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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Tintenbehälter und ein Tintenzufuhrsystem zum Zuführen einer
geeigneten Menge von verschiedenfarbigen Tinten zu einem
Druckerkopf.
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Tintenbehälter, welche eine untere Wand, eine obere
Wand, sich zwischen der oberen und der unteren Wand
erstreckende Wände, einen Tintenzufuhranschluss in der
unteren Wand, einen Tintenzufuhrabschnitt, welcher mit
einem tintenaufnehmenden Element aus einem porösen Material
ausgefüllt ist, das mit Tinte getränkt ist, umfassen und
als einstückige Einheit ausgebildet sind, welche abnehmbar
an einem Druckkopf angebracht werden kann, sind
beispielsweise aus JP-A-57,100,088 und EP-A-0,041,777 bekannt.
Allerdings sind diese Tintenbehälter nicht zum Zuführen von
verschiedenfarbigen Tinten geeignet.
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In DE-A-3,336,815 wird ein Tintenzufuhrsystem
offenbart, welches vier getrennte Zufuhrabschnitte für
Tinte unterschiedlicher Farben umfasst. Allerdings ist bei
allen Dokumenten zum Stand der Technik der Raum zum
Erhalten und Aufbewahren von Tinte zur Gänze mit Tinte
befüllt. Nur im Fall maximaler Befüllung des Raums wird die
optimale, benötigte Tintenmenge bereitgestellt. Bei einem
geringeren Befüllungsgrad des Raumes, kann die
Tintenzufuhrmenge schwanken.
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US-A-4,095,237 offenbart ebenfalls einen
Tintenbehälter, welcher einen porösen Filter und ein Luftloch
umfasst. Wenngleich angeführt wird, dass der Filter den
Behälter nur zum Teil ausfüllen kann, lehrt US-A-4,095,237
nicht, wie dieser Filter, der diesen Behälter nur zum Teil
ausfüllt, angeordnet werden soll.
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Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen qualitativ hochwertigen und hochgradig
zuverlässigen Tintenbehälter und ein Tintenzufuhrsystem von
einfacher Bauart bereitzustellen, welche in der Lage sind,
stabile und geeignete Mengen von Tinte verschiedener Farben
zuzuführen und in geringerem Maße als frühere
Konstruktionen durch Änderungen der Umgebungsbedingungen wie etwa
Temperaturschwankungen beeinflusst wird.
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Demzufolge wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Tintenbehälter gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein
Tintenzufuhrsystem gemäß dem unabhängigen Anspruch 5
bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Merkmale des
Tintenbehälters und des Tintenzufuhrsystems gehen deutlich aus
den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Der Tintenbehälter zum Zuführen einer geeigneten
Menge von benötigter Tinte zu einem Rasterdrucker weist
eine untere Wand, eine obere Wand und sich dazwischen
erstreckende Wände auf. Der Tintenbehälter ist als
einstückige Einheit ausgebildet, welche abnehmbar auf einem
Druckerkopf angebracht ist, und ist mit einer Mehrzahl von
Tintenzufuhrsektionen ausgebildet, welche von den
Tintenwänden und Trennwänden zwischen den
Tintenzufuhrsektionen definiert werden. Jede der Tintenzufuhrsektionen
weist einen Tintenzufuhranschluss in der unteren Wand des
Behälters auf. Der Tintenbehälter umfasst ein
tintenaufnehmendes Element oder tintenaufnehmendes Mittel, welches
aus einem porösen Material gebildet ist, welches mit Tinte
getränkt ist, in jeder der Tintenzufuhrsektionen. Ferner
enthalten die Tintenzufuhrsektionen Tinte unterschiedlicher
Farben. Jede Tintenzufuhrsektion weist ein Luftloch darin
auf, welches mit Luft in einem Raum kommuniziert, der
zwischen dem tintenaufnehmenden Element und mindestens
einer Wand der Tintenzufuhrsektion gebildet wird, derart,
dass sich das tintenaufnehmende Element in einem Abstand
von der mindestens einen Wand der Tintenzufuhrsektion
befindet.
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Der Tintenzufuhrtank kann in einem Rasterdruckerkopf
verwendet werden.
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Ferner ist der Tintenzufuhranschluss vorzugsweise
angeordnet, um Tinte vom tintenaufnehmenden Mittel zu
empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass das
tintenaufnehmende Mittel eine Mehrzahl tintenaufnehmender Elemente
umfasst, welche derart angeordnet sind, dass Tinte von
einem zum anderen fließen kann, wobei das tintenaufnehmende
Element vorteilhafterweise Poren mit unterschiedlichem
durchschnittlichen Durchmesser aufweist, derart, dass der
durchschnittliche Durchmesser der Poren in Richtung des
Tintenzufuhranschlusses kleiner wird.
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Vorzugsweise weisen die tintenaufnehmenden Elemente
entsprechende Oberflächen auf, welche in direktem Kontakt
miteinander stehen.
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Das tintenaufnehmende Mittel kann in der Nähe des
Tintenzufuhranschlusses zusammengedrückt sein.
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Der Tintenzufuhrbehälter kann mindestens eine innere
Wand aufweisen, von der nur ein Abschnitt das
tintenaufnehmende Mittel berührt, so dass der übrige Abschnitt der
inneren Wand vom tintenaufnehmenden Mittel beabstandet ist.
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Das tintenaufnehmende Mittel verringert die
Wahrscheinlichkeit, dass Staubteilchen in den kapillaren
Tintenweg gelangen. Überdies kann Luft, welche durch
Kapillarkraft in die Tinte gezogen wurde, daraus durch eine
Tintesammelrille oder Tintensammelrillen entweichen,
während letztere dazu dienen kann(können) zu verhindern,
dass sich übermäßige Mengen von Tinte auf der fernen
Endoberfläche des Drahtführungsmittels ansammeln.
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Die Erfindung wird in den beiliegenden Zeichnungen
lediglich beispielhaft dargestellt. Es zeigen:
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Fig. 1 eine in Einzelteile auseinandergezogene
perspektivische Ansicht eines Druckerkopfes,
welcher einen erfindungsgemäßen Tintenbehälter
umfasst;
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Fig. 2 eine in Einzelteile auseinandergezogene
perspektivische, zum Teil weggeschnittene Ansicht einer
Tintenzufuhrsektion des Tintenbehälters und der
Tintenzufuhrführung, welche einen Teil des
Druckerkopfes aus Fig. 1 bildet;
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Fig. 3 eine Seitenansicht, welche die Art und Weise
veranschaulicht, auf welche der Tintenbehälter in
einem Kopfkörper des Druckerkopfes aus Fig. 1
angebracht ist;
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Fig. 4 eine in Einzelteile auseinandergezogene
perspektivische Ansicht einer Tintenführung, welche mit
einem erfindungsgemäßen Tintenbehälter oder einem
erfindungsgemäßen Tintenzufuhrsystem verwendet
werden kann;
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Fig. 5 eine in Einzelteile auseinandergezogene, zum Teil
weggebrochene perspektivische Ansicht eines
Tintenbehälters, welcher den Anmeldern bereits
bekannt war;
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Fig. 6 eine schematische Ansicht, um die Art und Weise
zu veranschaulichen, auf welche Luft, welche im
Tintenbehälter aus Fig. 5 eingeschlossen ist,
expandiert wird;
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Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Sieben-Spalten-
Druckers, um eine Anordnung von Drähten desselben
zu veranschaulichen, und
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Fig. 8 eine in Einzelteile auseinandergezogene
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform
einer Tintenzufuhrsektion eines Tintenbehälters
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Fig. 5 und 6 der beiliegenden Zeichnungen
veranschaulichen eine Tintenbehälterkonstruktion, welche den
Anmeldern bereits zuvor bekannt war, umfassend ein mit
Tinte getränktes Element 160, beispielsweise aus einem
porösem Material, welches einen Behälter 140 ausfüllt. Die
Tintenbehälterkonstruktion aus Fig. 5 und 6 ist von
einfacher Gestalt und kann unter geeigneter
Kapillaranziehung durch das mit Tinte getränkte Element 160 eine
geeignete Menge Tinte zu einem Druckerkopfkörper zuführen.
Das Element 160 kann mit einer großen Menge Tinte getränkt
sein, während es das unerwünschte Ausströmen von Tinte aus
einem Luftloch 142 im Behälter 140 und aus einem
Tintenzufuhranschluss 141 verhindert.
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Wenn Tinte aus dem Tintenbehälter 140 von einer
derartigen Bauart zugeführt wird, wird die Tinte in jenem
Tintenbehälter, welcher fern von dem Tintenzufuhranschluss
angeordnet ist, zum Tintenzufuhranschluss 141 hinbewegt,
unter einer Druckdifferenz, welche sich zwischen der Tinte
in der Nähe des Tintenzufuhranschlusses 141 und der davon
entfernt befindlichen Tinte entwickelt, wenn die
Kapillaranziehung des mit Tinte getränkten Elements 160 in der Nähe
des Tintenzufuhranschlusses 141 in Folge des
Tintenverbrauchs ansteigt. Wie jedoch bei porösen Materialien zu
sehen ist, werden, wenn die Menge der zur Tränkung
verwendeten Tinte gesenkt wird, mit Tinte getränkte Elemente im
Allgemeinen einem erhöhten Widerstand gegenüber dem
Tintenfluss und der Tatsache ausgesetzt, dass unterbrochene
Tintenwege das reibungslose Fließen der Tinte verhindern.
Wird der Tintenstrom verhindert, ehe ein Druckunterschied
erzeugt wird, der hoch genug ist, um die Tinte in den
Tintenbehälter 140 zu bewegen, so bleibt die von dem
Tintenzufuhranschluss 141 fern befindliche Tinte an Ort und
Stelle und unbenutzt, was eine kurze Tintenzufuhrdauer zur
Folge hat.
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Wie in Fig. 6 schematisch dargestellt wird, weist
der Tintenbehälter 140 häufig darin eingeschlossene
Luftblasen oder -schichten auf. Wenn unter derartigen
Umständen die Umgebungstemperatur ansteigt oder der
atmosphärische Druck gesenkt wird, wird eine Luftschicht
143, welche direkt mit dem Luftloch 142 kommuniziert,
expandiert und aus dem Luftloch 142 abgegeben, wie durch
Pfeile A angezeigt wird, ohne die zum Tränken verwendete
Tinte mit jeglichem Druck zu beaufschlagen, wohingegen eine
Blase 144 aus zur Gänze eingeschlossener Luft expandiert
wird, wie durch die Pfeile B angezeigt wird, und somit die
umliegende Tinte bewegt. Nach Eintreffen einer derartigen
Luftblase 144 an dem Tintenzufuhranschluss 142 kann das
resultierende unerwünschte Ausströmen von Tinte bewirken,
dass ein Blatt von Druckpapier durch einen Tintenfleck
verschmiert wird, oder ermöglichen, dass Tinte in den
Druckerkopfmechanismus gelangt und eine Fehlfunktion von
letzterem herbeiführt.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist demnach,
eine Konstruktion vorzusehen, bei welcher die Tintenzufuhr
weniger stark durch Schwankungen der Temperatur- und
anderer Umgebungsbedingungen beeinflusst wird.
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Bei einem Drucker, der sich der vorliegenden
Erfindung bedient, ist ein Druckerkopf zur Verwendung in
einem Mehrfarbendrucker ausgebildet. Eine Bewegung wird vom
Kopf eines derartigen Druckers oder von einem Blatt
Druckpapier oder von beiden ausgeführt, wobei ein Draht,
welcher einer gewünschten Farbe entspricht, gegen das
Druckpapier an einer vorgegebenen Position davon geführt
wird, um einen Tintenpunkt zu bilden. Auf diese Weise
können gewünschte Zeichen und Figuren durch Wiederholen des
oben genannten Zyklus erzeugt werden. Bei einem derartigen
Farbbilddrucker, der verschiedenfarbige Tinten verwendet,
kann ein Blatt Druckpapier (oder anderes Material) durch
einen Druckerkopf in einer Richtung, welche auf die
Vorschubrichtung des Druckpapiers normal steht, abgetastet
werden, um eine Einpunktlinie in einer Abtastbewegung zu
bilden, und das Druckpapier kann in Zeilenabständen
vorgeschoben werden, um Bilder aufzuzeichnen. Die Konstruktion
eines Mehrfarbendruckers wird in Fig. 7 schematisch
dargestellt. Ein Druckerkopf 70 ist in die Richtungen des
Pfeils X hin- und herbewegbar, und ein Blatt Druckpapier
(oder anderes Material) 71 wird allmählich in
Einzeilenabständen in Richtung eines Pfeiles Y vorgeschoben. Eine
geordnete Anordnung aus Drahtpositionen 72, 73, 74, 75 auf
dem Druckerkopf 70 erstreckt sich in einer geraden Linie,
welche in einem Winkel θ in Bezug auf die Abtastrichtungen
X geneigt ist, wobei die Drahtpositionen in der Richtung Y
in einem Abstand von Lsinθ angeordnet sind. Drähte für
gelbe Tinte, magentarote Tinte, zyanfarbene Tinte und
schwarze Tinte (nicht dargestellt) sind an den Positionen
72, 73, 74 bzw. 75 angeordnet, um den Farbdruck ohne
jegliche unerwünschte Farbvermischung durchzuführen. Da zum
Bilden von Mischfarben ein Punkt einer Farbe auf einen
Punkt einer anderen Farbe aufgetragen wird, neigen
Mehrfarbenbilddrucker im Allgemeinen zu unerwünschter
Farbvermischung, da die Tinte der vorhergehenden Farbe auf
den Draht aufgebracht wird, welcher die Tinte der
nachfolgenden Farbe trägt. Bei der Druckerkonstruktion aus
Fig. 7 wird gelbe Tinte, bei der es sich um die Tinte
handelt, welche der Farbe nach am meisten durch
andersfarbige Tinten beeinflusst wird, zuerst auf das Druckpapier
aufgetragen, um zu verhindern, dass die andersfarbigen
Tinten auf die Spitze des Drahtes, welcher die gelbe Tinte
trägt, aufgetragen werden, wodurch das Vermischen der
gelben Tinte mit den andersfarbigen Tinten vermieden wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie
einen Tintenbehälter oder ein Tintenzufuhrsystem eines
Druckerkopfes, und es wird daher keine weitere detaillierte
Beschreibung der gesamten Druckerkonstruktion
bereitgestellt.
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Fig. 1 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene
perspektivische Ansicht eines Druckerkopfes mit einem
Tintenbehälter oder Tintenzufuhrsystem gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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Der Tintenbehälter 2 ist durch eine Halterung abnehmbar an
der Oberseite eines Druckerkopfkörpers 1 angebracht. Der
Tintenbehälter 2 ist eine Doppelkonstruktion, bestehend aus
einem Tintenbehälter 2b zum Aufnehmen einer schwarzen Tinte
und einem Tintenbehälter 2a, welcher in drei Abschnitte für
farbige Tinten unterteilt ist. Die Tinten sind in mit Tinte
getränkten Elementen 61, 62 (Fig. 2) aus einem porösen
Material, welche im Tintenbehälter 2 enthalten sind,
bereitgestellt.
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Für jede Tinte weist der Druckerkopfkörper 1 an
seinem vorderen Abschnitt eine Tintenzufuhrführung 12
(Fig. 2) auf, welche Tintenführungsrillen 12b mit Enden
aufweist, welche zum jeweiligen mit Tinte getränkten
Element 62 hinführen, und eine Drahtführung 13 (Fig. 4),
welche ein Drahtführungsloch 13a zum Führen der Spitze oder
des fernen Endabschnittes eines entsprechenden Druckdrahtes
(nicht dargestellt) darin aufweist.
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Demnach werden, wie aus Fig. 1 hervorgeht, vier
Tintenbehälter und zugeordnete Drähte usw. bereitgestellt,
um jedoch die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen,
wird im Normalfall nur auf einen einzigen Tintenbehälter
und seinen zugeordneten Draht usw. Bezug genommen.
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Die Tintenzufuhrführung 12 und die Drahtführung 13,
welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen,
bilden gemeinsam einen Tintenweg vom Tintenbehälter 2 zum
fernen Endabschnitt des Drahtes. Der in Fig. 1 und 2
dargestellte Druckerkopf ist zur Verwendung in einem
Vierfarbendruckerplotter oder in einem
Vierfarbenbilddrucker ausgebildet, und vier Drähte werden verwendet,
welche der jeweiligen der vier Farben entsprechen.
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In einer Standby-Stellung ist der ferne Endabschnitt
des Drahtes hinter einer fernen Endoberfläche 13c (Fig. 4)
der Drahtführung 13 angeordnet, und die Länge des Drahtes
wird derart gewählt, dass ein Tintenmeniskus, welcher in
einem vorderen Abschnitt des Drahtführungsloches 13a
gebildet wird, das ferne Ende des Drahtes abdeckt.
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Eine Tintenführungsbaueinheit, welche die
Tintenzufuhrführung 12 und die Drahtführung 13 umfasst, wird mit
Bezugnahme auf Fig. 4 ausführlicher beschrieben.
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Eine Tintenzufuhrführung 12" weist ein mittiges Loch
12"f zum Führen des fernen Endabschnittes des Drahtes auf.
Die Tintenzufuhrführung 12" weist auch eine axiale
Tintenführungsrille 12"b auf, welche zum mit Tinte getränkten
Element 62 führt. Die Tintenführungsrille 12"b weist eine
Breite und eine Tiefe auf, welche derart gewählt sind, dass
Tinte vom Tintenbehälter 2 stabil zugeführt wird, wie
später beschrieben wird. Die Tintenzufuhrführung 12" weist
auf einer vorderen Oberfläche 12" davon eine kreisförmige
Rille 12"a auf, welche mit der Tintenführungsrille 12"b
über einen inneren Abschnitt (nicht dargestellt)
kommuniziert. Die Drahtführung 13 weist ein nahes Ende 13d davon
auf, welche in der kreisförmigen Rille 12"a angeordnet ist.
Zwischen dem Draht und der Umfangsoberfläche, welche das
Drahtführungsloch 13a in der Drahtführung 13 definiert,
befindet sich nur ein kleiner Zwischenraum. Die Tinte wird
unter Kapillaranziehung aus dem Tintenbehälter 2 durch die
Tintenführungsrillen 12b, 12"b in der Tintenzufuhrführung
12, 12" und durch die Drahtführung 13 zum fernen
Endabschnitt des Drahtes geführt.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform des
Tintenbehälters 2 wird nunmehr mit Bezugnahme auf Fig. 2 im
Detail beschrieben. Fig. 2 stellt ein Tintenzufuhrsektion
des erfindungsgemäßen Tintenbehälters 2 dar.
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Der Tintenbehälter 2, oder jeder Tintenbehälter 2a,
2b, umfasst einen Tintenbehälterkörper 40, zwei gestapelte
mit Tinte getränkte Elemente 61, 62 aus einem porösen
Material, welche im Raum im Tintenbehälterkörper 40
angeordnet sind, um letzteren auszufüllen, und einen Deckel
50. Die mit Tinte getränkten Elemente 61, 62 werden bei
einem Druck unter dem atmosphärischen Druck im Bereich von
5 bis 10 mmHg mit Tinte getränkt, so dass Luft, welche in
den porösen, mit Tinte getränkten Elementen zurückbleibt,
möglichst weit verringert wird, um die Menge an zur
Tränkung verwendeter Tinte zu erhöhen. Der
Tintenbehälterkörper 40 weist eine Unterseite 40a auf, welche mit einem
vorderen Tintenzufuhranschluss 41 und einer vorderen Wand
40b versehen ist, welche ein Luftloch 42 aufweist, das in
einem abgestuften Abschnitt davon abgegrenzt ist. Der
Tintenzufuhranschluss 12 weist einen Arm 12d auf, welcher
in den Tintenzufuhranschluss 41 eingeschoben ist und vom
Druckerkopfkörper 1 vorragt. Die Unterseite 40a des
Tintenbehälterkörpers 40 weist einen erhabenen Abschnitt 44 auf,
in welchem eine Mehrzahl Schlitze 45a, 45b, 45c vorgesehen
sind, welche mit dem Tintenzufuhranschluss 41
kommunizieren. Die Schlitze 45a, 45b, 45c sind den
Tintenzufuhrrillen 12b, welche im Arm 12d der Tintenzufuhrführung
12 vorgesehen sind, gegenüberliegend angeordnet und
kommunizieren mit diesen. Wenngleich nicht dargestellt,
sind die Schlitze 45a, 45b zusammengefügt, um einen
einzigen Schlitz zu bilden, welcher die Tinte gemeinsam mit
dem Schlitz 45c in die Tintenzufuhrrillen 12b führt. Der
Tintenbehälterkörper 40 weist auch eine Seitenwand 40c auf,
welche auf ihrer inneren Wand eine Mehrzahl senkrechter
Rippen 47 aufweist, welche untere Enden aufweisen, welche
gegen die Unterseite 40a gehalten werden, und obere Enden,
welche außer Kontakt mit dem Behälterdeckel 50 gehalten
werden. Der Tintenbehälterkörper 40 weist ferner eine
vordere Abteilung 48 auf, welche hinter dem Luftloch 42 und
vor dem Tintenzufuhranschluss 41 angeordnet ist, wobei die
vordere Abteilung 48 ein Ende aufweist, welches an die
Seitenwand 40c angefügt ist. Der Behälterdeckel 50 weist
auf einer unteren Oberfläche 50a davon eine Mehrzahl von
Längsrippen 51 auf.
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Der Raum oder das hohle Innere, welcher(s) durch die
untere Wand 40a, die seitliche Wand 40c, die Abteilung 48
und den Deckel 50 des Tankkörpers 50 definiert wird, nimmt
darin die beiden porösen Elemente 61, 62 als doppelte Lagen
auf, welche nur mit der erhabenen Oberfläche 44 der unteren
Wand 40a, den senkrechten Rippen 47 der seitlichen Wand
40c, der Abteilung 48 und den Rippen 51 des Deckels 50 in
Kontakt gehalten werden. Die porösen Elemente 61, 62 weisen
verschiedene durchschnittliche Lochgrößen oder -durchmesser
auf. Das poröse Element 61, welches einen größeren
durchschnittlichen Lochdurchmesser aufweist, wird an der
Oberseite des anderen porösen Elements 62 angeordnet. Somit
besteht das poröse Element 62, welches sich näher bei dem
Tintenzufuhranschluss 41 befindet, aus einem porösen
Material, welches einen kleineren durchschnittlichen
Lochdurchmesser als jenen des porösen Elements 61 aufweist,
während das poröse Element 61, welches weiter von dem
Tintenzufuhranschluss 41 entfernt angeordnet ist, einen
größeren durchschnittlichen Lochdurchmesser als jenen des
porösen Elements 62 aufweist.
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In der auf diese Weise konstruierten
Tintenführungsbaueinheit und in dem auf diese Weise konstruierten
Tintenbehälter ist die Kapillaranziehung entlang dem Tintenweg
allmählich größer, das heißt, allmählich vom porösen
Element 61, welches den größeren durchschnittlichen
Lochdurchmesser aufweist, zum porösen Element 62, welches
den kleineren durchschnittlichen Lochdurchmesser aufweist,
und von dort zu den Tintenführungsschlitzen 45a, 45b, 45c,
welche in der erhabenen Oberfläche 44 der Unterseite 40a
des Tintenbehälterkörpers 40 vorgesehen sind, und so zu den
Tintenführungsrillen 12b, welche im Tintenzufuhrführungsarm
12d vorgesehen sind, und von da zu Zwischenräumen zwischen
der Tintenzufuhrführung 12 und der Drahtführung 13 und
schließlich zu dem Zwischenraum zwischen der
Tintenzufuhrführung 12 und dem Draht und dem Zwischenraum zwischen der
Drahtführung 12 und dem Draht. Die oben genannte
Kapillaranziehungseinstellung kann durch Bereitstellen der
folgenden Abmessungen erreicht werden:
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Durchschnittlicher Lochdurchmesser des
porösen Elements 61 0,4 mm
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Durchschnittlicher Lochdurchmesser des
porösen Elements 62 0,3 mm
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Breite jedes der Tintenführungsschlitze
45a, 45b, 45c 0,12 mm
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Breite der Tintenführungsrillen 12b 0,1 mm
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Zwischenräume zwischen der
Tintenzufuhrführung 12 und der Drahtführung 13 0,1 mm
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Zwischenraum zwischen der Oberfläche,
welche das Drahtführungsloch 13a definiert,
und dem Draht 0,011 mm
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Eine Konstruktion zum abnehmbaren Anbringen des
Tintenbehälters 2 wird mit Bezugnahme auf Fig. 1 und 3
beschrieben.
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Der Druckerkopfkörper 1 weist einen Kopfrahmen 30
auf, welcher Seitenwände umfasst, die sich von oberen und
hinteren Abschnitten des Druckerkopfkörpers 1 weg
erstrecken und als Halterungsstütze 31 dienen. Jede der
Seitenwände der Halterungsstütze 31 weist ein
Halterungsstützenloch 32, eine Blattfeder 36, welche durch zwei
senkrechte Ausnehmungen 33a, 33b in der Halterungsstütze 31
definiert wird und welche ein Halterungsbefestigungsloch 34
aufweist, und einen Führungsschlitz 35 auf. Eine Halterung
70a weist auf jeder ihrer entgegengesetzten Seiten einen
zylindrischen Vorsprung 71a auf, welcher drehbar in einem
Halterungsstützenloch 32 im Kopfrahmen 30 angebracht ist,
und einen halbkugelförmigen Vorsprung 72a, welcher in einem
Halterungsbefestigungsloch 34 einzugreifen imstande ist.
Jeder der Tintenbehälter 2a, 2b weist eine Seite auf,
welche näher bei der entsprechenden Halterungsstütze 31
angeordnet ist und einen zylindrischen Vorsprung 49
aufweist, welcher mit einer unteren Kante des
entsprechenden Führungsschlitzes 35 einzugreifen imstande ist.
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Der Tintenbehälter 2 kann auf folgende Weise an der
Halterung 70a befestigt und davon gelöst werden.
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Die Halterung 70a wird in der in Fig. 3
dargestellten Position gelagert, und der Tintenbehälter 2 wird
in die Halterung 70a in der Richtung des Pfeiles C
eingeschoben. Zu dieser Zeit muss der Tintenbehälter 2
nicht exakt in der Halterung 70a positioniert werden und
kann somit einfach in die Halterung 70a eingeschoben
werden. Dann wird die Halterung 70a in Richtung des Pfeiles
D gedreht, um den Vorsprung 49 auf jeder der Seiten des
Tintenbehälters 2 in Kontakt mit einer Kante des
entsprechenden Führungsschlitzes 35 im Kopfrahmen 30 zu
bringen, woraufhin der Tintenbehälter 2 in Bezug auf den
Kopfrahmen 30 positioniert wird.
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Der Tintenzufuhranschluss 41 wird nun richtig
oberhalb des Arms 12d der Tintenzufuhrführung 12
positioniert, welcher nach oben aus dem Druckerkopfkörper 1
vorragt. Eine fortgesetzte Drehbewegung der Halterung 70a
bewirkt, dass der Arm 12d in den Tintenzufuhranschluss 41
eingreift und in den Tintenbehälter 2 eingeschoben wird.
Der halbkugelförmige Vorsprung 72a auf jeder Seite der
Behälterhalterung 70a kommt mit den Blattfedern 36 zum
Eingriff und spreizt diese auseinander. Die
halbkugelförmigen Vorsprünge 72a greifen schließlich in die
Befestigungslöcher 34 in den Blattfedern 36 ein, woraufhin
die Blattfedern 36 zu den vertikalen Positionen
zurückkehren, um die Halterung 70a sicher in ihrer Position
festzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt sind die
Tintenführungsschlitze 45a, 45b, 45c in der unteren oder inneren
Wandoberfläche 40a des Tintenbehälters 2 den
Tintenführungsrillen 12b im Arm 12d der Tintenzufuhrführung 12
gegenüberliegend angeordnet und bilden auf diese Weise
einen Teil des Tintenwegs vom Tintenbehälter 2 zum
Druckerkopfkörper 1. Der Tintenbehälter 2 kann in einem Verfahren,
welches das umgekehrte des oben beschriebenen
Befestigungsverfahrens ist, entfernt werden.
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Beim Betrieb ragt das ferne Ende des Drahtes durch
den Tintenmeniskus, führt Tinte darauf mit und berührt ein
Blatt Druckpapier (nicht dargestellt), um die Tinte auf das
Druckpapier zu übertragen. Ist der Draht in einer Standby-
Position, so ist das ferne Ende davon innerhalb der fernen
Endoberfläche 13c der Drahtführung 13 angeordnet, so dass
ein Tintenmeniskus vor dem fernen Ende des Drahtes gebildet
wird. Demzufolge wird Tinte immer wieder am fernen Ende des
Drahtes aufgebracht, während letzterer vorgeschoben und
zurückgezogen wird. Der Transfer von Tinte zum fernen Ende
des Drahtes und andere Einzelheiten eines
Tintendrahtrasterdruckverfahrens werden in EP-A-97009 beschrieben und
daher hier nicht ausführlicher beschrieben.
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Jedwede überschüssige Tinte auf der fernen
Endoberfläche 13c der Drahtführung 13 wird unter Kapillarwirkung
in - dem Querschnitt nach - V-förmige Sammelrillen 13b
(Fig. 3) gezogen, welche in der vorderen und den
seitlichen Oberflächen der Drahtführung 13 vorgesehen sind,
und wird zur Tintenzufuhrführung 12 zurückgeführt, ohne das
Druckpapier zu verschmieren. Die Rillen 13b sind demnach in
der fernen Endoberfläche der Drahtführung 13 vorgesehen und
kommunizieren mit dem Drahtführungsloch 13a. Wie aus Fig.
3 hervorgeht, erstrecken sich die Rillen 13b zum äußeren
Umfang der Drahtführung 13, um zur Umgebung hin offen zu
sein.
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Der Betrieb des Tintenzufuhrmechanismus des oben
genannten Tintendrahtrasterdruckerkopfes wird nunmehr
beschrieben.
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Um eine geeignete Punktdichte zu erzielen, ist es
erforderlich, eine geeignete Tintenmenge stabil am fernen
Ende des Drahtes aufzubringen. Daher sollte das
Drahtführungsloch 13a eine geeignete Größe in der Nähe des
fernen Endes des Drahtes aufweisen, und eine geeignete
Tintenmenge, ohne Überschuss oder Mangel an Tinte, sollte
aus dem Tintenbehälter 2 zugeführt werden.
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Bei der oben beschriebenen Druckerkopfkonstruktion
setzt sich der Tintenführungsweg vom Tintenbehälter 2 zu
einer Position in der Nähe des fernen Endes des Drahtes aus
Schlitzen, Rillen und Zwischenräumen zusammen. Durch Wählen
geeigneter Abmessungen der Breiten der Schlitze, Rillen und
Zwischenräume kann die zum Drucken erforderliche
Tintenmenge unter Kapillaranziehung zum fernen Ende des Drahtes
geführt werden, ohne ein Überlaufen zu bewirken. Da die
Zwischenräume zwischen der Drahtführung 13 und der
Tintenzufuhrführung 12 bemessen werden können, um Tinte unter
Kapillaranziehung darin zurückzuhalten, kann eine geeignete
Menge Tinte zugeführt werden, auch wenn die Tintenzufuhr
von den Tintenzufuhrrillen 12b auf Grund erhöhten
Tintenverbrauchs reduziert ist.
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Die Abmessungen der Tintenzufuhrrillen und -
zwischenräume, die Lochdurchmesser der porösen Elemente 61,
62 und die Breiten der Schlitze 45a, 45b, 45c werden derart
gewählt, dass die Kapillaranziehung entlang dem Tintenweg
progressiv größer wird. Daher wird die Tintenzufuhr auf dem
Tintenweg nicht unterbrochen, wie unten beschrieben wird.
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Die Tinte aus dem Tintenbehälter 2 wird mit
Fortdauer des Druckvorgangs verbraucht, Tinte fließt aus
dem porösen Element 62 durch die Tintenführungsrillen 12b,
oder durch die Tintenführungsrillen 12b und die Schlitze
45a, 45b, 45c, in den Druckerkopfkörper 1. Da sich die
Tinte zu jenem Zeitpunkt quer über das poröse Element 62
bewegt, ist die Entfernung, welche die Tinte durch das
poröse Element 62 zurücklegt, gering und es kommt zu keiner
Unterbrechung des Tintenflusses. Wenn Tinte im porösen
Element 62 verbraucht wird, kommt es sofort zu einer
Druckdifferenz zwischen der Tinte im porösen Element 61 und
der Tinte im porösen Element 62, in Folge des Unterschieds
ihrer durchschnittlichen Lochdurchmesser, und dieselbe
Tintenmenge, welche verbraucht wird, wird aus dem porösen
Element 61 zum pörosen Element 62 zugeführt. Zu diesem
Zeitpunkt kommt es zu keiner Unterbrechung des
Tintenflusses, da sich die Tinte quer im und über das poröse
Element 61 bewegt. Die Tintenmenge, welche im porösen
Element 62 festgehalten wird, entspricht somit im
Wesentlichen jener, die abgegeben wurde. Daher wird mit Fortdauer
des Druckvorgangs zunächst die Tinte im porösen Element 61
und dann die Tinte im porösen Element 62 aufgebraucht.
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Der Tintenführungsmechanismus im Druckerkopfkörper
funktioniert derart, dass er denselben Vorteil ermöglicht.
Wenn der Tintenfluss im Tintenweg auf Grund von Vibrationen
oder dergleichen unterbrochen wird, wird eine Tintenmasse,
welche auf diese Weise unterbrochen wurde, vorwärts bewegt,
bis sie mit einer vorhergehenden Tintenmasse verbunden ist,
da die Kapillaranziehung im Tintenweg größer als im
Tintenbehälter ist. Da die Kapillaranziehung in der Nähe des
fernen Endes des Drahtes größer als in jenem Abschnitt des
Tintenwegs ist, in welchem der Fluss unterbrochen ist, wird
keine Tinte vom fernen Ende des Drahtes zurückgezogen, und
somit wird die Punktdichte nicht einmal für einen Moment
instabil, so dass die gesamte Tinte am fernen Ende des
Drahtes aufgebraucht werden kann.
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Bei der oben beschriebenen
Tintenbehälterkonstruktion werden die mit Tinte getränkten Elemente 61, 62 auf
den Rippen 47, 51 im Tintenbehälterkörper 40 getragen. Die
mit Tinte getränkten Elemente 61, 62 sind demnach von einer
Luftschicht umgeben, welche über das Luftloch 42 mit der
Umgebungsluft kommuniziert. Da das Tränken mit Tinte unter
niedrigem Druck erfolgt, findet sich in den mit Tinte
getränkten Elementen 61, 62 im Wesentlichen keine von der
Tinte umschlossene Luftschicht oder -blase. Daher wird
jedwede Expansion von Luft im Behälter 2, welche durch
einen Anstieg der Temperatur oder eine Reduktion des
atmosphärischen Drucks bewirkt wird, durch das Luftloch 42
abgelassen, so dass der Druck im Behälter 2 auf
atmosphärischen Druck eingestellt wird und Tinte nicht aus dem
Tintenbehälter 2 hinausdrängt.
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Der Tintenbehälter 2 ist daher gegen ein Ausströmen
von Tinte in Folge von Schwankungen der Temperatur und des
atmosphärischen Drucks geschützt und ist imstande, Tinte
stabil zuzuführen.
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Der Tintenbehälter 2 und der Tintenführungsweg zum
Zuführen von Tinte zum Draht, weisen Abmessungen auf,
welche von der Genauigkeit der Formen der Komponenten
abhängen. Da die Komponenten einfach mit hoher
Maßgenauigkeit geformt werden können, beispielsweise durch
Formverfahren, können der Tintenbehälter 2 und der
Tintenführungsweg höchst maßhaltig sein und sich für eine stabile
Tintenzufuhr eignen. Der Tintenbehälter 2 und der
Tintenführungsweg können einfach zusammengebaut werden, da sie sich aus
einer kleinen Anzahl von Teilen zusammensetzen. Sie können
über einen langen Einsatzzeitraum frei von Verschleiß und
Verformung gehalten werden und ihr ursprüngliches
Leistungsvermögen zum Teil auf Grund der Schmierung durch
die Tinte beibehalten.
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Fig. 4 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene
Ansicht einer weiteren Version eines Tintenführungselements
12".
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Das Tintenführungselement 12" weist eine
Tintenführungsrille 12"b auf, in welcher ein poröses
Tintenführungselement 12e angebracht ist, welches als
Verlängerung der mit Tinte getränkten Elemente im Tintenbehälter
dient. Die Wirkungsweise des Tintenführungselements 12" ist
im Wesentlichen dieselbe wie jene der vorhergehenden
Ausführungsform.
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Fig. 8 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene
perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der
Tintenzufuhrsektion eines Tintenbehälters 2" gemäß der
vorliegenden Erfindung. Die Teile des Tintenbehälters aus
Fig. 8 sind abgesehen von einem porösen Element 60"
dieselben wie jene, welche in Fig. 2 dargestellt werden.
Das poröse Element 60" weist eine unterschiedliche vordere
und hintere Stärke auf, so dass der dickere
Vorderabschnitt, welcher dem Tintenzufuhranschluss 41 benachbart
angeordnet ist, durch den Behälterdeckel 50
zusammengedrückt wird, wenn das poröse Element 60" in den
Behälterkörper 40 eingeführt wird. Demnach weist, auch wenn das
poröse Element 60" gleichförmige Lochdurchmesser aufweist,
der Vorderabschnitt davon, welcher dem
Tintenzufuhranschluss 41 benachbart liegt, einen kleineren
durchschnittlichen Lochdurchmesser auf, wobei der Lochdurchmesser zum
hinteren Abschnitt hin, welcher von dem
Tintenzufuhranschluss 41 entfernt liegt, progressiv größer wird, zu dem
Zeitpunkt, zu dem das poröse Element 60" im
Tintenbehälterkörper 40 angeordnet wird. Das poröse Element 60"
entspricht von der Struktur her einer Mehrzahl poröser
Filmlagen mit unterschiedlichen durchschnittlichen
Lochdurchmessern, welche im Tintenbehälterkörper 40
angeordnet werden, wobei die durchschnittlichen Lochdurchmesser
vom Vorderabschnitt zum hinteren Abschnitt des Elements 60"
hin progressiv größer werden. Demnach ist die Funktion des
porösen Elements 60" im Wesentlichen dieselbe wie jene der
porösen Elemente 61, 62, welche in Fig. 4 dargestellt
werden.
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Wenngleich bei der Ausführungsform aus Fig. 1 der
Tintenbehälter 2 oberhalb des Druckerkopfs 1 angeordnet
ist, kann der Tintenbehälter 2 unterhalb der Drähte
angeordnet werden, um eine stabile Druckdichte durch das
oben beschriebene Tintenführungsverfahren zu erzielen.
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Bei den oben beschriebenen Konstruktionen kann Tinte
durch eine einfache Konstruktion stabil aus einem
Tintenbehälter zum fernen Ende eines Drahtes zugeführt
werden, und Tinte wird stabil am fernen Ende des Drahtes
aufgebracht, um für eine stabile und geeignete Punktdichte
zu sorgen. Die Tinte wird im Tintenweg nicht unterbrochen,
und das Risiko eines Ausfalls der Zufuhr wird verringert.
Die im Tintenführungsweg aufgenommene Tintenmenge ist
kleiner als bei einer bekannten Anordnung der Fall wäre,
bei welcher ein poröses Element verwendet wird, um Tinte am
fernen Ende des Drahtes aufzubringen. Demnach ist die Menge
an verschwendeter Tinte, welche nicht zum Drucken verwendet
wird, gering, und somit kann im Wesentlichen die gesamte
Tinte im Tintenbehälter effizient zum Drucken verwendet
werden.
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Wenn die Tinte im Tintenbehälter zu Ende geht, oder
wenn die Tinte im Tintenbehälter durch Trocknen bei einer
hohen Temperatur hochgradig zähflüssig wird, oder wenn die
Zufuhr von Tinte auf Grund ihrer Verfestigung ausfällt,
kann ein neuer Patronentintenbehälter angebracht werden, so
dass frische Tinte unverzüglich zum fernen Ende des Drahtes
zugeführt werden kann, um den gewünschten Druckvorgang
fortzusetzen.
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Beim oben beschriebenen Druckerkopf findet auf Grund
von Schwankungen der Temperatur und des atmosphärischen
Drucks kein Tintenfluss statt und eine stabile
Tintenpunktdichte ist möglich. Ein unerwünschter Tintenfluss aus
dem Tintenbehälter wird verhindert, wodurch ein Beschmieren
des Druckpapiers mit unerwünschten Tintenflecken verhindert
wird. Keine Tinte dringt in den Druckerkopfmechanismus ein,
wodurch eine Fehlfunktion desselben verhindert wird. Der
Patronentintenbehälter kann zum Erneuern des Tintenvorrats
einfach abgenommen und angebracht werden.
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Da das oben beschriebene erfindungsgemäße
Tintenzufuhrsystem von einfacher Bauart ist, ist der dafür
erforderliche Platz gering. In Fällen, in denen sich ein
Mehrfarbendruckerkopf oben beschriebener
Tintenzufuhrsysteme bedient, können die Tintenzufuhrsysteme für
verschiedene Tintenfarben weit voneinander beabstandet
werden, so dass ein unerwünschtes Vermischen der Farben
vermieden werden kann.