DE2948131A1

DE2948131A1 - Mit konstanter stroemungsgeschwindigkeit foerdernde pumpe

Info

Publication number: DE2948131A1
Application number: DE19792948131
Authority: DE
Inventors: Matahira Kotani; Masafumu Matsumoto
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1980-06-04
Also published as: JPS5574885A; US4263602A; DE2948131C2; JPS6232354B2

Description

Sharp K. K.

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Tintenzuführungssystem für einen Tintenstrahlschreiber bzw. -drucker, bei dem die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, und insbesondere eine mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe, die im Zusammenhang mit dem Tintenzuführungssystem verwendet wird.

In einen Tintenstrahlschreiber, bei dem die Ladungsmenge bzw. -amplitude der Tröpfchen gesteuert wird, ist eine mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit bzw. mit konstanter Fördermenge fördernde Tintenpumpe wichtig, um ein genaues, fehlerfreies Schreiben bzw. Drucken sicherzustellen. Darüberhinaus werden bei einem Tintenstrahlschreiber, bei den die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, diejenigen Farbtröpfchen, die nicht zum Druck- bzw. Schreibvorgang beitragen, in einer Strahlauffangrinne aufgefangen und dem Tintenzuführungssystem wieder zugeführt und nochmals verwendet zu werden. Daher ist bei einem Tintenstrahlschreiber, bei dem die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, ein zuverlässiges Umlaufsystera erforderlich.

Bei herkömmlichen Tintenstrahl Schreibern, bei denen die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, wird eine mit konstantem Druck fördernde Tintenpumpe verwendet, wobei die Masse und die Geschwindigkeit der Tintentröpfchen, die aus der Düse ausgestossen werden, in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Tinte, beispielsweise von der Viskosität der

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Tinte abhängen. Diese Schwankungen führen zu nicht sauberen, fehlerhaften Buchstaben bzw. Zeichen, die auf einem Aufzeichnungspapier geschrieben bzw. gedruckt werden. Darüberhinaus erfolgt die Tintenrückgewinnung beim herkömmlichen Tintenstrahlschreiber, bei dem die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, unter Ausnutzung der Schwerkraft. Dementsprechend ist die Tintenwiedergewinnung bzw. der Tintenumlauf nicht kontinuierlich bzw. stabil, wenn sich die Viskosität oder die Oberflächenspannung der Tinte ändert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe mit kleinen Abmessungen sowie ein Tintenzuführungssystem für einen Tintenstrahlschreiber, bei dem die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, zu schaffen, mit dem eine sichere und zuverlässige Zuführung der Tinte an die Düse möglich ist, ohne dass die Masse und die Geschwindigkeit der austretenden Tintentröpfchen variiert.

Die in Anspruch 1 angegebene, mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe löst die gestellte Aufgabe.

Mit dem in Anspruch 5 angegebenen Tintenzuführungssystem wird ebenfalls die gestellte Aufgabe gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Getnäss der vorliegenden Erfindung weist die Pumpe in einstükkiger Bauweise zwei Druckkammern auf, wobei eine durch das eine Ende eines Kolbens und die andere durch eine Membran abgeschlossen wird, die am anderen Ende des Kolbens befestigt ist. Die erste Druckkammer dient der Förderung der überschüssigen Tinte, die in einer Strahlauffangrinne des Tintenstrahldruckers, bei dem die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird, aufgefangen wird. Die zweite Druckkammer dient

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dazu, die Flüssigkeit mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit bzw. mit konstanter Fördermenge der Düse des Tintenstrahlschreibers bereitzustellen, bei dem die Ladungemenge der Tröpfchen gesteuert wird.

Die Erfindung wird nachsthend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Schlittenantriebsmechanismus eines Tintenstrahl Schreibers, bei dem die Ladungemenge der Tröpfchen gesteuert wird, Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Tintenzuführungesystems für einen Tintenstrahlschreiber, bei den eine Ausführungsform der erfindungsgemassen, mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernden Pumpe verwendet wird, und

Fig. 3 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Strömungsmenge pro Zeiteinheit der Tinte in Abhängigkeit von der Viskosität der Tinte wiedergibt, die bei dem erfindungsgemassen Tintenzuführungssystem verwendet wird.

Fig. 1 zeigt einen Schlittenantriebsmechanismus für einen Tintenstrahlschreiber, bei dem die Ladungsmenge der Tröpfchen gesteuert wird.

Auf Führungsschienen 3 gleitet ein Druck- bzw. Schreibkopf 1, der entlang eines Aufzeichnungspapieres 2 verschoben wird. Der Antriebsmechanismus umfasst einen Impulsmotor 5 (oder einen Gleichstrom-Servomotor), sowie einen Zugdraht 4 (oder einen Riemen), der um Hollen 6, eine Spannrolle 7 und den Impulsmotor 5 läuft. Der Zugdraht 4 ist am Schreibkopf 1 an einer bestimmten Stelle befestigt, so dass der Schreib-

JO kopf 1 hin und her verschoben wird.

Fig. 2 zeigt ein Tintenzuleitungssyetem für einen Tintenstrahlschreiber mit einer Ausführungsform einer mit konstan-

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ter Strömungsgeschwindigkeit fördernden Pumpe gemäss der vorliegenden Erfindung.

Am Schreibkopf 1 befindet sich eine Düse 8, aus der die über das Tintenzuleitungssystera herangebrachte Tintenflüssigkeit austritt. An der Düse 8 ist ein elektromechanischer Wandler 11 befestigt, der die Düse 8 mit einer vorgegebenen Frequenz in Schwingungen versetzt, so dass sich Farbtröpfchen 10 mit der vorgegebenen Frequenz bilden. Die auf diese Weise gebildeten Farbtröpfchen 10 werden in einem Ladekanal 12 in Abhängigkeit von einem Schreibinformationssignal selektiv aufgeladen. Vor dem Ladekanal 12 ist eine Abfühlelektrode 13 angeordnet, die feststellt, ob die Farbtröpfchen 10 richtig bzw. genau aufgeladen sind. Das Ausgangssignal der Abfühlelektrode 13 wird dazu verwendet, um das Anlegen des Ladesignals an den Ladekanal mit dem zur Bildung der Tröpfchen erforderlichen Rhythmus zu synchronisieren, wie dies an sich bekannt ist.

Die auf diese Weise aufgeladenen Farbtröpfchen 10 werden bei Durchlaufen eines mit einer konstanten Hochspannung erzeugten elektrischen Feldes, das zwischen zwei Ablenkelektroden 14, 15 gebildet wird, entsprechend der Ladungsmenge bzw. der Ladungsamplitude auf den Tröpfchen abgelenkt. Die abgelenkten Tintentröpfchen 10a gelangen auf das Aufzeichnungspapier 2, das auf einer Walze 17 liegt. Die zum Schreib- bzw. Druckvorgang nicht beitragenden Farbtröpfchen 10b werden nicht aufgeladen und gelangen in einer Strahlabflussrinne 16, um sie wieder verwenden zu können.

Die Ablenkelektroden 14 und 15, sowie die Strahlabflussrinne 16 können im Schreibkopf 1 untergebracht sein. Die Ablenkelektroden 14 und 15 lenken in senkrechter Richtung ab, und der Schreibkopf 1 wird in Querrichtung bzw. seitlich verschoben, so dass das gewünschte Muster bzw. die gewünschten Darstellungen in Punktmatrixform auf dem Aufzeichnungspapier 2 aufgebracht werden.

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Die sich in der Strahlabflussrinne 16 sammelnde Tinte gelangt über eine Leitung 37 zum Tintenzuführungssystem zurück. Die zurückgewonnene Tinte gelangt in eine mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe, die die Tinte mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit über eine Leitung 47 zur Düse 8 bringt. Eine mit konstanter Geschwindigkeit strömende Tinte ist unbedingt erforderlich, um ein zuverlässiges, genaues Schreiben sicherzustellen oder die Tröpfchenbildung zu stabilisieren.

Die mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe umfasst im wesentlichen zwei koaxiale Zylinderblücke 21 und 23, zwei koaxiale Kolben 26 und 32, sowie eine zwischen den Kolben 26 und 32 angeordnete Membran 24. Vom Zylinderblock 21 und dem Kolben 26 wird eine erste Druckkammer 28» und vom Zylinderblock 21, dem Kolben 26 und der Membran 24 wird eine zweite Druckkammer 29 gebildet. Der Druck in den Kammern 28 und 29 variiert mit der Hin- und Herbewegung der koaxialen Kolben 26 und 32, sowie der Membran 24.

Die Membran 24 ist mit einem Verstärkungsglied 23 gehalten und mittels des Kolbens 26 und des Verstärkungsglieds 23 am Kolben 32 befestigt. Der Hand der Membran 24 ist zwischen den Zylinderblöcken 21 und 23 befestigt. Wenn sich der Kolben 32 hin- und herbewegt, werden auch die Membran 24 und der Kolben 26 gleichzeitig mit dem Kolben 32 verschoben.

Der Kolben 32 steht mit einem zu einer Gleichstromspule 33 gehörenden Tauchkolben 34 in Verbindung. Die Gleichstromspule 33 bewirkt die Verschiebung dee Kolbens 32 nach rechts. Zwischen dem Zylinderblock 23 und einem Flanschbereich dee Kolbens 32 befindet sich eine Feder 33, die den Kolben 32 nach links drückt. Die Hublänge des Tauchkolbens 34 kann mit einer Einstellschraube 31 eingestellt bzw. verstellt werden. Das heiset, mit der Einstellschraube 31 lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit der Tinte einstellen, die von der mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernden'Pumpe

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gefördert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit kann auch durch Änderung der Frequenz eines Signals eingestellt bzw. verändert werden, das zur Erregung der GleichBtromspule 33 dient.

Die zweite Druckkammer 29 steht über ein Einlassventil 36 mit der Leitung 37 in Verbindung, um die in der StrahlabflUBsrille 16 aufgefangene Tinte in die Pumpe gelangen zu lassen. Die Tinte gelangt dann über ein Auslassventil 42 und eine Leitung 48 in einen Wiedergewinnungsbehälter 38 zurück. In den Wiedergewinnungsbehälter 38 gelangt die wiedergewonnene Tinte und frische Tinte,die von einem Tintenspeicher 50 mit einer TintenkartuBche 52 kommt. Im Wiedergewinnungsbehälter 38 ist ein Filter 39 vorgesehen. Die im Wiedergewinnungsbehälter 38 enthaltene Tinte gelangt über eine Leitung 40 und ein Einlassventil 30 in die erste Druckkammer 28.

über ein Auslassventil 43 gelangt Tinte mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit aus der ersten Druckkammer 28 in einen Druckspeicher 31» der einem Zylinder 49, ein elastisehes Element 41, beispielsweise einen Balgen oder eine Membran, eine Kappe 44 und eine Feder 45 umfasst. Der Rand des elastischen Elements 41 ist am Zylinder 49 befestigt, und es wird durch die Feder 45 und die Kappe 44 nach unten gedruckt. Der Druckspeicher 31 nimmt Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Strömungsmenge auf. Die mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit geforderte Tinte, in der keine Pulsationen auftreten, und die aus dem Druckspeicher 31 kommt, gelangt über ein Filter 27» ein elektromagnetisches Ventil 50 und die Leitung 47 zur Düse 8.

Wenn der Tauchkolben 34 von der Gleichstromspule 33 nach rechts verschoben wird, so bewegen sich auch die Kolben 32 und 26, sowie die Membran 24 nach rechts.

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Dabei steigt der Druck in der ersten Druckkammer 28 an, so dass die Kugel im Auslassventil 43 gegen die Federkraft der Feder nach oben gedrückt wird und die Tinte in den Druckspeicher 31 gelangt. Gleichzeitig erhöht sich auch der Druck in der zweiten Druckkammer 29« so dass die Kugel im Auslass-Kugelventil 42 in der in Fig. 2 dargestellten Anordnung* nach links gegen die Federkraft der Feder gedrückt wird und die Tinte über die Leitung 48 in den Wiedergewinnungsbehälter 38 gelangt.

Wenn der Tauchkolben 3^ um einen vorgegebenen Hub nach rechte verschoben wurde, wird die Gleichstromspule 33 entregt. Die Kolben 32 und 26, sowie der Tauchkolben 34 verschieben eich dann auf Grund der Federkraft der Feder 35 nach linke, bis der Tauchkolben 34 an die Spitze der Einstellschraube 5

15 anschlägt.

Wenn die Kolben 32 und 26, sowie die Membran 24 nach links verschoben werden, entsteht in der ersten Druckkammer 28 ein Unterdruck, so dass die Kugel des Einlass-Kugelventilβ 30 gegen die Federkraft der Ventilfeder nach oben gedruckt wird und Tinte aus dem Wiedergewinnungebehälter 38 über die Leitung 40 einströmt. Die Menge der aus dem Wiedergewinnungsbehälter 38 einströmende und an die Düse 8 gelanngenden Tinte ist durch die Verschiebelänge des Kolbens 26 und der Frequenz ihrer Hin- und Herbewegung festgelegt. Gleichseitig entsteht auch in der zweiten Druckkammer 29 ein Unterdruck, so dass die Kugel des Einlass-Kugelventils 36 gegen die Federkraft der Feder nach oben gedruckt wird und die überschüssige, in der Strahlabflussrinne 16 aufgefangene Tinte über die Leitung 37 einströmt.

Der zuvor beschriebene Vorgang wird wiederholt, und Tinte gelangt mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit zur Düse Θ, und die nicht zum Druckvorgang beitragende Tinte wird wiedergewonnen .

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Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit Q und des Drucks P (auf der Ordinate aufgetragen) der zur Düse 8 gelangenden Tinte von der Tintenviskosität *» (auf der Abszisse aufgetragen).

Die Tintenviskosität "^ ändert sich unvermeidlich bei Temperaturänderunßen oder wenn das Lösungsmittel für die Tinte verdunstet. Eine Änderung der Tintenviskosität ^J bewirkt auch eine Änderung bzw. Vibration des Strömungswiderstandes an der Düse 8. Wenn sich der Strömungswiderstand ändert, ändert sich jedoch auch in Abhängigkeit davon der Druck im Druckspeicher 31? und daher wird die Strömungsgeschwindigkeit Q konstant gehalten.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch zahlreiche Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne dass dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Claims

PATENTANWÄLTE

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Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter Prol. Representative« before the European Patent Office - Mandatalrea agrees prea !'Office european de· brevets

Dlpl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister

Dipl.-lng. F. E. Müller siekerwall 7

Triftstrasse 4, Siekerwall 7,

D-8000 MÜNCHEN 22 D-4800 BIELEFELD

1297-GER-T ^9. November 1979

MU/Dr.G.

SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka Japan

Mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe

Priorität: 30. November 1978, Japan, Ser. Nr. 148945/1978

Patentansprüche

1J Mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe, gekennzeichnet durch

- einen Zylinderblock (21),

- einen im Zylinderblock (21) angeordneten Kolben (26),

- eine erste Druckkammer (28), die vom Zylinderblock (21) und von dem einen Ende des Kolbens (26) gebildet wird,

- ein elastisches Element (24), das am anderen Ende des

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Kolbens (26) befestigt ist,

- eine zweite Druckkammer (29)« die vom Zylinderblock (21), dem Kolben (26) und den elastischen Element (24) gebildet wird,

- eine Antriebseinrichtung (32, 33» 34), die den Kolben (26) im Zylinderblock (21) hin- und herbewegt,

- ein erstes Einlassventil (30), das mit der ersten Druckkammer (28) in Verbindung steht und eine Flüssigkeit in diese einlässt, wenn der Kolben (26) in einer ersten Richtung verschoben wird,

- ein erstes Auslassventil (43), das mit der ersten Druckkammer (28) in Verbindung steht und Flüssigkeit aus der ersten Druckkammer (28) auslässt, wenn der Kolben (26) in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschoben wird,

- ein zweites Einlassventil (36), das mit der zweiten Druckkammer (29) in Verbindung steht und eine Flüssigkeit in die zweite Druckkammer (29) einlässt, wenn der Kolben (26) in der ersten Richtung verschoben wird, und

- ein zweites Auslassventil (42), das mit der zweiten Druckkammer (29) in Verbindung steht und Flüssigkeit aus dieser auslässt, wenn der Kolben (26) in der zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschoben wird.
2. Mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung (31), um den Hub des Kolbens (26) ia Zylinderblock (21) einzustellen.
3. Mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (32, 33, 34) folgende Teile umfasst:

- einen mit dem anderen Ende des Kolbens (26) in Verbindung stehenden Tauchkolben, und

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- eine Gleichstromspule (33), die den Tauchkolben (3*0 in der zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschiebt, wenn die Gleichstrotnspule (33) erregt wird.
4. Mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Feder (35) ₅ die den Kolben (26) in die erste Richtung drückt.
5. Tintenzuführungssystem für einen Tintenstrahldrucker, der eine Düse, aus der Tinte austritt, die vom Tintenzuführungssystem bereitgestellt wird, sowie eine Strahlabflussrinne (16) aufweist, in der sich aus der Düse ausgetretene, überschüssige Tintentröpfchen sammeln, um die überschüssige Tinte dem Tintenzuführungssystem wieder zuzuführen, gekennzeichnet durch

- einen Tintenbehälter (38), in dem sich Tinte befindet, sowie

- eine mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe, die folgende Teile umfasst:

- einen Zylinderblock (21),

- einen Kolben (26), der im Zylinderblock (21) angeordnet ist,

- eine erste Druckkammer (28), die vom Zylinderblock (21) und dem einen Ende des Kolbens (26) gebildet wird,

- ein elastisches Element (24), das am anderen Ende des Kolbens (26) befestigt ist,

- eine zweite Druckkammer (29) ι die vom Zylinderblock (21), dem Kolben (26) und dem elastischen Element (24) gebildet wird,

- eine Antriebseinrichtung (32, 33, 34),die den Kolben (26) im Zylinderblock (21) hin- und herverschiebt,

- ein erstes Einlassventil (30), das mit der ersten Druckkammer (28) und einer ersten, zum Tintenbehälter (38) führenden Leitung (40) in Verbindung steht und

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Tinte aus dem Tintenbehälter (38) in die erste Druckkammer (28) einlässt, wenn der Kolben (26) in einer ersten Richtung verschoben wird,

- ein erstes Auslassventil (42), das mit der ersten Druckkammer (28) und einer zweiten, zur Düse (8) führenden Leitung (4-7) verbunden ist, um die Tinte aus der ersten Druckkammer (28) zur Düse hin (8) auszulassen, wenn der Kolben (26) in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschoben wird,

- ein zweites Einlassventil (36), das mit der zweiten Druckkammer (29) und einer dritten, zur Strahlauffangrinne (16) führenden Leitung (37) in Verbindung steht, um die überschüssige Tinte aus der Strahlauffangrinne (16) in die zweite Druckkammer (29) einzulassen, wenn der Kolben (26) in der ersten Richtung verschoben wird, und

- ein zweites Auslassventil (42), das mit der zweiten Druckkammer (29) und einer vierten, zum Tintenbehälter (38) führenden Leitung (48) in Verbindung steht, um die überschüssige Tinte aus der zweiten Druckkammer (29) zum Tintenbehälter (38) hin auszulassen, wenn der Kolben (26) in der zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschoben wird.
6. Tintenzufuhrungssyetem flach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Druckspeicher (31)* der zwischen dem ersten Auslassventil (43) und der Düse (8) angeordnet ist.
7· Tintenzuführungssystem nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Filter (27), der zwischen den Druckspeicher (31) und der Düse (8) angeordnet ist.
8. Tintenzuführungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein elektromagnetisches Ventil (30), das zwischen dem Filter (27) und der Düse (6) ange ordnet ist.

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9. Tintenzuführungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis

8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit konstanter Strömungsgeschwindigkeit fördernde Pumpe eine Einstellschraube (51) aufweist, mit der der Hub des Kolbens (26) im Zylinderblock (21) eingestellt wird.
10. Tintenzuführungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis

9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (32, 33, 34) folgende Teile umfasst:

- einen mit dem anderen Ende des Kolbens (26) in Verbindung stehenden Tauchkolben (32, 34),

- eine Gleichstromspule, die den Tauchkolben (32,34)

in der zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung verschiebt, wenn die Gleichstromspule erregt wird, sowie

- eine Feder (35), die den Kolben (26) in die erste Richtung drückt.
11. Tintenzuführungssystem nach einem der Ansprüche 5 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (24) eine Membran ist, deren Rand am Zylinderblock (21) befestigt ist.

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