KR100497454B1 - 액체 용기, 액체 공급 장치 및 기록 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 그 일부가 변형 가능한 잉크 저장부와, 변형 가능부를 팽창시키는 힘을 발휘함으로써 용기 내의 요구되는 부압을 발생시키기 위한 스프링과, 적합한 범위 내에서 부압을 유지하도록 용기 내의 부압의 증가에 따라 공기가 도입되도록 하는 공기 도입 섹션을 갖는 구성에서, 일방향 밸브는 잉크를 포함하는 밀봉된 저장 공간으로부터 외측으로의 누출을 방지하고, 외측으로부터 저장 공간 내로의 공기의 도입을 허용하도록 사용된다. 그 결과, 사용 또는 보관하기 위한 어떤 환경에서도 공기 도입 섹션을 통한 잉크 누출이 없고 액체의 소비에 관계없이 안정적인 부압 특성을 유지하는 것이 가능한 잉크 탱크가 제공된다.

Description

액체 용기, 액체 공급 장치 및 기록 장치{LIQUID CONTAINER, LIQUID SUPPLYING APPARATUS, AND RECORDING APPARATUS}

본 발명은 예컨대, 효과적이고 안정적인 방식으로 기록 섹션으로서의 기록 헤드 또는 펜에 잉크와 같은 액체를 공급하기 위한, 액체 용기, 액체 공급 장치 및 기록 장치 및 잉크 제트 카트리지에 관한 것이다.

잉크 제트 기록 헤드와 같은 액체 소비 또는 사용 장치를 사용하여 기록 매체에 잉크, 즉 액체를 인가함으로써 기록 매체 상에 화상을 형성하는 잉크 제트 기록 장치는 기록 매체에 대해 기록 헤드를 이동시키면서 잉크를 토출함으로써 화상을 형성하는 장치와, 역으로 고정된 기록 헤드에 대해 기록 매체를 이동시키면서 잉크를 토출함으로서 화상을 형성하는 장치를 포함한다.

이러한 잉크제트 기록 장치에 사용되는 기록 헤드에 잉크를 공급하는 방법은 잉크 탱크가 전후로 이동되는(주 주사) 캐리지에 의해 운반되는 기록 헤드에 일체로 또는 분리할 수 있게 장착되고 잉크가 잉크 탱크로부터 기록 헤드로 직접 공급되는 온-캐리지 방법으로 지칭되는 방법을 포함한다. 본체가 캐리지에 의해 운반된 기록 헤드로부터 분리될 때 캐리지이외의 기록 장치의 구역 내에 잉크 탱크가 고정되고 잉크가 가요성 튜브를 통해 잉크 탱크와 기록 헤드를 결합시킴으로서 공급되는 튜브 공급 방법으로 지칭되는 다른 방법이 있다. 이 방법은 잉크 탱크(주 탱크)와 기록 헤드 사이에서 중간 탱크(부 탱크)로서 작용하는 제2 잉크 탱크가 기록 헤드 또는 캐리지 상에 장착되고 잉크가 제2 잉크 탱크로부터 기록 헤드로 직접 공급되는 구성을 포함한다.

이들 방법에 따라, 잉크를 기록 헤드로 직접 공급하기 위한 잉크 탱크에는 잉크 토출 섹션으로부터 잉크가 누출되는 것을 만족스럽게 방지하기 위해 잉크 토출 섹션에 형성된 매니스커스를 보유하도록 부압이 기록 헤드 내의 압력과 평형이고 기록 헤드의 잉크 토출 작동이 수행될 수 있는 범위 내의 적절한 부압을 생성하기 위한 기구가 제공된다.

이 형식의 부압 생성 기구에서, 잉크가 스며들어 보유되는 스폰지와 같은 다공성 부재가 잉크 탱크 내에 내장되고, 적절한 부압이 다공성 부재의 잉크 보유 용량에 의해 생성된다.

다른 기구에서, 체적을 증가시키는 방향으로 장력을 생성하며 탄성력을 갖는 고무와 같은 재료로 형성된 백-형상 부재는 이미 잉크로 충전되고, 백-형상 부재에 의해 생성된 장력은 부압을 내부에 가한다.

또 다른 기구에서, 백-형상 부재는 가요성 막을 사용하여 형성되고, 백-형상 부재의 체적을 증가시키는 방향으로 막을 가압하기 위한 스프링은 부압을 생성하기 위해 막의 내부 또는 외부에 결합된다.

그러나, 상기 기구들 중 어느 것에서도, 부압은 잉크 탱크 내의 잉크 양이 감소됨에 따라 증가하는 경향이 있고, 부압 수준이 소정 값을 초과할 때 잉크를 기록 헤드에 안정적으로 공급하는 것이 불가능해진다. 이는 잉크가 완전히 사용되기 전에 잉크 탱크가 불안정해진다는 점에서 문제가 된다.

예컨대, 일본 특허 출원 공개 제3-024900호(1991년)는 내부에 잉크를 직접 저장하고 저장된 잉크 양에 따라 변형될 수 있는 가요성의 폐쇄된 백-형상 부재에 의해 구성되며 스프링 부재가 백-형상 부재 내에 제공된 형식의 잉크 탱크의 구조를 개시한다. 부압은 스프링력과 부압으로 인한 힘(또는 대기압과 부압 사이의 차이)이 서로 평형을 이루도록 기본적으로 결정되기 때문에, 백-형상 부재 내의 부압은 스프링의 변형이 잉크 소비의 결과로서 백-형상 부재의 변형과 함께 진행함에 따라 증가한다. 이는 기록 헤드의 잉크 토출 작동이 기록 헤드의 잉크 토출 섹션에서 적절한 매니스커스의 형성을 방해하도록 수행될 수 있는 적절한 범위를 넘어서 부압이 증가하거나 또는 잉크가 기록 헤드로 만족스럽게 공급되지 못한다는 점에서 문제가 될 수 있다. 또한, 이는 잉크가 완전히 사용되지 못하게 한다.

몇몇 잉크 탱크는 잉크가 백-형상 부재 내에 저장되고 그 재료 및 형상이 백-형상 부재 자체에 의해 부압을 생성하기 위해 적절히 선택되며 잉크가 완전히 소비될 때 내부에 남겨진 공간이 없이 평평해지는 구성을 가지나, 이러한 백-형상 부재의 형상에 제한이 있다. 따라서, 이러한 잉크 탱크가 박스형 하우징 내에 수용되도록 구성될 때, 백-형상 부재의 형상은 잉크로 충전된 때라도 하우징의 내부에 완전히 맞지는 않고, 잉크 탱크의 체적 효율은 내부에 사용 가능한 전체 공간에 비해 낮다. 또한, 이러한 백-형상 부재는 기록 헤드로 잉크를 공급하는 성능이 감소될 수 있고 잉크가 거의 모두 사용되었을 때 높은 부압으로 인해 기록 헤드의 잉크 토출 작동을 불안정하게 할 수 있다는 점에서 문제가 있다.

이하와 같이 부압의 크기가 소정 수준보다 과도하게 커지는 것을 방지하는 몇몇 기구가 제안되었다.

예컨대, 일본 특허 출원 공개 제7-125240호(1995년) 및 일본 특허 출원 공개 제7-125241호(1995년)는 소수성 막과 관형 통기 포트가 탱크 내에 제공되고 내부의 부압이 증가할 때 탱크 내로 공기를 도입하도록 구형 본체가 튜브 내에 배치된 기구를 개시한다. 즉, 이들 공보는 용기의 내부 및 외부와 연통하도록 하는 관형 통기 포트(보스)를 갖고 보스의 내경보다 작은 외경을 갖는 구형 본체가 구형 본체와 보스에 대체로 환형 오리피스를 형성하도록 보스의 내벽 상에 제공된 복수의 돌출 리브에 부착된 기구를 개시한다. 이러한 오리피스의 크기는 잉크의 모세관 현상으로 인해 액체 시일과 같은 오리피스 내에 소량의 잉크가 보유되도록 선택된다. 오리피스는 부압이 기록 헤드의 작동 범위의 한계에 거의 도달할 때 액체 시일이 기능할 수 없게 하기 위해 용기 내의 부압이 잉크의 모세관 현상을 극복하도록 구성된다.

일본 특허 출원 공개 제6-183023호(1994년)는 구멍과 융기부를 갖는 판을 갖는 판형 부재가 판들 사이에 배치된 스프링 부재와 함께 가요성 시트에 의해 구성된 잉크 백 내에 서로 대면하는 관계로 제공되고 구멍을 갖는 판과 가요성 시트가 서로 분리되도록 내부 부압이 소정 값을 초과할 때 융기부가 구멍으로 들어가서 탱크 내에 공기를 도입하는 기구를 개시한다. 이 기구에서, 구멍을 갖는 판과 가요성 시트는 공기가 도입된 후 서로 밀접히 접촉되고, 잉크 매니스커스들을 보유하는 능력 또는 이 요소들 사이에 형성된 액체 시일에 의해 잉크의 누출이 방지된다.

그러나, 이들 방법은 공기가 도입되는 구역에 복수의 부품을 필요로 하고, 이에 따라 이러한 구역의 구조가 복잡해진다.

내부에 도입된 일정 양의 공기를 갖는 용기(T) 내의 압력이 도1(a)에 도시된 바와 같이 주위의 변화(대기압의 감소 또는 온도 상승)의 결과로서 극도로 높아질 때, 잉크는 도1(b)에 도시된 바와 같이 용기로부터 배출되며, 이는 용기가 잉크제트 기록 헤드 내에 사용될 때 잉크 토출 포트(N) 또는 통기 구멍(A)을 통해 잉크가 누출되는 결과를 야기할 수 있다. 액체가 가요성 시트에 의해 구성된 백-형상 부재 내에 저장될 때, 압력 감소를 야기하는 융통성 있는 공기의 팽창에 의해 내부의 압력 증가를 완화하는 어느 정도의 완충 효과가 기대될지라도, 이러한 효과는 제한된다.

일본 특허 출원 공개 제7-125240호(1995년) 또는 일본 특허 출원 공개 제7-125241호(1995년)에 개시된 구성에서, 폐쇄된 시스템은 환형 오리피스의 구역 내에 형성된 잉크 매니스커스로부터 발생하는 힘과 스프링에 의해 제공된 부압의 평형을 유지함으로써 달성된다. 기계적 구성이 비교적 간단하더라도, 폐쇄된 시스템을 유지시키는데 있어 안정성이 불충분하다. 특히, 저장된 잉크가 용기 내부 및 외부 기압 사이의 차이, 잉크의 온도 증가에서 기인하는 잉크 점성의 감소, 잉크 탱크만이 취급될 때 발생하는 충격 또는 드롭, 연속 기록 방법에 따른 주 주사 시에 발생하는 가속 등과 같은 다양한 조건에 기인하는 액체 시일의 파손으로 인해 누출될 수 있다는 점에서 문제가 발생한다. 더욱이, 액체 시일은 건조와 같은 습도 변화에 취약하며, 이는 도입되는 공기 방울의 작용에 변화를 야기하고 결과적으로 기록 헤드에 잉크를 공급하는 능력을 감소시켜 기록의 질을 감소시킨다.

상기 공보들은 오버플로우 용기로서 작용하며 습도 증감을 보장하는 입구 미로가 이러한 문제들을 방지하기 위해 보스에 접촉하여 제공되나, 이에 따라 구성이 복잡해지는 구성을 개시한다는 것이 가정된다. 더욱이, 미로 형상의 채널의 타단부가 항상 대기와 연통하기 때문에, 어느 정도의 잉크 증발이 불가피하다.

용기 내의 잉크가 완전히 사용될 때, 외부 공기는 용기 내의 부압을 제거하기 위해 갑자기 도입된다. 이는 기록 헤드의 구역 내에 남아있는 잉크가 토출 포트를 통해 누출되게 하며, 잔류 잉크는 더 이상 매니스커스를 형성하지 않는 환형 오리피스를 통해 누출될 수 있다.

더욱이, 관련 기술의 이들 예에서, 잉크 탱크에 대기를 직접 도입하기 위한 개구 섹션이 제공된다. 결과적으로, 잉크 탱크 내의 가스 양이 잉크가 개구 섹션의 크기 및 위치에 따라 거의 모두 사용되는 잉크 탱크의 구역 내에서 비교적 커져, 대기의 도입의 결과로서 부압이 제거될 때 잉크 토출 포트 또는 개구 섹션에서 매니스커스의 불완전한 보유를 야기하고 이에 따라 잉크의 누출 또는 대기의 불완전한 도입을 야기할 수 있다.

또한, 용기 내부 및 외부 기압 사이의 차이, 액적의 온도 상승, 잉크 탱크만이 취급될 때 발생하는 충격 또는 드롭, 연속 기록 방법에 따른 주 주사 시에 발생하는 가속 등과 같은 다양한 조건으로 인해 액체 시일의 파손이 발생할 수 있다. 이는 용기 내의 압력이 소정 값에 도달하지 않을 때라도 공기가 도입될 수 있거나 역으로 잉크가 누출될 수 있다는 점에서 문제가 된다. 더욱이, 이러한 조건은 기록 헤드와 잉크 탱크의 설계 또는 잉크의 물리적 특성에 따라 변할 수 있으며, 또한 개구 섹션의 형상 및 치수와 각 사용 모드에 의존하는 부압 생성 기구의 기본 구성에 따라 설계가 적절히 수행되어야 한다는 점에서 문제가 발생한다.

도입되는 공기에 대해 액체 시일을 사용하는 상기 잉크 탱크는 전술된 바와 같은 고유의 문제에 더하여 기록 장치의 설계에 있어 자유도의 감소와 같은 문제를 발생시킨다.

특히, 예컨대 잉크 탱크로부터 착탈 가능하게 함으로써 잉크 탱크로부터 분리된 요소로서 이와 같은 액체 시일 섹션을 구성하는 것은 용이하지 않다. 액체 시일 섹션이 개별 요소로서 제공되는 경우에, 요소를 잉크 탱크에 직접 부착하거나 또는 잉크 탱크 내부 및 외부의 압력차와 같은 인자들을 고려하여 전술된 바와 같이 환형 섹션 내에 바람직한 매니스커스를 형성하도록 튜브를 통해 요소를 잉크 탱크에 간접 연결할 때 복잡한 공정 또는 장치 구성이 요구될 것이다.

액체 밀봉부가 그 사이에 튜브가 개재된 잉크 탱크로부터 이격되는 위치에 제공될 때, 튜브가 액체 밀봉부에 매니스커스를 형성하도록 잉크로 충전되어야 한다. 그러나, 공기가 액체 밀봉부를 통해 도입될 때 튜브 내에 잉크는 잉크 탱크로 복귀되고, 전술된 바와 같이 이후에 잉크로 튜브를 재충전하도록 복잡한 공정 및 구성이 요구된다.

일본 특허 공개 평 6-183023 (1994년)에 개시된 기술은 얇은 판형 부재와 가요성 시트 사이의 미세한 간격을 통해 공기가 도입되는 구성을 채용하고 있다. 전술된 분리를 야기하는 힘이 액체가 간격으로 도입될 때 발생되는 모세관력에 의해 변하기 때문에, 이는 공기가 도입되면 부압이 부적절하게 발생되는 다른 문제를 초래한다.

더욱이, 충분한 버퍼링 기능을 제공하기 위해, 매우 낮은 강성을 갖고 변형이 용이한 부재가 가요성 부재로서 사용되어, 용기 내의 가스(공기) 압력이 증가하여 온도를 상승시킬때 가요성 부재 자체의 변형을 통해 용기의 체적 용량을 사실상 증가시킴으로써 용기의 내부 압력을 완화시킨다.

그러나, 이러한 가요성 부재로서 사용된 낮은 강성을 갖는 재료는 작은 두께를 갖고 일반적으로 가스에 대한 높은 투과성을 나타내기 때문에, 가스의 삼투압으로 인해 가스가 용기 내로 침투하는 것을 허용한다. 가스(공기)가 용기 내의 가스의 팽창을 완화하는 버퍼링 기능에 의해 취급될 수 없을만큼 용기 내로 침투할 수 있기 때문에, 이는 액체가 장시간 동안 용기 내에 보유되면 버퍼링 기능의 수행 성능이 떨어지는 결과를 야기한다. 따라서, 낮은 강성과 동시에 가스 투과성의 감소를 달성하기 위해 가요성 부재의 재료로서, 그 상부에 금속이 증착된 매우 고가의 재료를 사용하는 것이 필요하였다.

전술된 사항으로부터, 본 발명자는 용기 내로 공기를 도입함으로써 액체 용기 내의 부압을 제거하는 것은 바람직하지 못한 것이며 소정의 부압 값으로 압력을 복귀시키는 것이 중요하다는 것을 발견하였다. 더욱이, 본 발명자는 이러한 목적을 위해 적절한 양의 공기가 도입되어야 한다고 생각한다.

특히, 액체 용기가 잉크 제트 기록 헤드로 직접 제공하는 잉크 탱크로서 사용될 때, 적절한 유량으로 고화질의 고속 기록을 수행하기에 적절한 양의 잉크를 제공하는 것은 필수적인 것이다. 이러한 목적을 위해, 잉크의 유동에 대한 잉크 공급 채널 내의 저항을 사실상 일정하게 유지하는 것이 매우 요구된다. 따라서, 잉크 탱크 내의 부압의 안정화는 중요한 인자이며, 특히 소정의 범위 내로 부압을 유지하는 것이 중요하다. 이 목적을 위해, 공기를 도입하기 위한 부품은 신뢰성 있게 작동해야 한다.

용기 내로의 가스의 침투를 감소시키고 저장된 액체가 안정하게 공급되는 것을 허용하도록 이들 부재에 가스가 삼투되는 기회를 감소시킴으로써, 액체가 적절한 상태로 용기 내에 저장되는 것을 허용하는 것이 또한 중요하다.

본 발명은 전술한 문제들을 고려하여 구성되었으며, 이하의 목적 중 적어도 하나를 달성한다.

액체 공급의 결과로 내부에 부압 증가에 따라 공기가 저장부로 도입되는 것을 허용함으로써 적절한 범위 내에 부압을 유지시키는 공기 도입부와 요구되는 부압을 발생시키는 부분을 구비한 외측(예컨대, 기록 헤드)으로 공급될 액체(예컨대, 잉크)의 저장부의 구성에서, 본 발명은 임의의 사용 및 저장 환경에서 공기 도입부를 통해 액체가 누출되는 것을 방지하고 액체의 소비 상태에 상관없이 안정된 부압 특성을 유지하는 것이 가능하게 한다.

본 발명은 액체 용기 내에 일정한 부압을 유지하는 외측 공기의 도입이 보다 높은 신뢰도로 부압을 안정화하는 적절한 타이밍에서 신뢰성 있게 실시되며, 액체 공급 포트를 통한 액체의 누출이 갑작스러운 주위의 변화에서도 방지되어 결국 액체의 쓸데없는 소비를 예방하는 (잉크 탱크와 같은) 액체 용기를 제공하며, 또한 액체 용기를 사용하는 (잉크 제트 기록 장치와 같은) 액체 소비 장치를 제공한다.

본 발명은 액체 밀봉을 사용하여 전술한 잉크 탱크 내에 원래 있던 문제점이 해결될 수 있고, 기록 장치를 설계하는데 있어서의 자유도가 향상될 수 있는 부압 조절 기구를 갖는 잉크 탱크와, 잉크 제트 기록 헤드와, 일체 부품으로 잉크 탱크 및 잉크 제트 기록 헤드를 갖는 잉크 제트 카트리지와, 잉크 제트 기록 장치를 제공한다.

본 발명은 액체의 소비로 인한 부압 변화를 완화시켜 부압을 안정되게 하고, 갑작스런 주위 변화에서도 액체 공급 포트를 통한 액체의 누출을 방지하고, 저가로 제조될 수 있는 간단한 구성을 갖는 액체 용기를 제공하고, 본 발명은 액체 용기를 사용하는 액체 분사 기록 장치를 제공한다.

본 발명은 부품들이 높은 가스 투과성을 갖는 부재와 가요성 부재로 구성되고, 용기 내로의 가스의 침투를 감소시키도록 이런 부재들에 가스의 삼투되는 기회를 감소시킴으로써 액체가 적절하게 저장될 수 있고, 저장된 액체가 안정성 있게 공급될 수 있는 액체 용기를 제공하며, 또한 본 발명은 이를 사용하는 기록 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 태양에서는, 액체를 위한 저장 공간을 형성하는 저장부와, 상기 저장부에 저장된 액체를 외부로 공급하기 위한 액체 공급 포트를 형성하고 상기 저장부에 제공되는 액체 공급부와, 외부로부터 상기 저장 공간 내로의 가스의 도입을 허용하고, 외부로의 가스 및 액체의 누출을 방지하기 위해 상기 저장부에 배열된 일방향 밸브와, 상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 포함하고, 상기 일방향 밸브는 상기 저장부 내의 액체를 소비함으로써 생기는 상기 저장 공간 내의 부압을 제어하는 액체 용기가 제공된다.

본 명세서에서, 이러한 기구는 저장부의 적어도 일부를 가동하거나 변형 가능하게 갖춘 가동 부재 및 저장 공간의 용량이 증가하는 방향으로 가동 부재를 압박하기 위한 압박 수단을 포함할 수 있다.

또한, 저장부는 가동 부재와 같이 그 안에 변형 가능한 가요성 부재를 갖고 액체가 외측 공간과 접촉하는 가요성 부재의 내측에 존재하도록 구성될 수 있다.

제1 태양에 따른 액체 용기에 연결 가능하고 저장 공간으로부터 공급된 액체를 사용하는 액체 사용 장치가 제공된다.

또한, 액체로서의 잉크를 저장하는 액체 용기로부터 공급된 잉크로 기록을 수행하는 기록 헤드의 구성을 갖는 액체 사용 장치를 사용하는 수단을 포함하는 기록 장치가 제공된다.

또한, 잉크를 방출하기 위한 잉크 제트 헤드와, 잉크 제트 헤드로 공급되어지는 액체로서 잉크를 저장하기 위한 제1 태양에 따른 액체 용기를 포함하는 잉크 제트 헤드 카트리지가 제공된다.

본 발명의 제2 태양에서는, 액체용 저장 공간을 형성하는 저장부로부터 저장부에 형성된 공급 포트를 통해 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급 방법이며, 외부로부터 상기 저장 공간 내로의 가스 도입을 허용하고 외부로의 액체 및 가스의 누출을 방지하기 위한 일방향 밸브를 제공하는 단계와, 상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 제공하는 단계와, 상기 일방향 밸브에 의해 상기 저장부 내에 액체를 소비함으로써 생기는 상기 저장 공간 내의 부압을 제어하는 단계를 포함하는 액체 공급 방법이 제공된다.

본 발명의 제3 태양에서는, 액체용 저장 공간을 형성하고, 외부로 저장 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트를 형성하는 액체 공급부 및 외부로부터 상기 저장 공간 내로 가스를 도입하기 위한 가스 도입부를 포함하는 저장부와, 상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장시키기 위한 기능을 갖는 기구와, 상기 가스 도입부에 장착 가능한 가스 도입 부재를 갖춘 일방향 밸브를 포함하고, 상기 가스 도입 부재가 상기 가스 도입부 상에 장착된 상태에서는 가스의 도입이 상기 가스 도입부를 통해 허용되고, 상기 저장 공간으로부터 외부로의 가스 및 액체의 누출이 방지되며, 상기 일방향 밸브는 상기 저장부 내의 액체를 소비함으로써 생기는 상기 저장 공간 내의 부압을 제어하기 위한 액체 공급 장치가 제공된다.

액체로서 잉크를 저장하기 위한 저장부와, 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 포함하는 제3 태양에 따른 액체 공급 장치용 잉크 탱크가 제공된다.

또한, 이 잉크 탱크를 사용하여 기록 매체 상에 잉크를 방출함으로써 기록을 수행하고, 잉크 탱크에 의해 공급된 잉크를 방출하기 위한 기록 헤드는 잉크 탱크를 장착하기 위한 홀더와, 한 방향으로 유동하는 유체의 연통은 허용하고 다른 방향을 향한 유체의 연통은 방지하는 일방향 밸브와, 일방향 밸브와 연결됨으로써 개방 및 폐쇄되는 유동 경로를 포함하고, 홀더는 유동 경로와 연통하는 부재를 포함하고, 잉크 탱크는 홀더의 부재를 탈거 가능하게 장착할 수 있는 장착부를 구비함으로써, 가스가 홀더의 부재 및 일방향 밸브를 통해 그 내부로 도입 가능하게 되는 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.

제3 태양에 따른 상기 잉크 공급 장치를 구성하기 위한 잉크 탱크와, 잉크 탱크로부터 연통로를 통해 공급된 잉크를 방출하기 위한 기록 헤드를 포함하고, 잉크 탱크는 액체로서 잉크를 저장하기 위한 저장부 및 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 구비하고, 기록 헤드는 잉크 탱크와 일체로 형성되는 잉크 제트 카트리지가 제공된다.

또한, 이 잉크 제트 카트리지를 사용함으로써 기록 매체 상에 잉크를 토출하여 기록을 수행하고, 잉크 제트 카트리지를 장착하기 위한 홀더와, 한 방향으로 유동하는 유체의 연통은 허용하고 다른 방향을 향한 유체의 연통은 방지하는 일방향 밸브와, 일방향 밸브와 연결됨으로써 개방 및 폐쇄되는 유동 경로를 포함하고, 홀더는 유동 경로와 연통하는 부재를 구비하고, 잉크 제트 카트리지의 잉크 탱크는 홀더의 부재를 탈거 가능하게 장착할 수 있는 장착부를 구비함으로써, 가스가 홀더의 부재 및 일방향 밸브를 통해 그 내부로 도입 가능하게 되는 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.

본 발명의 제4 태양에서는, 액체를 위한 저장 공간을 형성하는 저장부에 장착되고, 외부로부터 상기 저장 공간으로의 가스 도입을 허용하며, 상기 저장 공간으로부터 외부로의 액체 및 가스 누출을 방지하기 위한 일방향 밸브이며, 상기 일방향 밸브는, 상기 저장 공간 내로 삽입하기 위한 중공 가스 도입 부재와, 상기 가스 도입 부재와 연통되고 외부로부터의 가스 도입을 허용하는 개구부를 갖는 밸브 챔버와, 상기 밸브 챔버가 제공되고 상기 개구부가 폐쇄되는 방향으로 압박됨으로써 상기 저장 공간 내의 압력이 소정의 값보다 작아지는 경우 상기 개구부를 개방하도록 작동되는 개/폐 부재를 포함하는 일방향 밸브를 제공한다.

본 발명의 제5 태양에서는, 적어도 일부에 액체의 저장 공간을 한정하는 가동 부재를 갖고, 외측으로의 액체의 공급에 따라 변형 가능하고, 그 안에 저장된 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트를 갖는 액체 저장 챔버와, 상기 저장 공간과 연통하고, 외측으로부터 상기 저장 공간 내로의 가스의 도입을 허용하고 상기 저장 공간으로부터 외측으로 액체와 가스의 누출을 방지하는 일방향 밸브를 갖는 밸브 챔버를 포함하고, 상기 액체 저장 챔버는 상기 저장 공간의 용량을 증가시키는 방향으로 압박력 F1을 발생시키기 위한 탄성 부재와, 상기 방향에 대해 영역 S1에서 상기 가동 부재를 압박하기 위한 압박력 F1을 저장하기 위한 압박 수단을 포함하고, 상기 밸브 챔버는 상기 일방향 밸브의 개방 작동을 제어하기 위한 압박력 F2를 발생시키기 위한 밸브 제어 부재와, 영역 S2 내에서 압박력 F2의 작용에 의해 상기 일방향 밸브를 폐쇄하기 위해 압박력 F2를 저장하기 위한 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 일방향 밸브는 외측으로부터 공기를 도입하기 위해 개방되도록 구성되고, 액체가 연통부 내에 존재할 때 상기 저장 공간과 상기 밸브 챔버 사이를 연통시키는 연통부 내에서 형성된 액체의 매니스커스로부터 야기된 압력을 PM, 매니스커스와 상기 저장 공간의 잉크의 최상부 사이의 높이를 h, 액체의 밀도를 ρ, 중력 가속도를 g라고 하면, 상기 밸브 챔버에 작용하는 부압의 절대값 PV = - (F1 / S1) + h x ρx g + PM 은,

｜PV｜> ｜F2｜/ S2

를 만족시키는 액체 용기가 제공된다.

여기서, 밸브 챔버는 도입된 가스를 보유하는 액체 저장 챔버의 부분에서 저장 공간과 연통하도록 형성되고, 다음 식이 만족될 때,

｜F1｜/ S1 ＞ ｜F2｜/S2

일방향 밸브는 외부로부터 공기를 도입하기 위해 개방된다.

본 발명의 제6 태양에서는, 액체용 저장 공간을 한정하고 액체의 공급에 따라 변위 가능한 가동 부재와, 외측으로 저장된 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트와, 상기 저장 공간 내로 가스를 도입 가능한 포트와 상기 포트를 밀봉하기 위한 밀봉 부재를 갖는 일방향 밸브를 포함하고, 상기 일방향 밸브는 저장 공간의 용량이 액체의 공급에 따른 상기 가동 부재의 변위에 의해 감소하기 시작하고 소정의 값보다 작아지게 될 때, 가스를 도입하도록 개방되는 액체 용기가 제공된다.

본 발명의 제7 태양에서, 저장된 액체를 외부로 공급하는 액체 공급 포트와, 외부로부터 저장 공간으로 가스를 도입하도록 하고 액체 및 가스를 저장 공간으로부터 외부로 누수하는 것을 방지하는 밸브 챔버를 포함하고, 액체 공급 포트와 일방향 밸브를 제외하고 전체적으로 밀봉된 액체 용기가 제공되는데,

액체 공급 포트로부터 액체 공급기로 부압을 인가하는 부압 생성 수단과,

가스를 도입하여 부압을 제어하는 부압 제어 수단을 포함하고,

부압 제어 수단은 액체 및 가스를 외부로 토출하려는 작동에 의해 유발된 토출을 방지하는 기능을 갖는다.

본 발명의 제8 태양에서, 액체용 저장 공간을 한정하고 액체의 공급에 따라 이동 가능한 가동 부재와, 외측으로 저장된 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트와, 상기 저장 공간 내로 가스의 도입이 가능한 개구와, 상기 개구를 밀봉하기 위한 밸브 본체를 포함하고, 상기 저장 공간의 용량이 상기 저장 공간이 가스의 도입을 야기하는 소정값보다 낮아지도록 액체로 차있는 상태로부터 액체의 공급에 따라 감소하기 시작한 후, 상기 저장 공간은 액체의 공급과 가스의 도입에 관계없이 용량을 소정값으로 유지하도록 구성되는 액체 용기가 제공된다.

저장 공간으로부터 공급되는 액체가 사용되고, 제5 내지 제8 태양 중 어느 하나에 따른 액체 용기와 결합될 수 있는 액체 사용 장치가 제공된다.

또한, 저장 공간으로부터 공급되는 잉크로 기록을 수행하고, 잉크가 기록 매체로서 저장된 제5 내지 제8 태양 중 어느 하나에 따른 액체 용기를 사용하는 기록 장치가 제공된다.

또한, 잉크가 기록 매체로서 저장된 제5 내지 제8 태양 중 어느 하나에 따른 액체 용기와, 잉크는 저장 공간으로부터 공급되며, 저장 공간과 결합되고 잉크 토출 포트로부터 잉크를 토출하는 기록 헤드를 포함하는 잉크 제트 카트리지가 제공된다.

상기에서, 액체로서의 잉크는 칼라 재료로서 안료를 포함할 수 있다.

또한, 본 명세서에서, "기록(recording)"이라는 단어는 문자 및 도면과 같은 중요한 정보를 형성하는 상태뿐만 아니라, 중요한지 또는 무의미한지, 또는 인간이 시각을 통해 인지할 수 있는 방법으로 실현될 수 있는지에 관계없이, 화상, 디자인, 패턴 등을 기록 매체 상에 널리 형성하는 상태 또는 기록 매체 수행 상태를 의미한다.

또한, "기록 매체(printing medium)"라는 단어는 종래의 기록 장치에서 사용되는 종이뿐만 아니라, 직물, 플라스틱 필름, 금속판, 유리, 세라믹, 나무 및 가죽과 같이 잉크를 저장할 수 있는 모든 것을 의미하며, "시트" 또는 단순히 "종이"로 대표될 것이다.

또한, "잉크"라는 단어는 전술한 "기록(printing)"의 정의뿐만 아니라 넓은 의미로 해석되어야 하고, 따라서 잉크는 기록 매체에 인가됨으로써 상, 디자인, 패턴 등을 형성하고, 기록 매체를 프로세싱하거나 잉크를 프로세싱(예컨대, 기록 매체에 인가되는 잉크의 칼라 재료의 응결 및 캡슐화)하는데 사용되는 액체를 의미한다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 목적, 효과, 특징 및 장점들은 후속하는 도면과 함께 후속하는 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.

이제 본 발명은 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

잉크 제트 기록 장치에 적용된 본 발명의 다양한 실시예는 이하에 설명될 것이다. 특히, 액체 용기는 잉크 제트 기록 헤드에 공급될 잉크를 포함하며, 따라서 "잉크"라는 용어는 "액체"라는 용어에 대용될 수 있다. 특히, 본 발명은 잉크 저장 칼라 재료에 효과적이다. 특히, 본 발명은 잉크 함유 안료가 더욱 우수한 잉크 공급 특성을 보장하기 위해 바람직하다.

<1. 기본 구성의 실시예>

<1.1 기본 구성의 제1 실시예>

도2 내지 도6은 본 발명의 기본 구성의 제1 실시예를 도시한다.

도2에서, 도면 부호 10은 잉크가 저장될 수 있는 카트리지를 표시하며, 도면 부호 20은 잉크 탱크(10)로부터 공급된 잉크를 방출할 수 있는 기록 헤드를 표시한다. 기록 헤드(20)는 임의의 특정의 잉크 방출 방법에 제한되지 않으며, 예를 들면, 열전 변환 본체에 의해 발생된 열 에너지가 잉크를 방출하기 위한 에너지로서 이용될 수 있다. 이 경우에, 잉크의 필름 비등은 열전 변환기에 의해 발생된 열에 의해 발생될 수 있으며, 잉크는 그 때에 에너지를 포밍(foaming)함으로써 잉크 방출 포트를 통해 방출될 수 있다. 잉크 탱크(10)와 기록 헤드(20)는 잉크 제트 기록 장치에 장착되고 이로부터 분리되는 잉크 제트 카트리지를 구성하도록 분리 가능하게 또는 분리 가능하지 않게 결합될 수 있다. 따라서, 카트리지형 잉크 탱크(10) 또는 기록 헤드(20)는 새로운 것으로 독립적으로 대체될 수 있으며, 또는 잉크 카트리지는 전체적으로 새로운 것으로 대체될 수 있다.

잉크 저장 공간(S)은 잉크 탱크(10) 내에 가동 부재(11)에 의해 한정된다. 잉크 탱크(10) 내의 가동 부재(11) 위의 공간은 기압과 동등한 압력 하에 놓일 대기 연통 포트(12)에서 대기에 노출된다. 잉크 탱크(10)의 외부 케이싱(13)은 외력으로부터 가동 부재(11)를 보호하기 위한 쉘로서 기능을 한다. 본 발명의 가동 부재(11)는 그의 중심 섹션에의 구성이 판(14)에 의해 조절되고 사다리꼴 측부 구성을 갖는 변형 가능한 가요성 필름(시트 부재)에 의해 구성된다. 이하에 설명될 바와 같이, 가동 부재(11)는 저장 공간(S) 내 잉크 양과 그의 압력 변동의 변화에 따라 변형된다. 이러한 경우, 가동 부재(11)의 주연 섹션은 잘 균형이 잡혀서 확장되고 수축되거나 변형되며, 가동 부재(11)의 중심 섹션은 실제로 수평인 자세와 방위가 유지되면서 상하로 이동한다. 따라서 가동 부재(11)가 매끄럽게 변형되기(이동되기) 때문에, 변형은 충격을 발생시키지 않을 것이며, 저장 공간(S) 내 충격으로 인한 이상 압력 변동은 없을 것이다.

잉크 저장 공간(S)에서, 잉크 기록 헤드의 잉크 방출 작동이 기록 헤드의 잉크 방출 포트에서 형성되는 매니스커스를 보유하는 능력과 평형을 이루어 수행될 수 있는 범위 내에서 부압을 발생시키도록, 판(14)을 통해 외향으로 가동 부재(11)를 연장하는 힘을 가하기 위한 압축 스프링의 형태의 부압 발생 수단, 즉, 스프링 부재(40)가 제공되어 있다. 도2는 저장 섹션(S)이 잉크로 실제로 완전히 충전되고 스프링 부재(40)가 이 상태에서도 잉크 탱크에서 적절한 부압을 발생시키도록 압축되는 상태를 도시한다.

기록 헤드(20)는 고무 플러그(17, 18) 내로 끼워 넣을 수 있는 중공 니들(21, 22)을 구비한다. 중공 니들(21)은 저장 공간(S) 내의 잉크를 기록 헤드(20)에 공급하기 위한 공급 채널(L1)을 형성하도록 고무 플러그(17, 18) 내로 끼워진다. 필터(23)는 공급 채널(L1) 내에 마련된다. 도면 부호 24는 고무 플러그(17)와 긴밀하게 접촉하고 있는 고무와 같은 밀봉 부재를 표시한다. 다른 중공 니들(22)은 대기로 저장 공간(S)을 노출하기 위한 연통 채널(L2)을 형성하도록 고무 플러그(18) 내로 끼워진다. 도2에 개략적으로 도시된 일방향 밸브(30)는 연통 채널(L2)에 마련된다. 도면 부호 25는 고무 플러그(18)와 긴밀하게 접촉하고 있는 고무와 같은 밀봉 부재를 표시한다. 고무 플러그(17, 18)는 중공 니들(21, 22)이 용이하게 끼워지도록 슬릿(17A, 18A)으로 형성될 수 있다. 중공 니들(21, 22)이 슬릿(17A, 18A) 내로 끼워지지 않는 경우에, 슬릿은 고무 플러그(17, 18)의 탄성력에 의해 폐쇄된다. 잉크 공급 포트(15)와 연통 포트(16)는 잉크 탱크(10)의 바닥에서 형성되며, 고무 플러그(17, 18)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 잉크 공급 포트(15)와 연통 포트(16)에서만 제외하고 중공 니들(21, 22)이 끼워지지 않을 때 잉크 저장 공간(S)은 완전히 밀봉되며, 니들이 끼워질 때에 잉크 저장 공간(S)은 대체로 밀봉된다.

도면에 개략적으로 도시된 일방향 밸브는 그 기능을 상징적으로 보여준다. 도면에서의 밸브의 상태는 밸브의 개방 상태 또는 폐쇄 상태를 있는 그대로 나타내지 않는다. 상기와 같이 일방향 밸브를 상징적으로 도시하는 다른 도면은 마찬가지로 생각될 것이다.

도3a 및 도3b는 도2에 도시된 구성에 적용될 때 본 발명에 따라 일방향 밸브(30)의 특정 구성과 작동의 예를 도시한다. 작동을 수행하는 이러한 구성은 이하에 설명될 다른 예에 유사한 방식으로 이용될 수 있는 과정에 대한 문제이다.

도3a에서, 본 실시예의 부압 제어 수단, 즉, 일방향 밸브(30)는 탱크와 직접 연통하는 중공 니들(튜브)(22)을 통해 잉크 탱크(10)에 연결될 구성을 갖는다. 이러한 밸브는 다이아프램(31)을 이용하는 다이아프램 밸브로서 구성된다. 특히, 다이아프램(31)은 고정된 방식으로 하우징(36)이 마련된 밀봉 부재(3)와 서로 마주보는 관계로 고정된 위치에 개구 섹션(31A)으로 형성된다. 개구(31A)는 밀봉 부재(32)와 정상적으로 밀봉된다. 다이아프램(31)은 이후에 설명되는 지지판(34)을 통해 도3a의 스프링 부재(33)에 의해 하향 가압된다. 대기와 연통하는 개구(36A)는 다이아프램(31)과 스프링 부재(33)가 마련되는 밸브 챔버(R)를 구성하는 하우징(36) 상에 마련되며, 밀봉 부재(32)는 개구(31A)와 서로 마주보는 관계의 위치에 고정된다. 개구 섹션(31A)이 도3a에 도시된 바와 같이 밀봉 부재(32)에 대항하여 가압될 때, 개구 섹션(31A)은 밸브 챔버(R)와 대기 사이의 연통 채널(L2)을 차단하도록 폐쇄된다. 지지판(34)은 다이아프램(31)과 긴밀하게 접촉하고 있으며 개구 섹션(31A)에 대응하는 개구(34A)를 갖는다. 중공 니들(22)을 통한 밸브 챔버(R)와 잉크 탱크(10) 사이의 연통의 성립은 중공 니들(22)의 단부 또는 중공 니들 내에 일정한 위치의 범위까지 잉크 탱크 내의 잉크가 존재하게 한다. 따라서, 밸브 챔버(R)는 잉크 저장 공간(S)에서와 동일한 내부 압력을 갖는다.

저장 공간(S) 내의 잉크의 양이 감소하도록 잉크가 잉크 탱크(10)로부터 기록 헤드(20)로 공급될 때, 저장 공간(S) 내의 압력(내부 압력)은 따라서 감소한다(부압은 증가한다). 저장 공간(S) 내의 압력이 소정 값과 동등하거나 더 작게 될 때(소정 부압과 동등하거나 크게 될 때), 개구 섹션(31A)은 대기와 유체 연통하도록 밀봉 부재(32)로부터 제거된다. 즉, 밸브 챔버(R) 내의 공기가 저장 공간(S) 내의 압력의 감소로 인해 제공되어, 밸브 챔버(R) 내의 부압을 증가시킨다. 밸브 챔버(R) 내의 부압이 소정 값에 도달할 때, 다이아프램(31)과 지지판(34)은 스프링 부재(33)의 가압력에 대항하여 밸브 챔버(R)의 측부를 향해 이동하는데, 이는 내측과 대기[챔버(R)의 외측]의 압력간의 차이가 스프링 부재(33)의 가압력을 초과하여 밀봉 부재(32)로부터 개구 섹션(31A)을 분리시키게 되기 때문이다. 그 결과로서, 개구 섹션(31A)은 밸브 챔버(R) 내보다 높은 압력 하에서 외측 공기를 밸브 챔버(R) 내로 도입시키도록 개방된다. 이러한 외측 공기의 도입은 밸브 챔버(R)와 저장 공간(S) 내의 압력을 완화시키며, 그 후에 개구 섹션(31A)은 스프링 부재의 가압력에 의해 다시 폐쇄된다. 이 점을 달성하여, 밸브 챔버(R) 내의 압력은 거의 대기 압력 정도로 상승한다. 스프링(33)의 가압력은 밀봉 부재쪽으로의 다이아프램(31)의 변위가 소정의 부압을 유지하기 위해 그 사이에 긴밀한 접촉을 성립하게 한다.

일방향 밸브(30)의 이러한 개폐 기능은 소정 압력(대기압보다 작은 압력)으로 밸브 챔버(R) 및 잉크 저장 공간(S) 내의 압력을 유지한다.

밸브 챔버(R) 및 잉크 저장 공간(S)은 중공 니들(22)을 통해 서로 연통되며, 중공 니들(22)의 단부의 개구(22A)는 잉크와 접촉하여, 개구(22A)에서 잉크 저장 공간(S)을 향해 투사되는 잉크와 공기 사이에 형성된 인터페이스인 매니스커스(22B)의 형성을 야기한다.

잉크 저장 공간(S) 내의 부압이 기록 헤드(20) 내로 잉크의 공급에 의해 소정 값을 초과할 경우, 밸브 챔버(R)와 잉크 저장 공간(S)의 내부 사이에 소정 압력 차이가 발생된다. 압력 차이가 매니스커스 유지 능력을 초과하는 순간, 공기는 잉크 저장 공간(S) 내로 도입되어 압력 차이를 제거한다. 다음, 잉크 저장 공간(S) 내의 압력의 계속적인 감소에 따라, 막(31)이 스프링 부재(33)를 압박하면서 압력에 의해 도3a 및 도3b에서 상향으로 변위되며, 이는 개구 부분(31A)을 개방시켜, 공기를 밸브 챔버(R) 내로 도입시킨다. 이는 밸브 챔버(R) 내의 부압을 완화시키고 동시에 밸브 챔버(R)와 잉크 저장 공간(S)의 내부 사이의 압력 차이를 발생시켜, 그 결과 공기가 중공 니들(22)의 단부의 개구(22A)에서 매니스커스를 파손시켜 잉크 저장 공간(S) 내로 도입된다.

개구 부분(31A)이 개방되어 공기의 도입을 시작하는 순간에, 난류가 공기 유동 내에 발생될 수 있다. 그러나, 본 예에서, 밸브 챔버(R) 및 잉크 저장 공간(S)은 중공 니들(22)을 통해 서로 연통되고 중공 니들(22)의 단부의 개구(22A)는 매니스커스가 형성될 수 있는 구조를 갖기 때문에, 밸브 챔버(R) 내로 다량의 잉크의 유동이 없을 것이다.

주위의 변화 또는 이송 중 장치의 흔들림에 의해 잉크가 밸브 챔버(R)로 유입될 경우에도, 잉크 저장 공간(S) 내의 부압을 조절하기 위한 공기 도입의 작용의 결과로 잉크가 잉크 저장 공간(S)으로 복귀되기 때문에, 잉크 탱크(10) 및 일방향 밸브(30)는 결과적으로 양호한 상태로 복귀된다.

상기 작용을 고려하면, 밸브 챔버(R) 내로 개구 부분(31A)을 개방하는 힘 보다 매니스커스 유지 능력이 작도록 중공 내들(22)의 단부의 개구(22A)의 개구 치수를 결정하는 것이 좋다. 예를 들어, 개구는 양호하게는 5 mm 이하의 개구 직경을 갖는 원형 구조를 가지며, 보다 양호하게는 1 mm 이하의 개구 직경을 갖는 원형 구조를 갖는다. 양호하게는, 중공 니들(22)의 길이(L)는 잉크가 상술된 바와 같이 공기 유동 내의 난류에 의해 밸브 챔버(R)를 향해 이동될 경우에도 잉크가 밸브 챔버(R)에 도달되기 어려운 치수이며, 그 치수는 양호하게는 0.5 mm 이상이며, 보다 양호하게는 예를 들어 5 mm 이상이다.

이러한 구조는 주위 변화 및 이송 중 장치의 흔들림 같은 장치의 실제 사용의 상태를 제외한 상태에서 아주 유리하며, 이는 기록 헤드에 대한 부압의 안정성에 대하여 매우 양호한 성능을 제공한다.

이러한 일방향 밸브(30)의 개폐 기능에 의해, 잉크 저장 공간(S) 및 밸브 챔버(R)의 내부는 일정한 압력으로 유지된다.

도4a, 도4b 및 도4c는 기록 헤드(20)와 결합된 잉크 탱크(10)의 잉크 공급 작업을 도시한다.

도4a는 잉크 저장 공간(S)이 잉크로 완전히 충전된 초기 상태(도2)로부터 작은 양의 잉크가 소비된 때 도달되는 잉크 탱크(10)의 상태를 도시한다. 도4b는 잉크 소비의 결과로서 가동 부재(11)가 (스프링 부재(40)를 압축하는 방향으로) 하향 변위된 상태를 도시한다. 가동 부재(11)는 도4b에서 도시된 상태로 최대로 하향 자유 변위되며, 잉크가 보다 소비될 때 가동 부재(11)로서 가요성 막은 인장되어 스프링 부재(40)로부터 부하를 또한 받으며, 이는 잉크 저장 공간(S) 내의 부압을 증가시킨다. 잉크 저장 공간(S) 내의 부압이 소정 공기 도입 압력을 초과할 때, 일방향 밸브(30)는 상술된 바와 같이 개방되어 도4c에서 도시된 바와 같이 잉크 저장 공간(S) 내로 외부 공기를 도입시킨다. 따라서, 잉크 저장 공간(S) 내의 압력은 소정 압력 아래로 내려가지 않으며, 일정한 압력이 잉크 저장 공간(S) 내에 유지된다. 그 결과, 잉크는 안정적으로 기록 헤드(20)로 공급되어 원하는 대로 기록 작업이 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 효율적이고 충분한 적용을 위해 상술된 구조를 갖는 잉크 탱크가 양호할 것이다.

도5는 본 발명의 실시예의 잉크 탱크를 사용하여 공급된 잉크의 양과 잉크 저장 공간(S) 내의 압력 변화 사이의 관계를 도시한다. 스프링에 의해 제공된 부압 및 환형 오리피스의 구역에 형성된 잉크 매니스커스(액체 시일)로부터 발생된 압력을 균형잡음으로써 폐쇄된(enclosed) 시스템이 성립되는 상기에서 인용된 일본 특허 출원 공개 제1995-125240호 또는 일본 특허 출원 공개 제1995-125241호에서 개시된 구조에서, 공기의 도입 및 차단이 불안정한 응답으로 수행되고, 탱크 내의 잉크 레벨이 불안정적이다는 사실과 이러한 구조가 부압의 증가에 반응하여 공기의 도입 전후에 액체 시일의 파괴 및 재형성의 작업을 포함한다는 사실을 포함하기 때문에 탱크 내의 압력은 크게 요동친다. 반대로, 본 발명의 실시예에서, 도5에서 도시된 바와 같이 잉크가 사용될 때까지 넓은 범위에서 잉크의 안정적인 공급 또는 안정된 부압을 유지하도록 공기의 도입(도4c) 및 차단(도4b)이 신속하고 안정적으로 수행된다. 잉크 저장 공간(S) 내에 있는 공기가 외부 공기 압력의 감소 또는 주위 온도의 증가에 의해 팽창될 때, 가동 부재(11)는 도6에서 도시된 바와 같이 상향으로 변위된다. 즉, 가동 부재(11)는 잉크 저장 공간(S) 내의 공기 팽창에 따라 상향으로 변위되어, 공기의 팽창으로 야기되는 압력 변화를 흡수한다. 또한, 스프링 부재(40)는 가동 부재(11)를 상향으로 압박하는 방향으로 부하를 가한다. 따라서, 일정한 압력이 잉크 저장 공간(S) 내에 신뢰성 있게 유지된다. 그 결과, 잉크는 소정의 기록 작업을 수행하도록 안정적으로 기록 헤드(20)로 공급될 수 있다. 도3a에서 도시된 바와 같이, 잉크 저장 공간(S) 내의 공기가 도6에서 도시된 바와 같이 팽창될 경우에도 일방향 밸브(30)는 폐쇄 또는 차단되어 유지되며, 이는 잉크 탱크(10) 내의 잉크가 누출되는 것을 방지한다.

잉크 저장 공간(S) 내로 도입된 공기의 부피의 증가를 가능하게 하기 위해, 양호하게는, 가동 부재의 변형(상향 변위)에 의한 공간(Vs)의 용적 용량의 증가량은 양호하게는 도입된 공기의 증가량(ΔVi) 이상으로 결정된다.

잉크 탱크(10) 내의 잉크의 레벨이 상술된 바와 같이 일방향 밸브(30)를 통해 잉크 탱크(10) 내로 외부 공기를 도입함으로써 잉크 탱크(10) 내에서 소비된 (그로부터 추출된 또는 공급된) 잉크 양에 따라 감소되기 때문에, 잉크 탱크(10) 내의 잉크는 공급 포트(15)를 통해 대체로 완전히 추출될 수 있다. 또한, 일방향 밸브(30)가 잉크 탱크(10) 내의 잉크 또는 공기(유체)가 외부로 추출 또는 누출되는 것을 방지하기 때문에, 잉크 탱크(10) 내의 잉크는 사용 시 잉크 탱크(10)의 자세 또는 방향에 관계없이 연통 포트(16)를 통해 누출되지 않을 것이다. 따라서, 사용 시 잉크 탱크(10)의 자세에 대한 제한이 없다.

일방향 밸브(30)는 본 예에서 기술된 막을 사용하는 구조에 한정되지 않으며, 스프링 부재의 가압력에 의해 밸브 시트에 대해 밸브 본체가 압박되는 일반적인 체크 밸브의 구조와 유사한 구조를 포함하여 여러 가지 구조가 사용될 수도 있다. 즉, 일방향 밸브(30)에 필요한 것은 잉크 탱크(10)로부터 외부로 유체(잉크 및 가스)의 추출 또는 누출을 방지하고 외부로부터 잉크 탱크(10) 내로 공기(가스)의 도입을 허용하는 것이다. 잉크가 일방향 밸브 외부에 (예를 들어 도3b에서 막(31) 아래에), 즉, 그 구조에 따라 잉크 탱크(10)의 외부에 존재하는 경우, 일방향 밸브(30)는 외부 잉크가 잉크 탱크(10) 내로 도입될 수 있게 한다.

잉크 탱크(10)의 연통 포트(16)의 위치는 잉크 탱크(10)의 바닥에 한정되지는 않으며, 탱크의 임의의 위치에 있을 수 있다. 예를 들어, 연통 포트(16)는 잉크 저장 공간(S) 내로 도입된 공기가 위치되는 잉크 탱크(10)의 상부 또는 측면 부분에 제공될 수도 있다.

<1.2 기본 구조의 제2 실시예>

도7은 본 발명의 기본 구조의 제2 실시예를 도시한다. 도시된 구조에서, 인장 스프링 형태의 스프링 부재(42)가 잉크 저장 공간(S) 외부에 제공되며, 기록 헤드의 잉크 토출 부분에서 형성된 매니스커스를 유지하는 능력과 평형되게 기록 헤드의 토출 작업이 수행될 수 있는 범위 내에 부압이 발생되도록 스프링 부재(42)는 가동 부재(11)를 외향으로 팽창시키는 힘을 가한다.

즉, 스프링 부재(42)의 기능은 제1 실시예의 스프링 부재(40)의 기능과 대체로 동일하다. 그러나, 본 실시예는 스프링 부재(42)가 잉크와 직접 접촉하지 않는 구조를 갖기 때문에, 스프링 부재 자체는 긴 보관 수명 및 개선된 안정성을 가지며, 잉크 재료의 선택 시 자유도가 증가된다.

<1.3 기본 구조의 제3 실시예>

제1 실시예는 부압을 발생시키도록 스프링 부재가 제공되는 구조를 갖지만, 스프링 성질을 갖는 재질을 사용하는 가동 부재로서 기능하도록 변형 가능한 가요성 막을 형성함으로써 스프링 부재가 생략될 수 있다. 특히, 가요성 막은 가요성 막 자체를 압박 유닛으로서 스프링 부재로 기능하게 하도록 잉크 저장 공간(S)의 용적 능력을 증가시키는 방향으로 변위되는 성질이 제공된 재질일 수도 있다.

도8은 제1 실시예의 스프링 부재(40)의 기능과 대체로 유사한 기능을 달성하도록 적절한 스프링 성질을 갖는 가요성 막을 사용하여 가동 부재(11')가 형성된 구조의 실시예를 도시한다. 본 실시예는 특별한 스프링 부재가 배치되지 않기 때문에 잉크 저장 효율이 개선되고 잉크 탱크의 제조 비용이 감소된다는 점에서 유리하다.

이러한 가요성 막을 갖는 잉크 탱크는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제1997-267483호에서 개시된 바와 같이 직접 블로 성형을 사용하여 같은 단계에서 동시에 외벽으로부터 가요성 막이 분리되도록 변형될 수 있는 잉크 저장 내벽 및 잉크 탱크 외벽을 성형함으로써 얻어질 수 있다.

예를 들어, 스프링이 사용되지 않더라도 기록 헤드로부터 잉크 토출 중 문제가 발생되지 않으며 기록 헤드에서 발생된 부압의 크기 및 기록 헤드와 잉크 탱크 사이의 위치 관계에 의한 수두 차이를 고려하여 기록 헤드에 대해 대체로 적절한 범위로 부압이 유지되는 경우에 이러한 잉크 탱크가 사용될 수 있다.

<1.4 기본 구조의 제4 실시예>

제1 실시예에서 스프링 부재가 코일 스프링 같은 구조를 갖는 것으로 기술되었지만, 판 스프링이 사용된 구조도 가능하다.

도9는 이러한 구조를 갖는 잉크 탱크(127)의 사시도이다. 잉크 탱크는 상부 및 하부 스프링/시트 유닛(114)이 사각 프레임(115)의 상부 및 하부의 개구에 장착되는 둘러싸인 구조를 갖는다. 후술되는 바와 같이, 스프링/시트 유닛(114)은 스프링(107)과 압력 판(109)과 가요성 탱크 시트(가요성 부재)(106)를 포함하는 스프링 유닛(114)에 의해 구성된다. 프레임(115)에는 잉크 공급 포트(15) 및 연통 포트(16)가 형성된다.

도10a 내지 도14b는 이러한 잉크 탱크(147)의 제조 방법을 도시한다.

우선, 도10a, 도10b 및 도10c는 볼록한 형상을 갖는 가요성 탱크 시트(106)를 형성하는 단계를 도시한다.

탱크 시트(106)를 형성하는 시트 재질(101)이 원료로부터 큰 크기를 갖는 시트로 형성되며, 시트 재질(101)은 잉크 탱크의 성능에 주요 인자이다. 시트 재질(101)은 가스 및 잉크 성분에 대해 저 침투성과, 가요성과, 반복되는 변형에 대한 내구성을 갖는다. 이러한 양호한 재질로는 PP, PE, PVDC, EVOH, 나일론과, 알루미늄, 실리카로 적층된 복합 재질 등이 있다. 이들을 층으로 형성한 재질을 사용하는 것도 또한 가능하다. 특히, 높은 화학적 내성을 갖는 PP 또는 PE와 가스 및 증기 차단에 양호한 성능을 나타내는 PVDC, EVOH를 막으로 형성함으로써 우수한 잉크 탱크 성능이 얻어질 수 있다. 양호하게는, 이러한 시트 재질(101)의 두께는 연성 및 내구성을 고려하여 약 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 범위 내에 있다.

도10a에 도시된 바와 같이, 그러한 시트 재료(101)는 볼록부(103), 진공 구멍(104) 및 (도시되지 않은) 온도 조절 기구를 갖는 형성 다이(102)에 사용하는 볼록 형태로 형성된다. 시트 재료(101)는 진공 구멍(104)에 의해 흡착되어 형성 다이(102)로부터의 가열에 의해 볼록부(103)를 갖는 유연한 볼록 형태로 형성된다. 도10b에 도시된 바와 같이 볼록 형상으로 형성된 후에, 시트 재료(101)는 도10c에 도시된 바와 같이 소정의 크기를 갖는 탱크 시트(106) 내로 절결된다. 크기는 후속 단계에서 장치를 제조하기에 적절하도록 요구되고, 잉크 저장용 잉크 탱크(127)의 용적에 따라 설정될 수 있다.

도11a는 잉크 탱크(127)에서 부압을 발생시키는 데 사용되는 스프링 유닛(112)을 제조하는 단계를 도시한다. 이전에 반원 구조로 형성된 스프링(107)은 스프링 수용 지그(108) 상에 장착되고, 가압판(109)은 용접 전극(111)을 사용하는 스폿 용접을 통해 그 위에 동일하게 부착된다. 열 접착제(110)는 가압판(109)에 도포된다. 스프링 유닛(112)은 스프링(107)과 가압판(109)으로 구성된다.

도11b는 스프링 유닛(112)을 탱크 시트(106)에 장착하는 단계를 도시한다. 스프링 유닛(112)은 (도시되지 않은) 수용 지그 상에 위치된 탱크 시트(106)의 내면 상에 배치된다. 열 접착제(110)는 스프링 유닛(112)과 탱크 시트(106)를 결합하여 스프링/시트 유닛(114)을 형성하도록 가열 헤드(113)를 사용하여 가열된다.

도12a는 스프링/시트 유닛(114)을 프레임(115)에 용접하는 단계를 도시한다. 프레임(115)은 프레임 수용 지그(116)에 고정된다. 프레임(115)이 지그(116) 상에 위치되어 배치된 후에, 프레임(115)을 둘러싸는 시트 흡착 지그(117)는 비교적 오정렬이 없는 유닛(114)과 프레임(115)을 보유하도록 스프링/시트 유닛(114)을 진공 구멍(117a)으로 흡착한다. 그 후에, 가열 헤드(118)는 프레임(115)의 상부측 주연 모서리의 환형 연결면과 구조 내의 스프링/시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 주연 모서리를 가열하여 용접시키는 데 사용된다. 시트 흡착 지그(117)가 도12a의 프레임(115)의 상부 주연 모서리와 스프링/시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 주연 모서리를 서로 균일하게 대면하도록 설정하고, 결합면은 상당히 균일하게 가열되어 용접되어 밀봉된다. 따라서, 시트 흡착 지그(117)는 균일한 밀봉부를 제공하기 위한 가열 용접에 중요하다.

도12b는 프레임(115)으로부터 돌출하는 탱크 시트(106)의 일부를 (도시되지 않은) 커터로 절결하는 단계를 도시한다. 스프링/시트/프레임 유닛(119)은 프레임(115)으로부터 돌출하는 탱크 시트(106)의 일부를 절결함으로써 완성된다.

도13, 도14a 및 도14b는 위에서 설명된 단계를 통해 제조된 스프링/시트/프레임 유닛(119)에 다른 스프링/시트 유닛(114)을 가열하여 용접하는 단계를 도시한다.

도13에 도시된 바와 같이, 스프링/시트/프레임 유닛(119)은 (도시되지 않은) 수용 지그에 장착되고, 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 주연은 그 위치가 수용 지그에 대하여 한정된 흡착 지그(120)에 의해 둘러싸인다. 수용 지그는 도14a 및 도14b에 도시된 바와 같은 평탄 섹션(106a)을 보유하도록 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 탱크 시트(106)의 외부 평탄 섹션(106a)과 접촉하는 표면 내에 있다. 외부 스프링/시트 유닛(114)은 흡착되어 탱크(106)의 외부 평탄 섹션(106a)에서 보유 지그(121)에 의해 보유되고, 보유 지그(121)는 스프링/시트 유닛(114)의 스프링(107) 단부(107a, 107b)와 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 스프링(107) 단부(107a, 107b)로 대체로 동시에 하강된다. 스프링(107)의 단부(107a)는 자체 정렬 기반으로 각각 서로에 끼워 맞춰지는 볼록 형상을 갖는다. 단일 스프링 부재는 몸체를 형성하는 한 쌍의 스프링 부재로 그러한 스프링과 결합함으로써 형성된다.

보유 지그(121)는 도14a에 도시된 바와 같이 스프링(107) 쌍을 압축시키도록 더욱 하강된다. 이렇게 함으로써, 보유 지그(121)는 도13의 스프링/시트 유닛(114)의 상부 평탄 섹션(106a), 즉 볼록 구조로 형성된 탱크 시트(106)의 상부 평탄 섹션을 넓게 가압한다. 결국, 탱크 시트(106)의 평탄 섹션(106a)의 위치가 조절되고, 스프링/시트 유닛(114)은 서로 평행을 보유하면서 아래에 동일하게 위치된 유닛(119) 및 지그(120)를 진행시킨다. 따라서 도14b에 도시된 바와 같이, 스프링 시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 주연 모서리는 흡착 지그(120)의 표면과 접촉하여 진공 구멍(120a)에 흡착되어 보유되고, 프레임(115)의 용접면(동일한 구조 내의 상부 결합면)과 서로 마주보는 균일한 관계로 놓인다. 이러한 상태에서, 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 프레임(115)의 상부 주연 모서리 및 스프링/시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)는 가열 헤드(122)로 서로 가열되어 용접된다.

상부 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 평탄 섹션(106a)과 저부 유닛(119)의 탱크 시트(106) 평탄 섹션(106a) 사이의 평행을 보유하면서 스프링 쌍을 압축시킴으로써, 탱크 시트(106) 쌍의 평탄 섹션(106a)들 사이에 높은 평행성을 갖는 잉크 탱크(127)가 안정하게 대량 생산 기반에서 생산될 수 있다. 스프링(107)의 쌍이 도14a 및 도14b에서 대칭적이고 균일하게 압축되어 변형되기 때문에, 높은 안정성을 갖는 탱크 시트 쌍의 평탄 섹션(106a)들 사이에 높은 평행성을 갖는 잉크 탱크(127)를 생산하는 것을 가능케 하는 스프링/시트 유닛(114)을 경사지게 하는 힘이 없을 것이다. 또한, 도14a 및 도14b에서 스프링(107) 쌍이 대칭적이고 균일하게 압축되어 변형되기 때문에, 서로 마주보는 관계인 탱크 시트(106)의 쌍의 평탄 섹션(106a)들 사이의 간격은 계속 안정하게 잉크를 공급할 수 있도록 더욱 높은 평행성이 보유되게 변화된다. 또한, 잉크 탱크(127)는 가요성 탱크 시트(106)의 평탄 섹션(106a)이 기울도록 작용하는 힘이 없기 때문에, 높은 밀봉 특성, 압력 저항성 및 내구성을 갖는다.

그 후에, 프레임(115)으로부터 돌출하는 탱크 시트(106)의 부분은 도10에 도시된 바와 같이 잉크 탱크(127)를 완성시키도록 절결된다. 잉크 탱크(127)의 내부는 잉크 공급 포트(15)와 연통 포트(16)를 통해서만 외부와 연통되는 둘러싸인 구조를 갖는다.

도15는 위의 공정을 통해 제조된 잉크 탱크를 갖는 잉크 탱크 보유 챔버의 단면도이다.

잉크는 잉크 탱크(127) 내에 보존될 수 있고, 필터(137)를 통해 공급 채널(136)로 잉크 탱크(127)의 공급 포트(15)로부터 공급되어 헤드 칩(133)으로 공급된다. 히터 보드(134)는 잉크 제트 기록 헤드를 형성하도록 본 실시예의 헤드 칩(133)에 결합되고, 히터 보드(134)는 잉크 경로 및 오리피스로 형성되며, 잉크 탱크(127)로부터 공급된 잉크를 토출시킬 수 있는 전기 열전 변환기(히터)로 제공된다. 공기는 위의 실시예와 유사한 방식으로 연통 포트(16)를 통해 잉크 탱크 내로 안내될 수 있다. 일반적으로 리드(132)에 의해 형성된 폐쇄 구조를 갖는 잉크 탱크 보유 챔버(130)는 작은 구멍(142)을 통해서만 외부와 연통할 수 있다.

잉크 탱크 보유 챔버(130)는 단일 잉크 탱크(127)가 보유되거나 복수개의 잉크 탱크가 보유되도록 구성될 수 있다.

도16은 복수개의 잉크 탱크(127)가 보유된 구조를 도시한다. 잉크 탱크(127)는 용접 또는 결합을 사용하는 잉크 탱크 장착부(131)에 장착된다. 그 후에, 리드(132)는 잉크 탱크 보유 챔버(130) 내의 절반 정도 폐쇄된 공간을 형성하도록 용접 또는 결합을 사용하는 잉크 탱크 보유 챔버(130)의 개구에 장착된다.

<1.5 잉크 제트 인쇄 장치의 구조의 실시예>

도17은 본 발명이 공급될 수 있는 액체 소비 장치로서의 잉크 제트 기록 장치의 예시의 사시도이다.

그러한 기록 장치는 직렬형 잉크 제트 인쇄 장치이다. 본 실시예의 기록 장치(50)에서, 카트리지(53)는 안내 샤프트(51, 52)에 의해 안내되어 화살표 A로 표시된 주 주사 방향으로 이동될 수 있다. 카트리지(53)는 카트리지 모터와 동일한 모터의 구동력을 전달하는 벨트와 같은 구동력 전달 기구에 의해 주 주사 방향의 전후방으로 이동된다. 카트리지(53)는 (도17에 도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드 및 잉크를 잉크 제트 기록 헤드로 공급하는 잉크 탱크(잉크 용기; 10)를 이송한다. 잉크 탱크(10)는 위의 실시예와 유사한 구조를 가지고, 잉크 제트 기록 헤드와 연통하는 잉크 제트 카트리지를 형성할 수 있다. 인쇄 매체로서의 용지(P)는 장치의 전방 단부에 제공된 삽입 구멍(55) 내로 삽입되어, 그 전송 방향이 바뀐 후에 공급 롤러(56)에 의해 화살표B로 표시된 부 주사 방향으로 이송된다. 기록 장치(50)는 기록 헤드(20)가 주 주사 방향으로 이동하면서 용지(P) 상의 인쇄 영역을 향해 잉크를 토출시키는 기록 작동과 기록 폭과 동일한 거리로 부 주사 방향으로 용지(P)를 전송시키는 전송 작동을 반복함으로써 용지(P) 상에 화상을 연속적으로 형성한다.

잉크 제트 기록 헤드(20)는 잉크를 토출시키는 에너지로 전기 열전 변환기 요소에 의해 발생된 열 에너지를 이용할 수 있다. 이러한 경우에, 잉크의 막 비등이 전기 열전 변환기 요소에 의해 발생된 열에 의해 일어나고, 잉크는 그 때 발생된 포밍 에너지에 의해 잉크 토출 포트로부터 토출된다. 잉크를 잉크 제트 기록 헤드로부터 토출시키는 방법은 전기 열전 변환기 요소를 사용하는 방법에 한정되지 않으며, 예컨대 압전 소자를 사용하여 잉크를 토출시키는 방법이 채용될 수도 있다.

도17에서 카트리지(53)의 이동 범위의 좌측 단부에, 잉크 토출부가 형성된 카트리지(53)에 의해 이송되는 잉크 제트 인쇄 헤드의 표면과 대면하는 재생 시스템 유닛(재생 공정 유닛)을 구비한다. 재생 시스템 유닛(58)은 기록 헤드의 잉크 토출부를 캡핑할 수 있는 캡과 캡 내로 부압을 안내할 수 있는 흡입 펌프를 구비하고, 유닛은 잉크 토출부를 통해 잉크를 흡착하고 방출하도록 잉크 토출부를 둘러싸는 캡 내로 부압을 안내함으로써 잉크 제트 기록 헤드의 적절한 잉크 토출 상태를 유지하기 위해 ("흡입 재생 공정"이라고도 하는) 재생 공정을 수행할 수 있다. 또한, ("토출 재생 공정"으로도 언급되는) 캡을 향해 잉크를 토출함으로써 잉크 제트 기록 헤드의 적절한 잉크 토출 상태를 보유하는 재생 공정이 수행될 수 있다.

본 실시예의 기록 장치에서, 잉크는 잉크 제트 기록 헤드(20)를 따라 카트리지(53)에 의해 이송된 잉크 탱크(10)로부터 잉크 제트 기록 헤드(20)로 공급된다.

<1.6 변경예>

잉크 탱크(10)의 저장 공간(S)의 내벽의 적어도 일부가 변형될 수 있는 가요성 막과 같은 가동 부재에 의해 구성될 수 있고, 다르게는 전체 내벽이 그러한 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 외부 케이싱(13)에 가동 부재(11)를 결합시키는 단계는 생략될 수 있어서, 사용된 부분의 갯수가 감소될 수 있고, 이는 제작 비용을 감소시키는 우수한 효과를 생성하는데 기여한다. 그러한 변형 가능한 부재를 제공하는 대신에, 저장 공간(S)의 부피 용량에 따라 변위되는 부재가 벽의 일부에 제공될 수 있다.

잉크 공급 포트(15)와 연통 포트(16)가 형성된 위치는 이전에 잉크 탱크(10)에 설정될 수 있어서, 잉크 공급 포트(15)와 연통 포트(16)는 잉크 탱크(10)가 사용될 때 형성될 수 있다. 잉크 탱크(10)에 요구되는 것은 잉크를 저장할 수 있는 것이고, 이전에 잉크를 저장하는 것은 요구되지 않는다.

기록 헤드와 분리 가능하게 또는 분리되지 않게 일체로 되고 주 방향으로 주사된 잉크 탱크의 구조는 위의 실시예에 설명되었고, 본 발명은 기록 헤드로부터 분리식으로 제공되고 잉크를 소정의 부압을 생성하는 튜브를 통해 기록 헤드로 공급하는 유닛을 구비한다.

<2. 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 연결의 실시예>

기록 헤드(20)와 잉크 탱크(10)를 구비한 일방향 밸브(30)가 서로에 대해 분리되지 않도록 기록 헤드(20)와 잉크 탱크(10)를 결합시켜 잉크 제트 기록 장치로부터 착탈 가능한 잉크 제트 카트리지를 구성하는 것이 가능하지만, 기록 헤드와 일방향 밸브 모두 또는 어느 한쪽이 분리 가능한 구성도 가능하다.

이 섹션에서는, 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하는 모드의 몇몇 실시예에 대해 설명될 것이다.

<2.1 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하는 모드의 제1 실시예>

도18은 잉크 탱크(10)와 기록 헤드(20)가 서로에 대해 분리될 수 없도록 결합되고 잉크 탱크(10)와 일방향 밸브(10)가 분리 가능하게 결합된 구성을 도시한다. 이 실시예에서, 잉크 탱크(10)와 기록 헤드(20)의 조합, 일방향 밸브(30) 또는 합성 잉크 제트 카트리지를 대체로 새로운 것으로 교체하는 것이 가능하다.

본 발명에서는, 각각의 기능 부재가 교체 가능하기 때문에, 오랜 기간의 사용 중, 기능의 감소가 발생하는 경우에도, 단지 기능이 저하된 부품만이 교체 가능하다. 또한, 동일한 잉크 탱크(10)가 다른 기록 헤드 또는 기록 장치에 사용되는 경우나 또는 사용 방법이 동일한 기록 헤드를 사용하는 방법과 다른 경우에, 기록 헤드에 가해지는 최적의 부압 값은 각 경우에서 다를 수 있다. 그러나, 동일한 잉크 탱크(10)를 사용하는 경우에도, 부압 값은 단지 일방향 밸브(30)를 교체하여 자유롭게 설정될 수 있으며, 이는 특징적인 다기능 시스템을 생산하는데 기여한다.

<2.2 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하는 모드의 제2 실시예>

도19는 잉크 탱크(10)와 일방향 밸브(30)가 서로에 대해 분리되지 못하도록 결합되고, 잉크 탱크(10)와 기록 헤드(20)는 분리 가능하게 결합되는 구성을 도시한다. 이 실시예에서, 잉크 탱크(10)와 일방향 밸브의 조합, 기록 헤드(20) 또는 합성 잉크 제트 카트리지를 대체로 새로운 것으로 교체하는 것이 가능하다. 필터(23)는 잉크 탱크(10) 내에 제공될 수 있다.

이러한 구성에서는, 잉크 탱크(10)와 일방향 밸브(30) 사이의 분리를 가능하게 하기 위해 특정 부품이 요구되지 않는다. 따라서, 대체로 제조 시의 비용 절감에 효과적이다.

선택적으로, 잉크 탱크(10)와 기록 헤드(20)는 분리 가능하게 결합될 수 있고, 잉크 탱크(10)와 일방향 밸브(30)도 분리 가능하게 결합될 수 있어, 잉크 탱크(10), 기록 헤드(20) 및 일방향 밸브(30)의 각각을 새로운 것으로 교체할 수 있다. 이 경우, 필터(23)는 잉크 탱크(10) 내에 위치될 수 있다.

잉크 탱크(10)와 일방향 밸브(30)가 서로에 대해 분리 가능한 방식으로 구성되기 때문에, 잉크 탱크(10)를 배치할 때 상대적으로 정밀한 부품인 일방향 밸브를 보호하기 위한 관리가 불필요하여, 잉크 탱크의 간단한 패키징을 갖는 분배를 실현할 수 있다.

<2.3 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하는 모드의 제3 실시예>

도20은 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하는 모드의 제3 실시예를 도시한 단면도이다.

이 실시예에서, 일방향 밸브(10)는 도시된 바와 같이 (이하 "기록 헤드"로 간단하게 언급되기도 하는) 기록 헤드 칩을 일체로 구비한다. 잉크 탱크는 기록 헤드(20)가 일체로 구비된 일방향 밸브(30)에 분리 가능하게 제공된다.

일방향 밸브(30)는 기록 헤드(20)를 보유하기 위한 홀더의 일부분에 제공되고, 중공 조인트 니들(238)은 상기 밸브 상에 장착되며, 상기 니들은 밸브에 의해 개폐 또는 차단된 채널과 연통한다. 일방향 밸브(30)는 기본적으로 단부 상에 장착된 밀봉 탄성체(233)와 밸브를 폐쇄하는 방향으로 작동하도록 가동 부재(231)를 가압하기 위한 스프링(232)을 갖는 가동 부재(231)에 의해 구성된다. 특히, 가동 부재(231)가 양 측면(형상의 수직 방향에서 동일체의 양 측면) 상에 가해지는 압력의 차에 따라 스프링(232)에 의해 형상의 하방으로 가압될 때, 밀봉 탄성체(232)는 밸브를 폐쇄하기 위해 대기 연통 구멍으로 사용되는 구멍 주위에 제공된 다른 밀봉 탄성체(234)와 접촉한다. 압력 차가 형상의 상방으로 가동 부재(231)를 가압하고 그 힘이 스프링(232)의 가압력보다 클 때, 기동 부재(231)는 밸브를 개방하도록 상방으로 작동된다.

니들 밸브는 예로써 일방향 밸브로 도시되었지만, 상술된 다이아프램 밸브가 사용될 수도 있다. 이것은 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하는 모드의 제4 및 그 이후의 실시예에 동등하게 적용 가능하다.

잉크를 공급하기 위한 조인트 니들(228) 또한 기록 헤드 홀더(22) 상에 제공된다. 니들 내의 중공은 기록 헤드(20)의 필터(225)를 구비한 잉크 채널(227)과 연통한다. 기록 헤드(20)는 (도시되지 않은) 복수의 잉크 토출 포트를 갖는다. 열 에너지를 발생시켜 잉크의 버블을 발생시키기 위한 (도시되지 않은) 열전 변환기 요소는 토출 포트들의 각각과 연통하는 (도시되지 않은) 잉크 경로에 제공된다. 잉크는 잉크 채널(227)을 통해 잉크 탱크로부터 잉크 경로로 공급된다.

요약하면, 잉크 탱크(10)는 형상의 상방으로 가동 부재(11)를 가압하기 위한 스프링(215)과 잉크 수용 섹션의 일부를 형성하는 가요성 가동 부재(11)를 갖는다. 도21a, 도21b 및 도21c를 참조로 설명되는 바와 같이, 이 구성은 기록 헤드(20)의 잉크 토출 포트에서 적당한 매니스커스를 형성하기 위해 적절한 범위의 부압을 발생하는 것이 가능하다. 특히, 잉크 탱크(10) 내의 가동 부재(11) 상의 공간은 외부 케이싱(13)에 의해 덮이고, 대기 연통 포트(12)는 외부 케이싱(13)에 제공되어, 대기압을 가동 부재(11)에 가압하는 것이 가능하다. 외부 케이싱(13)은 가동 부재(11)를 외부 힘으로부터 보호하기 위한 쉘로써 사용된다. 이 실시예의 가동 부재(11)는 중심부의 구성이 압력 판(14)에 의해 조절되고 주연 섹션에서 변형 가능한 변형 가능 가요성 막(시트 부재)에 의해 구성된다. 즉, 스프링(215)의 가압력은 압력 판(14)을 갖는 가요성 막의 상대적으로 넓은 영역으로 전달될 수 있다. 가동 부재(11)는 중심 섹션에서 볼록한 형상과 사다리꼴 측면 형상을 갖는다. 상기로부터 명확한 바와 같이, 기동 부재(11)는 수용 공간 내의 잉크량의 변화와 압력의 변동에 따라 변형될 수 있다. 이러한 경우들에서, 가동 부재(11)의 주연 섹션은 신장 및 수축되거나 또는 조화를 이루어 변형되며, 가동 부재(11)의 중심 섹션은 대체로 수평인 방식으로 상하 이동한다. 가동 부재(11)가 유연하게 변형(이동)되기 때문에, 변형은 충격 없이 발생할 것이며, 그 결과 수용 공간 내의 충격에 의한 비정상적인 압력 변동의 발생을 방지할 수 있다. 외부 공기 의 압력 또는 온도에서 상대적으로 큰 변화가 발생하는 경우에도, 상술된 바와 같이, 충격은 가동 부재의 변형에 의해 흡수될 수 있다.

잉크를 공급하기 위해 일방향 밸브(30)와 조인트 니들(228)을 연결하는 고무 플러그(18, 17)는 각각 잉크 탱크(10)의 저부에 제공된다. 그 결과, 잉크 수용 섹션은 잉크 탱크가 홀더(22) 내에 장착되지 않았을 때 잉크의 누출을 방지하는 완전히 밀봉된 공간이 된다. 홀더(22) 내에 잉크 탱크(10)를 장착하는 작동은 각각의 고무 플러그에 조인트 니들을 삽입하여 수행된다. 삽입의 결과로, 공기 또는 잉크는 각각의 조인트 니들의 조인트니들 구멍(239, 229)들을 통해 연통될 수 있다.

상술된 바와 같이, 대기 주입을 위한 일방향 밸브의 사용은 잉크 탱크의 조작 중 발생하는 낙하, 충격 또는 용기 내부 및 외부 압력의 매우 큰 차이와 같은 다양한 상황에 의한 액체 밀봉의 파손에 기인하는 수용된 잉크의 누출을 포함하는 문제가 발생할 수 있는 액체 밀봉을 사용하는 관련 기술 분야의 상술된 예와는 다르게 양호하게 외부로부터 대기를 주입하는 것이 가능하다. 관련 기술 분야의 예에서 액체 밀봉부에 매니스커스를 적절하게 형성하기 위해, 환형 오리피스가 액체 밀봉이 사용되는 잉크 탱크의 용량과 같은 사양 따라 고안되어야만 한다. 그 결과, 일반적인 목적을 위한 다양한 잉크 탱크에서 일 유형의 유체 밀봉 유닛을 사용하는 것은 실용적이지 못하다. 반대로, 일방향 밸브는 사용된 스프링의 탄성 계수에 의존하기는 하지만 매니스커스의 형성을 포함하지 않기 때문에, 상대적으로 넓은 범위의 사양의 잉크 탱크에 대해 사용 가능하다.

상술된 바와 같이, 예를 들어, 잉크 탱크와 일방향 밸브가 연결될 때, 잉크 매니스커스는 일방향 밸브가 잉크 탱크로부터 분리식으로 제공된 경우에도, 밸브가 적절하게 작동할 수 있는 잉크 매니스커스를 형성하기 위한 임의의 특정 프로세스가 없을 때의 압력에 의존하는 대부분의 경우에서 조인트 니들의 구역에 형성된다. 일방향 밸브는 상술된 바와 같이, 잉크 탱크로부터 분리식으로 제공된 경우에도 임의의 특정한 문제를 발생하지 않기 때문에, 대기를 주입하기 위한 밸브의 위치에 대한 제한은 없으며, 기록 장치 설계에 대한 자유도가 개선된다.

또한, 밸브가 상술된 바와 같이 배치되는 위치에 대한 설계에서의 자유도로 인해, 기록 헤드(20)와 일방향 밸브(30)를 보유하는 홀더(22)는 도17에 도시된 잉크 제트 기록 장치의 카트리지 상에 고정될 수 있거나 또는 카트리지의 일부를 구성할 수 있다. 즉, 잉크 제트 기록 장치는 장치의 사용의 실제 기간에 대해 충분한 내구성을 갖는 기록 헤드를 사용하거나 또는 이러한 기간 동안 기록의 성능을 유지할 수 있는 잉크를 사용하여 잉크 단독 교체의 능력을 갖도록 구성될 수 있다. 그 결과, 장치의 운전비용이 페이퍼와 같은 기록 매체를 제외한 탱크 교체를 위해 요구되는 비용이 상당히 제한될 수 있다.

새롭게 사용되는 초기 상태의 잉크 탱크는 잉크로 완전히 충전되고, 스프링(215)은 최소 부압을 나타내는 허용 가능한 범위 내에서 완전히 신장되거나 또는 반대로 약간의 정압이 잉크 수용 챔버 내에 존재하도록 고려된다. 그러나, 주위 상황 및 운송 상태에 의해 잉크 탱크가 장착될 때 높은 부압이 존재할 수도 있다. 기록 헤드(20)의 조인트 니들(228)이 일방향 밸브의 조인트 니들(238) 전에 잉크 탱크(10)의 수용 공간에 진입하는 경우, 공기가 일방향 밸브를 통해 주입되어 잉크가 기록 헤드로부터 흡입될 수 있게 하는 적당한 부압을 공급하기 전에 기록 헤드의 잉크 토출 포트에 형성된 잉크 매니스커스를 보유하기 위한 능력을 초과하는 큰 부압이 기록 헤드(20) 상에 작용할 수 있다.

이러한 경우에, 잉크 탱크가 완전히 장착된 후, 기록 장치 내에 제공된 흡입 복귀 장치를 갖는 토출 포트를 통해 잉크를 토출하도록 작동이 수행될 수 있다. 그러나, 이러한 프로세스를 생략하고 잉크 소모를 억제하기 위해, 일방향 밸브(30)의 조인트 니들(238)이 기록 헤드(20)의 조인트 니들(228) 전에 수용 공간에 진입하는 구성이 사용되는 것이 양호하다. 특히, 이 구성은 조인트 구멍(239, 229)들이 조인트 니들(238, 228)의 단부에 각각 제공될 때, 일방향 밸브(30)의 조인트 니들(238)이 기록 헤드(30)의 조인트 니들(228)보다 길게 된 구성이다. 이러한 구성에서, 기록 헤드 내의 공급 채널은 일방향 밸브(30)의 조인트 니들(238)이 일방향 밸브(30)를 통한 공기 주입을 통해 적절한 부압을 제공하도록 수용 공간에 진입한 후 형성된다.

도21a, 도21b 및 도21c는 도20에 도시된 잉크 탱크(10)인 잉크 탱크로부터 잉크를 공급하는 작동과 관련된 잉크 탱크 내의 부압의 조절을 도시한다.

도21a는 적은 양의 잉크가, 잉크 저장 공간이 잉크로 완전 충전된 잉크 탱크(10)의 초기 상태로부터 소비될 때에 도달된 상태를 도시한다. 이러한 잉크 소비로 인해 소비된 잉크의 체적에 해당하는 공간에 따라 저장 공간의 압력이 감소되고, 따라서 가동 부재(11)가 하향 변위된다. 가동 부재(11)의 변위는 동시에 스프링(215)의 변위를 발생시키고, 스프링(215)은 탄성력 발생에 의해 평형 상태를 얻도록 변위에 따라 탄성력을 발생시킨다. 이런 평형 상태에서의 탄성력에 따른 저장 공간의 부압은 이 때의 잉크의 양에 상응하는 부압이다.

도21b는 잉크가 더 소비되어 가동 부재(11)를 하향으로 더 변위시켜 가동 부재(11)가 최대 하향 자유 변위에 도달하게 한 상태를 도시한다. 즉, 잉크가 이 상태에서 더 소비되면, 장력이 가동 부재(11)의 변위를 방지하도록 가동 부재로서의 가요성 막과 가동 부재를 유지하는 부분 사이에 작용한다.

잉크가 이 상태에서 더 소비되면, 스프링(215)의 탄성력과 장력의 합에 따른 부압이 발생된다(단지 장력만이 잉크의 양을 변화시킨다). 부압이 이 과정에서 소정의 값을 초과하면, 일방향 밸브(30)의 가동 부재(231)는 밸브를 개방하는 대기압과 부압간의 관계로 인해 스프링(232)의 탄성력에 대항하여 상향 변위되고, 따라서 외부 공기가 조인트 니들(238)의 구멍(239)을 통해 저장 공간 안으로 유입된다. 따라서, 부압은 작동에 따른 기록 헤드의 후속적 잉크 토출 작동 중 잉크를 적당히 공급하도록 적당한 값에 유지되는데, 이는 잉크 탱크(10)의 모든 잉크를 거의 다 사용하는 것을 가능케 한다.

상술된 바와 같이, 저장 공간의 압력은 소정의 압력 이하로 감소되지 않는데, 이는 항상 저장 공간의 부압을 소정의 범위에 유지시키는 것을 가능케 하고 원하는 기록 작동을 수행하도록 기록 헤드(20)로 잉크를 안정되게 공급한다.

저장 부분에 존재하는 공기가 외부 공기의 압력의 감소 또는 주위 온도의 상승의 결과로서 팽창하면, 가동 부재(11)는 상향 변위된다. 즉, 가동 부재(11)는 저장 공간의 공기의 팽창에 따라 상향 변위됨으로써 공기의 팽창으로 발생된 압력 변화를 흡수한다. 따라서, 저장 공간의 압력은 소정의 값을 넘어 증가되지 않고, 소정의 압력이 더욱 신뢰성 있게 저장 공간 내에 항상 유지된다. 또한, 일방향 밸브(30)는 잉크 탱크(10)내의 잉크가 저장 공간내의 공기가 팽창될 때조차도 누설되는 것을 방지하도록 폐쇄 상태로 유지된다.

일방향 밸브(30)가 잉크 탱크(10) 내의 잉크 또는 공기의 외부로의 누설을 방지하기 때문에, 잉크 탱크(10)내의 잉크는 사용 중인 잉크 탱크(10)의 자세 또는 배향에 관계없이 연통 포트(16)를 통해 누설되지 않는다. 따라서, 사용 중인 잉크 탱크(10)의 자세에 특정 한계가 설정된다.

<2.4 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제4 실시예>

도22는 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제4 실시예를 도시하는 단면도이다.

본 실시예에서, 잉크 탱크, 기록 헤드 및 일방향 밸브는 분리된 요소로서 제공된다. 도면에 도시된 바와 같이, 잉크 탱크(10)는 기록 헤드(20)와 일체형인 홀더(22A)에 의해 유지되고, 기록 헤드(20)는 홀더(22A)와 함께, 잉크제트 기록 장치에 제공된 캐리지 상에 장착된다. 이 구조는, 잉크 탱크(10)가 장착될 때 일방향 밸브(30)의 조인트 니들(238) 및 기록 헤드(20)의 잉크를 공급하기 위한 조인트 니들(228)이 잉크 탱크(10)의 고무 플러그(18, 17) 안으로 각각 삽입된다는 점에서 상기 실시예와 유사하다.

또한, 본 실시예의 일방향 밸브가 잉크 탱크와 분리되어 제공되는데, 이는 상기 실시예에서 언급된 장점과 유사한 장점을 명백히 제공하고 일방향 밸브가 배치되는 위치와 관련하여 이하 설명되는 다른 장점을 제공한다. 즉, 기록 헤드의 수명보다 긴 수명을 갖는 일방향 밸브가 본 실시예의 일방향 밸브로서 사용된다. 따라서, 밸브는 기록 헤드가 새로운 것으로 교체된 후에도 사용될 수 있고, 그 결과 기록 장치의 수명과 거의 같은 기간 동안 사용될 수 있다. 결과적으로, 일방향 밸브에 대해 장치의 작동 비용이 감소될 수 있다.

<2.5 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제5 실시예>

도23은 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제5 실시예를 도시하는 단면도이다.

본 실시예에서, 잉크 탱크 및 기록 헤드는 서로 일체형으로 형성되고 일방향 밸브와 분리된다. 도면에 도시된 바와 같이, 잉크 탱크(10) 및 기록 헤드(20)는 서로 일체형으로 형성된다. 구체적으로, 잉크 탱크(10) 및 기록 헤드(20)는 안에 필터(225)를 갖는 잉크 채널(27)을 통해 연결된다. 서로 일체형인 잉크 탱크(10)와 기록 헤드(20)로 구성된 유닛이 홀더(22C)에 장착된다. 일방향 밸브(30)가 홀더(22C)와 일체형으로 제공된다. 이 구조에서, 단지 일방향 밸브(30)의 조인트 니들(238)만이 잉크 탱크(10)가 장착될 때 잉크 탱크(10)의 고무 플러그(18) 안으로 삽입된다.

또한, 본 실시예의 일방향 밸브는 잉크 탱크와 분리되어 제공되는데, 이는 상기 실시예에서 언급된 장점과 유사한 장점을 명백히 제공하고 일방향 밸브가 배치되는 위치와 관련하여 이하 설명되는 다른 장점을 제공한다. 예를 들면, 기록 헤드 또는 잉크 탱크의 내구성에 영향을 줄 수 있는 특수 잉크가 사용될 때, 잉크 탱크가 잉크의 소비로 인해 교체되면 기록 헤드도 동시에 교체하는 것이 바람직하다. 반대로, 일방향 밸브가 잉크제트 기록 장치의 캐리지 상에 고정되거나 또는 도20에 따른 실시예의 홀더(22)의 경우와 같이 캐리지의 일부분을 구성할 수 있다. 즉, 기록 헤드의 수명보다 긴 수명을 갖는 일방향 밸브가 본 실시예의 일방향 밸브로서 사용된다. 따라서, 밸브는 기록 헤드가 새로운 것으로 교체된 후에도 사용될 수 있고, 그 결과 기록 장치의 수명과 거의 같은 기간 동안 사용될 수 있다. 결과적으로, 일방향 밸브에 대해 장치의 작동 비용이 감소될 수 있다.

<2.6 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제6 실시예>

도24는 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제6 실시예를 도시하는 단면도이다.

도24에 도시된 바와 같이, 본 실시예는, 일방향 밸브(30)가 기록 장치상의 소정의 위치에 고정되고, 조인트 니들(238)과 밸브(30)가 튜브(235)와 결합되고, 조인트 니들(238)이 캐리지의 형태로 홀더(22D)에 고정된다는 점에서 상술된 세 개의 실시예와 다르다. 반대로, 잉크 탱크(10) 및 기록 헤드(20)는 서로 일체형으로 형성되고, 이에 따른 일체형 유닛이 홀더(22D)에 장착된다. 홀더(22D)에 고정된 조인트 니들(238)은 유닛이 장착될 때 잉크 탱크(10)의 고무 플러그(18) 안으로 삽입된다.

또한, 본 실시예의 일방향 밸브는 잉크 탱크와 분리되어 제공되는데, 이는 도20에 따른 실시예에서 언급된 장점과 유사한 장점을 명백히 제공하고 일방향 밸브가 배치되는 위치와 관련하여 이하 설명되는 다른 장점을 제공한다. 예를 들면, 고 정밀도 갖고 그 결과 상대적으로 큰 크기를 갖는 일방향 밸브가 사용되면, 밸브에 의해 점유되는 공간이 캐리지의 크기를 증가시키기 때문에 일방향 밸브는 캐리지상에 제공될 때 기록 장치의 크기를 증가시킬 수 있다. 반대로, 고 정밀도를 갖는 밸브가, 장치의 공간의 효율적인 사용을 가능케 하는 소정의 위치에 일방향 밸브를 제공함으로써 장치의 크기를 증가시키지 않고 사용될 수 있다.

튜브를 사용하는 본 실시예가 잉크 탱크와 기록 헤드가 서로 일체형인 예에 관한 것이지만, 튜브를 사용하는 실시예가 잉크 탱크와 기록 헤드가 서로 일체형인 그런 경우에 한정되지 않고 분리된 요소로 도20 및 도22에 도시된 구조에 적용될 수 있다는 것은 상기 설명으로부터 명확해질 것이다.

<2.7 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드의 결합 모드의 제7 실시예>

도25는 도24에 따른 실시예의 변형예의 예시이다.

도면에 도시된 바와 같이, 버퍼 탱크(236)가 일방향 밸브(30)와 조인트 니들(238)을 연결시키는 튜브(235A, 235B)에 의해 구성된 채널 중간 상에 제공된다. 목적은 잉크 탱크의 환경의 상대적으로 큰 변화 또는 장치에 대한 충격으로 인해 조인트 니들(238)을 통해 튜브(235A)에 유입된 잉크가 일방향 밸브(30)에 도달되는 것을 방지하고, 이에 의해 일방향 밸브(30)의 작동이 잉크에 의해 악영향을 받는 것을 방지하는 것이다. 구체적으로, 잉크가 조인트 니들(238)을 통해 튜브(235A)에 유입된다면, 잉크가 버퍼 탱크(236)에 축적되고, 잉크가 일방향 밸브(30)에 직접 연결된 튜브(235B)에 유입되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 도25는 튜브(235A)의 하단부가 버퍼 탱크(236)에 축적된 잉크에 침지된 상태를 도시하지만, 버퍼 탱크 안의 잉크는 외부 공기가 일방향 밸브(30)를 통해 유입될 때 잉크 탱크(10) 내부 및 외부의 압력간의 관계에 따라 잉크 탱크(10)로 복귀된다.

가동 부재(11)가 상술된 잉크 탱크(10)의 압력의 갑작스러운 증가를 흡수하기 위해 변위될 수 있도록 구성되지만, 본 실시예의 버퍼링 구조는 상기 변위에 의해 흡수될 수 없는 잉크의 진동 또는 압력 변화로 인해 잉크가 튜브에 유입될 수 있는 경우에 직면한다.

도26a 및 도26b는 상술된 잉크 탱크 또는 기록 헤드를 장착하기 위한 구조를 개략적으로 도시한다.

도26a는 도20에 도시된 실시예에 따른 잉크 탱크(10)를 장착하고 고정하기 위한 구조를 도시한다. 구체적으로, 홀더(22)의 상단부 상에 제공된 클릭(23)은 잉크 탱크를 고정시키기 위해 잉크 탱크(10)의 상단부를 결합한다.

26b는 홀더(22C)의 상단부 상에 제공된 클릭(23)이 잉크 탱크를 고정시키기 위해 잉크 탱크(10)의 상단부 근처에 형성된 홈(10a)을 결합하는 도23에 도시된 실시예에 따른 잉크 탱크(10)를 장착하고 고정하기 위한 구조를 도시한다.

<2.9 변형예>

또한, 대기가 잉크 탱크를 가압하도록 일방향 밸브를 통해 힘에 의해 잉크 탱크 안으로 유입되는 구조도 가능하고, 또한 잉크 탱크 안의 압력을 적당한 범위로 유지하는 것도 가능하다.

이와 관련하여, 잉크 탱크의 저장 공간의 내측 벽의 적어도 일부분은 가요성 막과 같은 가동 부재에 의해 구성될 수 있고, 내측 벽은 전체적으로 이동 가능하지 않은 강성 부재에 의해 교호식으로 구성될 수 있다.

<3. 일방향 밸브를 이용하는 잉크 탱크의 다른 실시예>

대기 연통 부분 또는 일방향 밸브가 상기 실시예들에서 기록 헤드에 연결된 잉크 탱크의 측면 부분에 배치되지만, 이러한 요소들의 위치는 본 실시예에 한정되지 않고, 임의의 적당한 위치에 제공될 수 있다. 이하 대기 연통 부분이 잉크 탱크의 가동 부재 상에 제공되고 일방향 밸브로서 작용하는 기구가 잉크 탱크를 포함하는 용기에 배치되는 실시예들이 설명된다.

도27a, 도27b 및 도27c는 제1 실시예를 도시한다. 본 실시예의 잉크 탱크(127)는 구조면에서 도9에 도시된 것과 거의 같고, 도16에 도시된 것과 거의 같은 용기(130)에 저장된다. 본 실시예의 잉크 탱크는 대기 유입 개구(2)가 잉크 공급 포트(15)가 위치된 프레임(115)의 동일 측에 연통 포트(16)를 제공하는 대신 탱크 시트 부분(106)과 압력 판(109)을 통해 연장하도록 제공된다는 점에서 도9의 구조와 다르다. 도시된 실시예에서는, 용기(130)는 단일 잉크 탱크를 저장하는 것으로 도시되고, 용기의 저장 공간의 내부는 대기 연통 포트(3)를 통해 대기에 노출된다.

도27a는 잉크(7)를 구비하는 잉크 탱크(127)를 충전하여 도달하는 잉크 탱크(127)의 팽창 상태를 도시하고 있다. 잉크(7)는 필터(137)를 통해 공급 채널(136)로 공급되고, 잉크 소비부로서의 헤드 칩(133)에 제공되는 히터 보드(134)로 추가로 공급된다.

도27a를 참조하면, 공기 유입 개구(2)가 잉크 탱크(127)를 구성하는 가압판(109)과 탱크 시트부(106)가 결합되는 부분에 형성된다. 공기 유입 개구(2)는 상기 공기 유입 개구(2)와 관련된 위치에 탱크 저장 챔버(130)로 장착된 밀봉 부재로 기능하는 밀봉 고무(1)에 의해 폐쇄된다. 공기 유입 개구(2)의 외주가 평면이고, 공기 유입 개구(2)가 밀봉 고무(1)에 의해 폐쇄될 때 탱크의 수축 및 팽창에 기여하는 밀봉 고무(1)와 잉크 탱크(127) 사이의 상대적인 위치 관계의 이탈이 방지되어야 한다는 점에서, 공기 유입 개구(2)를 갖는 가동 부재로서 가압판(109)은 잉크 탱크(127)의 수축 및 팽창으로 인한 변형을 방지하기에 충분하도록 강성을 갖는 평판의 형태의 부재인 것이 바람직하다. 본 실시예에서, SUS(304)에 의해 구성되는 평면형 부재가 가압판(109)으로서 사용된다.

공기 유입 개구(2)는 탱크 시트(106)와 가압판(109)이 잉크 탱크(127)의 내부 및 외부 사이에서 연통을 달성하도록 결합되는 부분을 통해 연장되는 구멍이고, 공기 유입 개구는 상기 공기 유입 개구가 밀봉 고무(1)로부터 이격되어 배치되거나 또는 밀봉 상태가 해제될 때 잉크 매니스커스가 형성되어 공기가 이러한 부분으로 유입되게 하는 크기로 될 필요가 있다. 특히, 0.01 내지 2mm의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 적절한 크기는 표면 장력, 사용되는 잉크의 점도 및 잉크 시트(106)의 강성 및 탄성과 같은 물리적 성질을 고려하여 선택될 수 있다. 공기 유입 개구(2)의 형상은 원형으로 제한되지 않고, 상기의 면적을 갖는 타원 또는 다각형 형상이 특별한 제한없이 채택될 수 있다. 공기 유입 개구(2)에 기밀하게 끼워지는 밀봉 고무(1)에서, 밀봉 고무(1)가 공기 유입 개구(2)와 접촉할 때 완전하게 밀봉해야 하므로, 바람직하게는 고무, 엘라스토머 또는 탄성 수지와 같은 부재가 사용된다. 잉크 탱크(127)가 팽창될 때, 밀봉 고무(1)는 팽창에 의해 어느 정도까지 압축된다. 즉, 밀봉 고무(1)는 로드가 없는 상태(비압축 상태)의 소정 크기에서 압축된다. 따라서, 잉크 탱크(127)의 팽창력과 밀봉 고무(1)의 압축에 기인하는 반발력은 공기 유입 개구(2)의 밀봉을 보장한다. 또한, 잉크에 높은 저항을 갖는 그리스(grease)가 필요할 때 밀봉 고무(1) 및 탱크 시트(106)가 기밀하게 접촉하는 공기 유입 개구(2) 주위 영역에 적용되어, 밀봉 특성을 유리하게 개선시킨다. 이제, 잉크 탱크(127)의 잉크량이 잉크 소비의 결과로 감소될 때 이루어지는 작동에 관하여 기술하기로 한다. 도27b는 잉크 소비가 계속되는 잉크 탱크의 내부 체적의 감소의 결과로 잉크 탱크(127)의 수축을 도시하고 있다. 수축은 잉크 탱크의 잉크의 부피의 감소의 결과로 발생하고, 가동 부재로서의 가압판(109)은 화살표 A1 및 A2로 표시되는 방향으로 이동된다. 스프링(107)의 영역은 가압판(109)의 이동의 결과로 동일한 방향으로 가압되고, 스프링의 반발력은 따라서 부압으로서 잉크에 작용한다. 따라서, 잉크에 대한 부압은 잉크 탱크(127)의 수축이 진행됨에 따라 점차 증가한다.

또한, 밀봉 고무(1)를 압축하는 힘은 잉크 탱크(127)의 수축이 진행됨에 따라 점점 감소되고, 고무의 탄성은 고무가 처음의 소정 크기로 고무를 복귀시킨다. 도27b는 과정 중에 고무가 최고로 팽창되는(고무는 처음의 소정 크기로 복귀된다), 공기 유입 개구(2)로부터 분리되기 직전의 밀봉 고무(1)의 상태를 도시하고 있다. 동일한 상태에서, 밀봉 고무(1)는 압축되지 않고, 잉크 탱크(127)로부터의 가압력이 밀봉 고무(1) 상에 작용하기 시작한다.

그 후, 잉크가 더 소비되면, 잉크 탱크(127)는 수축되므로 밀봉 고무(1) 상에 작용하는 잉크 탱크(127)의 가압력은 사실상 0이 되고, 밀봉 고무(1)는 도27c에 도시된 바와 같이 공기 유입 개구(2)로부터 즉시 분리된다. 이때, 공기(4)는 공기 유입 개구(2)를 통해 잉크 탱크(127) 안으로 유입된다. 공기(4)의 유입은 탱크의 내부 체적을 증가시키고, 그에 따라 탱크 시트(106)는 공기 유입 개구(2)를 밀봉 고무(1)와 다시 접촉시키도록 화살표 B1 및 B2로 표시되는 방향 또는 외부로 팽창되어, 즉시 도27b에 도시된 상태로 복귀되도록 개구를 밀봉한다. 이 상태에서, 탱크 내에 저장된 잉크의 레벨(7a)은 도27a에 도시된 상태보다 명백히 낮아진다. 도27b 및 도27c의 상태로 들어가는 작동은 반복되어, 잉크 소비가 진행되는 경우에도 소정 범위로 탱크의 부압을 항상 유지하는 것이 가능하게 된다. 잉크 제트 헤드를 통해 소비된 잉크의 체적과 사실상 동일한 체적의 공기가 잉크 탱크 안으로 유입된다. 이는 잉크 탱크 내의 잉크와 유입된 공기를 완전히 교환하고 헤드로 사실상 전체 잉크를 공급하는 것을 가능하게 하여, 탱크 내의 잉크가 효율적으로 소비될 수 있다.

또한, 밀봉 고무(1)가 팽창 및 수축하도록 제공되므로, 잉크 탱크(127)의 주위 온도의 증가에 기여하는 잉크 탱크(127) 내의 공기의 팽창 또는 외부 공기의 압력의 감소는 스프링(107)과 가동 부재(109)의 작동을 통해 잉크 탱크(127)의 팽창에 의해 신속하게 흡수되고, 잉크 탱크(127)의 팽창은 밀봉 고무(1)의 팽창 및 수축 작동에 의해 흡수된다. 이는 잉크 탱크(127)의 부압을 변화되지 않도록 유지시키고 공기 유입 개구(2)와 밀봉 고무(1) 사이의 밀봉을 개선시키므로, 공기 유입 개구(2)를 통한 잉크의 누설이 없게 된다.

잉크 탱크를 포함하는 컨테이너 내의 일방향 밸브로서 기능하기 위한 기구를 제공하는 본 실시예의 구성은 대체로 잉크 탱크의 크기와 일방향 밸브의 크기를 감소시킨다. 잉크 탱크에 제공된 가동 부재의 사용은 일방향 밸브용으로 사용되는 부품들의 수와 제조 비용을 감소시킨다.

<3.2 제2 실시예>

도28a 내지 도28c는 도27a 내지 도27c에 도시된 밀봉 부재가 다른 모드로 사용된 실시예를 도시하고 있다. 이러한 경우, 잉크 탱크(127)의 수축 방향에서 이동되는 밀봉 부재(311)가 도27a 내지 도27c에서의 밀봉 고무(1) 대신에 제공된다. 도28d에 도시된 바와 같이, 밀봉 부재(311)는 수지 재료로부터 형성된 2개의 디스크(311A, 311C)와 이들을 연결하는 축(311B)으로 구성된다. 먼저, 디스크(311A)와 축(311B)은 기계 나사 또는 접착제를 사용하여 서로 결합되고, 결합된 요소는 내부로부터 잉크 저장 챔버(130)의 벽 상에 제공된 구멍(9)을 통해 삽입된다. 이때, 축(311B) 주위로 권취된 코일스프링(8)은 디스크(311A)와 잉크 저장 챔버(130) 사이에 개재된다. 그에 따라, 축(311B)과 디스크(311C)는 밀봉 부재(311)를 형성하도록 기계 나사 또는 접착제를 사용하여 서로 결합되고, 밀봉 부재(311)는 잉크 저장 챔버(130)의 벽 상에 장착된다. 코일스프링(8)의 스프링 상수는 잉크 탱크 내의 스프링(107)의 스프링 상수보다 낮은 값으로 설정된다. 본 실시예의 밀봉 부재(311)는 수지 재료로 형성되지만, 이는 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 예를 들면, 금속 재료로 형성될 수도 있다.

본 실시예에서, 코일스프링(8)이 밀봉력을 발생시키는 부재로서 사용되므로, 부압을 보다 정확히 제어할 수 있어서, 도27a 내지 도27c에 도시된 밀봉 고무를 사용하여 밀봉 능력을 보장하는 경우보다 더 양호한 내구성을 얻을 수 있다.

이제, 상술한 구성을 갖는 본 실시예의 잉크 공급 장치의 작동을 기술하기로 한다.

도28a는 잉크 탱크(127)의 팽창 상태를 도시하고 있다. 잉크 탱크(127)의 팽창에 기인하는 가압판(109)의 가압력은 밀봉 부재(311)가 잉크 저장 챔버로부터 외부로 돌출하도록 가압한다. 이때, 코일스프링(8)은 수축된다.

연속하여, 잉크 소비의 결과로 도28b에 도시된 상태로 들어간다. 잉크 탱크(127)는 도27a 내지 도27c를 참조하여 기술한 것과 동일한 방법으로 수축하고, 가압판(109)은 화살표 A1 및 A2로 표시되는 방향으로 이동한다. 이때, 밀봉 부재(311)는 코일스프링(8)의 스프링력에 의해 화살표 A2로 표시되는 방향으로 가압판(109)의 이동을 따른다. 이러한 작동 동안, 공기 유입 개구(2)는 밀봉 부재(311)의 디스크(311A)에 의해 밀봉이 유지된다. 밀봉 부재(311)는 실제로 경질의 부품이고 축(311B)의 길이와 동일한 거리만으로 이동할 수 있으므로, 결국 디스크(311C)는 도28b에 도시된 상태의 잉크 저장 부재(130)의 외벽 표면과 접촉한다. 이러한 상태는 상기 실시예에서 도27b에 도시된 상태와 사실상 동일하다.

잉크 소비가 더 계속되면, 밀봉 부재(311)와 공기 유입 개구(2)는 공기 유입 개구(2)의 밀봉을 해제시키도록 서로 분리된다. 그 후, 공기는 도28c에 도시된 공기 유입 개구(2)를 통해 즉시 유입되어 탱크의 내부 체적을 증가시킨다. 그 결과, 탱크 시트(106)는 화살표 B1 및 B2로 표시된 방향 또는 외부로 팽창하고, 공기 유입 개구(2)는 도28b의 상태로 다시 복귀하도록 밀봉 부재(311)에 의해 즉시 밀봉된다. 이러한 상태에서, 저장된 잉크의 레벨은 도28a에 도시된 상태보다 명백히 낮아지게 된다. 도28b 및 도28c의 상태로 들어가는 작동은 반복되어, 잉크 소비가 진행되는 경우에도 탱크 내의 압력을 소정 범위로 유지시킨다.

공기 유입 개구(2)와 밀봉 부재(311) 사이의 밀봉을 개선시키기 위해, 탱크 시트(106)와 접촉하는 밀봉 부재(311)의 디스크(311A)의 표면 상에 고무 시트를 적용하고 공기 유입 개구(2)와 동일하게 관련된 영역 주위로 잉크에 대한 저항을 높이는 그리스를 적용하는 것이 유리하다.

<3.3 제3 실시예>

도29는 잉크 탱크(127)에 제공된 스프링이 판스프링에서 코일스프링으로 변화된 실시예를 도시하고, 그 외의 다른 구성은 도27a와 동일하다. 본 실시예에서, 잉크 탱크(127)는 코일스프링(5)에 의한 제1 실시예와 동일한 방법으로 수축 및 팽창되고, 또한 밀봉 고무(1)는 유사하게 작동하여 잉크 탱크(127) 내의 부압을 소정 범위로 유지시킨다.

본 실시예에서, 코일스프링이 잉크 탱크(127)에 사용되는 스프링으로서 사용된다. 코일스프링은 가압판(109)의 경사 방향의 변위를 따르기가 용이하다. 밀봉 고무(1)와 가압판(109)의 밀봉면이 평행하지 않는 경우에도, 가압판(109)은 밀봉 고무(1)의 밀봉면과 용이하게 밀접 접촉되어, 밀봉력을 향상시킨다.

<3.4 제4 실시예>

도30은 탱크 시트의 일부가 탱크 저장 챔버(130)의 내벽과 결합되고, 잉크 탱크(227)가 한쪽 면에서만 수축 및 팽창하는 탱크 시트(206)로 구성되는 실시예를 도시하고 있다. 따라서, 본 실시예는 단지 하나의 가압판(109)만이 가동 부재로서 작용한다. 또한, 이 경우에서 잉크 탱크에 제공된 스프링은 원뿔형 코일스프링(6)이다. 탱크 시트(206)는 잉크가 소비됨에 따라, 화살표 C로 표시된 방향 또는 내부로 접촉하고, 가압판(109)은 가동 부재가 또한 이러한 구성에서 기능하도록 탱크 안으로 동시에 이동한다.

그 결과, 대기 도입 개구(2)는 밀봉 고무(1)로부터 분리되어 제1 실시예에서 설명된 것과 동일한 방식으로 대기 도입 개구(2)를 통해 공기를 도입한다. 공기의 도입은 탱크가 외향 또는 화살표(D)로 지시된 방향으로 팽창하게 하고, 다시 이는 잉크 탱크(227)의 내부 체적의 증가를 발생시켜 대기 도입 개구(2)와 밀봉 고무(1)를 다시 서로 긴밀하게 접촉되게 한다. 이들 작동은 잉크 탱크 내의 부압을 소정의 범위 내로 유지시키는 것을 가능하게 하도록 반복된다.

<3.5 제5 실시예>

도31에서, 대기 도입 개구(12)는 도27a, 도27b 및 도27c에 따른 실시예에서의 구성과 동일한 구성을 갖는 잉크 탱크(127) 위에 제공되고 대기 도입 개구를 폐쇄하기 위한 밀봉 고무는 대기 도입 개구(12)와 접촉하게 되도록 부분적으로 원뿔 형상을 갖는 밀봉 고무(21)이다. 이러한 형상은 다음의 장점을 제공한다. 먼저 대기 도입 개구(12)가 상부에 위치하기 때문에 이를 통해 도입된 공기는 많은 양의 잉크가 탱크 내에 존재하거나 또는 잉크의 레벨(7A)이 대기 도입 개구(12)보다 높을 때 잉크를 통과하게 된다. 따라서, 잔류 잉크량이 잉크 소모의 결과 적게 되었을 때, 대기 도입 개구(12)를 통해 도입된 공기는 공기가 잉크를 통과하지 않고 축적되는 섹션으로 직접적으로 유동한다. 이는 그렇지 않은 경우 공기 버블이 잉크를 통과할 때 발생하는 버블링을 방지하는 것을 가능하게 한다. 본 실시예의 구성은 잉크의 버블링이 더욱 악영향을 미치게 되는 잉크 탱크(127) 내의 잉크의 양이 적을 때 특히 바람직하다.

밀봉 고무(21)의 원뿔 형상은 대기 도입 개구(2)가 평면 구성으로 서로 인접하여 폐쇄될 때보다 이뤄지는 것보다 더 신뢰성 있는 밀봉을 허용한다.

<3.6 제6 실시예>

도32에서, 가압판(309) 및 코일 스프링(25)은 일부가 탱크 보유 챔버의 내측벽에 결합되고 이의 한 면만이 수축 및 팽창하게 되는 탱크 시트(306)에 의해 구성된 잉크 탱크(327)의 외측에 제공된다. 코일 스프링(25)은 잉크 탱크(327)를 팽창시키는 방향 또는 도면에서 화살표(F)에 의해 지시된 방향으로 가압된다. 가압판(309) 및 코일 스프링(25)은 도11a를 참조하여 설명된 방법과 유사한 점용접을 사용하여 결합될 수 있고, 가압판(309) 및 탱크 시트(306)는 도11b를 참조하여 설명된 방법과 유사한 열 접합을 사용하여 결합될 수 있다. 탱크 보유 챔버(130)의 내측 벽과 코일 스프링(25)은 접합 또는 끼움과 같은 공지된 방법을 사용하여 결합될 수 있다. 잉크 탱크(327)를 구성하는 탱크 시트(306)는 잉크가 소모됨에 따라 화살표(E)에 의해 지시된 방향 또는 내향으로 수축되고, 가압판(309)은 동시에 이 경우 가동 부재로서 또한 작용하도록 탱크 내에서 내향으로 이동된다. 그 결과, 대기 도입 개구(2)는 밀봉 고무(1)로부터 분리되어 도27a에 따른 실시예에서 설명되는 것과 같은 동일한 방식으로 대기 도입 개구(12)를 통해 공기를 도입한다. 공기의 도입 및 코일 스프링(25)의 작용은 탱크가 외향 또는 화살표(F)로 지시된 방향으로 팽창하게 하고, 다시 이는 잉크 탱크(327)의 내부 체적의 증가를 초래하여 대기 도입 개구(12)와 밀봉 고무(31)를 서로 다시 긴밀하게 접촉하게 한다. 이들 작동은 잉크 탱크 내의 부압을 소정 범위 내에서 유지하는 것이 가능하도록 반복된다.

임의의 상기 실시예가 탄성 부재로서 스프링이 잉크 탱크 외측 또는 내측에 제공되는 구성을 갖는 것으로 설명되었지만, 탱크 시트로서 사용될 막의 강성에 따라 시트가 스프링의 제공 없이 막의 강성에 의해 수축되거나 팽창될 수 있을 때 탄성 부재의 제공은 필수적인 것은 아니다. 또한, 가동 부재로서 두 개의 가압판이 서로 대면하는 위치에서 제공될 때 탄성 부재는 그들 사이에 제공된다. 그러나, 이는 본 발명을 제한하는 것은 아니며, 탄성 부재는 잉크 보유 챔버의 내측벽과 시트 외측 각각의 가동 부재의 장착 위치 사이에 제공될 수 있다.

소정의 범위에서 변위될 수 있는 스프링 및 고무 또는 샤프트에 의해 구성된 밀봉 부재는 각각의 실시예의 밀봉 부재로서 언급되었지만, 잉크 보유 섹션 내의 공기가 팽창할 때에도 대기 도입 개구를 통해 유체(잉크 및 공기)가 누설되는 것을 방지하고 소정의 압력에서 잉크 보유 섹션으로서 잉크 탱크 내로 공기를 도입할 수 있는 일 방향 밸브와 유사하게 구성되는 한 밀봉 부재가 변위 가능한 탄성 부재에 의해 구성되는 것이 필수적인 것은 아니다. 특히, 각각의 실시예에서 설명된 잉크 탱크 보유 챔버(130)의 벽이 밀봉 부재로 사용될 수 있다. 밀봉 부재가 변위되지 않는 구성이 사용될 때, 대기 도입 개구를 갖지 않는 가동 부재는 탱크 내에 공기가 있을 때 주변 변화에 응답하여 이동될 수 있기 때문에 제1, 제2 및 제4 실시예에서 보여지는 바와 같은 복수의 가동 부재를 제공하는 것이 보다 바람직하다.

가동 부재를 가압하기 위한 탄성 부재를 갖고 밀봉 부재로서 탄성 부재를 사용하는 본 발명에 따른 액체 용기의 경우, 공기가 탱크 내로 도입될 때 가동 부재가 어떤 거리(버퍼 공간)로 이동하는 것을 허용하고 잉크 탱크 내의 압력이 소정치 이하일 때 초기에 충전될 수 있는 잉크의 양을 증가시키는 것을 가능하게 하기 때문에 밀봉 부재는 바람직하게는 가동 부재를 가압하기 위한 탄성 부재의 탄성력보다 작은 탄성력을 갖는다.

대기 도입 개구는 액체 공급 포트로서 잉크 공급 포트를 제외한 잉크 보유 섹션을 구성하는 구역의 임의의 위치 내에 제공될 수 있지만, 잉크 보유 섹션이 또한 공기의 보다 안정적인 도입을 허용하기 위해 전술된 각각의 실시예에서와 같이 견고한 가동 부재에 의해 구성될 때 가동 부재 상에 이를 제공하는 것이 바람직하다.

한 색상의 잉크가 단일 잉크 탱크 내에 보유되는 구성이 상술되었지만, 칼라 잉크젯 프린트 헤드는 잉크 탱크 보유 챔버 내에 상이한 색상의 잉크를 보유하는 3개 또는 4개의 잉크 탱크를 배열하고 잉크 탱크에 상이한 그룹의 노즐을 각각 연결함에 의해 구성될 수 있다는 것은 명백하다. 예를 들면, 복수의 잉크 탱크가 도16에 도시된 바와 같이 보유될 때 격벽이 잉크 탱크들 사이에 제공될 수 있고, 일 방향 밸브로서 역할을 하는 부재들이 격벽들 상에 제공될 수 있다.

<4. 가동 부재의 위치설정의 바람직한 실시예>

주변 공기가 잉크 탱크 내로 들어가는 것을 방지하기 위한 바람직한 구성에 대한 설명이 지금 행해진다.

설명은 아래에 설명되는 막을 통한 기체의 침투의 메커니즘에 대한 발견에 기초한다.

<4. 1 기체 침투의 메커니즘>

임의의 재료를 통한 기체 분자의 침투의 2가지 주요 메커니즘이 있다. 하나는 모세관 현상이고, 다른 하나는 활성화 및 확산 유동(activated and diffused flow)의 메커니즘이다. 전자는 유동이 바늘 구멍과 같은 모세관을 통해 발생하는 것으로 본 발명에 의해 해결된 메커니즘과는 상이한 것이다. 반면에, 후자는 실질적으로 구멍을 갖지 않는 플라스틱 막을 통한 기체 분자의 침투 동안 기체 분자의 유동으로 본 발명에서 중요한 역할을 하는 메커니즘이다. 활성화 및 확산 유동에 대한 이러한 메커니즘이 설명된다.

활성화 및 확산 유동의 경우, 아래에서 설명되는 바와 같이 제1 구역의 기체는 막을 통해 제2 구역으로 도입한다.

먼저, 제1 구역의 기체의 분자는 막의 표면 상에 응축되고 막 내로 용해된다. 용해 농도는 제1 구역 내의 기체의 분압에 비례한다. 그런 후, 막 내로 용해된 기체 분자는 막 내의 농도 기울기에 의해 확산 때문에 낮은 농도를 갖는 제2 영역을 향해 구동되어 제2 구역의 측에서 제2 구역의 표면에 도달 한 후 막으로부터 발산된다. 즉, 기체 분자는 3 단계 즉 용해, 확산 및 발산(desortion)을 통해 막을 통과한다.

예를 들면, 본 발명은 산소 또는 질소와 같은 기체의 분자들이 용기 외측의 제1 구역에서부터 용기 내의 제2 구역으로 액체 용기를 구성하는 가요성 재료(막)를 통해 침투하는 상태의 가정 하에서 행해졌다.

먼저, 부압을 갖는 기체가 용기 내의 제2 구역에 존재하는 것으로 가정하자. 이 경우, 기체가 제1 구역에서 제2 구역으로 침투하게 하는 구동력은 용기 내의 부압과 기체의 삼투압이다. 제2 구역 내의 액체 성분(예컨대, 수분)은 실질적으로 포화된 것으로 가정되기 때문에, 용기 외측의 제1 구역과 용기 내의 제2 구역에서의 산소 분자 또는 질소 분자의 분압들 사이에 실질적으로 차이가 없는 경우에도 제1 및 제2 구역 내의 액체 성분의 농도들 사이에는 차이가 있다. 따라서, 제2 구역에서 액체 성분의 농도를 감소시키기 위해 기체의 삼투압은 기체를 제1 구역에서 제2 구역으로 침투시키는 구동력으로 발생된다. 그 결과, 제1 구역에서 제2 구역으로 침투하는 산소 분자 또는 질소 분자의 양은 2 개의 압력들(부압과 삼투압)을 포함한 제1 및 제2 구역들에서 압력들 사이의 차, 막의 표면적 및 침투의 지속 시간에 비례하고 후술되는 바와 같이 막의 두께에는 반비례한다.

다음, 제2 구역에는 오직 액체만이 존재하는 것으로 가정하자. 이 경우, 활성화 및 확산 유동의 메커니즘의 제3 단계인 발산 메커니즘에서 중요한 차이가 발생한다. 일반적으로, 산소 분자 또는 질소 분자는 액체에 잘 용해되지 않고 일상적인 사용동안 액체에서 포화된 상태이다. 즉, 기체 분자가 제2 구역의 측면 상의 막의 표면에 도달한 경우에서도, 기체 분자는 액체 상태인 제2 구역이 기체 분자로 포화되어 있기 때문에 막으로부터 발산될 수 없다. 따라서, 산소 분자 또는 질소 분자의 침투는 제2 구역이 액체일 때 아주 강하게 억제된다.

따라서, 액체 용기로의 기체의 침투를 효과적으로 방지하는 것으로 고려될 수 있는 것은 용기의 기체 구역과 용기 외측의 대기 구역 사이에 위치한 용기의 일부분이다.

통상, 막을 통한 기체의 침투의 메커니즘은 다음의 식으로 표현된다.

Q = G·△p·S·t/T

여기서, Q[g]는 이동하는 기체의 양을 나타내고, G[g·m/atm·m^2·s]는 막 재료로의 기체 침투 계수를 나타내고, △p는 재료에 의해 분리되는 구역들 간의 압력 차를 나타내고, S[m²]는 막의 표면적을 나타내고, T[m]는 막의 두께를 나타내고, 그리고 t[s]는 경과 시간을 나타낸다.

이들 변수들 중, △p는 용기 내의 부압에 의해 발생되는 압력 차와 액체 성분들 사이의 농도 차에 의해 발생하는 삼투압의 합인 크기를 갖는 용기 내의 구역과 용기 외측(주변)의 구역 사이의 압력 차를 나타낸다. 용기 내의 액체가 밖으로 누설되는 것을 방지하기 위해 용기 내는 부압으로 유지된다. 용기로의 기체의 침투를 억제하기 위하여 압력 차(△p)를 감소시키는 것은 어렵다. 막(M)의 두께(T)를 증가시키는 것은 막이 가요성 부재로서 사용될 때 강성의 증가의 결과로서 가요성이 감소되기 때문에 막의 기능을 손상시킬 수 있다.

따라서 가스의 용기 내로의 투과를 억제하기 위해서 용기 내에 존재하는 가스와 접촉하는 용기 내부면의 표면적(S)을 감소시키는 것이 효과적이다. 즉, 가요성 부재 또는 가스 및 용기 내의 가스에 대해 고투과성인 부재 사이의 접촉을 최소화시킴으로써, 이러한 부재를 통한 용기 내로의 가스의 투과는 효과적으로 방지될 수 있다. 사용에 있어 자세 또는 방향에 대한 이동 가능한 부재의 양호한 위치 설정은 이러한 발견에 기초하여 이루어진다.

<4.2 실시예의 구성>

도33은 앞선 발견에 기초하여 구성된 액체 용기(잉크 탱크)의 도면이다.

액체(L)를 저장하기 위한 공간(용기 섹션, S1)은 용기(410) 내의 강성 용기 주 본체(411) 및 가요성 시트(가요성 부재)에 의해 형성된다. 시트(412)는 강성 가압판(413)을 통해 스프링(414)에 의해 도33에서의 하향 또는 저장 공간(S)을 확대시키는 방향으로 압박된다. 그 결과, 저장 섹션(S1)은 소정의 부압 하에 놓여진다. 도33에 도시된 바와 같이, 저장된 액체(L)가 전혀 사용되지 않은 용기(410)의 미사용 상태에 있어서, 시트(412)는 저장 공간(S1)을 최소화시키도록 도33에서의 하향으로 변형된다. 용기(410)는 도33에 도시된 바와 같이, 그 바닥에 위치한 시트(412)와 함께 사용된다. 따라서, 용기(410)가 사용될 때 시트(412)는 중력 방향에 있어 하향으로 위치한다. 즉, 시트(412)는 중력 방향에 있어 저장 공간(S1)의 중간보다 아래에 위치한다. 액체 공급 구멍(415)은 저장 공간(S1)의 바닥에 제공되고, 대기 연통부(416)는 주 본체(411)의 상부에 제공된다. 공간(S2)은 시트(412) 아래의 용기(410) 내에 형성되고, 공간(S2)은 연통부(417)에서 대기에 노출된다.

본 실시예에 있어서, 일 방향 밸브(430)는 주 본체(411)의 상부에 제공되는 대기 연통부(416) 상에 장착되며, 일 방향 밸브는 스프링(421), 압력 수용판(422) 가요성 부재(423) 및 밀봉 부재(424)를 가지는 개/폐 기구이다. 압력 수용판(422) 및 가요성 부재(423)는 각각 공기 구멍(422A) 및 공기 구멍(423A)과 함께 형성되고, 도33에 도시된 바와 같이 공기 구멍(422A, 423A)을 폐쇄시키도록 스프링(421)은 압력 수용판(422)을 통해 밀봉 부재(424)에 대해 가요성 부재(423)를 가압한다. 개/폐 기구는 저장 공간(S1)의 내부와 외부 공기 사이에 존재하는 압력차에 의해 개방 및 폐쇄된다. 특히, 저장 공간(S1) 내의 부압이 소정의 크기에 도달하지 않았을 경우, 도33에 도시된 바와 같이 공기 구멍(422A 및 423A)은 저장 공간(S1)으로의 외부 공기의 도입을 방지하도록 폐쇄된다. 저장 용기(S1) 내의 부압이 소정의 크기 이상일 경우, 압력 수용판(422) 및 가요성 부재(423)는 공기 구멍(422A, 423A)을 개방시키도록 스프링(414)의 가압력에 대해 하향으로 변위된다. 따라서, 외부 공기는 공기 구멍(422A, 423A) 및 공기 도입 개구(416)를 통해 저장 공간(S1) 내부로 도입된다.

그 결과, 저장 공간(S1) 내의 부압은 소정의 범위에서 유지된다. 저장 공간(S1) 내로 외부 공기를 도입시키기 위한 부압의 크기는 스프링(421)의 강도를 변화시킴으로써 용이하고 정확하게 설정될 수 있다.

더 구체적으로 일 방향 밸브(430)의 작동은 다음과 같다. 이어지는 설명은 액체(L)로서의 잉크가 저장 공간(S1) 내에 저장되고 인출부 또는 공급부(15)를 통해 잉크 제트 기록 헤드로 공급된다는 가정에서 이루어진다. 기록 헤드는 잉크를 토출시키기 위한 에너지로서 열전 변환기에 의해 생성되는 열 에너지를 사용할 수도 있다. 이러한 경우에 있어서, 잉크의 막 비등이 열전 변환기에 의해 생성된 열에 의해 야기될 수도 있고, 잉크가 그 때 발생되는 에너지에 의해 발포됨으로써 잉크 토출부로부터 토출될 수도 있다. 도33에 도시된 바와 같이 저장 공간(S1)이 충분히 잉크로 채워졌을 때, 가압 상태에서 스프링(414)의 압축 및 변위의 크기에 따른 팽창력(압축으로 인한 반응력)이 가압판(413)을 통해 시트(412) 상에 작용한다. 팽창력의 방향은 도33에서의 하향 또는 스프링(414)의 팽창 방향으로 작용한다. 이 때에, 저장 공간(S1)의 내향 압력이 저장 공간(S1) 내에 작용한다. 특히, 저장 공간(S1) 내의 압력(P1)은 대기압이 "0"이라는 가정 하에서 마이너스 신호(부압)의 값을 가진다. 즉, 저장 공간(S1) 내에 생성된 부압(P1)은 스프링(414)에 의해 제공된 힘의 방향과 대향되는 방향으로 작용한다. 따라서 부압(P1)이 저장 공간(S1) 내에 작용하기 때문에, 부압이 기록 헤드 내의 잉크 토출 노즐에서 매니스커스 상에 작용하여, 잉크가 기록 헤드 상에 제공되는 잉크 토출부 밖으로 누출되는 것을 방지한다.

이러한 상태에서, 공기 구멍(422A, 423A)은 일 방향 밸브의 밸브 챔버 내의 밀봉 부재(424)에 의해 폐쇄된다. 또한 저장 공간(S1) 내의 부압(P1)은 연통부(416)를 통해 밸브 챔버 내에서 작용한다. 스프링(421)의 팽창력 역시 밸브 챔버 내에 작용하고, 팽창력은 도33에서의 상향 또는 스프링(421)의 팽창 방향으로 작용한다. 즉, 밸브 챔버 내에서 스프링(421)에 의해 가해진 압력의 방향은 스프링(421)의 팽창 방향과 동일하다. 공기 구멍(422A, 423A)을 밀봉 부재(424)로 밀봉하는 데 필요한 밸브 챔버 내의 압력(P2)은 부압(P1)의 절대치 또는 크기보다 더 크다. 특히, 일 방향 밸브는 스프링(421) 및 가요성 부재(423)로부터 발생된 힘을 그 것에 대해 작용하는 부압보다 더 크게 유지시킴으로써 밀봉된 상태로 유지된다.

잉크가 기록 헤드로부터 더 토출되어 저장 공간(S1) 내에 잔류하는 잉크의 양을 감소시킬 때, 저장 공간(S1) 내의 부압(P1)도 따라서 증가된다.

특히, 저장 공간(S1) 내에 잔류하는 잉크 양의 감소의 결과로서, 밀폐된 공간인 저장 공간(S1)의 내부 용적도 역시 실질적으로 감소되어, 그에 따라 시트(412)가 상향으로 이동되게 된다. 시트(412)의 변위는 가압판의 상향으로의 변위에 수반되어, 스프링(414)의 압축이 진행되게 한다. 스프링(414)의 압축의 진행은 동일물의 팽창력의 증가를 의미하고, 이는 저장 공간(S1) 내의 부압(P1)의 증가를 초래한다.

저장 공간(S1) 내의 부압의 증가는 결국 일 방향 밸브의 밸브 챔버 내의 압력(P2) 평형을 유지시킨다.

일 방향 밸브는 이때까지 밀봉된 상태로 유지된다. 따라서, 부압(P1)은 더욱 증가되고, 밀봉 부재(424)는 밸브 챔버 내의 압력(P2)에 의존하여 공기 구멍(422A, 423A)을 밀봉할 수 없게 된다. 구멍의 밀봉은 그 순간에 해제된다.

그 결과, 대기가 공기 구멍(422A, 423A)을 통해 유입되고, 연통부(416)를 통해 저장 공간(S1) 내부로 도입된다. 대기의 도입은 감소되었던 저장 공간(S1)의 체적 용량을 증가시키고 동시에 증가되었던 부압을 반대로 감소시킨다. 부압(P1)의 감소의 결과로서, 일 방향 밸브의 공기 구멍(422A, 423A)은 밀봉 부재(424)에 의해 다시 밀봉된다.

따라서, 부압(P1)의 변화는 매우 적어지게 되며, 잉크의 소비는 실질적으로 일정한 부압 값이 유지된 채로 진행된다. 이어서 부압(P1)은 다시 증가되고 밀봉 부재(424)가 밸브 챔버 내의 압력(424)에 의존하여 밀봉할 수 없을 때마다 부압(P1)은 공기 구멍(422A, 423A)의 밀봉을 해제함으로써 감소된다. 일 방향 밸브는 저장 공간(S1) 내의 부압(P1)을 소정의 범위 내에서 유지시키기 위해 이러한 작동을 반복한다. 따라서, 기록 헤드는 안정된 토출 상태를 유지시키면서 저장 챔버(S1) 내의 잉크를 바닥까지 사용할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 있어서, 저장 공간(S1) 내의 부압은 저장 챔버 내의 잉크 소비의 결과로서 개구를 폐쇄시키도록 일 방향 밸브의 힘을 균형되게 유지시키고 저장 공간(S1) 내의 부압이 잉크를 계속 사용함에 따라 증가 될 때, 일 방향 밸브는 공기를 저장 공간(S1) 내부로 대기를 도입시키도록 개구를 개방시킨다. 대기의 도입은 저장 공간(S1)의 체적 용량을 증가시키고 동시에 그 안의 부압을 감소시켜서, 일 방향 밸브가 개구를 폐쇄시키게 한다.

도34a, 34b 및 34c는 용기(410)의 전술된 상황을 설명하는 도면이다. 일 방향 밸브(430)는 이들 도면에서 개략적으로 도시된다.

도34a에 도시된 바와 같이, 용기(410)는 시트(412)가 중력 방향에 있어 하향으로 위치하는 자세 또는 방향으로 사용된다. 용기(410) 내의 액체(L)가 액체 공급부(415)를 통해 외측으로 공급될 때, 시트(412)는 먼저 도34b에 도시된 바와 같이 공급되는 액체(L)의 양에 따라 스프링(414)의 가압력에 대해 상향으로 변형되고, 저장 공간(S1)의 용적은 부압이 변화되지 않고 유지된 채로 감소된다. 도34b에 있어서, 시트(412)는 맨 끝까지 상향으로 변형되고, 완충 영역이 시트(412)의 변형에 수반되는 이러한 저장 공간(S1)의 용적 감소의 형태로 제공된다. 완충 영역은 시트(412)의 변형에 수반되는 저장 공간(S1) 내의 압력의 변동을 흡수하기 위한 영역이다. 저장 공간(S1) 내의 압력의 변동은 저장 공간(S1) 내의 가스(공기)의 열 팽창에 기인한다.

용기(410) 내의 액체(L)가 외측으로 더 공급될 때, 도34c에 도시된 바와 같이, 공기는 완충 영역이 제공된 시트(412)의 추가의 변형 없이 공급된 액체(L)를 대체할 수 있도록 대기 연통부(416)를 통해 도입된다. 즉, 액체(L)의 공급에 기인한 저장 공간(S1) 내의 압력의 감소의 결과로서 저장 공간(S1) 내의 부압을 유지시키도록 공기는 대기 연통부(416)를 통해 도입된다.

따라서, 용기(410)는 도34b에 도시된 바와 같이 완충 영역이 제공될 때까지 저장 공간(S1) 내에 저장된 액체(L)가 전혀 소비되지 않은 도34a에 도시된 미사용 상태로부터 외측으로 액체(L)를 공급하며, 공급 작동은 시트(412)의 변형에 수반된다. 따라서, 액체(L)는 도34c에 도시된 바와 같이 대기 연통부(416)를 통해 도입된 공기와 함께 외측으로 공급된다. 따라서, 저장 공간(S1) 내의 액체(L)는 소정의 부압 하에서 안정성을 가지고 외측으로 공급된다.

도35는 도입된 공기가 저장 공간(S1) 내부의 상부에 축적된 상태의 사용에 있어 용기(410)의 도면이다. 저장 공간(S) 내의 공기에 저장된 액체의 증기의 농축은 거의 포화 상태이고, 증기의 농축은 외부 공기의 증기 농축과 크게 차이가 난다. 따라서, 전술된 바와 같이 가스의 삼투압이 공기가 존재하는 저장 공간(S1)의 내부 영역과 외부 공기 사이에서 발생하고, 삼투압은 저장 공간(S1) 내의 공기와 접촉하는 주 본체(411) 상에서 작용하여 도35에서 화살표에 의해 표시된 바와 같이 외부 가스가 저장 공간(S1)으로 투과되게 한다. 또한, 저장 공간(S1)은 액체(L)가 누출되는 것을 방지하기 위해 부압을 가지기 때문에, 공간과 외부 사이에는 압력차가 존재한다. 이러한 저장 공간(S1)의 내부와 외부 사이의 압력차는 외부 가스가 저장 공간(S1)으로 투과되게 할 수 있는 힘을 생성한다. 이러한 가스의 투과량은 명세서의 전반부에서 존재하는 표현에 의해 표현된다.

본 실시예에 있어서, 저장 공간(S1) 내의 가스(공기)와 접촉하는 용기(410)의 영역이 강성(비가요성)인 주 본체이기 때문에, 외부 가스의 저장 공간(S1)으로의 투과는 주 본체(411)의 재료와 같은 낮은 가스 투과성을 가지는 재료(예를 들면, 금속)를 채용함으로써 방지될 수 있다.

따라서, 설명된 바와 같이 가요성 시트(412)는 가스의 삼투압이 이에 작용하는 것을 방지하기 위해 중력 방향에서 하방으로 구비되고, 이것은 가요성 부재로서 높은 가스 투과성을 갖는 가요성 부재가 사용될 때조차도 시트(412)를 통해 스며드는 가스의 양을 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 시트(412)의 변형에 의해 동반된 버퍼링 기구는 액체(L)가 오랜 시간동안 저장될 때조차 저장 공간(S1)에 압력의 변동을 흡수하도록 충분히 작용할 수 있고, 이것은 결과적으로 액체(L)의 누출 및 용기(410)의 파손을 방지하는 것이 가능하게 한다.

<4.3 변경>

가요성 부재는 액체 용기의 액체 저장부에 구비되는 것이 필수적인 것은 아니고, 형상은 액체 저장부가 가스 투과성에서 상이한 복수의 재료에 의해 구성되고 높은 가스 투과성을 갖는 재료가 용기가 사용될 때 중력 방향에서 하방으로 위치되는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 액체 용기는 잉크 이외에 다양한 액체를 저장하기 위한 용기로서 넓은 범위에 사용될 수 있다.

예를 들어, 도36에 도시된 바와 같이, 사용시 중력 방향 하방으로 강성인(비가요성) 주 본체(411)보다 더 높은 가스 투과성을 갖는 재료로 형성된 가요성 부재를 공급하는 대신, 다층(즉, 이중층) 구조 형상을 갖는 가요성 부재(412')는 삼투력에 기인한 층들 사이에서 잉크를 분사하도록 또는 잉크층을 구비한 잉크 탱크 내외측의 구역을 격리하는데 사용될 수 있어서, 가스가 잉크 탱크로 진입하는 것을 방지한다. 이것은 사용시 잉크 탱크의 방향 또는 자세에서의 제한을 완화시키고 잉크 탱크 또는 기록 장치 설계의 자유도를 증가시키는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 잉크 탱크가 다양한 자세로 있을 수 있는 동안의 수송에서 더욱 효율적으로 가스가 잉크 탱크로 진입하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

<5. 잉크 탱크 설계 조건>

<5.1 본 발명의 다른 실시예의 일-방식 밸브의 작동 원리>

도37은 본 발명의 다른 실시예에서의 액체 용기를 도시하고, 잉크 제트 기록 헤드[520, (이하 "기록 헤드"로 언급함)]를 갖는 액체 용기가 일체형으로 그곳에 장착된다. 액체 용기(이하 "잉크 용기"로서 언급됨)는 일반적으로 두 개의 챔버, 즉, 잉크 저장 공간(510A)이 한정되는 잉크 저장 챔버(510)와 밸브 챔버(530)에 의해 구성되고, 두 개의 챔버의 내부는 연통 채널(517)을 통해 서로 연통한다. 기록 헤드(520)로부터 배출되는 잉크는 잉크 저장 챔버(510)에서 충전되고 기록 헤드(520)로 공급된다.

기록 헤드(520)로부터의 잉크의 배출은 임의의 특정 방법에 제한되지 않고, 예를 들어, 전열 변환기에 의해 발생된 열 에너지가 잉크를 배출하기 위한 에너지로서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 막 비등(boiling)은 전열 변환기에 의해 발생된 헤드에 의해 잉크에 발생되고, 잉크는 이 때 에너지를 포움(foam)함으로써 잉크 배출 포트를 통해 배출될 수 있다.

가동 부분이 있는 가동 부재(511)는 잉크 저장 챔버(510)의 일부에 배치되고, 잉크를 저장하기 위한 공간은 이 부분과 외부 케이싱(513) 사이에 한정된다. 가동 부재(511) 또는 도37의 가동 부재(511)의 우측 측면의 공간으로부터 보여질 때 잉크 저장 공간(510A) 외측의 공간은 대기압과 동등한 압력을 가질만큼 대기 연통 포트(512)를 통해 대기에 노출된다. 더욱이, 사실상 밀봉된 공간은 그의 저부에 제공된 잉크 공급 포트(512) 및 밸브 섹션으로 작용하는 밸브 챔버(530)와 그 공간 사이의 연통 채널(517)을 제외하고 잉크 저장 공간(510A)에 형성된다.

외부 케이싱(513)은 잉크 저장 공간(510A)을 한정하고 또한 외력으로부터 가동 부재(511)를 보호하기 위한 쉘로서 작용한다. 본 실시예의 가동 부재(511)는 그 중심부의 구성이 평평한 판의 형상으로 지지 부재이고 그 주연부에서 변형가능한 지지판(514)에 의해 조절된 변형 가능한 가요성 막(시트 부재)에 의해 구성된다. 가요성 부재(511)는 중심부에 볼록 형상을 하고 사다리꼴 측면 형상을 한다. 후술되듯이, 가동 부재(511)는 잉크 저장 공간(510A)에서의 잉크 양의 변화 및 그와 동일한 것의 압력의 변동에 따라 변형된다. 이러한 경우, 가동 부재(511)의 주연부는 우수한 균형으로 팽창 및 수축되거나 변형되고, 가동 부재(511)의 중심부는 동일한 것의 사실상 수직 자세 방향을 유지하면서 그 형상의 수평 방향으로 평행한 변위를 한다. 따라서, 가동 부재(511)가 완만히 변형(이동)되기 때문에, 그 변형은 충격을 야기하지 않고 잉크 저장 공간에서 충격에 기인한 비정상적 압력 변동이 없다.

잉크 저장 공간(510A)에서, 기록 헤드의 잉크 배출 작동이 기록 헤드(520)의 잉크 배출부에 형성된 매니스커스를 유지하기 위한 능력과 평형으로 수행될 수 있는 범위 내에 부압을 발생시키는 지지판(514)을 통해 그 형상에 우측으로 가동 부재(511)를 가압하는 가압력을 가하기 위해 압축 스프링의 형태로 스프링 부재(515)가 구비된다. 도37은 잉크 저장부(510A)가 잉크로 사실상 완전히 충전된 것을 도시하고, 스프링 부재(515)는 이 상태에서 잉크 저장 공간에 적절한 부압을 발생시키도록 압축된다.

기록 헤드(520) 및 잉크 저장 챔버(510)는 잉크 저장 챔버(510) 안에 기록 헤드 상에 구비된 공급 튜브(521)를 삽입함으로써 연결된다. 이것은 잉크가 기록 헤드(520)에 공급되도록 하는 것들 사이에 유체적 연결을 확립한다. 밀봉 부재(524)는 공급 튜브(521)와 잉크 저장 챔버(510) 사이에 밀봉을 보증하도록 공급 튜브(521) 주위에 장착된다. 필터(523)는 공급된 잉크에 존재하는 임의의 이물질이 기록 헤드(520) 안으로 유동하는 것을 방지하기 위해 공급 튜브(521)에 제공된다.

이제 밸브 챔버(530)가 설명될 것이다. 밸브 챔버(530)의 내부는 연통 채널(517)를 통해 잉크 저장 공간(510A)과 연통된다. 본 실시예에서, 연통 채널(517)은 0.2mm의 내경을 갖는 스테인레스 스틸로 형성된 파이프를 사용하여 형성된다. 더욱이, 고무로 형성된 밀봉 부재(538)는 연통 채널 주위로 밀봉을 향상시키도록 스테인레스 스틸 주위에 장착된다.

밸브 챔버(530)에서, 일 방향 밸브의 요소인 개구부(536)를 갖는 밸브 폐쇄 부재 및 개구부(536)를 밀봉하기 위한 밸브 밀봉 부재(537)로서 역할을 하는 밸브 폐쇄 판(534)이 구비된다. 밸브 폐쇄 판(534)은 가요성 시트(531)에 연결된다. 개구부(536)는 밸브 폐쇄 판(534)과 가요성 시트(531)을 통해 연장한다. 사실상의 밀봉 공간은 연통 채널(517)과 개구부(536)를 제외하고 밸브 챔버(530)에 또한 유지된다. 본 구성에서 가요성 시트(531) 위의 공간은 대기압과 동일한 압력을 갖는 대기 연통 포트(512)에서 대기에 노출된다. 밸브 챔버(530)의 외부 케이싱(533)은 또한 외력으로부터 가요성 시트(531)를 보호하기 위한 쉘로서 작용한다.

가요성 시트(531)는 또한 밸브 폐쇄 판에 연결되는 중심부를 제외한 그 주연 영역에서 변형 가능하다. 중심부에 볼록 형상을 하고 사실상 사다리꼴 측면 형상을 한다. 이러한 형상은 밸브 폐쇄 판(534)이 완만히 상하 이동하도록 한다.

밸브 챔버(530)에, 밸브의 개방 작동을 조절하기 위한 밸브 조절 부재로서의 밸브 조절 스프링(535)이 구비된다. 밸브 조절 스프링(535)은 압축에 대한 반발력을 이용하여 그 형상에서 밸브 폐쇄 부재(534)를 상방으로 가압하도록 다소 압축된다. 밸브의 기능은 밸브 밀봉 부재(537)를 개구부(536)와 밀착되도록 하고 서로로부터 그들을 분리시키는 밸브 조절 스프링(535)을 팽창 및 압축시킴으로써 행해지고, 가스는 일 방향 밸브 기구를 제공하도록 개구부(536)를 통해서만 대기 연통 포트(532)로부터 밸브 챔버 내에 진입되도록 한다.

밸브 밀봉 부재(537)에 필요한 것은 신뢰성있게 개구부(536)를 밀봉하는 것이다. 특히, 개구부(536)와 접촉한 적어도 그 일부는 개구에 단단히 밀봉되는 형상을 갖는 것이 요구되며, 밀착이 달성될 수 있으면 재료의 질의 특정 제한은 없다. 그러나, 그러한 밀착이 밸브 조절 스프링(535)의 팽창력에 의해 수행되기 때문에, 밸브 밀봉 부재(537)는 가요성 시트(531) 및 팽창력의 작용, 즉 고무와 같은 신축성 탄성 재료에 의해 이동된 밸브 폐쇄 판(534)을 용이하게 따를 수 있는 재료로 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 형상을 갖는 본 실시예의 잉크 용기의 작동은 도38a 내지 도38e를 참조하여 설명된다.

도38a는 잉크 저장 공간이 잉크로 충분하게 완전히 채워진 동일한 것의 상태를 도시한다. 이러한 상태에서, 스프링 부재(515)가 압축되기 때문에, 압축의 결과로서 변위의 양에 따른 팽창력 F1(압축으로부터 기원된 반발력)은 지지판(514)을 통해 가동 부재(511) 상에 작용한다. 이 때 팽창력 F1의 방향에 대해, 도38a에서 우향 또는 스프링 부재(515)의 팽창 방향으로 작용하고, 이 방향은 다음의 설명에서 양의 표시에 의해 지시된다. 이 때, 잉크 저장 공간(510A)의 압력은 챔버의 내향으로 작용한다. 다시 말해, 잉크 저장 공간(510A)에 작용하는 압력(P1)은 대기압이 "0"이라는 가정하에 표시를 위한 상기 규칙에 따라 음의 표시(부압)를 구비한 밸브를 갖는다. 따라서, 스프링 부재(515)가 연결되는 지지판(514)의 표면적을 S1으로 나타낼 때, 이 때 잉크 저장 공간에 발생된 부압은 다음과 같이 표현될 수 있다.

[식1]

P1 = -F1/S1

다시 말해, 잉크 저장 공간에 발생된 부압은 스프링 부재(515)에 의해 제공된 힘의 방향에 대향으로 지시된다.

따라서, 부압이 잉크 저장 챔버에서 작용하기 때문에, 부압(P1)은 기록 헤드(520) 상에 구비된 잉크 배출 포트로부터 잉크의 누출을 방지하기 위해 기록 헤드(520)의 잉크 배출 노즐에서의 매니스커스 상에 또한 작용한다.

이 상태에서 개구부(536)는 밸브 챔버(530)의 밀봉 부재(537)에 의해 밀봉된다. 밸브 챔버(530)의 압력에 대해, 부압(P1)은 챔버와 잉크 저장 공간(510A) 사이의 연통 채널(517)을 통해 가해진다. 밸브 조절 스프링(535)의 팽창력은 밸브 챔버(530)에 작용한다. 팽창력을 "F2"로 나타내자. 다음, 팽창력 F2는 도38a의 상방 또는 밸브 조절 스프링(535)의 팽창 방향으로 작용하고 양의 표시를 갖는다. 밸브 조절 스프링(535)이 결합된 밸브 폐쇄 판(534)의 결합 표면의 표면적을 "S2"로 나타내자. 다음, 밸브 챔버에 작용하는 힘으로서 밸브 챔버(530)에서 밸브 조절 스프링(535)에 의해 가해진 압력의 방향은 밸브 조절 스프링(535)의 팽창 방향과 일치하고 양의 표시에 의해 나타낸다. 그 압력을 "P2"로 나타낼 때, 다음의 관계가 존재한다.

[식2]

P2 = F2/S2

개구부(536)가 밸브 밀봉 부재(537)와 밀봉되도록 하기 위해, 압력 P2와 부압 P1은 다음의 관계식을 충족시켜야만 한다.

[식3]

-P1 < P2

다음, 식 2와 식 3은 다음의 관계식으로부터 유도된다.

[식4]

-P < F2/S2

즉, 일방향 밸브는 부압에 대해 작동하는 밸브 조정 스프링(535) 및 밸브 폐쇄 판(534)이 제공된 힘이 내부 부압보다 더 큰 상태를 유지함으로써 밀봉된다.

기록 헤드(520)로부터 잉크의 배출은 잉크 보유 공간(510A)에 잔류하는 잉크의 양을 감소하고, 이에 따라서 잉크 보유 공간(510A)의 부압은 증가한다.

도39는 잉크 보유 공간(510A)에서 부압과 거기에 잔류하는 또는 그로부터 공급되는 잉크의 양 사이의 관계를 도시한다. 잉크 소모가 계속될 때, 도38A의 상태로부터 도38B에 상태까지의 변화가 발생한다. 잉크 보유 공간(510A) 즉, 밀봉된 공간의 내부 양은 도면에서 가동 부재(511)의 좌향 운동에 의해 수행된 잉크의 양과 함께 실질적으로 감소한다. 지지 판(514)은 또한 가동 부재(511)의 변위에 따라 좌향으로 이동하고, 스프링 부재(515)의 압축은 또한 진행한다. 스프링 부재(515) 압축의 진행은 팽창력(F1)에서 증가를 의미하고, 부압(P1)은 식1에 따른 도39에서 점a에서 점 b까지 또한 증가한다.

잉크 소모가 도38B의 상태로부터 더 진행할 때, 가동 부재(511)는 도38C의 상태로 진입하도록 더욱 좌향으로 배치된다. 도39에서 점c로 변화하도록 잉크 용기(510)에서 부압이 더욱 증가한다. 이 상태에서, 잉크 용기(510)의 부압은

[식5]

- P1 = F2/S2

에 의해 표현된 관계를 정의하도록 밸브 챔버(530)에서 부재 조절 밸브(534)에 의해 발휘된 힘과 평형을 이룬다.

부압이 더욱 증가하도록 잉크 소모가 계속될 때, 스프링 조정 밸브(535)의 압력에 의해 얻어진 밸브 밀봉 부재(537)의 접촉 상태가 이 지점까지 변환하지 않기 때문에 힘(F2/S2)이 소정의 밸브를 가지므로, 힘(F2/S2)은

[식6]

- P1 > F2/S2

에 의해 표현된 관계를 가져오는 밸브 챔버(530)에서 밸브 밀봉 부재(537)가 개구 단면(536)을 밀봉하도록 할 수 없게 한다.

이 관계는 도38D에서 도시된 상태 및 도39의 점(d)에서 부압 변화를 나타낸다. 이 관계가 참일 때, 밀봉 부재(537)와 함께 개구 단면(536)의 밀봉은 취소된다.

결과적으로, 대기는 도38D에서 화살표로 지시된 바와 같이 개구 단면(536)을 통과하여 흐르기 시작하고, 연통 포트(517)를 통과하여 잉크 보유 공간(510A)으로 또한 유도된다. 대기의 유도는 감소되어진 잉크 보유 공간(510A)의 부피 용량에서 증가를 가져오고, 역으로 증가되어진 부압에서 동시에 감소를 가져온다. 부압에서 감소는 식 6에 의해 표현된 상태로부터 식 5에 의해 표현된 상태까지 복귀를 의미하고, 개구 단면(536) 및 밸브 밀봉 부재(537)는 밸브 챔버(530)에서 또한 서로 긴밀하게 접촉하고 있다. 이는 도38E에서 도시된 상태 및 도39에서 점(D)으로부터 점(e)까지의 부압 변화를 가져온다.

상기 설명으로부터, 잉크 보유 공간(510A)에서 부압 및 밸브 챔버(530)에서 밸브 밀봉 부재를 가압하는 압력 사이의 관계가 비록 대향 방향으로 작용할지라도, 각각 압력의 절대값의 자기장 사이의 관계로서 표현될 수 있으므로 다음 관계는 밸브 챔버(530)에서 식 1 및 식 6에 따라 정의된다.

[식7]

｜F1｜ / S1 > ｜F2｜ / S2

그 후에 잉크가 더욱 소모될 때, 도38D 및 도38E 상태가 교대하고; 점(e) 및 그 후에 도시된 부압에서 매우 작은 변화가 있고; 잉크는 실질적으로 일정한 값으로 유지된 부압으로 소모된다. 즉, 도38D 및 도38E에서 상태가 잉크 소모가 계속될 때 반복되므로, 잉크의 일정량이 소모된 후에, 안정한 배출 상태를 유지하는 동안 잉크 보유 공간(510A)에서 잉크를 다 소모하는 것이 가능한 잉크 보유 공간(510A)에서 부압의 증가가 필요하다.

<5.2 변수 설정>

부압이 잉크 보유 공간(510A) 및 밸브 챔버(530), 각각의 사이의 균형에 기초하여 적응되므로 각각의 챔버는 소정의 부압으로 쉽게 설계될 수 있음이 명백하다. 특히, 스프링 팽창력(F1 및 F2)은 각각의 챔버에 배치된 스프링의 압축 상태에 의존하고, 팽창력은 스프링 상수 및 압축에 의해 야기된 변위 거리(초기에 압축된 상태에서 변위 양, F = k × x이고 k 및 x는 각각 스프링 상수 및 변위 양을 나타낸다)에 의해 결정된다. 따라서, 소정의 부압은 이러한 변수를 적당히 설정함으로써 획득될 수 있다. 부압은 스프링에 적당히 부착된 지지 판 및 밸브 폐쇄 판의 표면 영역(S1 및 S2)을 설정함으로써 쉽게 조정될 수 있다.

상기 실시예에서 달성된 발명의 특징은 상술된 바에서 유래된 것에 대한 관계적 표현에 기초하여 적당히 결정된 네 개의 변수(F1, F2, S1 및 S2)에서 잉크 용기를 설계하는 지침이 제공된다.

예를 들어, 특허 번호 제6,186,620호에서 개시된 기술은 관련된 기술 분야, 즉 액체 밀봉의 문제에서 기술된 일본 특허 출원 중인 제7-125240호(1995) 또는 일본 특허 출원 중인 제7-125241(1995)에서 개시된 기술과 함께 문제를 해결한다. 기계적 밀봉을 달성하도록 외부 공기를 유입하는 보스에서 제공된 스프링에 의해 가압된 플러그의 형태인 부재로 구성이 개시된다. 그러나, 상술된 표현에 대해 고려도 제안도 없다. 이러 의미에서, 상기 인용된 발명은 액체 밀봉에 대한 기계적 밀봉의 대체 카테고리에 여전히 남고 본 발명과 다른 잉크 용기의 설계의 최적화에 대한 지침을 제공하지 않는다.

잉크 용기는 네 개의 변수(F1, F2, S1 및 S2)가 서로의 관계에서 적당히 결정된 본 발명의 원칙에 기초한 지침에 따라 적절히 설계될 수 있다.

예를 들어, 논의는 이제 식 1 및 식 6으로부터 유래된 F1 : (S1/S2) × F2에 의해 표현된 관계로 형성될 것이다.

실질적으로 변위가 동일하게 발생하지 않으므로 밸브 조정 스프링(535)의 스프링력(F2)은 실질적으로 일정하다고 가정한다. 그 다음으로, 변수(F1) 값의 광범위한 범위는 개구를 유도하는 공기를 밀봉하는 힘의 활동 영역(S2)이 부압을 발생하는 스프링력의 활동 영역(S1)과 비교하여 적을 때 또는 S1/S2는 상대적으로 클 때 외부 공기의 유입을 방지하도록 식 1을 정의할 수 있고, 따라서 스프링 부재(515)는 변수(F1)의 초기값을 얻도록 높은 자유도로 설계될 수 있다고 가정된다. 그러나, 잉크 용기 공간(510A)에서 부압은 잉크 배출 단면으로부터 잉크의 누출을 충분히 막도록 잉크 배출 포트에 형성된 매니스커스를 유지하기 위한 능력과 균형을 이루고 기록 헤드의 잉크 배출 작동이 수행될 수 있는 범위내의 적당한 값이 될 수 있다. 따라서, 외부 공기가 유도될 때까지 적당한 범위에서 변수(F1)를 유지하기 위해서, 밸브 조정 스프링(535)의 스프링력(F2)은 개구부(536)가 쇼크 또는 주변 변화에 의해 쉽게 개방될 위험 발생이 상대적으로 작아져야 한다.

이러한 문제점은 변수(S1 및 S2)가 적절히 결정될 때 피해질 수 있다. 특히, 변수(F2)를 설정하여 자유도가 또한 증가하고 개구 단면(536)의 양호하지 않은 개방을 효과적으로 방지하는 것이 가능한 식 1을 정의하는 상태로부터 식 6을 정의하는 상태까지의 변이에 대해 요구된 변수(F1)에서 변화의 양이 증가할 필요가 없다.

상술된 바는 단순한 예이고, 각 부분은 고려되어 다양한 상태로 적절히 설계될 수 있다. 그러나, 이는 서로에 대한 관계에서 네 개의 변수를 고려함으로써 달성될 수 있고, 통상의 감정 또는 직관에 기초하여 외부 공기를 유도할지를 판단하는 변수(P1 및 P2)의 자기장 사이의 관계를 단순히 고려함으로써 성취될 수 없다.

<5.3 본 발명의 다른 실시예에서 일방향 밸브의 작동 원리>

본 발명의 실시예에서, 잉크 보유 공간(510A) 및 스프링 부재(35)에서 부압을 발생하기 위한 스프링 부재(515) 및 밸브 챔버(530)에서 개구 단면(536)을 밀봉하도록 힘을 발생하는 밸브 폐쇄 판(534)은 각각의 챔버내에서 제공된다. 그러나, 스프링에 의해 발휘된 힘을 이용하는 모드를 참조하면, 동일한 압축동안 발생한 반응력뿐만 아니라 스프링이 팽창될 때 발생된 반응력 또한 이용 가능하다. 따라서, 스프링 각각은 각각의 챔버 외부에 배치될 수 있다.

도40은 잉크 보유 챔버에 대해 스프링의 위치를 배치하고 밸브 챔버는 각각의 챔버의 외부로 이동되는 실시예를 도시한다. 이 구성에서, 잉크가 충분히 충전될 때, 잉크 보유 챔버(540)에 연결된 스프링 부재(545)는 약간 확장되고 밸브 챔버(550)에 제공된 밸브 조정 스프링(555)은 유사하게 약간 확장된다.

이 구성에서, 가동 부재(541)는 동일하게 배치하도록 스프링 부재(545)의 팽창을 가져오는 잉크 보유 공간(540A)에서 잉크의 소모에 따른 형상으로 좌향으로 이동한다. 부압은 동시에 배치된 변위의 양에 의해 결정된다. 동시에 스프링 부재(545)의 변위에 따른 잉크 보유 공간(540A)에서 작용하는 부압이 스프링 부재(545)의 신축 방향으로 힘에 의해 발생하고, 스프링 부재(545)의 팽창의 결과로 변위의 양에 따른 신축력(F1)은 지지 판(544)을 통과하는 가동 부재(541)상에 작용한다. 따라서, 동시에 부압은 상술된 실시예에서와 같은 신호에 대해 동일한 규칙에 따라 아래에 도시된 식 8에 의해 표현된다.

[식8]

P1 = F1/S1

밸브 챔버(555)에서, 외부 케이싱(553) 및 밸브 폐쇄 판(554) 사이에서 제공된 밸브 조정 스프링(555)이 동일한 접속 방향에서 힘을 발휘하므로, 밸브 조정 스프링(555)의 팽창의 결과로서 변위의 양에 따른 신축력(F2)은 도면에서 상향으로 작용한다. 가동 부재(551)에서 압력은 도37에서 도시된 실시예의 것과 같은 신호에 대해 동일한 규칙에 따라 아래에 도시된 식 9에 의해 표현된다.

[식9]

P2 = -F2/S2

따라서, 개구 단면(556)이 밸브 챔버(550)에서 밸브 밀봉 부재(557)로 밀봉될 때 또는 -P1 < P2로 표현된 관계가 존재할 때, 다음 관계는 정의된다.

-F1/S1 < -F2/S2

개구 단면(556) 및 밸브 밀봉 부재(557)사이의 긴밀한 접촉은 잉크 소모의 진행의 결과로서 개구 단면(556)을 통과하는 대기 연통 포트(52)로부터 외부 공기가 유도하는 것이 취소될 때, 다음 관계는 정의된다.

[식10]

-F1/S1 > -F2/S2

스프링 부재(545) 및 밸브 조정 스프링(555)에 의해 발휘된 힘의 방향은 단지 도37의 실시예의 것과 상이하고, 잉크 보유 공간(540A)에서 부압 및 밸브 챔버(550)에서 압력의 방향은 은 도37의 실시예의 것과 동일하다. 따라서 식 10은 다음과 같이 변화될 수 있다.

[식11]

｜F1｜/S1 > ｜F2｜/S2

따라서, 도37의 본 실시예의 설명이 잉크 소모가 진행됨에 따라 발생하는 각 섹션의 작동, 부압의 변동, 및 잉크 저장 공간(540A)과 밸브 챔버(550) 사이의 압력의 균형이 유사하게 적용된다.

이러한 구성이 채택될 때, 각각의 스프링이 잉크와 접촉하지 않으므로, 스프링을 형성하는 부재와 잉크 사이를 접촉하기 위해 기인하는 스프링의 퇴보와, 잉크 내부로 이물질의 추출 및 혼합을 고려할 필요가 없다. 이는 스프링을 형성하기 위한 재료를 선택하는데 있어서의 자유도가 증가되는 이점을 초래한다.

본 실시예에서 잉크 저장 챔버 및 밸브 챔버용 스프링이 각각의 챔버 외부에 배치되어 도시되어 있으나, 본 발명은 챔버중의 하나에 대한 스프링이 챔버 내부에 배치되어진 형상에 대해서도 식11에 의해서 표현된 관계에 따라 달성될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

<5.4 주위 변화를 버퍼링하기 위한 영역>

도37 및 도40에서 전술한 실시예의 구성에서, 잉크 소모는 잉크가 충분히 충전된 초기 상태로부터 진행되어 잉크 저장 챔버 내의 부압이 증가된 때, 부압이 밸브 챔버 내의 밸브 조절 부재에 의해 인가된 힘에 균형을 맞추는 상태에서 잉크를 보다 소모시키며, 대기는 잉크 저장 공간 내부로 도입되어질 개구 섹션을 통해 유동을 개시한다. 대기 도입의 결과, 잉크 저장 공간의 용적 측정 용량은 역으로 증가되며, 부압은 개구 섹션에 근접하여 감소한다.

예컨대, 도37에 도시된 실시예에서, 잉크 소모는 도38a에 도시된 초기 상태로부터 진행되어, 도38c의 상태가 도입된 이후에, 도38d의 상태 및 도38e의 상태는 잉크 소모의 진전에 따라 변경된다. 즉, 밀봉 공간이 되는 잉크 저장 공간(510A)의 내부 용적은 잉크량이 초기 충전 상태로부터 감소됨에 따라 실질적으로 감소되며, 외부 공기를 도입하는 작동은 가동 부재(511)가 도37의 좌측면 상의 위치에 배치된 이후에 가능하며, 가동 부재(511)가 좌측 배치에 의해 도달된 위치의 부근에 머무르기 때문에 잉크 저장 공간(510A) 자체의 내부 용적에 실질적으로 변경이 없을 것이다.

특히, 도37의 실시예의 액체 용기는 잉크 저장 챔버(510)를 갖추고 있으며, 그 내부에 액체(잉크) 저장 공간(510A)이 한정되어 있으며, 잉크가 가스가 저장 공간으로 도입되도록 하기 위한 개구 섹션(536)이 제공된 밸브 챔버(530) 및 공급 튜브(521)로부터 공급됨에 따라 변위된 가동 섹션(가동 부재, 511)과 이를 밀봉하기 위한 밀봉 부재인 밀봉 부재(537)를 포함한다. 액체 용기는 저장 공간(510A)의 용적 측정 용량이 가동 부재의 변위로 인해, 잉크 소모가 감소되는 구성을 가지며, 개구 섹션(536)은 용적 측정 용량이 소정의 수치와 같거나 작을 때 가스를 도입하도록 개방된다(도38c의 상태). 개구 섹션(536)은 도38c의 상태가 도입된 이후에 하기의 관계가 충족될 때 밀봉 부재(537)로부터 분리된다.

[식12]

P- P1 〉F2/S2

여기서, F2는 개구 섹션(536)을 밀봉하기 위한 압박력(밸브 조절 스프링(535)의 스프링력)을 나타내며, S2는 압박력이 작동하는 표면의 표면 영역(밸브 폐쇄판(534)의 접합면의 표면 영역)을 나타내며, P1은 저장 공간(510A) 내의 압력을 나타내며, P는 용기의 주위 압력(대기 압력)을 나타낸다.

따라서, 잉크 탱크의 주위 분위기의 변동 즉, 온도 상승 또는 압력 감소 등이 발생하더라도, 저장 공간 내에 도입된 공기는 가동 부재의 변위 위치와 초기 위치 사이의 범위에서 공간의 용적 측정 용량에 상응하는 양으로 팽창하도록 한다. 즉, 용적 측정 용량에 상응하는 공간은 버퍼 영역으로 작동한다. 따라서, 압력을 적정하게 하거나 증가시키는 것이 가능하므로, 분위기 변동의 결과로 토출 포트로부터 잉크의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 가요성 시트(531)가 가동 부재(511)에 의해 변위되도록 공압식으로 구동됨으로, 잉크 탱크의 분위기의 변동 즉, 온도 상승 또는 압력 감소로 기인될 수 있는 잉크 저장 공간의 팽창에 의한 잉크의 누설은 발생되지 않을 것이다.

버퍼 영역이 제공될 때까지 외부 공간이 도입되지 않으므로 그결과 초기 충전 상태로부터 액체의 공급에 기인하는 잉크 저장 공간의 용적 측정 용량의 감소로 인해, 주위 분위기 내에 급격한 변동이 발생하거나 상기 시간까지 용기가 진동하거나 또는 낙하하는 경우에도 잉크의 누설은 발생하지 않을 것이다. 또한, 버퍼 영역은 잉크가 아직 사용되지 않는 상태에서 미리 제공되지 않으며, 잉크 용기는 고 용적 효율로 압축 구성 될 수 있다. 개구 섹션(536)을 밀봉하기 위한 압박력(F2)(밸브 조절 스프링(535)의 스프링력)이 개구 섹션(536)의 표면적 또는 밀봉 부재(537)의 밀봉면보다 크게 작용하는 표면의 표면 영역(S2)을 형성함으로써, 충분한 밀봉 특성이 유지될 수 있다. 더욱이, 전술한 구성은 소수의 성분으로 이점을 달성할 수 있으며, 가동 부재중의 일부(가요성 시트(531) 및 밸브 폐쇄 판(534))에서 외부 공기를 도입하기 위한 개구 섹션(536)을 제공함으로써 대기의 안정된 도입을 달성할 수 있게 한다.

지금부터, 전술한 기능을 제공하는 버퍼 영역으로 바람직한 용적 측정 용량에 대해 설명하고자 한다. 본 설명은 도37의 실시예에서 잉크 용기에 기초하여 이루어지나, 도40의 실시예에서의 잉크 용기에 동일하게 적용된다.

도41은 잉크 저장 공간(510A)의 용적 측정 용량이 공급된 액체(잉크)의 량이 공급된 잉크의 양에 따라 어떻게 변경되는 지를 도시한 도면이며, 추출되거나 공급된 잉크량은 도면의 횡좌표 상에 도시되며, 용적 측정 용량은 도면의 세로 좌표 상에 도시되어져 있다. 두꺼운 활주선은 잉크 저장 공간의 용적 측정 용량의 변동을 나타내고 있으며, 파선은 잉크 저장 공간 내의 공기량의 변동을 나타내고 있다.

잉크가 아직 추출되지 않은 초기 상태에서, 가동 부재(511)는 도38a의 우측면 상의 변위 위치에 놓여져 있으며, 저장 공간은 최대 용적 측정 용량(Vmax)을 갖는다. 가동 부재(511)는 이러한 상태로부터 변위되어 그 결과 잉크의 추출 및 용적 측정 용량이 단조롭게 감소된다. (도38b의 상태에 상응하는) 이러한 상태에서, 공기는 용기에 아직 도입되지 않았으므로, 주위 분위기 내에 변동이 발생하더라도 잉크의 누설은 발생되지 않는다.

용적 측정 용량이 수치(Vair)에 도달되거나 또는 도38d에 대응하는 상태에 도달할 때, 개구 섹션(536)은 추출된 잉크의 양에 따른 양만큼 공기를 도입하기 위해 개방되며, 용적 측정 용량의 감소는 중지한다.

그 후, 잉크 저장 챔버(510A) 자체의 용적 측정 용량 내에 실질적으로 변동이 발생하지 않는다. 즉, (Vmax -Vair)에 상응하는 용적 측정 용량이 버퍼 영역으로 제공됨으로, 공기가 도입되더라도 잉크의 누설은 발생하지 않는다. 용기 내의 잉크가 소모되기 어렵고 이때 공기가 도입되지 않는 경우라면 용적 측정 용량이 감소되더라도, 도38d의 상태 및 도38e의 상태는 전술한 작동을 통해 잉크 추출의 과정에 따라 변경되며, 잉크는 효과적으로 소모될 수 있다.

이제부터, 잉크 저장 공간의 용적 측정 용량(Vair)의 설정 방법에 대해 설명되어질 것이다.

용기로 도입된 공기의 최대량은 도41로부터 명백한 바와 같이 수치(Vair)와 실질적으로 동일하다. 감압의 결과로 공기(Vair)의 최대량의 팽창 용적(V)은 하기와 같이 표현된다.

[식13]

V = (1/P*) x Vair

여기서, 실질적으로 정상 상태에서 대기압은 1atm(절대 기압)이며 잉크 용기가 실질적으로 위치되는 주위 분위기의 대기압은 P atm으로 가정한다. 수치(V)가 수치(Vmax)와 동일하거나 작을 때, 용기 내에 압력의 증가는 발생하지 않으며, 잉크는 누설되지 않을 것이다. 따라서, 잉크의 누설은 용적 측정 용량이 하기의 식의 관계를 충족하는 수치(Vair)에 도달할 때 주위 분위기의 대기압에서 개방 섹션(536)을 개방하도록 밸브를 설계함으로써 잉크의 누설이 방지될 수 있다.

[식14]

V = (1/P*) x Vair ≤Vmax

[식15]

Vair ≤ P* x Vmax

예컨대, 잉크 용기가 위치될 수 있는 실질적인 분위기에서 최저로 고려되는 대기압은 실질적으로 정상 상태에서 대기압이 1atm인 것으로 추정되는 하기와 같다.

대기압 주위 분위기

0.9atm 운송없이 통상 고도에서 이용

0.8atm 심각한 온도 변동으로 주위 분위기에서 이용

0.7atm 비행기에 의해 운송

0.6atm 4000m 이상의 고도(예컨대, 볼리비아 및 티벳)에서 이용

따라서, 대기압 P*은 사용을 위한 모든 조건에서 충족하도록 예컨대, 0.6atm으로 설정할 수 있다. 최적의 구성은 용기가 통상의 고도에서만 이용되고 운송되지 않을 때 P* = 0.9atm으로 제공될 수 있다.

예컨대, 이러한 데이터는 수치(Vair)가 통상의 고도에서만 이용되도록 0.9 x Vmax 또는 그 이하이며 공기 도입을 개시한 용적이 최대 용적 측정 용량의 90%가 됨을 나타낸다. 그러나, 심각한 온도 변동이 있는 주위 분위기에서 이용되도록 고려된다면 수치(Vair)를 0.8 x Vmax 또는 그 이하로 설정하고 용적을 최대 용적 측정 용량의 80%로 공기 도입을 개시하는 것이 바람직하다. 비행기 상에서 이용하거나 공기에 의해 운송이 고려된다면 수치(Vair)를 0.7 x Vmax 또는 그 이하로 설정하고 용적을 최대 용적 측정 용량의 70%로 공기 도입을 개시하는 것이 바람직하다. 4000m 또는 그 이상의 고도에서 사용이 고려된다면 수치(Vair)를 0.6 x Vmax 또는 그 이하로 설정하고 용적을 최대 용적 측정 용량의 60%로 공기 도입을 개시하는 것이 바람직하다.

요구되는 버퍼링 용량이 기술되어진 주위 분위기에 따라 달라지므로, 용기의 잉크 저장 효율을 개선하고 최적의 버퍼 용적이 분위기에 따라 얻어질 수 있도록 설계함으로써 효율적으로 잉크 누설을 방지하는 것이 용이하다.

식7은 k1이 스프링 부재(515)의 스프링 상수이며 X1은 초기 상태로부터 변위 량을 나타내는 후크의 법칙(Hooke's law)에 따라 하기와 같이 변경될 수 있다.

[식16]

｜k1 x X1｜/ S1 〉｜F2｜/ S2

본 실시예에서, 가동 부재(511)의 변형이 지지판(514)을 통해 스프링 부재(515)에 의해 조절됨으로 인해, 가동 부재(511)의 변형에 기인하는 용적의 변동은 스프링 부재(515)의 변위에 의해 측정된다. 즉, 용기의 용적이 Vmax에서 Vair로 변경될 때, 식16을 충족하는 변위량 X1은 하기의 식 17을 또한 충족한다면, 밸브는 스프링 부재(515)가 Xair 이상의 변위량만큼 변위된 이후에 외부 공기를 도입하기 위해 개방되며, 여기서 Xair는 스프링 부재(515)의 변위량을 나타낸다.

[식17]

X1 〉Xair

따라서, 식18에 의한 관계가 충족되도록 스프링 부재(515)와 밸브 조절 스프링(535)을 배치함으로써, 밸브가 소정의 버퍼 용적과 같거나 더 큰 용적이 외부 공기를 도입하기 위한 변형으로 인해 이용 가능한 이후에 부압의 증가로 인해 밸브가 개방됨으로 인해 액체의 누설은 발생하지 않는다.

[식18]

｜k1 x Xair｜/ S1 〉｜F1｜/ S2

<5.5 주위 변화에 대한 버퍼 영역의 형성의 다른 실시예>

양호한 버퍼 영역을 형성하기 위한 잉크 용기의 구성은 도37과 도40의 상기 실시예들에서와 같이 밸브 챔버를 구비하는 구성들에 제한되지 않고, 다양한 구성들이 이용될 수 있다.

도42a는 이러한 잉크 용기의 다른 실시예를 도시하는 개략적인 단면도이다. 잉크 저장 공간을 한정하는 가요성 막 (시트 부재)에 의해 구성되는 가동 부재(561)는 용기의 외측 케이싱(5653)에 제공되고, 가동 부재(561)는 저장 공간이 정상적인 상태에서 최대 체적 용량을 갖도록 지지판(564)을 통해 스프링 부재(565)에 의해 가압된다. 외측 케이싱(563) 상에 제공되는 잉크 저장 공간(560A)의 개구 섹션은 밸브 조정 스프링(595)에 의해 가압된 밀봉 유닛인 밸브(590)에 의해 밀봉된다.

도44b는 저장 공간의 체적 용량을 체적(Vair)로 감소시키도록 일정 체적(Vmax-Vair)의 잉크가 공급 포트(568)로부터 추출되는 상태를 도시한다. 이 때, 가동 부재(561)의 변형의 결과로서, 지지판(564)은 밸브 조정 스프링(595)의 가압력에 대해 밸브(590)를 변위시키도록 밸브(590)와 접촉하여서, 개구 섹션(592)이 개방되게 한다. 특히, 버퍼 영역은 지지판(564)이 밸브(590)와 접촉하는 순간에 도면에서의 파선에 의해 지시되는 가동 부재(561)의 초기 위치로부터 실선에 의해 지시되는 동일한 위치까지 제공된다. 다시 말해, 지지판(564)은 소정의 버퍼 용량이 제공된 후 개구 섹션(592)이 개방되도록 밸브(590)와 접촉한다.

도43a는 개구 섹션(592)을 순간적으로 개방시키도록 추가적인 잉크의 추출의 결과로서 지지판(564)이 하향으로 밸브(590)를 가압하여서 공기가 잉크 저장 공간(560A)으로 유입되게 하는 상태를 도시한다. 도43b는 지지판(564)과 밸브(590)가 서로 분리되는 상태를 도시한다. 특히, 지지판(564)과 밸브(590)가 서로 분리되도록 상향으로 지지판(564)의 작은 변위를 일으키고, 밸브(590)가 밸브 조정 스프링(595)의 압박력으로 인해 개구 섹션(592)을 다시 밀봉시키는 지지판(564)을 상향 변위시키는 힘을 감소시키도록, 도43a에 도시된 바와 같이 공기의 유입은 내부 부압을 조절한다. 잉크가 그 이후 다시 추출될 때, 도43a에 도시된 바와 같은 공기를 유입시키도록 도42b에 도시된 바와 같이 지지판(564)과 밸브(590)는 서로 접촉한다. 공기는 상기 설명된 바와 같이 점진적으로 유입되므로, 잉크 저장 공간(560A)의 잉크는 잉크를 전부 소모하게 하고, 주위 변화의 결과로서 압력의 증가를 조절하게 하는 유지되는 소정의 부압을 갖는 공기로 점진적으로 대체되어 토출 포트로부터 잉크의 누출을 방지케 한다.

밸브(564)는 지지판(564)에 의해 변위되도록 기계적으로 구동되므로, 온도 상승 또는 압력 증가와 같은 주위 변화에 기인하는 잉크 챔버의 팽창에 의한 잉크의 누출은 발생하지 않는다.

본 발명의 중요한 특징은 밸브(590)의 개폐 동작들이 지지판(564)의 변위량에 의해 조절되기 때문에, 개구 섹션(592)은 체적(Vmax-Vair)을 갖는 버퍼 영역이 제공된 후에만 개방된다는 것이다. 이 결과로서, 어떠한 충분한 버퍼 영역도 사용할 수 없을 때 공기는 유입되지 않고, 이에 따라 잉크의 누출이 발생하지 않는다. 본 실시예는 모든 동작들이 4개의 변수들, 즉 스프링 부재(565)의 스프링력, 밸브 조절 부재(595)의 스프링력, 지지판(564)의 표면적 및 밸브(590)의 소정부의 표면적을 적절하게 설계함으로써 제어될 수 있다는 점에서 상기 실시예들과 유사하다. 이는 잉크의 물리적인 성질에서의 변화가 동일 실시예의 점성과 접촉각에서의 현격한 변화를 일으킬 지라도 구성을 변화시킬 필요가 없다는 중요한 장점을 갖게 한다.

도44를 참조하여 4개의 변수들의 설계가 설명될 것이다. 도44는 지지판(564)과 밸브(590)가 공기를 유입하도록 상호간에 접촉하는 상태를 도시한다.

지지판(564)은 스프링 부재(565)에 의해 제공되는 상향 가압력(F1)과 부압(P1)이 지지판(564)의 표면적(S1)에 작용할 때 발생된 하향 전체 압력(P1 ×S1)의 합인 힘의 상태에 놓여지게 된다. 밸브(590)는 밸브 조절 스프링(595)에 의해 제공되는 상향 가압력(F2)과, 부압(P1)이 개구 섹션(592)을 덮는 밸브(590)의 부분의 표면적(S2)에 작용할 때 발생되는 상향 전체 압력(P1×S2)의 합인 힘의 상태에 놓여지게 된다.

밸브(590)가 개방되기 위하여 필요한 것은 개구 섹션을 밀봉하는 밸브(590)의 힘 이상으로 밸브(590)를 가압하는 지지판(564)의 힘이다.

[식19]

즉, P1 ×S1 - F1 ≥F2 + P ×S2

이 때에 부압을 참조하면,

[식20]

P1 ≥(F1 + F2) / (S1 - S2)

즉, 스프링력(F1 및 F2)들과 지지판(564) 및 밸브(590)의 표면적(S1 및 S2)들은 밸브가 공기 및 액체를 교환시키도록 개방될 때, 유지되는 부압에 기초하여 선택된다. 체적(Vair) 및 이러한 변수들은 상기 실시예들에서와 같이 다양한 상태들을 고려하면서 적절하게 결정될 수 있다.

도45는 공급 포트(568)를 통한 추출의 결과로서 잉크가 거의 소모된 상태를 도시한다. 이 때, 잉크 저장 공간(560A) 내로 유입되는 공기의 양은 주위 변화에 기인한 체적의 팽창이 있을지라도 잉크가 누출되는 것을 방지하기 위한 버퍼로서 역할을 하는 해칭에 의해 표시되는 가동 부재(561)의 변형 체적인 체적(Vair)과 실질적으로 동일하다.

<5.6 잉크 탱크 설계 조건들의 일반화>

도37의 실시예는 잉크 탱크의 잉크 저장 공간(510A)이 사용할 때 동일한 자세 및 방향으로 한정되는 잉크 저장 챔버(510)의 위에 위치되는 구성을 갖는다. 그러나, 잉크 저장 공간과 잉크 탱크의 밸브 챔버 사이의 위치 관계는 다양하게 형성될 수 있고, 임의의 경우에서 잉크 저장 챔버에서의 적절한 부압을 유지하도록 일방향 밸브가 적절하게 동작하게 잉크 탱크를 설계하는 것이 바람직하다. 잉크 탱크에 대한 설계 조건들의 일반화가 설명될 것이다.

도46a는 사용할 때 동일한 자세로 그 하부상에 제공되는 기록 헤드에 잉크를 제공하기 위한 포트(618)를 구비하는 잉크 저장 챔버(610)와, 연통 챔버(617)를 통해 하부 근방에서 동일하게 연통하는 밸브 챔버(630)에 의해 구성되는 잉크 탱크를 도시한다. 기본적으로 잉크 저장 챔버(610)는 변형가능한 가요성 막(시트 부재)에 의해 구성되는 가동 부재(611)가 배치되는 도37에 도시된 것과 실질적으로 동일한 구성, 즉 평판의 형태인 지지 부재인 지지판(614)에 의해 조절되는 중앙부에서는 동일하고 그 주연부는 변형가능한 구성을 구비한다. 잉크 저장 공간에는, 기록 헤드(520)의 잉크 토출 섹션에 형성되는 매니스커스들을 유지하기 위한 능력을 갖춘 평형상태이며, 기록 헤드의 잉크 배출 동작이 실행될 수 있는 범위에서의 부압을 발생시키도록 지지판(614)을 통해 도면에서 하향으로 가동 부재(511)를 가압하기 위한 가압력을 가하는 압축 스프링의 형태인 스프링 부재(615)가 제공된다.

또한, 밸브 챔버(630)는 도37에 도시된 것과 실질적으로 동일하고, 일방향 밸브의 요소인 개구 섹션을 구비하는 밸브 폐쇄 부재로서 기능을 하고 가요성 시트(631)에 결합되는 밸브 폐쇄판(634) 및 개구 섹션을 밀봉하기 위한 밸브 밀봉 부재(637)가 제공된다. 밸브 챔버(630)에서, 밸브의 개구 동작을 조절하기 위한 밸브 조절 부재로서 기능을 하는 밸브 조절 스프링(635)이 제공된다.

도46a는 탱크가 아직 사용되지 않은 잉크 탱크의 초기 상태를 도시하고, 도46b 내지 46f는 잉크 소비가 진행되는 결과로서 잉크 탱크의 상태를 도시한다. 도47은 잉크 소비의 결과로서 부압의 변화를 도시하고, 도면에서 참조 부호 60a 내지 60f에 의해 지시되는 점들은 도46a 내지 도46f에서의 각각의 상태들과 상응한다.

도46a의 구성에서, 잉크는 연통 채널(617)에 존재하며, 매니스커스는 연통 채널(617)의 모세관력으로 인해 밸브 챔버(630)의 측면의 연통 채널(617)의 단부에 형성된다. 따라서, 매니스커스를 지지하기 위한 압력은 잉크 탱크가 설계될 때 또한 고려된다.

잉크 저장 공간이 잉크로 충분하게 충전되는 초기 상태에서(도46a 참조), 스프링 부재(615)는 지지판(614)을 통해 가동 부재(611)에 대해 가압하는 결과로서의 변위량에 따라 팽창력(F1)[압축으로 기안하는 반응력]을 가한다. 이 때, 팽창력의 방향을 참조하면, 팽창력은 도46a에서 상향 또는 스프링 부재(615)의 팽창 방향으로 작용하고, 그 방향은 양의 표시에 의해 지시된다. 이 때, 잉크 저장 공간에서의 압력은 챔버의 내향으로 작용한다. 특히, 대기 압력이 "0"으로 간주되는 부호들에 대해 상기 설명된 규칙들에 따르면, 잉크 저장 공간에서 작용하는 압력(PT)은 음의 부호(부압)를 갖는 수치이다. 이 때, 잉크 저장 공간의 측면의 연통 채널(617)의 개구 위치에 발생되는 부압은 아래와 같이 표현될 수 있으며, 여기서 S1은 스프링 부재(615)가 결합되는 지지판(614)의 표면적을 나타낸다.

[식21]

PT = -(F1/S1) + h ×ρ×g

여기서, h는 연통 채널(617)에 형성된 매니스커스의 위치로부터 최상 또는 잉크 저장 챔버의 잉크의 레벨까지의 높이(m)를 나타내고, ρ는 잉크이 밀도(kg/㎥)을 나타내며, g는 중력 가속도(㎨)을 나타낸다.

이 상태에서는, 밸브 챔버(630)에서, 개구 섹션은 밸브 밀봉 부재(637)에 의해 밀봉된다. 챔브 챔버(630)에서의 압력을 참조하면, 부압(PT)은 밸브 챔버와 잉크 저장 공간 사이에 위치되는 연통 채널(617)을 통해 작용하고, 연통 채널(617)에 형성된 매니스커스를 유지하기 위한 능력으로부터 기인하는 압력(PM)이 또한 작용한다. 밸브 챔버(630)에서의 압력(부압)은 다음과 같다.

[식22]

PV= PT + PM = -(F1/S1) + h ×ρ×g + PM

부수적으로, PM은 잉크 저장 챔버 압력과 밸브 챔버 압력사이의 압력 관계에 따라 양의 부호 또는 음의 부호를 갖는다. 그 수치는 부압들이 동일할 때 "0"이 된다.

밸브 조절 스프링(635)의 팽창력은 밸브 챔버(630)에 또한 작용하고, "F2"에 의해 표시되는 팽창력은 도면에서 우측 또는 밸브 조절 스프링(635)의 팽창 방향으로 작용하고 양의 부호를 갖는다. 밸브 폐쇄판(634)의 결합 표면의 표면적이 밸브 조절 스프링(635)이 "S2"에 의해 결합되는 것으로 하자. 그 후, 밸브 챔버에 작용하는 힘으로서 밸브 챔버(630)에서의 밸브 조절 스프링(635)에 의해 가해지는 압력의 방향은 밸브 조절 스프링(635)의 팽창 방향과 동일하고 양의 부호로 표시된다. 따라서, 압력이 "P2"에 의해 표시될 때, 다음과 같은 관계가 성립된다.

[식23]

P2= F2/S2

개구 섹션(636)에 대해 밸브 밀봉 부재(637)로 밀봉되도록, 밸브 챔버에서의 압력(P2)과 부압(PV)은 다음 관계를 만족시켜야 한다.

[식24]

-(PV) ＜ P2

이 후, 식 22 내지 24는 다음과 같은 관계를 도출해낸다.

[식25]

PV = (F1/S1) - h ×ρ×g - PM ＜ F2/S2

즉, 일방향 밸브는 밸브 챔버 내의 부압에 대해 작용하는 밸브 폐쇄 판(634)과 밸브 조정 스프링(635)에 의해 제공된 힘이 부압보다 더 큰 상태를 유지함으로써 밀봉상태로 유지된다. 다시말해, 일방향 밸브는 부압에 대해 작용하는 밸브 폐쇄 판(634)과 밸브 조정 스프링(635)에 의해 제공된 힘이 잉크 저장 챔버 내의 부압, 잉크 저장 챔버 내의 최상부 또는 잉크의 레벨로부터 연통 채널(617)에 형성된 매니스커스의 위치로의 깊이에 대응하는 압력 및 연통 채널(617)에 형성된 매니스커스를 보유하는 능력에 기인하는 압력에 의해 정해진 밸브 챔버 내의 부압보다 더 큰 상태를 유지함으로써 밀봉상태가 유지된다.

기록 헤드로부터의 잉크의 토출은 잉크 저장 공간 내에 남아있는 잉크량을 감소시키도록 진행되고, 따라서 잉크 저장 공간 내의 부압이 증가된다.

도46b 및 도47에서의 참조 부호 61b는 완충 영역에 상응하는 변위가 발생되어 잉크 저장 챔버 내의 부압(PT)이 증가되고 깊이(h)가 밸브 챔버 내의 부압(PV)을 증가시키도록 감소되는 상태를 나타낸다.

잉크 저장 챔버 내의 부압이 더욱 증가될 때, 도46c에 도시된 바와 같이 밸브 챔버로부터 잉크 저장 챔버로 공기가 이동되기 시작하지만, 일방향 밸브는 이 상태에서 개방되지 않는다. 공기가 이동되기 시작한 직후에, 매니스커스가 연통 채널(617)의 모세관력에 의해 밸브 챔버를 향해 즉각적으로 이동되지만 잉크 저장 챔버 내의 부압에 의해 잉크 저장 챔버로 다시 복귀된다.

아래의 식 26에 의해 표시된 관계를 충족시키도록 부압이 더욱 증가될 때, 일방향 밸브는 공기가 잉크 저장 챔버로 유입될 수 있도록 개방됨으로써 부압과 완충 영역의 변위를 단지 약간일지라도 완화시킬 수 있다. 이것은 도46d에서의 상태와 도47에서 지점(61d)의 부압 변화를 가져온다.

[식 26]

-PV = (F1/S1) - h x ρx g - PM > F2/S2

공기의 유입은 증가되는 부압을 감소시킨다. 부압의 감소는 식 26에 의해 표시된 상태로부터 식 25에 의해 표시된 상태로 복귀를 의미한다.

밸브 폐쇄 판(634)이 밸브 챔버(630)에서 또 다시 폐쇄 방향으로 이동되는 동안(도46e 및 도47에서의 지점(61e)), 밸브 챔버 내의 부압은 공기가 유입되는한 식 22의 우측의 값보다 더 작다. 개구부와 밸브 밀봉 부재(637)는 결과적으로 서로 다시 긴밀하게 접촉된다(도46f 및 도47에서의 지점(61f)). 그 후에, 밸브 챔버 내의 부압이 식 22의 우측의 값과 실질적으로 같아지고 챔버들 내의 부압들이 실질적으로 동등할 때까지 공기는 밸브 챔버로부터 잉크 저장 챔버로 이동된다.

전술한 설명으로부터, 개방될 밸브 챔버(630) 내의 일방향 밸브의 상태는 아래의 식 27에 표시된 바와 같아지는데 그 이유는 잉크 저장 공간 내의 부압과, 깊이(h)로부터 기인한 압력, 매니스커스 보유 압력 및 밸브 챔버(630) 내의 밸브 밀봉 부재를 가압하는 압력들 사이의 관계가 각각의 압력들의 절대값의 크기 중의 관계로 표시될 수 있기 때문이다.

[식 27]

｜PV ｜= (｜F1 ｜/ S1) - h x ρx g - PM > ｜F2 ｜/ S2

이것은 잉크 탱크 내의 밸브 챔버와 잉크 저장 챔버 사이의 다양한 위치 관계에 따라 어느 경우에도 잉크 저장 챔버 내의 적절한 부압을 유지하도록 일방향 밸브가 적절하게 조작될 수 있도록 잉크 탱크를 설계하는 조건의 일반적인 공식이다. 도46a에 도시된 구성에서, 잉크 저장 챔버와 밸브 챔버 사이의 연통 채널(617)은 수평 방향으로 연장된다. 식 27은 연통 채널에 형성된 매니스커스의 위치로부터의 높이 및 깊이의 수를 잉크 저장 챔버 내의 잉크 레벨로 취함으로써 밸브 챔버를 향한 연통 채널이 밸브 챔버에 도달되도록 상방으로 만곡된 구성에 적용될 수 있다.

<5.7 잉크 탱크 내의 밸브 챔버와 잉크 저장 챔버와 사이의 다양한 위치 관계에 대한 일반적 공식의 적용>

전술한 일반적인 조건은 다양한 구성에 적용하여 시험된다.

먼저, 도46a에 도시된 것과 실질적으로 유사한 구성에서 밸브 챔버(630)의 체적 용량이 큰 경우가 고려된다. 이 경우에, 일방향 밸브가 폐쇄되도록, 밸브 밀봉 부재의 에지를 변형하기에 충분히 큰 "｜F2 ｜/ S2 - ｜PV ｜" 값이 강하게 요구될 때, 챔버 내의 부압을 감소시키기 위해 다량의 공기를 도입하는 것이 필요하다.

도48은 이 경우에 부압의 변화를 설명하는 예시도이고 공기의 유입(실선)시에 부압은 도46a(파선)에 도시된 경우의 부압 변화에 비해 상당히 감소된다. 밸브 챔버 내의 부압이 잉크 저장 챔버 내의 부압과 실질적으로 같아지기 때문에 내부 압력이 대기 압력(0)과 같아질 때까지 일방향 밸브가 개방되지 않은 상태일지라도, 압력이 대기 압력 근처로 초기 압력 이하로 감소되는 것을 방지하기 위해 밸브 챔버와 잉크 저장 챔버의 체적 용량 사이의 비를 적절하게 설정하는 것이 강력히 요구된다.

즉, 밸브 챔버가 대기에 완전하게 노출되는 것으로 가정될 때, 밸브 폐쇄시의 잉크 저장 챔버 내의 부압은 다음과 같이 주어지고, 여기서 VV는 연통 채널을 포함하는 밸브 챔버의 체적 용량을 나타내고 VT는 잉크 저장 챔버의 체적 용량을 나타낸다.

[식 28]

PT = F1/S1 + PM

따라서, 양 챔버들의 평균 부압은 일방향 밸브가 폐쇄될 때 다음과 같다.

(-F1/S1 + PM) x VT/(VT + VV)

즉, 밸브가 초기 부압보다 더 커지도록 잉크 저장 챔버와 밸브 챔버의 체적 용량 사이의 비를 설정하는 것이 요구된다.

도49a에 도시된 바와 같이 잉크 저장 챔버(710) 위에서 그 사이에 제공된 연통 채널(717)이 밸브 챔버(730)에 제공되는 경우가 고려된다. 이 경우에, 연통 채널(717)에서 이동하는 공기의 속도는 밸브 챔버(730)의 대기 연통 포트를 통해 유입된 공기의 속도보다 더 높다. 도46a의 구성에서, 가스인 공기가 액체인 잉크에 유입되므로, 연통 채널(617)에서 이동하는 공기의 속도는 밸브 챔버(630)의 대기 연통부를 통해 유입된 공기의 속도보다 더 낮다.

전술한 일반적인 공식이 도49a에 도시된 경우에 적용될 때, 높이(h) 및 압력(PM)이 모두 "0"이므로, 잉크 저장 챔버(710)와 밸브 챔버(730) 내의 압력들은 연통 채널(717)에서 공기의 압력 손실이 사실상 없는 가정에서 서로 항상 동일하다.

따라서, 도49b에서 실선으로 표시된 바와 같이, 2개의 챔버 내의 압력들이 도46a(파선)에 도시된 경우의 부압 변화와 비교할 때 일정하지 않으며 일방향 밸브의 개방 및 폐쇄의 결과로서 부압의 변동이 작아진다.

이러한 경우는 전술한 항목 5.1에서 설명된 경우와 유사하고, 따라서 4개의 매개변수(F1, F2, S1 및 S2) 사이의 관계를 고려하여 설계될 수 있다.

잉크 저장 챔버(810)와 밸브 챔버(830)가 도46a의 것과 사실상 유사한 구성의 큰 단면 영역을 갖는 연통 채널(817)을 통해 연결된 경우가 고려된다.

밸브 챔버(830)의 대기 연통 포트가 수직 방향으로 연통 채널(817)보다 낮게 위치할 때, 대기 연통 포트는 항상 잉크와 항상 접촉하고, 그 후에 부압은 매니스커스 보유력과 스프링력을 이용하여 조절된다. 이 경우에, 전술한 액체 밀봉의 경우에서 발생되는 바와 같이 잉크 누설의 위험이 있다.

잉크 소모가 대기 연통 포트 아래의 잉크 레벨로 감소되도록 진행될 때, 압력(PM)이 0이므로 단지 스프링력만을 이용하여 부압 조절이 수행된다.

도50a에 도시된 경우에서, 연통 채널 내의 공기의 이동 저항이 작으므로, 잉크 저장 챔버와 밸브 챔버 내의 부압들 사이의 차이가 작고 도50b에서 실선으로 표시된 바와 같이 도46a에 도시된 경우의 부압 변화(파선)와 비교해서 일방향 밸브의 개방 및 폐쇄의 결과로서 부압 변동이 작다. 연통 채널(817)이 잉크로 더 이상 채워지지 않을 때, 양 챔버들의 공기 사이에 연통되고 도49a에 도시된 것과 유사한 상태를 낳는다.

<5.8 잉크 탱크의 진동 결과의 관측>

일방향 밸브에 의해 조절되는 부압이 0 내지 -200 mmAq (약 -200 Pa)만큼 작은 범위에 있으므로, 운반 중에 진동에 기인하는 밸브 내의 잉크 또는 단지 약간의 공기의 이동에 의해 조절가능한 부압의 초과 압력 변동이 야기될 수 있고, 이것은 개방된 밸브로 인해 공기의 바람직하지 못한 공기 유입을 유발할 수 있는 것으로 고려된다.

이와 관련하여, 본 발명자들은 진동을 인가함으로써 도46a에서의 구성을 시험하였고 공기가 유입되지 않은 잉크로 밸브 챔버가 채워지는 것을 발견하였다.

그 결과는 다음의 현상으로부터 기인하는 것으로 보인다.

i) 잉크 저장 챔버 내의 진동은 공기가 밸브 챔버로부터 잉크 저장 챔버로 이동되게 한다.

ii) 상대적인 큰 부압이 즉각적으로 밸브 챔버 내에서 발생된다.

iii) 부압은 일방향 밸브를 개방시키는 작용을 하는 힘을 발생시킨다.

iv) 그러나, 진동을 조장하는 압력 변화가 단지 순간적으로 발생될 뿐이고, 일방향 밸브가 밸브 챔버 내의 부압을 완화시키도록 공기를 유입하기 위해 개방되기 전에 잉크는 잉크 저장 챔버로부터 밸브 챔버로 유입된다.

v) 일방향 밸브를 개방하는 작용을 하는 힘이 소실되고, 밸브가 개방되지 않는다.

vi) 밸브 챔버가 잉크로 채워질 때까지 전술한 공정이 반복되고, 밸브 챔버는 밸브 챔버 내의 공기가 제거될 때 부압을 가지지 않는다.

즉, 공기가 유입되기 전에 잉크가 들어오므로 밸브 챔버 내의 부압이 증가되더라도 일방향 밸브는 개방되지 않는다. 따라서, 도46a의 구성의 경우에서, 연통 채널의 모세관력으로 인해 밸브 챔버로 들어오는 잉크의 속도가 일방향 밸브의 개방 속도를 초과하도록 연통 채널의 단면 치수를 설정하는 것이 바람직하다.

밸브 챔버가 잉크로 채워진 경우에도, 일방향 밸브가 사용중에 전체적으로 잉크 탱크의 부압 증가에 의해 조작되면 공기가 유입된 잉크 저장 챔버로 잉크가 되돌아간다. 일방향 밸브의 조작 메커니즘이 더욱 효과적으로 작동하기 위해, 양호하게는 밸브 챔버의 대기 연통 포트는 사용중에 위치 또는 배향에서 수직 방향으로 밸브 챔버의 측면 상의 연통 채널의 단부 위에 위치한다.

매우 큰 밸브 챔버의 경우에서의 시험은 도46a에 도시된 경우에서 관측된 것과 유사한 결과를 제공한다.

이후, 도49a에서의 구성이 시험된다. 이러한 경우, 잉크는 상기 설명한 경우와 다르게 밸브 챔버로 진입하지 않는다. 잉크 저장 챔버에서 잉크의 이동일 있을지 때에도, 결과적인 압력 변화는 밸브 챔버에 있는 공기와 잉크 저장 챔버에서의 공기 챔버에 의해 흡수되고, 상기 압력 변화는 일방향 밸브 상에서 작은 영향을 갖게 하는 것이 고려된다. 또한, 바람직하지 못한 공기의 주입은 완충 섹션의 변위에 따른 공기 압력의 변동을 흡수함으로써 보다 효과적으로 방지될 수 있다.

즉, 완충 스프링(잉크 저장 챔버 내의 스프링)은 변수(S2)보다 큰 변수(S1)를 형성함으로써 변위량을 변하지 않게 하면서 보다 높은 압력 흡수 효과를 제공할 수 있다. 또한, 상기 완충 스프링은 변수(K2)를 변수(K1)보다 크게 함으로써 상기 로드에서의 작은 변화에 응답하여 보다 용이하게 변위될 수 있다.

이후, 도50a에서의 구성이 시험되었다. 이러한 경우에서, 잉크가 밸브 챔버를 진입하더라도, 진입된 잉크는 이후 잉크 저장 챔버로 역으로 용이하게 복귀되어 결국, 일방향 밸브의 바람직하지 못한 개방상태가 되게 할 수 있다.

따라서, 상기 잉크 탱크가 수직 방향으로 상향 위치된 연통 채널과 함께 역전될 때에도 잉크가 매니스커스 보유력에 의해 연통 채널에 보유되도록 연통 채널의 치수를 설정하는 것이 강력하게 요구되었다. 특히, 상기 연통 채널의 가장 협소한 부분의 매니스커스 보유력을 연통 채널의 용량과 동등한 양으로 잉크의 중력보다 크게할 필요가 있다.

또한, 매우 작은 단면적을 갖는 연통 채널의 경우에 대해서도 시험이 수행되었다. 이러한 경우, 상기 연통 채널은 압력 변화가 발생할 때에도 항상 잉크로 충만되고, 잉크 저장 챔버에서의 압력 변화는 상기 밸브 챔버로 전달되지 않는다. 그러나, 상기 연통 채널의 매니스커스 보유력이 일방향 밸브의 부압 제어의 영역을 초과할 때 일방향 밸브의 작동 기구는 작동하지 않기 때문에, F2/S2보다 작은 연통 채널의 가장 협소한 부분에서 매니스커스 보유력으로 시작되는 압력을 형성하는 것이 강력하게 요구된다.

<5.9 변경>

상기 실시예에서와 같이 변형 가능한 가요성 필름을 사용하여 가동 부재로써 잉크 용기의 잉크 저장 챔버를 구성하는 공간의 내벽의 일부를 형성하는 대신, 전체적으로써 내벽은 적절한 완충 영역이 구비되는 한 이러한 부재에 의해 형성될 수 있다. 또한, 이러한 변형가능 부재를 구비하는 대신, 저장 공간(S)의 용량에 따라 변위되는 부재는 상기 용기의 일부에 구비될 수 있다.

<6. 기타>

상기 설명은 기록 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 탱크에 대한 본 발명의 적용에 대해 언급하였지만, 본 발명은 기록 섹션으로써 잉크를 펜에 공급하기 위한 공급 섹션에 적용될 수 있다.

이와 같이 설명한 것처럼, 다양한 기록 장치에 부가하여, 본 발명은 음료수 및 유체 조미료와 같은 다양한 유체를 공급하기 위한 장치 및 의학 분야에서 약제를 공급하기 위한 장치를 포함하는 넓은 분야에서 사용될 수 있다.

상기 설명한 것과 같은 직렬 주사식 장치에 부가하여, 본 발명은 다양한 형태의 기록 장치에 적용될 수 있다. 예로써, 본 발명은 기록 매체의 기록 영역의 전체 길이를 넘어 연장되는 긴 크기의 기록 헤드를 사용하는 소위 풀-라인(full-line)형 기록 장치를 구성하는 데 사용될 수 있다.

본 발명, 또는 상기 설명한 것과 동일한 다양한 관점 또는 다양한 실시예는 아래 사항 중 적어도 하나를 달성하게 할 수 있다.

외측(예로써, 기록 헤드)으로 공급되는 유체(예로써, 잉크)를 저장하는 섹션에서 요구되는 부압을 생성하기 위한 유닛과, 적절한 영역에서 부압을 유지시키기 위해 유체를 공급함에 따라 저장 섹션에서의 부압의 증가에 따라 공기가 주입되게 허용하는 공기 주입 섹션을 갖는 구성에서, 사용 또는 저장을 위해 주변에서 공기 주입 섹션으로부터 잉크와 같은 유체의 누출을 방지하고 유체의 소비 상태와 상관없이 적절한 부압 특성을 유지하게 할 수 있다. 또한, 높은 체적 효율이 달성되고, 잉크가 이 단계에서 부드럽게 공급되기 때문에, 잉크 제트 기록 시스템에 사용될 때 적절한 프린트 품질과 소형의 구조를 포함하는 다양한 이점이 달성될 수 있다.

가스를 주입시킴으로써 잉크 탱크 또는 유체 용기에서의 압력을 조절하기 위해, 일방향으로 가스가 흐르게 하고 대향 방향으로 유체(유체 또는 가스)가 유동하는 것을 허용하지 않는 일방향 밸브가 잉크 탱크로부터 이격되어 구비될 수 있다. 따라서, 일방향 밸브의 배치 위치는 잉크 탱크가 배치된 위치에 의해 발생되는 제한으로부터 자유롭게 결정할 수 있다.

결국, 잉크 제트 기록 장치의 설계에 있어 자유로움이 증진될 수 있는 잉크 탱크용 부압 조절 기구를 제공할 수 있다.

잉크 탱크에 저장된 잉크는 잉크가 소모될 때까지 안정적인 부압이 유지되면서 잉크 제트 헤드에 공급될 수 있다. 밀봉 부재가 가동 부재에 따라 연장/접촉 또는 이동하기 때문에, 잉크 탱크가 온도 상승 또는 압력 하강과 같은 잉크 탱크의 주변에서의 변화의 결과로써 연장될 때에도 잉크의 누출이 방지된다.

본 발명에 따라, 상기 이점은 적은 수의 부품으로 달성될 수 있고, 상기 대기는 가동 부재의 일부에서의 대기 주입 개구를 제공함으로써 적절하게 주입될 수 있다.

이것은 잉크 제트 헤드로부터 잉크 방출의 적절한 특성을 항상 달성할 수 있게 하며, 또한 잉크가 효율적으로 사용될 수 있기 때문에 운전 비용의 감소에 기여할 수 있다.

예로써, 가요성 부재 또는 높은 가스 투과성을 갖는 부재를 사용 중에 중력 방향으로 용기의 하부 위치에 위치 설정함으로써, 이러한 부재에 대한 삼투압의 적용 기회는 가스가 상기 용기로의 침투를 억제하고 저장된 유체를 안정적으로 공급하기 위해 감소되기 때문에 유체를 적절한 상태에서 저장할 수 있다.

가요성 부재가 변형된 결과로써 완충 영역이 구비될 때, 상기 용기 안으로 침투하는 가스의 양의 현저한 감소를 허용하는 완충 영역으로 온도가 상승함에 따라 상기 용기에서의 압력의 변동을 신뢰성있게 흡수하여 상기 유체의 누출 또는 상기 용기의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 가스의 침투량의 감소는 침투 가스의 팽창을 고려하는 큰 완충 영역을 제공할 필요성을 제거하여, 상기 용기의 체적 효율을 개선시킬 수 있다.

상기 용기 내의 부압이 소정값을 초과할 때 외부 공기를 용기 안으로 주입시키기 위한 개/폐 기구를 구비함으로써, 소정의 부압은 유체가 공급되게 하는 용기 내에서 안정되게 유지될 수 있다. 개/폐 기구는 압력차에 의해 개방 및 폐쇄되는 밸브를 사용하는 구성을 가질 수 있다.

용기 내의 잉크가 실질적으로 전부 소모될 때까지, 용기 내에서 적절한 부압을 유지시킴으로써, 개선된 안정성으로 기록 장치에 잉크를 공급할 수 있고, 잉크의 낭비를 제거함으로써 운전 비용을 억제할 수 있다.

상기 용기의 유체(예로써, 잉크)는 소비될 때까지 용기의 부압을 불필요하게 증가시키지 않으면서 안정적인 값에서 유지되면서 외부에 공급될 수 있다. 유체 용기 내의 부압을 적절하게 하기 위한 공기의 주입이 적절한 타이밍에 수행될 수 있기 때문에, 소정의 부압은 다양한 상황을 고려할 때 용이하게 설정될 수 있으며, 높은 신뢰성으로 안정적인 부압의 설정을 허용한다. 또한, 부압을 발생시키도록 힘을 인가하기 위한 가동 부재와 공기 주입을 위해 개구를 개방 및 폐쇄하기 위한 부재가 팽창/수축력을 갖는 부재에 의해 제어되기 때문에, 온도 상승 또는 압력 하강과 같은 유체 용기의 주변에서의 변화에 기여 가능한 유체 용기에 주입된 가스의 팽창을 흡수할 수 있어 유체의 바람직하지 못한 누출을 제거한다. 상기 유체가 아직 추출되지 않은 초기 위치로부터 소정량의 변화가 있을 때에만 외부 공기가 주입되고 상기 변화에 상응하는 체적을 갖는 공간은 완충 영역으로써의 기능을 한다. 따라서, 대기의 변화의 결과로써 소정의 압력을 적절하게 할 수 있고 유체의 목적지(예로써, 잉크제트 기록 헤드의 잉크 방출 포트)의 추출 섹션으로부터 유체의 누출을 신뢰할 수 있을 정도로 방지할 수 있다. 또한, 이것은 유체의 낭비적인 소모를 제거하여 운전 비용의 감소에 기여한다.

또한, 상기 이점들은 본 발명에 따른 적은 수의 부품으로 달성될 수 있따.

또한, 본 발명이 잉크 제트 기록 헤드에 적용될 때, 적절한 잉크 방출 특성은 항상 기록 품질을 안정화하여 개선시키는 것을 달성할 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예에 대해 상세히 설명되었으며, 보다 넓은 관점에서 이 기술분야의 숙련자들은 상기의 설명으로부터 변화 및 수정이 본 발명의 범위 내에서 가능하며, 따라서 본 발명의 진정한 기술 사상 내에 있는 상기 변화 및 수정은 청구범위에서 커버된다는 것을 명백히 이해할 수 있다.

본 발명에 따라, 액체 용기 내에 일정한 부압을 유지하는 외측 공기의 도입이 보다 높은 신뢰도로 부압을 안정화하는 적절한 타이밍에서 신뢰성 있게 실시되며, 액체 공급 포트를 통한 액체의 누출이 갑작스러운 주위의 변화에서도 방지되어 불필요한 액체의 소비를 예방하는 액체 용기를 제공할 수 있고, 또한 액체 용기를 사용하는 액체 소비장치를 제공할 수 있다.

도1은 외부 공기가 액체(잉크) 소비의 결과로 일어나는 부압의 증가를 완화하도록 도입되는, 관련 기술에 따른 잉크 용기의 문제점을 설명하는 도면.

도2는 본 발명에 따른 기본 형상의 제1 실시예에서 잉크 탱크 및 기록 헤드 형상의 개략적 단면도.

도3a 및 도3b는 도2의 일방향 밸브의 작동을 설명하는 단면도.

도4a, 도4b 및 도4c는 도2의 잉크 탱크의 작동을 설명하는 단면도.

도5는 도2의 잉크 탱크가 사용될 때, 공급 잉크의 양과 저장 공간(S)의 압력 변화 사이의 관계를 설명하는 도면.

도6은 도2의 잉크 탱크의 작동을 설명하는 단면도.

도7은 본 발명에 따른 기본 형상의 제2 실시예에서 잉크 탱크 형상의 개략적 단면도.

도8은 본 발명에 따른 기본 형상의 제3 실시예에서 잉크 탱크 형상의 개략적 단면도.

도9는 본 발명에 따른 기본 형상의 제4 실시예에서 잉크 탱크 형상의 개략적 단면도.

도10a, 도10b 및 도10c는 도9에서 도시된 잉크 탱크의 탱크 시트를 형성하는 단계를 설명하는 도면.

도11a는 도9의 잉크 탱크의 스프링 유닛 제조 단계를 설명하고, 도11b는 도9의 잉크 탱크의 스프링/시트 유닛 제조 단계를 설명하는 도면.

도12a 및 도12b는 도9의 잉크 탱크의 스프링/시트/프레임 유닛 제조 단계를 설명하는 도면.

도13은 도9의 잉크 탱크의 스프링/시트 유닛 및 스프링/시트/프레임 유닛을 결합하는 단계를 설명하는 도면.

도14a 및 도14b는 도13의 결합 단계에서 주요 부분의 단면도.

도15는 도9의 잉크 탱크를 사용하여 형상화된 잉크 탱크 저장 유닛의 단면도.

도16은 도9의 복수의 잉크 탱크를 사용하여 형상화된 잉크 탱크 저장 유닛의 단면도.

도17은 본 발명이 적용되는 잉크 제트 기록 장치의 예를 도시하는 사시도.

도18은 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제1 예를 설명하는 개략적 단면도.

도19는 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제2 예를 설명하는 개략적 단면도.

도20은 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제3 예를 설명하는 개략적 단면도.

도21a 내지 도21c는 잉크 공급의 결과로 도20에서 도시된 잉크 탱크 내의 부압의 제어를 설명하는 도면.

도22는 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제4 예를 설명하는 개략적 단면도.

도23은 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제5 예를 설명하는 개략적 단면도.

도24는 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제6 예를 설명하는 개략적 단면도.

도25는 잉크 탱크, 일방향 밸브 및 기록 헤드를 결합하기 위한 제7 예를 설명하는 개략적 단면도.

도26a 및 도26b는 잉크 탱크 및 기록 헤드를 부착시키기 위한 기구의 2가지 예를 설명하는 도면.

도27a는 대기를 도입하는 개구부가 밀봉되는 상태를 도시하고, 도27b는 잉크 탱크의 수축 결과로 대기 도입 개구부의 분리 직전의 상태를 도시하고, 도27c는 대기 도입 개구부가 공기를 도입하기 위해 개방된 상태를 도시하는 즉, 도27a 내지 도27c는 본 발명의 다른 태양에서 일방향 밸브를 갖는 잉크 공급 장치의 제1 실시예의 형상 및 작동을 도시하는 개략적 단면도.

도28a 내지 도28d는 본 발명의 다른 태양에서 일방향 밸브를 갖는 잉크 공급 장치의 제2 예의 구조와 작동을 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도28a는 대기를 도입시키기 위한 개구 섹션이 밀봉되는 상태를 도시한 도면이며, 도28b는 잉크 탱크의 수축의 결과로서 대기 도입 개구가 분리되기 바로 전의 상태를 도시한 도면이며, 도28c는 대기 도입 개구 섹션이 공기를 도입시키도록 개방되는 상태를 도시한 도면이며, 도28d는 밀봉 부재의 구조를 도시한 도면.

도29는 본 발명의 다른 태양에서 일방향 밸브를 갖는 잉크 공급 장치의 제3 실시예의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도30은 본 발명의 다른 태양에서 일방향 밸브를 갖는 잉크 공급 장치의 제4 실시예의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도31은 본 발명의 다른 태양에서 일방향 밸브를 갖는 잉크 공급 장치의 제5 실시예의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도32는 본 발명의 다른 태양에서 일방향 밸브를 갖는 잉크 공급 장치의 제6 실시예의 구성을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도33은 가스 침투에 초점 맞추는 잉크 탱크의 구성의 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도34a 내지 도34c는 도33의 잉크 탱크의 사용 상태를 도시한 도면.

도35는 도33의 잉크 탱크 내의 가스의 삼투압을 도시한 도면.

도36은 가스 전달에 초점 맞추는 잉크 탱크의 다른 구성의 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도37은 잉크 제트 기록 헤드가 일체로 장착되고 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 액체 용기인 잉크 용기의 예를 도시한 개략적인 단면도.

도38a 내지 도38e는 도37에 도시된 잉크 용기의 작동을 설명하기 위한 도면.

도39는 도37에 도시된 잔류 잉크의 양과 잉크 용기의 잉크 저장 공간에의 부압 사이의 관계를 도시한 도면.

도40은 잉크 제트 기록 헤드가 일체로 장착되고 본 발명의 다른 실시예에 사용되는 액체 용기인 잉크 용기의 다른 예를 도시한 개략적인 단면도.

도41은 도37에 도시된 잉크 용기에 의해 형성된 압력 변동을 방지하기 위해 버퍼 영역의 기능을 설명하도록 잉크 저장 공간의 부피 용량이 추출된 액체(잉크)의 양에 따라 변하는 방법을 도시한 도면.

도42a 및 도42b는 바람직한 버퍼 영역이 형성되는 잉크 용기의 다른 실시예의 구성 및 작동의 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도43a 및 도43b는 바람직한 버퍼 영역이 형성되는 잉크 용기의 다른 실시예의 구성 및 작동의 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도44는 도42a의 구성에 대한 설계 변수를 설명하기 위한 도면.

도45는 잉크는 거의 다 사용되도록 공급 포트로부터 추출되는 도42a의 구성의 상태를 도시한 개략적인 단면도.

도46a 내지 도46f는 그 설계 조건을 일반화하도록 고려될 잉크 탱크의 구성 및 작동의 예를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도47은 잔류 잉크의 양과 도46a에 도시된 잉크 탱크에의 부압 사이의 관계를 도시한 도면.

도48은 잔류 잉크의 양과 도46a에 도시된 잉크 탱크의 변형된 구성인 부압 사이의 관계를 도시한 도면.

도49a 및 도49b는 각각 도46a에 도시된 구성과 다른 잉크 탱크의 구성의 예와, 잔류 잉크 양과 내부 부압 사이의 관계를 도시한 도면.

도50a 및 도50b는 각각 도46a에 도시된 다른 구성의 잉크 탱크의 예와 잔류 잉크의 양과 내부 부압 사이의 관계를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 잉크 탱크

11 : 가동 부재

12 : 연통 포트

13 : 외부 케이싱

20 : 기록 헤드

Claims (84)

1. 액체를 위한 저장 공간을 한정하는 저장부와,

   상기 저장부에 저장된 액체를 외부로 공급하기 위한 액체 공급 포트를 형성하고 상기 저장부에 제공되는 액체 공급부와,

   외부로부터 상기 저장 공간 내로의 가스의 도입을 허용하고, 외부로의 가스 및 액체의 누출을 방지하기 위해 상기 저장부에 배열된 일방향 밸브와,

   상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 포함하고,

   상기 일방향 밸브는 상기 저장부 내의 액체를 소비함으로써 생기는 상기 저장 공간 내의 부압을 제어하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
2. 제1항에 있어서, 상기 기구는 상기 저장부의 적어도 일부를 이동 가능하거나 변형 가능하게 갖춘 가동 부재 및 상기 저장 공간의 용량이 증가하는 방향으로 상기 가동 부재를 압박하기 위한 압박 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
3. 제2항에 있어서, 상기 저장 공간 내로 도입된 가스의 양이 증가할지라도, 상기 저장 공간은 상기 가동 부재 및 상기 압박 수단을 이용하여 부압으로 유지되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
4. 제3항에 있어서, 상기 가동 부재의 변형으로 인해 증가된 용량은 가스의 증가량보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
5. 제2항에 있어서, 상기 가동 부재는 중간 섹션이 상기 저장 공간의 외부로 연장하는 돌출부를 형성하는 막형 가요성 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
6. 제2항에 있어서, 상기 압박 수단은 상기 저장 공간이 증가하는 방향으로 상기 가동 부재를 압박하는 압축 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
7. 제2항에 있어서, 상기 압박 수단은 상기 저장 공간이 증가하는 방향으로 상기 가동 부재를 압박하는 인장 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
8. 제5항에 있어서, 상기 저장 공간의 용량이 증가하는 방향으로 변위 특성이 인가되는 상기 가요성 부재는 상기 압박 수단으로서도 사용되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
9. 제1항에 있어서, 상기 일방향 밸브는 상기 저장 공간으로 안내하는 연통로를 차단 가능한 차단 부재 및 상기 차단용 압박력을 생성하는 압박 부재를 구비하고, 상기 저장 공간 내의 압력이 소정의 값보다 작게되면 상기 연통로는 상기 압박 부재로부터의 압박력에 대항하여 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 상기 액체 용기와 연결 가능하고 상기 저장 공간으로부터 공급되는 액체를 사용하는 것을 특징으로 하는 액체 사용 장치.
11. 제10항에 있어서, 액체로서 잉크를 저장하는 상기 액체 용기로부터 공급된 잉크로 기록을 수행하기 위한 기록 헤드의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 사용 장치.
12. 제11항에 따른 상기 기록 헤드 구조의 액체 사용 장치를 사용하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
13. 잉크를 토출하기 위한 잉크 제트 헤드와,

    상기 잉크 제트 헤드로 공급되어지는 액체로서 잉크를 저장하기 위해 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 액체 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 헤드 카트리지.
14. 액체용 저장 공간을 한정하는 저장부로부터 저장부에 형성된 공급 포트를 통해 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급 방법이며,

    외부로부터 상기 저장 공간 내로의 가스 도입을 허용하고 외부로의 액체 및 가스의 누출을 방지하기 위한 일방향 밸브를 제공하는 단계와,

    상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 제공하는 단계와,

    상기 일방향 밸브에 의해 상기 저장부 내에 액체를 소비함으로써 생기는 상기 저장 공간 내의 부압을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 기구는 상기 저장부의 적어도 일부를 이동 가능하거나 변형 가능하게 갖춘 가동 부재 및 상기 저장 공간의 용량이 증가하는 방향으로 상기 가동 부재를 압박하기 위한 압박 수단을 포함하고,

    상기 저장 공간 내로 도입된 가스의 양이 증가할지라도, 상기 저장 공간은 상기 가동 부재 및 상기 압박 수단을 이용하여 부압으로 유지되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 가동 부재의 변형으로 인해 증가된 용량은 가스의 증가량보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
17. 액체용 저장 공간을 한정하고, 외부로 저장 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트를 형성하는 액체 공급부 및 외부로부터 상기 저장 공간 내로 가스를 도입하기 위한 가스 도입부를 포함하는 저장부와,

    상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장시키기 위한 기능을 갖는 기구와,

    상기 가스 도입부에 장착 가능한 가스 도입 부재를 갖춘 일방향 밸브를 포함하고,

    상기 가스 도입 부재가 상기 가스 도입부 상에 장착된 상태에서는 가스의 도입이 상기 가스 도입부를 통해 허용되고, 상기 저장 공간으로부터 외부로의 가스 및 액체의 누출이 방지되며, 상기 일방향 밸브는 상기 저장부 내의 액체를 소비함으로써 생기는 상기 저장 공간 내의 부압을 제어하기 위한 것인 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 일방향 밸브는 상기 저장 공간 내의 압력과 대기의 압력 사이의 차이에 대응하여 상기 저장 공간 내로 가스를 도입하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 기구는 상기 저장부의 적어도 일부를 이동 가능하거나 변형 가능하게 갖춘 가동 부재 및 상기 저장 공간의 용량이 증가하는 방향으로 상기 가동 부재를 압박하기 위한 압박 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
20. 제17항에 있어서, 상기 일방향 밸브의 본체는 튜브를 통해 상기 가스 도입 부재와 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 튜브를 따라 버퍼 용기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
22. 제17항에 있어서, 상기 저장부는 잉크 토출용 기록 헤드의 잉크 유동 경로와 연통하는 잉크 연통 부재와 장착 가능한 잉크 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 가스 도입 부재 및 상기 잉크 연통 부재가 장착될 때, 상기 가스 도입 부재는 상기 잉크 연통 부재에 앞서 상기 저장부에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
24. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 상기 액체 공급 장치용 잉크 탱크이며,

    액체로서 잉크를 저장하기 위한 상기 저장부와,

    상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 탱크.
25. 제17항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 상기 잉크 공급 장치를 구성하기 위한 잉크 탱크와,

    상기 잉크 탱크로부터 연통로를 통해 공급된 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 포함하고,

    상기 잉크 탱크는 액체로서 잉크를 저장하기 위한 상기 저장부 및 상기 저장 공간의 용량을 유지 또는 확장하기 위한 기능을 갖는 기구를 구비하고, 상기 기록 헤드는 상기 잉크 탱크와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 카트리지.
26. 제24항에 따른 상기 잉크 탱크와 상기 잉크 탱크에 의해 공급된 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드를 사용하여 기록 매체 상에 잉크를 토출함으로써 기록을 수행하기 위한 잉크 제트 기록 장치이며,

    상기 잉크 탱크를 장착하기 위한 홀더와,

    한 방향으로 유동하는 유체의 연통은 허용하고 다른 방향을 향한 유체의 연통은 방지하는 일방향 밸브와,

    일방향 밸브와 연결됨으로써 개방 및 폐쇄되는 유동 경로를 포함하고,

    상기 홀더는 상기 유동 경로와 연통하는 부재를 포함하고, 상기 잉크 탱크는 상기 홀더의 상기 부재를 탈거 가능하게 장착할 수 있는 장착부를 구비함으로써, 가스가 상기 홀더의 상기 부재 및 상기 일방향 밸브를 통해 그 내부로 도입 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
27. 제26항에 있어서, 상기 기록 헤드는 상기 홀더와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
28. 제25항에 따른 잉크 제트 카트리지를 사용함으로써 기록 매체 상에 잉크를 토출하여 기록을 수행하는 잉크 제트 기록 장치이며,

    상기 잉크 제트 카트리지를 장착하기 위한 홀더와,

    한 방향으로 유동하는 유체의 연통은 허용하고 다른 방향을 향한 유체의 연통은 방지하는 일방향 밸브와,

    일방향 밸브와 연결됨으로써 개방 및 폐쇄되는 유동 경로를 포함하고,

    상기 홀더는 상기 유동 경로와 연통하는 부재를 구비하고, 상기 잉크 제트 카트리지의 잉크 탱크는 상기 홀더의 상기 부재를 탈거 가능하게 장착할 수 있는 장착부를 구비함으로써, 가스가 상기 홀더의 상기 부재 및 상기 일방향 밸브를 통해 그 내부로 도입 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
29. 액체를 위한 저장 공간을 형성하는 저장부에 장착되고, 외부로부터 상기 저장 공간으로의 가스 도입을 허용하며, 상기 저장 공간으로부터 외부로의 액체 및 가스 누출을 방지하기 위한 일방향 밸브이며,

    상기 일방향 밸브는,

    상기 저장 공간 내로 삽입하기 위한 중공 가스 도입 부재와,

    상기 가스 도입 부재와 연통되고 외부로부터의 가스 도입을 허용하는 개구부를 갖는 밸브 챔버와,

    상기 밸브 챔버가 제공되고 상기 개구부가 폐쇄되는 방향으로 압박됨으로써 상기 저장 공간 내의 압력이 소정의 값보다 작아지는 경우 상기 개구부를 개방하도록 작동되는 개/폐 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 밸브.
30. 제29항에 있어서, 상기 가스 도입 부재의 중공부는 상기 중공부 내에 형성된 가스 액체 인터페이스의 매니스커스 보유력이 상기 개구부의 개방력보다 작게되는 형태로 섹션 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 일방향 밸브.
31. 제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 가스 도입 부재의 길이는 액체가 상기 저장 공간 내로의 가스 도입시 가스 유동의 난류로 인해 상기 밸브 챔버를 향해 이동하더라도 상기 밸브 챔버에 이르기 어려운 길이로 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 일방향 밸브.
32. 제17항에 있어서, 상기 저장부는 적어도 일부에 가동 부재를 갖추고, 상기 가동 부재는 외부로의 액체 공급에 따라 변위 가능 또는 변형 가능하고, 상기 가스 도입부는 상기 가동 부재에 배열된 개구이고, 상기 일방향 밸브는 상기 저장부의 액체를 외부로 공급함으로써 생기는 상기 가동 부재의 변위 또는 변형에 의해 상기 개구를 밀봉하고 밀봉을 해제하는 압력용 밀봉 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
33. 제32항에 있어서, 상기 밀봉 수단은 소정의 범위 내에서 변위할 수 있는 밀봉 부재를 갖고, 상기 밀봉 부재를 압박 방향에 반대 방향으로 압박하는 가동 부재는 상기 밀봉 부재가 변위하는 소정의 범위를 넘어서 이동함으로써, 상기 개구의 압력 밀봉은 상기 저장 공간 내로 가스를 도입하도록 해제되며, 가스의 도입에 따라, 상기 가동 부재는 상기 밀봉 부재가 변위하는 소정의 범위 내에서 이동함으로써 개구로부터의 액체 누출을 방지하도록 상기 개구를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
34. 제32항에 있어서, 상기 가동 부재는 액체의 공급 작동에 따라 변형될 수 있는 가요성 부재인 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
35. 제32항에 있어서, 상기 가동 부재는 상기 액체 저장부를 한정하는 벽의 일부에 배열되고, 상기 액체 공급 포트로부터의 액체 공급 작동에 의해 변형되지 않는 강성을 갖는 평판형 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
36. 제34항에 있어서, 상기 기구는 상기 가동 부재의 한 표면 상에 연결되고 상기 액체 공급 포트로부터의 액체 공급에 따라 상기 액체 저장부의 변위 또는 변형에 대항하는 반력을 작용하기 위한 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
37. 제36항에 있어서, 상기 탄성 부재는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
38. 제33항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 신축 가능한 고무인 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
39. 제33항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 상기 액체 장치의 하우징을 통과하고 상기 하우징의 외부의 에지에 상기 하우징의 관통 구멍보다 큰 직경을 갖는 축 본체와, 상기 축 본체를 상기 하우징의 내부를 향해 압박하기 위한 압박 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
40. 제36항에 있어서, 두 개의 가동 부재가 상기 액체 저장부의 대향 위치에 배열되어 있고, 상기 탄성 부재가 그 사이에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
41. 제32항에 있어서, 공기 도입용 개구는 상기 액체 저장부의 위쪽으로 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
42. 제36항에 있어서, 상기 탄성 부재의 탄성력은 상기 밀봉 부재보다 더 큰 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
43. 잉크를 토출하기 위한 기록 헤드로 기록을 수행하기 위한 잉크 제트 기록 장치이며,

    액체로서 상기 기록 헤드에 공급되는 잉크를 저장하는 제32항 내지 제42항 중 어느 한 항에 따른 액체 공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
44. 제2항에 있어서, 상기 저장부는 상기 가동 부재로서 상기 저장부의 일부에 변형 가능한 가요성 부재를 갖고 외측 공간과 접촉하는 가요성 부재의 내측에 액체가 존재하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
45. 제44항에 있어서, 상기 가요성 부재는 상기 액체 용기의 사용시에 중력 방향으로 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
46. 제45항에 있어서, 상기 가요성 부재는 상기 접촉부의 절반부보다 중력 방향으로 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
47. 제44항에 있어서, 상기 가요성 부재는 자체 변형에 의해 상기 저장부의 내부 압력의 변화를 흡수하는 버퍼 영역을 한정하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
48. 제44항에 있어서, 상기 가요성 부재는 상기 저장부의 저부에 위치하고 변형 가능한 것을 특징으로 하는 액체 용기.
49. 제48항에 있어서, 상기 가요성 부재는 수직 변형 가능한 것을 특징을 하는 액체 용기.
50. 제44항에 있어서, 상기 저장부는 상이한 가스 투과성을 갖는 복수개의 재료로 만들어지고, 보다 큰 가스 투과성을 갖는 재료는 상기 액체 용기의 사용 중에 중력 방향으로 하부 위치에 놓여지는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
51. 제44항에 있어서, 상기 가요성 부재는 적어도 두 개의 층으로 형성되고, 모세관력에 의해 이들 층 사이에 액체를 보유하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
52. 제44항에 있어서, 상기 저장부에 저장되는 상기 액체는 잉크인 것을 특징으로 하는 액체 용기.
53. 적어도 일부에 액체의 저장 공간을 한정하는 가동 부재를 갖고, 외측으로의 액체의 공급에 따라 변형 가능하고, 그 안에 저장된 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트를 갖는 액체 저장 챔버와,

    상기 저장 공간과 연통하고, 외측으로부터 상기 저장 공간 내로의 가스의 도입을 허용하고 상기 저장 공간으로부터 외측으로 액체와 가스의 누출을 방지하는 일방향 밸브를 갖는 밸브 챔버를 포함하고,

    상기 액체 저장 챔버는 상기 저장 공간의 용량을 증가시키는 방향으로 압박력 F1을 발생시키기 위한 탄성 부재와, 상기 가동 부재를 상기 방향에 대해 영역 S1으로 압박하기 위한 압박력 F1을 수용하기 위한 압박 수단을 포함하고,

    상기 밸브 챔버는 상기 일방향 밸브의 개방 작동을 제어하기 위한 압박력 F2를 발생시키기 위한 밸브 제어 부재와, 영역 S2 내에서 압박력 F2의 작용에 의해 상기 일방향 밸브를 폐쇄하기 위해 압박력 F2를 수용하기 위한 폐쇄 부재를 포함하고,

    상기 일방향 밸브는 외측으로부터 공기를 도입하기 위해 개방되도록 구성되고, 액체가 연통부 내에 존재할 때 상기 저장 공간과 상기 밸브 챔버 사이를 연통시키는 연통부 내에서 형성된 액체의 매니스커스로부터 야기된 압력을 PM, 매니스커스와 상기 저장 공간의 잉크의 최상부 사이의 높이를 h, 액체의 밀도를 ρ, 중력 가속도를 g라고 하면, 상기 밸브 챔버에 작용하는 부압 PV = - (F1 / S1) + h x ρx g + PM 의 절대값은,

    ｜PV｜> ｜F2｜/ S2

    를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
54. 제53항에 있어서, 상기 저장 공간의 용량은 액체의 공급에 의해 야기되는 상기 가동 부재의 변위에 따라 작아지고, 일방향 밸브는 소정의 값보다 용량이 작아질 때 가스를 도입하기 위해 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
55. 제54항에 있어서, 상기 액체가 저장 공간에 채워지는 초기 상태에서 상기 식 ｜PV｜< ｜F2｜/ S2를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
56. 제55항에 있어서, 상기 저장 공간의 용량은 액체의 공급에 따라 초기 상태에서 용량이 작아지기 시작하고 가스의 도입을 야기하는 소정의 값보다 작아지게 되더라도, 그의 초기 상태에서의 용량보다 항상 작은 것을 특징으로 하는 액체 용기.
57. 제56항에 있어서, 상기 저장 공간은 액체의 공급에 따라 용량이 초기 상태에서 작아지기 시작하고 가스의 도입을 야기하는 소정의 값보다 작아진 후에, 액체의 공급과 가스의 도입에 상관없이 소정의 값의 용량을 유지하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
58. 제53항에 있어서, 상기 연통부의 치수는 모세관력에 의한 액체의 밸브 챔버로의 접근 속도가 상기 일방향 밸브의 개방 속도보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
59. 제53항에 있어서, 상기 밸브 챔버의 외측으로부터의 가스용 상기 도입 포트는 사용 자세에서 상기 연통부의 밸브 측단부보다 수직 방향으로 높게 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
60. 제53항에 있어서, 상기 연통부는 연통부의 용량만큼의 액체가 매니스커스에 의해 보유될 수 있도록 치수 설정되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
61. 제53항에 있어서, 상기 연통부는 매니스커스를 보유하기 위한 힘에 의해 발생된 압력이 F2/S2보다 작도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
62. 제53항에 있어서, 상기 밸브 챔버는 상기 도입 가스를 보유하는 상기 액체 저장 챔버의 일부에서 상기 저장 공간과 연통하도록 구성되고,

    ｜F1｜/S1 > ｜F2｜/S2

    를 만족시킬 때, 상기 일방향 밸브는 외측으로부터의 공기를 도입하도록 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
63. 제62항에 있어서, 상기 영역 S1은 상기 영역 S2보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 용기.
64. 제63항에 있어서, 상기 탄성 부재와 상기 밸브 제어 부재는 각각 스프링 상수 K1 및 K2를 갖고, K2는 K1보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 용기.
65. 제53항에 있어서, 상기 압박 수단은 그와 결합되는 상기 가동 부재를 지지하기 위한 판형 압박 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
66. 제53항에 있어서, 상기 가동 부재는 가요성 시트로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
67. 제53항에 있어서, 상기 일방향 밸브는 부분적으로 가스를 도입하기 위한 개구를 갖는 가요성 시트와, 개구에 대향된 위치에 배열된 밀봉 부재를 포함하고, 상기 폐쇄 수단은 상기 가요성 시트와 결합하는 전술한 개구에 상응하는 개구를 갖는 판형 밸브 폐쇄 부재를 갖고, 상기 가요성 시트를 압박력 F2으로 인해 상기 개구가 상기 밀봉 부재에 의해 폐쇄되는 방향으로 압박하기 위한 것을 특징으로 하는 액체 용기.
68. 제53항에 있어서, 적어도 하나의 상기 탄성 부재와 상기 밸브 제어 부재는 스프링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
69. 제53항에 있어서, 상기 저장 공간은 상기 액체 공급 포트와 연통부를 제외하고 상기 밸브 챔버에 밀봉되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
70. 액체용 저장 공간을 한정하고 액체의 공급에 따라 변위 가능한 가동 부재와,

    외측으로 저장된 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트와,

    상기 저장 공간 내로 가스를 도입 가능한 포트와 상기 포트를 밀봉하기 위한 밀봉 부재를 갖는 일방향 밸브를 포함하고,

    상기 일방향 밸브는 저장 공간의 용량이 액체의 공급에 따른 상기 가동 부재의 변위에 의해 감소하기 시작하고 소정의 값보다 작아지게 될 때, 가스를 도입하도록 개방되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
71. 제70항에 있어서, 상기 포트를 밀봉하기 위해 압박력의 작동면의 상기 영역을 S2, 압박력을 F2, 상기 저장 공간 내의 압력을 P1 그리고 주변 압력을 P라 하고, 용량이 소정 값보다 작아질 때 상기 일방향 밸브가 개방되고,

    P-P1 > F2 / S2

    를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
72. 제67항에 있어서, 상기 압박력의 작동면 영역 S2는 상기 포트의 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 액체 용기.
73. 저장된 액체를 외측으로 공급하기 위한 액체 공급 포트와, 외측으로부터 저장 공간 내로 가스의 도입을 허용하고 상기 저장 공간으로부터 외측으로 액체와 가스의 누출을 방지하기 위한 일방향 밸브를 장착한 밸브 챔버를 포함하고, 상기 액체 공급 포트와 상기 일방향 밸브를 제외하고 밀봉되는 액체 용기로서,

    상기 공급 포트로부터 액체 용기에 부압을 인가하기 위한 부압 발생 수단과,

    가스를 도입함으로써 부압을 제어하기 위한 부압 제어 수단을 포함하고,

    상기 부압 제어 수단은 그의 외측으로 액체 및 가스를 배출하도록 하는 작동에 의해 야기되는 배출을 방지하기 위한 기능을 하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
74. 액체용 저장 공간을 한정하고 액체의 공급에 따라 이동 가능한 가동 부재와,

    외측으로 저장된 액체를 공급하기 위한 액체 공급 포트와,

    상기 저장 공간 내로 가스의 도입이 가능한 개구와,

    상기 개구를 밀봉하기 위한 밸브 본체를 포함하고,

    상기 저장 공간의 용량이 상기 저장 공간이 액체로 차있는 상태로부터 가스의 도입을 야기하는 소정값보다 낮아지도록 액체의 공급에 따라 감소하기 시작한 후, 상기 저장 공간은 액체의 공급과 가스의 도입에 관계없이 용량을 소정값으로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
75. 제74항에 있어서, 상기 저장 공간의 최대 용량을 Vmax, 가스가 도입되기 시작한 때의 상기 저장 공간의 용량의 소정값을 Vair라 할때,

    Vair ≤ 0.9 x Vmax

    를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
76. 제74항에 있어서, 상기 저장 공간의 최대 용량을 Vmax, 가스가 도입되기 시작한 때의 상기 저장 공간의 용량의 소정값을 Vair라 할때,

    Vair ≤ 0.8 x Vmax

    를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
77. 제74항에 있어서, 상기 저장 공간의 최대 용량을 Vmax, 가스가 도입되기 시작한 때의 상기 저장 공간의 용량의 소정값을 Vair라 할때,

    Vair ≤ 0.7 x Vmax

    를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
78. 제74항에 있어서, 상기 저장 공간의 최대 용량을 Vmax, 가스가 도입되기 시작한 때의 상기 저장 공간의 용량의 소정값을 Vair라 할때,

    Vair ≤ 0.6 x Vmax

    를 만족하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
79. 제53항 내지 제78항 중 어느 한 항에 따른 상기 액체 용기와 결합 가능한 액체 사용 장치에 있어서, 상기 저장 공간으로부터 공급된 액체가 사용된 것을 특징으로 하는 액체 사용 장치.
80. 제53항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 기록 작용제로서의 상기 잉크는 액체로서 저장되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
81. 제80항에 따른 액체 용기를 활용하고, 상기 저장 공간으로부터 공급된 잉크로 기록을 수행하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
82. 제80항에 따른 액체 용기와,

    잉크 토출 포트로부터 잉크를 토출 가능한 기록 헤드를 포함하고, 상기 기록 헤드는 상기 저장 공간과 결합하고 잉크는 상기 저장 공간으로부터 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 카트리지.
83. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 기록 작용제로서의 잉크는 액체로서 저장되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
84. 제83항에 있어서, 상기 잉크는 컬러 재료로서 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.