KR0135399B1

KR0135399B1 - 잉크 유도 요소를 구비한 잉크 카트리지를 갖는 기록 유니트를 사용하는 잉크 제트 기록 장치

Info

Publication number: KR0135399B1
Application number: KR1019930027771A
Authority: KR
Inventors: 도시히꼬 우지따; 마사노리 다께노우찌; 게이이찌로 쯔꾸다
Original assignee: 미따라이 하지메; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1998-04-23
Also published as: TW346879U; CN100341704C; HK1066507A1; CN1097688A; EP0810096A1; ATE290468T1; US20020001023A1; US20020158949A1; DE69331791T2; US5784088A; DE69333772D1; CN1500640A; ES2112951T3; ATE215451T1; CA2111382A1; MX9308072A; PT1219446E; DE69317412D1; CN1085588C; US20030052951A1

Abstract

본 발명은 잉크 제트 기록 장치, 특히 잉크 제트 헤드에 공급될 잉크를 저장하는 잉크 카트리지와, 서로 착탈 가능하게 연결된 상기 잉크 카트리지와 잉크 제트 허헤드를 일체로 포함하는 기록 유니트, 그리고 기록 유니트를 제거 가능하게 설치할 수 있는 잉크 제트 기록 장치에 관한 것이다. 본 발명은 잉크 저장부와 잉크 공급부 사이에 위치하고 각 섬유가 잉크의 공급 방향에 평행한 섬유 다발로 형성된 잉크 유도 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 단일 기록 헤드 및 전체 폭을 덮도록 조합된 다수의 기록 헤드로 구성될 수 있는 풀-라인(full-line)형 기록 헤드에 효과적으로 적용 가능하다.

또한, 직렬형 기록 헤드, 칩형 기록 헤드, 또는 카트리지 형 기록 헤드에 적용할 수 있다.

Description

잉크 유도 요소를 구비한 잉크 카트리지를 갖는 기록 유니트를 사용하는 잉크 제트 기록 장치

제1도는 관련 기술에 대한 잉크 제트 기록 유니트의 사시도.

제2A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 종래의 잉크 제트기록 유니트의 단면도.

제2B도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 종래의 잉크 제트기록 유니트의 단면도.

제3A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제3B도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 잉크 유도 요소의 사시도.

제5도는 본 발명에 제1실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드와 잉크 카트리지의 연결부의 전체 확대 단면도.

제6도는 제4도의 잉크 유도 요소의 상세도.

제7A도는 내지 제7D도는 본 발명에 따른 잉크의 유도 요소의 수정 실시예를 도시하는 개략도.

제8A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 밸브 기구를 가진 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제8B도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 밸브 기구를 가진 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제9A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 제8A도 및 제8B도에 도시한 바와 같은 밸브 기구를 가진 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제9B도는 제9A도에 도시한 바와 같은 밸브 기구를 가진 잉크 제트 기록 유니트에 관련한 유체 저항을 설명하기 위한 회로도.

제10A도는 제9A도 및 제9B도에 도시한 바와 같은 밸브 기구를 가진 잉크 제트기록 유니트에 관련한 유체 저항을 설명해주는 다이어그램.

제10B도는 본 발명에 따른 잉크 유도 요소를 갖는 잉크 제트 기록 유니트에 관련한 유체 저항을 설명해주는 다이어그램.

제11A도는 밸브 기구를 가진 잉크 제트 기록 유니트의 잉크 공급 능력을 설명해주는 그래프.

제11B도는 본 발명에 따른 잉크 유도 요소를 갖는 잉크 제트기록 유니트의 잉크 공급 능력을 설명해주는 그래프.

제12도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 분리되어 있는, 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제13A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 잉크 유도 요소 대신에 필터를 사용한 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제13B도는기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 잉크 유도 요소 대신에 필터를 사용한 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제14A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 본 발명의 제3실시예에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제14B도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제14C도는 제14B도의 C-C'선을 따른 방향에서 취한 절결 부분도.

제15도는 본 발명의 제4실시예에 따른 잉크 유도 요소의 사시도.

제16도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 잉크 유도 요소 대신에 필터를 사용한 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제17A도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에서 제거되어 있는, 잉크 유도 요소대신에 필터를 사용한 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제17B도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되는 과정에 있는, 본 발명에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제17C도는 기록 헤드가 잉크 카트리지에 연결되어 있는, 본 발명에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제18A도는 본 발명에 따른 패키지 내의 잉크 카트리지의 전면도.

제18B도는 본 발명에 따른 패키지 내의 잉크 카트리지의 측면도.

제18C도는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 측면도.

제19A도는 잉크 카트리지를 고온 대기에 위치시킬 때의 상태를 도시하는, 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 측면도.

제19B도는 잉크 카트리지를 고온 대기에서 유지시킬 때의 상태를 도시하는 도면.

제19C도는 제19B도의 상태 후에 잉크 카트리지를 실온 대기에 위치시킬 때의 상태를 도시하는 도면.

제19D는 제19C도의 상태 후에 잉크 카트리지에서 밀봉 테이프를 벗겨 내는 상태를 도시하는 도면.

제20A도는 잉크 카트리지를 고온 대기에 위치시킬 때의 상태를 도시하는, 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 측면도.

제20B도는 잉크 카트리지를 고온 대기에서 유지시킬 때의 상태를 도시하는 도면.

제20C도는 제20B도의 상태 후에 잉크 카트리지를 실온 대기에 위치시킬 때의 상태를 도시하는 도면.

제20D도는 제20C도의 상태 후에 잉크 카트리지에서 밀봉 테이프를 벗겨내는 상태를 도시하는 도면.

제21A도는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 편면도.

제21B도는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 측면도.

제21C도는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 전면(즉, 잉크 출구측)도.

제21D도는 본 발명에 따른 잉크 카트리지의 배면(즉, 공기 연통구측)도.

제22A도는 제21A도의 A-A선을 따라 취한 단면도.

제22B도는 제21B의 B-B선을 따라 취한 단면도.

제22C도는 제21B도의 C-C선을 따라 취한 단면도.

제22D도는 제21B도의 D-D선을 따라 취한 단면도.

제23도는 본 발명에 따른 잉크 유도 요소의 전체 확대도.

제24도는 본 발명의 제6실시예에 따른 잉크 제트 기록 유니트의 단면도.

제25도는 본 발명의 제6실시예에 따른 잉크 제트 기록 헤드와 잉크 카트리지의 연결부의 전체 확대 단면도.

제26도는 본 발명에 따른 칼라 잉크 제트 기록 헤드의 사시도.

제27도는 본 발명에 따른 칼라 잉크 제트 기록 헤드의 사시도.

제28도는 본 발명에 따른 잉크 제트 프린터 기구의 사시도.

제29도는 본 발명에 따른 개인용 컴퓨터의 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2,302,602 : 기록 헤드3,604 : 잉크 카트리지

4 : (잉크 제트) 기록 유니트15 : 이송 롤러

19 : 배출 롤러17 : 급지 모터

20 : 감속 기어35,608 : O링

36 : 잉크 통로

37, 609 : 스폰지(다공성 부재 또는 잉크 흡수제)

38,43,603,613 : 필터39 : 잉크 입구부

40,45,605 : 잉크 입구부47 : 잉크 유도 요소

52 : 경화 영역200 : 개인용 컴퓨터

614 : 밸브 기구

본 발명의 잉크 제트 기록 장치, 특히 잉크 제트 헤드에 공급될 잉크를 저장하는 잉크 카트리지와, 서로 착탈 가능하게 연결된 상기 잉크 카트리지와 잉크 제트 헤드를 일체로 포함하는 기록 유니트, 그리고 기록 유니트를 제거 가능하게 장착할 수 있는 잉크 제트 기록 장치에 관한 것이다. 이하의 설명에서 기록이라는 용어는 문자나 화상 등을 직물, 종이, 플라스틱 시트 등에 인쇄하는 것을 의미한다.

기록 장치는 종이 같은 기록 매체 상에 문자나 화상 등을 기록하는 것으로서, 그 기록 방식에 따라 와이어 도트식, 감열 기록식, 열전사식, 잉크 제트식 등으로 나뉘어지는 기록 헤드가 설치된 여러 형식의 기록 장치들이 제안되어 있다. 이들 방식 중에 잉크 제트 기록식은 비충격식의 일종으로서, 잉크 액적을 토출하는 단계와 이들 잉크 액적을 기록 매체에 부착시키는 단계를 포함한다. 따라서, 이런방식의 기록 유니트를 사용하는 기록 장치는 고속 고밀도 기록을 행할 수 있다. 결국, 이들은 프린터는 물론, 예를 들어 복사기, 팩시밀리, 인쇄기, 워드 프로세서, 워크 스테이션 등의 정보 처리 시스템의 출력 단말로서 제공되거나, 또는 개인용 컴퓨터, 호스트 컴퓨터, 광 디스크 또는 비디오 장비 등의 핸디형 또는 휴대용 프린터로서 제공되고 있다.

잉크 제트 기록 장치를 이런 시스템에 사용하는 경우, 잉크 제트 기록 장치는 이들 시스템의 용도에 맞는 각각의 특수한 기능 및 조건에 따르도록 구성된다. 현재의 중요한 추세 중의 하나는 정보 처리 시스템의 크기를 소형화하는 것이다.

따라서, 기록 유니트와 이런 기록 유니트를 사용하는 잉크 제트 기록 장치의 본체는 소형화하는 것이 바람직하다.

이런 소형화는 실제 장치의 베이스에 따라 실현되기도 하지만, 기록 유니트 등에는 유니트 분야에 널리 보급된 성능을 유지하거나 또는 별도의 추가적 성능을 구비할 필요가 있다. 이런 요구에 부응하기 위해, 각종 기록 유니트와 이 유니트가 설치된 각종 기록 장치가 제안되어 있다.

제1도를 참조하여 먼저 그 일실시예를 설명하기로 한다.

이 도면에서, 잉크 제트 유니트는 잉크 제트 헤드(102)와 잉크 같은 유체를 저장하는 저장조로서의 잉크 카트리지(101)를 포함하며, 이들은 서로 제거 가능하게 연결되어 있다. 잉크 제트 유니트는 캐리지(121) 상에 제거 가능하게 장착되어 있다. 또, 캐리지(121)는 잉크 제트 기록 장치(120)의 주 프레임(122)에 의해 지지된 안내축과 리드 스크류에 이동 가능하게 부착되어 있다.

잉크 제트 유니트는 상술한 구조에만 제한되는 것은 아님을 이해해야 한다. 즉, 예를 들어, 잉크 제트 헤드에 일체로 연결된 잉크 카트리지를 갖는 잉크 제트 유니트도 있다. 전술한 형태의 잉크 제트 헤드를 사용하는 경우에 잉크 카트리지는 교환형이지만 잉크 제트 헤드는 캐리지 상에 고정되거나 제거가능하게 설치된다.

기록 헤드(잉크 제트 헤드)와 잉크 카트리지가 상술한 바와 같이 캐리지 상에 설치된 경우, 잉크 카트리지에는 부압 발생 기구를 제공할 필요가 있다. 이하의 설명에서, 일반적으로 부압이라는 용어는 잉크의 수두 압력이 기록 헤드의 노즐로부터 잉크의 누설을 방지하기에 충분한 대기압보다 낮은 값으로 유지되는 상태를 의미한다. 잉크 카트리지에 제공되는 부압 발생 기구로서, 잉크 흡수 부재로서의 다공성 부재가 사용되며 이는 다공성 부재의 모세관력을 발생시킨다. 다공성 부재를 사용하는 경우에는, 일본국 특허 공개 공보 평2-187364호에 기술된 바와 같이, 잉크 카트리지는 잉크 사용 효율을 증가시키기 위해, 즉 잉크 흡수체의 잉크 잔량을 감소시키기 위해 기록 헤드의 잉크 입구부가 잉크 카트리지의 잉크 흡수체 내에 가압 삽입되는 구조로 되어 있다.

상술한 구조에 따르면, 다공성 부재의 모세관력은 잉크 입구부 주위 부분에서 잉크 흡수체를 변형함으로써 국부적으로 증가될 수 있으며, 이로써 잉크가 잉크입구부의 근처로 유도되고 잉크 공급이 촉진되어 잉크 흡수체 내의 잉크 잔량이 감소된다.

제거 가능한 형태의 기록 유니트(잉크 제트 유니트)의 경우에, 사용자가 빈 잉크 카트리지를 새것으로 교환할 가능성이 있다. 또, 기록 헤드를 새것으로 교환하거나 혹은 빈 잉크 카트리지에 잉크를 충전하여 다시 사용할 가능성도 있다. 게다가, 사용자에 따라서는 보통 때보다 자주 그들을 분리시킬 수도 있다. 따라서, 기록 헤드나 잉크 카트리지를 분리 및 설치하는 상황을 예견하기란 어렵다. 그러므로, 이들간의 분리 또는 연결 단계에서, 소정량의 공기가 잉크 카트리지로 들어갈 수 있어, 기록 헤드와 잉크 카트리지 사이에 잉크 통로가 형성되는 것을 방지해준다.

일본국 특허 공개 공보 평2-187364호에 기술된 바와 같은 제거 가능한 형식의 기록 유니트는 특히 잉크의 효율적인 사용을 위해 기록 헤드의 잉크 입구부가 잉크 흡수체내에 가압 삽입되는 경우에, 다음과 같은 문제점을 갖는다. 즉, 본 발명의 발명자들은 일반적으로 잉크 카트리지와 기록 헤드를 연결한 후, 또한 잉크 카트리지가 전부 고갈되기 전의 경우에는, 기록 헤드가 잉크 카트리지로부터의 잉크를 수용하기 어렵다는 사실을 발견하였다.

이런 상황에서, 기록 헤드로 흐르는 잉크는 종종 기록 헤드의 토출구로부터 잉크를 흡입하는 단계를 갖는 토출 회수 동작에 의해 회수될 수 없어서 잉크를 완전히 소비하기가 어렵다. 본 발명자들은 상수한 상황에서 그러한 문제점이 야기되는 가장 큰 원인이 다음과 같다는 사실을 알아내었다.

제2A도 및 제2B도는 그 원인을 설명하기 위한 잉크 제트 기록 장치의 실시예들 중 하나를 도시하는 것이다. 제2A도는 기록 헤드(2)를 잉크 카트리지(3)에 연결한 상태를 도시하고, 제2B도는 기록 헤드를 잉크 카트리지로부터 분리한 상태를 도시한 것이다.

도면에 도시한 바와 같이, 잉크 제트 입구부(4)는 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)을 한 쌍의 평행 연결 걸쇠(도시않음)에 의해 제거 가능하게 연결함으로써 구성된다.

연결 시에, 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(40)는 잉크 공급부로서 사용되는 원통형 연결부(39) 내로 삽입된다. 잉크 통로(36)는 연결부 주위를 밀봉하는 에틸렌 프로필렌 고무 등으로 된 O링 (35)에 의해 외부 대기로부터 절연될 수 있다.

다공성 부재(즉, 스폰지 재료 같은 잉크 흡수체)(37)는 잉크 카트리지(3)의 내측부를 차지하여 기록헤드(2)로 공급될 잉크를 저장한다. 즉, 다공성 부재는 잉크를 보유하는 능력을 갖는다.

따라서, 다공성 부재의 밀도는 조정되고, 기록 헤드(2)의 수두 압력은 잉크누설을 회피하기 위해 대기압과 같거나 대기압보다는 낮게 유지된다.

상술한 구조를 갖는 잉크 제트 기록 헤드에 있어서, 잉크 흡수체의 연결부(39)에 인접한 부분은 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)가 제거된 상태에 있을 때 외부 대기에 직접 노출된다. 이 경우에, 변형되어 있던 잉크 흡수체(37)는 그 원래현상으로 회복되지만, 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)가 서로 분리될 때 잉크 흡수체(37)는 공기를 유도하여 잉크 카트리지(3)의 연결부(39)에 인접한 잉크 흡수체(37)는 공기를 유도하여 잉크 카트리지(3)의 연결부(39)에 인접한 잉크 흡수체(37)부분이 기포나 잉크 거품으로 충전될 수 있게 한다.

이 상태에서, 기록 헤드(2)가 카트리지(3)에 연결되면 잉크 흡수체(37)는 잉크 공급부(39)에 인접한 부분에 공기 영역을 형성한다. 따라서, 공기 영역은 잉크 통로 E가 형성되는 것을 방지한다.

게다가, 잉크 공급부 내의 공기는 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(40)를 잉크 카트리지(3) 내로 삽입함으로써 잉크 흡수체 내로 압축될 수 있으며, 이 압축된 공기도 역시 잉크 통로 E가 형성되는 것을 방지한다.

이들 상태 하에서는 결국, 잉크 유동량이 저가되고 잉크 통로가 차단됨으로써 바람직하지 못한 기록 상태가 발생할 수 있다.

상술한 문제들을 해결하기 위해, 공기가 잉크 통로로 유입하는 것을 제어하기 위한 기계적 장치가 여러 문헌들, 예를 들어 일본국 특허 출원 공보 평5-238016호 등에 제안되어 있다. 이 문헌에는 기록 헤드로부터 돌출하는 부분 내의 섬유상슬리브에 대해 기술하고 있다. 기록 헤드가 잉크 저장조와 연결되어 있을 때, 슬리브의 내부 단부는 헤드의 잉크 챔버와 연통하는 반면, 그 외부 단부는 잉크 저장조의 잉크 흡수체와 접촉한다. 상술한 구조에 따르면, 슬리브는 필터의 기능을 하며 기록 헤드의 챔버 내로 공기가 유도되는 것을 방지한다.

그러나, 이 문헌에서는 기록 헤드와 잉크 카트리지 사이의 분리와 재결합을 수행하는 기간 동안에 공기가 잉크 카트리지 내로 들어가는 문제를 해결하는 것은 전혀 제시하지 않고 있다.

게다가, 분리 및 재결합 중에 공기가 잉크 통로로 유입되는 것을 방지하기위해 잉크 출구를 폐쇄하는 밸브 기구를 제공하는 것이 고려되고 있다. 그러나, 종래의 기록 유니트에 비하면, 밸브 기구를 갖는 기록 유니트를 제조하는 공정은 제조 비용 및 부품 갯수를 보다 많이 요하게 되며, 최종 제품은 성능도 떨어지고 비해 대형화되게 된다. 따라서, 이는 제거 가능한 형태의 기록 유니트의 장점을 저감 시키게 된다.

기록 헤드와 잉크 카트리지의 분리 및 재결합 중에 공기가 잉크 카트리지 내로 용이하게 들어가는 문제 이외에도, 제거 가능한 형태의 기록 유니트에서는 다음과 같은 또는 다른 상황들이 고려되어야 한다.

(1) 기록 헤드 제거시에 잉크 연결부로부터의 잉크 누설.

(2) 잉크 카트리지로부터 기록 헤드로 가는 잉크의 적정 공급량.

(3) 잉크 카트리지 내에 저장된 잉크의 사용 효율.

따라서, 본 발명은 기록 헤드가 잉크 카트리지에 대해 분리되거나 결합하는 경우에 제거 가능한 기록 유니트에서 발생하는 상술한 바와 같은 수 많은 문제점들을 해결할 수 있다.

본 발명의 목적은 기록 헤드와 잉크 카트리지 사이의 분리 및 연결 후에 잉크의 누설을 방지하고 잉크를 안정적으로 공급할 수 있는 저렴하면서도 신뢰성있는 잉크 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상술한 잉크 카트리지를 갖는 잉크 제트 기록 유니트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상술한 잉크 카트리지를 갖는 유니트를 사용하는 잉크 제트 기록 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1양태에 의하면, 잉크 저장을 위한 다공성 부재를 갖는 잉크 저장부와 이 잉크 저장부로부터 잉크 카트리지의 외부로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급부를 구비한 잉크 카트리지에 있어서, 상기 잉크 저장부와 잉크 공급부 사이에 배치되어 상기 다공성 부재가 변형되도록 상기 잉크 저장부와 잉크 공급부 사이에 배치되어 상기 다공성 부재가 변형되도록 상기 잉크 저장부의 다공성 부재를 가압해주는 잉크 유도 요소와, 상기 잉크 유도 요소를 보유해주는 보유 부재와, 상기 잉크 유도 요소가 잉크 공급부를 향해 활주하는 것을 한정해주는 제한 부재를 포함하고, 상기 잉크 유도 요소는 상기 보유 부재에 의해 활주 가능하게 보유되고, 각 섬유가 상기 잉크 유도 요소의 활주 방향을 따라 제공되는 섬유 다발로서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지가 제공된다.

본 발명의 제2양태에 의하면, 기록 헤드로 이 기록 헤드의 잉크 입구부를 통해 공급되는 잉크를 저장하기 위한 다공성 부재를 구비하고, 상기 잉크 입구부와 가압 접촉되는 제1단부와 상기 다공성 부재와 가압 접촉되는 제2탄부를 구비하고 각각 제2단부로부터 제1단부로 배향된 섬유 다발로 형성된 잉크 유도 요소를 포함하는 잉크 카트리지가 제공된다.

본 발명의 제3양태에 의하면, 잉크를 저장하기 위한 다공성 부재와 잉크제트 헤드로 그리고 잉크 제트 헤드의 잉크 입구부로 잉크를 공급하는데 사용되는 출구를 구비하고 잉크 입구부가 잉크 공급부로 삽입될 때 잉크 공급부로부터 잉크카트리지로 도입되는 공기를 잉크 카트리지의 외부로 빠져나가게 하는 공기통로를 구비한 잉크 공급부를 포함하는 잉크 카트리지가 제공된다.

본 발명의 제4양태에 의하면, 다수의 토출구를 갖는 기록 헤드와 잉크를 저장하기 위한 다공성 부재를 갖는 잉크 카트리지를 구비하는 기록 유니트와, 상기 기록 유니트를 분리가능하게 장착하기 위해 제공되는 캐리지를 포함하고, 상기 기록 유니트는 잉크 카트리지로부터 잉크를 도입하기 위한 잉크 입구부를 구비하고, 상기 잉크 카트리지는 한 단부가 잉크 입구부와 가압 접촉하고 다른 단부가 잉크 흡수체와 가압 접촉되며 섬유 다발로 형성되는 잉크 유도 요소를 구비하는 구성의, 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.

본 발명의 제5양태에 의하면, 잉크를 토출시키기 위한 기록 헤드와 잉크를 저장하고 기록 매체 상에 잉크를 토출시킴으로써 기록을 수행하는 잉크 카트리지를 구비한 잉크 제트 기록 유니트를 포함하고, 상기 잉크 카트리지는 잉크를 보유하기 위한 잉크 흡수체 및 잉크를 외부로 공급하기 위한 출구와 상기 잉크 흡수체 사이에 위치한 잉크 유도 요소를 구비하고, 잉크 유도 요소의 모세관력이 이의 흡수체의 모세관력 보다 크고, 잉크 유도 요소의 압력 손실이 20mmAq 이하인, 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.

본 발명의 제6양태에 의하면, 잉크를 토출하여 기록하기 위한 기록 헤드와의 기록 헤드에 잉크를 공급하기 위한 잉크 카트리지를 구비하는 기록 유니트를 사용하고, 상기 기록 헤드와 잉크 카트리지는 서로 제거 가능하게 연결되고, 상기 기록 헤드는 잉크 카트리지에 가압 접촉되고 공급된 잉크를 수용하도록 제공된 잉크유도 요소를 구비하고, 상기 잉크 카트리지는 잉크 기록 헤드에 공급될 잉크를 저장하는 잉크 흡수체와, 상기 기록 헤드의 잉크 입구부가 삽입되고 상기 잉크 입구부를 잉크 흡수체와 연통시키는 잉크 통로를 구성하도록 이의 카트리지의 전방 단부에 형성된 출구를 구비한 잉크 공급부와, 한 단부가 잉크 공급부 안으로 삽입된 잉크 입구부에 가압 접촉되고 다른 단부가 잉크 흡수체에 가압 접촉되는 잉크 유도 요소와, 이 잉크 유도 요소와 잉크 공급부의 벽 사이에 배치되고 잉크 입구부가 이의 공급부에 삽입될 때 잉크 공급부로부터 잉크 카트리지로 도입되는 공기를 잉크 카트리지의 외부로 빠져나가게 하도록 마련된 공기 연통 통로를 포함하는 구성의, 잉크 제트 기록 장치가 제공된다.

본 발명의 제7양태에 의하면, 잉크를 토출시키기 위한 다수의 토출구를 갖는 기록 헤드와 이 기록 헤드에 공급될 잉크를 보유하기 위한 다공성 부재를 구비한 잉크 카트리지를 함하고, 상기 기록 헤드는 상기 잉크 카트리지로부터 잉크를 유도하는 잉크 입구부를 구비하고, 잉크 카트리지는 한 단부가 잉크 입구에 가압 접촉되고 다른 단부가 잉크 흡수체에 가압 접촉되며 각 섬유가 다공성 부재로부터 잉크 입구부로 배향된 섬유 다발로 제조된 잉크 유도 요소를 귀한 구성의, 잉크 제트 기록 유니트가 제공된다.

본 발명의 제8양태에 의하면, 잉크를 토출하기 위한 잉크 제트 헤드와 이 잉크 제트 헤드에 공급될 잉크를 저장하기 위한 잉크 카트리지가 서로 제거 가능게 연결되고, 상기 잉크 카트리지는 저장된 잉크를 보유하기 위한 잉크 흡수체 및 이 잉크 흡수체와 잉크를 외부로 공급하기 위한 출구 사이에 배치된 잉크 유도요소를 구비하고, 상기 잉크 유도 요소의 모세관력은 상기 잉크 흡수체의 모세관력보다 크고, 잉크 유도 요소의 압력 손실은 20mmAq이하이고, 잉크 제트 헤드의 잉크 입구부가 잉크 유도 요소와 접촉된 구성의, 잉크 제트 유니트가 제공된다.

본 발명의 제9양태에 의하면, 잉크를 토출하여 기록하기 위한 기록 헤드와 이 기록 헤드에 이를 공급하기 위한 잉크 카트리지가 서로 제거 가능하게 연결되고, 상기 기록 헤드는 잉크 카트리지와 접촉하고 공급된 잉크를 수용하기 위해 마련된 잉크 유도 요소를 구비하고, 상기 잉크 유도 요소의 한 단부는 잉크 공급부에 삽입된 잉크 입구부에 접촉하고 다른 단부는 잉크 흡수체에 가압 접촉하고, 상기잉크 카트리지는 기록 헤드에 공급될 잉크를 저장하는 잉크 흡수체와, 기록 헤드의 잉크 입구부가 삽입되고 상기 잉크 흡수체와 잉크 유도 요소를 연통시키는 잉크 공급 통로를 형성하도록 잉크 카트리지의 전방 단부에 형성된 출구를 구비한 잉크 공급부와, 기록 헤드가 잉크 카트리지와 연결될 때 잉크 유도 요소와 잉크 공급부의 벽 사이에 배치되고 외부로 공기를 빠지게 하는 공기 통로를 구비한 구성의, 기록 유니트가 제공된다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 효과 그리고 특성 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 취한 본 발명의 실시예들의 다음 설명으로부터 보다 명백히 이해할 수 있을 것이다.

이하, 몇몇 양호한 실시예들을 보여주는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제 1실시예

제3A도 및 제3B도는 본 발명의 제1실시예로서 잉크 제트 기록 유니트(4)의 단면도를 도시하고 있다. 이 기록 유니트(4)는 두개의 부품, 즉 기록 헤드(2) 및 잉크 카트리지(3)로 구성되며, 이들은 제3B도에 도시한 바와 같이 서로 연결되기 용이하고 또한 제3A도에 도시한 바와 같이 서로로부터 분리되기 용이하게 되어 있다.

잉크 제트 기록 헤드(2)는 잉크 카트리지(3)와의 연결부로서 작용하는 잉크입구부(45)의 단부에 필터(43)을 갖는다. 이 필터(43)는 일정한 구멍 크기를 갖는 다수의 구멍들을 구비하고, 기록 헤드가 잉크 카트리지(3)에 연결될 때 잉크 유동내의 부수러기(debris)를 포획해주는 역할을 한다. 필터(43)의 구멍 크기는 아래에 규정된 바와 같은 범위에 있다. 즉, 유효 구멍 크기의 상한치는 기록 헤드에 대한 부스러기의 유입을 방지하기에 충분한 구멍의 최대 유효 직경으로서 한정되며, 이는 기록 헤드(2)에서 액체 통로의 다른 단부에 형성된 노즐의 크기에 따라 좌우된다. 반면에, 유효 구멍 크기의 하한치는 최대 잉크 유동량에서의 필터(43)의 압력 손실에 따라 좌우되며, 잉크 인쇄 공정에 영향을 주기에 충분치 않은 구멍의 최소 유효 직경으로서 한정된다. 압력 손실은 필터(43)가 제공되는 잉크 입구부(45)에서의 액체 통로(즉, 잉크 통로)의 직경에 좌우되며, 따라서 본 발명자의 실험으로부터 판단해 보면 필터의 빈 구멍의 유효 직경은 5내지 20μm 범위에 고정되는 것이 바람직하다.

잉크 카트리지(3)는 잉크를 저장하기 위한 잉크 저장조로서의 다공성 부재(잉크 흡수체)(37)와 섬유 부재로 이루어진 잉크 유도 요소(47)를 갖고 있다. 공기 연통구(48)는 잉크 카트리지의 내부를 대기 공기와 연통시켜 주며, 잉크 공급부(39)는 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)에 연결되어 있다.

잉크 유도 요소는 장치 내에서 한 방향으로 잉크를 유도하는 데 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 잉크 유도 요소는 잉크 흡수체로부터 잉크 공급부로 잉크가 유도되도록 잉크 카트리지 내에 적절히 배치된다. 이 실시예에서, 다공성 부재(37)는 카트리지의 잉크 저장부 내에서 압축된 스폰지와 같은 잉크 흡수체이다.

잉크 유도 요소(47)는 카트리지의 지지부(41)에 의해 보유되고, 잉크 유도 요소(47)의 내측면은 잉크 흡수체(37)가 변형되도록 이를 압착한다. 잉크 흡수체(37)가 변형됨으로써 접촉 지점에서 더 큰 모세관 작용을 허용하게 되어, 이에 의해서 잉크가 잉크 유도 요소의 인접부에 집중된다.

따라서, 기록 헤드가 잉크 카트리지로부터 분리될 때마다 잉크 유도 요소가 잉크 흡수체로부터 일정하게 공급된 잉크를 보유할 수 있고 또한 매니스커스가기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)에 면하는 잉크 유도 요소 단부의 표면 상에 형성될 수 있기 때문에, 잉크 요소(47)내에 공기가 도입되지 않게 된다.

잉크 카트리지에 저장된 잉크의 사용 효율은 잉크 제트 기록 헤드(2)를 잉크카트리지(3)에 부착시킴으로써 잉크 경로가 형성될 때 잉크 유도 요소 안으로의 잉크의 유동을 증진시키고 잉크의 유동이 차단되지 않게 유지함으로써 개선할 수 있다.

이 실시예에서처럼 잉크 흡수체(37)가 잉크 카트리지(3) 내에서 압축되는 경우에, 잉크 유도 요소(47)는 잉크 흡수체(37)을 가압한다. 따라서, 잉크가 잉크 유도 요소(47)의 인접부에 집중될 수 있다.

잉크 카트리지에 낮은 압축성 또는 탄성률을 갖는 잉크 흡수체를 사용하는 경우에는, 변형된 부분에 잉크를 집중시기에 실질적으로 충분하도록 변형시키기 위해 잉크 유도 요소를 잉크 흡수체로 가압 삽입시키는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 가압 삽입이라는 용어는 잉크 유도 요소가 일반적으로 사용된 압축력 보다 더 큰 힘을 가하여 잉크 흡수체 안에 삽입되는 것을 의미한다.

대개, 잉크 제트 기록 장치에서의 기록 헤드의 잉크 토출구는 잉크 토출구(즉, 노즐)로의 잉크의 공급 부족 및 그로부터의 잉크 누설에 의해 일어나는 프린트의 품질 저하를 방지하기 위해 대기압보다 낮게 되도록 적절한 수두 압력에서 유지된다. 기록 헤드(2)의 잉크 압력은 대기압에 비해 낮은 수두 압력(대개, 대기압에 대하여 -150mmAq 내지 0mmAq의 범위, 또는 바람직하게 -100Aq내지 - 30mmAq의 범위)에서 유지할 필요가 있다. 본 실시예에서, 다공성 부채(37)는 부압을 갖도록 잉크의 상태를 조장하기 위해 40mmAq내지 60mmAq범위의 압력에서 유지된다.

잉크 제트 기록 헤드(2)는 잉크 제트 기록 장치의 리세스(도시 생략)에 끼워지는 평행 돌기들을 형성하도록 잉크 카트리지(3)의 단부로부터 돌출한 한쌍의 연결 수단(34)에 의해 잉크 카트리지(3)에 제거 가능하게 고정된다. 잉크 제트기록 헤드(2)의 필터(43)는 잉크 카트리지(3)의 잉크 유도 요소(47)에 대하여 소정의 압축력으로 서로에 힘을 가해줌으로써 압축된다.

이 압축력은 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)의 돌출부 길이와, 잉크 카트리지(3)의 외부 표면으로부터 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)의 단부에 접촉하게 되는 잉크 유도 요소(47)의 접촉면까지의 거리에 의해 한정되는 공급부의 깊이에 따라 용이하게 조절할 수 있다.

따라서, 이 연결로 인해 잉크 유도 요소(47)를 통해 기록 헤드(2)의 입구에 잉크를 공급하기 위한 잉크 통로(36)를 형성할 수 있다.

이 실시예의 구조에 따르면, 접촉 지점으로부터의 잉크 누설 및 잉크 증발은 잉크 입구부(45)와 잉크 공급부(39)사이의 접촉에 의해 형성된 잉크 통로가 기록헤드(2)의 연결부에 끼워진 O링(35)에 의해 밀봉되기 때문에 최소로 유지할 수 있다.

제4도는 상술한 잉크 유도 요소(47)의 구조를 도시한다.

잉크 유도 요소(47)는 서로 연결되었을 때 잉크 카트리지(3)로부터 기록 헤드(2)에 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급 부재로써 형성된 섬유 다발이며,잉크를 일방향으로 공급하도록 잉크의 공급 방향에 평행하게 배열된 복수개의 섬유로 이루어진다. 잉크 유도 요소(47)는 (잉크 공급 방향의 수직한 방향임)직경 방향으로 두개의 영역을 갖는다. 즉, 잉크 유도 요소는 잉크 공급 능력이 비교적 작은 외주연 영역과 잉크 유도 능력이 비교적 우수한 내부영역을 갖는다. 외주연 영역(52)은 섬유들을 밀착 포장되게 고정시키도록 결합제를 인가함으로써 형성되는 방면, 내부영역(51)은 섬유들 사이로 잉크가 통과하기에 충분한 공간을 갖도록 형성된다.

섬유 다발이라는 용어는 폴리에스터, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 셀룰로오스 및 폴리우레탄과 같은 섬유상 수지의 다발, 또는 금속, 그라스(frass)및 탄소와 같은 다른 섬유상 재료의 다발, 또는 이러한 수지와 재료들을 혼합한 섬유상 혼합물의 다발을 의미한다. 또한, 섬유들을 밀착 포장되게 고정시킴이라는 표현은 섬유들 사이의 공간을 결합체 또는 충전재로 채우게 되나, 또는 섬유들이 열또는 압력에 의해 서로 응융되는 것을 의미한다.

내부 영역은 상이한 크기의 잉크 통로들을 포함하도록 상이한 크기의 공간을 잉크 통로로서 갖기도 한다. 즉, 잉크 통로의 형태 중 하나는 섬유의 직경보다 큰 직경을 갖는 반면, 다른 형태는 섬유의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 따라서, 이 경우에는 잉크가 내부 영역의 단면적을 통해서 잉크 유도 방향에 수직한 방향으로 균일하게 공급될 수 있다.

각 섬유는 폴리에스터, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 셀룰로오스 및 폴리우레탄과 같은 쉽게 젖는 화학적으로 안정된 재료로 제조하는 것이 바람직하다.

재료의 습윤성을 평가하는 표준 중 하나는 잉크 접촉각이다. 즉, 재료는 잉크 접촉각이 비교적 작으면 양호한 것으로 평가할 수 있다. 또한, 큰 잉크 접촉각을 갖는 재료를 친수 처리(hydrophilic processing)하여 잉크 유도 재료로서 사용할 수도 있다. 그러나, 이 방법은 제조 비용 등을 상승시키게 되는 추가의 공정을 필요로 하기 때문에 권장할 만한 것은 못된다.

또한, 금속, 그라스, 탄소 및 상술한 재료들로부터 선택된 적어도 두가지 재료의 혼합물과 같은 다른 재료를 섬유 재료로 사용할 수도 있다.

잉크 유도 요소(47)는 잉크 통로의 일부로서 그 통로를 따라 잉크를 공급하도록 배열되어야 하며, 기록 헤드의 잉크 입구에 의해 인가된 압축력에 대해 그 형태를 유지하기에 충분한 일정한 물리적 강도를 갖는 것으로 형성되어야 한다. 따라서, 잉크 유도 요소를 섬유 다발로서 마련하는 것이 바람직하다.

잉크 유도 요소용 섬유의 두께 상한치는 잉크 유도 요소와 상술한 잉크 입구부에 있는 필터 사이의 접촉각에 따라 달라진다. 이러한 관점으로부터, 0.05mm또는 이보다 작은 두께를 갖는 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 유도 요소용 섬유의 두께 하한치는 섬유 다발을 낮은 비용으로 용이하게 마련하기 위해 0.01mm또는 이보다 큰 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서는 0.03mm의 두께를 갖는 폴리에스터 섬유를 사용하였다.

이 실시예에서, 수지 결합제는 섬유 다발을 고정시키는 수단으로서 사용되었다. 이 다발의 주연면과 그 인접부는 경화 영역을 만들도록 결합제에 의해 경화된다.

폴리에스터폴리올의 폴리우레탄을 다발의 주연면에 침투하게 되는 수지 결합제로 사용하였으나, 이는 예시로서만 주어진 것이며 이러한 목적에 접합한 경우에는 멜라민 결합제도 사용할 수 있다.

섬유 다발을 고정시기 위한 경화 영역(52)을 형성하는 수단은 상술한 수지 결합제에만 제한되지는 않는다. 경화 영역(52)은 다발의 외주연 영역에 열 또는 압력을 작용시킴으로써 이를 응용시켜서 형성할 수도 있다. 또한, 경화 영역을 형성하는 대신에, 섬유 다발을 다른 재료를 사용하여 덮을 수도 있다. 상술한 두가지 상이한 수단을 비교하면 결합제를 사용하는 쪽이 덮개 수단을 사용하는 쪽보다 더 적합한데 그 이유는 다음과 같다. 경화 영역을 형성하는 경우에는 섬유 다발을 형성하는 단계와 이 다발에 결합제를 침추시키는 단계를 거의 동시에 수행할 수 있다. 덮개 수단을 사용하는 경우에는 덮개 사단으로 다발을 덮는 단계가 균일한 물리적 강도를 갖도록 다발이 균일하게 덮일 때 까지 섬유들이 다발을 형성한 상태에서 수행되어야 하기 때문에 잉크 유도 요소를 제조하는 공정이 복잡하다.

섬유 다발의 제품들이 섬유들을 따라 잉크를 이송하는 방향을 유지하고 잉크를 일정하게 제공하기 위해 다발을 통해 잉크를 균일하게 통과시키도록 섬유 다발의 형태를 유지하게 되는 경우에는 다른 방법으로 섬유 다발을 형성할 수도 있다.

잉크 유도 요소의 각 섬유는 이 요소에서 잉크가 유동하는 방향에 평행한 방향으로 정렬된다. 형성될 다발의 모세관 압력은 다공성 부재의 압력에 비해 더 높은 값에 설정된다. 이 경우에, 다공성 부재의 모세관력은 다공성 부재가 잉크 유도 요소에 의해 압축되는 경우의 힘을 포함한다.

이로써, 잉크는 잉크 유도 요소(47)가 잉크로 적셔진 다공성 부재(37) 상에 가압될 때 자연적인 결과로서 잉크 유도 요소의 선단에 신속히 도달한다. 잉크 유도 요소의 선단에서의 잉크는 메니스커스가 섬유 다발의 모세관력에 의해 형성되기 때문에 그로부터 누설되지 않게 된다.

결합제를 잉크 유도 요소의 외주연 표면을 통해 침투시킴으로서 경화 영역이 형성되기 때문에, 경화 영역의 연장부를 잉크 유도 요소의 반경 방향으로 고정시키기 어렵다. 그러나, 경화 영역과 결합제가 침투하지 않는 내부 영역 사이에 개략적인 경계선이 형성된다. 이들 두 영역을 비교하면, 잉크는 경화영역 보다는 내부 영역을 더 매끄럽게 통과하는데, 그 이유는 경화 영역의 섬유들 사이의 간극은 수지등으로 충전되지만 내부 영역은 충전되지 않기 때문이다. 내부 영역은 섬유의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 큰 간극과, 섬유의 직경에 비해 더 작은 직경을 갖는 작은 간극을 포함한다. 이들 간극들은 잉크를 침투시키도록 내부 영역에서 합해진다.

제5도는 잉크 제트 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3) 사이의 연결부를 도시한다.

잉크 제트 기록 헤드의 필터(43)와 잉크 카트리지(3)의 잉크 유도 요소(47)사이의 접촉면은 필터(43)의 접촉 면적이 제5도에 도시된 바와 같이 잉크 유도 요소(47)의 접촉 면적 보다 작다는 조건을 만족시키기 위해 필요하다. 접촉 표면의 상기 조건은 기록 헤드(2)의 영역(C)을 잉크 유도 요소(47)의 내부 영역(B)에 대해 가압하기 위해 결정된다. 이 영역(C)은 기록 헤드에서의 잉크 통로로서 제공된다. 이러한 구성에 의하면, 필터의 유효 직경에 대응하는 영역에서 균일한 가압 접촉 상태를 유지하는것이 가능하다.

잉크 공급량의 저하를 방지하는 더 바람직한 가압 접촉 조건으로서, 기록 헤드의 잉크 입구부의 단부의 전체 면적이 유도 요소의 내부 영역(B)과 접촉하여 그들의 접촉을 확실하게 해주어야 한다.

실질적 관점에서 볼 때, 잉크는 기록 헤드의 잉크 입구부가 잉크 유도 요소의 경화 영역과 접촉하는 부분을 포함하는 접촉면을 통과한다. 그러나, 바람직하게는 접촉면(C)은 고속 인쇄등의 수행 특성에 악영향을 미치기 때문에 그러한 경화부분을 포함하지 않는다.

기계적 공차, 조립 정밀도 등의 정도에 따라, 기록 헤드의 필터는 섬유 다발에 대해 불균일하게 가압될 수 있다. 그러나, 기록 헤드에 잉크를 효율적으로 공급하기 위해 섬유 다발과 필터는 그들의 접촉단부에서 주름을 형성하지 않으면서 서로에 대해 균일하게 가압 접촉되어야 한다. 그러므로, 필터와 잉크 요소 사이의 접촉면은 균일하게 접촉되는 면을 만들기 위해 기계적 공차, 조립 정밀도 등을 보상하기에 충분한 유연성을 필요로 한다. 이런 견지에서 보면, 경화 영역과 비교 할 때, 필터를 내부 영역에 대해 가압하는 것이 잉크의 안정된 공급을 이루기 위해 바람직하다.

전술한 바와 같이, 잉크 유도 요소(47)는 결합제를 잉크 유도 요소의 외주연 표면을 통해 침투시킴으로써 형성되는, 반경 방향으로 약 1mm의 두께를 갖는 경화 영역을 갖는다. 그러므로, 본 실시예에서는 필터(43)와 잉크 유도 요소(47)의 경화 영역 사이의 가압 접촉 상태를 피하기 위해, 잉크 유도 요소(47)의 외주연 표면과 필터(43)의 외주연 표면을 0.5mm이상, 바람직하게는 1mm이상의 거리(즉, 한 평면 내에서 필터의 외주연 표면에 수직인 선의 방향으로의 분리량)로 격리시키도록 접촉 위치가 고정된다. 그러나 우리의 실험을 기초로 판단해 볼 때, 그들을 그 기능들을 상실함이 없이 0.5mm이상 또는 1mm이하의 거리로 분리시키는 것이 가능하나, 이는 필터의 유효 직경의 감소 때문에 고속 인쇄에서 불충분한 결과를 초래한다. 전술한 구조에 의하면, 잉크는 기록 헤드로부터 분리되는 경우에 잉크 카트리지의 잉크 공급부에 집중될 수 있어 잉크 공급부에 인접한 잉크 흡수체가 공기를 유도하는 것을 방지하게 된다. 그러므로, 잉크는 잉크 카트리지로부터 기록 헤드에 그들이 재연결될 때 원활히 공급될 수 있다.

잉크 흡수체는 섬유 다발을 통해 인가된 압력에 의해 변형되는 부분을 갖는다. 그러므로, 잉크를 그위에 집중시키기 위해 흡수체의 일부분을 변형시키도록 기록 헤드의 잉크 입구부를 잉크 흡수체에 삽입시킬 필요가 없다. 압력 접촉 조건 만이 잉크 유도 요소로부터 잉크 입구부로 유동하는 잉크 유동에 필요하다. 결과적으로 잉크 공급부 주위 영역으로의 공기의 유입은 초래될 수 없으며, 있는 기록 유니트에 잉크 카트리지로부터 기록 헤드까지의 적절한 잉크 통로를 제공한다.

상대적으로 고속의 인쇄가 수행될 경우에는 잉크 카트리지(3)가 소정의 부압을 유지하는 동안에 잉크 공급율을 높일 필요가 있다. 그러므로, 잉크 유동 저항이가능한한 작은 것이 바람직하다. 본 발명의 잉크 제트 유니트는 이 문제를 해결할 수 있다.

기록 헤드와의 연결 시에 잉크를 안정적으로 공급하고 기록 헤드의 제거 시에 잉크 누설을 방지하는 두가지 작업을 실현한다는 관점에서 볼 때, 본 실시예에서 잉크 유도 요소(47)는 두 가지 상이한 상태의 관점, 즉 (i) 충분한 양의 잉크가 기록 헤드에 일정하게 공급되게 해야 하는 기록 헤드와 잉크 카트리지의 사이의 연결 상태와(ii) 제거된 잉크 카트리지로부터의 잉크 누설이 방지되게 해야 하는 분리 상태의 관점으로부터 이하에 상세히 한정된다. 그러므로, 잉크 유도 요소의 특징이 전술한 상태에 따라 상세히 설명한다.

분리 상태

기록 헤드를 잉크 카트리지로부터 제거하는 경우, 잉크 유도 요소의 잉크 출구측을 외부 대기에 직접 노출시킬 가능성이 있다. 그러므로, 잉크 카트리지는 그잉크 출구가 아래를 향할 때 등에 잉크 누설을 일으키지 않고 잉크를 보유하여야 한다. 본 실시예에서 잉크 유도 요소와 스폰지(잉크 흡수체)는 잉크 보유력을 잉크 카트리지에 저장된 잉크에 대해 유지할 책임이 있다. 즉, 잉크 유도 요소와 스폰지는 모세관력에 의해 잉크 카트리지의 잉크 공급부로부터의 잉크 누설을 일으키지 않고 잉크를 보유하기에 충분한 정도의 부압을 발생시켜야 한다.

잉크 유도 요소와 스폰지의 모세관력은, 이하에 설명되는 바와 같이, 잉크 유동 등의 가속이 잉크의 질량 및 잉크 카트리지의 이동 중의 잉크 진동정도와 같은 잉크의 물리적 상태에 의해 실행되어야 한다는 점을 고려하여 잉크의 일정한 공급을 수행하는 관점에서 정의된다. 그러므로, 스폰지의 모세관력은 바람직하게는 40mmAq 이상의 범위로 되어야 하며, 그러므로 본 실시예에서는 50mmAq이다. 반면, 잉크 유도 요소의 모세관력은 바람직하게는 스폰지보다 1.5배 정도 커야하며, 바람직하게는 85 내지 400mmAq의 범위이다.

잉크 카트리지의 이동에 관하여는 전술한 바와 같이 잉크 유동의 가속을 일으킬 가능성이 있다. 그러므로, 잉크 카트리지의 모세관력이 클수록 잉크는 더 바람직하게 보유될 수 있다. 그러나, 너무 높으면 잉크를 잉크 카트리지로부터 인출 하기 위한 토출 회수 작업에 높은 흡입 압력이 필요하게 된다. 따라서, 잉크 카트리지의 모세관력의 산한치는 바람직하게는 400mmAq이하이어야 한다. 본 실시예에서 잉크 유도 요소는 200mmAq의 모세관력을 갖도록 형성된다.

대안으로, 잉크 유도 요소는 이하와 같이도 정의된다. 잉크 유도 요소의 내부 영역 내의 섬유들이 그들 사이에 일정한 공간을 남기고, 우리의 실험 결과로부터 판단되는 이하의 식에 의해 지시된 바와 같은 일정한 잉크 보유력을 갖도록 배열된다.

ha4.2/ds (1)

여기서, ha는 잉크 유도 요소의 잉크 보유력으로서의 모세관력[mmAq]을 의미하고, ds는 하나의 섬유와 잉크 안내 부재의 단면 평면에 평행한 방향으로 인접한 섬유 사이의 각각의 거리의 평균을 의미한다.

전술한 바와 같이, 스폰지의 모세관력은 바람직하게는 40mmAq 이상이어야 하며, 반면 잉크 유도 요소의 모세관력 ha는 스폰지로부터 잉크 유도 요소로의 원활한 잉크 공급 때문에 바람직하게는 200mmAq이상이어야 한다. 결과적으로, ds의 값은 바람직하게는 식(1)에 따라 0.05mm미만이다.

한편, 모세관력은 상기한 이유 때문에 바람직하게는 400mmAq미만이다. 그러므로, ds의 값은 바람직하게는 0.1mm보다 크다.

잉크 유도 요소의 각 섬유의 직경ψd는 너무 작을 경우는 섬유 다발을 높은 제조 경비 없이 만들기가 어렵고 너무 클 경우는 서유가 기록 헤드의 필터와 접촉하기에 충분한 유연성을 갖지 않기 때문에 바람직하게는 0.001mm내지 0.05mm의 범위이어야 한다.

잉크 유도 요소의 섬유의 밀도 N은 바람직하게 다음의 식을 따라 100내지 2,500[개/mm²]의 범위 내이어야 한다.

여기서, ds는 위에 정의된 바와 같이 섬유들 사이의 평균 거리를 의미하고, N은 섬유의 밀도[개/mm²]를 의미하며, 그리고 d는 섬유의 직경을 의미한다.

섬유들 사이의 거리는 섬유들의 표면들 사이의 평균 거리이다. 즉, 상기 거리는 확대된 사진의 섬유 다발의 단면도의 사용과, 여러 개의 섬유(즉, 본 실시예에서는 30개의 섬유)를 샘플링하여, 한 섬유의 주연면과 다음 섬유의 주연면 사이의 각 공간을 측정하는 단계에 의해 측정된다.

섬유의 직경은 확대 사진의 사용과, 여러 개의 섬유들을 샘플링하고, 상이한 지점에서의 각 섬유의 직경을 계산하여, 계산에 의해 구해진 데이터의 평균을 내는 단계에 의해 얻어지는 섬유들의 평균 직경으로서 얻어진다.

잉크 유도 요소의 축방향 길이(즉, 각 섬유의 길이에 일반적으로 대응하는 길이)는 바람직하게는 2mm내지 6mm의 범위이어야 한다. 잉크 유도 요소가 너무 짧으면 섬유 다발을 만들기가 어려워질 수 있고 다발의 내부 측면의 섬유들의 일부가 밖으로 나온다. 반면, 잉크 유도 요소가 너무 길면 기록 헤드와 잉크 카트리지 사이의 연결 상태에서 충분한 잉크 유동을 얻기 어렵다.

연결상태

기록 헤드가 잉크 카트리지와 연결될 경우, 카트리지로부터 헤드로의 잉크공급을 고려하면 최대 유량에서의 잉크 유도 요소의 한 지점에서의 잉크 유동의 압력 손실 ΔP_f는 바람직하게는 20mmAq 이하이어야 한다. 값은 기록 헤드가 적어도 64개의 토출구를 갖는 조건하에서의 최대 유량에 대응한다. 압력 손실 ΔP_f가 그 값보다 높은 값을 취하면 인쇄 작업들 사이의 차이에 따라 인쇄 품질이 영향을 받을 수 있다. 잉크 카트리지로부터 기록 헤드로의 잉트 공급의 전체 시스템의 압력 ΔP_f는 100mmAq 이하의 값을 취한다.

잉크 유도 요소가 상기 범위의 압력 손실 ΔP_f을 겪는 상태에서, 잉크 유도 요소의 크기는 다음과 같이 정의할 수 있다.

제6도는 본 실시예의 잉크 유도 요소의 크기를 도시하는 개략도이다.

잉크 유도 요소(47)의 길이 L은 u [mm/sec]의 유속으로 유동하는 잉크 유동에 평행한 방향에서 측정된 크기이다. 잉크 유도 요소의 실제 직경(De)은 잉크 유도 요소 내의 잉크 통로의 직경에 일반적으로 대응한다. 따라서, 실제 직경(De)은 다음의 식으로 나타내어진다.

여기서, D는 내부 영역(51)의 직경에 상당하는 잉크 통로의 유효 직경[mm]이고, d는 상기 내부영역(51)내의 각 섬유의 평균 직경[mm]이며, 그리고 n은 이들 섬유들의 개수를 의미한다.

상기 길이 L과 유효 직경 De는 또한 상기 압력 손실 ΔP_f를 사용하여 다음의 식으로 정의될 수도 있다.

여기서, u=W/S인데, S는 잉크 통로의 단면적[mm²]을 , 그리고 W는 잉크 유동의 유량(mm³/sec)을 의미하고, K는 저항의 계수[mmAq·sec]를 의미하는데, 이 저항 계수는 상기 잉크 유도 요소가 상기한 바와 같은 구조를 갖는 경우에는 (실험 결과로부터 판정된 값인) 약 4.2×10^-3의 값을 갖는다.

본 실시예에서 상기 유량 W은 연속 헤드에 의한 최대 및 최소 잉크 토출량에 따라서 26[mm³/sec]내지 512 [mm³/sec]의 범위에 있다.

상기 길이 L은 상기 정의에 따라서, 또는 잉크 카트리지의 크기 또는 스폰지에 저장되는 잉크의 양에 따라서 결정될 수 있다. 한편, 상기 직경 De는 거리 ds와 유효 직경 D에 따라서 결정될 수 있다. 상기 유효 직경 D는 기록 헤드의 필터의 압력 손실 및 상기 잉크 유향(W)에 따라서 1mm내지 18mm의 범위로 되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 잉크 유도 요소는 상기한 정의의 제한 내에서라면 어떤 구조적 치수도 취할 수 있다.

그러나, 일반적으로 잉크 카트리지의 치수, 체적 등을 포함 하여 잉크 카트리지를 제조하기 위한 세부 계획의 어떤 부분도 잉크 유도 요소 보다 먼저 결정된다. 따라서, 잉크 유도 요소의 치수는 이 잉크 유도 요소가 잉크 카트리지 내의 제한 공간 안에 끼워지고 또한 소정의 특성을 갖도록 형성되어야 한다.

다음의 표 1은 이하의 조건하에서 잉크 유도에 대한 설계에서 여러가지 실시예를 나타내고 있는 것이다. 즉, 잉크 유도 요소의 치수에 있어서는 그 길이(L)가 6mm, 외경(ψD')이 6mm, 결합제의 두께를 뺀 유효 직경 (ψD)이 4.8mm이고, 한편 잉크 유도 요소의 필요 특성에 있어서의 잉크 보유력(ha)이 200mm이고, 한편 잉크 유도 요소의 필요 특성에 있어서는 잉크 보유력(ha)이 200mmAq, 42mm³/sec의 유량(W)에서의 압력 손실(ΔP_f)이 10mmAq 이하이다. 또한, 섬유들간의 거리 ds는 상기 정의에 따라서 ha로부터 0.021이다.

[표 1]

표1에 나타낸 결과에 의하면, 잉크 유도 요소가 (1) 및 (2)의 설계 형태로 형성되면 최종적인 잉크 유도 요소는 상기한 조건에 부합된다. 설계 형태(1)의 압력 손실(ΔP_f)은 설계 형태(2)의 압력 손실 보다 낮지만, 설계 형태(2)에 따른 부재는 적은 수의 섬유를 가지므로 제조 비용을 절약한다는 관점에서는 상기 설계 형태 (2)를 사용하는 것이 바람직하다. 설계 형태(3) 내지 (5)는, 잉크의 최대 유량에서의 압력손실(ΔP_f)이 상기한 소정 조건의 상한치인 10mmAq 보다 크기 때문에 잉크 유도 요소를 제고하는 데에 바람직하지 않다.

이미 설명한 바와 같이, 잉크 유도 요소의 치수는 분리 상태 중에 잉크 누설을 방지하는 특성과 연결상태 중에 잉크를 잉크 카트리지로부터 기록 헤드로 원활하게 공급하는 특성을 얻기 위해서 상기한 바와 같이 한정되어야 한다. 상기 특성들은 모세관력에 의한 잉크 흡수 능력을 구비한 기존의 재료를 이용하는 것만으로는 얻을 수 없다는 것을 알아야 한다.

기록 헤드의 잉크 입구부를 잉크 카트리지의 잉크 공급부 안에 삽입시킨 후에는, 상기 잉크 공급부와 가압 접촉점 사이의 공간이 잉크로 충전되어야 하며 또한 상기 잉크 통로는 외부 대기로부터 경리되어야 한다는 중요한 점을 알아야 한다. 이 경우, O링과 같은 탄성 부재가 일반적으로 연결부를 기밀 밀봉시키는 데 사용된다. 그러나, 연결중에는 잉크 입구부가 공기를 잉크 카트리지 안쪽으로 밀어내기 때문에 공기는 잉크 통로의 일부분 안으로 쉽게 들어간다. 결국, 종래의 구조에서는 스폰지의 가압 접촉 영역에 공기 기포가 발생되며 유동 저항이 크게 증가하므로, 기록 헤드는 충분한 양의 잉크를 얻을 수 없다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 수단들 중 하나는 예를 들어기록 헤드가 제거되었을 때에 잉크 통로를 폐쇄시키는 밸브 기구를 채용하고 있다. 일반적으로, 상기 밸브 기구에는 기록 헤드를 잉크 카트리지에 연결시키는 동안에 공기 기포의 발생을 방지하기 위하여 잉크가 적셔져 있다. 반면에, 본 발명의 잉크 유도 요소는 상기 문제점들을 일으키지 않는다.

잉크 유도 요소는 기둥 형상으로 제한되지 않을 뿐만 아니라, 예를 들어 제7A도 내지 제7D도에 도시된 바와 같은 여러가지의 형상을 가질 수도 있다.

제7A도 내지 제7D도에 도시된 각각의 잉크 유도 요소는 , 이 잉크 유도 요소의 스폰지측 단부가 도시된 바와 같이 기둥 형상 부재의 표면적 보다 넓은 표면적을 갖는 내부 영역을 구비하고 있기 때문에, 잉크를 스폰지로부터 비교적 작은 저항으로 도입하기에 적합한 그 각각의 형상을 가지도록 형성된다.

따라서, 이렇게 형상이 수정된 잉크 유도 요소는 스폰지(37)와 광범위하게 가압 접촉될 수 있다.

이러한 관점에서, 잉크 카트리지의 유동 저항에 대해서 상기 구조와 관련하여 설명할 필요가 있다.

고속 인쇄를 수행하는 경우에, 잉크 제트 기록 헤드(2)는 단위 시간 당 많은 잉크 액적을 토출시켜야 하는 반면에, 잉크 카트리지는 그 부압을 헤드(302)의 요건에 부합하는 일정치로 유지해야 한다. 따라서, 잉크 통로 내의 저항은 최대로 낮추어져야 한다.

제8A도 및 제8B도는 밸브 기구(614)를 구비한 잉크 카트리지(604)가 기록 헤드(602)와 연결되는 부분에 제공된, 본 발명의 비교 실시예로서의 종래의 기록 유니트의 단면도이다. 이들 도면에서, 제8B도는 기록 헤드(602)가 잉크 카트리지(604)로부터 분리된 것을 도시하고, 제 8A도는 기록 헤드(602)에 형성된 연결 구멍(도시 않음)에 삽입함으로써 기록 헤드(602)를 보유하기 위해 잉크 카트리지(604)의 단부로부터 평행 돌출되는 두 개의 후크 판(617)에 의해 기록 헤드와 잉크 카트리지가 역방향으로 연결되는 것을 도시한다.

기록 헤드(602)는 잉크 카트리지(604)의 잉크 공급부(611) 내에 삽입되는 잉크 입구부(605)와 부스러기의 유입을 방지하기 위해 잉크 입구부(605)의 단부의 제공된 필터(603)를 갖는다. 도면에 도시한 바와 같이, O링(608)이 잉크 입구부(605)두레에서 동축상으로 배치된 O링(608)은 잉크 통로를 외부로부터 밀봉하기 위한 것이다.

잉크 카트리지(604)는 내부에 잉크를 보유할 수 있는 잉크 흡수체(5609)를 포함한다. 잉크 흡수체(609)의 밀도는 잉크 제트 기록 헤드(602)에 대해 잉크 공급을 위한 부압을 얻도록 조절될 수 있다.

메쉬 필터(613)는 잉크 통로의 잉크 공급구측 상에 제공되며, 이의 흡수체(609)를 가압하여 흡수체(609) 내에 고밀도의 압축부를 형성한다. 따라서, 압축부는 잉크 흡수체로부터 기록 헤드까지 잉크를 원활하게 안내하도록 그 평형 상태를 유지한다.

카트리지(604) 내의 필터(613)의 하류 상에 적용하는 밸브 기구(614)에 의해, 잉크는 잉크 카트리지가 기록 헤드(602)로부터 분리될 때 잉크 카트리지로(604)로부터 누설되지 않는다.

제9A도는 제8A도 및 제8B도에 도시한 바와 같은 밸브 기구를 갖는 잉크 카트리지(604)로부터 기록 헤드(602)까지의 잉크 회로도를 도시하며, 제9B도는 그 잉크 회로도에 대응하는 전기 회로도이다.

이들 도면에서, 잉크 제트 기록 헤드는 부하, 잉크의 부압은 전압, 잉크 유량은 전류, 잉크 유동 저항은 배선 저항, 그리고 잉크 카트리지(604)내의 유동 저항은 내부 저항으로 간주된다. 따라서, 잉크 제트 기록 헤드(602)에 다량의 잉크를 공급하기 위해서는 유동 저항이 낮아야 한다.

제10A도는 비교 실시예인 제8A도 및 제8B도 및 제8B도에 도시한 바와 같은 밸브 기구를 갖는 잉크 카트리지(604)와 잉크 제트 기록 장치(602)의 유동 저항의 각 부분의 비율을 도시한다. 각 참조 부호는 제8A도 및 제8B도의 것과 대응한다.

제10B도는 본 실시예의 잉크 카트리지(3)의 유동 저항의 각 부분의 비율을 도시한다. 본 실시예의 잉크 카트리지(3)는 비교 실시예에서와 같은 필터(613)및 밸브 기구(614)를 갖지 않는다. 또, 잉크 유도 요소(47)의 유동 저항은 비교적 낮은값을 가져서, 고속 인쇄 기간 중에 기록 헤드(2)가 적당량의 잉크를 수용할 수 있게 한다. 각 참조 부호는 제3도의 것과 대응한다.

제11A도와 제11B도의 비교예의 밸브 기루를 사용하는 경우(제11A도)와, 또는 본 실시예의 잉크 유도 요소를 사용하는 경우(제11B도)의 기록 헤드에 대한 잉크 공급 능력의 변동을 도시한다.

이들 도면에서, 문제 P는 라인과 솔리드 영역을 포함하는 인쇄 패턴의 화상을 표시한다. 또, 문자 C는 화상 중의 라인 영역을 표시하고, 문자 B는 그 솔리드 영역을 표시한다.

인쇄 공정의 휴지 중에, 이크 통로 내의 압력은 잉크를 잉크 흡수체 내에 유지하기 위해 필요한 모세관력에 의해 외부 대기에 대해 거의 -60mmAq내지 -80mmAq범위에서 표시한다.

휴지 상태에서 측정한 결과에 따르면, 밸브 기구를 구비한 잉크 카트리지는 압력이 약 -60mmAq이며(제11A도), 반면에 잉크 유도 요소를 갖는 잉크 카트리지는 압력이 대기압에 대해 약 -80mmAq정도이다(제11B도).

다량의 잉크를 필요로 하는 부분(예를 들어, 솔리드 부분)을 포함하는 인쇄 패턴의 인쇄 중에, 제11A도에 도시한 바와 같은 밸브 기구를 갖는 잉크 카트리지내에서는 유체 저항으로 인한 압력 손실이 관찰된다. 한편, 본 발명에 따른 잉트 카트리지는 이런 문제점들을 일으키지 않으며, 예를 들어 압력 손실량이 극히 낮고, 그에 따라 고속 인쇄 등에 적합하다.

또한, 본 실시예에 따른 잉크 카트리지는 장기간 휴지후에도 불구하고 우수한 실뢰성을 유지할수 있다는 것을 주목해야 한다. 종래의 잉크 제트 기록 장치의 일반적인 문제점으로는, 장기간 휴지하면 잉크 제트 기록 유니트의 잉크 통로에 공기 기포가 발생되기 쉽고, 이 공기 기포가 인쇄시에 만족스럽지 않은 결과의 원인이 된다는 것이다. 즉, 상기 공기 기포는 기록 헤드로의 잉크 유동을 차단하는데, 이 결과 상기 기록 헤드는 장기간 휴지된 휴에는 인쇄를 수행할 수가 없다. 일반적으로 포화 증기로 충전된 적은 수의 공기 기포가 휴지 상태 동안에 잉크 통로안으로 도입된다면, 공기가 외부 대기의 삼투압 작용(osmotic action)에 의하여 벽을 통하여 잉크 통로 안으로 침투해서 증기의 양을 희석시키기 때문에 상기 공기기포의 체적은 증가하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 사후 휴지(post-resting)시간 주기를 재기 위한 타이머를 잉크 제트 기록 헤드에 장착해서 그 시간을 재는 것이 제안되었다. 작동 시간이 상기한 주기보다 많이 경과한 경우에는 잉크로 공기 기포를 제거하도록 펌핑을 시작한다.

그러나, 종종 공기 기포의 크기는 상기 주기 내에 예를 들어 극 고온 및 낮은 상대 습도와 같은 열악한 환경 조건 하에서 성장되기도 하며, 상기 성장된 공기 기포도 역시 기록 헤드로의 잉크 유동을 방해하여 불량한 인쇄 성능을 야기시킨다. 특히 잉크 제트 기록 헤드(602)와 잉크 카트리지(601)를 제8A도에 도시된 바와 같이 연결 또는 분리시킬 때에 상기 밸브 기구(614)가 구동되는 경우에는, 공기가 외부로부터 밸브 운동 등의 범위에 대응하는 잉크 통로의 소정 영역 안으로 유입될 수도 있다. 따라서, 상기 밸브 기구는 상기 환경 하에서 바람직하지 않은 상태를 일으킨다.

반면에, 본 발명에 따르면, 잉크 카트리지의 잉크와 접촉하는 영역을 갖춘 잉크 유도 요소를 구비한다. 따라서, 전 잉크 접축 영역 위에 메니스커스가 형성되므로 기록 헤드와 잉크 카트리지를 분리시킬 때에 공기 기포의 역류가 방지된다. 또한 본 발명에 따르면, 기록 헤드의 필터가 잉크 유도 요소와 직접 가압 접촉하므로 공기 투과를 허용하는 가능 면적이 상기 밸브 기구에 비하여 감소한다. 결국, 본 발명의 잉크 카트리지는 연결시에 연결부 또는 잉크 통로 안에 공기가 존재하지 않도록 공기를 제거할 수 있게 한다.

제2 실시예

제12도는 본 발명에 따른 기록 유니트의 제2 실시예의 단면도이다. 본 실시예에서, 잉크 유도 요소(47)는 잉크 유도 요소(47)가 기록 헤드(2)의 필터(43)와 화살표(D) 방향으로 접촉되도록 홀더부(41)내에서 활주 가능한 것을 제외하고는, 제1 실시예와 동일한 방식으로 마련되어 있다. 잉크 유도 요소(47)는 잉크 챔버 안에서 압축되는 잉크 흡수체(37)에 대해 가압되고, 이에 따라 상기 잉크 유도 요소는 잉크 공급부(39)를 향하는 반작용력을 받는다. 그러나, 도면에 도시된 바와 같이 잉크 유도 요소(47)의 모서리는 스톱퍼(49)에 대향해서 정지된다.

기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)를 잉크 카트리지(3)이 잉크 공급부(39) 안으로 삽입시키는 경우, 상기 잉트 입구부(45)는 잉크 유도 요소(47)와 접촉한다. 제1 실시예에의 경우에는 잉크 입구부를 잉크 유도 요소에 대해 가압시키는 힘의 크기가 그들 사이의 관계에 따라 좌우 된다. 반면에, 잉크 유도 요소가 활주 가능하게 제공 되는 제2 실시예의 경우에 있어서, 상기 힘의 크기는 잉크 입구부를 잉크 흡수체안으로 가압시키는 상태 및 잉크 입구부를 삽입시킴으로써 일어나는 잉크 유도 요소의 활주 거리에 따라 좌우된다.

상기 구조에 따르면, 잉크 유도 요소가 종방향 구조에 있어서 비교적 잘못된 치수로 설계되어 완성된다 해도 이러한 잘못된 치수 오차는 잉크 유도 요소를 활줄시킴으로써 보상되므로, 상기 피터와 잉크 유도 요소는 서로가 안정되게 가압 접촉한다.

따라서, 잉크 유도 요소(47)가 활주 운동을 전혀 하지않고 고정 장착되는 경우에는 잉크 통로를 따라서 유동하는 잉크 유동이 잉크 입구부와 잉크 유도 요소 사이의 간극에 의해 방해될 가능성이 있다. 상기 간극은 예를 들어 낮은 가공정 밀도에 따른 단부의 불균일한 표면 및 짧은 길이와 같은 잉크 유도 요소의 구조적 결합으로 인한 잉크 입구부와 잉크 유도 요소 사이의 불완전한 연결에 의하여 형성되는 것이다. 반면에, 잉크 유도 요소가 너무 길게 형성되는 경우에는 잉크 유도 요소에 대한 잉크 입구부의 압력 과잉이 발생하므로 잉크 유도 요소 내의 섬유가 변형되어 잉크가 통과해서 유동할 수 없는 국부영역을 형성한다. 그 결과, 기록 헤드는 불충분하거나 또는 일정치 않은 잉크 공급을 받게 될 가능성이 있다.

따라서 잉크 유도 요소의 활주 기구에 의하면, 기록 헤드에 대항 잉크 카트리지의 반복 체결 및 분리의 경우에 안정된 가압 접촉 상태를 이루게 하고 연결 주기 동안에 공기의 역류를 방지할 수도 있다.

게다가, 이러한 치수 오차는 잉크 유도 요소를 활주시킴으로써 보상될 수 있고, 따라서 잉크 유도 요소를 정밀하게 만들 필요가 없기 때문에 생산 비용이 감소될 수 있다.

잉크 유도 요소의 접촉면의 형상을 변경시키고 잉크 유도 요소에 인가될 압력의 크기를 변경함으로써 필터가 잉크 유도 요소와 접촉하여 위치될 수 있기 때문에, 잉크 유도 용소는 적어도 0.1mm 이상(즉, 활주 거리의 하한치) 활주하도록 배열되어야 한다.

그러나, 탄성 변형은 몇가지 문제점이 야기시킨다. 필터가 장시간(즉, 몇 달 또는 몇 년)동안 잉크 유도 요소에 대하여 가압되면, 필터에 대한 잉크 유도 요소의 수측면은 점차 크리이프 변형(즉, 소성 변형)되고 필터를 멀리 밀어내려는 힘(즉, 척력)이 점차 감소될 수 있다. 결과적으로, 필터 및 잉크 유도 요소는 서로에 대하여 균일하게 힘을 가하지 못하며 그들의 수축면들은 악화되어, 공기가 잉크 통로내로 도입될 수 있고, 기록 헤드로의 잉크 유동을 방해하게 된다. 결국, 기록 헤드의 잉크 토출 조건은 악화된다.

상기 크리이프 현상을 해결하기 위하여, 잉크 유도 요소는 잉크 카트리지 내에 활주식으로 지지되고 잉크 카트리지 내의 스폰지로부터 척력을 받음으로써 필터에 대하여 가압된다.

따라서, 잉크 유도 요소는 가압 접촉 지점에서 5g/mm²(실험치)의 소요 압력을 얻기 위하여 잉크 카트리지 내에서 적어도 0.1이상의 활주 거리를 가져야 한다. 적어도 0.1mm 이상의 활주 거리는 잉크 카트리지 또는 잉크 유도 요소의 제조시 측정 오차의 보정의 관점에서 양호한 조건이라는 것을 알아야 한다.

잉크 유도 요소의 활주 거리의 상한치는 3mm, 이하, 더 양호하게는 1mm이하이다. 게다가, 잉크 흡수체는 잉크 유도 요소의 탄성율과 다른 자체의 탄성율을 가지나, 또한 탄성 변형된다. 따라서, 잉크 흡수체의 활주 거이의 상한치는 잉크 유도 요소를 멀리 밀어내려는 힘이 잉크 유도 부재에서와 동일한 방식으로 점차 감소되는 크리이프 현상을 방지하는 관점에서 3mm 이하, 양호하게는 2mm이하, 더 양호하게는 1mm이하이다.

저 압축도 및 저 탄성율을 특징으로 하는 다른 유형의 잉크 흡수체를 사용하는 경우에 있어서, 잉크 유도 요소는 대체로 잉크 흡수체 내로 가압 삽입되는데, 또한 이러한 경우에 잉크 유도 요소의 활주 거리의 하한치는 잉크 유도 요소로부터 잉크 흡수체로 인가될 힘의 정도에 따라 결정된다.

가압 삽입이라는 용어는 잉크 유도 요소가 잉크 흡수체에 대해 가압되는 가압 접촉 상태보다 큰 힘을 인가하는 것으로 정의될 수 있다. 즉, 잉크 유도 요소는 잉크 흡수체와 밀접하게 접촉되도록 잉크 흡수체 내로 밀리게 된다.

전술한 바와 같이, 기록 헤드의 잉크 입구부의 필터와 활주식 잉크 유도 요소는, 잉크 유도 요소와 잉크 입구부에 잉크 카트리지 내로 삽입하는 방향을 따라 활주되어 서로 양호하게 끼워질 수 있기 때문에 고정식과 비교하여 더 완벽하게 서로 접촉될 수 있다. 결과적으로, 잉크 카트리지로부터 기록 헤드로의 잉크 통로가 더 완벽하게 형성될 수 있고, 따라서 공기가 잉크 통로 내로 들어가기가 어려우며 잉크 공급량이 감소될 수 없다. 따라서, 양질의 인쇄가 성취될 수 있다.

기록 헤드의 필터와 잉크 유도 요소 사이에서 적절한 접촉을 이루기 위하여, 잉크 유도 요소가 소정의 탄성 변형도, 즉 역방향으로 (단면 1mm²인) 바아를 1mm이동시키는 힘에 대응하는 100gf/mm³내지 500gf/mm³범위의 응력에대한 가역적인 치수 응답을 가지는 것이 바람직하다.

게다가, 본 실시예의 잉크 카트리지는 또한 그 구조로 인해 기록 헤드와 재연결후에 잉크 공급에 있어 만족스러운 결과를 나타낸다. 즉, 기록 헤드를 제거하는 경우에 잉크 카트리지 내의 스폰지의 잉크 출구 영역이 항상 어떠한 것에 의해 가압되는 상태에 있어야만 한다는 필요 조건을 만족하도록 잉크 유도 요소는 항상 스폰지와 가압 접촉 상태에 있다. 한편, 기록 헤드에 의해 잉크 카트리지의 스폰지를 직접 압축하는 구조를 갖는 기록 유니트는 제거된 상태에서 스폰지에 대하여 압축력을 유지할 수 없어, 기록 헤드를 잉크 카트리지와 재연결할 때 공기가 스폰지 내로 도입될 수 있다.

본 실시예의 잉크 카트리지의 구조에 따르면, 제12도에 도시한 바와 같이, 스폰지는 잉크 카트리지의 내부벽에 의해 잉크 카트리지 내에 압축되어 지지된다. 그러나, 스폰지의 잉크 출구측은 내부벽의 압축력에 비해 더 큰 압축력으로 잉크 유도 요소에 의해 가압 접촉된다. 가압 접촉 지점은 스폰지에서 가장 많이 변형되는 부분이며, 따라서 스폰지 내의 잉크는 상기 가압 접촉 지점에 집중되려 한다.

카트리지 내에서 비교적 압축 상태의 정도가 낮은 또는 비교적 탄성율이 낮은 스폰지를 사용하는 경우에 있어서, 잉크를 가압 삽입 지점에 집중시키도록 전술한 변형을 보장하기 위하여 잉크 유도 요소를 스폰지 내로 가압 삽입하는 것이 바람직하다.

가압 삽입이란 용어는 가압 접촉 상태에서의 힘보다 더 큰 힘을 인가하는 것으로서 정의될 수 있다.

그런데, 잉크 유도 요소 대신에, 필터(38)가 잉크 흡수체(37)와 가압 접촉되는 제13도에 도시된 바와 같은 구조를 취할 수 있다.

특히, 본 발명의 발명자는 잉크 흡수체 내에 보유된 잉크가 잉크 공급부측 상에 집중되는 상기 구조뿐만 아니라 제13도에 도시된 구조도 계획하고 있다. 이러한 구조에서, 연결부(잉크 공급부, 39)상의 필터(38)는 잉크 흡수체(37)에 강바 고정되어 잉크가 잉크 공급부(39) 측에 항상 집중되도록 한다.

그러나, 본 발명자는 실험을 통해 이러한 구조를 갖는 잉크 제트 유니트는 다음과 같은 문제점을 갖는다는 것을 알았다.

13도에 도시한 바와 같이, 잉크 통로(36)는 기록 헤드(2)를 잉크 카트리지(3)와 연결하는 시간 동안에 O링(35)에 의해 연결부를 밀봉함으로써 의부 대기로부터 격리된다. 잉크 입구부(45)를 공급부(39)내로 삽입할 때, O링은 잉크통로(36)의 일부로서 형성될 내부 부분 내의 공기를 메쉬 필터(38) 내로 들어간다. 메쉬 필터(38)에서, 공기는 공기 기포로서 잔류하여 잉크 통로를 막거나 스폰지(37)내로 산포된다(도면에서, 화살표 및 문자 A로 표시됨). 결과적으로, 잉크는 잉크 카트리지(3)로부터 기록 헤드(2)로 불충분하게 공급되어 인쇄 질을 악화시키게 된다.

상기 종류의 문제점들은 본 발명의 잉크 유도 요소를 사용함으로써 효과적으로 해결될 수 있다. 즉, 잉크 유도 요소는 잉크 유도 요소의 비교적 강한 모세관력에 의해 잉크 카트리지의 잉크 흡수체측 안으로 가압될 공기의 이동을 중단시킨다.

그러나, 공기의 유입을 더 완벽하게 중단시키기 위하여 후술하는 바와 같은 잉크 카트리지를 형성하는 것이 좋다.

제3 실시예

본 발명에 따른 제3 실시예의 잉크 제트 기록 유니트는 제14A도 내지 제14C도를 참조하여 상세히 설명될 것이다.

본 실시예의 잉크 제트 기록 유니트는 공기 연통 통로가 잉크 제트 카트리지 내에 형성되어 전술한 공기 층이 형성되는 것을 더욱 완벽하게 방지하도록 한 것을 제외하고는 실시예 1또는 실시예 2에 설명한 것과 동일하다.

제14A도 내지 제14C도는 잉크 제트 기록 유니트의 단면도로써, 제14A도는 기록 헤드(2)가 잉크 카트리지(3)로부터 제거된 것을 도시하고, 제14B도는 기록헤드와 잉크 카트리지가 서로 연결된 것을 도시하며, 제14C도는 제14B도의 선 C-C'를 따른 방향에서 취한 부분도이다.

잉크 유도 요소(47)는 잉크 카트리지(3)의 정면에 형성된 개구(즉, 잉크 출구, 391)와 잉크 카트리지(3)의 내측에 구비된 스폰지(즉, 다공성 부재, 37)사이에 배치된다. 잉크 유도 요소(47)는 잉크 공급부(39)의 내주연 표면의 스폰지쪽 부분인 지지 영역(41)에 의해 지지된다. 도면에 도시된 바와 같이, 잉크 유도 요소(47)의 약 절반 이상의 부분이 그 축방향을 따라 잉크 유도 요소(47)의 주연면에서 지지 영역(41)에 의해 지지된다.

한편, 주연면의 나머지 부분은 잉크 카트리지(3)에서 공기에 노출된다. 즉, 잉크 유도 요소(47)의 한 단부만이 스폰지(37)와 접촉되고, 반면에 잉크 유도 요소의 다른 단부는 잉크 카트리지(3)의 잉크 출구(391)를 통해 외부 대기에 노출된 자유단부이다. 게다가, 잉크 유도 요소(47)의 자유 단부의 모서리는 지지 영역(41)과 잉크 출구(391) 사이의 경계의 내주연 표면 상에 위치되어 직경 방향으로 세워진 지지판(49)에 의해 지지되고, 따라서 잉크 유도 요소(47)는 잉크 출구로부터 돌출될 수 없다.

지지 영역(41)의 내주연 표면에서, 홈(42)이 잉크 공급 방향을 따라 형성된 상기 호(42)은 잉크 유도 요소(47)와 지지 영역(41) 사이의 공기 연통 통로로서 마련된다. 게다가, 잉크 카트리지의 내측은 잉크 공급 방향을 따라 긴 다수의 돌출부(리브, 3a)를 갖는다. 따라서, 스폰지(37)는 상기 리브(3a)에 의해 지지되어, 홈(42)과 연통하도록 스폰지(37)와 잉크 카트리지(3)의 내부벽 사이에 공간이 형성되게 한다.

게다가, 공기 연통구(48)가 잉크 카트리지(3)의 후방 측면에 형성되며, 공기 연통구를 통해 공기 통로로서의 홈(42)과 상기 공간이 외부 대기와 연통된다.

따라서, 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)의 연결 주기 동안에, 기록 헤드(2)의 잉크 입구부가 잉크 유도 요소(47)에 대하여 가압될 경우에 있어서, 잉크 유도 요소(47)와 연결 지점 사이의 공간 내의 공기는 잉크 유도 요소(47)를 향해 가압된다.

그러나, 본 경우에 있어서, 공기는 홈(42)과 상기 공간 및 공기 연통구(48)에 의해 형성된 공기 연통 통로를 통과함으로써 잉크 카트리지(3)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 잉크가 잉크 유도 요소(47)의 모세관력에 의해 스폰지(37)로부터 기록 헤드(2)의 단부가 도입되기 때문에, 공기는 잉크 유도 요소(47)내로 도입될 수 없다는 것을 알아야 한다. 또한, 잉크, 공기 기포, 이들의 혼합물등은 잉크 유도 요소가 결합제 수지등에 의해 경화된 영역을 가지기 때문에 이의 유도 요소의 외주연 표면을 통과 또는 관통하여 잉크 통로 또는 잉크 유도 요소 내로 들어갈 수 없다는 것을 알아야 한다.

더구나, 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)를 분리할 때에, 잉크 유도 요소(47)는 기록 헤드(2)의 입구부의 압축력으로부터 해제되고, 이러서 최초 상태로의 복원력인 스폰지(37)의 안정성에 의하여 잉크 카트리지의 개구(391)를 향해 이동한다. 잉크 카트리지(3)에는, 도면에 도시한 바와 같이, 판 형태의 지지 수단(49)이 형성되어 지지 영역(41)과 잉크 출구 개구(391)사이의 경계의 내주연 표면 상에 위치되고, 또한 직경 방향으로 세워져 있으며, 따라서 잉크 유도 요소(47)가 지지 수단(49)에 대하여 정지되고 잉크 유도 요소(47)의 헤드측 단부의 모서리가 지지 수단(49)과 균일하게 가압 접촉되기 때문에 잉크 유도 요소(47)는 개구 (391)로부터 돌출 될 수 없다.

결과적으로, 공기는 개구를 통해 잉크 카트리지(3) 내로 들어갈 수 없다. 기록 헤드(2) 및 잉크 카트리지(3)가 분리된다 할지라도 스폰지(37)는 잉크 유도 요소(47)와 가압 접촉되어 있어, 그들의 접촉면 사이에 공기 층이 형성될 가능성이 없다는 것을 알아야 한다.

따라서, 본 실시예의 잉크 카트리지(3)는 공기 연통구(48) 및 잉크 유도 요소(47)와 지지 영역(41)사이에 형성된 공기 통로에 의해 잉크 카트리지(3)의 내부 공간을 통해 잉크 공급부로부터 외부로 공기를 토출하도록 구성되며, 반면에 잉크 유도 요소(47)는 스폰지(37)와 가압 접촉된다. 따라서, 본 실시예의 잉크 카트리지(3)는 외부 대기 압력에 대하여 내부 압력이 증가 또는 감소할지라도 어떠한 제어도 없이 공기가 잉크 카트리지의 내외로 출입하도록 한다.

따라서, 본 실시예의 잉크 카트리지(3)는 개구 또는 연결부로부터의 잉크 누설과, 잉크 통로로의 잉크의 침투와 같은 문제를 야기시키지 않는다. 또한, 본 실시예의 잉크 카트리지(3)는 잉크 소비에 의한 잉크 양의 감소에 따라 외부로부터 공기를 도입할 수 있다.

제4 실시예

본 실시예의 기록 유니트는, 잉크 카트리지의 지지 영역(41) 내에 형성된 홈(42) 대신에 본 실시예가 잉크 유도 요소의 주연면 내에 공기 통로를 구비한다는 점 외에는 제1, 제2 또는 제3 실시예의 기록 유니트와 동일하다.

제15도는 본 실시예의 기록 유니트 내에서 사용되는 잉크 유도 요소의 단면 도이다.

이 잉크 유도 요소는 내부 영역(51), 결합제 영역(52), 및 다수의 홈(42)으로 구성되어 있다. 각 홈(42)은 잉크 유도 요소의 주연면 상에 형성되어 있다. 이 홈(42)은 섬유 다발을 준비하는 단계 중에 섬유 다발의 주연면을 압착함으로써 쉽게 형성될 수 있다.

그러므로, 이러한 종류의 구조체는 공정을 단순화한다는 점에서 그리고 공정정밀도를 향상시킨다는 점에서 쉽게 처리될 수 있기 때문에, 다른 실시예의 잉크 카트리지에 비하여 염가의 잉크 카트리지를 제공하는데 있어 바람직하다. 한편, 내부측의 지지 영역 내에 홈을 구비한 잉크 카트리지의 경우에는, 지지 영역 상에서의 절단 또는 가공 작업이 상대적으로 더 어렵게 된다.

제5 실시예

제16도는 본 발명의 또 다른 실시예로서의 잉크 제트 기록 유니트를 도시하고 있으며, 여기서 잉크 카트리지는 2개의 상이한 공기 통로가 형성되어 있다는 점외에는 제1 내지 제4 실시예 중 하나의 잉크 카트리지와 같은 동일한 구조를 가진다.

제1 공기 통로는 제3 실시예의 공기 통로와 동일하다. 즉, 제1 공기 통로는, 잉크 카트리지(3)의 내벽 상의 다수의 돌출부(즉, 리브, 3a)에 의해 형성되고 공기 연통구(48)를 통하여 외부 대기와 연통하는 제1 이격 영역과, 잉크 유도 요소(47)와 지지 영역(41)의 표면 사이의 홈(42)들에 의해 형성된 제2 이격 영역을 포함하고 있다.

제2 공기 통로는 기록 헤드에 대면한 전방측에서 개방된 (도면에서는 2개의 포트가 도시된) 적어도 하나의 공기 연통구(81)에 의해 형성된 이격 영역(즉, 제3이격 영역)을 포함하고 있다. 이 공기 연통구(81)는 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)가 삽입되는 잉크 공급부(39)의 부분으로 인도된다.

기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)를 연결시킬 때, 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)의 외주연 표면은 잉크 카트리지(3)의 잉크 공급부(39)의 대응하는 내주연 표면과 접촉하게 된다. 이때, 기록 헤드(2)상의 돌출부(82)는 잉크 카트리지(3)의 공기 연통구(81)를 또한 차단시킨다.

그러므로, 이 때에 기록 헤드(2)의 잉크 입구부(45)에 의해 잉크 유도 요소(47)에 대해 가압된 공기는 제1 및 제2 공기 연통 통로를 통해 외부 대기로 빠져나갈 수 있다. 잉크 유도 요소(47)의 주연면이 결합제에 의해 경화되었기 때문에, 공기는 잉크 유도 요소(47)내로 들어갈 수 없고 또한 잉크는 잉크 유도 요소(47)로 부터 공기 통로로 유출될수 없다는 것을 알아야 한다.

게다가, 전술한 구조에 의하면, 기록 헤드가 잉크 카트리지에 완전히 연결될 때까지 제2 공기 통로는 외부 대기와 연통하는 상태에 있다. 한편, 연결된 후에, 제2 공기 통로는 기록 헤드와 잉크 카트리지 사이의 연결부를 완전 밀봉하도록 돌출 부에 의해 기밀하게 폐쇄된다.

전술한 잉크 카트리지는 2개의 상이한 공기 통로를 가지나 이것으로 제한된 것은 아니며, 만약 제2통로가 공기를 외부 대기로 충분하게 배출할 수 있다면 제2 통로 만을 갖는 잉크 카트리지를 사용하는 것도 가능하다.

더욱이, 제2 공기 통로는 종래의 밸브 기구나 본 발명에 의한 잉크 유도 요소가 없이 필터에 의하여 스폰지를 압착하는 형태로 잉크 카트리지 내에 형성될 수있다. 이는 필터와 스폰지 사이의 가압 접촉점에서 기포의 생성을 방지함으로써 잉크 카트리지로부터 기록 헤드로의 안정된 잉크 공급을 가능하게 한다. 이러한 잉크 카트리지의 일 실시예가 제17A도 내지 제17C도에 도시되어 있다. 이들 도면중에서, 제17A도는 기록 헤드(2)가 잉크 카트리지(3)로부터 제거된 연결 전의 상태를 도시하고 있고, 제17B도는 연결 중에 공기를 배출하는 상태를 도시하고 있고, 제17C도는 연결 후의 상태를 도시하고 있다.

결과적으로, 제17A도 내지 제17C도에 도시된 바와 같은 구조에 의하면, 공기는 잉크 공급부(39)로부터 외부 대기로 배출될 수 있다. 그러나, 잉크 유도 요소대신에 필터를 구비한 잉크 카트리지에 비하여 보다 안정되게 잉크를 공급하기 위한 잉크 유도 요소를 갖는 잉크 카트리지를 제안하고자 한다.

제1 및 제2 실시예에 의한 잉크 카트리지에 비하여, 제3 내지 제5 실시예에서 설명한 바와 같은 공기 통로를 구비한 잉크 카트리지는 예를 들어 넓은 면적 내에 잉크 카트리지를 위치시키거나 배치시키는 분배 작업과 같은 열악한 환경적 조건을 견딜 수 있다.

일반적으로, 분배 작업 중에 잉크 카트리지는 제18A도 내지 제18C도에 도시된 바와 같이 패키지 내에 포장된다. 제18A도 및 제18B도는 각각 패키지 내에 있는 잉크 카트리지의 단부도 및 측면도이다.

이 패키니(1625)는 오랫동안 잉크 카트리즈를 분배 또는 보관하는 동안에 잉크의 증발을 방지하기 위해 알루미늄 박판으로 제조된 열 밀봉 백이다.

패키지(1625)에 있어서, 잉크 카트리지(3)의 (잉크 출구인) 개구(391)는 분배 중에 열악한 환경 조건에 있는 카트리지로부터의 잉크 누설을 방지하기 위하여 밀봉 테이프(1626)에 의해 밀봉되어 있다.

이 밀봉 테이프(1626)는 열융합에 의해 잉크 카트리지(3) 상에 부착되나, 카트리지(3)가 사용될 때에는 쉽게 벗겨질 수 있다.

이 밀봉 테이프(1626)는 예를 들어 폴리에틸렌, 나일론, 포릴에테르, 알루미늄 박(leaf), 및 이들의 혼합물과 같은 재료로부터 준비된다. 또한, 밀봉 테이프(1626)의 재료로서 복합 박판 필름을 사용하는 것도 가능하다.

또, 밀봉 테이프와 잉크 카트리지 사이의 융점에서 양호한 접촉을 얻기 위해서는 잉크 카트리지(3)와 같은 재료를 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 발명자에 의해 사용될 밀봉 테이프(1626)는 재료를 폴리프로필렌으로 하기로 함에 따라 폴리프로필렌, 알루미늄 및 폴리에스터의 적충체로 되어 있다. 누설되는 잉크를 흡수하기 위한 패드(1627)는 밀봉 테이프(1626)와 잉크 유도요소(47)사이에 배치된다. 패드(1627)의 한 단부는 열융합에 의해 밀봉 테이프(1626)에 접착된다.

잉크 흡수 패드(1627)는 밀봉 테이프가 잉크 카트리지로부터 벗겨질 때 누설된 소량의 잉크의 흩어짐을 방지하기 위해 잉크 유도 요소(47)로부터 누설된 잉크를 흡수하도록 제공된다.

잉크 흡수 패드(1627)의 재료는 잉크를 흡수 유지하는 성질을 가진 재료, 즉 예를 들어 PVA(폴리비닐알콜), 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 및 나일론 같은 발포 수지(expanded resin)와, 종이 및 직물 같은 섬유상 재료로 부터 선택될 수 있다.

본 실시예에서, 폴리프로필렌의 발포 수지가 잉크 흡수 패드(1627)용으로 사용되는데, 이 재료는 가열에 의해 밀봉 테이프(1626)에 적당히 융합된다. 상술한 패키지 및 밀봉 테이프에 따라, 제1 내지 제4실시예의 잉크 카트리지는 분배 중에 안전하게 유지될 수 있다.

게다, 잉크 카트리지 분배 중에 주위 온도가 급격히 증가되거나 주위 압력이 급격히 감소될 수도 있다. 이들 환경 변화는 때때로 패키지의 존재에 관계없이 잉크 카트리지의 내부 조건에 영향을 주기도 한다. 잉크 카트리지의 이런 영향을 받은 상태를 이하에 제19A도 내지 제19D도를 참조하여 기술하기로 한다.

이를 도면에서, 제19A도는 잉크 카트리지를 고온 대기 중에 위치시킬 방치할 때의 상태를 도시하며, 제19B도는 잉크 카트리지를 고온 대기에서 유지하고 있는 상태를 도시하며, 제19C도는 제19B도의 상태 이후에 잉크 카트리지를 실온 대기 중에 위치시킬 때의 상태를 도시하고, 제19D도는 제19C도의 상태 이후에 잉크 카트리지로부터 밀봉 테이프를 벗겨내는 상태를 도시한다.

잉크 카트리지의 외부 주위가 변동되는 경우에, 제19A도에 도시한 바와 같이, 밀봉 테이프(1626)와 잉크 유도 요소(47)사이의 공간(1628) 내의 압력은 증가되며, 잉크 카트리지의 외부 대기 압력보다 높아져서 잉크 카트리지(3) 내의 공기가 외부 대기로 빠져 나가려 한다.

잉크 유도 요소(47)가 지지 영역(41)또는 그 사이의 좁은 공간과 밀접하게 접촉되거나, 또는 잉크 유도 요소(47)와 지지 영역(41) 사이의 공간을 통한 공기의 연통이 잉크 표면 장력에 의해 방지되는 바와 같은 구조에 있어서는, 공기가 잉크 유도 요소 안으로 들어가 잉크를 후방으로 가압한다.

가입된 잉크는 항상 제19C도에 도시한 바와 같이 공기를 잉크 유도 요소(47)의 전방측으로 가압하는 모세관력을 받게 되며, 따라서 공기는 잉크 유도 요소(47)와 지지 영역(41) 사이의 공간으로부터 점차 빠져나가게 되어, 결국 공간(1628)의 압력이 외부 대기의 압력과 같아지게 된다.

주위 온도와 대기압이 정상 상태로 복귀하면, 공기를 공간으로 도입하는 힘이 발생되고, 이 힘이 잉크를 보유하는 다공성 재료로 된 이의 흡수체(37)내의 잉크 상에 작용한다. 따라서, 잉크는 잉크 유도 요소(47)로부터 누설된다.

일반적으로, 누설된 잉크는 잉크 패드에 의해 신속히 흡수된다. 그러나, 누설된 잉크량이 잉크 패드의 흡수 용량보다 큰 경우 등 잉크 카트리지가 극한 환경에 놓이는 경우에는 공간(1628)에 소정량의 잉크가 잔류하게 된다.

이런 경우에, 제19D도에 도시한 바와 같이, 잉크는 공기중으로 튀게 되고 사용자가 잉크 카트리지의 잉크 출구부로부터 밀봉 테이프를 벗겨낼 때 실내를 더럽힌다.

제20A도 내지 제20D도는 제3 실시예의 잉크 카트리지를 도시한 것으로, 여기에서는 제19A도 내지 제19D도에 도시한 상태를 개산하도록 공기 통로(42)가 형성되어 있다.

제20A도는 잉크 카트리지를 고온 대기 중에 위치시킬 때의 상태를 도시하면 제20B도는 잉크 카트리지를 고온 대기 중에서 유지하는 상태를 도시하고, 제20C도는 제20B도의 상태 이후에 잉크 카트리지를 실온 대기 중에 위치시킬 때의 상태를 도시하고, 제20D도는 제20C도의 상태 이후에 잉크 카트리지로부터 밀봉 테이프를 벗겨낼 때의 상태를 도시한다.

잉크 카트리지는 공기 통로(42)와 잉크 카트리지 내부 모두를 통하여 공간(1628) 내의 공기가 외부 대기로 빠져나가도록 새로이 설계되어 있다. 공기 통로(42)는 잉크를 공급하기 위한 잉크 유도 요소(47)와 잉크 유도 요소를 지지하기 위한 지지 영역(41)사이에 형성된다.

상술한 설명으로부터 용이하게 이해되는 바와 같이, 상술한 공간과 외부 대기 사이의 공기 연통을 공간 내의 공기의 외부 대기에 대한 상대 압력의 증감과는 무관하게 어떤 제한도 없이 수행된다. 따라서, 제19D도에 도시한 잉크 누설이 잉크 카트리지 내에서 발생되는 것이 방지되며, 본 발명의 잉크 카트리지는 그에 따라 분배의 신뢰성을 확보, 개선하게 된다.

제1 내지 제5 실시예의 잉크 카트리지는 소형으로 설계되는 잉크 제트 기록 장치에서 그 우수한 성능이 발휘될 수 있는 신규한 구조를 갖는다.

제6 실시예

본 실시예에 있어서는, 잉크 카트리지의 구체적 치수 중 하나를 예로 들어 이하에 설명하기로 한다.

제21A도 내지 제21D도는 잉크 카트리지의 외관을 도시하고 있다. 이들 도면에서, 제21A 도는 평면도, 제21B도는 측면도, 제21C도는 잉크 출구측에서 본 도면, 제21D도는 공기 연통구측에서 본 도면이다.

또한, 22A도 내지 제22D도는 각각 제21A도의 A-A선, 제21B도의 B-B선, 제21B의 C-C선, 및 21B도의 D-D선을 따라 취한 단면도이다.

본 실시예에서, 잉크 유동 요소를 지지하기 위한 지지 영역(41)은 6.85mm의 직결을 갖는다.

잉크 카트리지로부터의 잉크의 공급 방향에 수직인 단면 평명의 중앙 영역에 잉크 유도 요소가 위치되는 구조를 채택하는 것이 바람직하다. 따라서, 잉크 유도 요소는 잉크 흡수체의 중앙 영역에 가압 접촉될 수 있다.

상기한 구조를 사용하므로써, 잉크는 잉크 유도 요소가 잉크 흡수체에 저장된 잉크를 유도할 때 잉크 유도 요소를 향해 균일하게 이동될 수 있다.

그러므로, 잉크 흡수체 내에 잔류하는 잉크가 균일하게 분배되는 결과, 잉크는 잉크 소비에 따라 좌우되는 잉크의 공급 주기 동안 기록 헤드에 일정하게 공급 될 수 있으며, 또한 잉크 공급 효율이 개선될 수가 있다.

이 실시예에서, 잉크 카트리지의 중앙 영역과 잉크 흡수체의 중앙 영역은 서로 일치하게 되나, 이러한 형상에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 이들 영역이 서로 일치하지 않는 경우에는 본 실시예의 것과 동일한 효과를 얻기 위해 잉크 유도 요소가 잉크 흡수체의 중앙 영역에 가압 접촉될 수도 있는 것이다.

제23도는 원형이 아닌 타원형 형태의 6.8mm의 직경을 갖는 잉크 유도 요소(47)의 상세한 형상을 도시하고 있다.

원형 형상을 갖는 것과 비교하면, 타원형 형상으로 된 잉크 유도 요소의 잇점은지지 영역(41)에서 밖으로 떨어지기가 더욱 어렵다는 것이다.

이 실시예에서, 유도 요소(47)의 각 섬유는 0.3mm의 직경을 갖는 폴리에스터 섬유로 만들어진다. 또한, 폴리레스터폴리올의 폴리우레탄이 섬유 다발을 만들기 위한 결합제로서 사용된다.

제24도는 제21A도 내지 제21D도 및 제22A도 내지 제22D도에 이미 도시된 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지(3)의, 연결 기구(37)에 의해 유지되는 연결 관계를 설명하기 위한 단면도이다.

제25도는 본 실시예에 따른 잉크 입구부의 필터와 잉크유도 요소 사이의 접촉 위치를 도시하고 있다. 본 실시예에서, 잉크 입구부(45)의 외주연 표면은 경화 영역(A)에 위치되는 반면에 잉크 통롤를 형성하는 영역(C)은 잉크 유도 요소의 내역 영역(B)에 위치된다.

제24도에 도시한 바와 같이, 이 실시예에서는 잉크 입구부(45)가 기록 헤드(2)와 잉크 카트리지 사이의 접촉 표면에서 3.2mm의 높이로 돌출되는 반면에, 접촉 표면에서 잉크 유도 요소(47)까지의 길이는 2.3mm이다. 따라서, 잉크 유도 요소(47)는 0.9mm의 거리(L)만큼 미끄러질 수 있다.

그러므로, 경화 영역을 제외하고 필터(43)와 잉크 유도 요소(47)의 내부 영역(B)에 대하여 잉크 통로(36)의 기록 헤드측을 형성하는 영역(C)을 가압해주므로써 필터의 유효 직경에 대응하는 영역에 가압 접촉 상태를 균일하게 형성할 수가있다.

또한, 잉크 입구부의 필터와 잉크 유도 요소 사이의 가압 접촉 상태는 기록 헤드의 잉크 입구부를 삽입하는 방향을 따라 잉크 유도 요소를 활주 가능하게 위치시켜 주므로써 크리이프 현상의 발생을 방지하도록 조정될 수가 있다. 그러므로, 필터와 잉크 유도 요소는 서로 적절히 가압 접촉될 수 있다.

이렇게 해서 잉크 카트리지에서 기록 헤드로의 잉크 통로(36)가 다른 것들에 비해 보다 신뢰성있게 형성될 수 있으며, 따라서 공기 등을 합체하여 잉크 공급량을 감소시키지 않고 높은 인쇄 품질을 유지할 수가 있다.

상기 설명에 부가하여, 제22D도에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 잉크 카트리지는 잉크 카트리지로부터 잉크를 공급하는 방향에 수직인 단면 평면의 중앙 영역에 위치되는 잉크 유도 요소를 갖고 있다.

이 경우에, 잉크 유도 요소는 잉크 흡수체의 중앙 영역에 가압 접촉된다.

상기한 구조를 사용하면, 잉크 흡수체에 저장된 잉크는 잉크 유도 요소가 잉크 흡수체에 저장된 잉크를 모을 때 중앙 영역을 향해 균일하게 이동될 수 있다.

따라서, 잉크 흡수체에 잔류하는 잉크를 균일하게 분배하기 위해, 잉크는 잉크 소모에 따라 좌우되는 잉크 공급 주기 동안에 기록 헤드에 일정하게 공급될 수 있으며, 또한 잉크의 공급 효율도 개선할 수 있다.

이 실시예에서, 잉크 카트리지의 중심 영역과 잉크 흡수체의 중심 영역은 서로 일치하지만 이러한 형상에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 이들 영역이 서로 일치하지 않는 경우에, 잉크 유도 요소는 본 실시예에서와 동일한 효과를 얻기 위해 잉크 흡수체의 중심 영역에 가압 접척되기도 한다.

그런데, 잉크 카트리지에 잉크를 재충전시키는 방법 중 하나는 공기 연통 구(48)를 통해서 잉크 카트리지 내의 공기를 흡입하는 단계와, 압력 평형을 사용하여 잉크 유도 요소가 위치하게 되는 잉크 입구부를 통해 잉크 카트리지에 잉크를 충전하는 단계를 포함한다.

상술한 것과 동일한 방식으로 잉크 카트리지의 내부의 압력을 감소시는 경우에는, 잉크 유도 요소가 위치하는 잉크 출구부를 통해서 흡입을 수행함으로써 공기 연통구를 통해서 잉크 카트리지에 잉크를 재충전시키는 것도 가능하다.

예를 들어 잉크 카트리지의 부재의 입구에 구멍을 만드는 단계와, 주사기와 같은 액체 주입기를 사용하여 상기 구멍을 통해 잉크 카트리지속으로 잉크를 주입하는 단계를 포함하는 또는 다른 재충전 방법도 고려할 수 있다. 이 경우에, 이 구멍은 수지와 같은 밀봉 수단에 의해 밀봉되기도 한다.

제1 실시예의 비교 실시예인 밸브 기구와 비교해보면, 재충전 장치에 연결하기 위한 연결 수단은 상기 밸브 기구에 비해 덜 복잡하다. 잉크 출구부를 통해 공기를 흡입하거나 잉크를 재충전하는 단계가 필요한 경우에는, 잉크 출구측에 잉크 유도 요소를 갖도록 구성된 본 발명에 따른 잉크 카트리지를 용이하게 잉크로 재충전시킬 수 있다.

따라서, 이의 카트리지에 잉크를 재충전하는 관점 및 환경 문제의 관점에서 본 발명에 따른 잉크 카트리지는 바람직하다.

제7 실시예

본 발명에 따른 잉크 카트리지는 물론 전선(full color)잉크 제트 기록 장치에도 적용할 수 있다. 제26도 및 제27도는 이의 카트리지의 실시예중 하나를 도시한다. 제26도는 기록 헤드(2) 및 잉크 카트리지(Y, M, C, Bk)를 갖는 기록 유니트(4)를 도시하고, 제27도는 반대 방향에서 취한 잉크 카트리지를 도시한다.

이를 도면에 도시된 것처럼, 잉크 카트리지(Y, M, C, Bk)는 각기 잉크 유도요소(47)를 가지며, 따라서 기록 헤드(2)는 잉크 유도 요소(47)를 통해서 잉크를 받아들인다.

제27도에서 잉크 유도 요소(47)의 외측 단부는 기록 헤드(2)에의 연결을 위한 개구를 통해 외부 대기에 노출된다. 이 경우에, 잉크 카트리지는 개구가 하방을 향하더라도 잉크를 누설시키지 않는다.

제8 실시예

제28도는 상술한 잉크 제트 기록 유니트를 사용하며 본 발명에 따른 개인용 컴퓨터에 마련되는 프린터 기구의 사시도이고, 제28도는 제28도의 내장한 프린트기구를 구비한 개인용 컴퓨터의 사시도이다.

제28도에는 프린터 기구만 도시되어 있다. 이 도면에서, 기록 헤드(2) 및 잉크 카트리지(3)를 포함하는 잉크 제트 기록 유니트(4)는 캐리지(1) 상에 설치된다. 결합부는 기록 헤드(2)쪽으로 향하는 캐리지(1)의 단부상에 형성된다. 이 결합부는 리드 스크류(6)에 활주식으로 결합된다. 이 리드 스크류는 본체의 프레임으로서 마련된 박스 부재(5)에 의해 회전식으로 지지된다. 안내 부재(도시 생략)는 캐리지(1)의 다른쪽 단부상에 마련되며, 박스 부재(5)에 형성된 안내 레일(7)내에 활주식으로 결하된다. 또한, 캐리지(1)는 그 자세를 일정하게 유지하기 위하여 리드 스크류(6)의 회전을 수반하면서 축방향을 따라 전후 방향으로 이동하는 구성을 취한다.

상기 캐리지(1)의 전후방 이동과 동기하여 잉크 제트 기록 헤드(2)는 정보를 1행 기록하도록 기록매체(14)상에 잉크 액적들을 토출한다. 즉, 기록 헤드(2)는 미소한 유체 토출구(즉, 오리피스)와 유체통로 및 이들 유체 통로의 일부에 형성된 열 에너지 작용부와, 잉크에 인가되는 열 에너지를 발생시키기 위해 열에너지 작용부에서 열을 발생시키는 열 에너지 발생 부재를 포함한다. 따라서, 잉크 액전의 토출은 열 에너지 발생 부재에 의해 발생된 열 에너지를 사용하여 수행될 수 있다.

상술한 캐리지(1)을 주사함으로서 1행을 기록한 후에, 기록지 시트와 같은 기록 매체(14)는 1행에 대응하는 거리 만큼 이송되고, 이어서 기록 유니트가 다음번 행을 기록하기 시작한다. 기록 매채(14)의 이송은 이송 롤러(15)와 이 롤러(15)에 가압접촉된 핀치 롤러(16)로 구성된 한 쌍의 회전체에 의해 수행된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

기록 헤드(2)의 오리피스에 면하여 기록 될 표면을 갖는 기록 매체(14)는 핀치 롤러에 의해 이송 롤러(15)에 대해 가압되며, 급지 모터에 의해 구동된 이송롤러를 회전시켜 기록 위치에 도달하기에 충분한 소정의 거리만큼 이송된다.

기록 후에, 기록 매체(14)는 배출 롤러(19)에 대해 가압 접촉되며, 배출 롤러(19)의 회전에 의해 장치로부터 밖으로 이동된다.

이동 롤러(15) 미 배출 롤러(19)는 급지 모터(17)에 의해 구동된다. 그러나, 구동력의 전달은 인련의 감속 기어(20)들에 의해 수행된다.

참조 부호 21은 기록 매체(14)의 존재를 검출하기 위한 종이 감지기를 표시하고, 참조 부호 22는 광선 비임의 경로를 차단 및 개방하는 셔터 판(1A)를 사용하여 캐리지(1)가 원위치에 있는지 여부를 검출하는 원위치 감지기로서 제공된 광 차단기를 표시한다. 셔터 판(1A)은 캐리지(1)상에 마련되어, 캐리지와 함께 이동한다.

상술한 프린터 기구에서, 배출 회수 작업은 기록 헤드(2) 및 잉크 카트리지(30 중의 하나 또는 이들 부품들이 단일 몸체로 이루어진 잉크 제트 기록 유니트가 캐리지(1)상에 장착될 때 캐리지(1)의 원 위치상에 마현된 흡입 기구에 의해 수행된다. 그 결과, 잉크 카트리지(3)의 스폰지(37)로부터 기록 헤드(2)내의 각 잉크 통로 잉크를 공급하기 위한 통로가 양호하게 형성된다.

제29도는 제28도의 내장형 프린터 기구를 갖춘 개인용 컴퓨터의 사시도이다.

제29도에 도시된 바와 같이, 개인용 컴퓨터(200)는 키보드 부분의 깊숙한 단부에 형성된 개방 가능한 덮개 수단을 구비한 슬롯을 갖고 있다. 그러므로, 잉크 제트 기록 유니트 또는 그 등가물은 슬롯 내에 제거 가능하게 위치될 수 있다.

잉크 카트리지(3) 또는 그 등가물을 교체하는 경우에, 도면에 도시한 바와 같이, 개인용 컴퓨터(200)로부터 잉크 카트리지(3)를 분리하는 두가지 방법이 있다.

즉, 첫번째 방법은 잉크 제트 기록 유니트(4)의 일체식 부품으로서 잉크 카트리지니(3)를 분리하는 것이고, 다른 방법은 개인용 컴퓨터(200)로부터 잉크 카트리지(3)만분리하는 것이다.

단일 몸체로서 잉크 제트 기록 유니트(4)를 제거하는 경우에, 도면에 도시된 바와 같이, 잉크 제트 기록 헤드(2)는 컴퓨터(200)로부터 잉크 제트 기록 유니트(4)를 제거한 후에 잉크 카트리지(3)로부터 분리되고, 그 다음에 예컨데 기록 헤드가 낡은 잉크 카트리지 대신에 새 잉크 카트리지에 부착된다. 한편, 잉크 카트리지(3)만 제거하는 경우에, 컴퓨터(200)로부터 기록 헤드(2)를 제거하지 않고 잉크 카트리지를 교환할 수 있다.

그런데, 잉크 카트리지에 잉크를 재충전하는 방법들 중 한가지 방법은 공기 연통구(48)를 통해 잉크 카트리지 내의 공기를 흡입하는 단계와, 압력 평형을 이용하여 잉크 유도 요소가 위치하게 되는 잉크 입구부를 통해 잉크 카트리지에 잉크를 충전하는 단계를 포함한다.

상술한 것과 동일한 방식으로 잉크 카트리지의 내부의 압력을 감소시키는 경우에, 잉크 유도 요소가 위치한 잉크 출구부를 통해 흡입을 수행함으로써 공기 연통구를 통해 잉크 카트리지에 잉크를 재충전할 수도 있다.

다른 재충전 방법도 생각할 수 있는데, 예를 들어 그러한 방법은 잉크 카트리지의 부재의 일부에 구멍을 만드는 단계와, 주사기와 같은 액체 주입기를 사용하여 상기 구멍을 통해 잉크 카트리지 속으로 잉크를 주입하는 단계를 구비한다. 이 경우, 상기 구멍은 수지와 같은 밀봉 수단으로 밀봉될 수 도 있다.

제1실시예의 비교예인 밸브 기구와 비교하면, 재충전 장치와 연결하기 위한 연결 수단이 밸브 기구보다 덜 복잡하다. 잉크 출구부를 통해 공기를 흡입하거나 잉크를 재충전하는 단계가 필요한 경우에는, 잉크 출구측에 잉크 유도 요소를 갖도록 구성된 본 발명에 따른 잉크 카트리지를 잉크로 용이하게 재충전시킬 수 있다.

그러므로, 본 발명에 따른 잉크 카트리지는 잉크를 잉크 카트리지에 재충전 하는 관점으로부터 그리고 환경 문제의 관점으로부터의 기록용으로 바람직하다.

본 발명은 압전형(piezoeletric) 요소가 잉크 토출 에너지를 발생하기 위한 요소로서 사용되는 기록 시스템과 같은 압전형 잉크 제트 기록 장치를 사용하는 팩시밀리 기계에 적용될 수 있다. 본 발명은 특히, 잉크 토출용으로 사용되는 에너지로서 열 에너지를 발생시키는 가열 요소를 구비한 잉크 제트 기록 헤드와 이 헤드를 사용하는 기록 장치에 적절하게 사용될 수 있다. 이것은 화소의 고밀도화 및 기록 장치의 고해상도화가 가능하기 때문이다.

전형적인 구조 및 원리에 대해서는 양호하게는 미합중국 특허 제4,723,129호 및 제4,740,769호에 개시되어 있다. 이 원리는 소위 온-디맨드형(on-demand) 기록 시스템 및 연속형 기록 시스템에 적용가능하나, 특히 온-디맨드형에 대해 적합한데, 그 이유는 다음과 같다. 즉, 이 원리는 적어도 하나의 구동 신호가 액체(잉크)보유 시트 또는 액체 통로에 배치된 전기 열 변화체에 적용되고, 이 구동 신호가 핵비등 개시점을 넘는 급속한 온도 상승을 제공하기에 충분하게 되며, 이에 의해 기록헤드의 가열부 상에 막비등을 발생시키도록 전기 열 변화체에 의해 열 에너지가 제공되고, 이럼으로써 기포가 이 기포의 성장 및 붕괴에 의한 구동 신호의 각각에 대응하여 액체(잉크)내에서 형성될 수 있으며, 이 액체(잉크)가 적어도 하나의 액적을 발생시키기 위해 토출구를 통해 토출되도록 하는 것이다. 이 구동 신호는 양호하게는 펄스 형태일 수 있는데, 그 이유는 기포의 성장 및 붕괴가 순간적으로 일어나고 그러므로 액체(잉크)가 신속하게 반응하여 토출되기 때문이다. 펄스 형태엔 이 구동 신호에 대해서는 양호하게는 미합중국 특허 제4,463,359호 및 제4,345,262호에 개시되어 있다. 또한, 가열 표면의 온도 증가율에 대해서는 양호하게는 미합중국 특허 제4,313,124호에 개시되어 있다.

기록 헤드의 구조는 미합중국 특허 제4,558,33호 및 제4,459,600호에 도시된 것일 수 있는데, 여기서는 상기 언급한 특허들에 개시된 것과 같은 토출구, 액체통로, 및 전기 열 변환체의 조합 구조에 부가해서 가열부가 굴곡부에 배치되어 있다. 또한, 본 발명은 공통 슬릿이 다수의 열 변환체용 토출구로서 사용되고 있는 일본국 특허 공개 공보 제123670/1984호에 개시된 구조와, 열 에너지의 압력파를 흡수하기 위한 개구가 토출부에 대응하여 형성되어 있는 일본국 특허 공개 제138461/1984호에 개시된 구조에도 적용이 가능하다. 이것은 본 발명이 고록 헤드의 형태에 상관없이 확정성 및 고효율성을 갖고 기록 작업을 수행하는 데에 비효과적이기 때문이다.

본 발명은 최대 기록 폭에 해당하는 길이를 갖는 소위 풀-라인(full-line)형 기록 헤드에 효과적으로 적용 가능하다. 이러한 기록 헤드는 단일 기록 헤드 및 전체 폭을 덮도록 조합된 다수의 기록 헤드로 구성될 수 있다.

또한, 본 발명은 기록 헤드가 주 조립체 상에 고정되는 직렬형 기록 헤드, 주 장치와 전기적으로 연결되고 주 조립체에 장착됨으로써 잉크를 공급할 수 있는 대체 가능한 칩형 기록 헤드, 또는 일체식 잉크 컨테이너를 갖는 카트리지형 기록 헤드에 적용할 수 있다.

회수 수단 및 예비 작업용 보조 수단을 제공하는 것을 바람직한데, 그 이유는 이것들이 본 발명의 효과를 더욱 더 안정화시킬 수 있기 때문이다. 이러한 수단으로서는, 기록 헤드용 캡핑 수단과, 이를 위한 세척 수단과, 압착 또는 흡입 수단과, 토출 전기 열 변환체 또는 이 토출 전기 열변환체와 추가 가열 수단의 조합에 의한 예비 가열 수단과, 그리고 기록 작업용이 아닌 예비 토출용이 수단을 들수 있으며, 이것들을 모두 기록 작업을 안정화시킬 수 있게 된다.

장착된 기록 헤드의 수향 및 종류에 관해서는, 단색 잉크에 대응하는 단일헤드가 설치되거나, 또는 다양한 기록 색상 또는 농도를 갖는 다수의 잉크 재료에 각기 대응하는 다수의 헤드가 설치될 수도 있다.

Claims

잉크 저장을 위한 다공성 부재를 갖는 잉크 저장부와 잉크 저장부로부터 잉크 카트리지의 외부로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급부를 구비한 잉크 카트리지에 있어서, 상기 잉크 저장부와 잉크 공급부 사이에 배치되어 상기 다공성 부재가 변형되도록 상기 잉크 저장부의 다공성 부재를 가압해주는 잉크 유도 요소와, 상기 잉크 유도 요소를 보유해주는 보유 부재와, 상기 잉크 유도 요소가 잉크 공급부를 향해 활주하는 것을 한정해주는 제한 부재를 포함하고, 상기 잉크 유도 요소는 상기 보유 부재에 의해 활주 가능하게 보유되고, 각 섬유가 상기 잉크 유도 요소의 활주 방향을 따라 제공되는 섬유 다발로서 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 섬유 다발은 상기 섬유들을 함께 보유하도록 그 주연면 주위에 경화 영역을 구비한 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 섬유 다발은 상기 잉크 유도 요소의 주연면으로 결합제를 침투시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 기록 헤드로 이 기록 헤드의 잉크 입구부를 통해 공급되는 잉크를 저장하기 위해, 상기 잉크 공급부는 상기 잉크 입구부에 연결되고, 상기 잉크 유도 요소는 상기 잉크 입구부와 가압 접촉되는 제 1단부와 상기 다공성 부재와 가압 접촉되는 제2 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 제1 단부는 기록 헤드의 잉크 입구부 내의 필터 영역과 가압 접촉하는 영역을 가지며, 이 영역이 상기 필터영역보다 큰 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 카트리지의 잉크 유도 요소는 이 잉크 유도 요소의 상기 잉크 입구부와의 가압 접촉부가 잉크 유도 요소의 주연면 내측에 위치하도록 배치된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지
제6항에 있어서, 상기 가압 접촉부는 잉크 유도 요소의 주연면으로부터 그 반경 방향을 따라 0.5mm이상 격리되어 있는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소가 기록 헤드를 잉크 카트리지와 연결시키는 방향을 따라 활주 이동 가능한 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 활주 거리가 0.1mm 내지 3mm범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 섬유 다발은 0.01mm 내지 0.05mm 범위의 평균 직경을 갖는 폴리에스터 섬유로 제조된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 섬유 다발은 상기 잉크 유도 요소의 주연면으로 결합제를 침투시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제11항에 있어서, 상기 결합제는 폴리에테르폴리올 우레탄인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 외피안에 위치한 상기 카트리지의 잉크 공급부는 잉크 카트리지를 사용할 때 손쉽게 제거될 수 있는 밀봉 부재로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제13항에 있어서, 상기 밀봉 부재와 잉크 유도 요소 사이에 형성된 공간은 상기 잉크 카트리지안에 형성된 공간과 연통되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제13항에 있어서, 상기 밀봉 부재가 알루미늄 박판 필름인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제13항에 있어서, 상기 밀봉 부재가 열융점에 의해 잉크 카트리지와 접촉하는 접촉 층으로써 적어도 한층이 폴리올레핀으로 제조된 다수의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제13항에 있어서, 상기 밀봉 부재와 잉크 유도 요소 사이에 잉크 흡수제가 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제17항에 있어서, 상기 잉크 흡수체는 폴리비닐 알콜과 같은 발포 수지로 제조된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제17항에 있어서, 상기 잉크 흡수체가 열용접에 의해 상기 밀봉 부재에 고정 된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제17항에 있어서, 상기 잉크 흡수체가 상기 밀봉 재료의 접촉 층과 동일한 재료로 제조된 것을 특징으로하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 다공성 부재의 모세관력보다 크고, 상기 잉크 유도 요소의 압력 손실은 20mmAq 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 모세관력이 85mmAg 내지 400mmAg의 범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소 안의 섬유들 사이의 공간의 평균 크기가 0.01mm내지 0.05mm의 범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 잉크를 공급하는 방향을 따른 상기 잉크 유도 요소의 길이는 2mm내지 6mm범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소는 100내지 20개/mm²의 섬유 밀도를 갖는 영역을 구비한것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 유효 직경이 1mm내지 18mm의 범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소는 잉크를 공급하는 방향에서 상기 다공성 부재의 단면의 중심 영역 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소는 잉크를 공급하는 방향에서 상기 잉크 카트리지의 단면의 중심 영역 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소는 잉크를 공급하는 방향에서 상기 다공성 부재의 단면의 중심 영역 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제4항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소는 잉크를 공급하는 방향에서 상기 잉크 카트리지의 단면의 중심 영역 안에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 잉크 공급부는 상기 기록 헤드의 잉크 입구부가 잉크 공급부로 삽입될 때, 잉크 공급부로부터 잉크 카트리지의 안으로 도입되는 공기를 잉크 카트리지의 외부로 빠져나가게 하는 공기 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제31항에 있어서, 상기 공기 통로는 상기 잉크 공급부의 내벽상의 홈으로서 형성된 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제31항에 있어서, 상기 공기 통로는 상기 잉크 카트리지의 외부와 연통되도록 잉크 카트리지의 내부 공간을 통해 공기 연통구와 연통되는 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제31항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 모세관력은 상기 다공성 부재의 모세관력보다 크고, 상기 잉크 유도 요소의 압력 손실은 20mmAq 이하인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제31항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소의 모세관력이 85mmAg내지 400mmAg의 범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
제31항에 있어서, 상기 잉크 유도 요소 안의 섬유들 사이의 공간의 평균 크기는 0.01mm지 0.05mm범위인 것을 특징으로 하는 잉크 카트리지.
다수의 토출구를 갖는 기록 헤드와 상기 항 중 어느 한 항에 따른 잉크 카트리지를 구비한 기록 유니트와, 상기 기록 유니트를 분리 가능하게 장착하기 위해 제공되는 캐리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 장치.
잉크를 토출하기 위한 다수의 토출구를 갖는 기록 헤드와, 제1항 내지, 제26항 중 어느 한 항에 따른 잉크 카트리지를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 유니트.
제38항에 있어서, 공기를 외부로 빠져나가게 하는 공기 통로가 잉크 공급부 안에 형성되는데, 이는 기록 헤드와 잉크 카트리지가 서로 연결될 때 형성되며 잉크 유도 요소와 잉크 공급부의 벽사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 잉크 제트 기록 유니트.