향 절곡되어 완전하게 간극을 밀봉하도록 제1 밸브 본체의 밀봉부(264)가 밸브 본체로부터 돌출되게 하도록 충분히 긴 것이 바람직하다.
상기 설명한 이유로 제1 밸브 본체의 밀봉부의 길이(g1)는 다음의 부등식을 만족시키는 범위 내에 있어야 한다.
(g3 - g2) / 2 > g1 > (b1 - b2) / 2.
서로 접촉되는 연결 파이프(180)의 밸브 활성화 돌출부와 밸브 플러그(261)의 리브(311)의 치수에 대해서는 도10 및 도17에 도시된 것처럼, 연결 파이프(180)와 리브(211)의 두께는 0.75 ㎜이고, 대향 밸브 활성화 돌출부(180b)의 내부면들 사이의 거리(f3)는 1.7 ㎜이고, 대향 밸브 활성화 돌출부(180b)의 외부면들 사이의 거리(f4)는 3.2 ㎜이고, 장타원형 리브(311)의 짧은 축에서 밸브 플러그(261)의 장타원형 리브(311)의 외부면들 사이의 거리(f1)는 2.6㎜이고, 상기 짧은 축에서 리브(311)의 내부면들 사이의 거리(f2)는 1.4 ㎜이고, 상기 리브(311)의 길이(d)는 3.6 ㎜이다.
성형 정밀도의 측면에서는 장타원형 단면을 갖춘 제1 밸브 본체(260a)의 내부면 상의 엘라스토머 층(267)의 두께(u2)가 고르고, 상기 두께가 만곡부에서와 직선부에서 동일한 것이 바람직하다. 연결 개구(230)의 수직 방향의 측면에서, 엘라스토머 층(267)과 연결 파이프(180)의 [밀봉 돌출부(180a)를 포함하는] 가장 큰 직경부 사이의 밀봉 맛물림의 길이는 g4 - g2 = 0.3 ㎜이고, 이 치수는 엘라스토머 층(267)에 흡수된다. 흡수에 관련된 엘라스토머 층(267)의 총 두께는 0.8 ㎜ × 2 = 1.6 ㎜이다. 그러나, 맛물림 두께가 0.3 ㎜이므로, 엘라스토머 층(267)을 변형시키는데 많은 힘이 필요하지 않다. 또한, 연결 개구(230)의 수평 방향의 측면에서, 밀봉을 위한 맛물림의 깊이는 0.3 ㎜ 설정되고 흡수하기 위한 총 두께가 0.8 ㎜ ×2 = 1.6 ㎜인 엘라스토머 층(267)은 이를 흡수하도록 형성된다. 수직 방향에서 연결 파이프(180)의 외경(g5)은 엘라스토머 층(267)의 내경(g2)보다 작고, 즉 g5 < g2이고, 이러한 관계는 수평 방향에서도 적용된다. 따라서, 도25에 도시하여 설명한 것처럼, 엘라스토머 층이 연결 파이프(180)가 연결을 완전히 밀봉하도록 부드럽게 삽입되게 하는 연결 파이프(180)의 밀봉부(180a)에만 접촉되는 것을 보장된다. 잉크 저장 용기(201)와 홀더(150) 사이에서 수평방향으로의 작동은 엘라스토머 층(267)의 두께에 의해 흡수될 수 있는 작동의 범위(±0.8 ㎜) 내에 있어야 한다. 이 실시예에서, 상기 작동의 최대 공차는 ±0.4 ㎜로 설정된다. 이 실시예에서, 만일 수평 방향으로의 작동량(중심으로부터의 변위량)이 엘라스토머 층(267)의 외경(g5)과 내경(g2) 사이의 차이의 절대값의 절반보다 크다면(다시 말해서, 이 실시예에서, 수평방향의 측면에서의 작동량이 ±0.2 ㎜ 이면), 밀봉부(180a)의 외부면을 제외하고, 연결 파이프(180)의 외부면은 넓은 영역을 가로지르는 엘라스토머 층(267)에 접촉하여 가압한다. 따라서, 엘라스토머의 밀봉력은 집중력을 발생시킨다.
상기 작성된 수단들을 사용하여 상기 설명한 효과를 제공할 수 있는 밸브기구를 실현화시킬 수 있다.
<밸브 기구 위치의 효과>
이 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지의 경우에서 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)에 부착된 밸브 기구의 밸브 본체(262) 및 제2 밸브 본체(260b)는 내부 블래더(220) 안으로 깊이 돌출된다. 이러한 배열에 의해, 내부 블래더(220)가 내부 블래더(220) 내의 잉크의 소모에 의해 발생된 내부 블래더(220)의 변형에 의한 연결 개구(230)에 인접한 부분을 가로지르는 외부 쉘(210)로부터 분리되는 경우에서조차, 연결 개구(230)에 인접한 내부 블래더(220)의 변형은 내부 블래더(220) 안으로 깊이 삽입된 밸브 기구의 상기 부분 즉, 밸브 커버(262)와 제2 밸브 본체(260b)에 의해 조절된다. 다시 말해서, 잉크가 소모됨으로써 내부 블래더(220)가 변형될 때조차, 밸브 기구에 가장 인접하고 밸브 기구의 최인접부를 둘러싸는 영역 내의 내부 블래더(220)의 변형은 밸브 기구에 의해 조절되어 내부 블래더(220) 내의 밸브 기구의 인접부 내의 잉크 통로 및 가스-유체가 변환되는 동안 거품이 발생하도록 허용하기 위한 거품 통로를 보장한다. 따라서, 내부 블래더(220)가 변형되는 동안 상기 잉크가 내부 블래더(220)로부터 부압 제어 챔버 유니트(100)안으로 제공되는 것이 방지되고, 상기 거품은 내부 블래더(20) 내에서 발생하는 것이 방지된다.
잉크 용기 유니트(220)가 상기 설명한 것과 같은 변형 가능 내부 블래더(220) 또는 부압 제어 챔버 유니트(100)를 구비한 잉크 제트 헤드 카트리지를 포함하는 경우에서, 외부 쉘(210) 내의 완충 공간을 증가시키는 관점에서,가스-유체 변환이 내부 블래더(220)가 최대 연장 치로 변형된 후 잉크 용기 유니트(200)와 부압 제어 챔버 유니트(100) 사이에서 발생하도록 내부 블래더(220) 내의 부압과 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 부압 사이에 균형이 유지되는 것이 바람직하다. 고속 잉크 분산을 위해, 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)는 확장될 수 있다. 분명히, 내부 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 영역 내에 큰 공간이 있고, 넓은 잉크 공급 통로는 이 영역 내에 고정되는 것이 바람직하다.
만일 내부 블래더(220)의 변형이 내부 블래더(220)를 포함하는 외부 쉘(210) 내의 완충 공간을 고정하도록 증가되면 내부 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 공간은 내부 블래더(220)가 변형될 때 좁아진다. 만일 내부 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 공간이 좁아진다면, 거품이 내부 블래더(220)에서 발생하는 것이 방지되고, 연결 개구(230)에 인접한 잉크 공급 통로는 수축하여, 고속 잉크 분산을 보충하지 못할 가능성을 증가시킨다. 따라서, 밸브 기구가 내부 블래더(220) 안으로 깊이 돌출되지 않고 이 실시예에서의 잉크 제트 헤드 카트리지와 달리 연결 개구(230)에 인접한 내부 블래더(220)의 변형이 조절되지 않는 경우, 내부 블래더(220)의 변형량은 잉크 분산에 사실상 영향을 주지 못하는 변형의 범위에서 유지되어 고속 잉크 분산을 보충하기 위한 내부 블래더(220) 내의 부압과 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 부압 사이에 균형이 유지된다.
비교적, 이 실시예에서, 상기 설명한 것처럼 밸브 기구는 내부 블래더(220) 안으로 깊이 돌출되고 연결 개구(230)에 인접한 내부 블래더(220)의 변형은 밸브 기구에 의해 조절된다. 따라서, 내부 블래더(220)의 변형이 증가될 때조차, 연결개구(230)에 인접한 영역, 즉 연결 개구(230)에 이르는 잉크 공급 통로를 통한 영역은 충분한 크기로 고정되어 외부 쉘(210) 내의 큰 완충 공간을 고정하고 고속 잉크 분산을 수용할 수 있는 잉크 분산 통로를 고정하는 두 개의 목적을 달성할 수 있다.
상기 설명한 잉크 제트 헤드 카트리지의 잉크 용기 유니트(200)의 바닥부 아래에서 전극(270)은 아래에 설명한 것처럼, 내부 블래더(220) 내에 잔류하는 잉크의 양을 탐지하기 위한 잔류량 탐지 수단으로써 사용된다. 전극(270)은 홀더(150)가 설치되는 프린터의 카트리지에 고정된다. 밸브 기구가 부착된 연결 개구(230)는 전방 벽, 즉 부압 제어 챔버 유니트 측부 상의 벽에 인접한 잉크 용기 유니트(200)의 바닥부에 위치된다. 밸브 기구는 잉크 용기 유니트(200)의 바닥면에 대략적으로 평행한 방향으로 내부 블래더(220) 내에 깊이 삽입되어 내부 블래더(220)가 변형될 때 내부 블래더의 바닥부의 변형은 밸브 기구의 깊이 삽입된 부분에 의해 조절된다. 또한, 내부 블래더(220)가 변형되는 동안, 내부 블래더(220)의 바닥부의 변형은 외부 쉘(110)과 내부 블래더(220)를 포함하는 잉크 저장 용기(201)의 바닥부의 일부의 경사에 의해 조절된다. 전극(270)에 대한 내부 블래더(220)의 바닥부의 변형은 밸브 기구에 의한 내부 블래더(220)의 바닥부의 변형을 조절함으로써 조절되고, 잉크 저장 용기(201)의 바닥부의 경사에 의한 내부 블래더(220)의 바닥부의 변형 조절 효과는 정확한 잉크 잔류량의 탐지를 더욱 정확하게 한다. 따라서, 상기 설명한 연결 개구(230)에 인접한 내부 블래더(220)의 변형의 조절은 밸브 기구에 의해 잉크 잔류량을 더욱 정밀하게 탐지할 수 있는 유체제공 시스템을 달성하게 하고, 또한 내부 쉘(210) 내에 큰 완충 공간을 고정하는 두 가지 목적은 내부 블래더(220)의 변형을 증가시키고 고속 비율에서 잉크를 제공함으로써 달성된다.
이 실시예에서, 연결 개구(230)에 인접한 내부 블래더(220)의 변형이 상기 설명한 것처럼 조절되도록 밸브 기구는 내부 블래더(220) 내로 깊이 삽입되지만, 상기 밸브 기구와 상이한 부재가 내부 블래더(220)의 상기 설명한 부분의 변형을 조절하기 위해 내부 블래더(220) 내로 삽입될 수도 있다. 또한, 한 조각의 판이 내부 블래더(220)의 바닥면을 따라 펴지도록 연결 개구(230)를 통해 내부 블래더(220) 안으로 삽입될 수 있다. 이러한 배열로, 내부 블래더(220) 내의 잉크 잔류량이 전극(270)의 사용으로 탐지될 때 더욱 정밀한 잉크 잔류량 탐지가 달성될 수 있다.
또한, 이러한 실시예에서, 연결 개구(230)에 부착된 밸브 기구에서, 밸브 기구의 구조적 부품은 잉크 통로를 형성하기 위해 내부 블래더(220) 안으로 연결 개구(230)에 연결된 개구(260c) 너머로 깊이 돌출된다. 이러한 구조적 배열로, 잉크 통로가 잉크 용기 유니트(200)의 내부 블래더(220) 내의 연결 개구(230)의 인접부에 고정되는 것을 보장한다.
<잉크 용기의 제조 방법>
다음으로, 이 실시예에서의 잉크 용기의 제조 방법은 도18과 함께 설명한다. 우선, 도18a에서 도시된 것처럼, 잉크 저장 용기(201)의 내부 블래더(220)의 노출부(221a)는 상향으로 방향을 취하고, 잉크(401)는 잉크 분산 개구를 통해 잉크 분사 노즐(402)의 사용으로 잉크 저장 용기(201) 내에 분사된다. 본 발명에 따른 구조체의 경우에서, 잉크 분사는 대기압 상태에서 실행될 수 있다.
다음으로, 도18b에 도시된 것처럼, 밸브 플러그(261), 밸브 커버(262), 탄성 부재(263), 제1 밸브 본체(260a) 및 제2 밸브 본체(260b)들은 밸브 유니트 안에서 함께 조립된 뒤 이 밸브 유니트는 잉크 저장 용기(201)의 잉크 분산 개구 안으로 떨어진다.
바로 이 시점에서, 잉크 저장 용기(201)의 밀봉면(102)의 외주는 용접면의 외측부 상의 제1 밸브 본체(260a)의 계단식 형상으로 둘러싸임으로써 정밀한 위치설정으로 잉크 저장 용기(201)와 제1 밸브 본체(260a)가 서로에 대해 위치되도록 개선된다. 따라서, 상기 실행으로 용접 첨단이 제1 밸브 본체(260a)의 연결 개구(230)의 외주에 접촉되어 위치되도록 낮아지는 것이 가능하여 잉크 저장 용기(201)의 제1 밸브 본체(260a) 및 내부 블래더(220)는 밀봉면(102)에서 서로 용접됨과 동시에 잉크 저장 용기(201)의 제1 밸브 본체(260a)와 외부 쉘(210)은 밀봉면(102)의 외주에서 서로 용접되어 연결의 완전한 밀봉을 보장한다. 본 발명은 초음파 용접 또는 진동 용접을 사용하는 제조 방법과 열용접, 접착제 등을 사용하는 제조 방법에 적용 가능하다.
다음으로, 도18c에 도시된 것처럼, ID 부재(250)는 잉크 저장 용기(201)를 덮는 방식으로 제1 밸브 본체(260a)가 용접된 잉크 저장 용기(201) 상에 위치된다. 이러한 공정 중, 잉크 저장 용기(201)의 측벽에 형성된 결합부(210a)와 ID 부재의 클릭부(250a)가 결합함과 동시에, 클릭부(250a)는 개재된 제1 밸브 본체(260a)를갖춘 잉크 저장 용기(201)의 밀봉면(102)의 대향 측부 상에 외부 쉘(210)에 결합된 바닥면 측부 상에 위치된다.
<용기 내의 잉크 잔류량의 탐지>
다음으로, 잉크 용기 유니트 내의 잉크 잔류량의 탐지에 대해 설명한다.
도2에 도시된 것처럼, 잉크 용기 유니트(200)가 설치된 홀더(150)의 영역 아래에서 잉크 저장 용기(201)의 (도면의 깊이 방향으로의) 폭보다 좁은 폭을 갖춘 한 조각의 판의 형상인 전극(270)이 제공된다. 이 전극(270)은 홀더(150)가 부착된 프린터의 캐리지(도시 생략)에 고정되고 배선(271)을 통해 프린터의 전기 조절 시스템에 연결된다.
다른 한편으로, 잉크 제트 헤드 유니트(160)는 잉크 분산 튜브(165)에 연결된 잉크 통로(162)와, 잉크 분사 에너지를 생성하기 위한 에너지 생성 요소(도시 생략)를 갖춘 다수의 노즐(도시 생략)과, 잉크 통로(162)를 통해 제공된 잉크를 일시적으로 유지하기 한 뒤, 각각의 노즐에 잉크를 공급하는 통상의 유체 챔버(164)를 포함한다. 각각의 에너지 생성 요소는 홀더(150)가 제공된 연결 단자(281)에 연결되고 홀더(150)가 캐리지에 장착될 때 연결 단자(281)는 프린터의 전기 조절 시스템에 연결된다. 에너지 생성 요소를 구동시킴으로써 노즐 내의 잉크에 분사 에너지를 주기 위해 기억 신호는 프린터로부터 연결 단자(281)를 통해 에너지 생성 요소로 보내진다. 이 결과로, 잉크는 분사 오리피스 또는 노즐의 개구로부터 분사된다.
또한, 전극(290)은 통상의 유체 챔버(164)에 배치되고, 동일한 연결단자(281)를 통해 프린터의 전기 조절 시스템에 연결되다. 이러한 두 전극(270, 290)은 잉크 저장 용기(201) 안에서 잉크 잔류량 탐지 수단을 구성한다. 또한, 이 실시예에서, 잉크 잔류량 탐지 수단이 잉크 잔류량을 정확하게 탐지하도록 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)는 잉크 저장 용기(201)의 가장 큰 벽들 사이에서 잉크 저장 용기(201)의 벽 내의 바닥부 즉, 사용중일 때의 바닥부에 위치된다. 또한, 잉크 공급 용기(201)의 바닥 벽의 일부는 잉크 저장 용기(201)가 사용중일 때 수평면에 대해 소정의 각도를 유지하도록 경사져 있다. 특히, 잉크 용기 유니트(200)의 연결 개구(230)가 위치된 측부, 상기 전방측부와 이의 대향 측부와 밸브 기구가 배치된 전방부에 인접한 후방 측부에 대해서, 바닥 벽은 수평면에 평행하게 되고, 반면에 이로부터 후방 단부까지의 영역에서 바닥 벽은 후방으로 상향 경사진다. 아래에 설명한 내부 블래더(220)의 변형을 고려할 때 잉크 저장 용기(201)의 바닥 벽에서의 각도는 잉크 용기 유니트(200)의 후방 측벽에 대해 둔각인 것이 바람직하다. 이 실시예에서는 95도로 설정된다.
전극(270)은 잉크 저장 용기(201)의 바닥 벽의 형상에 따른 형상이고, 경사부와 평행하게 잉크 저장 용기(201)의 바닥 벽의 경사부에 대응하는 영역에 위치된다.
아래에서, 잉크 저장 용기(201) 내의 잉크 잔류량의 탐지를 하는 잉크 잔류량 탐지 수단을 설명한다.
잉크 잔류량 검출은 유체 챔버(164)에서 전극(290) 및 홀더(150)측 사이에 펄스 전압을 가하는 동안 잔류 잉크의 본체가 있는 곳에 대응하는 전극(270) 부분의 크기에 반응해서 변화하는 용량을 검출함으로써 수행된다. 예컨대, 잉크 저장 탱크(201) 내의 잉크의 존재 유무는 전극(270, 290) 사이에 피크값이 5V 이고 장방파 형상이고, 1㎑의 펄스 주파수를 갖는 펄스 전압을 가하고 시간 상수와 회로 이득을 계산함으로써 검출될 수 있다.
잉크 저장 탱크(201)에 잔류하는 잉크의 양이 잉크 소모로 인해 저감됨에 따라, 잉크 액체 표면은 잉크 저장 용기(201)의 저부벽쪽으로 내려간다. 잉크 잔류량이 더욱 저감되면, 잉크 액체 표면은 잉크 저장 용기(201)의 저부벽의 경사진 부분에 대응하는 수준으로 내려간다. 그 후, 잉크가 더욱 소모되면(전극(207)과 잉크 본체 사이의 거리가 거의 동일하게 유지되면), 잉크 본체가 잔류하는 곳에 대응하는 전극(270)의 크기는 점차 저감되고, 따라서 용량은 감소하기 시작한다.
결과적으로, 잉크는 전극(270)의 위치와 대응하는 영역으로부터 사라진다. 따라서, 이득의 감소와 잉크에 의해 야기된 전극 저항의 증가는 가해진 펄스폭을 변화시키거나 펄스 주파수를 변화시킴으로써 시간 상수를 계산하여 검출될 수 있다. 이에 의해서, 잉크 저장 탱크(201)의 잉크의 양이 크게 작게 되었는지가 판단된다.
이상은 잉크 잔량 검출의 일반적인 개념이다. 사실에 있어, 본 실시예에서, 잉크 저장 용기(201)는 내부 블래더(220)와 외부 쉘(210)을 포함하며, 잉크가 소모되면, 통기공(222)을 거쳐 외부 쉘(210)과 내부 블래더(220)사이에 공기를 도입하는 것과 부압 제어 챔버 쉘(110)과 잉크 저장 용기(201) 사이의 가스-액체 교환을 허용하면서, 내부 블래더(220)는 내측, 즉 내부 체적을 저감시키는 방향으로 변형해서, 부압 제어 챔버 쉘(110) 내의 부압과 잉크 저장 탱크(201) 내의 부압 사이에 균형이 유지된다.
도6을 참조하면, 이와 같은 변형동안, 내부 블래더(220)는 잉크 저장 용기(201)의 코너부에 의해 제어되면서 변형된다. 내부 블래더(220)의 변형량과, 외부 쉘(210)로부터 내부 블래더(220)의 벽이 최종적으로 완전히 또는 부분적으로 분리되는 것은 최대 크기를 갖는 두 벽(도6의 단면에 대략적으로 평행한 벽)에서 가장 크며, 상기 두 벽에 인접한 벽 또는 저부 벽에서 작다. 그럼에도 불구하고, 내부 블래더(270)의 변형이 증가함에 따라, 잉크 본체와 전극(270) 사이의 거리와, 용량은 거리에 역비례해서 감소한다. 그러나, 본 실시예에서, 전극(270)의 주 영역은 내부 블래더(220)의 변형 방향에 대략 수직한 면이고, 따라서 내부 블래더(220)가 변형할 때, 내부 블래더(220)의 바닥부의 벽과 전극(270)은 서로에 대해 거의 평행하게 있다. 결국, 정전 용량과 직접적으로 관련된 표면 영역은 크기에 있어 고정되어서 검출 정밀도를 보장한다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 잉크 저장 용기(201)는 저벽과 후방 측벽 사이의 코너부의 각이 95°보다 작게 된다. 따라서, 내부 블래더(220)가 다른 코너에 비해 이 코너에서 외부 쉘(210)로부터 떨어지기가 보다 용이하다. 따라서, 외부 블래더(220)가 연결 개구(230)쪽으로 변형할 때에도, 잉크가 연결 개구(230)쪽으로 배출되기가 보다 용이하다.
이제까지, 본 실시예의 구조적 특징에 대해 개별적으로 설명하였다. 이들 구조는 선택적으로 결합해서 사용될 수 있으며, 조합은 상술한 효과를 증가시킬 수있도록 한다.
예컨대, 연결부의 타원형 구조와 상술한 밸브 구조를 결합하게 되면 설치 또는 제거 동안 활주 동작을 안정화시켜서, 값이 매끄럽게 개폐되는 것을 보장한다. 연결부에 타원형 단면을 주게 되면 잉크가 공급되는 속도가 증가하는 것을 보장한다. 이 경우, 지지대의 위치는 상향으로 이동되지만, 잉크 용기의 저부벽을 상향으로 경사지게 하면 안정적인 설치 및 제거를 가능하게 한다. 즉, 비틀림 량이 작은 설치 및 제거를 할 수 있다.
<잉크 제트 헤드 카트리지>
도23은 본 발명에 따른 잉크 용기 유니트를 사용하는 잉크 제트 헤드 카트리지의 사시도로서, 잉크 제트 헤드 카트리지의 일반적인 구조를 도시한다.
도23에 도시된 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지(70)에는 색이 다른(본 실시예에서 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C)) 복수개 종류의 잉크를 토출할 수 있는 잉크 제트 헤드 유니트(160)를 포함하는 부압 제어 챔버 유니트(100)가 마련되며, 부압 챔버 유니트(100)는 부압 제어 챔버 쉘(110a, 110b, 110c)을 일체로 포함한다. 색이 다른 액체를 수용한 잉크 용기 유니트(200a, 200b, 200c)는 부압 제어 챔버 유니트(100)에 개별적이고 제거 가능하게 연결될 수 있다.
복수개의 잉크 용기 유니트(200a, 200b, 200c)가 실수없이 대응하는 부압 제어 챔버 쉘(110a, 110b, 110c)에 연결되는 것을 보장하기 위해, 잉크 제트 헤드 카트리지에는 부분적으로 잉크 용기 유니트(200)의 외면을 덮는 잉크 홀더(150)가 마련되며, 각각의 잉크 용기 유니트(200)에는 ID 부재(250)가 마련된다. ID부재(250)에는 복수개의 오목부 또는 슬롯이 마련되며, 설치 방향에서 보아 잉크 용기 유니트(200)의 전방면에 부착되는 반면, 부압 제어 챔버 쉘(110)에는 복수개의 ID 부재(170)가 돌출부의 형상으로 마련되며, 위치 및 형상에 있어서 슬롯에 대응한다. 따라서, 설치 오류가 방지되는 것을 보장한다.
본 발명의 경우, 잉크 용기에 저장된 액체의 칼라는 옐로우, 마젠타, 및 시안과 같이 다를 수 있다. 또한, 분명하게도 액체 용기의 수 및 액체 용기의 조합(예컨대, Y, M 및 C 칼라의 잉크를 수용한 혼합 잉크 용기 및 단일 블랙(Bk) 잉크 용기의 조합)의 종류는 선택적이다.
<기록 장치>
이하에서는, 도24를 참조해서, 상술한 잉크 용기 유니트 또는 잉크 제트 헤드 카트리지가 장착될 수 있는 잉크 제트 기록 장치의 예에 대해 설명하기로 한다.
도24에 도시된 기록 장치에는, 잉크 용기 유니트(200)와 잉크 제트 헤드 카트리지(70)가 제거 가능하게 설치될 수 있는 카트리지(81)와, 복수개의 헤드 오리피스 및 헤드가 오작동할 때 상기 오리피스로부터 흡입하는 흡입 펌프를 거쳐 잉크가 손실되는 것을 방지하기 위해 헤드 캡으로부터 조립된 헤드 복구 유니트(82)와, 기록 매체로서의 기록 종이를 이송시키는 시트 공급면(83)이 마련된다.
카트리지(81)는 원위치로서 헤드 복구 유니트(82) 위의 위치를 사용하며, 벨트(84)가 모터 등에 의해 구동될 때 좌측 방향으로 주사된다. 인쇄는 헤드로부터 시트 공급 표면(83) 상으로 이송된 기록 종이쪽으로 잉크를 토출함으로써 수행된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예의 상술한 구조는 종래의 기술 장치 중에서 발견될 수 없다. 본 구조의 상술한 하부 구조는 효율과 능률에 개별적으로 도움이 될 뿐만 아니라, 전체 구조를 유기적으로 만드는 데도 도움이 된다. 즉, 상술한 구조는 개별적이거나 조합이거나 뛰어난 발명이며, 상술한 것은 본 발명에 따라 양호한 구조의 예를 개시한 것이다. 또한, 본 발명에 따르는 밸브 기구는 상술한 액체 용기에서 사용하기에 가장 적합하며, 액체 용기의 형상은 상술한 것에 국한될 필요는 없으며, 액체가 액체 전달 개구부에 직접적으로 저장되는 다른 형태의 액체 용기에 적용될 수 있다.
도26은 잉크 용기 유니트의 연결 개구 및 연결 개구 내에 제공된 또 다른 밸브 기구를 도시한다.
도26(a)는 밸브 부재(261)와 제2 밸브 프레임(260b) 사이의 관계를 도시하는 전면도이고, 도26(b)는 도26의 측면(a)에서 본 단면도이고, 도26(c)는 제2 밸브 프레임(260b)과 회전된 밸브 부재(261) 사이의 관계를 도시한 전면도이고, 도26(d)는 도26의 측면(c)에서 본 단면도이다.
도26(a) 및 도26(b)에 도시된 바와 같이, 연결 개구(230)의 개구 형상은 연결 개구(230)의 개방 영역을 확장시킴에 의해 잉크 수용 용기(201)의 잉크의 높은 공급 능력을 제공하도록 일 방향으로 연장된 긴 구멍이다. 연결 개구(230)의 긴 구멍의 개구 형상은 일정한 개방 폭을 갖는 부분을 갖는다. 제1 밸브 프레임(260a) 측면에서의 밸브 부재(261)의 형상은 연결 개구(230)의 단면의 내부 형상, 즉 연결 개구(230)의 긴 구멍 형태에 대응한다. 그러나, 연결 개구(230)의개방 폭이 폭 방향에서 연결 개구(230)의 종 방향에 수직이면, 잉크 수용 용기(201)에 의해 점유된 공간은 장치의 부피가 커지게 됨으로 증가된다. 이것은 잉크 용기가 칼라 또는 사진 인쇄의 경우에 측 방향(카트리지의 주사 방향)으로 병치되면 특히 의미가 있다. 본 실시예에서, 잉크 수용 용기(201)의 공급 포트인 연결 개구(230)의 형상은 긴 구멍이다.
또한, 본 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지 연결 개구(230)는 부압 제어 챔버 유니트(100)에 잉크를 공급하고, 잉크 수용 용기(201) 내로 주변 공기를 도입하도록 기능한다. 연결 개구(230)가 중력의 방향으로 신장되므로, 연결 개구(230)의 하부는 주로 잉크 공급 통로로 기능하고, 연결 개구(230)의 상부는 주로 주변 공기 도입 통로로써 기능하여, 확실한 잉크 공급 및 가스-액체 교환이 달성될 수 있는 기능 분리가 쉽게 달성된다. 전술된 바와 같이, 부압 제어 챔버 유니트(100)의 연결 파이프(180)는 잉크 수용 유니트(200)와 장착되어 연결 개구(230) 내로 삽입된다. 그 다음에, 제3 밸브 부재(261)는 연결 개구(230)의 제3 밸브 기구를 개방하도록 연결 파이프(180)의 자유 단부에 제공된 밸브 개폐 돌출부(180b)에 의해 가압되고, 이에 의해 잉크는 제3 잉크 수용 용기(201)의 제3 내부로부터 부압 제어 챔버 유니트(100) 내로 공급된다. 연결 파이프(180)에 장착되는 잉크 수용 유니트(200)의 방향 또는 위치에 따라, 밸브 개폐 돌출부(180b)는 밸브 부재에 비스듬히 접촉될 수 있다. 이러한 일이 일어나더라도, 연결 파이프(180)의 측면에 배치된 밀봉 돌출부(180a)의 단부의 단면 형상이 반원형이기 때문에, 밸브 부재(261)는 막히지 않는다. 이때, 밸브 부재의 안정적인 활주 이동이 달성되기위해, 도26(a) 및 도26(b)에 도시된 바와 같이 연결 개구(230)의 연결 밀봉면(260)내측과 밸브 부재(261)의 제1 밸브 프레임(260a) 측부의 외부 주연 사이에 간극(266)이 제공된다. 또한, 연결 파이프(180)의 자유 단부에서 적어도 상부가 개방되고, 따라서 연결 파이프(180)가 연결 개구(230) 내로 삽입될 때, 주변 공기 주 도입 통로의 형성이 연결 개구(230) 및 연결 파이프(180) 내의 상부에서 차단되지 않고, 이로써 가스-액체 교환 작업이 원활하게 달성된다.
잉크 용기 유니트(200)가 해제될 때, 연결 파이프(180)는 연결 개구(230)로부터 분리되고, 이에 의해 밸브 부재(261)는 도26(d)에 도시된 바와 같이 제1 밸브 프레임(260a)의 밸브 프레임 경사부(264)가 밸브 부재(261)의 경사부(265)와 결합되고, 이로써 잉크 공급 통로가 폐쇄될 때까지 압박 부재(263)에 의해 적용된 탄성력에 의해 제1 밸브 프레임(260a)을 향해 전방으로 활주된다.
이런 밸브 기구에서 간극(266)이 밸브 부재(261)와 제2 밸브 프레임(260b) 사이에서 활주 이동을 허용하도록 제공될 때, 도26(c)에 도시된 바와 같이 밸브 부재(261)는 잉크 용기 유니트(200)의 착탈 작업 중에 제2 밸브 프레임(260b) 내에서 아부 것도 없이 회전될 수 있다.
다른 한편으로, 주위 환경 변화에 의해 잉크 수용 용기(201)의 내부와 외부 사이에 압력차가 발생되더라도 밸브 부재(261)의 압박력이 대체로 일정하게 유지되도록 제1 밸브 프레임(260a)에 의해 제공된 제1 밸브 프레임(260a)으로의 압박력이 선택된다. 이와 같은 잉크 용기 유니트(200)가 (예를 들어, 주위 압력이 0.7atm인) 고지에서 사용되고, 이어서 밸브 부재(261)가 폐쇄된 다음에, 잉크 용기 유니트(200)가 1.0atm의 주위 대기로 운반되면, 잉크 수용 용기(201)의 내부압은 주위압보다 낮아져서 밸브 부재(261)를 개방하는 방향으로 힘이 발생된다. 본 실시예는 도2의 실시예와 유사하다:
FV > 1.01 x 105- 0.709 x 105= 0.304 x 105[N/m2]
이 값은 밸브 부재(261)와 제1 밸브 프레임(260a)이 서로 결합될 때의 값이다. 밸브 부재(261)와 제1 밸브 프레임(260a)이 서로 해제될 때, 밸브 부재(261)에 압박력을 발생시키기 위한 압박 부재(263)의 변위가 커져서, 제1 밸브 프레임(260a) 쪽으로 밸브 부재(261)를 압박하는 압박력은 더욱 크다.
최대 회전각은 축에 대한 밸브 부재(261)의 회전의 결과로 밸브 부재(261)가 제2 밸브 프레임(260b)에 접촉될 때, 밸브 부재(261)의 회전각으로써 정의된다. 밸브 부재(261)가 최대 회전각으로 제1 밸브 프레임(260a)으로 압박될 때, 밸브 프레임 경사부(264)와 밸브 부재 밀봉부(261c)는 회전 축의 중심에 대해 정반대의 두 개의 대향 상태로 접촉된다. 밸브 부재(261)는 압박력에 의해 제1 밸브 프레임(260a) 측으로 압박되고, 따라서 밸브 부재(261)는 대향 회전 방향에서 복원력을 발생시키고, 이는 밸브 부재의 밀봉부(261c)와 완전히 결합된 밸브 프레임 경사부(264)를 정지시킨다. 밸브 부재의 경사부(264)와 밀봉부(261c) 사이의 완전 결합 상태에서 이들은 도26(a)에 도시된 바와 같이 결합 영역(261b) 내에서 서로 결합된다. 그러나, 밸브 부재(261)가 회전될 때, 밸브 부재 밀봉부(261c)와 밸브 프레임 경사부(264) 사이의 접촉 지점에서 마찰력이 발생된다. 회전의 복원을 위해 요구된 회전각이 작다면, 복원을 위해 요구된 작동 또한 작고, 이로써 제1 밸브 프레임(260a)과 밸브 부재(261)는 신속히 서로 결합된다.
제1 밸브 부재(261) 폭에 대한 간극(266)의 비가 대략 1: 25 일때, 밸브 부재(261)의 최대 회전각(t)은 대략 10도가 되고, 그리고 밸브 기구가 밸브 부재(261)의 경사에 의해 폐쇄될 때 밸브 부재(261)의 회전각은 0도로 복원되어 길이 대 폭 비가 밸브 부재(261) 및 제2 밸브 프레임(260b)의 유동 경로의 방향에 대해 수직 방향에서 본 형상으로 3 : 2 보다 큰 경우에 밸브 부재(261) 및 제1 밸브 프레임(260a)이 서로 결합된다는 것을 본 발명자는 실험으로 알게 되었다. 밸브 부재(261) 및 제2 밸브 프레임(260b)의 길이 대 폭비가 3 : 2보다 작으면, 밸브 부재(261)의 최대 회전각은 복원될 수 없고, 따라서 밸브 기구가 밸브 부재(261)의 경사에 의해 폐쇄될 때, 밸브 기구의 밀폐는 확실하지 않게 되어 밸브 부재와 제1 밸브 프레임(260a)은 서로 막힌다.
그러므로, 연결 개구(230)의 개방 평면에서 종방향으로 측정된 길이 x 및 연결 개구(230)의 개방 평면에서의 폭 y는 양호하게 y/x < 2/3를 만족시킨다.
본 실시예에서, 밸브 부재(261) 및 제2 밸브 프레임(260b)의 유동 경로 방향에 대해 수직인 평면을 따라 취해진 단면 형상의 길이 및 폭비는 대략 10 : 5이고, 이는 3 : 2보다 크다. 이때, 최대 회전각은 대략 5도였다. 밸브 기구가 회전된 밸브 부재(261)에 의해 폐쇄될 때, 밸브 부재(261)의 회전각은 0도로 복원되어 밸브 부재(261)와 제1 밸브 프레임(260a)은 밸브 기구가 실제로 기밀 폐쇄되도록 서로 결합된다.
도27 및 도28은 본 발명의 또 다른 실시예로써의 설명이다. 도27(e) 및 도27(h)는 도26(a) 및 도26(d)에 대응된다.
도27 및 도28에 도시된 밸브 기구는 제1 밸브 프레임(260a), 제2 밸브 프레임(260b), 밸브 부재(261), 압박 부재(263a) 및 밸브 캡(262)를 포함한다.
밸브 부재(261)는 압박 부재(263a)에 의해, 그리고 밸브 프레임 경사부(264)에 대한 밸브 부재 경사부(265)의 접촉부에 의해 제1 밸브 프레임(260a)쪽으로 압박되고, 밀봉이 도28에 도시된 바와 같이 실행되어, 잉크 용기 유니트(200)의 밀폐를 유지한다. [상술한 압박 부재(263)에 유사한 스프링(263a)에 의해 압박된] 제2 밸브 프레임(260b)에서 활주 가능한 밸브 부재(261)는 밸브의 개방 및 폐쇄를 위한 돌출부(180b)에 의해 밸브 캡(262)쪽으로 압박되어 제2 밸브 프레임(260b)에서 활주 가능하고, 이에 의해 경사부의 밀봉이 도28(j)에 도시된 바와 같이 해제된다.
제2 밸브 프레임(260b)은 잉크 용기의 바닥부 측면에서 밸브 프레임 경사부를 지지하는 개구(269b)를 구비한다. 밸브 기구가 개방될 때, 이러한 개구(269b)의 구조에 의해, 밸브 부재(261)은 밸브 개폐 돌출부(180b)에 의해 가압되고, 밸브 캡(262)으로 이동후 즉시, 잉크 용기 유니트(200)의 내부로부터 부압 제어 챔버 유니트(100)로의 잉크 공급이 개시되고, 추가로 잉크 사용의 종료시의 잉크 잔여량은 최소화된다. 도27(e)에 도시된 바와 같이, 원형부가 제2 밸브 프레임(260b)의 밸브 부재(261)의 활주 부분에서 부분적으로 남게 되는 정도까지 개구(269b)는 잉크 용기의 두께 방향으로 넓게 개방된다. 이런 구조에 의해, 개구(269b)의 영역은 최대화되고, 밸브의 막힘이 적절히 제공되어, 밸브의 안정된 개폐가 큰 유동비로 보장될 수 있다.
본 실시예에서, 개구(269a)는 개구(269b)에 대해 대칭 위치로 제2 밸브 프레임(260b) 내에 제공된다.
이런 구조에 의해, 개구(269a, 269b)가 제2 밸브 프레임(260b)의 상부 및 하부에서 크기때문에, 가스-액체 교환 중에 액체 유동 및 가스 유동이 보장되는 장점이 전술된 유리한 장점에 추가로 제공된다. 특히, 상부 개구(269a)는 가스를 정확하게 통과시키는 주위 공기 도입 통로로써 기능하고, 하부 개구(269b)는 액체를 정확하게 통과시키기 위한 잉크 유동 통로로써 기능한다.
도26 및 도28에서 도시된 연결 파이프(180)의 밸브 기구를 구성하는 부분의 치수는 이하와 같다. 종 방향에서 측정된 밸브 부재(261)의 길이는 9.5mm이고, 밸브 부재(261)의 폭은 5.0mm이고, 종 방향에서 측정된 제2 밸브 프레임(260b)의 길이는 9.9mm이고,제2 밸브 프레임(260b)의 폭은 5.4mm이고, 밸브 부재(261)와 제2 밸브 프레임(260b) 사이의 간극(266)은 0.2mm이다. 밸브 부재(261) 및 제1 밸브 프레임(260a)이 결합될 때, 밸브 부재(261)의 결합 구역(261b)으로부터 밸브 캡(262)까지의 거리는 대략 15.5mm이고, 밸브 부재(261)의 활주 축과 밸브 캡(262) 사이의 접촉부에 의해 구성된 지지점(fulcrum) 주위의 유동 경로의 폭 방향에 대체로 평행인 평면에서 수직 방향의 밸브 부재(261)의 회전각은 대략 0.7도이고, 이는 무시해도 좋다.
연결 개구(230) 및 밸브 기구의 긴 형상에 의해, 그리고 연결 개구(230)의 형상에 대응되는 밸브 부재(261)의 형상에 의해, 밸브 부재(261)의 활주에 따른밸브 부재(261)의 회전각은 최소화될 수 있고, 밸브의 반응성은 개선될 수 있으며, 따라서, 연결 개구(230)에서의 밸브 기구의 밀봉 특성이 보장될 수 있다. 밸브 기구 및 연결 개구(230)의 형상이 긴 구멍이므로, 밸브 부재(261) 및 연결 파이프(180)의 측면에 배치된 밀봉 돌출부(180a)는 잉크 용기 유니트(200)의 착탈과 작업 중에 연결 개구(230) 내에서 부드럽게 활주될 수 있게 되어 연결 작동이 안정화된다.
본 실시예에서, 잉크 용기 유니트(200)는 변형 가능한 내부 블래더(200)를 포함한다. 그러나, 밸브 기구는 변형 불가능한 벽에 의해 구성된 잉크 용기의 잉크 공급 포트 내에서 이용가능하다. 잉크 용기의 잉크 공급 포트는 연결 개구(230)의 형상에 대응하는 형상을 갖고, 잉크 공급 포트는 연결 개구(230) 내에 제공된 밸브 기구에 유사한 구조를 갖는 밸브 기구를 구비하고, 이에 의해 유익한 효과는 잉크 용기의 잉크 공급 포트에 대해 전술된 잉크 용기 유니트(200)와 유사한 효과를 갖는다.
연결 개구(230)의 형상은 도26(a) 및 도26(b)에 도시된 형상에 한정되는 것이 아니고, 일 방향으로 긴 것이면 어떤 것이라도 되며, 전술된 유익한 효과가 제공된다면 예를 들어 타원 형태가 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 잉크 용기의 잉크 공급 포트의 개구 형태는 일 방향으로 길기 때문에, 밸브 부재가 활주 이동을 할 때의 밸브 부재의 회전각 폐쇄시의 밸브 기구의 밀봉 특성 및 잉크 공급 포트의 개방 영역은 잉크 용기 또는 잉크 용기들에 의해 사용 가능한 공간의 제한으로 인해 잉크 용기의 폭이 충분히 크게 될 수 없다하더라도 충분히 클 수 있다. 따라서, 잉크는 높은 밀봉성을 갖고 큰 유동비로 공급될 수 있다. 또한, 밸브 기구를 사용하는 잉크 용기, 잉크 제트 카트리지 및 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.
밸브 구조의 위치에 대해 설명한다.
도29는 잉크가 사용되지 않을 때의 잉크 용기 유니트(200)를 도시하고, 도30은 잉크 용기 유니트(200)의 내부로부터 잉크 소모로 인해 그 내부 블래더(220)가 변형된 잉크 용기 유니트(200)를 도시한다. 도29(a) 및 도30(a)는 잉크 용기 유니트(200)의 사시도이다. 도29(b)는 도29(a)의 선 A-A를 따른 단면도이고, 도30(b)는 도30(a)의 선 A-A를 따른 단면도이다. 본 실시예의 잉크 용기 유니트(200)의 잉크 수용 용기(201)에서, 내부 블래더(220)는 잉크가 방출되기 전에 직사각형 평행육면체 형상이고, 케이싱(210) 또한 잉크가 방출되기 전에 직사각형 평행육면체 형상이다. 이런 상태에서, 내부 블래더(220)의 외부 형태는 케이싱(210)의 내부 형태와 대체로 동일하다. 케이싱(210)의 최대 영역측(주측 면) 및 내부 블래더(220)은 수직면이 사용되고, 연결 개구(230, 공급 포트)는 최대 영역 측면과는 다른 측면 내에서 형성된다. 밸브 기구는 내부 블래더(220) 내의 바닥 표면에 접촉된다.
도29(a) 및 도29(b)에 도시된 바와 같이, 잉크 용기 유니트(200) 내의 잉크가 소모되기 전의 상태에서, 내부 블래더(220)의 외부 주연은 케이싱(210)의 내부벽에 대체로 밀착되어 접촉된다. 밸브 캡(262) 및 잉크 수용 용기(201)의 공급 포트에 장착된 밸브 기구를 구성하는 제2 밸브 프레임(260b)은 내부 블래더(220)의바닥 표면에 접촉되나, 내부 블래더(220)의 주 측벽에는 접촉되지 않아 내부 블래더(220)의 내부의 최대 영역 측면과 제2 밸브 프레임(260b) 및 밸브 캡(262) 사이는 간격이 형성된다. 따라서, 잉크는 내부 블래더(220)의 내부벽의 최대 영역 측면과 제2 밸브 프레임(260b) 및 밸브 갭(262) 사이에 존재하게 된다.
잉크가 잉크 용기 유니트(200)의 내부로부터 소모될 때, 내부 블래더(220)는 내부 블래더(220)의 내부 체적을 감소시키는 방향으로 변형되고, 밸브 기구 및 내부 블래더(220)의 케이싱(210)에 의해 샌드위치된 이동을 제외한 부분은 케이싱으로부터 분리된다. 내부 블래더(220)가 내부 블래더(220)로부터 잉크가 소비됨에 따라 이런 방식으로 변형되면, 내부 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 부분은 케이싱(210)으로부터 이격될 수 있으나, 밸브 기구는 내부 블래더(220)의 초ㅐ대 영역 측면들 사이에서 샌드위치되어 내부 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 부분의 변형이 밸브 기구의 내부 블래더(220) 내에서 형상화된 부분에 의해, 즉 밸브 캡(262) 및/또는 제2 밸브 프레임(260b)에 의해 제한된다. 또한, 밸브 기구의 개구가 수직으로 길기 때문에, 개구는 내부 블래더(220)에 의해 폐쇄되지 않는다. 이로써, 밸브 캡(262) 및/또는 밸브 기구의 제2 밸브 프레임(260b)은 내부 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 부분의 변형을 조절하는 조절 부재로써 기능하고, 이런 방식으로 내부 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 부분의 변형을 조절하므로서 내부 블래더(220) 내의 밸브 기구 주위의 잉크 유동 경로 및 가스 -액체 교환 작업 중에 기포가 증가되는 것을 허용하기 위한 기포용의 통로가 보장된다. 따라서, 내부 블래더(230)가 변형될 때의 내부 블래더(220)의 내측으로부터부압 제어 챔버 유니트(100)로의 잉크 공급, 및 블래더 내의 기포의 상승이 차단되지 않아, 밸브 기구 내에서 기포의 정체에 기여하는 잉크의 부적절한 공급이 방지된다.
전술한 바와 같이, 변형 가능한 내측 블래더(220)를 갖는 부압 제어 챔버 유니트(100) 및/또는 잉크 용기 유니트(200)가 제공된 잉크 제트 헤드 카트리지에 있어서, 잉크 용기 유니트(200)와 부압 제어 챔버 유니트(100) 사이의 가스 액체 교환 조작이 내측 블래더(220)의 큰 변형과 함께 수행되도록 내측 블래더(220) 내의 부압과 부압 제어 챔버 용기(110) 내의 부압 사이에 케이싱(210) 내의 버퍼 공간을 증가시키는 지점에서 평형이 제공되는 것이 바람직하다. 고속 잉크 공급을 목적으로, 잉크 용기 유니트(200)의 큰 연결 개구(230)가 바람직하다. 또한, 내측 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 영역에 큰 공간이 제공됨으로써 그 영역 내에 잉크 공급이 충분히 제공되는 것이 바람직하다. 케이싱(210) 내의 버퍼 공간이 내측 블래더(220)를 수용하도록 하는 시도에서 내측 블래더(220)의 변형이 증가되면, 내측 블래더(220)의 변형으로 인해 내측 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 공간이 작아진다. 내측 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 공간이 작아질 때, 내측 블래더(220) 내의 기포 상승이 방해되고 또는 고속 잉크 공급이 방해받음으로써 연결 개구(230)에 인접한 잉크 공급 통로가 줄어든다. 밸브 기구가 내측 블래더(220)로 들어가는 경우에, 이 실시예에서 내측 블래더(220)의 연결 개구(230) 둘레 부분의 변형과 같은 내측 블래더(220)의 변형량은 고속 잉크 공급 지점으로부터 부압 제어 챔버 용기(110) 내의 부압 및 불가피한 부압을 균형을 이루도록 잉크 공급에 상당한 영향을 미치지 않는 범위 내에서 억제된다.
이 실시예에서, 전술한 바와 같이 밸브 기구가 내측 블래더(220)로 들어가고, 내측 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 부분의 변형이 조절된다. 그렇게 함으로써, 변형이 커지는 경우에도, 내측 블래더(220) 내의 연결 개구(230)에 인접한 공간은, 즉 연결 개구(230)와 유체 연통하는 잉크 공급 통로는 케이싱(210) 내의 큰 완충 공간이 제공되고 잉크 공급이 고속(고속 잉크 공급)으로 이루어질 수 있다.
전술한 잉크 제트 헤드 카트리지에서 잉크 용기 유니트(200)의 하부 아래에는, 이후에 설명될 내측 블래더(220) 내의 잉크 잔류량을 검출하기 위한 잉크 잔류량 검출 수단으로 이용되는 전극(270)이 제공된다. 전극(270)은 홀더(150)가 장착되는 프린터의 카트리지에 고정된다. 밸브 기구가 장착되는 연결 개구(230)는 부압 제어 챔버 유니트(100) 측에서 잉크 용기(200)의 전방 단부면 아래에 제공되고, 밸브 기구는 잉크 용기 유니트(200)의 하부면에 사실상 평행한 방향으로 내측 블래더(220)로 삽입되므로, 내측 블래더(220)가 변형될 때 내측 블래더(220)의 하부의 변형은 밸브 기기로 삽입된 부분에 의해 제한 또는 조절된다. 또한, 케이싱(210) 및 내측 블래더(220)를 포함하는 잉크 수용 용기(201)의 하부의 일부분이 테이퍼져 있으므로, 내측 블래더(220)의 변형 중에 내측 블래더(220)의 하부의 변형을 조절하도록 코너부가 제공된다. 잉크 수용 용기(201)의 하부의 경사에 의해 내측 블래더(220)의 하부의 변형이 유리하게 조절되는 것 외에도, 내측 블래더(220)의 하부의 변형은 밸브 기구와 관련 있고, 따라서 전극(270)과 관련 있는 내측블래더(220)의 하부의 이동이 조절되므로 내측 블래더(220)의 변형이 버퍼 공간을 보장하도록 클 때에도 잉크 잔류량의 보정 검출이 달성된다. 따라서, 본 명세서에서 설명된 바와 같이 밸브 기구에 의해 연결 개구(230)에 인접한 내측 블래더(220)의 일부분이 변형되고, 내측 블래더(220)의 큰 변형을 이용하여 케이싱(210) 내에 큰 완충 공간을 보장하는 것과 잉크를 고속으로 공급하는 것이 잉크 잔류량의 보정 검출의 이점과 함께 모두 만족스럽게 이루어진다.
이 실시예에서, 내측 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 부분의 변형을 조절하기 위해 밸브 기구가 내측 블래더(220)로 삽입된다. 그러나, 내측 블래더(220)의 연결 개구(230)에 인접한 부분의 변형을 조절하기 위해 밸브 기구 이외의 또 다른 부재가 내측 블래더(220)로 삽입될 수 있다. 내측 블래더(220)의 하부에서 전극(270)에 인접한 일부분의 변형을 방지하기 위해, 예를 들어 판 부재가 연결 개구(230)를 통해 내측 블래더(220)로 삽입되어 내측 블래더(220) 내의 하부면을 따라 판 부재를 연장시킬 수 있다. 따라서, 내측 블래더(220) 내의 잉크 잔류량이 검출될 때 잉크 잔류량의 보정 검출이 달성된다.
또한, 이 실시예에서, 연결 개구(230)에 장착된 밸브 기구 내에, 잉크 유동 통로를 구성하도록 연결 개구(230)와 유체 연통하는 개구(260c)의 밸브 기구의 구성 요소가 내측 블래더(220)로 깊게 삽입된다. 그 결과, 잉크 용기 유니트(200)는 내측 블래더 내의 연결 개구(230)에 인접한 잉크 유동 통로를 보장할 수 있다.
잉크 잔류량의 검출을 위한 구성이 설명된다.
도31은 잉크 잔류량을 검출하기 위한 구성의 또 다른 실시예를 도시한다.이 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 주로 잉크 용기 유니트와 부압 제어 챔버 유니트 사이의 연결부의 구성면에서 그리고 잉크 용기 유니트 내의 잉크 존재 유무를 검출하는 구성면에서 도2의 실시예와 다르다. 잉크 제트 헤드 카트리지는 잉크 용기 유니트 내의 잉크의 잔류량(유무)을 검출하기 위한 광학적 검출 수단을 이용한다. 잉크 용기 유니트 내의 내측 블래더의 하부면의 변형을 조절하기 위해, 잉크 용기 유니트 내에 조절 부재가 제공된다. 도2의 구성과는 크게 다른 구성에 관해 설명된다.
도31을 참조하면, 잉크는 부압 제어 챔버 유니트(301)를 갖는 홀더(350)에 탈착 가능하게 장착된 잉크 용기 유니트(403)를 채우고, 잉크는 소비되지 않는다.
도31에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 잉크 제트 헤드 카트리지는 잉크 수용 용기(404)의 부압 제어 챔버 유니트(301) 측의 표면에 장착된 ID 부재(450)와 잉크 수용 용기(404)를 포함하는 잉크 용기 유니트(403)를 포함한다. 잉크 수용 용기(404)는 제1 실시예와 유사하게 내측 블래더(420)를 수용하는 케이싱(410) 및 변형 가능한 잉크를 수용하는 내측 블래더(420)를 포함한다. 잉크 수용 용기(404)에서, 연결 개구(430)는 부압 제어 챔버 유니트(301)의 연결 파이프(380)와 결합된 잉크 공급부를 구비한다. 잉크 수용 용기(404)는 홀더(350)에 장착되기 전에 막 밀봉부(362)에 의해 밀봉된 연결 개구(430)에 의해 완전히 기밀 밀봉된다. ID 부재(450)에는 부압 제어 챔버 유니트(301) 내의 부압 제어 챔버 용기(310)의 측면에 제공된 2개의 ID 부재(370)에 반응하여 상이한 위치들에서 2개의 ID 리세스(452)가 제공된다.
잉크 용기 유니트(403)에는 연결 개구(430)의 내측 하부벽 및 내측 블래더(420) 내의 하부면에 조절 부재(800)가 제공된다. 조절 부재(800)는 연결 개구(430)의 내측벽의 구성과 대응되는 구성을 갖는 중공부와 중공부로부터 일방향인 판형부를 포함한다. 조절 부재(800)는 연결 개구(430)를 통해 내측 블래더(420)로 삽입되고, 연결 개구(430)의 전방 측면에서 잉크 용기 유니트(403)에 고정된다. 조절 부재(800)의 중공부는 연결 개구(430) 내에 배치되고 중공부의 외측면은 내부의 내측벽의 표면에 접촉하고, 조절 부재(800)의 판형부는 내측 블래더(420)의 하부면을 따라 연장된다.
조절 부재(800)는 내측 블래더(420) 내의 잉크 내에 있고, 따라서 조절 부재는 높은 잉크 친구성과 어느 정도의 강성을 갖는 것이 바람직하다. 조절 부재(800)의 재료는 잉크 수용 용기(404)의 재료와 유사한 재료일 수 있으므로, 재순환이 용이해진다. 조절 부재(800)의 판형부에는 케이싱(410)의 내측 블래더(420)의 하부면부에 제공된 잉크 잔류량 검출부(705)(액체 잔류량 검출부)에 대응되는 위치에서 구멍이 제공된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 잉크 잔류량 검출부(705)는 내측 블래더(420) 내의 잉크 유무를 광을 이용하여 검출한다. 홀더(350)에는 잉크 잔류량 검출부(705)에 대응되는 부분에서 개구(350a)가 제공된다.
도32는 도31에 도시된 잉크 수용 용기(404)의 하부면부 상에 제공된 잉크 잔류량 검출부(705)를 도시한다. 도32에 도시된 바와 같이, 잉크 잔류량 검출부(705)는 내측 블래더(420)의 하부면부 상에 형성된 경사 표면부(410a, 410b)를 포함한다. 내측 블래더(420)의 경사 표면부(420a)는 케이싱(410)의 경사 표면부(410a)의 내측면에 중첩되어 접촉되고, 내측 블래더(420)의 경사 표면부(420b)는 케이싱(410)의 경사 표면부(410b)의 내측면에 중첩되어 접촉된다. 케이싱(410) 및 내측 블래더(420)의 잔류량 검출부(705)에 대해 작용하는 부분들은 예를 들어 폴리프로필렌 등과 같은 잉크와 매우 밀접한 내화 인덱스를 갖고 투명에 가까운 재료로 제조된다. 잉크 잔류량 검출부(705) 아래에는, 잉크 제트 기록 장치와 같은 주 조립체 내에 제공된 광학형 잉크 잔류량 검출 수단과 같은 검출 장치(700)가 배치된다. 검출 장치(700)는 방사부(701) 및 광 수용부(702)를 포함한다.
잉크 잔류량용의 광학 검출 기구에서, 내측 블래더(420) 내에 충분한 양의 잉크가 있을 때, 내측 블래더(420) 내의 잉크(906)는 경사 표면부(420a, 903b)에 접촉된다. 여기서, 잉크의 내화 인덱스는 공기의 내화 인덱스와 다르고, 잉크의 내화 인덱스는 잉크 잔류량 검출부(705)의 재료의 내화 인덱스에 근접해 있다. 그러므로, 충분한 양의 잉크가 내측 블래더(420) 내에 있을 때, 화살표(h)로 표시된 방향으로 이동하는 광량은 도32에 도시된 바와 같이 경사 표면부(410a, 420a)로 돌출되고, 경사 표면부(410a, 420a)에 의해 반사된 광량은 적다.
내측 블래더(420) 내의 잉크량은 잉크의 소비 결과에 따라 적어질 때, 경사 표면부(420a, 420b)는 내측 블래더(420) 내의 공기에 접촉된다. 경사 표면부(420a, 420b)가 내측 블래더(420) 내의 공기에 접촉될 때, 방사부(701)로부터의 광의 일부분은 도27에서 화살표(1)로 표시된 방향으로 향하고 경사부(420a)의 내측면에 의해 부분적으로 반사된다. 화살표(1)의 방향으로 배향된 광량은 잉크가충분할 때 더 크고, 반사된 광이 경사 표면부(420b)의 내측면에 의해 화살표(j)로 표시된 방향으로 더 반사된다. 광 수용부(702)에 도달된 광량에서의 차이는 내측 블래더(420) 내의 잉크의 유무가 광 수용부(702)에 의해 수용된 광 콤배트를 기초로 검출될 수 있는 공지된 광전 변환 시스템을 통해 전자 신호로 변환된다.
보정된 부압 제어 챔버 유니트(301)는 부압 제어 챔버 용기(310) 및 부압 제어 챔버 용기(310) 내에 수용된 흡수 재료(330, 340)로 주로 구성된다. 부압 제어 챔버 용기(310)에서, 2개의 흡수 재료(330, 340)는 2단계로 적층되고, 부압 제어 챔버 용기(310)의 잉크 수용 유니트(403) 측에 제공된 연결 파이프(380)는 하부 흡수 재료(340)의 상부 단부에 인접하여 배치되고, 즉 흡수 재료(330)와 흡수 재료(340) 사이의 경계면(313c) 사이에 인접하여 배치된다.
연결 파이프(380)는 도31에서 상부 우측면으로부터 홀더(350)에 장착될 때 잉크 수용 용기(404)와 부압 제어 챔버 유니트(301)의 내측 사이에 안정된 유체 유동이 일어나도록 연결 개구(430)를 밀봉하는 막 밀봉부(362)를 관통하도록 잉크 수용 용기(404) 내의 연결 개구(430) 둘레의 케이싱(410)의 두께보다 더 길게 구성된다. O링(363)은 연결 파이프(380)의 기부에 장착된다. 잉크 용기 유니트(403)가 부압 제어 챔버 유니트(301)에 장착될 때, O링(363)은 홀더의 잉크 수용 시스템의 상부(355)로 잉크 수용 용기(404)의 후방면(411)의 하부를 가압하는 가압력을 발생시킨다.
연결 개구(430)의 내부 직경 및 연결 파이프(380)의 외부 직경 사이의 관계는 연결 파이프(380)에 의해 관통된 내측 블래더(420)의 내측으로 접혀진 막 밀봉부(362)가 연결 개구(430)의 내부 직경과 연결 파이프(380)의 외부 직경 사이에 개재된다. 전술한 바와 같은 가압력을 발생시키는 외에도, O링(363)은 연결 파이프(380)의 외부 직경과 내부 직경 사이에 형성된 갭을 통해 잉크 수용 용기(404)로부터 잉크가 누출되는 것을 방지하는 기능을 한다.
홀더(350)에는 잉크 제트 헤드 유니트(360)가 제공되고, 잉크는 부압 제어 챔버 유니트(301)로부터 공급 포트(331) 및 잉크 공급 튜브(365)를 통해 잉크 제트 헤드 유니트(360)로 공급된다.
부압 제어 챔버 유니트(301)는 연결 파이프(380)에 관한 부분을 제외하고는 제1 실시예의 부압 제어 챔버 유니트(100)와 동일하므로, 설명의 간략화를 위해 그에 대한 설명은 생략한다. 잉크 수용 용기(404)의 내측 내의 잉크가 연결 파이프(380)를 통해 부압 제어 챔버 유니트(301)로 공급될 때, 제1 실시예와 유사하게 가스-액체 교환 조작이 실시되고, 그에 관한 설명은 생략한다. 도33은 도31에 도시된 잉크 제트 헤드 카트리지 내의 내측 블래더(420)로부터 그 소비 결과로 변형된 내측 블래더(420)를 도시하는 단면도이다. 도33에 도시된 바와 같이, 내측 블래더(420)가 내측 블래더(420)로부터의 잉크 소비로 변형되는 경우에도, 내측 블래더(420)의 하부면부의 변형은 조절 부재(800)에 의해 조절된다. 특히, 하부면으로부터의 케이싱(410)의 분리(해제)는 내측 불래더(420)의 하부면 내의 조절 부재(800)에 의해 조절된다. 따라서, 내측 블래더(420) 내의 잉크 잔류량 검출부(705)의 일부분의 변형이 조절되므로, 잉크가 소비되는 경우에도 어떤 공기층도 경사면부(410a, 420a) 사이에 또는 경사면부(410b, 420b) 사이에 형성되지 않는다. 이에 의해서, 잉크가 내측 블래더(420) 내에 있는 사실에도 불구하고 잉크가 없다고 검출하는 잘못된 검출은 정확한 잉크 검출로 달성된다.
이 실시예에서, 조정 부재(800)는 잉크 잔류량 검출부(705)보다 내측 블래더(420)로 더 깊게 삽입되지만, 내측 블래더(420)의 하부면부의 변형이 특히 내측 블래더(420) 내의 잉크 잔류량 검출부(705)의 일부분의 변형이 조절 또는 제한될 수 있는 경우 잉크 잔류량 검출부(705) 전에 자유 단부가 있는 정도로 삽입될 수 있다. 내측 블래더(420) 내의 잉크 잔류량을 검출하기 위한 검출 수단은 내측 블래더(420)의 하부면부의 변형을 조절하기 위한 조절 수단 내에 합체될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예가 설명된다.
도34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 밸브 기구를 도시하는 단면도이다. 밸브 기구는 잉크 용기의 공급 포트부에 비채된 제1 밸브 프레임(500a)과, 상부 밸브 프레임 개구(500c)와 하부 프레임 개구(500d)를 포함하고 잉크 용기 내의 밸브 프레임을 구성하는 제1 밸브 프레임(500a)과 상호 작용하는 제2 밸브 프레임(500b)과, 제2 밸브 프레임(500b)의 후방 단부 개구를 덮는 밸브 캡(502)과, 밸브 부재(501)와, 밸브 부재(501)를 제1 밸브 프레임(500a)으로 가압하는 가압 부재(503)를 포함한다.
제1 밸브 프레임(500a)은 그 내부에 프레임과 탄성 중합체(567)를 포함하고, 탄성 중합체(567)를 포함하는 전체 길이(A)는 적절한 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 잉크 용기가 기록 헤드로부터 탈착될 때, 잉크는 제1 밸브 프레임(500a) 내에 잔류할 수 있다. 제1 밸브 프레임(500a)이 너무 길면, 잔류 잉크의 양은 다량의 잉크 누출(배출)로 인해 과도해진다. 제1 밸브 프레임이 너무 짧으면, 기록 헤드의 연결 조작의 조절과 연결 상태의 보장이 쉽지 않을 수 있다. 이 실시예에서, A는 대략 5.3mm이다. 제1 밸브 프레임(500a)의 길이를 적절한 범위로 선택함으로써, 잉크 누출양은 특히 적절한 정도로 제한될 수 있고 그 연결 상태가 쉽게 유지될 수 있다.
제1 밸브 프레임(500a)의 탄성 중합체(567)와 밸브 부재(501) 사이의 접촉부는 잉크의 누출을 방지하기 위해 전체로 연장된 립부(567a)의 형태이다. 립부(567a)는 밸브 부재(501)에 접촉될 때 내측 또는 외측으로 변형된다(경사진다). 경사부의 배향이 일정하지 않으면(즉, 립부가 한 부분에서 내측으로 경사지고 다른 부분에서 외측으로 경사지면), 경계부에서의 밀봉 특성은 잉크 누출로 인해 보장되지 않는다. 이 실시예에서, 립부(567a)는 다소 외측으로 경사져 있다. 그렇게 함으로써, 립부(567a)가 밸브 부재(501)에 접촉될 때 전체적으로 외측으로 경사질 수 있도록 보장됨으로써 고정능 밀봉이 보장된다. 립부를 내측으로 경사지게 할 수 있지만, 그러한 경우에 립부는 잉크 누출을 유도할 수 있도록 주름짐으로써 그 원주상 길이가 줄어들는 방향으로 변형되어야 한다. 이러한 것이 방지될 수 있을 때, 내측 경사 구성이 사용 가능하다.
제1 밸브 프레임(500a)에는 잉크 용기의 케이싱과 연결된 제1 밸브 프레임 플랜지부(508)가 제공된다. 플랜지부(508)의 외부 직경은 이 실시예에서 16 mm이다. 이러한 것은 케이싱과 플랜지부(508) 사이의 연결부 둘레로 잉크가 누출되는 것을 방지하기 위한 공간을 제공하기 위해 선택된다.
제1 밸브 프레임(500a)의 탄성 중합체(567)는 서로 다른 두께부를 갖는다. 프레임은 두께 변화부에 배치된다. 탄성 중합체(567)는 연결 파이프와 연결됨으로써 변형되는 부하를 받는다. 탄성 중합체의 변형에 의해, 연결에 필요한 힘이 상당히 대응되도록 연결 파이프는 반응력을 수용한다. 장착에 필요한 힘을 감소시키기 위한 목적으로, 탄성 중합체(567)의 두께는 상이하게 이루어진다. 다른 두께를 갖는 부분에 의해, 장착에 필요한 힘이 감소될 수 있다. 탄성 중합체(567)의 자유 단부는 제1 프레임의 플랜지부(508)를 지나 다소 상방으로 돌출되고, 그 단부는 예각을 갖는다. 플랜지 위의 돌출 구성에 의해, 케이싱과 플랜지부(508) 사이의 연결부 둘레로 잉크가 누출되는 것을 방지하는 공간이 제공된다.
돌출부(508a)는 제1 프레임의 플랜지부(508)와 케이싱 사이의 연결부의 각각의 측면에 제공된다. 돌출부(508a)는 제1 프레임 플랜지부(508)와 케이싱 사이의 연결부의 각각의 측면에 제공된 용접부(508b)를 보호하도록 기능한다. 돌출부(508a)는 제1 프레임 플랜지부(508)가 케이싱으로 조립되기 전에 운반 중에 부품들[제1 프레임 플랜지부(508)]의 손상을 방지하는데 효과적이다.
밸브 부재(501)의 구조에 대해 설명하기로 한다. 밸브 부재는 엘라스토머에 연결되는 밀봉부(501b)와 그로부터 용기 내로 연장되는 미끄럼축(501a)을 포함한다. 미끄럼축(501a)은 일예로 도11에 도시된 밸브 기구의 미끄럼축 보다 밸브 단부로부터 외부로 더 연장된다. 그렇게 함으로써, 그것은 압박 부재(밸브 스프링)(503)과 밸브 캡(502)을 밸브 부재 내로 조립하기 위한 가이드로서 이용될 수 있어, 밸브 기구의 조립 성능은 향상될 수 있다. 이러한 실시예에서, 그것은17.3mm이다.
미끄럼축의 직경은 도11의 직경 보다 더 크다. 그렇게 함으로써, 밸브 부재(501), 밸브 캡 및 압박 부재(503) 간의 간극은 줄어들 수 있다. 큰 미끄럼축의 이용 대신에, 밸브 스프링과 밸브 부재의 축(501a) 간의 간극을 고려해보면 밸브 캡(502)의 개구 직경은 더 작아질 수 있다. 이러한 실시예에서 축 직경은 2.2mm이다.
밸브 부재(501)의 밀봉부(501b)는 그 단부면에 리세스(501c)를 갖추고 있고, 그 리세스(501c) 내에 리브(501d)가 형성된다. 이에 의해, 일예로 도10에 도시된 조인트관의 자유단이 리브(501d)에 맞닿고 밀봉부(501b)의 리세스(501c) 내에 끼워맞춰지는 것을 피할 수 있게 된다.
프레임(501C)은 밀봉부(501b) 후방에 배치되고, 프레임(501C)의 단부는 501f에 의해 나타낸 바와 같이 비스듬히 잘려져 있다. 이에 의해, 압박 부재(503)는 미끄럼축(501a)에 요동식으로 장착될 수 있다.
슬릿은 하부 밸브 프레임 개구(500d)에 대향되는 위치에서의 밸브 부재(501)의 밀봉부(501b)의 프레임(501e) 일부의 위치에 마련되고 제1 밸브 프레임(500a)과 밸브 부재(501)의 프레임(501C) 내부의 제2 밸브 프레임(500b) 사이에 마련된 상부 밸브 프레임 개구(500c)는 비어 있게 되나, 잉크는 잉크가 잉크 수용 용기 내로 주입된 후 밸브 유니트가 용기 내로 조립되는 경우에 비어 있는 부분 내로 채워질 수 없게 된다. 이는 잉크 용량이 작다는 것을 의미하게 된다. 밸브 부재(501)의 프레임(501C) 내에 슬릿(501g)을 제공함으로써, 공기는 슬릿을 통해 유출될 수 있어,잉크는 프레임(501C)에 의해 둘러싸여 있는 비어있는 부분 내로 채워질 수 있게 되어 잉크 용량을 증가시킨다.
밸브 부재(501)의 프레임(501C)은 내부에 프레임(501C) 보다 더 작은 환형 리브(501h)를 갖추고 있다.
미끄럼축(501a)을 고려한 밸브 부재(501), 밸브 캡(502) 및 압박 부재(503) 간의 간극을 줄이기 위한, 밸브 캡(502)의 구경은 2.5mm이다. 조립 성능을 향상시키기 위해, 이러한 실시예에서의 밸브 캡(502)의 길이(B)는 4.3mm이다.
압박 부재(503)의 스프링 상수의 하중 및 경사도는 밸브 부재(501)의 밀봉 성능의 보증 및 잉크 용기를 장착하는 장착 프로세스에서의 장착력의 변경의 감소를 고려하여 결정된다. 또한, 구조물을 구성하는 재료에 관해, 그 재료는 잉크에 대한 액체 접촉 특성을 고려하여 바람직하게 선택되고, 그 표면 처리는 잉크 내로의 도피를 고려하여 이루어진다. 일예로, Ni 코팅이 사용될 때, Ni 도피가 잉크 내로 발생될 수 있고, 따라서 그 처리는 바람직하지 못하다.
또한, 제1 밸브 프레임(500a)과 제2 밸브 프레임(500b) 사이에 마련된 상부 밸브 프레임 개구(500c)와 하부 밸브 프레임 개구(500d)는 도34에서 동일한 개구 면적을 갖지만, 이는 제한적인 것은 아니며, 상이한 면적을 갖게될 수도 있다. 그러나, 상부 밸브 프레임 개구(500c)와 하부 밸브 프레임 개구(500d)의 개구 면적은 바람직하게 이하의 조건, 즉
상부 밸브 프레임 개구(500c)의 면적 < 하부 밸브 프레임 개구(500d)의 면적을 만족시킨다.
상부 밸브 프레임 개구(500c)는 가스-액체 교환에서의 공기의 이동을 위해 주로 이용된다. (그러나, 그 개구는 공기가 이동하지 않을 때 잉크의 이동에 도움을 주게 된다.) 하부 밸브 프레임 개구(500d)측은 가스-액체 교환에서의 잉크를 이동시키는 데 이용된다. 따라서, 하부 밸브 프레임 개구(500d)의 면적을 더 크게 함으로써, 잉크 공급량은 고속 인쇄에 충분하게 될 수 있다. 상부 밸브 프레임 개구(500c)는 가스의 이동에 대한 기포의 정체 및 전착을 방지하기에 충분한 개구 면적을 갖는다. 상부 밸브 프레임 개구(500c)와 하부 밸브 프레임 개구(500d)는 가스 및 액체(잉크)의 통과에 대한 불필요하게 큰 저항을 생성하지 않는 내부 개구 면적을 갖는다. 앞서 기술된 대로, 본 발명에 따라, 잉크 공급구의 개구 형태는 활주식으로 지지된 밸브 부재를 이용한 밸브 기구의 일방향으로 길고, 따라서 밸브 부재의 회전각은 밸브 부재가 미끄러질 때 조절되고, 폐쇄될 때 밸브 기구의 밀봉 성능과 관계되고, 또한 잉크 공급구의 개구 면적은 그 슬롯 공간이 제한되기 때문에 잉크 용기의 폭이 커질 수 없는 경우에서도 보증될 수 있고, 잉크 공급구는 가로방향측에 형성된다. 따라서, 잉크의 큰 유량은 밸브 기구의 큰 밀봉 특성으로 인해 허용된다.
또한, 엘라스토머의 두께는 프레임과 관 사이의 간극을 간단히 밀봉하는 데 필요한 두께 보다 더 커, 밀봉 특성은 프레임의 내부면 상의 엘라스토머와 관의 외부면 사이에서 보증되고, 상기 관과 액체 용기와 부딪치는 상대적 위치 편차는 엘라스토머에 의해 억제될 수 있어, 신뢰성 높은 밀봉이 달성된다.
또한, 관이 삽입된 프레임의 강도는 관의 강도 보다 크고, 프레임이 변형되더라도 관의 외부면에 대한 엘라스토머의 탄성력은 그에 의해 유지되어, 신뢰성 높은 밀봉 특성이 프레임의 내부면 상의 엘라스토머와 관의 외부면 사이에서 보증될 수 있다.
또한, 그러한 밸브 기구가 액체 용기의 액체 공급 포트에 이용될 때, 보증된 밀봉 및 안정된 잉크 공급이 액체 수용측의 조인트관과 서로 연결되어 있는 액체 용기 간의 상대적 위치 편차에 상관 없이 동시에 달성될 수 있다. 또한, 밸브 부재는 캡 부재를 향해 더 작은 직경을 제공하는 테이퍼를 갖추고 있고, 따라서, 프레임 내의 밸브 부재의 막힘(clogging)각은 테이퍼가 없는 경우에도 더 작게 될 수 있어 밸브 부재의 자유단과 접촉 부재 간의 부착성이 향상될 수 있다.
또한, 캡 부재에 프레임의 일단부와 결합하는 안내부를 제공함으로써, 캡 부재의 위치 편차는 밸브 부재의 일단부와 캡 부재가 진동을 발생하는 초음파 용접에 의해 서로 용접될 때 줄어들게 된다. 따라서, 캡 부재의 구멍 중심의 위치 정확도가 향상될 수 있다. 힘이 밸브 부재의 막힘으로 인해 밸브 부재의 축부를 통해 캡 부재에 가해지더라도, 적절한 연결 상태가 안내부의 기능에 의해 캡 부재등 간에 보증될 수 있다.
캡 부재의 프레임을 갖춘 연결측으로부터의 반대편 측면에 캡 부재의 구멍의 모서리선의 원형부를 제공함으로써, 캡 부재와 밸브 부재의 축부 간의 접촉으로부터 생기는 저항은 밸브 부재가 막힘으로 인해 접촉 부재를 향해 미그러질 때 줄어들 수 있게 된다. 또한, 접촉 부재와 밸브 부재의 자유단 간의 접촉부는 평탄 평면 형태이고, 따라서, 밸브 부재가 막힘으로 인해 그와 접촉하게 되더라도, 밸브부재의 원형부의 접촉 부재에 대한 접촉 반경은 일정하여 그 접촉이 완성된다. 또한, 밸브 부재와 접촉하는 엘라스토머의 부분은 설부형 돌기 형태이고, 따라서 근접 접촉이 보증된다. 그러한 밸브 기구가 잉크 수용 용기의 공급 포트 내에 이용될 때, 밸브 부재에 대해 반응하는 부분을 갖춘 밸브 부재의 막힘은 잉크 수용 용기가 잉크 수용부에 연결되거나 그로부터 분리될 때 또는 연결 및 분리 작용이 반복될 때 억제될 수 있어, 보증된 밀봉이 달성된다. 액체 수용부 내의 공급 포트에 인접한 부분의 변형을 조절하기 위해 잉크 수용부에 조절 부재를 제공함으로써, 액체 수용부 내의 공급 포트에 인접한 액체 유로의 형성 및 액체 수용부 내로 도입될 기포 통로의 형성이 보증되어, 액체 수용부 내의 액체의 유동성이 액체 수용부 내의 공급 포트에 인접한 부분을 좁히더라도 감소되지 않아 고속 액체 공급이 항상 보증된다. 그러한 액체 공급 용기가 액체 공급 용기로부터 공급된 액체를 보유할 수 있는 모세관력 발생 부재를 수용하기 위한 수용 용기와 결합하여 이용될 때, 액체 수용부의 큰 변형으로 인한 내부 완충 공간 및 고속 액체 공급 모두 보증될 수 있다.
본 발명은 본 명세서에 기재된 구조를 참고로 하여 설명되었지만, 본 발명은 기재된 상세한 설명에 한정되지 않고 본 출원은 이하의 특허 청구 범위의 개량 또는 범주 내에 있는 수정예 또는 변경을 포함하게 된다.
또한, 조절 부재에 의해 사용할 때에 액체 수용부의 기부 표면부를 더 조절함으로써, 이하의 장점, 즉 액체 수용부와 내부 블래더가 완충 공간의 보증을 위해 더 커지게 될 때, 액체 수용부 내의 액체의 존재 유무, 일예로 액체 수용부의 기부표면부의 변형 증가에 기인하는 가능한 잘못된 검출이 내부 블래더의 큰 변형으로부터 생기게 되어, 액체 잔류량의 정확한 검출이 달성된다는 장점이 제공된다.
본 발명은 본 명세서에 기재된 구조를 참고로 하여 설명되었지만, 본 발명은 기재된 상세한 설명에 한정되지 않고 본 출원은 이하의 특허 청구 범위의 개량 또는 범주 내에 있는 수정예 또는 변경을 포함하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따르면 잉크 공급 포트가 소폭의 측부에 형성되는 경우에도, 잉크 공급 포트의 개구의 단면 영역이 확보될 수 있어서, 그 결과 잉크 용기로부터 잉크 공급 포트를 통해 잉크 제트 헤드 등으로 잉크가 확실하게 공급될 수 있을 뿐만 아니라 잉크 공급 포트 내에 제공되는 밸브 구조물의 밀봉 특성이 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따르면 액체의 안정적인 공급을 보장하도록 기포가 연통부 내에서 정체 또는 축적되지 않게 된다.
또한, 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따른면 기포의 운동의 허용 범위가 보장 및/또는 잉크 수용 챔버로부터 부압 발생 부재 수용 챔버까지 잉크의 운동이 촉진할 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따르면 잉크 수용 용기의 밀봉된 연결 개구를 갖는 밸브 부재가 잉크 수용부의 연결 파이프에 의해 가압되고 이에 의해 연결 개구가 개봉되고, 연결 개구가 이로부터 분리될 때, 밸브 부재가 연결 개구를 밀봉하도록 복귀하고, 연결 파이프 부분이 잉크 수용 용기에 가해지는 외부 힘에 의해 연결 개구부에서 막히는 경우에도 밀봉 및 안정된 잉크 공급 양자 모두가 보장될 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따르면 튜브 또는 원통 형태의 피스톤 안내부를 위한 프레임이 제공된 액체 용기가 액체가 공급될 액체 수용부에 착탈식으로 장착 가능하고, 용기의 밸브 기구의 피스톤이 이동 가능하며, 피스톤이 (삽입 부재와 접촉함으로써) 액체 공급을 위해 이동되고, 피스톤을 지지하는 프레임의 강성이 삽입 부재자체의 강도라는 면에서 삽입 부재와 피스톤을 지지하는 프레임 사이의 기계적 강도 관계 문제를 회피하도록 삽입 부재의 강성보다 높게 되어서 피스톤의 운동을 허용할 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따르면 잉크 수용 용기가 액체 수용부와 연결 및 해제될 때 또는 결합 및 해제가 반복될 때 밸브 부재가 막히는 것을 방지하고, 이와 동시에 밀봉 및 안정적인 잉크의 공급이 보장될 수 있다.
또한, 본 발명의 잉크 용기, 잉크 용기용 밸브 유니트, 잉크 용기를 갖는 잉크 제트 헤드 카트리지 및 잉크 제트 헤드 기록 장치에 따르면, 액체 공급 용기의 액체 보유부가 변형 가능하고, 액체 보유부가 액체의 소비에 따라 변형되는 경우라도 액체 보유부 내의 공급 포트에 인접한 통로를 좁힘으로 인해 액체 보유부 내의 액체의 유동성이 악화되어, 그 결과 고속의 액체 공급이 항상 보장될 수 있다.

Claims (32)

  1. 액체 용기가 착탈식으로 장착 가능한 잉크 제트 기록 기구에 공급될 기록 액체를 담기 위한 액체 용기에 있어서,
    주 본체와, 상기 주 본체 내에 형성되고 기록 액체를 외부로 공급하도록 잉크 제트 기록 기구에 연결 가능한 액체 공급 개구를 포함하고,
    상기 액체 공급 개구는 긴 원 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  2. 제1항에 있어서, 액체 용기는 편평하고 얇은 형태의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  3. 제1항에 있어서, 액체 용기는 편평하고 얇은 형태의 구성을 가지며, 그 주 측면은 수직이고, 액체 공급 개구는 얇은 수직 측면에서의 하부 위치에 배치되고, 상기 액체 공급 개구는 수직측에서 기다란 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  4. 제1항에 있어서, 긴 원 형태는 타원 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  5. 제1항에 있어서, 긴 원 형태는 반구형부들과 그사이의 직선부를 구비한 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  6. 제1항에 있어서, 길이 x는 긴 원 형태의 종방향으로 측정되고 길이 y는 종방향 연결부에 수직 방향으로 측정되고, y/x < 2/3의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  7. 제1항에 있어서, 잉크 공급 개구는 밸브 기구를 갖추고 있고, 밸브 기구는 원통형 프레임과, 상기 프레임 내에서 미끄럼 가능한 밸브 부재와, 상기 밸브 부재 내에 마련되고 상기 밸브 부재의 미끄럼 운동 방향으로 연장되는 축부와, 상기 프레임의 일단부에 연결되고 상기 축부를 수용하기 위한 개구를 구비한 캡 부재와, 상기 밸브 부재를 상기 캡 부재로부터 멀리 압박하기 위한 압박 부재와, 상기 압박 부재에 의해 압박된 상기 밸브 부재의 자유단에 접촉 가능한 상기 프레임의 내부면을 따라 마련된 접촉 부재와, 상기 프레임 측면 내에 형성되고 상기 밸브 부재의 자유단이 상기 접촉 부재와 접촉할 때 상기 프레임의 타단부에 마련된 개구와 유체 연통할 수 없게 하고 자유단이 그로부터 멀리 떨어져 있을 때 타단부에 마련된 개구와 유체 연통하도록 하는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  8. 원통형 프레임과,
    상기 프레임 내에서 미끄럼 가능한 밸브 부재와,
    상기 밸브 부재 내에 마련되고 상기 밸브 부재의 미끄럼 운동 방향으로 연장되는 축부와,
    상기 프레임의 일단부에 연결되고 상기 축부를 지지하기 위한 베어링 개구를구비한 캡 부재와,
    상기 밸브 부재를 상기 캡 부재로부터 멀리 압박하기 위한 압박 부재와,
    상기 압박 부재에 의해 압박된 상기 밸브 부재의 자유단에 접촉 가능한 상기 프레임의 내부면을 따라 마련된 접촉 부재와,
    상기 프레임 측면 내에 형성되고 상기 밸브 부재의 자유단이 상기 접촉 부재와 접촉할 때 상기 프레임의 타단부에 마련된 개구와 유체 연통할 수 없게 하고 자유단이 그로부터 멀리 떨어져 있을 때 타단부에 마련된 개구와 유체 연통하도록 하는 개구를 포함하고,
    상기 프레임의 개구의 형태는 긴 원 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  9. 제8항에 있어서, 개구는 프레임의 상부 및 하부 위치의 각각에 형성되고, 하부 개구는 상부 개구 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  10. 제8항에 있어서, 밸브 부재는 미끄럼 방향으로 폭을 갖고, 그 직경은 축을 향해 감소하는 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  11. 제8항에 있어서, 또 다른 단부 개구로부터 접촉부로의 프레임의 전체 내부면은 엘라스토머로 제조되는 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  12. 제11항에 있어서, 접촉부는 설부 형태인 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  13. 제12항에 있어서, 설부의 접촉부는 외향 경사져 있는 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  14. 제11항에 있어서, 엘라스토머의 두께는 프레임의 다른 측면 개구에서 상대적으로 더 두껍고 접촉부 측면에서 상대적으로 더 얇은 것을 특징으로 하는 밸브 기구.
  15. 액체 용기가 착탈식으로 장착 가능한 기록 기구에 공급될 기록 액체를 담기 위한 액체 용기에 있어서,
    기록 액체를 상기 기록 기구에 공급하기 위한 연결부를 구성하는 액체 공급부와,
    액체 수용부로서 작용하도록 상기 기록 기구 내에 마련된 공동관의 삽입에 의해 기록 액체의 공급을 가능하게 하고 상기 중공관을 제거함으로써 기록 액체의 공급을 차단하기 위해 상기 액체 공급부 내에 마련된 밸브 기구를 포함하고,
    상기 액체 공급부는 긴 개구 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  16. 제15항에 있어서, 액체 용기는 편평하고 얇은 형태의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  17. 제15항에 있어서, 액체 용기는 얇은 편평 형태를 갖고, 그 주 측면은 수직이고, 액체 공급 개구는 얇은 수직 측면에서의 하부 위치에 배치되고, 상기 액체 공급 개구는 수직측에서 기다란 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  18. 제15항에 있어서, 긴 원 형태는 타원 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  19. 제15항에 있어서, 긴 원 형태는 반구형부들과 그사이의 직선부를 구비한 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  20. 제15항에 있어서, 길이 x는 긴 원 형태의 종방향으로 측정되고 길이 y는 종방향 연결부에 수직 방향으로 측정되고, y/x < 2/3의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  21. 제15항에 있어서, 잉크 용기 내에 담긴 기록 액체는 옐로우, 시안, 마젠타 또는 블랙 잉크인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  22. 제15항에 있어서, 밸브 기구는 원통형 프레임과, 상기 프레임 내에서 미끄럼 가능한 밸브 부재와, 상기 밸브 부재 내에 마련되고 상기 밸브 부재의 미끄럼 운동 방향으로 연장되는 축부와, 상기 프레임의 일단부에 연결되고 상기 축부를 수용하기 위한 베어링 개구를 구비한 캡 부재와, 상기 밸브 부재를 상기 캡 부재로부터 멀리 압박하기 위한 압박 부재와, 상기 압박 부재에 의해 압박된 상기 밸브 부재의 자유단에 접촉 가능한 상기 프레임의 내부면을 따라 마련된 접촉 부재와, 상기 프레임 측면 내에 형성되고 상기 밸브 부재의 자유단이 상기 접촉 부재와 접촉할 때 상기 프레임의 타단부에 마련된 개구와 유체 연통할 수 없게 하고 자유단이 그로부터 멀리 떨어져 있을 때 타단부에 마련된 개구와 유체 연통하도록 하는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  23. 제22항에 있어서, 개구는 프레임의 상부 및 하부 위치의 각각에 형성되고, 하부 개구는 상부 개구 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  24. 제22항에 있어서, 밸브 부재는 미끄럼 방향으로 폭을 갖고, 그 직경은 축을 향해 감소하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  25. 제22항에 있어서, 또 다른 단부 개구로부터 접촉부로의 프레임의 전체 내부면은 엘라스토머로 제조되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  26. 제25항에 있어서, 접촉부는 설부 형태인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  27. 제26항에 있어서, 설부의 접촉부는 외향 경사져 있는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  28. 제25항에 있어서, 엘라스토머의 두께는 프레임의 다른 측면 개구에서 상대적으로 더 두껍고 접촉부 측면에서 상대적으로 더 얇은 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  29. 제15항에 있어서, 액체 용기는 외부 케이싱과 중공 성형 공정에 의해 생산되는 내부 블래더를 포함하고, 기록 액체는 상기 내부 블래더 내에 직접 수용되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  30. 공급 포트와,
    상기 공급 포트를 제외하고 밀봉되며 부압에 의해 내부 내장 액체의 토출을 제공하면서 변형될 수 있는 액체 수용부와,
    상기 액체 수용부 내에 마련되고 상기 공급 포트에 인접한 부분의 변형을 조절하기 위한 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 용기.
  31. 제30항에 있어서, 조절 부재는 용기가 그 표면부 내에 있을 때 기부의 변형을 조절하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  32. 제30항에 있어서, 액체 용기는 기록 헤드를 구비한 기록 기구에 탈착식으로장착 가능하고, 조절 부재는 상기 기록 기구에 공급될 액체를 수용하기 위한 관에 의해 개폐되는 밸브 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
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