KR20060104911A

KR20060104911A - 액체 용기

Info

Publication number: KR20060104911A
Application number: KR1020060027510A
Authority: KR
Inventors: 다쿠 이시자와; 사토시 시나다
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2006-10-09
Also published as: GB0606196D0; ATE465880T1; DE602006013902D1; JP4735344B2; JP2007253328A; DE102006014283A1; EP1707377A1; US20060215002A1; EP1707377B1; TW200702199A; GB2424622A; US7543925B2

Abstract

액체 용기는 액체 챔버가 외부와 연통되게 하며, 액체 챔버내의 액체가 소비될 때 외부 공기를 액체 챔버내로 도입하기 위한 공기 개방 통로와, 공기 개방 통로의 일부분에 설치되며, 공기 개방 통로에 유입되는 액체를 저장할 수 있는 공기 챔버를 포함한다. 공기 개방 통로가, 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 액체 챔버로 개방된 일 단부와, 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버로 개방된 타 단부를 구비하는 하부 개방 통로와, 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버로 개방된 일 단부와, 외부로 개방될 수 있는 타 단부를 구비하는 상부 개방 통로를 구비한다.

Description

액체 용기{LIQUID CONTAINER}

도 1은 본 발명에 따른 액체 용기의 제 1 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 종단면도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 잉크 카트리지에서 액체 챔버내의 잉크 액체가 공기의 열 팽창에 의해 하부 개방 통로내에서 역류하고, 공기 챔버내에 저장되는 상태를 도시하는 설명도,

도 4는 도 1에 도시된 잉크 카트리지가 하나의 측면을 향해 측쪽으로 낙하하고, 액체 챔버내의 잉크 액체가 공기 챔버내로 유동하는 상태를 도시하는 단면도,

도 5는 도 1에 도시된 잉크 카트리지가 도 4의 것과 반대 측면을 향해 측쪽으로 낙하할 때 형성되는 액체 챔버내의 잉크 액체의 상태를 도시하는 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 액체 용기의 제 2 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 종단면도,

도 7은 본 발명에 따른 액체 용기의 제 3 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 종단면도,

도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명에 따른 액체 용기의 제 4 실시예에 따른 잉 크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 단면도 및 평면도,

도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명에 따른 액체 용기의 제 5 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 단면도 및 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 잉크 카트리지 3 : 용기 본체

5 : 잉크 7 : 잉크 챔버

9 : 잉크 공급 구멍 11 : 공기 개방 통로

13 : 공기 챔버 15 : 하부 개방 통로

17 : 상부 개방 통로 21 : 밀봉막

33 : 커플링 통로 41 : 잉크 카트리지

71 : 제 1 잉크 챔버 72 : 제 2 잉크 챔버

본 발명은 장치측상의 용기 부착 부분에 제거 가능하게 부착된 용기 본체내의 공기 개방 통로에 유입되는 액체를 저장할 수 있는 공기 챔버를 포함하는 액체 용기에 관한 것이다.

액체 용기의 예는 잉크젯 타입의 프린터에 사용될 잉크 카트리지를 포함한다. 잉크젯 타입의 프린터용의 잉크 카트리지에 있어서, 프린트 헤드로 공급될 잉 크를 수용하는 잉크 챔버는 용기 본체에 설치된다. 잉크 카트리지는 사용시에 소정의 위치에서 카트리지 부착 부분에 제거 가능하게 끼워맞춰져 부착된다. 잉크 챔버에 수용된 잉크는 주 컴퓨터로부터 전달된 프린트 데이터에 따라 구동될 프린트 헤드로 공급되고, 프린트 헤드상에 설치된 노즐로부터 종이와 같은 프린트 매체의 타겟 위치상으로 토출된다.

잉크젯 타입의 프린터에 부착될 공기 개방 타입의 다양한 잉크 카트리지가 제안되어 있으며, 여기에서 프린터측상의 카트리지 부착 부분에 제거 가능하게 부착될 용기 본체는, 잉크를 수용하기 위한 잉크 챔버와, 잉크 챔버와 연통되고, 카트리지 부착 부분의 잉크 수용 부분에 연결 가능하게 설치된 잉크 공급 구멍과, 잉크 챔버가 외부와 연통되게 하며, 잉크 챔버내의 잉크가 소비될 때 외부 공기를 잉크 챔버내로 도입하기 위한 공기 개방 통로와, 공기 개방 통로의 일부분에 설치되며, 공기 개방 통로에 유입되는 액체를 저장할 수 있는 공기 챔버를 포함한다.

공기 챔버는, 잉크 챔버내의 공기가 대기 온도의 변화로 인해서 열적으로 팽창될 때 그리고 잉크 챔버내의 잉크가 공기의 열 팽창에 의해 공기 개방 통로에서 역류될 때, 잉크가 누출되는 것을 방지하도록 설치된다.

예컨대 카트리지가 기울어질 경우에도 공기를 잉크 챔버내로 도입하는 기능이 보장되게 하기 위해서, 잉크의 누출을 방지하기 위한 공기 챔버는 공기 개방 통로에 연결되는 위치를 취하게 할 필요가 있다.

또한, 잉크 챔버내의 공기의 열 팽창으로 인해서 역류하는 잉크를 수용하기에 충분한 체적을 유지하는 것이 중요하며, 또한 체적을 유지하기 위한 디자인이 요구된다.

잉크 챔버의 외부의 하부 위치에 독립적으로 설치되고, 특정 공기 도입 경로를 통해 잉크 챔버와 연통되게 하는 공기 챔버를 포함하는 잉크 카트리지가 제안되어 있다. 공개 챔버내의 비교적 큰 면적을 가진 양 측벽은 가스의 통과를 허용하지만 액체를 통과시키지 않는 기액 분리막에 의해 형성된다(일본 특허 출원 공개 제 2004-209847 호 참조).

잉크가 공기 챔버의 분할 벽으로 사용되는 기액 분리막과 접촉할 때, 공기의 통과성은 잉크의 접촉 면적을 감소시킨다. 이러한 이유 때문에, 잉크 챔버로의 가스 투과성은 상기에서 언급한 것보다 상당히 감소된다. 그 결과, 잉크 챔버로의 가스 투과성의 감소는 잉크의 원활한 공급을 방해할 가능성이 있다.

또한, 비교적 큰 면적을 가진 기액 분리막은 공기 챔버의 각 단부상에서 분할벽으로서의 기능을 하게 된다. 따라서, 편평한 벽과 마찬가지로 기액 분리막을 안정되게 지지하기 위한 지지 구조체를 이용할 필요가 있다. 그 결과, 공기 챔버의 부품의 증가로 인해서 조립성의 악화 및 비용의 증가가 야기된다.

또한, 공기 챔버가 프린터측에 설치되는 경우에, 프린터와 잉크 카트리지 사이에 공기 개방 통로를 기밀 연결해야 하며, 그에 따라 이러한 연결 구조의 형성은 비용을 증가시킨다.

본 발명은 상술한 문제점에 비추어 발명된 것이다.

예시적인 비제한적인 실시예의 액체 용기는, 장치측의 용기 부착 부분에 제거 가능하게 부착가능한 용기 본체와; 액체를 그 내부에 수용하기 위해, 용기 본체에 설치된 액체 챔버와; 액체 챔버와 연통되고, 장치측의 액체 수용 부분에 연결가능한 액체 공급 구멍과; 액체 챔버가 외부와 연통되게 하며, 액체 챔버내의 액체가 소비될 때 외부 공기를 액체 챔버내로 도입하기 위한 공기 개방 통로와; 공기 개방 통로의 일부분에 설치되며, 공기 개방 통로에 유입되는 액체를 저장할 수 있는 공기 챔버를 포함한다. 상기 공기 개방 통로가, 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 액체 챔버로 개방된 일 단부와, 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버로 개방된 타 단부를 구비하는 하부 개방 통로와; 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버로 개방된 일 단부와, 외부로 개방될 수 있는 타 단부를 구비하는 상부 개방 통로를 구비한다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 액체가 액체를 그 내부에 저장하는 액체 챔버내의 공기의 열 팽창으로 인해서 하부 개방 통로에서 역류할 때, 역류하는 액체는 공기 챔버에 저장되어 하부 개방 통로의 개방 위치로 연장되게 된다. 따라서, 역류하는 액체가 누출되는 것을 방지한다.

상측 하방 자세에서도, 또한 액체 챔버내의 하부 개방 통로의 개방 단부는 액체 챔버내의 액체 레벨 위치로부터 상방으로 돌출된다. 따라서, 하부 개방 통로를 통한 역류가 야기되지 않아서, 액체가 누출되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 공기 챔버의 바닥 벽을 통해 관통될 수 있는 하부 개방 통로의 타 단부는 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 개방되어 있다. 따라 서, 공기 챔버에 저장된 모든 액체가, 장치에 의한 액체 소비에 의해 야기되는 음압 흡입력의 작용 또는 액체 챔버내의 공기의 열 수축에 의해 발생되는 음압 흡입력의 작용에 의해 액체 챔버로 신속하게 리턴될 수 있다. 열 팽창 및 수축의 사이클이 반복될지라도, 저장된 액체는 공기 챔버내의 액체의 잔류물에 의해 헛되이 소비되는 것이 방지될 수 있다.

더욱이, 공기 챔버는 액체 챔버의 공간을 분할하여 형성될 수 있다. 장치측상의 용기 부착 부분을 위해서 특정 구조체가 필요하지 않기 때문에 구조 및 구성이 간략화될 수 있다. 구조 및 구성의 간략화에 의해서, 조립성이 개선될 수 있으며, 비용이 감소될 수 있다.

상부 개방 통로의 타 단부는 액체 챔버 천정 벽측 또는 액체 챔버 바닥 벽측에 배치될 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 하부 개방 통로의 타 단부는 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면의 코너 부분에 근접 배치되어 있으며; 상부 개방 통로의 일 단부는 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면의 코너 부분에 근접 배치되어 있으며; 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면의 코너 부분은, 공기 챔버의 천정 벽과 공기 챔버의 바닥 벽이 서로 대향되어 있는 방향으로 볼 때 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면의 코너 부분에 대해서 대각선으로 위치되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 예를 들면 액체 용기가 측방향 낙하 자세로 유지된다면, 액체 챔버내의 액체는, 액체 챔버로의 하부 개방 통로의 개구가 액체 챔버에 저장된 액체에 잠긴다면, 하부 개방 통로를 따라 공기 챔버내로 유동할 것이다. 이 경우에, 공기 챔버로의 상부 개방 통로의 개구가 공기 챔버로의 하부 개방 통로의 개구에 대해서 대각선 위치에 위치되기 때문에, 공기 챔버로의 상부 개방 통로의 개구는 공기 챔버내로 유동하는 액체와 접촉하지 않게 되어, 공기 챔버내로 유동하는 액체가 유출되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 액체 용기가 반대 방향으로 측방으로 떨어질지라도, 공기 챔버로의 하부 개방 통로의 개구가 액체 챔버내에 저장된 액체의 레벨 이상으로 공기 챔버의 상부 공간에 위치되기 때문에 액체 챔버내의 액체는 하부 개방 통로를 통해 공기 챔버내로 유동하지 않는다. 따라서, 이러한 경우에도, 액체 챔버내의 액체가 공기 개방 통로를 따라 누출되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 액체 용기가 어떠한 자세를 취할지라도, 액체 챔버내에 저장된 액체가 누출되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 공기 챔버는 액체 챔버의 상부 부분에 배치되며, 액체 챔버의 천정 벽의 일부분은 공기 챔버의 천정 벽이 놓여 있는 평면에 놓여 있는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 액체 챔버내의 공기의 열 팽창으로 인한 하부 개방 통로 및 상부 개방 통로에서 역류하는 액체는, 공기 챔버가 액체 챔버의 상부 부분에 위치되는 정상 상태에서 중력에 저항하여 각 통로에서 위로 올라간다. 이러한 이유 때문에, 역류가 발생되기 어렵고, 그에 따라 액체 누출이 발생되기 어렵다. 공기 챔버의 분할 벽, 즉 공기 챔버의 천정 벽의 일부분은 액체 챔버의 천정 벽의 부분에 적어도 공통 벽으로서 형성될 수 있다. 따라서, 천정 벽이 아닌 분할 벽을 간단히 추가함으로써 공기 챔버를 형성할 수 있다. 따라서, 공 기 챔버는 쉽게 형성될 수 있으며, 공기 챔버용의 추가 구조를 감소시킴으로써 비용이 감소될 수 있다.

더욱이, 공기 챔버는 액체가 그 내부에 저장되는 액체 챔버의 상부 부분에 위치된다. 따라서, 공기 챔버내에 저장된 액체는, 중력의 작용 뿐만 아니라 장치의 액체 소비에 의해 야기되는 음압 흡입력의 작용 그리고 공기 챔버내의 공기의 열 수축에 의해 발생된 음압 흡입력의 작용을 효율적으로 수용할 수 있다. 따라서, 공기 챔버로부터 액체 챔버로의 액체의 신속 리턴이 더욱 용이해진다. 열 팽창 및 수축의 사이클이 반복될지라도, 저장된 액체가 공기 챔버내의 액체의 잔류물로 인해서 헛되이 소비되는 것을 방지할 수 있다.

더욱이, 공기 챔버는 간단한 용기 구조일 수 있으며, 이 구조에서, 액체 챔버와 연통하는 하부 개방 통로의 다른 단부 개구와, 외부와 연통하는 상부 개방 통로의 일 단부 개구가 서로 수직방향으로 이격 배치된다. 저장된 액체가 접촉하게 되는 분할 벽 부분에서 기액 분리막이 사용될 필요가 없다. 따라서, 액체가 공기 챔버의 분할 벽 부분과 접촉하는 것으로 인해서 가스 투과성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 액체 챔버로의 가스 투과성은 잉크 카트리지의 사용 동안에 악화되는 것이 방지될 수 있으며, 액체 챔버로의 우수한 가스 투과성이 안정되게 유지된다. 따라서, 오랜 시간 주기 동안 액체의 원활한 공급이 안정되게 유지될 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 상기 공기 챔버의 체적이 상기 액체 챔버의 체적의 10% 내지 30%인 것이 바람직하다.

공기 챔버의 체적은 액체 용기가 노출되는 사용 환경에서의 온도 변화의 범위를 고려하여 설정된다. 액체 용기가 양호한 환경(10℃ 내지 40℃의 온도 범위의 변화)을 가진 실내에서 사용되는 것을 가정한 경우에, 액체가 누출되는 것을 방지하는 온도 변화를 허용할 수 있는 공기 챔버의 체적은 액체 챔버의 전체 체적의 대략 10%이다. 액체 용기가 나쁜 환경(30℃ 내지 60℃의 온도 범위의 변화)에서 사용되는 것으로 가정된 경우에, 액체의 누출을 방지하는 온도 변화를 허용할 수 있는 공기 챔버의 체적은 액체 챔버의 전체 체적의 대략 30%이다. 따라서, 공기 챔버의 체적을 상술한 구조에서 액체 챔버의 체적의 10% 내지 30%로 되도록 설정함으로써, 공기 챔버로 역류하는 액체는 공기 챔버로부터 넘쳐 흐르는 것이 방지될 수 있으며, 온도의 변화로 인해서 역류가 최대로 발생되는 경우에도 누출을 방지할 수 있다. 또한, 액체 용기의 전체 사이즈 증가를 야기시킬 수 있는 공기 챔버의 과잉 사이즈 증가를 회피할 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 상부 개방 통로의 타 단부는 밀봉막으로 밀봉되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 바람직하게 공기 개방 통로는 액체 용기의 제조로부터 사용자에 의해 액체 용기의 이용 시점의 주기 동안에 밀봉막으로 완전하게 밀봉되어 있다. 따라서, 저장 또는 이동 동안에 공기 개방 통로를 통해 액체가 누출되는 것을 확실하게 방지할 수 있으며, 또한 액체 챔버내의 액체의 습기가 공기 개방 통로를 통해 증발하는 것을 방지할 수 있다. 액체의 농도의 증가에 의해 야기되는 고형화와 같은 단점의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 상부 개방 통로는 가스의 통과를 허용하고 액체의 통과를 허용하지 않는 기액 분리막을 구비한다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 온도 변화가 사고로 가정한 온도 변화를 넘어서 발생하고 그리고 예상치 못한 압력이 공기 챔버내에 충전된 역류 액체에 또한 가해지는 경우일지라도, 액체가 기액 분리막에서 누출되는 것이 방지될 수 있으며, 그 결과 누출의 방지의 신뢰성이 개선된다. 또한, 하부 개방 통로내에서 역류하는 액체가 온도의 변화에 의해 발생된 열 팽창에 의해 공기 챔버내에 잔류되고 그리고 공기 챔버로의 상부 개방 통로의 개구가 공기 챔버에 잔류하는 액체에 잠긴 상태에서 액체 용기가 측방으로 떨어질지라도, 액체가 상부 개방 통로를 통해 누출되는 것이 방지될 수 있으며, 누출의 방지를 위한 신뢰성이 개선될 수 있다.

또한, 액체 용기에 있어서, 액체 챔버는 분할 벽에 의해 제 1 액체 챔버와 제 2 액체 챔버로 분할되며, 상기 제 1 및 제 2 액체 챔버가 서로 연통되게 하는 커플링 통로를 더 설치되며, 상기 커플링 통로는 상기 제 1 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 제 1 액체 챔버로 개방된 일 단부와, 상기 제 2 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 제 2 액체 챔버로 개방된 타 단부를 구비하며, 상기 제 1 및 제 2 액체 챔버중 하나는 상기 하부 개방 통로를 통해 공기 챔버와 연통되는 것이 바람직하다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 제 1 및 제 2 액체 챔버중 하나가 액체로 완전히 충전되고 그리고 다른 액체 챔버의 일부분을 액체가 차지하게 하는 방법으로, 처음에 액체 챔버내의 액체의 저장량이 분포되어 있다면, 역류시에 누출을 방지하기 위해 확보될 공기 챔버의 체적은 다른 액체 챔버내에 저장된 액체의 체적에 대응하도록 결정될 수 있다. 액체 챔버가 분할되지 않은 경우와 비교할 때, 공기 챔버의 체적은 감소될 수 있으며, 액체 용기의 사이즈가 감소될 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 제 1 액체 챔버 및 제 2 액체 챔버는 서로 거의 동일한 체적을 갖고 있다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 누출을 방지하기 위해 확보될 공기 챔버의 체적은 액체 챔버가 분할되지 않은 경우와 비교할 때 대략 절반으로 감소될 수 있다. 따라서, 공기 챔버의 체적의 감소로 인해서 액체 용기의 사이즈를 감소시킬 수 있다.

또한, 액체 용기에서, 커플링 통로의 내경은 메니스커스를 형성함으로써 기포의 통과를 차단하도록 설정된다.

이러한 구조를 가진 액체 용기에 따르면, 하부 개방 통로가 개방되어 있는 제 1 및 제 2 액체 챔버중 하나가 액체가 부분적으로 차지하는 체적을 가지며 그리고 밀폐식의 밀봉 상태의 다른 액체 챔버가 액체로 전체적으로(완전하게) 충전된 체적을 갖고 있게 하는 방법으로, 처음에 액체 챔버내의 액체의 저장량이 분포되어 있는 경우에, 하부 개방 통로가 개방되어 있는 하나의 액체 챔버내의 액체가 고갈될 때까지 밀폐식의 밀봉 상태의 다른 액체 챔버에 기포가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 커플링 통로의 내경이 너무 커서 메니스커스에 의해 야기된 표면 장력을 발생시킨다면, 하부 개방 통로가 개방되어 있는 하나의 액체 챔버내의 액체가 고갈되기 전에, 하나의 액체 챔버로부터 밀폐식의 밀봉 상태의 다른 액체 챔버까지 기포가 유입된다. 따라서, 열 팽창으로 역류하는 액체의 양이 증가되며, 그 결과 공기 챔버는 액체 챔버가 분할되지 않은 경우의 체적과 동일한 체적을 필요로 한다. 그러나, 상술한 구조에 의해 이러한 단점의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 하나의 장점은, 액체가 액체 챔버내의 공기의 열 팽창에 의해 공기 개방 통로에서 역류할지라도, 역류 액체가 공기 챔버내에 저장되어 누출되는 것이 방지될 수 있게 한다는 것이다.

본 발명의 다른 장점은, 상측 하방 자세를 취할 경우에, 액체 챔버로 개방된 하부 개방 통로의 일 단부가 액체 챔버내의 액체 레벨 위치로부터 상방으로 돌출되지 않을 수 있다는 것이다. 따라서, 하부 개방 통로를 통해 유동하는 역류가 발생하지 않고, 결국 액체가 누출되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명의 또다른 장점은, 하부 개방 통로의 타 단부가 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 개방되고, 그에 따라 공개 챔버내에 저장된 모든 액체가 액체 챔버내의 공기의 열 수축시에 액체 챔버로 신속하게 리턴될 수 있다는 것이다. 열 팽창 및 수축의 사이클이 반복될지라도, 저장된 액체는 공기 챔버내의 액체의 잔류물로 인해서 헛되이 소비되는 것이 방지될 수 있다.

본 발명의 또다른 장점은, 공기 챔버가 액체 챔버의 공간을 분할하도록 형성되며, 그에 따라 공기 챔버를 형성하기 위한 비용 증가가 억제될 수 있다.

본 발명의 상술한 장점 및 다른 장점과, 그 관련 구조는 첨부 도면에 도시된 예시적이며 비제한적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 후술될 것이다.

본 발명은 일본 특허 출원 제 2005-92470 호(2005년 3월 28일), 제 2006-43661 호(2006년 2월 21일) 및 제 2006-62782 호(2006년 3월 8일)에 개시된 요지에 관련이 있으며, 이들 모두는 전체적으로 본원에 구현되어 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 액체 용기의 제 1 실시예에 따른 잉크 카트리지를 도시하는 것이다. 도 1은 제 1 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 종단면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선 단면도이다. 도 3은 도 1에 도시된 잉크 카트리지에서 액체 챔버내의 잉크 액체가 공기의 열 팽창에 의해 하부 개방 통로내에서 역류하고, 공기 챔버내에 저장되는 상태를 도시하는 설명도이다. 도 4는 도 1에 도시된 잉크 카트리지가 하나의 측면을 향해 측쪽으로 낙하하고, 액체 챔버내의 잉크 액체가 공기 챔버내로 유동하는 상태를 도시하는 단면도이다. 도 5는 도 1에 도시된 잉크 카트리지가 도 4의 것과 반대 측면을 향해 측쪽으로 낙하할 때 형성되는 액체 챔버내의 잉크 액체의 상태를 도시하는 단면도이다.

본 실시예에 따른 액체 용기는 잉크젯 타입 프린터에서 액체 토출 부분으로서 작용하는 프린트 헤드를 구비한 캐리지상의 카트리지 부착 부분에 부착가능한 잉크 카트리지를 일 예로서 취하여 설명한 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉크 카트리지(1)는 프린트 헤드에 잉크를 공급하는 작용을 한다. 잉크 카트리지(1)는 용기 본체(3)를 구비하며, 이 잉크 본체 (3)는 거의 직사각형의 평행육면체의 외부 형상을 취하도록 형성되며, 프린터 측면상의 용기 부착 부분(카트리지 부착 부분)에 제거 가능하게 부착될 수 있다. 용기 본체(3)에는, 그 내부에 잉크(액체)(5)를 수용하기 위한 잉크 챔버(액체 챔버)(7)와, 잉크 챔버(7)와 연통되며 프린터 측면상의 잉크 수용 부분(액체 수용 부분)에 연결가능한 잉크 공급 구멍(9)과, 잉크 챔버(7)가 외부와 연통되게 하고 잉크 챔버(7)내의 잉크가 소비됨에 따라 잉크 챔버(7)내로 외부 공기를 도입하기 위한 공기 개방 통로(11)와, 공기 개방 통로(11)의 중간에 설치되며 공기 개방 통로(11)에서 역류하는 잉크(5)를 저장할 수 있는 공기 챔버(13)가 설치되어 있다.

일반적으로, 잉크 공급 구멍(9)의 선단 개방 부분은 비사용 상태에서 밀봉막으로 밀봉되어 있다. 잉크 카트리지(1)가 프린터의 캐리지상에 설치된 카트리지 부착 부분에 부착될 때, 밀봉막은 카트리지 부착 부분 측면상에 설치된 잉크 공급 니들에 의해 관통되며, 이에 의해 밀봉이 해제되고, 잉크가 공급될 수 있다.

공기 챔버(13)는 잉크 챔버(7)의 상부 공간(즉, 공기가 그 내로 유동하는 공간)에서 형성되어(분할되어), 잉크(5)를 저장할 수 있는 밀폐식의 밀봉 공간이 된다. 공기 챔버(13)는 잉크 챔버(7)의 상부 공간에 위치되며, 측벽(7c)을 향해 오프셋되어 있다. 바람직하게, 공기 챔버(13)는 잉크 챔버(7)를 형성하는데 사용된 측벽(7c) 및 천정 벽(7b)중 적어도 하나를 사용하여 형성된다.

실시예에 있어서, 상술한 바와 같이, 잉크 챔버(7)의 천정 벽(7b)의 일부분은 공기 챔버(13)의 천정 벽(13b)을 형성하며, 공기 챔버(13)는 잉크 챔버(7)의 상부 측면으로 오프셋되어 있다. 공기 챔버의 체적은 잉크 챔버(7)의 전체 체적(V1) 의 10% 내지 30%로 되도록 설정된다.

공기 개방 통로(11)는 하부 개방 통로(15) 및 상부 개방 통로(17)로 분할된다.

하부 개방 통로(15)는 잉크 챔버(7)의 바닥 벽(7a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 잉크 챔버(7)내로 개방된 일 단부(15a)와, 공기 챔버(13)의 바닥 벽(13a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버(13)로 개방된 타 단부(15b)를 구비한다. 이러한 실시예에 있어서, 하부 개방 통로(15)는 공기 챔버(13)의 바닥 벽(13a)을 통해 관통된다. 하부 개방 통로(15)는 바닥 벽(13)을 바이패스할 수 있다.

상부 개방 통로(17)는 공기 챔버(13)의 천정 벽(13b)의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버(13)로 개방된 일 단부(17a)와, 외부로 개방된 타 단부(17b)를 구비한다. 이러한 실시예에 있어서, 상부 개방 통로(17)는 천정 벽(13b)을 통해 관통되며, 상부 개방 통로(17)의 타 단부(17b)는 공기 개방 구멍으로서 형성된다. 상부 개방 통로(17)는 천정 벽(13b)을 바이패스할 수 있다. 타 단부(17b)는 홈의 노출 부분으로서 형성되며, 상기 홈은 용기 본체(3)에 형성되며, 노출된 부분을 제외하고 용기 본체(3)에 부착된 막에 의해 커버되어 있다.

하부 개방 통로(15)의 각 단부상의 개구(15a, 15b)는 도 1에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(7) 및 공기 챔버(13)의 측벽(7c)에 근접한 위치에 위치되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 개방 통로(17)의 일 단부상의 개구(17a)는 코너 부분(13c)에 대해서 대각선 위치에 있는 코너 부분(13d)에 근접한 위치에 위치되며, 하부 개방 통로(15)의 타 단부(15b)는 공기 챔버(13)의 직사각형 단면으로서 도시 된 바와 같이 개방되어 있다.

본 실시예에 있어서, 공기 챔버(13)의 코너 부분(13c)은 잉크 챔버(7)를 형성하는 측벽(7c)과 중첩된다.

본 실시예에 있어서, 상부 개방 통로(17)의 타 단부(공기 개방 구멍)(17b)는 도 1에 도시된 바와 같이 밀봉막(21)으로 밀봉된다.

잉크 카트리지(1)에 따르면, 잉크 챔버(7)내에 저장된 저장 잉크(5)가 잉크 챔버(7)내의 공기의 열 팽창에 의해 하부 개방 통로(15)에서 역류될 때, 역류 잉크(5)는 도 3에 도시된 바와 같이 하부 개방 통로(15)의 개방 위치 둘레에 형성된 공기 챔버(13)에 저장된다. 따라서, 역류 잉크(5)가 누출되는 것이 방지된다.

잉크 카트리지(1)가 카트리지 부착 부분으로부터 제거될 때, 잉크 카트리지(1)가 상측 하방 자세를 취할지라도, 잉크 챔버(7)로의 하부 개방 통로(15)의 개방 단부는 잉크 챔버(7)내의 액체 레벨 위치로부터 상방으로 돌출된다. 따라서, 하부 개방 통로(15)를 통한 역류가 발생되지 않는다. 또한, 이러한 경우에, 잉크(5)는 누출되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 하부 개방 통로(15)의 타 단부(15b)는 벽(13a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 개방되어 있기 때문에, 공기 챔버(13)내에 저장된 잉크(5) 모두는 잉크 챔버(7)내의 공기의 열 수축에 의해 발생된 음압 흡입 힘의 작용과, 열 수축시의 중력의 작용에 의해 잉크 챔버(7)로 신속하게 리턴될 수 있다. 열 팽창 및 수축의 사이클이 반복될지라도, 공기 챔버(13)내의 잉크(5)의 잔류물로 인해서 저장 잉크(5)가 헛되이 소비되는 것이 방지될 수 있다.

잉크 챔버(7)로 잉크를 리턴시키는 작용은 보다 효율적으로 작용될 수 있는데, 그 이유는 공기 챔버(13)가 잉크(5)를 그 내부에 저장하기 위한 잉크 챔버(7)의 상부 부분에 위치되기 때문이다. 또한, 공기 챔버(13)가 잉크 챔버(7)의 하부 부분에 설치되는 경우에, 하부 개방 통로(15)의 타 단부(15b)가 바닥 벽(13a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 개방되어 있다면 동일한 장점이 달성될 수 있다.

또한, 공기 챔버(13)는, 잉크 챔버(7)와 연통하는 하부 개방 통로(15)의 타 단부상의 개구(15b)와 외부와 연통하는 상부 개방 통로(17)의 일 단부가 서로 수직방향으로 이격 배치되며 그리고 저장 잉크(5)가 접촉될 수 있는 분할 벽 부분에서 가스-액체 분리막이 사용되지 않는 간단한 용기 구조체이다. 따라서, 공기 챔버(13)의 분할 벽 부분과 잉크(5)의 접촉으로 인해서 가스 투과성이 악화되는 것이 방지될 수 있다.

따라서, 잉크 챔버(7)로의 가스 투과성은 잉크 카트리지(1)의 사용 동안에 악화되는 것이 방지될 수 있으며, 잉크 챔버(7)로의 우수한 가스 투과성이 안정되게 유지된다. 그 결과, 잉크의 원활한 공급이 장시간에 걸쳐서 안정되게 유지될 수 있다.

또한, 공기 챔버(13)는 잉크 챔버(7)의 상부 공간에서 분할되며, 장치 측면상의 용기 부착 부분을 위한 특정 구조체는 종래의 제품과 상이하게 할 필요가 없으며, 공기 챔버(13)는 잉크 챔버(7)의 외측상에 독립적으로 형성되어 있다. 따라서, 구조 및 구성이 간략해질 수 있다. 구조 및 구성을 간략하게 함으로써, 조립 특성이 개선될 수 있으며, 비용이 감소될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 또한 잉크 챔버(7)내의 하부 개방 통로(15)의 개구(15a)가 잉크 챔버(7)에 저장된 잉크(5)에 잠기도록 잉크 카트리지(1)가 측방향 낙하 자세로 유지되는 경우에, 잉크 챔버(7)내의 잉크(5)는 도 4에 도시된 바와 같이 하부 개방 통로(15)를 따라 공기 챔버(13)내로 유동될 수 있다. 공기 챔버(13)를 외부와 연통시키기 위해서 상부 개방 통로(17)의 단부 개구(17a)는 하부 개방 통로(15)의 단부 개구(15b)에 대해서 대각선 위치에 배치되어 있기 때문에, 상부 개방 통로(17)의 단부 개구(17a)는 공기 챔버(13)내로 유동되는 잉크(5)와 접촉되지 않는다. 따라서, 공기 챔버(13)내로 유동하는 잉크(5)는 누출되는 것이 방지될 수 있다.

한편, 잉크 카트리지(1)가 도 5에 도시된 바와 같이 반대 방향으로 측쪽으로 낙하할지라도, 잉크 챔버(7)내의 하부 개방 통로(15)의 개구(15a)가 도 5에 도시된 바와 같이 잉크 챔버(7)내에 저장된 잉크(5)의 상부 공간에 위치되어 있는 경우에 잉크 챔버(7)내의 잉크(5)는 하부 개방 통로(15)를 통해 공기 챔버(13)내로 유동되지 않는다. 또한, 이러한 경우에, 잉크 챔버(7)내의 잉크(5)가 공기 개방 통로(11)를 따라 누출되는 것이 방지될 수 있다.

따라서, 잉크 카트리지(1)가 어떤 방향에서 측쪽으로 낙하 상태로 될지라도, 잉크 챔버(7)내에 저장된 잉크(5)가 누출되는 것이 방지된다.

공기 챔버(13)가 잉크 챔버(7)의 상부 부분에 위치되도록 본 실시예에 따른 잉크 카트리지(1)가 사용되는 정상 사용 상태에 있어서, 잉크 챔버(7)내의 공기의 열 팽창에 의해 하부 개방 통로(15) 및 상부 개방 통로(17)에서 역류하는 잉크(5) 는 중력에 저항하여 통로들 각각을 통해 올라간다. 따라서, 역류 및 외부로의 누출이 발생되기 어렵다.

또한, 잉크 챔버(7)의 천정 벽(13b)은 공기 챔버(13)를 형성하도록 통상 이용된다. 따라서, 천정 벽(13b)이 아닌 분할 벽을 간단히 추가함으로써 공기 챔버(13)를 분할시킬 수 있다. 따라서, 공기 챔버(13)는 용이하게 분할될 수 있다. 따라서, 공기 챔버(13)를 위한 추가적인 구조물의 감소로 인해 비용의 감소가 가능하게 된다.

공기의 온도가 T1℃에서 T2℃로 변경된 경우에 구해지는 체적 팽창 계수(A)는 하기의 식 [1]로 표시된다.

식 [1]

A=(T2+273)/(T1+273)

잉크 챔버(7)가 잉크(5)로 완전히 충전되고 그리고 공기가 잉크 챔버(7)에 전혀 존재하지 않는 경우에, 공기의 열 팽창력은 온도가 변경될지라도 작용하지 않는다. 따라서, 잉크 챔버(7)에 저장된 잉크(5)의 역류는 발생되지 않는다. 잉크(5)가 잉크 챔버(7)내에 잔류하지 않는 빈 상태에서, 잉크(5)의 역류는, 잉크 챔버(7)내의 공기가 열적으로 팽창할지라도 발생되지 않는다.

잉크(5) 및 공기 양자가 잉크 챔버(7)내에 저장된 상태에서, 잉크(5)의 역류는 발생된다.

하기의 식 [2]가 설정되며, 잉크 챔버(7)의 전체 체적은 V1로 표시되며, 잉크 챔버(7)내에 잔류하는 공기의 체적은 V2로 표시되며, 잉크 챔버(7)내에 저장된 잉크(5)의 체적은 V3으로 표시된다.

식 [2]

V1=V2+V3

공기 챔버(13)로 역류하는 잉크(5)의 양은, 잉크 챔버(7)내에 잔류하는 공기가 열 팽창에 의해 잉크 챔버(7)의 전체 체적(V1)까지 팽창되어, 잉크 챔버(7)내에 저장된 잉크(5)의 전체 양(V3)이 공기 챔버(13)로 완전히 역류하게 되는 경우에 최대로 된다. 하기의 식 [3]이 설정된다.

식 [3]

V2×A=V1

식 [2] 및 [3]으로부터 하기의 식이 구해진다.

식 [4]

V3=(A-1)/(A×V1)

공기 챔버(13)의 체적이 V3보다 크게 되도록 설정될 경우, 역류하는 잉크(5)의 누출이 확실하게 방지될 수 있다. 그러나, 체적은 공기 챔버(13)내의 헛되이 빈 공간을 남길 정도로 과도하게 되어, 그 결과 잉크 카트리지(1)의 사이즈를 증가시킬 가능성이 있다. 한편, 공기 챔버(13)의 체적이 V보다 작게 되도록 설정될 경우, 역류가 최대 양에 도달할 때 잉크(5)가 공기 챔버(13)에서 누출될 가능성이 있다. 따라서, 공기 챔버(13)의 체적은 V3으로 되도록 설정되는 것이 최적이다.

따라서, 하기의 식은, 공기 챔버(13)용으로 제공될 최대 체적(V3)에 대한 잉크 챔버(7)의 최대 체적(V1)의 비율이 B로 표시되는 것으로 설정된다.

식 [5]

B=V3/V1

식 [4]가 식[5]에 대체되면 하기의 식이 설정된다.

식 [6]

B=(A-1)/A

따라서, 잉크 챔버(7)가 사용되는 환경의 온도의 변화가 설정되고, 온도의 변화에 대한 열 팽창 계수(A)가 식 [1]로부터 구해지고, 식 [6]에 대체되며, 그 결과 온도의 변화를 허용하고 잉크(5)의 누출을 방지할 수 있는 공기 챔버(13)의 체적 비(B)를 구할 수 있다.

잉크 카트리지(1)가 사용 환경에 노출되어 있는 온도의 변화 범위는 예로서 후술하게 되는 3개의 방법으로 설정된다.

제 1 온도 조건은 양호한 환경을 가진 실온에서의 사용의 경우와, 10℃ 내지 40℃의 온도 범위의 변화를 가정한 것이다.

제 2 온도 조건은 양호한 환경이 주어지지 않은 최악의 경우와, 예를 들면 -30℃ 내지 60℃의 온도 범위의 변화를 가정한 것이다.

제 3 온도 조건은 제 1 온도 조건과 제 2 온도 조건 사이의 중간 범위와, -20℃ 내지 40℃의 온도 범위의 변화를 가정한 것이다.

T1=40 및 T2=10이 식 [1]에 대체되면, 제 1 온도 조건의 체적 팽창 계수(A)는 1.1060이다. 이 때에, 공기 챔버(13)의 체적 비(B)는 식 [6]으로부터 0.0958이다. 공기 챔버(13)의 체적을 동일한 온도 조건에서 잉크 챔버(7)의 전체 체적의 대략 10%가 되도록 설정하면, 그에 따라 누출이 발생되지 않는 최적 잉크 카트리지(1)를 제조할 수 있다.

한편, T1=60 및 T2=-30이 식 [1]에 대체되면, 제 2 온도 조건의 체적 팽창 계수(A)는 1.3704이다. 이 때에, 공기 챔버(13)의 체적 비(B)는 식 [6]으로부터 0.2703이다. 공기 챔버(13)의 체적을 동일한 온도 조건에서 잉크 챔버(7)의 전체 체적의 대략 30%가 되도록 설정하면, 그에 따라 누출이 발생되지 않는 최적 잉크 카트리지(1)를 제조할 수 있다.

잉크 카트리지(1)가 정상 사용 환경에 노출되는 온도의 변화의 범위가 제 1 온도 조건의 경우와 제 2 온도 조건의 경우 사이에 존재하는 것을 추측할 수 있다.

공기 챔버(13)의 체적이 본 실시예에서 설명한 바와 같이 잉크 챔버(7)의 체적의 10% 내지 30%가 되도록 통상 설정된다면, 그에 따라 공기 챔버(13)로 역류하는 잉크(5)가 공기 챔버(13)로부터 흘러 넘쳐 누출되는 것이 방지될 수 있으며, 또한 잉크 카트리지(1)의 사이즈는, 온도의 변화에 의해 역류가 최대로 발생될 때에도 공기 챔버(13)의 과도한 확대로 인해 증가되는 것이 방지될 수 있다.

공기 챔버(13)의 체적 비는 역류 잉크가 제 3 온도 조건에서 공기 챔버(13)로부터 넘쳐 흐르는 것을 방지하도록 결정되는 것이 바람직하다. T1=40 및 T2=-20이 식 [1]에 대체되면, 제 3 온도 조건의 체적 팽창 계수(A)는 1.3704이다. 이 때에, 공기 챔버(13)의 체적 비(B)는 식 [6]으로부터 0.1917이다. 공기 챔버(13)의 체적을 동일한 온도 조건에서 잉크 챔버(7)의 전체 체적의 대략 20%가 되도록 설정하면, 그에 따라 누출이 발생되지 않는 최적 잉크 카트리지(1)를 제조할 수 있다.

잉크 카트리지(1)를 참조하면, 또한 공기 개방 통로(11)는, 잉크 카트리지(1)가 제조되고, 다음에 사용자에 의해 최초에 이용되는 주기 동안에 밀봉막(21)으로 완전하게 밀봉되어 있다. 따라서, 잉크(5)가 저장 및 분배 동안에 공기 개방 통로(11)에서 누출되는 것과, 또한 잉크 챔버(7)내의 잉크(5)의 수분이 공기 개방 통로(11)를 통해 배기되는 것이 확실하게 방지될 수 있다. 따라서, 잉크(5)의 농도의 증가로 인한 응고와 같은 결함의 발생을 방지할 수 있다.

사용시에 밀봉막(21)을 제거하기 위해서, 잉크 카트리지(1)를 장치의 용기 부착 부분에 부착시키기 전에 사용자에 의해 밀봉막(21)을 손으로 벗겨내고 제거하는 방법과, 또한 장치의 용기 부착 부분상에 밀봉막(21)을 파열시키기 위한 밀봉 해제 니들을 설치하는 방법이 제안하는 것을 고려할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 액체 용기의 제 2 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 종단면도이다.

제 2 실시예에 따른 잉크 카트리지(23)에 있어서, 가스의 통과를 허용하고 그리고 잉크(5)의 통과를 허용하지 않는 가스-액체 분리막(25)이 제 1 실시예에 따라 잉크 카트리지(1)내의 상부 개방 통로(17)에 설치되며, 다른 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하다. 제 1 실시예의 것과 동일한 구조는 도면의 동일한 또는 대응하는 도면부호를 갖고 있으며, 그 설명은 간단하게 또는 생략할 것이다.

이러한 구조에 의해, 온도의 변화가 가정된 온도의 변화의 범위보다 크고 그리고 압력이 공기 챔버(13)에 충전된 역류 잉크(5)에 더 가해지는 경우일지라도, 잉크(5)는 가스-액체 분리막(25)에 의해 누출되는 것이 방지되며, 그 결과 누출 방 지의 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 액체 용기의 제 3 실시예에 따른 잉크 카트리지의 개략적인 구조를 도시하는 종단면도이다.

제 3 실시예에 따른 잉크 카트리지(31)에 있어서, 제 1 실시예에 따른 잉크 카트리지(1)내의 잉크 챔버(7)는 잉크 챔버(7)의 내측을 분할하기 위한 수직방향으로 연장되는 분할 벽(32)에 의해 제 1 잉크 챔버(71) 및 제 2 잉크 챔버(72)로 분할된다. 잉크 카트리지(31)는 제 1 및 제 2 잉크 챔버(71, 72)가 제 1 및 제 2 챔버(71, 72)의 바닥 벽에 근접한 위치에서 서로 연통하게 하는 커플링 통로(33)를 더 구비한다. 보다 상세하게, 커플링 통로(33)는 제 1 챔버(71)의 바닥 벽(71a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 제 1 잉크 챔버(71)로 개방된 하나의 단부(33a)와, 제 2 잉크 챔버(72)의 바닥 벽(72a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 제 2 잉크 챔버(72)로 개방된 다른 단부(33b)를 구비한다. 제 1 잉크 챔버(71)보다 측벽(7c)에 근접 위치된 제 2 잉크 챔버(72)는 하부 개방 통로(15)를 통해 공기 챔버(13)와 연통된다. 제 1 잉크 챔버(71)는 잉크 공급 구멍(9)과 연통된다. 공기 개방 통로(11)를 구성하는 하부 개방 통로(15) 및 상부 개방 통로(17)의 위치와, 공기 챔버(13)의 위치 및 형상과 같은 다른 구조는 제 1 실시예의 것과 동일할 수 있다.

제 3 실시예에 있어서, 분할 벽(32)의 치수 및 위치는, 제 1 잉크 챔버(71) 및 제 2 잉크 챔버(72)의 체적이 서로 거의 동일하게 되게 하는 방법으로 설정된다.

제 3 실시예에 있어서, 커플링 통로(33)는 또한 메이스커스를 형성함으로써 기포의 통과를 차단하는 설정된 내경을 갖고 있다.

상술한 제 3 실시예에 따른 잉크 카트리지(31)에 있어서, 처음에 잉크 챔버(71, 72)의 각각에서의 잉크의 저장량이, 제 1 잉크 챔버(71)가 완전히 충전되고 그리고 제 2 잉크 챔버(72)의 일부분을 도 7에 도시된 바와 같이 잉크(5)가 차지하게 하는 방법으로 설정된다면, 역류에 의해 야기되는 누출을 방지하기 위해 확보될 공기 챔버(13)의 체적은 제 2 잉크 챔버(72)내에 저장된 잉크(5)의 체적에 대응하도록 결정된다. 즉, 공기 챔버(13)의 체적은, 단지 제 2 잉크 챔버(72)의 체적, 제 2 잉크 챔버(72)에 저장된 잉크의 양 등등을 계산함으로써 설정될 수 있다. 잉크 챔버가 분할되지 않은 경우와 비교할 때, 공기 챔버(13)의 체적의 감소에 의해 잉크 카트리지(31)의 사이즈를 감소시킬 수 있다.

분할에 의해 형성된 제 1 및 제 2 잉크 챔버(71, 72)는 제 1 및 제 2 잉크 챔버(71, 72)의 바닥 벽에 근접한 위치에서 커플링 통로(33)를 통해 서로 연통된다. 즉, 커플링 통로(33)는 연통하는 파이프로서 기능한다. 잉크 공급 구멍(9)이 커플링 통로(33)를 통해 제 2 잉크 챔버(72)와 연통하는 제 1 잉크 챔버(71)의 바닥 벽상에 설치되기 때문에, 저장 잉크(5)의 전체 양은 잉크 공급 구멍(9)을 통해 외부로 공급될 수 있다. 즉, 이러한 구성은, 저장 잉크(5)의 일부분이 사용되지 않고, 잉크 공급 구멍(9)으로 유동하지 않고 잉크 챔버(7)에 잔류하게 되는 가능성을 제거한다.

제 1 잉크 챔버(71) 및 제 2 잉크 챔버(72)의 체적이 잉크 카트리지(31)내에서 서로 거의 동일하게 되도록 설정된다면, 누출을 방지하기 위해 확보될 공기 챔 버(13)의 체적은 잉크 챔버(7)가 분할되지 않은 경우의 체적의 대략 절반으로 감소될 수 있다. 따라서, 공기 챔버(13)의 체적을 감소로 인해서 잉크 카트리지(31)의 사이즈를 용이하게 감소시킬 수 있다.

잉크 카트리지(31)에 있어서, 커플링 통로(33)의 내경은 본 실시예에서와 같이 메니스커스의 표면 장력을 이용하여 설정된다. 또한, 처음에 잉크 챔버(71, 72)의 각각에 저장된 잉크(5)의 양은, 하부 개방 통로(15)가 개방되어 있는 측면상의 제 2 잉크 챔버(72)가 잉크(5)가 부분적으로 차지하는 체적을 갖고 있고 그리고 밀봉 폐쇄 상태의 제 1 잉크 챔버(71)가 잉크(5)로 완전히 충전된 전체 체적을 갖고 있게 하는 방법으로 설정된다. 따라서, 하부 개방 통로(15)가 개방된 제 2 잉크 챔버(72)내의 잉크(5)가 사용될 때까지 기포가 밀폐식의 밀봉 상태의 제 1 잉크 챔버(71)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.

보다 상세하게, 커플링 통로(33)의 내경이 메니스커스의 표면 장력을 발생시키기 위해서 너무 크다면, 제 2 잉크 챔버(72)내의 잉크(5)가 사용되기 전에 기포가 제 2 잉크 챔버(72)로부터 제 1 잉크 챔버(71)에 들어갈 수 있다. 따라서, 열 팽창시에 역류하는 잉크의 양은 잉크 챔버(7)가 분할되지 않은 경우의 체적과 동일한 체적이 요구된다. 그러나, 제 3 실시예에 따르면, 이러한 단점이 야기되는 것을 방지할 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 액체 용기의 제 4 실시예인 잉크 카트리지(41)의 개략적인 구조를 도시한 것이다. 도 8a는 잉크 카트리지의 단면도이며, 도 8b는 도 8a의 단면도의 방향과 반대의 방향으로 볼 때의 잉크 카트리지의 평면도이 다.

제 4 실시예의 잉크 카트리지(41)는 제 1 실시예의 잉크 카트리지(1)에서 상부 개방 통로의 형상과, 공기 개방 구멍의 위치를 변경시킨 것이다. 제 4 실시예의 다른 구조는 제 1 실시예의 것과 동일하다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제 4 실시예에서의 상부 개방 통로(87)는 하나의 개방 개구(87a)를 구비하며, 이 개구(87a)는 공기 챔버(13)의 천정 벽(13b)의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버(13)로 개방되고 그리고 잉크 카트리지(41)의 두께 방향(즉, 도 8a의 종이 표면에 직교하는 방향)으로 개방되어 있다. 상부 개방 통로(87)의 하나의 단부 개구(87a)는 용기 본체(3)의 배면측에 형성된 흐름 통로(87c)와 연통된다. 흐름 통로(87c)는 상부 개방 통로(87)의 일부분을 형성한다. 따라서, 제 4 실시예에 따르면, 상부 개방 통로(87)는 공기 챔버(13)의 천정 벽(13b)을 관통하지 않으며, 공기 챔버(13)의 천정 벽(13b)을 바이패스한다. 유사한 구성은 하부 개방 통로(15)에 적용될 수 있다.

제 4 실시예에 있어서, 흐름 통로(87c)는 꼬불꼬불하거나 우회하는 방법으로 길다랗게 되어 흐름 통로(87c)의 길이를 증가시킨다. 흐름 통로(87c)는 잉크 카트리지(41)의 바닥 벽(7a)에 도달 및 관통되어서, 상부 개방 통로(87)의 타 단부(87b)이며 외부로 개방된 공기 개방 구멍을 형성한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 공기 챔버(13)의 직사각형 단면에서 볼 때 상부 개방 통로(87)의 일 단부 개구(87a)는 코너 부분(13c)에 대해서 대각선 위치인 코너 부분(13d)에 근접한 위치에 위치되며, 하부 개방 통로(15)의 타 단부(15b)는 개 방되어 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 상부 개방 통로(87)의 타 단부(공기 개방 구멍)(87b)는 밀봉막(21)으로 밀봉되어 있다.

제 4 실시예에 있어서, 공기 개방 구멍을 형성할 수 있는, 상부 개방 통로(87)의 타 단부(87b)는 바닥 벽(7a)에 형성되어 있다. 따라서, 타 단부(87b)는, 모든 개구가 천정 벽(7b)에 존재하지 않도록 형성된다. 일반적으로, 천정 벽(7b)의 외부 표면이 종종 이용되고, 그 위에 잉크 카트리지에 저장된 잉크 종류, 시리얼 넘버 등을 표시하는 제품 라벨이 부착된다. 따라서, 노출될 개구가 천정 벽에 형성된다면 심미적인 외관이 악화될 가능성이 있거나, 이러한 라벨이 부착될 수 있는 영역이 감소되어 잉크 카트리지의 가시적인 인식성을 악화시킨다. 그러나, 상부 개방 통로(87)가 제 4 실시예에서와 같이 잉크 카트리지의 하부 부분내에 공기 개방 구멍을 형성하도록 배열되는 경우에, 이러한 라벨이 부착되어 잉크 카트리지의 가시적인 인식성을 개선시키는 충분한 영역을 확보하고 그리고 자연적이고 아름다운 잉크 카트리지를 제공할 수 있다.

또한, 상부 개방 통로(87)의 타 단부(87b)는 바닥 벽(7a)에 형성되지 않을 수도 있으며, 액체 챔버(7)의 바닥 벽(7a)이 배치되는 측면의 모든 다른 위치, 즉 잉크 카트리지의 하부 부분내의 모든 다른 위치에 형성될 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 액체 용기의 제 5 실시예인 잉크 카트리지(141)의 개략적인 구조를 도시한 것이다. 도 9a는 잉크 카트리지의 단면도이며, 도 9b는 도 9a의 단면도의 한 방향에 대향된 방향으로 볼 때의 잉크 카트리지의 평면도이다.

도 9a 및 도 9b에 도시된 제 5 실시예의 잉크 카트리지(141)는 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 제 4 실시예를 변경하여 구성된 것이며, 따라서 설명의 중복을 회피하기 위해서 변경 부분만을 후술한다.

제 5 실시예에 따른 잉크 카트리지(141)에 있어서, 제 4 실시예에 따른 잉크 카트리지(41)내의 잉크 챔버(7)는 잉크 챔버(7)의 내부를 분할하기 위한 분할 벽(132)에 의해 제 1 잉크 챔버(171) 및 제 2 잉크 챔버(172)로 분할된다. 분할 벽(132)은 실질적으로 수평 방향으로 연장된다(바람직하게, 분할 벽(132)은 커플링 통로(133)의 일 단부(133b)를 향해 약간 하방으로 경사지게 연장되어 있다).

잉크 카트리지(141)는 제 1 및 제 2 잉크 챔버(171, 172)가 서로 연통되게 하는 커플링 통로(133)를 더 구비한다. 커플링 통로(133)는 제 1 챔버(171)의 바닥 벽(171a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 제 1 잉크 챔버(171)로 개방된 일 단부(133a)와, 제 2 잉크 챔버(172)의 바닥 벽(172a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 제 2 잉크 챔버(172)로 개방된 타 단부(133b)를 구비한다.

제 1 잉크 챔버(171) 위에 위치된 제 2 잉크 챔버(172)는 하부 개방 통로(115)를 통해 공기 챔버(13)와 연통된다. 하부 개방 통로(115)는 제 2 잉크 챔버(172)의 바닥 벽(172a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 제 2 잉크 챔버(172)로 개방된 일 단부(115a)와, 공기 챔버(13)의 바닥 벽(13a)의 내부 표면에 근접한 위치에서 공기 챔버(13)로 개방된 타 단부(115b)를 구비한다. 제 1 잉크 챔버(171)는 잉크 공급 구멍(9)과 연통된다.

상부 개방 통로(87)의 구조 및 공기 챔버(13)의 위치 및 형상과 같은 다른 구조는 제 4 실시예의 것과 동일하다.

상술한 제 5 실시예에 따른 잉크 카트리지(141)에서, 역류에 의해 야기되는 누출을 방지하는 것이 보장하기 위한 공기 챔버(13)의 체적은 제 2 잉크 챔버(172)에 저장된 잉크(5)의 체적에 대응하도록 결정될 수 있다. 즉, 공기 챔버(13)의 체적은 제 2 잉크 챔버(172)의 단지 체적, 제 2 잉크 챔버(172)내에 저장된 잉크 체적 등등을 계산하여 취함으로써 설정될 수 있다.

분할에 의해 형성된 제 1 및 제 2 잉크 챔버(171, 172)는, 제 1 및 제 2 잉크 챔버(171, 172)의 바닥 벽(171a, 172b)에 근접한 위치에서 제 1 및 제 2 잉크 챔버(171, 172)로 각각 개방된 단부(133a, 133b)를 구비하는 커플링 통로(133)를 통해서 서로 연통된다. 따라서, 제 1 및 제 2 잉크 챔버(171, 172)에 의해 형성된 잉크 챔버(7)내의 저장된 잉크(5)의 전체 양은 잉크 공급 구멍(9)을 통해 외부로 공급될 수 있다.

본 발명에 따른 액체 용기의 용도는 실시예들에 따른 잉크 카트리지로 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 따른 액체 용기는, 다수의 액체 용기가 용기 부착 부분에 제거 가능하게 부착되어 액체 또는 액체들을 액체 토출 장치의 액체 토출 헤드로 공급하는 경우에 적절하게 이용된다. 설명한 액체 토출 장치의 액체 토출 헤드는 잉크젯 타입의 기록 장치의 액체 토출 헤드(프린트 헤드), 액정 디스플레이의 칼라 필터를 제조하기 위한 칼라 필터 제조 장치의 염색제 토출 헤드, 유기 EL 디스플레이 또는 FED(surface emitting display)의 전극을 형성하기 위한 전극 재료(전도 페이스트), 바이오칩을 제조하기 위한 바이오칩 제조 장치의 생물유 기물 토출 헤드 및 정밀 피펫으로 될 샘플 토출 헤드를 포함하며, 이것으로 제한되지 않는다.

본 발명의 액체 용기에 따르면, 액체가 액체를 그 내부에 저장하는 액체 챔버내의 공기의 열 팽창으로 인해서 하부 개방 통로에서 역류할 때, 역류하는 액체는 공기 챔버에 저장되어 하부 개방 통로의 개방 위치로 연장되게 된다. 따라서, 역류하는 액체가 누출되는 것을 방지하는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 액체가 액체 챔버내의 공기의 열 팽창에 의해 공기 개방 통로에서 역류할지라도, 역류 액체가 공기 챔버내에 저장되어 누출되는 것이 방지될 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims

액체 용기(a liquid container)에 있어서,

장치측의 용기 부착 부분에 제거 가능하게 부착가능한 용기 본체와,

액체를 그 내부에 수용하기 위해, 상기 용기 본체에 설치된 액체 챔버와,

상기 액체 챔버와 연통되고, 상기 장치측의 액체 수용 부분에 연결가능한 액체 공급 구멍과,

상기 액체 챔버가 외부와 연통되게 하며, 상기 액체 챔버내의 액체가 소비될 때 외부 공기를 상기 액체 챔버내로 도입하기 위한 공기 개방 통로와,

상기 공기 개방 통로의 일부분에 설치되며, 상기 공기 개방 통로에 유입되는 액체를 저장할 수 있는 공기 챔버를 포함하며,

상기 공기 개방 통로가,

상기 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 액체 챔버로 개방된 일 단부와, 상기 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 공기 챔버로 개방된 타 단부를 구비하는 하부 개방 통로와,

상기 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 공기 챔버로 개방된 일 단부와, 외부로 개방될 수 있는 타 단부를 구비하는 상부 개방 통로를 구비하는

액체 용기.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 개방 통로의 타 단부는 상기 액체 챔버의 천정 벽이 배치되는 상기 용기 본체의 측면에 배치되어 있는

액체 용기.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 개방 통로의 타 단부는 상기 액체 챔버의 바닥 벽이 배치되는 상기 용기 본체의 측면에 배치되어 있는

액체 용기.
제 1 항에 있어서,

상기 하부 개방 통로의 타 단부는 상기 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면의 코너 부분에 근접 배치되어 있으며,

상기 상부 개방 통로의 일 단부는 상기 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면의 코너 부분에 근접 배치되어 있으며,

상기 공기 챔버의 천정 벽의 내부 표면의 상기 코너 부분은, 상기 공기 챔버의 천정 벽과 상기 공기 챔버의 바닥 벽이 서로 대향되어 있는 방향으로 볼 때 상기 공기 챔버의 바닥 벽의 내부 표면의 코너 부분에 대해서 대각선으로 위치되어 있는

액체 용기.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 공기 챔버는 상기 액체 챔버의 상부 부분에 배치되어 있는

액체 용기.
제 5 항에 있어서,

상기 액체 챔버의 천정 벽의 일부분은, 상기 공기 챔버의 천정 벽이 놓여 있는 평면에 놓여 있는

액체 용기.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 공기 챔버의 체적이 상기 액체 챔버의 체적의 10% 내지 30%인

액체 용기.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 개방 통로의 타 단부를 밀봉하기 위해, 상기 용기 본체에 부착된 밀봉막을 더 포함하며, 상기 밀봉막은 상기 상부 개방 통로의 타 단부를 외부로 개방시키도록 제거가능한

액체 용기.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 개방 통로에 설치되어, 가스가 통과하는 것을 허용하고, 액체가 통과하는 것을 방지하는 기액 분리막을 더 포함하는

액체 용기.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체 챔버를 제 1 액체 챔버와 제 2 액체 챔버로 분할하기 위한 분할 벽과,

상기 제 1 및 제 2 액체 챔버가 서로 연통되게 하는 커플링 통로를 더 포함하며,

상기 커플링 통로는 상기 제 1 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 제 1 액체 챔버로 개방된 일 단부와, 상기 제 2 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 제 2 액체 챔버로 개방된 타 단부를 구비하며,

상기 제 1 및 제 2 액체 챔버중 하나는 상기 하부 개방 통로를 통해 공기 챔버와 연통되는

액체 용기.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 액체 챔버와 상기 제 2 액체 챔버는 서로 거의 동일한 체적을 갖 고 있는

액체 용기.
제 10 항에 있어서,

상기 커플링 통로의 내경은 메니스커스를 형성함으로써 기포의 통과를 차단하도록 설정되는

액체 용기.
제 10 항에 있어서,

상기 분할 벽은 실질적으로 수직방향으로 연장되며,

상기 제 1 액체 챔버는 상기 액체 공급 구멍과 연통되며,

상기 하부 개방 통로의 일 단부가 상기 제 2 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표면에 근접한 위치에서 상기 제 2 액체 챔버로 개방됨으로써, 상기 제 2 액체 챔버가 상기 하부 개방 통로를 통해 상기 공기 챔버와 연통되는

액체 용기.
제 10 항에 있어서,

상기 분할 벽은 실질적으로 수평방향으로 연장되며,

상기 제 1 액체 챔버는 상기 액체 공급 구멍과 연통되며,

상기 하부 개방 통로의 일 단부가 상기 제 2 액체 챔버의 바닥 벽의 내부 표 면에 근접한 위치에서 상기 제 2 액체 챔버로 개방됨으로써, 상기 제 2 액체 챔버가 상기 하부 개방 통로를 통해 상기 공기 챔버와 연통되는

액체 용기.