DE60201359T2

DE60201359T2 - Tintenzufuhrmechanismus und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE60201359T2
Application number: DE60201359T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ohta-ku Kono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2002234180A; EP1232870B1; US6702433B2; EP1232870A1; US20020109758A1; DE60201359D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Tintenzuführungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zum Zuführen von Tinte zu einem Tintenstrahlkopf, und sie bezieht sich außerdem auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät.
Unter den Aufzeichnungsverfahren für einen Drucker oder dergleichen ist das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren in den letzten Jahren weit verbreitet, das auf einem Aufzeichnungsmedium wie zum Beispiel einem Aufzeichnungspapierblatt durch Ausstoßen von Tinte durch die Ausstoßöffnungen (Düsen) aufzeichnet, da es einen Aufzeichnungsvorgang mit hoher Geschwindigkeit bei hoher Dichte unter Verwendung eines Aufzeichnungsverfahrens durchführt, dass wenig Lärm und geringe Stöße erzeugt.
Im Allgemeinen hat ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät eine Einrichtung zum Antreiben eines Schlittens, an dem ein Tintenstrahlkopf angebracht ist, eine Vorschubeinrichtung zum Vorschieben eines Aufzeichnungspapierblattes; und eine Steuereinrichtung zum Steuern von diesen unter anderen. Außerdem gibt es ein Gerät, das elektromechanische Wandlerelemente wie zum Beispiel piezo-elektrische Elemente verwendet, um einen Druck auf die Tinte auszuüben, um so Energie zum Ausstoßen der Tinte aus dem Düsenabschnitt eines Tintenstrahlkopfes zu erzeugen; ein Gerät, das elektromagnetische Wellen wie zum Beispiel einen Laser zum Erzeugen von Wärme ausstrahlt; ein Gerät, das Wärme zur Blasenbildung erzeugt; oder ein Gerät, das elektrothermische Wandlerelemente verwendet, die jeweils ein Heizwiderstandselement zum Erwärmen einer Flüssigkeit zur Blasenbildung aufweisen. Unter ihnen übernimmt das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät das Verfahren zum Ausstoßen von Tintentropfen durch Nutzung von Wärmeenergie, wodurch es möglich ist, einen Aufzeichnungsvorgang mit hoher Auflösung mit den Düsen durchzuführen, die in einer hohen Dichte angeordnet sein können. Insbesondere kann der Tintenstrahlkopf, der elektrothermische Wandlerelemente als Energieerzeugungselemente verwendet, einfach verkleinert werden, um durch die Anwendung der IC-Technologien und der Mikrotechnologien, die einen bemerkenswerten technischen Vorteil und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit auf dem Gebiet der Halbleiterfertigung in den letzten Jahren geboten haben, kann der Tintenstrahlkopf dieser Bauart in ausreichend hoher Dichte unter geringen Kosten durch Nutzen der Vorteile von diesen Technologien und Techniken montiert werden.
Die 5 zeigt nun ein Beispiel des herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, das das Verfahren zum Ausstoßen von Tintentropfen durch Nutzen von Wärmeenergie anwendet, bei dem die Ausstoßdüse 101g eines Aufzeichnungskopfes 101 ein kleines Loch ist. Es ist kein bestimmter Ventilmechanismus für die Düse vorgesehen. Da das innere der Düse in einem Unterdruck gehalten ist, ermöglicht die Düse die Bildung eines Meniskus der Tinte, um das Austreten von Tinte aus der Düse zu verhindern und um auch das Eintreten von Luft in die Düse von der Atmosphäre zu verhindern. Tinte wird durch Ausdrücken der Tinte in der Ausstoßdüse 101g mittels einer Filmsiedeenergie der Heizvorrichtung ausgestoßen, die in der Nähe der Ausstoßdüse 101g angeordnet ist. Nach dem Ausstoßen wird Tinte wieder in die Düse durch eine Kapillarkraft der Ausstoßdüse 101g gefüllt. Dieser Zyklus wird wiederholt, und die Tinte wird aus dem Hauptbehälter 104 durch ein Rohr 106 je nach Bedarf absorbiert.
Bei dem Aufzeichnungskopf 101 sind ein Filter 101c mit einer feinen Maschenstruktur zum Verhindern einer Verstopfung der Ausstoßdüse 101g, die ein feines Loch ist, durch Staubpartikel; der Strömungspfad 101f, der den Filter 101c mit der Ausstoßdüse 101g verbindet; und der Nebenbehälter 101b zum Aufbewahren von Tinte mit einer vorgegebenen Menge angeordnet, der an der stromaufwärtigen Seite des Filters 101c angeordnet ist, wobei ihm hierbei Tinte durch das Rohr 106 von dem Hauptbehälter 104 zugeführt wird, der an dem Hauptkörper des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts angebracht ist.
Der Hauptbehälter 104 und die Zuführungsbasis 105 sind so aufgebaut, wie dies in JP-B-2929804 offenbart ist, und der Flüssigkeitsstecker 104b an der Bodenseite des Hauptbehälters 104 ist an zwei hohlen Nadeln 105a und 105b abnehmbar angebracht, die an der Zuführungsbasis 105 befestigt sind.
Bei der Zuführungsbasis 105 ist die Tintenkammer 105f angeordnet, die durch einen Atmosphärenanschluss 105g zur Atmosphäre entlastet werden kann. Die hohlen Nadeln 105a und 105b sind so angeordnet, dass die Höhe des unteren Endes der hohlen Nadel 105b sich von jener der hohlen Nadel 105a unterscheidet, um sie so in die Tinte der Tintenkammer 105f zu halten. Die Tintenkammer 105f ist so aufgebaut, dass sie mit dem Rohr 106 von dem Bodenabschnitt der Tintenkammer 105f in Verbindung ist. Wenn das untere Ende der hohlen Nadel 105b an der Flüssigkeitsoberfläche der Tintenkammer 105f erscheint, wenn sich die Flüssigkeitsoberfläche der Tintenkammer 105f in Folge der Reduzierung der Tinte in der Tintenkammer 105f aufgrund des Tintenverbrauches absenkt, dann tritt Luft in das Innere des Hauptbehälters 104 von dem unteren Ende der hohlen Nadel 105g ein. Somit strömt Tinte in dem Hauptbehälter 104 zu der Tintenkammer 105f aus, um die Flüssigkeitsoberfläche der Tinte in der Tintenkammer 105 anzuheben, damit das untere Ende der hohlen Nadel 105b wieder in der Tinte getaucht ist. Durch den so ausgebildeten Aufbau wird Tinte in dem Hauptbehälter 104 allmählich abgezogen.
Außerdem ist an dem unteren Abschnitt des Hauptbehälters 104 die Elektrode 104e so angeordnet, dass sie mit Tinte in Kontakt ist, die mit dem Kontaktpunkt 105j in Verbindung ist, der für die Zuführungsbasis 105 vorgesehen ist. Mit dem Kontaktpunkt 105j und der hohlen Nadel 105b ist die Erfassungsschaltung 105h verbunden, die den elektrischen Widerstand der Tinte misst, um das Vorhandensein und das Zählen von Tinte zu erfassen.
In dem Nebenbehälter 101b werden sowohl die Luft, die durch das Kunstharzmaterial des Rohres 106 oder dergleichen hindurchtritt, um in den Nebenbehälter einzudringen, als auch die Luft gesammelt, die in der Tinte aufgelöst und zurückgehalten wird. Daher wird die gesammelte überschüssige Luft zusammen mit der Tinte von der Seitenwand des Nebenbehälters 101b durch das Auslassrohr 110a und die Auslasspumpe 110c periodisch ausgesaugt. Dann wird der Nebenbehälter durch das Ventil 110b geschlossen, wenn der Auslassvorgang abgeschlossen ist, um die Tintenausstoßcharakteristika aufrecht zu erhalten.
Falls außerdem zu viskose Tinte eine Verstopfung oder eine übermäßige Blase in der Ausstoßdüse 101g hervorruft, die während des Ausstoßvorganges erzeugt werden kann, was beim Verstopfen auftritt, dann wird die Wiederherstellung der Tintenausstoßcharakteristika dadurch bewirkt, dass Tinte intensiv aus der Ausstoßdüse 101g durch die Saugpumpe angesaugt wird, die bei der Saugkappe 107a der Wiederherstellungseinheit 107 vorgesehen ist.
Jedoch besteht nun nach wie vor die Möglichkeit, dass Tinte aus dem Atmosphärenverbindungsanschluss 105g nach außen strömt, falls das in der 5 gezeigte Gerät geneigt wird, so dass zum Beispiel dessen rechte Seite höher ist, auch falls ein Schritt durchgeführt wird, um eine unerwartete Bewegung von Tinte zu bewältigen (wie zum Beispiel Tinte, die von der Kopfseite zu der Tintenkammer 105f zurückkehrt), wobei ein Mechanismus vorgesehen wird, der zusätzlich für den Tintenzuführungsmechanismus des herkömmlichen Aufbaus vorgesehen ist, der gemäß der vorstehenden Beschreibung als Beispiel dargestellt ist, und zwar aufgrund des Auftretens einer unüblichen Situation, bei der sich das in der 5 gezeigte Gerät so bewegt, dass es seine Anbringungsseite ändert.
Wenn sich des weiteren die Tintenflüssigkeitsoberfläche von der Tintenkammer 105f von dem Endabschnitt der hohlen Nadel 105b trennt, dann wird das vordere Ende der hohlen Nadel 105b zu der Atmosphäre freigesetzt. In diesem Zustand wird die Luft von der hohlen Nadel 105b in den Hauptbehälter 104 eingeführt, und die Tinte in dem Haupttintenbehälter 104 strömt zu der Tintenkammer 105f zusammen mit der Einführung der Luft aus. Somit strömt die Tinte in dem Hauptbehälter 104 fortlaufend aus, es sei denn, der vordere Endabschnitt der hohlen Nadel 105b ist durch Tinte verstopft, und schlimmstenfalls kann jener Fall auftreten, dass die gesamte Tinte in dem Tintenbehälter 104 in die Tintenkammer 105f ausströmt. Die Tintenkammer 105f kann nicht die ganze Tinte in dem Tintenbehälter 104 aufnehmen. Infolgedessen kann die Tinte, die aus der Tintenkammer 105f ausströmt, von dem Atmosphärenverbindungsanschluss 105g eventuell nach außen strömen. Falls zusätzlich das Volumen der Tintenkammer 105f groß genug ist, um die ganze Tinte in dem Hauptbehälter 104 aufzunehmen, dann ist der Aufbau des Gerätes äußerst groß, was nicht praktikabel ist.
Währenddessen ist es eine wichtige Technik, Tintenreste in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zu erfassen, um den Kopf zu schützen oder um die Verschwendung eines Objektes zu vermeiden, das eventuell zu bedrucken ist. Zum Beispiel benötigt der in der 5 gezeigte Aufbau, bei dem Elektroden in dem Hauptbehälter zum Zwecke der Erfassung von Tintenresten eingebettet ist, Elektroden und weitere Bauteile an dem dazwischen liegenden Verbindungspunkt, was zwangsläufig zu erhöhten Kosten des Gerätes und des Hauptbehälters führt.
Zum Beispiel sind hierbei die hohlen Nadeln 105a und 105b mit der Erfassungsschaltung verbunden, um einen Aufbau auszubilden, wodurch der Widerstand der Tinte erfasst wird, der zwischen den beiden hohlen Nadeln in dem Hauptbehälter 104 vorhanden ist. Durch diesen Aufbau wird jedoch der Widerstand der Tinte erfasst, so lange Tinte in der Tintenkammer 105f vorhanden ist, auch wenn keine Tinte in dem Hauptbehälter 104 vorhanden ist, und das Ergebnis der Erfassung kann manchmal das Vorhandensein von Tinte in dem Hauptbehälter 104 angeben, da die hohlen Nadeln 105a und 105b durch Tinte in der Tintenkammer 105f in Kontakt sind. Auch wenn der Hauptbehälter 104 beseitigt wird, wird die Erfassung außerdem zum Angeben des Vorhandenseins von Tinte bewirkt, falls Tinte in der Tintenkammer 105f verbleibt. Infolgedessen gibt die Erfassung ungeachtet des Vorhandenseins oder Fehlens des Hauptbehälters 104 an, dass die Tinte in dem normalen Zustand ist, was zu einem Nachteil führt, dass der Anbringungszustand des Hauptbehälters nicht erfasst werden kann.
Ein gattungsgemäßer Tintenzuführungsmechanismus zum Zuführen von Tinte von einem Tintenbehälter zu einem Aufzeichnungskopf ist aus der US-R-4 419 678 bekannt. Dementsprechend ist ein Tintenbehälter frei anbringbar und abnehmbar. Zwei Stecker in dessen Boden ermöglichen eine Verbindung des Inneren davon mit der Außenseite. Eine erste hohle Nadel, die mit einem Tintenzuführungspfad zum Zuführen von Tinte zu dem Aufzeichnungskopf in Verbindung ist, ist in einem der Stecker zur Verbindung eingefügt. Eine zweite hohle Nadel, die mit dem Boden einer Atmosphärenverbindungskammer in Verbindung ist, die mit der Atmosphäre durch einen Atmosphärenverbindungsanschluss in Verbindung ist, ist in den anderen Stecker zur Verbindung eingefügt, um einen Strömungspfad von dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu dem Tintenzuführungspfad durch den Tintenbehälter auszubilden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenzuführungsmechanismus gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart weiterzubilden, dass der Tintenzuführungszustand stabil aufrechterhalten werden kann, ohne dass er durch den Zustand des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts beeinträchtigt wird, der den Tintenzuführungsmechanismus verwendet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Tintenzuführungsmechanismus mit. den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem derartigen Tintenzuführungsmechanismus ist in Anspruch 7 definiert.
Gemäß der Erfindung ist der Tintenzuführungsmechanismus so aufgebaut, dass es der Tinte in dem Hauptbehälter erschwert ist, aus dem Atmosphärenverbindungsanschluss auszutreten.
Der Tintenzuführungsmechanismus kann das Vorhandensein und das Fehlen von Tinte in dem Hauptbehälter erfassen, und er kann außerdem mit Leichtigkeit den Zustand des Hauptbehälters erfassen, der angebracht oder abgenommen ist.
Der gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebaute Tintenzuführungsmechanismus ermöglicht es, dass die erste hohle Nadel, die mit dem Tintenzuführungspfad verbunden ist, und dass die zweite hohle Nadel, die mit dem Bodenende der Atmosphärenverbindungskammer in Verbindung ist, die mit der Atmosphäre durch den Atmosphärenverbindungsanschluss in Verbindung ist, in den jeweiligen Stecker des Tintenbehälters für eine Verbindung eingefügt werden kann, wodurch ein Strömungspfad ausgebildet ist, der zu der Atmosphäre luftdicht abgeschlossen ist, und zwar von dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu dem Pfad durch den Tintenbehälter. Anders gesagt ist es durch die Ausbildung von einem luftdicht geschlossenen Strömungspfad von dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu dem Tintenzuführungspfad möglich, das Einströmen der Luft im Laufe des Strömungspfades und außerdem das Austreten von Tinte zu beseitigen, und auch die Bewegung der Tinte in dem Strömungspfad zu blockieren.
Außerdem können bei dem Tintenzuführungsmechanismus der vorliegenden Erfindung die erste hohle Nadel und die zweite hohle Nadel durch ein leitendes Material ausgebildet sein, und eine Schaltung kann so vorgesehen sein, dass sie den Wert eines elektrischen Widerstandes zwischen der ersten und der zweiten hohlen Nadel misst. In diesem Fall ist die Tinte, die zwischen den beiden hohlen Nadeln vorhanden ist, ausschließlich Tinte in dem Tintenbehälter. Infolgedessen besteht keine Möglichkeit, dass der Widerstand von irgendeiner Tinte, die außerhalb des Tintenbehälters vorhanden ist, unerwarteter Weise erfasst wird.
Des weiteren ist die Atmosphärenverbindungskammer ein Raum, der sich von dem unteren Ende der zweiten hohlen Nadel nach oben erstreckt, und der Atmosphärenverbindungsanschluss, der für die Atmosphärenverbindungskammer vorgesehen ist, kann an einer Position angeordnet sein, die höher als die Öffnung der zweiten hohlen Nadel an deren Einfügungsseite in den Stecker für die Verbindung ist, und ein Teil des Pfades zwischen dem Atmosphärenverbindungsanschluss und der zweiten hohlen Nadel kann so positioniert sein, dass er höher ist als die Öffnung der zweiten hohlen Nadel an deren Einfügungsseite in den Stecker für die Verbindung. In diesem Fall ist es möglich, das Austreten von Tinte aus dem Atmosphärenverbindungsanschluss auch dann zu verhindern, wenn der Tintenbehälter fehlerhaft zum Beispiel ohne Anbringung des Aufzeichnungskopfes angebracht ist. Außerdem ist es durch den Aufbau der Atmosphärenverbindungskammer als ein Raum, der sich von dem unteren Ende der zweiten hohlen Nadel nach oben erstreckt, möglich, dass Tinte in der Atmosphärenverbindungskammer zu dem Hauptbehälter zuverlässig auch dann zurückkehrt, wenn die Umgebungsbedingung wiederhergestellt ist, während Tinte in die Atmosphärenverbindungskammer aufgrund von Umgebungsänderungen oder dergleichen ausgetreten ist oder wenn Tinte zugeführt wird, während der Aufzeichnungsvorgang in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem Tinte in der Atmosphärenverbindungskammer vorhanden ist. Auf diese Art und Weise besteht keine Möglichkeit, dass Tinte verschwenderisch verbraucht wird.
Außerdem kann das Volumen der Atmosphärenverbindungskammer so festgelegt sein, dass Va > Vt × (T₂ – T₁) /T₂ gilt, wobei T₁ die untere Grenztemperatur der Umgebungstemperatur beim Gebrauch ist; T₂ die obere Grenztemperatur der Umgebungstemperatur beim Gebrauch ist; Va das Volumen der Atmosphärenverbindungskammer ist; und Vt das Volumen des Tintenbehälters ist. In diesem Fall hat die Atmosphärenverbindungskammer ein Volumen, das groß genug ist, dass sie als eine Pufferkammer für die Tinte dient, die herausgedrückt wurde, auch wenn die Temperatur der Umgebung beim Gebrauch so geändert wird, dass Tinte aufgrund der resultierenden Änderungen des Innendruckes des Tintenbehälters herausgedrückt wird, wodurch die so herausgedrückte Tinte zurückgehalten wird, um das Austreten von Tinte von dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu verhindern.
Bei dem Tintenzuführungsmechanismus sind der Tintenzuführungspfad und der Atmosphärenverbindungspfad als ein Pfad durch den Tintenbehälter in Verbindung, und zwar ausschließlich in jenem Zustand, bei dem sie mit dem Tintenbehälter verbunden sind, und der Tintenzuführungspfad und der Atmosphärenverbindungspfad sind unterbrochen, wenn der Tintenbehälter nicht angebracht ist.
Durch den so aufgebauten Tintenzuführungsmechanismus ist es möglich, den Tintenzuführungspfad und den Atmosphärenverbindungspfad als einen verbundenen Pfad durch den Tintenbehälter auszubilden. Anders gesagt ist der Kanal zwischen dem Atmosphärenverbindungsanschluss und dem Tintenzuführungspfad ein Strömungspfad, der luftdicht geschlossen ist, um das Einströmen der Luft im Laufe des Strömungspfades und auch das Auftreten von Tinte zu beseitigen, während die Bewegung von Tinte in dem Strömungspfad blockiert ist. Wenn außerdem der Tintenbehälter nicht angebracht ist, dann sind der Tintenzuführungspfad und der Atmosphärenverbindungspfad unterbrochen, um sie in einen Zustand zu versetzen, bei dem sie voneinander unabhängig sind. Zum Beispiel ist es daher möglich, zu bestimmen, ob der Tintenbehälter angebracht ist oder nicht, falls ausschließlich die elektrische Leitung zwischen dem Tintenzuführungspfad und dem Atmosphärenverbindungspfad überprüft wird.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät der vorliegenden Erfindung ist mit einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben eines Aufzeichnungsmediums versehen, um das Aufzeichnen durch das Ausstoßen von Tinte von einem Aufzeichnungskopf zu dem Aufzeichnungsmedium durchzuführen, der einen Tintenzuführungsmechanismus der vorliegenden Erfindung aufweist.
Das gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebaute Tintenstrahlaufzeichnungsgerät der Erfindung ist mit der Tintenzuführungsvorrichtung der Erfindung versehen, wodurch es möglich ist, das Austreten von Tinte von dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu verhindern. Außerdem kann das Vorhandensein und das Fehlen von Tinte in dem Tintenbehälter exakt erfasst werden. Es kann auch erfasst werden, ob der Tintenbehälter angebracht ist oder nicht.
1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine detaillierte Ansicht des Aufbaus des Tintenzuführungssystems eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gemäß dem einen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3A, 3B, 3C und 3D zeigen Ansichten des Verhaltens von Luft und Tinte in den Flüssigkeitspfaden einer Tintenzuführungseinheit, wenn die Luft in den Hauptbehälter eingeführt wird;
4 zeigt eine Ansicht des Druckes, der auf die Düse mittels einer Wassersäulendifferenz aufgebracht wird; und
5 zeigt eine Ansicht von einem Aufbaubeispiel des Tintenzuführungssystems des herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts.
Nun werden bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
Die 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß der 1 ist ein serielles Aufzeichnungsgerät, bei dem während der Hin- und Herbewegung (Hauptabtastung) des Aufzeichnungskopfes 201 und dem Vorschub (Nebenabtastung) eines allgemeinen Aufzeichnungspapierblattes, eines speziellen Papierblattes, eines OHP-Filmes oder eines anderen Aufzeichnungsblattes S mit einer ausgelegten Teilung wiederholt werden, Tinte wahlweise von dem Aufzeichnungskopf 201 synchron mit einer derartigen wiederholten Bewegung ausgestoßen wird, damit Tinte an dem Aufzeichnungsblatt S zur Erzeugung von Zeichen, Bildern oder dergleichen haftet.
In der 1 ist der Aufzeichnungskopf 201 abnehmbar an dem Schlitten 202 angebracht, der durch zwei Führungsschienen gleitbar gestützt ist, der sich entlang den Führungsschienen durch eine Antriebseinrichtung wie zum Beispiel ein Motor (nicht gezeigt) hin und her bewegt. Das Aufzeichnungsblatt S ist der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 201 durch die Vorschubwalze 203 zugewandt. Dann wird es in der Richtung vorgeschoben, die sich mit der Bewegungsrichtung des Schlittens 202 schneidet (die orthogonale Richtung, die zum Beispiel durch einen Pfeil A angegeben ist), während ein Abstand zu der Tintenausstoßfläche konstant aufrechterhalten wird.
Der Aufzeichnungskopf 201 ist mit einer Vielzahl Düsenreihen zum Ausstoßen von Tinte mit verschiedenen Farben jeweils vorgesehen. Für die Tinten mit den verschiedenen Farben, die von dem Aufzeichnungskopf 201 auszustoßen sind, sind einzelne Hauptbehälter 204 abnehmbar an der Tintenzuführungseinheit 205 angebracht. Die Tintenzuführungseinheit 205 und der Aufzeichnungskopf 201 sind unter Verwendung einer Vielzahl Tintenzuführungsrohre 206 gemäß den Tinten mit den verschiedenen Farben jeweils verbunden. Wenn der Hauptbehälter 204 an der Tintenzuführungseinheit 205 angebracht ist, dann ist es möglich, Tinte mit der jeweiligen Farbe, die in dem Hauptbehälter 204 aufbewahrt sind, den Düsenreihen des Aufzeichnungskopfes 201 jeweils unabhängig zuzuführen.
Innerhalb des Hin- und Herbewegungsbereiches des Aufzeichnungskopfes 201, aber in dem Nicht-Aufzeichnungsbereich, der außerhalb des Bewegungsbereiches des Aufzeichnungsblattes S ist, ist die Wiederherstellungseinheit 207 angeordnet, die der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 201 zugewandt ist.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die 2 der detaillierte Aufbau des Tintenzuführungssystems des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts beschrieben. Die 2 zeigt eine Ansicht des Tintenzuführungskanals des in der 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts. Um die Beschreibung zu vereinfachen wird ausschließlich der Pfad für einen Farbabschnitt hierbei dargestellt.
Zunächst wird der Aufzeichnungskopf 201 beschrieben.
Dem Aufzeichnungskopf 201 wird Tinte von dem Steckereinfügungsanschluss 201a zugeführt, der einen mit ihm luftdicht verbundenen Flüssigkeitsstecker aufweist, der an dem vorderen Ende des Tintenzuführungsrohres 206 angeordnet ist. Der Steckereinfügungsanschluss 201a ist mit dem Nebenbehälter 201b in Verbindung, der an dem oberen Abschnitt des Aufzeichnungskopfes 201 ausgebildet ist. Unter dem Nebenbehälter 201b ist die Flüssigkeitskammer 201f ausgebildet, um Tinte direkt der Düseneinheit zuzuführen, die mit einer Vielzahl Düsen 201g versehen ist, welche parallel angeordnet sind. Der Nebenbehälter 201b und die Flüssigkeitskammer 201f sind unter Verwendung des Filters 201c aufgeteilt, aber es ist eine Trennung 201e mit einer Öffnung 201d angeordnet, die dafür an der Grenze zwischen dem Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f ausgebildet ist. Der Filter 201c ist an der Trennung 201e angebracht.
Durch den so angeordneten Aufbau wird die Tinte, die von dem Steckereinfügungsanschluss 201a dem Aufzeichnungskopf 201 zugeführt wird, der Düse 201g durch den Nebenbehälter 201b, den Filter 201c und der Flüssigkeitskammer 201f zugeführt. Der Kanal zwischen dem Steckereinfügungsanschluss 201a und der Düse 201g ist in einem Zustand gehalten, bei dem er luftdicht zu der Atmosphäre ist.
An der oberen Seite des Nebenbehälters 201b ist ein Öffnungsabschnitt ausgebildet. Der Öffnungsabschnitt ist durch ein gewölbtes elastisches Material 201h abgedeckt. Der durch das elastische Material 201h umschlossene Raum (eine Druckeinstellkammer 201i) kann sein Volumen gemäß dem Druck in dem Nebenbehälter 201b ändern, und er dient zum Einstellen des Druckes in dem Nebenbehälter 201b, was später beschrieben wird.
Die Düse 201g ist zylindrisch ausgebildet, wobei sie eine Querschnittsbreite von ungefähr 20 μm aufweist, und Tinte wird von der Düse 201g ausgestoßen, wenn die Tinte in der Düse 201g mit Ausstoßenergie beaufschlagt wird. Nachdem die Tinte ausgestoßen wurde, wird Tinte in die Düse 201g mittels der Kapillarkraft der Düse 201g gefüllt. Üblicherweise wird das Ausstoßen mit einem Zyklus von 20 kHz oder mehr wiederholt, um so Bilder mit hoher Geschwindigkeit genau auszubilden. Um die Ausstoßenergie auf die Tinte in der Düse 201g aufzubringen, ist der Aufzeichnungskopf 201 mit Energieerzeugungseinrichtungen pro Düse 201g versehen. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird das Wärmeerzeugungswiderstandselement als Energieerzeugungseinrichtung zum Erwärmen der Tinte in der Düse 201g verwendet, das durch den Befehl von der Kopfsteuervorrichtung (nicht gezeigt) wahlweise angetrieben wird, die den Antriebsvorgang des Aufzeichnungskopfes 201 steuert, wodurch ein Filmsieden der Tinte in einer gewünschten Düse 201g erzeugt wird. Der auf diese Art und Weise erzeugte Blasendruck wird zum Ausstoßen von Tinte von der Düse 201g genutzt.
Jede Düse 201g ist mit ihrer Tintenausstoßspitze nach unten angeordnet, aber es gibt keinen Ventilmechanismus, der zum Schließen einer derartigen Spitze angeordnet ist. Tinte wird in die Düse 201g in jenem Zustand gefüllt, dass ein Meniskus ausgebildet wird. Infolgedessen wird das Innere des Aufzeichnungskopfes 201 und insbesondere das Innere der Düse 201g in einem Zustand gehalten, bei dem ein Unterdruck gehalten wird. Falls jedoch der Unterdruck zu klein ist, dann wird der Meniskus der Tinte zerstört, so dass Tinte aus der Düse 201g austritt, sollte ein Fremdkörper oder Tinte an der Ausstoßspitze der Düse 201g haften. Falls im Gegensatz dazu der Unterdruck zu groß ist, dann ist die Kraft, die die Tinte in die Düse 201g zieht, größer als jene Energie, die auf die Tinte während des Ausstoßens aufgebracht wird, was zu einem fehlerhaften Ausstoßvorgang führt. Daher sollte der Unterdruck in der Düse 201g vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von ungefähr –0,4 kPa bis ungefähr 2,0 kPa gemäß den experimentellen Ergebnissen sein, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden (hierbei wird die spezifische Schwerkraft der Tinte entsprechend Wasser angenommen), auch wenn dies in Abhängigkeit von der festgelegten Anzahl der Düsen 201g, der Querschnittsfläche der jeweiligen Düse und der Funktion des jeweiligen Wärmeerzeugungswiderstandselementes unter anderem abhängt.
Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind die Tintenzuführungseinheit 205 und der Aufzeichnungskopf 201 mit dem Tintenzuführungsrohr 206 verbunden, und der Aufzeichnungskopf 201 kann vergleichsweise frei an der Tintenzuführungseinheit 205 positioniert werden, wodurch es möglich ist, den Aufzeichnungskopf 201 an einer Position anzuordnen, die höher ist als die Tintenzuführungseinheit 205, damit der Innendruck des Aufzeichnungskopfes 201 ein Unterdruck wird. Bezüglich dieser Höhe geht die Beschreibung weiter ins Detail.
Der Filter 201c ist durch die Metallmaschen mit kleinen Löchern von weniger als 10 μm jeweils ausgebildet, die kleiner sind als die Querschnittsbreite der Düse 201g, um zu verhindern, dass irgendeine Fremdsubstanz, die die Düse 201g verstopfen könnte, von dem Nebenbehälter 201b in die Flüssigkeitskammer 201f strömt. Für den Filter 201c ist der Meniskus der Tinte in dem entsprechenden kleinen Loch durch die Kapillarkraft ausgebildet, falls die Tinte mit ausschließlich einer Seite des Filters 201c in Kontakt ist, wodurch eine Eigenschaft erreicht wird, bei der die Tinte mit Leichtigkeit übertragen werden kann, aber was die Luftströmung erschwert. Je kleiner die Größe des kleinen Loches ist, desto größer ist die Intensität des Meniskus, wodurch es für die Luft noch schwerer ist, hindurchzutreten.
Für den bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel verwendeten Filter 201c beträgt der Druck, der für die Luftübertragung erforderlich ist, ungefähr 10,1 kPa (experimenteller Wert). Falls die Luft in der Flüssigkeitskammer 201f verbleibt, die stromabwärts von dem Filter 201c in der Richtung der Tintenbewegung in dem Aufzeichnungskopf 201 angeordnet ist, dann kann die Luft daher nicht durch den Filter 201c ausschließlich durch das Fließen der Luft selbst oder dergleichen hindurchtreten. Infolgedessen verbleibt die Luft in der Flüssigkeitskammer 201f in der Flüssigkeitskammer 201f. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird dieses Phänomen genutzt, und während die Flüssigkeitskammer 201f nicht mit Tinte gefüllt ist, dann wird eine spezifische Tintenmenge in der Flüssigkeitskammer zurückgehalten, um so die Luftlage zwischen der Tinte in der Flüssigkeitskammer 201f und dem Filter 201c zu ermöglichen.
Die Tintenmenge, die in der Flüssigkeitskammer 201f zurückgehalten werden soll, ist die minimale Tintenmenge die zum Füllen der Düse 201g erforderlich ist. Falls die Luft in die Düse 201g von der Flüssigkeitskammer 201f eintritt, dann kann die Tinte nicht in die Düse 201g nachgefüllt werden, falls die Tinte ausgestoßen wurde, und somit kann ein fehlerhafter Ausstoßvorgang auftreten. Es ist daher notwendig, die Düse 201g jederzeit mit Tinte zu füllen.
Mit der oberen Seite des Filters 201c ist die Tinte in dem Nebenbehälter 201b in Kontakt, und der Bereich, in dem die Tinte in Kontakt ist, ist der wirksame Bereich des Filters 201c. Wie dies zusammen mit dem Stand der Technik beschrieben ist, hängt der Druckverlust, der durch den Filter 201c bewirkt wird, von dem wirksamen Bereich 201c ab. Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist der Filter 201c so angeordnet, dass er horizontal zu dem Aufzeichnungskopf 201c ist, wenn dieser gebraucht wird, so dass die Tinte mit der gesamten oberen Seite des Filters 201c in Kontakt ist, um den wirksamen Bereich des Filters zur Reduzierung des Druckverlustes zu maximieren.
Die Druckeinstellkammer 201i ist eine Kammer, deren Volumen reduziert wird, wenn sich der Unterdruck darin erhöht. es ist vorzuziehen, ein Gummimaterial oder dergleichen für das elastische Element 201h zu verwenden, falls die Druckeinstellkammer 201i durch das elastische Element 201h wie im Falle des gegenwärtigen Ausführungsbeispieles ausgebildet ist. Außerdem ist es neben der Verwendung des elastischen Elementes 201h möglich, einen Plastikbogen und eine Feder für dessen Struktur zu kombinieren. Das Volumen der Druckeinstellkammer 201i wird in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur festgelegt, bei der der Aufzeichnungskopf 201 verwendet wird, und auch in Abhängigkeit von dem Volumen des Nebenbehälters 201b oder dergleichen, aber bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist dieses auf ungefähr 0,5 ml festgelegt.
Falls überhaupt keine Druckeinstellkammer 201i vorgesehen ist, dann nimmt der Druck in dem Nebenbehälter 201b direkt den Widerstand auf, der durch den Druckverlust hervorgerufen werden kann, wenn die Tinte den Hauptbehälter 204, die Tintenzuführungseinheit 205 und das Tintenzuführungsrohr 206 passiert. Im Falle der sogenannten schnellen Pulsfolge die das Ausstoßen von Tinte mit höherer Rate erfordert, wie zum Beispiel das Ausstoßen der Tinte aus allen Düsen 201g, hat die Tintenzufuhr zu dem Aufzeichnungskopf 201 daher die Neigung, dass sie hinsichtlich einer auszustoßenden Tintenmenge zu knapp ist, wodurch der Unterdruck plötzlich ansteigt. Falls der Unterdruck der Düse 201g den vorstehend erwähnten Grenzwert von ungefähr –2,0 kPa überschreitet, dann wird der Ausstoßvorgang instabil, so dass ein ungünstiger Zustand der Bilderzeugung bewirkt wird.
Bei dem seriellen Aufzeichnungsgerät des gegenwärtigen Ausführungsbeispieles ist der Tintenausstoß in jenem Zustand, dass er auch dann ruht, wenn die Bilderzeugung die schnelle Pulsfolge aufweist, wenn der Schlitten 202 zurückkehrt (siehe 1). Die Druckeinstellkammer 201i führt eine kapazitätsähnliche Funktion durch, um den Unterdruck in dem Nebenbehälter 201b früher anzuheben, indem dessen Volumen während des Tinte Ausstoßens reduziert wird, und um ihn aufrecht zu erhalten, wenn der Schlitten zurückkehrt.
Nun wird zum Beispiel eine Tintenzufuhr für den Tintenausstoß mit ΔV = 0,05 ml als knapp betrachtet, unter der Annahme, dass das Änderungsverhältnis des Unterdrucks in Abhängigkeit von der Reduzierung des Volumens der Druckeinstellkammer 201i K = –1 kPa/ml ist, und dass das Volumen des Nebenbehälters 201b V_S = 2 ml ist. In diesem Fall sind die Änderungen des Unterdruckes in dem Nebenbehälter 201b ΔP = V_S/(V_S + ΔV) – 1 = –2,3 kPa durch das Prinzip von „PV = konstant", falls keine Druckeinstellkammer 201i vorhanden ist. Infolgedessen überschreitet der Unterdruck den vorstehend erwähnten Grenzwert, so dass der Ausstoßvorgang instabil wird. Falls im Gegensatz dazu die Druckeinstellkammer 201i vorhanden ist, dann wird der Druck ΔP gleich K × ΔV = –51 Pa, wodurch der Anstieg des Unterdruckes unterdrückt wird, um den Ausstoßvorgang zu stabilisieren.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Stabilisierung des Tintenausstoßes durch die Druckeinstellkammer 201i versucht, während der Einfluss des Druckverlustes in dem Tintenzuführungskanal von dem Hauptbehälter 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 unterdrückt wird. Infolgedessen ist es möglich, das Tintenzuführungsrohr 206 mit einem kleineren Durchmesser zu verwenden, das der Bewegung des Schlittens 202 folgen soll, was der Reduzierung der Last beiträgt, wenn sich der Schlitten 202 bewegt.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 die Tintenzuführungseinheit 205 und der Hauptbehälter 204 beschrieben, die den Tintenzuführungsmechanismus bilden.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist der Hauptbehälter 204 so aufgebaut, dass er an der Zuführungseinheit 205 anbringbar und von ihr abnehmbar ist. An der anderen Seite davon sind ein Tintenzuführungsanschluss, der durch einen Gummistöpsel 204b verschlossen werden kann, und ein Lufteinlassanschluss vorgesehen, der durch einen Gummistöpsel 204c verschlossen ist. Der Hauptbehälter 204 selbst ist ein luftdichter Behälter. Tinte 209 ist direkt in dem Hauptbehälter 204 enthalten. Der Tintenzuführungsanschluss und der Lufteinlassanschluss des Hauptbehälters 204 sind für die seitliche Seite vorgesehen, die der Bodenseite des Tintenbehälters in der angebrachten Stellung entspricht.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist die Tintenzuführungseinheit 205 andererseits mit einer Tintenzuführungsnadel 205a zum Einziehen von Tinte 209 von dem Hauptbehälter 204 und mit einer Lufteinführungsnadel 205b zum Einführen der Außenluft in den Hauptbehälter 204 versehen. Sowohl die Tintenzuführungsnadel 205a als auch die Lufteinführungsnadel 205b sind leitend und hohl, und die Nadelspitzen sind so angeordnet, dass sie in dem Einsetzzustand des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes nach oben gerichtet sind, und zwar entsprechend den Positionen des Tintenzuführungsanschlusses und des Lufteinführungsanschlusses des Hauptbehälters 204. Sie sind so angeordnet, dass die Tintenzuführungsnadel 205a und die Lufteinführungsnadel 205b die Gummistöpsel 204b bzw. 204c durchdringen und in das Innere des Hauptbehälters 204 eintreten, wenn der Hauptbehälter 204 angebracht ist, und zwar so, als falle er von oben auf den Boden der Tintenzuführungseinheit 205 hinab.
Hierbei sind der Strömungspfad an der Seite der Tintenzuführungsnadel 205a und der Strömungspfad an der Seite der Lufteinführungsnadel 205b so aufgebaut, dass sie jeweils ein vollständig unabhängiges System sind. Es gibt keinen Aufbau, bei dem es möglich ist, dass sowohl der Strömungspfad an der Seite der Tintenzuführungsnadel 205a als auch der Strömungspfad an der Seite der Lufteinführungsnadel 205b miteinander in Verbindung sind. Jedoch sind diese unabhängigen Strömungspfade an der Seite der Tintenzuführungsnadel 205a und an der Seite der Lufteinführungsnadel 205b verbindende Strömungspfade, wenn der Hauptbehälter 204 an der Tintenzuführungseinheit 205 angebracht ist. Der Aufbau ist so angeordnet, dass die Strömungspfade an der Seite der Tintenzuführungsnadel 205a und an der Seite der Lufteinführungsnadel 205b als unabhängige Strömungspfade getrennt sind, wenn der Hauptbehälter 204 nicht angebracht ist. Mit den so aufgebauten Strömungspfaden erlaubt ein Strömungspfad, der zwischen dem Lufteinführungsanschluss und dem Tintenzuführungspfad geschlossen ist, kein Eindringen von Luft im Laufe des Pfades, und zwar auch in jenem Zustand, bei dem das Tintenstrahlgerät bewegt wird oder schräg positioniert wird, wodurch das Austreten von Tinte beseitigt wird. Außerdem besteht ungeachtet der Gebrauchsumgebung und dem Anordnungszustand des Tintenstrahlgeräts keine Möglichkeit, dass Tinte in unerwarteter Weise in dem Tintenströmungspfad von dem Luftverbindungsanschluss zu dem Tintenzuführungspfad strömt.
Die Tintenzuführungsnadel 205a ist mit dem Tintenzuführungsrohr 206 durch den Flüssigkeitsströmungspfad 205c, das Unterbrechungsventil 210 und den Strömungspfad 205d verbunden. Die Lufteinführungsnadel 205b ist mit der Außenluft durch den Strömungspfad 205d, die Pufferkammer 205f und den Atmosphärenverbindungsanschluss 2058 in Verbindung. Sowohl der Flüssigkeitspfad 205c, der an der untersten Höhe des Kanals von der Tintenzuführungsnadel 205a zu dem Tintenzuführungsrohr 206 positioniert ist, als auch der Flüssigkeitspfad 205e, der an der untersten Höhe des Kanals von der Lufteinführungsnadel 205b zu dem Atmosphärenverbindungsanschluss 205g positioniert ist, sind an der selben Höhe. Das gegenwärtige Ausführungsbeispiel verwendet die Tintenzuführungsnadel 205a und die Lufteinführungsnadel 205b, die jeweils den großen Innendurchmesser von 1,6 mm aufweisen, und das Nadelloch mit einem Durchmesser von 1,0 bis 1,5 mm.
Um das Austreten der Tinte von dem Atmosphärenverbindungsanschluss 205g zu verhindern, ist die Pufferkammer 205f außerdem so angeordnet, dass sie mit dem Atmosphärenverbindungsanschluss 205g durch den Flüssigkeitspfad 205j in Verbindung ist, der eine Position durchläuft, die höher ist als die obere Öffnung 205i der Lufteinführungsnadel 205b. Zum Beispiel wird die Luft in den Hauptbehälter 204 durch die Tintenzuführungsnadel 205a eingeführt, auch wenn der Hauptbehälter 204 mit der darin enthaltenen Tinte fehlerhaft angebracht ist, ohne dass der Aufzeichnungskopf 201 angebracht ist und das Unterbrechungsventil 210 offen ist. In diesem Fall hat das vordere Ende der Tintenzuführungsnadel 205a den Atmosphärendruck, und es beginnt eine Strömung der Tinte zu einem unteren Abschnitt, und sie tritt aus, falls der Atmosphärenverbindungsanschluss 205g unter der oberen Öffnung 205i angeordnet ist. Um ein derartiges Problem zu vermeiden, ist die Pufferkammer 205f mit dem Atmosphärenverbindungsanschluss 205g durch den Flüssigkeitspfad 205j in Verbindung, der die Position durchläuft, die höher als die obere Öffnung 205i ist. Diesbezüglich ist die gleiche Wirkung mit jenem Aufbau erhältlich, bei dem der Atmosphärenverbindungsanschluss 205g selbst höher als die obere Öffnung 205i angeordnet ist, wie dies zum Beispiel in den 3A, 3B, 3C und 3D sowie in der 4 gezeigt ist.
Das Unterbrechungsventil 210 ist mit einer Membran 210a versehen, die durch das Gummimaterial ausgebildet ist, die den Öffnungs- und Schließvorgang zwischen den beiden Flüssigkeitspfaden 205c und 205d bewirkt und die durch die Versetzung der Membran 210a bewirkt werden. An der oberen Seite der Membran 210a ist ein zylindrischer Federhalter 210b befestigt, wobei er darin eine Druckfeder 210c enthält. Durch die Druckfeder 210c wird die Membran 210 gequetscht, um die Flüssigkeitspfade 205b und 205d zu unterbrechen. Der Federhalter 210b ist mit dem Flansch versehen, der mit dem Hebel 210d bei dem Betrieb der Verbindung 207e der Wiederherstellungseinheit 207 in Eingriff gelangt, was später beschrieben wird. Wenn der Hebel 210d so betätigt wird, dass er den Federhalter 210b gegen die Federkraft der Druckfeder 210c hält, dann sind die Flüssigkeitspfade 205c und 205d in Verbindung. Das Unterbrechungsventil 210 ist dann offen, wenn der Aufzeichnungskopf 201 Tinte ausstößt, und es ist dann geschlossen, wenn der Aufzeichnungskopf im Wartezustand ist oder ruht. Während des Tintefüllvorganges, der später beschrieben wird, ist das Unterbrechungsventil synchron mit der Betätigungszeitgebung der Wiederherstellungseinheit 207 geöffnet oder geschlossen.
Die gemäß der vorstehenden Beschreibung aufgebaute Tintenzuführungseinheit 205 ist pro Hauptbehälter 204 vorgesehen, das heißt pro Farbtinte, mit der Ausnahme des Hebels 210d. Der Hebel 210d wird im Gebrauch durch alle Farben gemeinsam genutzt, um das Unterbrechungsventil 210 gleichzeitig hinsichtlich allen Farben zu öffnen oder zu schließen.
Durch den so angeordneten Aufbau wird die Tinte von dem Hauptbehälter 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 jederzeit durch die Tintenzuführungseinheit 205 und das Tintenzuführungsrohr 206 mittels des Unterdrucks zugeführt, der aus dem Verbrauch der Tinte bei dem Aufzeichnungskopf 201 resultiert. Diesbezüglich wird die selbe Luftmenge wie die von dem Hauptbehälter 204 zugeführte Tinte von dem Atmosphärenverbindungsanschluss 205g in den Hauptbehälter 204 mittels der Pufferkammer 205f und der Lufteinführungsnadel 205b eingeführt.
Die Pufferkammer 205f ist ein Raum mit dem Zweck, vorläufig die Tinte zurückzuhalten, die von dem Hauptbehälter 204 aufgrund der Ausdehnung der Luft in dem Hauptbehälter 204 geströmt ist, und das untere Ende der Lufteinführungsnadel 205b ist an dem Boden der Pufferkammer 205f angeordnet. Anders gesagt ist die Pufferkammer 205f so aufgebaut, dass sie ein Raum ist, der sich von dem unteren Ende der Lufteinführungsnadel 205b in der Richtung der Erdanziehungskraft nach oben erstreckt. Falls die Luft in dem Hauptbehälter 204 aufgrund der erhöhten Umgebungstemperatur oder dergleichen ausgedehnt wird, während das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät im Wartezustand ist oder ruht, dann strömt Tinte in dem Hauptbehälter 204 zu der Pufferkammer 205 von der Lufteinführungsnadel 205b durch den Flüssigkeitspfad 205e aus, da das Unterbrechungsventil 210 geschlossen ist. Falls im Gegensatz dazu die Luft in dem Hauptbehälter 204 aufgrund der verringerten Temperatur oder dergleichen zusammengezogen wird, dann kehrt die Tinte, die in die Pufferkammer 205f ausgeströmt ist, zu dem Hauptbehälter 204 durch das untere Ende von der Lufteinführungsnadel 205b zurück, die an dem Boden der Pufferkammer 205f angeordnet ist. Wenn außerdem Tinte von dem Aufzeichnungskopf 201 in einem Zustand ausgestoßen wird, bei dem Tinte in der Pufferkammer 205f vorhanden ist, dann kehrt die Tinte, die in der Pufferkammer 205f vorhanden ist, zu dem Hauptbehälter 204 zunächst zurück. Dann wird die Luft in den Hauptbehälter 204 eingeführt, nachdem keine weitere Tinte in der Pufferkammer 205 vorhanden ist.
Die Öffnung der Lufteinführungsnadel 205b zu der Pufferkammer 205f ist so ausgebildet, dass sie einen Durchmesser aufweist, der ausreichend groß ist, um den Meniskus der Tinte zu bilden.
Das Volumen V_b der Pufferkammer 205f soll so festgelegt sein, dass der Gebrauchsumgebung des Produktes genügt wird. Unter der Annahme, dass die untere Grenze der Gebrauchsumgebungstemperatur eines Gerätes T₁K ist und dass die obere Grenze T₂K ist, und das Volumen des Tintenbehälters V_t ist, dann ist es hierbei möglich, das Austreten der Tinte zu verhindern, falls V_b > V_t × (T₂ – T₁)/T₂ gilt. Zum Beispiel unter der Annahme, dass ein Produkt innerhalb der Gebrauchsumgebungstemperatur von 5°C (278K) bis 35°C (308K) ist, dann wird V_b nun für die Pufferkammer als 100 × (308 – 278)/308 = 9,7 ml oder mehr festgelegt, wenn das Volumen V_t des Hauptbehälters 204 gleich 100 ml beträgt.
Unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 3C und 3D wird diesbezüglich die wesentliche Wassersäule des Hauptbehälters 204 und das Verhalten der Luft und der Tinte in dem Flüssigkeitspfad der Tintenzuführungseinheit 205 beschrieben, wenn die Luft in den Hauptbehälter 204 eingeführt wird.
Die 3A zeigt den Gebrauchszustand, bei dem Tinte von dem Hauptbehälter 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 zugeführt werden kann (siehe 2). In diesem Zustand ist das Innere des Hauptbehälters 204 mit Ausnahme der Pufferkammer 205f luftdicht geschlossen. Das Innere des Hauptbehälters 204 wird in einem Unterdruck gehalten. Die Spitze 209a der Tinte verbleibt im Laufe des Flüssigkeitspfads 205e. Der Druck der Spitze 209a der Tinte ist der Atmosphärendruck (= 101,3 kPa), da sie in Kontakt mit der Atmosphäre ist. Der Flüssigkeitspfad 205c, wo die Spitze 209a der Tinte positioniert ist, und der Flüssigkeitspfad 205e, mit dem das Tintenzuführungsrohr 206 (siehe 2) in Verbindung ist, sind auf der selben Höhe, und ausschließlich Tinte zwischen beiden Flüssigkeitspfaden 205c und 205e darf miteinander in Verbindung sein. Daher ist der Druck in dem Flüssigkeitspfad 205c ebenfalls der Atmosphärendruck. Dies wird durch die Beziehung zwischen der Spitze 209a der Tinte und der Höhe des Flüssigkeitspfades 205c bestimmt, und es wird nicht durch die Tintenmenge 209 in dem Hauptbehälter 204 beeinträchtigt.
Wenn die Tinte in dem Hauptbehälter 204 verbraucht wird, dann wandert die Spitze 209a der Tinte allmählich in die Richtung zu der Lufteinführungsnadel 205b, wie dies in der 3B gezeigt ist, und wenn sie den Punkt unmittelbar unter der Lufteinführungsnadel 205b erreicht, dann wird sie zu einer Blase, wie dies in der 3C gezeigt ist, und sie fließt in die Lufteinführungsnadel 205b, so dass sie in den Hauptbehälter 204 eingeführt wird. Dann tritt anstelle dessen Tinte in dem Hauptbehälter 204 in die Lufteinführungsnadel 205b ein, und die Spitze 209a der Tinte kehrt in den Originalzustand zurück, wie dies in der 3A gezeigt ist.
Die 3D zeigt jenen Zustand, bei dem Tinte in der Pufferkammer 205f zurückgehalten wird. In diesem Fall ist die Spitze 209a der Tinte nur um h1 mm in der Mitte der Höhenrichtung der Pufferkammer 205f höher als der Flüssigkeitspfad 205c angeordnet, und der Druck in dem Flüssigkeitspfad 205c wird zu –9,8 h1 Pa.
Wie dies vorstehend gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel beschrieben ist, gibt der durch das Wassersäulendifferential der Düse 201g (siehe 2) aufgebrachte Druck den Unterdruck P_n an dem unteren Ende der Düse 201g an, und er beträgt P_n –9,8 (h2 – h3 – h4) Pa in dem Gebrauchszustand, wie dies in der 4 gezeigt ist, bei dem die Höhe von dem Flüssigkeitspfad 205c zu der oberen Seite 209b der Tinte in dem Nebenbehälter 201b gleich h2 mm beträgt; die Höhe von dem Filter 201c zu der oberen Seite 209b der Tinte in dem Nebenbehälter 201b ist h3 mm; und die Höhe von dem unteren Ende der Düse 201g zu der oberen Seite 209c der Tinte in der Flüssigkeitskammer 201f ist h4 mm, und sie gibt P_n –9,8 (h2 – h1 – h3 – h4) Pa in jenem Zustand der Tinte an, die in der Pufferkammer 205f zurückgehalten wird. Der Wert P_n ist so festgelegt, dass er innerhalb des Bereiches des vorstehend erwähnten Bereiches des Unterdruckes von (–0,4 kPa bis –2,0 kPa) ist.
Unter Bezugnahme auf die 2 wird nun eine Schaltung 205h erneut mit der Tintenzuführungsnadel 205a und der Lufteinführungsnadel 205b verbunden, um den elektrischen Widerstand zu messen, und das Vorhandensein und das Fehlen der Tinte in dem Hauptbehälter 204 ist erfassbar. Die Schaltung 205h erfasst den elektrischen Kreis, falls Tinte in dem Hauptbehälter 204 vorhanden ist, da ein elektrischer Strom durch die Schaltung 205h in Zusammenwirkung mit der Tinte in dem Hauptbehälter 204 fließt, und sie erfasst die elektrische Unterbrechung, falls Tinte nicht vorhanden ist oder der Hauptbehälter 204 nicht angebracht ist. Da die erfasste Stromstärke äußerst klein ist, ist es wichtig, die Tintenzuführungsnadel 205a und auch die Lufteinführungsnadel 205b zu isolieren. Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind der Kanal von der Tintenzuführungsnadel 205a zu dem Aufzeichnungskopf 201 und der Kanal von der Lufteinführungsnadel 205b zu dem Atmosphärenverbindungsanschluss 205g vollständig unabhängig, und es ist äußerste Vorsicht walten zu lassen, damit es möglich ist, den elektrischen Widerstand der Tinte ausschließlich in dem Hauptbehälter 204 zu messen.
Als Nächstes wird eine Wiederherstellungseinheit 207 beschrieben.
Die Wiederherstellungseinheit 207 betreibt das Ansaugen der Tinte und der Luft aus der Düse 201g und auch den Öffnungs- und Schließvorgang des Unterbrechungsventils 210, die eine Saugkappe 207a zum Abdecken der Tintenausstoßfläche (wo die Düsen 201g münden) des Aufzeichnungskopfes 201 und eine Verbindung 207e aufweist, die den Hebel 210d für die Unterbrechungsebene 210 betätigt.
Die Saugkappe 207a ist durch das elastische Element zumindest an einem Abschnitt davon ausgebildet, der mit der Tintenausstoßfläche in Kontakt ist, und zwar aus Gummi oder dergleichen, und sie ist zwischen der Position, wo sie die Tintenausstoßfläche luftdicht schließt, und der Position bewegbar angebracht, bei der sie sich von dem Aufzeichnungskopf 201c zurückzieht. Mit der Saugkappe 207a ist das Rohr verbunden, das eine Saugpumpe 207c der Rohrpumpenbauart aufweist, die an der Mitte davon angeordnet ist, damit es möglich ist, einen Saugvorgang kontinuierlich durchzuführen, indem die Saugpumpe 207c durch einen Pumpenmotor 207d angetrieben wird. Es ist außerdem möglich, die Saugmenge entsprechend dem Drehbetrag des Pumpenmotors 207d zu ändern. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird eine Saugpumpe als die Pumpe 207c verwendet, die einen Druck auf 40,5 kPa reduzieren kann.
Der Nocken 207b betätigt die Saugkappe 207a. Unter Verwendung eines Nockensteuermotors 207g wird die Verbindung 207e synchron mit der Bewegung des Nockens 207f betätigt. Die Zeitgebung, bei der der Nocken 207b mit der Saugkappe 201g an den Positionen a bis c jeweils in Kontakt ist, ist identisch mit jener Zeitgebung, bei der der Nocken 207f mit der Verbindung 207e an den Positionen a bis c jeweils in Kontakt ist. An der Position a ermöglicht der Nocken 207b das Entfernen der Saugkappe 201g von der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 201, und der Nocken 207f drückt die Verbindung 207e, um den Hebel 200d zum Öffnen des Unterbrechungsventils 210 anzuheben. An der Position b ermöglicht der Nocken 207b einen engen Kontakt der Saugkappe 201g mit der Tintenausstoßfläche, und der Nocken 207f zieht die Verbindung 207e zum Schließen des Unterbrechungsventils zurück. An der Position c ermöglicht der Nocken 207b einen luftdichten Kontakt der Saugkappe 207a mit der Tintenausstoßfläche, und der Nocken 207f drückt die Verbindung 207e zum Öffnen des Unterbrechungsventils 210.
Bei dem Aufzeichnungsvorgang sind die Nocken 207b und 207f an der Position a festgelegt, so dass die Tinte aus der Düse 201g ausgestoßen wird, und die Tintenzufuhr von dem Hauptbehälter 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 wird ermöglicht. Wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht durchgeführt wird, was den Wartezustand oder den Ruhezustand beinhaltet, dann sind die Nocken 207b und 207f an der Position b festgelegt, um das Trocknen der Düse 201g zu verhindern, während verhindert wird, dass Tinte aus dem Aufzeichnungskopf 201 ausströmt (insbesondere wenn das Gerät selbst zu einem anderen Ort getragen werden soll, dann kann ein Fall auftreten, bei dem das Gerät geneigt wird, so dass die Tinte ausströmt). Die Position c für die Nocken 207b und 207f wird zum Füllen der Tinte in den Aufzeichnungskopf 201 verwendet, wie dies nachfolgend beschrieben wird.
Nun wurde der Tintenzuführungspfad von dem Hauptbehälter 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 beschrieben. Mit dem in der 2 gezeigten Aufbau ist es jedoch unvermeidlich, dass die Luft in dem Aufzeichnungskopf 201 bei einem langen Betrieb angesammelt wird.
In dem Nebenbehälter 201b sind die Luft angesammelt, die das Tintenzuführungsrohr 206 und das elastische Element 201h durchdrungen hat, um darin einzutreten, und jene Luft, die zum Verbleiben in der Tinte gelöst ist. Hinsichtlich der Luft, die das Tintenzuführungsrohr 206 und das elastische Element 201h durchdrungen hat, kann es möglich sein, ein Strukturmaterial mit einer hohen Gasbarrieren-Eigenschaft dazu zu verwenden, aber das Material mit einer hohen Gasbarrieren-Eigenschaft ist zu kostspielig, als dass es einfach für die kommerzielle Ausstattung verwendet werden kann, die in großer Stückzahl hergestellt wird, und zwar angesichts der Kosten. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird das preiswerte und hoch flexible Polyethylenrohr, das einfach handzuhaben ist, für das Tintenzuführungsrohr 206 verwendet, und ein Botilgummi wird für das elastische Element 201h verwendet.
Währenddessen wird die Luft allmählich in der Flüssigkeitskammer 201f aufgrund der Blase angesammelt, die in der Tinte durch das Filmsieben zum Ausstoßen der Tinte aus der Düse 201g erzeugt wurde, die zur Rückkehr zu der Flüssigkeitskammer 201f geteilt wird, oder da kleine Blasen zum Verbleiben in der Tinte gelöst werden und zu einer großen Blase werden, da die Temperatur der Tinte in der Düse 201g erhöht wird.
Gemäß den durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Experimente ermöglicht der Aufbau der gegenwärtigen Ausführungsbeispiele das Ansammeln der Luftmenge in dem Nebenbehälter 201b von ungefähr 1ml pro Monat, und die in der Flüssigkeitskammer 201f angesammelte Luftmenge beträgt ungefähr 0,5ml pro Monat.
Falls die angesammelte Luftmenge in dem Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f groß ist, dann wird eventuell die Tintenmenge reduziert, die in dem Nebenbehälter 201b bzw. der Flüssigkeitskammer 201f zurückgehalten wird. Falls infolgedessen in dem Nebenbehälter 201b die Tinte knapp wird, wird der Filter 201c zur Luft freigelegt, um den wirksamen Bereich des Filters 201c zu reduzieren. Dann erhöht sich der Druckverlust an dem Filter 201c, damit es unmöglich wird, die Tinte zu der Flüssigkeitskammer 201f im schlimmsten Fall zuzuführen. Falls andererseits das obere Ende der Düse 201g zur Luft in der Flüssigkeitskammer 201f frei liegt, dann wird die Tintenzufuhr zu der Düse 201g deaktiviert. Daher besteht eine Möglichkeit, das ein kritisches Problem auftritt, es sei denn, dass mehr als eine spezifische Tintenmenge sowohl in dem Nebenbehälter 201b als auch der Flüssigkeitskammer 201f zurückgehalten wird.
Somit wird eine angemessene Tintenmenge jeweils in den Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f pro spezifischer Periode gefüllt, um die Tintenausstoßfunktion für eine lange Zeit aufrecht zu erhalten, auch wenn kein kostspieliges Material mit einer Gasbarrieren-Eigenschaft verwendet wird. Im Falle des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels sollte es ausreichend sein, falls ausschließlich Tinte in den Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f pro Monat mit einer Menge gefüllt wird, die gleichwertig zu der angesammelten Luftmenge pro Monat plus einer Variation über die Zeit des entsprechenden Tintenfüllvorganges ist.
Das Füllen der Tinte in den Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f wird durch Verwendung des Saugbetriebs der Wiederherstellungseinheit 207 durchgeführt. Anders gesagt wird die Saugpumpe 207c in einem Zustand angetrieben, bei dem die Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 201 unter Verwendung der Saugkappe 201a luftdicht geschlossen ist. Dann wird die Tinte in dem Aufzeichnungskopf 201 durch die Düse 201g angesaugt. Falls jedoch ausschließlich Tinte von der Düse 201g angesaugt wird, dann kann im Wesentlichen die gleiche Tintenmenge wie die von der Düse 201g angesaugte Tinte von dem Nebenbehälter 201b zu der Flüssigkeitskammer 201f strömen. In ähnlicher Weise kann im Wesentlichen die gleiche Tintenmenge wie die Tinte, die aus dem Nebenbehälter 201b ausgeströmt ist, von dem Hauptbehälter 204 in den Nebenbehälter 201b strömen. Hierbei verbleibt die Situation nahezu unverändert von der Situation vor dem Ansaugen.
Gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird daher das Unterbrechungsventil 210 zur Druckreduzierung in dem Nebenbehälter 201b bzw. der Flüssigkeitskammer 201f verwendet, und zwar auf einen ausgelegten Druck, um eine angemessene Tintenmenge in den Nebenbehälter 201b bzw. der Flüssigkeitskammer 201f zu füllen, die durch den Filter 201c getrennt sind. Auf diese Art und Weise wird das Festlegen des Volumens sowohl für den Nebenbehälter 201b als auch die Flüssigkeitskammer 201f durchgeführt.
Hierbei wird der Tintenfüllvorgang und das Festlegen des Volumens hinsichtlich des Nebenbehälters 201b und der Flüssigkeitskammer 201f nachfolgend beschrieben.
Für den Tintenfüllvorgang kann der Schlitten 202 (siehe 1) zu der Position bewegt werden, bei der der Aufzeichnungskopf 201 der Saugkappe 207a zunächst zugewandt ist, und dann werden die Nocken 207b und 207f durch den Nockensteuermotor 207g der – Wiederherstellungseinheit 207 angetrieben, so dass sie sich so drehen, dass die Position b mit der Saugkappe 107a bzw. der Verbindung 207e in Kontakt ist. Auf diese Art und Weise wird die Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 201 durch die Saugkappe 207a luftdicht geschlossen, und das Unterbrechungsventil 210 ist in einem Zustand, bei dem der Tintenpfad von dem Hauptbehälter 204 zu dem Aufzeichnungskopf 201 geschlossen ist.
In diesem Zustand wird der Pumpenmotor 207d angetrieben, um einen Saugvorgang von der Saugkappe 207a unter Verwendung der Saugpumpe 207c zu bewirken. Bei diesem Saugvorgang werden die verbleibende Tinte und die verbleibende Luft in dem Aufzeichnungskopf 201 durch die Düse 201g angesaugt, und der Innendruck des Aufzeichnungskopfes 201 wird reduziert. Wenn die Saugmenge der Saugpumpe 207c eine ausgelegte Menge erreicht, dann wird die Saugpumpe 207c angehalten, und der Nockensteuermotor 207g wird angetrieben, um die Nocken 207b und 207f so zu drehen, dass die Position c mit der Saugkappe 207a bzw. der Verbindung 207e in Kontakt ist. Auf diese Art und Weise ist das Unterbrechungsventil 210 offen, während die Saugkappe 207a die Tintenausstoßfläche weiterhin luftdicht schließt. Die Saugmenge der Saugpumpe 207c ist derart, dass der Innendruck des Aufzeichnungskopfes 201 ein spezifischer Druck ist, der zum Füllen der Tinte in den Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f mit einer angemessenen Menge jeweils erforderlich ist. Dies kann durch eine Berechnung, durch Experimente oder dergleichen erhalten werden.
Wenn der in dem Druck des Aufzeichnungskopfes 201 reduziert ist, dann strömt Tinte in den Aufzeichnungskopf 201 durch das Tintenzuführungsrohr 206, und der Nebenbehälter 201b und die Flüssigkeitskammer 201f werden jeweils mit Tinte gefüllt. Die zu füllende Tintenmenge ist jenes Volumen, das für den dekomprimierten Nebenbehälter 201b und die Flüssigkeitskammer 201f erforderlich ist, damit sie im Wesentlichen bei dem Atmosphärendruck jeweils zurückkehrt, die durch das jeweilige Volumen und den Druck des Nebenbehälters 201b und der Flüssigkeitskammer 201f bestimmt ist.
Das Füllen der Tinte in den Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f ist ungefähr eine Sekunde nach dem Öffnen des Unterbrechungsventils 210 abgeschlossen. Mit der Beendigung des Tintenfüllvorganges wird der Nockensteuermotor 207g angetrieben, um die Nocken 207b und 207f so zu drehen, dass die Position b mit der Saugkappe 207a bzw. der Verbindung 207e in Kontakt ist. Auf diese Art und Weise kann die Saugkappe 207a von dem Aufzeichnungskopf 201 entfernt werden. Dann wird die Saugpumpe 207c wieder angetrieben, um die verbleibende Tinte in der Saugabdeckung 207a anzusaugen. Außerdem ist in diesem Zustand das Unterbrechungsventil 210 in jenem Zustand, bei dem es offen ist, damit Zeichen, Bilder oder dergleichen auf einem Aufzeichnungsblatt S siehe 1) durch Ausstoßen von Tinte aus der Düse 201g ausgebildet werden können. Falls hierbei der Betrieb im Wartezustand oder im Ruhezustand ist, dann wird der Nockensteuermotor 207g wieder angetrieben, um die Nocken 207b und 207f so zu drehen, dass die Position b mit der Saugkappe 207a bzw. der Verbindung 207e in Kontakt ist. Somit wird die Tintenaufstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 201 durch die Saugkappe 201a luftdicht abgedeckt, und das Unterbrechungsventil 210 ist geschlossen.
Falls die Tintenmenge in dem Nebenbehälter 201b und der Flüssigkeitskammer 201f für eine lange Zeit nicht knapp ist, dann besteht kein Bedarf für einen häufigen Saugvorgang, der unter Verwendung der Wiederherstellungseinheit 207 durchzuführen ist, und es ist nicht wahrscheinlich, dass Tinte verschwenderisch genutzt wird. Auch wenn Tinte sowohl in dem Nebenbehälter 201b als auch in die Flüssigkeitskammer 201f gefüllt werden soll, wird des weiteren ausschließlich ein einziger Füllvorgang ausreichen, um so den Verbrauch der Tinte einzusparen.
Hierbei wird das Volumen des Nebenbehälters 201b als V1 angenommen, die in den Nebenbehälter 201b füllende Tintenmenge wird als S1 angenommen; und der Innendruck des Nebenbehälters 201b wird als T1 angenommen (ein relativer Wert zu dem Atmosphärendruck). Nun ist es aus dem Prinzip „PV = Konstant" möglich, Tinte in den Nebenbehälter 201b mit einer angemessenen Menge durch das Ausführen des Füllvorganges so zu füllen, dass die Beziehungen zwischen ihnen als V1 = F1/P1 festgelegt werden kann. In ähnlicher Weise wird das Volumen der Flüssigkeitskammer 201f als V2 angenommen, die in die Flüssigkeitskammer 201f zu füllende Tintenmenge wird als S2 angenommen; und der Innendruck der Flüssigkeitskammer 201f wird als P2 angenommen (relativer Druck zu dem Atmosphärendruck). Falls nun die Beziehungen dazwischen als V2 = S2/P2 festgelegt werden, dann ist es möglich, Tinte in die Flüssigkeitskammer 201f mit einer angemessenen Menge durch das Ausführen des Füllvorganges zu füllen.
Außerdem ist der Filter 201c, der den Nebenbehälter 201b von der Flüssigkeitskammer 201f trennt, mit feinen Maschen ausgebildet, so dass es der Luft erschwert wird, bei einem Zustand mit einem Meniskus hindurchzuströmen, der gemäß der vorstehenden Beschreibung ausgebildet ist. Hierbei wird der Druck als Pm angenommen, der für die Luft erforderlich ist, um durch den Filter 201c mit dem dafür ausgebildeten Meniskus hindurchzutreten. Wenn ein Saugvorgang bei der Düse 201g unter Verwendung der Wiederherstellungseinheit 207 durchgeführt wird, dann ist der Innendruck P2 der Flüssigkeitskammer 201f kleiner als der Innendruck P1 des Nebenbehälters 201c, und zwar ausschließlich durch den Anteil Tm, der vorstehend beschrieben ist, so dass es möglich ist, dass die Luft in dem Nebenbehälter 201b durch den Filter 201c hindurchtritt. Somit ist es durch diese Beziehung, die zum Festlegen des Volumens des Nebenbehälters 201b und auch der Flüssigkeitskammer 201f verwendet wird, früher die Zustände für den Füllvorgang zu bestimmen.
Nun wird ein spezifisches Beispiel des vorstehend erwähnten Füllvorganges und des Festlegens des Volumens beschrieben.
Der Tintenfüllvorgang wird einmal pro Monat ausgeführt. Die während eines Monats angesammelte Luftmenge wird als ein ML für den Nebenbehälter 201b und als 0,5ml für die Flüssigkeitskammer 201f angenommen. Außerdem wird die Tintenmenge als 0,5ml angenommen, die dazu erforderlich ist, dass der Filter 201c nicht in der Luft in dem Nebenbehälter 201b frei liegt, und die Tintenmenge wird als 0,5ml angenommen, die dazu erforderlich ist, dass die Düse 201g nicht in die Luft in der Flüssigkeitskammer 201f vorstehen kann. Die Änderung der Tintenfüllmenge wird als 0,2ml sowohl für den Nebenbehälter 201b als auch die Flüssigkeitskammer 201f angenommen. Diese numerischen Werte werden durch Experimente erhalten. Aus der vorstehenden Beschreibung ist die Tintenmenge, die pro Füllvorgang zu füllen ist, der Gesamtbetrag von diesen Werten, und sie wird auf 1,7ml für den Nebenbehälter 201b und 1,2 ml für die Flüssigkeitskammer 201f festgelegt.
Der Bereich der Druckreduzierung in dem Aufzeichnungskopf 201 wird als jener Wert festgelegt, der die Kapazität der Wiederherstellungseinheit 207 nicht überschreitet. Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist die Kapazitätsgrenze der Saugpumpe 207c – 60,8 kPa, und die Saugmenge der Saugpumpe 207c wird durch Experimente erhalten, so dass der Innendruck der Saugkappe 207a – 50,6kPa ist, was einigen Raum vorsieht, der als der Drehbetrag des Pumpenmotors 207b gesteuert wird.
Aufgrund des Vorhandenseins des Meniskus der Düse 201g beträgt hierbei der Druck –5,1 kPa (experimenteller Wert), der dazu erforderlich ist, dass die Luft hindurch treten kann. Daher tritt eine Differenz zwischen dem Innendruck der Saugkappe 207a und dem Innendruck der Flüssigkeitskammer 201f um jenen Anteil auf, der gleichwertig dem Wiederstand der Düse 201g ist. Somit wird der Innendruck der Flüssigkeitskammer 201f größer als jener der Abdeckung 207a, nämlich um 5,1 kPa. Durch das Vorhandensein des Meniskus des Filters 201c beträgt in ähnlicher Weise der Druck –10,1 kPa (experimenteller Wert), der dazu erforderlich ist, dass die Luft hindurch treten kann. Daher tritt eine Differenz zwischen dem Innendruck der Flüssigkeitskammer 201f und dem Innendruck des Nebenbehälters 201b durch jenen Anteil auf, der gleichwertig dem Wiederstand des Filters 201c ist. Somit wird der Innendruck des Nebenbehälters 201b größer als jener der Flüssigkeitskammer 201f, nämlich um 10,1 kPa. Falls der Innendruck der Saugkappe 207a auf –50,7 kPa festgelegt ist, dann wird daher der Innendruck der Flüssigkeitskammer 201f zu –45,6 kPa, und der Innendruck des Nebenbehälters 201b wird zu –35,5 kPa.
Um Tinte mit 1,7ml in den Nebenbehälter 201b zu füllen, ist das Volumen V1 des Nebenbehälters 201b so festgelegt, dass dessen Innendruck –35,5 kPa beträgt, wenn Tinte mit 1,7ml von dem Nebenbehälter 201b angesaugt wird, dessen Innendruck dabei ungefähr 101,3 kPa beträgt. Anders gesagt wird V1 = 1,7/0,35 = 4,85ml festgelegt. In ähnlicher Weise wird für das Volumen V2 der Flüssigkeitskammer 201f V2 = 1,2/0,45 = 2,67ml festgelegt.
Nachdem der Innendruck des Aufzeichnungskopfes 201 unter den vorstehend genannten Bedingungen reduziert wurde, wird das Unterbrechungsventil 210 geöffnet, um eine Strömung der Tinte in den Aufzeichnungskopf 201 zu ermöglichen, dessen Innendruck negativ ist. Genauer gesagt strömt die Tinte zunächst in den Nebenbehälter 201b, und dann wird die Luft, die sich auf V1 aufgrund des reduzierten Druckes ausgedehnt hat, ungefähr bei dem Atmosphärendruck wiederhergestellt. Unter der Annahme, dass das Volumen der Luft in dem Nebenbehälter 201b V1_a ist, dann gilt V1_a = V1 × (1 – 0,35) = 3,15 ml, und wenn Tinte mit V1 – V1_a = 1,7 ml in den Nebenbehälter 201b gefüllt wird, dann setzt sie sich nieder. In ähnlicher Weise strömt Tinte in die Flüssigkeitskammer 201f aus dem Nebenbehälter 201b, und die Luft, die sich auf V2 aufgrund des reduzierten Druckes ausgedehnt hat, wird ungefähr bei dem Atmosphärendruck wieder hergestellt. Unter der Annahme, dass das Volumen der Luft in der Flüssigkeitskammer 201f V2_a ist, dann gilt V2_a = V2 × (1 – 0,45) = 1,47 ml, und wenn Tinte mit V2 – V2_a = 1,2 ml in die Flüssigkeitskammer 201f gefüllt wird, dann setzt sie sich nieder.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, in den Nebenbehälter 201b und die Flüssigkeitskammer 201f, die durch den Filter 201c getrennt sind, jeweils geeignete Tintenmengen durch den einzigen Füllvorgang zu füllen, auch wenn die Volumina und die Drücke, die zu reduzieren sind, für den Nebenbehälter 201b und die Flüssigkeitskammer 201f festgelegt sind, und es ist möglich, einen normalen Betrieb für eine lange Zeit ohne einen Saugvorgang durchzuführen, und zwar auch unter jenem Umstand, dass die Luft in dem Aufzeichnungskopf 201 angesammelt wird.
Wie dies auch früher beschrieben ist, ist eine Luftlage zwischen dem Filter 201c und der oberen Seite der Tinte in der Flüssigkeitskammer 201f vorhanden. Jedoch kann die Menge von dieser Luftlage durch den Saugdruck bei dem Saugbetrieb der Wiederherstellungseinheit 207 beliebig festgelegt werden. Anders gesagt ist diese Luftlage eine Luftlage, die gesteuert werden kann.
Diese Anordnung ermöglicht eine Verbesserung der Zuverlässigkeit in beträchtlicher Weise gegen die Ausstoßfehler, die herkömmlicher Weise durch die Blase auftreten können, die zwischen dem Filter und der Düse erzeugt wird. Anders gesagt wird nun das Problem, das bei dem herkömmlichen Stand der Technik vorgefunden wird, dass nämlich der wirksame Bereich des Filters aufgrund des Vorhandenseins einer nicht gesteuerten Blase unter dem Filter geändert (reduziert) wird, in einfacher Weise bei der Stufe der Auslegung berücksichtigt, da gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der Filter 201c mit der Luftlage an dem Abschnitt in Kontakt ist (der Öffnungsabschnitt bei 201d in der 2), was seit dem Beginn so gesteuert wird, dass der wirksame Bereich des Filters 201c nicht geändert werden kann.
Um außerdem das Problem zu bewältigen, dass die Blase den Strömungspfad zwischen dem Filter und der Düse verstopfen kann, ist der Querschnittsbereich der Flüssigkeitskammer 201f so ausgebildet, dass er gegenüber dem Durchmesser der Blase groß genug ist, dass diese in der Flüssigkeitskammer 201f verbleiben kann, um irgendeine Möglichkeit zu beseitigen, dass die Blase in der Flüssigkeitskammer 201f die Strömung der Tinte blockiert. Des weiteren besteht keine Möglichkeit hinsichtlich des Problems, dass die Blase in der Flüssigkeitskammer in die Düse eintreten kann oder den Verbindungskanal zwischen der Flüssigkeitskammer und der Düse verstopfen kann, so dass sie in die Düse 201g eintritt, da der Querschnittsbereich der Flüssigkeitskammer 201f gemäß der vorstehenden Beschreibung groß genug ist, so dass die in der Flüssigkeitskammer 201f erzeugte Blase in die Tinte in der Flüssigkeitskammer 201f durch ihre Strömungskraft aufsteigt, die mit der Luftlage kombiniert ist. Darüber hinaus ist diese Luftlage gemäß der vorstehenden Beschreibung steuerbar, und es besteht keine Möglichkeit, dass der wirksame Bereich des Filters 201c nicht geändert wird, auch wenn die in der Flüssigkeitskammer 201f erzeugte Blase mit der Luftlage kombiniert wird.
Anders gesagt ist es durch die Flüssigkeitskammer 201f möglich, die so aufgebaut ist, dass sie von dem Nebenbehälter 201b unter Verwendung des Filters 201c getrennt ist, die Zuverlässigkeit gegen die Ausstoßfehler beträchtlich zu verbessern, die durch die Erzeugung der Blase in der Flüssigkeitskammer 201f hervorgerufen werden können, und die Bewegung der Blase wird somit bewirkt.
Wie dies gemäß dem Tintenzuführungsmechanismus der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben ist, sind die erste und die zweite hohle Nadel in dem jeweiligen Stecker des Tintenbehälters eingeführt, der als der Hauptbehälter dient, um zwischen ihnen eine Verbindung herzustellen, wobei ein Strömungspfad zu der Atmosphäre zwischen dem Atmosphärenverbindungsanschluss und dem Tintenzuführungspfad durch den Tintenbehälter luftdicht geschlossen ist. Anders gesagt ist es durch den Aufbau möglich, bei dem der Kanal von dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu dem Tintenzuführungspfad ein geschlossener Strömungspfad ist, dass das Einströmen von Luft im Laufe des Strömungspfads und auch das Austreten von Tinte beseitigt sind, während die Bewegung von Tinte in dem Strömungspfad blockiert wird. Infolgedessen ist es möglich, irgendeinen Austritt von Tinte aus dem Atmosphärenverbindungsanschluss zu verhindern, der durch die Neigung des Hauptkörpers oder dergleichen hervorgerufen werden könnte.
Außerdem besteht durch die Messung des Wertes des elektrischen Wiederstands zwischen der ersten und der zweiten hohlen Nadel, die durch ein leitendes Material ausgebildet sind, keine Möglichkeit zum Erfassen irgendeines Wiederstandes von Tinte, die außerhalb des Tintenbehälters vorhanden ist. Folglich kann nicht nur das Vorhandensein und das Fehlen von Tinte in dem Tintenbehälter korrekt erfasst werden, sondern es kann auch erfasst werden, ob der Tintenbehälter angebracht ist oder nicht, wodurch es möglich ist, den Aufnahmezustand exakt zu erfassen.

Claims

Tintenzuführungsmechanismus zum Zuführen von Tinte von einem Tintenbehälter zu einem Aufzeichnungskopf (201), mit: einem Tintenbehälter (204), der frei anbringbar und abnehmbar ist und der darin Tinte aufbewahrt und zwei Stecker (204b, 204c) aufweist, die an seinem Boden vorgesehen sind, damit sein Inneres mit der Außenseite in Verbindung treten kann, wobei eine erste hohle Nadel (205a), die mit einem Tintenzuführungspfad (205c, 210, 205d, 206) zum Zuführen von Tinte zu dem Aufzeichnungskopf (201) in Verbindung ist, in einem (204b) der Stecker für eine Verbindung eingeführt ist, und eine zweite hohle Nadel (205b), die mit dem Boden einer Atmosphärenverbindungskammer (205f) in Verbindung ist, die mit der Atmosphäre durch einen Atmosphärenverbindungsanschluss (205g) in Verbindung ist, in dem anderen (204c) der Stecker für eine Verbindung eingeführt ist, um einen Strömungspfad von dem Atmosphärenverbindungsanschluss (205g) zu dem Tintenzuführungspfad (205c, 210, 205d, 206) durch den Tintenbehälter (204) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Strömungspfad einen ersten Strömungspfad in der ersten hohlen Nadel (205a) und einen zweiten Strömungspfad in der zweiten hohlen Nadel (205b) aufweist, die miteinander ausschließlich durch den Tintenbehälter (204) in Verbindung sind.
Tintenzuführungsmechanismus gemäß Anspruch 1, wobei die erste hohle Nadel (205a) und die zweite hohle Nadel (205b) aus leitendem Material ausgebildet sind, und eine Schaltung (205h) zum Messen des Wertes eines elektrischen Widerstandes zwischen der ersten und der zweiten hohlen Nadel (205a, 205b) vorgesehen ist.
Tintenzuführungsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Atmosphärenverbindungskammer (205f) ein Raum ist, der sich von dem unteren Ende der zweiten hohlen Nadel (205b) nach oben erstreckt, und der Atmosphärenverbindungsanschluss (205g), der für die Atmosphärenverbindungskammer (205f) vorgesehen ist, an einer Position angeordnet ist, die höher als die Öffnung der zweiten hohlen Nadel (205b) an deren Einfügungsseite in den Stecker (204c) für die Verbindung ist.
Tintenzuführungsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Teil des Pfades zwischen dem Atmosphärenverbindungsanschluss (205g) und der zweiten hohlen Nadel (205b) so positioniert ist, dass er höher als die Öffnung der zweiten hohlen Nadel (205b) an deren Einfügungsseite in den Stecker für die Verbindung ist.
Tintenzuführungsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Volumen der Atmosphärenverbindungskammer (205f) folgendes erfüllt: Va > Vt × ( T2 – T1) / T2 wobei T₁: Die untere Grenztemperatur der Umgebungstemperatur beim Gebrauch T₂: Die obere Grenztemperatur der Umgebungstemperatur beim Gebrauch Va: Das Volumen der Atmosphärenverbindungskammer Vt: Das Volumen des Tintenbehälters.
Tintenzuführungsmechanismus gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Tintenzuführungspfad (205c, 210, 205d, 206) und der Atmosphärenverbindungsanschluss (205g) als ein Strömungspfad durch den Tintenbehälter (204) nur in jenem Zustand in Verbindung sein können, wenn sie mit dem Tintenbehälter (204) verbunden sind, und der Tintenzuführungspfad (205c, 210, 205d, 206) und der Atmosphärenverbindungsanschluss (205g) in einem Zustand unterbrochen sind, bei dem der Tintenbehälter (204) nicht angebracht ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das mit einer Vorschubeinrichtung zum Vorschieben eines Aufzeichnungsmediums versehen ist, um einen Aufzeichnungsvorgang durch Ausstoßen von Tinte aus einem Aufzeichnungskopf zu dem Aufzeichnungsmedium durchzuführen, mit: einem Tintenzuführungsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.