KR100337848B1 - 액체 용기, 액체 공급 시스템 및 이러한 액체 용기를제조하는 방법 - Google Patents

액체 용기, 액체 공급 시스템 및 이러한 액체 용기를제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 액체 용기는, 액체를 그 내부에 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 액체 수용부를 그 내부에 보유하기 위해 용기를 형성하는 외벽과, 액체를 용기 수용부로부터 외부로 공급하기 위한 액체 공급부를 포함한다. 이 내벽은 액체의 배출에 따른 변형에 의해 용기 수용부 내에 부압(negative pressure) 발생 부재가 되도록 배치되고, 또한 사용 환경의 온도 변화에 대해 25% 이하의 탄성 계수 변화를 갖는 재료로 형성된다. 이와 같이 제조된 액체 용기에 의해, 사용 환경의 온도 변화에 관계없이 액체 수용부 내의 부압 특성을 안정화시킴으로써 액체의 안정된 공급을 구현할 수 있다.

Description

액체 용기, 액체 공급 시스템 및 이러한 액체 용기를 제조하는 방법 {LIQUID CONTAINER, LIQUID SUPPLY SYSTEM, AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH LIQUID CONTAINER}
본 발명은 외부로 액체를 공급하기 위해 부압을 사용하는 액체 용기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 액체 용기의 제조 방법 및 액체 공급 시스템에 관한 것이다.
본 출원인에 의해 출원된 일본 특허 출원 공개 제9-267,483호의 명세서에 기재된 바와 같이, 외부 덮개를 형성하는 외벽으로부터 분리 가능한 내벽에 의해 감싸여진 영역(이하 '잉크 수용부'라 함) 안에 수용된 잉크를 저장하는 잉크 탱크는 공지되어 있다.
상술한 잉크 탱크의 외벽은 내벽이 그 안에 수용하고 있는 잉크의 유출에 의해 변형될 지라도 외벽은 거의 변형되지 않도록 내벽보다 충분히 두꺼워야 한다. 또한, 외벽이 내벽과의 사이의 간극 안으로 공기를 유입시키도록 공기 유입구를 마련하고 있다. 내벽의 경우, 용접부(핀치오프; pinchoff)는 내벽이 외벽과 결합될 수 있도록 용접부에 의해 내벽을 지지하도록 제공된다.
이렇게 구성된 잉크 탱크에서는, 잉크의 소모에 의한 변형에 의해 발생된 힘은 내벽의 형상을 최초 상태로 복원시키는 복원력에 의해 발생되는 힘과 함께 내벽에 작용된다. 이는 잉크 용기에 보다 안정적인 부압을 형성하는 데 기여하고, 액체를 공급할 때 잉크 탱크를 이렇게 안정된 부압을 사용하는 데에 보다 양호하게 기능하도록 기여한다.
상술한 일본 특허 출원 공개 공보의 명세서에서는, 잉크 탱크의 내벽 및 외벽은 내충격성이 강화되도록 다른 재료로 된 복수의 층으로 구성되어 있다.
일반적으로, 프린터의 사용 환경은 프린터를 사용하는 지역에 따라 상당히 다르지만, 프린터는 종종 특정 온도를 갖는 환경에서 사용된다.
실제로, 온도가 상당히 변화가능한 지역이나, 하루에도 온도가 상당히 다른 지역이 존재한다. 이에 의해, 본 발명자들은 상술한 바와 같이 온도가 변화될 수있는 조건에서 잉크 탱크를 사용할 때 변형률이 동일할 지라도 부압이 변화되는 것을 발견하였다. 또한, 일정한 특정 온도에서 소정의 부압 특성을 나타낼 수 있는 잉크 탱크일 지라도, 특별히 설정된 온도에 대하여 온도가 상당히 변화되는 환경 조건에 의해 발생될 수 있는 변동에 의해 소정의 부압 특성이 얻어질 수 없는 가능성이 있다. 이러한 경우, 그렇게 특별히 설정된 온도와는 온도가 상당히 다른 환경에서 인쇄를 수행할 때, 기록 헤드로부터 잉크 누설을 방지하도록 회복 처리의 주기를 평상시보다 증가시키는 것과 같은 부압의 조정이 필요하다.
따라서, 본 발명자들은 이러한 관점에서 원인을 면밀히 조사 검토한 결과, 온도 변화에 의해 변화되는 내벽의 재료로 사용되는 수지의 탄성 계수와, 유리 전이점에서의 온도(즉, 분자가 마이크로-브라운 운동을 개시하고 유리로부터 고무로 특성이 변화되는 온도)와, 사용 환경의 온도 간의 관계가 중요함을 새롭게 알게 되었다.
또한, 잉크 탱크는 그 안에 잉크 또는 다른 액체를 수용하므로, 잉크 탱크는 잉크에 대한 접액성(liquid contactness)가 우수하여야 하며(즉, 잉크 탱크는 잉크와 접촉할 때 잉크의 조성에 영향을 미치지 않아야 하며), 양호한 가스 차단성(gas barrier capability)을 가져야 한다. 그러나, 이러한 기능성 수지는 일반적으로 서로 박리될 수 있으므로 수지층을 서로 단단히 접착시키기 위한 층 사이의 접착층이 필요하다.
한편, 상술한 일본 특허 출원 공개 공보의 명세서에 기술된 잉크 탱크는 원통형 파리손(parison)을 단면이 사각 기둥인 금형 안에서 팽창시켜 제조되어, 잉크탱크는 두께 분포를 갖게 된다. 그 결과, 내벽을 복수의 층으로 형성하여야 할 때, 각 층의 중앙부는 각 층의 코너부보다 두껍게 되어 중앙부로부터 코너부로 원만하게 변화되는 두께 분포를 갖게 된다. 복수의 층을 서로 확실히 접촉하도록 하게 하기 위하여 접촉층을 마련한다면, 접촉층의 두께는 중앙부를 중심으로 증가되어, 전체적으로 내벽을 두껍게 만든다.
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 하는 관점에서 설계되었다. 본 발명의 목적은, 사용 환경의 온도 변화에도 불구하고 부압의 특성을 안정시킴으로써 액체의 안정적인 공급을 실현할 수 있는 액체 용기를 마련하고, 이와 함께 이러한 액체 용기를 제조하기 위한 방법과 액체 공급 시스템을 마련하는 것이다.
도1a, 도1b 및 도1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 탱크의 개략도.
도2a, 도2b, 도2c 및 도2d는 도1a 내지 도1c에 도시된 잉크 탱크에 저장된 잉크가 잉크 탱크의 잉크 공급 유닛으로부터 배출될 때 A 내지 D의 순서로의 변화를 개략 도시하는 도면.
도3은 결정질 수지 및 비정질 수지 각각의 탄성 계수와 온도 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도4a, 도4b, 도4c 및 도4d는 본 발명에 따른 잉크 탱크의 제조 공정을 도시하는 도면.
도5는 본 발명에 따른 잉크 탱크의 제조 공정을 도시하는 플로우차트.
도6a, 도6b, 도6c 및 도6d는 본 발명에 따른 잉크 탱크의 제조 공정에서의 각각의 단계를 개략 도시하는 도면.
도7a 및 도7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크 탱크를 개략 도시하는 단면도.
도8a 및 도8b는 잉크 수용부로부터 배출되는 잉크량, 잉크 공급시의 내압,및 잉크 수용부 내로 도입된 공기량 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도9a 및 도9b는 잉크 수용부로부터 배출되는 잉크량, 잉크 수용부 내의 내부 공기량, 및 잉크 수용부의 체적 사이의 관계를 도시하는 그래프.
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 내벽의 3층 구조를 갖는 잉크 탱크의 개략도.
<도면의 주요 부분에 부호의 간단한 설명>
10 : 모세관력 발생 부재용 용기
13A, 13B : 모세관력 발생 부재
50 : 액체 용기
51 : 외벽
53 : 잉크 수용부
54 : 내벽
100 : 잉크 탱크
103 : 잉크 공급부 또는 공급 유닛
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액체 용기는 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 포함한다. 또한, 이러한 내벽은 액체의 배출에 따라 변형됨으로써 액체 수용부 내에 부압을 발생시키는 부재로 되고, 사용 환경의 온도 변화에 대해 25% 이하의 탄성 계수 변화를 갖는 재료로 형성된다.
이렇게 구성된 본 발명의 액체 용기에 의하면, 내벽의 재료가 비정질 수지인지 결정성 수지인지 간에 사용 환경의 온도 변화에 불구하고 부압의 특성을 안정화시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 액체 용기는 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 포함한다. 그리고, 내벽은 액체의 배출에 따라 변형됨으로써 상기 액체 수용부 내에 부압을 발생시키는 부재로 되고, 사용 환경의 최대 온도보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 비정질 수지 재료로 형성된다.
또한, 본 발명의 액체 용기는 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 포함한다. 그리고, 내벽은 산소 불투과층, 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층, 액체 저항층을 포함하는 다중층 구조를 형성하는 부재로 된다. 또한, 액체 저항층은 액체와 접촉하기 위해 최내층으로 제공된다. 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층은 사용 환경의 최대 온도보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 비정질 수지 재료에 의해 형성되고, 내벽은 액체의 배출에 따라 변형됨으로써 액체 수용부 내에 부압을 발생시키도록 구조되어 있다.
비정질 수지는 온도에 영향을 받지 않는 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 거의 일정한 탄성 계수를 갖기 때문에, 내벽을 사용 환경의 최대 온도보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 비정질 수지로 형성한다면, 부압의 특성을 안정화시키는 것이 가능하며, 사용 환경의 온도 변화에도 불구하고 안정적인 액체 공급을 실현할 수 있다.
또한, 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층은 액체 저항층과 산소 불투과층의 사이에 제공된다. 동시에, 이러한 층은 기능성 접착 수지 재료를 함유하도록 구성되거나, 산소 불투과층을 액체 저항층과 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층 사이에 제공하고 이 층 안에 기능성 접착 수지 재료를 함유하도록 하는 것도 가능하다.
이러한 방법으로, 내벽을 형성하는 최외층과 최내층은, 종래 기술에 의해 제조된 것들과 비교할 때, 기능성 접착 수지 재료를 부가하여 내벽의 두께 증가를 억제하는 중간층에 의해 서로 함께 일체로 형성되어, 부압의 변화를 원만하게 한다.
또한, 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층은 사용 환경의 온도 변화에 따라 15% 이하의 탄성 계수 변화를 제공하도록 구성된다.
또, 이러한 층은 액체 공급부를 통해 상기 액체 용기 내로 가스를 유입시킴으로써 액체를 배출시키기 위해 가스-액체 교환을 발생시킬 수 있는 부압 발생 부재용 용기 안에 설치된다.
또한, 본 발명의 액체 공급 시스템에는, 액체 용기의 액체 공급부를 통해 액체 용기 내로 가스를 유입시킴으로써 액체 배출을 위한 가스-액체 교환을 발생시킬 수 있는 부압 발생 유니트의 용기를 마련하고 있다.
본 발명의 액체 용기는 사용 환경의 온도 변화에도 불구하고 부압의 특성을 안정시킬 수 있으므로, 이러한 액체 용기를 사용하는 액체 공급 시스템을 구성함으로써, 부압 발생 부재의 용기안에 정렬된 완충 공간을 보다 감소시키는 것이 가능하다.
또한, 구조를 액체 용기가 부압 발생 부재용 용기에 대한 탈부착이 가능하도록 구성될 수도 있다.
또한, 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 상기 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 상기 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 구비한 액체 용기를 제조하기 위한 본 발명의 방법은, 액체 용기의 외부 형상에 대응되는 주형과, 외벽에 사용하기 위해 주형의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 대략 원통형의 제1 파리손과, 외벽에 사용하기 위한 제2 파리손을 준비하는 단계와, 분리가능하고 사실상 유사한 내벽에 의해 형성된 영역과 외벽에 의해 형성된 영역을 형성하기 위해 주형을 따라 제1 및 제2 파리손을 팽창시키도록 공기를 내부로 취입함으로써 액체 용기의 내벽 및 외벽을 형성하는 단계를 포함한다. 그리고, 내벽에 사용되는 제2 파리손을 준비하는 단계는 산소 불투과층과, 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층과, 액체 저항층을 구비하는 다중층 구조를 준비하는 단계를 포함한다.
이러한 방법으로, 사용 환경의 온도 변화에도 불구하고 안정화된 부압의 특성을 갖는 안정된 액체 공급을 실현할 수 있다.
또한, 내벽에 사용하기 위한 제2 파리손을 준비하는 단계가 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층과 산소 불투과층 사이에 마련된 제2 파리손을 성형하는 단계와 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층을 형성하는 수지 내에 기능성 접착 수지 재료를 함유하는 단계를 더 포함하도록 구성하는 것이 가능하며, 내벽에 사용하기 위한 제2 파리손을 준비하는 단계가 산소 불투과층이 액체 저항층과 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층 사이에 위치할 수 있도록 구성된 제2 파리손을 성형하는 단계와 산소 불투과층을 형성하는 수지 내에 기능성 접착 수지 재료를 함유하는 단계를 더 포함하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 모든 층들을 그 골격 구조로써 주로 에틸렌 또는 프로필렌을 함유하는 재료로 형성하는 것도 가능하다. 그리고, 최내층과 중간층 그리고 최외층을 접착시키는 접착층을 필요로 하는 종래 기술과는 달리 내벽의 두께의 증가를 억제시키면서 액체 용기를 제조하는 것이 가능하다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 설명한다.
도1a 내지 도1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 탱크의 개략도이다. 도1a는 단면도이다. 도1b는 측면도이다. 도1c는 사시도이다. 도2a 내지 도2d는 도1a 내지 도1c에 도시된 잉크 탱크 내에 저장된 잉크가 잉크 탱크의 잉크 공급 유닛으로부터 배출될 때 A 내지 D의 순서로의 변화를 개략 도시하는 도면이다. 여기서, 도2a의 (1), 도2b의 (1), 도2c의 (1) 및 도2d의 (1)은 도1b의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다. 도2a의 (2), 도2b의 (2), 도2c의 (2) 및 도2d의 (2)는 도1a의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도1a 내지 도1c에 도시된 본 실시예의 잉크 탱크(100)는 수납벽을 형성하는 외벽(101)으로부터 분리 가능한 내벽(102)에 의해 둘러싸인 영역(이하, '잉크 수용부'라 한다) 내에서 잉크를 저장한다. 외벽(101)은 잉크 수용부를 내장하는 잉크 수용부의 용기를 구성하도록 배열된다. 또한, 외벽(101)은 내벽(102)의 두께보다 충분히 두껍다. 잉크가 유출될 때 내벽(102)이 변형될지라도 외벽의 변형은 거의없다. 또한, 외벽에 공기 유입구(105)가 제공된다. 내벽에 용접부(핀치 오프, 104)가 제공된다. 내벽은 외벽과 결합하도록 용접부에 의해 지지된다.
여기서, 도1a 내지 도1c에 따라 잉크 탱크를 상세히 설명하기로 한다. 잉크 탱크(100)는 8개의 평탄면으로 구성되고, 원통형 잉크 공급 유닛(103)이 이들 평탄면에 곡면으로서 부가된다. 8개의 평탄면 중, 잉크 공급 유닛(103)의 양 측면 상의 내벽 및 외벽 각각을 위해 최대 면적을 갖는 것은 6개의 코너부[(α1, β1, β1, β1, β1, α1), (α2, β2, β2, β2, β2, α2)]에 의해 구획된다.
최대 면적을 나타내는 내벽의 두께는 실질적으로 다각형 기둥의 각각의 면의 중심 영역 이외의 코너를 형성하는 부분에서 얇다. 이 두께는 각각의 면의 중심 부분으로부터 각각의 코너를 향해 점차적으로 작게 되어 있다. 잉크 저장측은 볼록하게 형성된다. 바꿔 말하면, 이 방향은 변형이 이루어지는 방향과 동일하여, 잉크 수용부의 변형을 증진시키는 효과를 발생시킨다.
여기서, 내벽의 코너는 3개의 면에 의해 형성된다. 결국, 내벽의 코너의 강도는 중심 영역보다 전체적으로 상대적으로 더 크다. 또한, 연장된 평면의 관점에서, 두께는 중심 영역보다 작으며, 이는 후술되는 평면의 이동을 더욱 용이하게 한다. 내벽의 코너를 형성하는 각각의 부분에 대하여 두께를 실질적으로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 잉크 공급 유닛(103)은 약간의 진동 또는 외압이 잉크 탱크에 가해질 때(이하, '초기 상태'라 한다)에도 누설이 발생하는 것을 방지하는 잉크 누설 방지 기능이 제공된 잉크 배출 허용 부재(106)를 통해 잉크 제트 기록 수단(도시안됨)의배출 튜브와 연결된다. 잉크 공급 유닛(103)은 내벽 및 외벽이 잉크 배출 허용 부재(106)의 설비에 의해 용이하게 분리되지 않도록 구성된다. 더욱이, 잉크 공급 유닛은 거의 원통형이며, 후술되는 바와 같이 원통의 곡면이 평탄면과 교차하는 γ1 및 γ2에는 통상의 잉크 제트 기록 수단으로부터의 잉크 토출에 뒤이은 잉크의 배출에 의해 야기되는 내벽의 변형에 의해 이들 교차부가 쉽게 압착되지 않는 특성이 제공된다. 본 실시예에 따르면, 잉크 탱크의 잉크 공급 유닛은 거의 원통형이다. 그러나, 잉크 공급 유닛은 반드시 원통형으로 제한되는 것은 아니다. 잉크 공급 유닛은 다각형 기둥일 수 있다. 또한, 이러한 형상에서, 잉크 공급 유닛의 크기는 잉크 수용부의 크기보다 충분히 작아서, 잉크의 배출에 뒤이은 내벽의 변형에 의해 쉽게 압착될 수 없는 특성을 동일하게 유지할 수 있다. 따라서, 잉크가 완전히 소모된 때에도 내벽 및 외벽이 변형되지 않는 잉크 공급 유닛에서 초기 상태를 여전히 유지할 수 있다.
이 점에 관하여, 잉크 탱크의 외벽(101) 및 잉크 탱크의 내벽(102)은 이들 사이에서 간극을 가지고 위치 관계를 유지하는 것처럼 도1a 내지 도1c 및 도2a 내지 도2d에 개략적으로 나타나 있다. 그러나, 실제로는 내벽 및 외벽은 이들 벽이 분리 가능한 상태에 있을 경우에만 이들을 분리하는 약간의 간극을 가지고 배열되거나 접촉되도록 구성될 수 있다. 따라서, 이들 둘 중의 하나의 경우 또는 초기 상태에 있던 간에, 잉크 탱크는 내벽(102)의 코너(α2, β2)가 외벽(101)의 내부면의 형상을 따라 외벽(101)의 코너(α1, β1)에 적어도 대응하여 위치되도록 형성된다(도2a).
여기서, 다각형 부재에 의해 형성된 잉크 탱크의 코너는 적어도 3개의 면, 더욱 양호하게는 3개의 면의 교차부 또는 이러한 교차부의 연장면에 대응하는 부분을 포함하는 것으로 되어 있다. 여기서, 코너에 부여된 도면 부호 α는 잉크 공급 유닛을 갖는 면에 의해 형성된 코너를 나타내고, 도면 부호 β는 다른 코너를 나타낸다. 후속 첨자 1은 외벽을 나타낸다. 후속 첨자 2는 내벽을 나타낸다. 또한, 잉크 공급 유닛은 실질적으로 원통형이 되도록 형성된다. 여기서, 도면 부호 γ는 원통의 곡면의 교차부 및 평탄면을 나타낸다. 이러한 교차부에서, 외벽 및 내벽은 이에 대응하여 위치된다. 그리고 나서, 이하에서는 이들 부재들은 도면 부호 γ1 및 γ2에 의해서도 각각 나타나 있다. 이 점에 관하여, 약간의 곡면을 갖는 코너를 구성할 수 있다. 이러한 경우에 면들은 다각형 부재의 약간의 곡면을 단지 코너로서 간주함으로써 이러한 곡면이 없는 평탄면으로서 정의된다.
이제, 잉크가 기록 헤드로부터 토출된 후에 잉크 수용부 내의 잉크가 소모되기 시작할 때, 내벽(102)은 최대 면적을 갖는 면의 중심부로부터 잉크 수용부의 체적이 감소되는 방향으로 변형되기 시작한다. 여기서, 외벽은 내벽의 코너의 변형을 억제하는 기능을 한다. 본 실시예의 잉크 탱크에 대하여, 전술된 바와 같이 코너(α2, β2)에 의해 구획된 각각의 코너 위치에서 변화가 거의 없다. 따라서, 잉크 수용부는 부압이 잉크 소모에 뒤이은 변형에 의해 가해진 작용력에 의해 안정화되는 방향으로 기능함으로써, 작용력과 더불어 형상을 초기 상태로 복원시키도록 한다.
이러한 연결부에서, 공기는 공기 유입구(105)로부터 내벽(102)과 외벽(101)사이의 간극으로 도입되어, 잉크가 사용될 때 내벽의 변형을 방해함이 없이 부압을 안정하게 유지하는 기능을 한다. 바꿔 말하면, 내벽과 외벽 사이의 간극에 있는 공기는 공기 유입구(105)를 통해 외부 공기와 연통한다. 이후에, 내벽에 의해 가해진 힘과 기록 헤드의 각각의 토출구에서의 메니스커스에 의해 가해진 힘 사이의 균형에 의해, 잉크 수용부 내의 잉크가 보유된다(도2b).
그리고 나서, 잉크의 상당량이 잉크 수용부로부터 외부로 배출될 때(도2c), 잉크 수용부는 전술한 바와 같이 변형되어서, 내부측을 향한 방향으로의 잉크 수용부의 중심 영역의 안정한 압착 상태를 유지한다. 더욱이, 용접부는 내벽의 변형을 조절하는 것이 된다. 최대 면적을 갖는 면에 인접한 면에서는, 핀치 오프(104)가 제공된 영역에서보다 핀치 오프가 제공되지 않은 부분에서 상대적으로 빨리 시작하여서 외벽으로부터 분리된다.
그럼에도 불구하고, 내벽의 변형이 조절되는 부분의 설비에 의해서만도, 잉크 수용부 내의 잉크가 궁극적으로 충분히 소비되지 않도록 잉크 공급 유닛의 부근에서 내벽의 변형에 의해 잉크 공급 유닛이 방해될 염려가 여전히 있다.
본 실시예에 따르면, 도1c에 도시된 도면 부호 α2에서의 내벽의 코너는 초기 상태의 외벽의 α1에서의 코너와 함께 형성된다. 따라서, 내벽이 변형될 때, 도면 부호 α2에서의 내벽의 코너가 내벽의 다른 부분에 비해 변형되기가 더욱 곤란하여서, 내벽의 변형을 역시 조절한다. 이 점에 관하여, 도면 부호 α2에서의 내벽의 복수개의 코너에 의해 형성된 각도는 본 실시예의 잉크 탱크에 대하여 90°로서 나타나 있다.
여기서, 내벽의 코너 α2의 각도는 외벽의 코너 α1을 구성하는 평탄면 형상을 형성하는 3개의 면들 중 적어도 2개의 면에 의해 형성된 각도로서 정의된다. 바꿔 말하면, 이 각도는 2개의 면들의 연장부가 교차하는 부분의 각도로서 정의된다. 내벽의 코너의 각도는 외벽의 코너의 각도에 의해 정의된다. 이는 제조가 후술되는 제조 공정에서의 조건으로서의 외벽에 의해 실행되기 때문이지만, 내벽 및 외벽은 앞서 설명한 초기 상태에서와 실질적으로 유사하다.
여기서, 도2c에 도시된 바와 같이, 도1c에 도시된 내벽의 코너 α2는 대응하는 외벽의 코너 α1로부터 분리 가능하게 위치된다. 한편, 잉크 공급 유닛을 갖는 면들에 의해 형성된 코너 이외의 내벽의 코너 β2는 도면 부호 α2에 의해 나타내어진 코너와 비교하여 외벽의 대응하는 코너 β1로부터 약간 이격되어야 한다. 그러나, 도1a 내지 도1c와 도2a 내지 도2d에서 나타낸 실시예에 대하여, 대면하는 위치에서의 코너 β는 또한 종종 90°이하의 각도로 형성된다. 따라서, 잉크 수용부를 형성하는 다른 내벽 영역과 비교하여, 초기 상태에 근접한 위치에서 대응하는 외벽과의 관계를 유지할 수 있게 되어서, 내벽에 대한 보조 지지를 수행한다.
더욱이, 도2c에서, 서로 대향하고 최대 표면적을 갖는 면들은 잉크 수용부의 중심 위치가 서로 접촉하도록 거의 동시에 변형된다. [도2c의 (1) 및 도2d의 (1)에서 사선으로 나타낸] 접촉하여 있는 중심 위치들의 부분은 잉크가 더욱 배출됨에 따라 더욱 확장된다. 바꿔 말하면, 잉크가 본 실시예의 잉크 탱크로부터 배출될 때, 최대 면적을 갖는 면과 이에 대향한 면은 최대 면적을 갖는 면과 이에 인접한 면에 의해 형성된 모서리가 절곡되기 전에 서로 접촉한다.
그리고 나서, 잉크 수용부 내의 잉크가 정상적으로 완전히 소모된다(이하, '최종 상태'라 한다). 도2d는 이러한 상태를 도시한다.
이러한 상태에서, 잉크 수용부의 접촉 부분은 잉크 수용부의 거의 전체 영역으로 확장된다. 이때, 내벽의 코너 β2의 일부는 외벽의 대응하는 코너 β1로부터 완전히 이격된다. 한편, 내벽의 코너 α2는 최종 상태에서도 외벽의 대응하는 코너 α1로부터 분리 가능한 위치에 있어서, 최후까지 변형 조절부로서 기능하게 된다.
더욱이, 이러한 경우에, 내벽의 두께에 따라, 용접부(104)는 외벽으로부터 이격될 수 있다. 그러나, 용접부(104)에 제공된 길이 요소에 의해, 변형되는 방향을 조절할 수 있다. 결국, 용접부가 외벽으로부터 이격되는 때에도, 이 변형은 불규칙하지 않다. 궁극적으로 양호한 균형을 유지하면서 변형이 이루어진다.
전술된 바와 같이, 잉크는 본 실시예의 잉크 탱크의 잉크 수용부 내에 저장되고 나서, 잉크가 잉크 공급 유닛으로부터 배출될 때 변화가 이루어진다. 여기서, 잉크 탱크는 변형될 때 변형에 대한 우선 순위를 제공하도록 구성되어, 최대 면적을 갖는 면의 변형으로 시작하여, 최대 면적을 갖는 면과 인접 면들에 의해 형성된 모서리가 절곡되기 전에 이러한 면들이 대향 면들과 접촉하게 하고 나서, 잉크 공급 유닛을 갖는 면들에 의해 형성된 코너 이외의 코너를 이동시킨다.
이제, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 잉크 탱크를 설명하기로 한다.
(제1 실시예)
도1a 내지 도1c에 도시된 잉크 탱크(100)의 내벽(102)은 상이한 재료로 형성된다. 이때, 온도 변화에 의한 부압의 특성이 내벽에 사용된 각각의 재료에 따라 검사된다.
잉크 탱크의 용량이 12cc이고 내벽(102)의 두께가 약 200μm(이하, '최대 두께'라 한다)이며, 잉크 탱크의 폭이 약 10mm이고, 주변 온도가 5℃ 및 35℃인 경우에서, 이하의 표 1에 검사 결과가 나타나 있다.
재료 5℃ 35℃ 부압 특성 변화
PET -95mmAq. -96mmAq. 양호
APL -115mmAq. -110mmAq. 양호
HDPE (비교예) -140mmAq. -30mmAq. 불량
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 부압 특성은 내벽이 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 또는 APL(Apel: 미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤의 등록상표)로 형성된 때 실제로 양호한 조건으로 얻어진다. 그러나, HDPE(고밀도 폴리에틸렌)으로 형성된 비교예를 가지고는 실제로 양호한 부압 특성을 얻을 수 없다. 여기서, APEL(본 명세서에서는 'APL'이라 한다)은 링 조직을 형성하는 골격 조직이 되는 에틸렌 기재를 갖는 일종의 비정질 폴리올레핀 수지이다.
여기서, APL은 유리 전이 온도가 각각 약 80℃ 및 140℃인 비정질 수지이다. 또한, 도3에 도시된 바와 같이, APL 등의 비정질 수지가 사용될 때, 탄성 계수는 유리 전이 온도 미만의 온도에서 거의 일정하다. 이와 반대로, HDPE 등의 결정질 수지가 사용될 때, 탄성 계수는 온도가 유리 전이 온도보다 낮고 온도가 유리 전이 온도보다 높은 범위 내에 있을지라도 온도에 따라 변화하며, 탄성 계수의 변화율은몇몇 경우에 더 크게 된다. 여기서, 도3에서, 도면 부호 D 및 E는 결정질 수지 및 비정질 수지에 각각 대응한다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 유리 전이 온도가 최대 주변 온도보다 높은 비정질 수지를 사용함으로써 사용 환경과 무관하게 안정된 잉크 공급을 수행할 수 있게 된다.
여기서, 표 2는 사용 환경이 5℃ 및 35℃로 각각 설정된 때 주변 온도 변화에 대항하는 저항층으로서 기능하는 APL 또는 HDPE에 의해 형성된 내벽의 탄성 계수와 다른 것들의 변화를 나타낸다.
재료 5℃ 35℃ 탄성 계수 변화 부압 특성 변화
APL 22000 kgf/cm2 20000 kgf/cm2 10% 양호
HDPE 16000 kgf/cm2 8000 kgf/cm2 50% 불량
표 2로부터 명백한 바와 같이, 내벽의 탄성 계수의 변화율이 사용 환경의 최소 온도 및 최대 온도에서 크다면, 잉크 탱크 내에 생성된 부압이 또한 변화한다. 이는 내벽이 잉크의 배출에 뒤이어 변형될 때 본 발명의 잉크 탱크가 부압을 생성하기 때문이다. 도1a 내지 도1c에 도시된 평탄형 잉크 탱크에 대하여, 부압은 최대 면적을 갖는 면의 변형의 복원력의 변화에 의해 주로 생성되고, 이는 잉크의 배출에 뒤이어 최초 상태로 복귀시키려 한다.
내벽(즉, 예컨대 내벽이 2개 층으로 구성된다면 전체적으로는 2층, 그리고 내벽이 3개 층으로 구성된다면 전체적으로 3층)의 탄성 계수의 변화가 작을수록,더욱 양호해진다. 그러나, 실제에 있어서, 내벽의 탄성 계수의 변화율을 잉크 제트 기록의 분야에 사용된 잉크 탱크에 적용 가능한 범위로서 25% 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 주변 온도 변화에 대항한 저항층으로의 기능에 적용되는 바와 같이 15% 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 내벽을 위해 사용되는 종류의 재료에 의해, 사용 환경의 온도 변화에 좌우되지 않고 결정질 또는 비정질인 것과는 무관하게 안정한 잉크 공급을 수행할 수 있게 된다. 15% 이하의 탄성 계수 변화율을 충족시키는 결정질 수지에 대해서는, 다른 것들 중에서 상기 PET(탄성 계수가 23℃의 주변 온도에서 대략 20,000 kgf/cm2임)가 있다.
이 점에 관하여, 사용 환경 온도의 상한이 50℃라면, 유리 전이 온도가 이러한 상한보다 높은 비정질 수지가 사용된다. 그러나, 탄성 계수의 변화율이 5℃ 및 50℃의 온도에서 전술한 범위 내에 있는 재료를 사용할 수 있다.
(제2 실시예)
잉크 탱크(100)의 외벽(101) 및 내벽(102)은 각각 각종의 재료의 사용에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 내벽(102)은 각종의 재료에 의해 제조된 복수개의 층들을 적층함으로써 형성될 수 있다.
본 발명자는 1,000 ㎛ 두께의 PP(폴리프로필렌)의 사용에 의해 외벽(101)을 구성하고, 10 내지 15 ㎛ 두께의 EVOH[EVA(에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 수지)의 가수분해된 물질]에 의해 형성된 최외층(102a)과, 200 내지 230 ㎛ 두께의 APL 및 그 내부의 기능성 결합 수지를 갖는 혼합된 수지에 의해 형성된 중간층(102b)과, 60 ㎛ 두께의 HDPE(고밀도 폴리에틸렌)에 의해 형성된 최내층(102c)으로 모두 서로적층하여 내벽을 구성함으로써 구성예 A로서 잉크 탱크를 준비하였다. 상기 구성예 A의 내벽의 두께는 대략 300 ㎛이다.
최외층은 산소에 대한 가스 차단성이 우수한 산소 불투과층으로서의 EVOH 기능에 의해 형성된다. 또한, 최내층은 잉크와의 액체 접촉이 우수한 잉크 방지층으로서의 HDPE 기능에 의해 형성된다. 또한, 중간층은 제1 실시예의 설명에서 언급된 바와 같은 온도 변화에 대한 탄성 계수의 변화가 작은 환경적인 온도 변화에 대한 저항층으로서의 APL 및 기능성 결합 수지의 혼합된 수지에 의해 형성된다. 이러한 기능예(A)에서와 같이, 우수한 액체 접촉을 갖는 층은 내벽면을 형성하기 위해 잉크 수용부에 가장 근접하게 위치된 최내층을 위해 제공된다. 또한, 가스 차단성이 우수한 층의 제공에 의해, 잉크의 특성이 잉크가 장시간 동안 보유될 때 변하는 것을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
상기 관점에서, EVOH, APL 및 HDPE는 서로 용이하게 분리되기 때문에, 대개 기능성 결합 수지에 의해 형성된 접촉층을 제공할 것이 요구된다. 그러나, 소정의 접촉층이 제공되면, 결국 내벽의 두께가 전체적으로 두꺼워지는 문제점이 발생된다. 이제, 따라서, 본 발명에 따르면, 폴리올레핀에 의해 형성된 기능성 결합 수지는 7:3의 중량비로 펠릿 형태로 중간층의 APL에 첨가된다. APL에 대한 기능성 결합 수지의 첨가에 의해, 최외층 및 최내층은 분리 가능하게 될 수 없도록 중간층과 일체로 형성될 수 있다.
또한, 최외층 및 중간층이 교환되는, 즉 최외층이 APL에 의해 형성되고, 중간층이 EVOH에 의해 형성되고, 기능성 결합 수지는 APL에 첨가되는 대신에 EVOH에첨가되는 방식으로 구성하는 것이 가능할 수도 있다. 그러나, 기능성 결합 수지가 EVOH에 첨가되면, 가스 차단성은 저하된다. 따라서, 서두에 기재된 바와 같이, 중간층은 APL에 의해 형성되고, 기능성 결합 수지는 APL에 첨가되도록 구성하는 것이 바람직하다.
기능성 결합 수지의 첨가비가 펠릿 상태의 중량비의 관점에서 APL의 비를 6:4보다 크게 되도록 구성되면, APL 및 결합 수지에 의해 형성된 중간층은 제1 실시예의 설명에서 언급된 바와 같은 온도 변화에 대한 부압의 변화를 주로 결정할 수 있는 층이 된다.
또한, 최외층, 중간층 및 최내층은 서로 분리될 수 없도록 일체로 된 상태에서, 최외층의 탄성 계수 및 최내층의 탄성 계수의 변화비는 중간층이 제1 실시예의 설명에서 언급된 바와 같은 온도 변화에 대한 부압의 변화를 주로 결정하는 층으로서 기능하도록 된 인자일 수도 있다. 그러나, 상기된 구성예 A에 대해, 중간층은 중간층의 비가 최외층 및 최내층에 대해 70 % 이상이기만 하면 목표층으로서 기능할 수 있다는 것이 확인된다.
상기 관점에서, 중간층의 APL은 링형 올레핀 공중합체에 의해 형성되고, 기능성 결합 수지는 폴리올레핀에 의해 형성되고, 외벽은 PP에 의해 형성된다. 따라서, 구성예 A의 잉크 탱크는 우수한 리사이클링 성질을 갖는다.
또한, 본 발명자는 잉크 탱크의 각각의 구조를 나타내기 위해 구성예 B, C 및 D를 준비하였다.
구성예 B는 1,000 ㎛ 두께의 PP의 외벽과, 10 ㎛ 두께의 EVOH의 최외층, 150내지 200 ㎛ 두께의 APL 및 그 내부의 기능성 결합 수지를 내부에 갖는 혼합된 수지의 중간층, 및 10 ㎛ 두께의 PP의 최내층을 적층함으로써 형성된 내벽이 형성된다.
구성예 C는 1,000 ㎛ 두께의 HIPS(내충격성 폴리스티렌)의 외벽과, 20 ㎛ 두께의 PP 및 기능성 결합 수지의 최외층, 10 ㎛ 두께의 EVOH의 제1 중간층, 150 내지 200 ㎛의 APL 및 그 내부의 기능성 결합 수지를 갖는 혼합된 수지의 제2 중간층, 및 10 ㎛ 두께의 PP의 최내층을 적층함으로써 형성된 내벽이 형성된다.
구성예 D는 1,000 ㎛ 두께의 PP의 외벽과, 200 ㎛ 두께의 APL의 최외층, 20 ㎛ 두께의 EVOH 및 그 내부의 기능성 결합 수지를 갖는 혼합된 수지의 중간층, 및 50 ㎛ 두께의 PP의 최내층을 적층함으로써 형성된 내벽이 형성된다.
또한, 본 발명자는 1,000 ㎛ 두께의 HIPS에 의해 형성된 외벽과, 250 ㎛ 두께의 PP의 사용에 의해 형성된 내벽이 형성된 비교예를 준비하였다.
표 3은 각각 가스 차단성, 내벽의 흡습성, 온도 변화에 대한 부압의 특성에 관해 상기된 각각의 구성예와 비교예 사이의 비교의 결과를 나타내고 있다. 표 3에서, ◎는 특성이 충분히 만족스럽고 안정적이라는 것을 나타내고, ○는 특성이 실용적인 범위에서 만족스럽고 안정적이라는 것을 나타내고, △는 특성이 약간 불만족스럽고 안정성이 약간 떨어지는 것을 나타내고, ×는 특성이 만족스럽지 못하고 시간에 따라 상태가 변화되는 것을 나타낸다.
구성예 가스 차단성 내벽의 흡습성 온도 변화에 대한 부압의 특성 변화
A ◎ △ ◎
B ◎ △ ○
C ◎ ◎ ○
D ○ ◎ ○
비교예 × ◎ ×
구성예 A 및 B에 사용된 EVOH는 흡습성을 갖기 때문에, 가스 차단성이 최외층의 EVOH가 습기를 흡수할 때 변한다는 걱정이 있다(그러나, 내벽은 외벽과 내벽 사이의 공간에 의해 형성된 간극으로 외부 공기에 무관하여, 내벽은 외부 공기에 직접 노출된 상태와 비교하여 보호된다). 한편, 구성예 C 및 D에 대해, EVOH에 의해 형성된 층은 PP 또는 APL에 의해 형성된 최외층에 의해 보호되어, 내벽의 흡습을 억제한다.
본 명세서에서, 상기 설명에 대해, 실시예는 EVOH로 산소 불투과층을 형성하고, PP 또는 PE로 잉크 방지층을 형성하고, APL로 환경적인 온도 변화에 대한 저항층을 형성하는 것을 나타내고 있다. 또한, EVOH 또는 PET로 산소 방지층을 형성하고, PP, PE, NORYL(미국 GE Plastics, Inc.의 등록 상표) 또는 폴리설폰으로 잉크 방지층을 형성하고, 환경적인 온도보다 높은 유리 전이 온도를 갖는 비정질 수지, PET 또는 PBT(폴리-부틸렌 테레프탈레이트)로 환경적인 온도 변화에 대한 방지층을 형성하는 것이 가능할 수도 있다.
이제, 본 실시예의 잉크 탱크를 제조하는 방법에 대해 상세하게 설명될 것이다.
본 발명에 의해 제공된 잉크 탱크는 수지 재료를 성형함으로써 형성된 이중벽 구조를 채택하고 있다. 외벽은 강도를 제공하도록 두껍게 제조되고, 내벽이 얇게 제조되도록 연질 재료가 사용된다. 따라서, 잉크 탱크 내에 수용된 잉크의 부피 변화를 따르는 것이 가능하게 된다. 내벽을 위한 잉크 방지층을 갖는 재료와, 외벽을 위한 내충격성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 대해, 송풍 공기를 사용하는 중공 성형법은 잉크 탱크를 제조하는 방법에 채택된다. 이는 잉크 탱크를 형성하는 벽들이 기본적으로 연신되지 않는 수지의 사용에 의해 구성되기 때문이다. 상기 방식으로, 잉크 수용부를 형성하는 내벽은 모든 방향으로 실질적으로 부압을 견디도록 되어 있다. 따라서, 잉크 탱크의 내벽 내에 수용된 잉크가 소정의 방향, 특히 잉크가 어느 정도 소비된 상태에서 스윙되더라도, 잉크 탱크의 내벽은 잉크를 신뢰성 있게 보유할 수 있어서, 잉크 탱크의 전체적인 내구성을 개선시킨다.
중공 성형법으로서, 특히 사출 성형법 , 직접 중공 성형법 및 이중벽 중공 성형법이 있다. 본 실시예에 대해, 직접 중공 성형법은 기본적으로 연신되지 않는 수지의 사용에 의해 상기 기능적인 효과를 얻도록 채택된다.
이제, 도4a 내지 도7b를 참조하여, 본 실시예의 잉크 탱크를 위한 직접 중공 성형법을 사용하는 제조 공정이 상세하게 설명될 것이다.
도4a 내지 도4d는 본 발명에 따른 잉크 탱크의 제조 공정을 도시하는 도면이다. 도5는 본 발명에 따른 잉크 탱크의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이다. 도6a 내지 도6d는 본 발명에 따른 잉크 탱크의 제조 공정의 각각의 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다. 본 명세서에서, 도면 부호 1은 잉크 탱크의 최대 표면적을 나타내고, 도면 부호 2는 상기 경우에 중심 부분의 잉크 탱크의 모서리면에 평행한 섹션을 나타낸다.
도4a 내지 도4d에는 내벽 수지를 공급하는 주 어큐뮬레이터(201), 내벽 수지를 압출하는 주 압출기(202), 외벽 수지를 공급하는 부 어큐뮬레이터(203) 및 외벽 수지를 압출하는 부 압출기(204)가 도시되어 있다.
우선, 내벽에 적절한 주 압출기로부터 압출된 수지와, 외벽에 적절한 부 압출기로부터 압출된 수지는 차례로 중공 원통형 주형 내로 압출된다. 상기 경우에, 내부측 상의 수지 및 외부측 상의 수지는 아무런 문제없이 접촉될 수도 있거나, 모두는 수지가 공급될 때 아무런 문제없이 접촉되지 않는다. 또한, 수지가 부분적으로 접촉되도록 구성되는 것도 가능하다. 본 명세서에서, 상기 경우에, 내부 수지 및 외부 수지가 접촉된 표면에 대해, 각각 수지들이 서로 용융 결합되지 못하게 하거나, 주형 내로 공급될 때 화학 화합물을 수지들 중 하나에 첨가함으로써 수지들을 분리 가능하게 하는 재료를 선택할 필요가 있다. 또한, 잉크와의 액체 접촉 및 양호한 구성을 고려하여 동일한 종류의 재료를 사용할 것이 요구되면, 다른 종류의 재료가 접촉면 상에 위치되고, 내벽에 사용된 재료 또는 외벽에 사용된 재료가 다층 구조로 형성되도록 수지를 공급하는 것이 가능할 수도 있다. 본 명세서에서 원주 전체에 걸친 내부 수지의 공급을 균일화시키는 것이 이상적이지만, 내부 압력의 변화를 용이하게 따를 수 있도록 공급이 국부적으로 적게 될 수도 있다. 공급을 국부적으로 적게 하는 방법은 목표 잉크 탱크의 내부 구조에 의해 또는 형성부를주형 내로 공급되는 수지의 방향으로 배열하도록 선택될 수도 있다.
상기 방식으로 공급된 외벽 수지 및 내벽 수지는 링(205)을 통해 주형(206) 내로 공급된다(단계 S301 및 단계 S302). 다음에, 제1 및 제2 파리손(207)은 파리손(207)을 형성하기 위해 모두 형성되며, 외부 공기를 하강시킨다. 상기 관점에서, 잉크(액체) 방지층, 환경적 온도 변화에 대한 방지층(비정질 수지층) 및 산소 불투과층을 적층함으로써 형성된 수지는 내벽 수지로서 준비된다. 여기에서, 환경적인 온도 변화에 대한 방지층을 형성하는 수지는 기능성 결합 수지를 포함한다.
이제, 내부에 형성된 파리손(207)을 개재시키도록 배열된 금속 주형(208)은 도4b에 도시된 상태로부터 도4c에 도시된 상태로 이동되어, 파리손(207)을 개재시킨다(단계 S304).
계속해서, 도4c에 도시된 바와 같이, 공기는 금속 주형(208)과 어울리는 형상을 형성하는 중공 성형법을 수행하기 위해 공기 노즐(209)로부터 주입된다(단계 S305). 여기에서, 도6a는 내벽 및 외벽이 간극 없이 근접하게 접촉되는 상기 경우의 잉크 탱크의 상태를 개략적으로 도시하고 있다. 또한, 주형의 온도를 성형할 때 표준 온도에 대해 ±30℃ 범위 내에서 조정하는 것이 바람직하다. 그러면, 제조될 때 잉크 탱크의 각각의 벽의 두께의 개별적인 편차를 감소시키는 것이 가능해진다.
이제, 잉크 공급 유닛의 내벽 및 외벽을 제외한 부분들의 내벽 및 외벽은 벗겨진다(분리된다)(단계 S306). 도6b는 필링(peeling)이 진공 흡인 수단에 의해 수행되는 단계 S306에서 잉크 탱크의 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 진공흡인 수단을 제외한 다른 수단에 의해 내벽 및 외벽을 벗겨내는 방법으로서, 서로 다른 열팽창 계수(수축율)를 갖는 재료들이 내벽 및 외벽을 각각 형성하는 성형 수지에 사용되는 수단이 있다. 상기 경우에, 성형된 제품의 온도가 중공 성형 후 저하될 때 자동적으로 필링을 수행하여 제조 공정수를 감소시키는 것이 가능해진다. 또한, 파리손이 중공 성형 시에 주형들에 의해 개재된 부분 상에 외력을 인가함으로써 성형 후 내벽 및 외벽을 벗겨내는 것이 가능하다. 그러면, 이와 같이 형성된 간극은 공기와 연통되고, 외부 공기와의 연통구로서 사용된다. 상기 방법은 바람직한데, 이는 잉크 제트용 잉크 용기를 제조하는 단계수를 감소시킬 수 있기 때문이다.
내벽 및 외벽이 상기된 바와 같이 벗겨진 후, 잉크가 주입된다(단계 S307). 상기 경우에, 잉크가 주입되기 전, 잉크 수용부는 압축 공기의 사용에 의해 초기 상태에서와 거의 동일한 형상으로 되고(도6c 참조), 다음에, 잉크가 주입될 수도 있거나, 잉크 수용부가 초기 상태에서와 같은 형상이 되도록 배열될 때의 압력으로 잉크를 주입하는 것이 가능할 수도 있다.
또한, 주입된 잉크량은 잉크 용기 부분의 부피의 대략 90 %이하이다. 그러나, 잉크는 잉크 탱크가 놓인 환경의 변화에 잉크 탱크가 용이하게 대처할 수 있도록 간극 내에 거의 100 % 주입된다. 그러면, 외부로의 잉크 누설은 외력이 인가될 때, 온도 변화, 또는 기압 변화에도 방지된다.
도6d는 잉크 분사의 완료 후 잉크 탱크의 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 이러한 상태에서, 잉크 탱크의 내벽 및 외벽은 잉크가 유출된 때 분리 가능하도록 제조된다. 다음에, 잉크가 주입된 후, 잉크 유출 허용 부재가 설치된다(단계 S308).
상기된 각각의 단계들을 통해, 본 실시예의 잉크 탱크가 제조되었다.
(제3 실시예)
도7a 및 도7b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크 탱크를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도7a는 제3 실시예의 잉크 탱크가 본 발명에 따라 적용된 액체 공급 시스템을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도7b는 액체 공급 시스템의 주요 부분을 도시하는 단면도이다.
이후에서, 액체 공급 시스템을 모세관력 발생 부재용 용기 및 액체 용기로 나누어 도7a 및 도7b에 도시된 액체 공급 시스템에 대해 설명될 것이다.
(1) 모세관력 발생 부재용 용기
본 실시예에 대해, 모세관력 발생 부재용 용기는 부압 발생 부재인 모세관력 발생 부재와 접촉되고, 동시에 상기 부재에는 액체를 액체 용기로부터 유도하는 연통 유닛으로서의 연통 튜브(가스-액체 교환 통로)가 제공된다. 또한, 모세관력 발생 부재용 용기(10)에는 제1 모세관력 발생 부재(13A) 및 제1 모세관력 발생 부재와 근접하게 접촉된 제2 모세관력 발생 부재(13B)가 제공된다. 이들 사이의 경계면(13C)은 사용시의 자세에서 연통 튜브의 상부 단부 위해 연통 유닛으로서 설치된다.
복수의 부재로 분리되는 모세관력 발생 부재에 의해, 그 사이의 경계면은 사용시의 자세에서 연통관(14)의 상단부 위의 공기 연통 유닛과 같이 설치된다. 그래서, 잉크가 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내에 모두 있으면, 상부의 모세관력 발생 부재(13A) 내에 수용된 잉크 다음에 하부의 모세관력 발생 부재(13B) 내에 수용된 잉크를 소모하는 것이 가능하다. 또한, 기체-액체 경계면이 환경 변화로 인해 변화된다면, 잉크는 제2 모세관력 발생 부재(13B) 내에 그리고 초기에 2개의 모세관력 발생 부재 사이의 경계면(13C)의 부근에 채워진 다음, 잉크는 제1 모세관력 발생 부재(13A) 내로 진행된다. 따라서, 제2 모세관력 발생 부재(13B)의 섬유질 방향으로의 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10)의 완충 공간(16)이 아닌 다른 완충 영역을 안정하게 고정하는 것이 가능하다. 또한, 제2 모세관력 발생 부재의 모세관력이 제1 모세관력 발생 부재(13A)의 모세관력보다 상대적으로 크면, 잉크가 본 실시예에 사용될 때 위에 위치되는 모세관력 발생 부재(13A) 내의 잉크를 신뢰성 있게 소모하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예의 경우에, 제1 모세관력 발생 부재(13A)와 제2 모세관력 발생 부재(13B)의 경계층들은 가압되어 접촉한다. 그 결과, 압축비는 다른 위치보다 모세관력 발생 부재(13A, 13B)의 경계층들의 부근에서 더 크다. 즉, 제1 모세관력 발생 부재(13A)에 의해 발생된 모세관력이 P1로서 주어지고, 제2 모세관력 발생 부재(13B)에 의해 발생된 모세관력이 P2로서 주어지고, 모세관력 발생 부재들 사이에서 경계층에 밀접한 영역의 경계면(13C)에 의해 발생된 모세관력이 PS로서 주어진다면, 이들 사이의 관계는 P1 < P2 < P3 이다. 이렇게 강한 모세관력을 갖는 경계층을 구비함으로써, 묽거나 진한 농도가 고려되는 P1 및 P2의 모세관력의 범위가 각각의 모세관력 발생 부재의 힘의 농도의 변동과 중첩되더라도 전술한 작용을 신뢰성 있게 나타내는 것이 가능한데, 왜냐하면, 전술한 조건을 만족시킬 수 있는 경계면 상의 모세관력이 유효하기 때문이다.
여기에서, 본 실시예에 대한 경계면(13C)을 형성하기 위한 방법에 대하여 설명하기로 한다. 본 실시예의 경우에, P2 = 110 mmAq의 모세관력을 갖는 올레핀 섬유질 수지 재료[2 데니르(denier)]는 제2 모세관력 발생 부재(13B)의 구조적 재료로서 사용된다. 그 경도는 0.69 kgf/mm 이다. 여기에서, 모세관력 발생 부재의 경도는 15 mm 직경의 가압 로드의 사용에 의해, 그리고 다음으로 하강량에 대한 반발력의 경사에 의해 모세관력 발생 부재에 대하여 용기(10) 내로 밀어질 때 모세관력 발생 부재의 반발력을 측정함으로써 얻어진다.
한편, 제2 모세관력 발생 부재(13B)로서 사용된 것과 같은 올레핀 섬유질 수지 재료가 그 구성 재료와 같은 제1 모세관력 발생 부재(13A)에 대하여 사용되더라도, 그 모세관력은 제2 모세관력 발생 부재(13B)의 모세관력보다 P2 = -80 mmAq 만큼 더 작으며, 또한 섬유질 재료의 섬유 직경은 더 두꺼우며(6 데니르), 흡수제의 강성은 1.88 kgf/mm 보다 더 높게 된다.
이 방식에서, 모세관력 발생 부재는 모세관력이 작은 모세관력 발생 부재(13B)가 모세관력 발생 부재(13A)보다 더 견고하게 되도록 결합된다. 다음, 이들 부재가 가압 하에서 접촉되므로, 본 실시예의 모세관력 발생 부재들(13A, 13B) 사이의 경계면은 제1 모세관력 발생 부재(13A)가 찌부러질 때 P1 < P2 < PS 의 조건으로 모세관력의 강도를 제공하는 것을 가능하게 한다. 또한, P1과 P2 사이의 차이를 임의의 환경 하에서의 P1과 P2 사이의 차이보다 더 크게 하는 것이 가능해진다.
이러한 관점에서, 모세관력 발생 부재의 접촉부의 하단부를 도7b에 도시된 바와 같이 연통관이 서로에 대하여 국부적으로 떨어지게 함으로써 간극(19)을 형성하는 것이 가능할 수도 있다.
(2) 액체 용기
본 실시예의 액체 용기(잉크 탱크, 50)는 용기를 형성하는 하우징(외벽, 51)과, 전술한 실시예의 각각과 같이 하우징의 내면과 동일하거나 유사한 내면을 갖는 벽(내벽, 54)과, 내부에 잉크를 수용하는 잉크 수용부(53)와, 모세관력 발생 부재에 대한 용기 내로 액체 용기(53) 내의 잉크를 유출하기 위해 모세관력 발생 부재에 대한 용기의 기체-액체 교환 통로(14)와 연결된 잉크 유출구(52)를 포함한다. 본 실시예에서, O 링이나 다른 밀봉 부재(57)는 연결부로부터의 잉크 누설 및 외부의 공기가 연결부 내로 유입되는 것을 방지하기 위해 잉크 유출구와 기체-액체 교환 통로 사이의 연결부에 대하여 제공된다. 내벽(54)은 가요성이 있으며, 잉크 수용부(53)는 내부에 수용된 잉크의 유출을 따라 변형 가능하게 만들어진다. 또한, 내벽(54)에는 용접부[핀치 오프, 56]가 제공된다. 다음, 내벽은 외벽과 결합하는 용접부에 의해 지지된다. 또한, 대기 연통구(55)는 외벽이 내벽과 외벽 사이의 간극으로 외부 공기를 유입시키는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다.
여기에서, 본 실시예의 액체 용기는 원통형 잉크 유출구(52)가 만곡면으로서 부가되는 직사각형 평행 육면체를 형성하는 6개의 평면으로 구성된다. 이러한 직사각형 평행 육면체의 최대 표면적은 도7a 및 도7b에 직접 표시되어 있다. 다음,내벽(54)의 두께는 직사각형 평행 육면체를 형성하는 평면들의 각각의 중심부보다 정점부[이하, 정점부가 정밀하게 만곡된 표면 형상을 형성하는 경우를 포함하여 '케이너스(caners)'라고 함] 상에서 더 얇다. 두께는 잉크 용기(53)의 내측면 상에 볼록 형상을 제공하도록 각각의 중심부로부터 각각의 모서리까지 점진적으로 얇게 된다. 즉, 이 방향은 이하에 설명될 변형을 촉진시키는 효과를 유발하는 각각의 평면의 변형 방향과 동일하다.
또한, 내벽의 케이너스는 3개의 면에 의해 형성된다. 그 결과, 내벽의 케이너스의 강도는 중심부의 강도보다 더 크다. 또한, 표면 연장에 있어서, 모서리의 두께는 중심부의 두께보다 더 작으므로, 각각의 평면들이 이동하도록 한다. 여기에서, 각각의 모서리를 형성하는 부분의 두께를 각각 실질적으로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
그런데, 도7a 및 도7b가 개략도이므로, 잉크 용기의 외벽(51)과 내벽(52) 사이의 위치 관계가 이 벽들이 서로로부터 간극이 있게 이격되는 것처럼 나타난다. 그러나, 특히, 외벽과 내벽은 분리 가능하거나 서로에 대하여 접촉하게 만들어질 수도 있으며 또는 약간의 간극이 있게 배열되도록 구성될 수도 있다.
내부에 변형 가능한 잉크 수용부를 구비한 액체 용기(50)는 어떠한 경우에도 외부의 공기가 잉크 용기 내로 유입되지 않으면서 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10)로 내부의 잉크를 공급할 수도 있다. 반면에, 잉크는 외부의 공기가 잉크의 소모에 따라 액체 용기(50) 내로 유입될 때에도 즉시 모세관력 발생 부재로 공급되지 않는다. 또한, 외부 공기가 액체 용기(50)로 유입됨에 따라, 액체용기(50) 내의 용기는 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10)로 즉시 공급된다. 이러한 경우들은 잉크 수용부(53)와 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 사이의 부압의 동적 및 정적 균형에 좌우된다.
그러면, 이하에서, 이러한 운동에 대한 특정 예를 설명하기로 한다. 본 발명에 따라 배열된 구조에 의해, 종래의 잉크 탱크(시기에 있어 종래의 기체-액체 교환과 다름)의 구조와 다른 기체-액체 교환 작업은 어떤 경우에 실행될 수도 있다. 기체-액체 교환이 이루어질 때 잉크 수용부(53)로부터의 잉크 유출과 잉크 수용부(53)로의 공기 유입 사이의 시간 지연으로 인해, 잉크가 신속하게 소모되거나 환경이 변화되거나 진동과 같은 외력이 가해지더라도 완충 효과 또는 지연 시간에 의해 안정된 잉크 공급을 유지하는데 있어 신뢰성이 증가된다.
그런데, 먼저, 잉크 소모의 작업에 대해 간략하게 설명하기로 하면, 용기(50) 내의 잉크가 도7a에 도시된 바와 같이 소모될 때까지 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10) 상에 액체 용기(50)의 설치를 시작한다.
액체 용기(50)가 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10)와 연결되면, 잉크는 압력이 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10) 및 액체 용기(50)와 동일하게 될 때까지 이동하므로, 시작 상태에서 사용되는 것을 가능하게 한다. 그 다음, 잉크 소모가 액체 토출 기록 수단[도7a에 도시된 바와 같이 토출구(61)와 잉크 유출관(62) 등이 구비된 기록 헤드 유닛(60)]의 사용에 의해 시작되면, 잉크 수용부(53) 및 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내에 모두 보유된 잉크가 먼저 소모되며, 동시에 잉크 수용부(53) 및 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내에서 모두 발생된 정압의 값이 증가하게 되는(잉크 공급의 제1 상태 : 도8a의 영역) 방향으로 균형을 잡는다.
다음, 모세관력 발생 부재가 외부 공기를 잉크 수용부(53)로 유입시키면서 실질적으로 일정한 부압이 잉크 유출에 대항하여 유지되는 기체-액체 교환 조건(제2 잉크 공급 상태 : 도8a의 B 영역)을 통해, 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10) 내에 남아 있는 잉크가 소모된다(도8a의 C 영역). 이러한 관점에서, 도8a는 이 경우에 잉크 공급구(12) 내에서 부압의 변화 비율의 일 예를 도시한 도면이다. 가로 좌표의 축은 잉크 공급구로부터 외부로 유출된 잉크의 양을 나타내며, 세로 좌표의 축은 부압(잉크 공급구 부분의 정압)을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 잉크 탱크가 외부 공기를 잉크 수용부(53)로 유입시키지 않고 잉크 수용부(53) 내의 잉크를 사용하는 과정이 있다. 따라서, 이러한 잉크 공급 과정(제1 잉크 공급 조건)에서, 잉크 용기(50)의 내부 용량이 제한되며, 결합될 때 잉크 수용부(53)로 유입된 공기에 대하여 주의가 있어야 한다. 따라서, 액체 용기(50)의 내부 용량에 대한 제한이 용이할지라도 잉크 탱크가 환경 변화에 대처할 수 있는 이점이 있다.
또한, 액체 용기(50)가 전술한 영역(A, B, C)들 중 어느 하나에서 교환되더라도, 부압을 안정하게 발생시키고 잉크 공급 작업을 신뢰성 있게 실행하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 잉크 탱크의 사용에 의해, 액체 용기(50) 내의 잉크가 거의 완전히 사용될 수 있을 뿐만 아니라 액체 용기들이 교체될 때 공기가 기체-액체 교환 통로(14) 내에 수용될 수도 있다. 액체 용기(50)가 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내에 보유된 잉크의 양에 관계없이 교체될 수 있으므로, 종래 기술에서 필요한 잉크 잔류 검출 기구를 구비할 필요 없이 교환 가능한 액체 용기(50)를 제조하는 잉크 공급 시스템을 제공하는 것이 가능하게 된다.
여기에서, 다른 관점에서 본 도8b를 참조하면서, 전술한 잉크 소모의 과정에 있어 일련의 작업에 대하여 설명하기로 한다.
도8a에서, 가로 좌표의 축은 시간을 나타내며, 세로 좌표의 축은 잉크 수용부로부터의 잉크 유출량과 잉크 수용부로 유입된 공기량의 일 예를 나타낸다. 여기에서, 잉크 제트 기록 헤드로부터 토출된 잉크의 양은 이러한 시간 경과에서 일정한 것으로 가정된다. 실선 (1)은 잉크 수용부(53)로부터의 잉크 유출량을 나타낸다. 실선 (2)는 잉크 수용부(53)로 유입된 공기량을 나타낸다.
t = 0 내지 t = t1 의 영역은 도8a의 기체-액체 교환 영역에 대응한다. 이 영역에서, 잉크는 헤드로부터 토출되는 한편, 전술한 바와 같이 모세관력 발생 부재(13A, 13B)로부터 잉크의 유출과 잉크 수용부로부터 잉크의 유출 사이에 균형이 잡힌다.
다음, t = t1 내지 t = t2 의 영역은 도8a의 기체-액체 교환 영역[영역(B)]에 대응한다. 이 영역에서, 기체-액체 교환은 부압 균형에 기초하여 실행된다. 도8b에서 실선 (1)로 표시된 바와 같이, 잉크는 공기가 잉크 수용부(53)(실선 (2)로 표시된 단계에 의해 표시된 것과 같음) 내로 유입될 때 잉크 수용부(53)로부터 유출된다. 이 때, 잉크는 잉크 수용부로 유입되는 공기량과 동일한 양으로 잉크 수용부(53)로부터 직접 유출될 필요가 없다. 여기에서, 잉크는 예를 들어 공기의 유입으로 인해 특정 시간이 경과한 다음 최종적으로 유입된 공기량과 동일한 양으로 유출된다. 도8b로부터 분명한 바와 같이, 본 발명을 실시한 잉크 탱크의 기체-액체 교환은 잉크 수용부가 변형 가능하게 만들어지지 않은 종래의 잉크 탱크에 비하여 시간 지연을 갖는다. 다음, 전술한 바와 같이, 이 작업은 기체-액체 교환 영역에서 반복된다. 특정 지점에서, 공기량과 잉크의 양은 잉크 수용부(53)에서 역전된다.
t = t2 에 이어, 작업은 도8a에 도시된 기체-액체 교환[영역(C)] 다음의 영역에 도달한다. 이 영역에서, 잉크 수용부(53) 내에 가해진 압력은 전술한 대기압과 실질적으로 같게 된다. 이에 따라, 용기(50)는 잉크 수용부(53)의 내벽의 탄성에 의해 초기 상태(초기 사용 전의 상태)로 복귀되도록 작동한다. 그러나, 용기는 소위 좌굴로 인해 초기 상태로 완전히 복귀될 수 없다. 그 결과, 잉크 수용부(53)로 유입된 공기의 최종 양(Vc)은 V > Vc 가 된다. 그럼에도 불구하고, 다음 상태는 잉크 수용부(53) 내의 잉크가 완전히 사용된 상태이다.
전술한 바와 같이, 본 발명을 실시한 구조의 기체-액체 교환 작업의 특징적인 현상은 기체-액체 교환 중의 압력의 변화[즉, 도8a의 진폭(r)과 사이클(s)]가 종래의 기체-액체 교환을 수행하는 잉크 탱크 시스템의 변화보다 상당히 큰 것이다.
이것은 기체-액체 교환이 실행되기 전에 잉크 수용부로부터의 잉크 유출로 인해 내벽(54)이 탱크의 내측 방향으로 변형된 상태에 있기 때문이다. 다음, 내벽(54)의 탄성에 의해, 외부로 향하는 힘은 잉크 수용부(53)의 내벽(54) 상에 항상 작용하게 된다. 그 결과, 기체-액체 교환 시에 모세관력 발생 부재(13A, 13B)와 잉크 수용부(53) 사이의 압력차를 용이하게 하는, 잉크 수용부(53)로 유입되는 공기량은 종종 전술한 소정량보다 더 많게 된다. 그래서, 잉크는 잉크 수용부(53)로부터 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10)로 더 많이 유출되는 경향이 있다. 반면에, 변형 가능하지 않은 잉크 수용부를 구비한 구성의 종래의 시스템은 특정량의 공기가 잉크 수용부로 유입되자마자 모세관력 발생 부재에 대한 용기로 즉시 잉크를 유출한다.
예를 들어, 인쇄가 100% 효율 모드(전체 인쇄면에 대하여 인쇄되는 모드)로 실행된다면, 대량의 잉크가 일시에 헤드로부터 토출된다. 다음, 따라서 잉크는 탱크로부터 갑자기 유출된다. 그러나, 본 발명의 잉크 탱크에 의하면, 잉크는 잉크 저장을 방지하는 것을 가능하게 하기 위해 종래의 시스템보다 종종 많은 기체-액체 교환에 의해 유출되며, 그래서 이러한 관점에서 신뢰성을 향상시킨다.
또한, 본 실시예의 구성에 의하면, 잉크는 잉크 수용부(53)가 내부 방향으로 변형되면서 유출되며, 완충 효과가 운반시의 진동과 환경 변화 등과 같은 외부 요인에 대하여 여전히 높게 되는 효과를 더 갖는다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 액체 공급 시스템은 부압의 미세한 변화를 용이하게 할 수 있으므로 액체 수용부(53)가 배열된다. 또한, 본 실시예의 구성에 의하면, 공기가 예를 들어 제2 잉크 공급의 상태에서 잉크 수용부(53) 내에 수용될 때에도 종래의 용제와 다른 용제에 의한 환경 변화에 대처하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 도9A 및 도9B와 관련하여, 환경 조건이 변화하게 될 때 도7A 및도7B에 도시된 잉크 탱크에 대해 액체를 안정하게 보유하기 위한 기구의 제조에 대하여 설명하기로 한다.
잉크 수용부(53) 내의 공기가 대기압의 감소(또는 온도 상승)로 인해 팽창하게 된다면, 잉크 수용부(53)를 형성하는 벽면들과 액체 표면들은 본 실시예의 구성에 따라 압축된다. 그래서, 잉크 수용부(53)의 내부 체적이 증가하고, 동시에, 잉크는 기체-액체 교환 통로(14)를 통해 잉크 수용부(53)로부터 모세관력 발생 부재에 대한 용기(10)로 부분적으로 유출된다. 여기에서, 잉크 수용부(53)의 내부 체적이 증가하므로, 모세관력 발생 부재(13A, 13B)로 유출된 잉크의 양은 잉크 수용부(53)가 변형 가능하게 만들어지지 않은 경우보다 상당히 작다.
여기에서, 기체-액체 교환 통로(14)를 통해 유출된 잉크의 양은 내벽의 잉크 수용부(53)의 내측 방향으로의 변형을 용이하게 함으로써 발생된 벽면의 저항력과 모세관력 발생 부재(13A, 13B)로 잉크를 이동시킴으로써 잉크를 흡수하기 위한 저항력에 의해 실행된 영향에 의해 초기에 제어되는데, 왜냐하면 잉크 수용부(53)의 내부 체적은 대기압이 갑자기 변화할 때 잉크 수용부(53) 내의 부압을 용이하게 함으로써 증가하게 된다.
특히, 본 실시예의 경우에, 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내의 유동 저항은 잉크 수용부(53)의 복귀에 대한 저항보다 더 크다. 따라서, 공기 팽창에 따라, 잉크 수용부(53)의 내부 체적이 먼저 증가하게 된다. 다음, 공기 팽창으로 인한 체적 증가가 증가된 체적에 대해 설정된 상한보다 더 크다면, 잉크는 기체-액체 교환 통로(14)를 통해 잉크 수용부(53)의 내부로부터 모세관력 발생 부재에 대한용기(10)로 유출된다. 이러한 방식으로, 잉크 수용부(53)의 벽면들은 환경 변화에 대한 완충제로서 기능한다. 그래서, 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내에서의 잉크의 이동은 잉크 공급구 부분 내에 안정화된 부압 특성을 만드는 것을 용이하게 한다.
이러한 관점에서, 본 발명의 실시예에 따라 모세관력 발생 부재용 용기(10)로 배출된 잉크는 모세관력 보유 부재(13A,13B)에 의해 보유되도록 배치된다. 이러한 경우에, 가스-액체 경계면은 모세관력 발생 부재용 용기(10) 내의 임시적으로 증가된 잉크량에 의해 상승된다. 따라서, 최초 사용 상태에서와 같이, 내부 압력은 양의 측면에서 잉크 내부 압력의 안정 주기보다 일시적으로 다소 더 크게 된다. 그러나, 기록 헤드 등의 액체 제트 기록 수단의 배출 특성상 있을 수 있는 영향은 아주 작아서, 실시상 전혀 문제가 없다. 또한, 대기압이 수축 전의 수준으로 회복될 때(즉, 1 기압의 압력 또는 최초 온도로 복귀될 때), 모세관력 발생 부재(13A, 13B)에 의해 보유되는 모세관력 발생 부재용 용기(10)로 누설되는 잉크는 잉크 수용부(53)로 다시 복귀되는 것이 허용됨과 동시에 잉크 수용부(53)의 값은 최초 값으로 복귀된다.
이제, 최초 단계의 작동에 이어 대기압이 변화된 후 변경된 대기압 하에서 정상 상태에 도달한 때의 작동 원리에 대해 설명한다.
이 단계에서의 특징적인 것은 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 내에 보유된 잉크의 경계가 잉크 수용부(53)로부터 배출된 잉크량 뿐만 아니라 잉크 수용부(53) 자체의 체적 변화에 기인한 부압 변화와 평형을 이루도록 변화할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 모세관력 발생 부재(13A, 13B)에 의해 흡수된 잉크량과 액체 용기(50) 사이의 관계는 액체 용기(50)로부터의 잉크 공급 시간에서의 최악의 조건에서 액체 용기(50)로부터 배출될 수도 있는 잉크의 양을 고려하여 모세관력 발생 부재용 액체 용기(10)에 의한 최대 잉크 흡수량과, 압력이 감소되거나 온도가 변화할 때 대기압 연통 수단 등으로부터의 잉크 누설 방지 관점에서 모세관력 발생 부재용 용기(10) 내에 보유된 잉크량에 의해 결정되어야 한다. 모세관력 발생 부재(13A, 13B)가 흡수되어야 하는 이러한 최소한의 잉크량을 보유하는 것이 가능하도록 모세관력 발생 부재용 용기(10)에 대한 체적이 제공된다면 충분히 양호하게 된다.
도9a는 공기의 팽창에 의해 잉크 수용부(53)가 전혀 변형되지 않는 경우에 잉크 수용부(53) 내의 압력 감소 전의 최초 공간 체적(공기의 체적)을 x축에 도시하고, 대기압이 P 기압(여기서, P는 0 < P < 1)으로 감소되는 경우에 배출되는 잉크량을 y축에 도시하고 있다. 이어서, 이러한 관계는 점선(1)으로 도시된다.
따라서, 이제 대기압의 최대 감소가 예컨대 잉크 수용부로부터 배출될 수도 있는 잉크량의 최악의 조건이 평가되는 때에 0.7 기압으로 조절된다면, 잉크 수용부의 체적(VB)의 30%의 잉크가 그 내부에 여전히 잔류하는 경우에만 이러한 조건이 발생하여야 한다. 잉크 챔버 벽의 하단부보다 아래에 위치하는 잉크가 모세관력 발생 부재 내의 압축된 흡수제에 의해 흡수된다면, 잉크 수용부 내에 잔류하는 모든 잉크(상기 VB의 30%)가 누설된다는 것을 알 수 있다.
대조적으로, 본 실시예에 의하면, 잉크 수용부(53)는 공기가 팽창함에 따라변형된다. 그 결과, 잉크 수용부(53)의 내부 체적은 팽창 전의 잉크 수용부(53)의 내부 체적으로부터 팽창 후에 증가된다. 동시에, 모세관력 발생 부재용 잉크 용기(10) 내의 잉크 보유 수준은 잉크 수용부(53)의 변형에 기인한 부압의 변화와의 평형을 유지하도록 변화될 수 있다. 이어서, 정상 상태에서, 부압은 잉크 수용부(53)로부터 배출된 잉크에 의한 대기압 변화 전에 존재한 부압에 비해 그 부압이 감소된 모세관력 발생 부재(13A, 13B)와 평형을 이루게 된다. 다시 말하면, 잉크 수용부(53)의 팽창된 양만큼, 배출되는 잉크량이 더 작게 된다. 그 결과, 실선(2)으로 도시된 바와 같이, 최악의 조건에서 잉크 수용부(53)로부터 배출된 잉크의 평가량은 점선(1) 및 실선(2)에 의한 도시로부터 용이하게 알 수 있게 되는 바와 같이 잉크 수용부(53)가 공기 팽창에 대해 전혀 변형되지 않은 경우보다 더 작게 된다. 전술한 현상은 잉크 탱크의 온도가 변하는 때와 동일하다. 배출량은 온도가 대략 50 ℃만큼 증가하더라도 전술한 바와 같이 압력이 감소하는 경우보다 더 작다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 잉크 탱크에 의하면, 환경 변화에 기인한 액체 용기(50) 내의 공기 팽창은 모세관력 발생 부재용 용기(10)의 제공에 의해서 뿐만 아니라 잉크 수용부(53)의 외부 형상이 하우징의 내부 면의 형상과 최대로 사실상 동일하게 될 때까지 액체 용기(50)의 체적을 증가시킴으로써 발생되는 완충 효과에 의해 액체 용기(50) 내에서 허용될 수 있다. 따라서, 액체 용기(50) 내에 보유되는 잉크량이 상당히 증가하더라도 환경 변화에 효율적으로 대응할 수 있는 액체 공급 시스템을 제공하는 것이 여전히 가능하다.
또한, 도9b는 잉크 보유로부터의 잉크 배출량과, 최초 공기 체적이 VA1으로 주어지고 탱크의 사용 환경이 대기압 조건으로부터 감소된 대기 환경, 즉 t=0에서 P 기압(0 < P < 1)으로 변화될 때 시간의 경과에 따른 잉크 수용부의 체적을 개략적으로 도시한다. 도9b에서, 횡좌표축은 시간(t)을 나타내고, 종좌표축은 잉크 수용부로부터 배출된 잉크량 및 잉크 수용부의 체적을 나타낸다. 점선(1)은 잉크 수용부로부터 배출된 잉크량의 순간 변화를 도시하고, 실선(2)은 잉크 수용부의 체적의 순간 변화를 도시한다.
도9b에 도시된 바와 같이, 환경이 신속하게 변한다면, 액체 용기(50)는 부압 평형의 정상 조건이 모세관력 발생 부재용 용기(10) 및 액체 용기(50)에 의해 최종적으로 유지되기 전에 공기 팽창에 주요하게는 대응할 수 있다. 따라서, 환경이 신속히 변하는 때에 액체 용기(50)로부터 모세관력 발생 부재용 용기(10)로의 잉크의 배출 시기를 지연시키는 것이 가능하게 된다.
그러므로, 부압의 안정된 조건하에서 잉크를 공급하는 것을 가능하게 하면서 액체 용기(50)가 사용 중인 때 가스-액체 교환에 의해 유발되는 외부 공기의 팽창에 대해 다양한 사용 환경 하에서 상기의 공급을 허용하는 액체 공급 시스템을 제공하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예의 액체 공급 시스템에 의하면, 모세관력 발생 부재(13A, 13B) 및 잉크 수용부(53)에 대해 임의로 재료를 선택하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 모세관력 발생 부재용 용기(10)와 잉크 수용부(53)의 체적비는 임의로 결정될 수 있다. 이어서, 그들 사이의 체적비가 1:2보다 더 크게 되는 때에도, 이들을 이용하는 것이 실질적으로 가능하게 된다. 실질적으로, 잉크 수용부(53)의 완충 효과가 더욱 중요해야 한다면, 탄성 변형이 가능한 범위 내에서 최초 사용 상태의 가스-액체 교환 조건에서 잉크 수용부(53)에 대해 변형의 정도가 더 많이 행해지는 것으로 충분히 양호하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 액체 공급 시스템에 의하면, 모세관력 발생 부재용 용기(10)가 구성되는 방법에 따라 모세관력 발생 부재(13A, 13B)가 작은 체적을 점유하는 때에도 외부 환경의 변화에 대한 상승 효과(multiplier effect)를 설명하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이미 설명된 바와 같이, 제1 및 제2 실시예에 따라 설명된 각각의 잉크 탱크는 외부 환경 온도의 변화에 기인한 내벽에 대해 각각 더 작은 탄성 계수를 갖는다. 따라서, 이들 임의의 잉크 탱크가 본 실시예의 잉크 공급 시스템에 대해 채택된다면, 양호한 상태의 부압 특성을 안정화시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 제1 및 제2 실시예에서 각각 설명된 잉크 탱크가 본 실시예의 액체 공급 시스템에 적용된다면, 모세관 발생 부재용 용기(10)의 완충 공간을 훨씬 감소시키는 것이 가능하게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 액체 용기를 사용함으로써, 부압 특성은 사용 환경의 온도에 관계없이 안정화되어, 액체 공급을 안정하게 실시하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 구조가 유리 전이 온도가 특히 낮은 올레핀 재료에 의해 주로 형성되는 경우에도, 비정질 폴리올레핀이 사용된다면 외부 환경 온도 변화에 대한 저항성 층의 기능을 유지하면서도 제품의 재생 성능을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

Claims (18)

  1. 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 상기 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 상기 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 포함하며,
    상기 내벽은 액체의 배출에 따라 변형됨으로써 상기 액체 수용부 내에 부압을 발생시키는 부재이고 사용 환경의 온도 변화에 대해 25% 이하의 탄성 계수 변화를 갖는 재료로 형성되는
    것을 특징으로 하는 액체 용기.
  2. 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 상기 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 상기 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 포함하며,
    상기 내벽은 액체의 배출에 따라 변형됨으로써 상기 액체 수용부 내에 부압을 발생시키는 부재이고 사용 환경의 최대 온도보다 더 큰 유리 전이 온도를 갖는 비정질 수지 재료로 형성되는
    것을 특징으로 하는 액체 용기.
  3. 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 상기 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 상기 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 포함하며,
    상기 내벽은 산소 불투과층, 외부 환경 온도에 대한 저항층, 액체 저항층을 포함하는 다중층 구조를 형성하는 부재이고, 상기 액체 저항층은 액체와 접촉하기 위해 최내층으로 제공되고, 외부 환경 온도 변화에 대한 상기 액체 저항층은 사용 환경의 최대 온도보다 더 큰 유리 전이 온도를 갖는 비정질 수지 재료에 의해 형성되고, 상기 내벽은 액체의 배출에 따라 변형됨으로써 상기 액체 수용부 내에 부압을 발생시키도록 형성되는
    것을 특징으로 하는 액체 용기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 상기 저항층은 상기 액체 저항층과 상기 산소 불투과층의 사이에 제공되고 기능성 접착 수지 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  5. 제3항에 있어서, 상기 내벽의 상기 산소 불투과층은 상기 액체 저항층과 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층 사이에 제공되고 기능성 접착 수지 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  6. 제3항에 있어서, 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 상기 저항층은 사용 환경의 온도 변화에 따라 15% 이하의 탄성 계수 변화를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  7. 제4항에 있어서, 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 상기 저항층은 사용 환경의 온도 변화에 따라 15% 이하의 탄성 계수 변화를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  8. 제5항에 있어서, 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 상기 저항층은 사용 환경의 온도 변화에 따라 15% 이하의 탄성 계수 변화를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 용기는 상기 액체 공급부를 통해 상기 액체 수용부 내로 가스를 유입시킴으로써 액체를 배출시키기 위해 가스-액체 교환을 발생시킬 수 있는 부압 발생 부재용 용기 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  10. 제3항에 있어서, 상기 외벽과 이로부터 분리될 수 있는 내벽에 대한 모든 층들은 그 골격 구조와 같은 에틸렌 또는 프로필렌을 함유하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  11. 제3항에 있어서, 상기 내벽의 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층은 주로 비정질 폴리올레핀 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 용기.
  12. 제1항 내지 제8항과 제10항 및 제11항 중의 어느 한 항에 의한 액체 용기와,
    액체 용기의 액체 공급부를 통해 액체 수용부 내로 가스를 유입시킴으로써 액체 배출을 위한 가스-액체 교환을 발생시킬 수 있는 부압 발생 부재용 용기를
    포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 시스템.
  13. 제9항에 의한 액체 용기와,
    액체 용기의 액체 공급부를 통해 액체 수용부 내로 가스를 유입시킴으로써 액체 배출을 위한 가스-액체 교환을 발생시킬 수 있는 부압 발생 부재용 용기를
    포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 액체 용기는 상기 부압 발생 부재용 용기에 대한 탈부착이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 액체 용기는 상기 부압 발생 부재용 용기에 대한 탈부착이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 시스템.
  16. 그 내부에 액체를 보유하기 위한 액체 수용부를 형성하는 내벽과, 그 내부에 상기 액체 수용부를 보유하기 위한 용기를 형성하는 외벽과, 상기 액체 수용부로부터 외부로 액체를 공급하기 위한 액체 공급부를 구비한 액체 용기를 제조하기 위한방법에 있어서,
    상기 액체 용기의 외부 형상에 대응되는 주형과, 외벽에 사용하기 위해 상기 주형의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 대략 원통형의 제1 파리손과, 외벽에 사용하기 위한 제2 파리손을 준비하는 단계와,
    상기 내벽에 의해 형성된 영역과 상기 외벽에 의해 형성된 영역을 분리가능하고 사실상 유사하게 되도록 형성하기 위해 상기 주형을 따라 상기 제1 및 제2 파리손을 팽창시키도록 공기를 내부로 주입함으로써 상기 액체 용기의 내벽 및 외벽을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 내벽에 사용되는 상기 제2 파리손을 준비하는 단계는 산소 불투과층과, 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층과, 액체 저항층을 구비하는 다중층 파리손을 준비하는 단계를 포함하는
    것을 특징으로 하는 액체 용기 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 내벽에 사용하기 위한 제2 파리손을 준비하는 단계는 상기 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층이 상기 액체 저항층과 상기 산소 불투과층 사이에 위치할 수 있도록 상기 제2 파리손을 준비하는 단계와, 외부 환경 온도 변화에 대한 상기 저항층을 형성하기 위한 수지 내에 기능성 접합 수지 재료를 함유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 파리손을 준비하는 단계는 상기 산소 불투과층이상기 액체 저항층과 외부 환경 온도 변화에 대한 저항층 사이에 위치할 수 있도록 상기 제2 파리손을 준비하는 단계와, 상기 산소 불투과층을 형성하기 위한 수지 내에 기능성 접합 수지 재료를 함유하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 용기 제조 방법.
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