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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Füllen
von Tinte in eine Tintenpatrone.
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Bei einem Tintenstrahldrucker, bei
dem der den Tintenstrahlaufzeichnungskopf tragende Schlitten ebenfalls
einen Tintenbehälter
trägt,
werden Maßnahmen
getroffen, um Druckschwankungen der Tinte, die durch Oszillation
der Tinte verursacht werden, die durch die Bewegung des Schlittens
bedingt ist, und fehlerhaftes Drucken, das durch Schaumbildung verursacht
wird, zu verhindern. Das heißt,
der Tintenbehälter
eines Tintenstrahldruckers wird in zwei Bereiche aufgeteilt, wie
das in EP-A-581531 vorgeschlagen ist. Ein poröser Körper ist in einem Bereich auf
der Seite des Druckkopfes untergebracht, und Tinte ist in dem anderen
Bereich enthalten.
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Eine derartige Struktur ist insofern
vorteilhaft, als die durch Oszillation der Tinte bedingten Schwierigkeiten
soweit wie möglich
vermieden werden, da die Tinte dem Aufzeichnungskopf durch den porösen Körper zugeführt wird.
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In Druckschrift
US 4,967,207 ist eine Tintenpatrone
mit einer Schaumkammer offenbart. Die Patrone wird durch Erzeugen
eines Vakuums in einem Inneren eines Tintenreservoirbehälters gefüllt, wobei dann
zugelassen wird, daß ein
Farbmittel in den Reservoirbehälter
gesogen wird.
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Jedoch fungiert der poröse Körper lediglich als
ein Filter, und dies bedeutet, daß es im wesentlichen die Tinte
in der Tintenkammer ist und nicht die Tinte im porösen Körper, die
die verbleibende Tintenmenge ausmacht. Wenn die Tinte in der Tintenkammer
zu Ende geht, kann daher der Drucker nicht weiter drucken. In einem
Farbdrucker oder ähnlichem,
in dem verschiedene Farbtinten eingesetzt werden, variieren darüber hinaus
die verbleibenden Tintemengen von Tintenkammer zu Tintenkammer,
selbst wenn alle Farbtinten gleichzeitig zugeführt worden sind, da beim Farbdrucken
nicht alle Tinten unbedingt gleichmäßig verbraucht werden. Daher
bleibt beim Auswechseln der Patrone Tinte in flüssiger Form in der Patrone
zurück
und beim Wegwerfen der Patrone kann Tinte auslaufen und die Umwelt
verschmutzen. Darüber
hinaus kann der Benutzer unnötigerweise über den
ungleichen Tintenverbrauch und der Möglichkeit, daß eine Farbe
zu Ende geht, beunruhigt sein.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird
beabsichtigt, diese Probleme zu beseitigen. Die Aufgabe wird durch
ein Verfahren zum Füllen
von Tinte in eine Tintenpatrone gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte
und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Die Ansprüche
verstehen sich als ein erster, nicht einschränkender Ansatz, die Erfindung allgemein
zu definieren.
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Die Erfindung betrifft allgemein
ein Verfahren zum Füllen
von Tinte in die Patrone und insbesondere ein Verfahren zum Füllen von
Tinte in die Patrone, welche für
einen Tintenstrahldrucker geeignet ist, in welchem ein Schlitten
einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf trägt und eine Tintenpatrone,
und bei dem die Tinte durch Auswechseln der Patrone nachgefüllt wird.
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Allgemein gesagt wird erfindungsgemäß ein Verfahren
zum Füllen
von Tinte in eine Tintenpatrone bereitgestellt. Die Tintenpatrone
umfaßt:
eine Schaumkammer; eine in einer Wand der Tintenpatrone ausgebildete
Tintenzuführöffnung;
und einen porösen
Körper
zur Absorption von Tinte, wobei der Körper in der Schaumkammer untergebracht
ist und derart angeordnet ist, um mit der Tintenzufuhröffnung zur
Zufuhr von Tinte dazu in Eingriff zu kommen, um einen Raum in der
Schaumkammer zwischen dem porösen
Körper
und der Wand mit dem Durchgangsloch zu begrenzen. Die Tintenpatrone
hat wenigstens zwei Einfüge-Durchgangslöcher in
einer Wand davon, wobei die Wand wenigstens eine der Wände der Schaumkammer
begrenzt.
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Die Erfindung umfaßt demgemäß die mehreren
Schritte und die Beziehung von einem oder mehreren solcher Schritte
bezüglich
jedem der anderen und die Vorrichtung, die Konstruktionsmerkmale, Kombinationen
von Elementen und Anordnungen von Teilen darstellt, die derart angepasst
sind, um solche Schritte zu bewirken, wobei alles in der nachfolgenden
detaillierten Offenbarung veranschaulicht ist.
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Zur Erlangung eines umfassenderen
Verständnisses
der Erfindung wird Bezug auf die folgende Beschreibung genommen,
die in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen zu verstehen ist, wobei:
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1a und 1b Querschnittsansichten
sind, die jeweils eine Tintenpatrone zeigen, wie in einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung benutzt;
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2a und 2b Diagramme sind, die jeweils die
Struktur der oberen Oberfläche
einer Schaumkammer eines Rahmenkörpers
zeigen, wobei 2a einen
Zustand vor Befestigung einer Dichtung zeigt und 2b einen Zustand nach Befestigung der Dichtung
zeigt;
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3 ein
Diagramm und eine perspektivische Ansicht zeigt, die ein beispielhaftes
Verfahren zur Befüllung
der Patrone mit Tinte gemäß der Erfindung
darstellen;
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4 eine
Querschnittsansicht ist, die zeigt, wie ein Abdichtungselement der
Tintenpatrone mit einer Tintenzuführnadel zusammengebracht wird, wenn
die Tintenpatrone an einem Aufzeichnungskopf befestigt ist;
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5 ein
Kurvenbild ist, das das Verhältnis zwischen
Tintenverbrauch, Druck und in der Tintenkammer verbleibender Tintenmenge
zeigt; und
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6 und 7 Querschnittsansichten sind,
die jeweils andere beispielhafte Abdichtungselemente zur Abdichtung
der Tintenzuführnadel
zeigen.
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Zunächst wird Bezug auf 1a und 1b genommen, die eine wie in einer ersten
Ausführungsform
der Erfindung benutzte Tintenpatrone zeigen. In 1a und 1b bezeichnet
die Bezugsziffer 1 einen Behälterhauptkörper, der in drei Kammern 4, 5, 6 durch
Trennplatten 2, 3 geteilt ist. Jede Kammer 4, 5, 6 ist
weiterhin durch eine Trennwand in eine Schaumkammer und eine Tintenkammer
aufgeteilt, wobei in 1a nur
die Schaumkammer 411, die Tintenkammer 412 und
die Trennwand 410 der Kammer 4 gezeigt sind. Die
anderen Kammern 5 und 6 entsprechen im wesentlichen
der Kammer 4, wobei die Schaumkammern 511 und 611 der
Kammern 5 und 6 in 1b gezeigt
sind. Jede Schaumkammer 411, 511, 611 ist
zur Aufnahme eines entsprechenden porösen Körpers 420, 520, 620 ausgebildet,
der aus einem elastischen, zur Absorption von Tinte geeigneten Material
hergestellt ist, und jede durch die Tintenkammer 412 veranschaulichte
Tintenkammer ist so ausgebildet, daß sie direkt flüssige Tinte
enthalten kann. Die Volumen der porösen Körper 420, 520, 620 vor
Einführung
in die entsprechenden Schaumkammern 411, 511, 611 sind
grö ßer als
die Kapazität
der entsprechenden Schaumkammern 411, 511 und 611, so
daß jeder
der porösen
Körper 420, 520 oder 620 in
der entsprechenden Schaumkammer 411, 511 oder 611 in
komprimierter Form untergebracht ist.
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Eine Tintenzuführöffnung, die zur Aufnahme einer
Tintenzuführnadel
eines Aufzeichnungskopfs ausgestaltet ist, ist an dem unteren Ende
der jeweiligen Schaumkammern 411, 511, 611 angeordnet,
wobei die Tintenzuführöffnungen 413 und 513 der Schaumkammern 411 bzw. 511 in 1b gezeigt sind. Die Öffnung des
Behälterhauptkörpers 1 ist
mit einem Abdeckelement 16 abgedichtet, das Auslaßdurchgangslöcher 414, 514 und 614 und
Tinteneinspritzdurchgangslöcher 415, 515 und 615 an
den jeweiligen Schaumkammern 411, 511 und 611 zugewandten
Positionen aufweist (siehe 1a, 1b, 2a, 2b).
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Die übrigen Merkmale werden anhand
der Kammer 4 beschrieben. Jedoch versteht es sich, daß entsprechende
Strukturen in beiden Kammern 5 und 6 vorhanden
sind. Vorsprünge 416a und 416b sind derart
ausgebildet, daß sie
Durchgangslöcher 414 bzw. 415 in
Bereichen an der unteren Oberfläche
des Abdeckelements 16 umgeben, die der Schaumkammer 411 zugewandt
sind. Diese Vorsprünge 416a und 416b drücken den
porösen
Körper 420 auf
die untere Oberfläche
der entsprechenden Schaumkammer 411, in der die Tintenzuführöffnung 413 ausgebildet
ist.
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Die Vorsprünge 416a, die der
Tintenzuführöffnung 413 zugewandt
sind, sind derart ausgebildet, daß sie länger sind als die Vorsprünge 416b,
so daß das
untere Ende des Vorsprungs 416a weiter unten positioniert
ist als das von Vorsprung 416b. Hierdurch kann der poröse Körper 420 in
der Nähe
der Tintenzuführöffnung 413 mit
dem höchsten
Druck komprimiert werden.
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Am Boden der Schaumkammer 411 befindet sich
ein nach innen vorspringender Abschnitt 422, der den porösen Körper 420 zusammen
mit dem Abdeckelement 16 komprimiert. An einem oberen Bereich
des vorspringenden Abschnitts 422 befindet sich ein eingeschnittener
Abschnitt 423 und ein Ende des Durchgangslochs 424.
Der eingeschnittene Bereich 423 bildet einen leeren Raum
mit einem vorgegebenen offenen Bereich, und das Durchgangsloch 424 kommuniziert
mit dem eingeschnittenen Abschnitt 423 an einem Ende davon
und mit einem (später
zu beschreibenden) Abdichtungselement 430 an dem anderen
Ende davon.
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Der Filter 425 ist mit der
Oberseite des eingeschnittenen Abschnitts 423 verbunden.
Der Filter 425 weist eine Tintendurchgangsfläche mit
einer Größe von 15 × 30 mm2 auf. Das Abdichtungselement 430 ist
an dem unteren Ende des Durchgangslochs 424 befestigt.
Das Abdichtungselement 430 ist aus einem elastischen Material
hergestellt, und sein oberstes Ende verjüngt sich nach unten, so daß seine
obere Öffnung
breiter ist als seine untere Öffnung.
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Es wird nun Bezug auf 4 genommen, die das Abdichtungselement 30 zeigt,
das dem Abdichtungselement 430 entspricht. Das in 4 gezeigte Abdichtungselement 30 ist
aus einem elastischen Material, wie Gummi, hergestellt und weist
einen sich verjüngenden
Abschnitt 32 auf, der trichterförmig ausgebildet ist. Ein zylindrischer
Abschnitt 31 weist Wände
auf, die dicker als die übrigen
Wände des
Abdichtungselements 30 sind. Ein ringförmiger Vorsprung 31a ist
am äußeren Umfang
des zylindrischen Abschnitts 31 derart ausgebildet, daß er in
einer entsprechenden Nut der Wand der Tintenzuführöffnung aufnehmbar ist, um das
Abdichtungselement ortsfest zu halten. Der zylindrische Abschnitt 31 ist über einen dünnwandigen
Verbindungsabschnitt 34 gekoppelt, der mit dem Bereich
des sich verjüngenden
Abschnitts 32, der einen großen Durchmesser aufweist, verbunden
ist, so daß das
Abdichtungselement 30 mit der Tintenzu führnadel 13 derart
zusammengebracht wird, daß das
obere ringförmige
Ende 33 des sich verjüngenden
Abschnitts 32 an dem gegenüberliegenden innersten abgestuften
Abschnitt der Tintenzuführöffnung,
wie beispielsweise dem abgestuften Abschnitt 413a (1a), anliegt. Des weiteren
ist der innere Durchmesser einer unteren Öffnung 32a des abgestuften
Abschnitts 32 auf einen derartigen Wert festgelegt, daß er geringfügig kleiner
ist als der äußere Durchmesser
einer Tintenzuführnadel 50.
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Aufgrund dieser Konstruktion wird
das Abdichtungselement 30 zuverlässig in der Tintenzuführöffnung durch
den zylindrischen Abschnitt 31 gehalten und die Aufwärtsbewegung
des ringförmigen oberen
Endes 33 des Abdichtungselements 30 wird durch
den entsprechenden innersten abgestuften Abschnitt der Tintenzuführöffnung,
wie dem abgestuften Abschnitt 413a, blockiert. Daher ist
das Abdichtungselement 30 fest an der Tintenzuführöffnung befestigt,
wenn die Tintenzuführnadel 50 daran
befestigt und wieder davon entfernt wird. Da der sich verjüngende Abschnitt 32,
der für
einen luftdichten Abschluß gegenüber der
Tintenzuführnadel 50 sorgt, an
der Tintenzuführöffnung durch
den dünnwandigen Verbindungsabschnitt 34 befestigt
ist, ist darüber
hinaus der sich verjüngende
Abschnitt 32 zu einem gewissen Grad beweglich, ohne daß er soweit
deformiert wird, daß der
luftdichte Abschluß gegenüber der
Tintenzuführnadel 50 aufgehoben
wird. Daher kann der sich verjüngende
Abschnitt 32 in luftdichtem Kontakt gegenüber der
Tintenzuführnadel 50 gehalten
werden, während
eine relative positionelle Verschiebung des Tintenzuführkörpers gegenüber der Tintenzuführnadel 50 ausgeglichen
wird.
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Jede Trennwand, wie die Trennwand 410, die
eine Schaumkammer, wie die Schaumkammer 411, von einer
Tintenkammer, wie die Tintenkammer 412, trennt, weist ein
in 1a gezeigtes Gas-Flüssigkeits-Austauschverbindungsloch,
wie Verbin dungsloch 419, auf, bei dem es sich um ein längliches
Loch handelt, das sich über
eine bestimmte Höhe
direkt von dem Boden des Behälters
erstreckt. Jedes Gas-Flüssigkeits-Austauschverbindungsloch erstreckt
sich vorzugsweise nur über
einen Abschnitt der Breite der Trennwand. Die folgende Beschreibung
behandelt nun den Teilraum 4, wobei jedoch zu berücksichtigen
ist, daß die
Teilräume 5 und 6 eine entsprechende
Struktur aufweisen. Der poröse
Körper 420 ist
in der Schaumkammer 411 derart aufgenommen, daß ein Teil
des porösen
Körpers 420 in Kontakt
mit dem Verbindungsloch 419 steht und der poröse Körper 420 elastisch
von dem Abschnitt der Trennwand 410 bis zu einem gewissen
Grade komprimiert wird, der sich benachbart zum Verbindungsloch 419 befindet.
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Wird während des Gebrauchs eine ausreichende
Menge an Tinte während
des Druckens konsumiert, indem diese durch die Tintenzuführöffnung 413 in
dem Maße,
wie sie aus dem porösen
Körper 420 benötigt wird,
tritt, fließt
Tinte aus der Tintenkammer 412 durch das Gas-Flüssigkeits-Austauschverbindungsloch 419 und
Luft vom Ablaßdurchgangsloch 414 (das
als ein Umgebungsluftbelüftungsloch, das
nachfolgend näher
beschrieben wird, fungiert) durch den porösen Körper 420 durch das
Gas-Flüssigkeits-Austauschverbindungsloch 419 zur
Tintenkammer 412. Der poröse Körper 420 wird von
dem vorspringenden Abschnitt 422 derart komprimiert, daß er etwa
5 bis 10 mm von der Bodenfläche
des Behälters 1 abgehoben
ist. Auf diese Weise erfährt der
poröse
Körper 420 eine
Zugkraft, die in eine durch den Pfeil A in 1a dargestellte Richtung wirkt, die wiederum
den Kompressionsgrad in einer Region B nahe des Verbindungslochs 419 reduziert, wodurch
der Austausch von Luft innerhalb des Verbindungsloches 419 mit
der in der Tintenkammer 412 befindlichen Tinte möglicherweise
beeinflußt
wird.
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Um dieses Problem zu umgehen, ist
die Ausführungsform
der Erfindung derart gestaltet, daß der poröse Körper verläßlich in innigen Kontakt mit
dem Verbindungsloch 419 gerät, indem die Distanz C zwischen
dem vorspringenden Abschnitt 422 und dem Verbindungsloch 419 nicht
weniger als das 1,5-fache der
Höhe des
vorspringenden Abschnitts 422 beträgt.
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Aufgrund dieser Gestaltung wird der
poröse Körper 420 am
stärksten
in der Nähe
des Filters 425 auf der Oberseite des vorspringenden Abschnitts 422 komprimiert
und am geringsten in Richtung des Verbindunslochs 419.
Auf diese Weise erhöht
sich die Kapillarkraft entsprechend graduell von dem Verbindungsloch 419 in
Richtung auf die Oberseite des vorspringenden Abschnitts 422,
wodurch ein sicherer Eintritt der in der Tintenkammer 412 befindlichen
Tinte in das Durchgangsloch 424 ermöglicht wird.
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Es wird nun Bezug auf die 2a und 2b genommen, die eine äußere Ansicht
eines Beispiels des Abdeckelements 16 zeigen. In 2a und in 2b bezeichnen die Bezugsziffern 414, 514 und 614 sowie 415, 515 und 615 die
vorerwähnten
Durchgangslöcher,
die in der Region ausgebildet sind, unter der die porösen Körper 420, 520 und 620 jeweils aufgenommen
sind. Eine Gruppe der Druchgangslöcher, nämlich Durchgangslöcher 414, 514 und 614 in diesem
Beispiel, sind mit Luftverbindungsöffnungen 441, 541, 641 über meandernde
Nuten 440, 540, 640 verbunden.
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Diese Nuten 440, 540, 640 bilden
Kapillarröhren,
wenn eine Dichtung 42, die die Durchgangslöcher 414, 514 und 614 sowie 415, 515 und 615 sowie
die Luftverbindungsöffnungen 441, 541 und 641 bedeckt,
an der Abdeckung 16 befestigt worden ist nachdem ein Tinteneinspritzvorgang
(weiter unten beschrieben) durchgeführt worden ist. Eine Schnittlinie 44,
die in 2b gezeigt ist,
ist vorne an einem Abschnitt der Dichtung 42 nahe der Luftverbindungsöffnungen 441, 541 und 641 derart
vorgesehen, daß die
Luftverbindungsöffnungen durch
Hochziehen eines Zungenstreifens 45 in einfacher Weise
freigelegt werden können,
um Umgebungsluft dem Inneren der Schaumkammern zuzuführen, während gleichzeitig ein
Verdunsten von Tinte daraus minimiert wird.
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Um jede Kammer 4, 5 und 6 der
derart gestalteten Patrone zu befüllen, wird die Patrone in eine Kammer,
in der Unterdruck herrscht, plaziert, wobei ihre Tintenzuführöffnungen
von einer Folie abgedichtet sind, wie beispielsweise die die Tintenzuführöffnung 413 abdichtende
Folie 446, wie in 3 gezeigt (die
nur den Teilraum 4 darstellt, dessen Struktur jedoch den
Teilräumen 5 und 6 entspricht).
In diesem Zustand wird eine Einspritznadel N401 und die andere Einspritznadel
N402 eingeführt,
während
das Auslaßdurchgangsloch 414 und
das Tinteneinspritzdurchgangsloch 415 durch Verwendung
von Dichtelementen S414, S415 luftdicht abgeschlossen bleiben. Die
Einspritznadel N401 wird in den oberen Raum der Schaumkammer 411 oberhalb
des porösen
Körpers 420 eingeführt und
die Einspritznadel N402 wird in Richtung des Bodens der Schaumkammer 411 durch
den porösen
Körper 420 eingeführt, um
so nahe wie möglich
an dem Verbindungsloch 419 plaziert zu sein. Eine Saugvorrichtung
P4 ist mit der Einspritznadel N401 verbunden, wobei die andere Einspritznadel
N402 von einem Ventil V401 verschlossen ist.
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Wird die Saugvorrichtung P4 in diesem
Zustand betrieben, werden die Schaumkammer 411 und die
Tintenkammer 412 weiter evakuiert. Sobald diese Kammern 411 und 412 soweit
evakuiert sind, daß ein
vorbestimmter Druck herrscht, wird die Saugvorrichtung P4 abgestellt,
um einen vorgegebenen Druck zu halten. Danach wird die andere Einspritznadel
N402 in Fluidverbindung mit einem Meßrohr K4 durch das Öffnungsventil
V401 gebracht. Danach wird die in dem Meßrohr K4 befindliche Tinte
von dem porösen
Körper 420 absorbiert
und fließt
in die Tintenkammer 412 durch das Verbindungsloch 419.
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Das Ventil V401 der Einspritznadel
N402 wird geschlossen, wenn eine bestimmte Tintenmenge von dem Meßrohr K4
in die Patrone geflossen ist, so daß die Saugvorrichtung P4 gegenüber der
Umgebungsluft freigesetzt wird und in der Schaumkammer 411 und
der Tintenkammer 412 dementsprechend atmosphärischer
Druck herrscht. Bei diesem Vorgang fließt die in der Schaumkammer 411 befindliche
Tinte nach unten. In diesem Zustand werden die Einspritznadeln N401
und N402 aus der Dichtung durch die Löcher 414 und 415 von
der Dichtung entfernt. In diesem Zustand, in dem das Meßrohr K4
sich in einem dekomprimierten Zustand befindet, wird das Ventil
V402 freigegeben, damit Tinte eintreten kann, und anschließend wird
das Ventil V402 geschlossen und das System befindet sich in Bereitschaft
bis die nächste
Tinteneinspritzung durchgeführt
wird.
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Wenn eine von dem Meßrohr K4
festgelegte Tintenmenge eingeführt
worden ist, werden die Einspritznadeln N401 und N402 sowie die Dichtelemente
S414 und S415 entfernt und die Dichtung 42 wird auf der äußeren Oberfläche des
Abdeckelements 16 befestigt, um die Durchgangslöcher 414, 514 und 614 sowie 415, 515 und 615,
die meandernden Nuten 440, 540 und 640 sowie
die Luftverbindungsöffnungen 441, 541 und 641 im
evakuierten Zustand abzudichten.
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Daher werden die Schaumkammer 411 und die
Tintenkammer 412 in einem Zustand niedrigen Drucks (unter
Atmosphärendruck)
gehalten, wodurch die eingespritzte Tinte ebenfalls auf einem niedrigen Druck
gehalten wird. Da die Tinte in die Tintenkammer 412 über den
porösen
Körper 420 auf
diese Weise eingespritzt wird, kann sich die Tinte in jedes der winzigen
Löcher
des porösen
Körpers 420 verteilen. Zusätzlich kann
das gesamte Innere der Patrone auf einem niedrigen Druck gehalten
werden, was wiederum verhindert, daß der Druck aufgrund eines
Temperaturanstiegs während
der Lage rung übermäßig steigt.
Auf diese Weise kann die Tintenbeschickungsrate verbessert und die
Größe der Patrone
verringert werden.
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Die derart gestaltete Patrone ist
so konfiguriert, daß die
Durchgangslöcher 414, 514 und 614 der Schaumkammern 411, 511 und 611 mit
den entsprechenden Luftverbindungsöffnungen 441, 541 und 641 durch
Kapillarröhren,
die durch die Nuten 440, 540 und 640 sowie
die Dichtung 42 gebildet sind, kommunizieren, wenn der
Zungenstreifen 45 entfernt ist. Daher kann bei der Patrone
ein Auslaufen der Tinte aus den Druchgangslöchern verhindert werden unabhängig von
den Druckunterschieden gegenüber dem
Aufzeichnungskopf, währen
ein Verdunsten der Tinte verhindert wird.
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Es wird nun wieder Bezug auf 4 genommen. Ist eine Tintenzuführöffnung,
wie die Tintenzuführöffnung 413 der
Tintenpatrone, mit einer Tintenzuführnadel 50 des Aufzeichnungskopfs
ausgerichtet und wird in diesem Zustand auf diese Druck ausgeübt, liegt
ein sich verjüngender
Abschnitt 51 der Tintenzuführnadel 50 während des
Durchtritts durch eine Folie 46 an dem Loch des Abdichtungselements an.
Der sich verjüngende
Abschnitt 32 des Abdichtungselements 30, der derart
trichterförmig
ausgestaltet ist, daß er
sich graduell aufwärts
erweitert, ermöglicht
es der Tintenzuführnadel 50 durch
diesen hindurchzutreten, während
er sich elastisch deformiert und sich in elastischem Kontakt mit
dem sich verjüngenden
Abschnitt 51 befindet.
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Wird die Tintenzuführnadel 50 in
dieser Form zur Einführung
in das Abdichtungselement 30 verwendet, können die
Tintenzuführöffnung und
die Tintenzuführnadel 50 zuverlässig abgedichtet
werden. Das bedeutet, daß,
selbst wenn die Tintenzuführnadel
des Aufzeichnungskopfs gegenüber
der Mitte des Abdichtungselements 30 leicht horizontal
versetzt ist, der sich verjüngende
Abschnitt 32 durch dessen Elastizität die Tintenzuführnadel 50 aufnimmt
sobald die Spitze der Tintenzuführnadel 50 in
das Loch des Abdichtungselements 30 eingesetzt worden ist.
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Ist die Tinte durch das Drucken verbraucht, verringert
sich die Tinte in dem porösen
Körper 420 und
infolgedessen auch der Druck. Daher überwindet der in der Tintenkammer 412 herrschende
Druck die Tintenrückhaltekraft
des porösen
Körpers 420 in
der Nähe
des Verbindungslochs 419, so daß Luftblasen in die Tintenkammer 412 durch
das Verbindungsloch 419 eintreten. Infolgedessen erhöht sich
der Druck in der Tintenkammer 412, was den Transfer der
Tinte in die Schaumkammer 411 unterstützt.
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Die in die Schaumkammer 411 eintretende Tinte
erhöht
geringfügig
das Tintenniveau in der Schaumkammer 411, wenn diese von
dem porösen Körper 420 absorbiert
wird, und der Tintenfluß von der
Tintenkammer 412 zur Schaumkammer 411 wird unterbunden,
wenn die Tintenrückhaltekraft
des porösen
Körpers 420 in
der Nähe
des Verbindungsloches 419 ein Gleichgewicht mit dem Druck
in der Tintenkammer 412 erreicht.
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5 veranschaulicht
die Tintenniveaus während
dieses Vorgangs. In 5 bezeichnet
das Bezugszeichen A den Druck des porösen Körpers in der Schaumkammer 411;
und das Bezugszeichen B bezeichnet die Tintenmenge in der Tintenkammer 412.
Es ist aus dem Diagramm ersichtlich ist, daß, wenn die anfänglich in
den porösen
Körper 420 eingebrachte
Tinte bis zu einem vorbestimmten Niveau w1 aufgebraucht worden ist
und der Druck des porösen
Körpers 420 auf
einen vorbestimmten Wert reduziert worden ist, d. h. bis zu einem
solchem Grade, daß der
Druck innerhalb der Tintenkammer 412 die Tintenrückhaltekraft
des porösen
Körpers 420 in
der Nähe
des Verbindungslochs 419 überwinden kann, die in der
Tintenkammer 412 befindliche Tinte schrittweise in die Schaumkammer 411 fließt bis die
Tintenrückhaltekraft
des porösen
Körpers 420 in
der Nähe des
Verbindungslochs 419 wieder aufgebaut ist, so daß ein Gleichgewicht
mit dem Druck in der Tintenkammer 412 ereicht ist.
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Daher wird, obwohl die in der Tintenkammer 412 befindliche
Tinte schrittweise abnimmt, der Druck in dem porösen Körper 420 im wesentlichen konstant
gehalten, wodurch es möglich
ist, die Tinte dem Aufzeichnungskopf mit einem vorbestimmten Druckunterschied
zuzuführen.
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Ist die Tinte bis auf ein vorbestimmtes
Niveau w2 von dem Aufzeichnungskopf verbraucht worden, kann mit
dem Drucken mit der in dem porösen
Körper 420 absorbierten
Tinte fortgefahren werden, da eine Tintenmenge, die der Tintenmenge
entspricht, die diskontinuierlich von der Tintenkammer 412 der Schaumkammer 411 zugeführt worden
ist, sich noch im porösen
Körper 420 befindet,
obwohl die Tinte aus der Tintenkammer 412 entleert worden
ist. Ab dem Zeitpunkt, an dem die in der Tintenkammer 412 befindliche
Tinte von dem porösen
Körper 420 aufgenommen
worden ist kann eine vorbestimmte Tintenmenge Δw dem Aufzeichnungskopf noch
zugeführt werden,
bis das Drucken nicht weiter fortgeführt werden kann. Um dieses
Merkmal der Erfindung positiv zu nutzen, ist das Volumenverhältnis zwischen
der Schaumkammer 411 und der Tintenkammer 412 derart
eingestellt, daß die
in der Schaumkammer 411 befindliche Tintenmenge das 1-
bis 3-fache der in der Tintenkammer 412 befindlichen Tintemenge
ausmacht. Ist die Tinte bis auf ein vorbestimmtes Niveau w3 verbraucht,
wird dem Druckkopf keine weitere Tinte mehr von dem porösen Körper 420 zugeführt, so
daß kein
weiteres Drucken stattfindet.
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Eine bevorzugte in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zu benutzende Tintenpatrone wird nun hierin detailliert beschrieben.
Die Flüssigkeitsabsorptionsrate
des porösen
Kör pers 420 beträgt 80%,
mit anderen Worten kann der poröse
Körper
beispielsweise eine Tintenmenge aufnehmen, die 80% seines Volumens
entspricht. Ist das Volumenverhältnis
zwischen der Schaumkammer 411 und der Tintenkammer 412 auf
2 : 1 eingestellt, werden etwa 20% der Gesamtmenge der in den Tintenbehälter eingebrachten
Tinte in einer Anfangsstufe aus der Schaumkammer 411 (W1
von 5) verbraucht, etwa
40% der Gesamtmenge der in den Tintenbehälter eingebrachten Tinte wird
in dem porösen
Körper 420 gehalten und
etwa 40% der Gesamtmenge der in den Tintenbehälter eingebrachten Tinte wird
in der Tintenkammer 412 gehalten und allmählich von
der Schaumkammer 411 zum Verbrauch absorbiert. Ist die
in der Tintenkammer 412 befindliche Tinte aufgebraucht (W2
in 5), verbleiben noch
40% der eingebrachten Gesamtmenge in der Schaumkammer 411.
Danach wird eine Tintenmenge, die 30% der Gesamtmenge der in den
Tintenbehälter
eingebrachten Tinte während
des Druckens verbraucht, so daß etwa
10% der Gesamtmenge der ursprünglich
in den Tintenbehälter
eingebrachten Tinte schließlich
in der Schaumkammer 411 verbleibt nachdem das Drucken nicht weiter
durchgeführt
werden kann. In dieser Ausführungsform
wird der poröse
Körper
anfänglich
mit etwa dem 3/2-fachen der anfänglich
in die Tintenkammer 412 eingebrachten Tintemenge befüllt.
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Ist der Behälterhauptkörper 1 aus einem im wesentlichen
transparenten oder durchsichtigen Material gebildet, können bei
einer Zufuhr von Tinten in drei Farben aus einer einzelnen Patrone
Schwankungen der Tintenniveaus in den Tintenkammern, die auf einen
ungleichmäßigen Tintenverbrauch
zurückzuführen sind,
durch visuelle Prüfung
festgestellt werden, was wiederum den Verbraucher davon befreit, sich
unnötigerweise über die
in den jeweiligen Tintenkammern verbleibenden Tintenmengen und das möglicherweise
Versiegen von Tinte einer bestimmten Farbe zu beunruhigen. Da es
zu dem Zeitpunkt des Wegwerfens der benutzten Patrone unwahrscheinlich
ist, daß Tinte
in flüssiger
Form in irgendeiner Tintenkammer verbleibt sondern diese von den entsprechenden
porösen
Körpern
absorbiert ist, kann ein Auslaufen der Tinten aus der Patrone verhindert
werden. Dies kann sichergestellt werden, wenn der Benutzer durch
eine Anweisung darauf hingewiesen wird, die benutzte Patrone durch
eine neue zu ersetzen, sobald die gesamte Tinte in jeder Tintenkammer
dem dazugehörigen
porösen
Körper
zugeführt
worden ist. Dies trägt
zu einem in Bezug auf die Umwelt sicheren Produkt bei. Da darüber hinaus
die Abwesenheit von Tinte in einer Tintenkammer 412 einen
bevorstehenden Aufbrauchzustand der Tinte innerhalb der gesamten
Patrone anzeigt, kann die Tinte einfach nachgefüllt werden, indem eine neue
Patrone bereitgestellt wird, um zu Verhindern, daß die Tinte
ausgeht.
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Es wird nun Bezug auf 6 genommen, die ein Beispiel
eines Abdichtungselements 630 zum Abdichten der Tintenzuführnadel
zeigt, die gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist. Elemente, die den Elementen der ersten
Ausführungsform
entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Dieses
Abdichtungselement ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen
selbstausrichtenden Ring umfaßt,
der aus einem weichen Harzmaterial hergestellt ist und eine ringähnliche,
die Nadel umgebende Dichtung 60, eine ringähnliche, die Öffnung umgebende
Dichtung 61 und einen dünnwandigen
konischen Verbindungsring 62 aufweist, der die die Nadel
umgebende Dichtung 60 mit der die Öffnung umgebenden Dichtung 61 derart
verbindet, daß beide
Dichtungen 60 und 61 miteinander integriert sind.
Die die Nadel umgebende Dichtung 60 weist einen runden
Querschnitt auf, dessen innerer Durchmesser geringfügig kleiner
ist als der äußere Durchmesser
der Tintenzuführnadel 50.
Die die Öffnung
umgebende Dichtung 61 weist einen ringförmigen Bereich auf, dessen äußerer Durchmesser
geringfügig
größer ist
als der innere Durchmesser der Tintenzuführöffnung 13. Die die Öffnung umgebende Dichtung 61 ist
auf der Seite des Abdichtungselements 630 angeordnet, auf
der die Tintenzuführnadel eingeführt wird.
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Eine bewegliche Buchse 64 ist
an der äußeren Umfangsfläche der
die Nadel umgebenden Dichtung 60 derart befestigt, daß eine Ausdehnung
des äußeren Durchmessers
der Dichtung 60 verhindert wird. Die bewegliche Buchse 64 weist
einen L-förmigen Querschnitt
in radialer Richtung und einen Durchmesser auf, der geringer ist
als der innere Durchmesser des innersten Abschnitts der Tintenzuführöffnung 13.
Eine feste Buchse 65 ist innerhalb der die Öffnung umgebenden
Dichtung 61 angeordnet. Die feste Buchse 65 weist
einen L-förmigen Querschnitt
auf und dient als Führung
zum Einsetzen der Tintenzuführnadel 50.
Die feste Buchse 65 ist derart angebracht, daß die bewegliche
Buchse 64 in Gleitkontakt mit dem innersten abgestuften
Abschnitt 13a der Zuführöffnung 13 gelangen
kann, so daß die die Öffnung umgebende
Dichtung 61 in die Tintenzuführöffnung 13 eingesetzt
werden kann und gleichzeitig gesichert ist, daß die feste Buchse 65 nicht
in Kontakt mit der die Nadel umgebenden Dichtung 60 kommt.
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Des weiteren sind radial ausgerichtete
lineare Vorsprünge 66 auf
der Oberfläche
der beweglichen Buchse 64 ausgebildet, die in Gleitkontakt
mit dem innersten abgestuften Abschnitt 13a der Tintenzuführöffnung 13 gehalten
werden. Eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 67 ist zwischen
den linearn Vorsprüngen 66 derart
ausgebildet, daß,
wenn die Tinte in das Innere der Patrone eingespritzt wird, die auf
einen Unterdruck evakuiert ist, die Luft innerhalb des Abdichtungselements
nach Außen
außerhalb des
selbstausrichtenden Rings durch Löcher 67 zwischen den
linearen Vorsprüngen 66 gelangen
kann.
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Wenn eine Tintenzuführnadel 50,
die mit einer Tintenzuführöffnung 13 ausgerichtet
ist, in die Patrone eindringt, durchsticht die Tintenzuführnadel 50 den
Film 46, der die Tintenzuführöffnung 13 abdichtet,
und gelangt durch den Film 46 in das Durchgangsloch, wobei
sie in innigem Kontakt mit der beweglichen Buchse 64 gehalten
wird. Die Tintenzuführnadel 50 ist
derart angeordnet, daß deren
sich verjüngender
Abschnitt 51 sich entlang des innersten Abschnitts der
die Nadel umgebenden Dichtung 60 bewegen kann. Zusätzlich kann
der dünnwandige
konische Verbindungsring 62 deformiert werden, was eine
Versetzung der die Nadel umgebenden Dichtung 60 und der
beweglichen Buchse 64 in radialer Richtung erlaubt, so
daß der äußere Umfang
der Tintenzuführnadel 50 abgedichtet
ist, ohne daß die
die Nadel umgebende Dichtung 60 selbst übermäßig deformiert wird. Die die
Nadel umgebende Dichtung 60 und die Buchse 64 übernehmen
so eine selbstausrichtende Funktion.
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Es wird nun Bezug auf 7 genommen, die ein Abdichtungselement 730 zur
Abdichtung der Tintenzuführnadel 50 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Elemente, die denen der vorigen Ausführungsformen
entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Das Abdichtungselement 730 umfaßt eine
erste ringförmige
Dichtung 70, eine zweite ringförmige Dichtung 71 und
eine Buchse 72. Die Dichtung 70 weist einen ringförmigen Querschnitt
auf und ist ein elastisches Element, das an dem innersten abgestuften
Abschnitt 13a der Tintenzuführöffnung 13 anliegt.
Die Dichtung 71 weist einen ringförmigen Querschnitt auf und
ist ein elastisches Element, das sich auf der dem Film 46 zugewandten
Seite der Dichtung 70 befindet. Die Buchse 72 ist
vorgesehen, um diese zwei Dichtungen 70 und 71 an
der Tintenzuführöffnung 13 zu
befestigen, wobei die Dichtungen 70 und 71 in
elastischem Kontakt miteinander gehalten werden. Der innere Durchmesser
jeder der zwei Dichtungen 70 und 71 ist derart
gewählt,
daß er
geringfügig
kleiner ist als der äußere Durchmesser
der Tintenzuführnadel 50,
und der äußere Durchmesser
jeder Dichtung 70 und 71 ist derart gewählt, daß er geringfügig größer als
der innere Durchmesser der Tintenzuführöffnung 13 ist.
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Wird die Patrone in Gebrauchsposition
gedrückt,
wobei die Tintenzuführöffnung 13 der
Patrone mit der Tintenzuführnadel 50 ausgerichtet
ist, durchstößt die Zuführnadel 50 den
Film 46 und bewegt sich durch die zweite Dichtung 71 und
die erste Dichtung 70. Obwohl ein Teil des Films 46 in
die Tintenzuführöffnung 13 eintritt
während
sie von der Tintenzuführnadel 50 in
diesem Moment vorgespannt wird, blockiert die zweite Dichtung 71 an
der unteren Seite der ersten Dichtung 70 eine Aufwärtsbewegung
des Films 46. Hierdurch kann die erste Dichtung 70 die Peripherie
der Tintenzuführnadel 50 zuverlässig abdichten.
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Eine nutzvolle Tintenpatrone für einen
Tintenstrahldrucker, welcher in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zu benutzen ist, umfasst: einen Hauptkörper, der derart geformt ist,
daß eine
Tintenkammer zur Aufnahme von flüssiger
Tinte und eine Schaumkammer, die in Fluidverbindung mit der Tintenkammer
durch ein Verbindungsloch gehalten ist, festgelegt werden; einer
in einer Wand der Schaumkammer ausgebildeten Tintenzuführöffnung; und
einem porösen
Körper
zur Absorption von Tinte, der derart in der Schaumkammer untergebracht
ist, daß die
Kompression des porösen
Körpers
in wenigstens einem Bereich, der der Tintenzuführöffnung zugewandt ist, höher ist
als die Kompression in einem Bereich, der nicht der Tintenzuführöffnung zugewandt
ist; wobei die Tintenpatrone Tinte von der Tintenkammer über den
porösen
Körper
und die Tintenzuführöffnung zuführt.
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Das Verfahren kann z. B. in einer
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zur Ausgabe von Tinte auf einem
Aufzeichnungsmedium benutzt werden, umfassend: einen Aufzeichnungskopf
zum Ausstoß von
Tinte; und einer Tintenpatrone, die lösbar auf dem Aufzeichnungskopf
der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung anbringbar ist, um diesem Tinte
zuzuführen,
umfassend: einen Hauptkörper,
der derart geformt ist, daß ei ne
Tintenkammer zur Aufnahme von flüssiger
Tinte und eine Schaumkammer, die in Fluidverbindung mit der Tintenkammer
durch ein Verbindungsloch gehalten ist, festgelegt werden; eine
in einer Wand der Schaumkammer ausgebildete Tintenzuführöffnung;
und einem porösen
Körper
zur Absorption von Tinte, der derart in der Schaumkammer untergebracht
ist, daß die
Kompression des porösen
Körpers
in wenigstens einem Bereich, der der Tintenzuführöffnung zugewandt ist, höher ist
als die Kompression in einem Bereich, der nicht der Tintenzuführöffnung zugewandt
ist, das Verhältnis
zwischen der ursprünglich
in die Tintenkammer eingebrachte Tintenmenge und der von dem porösen Körper absorbierten
Tintenmenge im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 3 liegt; wobei die Tintenpatrone
Tinte von der Tintenkammer über
den porösen
Körper
und die Tintenzuführöffnung zuführt.
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Das Verfahren ist weiterhin nutzvoll
in einem System zum Zuführen
von Tinte zu einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und Ausgeben
von Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium, wobei das System umfasst:
einen Aufzeichnungskopf zum Ausstoß von Tinte; und eine Tintenpatrone,
die lösbar
auf dem Aufzeichnungskopf der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
anbringbar ist, um diesem Tinte zuzuführen, umfassend: einen Hauptkörper, der
derart geformt ist, daß eine
Tintenkammer zur Aufnahme von flüssiger
Tinte und eine Schaumkammer, die in Fluidverbindung mit der Tintenkammer
durch ein Verbindungsloch gehalten ist, festgelegt werden; eine
in einer Wand der Schaumkammer ausgebildete Tintenzuführöffnung;
und einem porösen
Körper
zur Absorption von Tinte, der derart in der Schaumkammer untergebracht
ist, daß die
Kompression des porösen Körpers in
wenigstens einem Bereich, der der Tintenzuführöffnung zugewandt ist, höher ist
als die Kompression in einem Bereich, der nicht der Tintenzuführöffnung zugewandt
ist, das Verhältnis
zwischen der ursprünglich
in die Tintenkammer eingebrachte Tintenmenge und der von dem porösen Körper absorbierten
Tintenmenge im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 3 liegt; wobei die Tintenpatrone
Tinte von der Tintenkammer über
den porösen
Körper
und die Tintenzuführöffnung zuführt.
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Es ist ersichtlich, daß die oben
genannten Aspekte sowie die in der vorhergehenden Beschreibung aufgezeigten
Aspekten effizient verwirklicht sind, wobei, da gewisse Änderungen
bei der Durchführung
des oben beschriebenen Verfahrens möglich sind, ohne daß von dem
Umfang der Erfindung abgewichen wird, der Gesamtinhalt der obigen
Beschreibung und der beigefügten
Zeichnungen als Erläuterung
gelten und nicht in einem beschränkenden
Sinne ausgelegt werden soll.