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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Drucker. Spezieller betrifft
die vorliegende Erfindung eine Pumpe, die sich die Trägheit des
sich bewegenden Druckkopfträgers
zunutze macht, um Tinte von einem Tintenversorgungsreservoir zum
Druckkopf zu pumpen.
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Eine übliche Tintenversorgung
in Druckern, wie z.B. einem Tintenstrahldrucker, führt einen
kontinuierlichen Strom von Tinte von einem stationären Tintenreservoir
zu entweder einem Trägerreservoir auf
dem Druckkopfträger
oder direkt zu einem Druckkopf zu, der intermittierend über ein
Medium bewegt wird, auf dem gedruckt wird, wie z.B. eine Seite von Papier.
Um die Tinte zu veranlassen, vom Tintenversorgungsreservoir schließlich zum
Druckkopf zu fließen,
kann der Drucker eine Vorrichtung, üblicherweise eine Pumpe, zur
Erzeugung von etwas Druckkraft auf die Tinte im System umfassen.
Die Pumpen oder anderen Vorrichtungen können entweder einen Überdruck
zum Tintenversorgungsreservoir, um Tinte aus dem Tintenversorgungsreservoir
zu drücken,
oder einen Unterdruck bei dem Druckkopfträger aufbringen, um Tinte aus
dem Tintenversorgungsreservoir zu ziehen. Bei jedem Verfahren verwendet
die Pumpe oder die andere Vorrichtung eine externe Quelle von Energie,
um zu arbeiten.
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Pumpen
nach dem Stand der Technik nutzen häufig die elektrische Versorgung
des Druckers, um die Pumpenbauteile zur Tintendruckerzeugung mit Energie
zu versorgen. Andere Pumpen und Vorrichtungen, die im Stand der
Technik bekannt sind, verwenden eine direkte oder indirekte mechanische
Verbindung mit dem Drucker oder Druckkopf, um die druckerzeugenden
Bauteile zu betätigen.
Zusätzliche Bauteile
der Pumpe erhöhen
eine Kompliziertheit bei Herstellung des Druckers, und eine größere Anzahl von
Teilen kann einzeln versagen und die Möglichkeiten eines Druckergesamtversagens
aufgrund eines Einzelbauteildefekts erhöhen.
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Deshalb
würde es
vorteilhaft sein, eine Pumpe in einen Drucker einzubeziehen, die
keine externe Quelle von Energie benötigt, um Tinte zum Druckkopf zu
pumpen. In einem solchen Drucker könnte eine Quelle von vorhandener
mechanischer Kraft oder Druckkraft des Druckers vorteilhaft verwendet
werden, um eine Tintenförderung
mit einer ausreichenden Menge pro Zeiteinheit hervorzurufen, um
den Druckkopf mit Tinte zu versorgen. Demgemäß ist es auf die Bereitstellung
eines solchen Systems und Verfahrens, auf die die vorliegende Erfindung
in erster Linie gerichtet ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein System und Verfahren zur Zufuhr von
Tinte zu einem Druckkopf auf einem sich bewegenden Träger unter
Verwendung der Bewegung der Tintenpumpe auf dem Träger, um
das Pumpen von Tinte von einem Tintenversorgungsreservoir zu einem
Druckkopf zu unterstützen.
Das System umfasst vorzugsweise ein Tintenversorgungsreservoir und
eine Tintenpumpe auf dem sich bewegenden Träger, wo die Tintenpumpe ein Trägerreservoir
einschließlich
mindestens einer flexiblen Wand, einen Druckkopf und einen Druckregler in
Fluidverbindung mit dem Trägerreservoir
und dem Druckkopf aufweist. Die flexible Wand der Tintenpumpe verformt
sich infolge Trägheitswiderstand
gegen Beschleunigung des sich bewegenden Trägers. Das bevorzugte System
umfasst auch ein Tintenzufuhrrohr in Fluidverbindung mit dem Tintenversorgungsreservoir
und dem Trägerreservoir.
Die Beschleunigung des Druckkopfträgers bewirkt, dass die flexible
Wand abhängig
von der Bewegung des Druckkopfträgers
entweder einen Über-
oder Unterdruck im Trägerreservoir
erzeugt, der Tinte vom Tintenversorgungsreservoir zum Druckkopf
oder zum Trägerreservoir
und vom Trägerreservoir
zum Druckkopf pumpt. Das System kann ein Rückschlagventil im Tintenzufuhrrohr
zwischen dem Tintenversorgungsreservoir und dem Trägerreservoir
umfassen.
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Die
flexible Wand kann eine damit als Einheit ausgebildete Masse umfassen,
und die Masse erhöht
einen Trägheitswiderstand
gegen die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers und ruft eine größere Kraft
auf die flexible Wand hervor, um größere Innendrucke im Trägerreservoir
zu erzeugen. Um die Pumpwirkung der sich verformenden flexiblen Wand
zu verbessern, umfasst das Trägerreservoir vorzugsweise
ein starres Element im Innern des Trägerreservoirs, so dass das
starre Element eine Verformung der flexiblen Wand in das Innere
des Trägerreservoirs
verhindert. Das starre Element im Innern des Trägerreservoirs ist vorzugsweise
eine poröse Wand.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine erfinderische Tintenpumpe auf
einem sich bewegenden Träger
bereit und die mit einem Druckkopf verbunden ist. Die Tintenpumpe
umfasst einen starren Körper
mit einem Innern, das ein Trägerreservoir
umfasst, und der Körper
umfasst mindestens eine flexible Wand, die sich infolge Trägheitswiderstand
gegen Beschleunigung des sich bewegenden Trägers verformt. Ein Druckregler
steht in Fluidverbindung zwischen dem Trägerreservoir und dem Druckkopf,
wo der Druckregler den Druck von Tinte regelt, die vom Trägerreservoir
zum Druckkopf fließt.
Eine Tintenversorgung liefert Tinte zum Trägerreservoir von einer separaten
Tintenversorgung.
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Die
erfinderische Tintenpumpe und System stellen folglich ein Verfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Zufuhr von Tinte zu einem Druckkopf auf einem sich bewegenden
Träger
in einem Drucker bereit, umfassend die Schritte: Bereitstellen von
Tinte in einem stationären
Tintenversorgungsreservoir, Bewegen der Tintenpumpe mit dem Träger, und
Pumpen von Tinte vom Tintenversorgungsreservoir zu einem Druckkopf
unter Verwendung einer flexiblen Wand in der Tintenpumpe, die sich
infolge Trägheitswiderstand
gegen die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers verformt. Wenn die Tintenpumpe weiter
ein Trägerreservoir
umfasst, umfasst das Verfahren weiter vorzugsweise den Schritt:
Pumpen von Tinte von dem Tintenversorgungsreservoir zu einem Trägerreservoir
unter Verwendung einer flexiblen Wand im Trägerreservoir, die sich infolge
Trägheitswiderstand
gegen die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers verformt. Dann ist der
Schritt eines Pumpens von Tinte von dem Tintenversorgungsreservoir
zu einem Druckkopf unter Verwendung einer flexiblen Wand im Trägerreservoir
vorzugsweise: Pumpen von Tinte von dem Trägerreservoir zu einem Druckkopf
unter Verwendung einer flexiblen Wand im Trägerreservoir, die sich infolge
Trägheitswiderstand gegen
die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers verformt.
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Das
Verfahren umfasst weiter vorzugsweise den Schritt: Vereinigen einer
Masse mit der flexiblen Wand zu einer Einheit, so dass das Gewicht
die Kraft auf die flexible Wand erhöht, um der Beschleunigung des
sich bewegenden Trägers
zu widerstehen. Dann umfasst das Verfahren vorzugsweise den Schritt: Verhindern
der Verformung der flexiblen Wand in das Innere des Trägerreservoirs
vorzugsweise durch die Bereitstellung eines starren Elements, wie
z.B. einer porösen
Wand, im Innern des Trägerreservoirs,
so dass das starre Element eine Verformung der flexiblen Wand in
das Innere des Trägerreservoirs
verhindert.
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Die
vorliegende Erfindung weist deshalb einen kommerziellen Vorteil
insofern auf, als sie ein wirtschaftliches System zur Abgabe von
Tinte von der Druckerpatrone bereitstellt. Das System weist einfache
Teile auf, die im Drucker montiert werden können, wenn er hergestellt wird.
Außerdem
erweitert das System und Verfahren das Tintenfassungsvermögen einer
Druckerpatrone, da unter Verwendung der Tintenpumpe der vorliegenden
Erfindung ein Minimum von vergeudeter Tinte in der Druckerpatrone
unbenutzt zurückbleibt.
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Weiter
weist die vorliegende Erfindung eine industrielle Anwendbarkeit
auf, da sie teilweise vorteilhaft zur Verwendung in Druckerpatronen
für Tintenstrahldrucker
ist. Die Montage der Luftpumpe und zugeordneter Rohre im Tintenstrahldrucker,
wenn er hergestellt wird, liefert eine angemessene Lösung für die Tintenversorgungsprobleme,
die mit den Tintenstrahldruckern verbunden sind, wie oben erörtert.
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Andere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach
nochmaliger Prüfung
der nachstehend dargelegten kurzen Beschreibung der Zeichnungen,
ausführlichen
Beschreibung der Erfindung und der Ansprüche ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine repräsentative
Darstellung der bevorzugten Ausführungsform
des Tintenversorgungssystems für
einen Druckkopf auf einem sich bewegenden Träger.
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2A ist
eine Ansicht der Tintenpumpe in 1, die sich
in der Richtung von Pfeil A beschleunigt, wobei sich die flexible
Wand in das Trägerreservoir
einwärts
verformt, wobei Tinte durch den Druckkopf fließt.
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2B ist
eine Ansicht der Tintenpumpe in den 1 und 2, die sich in der Richtung von Pfeil B beschleunigt,
wobei sich die flexible Wand auswärts verformt und Tinte in das
Trägerreservoir
ansaugt.
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3A ist
eine alternative Ausführungsform der
Tintenpumpe, die sich in der Richtung von Pfeil C beschleunigt,
wobei ein starres Element eine Verformung des flexiblen Elements
in das Trägerreservoir verhindert.
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3B ist
die Ausführungsform
der Tintenpumpe, die in 3A dargestellt
ist, die sich in der Richtung von Pfeil D beschleunigt, wobei sich
die flexible Wand auswärts
verformt und Tinte in das Trägerreservoir
ansaugt.
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Mit
Bezug nun auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen überall in
den mehreren Ansichten gleiche Bauteile darstellen, veranschaulicht 1 ein
Tintenversorgungssystem 10 für einen Druckkopf 38 auf
einem sich bewegenden Träger, der
aus einer Tintenpumpe 12 auf dem sich bewegenden Träger besteht,
wo die Tintenpumpe 12 ein Trägerreservoir 14 in
Verbindung mit einem Tintenversorgungsreservoir 16 durch
ein Tintenzufuhrrohr 18 aufweist. Das Tintenzufuhrrohr 18 ist
so dargestellt, dass es ein Einweg-Rückschlagventil 20 enthält, um den
Fluss von Tinte durch das Tintenzufuhrrohr 18 zu steuern.
Der Einschluss des Rückschlagventils 20 wird
bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, um den Fluss von Tinte durch
das Tintenzufuhrrohr 18 zu regeln.
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Das
Trägerreservoir 14 umfasst
mindestens eine flexible Wand 22, die sich infolge Trägheitswiderstand
gegen Beschleunigung des sich bewegenden Trägers und folglich der Tintenpumpe 12 verformt.
Die flexible Wand 22 weist vorzugsweise eine als Einheit
ausgebildete Masse auf, wie z.B. ein als Einheit ausgebildetes Gewicht 24,
die einen Trägheitswiderstand
der flexiblen Wand 22 gegen Beschleunigung der Tintenpumpe 12 erhöht und eine größere Pumpwirkung
im Trägerreservoir 14 erzeugt.
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Die
Tintenpumpe 12 umfasst weiter einen Druckkopf 38 und
vorzugsweise einen Druckregler 26 in Fluidverbindung mit
dem Trägerreservoir 14 und
dem Druckkopf 38. Um eine gute Druckqualität beizubehalten
und andere Druckkopf 38-Probleme, wie z.B. "Herauströpfeln" oder "Flüssigkeitsentleerung", zu vermeiden, sollte
ein Druckregler 26 zwischen dem Trägerreservoir 14 und
vor dem tatsächlichen
Druckkopf 38 selbst platziert sein.
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Wie
in 1 dargestellt, ist der Druckregler mit der Tintenpumpe 12 durch
ein Verbindungsrohr 28 verbunden. Im Allgemeinen erfordert
der Druckkopf, dass sich die Tinte bei einem geringfügigen Unterdruck
in Bezug zur Umgebungsluft befindet, und der Druckregler ist konstruiert,
um diesen Druck innerhalb akzeptabler Grenzen aufrechtzuerhalten.
Ein beispielhafter Druckregler 26 ist in 1 dargestellt, der
ein Tintenrohr 30 aufweist, das sich durch das Verbindungsrohr 28 und
in das Trägerreservoir 14 erstreckt.
Das Tintenrohr 30 liegt gegen einen nachgiebigen Anschlag 31 an,
der sich auf einem Schwenkhebel 32 befindet, der auf einer
Feder 34 oder einem anderen Vorspannelement ruht, wie im
Stand der Technik bekannt. Ein flexibler Luftsack 36, der
zur Umgebungsluft außerhalb
des Druckreglers 26 entlüftet wird, befindet sich über dem
Schwenkhebel 32 und in Gegenstellung zur Feder 34.
Der nachgiebige Anschlag 31, der Schwenkhebel 32,
die Feder 34 und der Luftsack 36 befinden sich
alle innerhalb eines umschlossenen Tintendurchlasses 40.
Der Sack 36 befindet sich in Kontakt mit dem Schwenkhebel 32, und
die Feder 34 übt
einen Druck auf den Sack 36 aus, um einen Unterdruck im
Tintendurchlass 40 des Druck reglers 26 hervorzurufen.
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Beim
Druckprozess schleudert der Druckkopf Tinte aus und bewirkt, dass
Tinte vom Druckregler 26 durch den Tintendurchlass 40 gesaugt
wird. Wenn die Tinte fließt,
wird die Druckkraft im Innern des Druckreglers 26 verringert,
und der Sack 36 bläst sich
geringfügig
auf, indem Umgebungsluft eingesaugt wird, um folglich den Schwenkhebel
auszulenken und ihn gegen die Feder 34 zu drücken. Dieser Vorgang
bewirkt, dass sich der nachgiebige Anschlag 31 von dem
Tintenrohr 30 weg bewegt, wodurch ermöglicht wird, dass mehr Tinte
von dem Trägerreservoir 14 und
in den Tintendurchlass 40 und schließlich zum Druckkopf 38 fließt. Diese
Ausführungsform
des Druckreglers ist bloß veranschaulichend
für ein
Verfahren zum Steuern eines Tintenflusses vom Trägerreservoir 14 zum
Druckkopf 38, und andere Verfahren zum Steuern von Tintenfluss, wie
sie im Stand der Technik bekannt sind, können alternativ in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Die Tintenpumpe 12 kann Tinte
entweder vom Tintenversorgungsreservoir 16 zum Druckkopf 38 pumpen
oder kann die Tinte vom Tintenversorgungsreservoir 16 zum
Trägerreservoir 14 und
dann zum Druckkopf 38 pumpen.
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Das
wichtige Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Pumpvorgang,
der von einer Verformung der flexiblen Wand 22 erzeugt
wird. Die Druckfluktuationen im Trägerreservoir 14 unterstützen eine Bewegung
von Tinte durch das Tintenzufuhrrohr 18 und zum Druckkopf 38.
Der Druckkopf 38 (der Tinte zum Druck auf einem Medium
verwendet) ist auf einem Träger
montiert, der in einer geraden Linie über die Breite des Papiers
oder anderen Mediums bewegt wird. Wenn sich der Druckkopfträger intermittierend
hin- und her beschleunigt,
wird er durch einen Motor beschleunigt und verlangsamt, der durch
ein Getriebe wirkt, wie im Stand der Technik bekannt ist. Jedes
Mal, wenn eine Beschleunigung (oder Verlangsamung) auftritt, wird
eine Kraft auf jeden Teil des Trägers
im Verhältnis
zu seiner Masse ausgeübt.
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Die
flexible Wand 22, die auch eine Mehrzahl von Wänden sein kann,
umfasst vorzugsweise eine Masse, wie z.B. ein als Einheit ausgebildetes
Gewicht, um den Trägheitswiderstand
zu erhöhen,
um, immer wenn der Träger
beschleunigt oder verlangsamt wird, Druckvariationen in dem auf
dem Träger befindlichen
Tintenreservoir zu erzeugen, wie durch das Gewicht 24 auf
der flexiblen Wand 22 dargestellt. An sich kann der Druck
auf das Fluid im Reservoir aufgrund der Beschleunigung des Trägers bestimmt werden
durch: P = P' +
ma/Awobei P der Druck in dem auf dem Träger befindlichen Reservoir
ist, P' der Atmosphärendruck
ist, m die Masse der flexiblen Wand 22 ist, a die Beschleunigung
des Trägers
(senkrecht zur Wand) ist und A die Fläche der flexiblen Wand 22 ist.
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Mit
Bezug auf die 2A und 2B ist
die Tintenpumpe 12 so dargestellt, dass sie sich beschleunigt
und verlangsamt, und die flexible Wand 22 verformt sich
im Widerstand gegen die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers. In 2A beschleunigt
sich die Tintenpumpe 12 in der Richtung von Pfeil A, und
die flexible Wand 22 verformt sich in das Trägerreservoir 14 und
weg von ihrer ursprünglichen
Ruheposition 42. Ein solcher Vorgang erzeugt einen Überdruck
im Trägerreservoir 14 und
wenn Tinte im Druckkopf 38 erforderlich ist, wie durch
den Betrieb des Druckreglers 26 bestimmt, kann eine Kraft Tinte
in den Druckregler 26 pressen. Der Druckregler 26 ist
folglich als offen dargestellt, wobei sich der nachgiebige Anschlag 31 weg
vom Tintenrohr 30 befindet, wobei ermöglicht wird, dass Tinte zum
Druckkopf 38 fließt.
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Im
Gegensatz dazu, wenn sich die Tintenpumpe 12 in der entgegengesetzten
Richtung oder der Richtung von Pfeil B in 2B beschleunigt,
verformt sich die flexible Wand 22 auswärts von ihrer ursprünglichen
Ruheposition 42 und erzeugt einen Unterdruck im Trägerreservoir 14.
Der Unterdruck bewirkt das Ansaugen von Tinte vom Tintenzufuhrrohr 18,
um das Trägerreservoir 14 zu
füllen.
Die 2A und 2B veranschaulichen
auch, wie eine Masse, wie z.B. das als Einheit ausgebildete Gewicht 24,
auf der flexiblen Wand 22 einen Trägheitswiderstand gegen die
Beschleunigung der Tintenpumpe 22 und folglich eine Verformung
der flexiblen Wand 22 während
einer Beschleunigung und Verlangsamung erhöht.
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Die 3A und 3B veranschaulichen eine
alternative Ausführungsform
der Tintenpumpe 46 mit einem als Einheit ausgebildeten
Gewicht 48 auf der flexiblen Wand 50 und einem
starren Element, das hier als eine poröse Wand 54 mit einem aufrechtstehenden
Element 56 dargestellt ist, das eine Verformung der flexiblen
Wand 50 in das Trägerreservoir 52 verhindert.
Der Einschluss des starren Elements maximiert die Pumpwirkung der
sich verformenden flexiblen Wand 50, weil, wenn sich der
bewegende Träger
und Tintenpumpe 46 in der Richtung von Pfeil C beschleunigen,
das aufrechtstehende Element 56 auf der porösen Wand 54 verhindert, dass
sich die flexible Wand 50 signifikant in das Trägerreservoir 52 verformt.
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In 3B verformt
sich, wenn sich die Tintenpumpe 46 in der zu derjenigen
von 3A entgegengesetzten Richtung beschleunigt, die
als die Richtung von Pfeil D dargestellt ist, die flexible Wand 50 noch
auswärts
von der Ruheposition 58 und bewirkt, dass sich ein Unterdruck
im Trägerreservoir 52 bildet,
um Tinte in das Trägerreservoir 52 zu
saugen. Die Poren in der porösen
Wand 54 ermöglichen,
dass die Tinte in den Raum zwischen der porösen Wand 54 und der
sich verformenden flexiblen Wand 50 fließt, und
maximieren somit den Unterdruckaspekt der Tintenpumpe 46,
um Tinte in das Trägerreservoir 52 zu
saugen. Das starre Element kann alternativ als ein beliebiger Anschlag
verkörpert
sein, der an der Struktur des Reservoirs auf irgendeine andere Weise befestigt
ist und im Wesentlichen verhindert, dass sich die flexible Wand 50 in
das Trägerreservoir 52 verformt.
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Mit
Bezug wieder auf die 1, 2A und 2B liefern
folglich die erfinderische Tintenpumpe und System ein Verfahren
zur Zufuhr von Tinte zu einem Druckkopf 38 auf einem sich
bewegenden Träger
in einem Drucker, das die Schritte umfasst: Bereitstellen von Tinte
in einem stationären
Tintenversorgungsreservoir 16, Beschleunigen der Tintenpumpe 12 mit
dem sich bewegenden Träger,
und Pumpen von Tinte von dem Tintenversorgungsreservoir 16 zu einem
Druckkopf 38 unter Verwendung einer flexiblen Wand 22 in
der Tintenpumpe 12, die sich infolge Trägheitswiderstand gegen die
Beschleunigung des sich bewegenden Trägers und Tintenpumpe 12 verformt.
Wenn die Tintenpumpe 12 weiter ein Trägerreservoir 14 umfasst,
umfasst das Verfahren weiter den Schritt: Pumpen von Tinte von dem
Tintenversorgungsreservoir 16 zu einem Trägerreservoir 14 unter Verwendung
einer flexiblen Wand 22 in dem Trägerreservoir 14, die
sich infolge Trägheitswiderstand
gegen die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers verformt. Dann ist der
Schritt eines Pumpens von Tinte von dem Tintenversorgungsreservoir 16 zu einem
Druckkopf 38 unter Verwendung einer flexiblen Wand in dem
Trägerreservoir 14 vorzugsweise: Pumpen
von Tinte von dem Trägerreservoir 14 zu
einem Druckkopf 38 unter Verwendung einer flexiblen Wand 22 in
dem Trägerreservoir 14,
die sich infolge Trägheitswiderstand
gegen die Beschleunigung des sich bewegenden Trägers verformt.
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Das
Verfahren umfasst weiter vorzugsweise den Schritt: Vereinigen einer
Masse, wie z.B. des Gewichts 24, mit der flexiblen Wand 22 zu
einer Einheit, so dass das Gewicht 24 einen Trägheitswiderstand der
flexiblen Wand 22 gegen die Beschleunigung des sich bewegenden
Trägers
erhöht.
Dann umfasst, wie in den 3A und 3B dargestellt,
das Verfahren vorzugsweise den Schritt: Verhindern der Verformung
der flexiblen Wand 22 in ein Inneres des Trägerreservoirs 52 vorzugsweise
durch die Bereitstellung eines starren Elements, wie z.B. einer
porösen Wand 54 im
Innern des Trägerreservoirs 52,
so dass das starre Element eine Verformung der flexiblen Wand 50 in
das Innere des Trägerreservoirs 52 verhindert.