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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Druckaufzeichnungssystem und spezieller
auf ein außeraxiales
Umlauf-Tintenaufzeichnungssystem.
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Ein
Tintenstrahl-Druckmechanismus ist ein Typ eines Nicht-Anschlag-Druckgeräts, das
Schriftzeichen, Symbole, Grafiken oder andere Bilder durch steuerbares
Sprühen
von Tintentropfen bildet. Der Mechanismus umfaßt typischerweise eine Kassette, die
häufig
als ein „Stift" bezeichnet wird,
die einen Druckkopf häust.
Der Druckkopf weit sehr kleine Düsen
auf, durch die die Tintentropfen ausgestoßen werden. Um ein Bild zu
drucken, wird der Stift über
einem Medienblatt hin und her getrieben, während die Tintentropfen von
dem Druckkopf in einem gesteuerten Muster ausgestoßen werden.
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Tintenstrahl-Druckmechanismen
können
bei vielen verschiedenen Geräten
verwendet werden, wie z. B. Druckern, Plottern, Scannern, Faxgeräten, Kopierern
und dergleichen. Es gibt verschiedene Formen von Tintenstrahldruckköpfen, die
Fachleuten bekannt sind, die beispielsweise thermische Tintenstrahldruckköpfe und
piezoelektrische Druckköpfe umfassen.
Zwei ältere
thermische Tintenstrahl-Ausstoßmechanismen
sind in
US 5 278 584
A , und
US 4 683
481 A gezeigt, die derzeit an die Anmelderin der vorliegenden
Erfindung, nämlich
der Hewlett Packard Company aus Palo Alto, Kalifornien, übertragen
sind. Bei einem thermischen Tintenstrahl-Drucksystem fließt Tinte die Tintenkanäle entlang,
von einem Reservoir in ein Array von Verdampfungskammern. Ein Heizelement
und eine Düse
sind jeder Kammer zugeordnet. Ein jeweiliges Heizelement wird mit
Energie versorgt, um Tinte, die in der entsprechenden Kammer enthalten
ist, zu erwärmen.
Die entsprechende Düse
bildet einen Ausstoßauslaß für die erwärmte Tinte.
Während
sich der Stift über
dem Medium blatt bewegt, werden die Heizelemente selektiv mit Energie
versorgt, wodurch bewirkt wird, daß Tintentropfen in einem gesteuerten
Muster ausgestoßen
werden. Kurz nach ihrer Aufbringung trocknen die Tintentropfen auf
dem Medienblatt, um ein gewünschtes
Bild zu bilden (z. B. Text, Diagramm, Graphik oder anderes Bild).
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Bei
einem außeraxialen
Zufuhrsystem wird eine primäre
Versorgung von Tinte außerhalb
der sich bewegenden Wagenachse gespeichert. Bei einem außeraxialen
Tintenvorratssystem nach dem „Nimm-Einen-Schluck"-Prinzip bewegt sich
der Wagen in eine Wartungsstation, wo eine Verbindung zwischen der
Kassette und dem außeraxialen
Tintenvorrat eingerichtet ist. Die Kassette wird dann wiederbefüllt.
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Die
US 5 231 424 A beschreibt
einen Tintenstrahldrucker, der einen Druckkopf aufweist, der über zwei
Kanäle
mit einem Tintenvorrat verbunden ist. Einer der Kanäle umfasst
eine Wiedergewinnungspumpe, die durch einen dritten Kanal überbrückt ist.
Im normalen Betrieb wird über
den Überbrückungskanal Tinte
in den Druckkopf zum Ausdrucken eingebracht, und im Wiedergewinnungsbetrieb,
in dem der Druckkopf von Verunreinigungen gesäubert werden soll, wird die
Pumpe betätigt,
um einen Fluss ausgehend von dem Tintenreservoir durch die Kanäle und den Druckkopf
zu bewirken, um Verunreinigungen aus demselben herauszuspülen.
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Die
WO 99/11933 A1 beschreibt eine Tintenzuführungspumpe für mehrere
Kanäle,
welche eine Pumpenwelle und vier zugeordnete Rollen sowie eine Nockenwelle
mit vier Nocken aufweist, die gleichmäßig entlang der Nockenwelle
angeordnet sind.
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Die
GB 1559970 A beschreibt
einen Tintenstrahldrucker, bei dem zwei Fluidpumpen vorgesehen sind,
die zwischen einem Tintenreservoir und einem Druckkopf bereitgestellt
sind, wobei identische Pumpen verwendet werden, um eine ausgeglichene Flussbedingung
in den zwei Flusswegen zwischen dem Druckkopf und dem Reservoir
sicherzustellen.
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Die
US 4 831 389 A beschreibt
ein System zum Zuführen
von Tinte zu einem Tintenstrahlstift, wobei die Tintenversorgung
entfernt von dem Stift angeordnet ist. Die Tinte wird von dieser
Versorgung durch Kapillarkräfte,
die während
des Druckens erzeugt werden, zu dem jeweiligen Stift gezogen. Der Stift
umfasst ein poröses
Speichermedium, welches anfänglich
mit Tinte unter einem etwas negativen Druck gefüllt ist. Mit zunehmenden negativen
Druck aufgrund der Verwendung der Tinte werden die zum Nachfüllen erforderlichen
kapillaren Kräfte
erzeugt.
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Die
WO 97/42035 A1 betrifft ein Hilfs-Tintenzuführsystem für Tintenstrahldrucker. Dieses
System umfasst einen externen Tintentank, eine Zuführungsleitung
sowie eine Einrichtung, um Tinte in die Kassette einzubringen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren
und eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, um eine Tintenstrahlkassette
auf einfache und zuverlässige
Art mit Tinte zu versorgen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Tintenstrahldruckvorrichtung
nach Anspruch 4 gelöst.
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Ein
Tintenstrahl-Drucksystem umfaßt
eine Tintenstrahlkassette, einen Tintenvorrat, einen ersten und
einen zweiten Fluidweg und eine Umlaufpumpe. Die Tintenstrahlkassette
weist ein Tintenreservoir und einen Tintenstrahldruckkopf auf. Der Druckkopf
weist eine Mehrzahl von Tintenstrahldüsen auf. Tinte von dem lokalen
Reservoir wird der Mehrzahl von Tintenstrahldüsen zugeführt. Ein Fluid fließt von dem
Tintenvorrat in das Tintenreservoir entlang dem ersten Fluidweg.
Ein Fluid fließt
von dem Tintenreservoir zum Tintenvorrat entlang dem zweiten Fluidweg.
Die Umlaufpumpe übt
eine gemeinsame Antriebskraft zum Antreiben des Fluids entlang dem
ersten Fluidweg und zum Treiben des Fluids entlang dem zweiten Fluidweg
aus. Der Fluidfluß entlang
dem zweiten Weg ist größer als
der Fluidfluß entlang
dem ersten Weg, wobei das Fluid entlang dem zweiten Weg Tinte und
Luft umfaßt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Form eines Tintenstrahl-Druckmechanismus,
hier eines Tintenstrahldruckers, einschließlich eines Medienhandhabungssystemausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Diagramm eines Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems mit einer Umlauftinte
für eine Mehrzahl
von Tintenstrahlstiften;
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3 ein
Diagramm eines Tintenstrahl-Aufzeichnungssystems mit einer Umlauftinte
für einen Seitenbreites-Array-Tintenstrahlstift;
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4 ein
Diagramm eines Abschnitts eines Tintenstrahlaufzeichnungssystems
für einen
gegebenen Tintenstrahlstift;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Pumpe und von mehreren Tintenvorräten für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem
mit einer Umlauftinte;
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6 eine
perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Pumpe von 5 ohne
die Tintenvorräte;
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7 eine
perspektivische Ansicht einer Pumpenstation;
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8 eine
Draufsicht eines Tintenstrahlstifts mit einem porösen Medium
innerhalb des lokalen Reservoirs;
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9 eine
Draufsicht eines Tintenstrahlstifts mit einem Akkumulator;
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10 eine
Draufsicht eines weiteren Tintenstrahlstifts mit einem Akkumulator;
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11 eine
perspektivische Ansicht eines Tintenstrahlstifts mit Kapillarplatten
und
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12 eine
schematische Ansicht eines Abschnitts eines Tintenstrahlstifts mit
einer Mehrzahl von Kapillarröhren
innerhalb des Stiftreservoirs.
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1 stellt
ein Tintenstrahldrucksystem dar, das hier als ein Tintenstrahldrucker 20 gezeigt
ist, das gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Ein solches System kann
für das
Drucken von Geschäftsberichten,
das Drucken von Korrespondenz und zum Ausführen eines Desktop-Publishing
und dergleichen in einer industriellen, bürotechnischen, privaten oder
anderen Umgebung verwendet werden. Viele verschiedene Tintenstrahl-Drucksysteme sind
im Handel erhältlich. Beispielsweise
können
einige der Drucksysteme, die die vorliegende Erfindung verkörpern können, tragbare
Druckeinheiten, Kopierer, Videodrucker und Faxgeräte, um nur
einige zu nennen, sowie verschiedene Kombinationsgeräte, wie
z. B. einen Kombinationsfax-/-Drucker umfassen. Der Einfachheit
halber sind die Konzepte der vorliegenden Erfindung in der Umgebung
eines Tintenstrahldruckers 12 dargestellt.
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Obgleich
es offensichtlich ist, daß die
Druckerkomponenten von Modell zu Modell variieren können, umfaßt ein typischer
Tintenstrahldrucker 20 einen Rahmen oder ein Chassis 22,
das durch ein Gehäuse,
eine Verkleidung oder eine Umhüllung 24 umgeben
ist, die typischerweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Die
Blätter
des Druckmediums werden durch eine Druckzone 25 durch ein
Medienhandhabungssystem 26 zugeführt. Die Druckmedien können ein
beliebiger Typ von geeignetem Blattmaterial sein, das in einzelnen
Blättern
oder von einer Rolle zugeführt
wird, wie z. B. Papier, Karton, Transparentfolien, Photopapier,
Stoff, Mylar, und dergleichen. Der Einfachheit halber wird das dargestellte Ausführungsbeispiel
jedoch unter Verwendung eines Medienblatts aus Papier als das Druckmedium
beschrieben. Das Medienhandhabungssystem 26 weist eine
Zuführablage 28 zum
Speichern von Medienblättern
vor einem Drucken auf. Eine Reihe von herkömmlichen Antriebsrollen, die
durch einen Schrittmotor und eine Antriebsgetriebeanordnung angetrieben
werden, können
verwendet werden, um das Medienblatt von der Eingabevorratsablage 28 durch
die Druckzone 25 und nach dem Drucken auf ein Paar von
ausgefahrenen Ausgabe-Trocknungsflügelbaugliedern 30,
die in 1 in einer eingefahrenen Position oder Ruheposition
gezeigt sind, zu bewegen. Vorübergehend
halten die Flügel 30 ein
neu bedrucktes Blatt über
beliebigen zuvor bedruckten Blättern,
die in einem Ausgabeablageabschnitt 32 immer noch trocknen.
Die Flügel 30 werden
dann in die Seiten eingefahren, um das neu bedruckte Blatt auf die
Ausgabeablage 32 fallen zu lassen. Das Medienhandhabungssystem 26 kann
eine Reihe von Einstellungsmechanismen zum Umsetzen unterschiedlicher
Größen eines
Druckmediums einschließlich
Briefformat, Dokumentformat, DIN A4, Umschlag etc., wie z. B. einen
Gleitlängeneinstellungshebel 34,
einen Gleitbreiteneinstellungshebel 36 und einen Umschlagzuführport 38 umfassen.
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Der
Drucker 20 weist eine Druckersteuerung auf, die schematisch
als ein Mikroprozessor 40 dargestellt ist, die Anweisungen
von dem Host-Gerät,
typischerweise einem Computer, wie z. B. einem Personal-Computer
(nicht gezeigt), empfängt.
Die Druckersteuerung 40 kann auch ansprechend auf Benutzereingaben
arbeiten, die durch ein Tastenfeld 42 geliefert werden,
das sich auf der Außenseite
der Verkleidung 24 befindet. Ein Monitor, der mit dem Computer-Host
gekoppelt ist, kann verwendet werden, um einem Operator visuelle
Informationen anzuzeigen, wie z. B. den Druckerstatus oder ein spezielles Programm,
das auf dem Hostcomputer betrieben wird. Personal-Computer, ihre
Eingabegeräte, wie
z. B. eine Tastatur und/oder ein Mausgerät, und Monitore sind Fachleuten
hinreichend bekannt.
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Eine
Wagenführungsstab 44 wird
durch das Chassis 22 unterstützt, um ein außeraxiales
Tintenstrahlstift-Druckwagensystem 45 für eine Vorwärts- und
Rückwärts-Bewegung über die
Druckzone 25 entlang einer Bewegungsachse 46 gleitend
zu unterstützen.
Der Wagen 45 wird ebenfalls entlang eines Führungsstabs 44 in
einen Wartungsbereich getrieben, der allgemein durch den Pfeil 48 angezeigt
ist und der sich im Inneren des Gehäuses 24 befindet. Ein
herkömmliches
Wagenantriebszahnrad und eine Gleichstrommotor-Anordnung können gekoppelt sein,
um einen Endlosriemen (nicht gezeigt) anzutreiben, der in einer
herkömmlichen
Weise am Wagen 45 befestigt sein kann, wobei der Gleichstrommotor
ansprechend auf Steuerungssignale, die von der Steuerung 40 empfangen
werden, arbeitet, um den Wagen 45 entlang dem Führungsstab 44 ansprechend auf
eine Drehung des Gleichstrommotors inkremental vorzurücken. Um
Wagenpositions-Rückkopplungsinformationen
an die Druckersteuerung 40 zu liefern, kann sich ein herkömmlicher
Codiererstreifen entlang der Länge
der Druckzone 25 und über
den Wartungsstationsbereich 48 erstrecken, wobei eine herkömmliche
optische Codierer-Leseeinrichtung auf der hinteren Oberfläche des
Druckkopfwagens 45 angebracht ist, um Positionsinformationen,
die durch den Codiererstreifen geliefert werden, zu lesen. Die Art
und Weise des Lieferns von Positionsrückmeldungsinformationen über eine
Codiererstreifen-Leseeinrichtung
kann in einer Vielzahl an unterschiedlichen Weisen, die Fachleuten
bekannt sind, erreicht werden.
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In
der Druckzone 25 empfängt
das Medienblatt 34 Tinte von einer Tintenstrahlkassette,
wie z. B. einer Schwarztinten-Kassette 50 und
drei monochromen Farbtinten-Kassetten 52, 54 und 56,
die in 1 schematisch gezeigt sind. Die Kassetten 50 bis 56 werden
von Fachleuten auch häufig
als „Stifte" bezeichnet. Der
Schwarztintenstift 50 enthält typischerweise eine pigmentbasierte
Tinte, während
die Farbstift 52 bis 56 jeweils eine farbstoffbasierte
Tinte der Farben Cyan, Magenta bzw. Gelb enthalten. Es ist offensichtlich,
daß andere
Typen von Tinten ebenfalls in den Stiften 50 bis 56 verwendet
werden können, wie
z. B. parafinbasierte Tinten, sowie Hybridtinten oder zusammengesetzte
Tinten, die sowohl Farbstoff- als auch Pigmentcharakteristika aufweisen.
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Die
dargestellten Stifte 50 bis 56 umfassen jeweils
kleine Reservoire zum Speichern eines Vorrats von Tinte in einem
sogenannten außeraxialen Tintenzuführsystem,
das in Kontrast zu einem austauschbaren Kassettensystem steht, wo
jeder Stift ein Reservoir aufweist, das den gesamten Tintenvorrat
trägt,
während
sich der Druckkopf über
der Druckzone 25 entlang der Bewegungsachse 46 hin-
und herbewegt. Systeme, die den Haupttintenvorrat an einer stationären Position
entfernt von der Druckzonen-Bewegungsachse speichern, werden als
außeraxiale
Systeme bezeichnet. Systeme, bei denen der Haupttintenvorrat lokal
innerhalb des Stifts für
ein austauschbares Tintenstrahlkassetten-System gespeichert ist,
wird als ein „axiales" bzw. „auf einer Achse
befindliches" System
bezeichnet. Bei dem dargestellten außeraxialen Drucker 20,
wird Tinte von jeder Farbe für
jeden Druckkopf über
eine Rohrleitung oder ein Röhrenverbindungssystem 58 von einer
Gruppe von stationären
Hauptreservoiren 60, 62, 64 und 66 an
die eingebauten Reservoire der Stifte 50, 52, 54 bzw. 56 geliefert.
Die stationären
Reservoire oder Hauptreservoire 60 bis 66 sind
austauschbare Tintenvorräte,
die in einer Aufnahmeeinrichtung 68, die durch das Druckerchassis 22 unterstützt wird, gespeichert
sind. Die Stifte 50, 52, 54 und 56 weisen jeweils
Druckköpfe 70, 72, 74 bzw. 76 auf,
die Tinte von einem Bild auf ein Blatt eines Mediums in der Druckzone 25 selektiv
ausstoßen.
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Die
Druckköpfe 70, 72, 74 und 76 weisen
jeweils eine Öffnungsplatte
mit einer Mehrzahl von Düsen
auf, die in derselben in einer Weise gebildet sind, die Fachleuten
hinreichend bekannt ist. Die Düsen von
jedem Druckkopf 70 bis 76 sind typischerweise
in zumindest einem, jedoch typischerweise zwei linearen Arrays entlang
der Öffnungsplatte
gebildet. Der hierin verwendete Begriff „linear" kann somit als „nahezu linear" oder „im wesentlichen
linear" interpretiert werden
und kann Düsenanordnungen
umfassen, die voneinander leicht versetzt sind, z. B. in einer Zick-Zack-Anordnung. Jedes
lineare Array ist typischerweise in einer Längsrichtung senkrecht zu der Bewegungsachse 46 ausgerichtet,
wobei die Länge von
jedem Array das maximale Bildband für einen einzelnen Arbeitsgang
des Druckkopfs bestimmt. Die dargestellten Druckköpfe 70, 76 sind
thermische Tintenstrahldruckköpfe,
obwohl andere Typen von Druckköpfen
verwendet werden können,
wie z. B. piezoelektrische Druckköpfe. Die thermischen Druckköpfe 70 bis 76 umfassen
typischerweise eine Mehrzahl von Widerständen, die den Düsen zugeordnet sind.
Nach einem Versorgen eines ausgewählten Widerstands mit Energie,
wird eine Gasblase gebildet, die ein Tröpfchen von Tinte von der Düse und auf
ein Blatt Papier in die Druckzone 25 unter der Düse ausstößt. Die
Druckkopfwiderstände
werden selektiv ansprechend auf Abfeuerungsbefehls-Steuerungssignale,
die durch einen Mehrleiterstreifen 78 von der Steuerung 40 an
den Druckkopfwagen 45 geliefert werden, mit Energie versorgt.
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Fluidzirkulationssystem
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Der
Tintenstrahldrucker 20 umfaßt ein außeraxiales Tinteumlauf-Tintenstrahlsystem 80,
wie in 2 gezeigt ist. Das System 80 umfaßt eine
oder mehrere Tintenstrahlstiftkassetten 50 bis 56,
die mit einem entsprechenden oder mehreren Tintenvorräten 60 bis 66 durch
das Rohrleitungssystem 58 gekoppelt sind, und eine Pumpe 86.
Jeder Tintenvorrat ist jeweils mit seinem entsprechenden Stift durch
ein Fluidwegpaar 81 gekoppelt. Jeder Fluidweg 82, 84 der
Paare 81 trägt
ein Fluid, das entweder Tinte oder Luft oder beides umfaßt. Ein
Fluidweg 82 von jedem Paar trägt Tinte von einem jeweiligen
Tintenvorrat an den entsprechenden Stift. Eine kleine Menge von
Luft kann ebenfalls entlang dem Fluidweg 82 getragen werden.
Der andere Fluidweg 84 trägt Tinte und Luft von dem jeweiligen
Stift zurück
zu dem entsprechenden Tintenvorrat. Die Pumpe 86 umfaßt einen üblichen
Pumpenmotor, der eine Mehrzahl von Pumpenstations-Aktivbereichen
antreibt. Der gemeinsame Pumpenmotor liefert eine gemeinsame Antriebskraft zum
Antreiben aller Aktivbereiche. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel
werden mehrere Pumpen verwendet, bei denen jede Pumpe eine gemeinsame Antriebskraft
liefert.
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Bei
verschiedenen Ausführungsbeispielen können die
durch einen Aktivbereich erreichten Fluidflußraten mit den Fluidflußraten durch
die anderen Aktivbereiche identisch sein oder sich von denselben unterscheiden.
Bei einem Ausführungsbeispiel
liegen zwei Aktivbereiche vor. Ein Aktivbereich dient zum Ausüben einer
Kraft, um Fluid entlang dem ersten Fluidweg 82 von jedem
Fluidwegpaar 81 zu pumpen. Der andere Aktivbereich dient
zum Ausüben
einer Kraft, um Fluid entlang dem zweiten Fluidweg 84 von jedem
Fluidwegpaar 81 zu pumpen.
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Unter
Bezugnahme auf 3 umfaßt ein Umlauf-Tintenstrahldrucksystem 90 bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
einen Seitenbreites-Array-Tintenstrahlstift 92. Das seitenbreite
Array 92 umspannt eine gesamte Seitenbreite. Dementsprechend
wird das seitenbreite Array 92 nicht über einem Medienblatt bewegt,
was in Kontrast zu den Tintenstrahlstiften 50 bis 56 von
System 80 steht, die bewegt werden.
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Unter
Bezugnahme auf 4 liefert ein typischer Tintenvorrat 94 Tinte
für einen
typischen Stift 98. Der Tintenvorrat 94 ist durch
einen beliebigen der Vorräte 60 bis 66 gebildet.
Der Stift 98 ist durch einen beliebigen der sich bewegenden
Stifte 50 bis 56 oder einen Seitenbreites-Array-Tintenstrahlstift 92 gebildet.
Der Behälter
des Tintenvorrats 94 umfaßt ein oder mehrere Lüftungsöffnungen 96.
Der Stift 98 umfaßt
eine Lüftungsöffnung oder
ein Ventil 126.
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Luft
wird in das System 80/90 eingezogen oder von dem
System 80/90 durch die Lüftungsöffnungen 60, 126 abgelassen.
Das Fluid wird von dem Tintenvorrat 94 entlang einem Fluidweg 82 durch
die Pumpe 86 in den entsprechenden Stift 98 gepumpt. Der
Fluidweg 82 ist bei einem Ausführungsbeispiel durch einen
ersten Kanal 102 gebildet, der durch einen Pumpenaktivbereich 110 zusammen
mit einer Rohrleitung 104 gelangt. Zusätzlich umfaßt der Fluidweg 82 einen
Port 106 am Stift 98 und einen Port 108 am
Tintenvorrat 94. Typischerweise umfaßt der Fluid-Ein-Weg 82 Tinte.
Die Tinte tritt in ein lokales Reservoir 112 innerhalb
des Stifts 98 ein.
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Während das
Fluid entlang dem Weg 82 gepumpt wird, wird Fluid ebenfalls
entlang dem Weg 84 von dem Stift 98 zum Tintenvorrat 94 gepumpt.
Der Fluidweg 84 ist bei einem Ausführungsbeispiel durch eine Rohrleitung 118 gebildet,
die zu einem zweiten Kanal 114 führt, der durch einen weiteren
Pumpenaktivbereich 116 verläuft. Der Fluidweg 84 umfaßt auch einen
Port 120 an dem Stift 98 und einen Port 122 an dem
Tintenvorrat 94. Typischerweise umfaßt der Fluid-Ein-Weg 84 sowohl
Tinte als auch Luft. Das Fluid wird von dem lokalen Reservoir 112 entlang
einem Weg 84 durch den zweiten Aktivbereich 116 und
zurück
in den Vorrat 94 gepumpt. Überschüssige Luft, die in den Vorrat 94 gepumpt
wurde, entweicht durch die Lüftungsöffnung 96.
Ein Vorteil eines solchen Ausführungsbeispiels
ist, daß die
Tintenstrahlstifte 98 in einem allgemein vollen Zustand
erhalten bleiben, wobei der Tintenfluß während des Umlaufs selbsteinstellend
ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß ein solcher voller Zustand
beibehalten wird, ohne daß ein Bedarf
an Sensoren besteht, um zu erfassen, wann der Stift wiederbefüllt werden
muß, und
bei der Alternative, ohne daß ein
Bedarf besteht, zu berechnen, wieviel Tinte ausgestoßen worden
ist und wieviel Tinte zugeführt
werden muß,
um den Stift wiederzubefüllen.
Bei alternativen Ausführungsbeispielen
sind jedoch Erfassungs- oder Berechnungsschemata implementiert,
um zu bestimmen, wann Tinte zwischen den Tintenvorräten und
den Stiften zu zirkulieren ist.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
jeder Tank 94 von dem entsprechenden Stift 98 isoliert.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
umfaßt
ein Abschnitt 150 der Pumpe 86 einen Satz von
Rollen 124, die eine solche Isolation ermöglichen.
Die Rollen 124 versiegeln die Fluidwege 82, 84 innerhalb
der Kanäle 102, 114 des
Pumpenabschnitts 150. Jede Rolle dreht sich um ihre jeweilige Achse.
Zusätzlich
sind die Rollen mit einem Zahnrad gekoppelt, um sich um eine gemeinsame
Achse zu drehen. Wenn die Pumpe aktiv ist, drehen sich die Rollen
um die gemeinsame Achse, wodurch Tinte durch die zugeordneten Aktivbereiche
geschoben wird. Bei alternativen Ausführungsbeispielen werden Isolationsventile
verwendet, um die Isolationsfunktion zu erreichen. Ein Isolationsventil
ist entlang jedem Fluidweg 82, 84 positioniert.
Ein Fachmann wird erkennen, daß verschiedene
Pumpen- und Ventilkonfigurationen implementiert sein können, um
den Tintenvorrat 94 von dem Stift 98 zu isolieren,
während das
System 80/90 nicht aktiv ist. Ein Vorteil des
Isolierens des Vorrats 94 von dem Stift 98 während sich das
System im Ruhezustand befindet, ist, einen Heberneffekt auf Tintenstrahlstiften
zu verhindern, die einen Gegendruckentwurf implementieren. Ein negativer
Gegendruck ist am Druckkopf erwünscht,
um zu verhindern, daß Tinte
aus dem Druckkopf 125 herauströpfelt. Ohne eine solche Isolierung
könnte
die Tinte in oder aus dem Stift während eines inaktiven Zustands
gehebert werden. Im schlimmsten Fall könnte ein Fluten des Tintenstrahldruckkopfs
und des Speicherbereichs eintreten. Die Isolation ermöglicht,
daß für einen
Stift mit einem Akkumulator ein negativer Druck am Druckkopf beibehalten
werden kann.
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Um
einen gewünschten
Gegendruck beizubehalten, wenn der Druck in dem lokalen Reservoir 112 etwas
geringer ist als in den Druckkopfdüsen, ist der Fluß von Fluid
in das Reservoir 112 geringer als der Fluß von Fluid
aus dem Reservoir 112. Der spezifische Gegendruck, der
für ein
Ausführungsbeispiel beibehalten
wird, basiert auf dem Stiftentwurf, den Materialeigenschaften des
Stifts und den Fluidwegen, der Rate des Tintenflusses und der Menge
und Rate der Tinte, die durch die Druckkopfdüsen ausgestoßen wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Flußrate
(z. B. Volumen pro Zeiteinheit) entlang dem Flußweg 84 größer als
die Flußrate
entlang dem Weg 82. Um die größere Flußrate zu erreichen, während eine
gemeinsame Antriebskraft in die zwei Aktivbereiche 110, 116 verwendet
wird, ist der Innendruchmesser des Fluidwegs innerhalb des Aktivbereichs 116 größer als
der des Fluidwegs innerhalb des Aktivbereichs 110. Es ist
zu beachten, daß, obwohl
die Fluidrate entlang dem Rückweg 84 größer ist
als entlang dem Eingangsweg 82, der Umlauf des Fluids nicht
das lokale Reservoir 112 von Tinte erschöpft. Dies
ist darin begründet,
daß der
Tintenabschnitt des Fluids entlang dem Weg 82 selbsteinstellend
ist. Während
sich der Stift füllt,
ist der Fluß der Tinte
entlang dem Eintrittsweg 82 größer als der entlang dem Rückweg 84.
Unter einem solchen Umstand ist der Tintenfluß entlang dem Weg 82 größer als
der Tintenfluß entlang
dem Weg 84, während
ein Gesamtfluidfluß entlang
dem Weg 82 immer noch geringer ist als der entlang dem
Weg 84. Da sich das lokale Reservoir 112 des Stifts
füllt,
nähert
sich der Fluß der
Tinte in das Reservoir 112 dem Fluß von Tinte aus dem Reservoir.
An einem gewissen Punkt ist der Stift im Gleichgewicht, und der
Durchschnittsfluß von
Tinte in das Reservoir 112 ist gleich dem Durchschnittsfluß von Tinte
aus dem Reservoir. Der Gesamtfluidfluß bleibt jedoch gleich, wobei
der Gesamtfluidfluß in
das Reservoir 112 geringer ist als der Gesamtfluidfluß aus dem
Reservoir 112.
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Es
ist zu beachten, daß,
da der Fluidfluß entlang
dem Rückweg 84 größer ist
als der Fluidfluß entlang
dem Eintrittsweg 82, zusätzliches Fluid dem System hinzugefügt wird,
um entlang dem Rückweg 84 zu
fließen.
Ein solches zusätzliche
Fluid ist Luft. Die zusätzliche
Luft, die entlang dem Rückweg 84 gepumpt
wird, tritt in das System durch eine Lüftungsöffnung (oder ein Ventil) 126 in
dem Stift 98 ein. Es gibt eine Lüftungsöffnung/ein Ventil 126 für jedes lokale
Reservoir 112/Fluidwegpaar 81.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird Tinte kontinuierlich durch den Stift 98 rückgeführt. Bei
einem Mehrstiftausführungsbeispiel
wird Tinte kontinuierlich durch jeden der Stifte entlang ihren jeweiligen Fluidwegpaaren 81 rückgeführt. Bei
einer Kassette mit mehreren Reservoiren (z. B. einer Mehrfarb-Seitenbreites-Array-Kassette)
wird Tinte kontinuierlich durch jeden Stiftabschnitt (jeden der
einzelnen Kanäle
und jedes der entsprechenden lokalen Reservoire, wie z. B. für Schwarztinte
und für
jeweilige Farbtinten) und ihre jeweiligen Fluidwege rückgeführt.
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Das
Kontinierlicher-Umlauf-Verfahren kann mit dem Ausführungsbeispiel
variieren. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird das Fluid kontinuierlich rückgeführt, während die
Druckerleistung eingeschaltet ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel muß das Fluid
nicht die ganze Zeit, während
die Druckerleistung eingeschaltet ist, rückgeführt werden. Stattdessen wird
das Fluid während
jeder Druckaufgabe rückgeführt oder
wird nach einer vorgeschriebenen Anzahl von Druckaufgaben rückgeführt. Ein
weiterer Lösungsansatz
umfaßt
die Schätzung
der Menge von Tinte, die für
eine Druckaufgabe verwendet wird, und den Betrieb der Pumpe 86 zum Ausführen eines
Umlaufs, um den Stift zu befüllen, jedes
Mal, wenn die Steuerung 40 bestimmt hat, daß der Pegel
des Stiftreservoirs 112 auf einen vorgeschriebenen Pegel
abgesunken ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Sensor
beinhaltet, um den Pegel von Tinte in einem Reservoir 112 oder
in einem Tintenvorrat 94 zu erfassen. Immer wenn das Reservoir 112 auf
einen vorbeschriebenen Pegel abfällt,
wird der Umlauf ausgeführt.
Es ist zu beachten, daß,
wenn der Umlauf ausgeführt
wird, alle Stift wiederbefüllt
werden, weil durch die Pumpstation 86 für jedes Fluidpaare 81 eine
gemeinsame Antriebskraft implementiert ist.
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Pumpe 86
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Unter
Bezugnahme auf 4 bis 7 umfaßt die Pumpe 86 einen
Pumpenmotor 130, Zahnräder 131, 132, 134, 136,
ein Gehäuse 138 und
eine Mehrzahl von beweglichen Pumpenabschnitten 150 bis 156.
Der Motor 130 dreht ein Antriebszahnrad 136, das
wiederum die Zahnräder 132 und 134 bewegt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
koppelt ein Antriebsriemen 140 das Antriebszahnrad 136 mit
den Zahnrädern 132 bis 134.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind eingreifende Zahnräder
implementiert. Die Zahnräder
koppeln die Motorwirkung mit einer Achse 144.
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Jeder
der Mehrzahl von Pumpenabschnitten 150 bis 156 ist
entlang der Achse 144 positioniert. 4 zeigt
einen der Pumpenabschnitte 156 als entlang der Achse 144 positioniert.
Jeder Abschnitt 150 bis 156 ist einem entsprechenden
Tintenvorrat 60 bis 66 zugeordnet. Jeder Abschnitt 150 bis 156 ist
ebenfalls einem entsprechenden Stift 50 bis 56 (wie
in 2) oder einem Abschnitt eines Seitenbreiten-Arrays 92 (wie
in 3) zugeordnet. Jeder Abschnitt weist zwei Kanäle 102, 114 auf.
Ein Kanal 102 dient als ein Abschnitt des ersten Fluidwegs 82,
und der andere Kanal 114 dient als ein Abschnitt eines
zweiten Fluidwegs 84 für
den zugeordneten Stift und den zugeordneten Vorrat. Das Gehäuse 138 umfaßt zumindest
einen Sitz 160 für
die Tintenvorratsbehälter.
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Jeder
Pumpenabschnitt 150 bis 156 ist mit der Achse 144 durch
ein Zahnrad 143 gekoppelt. Ein solches Verbindungszahnrad
greift in ein anderes Zahnrad 145 ein. Für jeden
Stiftabschnitt 150 bis 156 liegt ein Zahnrad 145 vor.
Das Zahnrad 145 dreht sich um eine Achse 147.
Für einen
gegebenen Pumpenabschnitt sind die Rollen 124 mit dem entsprechendem
Zahnrad 145 gekoppelt und drehen sich um die Achse 147,
während
sich das Zahnrad 145 dreht. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird jeder Pumpenabschnitt außerhalb
der Achse 144 angetrieben. Dementsprechend liefert der
Motor eine gemeinsame Antriebskraft zum Antreiben von jedem Pumpenabschnitt 150 bis 156.
Innerhalb eines jeden Pumpenabschnitts gibt es zwei Kanäle 102, 114.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Innendurchmesser von jedem Kanal 102 für jeden
Pumpenabschnitt 150 bis 156 gleich. Außerdem ist
der Innendurchmesser von jedem Kanal 114 für jeden
Pumpenabschnitt 150 bis 156 gleich, jedoch anders
als der Innendurchmesser für
den anderen Kanal 102. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
ist der Innendurchmesser des Kanals 102 für einen
Abschnitt 150 anders als der Innendurchmesser 102 für die anderen
Pumpenabschnitte. Desgleichen ist der Innendurchmesser von Kanal 104 für einen
Abschnitt 150 anders als der Innendurchmesser 102 für die anderen
Pumpenabschnitte 152 bis 156.
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Ein
Fachmann wird darauf hingewiesen, daß andere Pumpenkonfigurationen
erreicht werden können,
um eine gemeinsame Antriebskraft für jeden Pumpenabschnitt 150 bis 156 zu
erreichen. Unabhängige
Antriebe können
beispielsweise unter Verwendung von andersartigen Pumpenmotoren
für jeden
Abschnitt oder für
Teilsätze
der Abschnitte 150 bis 156 implementiert sein.
Bei einem weiteren Beispiel kann ein Übertragungssystem implementiert sein,
um jedes Zahnrad 145 mit einer unterschiedlichen Rate zu
drehen.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
eine gemeinsame Antriebskraft für
die jeweiligen Pumpenabschnitte 150 bis 156 implementiert.
Die Tintenflußrate
durch jeden Aktivbereich 110, 116 von jedem Pumpenabschnitt 150 bis 156 wird
dann durch den Innendurchmesser der entsprechenden Kanäle 102, 114 und
andere Flußwiderstandsfaktoren
entlang der jeweiligen Fluidwege 82, 84 bestimmt.
Bei einem Ausführungsbeispiel
ist beispielsweise eine höhere
Flußrate
für einen
Schwarztintenstift implementiert, in dem ein größerer Innendurchmesser für einen
beliebigen von einem oder mehreren der Kanäle 102, 114 (relativ
zu den gleichen Teilen in den Flußwegen für die anderen Stifte) vorliegt.
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Umlauf-Tintenstrahlstift
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Unter
Bezugnahme auf 8 weist ein Tintenstrahlstift 98a ein
internes Reservoir 112 auf, das mit einem porösen Material 162 befüllt ist.
Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen
ist das poröse Material 162 aus
Polyurethanschaum oder einer Verbund-Polyesterfaser gefertigt. Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist das Reservoir 112 mit Glasperlen befüllt. Die
Tinte fließt
durch einen Einlaßport 106 in
den Stift 98a. Innerhalb des Reservoirs 112 bewegt
sich die Tinte durch den Filter 164 in Richtung des Druckkopfs 125.
Der Druckkopf umfaßt
Düsen, durch
die die Tintentropfen während
einer Druckaufgabe ausgestoßen
werden. Während
eines Tintenumlaufs fließt
die Tinte auch aus dem Stift durch einen Auslaßport 120 zurück zu einem
entsprechenden Tintenvorrat (siehe 4). Die
Tinte tritt in das interne Reservoir 112 an einer Öffnung 168 ein.
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
befindet sich die Öffnung 168 auf
einer unteren Ebene als der Ausgabeport 120. Dies stellt
sicher, daß die
Fluidbewegung innerhalb des Reservoirs nicht durch einen oberen
Abschnitt des Reservoirs 112 eingeschränkt wird. Eine Lüftungsöffnung 126 liegt
vor, um zu ermöglichen,
daß Luft
in oder aus dem Reservoir gezogen wird. Bei einem Betrieb, wo der
Umlauf nicht während
eines gegebenen Druckzyklus eintritt, kann Luft in die Lüftungsöffnung eintreten
oder dieselbe verlassen, um den gewünschten Gegendruck zu liefern.
Während
eines Betriebs, wo ein Umlauf nicht eintritt, wird Luft von der
Lüftungsöffnung eingezogen,
so daß der
Fluidfluß aus
dem Stift größer als
der Fluidfluß in
den Stift ist, während
ein entsprechender Gegendruck immer noch beibehalten wird. Das überschüssige herausströmende Fluid
umfaßt
eine solche eingezogene Luft.
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Der
Netto-Tintenfluß durch
den Stift ist selbsteinstellend, um den Stift auf dem gewünschten Füllpegel
zu halten. Die Sättigung
des porösen
Materials 126 bewirkt den Fluidfluß widerstand durch den Stift 98a.
Es wird ein Fall berücksichtigt,
wo der Stift angesaugt wird und der Tintenpegel niedrig ist. Aufgrund
des niedrigen Tintentpegels bietet das poröse Material 126 einen
hohen Widerstand gegenüber dem
Fluß an,
weil die Luftabschnitte des porösen
Materials die Tinte absorbieren. Während sich das poröse Material
sättigt,
nimmt der Flußwiderstand
ab, weil weniger Tinte absorbiert werden und mehr Tinte das Material 126 verlassen
kann. Es ist zu beachten, daß die
Tintenflußrate
in den Stift ungeachtet des Sättigungspegels
gleich ist. Somit tritt ein Fluid während eines Umlaufprozesses
bei einer ersten konstanten Rate in den Stift ein, während das
Fluid den Stift bei einer zweiten konstanten Rate verläßt. Wie
vorstehend erörtert,
ist die zweite Rate größer als
die erste Rate. Der Anteil der Tinte, die den Stift verläßt, variiert
gemäß dem Tintenflußwiderstand.
Der Tintenflußwiderstand
hängt von
der Sättigung
des porösen Materials
ab. Während
das poröse
Material in seiner Sättigung
ansteigt, nimmt der Anteil der Tinte in dem Fluid, das den Stift
verläßt, zu.
Während
der Stift Tinte druckt und das poröse Material in seiner Sättigung abnimmt,
nimmt der Anteil der Tinte in dem Fluid, das den Stift verläßt, ab.
Es ist zu beachten, daß das
Gesamtfluid, das austritt, in beiden Fällen gleich bleibt. Die Schwankung
im Tintenfluß wird
durch eine Schwankung im Luftfluß versetzt. Da der Anteil der Tinte,
die den Stift durch den Auslaß 120 verläßt, zunimmt,
nimmt der Anteil der Luft, die durch den Auslaß 120 abzieht, ab,
um einen allgemein konstanten Fluidfluß zu erhalten. Desgleichen,
da der Anteil der Tinte, die den Stift durch den Auslaß 120 verläßt, abnimmt,
nimmt der Anteil der Luft, die durch den Auslaß 120 abzieht, zu,
um einen allgemeinen konstanten Fluidfluß zu erhalten.
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Bei
einer Implementierung, wo die Tinte in konstanter Weise oder während ihrer
Druckaufgabe rückgeführt wird,
verändert
sich das Volumen der Tinte in dem Stift nicht wesentlich. Der Stift
wird bei einem allgemein vollen Zustand (oder entwurfsgemäß bei einem
gewissen anderen generell konstan ten Pegel) beibehalten. Idealerweise
ist die Menge der Tinte, die in den Stift 98a durch den
Einlaß 106 eintritt, gleich
der Summe der Menge der Tinte, die den Stift durch den Auslaß 120 und
durch den Druckkopf 125 verläßt. Somit, wenn Tinte vom Druckkopf 125 ausgestoßen wird,
ist die Menge der Tinte, die in den Stift eintritt, größer als
die Menge von Tinte, die durch den Port 120 abzieht.
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Bei
einer Implementierung, wo die Tinte ansprechend auf einen erfaßten oder
berechneten Zustand rückgeführt wird,
ist der Stift wahrscheinlich weniger als voll, wenn der Tintenumlaufprozeß beginnt.
Während
ein Füllen
stattfindet, liegt ein Nettofluß von
Tinte in dem Stift vor. Im vollen Zustand liegt keine Nettofluidfluß vor, da
das einfließende
Fluid gleich dem ausfließenden
Fluid ist.
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In
der Praxis hat man beobachtet, daß ein stetiger Null-Nettofluß durch
den Stift vorliegt, während
der Stift voll ist. In der Praxis fluktuiert der Nettofluß von Tinte.
Es wird berücksichtigt,
daß die
Fluktuation Veränderungen
im Gegendruck innerhalb des Systems zugeschrieben ist. Der Gegendruck
variiert als eine Funktion des porösen Mediensättigungspegels. Wenn die Sättigung
des Mediums 162 ansteigt, nimmt der Gegendruck ab. Wenn
die Sättigung
abnimmt, nimmt der Gegendruck zu.
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In
der Praxis wird diese Fluktuation auch während eines Netto-Vollzustands
des Stifts beobachtet. Während
des Befüllens
liegt nicht notwendigerweise eine lineare Veränderung im Nettotintenfluß vor. Der
Nettotintenfluß folgt
dem Trend, den Ausfluß der
Tinte während
des Befüllens
zu erhöhen,
bis der Ausfluß im
Vollzustand gleich dem Versatz des Einfließens (angesichts eines Nullnettoflusses)
ist. In der Praxis fluktuiert jedoch der Ausfluß von Tinte innerhalb des Trends
während
einer Befüllungsoperation.
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Diese
Selbsteinstellungseigenschaft des Nettotintenflusses verhindert,
daß sich
der Stift überfüllt. Die
Tinte wird durch jeden Stift unter der Leistung der Pumpe 86,
die eine gemeinsame Antriebskraft liefert, rückgeführt. Während die Tinte zirkuliert, befüllen sich
nur jene Stifte 50 bis 60 wieder, die Tinte benötigen. Jeder
Stift nimmt unabhängig
eine Selbsteinstellung des Nettotintenflusses vor. Selbst wenn jeder
Stift 50 bis 56 eine unterschiedliche Fähigkeit, unterschiedliche
Tinte oder einen unterschiedlichen Gegendruck aufweisen kann, stellt
speziell jeder Stift 50 bis 56 den Tintenfluß durch
sein Reservoir 112 selbst ein. Bei dem Seitenbreites-Array-System 90 stellt
jeder Abschnitt der Seitenbreite 92 den Nettotintenfluß durch
sein entsprechendes Reservoir 112 ein.
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Unter
Bezugnahme auf 9 umfaßt ein Stift 98b bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel einen
Akkumulator 170 und einen Blasengenerator 176 anstelle
des porösen
Mediums. Tinte wird in das Reservoir 112 durch den Einlaßport 106 aufgenommen.
Das Reservoir 112 weist ein Volumen von Tinte 172 und
ein Volumen von Luft 174 auf. Der Akkumulator 170 wird
mit Luft befüllt
und dehnt sich aus und kontraktiert in einer Weise, um einen gewünschten Gegendruck
beizubehalten. Die Luft tritt in das Reservoir 112 durch
den Blasengenerator 176 ein. Der Blasengenerator umfaßt eine
Kugel 180 innerhalb eines Kanals. Wenn der Druck in dem
Reservoir einen bestimmten Pegel erreicht hat, ist der Druck auf
die Kugel 180 stark genug, um eine Bewegung einer Luftblase
zu ermöglichen
(z. B. durch Abheben der Kugel, um eine Bewegung einer Luftblase 178 zu
ermöglichen,
oder in einem anderen Ausführungsbeispiel,
um Luft durch einen Meniskus zwischen der Kugel und einer gerippten
Dichtung zu ziehen).
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Der
Gegendruck und die Position des Austrittsports bestimmen den Pegel
der Tinte, der in dem Stift 98b während eines Gleichgewichts
während
eines Umlaufprozesses beibehalten wird. Die Pumpwirkung der Pumpe 86 (siehe 4)
bewirkt, daß sich
der Akkumulator ausdehnt und der Blasengenerator 76 Luft
in das Reservoir 112 zuläßt. Der Druck innerhalb des
Reservoirs 112 ist negativer als der Druck in der Außenumgebung
um den Stift 98b. Wenn der Akkumulator voll ausgedehnt
ist, stellt der Blasengenerator 176 den Gegendruck ein.
Da der Druck des Stifts relativ zu der Außenumgebung immer negativer
wird, dehnt sich der Akkumulator aus und eine Blase von Luft wird
in den Stift gezogen.
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Unter
Bezugnahme auf 10 ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
ein Akkumulator 170 und ein Blasengenerator 176 implementiert.
Eine Herausforderung, die die Lebensdauer des Stifts 98b von 9 begrenzen
könnte,
ist, daß sich
Luft in einem Standrohrbereich zwischen dem Druckkopf 125 und
dem Filter 164 ansammeln kann. Eine solche Luft sammelt
sich in dem Standrohrbereich anhand des Entgasens der Tinte oder
der Blasen an, die sich ansammeln, während der Stift abfeuert. Wenn
sich zuviel Luft in dem Standrohr angesammelt hat, gelangt die Tinte
nicht durch das Filter zu dem Druckkopf. Der Stift 98c ermöglicht eine
längere
Stiftlebensdauer. Der Stift 98c umfaßt eine erste Reservoirkammer 112,
die Tinte von dem Einflußport 106 empfängt. Das
Filter 164 ist an der Basis der Reservoirkammer 112 positioniert.
Die Tinte gelangt durch das Filter 164 in eine zweite Reservoirkammer 113.
Dieses Volumen ist analog zu dem Standrohrbereich von Stift 98b.
Die Reservoirkammer 113 unterscheidet sich jedoch erheblich,
weil der Ausfluß 120 in
offener Kommunikation mit der Reservoirkammer 113 ist.
Um die Bedeutung dessen spezieller zu beschreiben, ist im Stift 98c der
Ausfluß des
Fluids am Port 120 direkt mit dem angrenzenden Raum zwischen
dem Filter 164 und dem Druckkopf 125 gekoppelt.
Ferner ist der Blasengenerator 176 ebenfalls in offener
Kommunikation mit der Reservoirkammer 113 zwischen dem Filtersieb 164 und
dem Druckkopf 125. Weiter noch ist der Akkumulator 170 ebenfalls
in direkter Kommunikation mit der Reservoirkammer 113 zwischen
dem Filter 164 und dem Druckkopf 125. Bei dem
Auslaßport 120,
der direkt mit der Reservoirkammer 113 gekoppelt ist, wird
Tinte und Luft durch das Filtersieb 164 in die zweite Reservoirkammer 113 von
der ersten Reservoirkammer 112 gezogen.
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Durch
Positionieren des Akkumulators 170 und des Blasengenerators 176 in
direkter Kommunikation mit der zweiten Reservoirkammer 113 wird
der Druck am Druckkopf 125 reguliert. Luft, die in die
Reservoirkammer 113 eintritt, umfaßt Blasen 117, die durch
den Blasengenerator 176 eintreten, Blasen 119 von
dem Akkumulator 170 und Blasen 121, die sich während einer
Entgasung von dem Druckkopf 125 ansammeln. Luft und Tinte
fließen
aus der Reservoirkammer 113 durch den Auslaßport 120.
Es wird verhindert, daß der
Sog am Auslaßport 120 aufgrund
des Regulierungseffekts des Blasengenerators 176 und Akkumulators 170 einen übermäßigen Druck
zieht. Es ist zu beachten, daß die
Luft nicht von der Reservoirkammer 113 in die Kammer 112 zurückfließt. Die
Luft kann jedoch unter einer Pumpkraft von der Kammer 112 zu 113 fließen.
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Neben
dem Vorteil des Erhöhens
der Nutzlebensdauer des Stifts stellt die Struktur des Stifts 98c ebenfalls
einen Weg für
einen Umlauf von Tinte bereit, damit sie sich entlang der Rückoberfläche des Druckkopfs
bewegen kann. Dementsprechend wird der Druckkopf 125 durch
die rückgeführte Tinte
gekühlt.
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Unter
Bezugnahme auf 11 umfaßt der Stift 98d bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ein schmales Reservoir 112. Zwei Platten 186, 188 sind nahe
zueinander beabstandet, so daß eine
Kapillarwirkung auf der Tinte zwischen den Platten eintritt. Die
Kapillarkraft nimmt typischerweise ab, während die Entfernung von dem
Druckkopf 125 zunimmt. Die Kapillarkraft zieht die Tinte
in den Druckkopf 125. Der Einflußport 106 befindet
sich auf einer niedrigen Höhe
des Reservoirs 112, während
der Ausflußport 120 sich
auf einer Höhe
nahe der Oberseite des Reservoirs 112 befindet. Die Position
des Ausflußports 120 zusammen
mit der Kapillarwirkung der Platten 186, 188 bestimmt
den vollen Pegel für
die Tinte in dem Reservoir 112. Ein solcher Plattenentwurf
und eine solche Positionierung des Einflußports und des Ausflußports stellen
sicher, daß der
Druckkopf 125 in dem Tintenzirkulationsweg umfaßt ist. Überschüssige Tinte
in dem System ermöglicht
einen kapillaren Anstieg der Tinte zum Pegel des Ausflußports 120. Der
Pegel des Ausflußports 120 ist
so konzipiert, um sich auf einem Pegel zu befinden, wo der Gegendruck
aufgrund des Kapillaranstiegs bei dem gewünschten Gegendruck-Setzpunkt
für den
Stift 98d ist (z. B. er befindet sich unterhalb des Pegels
des positiven Drucks). Ein überflüssiger Tinte-
und Lufteinfluß wird
durch den Ausflußport 120 abgezogen, wenn
die Tinte auf oder über
den Pegel des Ausflußports 120 ansteigt.
Dies verhindert, daß ein
Druck, der größer als
der gewünschte
Gegendruck-Setzpunkt ist, eintritt. Dementsprechend verhindert dies, daß das Volumen
zwischen dem Druckkopf 125 und dem Filter 164 überfüllt.
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Unter
Bezugnahme auf 12 sind bei noch einem weiteren
Ausführungsbeispiel
Stäbe 130 innerhalb
des Reservoirs 112 eines Stifts 98e positioniert.
Der Stift 98e umfaßt ähnliche
Teile und Funktionen wie der Stift 98d, der im Hinblick
auf 11 beschrieben ist. Die Stäbe 130 sind parallel
mit einer oberen Öffnung,
bei einer gemeinsamen Höhe 129 ausgerichtet,
die den Pegel 133 des Auslaßports 120 übersteigt.
Der Einlaßport 106 befindet
sich auf einem Pegel unterhalb eines Basispegels 135 der
Stäbe.
Bei einem Ausführungsbeispiel
sind die Stäbe 130 durchgehend.
Die Stäbe
sind eng voneinander beabstandet, wodurch eine Kapillarwirkung erzeugt wird,
die die Bildung eines Meniskus 137 zur Folge hat, der an
einem Pegel entlang der Stäbe
auftritt. Für
die Stäbe,
die näher
am Auslaß 120 positioniert sind,
ist der Meniskus im Vergleich zu jenen, die sich von dem Auslaß 120 weiter
weg befinden, geringfügig
niedriger. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Stäbe 130 hohle
Röhren,
in denen die Röhren
einen Durchmesser aufwei sen, der schmal genug ist, um die Kapillarwirkung
und einen Meniskus innerhalb jeder Röhre zu erzeugen. Die Kapillarkräfte innerhalb
der Kapillarröhren
bringen die Tinte innerhalb der Kapillarröhren auf einen Pegel, der typischerweise
höher als
der Pegel außerhalb
der Röhren
ist.
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Es
gibt mehrere Vorteile bezüglich
des Umlaufprozesses, der für
die Stiftausführungen
von 8 bis 12 implementiert ist. Ein Systembetrieb
ist gegenüber
Luft im Stiftreservoir 112, 113, in den Fluidwegen 82, 84 oder
dem Tintenvorrat 94 nicht empfindlich. Überschüssige Luft in dem System tritt
durch die Lüftungsöffnungen
in dem entsprechenden Tintenvorrat 94 aus. Ein weiterer
Vorteil ist, daß Tinte
innerhalb eines Reservoirs 112/113 und einem entsprechenden
Tintenvorrat 94 gerührt
und kontinuierlich gemischt wird. Das Rühren und Mischen verhindert
ein Absetzen von Tinte und speziell innerhalb der Tinte. Infolgedessen
sind die Pigmente innerhalb der Tinte einheitlich verteilt. Das
Rühren und
Mischen verhindert auch eine Kristallbildung der Tinte. Für das Ausführungsbeispiel
von 10 ist ein weiterer Vorteil, daß sich Tinte
in und aus dem Druckkopf 125 heraus, zurück zum Reservoir 112 und
dem Tintenvorrat 94 bewegt, wodurch der Druckkopf gekühlt wird.
Speziell der kontinuierliche Fluß von Tinte dient zum Kühlen der
Druckkopfdüsen-Abfeuerungswiderstände.
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In
einem System, das einen einzelnen Stift oder mehrere Stifte aufweist,
können
höhere
Fluidflußraten
einheitlich und dynamisch verhindert werden, indem die Geschwindigkeit
der Pumpe eingestellt wird. Eine alternative Übertragung ist implementiert,
um die Zahnradverbindung zu variieren, um die Pumprate, die an das
Fluidwegpaar 81 übertragen
wird, zu ändern.
Die Flußrate
kann auch durch Verändern
des Durchmessers der Fluidwege 82, 84 eingestellt
werden.
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Bei
einem Mehrstift-Ausführungsbeispiel
unterscheiden sich die Fluidflußraten
für einen
gegebenen Stift von jenen der anderen Stifte gemäß der unterschiedlichen Innendurchmesser des
Fluidwegs innerhalb der Aktivbereiche der Pumpenabschnitte für jeden
solchen Stift. Alternativ kann sich das Übersetzungsverhältnis, das
zum Pumpen von Tinte durch ein gegebenes Fluidwegpaar verwendet
wird, unterscheiden, um unterschiedliche Flußraten für die unterschiedlichen Stifte
zu erreichen. Ein Schwarzstift kann beispielsweise eine höhere Fluidrate
in dem zugeordneten Fluidwegpaar 81 erfordern. Die Fluidflußraten für alle Stifte
werden durch Einstellen der Motorgeschwindigkeit der Pumpe 86 gemeinsam
eingestellt. Es ist zu beachten, daß die Röhren, die für einen Stift verwendet werden,
um einen Abschnitt des zugeordneten Fluidwegpaars zu bilden, mit
dem Tintenvorrat versendet werden können, um mit jedem Tintenvorrat 94 ersetzt
zu werden. Somit sind die Röhrenlebensdauer
und Größe auf das
Volumen der Tinte in dem Tintenvorrat abgestimmt.
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Das
Umlaufsystem 80/90 wird ebenfalls bei einigen
Ausführungsbeispielen
verwendet, um einen anfänglich
trockenen Stift zu befüllen
oder um einen Stift, der bereits in Betrieb ist, anzusaugen. Bei
solchen Operationen wird die Pumpe rückwärts betrieben, wobei der Fluideingangsport 106 für einen
Ausfluß und
der Fluidausflußweg 120 für einen
Einfluß verwendet
wird. Es ist wünschenswert,
die Stiftlüftungsöffnung 126 während einer
solchen anfänglichen
Befüllung
oder einer solchen Ansaugoperation zu blockieren. Bei einer weiteren
Implementierung kann das System 80/90 anfänglich einen
Stift befüllen
oder ansaugen, wobei die Pumpe in die normale Vorwärtsrichtung
arbeitet. Bei einer solchen Implementierung ist es wünschenswert,
den Rückfluß so einzuschränken, daß ein Nettofluidfluß in dem
Stift positiv ist. Dies wird unter Verwendung eines Schlauchventils
entlang dem Rückweg 84 oder
einer anderen Stoppstruktur erreicht.