KR100710974B1

KR100710974B1 - 잉크 저장용기, 원색 잉크 저장장치, 및 잉크 공급 방법

Info

Publication number: KR100710974B1
Application number: KR1020027005403A
Authority: KR
Inventors: 올센데이비드; 존슨데이비드씨; 퓨제프레이케이
Original assignee: 휴렛-팩커드 컴퍼니(델라웨어주법인)
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2007-04-24
Also published as: CN1192892C; WO2001032431A1; ATE348710T1; BR0015279A; AU1235901A; US20010009432A1; EP1224081A1; EP1224081B1; DE60032501D1; DE60032501T2; JP3883868B2; CA2387544A1; US20020021340A1; CN1384787A; CA2387544C; PL195527B1; JP2003512957A; KR20020085884A; MXPA02004253A; HK1051669A1

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린트헤드(24)에 잉크를 공급하는 잉크 저장용기(12)에 관한 것이다. 잉크 저장용기(12)는 잉크를 저장하는 잉크통(34)을 구비하고 있다. 잉크 저장용기(12) 내에는 3차원 다공성 부재를 규정하는 적어도 하나의 연속 섬유(46)도 구비되어 있다. 적어도 하나의 연속 섬유(46)는 접촉점에서 그 자체에 접합되어, 잉크 저장용 잉크통(34)의 내부에 배치되는 자립형 구조체를 형성한다. 잉크는 상기 자립형 구조체로부터 흡인되고 잉크젯 프린트헤드(24)에 공급된다.

Description

잉크 저장용기, 원색 잉크 저장장치, 및 잉크 공급 방법{INK RESERVOIR FOR AN INKJET PRINTER}

본 발명은 잉크젯 프린터에 잉크를 공급하는 잉크 저장용기에 관한 것으로, 특히 잉크를 보유하고 잉크 저장용기로부터의 잉크의 방출을 제어하는 열접합 망상 조직 섬유를 이용하는 잉크 저장용기에 관한 것이다.

잉크젯 프린터는 종이 등의 인쇄 매체를 가로질로 전후로 이동하는 캐리지 내부에 장착된 잉크젯 프린트 헤드를 종종 이용하고 있다. 프린트헤드가 인쇄 매체를 가로질러 이동함에 따라, 제어 시스템이 프린트헤드를 작동시켜 잉크 액적을 인쇄 매체상에 침적시키거나 방출함으로써 화상 및 문자를 형성한다. 잉크 공급원에 의해 잉크가 프린트 헤드에 공급되는데, 잉크 공급원은 캐리지에 의해 지지되거나 인쇄 시스템에 장착되어 캐리지와 함께 이동하지 않도록 되어 있다.

잉크 공급원이 캐리지에 의해 지지되어 있지 않은 경우에, 잉크 공급원은 도관의 사용에 의해 프린트헤드와 연속적으로 유체 연통함으로써 프린트헤드에 연속적으로 잉크를 보급할 수 있다. 변형예로, 프린트헤드를 잉크 공급원에 대한 프린 트헤드의 접속을 용이하게 하는 충전 스테이션에 근접하게 위치시키는 것에 의해, 프린트헤드가 잉크 공급원과 간헐적으로 접속될 수 있다.

잉크 공급원이 캐리지와 함께 지지되는 경우에, 잉크 공급원은 프린트와 일체로 될 수도 있으며, 그에 따라 잉크가 고갈될 때 전체의 프린트헤드 및 잉크 공급원을 교체할 수 있다. 변형예로, 잉크 공급원은 캐리지와 함께 지지될 수 있고 또 프린트헤드로부터 개별적으로 교체될 수 있다. 잉크 공급원이 개별적으로 교체 가능한 경우에, 잉크 공급원은 고갈되면 교체되고, 그리고 프린트헤드는 그 사용 수명의 말기에 교체된다. 잉크 공급원을 인쇄 시스템 내부에 배치하는 장소와 관계 없이, 잉크 공급원은 잉크젯 프린트헤드에 대한 신뢰할 만한 잉크 공급을 제공하는 것이 중요하다.

잉크젯 프린트헤드에 잉크를 공급하는 것 이외에, 잉크 공급원은 인쇄 시스템 내부에 추가의 기능을 종종 제공한다. 그러한 기능은, 예컨대 잉크 공급원 및 잉크젯 프린트헤드 내부에 종종 배압(back pressure)이라 칭하는 부압(negative pressure)을 유지하는 것이다. 이러한 부압은, 잉크 공급원과 관련된 압력 수두를 대기압보다 낮게 유지하여, 종종 흘러내림(drooling)이라 칭하는 잉크 공급원 또는 잉크젯 프린트헤드로부터의 잉크의 누출을 방지하기에 충분해야 한다. 잉크 공급원은 잉크젯 프린터가 저장 및 동작시에 겪는 넓은 범위의 온도 및 대기압에 걸쳐 부압 또는 배압을 제공할 필요가 있다.

기존에 사용되어 온 하나의 부압 발생 기구는 모세관력을 발생하는 잉크 흡수 부재와 같은 다공성 부재이다. 하나의 그러한 잉크 흡수 부재는 본 출원인에게 양도된 1988년 9월 13일자 베이커(Baker) 등에게 발행된 "잉크 저장 및 공급 능력이 향상된 열 잉크젯 펜 본체 구조"라는 명칭의 미국 특허 제 4,771,295 호에 개시된 격자형 폴리우레탄 폼이다. 유럽 특허 공개 제 EP 0 691 207 A2 호는 다공성 부재로서 섬유를 포함하는 잉크 저장용기를 개시하고 있다.

저가의 재료를 이용하고 또 비교적 제조하기가 쉬우며, 그것에 의해 잉크 공급원의 가격을 감소시킴으로써 장당 인쇄 가격을 줄이는 경향이 있는 잉크 공급원이 여전히 필요한 실정이다. 또한, 이러한 잉크 저장용기는 인쇄 시스템의 전체의 사이즈를 감소시키기 위해 비교적 소형의 잉크 공급원을 제조하도록 용적면에서 효율적이어야 한다.

또한, 이들 잉크 공급원은 상이한 형태로 제조되는 것이 가능하고 그에 따라 인쇄 시스템의 사이즈를 최적화 할 수 있어야 한다. 마지막으로, 이들 잉크 공급원은 잉크의 오염을 방지하기 위해 잉크젯 인쇄 시스템에 사용되는 잉크와 호환성이 있어야 한다. 잉크가 오염되면 잉크젯 프린트헤드의 수명이 감소될 뿐만아니라 인쇄 품질이 저하되는 경향이 있다.

발명의 요약

본 발명의 일 측면은 잉크젯 프린트헤드에 잉크를 공급하는 잉크 저장용기에 관한 것이다. 이러한 잉크 저장용기는 잉크 수납용 저장용기이다. 잉크 저장용기 내에는 3차원 다공성 부재를 한정하는 적어도 하나의 연속 섬유도 포함되어 있다. 적어도 하나의 연속 섬유는 3개의 접촉점에서 그 자체에 접합되어, 잉크 보유를 위해 잉크 저장용기 내에 배치되는 자립형 구조체를 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 적어도 하나의 연속 섬유는 코어 재료와 이 코어 재료를 적어도 부분적으로 포위하는 외피 재료를 구비한 2성분 섬유이다. 상기 바람직한 실시예에 있어서, 코어 재료는 폴리프로필렌이고 외피 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 적어도 하나의 연속 섬유는, 이 섬유를 연화시켜 자체적으로 접합하는 열에 의해 자체에 접합되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 잉크 저장용기를 통합한 잉크젯 프린터의 예시적 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명의 잉크 저장용기 및 잉크 저장용기로부터 잉크를 수용하여 인쇄를 실행하는 잉크젯 프린트헤드의 개략도,

도 3은 잉크 저장용기와, 이 저장용기 내에 삽입하기 위한 융합된 망상 조직 섬유과, 저장용기를 폐쇄하는 저장용기 커버를 도시하는, 본 발명의 잉크 저장용기의 분해 사시도,

도 4a는 도 3에 도시된 융합된 망상 조직 섬유를 도시한 도면,

도 4b는 도 3에 도시된 잉크 저장용기 내에 삽입되는 도 4에 도시된 융합된 망상 조직 섬유의 4B-4B 선을 따라 절단한 확대 사시도,

도 5a는 도 4의 5-5 선을 따라 절단한 단일 섬유의 단면도,

도 5b는 십자 형상 또는 X자 형상의 코어 부분을 갖는 도 4에 도시된 섬유의 다른 실시예의 단면도,

도 6은 도 4에 도시된 6-6 선을 따라 절단한 접촉점에서 융합된 한 쌍의 섬유의 단면도,

도 7은 도 3에 도시된 잉크 공급원을 충전하는 본 발명의 방법의 개략도,

도 8은 잉크젯 프린트헤드에 유체 연통상태로 결합된 도 3에 도시된 잉크 저장용기의 개략도.

도 1은 본 발명의 적어도 하나의 잉크 저장용기(12)를 구비한 인쇄 시스템(10)의 일실시예를 커버를 개방한 상태로 도시한 사시도이다. 인쇄 시스템(10)은 프린터 부분(14)에 설치된 적어도 하나의 잉크젯 프린트헤드(도시 안됨)를 더 포함하고 있다. 잉크젯 프린트헤드는 프린터 부분(14)으로부터의 작동 신호에 응답하여 잉크를 방출한다. 잉크 저장용기(12)에 의해 잉크젯 프린트헤드에 잉크가 보급된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 잉크젯 프린트헤드는 스캐닝 캐리지(18)에 설치되어 인쇄 매체에 대해 상대적으로 이동하는 것이 바람직하다. 변형예로, 잉크젯 프린트헤드가 고정되고 인쇄 매체가 프린트헤드를 지나 이동하여 인쇄를 실행할 수 있다. 잉크젯 프린트헤드 부분(14)은 인쇄 매체(22)를 수용하는 매체 트레이(20)를 포함하고 있다. 인쇄 매체(22)가 인쇄 구역을 통해 단계적으로 이동함에 따라, 스캐닝 캐리지는 프린트헤드를 인쇄 매체(22)에 대해 상대적으로 이동시킨다. 프린터 부분(14)은 프린트헤드를 선택적으로 작동시켜 인쇄 매체상에 잉크를 침적시킴으로써 인쇄를 실행한다.

도 1에 도시된 인쇄 시스템(10)은 2개의 교체 가능한 잉크 저장용기(12)를 구비하고 있고, 이것은 4가지 착색제로 인쇄하는 것을 가능하게 하는 청록색, 심홍색, 및 황색 잉크를 수용한 3색 분할형 잉크 저장용기(12) 및 흑색 잉크용 잉크 저장용기(2)를 나타낸다. 본 발명의 방법 및 장치는 통상 6개 이상의 칼라를 이용하는 고성능 인쇄에서와 같이, 4개 이상 또는 그 이하의 잉크 칼라를 이용하는 인쇄 시스템과 같은 다른 장치를 이용하는 인쇄 시스템(10)에 적용 가능하다.

도 2는 잉크 공급원 또는 잉크 저장용기(12)와, 잉크젯 프린트헤드(24)와, 상기 잉크 저장용기(12) 및 프린트헤드(24)를 유체적으로 상호결합하는 유체 상호결합부(26)를 구비한 인쇄 시스템(10)을 도시하고 있다. 프린트헤드(24)는 하우징(28) 및 잉크 방출부(30)를 구비하고 있다. 이 잉크 방출부(30)는 프린터 부분(14)에 의한 활성 신호에 응답하여 잉크를 방출함으로써 인쇄를 실행한다. 하우징(28)은 잉크를 방출하는 방출부(30)에 의해 사용되는 잉크(32)를 저장하는 소형 잉크 저장용기를 규정한다. 잉크젯 프린트헤드(24)가 하우징(28) 내부에 저장된 잉크 또는 액적을 방출함에 따라, 잉크 저장용기(12)는 프린트헤드(24)에 잉크를 보급한다. 전형적으로, 잉크 공급원(12)에 저장된 잉크의 용적은 하우징(28) 내부의 잉크 저장용기의 용적보다 상당히 크다. 따라서, 잉크 저장용기(12)는 프린트헤드(24)에 대한 주요 잉크 공급원이다.

잉크 저장용기(12)는 유체 출구(36) 및 공기 입구(38)를 갖는 잉크통(34)을 구비하고 있다. 상기 잉크통(34)의 내부에는 망상 조직 섬유가 배치되어 있고, 이 망상 조직 섬유는 접촉점에서 가열 융합되어 모세관 저장 부재(40)를 규정한다. 상기 모세관 저장 부재(40)는 잉크젯 인쇄 시스템(10) 내부에서 몇 가지 중요한 기능을 수행한다. 이 모세관 저장 부재(40)는, 잉크 저장용기(12)를 인쇄 시스템(10)에 삽입하고 그것으로부터 분리하는 동안 잉크통(34)으로부터의 잉크의 누출을 방지하도록 잉크를 보유하기에 충분한 모세관력을 가져야 한다. 이러한 모세관력은 온도 및 압력 변화와 같은 다양한 환경적 조건에 걸쳐 잉크 통(34)으로부터의 잉크 누출을 방지하도록 충분히 커야 한다. 이러한 모세관력은 취급하는 동안 잉크 저장용기(12)가 겪을 수도 있는 충격 및 진동에 견딜 뿐만아니라 잉크통(34)의 모든 방향에 대해 잉크 저장용기(12) 내부에 잉크를 보유할 정도로 충분해야 한다.

일단 잉크 저장용기(12)가 인쇄 시스템(10) 내부에 설치되고 유체 상호결합부(26)를 통해 프린트헤드에 유체적으로 접속되면, 모세관 저장 부재(40)는 잉크 저장용기(12)로부터 잉크젯 프린트헤드(24)까지 잉크를 유동시켜야 한다. 잉크젯 프린트헤드(24)가 방출부(30)로부터 잉크를 방출함에 따라, 때로는 배압이라 칭하기도 하는 부 게이지 압력(negative gauge pressure)이 프린트헤드(24)에서 발생한다. 프린트헤드(24) 내부의 이러한 부 게이지 압력은, 모세관 부재(40) 내부에 잉크를 보유하는 모세관력을 극복하여, 그것에 의해 평형상태에 도달할 때까지 잉크 저장용기(12)로부터 프린트헤드(24)까지 잉크를 유동시키기에 충분해야 한다. 일단 평형상태에 도달하여, 프린트헤드(24) 내부의 게이지 압력은 잉크 저장용기(12) 내부에 잉크를 보유하는 모세관력과 동일하게 되면, 잉크가 잉크 저장용기(12)로부터 프린트헤드(24)로 더 이상 흐르지 않는다. 프린트헤드(24) 내의 게이지 압력은 대체로 잉크 방출부(30)로부터의 잉크 방출 속도에 좌우될 것이다. 인쇄 속도 또는 잉크 방출 속도가 증가함에 따라, 프린트헤드 내부의 게이지 압력은 더 부압으로 되어, 잉크를 잉크 저장용기(12)로부터 프린트헤드(24)로 보다 고속으로 흐르게 할 것이다. 하나의 바람직한 잉크젯 인쇄 시스템(10)에 있어서, 프린트헤드(24)는 10인치의 물과 동일한 최대 배압 또는 10인치의 물과 동일한 부 게이지 압력을 발생시킨다.

프린트헤드(24)는 온도 및 압력 변수 등의 환경 변화를 보상하기 위해 내부에 포함된 조절 장치를 구비할 수 있다. 이들 변수가 보상되지 않으면, 프린트헤드 방출부(30)로부터 잉크의 제어되지 않은 누출이 발생할 수 있다. 어떤 형태의 인쇄 시스템(10)에 있어서, 프린트헤드(24)는 조절 장치를 구비하지 않는 대신, 모세관 부재(40)를 사용하여 정상 압력 및 온도 편차에 걸쳐 프린트헤드(24)내의 부 배압을 유지한다. 이 모세관 부재(40)의 모세관력은 잉크를 모세관 부재쪽으로 다시 흡인하여, 프린트헤드(24) 내부에 약간의 부 배압을 발생시킨다. 이러한 약한 부 배압은, 압력 변화 및 온도 변화와 같은 대기 상태의 변화 도중에 방출부(30)로부터의 잉크의 누출 또는 흐름을 방지하는 경향이 있다. 모세관 부재(40)는 프린트헤드(24)에 충분한 배압 또는 부 게이지 압력을 제공하여, 정상 저장 및 작동 상태중에 잉크의 흘러내림을 방지해야 한다.

도 2에 도시된 실시예는 각각 개별적으로 교체 가능한 잉크 저장용기(12) 및 프린트헤드(24)를 도시한 것이다. 잉크 저장용기(12)는 고갈되면 교체되고, 프린트헤드(24)는 수명의 말기에 교체된다. 본 발명의 방법 및 장치는 도 2에 도시된 것과는 다른 형태를 갖는 잉크젯 인쇄 시스템(10)에도 적용 가능하다. 예컨대, 잉 크 저장용기(12) 및 프린트헤드(24)는 단일 프린트 캐리지 내에 통합될 수 있다. 잉크 저장용기(12) 및 프린트헤드(24)를 포함하는 프린트 캐리지는, 캐리지 내부의 잉크가 비었을 경우 교체된다.

도 2의 잉크 저장용기(12) 및 프린트헤드(24)는 단색 잉크를 수용한다. 변형예로, 잉크 저장용기(12)는 상이한 칼라의 잉크를 각각 수용하는 3개의 분할 챔버로 분할될 수 있다. 이 경우에는, 잉크 저장용기(12) 내부의 상이한 챔버와 각각 유체 연통하는 3개의 프린트헤드(24)가 필요하다. 프린트헤드를 분할하고 프린트헤드 또는 방출부(30)의 상이한 구획에 별도의 잉크 칼라를 공급할 뿐만아니라 잉크 저장용기(12)와 관련되어 있는 다소의 챔버와 같은 다른 구성도 가능하다.

도 3은 도 2에 도시된 잉크 저장용기(12)의 분해 사시도이다. 잉크 저장용기(12)는 잉크통 부분(34)을 포함한다. 잉크 저장용기(12)는 잉크통 부분(34)과, 모세관 부재(40)와, 뚜껑(42)을 포함하며, 뚜껑(42)은 잉크통(34) 내에 공기를 도입하기 위한 입구(38)를 구비하고 있다. 모세관 부재(40)는 잉크통(34) 내에 삽입된다. 상기 잉크통(34)은 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명하는바와 같이 잉크로 충전되고, 뚜껑(42)은 잉크통(42)의 상부에 배치되어 잉크통을 밀봉한다. 바람직한 실시예에 있어서, 높이(H), 폭(W), 및 길이(L)의 각각의 치수는 고용량의 잉크 저장용기(12)를 제공하도록 1 모두 인치보다 크게 되어 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 모세관 부재(40)는 접촉점에서 열 융착된 망상 조직 섬유으로부터 형성되어 있다. 이들 섬유는 이성분 섬유로 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 이성분 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 그의 공중합체와 같은 폴리에스터로 형성된 외피와, 저가의 저수축성 고강도 열가소성 중합체, 바람직하게는 폴리프로필렌 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트로 형성된 코어 재료를 구비한다.

망상 조직 섬유는 멜트 브로운 섬유 공정을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 그러한 멜트 브로운 공정의 경우에, 외피 중합체의 융착 지수와 유사한 융착 지수의 코어 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 그러한 멜트 브로운 섬유 공정을 이용하는 경우, 코어 재료의 주요한 필요조건은, 멜트 브로운 공정 도중에 압출되거나 결정화 가능할 때 결정화되는 것이다. 따라서, 고밀도 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 다른 고 결정 열가소성 중합체 뿐만아니라 나일론 및 나일론 66과 같은 폴리아미드도 사용할 수 있다. 폴리프로필렌은 가격이 낮고 가공성이 용이하기 때문에 바람직한 코어 재료이다. 또한, 폴리프로필렌 코어 재료를 사용하는 것에 의해서 코어에 강도가 제공되므로 다양한 멜트 블로잉 기법을 이용하여 미세한 섬유를 제조하는 것이 가능하다. 코어 재료도 외피 재료에 접합부를 형성하는 것이 가능해야 한다.

도 4b는 도 4a에 도시된 모세관 부재(40)의 4A-4A 선을 따라 절단하여 확대 도시한 모세관 부재(40)를 형성하는 망상 조직 섬유의 단순화된 개략도이다. 모세관 부재(40)는 망상 조직 섬유으로 이루어져 있고, 각각의 개별 섬유(46)는 접촉 점에서 다른 섬유에 열접합되거나 열 융합되어 있다. 모세관 부재(40)를 구성하는 이러한 망상 조직 섬유(46)는 그 자체상에 접어 겹쳐진 단일 섬유(46)로 형성되거나 또는 다수의 섬유(46)로 형성될 수 있다. 망상 조직 섬유는 화살표(44)로 표시된 대체적인 섬유의 방향을 갖는 자립형 구조체를 형성한다. 망상 조직 섬유(46)에 의해 규정되는 자립형 구조체는 구불구불한 틈새 경로를 형성하는 섬유(46) 사이에 간격 또는 틈새를 규정한다. 이러한 구불구불한 경로는 모세관 부재(40) 내부에 잉크를 보유하는 우수한 모세관 특성을 갖도록 형성된다.

바람직한 일실시예에 있어서, 모세관 부재(40)는 멜트 블로잉 공정을 이용하여 형성되며, 그것에 의해서 개별 섬유(46)가 열접합되거나 함께 융착되어 망상 조직 섬유의 전체에 걸쳐 다양한 접촉점에서 융합된다. 이러한 망상 조직 섬유는 다이를 통해 공급되고 냉각될 때 경화되어 자립형의 3차원 구조체를 형성한다.

도 5a는 도 4의 5A-5A 선을 따라 절단한 단면도로서, 개별 섬유(46)의 단면을 도시한 것이다. 각각의 개별 섬유(46)는 코어(50) 및 외피(52)를 갖는 이성분 섬유이다. 섬유(46) 및 외피(52)와 코어(50)의 상대 부분의 크기는 도시를 명확히 하기 위해 상당히 과장되게 표현하였다. 코어 재료는 전체의 섬유 함량의 중량비로 적어도 30% 내지 최대 90%를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 개별 섬유(46)는 12 마이크로미터 이하의 평균 직경을 갖는다.

도 5b는 도 5a에 도시된 섬유(46)와 유사한 변형 섬유(46)를 나타내며, 도 5b의 섬유(46)가 원형 단면 대신에 x자형 단면을 갖는 점이 상이하다. 도 5b에 도시된 섬유(46)는 비원형 또는 단면 형상의 코어(50)와 이 코어를 완전히 덮는 외피(52)를 구비한다. 세 잎형 또는 y자형 섬유 또는 h자형 단면의 섬유와 같은 다양한 다른 변형 단면도 사용할 수 있다. 비원형 섬유를 사용하면 결과적으로 섬유의 표면에서 표면적이 증가한다. 모세관 압력 및 망상 조직 섬유(46)의 흡수성은 습윤 가능한 섬유 표면에 정비례하여 증가한다. 따라서, 비원형 표면을 사용하면 모세관 부재(40)의 모세관 압력 및 흡수성이 향상되는 경향이 있다.

모세관 압력 및 흡수성을 향상시키는 다른 방법은 섬유(46)의 직경을 감소시키는 것이다. 섬유의 밀도 또는 중량을 일정하게 크게 유지하는 것에 의해서, 작은 섬유(46)의 사용에 이해 섬유의 표면적이 증대한다. 작은 섬유(46)는 보다 균일한 보유력을 제공하는 경향이 있다. 따라서, 섬유(46)의 직경을 변화시키는 것 뿐만아니라 섬유(46)의 형상을 변화시킴으로서, 인쇄 시스템(10)을 위한 소망의 모세관 압력을 달성할 수 있다.

도 6은 개별 섬유(46)의 열 융착 또는 열 융합을 도시한 것이다. 도 6은 2개의 개별 섬유 사이의 접촉점에서 선(66)을 따라 절단한 단면도이다. 2개의 섬유(46) 사이의 접촉점에서, 외피 재료(52)는 인접한 섬유(46)의 외피 재료와 함께 융착되거나 또는 융합된다. 개별 섬유의 융합은 접착제 또는 결합제를 사용함이 없이 달성된다. 또한, 개별 섬유(46)는 어떠한 보유 수단도 필요로 함이 없이 함께 고정되어 자립형 구조체를 형성한다.

도 7은 본 발명의 잉크 저장용기(12) 내로 잉크를 충전하는 공정의 개략도이다. 잉크 저장용기(12)는 잉크 통(34) 내에 삽입된 모세관 부재(40)를 구비한다. 뚜껑(42)은 제거된 상태로 도시하였다. 내부에 잉크 공급원(54)이 수용된 잉크 저장용기(54)가 잉크 통(34)에 잉크를 공급한다. 유체 도관(58)에 의해 잉크 공급원(54)으로부터 잉크 통(34)으로 잉크가 흐른다. 잉크가 잉크통 내로 흐름에 따라, 이러한 망상 조직 섬유의 모세관력에 의해 모세관 부재(40)의 섬유(46) 사이의 틈새 공간에 잉크가 흡입된다. 일단 모세관 부재(40)가 더 이상 잉크를 흡입하는 것이 불가능하게 되면, 잉크 저장용기(54)로부터의 잉크의 흐름이 중단된다. 그 다음, 뚜겅(42)이 잉크통(34) 위에 배치된다.

잉크통(34)을 충전하는 방법을 도 7에 도시된 바와 같이 뚜껑(42)이 없는 상태에서 수행하였지만, 잉크통(34)을 다른 방법으로 충전할 수도 있다. 예컨대, 변형예로서 뚜껑(42)을 적소에 배치한 상태로 잉크통을 충전할 수 있고, 잉크를 뚜껑(42)으로부터의 통기에 의해 잉크 저장용기(54)로부터 잉크통 내로 공급할 수 있다. 변형예로, 잉크통(34)은 반전될 수 있고, 잉크가 잉크 저장용기(54)로부터 유체 출구(36)를 통해 잉크통(34) 내로 충전될 수 있다. 본 발명의 방법은, 제작시에 잉크통(34)의 최초의 충전 도중에, 일단 잉크가 고갈되면 잉크 저장용기(12)에 잉크를 보급하는 방법으로서 사용될 수 있다.

폴리프로필렌 코어 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 외피를 구비한 이성분 섬유인 것이 바람직한 본 발명의 모세관 부재(40)를 사용하는 것에 의해서, 잉크 저장용기의 충전 방법이 상당히 간단해진다. 본 발명의 모세관 부재(40)는, 본 출원인에게 양도된 1988년 9월 13일자 베이커 등에게 발행된 "잉크 저장 및 공급 능력이 향상된 열 잉크젯 펜 본체 구조체"라는 명칭의 미국 특허 제 4,771,295 호에 개시된 것과 같은 열 잉크젯 펜내의 흡수성 재료로서 종래에 사용되어 온 폴리우레탄 발포체보다 친수성이 높다. 폴리우레탄 발포체는, 미처리된 상태에서는 큰 잉크 접촉 각도를 가지므로, 발포체를 습윤시키기 위해 진공 충전과 같은 고가의 시간 소요 단계를 사용하지 않고는 내부에 폴리우레탄 발포체가 수용된 잉크 저장용기를 충전하는 것을 어렵게 한다. 폴리우레탄 발포체는 잉크 접촉 각도를 개선하거나 감소시키도록 처리될 수 있지만, 이러한 처리는 제조 비용 및 복잡성을 증가시키는 것 외에도, 불순물을 잉크에 첨가하여 프린트헤드의 수명을 감소시키거나 프린트헤드의 품질을 저하시키는 경향이 있다. 본 발명의 모세관 부재(40)의 사용에 의해 잉크 접촉 각도가 비교적 낮게 되므로, 모세관 부재(40)의 처리를 필요로 함이 없이 잉크를 모세관 부재(40)내에 용이하게 흡수하는 것이 가능하다.

도 8은 본 발명의 잉크젯 인쇄 시스템(10)의 작동을 도시한 것이다. 본 발명의 잉크 저장용기(12)를 잉크젯 인쇄 시스템(10) 내에 적절히 설치하는 것에 의해서, 유체 도관(26)을 거쳐 잉크 저장용기(12)와 잉크젯 프린트헤드(24) 사이에 유체 결합이 달성된다. 잉크를 방출하는 적하 방출부(30)의 선택적 작동에 의해 잉크젯 프린트헤드(24) 내부에 부 게이지 압력이 발생한다. 이러한 부 게이지 압력은 모세관 저장 부재(40) 내부의 섬유(46) 사이의 틈새 공간에 보유된 잉크를 끌어당긴다. 잉크 저장용기(12)에 의해 잉크젯 프린트헤드(24)에 공급되는 잉크가 잉크젯 프린트헤드(24)를 채운다. 잉크가 잉크 출구(36)를 통해 잉크통에서 방출됨에 따라, 공기가 통기구(38)를 통해 진입하여 소량의 잉크를 대체하고 잉크통(34)에서 배출되며, 그것에 의해 잉크통(34) 내부의 부압 또는 부 게이지 압력의 증가를 방지한다.

본 발명의 잉크 저장용기(12)는 폴리프로필렌 코어 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 외피로 이루어지는 것이 바람직한 비교적 저렴한 이성분 섬유(46)를 이용한다. 개개의 섬유는 접촉점에서 열접합되어 모세관 특성이 양호한 독립형 구조체를 형성한다. 섬유(46)의 재료는 잉크젯 잉크에 대해 자연적으로 친수성이 되도록 선택된다. 특수한 섬유(46)의 재료는 잉크젯 잉크의 표면 장력보다 큰 표면 에너지를 갖도록 선택된다. 자연적으로 친수성인 모세관 저장 부재(40)를 사용함으로서, 폴리우레탄 발포체와 같은 친수성이 적은 재료에 자주 사용되는 특수한 진공 충전 기법을 필요로 함이 없이 잉크통(34)의 신속한 잉크 충전이 가능하다. 친수성이 적은 재료는, 습윤성 및 친수성을 향상시키기 위해 잉크에 계면 활성제를 첨가하거나 또는 모세관 저장 부재를 처리하는 것을 필요로 한다.

또한, 모세관 저장 부재(40)에 선택되는 섬유(46)는 이러한 용도에 자주 사용되는 다른 재료들에 비해서 잉크젯 잉크에 대한 반응이 적다. 잉크 성분이 모세관 저장 부재에 반응하는 경우에, 발포체 내에 최초로 투입되는 잉크는 프린트헤드(24)를 보충하기 위해 발포체로부터 제거되는 잉크와는 다르다. 이러한 잉크의 오염에 의해 프린트헤드의 수명이 단축되고 인쇄 품질이 저하된다.

마지막으로, 본 발명의 모세관 저장 부재는 발포체 유형의 통에 비해서 제작비가 적게 드는 압출된 중합체를 이용한다. 또한, 이러한 압출 중합체는 환경적인면에서 친숙하고, 또 기존에 사용된 발포체형의 저장 부재에 비해서 제작 에너지가 적게 소모된다.

Claims

잉크젯 프린트헤드(24)에 잉크를 공급하는 잉크 저장용기(12)에 있어서,

잉크를 저장하는 잉크통(34)으로서, 상기 잉크 저장용기(12)는 인쇄 시스템 내부에 삽입될 때 기준 중력 프레임에 관하여 상부 및 하부를 가지며, 상기 잉크 저장용기는 상기 잉크통으로부터 상기 프린트헤드로 잉크를 흐르게 하기 위해서 상기 잉크 저장용기의 하부에 근접한 유체 출구(36)를 구비하며, 상기 잉크통은 높이 치수, 폭 치수 및 길이 치수를 갖는 직사각형의 형상을 가지며, 각각의 상기 치수는 1인치 보다 크게 되어 있는, 상기 잉크통(34)과,

3차원의 다공성 부재를 규정하는 적어도 하나의 연속 섬유(46)로서, 상기 적어도 하나의 연속 섬유는 접촉점에서 그 자체에 접합되어 잉크 저장용 잉크통(34)의 내부에 배치되는 직사각형 형상의 자립형 구조를 형성하고, 상기 다공성 부재는 상기 잉크통의 하부에 평행한 방향으로 향하는 일반적인 섬유 방향을 가지며, 상기 자립형 구조체로부터 흡인되는 잉크가 상기 잉크젯 프린트헤드(24)에 공급되는, 상기 적어도 하나의 연속 섬유(46)를 포함하는

잉크 저장용기.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 연속 섬유(46)는 코어 재료(50)와 이 코어 재료(50)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 외피 재료(52)를 구비한 이성분 섬유이고, 상기 외피 재료(52)와 상기 코어 재료(50)는 서로 상이한

잉크 저장용기.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 연속 섬유(46)는 접촉점에서 서로 접합된 다수의 섬유인

잉크 저장용기.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 연속 섬유(46)는 섬유를 연화시켜 그 자체에 접합시키는 열에 의해서 그 자체에 접합되는

잉크 저장용기.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 연속 섬유(46)는 소정량의 잉크를 보유하고 또 소정량의 잉크의 방출을 제어하는 것이 가능한 상호 연통하는 틈새 공간(48)을 규정하는

잉크 저장용기.
원색 잉크 저장장치(12)에 있어서,

제 1 항에 따른 잉크 저장용기를 포함하며, 상기 잉크통(34)은 잉크를 보유하도록 상기 잉크통(34) 내부에 배치된 망상 조직 섬유(46)를 구비하며, 상기 섬유(46)의 망상 조직이 열에 의해 서로 융착되어 상기 잉크통(34) 내부에 잉크를 저장하기 위한 모세관 저장 부재(40)를 규정하고, 상기 섬유(46)의 망상 조직으로부터 흡인된 잉크가 상기 잉크젯 프린트헤드(24)에 공급되는

원색 잉크 저장장치.
제 6 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 적어도 하나의 섬유를 포함하고 있고, 상기 적어도 하나의 섬유는 코어 재료(50)와 이 코어 재료(50)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 외피 재료(52)를 구비한 이성분 섬유이며, 상기 외피 재료(52)와 상기 코어 재료(50)는 서로 상이한

원색 잉크 저장장치.
제 7 항에 있어서,

상기 코어 재료(50)는 폴리프로필렌인

원색 잉크 저장장치.
제 7 항에 있어서,

상기 외피 재료(52)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트인

원색 잉크 저장장치.
제 6 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 접촉점에서 서로 접합된 개별 섬유를 포함하는

원색 잉크 저장장치.
제 6 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 그것을 연화시키는 열을 가하는 것에 의해 열 융착되어, 상기 망상 조직 섬유(46)의 개별 섬유들이 접촉점에서 접합되는

원색 잉크 저장장치.
제 6 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 소정량의 잉크를 보유하고 또 소정량의 잉크의 방출을 제어하는 것이 가능한 상호연통하는 틈새 공간을 규정하는

원색 잉크 저장장치.
제 7 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 개별 섬유(46)의 코어 재료(50)는 상기 적어도 하나의 개별 섬유(46)의 30 중량% 내지 90 중량%를 포함하는

원색 잉크 저장장치.
제 6 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)의 각 섬유의 직경은 12 마이크로미터 이하인

원색 잉크 저장장치.
잉크젯 인쇄 시스템(10)에 사용하기 위한 잉크통(34)에 잉크를 공급하는 방법에 있어서,

잉크통(34)에 잉크를 공급하는 단계로서, 상기 잉크통은 인쇄 시스템 내에 삽입될 때 기준 중력 프레임에 관하여 상부 및 하부를 가지며, 상기 잉크통은 상기 잉크통으로부터 상기 프린트헤드까지 잉크를 흐르게 하기 위해 잉크통의 하부에 근접한 유체 출구(36)를 포함하며, 상기 잉크통은 높이 치수, 폭 치수, 길이 치수를 갖는 직사각형 형상을 가지며, 각각의 상기 치수는 1인치보다 크고, 상기 잉크통의 내부에 직사각형 형상의 망상 조직 섬유(46)가 배치되고, 상기 망상 조직 섬유(46)는 열에 의해 서로 융착되어 상호 연통하는 틈새 공간(48)을 규정하며, 상기 잉크통은 상기 인쇄 시스템 내에 삽입될 때 기준 중력 프레임에 관한 상부 및 하부를 가지며, 상기 잉크통은 상기 잉크통으로부터 상기 프린트헤드까지 잉크를 흐르게 하기 위해 상기 잉크통의 하부에 근접하는 유체 출구(36)를 포함하는, 잉크 공급 단계와,

상기 잉크통(34)에 공급되는 잉크를 모세관 작용에 의해서 상기 상호 연통하는 틈새 공간(48) 내로 흡인하는 단계를 포함하는

잉크 공급 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 잉크통(34)을 잉크젯 인쇄 시스템(10) 내에 설치하는 단계로서, 상기 잉크젯 인쇄 시스템은 상기 잉크통(34)과 유체 연통하는 잉크젯 프린트헤드(24)를 포함하는, 잉크통 설치 단계와,

잉크젯 프린트헤드(24)를 작동시켜 잉크를 방출하는 단계로서, 상기 잉크젯 프린트헤드(24)가 상기 망상 조직 섬유(46)로부터 잉크를 흡인하는 압력 구배를 발생시키는, 잉크 방출 단계를 포함하는

잉크 공급 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 적어도 하나의 섬유를 포함하며, 상기 적어도 하나의 섬유는 코어 재료(50)와 이 코어 재료(50)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 외피 재료(52)를 구비한 이성분 섬유이고, 상기 외피 재료(52)와 상기 코어 재료(50)는 서로 상이한

잉크 공급 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 코어 재료(50)는 폴리프로필렌인

잉크 공급 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 외피 재료(52)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트인

잉크 공급 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 접촉점에서 서로 접합되는 개별 섬유를 포함하는

잉크 공급 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 그것을 연화시키는 열을 가하는 것에 의해 열로 융착되어 상기 망상 조직 섬유(46)의 개별 섬유가 접촉점에서 접합되는

잉크 공급 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 개별 섬유(46)의 코어 재료(50)는 적어도 하나의 개별 섬유(46)의 30 중량% 내지 90 중량%를 포함하는

잉크 공급 방법.
제 15 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)의 각 섬유의 직경은 12 마이크로미터 이하인

잉크 공급 방법.
잉크통(34)으로부터 잉크젯 프린트헤드(24)에 잉크를 공급하는 방법에 있어서,

상기 잉크를 매체상에 침적시키도록 상기 잉크젯 프린트헤드(24)를 작동시키는 단계와,

상기 잉크통(34)으로부터 잉크를 흡인하는 단계로서, 상기 잉크통(34)은 인쇄 시스템 내에 삽입될 때 기준 중력 프레임에 관한 상부 및 하부를 가지며, 상기 잉크통은 상기 잉크통으로부터 상기 프린트헤드까지 잉크를 흐르게 하기 위해 잉크통의 하부에 근접한 유체 출구(36)를 포함하며, 상기 잉크통은 높이 치수, 폭 치수, 길이 치수를 갖는 직사각형 형상을 가지며, 각각의 상기 치수는 1인치보다 크고, 상기 잉크통(34)의 내부에 직사각형 형상의 망상 조직 섬유(46)가 구비되어 있고, 상기 망상 조직 섬유(46)는 서로 열에 의해 융착되어 모세관력에 의해 잉크를 보유하는 상호 연통하는 틈새 공간(48)을 규정하며, 상기 잉크통은 인쇄 시스템 내에 삽입될 때 기준 중력 프레임에 관한 상부 및 하부를 가지며, 상기 잉크통은 상기 잉크통으로부터 상기 프린트헤드까지 잉크를 흐르게 하기 위해 상기 잉크통의 하부에 근접한 유체 출구(36)를 포함하는, 잉크 흡인 단계를 포함하며,

상기 작동 단계는 모세관력을 극복하여 잉크를 상기 잉크통(34)으로부터 잉크젯 프린트헤드(24)로 흡인하는 압력차를 제공하는

잉크 공급 방법.
제 24 항에 있어서,

상기 망상 조직 섬유(46)는 개별 섬유를 포함하며, 상기 개별 섬유는 폴리프로필렌으로 이루어진 코어와, 코어 재료(50)를 적어도 부분적으로 포위하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 이루어진 외피를 구비하는 섬유를 갖는

잉크 공급 방법.
프린터 부분에 의한 작동에 응답하여 잉크의 방출 도중에 프린트헤드 내부에 부(負) 게이지 압력을 발생시키는, 잉크젯 프린트헤드(24)의 사용 중에 잉크를 공급하는 제 1 항에 따른 잉크 저장용기(12)에 있어서,

상기 잉크통(34)은 상기 잉크젯 프린터와 유체 연통하도록 구성되고,

상기 잉크 저장용기는 망상 조직 섬유를 포함하고 있고, 상기 잉크통(34) 내부에 배치된 접촉점에서 개별적으로 열 융착되어 상호연통하는 틈새 공간(48)을 규정하는 망상 조직 섬유로서, 상기 틈새 공간(48)은 상기 잉크통(34)을 프린터 부분 내에 삽입하는 동안 상기 잉크통(34)으로부터 잉크의 누출을 방지하기에 충분한 모세관력을 발생함과 아울러, 상기 프린트헤드 내부의 부 게이지 압력이 모세관력을 극복하여 상기 잉크통(34)으로부터의 잉크를 프린트헤드에 보급하는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 망상 조직 섬유를 포함하는

잉크 저장용기.
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