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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenpatrone für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, welche eine solche
Tintenpatrone umfasst.
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Eine
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wie ein Tintenstrahldrucker
umfasst einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der von einem Schlitten
getragen wird und in dem Druck auf eine Druckerzeugungskammer ausgeübt wird.
Diese Kammer wird in Fluidverbindung mit einem herkömmlichen
Tintenbehälter
auf einer Seite der Kammer und einer Düsenöffnung auf einer anderen Seite
gehalten. Tintentropfen werden von der Düsenöffnung bei Erzeugung von Druck
in der Kammer ausgestoßen.
Eine Tintenpatrone, die entweder nur den herkömmlichen Tintenbehälter oder
den herkömmlichen
Tintenbehälter
sowie eine Mehrzahl von Kammern und Düsenöffnungen umfasst, kann zur
Versorgung des Aufzeichnungskopfes mit Tinte auf dem Schlitten befördert werden. Diese
Tintenpatrone ist so aufgebaut, dass Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium
auf Grund von Druckdaten ausgestoßen werden, während der Schlitten
hin- und herbewegt wird.
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Da
die Düsenöffnung des
Aufzeichnungskopfes an einer Position tiefer als der Tintenspiegel
in der Tintenpatrone angeordnet ist, wirkt der Flüssigkeitsdruck
der Tinte auf die Düsenöffnung.
Ein poröses
Material wird allgemein in der Tintenpatrone vorhanden sein, so
dass die Oberflächenspannung,
die vom porösen
Material verursacht wird, es zulässt, den
Druck innerhalb der Tintenpatrone etwas geringer zu halten als den
Druck an der Düsenöffnung,
um zu verhindern, dass Tinte aus der Düsenöffnung heraussickert.
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Da
die Tinte sich während
der Druckvorgänge
fortschreitend verbraucht und eine kleinere Menge an Tinte im porösen Material
aufgesaugt bleibt, wird die Oberflächenspannung, die durch das
poröse Material
verursacht wird, größer und
macht es somit schwierig, den Aufzeichnungskopf mit Tinte zu versorgen.
Daher wird nicht die gesamte Tinte, die in der Patrone enthalten
ist, verbraucht werden können.
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Auch
wird die in der Tintenpatrone aufbewahrte Tintenmenge aufgrund des
porösen
Materials, das sich in der Tintenpatrone befindet, um das tatsächliche
Volumen des porösen
Materials geringer sein als das Volumen der Tintenpatrone. Um diese verringerte
Tintenmenge in einer Patrone, die poröses Material einsetzt, auszugleichen,
ist eine größere Tintenpatrone
erforderlich, als dies ohne den Einsatz von porösem Material zur Aufnahme der
Tinte der Fall wäre,
um die gleiche Tintenmenge zu beinhalten.
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Um
das oben erwähnte
Problem zu lösen, wurde
eine Tintenpatrone für
einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorgeschlagen, zum Beispiel
wie im US Patent Nr. 4,677,447 (basierend auf JP-A-62 231759). Dieses
Patent zeigt einen Tintenbehälter, der
durch eine Wand in zwei Kammern getrennt ist, in der sich in einem
unteren Abschnitt ein Durchgangsloch befindet. Die Tinte wird dem
Aufzeichnungskopf von der ersten Kammer aus zugeführt. Ein
Schirmrückschlagventil
ist in dem Durchgangsloch bewegbar angeordnet. Wenn der Tintendruck
auf den Tintenkopf durch Ausstoß von
Tinte aus der Kammer abnimmt, wird das Schirmrückschlagventil geöffnet, um die
Tinte von der ersten Kammer in die zweite Kammer zu leiten, wo sie
dann dem Aufzeichnungskopf vom zweiten Kammerhohlraum aus zugeführt wird.
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Gemäß der oben
erwähnten
Tintenpatrone braucht kein poröses
Material in die Patrone eingebracht werden, so dass im Wesentlichen
eine größere Menge
an Tinte in der Tintenpatrone gespeichert werden kann. Der Einsatz
des Schirmrückschlagventils
wirft jedoch ein anderes Problem auf, da sein Versatzweg zu groß ist, um
die dem Aufzeichnungskopf zuzuführende
Tintenmenge genau anzupassen. In der Folge werden Schwankungen in
der zugeführten Tintenmenge
verursacht und die Druckqualität
nimmt ab.
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Da
die Tinte in der ersten Kammer vollständig vom Aufzeichnungskopf
abgesperrt ist, wenn das Schirmrückschlagventil
geschlossen ist, könnte
zusätzlich,
wenn eine Veränderung
in den Umweltbedingungen oder der Umgebungstemperatur das Volumen
der Tinte in der zweiten Kammer um auch nur so wenig wie zwei bis
fünf Prozent
anwachsen lässt, der
Druck in der ersten Kammer steigen und die Dichtung an einer Verbindungsöffnung,
welche die Tintenpatrone mit dem Aufzeichnungskopf verbindet, brechen.
Die Tinte könnte
durch die zerbrochene Dichtung durchsickern. Wenn die Patrone auf
den Aufzeichnungskopf aufgesetzt wird, wirkt dieser erhöhte Druck
des Weiteren auf den Aufzeichnungskopf, wobei der Unterdruck zwischen
dem Aufzeichnungskopf und dem Tintenbehälter nicht beibehalten werden
kann, wodurch wiederum Tinte aus dem Aufzeichnungskopf sickern könnte.
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Des
Weiteren wird das Schirmrückschlagventil
in einem geschlossenen Zustand mit einem Druckunterschied von ungefähr 50 mmAq
gehalten, um eine stabile Tintenzufuhr zum Aufzeichnungskopf sicherzustellen.
Da diese Ventilschließkraft
gering ist, kann sich jedoch das Schirmrückschlagventil auf Grund einer
Schwingbewegung der Tinte im Tintentank wiederum auf Grund der Bewegung
des Schlittens, die zu vorübergehenden
Druckunterschieden auf das Ventil durch diese Bewegung führt, öffnen. Folglich
kann gleichmäßig sicheres
Drucken nicht gewährleistet
werden.
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Wenn
zusätzlich
Luft in einen Aufzeichnungskopf eindringt, während dieser mit Tinte versorgt
wird, kann der Druck für
den Ausstoß von
Tintentropfen durch die Luftblase, die innerhalb eines Tintendurchgangs
des Aufzeichnungskopfes auftritt, absorbiert werden. Daher kann
es zu mangelhaften Druckergebnissen kommen, wenn die Tintenpatrone zur
Neige geht. Dieses Problem kann auch auftreten, wenn eine Tintenpatrone
vom Aufzeichnungskopf abgenommen wird, wenn die Tinte nicht erschöpft ist.
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Dementsprechend
ist es wünschenswert, eine
Tintenpatrone bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Aufzeichnungskopf
verlässlich
mit Tinte zu versorgen, wenn ein geringer Druckunterschied zwischen
dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone auftritt, während ein
Unterdruck zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone,
der geeignet für
das Drucken ist, aufrecht erhalten wird, ohne durch eine beliebige
Schwingbewegung der in der Patrone enthaltenen Tinte auf Grund der
Bewegung des Schlittens, auf dem der Aufzeichnungskopf angebracht
ist, beeinflusst zu werden, und die auch in der Lage ist, Tinte
am Aussickern aus einem Tintenversorgungsanschluß der Patrone, die zum Aufzeichnungskopf
führt,
oder am Aussickern aus dem Aufzeichnungskopf auf Grund von Temperaturänderungen
oder anderen atmosphärischen
Veränderungen zu
hindern.
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Zusätzlich ist
es wünschenswert,
eine Tintenpatrone bereitzustellen, die verhindern kann, dass Luft
in den Aufzeichnungskopf zu dem Zeitpunkt eingesaugt wird, zu dem
die Tinte in der Tintenpatrone zur Neige geht oder wenn die Tintenpatrone
entfernt wird, bevor die gesamte Tinte erschöpft ist.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt die obigen Probleme zu umgehen.
Die Aufgabe wird durch die Tintenpatrone für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
und durch das Verfahren gelöst,
wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sind aus den
abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Die
Ansprüche
sollen als ein erster nicht-beschränkender Versuch verstanden
werden, die Erfindung im Allgemeinen zu definieren.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Tintenpatrone und
insbesondere eine Tintenpatrone, welche geeignet ist, auf einem
Schlitten zum Tragen eines tintenstrahlartigen Aufzeichnungskopfes
befestigt zu werden.
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Allgemein
gesprochen ist, in Übereinstimmung
mit der Erfindung, ein Tintenbehälter
mit einem Tintenversorgungsanschluß, welcher in einer seiner Wände gebildet
ist, durch einen Membranventilsitz in zwei Bereiche unterteilt,
wobei der Membranventilsitz aus einer elastischen dünnen Membran
hergestellt und mit einem Durchgangsloch in einem zentralen Bereich
davon versehen ist. Die Membran bildet eine Tintenkammer in dem
Bereich des Tintenbehälters, welcher
nicht an den Tintenversorgungsanschluß angrenzt, und eine Tintenversorgungskammer
in dem Bereich des Tintenbehälters,
welcher an den Tintenversorgungsanschluß angrenzt. Ein Ventilkörper ist an
einer Position gegenüber
dem Durchgangsloch angeordnet, so daß der Membranventilsitz derart
gedrückt
wird, daß der
Ventilkörper
aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer und der Tintenversorgungskammer
daran angrenzt, wodurch wahlweise das Durchgangsloch abgedichtet
wird.
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Der
Membranventilsitz nimmt einen Druckunterschied über einen weiten Bereich davon
auf, um einen Durchgang von der Tintenkammer zu der Tintenversorgungskammer
in Antwort auf den Verbrauch einer kleinen Tintenmenge von der Tintenversorgungskammer
zu öffnen.
Daher kann die Tinte zu einem Aufzeichnungskopf ausgestossen werden, ohne
daß dies
in übermäßigem negativen
Druck resultiert, welcher auf den Aufzeichnungskopf ausgeübt wird.
Falls außerdem
der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer aufgrund eines Temperaturanstiegs,
anderer Umgebungsfaktoren oder dergleichen ansteigt, reagiert der
Membranventilsitz auf diesen erhöhten
Druck in der Tintenversorgungskammer und gibt eine größere Tintenmenge
von der Tintenversorgungskammer zu der Tintenkammer ab, wodurch
verhindert wird, daß Tinte
aus dem Aufzeichnungskopf leckt. Weiterhin wird der Membranventilsitz
in engem Kontakt mit dem Ventilkörper durch
seine eigene Elastizität
gehalten, um in zuverlässiger
Weise zu vermeiden, daß sich
das Ventilglied aufgrund der Bewegung des Schlittens auf- und abbewegt
oder vibriert. Der Tintenbehälter
kann die Gestalt einer in abnehmbarer Weise an dem Aufzeichnungskopf
angebrachten Tintenpatrone aufweisen.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Tintenpatrone zum abnehmbaren Anbringen
an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend
einen Behälter zum
Versorgen der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit Tinte, wobei
der Behälter
eine Mehrzahl von Außenwänden und
eine einen vertikal beweglichen Ventilkörper bereitstellende Ventilanordnungs-Wand
aufweist, welche einen Kontaktbereich bereitstellt, wobei der Behälter weiterhin
einen Tintenversorgungsanschluß aufweist,
durch welchen Tinte zu der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung strömt; einen
elastisch deformierbaren Ventilsitz mit einem einen Umfang aufweisenden
Durchgangsloch, wobei der Ventilsitz relativ zu der Ventilanordnungs-Wand
angebracht ist; und ein Vorspannglied zum Ausüben einer vorbestimmten Kraft über den Ventilkörper auf
den Ventilsitz, so daß der
Umfang des Durchgangsloches gegen den Kontaktbereich gedrückt und
das Durchgangsloch von dem Kontaktbereich blockiert ist.
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Dementsprechend
ist es ein Aspekt dieser Erfindung, eine verbesserte Tintenpatrone
bereitzustellen, welche in der Lage ist, in zuverlässiger Weise Tinte
zu einem Aufzeichnungskopf zuzuführen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Tintenpatrone bereitzustellen,
welche in der Lage ist, den auf den Aufzeichnungskopf ausgeübten Druck zu
regulieren.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Tintenpatrone bereitzustellen,
welche in der Lage ist, den auf den Aufzeichnungskopf ausgeübten Druck zu
regulieren und Tinte vom Aussickern abzuhalten, selbst wenn Temperaturänderungen
oder andere Umgebungsänderungen
eine Druckänderung
in der Patrone verursachen.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine verbesserte Tintenpatrone
bereitzustellen, welche verhindert, daß Luft in den Aufzeichnungskopf
gezogen wird, falls die Tinte in der Patrone aufgebraucht ist, oder
falls die Tintenpatrone entfernt wird bevor die gesamte Tinte aufgebraucht
ist.
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Weitere
Aspekte und Vorteile der Erfindung sind teils offensichtlich und
teils aus der Beschreibung und den Zeichnungen erkennbar.
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Zusätzlich umfasst
die Erfindung dementsprechend die Merkmale des Zusammenbaus, die Kombinationen
von Elementen und die Anordnungen von Teilen, die in den hierin
im Folgenden vorgestellten Zusammenbauten veranschaulicht werden.
Der Umfang der Erfindung wird in den Ansprüchen angegeben.
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Für ein umfassenderes
Verständnis
der Erfindung wird Bezug auf die folgende Beschreibung zusammen
mit den begleitenden Zeichnungen genommen, von denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer Tintenbehälterpatrone ist, die in Übereinstimmung
mit einer ersten Ausführungsform
der Erfindung gebildet ist;
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2A und 2B Querschnittsansichten eines
Teils der Tintenbehälterpatrone
aus 1 sind, die zeigen, wie der Membranventilsitz
und der Ventilkörper
arbeiten, wenn die Tintenpatrone auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzt
wird;
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2C eine
Querschnittsansicht der Tintenbehälterpatrone aus 1 ist,
die den Ventilkörper zeigt,
wenn der Tintenpatrone Tinte zugeführt wird;
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3 ein
Graph ist, der den Zusammenhang zwischen einer austretenden Tintenmenge
und dem Fluiddruckventil der Tintenpatrone aus 1 darstellt;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre
Umgebung zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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6A und 6B Querschnittsansichten eines
Teils der Tintenbehälterpatrone
der Tintenbehälterpatrone
aus 5 sind, die zeigen, wie der Membranventilsitz
und der Ventilkörper
arbeiten, wenn die Tintenpatrone auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzt
wird;
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6C ebenfalls
eine Querschnittsansicht der Tintenbehälterpatrone aus 5 ist,
die den Ventilkörper
zeigt, wenn der Tintenpatrone Tinte zugeführt wird;
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7 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit
einer vierten Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung
zeigt;
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8 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist, in Übereinstimmung
mit einem Vergleichsbeispiel, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer
und ihre Umgebung zeigt;
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9 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit
einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung
zeigt;
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10 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit
einem weiteren Vergleichsbeispiel, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer
und ihre Umgebung zeigt;
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11 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Tintenversorgungsanschluß einer
vergleichbaren Tintenpatrone zeigt, in Übereinstimmung mit einem weiteren
Vergleichsbeispiel; und
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12A und 12B Querschnittsansichten
sind, die einen Tintenversorgungsanschluß einer Tintenpatrone zeigen,
die nach einem weiteren Vergleichsbeispiel aufgebaut ist, wobei 12A den Tintenversorgungsanschluß im nicht
auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzten Zustand zeigt und 12B den Tintenversorgungsanschluß im auf
einen Aufzeichnungskopf aufgesetzten Zustand zeigt;
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13 eine
schematische Ansicht ist, die ein Tintenversorgungssystem zeigt,
das ein wesentlicher Teil der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
nach den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist.
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13 ist
eine schematische Ansicht, die ein Tintenversorgungssystem einer
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, auf welches die vorliegende
Erfindung angewendet werden kann.
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Eine
Druckkopfeinheit 101 vom Tintenstrahltyp wird mit einem
Tintenbehälter 103 durch
ein Verbindungselement 102 verbunden. Die Tinte wird vom Tintenbehälter 103 zur
Druckkopfeinheit 101 durch eine hohle Nadel 102a und
einen Tintenversorgungsdurchgang 102b des Verbindungselements 102 zugeführt, so
dass die Druckkopfeinheit 101 Tintentropfen gemäß Drucksignalen
freisetzt.
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Die
Vorrichtung, die in 13 gezeigt wird, umfasst auch
ein Kappenelement 104, das in einem druckfernen Bereich
angeordnet ist, wobei das Kappenelement gegen die Düsenplatte
der Druckkopfeinheit 101 mittels eines Antriebsmechanismus (nicht
gezeigt) stößt, um die
Düsenöffnungen
am Austrocknen zu hindern. Das Kappenelement 104 wird durch
ein Rohr 108 mit einer Saugpumpe 105 verbunden,
die durch eine Steuereinrichtung 106 betrieben wird, um
Tinte von der Druckkopfeinheit 101 durch das Kappenelement 104 abzusaugen.
Die Vorrichtung, die in 13 gezeigt
wird, ist auch mit einem Ausflussbehälter 107 ausgestattet,
der durch ein Rohr 109 mit einer Auslassöffnung der
Saugpumpe 105 verbunden ist.
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Der
Aufzeichnungskopf kann von beliebigem Aufbau sein, wie in den Europäischen Patentveröffentlichungen
Nr. 581 531, 609 863, 584 823 und so weiter, beschrieben.
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Mit
Bezug zu 1 ist eine erste Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, wobei ein Behälter gebildet ist, der einen
Tintenpatronenkörper
bereitstellt, im Allgemeinen mit der Bezugszahl 1 gekennzeichnet,
der mit einer ersten Wand 1a ausgebildet ist, in der ein
Tintenversorgungsanschluß 2 ausgebildet
ist, in welche eine Tintenversorgungsnadel eines Aufzeichnungskopf
(nicht gezeigt) eingeschoben werden kann. Der Raum im Behälter 1 ist
in eine Tintenkammer 4 und in eine Tintenversorgungskammer 5 durch
einen Membranventilsitz 3, der hierin später beschrieben
wird, aufgeteilt. Der Membranventilsitz 3 ist aus einer
elastischen Membran wie einer Gummimembran, einer polymeren Elastomermembran
oder Ähnlichem
hergestellt, die tintenfest und mit einem Membrandurchgangsloch 6 in
einem mittigen Abschnitt derselben ausge bildet ist. Der Membranventilsitz 3 wird
auf einem Absatz 7, der in einem unteren Abschnitt des
Behälters 1 ausgebildet ist,
angeordnet. Der Membranventilsitz 3 wird in einem gedehnten
Zustand durch einen Ventilbauteil 9 gehalten, welcher mit
der Peripherie des Membranventilsitzes 3 in Eingriff steht
und diesen gegen den Absatz 7 hält.
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Ein
Ventilkörper 8 wird
vertikal bewegbar in ein Ventildurchgangsloch 10 eingeschoben,
das durch das Ventilbauteil 9 hindurch ausgebildet ist. Der
Ventilkörper 8 weist
eine Breite, welche die Ausbildung eines Spalts zwischen dem Ventilbauteil 9 und
dem Ventilkörper 8 sicherstellt,
durch den Tinte fließt,
und eine Länge
auf, die etwas größer als
die Dicke des Ventilbauteils 9 ist. In einem normalen Zustand,
wenn die Patrone 1 nicht mit einem Aufzeichnungskopf verbunden
ist, der sich in einem Druckvorgang befindet, hat der Ventilkörper 8 sein
unteres Ende in elastischem Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 durch
ein Ventilkörperhalteelement 11,
um so das Membrandurchgangsloch 6 des Membranventilsitzes 3 zu
schließen.
Das untere Ende des Ventilkörpers 8 ist
mit einer gekrümmten
Peripherie ausgebildet, um eine bessere Abdichtung mit dem Membranventilsitz 3 auszubilden.
Das Ventilbauteil 9 wird mit einem Tintendurchgang 15 in
seiner Oberfläche
ausgebildet, die von dem Tintenversorgungsanschluß 2 wegweist
und mit dem Ventil durch das Loch 10 in Verbindung steht,
um Tinte dorthin zu leiten.
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Das
Ventilkörperhalteelement 11 ist
auf der Oberfläche
des Ventilbauteils 9 auf der dem Membranventilsitz 3 gegenüberliegenden
Seite des Ventilbauteils 9 in gedehntem Zustand angeordnet
und an seiner Peripherie an der Oberfläche des Ventilbauteils befestigt,
um den Ventil körper 8 in
elastischem Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 zu halten,
als auch den Ventilkörper 8 daran
zu hindern, sich unter eine vorbestimmte Position abzusenken. Das
Ventilkörperhalteelement 11 wird
aus einem ähnlichen
Material wie der Membranventilsitz 3 hergestellt und ist mit
einem Halteelementdurchgangsloch 12 darin ausgebildet,
das einen Tintendurchlass 15 bildet. Das Ventilkörperhalteelement 11 hält auch
einen oberen Abschnitt 8a des Ventilkörpers 8, der zum Halteelement
durch das Loch 12 benachbart, aber beabstandet ist. In
dieser Ausführungsform
ist das obere Ende des Ventilkörpers 8 mit
einer ringförmigen
Umfangsnut 8b zur Aufnahme der Peripherie einer Befestigungsöffnung 11a im
Ventilkörperhalteelement 11 und
mit einem Kopf 8a ausgebildet, der sowohl so geformt ist,
dass er durch die Befestigungsöffnung 11a mittels
elastischer Verformung derselben auf Grund seiner abgerundeten oberen
Spitze hindurchgezwungen werden kann, als auch um den Ventilkörper auf
der Ventilkörperhaltemembran
zurückzuhalten,
wenn er darauf befestigt wird.
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Vorzugsweise
werden der Membranventilsitz 3, das Ventilkörperhalteelement 11 und
der Ventilkörper 8 mit
dem Ventilbauteil 9 vor dem abschließenden Zusammenbau des Behälters 1 zusammengesetzt
und daran befestigt und in den Behälter 1 durch Anordnen
der gesamten Baugruppe auf Absatz 7 des Behälters 1 in
einem Schritt eingesetzt.
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Das
obere Ende des Behälters 1 wird
durch ein Deckelelement 13, das ein Atmosphären-Verbindungsloch 14 durch
das Deckelelement hindurch ausgebildet hat, abgeschlossen. Auf der
Seite des Deckelelements 13, welche dem Inneren der Tintenkammer 4 zugewandt
ist, ist das Deckelelement 13 mit einer Vertiefung 30,
die das Atmosphären-Verbindungsloch 14 umgibt,
einer Verbindungsöffnung 32, welche
in einem vorbestimmten Abstand von der Vertiefung 30 positioniert
ist, und einer engen Nut 31 ausgebildet, die einen Kapillarkanal
bildet, um die Vertiefung 30 und die Verbindungsöffnung 32 in
einer Fluidverbindung zu halten. Eine elastische Membran 33 wird über die
Vertiefung 30 und die Nut 31 in einem so losen
Zustand angeordnet, dass die elastische Membran 33 in einem
kleinen Abstand vom Verbindungsloch 14 entfernt gehalten
wird, wenn das Deckelelement 13 auf dem Behälter 1 angeordnet wird,
während
eine Wand des Kapillarkanals der Nut 31 durch die elastische
Membran 33 definiert wird.
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Wenn
der Behälter 1 positioniert
wird (zum Beispiel geneigt oder auf dem Kopf stehend), um die Tinte
in der Tintenkammer 4 in Kontakt mit dem Deckelelement 13 zu
bringen, nimmt in dieser Ausführungsform
die elastische Membran 33 den Druck der Tinte auf und wird
in Richtung des Deckelelements 13 bewegt. Die elastische
Membran 33 kommt dann in Kontakt mit einem Vorsprung 14a,
der durch die Vertiefung 30 um das Atmosphären-Verbindungsloch 14 festgelegt
ist, so dass das Atmosphären-Verbindungsloch 14 verschlossen
wird, um die Tinte am Austreten ebendort hindurch zu hindern.
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Wenn
der Tintenversorgungsanschluß 2 durch
eine Tintenversorgungsnadel des Aufzeichnungskopfes (nicht gezeigt),
der von einem Schlitten getragen wird, durchdrungen wird (der Tintenversorgungsanschluß ist normalerweise
durch einen tintenundurchlässigen
Verschluss (nicht gezeigt) abgedichtet, der durch die Nadel auf
herkömmliche
Weise durchstoßen
werden kann), wird die Tintenversorgungskammer 5 in Fluidverbindung über diese
Tintenversorgungsnadel mit dem Aufzeichnungskopf angeordnet. In
diesem Zustand wird die elastische Membran 33 des Deckelelements 13 in
einer hängenden
Position weg vom Deckelelement 13 gehalten, um so das Atmosphären-Verbindungsloch 14 auf Grund
der Schwerkraft oder eines anderen Druckunterschieds zu öffnen. Daher
steht die Tintenkammer 4 mit der Atmosphäre durch
das offene Atmosphären-Verbindungsloch 14,
die Vertiefung 30, die Nut 31 und die Verbindungsöffnung 32 in
Verbindung.
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Wie
in 2A, 2B und 2C gezeigt, fließt in der
Patrone, die auf diese weise aufgebaut ist, die Tinte in der Tintenversorgungskammer 5 durch
den Tintenversorgungsanschluß 2 in
den Aufzeichnungskopf, wobei der Druck in der Tintenversorgungskammer 5 graduell
abnimmt, wenn der Druckvorgang gestartet ist und der Aufzeichnungskopf
Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium oder Ähnliches ausstößt. Auf
Grund des verringerten Drucks innerhalb der Tintenversorgungskammer 5,
empfängt der
Membranventilsitz 3 Druck von der Tintenkammer 4 und
dehnt sich in Richtung des Tintenversorgungsanschlusses 2 aufgrund
seiner Elastizität
in der Form einer im Wesentlichen sphärischen Oberfläche mit
einem Radius R aus. Da sich der Ventilkörper 8 in Verbindung
mit dem Membranventilsitz 3 bewegt (2A), wird
zu diesem Zeitpunkt die Tinte, die sich in der Tintenkammer 4 befindet,
daran gehindert, in die Tintenversorgungskammer 5 zu fließen, was
wiederum verhindert, dass der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 übermäßig ansteigt,
während
auch verhindert wird, dass der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 übermäßig abfällt. Auf
diese Weise wird der Druck auf den Aufzeichnungskopf auf einem konstanten
Unterdruck in Bezug auf die Tintenkammer 4 gehalten.
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Wenn
dann mehr Tinte durch den Aufzeichnungskopf während des Druckvorgangs verbraucht wird,
wird der Membranventilsitz 3 weiter elastisch in Richtung
Tinten versorgungsanschluß 2 ausgedehnt. Der
Ventilkörper 8 wird
durch das Ventilkörperhalteelement 11 daran
gehindert, sich unter eine vorbestimmte Position abzusenken, so
dass der Ventilkörper 8 vom
Membranventilsitz 3 durch einen sehr engen Spalt 6a getrennt
ist (2B). In diesem Zustand fließt die Tinte in der Tintenkammer 4 durch
das Halteelementdurchgangsloch 12, Durchlass 15,
Ventildurchgangsloch 10 und den engen Spalt 6a,
der sich zwischen dem Ventilkörper 8 und
dem Membranventilsitz 3 bildet, und fließt durch
das Membrandurchgangsloch 6 in die Tintenversorgungskammer 5.
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Wenn
der Zufluss der Tinte den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 leicht
ansteigen lässt,
bewegt sich der Membranventilsitz 3 in Richtung Ventilkörper 8 auf
Grund seiner Elastizität zurück und berührt den
Ventilkörper 8 elastisch,
wobei der enge Spalt 6a und das Membrandurchgangsloch 6 durch
die untere Oberfläche
des Ventilkörpers 8 geschlossen
werden. Dies verhindert das Abfließen der Tinte von der Tintenkammer 4 in
die Tintenversorgungskammer 5. Daraus ergibt sich, dass
der Druck an dem Tintenversorgungsanschluß auf einem konstanten Niveau
unabhängig
von der Tintenmenge, die sich in der Tintenkammer 4 befindet,
gehalten wird.
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Jedes
Mal, wenn sich der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 auf
Grund des Tintenverbrauchs während
eines Druckvorgangs leicht verringert, dehnt sich der Membranventilsitz 3 leicht in
Richtung Tintenversorgungsanschluß 2 aus, um einen
Spalt zwischen dem Membranventilsitz 3 und dem Ventilkörper 8 zu
bilden, durch den Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenversorgungskammer 5 fließt. Auf
diese Weise wird der Membranventilsitz 3, der aus einer
elastischen Membran hergestellt ist, ausgehend vom Tintenverbrauch
während
des Druckens in Kontakt mit dem Ventilkörper 8 gebracht und von
diesem getrennt. Folglich ist es durch Einstellen der Elastizität des Membranventilsitzes 3 auf
eine geeignete vorbestimmte Größe möglich, den
Druckunterschied zwischen der Zeit, in der ein Tintenversorgungsvorgang
beginnt und endet, deutlich zu verringern, wie auch die gesamte
Tinte in der Tintenkammer 4 zum Aufzeichnungskopf abfließen zu lassen, so
dass keine Tinte verschwendet wird.
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Steigt
die Umgebungstemperatur, während nicht
gedruckt wird, so steigt der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 an.
Dieser Druckanstieg kann auch in den Veränderungen anderer Umweltfaktoren
begründet
sein. Als Reaktion auf diesen Druckanstieg bewegt sich der Membranventilsitz 3 in Richtung
Tintenkammer 4, die zur Atmosphäre hin offen ist. Dies hindert
den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 am Ansteigen,
wodurch ein geeigneter Unterdruck zwischen der Tintenkammer 4 und
dem Aufzeichnungskopf unabhängig
von einem Temperaturanstieg oder einem Druckanstieg beibehalten
wird. Es ist daher möglich,
die Tinte am ungewollten Austreten aus dem Aufzeichnungskopf auf Grund
eines Druckanstiegs zu hindern.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Membranventilsitz 3 durch eine Gummimembran mit
einer Dicke von 0,04 mm und einem wirksamen Durchmesser, d.h. einem
elastisch verformbaren Bereich, von 20 mm ausgebildet. Eine untere
Grenzposition des Ventilkörpers 8 ist
so bestimmt, dass der Radius R der sphärischen Oberfläche 26 mm
beträgt, unmittelbar
bevor die Tinte ausfließt,
d.h. in einem kritischen Zustand mit dem Ventilkörper 8. Nun wird auf 3 Bezug
genommen, welche ein Graph ist, der die Veränderung im Wert des Fluiddrucks
der Tintenpatrone gemäß der Erfindung
darstellt. Es ergibt sich aus 3, dass
auch, wenn eine große
Tintenmenge, zum Beispiel, fünf
Gramm Tinte pro Minute zugeführt
wird, der Anstieg im Wert des Fluiddrucks klein ist. Daher kann
die Tinte sanft zum Aufzeichnungskopf zugeführt werden, sogar wenn eine
große
Tintenmenge in dem Aufzeichnungskopf verbraucht wird, ohne dass übermäßiger Unterdruck
auf den Aufzeichnungskopf wirkt.
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Während der
Herstellung und während
des Tintenbefüllungsvorgangs
wird ein Unterdruck an die Tintenkammer 4 angelegt, um
die Luft aus der Patrone 1 zu entfernen. Da der Tintenversorgungsanschluß 2 durch
eine Befüllungsdichtung 16 verschlossen
ist, ergibt sich für
die Tintenkammer 4 anfänglich
ein niedrigerer Druck als für
die Tintenversorgungskammer 5. Daher bewegt sich, wie in 2C gezeigt,
der Ventilkörper 8 in
Richtung der Tintenkammer 4 gegen die elastische Kraft
des Ventilkörperhalteelements 11,
um einen Befüllspalt 12a zwischen
dem Membranventilsitz 3 und dem Ventilkörper 8 zu bilden,
so dass die gesamte Luft aus der ganzen Patrone 1 einschließlich der
Tintenkammer 4 und der Tintenversorgungskammer 5 unabhängig vom
Vorhandensein des Membranventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 8 entweichen
kann. Dies erlaubt das Befüllen
der gesamten Patrone 1 einschließlich der Tintenversorgungskammer 5 mit
Tinte.
-
Es
wird nun Bezug auf 4 genommen, welche eine Tintenpatrone 200 darstellt,
welche in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform konstruiert
ist, wobei gleiche Elemente durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet
sind. In dieser zweiten Ausführungsform
ist der Ventilkörper 8 mit
einem flachen Positionierstück 35 ausgestattet,
das auf der Seite, die dem Ventilkörperhalteelement 11 zugewandt
ist, im Bereich des Ventildurchgangsloches 10 befestigt
ist, welches an die obere Um fangsoberfläche des Ventilkörpers 8 stößt, wenn
die untere Oberfläche
des Ventilkörpers 8 in
Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 gebracht wird. Wenn
der Ventilkörper 8 gegen
den Membranventilsitz 3 stößt, wird das Positionierstück 35 in
Kontakt mit der oberen Oberfläche
des Ventilbauteils 9 und der Peripherie des Ventilkörpers 8 gehalten
und der Ventilkörper 8 wird
durch den Ventilbauteil 9 gehalten, um seine Lage so vertikal
wie möglich
beizubehalten. Daher kann das Membrandurchgangsloch 6 des
Membranventilsitzes 3 verlässlich durch den Ventilkörper 8 verschlossen
werden, auch wenn die Patrone 200 unter den Vibrationen
auf Grund der Bewegung des Schlittens oder ähnlichem leidet.
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Es
wird nun Bezug auf 5 genommen, die eine Tintenpatrone 300 darstellt,
welche in Übereinstimmung
mit einer dritten Ausführungsform
konstruiert ist, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen
gekennzeichnet sind. In dieser Ausführungsform wird ein Ventilkörper 20 in
eine den Ventilkörper aufnehmende
Kammer 9a eingeschoben, die in dem Ventilbauteil 9' ausgebildet
ist, wobei die Feder 21 so positioniert ist, um den Ventilkörper 20 in
Richtung Tintenversorgungsanschluß 2 zu zwingen. Eine
untere Grenzposition des Ventilkörpers 20 wird
durch ein sich seitlich nach außen
erstreckendes Positionierstück 36 bestimmt,
welches auf dem oberen Ende des Ventilkörpers 20 ausgebildet
ist, wobei es an einen sich lateral nach innen erstreckenden Vorsprung 9b stößt, der
in einem unteren Bereich der den Ventilkörper aufnehmenden Kammer 9a ausgebildet
ist. Die Tintenkammer 4 wird, wie in 5 gezeigt
wird, ausgewählt
in Fluidverbindung mit der Tintenversorgungskammer 5 über die
Durchgangslöcher 22 und 23 gehalten,
wobei das Durchgangsloch 22 zwischen der Tintenkammer 4 und
der den Ventilkörper
aufnehmenden Kammer 9a direkt für Verbindung sorgt, deren Durchgangs loch 23 direkt
zwischen der Tintenkammer 4 und dem Raum zwischen dem Membranventilsitz 3 für Verbindung
sorgt und eine sich lateral erstreckende Oberflächennut 23a aufweist,
die auf der Seite des Ventilbauteils 9' gegenüber dem Membranventilsitz 3 ausgebildet
ist, wobei sie sich zwischen dem Durchgangsloch 23 und
der den Ventilkörper
aufnehmenden Kammer 9a erstreckt.
-
In
dieser dritten Ausführungsform
empfängt der
Membranventilsitz 3, wie in 6A, 6B und 6C gezeigt,
als Reaktion auf einen verringerten Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 Druck
von der Tintenkammer 4 und dehnt sich in Richtung Zufuhröffnung 2 auf
Grund seiner Elastizität in
der Form einer im Wesentlichen sphärischen Oberfläche mit
einem Radius R aus. Da der Ventilkörper 20 sich in Verbindung
mit dem Membranventilsitz 3 durch die elastische Kraft
der Feder 21 bewegt und das Positionierstück 36 gegen
den Vorsprung 9b stößt, um den
Ventilkörper 20 in
einer vertikalen Lage zu halten (6A), wird
daher die Tinte am Fließen von
der Tintenkammer 4 in die Tintenversorgungskammer 5 gehindert,
während
verhindert wird, dass der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 übermäßig abnimmt.
Auf diese Weise stößt der Membranventilsitz 3 gegen
den Ventilkörper 20 unbeeindruckt
von irgendwelchen Vibrationen oder Schwingbewegung der Patrone auf
Grund der Bewegung des Schlittens, so dass der Tintendruck auf den
Aufzeichnungskopf auf einem konstantem Unterdruckniveau in Bezug
auf die Tintenkammer 4 gehalten wird.
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Wenn
dann mehr Tinte durch den Aufzeichnungskopf während des Druckvorgangs verbraucht wird,
wird der Membranventilsitz 3 weiter in Richtung Tintenversorgungsanschluß 2 gedehnt.
Der Ventilkörper 20 wird
am Absinken unter eine vorbestimmte Position durch den Vorsprung 9b der
den Ventilkörper
aufnehmenden Kammer 9a gehindert, so dass der Ventilkörper 8 vom
Membranventilsitz 3 durch einen sehr engen Spalt 6a getrennt
wird (6B). In diesem Zustand fließt die Tinte
in der Tintenkammer 4 durch den engen Spalt 6a,
der zwischen dem Ventilkörper 20 und
dem Membranventilsitz 3 gebildet ist, durch und fließt durch
das Membrandurchgangsloch 6 in die Tintenversorgungskammer 5.
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Wenn
der Zufluss der Tinte den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 ein
wenig ansteigen lässt,
bewegt sich der Membranventilsitz 3 durch seine Elastizität in Richtung
des Ventilkörpers 20 zurück und gelangt
elastisch mit dem Ventilkörper 20 in
Kontakt, wobei der enge Spalt 6a und das Membrandurchgangsloch 6 durch
die untere Oberfläche des
Ventilkörpers 20 geschlossen
werden. Dies verhindert das Abfließen der Tinte von der Tintenkammer 4 in
die Tintenversorgungskammer 5. Daraus ergibt sich, dass
der Druck an dem Tintenversorgungsanschluß 2 auf einem konstanten
Niveau unabhängig von
der Tintenmenge, die sich in der Tintenkammer 4 befindet,
gehalten wird.
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Während der
Herstellung und während
des Tintenbefüllungsvorgangs
wird ein Unterdruck an die Tintenkammer 4 angelegt, um
die Luft aus der Patrone 300 abzusaugen. Da der Tintenversorgungsanschluß 2 durch
eine Befüllungsdichtung 16 verschlossen
ist, ergibt sich für
die Tintenkammer 4 anfänglich
ein niedrigerer Druck als für
die Tintenversorgungskammer 5. Daher bewegt sich, wie in 6C gezeigt,
der Ventilkörper 20 gegen
die elastische Kraft der Feder 21 in Richtung der Tintenkammer 4,
um einen Befüllspalt 12a zwischen
dem Membranventilsitz 3 und dem Ventilkörper 20 zu bilden,
so dass die gesamte Luft aus der Patrone 300 einschließlich der
Tintenkammer 4 und der Tintenversorgungskammer 5 unabhängig vom
Vorhandensein des Membranventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 20 entweichen
kann. Dies erlaubt das Befüllen
der gesamten Patrone 300 einschließlich der Tintenversorgungskammer 5 mit
Tinte.
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In
der vorangehenden dritten Ausführungsform
ist ein elastisches Element (Feder 21), das den Ventilkörper 20 in
Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 bringt, in den Ventilbauteil 9' eingebaut.
Alternativ dazu kann in einer vierten Ausführungsform, wobei gleiche Elemente
mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind, ein Tintenpatronenkörper 400 mit einem
Ventilkörper 37 ausgebildet
sein, wie in 7 gezeigt, der in einer Pilzstößelform
geformt ist, so dass ein Kappenabschnitt 37a als ein Positionierstück und als
ein Stopper arbeitet, und eine Feder 38, die an seiner
Peripherie auf der oberen Oberfläche des
Ventilbauteils 9'' befestigt ist,
dazu verwendet wird, um den Oberteil des Ventilkörpers 37 in Richtung
des Membranventilsitzes 3 zu zwingen. Da der Ventilkörper 37 und
die Feder 38 von außerhalb
des Ventilbauteils 9'' eingesetzt
werden können,
kann der Zusammenbau der Tintenbehälterpatrone vereinfacht werden.
Ein Durchgangsloch 9c ist im Ventilbauteil 9'' ausgebildet, das die Tintenkammer 4 mit dem
Raum zwischen der unteren Oberfläche
des Ventilbauteils 9'' und dem Membranventilsitz 3 verbindet.
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Bezug
wird nun auf 8 genommen, welche eine Tintenpatrone 500 darstellt,
die gemäß nach einem
Vergleichsbeispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Während in den vorangegangenen
Ausführungsformen
die Feder über
dem Ventilkörper
angeordnet worden ist, versteht es sich von selbst, dass ähnliche
Wirkungen erzeugt werden können,
wenn die Tintenpatrone 500 in eine Tintenkammer 42 und eine
Tintenversorgungskammer 43 durch eine Trennwand 41,
die mit einem Trennwanddurchgangsloch 41a ausgebildet ist,
geteilt wird. Die Tintenversorgungskammer 43 besitzt einen
Membranventilsitz 44 und einen Ventilkörper 46, der einen länglichen
Abschnitt 46b, der sich durch ein Membrandurchgangsloch 45 erstreckt,
und einen Kopfabschnitt umfasst, der eine sphärisch ausgebildete untere Oberfläche 46a zum
Abdichten des Membrandurchgangsloches 45, das durch den
Membranventilsitz 44 hindurch ausgebildet ist, aufweist.
Der längliche
Abschnitt 46b erstreckt sich von der unteren Oberfläche 46a weg
und senkrecht zu dieser und durchdringt die Membran durch das Loch 45 des Membranventilsitzes 44.
Der längliche
Abschnitt 46b erstreckt sich durch eine Feder 47 und
wird von dieser gehalten. Die Feder spannt den länglichen Abschnitt 46b und
damit den Ventilkörper 46 immer
in die Richtung eines Tintenversorgungsanschlusses 49 und
eines Führungsloches 48 vor,
welches das untere Ende des Stützelements 46b aufnimmt,
um den Ventilkörper 46 in
einer vertikalen Lage zu positionieren, wobei das Loch in einer
Wand der Patrone ausgebildet ist, wie in 8 gezeigt.
Das Führungsloch 48 wird
durch eine nach oben vorragende, ringförmige Wand 43a bestimmt,
die in einer Bodenwand 49a der Tintenpatrone 500 ausgebildet
ist.
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Da
der Ventilkörper 46 immer
in Richtung der Wand 49a, in welcher der Tintenversorgungsanschluß 49 ausgebildet
ist, durch die Feder 47 vorgespannt ist, um eine sichere
Lage unabhängig
von einer beliebigen durch die Tinte erzeugten Kraft beizubehalten,
kann gemäß dieses
Vergleichsbeispiels die Tinte sicher dem Aufzeichnungskopf unabhängig von etwaigen
Vibrationen oder Schwingbewegungen der Tinte in der Patrone 500 auf
Grund der Bewegung des Schlittens zugeführt werden. In dieser Ausführungsform
bewegt sich ähnlich
wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, wenn der Druck unter
dem Membranventilsitz 44 auf Grund des Tintenverbrauchs
während
des Druckens verringert wird, der Membranventilsitz 44 in
Richtung des Tintenversorgungsanschlusses 49, wodurch der
Druck unter dem Ventilsitz 44 beibehalten wird. Wenn der längliche
Abschnitt 46b mit dem Boden des Führungsloches 48 in
Eingriff gelangt, wird die Bewegung des Ventilkörpers 46 angehalten.
Danach bewegt jeder zusätzliche
Verbrauch an Tinte den Membranventilsitz 44 weg von der
unteren Oberfläche 46a des
Stützelements 46,
wodurch ein Membrandurchgangsloch 45 freigegeben wird und
Tinte dort hindurch durchfließen
kann.
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Bezug
wird nun auf 9 genommen, welche eine Tintenpatrone 600 darstellt,
die nach einer fünften
Ausführungsform
aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen
gekennzeichnet sind. Es wird eine Niveau stabilisierende Membran 50 bereitgestellt,
die aus einer weichen porösen
Membran oder Gittermembran hergestellt wird und die sich in Verbindung
mit dem Membranventilsitz 3 bewegen kann. Ein Durchgangsloch
durch das poröse
Element 51 wird durch einen dem Ventilkörper 8 gegenüberliegenden
Bereich der Stabilisierungsmembran 50 ausgebildet und ein
unterer Endabschnitt des Ventilkörpers 8 wird
in das Durchgangsloch durch das poröse Element 51 eingepasst. Die
Stabilisierungsmembran 50 hat ihre Peripherie am Ventilaufbau 9 und
einen mittigen Abschnitt davon am Ventilkörper 8 befestigt.
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Wenn
der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 absinkt,
da mehr Tinte während
des Druckvorgangs verbraucht wird, trennt sich der Membranventilsitz 3 vom
Ventilkörper 8,
so dass Tinte aus der Tintenkammer 4 durch das Durchgangsloch durch
das poröse
Element 51 der das Niveau stabilisierenden Membran 50 in
die Tintenver sorgungskammer 5 fließt.
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Nachdem
eine zusätzliche
Tintenmenge während
des Druckvorgangs verbraucht worden ist und das Niveau der Tinte
in der Tintenkammer 4 auf ein Niveau unter der Position
des Ventilaufbaus 9 abgesunken ist, kann die Tinte in der
Tintenkammer 4 stark in der Nähe des Ventilkörpers 8 auf
Grund der Bewegung des Schlittens hin und her schwappen. Da jedoch
die Tinte durch das Membrandurchgangsloch 6 des Membranventilsitzes 3 hindurchfließt, nachdem
Schwankungen im Druck der Tinte durch die das Niveau stabilisierende
Membran 50 so weit wie möglich unterdrückt worden
sind, wird der Tintendruck auf den Aufzeichnungskopf auf einem konstanten
Niveau unabhängig
von der in der Tintenkammer 4 verbleibenden Tintenmenge
gehalten.
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Während in
einer Anzahl der vorangehenden Ausführungsbeispiele ein elastisches
Element (Ventilkörperstützelement 11)
verwendet wird, um den Kontakt zwischen dem Ventilkörper 8 und
dem Membranventilsitz 3 aufrecht zu erhalten, kann das
elastische Element zum elastischen Kontaktieren des Ventilkörpers 8 mit
dem Membranventilsitz 3 überflüssig sein, wenn die elastische
Kraft des Membranventilsitzes 3 aktiv ausgenützt wird.
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Bezug
wird nun auf 10 genommen, welche eine Tintenpatrone 700 darstellt,
die gemäß einem
Vergleichsbeispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Dieses Vergleichsbeispiel
erfordert kein elastisches Element zum elastischen Vorspannen eines
Ventilkörpers,
um Kontakt mit einem Membranventilsitz aufrecht zu erhalten. Wie
in 10 gezeigt, wird ein Membranventilsitz 24 mit
einem darin in dem Ventilkörper 28 gegenüberliegenden
Bereich ausgebildeten Membrandurchgangsloch 25 gebildet, wie
hierin im Folgenden beschrieben, und hat seine Peripherie durch
einen Ventilaufbau 27 befestigt. Der Ventilkörper 28 ist
starr mit dem Ventilaufbau 27 in einer Position senkrecht
dazu verbunden. Die Tintenkammer 4 wird ausgewählt in einer
Fluidverbindung mit der Tintenversorgungskammer 5 über ein
Verbindungsloch 29 in der Form eines radialen Schlitzes, der
sich vom Ventilkörper 28 aus
erstreckt, gehalten. Wenn ein Druckunterschied zwischen der Tintenkammer 4 und
der Tintenversorgungskammer 5 gleich oder geringer als
ein vorbestimmter Wert ist, bringt der Membranventilsitz 24 durch
seine eigene Elastizität
das Membrandurchgangsloch 25 in Kontakt mit dem Ventilkörper 28,
um den Abfluss von Tinte aus der Tintenkammer 4 in die
Tintenversorgungskammer 5 zu stoppen.
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Wenn
andererseits der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 absinkt,
streckt sich der Membranventilsitz 24 in Richtung Tintenversorgungsanschluß 2 in
der Form einer sphärischen Oberfläche, wobei
das Membrandurchgangsloch 25 aus dem Kontakt mit dem Ventilkörper 28 gebracht wird,
und dementsprechend fließt
Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenversorgungskammer 5 durch
das Membrandurchgangsloch 25. Nachdem eine ausreichende
Tintenmenge in die Tintenversorgungskammer 5 zugeführt worden
ist, um den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 anzuheben,
tritt der Membranventilsitz 24 elastisch gegen den Druckunterschied
zwischen der Tintenkammer 4 und der Tintenversorgungskammer 5 in
Kontakt mit dem Ventilkörper 28,
um den Abfluss von Tinte aus der Tintenkammer 4 in die
Tintenversorgungskammer 5 zu stoppen.
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Bezug
wird nun auf 11 genommen, welche eine Tintenpatrone
darstellt, die gemäß einem weiteren
Vergleichsbeispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen
Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Die Tintenpatrone dieses Vergleichsbeispiels
hindert Luft am Eindringen in den Aufzeichnungskopf zu dem Zeitpunkt,
zu dem der Aufzeichnungskopf die gesamte Tinte in der Tintenpatrone
verbraucht hat. In einem Verbindungsbereich zwischen einem Tintenversorgungsanschluß 52 und einer
Tintenversorgungskammer 53 ist ein sich nach unten verjüngender
konischer Ventilsitz 54 ausgebildet. Ein sphärisches
Schwimmerventil 55, welches durch eine durch den Auftrieb
des sphärischen Schwimmerventils 55 erzeugte
Schwimmerkraft schwimmt, wird vom konischen Ventilsitz 54 aufgenommen.
Das obere Ende des konischen Ventilsitzes 54 ist des Weiteren
mit einer Ventilrückhalteplatte 56 bedeckt,
die aus einem tintendurchlässigen
Material wie einem Sieb gefertigt ist, um ein mit Sieb versehenes
Ventil zu vervollständigen.
In 11 wird ebenfalls ein Membranventilsitz 57 in
auswählbarem
Kontakt mit einem Ventilkörper 58 zum
Regeln des Tintenflusses dahin von einer Tintenkammer (nicht gezeigt)
angeordnet.
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Wenn
die Tintenpatrone auf dem Aufzeichnungskopf aufgesetzt wird, schwimmt
das Schwimmerventil 55 nach oben und wird durch eine Aufschwimmkraft
gegen die Ventilrückhalteplatte 56 gedrückt, um
den Tintenversorgungsanschluß 52 zu öffnen, durch
die Tinte dem Aufzeichnungskopf zugeführt wird. Da also Tinte in
der Patrone während
der Druckvorgänge
verbraucht wird, sinkt das Tintenniveau in der Patrone in der Umgebung
des Tintenversorgungsanschlusses 52. Das Schwimmerventil 55 verliert
seine Auftriebskraft auf Grund des Mangels an Tinte und kommt daher
in Kontakt mit dem Ventilsitz 54, um den Tintenversorgungsanschluß 52 zu schließen (wie
durch die gestrichelte Linie in 11 gekennzeichnet).
Auch wenn das Drucken mit der fast erschöpften Patrone fortgesetzt wird,
verhindert der geschlossene Tinten versorgungsanschluß 52, dass
Luft in den Aufzeichnungskopf eindringt, wodurch mangelhaftes Drucken
verhindert wird.
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Im
Allgemeinen wird eine Tintenpatrone, sobald sie einmal auf einen
Aufzeichnungskopf aufgesetzt ist, nicht mehr entfernt, bis die in
der Tintenkammer vorhandene Tinte verbraucht ist. Jedoch kann die
Tintenpatrone vom Aufzeichnungskopf durch eine irrtümliche Handhabung
entfernt werden. Wenn eine einmal aufgesetzte Patrone vom Aufzeichnungskopf entfernt
wird, liegt der Tintenversorgungsanschluß 52 frei und Luft
kann in die Tintenversorgungskammer und die Tintenkammer eindringen,
was den Tintenfluss während
des Aufzeichnungsvorgangs nachteilig beeinflussen kann.
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Bezug
wird nun auf 12A und 12B genommen,
welche eine Tintenpatrone darstellen, die gemäß einem weiteren Vergleichsbeispiel
aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen
gekennzeichnet sind. Wie in 12A und 12B gezeigt, hindert die Tintenpatrone dieses
Vergleichsbeispiels Luft daran, in die Patrone einzudringen, wenn
die Tintenpatrone vor ihrer Entleerung entfernt wird. Ein teleskopischer
Ventilkörper 60 wird
in einem Tintenversorgungsanschluß 61 angeordnet und
ist mit einem Passloch für
eine Tintenversorgungsnadel 62 in ihrem unteren Abschnitt
ausgebildet, in welches eine Tintenversorgungsnadel 70 entfernbar
eingepasst werden kann. Der Ventilkörper 60 wird ebenfalls
mit einem Verbindungsloch 64 zum Verbinden einer Tintenversorgungskammer 63 mit dem
Passloch für
die Tintenversorgungsnadel 62 ausgebildet, wenn sich der
Ventilkörper 60 in
eine nach oben begrenzte Position bewegt.
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In
diesem Vergleichsbeispiel wird der Ventilkörper 60, der mit einer
sich radial erstreckenden elastischen Peripherie 60a ausgebildet
ist, vor dem Einsetzen der Tintenversorgungsnadel 70, wie
in 12A gezeigt, in elastischem Kontakt mit einer Bodenoberfläche 63a der
Tintenversorgungskammer 63 durch seine Elastizität gehalten,
um den Abfluss von Tinte aus der Tintenversorgungskammer 63 verlässlich zu
verhindern.
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Wird
die Tintenversorgungsnadel 70 in das Passloch 62 eingeschoben,
so trennt sich der Ventilkörper 60 von
der Bodenoberfläche 63a der
Tintenversorgungskammer 63 und erstreckt sich in die obere
begrenzte Position, während
das Verbindungsloch 64 der Tintenversorgungskammer 63 gegenüber freigelegt
ist (12B). Dies lässt die Tintenversorgungskammer 63 in
Fluidverbindung mit einem Tintendurchgang 70a der Tintenversorgungsnadel 70 durch
das Verbindungsloch 64 und ein Nadelverbindungsloch 70b gelangen,
wobei Tinte aus der Tintenversorgungskammer 63 in die Tintenversorgungsnadel 70 fließt und in
weiterer Folge dem Aufzeichnungskopf zugeführt wird.
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Wenn
die auf dem Aufzeichnungskopf aufgesetzte Tintenpatrone entfernt
wird, bewegt sich der Ventilkörper 60 in
Richtung des Bodens 63a aus 12A,
um den Tintenversorgungsanschluß 61 und
folglich die Tintenversorgungskammer 63 zu schließen. Dies
verhindert den Ausfluss von Tinte aus der Tintenversorgungskammer 63 als
auch das Eindringen von Luft in die Tintenversorgungskammer 63.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird ein Behälter mit einem Tintenversorgungsanschluß in einer
seiner Wände
durch einen Membranventilsitz, der aus einer dünnen Membran hergestellt und
mit einem Durchgangsloch in einem mittigen Abschnitt derselben ausgebildet
wird, getrennt. Eine Tintenkammer wird in dem nicht dem Tinten versorgungsanschluß benachbarten
Abschnitt ausgebildet und eine Tintenversorgungskammer wird in dem
dem Tintenversorgungsanschluß benachbarten
Abschnitt ausgebildet und ein Ventilkörper ist gegenüber dem Durchgangsloch
angeordnet. Der Membranventilsitz empfängt einen Druckunterschied
auf Grund des Tintenverbrauchs über
eine große
Fläche
davon und lässt
Tinte von der Tintenkammer als Folge einer geringen Menge an verbrauchter
Tinte zufließen.
Daher kann der Aufzeichnungskopf mit Tinte versorgt werden, ohne
dass ein übermäßiger Unterdruck
auf den Aufzeichnungskopf ausgeübt
wird, und die Tinte in der Tintenkammer kann an den Aufzeichnungskopf ohne
Verluste abgegeben werden. Wenn darüber hinaus die Umgebungstemperatur
deutlich ansteigt oder andere Umweltfaktoren den Druck ansteigen lassen,
während
nicht gedruckt wird, versetzt sich der Membranventilkörper in
Richtung der Tintenkammer, um den Druck, der durch den Druckanstieg
innerhalb der mit dem Aufzeichnungskopf in Verbindung stehenden
Tintenversorgungskammer ausgelöst
worden ist, in die Tintenkammer freizusetzen. Es ist daher möglich, das
ungewollte Austreten von Tinte zu verhindern, wenn der Drucker nicht
in Betrieb ist. Es wird auch, wenn die Tintenpatrone auf den Aufzeichnungskopf
aufgesetzt ist, ein für
das Drucken geeigneter Unterdruck zwischen dem Aufzeichnungskopf und
der Tintenpatrone aufrecht erhalten, um stabiles Drucken zu gewährleisten.
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Da
des Weiteren die Elastizität
des Membranventilsitzes einen luftdichten Abschluss zwischen dem
Membranventilsitz und dem Ventilkörper sicherstellt, kann die
Ventilfunktion unabhängig
von einer Schwingbewegung oder von Vibrationen der Tinte in der
Tintenkammer, die durch die Bewegung des Schlittens verursacht werden,
verlässlich
durchgeführt
werden, was es daher möglich
macht, den Druckunterschied zwischen der Tintenpatrone und dem Aufzeichnungskopf
unabhängig
von der Bewegung des Schlittens aufrecht zu erhalten, um eine Verbesserung
in der Druckqualität
zu erzielen.
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Es
zeigt sich daher, dass die oben vorgestellten Aspekte und jene,
die sich aus der vorangehenden Beschreibung offensichtlich ergeben,
wirksam erzielt werden. Da gewisse Änderungen in den obigen Aufbauten
durchgeführt
werden können,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, besteht die Absicht,
dass alles, was in der obigen Beschreibung umfasst oder in den begleitenden
Zeichnungen gezeigt ist, als Veranschaulichung und nicht in einem beschränkenden
Sinn ausgelegt werden soll.
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Es
versteht sich auch von selbst, dass die folgenden Ansprüche in der
Absicht verfasst sind, alle allgemeinen und besonderen Merkmale
der hierin beschriebenen Erfindung und alle Aussagen über den
Umfang der Erfindung abzudecken, die vom Standpunkt der sprachlich
möglichen
anderen Formulierungen aus gesehen sinngemäß ebenfalls in den Umfang dieser
Erfindung fallen.