KR19980042466A - 액체 토출용 용기 - Google Patents

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Abstract

토출될 액체를 저장하는 용기는, 부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와, 액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와, 부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 안에 대기를 도입하기 위하여 모세관력 발생부를 형성하는 대기 도입 통로를 갖추고 있는 격벽을 포함하며, 상기 모세관력 발생부에 의해 생성된 모세관력이 H ＜ h ≤ Hs－Hp－δh를 만족한다. 여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 모세관력 발생부에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPc/φg이고, 여기서 δPc는 발생된 모세관력, H는 모세관력 발생부와 토출구를 포함하는 액체 토출 헤드 평면 사이의 위치 수두 차, Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(Hs의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력, Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 모세관력 발생부 사이의 위치 수두 차이고, δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg)이고, 여기서 δPe는 압력 손실.

Description

액체 토출용 용기
본 발명은 액체 토출용 액체 수용 용기에 관한 것이며, 특히, 잉크 제트 기록 장치와 함께 사용 가능한 액체 잉크 또는 처리 액체를 담기에 적절한 액체 수용 용기에 관한 것이다.
일반적으로, 잉크 용기에는 잉크 제트 헤드로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 포트 및 잉크 용기 내로 잉크 소비에 대응하는 부피의 공기를 도입하기 위한 공기 벤트가 제공된다.
이러한 두 개의 개구를 갖는 잉크 용기에서, 잉크의 불연속 없이 잉크 제트 헤드에 잉크를 안정적으로 공급할 수 있는 것과, 기록 작업이 수행되지 않을 때 주변 상태의 변화시에도 잉크의 누설이 방지되는 것과, 잉크 용기의 교환시에 밀봉 해제시 잉크의 누설이 확실히 방지될 수 있는 것이 바람직하다.
본 출원의 출원인에게 양도된 특허 출원에서는 잉크와 같은 액체를 수용하기 위해 대체로 기밀 밀봉된 공간 및 상기 희망 사항을 충족시키기 위해 인접한 부압 발생 부재가 제공된 부압 발생 챔버를 갖는 잉크 수용 용기를 제안하고 있다.
이 특허 출원은 일본 특허 공개 평7-125232호, 미국 특허 제5,509,140호, 일본 특허 공개 평7-68778호 등이다.
예를 들어, 일본 특허 공개 평7-125232호는 밀봉 공간 내의 잉크가 적절히 소비되도록 용기의 측면에 잉크 공급 튜브의 삽입에 의해 부압 발생 부재에 압력 전달(compression distribution)이 발생되는 것을 제안한다.
일본 특허 공개 평7-125232호는 공기 벤트가 제공된 챔버 및 부압 발생 부재를 수용하는 부압 발생 부재와, 공기 벤트로부터 이격된 위치에 제공된 작은 연결부를 통해서만 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연결되어 챔버를 수용하는 부압 발생 부재에 공급되는 잉크를 직접 수용하기 위한 액체 수용 챔버를 포함하여, 그에 의해 부압 성질이 안정화되며 잉크의 사용 효율이 증가되는 잉크 용기를 개시하고 있다. 미국 특허 제5,509,140호는 기액 교환 촉진 구조를 가짐으로써 기액 교환이 신속하게 발생될 수 있으며 안정화된 부압 구역이 초기 상태에서 보장되는 잉크 수용 용기의 내부 구조가 개시한다.
일본 특허 공개 평7-68778호는 잉크 수용 용기의 하부에서 잉크 공급이 수행되는 용기를 개시하며, 상기 미국 특허 제5,590,140호에서 개시된 발명이 사용될 때 임시 정체부로서 리세스(recess as temporary stagnation)가 하부에 형성된다.
이들 발명은 본 출원의 출원인의 상용 제품에서 사용된다. 한편, 일본 실용신안 등록 출원 소57-16385호는 상술된 발명과는 다른 버드-피드(치킨-피드)식 잉크 공급을 개시한다.
최근, 잉크 제트 기록 장치에 대한 수요가 증가하고 있으며, 고속 고품질의 기록에 대한 기대도 증가하고 있다.
잉크 제트 기록 장치의 사용 빈도가 증가하여 잉크의 소비량도 증가하며, 따라서, 잉크 용기는 보다 자주 교환되어야 하며, 이는 사용자에게는 번거로운 일이다. 따라서, 잉크 용기의 교환 빈도를 감소시키기 위해 대용량의 잉크 용기가 바람직하다.
고품질의 화상의 견지에서, 큰 표면 장력을 갖는 잉크를 사용하여 기록재 상에 잉크의 피더링(feathering)을 방지하는 것이 바람직하다.
본 발명은 잉크 용기를 보다 개선하도록 되어 있다.
용기의 크기가 큰 경우, 부압 발생 부재의 압축 상태의 변화가 본질적으로 커서 낮은 합격률을 보일 수 있다.
한편, 도2에서 도시된 구조는 공지되어 있으며, 여기서 부재는 흡수재와 공급 포트 사이에 배치된 흡수재의 모세관력보다 큰 모세관력을 갖는다. 공기 벤트(C)는 용기(A)의 상부 벽(B)에 형성되며, 잉크 공급 포트(E)는 하부 벽(D)에 형성된다. 개방 셀 부재(F)는 내부(하나의 챔버)에 수용된다. 압접 부재(G, press-contact member) 전체는 용기(A) 내에 있으며, 이는 잉크 공급 포트(E)를 덮는다.
압접 부재는 다공성 부재 또는 섬유 번들 부재 등(압접 부재)의 밀도보다 높은 밀도를 갖는 다공성 부재로 되어 있으며, 잉크 토출 기록 헤드와 같은 기록 수단으로 잉크를 공급하기 위해 공급 튜브에 의해 압박된다. 이를 위해, 압접 부재는 공급 튜브의 압박 방향으로 소정의 길이를 갖는다.
이 경우, 다공성 부재는 도22에서 도시된 바와 같이 압박된다.
일본 특허 공개 평7-68778호는 하향 잉크 공급 포트 및 압접 부재를 갖는 잉크 용기를 개시한다.
일본 특허 공개 평5-104735호는 압접 부재를 갖는 잉크 용기를 개시한다. 이러한 구조에서, 압접 부재는 그 일부가 잉크 용기 외향으로 돌출하도록 배치되며, 따라서, 부압 발생 부재(흡수재)에 대한 진입 또는 압박 정도는 이전 실시예에서보다 작다. 따라서, 부압 발생 부재로 압접 부재의 압박에 의한 연결부에 대한 영향은 이전 예에서만큼 크지 않다.
본 발명은 다른 개선에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 주 목적은 안정화된 부압 상태가 유지될 수 있으며 대체로 밀봉된 공간 내의 액체가 효율적으로 공급될 수 있는 액체 수용 용기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 안정화된 상태의 기액 교환 구조를 사용하는 액체 공급 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 단위 시간 당 다른 잉크 공급량을 갖는 용기들을 위해 공통의 구조가 사용될 수 있는 관계를 제공하는 데 있다.
본 명세서에서, 모세관력은 모세관이 소정 액체 표면을 갖는 액체에 위치될 때 소정 액체 표면으로부터 모세관 내의 액체 표면의 높이[h(cmAq)]를 의미하며, 부압은 소정 액체 표면 위치에서 액체 내부 압력[-h(cmAq)]이다. 본 명세서에서, 잉크는 잉크 제트 기록 장치에서 사용되는 액체 잉크 및 기록 시 잉크를 처리하기 위한 액체를 의미한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 토출될 액체를 저장하는 용기가 제공되며,
부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 안에 대기를 도입하기 위하여 모세관력 발생부를 형성하는 대기 도입 통로를 갖추고 있는 격벽을 포함하며,
상기 모세관력 발생부에 의해 생성된 모세관력이 다음과 같은 H ＜ h ≤ Hs－Hp－δh를 만족시킨다.
여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 모세관력 발생부에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPc/φg이고, 여기서 δPc는 발생된 모세관력, H는 모세관력 발생부와 토출구를 포함하는 액체 토출 헤드 평면 사이의 위치 수두 차, Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(H의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력, Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 모세관력 발생부 사이의 위치 수두 차이고, δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg이고, 여기서 δPe는 압력 손실.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 토출될 액체를 저장하는 용기가 제공되고,
부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 안에 대기를 도입하기 위하여 모세관력 발생부를 형성하는 대기 도입 통로를 갖추고 있는 격벽을 포함하며,
상기 모세관력 발생부에 의해 생성된 모세관력이 H + hm ＜ h ≤ Hs－Hp－δh를 만족시킨다.
여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 모세관력 발생부에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPc/φg이고, 여기서 δPc는 발생된 모세관력, H는 모세관력 발생부와 토출구를 포함하는 액체 토출 헤드 평면 사이의 위치 수두 차, Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(H의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력, Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 모세관력 발생부 사이의 위치 수두 차이고, δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg이고, 여기서 δPe는 압력 손실, hm은 중력가속도(g)와 밀도(φ)의 곱으로 나누어진 설계 마진 모세관력이고(차원은 길이), 즉 hm ＝ δPm/φg이고, 여기서 δPm은 설계 마진의 모세관력.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 토출될 액체를 저장하는 용기가 제공되며,
부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 모세관력 발생부를 자체에 갖추고 있는 격벽과,
부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥측에 마련된 액체 공급 개구 내에 위치하고 그 상단 표면이 부압 발생 부재에 접촉된 압접 부재를 포함하며,
상기 유체 연통로로부터 이 유체 연통로에 가장 근접한 압접 부재의 일부분까지의 거리(l1)가 l1＜ (Hs－Hpa－h) / δh를 만족시킨다.
여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 압력을 나눔으로써 정의되는 유체 연통로 인접부의 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPca/φg이고, 여기서 δPca는 유체 연통로 인접부의 압력,
Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(Hs의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력,
Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 유체 연통로의 인접부 사이의 위치 수두 차이고,
δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg이고, 여기서 δPe는 압력 손실.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 공기와 유체 연통하는 공기 벤트 및 액체를 액체 토출 헤드에 공급하는 액체 공급부가 마련되어 있고 부압 발생 부재를 수용하는 부압 발생 부재 수용 챔버와, 상기 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 하는 유체 연통 통로를 제외하고는 실질적으로 밀봉된 액체 저장 챔버와, 공기를 상기 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 상기 액체 저장 챔버로 도입시키고 모세관력 생성부를 제공하는 공기 도입 통로가 마련되어 있으며 상기 부압 발생 부재 수용 챔버와 상기 액체 저장 챔버를 분리하는 격벽과, 상기 부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥면에 마련된 상기 액체 공급구에 있으며 상단면이 상기 부압 발생 부재와 접촉되는 압력 접촉 부재를 포함하며; 상기 유체 연통 통로로부터 상기 유체 연통 통로에 가장 근접한 상기 압력 접촉 부재의 부분까지의 거리(l1)가 l1(Hs-Hp-h)/δh인, 토출될 액체를 저장하는 용기가 마련된다. 여기서, h는 압력을 토출될 액체의 밀도(φ)와 중력 가속도(g)의 곱으로 나눔으로써 정의되는 유체 연통 통로 부근의 모세관력인데(h의 차원은 길이), 즉 h=δPc/φg(여기서, δPc는 유체 연통 통로 부근의 압력)이며, Hs는 부압 발생 부재에 의해 생성된 모세관력을 토출될 액체의 밀도(φ)와 중력 가속도(g)의 곱으로 나눔으로써 정의되는 모세관력인데(Hs의 차원은 길이), 즉 Hs=δPs/φg(여기서, δPs는 부압 발생 부재의 모세관력)이고, Hp는 부압 발생 부재에서의 기체-액체 경계면과 유체 연통 통로 부근 사이의 위치 수두차(potential head difference)이며, δh는 유체 연통 통로와 부압 발생 부재를 통한 액체 공급구 사이의 압력 손실을 밀도(φ)와 중력 가속도(g)의 곱으로 나눔으로써 정의된 수두 손실인데(δh의 차원은 길이), 즉 δh=δPe/φg(여기서, δPe는 압력 손실)이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 액체가 충전된 때 액체 저장 챔버는 액체만을 저장하며, 부압 발생 부재 수용 챔버 내의 부압 발생 부재에서 액체는 설정 높이(기체-액체 경계면 위치)까지 저장된다. 액체 공급구를 통한 액체의 소비에 의해, 기체-액체 경계면은 하강한다. 공기를 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 내로 도입시키고 모세관력 생성부를 갖는 공기 도입 통로의 상단부에 기체-액체 경계면이 도달한 때, 공기는 공기 도입 통로 내로 도입된다. 그리고 나서, 공기는 공기 도입 통로 내에 구성된 모세관력 생성부에 의해 제공되는 모세관력에 대항하여 액체 연통 통로를 통해 액체 저장 챔버로 들어간다. 그리고 나서, 액체 저장 챔버 내의 액체는 부압 발생 부재 수용 챔버 내로 공급된다(기체-액체 교환). 결국, 액체는 공기 도입 통로의 모세관력 생성부 내로 재충전되며, 모세관력이 발생되어 액체 저장 챔버로부터의 액체 공급을 중단시키도록 한다.
액체를 소비하는 동안의 대부분에 있어서, 기체-액체 교환이 반복되며, 부압 발생 부재 내에서 생성된 부압은 공기 도입 통로의 모세관력 생성부의 모세관력에 의해 결정된다. 따라서, 모세관력을 적절히 선택함으로써, 생성된 부압은 일정하게 제어될 수 있어서, 부압 특성이 안정하게 된다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 용기 및 일체 헤드형 용기 케이스를 도시하는 개략 사시도로서, (a)는 장착 전의 상태를 도시하고, (b)는 장착 후의 상태를 도시한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 잉크 용기를 도시하는 단면도.
도3은 도2의 잉크 용기의 주요부를 도시하는 사시도.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 용기의 주요부를 도시하는 단면도.
도5는 본 발명의 잉크 용기의 작동을 도시하는 개략 단면도.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 용기에서, 잉크 소비에 대한 잉크 제트 헤드의 토출구를 포함하는 평면에서의 생성된 부압의 변화를 나타내는 그래프.
도7은 도2의 잉크 용기의 주요부의 개략 단면도(a) 및 격벽의 개략 정면도(b).
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기의 개략 단면도(a) 및 다른 실시예에 따른 격벽의 개략 정면도(b).
도9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기를 도시하는 개략 단면도(a) 및 격벽의 개략 정면도(b).
도10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽의 개략 사시도(a), 격벽의 개략 단면도(b), 및 격벽의 개략 정면도(c).
도11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 격벽의 개략 사시도(a), 격벽의 정면도(b), 격벽의 개략 단면도(c) 및 다른 실시예에 따른 격벽의 개략 단면도(d).
도12는 모세관력 생성부(A 내지 E)를 갖는 여러 실시예의 격벽의 개략 단면도.
도13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 용기의 사시도.
도14는 흡수재의 모세관력(Hs)이 나타나 있는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 용기의 단면도.
도15는 모세관력 생성부와 흡수재의 기체-액체 경계면(LL) 사이의 위치 수두차(Hp)와, 기체-액체 교환시의 흡수재의 압력 손실(δh)이 나타나 있는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 용기의 단면도.
도16은 모세관력 생성부와 다른 흡수재의 기체-액체 경계면(LL) 사이의 위치 수두차(Hp)와, 기체-액체 교환시의 흡수재의 압력 손실(δh)이 나타나 있는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 용기의 단면도.
도17은 본 발명의 실시예에서의 매개 변수의 개략도.
도18은 본 발명의 실시예에서의 매개 변수의 개략도.
도19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액체 토출용 액체 용기의 주요부의 단면도.
도20은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 액체 토출용 액체 용기의 주요부의 단면도.
도21은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 토출될 액체를 위한 액체 용기를 도시하는 단면도.
도22는 액체 토출을 위한 종래의 액체 용기의 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 잉크 용기
12 : 공기 벤트
14 : 잉크 공급 실린더
16 : 레버 부재
20 : 용기 케이스
22 : 잉크 제트 헤드
34 : 부압 발생 부재 수용 챔버
36 : 잉크 저장 챔버
38 : 격벽
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다.
도1 및 도2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 액체 토출용 액체 수용 용기로서의 잉크 용기(10)는 직사각 평행 육면체 형상이며, 잉크 용기는 잉크 용기의 내부와 공기 사이에서의 유체 연통을 위한 공기 벤트(12)가 마련된 상부벽(10U)을 구비한다.
공기 벤트(12)는 사출 성형에 의해 형성될 때 통상적으로 약 1 mm의 직경을 갖는다. 잉크의 증발은 일종의 산포 현상이므로, 이는 산포 발생에 비례하여 증가하고 산포 거리의 2제곱에 비례하여 감소한다. 도13의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 공기 벤트(12)의 부분으로 연장되는 홈이 상부벽(10U)에 형성되고, 홈은 공기 통기 홈(11)으로서 역할하도록 지그재그형 또는 미로형 홈이다.
길고 복잡한 공기 통기 통로를 구성하는 길고 복잡한 공기 통기 홈(11)을 덮도록, (도시되지 않은) 필름 부재가 잉크 용기(10)의 상부벽(10U) 상에 용접 또는 접착제에 의해 장착된다. 이렇게 함으로써, 잉크의 증발량은 공기 벤트(12)를 공기로 직접 개방시키는 것과 비교할 때 1/1000 내지 1/10000로 감소될 수 있다. 도13의 (b)는 예컨대 소비량이 큰 흑색 잉크를 위한 용기의 외관을 도시한다.
필름 부재의 일부는 파지부(picking portion)로서 역할하도록 잉크 용기(10)의 단부면을 지나 연장된다. 파지부에는 파지부임을 나타내는 표지가 마련된다. 필름 부재에는 공기 통기 홈의 일부분에서 제거하는 것을 돕도록 부분 절결부가 마련되며, 필름 부재를 부분 절결부를 따라 절단함으로써, 공기 통기 홈(11)의 단부는 노출되거나 밀봉되지 않게 되어, 공기와 유체 연통하도록 하여서 공기 벤트(12)를 개방시킨다. 도1에서, 간결하게 하기 위하여 공기 벤트(12)만이 상부벽(10U)에 도시되어 있다.
잉크 용기(10)의 하부벽(10B)에는 액체 분배용 액체 공급구로서의 잉크 공급구를 포함하는 돌출된 원통 부분 형태의 잉크 공급 실린더(14)가 마련된다. 상업적인 용기의 유통 과정에서, 공기 벤트(12)는 필름 등에 의해 밀봉되며, 잉크 공급 실린더(14)는 캡 등의 잉크 공급구 밀봉 부재에 의해 밀봉된다. 외부에서 잉크 용기(10)와 일체로 성형된 레버 부재가 참조 부호 16으로 나타나 있으며 탄성적으로 변형될 수 있다. 레버 부재에는 중간부에서 로킹하기 위한 돌출부가 마련된다.
인쇄 헤드와 일체로 되어 잉크 용기(10)를 수용하는 용기 케이스가 참조 부호 20으로 나타나 있다. 용기 케이스(20)의 하부 부분에는 일체형 컬러 잉크 제트 헤드(22)가 마련된다. 컬러 잉크 제트 헤드(22)에는 하방으로 향한 복수개의 토출구(복수개의 토출구를 갖는 표면)가 마련된다
도1의 (a)에 도시된 위치를 취하는 잉크 용기(10)는 일체 헤드형 용기 케이스(20) 내에 배치되어, 잉크 공급 실린더(14)가 컬러 잉크 제트 헤드(22)의 도시되지 않은 잉크 공급 실린더 수용부와 결합되게 하고 컬러 잉크 제트 헤드(22)의 잉크 통로 실린더가 잉크 공급 실린더(14)로 들어가게 한다. 그리고 나서, 레버 부재(16)의 로킹 돌출부(16A)는 일체 헤드형 용기 케이스(20)의 설정 위치에 형성된 결합부와 결합되어, 도1의 (b)에 도시된 통상의 장착 상태가 이루어지도록 한다. 잉크 용기(10)가 장착되는 일체 헤드형 용기 케이스(20)는 잉크 제트 기록 장치의 캐리지 상에서 지지되어, 인쇄 가능 상태가 이루어지도록 한다. 이러한 상태에 의해, 잉크 용기(10)의 바닥부와 인쇄 헤드의 토출구를 포함하는 평면 사이에 설정된 위치 수두차(H)가 제공된다.
도2를 참조하여, 잉크 용기(10)의 모든 실시예들에 공통인 내부 구조에 대하여 설명하기로 한다.
잉크 용기(10)는 상부 부분에서 공기 벤트(12)를 통해 공기와 유체 연통하며, 하부 부분에서 잉크 공급구와 유체 연통한다. 잉크 용기는 부압 발생 부재로서의 액체 흡수재(32)를 수용하는 부압 발생 부재 수용 챔버(34)와, 액체 잉크를 수용하도록 실질적으로 밀봉된 액체 저장 챔버(36)를 포함하며, 이들 챔버들은 격벽(38)에 의해 분리된다. 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 및 액체 저장 챔버(36)는 잉크 용기(10)의 바닥부에 인접하여 격벽(38)에 형성된 유체 연통 통로를 통해서만 유체 연통한다.
부압 발생 부재 수용 챔버(34)를 한정하는 잉크 용기(10)의 상부벽(10U)에는 압축 상태 하에서 부압 발생 부재 수용 챔버(34)에 수용된 흡수재(32)와 접촉하도록 내측으로 연장하는 복수개의 일체 성형 리브(42)가 마련된다. 따라서, 상부벽(10U)과 흡수재(32)의 상부면 사이에 공기 완충 챔버(44)가 형성된다. 흡수재(32)는 열압축된 우레탄 발포재로 형성되며, 후술되는 바와 같이 설정 모세관력을 생성하도록 압축 상태 하에서 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 내에 수용된다. 설정 모세관력을 발생시키는 흡수재(32)의 기공 크기의 절대치는 사용될 잉크의 재료, 잉크 용기(10)의 치수, 잉크 제트 헤드(22)의 토출구를 포함하는 평면의 위치[위치 수두차(H)] 등에 따라 상이하다. 그러나, 후술되는 모세관력 생성부로서의 모세관력 생성 홈 또는 통로 내에서의 모세관력보다 큰 모세관력을 발생시키는 것이 요구되며, 따라서, 그 최소 한계치는 이러한 관점으로부터 바람직하게는 약 50/인치이다.
잉크 공급 포트(14a)를 한정하는 잉크 공급 실린더(14)에서, 압접 부재(46)는 디스크나 칼럼의 형태로 되어 있다. 압접 부재(46)는 그 자체 폴리프로필렌으로 구성하거나 또는 실례로 그렇게 생각되고, 외력에 의해 용이하게 가변되지 않는다. 압접 부재(46)는, 그것이 (용기 케이스(20) 내에 장착되지 않은) 도2의 도시 상태에 있을 경우, 흡수재(32)의 국소 압축을 위해 흡수재(32) 내에 압축된 채 유지된다. 잉크 공급 실린더(14)의 단부에는 외부로 이탈을 방지하기 위해 압접 부재(46)의 인접에 접촉된 플랜지(14b)가 제공된다.
압축 크기는, 칼라 잉크 제트 헤드(22)의 잉크 통로 실린더(14)가 잉크 공급 실린더(14)에 있을 경우, 되도록이면 1.0 내지 3.0mm되게 하고 그 안에 있지 않을 경우는 0.5 내지 2.0mm로 한다. 이런식으로, 잉크의 연결은, 잉크 용기가 장착되면 잉크의 적정 흐름을 보장해 주면서 잉크 용기가 제거되면 차단될 수 있다. 잉크 공급 포트부에는 흡수재(32)를 누르는 압접 부재(46)가 제공되기 때문에, 압접 부재(46)에 접한 흡수재(32)는 변형된다. 그러므로, 흡수재(32)의 변형에 기인한 스트레인의 영향은, 잉크 공급 포트(14a)가 기액 교환 개구부인 유체 연통 통로(40)에 아주 근접해 있을 때, 잉크 용기의 수동식 변경이 증가하는 결과로 되는 기액 교환 개구부에 미친다. 최악의 경우에는, 어떤 적절한 부압도 공급 포트(14a)에 의해 잉크가 연결되는 결과를 발생시킬 수가 없다. 그와는 대조적으로, 잉크 공급 포트(14a)가 기액 교환 개구부인 유체 연통 통로(40)로부터 상당히 떨어져 있을 때, 유체 연통 통로(40)에서 잉크 공급 포트(14a)로의 흐름 방지가 이하에서 설명될 기액 교환 작용을 하는 동안 상당히 큰 데, 잉크 단절(정지) 결과가 잉크 소모 속도가 빠를 경우 대압력 손실에 기인하여 일어날 수 있다. 그러므로, 유체 연통 통로(40)와 잉크 공급 포트(14a)의 단부 사이의 거리는 대략 10-50mm정도가 바람직하다.
부압 발생 부재의 용적 수용 챔버(34)와 액체 저장 챔버(36) 사이의 관계에 대해 기술한다. 온도 변화나 압력 변화는 잉크 용기의 사용 동안에 발생할 경우, 즉 공기가 액체 저장 챔버(36)의 상부에 있을 경우, 액체 저장 챔버(36)의 상부에 있는 공기는 부압 발생 부재를 조절하는 챔버(34)로 잉크를 배출하도록 팽창한다. 이로 인해, 배출된 잉크는 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 내에 있는 흡수재(32)에 의해 흡수된다. 그러므로, 흡수재(32)의 용적은 모든 실제 조건하에 배출된 잉크를 위해 흡수 용량을 충분히 갖도록 결정하는 것은 바람직하다.
대용량 잉크 용기의 경우, 흡수재(32)의 높이는 (예를 들어 최소한 40mm 이상) 크고 이로써, 잉크는 중력에 대항하여 흡수되어야 하고 흡수 용량은 용적에 의해 용이하게 결정되지 않는다. 흡수재(32)에서 잉크의 액체 수평(가스 유체 계면)이 높은 경우, 중력에 대항하여 흡수재(32)의 흡수력에 의해 제공된 액체 수평 상승 속도는 잉크 공급 포트에 의한 잉크의 연결을 이루기에 불충분할 수가 있다. 부압 발생 부재 수용 챔버(34)의 저부면 영역은, 액체 수평 상승 속도를 억제하도록 큰 것이 바람직하다.
그러나, 부압 발생 부재 수용 챔버(34)의 저부면 영역이 제한 전체 용적 내에서 더 크게 구성될 경우, 부압 발생 부재 수용 챔버(34)의 용적은 크게 되어 액체 저장 챔버(36)의 용적이 작아야 하고, 그 결과 잉크 용량은 감소한다.
한편, 흡수재(32)의 잉크 흡수 속도는 표면 장력에 의해 영향을 받는다. 액체의 표면 장력Γ이 30-50(dyn/㎝)의 범위에서 변화될 경우, 부압 발생 부재 수용 챔버(34)와 액체 포함 부재(36) 사이의 용적 비율이 정상 조건인 5 내지 35℃의 온도 변화에 대하여 대략 1:1에서 5:3으로 된다.
부압 발생 부재 수용 챔버(34)의 공기 버퍼 챔버(44)의 크기는 용적 효율의 입장에서 작게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 용량은 잉크가 부압 발생 부재 수용 챔버(34)에 순간적으로 들어 갈 경우, 공기 벤트(12)에 의해 잉크의 방출을 보장하는 것은 바람직하다. 이런 관점에서, 공기 버퍼 챔버(44)의 용적은 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 용적의 대략 1/5-1/8 정도가 바람직하다.
부압 발생 부재와 같이 흡수재(32)에 의해 발생되는 부압 발생 부재 수용 챔버(34)를 제어하는 구조에 대해 설명하기로 한다.
도10에서와 같이 첫번째 예로 평행한 2개의 통로(61)는 격벽(38)의 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 측면에 형성되어 있다. 통로(61)는 부압 발생 부재와 같이 흡수재(32)에 직면하고 저부에 있는 유체 연통 통로부(40)를 구비한 유체 연통부의 환경 도입 통로부를 발생시키는 모세관력을 형성한다. 모세관력 생성부를 형성하는 상기 통로(61)는 모세관으로 간주되고 이하 서술할 격벽부(38) 및 흡수재(32)의 측면 내 홈 표면에 의해 한정된 모세관력을 생성한다.
도11에서와 같이 두번째 예로, 저부의 유체 연통 통로부(40)를 구비한 유체 연통부에 있고 제1 통로(54)를 구비한 유체 연통부에 있는 제2 평행 통로부(64)와 부압 발생 부재와 같이, 흡수재(32)를 접촉한 개구 상단부를 갖는 환경 도입 통로부로서 작용하는 제1 평행 통로부(54)가 격벽(38) 저부 측면의 부압 발생 부재 수용 챔버(34)에 형성되어 있다. 환경 도입 홈는 제1 통로부(54)와 제2 통로부(64)에 의해 구성되고 제2 통로부(64)는 모세관력 생성부를 구비하고 있다. 도11 (D)에 도시된 바와 같이, 모세관력 생성부를 형성하는 제2 통로부(64)의 저단부는 상부에 있는 유체 연통 통로부(40)의 종방향으로 연장된 홈(65)에 이어 진다. 이렇게 함으로써, 통로부는 흡입 재료(32)가 홈에 순간 부딪칠 경우에도 제2 통로부(64)의 저단부에 확실하게 형성된다. 이런 예에서, 제1 통로부(54)는 제2 통로부(64) 보다 크므로써 환경 도입은 보장되고 기액 교환 개시 억제는 감소된다. 이하 서술할 제2 통로부(64)는 격벽부(38)의 홈 표면과 흡수재(32)의 측면에 의해 한정된 모세관력을 생성할 수 있는 모세관으로 간주될 수 있다. 도11 (D)에서, 제2 통로부(64)의 저단부에는 공기의 통로를 촉진시키는 테이퍼가 제공되어 있다.
도3에 도시된 바와 같이, 제3의 유형에 있어서, 흡수재(32)에 접하는 개구 단부를 구비한 3개의 제1 평행 통로부(50) 각각은 저단부의 유체 연통 통로(40)를 구비한 유체 연통부에 있는 3개의 제2 평행 통로부(60)와 부압 발생 부재와 마찬가지로 격벽(38) 저부 측면의 부압 발생 부재 수용 챔버(34)에 형성되어 있다.
이런 예에서, 모세관력 생성부를 구성하는 제1 통로부(50) 및 제2 통로부(60)는 중앙부로, 측방향으로 형성된 리세스(70)와 격벽(38)의 저면 내에 형성된다. (70)은 (70a)와 격벽(38)의 표면에 대해 예각으로 기울어진 (70b)와, 격벽(38)의 표면에 평행한 저면(70c)의 3개의 면에 의해 형성된다. 유체 연통 통로부(40)의 폭은 실질적으로 리세스(70)의 폭과 동일하다. 부압 발생 부재 수용 챔버(34)에 있는 흡수재(32)는 격벽(38)의 표면에 압접되고 3개의 면은 (70a)와 리세스(70)를 형성하는 (70b)와 저면을 형성하는 (70c)로 이루어진다. 제2 통로부(60)는 모세관력을 생성할 수 있는 모세관으로 간주될 수 있고 격벽(38) 내 3개의 면과 흡수재(32)의 측면에 의해 한정될 수 있다. 이러한 예에서, 제1 통로부(50) 및 제2 통로부(60)는 리세스(70) 저면에 형성됨으로써, 환경 도입부는 더 안정화되는 데, 기액 교환은 다른 예와 비교하여 더 안정적이다. 더구나, 이런 예의 구조는 유체 연통 통로부(40) 내에 공기 버블의 정체를 막는 데 효과적이다.
도12를 언급함에 있어서, 모세관력 생성 홈의 횡단면 구성의 다양한 예에 대해 이하에 설명하기로 한다.
도12(a)에 도시된 바와 같은 예에서, 통로부는 개구부의 폭을 Wl, 저부를 W2, 깊이(높이)를 D 및 (경사면의 기울기 각이 1.3°인)기울기 표면 길이를 d로 갖는 사다리꼴 단면을 구비하고 있다. 원주 길이(L)는 L=W1+W2+2d이고 횡단면 면적(S)은 S=D(W1+2)/2이다.
도12(b)에 도시된 바와 같은 예에서, 개구부의 폭을 W, 깊이(높이)를 D로 갖는 정사각형 단면을 구비하고 있다. 원주 길이(L)는 L=2(W+D)이고 횡단면 면적(S)은 S=DW이다.
도12(c)에 도시된 바와 같은 예에서, 개구부의 폭을, 즉 직경을 2r로 갖는 반원 단면을 구비하고 있다. 원주 길이(L)는 L=r(2+π)이고 횡단면 면적(S)은 S=πr2/2이다.
도12(d)에 도시된 바와 같은 예에서, 반원 및 정사각형의 결합인 횡단면을 구비하고 있다. 도12(e)에는 삼각형꼴 단면의 예가 도시되어 있다. 거기에서는 원주 길이 및 횡단면 면적을 용이하게 얻을 수 있고 생략할 수 있다.
이런 예에서, 제1 및 제2 통로는 각각 홈의 형태로 하지만 도4에 도시된 바와 같이 밀폐된 통로가 될 수도 있다. 특히, 격벽(38) 단부에서, 부압 발생 부재와 같은 흡수재(32)에 접촉한 개구 단부와 제2 통로부와 같은 모세관력 생성 통로(66)를 구비한 제1 통로부와 같이, 환경 도입 통로부(56)를 저단부에 있는 유체 연통 통로부(40)를 구비한 유체 연통부 내에 그리고 환경 도입 통로부(56)를 구비한 유체 연통부 내에 제공한다. 이렇게 함으로써, 모세관력 생성 통로부(66)는 홈의 일부를 덮는 흡수재(32)에 의해 구성될 필요가 없으므로, 상기 모세관력 생성은 흡수재(32)의 영향을 받지 않고 야기될 수 있다.
도14 및 도16을 언급하면, 잉크 용기의 작동을 기술하기 전에 용어가 기술될 것이다.
도14에서는 유체 포함 챔버(36)가 잉크로 채워 지는 상태를 도시하고 있고 거기서 잉크는 흡수재(32)의 모세관력에 의해 제공된 기액 경계면(LL)을 구비하고 있다. 중력 가속도(g)를 곱하고 잉크 밀도(Ф)로 나누어 표현되는, 길이 크기를 a로 갖는 흡수재(Hs)의 모세관력은 액체 칼럼 속에 있는 기액 교환과 환경 압력 위치(상태)가 거기로 이어지기 전, 기액 경계면(LL)의 상태간의 차이로 측정된다.
도15에서는, 잉크를 소비한 결과로 인해, 기액 교환이 시작된 후의 상태를 도시하고 있고 Hp는 부압 발생 부재로서 흡수재(32)의 기액 경계면(LL) 상태와 모세관력 생성부를 형성하는 제2 통로부(60)의 모세관력 생성부(60a) 사이의 차이이다. 도15의 예에서는 열 압축 흡수재(32)가 사용된다. 흡수재(32)는 균일한 열 압축에 지배되고 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 내로 삽입되어, 흡수재(32)의 압축비 분포가 거의 균일하다. 그러므로, 흡수재(32)의 기액 경계면(LL)은 수평 단부가 약간 높아도 실질적으로는 수평이다.
도16에서는, 잉크를 소비한 결과로 인해, 기액 교환이 시작된 후의 상태를 도시하고 있다. 이런 예에서는 비압축된 흡수재(32)가 사용된다. 부압 발생 부재 수용 챔버(34)의 용적보다 다소 큰 용적을 갖는 흡수재는 대략 4-4.5배 압축(용적비)하여 삽입되고 압축비 분포는 불균일한 경향을 보이고 있다. 그 결과, 기액 경계면(LL)은 톱니 모양을 하고 있지만 일반적으로 기액 경계면(LL)은 흡수재(32)에서 도면에 도시된 바와 같이 (중간은 낮고 단부는 높은) 요면형을 이룬다. 이런 경우에, Hp는 기액 경계면(LL)의 최저점과 모세관력 생성부(60a) 사이의 높이 차이이다.
도15 및 도16에서, δh는, (길이의 크기를 갖는)중력 가속도 g를 곱하고 잉크 밀도 Φ로 나누는 액체 공급 개구부(14a)와 유체 연통 통로부(40) 사이의 부압 발생 부재와 같이, 흡수재(32) 내 압력 손실로 나타내는 헤드 손실이다. 압력 손실이 δPe이면, δh=δPe/Φg이다. 압력 손실은 흡수재(32) 내에서 발생되므로, 도면에 도시된 바와 같이, 흡수재(32)와 액체 공급 개구부(14a) 사이에 압력 손실이 있게 된다. 상기 δh는, 압력 손실이 액체 저장 챔버(36)와 유체 연통 통로부(40) 사이에서 실질적으로 제로(0)가 되면, 액체 저장 챔버(36)에 있는 압력과 공급 포트(14a)에 있는 압력 헤드 사이의 차이를 결정하여 측정하게 된다.
이하 설명에서는 환경 도입 통로부와 같은 제1 통로부(50) 및 제2 통로부(60)를 구비한 예를 취하는 데, 작동은 모세관력 생성 홈만을 구비한 구조와, 환경 도입 통로부(56)와 모세관력 생성 통로부 양쪽을 구비한 구조와 동일하다.
잉크 제트 기록 장치가 작동하면 잉크는 잉크 흡수력이 잉크 용기(10)에 발생되도록 잉크 제트 헤드(22)에서 토출된다.
부압 발생 부재 수용용 챔버(34)의 부압 발생 부재로서의 흡수재(32)가 충분한 양의 잉크를 포함할 때에는, 부압 발생 부재의 잉크가 소비됨으로써, 잉크(기체-액체 경계면, 도2의 LL)의 상부 표면의 수준은 저하한다. 이 때에 발생된 부압은 부압 발생 부재의 기체-액체 경계면의 모세관력과 토출구를 포함하는 평면으로부터 측정된 기체-액체 경계면(LL)의 높이에 의해 결정된다.
잉크의 소비에 따라, 기체-액체 경계면은 공기 유입 통로의 제1 통로(50) 상단부에 도달한다. 액체 포함용 챔버(36)의 저부 압력이 제2 통로(60)의 압력보다 낮을 때에는, 공기가 제1 통로(50) 및 제2 통로(60)를 통해 액체 포함용 챔버(36) 내로 공급된다. 결과적으로, 액체 포함용 챔버(36)의 압력은 유입된 공기에 대응하는 정도에 따라 상승하고, 잉크는 상승된 압력과 흡수재(32) 사이의 압력차를 상쇄하는 유체 연통 통로(40)를 통해 액체 포함용 챔버(36)로부터 흡수재(32) 내로 공급된다. 즉, 기체-액체 교환이 수행된다. 이에 의해, 용기 저부의 압력은 잉크 공급량에 대응하는 정도에 따라 상승하고, 액체 포함용 챔버(36) 내로의 공기 공급은 정지한다.
잉크 소비 중에는, 기체-액체 교환이 지속적으로 발생한 결과, 잉크는 액체 포함용 챔버(36)로부터 부압 발생 부재 수용용 챔버(34) 내로 공급됨으로써, 액체 포함용 챔버(36)로부터 잉크 소비 중에 발생된 부압은 제2 통로(60)에서 발생된 모세관력에 의해 결정된다. 따라서, 제2 통로(60)의 치수를 적절하게 선택함으로써, 액체 포함용 챔버(36)로부터 잉크 소비 중에 발생된 부압이 결정될 수 있다.
도5를 참조하여, 본 발명에 따른 잉크 용기(10)의 작동을 기술하기로 한다.
부압 발생 부재 수용용 챔버(34)에 수용된 부압 발생 부재(32, 흡수재)는 다수의 모세관을 가지는 것으로 간주될 수 있고, 부압은 메니스커스(meniscus) 힘에 의해 생성된다. 보통, 사용 개시 직후의 잉크 용기(10)는 부압 발생 부재로서의 흡수재(32)에 충분한 양의 잉크를 포함함으로써, 상기 모세관의 위치 헤드(static head)는 충분히 높다.
잉크가 잉크 공급 포트(14A)를 통해 소비될 때에는, 부압 발생 부재 수용용 챔버(34) 저부의 압력이 저하함으로써, 상기 모세관의 위치 헤드는 저하한다. 특히 도5, (a)에 도시된 것처럼, 부압 발생 부재(32)의 기체-액체 경계면(LL)은 잉크 소비에 따라 저하한다. 위치 헤드는 동일하지 않지만, 잉크 공급 포트(14A)에 인접한 상기 모세관은 흡수재(32)를 통한 압력 손실 때문에 보다 낮다.
이 때에 잉크 용기(10)의 발생된 부압은 부압 발생 부재(32)의 모세관력에 의해 결정되고, 잉크 제트 헤드(22)의 토출구를 포함하는 평면의 압력은 기체-액체 경계면(LL)과 토출구를 포함하는 평면의 높이 사이의 차에 의해 결정된다.
도5의 제1 통로(50) 및 제2 통로(60)에 빗금친 선은 도시 목적용으로 잉크를 도5에 도시하고 있다.
잉크가 더욱 소비될 때에는, 기체-액체 경계면(LL)이 도5, (b)에 도시된 수준까지 저하한 결과, 공기 유입 통로의 제1 통로(50) 상단부는 기체-액체 경계면(LL) 위에 있고, 공기는 제1 통로로 진입한다. 이 때에는, 모세관력 발생부로서 제2 통로(60)에 생성된 모세관력이 흡수재(32)의 상기 모세관의 모세관력보다 작은 결과, 제2 통로(60)의 메니스커스는 잉크의 추가 소비에 의해 파괴되고, 공기 공기(X)는 도5, (c)에 도시된 것처럼 기체-액체 경계면(LL)의 저하없이 제2 통로(60)와 연통 통로(40)를 통해 액체 포함용 챔버(36) 내로 유입된다.
주변 공기(X)가 액체 포함용 챔버(36) 내로 유입될 때, 액체 포함용 챔버(36)의 압력은 부압 발생 부재 수용용 챔버(34) 저부의 압력보다 높아지고, 잉크는 압력차를 보상하도록 액체 포함용 챔버(36)로부터 부압 발생 부재 수용용 챔버(34) 내로 공급된다. 그 때, 압력은 제2 통로(60)에 발생된 부압보다 높아지고, 잉크가 메니스커스를 형성하도록 제2 통로(60) 내로 유동하는 결과, 액체 내로의 공기 공기 추가 유입은 정지한다.
잉크가 더욱 소비될 때에는, 제2 통로(60)의 메니스커스가 기체-액체 경계면(LL)의 저하없이 다시 파괴되는 결과, 공기 공기는 액체 포함용 챔버(36) 내로 유입된다. 따라서, 기체-액체 경계면(LL)이 공기 유입 통로의 제1 통로(50) 상단부에 도달한 후에는, 제2 통로(60)의 메니스커스 및 재형성이 기체-액체 경계면(LL)의 저하없이 잉크의 소비 중에, 바꾸어 말하면 공기와 공기 유입 통로의 상단부 사이에 유체 연통을 유지하면서 반복되는 결과, 잉크 용기(10)에 발생된 부압은 실질적으로 일정한 수준에서 제어된다. 부압은 제2 통로(60)의 메니스커스를 파괴하는 공기 공기의 힘에 의해 결정되고, 상술한 것처럼 제2 통로(60)의 치수와 사용되는 잉크의 성질(표면 장력, 접촉각 및 밀도)에 의해 결정된다.
따라서, 잉크의 색깔 및 재료 또는 액체 포함용 챔버의 공정 액체에 따라 다를 수도 있는 모세관력의 하한치와 상한치 사이에 있는 모세관력 발생부인 제2 통로(60)에 생성된 모세관력을 결정함으로써, 동일한 구조의 잉크 용기(10)는 구조의 변경없이 모든 잉크 및 공정 액체용으로 사용될 수 있다.
잉크 제트 헤드(22)의 토출구를 포함하는 평면의 압력은 모세관력과, 흡수재(32)의 압력 손실과, 잉크 공급 포트(14A)를 가진 잉크 용기의 저부와 토출구 등을 포함하는 평면 사이의 상대 높이의 합에 의해 결정된다.
이후에 기술될 제2 통로(60, 61, 64) 및 제2 통로(62, 63)의 치수 사양에 대해 기술하기로 한다.
이전에 기술된 것처럼, 잉크 용기(10)에 발생된 부압은 잉크를 잉크의 소비 중에 잉크 단절의 발생없이 공급하도록 일정한 수준에서 제어되는 것이 바람직하다. 잉크 용기(10)가 일체형 헤드 형태의 용기 케이스(20)에 장착되고, 도시되지 않은 잉크 제트 기록 장치(인쇄 가능 상태)의 캐리지 상에 운반될 때, 소정의 잠재적인 헤드 차이가 잉크 용기(10) 저부의 모세관력 발생부와 헤드의 토출구를 포함하는 평면 사이에 제공된다. 이러한 상태를 가진 헤드의 토출구를 통한 잉크 누설을 방지하기 위해, 토출구를 포함하는 평면의 토출구 잉크 압력은 항상 공기 압력보다 낮다.
잉크가 액체 포함용 챔버(36)로부터 고갈될 때까지, 기체-액체 경계면(LL)의 높이는 안정적으로 유지되어야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 흡수재(32)의 기체-액체 경계면(LL) 메니스커스는 잉크 소비 중에 흡수재(32)를 통한 잉크 유동에 의해 발생되는 압력 손실에 대항하여 안정적으로 유지되어야 한다.
따라서, 모세관력 발생부에 의해 생성되는 모세관력은 다음의 관계를 만족시키는 것이 양호하다.
Hh≤Hs-Hp-δh
상기 식에서 h(차원은 길이)는 중력 가속도×토출되는 액체의 밀도(Φ)에 의해 모세관력 발생부에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력, 즉 h=δPc/Φg이고, 상기 식에서δPc는 발생된 모세관력이다. H는 모세관력 발생부와 토출구를 포함하는 액체 토출 헤드 평면 사이의 위치 헤드차이다. Hs(차원은 길이)는 중력 가속도×토출되는 액체의 밀도(Φ)에 의해 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력, 즉 Hs=δPs/Φg이고, 상기 식에서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력이다. Hp는 부압 발생 부재의 기체-액체 경계면과 모세관력 발생부 사이의 위치 헤드차이다. δh(차원은 길이)는 중력 가속도×밀도(Φ)에 의해 유체 유동 통로와 부압 발생 부재를 통한 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 헤드 손실, 즉 δh=δPe/Φg이고, 상기 식에서 δPe는 압력 손실이다.
일반적으로, 모세관에 발생된 모세관력이 δPc일 때에는, 길이 차원으로 변환된 모세관력(h)은 다음 식으로 표현된다.
h=L/SxГ/Φgxcosθ
상기 식에서 L은 관의 원주 길이(㎝)이고, S는 단면적(㎠)이고, Г는 잉크의 표면 장력(dyn/S2)이고, θ는 접촉각이고, Φ는 밀도(g/㎤)이고, g는 중력 가속도(980㎝/S2)이다.
따라서, 모세관력 발생부의 치수는 다음 식(1) 및 식(2)를 만족시켜야 한다.
1/cosθxΦg/ГxHL/S≤1/cosθxΦg/Гx(Hs-Hp-δh)
상기 식에서 L은 모세관력 발생부의 원주 길이이고, S는 단면적이고, Φ는 잉크의 밀도이고, g는 중력 가속도이고, Г는 잉크의 표면 장력이고, θ는 잉크의 접촉각이다.
잉크 제트 기록 장치의 실제적인 사용에서는, 다양한 충격 또는 캐리지의 스캐닝으로 인한 가속, 온도 변화 그리고 공기 조건 변화로 인한 압력 변화가 부가된다. 따라서, 토출구를 포함하는 평면의 토출구 잉크 압력은 양호하게 안전 인자를 포함하는 대략 -10㎜H2O 차로 공기 압력보다 작다.
이를 고려하면, 길이로 변환된 모세관력(h)은 다음 식을 만족시킨다.
H+mh≤Hs-Hp-δh
따라서, 수학식 3은 1/cosθxΦg/Гx(H+m)L/S≤1/cosθxΦg/Гx(Hs-Hp-δh)이다.
도12, (a)에 도시된 사다리꼴 부분을 가진 제2 통로(60)를 예로서 사용하여 특정값을 제시하기로 한다.
(실시예1)
개구의 폭(W1)=0.25㎜, 저부의 폭(W2)=0.24㎜, 깊이(D)=0.38㎜. 이러한 경우에, 경사면 길이(경사면의 경사각은 1.3。, d)는 대략 0.38㎜이고, L/S는 135㎝-1이다. 잉크가 46.5dyn/㎝의 표면 장력을 가질 때, 기체-액체 교환부의 음의 정압은 -5.2㎝였다. 따라서, hm=1㎝, H=2.7㎝, Hs=10㎝, Hp=1.2㎝, δh=1.5㎝일 때에는, 96L/S≤189가 만족된다.
(실시예2)
개구의 폭(W1)=0.26㎜, 저부의 폭(W2)=0.25㎜, 깊이(D)=0.32㎜. 이러한 경우에, 경사면 길이(경사면의 경사각은 1.3。, d)는 대략 0.32㎜이고, L/S는 140㎝-1이다. 잉크가 34.5dyn/㎝의 표면 장력을 가질 때, 기체-액체 교환부의 음의 정압은 -4.9㎝였다. 따라서, hm이 1㎝, H=2.7㎝, Hs=10㎝, Hp=1.2㎝, δh=1.5㎝일 때에는, 106L/S≤209가 만족된다.
(실시예3)
개구의 폭(W1)=0.25㎜, 저부의 폭(W2)=0.23㎜, 깊이(D)=0.34㎜. 이러한 경우에, 경사면 길이(경사면의 경사각은 1.3。, d)는 대략 0.34㎜이고, L/S는 143㎝-1이다. 잉크가 41.6dyn/㎝의 표면 장력을 가질 때, 기체-액체 교환부의 음의 정압은 -4.3㎝였다. 따라서, hm이 1㎝, H=2.7㎝, Hs=10㎝, Hp=1.2㎝, δh=1.5㎝일 때에는, 123L/S≤243가 만족된다.
필요한 모세관력을 생성시키기 위해, 제2 통로(60)의 단면적(폭×깊이)은 양호하게 대략 0.20 내지 0.40㎜×0.20 내지 0.40㎜이고, 홈 내로의 흡수재(32) 진입량을 제한하기 위해서는, 폭이 깊이보다 작은 것이 양호하다.
제1 통로(50)의 단면적은 제2 통로(60)의 단면적보다 크다면 충분할 것이다. 제2 통로(60)의 길이는 대략 유체 연통 통로(40)의 상단부로부터 2 내지 10㎜일 수도 있다. 너무 짧다면, 흡수재(32)의 압력-접촉이 안정적이지 못하고, 너무 길다면, 흡수재(32)의 진입 영향이 지나치게 지배적이게 되므로, 약 4㎜가 양호하다.
제1 통로(50) 상단부의 높이는 이전에 기술된 것처럼 흡수재(32)의 기체-액체 경계면의 높이를 제한하는 것이 양호하다. 따라서, 잉크 단절이 발생하지 않고, 흡수재(32)의 완충 파워가 열화되지 않도록 선택된다. 양호하게는 유체 연통 통로(40)의 상단부로부터 대략 10 내지 30㎜이다.
도6은 잉크 분사 헤드(22)의 분출 출구를 포함한 평면에서의 잉크 소모에 따른 압력의 변화를 도시한다. 잉크 용기(10)를 사용하기 시작한 바로 직후의 초기 상태에서, 흡수재(32)의 매니스커스(meniscus)는 후퇴 접촉 각도와 진행 접촉 각도 사이에 있으며, 후퇴 접촉 각도에 의해 발생된 부압(P1)은 소량의 잉크 소모 후에 도달된다.
이후에, 흡수재(32)에 침투되어 있는 잉크가 소모되는 동안에, 즉 기체-액체 경계면(LL)이 제1 통로(50)의 상단부에 도달하기 전에, 발생된 부압은 흡수재(32)의 모세관력과, 기체-액체 경계면(LL)과 분출 출구 사이의 정적 헤드 차이에 의해 결정된다. 잉크의 소모에 의해, 부압은 기체-압력 계면(LL)이 제1 통로(50)의 상단부에 도달할 때까지(도5, (b)에서 P1에서 P2까지의 기간) 감소한다.
기체-액체 경계면(LL)이 제1 통로(50)의 상단부에 도달하게 되면, 발생된 부압이 흡수재(32)에 의해 측정되었던 상태는 발생된 부압이 제2 통로(60)에 의해 발생된 부압에 의해 측정되는 상태로 전환되어, 압력은 P2(도5, (b))에서 P3(도5, (c))으로 상승하게 된다. 이후에, 기체-액체 교환이 수행되는 동안에 액체 수용 챔버(36) 내의 잉크가 소모되면서, 발생된 부압은 일정(P3)하게 유지된다.
액체 수용 챔버(36) 내의 잉크가 완전히 소모되기 바로 전에는 공기와 잉크 모두가 유체 연통 경로(40) 내에 존재하며, 액체 수용 챔버(36) 내에 잔류하는 잉크는 흡수재(32)에 의해 흡수되어, 압력은 일시적으로 P4로 상승하게 된다.
계속적으로 잉크를 소모하면, 흡수재(32) 내의 잉크는 압력 저하가 공급 한계에 도달할 때까지 소모되는데, 이것이 잉크 용기(10)의 사용 한계이다.
도8과 도9를 참조하여 본 발명에 따른 다른 실시예에 대해 전술된 실시예를 개략적으로 도시한 도7을 이용하여 설명하기로 한다. 도7 내지 도9에 있어서, (a)에서의 빗금은 부재의 일부를 표시하나, (b)에서는 흡수재(32)의 접촉면을 나타낸다.
도7은 전술된 실시예를 개략적으로 도시하며, 3개의 제1 통로(50)와 3개의 제2 통로(60)가 격벽(38) 내에 형성되었으며, 각각(1 : 1) 연계되었다.
도8에 있어서, 공기 안내 통로로서의 제1 통로(52)의 개수 대 모세관력 발생 부분으로서의 제2 통로(62)의 개수는 1 : 2이다. 보다 구체적으로, 본 실시예에서는 2개의 제1 통로(52)와 4개의 제2 통로(62)가 격벽(38)에 형성되었다.
도9에 있어서, 공기 안내 통로로서의 제1 통로(53)의 개수 대 모세관력 발생 부분으로서의 제2 통로(63)의 개수는 대략 1 : 5이다. 이 경우에, 제1 통로(53)의 하나는 통로를 차단시킬 정도로 많은 흡수재(32)가 들어갈 수 있을 만큼 큰 폭을 갖는다. 그러므로, 흡수재(32)를 지닐 수 있도록 홈에 리브(55)를 형성하는 것이 바람직하다. 제2 통로(63)의 개수가 3개이거나 그 이상인 경우에는 그 개수는 임의로 가능하다.
본 발명은 주로 대용량 잉크 용기에 관한 것이나, 이것에만 한정되지는 않는다.
전술된 실시예에 있어서, 기체-액체 교환이 수행되지 않는 경우에 제2 통로는 액체 수용 용기 내에 수용된 액체에 의해 공기로부터 차단된다. 그러나, 모세관력 발생 부분은 주변에 대해 개방되어 있다. 이는 모세관력 발생 부분이 상기 실시예에서 균형을 유지할 수 있기 때문이다.
유체 연통 경로와 공급 포트 사이의 거리에 대해 설명하기로 한다. 잉크 용기 내에서의 부압의 균형은 기록 헤드로 잉크를 적절히 공급하기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 잉크 수용 챔버 및 부압 발생 부재 수용 챔버를 포함하는 잉크 용기 내에서 기체-액체 교환되면서 잉크 공급 작업이 수행되는 기간 중에, 잉크 용기 내의 부압 균형이 이하의 식을 만족하는 경우에,
｜h｜+｜δh×l1｜＜｜Hs｜-｜Hpa｜
흡수재(부압 발생 부재) 내의 기체-액체 경계면 높이가 적절하게 유지되면서 잉크의 공급 작업은 적절하게 된다.
액체 수용 용기는 도17에 도시된 바와 같은 구조를 가지며, 그 속에 부압 발생 부재가 수용되고, 연통 수단과의 유체 연통을 위한 공기 환기구 및 기록 수단으로 액체를 공급하기 위한 액체 공급 개구를 포함하는 부압 발생 부재 수용 챔버와,
상기 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하는 유체 연통 경로를 제외하고는 대체로 용접 밀봉된 액체 수용 챔버와,
상기 부압 발생 부재 수용 챔버와 상기 액체 수용 챔버 사이를 분리하기 위한 격벽 및,
상단부면이 상기 부압 발생 부재와 접촉하며, 상기 부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥면에 구비된 상기 액체 공급 개구 내의 압접 부재를 포함하며,
여기서 상기 유체 연통 경로와, 유체 연통 경로와 최근접하였을 때의 상기 압접 부재의 부분 사이의 거리(11)는 다음 식을 만족한다.
11＜(Hs-Hpa-h) /δh
h는 유체 연통 경로 부근에서의 모세관력으로서 압력을 중력 가속도(g)를 곱한 분출되는 액체의 밀도(Φ)로 나눈, 즉 h=δPca/Φg로 정의되는데(h의 차원은 길이이다), 여기서 δPca는 유체 연통 경로 부근에서의 압력이다. Hs는 부압 발생 부재에 의해 발생되는 모세관력을 중력 가속도(g)를 곱한 분출되는 액체의 밀도(Φ)로 나눔으로써 정의되는 모세관력, 즉 Hs=δPs/Φg로서, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력이다. Hp는 부압 발생 부재 내의 기체-액체 경계면과 유체 연통 경로의 주변부 사이의 포텐샬 헤드 차이다. δh는 유체 연통 경로와 부압 발생 부재를 통한 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 중력 가속도(g)를 곱한 밀도(Φ)로 나눈(δh의 차원은 길이이다), 즉 δh=δPe/Φg로 정의되는 헤드 손실로서, δPe는 압력 손실이다. 압력 손실(δPe)은 부압 발생 부재를 통해 유동하여 배출되는 액체의 플럭스 단면적에 기초하여 결정되는 각 부분 내의 압력 손실을 플럭스의 길이로 적분한 값이므로, 플럭스의 길이와 유속의 제곱에 비례하며, 플럭스의 단면적에 반비례한다.
단면적은 부압 발생 부재의 폭을 부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥으로부터 부압 발생 부재 내의 기체-액체 경계면까지의 높이와 곱함으로써 결정된다. 그러나 부압 발생 부재가 균일하지 않으므로, 압력 손실을 결정하는 것은 어렵고, 여기서 단면적은 부압 발생 부재 내의 기체-액체 경계면의 평균 높이와 부압 발생 부재의 평균 폭을 곱한 값으로 간주된다. 플럭스의 길이에 관해서는, 최대 길이가 중요하므로, 플럭스의 길이는 유체 연통 경로와 이 유체 연통 경로로부터 가장 멀리 떨어진 압접 부재의 부분간의 거리로 간주된다. 단위 길이당 압력 손실이 δP인 경우에, 압력 손실(δPe)은 다음과 같다.
δPe=δP×l1
플럭스의 평균 길이는 유체 연통 경로로부터 압접 부재와 부압 발생 부재 사이의 계면의 중심부까지의 거리이다.
여기서, δPca＞H이며, H가 주변으로부터 오리피스로의 정적 헤드(static head)이다. 이와 같은 요건은 기록 헤드에 적절한 부압을 제공하는 데 필요하다. 도17에 있어서, 잉크 용기에는 판판한 격벽이 구비된다. 본 실시예에 있어서, 기체-액체 교환이 유체 연통 경로와 인접해서 발생되는 경우에는 발생된 부압(δPca)도 고려된다. 모세관력 발생 홈이 격벽 내에 분명하게 형성된 경우에 대하여 설명하기로 한다.
액체 수용 용기는 도18에 도시된 구조를 가지며, 격벽에는 모세관력 발생 홈(60)과, 유체 연통 경로에 인접한 공기 안내 경로(50)가 구비된다.
유체 연통 경로로부터 이 유체 경로에서 가장 멀리 떨어진 부분까지의 거리(l1)는 이하의 식을 만족한다.
11＜ (Hs-Hp-h) /δh
h는 압력을 중력 가속도(g)를 곱한 분출되는 액체의 밀도(Φ)로 나눈, 즉 h=δPc/Φg로 정의되는 유체 연통 경로 부근에서의 모세관력으로서, 여기서 δPc는 유체 연통 경로 부근의 압력이다. Hs는 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 중력 가속도(g)를 곱한 분출되는 액체의 밀도(Φ)로 나눈(Hs의 차원은 길이이다), 즉 Hs=δPs/Φg로 정의되는 모세관력으로서, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력이다. Hp는 부압 발생 부재 내의 기체-액체 경계면과 유체 연통 경로의 주변간의 포텐샬 헤드 차이다. δh는 유체 연통 경로와 부압 발생 부재를 통한 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 중력 가속도(g)를 곱한 밀도(Φ)로 나눈(δh의 차원은 길이이다), 즉 δh=δPe/Φg로 정의되는 헤드 손실로서, 여기서 δPe는 압력 손실이다. 압력 손실(δPe)은 부압 발생 부재를 통해 유동하여 분출되는 액체의 플럭스의 단면적에 기초하여 결정되는 각 부분의 압력 손실을 플럭스의 길이에 대하여 적분한 값이므로, 플럭스의 길이와 유속의 제곱에 비례하며, 플럭스의 단면적에 대해 반비례한다. 단면적은 부압 발생 부재의 폭에 부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥으로부터 부압 발생 부재 내의 기체-액체 경계면까지의 높이를 곱함으로써 결정된다. 그러나 부압 발생 부재가 균일하지 않으므로, 압력 손실을 측정하기 어렵고, 단면적은 부압 발생 부재 내의 기체-액체 경계면의 평균 높이에 부압 발생 부재의 평균 폭을 곱한 것으로 간주되어진다. 플럭스에 길이에 대해서는, 최대 길이가 중요하므로, 플럭스의 길이는 유체 연통 경로와 이 유체 연통 경로로부터 가장 멀리 떨어진 압접 부재의 부분 사이의 거리로 간주된다. 단위 길이당 압력 손실이 δP인 경우에, 압력 손실(δPe)은 다음과 같다.
δPe=δP×l1
플럭스의 평균 길이는 유체 연통 경로로부터 압접 부재와 부압 발생 부재 사이의 계면의 중심부까지의 거리이다.
여기서, δPca＞H이고, H는 주변으로부터 오리피스로의 정적 헤드이다.
이와 같은 요건은 기록 헤드에 적절한 부압을 제공하는 데 필요하다.
여기서, 잉크 용기는 4배 열-수축된 스폰지를 이용한다.
사용된 잉크는 Γ=30, Ε(eta)=2, Φ=1.06 g/㎤를 갖는다. 잉크 유동량은 1.44 g/min이다. 용기가 개방된 직후의 기록 헤드의 오리피스 내의 부압은 25 ㎜Ag이다. 개방 후의 초기 공기 계면 높이는 40 ㎜이다. 기체-액체 교환이 발생될 때의 오리피스에서의 부압은 15 ㎜Ag이다. 액체-기체 교환 중의 공기 계면 높이(hs)는 12 ㎜이다. 이 경우에, δPs=90 ㎜Ag, δPc=40 ㎜Ag, δPe=0.5 ㎜Ag이므로, l1＜ (90-12-40) /0.5=76 ㎜가 된다.
실험에서 l1이 75 ㎜인 경우에, 정상 작업 조건하에서의 안정된 작동이 확인되었다.
그러나, 잉크가 여러 분배 채널을 통해 사용자에게 도달되므로, 외부 충격 등을 고려한 안전 요소가 부가되어야 한다. 조작자의 실수로 잉크 용기가 샐 가능성이 있다. 그러므로, 안전 요소를 고려한 l1의 상한가는 바람직하기로 대략 60 ㎜이다. 보다 안전하게는, 대략 50 ㎜가 바람직하다.
다른 한편으로, 하한가(l1)에 있어서, 압접 부재의 가압에 기인한 부압 발생 부재의 움직임을 고려하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 유체 연통 경로로부터 약 5 ㎜ 이격된 위치에 압접 부재가 구비된 공급 포트를 갖는 용기의 경우에, 유체 연통 경로 부근의 부압 발생 부재는 압접 부재를 3 ㎜로 가압함으로써 유체 연통 경로로부터 약 1 ㎜ 이동한다. 용기 내에 수용된 부압 발생 부재는 연통부쪽으로 약 2.5 ㎜ 정도 가압된다. 그러므로 부압 발생 부재가 이상에서 기술된 바와 같이 이동하는 경우에도, 잉크 공급 작업은 바람직하게 수행될 수 있다.
그러나, 부압 발생 부재의 삽입과 외부 요인 등에 기인한 편향에 의한 진동 요인을 참작하여 약 10 ㎜의 안전 요소가 바람직하게 고려되었다.
이상의 설명으로부터, 압접 부재의 위치에 대한 특정 실시예로서, l1은 5mm 이상 60mm 이하인 것이 바람직하고, 보다 안전하게는 l1은 10mm 이상 50mm 이하인 것이 좋다.
도19를 참고하여 특정 실시예에 대하여 설명한다.
토출 액체용 액체 용기(10)는, 상부 부분에서 공기 통기부(12)와 유체 연통하고 하부 부분에서 액체 공급 개구(14A)와 유체 연통하며 또한 개방 셀 탄성 부재(32)를 부압 발생 부재로서 수용하는 부압 발생 부재 수용 챔버(34)와, 액체 잉크를 바로 수용하기 위한 실질적으로 기밀 유지된 액체 수용 챔버(36)와, 상기 두 챔버 간의 격벽(38)을 포함한다. 부압 발생 부재 수용 챔버(34)와 액체 수용 챔버(36)는 액체 용기(10)의 바닥 부분에서 격벽(38)에 형성된 유체 연통 경로(40)를 통해서만 유체 연통된다.
부압 발생 부재 수용 챔버(34)를 한정하는 액체 용기(10)의 상부벽(10U)에는 이와 일체를 이루는 내향으로 돌출되는 다수의 리브(42)가 마련되는데, 상기 리브들은 압축 하에서 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 내에 수용되는 개방 셀 탄성 부재(32)와 접촉한다. 따라서, 공기 완충 챔버(44)가 상부벽(10U)과 개방 셀 탄성 부재(32)의 상부면 사이에 형성된다. 개방 셀 탄성 부재(32)는 일례로 가열 압축된 발포 우레탄 재료로 이루어지며 압축 하에서 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 내에 수용되어서 이하에서 설명하는 바와 같이 소정의 모세관력을 발생시킨다. 소정의 모세관력을 발생시키기 위한 개방 셀 탄성 부재(32)의 구멍 크기의 절대 값은 사용되는 잉크의 재료, 액체 용기(10)의 치수, 잉크 제트 헤드(22)의 토출구를 포함한 수평 위치(정압 수두 차 H) 등에 따라서 결정되지만, 이하에서 설명하는 바와 같은 모세관력 발생 홈 또는 통로 내의 모세관력보다 큰 모세관력이 발생될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
액체 공급 개구(14A)를 한정하는 잉크 공급 실린더(14) 안에는 디스크형 또는 기둥형 압접 부재(46)가 위치된다. 압접 부재(47)는 실질적으로 일례로 폴리프로필렌 또는 펠트로 이루어지지만, 외력에 의해서는 쉽게 변형되지 않는다. 용기가 도3에 도시되어 있는 바와 같이 용기 케이스(20) 내에 장착되지 않은 경우, 압접 부재(46)는 가압 접촉 상태로 유지되는데, 이 때 개방 셀 탄성 부재(32)가 약간 밀려 들어가므로 개방 셀 탄성 부재(32)는 국부적으로 압축된다. 개방 셀 탄성 부재(32)가 압접 부재(46)의 상단부면에 의해 가압 접촉되는 정도는 용기(10)의 바닥벽(10B)의 내측면으로부터 0mm 이상, 5mm 이하로 삽입되는 것이 바람직하다. 이러한 것을 달성할 수 있도록 하기 위해, 압접 부재(46)의 근방에서 접촉하는 플랜지(14B)는 잉크 공급 실린더(14)의 단부에 형성된다. 압접 부재(46)는 개방 셀 탄성 부재(32)로부터 약 300gf의 반발력을 받아서 굽혀진다. 압접 부재(46)가 잉크 공급 실린더(14) 내의 소정의 위치로부터 결합 해제되는 것을 방지하기 위해서는, 도3에 도시된 부분의 두께(높이)의 가로세로비는 0.5 이상인 것이 바람직하다.
도19의 실시예에 있어서, 용기(10)의 종방향에서의 내부 치수(L0-1)는 약 70mm이고, 높이 방향에서의 내부 치수(h0-1)는 약 50mm이고, 제1 수용 챔버(34)의 종방향에서의 내부 치수(L0-2)는 약 43 내지 47mm이고, 격벽(38)의 개방 셀 탄성 부재(32) 측면으로부터 압접 부재(46)의 격벽(38) 측면까지의 거리(L1)는 약 22 내지 26mm이다. 용기(10)의 기본 두께는 일반적으로 약 2mm이다. 용기(10)의 액체 공급 개구(14A) 둘레에는 용기(10)의 바닥벽(10B)의 내부 바닥 표면으로부터 내향으로 돌출하며 높이(h2-3)가 0.3mm 내지 0.4mm이고 폭(L3)이 1.5 내지 3mm인 환형 계단부(14C)가 마련된다.
용기(10)가 헤드 일체형 용기 케이스(20)에 장착될 때에 압접 부재(46)의 진입량 즉, 칼라 잉크 제트 헤드(22)의 잉크 통로 실린더(26)가 잉크 공급 실린더(14) 안으로 삽입될 때와(도20 참조) 그리고 분리되어서 안에 들어가지 않을 때(도19) 간의 차(도19의 h1-1과 도20의 h1-2 간의 차)는 약 1mm인 것이 바람직하다. 그 이유는 그렇게 되어야만 잉크의 적절한 유동이 보장되고 액체 용기(10)가 분리되었을 때에도 잉크 누출이 방지되기 때문이다.
보다 상세하게 설명하면, 본 실시예의 잉크 용기(10)에 있어서, 잉크는 사용 중의 온도 변화 및 압력 변화로 인해 개방 셀 탄성 부재(32) 안으로 들어가고 또한 그로부터 토출된다. 액체 공급 개구에서의 잉크 유지력(부압)이 확실히 유지되도록 하기 위해서는, 액체 공급 개구에 인접한 개방 셀 탄성 부재(32)의 메니스커스력은 잉크 통로 실린더(26)가 잉크 공급 실린더(14)로부터 분리되는 경우에도 유지되어야 한다. 이러한 것을 달성하기 위해 강성 흡수 부재인 압접 부재(46)가 마련된다.
도21에 도시된 실시예에서, 잉크 공급 개구(14A)의 위치는 용기 케이스(20)와는 다르게 대응하게 제조되어 격벽(38)에 인접하게 된다. 이와 같이 하는 이유에 대해서는 이하에서 설명한다. 압접 부재(46)는 개방 셀 탄성 부재(32) 쪽으로 밀리기 때문에, 압접 부재(46)와 접촉하는 개방 셀 탄성 부재(32)의 위치는 국부적으로 변형된다. 따라서, 잉크 공급 개구(14A)가 기액 교환 개구인 유체 연통 경로(40)에 너무 근접하게 되면, 개방 셀 탄성 부재(32)의 변형에 기인한 스트레인의 영향은 기액 교환 개구까지 미치게 되고, 그에 따라 액체 용기(10)의 제조에 있어 변동이 증가한다. 최악의 경우, 적절한 부압이 발생되지 않아서 액체 공급 개구(14A)로부터 잉크 액적 적하가 발생할 수도 있다. 이와 반대로, 액체 공급 개구(14A)가 기액 교환 개구인 유체 연통 경로(40)로부터 너무 멀리 떨어진 경우에는, 이하에서 설명하게 되는 기액 교환 작동 중에 유체 연통 경로(40)로부터 액체 공급 개구(14A)로의 유동 저항이 너무 커져서 잉크 소모 속도가 높은 경우에 잉크 불연속성(정지)이 발생할 수 있다. 따라서, 유체 연통 경로(40)로부터 액체 공급 개구(14A)까지의 거리는 소정의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 도19에 도시된 실시예에서 거리 L1은 22 내지 26mm이고, 보다 일반적으로는 약 30mm 이하이고, 도21의 실시예에서 거리 L1-3은 약 5mm 이다.
이하에서는, 부압 발생 부재로서의 개방 셀 탄성 부재(32)에 의해 발생된 부압을 제어하기 위한 구조에 대하여 설명한다.
도19에 도시된 바와 같은 본 실시예에서, 격벽의 합 부분의 부압 발생 부재 수용 챔버(34) 측에는, 부압 발생 부재로서의 개방 셀 탄성 부재(32)에 개방되어 접촉하는 상단부를 구비하는 제1 통로로서의 2개의 평행한 대기 도입 홈(50)과, 상기 대기 도입 홈(50)과 유체 연통하며 유체와 유체 연통하는 바닥 단부를 구비하는 제2 통로로서의 2개의 평행한 모세관력 발생 홈(60)이 마련된다(도면에는 이들 중 하나만이 부분적으로 도시되어 있음). 도면에 도시된 바와 같이 모세관력 발생 홈(60)의 바닥 단부는 유체 연통 경로(40)의 상부측에서 종방향으로 연장되는 홈(65)으로 이어진다. 이렇게 구성함으로써, 개방 셀 탄성 부재(32)가 모세관력 발생 홈(60)의 하단부에서 홈 안으로 들어가는 경우라 해도 통로가 확보될 수 있게 된다. 대기 도입 홈(50)은 모세관력 발생 홈(60)보다 큰 폭을 가지는 것이 바람직한데, 그렇게 하는 이유는 대기 도입이 확보되고 기액 교환 개시 시의 저항이 감소될 수 있기 때문이다. 이하에서 설명하는 바와 같이 모세관력 발생 홈(60) 각각은 모세관력을 발생시키는 모세관 튜브로 생각할 수 있는데, 이는 격벽(38) 내의 홈 표면과 개방 셀 탄성 부재(32) 측의 어느 한 표면에 의해 구성된다.
모세관력 발생 홈의 단면 형상은 사다리꼴 단면, 직사각형 단면, 반원형 단면 등과 같은 여러 모양으로부터 선정될 수 있다.
이상의 실시예에서, 제1 통로와 제2 통로는 홈 각각에 의해 구성되지만, 그 통로들은 단면이 폐쇄된 통로로 할 수도 있다. 보다 상세하게 설명하면, 격벽(38)의 하부 부분에는, 부압 발생 부재로서의 개방 셀 탄성 부재(32)에 개방되어 접촉하는 상단부를 구비하는 제1 통로로서의 대기 도입 통로와, 상기 대기 도입 통로와 유체 연통하며 유체 연통 경로(40)와 유체 연통하는 바닥 단부를 구비하는 제2 통로로서의 모세관력 발생 통로가 마련된다 이렇게 구성함으로써, 홈의 개방 측을 개방 셀 탄성 부재(32)로 폐쇄하지 않고도 모세관력 발생 통로가 구성되므로 모세관력 발생은 개방 셀 탄성 부재(32)의 영향을 받지 않고 결정될 수 있다.
본 실시예의 액체 용기의 작동 원리에 대하여 설명한다.
도20에 도시된 바와 같이, 잉크 경로 실린더(26)가 잉크 공급 실린더(14) 안으로 밀어 넣어지면, 이어서 잉크 제트 기록 장치가 작동한다. 이어서, 잉크가 잉크 제트 헤드(22)로부터 토출되고, 그 결과 잉크 용기(10) 내에는 흡입력이 발생된다.
부압 발생 부재 수용 챔버(34) 내의 부압 발생 부재인 개방 셀 탄성 부재(32)가 충분한 양의 잉크를 수용했을 때, 잉크는 부압 발생 부재로부터 소모되므로 상부 표면의 상부 표면(기액 경계면)이 낮아진다. 이 때 발생된 부압은 부압 발생 부재 내의 기액 경계면의 모세관력과 정압 수두에 의해 결정된다.
잉크가 계속적으로 소모됨에 따라, 기액 경계면은 대기 도입 홈(50)의 상단부에 이르게 된다. 잉크를 바로 수용하는 액체 수용 챔버(36)의 바닥부에서의 압력과 부압 발생 부재(32)의 압력이 모세관력 발생 홈(60) 내에 발생된 모세관력보다 낮아지게 되면, 공기가 대기 도입 홈(50)과 모세관력 발생 홈(60)을 통하여 액체 수용 챔버(36) 안으로 공급된다. 이 결과, 액체 수용 챔버(36) 내의 압력이 도입되는 공기의 양에 대응하여 증가하여서, 잉크가 액체 수용 챔버(36)로부터 유체 연통 경로(40)를 거쳐서 부압 발생 부재(32) 안으로 공급되어서 증가된 압력과 부압 발생 부재(32)의 압력 간의 차로 인해 소모된다. 즉, 기액 교환이 실행된다.
이 때, 용기의 바닥부의 압력은 잉크 공급량에 대응하여 증가하고, 이에 따라 액체 용기 챔버(36) 안으로의 공기 공급이 중단된다.
잉크가 소모되는 중에 기액 교환이 지속적으로 발생하므로 액체 수용 챔버(36) 내의 잉크가 부압 발생 부재(32) 안으로 공급된다. 따라서, 액체 수용 챔버(36)로부터 잉크가 소모되는 중에 발생된 부압은 모세관력 발생 홈(60)에 의해 발생된 모세관력에 의해 결정된다. 따라서, 모세관력 홈(60)의 치수를 적절히 선정함으로써 기액 교환 중에 발생되는 부압이 결정될 수 있다.
잉크가 유체 연통 경로(40)를 거쳐서 액체 수용 챔버(36)로부터 개방 셀 탄성 부재(32) 안으로 공급될 때 즉, 기액 교환이 실행될 때, 잉크는 개방 셀 탄성 부재(32)의 하부 부분 즉, 용기(10)의 바닥벽(10B)의 내측으로부터 10 내지 20mm의 범위에서 유동한다. 따라서, 간극이 큰 경우나 혹은 개방 셀 탄성 부재의 압축비가 너무 큰 경우에, 종래의 용기에서는 잉크의 유동이 방해되었다. 그러나 본 실시예에 따르면, 압접 부재(46)는 h2-1에 대응하는 거리만큼 바닥벽(10B)의 내측보다 더 밖에 있으므로, 이에 따라 잉크 공급 실린더(26)가 도20에 도시된 바와 같이 소정량(1mm)만큼 잉크 공급 실린더(14) 안으로 밀어 넣어지는 경우(장착 상태)라 해도 압접 부재(46)는 h2-2에 대응하는 거리만큼 안으로 들어가지 않게 되고 내측 바닥으로부터 내향으로 돌출하는 거리는 h1-2가 된다. 따라서, 개방 셀 탄성 부재(32)의 용기의 내측 바닥으로부터의 분리 거리 L2-2로 인한 간극은 작다. 분리 거리 L2-2는 대략 2 내지 3mm이다. 이 결과, 기액 교환이 발생하는 경우에, 잉크는 개방 셀 탄성 부재(32) 내에서 용기(10)의 바닥벽(10B)의 내측 표면으로부터 10 내지 20mm의 범위에서 유동하고, 이에 따라 본 실시예의 액체 용기 내에서의 잉크 유동은 거의 방해를 받지 않게 되는데, 여기서 압접 부재(46)에 인접한 간극은 작다.
또한, 압접 부재(46)와의 접촉 부분(상부 표면)에 인접한 개방 셀 탄성 부재(32)의 압축비의 증가가 적절히 제어되고, 이에 따라 잉크 유동은 개방 셀 탄성 부재(32)의 압축비 증가에 따른 유동 저항에 의해 방해받지 않는다.
더욱이, 액체 공급 개구(14A) 주변에 용기(10)의 바닥벽(10B)의 내측 표면으로부터 내향으로 돌출하는 계단부(14C)가 마련되므로 개방 셀 탄성 부재(32)은 2단계에 걸쳐 내향으로 압축된다. 계단 높이는 비교적 작으므로(0.3 내지 0.7mm), 개방 셀 탄성 부재(32)의 형상이 계단을 따르게 되어 간극이 형성되지 않게 된다. 개방 셀 탄성 부재(32)가 바닥벽(10B)의 내측으로부터 분리되게 하는 압접 부재(46)의 진입 정도는 h1-2(계단부(14C)의 높이)이므로, 계단부(14C)에 대응하는 간극의 팽창은 억제된다.

Claims (70)

  1. 토출될 액체를 저장하는 용기에 있어서,
    부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
    액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
    부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 안에 대기를 도입하기 위하여 모세관력 발생부를 형성하는 대기 도입 통로를 갖추고 있는 격벽을 포함하며,
    상기 모세관력 발생부에 의해 생성된 모세관력이 다음과 같은 H ＜ h ≤ Hs－Hp－δh를 만족시키는 것을 특징으로 하는 용기.
    여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 모세관력 발생부에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPc/φg이고, 여기서 δPc는 발생된 모세관력, H는 모세관력 발생부와 토출구를 포함하는 액체 토출 헤드 평면 사이의 위치 수두 차, Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(H의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력, Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 모세관력 발생부 사이의 위치 수두 차이고, δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg이고, 여기서 δPe는 압력 손실.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모세관력 발생부는 원주 길이(L)와, 단면적(S), 및 h = L/SxΓ/φgxcosθ로 표현된 h를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
    여기에서, φ는 액체 밀도, g는 중력 가속도, Γ는 액체의 표면 장력, θ는 액체의 접촉각.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모세관력 발생부의 모세관력은 토출 헤드에 이용 가능한 상이한 종류 및 칼라의 액체의 최소 모세관력과 최대 모세관력 사이에 있는 것을 특징으로 하는 용기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액체 공급 개구는 용기의 기부에 마련되는 것을 특징으로 하는 용기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용기는 액체 토출 헤드와 일체형인 것을 특징으로 하는 용기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용기는 상기 액체 토출 헤드에 대해 탈착식으로 장착 가능한 것을 특징으로 하는 용기.
  7. 제1항에 있어서, 대기 도입 통로의 상부단은 기액 교환 개시 후에 대기와 유체 연통을 유지하는 것을 특징으로 하는 용기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 대기 도입 통로의 적어도 상부단은 상기 부압 발생 부재에 개방 및 접촉하고, 그 하부단은 상기 유체 연통 통로와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 용기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 대기 도입 통로는 모세관력 발생부를 구성하는 제2 통로와 상기 제2 통로의 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖는 제1 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  10. 제9항에 있어서, 다수의 그러한 제2 통로가 제공되는 것을 특징으로 하는 용기.
  11. 제9항에 있어서, 상기 대기 도입 통로는 홈의 형태이고, 그 개방부는 상기 부압 발생 부재에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 용기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 홈은 상기 유체 연통 통로의 종방향으로 연장된 홈과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 용기.
  13. 제9항에 있어서, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로는 각각 대기 도입 홈 및 모세관력 발생 홈의 형태이고, 그 개방부는 상기 부압 발생 부재에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 용기.
  14. 제11항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 0.20 내지 0.40 mm × 0.20 내지 0.40 mm(폭 × 깊이)인 장방형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  15. 제11항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 2 내지 10 mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  16. 제11항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 사다리꼴 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  17. 제11항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 삼각형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  18. 제11항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 적어도 그 일부가 반원형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  19. 제1항에 있어서, 액체 공급 개구가 부압 발생 부재에 접촉된 압접 부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 용기.
  20. 제1항에 있어서, 부압 발생 부재가 부압 발생 부재 수용 챔버 내에서 40 mm 이상인 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  21. 제1항에 있어서, 공기 버퍼 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버 내의 부압 발생 부재 위에 형성되어 공기 벤트에 유체 연통하고, 공기 버퍼 챔버와 부압 발생 부재 수용 챔버의 체적비가 1/5 내지 1/8인 것을 특징으로 하는 용기.
  22. 제1항에 있어서, 부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버의 체적비가 1:1 내지 5:3인 것을 특징으로 하는 용기.
  23. 제1항에 있어서, 부압 발생 부재가 액체 흡수성 포움 폴리우레탄 수지 재료인 것을 특징으로 하는 용기.
  24. 제19항에 있어서, 압접 부재가 폴리프로필렌 펠트로 된 것을 특징으로 하는 용기.
  25. 제1항에 있어서, 유체 연통로가 격벽의 바닥부 폭보다 작은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  26. 제1항에 있어서, 대기 도입 통로의 상부 높이가 대기 도입 통로의 상단부보다 10 내지 30 mm 높은 것을 특징으로 하는 용기.
  27. 제1항에 있어서, 유체 연통로와 토출 액체 공급 포트 사이의 거리가 10 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는 용기.
  28. 제19항에 있어서, 압접 부재가 부압 발생 부재 쪽으로 가압되고, 상기 압접 부재의 도입 거리는 액체 용기가 액체 토출 헤드에 연결되지 않았을 때에는 0.5 내지 2 mm이고 연결되었을 때에는 1.0 내지 3.0 mm인 것을 특징으로 하는 용기.
  29. 제1항에 있어서, 용기가 액체 토출 헤드에 공급될 액체를 저장하는 것을 특징으로 하는 용기.
  30. 토출될 액체를 저장하는 용기에 있어서,
    부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
    액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
    부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 안에 대기를 도입하기 위하여 모세관력 발생부를 형성하는 대기 도입 통로를 갖추고 있는 격벽을 포함하며,
    상기 모세관력 발생부에 의해 생성된 모세관력이 H + hm ＜ h ≤ Hs－Hp－δh를 만족시키는 것을 특징으로 하는 용기.
    여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 모세관력 발생부에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPc/φg이고, 여기서 δPc는 발생된 모세관력, H는 모세관력 발생부와 토출구를 포함하는 액체 토출 헤드 평면 사이의 위치 수두 차, Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(H의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력, Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 모세관력 발생부 사이의 위치 수두 차이고, δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg이고, 여기서 δPe는 압력 손실, hm은 중력가속도(g)와 밀도(φ)의 곱으로 나누어진 설계 마진 모세관력이고(차원은 길이), 즉 hm ＝ δPm/φg이고, 여기서 δPm은 설계 마진의 모세관력.
  31. 제30항에 있어서, 상기 모세관력 발생부는 원주 길이(L)와, 단면적(S), 및 h = L/SxΓ/φgxcosθ로 표현된 h를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
    여기에서, L은 모세관력 발생부의 원주 길이(cm), S는 단면적(cm2), Γ은 잉크의 표면 장력(dyn/cm), θ는 접촉각, φ는 밀도(g/cm3), g는 중력 가속도(980cm/s2).
  32. 제30항에 있어서, 상기 모세관력 발생부의 모세관력은 토출 헤드에 이용 가능한 상이한 종류 및 칼라의 액체의 최소 모세관력과 최대 모세관력 사이에 있는 것을 특징으로 하는 용기.
  33. 제30항에 있어서, 상기 액체 공급 개구는 용기의 기부에 마련되는 것을 특징으로 하는 용기.
  34. 제30항에 있어서, 상기 용기는 액체 토출 헤드와 일체형인 것을 특징으로 하는 용기.
  35. 제30항에 있어서, 상기 용기는 상기 액체 토출 헤드에 대해 탈착식으로 장착 가능한 것을 특징으로 하는 용기.
  36. 제30항에 있어서, 대기 도입 통로의 상부단은 기액 교환 개시 후에 대기와 유체 연통을 유지하는 것을 특징으로 하는 용기.
  37. 제30항에 있어서, 상기 대기 도입 통로의 적어도 상부단은 상기 부압 발생 부재에 개방 및 접촉하고, 그 하부단은 상기 유체 연통 통로와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 용기.
  38. 제37항에 있어서, 상기 대기 도입 통로는 모세관력 발생부를 구성하는 제2 통로와 상기 제2 통로의 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖는 제1 통로를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  39. 제38항에 있어서, 다수의 그러한 제2 통로가 제공되는 것을 특징으로 하는 용기.
  40. 제38항에 있어서, 상기 대기 도입 통로는 홈의 형태이고, 그 개방부는 상기 부압 발생 부재에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 용기.
  41. 제40항에 있어서, 상기 홈은 상기 유체 연통 통로의 종방향으로 연장된 홈과 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 용기.
  42. 제38항에 있어서, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로는 각각 대기 도입 홈 및 모세관력 발생 홈의 형태이고, 그 개방부는 상기 부압 발생 부재에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 용기.
  43. 제40항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 0.20 내지 0.40 mm × 0.20 내지 0.40 mm(폭 × 깊이)인 장방형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  44. 제40항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 2 내지 10 mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  45. 제40항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 사다리꼴 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  46. 제40항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 삼각형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  47. 제40항에 있어서, 모세관력 발생 홈이 적어도 그 일부가 반원형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 용기.
  48. 제30항에 있어서, 액체 공급 개구가 부압 발생 부재에 접촉된 압접 부재를 갖춘 것을 특징으로 하는 용기.
  49. 제30항에 있어서, 부압 발생 부재가 부압 발생 부재 수용 챔버 내에서 40 mm 이상의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  50. 제30항에 있어서, 공기 버퍼 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버 내의 부압 발생 부재 위에 형성되어 공기 벤트에 유체 연통하고, 공기 버퍼 챔버와 부압 발생 부재 수용 챔버의 체적비가 1/5 내지 1/8인 것을 특징으로 하는 용기.
  51. 제30항에 있어서, 부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버의 체적비가 1:1 내지 5:3인 것을 특징으로 하는 용기.
  52. 제30항에 있어서, 부압 발생 부재가 액체 흡수성 포움 폴리우레탄 수지 재료인 것을 특징으로 하는 용기.
  53. 제48항에 있어서, 압접 부재가 폴리프로필렌 펠트로 된 것을 특징으로 하는 용기.
  54. 제30항에 있어서, 유체 연통로가 격벽의 바닥부 폭보다 작은 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
  55. 제30항에 있어서, 대기 도입 통로의 상부 높이가 대기 도입 통로의 상단부보다 10 내지 30 mm 높은 것을 특징으로 하는 용기.
  56. 제30항에 있어서, 유체 연통로와 토출 액체 공급 포트 사이의 거리가 10 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는 용기.
  57. 제30항에 있어서, 압접 부재가 부압 발생 부재 쪽으로 가압되고, 상기 압접 부재의 도입 거리는 액체 용기가 액체 토출 헤드에 연결되지 않았을 때에는 0.5 내지 2 mm이고 연결되었을 때에는 1.0 내지 3.0 mm인 것을 특징으로 하는 용기.
  58. 제30항에 있어서, 용기가 액체 토출 헤드에 공급될 액체를 저장하는 것을 특징으로 하는 용기.
  59. 토출될 액체를 저장하는 용기에 있어서,
    부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
    액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
    부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 모세관력 발생부를 자체에 갖추고 있는 격벽과,
    부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥측에 마련된 액체 공급 개구 내에 위치하고 그 상단 표면이 부압 발생 부재에 접촉된 압접 부재를 포함하며,
    상기 유체 연통로로부터 이 유체 연통로에 가장 근접한 압접 부재의 일부분까지의 거리(l1)가 l1＜ (Hs－Hpa－h) / δh를 만족하는 것을 특징으로 하는 용기.
    여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 압력을 나눔으로써 정의되는 유체 연통로 인접부의 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPca/φg이고, 여기서 δPca는 유체 연통로 인접부의 압력,
    Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(Hs의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력,
    Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 유체 연통로의 인접부 사이의 위치 수두 차이고,
    δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg)이고, 여기서 δPe는 압력 손실.
  60. 제59항에 있어서, 압접 부재의 하단 표면이 용기의 내측 바닥면으로부터 빠져 나온 것을 특징으로 하는 용기.
  61. 제59항에 있어서, 용기의 내측 바닥면으로부터 내향 돌출하는 계단부가 액체 공급 개구 주위에 마련된 것을 특징으로 하는 용기.
  62. 제59항에 있어서, 액체 공급 개구가 용기 바닥벽의 외측 표면으로부터 외향으로 형성된 액체 공급 실린더에 형성된 것을 특징으로 하는 용기.
  63. 제59항에 있어서, 용기가 잉크 제트 헤드에 공급될 액체를 저장하는 것을 특징으로 하는 용기.
  64. 토출될 액체를 저장하는 용기에 있어서,
    부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
    액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
    부압 발생 부재 수용 챔버와 액체 저장 챔버를 분리하기 위한 것으로 격벽 내에 모세관력 발생부를 마련하여 부압 발생 부재 수용 챔버로부터 액체 저장 챔버 안에 대기를 도입하기 위한 대기 도입 통로를 갖추고 있는 격벽과,
    부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥측에 마련된 액체 공급 개구 내에 위치하고 그 상단 표면이 부압 발생 부재에 접촉된 압접 부재를 포함하며,
    상기 유체 연통로로부터 이 유체 연통로에 가장 근접한 압접 부재의 일부분까지의 거리(l1)가 l1＜ (Hs－Hp－h) / δh를 만족하는 것을 특징으로 하는 용기.
    여기서, h는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 압력을 나눔으로써 정의되는 유체 연통로 인접부의 모세관력(h의 차원은 길이), 즉 h ＝ δPc/φg이고, 여기서 δPc는 유체 연통로 인접부의 압력,
    Hs는 중력가속도(g)와 토출될 액체의 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재에 의해 발생된 모세관력을 나눔으로써 정의되는 모세관력(Hs의 차원은 길이), 즉 Hs ＝ δPs/φg이고, 여기서 δPs는 부압 발생 부재의 모세관력,
    Hp는 부압 발생 부재의 기액 경계면과 유체 연통로의 인접부 사이의 위치 수두 차이고,
    δh는 중력(g)과 밀도(φ)의 곱으로 부압 발생 부재를 통한 유체 연통로와 액체 공급 개구 사이의 압력 손실을 나눔으로써 정의되는 수두 손실(δh의 차원은 길이), 즉 δh ＝ δPe/φg)이고, 여기서 δPe는 압력 손실.
  65. 제64항에 있어서, 압접 부재의 하단 표면이 용기의 내측 바닥면으로부터 빠져 나온 것을 특징으로 하는 용기.
  66. 제64항에 있어서, 용기의 내측 바닥면으로부터 내향 돌출하는 계단부가 액체 공급 개구 주위에 마련된 것을 특징으로 하는 용기.
  67. 제64항에 있어서, 액체 공급 개구가 용기 바닥벽의 외측 표면으로부터 외향으로 형성된 액체 공급 실린더에 형성된 것을 특징으로 하는 용기.
  68. 제64항에 있어서, 용기가 잉크 제트 헤드에 공급될 액체를 저장하는 것을 특징으로 하는 용기.
  69. 토출될 액체를 저장하는 용기에 있어서,
    부압 발생 부재를 수용하는 것으로 대기와의 유체 연통을 위한 공기 벤트와 액체를 액체 토출 헤드에 공급하기 위한 액체 공급부를 갖춘 부압 발생 부재 수용 챔버와,
    액체 저장 챔버가 부압 발생 부재 수용 챔버와 유체 연통하게 되는 유체 연통로를 제외하고는 실질적으로 기밀식으로 밀봉된 액체 저장 챔버와,
    부압 발생 부재 수용 챔버의 연통로로부터 상방 연장되는 격벽과,
    부압 발생 부재 수용 챔버의 바닥측에 마련된 액체 공급 개구 내에 위치하고 그 상단 표면이 부압 발생 부재에 접촉되고 하단 표면이 용기의 내측 바닥면으로부터 빠져 나오도록 된 압접 부재를 포함하며,
    유체 연통로로부터 이 유체 연통로에 가장 근접한 압접 부재의 일부분까지의 거리(l1)가 5 mm ≤ l1≤ 60 mm를 만족하도록 배치된 것을 특징으로 하는 용기.
  70. 제65항에 있어서, 10 mm ≤ l1≤ 50 mm인 것을 특징으로 하는 용기.
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