KR100794858B1

KR100794858B1 - 액체 수납 용기 및 액체 공급 장치

Info

Publication number: KR100794858B1
Application number: KR1020050130482A
Authority: KR
Inventors: 히까루 우에다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2008-01-14
Also published as: US7473302B2; TWI277519B; US20060137526A1; KR20060076713A; CN100389023C; TW200635784A; DE602005020108D1; EP1683641A1; CN1796138A; EP1683641B1

Abstract

본 발명은 기체-액체 분리막을 사용하는 내구성 있는 액체 공급 장치 및 내구성 있는 액체 수납 용기를 제공한다. 따라서, 액체 수납 용기(1)에 공기 통기구에 위치된 기체-액체 분리막(2)은 섬유부 및 원섬유부(2A)를 둘러싸도록 폐쇄된 원섬유부(2A)의 섬유부의 단부를 결속시키는 환형 노드부(2B) 및 섬유부로 구성된 원섬유부(2A)를 포함한다.

기체-액체 분리막, 액체 수납 용기, 원섬유부, 공기 통기구, 잉크 가이드 아웃 시스템

Description

액체 수납 용기 및 액체 공급 장치{LIQUID HOUSING CONTAINER AND LIQUID SUPPLY APPARATUS}

도1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 수납 용기의 개략적인 사시도이고, 도1b는 액체 수납 용기의 개략적인 단면도.

도2는 도1의 기체-액체 분리막의 표면 구조의 개략도.

도3a는 도2로부터 추출된 원섬유부만을 도시한 개략도이고, 도3b는 도2로부터 추출된 노드부만을 도시한 개략도.

도4a 및 4b는 반복된 도1b에 도시된 액체 수납 용기로부터 기체를 토출하는 작동이 반복되는 테스트를 도시하는 개략 단면도.

도5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 액체 수납 용기의 개략적인 단면도.

도6은 도5에 도시된 액체 수납 용기로부터 기체를 토출하는 작동의 개략적인 단면도.

도7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 액체 수납 용기의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액체 수납 용기

1A : 잉크 재충전 포트

1B : 잉크 공급 포트

2 : 기체-액체 분리막

2A : 원섬유부

2B : 환형 노드부

3 : 공기 통기구

8 : 잉크 가이드 아웃 시스템

12 : 부압 공급 경로

본 발명은 액체 공급 장치처럼 액체를 수납하는 액체 수납 용기에 관한 것이다.

액체를 수납하는 용기로써, 액체 수납 용기는 액체의 통로를 제어하는 동안, 기체를 통과시키는 기체-액체 분리막을 가진 것으로 종래에는 알려졌다. 예를 들어, 일본 특허 공개 공보 소61-24458호에서는 기체-액체 분리막이 설치된 잉크 탱크를 가진 잉크 제트 인쇄 헤드를 제안한다. 잉크 탱크의 일부분에서 형성된 개구는 기체-액체 분리막으로 덮여있다. 기체-액체 분리는 잉크의 누설을 방지하면서, 잉크 탱크로부터 기포를 제거하는 역할을 한다.

액체 수납 용기의 개구에 기체-액체를 분리하는 능력을 가진 막을 설치함으로써, 누설없이 액체를 수납하고, 막을 통해 액체 수납 용기로부터 기체를 제거하는 것이 가능하다.

그러나, 종래의 기체-액체 분리막을 사용하는 액체 수납 용기는 충분히 내구성이 있지 않다. 예를 들어, 일본 특허 공개 공보 소61-24458호에 발표된 것처럼 종래의 기체-액체 분리막이 설치된 잉크 탱크가 긴 기간에 걸쳐 사용되면, 기체-액체 분리막의 공기 투과성을 줄이기 위해 잉크(액체)는 기체-액체 분리막에 스며들 수 있다. 또한, 기체-액체 분리막은 잉크 탱크의 외부로 누설될 수 있는 잉크를 차단하기에 실패할 것이다. 이것은 인쇄 장치의 오염 또는 기능불량을 야기할 수 있다.

그런 결점은 액체의 표면 장력이 더 작을 때, 더 두드러지는 경향이 있다. 그러나, 예를 들어, 잉크 제트 인쇄 장치용 잉크를 위해 더 작은 표면 장력은 점점 더 요구되어왔다.

특히, 기체-액체 분리막을 통해 용기로부터 외부로 기체를 제거하기 위한 액체 수납 용기의 내부와 외부 사이의 대기압의 차이를 만드는 것을 포함하는 작동이 반복될 때 문제가 발생할 수 있다. 이런 경우에, 기체-액체 분리막의 액체 차단 능력이 조급하게 저하될 수 있다. 액체는 그 후 기체-액체 분리막으로 스며들 것이고, 액체의 누설을 야기할 것이다. 특히, 일본 특허 공개 공보 소61-24458호에 개시된 잉크 탱크처럼, 기체-액체 분리막을 통해 내부 기체를 제거하는 작동은 종종 여러번 반복되야 한다. 그러므로, 기체-액체 분리막의 반복되는 내구성을 보장하는 것이 중요하다.

또한, 그런 잉크 탱크용으로 사용되는 기체-액체 분리막은 잉크 탱크로부터 기체를 제거하는데 필요한 시간 또는 압력 차이를 줄이기 위해 가능한 높은 공기 투과성(단위 영역 당 투과된 기체의 양)을 갖는 것이 필요하다. 게다가, 수송중 잉크 탱크의 전복 또는 진동 또는 온도 변화로 인해 야기되는 잉크의 팽창에 의해 잉크에 높은 정압이 일시적으로 가해질 수 있다. 따라서, 기체-액체 분리막을 통해 잉크가 외부로 누설되는 가능성을 줄이기 위해, 기체-액체 분리막은 높은 유압 저항력을 갖아야 한다. 유압 저항력은 기체-액체 분리막을 통해 액체를 통과시키도록 기체-액체 분리막과 기밀 접촉하는 잉크처럼 액체에 압력을 가하기 위해 필요한 한계 압력을 의미한다.

본 발명의 목적은 기체-액체 분리막을 사용하는 내구성있는 액체 수납 용기와 액체 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 태양에서, 액체의 통로를 제한하면서 기체가 통과하도록 허용하는 기체-액체 분리막이 위치될 수 있는 개구를 가진 액체 수납 용기가 제공되고, 기체-액체 분리막은 섬유 영역을 둘러싸도록 폐쇄되고 섬유부의 단부를 결속시키는 환형 결속 영역 및 섬유부를 구비하는 섬유 영역을 포함한다.

본 발명의 제2 태양에서, 액체의 통로를 제한하면서 기체가 통과하도록 허용하는 기체-액체 분리막에 액체 공급 경로에서 개구를 가진 액체 공급 장치가 제공되고, 기체-액체 분리막은 섬유 영역을 둘러싸도록 폐쇄되고 섬유부의 단부를 결속시키는 환형 결속 영역 및 섬유부를 구비하는 섬유 영역을 포함한다.

본 발명은 실험의 결과로부터 얻은 지식과 아래에 설명된 설명 및 관련된 분석을 기초로 한다.

첫 번째, 액체 수납 용기는 액체의 유출을 제어하고, 내부적으로 남은 기체를 제거하도록 사용되는 개구에서 일반적인 기체-액체 분리막이 제공되게 생산된다. 액체로써 잉크가 액체 수납 용기에 수납되고 실제 사용 내구성 테스트가 수행된다. 그 후, 잉크는 기체-액체 분리막에 스며들고, 또한 누설된다. 특히, 용기로부터 기체를 반복적으로 제거하도록 기체-액체 분리막을 통해 용기의 내부와 외부 사이에 대기압의 차이가 반복적으로 만들어질 때, 다음의 즉, 기체-액체 분리막으로 잉크가 스며드는 것 및 기체-액체 분리막으로부터 액체의 누설이 현저하게 발생한다.

여기서, 기체-액체 분리막은 기공성 구조를 갖고, 섬유부의 단부가 결속되는 ("노드"로 불려지는) 영역 및 아주 얇은 섬유같은 구조를 가진 ("원섬유(fibril)"로 불려지는) 영역으로 구성된다. 기공성 구조의 기공 크기가 기체 분자의 크기보다 훨씬 크기 때문에, 기체-액체 분리막은 공기 투과성을 갖는다. 액체가 기체-액체 분리막과 접촉될 때, 이는 기공을 통해 투과한다. 따라서, 기체-액체 분리막을 통해 액체를 통과시키는 데 일정량의 에너지가 필요된다. 그러므로, 액체가 많아야 소정의 제한된 압력이 적용될 때, 기체-액체 분리막을 통과할 수 없다.

본 발명가는 용기로부터 기체의 반복된 제거로 인한 현상을 밀접하게 분석하고 검사했다. 본 발명가는 그러므로 잉크의 스며들기 또는 누설이 발생되는 기체-액체 분리막의 일부분에서 막의 구조가 부분적으로 파괴된 것을 발견했다. 발명가는 파괴가 기체-액체 분리막의 노드부에서 발생하는 것이 아니라 원섬유부의 섬유 구조의 파열에 상응되는 것을 또한 발견했다. 원섬유부의 섬유 구조는 기체-액체 분리막의 기체-액체 분리 메카니즘에 밀접하게 관련된다. 섬유 구조의 파열은 액체의 누설과 밀접하게 관련된다.

본 발명은 이러한 지식을 기초로 한다.

본 발명은 예를 들어 액체의 누설을 방지하기 위해 긴 기간동안 기체-액체 분리막으로 개구의 기능을 유지하도록 하고, 따라서 액체 수납 용기 및 액체 공급 장치의 내구성을 향상시키는 것이 가능하다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 효과, 특징 및 장점이 첨부된 도면과 관련하여 취한 실시예의 다음의 설명으로부터 좀더 명백해질 것이다.

본 발명의 실시예가 도면을 참조로 설명된다.

(제1 실시예)

도1a 내지 도4b는 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 도이다. 본 실시예에서, 상자 형상의 액체 수납 용기(1)는 수지 재료를 사용하여 생산된다.

개구로써 역할을 하는 작은 창은 액체 수납 용기(1)의 상부 표면에 형성된다. 기체-액체 분리막(2)은 그 후 작은 창을 폐쇄하기 위해 열 밀봉으로 부착되고, 따라서 공기 통기구(3)를 형성한다. 기체-액체 분리막(2)을 설치하기 위한 적당한 방법은 열 밀봉이다. 그러나, 물론 본 발명은 이것으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 접착제로 접합 또는 기계적인 고정(코킹)이 사용될 수 있다. 또한, 액체 수납 용기(1)는 액체로서 잉크(4)가 액체 수납 용기(1)로부터 자유롭게 충전되거나 토출될 수 있도록 (도시되지 않은)액체 공급 시스템에 연결된다. 예를 들어, 액체 공급 시스템은 잉크 탱크로부터 인쇄 헤드에 잉크를 공급한다. 이 경우, 잉크 탱크는 액체 수납 용기(1)에 형성된 액체 도입 포트에 개구 및 폐쇄 밸브를 통해 연결될 수 있다. 인쇄 헤드는 개구 및 폐쇄 밸브를 통해 액체 수납 용기(1)에 형성된 액체 유도 포트에 연결된다.

본 예에서 사용된 기체-액체 분리막(2)은 기공성 구조의 막을 형성하도록 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)을 포함하는 수지필름을 단일축으로 신장하고 그 후 막의 표면을 액체 방수 처리함으로써 생산된다. 본 예에서 액체 방수 처리는 막 표면 상에 플루오르 합성물의 층을 형성하기 위한 기술을 사용한다. 그러나, 임의의 다양한 일반적인 처리 방법은 수납된 액체 타입 및 막의 재료에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 이와 달리, 처리는 필요하다면 생략될 수 있다.

기체-액체 분리막(2)의 표면 형상은 아주 얇은 섬유와같은 구조를 가진 영역(2A, 원섬유부) 및 섬유부의 단부가 묶여진 구조를 가진 영역(2B, 노드부)으로 구성된다. 도2는 기체-액체 분리막(2)의 표면 구조를 개략적으로 도시한다. 도3a는 기체-액체 분리막의 구조를 쉽게 이해하도록 하기 위해 도2에 도시된, 표면 구조로부터 추출된 원섬유부(2A)만을 도시하는 도이다. 유사하게, 도3b는 기체-액체 분리막의 구조를 쉽게 이해하도록 하기 위해 도2에 도시된, 표면 구조로부터 추출된 노드부(2B)만을 도시하는 도이다.

기체-액체 분리막(2)이 단일축으로 신장시켜 형성되기 때문에, 원섬유부(2A)의 섬유 구조는 사실상 한방향으로 배열된 섬유를 포함한다. 섬유의 종단부는 노 드부(2B)를 형성하도록 함께 묶여진다. 노드부(2B)는 좀더 특징적인 표면 형상을 갖고, 즉, 환형이고 환형 구조가 대부분 연속적이다. 이 경우에, 환형 형상은 원형일 필요는 없지만, 섬유 영역으로써 역할을 하는 원섬유부(2A)를 "둘러싸도록 폐쇄된 구조"에 상응하는 모든 모양을 포함한다. 원을 제외하고, 환형 형상은 장사방형, 타원, 달걀형, 사다리꼴 또는 무정형 형상일 수 있다. 환형 형상은 섬유 영역으로써 역할을 하는 원섬유부(2A)를 둘러싸도록 폐쇄된 모든 구조를 포함한다.

노드부(2B)는 원섬유부(2A)를 둘러싸도록 폐쇄된 환형 결속 영역만이 되도록 갖고, 결속 영역은 원섬유부(2A)를 구성하는 섬유부의 단부를 결속으로써 얻어진다. 도2로부터 명백해지듯이, 노드부(2B)에 대해 다음은 즉, 노드부(2B)에 의해 둘러싸인 원섬유부(2A)의 크기 또는 형태와 원섬유부(2A)를 구성하는 섬유부의 수는 특별히 특정되지 않는다. 또한, 도3b로부터 명백해지듯이, 노드부(2B)는 다른 원섬유부(2A)를 둘러싸는 복수의 섬유부가 함께 연결되도록 형성된다.

그런 구조에서, 섬유 원섬유부(2A)는 환형 노드부(2B)에 연결되고, 이 구조는 테니스 라켓의 거트와 프레임에 유사하다. 그런 구조에서, 환형 노드부(2B)는 원섬유부가 당겨지는 방향으로 원섬유부(2A)의 섬유 구조상에 가해진 힘을 제한한다. 이것은 파괴 강도를 향상하기 위해 원섬유부(2A)의 변형의 크기를 감소시킨다.

액체로써 (표면장력 = 28mN/m)염료계 잉크(4)는 액체 수납 용기(1)에 채워지고 그러므로 생산된다. 그 후 기체-액체 분리막(2)을 통해 용기(1)로부터 외부로 기체(5)를 토출하도록 용기(1)의 기체(5)와 용기의 외부 사이에 대기압차가 반복적으로 형성되는 테스트가 수행된다. 도4a 및 도4b는 테스트를 도시한다. 즉, 도4a에서 용기(1)의 기체(5)상의 압력은 도4b에 도시된 것처럼, 기체-액체 분리막(2)을 통해 기체(5)를 토출하도록 용기(1)의 외부 대기압보다 작게 설정된다. 결과적으로, 작동은 도4a에 도시된 것처럼 용기(1)에 기체(5)를 도입하는 단계와 그 후 도4b에 도시된 것처럼 그것을 토출하는 단계를 포함하여 반복된다. 초기에는, 기체-액체 분리막(2)의 공기 투과성이 5.7μm/(Paㆍs)이고 대기압에서 용기(1)의 내부와 외부사이의 최대 차이는 20kpa이었다. 도4a 및 도4b에 도시된 것처럼, 기체(5)를 토출하는 작동이 반복되는 횟수는 10,000번이다.

본 명세서에서 사용된 용어"공기 투과성"은 단위 압력 차이를 기초로 단위 시간 내 막의 단위 면적 당 막을 통해 투과될 수 있는 기체(공기)의 양을 나타내는 값으로 언급된다. 특히, ISO-5636/5 또는 JIS-P8117에서의 공기 투과성의 정의가 일반적으로 사용된다. 본 예는 이 정의에 부합한다. 따라서 정의된 공기 투과성은 또한 ISO 공기 투과성이라고도 불린다.

도4a 및 도4b에 도시된 것처럼 그런 작동의 테스트동안 및 후에, 기체-액체 분리막(2)의 상태 및 투과된 기체의 양의 변화가 밀접하게 관찰된다. 결과적으로, 다음은 즉, 기체-액체 분리막(2)으로 액체가 스며드는 것과 종래의 기술에서 빈번하게 발생한 액체의 외부 누설은 관찰되지 않는다. 투과된 기체의 양은 크게 감소하지 않았다. 게다가, 기체-액체 분리막(2)의 표면 구조의 밀접한 분석은 막 구조의 파괴를 나타내지 않았다.

종래의 기술에서, 상기 적용에 종종 사용된 기체-액체 분리막(2)의 유압 저 항력의 증가는 기체-액체 분리막으로 액체를 스며들게 하는 것과 액체의 누설을 억제하기 위해 필수적인 것으로 고려된다. 그러나, 유압 저항력은 공기 투과성과 반대이다. 즉, 기체-액체 분리막의 기공 크기는 유압 저항력을 향상시키기 위해 감소되어야 한다. 이것은 공기 투과성이 희생되도록 가압한다. 그러나, 전력을 기울인 검사의 결과로써, 본 발명가는 공기 투과성을 감소시킬 필요없이 즉, 필요 이상으로 유압 저항력을 증가시킬 필요 없이 반복된 내구성이 향상될 수 있다고 확증했다. 즉, 상술한 바와 같이 그런 기체-액체 분리막의 사용은 기체가 반복적으로 제거되면 액체의 누설 및 액체의 스며드는 것을 억제함으로써 필요 이상의 유압 저항력을 증가시킬 필요없이 반복된 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 예에서, 염료 잉크(4)에 대하여 기체-액체 분리막(2)의 유압 저항력은 60kpa이다. 이 값은 실제 사용 조건하에서 온도가 변하거나 액체 수납 용기가 전복되면 일반적인 잉크 탱크같은 액체 수납 용기 내부에 일시적으로 발생할 수 있는 양압의 값보다 충분히 크다. 그러므로, 실제 사용동안, 온도의 변화 또는 액체 수납 용기의 전복의 결과로 액체 수납 용기(1)로부터 액체는 누설되지 않는다.

(제2 실시예)

제2 실시예에서, 원섬유부(2A)의 섬유 구조를 구성하는 섬유는 0.2마이크로미터의(㎛) 평균 두께를 가진다. 액체 수납 용기(1)를 생산하기 위한 다른 조건은 제1 실시예의 것과 유사하다.

원섬유부(2A)의 섬유 구조를 구성하는 섬유가 더 두꺼워질수록, 응력 강성은 섬유 구조를 다르게 파괴되도록 만들기 위해 증가한다. 예를 들어, 섬유가 원통형이면, 그것의 두께를 두 배로 하는 것이 인장 강성을 4배로 한다. 그러나, 섬유의 매우 큰 두께는 충분한 공기 투과성을 달성하는 것을 방지하도록 기체-액체 분리막의 기공크기를 감소시킨다.

검사의 결과로서, 본 발명가는 상기 구조를 가진 기체-액체 분리막(2)으로, 원섬유부(2A)의 섬유 구조를 구성하는 섬유가 적어도 0.1마이크로미터(㎛)의 평균 두께를 가질 때 충분한 파괴 강도가 달성되는 것을 발견했다. 본 명세서에서 사용된 것으로"섬유의 평균 두께"라는 용어는 원섬유부(2A)를 구성하는 각 섬유의 가장 얇은 부분의 직경의 평균 값으로 언급된다. 평균 두께는 기체-액체 분리막(2)의 전자 현미경 화상을 이용하여 사실상 측정될 수 있다. 물론, 평균값을 계산하기 위해 사용된 샘플의 수는 커져야 한다. 예를 들어, 적어도 100개의 섬유가 계산을 위해 사용된다면, 평균값은 통계적으로 충분하게 신뢰할 수 있는 정확성을 얻을 수 있다. 본 예에서, 원섬유부(2A)의 섬유의 평균 두께는 영역의 전자 현미경 화상을 기초로 (100×100μm)영역 내의 (약300)섬유의 각각 중에 가장 얇은 부분의 직경을 사실상 측정함에 의해 계산된다.

액체는 본 실시예에 따른 액체 수납 용기(1)에 채워지고 테스트는 제1 실시예처럼 기체(5)를 토출하는 작동이 반복되어 수행된다. 테스트 조건은 제1 실시예의 것과 유사하다. 결과적으로, 반복된 테스트 후에도, 다음의 발생 즉, 기체-액체 분리막(2)에 액체의 스며들기 및 기체-액체 분리막(2)으로부터 액체의 외부 누설이 방지된다. 또한, 다음 즉, 기체-액체 분리막(2)을 통해 투과된 기체의 양의 감소 및 막 구조의 파괴가 관찰되지 않는다.

(제3 실시예)

본 발명의 실시예에서, 개구(3)는 액체 수납 용기(1)의 상부에서 형성되고(도1a 및 도1b 참조), 개구는 기체가 투과되는 3 X 7mm 단면을 갖는 직사각형이다. 기체-액체 분리막은 공기 통기구(3)를 형성하도록 개구(3)에 설치된다. 이 경우에, 개구(3)의 단축(3mm 길이의 방향)은 기체-액체 분리막의 섬유 영역을 구성하는 섬유가 사실상 배열되는 방향에 평행하게 위치된다.

검사의 결과로서, 본 발명가는 상기 구성이 구체적으로 우리의 목적에 좋은 효과로 작용하는 것을 발견했다. 상술했듯이, 기체-액체 분리막의 강도는 기체-액체 분리막의 섬유부의 파괴로부터 야기되는 유체의 누설에 영향을 끼친다. 즉, 섬유에 가해진 팽창력은 파괴를 막기 위해 최소화 되어야 한다. 이것을 달성하기 위해, 전체 막의 변형을 억제하는 것이 효과적이다.

그러나, 예를 들어, 전체 막의 변형을 억제하기 위해 용기 내에 형성된 개구의 크기가 감소할 때, 공기 투과 영역 및 총 공기 투과성이 바람직하지 못하게 감소한다.

검사의 결과로서, 본 발명가는 막 강도에서 다시 말하면, 외부힘 하에서 변형과 유사하지 않게, 섬유 영역을 구성하는 섬유가 사실상 한 방향으로 배열되는 기체-액체 분리막에서 이방성을 관찰하였다. 즉, 기체-액체 분리막은 섬유가 배열되는 방향에 수직 방향으로 부드럽지만, 평행 방향으로 매우 높은 막 강도를 갖는다.

따라서, 이 관점에서, 검사는 아래에 설명된 구성을 얻기 위해 영역을 감소시킴없이, 기체의 반복적인 제거동안 액체의 누설을 억제하는 방법으로 만들어진다. 즉, 본 발명가는 (사각형)장축 및 단축을 갖도록 개구(3)를 형상짓고 기체-액체 분리막이 강한 방향 즉, 섬유가 배열되는 방향에 평행한 사각형의 단축을 설정함으로써 내구성이 매우 좋은 기체-액체 분리막을 가진 액체 수납 용기가 얻어지는 것을 발견했다.

이 경우에, 개구(3)는 사각형이다. 그러나, 물론, 공기 투과 방향에 수직인 개구의 단면이 단축 및 장축을 갖도록 형상될 때와 기체-액체 분리막의 섬유영역을 구성하는 섬유가 사실상 배열되는 방향에 개구 단면의 단축이 평행할 때 유사한 효과가 작용된다. 명세서에 사용된 용어"단축 및 장축을 가진 형상"은 단지 많아야 두 라인의 대칭축을 갖고 따라서 형태의 중심으로부터 불균일한 거리를 갖고, 따라서 단축 및 장축이 제한될 수 있는 모든 형태를 언급한다. 일반적인 형상은 직사각형, 타원, 달걀형, 장사방형, 평행사변형 및 사다리꼴을 포함한다. 형상은 상기 형태의 모서리를 약간 모따기 하거나 또는 둥글게 함으로써 얻은 형태를 명확하게 포함한다.

본 실시예는 특히 다음에 설명된 제4 및 제5 실시예에서 효과적이다.

(제4 실시예)

도5 및 도6은 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 도이다. 본 실시예에서, 상기 제2 실시예에서 생산된 액체 수납 용기는 잉크 수납 용기에 수납된 잉크를 분사하는 잉크 분사 장치를 생산하기 위한 잉크 수납 용기(1, 잉크 탱크)로서 사용된다.

본 장치에서 잉크 수납 용기(1)는 도5 및 도6에 도시된 것처럼 구성된다. 기체-액체 분리막(2)은 잉크 수납 용기(1)의 내부 및 외부 사이의 압력에서의 차이를 이용함으로써 잉크 수납 용기(1)에 존재하는 기체(5)가 토출될 수 있는 위치에 제공된다. 즉, 기체-액체 분리막(2)을 가진 공기 통기구(3)는 잉크 수납 용기(1)의 상부 표면에서 형성된다. 캡(6)은 그것이 공기 통기구(3)에 접촉할 수 있고 떠날 수 있도록 공기 통기구(3)에 제공된다. 캡(6)은 기체-액체 분리막(2) 상에 압력-제어가능 기밀식 챔버(R, 도6 참조)를 형성하도록 도6에 도시된 것처럼 그런 공기 통기구(3)를 덮는다. 캡(6)은 개방 및 폐쇄될 수 있는 (도시되지 않은)개구 및 폐쇄 밸브를 통한 부압 펌프와 같은 부압 생성 수단에 연결된다. 도6에 도시된 것처럼 형성된 기밀식 챔버(R)에 부압을 도입함으로써, 기체-액체 분리막(2)을 통해 잉크 수납 용기(1)의 내부와 외부 사이의 압력에서의 차이를 만드는 것이 가능하다.

선(7A 및 8A)은 잉크 도입 시스템(7) 및 잉크 가이드 아웃 시스템(ink guide-out system, 8)을 구성하도록 잉크 수납 용기(1)의 하부에 연결된다. 선(7A 및 8A)에는 잉크의 유동을 제어할 수 있는 밸브(7B 및 8B)가 각각 제공된다. 선(7A)은 잉크 수납 용기(1)의 내부에 잉크를 재충전하는 (도시하지 않은) 잉크 재충전 섹션에 연결된다. 선(8A)은 잉크 수납 용기(1)에 수납된 잉크를 방출하는 (도시하지 않은) 잉크 방출 섹션에 연결된다. 잉크 방출 섹션은 예를 들어, 잉크 제트 인쇄 헤드이다. 잉크 제트 인쇄 헤드와 함께, 잉크 수납 용기(1)의 내부로부터 공급되는 잉크는 인쇄 매체 상에 화상을 인쇄하기 위한 노즐을 통해 인쇄 매체 상에 방출될 수 있다.

그런 잉크 수납 용기(1)가 사용되면, 잉크는 잉크 도입 시스템(7)의 선(7A)을 통해 잉크 수납 용기(1)에 채워진다. 이 경우에, 캡(6)은 도5에 도시된 것처럼 공기 통기구(3)로부터 상향으로 분리된다. 또한, 잉크 도입 시스템(8)의 밸브(8A)는 선(8A)을 이용가능하게 하기 위해 개방된다.

잉크 수납 용기(1)가 잉크로 충전된 후에, 밸브(7B 및 8B)는 폐쇄된다. 또한, 캡(6)은 도6에 도시된 것처럼 기밀식 챔버(R)를 형성하기 위해 공기 통기구(6)를 폐쇄하기 위해 사용된다. 그 후, 부압은 챔버(R)에 압력을 줄이기 위해 기밀식 챔버(R)로 도입된다. 이것은 기체-액체 분리막(2)을 통해 잉크 수납 용기(1)의 압력을 감소시킨다. 잉크 수납 용기(1) 내부에서 혼합되고 남은 기체(5)는 도6에 도시된 것처럼 기체-액체 분리막(2)을 통해 기밀식 챔버(R)로부터 잉크 수납 용기(1)의 외부로 토출된다.

기체(5)가 잉크 수납 용기(1)의 내부로부터 토출된 후에, 캡(6)은 공기 통기구(3)와 분리된다. 그 후, 적절하고 제어가능하게 밸브(7B 및 8B)를 개폐함으로써, 잉크 도입 시스템(7)을 통해 잉크 재충전 섹션으로부터 잉크 수납 용기(1)의 내부로 잉크를 재충전하면서, 잉크 가이드 아웃 시스템(8)을 통해 잉크 수납 용기(1)로부터 잉크 방출 섹션으로 잉크를 공급하는 것이 가능하다. 기체(5)는 기체(5)가 잉크 수납 용기(1)에 남아 있는 것을 방지하기 위해 기체-액체 분리막(2)을 통해 잉크 수납 용기(1)로부터 토출된다. 이것은 잉크 방출 섹션에 기체(5)의 도입을 피하는 것이 가능하게 한다. 예를 들어, 잉크 방출 섹션이 잉크 제트 인쇄 헤드이면, 기포가 잉크 제트 인쇄 헤드에 들어갈 때, 잉크를 노즐을 통해 방출하는데 필요한 에너지는 기포의 체적에서의 변화에 의해 흡수될 수 있다. 몇몇의 경우에서, 온도의 변화는 노즐을 통한 잉크의 방출을 불안정하게 하는 기포의 체적을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 그런 문제는 잉크 수납 용기(1)내에 기체(5)가 남겨지는 것을 억제함으로써 방지될 수 있다.

잉크 도입 시스템(7)으로부터 기체(5)는 잉크와 함께 잉크 수납 용기(1)로 들어갈 수 있다. 그러므로, 기체-액체 분리막(2)을 통해 기체(5)를 토출하는 작동은 주기적으로 또는 적당한 횟수로 반복된다. 토출 작동 동안에 상술한 것처럼, 밸브(7B 및 8B)는 폐쇄되고 도6에 도시된 것처럼 부압이 기밀식 챔버(R)로 도입될 수 있도록 캡(6)은 기밀식 챔버(R)를 형성하도록 사용된다. 또한, 잉크 도입 시스템(7)의 밸브(7B)는 잉크 수납 용기(1)로부터 기체(5)를 방출하기 위해, 잉크 수납 용기(1)의 압력이 많아야 소정의 값에 도달할 때 자동으로 폐쇄되는 일반적으로 개방 밸브일 수 있다. 이와 달리, 도6에 도시된 것처럼, 캡(6)은 기밀식 챔버(R)를 형성하도록 항상 사용될 수 있다. 그 후, 부압은 잉크 수납 용기(1)로부터 기체(5)를 토출하도록 기밀식 챔버(R)로 도입될 수 있고, 반면에 기밀식 챔버(R)는 공기에 개방될 수 있다.

본 실시예에서, 기체(5)를 토출하는 작동은 상술한 것처럼 잉크를 재충전하고 공급하는 작동과 관련되어 반복된다. 잉크 수납 용기(1)의 내부 및 외부 사이의 대기압 차이는 20kpa이다. 기체(5)를 토출하는 작동의 횟수는 10,000번이다. 결과적으로, 기체-액체 분리막(2)으로 잉크의 스며들기 및 잉크의 누설은 발생하지 않았다. 반복된 내구성은 향상될 수 있다.

(제5 실시예)

도7은 본 발명의 제5 실시예를 도시하는 도이다. 본 실시예에 따른 잉크 수납 용기(1)는 잉크(4)를 용기(1)의 내부에 공급하도록 기체-액체 분리막(2)이 사용된다.

잉크 수납 용기(1)에는 잉크 재충전 포트(1A), 잉크 공급 포트(1B) 및 흡입 포트(1C)가 제공된다. 잉크 재충전 포트(1A)는 잉크(4)용 공급 경로(11)에 연결된다. 잉크 공급 포트(1B)는 잉크(4)가 잉크 제트 인쇄 헤드 등에 공급되는 것을 통한 (도시되지 않은) 잉크 공급 경로에 연결된다. 흡입 포트(1C)는 부압 펌프처럼 부압 공급 경로(12)에 연결된다. 흡입 포트(1C)는 부압이 잉크 수납 용기(1)에 도입되는 기체-액체 분리막(2)을 포함한다.

잉크(4)가 잉크 수납 용기(1)에 재충전되도록, 잉크 수납 용기(1)의 잉크(4)의 레벨(L)이 도7에 실선에 의해 도시된 것처럼 더 낮을 때, 잉크 공급 포트(1B) 연결된 잉크 공급 경로는 먼저 폐쇄된다. 그 후, 부압은 흡입 포트(1C)를 사용하는 기체-액체 분리막(2)을 통해 잉크 수납 용기(1)로 도입된다. 부압은 잉크 재충전 포트(1A)를 통해 잉크 재충전 경로(11)로부터 잉크 수납 용기(1)로 잉크를 흡입 또는 재충전하는 역할을 한다. 잉크가 흡입 또는 재충전될 때, 레벨(L)은 점차적으로 올라간다. 그 후, 레벨(L)이 도7의 교대로 길고 두 개의 짧은 사선에 의해 도시된 위치까지 올라가고 잉크(4)가 기체-액체 분리막(2)에 접촉될 때, 잉크(4)의 흡입 및 재충전은 자동적으로 정지된다. 즉, 잉크(4)의 통과를 방해하면서, 기체-액체 분리막(2)이 잉크 수납 용기(1)로부터의 기체가 통과하도록 허용하기 때문에, 레벨(L)이 기체-액체 분리막(2)의 위치에 도달할 때, 잉크(4)의 흡입 및 재충전은 자동적으로 정지된다.

이런 식으로, 기체-액체 분리막(2)은 잉크 수납 용기(1)로 잉크(4)의 소정량을 재충전하는데 사용될 수 있다.

본 실시예는 잉크 수납 용기의 내부와 외부 사이의 압력의 차이를 만들도록 외부 잉크 수납 용기로부터 잉크 수납 용기의 압력을 감소시킴으로써 기체의 제거와 동시에 잉크가 충전되는 구성을 도시한다. 그러나, 잉크는 잉크 수납 용기의 내부와 외부 사이의 압력의 차이를 만들도록 잉크 수납 용기의 내부에 압력을 가함으로써 기체의 제거와 동시에 재충전될 수 있다.

(다른 실시예)

액체 수납 용기는 잉크뿐 아니라 임의의 다양한 액체를 수용하는 용기로써 넓게 적용가능하다.

또한, 본 발명은 액체 수납 용기의 내부와 외부 사이의 압력의 차이를 형성함으로써 기체-액체 분리막을 통해 액체 수납 용기의 내부로부터 외부에 기체를 토출할 수 있다(압력은 용기의 내부에서 낮고 용기의 외부에서 높다). 기체-액체 분리막이 설치될 수 있는 액체 수납 용기에서 개구는 상기 제1 내지 제3 실시예의 경우에서처럼 기체-액체 분리막을 통해 액체 수납 용기로부터 기체가 토출되도록 하는 공기 통기구일 수 있다. 개구는 제4 실시예의 경우에서처럼 기체 액체 분리막을 통해 도입되는 액체를 흡입하는데 요구되는 부압을 허용하는 흡입 포트일 수 있다. 이와 달리, 개구는 기체 액체 분리막을 통해 액체 수납 용기의 내부에 대기압이 작용하게 할 수 있다.

본 발명은 액체 공급 경로에 배열되고 상기 액체 수납 용기의 것들과 유사한 부품을 포함하는 액체 공급 장치 및 액체 공급 경로의 상기 개구를 구비한 액체 공급 장치에 또한 적용가능하다. 액체 공급 경로는 액체 재충전 섹션으로부터 액체를 사용하는 잉크 제트 인쇄 헤드 또는 액체 수납 용기같은 섹션까지 액체를 공급하도록 사용된다. 상술된 그런 개구가 그런 액체 공급 경로에서 형성되면, 배열은 상술된 것처럼 개구에 배치된 기체 액체 분리막의 내부와 외부 사이의 압력의 차이를 명확하게 만들도록 제공될 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예에 대해 자세히 설명되고, 변화 및 수정이 더 넓은 태양으로 본 발명의 범위 내에서 만들어질 수 있다는 것이 본 분야의 당업자들에게 전술된 것으로부터 명백해 질 것이고 그러므로, 명확한 청구범위에서 모든 그런 변화를 포함하려고 의도된다.

본 발명을 통해 긴 기간동안 예를 들어 액체의 누설을 방지하기 위한 기체-액체 분리막을 구비한 개구의 기능을 유지하도록 하고, 따라서 액체 수납 용기 및 액체 공급 장치의 내구성이 향상되는 것이 가능하다.

Claims

잉크 제트 기록 헤드로부터 토출되는 액체를 수납하는 내부와, 상기 내부와 그 외부와의 사이를 소통시키는 개구와, 상기 개구에 배치되어 기체의 통과는 허용하면서 액체의 통과는 제한하는 기체-액체 분리막을 구비하고, 상기 내부와 상기 외부와의 사이에 압력차를 발생시킴으로써 상기 기체-액체 분리막을 통해 상기 내부에 존재하는 기체를 상기 외부로 배출하도록 구성된 액체 수납 용기에 있어서,

상기 기체-액체 분리막은 섬유부에 의해 구성되는 섬유 영역과, 상기 섬유부의 단부를 결속하면서 상기 섬유 영역을 둘러싸도록 폐쇄된 환형의 결속 영역을 포함하도록 구성된 수지제 필름체인 것을 특징으로 하는 액체 수납 용기.
제1항에 있어서, 상기 섬유부는 적어도 0.1㎛의 평균 두께를 갖는 액체 수납 용기.
제1항에 있어서, 상기 섬유부는 사실상 한 방향으로 배열되는 액체 수납 용기.
제1항에 있어서, 상기 기체-액체 분리막의 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하는 액체 수납 용기.
제3항에 있어서, 상기 개구는 단축 및 장축으로 이루어지고, 상기 개구에 위치된 기체-액체 분리막의 섬유 배열 방향은 개구의 단축 방향에 사실상 평행한 액체 수납 용기.
제1항에 있어서, 상기 액체 수납 용기는 액체 잉크가 수납되는 잉크 탱크를 구성하는 액체 수납 용기.
잉크 제트 기록 헤드에 이르는 액체 공급 경로에서, 액체의 통과는 제한하면서 기체의 통과는 허용하는 기체-액체 분리막이 위치될 수 있는 개구를 가진 액체 공급 장치에 있어서,

상기 기체-액체 분리막은 섬유부에 의해 구성되는 섬유 영역과, 상기 섬유부의 단부를 결속하여 상기 섬유 영역을 둘러싸도록 폐쇄된 환형의 결속 영역을 포함하도록 구성된 수지제 필름체인 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
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