KR20150138024A - 액체 저장 유닛, 이를 사용한 액체 토출 장치 및 액체 저장 유닛으로부터 기포를 제거하는 방법 - Google Patents

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Abstract

액체 저장 유닛은 일정한 체적을 구비하며 액체 탱크로부터 공급된 유제를 보유 지지할 수 있는 제1 액체 저장 챔버; 제1 액체 저장 챔버와 연통하는 제2 액체 저장 챔버; 압력 조정 유닛의 작동을 통해 압력 제어 챔버의 압력을 변화시키도록 구성된 압력 조정 챔버; 및 제2 유체 저장 챔버 및 압력 조정 챔버를 서로로 기밀식으로 구획하도록 구성된 탄성 부재로서, 압력 조정 챔버의 압력에 따라 제2 액체 저장 챔버의 부피를 증감시키도록 변형 가능한 탄성 부재를 포함한다. 탄성 부재는 변형을 통해 제2 유체 저장 챔버의 체적을 증감시킴으로써 제1 유체 저장 챔버 내의 기포를 제거할 수 있다.

Description

액체 저장 유닛, 이를 사용한 액체 토출 장치 및 액체 저장 유닛으로부터 기포를 제거하는 방법{LIQUID STORAGE UNIT, LIQUID DISCHARGE APPARATUS USING THE SAME, AND METHOD OF REMOVING BUBBLES FROM LIQUID STORAGE UNIT}
본 발명은 기록 매체에 액체를 토출하는 액체 토출 장치에 사용되는 액체 저장 유닛에 관한 것으로, 특히 액체 저장 유닛으로부터 기포를 제거하는 기구에 관한 것이다.
액체 탱크와, 액체 탱크로부터 공급되는 액체를 보유 지지하여 액체 토출 헤드에 공급하는 액체 저장 챔버를 구비한 액체 토출 장치가 공지되었다. 액체 저장 챔버에는 여러 가지 원인에 의해 공기가 진입한다. 공기는 액체 탱크로부터 액체 저장 챔버로의 액체의 충전 효율을 저하시키고, 공기가 액체 토출 헤드에 침입하면 토출에 영향을 줄 수 있다. 일본 특허 공개 제2008-290419호 공보, 일본 특허 공개 제2002-370374호 공보에는 벨로즈 구조(bellows structure)의 액체 저장 챔버와, 액체 저장 챔버를 축 방향으로 신축시키는 기구를 구비한 액체 토출 장치가 개시된다. 이 기구를 작동시킴으로써 액체 저장 챔버 전체를 신축시켜, 액체 저장 챔버 내에 정체되어 있는 공기를 액체 탱크로 배출할 수 있다.
일본 특허 공개 제2008-290419호 공보, 일본 특허 공개 제2002-370374호 공보에 개시된 액체 토출 장치는 액체 저장 챔버 전체를 신축시킬 필요가 있고, 이에 의해 액체 저장 챔버의 두께를 증가시키는 것이 곤란하다. 또한, 벨로즈 구조에서, 액체 저장 챔버는 충분한 가요성을 확보하기 위해 얇은 것이 바람직하다. 한편, 얇은 액체 저장 챔버는 공기 투과율이 높고, 따라서 공기가 액체 저장 챔버로 진입하기 쉽다. 따라서 진입된 공기가 액체와 혼합되어 기포가 되고 액체 저장 챔버에 정체된다. 그 결과 액체 저장 챔버 내의 기포를 액체 탱크를 향해 배출하는 처리의 빈도가 증가된다. 액체 저장 챔버의 공기 투과율을 감소시키기 위해 두꺼운 구조가 채용되는 경우, 액체 저장 챔버는 충분히 신축될 수 없고, 이에 의해 액체 저장 챔버 내의 기포를 액체 탱크로 배출하는 것이 곤란해진다.
본 발명의 목적은 액체 저장 챔버 내의 기포를 액체 탱크로 배출하고 액체 저장 챔버 내의 기포를 액체 탱크로 배출하는 빈도를 감소시킬 수 있는 액체 저장 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 일정한 체적을 갖고 액체 탱크로부터 공급되는 액체를 보유 지지할 수 있는 제1 액체 저장 챔버; 제1 액체 저장 챔버와 연통하는 제2 액체 저장 챔버; 압력 조정 유닛의 작동을 통해 압력 조정 챔버의 압력을 변화시키도록 구성된 압력 조정 챔버; 및 제2 액체 저장 챔버와 압력 조정 챔버를 서로로 기밀식으로 구획하도록 구성되며 압력 조정 챔버의 압력에 따라 제2 액체 저장 챔버의 체적을 증감시키도록 변형 가능한 탄성 부재를 포함하는 액체 저장 유닛이 제공된다.
제2 액체 저장 챔버의 체적은 압력 조정 챔버의 압력에 따라 탄성 부재의 변형을 통해 증감된다. 따라서, 제2 액체 저장 챔버와 연통하며 일정한 체적을 갖는 제1 액체 저장 챔버 및 제2 액체 저장 챔버의 조합 공간의 체적이 증감되고, 그 결과 제1 액체 저장 챔버에 정체된 기포가 액체 탱크로 배출될 수 있다. 제1 액체 저장 챔버는 일정한 체적을 갖고, 따라서 제1 액체 저장 챔버 자체를 변형시킬 필요가 없다. 따라서, 제1 액체 저장 챔버의 두께가 증가되는 경우, 제1 액체 저장 챔버의 공기 투과율이 억제될 수 있다. 그 결과, 기포가 제1 액체 저장 챔버에서 생성되기 어렵고, 이에 의해 액체 탱크로 기포 배출 공정의 빈도를 저감할 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 첨부 도면을 참조하여 예시적 실시예의 이후 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 액체 토출 장치와 액체 저장 유닛의 개략적 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 액체 저장 유닛의 전체 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 액체 저장 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 액체 탱크가 장착되지 않은 액체 저장 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 5-5선에서 본 액체 저장 유닛의 개략적 상면도이다.
도 6은 도 4의 6-6선에서 본 액체 저장 유닛의 개략적 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 조인트 부재의 개념도이다.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 탄성 부재의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 관한 조인트 부재의 개략적 단면도이다.
도 10은 도 9의 조인트 부재와 조합할 수 있는 밀봉 부재의 개념도이다.
도 11은 탄성 부재의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 관한 탄성 부재의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 탄성 부재의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 관한 탄성 부재의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 관한 액체 저장 유닛의 개략적 단면도이다.
도 16a 및 도16b는 메니스커스 보유 지지 구조의 구성을 나타내는 개략적 단면도이다.
도 17a, 도 17b 및 도 17c는 기포 복귀 기구 및 기포 복귀 공정을 도시하는 도면이다.
도 18a, 도 18b 및 도 18c는 본 발명의 다른 실시예에 관한 기포 복귀 기구 및 기포 복귀 공정을 도시하는 도면이다.
도 19는 흐름 저항 증가부의 배열 위치를 도시하는 도면이다.
도 20a, 도 20as, 도 20b, 도 20bs, 도 20c, 도 20cs, 도20d, 도 20ds는 흐름 저항 증가부의 다양한 구성을 도시하는 도면이다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 실시예에서, 액체 토출 헤드는 기록 매체에 대해 이동하면서 잉크 등의 액체를 토출하고 이에 의해 화상을 형성한다. 본 발명의 실시예에서, 액체 탱크가 액체 토출 헤드에 착탈 가능하게 장착되어, 액체 탱크로부터 액체 토출 헤드로 액체가 직접 공급된다. 액체 탱크는 액체 토출 헤드와 함께, 왕복 이동(메인)을 실행하는 캐리지에 장착된다. 본 발명은 또한 액체 탱크가 액체 토출 헤드에 장착되지 않고 액체 탱크 및 액체 토출 헤드가 튜브를 통해 서로 접속되는 액체 토출 헤드 및 액체 토출 장치에 적용할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 고정된 액체 토출 헤드가 이동하는 기록 매체에 액체를 토출하고, 이에 의해 화상을 형성할 수도 있다.
액체 토출 장치의 개요
먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 액체 토출 장치의 개략적 구성과 동작에 대해서 설명한다. 도 1은 액체 토출 장치와 액체 저장 유닛의 내부 기구를 나타내는 개략적 상면도이다. 도 2는 액체 탱크가 장착된 액체 저장 유닛의 전체 사시도이다. 도 3은 액체 저장 유닛의 분해 사시도이다. 도 4는 액체 탱크가 장착되지 않은 액체 저장 유닛의 전체 사시도이다. 도 5는 도 4의 5-5 선을 따르는 단면도이다.
액체 토출 장치(10)는 4색의 액체(잉크), 즉, 옐로우(Y), 블랙(Bk), 시안(C) 및 마젠타(M)를 사용해서 컬러 화상 또는 흑색 화상을 종이 등의 기록 매체에 기록하도록 구성된다. 액체는 안료 또는 염료를 함유한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액체 토출 장치(10)는 액체 저장 유닛(130), 액체 토출 헤드(110), 액체 저장 유닛(130) 및 액체 토출 헤드(110)가 장착되는 캐리지(200), 압력 조정 유닛(300), 및 급지 디바이스(미도시)를 포함한다. 액체 저장 유닛(130)은 액체 탱크(160)로부터 공급되는 액체를 보유할 수 있다. 액체 토출 장치(10)의 저부면에는 급지 트레이(미도시)가 설치된다. 급지 트레이에 적재된 기록 매체는 급지 디바이스에 의해 급송된다. 캐리지(200)는 지지 레일(미도시)에 의해 액체 토출 장치(10)에 지지되고, 기록 매체의 반송 방향(P)과 직교하는 주주사 방향(H)으로 이동할 수 있다. 캐리지(200)가 주주사 방향(H)으로 이동하면서, 캐리지(200)에 장착된 액체 토출 헤드(110)가 기록 매체를 향해서 액체를 토출하고, 이에 의해 기록 매체에 화상을 기록한다.
액체 저장 유닛(130)은 액체 토출 장치(10)에 사용되는 액체의 색에 대응하여 배열된 복수의 액체 저장 유닛을 포함한다. 본 실시예에서, 4개의 액체 저장 유닛(130)이 주주사 방향(H)으로 배열된다. 각 액체 저장 유닛(130)에는, 옐로우(Y), 블랙(Bk), 시안(C), 마젠타(M) 액체가 충전된다. 각 색의 액체 저장 유닛은 도 1에서 좌측으로부터 Y, Bk, C, M의 순서로 배열된다. 본 실시예에서는 2개의 액체 저장 유닛이 서로 통합되고, 통합된 두 개의 액체 저장 유닛의 2세트가 배열된다. 이와 달리, 4개의 액체 저장 유닛이 서로 독립적으로 배열될 수 있다. 4개의 액체 저장 유닛(130)은 충전되는 액체가 상이한 것 외에는 서로 동일하다.
액체 토출 헤드(110)가 각 액체 저장 유닛(130)에 배열된다. 기록 매체와 대향하는 액체 토출 헤드(110)의 면에는 도 6에 도시된 바와 같이 액체를 토출하도록 구성된 복수의 토출구(115)가 각각의 색에 대해 형성된다. 각각의 색의 토출구(115)는 기록 매체의 반송 방향(P)에 평행한 방향으로 직선으로 배열된다. 액체 토출 장치(10)는 액체 토출 장치(10)를 중앙에서 제어하도록 구성된 주 제어 유닛(미도시)을 포함한다. 화상 신호는 주 제어 유닛으로부터 출력되어 헤드 제어 기판(미도시)에 입력된다. 헤드 제어 기판에 입력된 화상 신호에 기초하여, 액체 토출 헤드(110)는 기록 매체를 향해서 토출구(115)를 통해 액체를 토출한다. 화상 형성 도중, 액체 토출 헤드(110)는 주주사 방향(H)으로 구동되어 주주사 방향(H)으로 왕복 이동을 수행한다.
각 색의 액체 저장 유닛(130)에 액체를 공급하기 위해, 액체 탱크(160)를 액체 저장 유닛(130)에 장착할 수 있다. 각 액체 탱크(160)에는, 옐로우(Y), 블랙(Bk), 시안(C), 또는 마젠타(M)의 액체가 충전된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액체 탱크는 그 폭 치수가 다른 방향의 치수보다 작은 직육면체 형상을 갖는다. 액체 탱크는 전방면이 실질적으로 수직 방향으로 연장하는 자세로 액체 저장 유닛(130)에 장착된다. 4개의 액체 탱크(160)는 충전된 액체가 다른 것 외에는 서로 동일하다. 액체 저장 유닛(130)에는 각 액체 탱크(160)를 가압해서 액체 저장 유닛(130)에 고정하기 위한 가압 레버(180)가 배열된다. 4개의 가압 레버(180)는 가압되는 액체 탱크(160)가 다른 것 외에는 동일하다.
액체 저장 유닛(130)
도 6 내지 도 8c를 참조하여 액체 저장 유닛(130)을 더 상세히 설명한다. 도 6은 도 4의 6-6 선을 따른 액체 저장 유닛(130)의 단면도이다. 도 7a는 조인트 부재의 사시도이며, 밀봉 부재와 접촉하는 밀봉면을 나타내기 위해 도 1 내지 도 5와 다르게 역전된 자세로 도시된다. 도 7b는 도 7a의 7B-7B 선을 따른 단면도이다. 도 8a 및 도 8b는 각각, 조인트 부재와 접촉하는 밀봉부를 나타내는 밀봉 부재의 사시도 및 평면도(상면도)이다. 도 8c는 액체 유로 부재와 접촉하는 밀봉부를 나타내는 밀봉 부재의 평면도(하면도)이다.
액체 저장 유닛(130)은 제1 액체 저장 챔버(131), 제2 액체 저장 챔버(132), 및 압력 조정 챔버(141)를 포함한다. 액체 탱크(160)가 제1 액체 저장 챔버(131)에 장착될 수 있고, 제1 액체 저장 챔버(131)는 액체 탱크(160)로부터 공급되는 액체를 보유 지지한다. 제1 액체 저장 챔버(131)는 일정한 체적을 갖는다. 제1 액체 저장 챔버(131)는 주주사 방향(H)에서 서로 인접하여 배열된다. 제1 액체 저장 챔버(131)는 액체 탱크(160)가 접속되는 액체 공급관(145)을 포함한다. 액체 공급관(145)은 주주사 방향(H)와 직교하는 방향으로 돌출하고, 액체 공급관(145)의 단부(150)는 액체 탱크(160)의 공급구(미도시)와 결합한다. 액체 탱크(160)의 액체는 액체 공급관(145)을 통해 유동하고, 도입구(136)를 통해 액체 저장 챔버로 공급된다.
제2 액체 저장 챔버(132)는 연통부(144)를 통해 제1 액체 저장 챔버(131)와 연통한다. 압력 조정 챔버(141)가 제2 액체 저장 챔버(132)에 인접해서 형성된다. 제2 액체 저장 챔버(132)와 압력 조정 챔버(141)는 제1 액체 저장 챔버(131)의 도입구(136) 아래에 위치된다. 압력 조정 챔버(141)는 후술하는 압력 조정 유닛(300)과 접속되는 개구(156)를 구비하고, 압력 조정 챔버(141)의 압력은 압력 조정 유닛(300)의 작동에 따라 변화한다. 제2 액체 저장 챔버(132)와 압력 조정 챔버(141)는 탄성 부재(148)에 의해 서로로 기밀식으로 구획된다. "기밀식으로 구획된다"는 기밀성과 수밀성 모두를 충족하는 것을 의미한다. 탄성 부재(148)는 압력 조정 챔버(141)의 압력에 따라서 제2 액체 저장 챔버(132)의 체적을 증감시키도록 변형 가능하다. 제2 액체 저장 챔버(132)와 압력 조정 챔버(141)는 총괄하여 "탄성 부재 수납 챔버(149)"라고 지칭한다. 탄성 부재 수납 챔버(149)는 일정한 체적을 갖고, 탄성 부재(148)에 의해, 제2 액체 저장 챔버(132)와 압력 조정 챔버(141)로 구획된다. 제1 액체 저장 챔버(131)는 탄성 부재(148)보다 단위 면적당 공기 투과율이 작은 벽 부재에 의해 형성된다. 제1 액체 저장 챔버(131)의 벽 부재는 탄성 부재(148)보다 두껍고, 제1 액체 저장 챔버(131)의 내표면의 면적은 탄성 부재(148)의 표면적보다 넓다.
제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)와 압력 조정 챔버(141)는 액체 유로 부재(120), 액체 유로 부재(120) 위에 위치된 조인트 부재(133), 및 액체 유로 부재(120)와 조인트 부재(133) 사이에 삽입된 밀봉 부재(140)에 의해 형성된다. 액체 유로 부재(120)는 액체 토출 헤드(110)를 보유 지지한다. 액체 유로 부재(120)는 제1 액체 저장 챔버(131)를 액체 토출 헤드(110)에 접속하는 유로(121) 및 액체-보유 지지 부재(135)를 포함한다. 액체-보유 지지 부재(135)는 제1 액체 저장 챔버(131)와 액체 토출 헤드(110) 사이에 위치하고, 액체를 여과하는 필터로서 기능한다. 액체 탱크(160)는 조인트 부재(133)에 장착된다. 탄성 부재(148)는 높은 공기 투과율을 갖는 박육 구조이지만, 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)의 대부분은 조인트 부재(133)와 액체 유로 부재(120)에 의해 형성되기 때문에, 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)는 공기가 투과하기 어렵다. 본 실시예에서, 탄성 부재(148)는 밀봉 부재(140)의 일부이다. 액체 탱크(160) 내의 액체는 액체 공급관(145)으로부터 주로 조인트 부재(133)에 의해 형성되는 제1 액체 저장 챔버(131)를 통해 유동하고, 액체-보유 지지 부재(135) 및 유로를 통해 액체 토출 헤드(110)로 공급된다.
액체 공급관(145)은 비용 감소를 위해 조인트 부재(133)(제1 액체 저장 챔버(131))와 통합된다. 액체 공급관(145)의 외경은 액체 탱크(160)와 결합한 상태에서 액체 누설이 발생하지 않도록, 최대한 작은 것이 바람직하다. 그러나, 액체 공급관(145)에 액체 탱크(160)를 장착하는 경우나, 액체 공급관(145)이 액체 탱크(160)와 결합한 상태에서 텀블링 진동(tumbling vibration)이 인가되는 경우, 액체 공급관(145)의 기초부에 상당한 응력이 발생하고, 몇몇 경우 액체 공급관(145)이 파손될 수 있다. 따라서, 액체 공급관(145)의 기초부는 큰 외경과 두께를 가질 수 있다.
제1 액체 저장 챔버(131)를 형성하는 조인트 부재(133)와 액체 유로 부재(120)는 공기 투과율을 저감하기 위해 더 두꺼워지는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 제1 액체 저장 챔버(131)는 일정한 체적을 갖고, 따라서 제1 액체 저장 챔버(131)가 변형될 필요가 없다. 따라서, 조인트 부재(133)와 액체 유로 부재(120)의 두께에 대한 제한은 없다. 밀봉 부재(140)의 밀봉 성능을 향상시키기 위해, 조인트 부재(133)와 액체 유로 부재(120)의 밀봉면은 가능한 한 높은 편평도를 갖는 것이 바람직하다. 이 점들을 고려할 때, 조인트 부재(133)와 액체 유로 부재(120)는 기계적 강도에 있어서 우수하고 열수축 계수가 낮은 수지 재료인 개질된 폴리페닐렌 에테르(PPE)에 필러를 추가하여 얻은 재료로 성형된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액체 저장 유닛(130)을 조립할 때, 액체 토출 헤드(110)가 부착되는, 각 색에 대응하는 액체 유로 부재(120)에 밀봉 부재(140)가 장착된다. 이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 색에 대응하는 조인트 부재(133)(본 실시예에서는 2색에 대해 통합된 구성을 가짐)는, 그 사이에 개재된 밀봉 부재(140) 와 나사 결합에 의해 액체 유로 부재(120) 상에 고정된다. 후술되는 액체-보유 지지 부재(137)가 미리 조인트 부재(133)에 압입된다. 조인트 부재(133)는 초음파 용접, 보스를 사용한 열 융착(heat staking), 초음파 융착 등에 의해 액체 유로 부재(120)에 고정될 수 있다.
밀봉 부재(140)는 그 상면에 리브 형상의 제1 밀봉부(146)를 갖는다. 단 하나의 제1 밀봉부(146)가 배열되고, 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)와 압력 조정 챔버(141)(제1 액체 저장 챔버(131) 및 탄성 부재 수납 챔버(149) 모두)를 둘러싸도록 연속적으로 연장한다. 밀봉 부재(140)는 그 하면에 리브 형상의 2개의 제2 밀봉부(147a 및 147b)를 갖는다. 제2 밀봉부(147a 및 147b)는 각각 액체 유로 부재(120)의 상부면(밀봉면)에 접촉하고, 제1 액체 저장 챔버(131)의 주연부와, 제2 액체 저장 챔버(132) 및 압력 조정 챔버(141)(탄성 부재 수납 챔버(149))의 주연부를 따라서 개별적으로 연장한다. 제1 밀봉부(146)와 제1 액체 저장 챔버(131)의 주연부를 따라 연장하는 제2 밀봉부(147a)는 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132) 내의 액체가 외측으로 누설되는 것을 방지하도록 구성된다. 압력 조정 챔버(141)를 둘러싸는 제2 밀봉부(147b)는 특히 탄성 부재(148)가 변형될 때에, 제2 액체 저장 챔버(132)로부터 압력 조정 챔버(141)까지 액체의 누설을 방지하고, 압력 조정 챔버(141)로부터 제2 액체 저장 챔버(132)까지 공기의 진입을 방지한다. 이 밀봉부들은 조인트 부재(133)와 압력 조정 챔버(141)를 포함하는 외측 사이에, 그리고 액체 유로 부재(120)와 외측 사이에 밀봉을 보장한다. 따라서, 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)는 액체의 도입구(136)와 액체 토출 헤드(110)에 연결되는 유로(121)을 제외하고, 밀폐 공간으로 형성된다.
조인트 부재(133)는 제1 액체 저장 챔버(131)와 제2 액체 저장 챔버(132)(탄성 부재 수납 챔버(149))를 서로로 구획하는 격벽(143)을 갖는다. 격벽(143)은 후술하는 밀봉 부재(140)의 돌기부(151a 및 151b)와 대향하며 제1 액체 저장 챔버(131)와 제2 액체 저장 챔버(132)를 접속하는 절결부인 연통부(144)를 갖는다. 즉, 격벽(143)은 돌기부(151a 및 151b)와 접촉하는 평면부와, 돌기부(151a 및 151b)와 접촉하지 않는 오목부(연통부(144))를 갖는다. 도 7b에 도시한 바와 같이, 절결부 또는 오목부에 의해 제1 액체 저장 챔버(131)와 제2 액체 저장 챔버(132)가 연통하고, 이에 의해 액체를 저장하는 통합된 공간을 형성한다. 오목부에 의해, 조인트 부재(133)를 성형하는 금형 구조를 간소화하고, 이에 의해 금형의 내구성을 향상할 수 있다.
조인트 부재(133)의 격벽(143)은 오목부를 갖지 않는 연속된 상부면을 가질 수 있다. 도 9는 도 7a와 동일한 방향에서 본, 다른 조인트 부재(133)의 사시도이다. 도 10은 도 8a와 동일한 방향에서 본, 대응하는 밀봉 부재(140)의 사시도이다. 격벽(143)은 제1 액체 저장 챔버(131)와 제2 액체 저장 챔버(132)를 서로 접속하는 관통-홀(153)을 갖는다. 즉, 제1 액체 저장 챔버(131)와 제2 액체 저장 챔버(132) 사이의 연통부는 조인트 부재(133)의 격벽(143)의 상부면에서 개방되지 않는다. 밀봉 부재(140)는 조인트 부재(133)에 접촉하며 제1 액체 저장 챔버(131)의 주연부와 탄성 부재 수납 챔버(149)의 주연부를 따라서 서로 독립적으로 각각 연장하는 2개의 제1 밀봉부(146a 및 146b)를 갖는다. 제2 밀봉부(147a 및 147b)는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한 상술한 실시예와 동일하다. 본 실시예에서, 밀봉 부재(140)의 금형 가공이 단순화된다. 조인트 부재(133)의 금형 구조는 기울어진 슬라이드 주형일 수 있다.
밀봉 부재(140) 및 탄성 부재(148)
밀봉 부재(140) 및 탄성 부재(148)의 구성에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 탄성 부재(148)는 밀봉 부재(140)의 일부로서 형성된다. 밀봉 부재(140)는 탄성 부재(148) 및 개구부(152)를 갖고, 이들은 중앙 연결부(154)에 의해 서로로 구획된다. 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 탄성 부재(148)는 액체 공급관(145) 측에 배치되고, 개구부(152)는 그 대향측에 배치된다. 또한, 탄성 부재(148)는 주주사 방향(H)에서 서로 인접하여 배열된다. 밀봉 부재(140)의 외형은 육각형이지만 이에 한정되지 않는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 컬러의 액체에 대응하는 밀봉 부재(140)는 육각형을 가질 수 있고, 블랙 액체에 대응하는 밀봉 부재(140)는 팔각형을 가질 수 있다. 육각형의 밀봉 부재(140)의 경우, 탄성 부재(148)와 개구부(152)는 모두 오각형을 갖지만, 형상은 이에 한정되지 않는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 컬러의 액체에 대응하는 탄성 부재(148)는 오각형을 가질 수 있고, 블랙 액체에 대응하는 탄성 부재(148)는 육각형을 가질 수 있다.
밀봉 부재(140)는 제1 밀봉부(146) 및 한 쌍의 제2 밀봉부(147a 및 147b) 중 하나가 배열되는 영역에 대향측 상에 존재하는 영역에 그리고 다른 하나가 배열되지 않는 영역에 존재하는 영역에 돌기부(151a, 151b, 152a 및 152b)들을 갖는다. 구체적으로, 조인트 부재(133)에 대향하는 밀봉 부재(140)의 면에는 중앙 연결부(154)를 따라 제1 돌기부(151a 및 151b)가 연장한다. 액체 유로 부재(120)와 대향하는 밀봉 부재(140)의 면에는 외주연부(155)와 중앙 연결부(154)의 교차점 부근에, 외주연부(155)를 따라서 제2 돌기부(152a 및 152b)가 연장한다. 다른 밀봉부가 배열된 영역에 대향측에 있는 영역에 하나의 밀봉부가 배열되지 않는 경우, 밀봉 부재(140)는 양 측으로부터 균등하게 압축되지 않고, 따라서 특히 고온 환경 하에서 밀봉성이 열화될 수 있다. 돌기부들에 의해, 밀봉 부재(140)가 양 측으로부터 균등하게 압축되고, 따라서 고온 환경 하에서도 양호한 밀봉성이 유지될 수 있다. 돌기부의 선단은 둥글게 되어 있지만, 뾰족해질 수 있다. 돌기부가 뾰족해진 선단을 갖는 경우, 나사를 사용하여 조인트 부재(133)를 액체 유로 부재(120)에 고정할 때, 나사 체결력이 저감될 수 있다.
상술한 바와 같이, 조인트 부재(133)에 접촉하는 제1 밀봉부(146)는 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)와 압력 조정 챔버(141)를 둘러싸도록 배열된다. 액체 유로 부재(120)에 접촉하는 제2 밀봉부(147a 및 147b)는 제1 액체 저장 챔버(131)를 둘러싸고 제2 액체 저장 챔버(132) 및 압력 조정 챔버(141)를 개별적으로 둘러싸도록 배치되며, 서로 결합되지 않는다. 따라서, 잘못하여 밀봉 부재(140)가 반전되어 장착되면, 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)는 절결부 또는 오목부로서 연통부(144)를 통해서 대기와 연통하고, 그 결과 제1 및 제2의 액체 저장 챔버(131 및 132)의 밀폐성이 저하된다. 밀폐성의 저하는 기포 복귀 기능에 영향을 줄 수 있다. 누설 검사를 행함으로써, 밀봉 부재(140)가 반전되어 장착되었는지 여부를 검지할 수 있다. 제1 밀봉부(146)와 제1 액체 저장 챔버(131)를 둘러싸는 제2 밀봉부(147a)의 누설 검사는 액체 공급관(145)을 통해 제1 액체 저장 챔버(131)에 공기를 도입하고, 제1 액체 저장 챔버(131)를 가압하여 실행된다(제1 누설 검사). 압력 조정 챔버(141)를 둘러싸는 제2 밀봉부(147b)의 누설 검사는 감압구(142)를 통해 압력 조정 챔버(141)에 공기를 도입하고 압력 조정 챔버(141)를 가압하여 실행된다(제2 누설 검사). 제1 누설 검사 및 제2 누설 검사는 개별적으로 실행된다. 밀봉성을 높이기 위해, 2개의 제2 밀봉부(147a 및 147b)는 제1 및 제2 액체 저장 챔버(131 및 132) 및 압력 조정 챔버(141)를 하나의 루프로 둘러싸도록 서로에 대해 결합될 수 있다.
밀봉 부재(140)는 상술한 바와 같이 탄성 부재(148), 외주연부(155), 중앙 연결부(154), 제1 및 제2의 밀봉부(146a, 146b, 147a 및 147b) 등의 다양한 부위를 포함하고, 고무로 일체로 성형된다. 탄성 부재(148)의 큰 변형 성능, 사용되는 액체와의 액체 접촉성, 밀봉부의 추종성 등을 실현하기 위해, 밀봉 부재(140)는 예를 들어 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무로 형성될 수 있다. 조인트 부재(133)와 액체 유로 부재(120)가 필러를 함유한 개질 PPE로 형성되는 경우, 성형 도중 냉각 상태의 변동으로 인해 필러가 밀봉면에 노출될 수 있다. 필러가 노출되어 밀봉면의 편평도가 변동된 경우에도, EPDM을 사용함으로써 양호한 밀봉 성능을 확보할 수 있다. 밀봉 부재(140)로서는 염소화 부틸 고무 등도 사용될 수 있다.
도 11은 탄성 부재(148)의 단면도이다. 탄성 부재(148)는 압력 조정 챔버(141)와 대향측으로 돌출하는 볼록한 단면 형상을 갖는다. 구체적으로, 탄성 부재(148)는 편평한 외주연부(148b), 편평한 내주연부(148a), 및 외주연부(148b)와 내주연부(148a)를 서로 접속하고 외주연부(148b) 및 내주연부(148a)에 대해 기울어진 중간부(148c)를 갖는다. 후술하는 기포 복귀 공정에서, 탄성 부재(148)는 압력 조정 챔버(141)의 부압으로 인해 볼록부가 반대 방향, 즉 압력 조정 챔버(141) 측을 향하도록(반전되도록) 변형된다. 부압이 해제되면, 탄성 부재(148)는 그 탄성 복원력으로 인해 원래의 형상으로 복원된다. 탄성 부재(148)는 압력 조정 챔버(141) 측(도 5에서 하측)을 향해 볼록해진다. 이 경우, 압력 조정 챔버(141)는 압력 조정 유닛(300)의 사용에 의해 가압된다. 탄성 부재(148)의 경도(고무 경도)는 원래의 형상으로의 복원성의 관점에서 약 20 내지 70도가 바람직하다.
중간부(148c)는 외주연부(148b)에 대하여 0도 초과 90도 미만, 바람직하게는 0도 초과 65도 미만의 각도(θ)로 기울어진다. 이러한 형상에 의해, 탄성 부재(148)가 변형될 때, 제2 액체 저장 챔버(132)의 체적이 크게 변화되고, 이에 의해 기포 복귀 공정의 횟수를 감소시킨다. 경사 각도가 90도 이상인 경우, 탄성 부재(148)는 반전되었을 때 반전의 지지점에서 발생되는 저항으로 인해 몇몇 경우 원래의 형상으로 복원되지 않는다.
탄성 부재(148)의 외주연부(148b)는 내주연부(148a)보다 두껍다. 따라서, 탄성 부재(148)가 반전될 때 생성되는 복원력이 강해져, 탄성 부재(148)가 원래의 형상으로 용이하게 복원된다. 외주연부(148b)의 두께는 약 0.5mm 내지 1.3mm이고, 내주연부(148a)의 두께는 약0.2mm 내지 1.0mm이고, 외주연부(148b)의 두께는 내주연부(148a)의 두께보다 1.5배 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는 탄성 부재(148)를 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 이들 실시예에서, 탄성 부재(148)(도 14의 실시예에서 시트)의 두께는 균일하고, 바람직하게는 약 0.5mm 내지 1.3mm이다.
도 12에 도시된 실시예에서, 탄성 부재(148)를 편향시키도록 구성된 코일 스프링(157)이 탄성 부재(148)의 내주연부(148a)와 탄성 부재 수납 챔버(149)의 저부면 사이에 설치된다. 스프링(157)은 탄성 부재 수납 챔버(149)의 상부면에 배열될 수 있다. 스프링(157)에 의해, 탄성 부재(148)의 복원력이 증가되어 탄성 부재(148)는 원래의 형상으로 용이하게 복원된다. 그 결과, 기포 복귀 신뢰성이 향상된다.
도 13에 도시된 실시예에서, 탄성 부재(148d)는 원형 또는 타원형의 평면 형상을 갖는다. 탄성 부재(148d)는 접음선이나 능선을 갖지 않고, 따라서 반전될 때 반전의 지지점에서 발생되는 저항이 적다. 탄성 부재(148d)는 연속적으로 변형되고, 따라서 안정된 복원성을 얻을 수 있다.
도 14에 도시된 실시예에서, 탄성 부재(148)는 용접에 의해 조인트 부재(133)에 고정된 가요성 시트(158)를 포함하고, 일단부가 시트(158)에 지지되고 다른 단부가 액체 유로 부재(120)에 지지되어 시트(158)를 편향시키도록 구성된 스프링(157)을 포함한다. 시트(158)는 조인트 부재(133)와 동일 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 가요성 시트(158)는 액체 유로 부재(120)에 고정될 수 있고, 스프링(157)의 다른 단부는 조인트 부재(133)에 지지될 수 있다. 플레이트(159)가 스프링(157)의 단부에 고정되고, 스프링(157)은 플레이트(159)를 통해 시트(158)에 고정된다. 시트(158)는 용접 이후 굴곡될 수 있도록 고정된다. 시트(158)는 EPDM또는 염소화 부틸 고무로 형성된 상술한 탄성 부재(148)보다 반전 시의 반전의 지지점에서 발생되는 저항이 작고, 따라서 안정한 복원성을 얻을 수 있다.
탄성 부재(148)는 밀봉 부재(140)와 독립적으로 배열될 수 있다. 도 15를 참조하면, 제2 액체 저장 챔버(132)와 압력 조정 챔버(141)(탄성 부재 수납 챔버(149))는 조인트 부재(133)의 상부에서 조인트 부재(133)와 인접하여 형성된다. 조인트 부재(133)는 제2 액체 저장 챔버(132)를 제1 액체 저장 챔버(131)에 접속하는 연통부(144)를 갖는다. 제2 액체 저장 챔버(132)는 제1 액체 저장 챔버(131)의 도입구(136)와 대향측의 측면에 위치된다. 탄성 부재(148)는 열 또는 초음파 용접, 열 융착, 또는 나사를 사용한 클램핑에 의해 탄성 부재 압박 플레이트(167)에 고정된다. 본 실시예에서, 탄성 부재 수납 챔버(149)는 조인트 부재(133)와 탄성 부재 압박 플레이트(167)에 의해 규정되고, 탄성 부재(148)에 의해 제2 액체 저장 챔버(132)와 압력 조정 챔버(141)로 구획된다. 연통부(144)는 제1 액체 저장 챔버(131)의 전체 높이의 절반에 대응하는 지점 위에 위치된다. 기포가 상부 부분에 정체되기 때문에, 기포의 근방에서 탄성 부재(148)의 변형을 통해 제2 액체 저장 챔버(132)의 체적이 변화되고, 이에 의해 기포를 큰 힘으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 액체 탱크(160)로의 기포 복귀 효율이 향상된다.
액체의 메니스커스 보유 지지 구조
도 16a 및 도 16b를 참조하여 액체의 메니스커스 보유 지지 구조를 설명한다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 제1 액체 저장 챔버(131)에 액체-보유 지지 부재(137)가 배열된다. 액체-보유 지지 부재(137)와 조인트 부재(133)의 내벽 사이에 미소한 틈(예를 들어, 0.1mm 내지 0.3mm)이 형성되고, 액체-보유 지지 부재(137)와 조인트 부재(133) 사이에 액체의 메니스커스부가 형성된다. 액체는 메니스커스부에 보유 지지되고, 따라서 액체 탱크(160)가 액체 공급관(145)으로부터 제거될 때도 액체-보유 지지 부재(135)는 액체로 덮인 상태를 유지하고, 이에 의해 액체를 액체 토출 헤드(110)에 항상 보유할 수 있다. 액체 탱크(160)가 액체 공급관(145)에 장착된 직후에도 동일한 효과를 기대할 수 있다. 액체-보유 지지 부재(135)가 노출된 상태에서 연속적으로 인쇄가 실행되면, 액체-보유 지지 부재(135)의 상방에 공기의 패스가 형성되고, 그 결과 액체를 액체 탱크(160)로부터 액체 토출 헤드(110)로 연속적으로 공급할 수 없다. 따라서, 액체가 액체-보유 지지 부재(135) 상에 존재하지 않는 경우, 각 색의 액체 탱크(160)가 장착된 상태에서 캡 회복 공정 또는 액체 탱크(160)를 사용하는 액체 충전 공정이 요구된다. 그 결과, 사용된 액체 탱크(160)를 제거하고 새로운 액체 탱크(160)를 장착한 직후 인쇄가 요구되는 경우, 상술한 공정으로 인해 대기 시간이 증가된다. 본 실시예에서, 액체-보유 지지 부재(137)에 의해 발생된 메니스커스의 힘으로 인해 도입구(136)와 액체-보유 지지 부재(135) 사이에 항상 액체가 보유 지지되고, 액체가 액체-보유 지지 부재(135)에 공급되어, 이에 의해 액체 탱크(160)가 장착된 직후 인쇄를 개시할 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 액체 공급관(145)에 메니스커스부를 형성하기 위한 입구 개구(151)를 설치할 수 있다. 액체 공급관(145)의 유로는 제1 액체 저장 챔버(131)와 대향측의 단부 근방에서 직각으로 굴곡되고, 액체 공급관(145)의 관 벽을 관통해서 액체 공급관(145)의 측벽에서 개방된다. 입구 개구(151)는 액체 공급관(145)의 다른 부분의 유로보다 단면적이 감소된다. 예를 들어, 액체 공급관(145)의 내경을 Φ 1mm 내지 2mm로 설정하고, 입구 개구(151)의 내경을 Φ 0.3mm 내지 0.5mm로 설정하여, 입구 개구(151)에 액체의 메니스커스부를 형성할 수 있다. 따라서, 상술한 액체-보유 지지 부재(137)가 불필요하게 된다. 상술한 바와 같이 입구 개구(151)를 갖는 액체 공급관(145)과 조인트 부재(133)는 일체로 성형될 수 없고, 따라서 액체 공급관(145)과 조인트 부재(133)는 별도로 제작되고, 이후 서로 접합된다. 액체 공급관(145)과 조인트 부재(133)는 예를 들어, 열 용접, 초음파 용접, 접합, 또는 밀봉 부재(140)가 사이에 개재된 상태로 나사 체결 또는 열 융착에 의해 서로 접합될 수 있다.
기포 복귀 기구 및 기포 복귀 공정
도 17a 내지 도 17c를 참조하여, 기포 복귀 기구 및 기포 복귀 공정에 대해서 설명한다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 액체 토출 장치(10)의 기포 복귀 기구는 압력 조정 챔버(141)에 접속된 압력 조정 유닛(300)을 포함한다. 압력 조정 유닛(300)은 압력 조정 챔버(141)에 접속된 감압 유로(303), 감압 유로(303) 상에 위치되는 펌프(301), 및 펌프(301)를 구동하도록 구성된 모터(도시하지 않음)를 포함한다. 압력 조정 유닛(300)은 감압 유로 상에서 펌프(301)와 압력 조정 챔버(141) 사이에 위치된 유로 절환부(302)와, 유로 절환부(302)에서 감압 유로(303)로부터 분기되는 대기 개방 관(311)을 더 포함한다. 유로 절환부(302)는 펌프(301)와 대기 개방 관(311)을 그 사이에서 절환하도록 구성된 밸브이다. 감압 유로(303)는 액체 저장 유닛(액체 유로 부재(120))에 형성되어 압력 조정 챔버(141)와 감압구(142)를 서로 접속하는 제1 유로(303a)와, 감압구(142)를 펌프(301) 또는 대기 개방 관(311)에 접속하는 제2 유로(303b)를 포함한다. 본 실시예에서, 제2 유로(303b)는 튜브이고, 펌프(301)는 튜브를 가압하도록 구성된 회전체를 구비한 튜브 펌프이지만, 제2 유로(303b) 및 펌프(301)는 이에 한정되지 않는다. 본 실시예의 펌프(301)는 압력 조정 챔버(141)를 감압하도록 구성되지만, 압력 조정 챔버(141)를 가압할 수도 있다.
기포 복귀 공정에서, 탄성 부재(148)를 반복 변형시킴으로써 제1 액체 저장 챔버(131) 내의 기포(공기 및 액체)가 제거되어 액체 탱크(160)로 복귀된다. 기포 복귀 공정은 최초에 액체 탱크(160)의 액체를 제1 액체 저장 챔버(131)에 충전할 때, 또는 사용된 액체 탱크(160)를 새로운 액체 탱크(160)로 교환하는 때 실행된다. 사용된 액체 탱크(160)는 제1 액체 저장 챔버(131)의 액체 잔량이 미리 정해진 양 이하로 될 때 새로운 액체 탱크(160)로 교환된다. 기포 복귀 공정은 정기적으로 또는 사용자로부터의 명령에 응답하여 실행될 수 있다. 또한, 기포 복귀 공정은 기록 장치를 장기간 사용하지 않은 후 기록 장치를 기동할 때에 실행될 수 있다. 이 경우, 공기가 제1 액체 저장 챔버(131)를 투과해서 제1 액체 저장 챔버(131) 내에 기포가 함유될 수 있다.
도 17a를 참조하면, 액체 탱크(160)의 액체가 소비되고, 제1 액체 저장 챔버(131)의 액체도 일부 소비된다. 급지 디바이스의 측면에는 가이드 유닛(330)에 연결된 흡인 패드(320) 및 제2 유로(303b)가 설치되고, 제2 유로(303b)는 펌프(301)에 접속된다. 제1 유로(303a)는 액체 유로 부재(120)를 통과하여 압력 조정 챔버(141) 및 감압구(142)를 서로 접속한다. 이어서, 도 17b에 도시된 바와 같이, 캐리지(200)는 캐리지(200)에 장착된 액체 저장 유닛(130)을 주주사 방향(H)으로 이동시키도록 움직인다. 캐리지(200)가 액체 토출 장치(10)의 우측 단부에 도달하면, 액체 유로 부재(120)에 설치된 감압구(142)가 흡인 패드(320)과 접촉한다. 흡인 패드(320)는 기밀성이 최대한 향상된 탄성 부재로 형성된다. 그 후, 소모된 액체 탱크(160)를 새로운 액체 탱크(160)로 교환한다. 캐리지(200)는 먼저 액체 탱크(160)를 교환하고 나서 이동될 수 있다.
이어서, 펌프(301)를 작동시킨다. 흡인 패드(320)의 기밀성으로 인해, 펌프(301)는 감압 유로(303) 및 유로 절환부(302)를 통해서 압력 조정 챔버(141)의 공기를 배출하고, 이에 의해 압력 조정 챔버(141)를 감압한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 유로(303a)는 각 액체 저장 유닛(130)의 압력 조정 챔버(141)에 접속된 개별 유로(303c)를 포함하고, 감압구(142) 및 유로 절환부(302)를 통해서 각 개별 유로(303c)를 펌프(301)에 접속하는 공통 유로(303d)를 포함한다. 따라서, 단지 감압구(142)에 흡인 패드(320)을 접속하는 것에 의해 모든 압력 조정 챔버(141)를 동시에 감압할 수 있다. 탄성 부재(148)는 압력 조정 챔버(141)를 향해 당겨져, 탄성 부재(148)가 반전된다. 그 결과, 제2 액체 저장 챔버(132)의 체적이 증가하고, 증가된 체적에 대응하는 액체가 액체 탱크(160)로부터 제1 액체 저장 챔버(131)로 도입된다.
이어서, 도 17c에 도시한 바와 같이, 압력 조정 챔버(141)가 대기에 개방된다. 구체적으로, 유로 절환부(302)가 대기 개방 관(311)으로 절환되어, 압력 조정 챔버(141)가 감압 유로(303), 유로 절환부(302), 및 대기 개방 관(311)을 통해 대기에 개방된다. 압력 조정 챔버(141)가 다시 대기압을 갖고, 탄성 부재(148)가 탄성 복원력으로 인해 원래의 형상에 복원되고, 그 결과 압력 조정 챔버(141) 내의 압력이 상승된다. 액체-보유 지지 부재(137)는 제1 액체 저장 챔버(131)의 도입구(136)와 대향하는 위치에 형성된 개구(137a)를 갖고, 주로 제1 액체 저장 챔버(131)의 상부에 존재하는 기포(500)는 개구(137a)를 통과하여 도입구(136)로부터 액체 탱크(160)로 이동한다. 이어서, 압력 조정 유닛(300)의 대기 개방 상태가 종료되고, 펌프(301)에 의해 압력 조정 챔버(141)가 감압된다. 그리고, 압력 조정 챔버(141)가 대기에 개방된다. 이어서, 펌프(301)를 사용한 압력 조정 챔버(141)의 감압 및 압력 조정 챔버(141)의 대기 개방이 반복되어, 탄성 부재(148)가 펌프로서 작동하고 이에 의해 제1 액체 저장 챔버(131)의 기포를 액체 탱크(160)로 효율적으로 이동시킬 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이 액체-보유 지지 부재(137)가 배열되지 않는 실시예에서, 기포는 제1 액체 저장 챔버(131)로부터 액체 공급관(145)으로 직접 유동하고 액체 탱크(160)로 복귀된다. 기포 복귀 시, 메니스커스부에 정체된 액체는 액체 탱크(160)로 복귀되지 않고, 따라서 조인트 부재(133)의 상부 부분에 정체된 기포가 액체 탱크(160)로 보다 효율적으로 복귀될 수 있다.
탄성 부재(148)를 반전시키는 압력이 극단적으로 작은 경우(예를 들어, 3 KPa 내지 8 KPa), 탄성 부재(148)의 변형이 작아지고, 따라서 액체 탱크(160)로부터 도입되는 액체의 양이 감소된다. 그 결과, 단위 기포 복귀 공정당 액체 탱크(160)로 복귀되는 기포의 양이 감소하고, 따라서 기포 복귀 효율이 저하된다. 한편, 후술되는 바와 같이, 탄성 부재(148)를 반전시키는 압력이 과도하게 크면, 액체 토출 헤드(110)의 토출구(115)에서 메니스커스가 파손되어, 그 결과 액적이 토출구(115)의 외측에 노출될 수 있다. 액적이 토출구(115)의 외측에 노출되면, 컬러 액체들 사이에서 색이 혼합될 수 있다. 또한, 토출구면이 액체로 덮여 토출구(115)를 막는 경우, 액체 토출 방향이 변동되고, 바람직하지 못한 인쇄가 될 수 있다. 따라서, 펌프(301)의 작동 압력은 탄성 부재(148)가 메니스커스가 파손되지 않는 압력(예를 들어, 8 KPa 내지 30KPa)으로 반전되도록 설정된다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기포 복귀 기구를 도시한다. 본 실시예에서, 캐리지(200)의 이동에 의해 감압구(142)를 흡인 패드(320)로부터 분리하고, 이에 의해 압력 조정 챔버(141)를 대기에 개방한다. 액체 유로 부재(120) 내의 제1 유로(303a) 및 액체 유로 부재(120) 외측의 제2 유로(303b)는 주주사 방향(H)으로의 캐리지(200)의 이동을 통해 서로 착탈 가능하다. 도 18a를 참조하면, 흡인 패드(320)는 감압구(142)로부터 이격되고, 따라서 압력 조정 챔버(141)는 펌프(301)와 연통하지 않는다. 이어서, 도 18b에 도시된 바와 같이, 액체 저장 유닛(130)이 장착된 캐리지(200)를 흡인 패드(320)의 방향으로 이동시키고, 감압구(142)를 흡인 패드(320)에 밀착시킨다. 압력 조정 챔버(141)는 제2 유로(303b)를 통해 펌프(301)와 연통한다. 펌프(301)가 작동되어, 제1 및 제2 유로(303a 및 303b)를 통해 압력 조정 챔버(141)를 감압한다. 그 결과, 탄성 부재(148)가 반전되어 압력 조정 챔버(141)를 감압한다. 상술한 동작은 도 17a 및 17b에 도시된 동작과 유사하다. 이어서, 도 18c에 도시된 바와 같이, 액체 저장 유닛(130)이 장착된 캐리지(200)를 역방향으로 이동시키고, 이에 의해 감압구(142)를 흡인 패드(320)로부터 분리한다. 압력 조정 챔버(141)는 제1 유로(303a)를 통해 대기에 개방되고, 따라서 탄성 부재(148)가 원래의 형상으로 복원된다. 본 실시예에서, 유로 절환부(302) 및 대기 개방 관(311)이 불필요하고, 이에 의해 액체 토출 장치(10)의 구성을 간략화할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서, 탄성 부재(148) 및 탄성 부재(148)에 대한 변형 유닛을 포함하는 단순한 구성으로 기포 복귀 공정을 실행할 수 있다. 따라서, 기포를 액체 탱크(160)로 확실하게 복귀시킬 수 있고, 이에 의해 액체에 영향을 주는 위험을 감소시킨다. 조인트 부재(133) 자체를 변형시킬 필요가 없고, 따라서 조인트 부재(133)를 변형시키기 위한 기구가 불필요하다. 또한, 조인트 부재(133)가 두꺼운 강성 구성을 가질 수 있다. 그 결과, 제1 액체 저장 챔버(131)의 공기 투과율이 감소되고, 제1 액체 저장 챔버(131)에 기포가 발생하기 어려워진다. 따라서, 기포 복귀 공정의 빈도가 감소될 수 있다.
색 혼합 방지 기구
본 발명에서, 기포를 액체 탱크(160)내로 복귀시키기 위해 제1 액체 저장 챔버(131)가 가압된다. 토출구(115)에서 메니스커스 파손은 펌프(301)의 작동 압력을 적정하게 설정함으로써 방지할 수 있지만, 몇몇 경우, 여러 제약으로 인해, 단순히 펌프(301)의 작동 압력을 설정하는 것에 의해 토출구(115)의 메니스커스 파손을 방지하는 것은 곤란하다. 따라서, 토출구(115)의 메니스커스를 유지하기 위한 추가 구성에 대해서 설명한다. 먼저, 도 17a 내지 도 17c를 참조하여 메니스커스와 제1 액체 저장 챔버(131)의 압력 사이의 관계에 대해서 설명한다.
도 17a에서, 압력 조정 챔버(141)는 대기와 연통하고, 제1 액체 저장 챔버(131)는 액체 탱크(160)의 부압 또는 탄성 부재(148)의 변위로 인한 압력 변화에 의해 영향받지 않는다. 제1 액체 저장 챔버(131) 내측의 잔류 액체는 액체 토출 헤드(110)의 토출구(115)에 형성된 메니스커스력, 및 조인트 부재(133)와 액체-보유 지지 부재(137) 사이에 형성된 메니스커스력에 의해 보유 지지된다.
도 17b에서, 새로운 액체 탱크(160)가 장착되고, 펌프(301)에 의해 압력 조정 챔버(141)가 감압되고, 따라서 탄성 부재(148)가 반전된다. 제2 액체 저장 챔버(132)의 체적이 증가되고, 증가된 체적에 대응하는 양의 액체가 액체 탱크(160)로부터 제1 액체 저장 챔버(131)로 도입된다. 토출구(115)에 메니스커스를 유지하기 위해, 토출구(115)에서의 메니스커스력은 액체 탱크(160)의 부압보다 커지도록 상승된다. 탄성 부재(148)를 반전해서 액체 탱크(160)로부터 액체를 견인하기 위해, 탄성 부재(148)의 반전에 의해 제1 액체 저장 챔버(131)에 발생된 부압을 액체 탱크(160)의 부압보다 커지도록 상승시킬 필요가 있다. 또한, 토출구(115)에 메니스커스를 유지하기 위해, 토출구(115)에서의 메니스커스력은 탄성 부재(148)의 반전에 의해 발생되는 부압보다 커지도록 요구된다.
도 17c에서, 압력 조정 챔버(141)가 대기에 개방되어 탄성 부재(148)를 복원하고, 따라서 제1 액체 저장 챔버(131)의 기포(500)가 압출되어 액체 탱크(160) 내로 이동한다. 제1 액체 저장 챔버(131)와 액체-보유 지지 부재(137) 사이에 있는 기포는 액체-보유 지지 부재(137)에서의 메니스커스를 파손하여 액체 탱크(160)에 복귀하는 것이 요구되고, 따라서 탄성 부재(148)의 복원에 의해 발생되는 압력은 액체-보유 지지 부재(137)의 메니스커스력보다 큰 것이 요구된다. 또한, 복원에 의해 발생된 압력이 토출구(115)에서의 메니스커스력보다 크면, 토출구(115)의 메니스커스가 파손되고, 액체 토출 헤드(110) 내의 액체가 토출구(115)로부터 누출된다. 토출구(115)로부터 흘러넘친 각 색의 액체가 서로 혼합되면, 본래의 색과 상이한 색이 발생되고, 이는 인쇄에 영향을 준다.
상술한 관점에서, 이하의 관계를 만족하는 것이 필요하다.
(토출구(115)에서의 메니스커스력) > (탄성 부재(148)의 복원에 의해 제1 액체 저장 챔버(131)에 발생된 압력) > (액체-보유 지지 부재(137)에서의 메니스커스력)
따라서, 기포 복귀 공정에서, 탄성 부재(148)가 복원될 때 제1 액체 저장 챔버(131)에 발생된 압력은 액체 토출 헤드(110)의 토출구(115)에서의 메니스커스력보다도 작은 것이 요구된다. 따라서, 이하의 실시예에서, 흐름 저항 증가부(400)가 설치된다. 흐름 저항은 흐름 저항 증가부(400)의 주연부에서 증가되고, 따라서 탄성 부재(148)가 복원될 때 제1 액체 저장 챔버(131)에 발생된 압력을 액체 토출 헤드(110)의 토출구(115)에서의 메니스커스력보다도 감소시킬 수 있다. 대체로 흐름 저항 증가부(400)는 후술하는 바와 같이 감소된 유로 단면적을 갖는 구성을 갖는다. 이와 달리, 관벽의 형상, 관로의 형상 등을 변경할 수 있고, 흐름 저항이 증가하는 한 임의의 구성을 이용할 수 있다. 흐름 저항 증가부(400)는 압력 조정 챔버(141)로 유동하는 공기의 유량을 제한하고, 이에 의해 압력 조정 챔버(141)의 급격한 압력의 증가를 방지한다. 압력 조정 챔버(141)로 유동하는 단위 시간당의 공기량을 적게 하여, 탄성 부재(148)의 복원 속도 또는 단위 시간당의 제2 액체 저장 챔버(132)의 체적 변화를 감소시킬 수 있다. 따라서, 탄성 부재(148)의 복원에 의해 발생된 제1 액체 저장 챔버(131)의 압력 변화를 감소시킬 수 있다. 제1 및 제2 유로(303a 및 303b)의 단면적을 감소시킴으로써 유사한 효과를 얻을 수 있으나, 성형 및 용접이 어려워지고 펌프(301)의 효과가 감소되기 때문에, 흐름 저항 증가부(400)를 배열하는 것이 바람직하다.
도 19는 흐름 저항 증가부(400)의 배열 위치를 도시한다. 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이, 대기 개방 관(311)에 의해 압력 조정 챔버(141)가 대기에 개방되는 경우, 흐름 저항 증가부(400)는 압력 조정 챔버(141)로부터 유로 절환부(302)까지 구간에서 감압 유로(303)에 또는 대기 개방 관(311) 상에 배열될 수 있다. 도 18a 내지 도 18c에 도시된 바와 같이 캐리지(200)의 이동을 통해 압력 조정 챔버(141)가 대기에 개방되는 경우 흐름 저항 증가부(400)는 제1 유로(303a)에 배열될 수 있다. 흐름 저항 증가부(400)가 제1 유로(303a)에 배열되는 경우, 흐름 저항 증가부(400)는 가능한 제1 유로(303a)와 제2 유로(303b) 사이의 접속부에 가깝게 배열되는 것이 바람직하다. 흐름 저항 증가부(400)가 제2 유로(303b)에 배열되는 경우, 흐름 저항 증가부(400)는 가능한 유로 절환부(302)에 가깝게 배열되는 것이 바람직하다. 흐름 저항 증가부(400)가 대기 개방 관(311)에 배열되는 경우, 흐름 저항 증가부(400)는 대기 개방측 단부(311a)에 배열되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 흐름 저항 증가부(400)가 압력 조정 챔버(141)로부터 이격되어 배열되는 경우, 흐름 저항 증가부(400)로부터 압력 조정 챔버(141)까지의 유로의 길이가 증가되고, 압력 조정 챔버(141) 및 유로를 포함한 체적이 증가된다. 따라서, 압력 조정 챔버(141) 및 유로를 포함한 체적에 대한 유입 공기량의 비율이 감소된다. 따라서, 탄성 부재(148)의 복원 속도가 추가로 감소될 수 있고, 이에 의해 제1 액체 저장 챔버(131)의 압력 변화를 억제할 수 있다.
일 예에서, 흐름 저항 증가부(400)의 단면적은 0.008 mm2 내지 0.78 mm2 이고, 흐름 저항 증가부(400)의 길이(L)는 5 mm 이상이다. 탄성 부재(148)의 고무 경도는 20도 내지 50도이고, 탄성 부재(148)의 두께는 0.4mm 내지 1.5mm이다. 액체 토출 헤드(110)의 토출구(115)에서 형성된 메니스커스력은 450mmAq 이상이고, 액체 탱크(160)의 부압은 -35mmAq 이하이다.
흐름 저항 증가부(400)의 여러 실시예에 대해 설명한다. 도 20a, 20as를 참조하면, 흐름 저항 증가부(400)는 관통-홀(401)을 갖는다. 도시된 예에서, 관통-홀(401)은 원형이지만, 이것에 한정되지 않고, 타원형, 사각형 등의 임의의 형상이 채용될 수 있다. 도 20b, 20bs를 참조하면, 흐름 저항 증가부(400)는 절결부(402)를 갖고, 관로의 내면과 함께 단면 축소부가 형성된다. 이 구성은 절결부(402)를 갖고, 따라서 도 20a, 20as의 실시예에 비해 흐름 저항 증가부(400)의 금형이 단순화된다. 따라서, 제조 효율이 향상된다. 도 20c, 도 20cs, 도 20d 및 도 20ds에 도시된 바와 같이, 또한 밸브 형태의 흐름 저항 증가부(400)를 사용할 수 있다. 흐름 저항 증가부(400)는 도 20c 및 도 20cs에 도시된 바와 같이 개방되고, 도 20d 및 도 20ds에 도시된 바와 같이 폐쇄된다. 제1 액체 저장 챔버(131)의 압력 변화를 억제하기 위해, 흐름 저항 증가부(400)(밸브)의 최대 개구 면적(밸브 개방도) 또는 개폐 속도(단위 시간당 개구 면적의 변화율)를 제어할 수 있다.
본 발명은 예시적 실시예를 참조하여 설명되었으나, 본 발명은 개시된 예시적 실시예로 한정되지 않는 점이 이해된다. 이후 청구항의 범위는 모든 이러한 수정예 및 등가적 구성예 및 기능예를 포함하도록 가장 넓은 해석이 허용되어야 한다.

Claims (20)

  1. 액체 저장 유닛이며,
    일정한 체적을 갖고 액체 탱크로부터 공급되는 액체를 보유 지지할 수 있는 제1 액체 저장 챔버와,
    상기 제1 액체 저장 챔버와 연통하는 제2 액체 저장 챔버와,
    압력 조정 챔버로서, 압력 조정 유닛의 작동을 통해 상기 압력 조정 챔버의 압력을 변화시키도록 구성된 압력 조정 챔버, 및
    상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버를 서로로 기밀식으로 구획하도록 구성되며, 상기 압력 조정 챔버의 압력에 따라서 상기 제2 액체 저장 챔버의 체적을 증감시키도록 변형 가능하게 구성되는 탄성 부재를 포함하고,
    상기 탄성 부재는 상기 변형을 통해 상기 제2 액체 저장 챔버의 체적을 증감시킴으로써 상기 제1 액체 저장 챔버의 기포를 제거할 수 있는, 액체 저장 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재를 수납하도록 구성된 탄성 부재 수납 챔버를 더 포함하고, 상기 탄성 부재 수납 챔버는 상기 탄성 부재에 의해 상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버로 구획되는, 액체 저장 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    액체를 토출하도록 구성된 액체 토출 헤드를 보유 지지하도록 구성되며 상기 제1 액체 저장 챔버를 상기 액체 토출 헤드에 접속하는 유로를 포함하는 액체 유로 부재와,
    상기 액체 탱크가 장착되는 조인트 부재, 및
    상기 액체 유로 부재와 상기 조인트 부재 사이의 간극을 밀봉하도록 구성된 밀봉 부재를 더 포함하고,
    상기 액체 유로 부재, 상기 조인트 부재 및 상기 밀봉 부재는 상기 제1 액체 저장 챔버, 상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버를 형성하고,
    상기 탄성 부재는 상기 밀봉 부재의 일부인, 액체 저장 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는
    상기 조인트 부재에 접촉하고 상기 제1 액체 저장 챔버, 상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버를 둘러싸도록 연속적으로 연장하도록 구성된 하나의 제1 밀봉부, 및
    상기 액체 유로 부재에 접촉하고 상기 제1 액체 저장 챔버의 주연부를 따라서 그리고 서로 독립적으로 상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버의 주연부들을 따라서 각각 연장하도록 구성된 두 개의 제2 밀봉부를 포함하고,
    상기 조인트 부재는 상기 제1 액체 저장 챔버 및 상기 제2 액체 저장 챔버를 서로로 구획하도록 구성된 격벽을 포함하고,
    상기 격벽은 상기 제1 액체 저장 챔버 및 상기 제2 액체 저장 챔버를 서로 접속하는 절결부를 갖는, 액체 저장 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는 상기 하나의 제1 밀봉부 및 상기 두 개의 제2 밀봉부 중 하나가 배열되는 영역의 대향측 상에 존재하는 영역에 그리고 상기 제1 밀봉부 및 상기 두 개의 제2 밀봉부 중 다른 하나가 배열되지 않는 영역에 존재하는 영역에 돌기부를 포함하는, 액체 저장 유닛.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 밀봉 부재는
    상기 조인트 부재에 접촉하고 상기 제1 액체 저장 챔버의 주연부를 따라서 그리고 서로 독립적으로 상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버의 주연부들을 따라서 각각 연장하도록 구성된 두 개의 제1 밀봉부, 및
    상기 액체 유로 부재에 접촉하고 상기 제1 액체 저장 챔버의 주연부를 따라서 그리고 서로 독립적으로 상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버의 주연부들을 따라서 각각 연장하도록 구성된 두 개의 제2 밀봉부를 포함하고,
    상기 조인트 부재는 상기 제1 액체 저장 챔버 및 상기 제2 액체 저장 챔버를 서로로 구획하도록 구성된 격벽을 포함하고,
    상기 격벽은 상기 제1 액체 저장 챔버 및 상기 제2 액체 저장 챔버를 서로 접속하는 관통-홀을 갖는, 액체 저장 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    액체를 토출하도록 구성된 액체 토출 헤드를 보유 지지하도록 구성되며 상기 제1 액체 저장 챔버를 상기 액체 토출 헤드에 접속하는 유로를 포함하는 액체 유로 부재와,
    상기 액체 탱크가 장착되는 조인트 부재, 및
    상기 액체 유로 부재와 상기 조인트 부재 사이의 간극을 밀봉하도록 구성된 밀봉 부재를 더 포함하고,
    상기 액체 유로 부재, 상기 조인트 부재 및 상기 밀봉 부재는 상기 제1 액체 저장 챔버를 형성하고,
    상기 탄성 부재는 상기 밀봉 부재와 독립적으로 배열되고,
    상기 제2 액체 저장 챔버는 상기 제1 액체 저장 챔버의 전체 높이의 절반에 대응하는 지점 위의 위치에서 상기 제1 액체 저장 챔버와 연통하는, 액체 저장 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 저장 챔버를 상기 액체 탱크에 접속하는 액체 공급관을 더 포함하고, 상기 액체 공급관은 상기 제1 액체 저장 챔버와 통합되는, 액체 저장 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 저장 챔버를 상기 액체 탱크에 접속하는 액체 공급관을 더 포함하고, 상기 액체 공급관은 상기 제1 액체 저장 챔버의 대향측의 단부에 형성되며 메니스커스를 형성하도록 단면적이 감소되는 입구 개구를 갖는, 액체 저장 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재는
    편평한 외주연부와,
    편평한 내주연부, 및
    상기 편평한 외주연부 및 상기 편평한 내주연부를 서로 접속하며 상기 편평한 외주연부 및 상기 편평한 내주연부에 대해 기울어지는 중간부를 포함하는, 액체 저장 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중간부는 상기 편평한 외주연부에 대해 0도 초과 및 90도 미만의 각도로 기울어지고,
    상기 편평한 외주연부는 상기 편평한 내주연부보다 두꺼운, 액체 저장 유닛.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 원형 평면 형상 및 타원형 평면 형상 중 하나를 갖는, 액체 저장 유닛.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재를 편향시키도록 구성된 스프링을 더 포함하는, 액체 저장 유닛.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 부재는
    상기 제2 액체 저장 챔버 및 상기 압력 조정 챔버를 서로로 기밀식으로 구획하도록 구성된 가요성 시트, 및
    상기 가요성 시트를 편향시키도록 구성되며 상기 가요성 시트에 지지되는 일단부 및 상기 제2 액체 저장 챔버와 상기 압력 조정 챔버 중 하나에 지지되는 다른 단부를 갖는 스프링을 포함하는, 액체 저장 유닛.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 저장 챔버에 배열되는 액체-보유 지지 부재를 더 포함하고, 상기 액체-보유 지지 부재는 상기 액체-보유 지지 부재와 상기 제1 액체 저장 챔버의 벽면 사이에 메니스커스를 형성하도록 구성되고, 상기 액체-보유 지지 부재는 상기 액체 탱크로부터 공급되는 액체에 대해 상기 제1 액체 저장 챔버의 도입구와 대향하는 위치에 형성된 개구를 갖는, 액체 저장 유닛.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 저장 챔버는 상기 탄성 부재보다 낮은 단위 면적당 공기 투과율을 갖는, 액체 저장 유닛.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체 저장 챔버는 상기 탄성 부재보다 두꺼운 벽 부재를 갖는, 액체 저장 유닛.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 액체 탱크는 상기 제1 액체 저장 챔버에 착탈 가능하게 장착 가능한, 액체 저장 유닛.
  19. 액체 토출 장치이며,
    제1항에 따른 액체 저장 유닛과,
    액체 토출 헤드, 및
    상기 압력 조정 유닛을 포함하고,
    상기 압력 조정 유닛은
    상기 압력 조정 챔버에 접속된 유로와,
    상기 유로 상에 위치된 펌프와,
    상기 유로 상에서 상기 펌프와 상기 압력 조정 챔버 사이에 위치된 유로 절환부, 및
    상기 유로 절환부에서 상기 유로로부터 분기되는 대기 개방관을 포함하는, 액체 토출 장치.
  20. 액체 저장 유닛으로부터 기포를 제거하는 방법이며,
    일정 체적을 구비하며 제2 액체 저장 챔버와 연통하는 제1 액체 저장 챔버를 액체 탱크와 연통시키도록 허용하는 단계, 및
    상기 제1 액체 저장 챔버에 존재하는 기포를 상기 액체 탱크로 이동시키도록 상기 제2 액체 저장 챔버의 체적을 증감시키는 단계를 포함하고,
    상기 제2 액체 저장 챔버의 체적은 탄성 부재에 의해 상기 제2 액체 저장 챔버로부터 기밀식으로 구획된 압력 조정 챔버의 압력을 변화시키고 이에 의해 상기 탄성 부재를 변형시킴으로써 증감될 수 있고,
    상기 제1 액체 저장 챔버 내의 기포는 상기 탄성 부재의 변형을 통해 상기 제2 액체 저장 챔버의 체적을 증감시킴으로써 제거될 수 있는, 액체 저장 유닛으로부터 기포를 제거하는 방법.
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