DE60307722T2

DE60307722T2 - Tintenpatrone für Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60307722T2
Application number: DE60307722T
Authority: DE
Inventors: Osamu Nagoya-shi Takagi
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: EP1369244B1; US20030222958A1; CN1269649C; US7101028B2; JP3901019B2; JP2004009348A; CN2737553Y; CN1468718A; DE60307722D1; EP1369244A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenkartusche für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und insbesondere eine Tintenkartusche, die mehrere Tintenbeutel aufweist.
Eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist im Allgemeinen so beschaffen, dass ein geeigneter Unterdruck (ein Druck, der niedriger als der Atmosphärendruck ist) in einem Tintenstrahl-Druckkopf erzeugt wird, um einen Tintenwulstrand, der in dem Tintenstrahl-Druckkopf gebildet ist, aufrechtzuerhalten. Wenn z. B. Tinte von einem Tintenbeutel, der in einer Tintenkartusche vorgesehen ist, dem Druckkopf zugeführt wird, wird der Tintenbeutel niedriger als der Druckkopf angeordnet, um in dem Druckkopf mittels des hydrodynamischen Druckgefälles einen Unterdruck zu erzeugen. Bei einer derartigen Anordnung wird jedoch der Flüssigkeitspegel in dem Tintenbeutel niedriger, wenn die Tinte verbraucht wird, was eine Änderung des hydrodynamischen Druckgefälles zur Folge hat. Deswegen wurde die Abmessung des Tintenbeutels in der vertikalen Richtung beschränkt, nicht nur aus Gründen, die aus der Konstruktion der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung entstehen, sondern außerdem, um die Änderung des hydrodynamischen Druckgefälles in einem vorgegebenen Bereich zu halten.
In letzter Zeit werden große Druckköpfe, die mit einer Vielzahl von Tintenausspritzöffnungen in der Breitenrichtung des Aufzeichnungsmediums versehen sind, weit verbreitet verwendet, um die Aufzeichnungsrate zu vergrößern. Große Druckköpfe erfordern jedoch Tintenbeutel mit großer Kapazität, da sie große Mengen an Tinte verbrauchen.
Die vorläufige Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung HEI 11-105299 offenbart einen Tintenstrahldrucker, der einen flexiblen Teilbehälter aufweist, der an einem Tintenkanal vorgesehen ist, der einen Druckkopf mit einer Tintenkartusche mit großer Kapazität verbindet. Der Druckkopf wird mittels des hydrodynamischen Druckgefälles zwischen dem Teilbehälter und dem Druckkopf mit einem Unterdruck beaufschlagt. Der Druckkopf, der mit dem Teilbehälter versehen ist, kann die Änderung des hydrodynamischen Druckgefälles, die durch den Verbrauch der Tinte bewirkt wird, in einem vorgegebenen Bereich halten, während er dem großen Druckkopf eine ausreichende Tintenmenge aus der Tintenkartusche mit großer Kapazität zuführen kann.
Die Einsetzung des Teilbehälters in den Tintenstrahldrucker erfordert jedoch eine komplizierte Tintenkanalstruktur und vergrößert außerdem die Anzahl der Kanalverbindungen. Bei derartigen Kanälen ist es kaum möglich, Gasblasen aus ihnen zu entladen, und/oder bei ihnen besteht eine geringe Möglichkeit, sie gegen Gas und Wasserdampf abzudichten. Der flexible Teilbehälter sollte ferner infolge seiner geringen Haltbarkeit häufig gewechselt werden.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wird vorgeschlagen, die Tintenkartusche und den Teilbehälter durch obere und untere Tintenbeutel zu ersetzen, die direkt miteinander verbunden sind, so dass der komplexe Tintenkanal, der die Tintenkartusche und den Teilbehälter verbindet, eliminiert werden kann.
In dem oben genannten Fall, dienen der obere Tintenbeutel als Tintenkartusche bzw. Teilbehälter und die Tinte fließt infolge ihres Eigengewichts von dem oberen Tintenbeutel in den unteren Tintenbeutel. Dadurch kann die verbrauchte Tinte in den unteren Tintenbeutel (Teilbehälterbeutel) aus dem oberen Tintenbeutel (Tintenkartuschenbeutel) ohne wesentliche Verzögerung geliefert werden, solange der Tintenkartuschenbeutel eine große Menge Tinte enthält. Die Zeit, die zum Liefern von Tinte in den Teilbehälterbeutel erforderlich ist, vergrößert sich jedoch, wenn die Tintenmenge, die in dem Tintenkartuschenbeutel verbleibt, abnimmt. Das ist der Fall, da sich das Gewicht der in dem Tintenkartuschenbeutel befindlichen Tinte verringert und da außerdem der Druck in dem Tintenkartuschenbeutel negativ (kleiner als der Atmosphärendruck) wird. Obwohl der Druckkopf die Fähigkeit zum Schnelldruck besitzt, hat ein Ansteigen der Zeit, die zum Nachfüllen des Teilbehälterbeutels erforderlich ist, ein Ansteigen der Gesamtdruckdauer zur Folge, da die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung das Drucken während des Nachfüllens des Teilbehälterbeutels anhalten muss. Wegen des Unterdrucks in dem Teilbehälterbeutel kann außerdem nicht die gesamte darin befindliche Tinte verbraucht werden, sondern es bleibt eine kleine Menge übrig.
Aus dem Patent US-A-5.650.811 ist eine Tintenkartusche bekannt, die zwei Tintenbeutel umfasst, die durch einen Tintenkanal verbunden sind, der die Form einer Düsenvorrichtung aufweist, die die beiden Tintenbeutel verbindet. Der Tintenkanal kann durch ein Ventil verschlossen werden. Das Schließen des Tintenkanals wird durch ein Ventilbauteil erreicht, das den Tintenkanal überdeckt oder verschließt.
Aus dem Dokument JP-A-58108154 ist eine Tintenkartusche bekannt, die einen ersten und einen zweiten Tintenbeutel umfasst, die zueinander benachbart miteinander verbunden sind. An den zueinander benachbarten Seiten der Tintenbeutel, die untereinander in Kontakt sind, sind Öffnungen vorgesehen, um eine Verbindung zwischen den beiden Tintenbeuteln zu bilden.
Es besteht deswegen ein Bedarf an einer Tintenkartusche für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die den Druckkopf mit einem Unterdruck beaufschlagen kann, ohne dass ein Teilbehälter in der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen sein muss, und die außerdem in der Lage ist, unabhängig von der Tintenmenge, die in der Tintenkartusche verbleibt, dem Druckkopf eine große Menge Tinte gleichmäßig zuzuführen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorteilhaft, dass eine Tintenkartusche für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geschaffen wird, die die oben erwähnten Anforderungen erfüllt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Tintenkartusche für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geschaffen, die erste und zweite Tintenbeutel, die dazu angepasst sind, Tinte aufzubewahren, und einen Tintenkanal, der zwischen dem ersten und dem zweiten Tintenkanal ausgebildet ist, um den ersten Tintenbeutel mit der Tinte aus dem zweiten Tintenbeutel zu versorgen, aufweist. Der Tintenkanal ist in der Lage, durch einen Verschließmechanismus, der an der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist, geöffnet und geschlossen zu werden. Der Tintenkanal ist aus einem flexiblen Material hergestellt, so dass der Verschließmechanismus den Tintenkanal verschließen kann, indem er ihn mit einem Druckbauteil presst, das in dem Verschließmechanismus vorgesehen ist.
Die Tintenkartusche enthält ferner einen Tintenströmungsverbesserungsmechanismus, der es der Tinte gestattet, gleichmäßig durch den Tintenkanal zu fließen, wenn der Tintenkanal nicht durch den Verschließmechanismus verschlossen ist.
Der zweite Tintenbeutel besitzt optional eine größere Volu menkapazität als der erste Tintenbeutel und besitzt eine Innenwand, die so ausgebildet ist, dass sie sich zu einem Einlass des Tintenkanals hinab neigt. Der erste Tintenbeutel besitzt optional eine horizontale Abmessung, die größer als seine vertikale Abmessung ist. Der erste und der zweite Tintenbeutel und der Tintenkanal sind optional in einem einzigen Stück ausgebildet. Der erste und der zweite Tintenbeutel und der Tintenkanal sind optional durch Verschweißen an einer Innenwand des Kartuschengehäuses der Tintenkartusche befestigt.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus eine Ausnehmung, die an einem Kartuschengehäuse ausgebildet ist, in dem der erste und der zweite Tintenbeutel und der Tintenkanal angeordnet sind. Die Ausnehmung ist so ausgebildet, dass das Druckbauteil darin eingepasst wird. In diesem Fall verschließt das Druckbauteil den Tintenkanal, indem es ihn gegen die Ausnehmung presst.
In dem oben genannten Fall ist der Tintenkanal aus ersten und zweiten Blättern hergestellt, die entlang ihrer Seitenkanten aneinander befestigt sind, und ist in dem Kartuschengehäuse angeordnet, wobei das erste Blatt der Ausnehmung gegenüber liegt. Das erste Blatt ist so angeordnet, dass ein Abschnitt des ersten Blattes, der über die Ausnehmung hinaus ragt, eine Breite besitzt, die größer ist als die Ausnehmung.
In bestimmten Fällen ist das erste Blatt so beschaffen, dass es eine Länge zwischen den Seitenkanten des Tintenkanals besitzt, die um 1 % bis 30 % länger als der Abstand zwischen den Seitenkanten des Tintenkanals ist.
Das erste Blatt ist alternativ oder zusätzlich so beschaffen, dass es eine Länge zwischen den Seitenkanten des Tintenkanals besitzt, die um 1 % bis 30 % länger als die Länge des zweiten Blattes zwischen den Seitenkanten des Tintenkanals ist.
Optional ist mindestens das Pressbauteil und/oder eine Innenwand der Ausnehmung aus einem elastischen Material hergestellt.
Optional ist eine Seite des Tintenkanals, die der Ausnehmung gegenüberliegt, wenigstens teilweise an einer Innenwand der Ausnehmung befestigt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung enthält der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus ein elastisches Bauteil, das in dem Tintenkanal an einem Abschnitt angeordnet ist, der durch das Pressbauteil gepresst werden soll, wobei das elastische Bauteil den Tintenkanal so vorspannt, dass er in seinen geöffneten Zustand zurückkehrt, wenn das Pressbauteil aufhört, den Tintenkanal zu pressen.
Das elastische Bauteil besitzt optional eine hohle Gestalt, wie etwa ein Hohlzylinder, so dass die Tinte hindurchfließen kann.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung presst das Pressbauteil eine vorbestimmte Fläche einer äußeren Oberfläche des Tintenkanals. Der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus umfasst ein elastisches Bauteil, das an wenigstens einem Teil der vorbestimmten Fläche des Tintenkanals angebracht ist, wobei das elastische Bauteil so vorgespannt ist, dass der Tintenkanal in seinen geöffneten Zustand zurückkehrt, wenn das Pressbauteil aufhört, den Tintenkanal zu pressen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tintenkartusche für einen Tintenstrahldrucker geschaffen, die erste und zweite Tintenbehälter und einen Tintenkanal, der den ersten und den zweiten Tintenbehälter miteinander verbindet, enthält.
Der zweite Tintenbehälter ist unterhalb eines Druckkopfes des Tintenstrahldruckers angeordnet und ist zur Versorgung mit Tinte mit dem Druckkopf verbunden, wenn die Tintenkartusche in dem Tintenstrahldrucker installiert ist. Da der zweite Tintenbehälter unterhalb des Druckkopfes angeordnet ist, wird in dem Druckkopf unabhängig von der Lage des ersten Tintenbehälters ein Unterdruck erzeugt, wenn der zweite Tintenbehälter mit dem Druckkopf verbunden ist.
Ein Tintenkanal ist vorgesehen, der den ersten und den zweiten Tintenbehälter so miteinander verbindet, dass es der Tinte, die sich in dem ersten Tintenbehälter befindet, gestattet ist, in den zweiten Tintenbehälter geleitet zu werden. Dadurch ist die Tintenkartusche insgesamt in der Lage, dem Druckkopf eine große Tintenmenge zuzuführen. Der Tintenkanal ist aus elastischen ersten und zweiten Blättern gebildet, die entlang ihrer Seitenkanten aneinander befestigt sind. Das zweite Blatt besitzt eine Elastizität und ist so vorgespannt, dass es von dem ersten Blatt beabstandet ist. Dadurch kann der Tintenkanal verschlossen werden, indem das zweite Blatt gegen das erste Blatt gepresst wird, und der Tintenkanal öffnet sich selbstständig und ermöglicht der Tinte, gleichmäßig hindurchzufließen, wenn das Pressen des zweiten Blattes angehalten wird, da das zweite Blatt so vorgespannt ist, dass es sich von dem ersten Blatt entfernt.
In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Vorspannungskraft erzeugt, indem das zweite Blatt so ausgebildet ist, dass es eine kürzere Breite besitzt als das erste Blatt.
In dem oben genannten Fall kann die Tintenkartusche des Wei teren eine Wand aufweisen, die mit einer Ausnehmung versehen ist. Der Tintenkanal kann vor der Wand angeordnet sein, wobei das erste Blatt der Ausnehmung gegenüberliegt. Das erste Blatt kann eine gebogene Form besitzen, die in die Ausnehmung vorragt. Das erste Blatt ist optional wenigstens teilweise an der Ausnehmung befestigt. Das zweite Blatt hat optional im Wesentlichen eine ebene Form. Das zweite Blatt kann alternativ eine gebogene Form haben, die in einer Richtung entgegengesetzt zur Ausnehmung vorsteht.
Ein Raum, der in dem Tintenkanal begrenzt ist, besitzt optional im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Ausnehmung. Der Raum kann alternativ eine kürzere Breite im Vergleich mit der Ausnehmung besitzen.
Eine Innenwand der Ausnehmung ist optional aus einem elastischen Material hergestellt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein elastisches Bauteil zwischen den ersten und zweiten Blättern angeordnet, wobei das elastische Bauteil das zweite Blatt so vorspannt, dass es von dem ersten Blatt beabstandet ist.
Das elastische Bauteil kann eine hohle zylindrische Form besitzen, um es der Tinte zu gestatten, hindurch zu fließen.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein elastisches Bauteil, das ein dünnes Blatt sein kann, an einer äußeren Oberfläche von mindestens dem ersten und/oder dem zweiten Blatt angeklebt und das elastische Bauteil spannt das zweite Blatt so vor, dass es von dem ersten Blatt beabstandet ist.
Kurzbeschreibung der beigefügten Zeichnung
1 zeigt schematisch eine Tintenkartusche und einen Tintenstrahl-Druckkopf H einer nicht gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
die 2A und 2B veranschaulichen einen Öffnungs/Schließprozess eines oberen Strömungskanals der Tintenkartusche, die in 1 gezeigt ist;
die 3A, 3B und 3C veranschaulichen schematisch eine Öffnungs/Schließoperation eines Tintenkanals, der in einem Kartuschengehäuse, das keine Ausnehmung aufweist, angeordnet ist;
die 4A, 4B, 4C und 4D zeigen Schnittansichten von Modifikationen des oberen Tintenkanals 108 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt experimentelle Daten einer Beziehung zwischen einer Länge L1 eines Mittelabschnitts eines ersten Blattes des oberen Tintenkanals, der in 4A gezeigt ist, und einer Tintenmenge, die durch den oberen Tintenkanal ausläuft;
die 6A und 6B zeigen eine Schnittansicht einer Tintenkartusche gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
die 7A und 7B zeigen eine Schnittansicht einer Tintenkartusche gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
die 8A bis 8F veranschaulichen einen Prozess zum Wiederauffüllen in der Tintenkartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
die 9A bis 9F veranschaulichen eine Modifikation des Prozesses, der in den 8A bis 8F dargestellt ist.
Genaue Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen angegeben sind.
Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat eine Tintenkartusche für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und insbesondere eine Tintenkartusche mit einer großen Kapazität, die jedoch einen stabilen Unterdruck in einem Tintenstrahl-Druckkopf erzeugen kann, ohne dass ein Teilbehälter in der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen werden muss, intensiv untersucht. Der Erfinder hat festgestellt, dass eine derartige Tintenkartusche erhalten werden kann durch Vorsehen von wenigstens zwei Tintenbeuteln in der Tintenkartusche, Verbinden von einem der Tintenbeutel mit dem Druckkopf, um den Druckkopf mit Tinte zu versorgen, und Anordnen dieses Tintenbeutels unterhalb des Druckkopfes, Bilden des anderen Tintenbeutels so groß wie möglich, Vorsehen von wenigstens einem Tintenkanal, der diese großen Tintenbeutel mit dem Tintenbeutel, der den Druckkopf mit Tinte versorgt, verbindet, und Verschließen des wenigstens einen Tintenkanals während der Zeit, in der die Tinte dem Druckkopf zugeführt wird.
Der Erfinder hat des Weiteren experimentell festgestellt, dass die Tinte nicht gleichmäßig durch den Tintenkanal fließt, wenn die Tintenmenge, die in den anderen Tintenbeuteln zurückbleibt, klein ist. Deswegen hat der Erfinder des Weiteren einen Tintenströmungsverbesserungsmechanismus an der Tintenkartusche vorgesehen, so dass die Tinte dem Tintenbeutel, der mit dem Druckkopf verbunden ist, aus den anderen Tintenbeuteln gleichmäßig zugeführt werden kann, selbst wenn die Tintenmenge, die in den anderen Tintenbeuteln zurückbleibt, klein ist.
Deswegen besteht ein wesentliches Merkmal der Tintenkartusche gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung darin, dass die Tintenkartusche wenigstens zwei Tintenbeutel und einen Tintenströmungsverbesserungsmechanismus, der an einem Tintenkanal vorgesehen ist, der zwischen den Tintenbeuteln ausgebildet ist, enthält.
1 zeigt schematisch eine Tintenkartusche 100 und einen Tintenstrahl-Druckkopf H einer nicht gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die in 1 gezeigte Tintenkartusche 100 enthält ein Kartuschengehäuse 102 und untere und obere Tintenbeutel 104 und 106, die sich in dem Kartuschengehäuse 102 befinden und in vertikaler Richtung angeordnet sind. Die oberen und unteren Tintenbeutel 104 und 106 sind mit einem oberen Tintenkanal 108 verbunden, während ein unterer Tintenkanal 110 den unteren Tintenbeutel 106 mit einem Ausfluss 112 verbindet, der an der Unterseite des Kartuschengehäuses 102 vorgesehen ist.
Wenn die Tintenkartusche 100 in der (nicht gezeigten) Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung installiert ist, dringt ein nadelförmiges spitzes Ende N eines Rohrs P, das mit dem Druckkopf H verbunden ist, in den Ausfluss 112 ein, so dass die Tinte von der Tintenkartusche 100 durch das Rohr P dem Druckkopf H zugeführt werden kann. Der obere Tintenkanal 108 ist durch Pressen eines Pressbauteils 102 (siehe die 2A und 2B), das an der (nicht gezeigten) Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist, gegen den oberen Tintenkanal 108 in einer Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung der Tinte (eine Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene von 1) verschlossen.
Der obere und der untere Tintenbeutel 104 und 106 sind aus flexiblem Material gebildet, wie etwa eine gasdichte und/oder dampfdichte laminierte Schicht. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass das Material des oberen und des unteren Tintenbeutels 104 und 106 nicht auf die oben erwähnten Materialien beschränkt ist.
Der obere und der untere Tintenbeutel 104, 106 und der obere und der untere Tintenkanal 108, 110 sind vorzugsweise einteilig gebildet durch Verschweißen eines Paars Folienblätter, um die Produktivität der Tintenkartusche 100 zu verbessern und um außerdem ein Ausströmen von Tinte, Gas, Dampf oder dergleichen in der Tintenkartusche 100 zu vermeiden. Ferner kann der Rand des Paars Folienblätter mit dem Kartuschengehäuse 102 verschweißt sein, um den oberen und den unteren Tintenbeutel 104, 106 sowie den oberen und den unteren Tintenkanal 108, 110 mit dem Kartuschengehäuse 102 zu integrieren.
Wie in 1 gezeigt ist, befindet sich der untere Tintenbeutel 106 vertikal unterhalb des oberen Tintenbeutels 104, so dass die in dem oberen Tintenbeutel 104 vorhandene Tinte durch die Schwerkraft durch den unteren Tintenkanal 108 zu dem unteren Tintenbeutel 106 nach unten fließt. Die Tintenmenge, die dem unteren Tintenbeutel 106 zugeführt wird, wird durch Öffnen/Schließen des oberen Tintenkanals 108 gesteuert. Das Öffnen/Schließen des oberen Tintenkanals 108 wird durch Pressen eines Pressbauteils 120 erreicht (siehe die 2A und 2B), das an der (nicht gezeigten) Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist. Das Pressbauteil 120 wird später beschrieben.
Die Tintenmenge, die in den unteren Tintenbeutel 106 geleitet wird, wird so gesteuert, dass der untere Tintenbeutel 106 nicht vollständig mit Tinte gefüllt wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird sie so gesteuert, dass der untere Tintenbeutel 106 zu nicht mehr als etwa 80 % seiner Volumenkapazität gefüllt ist. Das dient dazu, um einen Anstieg des Tintendrucks in dem unteren Tintenbeutel 106 infolge einer übergroßen Zufuhr von Tinte von dem oberen Tintenbeutel 104 zu verhindern, da ein derartiger Druckanstieg die Erzeugung eines Unterdrucks in dem Druckkopf H verhindern kann, wobei der Unterdruck zum Bilden des Tintenwulstrands erforderlich ist.
Wenn der untere Tintenbeutel 106 nicht vollständig mit Tinte gefüllt ist, bestimmt das hydrodynamische Druckgefälle der Tinten in dem unteren Tintenbeutel 106 und im Druckkopf H den Druck im Druckkopf H. Da der untere Tintenbeutel 106 tiefer als der Druckkopf H angeordnet ist, erzeugt das hydrodynamische Druckgefälle stets einen Unterdruck im Druckkopf H.
Das hydrodynamische Druckgefälle ändert sich zwischen minimalen und maximalen Werten, die im Wesentlichen durch den vertikalen Abstand zwischen den (nicht gezeigten) Tintenausspritzöffnungen des Druckkopfes H und der oberen bzw. der unteren Oberfläche des unteren Tintenbeutels 106 festgelegt sind. Der untere Tintenbeutel 106 ist so beschaffen, dass er eine kleine Abmessung in vertikaler Richtung, um die Änderung des hydrodynamischen Druckgefälles möglichst klein zu halten, und eine große horizontale Abmessung, um eine große Volumenkapazität zum Aufbewahren von Tinte zu erzeugen, aufweist.
Es sollte angemerkt werden, dass der untere Tintenbeutel 106 so beschaffen ist, dass er, wie oben beschrieben wurde, dem oberen Tintenbeutel 104 ermöglicht, mit einer gewünschten Gestalt und Volumenkapazität entworfen zu sein, da der untere Tintenbeutel 106 dazu dient, unabhängig von der Gestalt und Größe des oberen Tintenbeutels 104 einen Unterdruck in dem Druckkopf H zu erzeugen. Deswegen kann ein großer Beutel als oberer Tintenbeutel 104 verwendet werden, um eine große Tintenmenge aufzubewahren.
Wenn die Tintenmenge in dem unteren Tintenbeutel 106 klein wird, wird Tinte aus dem oberen Tintenbeutel 104 dem unteren Tintenbeutel 106 zugeführt. Die Einzelheiten der Zufuhr von Tinte in den unteren Tintenbeutel 106 werden später beschrieben. An der Unterseite des oberen Tintenbeutels 104 ist vorzugsweise ein abgeschrägter Abschnitt 114 ausgebildet, wobei sich der abgeschrägte Abschnitt 114 zu einem Einlass des oberen Tintenkanals 108 hinab neigt, um der Tinte zu ermöglichen, gleichmäßig in den unteren Tintenbeutel 106 zu fließen, selbst wenn nur eine kleine Tintenmenge in dem oberen Tintenbeutel 104 verblieben ist. Ferner ist, wie oben erwähnt wurde, der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus an der Tintenkartusche 100 vorgesehen, um eine gleichmäßige Zufuhr von Tinte zu dem unteren Tintenbeutel 106 zu erreichen. Der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus wird anschließend beschrieben.
Die 2 und 2B veranschaulichen einen Öffnungs/Schließprozess des oberen Tintenkanals 108 der Tintenkartusche, die in 1 gezeigt ist. In den 2A und 2B sind Querschnitte des Kartuschengehäuses 102 und des oberen Tintenkanals 108 längs einer Linie A-A von 1 gezeigt. Des Weiteren ist das Pressbauteil 120 ebenfalls in den 2 und 2B gezeigt, wobei das Pressbauteil 120 ein Teil der (nicht gezeigten) Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist.
Wie in den 2 und 2B gezeigt ist, ist eine Ausnehmung 116 an einer inneren Oberfläche des Kartuschengehäuses 102 ausgebildet. Der obere Tintenkanal 108 ist aus ersten und zweiten Blättern 130 und 132 gebildet, die eine Flexibilität und eine Elastizität besitzen. Die ersten und die zweiten Blätter 130 und 132 sind entlang ihrer entsprechenden Seitenkante 108a und 108b durch Verschweißen oder mit Klebstoff wasserdicht aneinander befestigt. Der obere Tintenkanal 108 ist in dem Kartuschengehäuse 102 so angeordnet, dass er die Ausnehmung 116 überdeckt, wobei das erste Blatt 130 der Ausnehmung 116 gegenüberliegt. Die Seitenkanten 108a, 108b des oberen Tintenkanals 108 sind an entsprechenden Seiten der Ausnehmung 116 an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 befestigt. Die Breiten oder Abmessungen in horizontaler Richtung der ersten und zweiten Blätter 130 und 132 sind derart, dass sich das zweite Blatt 132 im Wesentlichen eben vor der Ausnehmung 116 erstreckt, während das erste Blatt 130 sich in die Ausnehmung 116 biegt und längs ihrer Innenwand erstreckt. Das zweite Blatt 132 ist vorzugsweise in der horizontalen Richtung geringfügig verlängert.
Das Pressbauteil 120 enthält einen Haltestab 122 und einen Presskopf 124, der an dem spitzen Ende des Haltestabs 122 angebracht ist. Der Presskopf 124 ist so gebildet, dass er genau in die Ausnehmung 116 passt. Das Pressbauteil 120 wird durch einen (nicht gezeigten) Mechanismus der (nicht gezeigten) Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung betätigt, so dass der Presskopf 124 in die Ausnehmung 116 gepresst und aus dieser herausgezogen wird.
Wenn der obere Tintenkanal 108 geschlossen werden soll, um den Durchfluss von Tinte anzuhalten, wird das Pressbauteil 120 zu der Ausnehmung 116 bewegt, damit der Presskopf 124 darin eingesetzt wird, wie in 2B gezeigt ist. Folglich wird der obere Tintenkanal 108 zwischen dem Pressbauteil 120 und der Ausnehmung 116 gepresst, wobei die Tinte aufhört, durch den oberen Tintenkanal 108 zu fließen.
Das Pressbauteil 120 wird dagegen aus der Ausnehmung 116 herausgezogen, wie in 2A gezeigt ist, wenn der obere Tintenkanal 108 geöffnet werden muss. Wenn das Pressbauteil 120 zurückgezogen wird oder der Presskopf 124 aus der Ausnehmung 116 herausgezogen wird, kehrt das zweite Blatt 132 infolge seiner Elastizität in seinen ursprünglichen ebenen Zustand zurück und öffnet dadurch den oberen Tintenkanal 108, so dass die Tinte hindurchfließen kann.
Vorzugsweise ist wenigstens der Presskopf 124 und/oder die Innenwand der Ausnehmung 116 aus elastischem Material hergestellt. Geeignete elastische Materialien enthalten Gummilagen und Schaummaterial, wie etwa Urethanschaum. Eine derartige Anordnung ermöglicht, dass der Presskopf 124 und die Ausnehmung 116 den oberen Tintenkanal 108 über die Breite des oberen Tintenkanals 108 mit einem gleichförmigen Druck pressen und dadurch ein Schließen des oberen Tintenkanals 108 sicherstellen, wenn der Presskopf 124 in die Ausnehmung 116 eingepasst ist.
Es sollte angemerkt werden, dass die Ausnehmung 116, die an dem Kartuschengehäuse 102 ausgebildet ist, bei der Ausbildung einer gleichmäßigen Tintenströmung durch den oberen Tintenkanal 108 eine wichtige Funktion spielt, wie nachfolgend beschrieben ist.
Die 3A, 3B und 3C veranschaulichen schematisch eine Öffnungs/Schließoperation eines Tintenkanals 10, der in einem Kartuschengehäuse 152, das keine Ausnehmung aufweist, angeordnet ist. Wie in den 3A bis 3C gezeigt ist, wird der Tintenkanal 150 verschlossen, indem er zwischen der Innenwand 152a des Kartuschengehäuses 152 und dem Pressbauteil 120 gepresst wird. Da die Innenwand 152a keine Ausnehmung aufweist, wird der Tintenkanal 150 auf die ebene Innenwand 152a gepresst, wie in 3A gezeigt ist, wenn er durch das Pressbauteil 120 gepresst wird. In diesem Fall wird bei dem Tintenkanal schwerlich die ursprüngliche Gestalt selbsttätig wiederhergestellt (3A9, nachdem das Pressbauteil 120 zurückgezogen wurde (siehe 3C).
Selbst in dem oben genannten Fall kann der Tintenkanal 150 durch das Gewicht der Tinte, die in einem (nicht gezeigten) oberen Tintenbeutel enthalten ist, der mit dem Tintenkanal 150 verbunden ist, geöffnet werden, wodurch sich eine gleichmäßige Tintenströmung durch den Tintenkanal 150 ergibt. Da sich jedoch die Tintenmenge in dem oberen Tintenbeutel verringert, vergrößert sich die Zeit, bis sich der Tintenkanal 150 infolge des Tintengewichts zu öffnen beginnt (und dadurch die Zeit, die für eine vollständige Öffnung des Tintenkanals erforderlich ist). Diese Zeit vergrößert sich mit dem Verbrauch der in dem oberen Tintenbeutel befindlichen Tinte und schließlich kann die Tinte den Tintenkanal 150 nicht mit ihrem Gewicht öffnen, da die Menge oder das Gewicht der in dem oberen Tintenbeutel verbleibenden Tinte zu klein ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann dann, wenn das Kartuschengehäuse 152 nicht mit der Ausnehmung 116 versehen ist, wie in den 2A und 2B gezeigt ist, die Tinte von dem oberen Tintenbeutel 104 durch den oberen Tintenkanal 108 dem unteren Tintenbeutel 106 nur dann gleichmäßig und in kurzer Zeit zugeführt werden, wenn eine große Tintenmenge in dem oberen Tintenbeutel 104 verbleibt. Die Zeit, die zum Auffüllen des unteren Tintenbeutels 106 mit ausreichender Tinte erforderlich ist, vergrößert sich, wenn die Tintenmenge, die in dem oberen Tintenbeutel 104 verbleibt, geringer wird, was eine Vergrößerung der Gesamtdruckdauer zur Folge hat.
Wenn dagegen die Ausnehmung 116 an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 ausgebildet ist, wird das zweite Blatt 132 in die Ausnehmung 116 gedehnt und gegen das erste Blatt 130 gepresst (siehe 2B), wenn das Pressbauteil den oberen Tintenkanal 108 presst. Das gedehnte zweite Blatt 132 erzeugt eine elastische Rückstellkraft, die das zweite Blatt zurück in den ursprünglichen ebenen Zustand vorspannt oder das zweite Blatt so vorspannt, dass es von dem ersten Blatt 130 beabstandet ist. Deswegen kehrt das zweite Blatt 132 dann, wenn das Pressbauteil 120 zurückgezogen wird, von dem ausgedehnten Zustand in den ursprünglichen Zustand, der in 2A gezeigt ist, zurück und öffnet dadurch den oberen Tintenkanal 108. Demzufolge öffnet sich der obere Tintenkanal 108 selbsttätig, selbst wenn die Tintenmenge, die in dem oberen Tintenbeutel 104 verbleibt, klein ist, und ermöglicht der Tinte, gleichmäßig von dem oberen Tintenbeutel 104 in den unteren Tintenbeutel 106 zu fließen.
Die 4A, 4B und 4C zeigen Schnittansichten von Modifikationen des oberen Tintenkanals 108 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, die so beschaffen sind, dass sie einen gleichmäßigen Tintendurchfluss sicherstellen, selbst wenn die Tintenmenge, die in dem oberen Tintenbeutel 104 verbleibt, klein ist. Es wird angemerkt, dass die in den 4A bis 4C gezeigten Schnittansichten längs der gleichen Ebene wie die Schnittansicht von 2A aufgenommen sind.
4A zeigt einen oberen Tintenkanal 200, der aus ersten und zweiten Blättern 202 und 204 gebildet ist, die eine Flexibilität und eine Elastizität besitzen und längs ihren entsprechenden Seitenkanten aneinander befestigt sind. Die ersten und zweiten Blätter 202 und 204 können durch alle geeigneten Verfahren einschließlich der Verwendung von Klebstoff aneinander befestigt sein. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten und die zweiten Blätter 202, 204 durch Verschweißen aneinander befestigt, da dadurch ermöglicht ist, dass der obere Tintenkanal 200 hergestellt wird, indem lediglich vorgegebene Abschnitte der ersten und zweiten Blätter 202, 204 erwärmt werden.
Die Ausnehmung 116 besitzt eine Bodenwand 114a und ein Paar Seitenwände 114b und 114c. Erste und zweite Ecken 206 und 208 sind zwischen der Innenwand 102a und den Seitenwänden 114b bzw. 114c der Ausnehmung 116 definiert.
Ein Mittelabschnitt des ersten Blattes 202, der sich zwischen der ersten und der zweiten Ecke 206, 208 erstreckt, besitzt eine Länge (Breite) L1, die länger als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ecke 206, 208 oder die Breite D der Ausnehmung 116 ist. Dadurch besitzt das erste Blatt 202 eine gebogene Gestalt, die in die Ausnehmung 116 vorsteht.
Ein Mittelabschnitt des zweiten Blattes 204, der sich zwischen der ersten und der zweiten Ecke 206, 208 erstreckt, besitzt eine Länge (Breite) L2, die gleich der Breite D der Ausnehmung 116 ist. Dadurch ist das zweite Blatt 204 im Wesentlichen eben und ist normalerweise von dem ersten Blatt 202, das die gebogene Gestalt aufweist, beabstandet.
Es sollte angemerkt werden, dass die Länge L1 des Mittelabschnitts des ersten Blattes 202 vorzugsweise um 1 % bis 30 % länger ist als die Breite D der Ausnehmung 116. Das ist der Fall, da sich der obere Tintenkanal 200 nicht ausreichend öffnen kann, wenn der Längenunterschied kleiner als 1 % ist, und da dann, wenn der Längenunterschied 30 % übersteigt, in dem ersten Blatt 202 Knicke gebildet werden können, wenn der obere Tintenkanal 200 durch das Pressbauteil 120 gepresst wird, wobei die Knicke verhindern, dass der obere Tintenkanal 200 vollständig geschlossen wird und außerdem Risse in dem oberen Tintenkanal 200 verursachen können.
5 zeigt experimentelle Daten einer Beziehung zwischen der Länge L1 des Mittelabschnitts des ersten Blattes 202 und der Tintenmenge, die durch den oberen Tintenkanal 203 ausläuft. In 5 gibt die horizontale Achse das Verhältnis des Längenunterschieds L1–D zur Breite D an und die verti kale Achse gibt die Tintenmenge an, die durch den oberen Tintenkanal ausläuft.
Das Experiment wurde unter Verwendung der Tintenkartusche 100, die mit dem in 4A gezeigten oberen Tintenkanal 200 versehen ist, ausgeführt, wobei die Länge L1 des Mittelabschnitts des ersten Blattes 202 geändert wurde. Der obere Tintenkanal 200 wurde verschlossen und 500 ml Tinte wurde in den oberen Tintenbeutel 104 eingeleitet. Nach einer Woche wurde die Tintenmenge gemessen, die durch den oberen Tintenkanal 200 in den unteren Tintenbeutel 106 geflossen war. Die an der Innenwand 102a ausgebildete Ausnehmung 116 hatte einen rechtwinkligen Querschnitt mit einer Tiefe und einer Breite von 3 mm bzw. 20 mm.
Wie in 5 gezeigt ist, steigt die Tintenmenge, die durch den oberen Tintenkanal 200 ausläuft, drastisch an, wenn das erste Blatt 202 um mehr als 30 % länger als die Breite D der Ausnehmung 116 wird. Dies ist der Fall, da Knicke, die den oberen Tintenkanal 200 undicht machen, an dem ersten Blatt 202 gebildet werden, das zwischen dem Pressbauteil 120 und der Ausnehmung 116 gepresst wird. Gemäß den Experimenten, die vom Erfinder ausgeführt wurden, liegt die bevorzugte Länge des ersten Blattes in einem Bereich von Werten, die um 3 % bis 7 % größer sind als die Breite D der Ausnehmung 116.
4B zeigt einen oberen Tintenkanal 300, der aus ersten und zweiten Blättern 302 und 304 gebildet ist, die eine Flexibilität und eine Elastizität besitzen und entlang ihrer Seitenkanten aneinander befestigt sind. Die Seitenkanten des oberen Tintenkanals 300 sind an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 so befestigt, dass der obere Tintenkanal 300 die Ausnehmung 116 überdeckt, wobei das erste Blatt 302 der Ausnehmung 116 gegenüberliegt.
Der in 4B gezeigte obere Tintenkanal 300 unterscheidet sich von dem in 4A gezeigten Tintenkanal 200 darin, dass der Mittelabschnitt des zweiten Blattes S302, der sich zwischen der ersten und der zweiten Ecke 206 und 208 erstreckt, eine Länge L2 besitzt, die größer als die Breite D der Ausnehmung 116 ist (L2 > D). Außer dem oben Genannten ist die Anordnung des oberen Tintenkanals 300, der in 4B gezeigt ist, im Wesentlichen gleich der Anordnung des oberen Tintenkanals 200, der in 4A gezeigt ist.
Die Länge L2 des Mittelabschnitts des zweiten Blattes S302 unterscheidet sich vorzugsweise von der Länge L1 des Mittelabschnitts des ersten Blattes S301. Das zweite Blatt S302 ist im Einzelnen so beschaffen, dass die Länge L1 des Mittelabschnitts des ersten Blattes S301 um 1 % bis 30 % größer als die Länge L2 des Mittelabschnitts des zweiten Blattes S302 ist, so dass sich der obere Tintenkanal zuverlässig öffnet, wenn das Pressbauteil 120 zurückgezogen wird, damit es aufhört, den oberen Tintenkanal 303 zu pressen.
Wie bereits beschrieben wurde, besitzt der obere Tintenkanal 203, der in 4A gezeigt ist, Seitenkanten 200a und 200b, an denen das erste und das zweite Blatt 202, 204 aneinander befestigt sind. Wie in 4A gezeigt ist, weisen die Seitenkanten 200a und 200b innerste Abschnitte 210 bzw. 212 auf. Die innersten Abschnitte 210 und 212 sind an ersten bzw. zweiten Ecken 206 bzw. 208 an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 befestigt. Dadurch besitzt ein Durchgang 214, der zwischen dem ersten und dem zweiten Blatt 202 und 204 definiert ist, im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Ausnehmung 116.
In ähnlicher Weise besitzt der obere Tintenkanal 300, der in 4B gezeigt ist, ebenfalls Seitenkanten 300a und 300b und deren innerste Abschnitte 310 und 312 sind an der ersten bzw. der zweiten Ecke 206 bzw. 208 an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 befestigt.
Der obere Tintenkanal 400, die in 4C gezeigt ist, ist eine Modifikation des oberen Tintenkanals 300, der in 4B gezeigt ist. Der in 4C gezeigte obere Tintenkanal ist ebenfalls aus ersten und zweiten Blättern 402 und 404 gebildet, die eine Flexibilität und eine Elastizität besitzen und entlang ihrer entsprechenden Seitenkanten aneinander befestigt sind. Die Seitenkanten 400a und 400b des oberen Tintenkanals 402 sind so an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 befestigt, dass der obere Tintenkanal 403 die Ausnehmung 116 überdeckt, wobei das erste Blatt 402 der Ausnehmung 116 gegenüberliegt.
Die Seitenkanten 400a und 400b des oberen Tintenkanals 400 sind jedoch so an der Innenwand 102a des Kartuschengehäuses 102 befestigt, dass die Seitenkanten 400a und 400b über die Ausnehmung 116 vorstehen, wobei der Abstand zwischen ihren innersten Kanten (410, 412) kleiner ist als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ecke 206 und 208 (die Breite D der Ausnehmung 116). Dadurch ist die Breite eines Durchgangs 414, der zwischen den ersten und zweiten Blättern 402 definiert ist, ebenfalls kleiner als die Breite D der Ausnehmung 116.
Das erste Blatt 402 ist so beschaffen, dass die Länge des Mittelabschnitts des ersten Blattes 402, der sich zwischen der ersten und der zweiten Ecke 206 und 208 erstreckt, größer als die Breite D der Ausnehmung 166 ist, und dass außerdem die Länge des Abschnitts des ersten Blattes 402, der sich zwischen den innersten Kanten 410 und 412 erstreckt, größer ist als der Abstand zwischen den innersten Kanten 410, 412. Der obere Tintenkanal 400 ist des Weiteren so beschaffen, dass ein Abschnitt des ersten Blattes 402, der der Ausnehmung 116 gegenüberliegt, größer ist als ein Abschnitt des zweiten Blattes 404, der der Ausnehmung 166 gegenüberliegt.
Der obere Tintenkanal 400. der in der oben beschriebenen Weise beschaffen ist, öffnet sich wenigstens durch die Rückstellkraft des zweiten Blattes 404, die durch den Längenunterschied und die Elastizität des ersten und des zweiten Blattes 402 und 404 erzeugt wird, wenn das Pressbauteil 120 zurückgezogen wird, damit es aufhört, den oberen Tintenkanal 400 zu pressen, selbst wenn die ersten und zweiten Blätter 402 und 404 aneinander anhaften. Deswegen kann Tinte dem unteren Tintenbeutel 106 rasch zugeführt werden, selbst wenn nur eine kleine Tintenmenge in dem oberen Tintenbeutel 104 verblieben ist.
Es sollte angemerkt werden, dass auch in dem oberen Tintenkanal 400, der in 4C gezeigt ist, der Abschnitt des ersten Blattes 402, der der Ausnehmung 116 gegenüberliegt, vorzugsweise um 1 % bis 30 % größer ist als der Abschnitt des zweiten Blattes 404, der der Ausnehmung 116 gegenüberliegt.
In jedem der oberen Tintenkanäle 200, 300 und 400, die in den 4A, 4B bzw. 4C gezeigt sind, ist es des Weiteren zu empfehlen, wenigstens einen Teil des ersten Blattes (202, 302, 402) an der Innenwand der Ausnehmung 116 zu befestigen, um sicherzustellen, dass der obere Tintenkanal (200, 300, 400) sich öffnet, wenn das Pressbauteil aufhört, den oberen Tintenkanal (200, 300, 400) zu pressen.
Die 6A und 6B zeigen eine Schnittansicht einer Tintenkartusche 500 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Tintenkartusche 500 gemäß der zweiten Ausführungsform besitzt im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Tintenkartusche 100 gemäß der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass sie mit einem anderen Typ des Tintenströ mungsverbesserungsmechanismus versehen ist und die Tintenkartusche 502 keine Ausnehmung aufweist und ihre Innenwand 502a dadurch eben ist. Es wird angemerkt, dass die in den 6A und 6B gezeigten Querschnitte längs einer Ebene erfolgen, in der das Pressbauteil 120 den oberen Tintenkanal 108 presst.
In der Tintenkartusche 500, die in den 6A und 6B gezeigt ist, ist ein zylindrisches elastisches Bauteil (erstes elastisches Bauteil) 504, das als der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus dient, in dem oberen Tintenkanal 108 an einer Stelle vorgesehen, um durch das Pressbauteil 120 gepresst zu werden. Wenn das Pressbauteil 120 aufhört, den oberen Tintenkanal 108 zu pressen, öffnet sich deswegen der obere Tintenkanal 108 durch die Elastizität des elastischen Bauteils 504 und ermöglicht der Tinte, hindurchzufließen.
Das Material des elastischen Bauteils 504 ist auf kein bestimmtes Material beschränkt. Das elastische Bauteil 504 kann aus allen elastischen Materialien hergestellt sein, die Naturgummi, künstlichen Gummi und Elastomer-Material enthalten. Die Gestalt des elastischen Bauteils 504 ist ebenfalls auf keine bestimmte Gestalt beschränkt. Es ist jedoch bevorzugt, dass das elastische Bauteil 505 eine hohle Gestalt besitzt, so dass in dem oberen Tintenkanal ein weiter Raum definiert ist, durch den Tinte fließen kann.
Um den oberen Tintenkanal 108 mit dem Pressbauteil 120 sicher zu verschließen, kann die Oberfläche des Presskopfes 124 des Pressbauteils 120 und/oder ein Abschnitt der Innenwand 502a des Kartuschengehäuses 502, der durch das Pressbauteil 120 über den oberen Tintenkanal 108 gepresst werden soll, aus einem elastischen Bauteil hergestellt sein. Das elastische Bauteil 504 kann aus einer beliebigen Art von elastischem Material sein und ist auf kein bestimmtes Material beschränkt. Beispielhafte Materialien des elastischen Bauteils enthalten Gummi und Schaummaterial, wie etwa Urethanschaum.
Wenn ein Teil des Pressbauteil 120 oder der Innenwand 502a des Kartuschengehäuses 502 durch das oben erwähnte elastische Bauteil gebildet wird, kommen die Innenwand 502a des Kartuschengehäuses 502, der obere Tintenkanal 108, das zylindrische elastische Bauteil 504 und der Presskopf 124 in gegenseitigen Kontakt, wobei zwischen ihnen kein Zwischenraum verbleibt, wenn das Pressbauteil 120 den oberen Tintenkanal 108 und dadurch das zylindrische elastische Bauteil 504 presst. Folglich wird der obere Tintenkanal 108 zuverlässig verschlossen.
Es sollte angemerkt werden, dass eine Ausnehmung an der Innenwand 502a des Kartuschengehäuses 502 an einer Stelle ausgebildet sein kann, gegen die das Pressbauteil 120 gepresst wird, wobei der obere Tintenkanal 108 dazwischen liegt, so dass der obere Tintenkanal 108 zuverlässiger verschlossen werden kann. Die Ausnehmung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass der Presskopf 124 genau darin eingepasst werden kann. Es ist stärker bevorzugt, dass die Oberfläche des Presskopfes 124 aus einem elastischen Material hergestellt ist.
Die 7A und 7B zeigen eine Schnittansicht einer Tintenkartusche 600 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Tintenkartusche 600 gemäß der dritten Ausführungsform besitzt im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Tintenkartusche 100 gemäß der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass sie mit einem weiteren Typ des Tintenströmungsverbesserungsmechanismus versehen ist und die Tintenkartusche 602 keine Ausnehmung aufweist und ihre Innenwand 602a dadurch eben ist. Es wird angemerkt, dass die Querschnitte, die in den 6A und 6B gezeigt sind, längs einer Ebene aufgenommen sind, in der das Pressbauteil 120 den oberen Tintenkanal 108 presst.
In der Tintenkartusche 600, die in den 7A und 7B gezeigt ist, ist ein dünnes plattenförmiges elastisches Bauteil (zweites elastisches Bauteil) 604 an der äußeren Oberfläche des oberen Tintenkanals 108 an einem Abschnitt angebracht, gegen den das Pressbauteil 120 gepresst werden soll. Die Elastizität des elastischen Bauteils 604 bringt den oberen Tintenkanal 108 wieder in den geöffneten Zustand, wenn das Pressbauteil 120 aufhört, den oberen Tintenkanal 108 zu pressen. In der Tintenkartusche 600, die in den 7A und 7B gezeigt ist, ist das elastische Bauteil an dem oberen Tintenkanal an einer Seite angebracht, die dem Pressbauteil 120 gegenüberliegt. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass das elastische Bauteil 604 außerdem an der Seite angebracht werden kann, die der Innenwand des Kartuschengehäuses 102 gegenüberliegt. Das elastische Bauteil 604 kann des Weiteren außerdem an beiden Seiten des oberen Tintenkanals 108 oder um den äußeren Umfang des obern Tintenkanals 108 angebracht sein.
Das elastische Bauteil 604 ist vorzugsweise als ein dünnes Teil ausgebildet, da es an der äußeren Oberfläche des oberen Tintenkanals 108 angebracht ist. Das elastische Bauteil 604 ist aus Materialien hergestellt, die eine Elastizität aufweisen, wenn sie in Form eines dünnen Teils oder eines dünnen Plättchens gebildet sind. Beispielhafte Materialien enthalten Gummi, Kunststoff und Metall.
Die Ausnehmung kann des Weiteren an der Innenwand 602a des Kartuschengehäuses 602 an einem Abschnitt gebildet sein, gegen den das Pressbauteil 120 mit dem dazwischenliegenden oberen Tintenkanal 108 gepresst werden soll, so dass der obere Tintenkanal 108 durch das Pressbauteil 120 zuverlässig verschlossen werden kann. Die Seite des oberen Tintenkanals 108, die der Ausnehmung gegenüberliegt, kann ferner an der Innen wand der Ausnehmung befestigt sein. Wenn das elastische Bauteil 604 an dem oberen Tintenkanal 108 an der Seite, die der Ausnehmung gegenüberliegt, angebracht ist, kann das elastische Bauteil 604 an der Innenwand der Ausnehmung befestigt sein. Wenn der obere Tintenkanal 108, der mit dem elastischen Bauteil 604 versehen ist, in der oben beschriebenen Weise beschaffen ist, kehrt der obere Tintenkanal 108 durch die Elastizität des elastischen Bauteils 604 zuverlässiger in den offenen Zustand zurück und ermöglicht der Tinte, gleichmäßig hindurchzufließen. Es ist außerdem vorzuziehen, dass die Ausnehmung in der Weise gebildet ist, dass sie dem Pressbauteil 120 ermöglicht, genau darin eingepasst zu werden. Die Oberfläche des Presskopfes 24 kann ferner aus einem elastischen Material hergestellt sein.
Es sollte angemerkt werden, dass die Tinte, die sich durch den oberen Tintenkanal 108 bewegt, nicht mit dem dünnen plattenähnlichen elastischen Bauteil 604 in Kontakt gelangt, da das elastische Bauteil 604 an der äußeren Oberfläche des oberen Tintenkanals 108 angebracht ist. Deswegen bewirkt das elastische Bauteil 604, dass keine Fremdkörper oder Staub in die Tinte gelangen. Ferner verschlechtert das elastische Bauteil 604 die Tinte nicht und umgekehrt.
Die 8A bis 8F veranschaulichen den Prozess des Auffüllens des unteren Tintenbeutels 106 mit der Tinte aus den oberen Tintenbeuteln 104 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 8A gezeigt ist, presst das Pressbauteil 120 während der Druckoperation der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, in der die Tintenkartusche 100 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung installiert ist, den oberen Tintenkanal 108 und verschließt dadurch den oberen Tintenkanal 108. Dadurch verringert sich die restliche Tintenmenge in dem un teren Tintenbeutel 106 allmählich und wenn ein Auffüllen des unteren Tintenbeutels 106 mit Tinte erforderlich ist, wird der untere Tintenkanal 110 durch Pressen mit einem weiteren Pressbauteil 126, das an der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist (siehe 2B), verschlossen. Der Tintendruck in dem unteren Tintenbeutel 106 kann sich während des nachfolgenden Auffüllens des unteren Tintenbeutels 106 mit Tinte ändern. Der verschlossene untere Tintenkanal 110 verhindert jedoch, dass die Druckänderung an den Druckkopf H übertragen wird und den Tintenwulstrand zerstört, der in dem Druckkopf H ausgebildet ist.
Anschließend wird eine Pressplatte 128 der (nicht gezeigten) Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gegen die Seite des unteren Tintenbeutels 106 gepresst, um das Entfalten des unteren Tintenbeutels 106 einzuschränken und dadurch die Tintenmenge, die diesem zugeführt wird, zu steuern (siehe 8C). Dadurch wird die Tintenmenge in dem unteren Tintenbeutel 106 einen vorbestimmten Wert nicht übersteigen. Mit anderen Worten, die Pressplatte 128 verhindert, dass der untere Tintenbeutel 106 vollständig gefüllt wird.
Anschließend wird das Pressbauteil 120 zurückgezogen, um das Pressen des oberen Tintenkanals 108 anzuhalten. Dadurch öffnet sich der obere Tintenkanal 108 und ermöglicht der Tinte, aus dem oberen Tintenbeutel 104 in den unteren Tintenbeutel 106 nach unten zu fließen (siehe 8D). Nachdem der untere Tintenbeutel 106 mit einer vorgegebenen Tintenmenge gefüllt ist, presst das Pressbauteil 120 den oberen Tintenkanal und verschließt dadurch den oberen Tintenkanal 108 wieder. Daraufhin bewegt sich die Pressplatte 128 weg von dem unteren Tintenbeutel 106 (siehe 8E).
Anschließend wird das Pressbauteil 126 aus dem unteren Tintenkanal 110 zurückgezogen. Dadurch öffnet sich der untere Tintenkanal 110 und ermöglicht der Tinte, wieder von dem unteren Tintenbeutel 106 dem Druckkopf H zugeführt zu werden (siehe 8F). Es sollte angemerkt werden, dass die Änderung des Tintendrucks, die in dem Druckkopf H durch das Öffnen des unteren Tintenkanals 110 bewirkt wird, klein ist und den Tintenwulstrand in dem Druckkopf H nicht zerstört. Dadurch kann die Druckoperation gleichmäßig wiederaufgenommen werden. Es sollte außerdem angemerkt werden, dass die Zeit, die für das oben beschriebene Auffüllen der Tinte erforderlich ist, kurz ist und sich nicht mit der Tintenmenge, die in dem oberen Tintenbeutel 104 verbleibt, ändert. Deswegen wird die Gesamtdruckrate der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung durch das Auffüllen des unteren Tintenbeutels 106 nicht verlangsamt.
Die 9A bis 9F veranschaulichen eine Modifikation des Prozesses, der in den 8A bis 8F gezeigt ist. Der in den 9A bis 9F gezeigte Prozess unterscheidet sich von dem in den 8A bis 8F gezeigten Prozess dadurch, dass die Pressplatte 128 gegen die Seite des unteren Tintenbeutels 106 presst (siehe 9D), um die Tintenmenge, die in den unteren Tintenbeutel 106 eingegeben wird, einzustellen, nachdem der untere Tintenbeutel 106 durch Öffnen des oberen Tintenkanals 108 mit der Tinte gefüllt wurde (siehe 3C). Außer dem oben Genannten ist der in den 9A bis 9F gezeigte Prozess im Wesentlichen gleich dem in den 8A bis 8F gezeigten Prozess.
Es wird angemerkt, dass dann, wenn die Tinte aus dem oberen und dem unteren Tintenbeutel 104, 106 verbraucht ist, die Tintenkartusche 100 in der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung durch eine neue Tintenkartusche ersetzt wird.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit ihren speziellen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebene beispielhafte Ausführungsform beschränkt ist. Der obere Tintenkanal 108 kann z. B. außerdem hergestellt werden, indem ein elastisches Blatt gefaltet wird und seine Seitenkanten (z. B. durch Verschweißen) aneinander befestigt werden.

Claims

Tintenkartusche (100, 500, 600) für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, aufweisend: – erste und zweite Tintenbeutel (104, 106), die dazu angepasst sind, Tinte aufzubewahren; – einen Tintenkanal (108, 200, 300, 400), der zwischen dem ersten und zweiten Tintenbeutel ausgebildet ist, wobei der Tintenkanal dem ersten Tintenbeutel gestattet, mit der Tinte aus dem zweiten Tintenbeutel versorgt zu werden; wobei der Tintenkanal durch einen Verschließmechanismus (120 ...), der an der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist, in der Lage ist, geöffnet und geschlossen zu werden; und einen Tintenströmungsverbesserungsmechanismus (504, 604), der es der Tinte gestattet, gleichmäßig durch den Tintenkanal zu fließen, wenn der Tintenkanal nicht durch den Verschließmechanismus verschlossen ist, wobei der Tintenkanal aus einem flexiblen Material hergestellt ist, und wobei der Verschließmechanismus ein Druckbauteil (120) besitzt, um den Tintenkanal zu pressen und dadurch zu verschließen, und wobei der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus (504, 604) dazu angepasst ist, den Tintenkanal so vorzuspannen, dass er in seinen geöffneten Zustand zurückkehrt, wenn der Verschließmechanismus aufhört, den Tintenkanal zu verschließen.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 1, aufweisend mehr als zwei Tintenbeutel, wobei jeder Tintenbeutel dazu angepasst ist, Tinte darin aufzubewahren, wobei die mehr als zwei Tintenbeutel miteinander verbunden sind, um es der Tinte zu gestatten, zwischen diesen zu strömen, wobei die Vielzahl an Tintenbeutel einschließlich des ersten und zweiten Tintenbeutels durch den Tintenkanal verbunden sind.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Druckbauteil dazu angepasst ist, den Tintenkanal senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Tinte, die durch den Tintenkanal fließt, zu pressen.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 3, des weiteren aufweisend ein Kartuschengehäuse, wobei die ersten und zweiten Tintenbeutel und der Tintenkanal in dem Kartuschengehäuse untergebracht sind, wobei der Verschließmechanismus den Tintenkanal gegen einen Abschnitt des Kartuschengehäuses presst, und wobei der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus eine Ausnehmung umfasst, die an dem Abschnitt des Kartuschengehäuses ausgebildet ist, wobei die Ausnehmung ausgebildet ist, um es dem Druckbauteil zu gestatten, darin eingepasst zu werden.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 4, wobei der Tintenkanal aus ersten und zweiten Blättern hergestellt ist, die entlang ihrer Seitenkanten aneinander befestigt sind, wobei der Tintenkanal in dem Kartuschengehäuse angeordnet ist, wobei das erste Blatt der Ausnehmung gegenüber liegt, wobei ein Abschnitt des ersten Blattes, das über die Ausnehmung hinaus ragt, eine Breite besitzt, die größer ist als die Ausnehmung.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 5, wobei der Tintenkanal erste und zweite Seitenkanten besitzt, wobei die ersten und zweiten Blätter an den ersten und zweiten Seitenkanten des Tintenkanals aneinander befestigt sind, und wobei das erste Blatt eine Länge zwischen den ersten und zweiten Seitenkanten des Tintenkanals besitzt, die um 1 % bis 30 % länger als der Abstand zwischen den ersten und zweiten Seitenkanten ist, oder wobei das erste Blatt eine Länge zwischen den ersten und zweiten Seitenkanten des Tintenkanals besitzt, die um 1 % bis 30 % länger als die Länge des zweiten Blattes zwischen den ersten und zweiten Seitenkanten des Tintenkanals ist.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei mindestens das Pressbauteil und/oder eine Innenwand der Ausnehmung aus einem elastischen Material hergestellt ist, wobei vorzugsweise eine Seite des Tintenkanals, die der Ausnehmung gegenüberliegt, wenigstens teilweise an einer Innenwand der Ausnehmung befestigt ist.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus ein elastisches Bauteil enthält, das in dem Tintenkanal an einem Abschnitt angeordnet ist, der durch das Pressbauteil gepresst werden soll, und wobei das elastische Bauteil den Tintenkanal so vorspannt, dass er in seinen geöffneten Zustand zurückkehrt, wenn das Pressbauteil aufhört, den Tintenkanal zu pressen, wobei das elastische Bauteil vorzugsweise eine hohle Gestalt hat, um es der Tinte zu gestatten, hindurch zu fließen.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei das Pressbauteil eine vorbestimmte Fläche einer äußeren Oberfläche des Tintenkanals presst und wobei der Tintenströmungsverbesserungsmechanismus ein elastisches Bauteil umfasst, das an wenigstens einem Teil der vorbestimmten Fläche des Tintenkanals angebracht ist, wobei das elastische Bauteil so vorgespannt ist, dass der Tintenkanal in seinen geöffneten Zustand zurückkehrt, wenn das Pressbauteil aufhört, den Tintenkanal zu pressen.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der zweite Tintenbeutel eine größere Volumenkapazität besitzt, als der erste Tintenbeutel, wobei der zweite Tintenbeutel eine Innenwand besitzt, die so ausgebildet ist, dass sie sich zu einem Einlass des Tintenkanals hinab neigt und/oder wobei der erste Tintenbeutel eine horizontale Abmessung besitzt, die größer als seine vertikale Abmessung ist, und/oder wobei der erste und der zweite Tintenbeutel und der Tintenkanal in einem einzigen Stück ausgebildet sind.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, des weiteren aufweisend, ein Kartuschengehäuse, wobei der erste und zweite Tintenbeutel und der Tintenkanal an einer Innenwand des Kartuschengehäuses durch Verschweißen befestigt sind.
Tintenkartusche für einen Tintenstrahldrucker, aufweisend: erste und zweite Tintenbehälter, wobei der zweite Tintenbehälter unterhalb eines Druckkopfes des Tintenstrahldruckers angeordnet ist und zur Versorgung mit Tinte mit dem Druckkopf verbunden ist, wenn die Tintenkartusche in dem Tintenstrahldrucker installiert ist, und einen Tintenkanal, der den ersten und zweiten Tintenbehälter so miteinander verbindet, dass es der Tinte, die sich in dem ersten Tintenbehälter befindet, gestattet ist, in den zweiten Tintenbehälter geleitet zu werden, wobei der Tintenkanal aus elastischen ersten und zweiten Blättern gebildet ist, die entlang ihrer Seitenkanten aneinander befestigt sind, wobei der Tintenkanal in der Lage ist, durch einen Verschließmechanismus, der in dem Tintenstrahldrucker vorgesehen ist, geöffnet und geschlossen zu werden, wobei das zweite Blatt eine Elastizität besitzt und so vorgespannt ist, dass es durch die Elastizität des zweiten Blattes von dem ersten Blatt beabstandet ist.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 12, wobei das zweite Blatt so ausgebildet ist, dass es eine kürzere Breite besitzt als das erste Blatt.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 12 oder 13, des Weiteren aufweisend: eine Wand, die mit einer Ausnehmung (116) versehen ist, wobei der Tintenkanal vor der Wand angeordnet ist, wobei das ersten Blatt der Ausnehmung gegenüber liegt, wobei das erste Blatt eine gebogene Form besitzt, die in die Ausnehmung vorragt, wobei vorzugsweise das erste Blatt wenigstens teilweise an der Ausnehmung befestigt ist und/oder das zweite Blatt im wesentlichen eine flache oder eine gebogene Form hat, die in einer Richtung entgegengesetzt zur Ausnehmung vorsteht.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei ein Raum, der in dem Tintenkanal begrenzt ist, im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Ausnehmung besitzt.
Tintenkartusche gemäß Anspruch 14, wobei ein Raum, der in dem Tintenkanal begrenzt ist, eine kürzere Breite im Vergleich zu der Ausnehmung besitzt und/oder eine Innenwand der Ausnehmung aus einem elastischen Material hergestellt ist.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei ein elastisches Bauteil zwischen den ersten und zweiten Blättern angeordnet ist, wobei das elastische Bauteil das zweite Blatt so vorspannt, dass es von dem ersten Blatt beabstandet ist, wobei das elastische Bauteil vorzugsweise eine hohle zylindrische Form besitzt, um es der Tinte zu gestatten, hindurch zu strömen.
Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei ein elastisches Bauteil an einer äußeren Oberfläche von min destens dem ersten und/oder dem zweiten Blatt angeklebt ist, wobei das elastische Bauteil das zweite Blatt so vorspannt, dass es von dem ersten Blatt beabstandet ist, wobei das elastische Bauteil vorzugsweise eine dünne Platte ist.