CH693903A5 - Ventileinheit in einem Tintenzufuehrkanal eines Tintenstrahlschreibgeraetes, Verwendung der Ventileinheit in einer Tintenpatrone, Tintenzufuehrnadel und Verfahren zur Herstellung der Ventileinh - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgerätes, eine Tintenpatrone mit einer solchen Ventileinheit, eine Tintenzuführnadel mit einer solchen Ventileinheit und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Ventileinheit.

Konventionelle Tintenstrahldrucker schliessen im Allgemeinen einen Träger ein, welcher mit einem Tintenstrahl-Schreibkopf und einer Tintenpatrone zur Zuführung von Tinte ausgestattet ist. Wenn der Träger eingesetzt ist, bewegt sich dieser in reziproker Weise entlang eines Empfängerpapiers und entlädt Tintentropfen auf das Empfängerpapier gemäss den Druckdaten. Der Schreibkopf entlädt die Tintentropfen von Düsenöffnungen durch das Erzeugen eines Druckes innerhalb einer Druckerzeugungskammer. Die Druckerzeugungskammer wirkt mit einer allgemeinen Tintenkammer und den Düsenöffnungen des Schreibkopfs zusammen.

Mit solch einem Schreibkopf, weil die Düsenöffnung normalerweise tiefer angeordnet ist als der Tintenflüssigkeitsspiegel in der Tintenpatrone, wirkt der Hauptdruck auf die Düsenöffnung und bewirkt, dass die Tinte aus der Düsenöffnung austritt. Um dieses Problem zu lösen, ist normalerweise in der Tintenpatrone ein poröses Material angeordnet, sodass die Kapillarkraft des porösen Materials den Tintendruck in der Tintenpatrone leicht tiefer hält als den Druck im Schreibkopf.

Wenn die Menge der Tinte, die im porösen Material absorbiert ist, wegen der Verwendung der Tinte vermindert wird, steigt die Kapillarkraft des porösen Materials und verzögert die Zuführung der Tinte in den Schreibkopf. Dadurch wird die Tinte im Träger nicht vollständig verwendet. Ein anderes Problem in Verbindung mit dem Tintenträger sind die grossen Dimensionen der Tintenpatrone, die benötigt wird, um das grosse Volumen des porösen Materials aufzunehmen.

Im Allgemeinen ist eine Tintenpatrone so aufgebaut, dass eine Wand, die mit einer Öffnung versehen ist, im unteren Teil eines Tintenbehälters vorgesehen ist, wodurch dieser untere Teil in ein Tintenreservoir und einen Hohlraum unterteilt ist. Ein Absperrventil ist in die Öffnung der Wand eingesetzt, sodass, wenn der Tintendruck im Schreibkopf abfällt, das Ventil geöffnet wird, die Tinte vom Behälter in den Hohlraum entlädt und die Tinte zum Schreibkopf zuführt.

Ein weiterer Nachteil von bekannten Ventileinheiten ist es, dass sich durch die Druckverhältnisse im Tintenstrahlaufzeichnungskopf bzw. in der Tintenpatrone Blasen bilden.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf sowie eine Ventileinheit und weiter eine Tintenzuführnadel zu schaffen, die die Unzulänglichkeiten des Standes der Technik beseitigt, weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung der Ventileinheit zu schaffen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die im -Patentanspruch 1 angegebene Ventileinheit, durch die im Anspruch 12 angegebene Tintenpatrone und durch die im unabhängigen Anspruch 13 angegebene Tintenzuführnadel, sowie dem im unabhängigen Patentanspruch 23 angegebenen Verfahren zur Herstellung einer Ventileinheit. Weitere vorteilhafte Details, Aspekte und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Gemäss der Erfindung wird eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahl-Schreibkopf so aufgebaut, dass ein Membranventil, enthaltend eine elastische Membrane mit einer Öffnung zur Trennung einer Tinteneinlassseite von einer Tintenauslassseite, verwendet wird. Der Tintendruck im Tintenstrahl-Schreibkopf wird zwischen der Tinteneinlassseite und der Tintenauslassseite leicht negativ gehalten. Zusätzlich ist die Menge der zuge führten Tinte proportional zu der Tinte, die im Schreibkopf benötigt wird. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht aus einer Ventileinheit, die gewährleistet, dass irgendwelche Blasen, die in der Nähe des Membranventils gebildet werden, entfernt werden, während ein negativer Druck im Schreibkopf als Reaktion zu geringen Druckdifferenzen aufrechterhalten wird.

Gemäss der Erfindung schliesst eine Ventileinheit in einem Tintenzuführungskanal eines Tintenstrahlschreibgerätes ein Membranventil ein, welches eine dünne elastische Membrane hat, und einen Ventilkörper, welcher an der Oberfläche stromabwärts der dünnen elastischen Membrane gebildet ist, wobei der Ventilkörper eine Öffnung und einen elastischen Tragbereich aufweist, welcher mit dem Ventilkörper verbunden ist. Die elastische dünne Membrane arbeitet als Reaktion auf eine Druckdifferenz zwischen einer stromaufwärts liegenden Seite und einer stromabwärts liegenden Seite. Eine Ventildichtung ist auf der stromaufwärts liegenden Seite des Tintenzuführkanals positioniert und wird in Kontakt mit der Öffnung des Ventilkörpers gehalten. Ein Strömungskanal mit einem kleineren Querschnittsbereich wird gebildet durch: (1) eine Platte, welche an der stromabwärts liegenden Seite der Ventildichtung angeordnet ist, (2) die Ausdehnungsrichtung des elastischen Tragbereiches, welcher die Längsseite bildet, und (3) die Endbereichseite des elastischen Trägers, welcher die obere Seite bildet.

Das Membranventil hat einen breiteren Bereich und dieser reagiert auf Unterschiede des Druckes durch Öffnen des Strömungskanals proportional zu der Menge der Tinte, die im Schreibkopf verwendet wird, um Tinte zuzuführen. Die den Strömungskanal bildende Platte bildet den unteren Bereich des Membranventils mit seinem unteren Bereich. Weil die obere Seite der Platte enger ist, tendieren die Blasen darauf, sich in diesem Teil zu konzentrieren. Wenn die Tinte durch Einwirkung des negativen Drucks auf dem Schreibkopf ausgestossen wird, wird die Flussmenge von Tinte in diesem Bereich vom unnötigen Absinken geschützt. Dadurch werden Blasen mit der Tinte nach aussen getragen.

Für ein besseres Verständnis der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, worin: Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch eine Ventileinheit im geschlossenen Zustand ist, die gemäss der Erfindung aufgebaut ist; Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang Linie ll-ll gemäss Fig. 1 ist; Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Ventileinheit in der geöffneten Position ist, aufgebaut gemäss der Erfindung; Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang Linie IV-IV gemäss Fig. 3 ist; Fig. 5 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Membranventil ist; Fig. 6 eine Schnittdarstellung durch eine Platte ist, die im Aufbau des Membranventils verwendet wird; Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Membranventil für die Verwendung in der Tintenpatrone gemäss einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Membranventil zur Verwendung in der Tintenpatrone gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Membranventil für die Verwendung in der Tintenpatrone gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 10 eine Schnittdarstellung einer Ventileinheit ist, aufgebaut gemäss noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung, in der geöffneten Position; Fig. 11 eine Schnittdarstellung entlang Linie Xl-Xl gemäss Fig. 10 ist; Fig. 12 eine Draufsicht auf ein Membranventil der Ventileinheit gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 13 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Membranventiles der Ventileinheit gemäss der vorliegenden Erfindung ist; Fig. 14 eine Schnittdarstellung eines Schreibkopfs ist, aufgebaut gemäss der Erfindung, welcher die Ventileinheit, die in einem Tintenbehälter eingesetzt ist, verwendet; Fig. 15 eine Schnittdarstellung einer Tintenzuführnadel ist, die gemäss der Erfindung aufgebaut ist; Fig. 16 eine Schnittdarstellung einer Tintenzuführnadel ist, die gemäss einer anderen Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist; Fig. 17 eine Draufsicht ist, die eine andere Ausführungsform eines Membranventils gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 18 eine Schnittdarstellung entlang Linie XVIII-XVIII gemäss Fig. 17 eines Kunststofffilms der Membrane ist; Fig. 19 eine Schnittdarstellung entlang Linie XIX-XIX gemäss Fig. 17 der Kunststofffolie der Membrane ist; Fig. 20 (I) und (II) die Schritte der Herstellung der Kunststofffolien gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt; und Fig. 21 (A) und (B) die Schritte der Herstellung der Membranventile gemäss einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

In Fig. 1 ist eine Tintenpatrone ersichtlich, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist, welche im Allgemeinen eine Ventileinheit umfasst, die allgemein als 200 bezeichnet ist, aufgebaut gemäss der vorliegenden Erfindung. Die Tintenpatrone 100 schliesst einen Behälter 1 ein, eine Tintenkammer 2 ist im oberen Bereich des Behälters 1 gebildet, und eine Tintenzuführöffnung 5 in ihrem unteren Bereich. Die Tintenzuführöffnung 5 kann eine Nadel N aufnehmen.

Ein im Wesentlichen rechteckförmiger konkaver Bereich ist innerhalb des Behälters 1 gebildet. Ein Membranventil 6 zur Unterteilung der Tintenkammer 2 von der Tintenzuführöffnung 5 ist im konkaven Bereich untergebracht. Der Umfang der Unterseite des Membranventils 6 ist auf einem Bereich 1a des Behälters 1 abgestützt, der ein anderes Niveau aufweist. Das Membranventil 6 ist im Behälter angeordnet, wobei dessen Tintenkammerseite (stromaufwärts) mit einem Glied 7 ausgerichtet ist, welches die Ventildichtung bildet und im Behälter 1 angeordnet ist.

Das die Ventildichtung bildende Glied 7 hat in seinem Zentrum einen vorstehenden Teil 7a, der sich gegen die stromabwärts liegende Seite erstreckt. Eine Ventildichtung 8, die aus einem elastischen Glied wie Gummi hergestellt ist, ist am vorderen Ende des vorstehenden Teils 7a befestigt. Des Weiteren ist mindestens eine Öffnung 9, vorzugsweise eine Mehrzahl davon, die mit der Tintenkammer 2 zusammenwirken, um den Umfang der Ventildichtung 8 angebracht (Fig. 1 und Fig. 3).

Eine den Tintenstrom regulierende Platte 10 ist integral mit dem Behälter 1 ausgebildet und innerhalb des konkaven Bereichs des Behälters 1 und stromabwärts liegend vom Membranventil 6 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform neigt sich die dem Tintenstrom regulierende Platte 10 gegen die Tintenöffnung 5, wobei die Öffnungen 11 im höchsten Bereich der den Tintenstrom regulierenden Platte 10 angeordnet sind, welche mit der Tintenzuführöffnung 5 zusammenwirkt (Fig. 3).

Das Membranventil 6, dargestellt in den Fig. 5 und 6, wird durch Zuschneiden eines laminierten Materials, welches einen weichen makromolekularen Film 12 und eine Metallplatte 13 umfasst, in ein Rechteck erhalten, wobei die Metallplatte 13 geätzt wird, dass vier Seiten 14, 15, 16, 17 gebildet werden. Diese vier Seiten sind im Container 1 abgestützt; ein zentraler Bereich ist als Ventilkörper 18 ausgebildet, und elastische Stützbereiche 19, 19 sind benach bart dazu ausgebildet. Die elastischen Abstützbereiche 19, 19 stützen den Ventilkörper 18 von beiden Seiten und dehnen sich als Rahmen für die Öffnungsbereiche 20, 20 aus. Die Bereiche 20, 20 sind Fenster, welche den makromolekularen Film 12 freigeben. Der Ventilkörper 18 schliesst eine Öffnung 21 ein.

Die Breite der elastischen Abstützbereiche 19, 19 ist so gewählt, dass eine elastische Verformung als Reaktion auf die Unterschiede des Drucks bezüglich des Drucks im Schreibkopf erlaubt wird.

Das Membranventil 6 ist durch das die Ventildichtung bildende Glied 7 von der Tintenkammerseite zum Behälter 1 festgehalten und durch den Bereich 1a mit anderem Niveau des Behälters 1 ausgerichtet. Ein Filter 22 zum Entfernen von Blasen und Schmutz, enthalten in der Tinte, ist im oberen Bereich der Tintenkammer angeordnet.

Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Tintenträger in das Schreibgerät eingesetzt, indem die Tintenzuführnadel N in die Tintenzuführöffnung 5 des Tintenträgers eingesetzt wird.

Um zu vermeiden, dass Luft in die Tinte eindringen kann, wird der Druck in der Tintenzuführöffnung 5 abgesenkt, wenn Tinte im Tintenträger in den Schreibkopf gezogen wird, indem zugelassen wird, dass der negative Druck auf den Schreibkopf über ein Abdeckglied wirkt. Der Unterschied im Druck wird dann durch das Membranventil 6 überwacht. Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist das Membranventil von der Ventildichtung 8 getrennt, und die Tinte in der Tintenkammer 2 strömt zwischen der Öffnung 11 in der höchsten Position und dem nun tieferen Bereich (Öffnung 21) des Membranventils 6 und wird gezwungen, in die Tintenzuführöffnung 5 zu fliessen.

Wegen der Positionierung des Fliesskanals im unteren Bereich des Membranventils 6 konzentrieren sich irgendwelche Blasen, die sich im unteren Bereich des Membranventils 6 konzentrieren, wegen ihres eigenen Auftriebs in der Nähe der Öffnung 11. Da die Strömungsgeschwindigkeit der Tinte in diesem Bereich höher ist als in anderen Bereichen, werden die Blasen durch den Fluss der Tinte weggeleitet, bevor sie über den Schreibkopf in das Abdeckglied entladen werden.

Im Zustand, wo das Auffüllen der Tinte vollendet ist und wenn ein Druckvorgang ausgeführt wird, fliesst die Tinte im tieferen Bereich des Membranventils 6 durch die Tintenzuführöffnung 5 in den Schreibkopf. Der Druck im tieferen Bereich des Membranventils sinkt graduell. Wenn der negative Druck die Rückstellkraft der elastischen Abstützbereiche 19 übersteigt, wird das Membranventil 6 nach unten gegen die Seite der Tintenzuführöffnung 5 gebogen. Dies bewirkt, dass die Öffnung 21 von der Ventildichtung 8 getrennt wird. Dadurch kann die Tinte in der Tintenkammer 2 durch die Öffnung 21 strömen und in die Tintenzuführöffnung 5 fliessen, bis der Druck in der Tintenzuführöffnung 5 übermässig negativ wird.

Wenn der Druck im tieferen Bereich des Membranventils 6 leicht anwächst infolge des Einflusses der Tinte, überwindet der elastische Abstützbereich 19 den Tintendruck von der Tintenkammer 2 und führt den Ventilkörper 18 gegen die stromaufwärts liegende Seite. Dies gewährleistet, dass der Ventilkörper in einen elastischen Kontakt mit der Ventildichtung 8 gebracht wird, sodass die Öffnung 21 geschlossen wird. Folglich wird der Druck in der Tintenzuführöffnung negativ gehalten, um den Meniskus des Schreibkopfes aufrechtzuerhalten, ungeachtet des Niveaus des Flüssigkeitsspiegels der Tinte in der Tintenkammer 2.

Um zu vermeiden, dass ein Ausstoss von Tintentropfen aus einer Düsenöffnung erfolgt, was passieren kann nach einer langen Druckdauer, wird die Düsenplatte des Schreibkopfes durch eine Kappe gedichtet. Diese Kappe aktiviert den negativen Druck, wodurch die in der Nähe der Öffnung 11 konzentrierten Blasen aus dem Schreibkopf ausgestossen werden.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen weitere Membranventile 6, die die vorliegende Erfindung verkörpern. In jeder Ausführungsform sind gleiche Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen, und nur die Unterschiede werden beschrieben. Fig. 7 stellt ein Ventil 60 dar, welches Zweigbereiche 23, 23 aufweist, die symmetrisch um die Öffnung 21 des Ventilkörpers 18 angeordnet sind. Die Zweigbereiche 23 sind durch Ätzen der Metallplatte 13 gebildet und erstrecken sich quer zu Bereichen des Films 12, um zu gewährleisten, dass der unterschiedliche Druck auf den Ventilkörper 18 und die elastischen Abstützbereiche 19 übertragen wird. Der makromolekulare Film 12 ist im Wechsel von einer starken Deformierung geschützt.

Fig. 8 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Membranventiles 160, worin der Flusskanal in der unteren Region des Membranventils 6 durch die Tintenflussregulierungsplatte 10 gedrosselt wird. Dies hat einen engeren Flusskanal gegen den Endbereich in der Richtung, in welcher die elastischen Abstützbereiche 19 sich erstrecken, zur Folge. In diesem Fall ist durch Ätzung der Metallplatte 13 ein rhombusförmiges Fenster 20' gebildet, sodass der Ventilkörper 18 im zentralen Bereich ist, die elastischen Abstützbereiche 19 zum Abstützen des Ventilkörpers 18 an beiden Seiten sind und Anschluss-Rahmenbereiche 25, 26, 27, 28 auf dem Umfang des Fensters übrig bleiben.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Ventilkörper 18 empfindlicher bezüglich Unterschieden des Druckes durch Schwächen der Steifigkeit des makromolekularen Films 12 im zentralen Bereich gemacht, wo der Ventilkörper 18 angeordnet ist. Ausserdem kann der Flusskanal im befestigten Bereich von jedem elastischen Abstützbereich 19 enger gemacht werden, wo die Blasen dazu neigen, stationär zu werden. Die Blasen werden dann durch Mittel des Einflusses der Tinte von den Öffnungen 9 wegbefördert.

Fig. 9 stellt eine Ausführungsform dar, in welcher ein Membranventil 260 einen Ventilkörper 18 einschliesst, welcher durch die elastischen Abstützbe-reiche 19', 19' abgestützt sind, die am Ort der elastischen Abstützbereiche 19, 19 eine Zickzackform haben. Gemäss dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der flexible Verformbereich der elastischen Abstützbereiche 19', 19' dehnbar gemacht. Demzufolge kann der Ventilkörper als Reaktion zu geringen Druckdifferenzen bewegt werden.

Es wird nun auf die Fig. 10 bis 12 Bezug genommen, welche eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Das Membranventil 260 ist so angeordnet, dass nur ein Bereich der stromabwärts liegenden Seite des Ventilkörpers 262 durch einen elastischen Abstützbereich 29 abgestützt ist. Daraus resultiert eine frei schwebende Stütze, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Ein einen Fliesskanal bildendes Substrat 30 erstreckt sich von einer Behälterwand 35 und ist entlang der Richtung, in welcher der frei schwebende elastische Abstützbereich 29 sich ausdehnt, gebogen, und reguliert einen Flusskanal, gebildet zwischen dem Membranventil 262 und dem Substrat 30 so, dass die Breite des Flusskanals enger wird. In diesem Fall wird bewirkt, dass die Tinte in die Tintenzuführöffnung 5 von einer Öffnung 31 fliesst, die im höchsten Bereich des den Flusskanal bildenden Substrates 30 gebildet ist.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Tintenflusskanalbereich in der Nähe des Membranventils verengt, um des Weiteren den Blasen zu erlauben, sich in dem Membranventil an einem Platz zu konzentrieren, bevor sie durch den Fluss der Tinte nach aussen befördert werden.

Fig. 13 zeigt ein Membranventil gemäss der vorliegenden Erfindung, welches für die Anwendung in der oben genannten Ventileinheit geeignet ist. In dieser Ausführungsform schliesst ein Rahmenbereich 32 ein Fenster mit ein, welches enger wird, wenn es sich in einer Richtung entlang des Abstützbereiches 29 und weg vom Ventilkörper 18 und der Öffnung 21 erstreckt.

Obwohl eine Beschreibung für den Fall gemacht worden ist, wo die Ventileinheit in den Tintenträger in der vorgenannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist, kann auch ein wegwerfbarer Schreibkopftyp 400, wie der in Fig. 14 dargestellt ist, mit einem Schreibkopf 500 und einem Tintenbehälter 600 verwendet werden, um den gleichen Effekt zu erreichen. Gleiche Bezugszeichen werden zur Bezeichnung von gleichen Bauteilen der vorgängigen Ausführungsform verwendet. In dieser Ausführungsform schliesst der Schreibkopf 400 einen Tintenbehälter 600 mit ein, der eine Tintenkammer 2 aufweist. Ein Filter 22 teilt die Tintenkammer 2 von der Ventileinheit 40. Der Schreibkopf 500 schliesst einen Tintenzuführkanal P ein. Die Ventileinheit 40 ist zwischen der Kammer 2 und dem Tintenzuführkanal P angeordnet. Die Ventileinheit schliesst ein elastisches Membranventil 6 ein, angeordnet im Behälter 1 und durch ein eine Ventildichtung bildendes Glied 7 befestigt. Das eine Ventildichtung bildende Glied 7 ist mit Öffnungen 9 versehen, die um die Peripherie der Ventildichtung 8 angeordnet sind. Das Ventil 6 ist mit einer Öffnung 21 ausgestattet, welche wahlweise in Kontakt kommt mit der Ventildichtung 8 als Wirkung auf Druckschwankungen zwischen dem Tintenzuführkanal P und der Tintenkammer 2.

Eine den Tintenfluss regulierende Platte 10 ist zwischen dem Tintenzuführkanal P und dem Ventil 6 angeordnet, um Öffnungen 11 zu bilden, und um einen Flusspfad zwischen der Tintenkammer 2 und dem Tintenzuführkanal P vorzusehen.

Wie aus den Fig. 15 und 16 ersichtlich ist, kann eine Ventileinheit in eine Tintenzuführnadel eingesetzt sein. Diese Tintenzuführnadel kann dann in eine Tintenpatrone ohne Ventileinheit eingeführt werden, wie dies vorgängig beschrieben worden ist.

Zusätzlich zur Abstützung von beiden Seiten in den Tintenzuführeinheiten 170, 270 kann das Ventil 6 in der frei schwebenden Art abgestützt sein, wie in Fig. 10 dargestellt ist, wodurch der elastische Abstützbereich gekürzt wird.

Das laminierte Material von einem weichen makromolekularen Film und einer Metallplatte wird in den vorgenannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Ätzen bearbeitet. Der gleiche Effekt kann erreicht werden, indem ein Ventilkörper, elastische Abstützbereiche und ein Rahmenbereich einem Metallplattenpressvorgang ausgesetzt werden, oder indem eine makromolekulare Platte, die durch Spritzguss gebildet wird, mit einem makromolekularen Film verbunden wird.

Im Fall eines Druckes von Daten mit einer relativ niedrigen Punktdichte muss die Elastizität des ganzen Membranventils niedriger sein, um eine Ventilablenkung bei niedrigen Druckunterschieden zu erlauben. Daraus resul tiert aber eine Instabilität der Position des Ventilkörpers und eine Reduktion des Tintenzuflusses.

Es wird nun Bezug genommen auf Fig. 17, in welcher ein Membranventil 150 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, mit welcher dieses Problem gelöst ist. Das Membranventil 150 ist durch die Schritte von Ätzen oder Pressen einer gut bearbeitbaren elastischen Metallplatte gebildet. Beispielsweise ist eine rostfreie Stahlplatte mit einer Dicke von ungefähr 0,03 mm gebildet, die einen Ventilkörper 52 im Zentrumspunkt einschliesst. Der Ventilkörper 52 weist eine Öffnung 53 auf, die im Zentrum davon angeordnet ist. Zickzackförmige Randbereiche 54, 54 haben ein erstes Ende 56 und ein zweites Ende 58, wobei die entsprechenden ersten Enden 56 zusammenhängend mit dem Ventilkörper 52 und bezüglich des Zentrumpunktes symmetrisch sind. Die entsprechenden zweiten Enden 58 des Rahmenbereichs 54, 54 sind mit einem Umfangsbereich 55 der Metallplatte 50 verbunden.

Die Metallplatte 50 ist vorzugsweise mit einer Klebschicht mit einem dehnbaren makromolekularen Material verbunden, das eine plastische Verformung zulässt. Beispielsweise ist der Kunststofffilm 51 ein Polyphenylsulfid (PPS) mit einer Dicke von 0,0035 mm, welcher derart plastisch verformt wurde, dass sein zentraler Bereich in dem Umfang vorstehend ist, dass der Ventilkörper 52 mindestens von der Ventildichtung getrennt wird, wie in den Fig. 18 und 19 dargestellt ist. Vor oder nachdem die oben genannte Verbindung vervollständigt ist, wird ein Flusskanal gebildet, indem der Kunststofffilm 51 mit einer Öffnung versehen wird, die in einer Position ist, die mit der Öffnung 53 des Ventilkörpers 52 übereinstimmt.

Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 20 (I) und 20 (II), in welchen ein Verfahren zur Verformung eines Kunststoffmaterials gezeigt wird. Die plastische Verformung zur Erzeugung eines Kunststofffilmes in Übereinstimmung mit der Erfindung wird vorgenommen, um eine Ausbuchtung zu erzeugen. Ein Kunststofffilm 60 wird auf Temperaturen vorgeheizt, die höher sind als dessen thermische Verformung oder die zweite Umwandlungstemperatur und niedriger als der Schmelzpunkt. Der Film wird auf einem konvexen Material 61 positioniert, das das gewünschte Ausbuchtungsprofil zeigt, wie in Fig. 20 (I) dargestellt ist, und durch ein entsprechendes konkaves Material 62 gepresst, wie in Fig. 20 (II) dargestellt ist. Der Kunststoff kühlt dann mit der gewünschten Ausbuchtung ab.

Gemäss einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn der Kunststofffilm 51 eine Ausbuchtung hat, die äquivalent zu der offenen Ventilposition ist, wirkt die Kraft, mit welcher der Ventilkörper 52 in Kontakt mit der Ventildichtung 8 gebracht wird, im Wesentlichen auf die Elastizität der Rahmenbereiche 54, 54. Somit wird, wenn die Steifigkeit der Rahmenbereiche 54, 54 vergrössert wird, das Ventil mit niedrigeren Druckunterschieden geöffnet, während der Ventilkörper 52 vor Schwankungen geschützt wird.

Unter der Bedingung, dass der Verbindungsbereich insbesondere darauf begrenzt ist, wo der Kunststofffilm 51 und der Ventilkörper 52 zusammengefügt sind, kann die elastische Kraft des Kunststofffilms 51, der auf den Ventilkörper 52 wirkt, unterdrückt werden, und die weiterfolgende Fähigkeit des Ventilkörpers 52 kann auch verbessert werden.

Die Fig. 21 (a) und (b) zeigen weitere Ausführungsformen der vorgenannten plastischen Verformung gemäss der vorliegenden Erfindung. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäss Fig. 21 (a), werden ein Abdeckglied 64 mit einem konkaven Bereich 63, notwendig für die plastische Bearbeitung, und eine Basis 65 verwendet, um den peripheren Rand des Kunststofffilms 60 unter luftdichten Bedingungen zu fixieren. Der Film wird auf Temperaturen aufgeheizt, die höher sind als die thermische Verformung oder die zweite Umwandlungstemperatur und niedriger als dessen Schmelzpunkt. Der unterschiedliche Druck der Öffnungen 66, 67 bewirkt, dass der Druck auf der Seite des konkaven Bereichs 63 höher wird. Die plastische Verformung wird bewirkt, indem der negative Druck -P auf den konkaven Bereich 63 wirkt. Der positive Druck P wird dann von der Basisseite aufgelegt.

Obwohl der konkave Bereich 63 entsprechend dem Profil zur Erwirkung der plastischen Deformation im Abdeckglied 64 in der oben genannten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, kann eine solche plastische Verformung auch in Vergleichsweise einfacher Bildung eines Hohl raums 68 ausgeführt werden, wie in Fig. 21 (b) dargestellt ist, und in der Erzeugung des Druckunterschieds für den Kunststofffilm 60.

In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine plastische Verformung des makromolekularen Films in den Ventilen 6, 60, 160, 260, 261 und 262 verwendet werden.

Wie oben gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden ist, ist die Ventileinheit mit dem Membranventil ausgestattet, welches die dünne elastische Membrane aufweist, die als Reaktion auf den Druckunterschied zwischen der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite arbeitet. Der Ventilkörper ist auf der Oberfläche der dünnen elastischen Membrane ausgebildet und weist darin eine Öffnung auf. Der elastische Abstützbereich ist in den Ventilkörper integriert und wird zur Bewegung des Ventilkörpers gegen die stromaufwärts liegende Seite verwendet.

Die Ventildichtung ist auf der stromaufwärts liegenden Seite des Tintenzuführkanals angeordnet und wird in elastischem Kontakt mit der Öffnung gehalten. Die den Flusskanal bildende Platte zur Bildung des Flusskanals ist auf der stromaufwärts liegenden Seite der Ventildichtung angeordnet, mit der Ausdehnrichtung des elastischen Abstützbereiches als longitudinale Seite und mit dessen Endbereich-seite als obere Seite, um den Flusskanal zu bilden, dessen Querschnittsbereich kleiner wird. Das Membranventil empfängt den unterschiedlichen Druck mit seinem breiten Bereich und öffnet den Flusskanal proportional zur Verwendung der Tinte im Schreibkopf, um Tinte zuzuführen. Da die den Flusskanal bildende Platte die untere Region des Membranventils mit dessen unterem Bereich als einer oberen engeren Seite bildet, bewirkt dies, dass die Blasen sich in dieser Sektion konzentrieren. Deshalb werden diese Blasen mit der Tinte ausgestossen.

Im Vergleich mit einem Fall, wo das Membranventil aus einer einzigen dünnen Membrane gebildet ist, wird der zentrale Bereich des Membranventils durch Verwendung der Steifigkeit des elastischen Abstützgliedes erhalten, unabhängig von der Oszillation des Trägers und Ähnlichem, und der Schaltvorgang wird stabilisiert, indem der elastische Koeffizient der Tinte von Fluktuation verhindert wird, um eine wirksame Zuführung der Tinte zum Schreibkopf zu gewährleisten.

Claims (27)

1. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal (P) eines Tintenstrahlschreibgerätes, wobei der Tintenzuführkanal (P) eine stromaufwärts liegende und eine stromabwärts liegende Seite aufweist, und die Ventil-einheit umfasst: ein Membranventil (6) mit einer dünnen elastischen Membrane, die als Reaktion eines Druckunterschieds zwischen der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden Seite der Membrane wirkt, einen Ventilkörper (18), der auf der Oberfläche der dünnen elastischen Membrane gebildet ist und darin eine Öffnung aufweist, und einen elastischen Abstützbereich (19), der integral mit dem Ventilkörper (18) gebildet ist, um den Ventilkörper (18) gegen die stromaufwärts gerichtete Richtung zu drücken, eine Ventildichtung (8), die im Tintenzuführkanal auf der stromaufwärts liegenden Seite der Membrane angeordnet ist, und welche in elastischem Kontakt mit der Öffnung gehalten ist, und eine einen Flusskanal bildende Platte zur Bildung eines Flusskanals, angeordnet auf der stromabwärts liegenden Seite der Ventildichtung (8), wobei sich der Flusskanal in longitudinaler Richtung des elastischen Bereiches erstreckt und die den Flusskanal bildende Platte eine Endbereichseite aufweist, die sich in einer stromabwärts gerichteten Richtung erstreckt, um einen Flusskanal zu bilden, dessen Querschnittsbereich sich in longitudinaler Richtung verkleinert.

2. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal (P) eines Tintenstrahlschreibgerätes gemäss Anspruch 1, worin das Membranventil (6) als laminiertes Material ausgebildet ist, enthaltend einen makromolekularen Film und ein Plattenmaterial, das einen kleineren elastischen Koeffizienten hat als der makromolekulare Film.

3. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgerätes nach Anspruch 1, worin der Ventilkörper (18) mindestens zwei Seiten aufweist und der elastische Abstützbereich (19) so ausgebildet ist, um den Ventilkörper (18) von mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten abzustützen.

4. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal (P) eines Tintenstrahlschreibgerätes gemäss Anspruch 1, worin der Ventilkörper (18) mindestens eine Seite aufweist und der elastische Abstützbereich (19) so ausgebildet ist, um den Ventilkörper (18) von einer Seite abzustützen.

5. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal (P) eines Tintenstrahlschreibgerätes nach Anspruch 3, worin der elastische Abstützbereich (19) sich radial vom Ventilkörper (18) mit der Öffnung als Symmetriezentrum erstreckt.

6. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgerätes nach Anspruch 1, worin die dünne elastische Membrane durch plastische Verformung in ein konvexes Profil mit der Öffnung als höchster Punkt verformt ist.

7. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgerätes nach Anspruch 6, worin die konvexe Ausbuchtung gross genug ist, um den Ventilkörper (18) von der Ventildichtung (8) zu trennen.

8. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgerätes nach Anspruch 6, worin die dünne elastische Membrane ausdehnbarem makromolekularem Material gebildet ist.

9. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgerätes nach Anspruch 6, worin die dünne elastische Membrane und der Ventilkörper (18) verbunden sind, um einen überlappenden Bereich zu bilden.

10. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgeräts nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin ein Filter (22) angebracht ist, welcher im Tintenstrom angeordnet ist.

11. Ventileinheit in einem Tintenzuführkanal eines Tintenstrahlschreibgeräts nach Anspruch 10, worin der Filter stromaufwärts oder stromabwärts zum Membranventil angeordnet ist.

12. Tintenpatrone mit einem Behälter (1), der in seinem oberen Bereich eine Tintenkammer (2) und in seinem unteren Bereich eine Tintenzuführöffnung (5) aufweist, mit einer Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Membranventil (6) innerhalb des genannten Behälters (1) angeordnet ist und die Tintenkammer (2) von der Tintenzuführöffnung (5) trennt.

13. Tintenzuführnadel (N), die mit einem Tintenzuführkanal (P) eines Tintenstrahlschreibgeräts kommuniziert und für die Zufuhr von Tinte in einer Tintenpatrone (100) zum Tintenstrahl-Schreibkopf verwendet wird, worin die Tintenzuführnadel (N) mit einer Ven-til-einheit ausgestattet ist, welche umfasst: ein Membranventil (6), das sich so ausdehnt, dass es eine stromaufwärts angeordnete Tintenkammer (2) von einer stromabwärts angeordneten Tintenzuführöffnung (5) trennt, wobei es eine dünne elastische Membrane besitzt, die auf Druckunterschiede zwischen einer stromaufwärts liegenden Seite und einer stromabwärts liegenden Seite der Membrane reagiert, einen Ventilkörper (18), der an der Oberfläche der dünnen elastischen Membrane ausgebildet ist und eine Öffnung aufweist, und einen elastischen Abstützbereich (19), der auf integrale Weise mit dem Ventilkörper (18) ausgebildet ist, um den Ventilkörper (18) in die stromaufwärts liegende Richtung zu drücken, und eine Ventildichtung (8), der an der Tintenzufuhr stromaufwärts vom Membranenkanal angeordnet ist und in elastischem Kontakt mit der Öffnung steht.

14. Tintenzuführnadel (N) nach Anspruch 13, worin sich der Flusskanal in longitudinaler Richtung des elastischen Bereiches erstreckt und die den Flusskanal bildende Platte eine Endbereichseite aufweist, die sich in einer stromabwärts gerichteten Richtung erstreckt, um einen Flusskanal zu bilden, dessen Querschnittsbereich sich in longitudinaler Richtung verkleinert.

15. Tintenzuführnadel (N) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, worin das Membranventil (6) als laminiertes Material ausgebildet ist, enthaltend einen makromolekularen Film und ein Plattenmaterial, das einen kleineren elastischen Koeffizienten hat als der makromolekulare Film.

16. Tintenzuführnadel (N) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, worin der Ventilkörper (18) mindestens eine Seite aufweist und der elastische Abstützbereich (19) so ausgebildet ist, um den Ventilkörper (18) von einer Seite abzustützen.

17. Tintenzuführnadel (N) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, worin die dünne elastische Membrane durch plastische Verformung in ein konvexes Profil mit der Öffnung als höchster Punkt verformt ist.

18. Tintenzuführnadel (N) nach Anspruch 17, worin das konvexe Profil gross genug ist, um den Ventilkörper (18) von der Ventildichtung (8) zu trennen.

19. Tintenzuführnadel (N) nach einem der Ansprüche 17 bis 18, worin die dünne elastische Membrane aus dehnbarem makromolekularem Material gebildet ist.

20. Tintenzuführnadel (N) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, worin die dünne elastische Membrane und der Ventilkörper (18) verbunden sind, um einen überlappenden Bereich zu bilden.

21. Tintenzuführnadel nach einem der Ansprüche 13 bis 20, worin ein Filter (22) angebracht ist, welcher im Tintenstrom angeordnet ist.

22. Tintenzuführnadel nach Anspruch 13, worin der Filter stromaufwärts oder stromabwärts zum Membranventil angeordnet ist.

23. Verfahren zur Herstellung einer Ventileinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 11, welches die folgenden Schritte umfasst: Bilden eines Ventilkörpers im zentralen Punkt einer elastischen Platte, Bilden einer Öffnung im Zentrum des Ventilkörpers, Bilden eines elastischen Abstützbereiches, dessen eines Ende fortlaufend ist zum Ventilkörper mit dem Zentrumspunkt als Symmetriezentrum, Bilden eines Vorsprungs im Zentrum des makromolekularen Films, der plastisch verformt werden kann, und Verbinden der elastischen Platte mit dem makromolekularen Film.

24. Verfahren nach Anspruch 23, worin der Vorsprung durch mechanisches Pressen gebildet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 23, worin der Vorsprung durch Fluidpressung gebildet wird.

26. Verfahren nach Anspruch 23, worin der Vorsprung gross genug ist, um den Ventilkörper von der Ventildichtung zu trennen.

27. Verfahren nach Anspruch 23, worin der makromolekulare Film auf eine Temperatur erwärmt wird, die höher ist als die thermische Verformung oder die zweite Umwandlungstemperatur des makromolekularen Films und tiefer als der Schmelzpunkt des makromolekularen Films.