DE69331500T2

DE69331500T2 - Tintenbehälter und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem solchen Behälter

Info

Publication number: DE69331500T2
Application number: DE69331500T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Abe; Yuji Akiyama; Naohito Asai; Fumihiro Gotoh; Masahiko Higuma; Hiromitsu Hirabayashi; Masami Ikeda; Noribumi Koitabashi; Miyuki Matsubara; Shigeyasu Nagoshi; Hiroshi Sato; Shinichi Sato; Eiichiro Shimizu; Sadakyuki Sugama; Hitoshi Sugimoto; Masaya Uetsuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: SG83730A1; US6299298B1; DE69332487D1; HK1007718A1; DK1254778T3; EP1253016A2; DE69334034D1; CA2100977A1; AU660820B2; EP0791467A3; EP1253016A3; SG55169A1; EP0791466B1; SG83729A1; EP1254777B1; ES2260385T3; EP1254778A2; GB9315236D0; ES2261591T3; US5742311A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenpatrone oder einen Tintenbehälter zur Aufnahme von Tinte, die einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zuzuführen ist, und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem so ein Tintenbehälter oder so eine Tintenpatrone verwendet wird.
Ein Tintenbehälter, der bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendet wird, muss eine Tintenmenge, die der Tintenmenge entspricht, die während eines Aufzeichnungsvorgangs durch einen Aufzeichnungskopf ausgestoßen wird, zweckmäßig zuführen können und frei vom Auslaufen von Tinte durch die Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfes sein, wenn kein Aufzeichnungsvorgang durchgeführt wird.
Wenn der Tintenbehälter auswechselbar ist, ist es erforderlich, dass der Tintenbehälter ohne Auslaufen von Tinte leicht an dem Aufzeichnungsgerät befestigt oder leicht davon abgenommen werden kann und dass dem Aufzeichnungskopf mit Sicherheit Tinte zugeführt werden kann.
Ein herkömmliches Beispiel für einen Tintenbehälter, der bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendbar ist, ist in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 87242/1988 (erstes bekanntes Dokument) offenbart, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf einen Tintenbehälter hat, der Schaumstoff enthält, und eine Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen hat. In diesem Behälter ist die Tinte in einem porösen Material wie z. B. Polyurethanschaumstoff enthalten, und es ist deshalb möglich, dass durch die Kapillarkraft in dem Schaumstoff ein Unterdruck erzeugt wird und ein Auslaufen von Tinte aus dem Tintenbehälter verhindert wird.
In der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 522/1990 (zweites bekanntes Dokument) ist eine Tintenstrahlaufzeichnungspatrone offenbart, bei der eine erste Tintenkammer und eine zweite Tintenkammer durch poröses Material verbunden sind und die zweite Tintenkammer und ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf durch poröses Material verbunden sind. Nach diesem Stand der Technik ist poröses Material nicht in der Tintenkammer enthalten, sondern nur im Tintendurchgang angeordnet, wodurch der Wirkungsgrad des Tintenverbrauchs verbessert wird. Durch die Bereitstellung eines zweiten tintenhaltigen Bereichs kann Tinte, die wegen der Ausdehnung von Luft in der ersten Tintenkammer, die auf eine Temperaturzunahme (Druckabnahme) zurückzuführen ist, aus der ersten Tintenkammer ausfließt, gespeichert werden, und das Vakuum im Aufzeichnungskopf kann während des Aufzeichnungsvorgangs im wesentlichen konstant gehalten werden.
Im Fall des ersten bekannten Dokuments muss der Schaumstoff jedoch im wesentlichen den gesamten Raum in der Tintenbehälterschicht einnehmen, und deshalb ist das Tintenaufnahmevermögen beschränkt, und außerdem ist die Menge der nicht verbrauchbaren zurückbleibenden Tinte verhältnismäßig groß, d.h. der Wirkungsgrad des Tintenverbrauchs ist schlecht. Es ist außerdem schwierig, die Menge der zurückbleibenden Tinte zu ermitteln, und es ist schwierig, während der Tintenverbrauchsperiode ein im wesentlichen konstantes Vakuum aufrechtzuerhalten.
Wenn im Fall des zweiten bekannten Dokuments kein Aufzeichnungsvorgang durchgeführt wird, enthält das poröse Material eine Tintenmenge, die dazu ausreicht, dass die Erzeugung des Unterdrucks durch die Kapillarkraft des porösen Materials ungenügend ist, weil das Vakuum erzeugende Material in dem Tintendurchgang angeordnet ist, und als Folge eines schwachen Stoßes o. dgl. läuft durch die Öffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes Tinte aus. Im Fall einer auswechselbaren Tintenpatrone, bei der der Tintenstrahlaufzeichnungskopf in einem Stück mit der Tintenpatrone oder dem Tintenbehälter, der an dem Tintenaufzeichnungskopf angebracht ist, gebildet ist, ist die Lehre des zweiten bekannten Dokuments nicht anwendbar.
In den Japanischen Offengelegten Patentanmeldungen Nrn. 67269/ 1981 und 98857/1984 ist jeweils ein Tintenbehälter offenbart, bei den eine Tintenblase verwendet wird, die durch eine Feder vorgespannt wird. Dies ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass bei dem Tintenzuführungsbereich durch Anwendung der Federkraft in stabiler Weise ein innerer Unterdruck erzeugt wird. Diese Systeme haben jedoch die Probleme, dass eine beschränkte Gestalt der Feder erforderlich ist, um einen gewünschten inneren Unterdruck bereitzustellen, dass das Verfahren zum Befestigen des Tintenbehälters an der Blase kompliziert ist und dass die Herstellungskosten deshalb hoch sind. Außerdem ist das Tintenrückhalteverhältnis für einen dünnen Tintenbehälter klein.
In der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 214666/1990 ist eine Tintenpatrone oder ein Tintenbehälter offenbart, bei dem das Innere des Tintenbehälters in mehr als eine Tintenkammer getrennt ist, wobei die Tintenkammern durch ein feines Loch, das den Unterdruck bereitstellen kann, miteinander in Verbindung stehen. Bei der Bauart mit getrennten Kammern wird der innere Unterdruck bei dem Tintenzuführungsbereich durch die Kapillarkraft der feinen Verbindungsöffnung zwischen den Tintenkammern erzeugt. Der Aufbau dieses Tintenbehälters ist einfacher als der des Feder-Blase-Systems, und er ist deshalb vom Standpunkt der Herstellungskosten vorteilhaft. Außerdem wird die Gestalt des Tintenbehälters durch den Aufbau nicht eingeschränkt. Die Bauart mit getrennten Kammern bringt jedoch die Probleme mit sich, dass der feinen Öffnung im Fall einer Veränderung der Lage des Tintenbehälters in Abhängigkeit von der zurückbleibenden Tintenmenge zu wenig Tinte zugeführt wird, was zu einer instabilen inneren Unterdruck führt, und zwar sogar bis zu einem derartigen Grade, dass Tinte ausläuft, weshalb der Handhabung des Tintenbehälters Beschränkungen auferlegt sind.
In EP-A 0320165 wird ein Tintenstrahlschreibergehäuse mit einem Haupttintenbehälter oder oberen Tintenbehälter beschrieben, der eine obere Wand oder Abdeckplatte hat, die mit einem oberen Verschlusselement als Einheit verbunden ist, wobei das Ganze mit dem Schreibergehäuse hermetisch verschlossen ist. Eine untere Wand des oberen Tintenbehälters hat einen Tintenflusskanal oder Durchlass, durch den Tinte hindurchfließen kann und durch ein poröses Material hindurch entweder zu einem zweiten Tintenbehälter oder über ein Filter zu einem Schreibkopf-Trägerabschnitt gelangen kann. Die rechte Seite des porösen Materials stößt an eine Schwalle an, durch die der daran angrenzende Schaumstoff etwas zusammengedrückt wird, so dass seine örtliche Kapillarwirkung erhöht wird, während die linke Seite des Schaumstoffs durch das Filter, das sich in den Schaumstoff hinein erstreckt, noch stärker zusammengedrückt wird. Durch den Sog. der erzeugt wird, wenn der Schreibkopf feuert (d.h. Tintentröpfchen ausstößt), wird bewirkt, dass Tinte aus dem oberen Tintenbehälter über den Durchlass durch den Schaumstoff und das Filter hindurch zu dem Schreibkopf hin gesaugt wird. Wenn der Schreibkopf nicht feuert, sammelt sich Tinte, die aus dem oberen Tintenbehälter hinausgepresst wird, wenn sich in dem oberen Tintenbehälter Luft ausdehnt, in dem zweiten Tintenbehälter an.
Es ist folglich eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem derselbe angewendet wird, und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem derselbe angewendet wird, der leicht zu handhaben ist, bereitzustellen.
Es ist eine andere, alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem derselbe angewendet wird, und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem derselbe angewendet wird, bei dem das Tintenrückhalteverhältnis hoch ist, bereitzustellen.
Es ist eine andere alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem derselbe angewendet wird, und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem derselbe angewendet wird, aus dem selbst im Fall einer Änderung der Umgebungsbedingungen keine Tinte ausläuft, bereitzustellen.
Es ist eine weitere alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem derselbe angewendet wird, und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem derselbe angewendet wird, bei dem das Vakuum im Tintenzuführungsbereich gegen Änderungen der Umgebungsbedingungen stabilisiert wird, so dass dem Aufzeichnungskopf Tinte zugeführt werden kann, ohne dass das Ausstoßverhalten der Tinte beeinflusst wird, bereitzustellen.
Es ist eine weitere alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereitzustellen, bei denen die Tinte durch Anwendung einer Vakuum erzeugenden Einrichtung wirksam verbraucht wird.
Es ist eine weitere alternative Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereitzustellen, bei denen das Auslaufen von Tinte selbst in dem Fall zuverlässig verhindert wird, dass der Aufzeichnungskopf oder der Tintenbehälter unter den Bedingungen der Anwendung oder des Transports des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts mechanischen Stößen wie z. B. Schwingungen oder einer thermischen Beanspruchung wie z. B. einer Temperaturänderung ausgesetzt wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Behälter bereitgestellt, wie er in Anspruch 1 dargelegt ist.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung wird durch die vorliegende Erfindung ein Behälter bereitgestellt, wie er in Anspruch 11 dargelegt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird durch die vorliegende Erfindung ein Behälter bereitgestellt, wie er in Anspruch 13 dargelegt ist.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer werden.
Fig. 1 zeigt die Verbindung zwischen einem Aufzeichnungskopf und einem Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 2 veranschaulicht einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 3 veranschaulicht einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungsgeräts.
Fig. 5 veranschaulicht einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 6 veranschaulicht einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 7 veranschaulicht einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 8 veranschaulicht einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 9 veranschaulicht einen Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 10 veranschaulicht ein Modell der Tintenzuführung.
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung des Innendrucks bei dem Tintenzuführungsbereich in einem Tintenbehälter zeigt.
Fig. 12 zeigt ein Modell der Tintenzuführung in einem Vergleichsbeispiel.
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die die Änderung des Innendrucks bei dem Tintenzuführungsbereich in dem Vergleichsbeispiel zeigt.
Fig. 14 veranschaulicht einen Anfangszustand, in dem der Tintenbehälter des Vergleichsbeispiels mit der Tinte gefüllt ist.
Fig. 15 veranschaulicht einen Zustand, in dem die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche des Vergleichsbeispiels gebildet zu werden beginnt.
Fig. 16 zeigt den Zustand nahe dem Ende der Tintenzuführung des Vergleichsbeispiels.
Fig. 17 zeigt den Zustand, in dem die gesamte Tinte aus der zweiten Kammer in dem Vergleichsbeispiel zugeführt worden ist.
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit vier Köpfen, an denen jeweilige Tintenbehälter dafür befestigt werden können.
Fig. 19 veranschaulicht einen weiteren Tintenbehälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Fig. 20 zeigt ein Modell der Tintenzuführung.
Fig. 21 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsfont eines Tintenbehälters für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 22 ist eine Querschnittansicht des in Fig. 21 gezeigten Tintenbehälters.
Fig. 23 ist eine Schnittansicht des Tintenbehälters von Fig. 21 und zeigt vor allem die Oberfläche der Rippe.
Fig. 24 zeigt Schnittansichten von Teilen anderer Tintenbehälter, wobei die Oberfläche einer Rippe gezeigt wird.
Fig. 25 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Rippe eines Behälters.
Fig. 26 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Tintenbehälters für einen auswechselbaren Tintenstrahlkopf gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 27 ist eine Querschnittansicht eines weiteren Tintenbehälters für einen auswechselbaren Tintenstrahlkopf.
Fig. 28 ist eine Schnittansicht eines weiteren Tintenbehälters und zeigt die Oberfläche einer Rippe.
Fig. 29 ist eine Längsschnittansicht einer Tintenpatrone in einem Vergleichsbeispiel.
Fig. 30 ist eine Schnittansicht der in Fig. 29 gezeigten Tintenpatrone.
Fig. 31 ist eine Schnittansicht der in Fig. 29 gezeigten Tintenpatrone.
Fig. 32 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils von Fig. 30 und zeigt den Querschnitt einer Rippe.
Fig. 33 veranschaulicht ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei dem eine waagerechte Druckstellung angewendet wird.
Fig. 34 veranschaulicht die Pufferwirkung des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials gegen das Auslaufen von Tinte in einer Tintenkammer.
Fig. 35 zeigt ein Beispiel für die Verteilung des Zusammendrückungsgrades des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials.
Fig. 36 zeigt ein anderes Beispiel für die Verteilung des Zusammendrückungsgrades des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials von Fig. 35.
Fig. 37 zeigt ein weiteres Beispiel für die Verteilung des Zusammendrückungsgrades des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials von Fig. 35.
Fig. 38 zeigt ein Beispiel für die Verteilung des Zusammendrückungsgrades des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials in einem Vergleichsbeispiel.
Fig. 39 zeigt ein weiteres Beispiel für die Verteilung des Zusammendrückungsgrades des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials in einem Vergleichsbeispiel.
Fig. 40 zeigt ein Beispiel für eine Tintenpatrone mit zusätzlichen Tintenkammern.
Fig. 41 zeigt die Verwendung von Tinte in einer Tintenpatrone mit zusätzlichen Tintenkammern.
Fig. 42 zeigt ein Beispiel für einen Tintenbehälter, der ein aufgeteiltes, zusammengedrücktes Tinte aufnehmendes Material hat, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 43 zeigt ein Beispiel für die Anordnung des Tinte aufnehmenden Materials in einer Tintenkammer gemäß einer weiteren Ausführungsfom der vorliegenden Erfindung.
Fig. 44 veranschaulicht die Probleme beim Zusammenbau des Geräts für die Ausführungsform von Fig. 43.
Fig. 45 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für das Steuersystem für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zeigt.
Fig. 46 zeigt eine Patrone mit einer Einrichtung zum Nachweis der zurückbleibenden Tintenmenge.
Fig. 47 veranschaulicht den Innendruck des Tintenzuführungsbereichs in dem in Fig. 46 gezeigten Behälter.
Fig. 48 zeigt ein Beispiel für ein Tintennachfüllverfahren.
Fig. 49 veranschaulicht eine andere Tintenpatrone und zeigt den Tintenverbrauch.
Fig. 50 veranschaulicht einen weiteren Tintenverbrauch in der Patrone von Fig. 49.
Fig. 51 zeigt den Zustand, in dem die zurückbleibende Tintenmenge in der Patrone von Fig. 49 nachgewiesen wird.
Fig. 52 veranschaulicht eine Patrone und zeigt ein anderes Verfahren zum Nachweis der zurückbleibenden Tintenmenge.
Fig. 53 veranschaulicht eine modifizierte Anordnung für den Nachweis der Tinte, die in der Patrone von Fig. 49 zurückbleibt.
Fig. 54 veranschaulicht eine Patrone, bei der ein anderes Tintennachfüllverfahren angewendet wird;
Fig. 55 zeigt die Menge der ausfließenden Tinte in Abhängigkeit von der Druckverminderung.
Fig. 56 zeigt eine Beziehung zwischen der zurückbleibenden Tintenmenge und dem elektrischen Widerstand zwischen Elektroden.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die die Verbindung zwischen dem Aufzeichnungskopf, dem Tintenbehälter und dem Wagen in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zeigt. Der Aufzeichnungskopf 20 ist ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf, bei dem elektrothermische Wandler angewendet werden, um Wärmeenergie zu erzeugen, durch die in der Tinte in Übereinstimmung mit einem elektrischen Signal ein Schichtsieden verursacht wird. In Fig. 1 sind die Hauptteile des Aufzeichnungskopfes 20 derart verklebt oder gepresst, dass sie auf einer Kopf-Grundplatte 111 mit Lageeinstellungsvorsprüngen 111-1 und 111-2 einen Schichtaufbau bilden. In der senkrechten Richtung auf der Oberfläche der Zeichnung von Fig. 1 wird die Lageeinstellung durch das Kopf-Lageeinstellungsteil 104 eines Wagens HC und den Vorsprung 111-2 bewirkt. In der senkrechten Richtung im Querschnitt von Fig. 1 springt ein Teil des Vorsprungs 111-2 derart vor, dass das Kopf- Lageeinstellungsteil 104 bedeckt wird, und der weggeschnittene Bereich (nicht gezeigt) des Vorsprungs 111-2 und das Kopf-Lageeinstellungsteil 104 werden zur richtigen Lageeinstellung angewendet. Die Heizelementplatte 113 wird durch ein Schichtbildungsverfahren hergestellt und schließt elektrothermische Wandler (Ausstoß-Heizelemente), die auf einem Si-Substrat angeordnet sind, und eine elektrische Verdrahtung für die Zuführung von elektrischer Leistung zu den elektrothermischen Wandlern, wobei die Verdrahtung aus Aluminium o. dgl. hergestellt ist, ein. Die Verdrahtung wird entsprechend der flexiblen Kopf-Grundplatte (Kopf-Leiterplatte), die eine Verdrahtung mit Endbereichs-Kontaktstellen für den Empfang elektrischer Signale aus dem Hauptsystem hat, hergestellt. Sie sind durch Drahtbonden verbunden. Eine Deckplatte 112, die in einem Stück aus Polysulfon o. dgl. gebildet ist, umfasst. Wände für die Trennung einer Vielzahl von Tintendurchgängen entsprechend den Ausstoß-Heizelementen, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer für die Aufnahme von Tinte aus einem auswechselbaren Tintenbehälter durch einen Durchgang und für die Einführung der Tinte in die Vielzahl von Tintendurchgängen und Öffnungen für die Bereitstellung der Vielzahl von Ausstoßöffnungen. Die Deckplatte 112 wird durch eine Feder (nicht gezeigt) an die Heizelementplatte 113 angedrückt und wird unter Anwendung eines Dichtungsteils gepresst und abgedichtet, wodurch das Tintenausstoß-Auslassteil gebildet wird.
Der Durchgang 115, der durch dichtende Verbindung mit der Deckplatte 112 bereitgestellt wird, dringt zum Zweck der Verbindung mit der auswechselbaren Tintenpatrone 1 durch die Löcher der Kopf-Leiterplatte 113 und der Kopf-Grundplatte 111 hindurch zu der entgegengesetzten Seite der Kopf-Grundplatte 111. Außerdem ist er im Durchdringungsbereich an die Kopf-Grundplatte 111 angeklebt bzw. damit verbunden und daran befestigt. An einem mit der Tintenpatrone 1 verbundenen Ende des Durchganges 115 ist ein Filter 25 zur Verhinderung der Einführung von Fremdstoffen oder Bläschen in das Tintenausstoßteil bereitgestellt.
Die auswechselbare Tintenpatrone ist mit dem Aufzeichnungskopf 20 durch eine im Eingriff stehende Führungs- und Presseinrichtung 103 verbunden, und ein Tinte aufnehmendes Material in dem Tintenzuführungsbereich wird an einem Ende des Durchgangs 115 mit dem Filter 25 in Kontakt gebracht, wodurch die mechanische Verbindung hergestellt wird. Nach der Verbindung wird die Tinte unter Anwendung einer zum Regenerieren des Aufzeichnungskopfes dienenden Saugpumpe 5015 des Hauptsystems des Aufzeichnungsgeräts zwangsläufig aus der auswechselbaren Tintenpatrone 1 in den Aufzeichnungskopf 20 eingeführt, wodurch die Tinte zugeführt wird.
Beim Eingriff durch die Presseinrichtung werden der Aufzeichnungskopf 20 und die auswechselbare Tintenpatrone 1 miteinander verbunden, und gleichzeitig werden der Aufzeichnungskopf 20 und der Wagen HC in derselben Richtung mechanisch und elektrisch verbunden, und deshalb wird die Lageeinstellung zwischen den Kontaktstellen an der Kopf-Leiterplatte 105 und den Kopfansteuerungselektroden 102 bewirkt.
Ein Dichtungsring besteht aus einem verhältnismäßig dicken elastischen Material, so dass der Verbindungsbereich mit der Außenwand der auswechselbaren Tintenpatrone genügend weit ist, um in dem Tintenzuführungsbereich Spiel zuzulassen.
Die auswechselbare Tintenpatrone 1 wird zu dem Aufzeichnungskopf 20 gedrückt. Die Lage des Wagens und des Aufzeichnungskopfes zueinander kann deshalb durch einen einfachen Aufbau sicher eingestellt werden, und gleichzeitig werden der Aufzeichnungskopf und die auswechselbare Tintenpatrone außerhalb des Hauptsystems durch einen einfachen Aufbau verbunden, der danach an dem Wagen befestigt wird. Die Auswechselung von Tintenpatronen ist deshalb ein einfacher Vorgang. Gleichzeitig wird die elektrische Verbindung zwischen dem Wagen (dem Hauptsystem des Aufzeichnungsgeräts) und dem Aufzeichnungskopf bewirkt. Die Betriebsfähigkeit bei der Auswechselung des Aufzeichnungskopfes und der auswechselbaren Tintenpatrone ist deshalb gut. Eine mögliche Alternative ist die Anwendung eines separaten Verbindungssteckers zum Herstellen der elektrischen Verbindung.
Fig. 4 zeigt ein Aufzeichnungsgerät mit waagerechter Lage. Unter Bezugnahme auf diese Figur werden die Anordnung und der Betrieb des Aufzeichnungskopfes bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät beschrieben. In dieser Figur wird ein Aufzeichnungsmaterial P durch eine Schreibwalze 5000 nach oben zugeführt und über den Bereich in der Wagenbewegungsrichtung durch eine Blattbegrenzungsplatte 5002 an die Schreibwalze 5000 angedrückt. Ein Wagenbewegungsstift des Wagens HC greift in eine Schraubennut 5004 ein. Der Wagen wird durch die Führungsspindel 5005 (Antriebsquelle) und eine Gleitschiene 5003, die sich parallel zu der Führungsspindel erstreckt, getragen und bewegt sich entlang der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials P auf der Schreibwalze 5000 hin und her. Die Führungsspindel 5005 wird durch die Vorwärts und Rückwärtsdrehung der Antriebswalze durch Antriebszahnräder 5011 und 5009 gedreht. Mit den Bezugszahlen 5007 und 5008 sind Photokoppler bezeichnet, die zur Ermittlung des Vorhandenseins des Wagen-Hebels 5006 dienen, um die Richtung des Motors 5013 umzuschalten (Ausgangsstellungssensor). Das Aufzeichnungsbildsignal wird in zeitlicher Abhängigkeit von der Bewegung des Wagens, der den Aufzeichnungskopf trägt, zu dem Aufzeichnungskopf übertragen, und die Tintentröpfchen werden an den richtigen Stellen ausgestoßen, so dass die Aufzeichnung bewirkt wird. Mit einer Bezugszahl 5016 ist ein Teil zum Tragen eines Abdeckteils 5022 zum Abdecken der Vorderfläche des Aufzeichnungskopfes bezeichnet. Mit einer Bezugszahl 5015 ist eine Saugeinrichtung zum Aussaugen des Inneren der Abdeckung bezeichnet. Sie ist somit wirksam, um den Aufzeichnungskopf durch Aussaugen durch die in der Abdeckung befindliche Öffnung 5023 aufzufrischen oder zu regenerieren. Eine Reinigungsrakel 5017 wird durch ein Trageteil 5019 zum Hin- und Herbewegen der Rakel getragen. Sie werden auf einer Tragplatte 5018 des Hauptsystems getragen. Die Saugeinrichtung, die Rakel o. dgl. können von einer anderen bekannten. Bauart sein. Ein Hebel 5012 zum Festlegen des Zeitablaufs des Aussaug- und Regeneriervorgangs bewegt sich zusammen mit der Bewegung der Nocke 5020, die mit dem Wagen in Eingriff ist. Die Antriebskraft von dem Antriebsmotor wird durch eine bekannte Übertragungseinrichtung wie z. B. eine Kupplung o. dgl. gesteuert. Die Regeneriereinrichtung führt in dem vorgeschriebenen Zeitablauf durch die Führungsspindel 5005 an den entsprechenden Stellen den vorgeschriebenen Prozess durch, wenn der Wagen in den Bereich nahe der oder in der Ausgangsstellung kommt.
Wie in Fig. 33 gezeigt ist, ist das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in einer senkrechten Druckstellung betriebsfähig. In der senkrechten Stellung wird der Aufzeichnungs-Abtastvorgang durchgeführt, während das Aufzeichnungsmaterial P der Unterseite des Aufzeichnungskopfes 2010 gegenüberliegt. In diesem Fall sind die Vorgänge der Blattzuführung, des Druckens und der Blattaustragung im wesentlichen in derselben Ebene möglich, und es ist deshalb möglich, dass das Drucken auf einem dicken und sehr steifen Aufzeichnungsmaterial wie z. B. einer Postkarte und einer Overheadfolie bewirkt wird. Der Außenmantel des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts mit veränderlicher Stellung dieser Ausführungsform ist deshalb an der Unterseite von Fig. 4 mit vier Gummipolstern und an der linken Seitenfläche mit zwei Rippen und einer einziehbaren Hilfsstütze 5018 versehen. Dadurch kann die Lage des Druckgeräts in den jeweiligen Druckstellungen stabil eingestellt werden. In der senkrechten Druckstellung befindet sich die auswechselbare Tintenpatrone 2001 oberhalb des Ausstoßteils des Aufzeichnungskopfes 2010, das dem Aufzeichnungsmaterial P gegenüberliegt, und es ist deshalb erwünscht, dass die resultierende statische Druckhöhe der Tinte unterstützt und ein Innendruck dar Tinte bei dem Ausstoßteil aufrechterhalten wird, der ein leichter Überdruck und vorzugsweise ein leichter Unterdruck ist, damit der Meniskus der Tinte des Ausstoßteils stabilisiert wird.
Das Aufzeichnungsgerät, das in Fig. 4 und Fig. 33 gezeigt ist, ist mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die nachstehend beschrieben werden, anwendbar.
Zunächst werden der Aufbau und der Betrieb eines Tintenbehälters oder einer Tintenpatrone beschrieben.

Aufbau

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfasst der Hauptkörper des Tintenbehälters oder der Tintenpatrone eine Öffnung 2 für die Verbindung mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, eine Kammer oder einen Behälter 4 für ein Vakuum erzeugendes Material zur Aufnahme eines Vakuum erzeugenden Materials 3 und eine Tinte enthaltende Kammer oder einen Tintenbehälter 6 zur Aufnahme der Tinte, wobei der Tintenbehälter 6 über Rippen 5 an den Behälter für das Vakuum erzeugende Material angrenzt und am Unterteil 11 des Tintenbehälters mit dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material in Verbindung steht.

Betrieb (1)

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht des Tintenbehälters für den Fall, dass in den Tintenbehälter ein Verbindungsteil 7 für die Einführung der Tinte in den Tintenstrahlaufzeichnungskopf eingesetzt ist und an das Vakuum erzeugende Material angedrückt wird, so dass sich das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät im betriebsfähigen Zustand befindet. Am Ende des Verbindungsteils kann ein Filter bereitgestellt sein, damit in dem Tintenbehälter enthaltene Fremdstoffe ausgeschlossen werden.
Wenn das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in Betrieb ist, wird die Tinte durch die Öffnung oder die Öffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes ausgestoßen, so dass in dem Tintenbehälter eine Tintensogkraft erzeugt wird. Die Tinte 9 wird durch die Sogkraft aus dem Tintenbehälter 6 durch den Spalt 8 zwischen den Enden der Rippen und dem Boden 11 der Tintenpatrone und durch das Vakuum erzeugende Material 3 hindurch, das sich in dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material befindet, in das Verbindungsteil 7 eingeführt, und danach wird die Tinte in den Tintenstrahlaufzeichnungskopf eingeführt. Dann nimmt der Innendruck des Tintenbehälters 6, der mit Ausnahme des Spalts 8 hermetisch abgeschlossen ist, ab, was eine Druckdifferenz zwischen dem Tintenbehälter 6 und dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material zur Folge hat. Wenn der Aufzeichnungsvorgang fortgesetzt wird, nimmt die Druckdifferenz weiter zu. Da der Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material durch ein Luftloch gegenüber der Umgebungsluft geöffnet ist, wird die Luft durch das Vakuum erzeugende Material hindurch und durch den Spalt 8 zwischen den Enden der Rippen 5 und dem Boden 11 der Tintenpatrone in den Tintenbehälter 6 eingeführt. Zu dieser Zeit wird die Druckdifferenz zwischen dem Tintenbehälter 6 und dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material beseitigt. Während des Tintenstrahlaufzeichnungsvorgangs wird der vorstehend erwähnte Prozess wiederholt, so dass in der Tintenpatrone ein im wesentlichen konstantes Vakuum aufrechterhalten wird. Die Tinte in dem Tintenbehälter kann mit Ausnahme der Tinte, die sich an der Oberfläche der Innenwand des Tintenbehälters abgesetzt hat, im wesentlichen völlig verbraucht werden, so dass der Wirkungsgrad des Tintenverbrauchs verbessert ist.

Betrieb (2)

Das Betriebsprinzip des Tintenbehälters wird auf Basis eines in Fig. 10 gezeigten Modells näher beschrieben.
In Fig. 10 entspricht ein Tintenbehälter 106 dem Tintenbehälter 6 und enthält die Tinte. Mit den Bezugszahlen 102, 103-1 und 103-2 sind Kapillarrohre bezeichnet, die dem Vakuum erzeugenden Material 3 äquivalent sind. Durch ihre Meniskuskraft wird in dem Tintenbehälter ein Vakuum erzeugt. Ein Element 109 entspricht dem Verbindungsteil 7 und ist mit einem nicht gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf verbunden. Es führt die Tinte aus dem Tintenbehälter zu. Die Tinte wird durch die Öffnungen ausgestoßen, wodurch die Tinte fließt, wie es durch einen Pfeil Q gezeigt wird.
Der Zustand, der in dieser Figur gezeigt wird, ist der Zustand, in dem von dem gefüllten Zustand des Tintenbehälters und des Vakuum erzeugenden Materials ausgehend eine kleine Menge der Tinte aus dem Vakuum erzeugenden Material und folglich aus dem Tintenbehälter zugeführt worden ist. Zwischen der statischen Druckhöhe in der Öffnung des Aufzeichnungskopfes, dem verminderten Druck in dem Tintenbehälter 106 und den Kapillarkräften in den Kapillarrohren 102, 103-1 und 103-2 wird ein Gleichgewicht hergestellt. Wenn die Tinte von diesem Zustand ausgehend zugeführt wird, ändert sich die Höhe des Tintenspiegels in den Kapillarrohren 103-1 und 103-2 kaum, und die Tinte wird aus dem Tintenbehälter 106 durch einen Spalt 108 zugeführt, der dem Spalt 8 entspricht. Dadurch wird das Vakuum in dem Tintenbehälter 106 erhöht, so dass sich der Meniskus des Kapillarrohrs 102 unter Erzeugung eines oder mehr als eines Luftbläschens verändert. Durch den Bruch des Meniskus wird das eine oder mehr als eine Luftbläschen in den Tintenbehälter 106 eingeführt. In dieser Weise wird die verbrauchte Tintenmenge aus dem Tintenbehälter 106 zugeführt, ohne dass sich der Spiegel in den Kapillarrohren 103-1 und 103-2 wesentlich verändert, d.h. ohne wesentliche Änderung der Tintenverteilung in dem Vakuum erzeugenden Material und unter Aufrechterhaltung des im Gleichgewicht befindlichen Innendrucks.
Wenn eine Tintenmenge Q zugeführt worden ist, erscheint die Volumenänderung als Änderung der Höhe des Meniskus in dem Kapillarrohr 102, und die dadurch verursachte Änderung der Oberflächenenergie des Meniskus erhöht den Unterdruck des Tintenzuführungsbereichs. Der Bruch des Meniskus erlaubt jedoch die Einführung von Luft in den Tintenbehälter, so dass die Tinte durch Luft ersetzt wird und der Meniskus deshalb zu der ursprünglichen Lage zurückkehrt. Der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs wird somit durch die Kapillarkraft des Rohrs 102 bei dem vorgeschriebenen Innendruck gehalten.
Fig. 11 zeigt die Änderung des Innendrucks bei dem Tintenzuführungsbereich des Tintenbehälters entsprechend der Tintenzuführungsmenge (Verbrauchsmenge). Im Anfangszustand (Fig. 14) beginnt die Tintenzuführung von dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material ausgehend, wie vorstehend beschrieben wurde. Im einzelnen erfolgt die Tintenzuführung aus der Tinte, die in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material enthalten ist, bis sich der Meniskus in dem Spalt 8 am Unterteil des Tintenbehälters gebildet hat. Der Innendruck in dem Tintenzuführungsbereich wird deshalb ähnlich wie bei dem Tintenbehälter gemäß dem ersten bekannten Dokument, bei dem der Tintenbehälter mit dem Tinte aufnehmenden Material gefüllt ist, wegen des Gleichgewichts zwischen der Kapillarkraft an der oberen Fläche der Tinte (Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche) des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material und der statischen Druckhöhe der Tinte selbst erzeugt. Wenn der Zustand erreicht ist, in dem die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche wegen der Abnahme der Tinte in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material entsprechend dem Tintenverbrauch (der Tintenzuführung) am Unterteil des Tintenbehälters gebildet ist, wie es vorstehend beschrieben wurde (Fig. 15 und Fig. 11, Punkt X), beginnt die Tintenzuführung aus dem Tintenbehälter. Der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs wird durch die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials, das an das Unterteil der Tintenkammer angrenzt, aufrechterhalten. Solange die Tinte aus dem Tintenbehälter zugeführt wird, wird der im wesentlichen konstante Innendruck aufrechterhalten. Wenn der weitere Tintenverbrauch dazu führt, dass der Tintenspiegel in dem Tintenbehälter über das untere Ende der Tintenkammerwand hinaus abnimmt, ist im wesentlichen die gesamte Tinte des Tintenbehälters verbraucht (Fig. 16 und Fig. 11, Punkt Y), und die Luft wird auf einmal in den Tintenbehälter eingeführt, was zur Folge hat, dass zwischen dem Tintenbehälter und der Außenluft eine vollständige Verbindung hergestellt wird, so dass eine kleine Tintenmenge, die in dem Tintenbehälter zurückbleibt, durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material aufgenommen wird, und deshalb nimmt die Tintenmenge, die in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material enthalten ist, zu. Dadurch wird der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs etwas in Richtung auf einen Überdruck verändert, und zwar um den Betrag, der dem geringfügigen Anstieg der oberen Fläche der Tinte (Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche) entspricht. Wenn die Tinte weiter verbraucht wird, wird die Tinte in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material verbraucht. Wenn die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche jedoch über den Tintenzuführungsbereich hinaus sinkt, fängt der Aufzeichnungskopf an, Luft aufzunehmen, und deshalb erreicht das Tintenzuführungssystem seine Grenze (Fig. 17). In diesem Zustand ist eine Auswechselung der Tintenpatrone erforderlich. Durch die Untersuchungen der Erfinder ist Folgendes gefunden worden. Dadurch, dass durch die Saugeinrichtung des Hauptsystems des Aufzeichnungsgeräts bei der Verbindung mit dem Aufzeichnungskopf der Aussaug- und Regeneriervorgang durchgeführt wird, um die Luftbläschen zu entfernen, die in dem Tintendurchgang enthalten sind und während des Verbindungsvorgangs erzeugt worden sind, und um ein Auslaufen von Tinte aus dem Tintenbehälter zu vermindern, ist es möglich, den stabilisierten Innendruck der Tinte vom Anfangszustand an aufrechtzuerhalten. Außerdem wird das Aufzeichnungsverhalten in der in Fig. 11 gezeigten Periode mit stabilisierter Tintenzuführung selbst in den Fällen nicht nachteilig beeinflusst, dass die Tinte im Anfangszustand und in dem Zustand unmittelbar vor der Auswechselung der Tintenpatrone aus dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material zugeführt wird, und deshalb ist ein geeigneter Aufzeichnungsvorgang durchgeführt worden. Um durch den vorstehend beschriebenen Mechanismus eine Tintenzuführung zu erzielen, werden die folgenden Punkte berücksichtigt.
Es ist erwünscht, dass der Meniskus zwischen der Tinte und der Umgebungsluft stabil in einer Lage gebildet wird, die dem Spalt 8 sehr nahe ist. Andernfalls muss die Tinte für eine Verschiebung des Meniskus zu dem. Tintenbehälter in einem so hohen Ausmaß verbraucht werden, dass in dem Tintenzuführungsbereich ein ziemlich hohes Vakuum erzeugt wird. Dann wird eine Hochfrequenzansteuerung des Aufzeichnungsgeräts schwierig, und dieser Fall ist deshalb vom Standpunkt eines schnellen Aufzeichnungsvorgangs nachteilig.
Fig. 11 zeigt die Änderung des Innendrucks bei dem Tintenzuführungsbereich des Tintenbehälters entsprechend der Tintenzuführungsmenge (Verbrauchsmenge). Sie zeigt einen so genannten statischen Druck P111 in dem Zustand, in dem keine Tinte zugeführt wird, und einen so genannten dynamischen Druck P112 in dem Zustand, in dem Tinte zugeführt wird.
Die Differenz zwischen dem dynamischen Druck P112 und dem statischen Druck P111 ist der Druckverlust δP bei Zuführung der Tinte. Der Unterdruck, der während der Verschiebung des Meniskus erzeugt wird, hat einen großen Einfluss.
Es ist deshalb erwünscht, dass der Bruch des Meniskus in diesem Bereich ohne Verzögerung eintritt. Zu diesem Zweck ist ein Lufteinführungsdurchgang bereitgestellt, der eine zwangsläufige Einführung von Luft nahe dem Spalt 8 erlaubt. Beispiele in dieser Hinsicht werden beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 3 veranschaulicht einen ersten Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist. Das Vakuum erzeugende Material 3 in dem Tintenbehälter ist ein Tinte aufnehmendes Material wie z. B. Urethanschaumstoff o. dgl. Wenn das Tinte aufnehmende Material in dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material aufgenommen ist, stellt es in einem Teil des Behälters für das Vakuum erzeugende Material einen freien Raum bereit, der als Lufteinführungsdurchgang A32 wirkt. Der Lufteinführungsdurchgang erstreckt sich in die Nähe des Spaltes 8 zwischen dem Boden 11 des Tintenbehälters und dem Ende der Rippe 5. Durch das Luftloch wird somit eine Verbindung mit der Luft hergestellt. Wenn mit der Tintenzuführung aus dem Tintenzuführungsbereich begonnen wird, wird die Tinte aus dem Tinte aufnehmenden Material 3 verbraucht, so dass der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs eine vorgeschriebene Höhe erreicht. Dann wird in dem Tinte aufnehmenden Material 3 die in Fig. 3 gezeigte Tintenoberfläche A31 stabil gebildet, und zwischen der Tinte und der Umgebungsluft, die an den Spalt 8 angrenzt, wird der Meniskus gebildet. Der Spalt 8 hat vorzugsweise eine Höhe von nicht mehr als 1,5 mm und ist in seiner Längsrichtung vorzugsweise lang. Wenn dieser Zustand hergestellt worden ist, tritt der Bruch des Meniskus bei dem Spalt 8 durch den anschließenden Tintenverbrauch ohne Verzögerung ein. Die Tinte kann deshalb stabil zugeführt werden, ohne dass der Druckverlust δP erhöht wird. Folglich wird der Tintenausstoß beim schnellen Drucken stabilisiert.
Wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht durchgeführt wird, halten die Kapillarkräfte des Vakuum erzeugenden Materials selbst (oder hält die Meniskuskraft an der Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Vakuum erzeugenden Material) die Tinte zurück, so dass das Auslaufen von Tinte aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf unterdrückt werden kann.
Zum Zweck der Anwendung so einer Tintenpatrone bei einem Farb- Tintenstrahlaufzeichnungsgerät können Tinten mit verschiedenen Farben [beispielsweise Schwarz, Gelb, Magenta (Purpurrot) und Cyan (Blaugrün)] in separate Tintenpatronen aufgenommen werden. Die jeweiligen Tintenpatronen können als ein Tintenbehälter zusammengefasst werden. Bei einer anderen Ausführungsform werden eine auswechselbare Tintenpatrone für schwarze Tinte, die am häufigsten verwendet wird, und eine auswechselbare Tintenpatrone, bei der Tintenbehälter für Tinten mit anderen Farben zusammengefasst sind, bereitgestellt. In Anbetracht des damit angewandten Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts sind andere Kombinationen möglich.
Zum Einstellen des Vakuums in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf wird vorzugsweise Folgendes optimiert: Material, Gestalt und Abmessungen des Vakuum erzeugenden Materials 3, Gestalt und Abmessungen des Endes der Kippe 5, Gestalt und Abmessungen des Spaltes 8 zwischen dem Ende der Rippe 5 und dem Boden 11 des Tintenbehälters, Volumenverhältnis zwischen dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material und dem Tintenbehälter 6, Gestalt und Abmessungen des Verbindungsteils 7 und das Ausmaß seiner Einfügung in die Tintenpatrone, Gestalt, Abmessungen und Maschenzahl des Filters 25 und Oberflächenspannung der Tinte.
Das Vakuum erzeugende Material kann irgendein bekanntes Material sein, wenn es die Tinte trotz seiner Masse, der Masse der Flüssigkeit (Tinte) und schwacher Schwingungen zurückhalten kann. Beispiele sind schwammartige Materialien, die aus Fasern hergestellt sind, und poröse Materialien mit zusammenhängenden Poren. Das Material hat vorzugsweise die Form eines Schwans aus Polyurethanschaumstoff, mit dem das Vakuum und das Tintenrückhaltevermögen leicht einstellbar sind. Im Fall des Schaumstoffs kann vor allem während seiner Herstellung die Porendichte eingestellt werden. Wenn der Schaumstoff einer thermischen Druck- bzw. Kompressionsbehandlung unterzogen wird, um die Porendichte einzustellen, wird durch die Wärme eine Zersetzung bewirkt, was eine Änderung der Beschaffenheit der Tinte mit dem möglichen Ergebnis eines nachteiligen Einflusses auf die Aufzeichnungsqualität zur Folge hat, und deshalb ist eine Reinigungsbehandlung erwünscht. Um verschiedenen Tintenpatronen für verschiedene Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte zu entsprechen, sind Schaumstoffe mit entsprechender Porendichte erforderlich. Es ist erwünscht, dass ein Schaumstoff, der nicht durch thermische Kompression behandelt worden ist und eine vorgeschriebene Zahl von Zellen (Zahl der Poren pro Inch) hat, zu gewünschten Abmessungen zugeschnitten wird, und er wird in den Behälter für das Vakuum erzeugende Material hineingepresst, damit die gewünschte Porendichte und Kapillarkraft erzielt werden.
Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ändern sich die Umgebungsbedingungen.
Bei der Tintenpatrone mit einem geschlossenen Tintenbehälter kann die Tinte auslaufen, d.h., wenn sich bei der Tintenpatrone, die in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät enthalten ist, die Umgebungsbedingungen ändern (Temperaturanstieg oder Druckabnahme), dehnt sich die Luft in dem Tintenbehälter aus (wobei sich auch die Tinte ausdehnt), so dass die Tinte, die in dem Tintenbehälter enthalten ist, verdrängt wird, was ein Auslaufen von Tinte zur Folge hat. Bei dieser Tintenpatrone wird das Volumen der Luftausdehnung (einschließlich der Ausdehnung der Tinte, wobei deren Betrag jedoch gering ist) in dem geschlossenen Tintenbehälter für die vorhergesehenen schlechtesten Umgebungsbedingungen abgeschätzt, und der entsprechende Betrag der dadurch bewirkten Bewegung der Tinte aus dem Tintenbehälter wird dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material zugemessen. Für die Lage des Luftlochs gibt es keine Beschränkung, solange es eine Lage hat, die sich oberhalb der Öffnung für die Verbindung in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material befindet. Das Luftloch befindet sich vorzugsweise in einer Lage, die von der Verbindungsöffnung entfernt ist, um zu bewirken, dass die Tinte in dem Vakuum erzeugenden Material bei einer Änderung der Umgebungsbedingungen an einer Stelle fließt, die von der Verbindungsöffnung entfernt ist. Die Zahl, die Gestalt, die Größe u. dgl. des Luftlochs können durch den Durchschnittsfachmann unter Berücksichtigung der Verdampfung der Tinte zweckmäßig festgelegt werden.

Beförderung der Tintenpatrone an sich

Während der Beförderung der Tintenpatrone an sich sind die Verbindungsöffnung und/oder das Luftloch vorzugsweise mit einem Dichtungsteil oder -material abgedichtet, um die Verdampfung der Tinte oder die Ausdehnung der Tintenluft in der Tintenpatrone zu unterdrücken. Das Dichtungsteil ist vorzugsweise eine einzelne Sperrschicht, wie sie auf dem Verpackungsgebiet verwendet wird, ein Mehrschichtteil, das so eine Sperrschicht und eine Kunststofffolie umfasst, oder ein Verbundsperrmaterial, das diese und eine Aluminiumfolie oder ein Verstärkungsmaterial wie z. B. Papier oder Gewebe umfasst. Es ist vorzuziehen, dass eine Verbindungsschicht aus demselben Material oder einem ähnlichen Material wie der Hauptkörper der Tintenpatrone verwendet wird, und sie wird durch Wärme verbunden bzw. verklebt, wodurch die hermetische Abdichtung verbessert wird.
Zum Unterdrücken des Eindringens von Luft und der Verdampfung der Tinte ist es wirksam, dass die Tintenpatrone verpackt und dann die Luft daraus entfernt wird und die Tintenpatrone dann abgedichtet wird. Was das Verpackungsmaterial anbetrifft, so wird es unter Berücksichtigung der Luftdurchlässigkeit und der Flüssigkeitsdurchlässigkeit vorzugsweise aus dem vorstehend erwähnten Sperrmaterial ausgewählt.
Durch die vorstehend beschriebene zweckmäßige Auswahl kann ein Auslaufen von Tinte während der Beförderung der Tintenpatrone an sich mit hoher Zuverlässigkeit verhindert werden.

Herstellungsverfahren

Das Material des Hauptkörpers der Tintenpatrone kann irgendein bekanntes Material sein. Es ist erwünscht, dass das Material die Tintenstrahlaufzeichnungstinte nicht beeinflusst oder dass es zur Vermeidung so eines Einflusses behandelt worden ist. Es ist auch vorzuziehen, dass die Produktivität der Tintenpatrone berücksichtigt wird. Der Hauptkörper der Tintenpatrone wird beispielsweise in das Unterteil 11 und das Oberteil getrennt, und sie werden jeweils in einem Stück aus Harzmaterial hergestellt. Nach dem Hineinpressen des Vakuum erzeugenden Materials werden das Unterteil 11 und das Oberteil verbunden bzw. verklebt, so dass die Tintenpatrone hergestellt wird. Wenn das Harzmaterial durchsichtig oder halbdurchlässig ist, kann die Tinte in dem Tintenbehälter von außen betrachtet werden, und der Zeitpunkt für die Auswechselung der Tintenpatrone kann deshalb leicht ermittelt werden. Zur Erleichterung der Verbindung bzw. Verklebung der vorstehend beschriebenen Dichtungsmaterialien o. dgl. ist die Bereitstellung eines Vorsprungs vorzuziehen. Vom Standpunkt der äußeren Erscheinung kann die Außenfläche der Tintenpatrone gekörnt werden.
Die Tinte kann durch Druckerzeugung und Druckminderung eingefüllt werden. Es ist vorzuziehen, in einem der Behälter eine Tintenzuführungsöffnung bereitzustellen, da die anderen Öffnungen in diesem Fall während des Tinteneinfüllvorgangs nicht verunreinigt werden. Nach dem Tinteneinfüllvorgang wird die Tinteneinfüllöffnung vorzugsweise mit einem Kunststoff- oder Metallstopfen verschlossen.
Der vorstehend beschriebene Tintenbehälter (die Patrone) kann auswechselbar sein oder kann mit dem Aufzeichnungskopf vereinigt sein.
Wenn er auswechselbar ist, ist es vorzuziehen, dass das Hauptsystem die Auswechselung des Behälters ermitteln kann und dass der Regeneriervorgang wie z. B. ein Aussaugvorgang durch den Bediener durchgeführt wird.
Wie in Fig. 18 gezeigt ist, kann der Tintenbehälter bei einem Tintenstrahldrucker angewendet werden, bei dem vier Aufzeichnungsköpfe zu einem Aufzeichnungskopf 20 vereinigt sind, der mit vier Farbtintenbehältern BK1a (Schwarz), C1b (Cyan), M1c (Magenta), Y1d (Gelb) verbunden werden kann.

Vergleichsbeispiel 1

Es wird ein Vergleichsbeispiel erläutert, bei dem sich der Innendruck bei dem Tintenzuführungsbereich des Tintenbehälters entsprechend der Tintenzuführung ändert.
In dem Tintenbehälter gibt es keinen Lufteinführungsdurchgang, und in dem Behälter für das Unterdruck erzeugende Material ist ein Tinte aufnehmendes Material mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Porengrößenverteilung enthalten.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, ist die Tinte im Anfangszustand im wesentlichen vollständig in dem Tintenbehälter 6 enthalten, und eine bestimmte Menge der Tinte ist in dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material enthalten. Wenn die Tintenzuführung von diesem Zustand ausgehend beginnt, wird die Tinte aus dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material zugeführt, und deshalb wird der Innendruck bei dem Tintenzuführungsbereich durch das Gleichgewicht zwischen der statischen Druckhöhe der Tinte und der Kapillarkraft der oberen Fläche der Tinte (Luft- Flüssigkeit-Grenzfläche) des Tinte aufnehmenden Materials 3 in dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material erzeugt. Bei fortdauernder Tintenzuführung sinkt die obere Fläche der Tinte. Der Unterdruck nimmt deshalb als Reaktion auf ihre Höhe bis zu dem Zustand, der in Fig. 13 durch a gezeigt wird, im wesentlichen linear zu. Der Unterdruck in dem Tintenzuführungsbereich nimmt weiter zu, bis durch die Tintenzuführung die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche (Meniskus) bei dem Spalt am Boden der Tintenkammer gebildet worden ist.
Die Tintenoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material sinkt in beträchtlichem Maße, bis der Zustand erreicht ist, in dem bei dem Spalt der Meniskus gebildet ist, und die Flüssigkeitsoberfläche kann je nachdem über den Verbindungsbereich mit dem Aufzeichnungskopf hinaus sinken.
Wenn dieser Fall eintritt, wird in den Aufzeichnungskopf Luft eingeführt, was einen instabilen Tintenausstoß oder einen Ausfall des Tintenausstoßes zur Folge hat.
Es ist selbst in dem Fall, dass dies nicht erreicht wird, möglich, dass der Innendruck bei dem Tintenzuführungsbereich über einen vorgeschriebenen Unterdruck hinaus, der durch die Porengröße des Tinte aufnehmenden Materials bei dem Spalt festgelegt wird, zunimmt, wie es in Fig. 13 in b gezeigt ist. Als Ursache dafür wird Folgendes angenommen. Das Tinte aufnehmende Material wird durch die Innenwand des Behälters 4 für das Vakuum erzeugende Material an seinem Umfang mehr oder weniger zusammengedrückt. Es wird jedoch wegen des Nichtvorhandenseins der Wand bei dem Spalt nicht zusammengedrückt, was zur Folge hat, dass der Zusammendrückungsgrad dort im Vergleich zu dem anderen Bereich etwas kleiner ist. Die Situation ist deshalb wie in Fig. 12 gezeigt.
In dieser Figur ist die Situation gezeigt, in der die Tinte aus dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material bis zu einem gewissen Grade verbraucht ist. Wenn die Tinte von diesem Zustand ausgehend weiter zugeführt wird, wird der Meniskus bei R4, der der größten Porengröße unter R2, R3 und R4 in dem Tinte aufnehmenden Material 3 entspricht, stärker verschoben als die Menisken bei R2 und R3. Wenn der Meniskus in die Nähe des Spaltes kommt, nimmt die Meniskuskraft plötzlich ab, was zur Folge hat, dass sich der Meniskus zu dem Tintenbehälter bewegt, und der Meniskus wird gebrochen, wodurch die Luft in den Tintenbehälter eingeführt wird. Zu dieser Zeit wird nicht nur aus dem Bereich R4, sondern auch aus den Bereichen R2 und R3 eine geringe Tintenmenge verbraucht. Der Druckverlust δP während der Meniskusbewegung ist verhältnismäßig groß.
Der einmal gebrochene Meniskus wird jedoch während der Rückstellung durch die Trägheit in einer Lage, die sich in der Nähe der ursprünglichen Lage befindet, zurückgebildet, und die Zustände mit hohem Druckverlust dauern deshalb eine Zeitlang an.
Ähnliche Vorgänge werden wiederholt, bis sich der Meniskus bei dem Bereich mit der Porengröße R1 stabilisiert hat. Sobald sich der Meniskus bei den Spalt stabilisiert hat, treten die Luftbläschen in den Tintenbehälter ein, bis der Unterdruck, der durch die Porengröße R1 in dem Spalt festgelegt wird, hergestellt ist, so dass die Stabilisierung erreicht wird.
Das Vorstehende ist in Fig. 13, b, gezeigt, wo die Tinte sowohl aus dem Tintenbehälter als auch aus dem Tinte aufnehmenden Material verbraucht ist. Wenn kein besonderer Lufteinführungsdurchgang bereitgestellt ist, wird der Innendruck bei dem Tintenzuführungsbereich nicht stabilisiert, und der Druckverlust δP während der Tintenzuführung nimmt zu, und deshalb verschlechtert sich das Ausstoßverhalten, was zur Folge hat, dass ein schnelles Drucken schwierig ist.

Beispiel 2

Fig. 5 zeigt einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Behälter sind an der Trennrippe 5 des Behälters 4 für das Vakuum erzeugende Material zwei Rippen 61 bereitgestellt. Der Lufteinführungsdurchgang A51 ist zwischen den Rippen und dem Tinte aufnehmenden Material 3 hergestellt. Das untere Ende A der Rippe 61 ist oberhalb des unteren Endes B der Rippe 5 angeordnet, so dass der Spalt 8 durch das Tinte aufnehmende Material 3 bedeckt werden kann, indem einfach ein quaderförmiges Tinte aufnehmendes Material 3 in den Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material eingesetzt wird. Der Lufteinführungsdurchgang A51 kann sich deshalb ohne Schwierigkeit und mit Stabilität bis zu einer Stelle erstrecken, die dem Spalt 8 sehr nahe ist. Pfeil A52 zeigt den Strom der Luft.
Unter Anwendung dieser Tintenpatrone wurde tatsächlich ein Druckvorgang durchgeführt, und es ist bestätigt worden, dass die Tintenoberfläche und der Meniskus, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, durch die Tintenzuführung wegen des Aufzeichnungsvorgangs schnell hergestellt werden können und durch das Brechen des Meniskus ein schneller Austausch zwischen der Luft und der Tinte durchgeführt wird, und die Tinte kann deshalb mit niedrigem Druckverlust zugeführt werden, so dass mit Stabilität ein schneller Druckvorgang durchgeführt werden kann.

Beispiel 3

Fig. 6 zeigt einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist und bei dem die Zahl der Rippen 71 erhöht ist, so dass die Zahl der Lufteinführungsdurchgänge erhöht ist. Die Rippen 71 sind an der Decke und der Wand des Behälters für das Vakuum erzeugende Material bereitgestellt. In diesem Beispiel kann die Vielzahl von Lufteinführungsdurchgängen A61 mit Stabilität vom dem Luftloch 13 bis in die Nähe des Spaltes 8 bereitgestellt werden, und die Tintenzuführung kann deshalb wie bei den in Fig. 3 und 5 gezeigten Behältern mit niedrigem Druckverlust durchgeführt werden, so dass mit Stabilität ein schneller Druckvorgang durchgeführt werden kann. Die Luft kann selbst in dem Fall gleichmäßig eingeführt werden, dass das Luftloch 13 an einer von dem Spalt 8 entfernten Stelle angeordnet ist.

Beispiel 4

Fig. 7 zeigt einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist.
Bei diesem Behälter sind ähnlich wie bei den in Fig. 5 und 6 gezeigten Behältern an der Trennrippe Rippen 81 bereitgestellt, um den Lufteinführungsdurchgang A71 bereitzustellen. Die Rippen 81 sind in bezug auf die Rippe 5 asymmetrisch angeordnet, wodurch der Durchgang für den Tintenstrom aus dem Tintenbehälter 6 durch den Spalt 8 in den Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material und der Durchgang für den Luftstrom A73, der diesem Tintenstrom A72 entspricht, entlang dem Lufteinführungsdurchgang A71 durch den Spalt 8 in den Tintenbehälter 6 bezüglich der Mittelachse A unabhängig gemacht werden können, wodurch der durch den Austausch bedingte Druckverlust vermindert werden kann.
Dieser Aufbau ist vor allem wirksam, um den Druckverlust δP, der für den Austausch zwischen der Tinte und der Luft erforderlich ist, auf etwa die Hälfte zu vermindern.
Die Tinte kann somit stabil aus dem Aufzeichnungskopf ausgestoßen werden.

Beispiel 5

Fig. 8 zeigt einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist. Dieser Behälter ist mit Rippen 91 versehen. Bei den in Fig. 5 bis 7 gezeigten Behältern erstrecken sich die oberen Enden der Rippen 91 bis zu dem oberen Teil der Innenfläche der Wand des Behälters 4 für das Vakuum erzeugende Material. Bei diesem Behälter erstrecken sie sich jedoch nicht so weit. Dadurch wird das Oberteil des Tinte aufnehmenden Materials nicht durch die Rippen 91 zusammengedrückt, so dass die Erzeugung der Meniskuskraft bei dem zusammengedrückten Bereich vermieden werden kann, wodurch die Vakuumeinstellung weiter stabilisiert wird.
Im Einzelnen wird die Tinte bei der anfänglichen Tintenpatrone, aus der die Tinte verbraucht wird, aus dem Tinte aufnehmenden Material 3 verbraucht, bis sich die Tintenoberfläche A81 in dem Tinte aufnehmenden Material 3 (dem Vakuum erzeugenden Material 3) zu der stabilisierten Tintenoberfläche A82 bewegt hat, d.h., wenn der Luft-Flüssigkeit-Austausch durch die Luft des Lufteinführungsdurchgangs zu früh gefördert wird, wird der Verbrauch der Tinte aus dem Tinte aufnehmenden Material 3 niedrig, weil die Tinte aus dem Tintenbehälter 6 verbraucht wird. Die Menge der Tinte, die sich während einer Änderung der Umgebungsbedingungen wie z. B. einer Druckänderung aus dem Tintenbehälter 6 zu dem Behälter 4 für das Vakuum erzeugende Material bewegen kann, ist deshalb beschränkt. Die Pufferwirkung des Tinte aufnehmenden Materials 3 gegen das Auslaufen von Tinte kann deshalb verschlechtert sein. Deshalb ist der Lufteinführungsdurchgang A83 bei diesem Behälter derart bereitgestellt, dass die Luft erst eingeführt wird, nachdem die Tinte aus dem Tinte aufnehmenden Material 3 in gewissem Maße verbraucht worden ist, wodurch die Tintenoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material 3 eingestellt wird, so dass die Pufferwirkung gegen das Auslaufen von Tinte erhöht wird.

Beispiel 6

Fig. 9 zeigt einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist und bei dem der Lufteinführungsdurchgang durch Bildung einer Rille 100 in der Trennrippe oder -wand bereitgestellt wird.
Bei dem in Fig. 9 gezeigten Behälter wird die Unregelmäßigkeit des Zusammendrückungsgrades des Tinte aufnehmenden Materials, das in dem Behälter für das Vakuum erzeugende Material enthalten ist, vermindert, und die Vakuumeinstellung ist deshalb einfach, so dass die Tinte stabil zugeführt werden kann.

Beispiel 7

Fig. 19 zeigt einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist. Der Aufbau ist dem des in Fig. 6 gezeigten Behälters ähnlich. Er unterscheidet sich jedoch in der Hinsicht davon, dass sich der Lufteinführungsdurchgang zu dem unteren Ende der Rippen erstreckt.
Die Tinte wird ähnlich wie bei den in Fig. 8 und 9 gezeigten Behältern aus dem Tinte aufnehmenden Material 3 verbraucht, bis sich die im Anfangszustand des Tintenverbrauchs vorhandene Tintenoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material 3 in der Tintenpatrone zu der Lage der stabilisierte Tintenoberfläche an einem Ende C des Lufteinführungsdurchgangs verschoben hat. Danach wird die in dem Tintenbehälter 6 enthaltene Tinte verbraucht, während durch den Lufteinführungsdurchgang der Luft-Flüssigkeit-Austausch durchgeführt wird. Da sich der Lufteinführungsdurchgang zu dem unteren Ende der Rippen erstreckt, ist der Aufbau dem in Fig. 20 gezeigten Modell äquivalent. Die nähere Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf das Modell von Fig. 20.
Das Tinte aufnehmende Material 3 wird in Form von Kapillarrohren betrachtet, die in Fig. 20 gezeigt sind. Der Lufteinführungsdurchgang A201 erstreckt sich von dem Bereich C bis zu dem unteren Ende der Rippen, und es wird angenommen, dass der Lufteinführungsdurchgang A201 bei dem Bereich oberhalb des Bereichs C wieder mit dem Kapillarrohr verbunden ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, befindet sich die Tintenoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material 3 im Anfangszustand des Tintenverbrauchs auf einem bestimmten Niveau. Die Oberfläche sinkt jedoch nach und nach entsprechend dem Verbrauch der Tinte. Der Innendruck (Unterdruck) in dem Tintenzuführungsbereich steigt dementsprechend nach und nach an.
Wenn die Tinte bis zu dem Niveau C am oberen Ende des Lufteinführungsdurchgangs A201 verbraucht worden ist, wird in einer Lage D in dem Kapillarrohr der Meniskus gebildet. Wenn die Tinte weiter empfangen und verbraucht wird, sinkt der Tintenmeniskus (d.h. die Tintenoberfläche) wieder. Wenn die Lage E erreicht ist, nimmt die Meniskuskraft der Tintenoberfläche in dem. Lufteinführungsdurchgang plötzlich ab, so dass die Tinte, die in dem Lufteinführungsdurchgang enthalten ist, auf einmal verbraucht werden kann. Danach wird die Tinte aus dem Tintenbehälter verbraucht, während diese Lage beibehalten wird, d.h. es wird der Luft-Flüssigkeit-Austausch durchgeführt. In dieser Weise wird die Tintenoberfläche während des Tintenverbrauchs in einer Lage stabilisiert, die etwas niedriger ist als die Höhe C, und deshalb wird der Innendruck in dem Tintenzuführungsbereich stabilisiert. Wenn die Tintenzuführung aufhört, kehrt der Meniskus in dem Kapillarrohr von der Lage E zu der Lage D zurück, wodurch die Stabilisierung erzielt wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, geht die Tintenoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material zwischen den Lagen D und E hin und her, bis die gesamte Tinte in dem Tintenbehälter 6 verbraucht ist. In der Figur zeigt A202 den Fall der Tintenzuführungsperiode, und A203 zeigt den Fall der Periode, in der keine Tinte zugeführt wird.
Die Tinte wird danach aus dem Tinte aufnehmenden Material verbraucht, und deshalb nimmt der Innendruck (Vakuum) in dem Zuführungsbereich zu, und eine Zuführung von Tinte wird unmöglich.
Der Innendruck bei dem Tintenzuführungsbereich wird als Differenz zwischen der Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials 3 (der Höhe, bis zu der das Tinte aufnehmende Material 3 die Tinte hochsaugen kann) und der Höhe des Niveaus der Tintenoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material 3 bereitgestellt, und die Höhe C wird deshalb auf ein vorgeschriebenes Niveau relativ zu dem Tintenzuführungsbereich 6 eingestellt. Von diesem Standpunkt ist es erwünscht, dass die Porengröße des Tinte aufnehmenden Materials 3 verhältnismäßig klein ist.
Die Ursache dafür, dass die Höhe C auf ein vorgeschriebenes Niveau relativ zu dem Tintenzuführungsbereich 6 eingestellt wird, ist, dass die Luft mit der Folge eines fehlerhaften Tintenausstoßes eingeführt wird, wenn die Tintenoberfläche niedriger ist als der Zuführungsbereich 6.
Es ist jedoch nicht erwünscht, dass die Höhe größer ist als das vorgeschriebene Niveau, weil in diesem Fall die Pufferwirkung zu der Zeit, in der die Tinte aus dem Tintenbehälter wegen einer Änderung des Innendrucks in dem Tintenbehälter, die einer Änderung der Umgebungsbedingungen zuzuschreiben ist, zu dem Tinte aufnehmenden Material überfließt, vermindert ist. In Anbetracht des vorstehend Erwähnten wird das Volumen des Tinte aufnehmenden Materials oberhalb der Höhe C derart gewählt, dass es im wesentlichen die Hälfte des Volumens des Tintenbehälters beträgt.
Der vorstehend beschriebene Mechanismus wird näher erläutert.
Es wird angenommen, dass das Tinte aufnehmende Material eine gleichmäßige Dichte hat. Der Innendruck in dem Tintenzuführungsbereich (Vakuum oder Unterdruck) ist als Differenz H1 - H2 zwischen einer Höhe H1, bis zu der die Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials die Tinte vom Niveau des Tintenzuführungsbereichs hochsaugen kann, und der Höhe H2, bis zu der die Tinte schon von der Höhe des Tintenzuführungsbereichs hochgesaugt worden ist, festgelegt.
Wenn beispielsweise die Tintensogkraft des Tinte aufnehmenden Materials 60 mm (H1) beträgt und die Höhe des Lufteinführungsdurchgangs A von dem Tinte enthaltenden Bereich an 15 man (H2) beträgt, beträgt der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs 45 mmWS = 60 mm - 15 mm = H1 - H2.
Im Anfangszustand sinkt die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche entsprechend dem Verbrauch der Tinte aus dem Tinte aufnehmenden Material, und der Innendruck nimmt im wesentlichen linear ab.
Wenn die Tintenpatrone mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau angewendet wird, kann die Tinte durch das Vakuum stabil zugeführt werden.
Der Aufbau an sich der Tintenpatrone ist so einfach, dass sie leicht unter Anwendung einer Form o. dgl. hergestellt werden kann, und deshalb kann eine große Zahl von Tintenpatronen beständig hergestellt werden.
Wenn die Tinte dermaßen verbraucht worden ist, dass sich das Oberflächenniveau der Flüssigkeit in dem Tinte aufnehmenden Material bei dem Lufteinführungsdurchgang A201, d.h. in Lage C, befindet, mit anderen Worten, dass sich die Tintenoberfläche bei E befindet, kann der Meniskus in dem Lufteinführungsdurchgang A201 nicht aufrechterhalten werden, und die Tinte wird deshalb in das Tinte aufnehmende Material aufgenommen, und der Lufteinführungsdurchgang wird gebildet. Dann erfolgt der Luft-Flüssigkeit-Austausch auf einmal. Andererseits steigt die Flüssigkeitsoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material wegen der Tinte, die aus dem Tintenbehälter aufgenommen wird, an, wodurch die Flüssigkeitsoberfläche D gebildet wird, und der Luft-Flüssigkeit-Austausch hört auf. In diesem Zustand befindet sich in dem Lufteinführungsdurchgang A201 keine Tinte, und das Tinte aufnehmende Material oberhalb des Lufteinführungsdurchgangs in dem Modell wirkt einfach als Ventil.
Wenn die Tinte in diesem Zustand wieder verbraucht wird, sinkt die Flüssigkeitsoberfläche in dem Tinte aufnehmenden Material in geringem Maße, was einer Öffnung des Ventils entspricht, so dass der Luft-Flüssigkeit-Austausch auf einmal erfolgt, wodurch ein Verbrauch der Tinte aus dem Tintenbehälter 6 erlaubt wird. Bei Beendigung des Tintenverbrauchs steigt durch die Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials die Flüssigkeitsoberfläche des Tinte aufnehmenden Materials an. Wenn sie die Lage D erreicht hat, hört der Luft-Flüssigkeit-Austausch auf, so dass die Flüssigkeitsoberfläche in dieser Lage stabilisiert wird.
Die Tintenflüssigkeitsoberfläche kann in dieser Weise durch die Höhe des Lufteinführungsdurchgangs A201, d.h. durch die Höhe des Bereichs C, stabil eingestellt werden, und die Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials, d.h. die Tintensaughöhe, wird im voraus eingestellt, wodurch der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs leicht eingestellt werden kann.
Um die Tinte zurückzuhalten, die wegen einer Änderung des Innendrucks in dem Tintenbehälter, die auf eine Änderung der Umgebungsbedingungen zurückzuführen ist, aus dem Tintenbehälter 6 zu dem Tinte aufnehmenden Material 4 überfließen würde, wird die Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials, d.h. die Tintensaughöhe, erhöht, wodurch das Überfließen der Tinte aus dem Tintenbehälter verhindert werden kann und das Auftreten eines Überdrucks bei dem Tintenzuführungsbereich verhindert werden kann.

Ausführungsform 1

Fig. 21 ist eine Längsschnittansicht einer Tintenpatrone für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 22 ist eine Querschnittansicht derselben, und Fig. 23 ist eine Schnittansicht, die eine Oberfläche der Rippe zeigt.
An einer Rippe 1005, die eine Trennwand zwischen dem Tintenbehälter 1006 und dem Behälter 1004 für das Vakuum erzeugende Material bildet, sind eine Lufteinführungsrille 1031 und eine Kammer 1032 zum Einstellen des Vakuum erzeugenden Materials gebildet. Die Lufteinführungsrille 1031 ist bei dem Behälter 1004 für das Vakuum erzeugende Material gebildet und erstreckt sich von dem mittleren Bereich der Rippe 1005 zu einem Ende der Rippe, d. h. zu dem Spalt 1008, der mit dem Boden 1011 der Tintenpatrone gebildet wird. Zwischen dem Vakuum erzeugenden Material 1003, das mit der Umgebung des Lufteinführungsdurchgangs 1031 in Kontakt ist, und der Rippe 1005 sind in Form von Höhlungen die Kammern 1032 zum Einstellen des Vakuum erzeugenden Materials gebildet.
Das Vakuum erzeugende Material 1003 ist mit der Innenfläche des Materialbehälters 1004 in Kontakt. Wie in Fig. 21 und 22 gezeigt ist, wird infolgedessen der Kontaktdruck (Presskraft) des Vakuum erzeugenden Materials 1003 selbst in dem Fall teilweise abgeschwächt, dass das Vakuum erzeugende Material 1003 nicht gleichmäßig in den Materialbehälter 1004 hineingepresst ist. Wenn der Tintenverbrauch aus dem Kopf beginnt, wird deshalb die Tinte, die in dem Vakuum erzeugenden Material 1003 enthalten ist, verbraucht und gelangt zu der Einstellungskammer 1032. Wenn die Tinte weiter verbraucht wird, kann die Luft den Tintenmeniskus bei dem Bereich, wo der Kontaktdruck des Vakuum erzeugenden Materials 1003 durch die Einstellungskammern 1032 abgeschwächt wird, leicht brechen, und die Luft wird deshalb schnell in den Lufteinführungsdurchgang 1031 eingeführt, wodurch die Vakuumeinstellung einfacher gemacht wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es erwünscht, dass als Vakuum erzeugendes Material ein elastisches, poröses Material verwendet wird.
Wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht durchgeführt wird, kann die Kapillarkraft des Vakuum erzeugenden Materials 1003 selbst (die Meniskuskraft bei der Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Vakuum erzeugenden Material) angewendet werden, um das Auslaufen von Tinte aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu verhindern.
Fig. 29 bis 31 zeigen als Vergleichsbeispiel 2 ein Beispiel für eine Tintenpatrone, bei der die Kammer 1032 zum Einstellen des Vakuum erzeugenden Materials nicht vorhanden ist.
Durch den Mechanismus, der vorstehend beschrieben wurde, kann der richtige Betrieb im üblichen Zustand selbst bei der Tintenpatrone des Vergleichsbeispiels ohne Problem durchgeführt werden. Der stabilisierte Betrieb wird wegen der Bereitstellung des Lufteinführungsdurchgangs erzielt.
Um den Betrieb noch weiter zu stabilisieren oder um die Verwendung von porösem Harzmaterial mit zusammenhängenden Poren als Unterdruck erzeugendes Material zu erlauben, ist jedoch eine bessere Beherrschung der Stabilisierung erwünscht.
Wie in Fig. 32 gezeigt ist, die eine vergrößerte Schnittansicht ist, ist das Vakuum oder Unterdruck erzeugende Material 1003 mit der Rippe 1005 in Kontakt und tritt teilweise in die Lufteinführungsrille 1031 ein. Wenn dies der Fall ist, wird der Kontaktdruck (Presskraft), der auf das Material 1003 ausgeübt wird, bei den Kontaktbereichen A nicht abgeschwächt. Dadurch wird es schwieriger gemacht, dass die Luft den Tintenmeniskus bricht und in den Lufteinführungsdurchgang 1031 eintritt. Wenn dies der Fall ist, tritt der Luft-Flüssigkeit-Austausch selbst dann nicht ein, wenn die Tinte weiter verbraucht wird, und die Wirkung des Lufteinführungsdurchgangs 1031 wird nicht erzielt.
Es ist wahrscheinlich, dass die Zuführung von Tinte aus dem Tinte aufnehmenden Material 1006 unmöglich wird.
Diese Ausführungsform ist im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Vergleichsbeispiel 2 in bezug auf dieses Problem vorteilhaft.

Ausführungsform 2

Fig. 24 ist eine Längsschnittansicht von zwei Rippen 1005 mit verschiedenem Querschnitt. Fig. 25 ist eine vergrößerte Querschnittansicht einer Rippe.
Wie in der Figur gezeigt ist, unterscheiden sich die Gestalt der Kammer 1032 zum Einstellen des Vakuum erzeugenden Materials und die Gestalt der Lufteinführungsrille 1031 von denen bei der in Fig. 21 gezeigten Ausführungsform.
Im einzelnen ist der Stufenbereich der Rippe 1005, der nur dem Vakuum erzeugenden Material 1003 in Kontakt ist, abgerundet, damit die Wirkung der Abschwächung des Kontaktdrucks und der Presskraft weiter verbessert wird.
Die Luft wird in der Nähe der an den Materialbehälter 1004 angrenzenden Rippe 1005 mit der abgerundeten Oberfläche R in die Tinte eingeführt, die sich in dem Material 1003 befindet, und die auf diese Weise eingeführte Luft bewegt sich in den Tintenbehälter 1006. Mit der Bewegung der Luft wird die Tinte, die in dem Tintenbehälter 1006 enthalten ist, in den Materialbehälter 1004 eingeführt. Die Luft wird in einem Luft-Flüssigkeit-Austauschbereich in die Tinte eingeführt, die in dem Material 1003 enthalten ist.
Um den Luft-Flüssigkeit-Austausch gleichmäßiger durchzuführen, ist es erwünscht, dass der Kontaktdruck zwischen dem Material 1003 und dem Materialbehälter in einem unteren Teil des Luft- Flüssigkeit-Austauschbereichs größer ist als in dem oberen Teil des Luft-Flüssigkeit-Austauschbereichs.
Dies liegt daran, dass sich die Luft gleichmäßiger von der Gasphase durch das Kapillarrohr des Unterdruck erzeugenden Materials 1003, dessen Kontaktkraft abgeschwächt ist, zu einer Tintenphase bewegen kann.
Die gewünschte Wirkung kann beispielsweise erzielt werden, indem im mittleren Bereich der Rippe 1005 am Endbereich der Lufteinführungsrille eine Kammer zum Einstellen des Unterdruck erzeugenden Materials gebildet wird.
Um der Kammer 1032 zum Einstellen des Vakuum erzeugenden Materials dieser Ausführungsform die äquivalente Funktion zu geben, kann die Gestalt des Vakuum erzeugenden Materials 1003 verändert werden. Die Gestalt und die Abmessungen sind nicht beschränkt, wenn die vorstehend beschriebenen Anforderungen erfüllt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden die Luft und die Tinte in dem Tintenbehälter gemäß dieser Ausführungsform beim Tintenzuführungsvorgang stabil und gleichmäßig ausgetauscht, und als Folge kann der Innendruck im Tintenzuführungsbereich stabil eingestellt werden. Dadurch wird ermöglicht, dass der Aufzeichnungskopf mit hoher Geschwindigkeit einen stabilisierten Tintenausstoß bewirkt.
Außerdem ist der Tintenbehälter selbst in dem Fall im wesentlichen frei vom Auslaufen von Tinte, dass sich der Innendruck des Tintenbehälters wegen einer Änderung der Umgebungsbedingungen o. dgl. ändert.
Fig. 34 veranschaulicht die Funktion des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials als Puffermaterial. Sie zeigt den Zustand, in dem Tinte, die sich in der Tintenkammer 2006 befindet, von dem in Fig. 15 gezeigten Zustand ausgehend wegen einer Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 2006, die auf einen Temperaturanstieg oder eine Abnahme des Atmosphärendrucks o. dgl. zurückzuführen ist, in die Tintenkammer 2004 ausgeflossen ist. Die Tinte, die in die Tintenkammer 2004 geflossen ist, wird in dem zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Material 2003 zurückgehalten. Die Beziehung zwischen der Tintenaufnahmemenge des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials und der Tintenkammer wird unter dem. Gesichtspunkt einer Verhinderung der Auslaufens von Tinte bei einer Änderung von Umgebungsdruck oder -temperatur festgelegt. Die maximale Tintenaufnahmemenge der Tintenkammer 2004 wird unter Berücksichtigung der Tintenmenge, die unter der vorhergesehenen schlechtesten Bedingung aus der Tintenkammer 2006 herausfließt, und der Tintenmenge, die in der Tintenkammer 2004 während der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 zurückgehalten wird, festgelegt. Die Tintenkammer 2004 hat ein Volumen, das durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material mindestens so eine Tintenmenge aufnehmen kann. Fig. 55 zeigt eine graphische Darstellung, in der eine Vollinie eine Beziehung zwischen dem anfänglichen Luftraumvolumen der Tintenkammer 2006 vor der Druckverminderung und der Menge der Tinte zeigt, die bei einer Verminderung des Drucks auf 0,7 atm ausfließt. In der graphischen Darstellung zeigt die strichpunktierte Linie den Fall, in dem die maximale Druckverminderung 0,5 atm beträgt. Was die Abschätzung der Menge der Tinte anbetrifft, die unter der schlechtesten Bedingung aus der Tintenkammer 2006 fließt, so ist die Menge der aus der Tintenkammer 2006 fließenden Tinte maximal, wenn die Bedingung des maximalen verminderten Drucks 0,7 atm ist, wenn 30% des Volumens VB der Tintenkammer 2006 in der Tintenkammer 2006 zurückbleiben. Für den Fall, dass durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material in der Tintenkammer 2004 auch die Tinte unterhalb des unteren Endes der Tintenkammerwand aufgenommen wird, wird angenommen, dass die gesamte in der Tintenkammer zurückgebliebene Tinte (30% von VB) ausgelaufen ist. Wenn die schlechteste Bedingung 0,5 atm ist, fließen 50% das Volumens der Tinte in der Tintenkammer 2006 aus. Die Menge der in der Tintenkammer 2006 enthaltenen Luft, die sich durch die Druckverminderung ausdehnt, ist größer, wenn die zurückbleibende Tintenmenge kleiner ist. Es wird deshalb mehr Tinte verdrängt. Dia maximale Menge der ausfließenden Tinte ist jedoch niedriger als die Menge der Tinte, die in der Tintenkammer 2006 enthalten ist. Wenn 0,7 atm angenommen werden, wird die zurückbleibende Tintenmenge deshalb niedriger als das Volumen der ausgedehnten Luft, wenn die Menge der zurückbleibenden Tinte nicht größer als 30% wird, so dass sich die Menge der in die Tintenkammer 2004 fließenden Tinte vermindert. Folglich sind 30% des Volumens der Tintenkammer 2006 die maximale Menge dar auslaufenden Tinte (50% bei 0,5 atm). Dasselbe gilt für den Fall der Temperaturänderung. Selbst in, dem Fall, dass die Temperatur um 50ºC ansteigt, ist die Mange der ausfließenden Tinte jedoch kleiner als in dem vorstehend beschriebenen Fall der Druckverminderung.
Wenn der Atmosphärendruck im Gegenteil zunimmt, ist die Differenz zwischen der Luft, die wegen der statischen Druckhöhe der Tinte im oberen Bereich der Tintenkammer 2006 einen niedrigen Druck hat, und dem erhöhten Umgebungsdruck zu groß, und deshalb ist eine Tendenz zur Rückkehr zu der vorgeschriebenen Druckdifferenz durch Einführung von Tinte oder Luft in die Tintenkammer 2006 vorhanden. In so einem Fall wird ähnlich wie im Fall der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 der Meniskus des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 nahe dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand 2005 gebrochen, und die Luft wird deshalb hauptsächlich in die Tintenkammer 2006 eingeführt, wobei der Zustand des Druckgleichgewichts erzeugt wird, so dass sich der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs kaum ändert und das Aufzeichnungsverhalten nicht wesentlich beeinflusst wird. Wenn der Umgebungsdruck in dem vorangehenden Beispiel zu dem ursprünglichen Zustand zurückkehrt, fließt die Tintenmenge, die der in die Tintenkammer 2006 eingeführten Luft entspricht, aus der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004, und die Tintenmenge in der Tintenkammer 2004 nimmt deshalb vorübergehend zu, was zu einem Anstieg der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche führt. Der Innendruck der Tinte ist deshalb vorübergehend ähnlich wie im Anfangszustand etwas positiver als in dem stabilisierten Zustand. Der Einfluss auf das Tintenausstoßverhalten des Aufzeichnungskopfes ist jedoch so gering, dass es kein praktisches Problem gibt. Das vorstehend beschriebene Problem ergibt sich, wenn beispielsweise ein Aufzeichnungsgerät, das unter Bedingungen mit niedrigem Druck wie z. B. an einem hochgelegenen Ort angewendet wird, zu einem tiefgelegenen Ort mit normalem Atmosphärendruck bewegt wird. Selbst in diesem Fall kommt es lediglich zur Einführung von Luft in die Tintenkammer 2006. Wenn dass Aufzeichnungsgerät angewendet wird, nachdem es wieder zu dem hochgelegenen Ort zurückbewegt worden ist, kommt es lediglich zu einer leichten Zunahme des Tinteninnendrucks im Tintenzuführungsbereich. Da die Anwendung des Geräts unter der Bedingung eines sehr hohen Druckes über dem normalen Atmosphärendruck nicht möglich ist, gibt es kein praktisches Problem.
Die Tinte wird durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material 2003 in der Tintenkammer 2004 vom Beginn der Anwendung des Tintenbehälters an bis unmittelbar vor seiner Auswechselung in der Tintenkammer 2004 zurückgehalten. Da die Tintenkammer 2006 geschlossen ist, gibt es kein Auslaufen von Tinte aus der Öffnung (Luftloch und Tintenzuführungsbereich), wodurch eine einfache Handhabung ermöglicht wird.
Die Beziehung zwischen der Tintenaufnahmemenge des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 und der Tintenkammer wird vom Standpunkt einer Verhinderung des Auslaufens von Tinte bei einer Änderung des Umgebungsdrucks oder der Temperatur festgelegt. Die maximale Tintenaufnahmemenge der Tintenkammer 2004 wird unter Berücksichtigung der Tintenmenge, die unter den vorhergesehenen schlechtesten Bedingungen aus der Tintenkammer 2006 herausfließt, und der Tintenmenge, die in der Tintenkammer 2004 während der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 zurückgehalten wird, festgelegt. Die Tintenkammer 2004 hat ein Volumen, das durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material mindestens so eine Tintenmenge aufnehmen kann. Was die Abschätzung der Menge der Tinte anbetrifft, die unter der schlechtesten Bedingung aus der Tintenkammer 2006 fließt, so ist die Menge der aus der Tintenkammer 2006 fließenden Tinte maximal, wenn die Bedingung des maximalen verminderten Drucks 0,7 atm ist, wenn 30% des Volumens VB der Tintenkammer 2006 in der Tintenkammer 2006 zurückbleiben. Für den Fall, dass durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material in der Tintenkammer 2004 auch die Tinte unterhalb des unteren Endes der Tintenkammerwand aufgenommen wird, wird angenommen, dass die gesamte in der Tintenkammer zurückgebliebene Tinte (30% von VB) ausgelaufen ist. Wenn die schlechteste Bedingung 0,5 atm ist, fließen 50% des Volumens der Tinte in der Tintenkammer 2006 aus. Die Menge der in der Tintenkammer 2006 enthaltenen Luft, die sich durch die Druckverminderung ausdehnt, ist größer, wenn die zurückbleibende Tintenmenge kleiner ist. Es wird deshalb mehr Tinte verdrängt. Die maximale Menge der ausfließenden Tinte ist jedoch niedriger als die Menge der Tinte, die in der Tintenkammer 2006 enthalten ist. Wenn 0,7 atm angenommen werden, wird die zurückbleibende Tintenmenge deshalb niedriger als das Volumen der ausgedehnten Luft, wenn die Menge der zurückbleibenden Tinte nicht größer als 30% wird, so dass sich die Menge der in die Tintenkammer 2004 fließenden Tinte vermindert. Folglich sind 30% des Volumens der Tintenkammer 2006 die maximale Menge der auslaufenden Tinte (50% bei 0,5 atm).
Die Größe der Verbindungsöffnung zwischen den Tintenkammern, die bei dem unteren Bereich der Tintenkammerwand 2005 gebildet ist, wird unter Berücksichtigung der Beschaffenheit der Tinte wie z. B. der Viskosität derart gewählt, dass als Reaktion auf die maximale Geschwindigkeit der Tintenzuführung aus dem Tintenzuführungsbereich (die Geschwindigkeit der Tintenzuführung während des Druckens von völlig schwarzen Flächen oder während des Aussaugvorgangs durch das Hauptsystem des Aufzeichnungsgeräts) ein gleichmäßiger Luft-Flüssigkeit-Austausch durch die Verbindungsöffnung erfolgt. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass sich der Innendruck bei dem Tintenzuführungsbereich vorübergehend in positiver Richtung ändert, wie vorstehend beschrieben wurde, wenn die obere Fläche der in der Tintenkammer 2006 zurückgebliebenen Tinte niedriger wird als der untere Bereich der Tintenkammerwand 2005, und die Größe wird deshalb derart gewählt, dass ein Einfluss dieses Ereignisses auf das Tintenausstoßverhalten des Aufzeichnungskopfes vermieden wird.
Der Innendruck der Tinte bei dem Tintenzuführungsbereich wird durch das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material 2003 neben der Tintenkammerwand aufrechterhalten, und deshalb wird die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 neben dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand 2005 in gewünschter Weise eingestellt, damit der gewünschte Innendruck während der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 aufrechterhalten wird. Im einzelnen wird der Zusammendrückungsgrad oder die anfängliche Porengröße derart gewählt, dass die Rapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 neben dem unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 den Tinteninnendruck erzeugen kann, der für den Aufzeichnungsvorgang erforderlich ist. Wenn der Tinteninnendruck bei dem Tintenzuführungsbereich beispielsweise -h (mmWS) beträgt, ist das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material 2003 neben dem unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 zufriedenstellend, wenn es eine Kapillarkraft hat, die die Tinte auf h mm hochsaugen kann. Bei einer Vereinfachung der Struktur des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 erfüllt der feine Porenradius P1 des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 vorzugsweise die folgende Gleichung:
P1 = 2·γ·cos θ/ρ·g·h,
worin ρ die Dichte der Tinte ist, γ die Oberflächenspannung der Tinte ist, θ der Kontaktwinkel zwischen dem Tinte aufnehmenden Material und der Tinte ist und g die Schwerkraft ist.
Wenn während der Zuführung der Tinte aus der Tintenkammer 2006 die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche der Tinte in der Tintenkammer 2004 niedriger wird als das obere Ende des Tintenzuführungsbereichs, wird die Luft dem Aufzeichnungskopf zugeführt, und deshalb sollte die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche, die an den Tintenzuführungsbereich angrenzt, in einer Lage gehalten werden, die höher ist als das obere Ende des Tintenzuführungsbereichs. Dem zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Material 2003 oberhalb des Tintenzuführungsbereichs wird somit eine Kapillarkraft gegeben, die die Tinte bis zu der Höhe (h + i) hochsaugen kann, worin i die Höhe (i mm) der Sollage bzw. eingestellten Lage der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche oberhalb des oberen Endes des Tintenzuführungsbereichs ist. Ähnlich wie in dem vorstehend erwähnten Fall beträgt bei einer Vereinfachung der Struktur des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials der Radius P2 der feinen Poren des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials am oberen Ende des Tintenzuführungsbereichs:
P2 = 2·γ·cos θ/ρ·g·(h + i).
In der vorstehenden Gleichung ist die Höhe (i mm) der Luft- Flüssigkeit-Grenzfläche genau oberhalb des Tintenzuführungsbereichs zufriedenstellend, wenn sie höher ist als das obere Ende des Tintenzuführungsbereichs. In Richtung auf die Tintenkammerwand nimmt im inneren Bereich des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 in der Tintenkammer 2004 die Tintensogkraft (Kapillarkraft) nach und nach ab (wobei der Radius P3 der feinen Poren nach und nach zunimmt, wenn das Material des Tinte aufnehmenden Materials dasselbe ist), so dass die Höhe der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche nach und nach abnimmt (Fig. 35), oder die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials ist nur neben der Tintenkammerwand 2005 vermindert (Fig. 36). Die Höhe der Kapillarkraft schließt sich an die Höhe der Kapillarkraft am unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 an (und beträgt P1, wenn das Material dasselbe ist).
Solange Tinte stabil aus der Tintenkammer 2006 zugeführt wird, kann die Kapillarkraft des Bereichs des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003, der unterhalb der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche in dem zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Material 2003 liegt, irgendeine sein, wenn der Tintenbehälter keinen Stößen ausgesetzt ist, nicht geneigt wird und keiner schnellen Temperaturänderung oder keiner anderen besonderen äußeren Kraft ausgesetzt ist. Um jedoch selbst in dem Fall, dass so eine äußere Kraft einwirkt oder dass die gesamte Tinte in der Tintenkammer 2006 verbraucht ist, eine Zuführung der Tinte zu ermöglichen, die in der Tintenkammer 2004 zurückgeblieben ist, wird die Kapillarkraft (Radius P4 der feinen Poren) nach und nach von der Kapillarkraft (Radius P1 der feinen Poren) bei dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand in Richtung auf den Tintenzuführungsbereich erhöht, so dass die Kapillarkraft bei dem Tintenzuführungsbereich größer gemacht wird (Radius PS der feinen Poren) (Fig. 37), d. h. die Einstellung der Kapillarkraftverteilung erfüllt die folgende Beziehung:
(Kapillarkraft bei dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand) < (Kapillarkraft genau oberhalb des Tintenzuführungsbereichs) und vorzugsweise
(Kapillarkraft bei dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand) < (Kapillarkraft bei dem unteren Bereich in der Mitte der Tintenkammer) < (Kapillarkraft in der oberen Lage in der Mitte der Tintenkammer) < (Kapillarkraft genau oberhalb des Tintenzuführungsbereichs) < (Kapillarkraft bei dem Tintenzuführungsbereich).
Bei einer Vereinfachung der Struktur des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 erfüllen die Radien der Poren die folgende Beziehung:
P1 > P2
und vorzugsweise
P1 > (P3, P4) < (P2, P5).
Was die Beziehung zwischen P3 und P4 und die Beziehung zwischen P2 und PS anbetrifft, so kann sie entsprechend der Verteilung des Zusammendrückungsgrades derart sein, dass P3 < P4 und P2 < P5 oder P3 = P4 oder P2 = P5.
Unter Bezugnahme auf Fig. 35, 36 und 37 sind als Beispiele, bei denen die vorstehend beschriebenen Beziehungen dadurch erfüllt werden, dass der Zusammendrückungsgrad unter Verwendung desselben Materials als Tinte aufnehmendes Material 2003 eingestellt wird, Behälter gezeigt, die die Erfindung verkörpern und vorzuziehende Verteilungen des Zusammendrückungsgrades haben. In diesen Figuren zeigen A351, A361 und A371 die Luft-Flüssigkeit- Grenzfläche, und die Pfeile A352 und A372 zeigen den zunehmenden Zusammendrückungsgrad des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials.
Fig. 38 zeigt ein Vergleichsbeispiel 3, in dem die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 bei dem Tintenzuführungsbereich nicht größer ist als in der Nähe der Tintenkammerwand. Die Figur zeigt den Zustand, in dem die Tinte bis zu einem gewissen Grade aus der Tintenkammer 2004 zugeführt worden ist. In diesem Vergleichsbeispiel ist neben dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand 2005 eine Luft- Flüssigkeit-Grenzfläche A381 gebildet, und die Verbindungsöffnung zwischen der Tintenkammer 2004 und der Tintenkammer 2006 befindet sich an der Seite der Luftphase. In diesem Fall kann die Tinte nicht aus der Tintenkammer 2006 zugeführt werden, und die durch den Luftlochbereich 2013 eingeführte Luft wird unmittelbar aus dem Tintenzuführungsbereich in den Aufzeichnungskopf eingeführt. Der Tintenbehälter wird dann betriebsunfähig.
Fig. 39 zeigt ein Vergleichsbeispiel 4, in dem die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 neben dem unteren Endbereich [Fig. 39(B)] oder an der Seite der Tintenkammerwand [Fig. 39(A)] im Gegensatz zu der Ausführungsform dieser Erfindung größer ist als die Kapillarkraft in dem Tintenzuführungsbereich. Ähnlich wie in Vergleichsbeispiel 3 sinkt die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche vor der Bildung der Luft- Flüssigkeit-Grenzfläche A391 neben dem unteren Endbereich der Tintenkammerwand 2005 unter das obere Ende des Tintenzuführungsbereichs, und die Tinte kann deshalb nicht aus der Tintenkammer 2006 zugeführt werden. Die durch den Luftlochbereich 2013 eingeführte Luft wird dem Aufzeichnungskopf deshalb unmittelbar aus dem Tintenzuführungsbereich zugeführt. Der Tintenbehälter kann dann nicht mehr verwendet werden.
Die Beschreibung ist vorstehend unter Bezugnahme auf ein Einfarben-Aufzeichnungsgerät mit einem Aufzeichnungskopf durchgeführt worden. Ein Farb-Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kann jedoch vier Aufzeichnungsköpfe [beispielsweise BK (Schwarz), C (Cyan), M (Magenta) und Y (Gelb)] haben, die Tinten mit verschiedener Farbe ausstoßen können, oder kann einen einzigen Aufzeichnungskopf haben, der Tinten mit verschiedener Farbe ausstoßen kann. In diesem Fall werden Einrichtungen für die Begrenzung der Verbindungsstelle und -richtung des auswechselbaren Tintenbehälters zugefügt.
In den vorstehenden Ausführungen ist die Tintenpatrone auswechselbar, jedoch kann die Patrone fest an einem Aufzeichnungskopf angebracht sein.
Fig. 40 und 41 zeigen einen anderen Behälter, der zur Veranschaulichung beigefügt ist und bei dem zwei zusätzliche Tintenkammern 2008 und 2009 bereitgestellt sind, die mit der Tintenkammer 2006 in Verbindung stehen. Bei diesem abgeänderten Beispiel ist die Tintenkammer in vier Kammern getrennt, um das Auslaufen von Tinte bei einer Abnahme des Umgebungsdrucks und einer Temperaturänderung, die im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, noch besser zu verhindern. Wenn sich die Luft in der Tintenkammer 2006 und der Tintenkammer 2008 im Zustand von Fig. 41 ausdehnt, wird der ausgedehnte Teil der Luft in der Tintenkammer 2006 durch die Tintenkammer 2004 und durch den Luftlochbereich 2013 hindurch freigesetzt, und der ausgedehnte Teil der Tintenkammer 2008 wird durch das Fließen von Tinte in die Tintenkammer 2006 und zu der Tintenkammer 2004 freigesetzt. Der Tintenkammer 2004 wird somit die Funktion einer Pufferkammer gegeben. Das Tintenrückhaltevermögen des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 in der Tintenkammer 2004 kann deshalb unter Berücksichtigung der aus einer Tintenkammer auslaufenden Menge festgelegt werden. Das Volumen des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 kann deshalb im Vergleich zu dem des in Fig. 34 gezeigten Beispiels vermindert werden, so dass das Tintenrückhalteverhältnis erhöht werden kann.

Ausführungsform 3

Fig. 42 zeigt einen anderen Behälter, der die vorliegende Erfindung verkörpert, bei dem das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material, das in der Tintenkammer 2004 enthalten ist, in drei Teile aufgeteilt ist, denen jeweils eine besondere Funktion erteilt worden ist. In Fig. 42 ist das an den Tintenzuführungsbereich angrenzende, zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material, das den Hauptteil der Tintenkammer 2004 einnimmt, im Voraus mit einem verhältnismäßig hohen Zusammendrückungsgrad zusammengedrückt worden, um die Kapillarkraft zu erhöhen. Das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material, das an den Endbereich der Tintenkammer angrenzt, ist kleiner als jenes, reicht jedoch aus, um eine Kapillarkraft zu liefern, die genügt, um den Innendruck der Tinte zu erzeugen, der für ihre Zuführung erforderlich ist [dieses Material (A423) hat einem verhältnismäßig niedrigen Zusammendrückungsgrad]. Außerdem ist entlang der Wand der Tintenkammer ein Material A424 mit einem noch niedrigeren Zusammendrückungsgrad, das an den unteren Endbereich der Tintenkammer angrenzt, angeordnet, um die Bildung der Luft- Flüssigkeit-Grenzfläche A421 zu fördern. Bei dieser Ausführungsform ist das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material 2003 in drei Teile aufgeteilt, und es wird im Voraus zusammengedrückt und danach in die Tintenkammer aufgenommen. Dies führt zu einem etwas komplizierten Fertigungsverfahren des Tintenbehälters, jedoch kann der Zusammendrückungsgrad (und somit die Kapillarkraft) an den jeweiligen Stellen auf geeignete Werte eingestellt werden. Das Tinte aufnehmende Material mit niedriger Kapillarkraft ist außerdem bei der seitlichen Tintenkammerwand angeordnet, so dass der Innendruck des Tintenzuführungsbereichs schneller den vorgeschriebenen Wert erreicht.

Ausführungsform 4

Fig. 43 zeigt einen anderen Behälter, der die Erfindung verkörpert, bei dem das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material 2003 ähnlich wie bei dem in Fig. 42 gezeigten Behälter in drei Teile aufgeteilt ist, und es gibt einen Bereich A432 mit einem hohen Zusammendrückungsgrad, einen Bereich A434 mit einem minimalen Zusammendrückungsgrad und einen Bereich A433 mit einem niedrigen Zusammendrückungsgrad (einer mittleren Kapillarkraft) im unteren Teil der Tintenkammer 2006. Bei dieser Ausführungsform kann das Ausfließen von Tinte in die Tintenkammer 2004 sogar in dem Fall unterdrückt werden, dass der Tintenspiegel in der Tintenkammer 2006 niedriger wird als das untere Ende der Kammerwand 2005, so dass die Änderung bzw. Schwankung des Innendrucks der Tinte im Tintenzuführungsbereich vermindert werden kann. Die Öffnung für die Verbindung zwischen den Tintenkammern an ihrem Boden kann deshalb vergrößert werden, so dass die Einschränkung bei der Gestaltung des Tintenbehälters etwas vermindert werden kann. In dieser Figur zeigt A431 eine Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche. Wenn das Tinte aufnehmende Material jedoch bei dieser Ausführungsfom während des Einbaus des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 2003 beim unteren Endbereich der Tintenkammerwand teilweise weiter zusammengedrückt wird (P441), wie es in Fig. 44 gezeigt ist, wird der Zusammendrückungsgrad in der Nähe der Tintenkammer 2006 örtlich hoch, was eine örtliche Zunahme der Kapillarkraft zur Folge hat. Dann ist es möglich, dass zwischen dem an die Tintenkammer 2004 angrenzenden Bereich, der den normalen Zusammendrückungsgrad und somit die kleinere Kapillarkraft hat, Luft eingeschlossen wird, was zur Bildung eines Meniskus führt, der die Zuführung von Tinte aus der Tintenkammer 2006 verhindert. Dies sollte deshalb vermieden werden.
Wie bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist der Tintenbehälter vom Hybridtyp (zusammengesetzte Tintenbehälter) verbessert, wobei der Tintenzuführungsbereich zu dem Aufzeichnungskopf und das Luftloch bereitgestellt werden und ferner eine Tintenzuführungskammer, die Tinte aufnehmendes Material mit eingestellter Kapillarkraft enthält, und eine oder mehr als eine Tintenkammer, die damit in Verbindung steht, bereitgestellt werden. Die Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials wird mindestens bei dem oberen Teil des Tintenzuführungsbereichs zu dem Aufzeichnungskopf größer gemacht als die Kapillarkraft des Tinte aufnehmenden Materials bei dem Verbindungsteil mit der Tintenkammer, wodurch der stabilisierte Tintenausstoß aufrechterhalten wird und ein Auslaufen der Tinte verhindert werden kann. Der Tintenbehälter ist deshalb leicht zu handhaben, und das Tintenrückhalteverhältnis ist hoch.
Wenn bei der vorstehend beschriebenen Tintenpatrone die Tintenzuführungskammer, die das Tinte aufnehmende Material enthält, leer wird, ist es in einigen Fällen schwierig, die Patrone nachzufüllen.
Es wird eine Beschreibung in Bezug auf die Einrichtung zum Nachweis der zurückbleibenden Tintenmenge durchgeführt.
Fig. 45 zeigt ein Beispiel für ein Steuersystem für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät. Es umfasst ein Steuergerät in Form eines Mikrorechners mit einem eingebauten Analog-Digital-Wandler, einen Spannungswandler 4300 und ein Alarmgerät 4400. Mit einer Bezugszahl 4010 ist ein Aufzeichnungskopf bezeichnet. Das Alarmgerät kann in Form einer Leuchtdiodenanzeige o. dgl.. oder einer Klangerzeugungseinrichtung wie z. B. eines Summers o. dgl. oder in Form einer Kombination davon vorhanden sein. Ein Hauptabtastmechanismus 4500 zur Abtastbewegung des Wagens HC schließt einen Motor o. dgl. ein. Ein Unterabtastmechanismus 4600 schließt einen Motor o. dgl. für die Zuführung des Aufzeichnungsmediums ein. Mit einem Bezugszeichen V ist ein Signal zum Nachweis der zurückbleibenden Tintenmenge aus dem Tintenbehälter bezeichnet. Zwischen den zwei Elektroden in der Tintenkammer 4006 fließt ein konstanter Strom, und die zurückbleibende Tintenmenge in der Tintenkammer 4006 wird auf Basis des Widerstandes zwischen den zwei Elektroden nachgewiesen. In diesem Fall besteht zwischen der zurückbleibenden Tintenmenge und dem Widerstand zwischen den Elektroden eine Beziehung, wie sie in Fig. 56 gezeigt ist.
Wie in Fig. 46 gezeigt ist, nimmt der Widerstand zwischen den zwei Elektroden 4100 plötzlich zu, wenn der Tintenpegel in der Tintenkammer 4006 in eine Lage unterhalb der oberen Elektrode der zwei Elektroden sinkt, und zwischen den Elektroden wird eine entsprechende Spannung erzeugt. Die Spannung wird dem Analog-Digital-Wandler in dem Steuergerät direkt oder durch eine Spannungswandlerschaltung 4300 zugeführt und dadurch einer Analog-Digital-Wandlung unterzogen. Wenn der gemessene Wert ein vorgeschriebenes Niveau Rth überschreitet, wird das Alarmgerät 4400 betätigt.
Der Betrieb des Hauptgeräts kann in diesem Zeitpunkt angehalten werden, oder das Gerät kann angehalten werden, nachdem der laufende Betrieb (Aufzeichnungsvorgang) abgeschlossen worden ist.
Der Tintenverbrauch wird somit abgebrochen, während eine kleine Menge der Tinte in der Tintenkammer 4006 zurückbleibt, und die Tinte kann deshalb kontinuierlich in das Tinte aufnehmende Material in der Tintenkammer 4004 nachgefüllt werden, so dass die Tintenpatrone wiederverwendet werden kann.
Fig. 47 zeigt die Änderung des Innendrucks bei dem Tintenzuführungsbereich der auswechselbaren Tintenpatrone entsprechend der Tintenzuführung (dem Tintenverbrauch). Im Anfangszustand wird der Innendruck (Unterdruck) durch die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 4202 in der Tintenkammer 4004 erzeugt. Mit der Abnahme der Tinte in der Tintenkammer 4004 durch den Verbrauch der Tinte nimmt jedoch der Innendruck durch die Kapillarkraft entsprechend der Verteilung des Zusammendrückungsgrades (der Porenverteilung) in dem zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Material 4202 nach und nach zu. Wenn die Tinte weiter verbraucht wird, wird die Tintenverteilung in der Tintenkammer 4004 stabilisiert, und die Tinte in der Tintenkammer 4006 beginnt verbraucht zu werden, und in die Tintenkammer 4006 wird in der vorstehend beschriebenen Weise Luft eingeführt. Somit wird ein im wesentlichen konstanter Innendruck aufrechterhalten. Wenn die Tinte weiter dermaßen verbraucht wird, dass eine vorgeschriebene Menge der Tinte aus der Tintenkammer 4006 verbraucht wird, arbeitet die Einrichtung zum Nachweis der zurückbleibenden Tintenmenge, und der Vorgang der Förderung der Tintennachfüllung und der Unterbrechung des Druckbetriebs wird durchgeführt. Dadurch ist die Nachfüllung möglich, bevor die Tinte über ein vorgeschriebenes Ausmaß hinaus aus der Tintenkammer 4004 verbraucht worden ist, und die Tinte kann deshalb in dem Zustand nachgefüllt werden, in dem sie nachfüllbar ist.
Was das Nachfüllverfahren anbetrifft, so wird z. B. in der in Fig. 48 gezeigen Weise aus einer Tintenzuführungsöffnung 4005 der Tintenkammer 4006 ein Stopfen 4051 herausgezogen, und die Tinte wird mit einer Röhre 4052 o. dgl. in die Tintenkammer 4006 eingespritzt. Nach dem Einspritzen wird die Zuführungsöffnung 4005 mit dem Stopfen 4051 verschlossen. Das Nachfüllverfahren ist nicht auf dieses Verfahren eingeschränkt. Die Lage der Tintenzuführungsöffnung 4005 ist nicht auf die vorstehend beschriebene eingeschränkt. Die Tintenpatrone kann somit wiederverwendet werden.
In den vorstehenden Ausführungen wird die zurückbleibende Tintenmenge auf Basis des Widerstandes zwischen Elektroden, die sich in dem Tintenbehälter befinden, nachgewiesen. Das Nachweisverfahren ist jedoch nicht auf diesen Typ eingeschränkt. Es sind mechanische oder optische Nachweisverfahren anwendbar.
In diesem Beispiel ist die Tintenpatrone auswechselbar, jedoch kann sie eine Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Patrone sein, die einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter als Einheit hat.

Beispiel 8

Unter Bezugnahme auf Fig. 49, 50 und 51 wird zur Veranschaulichung ein anderes Beipiel beschrieben. Zwei Tintenkammern 4007 und 4008 sind in Fluidverbindung mit der Tintenkammer 4006 bereitgestellt.
Die Tinte wird der Reihe nach aus der Tintenkammer 4006, der Tintenkammer 4007 und der Tintenkammer 4008 verbraucht. Die Tintenkammer ist in vier Teile geteilt, um ein Auslaufen von Tinte zu verhindern, wenn der Umgebungsdruck abnimmt oder die Umgebungstemperatur ansteigt. Wenn sich beispielsweise die Luft in der Tintenkammer 4006 und der Tintenkammer 4007 im Zustand von Fig. 49 ausdehnt, wird die ausgedehnte Menge der Tintenkammer 4006 durch das Luftloch und durch die Tintenkammer 4004 hindurch freigesetzt. Wie in Fig. 50 gezeigt ist, wird die ausgedehnte Menge in der Tintenkammer 4007 durch das Fließen der Tinte in die Tintenkammer 4006 und die Tintenkammer 4004 freigesetzt. Die Tintenkammer 4004 hat somit die Funktion einer Pufferkammer. Das Tintenrückhaltevermögen des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials 4202 in der Tintenkammer 4004 wird deshalb unter Berücksichtigung des Auslaufens von Tinte aus einer Tintenkammer festgelegt.
Die Tinte wird in diesem Fall nacheinander aus der Tintenkammer 4006 und der Tintenkammer 4007 verbraucht. Wenn die Tinte aus der letzten Tintenkammer 4008 verbraucht worden ist, wird die Tinte dann aus der Tintenkammer 4004, die das Tinte aufnehmende Material enthält, verbraucht, bis die Tintenzuführung aufhört. Zum Nachweis der Tintenmenge, die in der Tintenkammer 4008 zurückbleibt, sind in der Tintenkammer 4008 Elektroden 4100 bereitgestellt, wie in Fig. 51 gezeigt ist. In der Tintenkammer 4006 ist eine Tinteneinspritzöffnung gebildet. In diesem Fall wird die zurückbleibende Tintenmenge nur in der Tintenkammer 4008 nachgewiesen, so dass die Tintenkammer 4006 und die Tintenkammer 4007 mit Ausnahme der Verbindungsöffnung ein volles Tintenvolumen enthalten können. Wenn sich die Elektroden auf demselben Niveau wie früher beschrieben befinden, kann die Menge der Tinte, die in dem Zeitpunkt, in dem die Elektroden die Grenzmenge nachweisen, in der Tintenkammer, die nicht das Tinte aufnehmende Material enthält, zurückbleibt, vermindert werden, so dass eine wirksame Ausnutzung des Raumes ermöglicht wird.
In diesem Beispiel ist eine Nachfüllung möglich, bevor die Tintenmenge in der Tintenkammer 4004, die das Tinte aufnehmende Material enthält, ungenügend wird.

Beispiel 9

Fig. 52 zeigt ein anderes Beispiel, das zur Veranschaulichung beigefügt ist und bei dem die Wand des Tintenbehälters aus durchsichtigem oder halbdurchlässigem Material besteht, so dass die zurückbleibende Tintenmenge optisch nachgewiesen werden kann. In diesem Fall ist an der Tintenkammerwand in der Tintenkammer 4006 eine lichtreflektierende Platte 4042 wie z. B. ein Spiegel zum Reflektieren von Licht bereitgestellt, um das Licht zu reflektieren, und außerhalb des Behälters ist ein lichtempfindlicher Sensor angeordnet, der ein lichtemittierendes Element 4043 und ein lichtempfangendes Element 4044 umfasst. Das lichtemittierende Element 4043 und das lichtempfangende Element 4044 können an dem Wagen oder in der Ausgangsstellung mit dem Regeneriersystem bereitgestellt sein.
In Fig. 52 wird Licht in einem vorgeschriebenen Winkel aus dem lichtemittierenden Element 4043 emittiert, und das Licht wird durch dass lichtempfangende Element 4044 empfangen, nachdem es durch die Reflexionsplatte reflektiert worden ist. Das lichtemittierende Element 4043 kann beispielsweise ein Leuchtdiodenelement sein, und das lichtempfangende Element 4044 kann ein Phototransistor o. dgl. sein. In Fig. 52(A) ist die Tintenkammer im wesentlichen voll. In so einer Situation wird das Licht, das von dem lichtemittierenden Element 4043 emittiert wird, durch die in der Tintenkammer 4006 befindliche Tinte abgeschirmt, und das lichtempfangende Element 4044 empfängt das Licht deshalb nicht, so dass das Ausgangssignal des Detektors klein ist. Wenn der Tinte jedoch bis zu dem in Fig. 52(B) gezeigten Zustand verbraucht worden ist, wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element 4043 nicht abgeschirmt, und das Ausgangssignal des lichtempfangenden Elements wird deshalb hoch. Wenn die Lichtenergie (Ausgangssignal des Detektors) des lichtempfangenden Elements 4044 einen vorgeschriebenen Grenzwert überschreitet, wird ein Warnsignal erzeugt.
Fig. 53 zeigt ein modifiziertes Beispiel, bei dem das lichtemittierende Element und das lichtempfangende Element einander gegenüberliegen, wobei der Tintenbehälter dazwischen angeordnet ist. Fig. 53(A) ist eine Draufsicht, und Fig. 53(B) ist eine Querschnittansicht. In diesem Fall ist das Material der Tintenkammer 4006 auch durchsichtig oder halbdurchlässig. In diesem Beispiel ist die Anwendung der Reflexionsplatte nicht notwendig, und die Nachweisempfindlichkeit ist besser, weil das Licht direkt empfangen wird.
Die Beschreibung ist vorstehend in bezug auf eine Einzel-Tintenpatrone durchgeführt worden, jedoch kann die Tintenpatrone für ein Farb-Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendet werden, das mit mehreren Aufzeichnungsköpfen für die Farben Schwarz, Cyan (Blaugrün), Magenta (Purpurrot) und Gelb oder mit einem einzigen Aufzeichnungskopf, der fähig ist, verschiedene Farbtinten auszustoßen, betrieben werden kann.
Der Grenzwert kann für die jeweiligen Farben verändert werden. Entsprechend der Farbe der Tinte kann ein Filter o. dgl. angewendet werden, um ein Licht mit einer vorgeschriebenen Wellenlänge auszuwählen, und die zurückbleibende Tintenmenge kann auf Basis der Durchlässigkeit der Tinte nachgewiesen werden.
In den vorstehenden Ausführungen ist die Tintenpatrone auswechselbar, jedoch kann die Tintenstrahlkopf-Patrone einen damit zusammenhängenden Aufzeichnungskopf haben.

Beispiel 10

Fig. 54 zeigt ein anderes Beispiel, das zur Veranschaulichung beigefügt ist und bei dem die Tintenkammer 4006 in zwei. Teile geteilt ist, wobei eines dieser Teile (Tintenkammer 4007) auswechselbar ist. Fig. 54(A) zeigt den Zustand, in dem der Detektor für die zurückbleibende Tintenmenge als Folge des Tintenverbrauchs betätigt wird. In diesem Fall wird eine neue Tintenkammer 4007 vorbereitet und ersetzt die Tintenkammer 4007. Fig. 54(B) zeigt den Zustand, in dem die verbrauchte Tintenkammer 4007 entfernt ist und eine neue, volle Tintenpatrone angebracht werden wird. In Fig. 54(C) ist die Auswechselung beendet worden. Zu dieser Zeit ist ein Stopfen 4052 am Boden der Tintenkammer 4007 durch die Einspritzöffnung 4053, die sich an einer oberen Stelle der Tintenkammer 4006 befindet, geöffnet worden, so dass die Tinte zugeführt wird. Wegen dieser Vorgangsweise ist die Anwendung einer Pipette oder einer Spritze nicht notwendig, so dass die Finger des Bedieners nicht verunreinigt werden. Es ist möglich, dass die Tintenkammer 4004 und die Tintenkammer 4006 verbunden bleiben, so dass ein minimaler Teileaustausch ausreicht, was vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit vorteilhaft ist.
In diesem Beispiel ist der Detektor für die zurückbleibende Tintenmenge nicht auf die Bauart beschränkt, bei der der Widerstand zwischen den Elektroden angewendet wird. Es kann ein optischer Detektor wie in vorherigen Beispielen sein, oder es kann eine andere Bauart angewendet werden. Ein weiteres vorzuziehendes Verfahren zum Nachweis der zurückbleibenden Tintenmenge besteht darin, zu ermitteln, ob durch die Verbindungsöffnung zwischen der Tintenkammer 4004 und der Tintenkammer 4006 Tinte fließt oder nicht. Um dies zu erreichen, können die Elektroden 4100 an den entgegengesetzten Seiten der Verbindungsöffnung zwischen der Tintenkammer 4004 und der Tintenkammer 4006 angeordnet sein.
In diesem Beispiel sind der Aufzeichnungskopf und die Tintenpatrone trennbar, jedoch kann der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone einschließlich der Tintenkammern 4004 und 4006 zusammenhängen bzw. ein Ganzes bilden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird eine Tintenpatrone bereitgestellt, die mit einem Tintenzuführungsbereich für den Aufzeichnungskopf und einem Luftloch ausgestattet ist und eine Tintenzuführungskammer, die das Tinte aufnehmende Material enthält, und mindestens eine Tintenkammer zum Aufnehmen der Tinte, die mit der Tintenzuführungskammer in Verbindung steht, umfasst, wobei eine unzureichende Menge der Tinte in der Tintenkammer nachgewiesen wird, während eine vorgeschriebene Menge der Tinte in der Tintenkammer zurückbleibt, und dem Bediener das Ergebnis des Nachweises gemeldet wird. Der Aufzeichnungsvorgang kann dann angehalten werden, um zu ermöglichen, dass die Tintenkammer mit der Tinte nachgefüllt wird, so dass die Tintenpatrone wiederverwendet werden kann.
Die Erfinder haben die Eigenschaften der Tinte untersucht, die bei der vorstehend beschriebenen Tintenpatrone zweckmäßig verwendbar ist. Die bevorzugte Tinte zeigt Stabilität des Luft- Flüssigkeit-Austauschbereichs gegen die Schwingungen der Tinte und ist gegen Änderungen der Umgebungsbedingungen stabilisiert.
Es werden Tinten beschrieben, die bei den vorstehend beschriebenen Tintenbehältern zweckmäßig verwendbar sind.
Die Grundzusammensetzung der Tinte schließt mindestens Wasser, Farbmittel und wasserlösliches organisches Lösungsmittel ein. Das organische Lösungsmittel ist eine Substanz mit niedriger Flüchtigkeit und niedriger Viskosität, die eine hohe Verträglichkeit mit Wasser zeigt. Die folgenden sind Beispiele: Amide wie z. B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid, Ketone wie z. B. Aceton, Ether wie z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan, Polyalkylenglykole wie z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Alkylenglykole wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol, niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen wie z. B. Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmonomethylether und Triethylenglykolmonomethylether, einwertige Alkohole wie z. B. Ethanol und Isopropylalkohol und außerdem Glycerin, 1,2,6-Hexantriol, N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Triethanolamin, Sulfolan und Dimethylsulfoxid. Der Gehalt an dem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Es kann jedoch vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 80 Masse% verwendet werden. Das Farbmittel, das im Rahmen dieser Erfindung verwendbar ist, kann ein Farbstoff oder ein Pigment sein. Der Farbstoff kann vorzugsweise wasserlöslicher Säurefarbstoff, Direktfarbstoff, basischer Farbstoff, Reaktivfarbstoff o. dgl. sein. Für den Gehalt an dem Farbstoff gibt es keine besondere Beschränkung, jedoch sind 0,1 bis 20 Masse%, auf die Gesamtmasse der Tinte bezogen, vorzuziehen.
Zum Einstellen der Oberflächenspannung ist die Verwendung eines Tensids erwünscht. Beispiele für so ein Tensid, das verwendet wird, schließen anionische Tenside wie z. B. Fettsäuresalze, Schwefelsäureestersalze höherer Alkohole, Alkylbenzolsulfonate und Phosphorsäureestersalze höherer Alkohole, kationische Tenside wie z. B. aliphatische Aminsalze und quaternäre Ammoniumsalze, nichtionogene Tenside wie z. B. Ethylenoxidaddukte höherer Alkohole, Ethylenoxidaddukte von Alkylphenolen, aliphatische Ethylenoxidaddukte, Ethylenoxidaddukte der Fettsäureester höherer Alkohole, Ethylenoxidaddukte höherer Alkylamine, Ethylenoxidaddukte von Fettsäureamiden, Ethylenoxidaddukte von Polypropylenglykol, Fettsäureester höherer Alkohole von mehrwertigen Alkoholen und Alkanolamin-Fettsäureamide und amphotere Tenside vom Aminosäure- und Betaintyp ein. So ein Tensid unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Es werden jedoch vorzugsweise nichtionogene Tenside wie z. B. Ethylenoxidaddukte höherer Alkohole, Ethylenoxidaddukte von Alkylphenolen, Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere und Ethylenoxidaddukte von Acetylenglykol verwendet. Ferner wird vor allem bevorzugt, dass die Molzahl des addierten Ethylenoxids in den Ethylenoxidaddukten im Bereich von 4 bis 20 liegt. Die Menge des zuzusetzenden Tensids unterliegt keiner besonderen Beschränkung, jedoch kann sie vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 10 Masse% liegen. Die Oberflächenspannung kann durch das vorstehend beschriebene wasserlösliche organische Lösungsmittel eingestellt werden.
Die Tintenflüssigkeit kann zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Komponenten nötigenfalls Zusatzstoffe wie z. B. Viskositätsverbesserer, Mittel zum Einstellen des pH-Wertes, Mittel gegen Schimmelbildung oder Antioxidationsmittel enthalten.
Die Viskosität der Tinte beträgt 1 bis 20 cP. Die Oberflächenspannung sollte 20 dyn/cm bis 55 dyn/cm und vorzugsweise 25 bis 50 dyn/cm betragen. Wenn die Oberflächenspannung der Tinte in diesem Bereich liegt, kommt es nicht vor, dass der Meniskus der Aufzeichnungskopföffnung gebrochen wird und die Tinte bloß aus der Kopföffnung ausläuft, wenn der Druckbetrieb nicht durchgeführt wird.
Die Menge der Tinte, die in der Tintenpatrone enthalten ist, kann zweckmäßig bis zu dem Grenzwert ihres Innenvolumens festgelegt werden. Die Tinte kann bis zu ihren Grenzwerten eingefüllt werden, damit das Vakuum sofort nach dem Auspacken der Tintenpatrone aufrechterhalten wird. Die Menge der Tinte in dem Vakuum erzeugenden Material kann jedoch niedriger sein als das Tintenrückhaltevermögen des Vakuum erzeugenden Materials. Hierbei ist das Tintenrückhaltevermögen die Tintenmenge, die in dem einzelnen Material zurückgehalten werden kann.
Es werden Beispiele und Vergleichsbeispiele für solche Tinten beschrieben.
Eine Mischung aus Wasser und wasserlöslichem organischem Lösungsmittel wird vier Stunden lang mit einem Farbstoff gerührt, und danach wird ein Tensid dazugegeben. Die Mischung wird dann durch ein Filter hindurchlaufen gelassen, um Fremdsubstanzen zu entfernen. Die Tinte ist in die Tintenpatrone von Fig. 11 eingeführt worden, und der Aufzeichnungsvorgang wird mit dem Aufzeichnungsgerät von Fig. 4 durchgeführt.
Nachstehend sind Zusammensetzung und Beschaffenheit der Tinte und das Ergebnis der Aufzeichnung angegeben.
Bei allen Tintenbeispielen 1 bis 4 sind deutliche Farbbilder aufgezeichnet worden und ist die in der Patrone enthaltene Tinte ohne Schwierigkeiten verbraucht worden.
Der gelbe Farbstoff war Acid Yellow 23; der blaugrüne (cyanfarbene) Farbstoff war Acid Blue 9; der purpurne (magentafarbene) Farbstoff war Acid Red 289, und der schwarze Farbstoff war Direct Black 168.
Die Oberflächenspannung wurde bei 25ºC durch das Wilhelmy- Verfahren gemessen.
Die folgenden sind die Oberflächenspannungen von typischen wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln bei 20 bis 25ºC: Ethanol (22 dyn/cm), Isopropanol (22 dyn/cm), Cyclohexanol (34 dyn/cm), Glycerin (63 dyn/cm), Diethylenglykol (49 dyn/cm), Diethylenglykolmonomethylether (35 dyn/cm), Triethylenglykol (35 dyn/cm), 2-Pyrrolidon (47 dyn/cm), N-Methylpyrrolidon (41 dyn/cm).
Die gewünschte Oberflächenspannung kann durch Mischen mit Wasser erzielt werden.
Es wird das Verfahren zum Einstellen der Oberflächenspannung der Tinte unter Verwendung von Tensid beschrieben.
Eine Oberflächenspannung von 28 dyn/cm kann beispielsweise durch Zusatz von 1% Sorbitanmonolauratester, auf Wasser bezogen, erzielt werden; 35 dyn/cm können durch Zusatz von 1% Polyoxyethylensorbitanmonolauratester erzielt werden; 28 dyn/cm können durch Zusatz von nicht weniger als 1% ACETYLENOL EH (Acetylenglykol-Ethylenoxid-Addukte) erzielt werden. Wenn eine niedrigere Oberflächenspannung erwünscht ist, werden durch Zusatz von 0,1% SURFLON S-145 (Perfluoralkyl-Ethylenoxid-Addukte) (erhältlich von Asahi Glass Kabushiki Kaisha, Japan) 17 dyn/cm erzielt. Im Fall von anderen Zusatzstoffen variiert die Oberflächenspannung in geringem Maße, so dass die richtige Einstellung durch den Fachmann durchgeführt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Tintenpuffer unter Berücksichtigung der maximalen auslaufenden Tintenmenge gestaltet. Es ist gefunden worden, dass die Tintenpufferwirkung durch die Zusammensetzung der Tinte in bedeutendem Maße beeinflusst wird.
Das folgende ist ein Tinten-Vergleichsbeispiel:

Tinten-Vergleichsbeispiel 3

Farbstoff 4 Teile
Glycerin 7,5 Teile
Thiodiglykol 7,5 Teile
Harnstoff 7,5 Teile
reines Wasser 73,5 Teile
Wenn die Tinte wegen der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 3006, die auf eine Druckverminderung oder einen Temperaturanstieg zurückzuführen ist, aus der Tintenkammer 3006 in die Tintenkammer 3004 verdrängt wird, wie in Fig. 46 gezeigt ist, tritt das Problem auf, dass die Tinte nicht durch das Tinte aufnehmende Material aufgenommen wird und über den Zwischenraum zwischen der Behälterwand und dem Tinte aufnehmenden Material durch das Luftloch 3003 o. dgl. hindurch ausläuft.
Es ist eine Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung vorgeschlagen worden, die Tensid enthält. Die Tinte ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass das Fixierverhalten für ein Kopierpapierblatt, ein Bankpost- bzw. Feinpapierblatt oder ein anderes normales Papier sehr gut ist und dass selbst in dem Fall, dass bei der Farbaufzeichnung Aufzeichnungsbereiche mit verschiedenen Farbtinten einander nahe sind, keine fehlerhafte Farbmischung (Verlaufen o. dgl.) vorkommt, so dass eine gleichmäßige Farbgebung möglich ist. Das folgende ist ein Beispiel für die Zusammensetzung:

Tintenbeispiel 5

Farbstoff 4 Teile
Glycerin 7,5 Teile
Thiodiglykol 7,5 Teile
Acetylenglykol-Ethylenoxid- Addukte (m + n = 10) 5 Teile
Harnstoff 7,5 Teile
reines Wasser 68,5 Teile
Wenn so eine Tinte verwendet wird, läuft die Tinte nicht aus der Tintenpatrone aus, weil die Tinte durch das Tinte aufnehmende Material 2003 in der Tintenkammer 2004 aufgenommen wird, wenn die Tinte wegen der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 2006, die auf einen Temperaturanstieg oder eine Druckverminderung in der Atmosphäre zurückzuführen ist, aus der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004 verdrängt wird, wie in Fig. 34 gezeigt ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Luft-Flüssigkeit- Grenzfläche der Tinte in der Tintenkammer 2004 während der Zuführung der Tinte aus der Tintenkammer 2006 in einer Höhe gehalten, bei der die statische Druckhöhe vom Ausstoßteil des Aufzeichnungskopfes, das Vakuum in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials im Gleichgewicht sind. Es wird angenommen, dass die mittlere Tintenhöhe der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche in der Tintenkammer 2004 zu dieser Zeit H beträgt. Wenn die Tinte wegen der Verminderung des Atmosphärendrucks oder wegen des Temperaturanstiegs aus der Tintenkammer 2006 herausfließt, ist es erwünscht, dass die Höhe der Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche der Tintenkammer 2004 bei einem noch um den Betrag h höheren Wert gehalten wird. In einem Beispiel beträgt die Gesamthöhe in der Tintenkammer 3 cm und haben die Tintenkammer 2004 und die Tintenkammer 2006 jeweils ein Volumen von 6 cm³. Während des Anfangszustands ist die Tintenkammer 2006 vollständig gefüllt (6 cm³), und die Tintenkammer 2004, die das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material 2003 (Polyurethanschaumstoff) enthält, enthält 4 cm³ Tinte (Gesamtmenge der Tinte: 10 cm³). Der Porositätsgrad des Tinte aufnehmenden Materials beträgt nicht weniger als 95%, und wenn angenommen wird, dass die Tinte vollständig in allen Poren des Tinte aufnehmenden Materials enthalten ist, kann die Tintenkammer 2004 etwa 6 cm³ enthalten. Die Tinte wird zuerst aus der Tintenkammer 2004 verbraucht, und die Tinte beginnt etwas später aus der Tintenkammer 2006 verbraucht zu werden. Die Luft-Flüssigkeit-Grenzfläche der Tintenkammer 2004 wird bei dem Niveau gehalten, wo die statische Druckhöhe des Ausstoßteils des Aufzeichnungskopfes, das Vakuum in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarkraft des zusammengedrückten Tinte aufnehmenden Materials im Gleichgewicht sind. Die Höhe der Luft- Flüssigkeit-Grenzfläche beträgt zu dieser Zeit durchschnittlich etwa 1,5 cm. Wenn angenommen wird, dass alle Poren des Tinte aufnehmenden Materials Tinte enthalten, beträgt die Tintenmenge in der Tintenkammer 2004 etwa 3 cm³. Hierbei können in dem Fall, dass der maximale verminderte Atmosphärendruck 0,7 atm beträgt, 1,8 cm³ Tinte, was etwa 30% des Volumens der Tintenkammer 2006 sind, überfließen. Durch die Tintenkammer 2004 werden deshalb vorzugswseise etwa 3 cm³ + 1,8 cm³ (Tintenhöhe von etwa 2,4 cm) aufgenommen und zurückgehalten. Wenn der maximale verminderte Druck 0,5 atm beträgt, können 3 cm³ Tinte, was etwa 50% des Volumens der Tintenkammer 2006 sind, überfließen, und die Tintenkammer 2004 kann deshalb etwa 3 cm³ + 3 cm³ (Höhe der Oberfläche der Tintenflüssigkeit von etwa 3 cm) aufnehmen und zurückhalten. Die Tintenkammer 2004 hat deshalb genügend Volumen, um das Volumen des Tinte aufnehmenden Materials, das Volumen der Tinte, die in der Tintenkammer 2004 zurückgehalten wird, und das Volumen der Tinte, die aus der Tintenkammer 2006 übergeflossen ist, aufzunehmen. Das Volumen der Tintenkammer 2004 wird deshalb durch die Abschätzung des Volumens der aus der Tintenkammer 2006 überfließenden Tinte beeinflusst.
Die Tintenrückhaltehöhe H des porösen, Tinte aufnehmenden Materials wird im allgemeinen durch die folgende Kapillarkraftgleichung ausgedrückt:
H = 2·γ·cos θ/ρ·g·r,
worin γ die Oberflächenspannung der Tinte ist, θ der Kontaktwinkel zwischen der Tinte und dem Tinte aufnehmenden Material ist, ρ die Dichte der Tinte ist, g die Schwerkraft ist und r der mittlere Porenradius des Tinte aufnehmenden Materials ist.
Es versteht sich, dass zur Erhöhung des Tintenrückhaltevermögens durch Vergrößerung der Höhe H in Betracht gezogen wird, die Oberflächenspannung der Tinte zu erhöhen oder den Kontaktwinkel zwischen der Tinte und dem Tinte aufnehmenden Material zu vermindern (d. h. cos θ zu vergrößern).
Was die Erhöhung der Tintenoberflächenspannung anbetrifft, so hat die Tinte von Tinten-Vergleichsbeispiel 3 eine verhältnismäßig hohe Oberflächenspannung (50 dyn/cm). Wie vorstehend beschrieben wurde, ist jedoch die Tinte durch das Tinte aufnehmende Material nicht richtig aufgenommen worden. Was die Verminderung des Kontaktwinkels θ zwischen der Tinte und dem Tinte aufnehmenden Material anbetrifft, so bedeutet dies eine Erhöhung der Benetzbarkeit des Tinte aufnehmenden Materials mit der Tinte. Um dies zu erreichen, wird ein Tensid verwendet.
Im Fall der Tinte von Tintenbeispiel 5 ist die Oberflächenspannung wegen des Zusatzes des Tensids niedrig (30 dyn/cm), wobei jedoch die Benetzbarkeit des Tinte aufnehmenden Materials mit der Tinte verbessert ist. Für eine Verbesserung der Eindringfähigkeit ist es deshalb wirksamer, die Benetzbarkeit mit der Tinte zu verbessern, als die Oberflächenspannung zu erhöhen.
Zum Vergleich der Eindringfähigkeit der Tinte wurde das zusammengedrückte Tinte aufnehmende Material (Polyurethanschaumstoff) in die Tinte von Tinten-Vergleichsbeispiel 3 und in die Tinte von Tintenbeispiel 5 eingetaucht, und die Höhe der Tintenaufnahme wurde gemessen. Die Tinte von Tinten-Vergleichsbeispiel 3 wurde kaum aufgenommen (einige mm), während die Tinte von Tintenbeispiel 5 bis zu einer Höhe von nicht weniger als 2 cm aufgenommen wurde. Es versteht sich, dass eine Tinte, deren Eindringfähigkeit verbessert ist, weil sie ein Tensid enthält wie im Fall von Tintenbeispiel 5, selbst in dem Fall in ausreichendem Maße aufgenommen werden kann, dass die Tinte wegen einer Druckverminderung oder eines Temperaturanstiegs aus der Tintenkammer überfließt.
Vorzuziehende Mittel zur Verbesserung der Eindringfähigkeit schließen anionische Tenside wie z. B. Aerosol vom OT-Typ, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, höhere Alkohol-Ethylenoxid-Addukte, die durch die allgemeine Formel [1] wiedergegeben werden, Alkylphenol-Ethylenoxid-Addukte, die durch die allgemeine Formel [2] wiedergegeben werden, Ethylenoxid- Propylenoxid-Copolymer, das durch die allgemeine Formal [3] wiedergegeben wird, und Acetylenglykol-Ethylenoxid-Addukte, die durch die allgemeine Formel [4] wiedergegeben werden, ein.
Das anionische Tensid hat eine stärkere Schaumbildungsneigung und ist in bezug auf Verlaufen bzw. Durchschlagen, Farbgleichmäßigkeit und Auslaufen o. dgl. schlechter als das nichtionogene Tensid. Es werden die folgenden nichtionogenen Tenside verwendet, die durch die folgenden Formeln wiedergegeben werden.
Hierbei ist in Formel [1] und [2] n vorzugsweise 6 bis 14, während R vorzugsweise 5 bis 26 Kohlenstoffatome hat; in Formel [3] und [4] ist m + n vorzugsweise 6 bis 14.
worin R Alkyl ist,
worin R Alkyl ist,
worin R Wasserstoff oder Alkyl ist,
worin m und n jeweils eine ganze Zahl sind.
Unter den nichtionogenen Ethylenoxid-Tensiden sind Acetylenglykol-Ethylenoxid-Addukte vom Standpunkt der Aufnahme in das Tinte aufnehmende Material, der Bildqualität auf dem Aufzeichnungsmaterial und des Ausstoßverhaltens insgesamt vorzuziehen. Die Hydrophilie und die Eindringfähigkeit können eingestellt werden, indem die Zahl m + n des zu addierenden Ethylenoxids verändert wird. Wenn m + n kleiner als 6 ist, ist die Eindringfähigkeit gut und die Wasserlöslichkeit nicht gut, so dass die Löslichkeit in Wasser nicht gut ist. Wenn m + n zu groß ist, ist die Hydrophilie zu stark und die Eindringfähigkeit zu niedrig. Wenn m + n größer als 14 ist, ist die Eindringfähigkeit ungenügend, und das Ausstoßverhalten ist verschlechtert. m + n beträgt deshalb vorzugsweise 6 bis 14.
Die Menge des nichtionogenen Tensids beträgt vorzugsweise 0,1 bis 20 Masse%. Wenn sie niedriger als 0,1% ist, sind die Bildqualität und die Eindringfähigkeit nicht ausreichend. Wenn sie höher als 20% ist, ist keine Verbesserung zu erwarten, während die Kosten zunehmen und die Zuverlässigkeit abnimmt.
Es kann eines oder es kann mehr als eines der vorstehend beschriebenen Tenside in Kombination verwendet werden.
Die Tinte kann Farbstoff, niedrigflüchtiges organisches Lösungsmittel wie z. B. mehrwertige Alkohole zur Verhinderung einer Verstopfung oder organisches Lösungsmittel wie z. B. Alkohole zur Verbesserung der Stabilität der Bläschenbildung und des Fixierverhaltens auf dem Aufzeichnungsmaterial enthalten.
Die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, mit denen die Tinte gebildet wird, können Polyalkylenglykole wie z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Hexylenglykol und Diethylenglykol; Glycerin; niedere Alkylether mehrwertiger Alkohole wie z. B. Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmethylether oder -ethylether und Triethylenglykolmonomethylether oder -monoethylether; Alkohole wie z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek.- Butylalkohol, tert. -Butylalkohol, Isobutylalkohol, Benzylalkohol und Cyclohexanol; Amide wie z. B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone und Ketoalkohole wie z. B. Aceton und Diacetonalkohol; Ether wie z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan und stickstoffhaltige Heterocyclen wie z. B. N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon einschließen.
Das wasserlösliche organische Lösungsmittel kann zugesetzt werden, ohne dass die Bildqualität oder die Zuverlässigkeit des Ausstoßvordangs verschlechtert wird. Es sind vorzugsweise mehrwertige Alkohole oder Alkylether von mehrwertigen Alkoholen. Der Gehalt daran beträgt vorzugsweise 1 bis 3 Masse%. Der Gehalt an reinem Wasser beträgt 50 bis 90 Masse%.
Die verwendbaren Farbstoffe schließen Direktfarbstoffe, Säurefarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, Küpenfarbstoffe o. dgl. ein. Der Farbstoffgehalt wird in Abhängigkeit von den Arten der flüssigen Komponenten und den erforderlichen Eigenschaften der Tinte, dem Ausstoßvolumen des Aufzeichnungskopfes o. dgl. festgelegt. Er beträgt jedoch im allgemeinen 0,5 bis 15 Masse% und vorzugsweise 1 bis 7 Masse%.
Durch Zusatz von Thiodiglykol oder Harnstoff (oder Derivaten davon) zu der Tinte werden das Ausstoßverhalten und die Eigenschaft einer Verhinderung der Verstopfung (Verfestigung) merklich verbessert. Es wird angenommen, dass dies an einer Verbesserung der Löslichkeit des Farbstoffs in der Tinte liegt. Der Gehalt an Thiodiglykol oder Harnstoff (oder den Derivaten davon) beträgt vorzugsweise 1 bis 3%, und sie können wie gewünscht zugesetzt werden.
Die Hauptbestandteile der Tinte sind vorstehend beschrieben worden. Andere Zusatzstoffe können unter der Bedingung eingemischt werden, dass die Aufgaben der Erfindung gelöst werden können. Die Zusatzstoffe schließen Mittel zum Einstellen der Viskosität wie z. B. Polyvinylalkohol, Cellulosen und wasserlösliche Harze; Mittel zum Einstellen des pH-Wertes wie z. B. Diethanolamin, Triethanolamin und Pufferlösungen; Fungizide usw. ein. Der elektrisch aufladbaren Tinte, die für eine Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird, bei der die Tintentröpfchen aufgeladen werden, wird ein Mittel zum Einstellen des spezifischen elektrischen Widerstandes wie z. B. Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid und Natriumchlorid zugesetzt.
Es wird ein Vergleichsbeispiel erläutert.

Tinten-Vergleichsbeispiel 4

Farbstoff 3 Teile
Diethylenglykol 5 Teile
Thiodiglykol 5 Teile
Ethylalkohol 3 Teile
reines Wasser 84 Teile
Wenn die Tinte in diesem Fall wegen der Ausdehnung der Luft in dem Tintenbehälter, die auf eine Verminderung des Atmosphärendrucks oder einen Temperaturanstieg zurückzuführen ist, aus dem Tintenbehälter zu der Kammer, die das Tinte aufnehmende Material enthält, überfließt, tritt das Problem auf, dass die Tinte über den Zwischenraum zwischen der Behälterwand und dem Tinte aufnehmenden Material durch das Luftloch oder durch den Tintenzuführungsbereich ausläuft.
Es ist eine Tinte für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorgeschlagen worden, die ein Tensid enthält. So eine Tinte ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass die Fixiergeschwindigkeit iür ein Kopierpapierblatt, ein Bankpost- bzw. Feinpapierblatt oder ein anderes normales Papierblatt sehr hoch ist und dass selbst in dem Fall, dass sich Aufzeichnungsbereiche mit verschiedener Farbe berühren, keine fehlerhafte Farbmischung (Verlaufen o. dgl.) vorkommt, so dass eine gleichmäßige Farbgebung erzielt werden kann. Das folgende ist ein Beispiel für so eine Tinte:

Tintenbeispiel 6

Farbstoff 3 Teile
Glycerin 5 Teile
Thiodiglykol 5 Teile
Ethylenoxid-Propylenoxid- Copolymer 3 Teile
Harnstoff 5 Teile
reines Wasser 79 Teile
Wenn diese Tinte verwendet wird, wird sie durch das Tinte aufnehmende Material in dem Behälter für das Tinte aufnehmende Material aufgenommen und läuft selbst in dem Fall nicht aus, dass die Tinte aus der Tintenkammer wegen der Ausdehnung der Luft in dem Tintenbehälter, die auf eine Verminderung des Atmosphärendrucks oder einen Temperaturanstieg zurückzuführen ist, in den Behälter für das Tinte aufnehmende Material überfließt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird eine Tintenpatrone bereitgestellt, die seine Tintenzuführungskammer, die ein Tinte aufnehmendes Material mit einer eingestellten Kapillarkraft enthält, und eine oder mehr als eine Tintenkammer umfasst, wobei die Tinte nichtionogenes Tensid enthält, wodurch die Tinte selbst in dem Fall nicht ausläuft, dass während des Aufzeichnungsvorgangs oder ohne Durchführung des Aufzeichnungsvorgangs eine Änderung der Umgebungsbedingungen eintritt, so dass der Wirkungsgrad des Tintenverbrauchs hoch ist.
Die vorstehend beschriebenen Beispiele 1 bis 7 und Ausführungsformen 1 bis 4 sind jeweils vorteilhaft, jedoch ist ihre Kombination nach vorteilhafter. Außerdem ist ferner die Kombination des unter Bezugnahme auf Fig. 34 und 40 und 41 beschriebenen Verfahrens und des Aufbaus bei den Beispielen 8 bis 10 und der vorstehend beschriebenen Tinte vorzuziehen.
Die vorliegende Erfindung ist mit allen Tintenstrahlgeräten anwendbar, beispielsweise mit denen, bei denen elektromechanische Wandler wie z. B. ein piezoelektrisches Element angewendet werden, jedoch ist sie besonders zweckmäßig bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf und einem Aufzeichnungsgerät anwendbar, bei denen Wärmeenergie durch einen elektrothermischen Wandler, einen Laserstrahl o. dgl. angewendet wird, um eine Zustandsänderung der Tinte zum Ausstoßen oder Auslassen der Tinte zu verursachen. Dies liegt daran, dass in diesem Fall eine hohe Dichte der Bildelemente und eine hohe Auflösung der Aufzeichnung möglich sind.
Der typische Aufbau und das Betriebsprinzip sind vorzugsweise diejenigen, die in den US-Patentschriften Nrn. 4 723 129 und 4 740 796 offenbart sind. Das Prinzip und der Aufbau sind auf ein so genanntes Tröpfchenabruf-Aufzeichnungssystem und auf ein kontinuierlich arbeitendes Aufzeichnungssystem anwendbar. Sie sind jedoch vor allem für das Tröpfchenabruf-Aufzeichnungssystem geeignet, weil das Prinzip derart ist, dass an einen elektrothermischen Wandler, der an einer Flüssigkeits-(Tinten-)Rückhalteschicht bzw. -folie oder an einem Flüssigkeitsdurchgang angeordnet ist, mindestens ein Ansteuersignal angelegt wird, wobei das Ansteuersignal genügt, um einen Temperaturanstieg herbeizuführen, der so schnell ist, dass er über eine beginnende kritische Wärmestromdichte hinausgeht, so dass durch den elektrothermischen Wandler die Wärmeenergie zum Bewirken eines Film- bzw. Schichtsiedens am Erhitzungsbereich des Aufzeichnungskopfes bereitgestellt wird, wodurch in der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend jedem der Ansteuersignale ein Bläschen gebildet werden kann.
Durch die Erzeugung, Entwicklung und Kontraktion des Bläschens wird die Flüssigkeit (Tinte) durch eine Ausstoßöffnung ausgestoßen, wodurch mindestens ein Tröpfchen erzeugt wird. Das Ansteuersignal hat vorzugsweise die Form eines Impulses, weil Entwicklung und Kontraktion des Bläschens sofort bewirkt werden können und die Flüssigkeit (Tinte) deshalb mit einer schnellen Reaktion ausgestoßen wird. Das Ansteuersignal in Form des Impulses ist vorzugsweise derart, wie es in den US-Patentschriften Nrn. 4 463 359 und 4 345 262 offenbart ist. Ferner ist die Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit der Erhitzungsoberfläche vorzugsweise derart, wie es in der US-Patentschrift Nr. 4 313 124 offenbart ist.
Der Aufbau des Aufzeichnungskopfes kann derart sein, wie es in den US-Patentschriften Nrn. 4 558 333 und 4 459 600 gezeigt ist, wobei der Erhitzungsbereich bei einem gebogenen Bereich angeordnet ist, und es kann sich auch um einen Aufbau handeln, der eine Kombination der Ausstoßöffnung, des Flüssigkeitsdurchgangs und des elektrothermischen Wandlers ist, wie sie in den vorstehend erwähnten. Patentschriften offenbart sind. Die vorliegende Erfindung ist ferner auf den Aufbau, der in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 123670/1984 offenbart ist, bei dem als Ausstoßöffnung für mehrere elektrothermische Wandler ein gemeinsamer Schlitz angewendet wird, und auf den Aufbau, der in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 138461/1984 offenbart ist, bei dem entsprechend dem Ausstoßbereich eine Öffnung zum Dämpfen der Druckwelle der Wärmeenergie gebildet ist, anwendbar. Dies liegt daran, dass die vorliegende Erfindung wirksam ist, um den Aufzeichnungsvorgang unabhängig von der Bauart des Aufzeichnungskopfes mit Sicherheit und mit hohem Wirkungsgrad bzw. hoher Leistungsfähigkeit durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung ist wirksam auf einen so genannten Vollinien-Aufzeichnungskopf anwendbar, der eine Länge hat, die der maximalen Aufzeichnungsbreite entspricht. So ein Auf zeichnungskopf kann einen einzigen Aufzeichnungskopf und mehrere Aufzeichnungsköpfe, die derart kombiniert sind, dass sie sich über die maximale Breite erstrecken, umfassen.
Die vorliegende Erfindung ist außerdem auf einen seriellen Aufzeichnungskopf, bei dem der Aufzeichnungskopf am Hauptsystem befestigt ist, auf einen Aufzeichnungskopf mit austauschbarem Chip, der mit dem Hauptgerät elektrisch verbunden ist und dem die Tinte zugeführt werden kann, wenn er in das Hauptsystem eingebaut ist, oder auf einen Patronen-Aufzeichnungskopf, der einen eingebauten Tintenbehälter hat, anwendbar.
Die Bereitstellung der Regeneriereinrichtung und/oder der Hilfseinrichtungen für den vorläufigen Betrieb ist vorzuziehen, weil sie die Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter stabilisieren kann. Solche Einrichtungen sind eine Abdeckeinrichtung für den Aufzeichnungskopf, eine Reinigungseinrichtung dafür, eine Press- oder Saugeinrichtung und eine Vorerhitzungseinrichtung, die der elektrothermische Wandler, ein zusätzliches Heizelement oder eine Kombination davon sein kann. Ferner kann eine Einrichtung zum Bewirken eines vorläufigen Ausstoßvorgangs (nicht für den Aufzeichnungsvorgang) den Aufzeichnungsvorgang stabilisieren.
Was die Abwandlung des anbringbaren Aufzeichnungskopfes anbetrifft, so kann er ein einzelner Aufzeichnungskopf sein, der einer einzigen Farbtinte entspricht, oder er kann ein Mehrfach- Aufzeichnungskopf sein, der einer Vielzahl von Tintenmaterialien mit verschiedener Aufzeichnungsfarbe oder -dichte entspricht. Die vorliegende Erfindung ist wirksam auf ein Gerät anwendbar, das mindestens eine von einer Einfarben-Betriebsart (hauptsächlich mit Schwarz), einer Mehrfarben-Betriebsart mit verschiedenen Farbtintenmaterialien und/oder einer Vollfarben-Betriebsart, bei der die Mischung der Farben verwendet wird, hat, wobei dieses Gerät eine in einem Stück gebildete Aufzeichnungseinheit oder eine Kombination mehrerer Aufzeichnungsköpfe sein kann.
Ferner ist die Tinte in der vorstehenden Beschreibung flüssig gewesen. Es kann jedoch ein Tintenmaterial sein, das unterhalb der Raumtemperatur fest wird, sich jedoch bei der Raumtemperatur verflüssigt. Da die Temperatur der Tinte in dem Bereich von 30ºC bis 70ºC eingestellt wird, um die Viskosität der Tinte zu stabilisieren, damit bei dem herkömmlichem Aufzeichnungsgerät dieser Bauart der stabilisierte Ausstoß erzielt wird, kann die Tinte derart sein, dass sie in dem Temperaturbereich flüssig ist, wenn das Aufzeichnungssignal der vorliegenden Erfindung auf andere Tintenarten anwendbar ist. Bei einer von ihnen wird der Temperaturanstieg, der auf die Wärmeenergie zurückzuführen ist, mit Bestimmtheit verhindert, indem die Wärmeenergie für die Zustandsänderung der Tinte vom festen Zustand in den flüssigen Zustand verbraucht wird. Ein anderes Tintenmaterial wird fest, wenn es stehengelassen wird, so dass die Verdampfung der Tinte verhindert wird. In jedem der beiden Fälle erzeugt das Anlegen des Aufzeichnungssignals Wärmeenergie, wird die Tinte verflüssigt und kann die verflüssigte Tinte ausgestoßen werden. Ein anderes Tintenmaterial kann anfangen, in dem Zeitpunkt fest zu werden, in dem es das Aufzeichnungsmaterial erreicht. Die vorliegende Erfindung ist auch auf so ein Tintenmaterial anwendbar, da es durch die Zuführung der Wärmeenergie verflüssigt wird. So ein Tintenmaterial kann als flüssiges oder als festes Material in Durchgangslöchern oder Vertiefungen, die in einem porösen Blatt bzw. einer porösen Folie gebildet sind, zurückgehalten werden, wie es in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 56847/1979 und der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. 71260/1985 offenbart ist. Das Blatt bzw. die Folie liegt den elektrothermischen Wandlern gegenüber.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kann als Ausgabeterminal eines Datenverarbeitungsgeräts wie z. B. eines Rechners o. dgl., als Kopiergerät, das mit einem Bildleser o. dgl. kombiniert ist, oder als Faksimilegerät, das die Funktionen der Übertragung und des Empfangs von Daten hat, angewendet werden.
Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, werden durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Tintenpatronen sowie Tintenstrahlaufzeichnungsköpfe und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, bei denen dieselben angewendet werden, die leicht zu handhaben sind, bei denen das Tintenrückhaltevearhältnis hoch ist und aus denen selbst im Fall der Änderung von Umgebungsbedingungen keine Tinte ausläuft, bereitgestellt.
Ferner kann bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Vakuum im Tintenzuführungsbereich gegen eine Änderung von Umgebungsbedingungen stabilisiert werden, und deshalb kann dem Aufzeichnungskopf Tinte zugeführt werden, ohne dass das Ausstoßverhalten der Tinte beeinflusst wird. Ferner kann die Tinte durch die Anwendung der Vakuum erzeugenden Einrichtung wirksam verbraucht werden, und das Auslaufen von Tinte kann selbst in dem Fall zuverlässig verhindert werden, dass der Aufzeichnungskopf oder der Tintenbehälter unter den Bedingungen der Anwendung oder des Transports des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts mechanischen Stößen wie z. B. Schwingungen oder einer thermischen Beanspruchung wie z. B. einer Temperaturänderung ausgesetzt wird.

Claims

1. Behälter zur Aufnahme einer Druckflüssigkeit für die Zuführung zu einem Tintenstrahlkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, wobei der Behälter

eine erste Kammer (1.004), die ein Unterdruck erzeugendes Material (1003) enthält und eine Zuführungsöffnung (1007) für die Zuführung von Druckflüssigkeit zu dem Tintenstrahlkopf hat; und

eine zweite Kammer (1006) umfasst, die über eine Verbindungsöffnung (1008) mit der ersten Kammer (1004) in Verbindung steht und einen Druckflüssigkeits-Vorratsbehälter für die erste Kammer (1004) bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (1004) ein Luftloch (1013) hat, das mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, und dass die Kapillarkraft, die durch das Unterdruck erzeugende Material (1003) bewirkt wird, das an eine Wand (1005) angrenzt, die sich von der Verbindungsöffnung (1008) her erstreckt, mindestens neben dem Teil der Verbindungsöffnung (1008), der bei der Anwendung des Behälters am höchsten liegt, senkrecht zu der erwähnten Wand (1005) und in Richtung darauf abnimmt.

2. Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials (2003) in Richtung auf die erwähnte Wand nach und nach abnimmt.

3. Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials (2003) in Richtung auf die erwähnte Wand (2005) stufenweise abnimmt.

4. Behälter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials (2003) neben der Verbindungsöffnung kleiner ist als neben der Zuführungsöffnung.

5. Behälter nach Anspruch 1, bei dem die erwähnte Wand (1005) mit einer Kammer (1032) zum Einstellen des Unterdruck erzeugenden Materials versehen ist, in die sich ein angrenzender Bereich des Unterdruck erzeugenden Materials (1003) ausdehnt, um die Abnahme der Kapillarkraft in Richtung auf die erwähnte Wand (1005) zu bewirken.

6. Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Kapillarkraft des Bereichs (A434) des Unterdruck erzeugenden Materials (2003), der sich entlang der Länge der erwähnten Wand (2005) erstreckt, geringer ist als die Kapillarkraft des restlichen Unterdruck erzeugenden Materials (A431, A432) in der ersten Kammer (2003).

7. Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Kapillarkraft es Unterdruck erzeugenden Materials (A423), das an einen Teil der ersten Kammer (2003) angrenzt, der bei der Anwendung am tiefsten liegt und an die Verbindungsöffnung angrenzt, und die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials (A424), das an die erwähnte Wand (2005) angrenzt, geringer sind als die Kapillarkraft des restlichen Unterdruck erzeugenden Materials (A421, A422).

8. Behälter nach Anspruch 1, bei dem die Kapillarkraft es erwähnten Unterdruck erzeugenden Materials an dem Ende der erwähnten Wand (2005), das bei der Anwendung des Behälters am tiefsten liegt und an die Verbindungsöffnung angrenzt, geringer ist als die Kapillarkraft des erwähnten Unterdruck erzeugenden Materials in der Mitte eines Teils der ersten Kammer, der bei der Anwendung am tiefsten liegt, wobei diese Kapillarkraft ihrerseits geringer ist als die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials in der Mitte der ersten Kammer (2003), wobei diese Kapillarkraft ihrerseits geringer ist als die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials, das sich bei der Anwendung oberhalb der Tintenzuführungsöffnung befindet, und wobei diese Kapillarkraft ihrerseits geringer ist als die Kapillarkraft des Unterdruck erzeugenden Materials bei der Tintenzuführungsöffnung.

9. Behälter nach Anspruch 1, bei dem das Unterdruck erzeugende Material aus drei Bereichen gebildet ist, und zwar aus einem ersten Bereich (A422), der an die Tintenzuführungsöffnung angrenzt und den Hauptteil der ersten Kaiser (2003) einnimmt, einem zweiten Bereich (A423), der an die Verbindungsöffnung angrenzt, und einem dritten Bereich (A424), der sich entlang der erwähnten Wand (2005) erstreckt, wobei die Kapillarkraft des ersten Bereichs größer ist als die des zweiten Bereichs und die Kapillarkraft des zweiten Bereichs größer ist als die des dritten Bereichs.

10. Behälter nach Anspruch 1, bei dem das Unterdruck erzeugende Material aus drei Bereichen gebildet ist, und zwar aus einem ersten Bereich, der den Teil des Behälters einnimmt, der bei der Anwendung am tiefsten liegt, und die Tintenzuführungsöffnung bedeckt, einem zweiten Bereich, der den Teil des Behälters einnimmt, der bei der Anwendung am höchsten liegt, und einem dritten Bereich, der sich entlang der erwähnten Wand (2005) von dem Luftloch (2013) bis zu der Verbindungsöffnung erstreckt, wobei die Kapillarkraft des ersten Bereichs größer ist als die des zweiten Bereichs und die Kapillarkraft des zweiten Bereichs größer ist als die des dritten Bereichs.

11. Behälter, der mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verbindbar ist, mit einer ersten Kammer (1004) und einer zweiten Kammer (1006), die einen Vorratsbehälter für die erste Kammer bereitstellt und über eine Verbindungsöffnung (1008) mit der ersten Kammer (1004) in Verbindung steht, wobei die erste Kammer eine Tintenzuführungsöffnung (1007) hat, die bei der Anwendung an einem unteren Teil des Behälters angeordnet ist und mit dem Tintenstrahlkopf verbindbar ist, und die erste Kammer (1004) im wesentlichen mit einem Unterdruck erzeugenden Material gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (1004) ein Luftloch (1013) hat, das bei der Anwendung an einem oberen Teil des Behälters angeordnet ist, und dass sich das Unterdruck erzeugende Material (1003) von der Zuführungsöffnung (1007) bis zu dem Luftloch (1013) erstreckt und der Bereich des Unterdruck erzeugenden Materials (1003), der sich von der Verbindungsöffnung (1008) bis zu dem Luftloch (1013) erstreckt, eine geringere Kapillarkraft hat als der Bereich des Unterdruck erzeugenden Materials, der an die Tintenzuführungsöffnung (1007) angrenzt.

12. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Unterdruck erzeugende Material (2003) ein poröses Material ist und die Abnahme der Kapillarkraft durch eine Zunahme der Porengröße bewirkt wird.

13. Behälter zur Aufnahme einer Druckflüssigkeit für die Zuführung zu einem Tintenstrahlkopf für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, wobei der Behälter

eine erste Kammer (1004), die ein poröses, Unterdruck erzeugendes Material (1003) enthält und eine Zuführungsöffnung für die Zuführung von Druckflüssigkeit zu dem Tintenstrahlkopf hat; und

eine zweite Kammer (1006) umfasst, die einen Druckflüssigkeits- Vorratsbehälter für die erste Kammer (1004) bereitstellt und über eine Verbindungsöffnung (1008) mit der ersten Kammer (1004) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer ein Luftloch hat, das mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, und dass die Porengröße des Unterdruck erzeugenden Materials (1003), das an eine Wand (1005) angrenzt, die sich von der Verbindungsöffnung (1008) her erstreckt, mindestens neben dem Teil der Verbindungsöffnung (1008), der bei der Anwendung des Behälters am höchsten liegt, senkrecht zu der erwähnten Wand (1005) und in Richtung darauf zunimmt.

14. Behälter nach Anspruch 13, bei dem die Porengröße neben der Verbindungsöffnung größer ist als neben der Zuführungsöffnung.

15. Behälter nach Anspruch 13, bei dem die erwähnte Wand (1005) mit einer Kammer (1032) zum Einstellen des Unterdruck erzeugenden Materials versehen ist, in die sich ein angrenzender Bereich des Unterdruck erzeugenden Materials (1003) ausdehnt, um die Zunahme der Porengröße in Richtung auf die erwähnte Wand (1005) zu bewirken.

16. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erwähnte Unterdruck erzeugende Material (1003) einen Schaumstoff einschließt.

17. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (1001) Druckflüssigkeit enthält.

18. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnte zweite Kammer (1006) eine Tinte enthält, die Wasser, Farbmittel und wasserlösliches organisches Lösungsmittel umfasst und eine Oberflächenspannung von 20 · 10&supmin;³ Nm&supmin;¹ bis 55 · 10&supmin;³ Nm&supmin;¹ (20 dyn/cm bis 55 dyn/cm) hat.

19. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnte zweite Kammer (1006) eine Tinte enthält, die mindestens ein nichtionogenes Tensid enthält.

20. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnte zweite Kammer (4006) mit einer Einrichtung (4042) zum Nachweis von Tinte in der Kammer versehen ist.

21. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnte zweite Kammer (4006) eine auswechselbare Tintenkammer (4007) bereitstellt.

22. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erwähnte Unterdruck erzeugende Material (1003; 2003) mindestens einen Teil der erwähnten Wand sowie die Seitenwände und die Bodenwand des Behälter berührt.

23. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erwähnte zweite Kammer abnehmbar mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf verbunden werden kann.

24. Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung mit einem Behälter (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und einem Tintenstrahlkopf (20), der an dem Behälter anbringbar und davon abnehmbar ist.

25. Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung mit einem Behälter (1001) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und einem Tintenstrahlkopf (20), der mit dem Behälter (1001) zusammengefasst ist.

26. Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung nach Anspruch 24 oder 25, bei der der erwähnte Tintenstrahlaufzeichnungskopf (20) mit elektrothermischen Wandlern für die Erzeugung von Wärmeenergie zum Bewirken eines Tintenausstoßes versehen ist.

27. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem Wagen (HC) zum Tragen und Befördern eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes (20) und einem Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 23 oder einer Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung nach 24, 25 oder 26 und einer Einrichtung (5000) für die Zuführung eines Aufzeichnungsmaterials zu einem Aufzeichnungsbereich des erwähnten Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts.