DE69333791T2

DE69333791T2 - Tintenstrahlpatrone, Tintenstrahlkopf und Drucker

Info

Publication number: DE69333791T2
Application number: DE69333791T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Higuma; Masami Ikeda; Naohito Asai; Tsutomu Abe; Toshio Kashino; Seiichiro Karita
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: EP0838340A2; GB2268910A; HK1008393A1; US5619238A; DE69333975D1; DK0839661T3; PT838340E; EP0839661A3; ATE293046T1; CN1180015A; DE69326648T2; AU4215693A; EP1075951A3; EP1075951B1; DE69333791D1; DE69331447D1; CN1180014A; ES2168718T3; ATE317332T1; DE69331473D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drucker und ein Verfahren zur Steuerung eines Druckers, insbesondere einen Drucker, an welchem ein Tintenbehälter zum Zuführen von Tinte zu einem Tintenstrahlkopf montiert ist und welcher in einem Kopiergerät, einem Faksimilegerät oder irgendeinem anderen Aufzeichnungsgerät, Kommunikationsgerät, Bürogerät, kombiniertem Gerät oder einfach als ein Druckgerät verwendet werden kann.
Bisher wird ein Tintenbehälter für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät einstückig als eine Patrone mit einem Tintenstrahlkopf gefertigt, und wenn die Tinte in dem Tintenbehälter aufgebraucht ist, werden der einstückig ausgebildete Kopf und der Behälter entsorgt. Die Menge der in dem Behälter rückständigen Tinte wird durch das Tintenhaltevermögen eines Schwamms (Vakuum erzeugendes Material) bestimmt, welcher den gesamten Raum in dem Behälter ausfüllt und ziemlich groß ist.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 87242/1988 (JP-A-63 087 242) offenbart einen solchen Tintenbehälter. Der Tintenbehälter enthält einen Schaumstoff, und er ist einstückig mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der eine Vielzahl Tintenausstoßdüsen aufweist, gefertigt. Bei einem derartigen Tintenbehälter werden, um die Tinte in dem porösen Material wie z. B. geschäumtem Polyurethanmaterial aufzunehmen, die Erzeugung des Vakuums und die Tintenvorhaltung (Verhinderung des Tintenaustritts aus dem Tintenbehälter) durch die Kapillarkraft des Schaumstoffs erreicht. Doch der Schaumstoff muß den Tintenbehälter als Ganzes ausfüllen, und deshalb ist die Menge Tinte darin begrenzt und die Menge nicht verwendbare Tinte relativ groß. Das bedeutet, daß der Tintenausnutzungsgrad niedrig ist. Es ist schwierig, die Restmenge Tinte darin zu erfassen. Außerdem ändert sich während des Zeitraums des Tintenverbrauchs der Unterdruck allmählich, weshalb es schwierig ist, ein im wesentlichen gleichbleibendes Vakuum zu erhalten.
Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 522/1990 (JP-A-2000522) offenbart, daß der Tintenbehälter im wesentlichen nur Tinte enthält. Im besonderen offenbart sie eine Patrone in der Form eines einstückig gefertigten Tintenstrahlaufzeichnungskopfs und eines Tintenbehälters, welcher eine erste Tintenkammer zur Aufnahme einer großen Tintenmenge in einem Oberteil und einer kleinen Menge porösen Materials zwischen der Kammer und dem darunter befindlichen Tintenstrahlaufzeichnungskopf aufweist. Es wird dargelegt, daß eine Verbesserung des Tintennutzungsgrades zu verzeichnen ist, weil nur die Tinte in dem Tintenkanal vorliegt, nicht das poröse Material, das der Tintenbehälter enthält. Außerdem ist auf der Seite des porösen Materials eine zweite Tintenkammer zur Aufnahme der Tinte angeordnet, welche die von der ersten Tintenkammer infolge der durch Temperaturanstieg (Druckabfall) in ihr erzeugten Luftausdehnung ausgeströmte Tinte aufnimmt, um während der Aufzeichnungsoperation einen im wesentlichen konstanten Unterdruck für den Aufzeichnungskopf beizubehalten.
Wenn bei diesem Aufbau die Aufzeichnungsoperation nicht ausgeführt wird, füllt sich das poröse Material mit einer sehr großen Tintenmenge aus der ersten Tintenkammer, welche eine große Menge Tinte über dem porösen Material enthält, so daß das poröse Material selbst kaum den Unterdruck erzeugen kann. Aus diesem Grund tritt aus der Öffnung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes bei einem geringen Stoß die Tinte aus, und das ist praktisch ungeeignet. Wenn diese Kammer als eine auswechselbare Tintenpatrone verwendet wird, welche an einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf befestigt ist, kann aus dem porösen Material die Tinte austreten, und das ist praktisch ebenfalls ungeeignet.
Bei einem Beispiel einer Tintenpatrone ist die Tinte abgedichtet in einer Blase enthalten, und der Unterdruck der Blase wird durch Verwendung einer Federkonstruktion gleichbleibend erhalten, doch das ist teuer, und die Massenproduktion der Federkonstruktion, welche einwandfrei funktionieren soll, ist schwierig. Auf dem Gebiet des Tintenstrahldrucks (berührungsloses Drucken) ist die seit langem gewünschte Herstellung einer kostengünstigen und exakt arbeitenden Tintenpatrone bisher nicht gelungen.
Die Erfinder haben Untersuchungen vom Standpunkt der Möglichkeit der sachgemäßen Zufuhr der Tinte entsprechend dem Tintenausstoß aus dem Aufzeichnungskopf während der Druckoperation und auch vom Standpunkt der Verhinderung des Tintenaustritts durch den Ausstoßauslaß, wenn die Druckoperation nicht vorgenommen wird, ausgeführt. Im Ergebnis ist festgestellt worden, daß der grundsätzliche Aufbau eine erste Kammer, die ein Vakuum erzeugendes Material enthält und mit einem Luftkanal versehen ist, und eine zweite Kammer zur Aufnahme im wesentlichen nur der der ersten Kammer zuzuführenden Tinte aufweist, wobei die zweite Kammer im wesentlichen hermetisch abgeschlossen ist, ausgenommen die Verbindung zur ersten Kammer.
Das japanische Dokument Nr. 16385/1985 (JP-U-60 016 385) offenbart einen Aufzeichnungsstift mit einer Aufzeichnungsspitze, welche während der Aufzeichnungsoperation ein Aufzeichnungsmaterial berührt. Die Aufzeichnungsspitze weist eine Tintenabsorbier- und Tintenhaltebeschaffenheit auf, und die Tinte wird an die Spitze herangeführt. Demzufolge ist die Aufzeichnungsspitze im Gegensatz zu dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät der Umgebungsluft ausgesetzt. Das japani sche Dokument bezieht sich nur auf das Überströmen der Tinte durch die Aufzeichnungsspitze. Es weist als wesentliche Elemente auf: ein erstes Flüssigkeit absorbierendes Material und ein zweites Flüssigkeit absorbierendes Material, welches weniger Tinte als das erste absorbierende Material absorbiert, obwohl es eine geringe Tintenmenge absorbiert, wobei das zweite absorbierende Material über dem ersten absorbierenden Material an einer Stelle näher am Luftkanal angeordnet ist, eine Mittelkammer, aus welcher die Aufzeichnungsspitze nach unten herausragt, und eine hermetisch abgeschlossenen Tintenaufnahmekammer, um den gegenüberliegenden Kammerseiten Tinte zuzuführen. Wenn sich bei dieser Konstruktion die in der geschlossenen Tintenkammer vorhandene Luft infolge des Anstiegs der Umgebungstemperatur ausdehnt, mit dem Ergebnis, daß die Tinte in den Tintenkammern in das erste absorbierende Material fließt, wird die Tinte, welche das erste absorbierende Material nicht zurückhalten kann, vom zweiten absorbierenden Material absorbiert, so daß aus der Schreibspitze überlaufende Tintentröpfchen verhindert werden können. Es offenbart auch die Bereitstellung einer Nut mit konstanter Breite, welche wirksam wird, wenn eine der beiden geschlossenen Tintenkammern nur Luft enthält, um das Austreten der sich ausdehnenden Luft durch den Luftkanal zu ermöglichen. Die Nut erstreckt sich vom unteren Ende zum oberen Ende auf einer Seitenfläche, welche nicht eine Trennwand zwischen der Mittelkammer und der verschlossenen Tintenkammer ist. Wenn dieser Aufbau für einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf verwendet wird, ist ein Austreten von Tinte durch den Luftkanal bereits bestätigt worden, wie es wegen des grundsätzlichen Unterschieds zwischen dem Berührungsaufzeichnen und dem berührungslosen Aufzeichnen erwartet wurde. Dieses Problem ist hinsichtlich des Aufzeichnungsstifts nicht zugegeben worden. Außerdem dient die Nut mit konstanter Breite zur Unterstützung des Tintenausstoßes zusammen mit Luft, und deshalb wird das Lecken der Tinte durch den Luftkanal gefördert.
Außerdem ist der Tintenverbrauch bei beiden Tintenkammern nicht gleich. Wenn eine der Kammern zuerst leer wird, war trotz der Tatsache, daß eine große Tintenmenge in der anderen Tintenkammer verblieben ist, das Fortsetzen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsoperation nicht länger möglich. Das rührt daher, daß eine große Menge Luft in das erste absorbierende Material eindringt und dadurch die Tintenzufuhr unmöglich wird. Dies ist entgegen dem Ziel dieser Erfindung.
Das Dokument EP-A-0493058 offenbart einen Tintenbehälter für einen Tintenstrahldrucker. Der Tintenbehälter weist eine erste und zweite Kammer auf, wobei die erste Kammer als eine im Verwendungszustand obere Kammer angeordnet ist und die zweite Kammer als eine im Verwendungszustand untere Kammer angeordnet ist, so daß, wenn der Behälter an dem Drucker montiert ist, die untere Kammer unter dem Druckkopf des Druckers positioniert ist. Die obere Kammer ist mit einem Luftkanal versehen und enthält ein Unterdruck erzeugendes Material zum Aufnehmen von Tinte. Die obere Kammer kommuniziert mit der unteren Kammer mittels einer Öffnung 31, innerhalb welcher ein hochkapillarer Schaum angeordnet ist, um eine Abdichtung zwischen den zwei Kammern zu bilden. Der hochkapillare Schaum steht auch in Verbindung mit einer Zufuhrlinie, welche bei Operation Tinte von der unteren Kammer durch kapillares Wirken zu dem Druckkopf transportiert.
Gemäß einem Gesichtspunkt ist ein Drucker gemäß Anspruch 1 aufgezeigt.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt ist ein Verfahren zur Steuerung eines Druckers gemäß Anspruch 6 aufgezeigt.
Bei einer Ausführungsform enthält das Unterdruck erzeugende Material angrenzend an die Luftverbindungsöffnung keine Tinte. Auf diese Weise kann das Austreten der Tinte aus dem Tintenbehälter durch den Luftkanal bei Änderung der Umgebungsbedingungen verhindert werden. Insbesondere dann, wenn ein Abdichtelement verwendet wird, um den Luftkanal ab zudichten, ist dieser Gesichtspunkt wirksam, um ein Entfernen des Abdichtelements zu verhindern. Während der Verwendung des Tintenbehälters ist dieser Bereich wirkungsvoll, um zu ermöglichen, daß die angemessene Luftmenge in den Tintenbehälter eingeleitet wird, wodurch eine Änderung des Unterdrucks in dem Tintenbehälter unterdrückt wird. Der Bereich angrenzend an die Luftverbindungsöffnung wird durch die Tinte nicht benetzt, die Tinteneindringgeschwindigkeit wird vermindert, was wünschenswert ist. Es ist jedoch eine mögliche Alternative, den Bereich mit Tinte einmal zu befeuchten und die Tinte danach zu entfernen.
Diese und andere Gesichtspunkte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in Anbetracht der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen sichtbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch eine perspektivische Teilausbruchansicht eines Tintenbehälters.
2 zeigt eine Schnittansicht des in 1 dargestellten Tintenbehälters.
3 zeigt Beispiele der Verbindung zwischen der Patrone und dem Zufuhrrohr.
4 zeigt ein Vergleichsbeispiel.
5 zeigt einen Tintenzufuhrabschnitt eines Tintenbehälters.
6 zeigt eine Lagebeziehung zwischen einem Tintenzufuhrabschnitt und der Kammerverbindungsöffnung.
7 zeigt den Aufbau der Kammerverbindungsöffnung.
8 zeigt die Gestaltung der Trennwand auf einer Seite der Kammerverbindungsöffnung.
9 zeigt den Zustand des absorbierenden Materials an einem an die Trennwand angrenzenden Ende.
10 zeigt den Zustand im Innern des absorbierenden Materials bei Änderung der Umgebungsbedingungen.
11 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenbehälters.
12 zeigt einen Tintenstrahldrucker und eine damit verwendbare Tintenpatrone.
13 zeigt Abwandlungen des Tintenbehälters.
14 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung der zulässigen Neigung im Verwendungszustand des Tintenbehälters.
15 zeigt die Gestaltung eines anderen Beispiels eines Tintenbehälters.
16 zeigt Änderungen während einer Druckoperation.
17 zeigt die Wirkung der Anwendung von Druck auf die Außenwand eines Beispiels eines Tintenbehälters.
18 zeigt eine Schnittansicht eines abgewandelten Beispiels eines Tintenbehälters.
19A und B zeigen perspektivische Ansichten eines Farbtintenbehälters.
20 zeigt ein Kurvenbild zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Wanddicke und dem Tintenaustritt durch den Außendruck.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den 1–6 wird ein Tintenbehälter gezeigt, der eine Tintenzufuhröffnung aufweist, die in einer Wand eines Behälters mit Unterdruck erzeugendem Material ausgebildet ist, die in Gegenüberlage einer Trennwand 5 angeordnet ist, welche mit einer unteren Oberfläche des Tintenbehälters zusammenwirkt, um einen Kammerverbindungsabschnitt 8 auszubilden.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Tintenbehälters, und 2 zeigt eine Schnittansicht des Tintenbehälters.
Wie die 1 und 2 zeigen, ist der Tintenbehälter-Hauptkörper 1 zur Verbindung mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf in einer Position mit einer Öffnung 2 versehen, die zu der Kammerverbindungsöffnung in der Form eines Spalts 8 verschoben ist. Der Tintenbehälter-Hauptkörper 1 weist eine Kammer 4 zur Aufnahme des Vakuum erzeugenden Materials 3 und eine Tintenkammer 6 zur Aufnahme von im wesentlichen nur Tinte auf, welche an einem Bodenabschnitt 11 über den von der Trennwand 5 gebildeten Spalt 8 mit der Kammer 4 in Verbindung steht.
Bei dieser Konstruktion wird durch die Öffnung 2 Luft zugeführt. Es ist jedoch wichtig, anzumerken, daß von der Tintenkammer 6 durch die Verbindungsöffnung 8 in Richtung der Öffnung 2 entlang dem Boden 11 des Tintenbehälters Luft sicher zugeführt wird. Bei der Tintenzufuhr wird anstelle von Tinte Luft in die Tintenkammer 6 eingeleitet. Nachfolgend wird die Druckverformung des Vakuum oder Unterdruck erzeugenden Materials durch das Zulaufrohr im Druckverformungsbereich nahe der Öffnung beschrieben. In 3 ist ein als Zulaufrohr zur Zufuhr der Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf verwendetes Verbindungselement 7 in einen auswechselbaren Tintenbehälter eingebracht.
In diesem Zustand wird das Verbindungselement 7 gegen das Vakuum erzeugende Element gedrückt, und dadurch wird das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät betriebsbereit gemacht. An einem Ende des Verbindungselements kann zum Entfernen von Fremdstoffen in dem Tintenbehälter ein Filter angeordnet werden.
Beim Betreiben des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes wird durch Öffnungen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes Tinte ausgestoßen, woraus eine Tintenabsorptionskraft in dem Tintenbehälter resultiert. Durch die Absorptionskraft wird aus der Tintenkammer 6 durch den Spalt 8 zwischen dem unteren Ende der Trennwand und dem Boden 11 des Tintenbehälters zu der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und dadurch über das Vakuum erzeugende Material 3 und das Verbindungselement 7 Tinte 9 dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zugeführt.
Durch diese Tintenzufuhr sinkt der Innendruck der Tintenkammer 6, welche mit Ausnahme des Spaltes 8 geschlossen ist, und das führt zu einer Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material. Mit fortschreitendem Aufzeichnen steigt die Druckdifferenz weiter an. Durch einen Spalt 12 zwischen dem Verbindungselement und der Öffnung steht das Vakuum erzeugende Material jedoch mit der Umgebungsluft in Verbindung, über den Spalt 8 zwischen dem unteren Ende des Trennelements 8 und der Bodeninnenoberfläche 11 der Tintenpatrone wird durch das Vakuum erzeugende Material Luft in die Tintenkammer 4 eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material abgebaut. Während des Aufzeichnens wiederholt sich dieser Prozeß, so daß in dem Tintenbehälter ein konstanter Unterdruck (Vakuum) beibehalten wird. Mit Ausnahme der an der Innenwandfläche der Tintenkammer haftenden Tinte kann im wesentlichen die gesamte Tinte in der Tintenkammer 6 aufgebraucht werden, so daß der Tintennutzungsgrad verbessert wird.
Wenn kein Aufzeichnen erfolgt, wirken die Kapillarkraft des Vakuum erzeugenden Materials selbst (Meniskuskraft an der Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Vakuum erzeugenden Material) und eine ähnliche Kraft. Besonders bei Beginn des Tintenverbrauchs aus der Tintenkammer 6 wird der Tintenhaltezustand in dem Vakuum erzeugenden Material im wesentlichen stabil. Die in der Tintenkammer 6 gesammelte Luft befindet sich im wesentlichen in einem bestimmten Vakuumniveau, so daß das Druckgleichgewicht in dem Tintenbehälter 1 äußerst stabil ist, so daß das Austreten von Tinte aus dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf unterdrückt wird.
Wenn das Vakuum erzeugende Material in Übereinstimmung mit dem zu verwendenden Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf entsprechend ausgewählt wird und das Volumenverhältnis zwischen der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer 6 entsprechend ausgelegt ist, kann die in 4 gezeigte Konstruktion verwendet werden.
Wie 19 zeigt, können zur Verwendung des Tintenbehälters 1 beim Tintenstrahlfarbaufzeichnen verschiedene Farbtinten (Schwarz, Gelb, Magentarot bzw. Zyanblau) jeweils in separaten auswechselbaren Tintenbehältern aufgenommen werden. Wie 19(A) zeigt, können diese Tintenbehälter auch zusammengefügt werden. Der auswechselbare Tintenbehälter kann einen auswechselbaren Schwarz-Behälter aufweisen, welcher häufig verwendet wird, und einen anderen auswechselbaren Farbbehälter, wie in 19(B) gezeigt ist. In bezug auf das Tintenstrahlgerät ist jede Kombination möglich. Um bei diesem auswechselbaren Tintenbehälter das Vakuum zu steuern, ist vorzugsweise folgendes zu optimieren: Material, Gestaltung und Dimensionierung des Vakuum erzeugenden Materials 3, Gestaltung und Dimensionierung des Rippenendes 8, Gestaltung und Dimensionierung des Spaltes 8 zwischen dem Rippenende 8 und dem Tintenbehälterboden 11, Volumenverhältnis zwischen dem Behälter 4 mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer 6, Gestaltung und Dimensionierung des Verbindungselementes 7 und dessen Einschiebegrad in den Tintenbehälter, Gestaltung, Dimensionierung und Maschenweite des Filters 12 und Oberflächenspannung der Tinte.
Für das Vakuum erzeugende Element kann jedes bekannte Material verwendet werden, wenn es trotz seines Gewichtes, des Gewichtes der Flüssigkeit (Tinte) und geringer Schwingungen die Tinte halten kann. So gibt es z. B. schwammartiges Mate rial aus Fasern und poröses Material mit durchgängig vorhandenen Poren. Bevorzugt wird die Form eines Schwamms aus Polyurethanschaumstoff, welcher bezüglich des Vakuums und der Tintenhaltekraft leicht einstellbar ist. Besonders im Falle von Schaumstoff kann die Porendichte während dessen Herstellung eingestellt werden. Wenn der Schaumstoff einer thermischen Druckbehandlung zum Einstellen der Porendichte unterzogen wird, erfolgt durch die Wärme ein Zerfall mit dem Ergebnis, daß sich die Beschaffenheit der Tinte verändert und die Aufzeichnungsqualität negativ beeinflußt wird, so daß eine Reinigungsbehandlung erwünscht ist. Um verschiedene Tintenbehälter für verschiedene Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräte verwenden zu können, ist eine entsprechende Porendichte der Schaumstoffe erforderlich. Wünschenswert erscheint, daß ein nicht durch thermischen Druck behandelter Schaumstoff mit einer vorbestimmten Anzahl Zellen (Anzahl Poren pro 1 Zoll [25,4 mm]) auf eine bestimmte Größe geschnitten und in die Kammer für Vakuum erzeugendes Material gequetscht wird, um die gewünschte Porendichte und Kapillarkraft zu erhalten.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Spalt zwischen dem Verbindungselement 7 und der Öffnung 2 für das Verbindungselement 7 vorgesehen, um das Eintreten der Luft in die Tintenpatrone zu ermöglichen. Das Verbindungselement und die Verbindungsöffnung können jedoch auch anders gestaltet oder konstruiert werden. Wenn das Vakuum erzeugende Material ein poröses Material ist, wie z. B. Schwamm, wird bevorzugt, ein Ende des Verbindungselements 7 in einem bestimmten Winkel bezüglich einer Einsetzrichtung des Verbindungselements geneigt auszuführen, da dann, wie 3(a) und (b) zeigen, das Trennen des porösen Materials vom Boden des Tintenbehälters beim Einsetzen des Verbindungselements verhindert wird und der Oberflächenkontakt zwischen dem Filter und dem Vakuum erzeugenden Material sicher erhalten wird. Wenn die Einsetzgröße des Verbindungselements zu groß ist, kann der ko nische Endabschnitt das Vakuum erzeugende Material abreißen, und demzufolge ist die in 3(c) gezeigte Konstruktion zu bevorzugen.
Es wird in Erwägung gezogen, eine Außenwand des Verbindungselementes mit Nuten zu versehen. Wie 5 zeigt, kann die Öffnung 2 die Form eines Schlitzes (5(a)), eines Rechtecks (5(b)) oder eines Dreiecks (5(c)) haben. Die bevorzugte Ausbildung ist ein Spalt zwischen dem Verbindungselement und der Öffnung 2, oder die Ausbildung ist so, daß ein Kontakt mit dem Außenumfang des Verbindungselements am Boden der Öffnung (Boden der Tintenpatrone) erfolgt, und daß dieser am oberen Abschnitt der Öffnung offen ist.
Wie bereits beschrieben, hat der auswechselbare Tintenbehälter eine Verbindungsöffnung, welche als die Lufteintrittsöffnung dient, so daß der Aufbau einfach ist. Die Einschiebegröße des Verbindungselements 7 in den auswechselbaren Tintenbehälter wird von einem durchschnittlichen Fachmann so festgelegt, daß ein Druckbereich des Vakuum erzeugenden Elements entsteht, um das Lecken von Tinte beim Einsetzen und ein Unterbrechen der Tintenzufuhr beim Aufzeichnen zu verhindern, selbstverständlich unter Beachtung der Gestaltung des Verbindungselementes, des Vakuum erzeugenden Materials und der Gestaltung der Tintenpatrone.
Bei der vorhergehenden Beschreibung ist die Schaffung eines Luftkanals in der Kammer mit Vakuum erzeugendem Material wirkungsvoll, da dann der Bereich des das Vakuum erzeugenden Materials, welcher keine Tinte enthält, einfach nahe dem Lufteintrittskanal liegt. Die Zuverlässigkeit des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes bei Änderung der Umgebungsbedingungen wird verbessert. Gestaltung und Dimensionierung des Spaltes 8 zwischen dem Ende der Trennwand und dem Tintenpatronenboden sind nicht begrenzt. Wenn dieser Spalt jedoch zu klein ist, ist die Meniskuskraft der Tinte zu groß, und obwohl das Lecken der Tinte durch die Verbindungsöffnung verhindert werden kann, wird die Tintenzufuhr zu der Kammer mit Vakuum erzeugendem Material schwierig, so daß während der Anwendung eine Unterbrechung der Tintenzufuhr möglich ist. Wenn er zu groß ist, tritt das Gegenteil ein, so daß die Höhe zu der Trennwand des Verbindungsabschnitts vorzugsweise größer ist als eine durchschnittliche Porengröße des Vakuum erzeugenden Materials (vorzugsweise die durchschnittliche Porengröße nahe dem Verbindungsabschnitt) (praktisch nicht kleiner als 0,1 mm) und nicht größer als 5 mm. Zum Zwecke einer weiteren Stabilisierung werden nicht mehr als 3 mm bevorzugt. 7 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung des Spaltes 8. Dabei zeigt 7(a) die stabilste Konstruktion und Gestaltung, die in dem vorhergehenden Tintenbehälter verwendet werden.
Er weist über die gesamte Behälterbreite eine konstante Höhe auf. Die 7(a), (b) und (c) zeigen ein Beispiel, in welchem der Verbindungsabschnitt nur einen Teil der Gesamtbreite der Patrone ausmacht und gewellt ist. Diese Konstruktion erweist sich als wirkungsvoll, wenn das Gesamtvolumen des Tintenbehälters groß ist. 7(d) zeigt ein Beispiel mit tunnelförmigen Verbindungsabschnitten, über welche die Tinte leicht in das Innere des Behälters gebracht wird und die Lufteinleitung konzentriert werden kann. Bei den in den 7(e) und (f) gezeigten Beispielen ist eine Vertiefung in senkrechter Richtung in der Trennwand in der Tintenkammer 6 erzeugt. Bei dieser Konstruktion wird die zum unteren Ende der Trennwand gelangte Luft durch die Ausnehmung auf wirkungsvolle Weise in die Tintenkammer 6 geleitet, wodurch die Luftzufuhreffektivität steigt.
Der Spalt 8 wird auch unter Beachtung der Position der Verbindungsöffnung bestimmt. Wie aus den 10(a) und (b) zu erkennen ist, ist beim Beispiel (a) das Trennwandende in einer Position, die unter dem unteren Ende der Verbindungsöffnung ist, und die in dem Vakuum erzeugenden Material gehaltene Tinte ist unter dem unteren Ende der Verbindungsöffnung, und demzufolge ist die das Austreten verhindernde Wirkung ausreichend. Im Beispiel (b) ist das Ende der Trennwand in einer Position, die höher als das untere Ende der Verbindungsöffnung ist, und die im Vakuum erzeugenden Material gehaltene Tinte ist über dem unteren Ende der Verbindungsöffnung, und demzufolge ist die das Austreten unterdrückende Wirkung nicht ausreichend. Daher ist zu bevorzugen, die vorteilhafte Wirkung zu stabilisieren, daß durch entsprechende Dimensionierung des Spaltes 8 die Position des Endes der Trennwand nicht höher als das untere Ende der Verbindungsöffnung ist. Obwohl die Höhe des Spaltes 8 von der Gestaltung und Dimensionierung des auswechselbaren Tintenbehälters abhängig ist, wird die Höhe des Spaltes 8 im Bereich 0,1–20 mm gewählt. Bevorzugt wird ferner jedoch ein Bereich von etwa 0,5–5 mm. Ein Ende der Trennwand kann beliebig gestaltet werden, wenn die Lage in bezug auf die Verbindungsöffnung beachtet wird, wie aus den 8(a)–(h) zu erkennen ist.
Was die Grenze zwischen dem Ende der Trennwand 5 und dem Vakuum erzeugenden Material 3 anbetrifft, sind verschiedene Konstruktionen möglich. Das zeigt 9. Bei den in den 9(a)–(d) gezeigten Konstruktionen wird das Vakuum erzeugende Material nicht vom Ende der Trennwand zusammengedrückt und die Dichte des Vakuum erzeugenden Materials örtlich nicht vergrößert, so daß der Tinten- und Luftstrom relativ gleichmäßig ist und aus diesem Grund für das Hochleistungsaufzeichnen oder Farbaufzeichnen zu bevorzugen ist. Dagegen wird bei den in den 9(e) und (f) gezeigten Beispielen das Vakuum erzeugende Material 3 vom Ende der Trennwand zusammengedrückt und dadurch die Materialdichte erhöht, so daß der Tinten- und Luftstrom behindert wird, aber die Tintenleckage oder ähnliches bei leichter Verände rung der Umgebungsbedingung wirkungsvoll verhindert werden kann. Auf der Grundlage des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes, für welches der Tintenbehälter verwendet wird, und der Umgebungsbedingungen, unter welchen der Tintenbehälter verwendet wird, wählt der Fachmann die geeignete Konstruktion aus.
Das Volumenverhältnis zwischen der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer 6 wird unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen bestimmt, unter welchen der Tintenbehälter zusammen mit dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät zum Einsatz kommt. Auch die Beziehung zum verwendeten Vakuum erzeugenden Material ist von Bedeutung. Um den Tintennutzungsgrad zu verbessern, ist eine Vergrößerung des Volumens der Tintenkammer 6 erwünscht. In diesem Fall ist ein Vakuum erzeugendes Material, welches ein hohes Vakuum erzeugen kann (Schwamm mit hohem Kompressionsverhältnis), sehr wirkungsvoll. Praktisch werden daher Verhältnisse von 1 : 1–1 : 3 bevorzugt. In diesem Fall steigt die Vakuumerzeugungsleistung des Vakuum erzeugenden Elements mit der Vergrößerung des relativen Volumens der Tintenkammer 6.
Gestaltung, Dimensionierung und Maschenweite des Filters 11 können von einem Fachmann in Abhängigkeit vom Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, in welchem der Tintenbehälter 1 verwendet wird, festgelegt werden. Um jedoch das Verstopfen der Düse durch die von dem Tintenbehälter 1 eingeleiteten Fremdstoffe zu verhindern, muß dessen Durchflußfläche kleiner als die Größe der Öffnung sein.
Die Menge Tinte in dem Tintenbehälter 1 ist außer durch das Innenvolumen des Tintenbehälters 1 nicht begrenzt. Um den geeigneten negativ arbeitenden Aufbau sofort nach dem Auspacken des auswechselbaren Tintenbehälters 1 zu erhalten, kann die Tinte bis zur Höhe der Füllstandsgrenze in der Tintenkammer 6 enthalten sein. Doch das Vakuum erzeugende Mate rial ist vorzugsweise geringer als das Tintenhaltevermögen des Materials. Dabei kann das Tintenhaltevermögen allein durch das Material beibehalten werden, wenn die Tinte darin enthalten ist.
Wenn in dem Tintenbehälter 1 mit einer Tintenkammer 6 als geschlossenes System bei deren Einsetzen in das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät eine Veränderung der äußeren Umgebungsbedingungen, z. B. in Form eines Temperaturanstiegs oder eines Druckabfalls, eintritt, erfolgt das Ausdehnen der Luft und der Tinte in der Tintenkammer 6, wodurch die verbliebene Tinte aus dem Tintenbehälter 1 ausgestoßen wird und sich ein möglicher Tintenaustritt ergibt. Bei diesem auswechselbaren Tintenbehälter 1 wird jedoch die Größe der Luftausdehnung in der geschlossenen Tintenkammer 6, einschließlich der Tintenausdehnung (obwohl die Menge gering ist), in Übereinstimmung mit der größten Veränderung der Umgebungsbedingungen eingeschätzt, und die Menge der aus der Tintenkammer 6 verdrängten Tinte ist in der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material unterzubringen. In diesem Fall ist es sehr wirksam, die Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material außer der Verbindungsöffnung noch mit einem Luftkanal 10 zu versehen, wie die 10(c) und (d) zeigen, da dann die durch die Luftausdehnung aus der Tintenkammer 6 austretende und in das Vakuum erzeugende Material verdrängte Tinte zu dem Luftkanal 10 geleitet werden kann. Die Position des Luftkanals 10 ist nicht begrenzt, wenn sie höher als die Verbindungsöffnung der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material angeordnet ist. Um jedoch den Tintenfluß in dem Vakuum erzeugenden Material bei Veränderung der Umgebungsbedingungen fernab von der Verbindungsöffnung ablaufen zu lassen, ist zu bevorzugen, den Luftkanal von der Verbindungsöffnung beabstandet anzuordnen. Die Anzahl, Gestaltung und Größe des Luftkanals 10 werden unter Beachtung der Tintenverdunstung oder ähnlicher Vorgänge von einem Fachmann entsprechend festgelegt.
Während des Transports des Tintenbehälters 1 selbst ist es ratsam, die Verbindungsöffnung und/oder den Luftkanal 10 mit einem Abdichtelement hermetisch zu verschließen, um das Verdunsten von Tinte zu verhindern oder auf das Ausdehnen der Luft in dem Tintenbehälter 1 vorbereitet zu sein. Als Abdichtelement kann bevorzugt eine einzelne Sperrschicht, welche auf dem Verpackungsgebiet als ein sogenanntes Sperrmaterial bezeichnet wird, ein Kunststoffverbundfilm mit mehreren Schichten oder ein durch Papier oder Gewebe verstärktes Material oder ein anderes Verstärkungsmaterial oder Aluminiumfolie verwendet werden. Ratsam ist ferner, als eine Verbindungsschicht das gleiche Material zu verwenden, aus welchem der Hauptkörper des Tintenbehälters 1 hergestellt ist, um das Sperrmaterial durch Anschmelzen fest anzuordnen und dadurch die hermetische Abdichtung zu verbessern.
Um das Verdunsten der Tinte aus dem Tintenbehälter 1 und das Eindringen von Luft in den Behälter zu verhindern, ist es wirkungsvoll, nach dem Einpacken des Tintenbehälters 1 die Luft aus der Verpackung zu entfernen. Das Verpackungselement kann vorzugsweise das gleiche Sperrmaterial sein, wie in bezug auf das Abdichtelement beschrieben, jedoch unter Beachtung der Durchlässigkeit für Flüssigkeit und Luft.
Durch eine solche sachgemäße Auswahl der Verpackung tritt während des Transports des Tintenbehälters 1 keine Tinte aus diesem aus.
Als Material für den Hauptkörper des Tintenbehälters 1 kann jedes bekannte formgebend verarbeitbare Material verwendet werden, sofern es keinen negativen Einfluß auf die Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte hat, oder sofern es entsprechend behandelt wurde, um diesen Einfluß zu verhindern. Das Leistungsvermögen des Tintenbehälters 1 wird ebenfalls in Betracht gezogen. So ist z. B. der Hauptkörper des Tintenbehälters 1 in einen unteren Abschnitt 11 und einen oberen Ab schnitt unterteilt, und sie werden jeweils einstückig aus Kunstharzmaterial formgebend hergestellt. Nach dem Einbringen des Vakuum erzeugenden Materials erfolgt die Schmelzverbindung des unteren Abschnitts mit dem oberen Abschnitt und somit die Herstellung des Hauptkörpers des Tintenbehälters 1. Wenn als Kunstharzmaterial transparentes oder halbtransparentes Material verwendet wird, kann die Tinte in der Tintenkammer 6 von außen beobachtet und dadurch der Zeitpunkt für das Auswechseln des Tintenbehälters 1 bestimmt werden. Um das Schmelzen des Verbindungsmaterials oder dergleichen zu erleichtern, wird bevorzugt, einen vorstehenden Abschnitt vorzusehen, der in der Figur gezeigt ist. Vom Gestaltungsgesichtspunkt kann die Außenoberfläche des Hauptkörpers des Tintenbehälters 1 genarbt sein.
Das Einfüllen der Tinte kann durch ein Druck- oder Druckreduktionsverfahren erfolgen. Bevorzugt wird das Vorsehen einer Tinteneinfüllöffnung in eine der Kammern 4 und 6 des Aufnahmekörpers, da dann die Tintenbehälteröffnung nicht verunreinigt wird. Nach dem Einfüllen der Tinte wird die Tinteneinfüllöffnung mit einem Kunststoff- oder Metallstopfen verschlossen.
Wie vorstehend beschrieben, erweist sich der auswechselbare Tintenbehälter während des Transports als zuverlässig, so daß mit der einfachen Konstruktion ein Tintenbehälter mit hohem Ausnutzungsgrad bereitgestellt werden kann.
Das sachgemäße Vakuum von dem Nutzungsbeginn bis zu dem Nutzungsende kann beim Aufzeichnen oder während der aufzeichnungsfreien Zeit bei Gewährleistung des Hochleistungsaufzeichnens erhalten werden. Unter den Umgebungsbedingungen der Anwendung des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts kann die Möglichkeit des Tintenaustritts minimiert werden.
Der auswechselbare Tintenbehälter ist einfach zu handhaben, so daß bei dessen Einsetzen in das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät kein Austreten von Tinte eintritt und die Möglichkeit einer fehlerhaften Operation vermeidbar ist.
11 zeigt ein Herstellungsverfahren für einen Tintenbehälter. Der Hauptkörper des Behälters (links unten schraffiert) weist eine Trennplatte 61 und zwei durch die Trennwand 5 getrennte Kammern auf. Ein als Vakuum erzeugendes Material dienendes Tintenabsorptionsmaterial 4 wird in den neben der Öffnung 2 liegenden Kammerabschnitt eingebracht. Danach wird das als Abdeckelement dienende Bodenelement 11 mit dem Hauptkörper vereinigt. Diese Figur zeigt auch den Zustand, in welchem der Aufzeichnungskopf HD mit dem Tintenbehälter 1 verbunden ist. Der Tintenbehälter 1 wird durch eine Trennwand 5 in zwei Kammern 4 und 6 geteilt, und der Bodenabschnitt wird von einem flachen Bodenelement 11 abgedeckt, welches den Boden des Tintenbehälters 1 bildet. So kann durch den einfachen Aufbau die Verbindungsöffnung 8 durch das Ende der Trennwand ausgebildet werden.
Der Luftkanal 10 ist in derselben Fläche vorhanden, die auch die Öffnung 2 aufweist, doch dieser liegt über der Öffnung.
Der als das Zulaufrohr dienende Verbindungsabschnitt 7 wird in die Öffnung des Tintenbehälters eingesetzt und auf diesen der Aufzeichnungskopf montiert. Der Verbindungsabschnitt 7 ist angeschrägt, so daß dessen oberer Abschnitt weiter vorsteht als der untere Abschnitt. Der Tintenkanal in dem Verbindungsabschnitt ist hornförmig nach oben gerichtet, wie die Figur zeigt. Durch diese Konstruktion kann die Tinte vom Tinte absorbierenden Material dem Aufzeichnungskopf auf geeignete Weise zugeführt werden.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät weist ein Wärme erzeugendes Element 72 zur Erzeugung der Wärmeenergie für das Ausstoßen der Tinte durch Ausstoßöffnungen 71 von Düsen 73 auf, wobei die Wärmeenergie die Zustandsänderung der Tinte bewirkt. In diesem Fall können besonders beim Farbaufzeichnen hochdichte und feinstufige Bilder durch die stabile Tintenzufuhr erzeugt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht der Tintenbehälter, daß während seines Transports eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet ist und erreicht dadurch einen hohen Tintennutzungsgrad.
Außerdem wird vom Beginn bis zum Ende der Behälternutzung beim Aufzeichnen oder in aufzeichnungsfreier Zeit ein geeignetes Vakuum erhalten und dadurch die Hochleistungsaufzeichnungsoperation gewährleistet. Außerdem kann beim Betreiben des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes das Austreten von Tinte verhindert werden.
Der auswechselbare Tintenbehälter ist auch leicht zu handhaben, und beim Montieren oder Demontieren des Behälters am bzw. vom Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät tritt keine Tinte aus. Demzufolge können beim Montieren des Behälters keine Fehler gemacht werden.
Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren des Tintenbehälters weiter beschrieben. Wenn die geschlossene Tintenkammer (obwohl zwischen der Tintenaufnahmekammer 6 und der Aufnahmekammer 4 mit dem Unterdruck erzeugenden Material eine Verbindungsöffnung vorhanden ist, wird Tinte nur ausgetragen, wenn Luft und Tinte miteinander ausgetauscht werden) und die Kammer 4, die das Vakuum erzeugende Material enthält, einstückig formgebend ausgebildet sind, wird auf der Seite der Tintenkammer 6 durch eine Öffnung 13 im Abdeckelement 11 Tinte eingefüllt. Erfolgt die Zufuhr der Tinte auf diese Weise, nimmt ein großer Teil des Vakuum erzeugenden Materials 4 Tinte durch die Verbindungsöffnung auf.
Dem Bereich des Vakuum erzeugenden Materials 4 neben dem Luftkanal 10 wird jedoch keine Tinte zugeführt, um einen tintenfreier Bereich zu schaffen. Danach wird die Öffnung 13 durch eine Kugel 14 abgedichtet. Dann werden die Öffnung 2 und der Luftkanal 10 mit demselben Abdichtelement S verschlossen (es können aber auch separate Elemente verwendet werden).
12 zeigt einen solchen Tintenbehälter vor dem Einsatzbeginn. In dieser Figur ist die Kammer 6 mit einer Tinte gefüllt.
12 zeigt den Tintenstrahlbehälter 1 im geschlossenen Zustand zusammen mit dem Drucker, der diesen verwendet. Ein Bereich 3A des Vakuum erzeugenden Materials in der Nähe des Luftkanals 10 enthält in einem oberen Abschnitt des Behälters 1 keine Tinte. Ein Bereich 3B des Vakuum erzeugenden Materials unterhalb des Bereiches 3A wird beim Einsetzen des Tintenzufuhrrohrs (nicht dargestellt) zusammengedrückt. Der Abschnitt des Vakuum erzeugenden Materials, anders als die Bereiche 3A und 3B, wird von außen nicht beeinflußt und dient einfach zum Halten der Tinte. Der Bereich 3B grenzt an die Öffnung 2 für die Tintenzufuhr zu dem Aufzeichnungskopf, welcher auf derselben Fläche, aber unterhalb des Luftkanals 10 angeordnet ist. Die Öffnung befindet sich oberhalb der Verbindungsöffnung 8, und es wird der vorstehend beschriebene Aufbau verwendet. Der in 12 gezeigte Tintenbehälter 1 wird durch Entfernen des Abdichtelements S einsatzbereit gemacht. Da der Bereich A keine Tinte hält, tritt keine Tinte aus, selbst wenn beim Entfernen des Abdichtelements Schwingungen oder Druckveränderungen einwirken.
In dem Tintenbehälter 1 wird in dem Bereich des Vakuum erzeugenden Materials, der nahe dem Luftkanal 10 oder der Luftverbindungsöffnung ist, unabhängig davon, ob der Tintenbehälter 1 verwendet oder nicht verwendet wird, keine Tinte gehalten. Dadurch kann selbst bei Veränderung der Umgebungsbedingungen das Austreten der Tinte aus dem Tintenbehälter durch den Luftkanal verhindert werden. Besonders dann, wenn das Abdichtelement den Luftkanal verschließt, kann das Ablösen des Abdichtelements verhindert werden. Während des Einsatzes ist der Bereich wirkungsvoll, die Luftzufuhr entsprechend dem Tintenverbrauch zu ermöglichen, so daß die Änderung des Vakuums in dem Tintenbehälter 1 unterdrückt werden kann. Wenn der Bereich des Vakuum erzeugenden Materials in der Nähe des Luftkanals trotz allem nie von Tinte benetzt wird, ist es ratsam, die Tintensickergeschwindigkeit zu verringern. Dieser Bereich kann aber vorher durch Tinte benetzt werden, und danach kann die Tinte aus diesem Bereich entfernt werden.
Bei diesem Beispiel befindet sich die Tintenzufuhröffnung oder der durch das Tintenzufuhrrohr zusammengedrückte Teil des Vakuum erzeugenden Materials (zusammendrückbar) auf einer Seite, welcher die die Verbindungsöffnung 8 bildende Trennwand gegenüberliegt, wodurch der effektive Tintenzufuhrkanal im Vakuum erzeugenden Material in der zweiten Aufnahmekammer 4 stabil erzeugt werden kann. Eine weitere Stabilisierung ist durch Anordnen der Tintenzufuhröffnung 2 über der Verbindungsöffnung relativ zur Bodenfläche des Tintenbehälters 1 möglich.
Bei dieser Anordnung kann die Tintenbewegungsrichtung im wesentlichen gleichbleibend erhalten werden, und demzufolge kann die Tinte aus der zweiten Kammer 6, d. h. der Tintenkammer 6, vollständig aufgebraucht werden. Nachdem die Tinte in der Tintenkammer 6 aufgebraucht ist, ist Luft vorhanden, die Tinte von der Trennwand zu der Öffnung in der Richtung zu bewegen, um das Vakuum in der Tintenkammer 6 aufzuheben, demzufolge die Tinte im Vakuum erzeugenden Material weiter verbraucht werden kann und dadurch die Menge der nicht nutzbaren verbleibenden Tinte minimiert wird.
Es ist ein Bereich des Vakuum erzeugenden Materials vorgesehen, welcher nicht vom Zufuhrrohr zusammengedrückt wird, und ein Bereich, welcher vom Zufuhrrohr in dieser Reihenfolge von der Trennwand, welche die Verbindungsöffnung ausbildet, zu deren Seitenfläche hin zusammengedrückt wird, so daß der nicht zusammengedrückte Bereich einen Einwegtintenkanal bildet, wodurch die Tintenhaltekapazität des zusammengedrückten Bereichs die verbleibende Tintenmenge weiter vermindern kann.
Der Tintenstrahldrucker, der die Erfindung verkörpert, ist mit einer Aufzeichnungskopf-Regeneriervorrichtung HR ausgerüstet, welche das Tintenausstoßen oder das Absaugen von Tinte mittels einer Saugvorrichtung automatisch oder von Hand als Reaktion auf das Anordnen des Behälters 1 daran durchführt. Dadurch kann der Tintenzustand in dem Vakuum erzeugenden Material vor Beginn der Druckoperation korrigiert werden. Demzufolge ist die Behälterleistung von Druckbeginn an gleichbleibend, unabhängig vom Zustand, in welchem der Behälter angeordnet ist.
Bei dem mit Bezug auf 12 beschriebenen Tintenbehälter 1, welcher an dem an einem Abtastschlitten CR montierten Tintenstrahlkopf HD befestigt ist, wurde das Abdichtband abgenommen. Der auf dem Schlitten CR montierte Behälter nimmt durch die Öffnung 2 das Tintenzufuhrrohr auf, durch welches das Vakuum erzeugende Material 3 im zusammendrückbaren Bereich 3B zusammengedrückt wird. Das Vakuum erzeugende Element 3 wird bei diesem Beispiel in Richtung der Verbindungsöffnung 8 verformt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Montieren des Behälters 1 durch eine Erfassungsvorrichtung (nicht dargestellt) in der Form einer mechanischen oder elektrischen Erfassungsvorrichtung erfaßt, welche der Druckersteuervorrichtung CC ein Montagesignal IT zuführt. Auf dieses Signal hin wird vor dem Beginn der Aufzeichnungsoperation zum Entladen von Tinte aus dem Tintenbehälter die Regeneriervor richtung HR betrieben, wodurch der Zustand der Tinte in dem Tintenbehälter verbessert wird.
13(A) zeigt einen Tintenstrahlbehälter, welcher eine Abwandlung des in 12 gezeigten ist, in welchem die Innenoberfläche der Tintenaufnahmekammer abgewandelt ist und dessen Oberteil entsprechend in einen Raum 22 abgewandelt ist. Die Innenoberfläche 20 ist eine gekrümmte Oberfläche, welche sich von der Verbindungsöffnung 8 weggerichtet erhebt. Dieser Aufbau ist wirkungsvoll, um feine Tintentröpfchen, die durch die Oberflächenspannung der Tinte auf der Wand der Innenoberfläche 20 verblieben sind, in das Vakuum erzeugende Material 3 einzuleiten, und auch, um ein Greifelement 21 für den Bediener vorzusehen, wodurch die Verformung des Tintenbehälters bei dessen Handhabung vermieden wird.
13(B) zeigt eine andere Abwandlung, in welcher die Trennwand 51 so geneigt ist, daß das Fassungsvermögen in der Tintenaufnahmekammer größer als in der Kammer mit Vakuum erzeugendem Material ist. 13(C) zeigt eine Anordnung, welche nach dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren gefertigt ist. Ein Abdeckelement 11, welches den Freiraum oder Spalt 8 mit der Trennwand 5 definiert, ist eingefügt und zwischen Seitenplatten 101 und 100 des Behälterhauptkörpers fest angeordnet. Mit einem Bezugszeichen 5E ist ein Ende des Abdeckelements 11 bezeichnet. In dem Fall der 13(C) ist der Freiraum SP nicht gleichbleibend, wenn die Verbindung nicht gleichmäßig ist.
Im Hinblick darauf ist zu bevorzugen, daß Abstandselemente 110, die mit dem Ende 5E der Trennwand in Kontakt sind, wie in 13(D) gezeigt, an den entgegengesetzten Enden sind. Das Abstandselement 110 ist vorzugsweise auf dem Abdeckelement 11 vorgesehen. Vorsprünge 30 in dem Raum SP können auf dem Abdeckelement vorgesehen sein, um die Ansammlung der Luft in der Tintenkammer zu erhöhen.
Die 14(A) und (B) zeigen eine für das Drucken oder das Zuführen der Tinte zulässige Neigung. Die Horizontale ist mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet. Bevorzugt wird die Verbindungsöffnung in einer unteren Position. Ideal ist, wenn die Bodenfläche des Behälters parallel zu der waagerechten Ebene 40 verläuft. In der Praxis ist in dem Fall einer Zweikammerstruktur ein Neigungsbereich von 0 ≤ θ ≤ 15 Grad zulässig. Wenn der Behälter auf einem Abtastschlitten hin- und herbewegt wird, ist eine Neigung von 0 ≤ θ ≤ 5 Grad zu bevorzugen.
Das Vakuum erzeugende Material kann aus einer Vielzahl von Elementen aus Vakuum erzeugendem Material bestehen. In diesem Fall könnte jedoch die sich ergebende Grenzfläche zwischen den Elementen eventuell das Bewegen der Luft an der Grenzfläche ermöglichen. In dieser Hinsicht wird als Vakuum erzeugendes Material ein Einzelelement aus porösem Material bevorzugt.
Die Tintenkammer arbeitet einwandfrei, wenn deren Tintenkapazität größer ist als die der Kammer mit dem Vakuum erzeugenden Material.
Nachfolgend wird auf eine Trennplatte 61 in der Tintenaufnahmekammer näher eingegangen. Während der Handhabung des Tintenbehälters durch die Bedienungsperson oder während des Behältertransports kann die Außenwand des Behälters verformt werden, mit dem Ergebnis, daß durch die Öffnung vom Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf oder durch den Luftkanal für den Druckausgleich in dem Behälter zum Umgebungsdruck Tinte austritt.
In diesem Fall wird dieses Problem gelöst, damit der Tintenaustritt während der Handhabung oder während des Transports oder selbst, wenn sich die Temperatur oder der Druck ändert, verhindert wird. Außerdem ist der Ausnutzungsgrad noch hoch.
15(A) zeigt eine perspektivische Darstellung des Tintenbehälters, und 15(B) zeigt eine Schnittansicht davon. 16 zeigt die Tintenzufuhroperation. 17 zeigt die Verformung der Seitenwand beim Aufbringen einer Belastung.
Wie die 15(A) und (B) zeigen, weist der Hauptkörper des Tintenbehälters 1 folgende Elemente auf: eine Öffnung 2 für die Verbindung mit dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und einen Luftkanal 10 zur Gewährleistung des Lufteintritts, welcher sich über der Öffnung 2 befindet, ein Vakuum erzeugendes Material 3 zum Speichern von Tinte für das Aufzeichnen, eine Kammer 4 zur Aufnahme von Vakuum erzeugendem Material 3, in welcher die Öffnung 2 und der Luftkanal 10 vorhanden sind, und eine Tintenkammer 6 für die Aufnahme der Tinte, welcher über einen Spalt unter einer Rippe 5 mit der Kammer 4 für Vakuum erzeugendes Material in Verbindung steht. Die Tintenkammer 6 und die Kammer 4 für Vakuum erzeugendes Material stehen über einen Spalt 8, welcher zwischen dem Ende der Rippe 5 und der Bodenfläche gebildet wird, miteinander in Verbindung. Eine Trennplatte 61 verbindet die sich gegenüberliegenden Seitenwände und beläßt einen Spalt, welcher nicht kleiner ist als der Spalt 8 am Boden. 16(a) zeigt eine Schnittansicht in dem Zustand, in welchem das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät nach Einsetzen eines Verbindungselements 7 für die Zufuhr von Tinte zu dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf in die Öffnung 2 des Tintenpatronen-Hauptkörpers 1 und zum Druckkontakt des Vakuum erzeugenden Materials 3 betriebsbereit ist. Die Endöffnung des Verbindungselements 7 kann mit einem Filter versehen werden, um Fremdstoffe in der Tintenpatrone zu entfernen.
Wenn das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät betrieben wird, erfolgt das Ausstoßen von Tinte durch die Öffnung des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes auf eine Weise, daß in der Tintenkammer eine Tintenabsorptionskraft erzeugt wird. Dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wird von der Tintenkammer 6 durch den Spalt 8 zwischen einem Ende der Rippe 5 und dem Boden 11 der Tintenpatrone zur Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und durch das Vakuum erzeugende Material 3 zu dem Verbindungselement 7 die Tinte 9 zugeführt. Dadurch sinkt der Druck der bis auf den Spalt 8 geschlossenen Tintenkammer 6 mit dem Ergebnis, daß die Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material kleiner wird. Mit fortschreitendem Aufzeichnen steigt die Druckdifferenz weiter an, da die Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material über den Luftkanal 10 zur Atmosphäre hin offen ist. Wie 16(b) zeigt, tritt Luft durch das Vakuum erzeugende Material 3 und den Spalt 8 in die Tintenkammer 6 ein. Dadurch wird die Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material abgebaut. Während der Tintenstrahl-Aufzeichnungsoperation wiederholt sich dieser Vorgang, so daß in dem Tintenbehälter ein bestimmter konstanter Vakuumpegel beibehalten wird. Mit Ausnahme der an der Innenwandfläche der Tintenkammer 6 haftenden Tinte kann die gesamte Tinte in der Tintenkammer 6 aufgebraucht werden, so daß der Tintennutzungsgrad hoch ist (16(c)).
Wird keine Aufzeichnungsoperation ausgeführt, scheint die Kapillarkraft des Vakuum erzeugenden Materials 3 selbst (oder die Meniskuskraft an der Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Vakuum erzeugenden Material) das Lecken der Tinte aus dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf zu verhindern.
18 zeigt ein weiteres Beispiel, bei welchem die Tintenkammer 6 mit einer Vielzahl von Trennwänden 61 versehen ist unter Berücksichtigung des Volumenverhältnisses zwischen der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer 6 sowie der Auswahl des Materials des Vakuum erzeugenden Materials 3 gemäß dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der mit dem Tintenbehälter verwendet wird.
Nachfolgend wird die Verstärkung der Seitenwand beschrieben. Bei dem Tintenbehälter ist erwünscht, daß der Tintenbehälter gegen äußere Kräfte und Veränderungen der Umgebungsbedingungen beim Transport beständig ist, während ein hoher Nutzungsgrad erhalten wird.
Bei diesem Beispiel sind die Verformungsmengen in der Kammer 4 mit dem Vakuum erzeugenden Element und in der Tintenkammer 6 beim Aufbringen äußerer Kräfte auf die Seitenwände 12a, 12b und 12c gleichwertig. Der Behälter wird z. B. gewöhnlich durch Formgebung eines Kunststoffmaterials hergestellt. Wie die 15(B) und 17 zeigen, ist die Dicke der Seitenwand 12a der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material größer als die Dicke der Seitenwände 12b und 12c der Tintenkammer 6, und eine Trennwand (Rippe) 61 ist angeordnet, die sich zwischen den sich gegenüberliegenden Seitenwänden erstreckt und an dem Boden in einer Position den Spalt ausbildet, um den Raum in der Tintenkammer 6 in zwei gleiche Räume zu teilen. Außerdem wird die Verformung Δt6 der Wand, welche sich aus den äquivalenten Belastungen pro Flächeneinheit ergibt, verringert, und die Verformungen der Seitenwände 12b und 12c an den entgegengesetzten Enden der Rippe 61 sind gleichwertig. Wenn die Größe der Verformung Δt4 der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material gleichwertig dazu ausgebildet wird, kann das Lecken der Tinte infolge der Verformung der Wand verhindert werden.
Bei dem in den 15(B) und 17 gezeigten Tintenbehälter wird als Wandmaterial Polypropylen (PP) verwendet, und die Außenabmessungen sind 48 mm Länge, 35 mm Höhe und 11 mm Dicke. In diesem Fall ist dieser in die Kammer 4 mit Vakuum er zeugendem Material und die Tintenkammer 6 im wesentlichen in der Mitte der Länge von 48 mm unterteilt. Die Seitenwand 12a der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material hat eine Dicke von 1,5 mm, während die Dicke der Seitenwände 12b und 12c der Tintenkammer 6 jeweils 1 mm beträgt und die Rippe 61 der Tintenkammer 6 etwa 10 mm von der Wandfläche entfernt angeordnet ist. Dadurch kann mehr als der doppelte Spielraum der Handhabungsbelastung entgegengesetzt werden (etwa 2 kg). Gleichzeitig kann der Druckveränderung während des Transports und der Temperaturveränderung eine ausreichende Festigkeit entgegengesetzt werden.
Bei diesem Beispiel ist nur eine Rippe 61 wegen der Größe der Tintenkammer in der Tintenkammer 6 angeordnet. Deren Anzahl ist jedoch nicht darauf begrenzt, und es können in Übereinstimmung mit der Größe des Tintenbehälters zwei Rippen 61 vorgesehen werden, wie in 18 gezeigt ist. Anzahl, Lage und Wanddicke der Rippe können ferner von einem Fachmann entsprechend festgelegt werden.
20 zeigt die Beziehung zwischen dem Tintenlecken während der Handhabung sowie des Transports und der Wanddicke der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und Wanddicken verschiedener Wände, die zum Zweck der Bestimmung der Wanddicke der Tintenkammer 6 untersucht wurde.
Die Vergrößerung der Dicke irgendeiner Wand resultiert in der Erhöhung des Widerstandes gegen den Tintenaustritt. Vom Gesichtspunkt der Verkleinerung der Abmessungen und eines hohen Tintennutzungsgrades wird jedoch die kleinere Wanddicke zwecks Vergrößerung des Innenvolumens bevorzugt. Auf der Grundlage der in dieser Figur gezeigten Daten wurde für die Seitenwand der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material eine Wanddicke von 1,5 mm verwendet, und für die Seitenwand der Tintenkammer 6 wurde eine Wanddicke von 1,0 mm verwendet.
Auf der Grundlage der Größe des Tintenbehälters können die vorstehend genannten Dimensionen aus den in dieser Figur gezeigten Daten bestimmt werden. Für die Wanddicke der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material wird eine Wanddicke bevorzugt, welche das 1,3- bis 3-fache der Wanddicke der Tintenkammer 6 beträgt.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die gezeigten Strukturen beschrieben wurde, ist diese nicht auf die dargelegten Details beschränkt, und mit der Anmeldung ist beabsichtigt, solche Änderungen oder Abwandlungen einzuschließen, welche sich aus den nachfolgend genannten Ansprüchen ergeben.

Claims

Drucker, an dem ein Tintenbehälter zum Zuführen von Tinte zu einem Tintenstrahlkopf montiert ist, wobei der Tintenbehälter aufweist: eine erste Kammer (4), die ein Unterdruckerzeugungsmaterial (3) aufnimmt, und mit einer Tintenzufuhröffnung (2) und einem Luftverbindungsabschnitt (10) zum Verbinden mit Umgebungsluft versehen ist, und eine zweite Kammer (6), die außer einer Verbindung mit der ersten Kammer durch einen Verbindungsabschnitt (8), der an einer von dem Luftverbindungsabschnitt entfernten Position gelegen ist, im wesentlichen geschlossen ist, wobei die zweite Kammer direkt Tinte aufnimmt und der Verbindungsabschnitt und die Tintenzufuhröffnung, wenn der Tintenbehälter an dem Drucker montiert ist, sich an einer unteren Position befinden, wobei der Drucker eine Wiederherstellungseinrichtung aufweist zum Veranlassen, daß im Ansprechen auf eine Erkennung der Montage des Tintenstrahlbehälters an dem Drucker Tinte in dem Unterdruckerzeugungsmaterial durch die Tintenzufuhröffnung vor dem Beginn des Druckbetriebs ausgestoßen wird.
Drucker gemäß Anspruch 1, wobei sich der Luftverbindungsabschnitt an einer oberen Position befindet, wenn der Tintenbehälter an dem Drucker montiert ist.
Drucker gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) angrenzend an den Luftverbindungsabschnitt (10) nicht die Tinte enthält.
Drucker gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Tintenzufuhröffnung (2) an einer Wand der ersten Kammer, die sich in Gegenüberlage einer Trennwand befindet, die mit dem Verbindungsabschnitt (8) versehen ist, bereitgestellt ist.
Drucker gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Tintenzufuhröffnung (2) ein Einsetzen eines Zufuhrrohrs des Tintenstrahlkopfs in sie gestattet, wobei das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) angrenzend an die Tintenzufuhröffnung (2) durch das Einsetzen des Zufuhrrohrs komprimiert wird und das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) angrenzend an den Verbindungsabschnitt (8) durch das Einsetzen des Zufuhrrohrs nicht komprimiert wird.
Verfahren zur Steuerung eines Druckers, an welchem ein Tintenbehälter für ein Zuführen von Tinte zu einem Tintenstrahlkopf montiert ist, wobei der Tintenbehälter aufweist: eine erste Kammer (4), die ein Unterdruckerzeugungsmaterial (3) aufnimmt und mit einer Tintenzufuhröffnung (2) und einem Luftverbindungsabschnitt (10) zum Verbinden mit Umgebungsluft versehen ist, und eine zweite Kammer (6), die außer einer Verbindung mit der ersten Kammer (4) durch einen Verbindungsabschnitt (8), der an einer von dem Luftverbindungsabschnitt (10) entfernten Position gelegen ist, im wesentlichen geschlossen ist, wobei die zweite Kammer (6) direkt Tinte aufnimmt und der Verbindungsabschnitt (8) und die Tintenzufuhröffnung (2), wenn der Tintenbehälter an dem Drucker montiert ist, sich an einer unteren Position befinden, wobei bei dem Verfahren ein Wiederherstellungsmechanismus eingestellt ist zu veranlassen, daß Tinte in dem Unterdruckerzeugungsmaterial (3) durch die Tintenzufuhröffnung (2) vor dem Beginn des Druckbetriebs im Ansprechen auf eine Erkennung der Montage des Tintenbehälters an dem Drucker ausgestoßen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Luftverbindungsabschnitt sich an einer oberen Position befindet, wenn der Tintenbehälter an dem Drucker montiert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) angrenzend an den Luftverbindungsabschnitt (10) nicht die Tinte enthält.