-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenkartusche zum Zuleiten
von Tinte in einem geeigneten Unterdruckzustand zu einem Aufzeichnungskopf,
der Tintentröpfchen
als Antwort auf Drucksignale ausstößt.
-
Diese
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Regeln des Durchflusses
von Fluid von einer Tintenkartusche hin zu einem Tintenstrahlkopf.
-
Eine
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist im Allgemeinen so aufgebaut,
dass ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausstoßen von
Tintentröpfchen
als Antwort auf Drucksignale an einem Schlitten angebracht ist,
der sich in Richtung der Breite eines Bogens über ein Blatt Aufzeichnungspapier
hinüber
hin und her bewegt, und Tinte von einem externen Tintentank dem
Aufzeichnungskopf zugeleitet wird. Im Falle einer kleinen Aufzeichnungsvorrichtung
ist ein Tintenspeicherbehälter
wie beispielsweise ein Tintentank so vorgesehen, dass er von dem Schlitten
abgenommen werden kann, im Hinblick auf eine einfache Handhabung
und um den Austausch eines leer gewordenen Tintentanks gegen einen
frischen zu erleichtern, der eine neue Ladung Tinte beinhaltet (oder
verschiedene Tinten, wenn der Tank ein Mehrfarbentank ist).
-
Um
das Auslaufen von Tinte aus dem Aufzeichnungskopf zu verhindern,
beinhaltet ein solcher Tintenspeicherbehälter im Allgemeinen in sich
ein poröses
Element, das mit Tinte imprägniert
ist, so dass die Kapillarkraft des porösen Elements die Tinte hält.
-
Außerdem besteht
eine Tendenz dahingehend, dass die Menge der Tinte mit der Zeit
zunimmt, weil die fortschreitende Entwicklung von verbesserten Druckern
zu einer erhöhten
Anzahl von Düsenöffnungen
führt,
um mit der erforderlichen Verbesserung der Druckqualität und Druckgeschwindigkeit Schritt
zu halten.
-
Um
diese Entwicklungen in der Ausgestaltung von Tintenstrahldruckern
unterzubringen, wird bevorzugt, die Menge der Tinte zu erhöhen, die
in dem Tintenspeicherbehälter
gespeichert werden kann, aber dies führt auch zu einem erhöhten Volumen
des porösen
Elements. In dem Fall, wo das poröse Element, das die Tinte hält, die
Kapillarkraft verwendet, ist jedoch die Höhe, d.h. die Wassersäule des
porösen
Elements, beschränkt,
und daher muss der Bodenflächenbereich
des Tintenspeicherbehälters
vergrößert werden,
um das Volumen des Behälters
zu vergrößern, was
zu dem Problem führt,
dass die Größe des Schlittens
und somit die gesamte Größe der Aufzeichnungsvorrichtung
erhöht
werden muss.
-
Um
dieses Problem zu lösen,
schlägt
die japanische Patentveröffentlichung
Kokai Nr. Hei. 8-174860 in den Absätzen 0041-0043 und der 10 eine
Tintenkartusche vor, in welcher ein durch den Tintendruck verformbares
Membranelement in seiner Mitte mit einer Durchgangsöffnung ausgebildet
ist, um einen Membranventilsitz zu schaffen, und ein Ventilelement
an einer Stelle gegenüber
diesem Membranventilsitz vorgesehen ist.
-
Auch
um dieses Problem zu lösen,
schlägt die
internationale Patentveröffentlichung
Nr. PCT00/03877 eine Tintenkartusche vor, in welcher ein Ventilelement
ausgebildet ist durch Spritzgießen von
Polymermaterial mit Elastizität,
eine Durchgangsöffnung
in einer Mitte des Ventilelements ausgebildet ist, eine rückwärtige Fläche des
Ventilelements mittels einer Feder durch Drücken in Kontakt mit einem Dichtungselement
gebracht ist, und das Ventilelement durch einen Unterdruck, der
auf die rückwärtige Fläche des
Ventilelements einwirkt, bewegt wird, so dass Tinte nur über die
Durchgangsöffnung
hin zu einer Tintenzuführöffnung herausfließt.
-
Dabei
wird eine Tintenkartusche benötigt,
die eine hohe Tintenzuführleistung
hat und eine große Menge
von Tinte einem Aufzeichnungskopf zuleiten kann, um die Notwendigkeit
solcher Kartuschen zu befriedigen, wenn diese bei einem Hochgeschwindigkeitsdruckvorgang
verwendet werden. Der wichtigste Faktor, der die Leistungsfähigkeit
beim Zuleiten von Tinte zu einem Aufzeichnungskopf beeinträchtigt,
ist der Durchflusskanalwiderstand innerhalb der Kartusche.
-
Das
US-Patent Nr. 4 602 662 beschreibt ein extern gesteuertes Ventil
für die
Verwendung in Flüssigkeitsmarkiersystemen.
Diese Druckschrift lehrt, dass ein Einlass und ein Auslass sich
auf einer Seite eines beweglichen Elements befinden, und eine Feder
und eine externe Vakuumquelle sich auf der anderen Seite des beweglichen
Elements befinden. Das Patent sagt deutlich, dass die Feder nicht
zum Verschließen
des Ventils verwendet wird, sondern nur zum Verhindern eines Absaugvorgangs,
und dass die externe Vakuumquelle dazu dient, das Ventil geschlossen
zu halten.
-
Das
US-Patent Nr. 4 971 527 beschreibt ein Reglerventil für ein Tintenmarkiersystem.
Eine Membran ist zwischen zwei Federn zusammengedrückt und
dient so dazu, Druckpulsationen in der Tinte zu dämpfen, die
zwischen einem Einlass und einem Auslass fließt, welche sich auf einer Seite
der Membran befinden.
-
Das
US-Patent Nr. 5 653 251 bezieht sich auf ein vakuumbetätigtes Hüllenventil.
Während
sich ein Einlass und ein Auslass auf der gleichen Seite der Ventilmembran
befinden, kann die Membran selbst perforiert sein, so dass Flüssigkeit
zur anderen Seite der Membran hindurchtreten kann. Die Membran ist aber über einen
gekrümmten
Vorsprung hinübergespannt,
und keine Feder wird verwendet, um den "Ventilrissdruck" zu regeln. Das US-Patent Nr. 5 653 251
offenbart genauer gesagt eine Ventilstruktur mit einem Ventilelement
aus einer elastisch verformbaren Membran, einem konvexen Bereich,
mit welchem das Ventilelement in Kontakt gebracht werden kann, und
einem Durchflusskanal, der in dem konvexen Bereich ausgebildet ist
und durch das Ventilelement verschlossen werden kann. In der Ventilstruktur
wird Unterdruck auf der Anforderungsseite auf eine Oberfläche des
Ventilelements aufgebracht, um das Ventilelement von dem Durchflusskanal
zu trennen, um dadurch die Zufuhr und die Unterbrechung der Flüssigkeit
zu steuern. In dem offenen Zustand des Ventils ist aber der Flächenbereich
des Ventilelements, der den Flüssigkeitsdruck
aufnimmt (der Druckaufnahmeflächenbereich),
extrem klein, was bedeutet, dass der Unterschied im Flächenbereich
zwischen der vorderen und der hinteren Oberfläche des Ventilelements groß ist. Aus
diesem Grund kann der offene Zustand des Ventils durch die kleine
Druckveränderung,
die sich aus dem Tintenverbrauch durch den Aufzeichnungskopf ergibt,
nicht aufrechterhalten werden. Wenn die Ventilstruktur in den geschlossenen
Zustand des Ventils überführt wird,
ist der Druckaufnahmeflächenbereich
extrem groß,
so dass die Ventilstruktur in den offenen Zustand des Ventils zurückgeführt wird.
Demzufolge besteht das Problem, dass dieser Vorgang auf unerwünschte Art
und weise wiederholt wird, wodurch Pulsationen während der Zufuhr der Tinte
verursacht werden, was, wie man sich denken kann, den Druckvorgang
nachteilig beeinflussen kann.
-
In
der in der internationalen Patentveröffentlichung Nr. PCT00/03877
offenbarten Tintenkartusche verursacht die Durchgangsöffnung,
welche einen Tintendurchflusskanal durch das Membranelement hindurch
bildet, einen fluidischen Widerstand, und außerdem verursacht ein wechselseitiger
Zwischenraum der Durchgangsöffnung
mit Bezug auf das Ventilelement, das mit Durchgangsöffnung zusammenwirkt,
ebenfalls einen großen
fluidischen widerstand. Daher ist es schwierig, eine große Menge an
Tinte einem Aufzeichnungskopf zuzuleiten, wie es neuerdings für den Hochgeschwindigkeitsdruck
erforderlich ist.
-
Die
europäische
Patentanmeldung Nr. 1 199 178 beschreibt eine Tintenkartusche mit
einem Differentialdruckventilmechanismus (US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr.
2002/0109760 ist ein Gegenstück
dazu). Diese Druckschrift beschreibt Ventile, in welchen eine Perforation
in einer beweglichen Membran mittels einer Feder in Anschlag gegen einen
massiven Vorsprung gezwungen wird.
-
Um
den fluidischen Widerstand zu vermindern, der durch die Durchgangsöffnung des
Membranelements verursacht wird, ist es denkbar, den Durchmesser
der Durchgangsöffnung
größer zu machen,
aber weil das Membranelement aus elastischem Polymermaterial gemacht
werden muss, wird das Vergrößern der
Durchgangsöffnung
die Belastung pro Flächeneinheit
vermindern, was zu einer Abnahme in dem Dichtungsdruck führt und
so die Dichtungsfähigkeit
des Ventils vermindert und die Leistungsfähigkeit der Kartusche reduziert.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wurde teilweise zur Lösung dieser Probleme gemacht.
-
Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tintenkartusche zu
schaffen, die einen Durchflusskanalwiderstand vermindern kann, der
auf Tinte einwirkt, und zwar in einer Struktur zur Erzeugung eines
Unterdrucks, ohne die Dichtungsfähigkeit
zu vermindern, so dass ein großer
Durchsatz des Tintenverbrauchs von der Tintenkartusche mittels eines Aufzeichnungskopfs
möglich
wird.
-
Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tintenkartusche
zu schaffen, die mit exzellenter Ausbeute hergestellt werden kann.
-
Ein
noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Fluiddurchflusssteuerung
für einen
Aufzeichnungskopf zu schaffen, welcher einen Durchflusskanalwiderstand
vermindern kann, der auf Tinte in einer Struktur zur Erzeugung eines
Unterdrucks einwirkt, ohne die Dichtungsfähigkeit zu vermindern, um dadurch
einen großen
Durchsatz des Tintenverbrauchs mittels des Aufzeichnungskopfs zu
ermöglichen.
-
Ein
noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tintenkartusche
zu schaffen, in welcher ein Durchflusskanaldesign vereinfacht ist.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft eine Tintenkartusche, die folgendes
beinhaltet: eine Tintenspeicherkammer; eine Tintenzuführöffnung;
und einen Mechanismus zum Erzeugen eines Unterdrucks, welcher selektiv
eine Fluidverbindung zwischen der Tintenspeicherkammer und der Tintenzuführöffnung als
Folge des Tintenverbrauchs blockiert und öffnet. Der Mechanismus zum
Erzeugen des Unterdrucks in der Tinte beinhaltet ein elastisches
Element mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche und
einem Dichtungsbereich mit einer Durchgangsöffnung; einen Tintendurchflussweg,
der mit der Tintenzuführöffnung kommuniziert
und einen Öffnungsbereich
an einer Stelle hat, wo der Dichtungsbereich des elastischen Elements
den Öffnungsbereich
kontaktiert und sich von diesem trennt, wobei der Öffnungsbereich zu
der Durchgangsöffnung
hinweist; einen Verbindungsbereich, der zu der ersten Oberfläche des
elastischen Elements hinweist und mit der Tintenspeicherkammer kommuniziert;
und einen Raumbereich, der zu der zweiten Oberfläche des elastischen Elements
hinweist und mit der Tintenzuführöffnung kommuniziert.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft auch eine Fluiddurchflusssteuerung
für einen
Aufzeichnungskopf, die folgendes beinhaltet: ein elastisches Element
mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche und einem Dichtungsbereich,
welches als Antwort auf einen Druckunterschied zwischen der ersten
und der zweiten Oberfläche
beweglich ist, wobei in dem Dichtungsbereich eine Durchgangsöffnung vorgesehen
ist; einen Verbindungsbereich, der zu der ersten Oberfläche des
elastischen Elements hinweist und dazu ausgestaltet ist, mit einem
Tintentank zu kommunizieren, in dem Tinte gespeichert ist; eine
Tintenausflussöffnung;
eine Öffnung
eines Tintendurchflusswegs, welche mit der Tintenausflussöffnung kommuniziert,
wobei der Dichtungsbereich des elastischen Elements in Kontakt mit
der Öffnung
und von dieser weg beweglich ist; und einen Raumbereich, der zu
der zweiten Oberfläche
des elastischen Elements hinweist und mit der Tintenausflussöffnung kommuniziert.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft schließlich ein Verfahren zum Regeln
eines Tintenstroms von einer Tintenkartusche her, die eine Tintenzuführöffnung hat,
hin zu einem Tintenstrahlkopf. Das Verfahren beinhaltet die folgenden
Schritte: Vorsehen, als Teil der Tintenkartusche, einer Ventilkammer
mit einer Abdeckung und einem Grundteil, wobei der Grundteil sowohl
einen Einlass als auch einen Auslass hat, wobei die Ventilkammer
eine elastische Membran mit einer Durchgangsöffnung beinhaltet, wobei sowohl
der Einlass als auch der Auslass auf einer ersten Seite der elastischen
Membran vorgesehen sind und ein Raum zwischen einer zweiten Seite der
elastischen Membran und der Abdeckung definiert ist; und Drücken der
elastischen Membran in Richtung des Grundteils mit einer aufgebrachten Kraft,
so dass ein Kontaktbereich der elastischen Membran den Auslass und
die Durchgangsöffnung gegenüber dem
Einlass verschließt.
Wenn ein Druck in dem Raum nach jenseits eines gegebenen Werts absinkt,
führt eine
sich ergebende Druckdifferenz über
die elastische Membran hinüber
dazu, dass sich der Kontaktbereich der elastischen Membran gegen die
aufgebrachte Kraft von dem Auslass weg bewegt, um dadurch den Auslass
und die Durchgangsöffnung mit
dem Einlass in Verbindung zu bringen.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft einen Mechanismus zum Erzeugen eines
Unterdrucks, der sich zwischen einem Tintenspeicherbereich und einer
Tintenzuführöffnung befindet,
und der eine Wandoberfläche
hat mit zwei ersten und zweiten Durchgangsöffnungen für den Tintenstrom, und ein Ventilelement,
das in Kontakt mit der Durchgangsöffnung gebracht und von dieser
getrennt wird durch Aufnehmen eines Drucks in einer Seite der Tintenzuführöffnung.
Das Ventilelement hat eine dritte Durchgangsöffnung. Tinte, die über die
erste Durchgangsöffnung
fließt,
wird über
die zweite und die dritte Durchgangsöffnung zu der Tintenzuführöffnung geleitet.
-
Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Gegenstand der japanischen
Patentanmeldung Nr. 2002-329062 (angemeldet am 13. November 2002),
der in seiner Gesamtheit ausdrücklich
durch Bezug hierin aufgenommen wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Tintenkartusche
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, gesehen von der Seite einer Tintenspeicherkammer
aus.
-
2A ist
eine perspektivische Ansicht, die die Tintenkartusche der 1 zeigt,
gesehen von der Seite der anderen Oberfläche aus, und 2B ist eine
vorausblickende Ansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Aufbewahrungsbereichs
für ein Ventilelement
zeigt.
-
3 ist
eine Schnittansicht der Tintenkartusche, die eine Querschnittsstruktur
der Kartusche in einer Umgebung eines Mechanismus zur Erzeugung eines
Unterdrucks zeigt.
-
4A und 4B sind
vergrößerte Schnittansichten,
die einen geschlossenen bzw. einen offenen Zustand eines Ventils
des Mechanismus zur Erzeugung des Unterdrucks in der Tintenkartusche
zeigen, und 4C ist eine Schnittansicht,
die einen Tintendurchflusskanal von dem Mechanismus zur Erzeugung
des Unterdrucks hin zu einer Tintenzuführöffnung zeigt.
-
5A und 5B zeigen
den Durchfluss der Tinte in der Tintenkartusche.
-
6A und 6B sind
Ansichten, die andere Ausführungsformen
eines Ventilelements zeigen.
-
7 zeigt
eine weitere Ausführungsform,
in welcher ein Element, das einen Bereich definiert, wo der Mechanismus
zur Erzeugung des Unterdrucks montiert ist, als eigenständiges Element
ausgebildet ist.
-
8 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau einer Tintenkartusche
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und die insbesondere eine Struktur
einer Öffnungsseite
eines Behälterhauptkörpers zeigt.
-
9 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Zusammenbau der Tintenkartusche
zeigt, insbesondere eine Struktur auf der Seite einer vorderen Oberfläche der
Kartusche.
-
10 ist
eine Ansicht von vorne, die die Öffnungsseite
des Behälterhauptkörpers zeigt.
-
11 ist
eine Ansicht von vorne, die die Seite eines Bodenbereichs des Behälterhauptkörpers zeigt.
-
12 ist
eine Schnittansicht, die einen Bereich des Behälterhauptkörpers zeigt, wo ein Mechanismus
zum Erzeugen eines Unterdrucks montiert wird.
-
13 ist
eine Schnittansicht, die einen Durchflusskanalteil des Behälterhauptkörpers von dem
Bereich, in welchen hinein der Mechanismus zum Erzeugen des Unterdrucks
montiert wird, bis zu einer Tintenzuführöffnung zeigt.
-
14 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, die
den Bereich, in welchen hinein der Mechanismus zum Erzeugen des
Unterdrucks montiert wird, zeigt.
-
15 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die den Zusammenbau einer
Tintenkartusche gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, insbesondere eine Öffnungsseite
eines Behälterhauptkörpers.
-
16 ist
eine Schnittansicht, die einen Bereich des Behälterhauptkörpers zeigt, in welchen hinein
ein Mechanismus zum Erzeugen eines Unterdrucks montiert wird.
-
17 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, die
den Bereich zeigt, in welchen hinein der Mechanismus zum Erzeugen
des Unterdrucks montiert wird, und zwar in einer Tintenkartusche
gemäß einer weiteren
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
18A und 18B sind
schematische Ansichten, die einen geschlossenen bzw. einen offenen
Zustand eines Ventils einer Durchflusskanalstruktur in einem Mechanismus
zum Erzeugen eines Unterdrucks in einer Tintenkartusche gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen.
-
19A und 19B zeigen
weitere Ausführungsformen
einer Durchflusskanalstruktur in dem Mechanismus zum Erzeugen des
Unterdrucks in der Tintenkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
20A und 20B zeigen
eine weitere Ausführungsform
einer Durchflusskanalstruktur in dem Mechanismus zum Erzeugen des
Unterdrucks in der Tintenkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
21 ist
eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des Mechanismus
zum Erzeugen des Unterdrucks zeigt.
-
22 ist
eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform einer Fluiddurchflusssteuerung
für einen
Aufzeichnungskopf zeigt, welche die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung verwendet.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Im
Folgenden werden die Details der vorliegenden Erfindung mit Bezug
auf die dargestellten Ausführungsformen
diskutiert werden.
-
Die 1 und 2A sind
perspektivische Explosionsansichten, die einen Zusammenbau einer Tintenkartusche
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei sie die vordere bzw. die
rückwärtige Struktur
zeigen. 3 ist eine Ansicht, die eine
Schnittstruktur der Kartusche zeigt. Die Tintenkartusche wird teilweise
definiert durch ein Rahmenelement 2 mit Öffnungen 1 auf
beiden Seiten sowie Deckelelementen 3 und 4, die
die jeweiligen Öffnungen 1 verschließen. Die
Tintenkartusche ist mit einer Tintenzuführöffnung 5 auf der Seite
eines vorderen Endes in Einführrichtung,
beispielsweise bei einer Bodenfläche
in dieser Ausführungsform, ausgebildet.
Die Tintenzuführöffnung gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Element oder einen Öffnungsbereich, mit welchem
ein Verbindungselement wie beispielsweise eine hohle Nadel oder
Röhre für eine lösbare Verbindung
zwischen der Tintenkartusche und einem Aufzeichnungskopf, der an
einem Schlitten vorgesehen ist, verbindbar ist oder in welchen hinein
dieses einbringbar ist.
-
Ein
Element 6 zum Ausbilden eines Tintenzuführdurchflusskanals, welches
Teil einer Struktur 30 zum Erzeugen eines Unterdrucks ist,
ist integral in der Umgebung eines Bereichs des Rahmenelements 2 ausgebildet,
der zu der Tintenzuführöffnung 5 hinweist,
so dass ein Bereich des Elements 6 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals,
der sich auf einer Seite der Öffnungsoberfläche des
Rahmenelements 2 befindet, einen Öffnungsbereich 7 bildet.
Der Öffnungsbereich 7 ist
so angeordnet, dass er in Fluidverbindung mit der Tintenzuführöffnung 5 steht.
-
Das
Element 6 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals ist im Wesentlichen
in einen Bereich 8 zum Aufnehmen eines im Wesentlichen
kreisförmigen
(scheibenförmigen)
Ventilelements 20 (auch als elastisches Element bezeichnet)
und einen Durchflusskanalbereich 9 für die Fluidverbindung mit der
Tintenzuführöffnung 5 unterteilt.
Ein hervorstehender Bereich 11 mit einer ersten Durchgangsöffnung 10,
die als eine Tintenausflussöffnung
dient, ist in einer Mitte des Bereichs 8 zur Aufnahme des
Ventilelements ausgebildet, und eine zweite Durchgangsöffnung 12,
die als Tinteneinflussöffnung
dient, ist an einer Stelle versetzt von dem hervorstehenden Bereich 11 ausgebildet.
Der Durchflusskanalbereich 9 ist mit einer dritten Durchgangsöffnung 13 versehen,
welcher als Tinteneinflussöffnung
für die
Kommunikation mit einem vorderen Oberflächenbereich des Ventilelements 20 dient.
-
Wie
in den 4A–C dargestellt, ist die erste Durchgangsöffnung 10 so
ausgebildet, dass sie einen im Wesentlichen zylindrischen Bereich
S mit geraden Seiten auf der Seite des elastischen Elements hat
und einen trichterförmigen
Bereich R, der sich nach außen
hin erweitert, wenn man sich entlang der Durchgangsöffnung 10 in
der Richtung des Tintenstroms bewegt, wenn sich die Tinte in Richtung
der Tintenzuführöffnung 5 bewegt.
Dieser trichterförmige Bereich
R schließt
sich an den geraden Bereich S an und befindet sich stromabwärts von
diesem. Das heißt,
die Tintenausflussseite der Durchgangsöffnung 10 erweitert
sich nach außen
hin. Diese Struktur stellt eine verlässliche Dichtung mittels des
geraden Bereichs S sicher und vermindert den Durchflusskanalwiderstand
gegen eine Fluidbewegung in der gesamten ersten Durchgangsöffnung 10 mittels des
trichterförmigen
Bereichs R.
-
Ein
ausgenommener Bereich 15 ist in einer Oberfläche 14 einer
Wandoberfläche 6a ausgebildet, welche
das Element 6 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
definiert, um die erste Durchgangsöffnung 10 des hervorstehenden
Bereichs 11 mit der dritten Durchgangsöffnung 13 des Durchflusskanalbereichs 9 zu
verbinden. Ein Kommunikationskanal (im Folgenden durch die Bezugsziffer 15' bezeichnet)
ist durch Verschließen
des ausgenommenen Bereichs 15 mit einer diesen abdeckenden Folie 16 definiert.
-
In
dem so aufgebauten Element 6 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
ist das elastisch verformbare Ventilelement 20 über einen
Positionseinstellrahmen 21 montiert, wie in 4 dargestellt. Das Ventilelement 20 ist
mit einem dicken Bereich 20a entlang seines Umfangs versehen,
und der dicke Bereich 20a hat eine ebene Oberfläche, die
zu dem hervorstehenden Bereich 11 hinweist. Eine Feder 22 zum
Einstellen eines Differentialdrucks ist mittels eines hervorstehenden
Bereichs 20b positioniert, welcher in der Mitte des Ventilelements 20 ausgebildet
ist und die rückwärtige Oberfläche des
Ventilelements 20 berührt.
Außerdem
dichtet ein Halteelement 20 das Äußere des Elements 6 zum
Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
auf wasserdichte Art und Weise gegen einen Tintenspeicherbereich ab,
während
eine Kommunikation zwischen dem Durchflusskanalbereich 9 und
der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 20 ermöglicht
wird. In der dargestellten Struktur kann übrigens die Passung zwischen
dem Ventilelement 20 und dem hervorstehenden Bereich 11 verbessert
werden, wenn die passenden Bereiche dieser Elemente flach gemacht werden,
da dies die Ausrichtung erleichtern wird, und die Notwendigkeit
vermeiden wird, die Krümmung oder
Unregelmäßigkeiten
in den aneinanderliegenden Oberflächen zu berücksichtigen. Das Ventilelement 20 ist
mit einer Durchgangsöffnung 200 ausgebildet,
welche durch den hervorstehenden Bereich 20b hindurch verläuft. Die
Durchgangsöffnung 200 befindet
sich in einem Flächenbereich
der Passung (einem Dichtungsbereich) zwischen dem Ventilelement 20 und
dem hervorstehenden Bereich 11 und ist mit der Durchgangsöffnung 10 ausgerichtet
und kommuniziert mit dieser.
-
Um
eine solche Kommunikation zwischen dem Durchflusskanalbereich 9 und
der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 20 zu ermöglichen, ist zumindest einer
der ausgenommenen Bereiche 9a und 23a, unter Umständen auch
beide, in einem Bereich des Elements 6 zum Ausbilden des
Tintenzuführdurchflusskanals
und des Halteelements 23 ausgebildet, so dass sie zu dem
Durchflusskanalbereich 9 hinweisen.
-
Das
Ventilelement 20 besteht vorzugsweise aus Polymermaterial
wie beispielsweise einem Elastomer, welches durch Spritzgießen geformt
werden kann und elastische Eigenschaften hat. Das Ventilelement 20 ist
mit dem hervorstehenden Bereich 20b zur Aufnahme der Feder
in einem Bereich versehen, der zu dem hervorstehenden Bereich 11 hinweist, d.h.
in einem mittleren Bereich.
-
Ein
Film 24 ist mit einer Trennwand 6b verbunden oder
an dieser angebracht, welche Teil des Elements 6 zum Ausbilden
des Tintenzuführdurchflusskanals
ist, so dass sie die Oberfläche
des Halteelements 23 bedeckt und den Ventilaufnahmebereich 8 sowie
den Durchflusskanalbereich 9 verschließt, um dadurch eine verlässliche
Abdichtung und Trennung von dem Tintenspeicherbereich sicherzustellen.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
die zweite Durchgangsöffnung 12 so
ausgebildet, dass sie im Wesentlichen gleich groß wie die erste Durchgangsöffnung 10 ist.
Die vorliegende Erfindung ist aber nicht hierauf beschränkt, und
die zweite Durchgangsöffnung 12 kann,
wie es in 2B dargestellt ist, durch ein
Fenster 12' ersetzt
werden, das ausgebildet ist als Folge der Entfernung eines größeren Bereichs
der Wandfläche 6a,
die genug Material belässt,
um einen Bereich zu schaffen, der nicht verformt wird durch eine
Druckkraft der Feder 22, die das Ventilelement 20 vorspannt,
welcher Bereich außerdem
die Ausbildung des ausgenommenen Bereichs 15 zulassen kann,
der als der Kommunikationskanal dient. Diese Anordnung führt zu den
gleichen Effekten wie die zuvor beschriebene Struktur.
-
In
dieser Ausführungsform
wird, wenn die Tintenkartusche an einer Aufzeichnungsvorrichtung angebracht
ist und der Druck des Fluids auf der Seite der Tintenzuführöffnung 5,
d.h. in dem stromabwärtigsten
Bereich, von welchem Tinte aus der Tintenkartusche ausgegeben wird,
durch den Tintenverbrauch durch einen Aufzeichnungskopf oder dergleichen
vermindert wird, der Flüssigkeitsdruck
in dem Durchflusskanalbereich 9, dem Durchflusskanalbereich 15', der durch
den ausgenommenen Bereich 15 und die Folie 16 gebildet
wird, und in einem geschlossenen Raum (auch als Druckbetätigungsfach
bezeichnet) 27 hinter dem Ventilelement 20, der
damit über
einen Durchflusskanal kommuniziert, welcher durch den ausgenommenen
Bereich 23a gebildet wird, ebenfalls vermindert, so dass
der verminderte Druck auf die Oberfläche einwirkt, gegen welche ebenfalls
mit einer Vorspannkraft mittels der Feder 22 gedrückt wird.
Der geschlossene Raum 27 ist in Fluidverbindung mit der
Tintenzuführöffnung 5 über den Kanal,
der durch den ausgenommenen Bereich 23a gebildet wird,
und den Durchflusskanal 9. Der geschlossene Raum 27 ist
ebenfalls in Fluidverbindung mit der Tintenzuführöffnung 5 über die
Durchgangsöffnung 200,
die Durchgangsöffnung 10,
den Durchflusskanal 15' und
den Durchflusskanal 9. In dem Fall, wo der Unterdruck des
Fluids in der Tintenzuführöffnung 5 einen
vorbestimmten Wert nicht erreicht, hält das Ventilelement 20 aber
einen abgedichteten Zustand der ersten Durchgangsöffnung 10 und
der Durchgangsöffnung 200 aufrecht,
wenn es der Vorspannkraft der Feder 22 unterworfen wird.
-
4C ist
eine Schnittansicht, die teilweise durch den Durchflusskanalbereich 9 der
Struktur 30 zum Erzeugen des Unterdrucks hindurch genommen ist.
Wenn der Unterdruck vermindert wird, so dass die entsprechend erzeugte
Kraft geringer ist als die von der Feder 22 aufgebrachte
Kraft und die inhärente Steifigkeit
des Ventilelements 20, wirkt der Unterdruck bei der Tintenzuführöffnung 5 auf
das Druckbetätigungsfach 27 des
Ventilelements 20 ein, welches in Kommunikation mit der
Tintenzuführöffnung durch den
aufgenommenen Bereich 23a oder 9a (4C) und
die Durchgangsöffnung 200,
etc. ist. Demzufolge erfährt
das Ventilelement 20 eine ausreichende Kraft von der Druckdifferenz
her, damit es gegen die Vorspannkraft der Feder 22 bewegt
wird, und so von dem hervorstehenden Bereich 11 (4B)
getrennt wird, so dass Tinte in der Tintenspeicherkammer 17 in
den Kommunikationskanal 15' hineinfließen kann, und
zwar über
die zweite Durchgangsöffnung 12 (dies
ist durch den Pfeil A in 5A dargestellt)
und die erste Durchgangsöffnung 10 des
hervorstehenden Bereichs 11. Die in den Kommunikationskanal 15' hineinfließende Tinte
fließt über die
dritte Durchgangsöffnung 13 (durch
den Pfeil B in 5A dargestellt) und den Durchflusskanalbereich 9 in
die Tintenzuführöffnung 5 (durch
den Pfeil C in 5B dargestellt). Gleichzeitig
kann Tinte in der Tintenspeicherkammer 17 über die
Durchgangsöffnung 12 und die
Durchgangsöffnung 200 in
das Druckbetätigungsfach 27 hineinfließen. Die
in das Fach 27 hineinfließende Tinte fließt über den
ausgenommenen Bereich 23a, 9a und den Durchflusskanalbereich 9 in die
Tintenzuführöffnung 5.
-
Wenn
eine vorbestimmte Menge an Tinte in die Tintenzuführöffnung 5 auf
diese Art und Weise hineinströmt,
um den Druck auf der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements zu erhöhen,
verursacht die Veränderung
in dem Druckunterschied über
das Ventilelement 20 hinüber einen elastischen Kontakt
des Ventilelements 20 mit dem hervorstehenden Bereich 11 unter
der Vorspannkraft der Feder 22, so dass die Durchgangsöffnung 10 und
die Durchgangsöffnung 200 verschlossen
werden (4A).
-
Anschließend wird
dieser Vorgang wiederholt, um Tinte in den Aufzeichnungskopf hinein
zu leiten, während
der Druck auf der Seite der Tintenzuführöffnung auf dem vorbestimmten
Unterdruck gehalten wird.
-
Diese
Regelung des Tintenstroms findet automatisch als Antwort auf den
Verbrauch der Tinte aus der Tintenzuführöffnung statt. Dies vermeidet
die Notwendigkeit, ein extra dafür
vorgesehenes externes Steuerungssystem zu haben, welches periodisch das
Ventil öffnet
und schließt,
um den Tintenstrom aus dem Tintenbehälter zu der Tintenzuführöffnung zu
regeln, und vereinfacht und verbessert so den Aufbau der Tintenkartusche.
-
Wie
in 6A dargestellt, ist die Dichtungsseite des Ventilelements
gemäß der vorliegenden
Erfindung als ebene Oberfläche
ausgebildet. Alternativ kann, wie es in 6B dargestellt
ist, ein hervorstehender Bereich 28 ausgebildet sein, durch
welchen hindurch die Durchgangsöffnung 200 tritt.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform sind
das Ventilelement und das Rahmenelement als eigenständige Elemente
aufgebaut. Sie können
aber auch als einstückiges
Element durch gleichzeitiges Spritzgießen mit jeweils geeigneten
Materialien ausgebildet werden.
-
In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
die Wand, die den Bereich definiert, wo der Mechanismus zum Erzeugen
des Unterdrucks montiert ist, integral mit dem Element ausgebildet,
welches den Tintenspeicherbereich definiert. Alternativ kann, wie
in 7 dargestellt, das Element, das die Region definiert,
wo der Mechanismus zum Erzeugen des Unterdrucks montiert wird, als
eigenständiges
Element 31 aufgebaut sein, welches in eine Öffnung 5a auf
der stromaufwärtigen
Seite der Tintenzuführöffnung 5 eingesetzt
ist.
-
Es
wird nun eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung diskutiert werden.
-
Die 8 bis 11 zeigen
den vorderen und rückwärtigen Aufbau
einer Tintenkartusche, bei welcher ein Öffnungsverschlusselement entfernt
ist. Die 12 und 13 zeigen
Details eines Mechanismus zum Erzeugen des Unterdrucks, der im Querschnitt
gesehen wird. 14 zeigt Details eines Mechanismus
zum Erzeugen eines Unterdrucks, der im vergrößerten Querschnitt gesehen
wird. Mit Bezug auf 8 ist das Innere eines Behälterhauptkörpers 50,
der einen Tintenspeicherbereich bildet, vertikal durch eine Wand 52 unterteilt,
die sich im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung erstreckt,
und die sich insbesondere so erstreckt, dass eine auf der Seite
der Tintenzuführöffnung 51 liegende
Seite der Wand 52 geringfügig nach unten hin befindlich
ist. Ein Ventilelement 54, ein Dichtungselement 55 und
eine Feder 53 sind in der Tintenzuführöffnung 51 untergebracht,
so dass in dem Zustand, wo die Tintenkartusche nicht an einem Hauptkörper einer
Aufzeichnungsvorrichtung angebracht ist, das Ventilelement 54 in
elastischem Kontakt mit dem Dichtungselement 55 durch die
Feder 53 gehalten wird, um die Tintenzuführöffnung 51 auf
dichtende Art und Weise zu verschließen.
-
Der
untere Bereich unterhalb der Wand 52 ist mit einer ersten
Tintenspeicherkammer 56 ausgebildet, und der obere Bereich
oberhalb der Wand 52 ist durch einen Rahmen 59 definiert,
der die Wand 52 als Bodenfläche hat, und der von einer
Wand 57 des Behälterhauptkörpers 51 durch
einen Zwischenraum, vorzugsweise konstant, getrennt ist, so dass
ein Atmosphärenverbindungskanal 58 gebildet
wird. Der innere Bereich des Rahmens 59 ist weiter unterteilt durch
eine vertikale Wand 60, in der unten eine Kommunikationsöffnung 60a ausgebildet
ist, so dass einer der abgeteilten Bereiche (d.h. ein Bereich auf
der rechten Seite in der Zeichnung) als eine zweite Tintenspeicherkammer 61 dient
und der andere Bereich als die dritte Tintenspeicherkammer 62.
-
Ein
Ansaugdurchflusskanal 63 ist in einem Bereich gegenüber der
ersten Tintenspeicherkammer 56 ausgebildet, um die zweite
Tintenspeicherkammer 61 und eine Bodenfläche 50a des
Behälterhauptkörpers 50 zu
verbinden. Der Ansaugdurchflusskanal 63 ist aufgebaut durch
Ausbilden eines ausgenommenen Bereichs 64 (9)
in der vorderen Oberfläche
des Behälterhauptkörpers 50 und Verschließen dieses
ausgenommenen Bereichs 64 mit einer luftundurchlässigen Folie 104,
die später noch
genauer beschrieben wird.
-
In
der dritten Tintenspeicherkammer 62 ist ein einen Tintenzuführdurchflusskanal
bildendes Element 67 aufgebaut durch Ausbilden einer ringförmigen Rahmenwand 65,
die mit dem Rahmen 59 fluchtet, und einer ebenen Oberfläche 66,
die das Innere der ringförmigen
Rahmenwand in eine vordere Seite und eine Rückseite unterteilt. Eine vertikale
Wand 68 ist zwischen dem unteren Bereich der Rahmenwand 65 und
der Wand 52 ausgebildet, um eine vierte Tintenspeicherkammer 69 zu
definieren. Ein ausgenommener Bereich 68a für die Verbindung
ist in dem unteren Bereich der Wand 68 ausgebildet.
-
Eine
Trennwand 70 ist zwischen der vierten Tintenspeicherkammer 69 und
dem Rahmenbereich 59 vorgesehen, um einen Tintendurchflusskanal 71 zu
bilden. Der obere Bereich des Tintendurchflusskanals 71 kommuniziert
mit der Seite der vorderen Oberfläche des Behälterhauptkörpers 50 über eine Durchgangsöffnung 72,
die, wenn gewünscht,
als Filterkammer dienen kann.
-
Die
Durchgangsöffnung 72 ist
durch eine Wand 73 definiert, die sich an die Wand 70 anschließt, so dass
die Durchgangsöffnung 72 mit
dem oberen Ende des Tintendurchflusskanals 71 über einen
ausgenommenen Bereich 73a kommuniziert. Die Durchgangsöffnung 72 kommuniziert
auch über
einen vorzugsweise tränenförmigen ausgenommenen Bereich 74,
der auf der Seite der vorderen Oberfläche ausgebildet ist, und eine
Verbindungsöffnung 73b mit
dem Inneren der Rahmenwand 65.
-
Wie
in 9 dargestellt, ist der untere Bereich des Elements 67 zum
Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
mit der Tintenzuführöffnung 51 über einen
Durchflusskanal verbunden, der aus einem ausgenommenen Bereich 86,
welcher in der Oberfläche
des Behälterhauptkörpers ausgebildet ist,
und einer luftundurchlässigen
Folie 104 aufgebaut ist, welche diesen ausgenommenen Bereich 86 verschließt. Das
Element 67 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals hat die
ebene Oberfläche 66 und
eine ringförmige
Wand 80, die auf der Seite der vorderen Oberfläche des
Behälterhauptkörpers 50 vorgesehen
sind und die dem Tintenspeicherbereich gegenüber liegen, um so einen Bereich 81 zur Aufnahme
eines Ventilelements zu definieren. Die ebene Oberfläche 66 ist
so ausgebildet, dass sie ungefähr
in der Mitte einen hervorstehenden Bereich 83 mit einer
Durchgangsöffnung 82 hat.
Der hervorstehende Bereich 83 dient als Dichtungsbereich
und befindet sich in einem Bereich gegenüber einer Durchgangsöffnung 200 des
elastischen Ventilelements 84. Die ebene Oberfläche 66 ist
außerdem,
an von dem hervorstehenden Bereich 83 versetzten Stellen, mit
einem Verbindungskanal 85 ausgebildet, welcher mit der
vorderen Oberfläche
des Ventilelements 84 kommuniziert.
-
Die
Durchgangsöffnung 82 ist, ähnlich wie
es in 4A dargestellt ist, aufgebaut
aus einem im Wesentlichen zylindrischen geraden Bereich S, der sich
auf der Seite des elastischen Elements befindet, und aus einem trichterförmigen Bereich
R, der in der Richtung des Tintenflusses in Richtung der Tintenzuführöffnung 51 nach
und nach erweitert wird und sich an den geraden Bereich S anschließt und sich
stromabwärts
von diesem befindet (das heißt,
die Tintenausflussseite der Durchgangsöffnung 82 erweitert sich
nach außen
hin), wodurch eine verlässliche
Abdichtung durch den geraden Bereich S sichergestellt wird, während der
Durchflusskanalwiderstand in der gesamten Durchgangsöffnung 82 durch
den trichterförmigen
Bereich R vermindert ist.
-
Ein
gekerbter Bereich 87 ist in der Umgebung des unteren Endes
der Wand 80 ausgebildet, welcher mit dem ausgenommenen
Bereich 86 verbunden ist, welcher sich nach unten in Richtung
der Tintenzuführöffnung 51 erstreckt.
Die Tiefe dieses eingekerbten Bereichs 87 ist so gewählt, dass
der gekerbte Bereich 87 nur mit der Seite einer rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84 kommuniziert, wenn das Ventilelement 84 montiert
ist. Eine Wand 88 ist auf der Seite der rückwärtigen Oberfläche gegenüber der Durchgangsöffnung 82 ausgebildet,
d.h. in dem oberen Tintenspeicherbereich, und diese Wand, die sich
in Richtung des oberen Endes des ausgenommenen Bereichs 86 erstreckt,
während
sie aus dem Verbindungskanal 85 entkommt, und auch einen
Raum von dem umgebenden Bereich abtrennt, so dass der Raum über eine
Durchgangsöffnung 89 an
einem unteren Ende der Wand 88 mit dem oberen Endbereich
des ausgenommenen Bereichs 86 verbunden ist.
-
Die
vordere Oberfläche
des Behälterhauptkörpers 50 ist
mit einer schmalen Nut 90 ausgebildet, die mäandert,
um den Durchflusskanalwiderstand soweit wie möglich zu vergrößern, einer
breiten Nut 91 um die schmale Nut 90 herum, und
einem rechteckigen ausgenommenen Bereich 92, der sich in
einem Bereich gegenüber
der zweiten Tintenspeicherkammer 61 befindet. Ein Rahmenbereich 93 ist
in dem rechteckigen ausgenommenen Bereich 92 an einer Stelle
geringfügig
unterhalb einer Öffnungskante
des ausgenommenen Bereichs 92 ausgebildet, und Rippen 94 sind
innerhalb des Rahmenbereichs 93 so ausgebildet, dass sie
voneinander getrennt sind. Ein tintenabweisender, luftdurchlässiger Film 95 ist über den
Rahmenbereich 93 hinübergespannt
und an diesem angebracht, um eine Atmosphärenverbindungskammer zu definieren.
-
Wie
es in den 10 und 11 zu
sehen ist, ist eine Durchgangsöffnung 96 in
der Bodenfläche des
ausgenommenen Bereichs 92 ausgebildet, um mit einem schlanken
Bereich 98 zu kommunizieren, der durch eine Wand 97 abgetrennt
ist, die in dem Inneren der zweiten Tintenspeicherkammer 61 ausgebildet
ist. Das andere Ende des Bereichs 98 kommuniziert über eine
Durchgangsöffnung 99,
die in dem Bereich 98 ausgebildet ist; eine Nut 108,
die in der vorderen Oberfläche
des Behälterhauptkörpers 50 ausgebildet
ist; und eine Durchgangsöffnung 99a mit einer
Ventilspeicherkammer 101, in der sich ein Atmosphärenkommunikationsventil 100 befindet,
das sich öffnet,
wenn die Tintenkartusche an einer Aufzeichnungsvorrichtung angebracht
wird. Der oberflächenseitige
Bereich des ausgenommenen Bereichs 92 mit Bezug auf die
luftdurchlässige
Folie 95 kommuniziert mit einem Ende 90a der schmalen
Nut 90.
-
Der
Ventilspeicherbereich 81 des Behälterhauptkörpers 50 ist ähnlich aufgebaut,
wie es bei der in Verbindung mit 1 diskutierten
vorgenannten Ausführungsform
der Fall war. Wie in 9 dargestellt, sind das Ventilelement 84 und
die Feder 102 auf gleiche Art und Weise montiert, das Halteelement 103 ist
auf dieselbe Weise angebracht, und die Folie 104 ist so
angebracht, dass sie die vordere Oberfläche des Behälterhauptkörpers 50 auf die gleiche
Art und Weise bedeckt. Das Halteelement 103 ist mit einer
Nut 105 ausgebildet, welche mit dem gekerbten Bereich 87 kommuniziert,
und mit Durchflusskanälen 106 und 107,
die mit der rückwärtigen Oberfläche des Ventilelements 84 kommunizieren.
-
Demzufolge
bilden die ausgenommenen Bereiche 74, 86 und 105 zusammen
mit der Folie 104 den Tintendurchflusskanal, und die schmalen
Nuten 90 und 91 und der ausgenommene Bereich 92 und 108 bilden
zusammen mit der Folie die Kapillare und den Atmosphärenkommunikationskanal.
-
Auf
der Öffnungsseite
des Behälterhauptkörpers 50 werden Öffnungen
der Tintenspeicherkammern 61, 62 und 69 des
oberen Bereichs und die Öffnung
des Elements 67 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
mittels einer Folie 110 verschlossen, um diese Bereiche
von der Tintenspeicherkammer 56 des unteren Bereichs und
dem Atmosphärenverbindungskanal
zu trennen. Anschließend
wird das Deckelelement 111 auf abdichtende Art und Weise
an dem Behälterkörper 50 angebracht, um
die Tintenspeicherkammer 56 des unteren Bereichs fertig
zu stellen.
-
Außerdem bezeichnet,
wie es in den 8 und 9 dargestellt
ist, die Bezugsziffer 120 in den Zeichnungen ein Identifikationselement,
das verwendet wird, um eine fehlerhafte Anbringung der Tintenkartusche
zu verhindern, und die Bezugsziffer 121 bezeichnet eine
Speichereinrichtung, in der Informationen über die Tinte etc. gespeichert
sind und welche in einem ausgenommenen Bereich 122 des
Behälterhauptkörpers angebracht
ist.
-
Wenn
die so aufgebaute Tintenkartusche an einer Tintenzuführnadel
angebracht wird, welche mit einem Aufzeichnungskopf kommuniziert,
wird das Ventilelement 54 durch die Tintenzuführnadel
gegen die von der Feder 53 ausgeübte Vorspannkraft nach hinten
bewegt, um dadurch die Tintenzuführöffnung 51 zu öffnen. In
diesem Zustand wirkt, wenn der Druck in der Tintenzuführöffnung 51 vermindert
wird, als Folge des Tintenverbrauchs durch den Aufzeichnungskopf,
wenn dieser einen Druckvorgang ausführt, etc., der verminderte
Druck auf den Durchflusskanal, der durch den ausgenommenen Bereich 86 und
die Folie 104 gebildet ist, und auf die rückwärtige Oberfläche des
Ventilelements 84 über
den gekerbten Bereich 87, d.h. auf die Oberfläche, wo
das Ventilelement 84 die Druckkraft der Feder 102 aufnimmt. Wenn
der Druck in der Tintenzuführöffnung 51 nicht auf
weniger als einen vorbestimmten Wert vermindert wird, der ausreicht,
um das Ventilelement 84 zu bewegen, verbleibt das Ventilelement 84 in
elastischem Kontakt gegen den hervorstehenden Bereich 83 gedrückt, und
zwar durch die Vorspannkraft, die von der Feder 102 ausgeübt wird,
um dadurch die Durchgangsöffnung 82 geschlossen
zu halten. Daher fließt keine
Tinte aus der Tintenspeicherkammer zu der Tintenzuführöffnung 51.
-
Wenn
der Druck in der Tintenzuführöffnung 51 (d.h.
in einem Durchflusskanal des Elements oder Öffnungsbereichs, mit welchem
das Ventilelement, beispielsweise die hohle Nadel oder Röhre, für eine lösbare Verbindung
zwischen der Tintenkartusche und dem Aufzeichnungskopf, der an dem
Schlitten vorgesehen ist, verbunden ist oder in welchen dieses eingebracht
ist) auf den vorbestimmten Wert vermindert wird als Folge des fortschreitenden
Tintenverbrauchs durch den Aufzeichnungskopf, wird der Druck, der
auf die rückwärtige Oberfläche des
Ventilelements 84 über
den Durchflusskanal einwirkt, wie oben beschrieben, ausreichend,
um die von der Feder 102 ausgeübte Kraft zu überwinden,
und daher wird das Ventilelement 84 von dem hervorstehenden Bereich 83 getrennt.
Demzufolge strömt
Tinte aus den Verbindungskanälen 85 in
einen Bereich zwischen dem Ventilelement 84 und der ebenen
Oberfläche 66,
so dass die Tinte aus der Durchgangsöffnung 82 des hervorstehenden
Bereichs 83 über
den Kanal, der durch den ausgenommenen Bereich (Wand) 88 und
die Folie 110 gebildet wird; die Durchgangsöffnungen 80,
den Durchflusskanal, der zwischen dem ausgenommenen Bereich 86 und
der Folie 104 gebildet ist; und die Tintenzuführöffnung 51 in
den Aufzeichnungskopf der Aufzeichnungsvorrichtung hinein strömt. Gleichzeitig
fließt
Tinte, die in den Bereich zwischen dem Ventilelement 84 und
der ebenen Oberfläche 66 hineinfließt, auch
aus der Durchgangsöffnung 200 des
Ventilelements 84 über
den Kanal 106; den Kanal, der durch den ausgenommenen Bereich 105 und
die Folie 104 definiert wird; den gekerbten Bereich 87;
den Kanal, der durch den ausgenommenen Bereich 86 und die
Folie 104 definiert ist; und die Tintenzuführöffnung 51 in
den Aufzeichnungskopf der Aufzeichnungsvorrichtung hinein. Das heißt, Tinte
strömt
von beiden Seiten des Ventilelements 84 in die Tintenzuführöffnung 51.
-
Wenn
der Druck auf der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84 als Ergebnis dessen, dass eine vorbestimmte
Menge an Tinte in die Seite der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84 hineinfließt, zunimmt, wird das Ventilelement 84 wieder
in Kontakt mit dem hervorstehenden Bereich 83 gezwungen,
und zwar durch die Vorspannkraft der Feder 102, um die
Durchgangsöffnung 82 und
die Durchgangsöffnung 200 gegen
den Bereich zwischen dem Ventilelement 84 und der ebenen
Oberfläche 66 abzudichten,
um so den Durchflusskanal zu blockieren. Demzufolge ist es möglich, die
Flüssigkeit
in der Tintenzuführöffnung 51 auf
einem Unterdruck zu halten, der ausreicht, um das Auslaufen von Tinte
aus dem Aufzeichnungskopf zu verhindern, während die Zuleitung von Tinte
zu dem Aufzeichnungskopf möglich
wird.
-
Wenn
die Tinte verbraucht wird, fließt
die Tinte in der vierten Tintenspeicherkammer 69 über den Durchflusskanal 71 und
die Durchgangsöffnung 72 in die
Seite der vorderen Oberfläche
des Ventilelements 84. Da nur die erste Tintenspeicherkammer 56 zur
Atmosphäre
hin offen ist, fließt
außerdem
Tinte in der dritten Tintenspeicherkammer 62 in die vierte
Tintenspeicherkammer 69 über den ausgenommenen Bereich 68a,
wenn die Tinte in der vierten Tintenspeicherkammer 69 verbraucht
wird, und Tinte in der zweiten Tintenspeicherkammer 59 fließt in die
dritte Tintenspeicherkammer 62 über den ausgenommenen Bereich 60a,
wenn Tinte in der dritten Tintenspeicherkammer 62 verbraucht
wird. Tinte in der ersten Tintenspeicherkammer 56 fließt in die
zweite Tintenspeicherkammer 61 über den Ansaugdurchflusskanal 63,
wenn Tinte in der zweiten Tintenspeicherkammer 61 verbraucht
wird. Daher werden die am weitesten stromaufwärts liegenden Tintenspeicherkammern
sequentiell früher
geleert, so dass Tinte in der ersten Tintenspeicherkammer 56 zuerst
verbraucht wird, dann Tinte in der zweiten Tintenspeicherkammer 61,
usw.
-
15 zeigt
eine andere Ausführungsform, in
welcher die Tintenkapazität
der vorgenannten Tintenkartusche erhöht ist. Der Behälterhauptkörper 50' dieser Ausführungsform
hat den gleichen Aufbau wie der Behälterhauptkörper 50 der vorgenannten
Ausführungsform
mit der Ausnahme, dass die Breite W des Behälterhauptkörpers 50' größer ist.
-
Als
Folge dieser Modifikation wird, da die Höhe der Trennwand 65 des
Elements 67 zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals sich von
der des Rahmens 59' unterscheidet,
eine dritte Folie 130 verwendet, um den Öffnungsbereich
der Trennwand 65 des Elements 67 zum Ausbilden
des Tintenzuführdurchflusskanals
zu verschließen,
wie in 16 dargestellt.
-
In
der Ausführungsform
gemäß den 8 bis 14 ist
die vordere Oberfläche
des hervorstehenden Bereichs 83 des Elements 67 zum
Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
um ein Mehrfaches größer als
der Durchmesser der Durchgangsöffnung 82.
Wie in den 16 und 17 dargestellt, können die
Durchgangsöffnung 82' und der hervorstehende
Bereich 83' jeweils
mit einer konischen Gestalt versehen sein, im Querschnitt gesehen,
um den Durchflusskanalwiderstand zu vermindern durch den sich vergrößernden
Durchmesser der Durchgangsöffnung 82' und außerdem einen
Durchflusskanalbereich zwischen dem Ventilelement 84 und
einer Wand 83a' in
der Umgebung der Durchgangsöffnung 82' zu vergrößern, um
dadurch den Durchflusskanalwiderstand weiter zu vermindern.
-
Wie
in 17 dargestellt, kann außerdem die Oberfläche des
Ventilelements 84, d.h. die Verschlussseite des Ventilelements 84,
als ebene Oberfläche
ausgebildet sein, ähnlich
wie in der Ausführungsform
gemäß 6A.
-
Es
wird nun die Arbeitsweise der Struktur zum Erzeugen eines Unterdrucks
der Tintenkartusche, wie sie zuvor mit Bezug auf die 8 bis 14 beschrieben
worden ist, weiter mit Bezug auf die 18A und 18B diskutiert werden, welche schematische Diagramme
sind, die eine zusätzliche vereinfachte
Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen. Die 18A und 18B sind schematische Diagramme, die einen geschlossenen bzw.
einen offenen Zustand eines Ventils zeigen, wobei die Struktur zum
Erzeugen des Unterdrucks vereinfacht ist. Für eine klarere Erläuterung
und in Übereinstimmung
mit der Struktur der vorgenannten Struktur zum Erzeugen eines Unterdrucks
werden die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie sie schon in Verbindung
mit der Ausführungsform
gemäß der 8 bis 14 verwendet
worden sind.
-
In
dem in 18A dargestellten geschlossenen
Zustand des Ventils verschließt
das Ventilelement 84 die Durchgangsöffnung 82 als Antwort
auf die darauf mittels der Feder 102 aufgebrachte Vorspannkraft,
und so ist der Tintenfluss aus der Tintenkammer 62 hin
zur Tintenzuführöffnung blockiert.
In diesem Zustand wird, wenn die Tinte von dem Aufzeichnungskopf
verbraucht wird, der Druck auf der Seite der Tintenzuführöffnung entsprechend
vermindert, so dass der so verminderte Druck auf das Ventilelement 84 über den
Verbindungskanal 87 und den Durchflusskanal 88 einwirkt.
-
In
dieser Ausführungsform
weist die Seite der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84, welche mit dem Verbindungskanal 87 kommuniziert, zu
einem Fach 109 hin, das sich zwischen dem Ventilelement 84 und
dem Verbindungskanal 87 befindet, welches Fach 109 offen
ist für
eine Fluidverbindung mit dem Äußeren über den
Verbindungskanal 87. Das Fach 109 kommuniziert
auch mit dem Durchflusskanal 88 über die Durchgangsöffnungen 82 und 200.
Das heißt,
das Fach 109 dient als Druckbetätigungsfach zum Übermitteln
der Druckveränderung der
Tintenzuführöffnung zur
rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84.
-
Demzufolge
nimmt die rückwärtige Oberfläche des
Ventilelements 84 den verminderten Druck der Seite der
Tintenzuführöffnung über einen
offenen breiten Flächenbereich
auf. Aus diesem Grund wird aufgrund des Druckunterschieds zwischen
den Druckaufnahmeflächenbereichen
auf der vorderen und der rückwärtigen Fläche des
Ventilelements 84 eine Kraft in einer Richtung ausgeübt, um die
Feder 102 zusammenzudrücken.
Wenn der Druck auf der Seite der Tintenzuführöffnung auf unterhalb eines Drucks
vermindert wird, der durch die Feder 102 eingestellt ist,
wird das Ventilelement 84 von dem hervorstehenden Bereich 83 getrennt,
wie in 18B dargestellt, um die Öffnungen 82 und 200 zu öffnen, wodurch
die Tinte in der Tintenspeicherkammer 62 aus dem Verbindungskanal 85 über den
Durchflusskanal 88 und den Durchflusskanal 87 in
den Aufzeichnungskopf strömt.
Das heißt,
die Tinte in der Tintenspeicherkammer 62 fließt von beiden
Seiten des Ventilelements 84 in den Aufzeichnungskopf hinein.
-
Daher
wirkt jede Druckveränderung
auf der Seite der Tintenzuführöffnung sicher
auf die rückwärtige Fläche des
Ventilelements 84 über
die Tinte, um zu verhindern, dass die Zuleitung der Tinte anhält. Eine
große
Tintenmenge kann dem Aufzeichnungskopf zugeleitet werden.
-
In
der vorgenannten Ausführungsform
ist die Seite der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84 so aufgebaut, dass sie zu dem geschlossenen
Raum 109 hinweist und diesen abschließt, der mit dem Äußeren über den
Verbindungskanal 87 kommuniziert, wodurch nur Tinte, die über die Öffnung 200 in
den geschlossenen Raum 109 hineinfließt, über den Kanal 87 in
die Tintenzuführöffnung fließen kann.
Die Erfindung ist aber dadurch oder darauf nicht beschränkt. Beispielsweise
kann, wie es in den 19A und 19B dargestellt
ist, der Durchflusskanal 88 für die Fluidverbindung zwischen der Öffnung 82 und
der Tintenzuführöffnung mit
einem Ende des geschlossenen Raums 109 hinter dem Ventilelement 84 verbunden
sein, so dass der Bereich der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84 auch als Tintendurchflusskanal für Tinte dient,
die über
die Öffnung 82 fließt. Außerdem hilft die
vertikale Anordnung des Ventilelements 84, wie es in 19A dargestellt ist, dabei, sicherzustellen, dass
jedes Bläschen,
das durch die Öffnung 85 hindurchtritt,
aufwärts
entlang des Ventilelements bis zur Oberseite der Kammer schwimmen
wird und nicht in die Öffnungen 82 und 200 hineingezogen werden
wird.
-
Durch
Ausbilden eines Tintenausflusskanals 86', der mit dem Druckbetätigungsfach 109 hinter dem
Ventilelement 84 kommuniziert und der rechtwinklig zu der
Oberfläche
des Ventilelements 84 verläuft, wie in 19B dargestellt, ist es möglich, die Tintenkartusche
mit dem Ventilelement 84 in einer horizontalen Orientierung
zu verwenden.
-
In
der vorgenannten Ausführungsform
kommuniziert der geschlossene Raum 109 auf der Seite der
rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 84 mit der Tintenzuführöffnung über den Kanal 87.
Die Erfindung ist aber nicht dadurch oder darauf beschränkt. Beispielsweise
kann, wie es in den 20A und 20B dargestellt
ist, der Kanal 87 auch weggelassen werden, so dass der
geschlossene Raum 109 mit der Tintenzuführöffnung nur über die Öffnung 200 kommuniziert.
Diese Modifikation kann die Ausgestaltung des Durchflusskanals des Elements 67 zum
Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
vereinfachen.
-
Außerdem befindet
sich, wenn beispielsweise die Ausführungsform gemäß 4 als Beispiel betrachtet wird, die Feder 22 zum
Einstellen des Druckunterschieds auf der rückwärtigen Oberfläche des
Ventilelements 20 und zwingt das Ventilelement 20,
so dass das Ventilelement 20 sich in elastischem Kontakt
mit dem hervorstehenden Bereich 11 befindet. Die vorliegende
Erfindung sollte jedoch nicht dadurch oder darauf beschränkt sein.
Beispielsweise kann, wie es in 21 dargestellt
ist, das Ventilelement 20 aus elastischem Material wie
beispielsweise Gummi gemacht sein, und der hervorstehende Bereich 11 kann
relativ in Richtung der Seite des Ventilelements 20 nach
jenseits einer Ebene P hervorstehen, die durch den nicht verformten
Ventilkörper 20 selbst
in Abwesenheit des hervorstehenden Bereichs gebildet wird. In diesem
Fall kann das Ventilelement 20 in elastischem Kontakt mit
dem hervorstehenden Bereich 11 durch die inhärente Elastizität des Ventilelements 20 selbst
gehalten werden. Dadurch kann auf ein Vorspannelement wie beispielsweise
die Feder 22 verzichtet werden.
-
Alternativ
kann der Ventilkörper 20 durch
die Kombination aus seiner eigenen Verformung gegen einen hervorstehenden
Bereich zusammen mit einer geeignet positionierten Vorspannfeder
vorgespannt werden.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung in Bezug auf eine Tintenkartusche beschrieben
worden ist, die lösbar
an dem Aufzeichnungskopf angebracht werden kann, ist die vorliegende
Erfindung auch anwendbar auf einen Tintentank (eine Tintenkartusche), bei
welchem ein Aufzeichnungskopf an einem Tintenspeicherelement wie
beispielsweise dem Tintentank angebracht ist. In diesem Fall umfasst
die oben diskutierte Tintenzuführöffnung einen
Grenzbereich, in welchem das Tintenspeicherelement mit dem Aufzeichnungskopf
verbunden ist, das heißt,
die Tintenzuführöffnung bedeutet
eine Tinteneinflussöffnung oder
einen Bereich des Aufzeichnungskopfs.
-
Die 22 zeigt
eine Ausführungsform
einer Fluiddurchflusssteuerung oder einer Flüssigkeitszuleitungseinrichtung,
die positiv das Arbeitsprinzip des Ventilelements, wie es oben erwähnt ist,
verwendet, um Tinte einem Aufzeichnungskopf zuzuleiten, während ein
Unterdruck in dem Kanal 86 aufrechterhalten wird, aus welchem
Tinte zu der Tinteneinflussöffnung 147 des
Aufzeichnungskopfs fließt.
In dieser Ausführungsform
ist der Bereich unmittelbar stromaufwärts des Ventilelements 84 (das
heißt
der Bereich entsprechend der Tintenspeicherkammer 62 der 18A und 18B)
weggelassen, und statt dessen ist ein Verbindungselement wie beispielsweise
die in dieser Ausführungsform
dargestellte hohle Nadel 140 vorgesehen, um eine Ventilstruktureinrichtung 141 aufzubauen.
Die Ventilstruktureinrichtung 141 ist lösbar mit einer externen Einrichtung
wie beispielsweise einem Tintentank oder einem Tintenbehälter 142 verbindbar,
in dem sich Tinte befindet, und zwar über das Verbindungselement.
-
Der
Tintenbehälter 142 ist
in seinem unteren Bereich mit einer Tintenausflussöffnung 143 versehen,
welche auf flüssigkeitsdichte
Art und Weise mit der hohlen Nadel 140 in Eingriff gebracht
werden kann. Im Falle eines neuen unbenutzten Tintenbehälters 142 verschließt ein nicht
dargestellter Verschlussfilm, der mit der hohlen Nadel 140 durchstochen
werden kann, die Tintenausflussöffnung 143, um
das Auslaufen der Tinte zu verhindern. Außerdem bezeichnet die Bezugsziffer 144 in
der Zeichnung eine ringförmige
Dichtung, die dazu ausgestaltet ist, elastisch mit dem Außenumfang
der hohlen Nadel 140 in Kontakt zu geraten. Die Bezugsziffer 145 bezeichnet
eine Atmosphärenverbindungsöffnung.
-
Die
Bereiche dieser Erfindung, die notwendig sind, damit das Ventilelement 84 wie
oben beschrieben funktioniert, können
in Form einer unabhängigen
Einrichtung, d.h. der Ventilstruktureinrichtung 141, vorgesehen
werden. In dieser Anordnung ist der Aufzeichnungskopf 146 an
dem Bodenbereich der Ventilstruktureinrichtung 141 fixiert,
und die Tinteneinflussöffnung 147 des
Aufzeichnungskopfs 146 ist mit der Tintenausflussöffnung (dem
durch die Bezugsziffer 86 bezeichneten Durchflusskanal)
der Ventilstruktureinrichtung 141 verbunden. Der Tintenbehälter 142 kann
angebracht werden durch Einbringen des Tintenbehälters 142 in der mit
dem Pfeil A bezeichneten Richtung, um Tinte dem Aufzeichnungskopf 146 zuzuleiten,
und kann ersetzt werden durch Bewegen und Herausziehen des Tintenbehälters 142 in
der entgegengesetzten Richtung.
-
Außerdem ist
die Arbeitsweise und die Wirkungsweise der Ventilstruktureinrichtung 141 in
dieser Ausführungsform
gleich wie bei den oben genannten Ausführungsformen, und daher funktioniert die
Ventilstruktureinrichtung 141, wenn sie mit dem Tintenbehälter 142 integriert
ist, auf die gleiche Art und weise wie die oben beschriebene Tintenkartusche.
-
Obwohl
der Tintenbehälter 142 in
der oben erwähnten
Ausführungsform
direkt mit dem Ventilelement (der hohlen Nadel 140) verbunden
(daran angebracht) ist, können
die gleichen Effekte erzielt werden, wenn das Ventilelement über einen
Schlauch an einer Tintenkartusche angeschlossen ist, welche in einem
Hauptkörper
der Aufzeichnungsvorrichtung montiert ist.
-
Merkmale
und Vorteile der Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden wie folgt zusammengefasst:
- 1)
Die vorliegende Erfindung schafft eine Tintenkartusche, die folgendes
beinhaltet: eine Tintenspeicherkammer; eine Tintenzuführöffnung;
und einen Mechanismus zum Erzeugen eines Unterdrucks, welcher selektiv
eine Fluidverbindung zwischen der Tintenspeicherkammer und der Tintenzuführöffnung als
Folge des Tintenverbrauchs blockiert und öffnet. Der Mechanismus zum
Erzeugen des Unterdrucks in der Tinte beinhaltet ein elastisches
Element mit einer ersten und einer zweiten Oberfläche und
einem Dichtungsbereich mit einer Durchgangsöffnung; einen Tintendurchflussweg,
der mit der Tintenzuführöffnung kommuniziert
und einen Öffnungsbereich
an einer Stelle hat, wo der Dichtungsbereich des elastischen Elements
den Öffnungsbereich
kontaktiert und sich von diesem trennt, wobei der Öffnungsbereich
zu der Durchgangsöffnung
hinweist; einen Verbindungsbereich, der zu der ersten Oberfläche des
elastischen Elements hinweist und mit der Tintenspeicherkammer kommuniziert;
und einen Raumbereich, der zu der zweiten Oberfläche des elastischen Elements
hinweist und mit der Tintenzuführöffnung kommuniziert.
Gemäß dieser
Ausführungsform
wirken in einem Fall, dass das elastische Element sich von dem Dichtungsbereich
als Antwort auf einen Unterdruck bei einer Tintenausflussöffnung trennt,
der Öffnungsbereich
des Dichtungsbereichs und die Durchgangsöffnung des elastischen Elements
jeweils als ein Tintendurchflusskanal, um Tinte der Tintenausflussöffnung mit
einem verminderten Durchflusskanalwiderstand zuzuleiten. Daher ist es
möglich,
eine Tintenkartusche zu schaffen, welche an einen starken Tintenverbrauch
bei einem Aufzeichnungskopf angepasst werden kann und für einen
Hochgeschwindigkeitsdruck geeignet ist.
- 2) In der Tintenkartusche nach 1) trennt sich das elastische
Element von dem Dichtungsbereich als Antwort auf das Absinken des
Drucks auf der Seite der Tintenzuführöffnung, wodurch es möglich wird,
Tinte über
den Öffnungsbereich
und auch über
die Durchgangsöffnung
in die Tintenzuführöffnung hinein
zu leiten.
Gemäß dieser
Ausführungsform
wirken in einem Fall, dass das elastische Element sich von dem Dichtungsbereich
als Antwort auf einen Unterdruck bei einer Tintenausflussöffnung trennt,
der Öffnungsbereich
des Dichtungsbereichs und die Durchgangsöffnung des elastischen Elements
jeweils als ein Tintendurchflusskanal, um Tinte der Tintenausflussöffnung mit
einem verminderten Durchflusskanalwiderstand zuzuleiten. Daher ist es
möglich,
eine Tintenkartusche zu schaffen, welche an einen starken Tintenverbrauch
bei einem Aufzeichnungskopf angepasst werden kann und für einen
Hochgeschwindigkeitsdruck geeignet ist.
- 3) In der Tintenkartusche nach 1) ist das elastische Element
mit einem Vorsprung ausgebildet, und die Durchgangsöffnung ist
durch den Vorsprung hindurch ausgebildet.
Gemäß dieser
Anordnung kann ein großer
Raum um den Vorsprung herum sichergestellt werden, wodurch der in Übereinstimmung
mit dem Tintenfluss verursachte Durchflusskanalwiderstand vermindert
wird.
- 4) In der Tintenkartusche nach 1) beinhaltet der Mechanismus
zum Erzeugen des Unterdrucks außerdem
einen zweiten Tintendurchflussweg, durch welchen der Raumbereich
mit der Tintenzuführöffnung kommuniziert.
Gemäß dieser
Anordnung kann ein Tintenfluss in die Tintenzuführöffnung hinein ausgebildet werden
durch den ersten Tintendurchflussweg und den zweiten Tintendurchflussweg,
und daher kann eine große
Menge an Tinte gleichförmig
der Tintenzuführöffnung zugeleitet
werden.
- 5) In der Tintenkartusche nach 1) kommuniziert der Raumbereich
mit der Tintenzuführöffnung über die
Durchgangsöffnung,
den Öffnungsbereich
und den ersten Tintendurchflussweg.
Gemäß dieser Anordnung kann die
Steuerung für das
elastische Element durch eine einfache Struktur realisiert werden,
während
die Zunahme des Durchflusskanalwiderstands, verursacht in Übereinstimmung
mit dem Tintenfluss, durch den Öffnungsbereich
unterdrückt
werden kann.
- 6) In der Tintenkartusche nach 1) beinhaltet der Mechanismus
zum Erzeugen des Unterdrucks außerdem
eine Trennwand, die auf einer stromaufwärtigen Seite des elastischen
Elements vorgesehen ist und die ein Fach zwischen dem elastischen
Element und der Trennwand definiert, welche Trennwand einen hervorstehenden
Bereich hat, gegen welchen der Dichtungsbereich des elastischen
Elements drückt,
wobei der Öffnungsbereich
des Tintendurchflusswegs in dem hervorstehenden Bereich ausgebildet
ist.
Gemäß dieser
Anordnung kann in einem Zustand, in welchem Tinte durch die Trennung
des elastischen Elements von dem Öffnungsbereich zugeleitet wird,
ein möglichst
großer
Raum um den hervorstehenden Bereich herum sichergestellt werden,
um so einen dem Tintenfluss zugeordneten dynamischen Druckverlust
zu unterdrücken. Das
heißt,
der hervorstehende Bereich kann aus dem gleichen Material wie ein
Behälterhauptkörper ausgebildet
werden, der hervorstehende Betrag (die Höhe) des hervorstehenden Bereichs kann
beliebig gewählt
werden, und eine Freiheit bei der Ausgestaltung des hervorstehenden
Bereichs und der Ausgestaltung der Durchgangsöffnung kann vergrößert werden.
- 7) In der Tintenkartusche nach 6) beinhaltet der Mechanismus
zum Erzeugen des Unterdrucks außerdem
ein Vorspannelement, das gegenüber dem
hervorstehenden Bereich vorgesehen ist und das elastische Element
zu dem hervorstehenden Bereich hin zwingt.
Gemäß dieser
Anordnung kann das elastische Element verlässlich in Kontakt mit dem hervorstehenden
Bereich gebracht werden, unabhängig von
der Haltung des elastischen Elements. Daher kann die Dichtungsfähigkeit
beibehalten werden, unabhängig
von der Bewegung eines Schlittens, von außen aufgebrachten Schwingungen
etc. Außerdem
kann eine Kontaktkraft (eine Dichtungskraft), mittels der das elastische
Element den hervorstehenden Bereich kontaktiert, einfach auf einen
optimalen Wert festgelegt werden, d.h. einen Wert, der ein Trennen
des elastischen Elements aufgrund der Bewegung des Schlittens verhindern kann
und der einen geeigneten Unterdruck zum Zuleiten von Tinte aufrechterhalten
kann, und zwar durch Einstellen einer Vorspannkraft (einer elastischen
Kraft) des Vorspannelements. Insbesondere kann in einem Fall, dass
eine Schraubenfeder als das Vorspannelement verwendet wird, die
Einstellung einfach und akkurat erfolgen.
- 8) In der Tintenkartusche nach 6) wird das elastische Element
durch eine elastische Verformung des elastischen Elements in Richtung
des hervorstehenden Bereichs gezwungen.
Gemäß dieser Anordnung kann ohne
ein Erhöhen der
Anzahl der Bauteile das elastische Element verlässlich in Kontakt mit dem hervorstehenden Bereich
gebracht werden, und zwar unabhängig von
der Haltung des elastischen Elements, und die Dichtungsfähigkeit
kann aufrechterhalten werden, unabhängig von der Bewegung eines
Schlittens, von außen
aufgebrachten Schwingungen, etc.
- 9) In der Tintenkartusche nach 6) ist der Öffnungsbereich des hervorstehenden
Bereichs so vorgesehen, dass er im Wesentlichen zur Mitte des elastischen
Elements hinweist.
Gemäß dieser
Anordnung wird ein mittlerer Bereich des elastischen Elements symmetrisch
mit Bezug auf die Mitte verformt, während eine im Wesentlichen
ebene Gestalt beibehalten wird. Aus diesem Grund kann der Öffnungsbereich
verlässlich
verschlossen werden, um die Dichtungsfähigkeit zu verbessern.
- 10) In der Tintenkartusche nach 1) ist der Raumbereich so vorgesehen,
dass ein Druck, der auf einer stromabwärtigen Seite des elastischen
Elements durch den Verbrauch der Tinte verursacht wird, im wesentlichen
auf den gesamten Flächenbereich
der zweiten Oberfläche
des elastischen Elements aufgebracht wird.
Gemäß dieser
Anordnung kann der Kontakt des elastischen Elements mit dem Dichtungsbereich und
die Trennung zwischen diesem gesteuert werden durch Aufnehmen der
Druckveränderung an
der Tintenzuführöffnung durch
einen großen Flächenbereich,
und daher kann die Öffnung
des Tintendurchflusswegs nur durch die Druckveränderung ausgeführt werden,
die zum Zuleiten von Tinte geeignet ist.
- 11) In der Tintenkartusche nach 1) ist der erste Tintendurchflussweg über den
Raumbereich mit der Tintenzuführöffnung verbunden.
Gemäß dieser
Anordnung kann Tinte in dem Raumbereich auch zu der Tintenzuführöffnung geleitet
werden, und daher kann, selbst wenn ein Luftbläschen innerhalb des Raumbereichs
existiert, dieses Luftbläschen
leicht aus dem Raumbereich ausgelassen werden.
- 12) In der Tintenkartusche nach 1) verzweigt sich der erste
Tintendurchflussweg, der die Tintenzuführöffnung mit dem Öffnungsbereich
verbindet, an einer Zwischenposition um einen Verzweigungskanal
zu definieren, und dieser Verzweigungskanal ist mit dem Raumbereich
verbunden, der den Druck auf im Wesentlichen den gesamten Flächenbereich
der zweiten Oberfläche
des elastischen Elements aufbringt.
Gemäß dieser Anordnung kann Tinte
zugeleitet werden unter Verwendung von mehreren Durchflusskanälen, ohne
eine Durchflusskanalstruktur in der Umgebung der Tintenzuführöffnung zu komplizieren.
- 13) In der Tintenkartusche nach 1) berühren die erste und die zweite
Oberfläche
des elastischen Elements Tinte über
im Wesentlichen den gleichen Flächenbereich
hinüber.
Gemäß dieser
Anordnung kann ein Druckunterschied einfach verursacht werden zwischen
der Seite der ersten Oberfläche
des elastischen Elements und der Seite der zweiten Oberfläche des elastischen
Elements, um dadurch die Bewegung des elastischen Elements verlässlich zu
verursachen.
- 14) In der Tintenkartusche nach 1) beinhaltet der Öffnungsbereich
des Tintendurchflusskanals einen zylindrischen Bereich, der sich
auf der Seite des elastischen Elements befindet, und einen Erweiterungsbereich,
der sich in einer Richtung des Tintenflusses in Richtung der Tintenzuführöffnung verbreitert.
Gemäß dieser
Anordnung berührt
das elastische Element einen Flächenbereich
des zylindrischen Bereichs, um dadurch eine verlässliche Dichtungsfähigkeit
sicherzustellen, und der Erweiterungsbereich vergrößert einen Öffnungsflächenbereich
des Öffnungsbereichs,
um dadurch den Durchflusskanalwiderstand zu vermindern.
- 15) In der Tintenkartusche nach 1) ist zumindest der Dichtungsbereich
des elastischen Elements, welcher den Öffnungsbereich berührt, als
ebene Oberfläche
ausgebildet.
Gemäß dieser
Anordnung können
der Dichtungsbereich und das elastische Element verlässlich miteinander
in Kontakt gebracht werden. Außerdem
kann die Ausrichtung des Dichtungsbereichs mit Bezug auf das elastische
Element einfach ausgeführt
werden.
- 16) In der Tintenkartusche nach 1) ist der Tintendurchflussweg
zumindest teilweise durch einen ausgenommenen Bereich gebildet,
der in einem Element ausgebildet ist, das einen Tintenzuführdurchflusskanal
bildet, und durch eine Folie, die den ausgenommenen Bereich verschließt.
Gemäß dieser
Anordnung kann das elastische Element verlässlich in Kontakt mit dem Dichtungsbereich
gebracht werden, und zwar unabhängig von
der Haltung des elastischen Elements. Daher kann die Dichtungsfähigkeit
aufrechterhalten werden, unabhängig
von der Bewegung eines Schlittens, von außen aufgebrachten Schwingungen, etc.
Außerdem
kann eine Kontaktkraft (eine Dichtungskraft), mit welcher das elastische
Element den Dichtungsbereich kontaktiert, einfach auf einen optimalen
Wert festgelegt werden, d.h. einen Wert, der die Trennung des elastischen
Elements aufgrund der Schlittenbewegungen verhindern kann und einen
geeigneten Unterdruck zum Zuleiten von Tinte aufrechterhalten kann,
und zwar durch Einstellen einer Vorspannkraft (einer elastischen
Kraft) des Vorspannelements. Insbesondere kann in einem Fall, in
dem eine Schraubenfeder als das Vorspannelement verwendet wird,
die Einstellung einfach und akkurat erfolgen.
- 17) In der Tintenkartusche nach 1) ist der erste Tintendurchflussweg
gebildet durch einen ausgenommenen Bereich, der in einem Element
zur Ausbildung eines Tintenzuführdurchflusskanals ausgebildet
ist, und eine Folie, die den ausgenommenen Bereich verschließt.
- 18) In der Tintenkartusche nach 17) ist der Öffnungsbereich als eine Durchgangsöffnung ausgebildet,
die durch das Element zum Ausbilden des Tintenzuführdurchflusskanals
hindurch ausgebildet ist.
Gemäß diesen Anordnungen 17) und
18) kann der Tintendurchflussweg und/oder der Öffnungsbereich durch eine einfache
Struktur aufgebaut werden.
- 19) In der Tintenkartusche nach 1) ist die Tintenkartusche weiter
mit einem Rahmenelement ausgebildet, in dem sich die Tintenzuführöffnung befindet,
und einem Deckelelement, das eine Öffnungsfläche des Rahmenelements dicht
verschließt,
wobei ein Bereich, in welchem der Mechanismus zum Erzeugen des Unterdrucks
montiert ist, integral mit dem Rahmenelement oder eigenständig von
diesem ausgebildet ist.
Gemäß dieser
Anordnung ist in einem Fall, dass der Montagebereich integral mit
dem Rahmenelement ist, die Herstellung einfach. Der andere Fall, dass
der Montagebereich von dem Rahmenelement eigenständig ist, ist geeignet zum
Realisieren einer komplizierten Struktur, da der Montagebereich
und das Rahmenelement separat hergestellt werden und dann zusammengefügt werden können.
- 20) In der Tintenkartusche nach 1) ist die Tintenspeicherkammer
in eine obere Tintenspeicherkammer, die gegen eine Atmosphäre abgedichtet ist,
und eine untere Tintenspeicherkammer aufgeteilt, welche zu der Atmosphäre hin offen
ist, wobei die obere Tintenspeicherkammer mit der unteren Tintenspeicherkammer über einen
Durchflusskanal kommuniziert und der Mechanismus zum Erzeugen des
Unterdrucks sich in einem Durchflusskanal befindet, der die obere
Tintenspeicherkammer mit der Tintenzuführöffnung verbindet.
Gemäß dieser
Anordnung kann die Druckveränderung,
die auf das elastische Element in dem Mechanismus zur Erzeugung
des Unterdrucks aufgebracht wird, begrenzt werden, während nur die
Druckveränderung
in Betracht gezogen wird, die aufgrund der Veränderung der Tintenmenge innerhalb
der unteren Tintenspeicherkammer verursacht wird. Daher besteht
keine Notwendigkeit, die Kontaktkraft, mit der das elastische Element den Dichtungsbereich
kontaktiert, auf einen übermäßig großen Wert
festzulegen, und es ist möglich,
eine Tintenkartusche zu schaffen, in welcher eine verbleibende Tintenmenge
vermindert werden kann, ohne die Kontaktkraft auf den übermäßig großen Wert
festzulegen.
- 21) In der Tintenkartusche nach 1) ist der Öffnungsbereich als Durchgangsöffnung aufgebaut, die
durch einen hervorstehenden Bereich hindurch ausgebildet ist, der
an einem distalen Ende einen ebenen Oberflächenbereich hat.
Gemäß dieser
Anordnung kann der Kontakt mit dem elastischen Element verlässlich realisiert werden.
- 22) In der Tintenkartusche nach 21) hat der hervorstehende Bereich
einen konischen Schnitt.
- 23) In der Tintenkartusche nach 22) beinhaltet der Öffnungsbereich
einen Erweiterungsbereich, der sich in einer Richtung des Tintenflusses
in Richtung der Tintenzuführöffnung nach
außen
hin verbreitert.
Gemäß diesen
Anordnungen 22) und 23) ist es möglich,
den Durchflusskanalwiderstand während des
Tintenflusses zu vermindern.
- 24) In der Tintenkartusche nach 1) ist die Durchgangsöffnung in
der Mitte des elastischen Elements ausgebildet.
Gemäß dieser
Anordnung wird das elastische Element symmetrisch mit Bezug auf
die Mitte verformt, und daher kann der Kontakt mit dem Dichtungsbereich
verlässlich
gemacht werden.
- 25) In der Tintenkartusche nach 1) ist das elastische Element
als eine Scheibe ausgestaltet.
Gemäß dieser Anordnung kann die
Verformung des elastischen Elements gleichmäßig gemacht werden, und der
Kontakt mit dem Dichtungsbereich sowie die Verformung, wenn die
Druckveränderung
auftritt, können
verlässlich
erfolgen.
- 26) Die vorliegende Erfindung schafft auch eine Tintendurchflusssteuerung
für einen
Aufzeichnungskopf mit: einem elastischen Element mit einer ersten
und einer zweiten Oberfläche
und einer Durchgangsöffnung,
welches als Antwort auf einen Druckunterschied zwischen der ersten
und der zweiten Oberfläche
beweglich ist; einem Dichtungsbereich mit einem Öffnungsbereich, der mit der
Durchgangsöffnung
in Kontakt gelangen und sich davon trennen kann und der mit einer
Tintenausflussöffnung
kommuniziert; einem Verbindungsbereich, der zu der ersten Oberfläche des elastischen
Elements hinweist und dazu ausgestaltet ist, mit einem Tintentank
zu kommunizieren, in dem Tinte gespeichert ist; und einem Raumbereich,
der zu der zweiten Oberfläche
des elastischen Elements hinweist und mit der Tintenausflussöffnung kommuniziert.
Gemäß dieser
Ausführungsform
wirken in einem Fall, dass das elastische Element sich von dem Dichtungsbereich
als Antwort auf einen Unterdruck bei einer Tintenausflussöffnung trennt,
der Öffnungsbereich
des Dichtungsbereichs und die Durchgangsöffnung des elastischen Elements
jeweils als ein Tintendurchflusskanal, um Tinte der Tintenausflussöffnung mit
einem verminderten Durchflusskanalwiderstand zuzuleiten. Daher ist es
möglich,
eine Tintenkartusche zu schaffen, welche an einen starken Tintenverbrauch
bei einem Aufzeichnungskopf angepasst werden kann und für einen
Hochgeschwindigkeitsdruck geeignet ist.
- 27) In der Tintendurchflusssteuerung nach 26) ist eine Trennwand
auf einer stromaufwärtigen
Seite des elastischen Elements vorgesehen und definiert ein Fach
zwischen dem elastischen Element und der Trennwand, welche Trennwand
einen hervorstehenden Bereich hat, gegen welchen der Dichtungsbereich
des elastischen Elements drückt,
und der Öffnungsbereich
des Tintendurchflusswegs, der mit der Tintenausflussöffnung kommuniziert,
in dem hervorstehenden Bereich ausgebildet ist.
Gemäß dieser
Anordnung kann in einem Zustand, in welchem Tinte durch die Trennung
des elastischen Elements von dem Öffnungsbereich zugeleitet wird,
ein möglichst
großer
Raum um den hervorstehenden Bereich herum sichergestellt werden,
um so einen dem Tintenfluss zugeordneten dynamischen Druckverlust
zu unterdrücken. Das
heißt,
der hervorstehende Bereich kann aus dem gleichen Material wie ein
Behälterhauptkörper ausgebildet
werden, der hervorstehende Betrag (die Höhe) des hervorstehenden Bereichs kann
beliebig gewählt
werden, und eine Freiheit bei der Ausgestaltung des hervorstehenden
Bereichs und der Ausgestaltung der Durchgangsöffnung kann vergrößert werden.
- 28) In der Tintendurchflusssteuerung nach 27) ist ein Vorspannelement
gegenüber
dem hervorstehenden Bereich vorgesehen und zwingt das elastische
Element in Richtung des hervorstehenden Bereichs.
Gemäß dieser
Anordnung kann das elastische Element verlässlich in Kontakt mit dem hervorstehenden
Bereich gebracht werden, unabhängig von
der Haltung des elastischen Elements. Daher kann die Dichtungsfähigkeit
beibehalten werden, unabhängig
von der Bewegung eines Schlittens, von außen aufgebrachten Schwingungen
etc. Außerdem
kann eine Kontaktkraft (eine Dichtungskraft), mittels der das elastische
Element den hervorstehenden Bereich kontaktiert, einfach auf einen
optimalen Wert festgelegt werden, d.h. einen Wert, der ein Trennen
des elastischen Elements aufgrund der Bewegung des Schlittens verhindern kann
und der einen geeigneten Unterdruck zum Zuleiten von Tinte aufrechterhalten
kann, und zwar durch Einstellen einer Vorspannkraft (einer elastischen
Kraft) des Vorspannelements. Insbesondere kann in einem Fall, dass
eine Schraubenfeder als das Vorspannelement verwendet wird, die
Einstellung einfach und akkurat erfolgen.
- 29) In der Tintendurchflusssteuerung nach 27) wird das elastische
Element durch eine elastische Verformung des elastischen Elements
in Richtung des hervorstehenden Bereichs gezwungen.
Gemäß dieser
Anordnung kann ohne ein Erhöhen der
Anzahl der Bauteile das elastische Element verlässlich in Kontakt mit dem hervorstehenden Bereich
gebracht werden, und zwar unabhängig von
der Haltung des elastischen Elements, und die Dichtungsfähigkeit
kann aufrechterhalten werden, unabhängig von der Bewegung eines
Schlittens, von außen
aufgebrachten Schwingungen, etc.
- 30) In der Tintendurchflusssteuerung nach 27) ist der Öffnungsbereich
des hervorstehenden Bereichs so vorgesehen, dass er im Wesentlichen zur
Mitte des elastischen Elements hinweist.
Gemäß dieser
Anordnung wird ein mittlerer Bereich des elastischen Elements symmetrisch
mit Bezug auf die Mitte verformt, während eine im Wesentlichen
ebene Gestalt beibehalten wird. Aus diesem Grund kann der Öffnungsbereich
verlässlich
abgedichtet werden, um die Dichtungsfähigkeit zu verbessern.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und veranschaulicht
worden ist, ist dies lediglich zur Erläuterung und beispielhaft erfolgt
und soll nicht einschränkend
verstanden werden, und der Bereich der vorliegenden Erfindung ist
nur durch die nachfolgenden Ansprüche definiert.