Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenbehälterpatrone für einen Aufzeichnungsapparat des Tintenstrahltyps. Hierdurch wird die ununterbrochene Versorgung des Druckerkopfes mit Tinte erlaubt, während ungünstige Einwirkungen durch Temperatur, atmosphärische Veränderungen oder Vibrationen verhindert werden. Die vorliegende Erfindung erlaubt ein grösseres Tintenvolumen im Tintenversorgungsbehälter und erlaubt die Übertragung eines grösseren Prozentsatzes der Tinte im Behälter zum Druckerkopf.
Die Tintenpatrone kann auf einem beweglichen Wagen angebracht werden, welche nach Erschöpfung der Tinte der alten Patrone durch eine neue Tintenpatrone ersetzt wird.
Ein Tintenstrahldrucker nach bisheriger Technik, in welchem eine Tinte enthaltende Einheit und ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf auf einem Wagen angebracht sind, wird in der europäischen Patentpublikation Nr. 581 531 beschrieben. Im beschriebenen Drucker wird zwecks Vermeidung von Druckfehlfunktionen, verursacht durch Schwankung des Tintenniveaus oder Luftblasen infolge Bewegung der Tintenpatrone, welche durch Bewegung des Wagens verursacht wird, der Tintenbehälter in zwei Bereiche unterteilt. Ein erster, an den Aufzeichnungskopf angrenzender Bereich des Behälters, nimmt in einem porösen, durchtränkten Element Tinte auf, und ein zweiter Bereich enthält flüssige Tinte ohne ein poröses Element.
Diese Struktur ermöglicht, dass die Tinte über das poröse Element zum Aufzeichnungskopf geleitet wird, sodass die wegen der Bewegung der Tinte in der Patrone auftretenden Probleme bis zu einem gewissen Grad vermieden werden.
Das poröse Element wird durch ein hervorstehendes Element, welches durch ein im Seitenteil des Behälters gebildetes Loch eingeführt wird, mit dem Aufzeichnungskopf in Flüssigkeitsverbindung gehalten. Eine solche Struktur kann jedoch nicht bei einem Aufzeichnungskopf angewendet werden, in welchem Luftblasen vor dem Eintritt in eine Druckkammer abgehalten werden müssen, wie zum Beispiel diejenige für einen Tintenstrahldrucker, in welchem ein piezoelektrischer Vibrator als Betätiger für den Tintenausstoss verwendet wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenbehälterpatrone für einen Drucker, insbesondere einen Tintenstrahldrucker zu schaffen, bei dem die oben erwähnten Nachteile nicht vorhanden sind.
Es wird Tinte durch ein Tintenversorgungssystem zum Druckerkopf geliefert, welches einen Tintenbehälter mit einer Tintenversorgungsöffnung und einem Paar Seitenwänden enthält. Darin ist ein tintenabsorbierendes Element angrenzend an die Tintenversorgungsöffnung enthalten, welches weniger als das totale Volumen des Tintenbehälters belegt. Die Wände des Tintenversorgungsbehälters können durchsichtig sein, sodass der Benutzer die Menge der verbleibenden Tinte im Tintenversorgungsbehälter leichter feststellen kann.
Ein tintenempfangendes und -übertragendes Element, welches in einer Tintenöffnung endet, kann sich bis in den Tintenbehälter hinein erstrecken, in welchem Fall das tintenabsorbierende Element an das tintenempfangende und -übertragende Element anstösst und durch dieses örtlich zusammengedrückt wird. Das tintenempfangende und -übertragende Element weist einen kapillaren Tintenpfad auf, welcher mit dem Druckerkopf in Verbindung steht, und wird mit Tinte aus dem tintenabsorbierenden Element versorgt.
Insbesondere wird eine Tintenpatrone gebildet aus einer Tintenkammer zum Lagern von Tinte und aus einer Schaumstoffkammer zur Aufnahme eines porösen Elementes zum Absorbieren von Tinte. Eine Trennwand trennt die Tintenkammer von der Schaumstoffkammer, und sie weist ein Loch in ihr auf, so dass die Schaumstoffkammer mit der Tintenkammer in Flüssigkeitsverbindung steht. Die Tintenkammer wird ebenfalls mit einer Tintenversorgungsöffnung ausgebildet. Ein als Trichter geformtes Abdichtelement wird innerhalb der Versorgungsöffnung angeordnet und liefert Tinte zu einem Aufzeichnungskopf, dies durch Erzeugung einer Druckdifferenz über das poröse Element. Das Abdichtelement wird in der Tintenversorgungsöffnung nach oben gerichtet angeordnet. Das Abdichtelement ist federnd.
Wenn eine Tintenversorgungsnadel des Aufzeichnungskopfes in die Tintenversorgungsöffnung eingeführt wird, berührt die Spitze der Nadel das Abdichtelement federnd. Da das Abdichtelement eine trichterähnliche Form aufweist, welche sich nach oben öffnet, wird das Abdichtelement leicht derart verformt, dass es der Tintenversorgungsnadel folgt. Ausserdem wird das Abdichtelement gezwungen, dank seiner Elastizität die Nadel dicht zu berühren. Demzufolge kann eine gegenseitige Fehlausrichtung zwischen der Tintenversorgungsnadel und der Tintenversorgungsöffnung ausgeglichen werden, sodass die Tintenversorgungsöffnung sicher abgedichtet wird.
Es ist demgemäss ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker zu schaffen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen tintengespeisten Drucker hoher Qualität und hoher Zuverlässigkeit sowie von einfacher Konstruktion zu schaffen, welcher in der Lage ist, eine stabile und geeignete Tintenmenge aus einem Tintenbehälter zu einem Druckerkopf zu liefern und weniger dem Einfluss von Umgebungsveränderungen, wie Temperatur oder atmosphärische Schwankungen, unterworfen wird.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Patrone für einen Tintenstrahldrucker zu schaffen, welche unter Anwendung einer minimalen Kraft und mit einer grossen Toleranz für die Fehlausrichtung der Tintenversorgungsnadel montiert werden kann, und welche derart mit einem Aufzeichnungskopf zusammenwirken kann, dass eine genügende hermetische Abdichtung erzielt wird, während zudem ein kleinstmöglicher toter Raum erzeugt wird.
Es ist noch ein weiteres Ziel der Erfindung, den Eintritt von Luftblasen in den Aufzeichnungskopf zu verhindern, solange ein negativer Druck in der das poröse Element enthaltenden Kammer aufrecht erhalten wird.
Noch weitere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlicher, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mittels illustrativer Beispiele und nicht etwa in einschränkendem Sinn gezeigt werden.
Die Erfindung umfasst demgemäss die verschiedenen Schritte und die Beziehungen eines oder mehrerer solcher Schritte zueinander, sowie den Apparat, welcher Eigenschaften der Konstruktion, Kombination von Elementen und Anordnung von Teilen verkörpert, welche zur Ausübung solcher Schritte adoptiert werden, wie dies alles in der folgenden detaillierten Offenbarung erläutert wird, und der Bereich der Erfindung wird in den Patentansprüchen an gegeben.
Für ein volles Verständnis der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet, bei welchen die:
Fig. 1 eine schematische Ansicht ist, welche ein Tintenversorgungssystem eines Aufzeichnungsapparates des Tintenstrahltyps gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform zeigt;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer Mehrfarben-Tintenstrahldrucker-Patrone ist, welche gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung konstruiert wird;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform ist, jedoch gegenüber der Ansicht in Fig. 2 um 90 DEG gedreht;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht ist, welche die Tintenpatrone gemäss den Fig. 2 und 3 mit entferntem Deckel zeigt;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Einfarben-Tintenpatrone zeigt, die gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung konstruiert wird;
Fig. 6(a) eine Grundrissansicht des Deckels gemäss Fig. 2 von oben her gesehen ist;
Fig. 6(b) eine Grundrissansicht ist, welche den Deckel mit einem daran befestigten Dichtung von oben her gesehen zeigt;
Fig. 7(a) eine Querschnittsansicht ist, welche ein Abdichtelement mit einer darin eingeführter Tintenversorgungsnadel gemäss der Erfindung zeigt;
Fig. 7(b) eine Querschnittsansicht des Abdichtelementes vor dem Einführen ist;
Fig. 8 eine Grafik ist, welche das Verhältnis des Tintenverbrauchs, des Druckniveaus und der in einer Tintenkammer verbleibenden Tintenmenge zueinander zeigt;
Fig. 9 eine Teil-Querschnittsansicht der Tintenpatrone ist, wobei die Abgrenzung zwischen den Tinten- und Schaumstoffkammern gemäss einer dritten Ausführungsform der Erfindung gezeigt wird;
Fig. 10 eine Teil-Querschnittsansicht der Tintenpatrone ist, wobei die Abgrenzung zwischen den Tinten- und Schaumstoffkammern gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung gezeigt wird;
Fig. 11 eine Teil-Querschnittsansicht der Abgrenzung zwischen den Tinten- und Schaumstoffkammern einer gemäss einer fünften Ausführungsform der Erfindung konstruierten Tintenpatrone ist;
Fig. 12 eine längs der Linie 33-33 in Fig. 11 gesehene Querschnittsansicht ist;
Fig. 13 eine Teil-Querschnittsansicht ist, welche die Abgrenzung zwischen den Tinten- und Schaumstoffkammern einer gemäss einer sechsten Ausführungsform der Erfindung konstruierten Tintenpatrone zeigt;
Fig. 14 eine längs der Linie 35-35 in Fig. 13 gesehene Querschnittsansicht ist;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht ist, welche eine gemäss einer siebten Ausführungsform der Erfindung konstruierten Tintenpatrone zeigt;
Fig. 16 eine Querschnittsansicht ist, welche eine gemäss einer achten Ausführungsform der Erfindung konstruierten Tintenpatrone zeigt,
Fig. 17 eine Querschnittsansicht ist, welche eine gemäss einer neunten Ausführungsform der Erfindung konstruierten Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker zeigt; und
Fig. 18 eine Querschnittsansicht der neunten Ausführungsform der Erfindung ist, jedoch gegenüber Fig. 17 um 90 DEG gedreht.
Ein Druckerkopf gemäss der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden in Vierfarben-Druckern/Zeichnern (printer/plotter) oder in Farbbilddruckern und weist Vierfarben-Tintensysteme und -Tintenstrahlen auf, welche jeweils vier Tintenfarben entsprechen. Der Vierfarben-Drucker/Zeichner verwendet schwarze, rote, grüne und blaue Tinten und bewegt den Kopf oder ein Blatt Druckpapier oder beides und stösst dann wie bei einem konventionellen Tintenstrahl-Druckkopf die der gewünschten Farbe entsprechende Tinte an einer vorgeschriebenen Position gegen das Druckpapier aus, um darauf einen Tintenpunkt zu bilden. Es können demgemäss durch Wiederholung des oben erwähnten Zyklus gewünschte Zeichen und Figuren aufgezeichnet werden.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf Tintenstrahldrucker aller Typen, inbegriffen auf Druckköpfe, welche Wärme aus erwärmten Widerständen oder dergleichen, oder die Verdrängung von Piezoelektrika oder Wandler verwenden, um bei Anlegen eines Drucksignals einen Tintentropfen aus einer Kammer zu projizieren. Die Tintenversorgungsbehälter gemäss der Erfindung können ununterbrochen Tinte über kapillare Pfade zu den genannten Kammern liefern.
In einem Farbbilddrucker, welcher Tinten mit vier Farben verwendet, d.h. Schwarz, Rot, Grün und Blau, wird ein Blatt Druckpapier durch einen Druckerkopf in einer senkrecht zur Vorschubrichtung des Druckpapiers stehenden Richtung abgetastet, um in einem Abtasthub eine Einpunkt-Linie zu bilden, und es wird das Druckpapier mittels Linienabständen vorgeschoben, um Bilder aufzuzeichnen. In Siebenfarbendruckern werden Tinten mit vier Farben verwendet, d.h. Schwarz, Gelb, Magenta und Zyan, und es werden die Farben Rot, Grün und Blau auf einem Blatt Druckpapier durch Überlagerung von Tinten mit zwei der drei gewünschten Farben ausser Schwarz gebildet, wodurch Farbbilder mit sieben Farben aufgezeichnet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft zuerst den Druckerkopf, und insbesondere die Tintenbehälter, und eine detaillierte Beschreibung der gesamten Druckerkonstruktion wird lediglich mithilfe eines einzigen Beispiels gegeben.
Die Fig.1 ist eine schematische Ansicht, welche ein Tintenversorgungssystem eines Aufzeichnungsapparates des Tintenstrahltyps gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Eine Druckkopfeinheit 1 eines Tintenstrahltyps wird über ein Verbindungselement 2 mit einem Tintenbehälter 3 verbunden. Es wird Tinte aus dem Tintenbehälter 3 über eine hohle Nadel 2a und einen Tintenversorgungsdurchlass 2b des Verbindungselementes 2 zur Druckkopfeinheit 1 geliefert, sodass die Druckkopfeinheit 1 Tintentröpfchen gemäss den Drucksignalen ausstrahlt.
Der in Fig. 1 gezeigte Apparat enthält ebenso ein Haubenelement 4, welches in einem nicht zu bedruckenden Gebiet angeordnet wird, wobei dieses Haubenelement durch einen (nicht gezeigten) Antriebsmechanismus gegen die Düsenplatte des Druckkopfes 1 anzuliegen kommt, damit ein Austrocknen der Düsenöffnungen vermieden wird. Das Haubenelement 4 wird über ein Rohr 8 mit einer Absaugpumpe 5 verbunden, welche durch eine Steuervorrichtung 6 betrieben wird, um Tinte von der Druckkopfeinheit 1 über das Haubenelement 4 abzusaugen. Der in Fig. 1 gezeigte Apparat wird ebenfalls mit einem Ausflussbehälter 7 versehen, welcher über ein Rohr 9 mit einer Auslassöffnung der Absaugpumpe 5 verbunden wird.
Der Aufzeichnungskopf kann eine beliebige Struktur aufweisen, z.B. wie in den europäischen Patentpublikationen Nrn. 581 531, 609 863, 584 823 usw. beschrieben.
Die Tintenpatrone wird derart gestaltet, dass sie mit einer geringen Kraft und unter Ausgleichung einer Fehlausrichtung eines bestimmten Grades mon tiert werden kann, Es wird zuerst Bezug genommen auf die Fig. 2 und 3, welche eine Tintenpatrone darstellen, die gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung konstruiert wird. Ein Hauptbehälter 501 wird durch Trennwände 502 und 503 in drei Zellen 504, 505 und 506 unterteilt, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Jede der drei Zellen 504, 505 und 506 wird durch eine Zentrums-Trennwand 510 in Schaumstoffkammern 511, 511 min bzw. 511 min min unterteilt, welche ein entsprechendes poröses Element 520, 520 min bzw. 520 min min aufnehmen, und in Tintenkammern 512, 512 min bzw. 512 min min , welche zur Aufnahme von flüssiger Tinte angepasst sind.
Die Schaumstoffkammern 511, 511 min , 511 min min werden so dimensioniert, dass sie ein entsprechendes poröses Element 520, 520 min , 520 min min aufnehmen können.
Das Volumen von jedem der porösen Elemente 520, 520 min und 520 min min wird derart ausgewählt, dass es grösser als das Fassungsvermögen jeder der entsprechenden Schaumstoffkammern 511, 511 min bzw. 511 min min ist, sodass es beim Aufbewahren in den entsprechenden Schaumstoffkammern bei einer bevorzugten Ausführungsform komprimiert wird. Das Verhältnis der Fassungsvermögen jeder Schaumstoffkammer 511, 511 min bzw. 511 min min zu jeder Tintenkammer 512, 512 min bzw. 512 min min wird derart gewählt, dass jede Schaumstoffkammer 511, 511 min bzw. 511 min min so dimensioniert wird, dass sie 20 bis 30% mehr Tinte enthalten kann als die entsprechende Tintenkammer 512, 512 min bzw. 512 min min .
Wenn Tinten mit drei Farben in einer einzigen Patrone wie in den Fig. 2-4 enthalten sind, kann es schwierig werden, zu sehen, ob verschiedene Tintenmengen in den Kammern verbleiben, was durch unausgeglichenen Verbrauch der verschiedenen Farbtinten bewirkt werden kann. Wenn die Tinte einer Farbe erschöpft ist und der Benützer die Patrone entsorgen will, braucht sich der Benutzer nicht unnötigerweise wegen eines Auslaufens irgendeiner verbleibenden Tintenmenge der anderen Farben zu beunruhigen. Wenn eine erfindungsgemässe Patrone entsorgt wird, so wird die Tinte am Auslaufen aus der Patrone gehindert, weil Tinte von jeder Farbe durch jedes entsprechende poröse Element absorbiert wird, wodurch die Umgebung vor jedem Auslaufen von Tinte geschützt wird.
Es werden (nicht gezeigte) Tintenversorgungsöffnungen 513, 513 min und 513 min min , wobei die Kammer 511 für jede der Kammern 511, 511 min und 511 min min als Muster dient, im Hauptbehälter 501 innerhalb einer entsprechenden Schaumstoffkammer 511, 511 min , 511 min min gebildet. Jede Tintenversorgungsöffnung 513, 513 min und 513 min min wird so angepasst, dass sie mit einer entsprechenden (nicht gezeigten) Tintenversorgungsnadel des Aufzeichnungskopfes in Kontakt tritt, welche am unteren Ende von jeder der Schaumstoffkammern 511, 511 min und 511 min min eingeführt werden.
Nun auf die Fig. 2 und 3 Bezug nehmend, wird das obere Ende des Hauptbehälters 501 durch einen Deckel 516 abgedichtet. Zwei Tinteneinfüllöffnungen 514 und 515 werden an Positionen am Deckel 516 gebildet, weiche der Schaumstoffkammer 511 entsprechen. In ähnlicher Weise enthält, wie in Fig. 6(a) gezeigt wird, jede Kammer 511, 511 min und 511 min min entsprechende Tinteneinfüllöffnungen 514 und 515, 514 min und 515 min sowie 514 min min und 515 min min . Es werden gemäss Fig. 2 Vorsprünge 516a und 516b einteilig mit der inneren Oberfläche des Deckels 516 ausgebildet und in der Schaumstoffkammer 511 derart positioniert, dass sie die Einfüllöffnungen 515 bzw. 514 umgeben. Das poröse Element 520 wird durch die Vorsprünge 516a und 516b gegen die Bodenwand der Schaumstoffkammer 511 hin zusammengedrückt.
Die Vorsprünge 516a min und 516b min , sowie 516a min min und 516b min min werden in ähnlicher Weise in der Innenwand des Deckels 516 ausgebildet und in den Schaumstoffkammern 511 min und 511 min min positioniert, welche die Tintenversorgungsöffnungen 513 min bzw. 513 min min enthalten, wie in Fig. 3 gezeigt wird.
Der Vorsprung 516a, weicher der Tintenversorgungsöffnung 513 gegenüberliegt, wird derart ausgebildet, dass sein unteres Ende an einer tieferen Position angeordnet ist, als das untere Ende des Vorsprunges 516b, wodurch derjenige Teil des porösen Elementes 520 in der Umgebung der Tintenversorgungsöffnung 513 am meisten zusammengedrückt wird.
Es werden Vorsprungsabschnitte 522, 522 min und 522 min min (gesamthaft als "522" bezeichnet), welche mit dem Deckel 516 zwecks Zusammendrücken der porösen Elemente 520, 520 min bzw. 520 min min zusammenwirken, am Boden von jeder der Schaumstoffkammern 511, 511 min und 511 min min ausgebildet. Es werden Vertiefungen 523, 523 min und 523 min min (gesamthaft als "523" bezeichnet), welche Räume mit einem festen \ffnungsbereich festlegen, am oberen Ende der entsprechenden Vorsprungsabschnitte 522 ausgebildet. Durchgangslöcher 524, 524 min und 524 min min (gesamthaft als "524" bezeichnet) werden innerhalb der entsprechenden Vorsprungsabschnitte 522 angeordnet.
Ein Ende jedes Durchgangsloches 524 steht in Flüssigkeitsverbindung mit den durch die Vertiefungen 523 festgelegten Räumen und das andere Ende mit einer entsprechenden Abdichtung (gesamthaft als "530" bezeichnet), welche hiernach beschrieben wird. (Nicht gezeigte) Filter 525, 525 min und 525 min min (gesamthaft als "525" bezeichnet) werden am oberen Ende der entsprechenden Vertiefungen 523 befestigt.
Die Abdichtelemente 530, von denen nur 530 gezeigt wird, werden am unteren Ende der Tintenversorgungsöffnungen 513, 513 min bzw. 513 min min angeordnet und aus einem elastischen Material wie Gummi hergestellt. Die Abdichtelemente 530 werden als eine trichterförmige Dichtung, welche sich nach oben öffnet, gestaltet. Die unteren Enden von rohrförmigen Abschnitten 531 sind dicker als die anderen Abschnitte. Die entsprechenden oberen Umfangskanten 533 von Kegelabschnitten 532 der entsprechenden Abdichtelemente 530 treten in Berührung mit Stufenabschnitten 513a der entsprechenden Tintenversorgungsöffnungen 513, 513 min und 513 min min . Jedes Abdichtelement 530 wird mit Vorsprüngen 535 ausgebildet, welche durch den Aussparungsabschnitt 527 im Innern der Innenwand der Tintenversorgungsöffnung 513 aufgenommen werden.
Die Abgrenzungen zwischen den rohrförmigen Abschnitten 531 und den Kegelabschnitten 532 werden als feine Verbindungsabschnitte 534 gestaltet.
Bei dieser Bauart werden die Abdichtelemente 530 durch rohrförmige Abschnitte 531 an den entsprechenden Tintenversorgungsöffnungen 513 befestigt. Zusätzlich wird eine Aufwärtsbewegung der oberen Umfangskanten 533 durch entsprechende Stufenabschnitte 513a verhindert. Demgemäss werden, selbst wenn die entsprechende Tintenversorgungsnadel eingeführt oder herausgezogen wird, die Abdichtelemente 530 angemessen an den Tintenversorgungsöffnungen 513 befestigt. Da Kegelabschnitte 532 dazu dienen, die hermetische Dichtung zwischen dem Abdichtelement der entsprechenden Tintenversorgungsöffnung 513 und der Tintenversorgungsnadel durch die entsprechenden feinen Verbindungsabschnitte 534 zu erreichen, können die Kegelabschnitte etwas bewegt werden, ohne dass eine Verformung bewirkt wird.
Folglich kann die luftdichte Abdichtung zwischen der entsprechenden Abdichtelement und der Tintenversorgungsnadel aufrechterhalten werden, während eine gegenseitige Fehlausrichtung zwischen der entsprechenden Tintenversorgungsnadel und der Tintenversorgungsöffnung ausgeglichen wird.
Es werden Verbindungslöcher 519, 519 min und 519 min min in der Zentrumstrennwand 510 gebildet, welche die Schaumstoffkammern 511, 511 min bzw. 511 min min von den Tintenkammern 512, 512 min bzw. 512 min min trennt. Dann werden Schlitze 519a, 519a min und 519 min min gebildet, welche sich bis auf eine vorbestimmte Höhe erstrec ken und zwecks Gas-Flüssigkeitsverdrängung in Verbindung mit den Verbindungslöchern 519, 519 min bzw. 519 min min stehen. Zwischen jedem entsprechenden Paar aus Schaumstoff- und Tintenkammer 511 und 512, 511 min und 512 min , sowie 511 min min und 512 min min werden die porösen Elemente 520, 520 min und 520 min min in den Schaumstoffkammern 511, 511 min bzw. 511 min min derart aufgenommen, dass jedes poröse Element gegen das entsprechende Verbindungsloch 519, 519 min bzw. 519 min min hin gehalten wird.
Es werden Rippen 518, 518 min und 518 min min auf einer Rückwand 501a des Behälters 501 innerhalb einer entsprechenden Tintenkammer 512, 512 min bzw. 512 min min gebildet. Es wird ein einzelnes Verbindungsloch zwischen jedem entsprechenden Kammerpaar 511, 512 gebildet, und es erstreckt sich lediglich über einen Teil der Länge der dort gebildeten Trennwand 510.
Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine Tintenpatrone für eine einzige Farbtinte verwendet. Eine Patrone 5100 für eine einzige Farbe oder für schwarze Tinte kann in den Abmessungen kleiner gemacht werden als diejenige für Farbtinten, die Tintenkammer 5112 für schwarze Tinte würde jedoch ein grösseres Fassungsvermögen aufweisen als jede der entsprechenden Kammern für eine Farbtinte. Gemäss der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird in der Fig. 5 eine Patrone für schwarze Tinte gezeigt, welche eine Trennwand 5117 aufweist, welche derart innerhalb eines Behälters 5100 gebildet wird, dass sie sich zwischen der Zentrumstrennwand 5110, die eine Schaumstoffkammer 5111 von einer Tintenkammer 5112 abtrennt, und einer Seitenwand 5100a des Hauptbehälters 5100 erstreckt, wodurch die Tintenkammer 5112 in zwei Zellen 5112a und 5112b unterteilt wird.
Diese Struktur verhindert, dass der Behälter 5100 durch einen negativen Druck verformt wird, welcher während des Tinteneinfüllverfahrens, das hiernach beschrieben wird, oder durch einen äusseren Druck während der Benutzung erzeugt wird, wodurch verhindert wird, dass Tinte auslaufen kann. Die Zellen 5112a und 5112b werden über ein Verbindungsloch 5119 in der Zentrumstrennwand 5110 in Flüssigkeitsverbindung mit der Schaumstoffkammer 5111 gehalten, wobei sich das Loch lediglich über einen Teil der Länge der Trennwand 5110 erstreckt. Zusätzlich kann ein Verbindungsloch im unteren Teil der Trennwand 5117 gebildet werden.
An der inneren Oberfläche der Wand 5100a, welche leicht eingesehen werden kann, wenn die Patrone auf einem Wagen montiert ist, wird eine Vielzahl von Rippen 5118 gebildet, welche sich vertikal längs der inneren Oberflä che von 5100a erstrecken. Diese Rippen erlauben es der Tinte, leichter längs der Wand 5100a nach unten zu fliessen, und der Benutzer kann die in der Patrone verbleibende Tintenmenge gut erkennen, indem er das Tintenniveau sieht.
Es wird nun auf die Fig. 6(a) und 6(b) Bezug genommen, welche den gemäss der ersten Ausführungsform der Erfindung konstruierten Deckel 516 darstellen. Es werden in denjenigen Bereichen des Deckels 516 Tinteneinfülllöcher 514, 514 min und 514 min min sowie 515, 515 min und 515 min min gebildet, welche der Platzierung der porösen Elemente 520, 520 min und 520 min min innerhalb des Behälters 501 entsprechen. Luftverbindungsöffnungen 541, 541 min und 541 min min werden über Aussparungen 540, 540 min bzw. 540 min min mit den Tinteneinfülllöchern 514, 514 min bzw. 514 min min verbunden.
Wenn eine Dichtung 542 zum Bedecken der Tinteneinfülllöcher 514, 514 min und 514 min min sowie 515, 515 min und 515 min min , und der Entlüftungsöffnungen 541, 541 min und 541 min min an der Oberseite des Deckels 516 gemäss Fig. 6(b) befestigt wird, nachdem die Tinten-Schaumstoffkammern 511, 511 min und 511 min min gefüllt sind, bilden die Aussparungen 540, 540 min und 540 min min zusammen mit der Dichtung 542 Kapillarröhrchen. Ein Zungenstück 545 der Dichtung 542, welches aus dem Deckel 516 hervorragt, wird mit einem Einschnürungsabschnitt 543 ausgebildet, der in der Dichtung 542 an einem Mittelpunkt des Verlaufes der Entlüftungsöffnungen 541, 541 min und 541 min min angeordnet wird. Wenn das Zungenstück 545 vom Deckel 516 abgeschält wird, kann das Zungenstück 545 leicht von der Dichtung 542 abgetrennt werden.
Dies wiederum setzt die Entlüftungsöffnungen 541 frei, jedoch keine weiteren Abschnitte der Unterseite der Dichtung 542.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dichtung 542 mit Mustern ausgebildet, wie z.B. Zeichen und lllustrationen, die auf ihren Hauptabschnitt 544 aufgedruckt werden, welcher die Aussparungen 540, 540 min und 540 min min dauernd abdichtet. Muster, Farben oder andere Aufdrucke als diejenigen, welche auf dem Hauptabschnitt 544 der Dichtung 542 aufgedruckt sind, können auf dem Zungenstück 545 angeordnet werden, welches über einen Einschnürungsabschnitt 543 mit dem Hauptabschnitt 544 der Dichtung 542 verbunden wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Hauptabschnitt 544 der Dichtung 542 zum Beispiel einen blauen Hintergrund, schwarze Zeichen und andere aufgedruckte lllustrationen auf. Die Hintergrundfarbe des Zungenstückes 545 ist eine Farbe wie gelb oder rot, welche mit der Hintergrundfarbe des Hauptabschnitts 544 kontrastiert. Zeichen und lllustrationen werden in Farben auf den Hintergrund gedruckt, welche hauptsächlich schwarz oder blau sind. Auf diese Weise können der Hauptabschnitt 544 und das Zungenstück 545 durch Farbe und Muster voneinander unterschieden werden. Folglich ist es möglich, die Aufmerksamkeit des Benutzers auf die Notwendigkeit der Entfernung des Zungenstückes 545 zu lenken.
Jede der Tintenversorgungsöffnungen 513, 513 min und 513 min min wird durch eine Schicht 546 (Fig. 2) abgedichtet, und die Tinteneinfüllnadeln werden hermetisch dichtend in die Tinteneinfülllöcher 514, 514 min bzw. 514 min min sowie 515, 515 min bzw. 515 min min eingeführt. Das erste der Einfülllöcher 514, 514 min und 514 min min wird mit einem Evakuierungsmittel verbunden, und das zweite der Einfülllöcher 515, 515 min und 515 min min wird verschlossen.
Das Evakuierungsmittel reduziert den Druck in jeder der Schaumstoffkammern 511, 511 min und 511 min min sowie in jeder der Tintenkammern 512, 512 min und 512 min min . Wenn der Druck auf einen vorgegebenen Wert reduziert ist, wird der Evakuierungsvorgang angehalten und wird das erste Einfüllloch verschlossen. Danach wird das zweite Einfüllloch in Flüssigkeitsverbindung mit einem mit Tinte gefüllten Messrohr gebracht. Es wird im Messrohr enthaltene Tinte in den evakuierten Behälter gezogen und dann durch die entsprechenden porösen Elemente 520, 520 min bzw. 520 min min absorbiert, danach fliesst sie über die Verbindungslöcher 519, 519 min bzw. 519 min min in die Tintenkammer 512, 512 min bzw. 512 min min .
Nachdem die spezifizierte Tintenmenge in die richtige Tintenkammer geflossen ist, wird die Dichtung 542 an der äusseren Oberfläche des Deckels 516 derart befestigt, dass die Tinteneinfülllöcher 514, 514 min und 514 min min sowie 515, 515 min und 515 min min , die Aussparungen 540, 540 min und 540 min min sowie die Verbindungsöffnungen 541, 541 min und 541 min min unter einem reduzierten Druck abgedichtet werden. Die Dichtung 542 hält danach die reduzierten Druckzustände der Schaumstoffkammern 511, 511 min und 511 min min sowie der Tintenkammern 512, 512 min und 512 min min aufrecht.
Dann wird vor der Benutzung der Patrone das Zungenstück 545 der Dichtung 542 abgeschält, sodass das Zungenstück 545 am Einschnürungsabschnitt abgebrochen wird und vom Hauptabschnitt 544 abgetrennt wird. Demgemäss werden die Tinteneinfülllöcher 514, 514 min und 514 min min über die Ausspa rungen 540, 540 min und 540 min min mit den Entlüftungsöffnungen 541, 541 min und 541 min min in Flüssigkeitsverbindung gebracht. Ebenso werden die Schaumstoffkammern 511, 511 min und 511 min min über die Aussparungen 540, 540 min und 540 min min mit den Entlüftungsöffnungen 541, 541 min und 541 min min und demzufolge mit der Umgebungsluft in Flüssigkeitsverbindung gebracht. Demgemäss wird, während das Verdunsten der Tinte verhindert wird, die Tintenpatrone belüftet.
Es wird nun auf die Fig. 7(a) und 7(b) Bezug genommen, in denen eine Tintenversorgungsöffnung 513 der Tintenpatrone derart positioniert wird, dass sie mit einer Tintenversorgungsnadel 550 des Aufzeichnungskopfes ausgerichtet wird. Danach wird die Tintenpatrone nach dem Einsetzen der Tintenpatrone gegen den Aufzeichnungskopf gedrückt. Ein Kegelabschnitt 551 der Tintenversorgungsnadel 550 dringt durch eine Schichtdichtung 546 hindurch und berührt das Loch des Abdichtelementes 530 wie in Fig. 7(a) gezeigt wird. Da sich das Abdichtelement 530 nach oben öffnet, ermöglicht das Abdichtelement 530 der Tintenversorgungsnadel 550 durch dieses hindurchzudringen, während das Abdichtelement 530 durch den Kegelabschnitt 551 der Tintenversorgungsnadel 550 elastisch verformt wird.
Wenn die Patrone verwendet wird, dringt die Tintenversorgungsnadel 550 durch das Abdichtelement 530 hindurch. Die Elastizität des Verbindungsabschnittes 534 des Abdichtelementes 530 ermöglicht dem Kegelabschnitt 532, die Tintenversorgungsnadel 550 zu berühren. Selbst wenn die Tintenversorgungsnadel 550 des Aufzeichnungskopfes und das Zentrum der Dichtung 530 etwas fehlausgerichtet sind, werden die Tintenversorgungsöffnung 513 und die Tintenversorgungsnadel 550 hermetisch abgedichtet.
Um Tinte in den Aufzeichnungskopf zu leiten, nachdem die Tintenpatrone montiert worden ist, oder um das Tintenausstoss-Leistungsvermögen zurückzugewinnen, wird ein negativer Druck auf den Aufzeichnungskopf und über die Tintenversorgungsnadel 550 ausgeübt, sodass Tinte in der Patrone durch die Tintenversorgungsnadel 550 und in den Aufzeichnungskopf fliesst. Wegen der Druckdifferenz bewirkt dieser auf die Patrone ausgeübte, hohe negative Druck, dass sich der Kegelabschnitt 532 des Abdichtelementes 530, welches die Patrone hermetisch abdichtet und von der Umgebungsluft isoliert, gemäss Fig. 7(a) nach oben gegen das Innere der Tintenpatrone hin verformt.
Demgemäss hilft die Druckdifferenz zu bewirken, dass der Kegelabschnitt 532 des Abdichtelementes 530 elastisch gegen die Tintenversorgungsnadel 550 ge drückt wird, und sie hilft dadurch beim hermetischen Abdichten der Tintenpatrone.
Selbst wenn die Tintenversorgungsnadel 550 nicht vollständig durch das Abdichtelement 530 hindurch positioniert ist, ermöglicht die Federkraft im Kegelabschnitt 532 des Abdichtelementes 530 dem Kegelabschnitt 532, in Berührung mit der Tintenversorgungsnadel 550 zu bleiben, solange der Kegelabschnitt 551 der Tintenversorgungsnadel 550 mit dem Kegelabschnitt 532 in Berührung bleibt, wie in Fig. 7(b) gezeigt wird. Folglich ist es möglich, die Luftdichtigkeit des Abdichtelementes 530 und der Tintenversorgungsnadel 550 sicherzustellen, selbst wenn die Nadel nicht richtig eingesetzt wird.
Da die Spitze der Tintenversorgungsnadel 550 nach Berührung mit dem Abdichtelement 530 abgedichtet wird, kann der tote Raum in der Patrone sehr klein gemacht werden, und irgendwelche Luftblasen, welche durch den Kolbeneffekt beim Einsetzen der Patrone auf dem Aufzeichnungskopf erzeugt werden können, werden am Eintreten in die Patrone gehindert.
Wenn ein negativer Druck von den Düsenöffnungen des Aufzeichnungskopfes ausgeübt wird, fliesst durch das poröse Element absorbierte Tinte über ein Durchgangsloch 524 und über Durchgangslöcher 552 der Tintenversorgungsnadel 550 in den Aufzeichnungskopf. Wenn aus dem porösen Element 520 Tinte einer vorbestimmten Menge verbraucht ist und das Tintenniveau im porösen Element 520 reduziert ist, überwindet der Druck der Tintenkammer 512 die Haltekraft des porösen Elementes 520 in der Umgebung des Verbindungsloches 519, sodass Luftblasen über das Verbindungsloch 519 in die Tintenkammer 512 eintreten. Folglich wird der Druck in einer Tintenkammer 512 erhöht und es fliesst demzufolge Tinte in eine Schaumstoffkammer 511.
Die in die Schaumstoffkammer 511 fliessende Tinte wird durch das poröse Element 520 absorbiert und bewirkt, dass das Tintenniveau in der Schaumstoffkammer 511 erhöht wird. Zum Zeitpunkt, wenn die Tintenhaltekraft des porösen Elementes 520 in der Umgebung des Verbindungsloches 519 mit dem Druck in der Tintenkammer 512 ins Gleichgewicht gerät, wird der Tintenfluss aus der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511 angehalten.
Die Grafik in Fig. 8 veranschaulicht diesen Vorgang. In der Figur bezeichnet der Buchstabe F das Druckniveau im porösen Element 520 der Schaumstoffkammer 511, und der Buchstabe G bezeichnet das Tintenniveau in der Tintenkammer 512. Wenn eine vorgegebene Tintenmenge w1, welche ur sprünglich im porösen Element 520 enthalten war, verbraucht ist, sodass das Tintenniveau im porösen Element 520 auf einen vorgegebenen Wert reduziert ist, bei welchem der Druck in der Tintenkammer 512 die Tintenhaltekraft des porösen Elementes 520 in der Umgebung des Verbindungsloches 519 überwindet, fliesst Tinte allmählich in schrittweiser Art aus der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511. Dieser Vorgang tritt auf, bis das Gleichgewicht zwischen dem Druck der Tintenkammer 512 und der Tintenhaltekraft des porösen Elementes 520 in der Umgebung des Verbindungsloches 519 wiederhergestellt ist.
Als Folge davon kann, obschon das Tintenniveau in der Tintenkammer 512 allmählich reduziert wird, das Tintenniveau im porösen Element 520 auf einem im Wesentlichen konstanten Niveau gehalten werden, sodass Tinte mit einer konstanten Druckdifferenz und mit einer konstanten Rate zum Aufzeichnungskopf geliefert wird.
Nachdem eine vorbestimmte Tintenmenge w2 durch den Aufzeichnungskopf verbraucht worden ist, verbleibt keine Tinte in der Tintenkammer 512 mehr, jedoch wird die im porösen Element 520 enthaltene Tintenmenge auf einem Niveau gleich demjenigen Niveau liegen, bei dem Tinte zeitweise aus der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511 geliefert worden ist. Demzufolge kann das Drucken unter Verwendung der im porösen Element 520 absorbierten Tintenmenge fortgesetzt werden, obschon keine weitere Tinte mehr in der Tintenkammer 512 zum Nachfüllen der Tintenversorgung in das poröse Element 520 verfügbar ist. Nachdem eine vorbestimmte Tintenmenge w3 während des Druckens verbraucht worden ist, wird die Tintenversorgung im porösen Element 520 erschöpft sein und die Tintenpatrone kann das Drucken nicht länger unterstützen.
Während des gesamten Druckvorganges wird ab dem Zeitpunkt, wenn die gesamte in der Tintenkammer 512 enthaltene Tinte im porösen Element 520 absorbiert worden ist, bis die Tinte erschöpft ist, eine konstante Tintenmenge zum Aufzeichnungskopf geliefert. Die Erschöpfung der Tinte aus der Tintenkammer 512 zeigt die bevorstehende Erschöpfung der Tinte in der Tintenbehälter-Patrone an. Falls eine frische Patrone in diesem Stadium eingesetzt wird, ist es möglich, ohne Unterbrechung eine konstante Tintenversorgung zum Aufzeichnungskopf zu gewährleisten.
Wie oben beschrieben wird, muss der Innenraum der erfindungsgemässen Tintenpatrone während des Druckvorganges auf einem negativen Druck gehalten werden. Zusätzlich muss zur Erzielung der oben beschriebenen hermetischen Abdichtung zwischen der Tintenversorgungsöffnung und der Tintenversorgungsnadel die Tintenübertragung aus der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511 sachgemäss ausgeführt werden, damit ein konstanter Tintenfluss zum Aufzeichnungskopf gewährleistet wird. Hiernach wird die Struktur zur Steuerung der Tintenversorgung aus der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511 beschrieben.
Es wird nun auf die Fig. 9 Bezug genommen, welche die Abgrenzung zwischen der Schaumstoffkammer 511 und der Tintenkammer 512 in einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt. Gleiche Bezugszeichen werden zur Bezeichnung gleicher Strukturen verwendet, wobei die primäre Differenz zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform in einem im Loch 519 gebildeten Schwellenabschnitt besteht.
Es wird ein Schwellenabschnitt 560 im Verbindungsloch 519 gebildet. Ein Abschnitt 563 der Grundfläche der Tintenkammer 512 liegt höher als diejenige der Schaumstoffkammer 511, wobei der Schwellenabschnitt 560 den Unterteilungspunkt bildet. Eine Aussparung 561, welche die Schaumstoff- und die Tintenkammer verbindet, wird im unteren Teil des Schwellenabschnitts 560 gebildet.
Das poröse Element 520 steht mit dem Verbindungsloch 519 in Kontakt und wird durch den Schwellenabschnitt 560 derart aufgenommen, dass derjenige Teil des porösen Elementes 520 in der Umgebung des Verbindungsloches 519 zusammengedrückt wird, wodurch die erforderliche Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 512 und der Schaumstoffkammer 511 über das Verbindungsloch 519 erzielt werden kann. Wenn das Tintenniveau der Tintenkammer 512 auf ein niedriges Niveau reduziert ist, ermöglicht die Aussparung 561, dass Tinte aus der Tintenkammer 512 aufgefangen und dann durch das poröse Element 520 in der Schaumstoffkammer 511 absorbiert wird. Folglich kann die gesamte Tinte in der Tintenkammer 512 zum Aufzeichnungskopf zwecks Drucken geliefert werden, ohne dass je Tinte verloren geht.
Es wird nun auf die Fig. 10 Bezug genommen, welche eine gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung konstruierte Tintenpatrone darstellt. Gleiche Bezugszeichen werden wiederum zur Bezeichnung gleicher Strukturen verwendet, wobei die primäre Differenz zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform in den verschieden nivellierten Grundflächen der entsprechenden Kammern besteht.
Die Grundfläche 564 der Tintenkammer 512 liegt höher als die Grundfläche 567 der Schaumstoffkammer 511, wodurch ein Schwellenabschnitt 562 gebildet wird. Der Schwellenabschnitt 562 nimmt den unteren Teil des porösen Elementes 520 auf, sodass derjenige Teil des porösen Elementes 520 in der Umgebung des Verbindungsloches 519 zusammengedrückt wird. Wenn erforderlich, kann ein Gefälle 563, welches von der Tintenkammer 512 zur Schaumstoffkammer 511 gerichtet wird, gebildet werden, um die Tintenversorgung zu unterstützen. Da das Gefälle 563 der Tinte in der Tintenkammer 512 erlaubt, müheloser gegen die Schaumstoffkammer 511 zu fliessen, dies ungeachtet von der Neigung des Wagens, kann konstant Tinte aus der Tintenkammer 512 zum Aufzeichnungskopf geliefert werden.
Es wird nun auf die Fig. 11 und 12 Bezug genommen, welche eine gemäss einer fünften Ausführungsform der Erfindung konstruierte Tintenstrahlpatrone darstellen. Gleiche Bezugszeichen werden zur Bezeichnung gleicher Strukturen verwendet, wobei die primäre Differenz zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform in der Bildung eines Durchgangsloches besteht. Diese Ausführungsform ist die gleiche wie sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt wird.
Es wird eine Aussparung 519a (Fig. 4 und 5) in der Oberfläche der Zentrumstrennwand 510, welche die Schaumstoffkammer 511 von der Tintenkammer 512 trennt, gebildet. Die Aussparung 519a wird in der Oberfläche der Trennwand 510 auf der Seite der Schaumstoffkammer 511 gebildet und steht in Verbindung mit dem oberen Teil des Verbindungsloches 519 der Zentrumstrennwand 510 im Innern der entsprechenden Kammern 511, 512. Damit ein Durchgang von Luft aus der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511 erlaubt wird und diese Kammern in gegenseitiger Flüssigkeitsverbindung gehalten werden können, wird ein Durchgangsloch 519b im unteren Ende der Aussparung 519a gebildet.
Demgemäss wird der obere Teil des porösen Elementes 520, welches eine relativ geringe Kapillarkraft entfaltet, über den durch die feine Aussparung 519a gebildeten Raum in Flüssigkeitsverbindung mit dem Verbindungsloch 519 gehalten. Demzufolge kann Tinte problemlos durch Luft ersetzt werden, sodass konstant Tinte in der Tintenkammer 512 in die Schaumstoffkammer 511 fliesst, wodurch verhindert wird, dass zuviel oder nicht genügend Tinte geliefert wird.
Es wird nun auf die Fig. 13 und 14 Bezug genommen, welche eine gemäss einer sechsten Ausführungsform der Erfindung konstruierte Tintenpatrone darstellen. Gleiche Bezugszeichen werden zur Bezeichnung gleicher Strukturen verwendet, wobei die primäre Differenz in der Verwendung eines Vorsprunges in die Schaumstoffkammer 511 hinein besteht.
Es wird ein hufeisenförmiger Vorsprung 565 auf dem Boden der Schaumstoffkammer 511 gebildet, wie in der Fig. 14 gezeigt wird. Der Vorsprung 565 stellt einen Zwischenraum in der Umgebung des Verbindungsloches 519 sicher, sodass Tinte aus der Tintenkammer 512 mühelos in die Schaumstoffkammer 511 fliessen kann.
Wie oben beschrieben wird, werden die Schaumstoffkammer 511 und die Tintenkammer 512 durch die einzelne Zentrumstrennwand 510 voneinander getrennt. In siebten oder achten Ausführungsformen einer Einfarben-Tintenpatrone kann, wie in den Fig. 15 bzw. 16 gezeigt wird, eine Tintenkammer 571 derart gebildet werden, dass sie zwei oder drei Seiten einer Schaumstoffkammer 570 umgibt, und es kann ein Verbindungsloch 573 in mindestens einer der Wände 572 gebildet werden, welche die Schaumstoffkammer 570 von der Tintenkammer 571 trennen. Eine Auslassöffnung 574 wird innerhalb der Schaumstoffkammer 570 positioniert. Eine Tintenpatrone dieser Bauart kann eine Tintenmenge lagern, welche relativ gross ist, wenn sie mit dem Volumen der gesamten Tintenpatrone verglichen wird.
Ausserdem kann der Benutzer wegen der Anordnung der Kammern leicht ersehen, ob ein Ersatz der Tintenpatrone infolge Erschöpfung der Tinte notwendig wird.
Es wird nun auf die Fig. 17 und 18 Bezug genommen, in welchen eine gemäss einer neunten Ausführungsform der Erfindung konstruierte Tintenstrahlpatrone vorhanden ist. Diese Ausführungsform ist der ersten Ausführungsform ähnlich, wobei die primäre Differenz in der Verwendung einer elastischen Hohldichtung (O-Ring) 5300 besteht, welche in Berührung gehalten wird mit der Umfangsoberfläche einer Tintenversorgungsnadel des Aufzeichnungskopfes, dies nach Einführen der Tintenversorgungsnadel in die Tintenversorgungspatrone. Dieser Tintenstrahldrucker gibt jedoch andere Probleme auf, welche durch die erste Ausführungsform gelöst werden. Es kann eine grosse Reibungskraft erzeugt werden, wenn die Patrone auf dem Wagen montiert wird und die Tintenversorgungsnadel in die Patrone eingeführt wird. Dies ergibt eine zusätzliche Beanspruchung auf den Aufzeichnungskopf und den Wagen.
Ausserdem wird die Hohldichtung 5300 an ihrem Umfang durch den Körper 5302 der Patrone abgestützt. Falls nach dem Einführen der Tintenversorgungsnadel in die Tintenversorgungspatrone eine Fehlausrichtung zwischen der Patrone und der Tintenversorgungsnadel des Aufzeichnungskopfes besteht, wird es sehr schwierig, die Patrone zu montieren. Ausserdem wird es bei einer Dreifarben-Tintenpatrone, in welcher Behälter 5304, 5306 und 5308 für die drei Farbtinten in ein einziges Stück integriert werden, wie in Fig. 18 gezeigt wird, extrem schwierig, eine solche Patrone am Aufzeichnungskopf zu montieren, falls die Patrone und irgendeine der Tintenversorgungsnadeln fehl ausgerichtet sind.
Es wird demgemäss ersichtlich, dass die oben dargelegten Ziele unter denjenigen, welche aus der vorangehenden Beschreibung offensichtlich werden, wirkungsvoll erreicht werden und es wird, da bestimmte Änderungen bei der Ausführung der oben dargelegten Konstruktion und Methode gemacht werden können, ohne dabei vom Sinn und Bereich der Erfindung abzuweichen, beabsichtigt, dass die gesamte in der obenstehenden Beschreibung enthaltene und in den begleitenden Zeichnungen gezeigte Materie als veranschaulichend und nicht in einem einschränkendem Sinn ausgelegt wird.
Es ist ebenfalls zu beachten, dass mit den folgenden Patentansprüchen beabsichtigt wird, sämtliche generischen und spezifischen Eigenschaften der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung und sämtliche Erklärungen betreffend den Bereich der Erfindung, welche bezüglich der Terminologie als in jenen Bereich fallend betrachtet werden können, abzudecken.
The present invention relates to an ink tank cartridge for an ink jet type recording apparatus. This allows uninterrupted supply of ink to the printer head, while preventing adverse effects from temperature, atmospheric changes or vibrations. The present invention allows a larger volume of ink in the ink supply container and allows a larger percentage of the ink in the container to be transferred to the printer head.
The ink cartridge can be mounted on a movable carriage, which is replaced by a new ink cartridge after the old cartridge has run out of ink.
A prior art ink jet printer in which an ink containing unit and an ink jet recording head are mounted on a carriage is described in European Patent Publication No. 581,531. In the printer described, in order to avoid printing malfunctions caused by fluctuation in the ink level or air bubbles due to movement of the ink cartridge, which is caused by movement of the carriage, the ink container is divided into two areas. A first region of the container adjacent the recording head receives ink in a porous, soaked element, and a second region contains liquid ink without a porous element.
This structure enables the ink to be directed to the recording head via the porous member, so to some extent avoiding the problems associated with the movement of the ink in the cartridge.
The porous member is held in fluid communication with the recording head by a projecting member which is inserted through a hole formed in the side part of the container. However, such a structure cannot be applied to a recording head in which air bubbles must be prevented before entering a pressure chamber, such as that for an ink jet printer in which a piezoelectric vibrator is used as an actuator for ink ejection.
It is the object of the present invention to provide an ink tank cartridge for a printer, in particular an inkjet printer, in which the disadvantages mentioned above are not present.
Ink is supplied to the print head by an ink supply system which contains an ink container having an ink supply opening and a pair of side walls. Contained therein is an ink absorbing member adjacent to the ink supply port which occupies less than the total volume of the ink container. The walls of the ink supply container can be transparent so that the user can more easily determine the amount of ink remaining in the ink supply container.
An ink-receiving and transferring element, which ends in an ink opening, can extend into the ink tank, in which case the ink-absorbing element abuts and is locally compressed by the ink-receiving and transferring element. The ink receiving and transferring member has a capillary ink path that communicates with the printer head and is supplied with ink from the ink absorbing member.
In particular, an ink cartridge is formed from an ink chamber for storing ink and from a foam chamber for receiving a porous element for absorbing ink. A partition separates the ink chamber from the foam chamber and has a hole in it so that the foam chamber is in fluid communication with the ink chamber. The ink chamber is also formed with an ink supply port. A funnel-shaped sealing member is placed within the supply opening and supplies ink to a recording head by creating a pressure difference across the porous member. The sealing member is placed upward in the ink supply port. The sealing element is springy.
When an ink supply needle of the recording head is inserted into the ink supply opening, the tip of the needle resiliently contacts the sealing member. Since the sealing member has a funnel-like shape that opens upward, the sealing member is easily deformed to follow the ink supply needle. In addition, the sealing element is forced to touch the needle tightly thanks to its elasticity. As a result, mutual misalignment between the ink supply needle and the ink supply opening can be compensated for, so that the ink supply opening is securely sealed.
Accordingly, it is an object of the invention to provide an improved ink cartridge for an ink jet printer.
It is an object of the present invention to provide an ink-fed printer of high quality and high reliability and of simple construction, which is capable of delivering a stable and suitable amount of ink from an ink tank to a print head and less the influence of environmental changes such as Temperature or atmospheric fluctuations.
It is a further object of the invention to provide a cartridge for an ink jet printer which can be assembled using a minimal force and with a large tolerance for the misalignment of the ink supply needle and which can cooperate with a recording head in such a way that a sufficient hermetic seal is achieved is achieved while also creating the smallest possible dead space.
It is still another object of the invention to prevent air bubbles from entering the recording head as long as negative pressure is maintained in the chamber containing the porous element.
Still other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description when considered in conjunction with the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the present invention are shown by way of illustrative example, rather than in a limiting sense.
The invention accordingly comprises the various steps and the relationships of one or more such steps to one another, and the apparatus which embodies construction, combination of elements and arrangement of parts which are adopted to carry out such steps, all of which are detailed below Disclosure is explained, and the scope of the invention is given in the claims.
For a full understanding of the invention, reference is made to the following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
1 is a schematic view showing an ink supply system of an ink jet type recording apparatus according to an embodiment of the present embodiment;
Figure 2 is a cross-sectional view of a multicolor inkjet printer cartridge constructed in accordance with a first embodiment of the invention;
Fig. 3 is a cross-sectional view of the first embodiment, but rotated by 90 ° with respect to the view in Fig. 2;
Figure 4 is a perspective view showing the ink cartridge of Figures 2 and 3 with the cover removed;
Fig. 5 is a perspective view showing a single color ink cartridge constructed in accordance with a second embodiment of the invention;
FIG. 6 (a) is a top view of the cover according to FIG. 2 seen from above;
Fig. 6 (b) is a plan view showing the lid with a gasket attached to it viewed from above;
Fig. 7 (a) is a cross sectional view showing a sealing member with an ink supply needle inserted therein according to the invention;
7 (b) is a cross-sectional view of the sealing member before insertion;
Fig. 8 is a graph showing the relationship of the ink consumption, the pressure level and the amount of ink remaining in an ink chamber to each other;
9 is a partial cross-sectional view of the ink cartridge showing the delimitation between the ink and foam chambers according to a third embodiment of the invention;
Figure 10 is a partial cross-sectional view of the ink cartridge showing the delimitation between the ink and foam chambers according to a fourth embodiment of the invention;
11 is a partial cross-sectional view of the boundary between the ink and foam chambers of an ink cartridge constructed in accordance with a fifth embodiment of the invention;
Figure 12 is a cross-sectional view seen along line 33-33 in Figure 11;
Fig. 13 is a partial cross-sectional view showing the delimitation between the ink and foam chambers of an ink cartridge constructed according to a sixth embodiment of the invention;
Fig. 14 is a cross-sectional view seen along line 35-35 in Fig. 13;
Fig. 15 is a cross sectional view showing an ink cartridge constructed according to a seventh embodiment of the invention;
16 is a cross-sectional view showing an ink cartridge constructed according to an eighth embodiment of the invention;
Fig. 17 is a cross-sectional view showing an ink cartridge for an ink jet printer constructed according to a ninth embodiment of the invention; and
FIG. 18 is a cross-sectional view of the ninth embodiment of the invention, but rotated by 90 ° with respect to FIG. 17.
A printer head according to the present invention can be used in four-color printers / plotters or in color image printers and has four-color ink systems and ink jets, each corresponding to four colors of ink. The four-color printer / illustrator uses black, red, green, and blue inks and moves the head or a sheet of printing paper or both, and then ejects the ink of the desired color against the printing paper at a prescribed position, as with a conventional inkjet print head, to form an ink dot on it. Accordingly, desired characters and figures can be recorded by repeating the above-mentioned cycle.
The present invention is applicable to all types of ink jet printers, including printheads that use heat from heated resistors or the like, or the displacement of piezoelectric or transducers to project an ink drop from a chamber upon application of a pressure signal. The ink supply containers according to the invention can continuously supply ink via capillary paths to said chambers.
In a color image printer using four color inks, i.e. Black, red, green, and blue, a sheet of printing paper is scanned by a printer head in a direction perpendicular to the feeding direction of the printing paper to form a one-dot line in one scanning stroke, and the printing paper is fed by line spacing to record images. Four-color inks are used in seven-color printers, i.e. Black, yellow, magenta, and cyan, and the colors red, green, and blue are formed on a sheet of printing paper by overlaying inks with two of the three desired colors other than black, thereby recording color images with seven colors.
The present invention relates first to the printer head, and particularly to the ink tanks, and a detailed description of the overall printer construction is given by way of a single example.
Fig. 1 is a schematic view showing an ink supply system of an ink jet type recording apparatus according to an embodiment of the present embodiment.
An ink jet type print head unit 1 is connected to an ink tank 3 through a connector 2. Ink is supplied from the ink tank 3 to the print head unit 1 through a hollow needle 2a and an ink supply passage 2b of the connector 2, so that the print head unit 1 jets ink droplets according to the print signals.
The apparatus shown in Fig. 1 also includes a hood member 4 which is placed in an area not to be printed on, which hood member comes to abut against the nozzle plate of the print head 1 by a drive mechanism (not shown) to prevent the nozzle openings from drying out. The hood element 4 is connected via a pipe 8 to a suction pump 5, which is operated by a control device 6 in order to suck ink from the print head unit 1 via the hood element 4. The apparatus shown in FIG. 1 is also provided with an outflow container 7 which is connected via a pipe 9 to an outlet opening of the suction pump 5.
The recording head can have any structure, e.g. as described in European Patent Publications Nos. 581,531, 609,863, 584,823, etc.
The ink cartridge is designed so that it can be installed with little force and compensating for misalignment of a certain degree. Reference is first made to Figs. 2 and 3, which illustrate an ink cartridge according to a first embodiment of the invention is constructed. A main container 501 is divided into three cells 504, 505 and 506 by partitions 502 and 503, as shown in FIG. 3. Each of the three cells 504, 505 and 506 is divided by a center partition 510 into foam chambers 511, 511 min and 511 min, respectively, which accommodate a corresponding porous element 520, 520 min and 520 min min, respectively, and into ink chambers 512, 512 min or 512 min min, which are adapted to hold liquid ink.
The foam chambers 511, 511 min, 511 min min are dimensioned such that they can accommodate a corresponding porous element 520, 520 min, 520 min min.
The volume of each of the porous elements 520, 520 min and 520 min min is selected such that it is larger than the capacity of each of the corresponding foam chambers 511, 511 min and 511 min min, respectively, so that it is stored in the corresponding foam chambers at one preferred embodiment is compressed. The ratio of the capacities of each foam chamber 511, 511 min or 511 min to each ink chamber 512, 512 min or 512 min min is selected such that each foam chamber 511, 511 min or 511 min is dimensioned to be 20 can contain up to 30% more ink than the corresponding ink chamber 512, 512 min or 512 min min.
When three color inks are contained in a single cartridge as in Figures 2-4, it can be difficult to see whether different amounts of ink remain in the chambers, which can be caused by unbalanced consumption of the different color inks. If the ink of one color is exhausted and the user wants to dispose of the cartridge, the user need not worry unnecessarily about leakage of any remaining amount of ink of the other colors. When a cartridge according to the invention is disposed of, the ink is prevented from leaking out of the cartridge because ink of any color is absorbed by any corresponding porous element, thereby protecting the environment from any ink leakage.
Ink supply ports 513, 513 min, and 513 min (not shown), with the chamber 511 serving as a pattern for each of the chambers 511, 511 min, and 511 min, are located in the main tank 501 within a corresponding foam chamber 511, 511 min, 511 min min formed. Each ink supply port 513, 513 min and 513 min is adapted to contact a corresponding ink supply needle (not shown) of the recording head which is inserted at the lower end of each of the foam chambers 511, 511 min and 511 min.
Referring now to FIGS. 2 and 3, the top of the main container 501 is sealed by a lid 516. Two ink fill holes 514 and 515 are formed at positions on the lid 516 that correspond to the foam chamber 511. Similarly, as shown in Fig. 6 (a), each chamber 511, 511 min and 511 min contains corresponding ink fill ports 514 and 515, 514 min and 515 min, and 514 min and 515 min. According to FIG. 2, protrusions 516a and 516b are formed in one piece with the inner surface of the cover 516 and positioned in the foam chamber 511 in such a way that they surround the filling openings 515 and 514, respectively. The porous member 520 is compressed by the protrusions 516a and 516b against the bottom wall of the foam chamber 511.
The protrusions 516 min and 516 min, and 516 min and 516 min are similarly formed in the inner wall of the lid 516 and positioned in the foam chambers 511 min and 511 min, which contain the ink supply openings 513 min and 513 min, respectively as shown in FIG. 3.
The protrusion 516a, which faces the ink supply opening 513, is formed such that its lower end is located at a lower position than the lower end of the protrusion 516b, whereby the part of the porous member 520 in the vicinity of the ink supply opening 513 is most compressed .
Projection sections 522, 522 min and 522 min (collectively referred to as "522"), which cooperate with the lid 516 to compress the porous elements 520, 520 min and 520 min, respectively, are located on the bottom of each of the foam chambers 511, 511 min and 511 min min. Recesses 523, 523 min and 523 min min (collectively referred to as "523"), which define spaces with a fixed opening area, are formed at the upper end of the corresponding projection sections 522. Through holes 524, 524 min and 524 min (collectively referred to as "524") are arranged within the corresponding protrusion portions 522.
One end of each through hole 524 is in fluid communication with the spaces defined by the depressions 523 and the other end with a corresponding seal (collectively referred to as "530"), which will be described hereinafter. Filters 525, 525 min, and 525 min (collectively referred to as "525") (not shown) are attached to the top of the respective wells 523.
The sealing elements 530, only 530 of which is shown, are arranged at the lower end of the ink supply openings 513, 513 min and 513 min, respectively, and are made of an elastic material such as rubber. The sealing elements 530 are designed as a funnel-shaped seal that opens upwards. The lower ends of tubular sections 531 are thicker than the other sections. The corresponding upper peripheral edges 533 of cone portions 532 of the corresponding sealing members 530 come into contact with step portions 513a of the corresponding ink supply openings 513, 513 min and 513 min. Each sealing member 530 is formed with protrusions 535 which are received by the recess portion 527 inside the inner wall of the ink supply port 513.
The boundaries between the tubular sections 531 and the cone sections 532 are designed as fine connecting sections 534.
With this type of construction, the sealing elements 530 are attached to the corresponding ink supply openings 513 by tubular sections 531. In addition, upward movement of the upper peripheral edges 533 is prevented by corresponding step portions 513a. Accordingly, even if the corresponding ink supply needle is inserted or withdrawn, the sealing members 530 are appropriately attached to the ink supply openings 513. Since tapered portions 532 serve to achieve the hermetic seal between the sealing member of the corresponding ink supply port 513 and the ink supply needle through the corresponding fine connecting portions 534, the tapered portions can be moved somewhat without causing deformation.
As a result, the airtight seal between the corresponding sealing member and the ink supply needle can be maintained while compensating for misalignment between the corresponding ink supply needle and the ink supply port.
Connection holes 519, 519 min and 519 min are formed in the center partition 510 which separates the foam chambers 511, 511 min and 511 min, respectively, from the ink chambers 512, 512 min and 512 min min. Then, slits 519a, 519a min and 519 min min are formed, which stretch to a predetermined height and are connected to the connection holes 519, 519 min and 519 min min for the purpose of gas-liquid displacement. Between each corresponding pair of foam and ink chamber 511 and 512, 511 min and 512 min, and 511 min and 512 min min, the porous elements 520, 520 min and 520 min in the foam chambers 511, 511 min and 511 min, respectively min recorded in such a way that each porous element is held against the corresponding connection hole 519, 519 min or 519 min.
Ribs 518, 518 min and 518 min min are formed on a rear wall 501a of the container 501 within a corresponding ink chamber 512, 512 min and 512 min min, respectively. A single connection hole is formed between each corresponding pair of chambers 511, 512 and extends only part of the length of the partition 510 formed there.
In a second embodiment of the invention, an ink cartridge is used for a single color ink. A cartridge 5100 for a single color or for black ink can be made smaller in size than that for color inks, but the ink chamber 5112 for black ink would have a larger capacity than each of the corresponding chambers for a color ink. According to the second embodiment of the invention, a black ink cartridge is shown in FIG. 5, which has a partition wall 5117, which is formed within a container 5100 such that it is between the center partition wall 5110, which is a foam chamber 5111 from an ink chamber 5112 separates, and a side wall 5100a of the main container 5100 extends, whereby the ink chamber 5112 is divided into two cells 5112a and 5112b.
This structure prevents the container 5100 from being deformed by a negative pressure generated during the ink filling process described hereinafter or by an external pressure during use, thereby preventing ink from leaking. The cells 5112a and 5112b are held in fluid communication with the foam chamber 5111 via a communication hole 5119 in the center partition 5110, the hole extending only part of the length of the partition 5110. In addition, a communication hole can be formed in the lower part of the partition 5117.
A plurality of ribs 5118 are formed on the inner surface of wall 5100a, which can be easily viewed when the cartridge is mounted on a cart, which extend vertically along the inner surface of 5100a. These ridges allow the ink to flow down the wall 5100a more easily and the user can see the amount of ink remaining in the cartridge by looking at the level of ink.
6 (a) and 6 (b), which illustrate the lid 516 constructed in accordance with the first embodiment of the invention. Ink fill holes 514, 514 min, and 514 min, and 515, 515 min, and 515 min, which correspond to the placement of the porous elements 520, 520 min, and 520 min within the container 501, are formed in those areas of the lid 516. Air connection ports 541, 541 min and 541 min min are connected to the ink fill holes 514, 514 min and 514 min min via recesses 540, 540 min and 540 min, respectively.
When a gasket 542 for covering the ink filling holes 514, 514 min and 514 min and 515, 515 min and 515 min, and the vents 541, 541 min and 541 min on the top of the lid 516 as shown in Fig. 6 (b) After the ink foam chambers 511, 511 min and 511 min are filled, the recesses 540, 540 min and 540 min together with the seal form 542 capillary tubes. A tongue piece 545 of the seal 542, which protrudes from the cover 516, is formed with a constriction section 543, which is arranged in the seal 542 at a center point of the course of the ventilation openings 541, 541 min and 541 min min. When the tongue piece 545 is peeled off from the lid 516, the tongue piece 545 can be easily separated from the seal 542.
This in turn releases the vent 541, but no further portions of the bottom of the gasket 542.
In a preferred embodiment, seal 542 is patterned, e.g. Characters and illustrations printed on their main portion 544 which permanently seals the recesses 540, 540 min and 540 min. Patterns, colors, or imprints other than those printed on the main portion 544 of the gasket 542 can be placed on the tongue piece 545 which is connected to the main portion 544 of the gasket 542 via a neck portion 543.
In another preferred embodiment, the main portion 544 of the seal 542 has, for example, a blue background, black characters, and other printed illustrations. The background color of the tongue piece 545 is a color such as yellow or red, which contrasts with the background color of the main section 544. Characters and illustrations are printed on the background in colors, which are mainly black or blue. In this way, the main section 544 and the tongue piece 545 can be distinguished from one another by color and pattern. As a result, it is possible to draw the user's attention to the need to remove the tongue piece 545.
Each of the ink supply ports 513, 513 min and 513 min is sealed by a layer 546 (Fig. 2) and the ink filler needles are hermetically sealed into the ink fill holes 514, 514 min and 514 min and 515, 515 min and 515 min, respectively min introduced. The first of the fill holes 514, 514 min and 514 min is connected with an evacuation means and the second of the fill holes 515, 515 min and 515 min is closed.
The evacuation means reduces the pressure in each of the foam chambers 511, 511 min and 511 min and in each of the ink chambers 512, 512 min and 512 min. When the pressure is reduced to a predetermined value, the evacuation process is stopped and the first filling hole is closed. The second fill hole is then brought into fluid communication with a measuring tube filled with ink. Ink contained in the measuring tube is drawn into the evacuated container and then absorbed by the corresponding porous elements 520, 520 min or 520 min min, after which it flows through the connecting holes 519, 519 min or 519 min min into the ink chamber 512, 512 min or 512 min min.
After the specified amount of ink has flowed into the correct ink chamber, the gasket 542 is attached to the outer surface of the lid 516 such that the ink fill holes 514, 514 min and 514 min and 515, 515 min and 515 min, the recesses 540, 540 min and 540 min min and the connection openings 541, 541 min and 541 min min are sealed under a reduced pressure. The seal 542 then maintains the reduced pressure states of the foam chambers 511, 511 min and 511 min and the ink chambers 512, 512 min and 512 min.
Then, before using the cartridge, the tongue piece 545 of the gasket 542 is peeled off, so that the tongue piece 545 is broken off at the necking portion and separated from the main portion 544. Accordingly, the ink fill holes 514, 514 min, and 514 min are brought into fluid communication with the vents 541, 541 min, and 541 min through the recesses 540, 540 min, and 540 min. Likewise, the foam chambers 511, 511 min and 511 min are brought into fluid communication via the cutouts 540, 540 min and 540 min with the vent openings 541, 541 min and 541 min and consequently with the ambient air. Accordingly, while preventing the ink from evaporating, the ink cartridge is aerated.
Referring now to Figures 7 (a) and 7 (b), an ink supply port 513 of the ink cartridge is positioned to align with an ink supply needle 550 of the recording head. Thereafter, the ink cartridge is pressed against the recording head after the ink cartridge is installed. A tapered portion 551 of the ink supply needle 550 penetrates through a film seal 546 and contacts the hole of the sealing member 530 as shown in Fig. 7 (a). Since the sealing member 530 opens upward, the sealing member 530 allows the ink supply needle 550 to penetrate therethrough, while the sealing member 530 is elastically deformed by the taper portion 551 of the ink supply needle 550.
When the cartridge is used, the ink supply needle 550 penetrates through the sealing member 530. The elasticity of the connecting portion 534 of the sealing member 530 enables the cone portion 532 to contact the ink supply needle 550. Even if the ink supply needle 550 of the recording head and the center of the seal 530 are somewhat misaligned, the ink supply port 513 and the ink supply needle 550 are hermetically sealed.
In order to direct ink into the recording head after the ink cartridge has been assembled or to regain ink ejection performance, negative pressure is exerted on the recording head and over the ink supply needle 550 so that ink in the cartridge passes through the ink supply needle 550 and into the recording head flows. Because of the pressure difference, this high negative pressure exerted on the cartridge causes the cone section 532 of the sealing element 530, which hermetically seals the cartridge and isolates it from the ambient air, to deform upward toward the interior of the ink cartridge as shown in FIG. 7 (a) .
Accordingly, the pressure difference helps to cause the taper portion 532 of the sealing member 530 to be elastically pressed against the ink supply needle 550, and thereby helps hermetically seal the ink cartridge.
Even if the ink supply needle 550 is not fully positioned through the sealing member 530, the spring force in the cone section 532 of the sealing member 530 enables the cone section 532 to remain in contact with the ink supply needle 550 as long as the cone section 551 of the ink supply needle 550 is in contact with the cone section 532 remains as shown in Fig. 7 (b). As a result, it is possible to ensure the airtightness of the sealing member 530 and the ink supply needle 550 even if the needle is not inserted properly.
Since the tip of the ink supply needle 550 is sealed after contact with the sealing member 530, the dead space in the cartridge can be made very small, and any air bubbles that can be generated by the piston effect when the cartridge is inserted on the recording head will be prevented from entering the cartridge hindered.
When negative pressure is applied from the nozzle openings of the recording head, ink absorbed by the porous member flows into the recording head through a through hole 524 and through holes 552 of the ink supply needle 550. When a predetermined amount of ink is consumed from the porous member 520 and the ink level in the porous member 520 is reduced, the pressure of the ink chamber 512 overcomes the holding force of the porous member 520 in the vicinity of the communication hole 519, so that air bubbles enter the ink chamber through the communication hole 519 512 occur. As a result, the pressure in an ink chamber 512 is increased and, accordingly, ink flows into a foam chamber 511.
The ink flowing into the foam chamber 511 is absorbed by the porous element 520 and causes the ink level in the foam chamber 511 to be increased. At the time when the ink holding force of the porous member 520 in the vicinity of the communication hole 519 is balanced with the pressure in the ink chamber 512, the flow of ink from the ink chamber 512 into the foam chamber 511 is stopped.
The graphic in Fig. 8 illustrates this process. In the figure, the letter F denotes the pressure level in the porous element 520 of the foam chamber 511, and the letter G denotes the ink level in the ink chamber 512. When a predetermined amount of ink w1, which was originally contained in the porous element 520, is used up, so that Ink level in the porous element 520 is reduced to a predetermined value at which the pressure in the ink chamber 512 overcomes the ink holding force of the porous element 520 in the vicinity of the connection hole 519, ink flows gradually from the ink chamber 512 into the foam chamber 511. This Operation occurs until the balance between the pressure of the ink chamber 512 and the ink holding force of the porous member 520 in the vicinity of the communication hole 519 is restored.
As a result, although the ink level in the ink chamber 512 is gradually reduced, the ink level in the porous member 520 can be maintained at a substantially constant level so that ink is supplied to the recording head at a constant pressure differential and at a constant rate.
After a predetermined amount of ink w2 has been consumed by the recording head, no ink remains in the ink chamber 512, but the amount of ink contained in the porous element 520 will be at a level equal to the level at which ink temporarily from the ink chamber 512 into the foam chamber 511 has been delivered. As a result, printing may continue using the amount of ink absorbed in the porous member 520, although there is no more ink available in the ink chamber 512 to refill the ink supply into the porous member 520. After a predetermined amount of ink w3 is used up during printing, the ink supply in the porous element 520 will be exhausted and the ink cartridge can no longer support printing.
Throughout the printing process, a constant amount of ink is supplied to the recording head from when all the ink contained in the ink chamber 512 has been absorbed in the porous member 520 until the ink is exhausted. The depletion of the ink from the ink chamber 512 indicates the impending depletion of the ink in the ink tank cartridge. If a fresh cartridge is used at this stage, it is possible to ensure a constant supply of ink to the recording head without interruption.
As described above, the interior of the ink cartridge according to the invention must be kept at a negative pressure during the printing process. In addition, to achieve the above-described hermetic seal between the ink supply port and the ink supply needle, the ink transfer from the ink chamber 512 to the foam chamber 511 must be properly carried out to ensure a constant ink flow to the recording head. Hereinafter, the structure for controlling the ink supply from the ink chamber 512 into the foam chamber 511 will be described.
Referring now to FIG. 9, which illustrates the boundary between the foam chamber 511 and the ink chamber 512 in a third embodiment of the invention. The same reference numerals are used to designate the same structures, the primary difference between this embodiment and the first embodiment being a threshold section formed in hole 519.
A threshold portion 560 is formed in the communication hole 519. A portion 563 of the base of the ink chamber 512 is higher than that of the foam chamber 511, with the threshold portion 560 forming the division point. A recess 561 connecting the foam and ink chambers is formed in the lower part of the threshold portion 560.
The porous member 520 is in contact with the communication hole 519 and is received by the threshold portion 560 such that that part of the porous member 520 in the vicinity of the communication hole 519 is compressed, thereby causing the required pressure difference between the ink chamber 512 and the foam chamber 511 Connection hole 519 can be achieved. When the ink level of the ink chamber 512 is reduced to a low level, the recess 561 allows ink from the ink chamber 512 to be captured and then absorbed by the porous member 520 in the foam chamber 511. As a result, all of the ink in the ink chamber 512 can be supplied to the recording head for printing without ever losing any ink.
Reference is now made to Fig. 10, which illustrates an ink cartridge constructed in accordance with a fourth embodiment of the invention. The same reference numerals are again used to designate the same structures, the primary difference between this embodiment and the first embodiment being the differently leveled base areas of the corresponding chambers.
The base 564 of the ink chamber 512 is higher than the base 567 of the foam chamber 511, whereby a threshold portion 562 is formed. The threshold section 562 receives the lower part of the porous element 520, so that that part of the porous element 520 in the vicinity of the connection hole 519 is compressed. If necessary, a slope 563 directed from the ink chamber 512 to the foam chamber 511 may be formed to aid ink supply. Since the slope 563 of the ink in the ink chamber 512 allows it to flow more easily against the foam chamber 511 regardless of the inclination of the carriage, ink can be constantly supplied from the ink chamber 512 to the recording head.
11 and 12, which illustrate an ink jet cartridge constructed in accordance with a fifth embodiment of the invention. The same reference numerals are used to designate the same structures, the primary difference between this embodiment and the first embodiment being the formation of a through hole. This embodiment is the same as that shown in Figs. 4 and 5.
A recess 519a (FIGS. 4 and 5) is formed in the surface of the center partition 510 that separates the foam chamber 511 from the ink chamber 512. The recess 519a is formed in the surface of the partition 510 on the side of the foam chamber 511 and communicates with the upper part of the communication hole 519 of the center partition 510 inside the corresponding chambers 511, 512. Thus, a passage of air from the ink chamber 512 in the foam chamber 511 is allowed and these chambers can be held in fluid communication with each other, a through hole 519b is formed in the lower end of the recess 519a.
Accordingly, the upper part of the porous member 520, which develops a relatively small capillary force, is kept in fluid communication with the connection hole 519 via the space formed by the fine recess 519a. As a result, ink can be easily replaced with air so that ink in the ink chamber 512 constantly flows into the foam chamber 511, thereby preventing too much or insufficient ink from being supplied.
Referring now to Figures 13 and 14, which illustrate an ink cartridge constructed in accordance with a sixth embodiment of the invention. The same reference numerals are used to designate the same structures, the primary difference being the use of a protrusion into the foam chamber 511.
A horseshoe-shaped protrusion 565 is formed on the bottom of the foam chamber 511, as shown in FIG. 14. The protrusion 565 ensures a clearance in the vicinity of the communication hole 519, so that ink can easily flow from the ink chamber 512 into the foam chamber 511.
As described above, the foam chamber 511 and the ink chamber 512 are separated from each other by the single center partition 510. In seventh or eighth embodiments of a single color ink cartridge, as shown in Figs. 15 and 16, an ink chamber 571 can be formed to surround two or three sides of a foam chamber 570, and a communication hole 573 can be formed in at least one of walls 572 are formed that separate foam chamber 570 from ink chamber 571. An outlet opening 574 is positioned within the foam chamber 570. An ink cartridge of this type can store an amount of ink which is relatively large when compared to the volume of the entire ink cartridge.
In addition, due to the arrangement of the chambers, the user can easily see whether replacement of the ink cartridge is necessary due to the depletion of the ink.
Referring now to Figures 17 and 18, there is an ink jet cartridge constructed in accordance with a ninth embodiment of the invention. This embodiment is similar to the first embodiment, the primary difference being the use of an elastic hollow seal (O-ring) 5300 which is held in contact with the peripheral surface of an ink supply needle of the recording head after inserting the ink supply needle into the ink supply cartridge. However, this ink jet printer addresses other problems which are solved by the first embodiment. A large frictional force can be generated when the cartridge is mounted on the carriage and the ink supply needle is inserted into the cartridge. This results in additional stress on the recording head and the carriage.
In addition, the periphery of the hollow seal 5300 is supported by the body 5302 of the cartridge. If, after inserting the ink supply needle into the ink supply cartridge, there is a misalignment between the cartridge and the ink supply needle of the recording head, it becomes very difficult to assemble the cartridge. In addition, in a three-color ink cartridge in which containers 5304, 5306 and 5308 for the three color inks are integrated into a single piece, as shown in Fig. 18, it becomes extremely difficult to mount such a cartridge on the recording head if the cartridge and any of the ink supply needles are misaligned.
Accordingly, it will be seen that the goals set forth above will be effectively achieved among those which will become apparent from the foregoing description, and it will, since certain changes may be made in the implementation of the construction and method set forth above, without departing from the spirit and scope of the invention, it is intended that all matter contained in the above description and shown in the accompanying drawings be interpreted as illustrative and not in a limiting sense.
It should also be noted that the following claims are intended to cover all generic and specific features of the invention described in this document and all explanations regarding the scope of the invention which can be considered as falling within the scope of the terminology.