KR100549743B1 - 액체 용기 및 잉크 제트 카트리지 - Google Patents

Abstract

탱크를 구성하는 변형 가능한 시트와 부압을 가하는 스프링을 갖는 잉크 탱크의 구조에서, 잉크 소모의 결과인 시트의 변형으로 인한 부압의 불안정성이 방지된다. 이러한 목적으로, 플레이트형 부재(109)가 볼록 형상으로 형성된 시트(106)의 상부에 결합되고, 탱크 내에 부압을 발생시키기 위한 스프링 부재(107)가 동일한 부재에 장착된다. 이는 잉크 탱크의 높은 체적비를 유지하고, 탱크 내의 잉크량의 감소의 결과로서 탱크 내부를 향한 후퇴 방향으로 시트가 변위될 때 시트(106)의 변형을 적절히 조절함으로써 부압을 안정시킬 수 있게 한다.

잉크 제트, 잉크 탱크, 액체 용기, 부압, 스프링

Description

액체 용기 및 잉크 제트 카트리지{LIQUID CONTAINER AND INKJET CARTRIDGE}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 용기를 일부 파단으로 표시한 사시도.

도2a 내지 도2c는 동일한 도면에서 Z-X 평면 상에 취해진 도1의 잉크 용기의 단면이며, X-Y 평면 상에 취해진 잉크 용기의 단면도이며, 잉크 용기의 측부에서 제거된 잉크 용기의 외부 케이싱을 구비하여 취해진 X-방향에의 잉크 용기의 도면.

도3은 잉크 용기의 수납 공간 내에 얻어진 이상적 부압 특성 곡선을 도시한 도면.

도4는 도1과 도2a 내지 도2c에 도시된 실시예의 잉크 용기의 부압 특성 곡선을 도시한 도면.

도5a 내지 도5d는 도1과 도2a 내지 도2c에 도시된 실시예의 잉크 용기에 의해서 부압 특성이 어떻게 실현되는지를 설명하는 도면.

도6은 도5a 내지 도5d에 도시된 상태와 관련된 부압 특성의 영역을 설명한 도면.

도7a 내지 도7c는 부압 특성으로의 가동 부재와 스프링의 기여를 도시한 도면.

도8은 도1의 실시예와의 비교예에 따른 잉크 용기를 도시한 사시도.

도9는 비교예에 따른 구성의 잉크 용기에 관해서, 2회의 부압 측정 결과를 도시한 도면.

도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 탱크의 사시도.

도11a 내지 도11c는 도10에 도시된 잉크 탱크의 탱크 시트의 성형하는 단계를 도시한 도면.

도12a는 도10의 잉크 탱크의 스프링 유닛 제조 단계의 설명도이고, 도12b는 도10의 잉크 탱크의 스프링/시트 유닛 제조 단계의 설명도.

도13a 및 도13b는 도10의 잉크 탱크의 스프링/시트/프레임 유닛 제조 단계의 설명도.

도14는 도10의 잉크 탱크의 스프링/시트 유닛과 스프링/시트/프레임 유닛을 조합하는 단계의 설명도.

도15a 및 도15b는 도14의 조합 단계에서의 주요부의 단면도.

도16은 상기 실시예에 따른 잉크 용기와 기록 헤드를 이용하는 잉크 제트 기록 장치의 예를 도시하는 사시도.

도17a 및 도17b는 각각 잉크 탱크에 있어서 특히 스프링 유닛을 도시한 횡단면도 및 종단면도.

도18a 내지 도18d는 잉크 소비 결과에 따르는 잉크 탱크의 변형을 도시한 도면.

도19a 내지 도19d는 잉크 탱크의 비교예에 관해서, 도18a 내지 도18d와 같이 잉크 소비에 따르는 잉크 탱크의 변형을 도시한 도면.

도20a 및 도20b는 각각 잉크 탱크를 구성하는 시트의 볼록 형상의 측부 형상의 다른 실시예의 사시도 및 종단면도.

도21a 및 도21b는 각각 잉크 탱크를 구성하는 시트의 볼록 형상의 측부 형상의 다른 실시예의 사시도 및 종단면도.

도22a 및 도22b는 각각 잉크 탱크를 구성하는 시트의 볼록 형상의 측부 형상의 다른 실시예의 사시도 및 종단면도.

도23a 및 도23b는 도10의 잉크 탱크의 개략적인 단면도.

도24a 내지 도24c는 잉크 탱크 내의 한 쌍의 스프링의 변형의 상태를 도시한 개략적인 사시도.

도25a 및 도25b는 각각 도24a 및 도24b에 도시된 상태와 관련된 한 쌍의 스프링의 결합부의 확대도.

도26은 도23a 내지 도25b에 도시된 스프링을 형성하기 위한 재료의 개략도.

도27a 내지 도27c는 도23a 내지 도25b에 도시된 스프링의 단부의 형상에 관해서 설명하는 개략도.

도28a 및 도28b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 탱크의 개략적인 단면도이며, 도28c는 부압 생성 부재의 사시도.

도29a 내지 도29c는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 스프링 유닛을 설명하기 위한 개략적인 평면도, 측면도, 사시도.

도30은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 탱크의 사시도.

도31a 및 도31b는 본 발명에 따른 잉크 탱크에 이용되는 낮은 가스 투과성을 갖는 필름 부재의 단면도이며, 도31a는 다층 필름 부재의 예를 도시한 도면이고, 도31b는 단층 필름 부재의 예를 도시한 도면.

도32는 도30에 도시된 잉크 탱크의 종단면도.

도33a 내지 도33d는 잉크 탱크 제조 전에 도30에 도시된 잉크 탱크에 필름 부재를 장착하는 단계를 도시한 도면이며, 도33a는 잉크 탱크를 구성하는 프레임에 필름 부재를 장착하기 전 상태를 설명하기 위한 사시도이고, 도33b는 프레임의 상부 표면에 필름 부재를 열융착하는 단계를 도시한 도면이고, 도33c는 프레임의 일측 표면에 필름 부재를 열융착하는 후속 단계를 도시한 도면이고, 도33d는 프레임의 타측 표면에 필름 부재를 열융착하는 후속 단계를 도시한 도면.

도34는 잉크 탱크 제조 후에 도30에 도시된 잉크 탱크에 필름 부재를 장착하는 것을 설명하기 위한 사시도.

도35는 잉크 탱크 제조 중에 도30에 도시된 잉크 탱크에 필름 부재를 장착하는 것을 설명하기 위한 사시도.

도36a 내지 도36d는 프레임에 도35의 필름 부재를 열융착하는 단계를 도시하며, 도36a는 도35의 A-A선을 따라 취해진 단면도이며, 도36b는 도36a의 상태에서 프레임의 일 측부 표면에 필름 부재(시트)를 열융착하는 단계를 도시하며, 도36c는 프레임의 타측부 표면에 시트를 열융착하는 후속 단계를 도시하며, 도36d는 프레임의 상부 표면에 시트를 열융착하는 후속 단계를 도시한 도면.

도37은 단속 공급 방법을 적용하는 잉크 제트 인쇄 장치의 일반적인 구성을 도시한 개략적인 평면도.

도38은 도37의 구성과 달리 항상 접속된 튜브 기구를 이용하는 단속 공급 시스템을 적용하는 잉크 제트 인쇄 장치의 전체적인 구성을 도시한 개략적인 평면도.

도39는 도37 또는 도38에 도시된 잉크 제트 인쇄 장치에 적용 가능한 잉크 탱크의 사시도.

도40a 및 도40b는 도39의 잉크 탱크의 스프링/시트/프레임 유닛의 제조 단계의 설명도.

도41은 도39의 잉크 탱크의 장착 단계의 설명도.

도42는 도41의 잉크 탱크가 장착된 상태에서의 주요부의 단면도.

도43은 주 주사 방향을 따라 취해진 도41의 잉크 탱크 용기(잉크 탱크 수용실)의 개략적인 단면도.

도44는 도43에 도시된 상태로부터 형성될 화상에 따른 각각의 색조의 잉크의 이용량에 따라서 좌우되는 잉크 잔량이 잉크 종류마다 불균형하게 되어 있는 상태를 도시한 개략도.

도45는 다른 실시예에 따른 잉크 탱크를 설명하기 위한 개략적인 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

106 : 탱크 시트

110 : 열 접착제

113 : 가열 헤드

127 : 잉크 탱크

310 : 잉크 용기

311 : 가동 부재

313 : 외부 케이스

314 : 플레이트

318 : 프레임

315 : 잉크 공급 포트

343 : 스프링

551 : 안내 축

553 : 캐리지

556 : 공급 롤러

본 발명은 액체 용기에 관한 것으로서, 예컨대 액체 용기의 내부로부터 기록부로서의 잉크 제트 기록 헤드 또는 펜으로 잉크와 같은 액체를 공급하기 위해 부압을 활용하는 액체 용기에 관한 것이다. 또한 본 발명은 잉크 탱크로서의 액체 용기와 잉크 제트 기록 헤드를 일체화한 잉크 제트 카트리지에 관한 것이다.

액체를 수납하기 위한 용기로서, 용기 내부를 부압으로 유지하면서 액체를 외부로 공급하는 용기가 공지되어 있다. 이러한 방식의 용기의 특징은 액체가 용기 자체에 의해 제공되는 부압에 의해 용기에 접속된 펜 끝 또는 기록 헤드와 같은 액체 이용부로 액체가 적절히 공급될 수 있다는 것이다.

외부에 비해 일정한 부압을 유지하면서 액체를 공급하는 방법은 잉크 제트 인쇄 분야에서 공지되어 있다. 예컨대, 잉크 탱크는 기록 헤드의 압력에 비해 소정의 범위 내로 부압을 유지함으로써 공급된 잉크를 토출하는 기록 헤드의 잉크 토출 작동을 위해 잉크를 적절히 공급할 수 있고, 부압은 또한 잉크 탱크가 홀로 취급될 때 잉크 탱크 자체로부터 잉크의 누수를 방지한다.

액체 용기 또는 잉크 탱크에서 기록 헤드에 이르는 잉크 공급 시스템은 튜브를 이용하는 밀폐 시스템이다. 통상, 밀폐된 잉크 공급 시스템을 활용하는 잉크 제트 인쇄 분야에서는, 시스템이 적극적으로 부압 생성 기구를 구비한 것과 그렇지 않은 적으로 분류된다. 잉크 공급 시스템으로서, 부압 생성 기구가 없는 것으로서는 "수두차(head difference)" (잉크 공급 시스템과 잉크 이용부 사이의 높이 차이에 의해 생성되는 압력차)를 이용하는 것이 공지되어 있다.. 이 경우, 잉크 탱크가 기록 헤드보다 낮은 위치에 배치되어야 한다는 것 이외에는 이러한 잉크 탱크에 대한 특별한 조건은 필요로 하지 않기 때문에, 잉크 탱크는 일반적인 백(bag) 형상으로 된 것이 많다. 그러나, 잉크 공급 채널은 밀폐형이므로, 잉크 수납 백으로부터 그 위에 위치한 잉크 이용부(헤드부)까지 연장하는 튜브와 같은 공급관을 필요로 하여, 결과적으로 장치가 대형화된다. 또한, 요구되는 수두차를 얻기 위해 구성 부분을 레이아웃하는데 제약이 생긴다.

이러한 상황 하에서, 이러한 잉크 공급 채널을 가능한 작게 또는 사실상 없애기 위해, 헤드차에 대한 필요성을 제거하기 위해 기록 헤드의 압력에 비해 부압인 압력을 생성시키는 기구가 제공되는 기록 헤드 및 잉크 탱크의 구조가 제안되고 구비되었다. 본 명세서에서, 잉크 제트 기록 헤드 및 잉크 탱크가 일체형으로 형성된 유닛은 "잉크 제트 카트리지" 또는 "인쇄 헤드 유닛"으로 지칭된다.

부압 생성 기구를 갖는 이러한 잉크 제트 카트리지는 기록 헤드와 잉크 이용부가 항상 상호 일체 형상과, 기록 헤드와 잉크 이용부가 상호 분리 형상과, 모두가 장치 본체로부터 분리 가능하고 이용을 위해 상호 일체형으로 형상으로 분류된다. 임의의 형상에 있어서, 잉크 저장부의 잉크 공급 포트는 종종 잉크 저장부 내에 저장된 잉크의 활용을 개선하기 위해 잉크 저장부의 중심 아래에 제공된다. 이러한 점에서, 예컨대 기록 헤드에 제공되는 노즐과 같은 토출부로부터 잉크의 누수를 방지함으로써 잉크를 적절히 공급하고, 잉크 제트 카트리지의 잉크 저장부에 잉크를 안정적으로 보유하기 위한 부압을 제공하는 것이 필요하다. "부압"이라는 용어는 기록 헤드로의 잉크 공급과 관련한 후퇴 압력(back pressure)을 의미하고, 기록 헤드의 토출 포트부에서의 압력을 대기압에 대해 음으로 만들어 생성되므로 그렇게 불린다.

부압을 생성하기 위한 하나의 구체적 형상에서, 다공성 부재가 모세관의 힘을 활용하여 부압을 생성하기 위해 이용된다. 특히, 스폰지와 같은 다공성 부재는 양호하게는 압축된 상태로 잉크 탱크에 포함되고, 탱크의 내부와 대기 사이의 연통을 이루기 위한 대기 연통 포트가 잉크 공급 포트로부터 먼 위치에 제공된다.

부압이 다공성 부재의 모세관의 힘을 활용하여 생성되는 이러한 잉크 탱크의 부압 특성은 다공성 부재의 모세관의 힘을 조절하여 적절한 범위에서 설정될 수 있는데, 이것은 잉크가 안정적으로 기록 헤드에 공급되도록 한다.

다공성 부재를 활용하는 이러한 잉크 탱크의 잉크 저장 효율은 다공성 부재의 존재로 인해 기본적으로 낮다. 오히려, 다공성 부재는 잉크 탱크의 내부 전체를 차지하는 대신 일부만을 차지하도록 제공되는 구조가 공지되어 있다. 이러한 경우에, 다공성 부재는 잉크 공급 포트가 제공되는 잉크 탱크의 일부에 저장되고, 잉크는 잉크 공급 포트로부터 멀리 일부에 저장된다.

이러한 구조는 다공성 몸체가 잉크 탱크를 전체적으로 차지하도록 삽입되는 형상에 비교할 때, 보다 높은 단위 부피당 잉크 보유 능력 및 잉크 저장 효율을 달성하는 것을 가능하게 한다.

그러나, 잉크 저장 효율의 더 나은 개선을 생각하면, 다공성 부재의 이용은 여전히 불만족스럽다.

오히려, 고무로 제조된 잉크 용기를 활용하는 잉크 탱크와 스프링과 백을 조합하여 형성된 백 모양의 용기가 공지되어 있고, 그들은 잉크가 직접 저장되므로 비교적 높은 저장 효율을 갖는 것으로 생각된다. 예컨대, 공지의 형상은 스프링이 잉크 토출의 결과인 백의 내향 변형에 대항 작용하는 힘을 제공하도록 백 모양의 잉크 저장부에 제공됨으로써 부압(일본 특허 출원 공개 제56-67269호(1981년) 및 일본 특허 출원 공개 제6-226993호(1994년) 참조)을 생성하는 형상과, 미국 특허 제4509062호에 개시된 바와 같이 원뿔형을 갖는 고무 소재의 잉크 저장부의 원뿔 첨단부가 둥글고 원뿔형 주변부의 두께보다 얇은 형상을 포함한다.

부압을 생성하기 위해 스프링이 백 모양의 잉크 용기 내에 이용되는 잉크 탱크는, 백의 시트와 접촉하는 스프링의 반력이 부압으로 전환시켜서 이용되고 그 반력이 스프링을 적절히 설계하여 조절될 수 있으므로, 부압 설계는 다공성 부재보다 더 용이하게 성취될 수 있다는 점에서 유리하다.

그러나, 스프링과 시트를 활용하는 관련 기술에서 이러한 잉크 탱크는, 잉크가 안정된 부압으로 공급될 수 있는 범위가 작고, 부압의 작용이 불안정하다는 점에서, 그들의 부압 특성과 관련된 문제점을 가질 수 있다.

스프링과 시트를 활용하는 관련 분야에서 잉크 탱크는 비교적 큰 용량(예컨대, 30 내지 40cc의 범위)을 갖는 잉크 탱크를 포함한다. 이러한 탱크의 시트 재료의 모양은 제조와 관련된 이유로 변동할 수 있고, 이것은 잉크가 토출되었을 때, 시트 재료 모양의 높은 변동 가능성을 야기한다. 결과적으로, 잉크가 많은 영역에서 토출될 때 부압은 임의의 양호한 범위를 벗어날 수도 있고, 잉크 토출 중 부압의 특성은 탱크마다 또는 잉크 공급 작용들 사이에서 변동할 수 있다. 이것은 불안정한 잉크 공급 뿐만 아니라, 예컨대 초기 부압이 양호한 범위를 벗어나는 영역에서 토출되는 잉크 양의 증가를 야기할 수 있다.

비교적 큰 용량을 갖는 잉크 탱크는, 부압을 생성하는 스프링력이 크고 잉크의 양에 따라 변하는 시트의 강성은 그에 따라 비교적 작기 때문에, 잉크 탱크가 전술한 바와 같이 변동성과 불안정성을 여전히 갖는다는 사실에도 불구하고, 실용적이다.

그러나, 전술한 문제점은 관련 분야에서 이러한 구조가 비교적 작은 용량(예컨대, 30cc에 이르는 용량)을 갖는 잉크 용기에 대해 이용될 때 더 심각해진다. 특히, 양호하지 않은 범위의 부압 하에서 이용된 잉크의 용량이 증가하므로, 공급의 양호한 상태에서 잉크의 충분한 양을 토출하는 것이 불가능할 수도 있다.

즉, 비교적 작은 용량을 갖는 잉크 용기가 이용될 때, 요구되는 부압 생성을 위한 스프링력이 작기 때문에, 부압 설계 중에 용기 시트의 강성의 스프링력에 대한 영향이 상대적으로 증가하게 되어, 스프링력 및 시트 강성 모두에 주의를 기울일 필요가 있다.

작은 용량(예컨대, 30cc에 이르는 용량)을 갖는 이러한 잉크 용기가 편평한 시트를 팽창시킨 다음 그 팽창된 모양을 유지시키면서 시트를 프레임에 접착 또는 납땜하여 제조될 때, 조립체의 안정성 및 접착의 신뢰성은 접착 표면 또는 납땜 표면 상에 형성된 주름 때문에 감소될 수 있다. 이러한 제조 방법은 잉크 용기 자체의 변동 또는 토출량의 감소를 야기할 수 있다.

스프링이 제공되지 않고 부압은 시트의 강성을 조절하기 위해 시트의 두께를 변경하여 생성되는 잉크 탱크의 경우에 있어서, 잉크 소비의 결과로서 시트의 변형이 변동하는 점과 주위 온도에 따른 시트 강성의 변경이 고려될 때 부압의 변동이 보다 현저하다는 점에서 문제가 생긴다.

전술한 잉크 용기가 장기간 동안 이용되지 않고 방치되거나 저장되었을 때, 부압이 잉크 탱크 내에 존재하므로 산소 및 질소와 같은 가스가 시트 및 프레임 부재를 통과하여 잉크 탱크 내로 들어간다. 이러한 경우에, 개방형 또는 반밀폐형 액체 용기의 경우에는, 용기의 일부가 대기와 연통하므로 장기간 저장에 기여하고 대기압에서 변동하는 액체 용기의 내압 증가의 효과를 고려할 필요가 없다. 그러나, 밀폐형 액체 용기의 경우에는, 가스 유입의 결과로 용기의 내압이 토출 포트에서 메니스커스 유지 압력에 이르거나 초과할 때 잉크 메니스커스는 파괴되어 잉크 토출 포트에서 잉크 누수로 이어진다.

특히, 가스 차단 성능을 고려하는 관련 분야에서 이용되는 소프트 필름을 제외하면, 잉크 용기 또는 기록 헤드를 형성하는 강성 구조 부재에 이용되는 재료의 가스 차단 성질은 시트로 부착되는 능력 및 잉크로 보다 작은 영향을 주기 위해 선택되므로 그다지 양호하지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 강성 구조 부재를 통과하는 가스의 투과성과 액체 용기의 내압 증가 사이에는 뚜렷한 관련이 있는 것으로 생각된다.

부압 생성원으로서의 스폰지가 액체 용기에 포함될 때, 내부 잉크 양의 감소의 결과로 스폰지의 셸로 들어가는 가스는 내압 증가를 완화하는 재료로서 작용한다. 그러나, 스프링과 수지 시트로 구성된 잉크 용기의 경우에 있어서, 용기 내에 액체만이 존재하고 내부는 밀봉된 상태라는 사실에 입각하면, 가스는 용기의 내압을 증가시키는 데 현저히 기여할 것이다.

또한, 용기 내의 액체 밀도의 증가를 방지하기 위해 액체 용기에 이용되는 부재를 통과하는 습기의 증발을 억제할 필요가 있다.

이러한 스프링의 형성을 고려하면, 코일 스프링 및 판 스프링이 주로 이용된다. 코일 스프링의 경우에, 잉크가 소비됨에 따라 이동 부분이 변형 및 밀폐될 때, 코일 부분은 상호 압축된 상태로 쌓여서, 그 두께가 코일의 직경에 권취 횟수를 곱한 값이 된다. 이러한 증가는 잉크 탱크의 무효(dead) 공간을 증가시키고, 잉크 활용에 악영향을 준다. 일본 특허 출원 공개 제2000-103078호는 판 스프링이 복수개의 굴곡 부분을 갖는 형상을 제안한다. 복수개의 굴곡 부분과 판 스프링이 이용되면, 특히 잉크 탱크가 소형으로 형상화될 때 적절한 값보다 큰 부압이 생성된다는 점에서 양호하지 않은 큰 스프링 로드가 있다.

반대로, 반타원형 스프링이 일본 특허 출원 공개 제6-22693호(1994년)에 제안되었다. 공개된 내용에 따르면, 반타원형 스프링의 모양은 복잡하지 않고, 스프링 재료 및 두께와 같은 파라미터에 따라 스프링 로드는 임의의 자유도로 설정될 수 있다.

상기 인용된 공개에서 개시된 반타원형 스프링은 판형 형상 또는 선형 형상을 갖는다. 어느 경우에나, 단일 부재인 스프링은 이러한 굴곡을 통해 스프링력을 생성하기 위해 중심 근처에서 굴곡된다. 변형 로드가 스프링에 반복적으로 인가될 때, 피로가 굴곡부에 생기고 결국 파손으로 결과된다. 또한, 스프링은 굴곡부에 임의의 곡률 반경을 가져야 하는데, 그것은 스프링이 코일 스프링 이용의 경우와 마찬가지로 완전히 압축되면 곡률 반경과 동등한 무효 공간으로 결과된다.

구체적으로, 잉크가 반복적으로 충전되고 이용되는 형상을 갖는 잉크 탱크에 적합하지 않고, 또한 잉크 활용에 관해 해결해야 할 문제점들을 갖는다. 상기 공개 내용은 가동부가 반타원 스프링의 양측에 대칭으로 형성된 형상을 개시하지만, 가동부의 불안정한 변형으로 결과될 수 있고 일측부 상의 가동부의 변형의 변동이 반타원 스프링을 통해 타측부 상의 가동부에 악영향을 줄 수 있는 굴곡부의 존재로 인해 가동부를 변형하는 힘의 균형을 깨뜨릴 수 있다. 결과적으로 잉크 탱크 압력의 동요는 잉크 공급 채널을 통해 인쇄 헤드에 작용하여 토출 성능에 악영향을 줄 수 있다.

잉크 제트 인쇄 헤드를 이용하여 인쇄 매체에 잉크를 인가하여 인쇄 매체에 화상을 형성하는 잉크 제트 인쇄 장치는 인쇄 매체에 상대적으로 인쇄 헤드를 이동시키는 동안 잉크를 토출하여 화상을 형성하는 장치와, 고정된 인쇄 헤드에 상대적으로 인쇄 매체를 이동시키는 동안 잉크를 토출하여 화상을 형성하는 장치를 포함한다.

컬러 기록 기술에 대한 최근의 중요한 경향은 복수의 컬러를 공급하기 위한 복수의 잉크 탱크를 갖는 잉크 제트 기록 장치의 출현이다. 복수의 잉크 탱크를 갖는 관련 기술에 따른 잉크 제트 기록 장치에서, 복수의 잉크 탱크들이 일체형 유지 부재에 의하여 유지되고 잉크 탱크들 사이의 간섭을 방지하기 위한 격벽들이 유지 부재 내에 배치되어 잉크 탱크들 각각이 독립적이고 안정된 잉크 저장 체적 및 잉크 공급 성능을 갖게 하고, 이에 의해 잉크 탱크들 각각을 독립된 상태로 유지하는 구조가 채용된다. 유지 부재 자체는 각각의 컬러에 대하여 독립적으로 구성되고 기록 장치 본체에서 고정 부재에 독립적으로 탈착 가능하게 고정될 수도 있다.

그러나, 컬러 기록을 위하여 복수의 잉크 탱크들이 제공되어 있는 구조는 더욱 콤팩트한 기록 장치에 대한 요구에 반하여 장치의 크기를 증가시키는 결과를 낳는다. 이러한 이유로 복수의 잉크 탱크들을 서로에 대해 더욱 가깝게 제공하려는 노력이 있었지만, 각각의 컬러의 잉크를 토출시키기 위한 인쇄 헤드 본체 상의 잉크 공급 연결부에 의해 부가된 기계적 제한 때문에 복수의 잉크 탱크들을 서로에 대해 가까이 제공하는 것은 상당히 어렵다. 각각의 컬러를 위한 잉크 탱크 또는 용기가 독립적으로 교체될 수 있으면, 인쇄 헤드 본체에 잉크를 신뢰성 있게 공급하기 위하여 잉크 공급 연결부의 위치 상에 제한이 가해지므로, 잉크 탱크들은 잉크 공급의 신뢰성을 우선시키기 위하여 잉크 탱크들 사이의 간섭을 방지하도록 다소간의 자유도를 가지고 격벽들에 의하여 서로로부터 분리되어 유지된다.

위에서 설명된 배열은 특히 전후로 이동(주 주사)하는 캐리지 상에 장착된 인쇄 헤드와 일체로 또는 그로부터 탈착 가능하게 잉크 탱크들을 부착함으로써 잉크가 공급되는 구조가 채택될 때 문제점을 야기한다. 특히, 캐리지와 함께 이동하는 부재들(인쇄 헤드와 이에 탈착 불가능하게 또는 탈착 가능하게 일체로 된 잉크 탱크들)이 주 주사의 방향에 대해 수직인 평면의 방향으로 크게 돌출된 영역 또는 큰 체적을 가지면, 커다란 공간이 주 주사를 위하여 요구되고, 이는 장치의 전체 크기를 증가시키는 결과를 낳는다.

본 발명은 위에서 설명된 문제점들을 고려하여 다음의 목적들 중 적어도 하나를 달성하기 위한 것이다.

용기의 일부를 형성하는 변형 가능한 시트 및 부압을 가하기 위한 스프링을 갖는 액체 용기와, 용기를 이용하는 잉크 제트 카트리지가 제공되고, 액체 용기는 소용량 잉크 탱크에 안정된 생산성 및 안정된 성능을 제공한다.

면형 부재가 미리 시트 부재 상에 형성된 볼록 정점의 표면에 고정되고, 면형 부재는 시트의 변형 및 부압을 안정화시키기 위하여 스프링과 접촉한다.

액체 용기와, 잉크 제트 카트리지와, 잉크가 토출될 때 소정의 양호한 범위 내의 부압에 의하여 넓은 구역 내에서 액체가 공급될 수 있는 안정된 부압 특성을 나타내는 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.

간단한 구조에 의하여 장시간 동안 열화되는 것이 방지되는 가스 차단 특성을 갖는 액체 용기가 제공된다.

잉크가 반복적으로 충전되어 이용되더라도 높은 내구성을 나타내고 높은 잉크 이용성을 나타내며 인쇄 헤드의 토출 성능에 악영향을 미치지 않는 구조를 갖는 잉크 탱크가 제공된다.

안정된 토출 동작이 가능한 잉크 제트 인쇄 헤드 및 인쇄 장치에 기여하는 구조가 제공된다.

여러 유형의 잉크들이 이용되더라도 콤팩트하고 구조가 간단하여, 안정된 토출 동작이 가능한 잉크 제트 인쇄 헤드 및 인쇄 장치에 기여하는 잉크 탱크 용기가 제공된다.

본 발명의 일 태양에서, 외부로 공급될 잉크를 저장하기 위한 액체 용기가 제공된다.

이러한 액체 용기는 용기의 일부를 형성하고 볼록 형상으로 형성된 가요성 시트 부재와,

용기의 일부를 형성하고, 시트 부재를 주연 부분에서 고정시키며, 액체가 외부로 토출될 수 있게 하는 개구를 갖는 고정 부재와,

볼록 형상으로 형성된 시트 부재의 일부분 내에 제공된 스프링 부재를 포함한다.

이러한 태양에 의하면, 시트 부재가 볼록 형상으로 형성되므로, 소용량 잉크 탱크의 성능도 안정화될 수 있으며, 시트 부재는 소정의 강성을 구비할 수 있다. 복수의 시트 부재들은 프레임에 고정되어 유지될 수 있으며, 이는 융착 또는 접착된 표면 상의 주름과 같은 문제점들이 방지될 수 있기 때문에 생산의 안정성을 개선시킨다.

본 발명의 다른 태양에서, 외부로 액체를 공급하고 액체를 저장하기 위한 액체 용기가 제공된다.

이러한 액체 용기는 용기를 형성하고 가요성 시트 재료로 만들어진 가동 부재와,

액체가 공급됨에 따라 가동 부재가 변형되는 방향에 대한 대향 방향으로 가동 부재를 변형시키기 위해 가동 부재에 힘을 가하여 대기에 대해 용기 내에 부압을 유지하는 부압 생성 수단을 포함하고,

공급되도록 토출되는 액체의 양과 부압 생성 수단에 의해 발생된 부압의 변화 사이의 관계인 부압 특성은 제1 구역과 제1 구역보다 작은 부압 변화율을 갖는 제2 구역을 포함한다.

이러한 태양에 의하면, 토출되는 액체 또는 잉크의 양과 부압 사이의 관계를 나타내는 부압 특성은 제1 구역과, 부압의 변화율이 제1 구역보다 더 작은 제2 구역을 포함한다. 가동 부재의 볼록 형상부의 평평 부분의 측면에 있는 평평하거나 만곡된 부분이 변형되고, 그 후에 볼록 정점은 부압 생성 유닛의 힘에 반하여 변위되고, 이는 잉크 토출의 초기 단계에서 또는 제1 구역 내에서 부압을 현저하게 증가시킬 수도 있다. 그러므로, 비교적 소량의 잉크를 토출함으로써 잉크를 공급하기 위해 요구되는 소정의 부압에 도달할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서, 잉크를 토출시키기 위한 잉크 제트 헤드와,

잉크 제트 헤드로 공급될 잉크를 저장하기 위한 상기 태양들 중 하나에 따른 액체 용기를 포함하는 잉크 제트 카트리지가 제공된다.

아울러, 본원에서, "인쇄(몇몇의 경우에는 "기록"으로도 쓰임)"라는 용어는 문자 또는 그림과 같은 중요한 정보를 형성하는 조건 뿐만 아니라, 중요하거나 무의미하거나 또는 시각을 통해 지각할 수 있는 방식으로 실현되는 지에 관계없이 인쇄 매체 상에 이미지, 디자인, 패턴 등을 다양하게 형성하는 조건 또는 인쇄 매체를 처리하는 조건을 의미한다.

더욱이, "인쇄 매체"라는 용어는 통상적인 인쇄 장치에 이용되는 종이 뿐만 아니라, 섬유, 플라스틱 필름, 금속판, 유리, 세라믹, 목재 및 가죽과 같은 잉크를 수용할 수 있는 모든 것을 의미하고, 이하에서 "시트" 또는 간단히 "종이"로도 표현될 것이다.

또한, "잉크(몇몇의 경우에 "액체"로도 쓰임)"라는 용어는 상기 "인쇄"의 정의와 마찬가지로 넓은 의미로 해석되어야 하고, 따라서 인쇄 매체 상에 도포되는 잉크는 이미지, 디자인, 패턴 등을 형성하거나 인쇄 매체를 처리하거나 잉크를 처리(예를 들어, 인쇄 매체에 도포되는 잉크 내의 착색 재료의 응고 도는 응집)하기 위해 이용되는 액체를 의미한다.

한편, 본 발명은 전열 변환기에 의해 발생된 열 에너지가 버블을 형성하기 위해 액체에 필름 비등을 발생시키도록 이용되는 인쇄 헤드와, 전열 변환기가 액체를 토출시키기 위해 채용된 인쇄 헤드와, 정전기 또는 공기 유동이 액적을 형성하여 토출시키기 위해 이용되는 인쇄 헤드와, 잉크 제트 인쇄 기술의 분야에서 제안된 다른 인쇄 헤드에 적용될 수 있다. 특히, 전열 변환기가 이용되는 인쇄 헤드가 콤팩트한 구조를 달성하기 위해 유리하게 채용된다.

또한, "노즐"이라는 용어는 특별하게 언급되지 않는 한, 요약하자면 토출 개구, 개구와 연통되는 액체 통로 및 잉크를 위해 이용되는 에너지를 발생시키기 위한 소자를 나타낸다.

본 발명의 상기의 그리고 다른 목적, 효과, 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 취해진 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 더욱 명확해 질 것이다.

잉크 제트 기록 장치에 적용된 본 발명의 다양한 실시예는 이제 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 또는 액체 용기의 부분 절결된 사시도이다. 도2a 내지 도2c는 각각 도면에서 Z-X 평면 상에 취해진 도1의 잉크 용기의 단면도이며, X-Y 평면 상에 취해진 도1의 잉크 용기의 단면도이며, 그의 측부에서 제거된 외부 케이스를 구비하는 X-방향으로 취해진 도1의 잉크 용기의 단면도이다.

이 도면들에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 잉크 용기(310)는 실질적으로 직사각형인 루프 형상으로 프레임(318)의 양측 상에 제공된 가동 부재(311)와 가동 부재(311)에 장착된 면형 플레이트(314)를 갖는다. 즉, 잉크 저장 공간은 이들 부재에 의해 형성된다. 잉크 용기(310)의 외부 케이스(313)는 외력에 대항하여 가동 부재(311)와 같은 부재를 보호하기 위한 셸로서 기능을 한다.

가동 부재(311)는 볼록 형상으로 형성되는 변형 가능한 가요성 필름(시트 부재)이며, 실질적으로 사다리꼴 측면부 형상을 갖는다(도2a 및 도2b 참조). 플레이트(면형 부재)(314)는 평평한 표면이 되도록 그 형상을 제한하기 위해 볼록 형상의 전체 상부에 부착되며, 볼록 형상의 주연 단면은 볼록 형상의 측면부를 형성하도록 시트 부재를 형성함으로써 얻어진다. 즉, 가동 부재(311)는 볼록 형상의 측면부가 형성되기 때문에 그 변형의 개시 시에 일정한 강성을 나타낸다. 2개의 판 스프링(343)의 조합은 저장 공간 내에 제공된다. 스프링(343) 각각은 실질적으로 아크의 일부를 형성하며, 스프링의 조합이 그와 접촉하고 있는 플레이트(314)로부터의 힘에 의해 평평해질 때 탄성력은 변위에 따라 발생된다. 가동 부재(311)와 스프링(343)의 조합된 작용은 이하에 설명될 바와 같이 부압 특성을 달성하는 것을 가능하게 한다. 저장 공간 내의 가스의 압력이 주위 온도의 증가의 결과에 따라 증가될 때, 가동 부재(311)는 외향 변위되어 저장 공간 내의 가스의 팽창을 허용한다. 부수적으로, 스프링이 잉크 탱크 내에 적어도 위치될 때 평평하게 되는 방향으로 순조로운 변형을 허용하는 형상으로 한 쌍의 스프링을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 각각의 상기 스프링은 중심 각이 180도인 아크 형상 또는 일반적인 U자 형상을 갖는 것이 바람직하다.

잉크 공급 포트(315)는 기록 헤드의 조인트에 연결되어, 잉크 용기로부터 기록 헤드로 잉크를 공급하는 것을 가능하게 한다.

도3은 본 발명에 따른 잉크 용기의 저장 공간 내에 얻어진 이상적 부압 특성 곡선을 도시한다. 이 도면에서, 토출된 잉크의 양이 가로축을 따라 도시되며, 용기 내에 발생된 부압은 세로축을 따라 도시된다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 부압 특성은 3개의 선형 영역[(1), (2), (3)]으로 통상 분류된다. 제1 선형 영역[(1)]은 부압이 (0 cc인) 잉크의 이용 개시 시에 비교적 급속히 증가되는(즉, 절대 압력이 비교적 급속히 감소되는) 영역이며, 제2 선형 영역[(2)]은 잉크 토출의 결과로서 부압의 작은 변화가 있는 영역이다. 제3 선형 영역[(3)]은 부압이 급속히 증가하는 영역이다. 각각 선형 관계를 나타내는 제1 및 제2 선형 영역에의 2개의 직선은 접촉 영역(A) 또는 소정의 만곡부에서 서로 연결된다.

첫째, 본 발명의 이상적 부압 특성은 제1 선형 영역의 범위가 제2 선형 영역에 신속히 진입하도록 가능한 한 짧게 이루어지는 것이다. 즉, 부압은 잉크를 공급하기 위한 소정의 초기 부압으로 비교적 급속히 증가된다. 이 영역이 작을 때, 안정한 부압 특성을 갖는 제2 선형 영역은 적은 양의 잉크만을 토출함으로써 진입될 수 있다. 둘째, 제2 선형 영역의 범위는 가능한 한 길게 이루어지며, 즉 부압이 제1 선형 영역에서 보다 서서히(보다 작은 경사로) 변화한다. 이는 잉크 공급이 비교적 안정한 부압으로 오랫동안 계속될 수 있는 것을 의미한다. 이러한 2개의 특성이 조합되면, 잉크량을 효율적으로 이용하는 것이 가능하다. 이후에 설명될 바와 같이, 제1 선형 영역[(1)]에의 부압 특성은 주로 가동 부재(311)의 변형에 따라 좌우되며, 제2 선형 영역[(2)]에의 부압 특성은 스프링(343)의 탄성력에 따라 좌우된다.

본 발명의 이상적 부압 특성은 매우 재현 가능하다. 특히, 중요한 것은 초기 부압의 발생에 영향을 미치는 제1 선형 영역의 재현성이다. 또한, 이러한 재현성은 또한 가동 부재(311)의 변형에 따라 주로 좌우된다.

이러한 재현성을 달성하기 위해, 제1 선형 영역에 토출된 잉크의 양은 저장 공간의 용량과 관계없이 양호하게는 0.5 cc 이하이며, 더 양호하게는 0.2 cc이하이다. 잉크의 양은 바람직하게 적어도 잉크 저장 용량의 0 % 내지 10 %의 범위에 있다.

도4는 도1 및 도2a 내지 도2d에 도시된 본 실시예의 잉크 용기의 부압 특성 곡선을 도시한다.

명백하게, 부압 곡선은 도3에 도시된 이상적 부압 곡선과 유사하다. 즉, 본 실시예의 잉크 용기와, 특히 가동 부재(311)와 스프링(343)은 도3에 도시된 이상적 부압 특성을 달성하도록 설계된다. 도4에 도시된 바와 같이, 초기 부압이 비교적 급속히 부압을 증가시키도록 매우 적은 양(0.2 cc 정도)의 잉크를 토출함으로써 발생되는 영역(제1 선형 영역)과, 부압이 안정적인 영역(제2 선형 영역)이 있다. 즉, 2개의 접촉부(A1, A2)는 제1 선형 영역과 제2 선형 영역으로서 간주될 수 있는 2개의 곡선(직선)과 이들을 연결하는 곡선 사이에서 관찰된다.

적은 양의 잉크만이 잉크의 추가 토출의 결과로서 잉크 용기 내에 남을 때, 제3 선형 영역은 부압이 다시 급속히 증가되는 영역으로 관찰될 것이다. 제3 선형 영역은 용기 내의 잉크가 실질적으로 완전히 토출되며, 스프링(343) 또는 가동 부재(311)가 부압이 급속히 증가하게 하도록 변형하는 것이 물리적으로 어렵게 되는 영역이며, 결과적으로는 잉크 용기가 모두 쓰여지는 것을 나타내는 영역이다.

도5a 내지 도5d는 전술된 부압 특성이 본 실시예의 잉크 용기에 의해 달성되는 방법을 도시하며, 도6은 도5a 내지 도5d에 도시된 부압 특성의 상태와 관련된 영역을 도시한다.

도5a는 토출된 잉크의 양이 잉크 이용 개시 시에 실제로 영(0)인 상태를 도시한다. 가동 부재(311)는 이 때에 변형되지 않으며, 후속하는 제1 선형 영역에서, 스프링(343)이 고응력을 가하며 플레이트(314)와 프레임(318)에 의해 지지되는 변형 가능 영역(시트 가동 영역)인 측면부에서 작은 슬랙(slack)의 변형의 결과로서 잉크가 토출되기 때문에, 실질적으로는 플레이트(314)의 변위가 발생하지 않는다. 측면부가 균일한 표면을 가지며 그들의 원래의 구조에서 슬랙을 실질적으로 가지지 않기 때문에, 이들 섹션은 잉크 토출에 대해 약간 기여를 한다. 이는 각각의 가동 부재(311)에 전술된 바와 같이 볼록 형상의 측면부가 형성되기 때문이며, 균일한 평평 표면과 만곡된 표면이 형상의 일치성과 소정의 강성을 제공하도록 하는 이러한 형성을 통해서 얻어지기 때문이다. 특히, 이러한 강성이 실질적으로 팽창과 수축을 없애기 때문에, 잉크 토출의 결과로서의 변형은 곧 포화 상태에 도달하며 장력을 발생시킨다. 이 결과, 부압은 잉크 토출에 따라 급속히 증가되며 소정의 값에 도달한다. 도6의 (a)로 표시된 영역은 토출된 잉크의 양이 전술된 바와 같이 잉크의 이용 개시 시에 실제로 0인 영역이다.

도5b는 상술된 바와 같이 제1 선형 영역에서의 변화 후 잉크를 공급하기 위한 부압이 제2 선형 영역의 시작에서 발생될 때의 가동 부재의 변위를 도시한다. 동일한 도면에 도시된 바와 같이, 가동 부재(311)들은 이 시점에서 더 이상 변형되지 않는다. 이것이 스프링(343)에 의해 가해진 응력을 초과하는 매우 높은 응력을 초래하기 때문에, 부압 특성은 가동 부재(311)의 측면부 대신에 스프링(343)에 의해 억제된다. 따라서, 스프링(343)의 탄성력은 플레이트(314)의 변위에 상응한다. 따라서, 도6의 (b)에 의해 지시된 영역에서 발생한다.

도5c는 도6의 (c)에 의해 지시된 안정 부압의 영역(제2 선형 영역) 내의 스프링(343)과 플레이트(314)의 변위를 도시한다. 동일한 도면에 도시된 바와 같이, 가동 부재(311)가 플레이트의 변위의 결과인 변형이 존재하도록 인장을 유지하기 위해 프레임(318)과 플레이트(314)의 연속된 지지체를 수용하기 때문에, 이 영역에서 변위는 단지 스프링(343)들에 의해 결정된다. 따라서, 제2 영역에서 변화(기울기)의 완전 편평 비율을 설정하는 것과 부압 내의 변화가 적절한 탄성력을 갖는 스프링(343)을 설계하여 토출된 잉크의 양에 대하여 억제될 수 있다. 따라서, 부압 특성에 대한 주요 인자가 스프링(313)과 가동 부재(311)의 측면부 사이에서 전환되는 접촉 영역(A)이 존재하기 때문에, 초기 부압이 부압을 상대적으로 신속하게 증가시키도록 잉크를 토출하여 발생되는 영역(제1 선형 영역)과 초기 부압이 안정되는 영역(제2 선형 영역)의 독립적이고 최적화된 설계를 수행하는 것이 가능하다.

도5d는 도6의 (d)에 의해 지시되는 영역에 상응되는, 단지 적은 양의 잉크가 잉크 용기에 남아있을 때의 가동 부재의 상태를 도시한다. 이 영역(제3 선형 영역)에서, 잉크는 대체로 완전히 토출되고, 가동 부재(311)와 플레이트(314)의 변위는 허용되지 않아 부압의 신속한 증가를 초래한다.

도7a 내지 도7b는 가동 부재(시트)(311)와 스프링(343) 각각에 의해 이루어진, 상술된 바와 같이 결정된 부압 특성에 대한 기여자를 도시한다.

상술된 바와 같이, 또는 도7c에 도시된 바와 같이, 부압 특성은 일반적으로 세 개의 선형 영역 (1), (2) 및 (3)으로 분류된다. 영역(1)은 도7a에 도시된 바와 같이, 시트(가동 부재)의 (스프링(343)이 전혀 변형되지 않는 강성 부분과 교체될 때 얻어지는) 특성에 따라 결정되는 영역이며, 영역(3)은 시트(또는 엄밀하게 말하자면 스프링과 조합된 시트의 특성을 나타내고 있는 대략적 시트)의 특성에 의해 유사하게 결정된다. 영역(2)은 도7b에 도시된 바와 같이, (충분히 이완되거나 인장력을 전혀 가지지 않은 가동 부재로서의 시트가 부착되었을 때 얻어지는) 시트 스프링의 특성에 의해 결정된다. 도7c는 도7a와 도7b의 조합이며 본 발명을 따르는 구성의 특성을 나타내고 있다.

도8은 비교 예에 따른 잉크 용기의 사시도이다. 이 구조에서, 가동 부재는 상기 실시예에서와 같이 편평한 시트 부재를 볼록 형상으로 몰딩 또는 성형(forming)하는 대신에 잉크 분사에 의해 편평한 시트 부재를 팽창하여 얻어진다. 또한, 가동 부재들은 30㎤(30㏄)보다 많거나 또는 상기 실시예에서보다 적은 (예를 들어, 30 내지 40㎤(30 내지 40㏄)인) 용량을 갖는다. 도9는 이러한 구조를 갖는 잉크 용기 상에서 수행된 부압의 두 측정 결과를 도시한다.

도9에 도시된 부압 특성으로부터 명확해지는 바와 같이, 상기 실시예에서 접촉 영역으로 간주될 수 있는 것은 측정 M1 및 M2 중 어느 하나에 의해 얻어지는 부압 특성 내에 존재하지 않는다. 특히, 비교 예의 부압 특성은 대체로 선형 특성을 갖는 두 개의 곡선(직선부)으로 구성되지 않는다. 그 결과, 잉크를 안정적으로 공급하기 위한 소정의 초기 부압에 도달하기 전에 비교적 많은 양의 잉크가 토출되어, 대체로 안정 영역이 존재하지 않게 된다. 따라서, 이 용기는 잉크 제트 헤드로 잉크를 공급하기 위해 이용될 때 부압 내에서의 변화에 기인하는 인쇄 품질의 저하를 초래할 것이다.

두 개의 측정이 상이한 특성을 갖는 부압 특성을 초래한 것이 명확하다. 특히, 토출된 잉크의 양 또는 부압의 변동이 아직 초기 부압에 도달되지 않은 제1 선형 영역에 상응하는 영역에서 관찰된다. 도9에 도시된 예는 약 4㎤(4㏄)의 변화가 발생된 것을 도시한다. 이것은 부압 특성이 잉크 용기로부터 잉크 용기로 변하는 것이나 또는 보충 후 잉크가 공급된 매 시간마다 변하는 것을 나타낸다. 반대로, 본 발명의 실시예의 가동 부재는 그들의 형상과 일치하고, 상술된 바와 같이, 볼록 형상으로 성형되기 때문에 항상 일정한 부압 특성이 예측될 수 있는 일정 형상을 갖는다.

비교 예의 잉크 용기는 시트를 성형하지 않고 단지 편평한 시트 부재를 팽창시켜 얻어지기 때문에, 상기 실시예에서와 같이 잉크 토출의 초기 단계에서 소정의 강성을 가질 수 없으며, 따라서 잉크 토출에 따라 상대적으로 용이하게 변형된다. 이것은 부압의 신속한 증가를 허용하지 않기 때문에, 도9에 도시된 바와 같은 특성이 얻어진다.

편평한 시트 부재가 팽창되기 때문에, 잉크 탱크의 외형을 형성하는 시트 부재의 팽창된 형상으로의 변동이 종종 발생한다. 편평한 시트(311)들은 도8에 도시된 바와 같이 팽창되고 프레임(318)에 융착되기 때문에, 많은 수의 주름(wrinkle)들이 스프링 또는 면형 부재에 의해 조절되지 않는 시트 표면상에 형성된다. 이러한 주름들은 불규칙적이며 균일하지 않기 때문에, 소정의 부압 및 응력의 변화를 초래하는 이러한 영역에서의 인장은 많은 양의 잉크를 토출하지 않고는 발생되지 않을 것이다. 잉크 용기는 변형의 낮은 재생력을 가지며, 따라서 잉크 탱크의 특성은 상당히 변한다. 또한, 특성들의 변화들은 시트 부재들 상의 주름 영역에 보유되는 잉크의 양의 변화와 잉크 토출의 결과인 주름 영역의 변화에 의해 유발될 수 있다.

(잉크 용기의 제조 방법)

본 실시예의 잉크 용기가 설명될 것이며, 특히 시트 부재에 의해 구성되는 가동 부재가 볼록한 형상으로 성형되고 상기 가동 부재가 프레임에 고정되는 제조 방법이 설명될 것이다.

도10은 이하 설명되는 단계들을 통해 제조되는, 상부 및 하부 스프링/시트 유닛(114)이 사각 프레임(115)의 상부 및 하부의 개구에 장착되는 수납 구조를 갖는 잉크 탱크(127)의 사시도이다. 이후 설명되는 바와 같이, 스프링/시트 유닛(114)은 스프링(107), 압력 플레이트(109) 및 가요성 탱크 시트(가요성 부재)(106)를 포함하는 스프링 유닛(112)에 의해 구성된다. 프레임(115)에는 기록 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 포트(128)가 형성된다.

도11a 내지 도15b는 이러한 잉크 탱크(127)를 제조하는 방법을 도시한다.

우선, 도11a, 도11b 및 도11c는 볼록 형상을 갖는 가요성 탱크 시트(106)를 형성하는 단계를 도시한다.

탱크 시트(106)를 형성하기 위한 시트 재료(101)는 원재료로부터 큰 크기를 갖는 시트로 형성되며, 시트 재료(101)는 잉크 탱크의 성능에 중요한 인자이다. 시트 재료(101)는 가스와 잉크 구성 요소에 대해 낮은 투과성과, 가요성과, 반복된 변형에 대한 내구성을 갖는다. 이러한 양호한 재료는 PP, PE, PVDC, EVOH, 나일론 및 침전된 알루미늄과 실리카 등을 갖는 복합재를 포함한다. 또한 이러한 재료들을 적층하여 이용하는 것이 가능하다. 특히, 양호한 잉크 탱크 성능은 높은 화학적 저항을 갖는 PP 또는 PE와 가스 및 증기를 차단하는 양호한 성능을 나타내는 PVDC 또는 EVOH를 적층하여 얻어질 수 있다. 이러한 시트 재료(101)의 두께는 부드러움과 내구성을 모두 고려하여 약 10㎛ 내지 100㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다.

도11a에 도시된 바와 같이, 이러한 시트 재료(101)는 볼록부(103), 진공 구멍(104) 및 (도시되지 않은) 온도 조절 기구를 갖는 성형 다이(102)를 이용하여 볼록 형상으로 형성된다. 시트 재료(101)는 진공 구멍(104)에 의해 흡수되어 성형 다이(102)에서 나온 열에 의해 볼록부(103)에 대응되는 볼록 형상으로 성형된다. 도11b에 도시된 바와 같이, 볼록 형상으로 성형된 후, 시트 재료(101)는 도11c에 도시된 바와 같이, 소정의 크기를 갖는 탱크 시트(106)로 절단된다. 크기는 후속 단계에서 장치를 제조하기에 적합하기만 하면 되며 잉크를 수용하기 위한 잉크 탱크(127)의 부피에 따라 설정될 수 있다.

도12a는 잉크 탱크(127) 내에서 부압을 발생시키도록 이용되는 스프링 유닛(112)을 제조하는 단계를 도시한다. 미리 반원형 형상으로 형성된 스프링(107)은 스프링 수용 지그(108) 상에 장착되고, 압력 플레이트(109)는 위로부터 융착 전극(111)을 이용하는 스폿 융착을 통해 지그에 부착된다. 열 접착제(110)가 압력 플레이트(109)에 도포된다. 스프링 유닛(112)은 스프링(107)과 압력 플레이트(109)에 의해 구성된다.

도12b는 스프링 유닛(112)을 탱크 시트(106)에 장착하는 단계를 도시한다. 스프링 유닛(112)은 (도시되지 않은) 수용 지그 상에 배치된 탱크 시트(106)의 내면에 위치된다. 열 접착제(110)가 스프링/시트 유닛(114)을 형성하도록 스프링 유닛(112)과 탱크 시트(106)를 접착하기 위해 가열 헤드(113)를 이용하여 가열된다.

도13a는 프레임(115)에 스프링/시트 유닛(114)을 융착하는 단계를 도시한다. 프레임(115)은 프레임 수용 지그(116)에 고정된다. 프레임(115)이 지그(116) 상에 위치되어 배치된 후, 프레임(115)을 둘러싸는 시트 흡수 지그(117)는 상대적인 오정렬 없이 유닛(114)과 프레임(115)을 보유하도록 진공 구멍(117A)에 스프링/시트 유닛(114)을 흡수한다. 그 결과, 도면에서 가열 헤드(118)는 프레임(115)의 상부측 주연 에지의 환형 조인트 표면과 스프링/시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 주연 에지를 열융착하는데 이용된다. 시트 흡수 지그(117)가 도11a의 프레임(115)의 상부 주연 에지와 스프링/시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 주연 에지를 균일한 면대면 관계로 설정하기 때문에, 접착 표면은 매우 균일하게 열융착되고 밀봉된다. 따라서, 시트 흡수 지그(117)는 균일한 밀봉을 제공하기 위한 열융착에 중요하다.

도13b는 (도시되지 않은) 절단기를 갖는 프레임(115)으로부터 돌출한 탱크 시트(106)의 일부를 절단하는 단계를 도시한다. 스프링/시트/프레임 유닛(119)은 프레임(115)으로부터 돌출된 탱크 시트(106)의 일부를 절단하여 완성된다.

도14, 도15a 및 도15b는 상술된 단계를 통해 제조된 다른 스프링/시트 유닛(114)을 이러한 스프링/시트/프레임 유닛(119)에 열융착하는 단계를 도시한다.

도14에 도시된 바와 같이, 스프링/시트/프레임 유닛(119)은 (도시되지 않은) 수용 지그에 장착되며, 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 주연부는 위치가 수용 지그에 대해 한정되는 흡수 지그(120)에 의해 둘러싸인다. 수용 지그는 도15a 및 도15b에 도시된 바와 같이 면형부(106A)를 보유하도록 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 탱크 시트(106)의 외부 면형부(106A)와 표면 접촉한다. 다른 스프링/시트 유닛(114)은 보유 지그(121)에 의해 탱크(106)의 외부 면형부(106A)에서 흡수되어 보유되며, 보유 지그(121)는 스프링/시트 유닛(114)의 스프링(107)의 단부들(107A, 107B)과 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 스프링(107)의 단부들(107A, 107B)을 대체로 동시에 끼워 맞춤 하도록 하강된다. 스프링(107)의 단부들(107A)은 볼록 형상을 갖고, 다른 단부들(107B)은 오목 형상을 가지며, 각각 자체 정렬 기부로서 서로 끼워 맞춤된다. 단일 스프링 부재는 한 쌍의 스프링 부재 형성 몸체부로 이들 스프링(107)들을 조합하여 형성된다.

보유 지그(121)는 도15a에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 스프링(107)을 압축하도록 추가로 하강된다. 이 때, 보유 지그(121)는 도14의 스프링/시트 유닛(114)의 상부 면형부(106A), 즉 볼록한 형상으로 형성된 탱크 시트(106)의 상부 편평 영역을 넓게 가압한다. 그 결과, 탱크 시트(106)의 면형부(106A)의 위치가 조절되고, 스프링/시트 유닛(114)은 하부에 위치한 지그(120)와 유닛(119)으로 평행을 이루며 접근한다. 따라서, 도15b에 도시된 바와 같이, 스프링 시트 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 주연 에지는 흡수 지그(120)의 표면과 접촉하는 진공 구멍(120A)에서 흡수되어 보유되며, 프레임(115)의 융착면(동일 도면에서 상부 조인트 표면)과 균일하게 면대면 관계가 된다. 이 상태에서, 스프링/시트/유닛(114)의 탱크 시트(106)와 스프링/시트/프레임 유닛(119)의 프레임(115)의 상부 주연 에지의 환형 조인트 표면은 가열 헤드(122)와 서로에 대해 열융착된다.

상부 유닛(114)의 탱크 시트(106)의 면형부(106A)와 하부 유닛(119)의 탱크 시트(106)의 면형부(106A) 사이에서 높은 평행성을 유지하면서 한 쌍의 스프링(107)을 가압하여, 한 쌍의 탱크 시트(106)의 면형부들(106A) 사이에서 높은 평행성을 갖는 잉크 탱크(127)는 안정성을 기초로 대량 생산이 가능하다. 도15a 및 도15b에서, 한 쌍의 스프링(107)들이 대칭을 이루며 균일하게 가압되어 변형되기 때문에, 스프링/시트 유닛(114)을 경사지게 하는 어떠한 힘도 존재하지 않으며, 이는 높은 안정성을 갖는 한 쌍의 탱크 시트들(106)의 면형부들(106A)에서 평행성을 갖는 잉크 탱크(127)의 생산을 가능하게 한다. 또한, 도15a 및 도15b에서, 한 쌍의 스프링(107)이 대칭을 이루며 균일하게 가압되어 변형되기 때문에, 면대면 관계인 한 쌍의 탱크 시트(106)의 면형부(106A)들 사이의 간격은 평행하게 변하여, 안정적으로 잉크를 공급하는 것이 가능하게 된다. 또한, 가요성 탱크 시트(106)의 면형부(106A)를 경사지게 하는 어떠한 힘도 존재하기 않기 때문에 잉크 탱크(127)는 높은 밀봉 특성, 압력 저항 및 내구성을 갖는다.

그 후, 프레임(115)으로부터 돌출된 탱크 시트(106)의 일부가 도10에 도시된 바와 같이 잉크 탱크(127)를 완성하도록 차단된다. 잉크 탱크(127)의 내부는 잉크 공급 포트(128)를 통해서만 외부와 연통하는 밀폐 구조를 갖는다.

(잉크 제트 인쇄 장치의 구조의 예)

도16은 상기 각각의 실시예의 잉크 용기(잉크 탱크) 또는 잉크 제트 카트리지를 이용하는 잉크 기록 장치의 구성의 일예를 보여주는 사시도이다. 이러한 기록 장치는, 인쇄 헤드가 인쇄 매체에 대해 소정의 방향으로 전후방으로 주사되고, 화상을 형성하기 위해 인쇄 매체가 상기 방향에 대해 대체로 수직한 방향으로 운반되는 소위 시리얼 타입 잉크 제트 인쇄 장치에 이용되는 연속 공급 방법을 채용한다. 프린터의 일예는 캐리지 상에 탑재되어 전후방으로 이동되는 (주 주사) 인쇄 헤드에 대해 잉크 탱크를 일체로 또는 착탈가능하게 장착함으로써 잉크가 공급되는 소위 온-캐리지 타입이다.

본 실시예의 기록 장치(550)에서, 캐리지(553)는 화살표 A로 표시된 주 주사 방향으로 이동될 수 있도록 안내 축(551, 552)에 의해 안내된다. 캐리지(553)는 캐리지 모터 및 동일한 모터의 구동력을 전달하기 위해 벨트와 같은 구동력 전달 기구에 의해 소정의 방향으로 전후 이동된다. 캐리지(553)는 (도6에 도시되지 않은) 잉크 제트 기록 헤드 및 잉크 제트 기록 헤드에 잉크를 공급하는 잉크 탱크(잉크 용기)(510)를 이송한다. 잉크 탱크(510)는 도1 또는 도10에 도시된 실시예의 구조와 유사한 구조를 가지며, 잉크 제트 기록 헤드와 조합하여 잉크 제트 카트리지를 형성할 수도 있다. 기록 매체로서의 종이(P)는 상기 장치의 전방 단부에 제공된 삽입 구멍(555)에 삽입된 다음에, 그 운반 방향이 반대로 된 후에 공급 롤러(556)에 의해 화살표 B로 표시된 부 주사 방향으로 운반된다. 기록 장치(550)는 기록 헤드를 주 주사 방향으로 이동시키는 동안 종이(P) 위의 인쇄 영역을 향해 잉크를 토출하는 기록 작동과 종이(P)를 기록 폭과 같은 거리만큼 부 주사 방향으로 운반하는 운반 작동을 반복함으로써 순차로 종이(P) 위에 화상을 형성한다.

잉크 제트 기록 헤드는 잉크를 토출하기 위한 에너지와 같은 전열 변환기 소자에 의해 발생된 열에너지를 이용할 수도 있다. 이러한 경우에, 잉크의 필름 비등은 전열 변환기 요소에 의해 생성된 열에 의해 야기되고, 이 때 발생되는 에너지를 발포함으로써 잉크 토출 포트로부터 잉크가 토출된다. 잉크 제트 기록 헤드로부터 잉크를 토출하는 방법은 전열 변환기 소자를 이용하는 이러한 방법에 제한되지 않으며, 예를 들어 압전 소자를 이용하여 잉크를 토출하는 방법에 채용될 수도 있다.

도16에서 캐리지(553)의 이동 범위의 좌측 단부에는, 잉크 토출부가 형성되어 있는 캐리지(553)에 의해 이송되는 잉크 제트 인쇄 헤드의 표면과 대면하는 회복 시스템 유닛(회복 프로세스 유닛)(558)이 제공된다. 회복 시스템 유닛(558)에는 기록 헤드의 잉크 토출부를 캡핑할 수 있는 캡과, 부압을 캡에 도입할 수 있는 흡입 펌프가 구비되고, 상기 유닛은 잉크 토출 포트를 통해 잉크를 흡수 및 배출하도록 잉크 토출부를 덮고 있는 캡에 부압을 도입함으써, 잉크 제트 기록 헤드의 양호한 잉크 토출 조건을 유지하기 위한 회복 프로세스("흡입 회복 프로세스"라고도 함)를 수행할 수 있다.

본 실시예의 기록 장치에서, 잉크는 잉크 제트 기록 헤드와 함께 캐리지(553)에 의해 이송되는 잉크 탱크(510)로부터 잉크 제트 기록 헤드로 공급된다.

(스프링 유닛의 기능)

특히 도6a, 도7 및 도8을 참조하여 설명된 상기 제조 단계에서, 잉크 탱크 시트(106)는 사전에 소정의 잉크 용량을 유지하기 위해 볼록한 형상이 형성된다. 따라서, 상기 용량은 잉크 탱크가 적은 용량을 갖더라도, 안정적이며, 시트 부재는 소정의 강성을 가질 수 있다. 이는 이용하는 동안 매우 효과적으로 시트의 내구성을 향상시킬 수 있다. 즉, 잉크의 누설, 증발 및 혼합을 초래할 수도 있는 시트 결함을 야기하는 주름이 시트상에 존재하지 않게 된다. 또한, 스프링 유닛(112)의 압력 플레이트(109)는 잉크 탱크 시트에 접합되고, 잉크 탱크 시트(106)의 형상은 프레임(115)에 융착된 후에 스프링력에 의해 유지된다.

본 실시예의 잉크 탱크가 볼록한 형상을 갖고 잉크의 양의 감소의 결과로써 탱크의 변형과 관련되는 상술한 스프링 유닛(112)의 잇점 또는 기능을 갖는다는 사실의 장점에 대해 설명될 것이다.

스프링 유닛(112)은 스프링(107) 및 압력 플레이트(109)로 구성된다. 도17a 및 도17b는 각각 유닛과 시트(106) 사이의 위치 관계를 보여주는 스프링 유닛(112)의 횡단면도 및 종단면도이다.

이들 도면들에 도시된 바와 같이, 전체적으로 압력 플레이트(109)는 볼록한 형상부의 상부에 있는 표면에 연결되어 있고, 이는 시트(6)의 다른 부분의 강성보다 높은 강성을 부여하도록 상부를 항상 평평한 상태로 유지시킨다.

도18a 내지 도18d는 잉크 양의 감소의 결과로서, 본 실시예의 잉크 탱크의 변형의 프로세스를 도시하고 있다. 도19a 내지 도19d는 비교예로서 잉크의 양의 감소의 결과로서 스프링 유닛을 이용하지 않고 볼록 형상을 갖는 잉크의 변형의 프로세스를 도시하고 있다.

도19a 내지 도19d에 도시된 비교예에서, 잉크 탱크 내의 잉크가 소비될 때, 도19a에 도시된 시트(106) 및 프레임(115)으로 구성된 잉크 탱크의 변형이, 큰 면적을 차지하는 시트(106)의 일부인 면형부(170, 180)에서 시작한다. 이 때, 면형부(170, 180)는 도19b에 도시된 바와 같이 다른 형상으로 변형될 수도 있고, 이들은 시차를 두고 변형될 수도 있다.

잉크 탱크 내의 잉크의 양이 더 감소될 때, 시트(106)의 볼록한 형상부의 리지(171)는 도19c에 도시된 시트(106)의 면형부의 강성보다 높은 그들의 강성 때문에 변형되지 않은 상태로 남게 되고, 리지(171)는 최종적으로 잉크 탱크를 완전히 붕괴하도록 도19d에 도시된 바와 같이 하강하고, 이 상태에서 면형부(170, 180)는 서로 접촉한다.

단지 시트(106) 및 프레임(115)으로 구성된 비교예의 잉크 탱크의 경우에는,

잉크의 소비 또는 충전의 결과로서 탱크 내의 압력이 반복적으로 변화될 때, 그 형상의 안정성이 상대적으로 낮다. 또한, 주위 온도, 시트의 재료 및 성형 프로세스의 영향에 취약하다.

도18a에 도시된 바와 같이, 스프링 유닛(112)을 갖는 본 실시예의 잉크 탱크는 초기 상태의 비교예(도159)에서의 스프링이 없는 시트의 형상와 유사한 형상을 갖는다. 잉크 탱크 내의 잉크의 양이 감소될 때, 스프링 유닛(112)의 압력 플레이트(109)을 통해 스프링 유닛(112) 전체에 의해 그 변형이 제어되지 않기 때문에, 도18d에 도시된 바와 같이 시트(106)의 가동부(172)가 먼저 함몰되고, 스프링 유닛(112)의 스프링(107)은 점차 수축된다.

시트(106)가 그 한계까지 변형되면 도18d에 도시된 바와 같이 완전히 붕괴되도록 스프링 유닛(112)의 압력 플레이트(109)이 시트(106)에 접합되어 있기 때문에, 시트(106)는 도18b 및 도18c에 도시된 바와 같이 서로 평행하게 변위된다. 이에 의해, 대향 시트(106)의 쌍의 면형부를 지지하는 대향 압력 플레이트(109)의 쌍이 최소 변위 상태로 되는 상태에서는, 잉크 탱크 내의 무효 공간이 작게 된다. 즉, 잉크 탱크는 우수한 용량 효율을 갖는다.

스프링이 없는 시트의 경우의 변형의 결과로서 부압의 증가를 야기하는 리지의 경우에, 시트(106) 변형이 스프링 유닛(112)에 의해 자체적으로 규제되기 때문에, 리지는 스프링 유닛(112)의 완만한 변화에 따라 변할 것이고, 이는 부압의 큰 변동을 없앤다.

따라서, 본 실시예의 잉크 탱크는, 인쇄 장치의 구성으로 인한 제한에 기인하여 설치를 위해 상대적으로 협소한 공간이 얻어질 수 있더라도 소정의 용량을 유지하도록 볼록 형상으로 형성되고, 볼록 형상은 상술한 바와 같이 조립의 용이성을 향상시킬 수 있다.

(볼록형 시트의 리지의 강성에 대한 제어)

특히 이러한 리지의 강성을 제어하는 것에 관한 본 발명의 다른 실시예들이 설명될 것이다.

도20a, 도20b, 도21a, 도21b, 도22a 및 도22b는 잉크 탱크 내의 잉크의 양의 변화에 따라 변형되는 시트(106)의 볼록한 형상부, 특히 리지부의 강성을 조절하기 위한 시트 형상의 3개의 실시예를 도시하고 있다.

도20a 및 도20b는 각각 상부(면형부)와 프레임(115) 사이의 시트(106)의 볼록부의 측면부의 사시도 및 종단면도이고, 측면부는 곡면이다. 이 경우에, 측면부는 곡면 형상을 갖기 때문에, 도20b에 도시된 바와 같이 시트는 선형 측면부의 경우의 힘보다 작은 힘으로 변형될 수 있다.

도21a 및 도21b는 측면부가 계단 형상인 시트의 형상의 일예를 도시하고 있다. 이 경우에, 시트(106)는 수직한 방향으로 쉽게 변형될 수 있고, 변형의 결과 시트(106)가 변형의 결과(도21b)와 동일한 것을 프레임(115)에 융착하는 평면 아래로 하강할 때 시트(106)의 슬랙이 계단형 형상부에 의해 흡수될 수 있고, 이는 변형이 쉽게 일어나는 것을 허용한다.

도22a 및 도22b는 볼록 형상부의 측면부의 기울기가 증가되고 측면부가 다면으로 형성되는 일예를 도시하고 있다. 단일 리지를 한정하는 두 개의 평면에 비해 작은 힘으로 변형되는 복수개의 평면으로 측면부를 형성함으로써, 시트 전체를 변형하는데 요구되는 힘은 보다 작게 될 수 있어서, 볼록한 형상부의 측면부가 쉽게 변형되는 것을 허용한다. 보다 안정적인 부압이 특성과 잉크 입력/출력 특성이 상술한 바와 같이 리지 형상을 형성함으로써 얻어질 수 있다.

(스프링의 구성 및 작동)

도23a 및 도23b는 도10에 도시된 잉크 탱크의 개략적인 단면도이다. 도24a내지 도24c는 동일한 잉크 탱크의 변형의 상을 보여주는 본 실시예에 따른 스프링 유닛(112)의 쌍의 개략적인 사시도이다.

도23a 및 도23b에서, 스프링(107)은 스폿 융착을 통해 압력 플레이트(109)에 커플링되고, 압력 플레이트(109)를 통해 탱크 시트(106)에 접착 및 고정되며, 탱크 시트(106)는 프레임(115)에 융착된다. 대향 측면은 대칭 관계로 유사하게 구성된다. 스프링(107)은 잉크 탱크 내에 부압이 발생하도록 외향으로 탱크 시트(106)를 팽창시키는 방향으로 힘을 가한다. 본 실시예에서, 한 쌍의 스프링(107)은 조합하여 부압 생성 부재로서의 역할을 하고, 스프링(107)은 결합부에서 서로 결합된다. 또한, 참조 번호 133은 기록 헤드를 구성하는 헤드 칩을 나타낸다.

도24a 내지 도24c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 스프링 유닛(112)은 도24a, 도24b 및 도24c에 도시된 상태로 되고, 순차로 잉크 탱크 내의 잉크의 양이 감소됨에 따라 변형될 수 있다. 후속의 실시예에 설명되는 단속 공급 시스템에 의해 잉크가 대전되는 경우에, 잉크는 도24c의 상태로부터 도24b의 상태로 그 다음에, 도24a의 상태로 복귀한다. 따라서, 스프링은 잉크 배출과 잉크 충전의 반복에 따라 반복적으로 변형된다.

도25a 및 25b는 각각 도20a 및 도20b의 상태와 관련된 한 쌍의 스프링(107)의 결합부(159)의 확대도이다. 상기 상태들 중 어느 한 상태에서, 결합부는 서로의 오목하고 볼록한 형상을 이용하여 양 단부에서 서로 끼워 맞춰진다. 부압 생성 부재의 결합부들 중 적어도 하나가 일본 특허 출원 공개 번호 제6-226993호(1994년)에 개시되어 있는 타원형 스프링과 같은 단일 부품을 만곡함으로써 일체로 형성될 때, 절곡부는 반복된 변형 작동 동안 피로로 인하여 파손된다. 본 실시예에서, 부압 생성 부재는 한 쌍의 스프링을 조합함으로써 형성되는 두 개의 부분으로 된 구성을 갖고, 두 부분 사이의 결합부는 오목한 형상부와 볼록한 형상부를 정합함으로써 형성되고, 이는 변형 동안 스프링 부재에 발생하는 응력을 분산시키고 피로로 인한 파손을 회피하는 것을 가능하게 한다.

본 실시예에서, 양 단부 상의 결합부가 서로에 대해 이동하는 것을 허용하도록, 오목부의 개구의 폭은 볼록부의 돌출부의 폭보다 0.1 mm 이상 더 작다. 이러한 구성은 상술한 응력의 분산이 보다 효율적으로 일어나는 것을 허용한다.

가동부가 타원형 스프링의 양 측면에 대칭적으로 형성되는 구성의 경우에, 가동부를 변형할 힘은 만곡부의 존재 때문에, 균형을 깨트리도록 작용하고, 이는 가동 부재의 변형을 불안정하게 만들 수 있다. 가동부들 중 하나의 변형의 변경은 반타원 스프링을 통해 대향 가동부에 영향을 줄 수 있고, 이는 다른 부재로 간섭을 야기하도록, 대향 가동부에서 압력 플레이트와 탱크 시트를 기울게 할 수도 있다. 대조적으로, 본 실시예의 결합부는 양 측면 상의 동일한 조건 하에서 동작하고, 한 쌍의 가동부(압력 플레이트(109)와 탱크 시트(106))는 그 사이를 대체로 유지하면서 평행하게 변위된다. 따라서, 가동부들이 균형 상태로부터 기울어진 압력 플레이트들 중 하나와 함께 변형되더라도, 두 개의 부재가 결합부에서 서로에 의해 보다 덜 제한되기 때문에, 문제점을 피할 수 있다. 이는 또한 잉크 탱크 내의 압력의 변동을 효과적으로 저감시킬 수 있기 때문에, 인쇄 헤드의 토출 성능에 악영향을 미칠 가능성은 매우 낮다.

도26은 본 실시예의 스프링(107)을 위한 재료 또는 부품(107')의 개략도이다. 도면으로부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 스프링 부품(107')은 그 일 단부(152)에 오목 형상부와 그 타 단부(153)에 볼록 형상부를 갖는다. 따라서, 필요한 것은 단지 한 유형의 스프링 재료(107')를 준비하고, 스프링(107)을 형성하도록 이들을 만곡하고, 한 쌍의 스프링(107)을 조합하는 것이며, 이는 제조 비용 면에서 유리하다.

도27a 내지 도27c는 본 실시예에서의 스프링 단부의 구조를 설명하는 개략도이다. 도27a는 스프링(107)의 만곡 상태를 도시하는 개략적인 측면도이고, 도27b는 스프링(107) 단부의 (도27a의 XXVIIB 부분의) 개략적인 확대도이다. 본 실시예에서, 스프링은 'a'가 스프링력이 가해지는 방향으로 스프링의 표면상에 오목부 또는 볼록부의 기부 위치에서 접선에 대해 오목부 또는 볼록부 단부의 편향 정도를 나타내고, 관계가 0<a≤t (두께)에 의해 표현되도록 형성된다. 그러한 구조에서, 스프링(107) 쌍이 도27c에 도시된 바와 같이 완전히 밀폐될 때, 오목부(153) 및 볼록부(154)는 서로 중첩되어 결합부의 결합 해제의 가능성을 제거한다.

스프링의 구조는 위의 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 구조가 채용될 수 있다.

도28a 및 도28b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 용기의 개략적인 단면도이고, 도24c는 부압 생성 부재의 사시도이다. 위의 실시예는 스프링이 전체 길이에 걸쳐 곡률을 갖는 구조를 채용하고, 본 실시예의 스프링(207)은 직선부 및 만곡부에 의해 형성된다. 본 실시예는 스프링의 쌍이 결합되고 그들 사이의 결합 영역의 구조가 위의 실시예와 유사하다.

본 실시예에서, 넓은 영역이 압력 플레이트(109)에 스프링(207) 결합으로 수용될 수 있기 때문에, 결합 정밀도가 그들 사이의 안정된 결합에 의해 향상될 수 있다. 반복된 변형에 대한 굴곡 영역의 내구성은 위의 실시예보다 낮지만, 굴곡 영역이 90도를 넘는 내부 각도를 가지기 때문에 중심에서 180도 이상으로 방향 전환되는 단일 부재로 구성된 스프링과 비교하면 더 높은 내구성을 갖는다.

도29a, 도29b 및 도29c는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스프링 유닛을 설명하는 개략적인 평면도, 측면도 및 사시도이다. 스폿 융착을 통해 서로 분리된 압력 플레이트와 스프링을 통합하여 제공된 스프링 유닛이 위에서 설명되는 반면, 스프링 유닛은 본 실시예에서 압력 플레이트와 스프링의 역할을 하도록 일체부를 갖는 재료로 구성된다. 그러한 스프링 유닛(112)은 이하의 단계를 통해 제조될 수 있다.

스프링의 역할을 하는 부분의 윤곽은 와이어 절단 또는 에칭을 이용하여 금속 시트인 스프링 유닛 재료로 형성되고, 상기 부분이 스프링부(307) 내로 만곡된다. 남겨진 평탄부는 압력 플레이트(309)의 기능을 한다. 플래쉬 또는 에지가 시트(106)에 접착되어 표면상에 존재하기 때문에 유닛이 시트(106)를 파손시킬 수 있다면, 스프링부의 윤곽은 접합면의 측면으로부터 프레스 가공을 수행함으로써 펀칭될 수 있다. 결합 영역의 기능을 하는 스프링 단부의 오목 형상부와 볼록 형상부는 위의 실시예의 구조와 유사하다.

본 실시예는 부품의 개수가 감소하고 잉크 탱크의 제조에서 스프링 및 압력 플레이트의 융착 단계가 생략될 수 있기 때문에 비용을 줄일 수 있다. 또한, 스프링이 완전히 밀폐되면 스프링부(307)가 압력 플레이트의 절단부로 진입하기 때문에, 스프링 유닛(312)은 잉크를 저장하고 향상된 효율로 이용되는 잉크 탱크 내의 재료 부피와 대체로 동일한 부피만 점유한다.

압력 플레이트가 시트의 변위를 규제하는 기능을 제공하기 위해 어느 정도의 강성을 가져야하기 때문에, 동일한 재료로 형성된 스프링부가 높은 탄성력을 가질 때 소정의 부압이 절단 또는 펀칭된 스프링부를 형성함으로써 발생될 수 있다.

스프링(107) 쌍 대신에, 두 개의 스프링 조합과 유사한 구조를 갖는 단일 스프링이 제공될 수 있다. 이러한 경우에, 단일 스프링은 탱크 시트(106) 쌍 중 하나에 장착될 수 있고, 탱크 시트(106)는 그 후에 프레임(115)과 커플링될 수 있으며, 다른 탱크 시트(106)는 단일 스프링을 가압하면서 프레임(115)과 커플링될 수 있다. 이렇게 함으로써, 단일 스프링이 탱크 시트(106) 쌍 중 다른 하나에 장착되는 대신에 탱크 시트(106) 쌍 사이에 간단히 개재될 수 있다.

탱크 시트(106) 쌍의 적어도 하나는 가요성 부재로 구성될 수 있다.

(잉크 탱크의 가스 차단 성능의 개선)

이제, 도30 내지 도36을 참조하여, 간단한 구조와 장기간 동안 가스 차단부 의 성능 또는 가스를 차단하는 성능을 유지하는 잉크 탱크를 얻기 위한 구조가 설명될 것이다. 여기서는, 가스 차단 성능을 향상시키는 구조가 단속 공급 시스템의 잉크 탱크에 채용된다. 사실상, 그러한 구조는 위에서 설명된 캐리지 시스템 상의 잉크 탱크에 적용될 수도 있다.

도30에 도시된 잉크 탱크(127)는 기본적으로 도2에 도시된 바와 같은 잉크 탱크의 구조와 동일한 구조를 갖는다. 즉, 잉크 탱크(127)는 변형 가능한 탱크 시트(106), 프레임(115) 및 스프링 유닛(112)으로 구성된다. 폴리프로필렌(PP)이 프레임(115) 재료로 이용되지만, 이는 본 발명을 한정하지 않는다. 예컨대 PP에 추가하여, 폴리에틸렌(PE), PP와 PE의 혼합 재료, 노릴(PPO), 폴리술폰(PSF), 아크릴 및 폴리스티렌(PS)이 잉크에 대한 접촉 특성, 재료의 성형성, 강도 및 조립의 용이성의 관점에서 프레임의 재료로 이용될 수 있다.

도31a 및 도31b는 잉크 탱크(127) 내로 가스의 침투를 억제하도록 프레임(115)의 외표면을 보호하도록 이용된 필름 부재(200)의 예를 도시한다. 도31a는 다층 필름 부재의 단면도이고, 도31b는 단층 필름 부재의 단면도이다.

필름 부재(200)의 구조를 참조하여, 이는 우수한 가스 차단 성능 또는 낮은 가스 투과성을 갖는 재료로 제조된 적어도 하나의 보호층(201)과, 동일하거나 상이한 재료로 제조된 층(203)과, 그러한 두 개의 층을 결합시키는 결합층(202)으로 구성된다. 도31a는 그러한 구조의 예를 도시하고, 추가적인 보호층(201) 및 층(203)이 개재된 다른 결합층(202)으로 적층된 다른 구성도 가능하다. 결합층 없는 동시 압출(coextrusion) 필름과 같은 다층 필름 부재가 이용될 수 있다.

목적이 가스 차단 성능을 향상시키는 것이기 때문에, 도31b에 도시된 바와 같은 높은 가스 차단 성능을 갖는 단일 보호층(201)이 이용될 수 있다.

보호층(201)으로 가능한 재료는 염화 폴리비닐리덴(PVDC), 염화 폴리비닐(PVC), 에틸렌비닐 알콜(EVOH), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아미드형 나일론 및 폴리아미드와 같은 높은 가스 차단 성능을 갖는 재료들을 포함한다. 우수한 가스 차단 성능을 갖는 재료가 위에서 설명된 잉크 탱크의 일부를 형성하는 탱크 시트(106)를 위해 이용되기 때문에, 탱크 시트(106)가 보호층(201)으로 이용될 수 있다.

프레임(115)에 접착된 층(203)에 이용된 재료를 참조하여, 층은 조립의 용이성을 고려하여 프레임의 재료와 유사한 폴리올레핀형인 PP 또는 PE로 제조되거나 연성 및 강성을 제공하도록 나일론(NY) 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조될 수 있다.

본 실시예는 이하의 이유로 프레임(115)의 가스 투과성을 향상시키는 것이 목적이다.

잉크 탱크(127)를 위한 재료의 데이터를 참조하면, PP 및 PVDC는 각각 1.70 및 0.0038 [(㎝³×㎝)/(㎠×sec×Pa)]의 산소 투과성을 갖는다. PP는 PVDC보다 450배의 가스 투과성을 갖는다고 고려된다. PVDC 또는 EVOH가 이용된 시트(106)의 관련된 가스 투과량과 영역과 두께를 고려한 본 발명에 이용된 PP로 제조된 프레임(115)을 참조하면, 프레임(115)을 통한 가스의 투과성은 시트(106)를 통한 가스 투과성의 8 내지 10배이다. 프레임(115)을 통한 가스 투과량은 프레임으로의 필름 부재(200)로 높은 가스 차단 성능을 갖는 융착 또는 결합 재료에 의하여 존재하는 부분이 10% 이하로 감소될 수 있다.

위의 재료는 가스 차단 특성을 가질 뿐만 아니라 외부로의 잉크 증발을 방지하는 바람직한 재료이다. 그러한 증발에 대한 고려는 잉크 탱크 내의 잉크가 오랜 기간동안 그 조성을 변화시키지 않으려 하는 잉크 저장에 대한 특성을 달성하는 것을 가능하게 한다. PP 및 PVDC는 문헌 데이터에 따라, 각각 51 및 7 [(㎝³×㎝)/(㎠×sec×Pa)]의 수증기 투과성을 갖는다.

도32는 프레임(115)의 외표면이 다층 필름 부재(200)로 둘러싸인 실시예를 도시한다. 도32에서, 도면 부호 140은 잉크 탱크 내로 잉크를 공급하는 공급/배출 파이프를 나타내고, 배출 가스는 잉크 탱크로 진입된다.

도33a 내지 도33d 및 도34는 프레임(115)에 다층 필름 부재(200)를 결합 및 융착하는 단계를 도시하고 있다. 도33a 내지 도33d는 잉크 탱크로 조립되기 전에 다층 필름 부재(200)가 프레임(115)에 접착 또는 융착되는 예를 도시하고, 도34는 잉크 탱크가 조립된 후에 다층 필름 부재(200)가 잉크 탱크(127)의 프레임(115)에 접착 또는 융착하는 예를 도시한다.

도33a 내지 도33d를 참조하여, 프레임(115)에 접착된 층은 프레임(115)과 동일한 재료로 제조된다. 프레임의 폭보다 약간 넓은 다층 필름 부재(200)는 프레임(115) 상에 수평으로 위치되고, 가열 헤드(150)는 프레임(115) 및 필터 부재(200) (도33a 및 도33b 참조)의 수평부를 열융착하도록 위에서부터 인가된다. 그 후에, 다층 필름 부재(200) 및 가열 헤드(150)는 유사한 방식으로 열융착되도록(도33c 참조) 프레임의 일측면 표면에 평행하게 인가된다. 유사하게는, 다층 필름 부재(200) 및 가열 헤드(150)는 유사한 방식으로 열융착되도록(도33d 참조) 프레임(115)의 다른 측면 표면에 평행하게 인가된다. 마지막으로, 프레임(115)으로부터의 돌출된 시트의 일부가 절단된다. 도34에 도시된 예시에서, 다층 필름 부재(200)는 잉크 탱크(127)가 조립된 후에 유사한 단계를 통해 융착될 수 있다.

프레임(115)에 접착되도록 표면 상에 열융착할 수 없는 재료를 갖는 다층 필름 부재 또는 프레임(115)에 융착되기 어려운 단층 필름 부재를 이용할 때, 프레임(115) 및 필름 부재(200)는 높은 가스 차단 특성을 갖는 잉크 탱크를 조립하는 열융착 대신에 접착제를 이용하여 접착될 수 있다.

도35는 탱크 시트(106)가 필름 부재(200)로 이용된 예를 도시한다. 도35는 잉크 탱크가 거의 완성된 잉크 탱크 제조 단계 중 도15b에 도시된 시트 절단 단계 직전의 잉크 탱크를 도시한다. 도35에 도시된 바와 같이, 가스 차단 특성을 고려하여 선택된 시트(106)의 가려진 부분(106-A)(도31에서의 세 개의 부분)은 탱크 시트(106)로 프레임(115)을 둘러싸기 전에 절단된다.

도36a 내지 도36d는 도35에 도시된 바와 같은 잉크 탱크의 제조 중에 열융착된 시트(106)의 경우를 도시한다. 이러한 도면들에 도시된 바와 같이, 좌측이 절단되지 않은 시트(106)의 부분은 가열 헤드(150)를 이용하여 프레임(115)의 각각의 표면들에 열융착될 수 있고, 시트(106)의 잔류부는 양호한 잉크 탱크를 제조하기 위해 절단될 수 있다.

임의의 경우에, 동일한 구조로부터 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 프레임(115)의 소정의 표면(예컨대, 도2에서 잉크 공급 포트(128)가 제공되거나 잉크 탱크의 제1 및 제2 잉크 공급 포트(1128 및 1129)가 이하에 설명된 단속 공급 시스템으로 적용된 구조를 형성하는 프레임(115)의 표면)에 필름 부재(200)를 인가할 필요는 없다. 필름 부재 또는 시트를 프레임에 열융착하는 순서는 설명된 순서에 한정되지 않는다.

(단속 공급 시스템을 이용하는 잉크 제트 인쇄 장치 구조의 예시)

본 발명의 기본 구조는 위에서 언급한 온-캐리지 시스템의 잉크 탱크뿐만 아니라 단속 공급 시스템의 잉크 탱크에도 적용 가능하다.

잉크를 잉크 제트 인쇄 장치에 적용된 인쇄 헤드로 적용하는 방법 중 하나는 잉크량이 항상 또는 연속적으로 토출된 잉크량에 따라 인쇄 헤드로 공급되도록 공급 시스템이 구성되는 방식이다. (이후에 연속 공급 방식이라 한다.) 연속 공급식은 예컨대, 인쇄 헤드가 인쇄 매체에 대해 소정의 방향으로 전후로 주사되는 것과 인쇄 매체가 화상을 형성하도록 대체로 수직 방향으로 이송되는 두 가지 방식으로 분류된다. 하나는 잉크가 일체로 또는 탈거 가능하게 잉크 탱크를 캐리지에 의해 지지되고 전후(주 주사)로 이동되는 인쇄 헤드에 부착됨으로써 공급되는 상술한 온-캐리지형이다. 다른 하나는 캐리지 상에 지지된 인쇄 헤드로부터 분리된 잉크 탱크가 인쇄 헤드 이외의 인쇄 장치의 일부로 고정식으로 설치되고 잉크 탱크가 잉크를 공급하도록 가요성 튜브를 통해 인쇄 헤드에 연결되는 튜브 공급 방식이다. 후자의 경우에, 잉크 탱크와 인쇄 헤드 사이의 중간 탱크의 역할을 하는 제2 잉크 탱크는 인쇄 헤드 또는 캐리지 상에 장착된다.

잉크를 공급하는 다른 방법은 인쇄 헤드에 소정량의 잉크를 저장하기 위한 저장소(서브 탱크 또는 제2 탱크)가 제공되고 공급 시스템이 잉크가 적절한 시간 또는 단속적으로 잉크 공급원(주 탱크 또는 제1 잉크 탱크)으로부터 저장기로 공급되도록 구성되는 형상이다. (이후에 단속 공급 방식이라 한다.)

도37은 단속 공급 시스템을 이용한 잉크 제트 인쇄 장치의 일반 구조를 도시하는 개략적인 평면도이다.

도37의 구조에서, 인쇄 헤드 유닛(1)은 캐리지(1) 상에 교환 가능하게 장착된다. 인쇄 헤드 유닛(1)은 잉크를 복수의 인쇄 헤드에 직접 공급하기 위한 복수의 인쇄 헤드와 복수의 잉크 탱크(이후에 설명될 제1 잉크 탱크와 관련하여 "제2 잉크 탱크" 또는 "서브 탱크"라고도 함)를 포함하는 잉크 탱크 용기 또는 챔버를 갖고, 노즐의 잉크 토출 작동을 일으키도록 헤드부를 구동시키기 위한 구동 신호와 같은 신호를 전송하기 위한 커넥터(도시되지 않음)가 제공된다. 인쇄 헤드 유닛(1)이 위치되어 교체 가능하게 장착된 캐리지(2)에는 커넥터를 통해 인쇄 헤드 유닛(1)으로의 구동 신호와 같은 신호를 전송하기 위한 커넥터 홀더(전기 접속부)가 제공된다.

캐리지(2)는, 장치의 본체 상에 제공되며 가이드 샤프트를 따라 전후로 이동될 수 있도록 주 주사 방향으로 연장되는 가이드 샤프트(3)에 의해 안내되고 지지된다. 캐리지(2)는 모터 풀리(5), 구동 풀리(6), 타이밍 벨트(7)와 같은 변속 장치를 통해 주 주사 모터(4)에 의해 그 위치 및 이동과 관련하여 구동되고 제어된다. 예를 들면 변속 장치형 광차단기 형상의 홈 위치 센서(10)가 제공되며, 차단판(11)이 변속 장치형 광차단기의 광 축을 차단할 수 있도록 캐리지의 홈 위치 관련된 장치의 고정부에 위치된다. 따라서, 홈 위치 센서(10)가 캐리지(2)의 이동의 결과로서 차단판(11)을 통과할 때, 홈 위치는 검출되며, 캐리지의 위치 및 이동이 검출된 위치를 참조로 이용하여 제어될 수 있다.

인쇄 용지 또는 플라스틱 시트인 인쇄 매체(8)는 ASF 모터(15)로 기어를 통해 픽업 롤러(13)를 회전시킴으로써 자동 시트 공급기(이하 ASF라 함)로부터 하나씩 분리식으로 공급된다. 또한, 매체는 이송 롤러(9)의 회전(부 주사)의 결과로서 토출 개구가 형성된 인쇄 헤드 유닛(1)의 표면과 면 대 면 관계로 일 위치(인쇄부)를 통해 이송된다. 이송 롤러(9)는 기어를 통해 라인 공급(LF) 모터(16)의 회전을 전달함으로써 구동된다.

이 때, 용지가 공급되었는지에 대한 판단과 부 주사 방향으로의 인쇄 매체 상의 인쇄 개시 위치의 결정은 인쇄 매체 이송 경로 상의 인쇄 위치의 상류에 배치된 인쇄 매체의 존재를 검출하기 위한 용지 단부 센서(12)의 출력에 기초하여 수행된다. 용지 단부 센서(12)는 인쇄 매체(8)의 후방 단부를 검출하고 검출 출력을 기초로 부 주사 방향으로의 인쇄 매체 상의 최종 인쇄 위치를 결정하기 위해 이용된다.

인쇄 매체(8)는 하단 표면의 압반(도시되지 않음)에 의해 지지됨으로써 평탄면이 인쇄될 매체의 일 부분에 형성된다. 그렇게 함으로써, 캐리지(2)에 의해 운반되는 인쇄 헤드 유닛(1)은 토출 개구가 형성된 표면이 인쇄 매체(8)와 평행하게 캐리지로부터 하향으로 돌출하도록 유지된다. 예를 들면, 인쇄 헤드 유닛(1)은 열 에너지를 이용하여 잉크를 토출하는 구조를 갖고 잉크의 필름 비등(film boiling)을 발생시키는 열 에너지를 생성하는 전열 변환기를 갖는 잉크 제트 인쇄 헤드 유닛이다. 즉, 인쇄 헤드 유닛(1)의 인쇄 헤드는 잉크를 토출하도록 전열 변환기에 의해 가해진 열 에너지에 의해 발생된 잉크의 필름 비등의 결과로서 생성된 기포의 압력을 이용함으로써 인쇄를 실행한다. 명백하게는, 압전 장치를 이용하여 잉크를 토출하는 유닛과 같은 다른 유형의 유닛이 이용될 수 있다.

참조 번호 50는 인쇄 헤드 유닛(1)으로부터의 잉크의 회복 흡입 작동을 위해 이용되고 토출 개구가 형성된 인쇄 헤드의 표면을 보호하기 위한 캡 부재를 갖는 회복 시스템 기구를 나타낸다. 캡 부재는 도시되지 않은 모터에 의해 토출 개구가 형성된 표면에 결합되고 이 표면으로부터 분리되는 위치에 설정될 수 있다. 인쇄 헤드의 흡입 회복 작동과 같은 작동은 접합 상태에서 도시되지 않은 흡입 펌프에 의해 캡 부재 안의 부압을 발생함으로써 수행된다. 토출 개구가 형성된 인쇄 헤드의 표면은 인쇄 장치가 이용되지 않을 때 캡 부재를 접합 상태로 유지함으로써 보호될 수 있다.

참조 번호 51는 인쇄 헤드 유닛(1)을 잉크 공급원에 커플링하기 위해 인쇄 헤드 유닛 측면 상에 제공된 밸브 유닛을 나타낸다. 참조 번호 54는 밸브 유닛(51)과 쌍을 이루는 잉크 공급원 측면에 제공된 밸브 유닛을 나타낸다. 참조 번호 52는 인쇄 헤드 유닛(1)을 공기 펌프 유닛에 연결하기 위한 인쇄 헤드 유닛 측면 상에 제공된 밸브 유닛을 나타낸다. 참조 번호 53는 밸브 유닛(52)과 쌍을 이루는 공기 펌프 유닛 측면 상에 제공된 밸브 유닛을 나타낸다.

밸브 유닛(51 내지 54)은 캐리지(2)가 주 주사 방향으로 인쇄 영역 외부의 홈 위치에 또는 인쇄 영역 근처의 위치에 위치될 때 잉크 및 공기가 밸브 유닛 사이에서 유동할 수 있도록 각 밸브 유닛과 접촉 및 커플링된다. 밸브 유닛은 캐리지(2)가 인쇄 영역 쪽으로 위치를 이동할 때 서로 분리되고, 밸브 유닛(51, 54)은 분리의 결과로서 자동으로 밀폐 상태로 돌입된다. 반대로, 밸브 유닛(52)은 항상 개방 상태에 있다.

참조 번호 55는 잉크를 밸브 유닛(104)에 공급하도록 제1 잉크 탱크(57)와 연결된 튜브 부재를 나타낸다. 참조 번호 56는 공기 압력 또는 공압 회로를 위한 튜브 부재를 나타내는데, 튜브 부재는 가압 및 감압을 위한 펌프 유닛(58)과 커플링된다. 참조 번호 62는 펌프 유닛(58)의 흡입 및 배기 포트를 나타낸다.

각 튜브 부재를 일체형 유닛으로 구성하는 것은 필수적인 것이 아니며, 복수의 튜브 요소를 조합함으로써 구성될 수 있다. 복수의 제1 및 제2 잉크 탱크, 튜브 및 이들 사이에서 연통하는 밸브 유닛이 인쇄 헤드의 수에 상응하게 제공된다.

단속 잉크 공급 방법이 도37의 장치에 채용된다. 구체적으로는, 상대적으로 작은 제2 잉크 탱크를 포함하는 잉크 탱크 용기와 인쇄 헤드를 갖는 인쇄 헤드 유닛(1)은 캐리지(2) 상에 장착된다. 상대적으로 큰 제1 잉크 탱크(57)는 캐리지가 아닌 인쇄 장치의 영역에 제공된다. 캐리지(2)는 잉크를 제1 잉크 탱크(57)로부터 제2 잉크 탱크로 공급하기 위해 공급 시스템이 형성되도록 밸브 유닛을 커플링하는 적절한 타이밍에 홈 위치와 같은 위치에 설정된다. 캐리지(2)의 주 주사 중, 제1 및 제2 잉크 탱크 사이의 잉크 공급 시스템은 제1 및 제2 잉크 탱크 사이의 유체적 격리를 달성하도록 공간적으로 분리된다.

연속 공급 시스템이, 잉크 탱크가 인쇄 헤드의 영역이 아닌 영역에서 캐리지 상에 장착된 인쇄 헤드로부터 분리식으로 인쇄 장치 상에 고정 설치되며 잉크가 가요성 튜브를 통해 잉크 탱크와 인쇄 헤드를 연결함으로써 공급되는 튜브 공급 방법을 채용하는 것이 논의될 것이다. 이러한 경우, 주 주사 중 캐리지에 의해 이동되는 부재들이 다소 콤팩트하게 만들어질 수 있지만, 캐리지 상의 인쇄 헤드와 캐리지가 아닌 다른 영역에 위치된 잉크 탱크를 연결함으로써 잉크를 공급하는 튜브 부재는 캐리지를 뒤따르도록 이동할 공간을 필요로 하는데, 이것은 콤팩트화를 달성하기 어렵게 한다. 또한, 최근에는 인쇄 작동의 속도의 증가를 수용하도록 고속으로 캐리지를 주사하는 경향이 있는데, 이것은 캐리지를 뒤따르는 튜브의 심한 흔들림의 결과로서 인쇄 헤드를 위한 잉크 공급 시스템의 잉크 압력의 변동을 야기한다. 그래서, 압력 변동을 억제하도록 여러 복잡한 압력 버퍼링 기구를 제공하는 것이 강하게 요구되는데, 또한 이것도 콤팩트함 달성을 어렵게 한다.

반대로, 상기 예와 같은 단속적 공급 방법은 기본적으로 연속 공급 방법의 경우의 콤팩트화로의 노력을 제한했던 잉크 탱크와 같은 이동 부재의 크기의 문제점 및 튜브의 흔들림에 기인된 여러 문제점을 해결하는 것을 가능하게 했다.

(단속 공급 시스템을 이용하는 잉크 제트 인쇄 장치의 구조의 다른 예)

도37의 단속 공급 시스템은, 밸브 유닛이 제2 잉크 탱크가 잉크로 충전될 때만 커플링되며 제1 및 제2 잉크 탱크 사이의 잉크 공급 시스템이 인쇄 작동 중 공간적으로 분리되는 구조를 갖는다. 잉크 채널 또는 유체 경로가 제1 및 제2 잉크 탱크 사이의 유체 격리를 달성하는 상기 분리 대신 밸브에 의해 차단되는 단속 공급 시스템이 채용될 수 있다.

도38은 정상적으로 연결된 튜브 기구를 이용하는 단속 공급 시스템이 이용되는 잉크 제트 인쇄 장치를 개략적으로 도시한다. 간략화를 위해, 도38에는 도37의 부품들과 유사하게 구성될 수 있고 본 예의 공급 시스템의 설명과 관련되지 않는 부품들은 도시되지 않는다.

도38에서, 참조 번호 70는 일 단부에서 인쇄 헤드 유닛의 제2 잉크 탱크에 연결되고 타 단부에서 전자기 밸브 유닛(152)을 통한 가압 및 감압을 위한 펌프 유닛(108)과 공기 압력 회로를 위한 튜브 부재(106)에 연결되는 공기 압력 회로를 위한 가요성 튜브를 나타낸다. 참조 번호 71는 일 단부에서 인쇄 헤드 유닛의 제2 잉크 탱크에 연결되고 타 단부에서 전자기 밸브 유닛(72)을 통한 제1 잉크 탱크(57)와 잉크 공급 튜브 부재(55)에 연결되는 잉크 공급 가요성 튜브를 나타낸다.

즉, 단속 공급 시스템은, 전자기 밸브 유닛(72)과 같은 채널을 형성하도록 개방하고 상기 채널을 차단하도록 밀폐하기 위한 유닛을 개재함으로써 그리고 제2 잉크 탱크를 잉크로 채우는 작동 및 인쇄 작동 중 적절하게 상기 채널의 개방 및 밀폐를 제어함으로써 정상 연결 튜브 기구를 이용하여 구성될 수도 있다.

상기 예와 같은 단속 공급 방법은 기본적으로 튜브를 이용하는 연속 공급 방법의 경우에 튜브의 흔들림에 기인한 여러 문제점들을 해결하는 것을 가능케 한다.

이후에 설명되는 바와 같이, 복수의 잉크 유형이 색상 인쇄를 수용하도록 이용될 때, 잉크 탱크 용기의 구조는 그 구성을 적절하게 함으로써 콤팩트하고 간단하게 만들어지는데, 또한 이것은 인쇄 헤드 유닛과 인쇄 장치의 크기의 더한 감소를 달성할 수 있게 한다.

(단속 공급 시스템에 적용되는 잉크 탱크 및 그 제조 방법)

단속 공급 시스템에 적용되는 서브 탱크 형상의 잉크 탱크 및 그 제조 방법이 설명될 것이다.

도39는, 기본적으로 도10의 구조와 유사하고 상단 및 하단 스프링/시트 유닛(114)이 사각 프레임(115)의 상단 및 하단에서 개구에 장착된 밀폐 구조인 잉크 탱크(잉크 용기)(427)의 사시도이다. 스프링/시트 유닛(114)은 스프링(107)과 압력 플레이트(109)를 갖는 스프링 유닛(112)과 가요성 탱크 시트(이동 가능 부재)(106)에 의해 구성된다. 프레임(415)에는 잉크 탱크(127)로부터 기록 헤드로 잉크를 공급하는 제1 잉크 공급 포트(1128)와 주 탱크로부터 잉크 탱크(127)로 잉크를 도입하는 제2 잉크 공급 포트(1129)가 형성된다.

상기 구조의 탱크 시트는 도11a, 도11b 및 도11c에 도시된 것과 유사한 성형 단계들을 통해 성형될 수 있다. 스프링 유닛은 도12a와 유사한 제조 단계를 통해 제조될 수 있고 스프링/시트 유닛은 도12b에 도시된 것과 유사한 방법으로 제조될 수 있다.

스프링/시트 유닛(114)은 도40a에 도시된 단계에서 잉크 공급 포트(315)와 그 위에 형성된 통기부(301)를 갖는 프레임(115)에 융착되며, 그 후 프레임(115)으로부터 돌출하는 탱크 시트(106)의 일부는 스프링/시트/프레임 유닛(119)을 완성하도록 도40b의 단계에서 절단된다.

그 후, 스프링/시트 유닛 및 스프링/시트/프레임 유닛은 도39에 도시된 잉크 탱크(127)를 얻도록 도14, 도15a 및 도15b에 도시된 바와 유사한 방식으로 서로 연결될 수 있다. 복수의 상기 잉크 탱크(427)가 위에 장착된 잉크 제트 카트리지가 제공될 수 있다.

(기록 헤드에 잉크 탱크 장착)

도41은 잉크 탱크(127)를 기록 헤드에 장착하는 단계를 도시한다.

기록 헤드로서 기능하는 헤드 칩(133)이 잉크 탱크 수용 챔버(130)에 장착되며, 복수의 잉크 탱크(127)가 잉크 탱크 수용 챔버(130)에 장착된다. 잉크 탱크(127)가 융착 또는 접합을 이용하여 잉크 탱크 장착 부분(131)에 장착된다. 본 실시예의 잉크 탱크(127)는 잉크 공급 포트(128, 129)가 그 하단에 위치된 상태로 장착된다. 그 후, 리드(132)가 잉크 탱크 수용 챔버(130)에 반-둘러싸인 공간을 형성하도록 융착 또는 접합을 이용하여 잉크 탱크 수용 챔버(130)의 개구에 장착된다. 따라서 잉크 탱크를 갖는 기록 헤드가 구성된다. 헤드 칩(133)은 잉크 제트 기록 헤드로서 기능할 수 있다. 잉크 제트 기록 헤드는 예를 들면 잉크 토출 포트로부터 잉크 액적을 토출하도록 전열 변환기가 제공되는 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 전열 변환기에 의해 생성된 열에 의해 잉크의 필름 비등이 발생되고 잉크 액적이 발포 에너지를 이용하는 잉크 토출 포트로부터 토출되는 구조가 채용될 수 있다. 잉크 제트 기록 헤드 및 잉크 탱크를 조합함으로써 잉크 제트 카트리지가 구성될 수 있다.

도42는 잉크 탱크를 안에 갖는 도41의 잉크 탱크 수용 챔버(130)의 단면도이다.

잉크는 잉크 탱크(127)에 저장될 수 있고, 잉크는 잉크 탱크(127)의 제1 잉크 공급 포트(1128)로부터 공급 채널(136)로 필터(137)를 통해 공급되며, 그 후 헤드 칩(133)으로 더 공급된다. 가열기 기판(134)은 잉크 제트 기록 헤드를 형성하도록 본 실시예의 헤드 칩(133)에 접착되며, 가열기 기판(134)에는 잉크 경로 및 오리피스가 형성되며, 잉크 탱크(127)로부터 공급되는 잉크를 토출할 수 있도록 전열 변환기(가열기)가 제공된다. 잉크 탱크(127)는 제2 공급 포트(1129)를 통해 잉크로 충전될 수 있다. 구체적으로, 잉크 누설을 방지하고 잉크 충전을 가능케 하는 조인트 시일(138)이 탱크 수용 챔버(130)의 하부에서 개구(141)를 밀봉하도록 조인트 시일 플레이트(139)로 제2 잉크 공급 포트(1129)에 고정된다. 조인트 시일(138)은 가요성 고무 부재에 의해 구성되며 니들 형상의 공급 파이프가 삽입될 수 있는 슬릿이 제공된다. 잉크가 잉크 탱크(127)로 공급될 때, 니들형 공급 파이프가 조인트 시일(138)의 슬릿 안으로 삽입되며, 잉크가 공급 파이프를 통해 잉크 탱크(127)로 공급된다. 잉크가 잉크 탱크(127)로 공급되지 않을 때, 슬릿이 조인트 시일(138)의 탄성 때문에 밀폐되므로, 잉크는 누설되지 않는다. 참조 번호 140는 제2 공급 포트(1129)와 연통하는 연통 채널을 나타내며, 연통 채널은 프레임(115)을 통해 연장되도록 미리 형성될 수 있다.

리드(132)에 의해 형성된 일반적으로 밀폐 구조를 갖는 잉크 탱크 수용 챔버(130)는 단지 작은 구멍(142)을 통해 외부와 연통한다. 잉크 탱크 수용 챔버(130)의 내부는 작은 구멍(142)을 밀폐함으로써 대기와 격리될 수 있다. 잉크 탱크 수용 챔버(130) 내의 압력은 잉크 탱크 수용 챔버(130)로부터 공기를 작은 구멍(142)을 통해 배기시킴으로써 잉크 탱크(127) 내의 부압을 증가시키도록 감소될 수 있다.

잉크는 잉크 탱크 수용 챔버(130)의 내부의 감압 및 가압을 반복함으로써 제2 잉크 공급 포트(129)를 통해 잉크 탱크(127) 안으로 자동으로 흡입되고 공급될 수 있다. 이 때, 스프링(107)은 잉크 탱크 수용 챔버(130) 내의 압력의 변화에 크게 응답하며 탄성적으로 변형되므로, 양호하게는 잉크 탱크는 자주 잉크로 보충되는 콤팩트한 잉크 탱크로서 이용될 수 있다.

(잉크 탱크 용기 및 서브 탱크의 구성 및 작동)

도43은 주 주사 방향으로 취해진 도41의 잉크 탱크 용기(잉크 탱크 수용 챔버(130)의 개략적 단면도이다. 도41 및 도43으로부터 명백한 바와 같이, 상술한 바와 같이 본 실시예의 잉크 탱크 용기의 4개의 색조의 잉크를 저장하기 위한 4개의 독립적인 서브 탱크(127)를 장착함으로써, 그들 사이에 어떠한 칸필름이 또는 격벽을 개재하지 않고 주 주사 방향에 대응하는 방향과 평행하게 포함된다. 본 실시예에서, 한 쌍의 가요성의 얇은 필름 부재(탱크 시트)(106)의 자세 또는 배향을 유지하기 위한 부재로서 또한 작용하는 프레임(115)이 잉크 탱크 수용 챔버(130) 내에 직접 장착되고 고정되므로, 각각의 서브 탱크(127)는 상호 간섭이 없는 위치에 유지된다.

4개의 서브 탱크(127)의 형상은 내적을 변화시키기 위해 내부에 저장되는 잉크의 양에 따라서 변화되고, 각각의 탱크는 그 형상을 독립적으로 유지하기 위한 구조를 갖는다. 특히, 4개의 서브 탱크(127)는 한 쌍의 얇은 가요성 필름 부재(탱크 시트)(106)가 면 대 면의 관계로 제공되는 밀폐형 잉크 수용 구조를 가지고, 각각의 탱크 내에는, 탱크의 내적이 잉크 소비의 진행의 결과로 최소화될 때까지 노즐에 형성된 메니스커스를 유지하기 위한 힘과 평형관계에서 잉크가 노즐로부터 토출되는 범위에서 적절한 부압을 발생시키기 위한 스프링(107)과 한 쌍의 스프링(107)의 변위 또는 변형을 조절하기 위한 압력 플레이트(109)가 제공되고, 서로 대면하는 탱크 시트(106)는 내적이 변화할 때 사실상 평행한 관계에서 진행한다.

흡입/배출 포트로서의 작은 구멍(142)이 잉크 탱크 용기에 제공된다. 밸브 유닛(52)이 작은 구멍(142)에 연결된다. 공기 펌프의 밸브 유닛(53)과 커플링되지 않을 때(예를 들어, 인쇄 동작 동안), 밸브 유닛(52)이 정상적으로 개방되므로, 잉크 탱크 용기의 내부는 이러한 경우 작은 구멍(142) 또는 밸브 유닛(52)을 통해 대기와 연통된다. 따라서, 잉크가 예를 들어, 토출 동작의 결과로 소비될 때, 서브 탱크(127)의 변형(수축)은 방해받지 않는다.

4개의 서브 탱크(127)의 각각의 형상은 잉크가 소비됨에 따라, 독립적으로 변화한다. 특히, 잔존 잉크의 양이 형성되는 화상에 따르는 각각의 색상에서 이용되는 잉크의 양에 따라 잉크 형상 간에 고르지 않게 되므로, 그 형상은 다양하게 변화한다.

도44는 이러한 상태를 도시하고 있다. 예를 들어, 잉크가 이러한 상태에서 충전될 때, 캐리지(2)는 그 주 주사 방향의 인쇄 영역 외측에 위치되는 홈(home)위치 또는 그에 인접하는 위치의 인쇄 영역 외측에 위치되는 홈(home) 위치에 설정되고, 서로 관련되는 밸브 유닛은 잉크 및 공기가 밸브 유닛을 통해 유동하게 하는 위치에 연결된다. 그 후, 펌프 유닛(58)의 감압 작동이 잉크 탱크 용기의 내부를 감압시키게 될 때, 각각의 서브 탱크(127)는 잉크를 각각의 제1 잉크 탱크(57)로부터 흡수하여 팽창된다. 도44에서 설명한 바와 같이, 서브 탱크(127)의 잔존 잉크의 양이 잉크 형상에 따라 다를 때는, 각각의 탱크의 팽창은 잉크가 감압력과 탱크 시트(106)의 인장력과의 균형을 맞추도록 충분히 충전되는 시점에 멈추게 된다. 즉, 본 실시예는 대체로 잔존 잉크의 양 사이의 차이에 따라서 각각의 형상의 상술된 양의 잉크를 충전하기 위해 미세하게 제어할 필요가 없다.

가스가 다소의 이유로 각각의 서브 탱크(127) 내에 진입하여 존재(축적)하므로, 잉크 탱크 용기의 내부를 가압하는 작동이 제1 잉크 탱크를 향해 서브 탱크(127)의 내부의 상부에 존재하는 가스를 배출하기 위해 잉크 충전 동작 전에 수행될 수 있다.

스프링(107)이 서브 탱크(127)가 잉크로 충분히 충전되어 완전히 팽창될 때의 중립 위치 또는 가압 위치로 변형될 때, 가압 작동이 서브 탱크(127) 내의 잉크를 제1 잉크 탱크(57)로 약하게 밀도록 잉크 충전 동작후 짧은 시간동안 수행되어, 스프링(107)이 적절한 부압을 발생시키도록 수축되게 할 수 있다.

따라서, 본 실시예의 하나의 특징은 잉크 탱크 용기 또는 인쇄 헤드 유닛, 주로 이용되는 다른 주변 기구(예를 들어, 펌프 유닛)의 내부 구성에서의 잉크 형상을 수용하는 양에서 서브 탱크(127)를 배치함으로써만 잉크 형상의 증가가 있는 경우에도, 상술한 양의 잉크가 충전된다는 것이다. 이는 휴대 가능한 디자인, 낮은 프로파일 또는 콤팩트한 프린터에서 매우 유리한 기술이다.

본 실시예는 복수의 서브 탱크가 그 사이에 개재되는 칸필름이 또는 격벽 없이 포함되는 것이 기본적인 특징이다. 따라서, 복수의 서브 탱크가 상호 간섭을 일으키지 않게 하는 위치 및 크기로 제공되고, 그리고 적어도 서브 탱크가 잉크로 완전히 충전될 때까지 상호 간섭을 일으키지 않게하는 위치 및 크기로 제공되는 것이 바람직하다. 분명하게는, 잉크의 색조, 제공되는 잉크 탱크의 양 및 그 위치 관계가 상기 실시예에 제한되지 않고 이러한 조건이 충족되는 한 원하는 대로 결정될 수 있다. 설계에서 각각의 형상의 잉크가 다른 용량으로 저장되는 것이 또한 가능하다.

예를 들어, 블랙 잉크를 토출시키기 위한 노즐이 넓은 범위에서 제공되는 인쇄 헤드 구성의 경우에, 시안, 마젠타 및 옐로우용의 비교적 작은 범위(각각은 블랙 노즐의 범위의 약 1/3이다)를 갖는 노즐 트레인(train)이 블랙 노즐의 범위를 벗어나 연장되도록 블랙 노즐 옆에 배열되고, 시안, 마젠타 및 옐로우 서브 탱크는 상당한 용량을 갖는 블랙용의 서브 탱크 옆에 서로 평행한 부 주사 방향에 제공될 수 있다.

상기 실시예에 따른 잉크 탱크 용기 및 서브 탱크의 구성은 밸브 유닛이 서브 탱크를 잉크로 충전하도록 연결되고 제1 잉크 탱크 및 서브 탱크 사이의 잉크 공급 시스템이 인쇄 동작 동안 공간적으로 연결되지 않는 구성을 갖는, 도37의 인쇄 장치에 제한되지는 않는다. 대신에, 이러한 구성은 유체 분리가 이러한 방법으로 제1 및 제2 잉크 탱크를 연결 해제시키는 대신에 제1 및 제2 잉크 사이에서 수행되는 구성을 갖는 단속인 공급 시스템을 채택하는, 도38의 인쇄 장치에 이용된다.

잉크 탱크 용기가 인쇄 헤드와 일체로 된 잉크 탱크 수용 챔버로서 상술했지만, 별개로 구성되거나 또는 별개의 본체로서 구성될 수 있다. 또한, 잉크 챔버 수용 챔버를 갖는 실시예는 크기 감소에 기여하므로, 양호하게는 연속적인 공급 시스템, 특히 상술한 바와 같은 온-캐리지(on-carriage) 시스템을 이용하는 인쇄 장치용으로 이용될 수 있다.

(다른 구성)

상술한 실시예는 대체로 직사각형 형상을 갖는 프레임의 양쪽의 대향되는 포트상에 볼록 시트를 제공하여 구성되지만, 그 한쪽에 볼록 시트를 제공하여 구성될 수도 있다.

상기 예는 도45에 도시되고 있으며, 여기서 프레임(318)의 한쪽 포트에만 시트(311)가 제공되고, 다른 포트는 고정 부재(340)로 폐쇄된다. 이러한 경우, 압력 플레이트는 고정 부재의 한 측면 상에 배열되지 않을 수 있다. 밀폐를 위해 이러한 프레임(318) 및 고정 부재(340)를 제공하는 대신에, 개방되는 한 측면을 갖는 박스형 부재는 상기 박스형 부재의 개방측 상에 시트의 배열을 채택할 수 있다.

또한, 볼록 시트의 형상이 상기 예에서 사실상의 정사각형 원뿔대 또는 절두된 피라미드로 도시되고 있지만, 시트의 형상은 삼각형 또는 다른 다각형 원뿔대 또는 절두된 원뿔로 형성될 수도 있다.

또한, 상부 표면이 상기 실시예에서 도시된 바와 같이, 평면 표면으로 도시되지만, 상부 표면 및 대향 표면의 형상이 도5d 및 도18d에 도시된 바와 같이, 완전히 접혀진 상태(최대 변위 상태)에서 사실상의 무효 공간을 제공하지 않도록 형성되는 한, 임의의 다른 형상이 채택될 수 있다. 제조 효율의 관점에서, 평면 표면이 가장 바람직하다.

또한, 변위가 잉크 배출부로서의 잉크 탱크의 내측을 향해 일어나는 경우, 또는 변위가 외부 잉크의 공급부로서의 잉크 탱크의 표면의 외측을 향해 일어나는 각각의 경우에서, 면형 부재의 압력 플레이트의 배열이 변위의 진행에서 양호하지 않은 부압의 변화의 발생을 방지한다는 점에서 가장 바람직하다. 또한, 도19a 내지 도19d에 도시된 바와 같이, 시트의 불균일한 변형은 잉크 탱크로서의 잉크 저장 효율의 저하가 생기게 한다. 따라서, 상술한 관점에서, 면형 부재가 배열되는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 도5d 및 도18d에 도시된 바와 같이, 시트가 최대값으로 변위되는 경우와, 마찬가지로 잉크가 최대 변위의 위치가 발생되기 전에 잉크 탱크 안으로 도입되는 두 경우에 시트의 볼록 형상의 재구성을 위해 바람직하다.

상술한 바와 같이, 부압 생성원으로서 스프링을 채택하는 것이 바람직하다. 이러한 스프링은 잉크 탱크의 내측이 아닌 외측에 배열될 수 있다. 잉크 탱크의 크기 감소의 관점에서, 스프링은 압력 플레이트(면형 부재)와 함께 잉크 탱크의 내측에 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 조립 정확도의 향상의 관점에서, 스프링과 압력 플레이트를 미리 일체로 하는 것이 바람직하다.

스프링 부재의 형상에 관해서, 코일 스프링이 이용될 수도 있다. 잉크 수용 효율 및 잉크 소비 효율의 관점에서, 상술한 한 쌍의 사실상의 U자형의 판 스프링을 이용하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 잉크 저장 탱크의 기본적 구성은 양호하게는 온-캐리지 시스템 또는 단속 공급 시스템의 임의의 잉크 탱크에 적용될 수 있다. 상술한 것은 잉크 탱크가 온-캐리지 시스템 또는 단속 공급 시스템을 이용하는 경우 양자 모두에 대략적으로 동일한 공정으로 제조될 수 있다는 점에서 이해할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 변화 및 변경은 본 명세서에 첨부된 청구항에 기술된 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 본 발명 또는 다양한 태양에서, 또는 명세서에 기술된 다양한 실시예에 따르면, 원하는 목적을 얻을 수 있다. 즉, 이하에서 기술되는 적어도 하나의 내용들이 실현될 수 있다.

높은 저장 효율을 갖고 콤팩트하고 보다 효과적인 액체 용기를 제공하는 것이 가능하다. 잉크가 다공성 본체를 이용하지 않고 직접 저장되므로, 잉크가 양호하게 이동되고 높은 부압 안정성, 높은 내구성 및 높은 생산성을 갖는 액체 용기가 제공될 수 있다.

잉크가 고속으로 헤드로 공급되게 하도록 다공성 본체를 이용하지 않고 잉크가 직접 잉크 탱크 내에 저장되므로, 높은 체적 효율 및 안정적 부압 특성을 갖는 잉크 탱크가 제조될 수 있다.

잉크가 직접 저장되므로, 잉크는 보다 자유롭게 이동되고, 필터를 통과하는 잉크의 압력의 손실이 더 작아진다. 이는 고속, 더 많은 수의 노즐 및 좋은 화상 품질을 갖도록 구성되는 잉크 탱크를 제공하는 것을 가능하게 한다.

잉크가 반복적으로 충전 및 이용될 때도 높은 내구성을 보이고 우수한 잉크 이용도를 갖고 인쇄 헤드의 토출 성능에 영향을 주지 않는 구조를 갖는 잉크 탱크를 제공하는 것이 가능하다. 본 발명은 또한 안정적으로 토출 작동이 가능한 잉크 제트 인쇄 헤드 및 인쇄 장치의 구성에도 기여한다.

복수의 잉크 형상이 이용될 때도, 복수의 잉크 탱크가 그 사이에 칸필름이 또는 격벽을 개재함이 없이 서로 근접하여 제공되고, 이는 콤팩트하고 구성이 간단한 잉크 탱크 용기를 제공하는 것이 가능하게 한다. 이는 또한 콤팩트한 잉크 제트 인쇄 헤드 및 인쇄 장치의 구성에도 기여한다.

잉크 탱크가 잉크 탱크들 사이에의 간섭이 없는 위치 관계에서 배열되므로, 각각의 잉크 탱크의 잉크 공급 특성 및 헤드의 토출 특성의 손실이 없다. 또한, 복수의 잉크 탱크가 작은 흡입/배출 포트를 통해서만 외부와 연통하는 잉크 탱크 용기 또는 챔버에 포함되므로, 용기의 내부를 가압 또는 감압하여 잉크 탱크의 양호한 잉크 공급 특성을 유지하기 위한 공정(잔여 가스의 배출 및 잉크 충전과 같은)이 간단한 구성으로 수행된다.

우수한 가스 차단 특성을 갖는 필름의 이용은 가스가 쉽게 진입하는 것을 방지한다. 이는 액체 용기의 내부 압력의 증가를 억제하고 또한 증발을 억제하여, 용기 내의 액체의 밀도 증가가 억제되도록 한다.

토출된 잉크 또는 액체의 양과 부압의 변화 사이의 관계인 부압 특성은 제1 구역과, 상기 제1 구역에서 보다 더 작은 부압의 변화율을 갖는 제2 구역을 포함한다. 가동 부재의 테이퍼진 또는 만곡된 측면부는 잉크가 토출됨에 따라 볼록 형상부로 변형되고, 볼록 형상부의 상부는 부압 생성 유닛에 의해 가해진 힘에 대항하여 변위된다. 이는 잉크 토출의 초기상 또는 비교적 적은 양의 잉크를 토출하여 잉크를 공급하기 위한 소정의 부압을 달성하기 위한 제1 구역에서의 부압의 상당한 증가를 유발하게 할 수 있다.

가동 부재가 면형 상부를 갖는 볼록 형상을 가지므로, 변형의 결과로 항상 일정한 형상을 갖게 하고, 이는 항상 일정한 변위를 가능하게 한다.

이는 잉크가 소정의 양호한 범위의 부압으로 공급되는 구역을 늘리고 안정적인 부압 특성을 달성할 수 있게 한다.

본 발명을 채택하는 인쇄 장치는 예를 들어, 인쇄와 관련된 화상, 화상을 판독하는 판독부 또는 디지털 카메라 형상의 화상 데이터 공급원과 같이 데이터를 생성하고 처리하는 컴퓨터로부터 별도로 구성될 수 있다. 인쇄 장치는 분리식 또는 비분리식 그리고 이러한 장치와 일체로 구성될 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예에 관하여 상세히 기술되었고, 광범위한 관점에서 본 발명으로부터 벗어남이 없이 상기로부터 본 기술 분야에서 숙련된 자들에 의해 변화 및 변경이 이루어질 수 있음은 명백하고, 따라서 첨부된 청구항들이 본 발명의 진정한 기술사상 내에서 모든 이러한 변화 및 변경을 커버하도록 하려는 의도이다.

본 발명에 따르면, 용기의 일부를 형성하는 변형 가능한 시트 및 부압을 가하기 위한 스프링을 갖고 소용량 잉크 탱크에 안정된 생산성 및 안정된 성능을 제공하는 액체 용기와, 이러한 용기를 이용하는 잉크 제트 카트리지가 제공된다.

Claims (36)

1. 외부로 공급되는 액체를 저장하기 위한 액체 용기이며,

   상기 용기의 일부를 형성하고 볼록 형상으로 성형된 가요성 시트 부재와,

   상기 용기의 일부를 형성하고, 상기 시트 부재를 그 주연부에 고정하는 부재이며, 액체를 외부로 토출 가능하게 하는 개구를 갖는 고정 부재와,

   볼록 형상으로 형성된 상기 시트 부재의 내측에 제공된 스프링 부재와,

   상기 시트 부재의 볼록 형상 부분에 배치된 면형 부재를 포함하고,

   상기 가요성 시트 부재는, 고정 부재와 시트 부재의 면형 부재 사이에 위치되고 액체의 토출에 따라 변형되는 변형 가능 영역을 포함하는 액체 용기.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정 부재는 상기 시트 부재의 주연부의 형상에 대응하며 주연부에 결합되는 프레임을 갖고, 상기 프레임의 대향하는 한 쌍의 개구 중 적어도 하나에 상기 시트 부재가 배치되는 액체 용기.
3. 제1항에 있어서, 상기 시트 부재의 볼록 형상의 상부면에 접합되고 상기 표면의 변형을 억제하면서 저장된 액체의 양이 감소되는 결과로서 상기 용기의 내부로의 시트 부재의 변위에 따라 변위되는 면형 부재를 더 포함하고, 상기 면형 부재는 상기 스프링 부재와 접촉하면서 상기 스프링 부재를 따라 변위되는 액체 용기.
4. 제3항에 있어서, 상기 면형 부재와 상기 스프링 부재가 서로 고정되고 상기 용기 내에 배치되는 액체 용기.
5. 제2항에 있어서, 상기 상부면과 프레임 사이의 상기 시트 부재의 적어도 일부에 상기 시트 부재의 변형에 대한 반력을 완화하는 형상을 갖는 형상부가 제공되는 액체 용기.
6. 제5항에 있어서, 상기 변형에 대한 반력을 완화하는 형상은 곡면 형상인 액체 용기.
7. 제5항에 있어서, 상기 변형에 대한 반력을 완화하는 형상은 상기 상부면에 평행인 복수의 계단을 갖는 형상인 액체 용기.
8. 제5항에 있어서, 상기 변형에 대한 반력을 완화하는 형상은 볼록 형상의 리지에 형성된 다면인 액체 용기.
9. 제2항에 있어서, 상기 시트 부재와 프레임의 각각의 접합면들이 평면성을 지니고, 상기 접합면들은 서로 접합하여 고정되는 액체 용기.
10. 제4항에 있어서, 상기 스프링 부재는 대체로 U자형 형상을 갖는 한 쌍의 판 스프링을 갖고, 한 쌍의 판 스프링은 서로의 개방측을 대향시키고 서로의 양단부를 결합시켜 조합되는 액체 용기.
11. 제10항에 있어서, 상기 한 쌍의 판 스프링은 각각의 상기 스프링의 양단부에 형성된 서로 끼워지는 오목부와 볼록부를 결합시킴으로써 조합되는 액체 용기.
12. 제11항에 있어서, 상기 판 스프링은 곡률을 갖도록 형성되고, 상기 판 스프링의 가압력의 작용 방향으로 형성된 곡면 상에서 상기 볼록부의 기부 및 상기 오목부의 개구의 기부로부터 연장되는 접선에 대한 상기 볼록부 및 상기 오목부의 단부들의 휘어진 정도는 0보다 크고 상기 판 스프링의 두께보다 크지 않은 액체 용기.
13. 제10항에 있어서, 상기 면형 부재와 상기 판 스프링은 개별 부재를 융착함으로써 일체로 형성되는 액체 용기.
14. 제10항에 있어서, 상기 면형 부재와 상기 판 스프링은 일체의 판형 재료를 가공함으로써 형성되는 액체 용기.
15. 제1항에 있어서, 상기 고정 부재의 외측 표면은 높은 가스 차단 특성을 갖는 재료로 보호되는 액체 용기.
16. 제15항에 있어서, 상기 고정 부재의 외측 표면은 복수의 필름 부재를 적층하여 서로 접합시킴으로써 형성된 다층 필름 부재로 보호되고, 다층 필름 부재의 적어도 한 층은 상기 고정 부재의 재료보다 높은 가스 차단 특성을 갖는 재료로 만들어지는 액체 용기.
17. 제16항에 있어서, 상기 고정 부재와 접합되는 표면으로서 작용하는 다층 필름 부재의 한 층은 상기 고정 부재와 동일한 재료로 만들어지고, 상기 다층 필름 부재는 열융착에 의해 상기 고정 부재에 접합되는 액체 용기.
18. 제16항에 있어서, 상기 고정 부재와 접합되는 표면으로서 작용하는 다층 필름 부재의 한 층은 상기 고정 부재와 다른 재료로 만들어지고, 상기 다층 필름 부재는 접착에 의해 상기 고정 부재에 접합되는 액체 용기.
19. 제15항에 있어서, 상기 고정 부재의 외측 표면은 높은 가스 차단 특성을 갖는 단층 필름 부재로 구성되는 액체 용기.
20. 제15항에 있어서, 높은 가스 차단 특성을 갖는 재료의 적어도 일부는 상기 시트 부재의 재료와 동일한 액체 용기.
21. 제15항에 있어서, 상기 고정 부재의 외측 표면의 적어도 일부는 시트 부재 자체로 덮여지는 액체 용기.
22. 잉크를 토출시키기 위한 잉크 제트 헤드와,

    잉크 제트 헤드로 공급될 잉크를 저장하기 위한 제1항의 액체 용기를 포함하는 잉크 제트 헤드 카트리지.
23. 제1항에 있어서, 상기 고정 부재는 저장될 액체를 용기 내에 도입하기 위한 제2 개구를 액체 용기.
24. 각각에 독립적으로 잉크를 수용하기 위해 칸막이 벽을 개재하지 않고 제23항의 복수의 액체 용기를 포함하는 잉크 탱크 유닛.
25. 제24항에 있어서, 복수의 액체 용기는 제2 개구를 통한 잉크 충전이 시트 부재들 각각에 대해 완료될 때까지 시트 부재들이 변위될 때 상호 간섭하지 않는 위치와 크기를 갖고 배치되는 잉크 탱크 유닛.
26. 제24항에 있어서, 복수의 액체 용기를 수납하는 공간이 그 자체만을 통해 외부와 연통하기 위한 연통부를 더 포함하는 잉크 탱크 유닛.
27. 제26항에 있어서, 상기 연통부를 통해 공간을 감압함으로써 각각의 상기 액체 용기의 내부 체적이 증가되는 방향으로 상기 시트 부재를 변위시켜 복수의 액체 용기 각각에 잉크를 충전하고, 연통부를 통해 공간을 대기에 노출시킴으로써 각각의 상기 액체 용기의 내부 체적을 축소하는 방향으로 상기 시트 부재의 변위를 허용하여 상기 인쇄 헤드의 잉크 공급을 가능하게 하는 잉크 탱크 유닛.
28. 잉크를 토출시키기 위한 복수의 잉크 제트 헤드와,

    상기 복수의 잉크 제트 헤드와 연결된 상기 복수의 액체 용기를 갖는 제24항의 잉크 탱크 유닛을 포함하는 잉크 제트 카트리지.
29. 액체를 외부로 공급하고 액체를 저장하기 위한 액체 용기이며,

    상기 용기의 적어도 일부를 한정하는 볼록 형상부에 형성되고 가요성 시트 재료로 제조된 가동 부재와,

    액체의 공급에 따라 상기 가동 부재가 변형되는 방향과는 반대 방향으로 상기 가동 부재를 변형시키기 위해 가동 부재에 힘을 가하여 대기에 대해 상기 용기 내에 부압을 유지하기 위한 부압 생성 수단과,

    상기 가동 부재의 볼록 형상 부분에 형성된 면형 부재를 포함하고,

    상기 가동 부재는, 고정 부재와 가동 부재의 면형 부재 사이에 배치된 시트 가동 영역을 포함하고,

    토출되는 액체의 양과 부압 생성 수단에 의해 발생된 부압의 변화 사이의 관계인 부압 특성은 제1 구역과 제1 구역보다 작은 부압 변화율을 갖는 제2 구역을 포함하는 액체 용기.
30. 제29항에 있어서, 상기 제1 구역은 토출된 액체의 양이 0 cc보다 크고 0.5 cc보다 크지 않은 구역인 액체 용기.
31. 제29항에 있어서, 상기 제1 구역은 토출된 액체의 양이 상기 액체 용기 용량의 0%보다 크고 10%보다 크지 않은 액체 용기.
32. 제29항에 있어서, 부압 특성은 상기 제2 선형 구역에 인접한 제3 선형 구역을 더 포함하고, 상기 제3 선형 구역의 변화율은 상기 제2 선형 구역의 변화율보다 큰 액체 용기.
33. 제29항에 있어서, 상기 부압 생성 수단은 스프링을 이용하여 힘을 가함으로써 부압을 발생시키는 액체 용기.
34. 제33항에 있어서, 상기 제1 선형 구역 내의 부압 특성은 상기 가동 부재의 변형에 의존하고, 상기 제2 선형 구역 내의 부압 특성은 상기 스프링의 탄성에 의존하는 액체 용기.
35. 잉크를 토출시키기 위한 잉크 제트 헤드와,

    상기 잉크 제트 헤드로 공급될 잉크를 저장하기 위한 제29항의 액체 용기를 포함하는 잉크 제트 카트리지.
36. 외부로 공급되는 액체를 저장하기 위한 액체 용기이며,

    상기 용기의 일부를 형성하고 볼록 형상으로 성형된 가요성 시트 부재와,

    상기 용기의 일부를 형성하고, 상기 시트 부재를 그 주연부에 고정하는 부재인 고정 부재와,

    상기 액체가 외부로 토출되도록 하는 개구와,

    상기 시트 부재의 볼록 형상 부분에 제공된 스프링 부재와,

    상기 시트 부재의 볼록 형상 부분에 배치된 면형 부재와,

    상기 고정 부재와 시트 부재의 면형 부재 사이에 배치된 시트 가동 영역을 포함하고,

    상기 액체의 추출에 따라 상기 면형 부재의 변위에 뒤이어 상기 가동 영역이 변형하는 액체 용기.

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