KR100460242B1 - 압력 조절 챔버, 압력 조절 챔버를 구비한 잉크 제트 기록헤드 및 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치 - Google Patents

압력 조절 챔버, 압력 조절 챔버를 구비한 잉크 제트 기록헤드 및 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100460242B1
KR100460242B1 KR10-2002-0007630A KR20020007630A KR100460242B1 KR 100460242 B1 KR100460242 B1 KR 100460242B1 KR 20020007630 A KR20020007630 A KR 20020007630A KR 100460242 B1 KR100460242 B1 KR 100460242B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ink
recording head
chamber
pressure
elastic
Prior art date
Application number
KR10-2002-0007630A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020066225A (ko
Inventor
다지마히로끼
고이즈미유따까
야마나까아끼히로
마에다히로유끼
고또아끼라
고노다께시
와따나베이따루
야마구찌다께시
이이지마야스시
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20020066225A publication Critical patent/KR20020066225A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100460242B1 publication Critical patent/KR100460242B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17556—Means for regulating the pressure in the cartridge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
    • B41J2/23—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material using print wires
    • B41J2/235—Print head assemblies

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

본 발명은 증기 압력 조절하기 위한 탄성 변형체, 이를 이용한 증기압 조절 챔버, 증기 압력 조절 장치를 갖는 잉크-제트 기록 헤드 및 기록 헤드를 갖는 잉크-제트 기록 장치에 관한 것으로, 특히 잉크 토출 시 잉크-제트 기록 헤드 내의 액체 챔버에서 발생된 음압을 조절하기 위한 증기압 조절 장치에 관한 것이다. 상기 압력 조절 챔버는 이에 연통된 용기 내에 증기압을 조절하기 위해 증기압에 따라 변화 가능한 체적를 갖는 적어도 하나의 탄성 변형체와 상기 탄성 변형체를 상기 용기에 지지하는 지지체를 갖는다. 압력 조절 챔버에서, 탄성 변형체는 대략적으로 원형인 개구와 외부 주연부에서 변형 되기 전에 대략적으로 평평한 것으로, 개구에 대향된 전방 단부에서 만곡부를 통해 연장되는 두 개의 표면을 포함한다.

Description

압력 조절 챔버, 압력 조절 챔버를 구비한 잉크 제트 기록 헤드 및 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치 {PRESSURE ADJUSTMENT CHAMBER, INK-JET RECORDING HEAD HAVING THE SAME, AND INK-JET RECORDING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 증기 압력을 조절하기 위한 탄성 변형체, 이 변형체를 사용하는 증기 압력 조절 챔버, 증기 압력 장치를 구비한 잉크 제트 기록 헤드, 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치에 관한 것으로서, 특히 잉크를 토출할 때 잉크 제트 기록 헤드에서의 액체 챔버 내에 발생된 음압을 조절하기 위한 증기 압력 조절 장치에 관한 것이다.
프린터와 같은 기록 방법들 중에, 토출 구멍(노즐)으로부터 잉크를 토출함으로써 기록 매체 상에 텍스트 또는 화상을 형성하는 잉크 제트 기록 방법은 광범위하게 적용되는 고밀도로 고속 기록을 가능하게 비충격식 기록 방법이다.
일반적인 잉크 제트 기록 장치는 잉크 제트 기록 헤드, 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 캐리지를 구동하는 수단, 기록 매체를 이송하는 수단 및 구동 수단을 조절하는 조절기를 포함한다. 캐리지를 이동하여 기록을 수행하는 그러한 조작은 직렬식으로 불리운다. 한편, 기록 헤드를 이동시킴없이 기록 매체를 이송하는 것에 의해서만 기록을 수행하는 방식은 라인식으로 불리운다. 라인식 잉크 제트 기록장치에서, 잉크 제트 기록 헤드는 전체 폭을 따라 기록 매체의 폭으로 배열된 복수의 노즐을 구비한다.
토출 잉크가 노즐로부터 낙하되므로, 잉크 제트 기록 헤드는 노즐에서 잉크에 가해진 토출 에너지를 발생시키는 에너지 발생 수단을 포함한다. 에너지 발생 수단으로서, 압전 소자와 같은 전기 기계적 변환 소자를 이용하는 것, 열저항기와 같은 전기 열 변환 소자를 이용하는 것, 또는 전자파를 기계적 진동 또는 전자파 레이저와 같은 열로 변환하는 전자파 기계 변환 소자 또는 전자파 열 변환 소자를 이용하는 것이 사용된다. 그 중에서, 열에너지를 사용하여 잉크 액적를 토출하는 방식은 매우 고밀도로 노즐을 배열할 수 있으므로 고해상도로 기록을 가능하게 한다. 특히, 에너지 발생 소자와 같은 전기 열 변환 소자를 이용하는 잉크 제트 기록 헤드는 전기 기계적 변환 소자를 이용하는 것보다 더 용이하게 축소될 수 있고, 더욱이 그 이점을 충분히 이용하고 있는 최근의 반도체 제조 분야에서 기술적 진보와 개선된 신뢰도를 갖는 IC 기술 또는 마이크로 프로세싱 기술을 채택할 때, 고밀도, 용이한 장착 및 저가의 제조 비용의 이점이 있다.
잉크를 잉크 제트 기록 헤드에 공급하는데 있어서, 잉크를 담는 잉크 탱크가 잉크 제트 기록 헤드와 통합된 소위 헤드 탱크 통합 방식과, 잉크 탱크가 튜브를 통해 잉크 제트 기록 헤드와 연결된 소위 튜브 공급 방식과, 잉크 탱크가 잉크 제트 기록 헤드와 독립적으로 설치되고 잉크 제트 기록 헤드를 잉크 탱크로 요구된 대로 연결되도록 이동시키고 그 후에 잉크를 잉크 탱크로부터 그 사이의 잉크 제트 기록 헤드로 공급하는 소위 피트-인(pit-in) 방식이 있다.
잉크 탱크를 교체시키는 횟수를 감소시키기 위해 잉크 탱크의 용량을 증가시키면, 잉크 탱크의 중량이 또한 증가되는데 이는 캐리지에 가해지는 하중이 증가되는 점을 고려할 때 직렬식 잉크 제트 기록 장치의 헤드 탱크 통합형 방식에는 바람직하지 않다. 따라서, 대용적 잉크 탱크를 사용하는 직렬식 잉크 제트 기록 장치는 일반적으로 튜브 공급 방식 또는 피트-인 방식을 채택한다. 그 중에서, 피트-인 방식은 잉크를 공급하는 중에 기록 공정을 정지시키는 것이 요구되므로, 장시간 조작될 수 있는 튜브 공급 방식이 더 양호하게 채택된다.
튜브 공급식 잉크 제트 기록 장치의 잉크 공급 시스템은 도13을 참조하여 아래에 설명된다.
도13에 도시된 잉크 공급 시스템은 그 내부에 잉크(309)를 수용하는 주 탱크(304)와, 주 탱크(304)에 분리 가능하게 장착된 공급 유닛(305)과, 공급 튜브(308)를 통해 공급 유닛(305)으로 연결된 기록 헤드를 포함한다.
공급 유닛(305)은 그 내부에 잉크 챔버(305f)를 구비한다. 잉크 챔버(305f)는 대기 구멍(305g)에 의해 개방되고 동시에 잉크 챔버(305f)의 하부를 통해 공급 튜브(308)에 연결된다. 또한, 공급 유닛(305)은 중공 잉크 공급 니들(305a)을 구비하고 그 중공 잉크 공급 니들의 하부 단부는 잉크 챔버(305f)에 위치하고 그 상부 단부는 공급 유닛(305)의 상부면으로부터 돌출되고 중공 잉크 공급 니들(305a)의 하부 단부는 대기 도입 니들(305b)의 하부 단부보다 더 낮게 위치한다.
잉크 탱크(304)는 하부에서 주 탱크(304)를 밀봉하도록 고무 스톱퍼를 구비한 2개의 연결기를 구비하고 주 탱크(304)와 독립적인 밀봉 구성을 갖는다. 주 탱크(304)를 공급 유닛(305)에 장착할 때, 잉크 공급 니들(305a) 및 대기 도입 니들(305b)은 연결기를 통해 주 탱크(304)로 각각 삽입된다. 잉크 공급 니들(305a) 및 대기 도입 니들(305b)의 하부 단부의 위치가 전술한 바와 같이 설정되므로, 주 탱크(304) 내의 잉크는 잉크 공급 니들(305a)을 통해 잉크 챔버(305f)로 공급되고, 주 탱크(304)의 압력 감소를 보충하도록 대기 도입 니들(305b)을 통해 주 탱크(304) 내로 공기가 도입된다. 대기 도입 니들(305b)의 하부 단부가 잉크에 적셔지는 레벨까지 잉크 챔버(305f) 내에 잉크가 공급되면, 잉크 탱크(304)로부터 잉크 챔버(305f)로의 잉크 공급이 중단되도록 주 탱크(304) 내에 공기가 도입되지 않는다.
기록 헤드(301)는 잉크 용기와 같은 일정량의 잉크를 축적하는 보조 탱크(301b)와, 잉크를 토출하기 위한 복수의 노즐이 배열된 잉크 토출 유닛(301g)과, 보조 탱크(301b)를 잉크 토출 유닛(301g)에 연결하는 유동 채널(301f)을 구비한다. 잉크 토출 유닛(301g)에서, 노즐은 하향으로 개방 채널을 구비하고 잉크는 아래로 토출된다. 잉크 토출 유닛(301g)의 각각의 노즐에서, 전술한 에너지 발생 수단이 설치된다. 보조 탱크(301b)는 잉크 토출 유닛(301g) 상에 위치하고, 공급 튜브(308)는 잉크 토출 유닛(301g) 상에 위치하며 공급 튜브(306)는 보조 탱크(301b)에 연결된다. 보조 탱크(301b)와 유동 채널(301f) 사이에는, 잉크 내의 미세한 불순물이 잉크 토출 유닛(301g)으로 침투되어 야기되는 노즐의 막힘을 방지하기 위해 미세 메쉬 구조를 갖는 필터(301c)가 부착된다.
필터(301c)의 면적은 허용치보다 낮은 압력 손실을 조절하도록 설정된다.필터(301c)에서의 압력 손실은 필터(301c)의 메쉬가 더 미세하고 필터(301c)를 통과하는 잉크의 유속이 더 커질 때 증가된다. 이와 반대로, 필터(301c)의 면적은 반비례한다. 멀티 노즐 및 소형 헤드의 최근의 기록 헤드는 압력 손실을 증가시키는 경향이 있어서 필터(301c)의 크기는 압력 손실의 증대를 억제하도록 가능한 한 더 커지게 된다.
기록 헤드(301)의 상부면에는, 보조 탱크(301b) 내의 급격한 압력 변화를 흡수함으로써 보조 탱크(301b) 내의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 챔버(322)를 형성하기 위해 대략적으로 직사각형 형상의 외관을 구비한 탄성 부재(321)가 설치된다. 압력 조절 챔버(322)는 기록 헤드(301)의 상부벽에 형성된 개구(301d)를 통해 보조 탱크(301b)로만 연결된다. 탄성 부재(321)가 보조 탱크(301b) 내의 압력 변화에 따라 변형될 때, 압력 조절 챔버(322)의 체적은 보조 탱크(301b)의 압력 변화를 흡수하도록 변경된다. 기록 헤드(301)의 상부면과 평행한 탄성 부재(321)의 단면 형상은 기록 헤드(301)의 상부면과 거의 동일하거나 더 작은 크기를 갖는다. 그러한 이유로, 소정 체적의 압력 조절 챔버(322)를 얻기 위해 특정 높이가 요구된다.
잉크 토출 유닛(301g)의 노즐이 대기에 개방되고 개구가 아래 방향을 향해 있으므로, 잉크가 노즐로부터 누출되는 것을 방지하기 위해 기록 헤드의 내측이 음압을 유지하도록 요구된다. 한편, 음압이 너무 커지면, 공기가 노즐로 침투되어 노즐로부터 잉크를 토출하는 것을 불가능하게 만든다. 그러므로, 기록 헤드(301) 내에 적절한 음압을 유지하기 위해, 기록 헤드(301)는 잉크 챔버(305f) 내의 잉크의 액체면보다 높이(H) 만큼 더 높이 위치되어서 기록 헤드(301)의 내측을 높이(H)의 물 헤드 차이값의 음압으로 유지시키도록 구성된다. 그 결과, 노즐은 개구 상에 노즐을 형성하여 잉크로 충분히 충전되도록 유지된다.
잉크는 에너지 발생 수단의 구동력을 사용하여 노즐 내에서 잉크를 가압함으로써 노즐로부터 토출된다. 잉크를 토출한 후에, 노즐은 모세관력에 의해 잉크로 충전된다. 노즐로부터 잉크를 토출하고 노즐을 잉크로 충전하는 공정이 반복되고, 잉크는 잉크 챔버(305f)로부터 공급 튜브(308)를 통해 흡입된다.
잉크 챔버(305f) 내의 잉크의 액체면이 대기 도입 니들(305b)의 하부 단부보다 더 낮도록 잉크 챔버(305f) 내의 잉크가 기록 헤드(301)로 흡입되면, 대기 도입 니들을 통해 주 탱크(304) 내로 대기가 도입되고, 따라서 주 탱크(304) 내의 잉크는 잉크 챔버(305f)로 공급되고, 그 후에 대기 도입 니들(305b)의 하부 단부는 잉크 챔버(305f)의 잉크로 다시 적셔진다. 그러한 조작을 반복함으로써, 주 탱크(304) 내의 잉크는 기록 헤드(301)로부터 잉크를 토출함에 따라 기록 헤드(301)로 공급된다.
한편, 기록 헤드(301)의 보조 탱크(301b)에서는, 공급 튜브(308)와 같은 수지 재료의 스며듬에 의해 침투된 공기 또는 잉크 내에 용해된 공기가 점진적으로 축적된다. 보조 탱크(301b) 내에 축적된 잔류 공기를 토출하기 위해, 보조 탱크(301b)는 배기 펌프(310c)에 연결된 배기 튜브(310a)에 연결된다. 그러나, 전술된 바와 같이, 밸브(310b)는 기록 헤드(301) 내에 적절한 음압을 유지하기 위해 배기 튜브(310a)에 설치된다. 기록 헤드(301)는 공기를 토출할 때만 밸브(310b)를 개방함으로써 대기압이 되지 않도록 조절된다.
또한, 잉크 토출 유닛(301g)이 잉크의 두꺼운 물질로 막히거나 또는 잉크 내에 용해된 잔류 공기가 잉크 토출 유닛(301g) 내에 축적 및 포화되는 경우에, 공기를 제거하기 위해 일반적으로 잉크 제트 기록 장치에 복귀 유닛(307)이 설치된다. 복귀 유닛(307)은 기록 헤드(301)의 노즐 개구를 덮는 캡(307a)과 그 캡(307a)에 연결된 흡입 펌프(307c)를 포함하고, 노즐 개구를 캡(307a)으로 씌우고 흡입 펌프(307c)를 구동함으로써 잉크 토출 유닛(301g)으로부터 잔류 기포 또는 잉크의 두꺼운 물질을 제거하고, 그 후에 기록 헤드(301)에서 강제적으로 잉크를 흡입한다.
이러한 흡입 복귀 조작에서, 잉크의 유속이 더 빨라질 때 두꺼운 물질 및 잔류 기포가 더 효과적으로 제거되므로, 유동 채널(301f)은 유동 채널(301f)에서 잉크의 유속이 더 빨라지게 하기 위해 작은 크기의 단면을 갖는다. 반면에, 필터(301c)의 단면이 가능한 한 크게 설정되므로, 유동 채널은 그 단면이 필터(301c) 이하로 감소되도록 형성된다.
지금까지 튜브 공급 방식의 일예로서 종래의 잉크 공급 시스템이 설명되었지만, 헤드 통합 방식 및 피트-인 방식에서의 기록 헤드의 필터 하부의 구조는 기본적으로 튜브 공급 방식과 동일하고 단지 잉크 탱크로부터 기록 탱크로 잉크를 공급하는 구성이 다르다.
한편, 일반적인 컬러 잉크 제트 기록 장치에서, 시안 잉크, 마젠타 잉크 및 옐로우 잉크를 사용하여 컬러 공제식 혼합에 의해 기록 매체 상에 컬러가 형성된다. 더욱이, 화상의 발색을 증가시키기 위해, 블랙 잉크, 연한 시안 잉크, 연한 마젠타 잉크 및 연한 옐로우 잉크와 같은 그라데이션을 향상시키는 잉크와, 레드 잉크, 그린 잉크, 블루 잉크, 오렌지 잉크 및 바이올릿 잉크와 같은 컬러 재현을 확장시키는 잉크가 사용된다. 따라서, 잉크 제트 기록 헤드는 하나의 헤드에 하나의 컬러 잉크 액적 토출 유닛을 구비하거나 또는 컬러의 경우에 하나의 헤드에 멀티 컬러 잉크 액적 토출 유닛을 구비하고, 이러한 헤드가 컬러 인쇄를 구현하기 위해 잉크 제트 기록 장치 상에 탑재된다. 그러므로, 도10에 도시된 기록 헤드(301)가 컬러용이면, 각각의 잉크 토출 유닛(301g), 유동 채널(301f), 보조 탱크(301b) 및 압력 조절 챔버(322)는 잉크 컬러의 수에 대응하는 수로 직렬로 기록 헤드(301)에 설치된다.
그러나, 도13에 도시된 잉크 공급 시스템과 유사한 기록 헤드(301)에 보조 탱크(301b)용 압력 조절 챔버(322)를 설치하기 위해 탄성 부재(321)를 부착하는 경우에, 탄성 부재(321)는 바람직하게는 탄성 부재(321)의 용량을 최대로 하기 위해 직사각 형상을 갖는다. 그러나, 탄성 부재(321)의 내부 압력이 음압이 될 때, 직사각형 표면이 완전히 규칙적이지는 못하게 되므로, 탄성 부재(321)는 안정된 형상으로 변형되지 않는다. 그 결과, 탄성 부재(321)의 형상이 불규칙하게 변경됨으로 인해, 탄성 부재(321) 내의 감소된 공기 체적과 압력 조절 챔버(322) 내의 음압 사이의 관계는 불안정하게 된다.
또한, 직사각형 탄성 부재(321)의 또 다른 문제로서, 가압될 때 탄성 부재(321)가 인접한 탄성 부재(321)를 간섭하는 현상이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 용기 내에 증기압을 조절하기 위해 장착된 탄성 변형 부재을 이용하여 압력 조절 챔버 내에, 간단한 구조 및 저 비용으로 압력 조절 챔버의 기능을 완전하게 이용하며 소형화된 탄성 부재, 및 탄성 부재를 이용하여 압력 조절 챔버를 갖는 소형 잉크 제트 기록 헤드 및 이 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.
따라서, 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이와 연통하는 용기 내의 증기압을 조절하기 위해 증기압에 따른 가변 체적을 갖는 적어도 하나의 탄성 변형 체 및 용기에 탄성 변형체를 지지하기 위한 지지체를 구비한 압력 조절 챔버를 제공하는 것으로서, 탄성 변형체는 외주연에서 변형되기 이전에 대략 평평한 두 표면과 대략 원형의 개구를 포함하며, 두 표면은 개구에 대향하는 전방 단부에서 굽어진 부분을 통해 연장되는 형상을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태에서, 증기가 유입되고 배출되는 챔버, 챔버와 연통하는 용기 내의 증기압을 조절하기 위해 증기압에 따른 가변 체적을 갖는 적어도 하나의 탄성 변형체 및 용기에 탄성 변형체를 지지하기 위한 지지체를 구비한 압력 조절 장치를 제공하는 것으로서, 탄성 변형체는 외주연에서 변형되기 이전에 대략 평평한 두 표면과 대략 원형의 개구를 포함하며, 두 표면은 개구에 대향하는 전단부에서 굽어진 부분을 통해 연장된 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 기록 헤드는 기록을 위해 잉크를 토출하기 위한 잉크 토출 유닛, 잉크 토출 유닛에 공급된 잉크 및 공기를 보유하기 위해 잉크 용기, 및 잉크 용기와 연통하며 잉크 용기 내의 증기압을 조절하기 위해 증기압에 따른 가변 체적을 갖는 적어도 하나의 탄성 변형체 및 잉크 용기에 탄성 변형체를 지지하기 위한 지지체를 구비한 압력 조절 챔버를 포함하며, 상기 탄성 변형체는 외주연에서 변형되기 이전에 대략 평평한 두 표면과 대략 원형의 개구를 포함하며, 두 표면은 개구에 대향하는 전단부에서 굽어진 부분을 통해 연장되는 형상을 갖는다.
본 발명의 또 다른 특징에서, 기록 헤드는 각각 독립적으로 잉크를 보유한 평행하게 배열된 다수개의 잉크 보유 챔버를 구비한 잉크 챔버, 기록을 위해 잉크 용기로부터 공급된 잉크를 토출하기 위해 잉크 용기 내에 압력을 조절하기 위한 각각의 잉크 보유 챔버에 대응하는 잉크 토출 유닛과, 잉크 용기 내에 압력을 조절하기 위한 각각의 잉크 보유 챔버에 대응 설치된 압력 조절 챔버를 포함하며, 압력 조절 장치는 적어도 두 개의 잉크 용기의 상부 위에 배열되며, 압력 조절 장치는 잉크 보유 챔버의 배열 방향 및 배열 방향과 교차하는 방향에 배열된 다수개의 탄성 변형체를 포함한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 제트 기록 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도2는 도1에 도시된 캐리지 상에 적재된 기록 헤드를 도시한 측단면도.
도3은 기록 헤드를 도시한 부분 분해 사시도.
도4는 헤드 보드가 기록 헤드의 전방면에 부착되기 이전 상태에서 기록 헤드를 도시한 사시도.
도5a, 도5b 및 도5c는 기록 헤드에 제공된 탄성부재, 푸시 부재 및 보조 탱크 커버를 도시한 사시도.
도6은 기록 헤드 내의 다수개의 보조 탱크의 배열을 도시한 평면도.
도7은 탄성 부재 및 보조 탱크 커버가 헤드 본체에 장착된 상태를 도시한 평면도.
도8은 압력 조절 챔버에 장착된 탄성 부재의 특성을 도시한 그래프.
도9a 및 도9b는 일실시예에 따른 탄성 변형체의 형상을 도시한 측면도 및 평면도.
도10a 및 도10b는 비교예에 따른 탄성 변형체의 형상을 도시한 측면도 및 평면도.
도11a 내지 도11d는 도8을 도시하기 위해 이용된 직사각형 탄성 변형체의 예를 도시한 도면.
도12a 및 도12b는 도9a 및 도9b에 도시된 탄성 부재의 변형 상태를 도시한 개략도.
도13은 튜브 공급 방식으로 종래의 잉크 제트 기록 장치의 잉크 공급 시스템을 도시한 개략도.
도14는 본 발명의 실시예의 잉크 공급 유닛, 주 탱크 및 기록 헤드를 도시한 개략도.
도15a 내지 도15d는 공기가 주 탱크 내로 유입될 때 주 탱크(204)의 기본적인 수두(water head)와 잉크 공급 유닛의 유동 채널 내의 공기 및 잉크의 거동 및 주 탱크의 기본 수두를 도시한 도면.
도16은 공기가 주 탱크 내에 유입될 때 주 탱크의 기본적인 수두와 잉크 공급 유닛의 채널 내의 공기 및 잉크를 도시한 도면.
도17은 도14에 도시된 기록 헤드의 구성을 보다 상세하게 도시한 단면도.
도18은 노즐로부터 도시된 기록 헤드의 저면도.
도19는 본 실시예에서 이용되는 액체 챔버의 형상을 도시한 사시도.
도20은 각각의 액체 챔버가 동일한 체적을 형성하기 위한 또 다른 실시예를도시한 도면.
도21a 내지 도21c는 탄성 변형체를 이용하여 증기압 조절 챔버의 기능을 도시한 개념도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
S : 기록 시트
3 : 헤드 본체
5 : 필터
6 : 유동 채널
20 : 잉크 공급 액체 챔버
21 : 잉크 저장고
23 : 컬러 니들 용기
36 : 보조 탱크
37 : 연통 통로
40 : 상부면
41 : 저면
42 : 전방면
43 : 후방면
50 : 격벽
201 : 기록 헤드
202 : 캐리지
203 : 이송 롤러
204 : 주 탱크
205 : 잉크 공급 유닛
207 : 복귀 유닛
지금부터, 본 발명은 본 발명의 양호한 실시예에 의해 보다 상세히 설명되어질 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 제트 기록 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도1에 도시된 잉크 제트 기록 장치는 기록 헤드(201)로부터 잉크를 선택적으로 토출하고 기록 헤드(201)의 반복된 왕복 운동(주 주사) 및 각각의 소정 피치에서 일반 기록 종이, 특정 종이, OHP 파일 등의 기록 시트(S)의 캐리지(부 주사)로 기록되어질 매체인 기록 시트(S) 상에 잉크를 부착함으로써 글자, 기호, 화상 등을 형성하기 위한 직렬식 기록 장치(serial-type recording device)이다.
도1에서, 기록 헤드(201)는 두 개의 가이드 레일을 따라 활주되도록 지지되어 있어, 캐리지(202) 상에서 탈착가능하게 적재되며, 모터 등의 도시되지 않은 구동 수단에 의해 가이드 레일을 따라 직선 상에서 왕복 운동한다. 기록 헤드(201)의 잉크 토출 유닛으로부터 토출된 잉크를 수용하기 위한 기록 시트(S)는 기록 헤드(201)의 잉크 토출면과 마주하며, 이송 수단으로서 이송 롤러(203)에 의해 잉크 토출 측면으로부터 정해진 거리로 유지되도록 캐리지(202)의 이동 방향과 교차하는 방향(예를 들어, 수직 방향인 화살표 A 방향)으로 이송된다.
기록 헤드(201)는 잉크 토출 유닛으로서 다른 컬러를 각각 토출하기 위해 다수개의 노즐 열을 갖는다. 기록 헤드(201)로부터 토출된 잉크 컬러에 대응하여, 다수개의 독립된 주 탱크(204)는 잉크 공급 유닛(205)에 탈착가능하게 장착된다. 잉크 공급 유닛(205) 및 기록 헤드(201)는 각각의 컬러에 대응하는 다수개의 잉크 공급 유닛(206)에 개별적으로 연결되며, 주 탱크(204)를 잉크 공급 유닛(205)에 장착함으로써, 주 탱크(204) 내에 보유된 각각의 컬러의 잉크를 기록 헤드(201)의 각각의 노즐 열에 독립적으로 공급하는 것이 가능하다.
기록 시트(S)의 통과 범위를 제외한 영역인 비-기록 영역 내에서 또는 왕복운동 범위 내에 기록 헤드(201)의 잉크 토출 측면과 마주하도록 복귀 유닛(207)이 배열된다. 복귀 유닛(207)은 기록 헤드(201)의 잉크 토출 측면을 덮기 위한 캡과,잉크 토출 측면을 덮음으로써 기록 헤드(201)로부터 잉크를 강제 흡입하기 위한 흡입 장치와, 잉크 토출 측면 상에 오염을 제거하기 위한 세정 블레이드를 포함한다. 전술한 흡입 작동은 잉크 제트 기록 장치의 기록 이전에 복귀 유닛(207)에 의해 수행된다.
그 결과, 장시간동안 홀로 방치된 이후에 잉크 제트 기록 장치를 작동하는 경우에, 복귀 유닛(207)은 주 탱크(204)의 바닥에 잔류하는 고밀도의 잉크를 흡입하며, 기록이 실제적으로 행해질 때, 안정한 밀도를 갖도록 교반된 잉크가 이용된다. 따라서, 잉크 제트 기록 장치가 장시간동안 이용되지 않았더라도 잉크 내의 안료 부품 및 기록 시트(S)의 정착을 개선하기 위한 미소한 수지 입자가 잉크 탱크(204)의 바닥에 침전되어, 안료 부품과 미소한 수지 입자의 안정된 밀도로 고 품질의 화상을 형성하는 것이 가능하다.
본 명세서에서는 시리얼 형태의 잉크 제트 기록 장치의 실시예로서 기술되어져 있으나, 본 발명은 기록 헤드의 흡입 수단이 구비된다면 기록 매체의 전체 촉을 통해 노즐 열이 설치된 라인 형태의 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치에 적용될 수 있다.
도2는 도1에 도시된 캐리지(202) 상에 적재된 기록 헤드(201)를 도시한 측단면도이며, 도3은 기록 헤드(201)를 도시한 부분 분해 사시도이다. 도4는 헤드 보드가 기록 헤드의 전방면에 부착되기 이전 상태에서 기록 헤드(201)를 도시한 사시도이며, 도5a,도5b, 도5c는 일실시예에 따른 기록 헤드(201)에 제공된 탄성부재, 푸시 부재 및 보조 탱크 커버를 도시한 사시도로서, 도5a는 탄성부재와 푸시 부재의 사시도이며, 도5b는 분해 사시도이며, 도5c는 다수개의 탄성 부재가 푸시 부재와 부착 나사를 이용함으로써 보조 탱크 커버에 장착된 상태를 도시한 사시도이다. 도6은 기록 헤드(201) 내의 다수개의 보조 탱크의 배열을 도시한 평면도이며, 도7은 탄성 부재 및 보조 탱크 커버가 헤드 본체에 장착된 상태를 도시한 평면도이다.
본 실시예의 기록 헤드(201)의 형상은 대체로 상부면(40), 저면(41), 전방면(42), 후방면(43), 우측면 및 좌측면의 6개의 표면으로 구성되며, 상부면(40)을 제외하고는 모두 일체식으로 형성된다. 그리고, 본 실시예의 기록 헤드(201)는 6개의 컬러 잉크를 토출할 수 있으며, 컬러 잉크는 잉크 용기로 형성된 6개의 보조 탱크(36)의 각각에 잉크를 공급하기 위해, 도6에 도시되어진 바와 같이 각각의 컬러 니들 용기(23)에 연결된 니들 보유 부재의 니들을 통해 헤드 본체(3)의 격벽(50)에 의해 분할된다. 보조 탱크(36)에 공급된 잉크는 잉크 내에 불순물(이물질)을 제거함으로써 잉크를 여과하기 위한 필터(5)를 통해 잉크 저장고(21) 내에 일시적으로 저장된다. 그리고, 잉크는 연통 통로(37) 및 유동 채널(6)을 통해 잉크 공급 액체 챔버(20) 내에서 유동된다. 액체 챔버(20) 내에서 유동된 잉크는 저면(41) 상에 설치된 히터 보드(26)로부터 공급된 전기 에너지를 열 에너지로 변환시키는 도시되지 않은 전열 변환 유닛에 의해 발생된 기포 에너지에 의해 도4에 도시되어진 바와 같이 각각의 컬러에 대해 평행하게 배열된 다수개의 토출 구멍(29)으로부터 토출된다. 히터 보드(26)에, 노즐 열로 구성되는 다수개의 잉크 토출 유닛은 각각의 컬러에 대응하거나, 각각의 보조 탱크(36)에 대응하여 설치되며, 각각의 노즐의 전방 단부는 히터 보드(26)의 표면 상에서 토출 구멍(29)으로 개방된다.
복수의 보조 탱크(36) 위에서, 복수의 압력 조절 챔버(8)는 탄성 변형 유닛이 각각의 보조 탱크(36)에 대응하여 장착될 때 고무와 같은 탄성 부재에 의해 형성된 보조 탱크(36)에서의 급격한 압력 변화를 흡수하도록 보조 탱크 캡(9)에 개구로서 형성된 공기 구멍(38)들을 통해 보조 탱크(36)와 연통된다. 각각의 보조 탱크(36)에 상응하는 복수의 독립적인 탄성 부재(10)들이 복수의 압력 조절 챔버(8)들을 형성하도록 사용될 지라도, 복수의 압력 조절 챔버(8)는 일체형 또는 복수의 탄성 변형 유닛들을 갖는 탄성 부재를 사용함으로써 또한 형성될 수 있다. 각각의 탄성 부재(10)는 돔 형상을 가지며, 탄성 부재(8)에 의해 에워지는 공간인 압력 조절 챔버(8)는 보조 탱크(36)에서의 압력에 기인되는 탄성 부재(10)의 변형에 따라 체적을 변화시킴으로써 하기 설명되는 바와 같이 보조 탱크(36)에서의 압력을 조절하는 기능을 갖는다.
상기 기술은 도8을 사용하여 설명된다. 그러나, X축 및 Y축에서의 수치들은 단지 예이며, 본 발명은 이러한 수치들에 제한되지 않는다. 도11a 내지 도11d는 도8을 설명하도록 사용되는 사각형의 탄성 변형체의 대표 예들이다. 그러나, 이러한 형상이 본 발명에 대해서만 고려되어서는 안된다.
도8에서, 직선 A는 탄성 변형체에서의 감소된 공기 체적이 증기압 조절 챔버에서의 음압에 대해 이상적인 관계라는 것을 나타낸다. 결국, 탄성 변형체에서의 체적이 감소되면, 증기압 조절 챔버에서의 압력은 이상적인 관계를 실현하도록 증가된다. 이러한 경우에, 증기압 조절 챔버에서의 음압이 감소되면, 탄성 변형체에서의 체적은 이에 따라 증가된다. 설명된 바와 같이, 탄성 변형체에서의 체적 변화 및 증기압 조절 챔버에서의 음압이 히스테리시스 관계에 있으면, 증기압 조절 챔버는 잉크 배출 유닛으로의 잉크 공급 상태를 안정화시키면서 연통 챔버에서의 압력 변화에 대해 더 안정적인 응답을 보여주고, 이에 따라 인쇄 화상에 거의 영향을 미치지 않는다.
하지만, 탄성 변형체가 임의의 점에서 거의 수축되지 않으면, 증기압 조절 챔버에서의 음압은 곡선 B에 도시된 바와 같이 급격하게 증가된다. 따라서, 잉크 배출 유닛으로의 잉크 공급은 인쇄에 의한, 바람직하지 않게는 인쇄 밀도를 저하시키는 것과 같은 인쇄 화상에 나쁜 영향을 끼침으로 인한 잉크 소비를 만회할 수 없기 때문에 증기압 조절 챔버에서의 음압이 감소될 때까지 잉크 배출 유닛으로부터 잉크를 배출하는 것을 중지하는 것이 필요하다. 음압이 이를 무시하고 더 무시할 정도로 증가하면, 공기는 대기로부터 잉크 배출 유닛의 노즐내로 유입되어 노즐로부터 잉크를 배출하지 않는 미배출 상태가 된다.
도11b는 도11a에 도시된 사각형의 탄성 변형체(321)가 화살표 방향으로 종방향의 측면으로부터 수축되는 경우의 예를 도시한다. 그리고, 도11c는 화살표 방향으로 탄성 변형체(321)의 상부면으로부터 수축되는 경우의 예를 도시한다. 이러한 경우에, 수축이 용이하지 않는 점이 존재할 수 있고, 이때에 도8에서의 곡선 B가 적용된다.
그리고, 용이하게 수축되지 않거나 또는 어떤 점으로부터는 너무 용이하게 수축됨으로 인해 탄성 변형체(321)가 불안정하게 되면, 증기압 조절 챔버(322)에서의 음압은 곡선 C에 도시된 바와 같이 간격(I)에서 변곡점들을 갖는 것과 같이 불안정하게 되고, 결국에는 간격(Ⅱ)에서 음압이 급격하게 증가한다. 이러한 경우에, 잉크 배출 유닛(301g)으로의 잉크 공급은 불안정하게 되고 인쇄 화상이 뒤틀리는 결과를 유발하며 결국에는 잉크 배출을 할 수 없는 상태로 이르게 한다. 증기압 조절 챔버(322)에서의 음압이 감소됨에 따라 탄성 변형체(321)의 체적은 증가된다는 것을 고려하지 않음으로 인해 이러한 특성을 갖는 탄성 변형체(321)는 연통 챔버에서의 압력 변화에 대해 안정적인 응답을 갖지 않는다.
도11d는 탄성 변형체(321)가 화살표 방향으로부터 수축되는 경우의 일례를 도시한다. 이러한 경우에, 수축은 도11c에 도시된 바와 같이 상부면 방향 및 추가적으로 측방향의 측면으로부터 시작된다. 이러한 측면은 도8에 도시된 곡선 C의 간격(I)에 해당한다. 결국, 수축시키기가 어렵게 되고, 곡선 C의 간격(Ⅱ)에 도시된 바와 같이 음압을 급격하게 상승시키게 된다. 이러한 경우에, 상부면 방향과 하부면 방향사이의 가압 변형의 차이는 도8에 도시된 곡선 C의 간격(I)에서의 변곡점(P)으로서 나타난다.
본 발명에서, 탄성 부재(321)는 직선 A 또는 직선 A와 거의 동일한 곡선 D에 따라 선택된다. 그리고, 이러한 탄성 부재는 직선 A 또는 곡선 D의 특성을 갖는 탄성 부재의 주위 및 안정적인 히스테리시스를 갖는 탄성 부재의 단부에서 보다 잘 나타난다.
도9a는 탄성 변형체(10)의 일례를 도시하는 측면도이며, 도9b는 탄성 변형체(10)의 평면도이다. 도10a는 탄성 변형체(10)의 비교예를 도시하는 측면도이며, 도10b는 비교예의 평면도이다.
첫째로, 기록 헤드(201)들을 배열하도록 증기압 조절 챔버가 소정의 체적을보장하는 사각 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 설명된 바와 같이 사각 형상은 안정적인 음압 특성을 얻기에는 부적합하다.
다음으로, 큰 체적을 보장하도록 탄성 변형체(90)가 원통 형상을 가지며 탄성 변형체(90)의 전방 단부가 반원 형상을 갖는 제안된 "돔 형상"이 있다. 이와 유사하게, 탄성 변형체(90)가 외측 주연부상에 평평한 표면을 갖지 않을 경우, 제1 압착 위치가 불규칙적이고 압착 형상은 일정치 않기 때문에 증기압 조절 챔버에서의 음압은 안정화되지 않는다. "돔 형상" 탄성 변형체(90)의 내부 측면은 요철이 있기 때문에 이러한 구성은 내부 측면의 관점에서 용이하게 잡아당겨지지 않는다. 따라서, "하나의 벽두께가 다른 것들보다 두껍거나" 또는 "절첩 라인을 갖는" "촉매제(catalyst) 또는 트리거(trigger)"가 없으면, 내향으로 용이하게 압착되지 않는다. 이러한 "촉매제 또는 트리거"는 상황에 따라 상이하기 때문에 이러한 현상이 발생한다고 사료된다.
이러한 현상을 개선하도록, 리세션(recession) 또는 평평한 표면은 탄성 변형체의 부분에서 형성될 수 있다. 이러한 형상을 사용함으로써, 탄성 변형체가 임의의 위치로부터 확실하게 변형을 시작하는 것은 가능하다.
그러나, 증기압 조절 챔버에서의 압력이 증가되는 경우에 도8에 도시된 바와 같이 "탄성 변형물의 체적 감소량"을 감소시키는 상태 변화들의 상태의 규칙적인 변화를 얻는 것이 가능할 지라도, 수축된 탄성 변형체가 복귀될 때 변형 상태가 항상 규칙적인 것은 아니다. 그 이유는 내측면이 쉽게 가압되는 많은 위치들을 갖도록 형상이 취해지기 때문이다.
따라서, 도9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 탄성 변형체(10)의 하부 또는 개구는 최대로 증기압 조절 챔버(8)의 상기 기능을 보여주는 원형의 형상을 갖는다. 상단 측면으로부터 탄성 변형체(10)를 볼 때, 탄성 변형체(10)는 증기압 조절 챔버(8)의 단면 영역이 하부로부터 상향으로 감소되며 탄성 변형체(10)는 하부의 중심을 통과하는 라인에 대칭으로 외주연상에 2개의 평평한 표면(10a)들을 갖도록 상향으로 보조 탱크(9)로부터 연장된다. 이러한 2개의 평평한 표면들(10a)들은 탄성 변형체(10)가 변형되기 전의 상태에서 탄성 변형체(10)의 하부에 평행한 라인으로 연결된 전방 단부(10b)를 통해 연결된다. 다시 말해, 변형전 탄성 변형체(10)는 소위 "케이프 치즐"형상을 가지며 전방 단부(10b)는 굴곡면이 된다. 따라서, 2개의 평평한 표면은 전방 단부(10b)의 하부에 대해 동일한 각을 가지며, 평평한 표면(10a)들 사이의 공간은 전방 단부(10b)의 위로 탄성 변형체(10)의 하부로부터 점차적으로 감소된다. 탄성 변형체(10)의 하부에 평행한 전방 단부(10b)의 길이는 하부의 직경과 거의 동일하거나 또는 보다 길지만, 증기압 조절 챔버(8)의 체적을 증가시키도록 양호하게는 더 길다.
탄성 변형 챔버(10)가 증기압 조절 챔버(8)의 체적을 감소시키도록 변형될 때, 이러한 형상의 탄성 변형 챔버(10)에서 평평한 표면(10a)의 중심들은 더 근접하도록 평평한 표면(10a)들로부터 움푹 파지게 된다. 이 때에, 탄성 변형체(10)는 외주연상에 2개의 평평한 표면(10a)을 갖기 때문에 평평한 표면(10a)들로부터 확실하게 압착된다. 또한, 이러한 평평한 표면(10a)들은 중심 근방에 리세션을 형성함으로써 변형된 위치를 능동적으로 정할 수 있다. 게다가, 탄성 변형체(10)의 압착된 형상은 거의 규칙적이기 때문에 음압 특성은 안정적일 수 있고, 평평한 표면(10a)은 전방 단부(10b)의 중심에 거의 대칭으로 장착되기 때문에 그 원복 현상은 거의 규칙적이다.
이러한 실시예에서, 증기압 조절 챔버(8)의 충분한 체적을 보장하고 보조 탱크(9)로의 증기압 조절 챔버(8)에서의 음압을 안정화시키는 형상을 갖는 탄성 변형체(10)를 장착하도록 복수의 탄성 변형체(10)들은 교차 방향뿐만 아니라 보조 탱크(36)의 장착 방향으로 배열된다. 다시 말해, 헤드 본체(3)는 복수의 보조 탱크(36)들 및 보조 탱크 캡(9)을 갖춘 탱크를 형성하도록 벽이 제공되며 탱크의 내부는 5개의 격벽(50)들에 의해 6개의 보조 탱크(36)로 분할된다. 그리고, 복수의 탄성 부재(10)들은 각각의 공기 구멍(38)들을 덮도록 탱크의 상부벽에 장착되며 보조 탱크(36)상의 증기압 조절 챔버(8)는 장착 방향을 가로지르는 방향뿐만 아니라 보조 탱크(36)의 장착 방향으로 분할된다. 탄성 변형체(10)들의 이러한 장착에 의해, 각각의 탄성 변형체(10)는 절어도 2개의 보조 탱크(36)의 상부들 상에 배열될 수 있고, 이 결과로써 탄성 변형체(10)는 협소한 보조 탱크(35) 또는 제한된 폭을 갖는 보조 탱크(35)에 대해 더 큰 직경을 가질 수 있다. 또한, 탄성 변형체(10)의 이러한 배치를 달성하도록 공기 구멍(38)들은 도6 및 도7에 도시된 바와 같이 지그재그 식으로 배열된다. 각각의 탄성 변형체(10)는 2개의 보조 탱크(36)의 상부들 상에 위치되기 때문에 각각의 공기 구멍(38)은 양호하게는 반달 형상을 갖는다.
그리고, 탄성 부재(10)를 보호하도록 보조 탱크 커버(7)는 탄성 부재(10)의 상부에 장착된다. 보조 탱크 커버(7)는 후방 측(43)을 향해 전방 측(42)으로부터 연장하도록 보조 탱크 커버(7)와 일체형인 리브(15)와, 리브(15)를 가로지르는 방향으로 연장하는 보조 탱크 커버(7)와 일체형인 보강 리브(14)를 포함한다. 이러한 리브(15)는 보조 탱크(36), 잉크 저장부(21), 유동 채널(6) 및 각각의 색상용 잉크 공급 액체 챔버(20)를 분할하는 격벽(50)들과 함께, 전방 측(42)으로부터 후방 측(43)으로의 전후 방향으로 기록 헤드(201)의 강성을 개선시키는 기능을 갖는다. 그리고, 기록 헤드(201)의 측면에 수직인 좌우 강성은 보강 리브(14)와 보조 탱크 커버(7)의 보조 탱크 캡(9)에 의해 얻어진다.
도3, 도5a 및 도5b에 도시된 바와 같이, 복수의 탄성 부재(10)들이 푸시 부재(11)에 의해 보조 탱크 캡(9)상에 가압될 수 있도록 각각의 탄성 부재(10)는 보조 탱크 캡(9) 또는 복수의 부착 나사(12)에 의해 보조 탱크(9)에 장착된다. 도3에 도시된 바와 같이, 보조 탱크 캡(9)에 조립되는 복수의 탄성 부재(10)들은 헤드 본체(3)의 오목부(3a)들에 삽입되어, 복수의 보조 탱크(36)들은 기록 헤드(201)에 형성된다. 도6에 도시된 바와 같이, 복수의 보조 탱크(36)들이 평행으로 배열되도록 복수의 격벽(50)들은 헤드 본체(3)에 형성되며, 각각의 보조 탱크(36)는 장착 방향을 가로지르는 방향으로 연장된 사각 형상을 갖는다. 그리고, 각각의 보조 탱크(36)에 상응하는 복수의 공기 구멍(38)들은 보조 탱크 캡(9)에 형성되며, 각각의 공기 구멍(38)은 상응하는 보조 탱크(36)와 결합된다. 보조 탱크(36)의 장착 방향 및 장착 방향에 수직 방향, 즉 가로지르는 방향으로 복수의 탄성 부재들을 배열하도록 지그재그 식으로 복수의 이러한 공기 구멍(38)들이 배열된다.
그리고, 격벽(50)은 전방측(42)과 후방측(43)을 접속시키기 위해 카트리지 본체(3)와 일체식으로 된다. 그리고, 격벽(50)의 종방향이 캐리지(202)의 주사 방향과 거의 직교하기 때문에, 주 주사부 또는 잉크 공급 액체 챔버(20) 내의 캐리지의 진동에 의한 보조 탱크(36) 내의 잉크의 흔들림은 최소로 억제된다.
기록 장치 본체가 기록 헤드(201)의 니들 수용 유닛(23)의 후면측에 장착될 때, 헤드 보드(35)는 내측인 전방측(42)에 부착된다. 이러한 헤드 보드(35)는 복수의 전자적으로 접속된 전극(4)이 도4에 도시된 바와 같이 장착되도록 캐리지(202) 내에 장착된 복수의 전극을 가압한다. 헤드 보드(35)는 도4에 도시된 바와 같은 가요성 보드(16)에 의해 가열기 보드(26)에 전기적으로 접속된다.
이제, 증기 압력 조절 챔버(8)의 작동이 상세히 설명된다.
증기 압력 조절 챔버(8)는 내부 음의 압력의 증가에 따라 체적가 감소되는 공간이고, 증기 압력 조절 챔버(8)가 실시예와 유사한 탄성 변형체(10)로 만들어지는 경우, 양호하게는 고무 재료가 탄성 변형체(10)에 사용된다. 탄성 변형체(10)외에도, 플라스틱 시트와 스프링 조합체가 또한 사용될 수 있다.
도21a, 21b 및 21c는 탄성 변형체(10)에 이용되는 증기 압력 조절 챔버(8)의 기능을 도시한 개념도이다. 증기 압력 조절 챔버(8)에서, 액체 주입 파이프(101)와 액체 공급 파이프(102)는 도면에 도시된 바와 같이 배열된다. 액체 공급 파이프(101)를 통해 화살표 방향(A)으로 압력 조절 챔버(8) 내로 주입된 액체(110)는 잉크 공급 파이프(102)를 통해 화살표 방향(B)으로 공급된다. 본 발명에서, 액체 공급 파이프(102)는 도면에 도시된 바와 같이, 액체 주입 파이프(101)보다 큰 직경을 갖는다. 이는 액체 공급 파이프(102)의 전방 단부에서 대량의 잉크를 짧은 시간에 소비하는 설비가 있는 경우 및 몇몇 경우에 두 개의 파이프가 동일한 직경을 가지도록 적용된다.
도21a는 증기 압력 조절 챔버(8)가 액체(110)로 채워진 초기 상태를 도시한다.
도21b는 대량의 액체(110)가 잉크 공급 파이프(102)를 통해 순간적으로 공급되는 상태를 도시한다. 액체 주입 파이프(101)로부터 주입된 액체(110)의 양이 액체 공급 파이프(102)로부터 공급된 액체(110)의 양보다 크기 때문에, 증기 압력 조절 챔버(8) 내의 액체의 양은 감소한다. 이 때, 탄성 변형체(10)의 줄어든 체적는 증기 압력 조절 챔버(8)의 감소된 액체의 양에 상응한다. 이러한 동작에 의해, 잉크 공급 파이프(102)로부터의 잉크(110)의 공급량이 순간 잉크 주입 파이프(101)로부터의 액체(110)의 주입량을 초과하더라도, 시간당 공급량은 변하지 않는다.
도21c는 액체 공급 파이프(102)에 의해 공급된 액체(110)가 단위 시간 당 공급량의 변화 없이 가능한 상태를 도시한다. 그러므로, 잉크 주입 파이프(101)로부터 압력 조절 챔버(8)로 액체(110)가 주입될 때, 액체(110)는 단위 시간 당 공급량의 변화없이 잉크 공급 파이프(102)에 의해 공급될 수 있다. 그 결과, 액체 공급 파이프(102)로부터 액체(110)의 공급 동안 수행될 수 있다. 이 때, 탄성 변형체(10)가 이력 현상(hysteresis)으로 복귀하는 것이 중요하다. 복귀되지 못한다면, 액체 주입 파이프(101)로부터의 액체의 주입량이 불안정해질 뿐만 아니라, 단위 시간 당 공급량의 변화 없이 액체를 공급하는 시간과 횟수도 불안정해진다. 본 발명의 탄성 변형체(10)가 사용된다면, 도21a, 21b 및 21c에 도시된 상태 사이의 상태 변화가 이력 현상으로 수행되는 것이 가능하게 된다.
이러한 예에 사용되는 압력 조절 챔버(8)는 탄성 변형체(10)로부터 분리되지만, 본 발명의 기능은 그들이 동일하더라도 수행될 수 있다.
이러한 예에서 액체를 예로 들어 설명되더라도, 증기를 사용할 때 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
증기 압력 조절 챔버(8)의 체적는 기록 장치가 사용되는 주위의 온도와 본 실시예에서 대략 0.5㎖로 설정된 보조 탱크(36)의 체적에 따라 설정된다.
증기 압력 조절 챔버(8)가 설치되지 않는다면, 잉크가 주 탱크(204), 잉크 공급 유닛(205) 및 잉크 공급 튜브(206)를 통과할 때 보조 탱크(36) 내의 압력은 압력 손실에 의해 직접적으로 영향을 받는다. 이러한 이유로, 잉크가 잉크를 토출하는 기록 헤드의 전체 노즐과 같은 전체 노즐 수에 대해 높은 비율로 토출되는 소위 고부하 토출의 경우, 기록 헤드(201)로 공급된 잉크는 토출된 잉크에 대해 부족하게 되고, 음의 압력은 급증하게 된다. 기록 헤드(201)의 노즐 내의 음의 압력이 임계값(잉크의 비중물의 비중이 아닐 때 대략 -2.027㎪)의 -200㎜Aq를 초과한다면, 화상 형성에 바람직하지 않은 토출이 불안정해지고 인쇄가 분산되는 등의 상태가 된다.
본 실시예와 같은 직렬식 기록 장치에서, (도1의) 캐리지(202)가 역전될 때 화상 형성이 고효율일 경우이더라도 잉크 토출이 정지된 상태가 존재한다. 이를이용하여, 증기 압력 조절 챔버(8)는 잉크의 토출 동안 감소된 체적에 의해 보조 탱크(36) 내의 음의 압력 증가 시간을 완화시키고 잉크 공급 튜브(206)를 통해 음의 압력 증가 시간을 복귀하기 위한 콘덴서로서 작용한다.
예를 들어, 증기 압력 조절 챔버(8)의 체적 감소에 대한 음의 압력의 변화 비율이 K = -1.013㎪/㎖이고, 보조 탱크(36)의 체적이 VS= 2㎖ 인 경우를 가정하면, 공급된 잉크는 △V = 0.05㎖ 만큼이 토출된 잉크용으로 충분하다. 이러한 경우, 증기 압력 조절 챔버(8)가 없다면, 보조 탱크(36) 내의 음의 압력 변화는 "PV는 일정"하기 때문에 △P = VS/(VS+△V)-1 = -2.471㎪이 되고, 전술한 임계값의 초과 때문에, 토출은 불안정해진다. 여기서, 증기 압력 조절 장치가 있다면, △P = K ×△V = -0.051㎪이 되어 음의 압력 증가가 억제되고 안정된 토출이 가능해진다.
그리고, 복귀 유닛(207)의 캡에 의해 잉크 토출측에 캡을 덮어 장기간 기록 헤드(201)를 사용하지 않는다면, 보조 탱크(36) 내의 압력은 증기의 열팽창 또는 온도에 대해 보조 탱크(36)의 열 압력 증가에 의해 증가된다. 그 결과, 잉크는 기록 헤드(201)의 노즐로부터 누출되거나 또는 보조 탱크(36) 내의 잉크로부터 분리되어 잉크 탱크(204)로 복귀된다.
이러한 경우, 보조 탱크(36) 내의 증기 압력의 증가와 증기의 열 팽창은 탄성 변형체(10)의 이동과 함께 증기 압력 조절 챔버(8)의 체적의 확장에 의해 흡수된다. 그 다음에, 보조 탱크(36) 내의 음의 압력은 복귀 유닛(207)의 캡을 개방하기 전에 잉크 토출측을 캡을 덮고 강제 흡인 장치의 사용으로 기록 헤드(201)로부터 잉크를 흡인함으로써 표준 값으로 복귀된다. 그 결과, 안정적인 인쇄를 보장하는 것이 가능하게 된다.
전술한 바와 같이, 잉크 토출은 증기 압력 조절 챔버(8)에 의해 안정적으로 되고, 주 탱크(204)로부터 기록 헤드(201)까지의 잉크 공급 라인의 압력 손실의 영향은 억제된다. 여기에서, 캐리지(202)에 의해 구동되는 잉크 공급 튜브(206)는 증기 압력 조절 챔버(8)의 재료의 조절에 의해 작은 직경을 가질 수 있고, 캐리지(202)의 이동용 부하 감소에 기여하도록 된다.
본 실시예에서, 복수의 탄성 부재(10)는 증기 압력 조절 챔버(8)의 체적를 충분히 획득한 후에 보조 탱크(36)로의 증기 압력 조절 장치(8)의 음의 압력을 안정시키는 형상을 갖는 탄성 부재(10)를 장착하기 위하여, 보조 탱크(36)의 배열 방향 뿐만 아니라 배열 방향과 교차하는 방향으로도 배열된다. 즉, 보조 탱크(36) 상의 증기 압력 조절 챔버(8)는 보조 탱크(36)의 배열 방향과 배열 방향과 교차하는 방향으로 각각 분할된다. 탄성 부재(10)의 이러한 배열에 의해, 보조 탱크(36) 상의 증기 압력 조절 챔버(8)는 배열 방향과 교차하는 방향뿐만 아니라 보조 탱크(36)의 배열 방향으로 분할된다. 탄성 변형체(10)의 이러한 배열에 의해, 각각의 탄성 변형체(10)는 적어도 두 개의 보조 탱크(36)의 상부 위로 배열되고, 그 결과, 탄성 변형체(10)는 좁은 보조 탱크(35) 또는 제한된 폭을 갖는 보조 탱크(35)용으로 큰 직경을 가질 수 있다. 게다가, 탄성 변형체(10)의 이러한 배열을 달성하기 위해, 공기 구멍(38)이 도6 및 도7에 도시된 바와 같이 지그재그로 배열된다. 각각의 공기 구멍(38)은 각각의 탄성 변형체(10)가 두 개의 보조 탱크(36)의 상부 위에 놓여지므로 양호하게는 반달 형상을 갖는다.
도7에서, 탄성 변형체(10)는 각각의 탄성 변형체(10)의 전방 단부(10b)가 보조 탱크(36)의 배열 방향과 직교하도록 배열된다. 그 결과, 전방 단부(10b)의 길이는 탄성 변형체(10b)가 더 큰 체적를 갖도록 설정된다면, 각각의 전방 단부(10b)는 도3과 5a 내지 5c에 도시된 바와 같은 배열 방향에 경사를 가질 수 있도록 탄성 변형체(10)의 바닥면의 직경보다 크다. 보조 탱크(36)의 배열 방향에 대한 각각의 전방 단부(10b)의 각도는 부착 나사(12)가 부착 나사와 탄성 변형체(10)의 상대적인 위치에 따라 쉽게 결합되도록 설정될 수 있다. 도7에 도시된 예에서, 각각의 탄성 변형체(10)는 부착 나사(12)를 손쉽게 결합하도록 배열된다.
이러한 경우, 탄성 변형체(10)의 형상은 도시된 하나에 제한되지 않는다. 탄성 변형체(10)의 변형이 안정적이고 규칙적이고 증기 압력 조절 챔버(8)의 기능이 충분히 나타난다면, 탄성 변형체(10)는 임의의 형상일 수 있다. 그리고, 탄성 변형체(10)의 크기는 기록 헤드(201)와 잉크 공급 시스템의 구성에 따라 적합하게 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 탄성 변형체(10)가 보조 탱크(36)의 배열 방향과 배열 방향에 교차하는 방향으로 배열되는 구성에서, 각각의 보조 탱크(36)의 폭이 감소되더라도, 압력 조절 챔버(8)의 음의 압력은 안정적이고, 충분한 체적를 획득한 탄성 부재(10)는 각각의 보조 탱크(36)에 상응하여 설치될 수 있다. 그러므로, 복수의 보조 탱크(36)를 갖는 기록 헤드(201)는 콤팩트하게 수용될 수 있고, 압력 조절 챔버(8)가 그의 기능을 최대한 나타나게 하는 것이 가능하다. 그리고, 콤팩트 기록헤드(201)에 따라, 잉크 제트 기록 장치 본체는 제품으로서 사용자에게 양호하고 기록 헤드(201)와 잉크 제트 기록 장치의 비용을 낮추는 것이 가능하도록 또한 콤팩트하게 구성된다.
이제, 잉크 공급 유닛(205)과 주 탱크(204)가 도14를 참조하여 설명된다.
주 탱크(204)는 공급 유닛(205)에 분리 가능하고, 고무 캡(204b)에 의해 저부에서 밀봉된 잉크 공급 구멍과, 고무 캡(204c)에 의해 밀봉된 대기 도입 구멍을 갖는다. 주 탱크(204)는 단일편으로서의 기밀 용기이고, 잉크(259)는 변화 없이 주 탱크(204) 내에 수용된다.
한편, 잉크 공급 유닛(205)은 주 탱크(204)로부터 잉크(209)를 제공하기 위한 잉크 공급 니들(205a)과 주 탱크(204)로 대기를 도입하기 위한 대기 도입 니들(205b)을 갖는다. 잉크 공급 니들(205a)과 대기 도입 니들(205b)은 모두 전방 단부가 잉크 공급 구멍과 대기 도입 구멍에 상응하여 상향 위치된 중공 핀이고, 주 탱크(204)가 잉크 공급 유닛(205)에 장착될 때 잉크 공급 니들(205a)과 대기 도입 니들(205b)은 각각의 고무 캡(204b, 204c)을 통해 주 탱크(204)에 각각 삽입된다.
잉크 공급 니들(205a)은 액체 채널(205c), 차단(blocking) 밸브(210) 및 액체 채널(205d)의 통로를 통해 잉크 공급 튜브(206)에 연결된다. 대기 유도 니들(205b)은 액체 채널(205e), 버퍼 챔버(205f) 및 대기 연통 구멍(205g)을 통해 대기와 연통된다. 잉크 공급 니들(205a)에서 잉크 공급 튜브(206) 까지의 잉크 공급 통로 중에서 가장 낮은 위치에 있는 액체 채널(205c)과 대기 유도 니들(205b)에서 대기 연통 구멍(205g) 까지의 통로 중에서 가장 낮은 위치에 있는 액체 채널(205e)은 같은 높이를 갖는다. 본 실시예에서, 잉크 공급 니들(205a)과 대기 유도 니들(205b)은 1.6mm 두께의 내주부를 갖고, 직경은 니들 홀의 경우 1 내지 1.5mm이다.
차단 밸브(210)는 고무로 제작된 다이어프램(210a)을 갖고, 이러한 다이어프램(210a)을 변위시킴으로써 2개의 액체 채널(205c, 205d)들 사이의 통로를 개폐한다. 다이어프램(210a)의 상부면 상에는, 원통형 스프링 홀더(210b)가 내부에 가압 스프링(210c)을 유지하도록 장착되고, 2개의 액체 채널(205c, 205f)들 사이의 통로는 가압 스프링(210c)을 구비한 다이어프램(210a)을 가압함으로써 차단된다. 스프링 홀더(210b)는 이하에 기술되는 복귀 유닛(207)의 링크에 의해 작동되는 레버(210d)와 연결된 플랜지를 갖는다. 스프링 홀더(210b)는 레버를 작동시킴으로써 가압 스프링(210c)의 스프링력에 대해 승강시켜, 액체 채널(205c, 205d)들을 연통시킨다. 차단 밸브(210)는 기록 헤드(201)가 잉크를 배출할 때 개방되고 스탠드바이(standby) 상태 또는 대기 상태에서 폐쇄되어, 후술하는 잉크 충전 작업에서 복귀 유닛(207)과의 양호한 타이밍에서 개폐된다.
이러한 잉크 공급 유닛(205)이 각각의 주 탱크(204), 즉 레버(210d)를 제외한 각각의 잉크 색상을 위해 장착된다. 레버(210d)는 모든 색상에서 공통되고, 동시에 모든 색상을 위해 차단 밸브(210)를 개폐한다.
이러한 구성에서, 기록 헤드(201) 내의 잉크가 소비되면, 즉시 잉크는 주 탱크(204)로부터 음압에 의해 잉크 공급 유닛(205)과 잉크 공급 튜브(206)를 통해 기록 헤드(201)로 공급된다. 이때, 주 탱크(204)로부터 공급되는 잉크와 동일한 양의 공기가 대기 연통 구멍(205g)에서 버퍼 챔버(205f)와 대기 유도 니들(205b)을 통해 주 탱크(204)로 유도된다.
버퍼 챔버(205f)는 주 탱크(204) 내의 공기 팽창에 의해 주 탱크(204)로부터 배출된 잉크를 일시적으로 유지하기 위한 공간이고, 대기 유도 니들(205b)의 하단부는 버퍼 챔버(205f)의 바닥으로 위치설정된다. 잉크 제트 기록 장치의 스탠드바이 또는 대기 상태 동안 주변 온도가 올라가거나 또는 외부 압력이 감소하여 주 탱크의 공기가 팽창되면, 차단 밸브(210)는 폐쇄되기 때문에 주 탱크(204)의 잉크는 대기 유도 니들(205b)로부터 액체 채널(205e)을 통해 버퍼 챔버(205f)로 배출된다. 반대로, 주 탱크(204) 내의 공기가 주변 온도의 하강으로 인해 수축될 경우, 버퍼 챔버(205f) 내에 존재하는 잉크와 함께 기록 헤드(201)로부터의 잉크가 배출되면, 버퍼 챔버 내의 잉크는 주 탱크(204)로 복귀하고, 잉크가 버퍼 챔버(205f)에서 없어진 후, 공기는 주 탱크(204) 안으로 유도된다.
버퍼 챔버(205f)의 체적(Vb)는 제품의 사용 환경에 만족되도록 설정된다. 예를 들면, 제품이 5℃(278K) 내지 35℃(308K)의 온도 범위에서 사용되고 주 탱크(204)가 100ml의 체적를 갖는다고 가정하면, Vb= 100×(308-278)/308=9.7ml로 설정된다.
본 명세서에서, 공기가 주 탱크(204)로 유도될 때의 주 탱크(204)의 기본 수두와, 잉크 공급 유닛(205)의 액체 채널 내의 잉크와 공기의 거동은 도15a 내지 도15d를 이용하여 기술된다.
도15a는 주 탱크(204)로부터 기록 헤드(201)(도14 참조)로 잉크가 공급되는보통의 상태를 도시한다. 이러한 상태에서는, 주 탱크(204)가 버퍼 챔버(205f)를 제외하고 밀봉되므로, 주 탱크(204)는 음압을 유지하고 잉크의 전방 단부(209a)는 액체 채널(205e)의 중간에 고정된다. 잉크의 전방 단부(209a)에서의 압력은 대기와 접촉하므로 대기압(=0mmAq)과 같다.
잉크의 전방 단부(209a)가 위치되는 액체 채널(205c)이 잉크 공급 튜브(206)(도14 참조)와 연통되는 채널(205e)과 동일한 높이이므로, 액체 채널(205c)의 압력은 또한 대기압이다. 이는 잉크의 전방 단부(209a)와 액체 채널(205c) 사이의 높이 관계에 의해 결정되어, 주 탱크(204) 내의 잉크(209)의 양에 의해 영향을 받지 않는다.
주 탱크(204)의 잉크가 소비되면, 도15b에 도시된 바와 같이 잉크의 전방 단부(209a)는 대기 도입 니들(205b)을 향해 약간 이동하고, 도15c에 도시된 바와 같이 대기 도입 니들(205b)에 바로 닿는 지점에서 잉크의 전방 단부(209a)는 기포가 되어, 대기 도입 니들(205b) 안으로 승강되어 주 탱크(204) 안으로 도입된다. 주 탱크(204) 내의 잉크는 대기 도입 니들(205b) 안으로 통과하여, 잉크의 전방 단부(209a)는 도15a에 도시된 원래 상태로 복귀한다.
도15d는 잉크가 버퍼 챔버(205f) 안에 머무는 상태를 도시한다. 이러한 경우, 잉크의 전방 단부(209a)는 버퍼 챔버(205f)의 중간 높이의 액체 채널(205c) 보다 h1(mm) 만큼 높게 위치설정되고, 액체 채널(205c)의 압력은 -h1(mmAq)이 된다.
상술한 바와 같이, 도16에 도시된 본 실시예에서 채널(205c)로부터 보조 탱크(201b) 내의 잉크 상부(209b) 까지의 높이를 h2(mm), 필터(201c)로부터 보조 탱크(201b) 내의 잉크 상부 까지의 높이를 h3(mm), 노즐(201g)의 하단부로부터 액체 챔버(201f)의 잉크 상부(209c) 까지의 높이를 h4(mm)라 가정하면, 노즐(201g)의 하단부에서 음압(Pn)은 보통의 상태에서 Pn-(h2-h3-h4)mmAq가 되고, 잉크가 버퍼 챔버(205f)에 머무는 상태에서는 Pn-(h2-h1-h3-h4)mmAq가 된다. Pn의 값은 상술한 음압의 범위(-40mmAq 내지 -200mmAq) 내에 설정된다.
도14를 다시 참조하면, 잉크의 전기 저항을 측정하기 위한 회로(205h)는 잉크 공급 니들(205a) 및 대기 연통 니들(205b)로 연결되어, 주 탱크(204) 내의 잉크의 존재 또는 부존재를 검출할 수 있는 상태로 된다. 잉크가 주 탱크(204) 내에 수용된 상태에서, 이러한 회로(205h)는 전류가 주 탱크(204) 내의 잉크를 통해 회로(205)로 흘러들어갈 때는 전기적으로 닫힘을 검출하고, 잉크가 존재하지 않거나 또는 주 탱크(204)가 장착되지 않을 때는 전기적으로 열림을 검출한다. 전류가 약하기 때문에, 잉크 공급 니들(205a)과 대기 도입 니들(205b)의 절연은 매우 중요하고, 본 실시예에서 잉크 공급 니들(205g)로부터 기록 헤드(201)로의 통로를 대기 연통 니들(205b)로부터 대기 연통 홀(205g)로의 통로로부터 완전히 분리함으로써, 주 탱크(204) 내의 잉크의 전류만 측정되도록 주의해야 한다.
이제, 복귀 유닛(207)에 대하여 기술하기로 한다.
복귀 유닛(207)은 잉크 또는 노즐로부터의 공기를 흡입하고 차단 밸브(210)을 개폐하도록 작동하고, 기록 헤드(201)의 잉크 배출 측면(노즐(201g)이 개방된 측면)을 막기 위한 흡입 캡(207a)과 차단 밸브(210)의 레버(201d)를 작동시키기 위한 링크(207c)를 포함한다.
흡입 캡(207a)은 잉크 배출 측면과 접촉하는 부분은 적어도 고무와 같은 탄성 부재로 제작되고 잉크 배출 측면을 밀봉하는 위치와 기록 헤드(201)로부터 후퇴되는 위치 사이의 범위에서 이동가능하도록 장착된다. 중간부에 흡입 펌프(207c)를 갖는 튜브는 펌프 모터(207d)에 의해 흡입 캡(207a)로 연결되고, 연속적인 흡입이 펌프 모터(207d)의 사용으로 흡입 펌프(207c)를 구동함으로써 가능하게 된다. 그리고, 펌프 모터(207d)의 회전량에 따라 흡입량을 변화시키는 것이 또한 가능하다. 본 실시예에서는, 0.4 atm(40.53kpa) 까지 압력을 줄일 수 있는 흡입 펌프(207c)가 사용된다.
캠(207b)은 흡입 캡(207a)을 작동시키기 위한 것이고, 링크(207e)를 작동시키는 캠(207f)과 동시에 회전된다. 캠(207b)의 a 내지 c의 각각의 위치가 흡입 캡(207a)과 접촉하는 시간은 캠(207f)의 a 내지 c의 각각의 위치가 링크(207e)와 접촉하는 시간과 일치한다. a 위치에서, 캠(207b)은 기록 헤드(201)의 잉크 배출 측면으로부터 흡입 캡(207a)을 분리시키고, 캠(207f)은 링크(207e)를 가압함으로써 레버(210d)를 위로 밀어서 차단 밸브(210)를 개방시킨다. b 위치에서, 캠(207b)은 흡입 캡(207a)을 잉크 배출 측면과 접촉시키고, 캠(207f)은 링크(207e)를 복귀시켜 차단 밸브를 폐쇄한다. c 위치에서, 캠(207b)은 흡입 캡(207a)을 잉크 배출 측면과 접촉시키고, 캠(207f)은 링크(207e)를 밀어서 차단 밸브를 개방시킨다.
기록 작업에서, 캠(207b, 207f)들은 a 위치에 있고, 노즐(201g)로부터 잉크를 배출 및 잉크를 주 탱크(204)로부터 기록 헤드(201)로 공급하는 것이 가능하게 된다. 스탠드바이 및 대기 상태를 포함하는 작동하지 않는 상태에서, 잉크를 기록 헤드(201)로부터 배출하는 것이 방지된다(특히, 장치가 이동할 때, 장치가 기울어져 잉크가 누설될 수 있다). 상술한 바와 같이, 잉크를 기록 헤드(201)로 충전시키기 위해 캠(207b, 207f)들의 c 위치가 이용된다.
주 탱크(204)에서 기록 헤드(201)까지의 잉크 공급 통로는 위에서 기술되었지만, 오랜 기간의 관점에서, 공기는 도14에 도시된 이러한 구성에서 기록 헤드(201)에 축적된다.
잉크 공급 튜브(206) 또는 탄성 부재(201h)을 통과한 공기 또는 잉크에 용해된 공기는 보조 탱크(201b)에 축적된다.
잉크 공급 튜브(206) 또는 탄성 부재(201h)을 통과한 공기에서, 높은 불투과성을 갖는 재료가 사용되지만, 높은 가격 때문에 이러한 효율성이 높은 재료는 비용 때문에 가정용 장치에 사용될 수 없다. 본 실시예에서, 낮은 가격과 높은 유연성으로 인해 쉽게 다루어지는 폴리에틸렌 튜브가 잉크 공급 튜브(206)용으로 사용되고, 부틸 고무는 탄성 부재(201h)용으로 사용된다.
한편, 잉크가 노즐(201g)로부터 배출될 때 잉크의 막비등에 의해 발생된 기포들이 나누어져 액체 챔버(201f)로 복귀하거나 또는 잉크에 용해된 미세한 기포들이 잉크의 온도 증가에 의해 축적되어 큰 기포로 되므로, 액체 챔버(201f)는 공기로 천천히 축적된다.
발명자에 의해 수행된 실험에 따르면, 본 실시예의 구성에서, 보조 탱크(201b)에 축적된 공기량은 1개월당 1ml이고 액체 챔버(201f)에 축적된 공기량은 대략 0.5ml이다.
보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f)에 축적된 공기량이 많을 경우, 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f) 각각에 포함되는 잉크량은 감소한다. 보조 탱크(201b)에 있어서, 잉크가 부족할 경우, 필터(201c)는 공기로 노출되어 필터(201c)의 유효 면적이 감소하고, 그 결과 필터(201c)의 압력 손실이 증가하게 되고, 최악의 경우 잉크는 잉크 챔버(201f)로 공급되지 않는다. 한편, 노즐(201g)의 상단부가 액체 챔버(201f) 내의 공기로 노출될 경우, 잉크는 노즐(201g)로 공급되지 않는다. 마찬가지로, 잉크의 일정량 이상이 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f) 모두에 수용되지 않을 경우 심각한 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 잉크 배출 기능은 높은 차기(gas-barrier) 성질을 갖는 재료를 사용하지 않더라도, 소정의 시간 간격에서 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f) 각각의 내부에 잉크의 적당한 양을 충전시킴으로써 오랫 동안 안정적으로 유지될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서 충전 공정의 편차에 1개월 동안 축적된 공기량을 더함으로써 계산된 잉크량을 1개월 마다 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f)에 채우는 것으로 충분할 것이다.
잉크는 복귀 탱크(207)의 흡입을 이용하여 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f)에 채워진다. 즉, 흡입 펌프(207c는) 기록 헤드(201)의 잉크 배출 측면을 밀봉하여 구동되고, 기록 헤드(201) 내의 잉크는 노즐(201g)로부터 흡입된다. 그러나, 노즐(201g)로부터 흡입된 잉크는 노즐(201g)로부터 잉크를 흡입한 양과 동일한 양이 되고, 이러한 잉크는 보조 탱크(201b)로부터 액체 챔버(201f)로 흘러가고, 동시에 보조 탱크(201b)로부터 흘러나온 잉크와 동일한 양의 잉크가 주 탱크(204)로부터 보조 탱크(201b)로 흘러가서, 흡입 전과 차이가 생기지 않는다.
따라서, 본 실시예에서 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)는 차단 밸브(210)를 사용하여 소정의 압력으로 감압되고 그런 후, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)의 체적은 필터(201c)에 의해 분리된 각각의 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)에 적절한 양의 잉크를 충전하기 위해 설정된다.
다음에, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)으로의 잉크 충전 작동 및 체적 설정이 설명된다.
잉크 충전 작동에서 먼저 기록 헤드(201)는 캐리지(202, 도1)를 흡입 캡(207a)과 대면하는 위치로 이동시키고, 복귀 유닛(207)의 캠 제어 유닛(207g)이 회전하여 캠(207b, 207e)과 접촉하도록 구동한다. 그 결과, 기록 헤드(201)의 잉크 토출측은 흡입 캡(207a)에 의해 밀봉되고 차단(blocking) 밸브는 주 탱크(204)로부터 기록 헤드(201)로의 통로를 폐쇄한다.
펌프 모터(207d)는 이 상태로 구동되고 흡입 캡(207a)은 흡입 펌프(207c)에 의해 흡입을 수행한다. 흡입을 이용하여, 기록 헤드 내의 공기 및 잉크가 노즐(201g)로 흡입되어 기록 헤드(201)를 감압시킨다. 흡입 펌프(207c)는 흡입 펌프(207c)에 의한 흡입량이 소정량에 도달한 때에 정지되고, 캠(207b, 207f)은 각각 캠 제어 모터(207g)를 구동시킴에 의해 회전되어 c 위치는 흡입 캡(207a) 및 링크(207e)와 접촉하게 된다. 그 결과, 차단 밸브(210)는 흡입 캡(207a)에 의해 잉크 토출측의 밀봉된 상태가 유지되는 동안 개방된다. 흡입 펌프(207c)에 의해흡입된 양은 기록 헤드(201) 내의 압력이 적절한 양의 잉크를 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f) 내로 충전하기 위해 요구되는 소정의 압력을 만들기 위한 양이고, 이는 계산 또는 실험에 의해 얻을 수 있다.
만일 기록 헤드(201)가 감압된다면, 잉크는 잉크가 각각의 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)에 충전되도록 잉크 공급 튜브(206)를 통해 기록 헤드(201) 내에서 유동된다. 충전된 잉크의 양은 감압된 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)가 대기압에 가깝게 복귀할 수 있기 위해 요구되는 체적이고, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)의 압력 및 체적에 의해 정해진다.
보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)에 잉크의 충전은 차단 밸브(210)가 개방된후 약 1초내에 완료된다. 충전이 완료되면 캠 제어 모터(207g)는 구동되어 캠(207b, 207f)을 회전시켜서 각각의 b위치가 흡입 캡(207a) 및 링크(207e)와 접촉된다. 그 결과, 흡입 캡(207a)은 기록 헤드(201)로부터 분리되고, 그런 후 흡입 펌프(207c)는 다시 구동되어 흡입 캡(207a)에 잔류하는 잉크를 흡입한다. 그리고, 밸브(210)는 이 상태에서 아직 개방 상태이기 때문에 잉크는 기록 시트(S, 도1) 상에 문자 또는 화상을 형성하는 것이 가능한 상태로 되도록 노즐(201g)로부터 토출된다. 스탠바이(standby) 또는 대기 상태의 경우, 캠 제어 모터(207g)는 다시 구동되어 캠(207b, 207f)을 회전시켜 각각의 b 위치는 흡입 캡(207a) 및 링크(207e)와 접촉하여 흡입 캡(207a)에 의해 기록 헤드(201)의 잉크 토출측을 밀봉하고 차단 밸브(210)를 폐쇄한다.
만일 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f) 내의 잉크의 양이 장 시간 동안부족하지 않다면, 복귀 유닛(207)에 의한 흡입을 자주 수행할 필요는 없고 베인(vain) 내의 잉크를 소모할 기회는 감소된다. 게다가, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f) 모두에 잉크를 충하는 것이 요구될 지라도 충전 과정은 오직 한 번에 종결되고 따라서 아마 잉크를 절약하게 된다.
여기서, 보조 탱크(201b)의 체적을 V1, 보조 탱크(201b) 내에 충전될 잉크의 양을 S1 그리고, 보조 탱크(201b) 내의 압력을 P1(대기압에 대한 상대치)이라고 하자. 그러면, "PV=일정"이라는 법칙에 의해 이들의 관계를 V1=S1/｜P1｜으로 설정함에 의해 충전 과정에서 보조 탱크(201b) 내로 적절한 양의 잉크가 충전될 수 있다. 마찬가지로, 액체 챔버(201f)의 체적을 V2, 액체 챔버(201f)로 충전될 잉크의 양을 S2 그리고, 액체 챔버(201f) 내의 압력을 P2(대기압에 대한 상대치)라고 가정하면, 이들의 관계를 V2=S2/｜P2｜으로 설정함에 의해 충전 과정에서 액체 챔버(201f) 내로 적절한 양의 잉크가 충전될 수 있다.
게다가, 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f)를 분리하는 필터(201c)는 미세한 구조를 갖고 전술된 바와 같이 메니스커스(menuscus)가 형성된 때 공기 유동이 어려운 성질을 갖는다. 따라서, 메니스커스가 형성된 필터(201c)를 통해 공기를 통과시키기 위해 요구되는 압력을 Pm이라 하자. 복귀 유닛(207)에서부터 노즐(201g)로의 흡입의 경우, 필터(201c)를 통해 보조 탱크(201b) 내의 공기를 통과시키기 위해서 액체 챔버(201f) 내의 압력(P2)은 보조 탱크(201b) 내의 압력(P1) 보다는 압력(Pm) 만큼 낮아진다. 따라서, 만일 보조 탱크(201b)와 액체 챔버(201f)의 체적을 결정하기 위해 이 관계를 사용한다면, 충전 작동은 용이하게결정될 수 있다.
다음으로, 상술된 충전 작동 및 체적 설정에 대한 구체적인 예가 설명된다.
잉크의 충전은 한달에 한번 실행되고 한 달에 충전된 공기의 양이 보조 탱크(201b) 내에 1 ml와 액체 챔버(201f) 내에 0.5 ml이다. 그러면 필터(201c)를 공기에 노출시키지 않기 위해 요구되는 보조 탱크(201b) 내의 잉크의 양은 0.5 ml 이고, 노즐(201g)을 공기에 방출되지 않기 위해 요구되는 액체 챔버(201f) 내의 공기의 양은 0.5 ml 이다. 충전되는 잉크의 양의 편차는 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f) 모두에 대해 0.2 ml이다. 이들 값은 실험을 통해서 얻어진다. 이들로부터 한번에 충전될 잉크의 양은 보조 탱크(201b)에 대해 1.71 ml 및 액체 챔버(201f)에 대해 1.2 ml 의 합이다.
기록 헤드(201) 내의 감압된 압력은 복귀 유닛(207)의 능력을 초과하지 않는 범위에서 설정된다. 이 실시예에서 흡입 펌프(207c)의 능력 제한치는 -0.6 atm(-60.795kPa)이기 때문에, 흡입 펌프(207c)의 흡입량은 흡입 캡(207a) 내의 압력이 -0.5 atm(-50.6625 kPa)이 되도록 구해지고 약간의 여유를 두고 설정되고 펌프 모터(207d)의 회전 수에 의해 제어된다.
다음으로, 노즐(201g)의 메니스커스에 때문에 공기를 통과시키기 위해 요구되는 압력은 실험적으로 -0.05 atm(-5.06625kPa)이기 때문에, 흡입 캡(207a) 내의 압력과 액체 챔버(201f) 내의 압력 사이에는 저항 차이가 발생되고 액체 챔버(201f) 내의 압력이 캡(207a) 내의 압력보다 0.05 atm(5.06625kPa) 만큼 높다. 마찬가지로, 필터(201c)의 메니커니스에 기인한 공기를 통과시키기 위해 요구되는압력이 실험적으로 -0.1 atm(-10.1325 kPa)이기 때문에, 액체 챔버(201f) 내의 압력과 보조 탱크(201b) 내의 압력과 보조 탱크(201b) 내의 압력 사이에는 저항 차이기 발생하고, 따라서 보조 탱크(201b) 내의 압력이 액체 챔버(201f) 내의 압력보다 0.1 atm(10.1325 kPa) 만큼 높다. 따라서, 만일 흡입 캡(207a) 내의 압력이 -0.5 atm(-5.06625kPa)로 설정된다면, 액체 챔버(201f) 내의 압력은 -0.45 atm(-45.5963kPa)이 되고, 보조 탱크(201b) 내의 압력은 -0.35 atm(-35.4638kPa)이 된다.
보조 탱크(201b) 내에 1.7 ml의 잉크를 충전하기 위해서 보조 탱크(201b)의 체적 V1은, 이의 내부 압력이 거의 1 atm(101.325kPa)으로 설정된 보조 탱크(201b)의 내부 압력이 1.7 ml의 잉크를 흡입한 때에는 -0.35 atm(-35.4638kPa)이 된다. 즉, 이는 V1=1.7/0.35=4.85 ml 이 된다. 마찬가지로 액체 챔버(201f)의 체적(V2)에 대해서도 V2=1.2/0.45=2.67 ml가 된다.
잉크는 이러한 상태에서 기록 헤드(201)를 감압한 후 차단 밸브(210)를 개방함에 의한 음압에서 기록 헤드(201) 내로 유동된다. 상세하면, 먼저 잉크는 보조 탱크(201b) 내로 유동되고, 감압에 의해 팽창된 공기(V1)는 거의 대기압까지 복귀된다. 이 지점에서 보조 탱크(201b) 내의 공기 체적을 V1a라고하면, V1a=V1(1-0.35)=3.15 ml가 되고 V1-V1a= 1.7 ml의 잉크가 충전되는 지점에서 안정화된다. 마찬가지로, 액체 챔버(201f)에 대해, 잉크는 보조 탱크(201b)로부터 유입되고 감압으로 V2 까지 팽창된 공기는 거의 대기압까지 복귀된다. 액체 챔버(201f) 내의 공기 체적을 V2a 라고 하면, 이는 V2a = V2 X (1-0.45)=1.47 ml가 되고, V2-V2a=1.2 ml의 잉크가 충전되는 지점에서 안정화된다.
설명된 바와 같이, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)의 각각의 감압과 체적을 설정함에 의해 적절한 양의 잉크가 필터(201c)에 의해 분리된 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)의 각각으로 충전될 수 있고, 이는 공기가 기록 헤드(201) 내에 축적된 상태에서도 흡입없이 장기간 정상적으로 작동될 수 있다.
그리고, 전술된 바와 같이, 공기층이 필터(201c)와 액체 챔버(201f) 내의 잉크의 상부 표면들 사이에 개재되지만, 복귀 유닛(207)에 의한 흡입 과정에서 흡입 압력으로써 공기층의 양을 원하는 대로 설정하는 것이 가능하다. 그 결과, 공기층은 관리 가능한 공기층이다.
이러한 이유로, 필터와 노즐 사이에서 발생된 거품에 의해 생긴 토출 결함에 대한 신뢰성은 획기적으로 개선될 수 있다. 즉, 관리될 수 없는 거품이 필터 아래에 존재하기 때문에 필터의 유효 영역이 변경되는(감소되는) 종래의 문제점에 대해, 본 발명에서는 필터(201c)가 처음부터 관리된 부분(도1의 개구(201d))으로 공기층과 접촉해 있고 필터(201c)의 유효 영역이 변경되지 않기 때문에, 따라서 이들 사실을 고려할 때 바람직하다.
그리고, 거품이 필터와 노즐 사이의 유동 채널을 덮는 문제에 대해, 액체 챔버(201f)의 단면이, 액체 챔버(201f) 내에 있을 수 있는 거품의 직경에 비해 충분히 크기 때문에 액체 챔버(201f) 내의 거품은 잉크 유동을 방해하지 못 한다.
더욱이, 액체 챔버 내의 거품이 노즐을 관통하거나 액체 챔버 및 노즐 사이의 연통 통로를 방해하는 문제점에 대해, 액체 챔버(201f)의 단면이 전술된 바와같이 충분히 크기 때문에 액체 챔버(201f) 내에서 발생된 거품이 이의 부력때문에 액체 챔버(201f) 내의 잉크를 통해 상승하여 공기층과 혼합되기 때문에 노즐(201g)을 관통하지 못한다. 게다가, 액체 챔버(201f) 내에서 발생된 거품이 공기층과 혼합될 지라도 이 공기층이 전술된 바와 같이 관리 가능한 공기층이기 때문에 필터(201c)의 유효 영역은 변경되지 않는다.
즉, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)를 전술한 바와 같이 필터(201c)에 의해 분리게 구성함으로써 발생된 거품의 이동에 의해 생기는 토출 결함에 대한 신뢰성은 획기적으로 개선될 수 있다.
도17은 도14에 도시된 기록 헤드(201)를 자세히 도시한 단면도이다. 도17의 단면도는 도14의 좌측에서 우측으로 도시한 도면이다. 이 실시예의 기록 헤드(201)는 6개의 노즐(201g)에서 개별적으로 잉크를 토출하고, 잉크는 주 탱크(204), 잉크 공급 튜브(206), 부가적으로 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)를 통해 독립적으로 공급된다.
도18은 노즐(201g)로부터 기록 헤드(201)를 도시하는 저면도이다.
노즐(201g)은 종방향으로 다수의 기록 요소 열을 갖고, 이 실시예에서는 6개의 노즐(201g1 내지 201g6)이 설치된다. 그리고, 보조 탱크(201b) 및 액체 챔버(201f)는 또한 노즐(201g)과 평행한 종방향의 형상을 갖는다.
이 실시예에서, 노즐(201g1 내지 201g6)은 무리(201g1 내지 201g3)과 무리(201g4 내지 201g6)으로 나누어지고, 노즐은 각각의 무리(party)로 근접하게 배열되어 그 결과 기록 헤더의 잉크 토출측 내의 폭이 보조 탱크(201b) 그룹의 폭보다 좁아진다. 이는 흡입 튜브(207a)에 의한 잉크 토출측을 위한 밀봉 공간이 감소되기 때문이다.
이 실시예에서와 같이 다량의 잉크를 소모하는 잉크젯 기록 장치의 경우, 보조 탱크(201b)가 큰 체적을 갖기 때문에 보조 탱크(201b) 그룹은 통상의 것보다 크다. 만일 각각의 보조 탱크(201b)로부터 잉크를 공급받은 노즐(201g1 내지 201g6)이 각각의 보조 탱크(201b) 아래에 배열된다면, 흡입 캡(207a)에 의한 잉크 토출측을 위한 밀봉 공간이 또한 증가되도록 잉크 토출측의 폭은 증가되어, 흡입량을 확대시킨다. 따라서, 요구도는 흡입 펌프는 대형화되어 전체 장치가 대형화된다. 이 실시예에서, 잉크 토출측의 폭이 전술된 바와 같이 보조 탱크(201b)를 위한 폭보다 좁기 때문에 장치가 대형화되는 것이 방지된다.
본 실시예에서, 잉크 토출 측면의 폭이 보조 탱크(201b) 그룹의 폭 보다 짧기 때문에, 각각의 보조 탱크(201b)를 각각의 노즐(201g)에 연결하는 각각의 액체 챔버(201f)는 각각의 보조 탱크(201b)를 향하여 각각의 노즐(201g)로부터 반경 방향으로 연장된다. 따라서, 종래 기술과 동일한 흡입 펌프를 사용할 수도 있고 동일한 다수의 노즐 열로 만들어진 토출 측면이 작은 잉크 제트 기록 장치와 함께 사용될 수 있으므로 제조 비용은 감소되다.
도19는 본 실시예에서 사용된 액체 챔버(잉크 용기, 201f)의 형태를 도시한 사시도이다.
본 실시예의 액체 챔버(201f)는 각각의 노즐(201g1 내지 201g6)에 대응하는 액체 챔버(201f1 내지 201f6)로 구성된다. 위에서 설명된 바와 같이, 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)는 각각의 보조 탱크(201b)를 향하여 각각의 노즐(201g1 내지 201g6)로부터 각기 반경 방향으로 연장되고, 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)는 다양한 형상을 갖는다. 또한 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)는 동일한 체적을 갖지만 그 단면 형상에 따라 다양한 길이를 갖는다. 위와 동일한 체적을 가짐으로써, 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)의 체적(V2), 변경되는 잉크(S1)의 양 및 액체 챔버 내의 압력(P2)은 실질적으로 동일하고, 그 설정으로 잉크의 적정한 양은 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)에 대해 변경될 수도 있다. 이는 토출 복귀 작동에 이상적으로 적용된다.
도20은 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)를 동일하게 만들도록 다른 실시예의 필수 부품을 도시한 도면이다.
동일한 체적을 갖도록 다양한 길이를 갖는 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)가 하나의 부재로 실현되는 도19에 도시된 예와 비교하여, 본 실시예는 다양한 길이의 다수의 돌기를 갖고 제1 부재에 대응하는 제2 부재 및 동일한 길이의 제1 부재를 구성함으로써 액체 챔버(201f1 내지 201f6)를 실현한다.
도20에 도시된 체적 조절 부재(901)는 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)에 대응하는 다양한 길이를 갖는 돌기(9011 내지 9016)를 갖고 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)의 체적을 체적 조절 부재(901)와 관련시킴으로써 실질적으로 동일해지도록 만든다.
위에서 구성된 본 실시예에서, 각각의 액체 챔버(201f1 내지 201f6)의 체적은 각각의 돌기(9011 내지 9016)의 길이에 의해 동일해지도록 만들어지고 자체 체적을 조절한다.
도1에 도시된 잉크 제트 기록 장치에 각 실시예에 도시된 액체 챔버를 사용하는 잉크 제트 기록 장치를 적재함으로써 인쇄를 수행한다면, 만족할 만한 인쇄를 수행하는 것이 가능하다. 또한, 각 실시예에 도시된 잉크 제트 기록 장치를 적재함으로써 행해지는 잉크 제트 기록 장치는 도1에 도시된 직렬식에 국한되지 않고, 직선 형태도 동일한 효과를 준다.
비록 본 발명에 사용된 실시예가 잉크 제트 기록 장치에 사용된 압력 조절 챔버의 탄성 변형체를 채용한다 하더라도, 달리 사용될 수도 있고 본 발명의 주요 특징과 일치한다면 동일한 효과를 줄 수도 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 증기 압력에 따른 가변 체적을 갖는 하나 이상의 탄성 변형체를 갖는 증기 압력 조절 챔버를 제공하고, 탄성 변형체는 대략 원형인 개구 및 변형 전의 형태와 같은 외부 원주에 두 개의 대략 평평한 표면으로 구성되고, 이들 두 개의 표면은 만곡부를 통하여 개구에 대향하는 전단부로 연장되며, 이로써 증기 압력 조절 챔버의 기능을 안정시키고 기능이 최대치에 이르도록 하는 효과를 준다. 또한, 탄성 변형체를 채용하는 증기 압력 조절 챔버를 갖는 기록 헤드에 있어서, 탄성 변형체의 배열은 좁은 잉크 용기 또는 탄성 변형체가 원형으로 되면 제한된 폭을 갖는 잉크 용기에 대한 탄성 변형체의 바닥부의 확대된 직경을 가질 수도 있어서, 다수의 잉크 용기를 갖는 잉크 유닛이 소형화되어 수용될 수도 있는 효과와 잉크 제트 기록 장치 본체 자체가 소형화된 기록 헤드에 따라 소형화될 수도 있는 효과가 제공된다. 또한, 탄성 변형 부재의 바닥부는 확대될 수 있기 때문에, 증기 압력 조절 챔버의 기능을 최대화하는 탄성 변형체의 형상을 선택하는 점에 있어서 더 많은 가능성을 가진다.
이러한 소형화된 기록 헤드를 갖기 때문에, 본 발명의 잉크 제트 기록 장치는 소형화 될 수 있고, 또한 제품으로서 사용자에게 인기가 있게 된다. 또한, 잉크 제트 기록 장치는 저가로 될 수 있다.

Claims (27)

  1. 연통된 용기 내의 증기 압력을 조절하도록 증기 압력에 따른 가변 체적을 갖는 하나 이상의 탄성 변형체 및 탄성 변형체를 용기에 지지시키기 위한 지지체를 포함하는 압력 조절 챔버에 있어서,
    상기 탄성 변형체는 원형의 개구와, 외주연부에 변형 전에 평평한 두 개의 표면을 포함하고, 상기 두 개의 표면은 상기 개구에 대향하는 전방 단부에서의 만곡부를 통해 연장되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 챔버.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평평한 표면들은 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 챔버.
  3. 제1항에 있어서, 상기 두 개의 평평한 표면은 전방 단부의 만곡부를 통하는 대칭인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 챔버.
  4. 제1항에 있어서, 오목부가 상기 평평한 표면의 적어도 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 챔버.
  5. 제1항에 있어서, 상기 평평한 표면의 적어도 일부는 외부 원주보다 더 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 챔버.
  6. 증기가 들어가고 나가는 챔버와, 상기 챔버와 연통된 증기 압력을 조절하도록 증기 압력에 따른 가변 체적을 갖는 하나 이상의 탄성 변형체와, 상기 챔버에 탄성 변형체를 지지시키기 위한 지지체를 포함하는 압력 조절 장치에 있어서,
    상기 탄성 변형체는 원형의 개구와, 외주연부에 변형 전에 평평한 두 개의 표면을 포함하고, 상기 두 개의 표면은 상기 개구에 대향하는 전방 단부에서의 만곡부를 통해 연장되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 평평한 표면들은 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 두 개의 평평한 표면은 전방 단부의 만곡부를 통하는 대칭인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  9. 제6항에 있어서, 오목부가 상기 평평한 표면의 적어도 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 평평한 표면의 적어도 일부는 외부 원주보다 더 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 압력 조절 장치.
  11. 기록용 잉크를 토출하기 위한 잉크 토출 유닛과,
    잉크 토출 유닛으로 공급된 공기 및 잉크를 내장하기 위한 잉크 용기와,
    잉크 용기와 연통되고 이 잉크 용기 내의 증기 압력을 조절하도록 증기 압력에 따른 가변 체적을 갖는 하나 이상의 탄성 변형체 및 탄성 변형체를 용기에 지지시키기 위한 지지체를 갖는 압력 조절 챔버를 포함하는 기록 헤드에 있어서,
    상기 탄성 변형체는 원형의 개구와, 외주연부에 변형 전에 평평한 두 개의 표면을 구비하고, 상기 두 개의 표면은 상기 개구에 대향하는 전방 단부에서의 만곡부를 통해 연장되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  12. 제11항에 있어서, 상기 평평한 표면들은 동일한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  13. 제11항에 있어서, 상기 두 개의 평평한 표면은 전방 단부의 만곡부를 통하는 대칭인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  14. 제11항에 있어서, 오목부가 상기 평평한 표면의 적어도 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  15. 제11항에 있어서, 상기 평평한 표면의 적어도 일부는 외부 원주보다 더 얇은두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  16. 각기 독립적으로 잉크를 내장하고 평행하게 배열된 다수의 잉크 내장 챔버를 갖는 잉크 용기와,
    기록용 잉크 용기로부터 공급된 잉크를 토출하기 위한 것으로, 각각의 잉크 내장 챔버에 각기 대응하는 잉크 토출 유닛과,
    잉크 용기의 압력을 조절하기 위해 각각의 잉크 내장 챔버에 대응하도록 설치된 압력 조절 장치를 포함하고,
    상기 압력 조절 장치는 두 개 이상의 잉크 용기의 상부에 걸쳐 배치되고, 잉크 내장 챔버의 배치 방향 및 이 배치 방향을 가로지르는 방향으로 배치된 다수의 탄성 변형체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 잉크 용기는 탄성 변형체를 위한 원형 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 탄성 변형체는 원형의 개구와, 외주연부에 변형 전에 평평한 두 개의 표면을 포함하고, 상기 두 개의 표면은 상기 개구에 대향하는 전방 단부에서의 만곡부를 통해 연장되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  19. 제16항에 있어서, 상기 잉크 용기는 각기 다수의 잉크 내장 챔버에 압력 조절 챔버와 연통된 개구를 포함하고, 이 개구는 검은 모자 형상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  20. 제19항에 있어서, 상기 개구가 반달 형상인 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  21. 제16항에 있어서, 상기 잉크 내장 챔버는 다수의 잉크 토출 유닛에 대응하여 잉크 토출 유닛의 배치 방향에 평행하게 배열되고, 잉크 내장 유닛은 잉크 토출 유닛의 연통부로부터 압력 조절 장치를 향해 반경 방향으로 확대된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  22. 제16항에 있어서, 상기 잉크 내장 챔버 및 잉크 토출 유닛은 종방향 형상을 갖고 각각의 종방향들은 평행하게 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  23. 제21항에 있어서, 다수의 잉크 내장 챔버의 각각의 체적들은 동일한 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  24. 제23항에 있어서, 다수의 잉크 공급 액체 챔버의 각각의 체적들은 각각의 잉크 내장 챔버의 배치 방향에 교차하는 종방향 길이를 조절함으로써 동일하게 되는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  25. 제16항에 있어서, 상기 다수의 내장 챔버 각각은 다양한 색의 잉크를 독립적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  26. 제16항에 있어서, 필터가 잉크 내장 챔버 내에 제공되어 불순물이 토출 유닛으로의 잉크 내로 혼합되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기록 헤드.
  27. 제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 구성된 기록 헤드를 적재함으로써 직선으로 왕복 운동하는 캐리지와, 캐리지의 이동 방향에 직각 방향으로 기록 헤드의 잉크 토출 유닛으로부터 토출된 잉크를 수용하는 것으로, 기록 매체를 이송시키기 위한 이송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
KR10-2002-0007630A 2001-02-09 2002-02-09 압력 조절 챔버, 압력 조절 챔버를 구비한 잉크 제트 기록헤드 및 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치 KR100460242B1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2001-00033632 2001-02-09
JPJP-P-2001-00033634 2001-02-09
JP2001033632 2001-02-09
JP2001033634 2001-02-09
JP2002029049A JP4272837B2 (ja) 2001-02-09 2002-02-06 圧力調整室およびこれを有するインクジェット記録ヘッド、これを用いたインクジェット記録装置
JPJP-P-2002-00029049 2002-02-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020066225A KR20020066225A (ko) 2002-08-14
KR100460242B1 true KR100460242B1 (ko) 2004-12-08

Family

ID=27345951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2002-0007630A KR100460242B1 (ko) 2001-02-09 2002-02-09 압력 조절 챔버, 압력 조절 챔버를 구비한 잉크 제트 기록헤드 및 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6733117B2 (ko)
EP (1) EP1231065B9 (ko)
JP (1) JP4272837B2 (ko)
KR (1) KR100460242B1 (ko)
CN (1) CN1219646C (ko)
AT (1) ATE416088T1 (ko)
AU (1) AU784366B2 (ko)
CA (1) CA2371027C (ko)
DE (1) DE60230081D1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101337773B1 (ko) 2013-03-18 2013-12-06 오병이어 주식회사 잉크공급장치

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPS048902A0 (en) * 2002-02-13 2002-03-07 Silverbrook Research Pty. Ltd. Methods and systems (ap49)
JP3768973B2 (ja) 2002-05-17 2006-04-19 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP4461728B2 (ja) * 2003-07-29 2010-05-12 ブラザー工業株式会社 インクジェット記録装置及びインク供給装置
US7401875B2 (en) * 2004-07-09 2008-07-22 Texas Instruments Incorporated Inkjet printhead incorporating a memory array
JP2006224443A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Canon Inc インクジェット記録ヘッド、記録装置、および記録方法
JP4574385B2 (ja) * 2005-02-17 2010-11-04 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッドおよび記録装置
JP4963555B2 (ja) * 2005-04-28 2012-06-27 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッド
JP4725182B2 (ja) * 2005-04-28 2011-07-13 セイコーエプソン株式会社 液体供給システムの製造方法及び液体供給システム
JP4793555B2 (ja) * 2005-10-18 2011-10-12 ブラザー工業株式会社 画像記録装置
JP5224754B2 (ja) 2006-11-29 2013-07-03 キヤノン株式会社 インクジェット記録装置
WO2008066204A1 (en) * 2006-11-29 2008-06-05 Canon Kabushiki Kaisha Ink storing system and ink delivering system
CN101456290B (zh) * 2007-12-12 2011-09-28 精工爱普生株式会社 液体喷出装置、印刷装置以及液体供给方法
JP5521315B2 (ja) * 2008-11-11 2014-06-11 セイコーエプソン株式会社 電力増幅装置および液体噴射装置、液体噴射型印刷装置
US8215758B2 (en) * 2008-11-19 2012-07-10 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Damper device, damper unit, liquid jetting apparatus, and method of manufacturing damper device
JP5875288B2 (ja) * 2010-08-30 2016-03-02 キヤノン株式会社 液体噴射装置
JP6184131B2 (ja) 2012-03-29 2017-08-23 キヤノン株式会社 インクジェット記録装置
JP5867378B2 (ja) * 2012-12-11 2016-02-24 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
JP6056880B2 (ja) * 2015-01-19 2017-01-11 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
JP2015098177A (ja) * 2015-01-28 2015-05-28 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
JP6472290B2 (ja) * 2015-03-23 2019-02-20 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッド及びその製造方法
JP2016215545A (ja) * 2015-05-22 2016-12-22 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
JP6812138B2 (ja) * 2015-06-04 2021-01-13 キヤノン株式会社 インクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置
US10183495B2 (en) * 2016-02-29 2019-01-22 Seiko Epson Corporation Liquid supply device, printing apparatus and liquid ejection system
JP2018069513A (ja) * 2016-10-27 2018-05-10 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
JP6907507B2 (ja) * 2016-11-04 2021-07-21 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置
WO2019032084A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. PRINTING FLUID RESERVOIR
JP2022012396A (ja) 2020-07-01 2022-01-17 キヤノン株式会社 インクタンクおよびインクタンクのリーク検査
JP7471941B2 (ja) * 2020-07-09 2024-04-22 キヤノン株式会社 液体吐出ヘッドおよび液体吐出装置
CN114228338A (zh) * 2021-11-26 2022-03-25 田志广 一种喷墨印刷机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155756A (ja) * 1992-11-18 1994-06-03 Nec Corp インクジェット記録用カートリッジ
JPH0781082A (ja) * 1993-09-17 1995-03-28 Fuji Xerox Co Ltd インク供給機構
JPH0796609A (ja) * 1993-09-29 1995-04-11 Nec Corp インクジェットカートリッジ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2736885A (en) * 1955-03-14 1956-02-28 Thompson William Lester Trailer and towing vehicle aligning indicator
US4714937A (en) 1986-10-02 1987-12-22 Hewlett-Packard Company Ink delivery system
US4885595A (en) * 1989-02-14 1989-12-05 Hewlett-Packard Company Multicomponent refillable toner delivery system
JP2801429B2 (ja) * 1991-06-19 1998-09-21 キヤノン株式会社 液体貯蔵用タンク、インクジェットヘッドカートリッジ並びにインクジェット記録装置
JP2801430B2 (ja) * 1991-06-19 1998-09-21 キヤノン株式会社 インクタンク、インクジェットヘッドカートリッジならびにインクジェット記録装置
EP0594110B1 (en) 1992-10-20 2000-02-02 Canon Kabushiki Kaisha Ink jet head, method of producing the ink jet head and ink jet apparatus operable using the ink jet head
JP3332656B2 (ja) * 1995-05-19 2002-10-07 キヤノン株式会社 インク供給容器
JPH10296988A (ja) * 1997-04-25 1998-11-10 Oki Data:Kk インク貯蔵容器
US6264319B1 (en) * 2000-06-14 2001-07-24 Xerox Corporation Pressure change accommodating ink container and a liquid ink printer having same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06155756A (ja) * 1992-11-18 1994-06-03 Nec Corp インクジェット記録用カートリッジ
JPH0781082A (ja) * 1993-09-17 1995-03-28 Fuji Xerox Co Ltd インク供給機構
JPH0796609A (ja) * 1993-09-29 1995-04-11 Nec Corp インクジェットカートリッジ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101337773B1 (ko) 2013-03-18 2013-12-06 오병이어 주식회사 잉크공급장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20020118242A1 (en) 2002-08-29
US6733117B2 (en) 2004-05-11
JP4272837B2 (ja) 2009-06-03
CN1370682A (zh) 2002-09-25
CA2371027C (en) 2006-03-28
DE60230081D1 (de) 2009-01-15
AU784366B2 (en) 2006-03-16
CA2371027A1 (en) 2002-08-09
EP1231065B1 (en) 2008-12-03
JP2002307712A (ja) 2002-10-23
CN1219646C (zh) 2005-09-21
KR20020066225A (ko) 2002-08-14
EP1231065B9 (en) 2009-04-01
EP1231065A3 (en) 2002-11-06
AU1552002A (en) 2002-08-15
EP1231065A2 (en) 2002-08-14
ATE416088T1 (de) 2008-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100460242B1 (ko) 압력 조절 챔버, 압력 조절 챔버를 구비한 잉크 제트 기록헤드 및 잉크 제트 기록 헤드를 구비한 잉크 제트 기록 장치
EP2617572B1 (en) Image forming apparatus including liquid ejection head
KR100723563B1 (ko) 액체 공급 시스템, 잉크 탱크, 잉크 공급 시스템, 및 잉크젯 기록 장치
KR100381991B1 (ko) 잉크젯형기록장치용잉크탱크카트리지
KR100486804B1 (ko) 잉크 제트 인쇄 장치 및 잉크 공급 방법
US7014306B2 (en) Liquid reservoir apparatus
US20060274133A1 (en) Ink supply system, recording apparatus, recording head, and liquid supply system
KR20020096957A (ko) 잉크 제트 인쇄 장치 및 잉크 공급 방법
KR100604493B1 (ko) 잉크용기
JP2007245484A (ja) 圧力調整室およびこれを有する記録ヘッドおよびインクジェット記録装置
JP3713960B2 (ja) インクジェット記録装置
US20050068385A1 (en) Liquid-feeding system
JP3800807B2 (ja) インクジェット記録装置
JP4638085B2 (ja) インク供給装置及びインクジェット記録装置
EP0709210B1 (en) Ink-jet pen with capillarity gradient
JP2007245568A (ja) 圧力調整室およびこれを有する記録ヘッド、これを用いたインクジェット記録装置
JP4557410B2 (ja) サブインクタンク、インクジェットヘッドカートリッジ、及びインクジェット記録装置
US20240051294A1 (en) Liquid ejection head and liquid ejection apparatus
JP2006103056A (ja) 記録装置とインク供給方法
JPH08300677A (ja) インクジェット記録装置
JP2004358670A (ja) インクジェット記録装置
JP2013078924A (ja) 液体吐出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121023

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131029

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141028

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee