DE4236412C2

DE4236412C2 - Farbstoffstrahldrucker

Info

Publication number: DE4236412C2
Application number: DE4236412A
Authority: DE
Inventors: Takuji Torii; Syuichi Morio; Masayuki Ainoya; Kazunobu Hayashi; Takao Matsuoka; Toshio Fuji; Ryoji Yabuki
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: DE4236412A1; US5436651A; JPH05116335A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Farbstoffstrahldrucker nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie betrifft, weiterhin Farbstoffstrahldrucker nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 5 und 8.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Farb- bzw. Tintenstrahldrucker, der einen hochschmelzenden Farbstoff verwendet.

Ein gattungsgemäßer Farbstoffstrahldrucker ist aus der EP 0 178 879 A1 bekannt. Dort erstreckt sich das Farbstoffversorgungsrohr von oben in den Farbstoffvorrat im Farbstofftank, wobei der Einlaß des Farbstoffversorgungsrohrs nach unten gerichtet ist. Kapillarkräfte im Farbstoffversorgungsrohr und um dieses herum sollen dafür sorgen, dass keine Luftblasen in das Rohr eintreten, wenn der Druckkopf geneigt wird.

Bei einem bekannten Farbstrahldrucker, der in der US 4 785 315 offenbart ist, besteht ein Farbstoffversorgungsrohr zur Lieferung von Farbstoff aus einem Farbstofftank an eine Düsengruppe aus einem steifen Material, wie etwa Metall oder Kunststoff, wobei der Einlaß des Rohres, in welches der Farbstoff aus dem Farbstofftank eintritt, nach unten weist.

Die US 4 931 814 offenbart eine Farbstoffversorgungsvorrichtung für einen Farbstoffstrahldrucker, bei welcher die Öffnung eines Farbstofftransportwegs in der unteren Bodenwand des Farbstofftanks angeordnet ist und nach oben weist. Da die Öffnung in der Bodenwand des Farbstofftanks angeordnet ist, besteht die besondere Gefahr, daß Luftblasen in diese Öffnung eintreten. Wenn sich nämlich der im Farbstofftank befindliche Farbstoff beim Erhärten zusammenzieht, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, daß er sich an seinen Außenrändern, dort wo er die Seitenwände und auch die Bodenwand des Farbstofftanks berührt, von diesen Wänden ablöst, so daß Luft in die dort entstehenden Zwischenräume eintreten kann. Genau im Bereich einer dieser möglichen Zwischenräume ist jedoch die Öffnung des Farbstofftransportwegs angeordnet, sodaß das Eintreten von Luftblasen in das Farbstoffversorgungsrohr fast unvermeidlich ist.

Die gleichen Nachteile treffen auch auf die Farbstoffversorgungsvorrichtung gemäß der DE 24 39 445 A1 zu, bei der der Farbstofftransportweg im unteren Bereich einer Seitenwand in den Farbstofftank mündet.

Aus der US 2 667 402 ist ein Tintenschreiberkopf bekannt, bei dem ein Tintenschreiberrohr mit seinem offenen Ende über eine zu beschreibende Vorlage geführt wird. Das andere Ende des Tintenschreiberrohrs tritt in einen Tintentank ein und ist dort schräg nach unten in den ständig flüssigen Tintenvorrat geneigt, wobei es am Boden des Tanks unter 45° abgewinkelt ist, sich entlang des Tankbodens erstreckt und am dem Eintritt gegenübergelegenen Ende aufsteigt und mit seinem dortigen offenen Ende oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Tinte liegt. Im Bereich des 45°-Knicks ist eine Ansaugöffnung für die Tinte in der Rohrwandung vorgesehen, die schräg nach unten und somit auch zur Seitenwand des Tanks weist.

Der in Farbstrahldruckern mit hochschmelzenden Farbstoffen verwendete Farbstoff ist bei Raumtemperatur fest, verflüssigt sich aber, wenn er erwärmt wird. Farbstrahldrucker erwärmen die Farbe und spritzen den verflüssigten Farbstoff auf Papier oder auf ein anderes Aufzeichnungsmedium. Diese Druckerart unterliegt keinen Beschränkungen durch das Druckmedium sie sind leicht zu betreiben und gewinnt daher zunehmend Beachtung als wirksames Druckverfahren.

Einer der Nachteile herkömmlicher Drucker tritt auf, wenn sich der flüssige Farbstoff verfestigt, nachdem die Heizung für die Düsengruppe und den Farbstofftank abgeschaltet wurde. Wenn sich der Farbstoff beim Absinken der Farbstofftemperatur auf Raumtemperatur verfestigt, zieht sich sein Volumen zusammen und seine Gestalt verformt sich, was den Eintritt von Luft zwischen den verfestigten Farbstoff, die Wände und den Boden des Farbstofftanks sowie in die Risse bewirkt, die sich im verfestigten Farbstoff bilden. Wenn der Farbstoff erneut erwärmt und in die flüssige Phase eingeschmolzen wird, verwandelt sich die Luft in Luftblasen im flüssigen Farbstoff. Bei bekannten gattungsgemäßen Farbstrahldruckern gelangen diese Luftblasen in das Rohr, das Farbstoff aus dem Farbstofftank an die Düsen liefert. Die Folge ist, daß dann, wenn das Antriebselement zum Ausstoßen des Farbstoffes durch Verformen der Wand des Farbstofftanks Druck auf den Farbstoff ausübt, die Luftblasen im Farbstoff den Druck absorbieren und damit ein kräftiges Ausstoßen des Farbstoffes behindern. Ein anderer Nachteil bei den bekannten Farbstoffstrahldruckern tritt auf, wenn sich der Farbstoff beim Verfestigen zusammenzieht und verformt. Das steife Farbstoffversorgungsrohr der herkömmlichen Farbstoffdrucker ermöglicht es den im Farbstofftank erzeugten Luftblasen, den durch das Zusammenziehen und Verformen des Farbstoffes erzeugten Raum im Farbstoffversorgungsrohr zu füllen. Die Luftblasen erscheinen im Farbstoffversorgungsrohr als Luft zwischen dem verfestigten Farbstoff und der Wand des Farbstoffversorgungsrohrs. Wenn der Farbstoff erneut erwärmt und geschmolzen wird, tritt die eingesperrte Luft erneut in Form von Luftblasen im Farbstoffversorgungsrohr auf. Wenn in dieser Situation gedruckt wird, treten die Luftblasen in die Düsen ein und beeinträchtigen das Ausstoßen des Farbstoffes.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist somit das Auftreten von Luftblasen im Farbstoff im Bereich der Düsengruppe als Folge des Erhärtens und Schmelzens des Farbstoffs. Ziel der Erfindung ist es daher, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Luftblasen im Farbstoff zwischen dem Farbstofftank und der Düsengruppe zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegeben Merkmale gelöst. Dadurch, daß das Farbstoffversorgungsrohr aus einem elastischen, luftdichten und wärmefesten Harz, wie etwa einem fluorhaltigen Harz, besteht, schrumpft und verformt sich das Farbstoffversorgungsrohr mit dem sich verfestigenden Farbstoff und hindert damit die im Farbstofftank erzeugten Luftblasen am Eintritt in das Farbstoffversorgungsrohr. Entsprechend werden in dem im Farbstoffversorgungsrohr befindlichen Farbstoff keine Blasen erzeugt, wenn der Farbstoff erneut erwärmt wird, so daß der Farbstoff kräftig durch die Düsen ausgestoßen wird.

Andere Lösungen der Aufgabe werden unabhängig voneinander jeweils durch die Merkmale der Ansprüche 5 und 8 erreicht.

Weil der Farbstoffeinlaß des in den Farbstoff eintauchenden Farbstoffversorgungsrohres gemäß Anspruch 5 zur Seite des Farbstofftanks statt nach unten bzw. gemäß Anspruch 8 nach oben weist, umgehen am Boden oder an den Seiten des Farbstofftanks erzeugte Luftblasen den Einlaß zum Farbstoffversorgungsrohr und steigen direkt zur Oberfläche des Farbstoffes auf, statt den indirekten Weg durch den Einlaß des Farbstoffversorgungsrohres zu nehmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Querschnittsansicht eines Druckkopfes eines Farbstoffstrahldruckers;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Einlaßabschnitt des in Fig. 1 dargestellten Farbstoffversorgungsrohres darstellt; und

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die einen abgeänderten Einlaßabschnitt des Farbstoffversorgungsrohres zeigt.

Fig. 1 zeigt perspektivisch eine Querschnittsansicht eines Farbstoffstrahldruckers.

Gemäß Fig. 1 verbindet ein Farbstoffversorgungsrohr 3 einen Farbstofftank 1 mit einer Düsengruppe 4. Die Düsengruppe 4 umfaßt ein Antriebselement (in Fig. 1 nicht dargestellt) und eine Vielzahl von Düsen 5.

Fig. 2 ist ein Querschnittsschema zur Veranschaulichung von Einzelheiten des Bereichs, in dem sich das Farbstoffversorgungsrohr 3 mit dem Farbstofftank 1 verbindet. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist auf dem Eintauchende des Farbstoffversorgungstanks 3 in Gegenlage zum Eintauchende desselben ein plattenförmiger Deckel 6 befestigt. Der Deckel 6 und das obere Ende des Farbstoffversorgungsrohrs 3 definieren einen Einlaß des Farbstoffversorgungsrohrs 3.

Der nachfolgende Text beschreibt einen Farbstoffausstoßzyklus. Wenn ein Antriebselement der Düsengruppe 4 vibriert, stößt der durch diese Vibration erzeugte Druck Farbstoff 2 durch die Düsen 5 aus. Wenn Farbstoff ausgestoßen wird, verformt sich die mit Öffnungen versehene Oberfläche nach innen. Die Kraft, die erzeugt wird, wenn das Antriebselement in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, und die Oberflächenspannung, die erzeugt wird, wenn die mit Öffnungen versehene Oberfläche in die ebene Lage zurückkehrt, saugt Farbstoff 2 aus dem Farbstofftank 1 durch das Farbstoffversorgungsrohr 3 in die Düsen 5. Gesaugter Farbstoff 2 ersetzt das Volumen des zuvor von den Düsen 5 ausgestoßenen Farbstoffs 2. Wenn sich die Düsen 5 mit Farbstoff 2 füllen, kehrt die mit Löchern versehene Oberfläche in ihre Ausgangsgestalt zurück, womit der Farbstoffausstoßzyklus beendet ist.

Das Farbstoffversorgungsrohr 3 besteht aus einem Rohr aus elastischem, luftdichtem und wärmefestem Harz, wie etwa einem Fluor enthaltenden Harz, mit 3 mm Durchmesser und 1 mm Dicke.

Weil sich das aus elastischem Harz hergestellte Farbstoffversorgungsrohr 3 entsprechend den Schrumpfungen und Verformungen des Farbstoffs zusammenzieht und verformt, wenn sich der Farbstoff 2 verfestigt, erzeugt der Farbstofftank 1 kein Raum mehr für Luftblasen, die nach dem Abschalten der Beheizung in das Farbstoffversorgungsrohr 3 eindringen könnten. Der im Farbstoffversorgungsrohr 3 befindliche Farbstoff enthält nach der Verfestigung keine Luft. Es werden darin keine Luftblasen erzeugt, wenn der Farbstoff 2 erneut auf den Schmelzpunkt erwärmt wird, weil sich das Farbstoffversorgungsrohr 3, obwohl sich der Farbstoff 2 beim Wiedererwärmen auf den Schmelzpunkt ausdehnt, verformt und sich gleichzeitig dem zunehmenden Volumen des sich ausdehnenden Farbstoffs 2 anpaßt.

Fig. 2 zeigt die am Farbstoffeinlaß des Farbstoffversorgungsrohrs 3 angebrachte Kappe 6. Farbstoff wird jedesmal dann, wenn Farbstoff ausgestoßen wird, aus dem Farbstofftank 1 in das Farbstoffversorgungsrohr 3 nach oben gesaugt. Die Kappe 6 der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist so angebracht, daß der Farbstoffeinlaß des Farbstoffversorgungsrohres 3 zu den Seiten des Farbstofftanks 1 weist. Durch diese Konstruktion umgehen die am Boden oder an den Seiten des Farbstofftanks 1 erzeugten Luftblasen den Einlaß zum Farbstoffversorgungsrohr 3 und schwimmen direkt zur Oberfläche des Farbstoffs auf, statt den indirekten Weg in den Einlaß des Farbstoffversorgungsrohres zu nehmen.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer Abänderung der in Fig. 2 dargestellten Kappe. Bei dieser Variante besitzt die Kappe 6 einen U-förmigen Querschnitt. Das obere Ende des Farbstoffversorgungsrohres 3 und die innere Seitenwand sowie eine Bodenwand der Kappe 6 definieren den Einlaß des Farbstoffversorgungsrohres 3. Der so definierte Farbstoffeinlaß weist relativ zur Bodenoberfläche der Kappe 6 nach oben. Durch diese Bauweise umgehen die Luftblasen ebenfalls den Einlaß des Farbstoffversorgungsrohres 3 und steigen vom Boden oder von den Seiten des Farbstofftanks 1 her direkt zur oberen Oberfläche des Farbstoffs 2 auf.

Das flexible Farbstoffversorgungsrohr dehnt und verformt sich entsprechend den Änderungen des Farbstoffvolumens, wenn sich der Farbstoff abkühlt und verfestigt, wodurch Luftblasen am Eintreten in das Farbstoffversorgungsrohr gehindert werden.

Claims

1. Farbstoffstrahldrucker, aufweisend:

1. - eine Düsengruppe (4) mit einer Vielzahl von Düsen (5) und einem Antriebselement zum Ausstossen von Farbstoff durch ausgewählte Düsen;
2. - einen Farbstofftank (1), der durch Seitenwände und eine Bodenwand definiert ist und einen hochschmelzenden Farbstoff (2) enthält, wobei der Farbstoff bei Raumtemperatur fest ist und flüssig wird, wenn er über den Schmelzpunkt erwärmt wird und wobei der Farbstoff schrumpft und sich verformt, wenn der flüssige Farbstoff auf Raumtemperatur abgekühlt wird; und
3. - ein Farbstoffversorgungsrohr (3) mit einem Einlass, der an den Farbstofftank (1) angeschlossen ist, und mit einem Auslass, der an die Düsengruppe (4) zur Lieferung von Farbstoff an die Düsengruppe angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet

1. - dass das Farbstoffversorgungsrohr (3) aus einem elastischen Material besteht, das sich entsprechend den Schrumpfungen und Verformungen des im Farbstoffversorgungsrohr (3) befindlichen Farbstoffes zusammenzieht und verformt.

2. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. - dass das Farbstoffversorgungsrohr (3) aus einem Fluor enthaltenden Harz besteht.

3. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. - dass der Einlass des Farbstoffversorgungsrohrs (3) zur Seitenwand des Farbstofftanks (1) statt nach unten gerichtet ist.

4. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,

1. - dass der Einlass des Farbstoffversorgungsrohres (3) in bezug auf die Bodenwand des Farbstofftanks (1) nach oben gerichtet ist.

5. Farbstoffstrahldrucker, umfassend:

1. - eine Düsengruppe (4) mit einer Vielzahl von Düsen (5) und einem Antriebselement zum Ausstossen von Farbstoff durch ausgewählte Düsen;
2. - einen Farbstofftank (1), der durch Seitenwände und eine Bodenwand definiert ist und einen hochschmelzenden Farbstoff (2) enthält, wobei der Farbstoff bei Raumtemperatur fest ist und flüssig wird, wenn er über den Schmelzpunkt erwärmt wird und wobei der Farbstoff schrumpft und sich verformt, wenn der flüssige Farbstoff auf Raumtemperatur abgekühlt wird; und
3. - ein Farbstoffversorgungsrohr (3) mit einem Einlass, der an den Farbstofftank (1) angeschlossen ist, und mit einem Auslass, der an die Düsengruppe (4) zur Lieferung von Farbstoff an die Düsengruppe angeschlossen ist,
4. - wobei das Farbstoffversorgungsrohr (3) in den Farbstoff (2) eintaucht,

dadurch gekennzeichnet,

1. - dass der Einlass des Farbstoffversorgungsrohres (3) zur Seitenwand des Farbstofftanks (1) statt nach unten weist.

6. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

1. - dass am Eintauchende des Farbstoffversorgungsrohres (3) weiter eine Kappe (6) befestigt ist und
2. - dass die Kappe (6) und das Eintauchende des Farbstoffversorgungsrohres (3) den Einlass des Farbstoffversorgungsrohres (3) definieren.

7. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

1. - dass die Kappe (6) ein plattenförmiges Element mit einer Oberfläche ist, die dem Eintauchende des Farbstoffversorgungsrohres (3) gegenüberliegt.

8. Farbstoffstrahldrucker, umfassend:

1. - eine Düsengruppe (4) mit einer Vielzahl von Düsen (5) und einem Antriebselement zum Ausstossen von Farbstoff durch ausgewählte Düsen;
2. - einen Farbstofftank (1), der durch Seitenwände und eine Bodenwand definiert ist und einen hochschmelzenden Farbstoff (2) enthält, wobei der Farbstoff bei Raumtemperatur fest ist und flüssig wird, wenn er über den Schmelzpunkt erwärmt wird, und wobei der Farbstoff schrumpft und sich verformt, wenn der flüssige Farbstoff auf Raumtemperatur abgekühlt wird; und
3. - ein Farbstoffversorgungsrohr (3), das einen Einlass, der an den Farbstofftank (1) angeschlossen ist, und einen Auslass aufweist, der an die Düsengruppe (4) zur Lieferung von Farbstoff an die Düsengruppe angeschlossen ist,
4. - wobei das Farbstoffversorgungsrohr (3) in den Farbstoff (2) eintaucht,

dadurch gekennzeichnet

1. - dass der Einlass des Farbstoffversorgungsrohres (3) in bezug auf die Bodenwand des Farbstofftanks (1) nach oben weist.

9. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

10. Farbstoffstrahldrucker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

1. - dass die Kappe (6) einen U-förmigen Querschnitt mit einer inneren Seitenwand und einer Bodenwand besitzt, wobei das Eintauchende des Farbstoffversorgungsrohres (3) und die innere Seitenwand sowie eine Bodenwand der Kappe (6) den Einlass des Farbstoffversorgungsrohres (3) definieren.