DE69221954T2

DE69221954T2 - Tintenbehälter für Tintenstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69221954T2
Application number: DE69221954T
Authority: DE
Inventors: Kenji Aono; Yoshifumi Hattori; Kenji Kawano; Masashi Kitani; Masami Kojima; Hideo Saikawa; Etsurou Suzuki; Koichi Tanno
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2012-06-18
Also published as: CA2071468C; EP0519457B1; EP0519457A3; EP0519457A2; DE69221954D1; US5365260A; ATE157599T1; CA2071468A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit einem Unterdruck-Regulierungsmechanismus ausgestatteten Tintenbehälter, eine aus dem Behälter bestehende Tintenstrahlkassette und einen mit dem Behälter verbundenen Aufzeichnungskopf zum Tintenausstoß und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, in welcher die Kassette abnehmbar befestigt ist.
Um in der herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, insbesondere bei Tintenstrahldruckern die Tintennachfüllung zu ermöglichen, ist eine Tintenstrahlkassette des Kassettentyps oder eine Tintenstrahlkassette vorgeschlagen worden, welche auf einstückige Weise einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter enthält und auswechselbar konstruiert ist.
Fig. 9 veranschaulicht beispielhaft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung des Tintenkassettentyps mit einem feststehenden Tintenbehälter, wobei eine Tintenkassette 800, ein Tintenzuführungsschlauch 850 und eine Pumpe 20 gezeigt sind. In diesem Fall ist ein Aufzeichnungskopf 10 in dem Hauptkörper des Druckers befestigt und ist mit Hilfe eines Schlauchs oder dergleichen mit einem Tintenzuführungsteil des Tintenbehälters verbunden, und eine separate Tintenkassette wird durch den Bediener in einer festgelegten Position in dem Hauptkörper plaziert, wodurch die Tintenkassette und eine Tintenbehälter-Anschlußeinrichtung gekoppelt werden, um die Tintenzuführung zu ermöglichen. Da jedoch die Tintenkassette selbst keinen Unterdruck aufweist, wird, wenn der Aufzeichnungskopf 10 in der gleichen Höhe wie die Tintenkassette angeordnet wird, den Düsen des Aufzeichnungskopfs 10 der Kopfdruck der Tintenkassette angelegt, wodurch eventuell ein Auslaufen von Tinte aus den Düsen verursacht wird. Deshalb wird bei einem solchen Tintenkassettensystem der Unterdruck für den Aufzeichnungskopf 10 mittels des Kopf 5 relativ zu diesem, nämlich durch Positionierung der Tintenkassette mit einem erforderlichen Positions-Kopfdruck H unterhalb des Aufzeichnungskopfs 10, erzeugt. Bei einem derartigen herkömmlichen Tintenkassettensystem, bei welchem der Aufzeichnungskopf und die Tintenkassette durch einen Schlauch verbunden sind, ist es jedoch schwierig, den Drucker-Hauptkörper in kompakterer Form zu realisieren, da es notwendige Räume zur Installation der Tintenkassette und für den Verbindungsschlauch gibt.
Außerdem ist es in dem Fall, wenn der Aufzeichnungskopf und die Tintenkassette durch einen Schlauch verbunden sind, schwierig, die Druckgeschwindigkeit zu verbessern, da die Tinte mit Hilfe der Kapillarkraft der Düsen des Aufzeichnungskopfs von der Tintenkassette durch den Schlauch zu dem Aufzeichnungskopf zu bringen ist. Wenn die Tintenkassette an der Seite des Aufzeichnungskopfs angebracht ist, wird der Raum für den Verbindungsschlauch überflüssig und die Verbesserung der Druckgeschwindigkeit ermöglicht, aber bei einem solchen Aufbau ist es schwierig, die Tintenkassette und den Aufzeichnungskopf Seite an Seite anzuordnen, da der Unterdruck für den Aufzeichnungskopf mittels des Positionskopfdrucks in der Höhe der Tintenkassette erzeugt wird, und die Tintenkassette selbst keinen Unterdruck aufweist.
Andererseits ist zur Tintenspeicherung in der Tintenstrahlkassette, die auf einstückige Weise einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter enthält, bereits ein Verfahren zum Tränken eines porösen Elements mit Tinte bekannt, wie im U.S.-Patent Nr. 4.771.295 offenbart ist, welches der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 63-87242 entspricht.
Ein derartiges Verfahren ist jedoch hinsichtlich der Volumenausnutzung nicht zufriedenstellend, da ein poröses Element wie zum Beispiel Schaumguinmi mit der Tinte getränkt ist, und eine Erhöhung der Tintenaufnahmefähigkeit schwierig zu erreichen ist, da der Unterdruck mit der Abnahme der Tinte in dem Behälter ansteigt, wodurch folglich eine bestimmte nicht nutzbare Menge von Tinte in diesem verbleibt.
Zur Verbesserung der Volumenausnutzung ist die direkte Speicherung von Tinte in dem Behälter zu bevorzugen, und zu einem solchen Zweck ist ein Verfahren zur Speicherung von Tinte in einer Gummiblase bekannt, wie ist in dem U.S.- Patent Nr. 4.509.062 offenbart ist, welches der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 59-98857 entspricht.
Ein derartiges Verfahren ist jedoch noch immer zur Erhöhung des Tinten-Fassungsvermögens ungeeignet, da es mit dem Nachteil der Schwankung des Drucks im Aufzeichnungskopf verbunden ist, die aus einer zum Beispiel durch die Schlittenbewegung verursachten Schwingung der Tinte in dem Behälter resultiert. Außerdem besteht der Nachteil, daß eine beträchtliche Menge an nicht nutzbarer Tinte in dem Behälter verbleibt, da der durch die Gummiblase aufrechterhaltene Unterdruck mit der Abnahme der Tinte in dieser ansteigt.
Um diese Nachteile zu umgehen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Druckregulierungseinrichtung vorgeschlagen, welche sehr einfach im Aufbau ist und außerdem eine Ventilfunktion hat, die zum stabilen Zuführen und Abstellen von Flüssigkeit geeignet ist. Insbesondere ist in dem Tintenbehälter eine Druckregulierungseinrichtung vorgesehen, die eine Ventilfunktion hat und aus einem elastischen Element mit einem Schlitz besteht, welcher im normalen Zustand geschlossen ist, aber bei einer bestimmten Druckdifferenz geöffnet wird, wodurch die Tintenzuführung zu dem Aufzeichnungskopf mittels des Flüssigkeitsdrucks in den Düsen ermöglicht wird, der innerhalb eines festgelegten Bereichs geregelt wird. Genauer gesagt, ist in dem Tintenbehälter oder in dem Tintenkanal eine Trennwand aus einem elastischen Material mit Ventilfunktion (im folgenden Schlitzblase genannt) vorgesehen, welche derart verformt ist, daß der Schlitz geöffnet wird, wenn die Differenz zwischen dem inneren und dem äußeren Druck mindestens einem festgelegten Wert entspricht, aber den ursprünglichen Zustand annimmt, und der Schlitz geschlossen wird, wenn die Druckdifferenz niedriger als ein bestimmter Wert ist.
Ein solcher Aufbau ermöglicht einen stabilen Tintenausstoß, verbunden mit einem Tintenbehälter mit einem großen Fassungsvermögen. Bei der Bauform, bei welcher ein getrennter Aufzeichnungskopf und Tintenbehälter angewandt wird, ist der Gebrauch eines solchen Tintenbehälters mit großem Fassungsvermögen zur Erzielung der Vorteile wie zum Beispiel reduzierter laufender Unkosten zu bevorzugen. Insbesondere der Gebrauch der Schlitzblase ermöglicht die Vergrößerung des Verhältnisses der Menge der gespeicherten Tinte zu dem Tintenbehälter und die Speicherung einer, großen Menge von Tinte in einem kompakten Tintenbehälter. Diese Tatsache führte zur Realisierung einer Bauform, bei welcher, im Vergleich zu der herkömmlicherweise getrennten Bauform, bei der der Tintenbehälter im Inneren des Hauptkörpers des Druckers befestigt ist und über einen Schlauch mit dem Aufzeichnungskopf verbunden ist, der Aufzeichnungskopf und der Tintenbehälter auf einstückige Weise in dem Drucker konstruiert sind, und bei welcher ein einfacherer und weniger teurer Tintenbehälter vorgesehen ist.
Bei der Bauform mit dem separaten Tintenbehälter kann jedoch bei dem Vorgang zu dessen Einlegung und Entnahme der Druck in dem Aufzeichnungskopf niemals der gleiche wie in dem Tintenbehälter sein, so daß die Tinte immer durch den Verbindungsschlauch zwischen diesen auf die Seite des niedrigeren Drucks fließt. Eventuell in dem Schlauch vorhandene Luft kann in den Tintenbehälter eintreten, und solche Luft aus dem Tintenbehälter kann durch den Verbindungsschlauch in den Aufzeichnungskopf und in die Düsen des Aufzeichnungskopfs eingeleitet werden, was folglich in Störungen des Tintenausstoßes aus den Düsen resultiert.
Auch wenn der Aufzeichnungskopf in einem Zustand ohne oder mit einem geringfügigen Unterdruck Luft enthält, kann die Luft durch den Druck in der Schlitzblase schnell eingesaugt werden und kann durch die Schlitzblase hindurch in den Tintenbeutel eindringen, der den Haupttintencontainer des Tintenbehälters bildet. Ein solches Eindringen von Luft in den Tintenbeutel kann zum Beispiel dann ein Auslaufen von Tinte aus den Düsen verursachen, wenn der Beutel bei einer Änderung in den atmosphärischen Bedingungen wie beispielsweise einer hohen Temperatur durch die Ausdehnung von Luft mit Druck beaufschlagt wird.
Obgleich die in den Aufzeichnungskopf eindringende Luft mittels einer in dem Drucker selbst vorgesehenen Rückgewinnungspumpe beseitigt werden kann, ist es aber schwierig, die durch die Schlitzblase in den Tintenbeutel des Hauptbehälters eindringende Luft zu entfernen, da sie dazu neigt an dem Beutel zu haften oder durch die Schlitzblase blokkiert wird. Ein derartiges Eindringen von Tinte muß deshalb auf sichere Weise verhindert werden.
Außerdem ist es erwünscht, daß die einstückige Tintenstrahlkassette, die den Aufzeichnungskopf und den Tintenbehälter enthält, frei von einem Auslaufen von Tinte ist und in horizontaler oder vertikaler Position eine zufriedenstellende Druckqualität bereitstellt, damit eine gleiche Kassette in unterschiedlichen Druckermodellen benutzt werden kann. Aus diesem Grund wird der in dem Tintenbehälter zulässige Bereich des Unterdruck enger, so daß keine effektive Ausnutzung der Tinte erzielt werden kann. Außerdem muß, wenn das Tintenbehälter-Fassungsvermögen verändert wird, ein Aufzeichnungskopf gefertigt werden, der zu jedem Tintenbehälter paßt.
Uberdies ist es, um den Drucker selbst kompakter zu realisieren, erwünscht, die Tintenstrahlkassette kompakter zu fertigen. Bei der Tintenstrahlkassette, die den Tintenbehälter auf einstückige Weise enthält, führt ein kompakterer Aufbau jedoch zu einem Anstieg der laufenden Unkosten, da der Aufzeichnungskopf unbrauchbar wird, wenn die Tinte alle ist, und das Niveau der Kompaktheit ist noch nicht zufriedenstellend.
Gemäß Dokument EP-0 496 620 Al ist ein Flüssigkeitscontainer oder -behälter offenbart, der eine aus einem elastischen Material bestehende Trennwand aufweist, die einen mit der Aufzeichnungseinrichtung verbundenen Zuführungsabschnitt des Tintenbehälters von dem Rest des Tintenbehälters trennt, wobei die Trennwand mit einem Schlitz versehen ist, der normalerweise geschlossen ist. Um die Richtung des Einfallens der Trennwand einzuschränken, sind entweder Rippen oder ein in der geschlitzten Blase enthaltener Rahmen vorgesehen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Tintenbehälter zu schaffen, bei welchem das Auslaufen von Tinte minimiert ist und mit Hilfe von welchem die Druckqualität einer Tintenstrahlkassette verbessert wird, die einen derartigen Tintenbehälter aufweist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Tintenstrahlkassette, die zur Bereitstellung von verschiedenen Druckmodi mit zufriedenstellender Druckqualität geeignet ist, und einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die zum Einbau einer derartigen Tintenstrahlkassette geeignet ist.
Die vorhergehend erwähnte Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit Hilfe der Kombination der in Anspruch 1 definierten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 9 im einzelnen beschrieben.
Gemäß der Erfindung ist in einem Bereich zwischen einer Tintenzuführungseinheit in dem Tintenbehälter und einer Schlitzblase eine Schlitz-Abschirmeinrichtung vorgesehen, die zur Abschirmung eines Schlitzes, welcher die Druckregulierungseinrichtung bildet, bei einem gesteuerten Druck oder oberhalb von diesem geeignet ist, aber unterhalb des gesteuerten Drucks die Funktion der Druckregulierungseinrichtung nicht beeinflußt, wodurch das Eindringen von Luft durch die Schlitzblase verhindert wird und das Eindringen von Luft, welche eventuell die Schlitzblase passiert hat, in den Tintenbeutel verhindert wird.
Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter veranschaulicht.
Fig.1A und 1B sind Ansichten, die eine Schlitzblase und ein Schlitz-Abschirmventil bei einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen,
Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Tintenkassette, die einen Tintenbehälter mit einem Schlitz-Abschirmventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält, das in einem Zustand mit geschlossenem Schlitz gezeigt ist,
Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Tintenkassette, die einen Tintenbehälter mit einem Schlitz-Abschirmventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält, das in einem Zustand mit geöffnetem Schlitz gezeigt ist,
Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Tintenkassette, mit einem separaten Tintenbehälter mit einem Schlitz-Abschirmventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das in einem Zustand mit geschlossenem Schlitz gezeigt ist,
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei welcher eine herkömmliche Tintenkassette angewandt wird,
Fig. 6 ist eine Ansicht, die den Aufzeichnungszustand mittels eines horizontal angeordneten Druckers zeigt, in welchen eine Tintenstrahlkassette mit einem austauschbaren Tintenbehälter geringen Fassungsvermögens, der eine Schlitzblase enthält, eingebaut ist, der das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet,
Fig. 7 ist eine Ansicht, die den Aufzeichnungszustand mittels eines vertikal angeordneten Druckers zeigt, in welchen eine Tintenstrahlkassette mit einem austauschbaren Tintenbehälter geringen Fassungsvermögens, der eine Schlitzblase enthält, eingebaut ist, der das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet,
Fig. 8 ist eine Ansicht, die einen vertikal positionierten Drucker zeigt, welcher vertikal oder horizontal angeordnet werden kann und mit einer Tintenstrahlkassette mit einem austauschbaren Tintenbehälter mittleren Fassungsvermögens zur vertikalen Positionierung versehen ist, der eine Schlitzblase enthält und das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet,
Fig. 9 ist eine Ansicht eines Druckers zur horizontalen Positionierung, der mit einer Tintenstrahlkassette mit einem austauschbaren Tintenbehälter mittleren Fassungsvermögens versehen ist, der eine Schlitzblase enthält, der das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet, und
Fig. 10 ist eine Ansicht eines Druckers zur horizontalen Positionierung, der mit einer Tintenstrahlkassette mit einem austauschbaren Tintenbehälter großen Fassungsvermögens versehen ist, der eine Schlitzblase enthält, der das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bildet.
Fig. 1A bis 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Schlitzblase gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 1A und 1B veranschaulichen eine in den Tintenbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung zu befestigende Schlitzblase, ein Befestigungselement für diese und ein Schlitz-Abschirmventil. Fig. 2 zeigt eine Tintenstrahlkassette, die aus einem Aufzeichnungskopf und einem Tintenbehälter in separater Bauform aufgebaut ist und in dem Tintenbehälter eine Schlitzblase enthält.
Eine Schlitzblase 100 gemäß Fig. 1A, und 2 bis 4 ist aus einem elastischen Material mit einer Härte von 15 - 70º (JISA), vorzugsweise 25 - 50º, gefertigt. Bevorzugte Beispiele für das elastische Material sind Silikonkautschuk, Butadien-Styren-Kautschuk, BRIR, EPM, Ethylen-Propylen- Terpolymer, Butylkautschuk, Chloroprenkautschuk, Urethankautschuk, Fluorkautschuk, Nitrilkautschuk, Akrylkautschuk, Polysulfidkautschuk, Ethylenkautschuk, Fluorosilikonkautschuk und SEP-Kautschuk (Silikon-denaturierter Ethylen- Propylen-Kautschuk).
Diese Materialien, die in Kontakt mit der Tinte in dem Tintenbehälter gehalten werden, sollten frei von Substanzen sein, welche die physikalischen Eigenschaften der Tinte (Oberflächenspannung, Viskosität usw.) beeinflussen oder in der Tinte gelöst werden. Gleichzeitig sollten diese Materialien frei von Veränderungen der physikalischen Eigenschaften durch die Tinte sein.
Es sind außerdem ein Schlitz 110 und ein Befestigungselement 120 für die Schlitzblase gezeigt. Das Befestigungselement hat eine Form, die zur der äußeren Umfangsform des Basisabschnitts der Blase paßt, und ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel oval.
Auf der oberen Fläche des Blasenbefestigungs-Basisabschnitts des Befestigungselements 120 ist ein Schlitz-Abschirmventil 130 vorgesehen, welches das Eindringen von Luft in den Tintenbeutel verhindert, die eintritt, wenn der Tintenbehälter von dem Aufzeichnungskopf abgenommen wird.
Insbesondere dann, wenn der Druck in einem Tintenbehälter 250 geringer als der Druck in einem Aufzeichnungskopf 500 ist, wenn der Tintenbehälter 250 angebracht wird, werden Luft und Tinte in dem Aufzeichnungskopf 500 durch einen den Aufzeichnungskopf 500 und den Tintenbehälter 250 verbindenden Verbindungsschlauch 200 in eine solche Richtung eingesaugt, daß der Druck innerhalb einer Schlitzblase 100 schnellabfällt. In einem solchen Zustand verformt sich die Schlitzblase 100 aufgrund der Einsaugkraft über den Original-Zustand hinaus in einen aufgeweiteten Zustand. Im Ergebnis können Luft und Tinte durch den Schlitz 110 am Ende der Schlitzblase 100 in einen Tintenbeutel 300 eindringen, der den Haupttintenbehälter des Tintenbehälters 250 bildet. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich jedoch der Endabschnitt 132 des Schlitz-Abschirmventils 130 unter dem Einsaugdruck der Tinte und Luft in Richtung auf den Schlitz 110, wodurch der Schlitz 110 abgedeckt wird. Infolgedessen kann die Luft, selbst wenn sie bis zu dem Schlitz vordringt, nicht durch den Schlitz 110 hindurch in den Tintenbeutel eindringen.
Wenn nachfolgend der Druck im Aufzeichnungskopf 500 mit dem im Tintenbehälter 250 ausgeglichen wird, kehrt der Endabschnitt 312 des Schlitz-Abschirmventils 130 in die ursprüngliche Position zurück, wodurch die normale Ventilfunktion des Schlitzes 110 nicht beeinflußt wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Schlitz 110 der Schlitzblase 100 und der Endabschnitt 132 des Schlitz-Abschirmventils 130 im normalen Zustand mit einem Spalt von 0,5 mm voneinander beabstandet.
Der zum Abschirmen des Schlitzes 110 für das Schlitz-Abschirmventil 130 erforderliche Überdruck beträgt vorzugsweise 0 mm Wassersäule oder höher, vorzugsweise +30 mm Wassersäule oder höher.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Schlitz- Abschirmventil 130 aus einem elastischen Material gefertigt, welches zum Beispiel vorzugsweise aus Silikonkautschuk, Butadien-Styren-Kautschuk, BRIR, EPM, Ethylen- Propylen-Terpolymer, Butylkautschuk, Chloroprenkautschuk, Urethankautschuk, Fluorkautschuk, Nitrilkautschuk, Akrylkautschuk, Polysulfidkautschuk, Ethylenkautschuk besteht. Ähnliche Wirkungen können selbstverständlich auch mit Hilfe eines in eine Richtung geregelten mechanischen Ventils erzielt werden.
Diese Materialien, die in Kontakt mit der Tinte in dem Tintenbehälter gehalten werden, sollten jedoch frei von Substanzen sein, welche die physikalischen Eigenschaften der Tinte (Oberflächenspannung, Viskosität usw.) ändern können oder in der Tinte gelöst werden können. Außerdem sollten diese Materialien keine Veränderungen der physikalischen Eigenschaften durch die Tinte verursachen.
Bei dem Schlitz-Abschirmventil 130 sollte der Endabschnitt 132 vorzugsweise dünner als andere Abschnitte sein, um ein besseres Antwortverhalten zu erzielen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Endabschnitt eine Dicke von 0,1 mm, während andere Abschnitte eine Dicke von 0,3 mm haben.
Die Schlitzblase 100 ist auf eine solche Weise an dem Befestigungselement 120 befestigt, daß der Schlitz 110 der Blase 100 senkrecht zu der längeren Achse der ovalen Form des Befestigungselements 120 ist. Im Ergebnis zeigt die Seitenwand der Schlitzblase eine Spannungsdifferenz zwischen den Richtungen der längeren Achse und der kürzeren Achse des ovalen Befestigungselements 120, wodurch der Schlitz durch die Eindrückverformung der Blase gleichmäßig geöffnet werden kann. Der Winkel kann jedoch innerhalb eines Bereichs von 0 - 55º abweichen.
Fig. 2 zeigt die Tintenkassette gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei welcher eine Schlitzblase gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Bei der Tintenkassette sind der Aufzeichnungskopf 500 und der Tintenbehälter 250 voneinander abnehmbar gehalten, so daß der Tintenbehälter ausgetauscht werden kann, wenn die Tinte in diesem alle wird. Es sind außerdem ein Verbindungsabschnitt 200 auf der Seite des Aufzeichnungskopfs und ein Verbindungsabschnitt 210 auf der Seite des Behälters gezeigt. Ein flexibler Tintenbeutel 300 schrumpft mit der Abnahme der Tinte in dem Tintenbehälter 250, mit dem Tintenausstoß aus dem Aufzeichnungskopf 500, wodurch der Druck in dem Tintenbehälter 250 konstant gehalten wird. Es ist außerdem eine Neben-Behälterkammer 180 vorgesehen. Der Tintenbehälter 250 ist mit einer Öffnung (nicht gezeigt) zur Atmosphäre versehen, um eine für die Tintenzuführung unnütze Druckschwankung zu unterdrücken.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schlitzblase in dem Tintenbehälter 250 enthalten und ist von der Neben-Behälterkammer 180 getrennt. Es ist ein geschlossener Zustand des Schlitzes 110 veranschaulicht, in welchem sich die Schlitzblase 100 in einem in Fig. 1A gezeigten völlig der Ausgangslage entsprechenden Zustand oder in einem geringfügig eingedrückten Zustand befindet, wodurch auf die Düsen des Aufzeichnungskopfs 500 ein Flüssigkeitsdruck aufgebracht wird, der +30 mm Wassersäule nicht überschreitet. In diesem Zustand läuft die Tinte nicht so einfach aus den Düsen aus, da die Kraft zur Aufrechterhaltung des Meniskus der Düsen mit dem Innendruck des Tintenbehälters ausgeglichen ist.
Da die Tinte in der Neben-Behälterkammer 180 durch den Ausstoß von Tintentröpfchen aus dem Aufzeichnungskopf abnimmt, wird der Druck in der Neben-Behälterkammer 180 herabgesetzt und die Schlitzblase 100 schrumpft allmählich.
Wenn die Druckdifferenz zwischen der Neben-Behälterkammer 180 und dem Tintenbeutel auf diese Weise einen bestimmten Wert überschreitet, öffnet sich der Schlitz 110 durch die Verformung der Schlitzblase 100 selbst, wie in Fig. 3 gezeigt ist, wodurch die Tinte aus dem Tintenbeutel 300 in die Neben-Behälterkammer 180 fließt, wobei die Druckdifferenz allmählich reduziert wird. Mit der Abnahme der Druckdifferenz fließt die Tinte in die Schlitzblase 100, wodurch die Blase 100 allmählich aus den eingedrückten Zustand in den Ausgangszustand zurückkehrt und der Schlitz 110 geschlossen wird. In diesem Zustand weist die Neben-Behälterkammer 180 einen geringeren Druck als der Tintenbeutel 300 auf. Infolgedessen wechseln sich die in Fig. 2 und 3 gezeigten Zustände während des Druckvorgangs ab. Im stationären Zustand ist der Schlitz 110 der Schlitzblase 100 geschlossen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Andererseits öffnet sich der Schlitz 110, wenn zum Beispiel mittels einer Saugpumpe vorübergehend eine Saugkraft auf die Düsen aufgebracht wird, wegen der erhöhten Druckdifferenz zwischen der Neben-Behälterkammer 180 und dem Tintenbeutel 300 wie im Verlauf des Druckvorgangs, und kehrt nachfolgend in den stationären Zustand zurück.
Um die Tintentröpfchen auf stabile Weise zu erzielen, wird der auf den Aufzeichnungskopf 500 wirkende Tintendruck mittels der Drucksteuerung in der Neben-Behälterkammer 180 vorzugsweise in einem Bereich von +30 bis -200 mm Wassersäule, insbesondere in einem Bereich von 0 bis -100 mm Wassersäule gehalten. Außerdem müssen das Material (die Härte) und die Form der Schlitzblase 100 und die Form des Schlitzes 110 derart gestaltet sein, daß die vorhergehend erwähnten Bedingungen erfüllt werden.
Fig. 4 zeigt einen Zustand, in welchem der Aufzeichnungskopf 500 und der Tintenbehälter 250 getrennt sind. Der Tintenbehälter 250 ist an einer seiner Seitenflächen mit einem Vorsprung 260 versehen, welcher mit einer Ausnehmung 270 des Aufzeichnungskopfs 500 in Anlage gelangt, und der Übertragungszustand der Tinte wird durch die gegenseitige Anlage des Vorsprungs und der Ausnehmung aufrechterhalten.
Wie im vorhergehend erklärt ist, ist bei einem Flüssigkeitsspeicherbehälter, der mit einer Druckregulierungseinrichtung versehen ist, die aus einem elastischen Element mit einem Schlitz besteht, welcher normalerweise geschlossen ist, aber durch eine festgelegte Druckdifferenz geöffnet wird, entweder in dem Behälter oder in einem Strömungsweg zwischen der Druckregulierungseinrichtung und einem Aufzeichnungskopf zum Tintenausstoß eine Schlitz-Abschirmeinrichtung vorgesehen, welche einen Schlitz der Druckregulierungseinrichtung bei einem festgelegten Druck oder darüber abschirmt, aber nicht die Funktion der Druckregulierungseinrichtung beeinflußt, wodurch das Eindringen von Luft, die beim Anbringen oder Abnehmen des Tintenbehälters eintritt, in den Tintenbeutel verhindert wird.
Im Ergebnis dessen wird, selbst wenn der Luft in dem Tintenbeutel enthaltende Tintenbehälter in einem Zuständ von hoher Temperatur verbleibt, keine Druckentstehung aufgrund der Ausdehnung von Luft in dem Tintenbeutel und das darauf zurückzuführende Auslaufen von Tinte aus diesem resultieren, so daß die Funktionsfähigkeit des flüssige Tinte enthaltenden Tintenbehälters signifikant verbessert wird.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele erklärt, bei welchen ein Aufzeichnungskopf in Verbindung mit verschiedenen Druckern oder mit Behältern unterschiedlichen Tintenfassungsvermögens benutzt wird.
Im Fall des Tintenbehälters mit großem Fassungsvermögen muß die Schlitzblase selbst nicht sehr klein sein, da der Tintenbehälter selbst groß ist. Folglich können die Toleranzen für die Kautschukhärte und die Dicke durch Auswahl einer größeren Krümmung größer gefaßt sein.
Fig. 6 und 7 zeigen unterschiedliche Druckpositionen eines mit einer Tintenstrahlkassette geladenen Druckers, in welcher ein Austausch-Tintenbehälter mit geringem Fassungsvermögen angewandt wird. Ein derartiger Drucker mit einer Tintenstrahlkassette, bei welcher ein Austausch-Tintenbehälter mit geringem Fassungsvermögen benutzt wird, kann in vertikaler und horizontaler Stellung zum Druckbetrieb benutzt werden. Gemäß Fig. 6 ist der Drucker horizontal positioniert, so daß die Tintenstrahlkassette horizontal angeordnet ist. Gemäß Fig. 7 ist der Drucker vertikal positioniert, so daß die Tintenstrahlkassette vertikal positioniert ist.
Fig. 8 und 9 zeigen Drucker, die mit einer Tintenstrahlkassette geladen sind, bei welchen ein Austausch-Tintenbehälter mit einem mittleren Fassungsvermögen angewandt wird. Der in Fig. 8 gezeigte Drucker kann vertikal oder horizontal positioniert werden und ist mit einer vertikal positionierten Tintenstrahlkassette versehen, bei welcher ein Tintenbehälter zur vertikalen Positionierung benutzt wird, aber kann auch bei horizontaler Positionierung den Druckvorgang ausführen. Der in Fig. 9 gezeigte Drucker ist zur horizontalen Positionierung vorgesehen und ist mit einer horizontal positionierten Tintenstrahlkassette versehen bei welcher ein Austausch-Tintenbehälter zur horizontalen Positionierung benutzt wird. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt ist, kann die Tintenstrahlkassette mit dem Austausch- Tintenbehälter mit mittlerem Fassungsvermögen durch die separate Konstruktion des Tintenbehälters für einen normalen Aufzeichnungskopf und dadurch, daß der Austausch-Tintenbehälter mit einer Schlitzblase mit optischern Unterdruck ver sehen wird, bei Gebrauch eines Tintenbehälters zur vertikalen Positionierung sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Position benutzt werden, und kann bei Gebrauch eines Austausch-Tintenbehälters zur horizontalen Positionierung auf billigere Weise benutzt werden.
Fig. 10 zeigt eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die mit einer Tintenstrahlkassette geladen ist, bei welcher ein Austausch-Tintenbehälter mit großem Fassungsvermögen angewandt wird. Eine Tintenstrahlkassette mit großen Fassungsvermögen zeigt, wenn sie vertikal positioniert wird, eine erhöhte Wassersäule der Tinte in dem Tintenbehälter, wodurch der in der Schlitzblase zulässige Bereich des Unterdrucks enger wird ünd nicht der erforderliche Funktionsfähigkeit genügen kann. Infolgedessen ist; der Tintenbehälter mit großem Fassungsvermögen zur horizontalen Positionierung vorgesehen. Deshalb ist die Tintenstrahlkassette, bei welcher ein Tintenbehälter mit großen Fassungsvermögen benutzt wird, gemäß Fig. 10 horizontal angeordnet.
Gemäß Fig. 6 bis 10 ist ein Schlitten HC mit einem Stift versehen, der mit einer spiralförmigen Ausnehmung 5005 einer Leitspindel 5004 in Eingriff ist, welche mittels Antriebszahnrädern 5011, 5009 mit Hilfe eines Motors 5013 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gedreht wird, und in durch Pfeile a, b bezeichnete Richtungen hin- und herbewegt wird. Der Schlitten HC trägt einen Aufzeichnungskopf 5025 und eine Tintenkassette 5026. Eine Papierandruckplatte 5002 drückt das Papier längs der Bewegungsrichtung des Schlittens an eine Schreibwalze 5000. Normalerweise ist an der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einer Tintenstrahlkassette von mittlerem oder großen Fassungsvermögen eine automatische Bogen-Zuführungseinrichtung 5027 vorgesehen, da die Anzahl der zu bedruckenden Bögen groß ist. Ein Fotokoppler 5007, 5008 dient als eine Ausgangsstellungs- Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Hebels 5006 des Schlittens und demgemäß zum Umschalten der Drehrichtung des Motors 5013. Außerdem sind ein Element 5016 zum Halten eines Kappelements 5022 zum Verkappen der vorderen Fläche des Aufzeichnungskopfs und eine Saugeinrichtung 5015 zum Ansaugen des Inneren der Kappe vorgesehen, um die Wiederherstellung des Aufzeichnungskopfs durch Ansaugung durch eine Öffnung 5023 in der Kappe zu bewirken. Eine Reinigungsklinge 5017 und ein Element 5019, um diese Klinge vorwärts und rückwärts zu bewegen, sind mittels einer Halteplatte 5018 gehalten. Die Form der Klinge ist nicht auf eine solche Form eingeschränkt, und es können selbstverständlich bereits bekannte Reinigungsklingen zu diesem Zweck benutzt werden. Ein Hebel 5012 zum Starten der Ansaugung für die Wiederherstellung des Aufzeichnungskopfs wird durch die Bewegung eines mit dem Schlitten in Eingriff stehenden Nocken 5020 verschoben und empfängt über eine bekannte Übertragungseinrichtung wie zum Beispiel eine Kupplung die Antriebskraft des Motors.
Diese Kapp-, Reinigungs- und Saugvorgänge werden durch die Funktion der Leitspindel 5005 in den jeweiligen Positionen ausgeführt, wenn der Schlitten HC in dem Ausgangsstellungs- Bereich angeordnet wird, aber diese Vorgänge können auch in bekannter Weise mit geeigneten zeitlichen Abstimmungen ausgeführt werden.
Unter den verschiedenen Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bringt die vorliegende Erfindung eine besondere Wirkung hervor, wenn sie bei einem Aufzeichnungskopf oder einer Aufzeichnungsvorrichtung angewandt wird, der/die mit einer Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie als der Energie ausgerüstet ist, die zum Tintenausstoß und zur Auslösung einer Zustandsänderung der Tinte mittels der thermischen Energie angewandt wird.
Das Prinzip und die repräsentative Bauform des Systems sind zum Beispiel in den U.S.-Patenten Nr. 4.723.129 und 4.740.796 offenbart. Dieses System ist bei der sogenannten Auf-Abruf-Aufzeichnung oder bei der kontinuierlichen Aufzeichnung anwendbar, aber es ist in Antwort auf die Zuführung von mindestens einem Antriebssignal, das die Aufzeichnungsinformation repräsentiert, zu einem elektrothermischen Wandlerelement, das entsprechend einem Flüssigkeitskanal oder einem Flüssigkeit (Tinte) enthaltenden Block positioniert ist, insbesondere bei der Auf-Abruf-Aufzeichnung effektiv, wobei das Element thermische Energie erzeugt, die geeignet ist, einen schnellen Temperaturanstieg zu erzeugen, welcher den Punkt des Blasensiedens überschreitet, wodurch auf einer Wärmewirkungsfläche des Aufzeichnungskopfs ein Blasensieden verursacht wird und folglich, wodurch in der Flüssigkeit ein Bläschen(Tinte) in eins-zu-eins-Übereinstimmung mit dem Antriebssignal erzeugt wird. Die Flüssigkeit (Tinte) wird mittels der Ausdehnung und Zusammen ziehung des Bläschens durch eine Ausstoßöffnung ausgestoßen, wodurch mindestens ein Flüssigkeitströpfchen erzeugt wird. Das Antriebssigual ist vorzugsweise als ein Impuls ausgebildet, da durch dieses eine sofortige Ausdehnung und Zusammenziehung des Bläschens realisiert wird, wodurch der Ausstoß der Flüssigkeit (Tinte) mit sehr gutem Antwortverhalten erzielt werden kann. Ein derartiges impulsförmiges Antriebssignal ist vorzugsweise so ausgebildet, wie es in den U.S.-Patenten Nr. 4.463.359 und 4.345.262 offenbart ist. Die in dem U.S.-Patent Nr. 4.313.124 beschriebenen Bedingungen bezüglich der Temperaturanstiegsrate der Wärmewirkungsfläche gestatten die Erzielung ein weiter verbesserten Aufzeichnung.
Die Bauform des Aufzeichnungskopfs ist durch die Kombination der Flüssigkeitsausstoßöffnungen, Flüssigkeitskanäle und elektrothermischen Wandlerelemente mit geradlinigen oder rechtwinkligen Flüssigkeitskanälen gegeben, wie in den vorhergehend genannten Patenten offenbart ist, aber es fällt auch eine Bauform, die in dem U.S.-Patent Nr. 4.558.333 offenbart ist, bei welcher das Wärmewirkungsteil in einem gebogenen Bereich positioniert ist, und eine Bauform unter die vorliegende Erfindung, die in dem U.S.-Patent Nr. 4.459.600 offenbart ist. Außerdem ist die vorliegende Erfindung bei einem Aufbau, der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 59-123670 offenbart ist, der als eine Ausstoßöffnung einen Schlitz aufweist, der für mehrere elektrothermische Wandlerelemente gemeinsam dient, oder bei einem Aufbau anwendbar, der in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 59-138461 offenbart ist, der in Übereinstimmung mit jeder Ausstoßöffnung eine Öffnung aufweist, welche die Druckwelle der thermischen Energie absorbiert.
Außerdem ist die Aufzeichnungsvorrichtung vorzugsweise mit der Emissions-Wiederherstellungseinrichtung oder einer anderen zusätzlichen Einrichtung für den Aufzeichnungskopf versehen, da die Wirkungen des Aufzeichnungskopfs gemäß der vorliegenden Erfindung weitergehend stabilisiert werden können. Beispiele derartiger Einrichtungen für den Aufzeichnungskopf sind eine Kappeinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Druckaufbringungs- oder Saugeinrichtung, eine Vorheizeinrichtung, die aus dem elektrothermischen Wandlerelement und/oder einer anderen Heizeinrichtung aufgebaut ist, und eine Einrichtung zur Ausführung eines Leerlauf-Tintenausstoßes unabhängig von dem Aufzeichnungsvorgang, wobei alle diese Einrichtungen zur Erzielung eines stabilen Aufzeichnungsvorgangs dienen.
Überdies ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Aufzeichnungsmodus zur Aufzeichnung einer einzelnen Hauptfarbe wie zum Beispiel schwarz eingeschränkt, sondern ist auch äußerst effektiv bei einem Aufzeichnungskopf zur Aufzeichnung mehrerer verschiedener Farben oder zur Vollfarbaufzeichnung durch Farbmischen, wobei der Aufzeichnungskopf entweder einstückig ausgebildet ist oder aus mehreren Einheiten aufgebaut ist.
Wie im vorhergehenden erklärt ist, wird durch die Konstruktion des Aufzeichnungskopfs und des Tintenbehälters auf eine voneinander getrennte Weise und dadurch, daß das Innere des Tintenbehälters mit einer aus einem elastischen Material aufgebauten Trennwand mit einem Schlitz versehen ist, welcher durch die Verformung der Trennwand bei einer festgelegten Druckdifferenz geöffnet wird und geschlossen ist, wenn die Druckdifferenz beseitigt ist, die Erzeugung eines geeigneten Unterdrucks für den Tintenbehälter gemäß dessen Größe des Fassungsvermögens und der Positionierung des Aufzeichnungskopfs beim Drucken ermöglicht.
Der für die Schlitzblase zulässige Unterdruckbereich variiert in Abhängigkeit von dem Tintenbehälter-Fassungsvermögen oder der Position des Aufzeichnungskopfs, aber die Bestimmung des Unterdrucks für jeden Tintenbehälter gestattet die Erweiterung eines solchen zulässigen Unterduckbereichs, wodurch die Toleranz für die Dicke der Schlitzblase vergrößert wird und deren Kosten reduziert werden. Es wird außerdem möglich gemacht, Tintenbehälter mit unterschiedlichem Fassungsvermögen mit dem gleichen Aufzeichnungskopf zu kombinieren. Somit kann in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zum persönlichen Gebrauch eine Tintenstrahlkassette mit einem Tintenbehälter mit geringem Fassungsvermögen angewandt werden, bei welchem das Drucken in verschiedenen Positionen möglich ist. Bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zum persönlichen Gebrauch und zur Benutzung im Büro kann eine Tintenstrahlkassette mit einem Tintenbehälter mit mittlerem Fassungsvermögen angewandt werden, und die Vorrichtung kann durch Laden des Aufzeichnungskopfs mit einem Tintenbehälter für die vertikale Position sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen Position einen Druckvorgang ausführen, oder durch Gebrauch eines Tintenbehälters für die horizontale Position kann der Tintenbehälter billiger bereitgestellt werden. Bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung für den Gebrauch im Büro kann eine Tintenstrahlkassette mit einem Tintenbehälter mit großem Fassungsvermögen in Kombination mit der Aufzeichnungsvorrichtung angewandt werden, die auf die horizontale Positionierung eingeschränkt ist. Auf diese Weise kann ein einzelner Aufzeichnungskopf in verschiedenen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen zum persönlichen Gebrauch bis hin zur Benutzung im Büro angewandt werden.
Uberdies kann der Aufzeichnungskopf mittels des Austauschs des Tintenbehälters mehrmals benutzt werden, so daß die laufenden Unkosten reduziert werden können. Außerdem macht der Tintenbehälter mit mittlerem oder großem Fassungsvermögen gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit dem herkömmlichen feststehenden Tintenbehälter nicht den Raum zum Einbau in den Hauptkörper der Vorrichtung und den Raum für den Verbindungsschlauch erforderlich, wodurch eine kornpaktere Ausbildung der Aufzeichnungsvorrichtung gestattet wird. Aufgrund des Fehlens des Verbindungsschlauchs zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenkassette kann auch die Druckgeschwindigkeit erhöht werden.

Claims

1. Tintenbehälter (250), um Tinte zu beinhalten und zuzuführen, der mit einem Tintenverbindungsabschnitt (200, 210) versehen ist, der aufweist

eine aus einem elastischen Material bestehende Trennwand (100), die einen mit der Aufzeichnungseinrichtung (500) verbundenen Zuführungsabschnitt des Tintenbehälters (250) von dem Rest des Tintenbehälters (250) trennt, wobei die Trennwand (100) mit einem Schlitz (110) versehen ist, welcher normalerweise geschlossen ist, aber mittels einer vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Zuführungsabschnitt und dem Rest des Tintenbehälters (250) geöffnet wird, und

eine Abschirmeinrichtung (130, 132), die in dem Zuführungsabschnitt zwischen der Trennwand (100) und dem Verbindungsabschnitt (200, 210) vorgesehen ist und dazu angepaßt ist, den Schlitz (110) zu schließen, wenn ein bestimmter Wert der Druckdifferenz überschritten wird.

2. Tintenstrahlkassette, die auf einstückige Weise aus einer zum Tintenausstoß geeigneten Aufzeichnungseinrichtung (500) und einem Tintenbehälter (250) gemäß Anspruch 1 aufgebaut ist, der über den Verbindungsabschnitt (200, 210) mit der Aufzeichnungseinrichtung (500) verbunden ist, und dazu angepaßt ist, abnehmbar in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung (IJRA) zur Aufzeichnung eines Bild durch Ausbildung von Tintenpunkten auf einem Aufzeichnungselement (P) befestigt zu werden, wobei die Aufzeichnungseinrichtung (500) und der Tintenbehälter (250) auf eine voneinander trennbare Weise konstruiert sind.

3. Tintenstrahlkassette gemäß Anspruch 2, bei welcher die Trennwand (100) als eine Druckregulierungseinrichtung zur Regulierung des Drucks der der Aufzeichnungseinrichtung (500) zugeführten Tinte dient.

4. Tintenstrahlkassette gemäß Anspruch 2, bei welcher die Aufzeichnungseinrichtung (500) dazu angepaßt ist, den Tintenausstoß unter Anwendung von thermischer Energie zu bewirken und mit einem elektrothermischen Wandlerelement versehen ist, um thermische Energie zu erzeugen.

5. Tintenstrahlkassette gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher das elastische Material eine Krümmung und eine Dicke hat, die gemäß dem Fassungsvermögen und der äußeren Abmessungen des Tintenbehälters (250) und dem Anwendungsmodus der Kassette gewählt werden.

6. Tintenstrahlkassette gemäß Anspruch 5, bei welcher die Trennwand (100) eine gewölbte oder halbkugelförmige Form mit einem Schlitz (110) an deren Endabschnitt hat, und als eine Druckregulierungseinrichtung zur Regulierung des der Aufzeichnungseinrichtung (500) zugeführten Drucks dient.

7. Tintenstrahlkassette gemäß Anspruch 2, bei welcher die Trennwand (100) dazu angepaßt ist, in der vertikalen und horizontalen Position der Tintenstrahlkassette dem Wassersäulendruck zu genügen.

8. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die mit einem Halteelement (HC) versehen ist, welches eine Tintenstrahlkassette (5026) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7 hält.

9. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, die ferner

eine Einrichtung zum Transport eines Aufzeichnungselements aufweist, auf welchem mittels der aus der Kassette ausgestoßenen Tinte eine gewünschte Aufzeichnung ausgebildet wird.