KR100442511B1 - 표면 개질 섬유체, 섬유 흡수체를 사용하는 액체 수납용기, 및 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

용이하고 간단한 잉크 토출을 보장하면서 잉크의 다종 다양화 및 인쇄 고속화에 부응하는 충분한 잉크 공급 특성을 나타내는 섬유체 및 이를 포함하는 액체 수납 용기에 관한 것이다. 잉크 탱크 (1)은 액체를 토출하여 기록을 수행하는 잉크젯 헤드용 음압 발생 부재로서 PP 섬유체 (도면의 음영 부분, 2)를 내부에 거의 전체적으로 배치하여, 섬유체가 잉크젯 헤드로 공급되는 액체를 보유한다. 탱크 캐이스의 상단에 대기 연통구 (3)이 제공된다. PP 섬유체 (2)로서는 뒤얽힌 PP 섬유의 표면이 친수화 처리된 어셈블리를 사용한다.

Description

표면 개질 섬유체, 섬유 흡수체를 사용하는 액체 수납 용기, 및 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법 {Surface Reformed Fiber Body, Liquid Container Using Fiber Absorber, and Method of Producing Fiber Absorber for Use in Liquid Ejection}

본 발명은 액체를 토출하여 기록을 수행하는 액체 토출 헤드로 공급되는 액체의 수납 용기에 사용하기 위한 섬유체와, 이러한 섬유체를 수납하는 액체 수납 용기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 액체 수납 용기에서 음압 발생(생성) 부재로서 사용되는, 섬유 자체나 그 위에 어떠한 처리를 한 섬유의 표면의 습윤성을 그의 특성이나 성질을 변화시킴으로써 개질하는 물품 표면 개질 방법, 및 이와 같이 표면 개질한 음압 발생 부재에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 환경 친화적이지만 표면 처리하기 어려운 올레핀계 수지로 이루어진 섬유의 표면 개질을 확실하게 수행할 수 있는 표면 개질 방법, 개질된 표면을 갖는 섬유, 및 이러한 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

잉크젯 기록 분야에서는 잉크 누설을 방지하기 위해 기록 헤드에 음압을 인가하는 잉크 탱크(잉크 용기)가 사용되어 왔다. 이러한 종류의 잉크 탱크는 다공질체 또는 섬유체를 수납하며, 이러한 다공질체 또는 섬유체의 모세관 속성으로 인해 잉크를 보유하고 음압을 발생시킨다. 이들 종류 중 섬유체를 수납하는 잉크 탱크가 특히 바람직한데, 이는 섬유체가 그 방향이 거의 수평으로 유지되도록 배치되면, 잉크와 기체 사이의 계면이 환경 변화에 기인한 변동이 있는 경우에도 수평으로 유지되어 중력 방향의 변화를 더 적게 받기 때문이다.

잉크 탱크에 수납되는 섬유체로는, 잉크 탱크 케이스가 PE (폴리에틸렌) 및 PP (폴리프로필렌)과 같은 올레핀계 수지로 이루어지기 때문에, 재활용이 쉬운 점에서 올레핀계 수지를 방사하여 얻은 섬유체가 사용된다. 잉크, 특히 흑색 잉크와 같은 표면 장력이 큰 잉크에 의한 올레핀계 수지의 습윤성이 불량하기 때문에, 올레핀계 수지로 이루어진 섬유체를 함유하는 잉크 탱크에 잉크를 주입하는 경우, 진공 주입법을 이용하여 진공 처리된 탱크 내로 잉크를 강제적으로 주입시킨다.

한편, 현재 잉크젯 기록 분야에서는 고화질을 얻고 기록 매체 상에 퇴적된 잉크의 고견뢰성을 확실하게 하기 위해, 잉크 자체의 개선이 진행되고 있다. 구체적으로, 내수성을 향상시키기 위해 안료 잉크를 사용하고, 기록 매체로의 정착성을 높이기 위해 잉크에 용매를 첨가한다.

그러나, 올레핀계 수지로 이루어진 섬유체를 수납하는 현재 사용되는 잉크 탱크에서는 상기한 바와 같이 잉크를 진공 주입법에 의해 잉크 탱크 내에 주입하므로, 탱크 내부를 진공 처리할 필요가 있고, 따라서 공정과 설비가 보다 복잡해진다. 한편, 잉크 자체의 개선에 있어서는 안료 잉크를 사용하고 잉크에 용매를 첨가하면 잉크 점도가 증가한다. 그 결과, 기록 헤드로의 잉크 공급 능력이 저하되고, 기록 속도가 고속화함에 따라 기록 속도를 따르지 못하는 공급 잉크가 더 많아진다.

물품(element) 자체의 특성과 성질은 그 구성 재료의 특성에 의존하며, 그 표면에 있는 구성 재료의 특성을 개질시킴으로써 물품에 원하는 특성을 부여하였다. 원하는 특성을 부여한 물품으로는 예를 들면, 그 표면 상에 발수성 및 친수성과 같은 반응성을 갖는 반응기, 또는 부가물에 대해 반응성인 반응기를 갖는 것을 포함한다.

현재 사용되는 표면 개질 기술에서는 일반적으로 물품 표면을 오존 또는 UV를 사용하거나 오존과 UV를 조합 사용하여 라디칼을 갖도록 만들고, 이들 라디칼을 단순히 표면 처리제의 주성분과 화학적으로 결합시킴으로써 원하는 특성을 갖는 물품을 형성한다.

물품 표면을 라디칼을 갖도록 만드는 대신 원하는 특성 자체를 갖는 표면 처리제를 물품에 부착시켜 일시적으로 원하는 특성을 갖도록 하는 다른 기법이 있지만, 이렇게 얻은 특성은 지속하지 않는다.

특히, 환경 친화적인 올레핀계 수지에 친수성을 부여하는 표면 개질에서는 물의 존재 하에 계면활성제를 올레핀계 수지와 혼재시켜 일시적이고 부분적인 친수 상태를 얻는 기술만이 알려져 있다.

물품 상에 추가의 층을 형성하기 위해 접착제 및 프라이머를 사용하였다. 물품 표면과 반응 결합하기만하는 실란 커플링제와 같은 프라이머를 사용하는 경우에는 물품 자체를 이들 작용제와 반응가능하도록 처리해야할 필요가 있다.

프라이머를 사용하는 기술에는 예를 들면, 물품과 동일한 재료계로 이루어진 프라이머를 사용하여 물품에 대한 그의 친화력을 이용하는 기술이 있다. 이러한 종류의 프라이머로는 폴리프로필렌 물품 상에 폴리우레탄 수지로 이루어진 상도층을 제공할 때 사용되는, 산 변성 염소화 폴리프로필렌이 알려져 있다. 그러나, 물품 표면과 동일한 재료계를 사용하는 경우에는, 물품 체적이 불가피하게 증가하게 되고, 또한 물품 상에 균일하고 얇은 도막을 도포하는 기술이 요구된다. 또한, 물품이 미세하거나 다공질인 경우, 이러한 물품 상에 그의 내부까지 균일한 도막을 도포하는 것은 불가능하다. 특히, 산 변성 염소화 폴리프로필렌은 수불용성이므로 수용액 형태로 사용할 수 없고 그의 용도가 제한된다.

따라서, 물품 표면과 상이한 재료계를 사용하는 것을 포함한, 수용액 형태로 존재할 수 있고 물품 형상에 무관하게 균일하고 얇은 표면 개질에 사용할 수 있는 표면 처리제는 없다고 말할 수 있다.

한편, 각각 섬유체를 구성하는 PE와 PP에 있어서는 잉크 종류에 따라 다르기는 하지만 잉크에 의한 이들의 습윤성이 불량하다 (물에 대한 접촉각이 80° 이상임). 따라서, PE 또는 PP를 잉크 탱크 내의 섬유체에 사용하는 경우, 섬유체 내로 잉크를 주입하는데 탱크를 진공 처리하는 공정이 불가피하게 사용된다. 이는 주입 장치의 제작을 필요로 하여, 잉크 탱크의 제작 공정을 보다 복잡하게 만든다.

또한, 근래 잉크젯 프린터의 사용에 있어서 고화질화와 잉크의 다양화가 꾸준히 진행됨에 따라, 잉크의 종이로의 정착성을 높이기 위해 잉크에 용매를 첨가하고, 잉크에 안료를 사용하는 경향이 커지고 있다. 그러나, 이는 잉크 점도를 증가시켜 섬유체 내에 잉크 유동에 대한 저항이 증가한다. 그 결과, 최종 프린터에서 인쇄 속도가 보다 고속화될 때, 공급 잉크가 인쇄 속도를 따르지 못하는 문제가 생긴다.

기록 헤드로 액체를 공급하기 위한 액체 공급구 내에 놓인, 액체 공급 방향으로 배열한 섬유 다발로 이루어진 압력 접촉체를 갖는 잉크 탱크가 사용되고 있다. 이들 탱크에서는 또한 상기한 바와 같은 점에서 압력 접촉체에서 잉크 유동에 대한 저항이 증가하여, 고 유량의 잉크 공급이 요구되는 경우에도 공급 잉크가 필요를 따르지 못하는 문제가 생긴다.

본 발명은 종래 기술 수준에 대해 검토하는 동안 얻은 새로운 지식과 발견에 기초하여 이루어진 획기적인 발명이다.

표면 처리제의 주성분을 개질시킬 물품 표면 상에 생성된 라디칼과 단순히 화학적으로 결합시킴으로써 표면 개질을 수행하는, 현재 사용되는 표면 개질 기술에서는 잉크젯 분야에 사용되는 스폰지 및 섬유 복합체와 같은 복잡한 다공질 부분을 내부에 갖는 음압 발생 부재의 내측부는 말할 것도 없이, 복잡한 형상의 표면에 대해서도 균일한 표면 개질을 달성할 수 없다.

또한, 액체 존재 하에 계면활성제를 물품 표면과 혼재시키는 기술을 사용하여도 다공질체 자체에 대한 표면 개질을 달성할 수 없다. 계면활성제가 소모되면 얻어진 특성을 잃고, 표면 특성이 즉시 표면 자체의 특성으로 돌아간다.

따라서, 물에 대한 접촉각이 80° 이상으로 발수성이 우수한 올레핀계 수지에 대해 장기적으로 원하는 친액성을 갖도록 하는 표면 개질 방법은 없음은 말할 것도 없다.

따라서, 본 발명자들은 올레핀계 수지의 표면에 대해 합리적으로 표면 개질을 수행하여 개질된 특성을 장기적으로 유지하는 방법에 대해, 이 방법을 명확하게 설명하여 임의의 물품의 표면 개질에 적용가능한 방법을 제공하는 것을 목표로 하여, 계속 연구하였다. 이러한 연구 결과, 본 발명자들은 액상 표면 처리제를 사용하면 복잡한 형상의 음압 발생 부재에 대해서도 표면 개질이 가능할 것으로 전제하여, 액상 표면 처리제를 사용하는 것에 주목하였다.

동시에, 본 발명자들은 개질하려는 음압 발생 부재의 표면과 반응기를 갖는 고분자와의 사이의 관계에서 표면 에너지를 이용하면, 표면과 반응기의 균형을 원하는 상태로 제어하여 유지할 수 있고, 또한, 고분자 자체를 해석하면 내구성을 더욱 향상시키고 잉크 품질에 있어서 안정성을 더욱 달성할 수 있다는 것을 새로이 발견하기에 이르렀다.

또한 다른 관점에서 본 발명자들은 다공질체와 같은 음압 발생(생성) 부재의음압 특성에 주목하여 하기 문제들을 새로이 인식하였다.

대부분의 경우 현재 사용되는 음압 발생 부재는 항상 액체에 노출되며, 몇몇 경우 음압실과 액체 수납실이 일체형 유닛을 구성하는 경우에도, 액체에 노출되는 부재 일부분에서 액체가 소모되면 이 부분에 액체를 재충전하지만; 전체적으로는 액체가 소모된 상태의 음압 발생 부재에 통상의 장치 내에서와 같이 액체를 보충하는 것으로 생각하지는 않는다. 따라서, 당업자들도 음압 발생 부재의 음압과 그에 의해 보유되는 액체량이 부재에 액체를 보충한 후에도 초기 상태로 복귀될 지 여부에 대해서는 인식하지 못하였다.

본 발명자들은 음압 발생 부재의 수납실에 함유된 액체가 임의 수준으로 소모된 후에, 보충액 수납실 (용기 또는 탱크)을 설치한 경우에는 음압 발생 부재의 음압과 그에 의해 보유되는 액체량이 그들의 초기 상태로 어느 정도 복귀할 지에 대해 검토하였다. 그 결과, 초기에 음압 발생 부재에 충전된 액체에 대해, 액체는 어떤 방법으로 강제로 주입되므로, 부재에 의해 보유된 액체량은 초기 상태량에 상당히 근접하지만, 단순히 반복하여 재충전한 후 그 양이 초기 상태량의 약 1/2 정도로 되는 경향이 관찰되었다. 이는 아마도 음압 발생 부재 내의 공기를 제거하기가 어렵기 때문일 것이다. 또한, 액체를 반복하여 재보충하므로, 음압 발생 부재에 의해 보유되는 액체량은 점점 작아지고 음압이 증가한다.

본 발명자들은 상기한 바와 같은 문제들을 예의 검토하여, PE와 PP로 이루어진 섬유 표면을 친수화 표면 처리하면, 잉크에 의한 습윤성이 향상되고 잉크 이동시 유동에 대한 저항이 감소된다는 것을 발견하고, 또한 이들을 장기적으로 친수화시키는 표면 처리제 종류를 발견하기에 이르렀다. 또한, 본 발명자들은 친수화시키는 표면 처리가, 이러한 처리를 액체 수납 용기의 형태에 맞추어 음압 발생(생성) 부재로서 섬유체의 원하는 영역에 이용함으로써 보다 합리적으로 전개될 수 있다는 것을 이해하게 되었다.

구체적으로, 본 발명의 하나의 착안점은 상기한 종래 기술의 문제에 비추어, 잉크의 다양화와 고속 인쇄의 경향에 대응하여 잉크 공급성을 발휘할 수 있으며 잉크 주입을 더 쉽게 할 수 있는 섬유체, 이를 갖는 액체 수납 용기, 및 상기 섬유체를 친수화 표면 처리하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같이 음압 발생 부재의 특성을 오존과 자외선을 사용하여 라디칼을 갖도록 하여 개질하는 수단에 의하지도 않고, 또한 물품 표면 상에 실란 커플링제와 같은 프라이머를 도포하여 불균일한 도막을 형성하는 수단에 의하지도 않는, 신규한 메카니즘에 의해 원하는 친액 표면 개질을 할 수 있는 획기적인 친액 표면 개질 방법; 이 방법에 사용하기 위한 처리액; 이 방법으로 얻은 음압 발생 부재; 및 친액 표면 개질에 의해 얻은 표면 구조 자체와, 특히 반복하여 재충전한 후에도 초기 음압 상태로의 복귀능이 우수하고 액체 공급성이 우수한 섬유 음압 발생 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 물품 표면에 친액화 표면 처리 수준을 변화시켜 액체 수납 용기 내의 섬유체 특성을 개질함으로써 액체 이동시 액체 유동에 대한 저항이 감소된 특성 등의 원하는 특성을 얻을 수 있는 액체 토출용 섬유 흡수체와 액체 수납 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 바와 같이 음압 발생 부재의 특성을 오존과 자외선을 사용하여 라디칼을 갖도록 하여 개질하는 수단에 의하지도 않고, 또한 물품 표면 상에 실란 커플링제와 같은 프라이머를 도포하여 불균일한 도막을 형성하는 수단에 의하지도 않는, 신규한 메카니즘에 의해 원하는 친액 표면 개질을 할 수 있는 획기적인 친액 표면 개질 방법; 이 방법에 사용하기 위한 처리액; 이 방법으로 얻은 음압 발생 부재; 및 친액 표면 개질에 의해 얻은 표면 구조 자체와, 특히 반복하여 재충전한 후에도 초기 음압 상태로의 복귀능이 우수하고 액체 공급성이 우수한 섬유 음압 발생 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 목적은 다공질체 및 미세 가공 물품 등의 복잡한 형상을 갖는 음압 발생 부재의 전체 내측면을 원하는 친액화 표면 처리할 수 있는 액상 처리제와, 이러한 액상 처리제를 사용하는 친액 표면 개질 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 표면 개질하기 어려운 것으로 생각되던 올레핀계 수지를 장기적으로 친액성을 유지하도록 하는 신규한 친액 표면 개질 방법과, 표면 구조 자체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은 음압 발생 부재 구조의 중량을 증가시키지 않으면서 개질 표면 자체로서 분자 수준, 바람직하게는 단분자 수준의 박층 형성을 가능하게 하는 신규한 친액 표면 개질 방법과, 표면 구조 자체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제4 목적은 친액 표면 개질 방법 자체에 신규한 메카니즘을 도입함으로써, 원하는 표면 개질을 자유롭게 수행할 수 있는 표면 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제5 목적은 간단하며 양산성이 우수한, 음압 발생 부재 표면에 사용하기 위한 친액 표면 처리제의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제6 목적은 고분자가 갖는 관능기(또는 관능기들의 군)의 계면 에너지의 관점에서, 고분자 개열에 의한 것과 거의 동일한 에너지 준위에서 계면 물리 흡착을 이용하는 획기적인 음압 발생 부재의 친액 표면 처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제7 목적은 음압 발생 부재의 주변을 균일하게 개질할 수 있는 신규한 친액 표면 개질 방법과, 전체 주변부에서 종래 기술로 얻을 수 없었던 수준의 표면 구조 자체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이하의 설명으로부터 이해될 것이며, 본 발명에서는 또한 상기 각각의 목적을 임의로 조합한 복합적인 목적을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 개략적 단면도.

도 2a 및 2b는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 개략적 단면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 흡수체에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 흡수체에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지 내의 음압 발생 부재 (흡수체)에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지 내의 음압 발생 부재 (흡수체)에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지 내의 음압 발생 부재 (흡수체)에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지 내의 음압 발생 부재 (흡수체)에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 9a, 9b, 9c 및 9d는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지에 있어서의 잉크의 이동 상태의 예시도.

도 10은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지에 있어서의 기체-액체 교환시 친수 처리 영역의 효과에 대한 설명도.

도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지 내의 음압 발생 부재 (흡수체)에 있어서의 친수 처리 영역의 예시도.

도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 압접체를 갖는 액체 수납 용기를 도시하는 개략적 단면도.

도 13은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 액체 수납 용기를 도시하는 개략적 단면도.

도 14a 및 14b는 도 13에 도시된 바와 같은 친수 처리 영역이 있는 경우와 없는 경우의 효과 차이에 대한 설명도.

도 15a, 15b, 15c, 15d 및 15e는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 액체 수납 용기 내의 흡수체의 친수 처리 방법에 대한 설명도.

도 16은 액체 토출 기록 장치를 도시하는 개략적 사시도.

도 17a 및 17b는 본 발명에 적용 가능한 표면 개질 방법으로 물품 (기재)의 개질될 표면 위에 형성되는 표면 개질제의 고분자와 물품 표면과의 부착 형태에 대한 개략적 도시도; 도 17a는 물품 표면에 부착을 위한 제1 기와 관능기로서의 제2기가 모두 고분자의 측쇄에 위치하는 경우에 대한 설명도, 도 17b는 제1 기가 주쇄에 포함되는 경우에 대한 설명도.

도 18은 본 발명에 적용 가능한 표면 개질 방법에 따라 표면 개질제의 고분자를 함유하는 처리 용액을 기재 위에 도포하여 도포층을 형성한 상태를 도시하는 개략도.

도 19는 본 발명에 적용 가능한 표면 개질 방법에 따라 기재 위에 형성된 표면 개질제의 고분자를 함유하는 도포층 중의 용매를 일부 제거하는 공정을 도시하는 개념도.

도 20은 표면 개질제의 고분자를 함유하는 도포층 중의 용액을 일부 제거하는 공정에 수반되며 처리 용액 중에 첨가되는 산에 의해 유도되는, 표면 개질제 고분자의 부분적인 해리 과정을 도시하는 개략도.

도 21은 표면 개질제의 고분자를 함유하는 도포층 중에 함유된 용매를 추가 제거하는 공정에 수반되는, 표면 개질제의 고분자 또는 그 고분자의 세분화물(fragments)이 배향 형성되는 과정을 도시하는 개략도.

도 22는 도포층 중의 용매를 건조 제거하고, 표면 개질제의 고분자 또는 그 고분자의 세분화물이 배향 형성되어 표면 위에 부착 고정되는 과정을 도시하는 개략도.

도 23은 표면 위에 부착 고정하는 표면 개질제의 고분자 해리에 의해 생성된 소분자들이 축합 반응에 의해 서로 재결합하는 과정을 도시하는 개략도.

도 24는 본 발명에 적용 가능한 표면 개질 방법을 발수성 표면의 친수 처리에 적용하는 사례 및 처리 용액 중에 물을 첨가하는 효과를 도시하는 개략도.

도 25a, 25b, 25c 및 25d는 잉크 탱크에 있어서의 잉크 흡수체로 사용할 수 있는 PE-PP 섬유체를 도시하는 개략도: 도 25a는 잉크 탱크에 있어서의 잉크 흡수체로서의 사용 형태, 도 25b는 섬유의 배열 방향 F1과 F1에 직교하는 방향 F2를 보여주는 PE-PP 섬유체의 전체 형태, 도 25c는 상기 PE-PP 섬유체를 가열 융합하여 형성하기 전의 상태, 도 25d는 상기 PE-PP 섬유체를 각각 가열 융합하여 형성된 상태를 도시하는 개략도.

도 26a 및 26b는 도 25a 및 25b에서 도시한 PE-PP 섬유체의 단면 구조의 일례; 도 26a는 PP 심재 위를 PE 초재가 거의 동심 원형으로 덮는 예, 도 25b는 PP 심재 위를 PE 초재가 편심으로 덮는 예를 도시하는 개략도.

도 27a, 27b, 27c, 27d, 27e 및 27f는 도 25에 나타낸 PE-PP 섬유체의 발수 표면의 친수 처리에 본 발명의 표면 개질 방법을 적용하는 사례를 도시하는 개략도; 도 27a, 27b 및 27c는 각각 미처리 섬유체, 섬유체를 친수 처리액에 침지시키는 공정 및 침지후 섬유체를 압축하여 잉여 처리액을 제거하는 공정을 도시하는 개략도; 도 27d, 27e 및 27f는 도 27a, 27b 및 27c 각각의 부분 확대도.

도 28a, 28b, 28c, 28d, 28e 및 28f는 도 27에 도시한 공정의 후속 공정에 대한 도시도; 도 28a, 28b 및 28c는 각각 섬유체 표면에 형성된 도포층, 도포층 중에 함유되어 있는 용매를 건조 제거하는 공정 및 섬유 표면을 덮는 친수 처리제의 피복을 도시하는 개략도; 도 28d, 28e 및 28f는 각각 도 28a, 28b 및 28c의 부분 확대도.

도 29는 참조예 1 (미처리 PP-PE 섬유 흡수체)의 미처리 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 도면 대용의 150 배율 확대 SEM 사진.

도 30은 참조예 1 (미처리 PP-PE 섬유 흡수체)의 미처리 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 도면 대용의 500 배율 확대 SEM 사진.

도 31은 참조예 1 (미처리 PP-PE 섬유 흡수체)의 미처리 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 도면 대용의 2000 배율 확대 SEM 사진.

도 32는 비교예 1 (산과 알콜만으로 처리된 PP-PE 섬유 흡수체)의 산 처리 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 150 배율 확대 SEM 사진.

도 33은 원리 적용 실시예 1 (친수 처리된 PP-PE 섬유 흡수체)의 처리된 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 도면 대용의 150 배율 확대 SEM 사진.

도 34는 원리 적용 실시예 1 (친수 처리된 PP-PE 섬유 흡수체)의 처리된 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 도면 대용의 500 배율 확대 SEM 사진.

도 35는 원리 적용 실시예 1 (친수 처리된 PP-PE 섬유 흡수체)의 처리된 PP-PE 섬유 형상 및 표면 상태를 나타내는 도면 대용의 2000 배율 확대 SEM 사진.

도 36은 본 발명에 적용 가능한 표면 개질 처리에 의한 제조 공정의 일례를 나타내는 공정도.

도 37은 본 발명에 적용 가능한 표면 개질 처리에 의해 제조된 표면의 친수성기와 소수성기를 추정할 수 있는 분포의 일례를 도시하는 개략도.

도 38a, 38b 및 38c는 본 발명에 적용가능한 잉크젯 헤드 카트리지 내의 음압 발생 부재 (흡수체)에 있어서의 친수 처리의 예시도.

도 39는 본 발명의 제7 실시형태에 따른 잉크 탱크의 종단면도.

도 40a 및 40b는 도 39에 도시된 잉크 탱크 내의 섬유 흡수체에 있어서의 잉크의 유동 저항을 설명하기 위해 각 영역 A 내지 E부터 공급구까지의 잉크 경로를 도시하는 개략도; 도 40a 및 40b는 각각 정적 개략도 및 동적 개략도.

도 41a 및 41b는 도 39에 도시된 섬유 흡수체에 대한 친수 처리 방법의 일례에 대한 설명도.

도 42a, 42b 및 42c는 도 39에 도시된 섬유 흡수체에 대한 친수 처리 방법의 또다른 예에 대한 설명도.

도 43은 도 39에 도시된 섬유 흡수체에 대한 친수 처리 방법의 또다른 예에 대한 설명도.

도 44a 및 44b는 도 39에 도시된 섬유 흡수체에 대한 친수 처리 방법의 추가의 예에 대한 설명도.

도 45는 본 발명의 제7 실시형태에 따른 잉크 탱크 변형의 일례의 종단면도.

도 46a, 46b 및 46c는 도 45에 도시된 섬유 흡수체에 대한 친수성 처리 방법의 일례에 대한 설명도.

도 47은 본 발명의 제8 실시형태에 따른 잉크 탱크의 종단면도.

도 48은 본 발명의 제8 실시형태에 따른 잉크 탱크의 횡단면도 (도 47의 48-48 선의 단면도).

도 49는 본 발명의 제8 실시형태에 따른 잉크 탱크의 공급구로부터의 잉크 유도량과 잉크 탱크의 내압 간의 관계를 친수 처리되지 않은 경우와 비교하여 도시하는 그래프.

도 50a, 50b 및 50c는 도 47에 도시된 잉크 탱크의 섬유 흡수체에 대한 친수 처리 방법의 일례에 대한 설명도.

도 51은 본 발명의 제9 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지를 도시하는 개략적 단면도.

도 52는 도 51에 도시된 잉크젯 헤드 카트리지의 갑작스런 압력 변화에 따라 음압 조절실 용기에서의 잉크 유동시 흡수체 중의 잉크 유동에 대한 설명도.

도 53은 본 발명의 제9 실시형태에 따른 잉크젯 헤드 카트리지의 변형예에 대한 개략적 단면도.

도 54a, 54b, 54c, 54d 및 54e는 본 발명의 제10 실시형태인 잉크 탱크에 대한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11, 21: 잉크 탱크 1b: 심재

2, 2", 22, 22': 섬유 흡수체 3, 16, 23, 115: 대기 연통구

4, 24, 131: 공급구 5, 25: 친수 처리액

7: 회전 디스크 12: 음압 발생 부재 수납실

13: 잉크 수납실 14: 잉크 공급구

17: 잉크 유도구

18: 분리벽 19: 대기 유도 내부홈

20: 봉인 (친수 처리 영역)

6, 26: 탱크 케이스 36: 주사기

70: 잉크젯 헤드 카트리지 100: 음압 조절실 유닛

102: 밀봉면 110: 음압 조절실 용기

120: 음압 조절실 리드 130: 상부 흡수체

140: 기저 흡수체 150: 홀더

160: 잉크젯 헤드 유닛 161: 필터

165: 잉크 공급관 180: 연결 파이프

200: 잉크 탱크 유닛 201: 잉크 수납 용기

210: 케이스 220: 내부백

221: 조임부 230: 연결구

250: ID 부재 5010: 흡수 수단

5020: 캡 1000: 액체 수납 용기

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액체를 토출하여 기록을 수행하는 액체 토출 헤드에 공급되는 액체를 액체가 공급가능하도록 수납하는 용기에 사용하기 위한 음압 발생용 섬유체로서, 적어도 그의 섬유 표면 상에 올레핀계 수지를 갖고, 이 올레핀계 수지는 그 표면에 배향된 상태의 친액성기를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수계 액체를 토출하여 기록을 수행하는 액체 토출 헤드에 공급되는 수계 액체를 수계 액체가 공급가능하도록 수납하는 용기에 사용하기 위한, 적어도 그 표면의 일부에 고분자 화합물이 부여된 섬유로 이루어진 섬유체로서, 상기 고분자 화합물은 친수성기를 갖는 제1 부분과, 상기 친수성기보다는 낮지만 상기 일부 표면의 표면 에너지와는 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 구비하고, 상기 제2 부분은 상기 일부 표면을 향하여 배향되고 상기 제1 부분은 상기 일부 표면과 다른 방향으로 배향되는 것을 특징으로 한다.

상기 섬유 표면이 올레핀계 수지로 이루어지는 경우, 상기 고분자 화합물은 예를 들면 친수성기를 갖는 폴리알킬실록산이고, 상기 친수성기는 예를 들면 폴리알킬렌 옥시드쇄를 갖는 것이 바람직하다.

상기 올레핀계 수지는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이고, 상기 폴리알킬실록산은 폴리옥시알킬렌-디메틸폴리실록산인 것이 바람직하다.

본 발명은 음압 발생 부재로서 상기 섬유체를 수납하는 액체 수납 용기에 관한 것이다.

본 발명은 음압 발생 부재로서 상기 섬유체를 수납하는 음압 발생 부재 수납부와, 이 음압 발생 부재 수납부로 액체를 공급하는 액체 수납부를 구비하고, 이 액체 수납부와 음압 발생 부재 수납부가 일체형 또는 탈착가능하게 형성된 유닛을 구성하는 액체 수납 용기에 관한 것이다.

상기 액체 수납부는 내부에 포함된 액체가 도출함에 따라 변형되어 음압을 발생시킬 수 있는 액체 수납용 내부 백과, 이 내부 백을 덮고 있는 케이스와, 이 케이스와 내부 백 사이에 대기를 도입시킬 수 있는 대기 연통구를 구비하도록 제작할 수 있다.

음압 발생 부재 수납부에 음압 발생 부재로서 수납되어 있는 상기 섬유체는 그 전체 표면에 폴리올레핀계 수지를 갖고, 이 폴리올레핀계 수지는 그 표면에 배향된 상태의 친수성기를 가지며, 따라서, 섬유 표면은 습윤성이 매우 커서 액체의 표면 장력이 큰 경우에도 액체 주입 과정을 훨씬 더 쉽게 할 수 있다. 또한, 기록용 액체의 이동시 유동에 대한 저항이 저하되므로, 고속 인쇄, 특히 액체 토출 헤드로의 고유량의 액체 공급 추세에 대응할 수 있다.

본 발명은 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와, 액체 수납 용기 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비하고, 음압 발생 부재를 수납하는 액체 수납 용기로서, 상기 공급구 내부 부분에 상기한 바와 같은 섬유체가 배치된 것을 특징으로 한다. 친수화 표면 처리한 섬유체를 공급구 부분에 배치함으로써, 원하는 모세관 속성을 얻으면서, 잉크 유동에 대한 저항을 감소시키고 잉크 유동성을 증가시킬 수 있으며, 따라서 고유량으로 잉크를 공급할 수 있다. 또한, 섬유체를 압력 접촉체로서 사용할 때 생기는 기포 체류를 방지할 수 있으며, 이러한 면에서 유동에 대한 저항 상승을 억제시킬 수 있다.

본 발명은 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와, 액체 수납 용기 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비하며, 음압 발생 부재로서 섬유체를 수납하는 액체 수납 용기로서, 상기 섬유체는 상기 공급구에 대응하는 부분과 그 주변부에만 부분적으로 친액화 표면 처리된 것을 특징으로 한다. 섬유체를 상기한 부분에만 친수화 표면 처리하는 것은 또한, 음압 발생 부재로서 섬유체를 수납하는 음압 발생 부재 수납부와, 액체 수납 용기 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구와, 상기 섬유에 의해 보유된 액체를 액체 토출 헤드로 공급하는 공급구와, 상기 음압 발생 부재 수납부로 액체를 도출시키는 액체 수납부를 구비하며, 이 액체 수납부와 음압 발생 부재 수납부가 일체형 또는 탈착가능하게 형성된 유닛을 구성하는 액체 수납 용기에 적용할 수 있다.

상기 액체 수납 용기에 음압 발생 부재로서 수납된 섬유체를 공급구에 대응하는 부분과 그의 주변부에만 친액화 표면 처리함으로써, 기록용 액체가 항상 공급구와 그의 주변부에만 존재하도록할 수 있어, 헤드로의 액체 공급이 방해받지 않고, 또한 기록 헤드로의 기포 유입이 일어나지 않을 것이다.

본 발명은 음압 발생 부재로서 섬유체를 수납하는 음압 발생 부재 수납부와, 이 음압 발생 부재 수납부 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구와, 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와, 상기 음압 발생 부재 수납부로 액체를 도출시키는 액체 수납부를 구비하며, 이 액체 수납부와 음압 발생 부재 수납부가 일체형 또는 탈착가능하게 형성된 유닛을 구성하는 액체 수납 용기로서, 상기 섬유체가 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부 상에 존재하고 중력 방향에 교차하는 평면층 주변에만 부분적으로 친액화 표면 처리되는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 수납 용기에 음압 발생 부재로서 수납된 섬유체를, 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부 상에 존재하고 중력 방향에 교차하는 평면층에서만 친수화 표면 처리함으로써, 어떠한 환경 변화로 인해 액체 수납부 내의 액체 또는 기체가 팽창하는 경우에도 섬유를 통해 유동하는 액체를 친수화 표면 처리된 부분에서 확산시킬 수 있다. 따라서, 음압 발생 부재 수납실의 용적을 증가시키지 않으면서, 갑작스런 압력 상승을 수평 단면 방향으로 완화시킬 수 있다.

본 발명은 음압 발생 부재로서 섬유체를 수납하는 음압 발생 부재 수납부와, 이 음압 발생 부재 수납부를 대기에 연통시키는 대기 연통구와, 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와, 상기 음압 발생 부재 수납부로 액체를 도출시키는 액체 수납부를 구비하며, 이 액체 수납부와 음압 발생 부재 수납부가 일체형 또는 탈착가능하게 형성된 유닛을 구성하는 액체 수납 용기로서, 상기 섬유체가 적어도 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부로부터 상기 공급구까지의 액체 공급 영역에서 부분적으로 친액화 표면 처리되는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 수납부에 음극 발생 부재로서 함유된 섬유체를 적어도 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부로부터 상기 공급구까지의 액체 공급 영역에서 부분적으로 친액화 표면 처리함으로써, 섬유체가 갖는 미세한 밀도 차이 때문에 기체-액체 교환시에 액면이 교란되는 경우에도, 친액화 표면 처리한 영역 상에서 액면이 현저하게 저하하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 액체 수납부로부터 음압 발생 부재 수납부로의 액체 이동이 공기에 의해 방해받지 않으며, 기체-액체 교환 동작이 안정하게 수행될 수 있다. 또한, 공급구 부근 부분이 친액화 표면 처리되므로, 이 부분 주변에 액체가 존재하는 경향이 있고, 따라서, 기록용 액체는 공급구 상에서 거의 방해받지 않는다. 또한, 액체 수납부를 새것으로 교환하는 경우, 친액화 표면 처리된 섬유체 부분이 액체를 적극적으로 끌어당기므로 헤드 회복이 빠르게 달성된다. 헤드 회복에 필요한 액체량은 친액화 표면 처리한 영역의 크기를 변화시킴으로써 제어할 수 있다.

본 발명은 음압 발생 부재로서 섬유체를 수납하는 음압 발생 부재 수납부와, 이 음압 발생 부재 수납부 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구와, 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와, 상기 음압 발생 부재 수납부로 액체를 도출시키는 액체 수납부를 구비하며, 이 액체 수납부와 음압 발생 부재 수납부가 일체형 또는 탈착가능하게 형성된 유닛을 구성하는 액체 수납 용기로서, 상기 섬유체가 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부 상에서 부분적으로 친액화 표면 처리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 음압 발생 부재로서 섬유체를 수납하는 음압 발생 부재 수납부와, 이 음압 발생 부재 수납부 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구와, 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와, 상기 음압 발생 부재 수납부로 액체를 도출시키는 액체 수납부와, 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부 근방에 제공되어, 상기 액체 수납부 내에 기체를 도입한 후 이어서 상기 음압 발생 부재 수납부 내로 액체를 도출시키는 기체-액체 교환을 일으키는 대기 도입 채널을 구비하며, 이 액체 수납부와 음압 발생 부재 수납부가 일체형 또는 탈착가능하게 형성된 유닛을 구성하는 액체 수납 용기로서, 상기 섬유체가 상기 대기 도입 채널에 대응하는 영역 상에서 부분적으로 친액화 표면 처리되는 것을 특징으로 한다.

상기 액체 수납 용기에 음압 발생 부재로서 수납되는 섬유체를 상기 음압 발생 부재 수납부와 액체 수납부와의 연통부에서 또는 상기 대기 도입 채널에 대응하는 영역에서 부분적으로 친액화 표면 처리함으로써, 이 친액화 처리된 부분이 액체를 안정하게 보유하도록 하여, 기체-액체 교환 상태에 도달하기 전에 우연한 공기통과로 인해 기체-액체 교환 동작이 시작하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 기체-액체 교환 상태에서 기록용 액체의 소비가 중단되는 경우, 대기 도입 채널에 대응하는 섬유체의 부분을 액체로 충전시킴으로써 대기 연통 채널 또는 대기 연통구를 즉시 닫을 수 있다. 이상의 기능들 때문에, 안정한 기체-액체 교환 동작이 가능하게 된다. 또한, 상기 액체 수납 용기를 새것으로 교환하기 위해 제거할 때에는, 상기 음압 발생 부재 수납부 측의 연통부로부터 액체가 적하하지 않을 것이다.

섬유체를 부분적으로 친액화 표면 처리한 액체 수납 용기는, 내부에 수납된 액체가 도출함에 따라 변형되어 음압을 발생시킬 수 있는 액체 수납용 내부 백과, 이 내부 백을 덮고 있는 케이스와, 이 케이스와 내부 백 사이에 대기를 도입시킬 수 있는 대기 연통구를 구비하도록 제작할 수 있다.

본 발명은 섬유체 외에, 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와 액체 수납 용기 내부를 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비한 액체 수납 용기 내에 음압 발생 부재로서 수납된 섬유체를, 공급구에 대응하는 부분과 그 주변에서 친액화 표면 처리하는 방법으로서, 친액화 처리액을 넣은 주사기를 사용하여 이 주사기 바늘을 상기 대기 연통구를 통해 상기 섬유체 내에 삽입함으로써, 상기 섬유체의 중앙부 부근에 상기 친액화 처리액을 주입하는 단계와; 상기 공급구를 통해 상기 친액화 처리액을 흡인시키고, 상기 친액화 처리액이 상기 액체 수납 용기의 내측면에 도달하기 전에 이를 배출시키는 단계를 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체는 액체 토출 헤드로 공급되는 액체를 음압 하에 보유하도록 장치의 액체 수납 용기 내에수납되는, 올레핀계 수지 섬유로 이루어진 잉크젯 장치용 섬유 흡수체로서, 이는 상기 섬유 표면에 친액화 표면 처리한 부분을 적어도 한 부분 갖고, 이 친액화 표면 처리부는 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과, 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 공급되는 액체를 음압 하에 보유하도록 사용되는, 친액화 표면 처리될 그 표면의 적어도 일부에 고분자 화합물이 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체로서, 상기 고분자 화합물은 친액성기를 갖는 제1 부분과 이 친액성기보다는 낮지만 상기 표면 처리할 표면 부분의 표면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 구비하며, 상기 친액화 표면 처리되어 친액성을 갖는 부분은 상기 제2 부분이 상기 표면 부분으로 향하여 배향하고 상기 제1 부분이 상기 표면 부분과 다른 방향으로 배향하도록 얻고, 상기 표면 부분은 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과, 이 제1 친액화 영역으로부터 거리가 멀어질수록 밀도가 감소하는 제2 친액화 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 공급되는 액체를 음압 하에 보유하도록 액체 수납 용기 내에 수납되는, 적어도 일부가 친액화 표면 개질된 소액성 표면을 갖는 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체로서,

이는 친액성기와 소액성기를 모두 갖는 고분자(화합물)을 개열시켜 생산한 친액성기 또는 소액성기를 갖는 세분화물(단편)을, 상기 소액성기가 상기 소액성표면을 향하여 상기 친액성기와 다른 방향으로 배향하도록 상기 소액성 표면에 부착시켜 얻은 친액화 부분을 갖고,

이 친액화 부분은 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과, 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 공급되는 액체를 음압 하에 보유하도록 액체 수납 용기 내에 수납되는, 적어도 그 표면 (이 표면은 적어도 일부가 친액화 개질된다)에 올레핀계 수지를 갖는 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체로서,

이 섬유 흡수체의 섬유는, 이 섬유 표면에 친액성기와, 상기 올레핀계 수지의 구성성분으로서 이 올레핀계 섬유 표면의 표면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 고분자, 고분자 개열 촉매로서 희산(dilute acid) 및 알코올을 함유하는 섬유 처리액을 부착시키는 단계; 상기 섬유 표면에 부착된 처리액을 증발시키고 희산을 농축산이 되도록하여 상기 고분자를 개열시키는 단계; 및 고분자 개열 산물을 축합시키는 단계에 의해 수득되는, 비교적 장쇄의 친액성기와 비교적 단쇄의 소액성기를 교대로 갖는 습윤성 표면 구조를 갖고,

이 습윤성 표면 구조는 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과, 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체에 있어서, 이 섬유 흡수체는 친액성 분포를 유지하면서 친액화 표면 처리될 수 있으므로, 섬유 흡수체 내의 액체 유동에 대한 저항을, 친액성기의 거동을 이용하여 (이는 친액성기가 많을수록 유동에 대한 저항이 낮아진다는 사실에 기초한다) 필요에 따라 자유롭게 설정할 수 있다. 따라서, 섬유 흡수체는 액체 수납 용기 내에 요구되는 액체의 거동에 따라 최적 상태로 액체를 액체 수납 용기에 보유하고 액체 토출 헤드로 공급시킨다.

본 발명의 액체 수납 용기는 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비한 용기 케이스와, 음압을 이용하여 이 용기 케이스 내에 액체를 보유시키도록 수납되는 상기한 본 발명의 것들로부터 선택되는 액체 토출용 섬유 흡수체를 갖는다.

상기한 액체 수납 용기에 있어서, 액체 토출용 섬유 흡수체의 제1 친액화 영역을 액체 거동에 따라 액체 수납 용기 내의 소정 위치에 배치함으로써, 액체를 최적 상태로 보유하고 액체 토출 헤드로 공급할 수 있다.

보다 구체적으로, 본 발명의 액체 수납 용기는 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비한 용기 케이스와, 음압을 이용하여 상기 용기 케이스 내에 액체를 보유시키도록 수납되고 상기 공급구로부터 멀어질수록 친액성이 더 커지도록 적어도 그의 일부에서 친액화 표면 처리되는, 올레핀계 수지로 이루어진 섬유 흡수체를 갖는다.

상기한 액체 수납 용기에 있어서, 용기 케이스 내에 수납되는 섬유 흡수체는 상기 공급구로부터 멀어질수록 친액성기가 더 많아지도록 (친액성이 더 커지도록)친액화 표면 처리되므로, 공급구로부터 먼 위치에서는 액체 유동에 대한 저항이 작아진다. 그 결과, 공급구로부터 먼 위치에서 액체는 공급구를 향해 유동하기 쉽고, 이는 액체 수납 용기 내의 액체의 사용 효율을 향상시킨다. 액체를 액체 수납 용기로 주입하는 면에서, 친액성이 더 큰 영역으로부터 수행하기만 하면, 감압시키지 않고도 액체 수납 용기 내로 액체를 주입할 수 있다.

본 발명의 액체 수납 용기의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비한 용기 케이스와, 음압을 이용하여 이 용기 케이스 내에 액체를 보유시키도록 수납되고 상기 공급구로부터 멀어질수록 친액성이 더 약해지도록 적어도 공급구 부근에서 친액화 표면 처리되는, 올레핀계 수지로 이루어진 섬유 흡수체를 갖는 것이다.

상기한 액체 수납 용기에 있어서, 용기 케이스 내에 수납된 섬유 흡수체는 공급구 부근에서 이 공급구로부터 멀어질수록 친액성이 더 약해지도록 친액화 표면 처리되므로, 공급구 부근에서 액체 유동에 대한 저항을 증가시키지 않으면서 액체를 보유할 수 있어서, 액체 토출 헤드로의 액체 공급이 방해되는 것을 방지한다. 액체를 액체 수납 용기로 주입하는 면에서, 감압시키지 않고도 공급구를 통해 이를 달성할 수 있다.

본 발명의 액체 수납 용기의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구와 대기에 연통시키는 대기 연통구를 구비하고, 음압 하에 액체를 보유시키는 올레핀계 수지로 이루어진 섬유 흡수체를 그 내부에 수납하는 음압 발생 부재 수납실과; 이 음압 발생 부재 수납실과 연통되고, 음압 발생 부재 수납실과의 연통부를 제외하고는 실질적으로 밀폐 상태인 액체 수납부를 구비한 액체 수납실을 갖는 것으로서, 상기 섬유 흡수체는 상기 연통부 상에 중력 방향에 교차하는 층으로서 존재하고 상부 부분에서 친액성이 더 약해지도록 친액화 표면 처리된 부분을 갖는다.

상기 액체 수납 용기에서는, 액면이 액체 수납부와의 연통부에 도달할 정도로 음압 발생 부재 수납실 내의 액체가 소비되면, 음압 발생 부재 수납실의 대기 연통구와 섬유 흡수체를 통해 연통부가 대기와 연통하기 시작하여, 액체 수납실 내에 공기가 도입된다. 동시에, 액체 수납실 내의 액체는 연통부를 통해 음압 발생 부재 수납실 내로 이동하므로, 음압 발생 부재 수납실 내의 음압이 일정하게 유지된다.

환경 변화 등에 의해 액체 수납실 내의 액체와 기체가 갑자기 팽창하면, 액체 수납실 내부의 액체가 음압 발생 부재 수납실 내로 유입하지만; 음압 발생 부재 수납실의 완충 기능에 의해 이 액체는 섬유 흡수체 내에 흡수된다. 섬유 흡수체는 상기 연통부 상에 중력 방향에 교차하는 층으로서 존재하고 상부 부분에서 친액성이 더 약해지도록 친액화 표면 처리된 부분을 가지므로, 음압 발생 부재 수납실 내로 유입된 액체는 친액성 표면 처리된 부분 내로 하부에서 상부로 순차적으로 포획된다. 따라서, 음압 발생 부재 수납실의 상부 체적이 필요이상 크지 않은 경우에도, 상기한 완충 기능은 충분히 발휘된다.

또한 본 발명은 상기한 본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법을 제공한다. 이러한 방법의 한 태양은 액체 토출 헤드로 공급된 액체를 음압 하에보유하도록 사용되는, 친액화 표면 처리될 그 표면의 적어도 일부에 친액성기가 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체의 생산 방법으로서, 이 방법은 상기 친액성기를 갖는 제1 부분과 이 친액성기와는 다르지만 상기 표면 처리될 표면 부분의 표면 에너지와는 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 갖는 고분자를 함유하는 액체를, 친액화 표면 처리할 부분에 공급된 액체 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 액체 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하도록 제공하는 제1 단계; 및 상기 고분자의 제2 부분이 상기 표면 부분을 향하여 배향하고 상기 제1 부분이 상기 표면 부분과 다른 방향으로 배향하도록, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 제2 단계를 포함한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 공급된 액체를 음압 하에 보유하도록 사용되는, 친액화 표면 처리할 그 표면의 적어도 일부에 친액성기가 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서, 이 방법은 상기 표면 부분에 친액성기를 갖는 제1 부분과 이 친액성기와는 다르지만 상기 표면 부분의 표면 에너지와는 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 갖는 세분화물 (이는 상기 제1 부분과 제2 부분을 모두 갖는 고분자를 개열시켜 얻는다)을 함유하는 액체를, 공급된 액체 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 액체 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하도록 제공하는 제1 단계; 상기 세분화물의 제2 부분이 상기 표면 부분을 향하도록 배향하고 제1 부분이 상기 표면 부분과 다른 방향으로 배향하도록, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 제2 단계; 및 상기 표면 부분에 상기 세분화물의 배향된 부분들의 적어도 일부를 축합시켜 고분자화시키는 제3 단계를 포함한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 공급된 액체를 음압 하에 보유하도록 사용되는, 적어도 그의 표면에 올레핀계 수지를 갖고 이 표면의 적어도 일부에 친액성기가 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서, 이 방법은 상기 표면 부분에 친액성기를 갖는 알킬실록산의 고분자를 용해시킨 액체를, 공급된 액체 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 액체 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하도록 제공하는 제1 단계; 및 상기 알킬실록산이 상기 표면 부분을 향하여 배향하고 상기 친액성기가 상기 표면 부분과 다른 방향으로 배향하도록, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 제2 단계를 포함한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법의 다른 태양은 액체 토출 헤드로 공급된 액체를 음압 하에 보유하도록 사용되는, 적어도 그의 표면에 올레핀계 수지를 갖고 이 표면의 적어도 일부에 친액성기가 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서, 이 방법은 상기 표면 부분에 친액성기를 갖는 알킬실록산의 고분자를 개열시켜 얻은 세분화물을 용해시킨 액체를, 공급된 액체 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 액체 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하도록 제공하는 제1 단계; 및 상기 세분화물을 상기 표면 부분에축합시키고, 또한 상기 알킬실록산이 상기 표면 부분을 향하여 배향하고 상기 친액성기가 상기 표면 부분과 다른 방향으로 배향하도록, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 제2 단계를 포함한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법의 다른 태양은 액체 토출 헤드에 공급된 액체를 음압 하에 보유하도록 사용되는, 적어도 그의 표면에 올레핀계 수지를 갖고 이 표면의 적어도 일부에 친액성기가 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서, 이 방법은 폴리알킬실록산, 산 및 알코올을 함유하는 액체를, 부착된 액체 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 액체 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하도록 부착시킨 섬유 표면을 형성하는 단계; 및 상기 섬유 표면에 부착된 액체를 실온보다 높고 상기 올레핀계 수지의 융점보다 낮은 온도로 가열 건조시킴으로써, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 단계를 포함한다.

본 발명의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법의 다른 태양은 액체 토출 헤드에 공급된 액체를 음압 하에 보유하도록 사용되는, 적어도 그의 표면에 올레핀계 수지를 갖고 이 표면의 적어도 일부에 친액성기가 부여된 다수의 섬유들의 집합체로서의 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서, 이 방법은 폴리알킬실록산, 산 및 알코올을 함유하는 액체를, 부착된 액체 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 액체 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하도록 부착시킨 섬유 표면을 형성하는 단계; 및 상기 섬유 표면에 부착된 액체를 건조시키고, 이러한 건조 과정에서 상기 친액성기가 상기 섬유 표면과 반대 방향으로 배향하도록 섬유 표면을 친액화 표면 처리함으로써, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역보다 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 단계를 포함한다.

본 발명의 표면 개질 방법은 액체 토출 헤드에 공급되는 액체를 음압 상태로 보유하기 위해 사용되는 소액성 표면을 갖는 다수의 섬유 집합체인 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 소액성 표면을 친액성으로 개질하기 위한 표면 개질 방법으로서, 친액성기와 소액성기를 갖는 고분자 화합물의 개열에 의해서 생기는 상기 친액성기와 상기 소액성기를 갖는 세분화물을, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 상기 제1 친액화 영역에 대하여 친액성이 상대적으로 열등한 제2 친액화 영역을 갖도록 상기 소액성기를 표면측을 향해 배향하고, 또 상기 친액성기를 상기 소액성기와는 다른 방향으로 배향하게 하는 방식으로 상기 소액성 표면에 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 개질 방법의 또다른 형태는 다수의 섬유 집합체인 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 섬유 표면 일부에 표면 개질을 행하는 표면 개질 방법으로서, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 상기 제1 친액화 영역에 대하여 상대적으로 친액성이 열등한 제2 친액화 영역을 갖도록 상기 섬유의 일부 표면의 표면 에너지와 유사한 기의 계면 에너지의 친화력에 기초하여 배향된 개열 고분자를 상기 일부 표면에서 축합시켜 표면을 개질하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 표면 개질 방법의 또다른 형태는 다수의 섬유 집합체인 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 섬유의 일부 표면에서 액형의 고분자를 이용하여 표면 개질하는 표면 개질 방법으로서, 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 상기 제1 친액화 영역에 대하여 상대적으로 친액성이 열등한 제2 친액화 영역을 갖도록 개열 및 축합이 가능하고 친액성기를 갖는 제1 기와 상기 섬유의 일부 표면의 표면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지를 갖는 제2 기를 갖는 고분자의 세분화물을, 상기 일부 표면에서 축합하여 고분자화하는 축합 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 섬유 집합체의 습윤성 표면 구조는 액체 토출 헤드에 공급되는 액체를 음압 상태로 보유하기 위해 사용되는 섬유 집합체의 습윤성 표면 구조로서, 상대적으로 장쇄의 친액성기와 상대적으로 단쇄의 소액성기를 교호적으로 갖는 고분자를 포함한 친액화부를 갖고, 상기 친액화부는 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 상기 제1 친액화 영역에 대하여 상대적으로 친액성이 열등한 제2 친액화 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.

본원에서 사용되는 용어 "친액성이 상대적으로 우수한 친액화 영역"이란 그 영역이 다른 친액화된 영역에 대하여 단위 면적당의 친액성기의 수가 많은 것에 따라 상대적으로 강한 친액성을 나타내는 경우, 및 그 영역이 다른 친액화된 영역에 대하여 친액성기의 부착력이 보다 강하기 때문에 상대적으로 친액화된 상태를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있는 경우를 의미하는 것이다.

한편, 본원에서 사용되는 용어 "상대적으로 친액성이 열등한 친액화 영역"이란 그 영역이 다른 친액화된 영역에 대하여 상대적으로 약한 친액성을 나타내는 경우, 및 그 영역이 다른 친액화된 영역에 대하여 친액화된 상태를 짧은 기간밖에 유지할 수 없는 경우를 의미하는 것이다.

<발명의 바람직한 실시형태>

하기에서는 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에서는 수용되는 액체에 대한 습윤성이 우수한 성질에 대해 "친액성"이라는 용어를 사용한다. 이하에 설명하는 실시형태에서는 잉크로 수성 잉크를 예를 들어 설명하며, 친액성 중에서도 특히 친수성을 부여하는 경우에 관해서 설명하고 있다. 그러나, 본 발명에서의 잉크 종류는 수성 잉크에 한정되는 것이 아니며 유성 잉크일 수도 있다. 유성 잉크를 사용하는 경우, 표면에 부여되는 성질은 지방 친화 특성이다. 또한, 섬유 흡수체가 보유하는 액체가 잉크에 한정되지 않으며, 액체 토출 헤드에 공급되는 여러가지의 액체가 포함된다.

액체 수납 용기는 잉크젯 기록 헤드에 사용되는 기록용 액체 또는 기록용 액체의 고정용 액체를 보유하는 대표적인 것으로 설명될 것이다.

우선, 이하에서는 본 실시형태에서의 섬유 흡수체의 친수 처리를 그의 원리와 함께 상세하게 설명한다. 본 발명에서의 친수 처리의 대상은 섬유 흡수체를 구성하는 섬유의 외부에 노출된 외표면이다. 그러나, 하기 설명에서는 보다 광범위한 의미로 물품에 대한 표면 개질로서 설명될 것이다.

하기에서 설명되는 표면 개질 방법은 물품의 표면을 구성하는 물질에 포함되는 분자가 갖는 관능기를 이용하여 고분자 (또는 고분자의 세분화물)을 특정한 배향을 갖도록 표면상에 부착시켜 상기 고분자 (또는 고분자의 세분화물)가 수반하는성질을 표면에 제공하는 것을 목적으로 하는, 표면 개질을 도모하는 것을 가능하게 하는 방법이다.

본원에서 "물품"이란 각종 재료로부터 형성되어 일정한 외형을 보유하는 것을 의미한다. 따라서, 이는 외형에 수반되는, 외부에 노출된 외표면을 갖고 있다. 또한, 그 내부에는 외부와 연통하는 부분을 포함하는 공극부나 공동부, 또는 중공부가 존재할 수 있다. 이것들의 부분을 구획하는 내표면(내벽면)도 본 발명의 표면 개질 대상으로서의 부분 표면일 수 있다. 중공부에는 이것을 구획하는 내표면을 갖는 것 및 외부와는 완전히 격리된 공간인 것도 포함된다. 그러나, 개질 처리전에는 중공부 내에 표면 처리액을 공급하는 것이 가능하고, 개질 처리후에는 외부와 격리된 중공부가 되는 것들이 본 발명의 처리 대상이 될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 표면 개질 방법은 각종 물품이 갖는 모든 표면 중 물품의 형상을 손상하는 일없이 외부에서 표면 처리 용액을 접촉시키는 것이 가능한 표면을 대상으로 한다. 따라서, 물품의 외표면과 그것과 연결되는 내표면의 각각 또는 둘다를 부분 표면의 대상으로 한다. 이외에도, 그 대상으로 하는 표면에서 선택되는 세분화된 부분 표면의 성질을 변경하는 것도 본 발명에 포함된다. 선택에 따라, 물품의 외표면 및 그것과 연결되는 내표면을 선택하는 형태도 목적하는 부분 표면 영역의 개질에 포함된다.

상기한 표면 개질에 있어서는 물품이 갖는 표면의 적어도 일부를 구성하는 개질하여야 할 부분이 처리된다. 즉, 부분이란 필요에 따라 선택된 물품의 일부 표면 또는 물품의 전체 표면을 의미한다.

본 명세서에서의 "고분자의 세분화물"이란 고분자의 일부가 끊어진 것 또는 단량체를 의미한다. 실시예에서는 고분자를 산 등의 개열 촉매에 의해 개열하여 제조된 것 전부를 포함하는 것으로 한다. 또한, "고분자막 형성"이란 실질적인 막의 형성, 또는 2차원적인 면에 대하여 각 부분이 다르게 배향을 한 것을 포함한다.

본 발명에서의 "고분자"는 관능성기를 갖는 제1 부분 및 이 관능기의 계면 에너지와는 다르고 부착 대상 물품의 표면 에너지와는 거의 동일한 계면 에너지를 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기한 물품 표면의 구성 재료와는 다른 것이 바람직하다. 따라서, 개질되는 물품의 구성 재료에 따라 그 물품 표면의 표면 에너지와 거의 동등한 계면 에너지를 갖는 고분자로부터 원하는 고분자를 적절하게 선택할 수 있다. "고분자"는 개열할 수 있으며 개열 후에 축합할 수 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 제1 부분 및 제2 부분 이외에도 관능기를 가질 수 있다. 이 경우에는, 친수 처리를 일례로 하면, 관능기로서의 친수성기는 제1 및 제2 부분 이외의 관능기 (상기 친수성기에 대하여 상대적으로 소수성기가 됨)에 대하여 상대적으로 장쇄를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 표면 처리되는 부분은 단일 재료로 이루어질 수도 있고 수종의 재료가 혼재하는 복합 재료일 수도 있으며, 처리될 표면의 재질을 고려하여 구성 재료와 다른 고분자를 이용할 수도 있다.

이하, 원리를 쉽게 설명하기 위해 단일 물질로부터 구성되는 표면을 개질하는 사례를 이용하여 표면 개질이 이루어지는 원리에 관해서 보다 구체적으로 설명한다.

"표면 개질이 이루어지는 원리"

본 발명에 이용되는 물품의 표면 개질은 물품의 표면(기재 표면)의 표면(계면) 에너지와 거의 동일한 계면 에너지를 갖는 주골격 (주쇄, 측쇄 또는 기의 일반명) 및 물품 표면의 표면(계면) 에너지와 다른 계면 에너지를 갖는 기가 결합하여 형성되는 고분자를 이용하여, 이 표면 개질제 중의 물품 표면의 계면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지를 갖는 주쇄부를 이용하여 물품 표면상에 고분자를 부착시켜, 물품 표면의 계면 에너지와 다른 계면 에너지를 갖는 기가 물품 표면에 대하여 외측에 배향하는 고분자화막(고분자 피복)을 형성시키는 것에 의해 달성된다.

상기 표면 개질제에 이용하는 고분자를 다른 관점에서 말한다면, 표면 개질전의 물품 표면에 노출된 기와 본질적으로 다른 제1 기 및 이 물품 표면에 노출된 기와 실질적으로 유사한 친화성을 가지며 그 주골격의 반복 단위 중에 포함되는 제2 기를 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

이러한 배향 형태의 대표예를 개략적으로 도시한 것이 도 17a 및 17b이다. 도 17a는 제1 기(1-1)와 제2 기(1-2)가 측쇄로서 결합된 고분자를 이용한 경우를 도시하며, 도 17b는 제2 기(1-2)가 주쇄(1-3)를 구성하고 제1 기(1-1)가 측쇄를 구성하는 경우를 도시하는 것이다.

도 17a 및 17b에 도시된 대로 배향되는 경우, 물품의 표면 개질하여야 할 표면을 구성하는 기재(56)의 최외측 표면(외측)은 기재(56)의 표면(계면) 에너지와는 다른 계면 에너지를 갖는 기(1-1)가 표면에 배향한 상태가 되기 때문에, 기재(56)의 표면(계면) 에너지와 다른 계면 에너지를 갖는 기(1-1)의 성질이 이용되어 표면이 개질된다. 여기서, 기재(56)의 표면(계면) 에너지는 표면을 구성하고 있으며 표면상에 노출되어 있는 기(55)로부터 유래되는 물질 및 분자에 의해 결정되었다. 도 17a 및 17b에 도시된 예에서, 제1 기(1-1)는 표면 개질용의 관능기로서 작용한다. 기재(56)의 표면이 소수성이고 제1 기(1-1)가 친수성이면, 기재(56)의 표면에 친수성이 부여된다. 제1 기(1-1)가 친수성이고 기재(56)측의 기(55)가 소수성인 경우에는, 예를 들면 후술하는 폴리실록산을 이용한 경우에는 도 37에 도시한 바와 같은 상태가 기재(56)의 표면에 존재하고 있다고 생각된다. 이 상태에 있어서, 개질 후의 기재(56)의 표면에서의 친수성기와 소수성기와의 균형을 조정함으로써, 개질 처리 후의 기재 표면에 물이나 물을 주성분으로 하는 수성 액체를 통과시키는 경우 통과 상태나 통과시의 유속을 조정하는 것도 가능하다. 이러한 표면 상태를 섬유 외벽면에 갖는 섬유체, 예를 들면 폴리올레핀계 수지로 이루어지는 섬유체를 하나의 부재로 설치되는 잉크 탱크에서 사용하여 잉크젯 기록 헤드와 일체화하거나, 또는 별도의 부재로서 설치되는 잉크 탱크 중에 이용하는 것으로, 잉크 탱크에 잉크를 충전하거나 잉크 탱크로부터 헤드로 잉크를 공급하는 것이 매우 용이하게 수행되며, 동시에 잉크 탱크 안에서의 적절한 음압을 유지함으로써 잉크 토출 직후의 기록 헤드의 토출구 부근에서의 잉크 계면(메니스커스) 위치를 보다 양호하게 유지할 수 있다고 생각된다. 이에 따라, 동음압보다 정음압이 크며, 잉크젯 기록 헤드에 잉크 공급용 잉크를 보유하는 음압 발생 부재에 가장 알맞은 부재를 제공할 수 있다.

특히, 섬유 표면의 구조가 도 37인 경우, 친수성기(1-1)은 고분자기이기 때문에, 동일 측의 측쇄의 메틸기(소수성기)보다도 긴 구조로 되어 있다. 따라서, 친수성기(1-1)는 잉크가 흐를 때는 그 유속에 대하여 섬유 표면을 따라 경사지면서 동시에 상기 메틸기를 실질적으로 덮는다. 결과적으로, 유동 저항은 대폭 작아진다. 반대로 잉크 공급이 정지하여 메니스커스를 섬유체 사이에 형성할 때는 친수성기(1-1)은 잉크쪽 방향, 즉, 섬유 표면에서 수직 방향으로 되기 때문에 (상기 메틸기가 섬유 표면에 노출됨) 분자내 친수성기(대)와 소수성기(소)의 균형을 유지하여 충분한 음압을 형성할 수 있다. 이 친수성기(1-1)가 (-C-O-C-) 결합의 다수와 말단기로서의 OH기에 의해 형성되는 상기 실시형태와 같이 친수성기를 고분자에 수많이(적어도 다수개) 갖고 있으면, 상기 친수성기(1-1)의 작용이 확실하게 되기때문에 바람직하다. 또한, 상기 메틸기 이외의 소수성기를 고분자 내에 갖는 경우는, 소수성기의 존재 범위보다도 친수성기의 존재 범위가 커지도록 친수성기가 고분자 수준과 유사한 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이 친수성쪽이 소수성쪽보다 크면 좋다.

잉크 공급구에서의 정음압은 다음식으로 나타낸다.

정음압=(잉크 공급구에서 잉크 계면까지의 높이)-(잉크 계면에 있어서의 섬유의 모관력)

상기 식에서, 모관력은 잉크와 섬유 흡수체와의 접촉각을 θ로 가정한다면 COSθ에 비례한다. 따라서, 본 발명의 친수 처리 유무에 따라 COSθ의 변화가 큰 잉크의 경우에는 그 정음압을 다소 낮게, 절대치로 말하면 다소 높게 확보하는 것이 가능해진다.

구체적으로 말하면, 접촉각이 10°정도라면 친수 처리는 최대 모세관력이 약 2% 정도 증가하며, 섬유가 잉크로 습윤되는 것이 어려운 조합, 예를 들면 접촉각 50°의 상태가 친수 처리에 의해서 10°미만으로 떨어진다면, 모세관력은 50% 증가한다 (COS0°/COS10°≒ 1.02 COS10°/COS50°≒ 1.5).

여기서, 도 17a 및 17b에 도시하는 개질 표면을 갖는 물품을 제조하기 위한 구체적인 방법으로서, 표면 개질에 이용하는 고분자의 우수한 용매이며 기재에 대하여 처리제의 습윤성을 향상시키는 향상제를 이용하는 방법에 관해서 이하에 설명한다. 이 방법에 따르면, 표면 개질제의 고분자가 균일하게 용해되는 처리액 (표면 개질 용액)을 기재의 표면상에 도포한 후, 처리액에 포함되는 용매를 제거하면서 이 처리액 중에 포함되어 있는 표면 개질제의 고분자를 상기한대로 배향시킨다.

보다 구체적으로는, 고분자에 대해 우수한 용매이며 기재 표면에 대하여 충분히 습윤되는 용매 중에, 소정량의 고분자와 개열 촉매를 혼합한 액체(친수성기를 관능기로 사용하는 경우 표면 처리액, 바람직하게는 순수한 물을 포함하는 표면 처리액)를 제조한 후, 표면 처리액을 기재 표면에 도포하고, 표면 처리액 중의 용매를 제거하기 위해 (예를 들면, 60 ℃ 오븐에서) 증발 건조시키는 단계를 포함한다.

기재 표면에 대한 충분한 습윤성을 나타내고 표면 개질제로서의 고분자를 용해하는 유기 용매를 용매에 포함하는 것은, 표면 개질에 사용되는 고분자를 균일하게 도포한다는 관점에서 보다 바람직하다. 또한, 표면 개질제로서의 고분자가 용매의 증발에 따라 농도가 증가되는 때에도 도포된 액층중에 균일하게 분산하여 충분히 용해된 상태를 유지하는 작용을 갖는 것을 그 효과로서 또한 예시할 수 있다. 덧붙여, 기재가 표면 처리액에 의해 충분히 습윤됨으로써 표면 개질제의 고분자를 기재 표면에 균일하게 펼수 있다. 그 결과, 불균일한 형상을 갖는 표면에 고분자가 균일하게 피복될 수 있다.

표면 처리액은 기재 표면에 대한 습윤성이 있어, 고분자에 대한 우수한 용매일 뿐 아니라 고분자에 대한 우수한 용매인 휘발성 제1 용매이다. 그러나, 기재 표면에 대한 그의 습윤성이 제1 용매에 비해 상대적으로 떨어진다. 제1 용매보다 휘발성이 상대적으로 낮은 제2 용매를 병용할 수도 있다. 이러한 조합의 예로, 예를 들면, 기재 표면이 폴리올레핀계 수지로 이루어져 있으며, 폴리옥시알킬렌 폴리디메틸실록산을 고분자로 이용하는 경우에 후술하는 물과 이소프로필알콜과의 조합을 예로 들 수 있다.

여기서, 표면 처리액 중에 개열 촉매로 산을 가하는 것에 의한 효과는 하기에 열거된다. 예를 들어, 표면 처리액의 증발 건조 과정에서 사용되는 기재의 증발에 따라 산 성분의 농도 상승이 이루어질 수 있을 때, 고농도의 뜨거운 산 용액에 의해 표면 개질에 사용되는 고분자가 부분적으로 분해(개열)되며 고분자의 세분화물의 생성에 의해 기재 표면의 보다 미세한 부분으로 배향하는 것이 가능해진다. 또한, 증발 건조의 종말 과정에서는 고분자의 개열부의 재결합에 의한 표면 개질제 고분자의 폴리머화를 통해 고분자화막 (고분자 피복, 바람직하게는 단분자막)의 형성을 촉진하는 효과가 있다.

또한, 표면 처리액의 증발 건조 과정에서 용매의 증발에 따르는 산 성분의 농도 상승이 이루어질 수 있을 때에, 이 고농도의 산이 기재 표면 및 표면 근처의불순물을 제거함으로써 깨끗한 기재 표면이 형성되는 효과도 기대된다. 이렇게 깨끗한 표면에서는 기재 물질 및 분자와 표면 개질제의 고분자의 물리적인 부착력이 향상될 것으로도 기대된다.

이 실시예에서는 고농도의 뜨거운 산에 의해 기재 표면이 부분적으로 분해되어 기재 표면에 활성점이 출현하고 이 활성점과 상기의 고분자의 개열에 의한 세분화물이 결합하는 부차적인 화학 반응이 발생하는 것으로 추측된다. 경우에 따라서는 표면 개질제와 기재와의 이러한 부차적인 화학 흡착에 의해 기재 상에서의 표면 개질제의 부착성 및 안정화의 향상도 일부에서는 존재한다고 생각된다.

다음에, (표면 처리액을 비롯한) 표면 개질제의 기재의 표면 에너지와 거의 동등한 표면 에너지를 갖는 주골격의 개열과 기재 표면 상에서의 개열에 의한 세분화물의 축합을 기초로 하는 고분자막화 공정에 관해서, 관능기가 친수성기이고 소수성 기재 표면에 친수성을 부여하는 경우를 예로 하여, 도 18 내지 도 24를 참조하여 설명한다. 여기서, 친수성기란 기 전체로서 친수성을 부여할 수 있는 구조를 갖는 것이다. 친수성기 그 자체, 및 소수성쇄 또는 소수성기를 갖지만 친수성기를 치환 배치하여 친수성을 다른 구조부에 부여할 수 있는 기로서의 기능을 갖는 것이면 친수성기로서 사용할 수 있다.

도 18은 친수 처리액(58) 도포후의 확대도를 도시한다. 이 시점에서는, 친수 처리액(58) 중의 친수화제인 고분자(51 내지 54)와 산(57)이 기재(56) 표면상의 친수 처리액 속에 균일하게 용해되어 있다. 도 19는 친수 처리액 도포후 건조 공정의 확대도를 도시한다. 친수 처리액 도포후의 건조 공정에서 가열에 의해 건조하는 경우, 용매 증발에 따른 산 성분의 농도 상승에 의해 기재(56)의 표면 및 표면 근처의 불순물이 제거되는 기재(56) 표면의 세정 작용에 의해 순수한 기재(56) 표면이 형성되므로 기재(56)과 표면 개질제로서의 고분자(51 내지 54)의 물리적 흡착력이 향상된다. 한편, 친수 처리액 도포후 건조 공정에서의 가열에 의한 건조에 있어서는 용매의 증발에 따르는 산 성분의 농도 상승에 의해 친수화제의 고분자(51 내지 54)의 일부가 개열되는 부분도 존재한다.

농축산(57)에 의한 고분자(51)의 분해의 개략도를 도 20에 도시한다. 이러한 단계에 의해 분해된 친수화제가 기재에 흡착하는 모습을 도 21에 도시한다. 용매의 증발이 더 진행함에 따라서, 용해 포화에 도달한 친수화제를 구성하는 고분자로부터 유래된 세분화물(51a 내지 54b)의 기재 표면 에너지와 거의 동등한 표면 에너지를 갖는 주골격부가 세정에 의해 형성된 순수한 기재(56) 표면에 대하여 선택적으로 흡착한다. 그 결과, 표면 개질제 중에 기재(56)의 표면 에너지와 다른 표면 에너지를 갖는 기(1-1)가 기재(56)에 대하여 외측에 배향된다.

결과적으로, 기재(56)의 표면에는 이 표면의 표면(계면) 에너지와 거의 동등한 표면 에너지를 갖는 주골격부가 배향된다. 기재(56)의 표면 에너지와 다른 표면 에너지를 갖는 기(1-1)가 기재(56)의 표면과는 반대측의 외측에 배향된다. 이러한 상태에서는, 기(1-1)가 친수성기인 경우 기재(56)의 표면에 친수성이 부여되어 표면이 개질된다. 친수 처리액 도포 및 건조후 표면 개질제가 기재 표면에 흡착하는 흡착 상태의 개략도를 도 22에 도시한다.

개열에 의해서 생성된 세분화물의 축합등에 의해서 세분화물의 적어도 일부와 결합할 수 있는 고분자로서 폴리실록산과 같은 화합물을 사용하여 기재(56) 표면에 흡착한 세분화물들 간에 결합을 생기게 하여 고분자화하여 표면 개질제의 피막을 보다 강하게 할 수 있다. 도 23에는 이러한 축합 반응에 의한 재결합 C의 개략도를 도시한다. 폴리실록산을 사용하는 경우 개열에 의한 세분화물의 형성과 그 축합에 의한 고분자화의 메카니즘은 다음과 같다.

즉, 처리될 표면에서의 표면 처리액의 제어 건조에 따라, 이 표면 처리액 중에 포함되어 있는 희산의 농도가 상승하여 그 농축산 (예를 들면, H₂SO₄)이 폴리실록산의 실록산 결합을 개열한다. 그 결과, 폴리실록산의 세분화물 및 실릴황산의 세분화물이 생성된다 (반응식 1). 처리될 표면에 존재하는 처리액이 더 건조됨에 따라 표면 처리액 중에 함유된 세분화물의 농도도 높아져 세분화물 간의 접촉 확률이 향상된다. 그 결과, 반응식 2에 도시한 바와 같이, 세분화물들이 축합하여 실록산 결합이 재생된다. 부생성물로서의 실릴황산도 처리될 표면이 소수성인 경우에는, 실릴황산의 메틸기가 처리될 표면에 배향되고, 술폰기는 처리될 표면과는 다른 방향으로 배향하여 처리될 표면의 친수성에 어떠한 기여를 하는 것으로 생각된다.

표면 처리액으로서 용매중에 물이 존재하는 조성을 갖는 것을 이용한 경우, 표면 처리액 상태의 일례를 도 24에 개략적으로 도시한다. 처리액의 용매 중에 물이 존재하는 경우는 가열에 의해 친수 처리액으로부터 용매를 증발시킬 때 물 및 휘발성 유기 용매가 증발한다 (물의 기체 분자 및 유기 용매의 기체 분자를 각각 (61) 및 (60)로 나타냄). 그 때, 휘발성 유기 용매의 증발 속도가 물보다도 빠르기 때문에 처리액 중의 물의 농도가 점차 높아져서 처리액의 표면 장력이 상승한다. 그 결과, 기재(56)의 처리될 면과 처리액과의 계면에 표면 에너지 차이가 생긴다. 기재(56)의 처리될 면과 증발에 의해 물의 농도가 높아진 처리액(함수층 62)과의 계면에 있어서, 친수 처리제로서 고분자로부터의 세분화물(51a 내지 54b)에서의 기재(56)의 처리될 면과 거의 동등한 표면 에너지를 갖는 부분이 기재(56)의 처리될 면 측에 배향한다. 한편, 친수 처리제로서 고분자로부터 유도된 세분화물의 친수성기를 갖는 부분은 유기 용매의 증발에 의해 물의 농도가 높아진 함수층(62)에 배향한다. 그 결과, 고분자 세분화물의 소정의 배향성이 보다 향상된다.

본 발명은 음압에 의해서 잉크를 보유하는 잉크젯용 섬유 흡수체에 대하여 그 섬유 흡수체를 구성하는 섬유의 표면에 친수 처리를 실시하는 것에 관한 것이다. 본 발명에 이용되는 상기한 물품에 대한 표면 개질에 따르면, 표면 개질의 대상은 섬유에 한정되지 않는다. 고분자가 갖는 관능기의 특성이나 종류에 따라서 여러가지의 물품이나 용도를 열거할 수 있다. 다음은 그의 몇몇 예에 관해서 설명한다.

(1)관능기가 친수성기인 경우

물품은 흡수성을 필요로 하는, 잉크젯 시스템에서 이용되는 잉크 흡수체와 같은 것이다 (올레핀계 섬유를 포함하는 경우는 상기 실시형태를 이용할 수 있음). 순간적으로 액체 (상기 각 실시형태에서 설명되는 수성 잉크)를 흡수할 수 있는 친수성을 본 발명의 표면 개질에 의해서 제공할 수 있다. 또한, 액체 보유성을 필요로 하는 경우에도 유효하다.

(2)관능기가 지방친화기인 경우

본 발명에 적용되는 표면 개질에 따르면, 지방 친화 특성을 필요로 하는 물품에도 유효하게 기능을 제공할 수 있다.

(3)표면 개질의 다른 응용은 상기 원리의 메카니즘을 이용하고 그 원리를 기초로 달성할 수 있는 것이 가능하다.

물품 표면 및 고분자의 매체에 습윤성을 향상시킬 수 있는 습윤성 향상제 (예를 들면, 이소프로필알콜: IPA); 고분자를 개열할 수 있는 매체; 및 상기 어느 하나의 관능기와 이 관능기와는 다른 계면 에너지를 갖고 물품 표면의 부분 표면 에너지와는 거의 동등한 계면 에너지를 갖는 기(또는 기군)을 갖는 고분자를 처리제로 사용하는 경우, 개열 후 축합에 의한 표면 개질은 특히 우수한 효과를 발휘하여 종래의 처리제에 의해서는 얻어지지 않는 균일성이나 특성을 확실하게 제공할 수 있다.

본 명세서에서는 수납 액체에 의한 습윤화가 탁월한 성질을 "친액성"이라고 한다.

본 발명의 보상 개념으로 섬유를 성형 또는 형성할 때에 이용되는 중화제(스테아린산 칼슘 및 하이드로탈사이트) 및 다른 첨가물이 섬유에 포함되는 경우가 있다. 상기 표면 개질 방법을 적용함으로써 잉크 중의 용해 및 잉크에 의한 석출 정도가 모두 경감할 수 있다. 본 발명에 따라 고분자막을 형성하는 경우는, 이러한 문제들을 해결할 수 있다. 따라서, 상기 표면 개질 방법에 따라 중화제 등의 첨가물의 사용 범위를 확대할 수 있고, 잉크 자체의 특성 변화도 방지할 수 있으며, 또 잉크젯 헤드 자체의 특성 변화도 방지할 수 있다.

도 36은 이들 각종 물품의 제조 공정의 일례를 도시한다. 제조 개시시에 (S1) 물품 및 처리액을 공급하고, 후속적으로 물품 표면 (개질하여야 할 표면)에 처리액을 가하는 단계 (S2), 개질될 표면에서 잉여물을 제거하는 단계 (S3), 개질될 표면상에서 고분자의 개열 및 세분화물의 배향을 위해 처리액을 농축 증발시키는 단계 (S4), 고분자화를 위해 세분화물들을 결합시켜 고분자를 축합하는 단계 (S5)를 거쳐 개질된 표면을 갖는 물품이 수득된다 (S6).

처리액의 농축 단계 및 처리액의 증발 단계는 실온보다도 높은 온도로 용매의 비점보다 낮은 온도 (예를 들면, 60℃)에서 연속적인 가열 건조 단계에 의해 수행하는 것이 바람직하며, 폴리올레핀계수지로 이루어지는 표면을 개질하기 위해서 폴리실록산을 물, 산 및 표면 개질용 친수성기를 갖는 유기 용매 (예를 들면, 이소프로필 알콜)를 함께 사용하는 경우에는, 예를 들어 약 45분 내지 2 시간 동안 수행할 수 있다. 40 중량%의 이소프로필 알콜의 수용액을 사용하는 경우에는 이 단계들이 약 2 시간 동안 수행된다. 수분 함량을 적게함으로써 이 건조 처리 시간을 단축시킬 수 있다.

도 36에서의 예에서는 고분자의 개열에 의한 세분화물의 형성이 물품의 개질될 면 상에서 형성된다. 그러나, 세분화물을 이미 포함하는 처리액을 물품의 개질될 면 상에 공급하여 세분화물을 배향할 수 있다.

처리액의 조성은 상기한 바와 같이 개질될 표면에 대한 처리액의 습윤성을 향상시키기 위해 습윤성을 부여하는 습윤성 향상제를 포함하는 구성을 기초로 사용하며, 표면 개질제, 용매, 고분자 개열 촉매, 개질될 표면에 개질 효과를 부여하는 관능기 및 개질될 표면에 부착 기능을 부여하는 기를 갖는 고분자의 유효 성분인, 고분자용의 우수한 용매이다.

"원리 적용 실시예 1"

다음은 상기한 표면 친수 처리에 대한 원리를 폴리프로필렌-폴리에틸렌 섬유체에 적용하는 예이다. 예를 들어, 실제의 폴리프로필렌-폴리에틸렌 섬유체는 잉크를 보유하기 위해 물과 같은 액체를 함침하기 위한 목적에 사용되는 잉크 흡수체로서 사용가능한 모양을 갖는 섬유로 구성된 블록형으로 제조된다. 예를 들어, 도 25a에서 도시된 바와 같이, 잉크와 같은 여러가지 액체에 대한 흡수 보유체(84)로서 기능하는 섬유체(83)이 액체 수납 용기로 사용하기 위해 소정의 배향으로 대기에 개방된 개구(85)를 갖는 적당한 모양으로 용기(81)에 수납된다. 이러한 잉크 흡수체를 잉크젯 기록 장치에 사용되는 잉크 탱크에 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 도 27a 내지 27f 및 도 28a 내지 28f를 사용하여 이후에 설명되는 바와 같이, 친수 처리액(86)에 함침시킨 후 건조시킨 섬유 흡수체(84)를 강하게 가압하여 섬유 공간에서부터 잉여 처리액(86)을 빠져 나오게 하는 처리를 한 섬유 흡수체(84)를 탱크에 수납하는 경우, 처리액의 스퀴징 방향이 탱크로 삽입되는 섬유 흡수체의 압축 방향과 일치하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 처리액의 스퀴징 작업으로 압축된 섬유 흡수체가 상기한 대로 회복되는 경우에는 친수 처리제(86b)가 섬유의 가지 부분에 견고하게 부착되지 않았다 하더라도 섬유 흡수체를 탱크에 삽입할 때 결함을 없앨 수 있다.

섬유(83A)는 구체적으로 폴리프로필렌과 폴리에틸렌으로 제조된 이축 섬유체로 구성된다. 개별 섬유의 길이는 약 60 mm이다. 이 섬유의 단면 형상은 도 26a에서 도시한 바와 같이 이축 섬유체가 한 축에 대해 수직인 방향으로 거의 동심원형 (닫힌 고리형) 외형 (외곽 원주형)의 단면을 갖는 것으로, 상대적으로 융점이 낮은 폴리에틸렌을 그의 둘레에 피복하여 초재(83a)를 만들고, 상대적으로 융점이 높은 폴리프로필렌 섬유가 심재(83b)로서 형성된 것이다. 이러한 단면 구조를 갖는 단섬유로 제조된 섬유 블록을 카딩(carding)기를 사용하여 동일한 방향으로 배향하고, 섬유의 융합이 일어나도록 가열하였다. 구체적으로, 가열은 초재의 폴리에틸렌의 융점보다 높고 심재의 폴리프로필렌의 융점보다 낮은 온도에서 수행하여 섬유가 서로 접촉하는 위치에 위치한 초재의 폴리에틸렌이 서로 융합되는 구조체를 만든다.

도 25c에서 도시된 대로, 카딩기를 사용하여 상기 섬유 구조체(83)에서 섬유의 배향을 동일한 방향으로 배열하기 때문에 섬유는 주로 길이 방향(F1)으로 연속해서 배열되고, 섬유(83A)은 부분적으로 서로 접촉한다. 이러한 접촉점(교점)에서는 가열에 의해 상호 접착이 일어나 그물망 구조를 형성하고, 그 결과 직교 방향(F2)으로 기계적 탄력성을 갖게 된다. 이에 의해 도 25b에 도시된 길이 방향(F1)에 대한 인장 강도가 증가한다. 반대로, 직교 방향(F2)는 인장 강도가 불량하며 스퀴징 변형에 대한 복원력을 갖는 탄성 구조를 갖는다.

이 섬유 구조체(83)를 도 25c에서 도시된 대로 상세히 분석해 보면 개별 섬유들은 권축되어 있다. 권축에 의해 인접한 섬유 사이에서 뒤얽힌 그물망 구조가 형성되어 융합이 생긴다. 권축된 섬유 일부는 직교 방향(F2)을 향하여 3차원 융합이 완성된다. 이 예에서 실제로 사용되는 섬유 구조체(83)은 융점이 180 ℃인 심재의 폴리프로필렌 섬유에 대해 융점이 132 ℃인 폴리에틸렌이 도 26a에서 도시된 대로 거의 동심원 상태로 덮힌 이축 섬유의 토우(tow)를 사용하여 슬리버(sliver)로 형성된다. 사용되는 섬유 구조체에서는, 섬유가 주섬유 방향(F1)으로 배향되어 액체에 침지되는 경우 내부 유동성 및 정적 조건에서의 보유 형태가 섬유 방향(F1)과 교차 방향(F2) 간에 명백히 달라진다.

하기 실시형태에서 사용되는 섬유 흡수체에서, 주섬유 방향(F1)은 수직 방향에 사실상 직교하게 된다. 따라서, 섬유 흡수체(83)에 있는 기체-액체 계면 (잉크와 기체 간의 계면)은 주섬유 방향(F1)과 사실상 나란하게 된다. 환경 변화에 의해 변화가 생기는 경우에는, 기체-액체 계면이 거의 수평 방향 (수직 방향과 사실상 수평인 방향)으로 유지되어, 환경 변화가 종결된 후에는 기체-액체 계면이 원위치로 되돌아간다. 결과적으로, 수직 방향에 대한 기체-액체 계면의 변화는 여러번의 환경 변화에 따라 증가하지 않는다. 섬유 흡수체의 주섬유 방향이 이러한 방식으로 결정됨으로써, 중력 방향에 대한 기체-액체 계면의 변화를 막을 수 있다.

여기서, 약간이라도 수직 방향으로 경사진다면 섬유의 배향 방향은 상기에서와 같이 이론적으로 표현된다. 그러나, 실제로는 그것이 수평면에 대해 약 ±30°인 경우에는 명백한 효과가 관찰되었다. 따라서, "수직 방향에 사실상 직교하는" 또는 "거의 수평인"이란 표현은 본 명세서에서의 상기 경사도 포함하는 것이다.

이 예에서는, 대상으로 하는 물품의 형상이 섬유 구조체이고, 물품이 평탄한 표면을 갖는 액체의 보유성이 높기 때문에 처리 용액을 이하의 조성으로 하였다.

성분	조성(중량%)
(폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)	0.40
황산	0.05
이소프로필알콜	99.55

(1) PP-PE 섬유 흡수체의 친수 처리 방법

도 27a에 도시된 구조를 지닌 폴리프로필렌-폴리에틸렌 섬유 흡수체를 상술한 조성물로 된 친수 처리액에 담갔다 (도 27b). 이 때, 처리액은 섬유 흡수체내의 공간에 보유된다. 이어서, 섬유 흡수체를 압박하여 (도 27c) 섬유 (83)의 공간에 보유되었던 과량의 처리 용액을 제거한다. 와이어 넷트와 같은 고정 지그에서 떼어낸 섬유 흡수체 (83)를 원형 (도 28a)으로 복원시켜 섬유 표면을 액상층 (86A)으로 도포시킨다. 표면이 상기 액체로 습윤된 섬유를 60 ℃ 오븐에서 1 시간 동안 건조시켰다 (도 28b).

<비교예 1 및 참고예 1>

추가로, 비교예 1로서, 단지 황산 및 이소프로필 알콜을 함유하는 상술한 섬유체 친수 처리액 (86)으로 제조된 액체에 대하여 도 27a 내지 27f 및 도 28a 내지 28f에 기재된 방법과 동일한 조작을 수행하였다. 바꾸어 말하면, 상기 액체는 표 1에 나타낸 처리액에서 (폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)을 제거하여 제조하였다. 참고예로서, 비처리된 PP-PE 섬유 흡수체를 사용하였다. 도 27d 내지 27f는 각각 도 27a 내지 27c의 부분 확대도이며, 도 28d 내지 28f는 각각 도 28a 내지 28c의 부분 확대도이다.

본 발명의 원리가 적용된 상술한 실시예 1에 사용된 PP-PE 섬유 흡수체 0.5g과는 다르게, 상술한 도포 방법에 의해 섬유 흡수체의 홀에 도포된 친수 처리액은 0.3 내지 0.5 g이었다. 또한, 비교예 1에서 도포액의 양은 본 발명의 원리가 적용된 실시예 1과 동일하다.

다음은 상술한 조작에 의해 얻어진 다양한 섬유 흡수체의 표면 처리 조건에 관한 평가 및 결과이다.

(1) PP-PE 섬유 흡수체의 친수성 평가 방법

A) 스포이드를 사용한 순수(純水) 적가 평가

본 발명의 원리가 적용되는 실시예 1의 처리를 가한 PP-PE 섬유 흡수체, 비교예 1의 PP-PE 섬유 흡수체 및 참고예의 비처리된 PP-PE 섬유 흡수체에 대해, 각각 스포이드를 사용하여 상부로부터 순수를 적가할 때의 순수 침지능을 관찰하였다.

B) 순수 침지 평가

PP-PE 섬유 흡수체가 완전히 담길 수 있는 크기의 용기에 순수를 채웠다. 이 용기에서, 본 발명의 원리가 적용되는 실시예 1에 의해 처리된 PP-PE 섬유 흡수체, 비교예 1의 PP-PE 섬유 흡수체 및 참고예의 비처리된 PP-PE 섬유 흡수체를, 순수의 침지 상태를 관찰하면서 각각의 PP-PE 섬유 흡수체안에 조심스럽게 넣었다.

(2) PP-PE 섬유 흡수체에 대한 친수성 평가 결과

A) 스포이드를 사용하여 순수를 적가함으로써 평가한 결과

본 발명의 원리가 적용된 실시예 1에 의해 처리된 PP-PE 섬유 흡수체에서는, 상부로부터 스포이드를 이용하여 순수를 적가하였을 때, 순수가 섬유 흡수체 내부로 즉시 침투되었다.

한편, 비교예 1의 PP-PE 섬유 흡수체 및 참고예 1의 비처리된 PP-PE 섬유 흡수체에서는 상부로부터 스포이드를 이용하여 순수를 적가하였을 때, 순수가 섬유 흡수체내로 전혀 침투되지 않았고, PP-PE 섬유 흡수체의 표면상에 구형의 액적을 형성하였다.

B) 순수 침지 평가 결과

본 발명의 원리가 적용된 실시예 1에 의해 처리된 PP-PE 섬유 흡수체를 순수로 채워진 용기에 조심스럽게 놓았더니, PP-PE 섬유 흡수체가 점차로 물중에 잠겼다. 이들 실험들로부터 적어도 도 27a 내지 27f 및 도 28a 내지 28f를 사용하여 설명한 실시예에 의해 처리된 PP-PE 섬유 흡수체의 표면은 친수성을 지닌다고 판명되었다.

한편, 비교예 1의 PP-PE 섬유 흡수체 및 참고예 1의 비처리된 PP-PE 섬유 흡수체를 순수로 채워진 용기에 조심스럽게 놓았을 때, 비교예 1의 PP-PE 섬유 흡수체 및 비처리된 PP-PE 섬유 흡수체는 순수상에 완전히 부유하는 상태임을 나타내었다. 이어서, 물의 흡수가 더이상 관찰되지 않았고, 결국 수반발성을 나타내었다.

상술한 결과로부터, 폴리옥시알킬렌 옥시드 쇄를 지닌 폴리알킬실록산, 산 및 알콜로 이루어진 처리액을 도포한 후에 건조하면 도 28c에 나타낸 바와 같은 폴리알킬실록산의 피복이 형성되어 PP-PE 섬유 흡수체의 표면을 효과적으로 친수 처리한다고 판명된다. 그 결과, 상술한 처리를 가한 PP-PE 섬유 흡수체는 또한 수성 잉크용의 잉크 흡수체 기능을 만족스럽게 가질 수 있음을 알게 된다.

상술한 결과는, 바꾸어 말하면 본 발명에 적용된 표면 개질에서, 폴리옥시알킬렌 옥시드 쇄를 지닌 폴리알킬실록산을 PP-PE 섬유 표면상에 부착함으로써 중합체 피복이 형성된 증거를 얻으려는 목적으로, 섬유 표면의 SEM 사진을 통해 관찰하였다.

도 29, 도 30 및 도 31은 참고예 1의 비처리된 PP-PE섬유 (비처리된 PP-PE 섬유 흡수체) 표면의 SEM 확대 사진을 나타낸다. 도 32는 비교예 4의 산 처리된 PP-PE 섬유 (산 및 알콜만으로 처리된 PP-PE 섬유 흡수체) 표면의 SEM 확대 사진을 나타낸다.

도 33, 도 34 및 도 35는 도 27a 내지 27f 및 도 28a 내지 28f를 이용하여 설명한 실시예의 처리된 PP-PE 섬유 (친수 처리된 PP-PE 섬유 흡수체) 표면의 SEM 확대 사진을 나타낸다.

먼저, 모든 이들 PP-PE 섬유 표면의 SEM 확대 사진에서, 유기 물질을 부착시켜 초래된 명백한 구조적 변화는 섬유의 표면상에서 발견되지 않는다. 실제로, 도 31의 비처리된 PP-PE 섬유와 도 35의 친수 처리된 PP-PE 섬유간의 2000 배율 확대 사진을 상세히 비교한 결과, 비처리된 PP-PE 섬유 표면과 친수 처리된 PP-PE 섬유 표면의 SEM 관찰 사이에는 어떠한 차이도 나타나지 않는다. 따라서, 친수 처리된 PP-PE 섬유에서는, (폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)이 고른 박막 형태로 섬유의 표면에 부착하였으며 (외관상 단분자 막), 따라서 형태상 섬유의 원래 표면과의 차별성은 없었다. 따라서, SEM 관찰로부터는 어떠한 차이점도 발견하지 못한 것으로 판명된다.

한편, 도 32의, 산 및 알콜만으로 처리된 PP-PE 섬유의 SEM 사진으로부터 보건대, 섬유의 교점 (융합부)의 파괴가 많이 발생하고, 섬유에서 다수개의 결절형 구조가 발견된다. 이러한 변화는 가열 및 건조 단계에서의 용매 증발 및 건조 단계 자체의 열에 의해 야기된 고농도의 산으로 초래되는, 섬유 표면의 PE-PP 분자, 특히 표층의 PE의 열화가 초래 및 촉진되었음을 나타낸다.

한편, 친수 처리액은 동일 농도의 산을 함유하고, 동일하게 가열 및 건조되지만, 산 및 알콜만으로 처리된 산 처리 PP-PE 섬유에서 발견되는 섬유 연결부의 파괴 및 섬유내의 결절은 발견되지 않는다. 이러한 사실은 본 발명의 원리가 적용된 실시예 1의 친수 처리시, 섬유 표면의 PE 분자의 열화가 억제되었음을 나타낸다. 이러한 현상은 산이 작용하여 섬유 표면의 PE 분자를 파괴시키고, 분자내에 라디칼이 생성될 때에도 동일 물질 및 구조가 라디칼을 포획하여, 라디칼이 연쇄적으로 PE가 파괴되는 것을 억제하는 것으로 설명할 수 있다. 가능성있는 부차적인 현상 및 효과는, 생성되는 라디칼을 포획할 때 PE 표면에 부착되는 (폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)과 관련된 라디칼 쇄에 의해 초래되는 PE/PP의 파괴, 및 생성되는 라디칼을 포획함으로써 PE 표면에 화학 결합이 형성되는 것을 억제하는 것이다.

이러한 설명을 종합하건대, 본 발명의 원리가 적용되는 실시예 1에서는 섬유 표면에 고른 박막 형태의 (폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)을 부착시킴으로써 섬유 표면의 개질이 달성되는 것으로 판명된다. 상기 과정에서, 친수 처리에 사용되는 용액중에 함유된 용매 및 산에 의해 섬유 표면의 세정 효과도 기대되며, 또한폴리알킬렌 옥시드 쇄의 물리적 흡착의 증진 작용도 예측된다. 이 외에도, 고농도 산 및 가열에 의한 PE 분자의 파괴에 따라, PE 분자의 파괴부의 폴리알킬렌 옥시드 쇄로의 화학 결합의 가능성도 적지않게 존재할 것으로 생각된다.

또한, 본 발명의 원리가 적용된 실시예 1은, 예를 들어 도 28c에 도식적으로 나타낸 바와 같이, 곡면으로 형성된 섬유 표면에 걸쳐 중합체가 용이하게 피복됨을 나타낸다. 상술한 바와 같이, 중합체 피복으로 원주부 (폐쇄 환상형의 외주를 갖는 구획부)를 관상 피복함으로써, 중합체로 피복함으로써 표면이 개질된 부분이 상기 물품으로부터 쉽게 떨어지는 것을 막는다.

몇몇 경우, 외벽면에 부분 노출된 핵부 (심재) (1b)를 갖는 이축 섬유 (도 26b에 도시됨)는 편심을 형성하여, 표층 (초재)으로 만들어진 표면 및 핵부로 만들어진 표면 모두를 포함한다. 이러한 경우, 상술한 본 발명에 따른 표면 개질 처리는 핵부 및 표층 모두의 노출부 표면에 친수성을 부여한다. 또한, 친수능을 지닌 계면활성제를 단순 도포하고 건조하는 경우에는, 부분 초기 친수성이 나타날 수 있다. 그러나, 순수를 사용하여 조심스럽게 세척하는 경우, 계면활성제는 물에 즉시 용해되어 용출됨으로써 최종적으로 친수성을 잃게 된다.

<본 발명의 원리가 적용된 실시예 2 및 3>

다음으로, 상술한 바와 같은 표면 친수 처리의 원리를 PP 섬유체에 적용한 예를 하기에 설명한다. 구체적으로, PP 섬유체로서 2 데니어의 섬유 직경을 갖는 섬유 블록을 2 cm x 2 cm x 3 cm의 입방형으로 형성하였다.

먼저, 다음의 2가지 조성물로 된 친수 처리액을 준비하였다.

친수 처리액의 조성
성분	조성 (중량%)
(폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)	0.1
황산	0.0125
이소프로필 알콜	99.8875

친수 처리액의 조성
성분	조성 (중량%)
(폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)	0.1
황산	0.0125
이소프로필 알콜	40.0
순수	59.8875

제2의 조성 (본 발명의 원리가 적용된 실시예 3)은, 소정량의 이소프로필 알콜 및 순수를 순서대로 첨가하여 상술한 조성을 이룬다. 또한, 이 때 함유된 황산 및 (폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)은 4배로 희석한 것들이다.

도 27a 내지 27f 및 도 28a 내지 28f를 이용하여 설명한 PP-PE 섬유 흡수체의 친수 처리 방법 단계에 준하여, 제1 조성 (표 2)의 용액 (주 용매로서 이소프로필 알콜을 사용함)으로 처리된 PP 섬유체 (본 발명의 원리가 적용된 실시예 2)와, 제2 조성의 용액 (이소프로필 알콜의 혼합 용매로서 사용됨)으로 처리된 PP 섬유체 (본 발명의 원리가 적용된 실시예 3)를 얻었다.

<참고예 2>

비처리된 PP 섬유체를 참고예 2로 배정하였다.

본 발명의 원리가 적용된 실시예 1과 유사하게, 비처리된, 발수성을 지닌 참고예 2의 PP 섬유체, 본 발명의 원리가 적용되는 실시예 2의 PP 섬유체 및 본 발명의 원리가 적용되는 실시예 3의 PP 섬유체의 표면을 친수성을 나타내는 표면으로 개질시켰다. 친수도를 평가하려는 목적으로, 7 g의 수성 잉크 (γ=46 dyn/cm)를 페트리 접시에 놓고, 잉크 액체 표면상에 실시예 2의 PP 섬유체를 도포하고, 실시예 3의 PP 섬유체 및 참고예 2의 비처리된 PP 섬유체를 조심스럽게 놓았다.

참고예 2의 비처리된 PP 섬유체는 수성 잉크에 부유하는 상태를 나타냈다. 본 발명의 원리가 적용된 실시예 2의 PP 섬유체 및 실시예 3의 PP 섬유체에서, 잉크를 섬유체의 기저면으로부터 흡수시켰다. 그러나, 실시예 2의 PP 섬유체를 실시예 3의 PP 섬유체와 비교하는 경우, 흡수된 수성 잉크의 양에서 명백한 차이가 발견되었는데, 실시예 2의 PP 섬유체는 페트리 접시내의 잉크의 총 부피만큼 흡수하였다. 그러나, 실시예 3의 PP 섬유체는 페트리 접시내에 담긴 잉크 부피의 1/2정도를 흡수하였다.

본 발명의 원리가 적용된 실시예 2의 PP 섬유체와 실시예 3의 PP 섬유체 사이에서 섬유체 표면을 피복하는 중합체인 (폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)의 총량에는 그다지 현저한 차이가 나타나지 않았다. 이는 피복 중합체 자체의 배향 정도의 차이로 인한 결과일 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 원리가 적용된 실시예 2의 PP 섬유체에서는 중합체 피복 표면이 대부분 배향되어 있지만, 불규칙성을 갖는 배향 상태로 부분적으로 부착된다. 다른 한편, 본 발명의 원리가 적용된 실시예 3의 PP 섬유체에서는 상술한 불규칙한 배향이 현저히 감소되었다.

(폴리옥시알킬렌)-폴리(디메틸실록산)을 사용한 친수 처리에서는, 물 및 이소프로필 알콜이 용매에 첨가되어 치밀하고 규칙적으로 배향된 피복을 달성하는 것으로 이해된다. 처리액 자체가 그 표면을 고르게 습윤시켜야 하므로 이소프로필 알콜을 약 20% 이상을 함유해야 한다. 이소프로필 알콜의 함량이, 본 발명의 원리가 적용된 상술한 실시예 3의 이소프로필 알콜의 함량 40%보다 더 적더라도, 피복은 가능하다. 바꾸어 말하면, 용매를 증발 및 건조하는 단계에서는, 이소프로필 알콜이 보다 신속한 휘발에 의해 손실되고, 휘발 동안 이소프로필 알콜의 함량은 추가로 감소된다. 이를 고려하면, 이소프로필 알콜의 함량이 40%보다 더 적은 경우에도 피복이 가능하다. 게다가, 산업상 안전성을 고려하면, 이소프로필 알콜의 함량은 40% 미만인 것이 바람직하다.

또한, 상술한 개질 방법 및 개질 표면 및 본 발명에 따른 물품의 기술 개념은 음압 발생 부재로서 섬유 외에도 모든 다공질체에 적용할 수 있는 것이 당연하다.

상술한 바와 같은 구획 (다른 실시형태)에 기술된 방법에 의해 친수성을 위해 고르게 사용되는 음압 발생 부재는, 본 발명에 의해 해결되는 문제점을 다룬 구획에 기술된 바와 같은 음압 발생 부재에 침지된 잉크 (액체)를 제거한 후에 잉크를 재흡수하는 것과 관련하여, 재흡수 후에 음압 발생 부재가 보유하는 잉크의 양이 거의 등량인 효과를 나타내는데, 바꾸어 말하면, 잉크의 제거량 및 반복 회수와 무관하게 초기 음압이 회복될 수 있다.

한편, 액체 수납실이 음압 발생 부재 수납실에 탈착가능하게 설치되는 실시형태에서, 액체 수납실 교환시 음압 발상 부재 수납실 내의 액체 보유량과 관련하여, 액체가 잉크 유도구와의 연결부인 연결 파이프 주변 위치에 보유되는 경우, 액체가 잉크 공급구 주변 위치에 소모되는 경우 또는 소모 (공급)될 잉크가 없는 경우와 같은 여러 가지 경우가 존재한다. 상술한 발명의 적용하면, 액체 수납실을 교환한 후에 상술한 구획 (다른 실시형태)에 기술된 방법 중 어느 하나를 통한 음압 발생 부재 수납실 내의 음압 발생 부재의 친수 처리에 의해, 음압 발생 부재 수납실의 잉크 공급구내의 음압은 교환 전에 음압 발생 부재 수납실 내의 액체의 보유량 및 교환 회수와 무관하게 언제나 초기 수준 (음압 및 양)으로 회복될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따른 부분 친수 처리를 고려하는 경우, 그 처리부에는, 교환 전에 처리부 주변 위치에 음압 발생 부재내 액체의 잔여량이 존재하고 (예를 들어, 연결 파이프 주변 액체의 소모만이 일어나는 경우), 전체 음압 발생 부재는 상술한 방법을 통해 친수 처리되어서는 안되지만, 상술한 친수 처리는 액체가 소모되는 부분으로부터 액체가 첨가되는 부분까지 적용할 수 있다.

<제1 실시형태>

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 도식적 단면도이다.

액체를 분사함으로써 기록을 수행하는 잉크젯 헤드용 음압 발생 부재로서의 PP 섬유체 (폴리프로필렌 섬유로 얽혀있는 몸체 (이하, 도면에서 어둡게 나타낸 PP 섬유체))(2)를 전체 내부에 배치한, 도 1에 도시된 형태를 지닌 잉크 탱크는 함유 액체를 잉크젯 헤드에 공급하여 PP 섬유체 (2)에 보유하는데 사용하였다. 탱크 케이스의 상단상에는 대기 연통구 (3)가 설치되어 있다. PP 섬유체 (2)로서, 얽혀있는 PP 섬유의 표면이 친수 처리된 것들을 사용한다. 친수 처리는 본 실시예와 유사한 PP 섬유의 전체 부분에 국한되지 않으나, 또한 잉크를 헤드에 공급하는 공급구 (4)의 원주부에만 국한될 수도 있다.

하기의 물리적 특성을 지닌 잉크를 사용하는 본 실시형태에 따른 잉크 탱크에 대해 잉크의 침지도 및 유동 저항을 측정하였다.

<측정에 사용된 잉크>

C. I. FB (푸드 블랙) II 5.0 부

글리세린 5.0 부

에틸렌 글리콜 5.0 부

우레아 5.0 부

IPA (이소프로필 알콜) 5.0 부

이온 교환수 75.0 부

상술한 물리적 특성을 지닌 사용된 잉크는, 표면 장력이 44 (다인/cm)이고 점도가 2.2 (cP)이었다. 잉크 성분들은 상술한 물리적 특성으로 이루어진 성분에 국한되지는 않는다.

잉크의 침지도 및 유동 저항에 대해서는, 친수 처리를 행한 경우 (본 발명) 및 친수 처리를 행하지 않은 경우 (통상의 예)에 대해 측정하였다. 잉크 침지도에 대해서는, 잉크를 섬유체의 표면상에 적가하여 자연스런 침지가 일어나는지 아닌지를 관찰하였다. 유동 저항은, 잉크를 흡수부에 연결된 압력계를 사용하여 흡수용적 3.0 (g/분)의 액체 수납 용기의 기저부로부터 잉크를 흡수함으로써 측정하였다.

하기 표 4는 상술한 측정의 결과를 나타낸다.

	잉크 침지도	유동 저항 (mm Aq)
친수처리를 행하지 않음	침지가 발생하지 않음	30
친수처리를 행함	즉시 침지됨	15

상술한 측정의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 높은 표면 장력을 갖는 잉크에 대한 습윤성은 친수 처리를 통해 증가되므로 잉크 탱크내의 흡수체에 잉크를 분사하는 방법 및 설비는 단순화될 수 있다. 또한, 잉크의 습윤 상태도 고르게 할 수 있다. 또한, 잉크를 잉크젯 헤드에 공급할 때의 잉크 유동 저항이 감소되어, 고속 인쇄를 위해 높은 공급 유속을 요하는 프린터의 개발을 용이하게 할 수 있다.

<제2 실시형태>

도 2a 및 2b는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 개략적 단면도를 나타낸다. 이 도면에서, 잉크 그 자체 및 섬유체가 보유하는 잉크는 횡점선으로 표시되고, 섬유체 그 자체는 점으로 표시된다.

도 2a 및 2b에 도시된 형태를 지닌 잉크 탱크 (11)는 음압 발생 부재 수납실 (12) 및 잉크 수납실 (13)을 포함한다.

음압 발생 부재 수납실 (12)는 잉크 (처리액과 같은 액체를 함유함)를 잉크젯 헤드 (액체를 토출구로부터 분사하여 기록을 수행함)와 같은 외측으로 공급하여 잉크 공급구 (14)를 갖는 케이스, 및 상기 케이스에 내장된 음압 발생 부재로서의 PP 섬유체 (15)를 포함한다. 또한, 상기 케이스는 내부에 내장된 PP 섬유체 (15)및 대기와 연통된 대기 연통구 (16)를 포함한다. 잉크 공급구 (14)는 미리 개방된 것일 수 있고, 먼저 봉인 (20)으로 폐쇄되었다가 봉인 (20)을 떼어내어 사용하는 동안 개방되는 것일 수 있다.

한편, 잉크가 내부에 포함되어 있는 잉크 수납실 (13)은 기저면 주위에서 액체를 음압 발생 부재 수납실 (12)로 유도하는 잉크 유도구 (17)를 포함한다. 잉크 유도 내부구 (17)가 개방되어 있는 수납실들 (12 및 13) 사이의 분리벽 (18)의 음압 발생 부재 수납실 (12)측 면에서는 나중에 설명할 기체-액체 교환을 증진시키는 대기 유도 내부홈 (19)이 분리벽 (18)의 소정의 높이로부터 잉크 유도 외부구 (17)까지 연장되어 있다.

이와 함께, 대기 유도 내부홈 (19)의 기능을 설명한다. 도 2a 및 2b에서, 잉크가 잉크 공급구 (14)로부터 소모될 때, 음압 발생 부재 수납실 (12)의 PP 섬유체 (15) 중의 액체 표면 수위 H는 낮아진다. 또한, 잉크 공급구 (14)로부터 잉크 소모가 증가할 때, 기체는 잉크 수납실 (13)로 유도된다. 이어서, PP 섬유체 (15)중의 액체 표면수위는 대기 유도 내부홈 (19)의 상단에서 거의 일정한 높이로 유지된다. 공기는 대기 연통구 (16)로부터 대기 유도 내부홈 (19) 및 잉크 유도 외부구 (17)을 통해 잉크 수납실 (13)에 도입되고, 이어서 잉크는 잉크 수납실 (13)로부터 음압 발생 부재 수납실 (12)의 PP 섬유체 (15)로 이동한다. 따라서, 잉크가 잉크젯 헤드로부터 소모될 때, 잉크는 소모가 진행됨에 따라 PP 섬유체 (15)에 충전되고, PP 섬유체 (15)는 액체의 표면 수위를 유지하여 거의 일정한 음압을 생성하고, 따라서 잉크젯 헤드의 잉크 공급은 안정하게 된다.

상술한 구성 요소를 포함하는 잉크 탱크에서, 사용되는 PP 섬유체 (15)는 얽혀있는 섬유 표면을 친수 처리한 것이다. 친수 처리는 모든 PP 섬유체에 적용되거나 또는 대기 유도 내부홈 (19)과 접촉하는 PP 섬유체 (15)의 일부 (도 3에 어둡게 표시한 친수 처리 영역 (20)) 또는 그에 인접한 영역 또는 이 접촉부로부터 잉크 공급구 (14)에 이르는 영역 (도 4에 어둡게 표시한 친수 처리 영역 (21))에 적용된다.

도 3에 도시된 실시형태의 예에 따르면, PP 섬유체 (15)의 대기 유도 내부홈 (19) 및 그의 인접 영역에 상응하는 부분에 잉크를 안정하게 보유하기 위해서는, 기체-액체 교환 상태에 이르기 전에 부주위한 공기 통로에 의해 기체-액체 교환이 조작되는 것을 막아야 한다. 또한, 기체-액체 교환 상태에서의 잉크 소모를 중단하고, PP 섬유체 (15)의 대기 유도 내부홈 (19)에 상응하는 부분 및 그의 인접 영역을 잉크로 충전하여 신속하게 대기 유도 내부홈 (19)을 폐쇄한다.

도 3의 실시형태의 효과에 추가하여, 도 4에 도시된 실시형태에 따르면, PP 섬유체 (15)의 대기 유도 내부홈 (19)에 상응하는 부분 및 그의 인접 영역으로부터 잉크 공급구 (14)에 상응하는 부분까지 친수 처리하는 것을 기준으로 할 때, 음압 발생 부재 수납실 (12) 내의 잉크를, 잉크 공급 성능을 개선시킴 없이 안정하고 연속적으로 잉크 공급구 (14)에 이어서 잉크젯 헤드로 보낼 수 있다. 잉크 공급시 잉크젯 헤드에 대한 잉크 유동 저항은 감소되고, 따라서 고속 인쇄를 위해 높은 공급 유속을 요하는 프린터를 개발하는 것이 용이하게 된다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시형태에서, 친수 처리되고 대기 유도 내부홈 (19)과 접촉하는 영역의 높이는 예시된 위치로 국한되지 않으며, 기체-액체 교환 작용을 안정하게 수행하기에 최적인 높이로 할 수 있다. 구체적으로, 흡수체에 스며드는 활성 잉크를 고려할 경우, 기체-액체 교환시 공기의 통과를 방해하지 않는 범위에서 친수 처리되는 영역을 대기 유도 내부홈의 상단 주변에 위치시키는 것이 바람직하다.

<제3 실시형태>

도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지를 나타내는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같은 본 실시형태에 따른 잉크젯 헤드 카트리지는 잉크젯 헤드 유닛 (160), 홀더 (150), 음압 조절실 유닛 (100) 및 잉크 탱크 유닛 (200)을 포함한다. 음압 조절실 유닛 (100)은 음압 조절실 유닛 (100)의 하향에 있는 홀더 (150)에 고정되고, 잉크젯 헤드 유닛 (160)은 홀더를 통해 고정된다. 음압 조절실 유닛 (100)은 상단에 개구부를 갖는 음압 조절실 용기 (110), 음압 조절실 용기 (110)의 상면에 부착된 음압 조절실 리드 (lid, 120), 음압 조절실 용기 (110) 안에 설치된 2개의 흡수체 (130 및 140) (잉크를 보유하기 위해 침지됨)를 포함한다. 잉크젯 헤드 카트리지 (70)를 사용하는 상태에서, 흡수체 (130 및 140)은 적층되어 서로 밀접하게 접촉하기 위한 2중 층을 만들어, 음압 조절실 용기 (110)에 충전된다. 보다 낮은 단계에 위치하는 흡수체 (140)에 의해 생성되는 모세관 힘은 보다 높은 단계에 위치하는 흡수체 (130)에 의해 생성되는 모세관 힘보다 더 높고, 따라서 보다 낮은 단계에 위치하는 흡수체 (140)은 보다 높은 잉크 보유능을 나타낸다. 잉크젯 헤드 유닛 (160) 방향으로, 음압 조절실 유닛 (100)내의 잉크는 잉크 공급관 (165)을 통해 공급된다.

흡수체 (130)는 대기 연통구 (115)와 연통하고, 흡수체 (140)는 그의 상면상의 흡수체 (130)과 친밀하게 접촉하고 있으며 또한 그의 기저면상의 필터 (161)와 친밀하게 접촉하고 있다. 흡수체들 (130 및 140) 사이의 경계 (113c)는 사용시 형상에 따른 연통부로서 연결 파이프 (180)의 상단보다 위에 위치한다.

흡수체 (130 및 140)는 폴리올레핀 수지 (예컨대, PE가 PP의 표층상에 형성되어 있는 이축 섬유)를 뒤얽히게 하여 만든 것을 포함한다. 사용되는 흡수체 (140)는 연결 파이프 (180)의 개구의 중간 위치 정도로부터 공급구 (131)까지의 부분 (도 5에서 어두운 부분)의 섬유를 친수 처리하여 제조한 것이다.

사용시 형태에 따라 연결 파이프 (180)의 상부, 바람직하게는 본 실시형태와 유사한 연결 파이프 (180)의 상단 주변에 흡수체들 (130 및 140) 사이의 경계 (113c)를 위치시킴으로써, 나중에 언급되는 기체-액체 교환 작용에서 기체-액체 교환 작용중의 흡수체 (130 및 140)에서의 기체와 잉크 사이의 계면을 경계 (113c)로 배정할 수 있다. 그 결과, 헤드부내의 고정 음압은 잉크 공급 작용시 안정화될 수 있다. 또한, 흡수체 (140)의 모세관 힘의 강도를 흡수체 (130)의 모세관 힘보다 상대적으로 더 높게 함으로써, 흡수체들 (130 및 140) 모두에 잉크가 존재하는 경우, 상부 흡수체 (130)중의 잉크가 소모된 후에 기저 흡수체 (140)중의 잉크를 소모할 수 있다. 또한, 기체-액체 계면이 환경 변화에 따라 변하는 경우, 흡수체 (140) 및 흡수체들 (130 및 140)간의 경계 (113c) 주변의 영역이 먼저 충전된 후, 잉크는 흡수체 (130)으로 진행한다.

잉크 탱크 유닛 (200)은 홀더 (150)로부터 탈착가능한 구조를 갖도록 개조된다. 음압 조절실 용기 (110)의 잉크 탱크 유닛 (200)의 표면에 설치된 연결부인 연결 파이프 (180)는 탱크 유닛 (200)의 내부에 삽입함으로써 그의 연결구 (230)에 연결된다. 연결 파이프 (180)와 연결구 (230)의 연결부를 통해, 음압 조절실 유닛 (100) 및 잉크 탱크 유닛 (200)은, 잉크 탱크 유닛 (200)중의 잉크를 음압 조절실 유닛 (100)의 내부에 공급하도록 구성된다. 음압 조절실 유닛 (100)의 잉크 탱크 유닛 (200) 측면의 연결 파이프 (180)보다 상부 위치부에는, 잉크 탱크 유닛 (200)의 설치가 적절하지 못함을 방지하기 위하여 음압 조절실 유닛 (100)으로부터 돌출된 ID 부재 (170)가 일체형으로 설치되어 있다.

음압 조절실 리드 (120)상에서, 음압 조절실 용기 (110) 내부와 외부 대기 (여기서는, 음압 조절실 용기 (110)에 포함된 흡수체 (130)와 외부 대기)를 연통시키는 대기 연통구 (115)가 형성되어 있고, 음압 조절실 리드 (120)의 흡수체 (130)의 표면으로부터 돌출된 리브(rib)에 의해 형성된 공간과, 흡수체내 잉크 (액체) 부재 영역으로 이루어진 완충 공간 (116)은 음압 조절실 용기 (110)내의 대기 연통구 (115) 주변에 마련되어 있다.

연결구 (230)에는 밸브 메카니즘이 설치되어 있다. 밸브 메카니즘은 제1 밸브 프레임 (260a), 제2 밸브 프레임 (260b), 밸브체 (261), 밸브 리드 (262) 및 활성(energizing) 부재 (263)를 포함한다. 밸브체 (261)는 제2 밸브 프레임 (260b)에 활주가능하게 지지되어 있고, 활성 부재 (263)에 의해 제1 밸브 프레임 (260a)쪽으로 에너지를 받는다. 연결 파이프 (180)가 연결구 (230)에 삽입되지 않은 상태에서, 밸브체 (261)의 제1 밸브 프레임 (260a)측 부분의 연부는 활성 부재 (263)의 에너지힘에 의해 제1 밸브 프레임 (260a)으로 압착되어, 잉크 탱크 유닛 (200) 내부의 기밀(氣密)이 유지된다.

연결 파이프 (180)는 연결구 (230)의 내부에 삽입되고, 밸브체 (261)는 연결 파이프 (180)에 의해 압착되어 제1 밸브 프레임 (260a)으로부터 이동하고, 따라서 제2 밸브 프레임 (260b)의 측면상에 형성된 개구를 통해 연결 파이프 (180)의 내부가 잉크 탱크 유닛 (200)의 내부와 연통하게 된다. 이에 따르면, 잉크 탱크 유닛 (200)의 기밀이 해제되어 잉크 탱크 유닛 (200)의 잉크를, 연결구 (230)와 연결 파이프 (180)를 통해 음압 조절실 유닛 (100)의 내부로 공급한다. 바꾸어 말하면, 연결구 (230)의 밸브를 개방함으로써 폐쇄 상태의 잉크 탱크 유닛 (200)의 잉크 함유부의 내부가 상술한 개구부를 통해서만 연통 상태가 된다.

잉크 탱크 유닛 (200)은 잉크 수납 용기 (201) 및 ID 부재 (250)를 포함한다. ID 부재 (250)는 잉크 탱크 유닛 (200) 및 음압 조절실 유닛 (100)이 적절하지 않게 설치되는 것을 방지하기 위함을 목적으로 한다. ID 부재 (250)에서, 상술한 제1 밸브 프레임 (260a)이 형성된다. 제1 밸브 프레임 (260a)을 사용하여 밸브 메카니즘을, 연결구 (230)중의 잉크 유동을 조절하도록 구성한다. 밸브 메카니즘의 개폐(開閉) 작용은 음압 조절실 유닛 (100)의 연결 파이프 (180)와 맞물리게 함으로써 수행된다. ID 부재 (250)의 정면 (음압 조절실 유닛 (100)측이 됨)에서, ID의 함입부 (252)는 잉크 탱크 유닛 (200)이 적절하지 않게 삽입되는 것을 방지하기 위해 형성된다.

잉크 수납 용기 (201)는 거의 다각형 피어(pier)형이고, 음압 발생 기능을 갖는 중공 용기이다. 잉크 수납 용기 (201)는 케이스 (210) 및 내부 백 (220)으로부터 구성된다. 케이스 (210) 및 내부 백 (220)은 각각 탈착가능하게 개조되어 있다. 내부 백 (220)은 유연성을 갖고, 내부에 함유된 잉크의 유도에 따라 변형될 수 있다. 내부 백 (220)은 조임부 (pinch-off part) (융합부) (221)를 지니며, 내부 백 (220)을 케이스 (210)와 맞물리게 한 상태에서 조임부 (221)에 의해 지지된다. 케이스 (210)의 이 부분(조임부 (221)주변)에서, 외부 대기 연통구 (222)는 대기를 외부 대기 연통구 (222)를 통해 내부 백 (220)과 케이스 (210) 사이의 공간으로 유도하게끔 형성된다.

ID 부재 (250)는 잉크 수납 용기 (201)의 각각의 케이스 (210) 및 내부 백 (220)과 연결된다. ID 부재 (250)는 잉크 수납 용기 (201)의 잉크 유도부에 상응하는 내부 백 (220)의 밀봉면 (102)을 ID 부재 (250)의 연결구 (230) 부의 상응하는 면과 융합시켜 연결한다. 이에 따르면, 잉크 수납 용기 (201)의 공급구는 완전히 밀봉되어, 잉크 탱크 유닛 (200)의 탈착시 ID 부재 (250)의 밀봉부 및 잉크 수납 용기 (201)로부터 잉크가 누출되는 것을 막는다.

케이스 (210) 및 ID 부재 (250)의 연결시 케이스 (210)의 상면상에 형성된 맞물림부 (210a) 및 ID 부재 (250)의 상면에 형성된 클릭부 (250a)가 적어도 맞물려 있을 때, ID 부재 (250)는 잉크 수납 용기 (201)에 거의 고정된다.

잉크젯 헤드 유닛 (160)과 관련하여, 정상 상태로의 회복은 캡 (5020)으로잉크 분사구를 폐쇄하고, 캡을 사용한 잉크 분사구의 폐쇄 상태에서 잉크를 흡수 수단 (5010)으로부터 흡수하여 잉크를 잉크 분사구로부터 강제 분사함으로써 가능하게 된다.

도 5에 대해 설명된 제3 실시형태의 변형예로서 도 6에 도시된 바와 같이, 친수 처리 단계는 음압 조절실 용기 (110)의 한 면에 있는 연결 파이프 (180)의 개구부의 절반 정도 위치로부터 음압 조절실 용기 (110)의 기저면의 각진 코너 (공급구 (131)가 형성되어 있음)까지 경사지게 수행될 수 있다.

다음으로, 도 6의 실시형태를 근거로, 잉크 탱크 유닛 (200)과 음압 조절실 유닛 (100)간의 잉크 이동은 이하에 설명될 것이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 잉크 탱크 유닛 (200)이 음압 조절실 유닛 (100)에 연결되어 있는 경우, 도 9b에 도시된 바와 같이, 잉크 수납 용기 (201)의 잉크는 음압 조절실 유닛 (100)의 내압과 잉크 수납 용기 (201)의 내압이 동등하게 될 때까지 음압 조절실 유닛 (100)의 내부로 이동한다 (이 상태는 사용하기 위한 출발 상태로 불리움).

잉크젯 헤드 유닛 (160)을 통해 잉크 소모가 개시되어, 내부 백 (220) 및 흡수체 (140) 모두에 의해 발생되는 정음압의 값이 증가하는 방향으로 균형을 이루는 경우, 내부 백 (220) 및 흡수체 (140) 모두가 보유한 잉크가 소모된다. 본 명세서에서는 잉크가 흡수체 (130)에 의해 보유되는 경우, 흡수체 (130)내의 잉크도 소모된다.

도 9c의 상태에 의해 야기되는 음압 조절실 유닛 (100)의 잉크량을 감소시킴으로써 연결 파이프가 대기와 연통되는 경우, 기체가 즉시 내부 백 (220)의 내부로 유입되어 이를 대체하고, 내부 백 (220)의 잉크는 음압 조절실 유닛 (100)의 내부로 이동한다. 이러한 단계에 의해, 흡수체들 (130 및 140)은 잉크의 유출에 대해 거의 일정한 음압을 유지하여 기체-액체 계면을 유지한다. 상기와 같은 기체-액체 교환 상태를 통해 내부 백 (220)내 잉크의 총용적이 음압 조절실 유닛 (100)의 내부로 이동하면, 음압 조절실 유닛 (100)에 남아있던 잉크가 소모된다.

상술한 구성에 따르면, 음압 발생 부재로서의 잉크 흡수체인 폴리올레핀 섬유체에서 적어도 연결 파이프 (180)로부터 공급구 (131)까지의 잉크 공급 영역이 친수 처리된다. 도 5에서 어둡게 표시된 이러한 친수 처리 영역은 연결 파이프 (180)의 개구의 절반 정도 높이의 위치로부터 공급구 (131)가 형성되어 있는 음압 조절실 용기 (110)의 기저면까지 고르게 표시되어 있는 부분으로 국한될 뿐 아니라, 예를 들어 도 6에 어둡게 표시된 바와 같이 친수 처리 영역은 음압 조절실 용기 (110)의 한쪽의 연결 파이프 (180)의 개구의 절반 정도의 위치로부터 공급구 (131)가 형성되어 있는 음압 조절실 용기 (110)의 기저면의 각진 코너까지 경사지게 나타낼 수 있다. 또는, 도 7에 어둡게 도시한 바와 같이 친수 처리 영역은 음압 조절실 용기 (110)의 한쪽의 연결 파이프 (180) 개구의 절반 정도의 위치로부터 공급구 (131)까지 가능한 한 최단 거리의 아치형으로 나타낼 수 있다. 또한, 도 8에 어둡게 표시된 바와 같이 흡수체들 (130 및 140) 사이의 경계선 (113c)이 연결 파이프 (180) 개구의 절반 정도의 높이에 맞추어져 흡수체 (140) 전체를 친수 처리하는 것도 가능하다. 도 5 내지 도 7에 도시된 친수 처리 영역의 예는 또한 도 2a 및 2b, 3 및 4에 도시된 제2 실시형태의 액체 수납 용기내의 흡수체에 적용될 수 있다.

상술한 실시형태에 따르면, 기체-액체 교환 작용시 도 9d에 도시된 바와 같이, 상부 흡수체 (130)의 액체 표면 수위가 흡수체의 극미한 밀도차에 의해서 낮아진다 하더라도, 친수처리 영역 (도면에 어둡게 표시된 영역)에서, (돌출되어 있는 저하된 액체 표면수위가 정지됨, 바꾸어 말하면 도 10에 도시되어 있는 바와 같음) 기체-액체 교환시의 공기 (예를 들어, 도면에서 화살표 A)를 잉크 유동 (도면에서 화살표 B)을 유지하여 연결 파이프 (180)의 상부에 흐르게하여, 안정한 기체-액체 교환 작용을 수행한다.

공급구 (131) 주변이 친수처리되기 때문에, 잉크는 언제나 그 주변에 머무르고, 따라서 공급구 (131)에서도 불연속적인 잉크 유동은 거의 발생하지 않게 된다.

또한, 새로운 잉크 수납 용기 (201)로 교체하는 경우, 나중에 제7 실시형태의 구획에서 설명되는 바와 같이, 흡수체 (140)의 친수 처리 영역이 활발히 잉크를 유도하여 헤드가 캡 (5020) 및 흡수 수단 (5010)에 의해 신속하게 회복될 수 있다. 또한, 헤드의 회복에 요구되는 잉크량은 친수 처리 영역의 범위 및 단위 면적 당 친수 군의 갯수를 변화시킴으로써 조절할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시형태의 변경예는 친수 처리가 단지 흡수체 (140)의 연결 파이프 (180)의 개구 및 그의 주변 영역에 상응하는 부분에만 적용되는 경우일 수 있다. 도 11의 예에 따르면, 제2 실시형태에서 설명된 기체-액체 교환시의 잉크 유입 외에, 연결 파이프 (180)에 남아있는 잉크는 잉크 탱크 유닛 (200)이 제거될 때 용이하게 흡수되기에 용이하게 되어 잉크의 하적을 방지할수 있다.

예시되지는 않지만 또다른 변경예로서, 흡수체들 (130 및 140)이 통합된 흡수체가 배치되어 흡수체 (140)에 상응하는 영역을 친수처리하여 흡수체 (140)에 상응하는 모세관힘을 부여하고, 또한 본 발명에 따른 친수 영역을 만들 수 있다.

도 5 내지 도 11에 도시된 실시형태의 예에서, 연결 파이프 (180)의 개구와 접촉하는 친수 처리 영역의 높이는 예시된 부위로 국한되지 않고, 안정한 기체-액체 교환 작용에 가장 적합한 파이프 개방을 할 수 있는 정도의 높이로 결정할 수 있다. 구체적으로, 잉크를 흡수체에 활발하게 유입시킴을 고려하면, 친수 처리 영역이 기체-액체 교환시 공기 통과가 방해받지 않는 정도로 파이프 개방 면에 위치하는 것이 바람직하다.

<제4 실시형태>

도 12는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 액체 수납 용기를 도시하는 도시적인 단면도이다. 이 도면에서, 잉크 자체 및 흡수체가 보유하는 잉크는 횡점선으로 표시하고, 잉크를 함유하지 않는 흡수체는 점으로 표시한다.

도 12에 도시된 실시형태의 액체 수납 용기는 잉크를 적극적으로 보유하여 잉크의 잉크젯 헤드측으로의 연결성을 증가시키기 위하여, 음압 발생 부재 수납실 (12) 내의 PP 섬유의 흡수체 (15)의 모세관 힘보다 더 큰 모세관 힘을 갖는 부재로서 PP 섬유의 압력 접촉 몸체를 도 2a 및 2b에 도시된 제2 실시형태의 액체 수납 용기의 잉크 공급구 (14)에 위치시킨다.

본 실시예에서, 친수 처리를 압력 접촉 몸체 (31)에 대해 수행하여 이러한친수 처리가 제2 실시형태에 따른 액체 수납 용기 뿐 아니라 제1 및 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 잉크 공급구에도 수행되도록 설치할 수 있다.

잉크를 헤드측에 높은 유속으로 공급해야 하는 경우, 압력 접촉 몸체를 잉크 공급구에 설치하는 실시형태는 잉크 공급성이 현격히 저하될 수 있는데, 이는 압력 접촉 몸체 부분에 생기는 유동 저항이 매우 크게 되기 때문이다. 그러나, 압력 접촉 몸체를 친수 처리함으로써 잉크 유동 저항은, 최종적으로 잉크를 높은 유속으로 공급하도록 잉크 유동성을 증진시키게끔 감소될 수 있다.

또한, 기포가 압력 접촉 몸체에 머무르는 경우, 잉크 통로가 좁아져 유동 저항이 또다시 증가할 수 있다. 그러나, 친수 처리를 수행함으로써 기포가 머무르는 것을 방지하고, 그에 따라 유동 저항이 상승하는 것을 억제할 수 있다.

<제5 실시형태>

도 13은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 액체 수납 용기를 나타내는 도식적인 단면도이다.

제3 실시형태의 잉크젯 헤드 카트리지인 도 13에 나타낸 실시형태의 액체 수납 용기는 친수 처리 영역 (도면에서 어둡게 표시한 부분)이 중력 방향에 대한 횡단 평면층으로서 음압 조절실 용기 (110)의 PP 섬유체로 제조된 상부 흡수체 (130)에 위치한다.

도 14a 및 14b는 본 실시예와 유사한 친수 처리 영역의 존재 (도 14a) 및 부재 (도 14b)간의 효과 차이를 설명하는 도면이다.

잉크 수납 용기 (201)내의 잉크 및 기체가 주변환경 변화에 따라 갑자기 팽창할 때, 음압 조절실 용기 (110)내의 잉크는 액체 표면수위 H가 상승하게끔 유동한다. 이 때, 도 14b의 화살표로 나타낸 바와 같이, 잉크는 흡수체들 (130 및 140) 중 섬유의 밀도가 조야하여 저항이 낮은 위치로 흐른다. 이로써, 용기내의 갑작스런 압력 상승은 완화된다. 그러나, 이러한 압력 완화 기능 (완충 기능)을 만족스럽게 나타내기 위해, 통상의 액체 수납 용기는 음압 조절실 용기의 상부 용적을 과도하게 크게 해야 한다. 그러나, 본 발명의 실시형태와 같은 친수 처리 영역을 마련한 경우, 갑작스런 압력 상승에 따른 잉크 흡수체의 상부 방향 유동은 친수 처리 영역에서 포획되어 이러한 상승압을 도 14a의 화살표로 나타낸, 중력 방향에 대한 횡방향으로 분산시킨다. 이로써, 상술한 완충 기능은 음압 조절실 용기의 상부 용적을 과도하게 늘리지 않고도 충분히 나타낼 수 있다.

이러한 친수 처리 영역은 중력 방향에 따른 다단계 구조로서 마련할 수 있다. 본 실시형태는 제3 실시형태에 따른 액체 수납 용기 뿐 아니라 제2 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 잉크 공급구에도 적용할 수 있다.

<제6 실시형태>

도 15a 내지 15e는 본 발명의 제6 실시형태에 따른 액체 수납 용기의 흡수체에 대한 친수 처리 방법을 설명하는 도면이다.

도 15d에 도시된 바와 같은 본 실시형태에서, 액체를 분사함으로써 기록을 수행하는 잉크젯 헤드용 음압 발생 부재로서의 PP 섬유체 (도면에서 점으로 표시함) (2)는 잉크젯 헤드의 전체 내부에 배치되어, 잉크젯 헤드에 공급하는, PP 섬유체 (2)가 보유하는 액체를 함유하는데 사용된다. 탱크 케이스의 상단면상에는 대기 연통구 (3)를 설치한다. PP 섬유체 (2)로서 뒤얽힌 PP 섬유체를 친수 처리시킨 것들을 사용한다. 도면에 어둡게 표시한 친수 처리 영역은 용기의 공급구 (4)의 원주면과 친밀하게 접촉하고, 용기의 다른 부분의 내면으로부터 특정 거리만큼 분리되어 있다. 이러한 방식으로 친수 처리된 영역은, PP 섬유체와 탱크 내면 사이에 작은 공간이 있는 경우 친수 처리를 전체 PP 섬유체에 가하여, 탱크의 내면과 접촉하는 액체 표면과 PP 섬유체 사이에서 잉크 이송이 중단되는 것을 방지하여 탱크의 내면을 따라 공기가 유도되어 최종적으로 잉크 공급구로부터 공기가 침입하는 것을 방지하도록 형성된다.

다음으로, 도 15a 내지 15e를 참고하여 상술한 친수 처리 영역을 형성하는 방법을 이하 설명할 것이다.

먼저, 도 15b에 도시된 바와 같이, 주사기 바늘을 PP 섬유체 (2)의 대기 연통구 (3)에서 삽입하여 PP 섬유 흡수체 (2)의 중심부에 친수 처리액 (5)을 주입한다. 이어서, 도 15c에 도시된 바와 같이, 친수 처리액 (5)을 잉크 공급구 (4)로부터 흡인하고, 친수 처리액 (5)이 탱크 (1)의 내측면에 도달하기 전에 친수 처리액 (5)을 모두 소모한다. 이어서, PP 섬유체 (2)를 건조하여 도 15d에 나타낸 형상을 지닌 액체 수납 용기를 완성한다. 도 15e는 도 15d의 15E-15E 선을 따라 절단한 횡단면도이다.

제3 실시형태를 참고로 설명한 잉크젯 헤드 카트리지에는 도 38a 내지 38c에 도시된 실시형태를 이용할 수 있다.

도 38b는 상부 흡수체 (130)와 기저 흡수체 (140)의 전체 면적을 음압 발생 부재로서의 잉크 흡수체인 폴리올레핀 섬유체내의 친수 처리한 면적으로 배정한 실시형태이고, 도 38a는 기저 흡수체 (140)만의 전체 면적을 친수 처리 면적으로 배정한 실시형태이다. 두 실시형태 중 어느 하나에서, 흡수체들 (130 및 140)의 경계면 (113c)은 사용중인 형태의 연결 파이프 (180)의 상단 주변에 위치한다.

도 38c는 음압 조절실 용기 (110)내에 포함된 단일 흡수체 (130) 및 전체 기저 영역만을 거의 수평 계면 (113c)을 갖는 친수 처리 영역으로 한 실시형태이다. 친수 처리에 대한 비처리 영역과 처리 영역 사이의 계면 (113c)은 사용중인 형태의 연결 파이프 (180)의 상단 주변에 위치한다.

도 38a, 38b 및 38c는 상술한 실시형태의 음압 발생 부재 수납실(부분)와 자유롭게 대체할 수 있는 것들이다. 도 38a에서는 섬유체로서의 섬유로 제조된 흡수체들 (130 및 140)의 관점에서, 흡수체 (140)는 잉크 공급구측에 있고, 흡수체 (130)는 대기 연통구측에 있다. 또한, 부분 친수 처리를 전체 흡수체 (140)에 적용함도 추정할 수 있다.

도 38a, 38b 및 38c 중 어느 하나에서, 폴리올레핀 섬유체가 물에 대해 80 도 이상의 접촉각으로 작용하도록 친수 처리 영역이 공급구측에 위치하며, 따라서 수성 잉크의 보유능 및 음압 발생 액체 수준이 적어도 흡수체 (140)와 동일 수준으로 동등하게 될 수 있다. 따라서, 음압을 안정화시킬 수 있다. 유사하게는, 친수 처리가 상술한 처리액을 사용하여 수행되는 경우, 친수 군에 의해 야기되고 잉크젯의 기록을 방해하거나 또는 중단시키는 유동 저항을 감소시킴으로써 우수한 공급능을 유지하고, 액체 표면 수위를 수평으로 하고, 잉크의 성능 및 분배를 고르게 유지하여 안정한 음압을 즉시 보장할 수 있다.

구체적으로 도 38c에서, 섬유체는 단일 부재로 제작함으로써 2개의 부재를 사용한 경우에 비해 가격이 낮고, 2 부재들 사이의 계면에 의해 상술한 작용과 동일한 작용은 나타나지 못하지만, 친수성 및 소수성 영역 사이의 경계에 의해 그 효과를 낼 수는 있다.

흡수체 (130)이 또한 친수 처리된 도 38b에서는, 잉크 누출 자체는 근본적으로 흡수체들 (130 및 140)간의 계면 효과를 적용하여 임의의 압력 변화에도 성공적인 액체 흡수 효과를 냄으로써 해결할 수 있다.

도 38a 내지 38c중 어느 하나에서, 연결 파이프 (180)에서 공급되는 잉크를 수용하는 면은 친수 처리되므로, 공급되는 잉크 뿐 아니라 잉크가 충전된 파이프 (180)로부터 제거될 수 있는, 용기로부터의 잉크도 확실히 흡수할 수 있다. 또한, 기체-액체 교환과 관련된 모든 사항 및 상술한 섬유 배향은 도 38a 내지 38c 중 어느 하나에 자연스럽게 적용된다.

도 8에 설명된 실시형태와 비교하여, 도 38a 내지 38c의 실시형태는 도 8의 실시형태의 효과를 제공할 뿐 아니라 본 발명에 따른 부분 친수 처리에 의해 야기된 모든 효과도 포함하는 것이다.

상술한 실시형태에서는, 연결 파이프가 음압 발생 부재 수납실에 설치된 실시예를 사용하여 설명하였다. 그러나, 연결 파이프가 음압 발생 부재 수납실에 설치되지 않은 구조에서도, 잉크 유도구를 음압 발생 부재 수납실의 내부로 압착하여 음압 발생 부재를 압착하고, 각각의 부분은 상술한 효과를 나타낼 수 있다.

(친수 처리에서의 점층 처리)

그런데, 본 발명에서 친수 처리된 부분의 밀도가 섬유 흡수체의 위치에 따라 변화된 구조물이 사용될 수 있다. 이러한 처리 방법은 몇몇 실시예를 참조로 하기에 기재될 것이다.

우선, 첫번째 방법은 도 41a 및 41b를 참조로 설명될 것이다. 첫번째 방법으로, 도 41a에 도시된 바와 같이 친수 처리되지 않은 섬유 흡수체 (2')의 일부분만이 상기 기재된 친수 처리액 (5)에 잠긴다. 이 처리에 의해, 처리액 (5)에 잠긴 부분에서는 처리액 (5)이 섬유체 (2')의 전체 섬유 표면에 부착된다. 그러나, 처리액 (5)에 잠기지 않은 부분에서는 섬유들간의 모세관력에 의해 처리액 (5)이 상승함으로써 섬유들간에 공간 크기의 다양성을 유발하게 되는데, 이 때 처리액 (5)의 액체 표면으로부터 높이가 증가할수록 처리액 (5)이 부착되는 부분의 비율은 작아진다.

이 상태에서, 친수 처리액 (5)을 도포한 후에 섬유 흡수체 (2')를 처리액 (5)에서 꺼내 상기 기재된 건조 단계를 거치게 하면, 도 41b에 도시된 바와 같이 하부에서 상부로 갈수록 친수 처리된 부분의 밀도가 점차 감소하는 섬유 흡수체 (2)가 수득된다.

다음으로, 두번째 방법은 도 42a 내지 42c를 참조로 설명될 것이다. 두번째 방법에서, 도 42a에 도시된 바와 같이 전체 부분에 친수 처리액이 스며든 섬유 흡수체 (2")를 제조한다.

이어서, 도 42b에 도시된 바와 같이 섬유 흡수체 (2")의 일부분 (본원에서는상부)을 압축한다. 이 처리에 의해, 압축된 부분의 친수 처리액은 압축되지 않은 부분으로 이동하게 되고, 따라서 섬유 흡수체 (2")의 섬유들간에 공간은 작아진다. 본 실시예에서, 친수 처리액은 섬유 흡수체 (2")의 상부에서 하부로 이동한다.

그 다음으로, 도 42c에 도시된 바와 같이 섬유 흡수체 (2")의 압축을 해제시킨다. 이 단계에 의해, 압축된 부분은 섬유 흡수체 (2")의 재생력에 의해 그의 형상을 회복한다. 그러나, 섬유 흡수체 (2")의 재생에 의해 생성된 모세관력에 의해, 압축된 부분의 표면에 부착된 친수 처리액은 분산된다. 그 결과, 압축된 부분은 친수 처리액이 분산되어 부착된 상태가 되기 때문에, 친수 처리액의 부착 밀도는 압축 정도가 높을수록 작아지게 된다. 즉, 친수 처리액이 부착되는 섬유 흡수체 (2") 부분의 밀도는 압축된 부분으로부터 압축되지 않은 부분으로 점차 증가하게 된다.

도 42a에 도시된 상태에서 섬유 흡수체 (2")에 스며든 친수 처리액의 양은, 섬유 흡수체 (2")의 재생시 압축되지 않은 부분으로 이동한 친수 처리액이 압축된 부분으로 되돌아가지 않은 양을 위한 것임을 알아야 한다.

마지막으로, 그러한 섬유 흡수체 (2")에 친수 처리액을 도포한 후에 상기 기재된 건조 단계를 거쳐, 압축된 부분으로부터 압축되지 않은 부분으로 친수성이 점차 감소되는 섬유 흡수체를 수득한다.

그 다음으로, 세번째 방법은 도 43을 참조로 설명될 것이다. 세번째 방법에서, 우선 전체 부분에 친수 처리액이 고루 스며든 섬유 흡수체 (2")를 두번째 방법과 유사하게 제조한다. 이후에, 섬유 흡수체 (2")를 회전 디스크 (7)의 인접부에올려놓고 회전 디스크 (7)를 회전시킨다. 이 조작에 의해, 섬유 흡수체 (2")에 함유된 친수 처리액은 원심력에 의해 회전 디스크 (7)의 바깥쪽으로 이동한다. 안쪽에서는 친수 처리액이 부착된 부분의 밀도가 감소한다. 따라서, 친수 처리액이 부착된 부분의 밀도는 회전 디스크 (7)의 안쪽에서 바깥쪽으로 점차 증가하게 된다. 이 때, 섬유 흡수체 (2")의 가장 안쪽에서도 친수 처리액이 움직이게 하기 위해 회전 디스크 (7)의 회전수를 60 rpm 내지 300 rpm (1 s^-1내지 5 s^-1)으로 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 효과적인 처리를 위해 도 43에 도시된 바와 같이 여러 개의 섬유 흡수체 (2")를 회전 디스크 (7)에 올려놓고 이들이 동시에 처리되도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 친수 처리액을 도포한 후에 섬유 흡수체 (2")를 회전 디스크 (7)로부터 제거하고, 상기 기재된 건조 단계를 거쳐 한쪽 말단에서 다른쪽 말단으로 친수성이 점차 감소되는 섬유 흡수체를 수득할 수 있다.

그 다음으로, 네번째 방법은 도 44a 및 44b를 참조로 설명될 것이다. 네번째 방법에서는 우선 전체 부분에 친수 처리액이 고루 스며든 섬유 흡수체 (2")를 두번째 방법과 유사하게 제조한다.

이어서, 친수 처리액으로 처리한 후에 상기 기재된 건조 단계에서 섬유 흡수체 (2")의 한쪽 말단에 열풍을 불어준다. 이 조작에서, 초기 단계에 강한 열풍을 불어 친수 처리액이 섬유 흡수체 (2")의 다른 말단으로 이동하게 한다. 또한 이 조작에서, 세번째 방법과 유사하게 바람의 강도는 친수 처리액이 섬유 흡수체 (2")의 다른 말단으로 움직일 수 있을 정도로 조절한다. 이어서, 친수 처리액이 움직였을 때, 바람의 강도를 친수 처리액이 움직이지 않을 정도로 조절하여 섬유 흡수체 (2")에서 친수 처리액이 건조되도록 한다. 이로써, 다른쪽 말단으로부터 한쪽 말단으로 친수성이 점차 감소되는 섬유 흡수체를 수득한다.

한편, 잉크 탱크 형상의 배열 및 공급구의 배열에 따라, 상기 기재된 방법이 사용될 수 없는 경우가 있다. 예를 들면, 도 45에 도시된 바와 같이 섬유 흡수체 (22)를 포함하는 탱크 케이스 (26)가 가로로 긴 사각형이고 공급구 (24)가 탱크 케이스 (26)의 하부 면 말단부에 열려있을 경우에 상기 기재된 방법을 사용하면 친수 처리가 되지 않고, 도 45에 도시된 바와 같은 상태에서 오른쪽 하부 말단부가 공급구 (24)로부터 멀리 있음에도 불구하고 친수 처리가 수행되지 않거나 친수 처리될 부분의 밀도가 낮아진다.

이러한 경우는 도 41a 및 41b에 대해 기재된 방법을 사용함으로써 해결할 수 있다. 우선, 도 46a에 도시된 바와 같이 친수 처리되지 않은 섬유 흡수체 (22')를 친수 처리액 (25)에 담근다. 이어서, 섬유 흡수체 (22')를 친수 처리액 (25)으로부터 꺼내고, 도 46b에 도시된 바와 같이 섬유 흡수체 (22')를 90˚ 회전시켜, 도 46c에 도시된 바와 같이 다시 섬유 흡수체 (22')를 친수 처리액 (25)에 담근다. 그리고, 친수 처리액을 도포한 후에 섬유 흡수체 (22')를 상기 기재된 건조 단계를 수행하여, 도 45에 도시된 바와 같이 영역 A로부터 영역 E로 친수성이 점차 감소되는 (구체적으로는 공급구에서 멀리 떨어진 곳에 위치한 두 부분의 상호 인접한 면에서의 친수성이 가장 강하고 그 위치로부터 거리가 멀어질수록 점차 친수성이 약해짐) 섬유 흡수체 (22)를 수득할 수 있다.

도 45에 도시된 바와 같이 가로로 긴 잉크 탱크 (21)의 경우에, 특히 잉크 탱크 내부의 하부 면에서, 탱크 케이스 (26)와 섬유 흡수체 (22) 사이에 공간이 생겨 영역 E의 공간에서 영역 A로 이동시 잉크가 공급구 (24)로부터 떨어질 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서는 탱크 케이스 (26)와 섬유 흡수체 (22) 사이에 공간이 없는 것이 바람직하다.

(제7 실시형태)

도 39는 본 발명의 제7 실시형태에 따른 잉크 탱크의 종단면도이다.

본 발명에 따른 잉크 탱크 (1)는 토출구 및 섬유 흡수체 (2) (감압하에서 잉크를 보유하기 위한 탱크 케이스 (6)에 내장됨)로부터 잉크를 토출하여 기록 헤드에 (잉크 토출 전에 기록 매체의 방수 처리에 사용되는 방수 보강액과 같은 액체를 포함하는) 잉크를 공급함으로써 기록하기 위한 공급구 (4)가 있는 탱크 케이스 (6)를 포함한다. 탱크 케이스 (6)는 내부에 포함된 섬유 흡수체 (2)에 외부 대기가 통하게 하기 위해 대기 연통구 (3)를 갖는다.

섬유 흡수체 (2)는 PP (폴리프로필렌) 섬유 및 PE (폴리에틸렌) 섬유가 섞여 있으며 이들 섬유의 배향이 거의 가지런한 상태로 제조된 섬유 다발로 이루어져 있다. 섬유 흡수체 (2)를 구성하는 개개 섬유의 길이는 약 60 mm이다. 도 26a 및 26b에 도시된 바와 같이 섬유는 그 단면 형태가 거의 동심원을 이루고, PE가 초재 (83a)에 비해 상대적으로 융점이 낮고 PP가 심재 (83b)에 비해 상대적으로 융점이 높게 되도록 형성되었다. 본 발명의 섬유 흡수체 (2)는 카딩기를 이용하여 짧은섬유로부터 제조된 섬유 블록의 섬유 배향을 배열한 후, 가열하고 원하는 길이로 절단함으로써 제조된다. 가열 온도는 PE의 융점보다 높고 PP의 융점보다 낮은 것이 바람직하다.

도 25b에 도시된 바와 같이, 각각의 섬유는 카딩기를 이용함으로써 길이 방향 (F1)으로 배향된다. 이에 직교하는 방향 (F2)은 가열에 의해 모든 섬유의 접촉 지점 (교차점) 일부가 융합되어 연결된 구조를 갖는다. 따라서, 섬유 흡수체 (2)는 도 25b에 도시된 F1 방향의 장력을 사용하여 깨기는 어렵다. 그러나, F1 방향의 경우와는 대조적으로, F2 방향으로 인장시킬 경우에 섬유는 그의 연결 지점이 깨짐으로써 쉽게 분리된다.

도 25c에 도시된 바와 같이 곱슬곱슬한 짧은 섬유가 배향된 배열 조건에서 가열되면, 도 25d에 도시된 바와 같은 상태가 수득된다. 여기서, 도 25c의 여러 섬유가 섬유 방향으로 적층된 영역 α는 도 25d에 도시되는 바와 같이 교차점에서 융합된다. 그 결과, 섬유는 도 25b에 나타난 F1 방향으로 절단하기 어렵다. 또한, 곱슬곱슬한 짧은 섬유를 이용하여, 짧은 섬유의 말단부 영역 (도 25c에 표시된 β 및 γ)은 도 25d에 도시된 바와 같이 다른 짧은 섬유와 3차원적으로 융합되기도 하고(β), 말단부 그 자체로 남기도 한다(γ). 게다가, 모든 섬유가 항상 동일한 방향으로 배열되지는 않으므로, 다른 짧은 섬유 (도 25c에 도시된 ε)와 원래 접촉하거나 강제로 교차되는 짧은 섬유는 가열 후에 융합된다 (도 25d에 도시된 ε). 이 과정 및 F2 방향을 통해, 종래의 한 방향 섬유 다발에 비해 강도가 더 높은 섬유가 제조된다.

한 방향 섬유 다발로 만들어진 섬유 흡수체에서, 모세관력은 섬유들간의 공간에 의해 발생한다. 그러나, 본 실시형태에 따른 섬유 흡수체 (2)는 주 섬유 방향이 있으므로, 주 섬유 방향 (F1) 및 이 섬유 방향에 직교하는 섬유 방향 (F2) 사이에 정지된 상태의 잉크 유동성 및 보유 방식은 다르다.

본 실시형태에서, 이러한 섬유 흡수체 (2)는 주 섬유 방향 (F1)이 직립 방향에 대해 사실상 직각이 되도록 배열한다. 따라서, 섬유 흡수체 (2)에서 기체-액체 계면 (기체와 액체의 경계)은 주 섬유 방향 (F1)에 사실상 평행하게 된다. 환경 변화에 의해 변화가 발생하는 경우, 기체-액체 계면은 거의 수평 방향 (사실상 직립 방향에 대해 직각 방향)이므로, 기체-액체 계면은 환경 변화가 멈춘 후에도 원래의 위치를 회복한다. 따라서, 종래와 마찬가지로, 환경 변화의 싸이클 수에 따라 직립 방향에 대한 기체-액체 계면의 변형은 증가하지 않는다. 섬유 흡수체 (2)의 주요 섬유 방향에 대한 이러한 결정에 의해, 중력 방향에서 기체-액체 계면의 변형을 방지할 수 있다.

여기서, 직립 방향으로부터 다소 기울어지기는 하지만, 이론적으로는 섬유 배향의 방향이 상기 기재된 효과를 미약하나마 나타낸다. 특히, 수평면에서 ±약 30℃의 범위일 경우에는 명백한 효과가 나타난다. 따라서, "직립 방향에 사실상 직각" 또는 "거의 수평"이란 표현은 본 명세서의 상기에 정의된 기울기를 포함하는 것으로 정의된다.

섬유 흡수체 (2)의 구조는 상기 기재된 바와 같다. 또한, 섬유 흡수체 (2)는 전체적으로 친수 처리되었다. 특히 본 실시형태에서, 친수 처리가 섬유 흡수체(2)의 전체에 고루 수행되지 않았지만, 도 39에 개략적으로 도시된 바와 같이 친수 처리된 영역의 밀도가 공급구 (4)의 주변에서 가장 낮고 공급구 (4)로부터 거리가 증가함에 따라 점차 밀도가 높아지도록 친수 처리를 수행하였다.

이제, 도 39에서 공급구 (4)로부터의 거리에 따라 섬유 흡수체 (2)가 A 내지 E의 다섯 영역으로 분할되는 경우, 영역 A의 친수성이 가장 높고, 영역 B 내지 E 및 공급구 (4)로부터 거리가 먼 영역일수록 점차 친수성은 감소한다. 특히 영역 A에서, 실질적으로 모든 섬유 부분에 대해 친수 처리가 수행된다. 즉, 본 실시형태에서 영역 A는 본 발명에서 일차적으로 친수 처리되는 영역이고, 영역 B 내지 E는 본 발명에서 이차적으로 친수 처리되는 영역이다.

각각의 영역 A 내지 E에서 잉크의 유동 저항성이 하기에 논의될 것이다.

섬유 흡수체 (2)의 친수성이 각각의 영역 A 내지 E 사이에 동일하다면, 각 영역 A 내지 E를 흐르는 잉크의 원활함은 동일하고, 따라서 도 40a에 개략적으로 도시된 바와 같이 잉크의 유동 저항성이 동적으로 분석되는 경우에 잉크의 경로는 공급구 (4)에 대한 각 영역 A 내지 E로부터의 길이에 비례하는 동일한 직경의 파이프에 상응한다. 즉, 섬유 흡수체 (2)의 친수성이 각각의 영역 A 내지 E 사이에 동일한 경우, 공급구 (4)로부터의 거리에 따라 잉크의 유동 저항성은 증가하여 공급구 (4)로의 잉크 공급이 어려워진다.

본 실시형태와 유사하게, 섬유 흡수체 (2)의 친수성이 공급구 (4) 부근에서 감소하고 공급구 (4)로부터의 거리에 따라 증가하는 경우, 도 40b에 개략적으로 도시된 바와 같이 각 영역 A 내지 E로부터 공급구 (4)로의 잉크 경로는 공급구 (4)로부터의 거리에 따라 잉크가 흐르기 쉬워지고, 따라서 공급구 (4)로부터의 거리에 따라 직경이 증가하는 파이프에 상응한다.

결과적으로, 공급구 (4)로부터 거리가 먼 위치로 잉크 이동의 어려움은 경감되고, 심지어 공급구 (4)로부터 거리가 먼 위치의 잉크도 공급구 (4)로 쉽게 흐를 수 있다.

이로써, 공급구 (4)로부터 거리가 먼 위치의 잉크가 움직이지 않고 장소를 이탈하지 않을 수 있게 되었고, 따라서 잉크 탱크 (1)에 함유된 잉크는 효율적으로 사용될 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 잉크 탱크 (1)에 있어서 섬유 흡수체 (2)에서 잉크의 이동성이 개선되었고, 따라서 안료 잉크와 같은 고점도의 잉크가 사용될 수 있으며, 고속 기록 장치와 유사하게 공급구 (4)로부터 고속으로 잉크를 공급하는 기록 장치에 바람직하게 사용될 수 있다.

본 실시형태에서, 대기 연통구 (3)는 탱크 케이스 (6)의 공급구가 열린 면의 반대면에 형성되어 있으므로, 섬유 흡수체 (2)의 친수성이 가장 높은 부분은 대기 연통구 (3) 쪽에 위치한다. 따라서, 잉크 탱크 (1)의 제조시 잉크를 탱크 케이스 (6)에 주입함에 있어서, 잉크가 대기 연통구 (3)로부터 주입되는 경우 잉크는 섬유 흡수체 (2)에 의해 활발히 흡수되고, 따라서 탱크 내부의 압력 강하 없이 잉크를 계속 주입할 수 있다.

(제8 실시형태)

도 47은 본 발명의 제8 실시형태에 따른 잉크 탱크의 종단면도이고, 도 48은 도 47에 도시된 잉크 탱크의 48-48 라인에 따른 단면도 (횡단면도)이다.

또한, 제7 실시형태와 유사한 본 실시형태의 잉크 탱크 (21)에는 대기 연통구 (23) 및 공급구 (24)가 있는 탱크 케이스 (26), 및 상기 탱크 케이스 (26)에 포함된 섬유 흡수체 (22)가 있다. 제7 실시형태와 유사한 섬유 흡수체 (22)는 PP 섬유 및 PE 섬유의 혼합 섬유가 거의 배열된 방향을 갖는 상태의 섬유 다발에 의해 구성된다. 섬유 흡수체 (22)를 구성하는 섬유의 표면은 친수 처리되었다.

제7 실시형태와 제8 실시형태의 차이점은 하기와 같다. 본 실시형태에서는 공급구 (24) 부근에서 섬유 흡수체 (22)의 친수성이 강하고 그로부터 먼 위치에서 약해지도록 하기 위해, 섬유 흡수체 (22)의 친수 처리에 의해 제조된 친수성 부분이 적어도 공급구 (24) 부근에 위치한다. 섬유 흡수체 (22) 전체 및 공급구 (24)로부터 먼 위치에는 친수 처리할 필요가 없다. 도 49 및 50a 내지 50c에서, 첫번째 영역과 두번째 영역 사이 및 두번째 영역과 친수 처리되지 않은 영역 사이의 경계 부근은 진한 선으로 표시되어 있다. 그러나, 이들은 개략적으로 나타낸 것으로 분명한 경계를 갖지 않는다.

일반적으로, 공급구 (24) 주변에서 기록 헤드 (도시되지 않음)에서의 잉크 고갈을 방지하기 위해, 구조물은 항상 잉크를 보유하도록 개조되어 있다. 이를 위해, 통상적으로 하기의 구조물이 사용된다: 모세관력이 증가된 압력 접촉체는 공급구 (24)에 장착되어 있고, 음압 발생 부재는 모세관력을 높이기 위해 공급구 (24) 주변에 압축되어 있다. 그러나, 이러한 방법에 의해 모세관력을 증가시키기 위한 구조물은 잉크의 유동 저항성을 증가시키므로, 많은 양의 잉크 공급을 필요로하는 고속 기록을 방해할 수 있다. 본 실시형태에서는 다른 부분보다 공급구 (24)주변의 친수성을 증가시킴으로써, 공급구 (24) 주변의 잉크 유동의 저항성은 증가하지 않으면서도 잉크는 유효하게 보유된다.

다른 측면에서, 잉크 탱크 (21)로부터 기록 헤드에 잉크를 잘 공급하기 위해 기록 헤드로부터의 잉크 누출을 방지하려면 잉크 탱크 (21)의 내부 압력은 적합한 음압을 유지해야 한다. 여기서, 도 49를 참조로 잉크 탱크 (21)의 내부 압력과 공급구 (24)로부터의 잉크 토출량의 관계를 하기에 논의할 것이다. 상기 음압은 정적인 음압과 동적인 음압이 합쳐진 전체 음압을 의미한다.

도 49는 친수 처리되어 공급구 주변의 친수성이 가장 높고 공급구로부터의 거리에 따라 친수성이 점차 감소되는 섬유 흡수체를 포함하는 잉크 탱크 및 친수 처리되지 않은 섬유 흡수체를 포함하는 잉크 탱크에 있어서, 내부 압력과 잉크 토출량 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 49에 도시된 바와 같이, 친수 처리되지 않은, 점선으로 표시된 경우에 잉크 탱크의 내부 압력은 잉크의 토출에 따라 거의 직선형으로 감소한다. 그러나, 친수 처리된, 진한 선으로 표시된 경우에는 처리되지 않은 경우에 비해 내부 압력의 변화율 (즉, 감소율)이 잉크 토출양에 따라 줄어든다. 이는 친수 처리된 경우 거리에 따라 공급구로부터 잉크가 토출될수록 잉크의 움직임이 용이해져서, 처리되지 않은 경우에 비해 동적인 음압이 줄어들게 되기 때문이다.

상기 기술 내용을 기초로 섬유 흡수체에 친수 처리를 수행하여 공급구 주변의 친수성을 증가시키고 공급구로부터 거리에 따라 감소되도록 함으로써, 공급구로부터의 잉크 토출에 따른 음압의 변화를 억제할 수 있다. 이는 하기와 같은 이점이 있다. 도 49에 도시된 바와 같이, 잉크가 잉크 탱크로부터 기록 헤드에 공급되지 않는 한계 음압을 P_L로 가정하면, 한계 음압 P_L에 도달하는 잉크 토출 부피는 친수 처리되지 않은 경우에 V1, 친수 처리된 경우에 V2이다. 따라서, 친수 처리된 경우에는 잉크 탱크에 함유된, V2-V1=ΔV라고 표현되는 부피의 차이 만큼의 잉크를 사용할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서 수행된 친수 처리에 의해 잉크 탱크에서 잉크의 사용 효율은 개선되고, 추가로 가동 비용도 줄일 수 있다. 또한, 임의의 잉크 유도 부피를 Vx로 가정하면, Vx 만큼의 부피가 유도될 때 음압의 초기값으로부터 변화된 음압의 양은 친수 처리되지 않은 경우 ΔP₁, 친수 처리된 경우 ΔP₂이다. 본원에 기재된 바와 같이, 잉크 사용의 시작으로부터 고갈시까지 잉크의 유도에 의해 변화되는 음압의 양은 억제될 수 있고, 따라서 잉크 유도 부피에 의존하지 않는 안정한 인쇄를 실현할 수 있다.

본 실시형태에서, 친수성은 공급구 (24) 주변에서 가장 높다. 따라서, 잉크 탱크 (30)의 제조에서 잉크의 주입시 공급구 (24)로부터 잉크를 주입하면 섬유 흡수체 (22)에 잉크가 잘 흡수되어 잉크 탱크 내부 (30)가 변형되지 않고 안정하게 잉크가 주입된다.

다음으로, 본 실시형태에서 섬유 흡수체 (22)의 친수 처리 단계는 도 50a 내지 50c를 참조로 설명될 것이다.

우선, 도 50a에 도시된 바와 같이 친수 처리되지 않은 섬유 흡수체 (22a)가 탱크 케이스 (26)에 포함된 잉크 탱크 (21)를 제조한다.

이어서, 도 50b에 도시된 바와 같이 제8 실시형태에 기재된 친수 처리액 (25)을 함유하는 주사기 (36)가 잉크 탱크 (21)의 대기 연통구 (23)를 통해 삽입되고, 주사기 (36)에 의해 친수 처리되지 않은 섬유 흡수체 (22a)에 친수 처리액 (25)을 주입한다. 이 조작에 의해, 친수 처리액 (25)은 섬유 흡수체 (22a)의 내부에 빠르게 확장된다.

친수 처리액 (25)의 주입과 동시에 또는 친수 처리액 (25)이 특정 영역에 확장된 시점에서, 도 50c에 도시된 바와 같이 친수 처리액 (25)을 탱크 케이스 (26)의 공급구 (24)로부터 뽑아낸다. 이 조작에 의해, 친수 처리액 (25)이 공급구 (24) 쪽에서 뽑아내져 섬유 흡수체 (22)에서 친수 처리액 (25)의 함량은 주사기 (36)의 선단과 공급구 (24) 사이에서 가장 높고, 이 영역으로부터의 거리에 따라 낮아진다.

마지막으로, 제8 실시형태와 유사하게 친수 처리액을 도포한 후에 건조 단계를 거쳐, 친수 처리액 (25)이 스며든 섬유 흡수체 (22)가 있는, 도 47 및 48에 도시된 잉크 탱크 (21)을 수득한다.

(제9 실시형태)

도 51은 본 발명의 제9 실시형태에 따른 액체 수납 용기인 잉크젯 헤드 카트리지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 51에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 잉크젯 헤드 카트리지는 잉크젯 헤드 유닛 (160), 홀더 (150), 음압 조절실 유닛 (100), 잉크 탱크 유닛 (200) 등을 포함한다. 음압 조절실 유닛 (100)는 홀더 (150)의 내부 및 음압 조절실 유닛 (100)의 하부에 고정되어 있고, 잉크젯 헤드 유닛 (160)는 홀더를 통해 고정되어 있다. 음압 조절실 유닛 (100)는 상부가 개구부인 음압 조절실 용기 (110), 음압 조절실 용기 (110)의 상부 면에 부착된 음압 조절실 리드 (120), 및 음압 조절실 용기 (110)에 장착되어 있고 잉크를 흡수하여 보유하는 두 개의 흡수체 (130 및 140)를 포함한다. 잉크젯 헤드 카트리지의 사용시 흡수체 (130 및 140)은 적층되어, 음압 조절실 용기 (110)를 채우는 서로 밀착된 상층 및 하층의 두 층을 형성한다. 하부에 위치한 흡수체 (140)에 의해 생성되는 모세관력은 상부에 위치한 흡수체 (130)에 의해 생성되는 것보다 크기 때문에, 하부에 위치한 흡수체 (140)은 잉크 보유 능력이 더 크다. 음압 조절실 유닛 (110)의 잉크는 잉크 공급관 (165)를 통해 잉크젯 헤드 유닛 (160)로 공급된다.

흡수체 (130)에는 대기 연통구 (115)가 연결되어 있고, 흡수체 (140)은 그 상부 면이 흡수체 (130)과 밀착되어 있으면서 그 하부 면이 필터 (161)와 가까이 접촉해 있다. 흡수체 (130 및 140) 사이의 경계 (113c)는 사용시의 연결부로서 연결 파이프 (180)의 상부 말단보다 위쪽에 위치한다.

흡수체 (130 및 140)은 뒤얽힌 폴리올레핀 수지 (예를 들면, PE가 PP의 상층을 형성하는 이축 섬유)로 만들어진 흡수체를 포함한다. 각각의 흡수체 (130 및 140)의 위에 있는 흡수체 (130)은 친수 처리되어 사용시 중력 방향에 엇갈린 층으로서 위치한다. 도 51에서, 친수 처리된 흡수체 (130)의 영역은 고른 음영으로 표시되어 있다. 본 실시형태에서, 친수 처리는 친수 처리된 부분의 밀도가 하부로부터 상부로 점차 작아지도록 수행된다.

상부에서 흡수체 (130 및 140) 사이의 경계 (113c)를 위치시킴으로써, 사용시에 바람직하게 본 실시형태와 유사한 연결 파이프 (180) 주변에서 발생하는, 이후에 언급될 기체-액체 교환 작용시에 잉크 및 흡수체 (130 및 140) 중 기체 사이의 경계면은 경계 (113c)에 할당될 수 있다. 그 결과, 헤드부의 정적인 음압은 잉크 공급 작용시 안정화될 수 있다. 또한, 흡수체 (140)의 모세관력 강도를 흡수체 (130)의 모세관력보다 크게 함으로써 이 경우에 잉크는 두 흡수체 (130 및 140) 모두에 존재하지만, 상부 흡수체 (130)의 잉크가 소모되면 하부 흡수체 (140)의 잉크도 소모될 수 있다. 추가로, 기체-액체 계면이 환경 변화에 따라 변하는 경우에, 우선 흡수체 (140) 및 흡수체 (130 및 140) 사이의 경계 (113c) 주변 영역이 채워지고 잉크는 흡수체 (130)로 이동한다.

잉크 탱크 유닛 (200)는 홀더 (150)로부터 제거될 수 있는 성분을 가지고 있다. 음압 조절실 용기 (110)의 잉크 탱크 유닛 (200) 측면에 장착된 연결부인 연결 파이프 (180)는 잉크 탱크 유닛 (200)의 연결구 (230)의 내부에 삽입된 상태로 연결되어 있다. 연결 파이프 (180) 및 연결구 (230)의 연결부를 통해, 음압 조절실 유닛 (100) 및 잉크 탱크 유닛 (200)은 잉크 탱크 유닛 (200)에 함유된 잉크가 음압 조절실 유닛 (100)으로 공급되도록 구성되어 있다. 음압 조절실 유닛 (100)의 측면에 존재하는 잉크 탱크 유닛 (200)의 면에서 연결 파이프 (180)보다 상부에 위치한 부분에 있어서, 잉크 탱크 유닛 (200)이 잘못 장착되는 것을 방지하기 위해 그의 면으로부터 돌출된 ID 부재 (170)은 일체형으로 장착되어 있다.

음압 조절실 리드 (120)에서, 내부 음압 조절실 용기 (110)이 외부 대기와통하기 위해, 즉 음압 조절실 용기 (110)에 포함된 흡수체 (130)가 외부 대기와 통하기 위해 대기 연통구 (115)가 형성되어 있으며, 음압 조절실 리드 (120)의 흡수체 (130) 면으로부터 리브 (rib) 돌출에 의해 형성된 공간 및 흡수체에서 잉크 (액체)가 없는 영역으로 구성된 완충 공간 (116)은 음압 조절실 용기 (110)에서 대기 연통구 (115) 주변에 만들어져 있다.

연결구 (230)에는 밸브 장치가 장착되어 있다. 밸브 장치에는 제1 밸브 프레임 (260a), 제2 밸브체 (260b), 밸브체 (261), 밸브 리드 (262) 및 활성 부재 (263)이 포함된다. 밸브체 (261)는 제2 밸브 프레임 (260b)에 활주가능하게 지지되고, 활성 부재 (263)에 의해 제1 밸브 프레임 (260a)을 향해 에너지를 받는다. 연결 파이프 (180)가 연결구 (230)에 삽입되지 않은 상태에서, 밸브체 (261)의 측면에 있는 제1 밸브 프레임 (260a)의 가장자리 부분은 활성 부재 (263)의 활성력에 의해 제1 밸브 프레임 (260a) 쪽으로 압축되고, 따라서 잉크 탱크 유닛 (200)의 기밀성이 유지된다.

연결 파이프 (180)은 연결구 (230)의 내부에 삽입되어 있고, 밸브체 (261)는 연결 파이프 (180)에 의해 압축되어 이를 제1 밸브 프레임 (260a)로부터 움직이게 하므로, 제2 밸브 프레임 (260b)의 측면에 형성된 개구를 통해 연결 파이프 (180)의 내부는 잉크 탱크 유닛 (200)의 내부와 연결된다. 이에 따라, 잉크 탱크 유닛 (200)의 기밀성이 완화되어, 연결구 (230) 및 연결 파이프 (180)를 통해 잉크 탱크 유닛 (200)의 잉크를 음압 조절실 유닛 (100)의 내부에 공급한다. 즉, 연결구 (230)의 밸브를 개방함으로써 잉크 탱크 유닛 (200)의 잉크 함유부 내부가 닫힌 상태에서 상기 기재된 개구를 통해서만 소통하는 상태가 된다.

잉크 탱크 유닛 (200)는 잉크 수납 용기 (201) 및 ID 부재 (250)을 포함한다. ID 부재 (250)는 잉크 탱크 유닛 (200) 및 음압 조절실 유닛 (100)의 장착시 잘못된 장착을 방지하기 위한 것이다. ID 부재 (250)에서, 상기 기재된 제1 밸브 프레임 (260a)가 형성된다. 제1 밸브 프레임 (260a)를 사용함으로써, 밸브 장치는 연결구 (230)에서 잉크의 유동을 조절하도록 구성되어 있다. 밸브 장치는 음압 조절실 유닛 (100)의 연결 파이프 (180)와 함께 개폐 작용을 수행한다. 음압 조절실 유닛 (100)의 측면인 ID 부재 (250)의 전면에서, ID의 오목한 부분 (252)은 잉크 탱크 유닛 (200)의 잘못된 삽입을 방지하기 위해 형성되어 있다.

잉크 수납 용기 (201)는 거의 다각형 피어형이며 음압 생성 기능이 있는, 속이 빈 용기이다. 잉크 수납 용기 (201)는 케이스 (210) 및 내부 백 (220)로 구성되어 있다. 케이스 (210) 및 내부 백 (220)은 각각 분리될 수 있게 만들어져 있다. 내부 백 (220)은 유연성이 있으며, 내부에 함유된 잉크의 토출에 따라 형태가 변한다. 내부 백 (220)은 조임부 (pinch-off part) (융합부) (221)가 있으며, 내부 백 (220)가 케이스 (210)에 연결된 상태로 조임부 (221)에 지지된다. 조임부 (221) 주변의 케이스 (210) 부분에 외부 대기 연통구 (222)가 형성되어, 이를 통해 내부 백 (220) 및 케이스 (210) 사이의 공간에 대기가 유도된다.

ID 부재 (250)은 각각의 케이스 (210) 및 잉크 수납 용기 (201)의 내부 백 (220)에 연결되어 있다. ID 부재 (250)은 잉크 수납 용기 (201)의 잉크 토출부에 상응하는, 내부 백 (220)의 밀봉면 (102) 융합에 의해 ID 부재 (250)의 연결구(230) 부분에 상응하는 면과 연결되어 있다. 이에 따라, 잉크 수납 용기 (201)의 공급구부는 완전히 밀봉되어, 잉크 탱크 유닛 (200)의 부착 및 탈착시 ID 부재 (250) 및 잉크 수납 용기 (201)의 밀봉부에서 잉크가 누출되지 않는다.

케이스 (210) 및 ID 부재 (250)에 관하여, 최소한 케이스 (210)의 상부 면에 형성된 결합부 (210a) 및 ID 부재의 상부 면에 형성된 클릭부 (250a)가 결합할 때, ID 부재 (250)은 잉크 수납 용기 (201)에 거의 고정되어 있다.

다음으로, 잉크 탱크 유닛 (200)와 음압 조절실 유닛 (100) 사이에서 잉크의 이동은 하기에 설명될 것이다.

잉크 탱크 유닛 (200)가 음압 조절실 유닛 (100)에 연결된 경우, 잉크 수납 용기 (201)의 잉크는 음압 조절실 유닛 (100)의 내부 압력과 잉크 수납 용기 (201)의 압력이 동일해질 때 (이 상태를 사용을 위한 출발 상태라고 함) 까지 음압 조절실 유닛 (100) 내부로 이동한다.

내부 백 (220) 및 흡수체 (140)에 의해 생성된 정적인 음압값이 증가하는 방향으로 균형잡힌 잉크젯 헤드 유닛 (160)에 의해 잉크를 소모하기 시작할 때, 내부 백 (220) 및 흡수체 (140)에 포함된 잉크가 소모된다. 여기서, 잉크가 흡수체 (130)에 포함되어 있다면 흡수체 (130)의 잉크도 또한 소모된다.

잉크 소모에 의한 음압 조절실 유닛 (100)의 잉크 양 감소에 의해 연결 파이프에 공기가 통하는 경우, 기체는 즉시 내부 백 (220) 안으로 들어가고 그 대신에 내부 백 (220)의 잉크가 음압 조절실 유닛 (100) 안으로 이동한다. 이 단계에 의해, 흡수체 (130 및 140)는 기체-액체 계면을 유지시키는 잉크의 누출에 대해 거의 일정한 음압을 유지한다. 이러한 기체-액체 교환 상태를 통해 내부 백 (220)의 전체 잉크 부피가 음압 조절실 유닛 (100)의 내부로 이동하면, 음압 조절실 유닛 (100)에 남아있는 잉크가 소모된다.

상기 기재된 바와 같이 음압 조절실 유닛 (100) 및 잉크 탱크 유닛 (200)가 있는 잉크젯 헤드 카트리지에서, 잉크 수납 용기 (201)의 잉크 및 기체가 환경 변화에 따라 갑자기 팽창하는 경우, 잉크는 음압 조절실 용기 (110)로 흘러서 음압 조절실 용기 (110)의 잉크 양을 증가시킨다. 여기서, 잉크는 흡수체 (130 및 140)에서 유동 저항성이 낮고 섬유의 밀도가 조잡한 장소로 흐르게 된다. 이로써, 용기내의 갑작스런 압력 증가는 완화된다. 그러나, 이러한 압력 완화 기능 (또한 완충 기능)을 만족스럽게 나타내기 위해, 종래의 액체 수납 용기는 음압 조절실 용기 상부의 부피가 엄청나게 커야만 했다. 그러나, 본 실시형태와 같이 흡수체 (130)에 친수 처리된 영역이 있다면, 갑작스런 압력 증가에 따른 잉크 흡수체 상부로의 유동은 친수 처리된 영역에서 멈추게 되고, 도 52에 화살표로 표시된 바와 같은 중력에 교차하는 방향으로 분산된다. 이로써, 상기 기재된 완충 기능은 음압 조절실 용기 상부의 부피가 과도하게 크지 않아도 완벽하게 나타날 수 있다. 게다가, 특히 흡수체 (130)에 고르지 않으면서 상부로 갈수록 처리 밀도가 감소하도록 친수 처리함으로써, 잉크는 하부 면으로부터 순차적으로 친수 처리된 영역에 멈추게 되고, 따라서 친수 처리된 영역에서 잉크의 포획이 불충분한 상태에서는 잉크가 친수 처리된 영역을 지나 올라오지 못한다.

도 51에 도시된 예에는 친수 처리된 영역이 상부 흡수체 (130)의 일부인 경우가 제시되었다. 특히, 본 실시형태에서는 두 흡수체 (130 및 140) 간의 경계면 (130c)이 연결 파이프 (180)보다 위쪽에 위치하고, 따라서 도 53에 도시된 바와 같이 상부 흡수체 (130) 전체에 친수 처리가 수행되어 하부에서 상부 방향으로 친수성이 약한 경우, 상기 기재된 바와 유사한 효과가 나타난다.

본 실시형태에서는 음압 조절실 유닛 (100) 및 잉크 탱크 유닛 (200)가 분리된 잉크젯 카트리지를 보여준다. 그러나, 이들은 분리할 수 없는 형태일 수 있다. 게다가, 잉크 탱크 유닛 (200)의 잉크 수납 용기 (201)는 변형가능한 내부 백 (220)를 갖는 구조이지만, 케이스 (210)만을 포함하는 구조일 수도 있다. 잉크 수납 용기 (201)가 케이스 (210)로 구성되는 경우, 환경 변화 등에 의해 잉크 수납 용기 (201)에서 갑자기 압력이 증가하면 잉크 수납 용기 (201) 자체의 완충 기능을 잃게 되므로, 음압 조절실 유닛 (100)의 충분한 완충 기능을 나타내는 성분이 있는 것이 바람직하다.

(제10 실시형태)

도 54e는 본 발명 제10 실시형태인 잉크 탱크의 종단면도이다.

본 실시형태의 잉크 탱크 (21)는 (잉크 토출 전에 기록 매체의 방수 처리에 사용되는 방수 보강액과 같은 액체를 포함하는) 잉크를 기록 헤드에 토출하여 토출구로부터의 잉크 토출에 의해 기록하게 하는 공급구 (24)가 있는 탱크 케이스 (26), 및 상기 탱크 케이스 (26)에 포함되어 음압 조건하에서 잉크를 보유하는 섬유 흡수체 (22)를 포함한다. 탱크 케이스 (26)에는 대기 연통구 (23)가 장착되어 있어서 내부에 포함된 섬유 흡수체 (22)가 외부 대기와 통하게 된다.

섬유 흡수체 (22)는 전체적으로 친수 처리되었다. 본 실시형태에서, 친수 처리는 전체 섬유 흡수체 (22)에 수행된다. 친수 처리는 친수 처리제의 흡수 능력이 공급구 (24) 주변에서 가장 강하고, 공급구 (24)로부터의 거리에 따라 약해지도록 수행된다.

상기 기재된 섬유 흡수체 (22)에서 친수 처리된 부분의 친수 효과의 연속성이 상대적으로 우수한 영역 및 상대적으로 열등한 영역을 수득하는 방법이 도 54a 내지 54e를 참조로 기재될 것이다.

도 54a에 도시된 바와 같이 친수 처리되지 않은 흡수체 (22)를 친수 처리제 (25)에 담궈서, 도 54b에 도시된 바와 같이 초기 친수성에 필요한 부분에 친수 처리제 (25)가 부착되도록 하였다. 이후에, 친수 처리제 (25)를 건조시키는 단계를 수행하였다. 여기서, 도 54c에 도시된 바와 같이 친수 효과의 연속성이 필요하지 않는 부분은 가열 과정이 결여된 건조 단계를 거치게 하였다.

이어서, 친수 처리 후에도 정상적으로 가열되서 효과가 지속되는 부분이 섬유의 표면에 형성되었다. 반대로, 가열이 결여된 건조 단계를 거친 부분에서는 친수 처리제에 함유된 중합체의 개열 및 축합이 발생하지 않아서, 친수 처리제는 섬유 표면에 덩어리로 남아있고 섬유 표면에 결합하지 않는다. 친수 처리제가 덩어리로 남아 있는 부분은 초기 잉크의 습윤성에 기여하지만, 가열 과정을 거친 부분에 비해 쉽게 떨어진다. 따라서, 시간의 흐름에 따라 친수 처리 효과는 공급구 (12) 주변에만 유지되어 그 부분의 친수성이 상대적으로 강해진다. 그러나, 공급구 (12)로부터 멀리 떨어진 부분은 친수 처리 효과가 유지되지 않고, 따라서 상대적으로 친수성이 약한 부분이 된다.

도 54d에 도시된 바와 같이, 섬유 흡수체 (22)는 탱크 케이스 (26)에 삽입되어 잉크 탱크 (21)를 만든다. 잉크 탱크 (21)에 잉크 주입시, 초기 친수 효과가 증가된 영역이 대기 연통구 (23) 주변의 영역으로 확장되고, 따라서 다른 대기 연통구 (23)로부터의 잉크 주입이 용이해진다. 도 54e에 도시된 바와 같이, 잉크를 주입한 후에 친수 처리된 대기 연통구 (23) 주변 부분은 친수 처리 효과가 감소하여, 공급구 (24)를 향해 친수 처리 효과가 증가되는 섬유 흡수체 (22)가 완성된다. 이후에, 본 실시형태에 따른 구성물을 사용하여, 도 47 등을 참조로 하는 제9 실시형태에서 언급한 바와 같이 공급구로의 거리에 따라 친수 처리 효과가 증가함으로써 유발되는 이점 이외에, 초기 잉크 주입이 쉬워질 수 있다.

다음으로, 도 16을 참조로 본 발명의 각각의 실시형태에 따라 액체 수납 용기를 장착함으로써 기록하는 액체 토출 기록 장치가 하기에 기재될 것이다.

도 16에서, 액체 수납 용기 (1000)는 캐리지 HC상의 도시되지 않은 정위 수단에 의해 액체 토출 기록 장치 IJRA 본체에 고정되고, 캐리지 HC에서 탈착가능하게 부착된 형태로 장착되었다. 기록 용액을 토출하는 기록 헤드 (도시되지 않음)는 미리 캐리지 HC에 장착되거나, 미리 액체 수납 용기 (1000)의 잉크 공급구에 장착될 수 있다.

구동 모터 (5130)의 정방향 및 역방향 회전은 구동 전달 기어 (5110, 5100 및 5090)을 통해 리드 스크류 (5040)에 전달된다. 이 기어들을 회전시키거나 캐리지 HC를 리드 스크류 (5040)의 스크류형 홈 (5050)에 결합시킴으로써, 유도축 (5030)을 따라 왕복 운동이 가능해진다.

5020이라는 숫자는 기록 헤드의 전면을 덮는 캡을 나타내며, 이 캡 (5020)은 도시되지 않은 끌기 수단에 의해 캡의 개구를 통해 기록 헤드를 회수하기 위해 끌어당기는 조작에 사용된다. 캡 (5020)은 기어 (5080, 5090 등)를 통해 전달된 구동력에 의해 움직임으로써 각각의 기록 헤드에서 토출구의 면을 덮을 수 있다. 캡 (5020) 주변에 클리닝 블레이드 (도시되지 않음)가 장착되어 있고, 이 블레이드는 도면의 상부 및 하부 방향으로 이동가능하게 지지된다. 이 블레이드가 본 실시형태에 제한되는 것은 아니며, 공지된 클리닝 블레이드가 물론 본 실시양태에 사용될 수 있다.

이러한 캡핑, 클리닝 및 회수 작용이 구성되어, 캐리지 HC가 원래 위치로 움직일 때 리드 스크류 (5040)의 작용에 의해 그에 상응하는 위치에서 원하는대로 처리된다. 그러나, 원하는 작용이 원하는 시기에 수행되기만 하면 임의의 것이 본 실시형태에 사용될 수 있다.

상기 기재된 바와 같이, 본 발명에 따라 액체 토출 헤드의 기록액을 함유하는 액체 수납 용기에 포함된 음압 발생 부재로서의 섬유체에서, 섬유의 표면이 수지의 표면으로 배향된 친수성 기가 있는 폴리올레핀 수지를 가짐으로써, 수지 표면의 습윤성이 증가하고, 따라서 사용된 액체가 표면 장력이 큰 잉크라고 하더라도 통상적으로 주입에 필요한 특별한 단계 및 설비가 단순화될 수 있다. 게다가, 기록액이 움직일 때 유동 저항성은 감소하고, 따라서 고속 인쇄를 위해 액체 토출 헤드에 고속으로 잉크를 공급할 수 있다.

액체 수납 용기의 공급구 부분에 배열된 섬유의 압력 접촉체에 대한 친수 처리는 잉크의 유동 저항성을 감소시키고 잉크의 유동성을 증가시키므로, 잉크의 고속 및 저속 공급이 가능해진다. 게다가, 섬유체가 압력 접촉체로 만들어지는 경우에 기포의 체류를 방지할 수 있고, 따라서 유동 저항성의 증가를 억제할 수 있다.

액체 수납 용기에 포함된 음압 발생 부재로서의 섬유체에서 공급구 및 그 주변부에 상응하는 부분은 친수 처리되므로, 기록액은 항상 공급구 및 그 주변부에 존재하고 헤드로의 액체 공급이 끊어지지 않는다.

게다가, 일체형으로 형성된 액체 수납실, 또는 음압 발생 부재 수납실 및 액체 수납실 사이의 상호 연통부를 통해 탈착가능하게 부착된 구성물 중, 상기 음압 발생 부재를 포함하는 부분 및 액체 수납부 사이의 연통부보다 위쪽에 위치하고 중력 방향에 교차하는, 음압 발생 부재로서 포함된 섬유체의 편평한 층이 친수 처리되었기 때문에, 액체 함유부의 액체 및 기체가 환경 변화에 의해 팽창되더라도 섬유들간에 흐르는 액체는 상기 기재된 친수 처리부에서 확산될 수 있다. 따라서, 음압 발생 부재 수납실의 부피를 늘이지 않고도 갑작스런 압력 증가는 완전히 완화될 수 있다.

추가로, 일체형으로 형성된 액체 수납실, 또는 음압 발생 부재 수납실 및 액체 수납실 사이의 상호 연통부를 통해 탈착가능하게 부착된 구성물 중, 음압 발생 부재로서 액체 공급구에 포함된 섬유체에서 상기 음압 발생 부재를 포함하는 부분 및 액체 수납부 사이의 연통부로부터 액체 토출 헤드로의 액체 공급 영역이 친수 처리되었기 때문에, 기체-액체 교환시 액체 표면이 섬유체 밀도의 미세한 차이로 방해받거나 낮아지더라도 돌출된 낮은 액체 표면은 친수 처리된 영역에서 멈춘다. 이 방법에 따라, 액체 수납부에서 음압 발생 부재를 포함하는 부분으로 액체의 이동은 공기에 의해 끊이지 않고, 따라서 안정한 기체-액체 교환 작용을 수행한다. 공급구 주변부는 친수 처리되었기 때문에, 기록액은 항상 그 주변에 존재하고 공급구에서 거의 끊이지 않는다. 추가로, 새로운 액체 함유부로 대체될 때, 섬유의 친수 처리 영역은 액체를 적극적으로 끌어들이며, 따라서 액체 토출 헤드는 원활하게 회수된다. 액체 토출 헤드의 회수에 필요한 액체의 양은 친수 처리된 영역의 크기에 따라 조절될 수 있다.

일체형으로 형성된 액체 수납실, 또는 음압 발생 부재 수납실 및 액체 수납실 사이의 상호 연통부를 통해 탈착가능하게 부착된 구성물 중, 음압 발생 부재로서 포함된 섬유체에서 상기 음압 발생 부재를 포함하는 부분 및 액체 수납부나 대기 유도 홈 및 그 근처 영역 사이의 연통부에 상응하는 영역이 친수 처리되었기 때문에, 친수 처리된 이 부분은 안정하게 액체를 함유하고, 따라서 기체-액체 교환 상태에 도달하기 전에 기체-액체 교환 작용이 부주의한 공기의 통과에 의해 수행되는 것을 방지할 수 있다. 기체-액체 교환 상태에서 기록액의 소모가 멈춰질 때, 대기 유도 홈, 상기 섬유체 및 그 주변부에 상응하는 부분이 액체로 충전되어 대기 연통 홈 또는 연통부를 빠르게 차단할 수 있다. 상기 기재된 기능에 따라, 안정한 기체-액체 교환 작용이 가능해진다. 또한, 상기 기재된 액체 수납 용기가 대체될 때, 액체는 상기 기재된 음압 발생 부재를 포함하는 부분의 연통부보다 거의 떨어지지 않는다.

그 외에도, 본 발명에 사용된 음압 발생 부재의 전체 내부 표면에 대한 표면 개질 방법에 따라 복잡한 형상을 갖는 다공체 및 미세 가공 원소에 원하는 친액체가 도포될 수 있다. 그리고, 표면 개질이 어렵다고 간주되는 올레핀 수지의 경우, 종래의 것보다 더 오랜 기간동안 친액성이 유지될 수 있다. 추가로, 음압 발생 부재 구조 및 중량 증가는 거의 없고, 개질된 표면 그 자체는 분자 수준, 바람직하게는 일분자 수준의 얇은 층으로 형성될 수 있다. 게다가, 목적하는 개질이 자유롭게 실행될 수 있고, 매우 간단한 제조 방법 및 대량 제조 성능을 갖는 제조 방법이 제공될 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 액체 수납 용기에서 필요한 액체의 거동에 따라 본 발명의 섬유 흡수체에 친액성의 강도 분포를 부여하고 친액화 처리함으로써, 액체는 최적 조건으로 보유될 수 있고 액체 토출 헤드에 공급될 수 있다.

본 발명의 액체 수납 용기가 상기 기재된 본 발명의 액체 토출을 위한 섬유 흡수체를 포함함으로써, 액체 토출을 위해 섬유 흡수체의 첫번째 액체 친화 처리된 영역이 액체 수납 용기에서 필요한 액체의 거동에 따라 예정된 위치에 배열된다면, 액체는 최적 조건으로 보유될 수 있고 액체 토출 헤드에 공급될 수 있다.

더 구체적으로, 친액체가 섬유 흡수체에 도포되어 공급구로부터 멀리 떨어질수록 친액성이 높아지게 하는 경우, 공급구로부터 멀리 떨어진 위치의 액체마저도 공급구로 쉽게 흐를 수 있고, 따라서 액체 사용의 효율이 개선될 수 있다. 또한, 친액체가 공급구 주변의 섬유 흡수체에 도포되어 공급구로부터 멀리 떨어질수록 친액성이 낮아지게 하는 경우, 공급구 주변의 액체에 대한 유동 저항성이 증가하지 않게 하여 하부 액체의 액체 토출 헤드로의 연속성을 유지시킬 수 있다. 또한, 섬유 흡수체를 포함하는 음압 발생 부재-수납실이 연통부를 통해 액체를 함유하는 액체 수납실과 소통하는 구조의 액체 수납 용기는, 섬유 흡수체의 연통부보다 위쪽에 중력 방향과 교차하는 층으로서 존재하고 친수 처리되어 하부에서 상부 방향으로 친수성이 약해지도록 액체 친화 처리된 부분이 있고, 따라서 액체 수납실의 액체가 환경 변화에 따라 음압 발생 부재 수납실에 흐를 때, 음압 발생 부재 수납실의 부피를 이용하여 완충 기능이 수행될 수 있다. 게다가, 상기 기재된 본 발명에 따른 액체 수납 용기에 친수성이 높은 영역으로부터 액체를 주입함으로써, 액체는 액체 수납 용기 내의 압력 감소가 불필요한 액체 수납 용기에 편리하게 주입될 수 있다.

추가로, 액체 토출용 섬유 흡수체를 위한 본 발명의 제조 방법에 따라, 본 발명의 액체 토출을 위해 친액성이 분포된 섬유 흡수체가 쉽게 제조될 수 있다. 다른 측면에서, 섬유 흡수체를 위한 표면 처리로 액체 친화기를 함유하는 액체를 섬유 표면의 예정된 위치에 전달하고, 액체 친화기가 개열 및 축합 단계를 통해 섬유 표면에 결합하도록 할 수 있으며, 따라서 섬유 표면과 같이 복잡한 형상을 갖는 표면의 개질이 더 잘 수행되고 친액성이 오랜 기간동안 유지될 수 있다. 또한, 표면에 형성된 필름은 단일 분자 수준의 필름이고, 따라서 섬유 흡수체의 중량은 거의 증가하지 않는다.

Claims (90)

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2. 수계 액체를 토출하여 기록을 수행하는 액체 토출 헤드에 공급되는 수계 액체를 수계 액체가 공급되도록 하는 방식으로 수납하는 용기에 사용하기 위한, 적어도 일부 표면에 고분자가 부여된 섬유로 이루어진 섬유체로서,

   상기 고분자는 친수성기를 갖는 제1 부분 및 상기 친수성기의 계면에너지보다는 낮지만 상기 일부 표면의 표면 에너지와는 거의 동일한 계면 에너지를 갖는 기를 갖는 제2 부분을 포함하고,

   상기 제2 부분은 상기 일부 표면을 향하여 배향되며, 상기 제1 부분은 상기 일부 표면과 다른 방향으로 배향되고, 상기 고분자 화합물은 고분자 개열 촉매에 의해 세분화된 후, 이 세분화된 고분자끼리 결합시켜 얻어지는 것인 섬유체.
3. 제2항에 있어서, 상기 섬유 표면이 올레핀계 수지로 이루어지고, 상기 고분자가 친수성기를 포함하는 폴리알킬실록산인 섬유체.
4. 제3항에 있어서, 상기 친수성기가 폴리알킬렌 옥시드 쇄를 갖는 것인 섬유체.
5. 제3항에 있어서, 상기 올레핀계 수지가 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌이고, 상기 폴리알킬실록산이 폴리옥시알킬렌-디메틸폴리실록산인 섬유체.
6. 음압 발생 부재로서 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 섬유체를 함유하는 액체 수납 용기.
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9. 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구 및 내부를 대기와 연통시키는 대기 연통구를 포함하고, 음압 발생 부재를 수납하는 액체 수납 용기로서, 상기 공급구 내부에 제2항에 따른 섬유체가 배치된 액체 수납 용기.
10. 액체 토출 헤드로 액체를 공급하는 공급구 및 내부를 대기와 연통시키는 대기 연통구를 포함하고, 음압 발생 부재로서 제2항에 따른 섬유체를 수납하는 액체 수납 용기로서, 상기 섬유체는 상기 공급구에 대응하는 부분과 그 주변부에만 부분적으로 친액화 표면 처리된 것인 액체 수납 용기.
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25. 적어도 표면에 올레핀계 수지를 갖고, 이 표면은 친수화 표면 처리된 개질 부분을 갖고, 잉크젯 장치용 음압 발생부에 적용되는 섬유체로서,

    친수성기와 상기 올레핀계 섬유 표면의 표면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지를 갖는 기를 갖는 고분자, 이 고분자의 개열 촉매로서의 희산(dilute acid) 및 알코올을 함유하는 처리액을 상기 섬유 표면에 부착시키는 단계; 상기 섬유 표면에 부착된 처리액을 증발시키고 상기 희산을 농축산이 되도록 함으로써 상기 고분자를 개열시키는 단계; 및 고분자의 개열 산물을 축합시키는 단계에 의해 수득되는 습윤성 표면 구조를 포함하는 섬유체.
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55. 액체 토출 헤드에 공급되는 액체를 음압 상태에서 보유하기 위해 사용되고, 친액화 표면 처리되어야 할 적어도 일부 표면에 고분자 화합물이 부여된 다수의 섬유 집합체인 액체 토출용 섬유 흡수체로서,

    상기 고분자 화합물은 친액성기를 갖는 제1 부분과, 상기 친액성기의 계면 에너지보다 낮지만 상기 일부 표면의 표면 에너지와는 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 포함하고, 친액화 표면 처리되는 부분은 상기 제2 부분을 상기 일부 표면 측을 향하여 배향하고 상기 제1 부분을 상기 일부 표면과 다른 방향으로 배향하여 얻어지고,

    상기 일부 표면의 표면 처리된 부분은 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역 및 상기 제1 친액화 영역에 비해 상대적으로 친액성이 열등한 제2 친액화 영역을 갖는 것인 액체 토출용 섬유 흡수체.
56. 제55항에 있어서, 상기 섬유의 외주의 적어도 일부를 피복하도록 상기 고분자 화합물이 부여된 액체 토출용 섬유 흡수체.
57. 제55항에 있어서, 상기 섬유가 적어도 표면에 올레핀계 수지를 갖는 액체 토출용 섬유 흡수체.
58. 제57항에 있어서, 상기 고분자가 친액성기를 갖는 폴리알킬실록산인 액체 토출용 섬유 흡수체.
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69. 액체 토출 헤드에 공급하는 액체를 음압 상태에서 보유하기 위해 사용되고, 표면의 적어도 일부가 친액화 표면 처리되어야 하고, 그 일부 표면에 친액성기가 부여된 다수의 섬유 집합체인 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서,

    상기 친액성기를 갖는 제1 부분 및 상기 친액성기의 계면 에너지와 상이하나 상기 표면 처리되어야 할 일부 표면의 표면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 포함하는 고분자를 함유하는 액체를, 부여되는 액체의 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역 및 부여되는 액체의 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하는 방식으로 친액성 표면 처리되어야 할 부분에 부여하는 제1 단계; 및

    상기 일부 표면을 향하여 상기 고분자의 제2 부분을 배향하고, 상기 고분자의 제1 부분을 상기 일부 표면과 다른 방향으로 배향하는 방식으로 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역 및 이 제1 친액화 영역보다 상대적으로 친액성이 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 제2 단계를 포함하는 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법.
70. 액체 토출 헤드에 공급하는 액체를 음압 상태에서 보유하기 위해 사용되고, 표면의 적어도 일부가 친액화 표면 처리되어야 하고, 그 일부 표면에 친액성기가 부여된 다수의 섬유 집합체인 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법으로서,

    상기 친액성기를 갖는 제1 부분 및 상기 친액성기의 계면 에너지와 상이하나 상기 일부 표면의 표면 에너지와 거의 동일한 계면 에너지의 기를 갖는 제2 부분을 갖는 고분자를 개열하여 얻어진, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분을 갖는 고분자 세분화물을 함유하는 액체를, 부여된 액체의 밀도가 상대적으로 큰 제1 영역과 이 밀도가 상대적으로 작은 제2 영역을 형성하는 방식으로 상기 일부 표면에 부여하는 제1 단계;

    상기 고분자 세분화물의 제2 부분이 상기 일부 표면을 향하여 배향되고, 상기 고분자 세분화물의 제1 부분이 상기 일부 표면과 다른 방향으로 배향되는 방식으로 친액성이 상대적으로 우수한 제1 친액화 영역과 이 제1 친액화 영역에 비해 상대적으로 친액성이 열등한 제2 친액화 영역을 얻는 제2 단계; 및

    상기 일부 표면 상에 배향된 고분자 세분화물 배향부의 적어도 일부를 축합하여 고분자화하는 제3 단계를 포함하는 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법.
71. 제69항 또는 제70항에 있어서, 상기 제1 단계가 상기 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 일부 표면의 상기 제1 영역만을 상기 액체 중에 함침시키는 것을 포함하는 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법.
72. 제69항 또는 제70항에 있어서, 상기 제1 단계가 상기 액체를 상기 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 일부 표면의 전체에 균일하게 부여한 후, 상기 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 제1 영역으로부터 가장 먼 영역을 압축하여 상기 액체를 상기 제1 영역 측으로 이동시키는 세부 단계를 포함하는 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법.
73. 제69항 또는 제70항에 있어서, 상기 제1 단계가 상기 액체를 상기 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 일부 표면의 전체에 균일하게 부여한 후, 상기 제1 영역으로부터 가장 먼 영역에 부여된 상기 액체를 원심력에 의해 상기 제1 영역을 향해 이동시키는 세부 단계를 포함하는 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법.
74. 제69항 또는 제70항에 있어서, 상기 제1 단계가 상기 액체를 상기 액체 토출용 섬유 흡수체의 상기 일부 표면의 전체에 균일하게 부여한 후, 상기 제1 영역으로부터 가장 먼 영역에 부여된 상기 액체를 공기의 유동에 의해 상기 제1 영역을 향해 이동시키는 세부 단계를 포함하는 액체 토출용 섬유 흡수체의 제조 방법.
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